(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
微生物付着担体を流動させながら密閉した生物反応槽で水処理を行う装置において、前記生物反応槽の外部に、底部において連通した状態で大気開放の状態のスクリーンを内蔵した担体分離装置を設けることを特徴とする担体併用生物反応槽の構造。
【請求項２】
密閉した生物反応槽が、酸素または酸素富化空気を用いる曝気槽である請求項１記載の担体併用生物反応槽の構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、都市の生活廃水、工場廃水などＢＯＤ含有廃水を活性汚泥法（微生物を用いて水処理を行う。）で処理するための改良された装置に関する。特に微生物濃度を高めるために微生物を付着した担体または微生物を包括した担体（本発明においてはれらを一括して微生物付着担体という。）を用い、酸素または酸素富化空気を用いて高濃度の微生物濃度で効率的に水処理を行う生物反応槽において、微生物付着担体の流出防止ための担体分離装置の点検及び保守の容易な構造を有する担体併用生物反応槽に関する。
【０００２】
【従来の技術】
生物を用いた廃水処理方式として、微生物を付着した担体ないし生物を包括した担体を用いて、微生物濃度を高める方式及び特定の微生物の濃度を高める方式が提案されている。
この方法は、図２に示すように生物反応槽１及び沈殿池２を設け、生物反応槽１に供給された廃水７は、好気性条件下で活性汚泥の作用により、ＢＯＤ分は微生物により消費される。このようにＢＯＤが低下した処理水は活性汚泥と共に沈殿槽５に送られ、そこで活性汚泥を分離し、水質が向上した処理水は河川などに放流される。分離された活性汚泥は一部は生物反応槽１に返送汚泥８として戻されるが、残部は余剰汚泥１２として処理される。
【０００３】
この処理において、生物反応槽１は、オープンで行われることも多いが、好ましくは密閉し、酸素または酸素富化空気雰囲気の好気性条件で行うことが行われる。特に廃水処理の速度が微生物濃度に比例することから、最近では微生物をポリエチレングリコールを主成分とする高分子含水ゲル（担体）などに固定化した微生物付着担体を生物反応槽１中に投入して微生物濃度を高濃度に維持し、反応速度を向上させる方法が提案され盛んに検討が行われている。
【０００４】
このような方法においては、生物反応槽１から微生物付着担体の流出を防止することが必要となり、生物反応槽１の内部の処理液出口には微生物付着担体を処理液から分離するためのスクリーン４を設けて流出を防ぎ、微生物濃度の低下を防いでいる。この処理液出口にスクリーン４を設けることは、スクリーン４に微生物付着担体が分離沈積するだけでなく、最初沈殿地で沈降分離できなかった廃水７中に浮遊する各種の固体成分も一緒にここに沈積し、スクリーンの汚れ、目づまりの原因となって、生物反応槽１からの処理液の流出を妨害することになる。これが妨害されると、担体併用生物反応装置全体の操業に支障を起こし、装置全体の処理能力の低下、ひどい時には操業停止まで引き起こすことになる。
このため、スクリーン４の汚れ、目づまりの防止のため、生物反応槽１内に設けた逆洗装置（図示せず。）を設置し、定期的にスクリーン４を逆洗洗浄を行ったり、あるいはスクリーンの下部にスクリーンに向かって気体を噴出する散気装置（図示せず。）を設け、気泡噴出させ、スクリーン４に気泡と担体を衝突させることによりスクリーン４の目づまりを防止する（特許第２５７９１２２号）などの提案がなされている。
【０００５】
なおこのように生物反応槽１において、生物反応のための微生物濃度が高濃度になると、この濃度に比例して生物反応槽単位容積あたりの酸素の消費速度は上昇することになる。
これまでの微生物付着担体を使用した担体併用生物処理反応において、その多くは空気を曝気することにより酸素の供給と攪拌を行っており、空気曝気のような比較的小さい攪拌力で微生物付着担体の良い分散を要求していたことから、微生物付着担体としては比較的軽い浮遊性の高分子含水ゲル担体などが用いられてきた。これらの担体は、高粘度のゲルであり、攪拌機などの強い攪拌においては破壊されやすく、酸素の消費速度が高くなるに従い、酸素の溶解速度を向上させるために生物反応槽の攪拌力を増加させるのには問題となっており、空気曝気によっては高溶存酸素濃度を維持するのは困難となっている。
【０００６】
