JPH10192878A - 排水処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 処理水との分離が容易で、摩耗による損失も
少ない担体を用いることにより効率の良い排水処理を行
うことができる流動床による排水処理装置を提供する。 【解決手段】 生物膜付着担体を用いた流動床によって
下排水の処理を行うにあたり、前記担体として、比重を
任意に調整可能なプラスチック製担体を用いる。担体の
比重は１を超え、３未満に、大きさは２〜２０ｍｍにす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、排水処理装置に関
し、詳しくは、生物膜付着担体を用いた流動床によって
下排水の処理を行う流動床による排水処理装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】流動床による排水処理法は、生物の保持
量が多く、高い撹拌力が得られることから、処理効率が
良好で、コンパクトな装置で十分な排水処理を行うこと
が可能である。このため、従来から多くの研究が成され
ているが、産業排水処理における小規模施設での実用化
例はあるものの、公共の下水処理等の比較的大規模での
実用例はほとんど無い。

【０００３】図５は、従来の生物膜付着担体を用いた流
動床を示すもので、好気性処理を行う流動床の一例を示
している。この流動床１は、処理槽２の底部に設けられ
た原水流入部３と、槽頂部に設けられた処理水流出部４
と、槽下部に設けられた支持層５及び散気手段６と、槽
上部の大径部２ａ内に設けられた担体流出防止用の分離
筒７とにより形成されている。

【０００４】上記従来の流動床１において、生物膜付着
担体８としては、ケイ砂，粒状活性炭，アンスラサイト
等が用いられており、その比重は、１．４〜２．７程度
である。また、担体８のサイズ（大きさ）は、直径が
０．４〜１ｍｍ程度のものが一般的である。このような
担体を用いた場合の流動床の流動化速度は、通常、３０
０〜８００ｍ／日程度となる。しかし、同じ担体を用
い、一定の流速とした場合にも、流動化率（膨張率）
は、水温や担体への生物の付着量により大きく影響を受
け、流動化率が低すぎる場合には処理効率は低下し、高
すぎると担体が処理水と共に流出することがある。一般
的には、処理効率の低下は極力回避するべきであること
から、流動化率が高くなっても処理槽からの担体の流出
を防止することができるように、すなわち、１００％程
度以上の流動化率を許容できるように、槽上部に十分な
余裕高を設けるようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述のような流動床に
おいては、用いる担体の比重及び大きさによって流動化
速度が決まるため、従来の担体では、流動化速度が３０
０〜８００ｍ／日程度となり、流動床の有効高さを３ｍ
程度とすると、反応時間は２〜５分程度になる。この反
応時間は、必ずしも生物的な浄化時間と一致するもので
はなく、そのために循環処理を行ったり、多段階の処理
を行ったりするなどの工夫が必要であった。

【０００６】また、比較的比重の大きな担体を用いる場
合は、流動化速度を考慮すると、サイズを小さくする必
要があるが、サイズが小さな担体を用いると、剥離した
生物膜や流入水中の懸濁成分と担体との分離が困難にな
る。通常、処理槽からの担体の流出を防止する手段とし
て、槽上部に担体の分離装置を設けているが、好気性処
理槽の場合には、散気した空気等のガスも分離する必要
があるため、一般的には、槽上部の水面積を大きくする
とともに、大掛かりな分離装置を設けるようにしてい
る。このため、処理槽の設置面積が大きくなってしまう
問題があった。

【０００７】さらに、上記担体とガスや処理水との分離
は、重力を利用しており、流量変動の影響を大きく受け
るため、流量を一定に保つための装置、例えば流量調整
槽を処理槽の上流に設ける必要があった。しかし、流量
が一定であっても、生物膜の付着量や水温によって担体
の流動化率（膨張率）が変化するため、担体の有効な分
離手段及び生物膜の制御手段である担体の洗浄手段が無
い限り、処理槽上部に相当な余裕高を設けなければなら
なかった。一方、アンスラサイトや粒状活性炭のような
比較的比重の小さな担体は、摩耗し易いという問題があ
った。

