JPH0729114B2

JPH0729114B2 - 有機性汚水の生物処理方法および装置

Info

Publication number: JPH0729114B2
Application number: JP2235891A
Authority: JP
Inventors: 克之片岡
Original assignee: 荏原インフイルコ株式会社; 株式会社荏原総合研究所
Priority date: 1990-09-07
Filing date: 1990-09-07
Publication date: 1995-04-05
Anticipated expiration: 2010-04-05
Also published as: JPH04118100A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、下水、各種産業廃水、浄化槽汚泥、し尿など
の有機性汚水を高度に浄化する新規処理装置に関するも
のである。

〔従来の技術〕

従来の好気性生物濾床装置は、第２図に示すように、槽
21の水面下に、砂、アンスラサイト、粒状活性炭、シャ
モットなどの各種粒状固体の充填層（生物濾床22と呼
ぶ）を設け、該生物濾床22内下部に空気散気管23を配設
したものである。前記充填層を構成する濾材は単一種類
が用いられ、複数の種類の濾材は用いられていない。

この好気性生物濾材装置には、沈殿池24、処理水貯槽2
8、洗浄排水貯槽30が付設されている。

有機性汚水（原水）は、沈殿池24で沈降し易いSSが沈降
分離された後、沈殿越流水が管25から処理槽21の上部に
流入し、生物濾床22を下向流で流通し、粒状濾材表面の
微生物およびブロワー26から供給される空気泡と接触
し、BODが生物学的に除去されると共に微細SSも濾過除
去され、清澄処理水となって、流出管27を経て処理水貯
槽28に流入する。

このような運転を続けるにつれ、生物濾床22内の捕捉SS
量の増加に起因して、濾過抵抗が増加し、処理水質も悪
化し始めるので、処理水をポンプ29によって生物濾材22
の下部に供給し、生物濾床22を逆洗する。

生物濾床22の洗浄排水は、槽21の上部から溢流して洗浄
排水槽30に流入した後、ポンプ31により沈殿池24に供給
され、SS分が沈降分離され、原水と洗浄排水流量との合
計量が再び浸漬濾床22へ供給される。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、第２図の従来装置には次のような大きな
欠点があり、さらに優れた装置及びシステムは切望され
ているのが実情である。

原水SSが多い場合、第２図のように好気性生物濾床
の前段に沈殿池を設け、SSを除去し、生物濾床が許容で
きる濃度にまで低下させなければならない。

さもないと、好気性生物濾床の濾床部で速やかに目詰ま
り（閉塞）が進行し、生物濾床の運転継続が不可能にな
る。濾床の洗浄頻度も激増する。しかも、沈殿池の沈降
分離速度はたかだか30m/日程度しか設定できないので、
沈殿池の設置スペース、建設費が大きくなる。

沈殿池からSSのキャリオーバーが流量変動時などに
不可避的に発生し、好気性生物濾床に流入してしまい、
濾床の目詰まりを早める。

沈殿池において、スカムが発生し、硫化水素などの
悪臭も沈殿池水面から発散するので、美観、作業環境が
劣悪である。

好気性生物濾床の前段に沈殿池を設ける場合でさえ
も、沈殿池のSS除去率が高くないので、好気性生物濾床
の目詰まり進行が早く、１日に１回の濾床洗浄を行わな
ければならない。従って、処理水の生産効率が悪化す
る。

本発明の課題は、従来装置の前記欠点を完全に解決し、
下水等の有機性汚水を極めて効果的、合理的に浄化する
ことのできる有機性汚水の生物処理方法および装置を提
供することである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、下記（１）および（２）記載のものであり、
これにより上記課題を解決できる。

（１）第１の好気性浸漬濾床の下部から有機性汚水を酸
素含有気泡と共に上向流で流通せしめた後、該第１の浸
漬濾床からの流出水を第２の好気性浸漬濾床の下部から
酸素含有気泡と共に上向流で流通せしめ、更に該第２の
濾床からの流出水を濾過装置で濾過処理することを特徴
とする有機性汚水の生物処理方法であって、第１の好気
性浸漬濾床の粒状濾材の粒径をd₁、同濾材の比重をs
g₁、第２の好気性浸漬濾床の粒状濾材の粒径をd₂、同濾
材の比重をsg₂、濾過装置が濾床の場合の粒状濾材の粒
径をd₃、同濾材の比重をsg₃とするとd₁＞d₂≧d₃かつsg₁
＜sg₂≦sg₃の関係を満足することを特徴とする有機性汚
水の生物処理方法。

