JP4573991B2 - 汚水の処理装置および処理方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、担体を用いた汚水処理に係り、特に、汚水を生物処理する微生物を着床させた担体を用いた汚水処理技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば一般家庭から排出される原汚水を浄化する汚水処理槽が知られている。かかる従来の汚水処理槽では、上部多孔板と下部多孔板で囲まれる担体充填領域に、例えば好気性微生物を着床させた一定量の担体が充填されている。また、この担体充填領域を生物処理領域（好気処理領域）と濾過領域とに区画するとともに連通部を介して両領域間の担体の移動を可能とする隔壁、槽内の底部からエアー（酸素）を供給する散気装置が設けられている。そして、散気装置によって槽内へエアーを供給することで汚水は隔壁のまわりを循環し、生物処理領域と濾過領域との間を流動する。この汚水循環の際、担体充填領域外への担体の流出が上部多孔板によって阻止される。
【０００３】
このような構成の汚水処理槽では、生物処理領域において担体を汚水とともに流動させることで、微生物によって汚水中の有機汚濁物質を分解（酸化や還元）する、いわゆる生物処理が行われる。また、生物処理で発生する被濾過物等を担体によって濾過する濾過処理が行われる。更に、濾過処理によって担体に捕捉された汚泥等をエアー流によって物理的に剥離させ、汚泥等を含む逆洗水を汚水処理槽から抜き出す逆洗処理が行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の汚水処理槽では、隔壁の頂部よりも汚水の水面が高い場合に、例えば生物処理領域の汚水が隔壁を越えて濾過領域へ移動し、また濾過領域の汚水が連通部を介して生物処理領域に移動することで槽内の汚水が循環する。
ところが、隔壁の頂部よりも汚水の水面が低くなると、生物処理領域と濾過領域との間で汚水の循環は確立されなくなる。そして、生物処理時に汚水の循環が行われなくなると、生物処理領域と濾過領域との間の担体の円滑な移動が阻止され好適な処理が阻害されるという問題がある。また、逆洗処理時に汚水の循環が行われなくなると、逆洗自体を行うことができないという問題がある。そして、このような水面低下による問題は、例えば流量調整機能付き浄化槽のように、処理過程において水面が変動するような処理槽に特に顕著である。
【０００５】
水面が低下しても循環が行われるように隔壁の頂部および上部多孔部材を低水位線（Ｌ.Ｗ.Ｌ.）以下にすると、担体を充填できる領域容量を削減することになり、処理効率が悪くなる。そこで、本発明は、微生物を着床させた担体が充填された処理槽を有する汚水の処理装置において、被処理汚水の水面が変動した場合でも被処理汚水の循環を極力維持することで好適な処理を行う合理的な汚水処理技術を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の汚水の処理装置は、請求項１及び２に記載の通りに構成されている。また、本発明の汚水の処理方法は、請求項３及び４に記載の通りである。
【０００７】
請求項１に記載の汚水の処理装置において、処理槽内には微生物を着床させた担体が充填されている。この微生物としては、汚水中の有機性汚濁物質を好気分解する好気性微生物や嫌気分解する嫌気性微生物がある。また、処理槽内には複数の領域と、これら領域を区画する区画部材（隔壁）が設けられている。また、処理槽へエアーを供給する散気装置が設けられている。そして、散気装置から処理槽へエアーが供給されると、そのエアー流によって被処理汚水が区画部材を越えて領域間を循環する。更に、区画部材の頂部よりも水面が低下した被処理汚水を領域間において移動させる被処理汚水移動手段（開孔部）が設けられている。ここで本発明でいう「頂部」とは領域を区画する区画部材においてその高さが最も高い箇所をいう。これにより、被処理汚水の水面が低下した場合でも領域間を被処理汚水が移動し被処理汚水の循環が維持されることとなる。また、領域間における担体の円滑な移動が維持されることとなる。
なお、本発明でいう「被処理汚水移動手段」とは、水面が区画部材の頂部よりも低い被処理汚水を領域間において移動させるものであって、例えば、区画部材の頂部よりも低い位置に領域間を常時連通する連通径路を設けこの連通径路を介して領域間を常時連通する態様や、被処理汚水の水面高さが区画部材の頂部よりも低くなった場合にのみ連通径路、ポンプ、バルブ等を用いて被処理汚水を領域間で移動させる態様等を広く含むものとする。また、このような連通径路の設置形態としては、処理槽内部に設ける場合、処理槽外部に設ける場合、また処理槽の内部および外部に設ける場合等、種々のパターンがある。また、本発明でいう「担体」には、例えば、パーライト、シラスバルーン、発泡コンクリート、活性炭、多孔質セラミック、多孔質硝子等の無機系担体、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリウレタン等の合成樹脂系担体が含まれるものとする。
以上のように、請求項１に記載した汚水の処理装置によれば、被処理汚水の水面が低下した場合でも被処理汚水の循環を極力維持することができる。例えば、流量調整機能付き浄化槽のように、処理過程において水面が変動するような処理槽に特に有効である。
【０００８】
ここで、被処理汚水移動手段は、区画部材に設けられた開孔部である。この開孔部は、被処理汚水は通過するが担体は通過しない開孔を有するものである。これにより、被処理汚水移動手段となる開孔部を区画部材に設けた簡単な構成によって、被処理汚水の水面が低下した場合でも被処理汚水の循環を極力維持することができる。とりわけ、領域間で被処理汚水は循環させるが担体の循環は行わないような処理槽に好適に用いることができる。
【０００９】
また、請求項１に記載の汚水の処理装置において、処理槽内には上部多孔部材と下部多孔部材とが設けられ、両多孔部材の間の空間部には好気性微生物を着床させた担体が充填されている。この空間部は、空間部内において上部多孔部材に設置された隔壁によって好気処理領域と、濾過領域と区画されている。また、処理槽へエアーを供給する散気装置が設けられている。そして、散気装置から処理槽へエアーが供給されると、そのエアー流によって被処理汚水が隔壁の頂部を越えて好気処理領域と濾過領域との間で循環する。更に、隔壁が、被処理汚水および担体が通過しない仕切部と、被処理汚水の通過を許容し且つ担体の通過を阻止する開孔部を有し、仕切部によって、空間部を好気処理領域と濾過領域とに区画する構成である。そして仕切部の下方に連通部が設けられる。また隔壁において該隔壁の頂部よりも下方で且つ上部多孔部材と仕切部の間には、開孔部が設けられている。この開孔部は、被処理汚水は通過するが担体は通過しない開孔を有するものである。これにより、被処理汚水の水面が低下した場合でも好気処理領域と濾過領域との間で被処理汚水が移動し被処理汚水の循環が維持されることとなる。また、好気処理領域と濾過領域との間における担体の円滑な移動が維持されることとなる。また、隔壁に開孔部を設けたため、好気処理領域と濾過領域との間で被処理汚水を移動させる構成が簡単である。しかも、好気処理領域と濾過領域との間における担体の循環は開孔部によって阻止されることとなる。従って、とりわけ、槽内で担体および被処理汚水を流動させて好気性処理（生物処理）および濾過を行う処理槽、すなわち好気処理領域と濾過領域との間で被処理汚水は循環させるが担体の循環は行わないような処理槽に好適に用いることができる。
【００１０】
また、請求項２に記載の汚水の処理装置では、処理槽の上部には、装置上流設備から空間部に被処理汚水を流入させる流入口が設けられ、処理槽の下部には、空間部から被処理汚水を流出させる流出口が設けられる。そして流出口の下流側は、処理槽で処理された処理水を装置下流設備側へ送る抜出径路と、処理水を装置上流設備へ送る循環径路とに分岐されている。この処理装置によれば、処理槽の流出口が抜出径路と循環径路とに連絡されているため、処理槽から抜き出される処理水の一部を装置上流設備側へ循環させることができる。