【０００８】そこで本発明は、処理水との分離が容易
で、摩耗による損失も少ない担体を用いることにより効
率の良い排水処理を行うことができる流動床による排水
処理装置を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の排水処理装置は、生物膜付着担体を用いた
流動床によって下排水の処理を行う排水処理装置におい
て、前記担体として、比重を任意に調整可能なプラスチ
ック製担体を用いたことを特徴とするものであって、特
に、前記担体の比重が、１を超え、３未満であること、
前記担体の大きさが、２〜２０ｍｍであることを特徴と
している。さらに、本発明は、前記担体を用いた流動床
の処理水流出部に、担体の流出を防止するウェッジワイ
ヤースクリーンを設置したこと、また、前記流動床は、
該流動床内の処理水の引抜き、空洗、水洗、空洗と水洗
との併用等により、前記担体に付着した生物膜の洗浄を
行う洗浄手段を備えていることを特徴としている。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の排水処理装置の
一例を示す概略断面図であって、処理槽１１の底部に
は、前記同様の原水流入部１２と、生物膜付着担体１３
の支持層１４と、散気手段１５とが設けられ、槽上部に
は、担体分離用のウェッジワイヤースクリーン１６を備
えた処理水流出部１７が設けられている。

【００１１】図２及び図３は、前記ウェッジワイヤース
クリーン１６の一例を示すものである。本形態例で用い
ているウェッジワイヤースクリーン１６は、リング状に
形成した多数のウェッジ形ワイヤー１６ａを、複数本の
サポートロッド１６ｂにより所定間隔で保持するととも
に、両端を閉塞してドラム状に形成し、その一端に前記
処理水流出部１７を形成する配管を接続したものであ
る。このようなウェッジワイヤースクリーン１６は、ウ
ェッジ形ワイヤー１６ａの間隔を適当に設定することに
より、目詰まりを抑えながら処理水及び汚泥を効率よく
排出できるとともに、担体１３の流出を防止することが
できる。

【００１２】前記担体１３は、プラスチック、例えば、
ポリプロピレン（比重約０．９）やポリエチレン（比重
約０．９２）に、比重調整用のシリカやカルシウム等の
無機物，金属粉を添加したプラスチック製担体であっ
て、シリカ等の添加量を調節することによって比重を任
意に調整することが可能なものを用いている。この担体
１３の形状は、球形，パイプ状等、成形可能な形状なら
ば任意であるが、その表面は、生物膜が付着し易い微細
な凹凸を有する、ざらざらしたものが好ましい。さら
に、微生物の生息に適した５０〜３００μｍ程度の空孔
を有するものが特に好ましい。

【００１３】上記担体１３の比重や大きさは、流動床の
形状，構成や処理条件に応じて最適な範囲に設定される
が、比重が１以下では担体１３が処理水上に浮上してし
まうために生物膜付着担体として機能せず、一方、比重
が３以上だと担体１３を流動化させるために流速を高く
しなければならないため、流動床内の滞留時間を十分に
とることが困難になるという不都合がある。すなわち、
生物反応に必要な処理時間を考慮して流動床内の滞留時
間を設定し、これにより処理速度（処理水の上昇速度）
を求め、この速度域で十分な流動状態が得られるように
担体１３の比重を設定すればよい。また、担体の大きさ
は、比重や表面積等に応じて任意に選定することができ
るので、処理水との分離性や洗浄性を考慮して従来より
も大きな２〜２０ｍｍ程度の大きさにすることができ
る。さらに、このようなプラスチック製担体は、前述の
アンスラサイトや粒状活性炭等と比較して摩耗による損
失も少ないという利点も有している。

【００１４】したがって、流入原水量に対応した比重及
び大きさの担体１３を用いることが可能となるため、生
物の保持量や撹拌力を最適な状態に設定することがで
き、処理効率を大幅に向上させることができる。さら
に、比較的大きな担体１３を用いるとともに、処理水流
出部１７にウェッジワイヤースクリーン１６を設けて担
体を分離することにより、従来のように、槽上部の水面
積を大きくしたり、散気に伴うガスの分離手段を設ける
必要がなくなり、装置の簡略化やコンパクト化を図るこ
とができる。なお、担体の大きさを２ｍｍ未満にする
と、ウェッジワイヤースクリーン１６の目を細かくしな
ければならず、ウェッジワイヤースクリーン自体の製造
コストが上昇し、また、目詰りの可能性も高くなる。逆
に、担体を２０ｍｍを超える大きさにすると、担体の比
表面積（有効面積）が減少することになり、処理効率に
悪影響を与えることになる。このように適当な大きさの
担体１３を用いるとともに、ウェッジワイヤースクリー
ン１６を用いて担体１３を物理的に分離することによ
り、流量変動等によって担体１３が流出することがなく
なり、安定した処理を継続することができる。

