(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流入水を濾材層において生物濾過する生物接触濾過装置と、流入水中の懸濁質を凝集剤によって凝集沈殿させる凝集沈殿装置とを用いた水処理方法であって、原水の濁度が所定濁度以下の時には、原水を生物接触濾過装置にその最大処理流量で通水するとともに、残りの原水を凝集沈殿装置に通水し、原水の濁度が所定濁度より高い時には、原水を凝集沈殿装置にその最大処理流量で通水するとともに、残りの原水を、凝集沈殿装置より流出した凝集沈殿処理水の一部で希釈した後に、生物接触濾過装置に通水することを特徴とする水処理方法。
【請求項２】
濾材層を内部に有し、流入水を生物濾過する生物接触濾過装置と、凝集剤を混和する急速混和槽とフロック形成槽と沈殿槽とを有し、流入水中の懸濁質を凝集沈殿させる凝集沈殿装置とを並列に配置し、原水の濁度に応じて原水を生物接触濾過装置と凝集沈殿装置とに所定量ずつ分配供給する原水供給手段を設け、前記原水の分配量に応じて、凝集沈殿装置より流出した凝集沈殿処理水のうちの所定量を生物接触濾過装置の流入部へ返送する返送手段を設けたことを特徴とする水処理装置。
【請求項３】
生物接触濾過装置が、上段側に多孔質中空状濾材を充填し、下段側にセラミックからなる多孔質粒状濾材を充填した固定層式複層型生物接触濾過装置であることを特徴とする請求項２記載の水処理装置。
【請求項４】
生物接触濾過装置の前段に、凝集剤を混和する別途の急速混和槽を配置したことを特徴とする請求項２記載の水処理装置。
【請求項５】
生物接触濾過装置および凝集沈殿装置の後段に、生物濾過処理水および凝集沈殿処理水を濾過する砂濾過装置または膜濾過装置を配置したことを特徴とする請求項２記載の水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、上水処理や工業用水処理など、濁度を低下させる処理を行う水処理方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上水処理や工業用水処理などでは、たとえば図２に示したように、原水を着水井１を経て急速混和池２に導入し、凝集剤３、ｐＨ調整剤４、塩素剤５を添加して急速攪拌したうえで、フロック形成池６に流入させて緩速攪拌することにより、原水中の濁質をフロック形成させて、沈殿池７において汚泥として沈殿させ、沈殿池７より流出する上澄水８を砂濾過池９で濾過して処理水としている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記したような処理において、凝集剤の添加は濁質を凝集させて沈殿除去することを目的とするものであるが、富栄養湖を水源とする場合などは、濁度が低くても藻類が多く、藻類による凝集阻害が起きやすいため、多量の凝集剤を添加することになる。しかるに、凝集剤としてアルミニウム系凝集剤を用いる時には多量の汚泥が発生し、汚泥の脱水性も悪くなるだけでなく、得られる浄水中の残留アルミニウム濃度も高くなる。
【０００４】
このため、本出願人らは、特開平９−１３１５９８号において、上段側に中空状の濾材を充填し、下段側にセラミックからなる濾材を充填した生物接触濾過池を具備した装置を提案し、原水中の濁質あるいは微生物の一定量をまず上段側の中空状の濾材に担持させ、残りの濁質や微生物を下段側のセラミックからなる濾材に担持させ、なお残存する濁質や微生物のみを砂濾過や膜濾過で濾過するようにして、凝集剤の添加を不要、あるいは低減可能とした。しかし、高濁度の原水に対応するためには、上記した生物接触濾過池を２段直列に配列するのが望ましく、その場合は装置構成が複雑になり、建設コストが高くなってしまう。
【０００５】