ここで、このような汚水の処理装置は、図１に示すような担体流動生物濾過槽を、夾雑物除去槽、嫌気濾床槽、処理水槽、消毒槽等の各種の処理槽の全部または一部と組み合わせることによって構成するのが好ましい。このように構成すれば、例えば、担体流動生物濾過槽の流出口と連絡する循環径路によって、担体流動生物濾過槽で処理された被処理汚水の一部を夾雑物除去槽へ循環させ、残りの被処理汚水を抜出径路によって処理水槽へ送ることができる。これにより、例えば、被処理汚水を担体流動生物濾過槽から１パスで抜き出す場合に比して、装置下流設備側へ送る被処理汚水の性状を安定化させることができる。
【００１１】
請求項３に記載の汚水の処理方法では、区画部材の頂部よりも水面が低下した被処理汚水を領域間において移動させる被処理汚水移動手段を設けたうえで、第１の処理行程において所定の手順を順次行うことによって、被処理汚水の水面が低下した場合でも領域間で被処理汚水を移動させ被処理汚水の循環を維持することができる。また、領域間における担体の円滑な移動を維持することができる。
例えば、流量調整機能付き浄化槽のように、処理過程において水面が変動するような汚水の処理に特に有効である。
【００１２】
また、請求項３に記載の汚水の処理方法では、区画部材に被処理汚水は通過するが担体は通過しないような開孔部を設けたうえで、第１の処理行程を行う。この第１の処理行程としては例えば担体流動生物濾過槽における通常運転がある。第１の処理行程（通常運転）において所定の手順を順次行うことによって、被処理汚水の水面が低下した場合でも領域間で被処理汚水を移動させ被処理汚水の循環を維持することができる。とりわけ、領域間で被処理汚水は循環させるが担体の循環は行わないような汚水処理に好適に用いることができる。
【００１３】
また、請求項３に記載の汚水の処理方法では、隔壁に被処理汚水は通過するが担体は通過しないような開孔部を設けたうえで、第１の処理行程において所定の手順を順次行うことによって、被処理汚水の水面が低下した場合でも好気処理領域と濾過領域との間で被処理汚水を移動させ被処理汚水の循環を維持することができる。好気処理領域と濾過領域との間における担体の円滑な移動を維持することができる。とりわけ、槽内で担体および被処理汚水を流動させて好気性処理（生物処理）および濾過を行う処理槽、すなわち好気処理領域と濾過領域との間で被処理汚水は循環させるが担体の循環は行わないような処理槽に好適に用いることができる。
【００１４】
また、請求項４に記載の汚水の処理方法では、第１の処理行程の次に第２の処理行程を行う。この第２の処理行程としては例えば担体流動生物濾過槽における逆洗運転がある。第２の処理行程（逆洗運転）において散気装置から濾過領域へエアーを供給することで、担体に捕捉された被濾過物をエアー流れによって該担体から剥離させることができる。また、この被濾過物は処理槽から抜き出される。すなわち、濾過領域の逆洗が行われることとなる。そしてこの際、隔壁の頂部よりも被処理汚水の水面が低下しても、開孔部及び連通部を介して好気処理領域と濾過領域との間で被処理汚水の循環は維持されることとなる。濾過領域の担体の逆洗過程において被処理汚水の水面は低下していくが、開孔部を設けることで開孔部を設けない場合に比して被処理汚水の循環を維持する時間を延ばすことできる。
従って、請求項４に記載の汚水の処理方法によれば、第２の処理行程において、濾過領域の担体を効率よく逆洗することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施の形態の担体流動生物濾過槽の構成等を図面を用いて説明する。ここで、図１は、汚水の処理行程の概要を示す図である。また、図２は、担体流動生物濾過槽１０の模式図である。また、図３は図２中の開孔部の構成を示す平面図であり、図４は別の実施の形態の開孔部の構成を示す平面図である。
【００１６】
図１に示すように、例えば一般家庭から排出された原汚水は、夾雑物除去槽１、嫌気濾床槽２、担体流動生物濾過槽１０、処理水槽３、消毒槽４等によって構成される汚水の処理装置で順に処理され、浄化水として放流される。
夾雑物除去槽１では、原汚水中に含まれる大きな固形物や油脂等の固液分離を行う。また、嫌気濾床槽２では、夾雑物除去槽１で処理された処理水中の有機性汚濁物質を嫌気性微生物の働きによって嫌気分解する。また、担体流動生物濾過槽１０（本発明における処理槽に対応している）では、酸素が存在する好気性条件下において、嫌気濾床槽２で処理された処理水Ａ中の有機汚濁物質を槽内の好気性微生物によって分解（酸化）する。また、処理水槽３では、担体流動生物濾過槽１０で処理された処理水を一時的に貯留し、必要に応じて夾雑物除去槽１へ循環させる。また、消毒槽４では、放流する前の処理水の消毒を行う。
【００１７】
図２に示すように、担体流動生物濾過槽１０の槽本体１２には、流入口１３および流出口１４が設けられている。流入口１３は、図１中の嫌気濾床槽２から抜き出された処理水Ａを槽本体１２へ受入れるものである。また、流出口１４は、担体流動生物濾過槽１０で処理された処理水Ｂを槽本体１２から抜き出すものである。なお、図２では処理水Ｂの抜き出し構造を模式的に示しているが、処理水Ｂの抜き出し構造は、例えば、槽本体１２の槽壁を越えて処理水Ｂが流出することで槽本体１２内の滞液量および水面高さが一定に保たれる、いわゆる押出し流れの原理を用いたものや、また、槽本体１２内の滞液量および水面高さを槽本体１２への受入れ量と槽本体１２からの抜き出し量とのバランスによって制御するものを用いることができる。このようにして、処理水Ａは担体流動生物濾過槽１０で連続式で処理される。
【００１８】
また、流出口１４の下流側は、循環径路１５と抜出径路１６との２つに分岐されており、槽本体１２から抜き出される処理水Ｂは、循環径路１５、抜出径路１６を介して夾雑物除去槽１、処理水槽３へ送られるように構成されている。例えば、後述する通常運転において、槽本体１２から抜き出される処理水Ｂの一部は循環径路１５を通じて夾雑物除去槽１へ戻され、残りは抜出径路１６を通じて処理水槽３へ送られる。また、後述する逆洗運転において、槽本体１２から抜き出される逆洗水は、循環径路１５を通じて夾雑物除去槽１へ送られる。そして、夾雑物除去槽１への液移送の際に、担体流動生物濾過槽１０の水面が一時的に低下するため、上流側の処理槽から担体流動生物濾過槽１０へ被処理汚水を受入れる箇所に流量調整手段（例えば、間欠定量ポンプ）が設けられている。
なお、夾雑物除去槽１等が本発明における装置上流設備に対応しており、処理水槽３が本発明における装置下流設備に対応している。
【００１９】
次に、槽本体１２の内部の構成について説明する。
槽本体１２には、上部多孔部材１８および下部多孔部材１９によって区画された高さＬ１の担体充填領域２０（本発明における空間部に対応している）が形成されている。この担体充填領域２０には、例えば、中空円筒状に形成された所定量の粒状担体Ｃ（本発明における担体に対応している）が充填されている。この粒状担体Ｃには、酸素が存在する好気性条件下において有機汚濁物質を分解（酸化）する好気性微生物が着床されている。そして、粒状担体Ｃは上部多孔部材１８および下部多孔部材１９によって区画された担体充填領域２０内を移動可能に構成されている。なお、上部多孔部材１８および下部多孔部材１９はいずれも複数の孔を有する多孔板であり、この孔は粒状担体Ｃが通過しない大きさに形成されている。すなわち、多孔部材１８，１９は被処理汚水の通過は許容するが粒状担体Ｃの通過は許容しない。従って、担体充填領域２０外への粒状担体Ｃの流出が多孔部材１８，１９によって阻止されることとなる。
【００２０】
