(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
前段の好気槽−嫌気槽−後段の好気槽からなり、且つ（前段の好気槽−嫌気槽）が２系統からなり、少なくとも１つの槽にポリオレフィン系繊維の不織布からなる接触濾材を用いる水浄化システムであって、
第１系統の（前段の好気槽−嫌気槽）と第２系統の（前段の好気槽−嫌気槽）と後段の好気槽とをこの順に直列に並べて連絡し、第１系統の（前段の好気槽−嫌気槽）の入口部に原水が流入するように流入路を配置し、後段の好気槽で処理された水を流入路に戻す循環路を設け、さらに流入路からの原水と循環路からの循環水とを直接第２系統の（前段の好気槽−嫌気槽）の入口部に送れるように流路の切り替えが可能なバイパスを設け、一方の系統の（前段の好気槽−嫌気槽）に原水及び循環水が流入している場合は、他の系統の（前段の好気槽−嫌気槽）は好気槽及び嫌気槽両方の曝気により汚泥を自己消化するようにして、原水及び循環水の流入と曝気による自己消化とが交互に行われるように配置したことを特徴とする水浄化システム。
【請求項２】
第１系統の（前段の好気槽−嫌気槽）の出口部から後段の好気槽の入口部に至るバイパスをさらに設けた請求項１に記載の水浄化システム。
【請求項３】
前段の好気槽−嫌気槽−後段の好気槽からなり、且つ（前段の好気槽−嫌気槽）が２系統からなり、少なくとも１つの槽にポリオレフィン系繊維の不織布からなる接触濾材を用いる水浄化システムであって、
第１系統の（前段の好気槽−嫌気槽）と第２系統の（前段の好気槽−嫌気槽）とを並列に並べて配置し、各系統の（前段の好気槽−嫌気槽）に原水が流入するように流路切り替え手段を介して流入路を配置し、各系統の（前段の好気槽−嫌気槽）を後段の好気槽に連絡し、後段の好気槽で処理された水を流入路に戻す循環路を設け、一方の系統の（前段の好気増−嫌気槽）に原水及び循環水が流入している場合は、他の系統の（前段の好気槽−嫌気槽）は好気槽及び嫌気槽両方の曝気により汚泥を自己消化するようにして、原水及び循環水の流入と曝気による自己消化とが交互に行われるように配置したことを特徴とする水浄化システム。
【請求項４】
前段の好気槽−嫌気槽−後段の好気槽からなり、且つ（前段の好気槽−嫌気槽）が２系統からなる装置と、少なくとも１つの槽にポリオレフィン系繊維の不織布からなる接触濾材を用いる水浄化方法であって、
第１系統の（前段の好気槽−嫌気槽）と第２系統の（前段の好気槽−嫌気槽）と後段の好気槽とをこの順に直列に並べて連絡し、第１系統の（前段の好気槽−嫌気槽）の入口部に原水が流入するように流入路を配置し、後段の好気槽で処理された水を流入路に戻す循環路を設け、さらに流入路からの原水と循環路からの循環水とを直接第２系統の（前段の好気槽−嫌気槽）の入口部に送れるように流路の切り替えが可能なバイパスを設け、一方の系統の（前段の好気槽−嫌気槽）に原水及び循環水が流入している場合は、他の系統の（前段の好気槽−嫌気槽）は好気槽及び嫌気槽両方の曝気により汚泥を自己消化するようにして、原水及び循環水の流入と曝気による自己消化とを交互に行なうことを特徴とする水浄化方法。
【請求項５】
第１系統の（前段の好気槽−嫌気槽）の出口部から後段の好気槽の入口部に至るバイパスをさらに設けた装置を用いる請求項１に記載の水浄化方法。
【請求項６】
前段の好気槽−嫌気槽−後段の好気槽からなり、且つ（前段の好気槽−嫌気槽）が２系統からなる装置と、少なくとも１つの槽にポリオレフィン系繊維の不織布からなる接触濾材を用いる水浄化方法であって、
第１系統の（前段の好気槽−嫌気槽）と第２系統の（前段の好気槽−嫌気槽）とを並列に並べて配置し、各系統の（前段の好気槽−嫌気槽）に原水が流入するように流路切り替え手段を介して流入路を配置し、各系統の（前段の好気槽−嫌気槽）を後段の好気槽に連絡し、後段の好気槽で処理された水を流入路に戻す循環路を設け、−方の系統の（前段の好気槽−嫌気槽）に原水及び循環水が流入している場合は、他の系統の（前段の好気槽−嫌気槽）は好気槽及び嫌気槽両方の曝気により汚泥を自己消化するようにして、原水及び循環水の流入と曝気による自己消化とを交互に行なうことを特徴とする水浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この出願発明は、水浄化システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の接触濾材は、礫、プラスチック板、波板、筒、網、ネット、織布等があるが、礫のように充填するタイプはＳＳ（ＳｕｓｐｅｄｅｄＳｏｌｉｄ：懸濁体固形分、懸濁液中の１μｍ以上の固形分）が目詰まりし易く、この傾向は原水のＢＯＤ，ＳＳが高いとより顕著になる。
一方、波板や、ネット、織り物を流速に対して平行に配置すると、目詰まりは生じにくいが、接触濾材の表面積が小さく、接触濾材の本来の使命であるＳＳ成分の濾過捕捉機能が十分でないという欠点がある。
