(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
比重が１未満で径が５〜２０ｃｍ且つ空隙率が９０〜９９％であり且つ微生物をその表面に着生させた充填材を槽内に充填して充填材層を形成し、前記充填材層の上部に充填材の浮上や流出を防止する浮上・流出防止材を設け、前記充填材層の下部に充填材が充填されていない帯域を設け、被処理水である排水を上向流で通水する浸漬濾床法生物学的排水処理装置の充填材を洗浄するに当たって、槽内に水を満たしたまま通常の曝気流速を越える流速で曝気する工程（１）を含み、前記工程（１）の開始に際して処理水排出管を閉じる工程、前記工程（１）の終了に際して前記処理水排出管を開く工程をも含み、工程（１）の終了に際しての前記処理水排出管の弁の開放で水位上昇分の水を一気に排出することにより剥離した余剰汚泥を系外に排出することを特徴とする浸漬濾床法生物学的排水処理装置の洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、屎尿、家庭用雑排水、食品加工排水や紙パルプ製造工場から排出される紙パルプ排水等の有機物及び／又は窒素成分を含む各種排水（被処理水、即ち、原水）を生物学的に処理する浸漬濾床法生物学的排水処理装置の洗浄方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から各種排水中の有機物や窒素成分を除去する生物学的排水処理装置の一つとして運転管理が容易で任意の有機物・窒素成分除去率が得られる浸漬濾床法生物学的排水処理装置（以下、時に「浸漬濾床装置」と略称する）が広く使用されている。かかる浸漬濾床装置は、槽内に充填された人工石、砂利、砕石、ラシヒリング、網状体等からなる充填材（濾材）層の上部又は下部から有機物及び／又は窒素成分を含む排水を上向流又は下向流で流入させ、上記充填材層に着生した微生物（好気性微生物又は嫌気性微生物）の働きによって、排水中の有機物や窒素成分を生物学的に分解除去するものである。そして、このような処理を継続すると、微生物汚泥の肥大化、排水中に含まれていた懸濁物質（ＳＳ成分、即ち、浮遊物質）の蓄積、堆積が生じ、その結果、充填材層の通水抵抗が徐々に増大し、生物学的濾過機能が低下して来るので、定期的に充填材層（浸漬濾床）の洗浄を行い、余剰汚泥や浮遊物質を系外に排出することにより、その閉塞を防止する。
【０００３】
従来、浸漬濾床の洗浄では、一定時間通水した後に、空気及び／又は洗浄水（例えば、原水又は処理水）を充填材層内に高流速で通過させることにより、増殖した汚泥を充填材層外に排出させていた。洗浄時には空気は当然のことながら上向流で供給され、洗浄水も一般的には上向流で供給される。
【０００４】
また、比重が１未満の浮上性の充填材を用いた浸漬濾床装置では、満水状態の槽内の充填材層に下降流で高流速で処理水を流下させ、充填材層を下向きに膨張流動化させながら汚泥等を洗い流す方法が採用されてきた。これは、例えば、槽内を満水状態のまま曝気すると、充填材がその上部の浮上・流出防止材に押し付けられて流動化しないため、その充分な洗浄ができないからである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような浸漬濾床の洗浄は、洗浄効率が良く、浸漬濾床装置の有機物や窒素成分の除去性能を高く維持することができることが望まれる。しかし、浮上性の充填材を用いた従来技術の浸漬濾床の洗浄方法は、（１）洗浄操作が面倒、（２）必ず原水の処理を中断してからでないと洗浄操作を行えず、排水処理効率が悪い、（３）場合によっては浸漬濾床装置からの処理水を洗浄用水として貯留する貯留槽が必要などの問題点があった。
【０００６】
