(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部に原水の流入口を有し、上部に処理水の流出口を有する槽体と、該槽体内に形成された浮上性濾材よりなる生物的脱窒部とを有する排水処理装置において、
該槽体内に該浮上性濾材の流出を阻止する透水部材を設け、前記生物的脱窒部を該透水部材の下側に形成し、
該透水部材の上側に水の貯留部を設け、該貯留部内に曝気手段を設けたことを特徴とする排水処理装置。
【請求項２】
生物的脱窒部及び生物的硝化部を有する第１の処理装置と、該第１の処理装置からの流出水を受け入れて処理する第２の処理装置とからなる排水処理装置において、
該第２の処理装置が請求項１の処理装置であることを特徴とする排水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排水を脱窒及び硝化処理するための排水処理装置（請求項２）と、この排水処理装置における後段処理部として採用するのに好適な低ＢＯＤ排水の処理装置（請求項１）とに関する。詳しくは生物濾過法による排水処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
排水中の窒素を除去する排水処理装置としては、微生物による硝化・脱窒反応を利用したものが多くの実績を持つ。中でも小さな敷地面積で効率よく窒素を除去する方法として、近年生物ろ過法が注目されている。生物ろ過法は反応槽内に微生物を高濃度に維持できるため反応槽体積あたりの処理能力が高い。また、担体表面に微生物を付着させているため処理水の固液分離に沈澱池を必要とせず、小さな敷地面積内に設置する事ができる。
【０００３】
さらに、金属塩系の凝集剤を添加することでリンをろ過除去することも可能である。
【０００４】
特に、浮上性担体（濾材）を用いた上向流式生物ろ過では、上記のほか、ろ過槽下部の排水弁をあけることにより発生する下降流により濾層が展開して、低動力で容易に洗浄できる。また、ＳＳの排出が通水時の上流側へ行なわれるためＳＳが排出し易い等の利点がある。
【０００５】
上向流で通水し、生物ろ過槽中間部より曝気を行うことで下部を脱窒部、上部を硝化部として１槽で硝化脱窒が可能なコンパクトな装置が提案されている。図２はそのような装置の構成図であり、原水は原水ポンプ１、原水枡２を介して槽体３の下部に流入する。槽体３の上部に透水部材（浮上性濾材保持手段）８が設けられ、その下側に浮上性濾材層４が形成されている。浮上性濾材としては、ポリスチレン、ポリプロピレンやウレタン等を直径３〜１０ｍｍ程度の球状又は不定形状に発泡させたものが用いられている。
【０００６】
この浮上性濾材層４の高さ方向の中間に散気管７が配置され、該散気管７よりも下側が脱窒部５となっており、上側が硝化部６となっている。透水部材８の上側から処理水の一部を循環ポンプ９によって枡２へ返送し、脱窒部６にて脱窒させる。処理水の残部は取出配管１０内へ溢流して取り出される。槽体３の底部には、浮上性濾材の逆洗排水の排出用配管１１が接続され、弁１２が設けられている。
【０００７】
原水はポンプ９によって脱窒部５と硝化部６とを循環されることにより硝化及び脱窒処理される。なお、枡２に凝集剤を添加することにより、リン及びＳＳ成分が凝集処理され、浮上性濾材層４にて捕集される。
【０００８】
この図２の排水処理装置は硝化部６の硝化処理水を脱窒部５に返送循環させる循環法であるため、窒素の除去率を上げるためには循環比を上げる必要があり（例えば、脱窒率を９０％以上とするためには循環量を原水量の９倍以上とする必要がある。）、装置規模や動力量が著しく増大する。
【０００９】
循環比を上げずに窒素除去率を向上するためには図３のように第２脱窒部１４及び再曝気部１５を有する第２槽１６を追加設置する方法が考えられる。なお、図３の１３は処理水受枡、１７は散気管、１８は透水部材、１９は放流管、２０は逆洗排水の排出配管、２１は同配管２０に設けられた弁を示す。この第２脱窒部１４及び再曝気部１５は、浮上性濾材にて構成されており、その高さ方向の中間に散気管１７が配置され、散気管１７の下側が脱窒部１４、上側が再曝気部１５となっている。受枡１３においては、脱窒用の水素供与体としてメタノールが添加されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
図３に示す排水処理装置にあっては、第２槽１６の散気管１７が浮上性濾材層内に設けられているため逆洗時に濾材が下方へ展開する際に該散気管１７に対し浮上性濾材から大きな応力（曲げ応力）が加えられる。このため、散気管１７の設置強度を高める必要がある。また、再曝気部１５に均一に空気を供給するために散気管密度を高める必要がある。このようなことから、図３の排水処理装置にあっては第２槽１６の設備コストが嵩むという問題があった。