この欠点を補うため、繊維径の太い塩化ビニリデン繊維を接触濾材として用いることが知られているが、繊維径の太い塩化ビニリデン繊維は、ＳＳ成分を非常に良く濾過捕捉する代わりに目詰まりし易く、目詰まりしたＳＳは、逆洗しても容易に元のポーラスな多孔質構造に戻らないという欠点があった。
ナイロン繊維からなる接触濾材も知られているが、親水性のため、逆洗しにくいという問題がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この出願発明者等は、これらの問題点について検討した結果、ポリオレフィン系繊維は、一般に繊維表面が疎水性であるためＳＳが付着しにくく、接触濾材としては最も不適と考えられていたが、ポリオレフィン系繊維の不織布からなる接触濾材の開孔径と厚みをコントロールすると、適度なＳＳが繊維表面に付着し、完全には繊維間を目詰まりさせないために、不織布内部を常に水が疎通し、実質的な生物膜の接触面積が増大し、非常に接触濾材として適していることを見いだした。
さらに、ポリオレフィン系接触濾材は、多量の生物膜やＳＳが付着し過ぎて元のポーラス構造に戻したい場合は、軽い振動や下からの曝気によって容易に生物膜や付着したＳＳが剥離し、元の構造に簡単に戻ることも見いだした。
この出願発明は、多量の生物膜やＳＳが付着し過ぎて元のポーラス構造に戻したい場合は、軽い振動や下からの曝気によって容易に生物膜や付着したＳＳが剥離し、元に戻る水浄化システムを提供することを目的とする。
また、少なくとも一つの槽にポリオレフィン系繊維の不織布からなる接触濾材を用いた好気槽−嫌気槽−好気槽からなる効率のよい水浄化システムを提供することも目的とする。
この出願発明により、様々な生活排水、都市河川、又は工場排水の生物学的な浄化処理法、とくに、ＢＯＤ、ＳＳが比較的高い原水の水浄化処理システムを提供することができる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この出願発明は、前段の好気槽−嫌気槽−後段の好気槽からなり、且つ（前段の好気槽−嫌気槽）が２系統からなり、少なくとも１つの槽にポリオレフィン系繊維の不織布からなる接触濾材を用いる水浄化システムであって、
第１系統の（前段の好気槽−嫌気槽）と第２系統の（前段の好気槽−嫌気槽）と後段の好気槽とをこの順に直列に並べて連絡し、第１系統の（前段の好気槽−嫌気槽）の入口部に原水が流入するように流入路を配置し、後段の好気槽で処理された水を流入路に戻す循環路を設け、さらに流入路からの原水と循環路からの循環水とを直接第２系統の（前段の好気槽−嫌気槽）の入口部に送れるように流路の切り替えが可能なバイパスを設け、一方の系統の（前段の好気槽−嫌気槽）に原水及び循環水が流入している場合は、他の系統の（前段の好気槽−嫌気槽）は好気槽及び嫌気槽両方の曝気により汚泥を自己消化するようにして、原水及び循環水の流入と曝気による自己消化とが交互に行われるように配置した水浄化システムに関するものであり、また、前段の好気槽−嫌気槽−後段の好気槽からなり、且つ（前段の好気槽−嫌気槽）が２系統からなり、少なくとも１つの槽にポリオレフィン系繊維の不織布からなる接触濾材を用いる水浄化システムであって、
第１系統の（前段の好気槽−嫌気槽）と第２系統の（前段の好気槽−嫌気槽）とを並列に並べて配置し、各系統の（前段の好気槽−嫌気槽）に原水が流入するように流路切り替え手段を介して流入路を配置し、各系統の（前段の好気槽−嫌気槽）を後段の好気槽に連絡し、後段の好気槽で処理された水を流入路に戻す循環路を設け、一方の系統の（前段の好気増−嫌気槽）に原水及び循環水が流入している場合は、他の系統の（前段の好気槽−嫌気槽）は好気槽及び嫌気槽両方の曝気により汚泥を自己消化するようにして、原水及び循環水の流入と曝気による自己消化とが交互に行われるように配置したことを特徴とする水浄化システムに関する。
【０００５】
【発明の実施の形態】
この出願発明のポリオレフィンとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン等が使用される。
ポリオレフィン系繊維は、ポリオレフィン単独でもよいし、他の繊維の表面にポリオレフィンを被覆した複合構造の繊維でもよい。また、異種のポリオレフィンからなる複合繊維でもよい。
ポリオレフィンの組み合わせとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン等が特に好ましい。
複数種の樹脂から構成される場合には、形状としては、いわゆる芯鞘型、偏芯型、サイドバイサイド型、海島型等の繊維等が好ましい。
【０００６】
不織布の開孔径としては、１〜２０ｍｍが好ましく、５〜１５ｍｍが更に好ましい。１ｍｍ以下では目詰まりし易いことがあり、逆洗しても再生しにくいことがある。また、２０ｍｍ以上では、接触濾材としての表面積が小さくなるため余り好ましくない。