担体充填領域２０内において、上部多孔部材１８にはＬ１よりも低い高さＨの隔壁４０（本発明における区画部材に対応している）が設置されている。また、隔壁４０の下部には、第１担体充填部２１と第２担体充填部２２を連通する連通口１１（本発明における連通部に対応している）が形成されている。隔壁４０は担体充填領域２０を左右に区画するものであり、担体充填領域２０は隔壁４０を介して第１担体充填部２１と第２担体充填部２２とに区画されている。従って、粒状担体Ｃは、隔壁４０によって第１担体充填部２１に属する粒状担体Ｃ１と、第２担体充填部２２に属する粒状担体Ｃ２とに分配される。そして、粒状担体Ｃ１，Ｃ２は連通口１１を介して第１担体充填部２１と第２担体充填部２２との間を移動可能に構成されている。なお、担体充填領域２０への粒状担体Ｃの初期充填時（図２）において、第１担体充填部２１および第２担体充填部２２における充填高さはいずれもＬ２（＜Ｌ１）である。
【００２１】
図２に示すように、隔壁４０は被処理汚水および粒状担体Ｃが通過しない仕切部４１と、被処理汚水は通過するが粒状担体Ｃは通過しない開孔部４２（本発明の被処理汚水移動手段に対応している）とによって構成されている。そして、上部多孔部材１８と仕切部４１との間に開孔部４２が設けられている。この開孔部４２は、図３に示すように、枠体４２ａ内に粒状担体Ｃの粒径よりも小さい複数のスリット４２ｂ（開孔）を有するものである。これにより、被処理汚水の水面が隔壁４０の頂部４０ａよりも低く、仕切部４１よりも高い場合には、被処理汚水はスリット４２ｂを介して第１担体充填部２１と第２担体充填部２２との間で移動することとなる。
なお、隔壁４０に、図３に示す開孔部４２にかえて図４に示すような開孔部４３を設けることもできる。この開孔部４３は、枠体４３ａ内に粒状担体Ｃの粒径よりも小さい複数の格子４３ｂ（開孔）を有するものである。従って、隔壁４０に開孔部４３を設けた場合でも開孔部４２を設けた場合と同様の効果を奏することとなる。
【００２２】
下部多孔部材１９の下方位置には、第１担体充填部２１と第２担体充填部２２の各々に対応した位置に、第１散気装置３１、第２散気装置３２が設置されている。散気装置３１，３２は、ブロワ（図示省略）に接続された散気管３１ａ，３２ａを備え、ブロワを起動させることによって散気管３１ａ，３２ａから第１担体充填部２１，第２担体充填部２２へ所定量のエアー（酸素を含むガス）を供給するように構成されている。また、初期充填時（図２）において、例えば第１散気装置３１を運転した場合には、エアーの上向流が第１担体充填部２１の粒状担体Ｃ１に作用することで、第２担体充填部２２の粒状担体Ｃ２は連通口１１を介して第１担体充填部２１内へ移動するように構成されている。この第１散気装置３１のエアーの上向流によって、更に、担体流動生物濾過槽１０における被処理汚水は、第１担体充填部２１と第２担体充填部２２との間で循環するように構成されている。
なお、担体流動生物濾過槽１０以外の他の処理槽は周知のものであり、他の処理槽の構成等についての詳細な説明は省略する。
【００２３】
次に、上記構成の担体流動生物濾過槽１０における汚水の処理方法について、図５〜図８を参照しながら説明する。ここで、図５は担体流動生物濾過槽１０の模式図であって、通常運転時の状態を示すものである。また、図６は担体流動生物濾過槽１０の模式図であって、逆洗運転時の状態を示すものである。図７は担体流動生物濾過槽１０の部分拡大図であって、隔壁４０の頂部４０ａよりも水面が高い場合の被処理汚水の移動状態を示すものである。また、図８は担体流動生物濾過槽１０の部分拡大図であって、隔壁４０の頂部４０ａよりも水面が低い場合の被処理汚水の移動状態を示すものである。
【００２４】
本実施の形態の汚水の処理方法には、通常運転と逆洗運転とがある。そして通常運転が本発明における第１の処理行程に対応しており、逆洗運転が本発明における第２の処理行程に対応している。通常運転では、処理水Ａ中の有機汚濁物質を、酸素が存在する好気性条件下において好気性微生物によって分解（酸化）する好気性処理（生物処理）と、この分解の際に発生する汚泥等の被濾過物を粒状担体Ｃによって濾過する処理とを行う。また、逆洗運転では、通常運転時に粒状担体Ｃによって濾過され、また粒状担体Ｃから剥離した汚泥等の被濾過物を槽本体１２から除去することで、槽本体１２を洗浄する逆洗処理を行う。なお、本実施の形態の通常運転では、第１担体充填部２１が好気性処理を行う好気処理領域（生物処理領域）を構成し、第２担体充填部２２が濾過を行う濾過領域を構成する。散気装置３１，３２によるエアーの供給先を切り換えることで、第１担体充填部２１を好気処理領域とし、第２担体充填部２２を濾過領域とすることもできる。
以下、通常運転および逆洗運転における処理態様を詳細に説明する。
【００２５】
まず、通常運転では、流入口１３から槽本体１２へ所定量の処理水Ａを供給する。そして、流出口１４から循環径路１５および抜出径路１６を通じてそれぞれ循環水および処理水Ｂが抜き出される。また、槽本体１２から抜き出される処理水の一部は循環径路１５を通じて夾雑物除去槽１へ戻される。このように構成したため、処理水を槽本体１２から１パスで抜き出す場合に比して、抜出径路１６を通じて抜き出される処理水Ｂの性状を安定化させることができる。
【００２６】
そして、この通常運転において第１散気装置３１を運転することで、図５に示すように第１担体充填部２１へ酸素を含むエアーを供給する。これにより、第１担体充填部２１の粒状担体Ｃ１に着床させた好気性微生物に酸素が付与される。これにより、第１担体充填部２１に好気性微生物が好気性処理を行うことができる好気性条件が形成される。また、第１担体充填部２１の下方からエアーを供給することで、第１担体充填部２１の被処理汚水はエアーの上向流を受け、被処理汚水の移動が開始される。そして、第１担体充填部２１と第２担体充填部２２との間で、隔壁４０を中心とした図５中の時計回り（右回り）の旋回流が形成される。すなわち、第１担体充填部２１には被処理汚水の上向流が形成され、第２担体充填部２２には被処理汚水の下向流が形成される。
【００２７】
通常運転において、図７に示すように隔壁４０の頂部４０ａよりも被処理汚水の水面が高い場合（水位線Ｈ.Ｗ.Ｌ.）は、上向流を受けた第１担体充填部２１の被処理汚水は、上部多孔部材１８の上側の径路および開孔部４２を通って２つの系統で第２担体充填部２２へ移動する。また、第２担体充填部２２の被処理汚水は、下部多孔部材１９の下側の径路および連通口１１を通って第１担体充填部２１へ移動する。これにより、第１担体充填部２１と第２担体充填部２２との間で被処理汚水が循環する流れ、いわゆる旋回流が形成される。
【００２８】
一方、図８に示すように隔壁４０の頂部４０ａよりも被処理汚水の水面が低い場合（水位線Ｌ.Ｗ.Ｌ.）は、上向流を受けた第１担体充填部２１の被処理汚水は、開孔部４２を通って第２担体充填部２２へ移動する。また、第２担体充填部２２の被処理汚水は、下部多孔部材１９の下側の径路および連通口１１を通って第１担体充填部２１へ移動する。これにより、第１担体充填部２１と第２担体充填部２２との間で旋回流が形成される。従って、隔壁４０の頂部４０ａよりも被処理汚水の水面が低い場合であっても、仕切部４１の上側に水面があれば、第１担体充填部２１と第２担体充填部２２との間での旋回流は維持されることとなる。
【００２９】
従って、通常運転時に夾雑物除去槽１へ循環水を移送する際、担体流動生物濾過槽１０の水面が低下するが、隔壁４０に開孔部４２を設けたことによって、被処理汚水の旋回流を維持することができる。また、被処理汚水の旋回流を維持することで、第１担体充填部２１と第２担体充填部２２との間における粒状担体の円滑な移動が維持されることとなる。
【００３０】
また、被処理汚水の旋回流に伴って第１担体充填部２１の粒状担体Ｃ１は上向流を受け、第２担体充填部２２の粒状担体Ｃ２は下向流を受ける。これにより、第２担体充填部２２の粒状担体Ｃ２は、隔壁４０の下方に形成された連通口１１を介して第１担体充填部２１内へ移動し、図５に示すように、第１担体充填部２１に高さＬ１まで粒状担体が充填された状態へと移行する。これにより、第１担体充填部２１側の粒状担体Ｃ１の量が初期充填時よりも増加する。
【００３１】
このような通常運転では、第１担体充填部２１の粒状担体Ｃ１に着床させた好気性微生物によって処理水Ａ中の有機汚濁物質が好気性処理され、第１担体充填部２１において汚泥等が発生する。そして、この汚泥等は、被処理汚水の上向流によって第２担体充填部２２へ流れ込み、第２担体充填部２２の上部の空間に徐々に堆積していく。而して、粒状担体Ｃ２の濾過作用によって第２担体充填部２２に堆積層Ｓが形成される。
