JPH02227189A - 生物学的処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は微生物付着用充填材を充填した槽内に、有機物
や窒素成分等の汚染物質を含む被処理水を流入させ、被
処理水を好気的あるいは嫌気的条件下で生物学的に処理
する浸漬濾床性生物学的処理装置に関する。

〈従来の技術〉 従来から、廃水等の被処理°水中に含まれている有機物
（ＢＯＤまたはＣ０Ｄ）の除去、あるいは窒素成分（Ｎ
　Ｈａ　−Ｎ　、Ｎ　Ｏ３−Ｎ等）の硝化または脱窒等
を行う生物学的処理装置の一つとして、運転管理が容易
で、比較的高負荷処理が行え、かつ任意の除去率が得ら
れる浸漬濾床性生物学的処理装置（以下浸漬濾床装置と
いう）が広く使用されている。

当該浸漬濾床装置は、砂利、砕石、多孔性の人工石（例
えば焼成骨材）、アンスラサイト等の無機物、あるいは
ハニカム状等の各種形状をなしたプラスチックからなる
充填材層の上部または下部から、有機物や窒素成分等の
汚染物質を含む被処理水を流入して前記充填材層に着生
した微生物（好気性微生物または嫌気性微生物）の働き
によって被処理水中の汚染物質を生物学的に分解、除去
するものであり、いわゆる浮遊式の生物処理装置に比べ
て槽内の微生物濃度をある程度高くでき、従って有機物
や窒素成分等の汚染物質の高負荷処理が可能であるとい
う利点を有している。

このような浸漬濾床装置においては、一般に処理を続行
するうちに生物膜の肥大化、あるいは被処理水中の懸濁
物質（Ｓ　Ｓ）の堆積等によって充填材層が目詰まりを
起こし、所定の通水量が確保できなくなったり、好気性
微生物処理の場合は微生物の嫌気化が起こったりして処
理水質が悪化することとなるので、定期的に充填材層の
下部から洗浄水や洗浄気体を流入させて充填材層の目詰
まりを解消する、いわゆる洗浄操作を行う。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、前記したような充填材を用いた従来の浸
漬濾床装置には、以下のような問題点がある。

すなわち、砂利、砕石等の粒状物を充填材として用いた
場合は、空隙率が小さいために目詰まりを起こし易く、
前述のような洗浄の頻度が多くなるという問題点がある
とともに、比較的比重の大きい砂利、砕石等の充填材に
あっては、洗浄の際に洗浄水や洗浄気体を流入しても充
填材を流動化させることが難しく、従って目詰まりを十
分に解消することが困難であり、また比較的比重の軽い
人工石やアンスラサイト等の充填材にあっては、洗浄を
十分に行おうとして前記洗浄流体の流速を高めると充填
材が槽外に流出する恐れがあり、これを避けるために流
速を低くすると洗浄が不十分となってしまうという問題
点がある。

更に、ハニカム状等の各種形状をなしたプラスチック製
充填材の場合は、−船釣に空隙率の大きなものが多く、
従って比較的目詰まりを起こしにくく、また洗浄する場
合も容易であるが、反面充填容積あたりの表面積（ｄ／
ＩＴｒ、以下単に表面積という）が小さいために微生物
の着生量がそれ程多くならない、すなわち槽内の微生物
濃度がそれ程高くならないという問題点がある。

本発明は、従来の浸漬濾床装置におけるかかる問題点を
解決するもので、充填材層が目詰まりしにくり、仮に目
詰まりしても極めて容易に洗浄することができ、しかも
槽内の微生物濃度を従来より飛躍的に高くすることので
きる浸漬濾床装置を提供することを目的とするものであ
る。

〈問題点を解決するための手段〉 上述の問題点を解決するためになされた本発明は、槽内
に微生物付着用の充填材を有する前記浸漬濾床装置にお
いて、充填材として単繊維の集合体からなる長繊維束を
用い、当該長繊維束の下端を前記槽の下部に付設した支
持体に固定するとともに、その上端を自由端として槽内
全体に長繊維束を立設したことを特徴とする生物学的処
理装置である。

以下に本発明を図面を用いて詳細に説明する。

図面は、本発明の実施態様の一例を示す模式断面図であ
って、好気性微生物を用いた上昇流式の浸漬濾床装置を
示しており、断面が円形あるいは矩形等の槽ｌ内の下部
に多孔板等からなる支持体２を付設し、当該支持体２に
単繊維の集合体からなる長繊維束３の下端を固定すると
ともに、当該長繊維束３の上端を自由端とし、長繊維束
３を槽１内に比較的密に充填することにより、槽１内全
体に長繊維束３を立設して充填材層４を形成する。

