JPS6279894A - 汚水浄化装置の逆洗時期判別方法 - 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】 （発明の属する技術分野〕 本発明は、槽内の接触濾材に着床する微生物の働きによ
って循環流動する汚水中の有機物質を酸化・分解した後
、残有浮遊物質の沈着・積層によって接触濾材の浄化処
理能力が低下しないように逆′／ｆｃ運転を行う、その
逆洗時期判別方法に関する。

〔従来技術とその問題点〕

従来、汚水を浄化するに当たっては、汚水中に含まれて
いる微生物の働きを活用して汚水を浄化処理する固定床
法が良く知られている。この固定床法による汚水浄化処
理装置は、槽内にプラスチック類の波板、網、筒等で構
成された接触濾材を設置しておき、当該接触濾材に着床
する微生物の働きによって循環流動する汚水中の有機物
質を酸化・分解するものであって、維持管理が容易であ
る点、余剰汚泥の発生量が少ない点、負荷変動に強い点
等から下水処理や生活雑排水の浄化処理に好適であり、
好まれて多く採用されている。

ところで、この種の汚水処理法には、大別して好気性固
定床法と嫌気性固定床法とがあり、前者は槽内に強制的
に空気を散気し、この散気のエアリフト作用によって汚
水を循環流動させ、上述のように有機物質を取り除き、
汚水を浄化するものである。また、後者は槽内に空気を
散気せずして汚水中の有機物質を嫌気消化するものであ
る。

上記好気性固定床法について、さらに付言するならば、
汚水中の有機物質を主として取り除く場合や汚水中の浮
遊物質を主として取り除く場合等があり、これらの方法
は必要に応じて使い分けられているが、いずれにしても
浮遊物質を十分に取り除くことができず、このため浮遊
物質が接触濾材に接触・積層し、いわゆる目詰まりによ
る浄化処理能力を低下させることがある。

従来、汚水中の浮遊物質を取り除く手段として例えば第
５図に示されるような汚水浄化装置が提唱されている。

ここで、図中、符号（１）は浄化処理槽を示し、浄化処
理槽（１）の−側には汚水の流入口（４）が、また他側
には浄化水の流出口（５）がそれぞれ設けられている。

また、浄化処理槽（１）内には汚水中に含まれる微生物
を着床・増殖し、さらには浮遊物質の一部をも捕捉する
接触濾材（２）が設置されており、この接触濾材（２）
の軸心に沿って散気管（３）が延設されている。

上記散気管（３）は、槽内の汚水を矢印のように循環流
動させるものであって、循環流動させるには空気泡によ
るエアリフト作用が活用されている。この散気管（３）
は、散気送給弁（９）を介してプロア（１１）に接続さ
れており、他方、プロア（１１）から散気送給弁（９）
に至る途中には、逆洗用散気送給弁（ｌＯ）を経て逆洗
用散気管（８）に連通ずる分岐導管（６）が設けられて
いる。

しかして、汚水中の浮遊物質を主として取り除くに当た
っては（有機物質は別の浄化装置によって大部分取り除
かれている）、散気管（３）からの散気によって汚水を
循環流動させておき、その汚水が接触濾材（２）を通過
する際、ここで浮遊物質を捕捉し、捕捉後の浄化水は流
出口（５）を経て送り出される。

このような浄化処理は、数週間連続して行うのが通常で
あるが、この場合、接触濾材（２）に浮遊物質が沈着・
積層され、このまま放置しておくと、ついには接触濾材
（２）に目詰まりが生起し、浄化処理能力を低下させる
一因になっている。このため、逆洗用散気送給弁（１０
）を開口し、プロア（１１）から分岐導管（６）を経て
逆洗用散気管（８）に空気を送り込み、接触濾材（２）
に沈着・Ｉ層する浮遊物質を取り除くいわゆる逆洗運転
が行われており、逆洗運転によって接触濾材（２）がら
取り除かれた浮遊物質は浄化処理槽（１）の座部に沈降
し、しかる後、排泥弁（１２）から外部に排出されるよ
うになっている。

ところで、この種装置の逆洗運転を行う場合、そのタイ
ミングを適格に把握しておかないと、浄化処理後の水質
の清浄度合に悪影響を与えることがある。すなわち、接
触濾材には、浮遊物質の捕捉能力がまだ十分に有してい
るにもがかわらず、逆洗時期を早めたために、せっかく
接触濾材に沈着・積層する浮遊物質までもが浄化水に混
入し、かえって水質の清浄度合を悪くすることがある。