【００３２】
通常運転が終了すると、次に逆洗運転を行う。この逆洗運転では、第２散気装置３２を運転することで、図６に示すように第２担体充填部２２へエアーを供給する。これにより、第２担体充填部２２の被処理汚水はエアーの上向流を受け、被処理汚水の移動が開始される。そして、第１担体充填部２１と第２担体充填部２２との間で、隔壁４０を中心とした図６中の反時計回り（左回り）の旋回流が形成される。すなわち、第１担体充填部２１には被処理汚水の下向流が形成され、第２担体充填部２２には被処理汚水の上向流が形成される。
【００３３】
また、この際第１担体充填部２１の粒状担体Ｃ１は、隔壁４０の下方に形成された連通口１１を介して第２担体充填部２２内へ移動しながら第２担体充填部２２内で流動化する。そして、第１担体充填部２１の粒状担体Ｃ１は、図６に示すように第２担体充填部２２内に粒状担体がほぼ満たされた状態になるまで第２担体充填部２２側へ移動する。この逆洗運転の間、第２担体充填部２２における粒状担体の流動化によって、粒状担体に捕捉された汚泥等が剥離し、堆積層Ｓやその他の汚泥等を含む逆洗水は、槽本体１２から循環径路１５を通じて夾雑物除去槽１へ抜き出される。
【００３４】
この逆洗運転において、図７に示すように、隔壁４０の頂部４０ａよりも被処理汚水の水面が高い場合（水位線Ｈ.Ｗ.Ｌ.）は、通常運転時と同様に、第１担体充填部２１と第２担体充填部２２との間で被処理汚水の旋回流が形成される。一方、図８に示すように、隔壁４０の頂部４０ａよりも被処理汚水の水面が低い場合（水位線Ｌ.Ｗ.Ｌ.）は、通常運転時と同様に、開孔部４２によって第１担体充填部２１と第２担体充填部２２との間で被処理汚水の旋回流が維持される。
逆洗運転では、夾雑物除去槽１へ逆洗水を移送するにつれて担体流動生物濾過槽１０の水面が低下していく。そして、被処理汚水の水面が仕切部４１よりも低くなるまで旋回流が維持され、被処理汚水の水面が仕切部４１よりも低くなると逆洗が終了する。従って、開孔部４２を設けない場合に比して旋回流が維持される時間を延ばすことができ、逆洗時間を延ばすことで粒状担体を効率よく逆洗することができる。
なお、この逆洗運転では、通常運転時よりも多量のエアーが供給されることが好ましい。これにより、粒状担体をより激しく流動させることができ、粒状担体に捕捉された汚泥等をより剥離させ易い。
逆洗運転が終了すると、必要に応じて再度通常運転を再開する。
【００３５】
以上のように構成した担体流動生物濾過槽１０および該担体流動生物濾過槽１０を用いた処理方法によれば、通常運転時に被処理汚水の水面が隔壁４０の頂部４０ａより低下した場合でも、開孔部４２を介して第１担体充填部２１（好気処理領域）と第２担体充填部２２（濾過領域）との間で被処理汚水の循環を維持することができる。これにより、また、第１担体充填部２１（好気処理領域）と第２担体充填部２２（濾過領域）との間における粒状担体の円滑な移動が維持されることとなる。また、隔壁４０に開孔部４２を設けたため、第１担体充填部２１（好気処理領域）と第２担体充填部２２（濾過領域）との間で被処理汚水を移動させる構成が簡単である。
また、逆洗運転時では、開孔部を設けない場合に比して被処理汚水の循環を維持する時間を延ばし、第２担体充填部２２（濾過領域）の担体を効率よく逆洗することができる。
【００３６】
なお、本発明は上記の実施の形態のみに限定されるものではなく、種々の応用や変形が考えられる。
【００３７】
上記実施の形態では、隔壁４０に開孔部４２を設ける場合について記載したが、同様の開孔部もしくは同様の機能を有する部材を隔壁４０以外に設けることもできる。例えば、担体流動生物濾過槽１０の外部に第１担体充填部２１（好気処理領域）と第２担体充填部２２（濾過領域）を連通する径路を設け、この径路内にスリット４２ｂや格子４３ｂを配置することもできる。
【００３８】
また、上記実施の形態では、散気装置によって第１担体充填部２１（好気処理領域）へエアーを供給することで、第１担体充填部２１（好気処理領域）と第２担体充填部２２（濾過領域）との間で被処理汚水が循環される場合について記載したが、被処理汚水を循環させる手段はこれに限定されず必要に応じて種々変更可能である。例えば、槽本体１２に循環ラインを設け、ポンプ等によって槽本体１２内の被処理汚水を循環するように構成することもできる。
【００３９】
また、上記実施の形態では、担体流動生物濾過槽１０内の被処理水の水面が隔壁４０の頂部４０ａよりも上側にある場合でも被処理水が開孔部４２を通過する場合について記載したが、被処理水の水面が隔壁４０の頂部４０ａより低下した場合にのみ、第１担体充填部２１（好気処理領域）と第２担体充填部２２（濾過領域）を連通するように構成することもできる。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、微生物を着床させた担体が充填された処理槽を有する汚水の処理装置において、被処理汚水の水面が変動した場合でも被処理汚水の循環を極力維持することで好適な処理を行う合理的な汚水処理技術を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 汚水の処理行程の概要を示す図である。
【図２】 担体流動生物濾過槽１０の模式図である。
【図３】 図２中の開孔部の構成を示す平面図である。
【図４】 別の実施の形態の開孔部の構成を示す平面図である。
【図５】 担体流動生物濾過槽１０の模式図であって、通常運転時の状態を示すものである。
【図６】 担体流動生物濾過槽１０の模式図であって、逆洗運転時の状態を示すものである。
【図７】 担体流動生物濾過槽１０の部分拡大図であって、隔壁４０の頂部４０ａよりも水面が高い場合の被処理汚水の移動状態を示すものである。
【図８】 担体流動生物濾過槽１０の部分拡大図であって、隔壁４０の頂部４０ａよりも水面が低い場合の被処理汚水の移動状態を示すものである。
【符号の説明】
１０…担体流動生物濾過槽（処理槽）
１１…連通口（連通部）
１２…槽本体
１８…上部多孔部材
１９…下部多孔部材
２０…担体充填領域
２１…第１担体充填部
２２…第２担体充填部
３１…第１散気装置
３２…第２散気装置
４０…隔壁（区画部材）
４０ａ…頂部
４１…仕切部
４２，４３…開孔部
４２ａ，４３ａ…枠体
４２ｂ…スリット
４３ｂ…格子
Ｃ，Ｃ１，Ｃ２…粒状担体
Ｓ…堆積層
【発明の属する技術分野】
本発明は、担体を用いた汚水処理に係り、特に、汚水を生物処理する微生物を着床させた担体を用いた汚水処理技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば一般家庭から排出される原汚水を浄化する汚水処理槽が知られている。かかる従来の汚水処理槽では、上部多孔板と下部多孔板で囲まれる担体充填領域に、例えば好気性微生物を着床させた一定量の担体が充填されている。また、この担体充填領域を生物処理領域（好気処理領域）と濾過領域とに区画するとともに連通部を介して両領域間の担体の移動を可能とする隔壁、槽内の底部からエアー（酸素）を供給する散気装置が設けられている。そして、散気装置によって槽内へエアーを供給することで汚水は隔壁のまわりを循環し、生物処理領域と濾過領域との間を流動する。この汚水循環の際、担体充填領域外への担体の流出が上部多孔板によって阻止される。
【０００３】
このような構成の汚水処理槽では、生物処理領域において担体を汚水とともに流動させることで、微生物によって汚水中の有機汚濁物質を分解（酸化や還元）する、いわゆる生物処理が行われる。また、生物処理で発生する被濾過物等を担体によって濾過する濾過処理が行われる。更に、濾過処理によって担体に捕捉された汚泥等をエアー流によって物理的に剥離させ、汚泥等を含む逆洗水を汚水処理槽から抜き出す逆洗処理が行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の汚水処理槽では、隔壁の頂部よりも汚水の水面が高い場合に、例えば生物処理領域の汚水が隔壁を越えて濾過領域へ移動し、また濾過領域の汚水が連通部を介して生物処理領域に移動することで槽内の汚水が循環する。