従って、本発明は、前述したような浮上性の充填材を用いた浸漬濾床の洗浄の効率を高め、浸漬濾床装置の有機物や窒素成分の除去性能を高く維持することができる浸漬濾床装置の洗浄方法を提供することを目的としたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、比重が１未満で径が５〜２０ｃｍ且つ空隙率が９０〜９９％であり且つ微生物をその表面に着生させた充填材を槽内に充填して充填材層を形成し、前記充填材層の上部に充填材の浮上や流出を防止する浮上・流出防止材を設け、前記充填材層の下部に充填材が充填されていない帯域を設け、被処理水である排水を上向流で通水する浸漬濾床法生物学的排水処理装置の充填材を洗浄するに当たって、槽内に水を満たしたまま通常の曝気流速を越える流速で曝気する工程（１）を含み、前記工程（１）の開始に際して処理水排出管を閉じる工程、前記工程（１）の終了に際して前記処理水排出管を開く工程をも含み、工程（１）の終了に際しての前記処理水排出管の弁の開放で水位上昇分の水を一気に排出することにより剥離した余剰汚泥を系外に排出することを特徴とする浸漬濾床法生物学的排水処理装置の洗浄方法を提供するものである。
【０００８】
本発明の方法に従い、通常の曝気流速を越える流速で曝気する工程（１）を行うことにより、充填材（濾材）表面に着生していた過剰分の汚泥（余剰汚泥）が剥離される。その後、通常の排水処理工程に戻すので、洗浄工程が簡略であり、洗浄排水を生じないという利点がある。浮上性の充填材を用いた従来の浸漬濾床装置では、槽内を満水状態で曝気する洗浄方法を採用すると、充填材が浮上・流出防止材に押し付けられて流動化しないため、充填材の充分な洗浄は不可能と考えられていた。しかし、本発明に従って、径が５〜２０ｃｍ且つ空隙率が９０〜９９％である充填材を用いると、単に曝気流量を増やして通常の曝気流速を越える流速の曝気のみで、充填材表面に着生していた余剰汚泥を剥離することができることを見出したのである。余剰汚泥の剥離を容易にする観点からは、充填材の表面が或る程度平滑であるのが好ましい。また、充填材層の下部に充填材が充填されていない帯域を設けるためには、充填材は比重１未満のプラスチック等の材料や素材そのものは比重１以上でも独立気泡の発泡材料からなるものを用いる。
【０００９】
工程（１）での曝気流速は、通常曝気流速の２〜１０倍が好ましく、３〜８倍が更に好ましい。工程（１）の時間は、０．５〜３０分が好ましく、５〜１５分が更に好ましい。工程（１）の１日当たりの頻度は、原水である排水の種類によって異なるが、１〜１００回が好ましく、４〜５０回が更に好ましい。また、工程（１）を行っている間も、原水の供給を続けても良く、また、工程（１）の開始に際して処理水排出管を閉じる工程、工程（１）の終了に際して上記処理水排出管を開く工程を含めて、工程（１）を行っている間は原水の供給を停止してもよい。また、処理水排出管を閉じた状態で工程（１）を行う間も、原水の供給を停止せず、原水の流入を続けることもできるが、この場合は、槽内の水がオーバーフローしないような洗浄時間を設定したり、槽内の水位が所定の高さに達したら、原水の流入を停止するなどの処置を採る必要があるのは当然のことである。
【００１０】
本発明の方法のように、径が５〜２０ｃｍ且つ空隙率が９０〜９９％である充填材を用いることにより、充填材が浮上性のものであっても通常の曝気流速を越える流速で曝気する工程（１）によって容易に余剰汚泥を剥離することができる。剥離され槽内に浮遊している汚泥は、工程（１）の間に原水の供給を停止していた場合は、原水の供給開始によって、処理水と共に排出されることになる。従って、従来のように槽の下部から洗浄排水を排出せず、洗浄排水槽を必要としないので、設備を簡略化できる。また、洗浄用水を用いることも無いので、洗浄用水の貯留槽も必要無い。工程（１）を行うと一時的に処理水の水質のうち、特にＳＳ（浮遊物質量）の点で悪化するが、後段で凝集処理や濾過を行うことにより、処理水水質を向上できる。更に、洗浄頻度を多くすることにより、処理水の水質の悪化の程度は改善され、凝集処理や濾過への負荷は軽減できる。