また、この種装置が浮遊物質の除去を主目的としている
と言えども、汚水中にはいまだ微生物が多分に含まれて
おり、微生物が接触濾材に着床・増殖して汚水中の有機
物質を酸化・分解するよう汚水浄化に寄与していること
を考え合わせれば、逆洗時期を早めることは、接触濾材
からいまだ十分に生育していない微生物を剥離すること
になり、かえって水質の清浄度合に悪影響を与え好まし
くない。特に、接触濾材に硝化菌が着床・生育している
場合には、その菌がアンモニア性窒素を硝酸性窒素に硝
化する機能が極めて優れているにもかかわらず、その菌
の生育が非常に遅いこともあって、−皮剥離された微生
物を再生するに長期間を要することになる。

一方、その反面、逆洗時期を失すると、接触濾材は浮遊
物質の過度な沈着・積層によって目詰まりを生起し、汚
水の浄化処理能力を一段と低下させている。

このように、逆洗時期のタイミングを適格に把握する手
段がないと、上述汚水の浄化処理能力に多大な悪影響を
与えることから、従来、逆洗時期の好タイミングが種々
検討されており、その判別方法として、接触濾材の目詰
まりを目視確認する方法やタイマーを用いて時間設定を
しておき周期的に自動逆洗を行う方法等がある。

しかしながら、これらの方法は運転作業者の労力を必要
とするから、省力化の点で好ましくなく、また、汚水中
の浮遊物質濃度が季節・天候・時間等によって変化し、
常に一定の水質清浄度合を得る保障が出来ない欠点を存
している。また、最近になって、槽内の浮遊物質濃度を
センサーで検出し、検出値が一定値を越えた場合、接触
濾材に目詰まりがあると判断し、自動逆洗を行う方法が
提案されている（特公昭５８−５４８７５号公輻参照）
。しかしながら、この方法は汚水中の浮遊物質濃度が比
較的安定している場合に好成果を得るものの、浮遊物質
１度の増減か急激に変化したり、あるいは浮遊物１ｔｆ
ｆａ度自体はあまり変化していないにもかかわらず、汚
水量が増加したため、見掛は上、浮遊物質濃度があたか
も高くなったかのごと（検出され、往々にして誤った逆
洗指令を出す難点を有する。

〔発明の目的〕

そこで本発明は、上記の事情に徴し、逆洗時期を自動的
に適格に把握することができるようにする汚水浄化装置
の逆洗時期判別方法を提供することを目的とする。

〔発明の要点〕

本発明は、上記目的を達成するために、槽内の浮遊物質
濃度と槽内に流入する汚水量とにより接触濾材が捕捉す
る浮遊物質重量を算出し、この算出算が予め設定された
値よりも高いか、もしくは上記浮遊物質重量の算出値か
ら捕捉率を求め、この値が予め設定された浮遊物質捕捉
率よりも低いかのいずれかの時に逆洗指令を出すことを
特徴としている。

汚水浄化装置の逆洗時期を判断する場合、ひとえに接触
濾材に沈着・積層する浮遊物質の重量いかんにかかって
くる。そこで、本発明は接触濾材に沈着・積層する浮遊
物質の重量を自動的に検出するものである。すなわち、
まず、汚水に含まれる浮遊物質の濃度を検出し、この検
出信号を制御装置に印加する一方、浄化処理槽内に流入
する汚水量の検出信号をも制御装置に印加する。ここで
、浮遊物質濃度信号と汚水量信号との積が演算され、接
触濾材に沈着・積層する実浮遊物質重量を算出する。次
いで、実浮遊物質重量が予め設定された浮遊物質重量と
比較され、実浮遊物質重量の方が高い場合に発信器を通
じて逆洗指令を汚水浄化槽に送り出す。

もっとも、上述の機能だけでは逆洗時期を適格に判断で
きない場合、時々刻々と変化する実浮遊物質重量を基に
、浮遊物質捕捉率を微分器を通して算出され、この算出
値と予め設定された浮遊物質捕捉率とが比較され、算出
値の方が低い場合に発信器を通じて逆洗指令を７η水浄
化槽に送り出す。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明するが、
その説明に先立ち本発明を創出するに至った着眼点につ
いて詳述する。

