(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
散気管(5)及び微生物固定化媒体(6)を備えた好気性生物処理槽(1)と浮上濾過槽(2)とをこの順に配置した汚水処理装置であって、前記好気性生物処理槽を槽上部で流入原水(11)を受け入れる初段の処理槽とするとともに、この好気性生物処理槽の上部から溢れた処理水を前記浮上濾過槽の底部に流入させる下向きの案内路を設け、前記浮上濾過槽には比重が１未満の濾過材(7)を充填して水流を上向流(13)とし、沈降汚泥を前記浮上濾過槽で分離することを特徴とする、汚水処理装置。
【請求項２】
前記浮上濾過槽の後段に散気管(10)を備えた好気性生物処理槽(3)が配置されていることを特徴とする、請求項１記載の汚水処理装置。
【請求項３】
請求項１の汚水処理装置における浮上濾過槽(2)の後段または請求項２の汚水処理装置の後段の好気性生物処理槽(3)の後段に固液分離部(4)を備え、この固液分離部から前記初段の好気性生物処理槽(1)に処理水を返送する返送管(9)を備えていることを特徴とする、請求項１又は２記載の汚水処理装置。
【請求項４】
前記浮上濾過槽(2)から前段の好気性生物処理槽(1)に処理水を返送する返送管(8)を備えている請求項１から３のいずれか一記載の汚水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、微生物を用いて下水または産業排水を浄化する汚水処理装置に関し、特に装置の小型化に貢献する汚水処理装置の構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の分離接触ばっ気方式や嫌気濾床接触ばっ気方式では流入水中に含まれる浮遊物質（ＳＳ）を沈殿分離槽や嫌気濾床槽にて固液分離し、その一次処理水を接触ばっ気槽にて処理するものであった。これらの方式では汚水中に含まれるＳＳを除去するために、固液分離槽や嫌気濾床槽に十分な滞留時間を必要とし、更には汚泥の濃縮が主に重力沈降による圧密効果と汚泥に付着する気泡により汚泥が浮上して厚密するスカム化によって行われることから、流入汚水の性状によっては濃縮が行われず、貯留能力の安定性確保のために固液分離部の容量を大きく取らざるを得なかった。また、更に微細なＳＳは重力沈降のみでは捕捉しきれず接触ばっ気槽に流出し、汚濁物質の負荷が増大するため接触ばっ気槽の必要容量も増大するという問題があった。
【０００３】
近年、担体を好気処理槽に採用する担体流動方式が主流を占めている。例えば特許文献１には、流入原水を受け入れる初沈用の固液分離槽と、その上澄分離液を好気性処理するばっ気槽と、終沈用の固液分離槽とを備えた汚水処理システムが開示されている。この汚水処理システムの初沈用固液分離槽は、下部の沈殿ゾーンと上部の濾材充填ゾーンに仕切られ、濾材充填ゾーンには比重１以下の円筒中空の浮遊性濾材が流動可能に充填されており、ばっ気槽には円筒中空の比重１以下の浮遊性微生物担体 が充填されている。また、好ましい構造として、終沈用の固液分離槽を下部の沈殿ゾーンと上部の濾材充填ゾーンに仕切り、濾材充填ゾーンに比重１以下 の円筒中空の浮遊性濾材を流動可能に充填したものが示されている。
【０００４】
この特許文献１記載のものは、初沈用固液分離槽で原水中に含まれる比重の大きな固形物を沈殿ゾーンにて沈殿させ、比重の小さな浮遊性固形物を濾材充填ゾーンで捕捉除去することにより、次段のばっ気槽での生物処理にかかる汚濁負荷を減少させることにより、処理量の向上と処理時間の短縮を図ったものである。
【０００５】
また特許文献２には、嫌気処理槽と上流側処理槽とを備え、後者にはガス供給手段とガス流によって流動する流動部材が設けられている汚水の処理装置が示されており、更に流動部材を好気性微生物を着床させた担体とし、ガスを酸素を含むガスとしたものが、示されている。
【０００６】
この特許文献２記載のものは、被処理水中に含まれる固形物を流動部材で粉砕することにより、下流側の嫌気処理槽で処理しやすくしたもので、安定した嫌気処理が維持され、また、ガスとして酸素を含むガスを適用すれば、固形物の粉砕に加えて好気性微生物による分解も行われ、処理水が嫌気性分解され易くなるという特徴を備えている。