【００１５】さらに、担体１３に付着する生物膜の量
は、該担体１３を洗浄することによって制御することが
可能である。この担体１３の洗浄は、様々な方法で行う
ことができ、例えば、散気手段１５からの散気量を通常
より多くして槽内を激しく撹拌することによっても行う
ことができる。このとき、担体１３は、処理水の膨張に
伴ってウェッジワイヤースクリーン１６の上方にまで浮
遊する状態となるが、ウェッジワイヤースクリーン１６
により処理水（洗浄排水）から分離されるので、処理槽
１１から流出することはない。また、処理水流出部１７
に流出した洗浄排水は、そのまま後段の処理設備に送っ
てもよく、原水側に戻すようにしてもよい。

【００１６】また、洗浄効率を考慮すると、原水流入部
１２を用いて、あるいは別に設けた排水経路を介して処
理槽１１内の処理水を適当に引抜いた後、散気手段１５
あるいは別に設けた空洗用空気導入経路から空気を導入
して空洗を行い、次いで原水流入部１２からあるいは別
に設けた洗浄水導入経路から洗浄水を導入して水洗を行
うようにしてもよい。さらに、空洗と水洗とを併用して
もよい。

【００１７】上述のようにして担体１３を洗浄し、担体
１３に付着する生物膜の量を制御することにより、処理
槽１１内を、最も効果的な流動化率（膨張率）に管理す
ることができる。

【００１８】図４は、本発明の排水処理装置を用いた排
水処理設備の一例を示すものであって、前記同様の処理
槽を嫌気性流動床３１と好気性流動床３２とに使用し、
下水処理として、ＢＯＤ，ＳＳの処理に加えて窒素の処
理も行うようにしている。

【００１９】流入下水（原水）は、スクリーン３３を通
って原水槽３４に流入した後、ポンプ３５により配管３
６を介して加圧浮上分離装置３７に送られる。加圧浮上
分離装置３７に送られる原水は、加圧浮上分離装置３７
への流入部で配管３８から供給される加圧空気溶解水と
混合され、原水中の懸濁成分は、加圧空気溶解水から発
生する微細気泡に付着して見掛けの比重が小さくなり、
加圧浮上分離装置３７の槽上部に浮上汚泥（フロス）と
して分離する。この浮上汚泥は、掻取機３９により掻取
られて経路４０から汚泥貯留槽４１に送られ、加圧浮上
分離装置３７の底部に沈殿した汚泥は、経路４２から汚
泥貯留槽４１に送られる。このときの汚泥濃度は３〜５
％であり、従来の汚泥濃縮槽における重力濃縮に比較し
て高濃度である。

【００２０】加圧浮上分離装置３７で処理された水の一
部は、出口側で配管４３に抜取られてポンプ４４で加圧
され、コンプレッサー４５から供給される圧縮空気と混
合槽４６で混合した後、加圧空気溶解水として前記配管
３８から原水に供給混合される。加圧浮上分離装置３７
で処理されて配管４７から嫌気性流動床３１に流入する
原水は、循環配管４８から循環流入する硝化液と混合し
て嫌気性流動床３１の底部に流入し、所定の上昇速度で
槽内を上昇する。この嫌気性流動床３１では、嫌気処理
により主に脱窒反応が行われる。嫌気性流動床３１の処
理水は、槽上部のウェッジワイヤースクリーン１６を介
して抜取られ、配管４９から好気性流動床３２の底部に
流入する。好気性流動床３２に流入した水は、散気手段
５０から供給される空気と共に槽内を上昇し、好気処理
により主に硝化反応が行われる。なお、通常、嫌気性流
動床３１には、散気手段を設ける必要はないが、床内の
酸素量の調整や担体の洗浄用として適宜な散気手段を設
けておくことができる。