ところが、隔壁の頂部よりも汚水の水面が低くなると、生物処理領域と濾過領域との間で汚水の循環は確立されなくなる。そして、生物処理時に汚水の循環が行われなくなると、生物処理領域と濾過領域との間の担体の円滑な移動が阻止され好適な処理が阻害されるという問題がある。また、逆洗処理時に汚水の循環が行われなくなると、逆洗自体を行うことができないという問題がある。そして、このような水面低下による問題は、例えば流量調整機能付き浄化槽のように、処理過程において水面が変動するような処理槽に特に顕著である。
【０００５】
水面が低下しても循環が行われるように隔壁の頂部および上部多孔部材を低水位線（Ｌ.Ｗ.Ｌ.）以下にすると、担体を充填できる領域容量を削減することになり、処理効率が悪くなる。そこで、本発明は、微生物を着床させた担体が充填された処理槽を有する汚水の処理装置において、被処理汚水の水面が変動した場合でも被処理汚水の循環を極力維持することで好適な処理を行う合理的な汚水処理技術を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の汚水の処理装置は、請求項１及び２に記載の通りに構成されている。また、本発明の汚水の処理方法は、請求項３及び４に記載の通りである。
【０００７】
請求項１に記載の汚水の処理装置において、処理槽内には微生物を着床させた担体が充填されている。この微生物としては、汚水中の有機性汚濁物質を好気分解する好気性微生物や嫌気分解する嫌気性微生物がある。また、処理槽内には複数の領域と、これら領域を区画する区画部材（隔壁）が設けられている。また、処理槽へエアーを供給する散気装置が設けられている。そして、散気装置から処理槽へエアーが供給されると、そのエアー流によって被処理汚水が区画部材を越えて領域間を循環する。更に、区画部材の頂部よりも水面が低下した被処理汚水を領域間において移動させる被処理汚水移動手段（開孔部）が設けられている。ここで本発明でいう「頂部」とは領域を区画する区画部材においてその高さが最も高い箇所をいう。これにより、被処理汚水の水面が低下した場合でも領域間を被処理汚水が移動し被処理汚水の循環が維持されることとなる。また、領域間における担体の円滑な移動が維持されることとなる。
なお、本発明でいう「被処理汚水移動手段」とは、水面が区画部材の頂部よりも低い被処理汚水を領域間において移動させるものであって、例えば、区画部材の頂部よりも低い位置に領域間を常時連通する連通径路を設けこの連通径路を介して領域間を常時連通する態様や、被処理汚水の水面高さが区画部材の頂部よりも低くなった場合にのみ連通径路、ポンプ、バルブ等を用いて被処理汚水を領域間で移動させる態様等を広く含むものとする。また、このような連通径路の設置形態としては、処理槽内部に設ける場合、処理槽外部に設ける場合、また処理槽の内部および外部に設ける場合等、種々のパターンがある。また、本発明でいう「担体」には、例えば、パーライト、シラスバルーン、発泡コンクリート、活性炭、多孔質セラミック、多孔質硝子等の無機系担体、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリウレタン等の合成樹脂系担体が含まれるものとする。
以上のように、請求項１に記載した汚水の処理装置によれば、被処理汚水の水面が低下した場合でも被処理汚水の循環を極力維持することができる。例えば、流量調整機能付き浄化槽のように、処理過程において水面が変動するような処理槽に特に有効である。
【０００８】
ここで、被処理汚水移動手段は、区画部材に設けられた開孔部である。この開孔部は、被処理汚水は通過するが担体は通過しない開孔を有するものである。これにより、被処理汚水移動手段となる開孔部を区画部材に設けた簡単な構成によって、被処理汚水の水面が低下した場合でも被処理汚水の循環を極力維持することができる。とりわけ、領域間で被処理汚水は循環させるが担体の循環は行わないような処理槽に好適に用いることができる。
【０００９】
また、請求項１に記載の汚水の処理装置において、処理槽内には上部多孔部材と下部多孔部材とが設けられ、両多孔部材の間の空間部には好気性微生物を着床させた担体が充填されている。この空間部は、空間部内において上部多孔部材に設置された隔壁によって好気処理領域と、濾過領域と区画されている。また、処理槽へエアーを供給する散気装置が設けられている。そして、散気装置から処理槽へエアーが供給されると、そのエアー流によって被処理汚水が隔壁の頂部を越えて好気処理領域と濾過領域との間で循環する。更に、隔壁が、被処理汚水および担体が通過しない仕切部と、被処理汚水の通過を許容し且つ担体の通過を阻止する開孔部を有し、仕切部によって、空間部を好気処理領域と濾過領域とに区画する構成である。そして仕切部の下方に連通部が設けられる。また隔壁において該隔壁の頂部よりも下方で且つ上部多孔部材と仕切部の間には、開孔部が設けられている。この開孔部は、被処理汚水は通過するが担体は通過しない開孔を有するものである。これにより、被処理汚水の水面が低下した場合でも好気処理領域と濾過領域との間で被処理汚水が移動し被処理汚水の循環が維持されることとなる。また、好気処理領域と濾過領域との間における担体の円滑な移動が維持されることとなる。また、隔壁に開孔部を設けたため、好気処理領域と濾過領域との間で被処理汚水を移動させる構成が簡単である。しかも、好気処理領域と濾過領域との間における担体の循環は開孔部によって阻止されることとなる。従って、とりわけ、槽内で担体および被処理汚水を流動させて好気性処理（生物処理）および濾過を行う処理槽、すなわち好気処理領域と濾過領域との間で被処理汚水は循環させるが担体の循環は行わないような処理槽に好適に用いることができる。
【００１０】
また、請求項２に記載の汚水の処理装置では、処理槽の上部には、装置上流設備から空間部に被処理汚水を流入させる流入口が設けられ、処理槽の下部には、空間部から被処理汚水を流出させる流出口が設けられる。そして流出口の下流側は、処理槽で処理された処理水を装置下流設備側へ送る抜出径路と、処理水を装置上流設備へ送る循環径路とに分岐されている。この処理装置によれば、処理槽の流出口が抜出径路と循環径路とに連絡されているため、処理槽から抜き出される処理水の一部を装置上流設備側へ循環させることができる。
ここで、このような汚水の処理装置は、図１に示すような担体流動生物濾過槽を、夾雑物除去槽、嫌気濾床槽、処理水槽、消毒槽等の各種の処理槽の全部または一部と組み合わせることによって構成するのが好ましい。このように構成すれば、例えば、担体流動生物濾過槽の流出口と連絡する循環径路によって、担体流動生物濾過槽で処理された被処理汚水の一部を夾雑物除去槽へ循環させ、残りの被処理汚水を抜出径路によって処理水槽へ送ることができる。これにより、例えば、被処理汚水を担体流動生物濾過槽から１パスで抜き出す場合に比して、装置下流設備側へ送る被処理汚水の性状を安定化させることができる。
【００１１】
請求項３に記載の汚水の処理方法では、区画部材の頂部よりも水面が低下した被処理汚水を領域間において移動させる被処理汚水移動手段を設けたうえで、第１の処理行程において所定の手順を順次行うことによって、被処理汚水の水面が低下した場合でも領域間で被処理汚水を移動させ被処理汚水の循環を維持することができる。また、領域間における担体の円滑な移動を維持することができる。
例えば、流量調整機能付き浄化槽のように、処理過程において水面が変動するような汚水の処理に特に有効である。
【００１２】
また、請求項３に記載の汚水の処理方法では、区画部材に被処理汚水は通過するが担体は通過しないような開孔部を設けたうえで、第１の処理行程を行う。この第１の処理行程としては例えば担体流動生物濾過槽における通常運転がある。第１の処理行程（通常運転）において所定の手順を順次行うことによって、被処理汚水の水面が低下した場合でも領域間で被処理汚水を移動させ被処理汚水の循環を維持することができる。とりわけ、領域間で被処理汚水は循環させるが担体の循環は行わないような汚水処理に好適に用いることができる。