【０００７】
【特許文献１】
特許第２９０５０７２号公報
【特許文献２】
特開２００１−２５９６８４号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、担体を好気処理槽に採用する担体流動方式においても、好気処理槽を小さくできるが一次処理槽(一般には固液分離槽)の容量を削減することはできなかった。例えば、前記特許文献１記載の汚水処理システムは、前述した長所を備えてはいるが、初沈用の沈殿池では、流入水中の固形物の重力沈降及び濾材による濾過が行われるが、濾材充填ゾーンを通過する更に微細なＳＳや溶解性の汚濁物質の除去はできない。そのため固形物の分離回収効率が十分でなく、次段のばっ気槽の生物処理に頼らざるを得ないという問題がある。
【０００９】
また、特許文献２記載の汚水の処理装置は、嫌気処理を効率的に行うことを目的としているが、嫌気処理は流入基質・水量やｐＨの影響を受けやすく、季節変動や負荷変動によって不安定となり機能を満足しない場合が想定される。大きな固形物の流入を避けるために嫌気処理槽の上流に夾雑物除去槽を設けても、除去された固形物が嫌気処理槽の前段に存在する点において抜本的な解決にならず、清掃頻度が増加するという新たな問題が生ずる。
【００１０】
この発明は、これらの問題を解決するため、流入する原水中に含まれる微細なＳＳ及び溶解性の汚濁物質を固液分離し易い形態に変換するとともに、ここで改質されたＳＳ（フロック）を効率良く濃縮貯留し、処理装置全体の容量及び設置スペースの縮小を図ることを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明に係る汚水処理装置は、槽上部に流入する原水１１を受け入れる好気性生物処理槽１と浮上濾過槽２をこの順に配置し、好気性生物処理槽１には散気管５及び微生物固定化媒体６を備え、浮上濾過槽２には比重が１未満の濾過材７を充填し、好気性生物処理槽１の上部から溢れた処理水を浮上濾過槽２の底部に流入させる下向きの案内路を設けて、浮上濾過槽２の水流を上向流１３とし、沈降汚泥を浮上濾過槽２で分離するようにしたものである。
【００１２】
請求項２記載の発明に係る汚水処理装置は、請求項１の汚水処理装置であって、浮上濾過槽２の後段に更に散気管１０を備えた好気性生物処理槽３を配置したものである。
【００１３】
請求項３記載の発明に係る汚水処理装置は、請求項１または請求項２の汚水処理装置であって、浮上濾過槽２の後段に、または前記後段の好気性生物処理槽３の後段に、固液分離部４を備え、この固液分離部４から好気性生物処理槽１に処理水を返送する返送管９を備えたものである。
【００１４】
請求項４記載の発明に係る汚水処理装置は、前記浮上濾過槽２から前段の好気性生物処理槽１に処理水を返送する返送管８を備えている、請求項１から３のいずれか一記載の汚水処理装置である。
【００１５】
【作用】
請求項１記載の発明における汚水処理装置は、まず流入原水１１を好気性生物処理槽１に受け入れる。流入原水中に含まれる比較的大きなＳＳ、微細なＳＳ及び溶解性の汚濁物質の内、微細なＳＳと溶解性の汚濁物質は槽内に充填された微生物固定化媒体６に着床した微生物により好気処理される。その一部は、微生物の代謝や増殖のために消費されガスや安定した無機物質になると共に、生物膜が成長する。
【００１６】
成長した生物膜は、ある一定量の厚みを超えると散気管５からのエアーによる旋回流で剥がれ落ち、大きなフロックを形成する。その結果、原水１１中に含まれる微細なＳＳ及び溶解性の汚濁物質は、大幅に固液分離し易い形態に改質される。
【００１７】
好気性生物処理槽１で改質を受けなかった比較的大きなＳＳと同槽１で発生した大きなフロックを含む処理水は、浮上濾過槽２へ移流する。浮上濾過槽２には比重１未満の濾過材７が充填されており、比較的大きなＳＳ及び前記フロックは沈殿分離され、また、十分にフロックとならなかったＳＳや未処理ＳＳは上部に浮上した濾過材７に捕捉される。この濾過材７によるＳＳの捕捉は、処理水が濾床７を通る際にその多大な表面積に由来する傾斜板効果により効率よく濃縮分離され、清澄な流出水が得られる。この作用は、濾過槽の上部に形成された濾床内部に複雑な水路が形成されることにより、処理水の流速が低下するとともに固形物の沈降距離が短くなるため速く沈殿し、沈殿水と固形物の入れ替えが速やかに行われて、固形物の密な層と水を流れる領域とが円滑に形成されることに由来する。
