JPH0694036B2 - 有機性汚水の生物処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、下水，し尿系汚水，各種有機性産業廃水など
のSS,BOD等を含む有機性汚水の生物，物理化学的処理装
置に関するものである。

〔従来の技術〕

代表的な有機性汚水として、下水の処理を例に挙げて従
来の技術を説明すれば、下水処理の最も代表的な方法
は、活性汚泥法であり、適用範囲が広いという重要な長
所をもっており、最も多く採用されている。

一方、近年、好気性生物膜床法が開発されている。こ
の方法は、砂，アンスラサイト，活性炭などの粒状固体
からなる床に下水を下向流で流過させると共に、散気
管等から空気泡を上向流で上昇させ、向流接触させて処
理するものである。その場合、床の材表面には、BO
D資化菌，硝化菌などの好気性生物膜が付着しており、
この床において生物処理とSSの過除去が同時に行わ
れることが最大の特徴となっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、前記従来の活性汚泥処理法は、次のよう
な大きな欠点をもっている。

最初沈殿池→エアレーションタンク→最終沈殿池とい
う３つの別個の槽を必要とするため、設置面積が大き
く、建設費も高い。

エアレーション動力効率が良くないので、エアレーシ
ョンコストが多額となる。

最終沈殿池におけるSSのキャリオーバーが避けられ
ず、最初沈殿池のSS除去効果も70％程度の除去率しか得
られない。

放流される処理水のSSを20mg/l以下にするためには、
最終沈殿池のあとに砂過池を必要とする。

活性汚泥の沈降性がしばしば悪化する。

また、好気性生物膜床法も次のような欠点をもってい
る。

原水SSが多い場合は、前段に沈殿槽を設けなければな
らない。さもないと、床の目詰まりが早く、実用的で
ない。

原水BODが高い場合にも、生物膜の増殖量が多くな
り、床の目詰まりが速やかに進行してしまうため、適
用できない。

床目詰まり時の洗浄用水として、好気性生物膜床
装置からの清澄過水を消費しなけらばならず、そのた
め処理水の生産効率が悪い。

洗浄排水の処理に、別個の沈殿槽を必要とする。

床の下部の床支持構造，散気方式が複雑なため、
建設費が高く、スケールアップも必ずしも容易ではな
い。

本発明は、前記従来技術の欠点のすべてを解決し、極め
て高度の処理水を生産効率高く得ることができる有機性
汚水の生物処理装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、槽内上方部に材層を浸漬させて保持し、槽
内下方部に原水流入部と散気部とを設けると共に、槽上
部に１次処理水流出部を設けた第１の槽と、槽内上方部
に浮上材層を保持すると共に、該浮上材層の下部又
は内部に散気部を配備し、その下方を沈殿部とし、槽上
部に２次処理水流出部を設けた第２の槽とを並設し、前
記第１の槽の１次処理水流出部と前記第２の槽の槽内下
方の沈殿部とを流路で連通せしめ、第２の槽の材層の
上部の２次処理水の一部を第１の槽の材層の下部に誘
導する循環配管を第１の槽，第２の槽間に設けたもので
ある。

〔作用〕

上記のように構成された第１の槽内下方部に、原水流入
部から下水などのSS性物質と溶解性BOD等を含む原水を
流入させ、原水中の沈降性SSを沈降分離する。この時、
SSの沈降分離を促進するために、原水に適当な凝集剤を
注入可能にしても良い。

また、この第１の槽内下方部を沈殿部たらしめて、SSの
沈降分離に有利な形状とし、該沈降部に原水流入部を設
けることが好ましい。

第１の槽の底部にSSの大部分が沈降分離された原水は、
上向きに反転し、材層に下方から進入し、沈降しきれ
なかった微細SSが過除去されると共に、材層内の
材表面に発達している嫌気性生物膜又は好気性生物膜に
よって溶解性BOD成分が分解除去される。

なお、材層内の材表面に好気性生物膜を発達させる
ためには、材層又はその下部に散気装置を配備して、
酸素含有ガスを散気すれば良く、材層内の材表面に
嫌気性生物膜を発達させるには、散気することなくその
ままにしておく。