【００１１】
また、図３の排水処理装置の第２槽１６にあっては、浮上性濾材層の上部は曝気により生ずる濾層内の液の乱れが大きいため、ＳＳ（懸濁物質）の除去が不十分であり、また、付着している生物膜の剥離が生ずるため、十分なＳＳ除去を行なうためには処理水を濾過する設備を要する。
【００１２】
本発明は、逆洗時に散気管に加えられる応力が小さく、また散気管密度が小さくて済み、しかも処理水ＳＳ濃度が低い排水処理装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１の排水処理装置は、下部に原水の流入口を有し、上部に処理水の流出口を有する槽体と、該槽体内に形成された浮上性濾材よりなる生物的脱窒部とを有する排水処理装置において、該槽体内に該浮上性濾材の流出を阻止する透水部材を設け、前記生物的脱窒部を該透水部材の下側に形成し、該透水部材の上側に水の貯留部を設け、該貯留部内に曝気手段を設けたことを特徴とするものである。
【００１４】
この請求項１の排水処理装置は、予めある程度硝化処理された酸化態窒素を含む低ＢＯＤ排水を処理するのに好適に用いられる。低ＢＯＤ排水とは、脱窒反応においてＢＯＤ源が不足する排水であり、基本的にはＢＯＤ／ＮＯX −Ｎ比が理論値の２．８６以下となる排水である。
【００１５】
この請求項１の排水処理装置にあっては、散気管が透水部材の上側に設けられており、浮上性濾材層はこの透水部材の下側に設けられているから、浮上性濾材はこの散気管と非接触状態にある。従って、逆洗時に散気管に対して加えられる応力はきわめて小さい。また、散気管等の曝気手段は、曝気部が完全混合となるため、均一に分散する必要はないことから、浮上性濾材内に設置するのに比べ散気管の散気口配置密度が小さくて済む。
【００１６】
この排水処理装置にあっては、浮上性濾材層は散気管よりも下位の透水部材の下側にのみ形成されており、散気管から供給される空気によるＤＯ（溶存酸素）は浮上性濾材層の脱窒部には影響を与えない。
【００１７】
この排水処理装置にあっては、排水処理時に浮上性濾材層内を曝気せず、層内の水流の乱れが小さく、付着している生物膜が剥離しにくく、処理水ＳＳ濃度が低い。
【００１８】
なお、透水部材の上側の処理水は逆洗用水として利用される。
【００１９】
請求項２の排水処理装置は、生物的脱窒部及び生物的硝化部を有する第１の処理装置と、該第１の処理装置からの流出水を受け入れて処理する第２の処理装置とからなる排水処理装置において、該第２の処理装置が請求項１の処理装置であることを特徴とするものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は請求項２の排水処理装置の一態様を示す全体構成図であり、第２槽１６Ａの高さ方向の中央付近に透水部材１８が配置され、その下側が第２脱窒部１４となっている。透水部材１８の上側は処理水槽２２となっている。なお、透水部材１８は多孔板や、板状体にストレーナを設けたものなど濾材の通過を阻止し水のみを通過させるものであれば良い。この透水部材１８の上側に散気管１７Ａが設けられている。その他の構成は図３と同一であり、同一符号は同一部分を示している。
【００２１】
なお、この第２槽１６Ａは、請求項１の排水処理装置の一態様に係るものである。
【００２２】
このように構成された排水処理装置において、有機物質と窒素化合物と懸濁物質を含んだ原水は、凝集剤を添加された後、第１槽（槽体３）下部へ導かれる。第１槽３内でリンは凝集剤によって不溶化されてろ過除去され、有機物質と窒素化合物は生物処理される。リン除去が不要なときは、凝集剤添加は不要である。また、凝集剤は枡２，１３の双方へ添加してもよいし、さらに第１槽上部の貯留部に添加しても良い。
【００２３】
第１槽３の処理水の一部は第２槽１６の下部の第２脱窒部１４に導かれ、残留している有機物質と酸化態窒素は脱窒反応により生物学的に除去される。この時第１槽処理水は好気部（硝化部）６を経ているために、ＢＯＤ／ＮＯX −Ｎ比が低下し、脱窒反応の理論当量２．８６に対して、酸化態窒素過剰となっている。従って第２脱窒槽１４出口ではＢＯＤが残留せず、再曝気槽を必要としない。酸化態窒素の除去率を更に向上するためにはメタノール等の水素供与体を添加するが、添加量を常に酸化態窒素が残留する範囲に留める。
【００２４】