本発明は上記課題を解決するもので、凝集剤の添加量を低減しながら、高濁度の原水をも効率よく処理できる水処理方法および装置を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために、本発明は、流入水を濾材層において生物濾過する生物接触濾過装置と、流入水中の懸濁質を凝集剤によって凝集沈殿させる凝集沈殿装置とを用いた水処理方法であって、原水の濁度が所定濁度以下の時には、原水を生物接触濾過装置にその最大処理流量で通水するとともに、残りの原水を凝集沈殿装置に通水し、原水の濁度が所定濁度より高い時には、原水を凝集沈殿装置にその最大処理流量で通水するとともに、残りの原水を、凝集沈殿装置より流出した凝集沈殿処理水の一部で希釈した後に、生物接触濾過装置に通水するようにした水処理方法を提供する。
【０００７】
また本発明は、上記した水処理方法を実施する水処理装置であって、濾材層を内部に有し、流入水を生物濾過する生物接触濾過装置と、凝集剤を混和する急速混和槽とフロック形成槽と沈殿槽とを有し、流入水中の懸濁質を凝集沈殿させる凝集沈殿装置とを並列に配置し、原水の濁度に応じて原水を生物接触濾過装置と凝集沈殿装置とに所定量ずつ分配供給する原水供給手段を設け、前記原水の分配量に応じて、凝集沈殿装置より流出した凝集沈殿処理水のうちの所定量を生物接触濾過装置の流入部へ返送する返送手段を設けた水処理装置を提供する。
【０００８】
生物接触濾過装置としては、上段側に多孔質中空状濾材を充填し、下段側にセラミックからなる多孔質粒状濾材を充填した固定層式複層型生物接触濾過装置などを使用できる。
【０００９】
生物接触濾過装置の前段に、凝集剤を混和する別途の急速混和槽を配置するのが好ましい。
また生物接触濾過装置および凝集沈殿装置の後段に、生物濾過処理水および凝集沈殿処理水を濾過する砂濾過装置または膜濾過装置を配置するのが好ましい。
【００１０】
上記した構成によれば、原水の濁度が低い時には、生物接触濾過装置に優先的に通水されるので、高い生物処理効果が得られる。冬期の原水のような、低濁度であってアンモニア性窒素濃度が高い原水が流入する場合には、この処理によってアンモニア性窒素が効果的に除去される。
【００１１】
また原水の濁度が低い時には、凝集フロックが沈殿しにくく、そのために凝集剤の注入率が過剰になりがちであるが、生物接触濾過装置に優先的に通水されることで凝集沈殿装置への流入量が減少し、滞留時間が設計滞留時間よりも長くなるので、凝集沈殿処理効率が高くなり、凝集剤の注入量は少なくてすむ。
【００１２】
一方、原水の濁度が高い時には、凝集沈殿装置に優先的に通水され、その残りが凝集沈殿処理水で希釈された後に生物接触濾過装置に通水されるので、生物接触濾過装置への流入水の濁度が小さくなり、濾材層への負荷が小さくなって、逆洗頻度が少なくなり、高い生物濾過効率が維持される。高濁度時（降雨時）に処理水の需要が最大になることはないので、このような運用方法が可能である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
図１において、原水１１が流入する着水井１２の下流に、凝集沈殿装置１３と生物接触濾過装置１４とが並列に配置されており、生物接触濾過装置１４の流入部側に急速混和槽１５が設けられ、凝集沈殿装置１３と生物接触濾過装置１４のさらに下流に砂濾過装置１６が設けられている。
【００１４】
着水井１２より凝集沈殿装置１３と生物接触濾過装置１４とに向けて原水を供給する原水供給管１７は途中で分岐していて、各原水供給分岐管１７ａ，１７ｂの端部において凝集沈殿装置１３と急速混和槽１５とに連通している。各原水供給分岐管１７ａ，１７ｂの途中には流量調整弁１８，１９が介装されている。２０は着水井１２内の原水の濁度を測定する濁度計である。
【００１５】