【０００７】
濾材の厚みとしては、５〜１００ｍｍが好ましく、２０〜７５ｍｍが更に好ましい。５ｍｍ以下では保型性に欠けることがあり、枚数を多く必要とするため設置が面倒となる。また、１００ｍｍ以上では、厚過ぎて接触濾材内部まで水が浸透しにくくなる傾向が強い。
【０００８】
繊維径は５０〜１０００μｍが好ましく、１００〜５００μｍが更に好ましい。５０μｍ以下では剛性が低いことがあり、逆洗時に変形し易く取り扱いにくい。また、１０００μｍ以上では、太過ぎるため不織布の原料費が高くなり、生産性が低下し、高価となる。
【０００９】
不織布の配置は、例えば図１に示すように原則として流れに対して実質的に平行に配置することが好ましい。実質的に平行に配置することにより圧損を低くすることができる。強制的に水を送り込む場合などには、流れに対して３０度以内に傾けてもよい。
【００１０】
不織布と不織布との間の距離は、不織布の厚みによっても異なるが、不織布間の距離の総和が、不織布の厚みの総和の１０〜２００％となることが好ましい。１０％以下では不織布内部へのＳＳ付着が進行した場合の圧損が高くなることがある。また、２００％以上では、不織布間を流れる水が多過ぎ、接触濾材としての役割が小さくなることがある。
なお、原水のＢＯＤ、ＳＳが高い場合は、流入に近いところでは不織布間の距離の総和を、不織布の厚みの総和に対して２００％以上大きくし、徐々に１０％に近づけることにより、ＢＯＤの低減負荷を一定に保つようにしてもよい。
【００１１】
この出願発明では、好気槽−嫌気槽−好気槽からなる水浄化システムを用いることが好ましく、上記の各槽の少なくとも一つの槽に、ポリオレフィン系繊維の不織布からなる接触濾材を用いることが望ましい。とくに、嫌気槽には比較的密度の高い接触濾材が使用され、ＳＳの付着や生物膜の形成により、汚泥の付着量も多くなるので、これらの汚泥などに振動を与えたり、曝気することなどによって容易に剥離できるように、ポリオレフィン系繊維の不織布からなる接触濾材を用いるとよい。ＳＳの付着や生物膜の形成による汚泥の付着は、前段の好気槽と嫌気槽に集中するため、より好ましくは前段の好気槽と嫌気槽にポリオレフィン系繊維の不織布からなる接触濾材を用いることが望ましい。
【００１２】
なお、後段の好気槽にもポリオレフィン系繊維の不織布からなる接触濾材を用いてもよいが、後段の好気槽には、通常、ＳＳ濃度の低い水が通過するため、汚泥などの付着は前段の好気槽−嫌気槽ほどではなく、逆洗の要求もそれほど高くないので、他の繊維からなる不織布や、ネット、織物、組み紐などの他の素材からなる接触濾材を用いてもよい。ただし、処理すべき水のＳＳ濃度が高い場合などには、この後段の好気槽の接触濾材でもＳＳの付着が多くなって目詰りする可能性があるため、接触濾材の形状や配置はできるだけ目詰りの生じにくい構造であることが望ましく、例えば、図２に示すように、棒状又は紐状の接触濾材Ｃを、間隔を開けて、長手方向が鉛直方向となるように支持手段を用いて吊り下げるように配置することが望ましい。とくに、菊花状断面を有する棒状不織布接触材は、特開平６−２１２５４４号に記載されているように、表面積が大きいため、効率よく、多量にＳＳを付着させ、生物膜を保持することができるのでよい。
【００１３】
この出願発明では、浄化処理された水（流出水）を循環返送することが望ましい。例えば、上記の好気槽−嫌気槽−好気槽からなるシステムであれば、後段の好気槽から出た流出水を、前段の好気槽に循環路を通して返送することが望ましい。返送循環水の流量は、原水流入量の１０〜９００％が好ましく、２０〜４００％がより好ましい。
１０％以下の場合は、循環水量が少なすぎ、ＳＳ成分の凝集濾過効果が十分に得られないと共に、硝化の進んだ水の脱窒が行われにくい。また、９００％を越えると、嫌気槽と好気槽を通過する水の流量が原水流入量の１０倍を越えることになり、これに伴って速度も返送循環しない場合の１０倍以上となる。流速の設計値にもよるが、余りにも速い流速は、有用微生物の生育にとって好ましくなく、ＳＳ成分の接触濾材への付着も妨げられ、一旦付着した生物膜も剥がれやすくなることがある。
【００１４】
次に、ポリオレフィン系繊維の不織布からなる接触濾材を、好気槽−嫌気槽−好気槽からなるシステムの前段の好気槽と嫌気槽に使用し、かつ後段の好気槽から前段の好気槽へ浄化処理された水を返送循環する例を用いて、この出願発明の水浄化システムの作用について説明する。
【００１５】
上記の例では、ポリオレフィン系繊維の不織布からなる接触濾材の開孔径を大きくしてもＳＳ除去能に優れる。このため、前段の好気槽と嫌気槽で、ほとんどのＳＳ及び懸濁態ＢＯＤは付着除去され、後段の好気槽では、主として溶解性ＢＯＤの低減と溶解性アンモニア性窒素（ＮＨ4−Ｎ）の硝酸系への硝化が促進される。
【００１６】