（２）有機性汚水を酸素含有気泡と共に上向流で流通せ
しめて処理する第１の好気性浸漬濾床、前記第１の濾床
からの流出水を酸素含有気泡と共に上向流で流通せしめ
て処理する第２の好気性浸漬濾床、および前記第２の濾
床からの流出水を濾過処理する濾過装置からなることを
特徴とする有機性汚水の生物処理装置であって、第１の
好気性浸漬濾床の粒状濾材の粒径をd₁、同濾材の比重を
sg₁、第２の好気性浸漬濾床の粒状濾材の粒径をd₂、同
濾材の比重をsg₂、濾過装置が濾床の場合の粒状濾材の
粒径をd₃、同濾材の比重をsg₃とするとd₁＞d₂≧d₃かつs
g₁＜sg₂≦sg₃の関係を満足することを特徴とする有機性
汚水の生物処理装置。

本発明は、２塔の好気性浸漬濾床、即ち、第１の好気性
浸漬濾床（以下、第１濾床と言う。）と第２の好気性浸
漬濾床（以下、第２濾床と言う。）と濾過装置（以下、
特に、濾過装置が濾床の場合、第３濾床と言う。）を直
列に組合せたものである。

そして、第１濾床および第２濾床と上向流処理装置と
し、第１濾床に導入した有機性汚水を処理したその処理
水、即ち流出水を第２濾床の下部に導入し上向流にて処
理し、その処理水（流出水）を任意の第３濾過装置にて
高度に処理する。

即ち、本発明では、第１濾床および第２濾床で生物膜を
有する粒状濾材により、微生物による有機性汚水に含有
されるBOD成分の大部分を生物酸化処理し、かつSS等の
非生物酸化性成分の大部分を粒状濾材による物理的濾過
により除去し、第２濾床からの処理水に残留する微量の
SS等を第３濾過装置にて高度に物理濾過し、高度処理水
を得るものである。

以下、濾過装置として第３濾床を用いた場合を説明す
る。

本発明は、第１濾床の粒状濾材の充填密度を第２濾床の
粒状濾材の充填密度より小さく、第３濾床は、その充填
密度を第２濾床と同じかそれより大きくするため、第１
濾床の粒状濾材（以下、第１濾材と言う。）の粒径を
d₁、第２濾床の粒状濾材（以下、第２濾材と言う。）の
粒径をd₂、第３濾床の粒状濾材（以下、第３濾材と言
う。）の粒径をd₃とした場合、d₁＞d₂≧d₃とし、かつ第
１濾材の比重をsg₁、第２濾材の比重をsg₂、第３濾材の
比重をsg₃とするとsg₁＜sg₂≦sg₃とすることにより、設
定できる。

即ち第１濾床は、その濾材間の空間を第２濾床および第
３濾床より大きくできるので汚水のSSを第２濾床および
第３濾床に比べ充分に捕捉・保持することができる。ま
た、第２濾床は、第１濾床に比べ濾材間の空間を小さ
く、充填密度を高くできるので第１濾床に除去されなか
ったSS等を濾過・除去すると共に残留BOD等を除去する
ことができる。また、第３濾床は第２濾床に比べ濾材間
の空間を同じかより小さく、充填密度を高くできるの
で、第２濾床で除去されなかった微小なSS等を高度に確
実に濾過・除去することができる。また、SS捕捉を第１
から第３濾床の３塔により機能分離すると共に絶対捕捉
量が増大するので、洗浄頻度を低減することができると
共に汚水のSS成分以外の異臭の原因となるBOD等は第１
濾床および第２濾床の２段階でかつ上向流にて除去され
るため、第１濾床および第２濾床、ひいては第３濾床表
面には汚水成分は滞留しないため装置系外に悪臭が放出
されることを防止できる。

この場合、第３濾床における第２濾床の処理水、即ち流
出水の処理法は、濾過処理であれば、特に制限されず、
上向流でも下向流でもよく、また、生物処理でも非生物
処理でもかまわない。