【００１８】
このように初段の好気性生物反応槽１で流入水１１に含まれる微細なＳＳ及び溶解性の汚濁物質を固液分離しやすいフロックへと改質し、固液分離機能に優れた浮上濾過槽２にて分離除去するためコンパクト化が図れる。
【００１９】
すなわち、本願発明では、好気性生物処理槽を前段に設けて好気処理及び微細ＳＳと溶解性汚濁物質のフロック化を濾過前に行っているため、後段のばっ気槽と終沈用固液分離槽の必要性が低下し、省略することも可能になる。また配置しても、特許文献１の浮上濾過槽流出水よりも汚濁負荷は小さくなり、極簡易な小容量のもので済む。また本願発明のものでは、フロックを含むＳＳを生物処理に頼らずに物理的に濃縮貯留するため、季節変動や負荷変動に影響され難く、特許文献２のものに比べて安定性に優れたものとすることができ、この点からも槽容積の低減が可能になるのである。
【００２０】
請求項２記載の発明における汚水処理装置は、請求項１記載の発明における汚水処理装置に更に好気性生物処理槽３を組み合わせた処理装置である。前述のように浮上濾過槽２流出水はＳＳが少くかつ処理の容易な溶解性の汚濁物質が主となるため、後段の好気性生物処理槽３は小容量でよく、更に安定した処理水が得られる。
【００２１】
請求項３記載の発明における汚水処理装置は、請求項１または請求項２記載の発明における汚水処理装置に固液分離部４と固液分離部４から好気性生物処理槽１に処理水を返送する返送管９を備えたものである。これによりＳＳの分離をより完全に行うことができ、処理水の水質改善が図れる。
【００２２】
請求項４記載の発明における汚水処理装置は、浮上濾過槽２から前段の好気性生物処理槽１に沈殿分離汚泥を含む処理水を返送８し、好気性汚泥消化を促進させて更に汚泥貯留部のコンパクト化を図ったものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の最も基本的な形態を示した図である。この発明の汚水処理装置では、まず流入原水１１は好気性生物処理槽１に受け入れられ、浮上濾過槽２、好気性生物処理槽３、固液分離部４を経て好ましくは図示しない消毒槽から放流１４される。
【００２４】
好気性生物反応槽１は散気管５と微生物固定化媒体６とを備えており、流入原水１１中に含まれる大きな夾雑物を除去するためのスクリーン１２などを配置してもよい。好気性生物反応槽１では流入原水１１中に含まれる微細なＳＳ及び溶解性の汚濁物質が散気管５から吐出する酸素を含んだガスと微生物固定化媒体６により好気処理されて、一部はガスや無機質になるとともに生物膜が成長する。過剰に成長した生物膜は散気管５から吐出するガスにより剥がれ落ち、大きなフロックを形成する。微生物固定化媒体６は微生物を高濃度に保持できるものが望ましく、固定床では網様板状、波板状、ハニカム状、ヘチマ様板状、ひも状、リボン状、スダレ状接触材が、また担体では中空円筒状、骨格様球状、骨格様円筒状、網状片状担体が良く、特に固定床ではひも状、リボン状ないしスダレ状接触材が、また担体では中空円筒状担体が良い。
【００２５】
好気性生物反応槽１の処理水は、後続の流入原水１１の流入に伴って槽上部から溢れ、下向きの案内路を通って浮上濾過槽２の底部に流入する。
【００２６】
浮上濾過槽２には比重１未満の濾過材７が充填されており、好気性生物反応槽１処理水中に含まれる大きなフロックやＳＳが沈殿分離される。更に微細なＳＳは上向流１３と共に浮上し、上部濾過材７によって濾過分離される。この発明の汚水処理装置では、浮上濾過槽２から好気性生物反応槽１へ返送管８が配されており、底部沈殿物を再度処理して好気性汚泥消化を促進させる。濾過材７は表面積をできるだけ大きくとる必要があるため、辺または径の大きさが５０ｍｍ以下の中空円筒状、骨格様球状、骨格様円筒状、円柱状、球状、網状、網状片状とし、濾過材厚みを２０ｍｍ以上かつ水深の半分以下とするのが望ましい。