嫌気槽に開孔径の大きい接触濾材を用いた場合、本来であれば、ＳＳ成分の濾過効果はほとんど得られないが、前段の好気槽（好気性生物膜接触槽）を設けることにより、及び後段の好気槽（好気性生物膜接触槽）で処理された水を返送循環することにより、原水中のＳＳ成分の凝集性は著しく高まり、比較的開孔径の大きな接触濾材であっても容易に捕集、濾過され、水の透視度は著しく上り、ＳＳは著しく低下する。この理由は明らかではないが、好気性生物膜接触槽においてある種の粘着性物質をもった菌、もしくは菌の生成物が存在するか、ＳＳ成分と反応して凝集しやすい物質が返送循環水などの中に存在するためではないかと考えられる。
【００１７】
このＳＳ成分の粘着性や、接触濾材での捕集性は、前段の好気槽での曝気により促進され、より確実になる。この結果、ＳＳ成分は嫌気槽の接触濾材に集中して蓄積されるため、定期的な汚泥の除去が容易となる。なお、嫌気槽には、ポリオレフィン系繊維の不織布からなる接触濾材を用いているため、振動や強い曝気などの逆洗により、接触濾材に付着した汚泥を容易に除去できる。
【００１８】
前段の好気槽−嫌気槽で大部分のＳＳ及び懸濁態ＢＯＤは除去されるため、後段の好気槽（好気性生物膜接触槽）には、主として溶解性のＢＯＤやアンモニア性窒素（ＮＨ4−Ｎ）が流入するので、後段の好気槽では効率的にＢＯＤの低減や硝化が行われる。なお、後段の好気槽には、ＳＳ及び懸濁態ＢＯＤがあまり流入しないので、接触濾材に付着した余分なＳＳなどを除去するための洗浄回数を大幅に減らすことができる。
【００１９】
後段の好気槽では、硝化菌（亜硝酸菌、硝酸菌）などによる硝化が行われて、ＮＨ4はＮＯ2やＮＯ3に変換されるが、ＮＯ3をＮ2ガスにして水中から取り除くことによりＴ−Ｎ（トータル窒素量）を減らす、いわゆる脱窒は、高ＢＯＤと低ＤＯ（溶存酸素量）の環境が要求されるため、この系では進まない。しかし、この水浄化システムでは、後段の好気槽で処理された水を返送循環して、流入原水による高いＢＯＤとＳＳの付着した接触濾材内部の比較的低いＤＯの環境をもつ嫌気槽に戻しているため、脱窒も効率よく行われる。
【００２０】
さらに、１〜２０ｍｍの開孔径の大きい接触濾材を用いると、繊維表面に均一にＳＳのフロックが付着しやすく、しかも、繊維間は十分な空隙を有するため、流入原水及び返送循環水が接触濾材内部を均一にムラなく通過することができ、ＢＯＤの低減や脱窒を効率的に行うことができる。開孔径が１ｍｍより小さい接触濾材を用いると、ＳＳ成分が付着することにより目詰りし、場合によっては完全に閉塞されるおそれがある。このようになると、原水や循環水は実質的に接触濾材の外周部としか接触できなくなるため、微生物などによる効率的な有機物の低減や脱窒などが期待できなくなる。
【００２１】
なお、嫌気槽に接触濾材を使用しない場合には、ＳＳ成分は底に汚泥となって蓄積するだけであるので、完全嫌気となり、硫化水素ガスなどの腐敗臭が発生しやすくなる。また、この場合、返送循環水もＳＳとの接触機会が減るため効率的な脱窒は行われなくなる。
【００２２】
上記した水浄化システムでは、汚泥のほとんどは前段の好気槽−嫌気槽の接触濾材に捕集されるが、接触濾材にはポリオレフィン系繊維の不織布からなる接触濾材を使用しているため、振動を与えたり、強く曝気するといった逆洗を施すことにより、汚泥は接触濾材から脱離して槽の底部に堆積する。堆積した汚泥はバキュームなどにより除去すればよい。
【００２３】
なお、堆積した汚泥は自己消化させてもよく、この場合、前段の好気槽−嫌気槽を２系統設けて、一方の系統の汚泥を自己消化させている間、他方の系統に流入原水及び返送循環水を流すようにすれば、水の浄化を中断することなく、汚泥を減らすことができ、大幅にメンテナンスコストを削減することができる。２系統の好気槽−嫌気槽には、同じ能力のものを使用してもよく、また異なる能力のものを使用してもよいが、いずれにも接触濾材としてポリオレフィン系繊維の不織布を使用することが望ましい。
【００２４】
このような水浄化システム１としては、例えば、図３に示すように、第１系統の前段４ａの好気槽２−嫌気槽３と第２系統の前段４ｂの好気槽２−嫌気槽３と後段５の好気槽２とを順に縦に並べて連絡し、流入路６からの原水７と循環路８からの循環水とを直接第２系統の前段４ｂの好気槽２−嫌気槽３に送れるようにバイパスを設けると共に、後段５の好気槽２から第１系統の前段４ａの好気槽２に浄化処理水を返送循環できるように循環路８を設けたものである。
【００２５】
この水浄化システム１では、図４（ａ）に示すように、第１系統の前段４ａの好気槽２−嫌気槽３、第２系統の前段４ｂの好気槽２−嫌気槽３、後段５の好気槽２の順に通水すると共に、循環路８を用いて処理水を循環することによって水を浄化する。この際、好気槽２に該当する図の斜線で示した部分では散気管などで曝気して好気状態を保つ。一定期間稼働すると、ＳＳの付着や生物膜の成長により、多量の汚泥が主として第１系統の前段４ａの好気槽２−嫌気槽３の接触濾材に付着する。