【００１３】
また、請求項３に記載の汚水の処理方法では、隔壁に被処理汚水は通過するが担体は通過しないような開孔部を設けたうえで、第１の処理行程において所定の手順を順次行うことによって、被処理汚水の水面が低下した場合でも好気処理領域と濾過領域との間で被処理汚水を移動させ被処理汚水の循環を維持することができる。好気処理領域と濾過領域との間における担体の円滑な移動を維持することができる。とりわけ、槽内で担体および被処理汚水を流動させて好気性処理（生物処理）および濾過を行う処理槽、すなわち好気処理領域と濾過領域との間で被処理汚水は循環させるが担体の循環は行わないような処理槽に好適に用いることができる。
【００１４】
また、請求項４に記載の汚水の処理方法では、第１の処理行程の次に第２の処理行程を行う。この第２の処理行程としては例えば担体流動生物濾過槽における逆洗運転がある。第２の処理行程（逆洗運転）において散気装置から濾過領域へエアーを供給することで、担体に捕捉された被濾過物をエアー流れによって該担体から剥離させることができる。また、この被濾過物は処理槽から抜き出される。すなわち、濾過領域の逆洗が行われることとなる。そしてこの際、隔壁の頂部よりも被処理汚水の水面が低下しても、開孔部及び連通部を介して好気処理領域と濾過領域との間で被処理汚水の循環は維持されることとなる。濾過領域の担体の逆洗過程において被処理汚水の水面は低下していくが、開孔部を設けることで開孔部を設けない場合に比して被処理汚水の循環を維持する時間を延ばすことできる。
従って、請求項４に記載の汚水の処理方法によれば、第２の処理行程において、濾過領域の担体を効率よく逆洗することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施の形態の担体流動生物濾過槽の構成等を図面を用いて説明する。ここで、図１は、汚水の処理行程の概要を示す図である。また、図２は、担体流動生物濾過槽１０の模式図である。また、図３は図２中の開孔部の構成を示す平面図であり、図４は別の実施の形態の開孔部の構成を示す平面図である。
【００１６】
図１に示すように、例えば一般家庭から排出された原汚水は、夾雑物除去槽１、嫌気濾床槽２、担体流動生物濾過槽１０、処理水槽３、消毒槽４等によって構成される汚水の処理装置で順に処理され、浄化水として放流される。
夾雑物除去槽１では、原汚水中に含まれる大きな固形物や油脂等の固液分離を行う。また、嫌気濾床槽２では、夾雑物除去槽１で処理された処理水中の有機性汚濁物質を嫌気性微生物の働きによって嫌気分解する。また、担体流動生物濾過槽１０（本発明における処理槽に対応している）では、酸素が存在する好気性条件下において、嫌気濾床槽２で処理された処理水Ａ中の有機汚濁物質を槽内の好気性微生物によって分解（酸化）する。また、処理水槽３では、担体流動生物濾過槽１０で処理された処理水を一時的に貯留し、必要に応じて夾雑物除去槽１へ循環させる。また、消毒槽４では、放流する前の処理水の消毒を行う。
【００１７】
図２に示すように、担体流動生物濾過槽１０の槽本体１２には、流入口１３および流出口１４が設けられている。流入口１３は、図１中の嫌気濾床槽２から抜き出された処理水Ａを槽本体１２へ受入れるものである。また、流出口１４は、担体流動生物濾過槽１０で処理された処理水Ｂを槽本体１２から抜き出すものである。なお、図２では処理水Ｂの抜き出し構造を模式的に示しているが、処理水Ｂの抜き出し構造は、例えば、槽本体１２の槽壁を越えて処理水Ｂが流出することで槽本体１２内の滞液量および水面高さが一定に保たれる、いわゆる押出し流れの原理を用いたものや、また、槽本体１２内の滞液量および水面高さを槽本体１２への受入れ量と槽本体１２からの抜き出し量とのバランスによって制御するものを用いることができる。このようにして、処理水Ａは担体流動生物濾過槽１０で連続式で処理される。
【００１８】
また、流出口１４の下流側は、循環径路１５と抜出径路１６との２つに分岐されており、槽本体１２から抜き出される処理水Ｂは、循環径路１５、抜出径路１６を介して夾雑物除去槽１、処理水槽３へ送られるように構成されている。例えば、後述する通常運転において、槽本体１２から抜き出される処理水Ｂの一部は循環径路１５を通じて夾雑物除去槽１へ戻され、残りは抜出径路１６を通じて処理水槽３へ送られる。また、後述する逆洗運転において、槽本体１２から抜き出される逆洗水は、循環径路１５を通じて夾雑物除去槽１へ送られる。そして、夾雑物除去槽１への液移送の際に、担体流動生物濾過槽１０の水面が一時的に低下するため、上流側の処理槽から担体流動生物濾過槽１０へ被処理汚水を受入れる箇所に流量調整手段（例えば、間欠定量ポンプ）が設けられている。
なお、夾雑物除去槽１等が本発明における装置上流設備に対応しており、処理水槽３が本発明における装置下流設備に対応している。
【００１９】
次に、槽本体１２の内部の構成について説明する。
槽本体１２には、上部多孔部材１８および下部多孔部材１９によって区画された高さＬ１の担体充填領域２０（本発明における空間部に対応している）が形成されている。この担体充填領域２０には、例えば、中空円筒状に形成された所定量の粒状担体Ｃ（本発明における担体に対応している）が充填されている。この粒状担体Ｃには、酸素が存在する好気性条件下において有機汚濁物質を分解（酸化）する好気性微生物が着床されている。そして、粒状担体Ｃは上部多孔部材１８および下部多孔部材１９によって区画された担体充填領域２０内を移動可能に構成されている。なお、上部多孔部材１８および下部多孔部材１９はいずれも複数の孔を有する多孔板であり、この孔は粒状担体Ｃが通過しない大きさに形成されている。すなわち、多孔部材１８，１９は被処理汚水の通過は許容するが粒状担体Ｃの通過は許容しない。従って、担体充填領域２０外への粒状担体Ｃの流出が多孔部材１８，１９によって阻止されることとなる。
【００２０】
担体充填領域２０内において、上部多孔部材１８にはＬ１よりも低い高さＨの隔壁４０（本発明における区画部材に対応している）が設置されている。また、隔壁４０の下部には、第１担体充填部２１と第２担体充填部２２を連通する連通口１１（本発明における連通部に対応している）が形成されている。隔壁４０は担体充填領域２０を左右に区画するものであり、担体充填領域２０は隔壁４０を介して第１担体充填部２１と第２担体充填部２２とに区画されている。従って、粒状担体Ｃは、隔壁４０によって第１担体充填部２１に属する粒状担体Ｃ１と、第２担体充填部２２に属する粒状担体Ｃ２とに分配される。そして、粒状担体Ｃ１，Ｃ２は連通口１１を介して第１担体充填部２１と第２担体充填部２２との間を移動可能に構成されている。なお、担体充填領域２０への粒状担体Ｃの初期充填時（図２）において、第１担体充填部２１および第２担体充填部２２における充填高さはいずれもＬ２（＜Ｌ１）である。
【００２１】
図２に示すように、隔壁４０は被処理汚水および粒状担体Ｃが通過しない仕切部４１と、被処理汚水は通過するが粒状担体Ｃは通過しない開孔部４２（本発明の被処理汚水移動手段に対応している）とによって構成されている。そして、上部多孔部材１８と仕切部４１との間に開孔部４２が設けられている。この開孔部４２は、図３に示すように、枠体４２ａ内に粒状担体Ｃの粒径よりも小さい複数のスリット４２ｂ（開孔）を有するものである。これにより、被処理汚水の水面が隔壁４０の頂部４０ａよりも低く、仕切部４１よりも高い場合には、被処理汚水はスリット４２ｂを介して第１担体充填部２１と第２担体充填部２２との間で移動することとなる。
なお、隔壁４０に、図３に示す開孔部４２にかえて図４に示すような開孔部４３を設けることもできる。この開孔部４３は、枠体４３ａ内に粒状担体Ｃの粒径よりも小さい複数の格子４３ｂ（開孔）を有するものである。従って、隔壁４０に開孔部４３を設けた場合でも開孔部４２を設けた場合と同様の効果を奏することとなる。
【００２２】