【００２７】
図１の装置には、浮上濾過槽２の後段に好気性生物処理槽３と固液分離部４とが設けられており、浮上濾過槽２で濾過された槽上部の上澄水は、後段の好気性生物処理槽３に流入する。
【００２８】
このように設けられた後段の好気性生物処理槽３の汚濁負荷量は、非常に軽微となるため、汚泥の発生量は極めて小さくなる。固液分離部４は好気性生物反応槽３で発生する少量の汚泥を分離すればよく、簡易な装置とすることが可能である。従って固液分離部４は、一般に用いられる沈殿槽を始め浸漬濾床、浮上濾過などでもよく、これらを好気性生物反応槽３の一部に組み込んでもよい。固液分離部で分離した汚泥を含む槽底部の処理水は返送管９にて好気性生物処理槽１へ返送される。
【００２９】
この発明の汚水処理装置では、汚水の浄化と生成した汚泥の分離作用のほとんどが、初段の好気性生物処理槽１と次段の浮上濾過槽２で行われるため、図１の実施例で設けた好気性生物反応槽３及び固液分離部の必要性は小さく、汚水の流入量や濃度によって、その一方又は両方を省略することができる。
【００３０】
図２は図１の装置の好気性生物反応槽３を省略した例で、初段を好気性生物処理槽１、次段を浮上濾過槽２、第３段を固液分離部４としたもので、浮上濾過槽２の上澄水が直接固液分離部４に流入する。各槽の構造及び機能は、図１で説明したものと同様であり、浮上濾過槽２、固液分離部４から好気性生物処理槽１に処理水を返送する返送管８、９が設けられている点も第１実施例と同様である。図２の実施例の構造は、第一実施例の浮上濾過槽２の流出水のより確実な固液分離を実現しようとしたものである。
【００３１】
図３は図１の装置の固液分離部４を省略した構造を示している。この構造では、初段に好気性生物処理槽１、次段に浮上濾過槽２が配置され、第３段目の好気性生物処理槽３から通常は図示しない消毒槽を経て処理水が放流１４される。この構造は、処理水の流入量が多いときに、浮上濾過槽２から流出する処理水に若干の汚濁物質が残存している場合などに有効な構造であり、好気性生物処理槽３は、流入してくる処理水に残存する微少な有機物を炭酸ガスと水に分解して放流１４する。
【００３２】
図４はこの発明の最も好ましい実施形態を示した図で、図１の好気性生物処理槽３と固液分離部４を省略した構造である。この構造では、初段の好気性生物処理槽１と次段の浮上濾過槽２との２つの槽で形成され、浮上濾過槽２の上澄水が好ましくは図示しない消毒槽を経て放流１４される。浮上濾過槽２と好気性生物処理槽１との間には、返送管８が設けられている場合があり、沈殿汚泥を好気性消化することができる。
【００３３】
【発明の効果】
固形物を含む汚水を好気性生物処理槽に受け入れ（スクリーン等を前置する場合がある）ばっ気撹拌して好気性処理する。微細なＳＳや溶解性の汚濁物質の一部はガス化し、生物増殖に消費される。肥厚した生物膜は、フロックとなって剥離し、固液分離性の高い汚泥となって次段の浮上濾過槽へ移送される。浮上濾過槽は、高い濾過性能を有しているため、後段の好気性生物処理槽と固液分離槽と並んでコンパクト化が達成される。更に後段の好気性生物処理槽及び／又は固液分離槽の省略により装置全体の更なるコンパクト化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一実施形態の排水処理装置を示す模式的な断面図
【図２】第二実施形態の図１と同様な図
【図３】第三実施形態の図１と同様な図
【図４】第四実施形態の図１と同様な図
【符号の説明】
１  好気性生物反応槽
２  浮上濾過槽
３  好気性生物反応槽
４  固液分離部
６  微生物固定化媒体
７  濾過材
８  返送管
９  返送管
10  散気管
13  上向流
【図１】
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【図２】
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【図３】
0003699706.tif 000004
【図４】
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