従来、この種の研究によれば、接触濾材に沈着・積層す
る浮遊物質は、接触濾材の形状・構造の相違からくる種
類や散気する場合に汚水が接触濾材に与える衝撃・散気
回数等にもよるが、その浄化処理能力を考えると、およ
そ５〜１０に＋ｒ／ｍの重量をもって限界であると知見
されている。

一方、接触濾材に沈着・積層する浮遊物質重量ＴＳＳは
、次の理論式から求めることができる。

ここで、Ｑは浄化処理槽に流入する汚水量、ＳＳ、は第
１の浄化処理槽に残有する浮遊物質濃度、Ｓ　Ｓ　ｚは
第２の浄化処理槽に残有する浮遊物Ｍｔ。

度、ｔは処理時間を示す。

上記（１）式から求めた浮遊物質重量ＴＳＳをグラフ化
すると第２図の実線で示すような理論浮遊物質捕捉特性
が得られる。この図からも容易に理解されるように、起
動時、加速度的に浮遊物質重量Ｔｓｓが増加するものの
、やがては接触濾材の目詰まりが進行し、ついには一定
値に収束する。

なお、接触濾材の浮遊物質捕捉能力にかげりが始まるの
は起動時からおよそ１ケ月であることが確認されている
。

これらの技術データを総合的に勘案し、接触濾材に沈着
・積層する浮遊物質重量Ｔｓｓは、その上限値ＴＳＳｍ
ａｘ　　（＝５〜ｌｏｋｇ／ｍ）の６０〜７０％の範囲
に入ったとき、汚水浄化槽に逆洗指令を送れば好ましい
成果を得ることができた。

次に、本発明者は、第２図の実線で示される理論浮遊物
質捕捉特性ｐを子細に検討してみると、起動時の接触濾
材の浮遊物質捕捉率（第２図では、浄化処理時間に対す
る捕捉された浮遊物質重量ＴＳＳとの勾配αが示されて
いるが、このαは説明の便宜上、浮遊物質捕捉率と定義
する。）が、浮遊物質重量上限値ＴＳＳｌｌＩａｘに至
る前の理論浮遊物質捕捉特性ｒから求めた浮遊物質捕捉
率とはおのずと異なり、この相違は接触濾材の浄化処理
能力と一定の因果関係を有していることに気付いた。

すなわち、起動時の捕捉率の方が浮遊物質重量上限値に
至る前の捕捉率よりも高いのは、接触濾材に浮遊物質に
よる目詰まり現象があまり現れていないことを意味する
と考えられるからである。

そこで、本発明者は第２図に示す実線から理論浮遊物質
捕捉率αを次式で求めた。

ｔ ここで、ＴＳＳ　（ｔ）は捕捉された浮遊物質重量であ
り、浄化処理時間の関数として表され、またＬは浄化処
理時間を示す。

上記（２）式から求める理論浮遊物質捕捉率αの上限値
αｍａｘ　、つまり接触濾材の浄化処理能力上限限界値
は、予め実験・研究によって求めておき、この上限値α
ｍａｘの４０〜５０％以下の範囲に実浮遊物質捕捉率α
ｂが入った時、この値をもって逆洗指令信号αｂとすれ
ば逆洗時期の好ましいタイミンイグを知ることができる
。

もっとも、理論浮遊物質捕捉率αと実浮遊物質捕捉率α
ｂとは、第２図の破線や鎖線で示される実浮遊物質捕捉
特性ｍ、ｎからもわかるように、必ずしも一致していな
い。この相違を検討してみるに、特性ｍのうちレンジＬ
があられれるのは、流入する汚水量が多い割合には浮遊
物質濃度が少なく、このため接触濾材に捕捉される浮遊
物質重ＩＴＴｓがあまり増加していないと考えられる。

また、特性ｎが特性ｉよりも高いのは、汚水量に比べて
含有する浮遊物質濃度が極めて高いと考えられる。

そこで、第２図に下限規準的浮遊物質重量ＴＳＳｎと上
限基準白浮遊物質重量ＴＳＳｈとを設け、浮遊物質重量
ＴＳＳ＜下限規準的浮遊物質重量ＴＳＳβの条件の下に
実浮遊物質捕捉率αｂ≦理論浮遊物質捕捉率αの場合（
特性ｍの場合）、接触濾材には浮遊物質捕捉能力が十分
にあるとみなして逆洗指令は出さない。浮遊物質重量Ｔ
ＳＳ≧下限規準内浮遊物質重量ＴＳＳｆとなった時点で
逆先指令を出せばよい。

