JP2584384B2 - 有機性汚水の処理方法および装置 - Google Patents

有機性汚水の処理方法および装置

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  • Biological Treatment Of Waste Water (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、下水などの各種有機性
汚水、特にSSを比較的多く含んだ有機性汚水を極めて
合理的な新規装置により、物理化学的および生物学的に
高度に浄化処理する技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】特開平3−193193号公報に、図4
に示されたような、槽体12の中間部に散気管15が配
備され、該散気管15より上部には浮上ろ材13が充填
された生物処理部、散気管15より下部は攪拌手段を有
する沈殿部16となった槽体12に該沈殿部15から上
向流で原水を供給して原水のSSの除去と生物学的処理
とを同一処理槽において行う処理技術について開示され
ている。
【0003】上記公報に開示された技術により下水を処
理した結果は今日的技術水準からは以下の諸点について
改良が望まれる。すなわち、 浮上ろ材の微生物保持量が多くない。また、浮上ろ
材が充填された生物処理部からの処理水にSSがリーク
し易い。 浮上ろ材充填層の目詰まりの除去がし難く、充填層
の洗浄に長い時間が必要である。 また、処理槽の沈殿部で完全に沈降しなかったSS
によって、浮上ろ材の充填層の底部は目詰まりを起こし
易いことなどである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、従来
装置の前記〜の課題を適確に解決する新処理システ
ムを確立することを課題とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題は、次に示す
発明の有機性汚水の処理方法および処理装置によって達
成される。 1)有機性汚水を、単一の槽内に上部に立体的網目状粒
状ろ材を充填した充填ろ床Aと、その下部に中空粒状ろ
材を充填した充填ろ床Bとを組合せて設け処理槽内に下
部より導入して上向流にて流し、中空状粒状体ろ材を充
填した充填ろ床BにおいてSSをろ過し、ついで網目状
粒状体ろ材を充填した充填ろ床Aにおいて好気性生物膜
処理行うことを特徴とする有機性汚水の処理方法。
【0006】2)処理槽下部に有機性汚水の供給手段
と、処理槽上部に処理水流出手段とを設けると共に、該
処理槽内の上部に立体的網目状粒状体ろ材を充填した充
填ろ床A、その下部に中空粒状体ろ材を充填した充填ろ
床Bを配備すると共に、上記充填ろ床Aの内部乃至下部
に酸素を供給するための散気手段を配備し、また充填ろ
の下部に洗浄に際して攪拌するために空気を供給す
散気手段を配備したことを特徴とする有機性汚水の処
理装置。
【0007】本発明の骨子は、上記従来装置の前記〜
の課題を解決するために、中空状粒状体ろ材の充填ろ
床BによるSS沈殿ろ過を行うことにある。但し、単一
処理槽下部をさらに沈澱部としてもよく、その場合には
必要により汚水に凝集剤を添加してから該処理槽内に導
入しても構わない。
【0008】特に本発明の特徴とするところは、充填ろ
床Aの下部の沈殿部に設けた充填ろ床Bに充填するろ材
として中空状粒状体ろ材を使用することにある。この中
空状粒状体ろ材の形状は図2に示すように円筒形、球
形、その他任意の多面体の側面に開口部を有するものが
適用できる。該中空状粒状体ろ材を充填した充填ろ床B
に有機性汚水を通すと、中空状粒状体ろ材は以下により
詳細に説明する如くその空隙率が95%以上と非常に大
きい空隙率を有するにもかかわらず有機性汚水中の粒径
の大きなSSはそのろ材を通過する間に捕捉除去され
る。
【0009】上記中空状粒状体ろ材によるSS捕捉の段
階における除去のメカニズムはろ過というよりはむしろ
中空状ろ材1個1個がミクロな沈殿池として作用し、中
空状ろ材からなる沈殿池にSSが沈殿して除去されると
思われる。この中空状粒状体ろ材によるSS捕捉作用が
本発明の課題の達成に大きい役割を果たしている。