また、第３濾過装置として、濾布、限外濾過膜等を単独
もしくは濾床と組み合わせて使用してもよい。

本発明における第１濾床、第２濾床、第３濾過装置の各
々における具体的な有機性汚水のBOD、SS等の除去率
は、BODに関して、第１濾床にて50〜70％、第２濾床に
て80〜90％、第３濾過装置にて90〜99％、SSに関して、
第１濾床にて60〜70％、第２濾床にて80〜95％、第３濾
過装置にて95〜99％の各範囲に設定するとよい。

本発明の第１濾材の平均粒径は、４〜20mm、好ましく
は、５〜10mmの範囲であり、第２濾材の平均粒径は、２
〜4mm,好ましくは、2.5〜3.5mmの範囲であり、第３濾材
の平均粒径は１〜4mm,好ましくは、２〜3mmの範囲であ
る。また、第１濾材の比重は、2.6以下の範囲、第２濾
材の比重は、1.5〜2.6の範囲、第３濾材の比重は1.5〜
2.6の範囲が好ましい。

また、第１濾材〜第３濾材の素材としては、生物膜が形
成可能で適度な強度、耐腐食性等を備えていれば特に制
限はなく、公知の無機材料、例えば、セラミックス、石
炭、岩石等の鉱物、および有機材料、例えば、プラスチ
ック等の各種樹脂等が使用できる。

第１濾材の好ましい例としては、比表面積の大きな多孔
質体が挙げられ、シャモット、軽量骨材、即ち、ネオラ
イト（商品名；抗火石を焼成したもの）等が挙げられ、
第２濾材および第３濾材の好ましい例として、砂、粒状
活性炭、アンスラサイトが挙げられる。

本発明に用いられる該生物膜形成微生物としては、特
に、制限はないが、例示すれば、BOD酸化菌、硝化菌、
脱窒素菌、酵母等を挙げることができる。

本発明の装置は、第１濾床と第２濾床あるいは更に所望
により第３濾床を好気条件に維持する公知の手段を用い
ることができ、例えば、各濾床の下部に酸素含有ガスを
供給する散気装置を設けることが挙げられる。あるい
は、被処理水を本装置に導入する前に被処理水に酸素を
溶解させる等の手段を利用することができる。

また、本発明は、第１〜第３濾床の３濾床以外に他の機
能を有する任意の処理空間を設けることができる。例え
ば、第１濾床の下部に汚水の沈降性SSを沈殿・保持する
ための空間を第１濾床と一体的に設けることができる。
この場合、汚水を該空間に導入する前に凝集剤を添加す
ることもできる。

本発明において有機性汚水は、第１濾床下部の流入口か
ら導入されるが、その導入手段は、特に限定されず、直
接導入しても導入前に一端汚水貯留槽に貯留してから導
入してもよい。

本発明における該３個の濾床を洗浄するための方法は、
特に制限なく任意の方法が用いられる。

例えば、散気装置から空気を各濾床に供給し、かつ処理
水又は原水を通水させ該洗浄水を各濾床上部から該汚水
貯留槽へ送ること等が挙げられる。

本発明における第１濾床と第２濾床と第３濾床の容積比
は、処理原水の水質にもよるが、SSが100〜300mg/l、BO
Dが100〜200mg/lの範囲の時、第１濾床：第２濾床：第
３濾床＝1:0.5〜1:0.5〜１、より好ましくは、1:1:0.5
の範囲に設定するとよい。

また、上記水質の場合、BOD10mg/l以下およびSSで10mg/
l以下の処理水を得るための濾過速度は、200〜300m/日
に設定することができ、本発明の第１濾床もしくは第２
濾床の何れか一つのみに相当する濾床からなる従来の上
向流処理装置に比較し、10〜15倍の濾過速度を達成でき
る。

この場合、本発明装置では洗浄までに要する継続濾過時
間は、第１濾床については約48時間、第２濾床、第３濾
床については約60時間であるが、該従来装置では、約12
時間であり、本発明は従来装置に比べ約４〜５倍の継続
濾過時間を達成できる。

本発明の具体的実施態様例を第１図を参照して本発明の
構成、作用を具体的に説明する。

第１図の各部を説明する。

１は第１濾床、２は第２濾床であり、これらは水中に浸
漬された固定層となっている好気性生物濾床である。３
は濾過装置として濾床を採用した第３濾床である。４は
有機性汚水の流入部、５は沈降性SSの沈殿部であり、該
流入部前に従来の沈殿池を除くことができる。６は排泥
管、７は空気供給管である。