一方、特性ｎのように、実浮遊物質捕捉率αｂ〉理論浮
遊物質捕捉率αでありながら、浮遊物質重量ＴＳＳ≧上
限規準内浮遊物質重量ＴＳＳｈとなる場合は、もはや接
触濾材の浮遊物質の捕捉能力は失われているわけである
から、逆洗指令を出す、なお、下限規準的浮遊物質重量
ＴＳＳ１の値は、上述ＴＳＳｍａｘの５０％程度であり
、また上限規準内浮遊物質重量ＴＳＳｈの値は、上述Ｔ
ＳＳｍａｘの８０％程度である。これらは経験的に求め
た好ましい適用数値である。

しかして、上述の着眼点、に基づく本発明の一実施例を
説明するが、第５図と同一構成部品には同一符号を付し
、その詳述説明を省略する。

第１図は、本発明の一実施例を示す汚水浄化装置であっ
て、この汚水浄化装置は互いに連設し合う第１の浄化処
理槽（ｌａ）　、第２の浄化処理槽（１ｂ）を有する。

第１の浄化処理槽（１ａ）は種として微生物の働きによ
って汚水中の有機物質を酸化・分解するものであるが、
汚水中の浮遊物質の一部を捕捉する機能をも有している
。また、第２の浄化処理槽（１ｂ）は主として汚水中の
浮遊物質を捕捉するものではあるが、汚水中の有機物質
を酸化・分解する機能をも有している。このため、第１
および第２の浄化処理槽（１ａ）、（１ｂ）に設置する
接触濾材（２ａ）、（２ｂ）の構造・形状は異なってい
る。

一方、第１および第２の浄化処理槽（１ａ）、（１ｂ）
には汚水中に残有する浮遊物質濃度を検出する検出器（
１５ａ）、（１５ｂ）が配設されており、これらの検出
器（１５ａ）　、　（１５ｂ）から検出された信号は変
換器（１４）を経て制御装置（１６）に印加されるよう
になっている。また、第１の浄化処理槽（１ａ）の流入
口（４）には汚水流入量を検出するｆＬ量針（１３）が
配設されており、流量計（１３）によって検出された信
号も上記制御装置（１６）に印加されるようになってい
る。

上記制′４′ｎ装置（１６）は、第３図に示されるよう
に、掛算器（１７）　、積分器（１８）、設定器（１９
）、発信器（２１）とからなり、これらは互いに電気的
回路で結ばれている。

かかる構成を有する制御装置（１６）において、第１お
よび第２の浄化処理槽（１ａ）、（１ｂ）の浮遊物質濃
度がそれぞれ検出器（１５ａ）、（１５ｂ）によって検
出されており、これらの検出信号は変換器（１４）を経
てその差分が求められ、差分信号は掛算器（１７）に印
加される。掛算器（１７）には、また汚水の流量信号が
印加されており、ここで掛算され、その出力信号は積分
器（１８）に送られる。積分器（１８）は捕捉された浮
遊物質重量ＴＳＳを上述（１）式に基づいて求めるもの
であって、ここで積分された信号は操作端（２０）を通
して設定器（１９）からの設定信号と比較され、浮遊物
質重量ＴＴＳが設定値より高いことが判別されると、発
信器（２１）から逆洗指令信号αｂとして第２の浄化処
理（１ｂ）の逆洗用散気送給弁（１０）に送り出され、
これによって接触濾材（２６）の逆洗運転がなされる。

なお、第１の浄化処理槽（１ａ）も逆洗運転を行うが、
タイマー回路を用いた逆洗運転なので、ここでは本発明
の対象外として取り扱う。

上記設定器（１９）には浮遊物質重量ＴＳＳの上限値Ｔ
ＳＳｍａｘの６０〜７０％の設定値がセントされている
。

第４図は本発明にかかる制御装置の他の実施例であって
、全体を符号（２２）で示す制？３１１装置（２２）は
、図示のように、互いに電気的に接続された掛算器（１
７）、積分器（１８）、微分器（２３）、設定器（２４
）、発信器（２６）を有する。