【００２１】好気性流動床３２の処理水は、配管５１か
らろ過槽５２に送られるとともに、その一部（原水量に
対して１００〜３００％）が前記循環配管４８に前記硝
化液として抜出され、嫌気性流動床３１への流入水に循
環合流する。ここで示すろ過槽５２は、上向流式のろ過
装置であって、主にＳＳ成分の除去による仕上げ処理が
行われ、ろ過処理された水は、処理水槽５３を経て河川
等に放流される。

【００２２】なお、ろ過槽５２には、ろ材を洗浄するた
めの洗浄手段として、槽下部に、引抜き配管５４，空洗
配管５５，水洗配管５６が設けられており、洗浄排水
は、配管５７により前記原水槽３４に戻される。このよ
うに、ろ過槽５２の洗浄排水や流動床３１，３２の洗浄
排水を原水槽３４に戻して原水と混合し、再度加圧浮上
分離装置３７で浮上分離処理することにより、汚泥発生
箇所の一本化と高濃度化とを図ることができ、汚泥発生
量がランニングコストに大きく影響する比較的小規模な
下排水処理施設では、そのランニングコストを大幅に低
減させることができる。

【００２３】さらに、加圧浮上分離装置３７で処理した
水は、通常の沈殿処理に比べて懸濁成分の除去率が高い
ため、後段の嫌気性流動床３１への流入負荷を少なくで
き、その分、嫌気性流動床３１の容量を小さくすること
が可能になる。また、浮上処理では、髪の毛、油分、ス
カム等の浮上し易い成分を、略完全に除去することがで
きるため、嫌気性流動床３１での閉塞やスカムの発生が
少なくなる。加えて、嫌気性流動床３１において安定し
た良好な処理が可能となることから、嫌気性流動床３１
で処理した水が流入する好気性流動床３２での処理性も
向上する。

【００２４】したがって、前述のプラスチック製担体を
用いた流動床からなる嫌気性流動床３１及び好気性流動
床３２と加圧浮上分離装置３７とを組合わせることによ
り、排水処理設備の処理効率を大幅に向上させることが
でき、設備の小形化を図ることができる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の排水処理
装置は、比重を任意に調整可能なプラスチック製担体を
用いることにより、流動床における処理効率を向上させ
ることができる。特に、処理水流出部にウェッジワイヤ
ースクリーンを設置することにより、担体の分離を確実
に行うことができ、担体の洗浄も容易に行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の排水処理装置の一例を示す概略断面
図である。

【図２】 ウェッジワイヤースクリーンの断面正面図で
ある。

【図３】 ウェッジワイヤースクリーンの断面側面図で
ある。

【図４】 本発明の排水処理装置を用いた排水処理設備
の一例を示す系統図である。

【図５】 従来の流動床の一例を示す概略断面図であ
る。

【符号の説明】

１１…処理槽、１２…原水流入部、１３…（生物膜付
着）担体、１４…支持層、１５…散気手段、１６…ウェ
ッジワイヤースクリーン、１７…処理水流出部、３１…
嫌気性流動床、３２…好気性流動床、３３…スクリー
ン、３４…原水槽、３７…加圧浮上分離装置、４１…汚
泥貯留槽、４８…循環配管、５０…散気手段、５２…ろ
過槽、５３…処理水槽

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 生物膜付着担体を用いた流動床によって
   下排水の処理を行う排水処理装置において、前記担体と
   して、比重を任意に調整可能なプラスチック製担体を用
   いたことを特徴とする排水処理装置。
2. 【請求項２】 前記担体の比重が、１を超え、３未満で
   あることを特徴とする請求項１記載の排水処理装置。
3. 【請求項３】 前記担体の大きさが、２〜２０ｍｍであ
   ることを特徴とする請求項１記載の排水処理装置。
4. 【請求項４】 前記担体を用いた流動床の処理水流出部
   に、担体の流出を防止するウェッジワイヤースクリーン
   を設置したことを特徴とする請求項１記載の排水処理装
   置。
5. 【請求項５】 前記担体を用いた流動床は、前記担体に
   付着した生物膜の洗浄を行う洗浄手段を備えていること
   を特徴とする請求項１記載の排水処理装置。