【００２６】
このようにして多量の汚泥が第１系統の前段４ａの好気槽２−嫌気槽３の接触濾材に付着した後、図４（ｂ）に示すように、バイパスを用いて原水７及び循環路８からの循環水を第２系統の前段４ｂの好気槽２−嫌気槽３、後段５の好気槽２の順に通水すると共に、循環路８を用いて処理水を循環することによって水を浄化する。この間、第１系統の前段４ａの好気槽２−嫌気槽３には通水せず、全面曝気することにより、接触濾材から汚泥を除去すると共に、自己消化させる。
【００２７】
接触濾材から汚泥を除去すると共に、自己消化させた後、図４（ｃ）に示すように、流路を元に戻し、第２系統の前段４ｂの好気槽２−嫌気槽３を全面曝気して、接触濾材から汚泥を除去すると共に、自己消化させる。この状態では、汚泥はほとんど第１系統の前段４ａの好気槽２−嫌気槽３の接触濾材に付着するため、通水状態にしていても、全面曝気することにより、第２系統の前段４ｂの好気槽２−嫌気槽３の汚泥を自己消化させることができる。
【００２８】
以上のような処理により原水を浄化した後は、図４（ｂ）と図４（ｃ）の処理を繰り返すことによって、水の浄化を連続的に行いながら、汚泥を減らすことができる。
【００２９】
図５は２系統の前段４の好気槽２−嫌気槽３を用いた別の例を示すものであって、第１系統の前段４ａの好気槽２−嫌気槽３と第２系統の前段４ｂの好気槽２−嫌気槽３とを横に並べ、流入路６から各々に流路切り換え１０を介して配管すると共に、各々を後段５の好気槽２に連絡したものであり、しかも、後段５の好気槽２から流入路６に処理水９を返送循環できるように循環路８を設けたものである。
【００３０】
この水浄化システム１では、図６（ｄ）に示すように、まず第１系統の前段４ａの好気槽２−嫌気槽３、後段５の好気槽２の順に通水すると共に、循環路８を用いて処理水を循環することによって水を浄化する。この際、好気槽２に該当する図の斜線で示した部分では、散気管などで曝気して好気状態を保つ。一定期間稼働すると、ＳＳの付着や生物膜の成長により、多量の汚泥が第１系統の前段４ａの好気槽２−嫌気槽３の接触濾材に付着する。
【００３１】
多量の汚泥が第１系統の前段４ａの好気槽２−嫌気槽３の接触濾材に付着した後、図６（ｅ）に示すように、流路を切り換えて原水７及び循環路８からの循環水を第２系統の前段４ｂの好気槽２−嫌気槽３、後段５の好気槽２の順に通水すると共に、循環路８を用いて処理水を循環することによって水を浄化する。この間、第１系統の前段４ａの好気槽２−嫌気槽３には通水せず、全面曝気することにより、接触濾材から汚泥を除去すると共に、自己消化させる。
【００３２】
自己消化させた後、図６（ｆ）に示すように、流路を元に戻し、第１系統の前段４ａの好気槽２−嫌気槽３、後段５の好気槽２の順に通水すると共に、循環路８を用いて処理水を循環することによって水を浄化する。この間、第２系統の前段４ｂの好気槽２−嫌気槽３には通水せず、全面曝気して、接触濾材から汚泥を除去すると共に自己消化させる。
【００３３】
このようにして原水を処理した後は、図６（ｅ）と図６（ｆ）の処理を交互に繰り返すことによって、第１系統の前段４ａの好気槽２−嫌気槽３と第２系統の前段４ｂの好気槽２−嫌気槽３で各々交互に水の浄化と自己消化を行うことによって、水の浄化を連続的に行いながら、汚泥を減らすことができる。
【００３４】
図７は２系統の前段４の好気槽２−嫌気槽３を用いた別の例を示すものであって、図３で示した水浄化システムの第１系統の前段４ａの好気槽２−嫌気槽３の出口部から後段５の好気槽２に至るバイパスを設けた構造となっている。
この例では、各バイパスの流路を切り換えることによって、水の流れを第１系統の前段４ａの好気槽２−嫌気槽３と後段５の好気槽２、及び第２系統の前段４ｂの好気槽２−嫌気槽３と後段５の好気槽２とに切り換えることができるようになっており、第１系統と第２系統の前段４の好気槽２−嫌気槽３は縦に並んでいるが、各槽の水の移動の仕方は、実質的に図５の第１系統と第２系統の前段４の好気槽２−嫌気槽３を横に並べた場合と同じである。
【００３５】
この水浄化システム１では、図８（ｇ）に示すように、まず第１系統の前段４ａの好気槽２−嫌気槽３、後段５の好気槽２の順に通水すると共に、循環路８を用いて浄化水を循環することによって水を浄化する。この際、好気槽２に該当する図の斜線で示した部分では散気管などで曝気して好気状態を保つ。一定期間稼働すると、ＳＳの付着や生物膜の成長により、多量の汚泥が第１系統の前段４ａの好気槽２−嫌気槽３の接触濾材に付着する。
【００３６】
多量の汚泥が第１系統の前段４ａの好気槽２−嫌気槽３の接触濾材に付着した後、図８（ｈ）に示すように、流路切り替え１０により流路を切り換えて原水７及び循環路８からの循環水を第２系統の前段４ｂの好気槽２−嫌気槽３、後段５の好気槽２の順に通水すると共に、循環路８を用いて処理水を循環することによって水を浄化する。この間、第１系統の前段４ａの好気槽２−嫌気槽３には通水せず、全面曝気することにより、接触濾材から汚泥を除去すると共に、自己消化させる。