【0010】本発明の構成に対する理解をより深めるた
めに図1を用いて本発明の有機性汚水の処理装置の具体
的態様について説明する。但し以下に記載する具体的態
様によって本発明の処理装置が制限されることはない。
【0011】図1において、本発明の処理装置の処理槽
1はその中間に槽1を水平に横断する形に張設された多
孔性通水部材2によって、図3にその1例が示されたよ
うな立体的網目状粒状体ろ材が充填されている充填ろ床
Aと、図2に例として、中空筒状ろ材の1例と中空球状
ろ材の1例とが示されているような中空状粒状体ろ材の
少なくとも1種が充填されている充填ろ床Bとに区画さ
れている。
【0012】上記立体的網目状粒状体ろ材は、表面から
内部にかけて連続した穴を持つように形成され、公知の
発泡法等により製造できる。粒状体の素材としては、上
記性質を有するものであるならば特に制限されず、有機
高分子、無機化合物等公知のものを使用できるが、中で
も素材自体に適度な弾性と強度とを有する素材が好まし
く、特にウレタン樹脂等が好ましい。例えば、ポリウレ
タンフォーム等の弾性多孔性粒状物を、ウレタン樹脂等
のプラスチックスを連続気泡を造る発泡法で発泡して作
製して、そのまま使用するか所望の形状、サイズに切断
して使用する。そのサイズは10〜30mm、好ましく
は15〜20mmであり、その形状は角形、球状、その
他種々の形状がとれるが、角形が好ましい。その素材の
比重は、通常0.9〜1.2程度が好ましい。 また、
空隙率は、90%以上が好ましい。気孔径、即ち、孔径
は、0.1〜6mm、好ましくは2〜4mmの範囲から
選択することが望ましい。また、1cm長さ当たりの孔
の数は、5〜20個が好ましい。
【0013】また、上記中空状粒状体ろ材としては、少
なくともSSの物理的ろ過が可能であるように構成され
さえすれば特にその構造に制限はなく、中空状粒状体ろ
材の内部に空間を有すればよい。その形状は円筒でも角
筒でも中空球状または多面体のいずれでもよく、中空状
ろ材側面に開口部を有するものが好ましい。本発明者は
中空状ろ材はその側面部に図2のような格子状開口部を
多数設けておくと、SSの除去効果が高まることを見出
している。その粒径は、中空状粒状体の場合には直径1
0〜15mm長さ10〜25mmという粒径のものを用
いることが好ましい。中空状粒状体ろ材が充填されてい
る充填ろ床Bには酸素含有ガス等を供給しないで、充填
ろ床Bは単なる物理的ろ過層とするが、自然的にろ材に
付着した嫌気性微生物等を有していてもよい。
【0014】図1では、充填ろ床Aも充填ろ床Bも共に
浮き上がっている状態を示しているが勿論A、Bいずれ
かまたは両者ともに沈降した状態の固定床であっても構
わない。充填ろ床Aも充填ろ床Bとを区画している多孔
性通水部材2としては、格子、網、多孔板、グレーチン
グやスリットなどを適宜に用いることができる。
【0015】充填ろ床Aの下部には微生物の呼吸用の空
気などの酸素含有ガスを供給する散気管C1が設けられ
ている。そして、ガス供給管3を通してブロアD1から
空気などの酸素含有ガスが散気管C1に供給される。ま
た、充填ろ床Bの下部には洗浄に際して充填ろ床Bと充
填ろ床Aとを共に攪乱し得る散気管C2が設けられてい
る。そして、空気供給管4を通してブロアD2から空気
が散気管C2に供給される。
【0016】処理槽1の最上部には充填ろ床Aに充填さ
れている立体的網目状粒状体ろ材の流出を阻止するため
の上部ろ材流出阻止網5が、また充填ろ床Bの下部には
中空状粒状体ろ材を支持するための下部ろ材落下阻止網
6が設けられている。処理される有機性汚水(原水)は
処理槽1の下部に設けられた原水供給管7から供給さ
れ、上向流で処理槽1内を上昇し、充填ろ床Bと充填ろ
床Aとをこの順に通って処理槽1上部の越流堰から処理
水流出部に入り処理水流出管8を通って系外に流出す
る。
【0017】処理槽1の充填ろ床Bの下部の沈殿部9で
は処理槽1の底部に沈殿汚泥が堆積し排泥管10を通っ
て系外に排出される。また処理槽1の下部にはろ床の洗
浄時に洗浄用水を供給する洗浄用水供給管路11が開口
している。洗浄用水供給管路11の途中には洗浄用水を
供給するためのポンプPが設けられている。
【0018】
【作用】上記図1を参照して説明した本発明の処理装置