メタノール等の添加量を制御するには、▲１▼原水中のＴ−Ｎ（全窒素）濃度から第１槽処理水中のＮＯ2 −Ｎ及びＮＯ3 −Ｎを推定して、当量より少なく添加量を制御する方法；▲２▼第１槽処理水中のＮＯ2 −Ｎ及びＮＯ3 −Ｎを測定して当量より少なく添加量を制御する方法；▲３▼第２槽処理水中のＮＯ2 −Ｎ及びＮＯ3 −Ｎを測定して、ＮＯ2 −ＮもしくはＮＯ3 −Ｎが常に残留するように添加量を制御する方法；▲４▼第２槽処理水のＢＯＤ濃度あるいはＢＯＤ濃度の指標となる微生物の呼吸速度を測定してＢＯＤが残留しないように制御する方法等が考えられる。
【００２５】
懸濁物質（ＳＳ）は第２脱窒部１４でも物理的にろ過される。第２脱窒部１４は曝気を行わないため懸濁物質の除去性能が高い。
【００２６】
有機物質、酸化態窒素、懸濁物質を除去された清澄なろ過処理水は、ろ過槽上部の処理水槽２２に貯留され、処理水槽２２内の散気管１７Ａにより空気を送り込まれる。第１槽３の処理水は第２脱窒部１４を通過するときに溶存酸素濃度が低下するが、処理水槽２２内の曝気により溶存酸素濃度が上昇し、放流に適した水質になる。処理水槽２２内での散気管１７Ａの曝気では、ろ過層の生物膜の剥離を生じないため処理水ＳＳ濃度は上昇しない。この散気管１７Ａは、単に溶存酸素を富化するものであれば良く、散気口配置密度が小さくて足りる。
【００２７】
処理の継続により、ろ過層の差圧が所定値以上になったときは、逆洗を行う。逆洗水排出配管２０の弁２１を開とすることにより、処理水槽２２内の処理水が第２脱窒部１４及び配管２１を経て排出される。この際、濾材層（第２脱窒部１４）が展開され、付着していたＳＳが剥離され、逆洗排水と共に排出される。
【００２８】
この逆洗時に第２脱窒部１４の浮上性濾材が展開するが、この展開した濾材は散気管１７には全く接触せず、散気管１７に加えられる応力は極めて小さい。
【００２９】
【実施例】
（実施例１、比較例１）
図１，２の装置の各部の容積及び循環比を表１の通りとし、表２に示す水質の原水を図１の装置（実施例１）及び図２の装置（比較例１）によって処理し、処理水水質を測定した。結果を表２に併せて示す。なお、水素供与体を第２脱窒槽に添加することにより酸化態窒素除去率が大幅に向上するため第１槽の容積を２／３とし、総滞留時間を従来法（比較例１）の１槽式生物ろ過法と同等とした。
【００３０】
図１，２のいずれの装置においても枡２に硫酸バンドを８ｍｇ−Ａｌ／Ｌ（リットル）の割合で添加した。図１の装置では、受水枡１３にメタノールを１５ｍｇ／Ｌの割合で添加した。
【００３１】
表２の通り、本発明例によると、ＳＳ、Ｎ及びＰのいずれも十分に除去される。また、循環比を上げなくても高い窒素除去率を達成することができる。
【００３２】
【表１】
0003666064.tif 000002
【００３３】
【表２】
0003666064.tif 000003
【００３４】
（実施例２、比較例２）
図１の第２槽１６Ａのみを設置し（図４（ａ））、表４に示す低ＢＯＤの排水の処理を行なった。この図４（ａ）の装置の長所を対比検討するために、図４（ｂ）の装置を用いて同一の排水を処理した。
【００３５】
図４（ｂ）において、原水はメタノールの添加後、脱窒槽３０内の浮上性濾材層３１で脱窒処理された後、好気性生物濾過槽３２へ導入され、散気管３３からの空気添加により浮上性濾材層３４によってＢＯＤ除去される。
【００３６】
３５，３６は透水部材を示す。図４（ａ），（ｂ）の各部の容積及びメタノール添加量を表３に示し、処理水水質を表４に示す。表４より、本発明例によるとＳＳがきわめて十分に除去できることが明らかである。
【００３７】
【表３】
0003666064.tif 000004
【００３８】
【表４】
0003666064.tif 000005
【００３９】
【発明の効果】
以上の通り、請求項１の排水処理装置によるとＳＳを十分に除去できる。また、散気管の設置コストも低廉である。
【００４０】
請求項２の排水処理装置によると、ＳＳ、Ｎ及びＰを十分に除去できる。この排水処理装置は、低循環比でも十分にＮを除去でき、動力コストが安い。また、散気管の設置コストが低廉である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明装置を示す構成図である。
【図２】従来装置を示す構成図である。
【図３】別の従来装置を示す構成図である。
【図４】実施例２及び比較例２の装置を示す構成図である。
【符号の説明】
５  脱窒部
６  硝化部
７，１７  散気管
１４  第２脱窒部
１５  再曝気部
１６，１６Ａ  第２槽
【図１】
0003666064.tif 000006
【図２】
0003666064.tif 000007
【図３】
0003666064.tif 000008
【図４】
0003666064.tif 000009