【００３７】
接触濾材から汚泥を除去すると共に、自己消化させた後、図８（ｉ）に示すように、流路を元に戻し、第１系統の前段４ａの好気槽２−嫌気槽３、後段５の好気槽２に順に通水すると共に、循環路を用いて処理水を循環することによって水を浄化する。この間、第２系統の前段４ｂの好気槽２−嫌気槽３には通水せず、全面曝気して、接触濾材から汚泥を除去すると共に自己消化させる。
【００３８】
このようにして原水を処理した後、図８（ｈ）と図８（ｉ）の処理を交互に繰り返すことによって、第１系統の前段４ａの好気槽２−嫌気槽３と第２系統の前段４ｂの好気槽２−嫌気槽３で各々交互に水の浄化と自己消化を行うことによって、水の浄化を連続的に行いながら、汚泥を減らすことができる。
【００３９】
以下、具体的に実施例によりこの出願発明を説明する。
【実施例】
実施例１
平均繊維径６００μｍ、芯成分がポリプロピレンで鞘成分がポリエチレンの芯鞘型複合繊維を繊維接着して、厚み５０ｍｍ、見掛け密度０．０４ｇ／ｃｍ3の不織布を作製した。なお、不織布の表面を投影コピーして求めた平均開孔経は約６ｍｍであった。この不織布を幅３０ｃｍ、長さ１００ｃｍに裁断して接触濾材Ａとした。
平均繊維径３００μｍ、芯成分がポリプロピレンで鞘成分がポリエチレンの芯鞘型複合繊維を繊維接着して、厚み５０ｍｍ、見掛け密度０．０５ｇ／ｃｍ3の不織布を作製した。なお、不織布の表面を投影コピーして求めた平均開孔経は約１．５ｍｍであった。この不織布を幅３０ｃｍ、長さ１００ｃｍに裁断して接触濾材Ｂとした。
ポリエステル系繊維からなる目付２５０ｇ／ｍ2、厚み７ｍｍの繊維接着不織布を幅８ｃｍに裁断したものを４枚重ね、幅方向の中央部分を圧縮しながら長手方向に連続的に超音波シールして、シール部を中心に８枚の不織布片が放射状に延びる菊花状断面を有する直径約８ｃｍの棒状不織布を得た。この棒状不織布を長さ３０ｃｍに裁断して接触濾材Ｃとした。
生活排水路の横に、幅３０ｃｍ、深さ３０ｃｍ、長さ５０ｍの浄化用水路を作製した。この浄化用水路の各好気槽及び嫌気槽に該当する領域の底部に曝気用の散気管を全面に設けると共に、上記の接触濾材Ａ、Ｂ、Ｃを下記に述べるように配置して、図９に示すような、流れ方向に縦に２系統の前段の好気槽−嫌気槽と後段の好気槽とを並べて配置した水浄化システムを得た。なお、２系統の前段の好気槽−嫌気槽の下にある散気管は５ｍごとに独立してＯＮ、ＯＦＦが可能なようにセットした。
前段の好気槽−嫌気槽には、図１に示すように、接触濾材Ａ１１、接触濾材Ｂ１２を配置した領域を用いた。まず、前段の好気槽には、３枚の接触濾材Ａ１１を、表面が互いに平行で、かつ流れに平行となるように幅方向に等間隔に配置した領域を流れ方向に５ｍ（接触濾材Ａ１１は流れ方向に５枚ずつ配置される）設けて用いる。次に、嫌気槽には、４枚の接触濾材Ａ１１を表面が互いに平行で、かつ流れに平行となるように幅方向に等間隔に配置した領域を、流れ方向に４ｍ、４枚の接触濾材Ｂを、表面が互いに平行で、かつ流れに平行となるように幅方向に等間隔に配置した領域を流れ方向に１ｍ、５枚の接触濾材Ｂ１２を表面が互いに平行で、かつ流れに平行となるように幅方向に等間隔に配置した領域を流れ方向に５ｍとなるように順次設けて用いる。なお、ここで幅方向の不織布間距離の総和／不織布厚みの総和は、３枚、４枚、５枚の場合、各々１５／１５×１００＝１００％、１０／２０×１００＝５０％、５／２５×１００＝２０％となる。
また、後段の好気槽には、図２に示すように、接触濾材Ｃ１３の棒状不織布の長手方向が鉛直方向となり、かつ接触濾材Ｃ１３の中心と接触濾材Ｃ１３の中心とが、互いに幅方向に１０ｃｍ間隔で一列に並び、各列が流れ方向に１０ｃｍ間隔となるように、支持用のバーから吊り下げて千鳥状に配置した領域を、流れ方向に２０ｍ設けて用いる。
以下に上記の水浄化システムを使用して、生活排水の水浄化を行う方法を示す。なお、この水浄化システムの各槽の配置や流路は、図３、図４で説明した水浄化システムと実質的に同じである。
まず、生活排水を１０リットル／分の流量でポンプアップして、浄化用水路に流入させる。流入水は、図４（ａ）に示すように、第１系統の前段４ａの好気槽２−嫌気槽３、第２系統の前段４ｂの好気槽２−嫌気槽３、後段５の好気槽２の順に通水して浄化され、流出される。処理水の一部は循環路８を通して流入口に流量１０リットル／分で循環する。すなわち、流入、流出水量は１０リットル／分、水浄化システム１の各槽での流量は２０リットル／分となる。なお、前段４の第１系統及び第２系統の流入口から５ｍの領域は、各々曝気して好気状態にして好気槽２とし、残りの１０ｍの領域は各々曝気せずに嫌気状態にして嫌気槽２として使用し、後段５の好気槽２は全体を曝気して好気状態にして使用する。