【００１１】
また、処理水排出管に弁を設け、工程（１）の間又は工程（１）の後半は弁を閉鎖しておき、工程（１）の終了に際して弁を開放するようにすると、工程（１）の間又は工程（１）の後半での通常の曝気流量を越える曝気流量によって槽内の空気等の曝気用気体量が増加して、これに対応して槽内の水位が上昇し、工程（１）の終了に際しての弁の開放で水位上昇分の水を一気に排出することにより剥離した余剰汚泥を効果的に槽外に排出することができる。
【００１２】
また、槽下部は充填材を充填していない帯域が設けられており、排水を上向流で通水するので、排水中の比重の重い懸濁物質はこの帯域に溜まり、そのため下部の充填材層が閉塞する心配が無いので、工程（１）毎に下部から洗浄排水を排出する必要が無く、ただ、比重の重い懸濁物質を排出する目的だけに１日当たり１回程度、槽下部からの水の抜き出しを行えばよい。この水の抜き出し量は、必ずしも槽内の水の全量を抜き出す必要は無く、装置の有効水深の約５％〜約５０％の水を抜き出すのが好ましく、該有効水深の約１０％〜約４０％の水を抜き出すのがより好ましい。
【００１３】
上述のように、充填材の材料は比重１未満の材料を用いるが、特にプラスチック材料が好ましく、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニール等を挙げることができるが、これらに限定されることは無い。充填材の材料の比重は、１未満〜０．８５の範囲内にあるのが好ましいが、特にこれに限定されることは無い。比重が１以上となると、生物学的排水処理時に充填材に汚泥が付着する結果、充填材が沈むようになることがあり、不都合が生じる場合がある。比重が０．８５を下回ると、浮上・流出防止材に充填材の浮力と損失水頭に起因する大きな圧力が掛かるため、強度の大きな材料と構造の浮上・流出防止材としなければならない場合が多い。
【００１４】
また、充填材の浮上や流出を防止する浮上・流出防止材としては、網目状シート、耐蝕性金網、多孔板等を用いるのが通常である。このような充填材を用い、槽の下部には充填材が充填されていない状態で排水を上向流で通水すると、充填材は浮上し、浮上・流出防止材に押しつけられ、固定され、充填材層を形成する。このようにして充填率が高まり、汚泥を保持し易くなることにより、排水処理性能が向上する。なお、充填材層高は、ケース・バイ・ケースによって異なるが、１〜４０ｍが好ましく、３〜６ｍがより好ましい。また、曝気用の気体としては、空気などの酸素含有ガスや酸素ガスを用いることができる。
【００１５】
従来用いられてきた粒径が２ｃｍ以下の充填材を用いる場合、浮上・流出防止材の目開きは当然２ｃｍよりも小さくなるので、目詰まりし易く、さらに充填材自身も目詰まりを起こしやすい傾向があるため、洗浄頻度が大きくなる。この点にも鑑みて本発明の方法においては、径が５〜２０ｃｍで空隙率が９０％以上９９％以下の充填材を用いる。このような充填材の一例として、図３にその斜視図を示すようなオルガノ株式会社販売「アクチライトスーパーII」がある。この充填材は、見かけ上実質的に球形であるが、これに限定されるものではなく、見かけ上の形状が、実質的に直方体、立方体、楕円状球状体などであっても良い。このような充填材は、径が大きいため、浮上・流出防止材の目開きは大きくてよく、目詰まりすることは殆ど無い。また、充填材内及び充填材間の空隙が大きいために目詰まりし難く、洗浄回数が少なくて済み、余剰汚泥が充填材から排出され易いので洗浄し易いという利点がある。なお、上記径が大きすぎると、各充填材内の洗浄効率が悪くなり、空隙率が９０％未満になると、汚濁物質を分解する微生物の濃度が低くなり処理効率が悪くなる。逆に、充填材の空隙率が９９％を越えると、充填材の比表面積も小さくなり、汚濁物質を分解する微生物の着生する面積が小さくなり、同じく処理効率が悪くなる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を説明するが、本発明はこれらに限定されるもので無いことは言うまでも無い。