しかして、材層の上部から流出してくる１次処理水
は、１次処理水流出部から第２の槽内の下方の沈殿部に
流入し、その後浮上材層に下方から進入してゆく。浮
上材層には散気装置によって酸素含有ガスが散気され
て好気性状態が保たれており、材表面にBOD資化菌，
硝化菌などの好気性生物膜が発達する。従って、第１の
槽から流出する１次処理水の残留BOD,アンモニアは、浮
上材層内で発達した好気性生物膜によって極めて効果
的に除去され、同時に残留する微細SSも高度に過除去
され、SS,BODのいずれも数mg/lの清澄な２次処理水が浮
上材層の上部から泉のように湧き出し、２次処理水流
出部から流出する。

さて、処理を継続するにつれ、第１の槽の材層及び第
２の槽の浮上材層のSS捕捉量が増加し、抗が上昇す
るので、所定の抗（500mmH₂O程度に設定するとよい）
に達した時点で、各材層の洗浄を行う。

材層の洗浄方法としては種々の方法が考えられ、任意
の方法を採用して良いが、例えば次のような方法が推奨
できる。

第１の槽の材層の洗浄は、材層の下部に散気装置を
配備して散気量を急激に増加させ、材層内に激しい気
液混相流を起こし、材層内にそれまで捕捉，蓄積され
ていたSSを押し出す。従来の好気性生物膜床装置にお
ける床の洗浄時には、原水の流入を停止させなければ
ならなかったが、本発明では原水の流入を停止する必要
は全くなく、逆に原水の流入によって材層のSSを空気
洗浄と共に洗出する。即ち、原水自体を材層の洗浄用
水として利用できるという重要な長所がある。

第１の槽の材層から洗出されたSSを含んだ洗浄排水
は、第２の槽内下方の沈殿部に流入し、洗浄排水中のSS
が沈降分離するが、第２の槽に流入する洗浄排水中に高
分子凝集剤を添加できるようにしておくと、洗浄排水中
のSSの沈降分離を著しく促進できる。

次に、第２の槽の浮上材層の洗浄について説明する。

浮上材層の抗の増加速度は緩慢である。なぜなら、
前段の第１の槽で、沈降分離と材層によって、原水中
のSSとBODの大部分が除去されているためである。しか
し、長時間運転を続けるにつれ、抗が所定値に達する
ので、洗浄を行う必要がある。洗浄は次のように行われ
る。

即ち、散気装置から吐出す散気量を、定常運転時よりも
大幅に上昇させ、浮上材層内のSSを洗出し、この洗浄
排水を原水と共に第１の槽の下方部に流入させてSSを分
離すると良い。なお、浮上材層の洗浄排水を、第２の
槽内下方の沈殿部にリサイクルしてSSを沈降分離し、清
澄化された洗浄排水を浮上材層の洗浄用水として再利
用するものであり、このリサイクル途中に高分子凝集剤
を添加すれば、リサイクルされる洗浄排水中のSSの沈降
分離を促進できる。

以上のような洗浄操作により、材層及び浮上材層内
のSSは洗い出され、抗が初期値に復帰するので、散気
装置からの散気量を定常処理時に戻し、処理を再開す
る。

さらに、本発明の他の好ましい処理操作を次に列挙す
る。

原水の溶解性BOD濃度が高濃度（例えばBOD1000mg/l程
度）の場合は、第２の装置の好気性浮上材層から流出
する２次処理水の一部を、第１の槽内下方部に導いて原
水を希釈すると、該槽内の材層内の嫌気化を防止でき
る。勿論、材層で嫌気性生物膜処理を行う場合は、こ
のような操作を行う必要はない。

難生物分解性CODの除去を同時に行う場合は、第１の
槽から流出する１次処理水に粉末活性炭を添加し、この
粉末活性炭粒子を第２の槽の浮上材層で捕捉し、粒状
活性炭吸着塔と同様なメカニズムでCODを除去するよう
にすると、粉末活性炭のCOD吸着能力を最大限に発揮さ
せることができ、しかも浮上材層内の好気性生物によ
る活性炭の生物再生も期待できる。