水浄化システムの稼働約１カ月後の流入原水と第２系統の前段４ｂの好気槽２−嫌気槽３の出口、処理水の水質データを調べ、表１に示す。表１から明らかなように、第２系統の前段４ｂの好気槽２−嫌気槽３の出口におけるＳＳ値は非常に低く、前段の好気槽２−嫌気槽３の接触濾材Ａ１１、接触濾材Ｂ１２によって大部分のＳＳ及び懸濁体ＢＯＤ成分が補足されていることが分る。
また、窒素成分は、ＮＨ4−Ｎ（アンモニア性窒素）は後段の好気槽内で消化菌によって無毒のＮＯ3−Ｎ（硝酸態窒素）に変換され、ＮＯ3−Ｎは循環返送により前段の嫌気槽内で脱窒されてＴ−Ｎ（トータル窒素：総窒素量）が約半分まで低減される。
稼働約１カ月後、第１系統の前段４ａの好気槽２−嫌気槽３の接触濾材Ａ１１、接触濾材Ｂ１２には、ＳＳの付着や生物膜などによる多量の汚泥が付着しており、これを除去するために、図４（ｂ）に示すように、流入水及び循環水を第１系統の前段４ａの好気槽２−嫌気槽３に流入しないように流路を遮断すると共に、バイパスを使って直接第２系統の前段４ｂの好気槽２−嫌気槽３に流入させる。このように、第１系統の前段４ａの好気槽２−嫌気槽３に水が流入しない状態で、好気槽２と嫌気槽３の両方を曝気（全曝気）するように切り換えて３週間運転した結果、第１系統の前段４ａの好気槽２−嫌気槽３の汚泥は自己消化のため大幅に減少した。
なお、この間の流入水（生活排水）の浄化は、図４（ｂ）に示すように、第２系統の前段４ｂの好気槽２−嫌気槽３と後段５の好気槽２とに通水し、かつ流出水の一部を循環返送することにより行われ、図４（ａ）の場合と同様の水質浄化効果が得られた。
次いで、図４（ｃ）に示すように、水の流路を元に戻し、第１系統の前段４ａの好気槽２−嫌気槽３の嫌気槽での曝気を止め、第２系統の前段４ｂの好気槽２−嫌気槽３の好気槽２と嫌気槽２の両方を曝気（全曝気）するように切り換えて３週間運転した結果、第２系統の前段４ｂの好気槽２−嫌気槽３の汚泥も減少した。
この後、図４（ｂ）と図４（ｃ）の処理を交互に繰り返すことで、第１系統及び第２系統のいずれの前段４の好気槽２−嫌気槽３にも汚泥による詰まりを生じることなく、水の浄化処理を効率よく行うことができた。
【００４０】
【表１】
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【００４１】
実施例２
図５に示すように、第１系統の前段４ａの好気槽２−嫌気槽３と第２系統の前段４ｂの好気槽２−嫌気槽３とを横並びに配置し、流入原水（生活排水）及び循環水が各々に直接流入するように配管すると共に、いずれか一方のみに流入するように流路切り換えを設けた。また、各系統の前段４の好気槽２−嫌気槽３は、各々後段５の好気槽２に送水できるように配管した。さらに、後段５の好気槽２から出た処理水の一部を流入口に循環できるように循環路を形成して、水浄化システムを形成した。
なお、前段４の好気槽２−嫌気槽３は、実施例１の浄化用水路の代りに幅３０ｃｍ、深さ３０ｃｍ、長さ１５ｍの浄化用水路を用いたこと以外は、実施例１と同様にして、接触濾材Ａ１１、接触濾材Ｂ１２を配管し、かつ底部に散気管を設けて形成した。また、後段５の好気槽２も、実施例１の浄化用水路の代りに幅３０ｃｍ、深さ３０ｃｍ、長さ２０ｍの浄化用水路を用いたこと以外は、実施例１と同様にして、接触濾材Ｃ１３を配管し、かつ底部に散気管を設けて形成した。以下にこの水浄化システムを使用して、生活排水の水浄化を行う方法を示す。まず、生活排水を１０リットル／分の流量でポンプアップして、浄化用水路に流入する。流入水は、図６（ｄ）に示すように、第１系統の前段４ａの好気槽２−嫌気槽３のみに流入され、後段５の好気槽２を通って浄化され、流出される。浄化水の一部は循環路を通して流入口に流量１０リットル／分で返送循環する。すなわち、流入、流出水量は１０リットル／分、水浄化システムの各槽での流量は２０リットル／分となる。なお、前段の第１系統の流入口から５ｍの領域は曝気して好気状態にして好気槽２とし、残りの１０ｍの領域は各々曝気せずに嫌気状態にして嫌気槽３として使用し、後段５の好気槽２は全体を曝気して好気状態にして使用する。
水浄化システムの稼働約１カ月後の流入原水と第１系統の前段４ａの好気槽２−嫌気槽３の出口、処理水の水質データを調べ、表２に示す。表２から明らかなように、第１系統の前段４ａの好気槽２−嫌気槽３の出口におけるＳＳ値は非常に低く、前段４の好気槽２−嫌気槽３の接触濾材Ａ１１、接触濾材Ｂ１２によって大部分のＳＳ及び懸濁体ＢＯＤ成分が補足されていることが分かる。また、窒素成分は、ＮＨ4−Ｎ（アンモニア性窒素）は後段の好気槽内で消化菌によって無毒のＮＯ3−Ｎ（硝酸態窒素）に変換され、ＮＯ3−Ｎは循環返送により前段の嫌気槽内で脱窒されてＴ−Ｎ（トータル窒素：総窒素量）が約半分まで低減される。
