(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
浮上性の粒状濾材を充填して生物膜を形成した濾層に、被処理液を上向流で通液して処理を行う生物濾過装置の洗浄方法において、
浮上性の粒状濾材を上から支持して濾層を形成し、
濾層を上から支持した状態で実質的に通液を停止し、濾層の下部から散気を行って、濾層を固定した状態で濾材に付着した生物膜を剥離した後、
濾層下部から水抜きしながら、洗浄水を下向流で通水して濾層を展開させ逆洗する
ことを特徴とする生物濾過装置の洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、浮上性の濾材を充填した濾層に上向流で通液して処理を行う生物濾過装置の洗浄方法、特に濾層の中間部に散気装置を設けた生物濾過装置の洗浄方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
浮上性の濾材を充填して生物膜を形成し、その濾層に被処理液を通液して処理する生物濾過装置は、活性汚泥法などの汚泥を浮遊方式で保持するものに比べて、槽内に高濃度の生物を保持できるため、効率のよい処理を行うことができる。このような生物濾過装置では、濾層の下部から散気する場合は、全層を好気部として有機物等の分解を行うことができるが、中間に散気装置を設ける場合は、上部は好気部として有機物の分解や硝化を行い、下部は嫌気部として脱窒または脱リンのための嫌気処理を行うことができる。
【０００３】
ところで生物濾過装置では、ＳＳの捕捉や生物膜の成長によって濾層が閉塞するため、濾層の洗浄が必要であるが、特に中間に散気装置を有する場合は下部の嫌気部の閉塞が激しく洗浄が困難である。
従来このような生物濾過装置の洗浄方法として、濾層の閉塞によって圧損が上昇した場合、装置下部のドレンバルブを開いて下向流で洗浄水を流すことにより、濾層を展開させ、この間連続的または間欠的に濾層の下部から散気して濾層をほぐし洗浄を行う方法が提案されている（例えば特開平５−９６２９２号）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに生物濾過装置においては、被処理液の分配を均一化するため、あるいは逆洗時の展開空間を確保するために、濾層の下部に相当のスペースが形成されているため、従来の洗浄方法のように通水停止後直ちに下向流による逆洗操作に入ると、濾層下部のスペースに充満している被処理液をそのまま排出することになり、洗浄水の量が増大する。また濾層の閉塞が激しい場合、特に中間に散気装置を設けて下部に嫌気部を形成する場合は、過剰の生物膜の剥離が困難であり、下向流による逆洗、あるいはこれに散気を併用しても生物膜の剥離は徐々にしか行われず、洗浄時間が長くなるとともに、洗浄水量も多くなる。このほか好気部と嫌気部を有する濾層を展開した状態で散気すると、好気部と嫌気部の濾材が激しく混合され、通液再開時に正常な処理を行うことができないなどの問題点がある。
【０００５】
本発明の目的は、上記問題点を解決するため、生物膜を効率よく剥離し、少ない洗浄水量で短時間に濾層を洗浄することができる生物濾過層の洗浄方法を提案することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、浮上性の粒状濾材を充填して生物膜を形成した濾層に、被処理液を上向流で通液して処理を行う生物濾過装置の洗浄方法において、
浮上性の粒状濾材を上から支持して濾層を形成し、
濾層を上から支持した状態で実質的に通液を停止し、濾層の下部から散気を行って、濾層を固定した状態で濾材に付着した生物膜を剥離した後、
濾層下部から水抜きしながら、洗浄水を下向流で通水して濾層を展開させ逆洗する
ことを特徴とする生物濾過装置の洗浄方法である。
【０００７】
本発明において使用する濾材は浮上性の粒状濾材であって、表面に汚泥を付着させて生物膜を形成できるものであればよく、比重０．０１〜０．９、好ましくは０．０３〜０．５、粒径１〜３０ｍｍ、好ましくは２〜１０ｍｍのものが望ましい。材質としては制限はないが、発泡ポリスチレン、ポリオレフィン等のプラスチック発泡粒子が好ましい。
【０００８】
本発明で洗浄の対象とする生物濾過装置は、上記のような浮上性の粒状濾材を上から支持して充填して濾層を形成し、濾材表面に生物膜を形成して被処理液を上向流で通液して処理を行うように構成した濾過装置である。生物膜は濾層に被処理液を導入して、処理時と同じ条件に維持することにより自然発生的に形成される。
【０００９】