の構成に従ってその作用について記述する。下水などの
有機性汚水は処理槽1の下部に設けられた原水供給管7
から供給され充填ろ床Bの下部の沈殿部9に流入し、こ
こで沈殿し易いSSを沈殿分離する。しかる後有機性汚
水は上向流となって中空状粒状体ろ材が充填されている
充填ろ床Bに流入し、沈殿部9で沈殿しなかった微細S
Sをろ過する。
【0019】さらに充填ろ床Bから流出するろ過水中の
溶解性BOD、NH3 などを充填ろ床Aに充填されてい
る立体的網目状粒状体ろ材の内部に高濃度に固定化され
た好気性微生物によって生物膜処理して除去する。ま
た、残留SSも生物ろ過の原理によって高度に除去さ
れ、清澄な処理水が水面に湧出してくる。
【0020】本発明では、有機性汚水を空隙率が95%
以上もある中空の粒状体ろ材によってSSの大部分をろ
過除去した後、やはり空隙率が98%と大きな立体的網
目状粒状体の内部に固定化された微生物によって生物ろ
過するようにしたため、充填ろ床Bと充填ろ床Aのろ過
抵抗の増加が驚くほど少なく、しかも高速度の生物反応
が進むことが認めらた。
【0021】これに対し、図4に示した従来技術は浮上
ろ材層13のみで、SSのろ過と生物膜処理を同時に行
っているため、層の目詰まりが速く、またSSの捕捉に
よって微生物膜の活性表面が減少してしまうために生物
処理も劣化もまた速かった。
【0022】本発明はSSのろ過を行う領域すなわち充
填ろ床Bと生物反応を進ませる領域すなわち充填ろ床A
とを明確に区分し、それぞれの機能に最適なろ材を特定
した結果、従来技術の欠点が解決され、優秀な性能が発
揮される。また充填ろ床Bのろ材に図2に示すように側
面に格子状の開口をもつろ材を用いると、特にSSの捕
捉容量が大きくなることが認められた。しかして、本発
明の処理装置の充填ろ床Bと充填ろ床AのSSの捕捉容
量が限界に達すると、処理水の水質特にSSのレベルが
悪化するので充填ろ床Bと充填ろ床Aの洗浄を次のよう
な方法で行う。
【0023】すなわち、 有機性汚水の流入を止め、排泥管10に配備されて
いる排泥弁V1を開け、処理槽1内の水位を多孔性部材
2のレベルのやや下まで低下させてから排泥弁V1を閉
じる。 ブロアD2を駆動し空気供給管4を通して空気が散
気管C2から激しく空気を噴出させ、充填ろ床B中の中
空状粒状体ろ材を数分間激しく空気攪拌する。 さらに空気攪拌を続けながらになり、排泥弁V1を
開け、槽内の水を全て排出する。
【0024】 排泥弁V1を閉じ、ブロアD1を駆動
しガス供給管3を通して散気管C1から激しく空気を噴
出させながら汚水を供給し、処理槽内の水位を上昇させ
充填ろ床A内を空気で攪拌して、立体的網目状粒状体ろ
材の過剰微生物を除去し、洗浄排水弁V2 を開ける。 洗浄排水が処理槽1の越流堰を越え流出して洗浄排
水貯留槽を充満したら、汚水の供給を止め、ポンプPを
駆動して洗浄用水供給管路11を通って処理槽1の下部
から洗浄排水を沈殿領域9に供給し、洗浄排水中のSS
を沈降させた後この洗浄排水を循環して充填ろ床Bおよ
び充填ろ床Aを洗浄する操作を続け、洗浄排水中のSS
濃度が低下した時点でポンプPを止め、洗浄排水弁V2
を閉じ、汚水の供給を再開する。
【0025】以上が本発明の処理槽1の代表的洗浄方法
であり、処理水を消費して洗浄する必要がないという特
徴がある。
【0026】他の好適な実施態様としては、 {1}本発明の処理装置を複数基設けておき、一部の処
理装置からの洗浄排水を残りの処理装置に原水として沈
殿領域に供給して洗浄排水を浄化処理する方法。 {2}洗浄排水に高分子凝集剤を添加し、SSの沈殿を
促進させる方法。などが推奨できる。
【0027】
【実施例】以下、本発明の具体的実施例を示すが、本発
明はこれに限定されるものではない。 (実施例1)団地下水を対象にして、図1に示した本発
明のシステムによって下水の生物処理を行った。本発明
の生物処理の条件は以下のとおりである。
【0028】1)原水水質の平均品質 pH 7.1 SS 123mg/リットル BOD 153mg/リットル 水温 17℃
【0029】2)原水処理量 50m3 /日
【0030】3)処理槽の構成 直径 : 1.0m 高さ : 5.0m 充填ろ床Bの層の高さ: 1.5m 充填ろ床Aの層の高さ: 2.0m ろ床Aへの供給空気量: 100Nm3 air /日 充填ろ床Bのろ材の種類: 側面に斜め格子の開口部を