一方酸素ガス分離法の技術革新が行われ、比較的安価に高濃度の酸素が入手できるようになったため、酸素または酸素富化空気を廃水の活性汚泥法処理に使用されるようになってきた。この方法は処理帯域の高溶存酸素濃度を維持するのに極めて有効ではあるが、酸素消費量に見合うだけ溶解させるための散気量は少量で十分である。このためこの散気量で微生物付着担体を有効に分散させるためには不十分な量であり、高濃度酸素雰囲気を採用する時は、微生物付着担体の分散には気体攪拌よりは効率的な機械攪拌によることが好ましい。
しかし機械攪拌は、高分子含水ゲルのような柔らかい固体に対してはこれを破壊、粉砕する作用を有しており、このゲルの破壊はより一層、担体分離装置のスクリーンの目づまりを促進するものであり、最初沈殿池で沈殿できなかった固体成分、活性汚泥などの沈積とあいまち、スクリーン４の洗浄の必要頻度が相当高いものとなり、操業の効率低下を来していた。
【０００７】
なおこの問題はそれぞれの処理槽ごとに、微生物濃度を高濃度とするために担体を使用し、それぞれの処理槽で馴化した微生物を付着した微生物付着担体を使用し、活性汚泥処理を行う場合において、それぞれの処理槽ごとに設けるスクリーン４についても同様な問題が生起しており、微生物付着担体を使用する活性汚泥法の大きな問題として根本的な解決が求められていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、酸素または酸素富化空気を用い、かつ微生物濃度を高めるため微生物付着担体を用いる活性汚泥処理装置において、微生物付着担体の流出を防止するため各処理槽ごとに設けられた担体分離装置の、保守及び点検の容易な担体併用生物反応槽の構造の開発を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、
（１）  微生物付着担体を流動させながら密閉した生物反応槽で水処理を行う装置において、前記生物反応槽の外部に、底部において連通した状態で大気開放の状態のスクリーンを内蔵した担体分離装置を設ける担体併用生物反応槽の構造、および
（２）  密閉した前記生物反応槽が、酸素または酸素富化空気を用いる曝気槽である（１）記載の担体併用生物反応槽の構造を開発することにより上記の問題を解決した。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明を具体的に説明する。
本発明において使用する生物反応装置としては、図１に示すような装置が使用でき、通常の酸素または酸素富化空気を使用する活性汚泥法廃水処理に使用されている担体併用生物反応装置が好ましい。
この装置はスクリーン４を有する生物反応槽１及び沈殿槽５からなり、生物反応槽１はオープンであっても良いが、好ましくは密閉され、酸素または酸素富化空気雰囲気下で生物処理が行える生物処理槽が好ましい。
【００１１】
この生物反応槽１は酸素または酸素富化空気雰囲気下で生物反応をさせる必要から、密閉タイプの生物反応槽であり、処理液の上部または液中に酸素または酸素富化空気が供給され、ガスとして生物反応槽の上部を満たしており、酸素濃度を維持するためその一部は排ガスとして廃棄される。生物処理をするためにはこの高濃度酸素ガスを処理水中に溶解させることが必要である。このため酸素を溶解させるとともに微生物付着担体を分散するための攪拌装置２が使用されるが、この形式は表面曝気機または水中ポンプなどを使用した機械攪拌、散気管または散気板を使用したガス攪拌または両者併用のいずれでも良く形式は自由であるが、攪拌エネルギー効率の点から機械攪拌、特に表面曝気機と液相の攪拌が同時にできる攪拌機の使用が好ましい。
【００１２】
ここで生物反応処理の済んだ反応液はスクリーン４に送られ、ここで微生物付着担体を分離し、この分離液は次の沈殿槽５に送られる。この担体分離装置は、生物反応槽の底部において連通しており、その上部は大気に解放されている。また内部にはスクリーン４が設けられ、処理液中の微生物付着担体を処理液と分離できるようになっている。
この処理液中には、微生物付着担体のほか、最初沈殿池で分離できなかった固体成分（ＳＳ）、生物反応中に副生する活性汚泥などが含まれており、これらがスクリーン４上に沈積することとなる。
【００１３】
本発明の担体分離装置は、従来の生物反応槽内にある装置と異なり、汚れたり、目づまりしたりするスクリーン４が大気開放状態にあるため、その保守や点検は容易であって、目づまりした時でも簡単に清掃が可能であり、処理液の流出を妨害するようなことは容易に回避できる。なおここで使用する微生物付着担体が処理水の比重より重い状態とする時は、スクリーンの目づまりを大幅に減らすことが可能となる。更に生物反応槽と連通する底部を、微生物付着担体が生物反応槽の方向に自動的に沈降移動できるようにしておくことが有利である。