生物濾過装置としては、被処理液が好気性下に処理されるもの、嫌気性下に処理されるもの、あるいは好気および嫌気性下に処理されるものなど、任意のものが洗浄の対象となるが、特に嫌気性下に処理される場合を含む生物濾過装置が洗浄対象として適している。好気性下に処理されるものは、通常散気が行われるから、下向流による逆洗によって容易に濾床の洗浄が行われるが、嫌気性下に処理するものは濾層の閉塞が激しく、下向流による逆洗だけでは洗浄が困難であるから空気逆洗を併用することによって洗浄が容易になるためである。もちろん好気性下で処理を行うものでも、通常より激しく散気することにより空気逆洗が行われるから、本発明の洗浄が適用できる。
【００１０】
嫌気部を含む生物濾過装置としては、全層を嫌気部とするものも洗浄対象となるが、濾層の中間部に散気装置を設けて散気することにより、散気装置より上部に好気部を形成し、下部に嫌気部を形成するものが洗浄対象として特に適している。このような装置では上部の好気部では有機物の分解または硝化を行い、下部の嫌気部では脱窒および／または脱リンのための嫌気処理を行うように構成される。
このような嫌気部を含む生物濾過装置では、処理の継続により濾層が閉塞して通液が困難になるので、逆洗が行われるが、洗浄水の下向流通水による水逆洗のみでは閉塞した濾層の洗浄は困難である。
【００１１】
そこで本発明では洗浄操作として、まず実質的に通液を停止した状態で濾層下部から散気を行うことにより、濾材に付着した生物膜を剥離し、剥離した汚泥の少なくとも一部を濾層下部の水層に移行させる。このとき実質的に通液を停止することにより、濾層を固定した状態で生物膜の剥離のみを行うことができる。このような操作は好気部のみからなる濾層に対しても行うことができるが、この場合は処理時の散気よりも多量の通気を行う必要がある。
このような散気により剥離する生物膜は、汚泥として下部水層に移行して分散または沈降する。散気は空気線速度１０ｍ／ｈｒ以上、好ましくは１２〜２０ｍ／ｈｒで１〜３０分間、好ましくは５〜１５分間行うことにより、過剰の生物膜が剥離して下部液層に移行する。
【００１２】
散気を停止したのち、０．５〜２０分間、好ましくは１〜１５分間、静止時間を設けて汚泥を沈降させるのが好ましいが、汚泥の沈降性が悪い場合、その他沈降が不要の場合はこの操作を省略することができる。
その後濾過装置の下部から水抜きしながら、洗浄水を下向流で通水して濾層を展開させて逆洗する。これにより先に下部液層に移行した剥離汚泥が排出されるとともに、濾層が展開してさらに剥離が行われ、濾層内に存在する剥離汚泥は洗浄水により押し流され、濾層の洗浄が行われる。このとき濾層の乱れが少ない状態で洗浄が行われ、嫌気部と好気部の濾材が激しく混合することはない。洗浄水は濾層上部に存在する水層がそのまま利用されるが、必要によりさらに処理水その他の水を供給して洗浄を行うことができる。洗浄水の流速は２０〜７０ｍ／ｈｒ、好ましくは４０〜６０ｍ／ｈｒ、洗浄時間は汚泥の排出に必要な時間であるが、一般的には０．５〜２０分間、好ましくは０．５〜１０分間である。
【００１３】
上記の水逆洗のための通水を停止すると、濾材は浮上して濾層を形成するので、必要により洗浄水を上向流で通水して洗浄した後、被処理液を上向流で通液して生物濾過を再開する。処理の継続により圧損が上昇した後は同様に洗浄を行い、このような操作を繰り返す。
上記の洗浄操作では、水逆洗のみの場合と比較して汚泥の排出パターンが早まるため、洗浄水量および洗浄時間が少なくなり、圧損の回復度が大きい。また上記の散気は濾層の下部の汚泥の剥離に対して特に効果が大きいため、上部濾層の閉塞を完全に解除できない場合があるが、この点を解決するためには、水逆洗の時間を長くしたり、散気−水逆洗を繰返したり、あるいは水逆洗時に中間の散気装置から散気を行う等の方法を採用することができる。
【００１４】
【実施例】
以下、本発明を図面の実施例により説明する。
図１は実施例における生物濾過装置を示す断面図である。
図１において、１は濾過塔であって、内部に発泡ポリスチレン、ポリエチレン等の浮上性の粒状濾材を充填して濾層２が形成され、多孔性の支持板３で上から支持されている。濾層２の中間部には処理用の散気装置４が配置されて給気路５に連絡し、濾層２の上部に好気部２ａ、下部に嫌気部２ｂが形成されている。濾層２の下方には下部液層６が形成されて、被処理液路７が連絡し、その下部には洗浄用の散気装置８が設けられて、給気路９に連絡している濾過塔１の底部には洗浄排液路１１が連絡している。濾層２の上方には上部液層１２が形成されて、処理液路１３および洗浄水路１４が連絡し、また循環液路１５が被処理液路７を介して下部液層６に連絡している。
【００１５】
上記生物濾過装置において、濾過塔１に浮上性の粒状濾材を導入すると、濾材は浮上して支持板３に支持され濾層２が形成される。そして給気路５から給気して散気装置４から散気すると、濾層２の上部に好気部２ａが形成され、下部には嫌気部２ｂが形成される。この状態で被処理液路７から被処理液を導入し、濾層２内を上向流で通液すると、嫌気部２ｂには嫌気処理用の生物膜が形成され、好気部２ａには好気処理用の生物膜が形成され、それぞれの処理が行われる。