第２の槽の浮上材層の材よりも第１の槽の材層
の材粒径を大にし、空隙率を高めておくと、第１の槽
の材層のSS捕捉量が向上する。

原水BODが高濃度の場合、第１の槽の材層を嫌気的
状態に維持し、メタン発酵菌生物膜を発達させ、発生し
たメタンガスを回収するようにするのが良い。

リン酸イオンの除去を行う場合には、水中に硫酸アル
ミニウム，ポリ塩化アルミニウム，塩化第２鉄などの無
機凝集剤を注入し、不溶化リンを含むフロックを第１の
槽又は第２の槽で沈降分離する。

硝化脱窒処理を行う場合には、第１の槽の材層を嫌
気的状態に保ち、第２の槽の２次処理水の一部を第１の
槽の材層の下部に循環させる。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図に基づいて説明すれば、１は
第１槽で、底部に沈殿濃縮部２′が形成され、槽内上方
部には材を充填した材層３が浸漬，保持されてい
る。

材層３の材は、公知の粒状材を使用することがで
きるが、発泡プラスチックその他の水に浮く浮上材を
使用するのが好ましく、材として比重1.0未満のもの
を使用する場合には、材層３の上部を金網などの通水
性の支持部材４で覆い、材層３の流出を阻止してい
る。材の比重が0.5〜0.9程度のときは、材が水面上
に露出する率が少なく、支持部材４は必ずしも必要とは
しない。

材層３の内部又は下部には、散気装置、例えば散気管
５を配備してブロワー６から空気を導くようにし、材
層３の材表面に好気性生物膜を発達させるためには散
気を行い、材表面に嫌気性生物膜を発達させるには散
気は行わない。しかし、材層３の洗浄時には、何れの
場合も散気を行うのが良い。

第１槽１内の下方部には、原水槽７の原水をポンプ８に
よって流入させる原水流入管９が開口し、原水流入管９
の途中には凝集剤注入管10を接続させると良く、第１槽
１内下方部を沈殿部２とするのが極めて好ましい。

第１槽１の上部には、下方から上昇して材層３を流過
した１次処理水を流出させる１次処理水流出口11が開口
され、また、材層３より上部の液相部と材層３の下
部とを連結するポンプ12を有する循環配管13を設けるの
も好ましい。図中、14は第１槽１の底部に連結された排
泥管を示す。

21は第１槽１と並設された第２槽で、槽内下方を沈殿部
22とし、底部に沈殿濃縮部22′が形成され、槽内上方部
には発泡プラスチックなどの比重が1.0未満で水に浮く
粒状材を充填した浮上材層23が設けられ、その上部
を金網などの通水性の支持部材24で覆い、浮上材層23
の流出を防いでいる。

浮上材層23の下部又は内部には、酸素含有ガス、例え
ばブロワー26よりの空気を散気する散気管25が配備さ
れ、散気管25より上部の浮上材層部分を好気的状態に
保つ。

第２槽21の上部には、越流ロンダー27が設けられて２次
処理水流出管28が連結されている。29は底部に連結され
た排泥管である。

さらに、第１槽１の１次処理水流出口11と第２槽21内下
方の沈殿部22とは、流路30によって連通されており、こ
の流路30内に凝集剤注入管10′を開口することも好まし
い。

なお、第２槽21の２次処理水流出管28に洗浄排水管31を
分岐し、この洗浄排水管31を開閉弁32を介して原水槽７
に開口させたり、あるいは洗浄排水槽33に開口させて洗
浄排水槽33内の洗浄排水をポンプ34によって返送管35か
ら第２槽21内の下方の沈殿部22へ返送するようにするの
が好ましい。また、第２槽21の浮上材層23より上部の
液相部と第１槽１の材層３の下部とを、ポンプ36を有
する循環配管37で連結すれば、硝化脱窒処理を行う場合
に好適となる。