【００１４】
担体分離装置を通過した活性汚泥などを含む処理液は、沈殿槽５に送られ、活性汚泥などを分離し、上澄液は処理済水１１として河川などに放流される。沈殿した活性汚泥は、その一部が返送汚泥８として生物反応槽に送られ、流入水７と混合され生物反応に使用され、残りの活性汚泥は余剰汚泥として処理される。
本発明に用いる微生物付着担体は特に制限がなく、高分子含水ゲルなどであっても良いが、微生物付着担体の機械的強度の点からは、例えば炭酸カルシウムのような無機質充填材で密度を調製した、ポリプロピレン、ポリエチレンのようなポリオレフィンの発泡体で、密度を０．９５〜１．１０ｇ／ｃｍ3 程度に調製した担体を用いることが好ましい。密度が１．０ｇ／ｃｍ3 以下であると水中では沈降しないはずであるが、水中に投入攪拌してしばらくすると、意外にも沈降する。これは充填材が吸水し、あるいは微生物が付着するなどの結果、密度として１．０ｇ／ｃｍ3 を超えるためでないかと考えている。担体の形状は筒状体、円筒体、球状体、立方体あるいは不定形など特に制限はなく、また担体の大きさも、小さいほど表面積が大きく取れる反面、処理水の流速に大きく影響されるので限定的ではないが、できれば外径５〜３０ｍｍφ、厚さ０．５〜５ｍｍ、長さが外径の０．８〜１．２倍程度の筒状体が好ましい。
【００１５】
このような担体は充填材と発泡材のため表面が荒れ、微生物の付着に好適であり、また筒状であるので、その内部に付着した微生物は担体が破壊されない限り安定した状態で担体に付着しており、処理部内において微生物処理に効力を発揮する。
生物反応槽における微生物付着担体の配合量は相当広範囲に変動させても効果が発揮でき、多いほど効果があるが、通常は生物反応槽の処理容積の１５〜２０容量％程度が攪拌におけるエネルギー効率の面からは好適である。
また余剰汚泥と返送汚泥の比率は一般の場合とほぼ同様に操業すればよく、５０％程度で操業できる。
【００１６】
微生物付着担体を使用した生物反応槽１は、微生物付着担体を使用する処理においては溶存酸素濃度に強い依存性を示し、生物反応速度はほぼその濃度に比例する。一般に高溶存酸素濃度で生物反応を行うと、処理水に含まれる活性汚泥の沈降性も良くなるので、限定的ではないが溶存酸素濃度は少なくとも約３ｍｇ／リットルで操業することが好ましい。
【００１７】
【発明の効果】
廃水の活性汚泥による処理法において、微生物付着担体を使用して処理速度の向上を図ることが行われているが、処理速度の向上にともない、酸素消費速度に対応する酸素の供給法として酸素または酸素富化空気の使用が考えられる。この場合に、これまで微生物付着担体の流出を防止するためにそれぞれの処理槽内にスクリーンを設置してきたが、このスクリーンの目づまり防止の適切な手段がなかった。
本発明においては、生物反応槽内部に設けられていたスクリーンを含む担体分離装置の設置場所を反応槽外に変更することにより、微生物付着担体、活性汚泥、ＳＳなどにより目づまりを起こしやすい担体分離装置のスクリーンは、洗浄、保守、点検の極めて容易にできるようにしたため、処理能力を向上させるために微生物付着担体を併用しても、スクリーンの目づまりによるトラブルによる操業の効率低下を防ぐことができた。
この結果本生物反応装置は、酸素の供給速度が大きく、生物反応速度も大となり、生物反応槽を開けなくともスクリーンの目づまりの予防が可能となったばかりでなく、仮に微生物付着担体などがスクリーンへ沈積しても密閉した生物反応槽を開けることなくその除去が簡単にできる。このため長期の連続運転が可能となったばかりでなく、副生する活性汚泥の密度が大きく分離が容易となるなど極めて有利な廃水処理法が開発できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の微生物付着担体併用生物反応装置の１例の概念図である。
【図２】従来の微生物付着担体併用生物反応槽装置の概念図である。
【符号の説明】
１  生物反応槽
２  攪拌機
４  スクリーン
５  沈殿槽
６  汚泥掻寄機
７  廃水（流入水）
８  返送汚泥
９  酸素（酸素富化空気）
１０  排ガス
１１  処理済水（排出水）
１２  余剰汚泥
【図１】
0003668358.tif 000002
【図２】
0003668358.tif 000003