また、支持体２の下部の槽１内に、原水管５および洗浄
水管６とに連通した多数の孔を穿った散水管７と、空気
管８に連通した多数の孔を穿った散気管９とをそれぞれ
多数本付設し、更に充填材層４の上方部の槽ｌ内に、処
理水の出口管１０に連通したトラフ１１を設ける。

本発明に用いる長繊維束３について説明すると、素材が
例えばアクリル繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊
維等の合成繊維、あるいは綿、羊毛等の天然繊維であり
、長さが例えば１，０００ｆｉ〜３，０００ｍの単繊維
を複数本集合してなるものである。

上記単繊維の太さとしては１０μ〜８０μのものが望ま
しく、通常は３５μ前後のものを用いるとよい、このよ
うな単繊維の集合体からなる長繊維束３は比較的層が強
く、よって槽ｌ内に立設した場合に、充填密度が適切で
あれば水平状に折れ曲がったりすることがなく、たとえ
被処理水を長繊維束３の上部から下部に向けて下降流で
通水した場合でも、長繊維束３の下方部がやや屈曲して
その高さが若干縮みはするが、折れ曲がることはない。

また、当該長繊維束３の場合は、長繊維束３を構成して
いる各単繊維自体の表面に微生物が着生し、従って通常
の糸あるいは紐状体を微生物付着用充填材とする場合に
比べて非常に大なる微生物保持量を得ることができる。

次に、長繊維束３の充填密度について説明すると、当該
密度が大なれば大なる程充填容積あたりの表面積が多（
なり、微生物の着生し得る表面積が増加するが、しかし
圧力損失は大となり、かつ目詰まりし易くなる。また、
前記充填密度が小さくなるにしたがい、圧力損失が少な
くなり、目詰まりも起こりにくくなるが、逆に微生物の
着生し得る表面積が少なくなり、高性能の生物処理装置
を得ることができなくなり、また充填密度をより小さく
すると長繊維束３を槽ｌ内に立設することも困難となる
。従って、長繊維束３の充填密度には最適な範囲があり
、例えば長さが１．０００ｎ〜３．０００ｆｌの単繊維
の集合体からなる長繊維束３を用いる場合において、槽
１の容積１ｄあたり１０ｋｇ〜１００ｋｇ（乾燥重量）
の長繊維束となるような充填密度とするとよい、このよ
うな充填密度とすることにより、長繊維束３を槽ｌ内に
立設することができるとともに、空隙率が従来の粒状充
填材を用いる場合の２〜３倍、また表面積が１０〜５０
倍という、浸漬濾床装置に極めて適した充填材層を形成
することができる。

〈作用〉 図面に示した浸漬濾床装置を用いて、例えば有機物を含
む被処理水を処理する場合は以下のようにする。

すなわち、原水管５を介して散水管７の孔より被処理水
を流入させ、充填材層４内を長繊維束３の下端部から上
端部に向けて上昇流で通過させるとともに空気管８を介
して散気管９の孔より曝気用空気を流入させる。流入さ
せた被処理水が充填材層４の間を上昇する間に、長繊維
束３を構成している各単繊維の表面に着生した好気性微
生物の働きによって被処理水中の有機物が生物学的に酸
化、分解され、浄化された処理水がトラフ１１を介して
出口管１０より得られる。一方、流入させた空気は気泡
となって槽１内を上昇し、そのまま大気中に放出される
。また、被処理水中に含まれているＳＳは、一部長繊維
束３に捕捉されるが、大部分は長繊維束３間を通り抜け
て上昇し、処理水とともに出口管１０より流出する。

このように、本発明装置を上昇流式とした場合は、従来
の粒状物を用いた装置の場合に比べて、被処理水中のＳ
Ｓが充填材層４内に捕捉されたり、あるいは堆積する割
合が極めて少なく、かつ空隙率も大きいので、充填材層
４は非常に目詰まりしにくい。

また、本発明装置においては充填材として前述したよう
な径の単繊維の集合体からなる長繊維束３を用い、かつ
当該長繊維束３を比較的密に充填するので、計算上の表
面積は従来の粒状充填材、あるいは各種形状のプラスチ
ック製充填材のそれの１０〜５０倍にもなり、従って充
填材層４内に保持できる微生物量を飛躍的に多くするこ
とができて従来より、効果的な生物処理が行える。