もつ中空筒状粒状体(直径10mm、長さ15mm)材
質 ポリプロピレン、空隙率96% 充填ろ床Aのろ材の種類: 粒径 10×25×25m
mの角状 材質 ポリウレタンフォーム セル数 3〜4個/cm、空隙率98%
【0031】4)処理継続時間* : 4日間 (*原水を通水し始めてから充填ろ床を洗浄するまでに
原水の通水を継続する時間で表す。)
【0032】5)処理水水質 充填ろ床Bからの流出水 : SS 32mg/リッ
トル BOD 63mg/リットル 充填ろ床Aからの流出水 : SS 6mg/リッ
トル BOD 4mg/リットル pH 7.0 水温 16.5℃
【0033】6)処理結果 このように、下水を単一処理槽により高度に浄化するこ
とができ、充填ろ床Bおよび充填ろ床Aの目詰まりも極
端に少なかった。また、充填ろ床A(生物ろ床)のポリ
ウレタンフォームの充填容積1m3 当たりの微生物濃度
は16kg/m3 と極めて高濃度であった。
【0034】
【発明の効果】単一処理槽で沈降分離、ろ過、生物ろ
過の三種の機能を遂行することができるため、顕著な省
スペース効果、建設コスト低減などの効果が得られる。 充填ろ床の洗浄排水の処理のために別個の沈殿槽を設
ける必要がなく、しかも充填ろ床の洗浄に処理水を消費
する必要がない。
【0035】充填ろ床A(生物ろ床)の目詰まりがな
く、微生物保持濃度が高いので、処理継続時間が長く、
高度な処理水水質が得られる。 充填ろ床Bおよび充填ろ床Aの洗浄が容易である。 充填ろ床Bの設置により、生物ろ床Aへ流入する汚水
に含まれるSSの量が少なくなるので、沈殿領域におけ
る流速を従来より大きく取っても問題がない。従って処
理槽の処理能力が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の生物処理方法の具体的一例を説明する
ためのフロー図である。
【図2】本発明の中空状粒状体ろ材のうち図2Aは中空
筒状ろ材の一例、図2Bは中空球状体ろ材の一例を示す
斜視図である。
【図3】本発明の立体網目状粒状体ろ材の一例を示す斜
視図である。
【図4】従来の生物処理装置の典型的例の断面図であ
る。
【符号の説明】
1 処理槽 12 槽体 2 多孔性通水部材 13 浮上ろ材
層 3 ガス供給管 14 支持部材 4 空気供給管 15 散気管 5 上部ろ材流出阻止網 16 沈澱部 6 下部ろ材落下阻止網 17 原水流入
管 7 原水供給管 18 フィード
ウエル 8 処理水流出管 19 駆動装置 9 沈殿部 20 回転軸 10 排泥管 21 沈降汚
泥 11 洗浄用水供給管路 22 空気ブ
ロア A 充填ろ床 23 越流堰 B 充填ろ床 24 処理水
流出管 C1 散気管 25 洗浄排
水返送管 C2 散気管 26 凝集剤
注入管 D1 ブロア 27 中間水
抜き D2 ブロア 28 排泥管 V1 排泥弁 V2 洗浄排水弁

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 有機性汚水を、単一の槽内に上部に立体
    的網目状粒状体ろ材を充填した充填ろ床Aと、その下部
    に中空粒状ろ材を充填した充填ろ床Bとを組合せて
    設けた処理槽内に下部より導入して上向流にて流し、
    空状粒状体ろ材を充填した充填ろ床BにおいてSSをろ
    過し、ついで網目状粒状体ろ材を充填した充填ろ床A
    おいて好気性生物膜処理行うことを特徴とする有機性
    汚水の処理方法。
  2. 【請求項2】 処理槽下部に有機性汚水の供給手段と、
    処理槽上部に処理水流出手段とを設けると共に、該処理
    槽内の上部に立体的網目状粒状体ろ材を充填した充填ろ
    床A、その下部に中空粒状体ろ材を充填した充填ろ床B
    を配備すると共に、上記充填ろ床Aの内部乃至下部に酸
    素を供給するための散気手段を配備し、また充填ろ床
    の下部に洗浄に際して攪拌するために空気を供給する
    気手段を配備したことを特徴とする有機性汚水の処理装
    置。
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