【００１７】
次に、本発明の方法の理解を容易にするために、図面を参照しつつ本発明の方法を説明する。図１は、本発明の方法を実施するための満水状態の浸漬濾床装置の一例を示す概略模式立面断面図である。円形状または矩形状の槽１の下部に多数の開口を有する床板２を設け、床板２の上部に比重１未満の充填材を充填することにより、浸漬濾床としての充填材層３を形成し、また、床板２の下部の槽１の側壁に開口した一本または複数本の原水管４が設けられている。また、原水管４は多数の孔を穿った複数の散水管（図示されていない）を床板２の下部に設けても良い。さらに、空気管７に連通し且つ多数の孔を穿った複数の散気管６が床板２の下部に埋設されている。さらに、充填材層３の上部には、例えば、網目状シートからなる浮上・流出防止材８を設け、さらにその上方部の槽１の側壁に開口する処理水排出管９が設けられている。必要に応じて、浮上・流出防止材８の上方部の槽１の側壁に沿って、処理水排出管に連通するトラフ（図示されていない）を設けても良い。処理水排出管９には弁５が接続されている。また、槽１の下部には弁１０を有する洗浄排水用ブロー管１１が設けられているが、これらは必ずしも必要ではなく、原水管４を洗浄排水用ブロー管として利用することができ、さらに散水管がある場合には、散水管を洗浄排水収集管として利用することができる。
【００１８】
原水管４から原水としての排水（被処理水）を槽内に供給し、図１に示す様な満水状態とする。また、空気管７から散気管６を介して空気を槽内に供給する。こうして充填材が浮上することにより、浮上・流出防止材８に充填材が押しつけられ、充填材層の下方に充填材が無い帯域ができる。図１の浸漬濾床装置により有機物や窒素成分を含む排水を処理するには、原水管４から排水を槽内に流入させると共に、空気管７を介して散気管６の孔より空気を流入させて通常曝気を行う。なお、通常曝気の流速〔空気等の酸素含有ガスや酸素ガスの流量（ｍ3 ／ｈｒ）を槽の底面積で割った値〕は、排水の水質（例えば、有機物濃度や窒素成分濃度）等の諸条件により異なってくるが、例えば、５〜１００ｍ／ｈｒが好ましく、１０〜５０ｍ／ｈｒがより好ましい。この様にすると、充填材層３に着生した好気性微生物の働きにより、排水中の有機物は生物学的に酸化され、窒素成分は硝化される。なお、硝化により生じる亜硝酸態窒素や硝酸態窒素は、必要に応じて、浸漬濾床法生物学的処理の後段で、嫌気性微生物による脱窒処理や触媒の存在下における脱窒処理等の処理方法を実施することにより、処理水から除去することができる。嫌気性微生物による脱窒処理は、浸漬濾床装置を曝気無しで用いて行うこともできる。
【００１９】
このような浸漬濾床法生物学的排水処理を続けると、好気性微生物の肥大化や被処理水中のＳＳ成分の蓄積、堆積が生じるので、本発明の方法による充填材層（浸漬濾床）の洗浄を行う。
【００２０】
即ち、先ず、空気管７を通して送られる空気を散気管６を介して槽１内に送り込み、通常の曝気の際の流速を超える流速で曝気する。この曝気により、充填材表面に着生されていた余剰の微生物汚泥が剥離される。この際の曝気流速は、例えば、通常曝気の２〜１０倍であるのが好ましく、３〜８倍であるのがより好ましい。曝気流速が低すぎると、充填材から汚泥が剥がれ難くなり、曝気流速が高すぎると、エネルギーロスが大きくなる。
【００２１】