稼働約１カ月後、第１系統の前段の好気槽−嫌気槽の接触濾材Ａ１１、接触濾材Ｂ１２には、ＳＳの付着や生物膜などによる多量の汚泥が付着しており、これを除去するために、図６（ｅ）に示すように、流入原水及び循環水を第１系統の前段４ａの好気槽−嫌気槽に流入しないように流路切り換えによって流路を切り換えて、直接第２系統の前段４ｂの好気槽２−嫌気槽３に流入させる。このように、第１系統の前段４ａの好気槽２−嫌気槽３に水が流入しない状態で、好気槽２と嫌気槽３の両方を曝気（全曝気）するように切り換えて３週間運転した結果、第１系統の前段４ａの好気槽２−嫌気槽３の汚泥は自己消化のため大幅に減少した。
なお、この間の流入水（生活排水）の浄化は、図６（ｅ）に示すように、第２系統の前段４ｂの好気槽２−嫌気槽３と後段５の好気槽２とに通水し、かつ流出水の一部を循環返送することにより行われる。ここで第２系統の流入口から５ｍの領域は曝気して好気状態にして好気槽とし、残りの１０ｍの領域は各々曝気せずに嫌気状態にして嫌気槽として使用し、後段５の好気槽２は全体を曝気して好気状態にして使用する。第２系統の前段４ｂの好気槽２−嫌気槽３の出口部での水質を調べたところ、図６（ｄ）の場合の第１系統の前段４ａの好気槽２−嫌気槽３の出口部での水質と全く同様であり、水質浄化の効果も同様であった。
次いで、図６（ｆ）に示すように、流入原水と循環水とを第２系統の前段４ｂの好気槽２−嫌気槽３に流入しないように流路切り換え１０によって流路を切り換えて、直接第１系統の前段４ａの好気槽２−嫌気槽３に流入させ、水の流路を元に戻す。第１系統の前段４ａの好気槽２−嫌気槽３の嫌気槽での曝気を止め、第２系統の前段４ｂの好気槽２−嫌気槽３の好気槽２と嫌気槽３の両方を曝気（全曝気）するように切り換えて３週間運転した結果、第２系統の前段４ｂの好気槽２−嫌気槽３の汚泥も自己消化のため大幅に減少した。
この後、図６（ｅ）と図６（ｆ）の処理を交互に繰り返すことで、第１系統及び第２系統のいずれの前段４の好気槽２−嫌気槽３にも汚泥による詰まりを生じることなく、水の浄化処理を効率よく行うことができた。なお、この実施例の水浄化システムでは、汚泥の自己消化を行うために流路を変えても、常にほぼ均一な水の浄化効果が得られた。
【００４２】
【表２】
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【００４３】
【発明の効果】
この出願発明の水浄化システムに使用する接触濾材は、ポリオレフィン系繊維からなる不織布、特に、ポリオレフィン系不織布の開孔径と厚みをコントロールすることにより、適度なＳＳが繊維表面に付着し、完全には繊維間を目詰まりさせないために、不織布内部を常に水が流通し、実質的な生物膜の接触面積が増大し、接触濾材、特に、多量のＳＳ、ＢＯＤを有する排水等を処理する接触濾材として適している。
また、多量のＳＳや生物膜が付着し過ぎたため付着したＳＳや生物膜を除去して元のポーラス構造に戻したい場合は、軽い振動や下からの曝気によって容易にＳＳや生物膜が剥離するので、簡単に元に戻すことができる。
したがって、この出願発明の水浄化システムは、多量の生物が付着し過ぎて元のポーラス構造に戻したい場合は、軽い振動や下からの曝気によって容易にＳＳや生物膜などが剥離し、元に戻すことができるので、除去すべきＳＳ、ＢＯＤが多量に含まれている水の浄化にとくに適している。
この出願発明の水浄化システムは、生活雑排水、農村集落雑排水、コミュニティー生活排水、都市河川、キャンプ場の生活雑排水、食品工場の排水の浄化、池、ダムの浄化に適している。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この出願発明の前段の好気槽と嫌気槽の１系統を上から見た模式図
【図２】  この出願発明の後段の好気槽を上から見た模式図
【図３】  この出願発明の好気槽−嫌気槽−好気槽の水槽の水浄化システムの一例
【図４】  水浄化システムの一例の水の流れを説明する図
【図５】  この出願発明の好気槽−嫌気槽−好気槽の水槽の水浄化システムの他の例
【図６】  水浄化システムの他の例の水の流れを説明する図
【図７】  この出願発明の好気槽−嫌気槽−好気槽の水槽の水浄化システムの他の例
【図８】  水浄化システムの他の例の水の流れを説明する図
【図９】  この出願発明の好気槽−嫌気槽−好気槽の水槽の水浄化システムの他の例
【符号の説明】
１    水浄化システム
２    好気槽
３    嫌気槽
４    前段
４ａ  第１系統の前段
４ｂ  第２系統の前段
５    後段
６    流入路
７    原水
８    循環路
９    処理水
１０    流路切り替え
１１    接触濾材Ａ
１２    接触濾材Ｂ
１３    接触濾材Ｃ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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