８は１次処理水流出部、９は空気供給管、10は２次処理
水流出部である。11は空気供給管であり、第３濾床を好
気性生物濾床として使用する場合に稼働させるが、通常
の濾過処理のみの場合は稼働を停止させる。更に、12は
３次処理水流出部、13は処理水貯留槽であり、第１濾床
１、第２濾床２、第３濾床３の洗浄に使用される。

15は洗浄用水供給ポンプであり、濾床１〜３の洗浄時に
洗浄用水14が各濾床の下部に供給される。また、16、1
7、18は洗浄排水の排出管である。

次に本発明の作用原理を説明する。

下水等の有機性汚水が流入部４から管路にて第１濾床１
の下部に流入し、汚水中の沈降性SSが沈殿分離された
後、第１濾床１に上向流で進入してゆく。同時に空気泡
（酸素含有ガス気泡であればよい）が上昇流となって第
１濾床１に進入していく。

第１濾床１の粒状濾材の表面には生物膜が付着発生して
おり、汚水中のBODが生物学的に分解除去される。同時
に汚水中の微細SS、コロイドが濾過除去される。本発明
では第１濾材をかなり大きなもの（４〜20mm程度が好
適）とし、意図的に汚水中のSSとBODの一部のみを除去
するようにし、残留SS、BODは後続する第２濾床に上向
流で供給することが重要である。

次に第１濾床で処理された処理水（以下、１次処理水と
言う）は、１次処理水流出部８から管路にて第２濾床２
に空気供給管９からの空気泡と共に上向流で流入し、１
次処理水中に残留せしめたSS、BODの大部分（90％程
度）を生物学的作用および濾過作用によって除去する。

第２濾床２における重要ポイントは、第１濾材の平均粒
径よりも小さな粒径の第２濾材を選定すること、および
下向流でなく上向流で通水することである。

本発明者の実験的検討によれば、第２濾材の粒径は平均
２〜4mmが好適であった。

このことにより、１次処理水中に残留するBOD、SSを効
果的に除去し、かつSSの濾床捕捉容量を著しく大きくす
ることが可能となる。もしも、第１濾床および第２濾床
を下向流で操作し、第１濾材の粒径＜第２濾材の粒径と
すると、濾過継続可能時間が本発明よりも著しく短くな
ってしまう（数分の１に減少）ことが実験の結果確かめ
られた。

さて、第２濾床から流出する処理水（以下、２次処理水
と言う。）は、BOD、SSともに20〜30mg/lに減少してい
る。

２次処理水は、流出部10から第３濾床３に上向流（図示
の場合）または下向流で供給され、仕上げ処理（ポリッ
シング）される。第３濾材の粒径は第２濾材の粒径と同
等あるいは以下である。

第３濾床の下部から空気供給管を使用して空気を供給し
ながら濾過処理し、生物濾過を行う場合、空気供給量は
第２濾床への空気供給量より少量に設定することが重要
で、このことにより、第３濾床からのSSのリーク量を非
常に少なくすることができる。

第３濾床の粒状濾材による２次処理水の濾過処理を第３
濾床に代えて、２次処理水を濾布あるいは膜によって濾
過処理を行っても、粒状濾材による処理と濾布あるいは
膜による処理とを併用してもよい。

しかして、第３濾床にて２次処理水を処理して得た３次
処理水はSS、BODともに数mg/lとなって公共用水域に放
流ないし、用水として再利用される。

本発明における第１濾床〜第３濾床の充填槽厚は少な過
ぎては当然充分な効果は発揮できないが、層厚を高くす
る方向には格別の制限はなく、原水種類、処理速度に応
じ、適宜、実験的に決定すればよい。

〔実施例〕

以下、本発明の具体的実施例を説明するが、本発明はこ
れに限定されるものではない。

実施例 BOD150mg/l、SS170mg/lの団地下水を第１図の本発明方
法により、連続処理実験を行った。原水処理量は５m³／
日である。

実験条件を表−１に示す。

この結果、第３濾床から流出する３次処理水のSS、BOD
の平均値はSS＝1.8mg/l、BOD＝5.5mg/lと極めて良好な
水質が得られ、濾過継続可能時間は第１濾床、第２濾
床、第３濾床について、各々60、60、60hrと非常に長時
間の濾過継続が可能であった。