下部多孔部材１９の下方位置には、第１担体充填部２１と第２担体充填部２２の各々に対応した位置に、第１散気装置３１、第２散気装置３２が設置されている。散気装置３１，３２は、ブロワ（図示省略）に接続された散気管３１ａ，３２ａを備え、ブロワを起動させることによって散気管３１ａ，３２ａから第１担体充填部２１，第２担体充填部２２へ所定量のエアー（酸素を含むガス）を供給するように構成されている。また、初期充填時（図２）において、例えば第１散気装置３１を運転した場合には、エアーの上向流が第１担体充填部２１の粒状担体Ｃ１に作用することで、第２担体充填部２２の粒状担体Ｃ２は連通口１１を介して第１担体充填部２１内へ移動するように構成されている。この第１散気装置３１のエアーの上向流によって、更に、担体流動生物濾過槽１０における被処理汚水は、第１担体充填部２１と第２担体充填部２２との間で循環するように構成されている。
なお、担体流動生物濾過槽１０以外の他の処理槽は周知のものであり、他の処理槽の構成等についての詳細な説明は省略する。
【００２３】
次に、上記構成の担体流動生物濾過槽１０における汚水の処理方法について、図５〜図８を参照しながら説明する。ここで、図５は担体流動生物濾過槽１０の模式図であって、通常運転時の状態を示すものである。また、図６は担体流動生物濾過槽１０の模式図であって、逆洗運転時の状態を示すものである。図７は担体流動生物濾過槽１０の部分拡大図であって、隔壁４０の頂部４０ａよりも水面が高い場合の被処理汚水の移動状態を示すものである。また、図８は担体流動生物濾過槽１０の部分拡大図であって、隔壁４０の頂部４０ａよりも水面が低い場合の被処理汚水の移動状態を示すものである。
【００２４】
本実施の形態の汚水の処理方法には、通常運転と逆洗運転とがある。そして通常運転が本発明における第１の処理行程に対応しており、逆洗運転が本発明における第２の処理行程に対応している。通常運転では、処理水Ａ中の有機汚濁物質を、酸素が存在する好気性条件下において好気性微生物によって分解（酸化）する好気性処理（生物処理）と、この分解の際に発生する汚泥等の被濾過物を粒状担体Ｃによって濾過する処理とを行う。また、逆洗運転では、通常運転時に粒状担体Ｃによって濾過され、また粒状担体Ｃから剥離した汚泥等の被濾過物を槽本体１２から除去することで、槽本体１２を洗浄する逆洗処理を行う。なお、本実施の形態の通常運転では、第１担体充填部２１が好気性処理を行う好気処理領域（生物処理領域）を構成し、第２担体充填部２２が濾過を行う濾過領域を構成する。散気装置３１，３２によるエアーの供給先を切り換えることで、第１担体充填部２１を好気処理領域とし、第２担体充填部２２を濾過領域とすることもできる。
以下、通常運転および逆洗運転における処理態様を詳細に説明する。
【００２５】
まず、通常運転では、流入口１３から槽本体１２へ所定量の処理水Ａを供給する。そして、流出口１４から循環径路１５および抜出径路１６を通じてそれぞれ循環水および処理水Ｂが抜き出される。また、槽本体１２から抜き出される処理水の一部は循環径路１５を通じて夾雑物除去槽１へ戻される。このように構成したため、処理水を槽本体１２から１パスで抜き出す場合に比して、抜出径路１６を通じて抜き出される処理水Ｂの性状を安定化させることができる。
【００２６】
そして、この通常運転において第１散気装置３１を運転することで、図５に示すように第１担体充填部２１へ酸素を含むエアーを供給する。これにより、第１担体充填部２１の粒状担体Ｃ１に着床させた好気性微生物に酸素が付与される。これにより、第１担体充填部２１に好気性微生物が好気性処理を行うことができる好気性条件が形成される。また、第１担体充填部２１の下方からエアーを供給することで、第１担体充填部２１の被処理汚水はエアーの上向流を受け、被処理汚水の移動が開始される。そして、第１担体充填部２１と第２担体充填部２２との間で、隔壁４０を中心とした図５中の時計回り（右回り）の旋回流が形成される。すなわち、第１担体充填部２１には被処理汚水の上向流が形成され、第２担体充填部２２には被処理汚水の下向流が形成される。
【００２７】
通常運転において、図７に示すように隔壁４０の頂部４０ａよりも被処理汚水の水面が高い場合（水位線Ｈ.Ｗ.Ｌ.）は、上向流を受けた第１担体充填部２１の被処理汚水は、上部多孔部材１８の上側の径路および開孔部４２を通って２つの系統で第２担体充填部２２へ移動する。また、第２担体充填部２２の被処理汚水は、下部多孔部材１９の下側の径路および連通口１１を通って第１担体充填部２１へ移動する。これにより、第１担体充填部２１と第２担体充填部２２との間で被処理汚水が循環する流れ、いわゆる旋回流が形成される。
【００２８】
一方、図８に示すように隔壁４０の頂部４０ａよりも被処理汚水の水面が低い場合（水位線Ｌ.Ｗ.Ｌ.）は、上向流を受けた第１担体充填部２１の被処理汚水は、開孔部４２を通って第２担体充填部２２へ移動する。また、第２担体充填部２２の被処理汚水は、下部多孔部材１９の下側の径路および連通口１１を通って第１担体充填部２１へ移動する。これにより、第１担体充填部２１と第２担体充填部２２との間で旋回流が形成される。従って、隔壁４０の頂部４０ａよりも被処理汚水の水面が低い場合であっても、仕切部４１の上側に水面があれば、第１担体充填部２１と第２担体充填部２２との間での旋回流は維持されることとなる。
【００２９】
従って、通常運転時に夾雑物除去槽１へ循環水を移送する際、担体流動生物濾過槽１０の水面が低下するが、隔壁４０に開孔部４２を設けたことによって、被処理汚水の旋回流を維持することができる。また、被処理汚水の旋回流を維持することで、第１担体充填部２１と第２担体充填部２２との間における粒状担体の円滑な移動が維持されることとなる。
【００３０】
また、被処理汚水の旋回流に伴って第１担体充填部２１の粒状担体Ｃ１は上向流を受け、第２担体充填部２２の粒状担体Ｃ２は下向流を受ける。これにより、第２担体充填部２２の粒状担体Ｃ２は、隔壁４０の下方に形成された連通口１１を介して第１担体充填部２１内へ移動し、図５に示すように、第１担体充填部２１に高さＬ１まで粒状担体が充填された状態へと移行する。これにより、第１担体充填部２１側の粒状担体Ｃ１の量が初期充填時よりも増加する。
【００３１】
このような通常運転では、第１担体充填部２１の粒状担体Ｃ１に着床させた好気性微生物によって処理水Ａ中の有機汚濁物質が好気性処理され、第１担体充填部２１において汚泥等が発生する。そして、この汚泥等は、被処理汚水の上向流によって第２担体充填部２２へ流れ込み、第２担体充填部２２の上部の空間に徐々に堆積していく。而して、粒状担体Ｃ２の濾過作用によって第２担体充填部２２に堆積層Ｓが形成される。
【００３２】
通常運転が終了すると、次に逆洗運転を行う。この逆洗運転では、第２散気装置３２を運転することで、図６に示すように第２担体充填部２２へエアーを供給する。これにより、第２担体充填部２２の被処理汚水はエアーの上向流を受け、被処理汚水の移動が開始される。そして、第１担体充填部２１と第２担体充填部２２との間で、隔壁４０を中心とした図６中の反時計回り（左回り）の旋回流が形成される。すなわち、第１担体充填部２１には被処理汚水の下向流が形成され、第２担体充填部２２には被処理汚水の上向流が形成される。
【００３３】
また、この際第１担体充填部２１の粒状担体Ｃ１は、隔壁４０の下方に形成された連通口１１を介して第２担体充填部２２内へ移動しながら第２担体充填部２２内で流動化する。そして、第１担体充填部２１の粒状担体Ｃ１は、図６に示すように第２担体充填部２２内に粒状担体がほぼ満たされた状態になるまで第２担体充填部２２側へ移動する。この逆洗運転の間、第２担体充填部２２における粒状担体の流動化によって、粒状担体に捕捉された汚泥等が剥離し、堆積層Ｓやその他の汚泥等を含む逆洗水は、槽本体１２から循環径路１５を通じて夾雑物除去槽１へ抜き出される。
【００３４】
この逆洗運転において、図７に示すように、隔壁４０の頂部４０ａよりも被処理汚水の水面が高い場合（水位線Ｈ.Ｗ.Ｌ.）は、通常運転時と同様に、第１担体充填部２１と第２担体充填部２２との間で被処理汚水の旋回流が形成される。一方、図８に示すように、隔壁４０の頂部４０ａよりも被処理汚水の水面が低い場合（水位線Ｌ.Ｗ.Ｌ.）は、通常運転時と同様に、開孔部４２によって第１担体充填部２１と第２担体充填部２２との間で被処理汚水の旋回流が維持される。