かかる構成において、掛算器（１７）には上記第１実施
例と同じように、浮遊物濃度差分信号と流量信号とが印
加されており、ここで掛算された出力信号は積分器（１
８）に送られ、時々刻々と浮遊物質重量ＴＳＳを算出し
される。算出された浮遊物質重ＩＴｓｓ信号は、微分器
（２３）に送られ、ここで上述（２）式に基づいて微分
され、実浮遊物捕捉率αｂが算出される。この実浮遊物
質捕捉率αｂの出力信号は、操作端（２５）を通して設
定器（２４）からの設定信号と比較され、実浮遊物質捕
捉率αｂが設定値よりも低いことが判別されると、発信
器（２１）から逆洗指令信号αｂとして第２の浄化処理
槽（１ｂ）の逆洗用散気送給弁（１０）に送り出され、
これによって接触濾材（２ｂ）の逆洗運転がなされる。

なお、設定器（２４）には接触濾材（２ｂ）が浄化処理
能力可能な上限限界値α＋ａａｘの４０〜５０％値がセ
ットされている。

本実施例は、上述のようにこまかな演算を行っているか
ら、上述第１実施例だけでは逆洗時期を適格に判断でき
ない場合に適用するとすこぶる好都合である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば接触濾材に沈着・
積層する浮遊物質重量を、汚水の浮遊物質濃度と汚水流
入量とから求め、その値が設定値よりも高いことを判別
して逆洗指令信号を出すようにしたから、接触濾材の汚
水浄化処理能力を一段と低下させることがなく、きわめ
て効率の良い逆洗運転が続行できる。また、本発明によ
れば、接触濾材に沈着・積層する浮遊物質の目詰まりを
、汚水の浮遊物質濃度と汚水流入量とを基に、接触濾材
の浮遊物質捕捉率から求め、その捕捉率が設定値よりも
低いことを判別して逆洗指令信号を出すようにしたから
、汚水中の浮遊物質濃度が急激に変化しても、また浮遊
物質濃度がほとんど変化しないのに汚水流入量が急激に
増加することがあっても、逆洗時を適格に判断すること
ができ、この種の技術の向上に一段と寄与することが期
待される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概略図、第２図は浮遊
物質捕捉特性を示すグラフであって、理論値と実際のデ
ータとを比較するものであり、第３図は本発明にかかる
制御装置の実施例を示す概略ブロック図、第４図は本発
明にかかる制御装置のさらに他の実施例を示す概略ブロ
ック図、第５図は従来の実施例を示す概略図である。 １ａ・・第１の浄化処理槽、　１８・・積分器ｌｂ・・
第２の浄化処理槽、１９．２４　　・・設定器２ａ、２
ｂ・・接触濾材、　２１．２６・・発信器８・・逆洗用
散気管、　２３・・微分器１０・・逆洗用散気送給弁、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）槽内に接触濾材を設置し、接触濾材に汚水を循環流
   動させ、汚水中に含まれる浮遊物質を捕捉する接触濾材
   の処理能力に限界をきたす時、槽内に逆洗指令を送り出
   す汚水浄化装置の逆洗時期判別方法において、槽内の浮
   遊物質濃度と槽内に流入する流量とより上記接触濾材が
   捕捉する浮遊物質重量を算出し、この算出値が予め設定
   された値よりも高い時逆洗指令を出すようにすることを
   特徴とする汚水浄化装置の逆洗時期判別方法。 ２）接触濾材が捕捉する浮遊物質重量は、第１の浄化処
   理槽の浮遊物質濃度と第２の浄化処理槽の浮遊物質濃度
   との偏差に、第１の浄化処理槽に流入する汚水流量を掛
   算し、この掛算式を積分することによって算出すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の汚水浄化装置
   の逆洗時期判別方法。 ３）槽内に接触濾材を設置し、接触濾材に汚水を循環流
   動させ、汚水中に含まれる浮遊物質を捕捉する接触濾材
   の処理能力に限界をきたす時、槽内に逆洗指令を送り出
   す汚水浄化装置の逆洗時期判別方法において、槽内の浮
   遊物質濃度と槽内に流入する汚水流量とより上記接触濾
   材が捕捉する浮遊物質重量を連続的に算出するとともに
   、この算出値から浮遊物質捕捉率を求め、この値が予め
   設定された浮遊物質捕捉率よりも低い時に逆洗指令を出
   すようにすることを特徴とする汚水浄化装置の逆洗時期
   判別方法。 ４）浮遊物質捕捉率は、浮遊物質重量を浄化処理時間で
   微分して求めることを特徴とする特許請求の範囲第３項
   記載の汚水浄化装置の逆洗時期判別方法。