この高流速曝気時、原水としての排水は供給し続けていてもいいし、供給を停止していてもいい。供給し続けていた方が、一日あたりの処理水量が多くなり、装置はコンパクトになり好ましい。
【００２２】
また、同時に、弁５は、工程（１）開始と同時に閉め、工程（１）終了と同時に開いてもよい。
【００２３】
一日に一回程度、槽下部に堆積した比重の重い懸濁物質を排出する目的で、弁１０を開き、ブロー管１１を介して槽内の水の一部を排出する。
【００２４】
【実施例】
以下、実施例により本発明を更に具体的に説明して本発明の効果をより明確とするが、本発明が実施例により限定されるもので無いことは言うまでも無い。
【００２５】
実施例１
実施例１では、図１に示すような浸漬濾床装置を用いた。装置のサイズは、０．３５ｍ×０．３５ｍ×３ｍ（有効水深）で、図２の斜視図に示す様な充填材「アクチライトスーパーII」（直径が約１０ｃｍ、材料の比重が０．９２、空隙率が９５％）を充填材層高２．５ｍで該装置に充填して用いた。
【００２６】
下記の各生物学的排水処理の際には、被処理水（原水）としてＣＯＤMn（過マンガン酸カリウムを用いて測定したＣＯＤ）が約８００ｍｇ／Ｌ、ＢＯＤが約８００ｍｇ／Ｌである紙パルプ製造工場から排出される排水を流量０．７５ｍ3 ／ｄａｙで上向流で該浸漬濾床装置に通水した。
【００２７】
実施例１での装置運転の手順は下記の通りであった。上記排水を５０Ｌ（リットル）／ｈｒで装置に供給し且つ図１に示す様な満水状態における通常曝気（流速：１５ｍ／ｈｒ）を行いつつ、生物学的排水処理を行った。次に、下記の洗浄工程を行い、本発明による充填材の洗浄を行った。まず、原水供給を行いつつ、５０ｍ／ｈｒの流速で空気を散気管から送り込み、１０分間曝気した。
【００２８】
この時、弁５は閉じていた。空気洗浄の終了後、弁５を開き、処理水の排出を開始した。生物学的排水処理と充填材の洗浄を交互に繰り返し、充填材洗浄は一日４回行った。このうち一回は空気洗浄の終了後、槽下部から有効水深換算で約０．３ｍ（約３６Ｌ、満水時の約１０％の水）だけ抜き出すことにより、下部に堆積した比重の重い懸濁物質を排出した。
【００２９】
その結果、本発明による洗浄方法を用いた浸漬濾床装置では、ＣＯＤ除去性能は７０〜８０％の性能が安定して得られ、かつ、充填材層での目詰まりは見られなかった。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、浸漬濾床装置の充填材の洗浄効率が良く、その結果、有機物や窒素成分の除去性能を良好に維持しつつ生物学的排水処理を行うことができる。
【００３１】
また、比重が１未満で径が５〜２０ｃｍで空隙率が９０％以上９９％以下の充填材（例えば、図２の斜視図に示す様な形状が見掛け上は実質的に球形で、直径が５〜２０ｃｍで、比重が１未満で、空隙率が９０％以上９９％以下の充填材）を用いると、充填材の径が大きいため、浮上・流出防止材が目詰まることはない。また、充填材の空隙及び充填材間の空隙が大きいために目詰まりし難く、洗浄回数が少なくて済み、汚泥が充填材から排出され易いので洗浄も行い易いという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の方法を実施することができる満水状態の浸漬濾床法生物学的排水処理装置の一例を示す概略模式立面断面図である。
【図２】図２は、本発明の方法の実施に特に好ましい浸漬濾床を構成する充填材（濾材）の代表的な一例の斜視図である。
【符号の説明】
１    槽
２    床板
３    充填材層
４    原水管４
５    弁
６    散気管
７    空気管
８    浮上・流出防止材
９    処理水排出管
１０  弁
１１  ブロー管
【図１】
0003666236.tif 000002
【図２】
0003666236.tif 000003