上述したごとく、本発明装置を上昇流式とした場合は極
めて目詰まりしにくいが、通水を長時間続行するとＳＳ
の捕捉量が徐々に増加し、また長繊維束３を構成してい
る各単繊維の表面に着生した生物膜が肥大化して充填材
層４が目詰まり傾向となるので、この時には通水を停止
して以下のような洗浄を行う。

すなわち、空気管８を介して散気管９より、通水時にお
ける曝気用空気の流量より大なる流量の洗浄空気を流入
する。当該空気の流入により槽１内の水が攪拌されると
ともに長繊維束３が振動し、長繊維束３の間に捕捉され
ていたＳＳが容易に剥離されて浮遊状態となり、また長
繊維束３を構成している単繊維の表面に着生した余剰の
好気性微生物も効果的に剥離される。

次いで、当該空気の流入を続行したまま、あるいは当該
空気の流入を停止した後、洗浄水管６を介して槽１内に
洗浄水を流入する。長繊維束３の下端が支持体２に固定
されているとともに、その上端が自由端となっているの
で、流入した洗浄水の上昇流により、長繊維束３は支持
体２を固定部とした吹き流しのようになり、各繊維が振
動する。

従って、剥離された余剰の好気性微生物やＳＳは長繊維
束３内にとどまることができずに追い出され、これらの
濁質を多量に含む洗浄廃水がトラフ１１を介して出口管
１０より排出される。

本発明の浸漬濾床装置は、長繊維束３の下端を支持体２
によって固定し、その上端を自由端としているので、比
較的少ない洗浄空気や洗浄水の流入によって長繊維束３
を容易に振動もしくは揺動させることができ、また下端
を固定しているためにたとえ高流速の洗浄水を流入して
も長繊維束３が槽！外に流出することはなく、よって本
発明の生物学的処理装置は短時間で、かつ効果的に充填
材層４の目詰まりを解消することができる。

上述の実施態様においては、上昇流式の浸漬濾床装置に
ついて説明したが、本発明は被処理水を充填材である長
繊維束の上端から下端に向かって下降流で通水する、下
降流式の装置であってもよい、その場合は、被処理水の
下降流によって長繊維束の下部がやや屈曲してその高さ
が若干縮みはするが、長繊維束が全体的に槽内で直立し
た状態を維持することができ、従って直立する長繊維束
間を被処理水が下降流で通過することとなるので圧力損
失が著しく増大するようなことはない。このような下降
流式の装置においては、被処理水が下降流で通過する間
に、被処理水中のＳＳが長繊維束の空隙部で捕捉され、
よって上記上昇流式の場合より目詰まりし易くなるが、
反面処理水中に流出するＳＳが少なくなり、より清澄な
処理水を得ることができるという利点を有する。但し、
目詰まりの頻度は粒状充填材を用いた従来の装置に比べ
ると少なく、また目詰まりした場合には、上記上昇流式
の場合と全く同様な方法で洗浄を行うことによって、目
詰まりを十分解消することができるので何ら問題はない
。

また、本発明装置を嫌気性微生物を用いた浸漬濾床装置
、例えば嫌気性発酵装置とすることもでき、その場合は
槽を密閉構造として発生するガスを集め、集めたガスを
前記空気の代わりに散気管の孔より流入させる以外は好
気性微生物を用いた浸漬濾床装置と同じであるので詳し
い説明は省略する。

く効果〉 以上説明したごとく、本発明の生物学的処理装置は充填
材として、単繊維の集合体からなる長繊維束を用いるの
で、各単繊維自体がそれぞれ微生物付着用担体として有
効に機能し、従来の粒状充填材やハニカム状充填材を用
いる装置に比べて、１０〜５０倍というような極めて大
きな表・面積を有する浸漬濾床装置とすることができ、
従って槽内の微生物保持量を従来より飛躍的に大とする
ことができる。しかも、このように大きな表面積を確保
しつつ、空隙率においても従来の粒状充填材のそれの２
〜３倍とすることができ、よって非常に目詰まりしにり
＜、特に本発明装置を上昇流式とした場合は洗浄の頻度
が極端に少な（て済む。

また、たとえ目詰まりを起こしたとしても、比較的少な
い洗浄水量あるいは洗浄気体の流入によって長繊維束を
容易に振動させることができ、従って長繊維束を構成し
ている各単繊維の表面に着生した余剰の微生物や長繊維
束に捕捉されたＳＳを効果的に剥離することができる。