比較例１表−１において、流通方向を全て下向流にかえて、その
他は同一条件で実験したところ、第３濾床からの処理水
SS、BODは前記実施例と同等であったが、濾過継続可能
時間が著しく短くなってしまい、第１濾床、第２濾床、
第３濾床について、各々12hr、10hr、20hrに減少し、実
用不可であった。

比較例２表−１の本発明例の各濾床設置断面積は原水処理量５m³
／日の場合、第１濾床、第２濾床がいずれも0.025m²、
第１濾床が0.01m²、合計0.06m²である。従って、第１濾
床の断面積を0.06m²として、通水速度を83.3m/日とし第
２濾床、第３濾床を省略して運転した。

空気供給量は表−１の合計量4.5m³／日を第１濾床に供
給した。

この結果、第１濾床からの処理水のSSは38mg/l、BODは3
5mg/lとなり、本発明例よりも著しく悪化した。また、
濾過継続時間は36hrであった。

即ち、比較例２では本発明例と装置設置面積が同一であ
るにもかかわらず、処理成績は著しく劣っていた。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、次のような重要効果を得
ることが可能であり、従来の好気性生物濾床の諸欠点の
全てを解決できる。

SSが高濃度の原水についても好気性生物濾床の前段
に別個の沈殿池を設ける必要がなく、沈殿池からのSSの
キャリオーバー、スカム発生、悪臭発散が全くなくな
る。設置面積も従来装置の1/5〜1/8と大幅に削減でき
る。

好気性生物濾床の上部から清澄な処理水が流出する
ので、美観的に優れており、原水中の悪臭成分も生物脱
臭されているので臭気の発散がない。

濾過継続時間を従来装置の２〜３倍長くとれるの
で、濾材の洗浄頻度が少なく、洗浄排水の発生量が減少
する。維持管理も容易になる。処理水の生産効率が高
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の具体的実施例の一例を説明するため
のフローチャートを示す図、第２図は従来の方法のフロ
ーチャートを示す図である。符号の説明 1:第１濾床、2:第２濾床 3:第３濾床、4:有機性汚水の流入部 5:沈殿部、6:排泥管 7:空気供給管、8:1次処理水流出部 9:空気供給管、10:2次処理水流出部 11:空気供給管、12:3次処理水流出部 13:処理水貯留槽、14:洗浄用水 15:洗浄用水供給ポンプ 16、17、18:洗浄排水の排出管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ０２Ｆ 9/00 ５０２Ｄ 7446−4Ｄ５０３Ｃ 7446−4Ｄ５０４Ａ 7446−4ＤＤ 7446−4Ｄ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の好気性浸漬濾床の下部から有機性汚
水を酸素含有気泡と共に上向流で流通せしめた後、該第
１の浸漬濾床からの流出水を第２の好気性浸漬濾床の下
部から酸素含有気泡と共に上向流で流通せしめ、更に該
第２の濾床からの流出水を濾過装置で濾過処理すること
を特徴とする有機性汚水の生物処理方法であって、第１
の好気性浸漬濾床の粒状濾材の粒径をd₁、同濾材の比重
をsg₁、第２の好気性浸漬濾床の粒状濾材の粒径をd₂、
同濾材の比重をsg₂、濾過装置が濾床の場合の粒状濾材
の粒径をd₃、同濾材の比重をsg₃とするとd₁＞d₂≧d₃か
つsg₁＜sg₂≦sg₃の関係を満足することを特徴とする有
機性汚水の生物処理方法。
【請求項２】有機性汚水を酸素含有気泡と共に上向流で
流通せしめて処理する第１の好気性浸漬濾床、前記第１
の濾床からの流出水を酸素含有気泡と共に上向流で流通
せしめて処理する第２の好気性浸漬濾床、および前記第
２の濾床からの流出水を濾過処理する濾過装置からなる
ことを特徴とする有機性汚水の生物処理装置であって、
第１の好気性浸漬濾床の粒状濾材の粒径をd₁、同濾材の
比重をsg₁、第２の好気性浸漬濾床の粒状濾材の粒径をd
₂、同濾材の比重をsg₂、濾過装置が濾床の場合の粒状濾
材の粒径をd₃、同濾材の比重をsg₃とするとd₁＞d₂≧d₃
かつsg₁＜sg₂≦sg₃の関係を満足することを特徴とする
有機性汚水の生物処理装置。