【００１６】
図１の実施例は硝化脱窒を行う例を示しており、窒素含有被処理液について好気部２ａで残留するＢＯＤ除去および硝化を行い、その処理液の一部を循環液路１５から下部液層６に循環して嫌気部２ｂで脱窒およびＢＯＤ除去を行う。処理液は処理液路１３から排出される。
脱リンを行う場合は、循環液路１５の代りに好気部２ａの上部から嫌気部２ｂの下部に濾材循環路を連絡し、濾材を循環させることにより、嫌気部を脱リンのための嫌気処理として利用することができる。
【００１７】
上記の処理を継続すると生物膜が生長して濾層２が閉塞し、圧損が上昇する。この傾向は嫌気部２ｂにおいて著しい。そこで濾層２の洗浄に移り、被処理液路７および循環液路１５からの給液および給気路５からの給気を停止して濾層２の通液および散気を停止し、給気路９から給気して散気装置８から散気し、濾層２についた生物膜を剥離して下部液層６に移行させる。このとき散気装置５からの散気も行ってもよい。
所定時間散気して生物汚泥を剥離した後、必要により静置して剥離汚泥を沈降させる。
【００１８】
その後洗浄排液路１１から排液して、下部液層６から剥離汚泥を含む排液を排出するとともに、上部液層１２の処理液を下向流で通液して、濾層２を展開させ逆洗する。上部液層１２の処理液が洗浄水として不足する場合は洗浄水路１４から洗浄水を補給する。下向流による水逆洗により、先に剥離した汚泥および新たに剥離した汚泥は洗い流され、このとき散気装置８からの散気を停止することにより、好気部２ａと嫌気部２ｂの混合は防止される。好気部２ａの閉塞が激しいときは水逆洗のときに散気装置４からの散気を行うことができ、これによっても好気部２ａと嫌気部２ｂの混合は少ない。
【００１９】
上記の水逆洗を所定時間行った後、洗浄水路１４からの給水と、洗浄排液路１１からの排液を停止すると、濾材は浮上して濾層２が形成され、再び給気路５からの給気、被処理液路７からの給液、循環液路１５からの循環を行って処理を再開し、この操作を繰り返す。
【００２０】
試験例
図１において、断面積０．５ｍ２の濾過塔１に、粒径３．５ｍｍ、比重０．０３ｇ／ｃｍ３の発泡ポリスチレンからなる浮上性粒状濾材を充填し、好気部２ａが２ｍ、嫌気部２ｂが１ｍの濾層２を形成し、下部液層６は１ｍ、上部液層１２は０．６ｍとした。この濾過塔１にｐＨ７．１、ＢＯＤ  ５５０ｍｇ／ｌ、ＮＨ４＋  １０５ｍｇ−Ｎ／ｌ、ＮＯ３−  ２ｍｇ−Ｎ／ｌ、ＳＳ  ９７ｍｇ／ｌの被処理液を上向流で通液し、嫌気部２ｂあたりＢＯＤ負荷５ｋｇ／ｍ３・ｄａｙ、好気部２ａあたり硝化負荷０．６ｋｇ／ｍ３・ｄａｙ、嫌気部２ｂあたり脱窒負荷１．１ｋｇ／ｍ３・ｄａｙ、処理液目標値としてＴ−Ｎ  １０ｍｇ−Ｎ／ｌ、ＢＯＤ  １０ｍｇ／ｌ、ＳＳ  １０ｍｇ／ｌの処理条件で処理を行った。
【００２１】
圧損が２ｍに達した時点で、通液停止と同時にＬＶ５０ｍ／ｈｒで下向流通水による水逆洗を５分間行った場合（比較例１）、その後の濾過継続時間は約８時間であった。その後運転条件を変えず、水逆洗の前に散気装置８からＬＶ１５ｍ／ｈｒで５分間散気し、５分間静置した場合（実施例１）、図２に示すように汚泥排出パターンが早くなったため、水逆洗の時間は２．５分間とした。圧損が２ｍに達した時点で逆洗を行うようにしたところ、濾過継続時間は約１０．５時間になった。この場合の１日あたりの逆洗水量は比較例１の６２％減となった。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、浮上性の粒状濾材を上から支持して濾層を形成し、濾層を上から支持した状態で実質的に通液を停止し、濾層下部から散気して、濾層を固定した状態で生物膜を剥離した後、洗浄水を下向流で通水して濾層を展開させ逆洗するようにしたので、生物汚泥を効率よく剥離し、少ない洗浄水量で短時間に濾層を乱すことなく洗浄することができ、これにより濾過時間を長くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例における生物濾過装置の断面図である。
【図２】試験例の結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１  濾過塔
２  濾層
２ａ  好気部
２ｂ  嫌気部
３  支持板
４、８  散気装置
５、９  給気路
６  下部液層
７  被処理液路
１１  洗浄排液路
１２  上部液層
１３  処理液路
１４  洗浄水路
１５  循環液路
【図１】
0003633001.tif 000002
【図２】
0003633001.tif 000003