〔発明の効果〕

「本発明は、第１の槽の材層洗浄時に、材層下部の
散気部からの吐出空気で材層を攪乱して捕捉SSを追い
出して洗浄排水を第２の槽の下部に設けられた沈殿部に
おいて沈殿させることと、第２の槽の材層の上部の２
次処理水の一部を第１の槽の材層の下部に誘導するの
で、原水中の沈降性SSの分離を著しく適切に行い、かつ
溶解性BOD成分の分解除去も好気性生物膜の発達で容易
であり、しかも第１の槽内の嫌気化を防止でき、連続的
に効率よく生物処理できると共に、原水流入を停止する
ことなく運転でき、原水自体を材層の洗浄用水として
散気とともに活用して洗浄頻度も少なく低コストで合理
的な処理ができるし、次に列挙したような」特別顕著な
効果が得られ、従来技術の諸欠点を完全に解決できるほ
か、従来装置では得られるべくもなかった独自の効果が
発揮される。

極めてコンパクトな装置で、有機性汚水の沈降分離と
過によるSSの除去、及び嫌気性生物膜処理と好気性生
物膜処理の２段処理、もしくは好気性生物膜の２段処理
を遂行することができる。その結果、活性汚泥法におけ
る最初沈殿池，エアレーションタンク，最終沈殿池，砂
過池のすべてを不要にし、省スペースと建設費の大幅
節減が可能である。

従来の生物膜床法において、原水SSが多い場合、不
可欠であった前段の別個の沈殿槽が不要である。

材層の洗浄時に、清澄処理水を消費する必要がな
く、また原水の流入を停止させる必要もなく、さらに原
水自体および洗浄排水それ自身を材洗浄用水として有
効利用できるので、極めて合理的である。

材洗浄排水の処理に、別個の沈殿槽を設ける必要が
ない。

原水の溶解性BODが高濃度の場合でも、全く問題なく
良好な処理が可能である。

SSの分離効率が非常に優れており、安定してSS10mg/l
以下の清澄処理水が得られる。原水の流量変動時の処理
効果が安定している。

粉末活性炭を適用すれば、難生物分解性CODも効果的
に除去できる。また、粉末活性炭のCOD吸着能力を最大
限にまで利用できる。

少なくとも後段の好気性生物膜床部を浮上材層と
したので、材層下部の面倒な支持構造が不要で建設が
容易である。

後段の好気性生物膜床部の目詰まり進行が極めて緩
慢であるので、洗浄頻度が少なくてすむ。その結果、
材表面に発達した生物膜を必要以上に系外に洗い出さな
くてすむので、好気性生物膜処理効果が優れている。

余剰汚泥の発生量が少ない。

後段の好気性生物膜床部の水面部から清澄な処理が
泉のように湧き出るのが見えるようにし、美観的に極め
て優れたものとすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す縦断面図である。 １……第１槽、2,22……沈殿部、２′,22′……沈殿濃
縮部、３……材層、4,24……支持部材、5,25……散気
管、6,26……ブロワー、７……原水槽、8,12,34,36……
ポンプ、９……原水流入管、10,10′,10″……凝集剤注
入管、11……１次処理水流出口、13,37……循環配管、1
4,29……排泥管、21……第２槽、23……浮上材層、27
……越流ロンダー、28……２次処理水流出管、30……流
路、31……洗浄排水管、32……開閉弁、33……洗浄排水
槽、35……返送管。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】槽内上方部に材層を浸漬させて保持し、
   槽内下方部に原水流入部と散気部とを設けると共に、槽
   上部に１次処理水流出部を設けた第１の槽と、槽内上方
   部に浮上材層を保持すると共に、該浮上材層の下部
   又は内部に散気部を配備し、その下方を沈殿部とし、槽
   上部に２次処理水流出部を設けた第２の槽とを並設し、
   前記第１の槽の１次処理水流出部と前記第２の槽の槽内
   下方の沈殿部とを流路で連通せしめ、第２の槽の材層
   の上部の２次処理水の一部を第１の槽の材層の下部に
   誘導する循環配管を第１の槽，第２の槽間に設けたこと
   を特徴とする有機性汚水の生物処理装置。
2. 【請求項２】前記第１の槽内下方を沈殿部とし、該沈殿
   部に前記原水流入部を設けた請求項１記載の有機性汚水
   の生物処理装置。