更に、本発明においては長繊維束の下端を固定するので
、たとえ高流速の洗浄水を流入しても充填材が槽外に流
出する恐れは全くない。

以下に本発明の効果をより明確とするために実施例を説
明する。

〈実施例〉 直径６５０ｆｌ、高さ３，０００日（直線部）の鋼板製
の槽の下部に多孔板を付設し、当該多孔仮に太さ３５μ
、長さ２，４００ｆｌのアクリル製の単繊維の集合体か
らなる長繊維束の下端を固定し、その上端を自由端とし
た第１図に示したような上昇流式浸漬濾床装置（長繊維
束の充填密度は２５ｋｇ　（乾燥重量＞／ｄとした）を
構成し、槽の下部から平均ＢＯＤ濃度５００■／１の廃
水をＬＶ＝０、６　ｍ　／　Ｈ（Ｂ　ＯＤ容積負荷約３
ｋｇ／ｎ？・日）で通水し、同時に当該槽の下部から曝
気用空気をＬＶ＝１５ｍ／Ｈで流入して好気性生物処理
を行った。

このような条件で３０日間運転したところ、定常状態に
おける平均処理水質はＢＯＤ２８■／ｌで、平均除去率
は９４．４％であった。

更に、廃水の流入ＬＶを上げてＬＶ＝１ｍ／Ｈ（ＢＯＤ
容積負荷約５　ｋｇ　／　ｒｄ・日）とし、この条件で
引き続き１５日間運転したところ、平均処理水質はＢＯ
Ｄ４１■／ｌ　（平均除去率は９１．８％）であった。

なお、上記運転の間圧力損失が著しく上昇するようなこ
ともなく、運転上何ら支障はなかったが、生物膜の部分
的な肥大化がみられたので運転開始後２０日目および３
５日目の２回、通水を一旦停止して以下のような洗浄を
行った。

すなわち、槽の下部よりＬＶ＝４０ｍ／Ｈの洗浄空気を
３分間流入し、その後当該空気の流入を停止してＬＶ−
２０ｍ／Ｈの洗浄水を３分間流入して充填材層の洗浄を
行ったところ、余剰の好気性微生物が効果的に剥離でき
ることが確認された。

比較のため、直径６５０ｆｉ、高さ３．０００ｍ（直線
部）の鋼板製の槽内に、粒径１０〜３０Ｍ、比重１．２
の人工石を２，４００ｍの層高となるように充填して、
従来の上昇流式浸漬濾床装置を構成し、当該装置による
廃水処理を前述の処理と併行して、かつ前述の場合と全
く同じ条件で行った。

その結果、廃水をＬ　Ｖ　＝　０．６　ｍ　／　Ｈで通
水した時の平均処理水質がＢＯＤ５３■／ｌ　（平均除
去率８９．４％）であり、またＬＶ＝１．０ｍ／Ｈの時
の平均処理水質はＢＯＤｌ　１０■／ｌ　（平均除去率
７８．０％）であり、いずれも前記本発明装置の場合よ
り悪い結果であった。

なお、比較例の浸漬濾床装置においては、運転開始後ｌ
Ｏ日目頃から目詰まりによる圧力損失の増加が顕著とな
ったので、１０日目以降は１日に１回、定期的に以下の
ような洗浄を行わなければならなかった。

すなわち、最初に洗浄空気をＬＶ＝５０ｍ／Ｈで５分間
流入し、その後当該空気に加えて洗浄水をＬＶ＝１０ｍ
／Ｈで流入し、このような空気と水とを用いた洗浄を１
０分間行った。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施態様の一例を示す模式断面図である
。 １・・・槽　　　　　　　　２・・・支持体３・・・長
繊維束　　　　　４・・・充填材層５・・・原水管　　
　　　　６・・・洗浄木管７・・・散水管　　　　　　
８・・・空気管９・・・散気管　　　　　１０・・・出
口管１１・・・トラフ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、微生物をその表面に着生させた充填材を槽内に充填
   して充填材層を形成し、当該充填材層に被処理水を流入
   させて被処理水を生物学的に処理する浸漬濾床法生物学
   的処理装置において、前記充填材として単繊維の集合体
   からなる長繊維束を用い、当該長繊維束の下端を前記槽
   の下部に付設した支持体に固定するとともに、その上端
   を自由端として槽内全体に長繊維束を立設したことを特
   徴とする生物学的処理装置。 ２、太さ１０μ〜８０μの単繊維の集合体からなる長繊
   維束を用いる請求項１記載の生物学的処理装置。 ３、長繊維束を、槽の容積１ｍ＾２あたり１０〜１００
   ｋｇ（乾燥重量）となるように槽内に立設する請求項１
   または請求項２に記載の生物学的処理装置。