凝集沈殿装置１３は、急速混和槽２１とフロック形成槽２２，２３と沈殿槽２４とを上流側から順に配列したものであり、通常の原水流入量より小さい最大処理量Ｑ１となるように設計されている。沈殿槽２４の下流端に設けられた処理水導出管２５は、砂濾過装置１６に導かれるとともに途中で分岐しており、その処理水導出分岐管２６は返送ポンプ２７と流量調整弁２８とを介装し、流量調整弁１９と急速混和槽１５との間の原水供給分岐管１７ｂに連通している。
【００１６】
生物接触濾過装置１４は、急速混和槽１５からの送水管２９が上部に連通した槽３０の内部に、上段側に合成樹脂製の多孔質中空状濾材３１を充填し、下段側にセラミック製の多孔質球状濾材３２を充填したものであり、通常の原水流入量より小さい最大処理量Ｑ２となるように設計されている。槽下部に連通して設けられた処理水導出管３３は、砂濾過装置１６に導かれている。
【００１７】
上記した構成における作用を説明する。
原水１１を着水井１２に流入させ、原水供給管１７を通じて定流量Ｑ０で流出させる状態において、着水井１２内の原水１１の濁度を濁度計２０によって測定する。
【００１８】
そして、測定された濁度値が所定濁度Ｄ０以下の時には、流量調整弁１８，１９，２８を適当開度に調整して、原水供給管１７内の原水を原水供給分岐管１７ｂ側に、生物接触濾過装置１４の最大処理量に等しい流量Ｑ２で流入させ、原水供給分岐管１７ａ側に流量（Ｑ０−Ｑ２）で流入させる。
【００１９】
原水供給分岐管１７ｂ側の流量Ｑ２の原水は、急速混和槽１５において凝集剤３４，ｐＨ調整剤３５を添加し、急速攪拌したうえで、送水管２９を通じて生物接触濾過装置１４の槽３０内へ流入させ、ある程度凝集した濁質や微生物の一部を上段側の中空状濾材３１に担持させ、この中空状濾材３１に担持されなかった濁質や微生物を下段側の球状濾材３２に担持させる。槽３０より流出する生物濾過処理水は処理水導出管３３を通じて砂濾過装置１６に流入させ、濾過して処理水３６とする。
【００２０】
また原水供給分岐管１７ａ側の流量（Ｑ０−Ｑ２）の原水は、凝集沈殿装置１３の急速混和槽２１とフロック形成槽２２，２３と沈殿槽２４に順次流入させ、その際に、急速混和槽２１の流入部近傍で凝集剤３７，ｐＨ調整剤３８を添加して急速攪拌し、フロック形成槽２２，２３で緩速攪拌することにより、原水中の濁質や微生物を凝集させてフロックを形成させ、沈殿槽２４で汚泥として沈殿させる。そして沈殿槽２４よりオーバーフローする上澄水を処理水導出管２５を通じて砂濾過装置１６へ導き、濾過して処理水３６とする。
【００２１】
このようにして、生物接触濾過装置１４に優先的に通水するようにしたことにより、高い生物処理効果を得ることができ、特に冬期の、低濁度であってアンモニア性窒素濃度が高い原水の処理に有利である。
【００２２】
また、生物接触濾過装置１４に優先的に通水されることで、凝集沈殿装置１３への流入量が減少し、滞留時間が設計滞留時間よりも長くなるので、低濁度時には沈殿しにくいフロックも確実に沈殿させることができ、効率よく凝集沈殿処理を行えるとともに、凝集剤３７の注入量を低減できる。
【００２３】
一方、測定された濁度値が所定濁度Ｄ０より高い時には、流量調整弁１８，１９を適当開度に調整して、原水を原水供給分岐管１７ａ側に、凝集沈殿装置１３の最大処理量に等しい流量Ｑ１で流入させ、原水供給分岐管１７ｂ側に流量（Ｑ０−Ｑ１）で流入させる。
【００２４】
原水供給分岐管１７ａ側の流量Ｑ１の原水は、上記と同様にして凝集沈殿装置１３で処理し、沈殿槽２４よりオーバーフローする上澄水を処理水導出管２５によって導出する。その際に、流量調整弁２８を適当開度に調整し、返送ポンプ２７を駆動することによって、処理水導出管２５内の上澄水を処理水導出分岐管２６側に流量Ｑｐで流入させ、残りの流量Ｑ１−Ｑｐの上澄水を砂濾過装置１６へ導き、濾過して処理水３６とする。ただし、流量Ｑｐは、次の式：Ｑ０−Ｑ１＋Ｑｐ＝Ｑ２  を満足する流量として設定する。
【００２５】