逆洗運転では、夾雑物除去槽１へ逆洗水を移送するにつれて担体流動生物濾過槽１０の水面が低下していく。そして、被処理汚水の水面が仕切部４１よりも低くなるまで旋回流が維持され、被処理汚水の水面が仕切部４１よりも低くなると逆洗が終了する。従って、開孔部４２を設けない場合に比して旋回流が維持される時間を延ばすことができ、逆洗時間を延ばすことで粒状担体を効率よく逆洗することができる。
なお、この逆洗運転では、通常運転時よりも多量のエアーが供給されることが好ましい。これにより、粒状担体をより激しく流動させることができ、粒状担体に捕捉された汚泥等をより剥離させ易い。
逆洗運転が終了すると、必要に応じて再度通常運転を再開する。
【００３５】
以上のように構成した担体流動生物濾過槽１０および該担体流動生物濾過槽１０を用いた処理方法によれば、通常運転時に被処理汚水の水面が隔壁４０の頂部４０ａより低下した場合でも、開孔部４２を介して第１担体充填部２１（好気処理領域）と第２担体充填部２２（濾過領域）との間で被処理汚水の循環を維持することができる。これにより、また、第１担体充填部２１（好気処理領域）と第２担体充填部２２（濾過領域）との間における粒状担体の円滑な移動が維持されることとなる。また、隔壁４０に開孔部４２を設けたため、第１担体充填部２１（好気処理領域）と第２担体充填部２２（濾過領域）との間で被処理汚水を移動させる構成が簡単である。
また、逆洗運転時では、開孔部を設けない場合に比して被処理汚水の循環を維持する時間を延ばし、第２担体充填部２２（濾過領域）の担体を効率よく逆洗することができる。
【００３６】
なお、本発明は上記の実施の形態のみに限定されるものではなく、種々の応用や変形が考えられる。
【００３７】
上記実施の形態では、隔壁４０に開孔部４２を設ける場合について記載したが、同様の開孔部もしくは同様の機能を有する部材を隔壁４０以外に設けることもできる。例えば、担体流動生物濾過槽１０の外部に第１担体充填部２１（好気処理領域）と第２担体充填部２２（濾過領域）を連通する径路を設け、この径路内にスリット４２ｂや格子４３ｂを配置することもできる。
【００３８】
また、上記実施の形態では、散気装置によって第１担体充填部２１（好気処理領域）へエアーを供給することで、第１担体充填部２１（好気処理領域）と第２担体充填部２２（濾過領域）との間で被処理汚水が循環される場合について記載したが、被処理汚水を循環させる手段はこれに限定されず必要に応じて種々変更可能である。例えば、槽本体１２に循環ラインを設け、ポンプ等によって槽本体１２内の被処理汚水を循環するように構成することもできる。
【００３９】
また、上記実施の形態では、担体流動生物濾過槽１０内の被処理水の水面が隔壁４０の頂部４０ａよりも上側にある場合でも被処理水が開孔部４２を通過する場合について記載したが、被処理水の水面が隔壁４０の頂部４０ａより低下した場合にのみ、第１担体充填部２１（好気処理領域）と第２担体充填部２２（濾過領域）を連通するように構成することもできる。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、微生物を着床させた担体が充填された処理槽を有する汚水の処理装置において、被処理汚水の水面が変動した場合でも被処理汚水の循環を極力維持することで好適な処理を行う合理的な汚水処理技術を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 汚水の処理行程の概要を示す図である。
【図２】 担体流動生物濾過槽１０の模式図である。
【図３】 図２中の開孔部の構成を示す平面図である。
【図４】 別の実施の形態の開孔部の構成を示す平面図である。
【図５】 担体流動生物濾過槽１０の模式図であって、通常運転時の状態を示すものである。
【図６】 担体流動生物濾過槽１０の模式図であって、逆洗運転時の状態を示すものである。
【図７】 担体流動生物濾過槽１０の部分拡大図であって、隔壁４０の頂部４０ａよりも水面が高い場合の被処理汚水の移動状態を示すものである。
【図８】 担体流動生物濾過槽１０の部分拡大図であって、隔壁４０の頂部４０ａよりも水面が低い場合の被処理汚水の移動状態を示すものである。
【符号の説明】
１０…担体流動生物濾過槽（処理槽）
１１…連通口（連通部）
１２…槽本体
１８…上部多孔部材
１９…下部多孔部材
２０…担体充填領域
２１…第１担体充填部
２２…第２担体充填部
３１…第１散気装置
３２…第２散気装置
４０…隔壁（区画部材）
４０ａ…頂部
４１…仕切部
４２，４３…開孔部
４２ａ，４３ａ…枠体
４２ｂ…スリット
４３ｂ…格子
Ｃ，Ｃ１，Ｃ２…粒状担体
Ｓ…堆積層
Claims (4)
- 好気性微生物を着床させた担体が上部多孔部材と下部多孔部材との間の空間部に充填された処理槽と、該処理槽へエアーを供給する散気装置と、前記好気性微生物による好気性処理を行う好気処理領域と、被濾過物を濾過する濾過領域と、前記空間部内において前記上部多孔部材に設置された隔壁と、前記好気処理領域と前記濾過領域を連通する連通部とを有し、
前記散気装置のエアー流によって被処理汚水が前記隔壁の頂部を越えて前記好気処理領域と前記濾過領域との間で循環するように構成された汚水の処理装置であって、
前記隔壁が、被処理汚水および前記担体が通過しない仕切部と、前記被処理汚水の通過を許容し且つ前記担体の通過を阻止する開孔部を有し、前記仕切部によって、前記空間部を前記好気処理領域と前記濾過領域とに区画する構成であり、
前記仕切部の下方に前記連通部が設けられるとともに、
前記隔壁において該隔壁の頂部よりも下方で且つ前記上部多孔部材と前記仕切部の間に前記開孔部が設けられ、前記頂部よりも水面が低下した被処理汚水が、前記開孔部を介して前記好気処理領域と前記濾過領域との間で移動するように構成されていることを特徴とする汚水の処理装置。 - 請求項１に記載した汚水の処理装置であって、
前記処理槽の上部には、装置上流設備から前記空間部に被処理汚水を流入させる流入口が設けられ、前記処理槽の下部には、前記空間部から前記被処理汚水を流出させる流出口が設けられ、
前記流出口の下流側は、前記処理槽で処理された処理水を装置下流設備側へ送る抜出径路と、前記処理水を前記装置上流設備へ送る循環径路とに分岐されていることを特徴とする汚水の処理装置。 - 好気性微生物を着床させた担体が上部多孔部材と下部多孔部材との間の空間部に充填された処理槽と、該処理槽へエアーを供給する散気装置と、好気性処理を行う好気処理領域と、濾過を行う濾過領域と、前記空間部内において前記上部多孔部材に設置された隔壁と、前記好気処理領域と前記濾過領域を連通する連通部とを設け、
前記隔壁が、被処理汚水および端体が通過しない仕切部と、被処理汚水の通過を許容し且つ前記担体の通過を阻止する開孔部を有し、前記仕切部によって、前記空間部を前記好気処理領域と前記濾過領域とに区画する構成であり、
前記仕切部の下方に前記連通部を設けるとともに、
前記隔壁において該隔壁の頂部よりも下方で且つ前記上部多孔部材と前記仕切部の間に前記開孔部を設け、
第１の処理行程において、前記散気装置から前記好気処理領域へエアーを供給し、前記隔壁の頂部よりも水面が低下した被処理汚水を、前記開孔部及び連通部を介して前記好気処理領域と前記濾過領域との間で循環させ、前記好気処理領域の好気性微生物によって被処理汚水を好気性処理し、前記濾過領域の担体によって被濾過物を濾過することを特徴とする汚水の処理方法。 - 請求項３に記載した汚水の処理方法であって、
第２の処理行程において、前記散気装置から前記濾過領域へエアーを供給し、前記隔壁の頂部よりも水面が低下した被処理汚水を、前記開孔部及び連通部を介して前記好気処理領域と前記濾過領域との間で循環させ、前記濾過領域の担体を流動させ、前記被濾過物を前記担体から剥離させ、該被濾過物を前記処理槽から抜き出すことを特徴とする汚水の処理方法。
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