原水供給分岐管１７ｂ側の流量（Ｑ０−Ｑ１）の原水は、処理水導出分岐管２６からの流量Ｑｐの上澄水と合することで、生物接触濾過装置１４の最大処理量に等しい流量Ｑ２としたうえで、上記と同様にして、急速混和槽１５と生物接触濾過装置１４とにおいて処理し、生物接触濾過装置１４より流出する処理水を処理水導出管３３を通じて砂濾過装置１６に流入させ、濾過して処理水３６とする。
【００２６】
このようにして、凝集沈殿装置１３に優先的に通水し、その残りを凝集沈殿処理水で希釈して生物接触濾過装置１４に通水するようにしたことにより、原水１１の濁度が高いにもかかわらず、生物接触濾過装置１４への流入水の濁度が小さくなり、中空状濾材３１や球状濾材３２への負荷が小さくなるので、逆洗頻度を低減し、高い処理効率を維持できる。
【００２７】
なお、原水流入量が小さい場合には、凝集沈殿装置１３と生物接触濾過装置１４の一方のみに原水を供給することも起こり得るが、処理に支障はない。
また、上記においては、急速混和槽１５で凝集剤３４を混和することによって、原水１１中の濁質や微生物をある程度凝集させるようにしたが、原水の濁度が低い場合は凝集剤の混和は不要であり、急速混和槽１５の設置を省略することも可能である。
【００２８】
また生物接触濾過装置１４として、上段側に合成樹脂製の中空状濾材３１を充填し、下段側にセラミック製の球状濾材３２を充填したものを例示したが、この構成に限定されるものではない。しかし、全体に中空状濾材３１を充填した場合には、懸濁質の担持量が許容範囲を超えた時に濁度が一気に上昇するおそれがあり、また全体にセラミック製濾材３２を充填した場合には、濾過抵抗が大きくなり、逆洗頻度が多くなるので、上記したような構成が望ましい。
【００２９】
中空状濾材３１としては、ポリプロピレン、ポリエチレンなどの合成樹脂、あるいはセラミックなどの他の素材のものを使用することができ、コスト等を考慮して選択すればよい。形状も、円筒状、角筒状など、中空状であればよく、外径４ｍｍ、縦寸５ｍｍの円筒状のもので良好な結果が得られたが、これに限定されない。
【００３０】
セラミック製濾材３２としては、焼成ケイソウ土などの種々の素材のものを使用可能である。形状、粒径も限定されないが、濾過性能の観点からは粒径１．０〜２．０ｍｍ程度であるのが好ましい。
【００３１】
上記した砂濾過装置１６に代えて膜濾過装置を設けてもよい。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、生物接触濾過装置と凝集沈殿装置とを並列に設置し、原水濁度が低い時には、生物接触濾過装置に優先的に通水し、残りを凝集沈殿装置に通水するようにしたので、高い生物処理効果が得られるとともに、より確実に凝集沈殿処理することができ、凝集剤の注入量も低減できる。また原水濁度が高い時には、凝集沈殿装置に優先的に通水し、残りを凝集沈殿処理水で希釈したうえで生物接触濾過装置に通水するようにしたので、生物接触濾過装置の濾材層への負荷が小さくなり、高い処理効率を維持できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における水処理装置の概略全体構成を示した説明図である。
【図２】従来の水処理方法を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１３      凝集沈殿装置
１４      生物接触濾過装置
１５      急速混和槽
１６      砂濾過装置
１７ａ，１７ｂ  原水供給分岐管
１８，１９    流量調整弁
２０      濁度計
２６      処理水導出分岐管
２８      流量調整弁
３１      多孔質中空状濾材
３２      多孔質粒状濾材
【図１】
0003559822.tif 000002
【図２】
0003559822.tif 000003