(57)【要約】      （修正有）【課題】回分式生物処理槽の生物処理速度の高速化と汚泥沈殿時間の短縮ができる新規な処理装置を提供する。【解決手段】汚水の回分式生物処理槽水面にフロート５を設け、該フロートに「伸縮性もつ合成繊維編み物部材または紐状繊維部材からなる生物付着部材」６の上端部を固定して、該処理槽内に複数個懸垂し、該生物付着部材下端部を槽底部に位置させて、上澄水引抜き時の槽内水位の変動に応じ生物付着部材の垂直方向長さを伸縮させるように配備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚水の回分式生物処理槽水面にフロートを設け、該フロートに「伸縮性もつ合成繊維編み物部材または紐状繊維部材からなる生物付着部材」の上端部を固定して、該処理槽内に懸垂し、該生物付着部材下端部を槽底部に位置させることによって、上澄水引抜き時の槽内水位の変動に応じて生物付着部材の垂直方向長さを伸縮させるように配備したことを特徴とする回分式生物処理装置
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、排水処理装置に関し、特に新規な回分（バッチ）式排水処理装置に関し、従来の回分式活性汚泥処理における処理機能を大幅に向上させた技術に関する。
【背景技術】
【０００２】回分式活性汚泥処理装置は、汚水の投入と処理水の排出を連続的に行わず、１つの槽内で活性汚泥の曝気と沈殿を繰り返すものであり、曝気を停止した曝気槽を活性汚泥と上澄水を沈降分離させる沈殿槽として利用する。具体的には、曝気を停止し１〜２時間静置し、活性汚泥を沈殿させて上澄水を排出させた後、汚水を投入して再び曝気を続ける処理装置である。【０００３】回分式活性汚泥処理装置は、〔非特許文献１〕単行本「新しい活性汚泥法」産業用水調査会刊（平成４年３月出版）の第３章：回分式活性汚泥法などに記載されているように、次のような特徴があるので中小規模の下水道や産業廃水処理施設で実績が多い。
▲１▼生物処理槽とは別個の沈殿槽が不要であり、省スペースが可能である。
▲２▼流量調整槽を必要としない場合が多い。
▲３▼硝化液の循環なしに硝化・脱窒による窒素除去が可能である。また生物脱リンも可能である。
▲４▼原水の流入量の負荷変動に対する運転の融通性が大きい。
▲５▼装置が簡単であり、汚泥返送等の沈殿槽管理も不要のため維持管理が容易である。
▲６▼装置が単純で、ポンプ、配管が少ないことなどから建設費用が安い。【０００４】しかし、このような従来のものは、除去ＢＯＤの３０〜４０％程度が生物汚泥に転換するので余剰汚泥の処理処分が面倒である。
また、従来の回分活性汚泥法は浮遊微生物（活性汚泥）だけで原水を浄化しているため、微生物濃度（ＭＬＳＳ）をあまり大きく出来ず、浄化速度が小さいため曝気槽の容積が大きいのが欠点であった。また活性汚泥の沈殿に長い時間が必要であることも問題であった。しかし、微生物による浄化速度を大きくするために、ＭＬＳＳを高濃度にするほど、活性汚泥の沈降性が小さくなってしまうという矛盾があった。【０００５】比重が１．０に近い粒状の微生物付着担体を回分活性汚泥処理槽に投入して曝気によって流動させることによって微生物濃度を向上させる方法では、ＭＬＳＳの増加は達成できても、後生生物が出現しにくいため十分な食物連鎖が維持できず、余剰汚泥発生量の大幅な減少はできなかった。さらに余剰汚泥の引き抜きの際に高価な担体が系外に流出しやすかった。【０００６】また、紐状生物付着材などの固定式生物付着部材を回分活性汚泥処理槽の水面上から懸垂して充填する方法では、処理槽の上澄水の引き抜きによって低水位になつた場合に、生物付着部材の大部分が水面上に露出してしまうため、付着微生物が剥離して落下してしまう問題があった。さらに水面上に露出した含水状態の生物付着部材には大きな荷重がかかるため、紐状部材が切断するなどのトラブルが起きやすかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】本発明は、生物付着部材を充填した回分式生物処理槽において、上澄水引抜き時の水位低下の際に上記トラブルを起こすことなく、付着微生物と浮遊微生物の両者を用いて、汚水を高度に浄化できる新規な回分式生物処理装置を提供する。また本発明はＢＯＤの汚泥転換率を低く抑えるとともに、槽内の浮遊微生物ＳＳ量を比較的低濃度でも良好な処理が行えるようにし、しかも活性汚泥バルキングトラブルの原因となる糸状菌が多量に発生してもトラブルが起きないようにする装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】本発明は、回分式生物処理槽水面にフロートを設け、該フロートに「伸縮性もつ合成繊維編み物部材または紐状繊維部材からなる生物付着部材」の上端部を固定して、処理槽内に懸垂し、該生物付着部材下端部を槽底部に位置させることによって、処理水引抜き時の水位の増減に応じて生物付着部材の垂直方向長さを増減させるように構成したことを特徴とする回分式生物処理装置である。【０００９】本発明に言う「フロート」とは、浮き子のことで、発泡スチロール、空気袋などの水への浮力が大きい素材が好適である。
また「伸縮性を持つ合成繊維編み物部材」とは、合成繊維をネットワーク（網目）構造などに編むことによって織物を作り、織物面に伸縮性を付与させたものである。このような織物の例としては、〔特許文献１〕特許公開２００２−１３６９８６に開示されたエヌ・イー・ティ株式会社製品であるバイオフィックス（商品名）がある。図３の合成繊維編み物面部材（バイオフィックス）は、図３の矢印方向に大きな伸縮性があり、小さな力で容易に伸縮することができる。またバイオフィクスは断面が１０ｍｍ程度の厚みがあり、３次元網目構造になっているため微生物付着面積が膨大であり、多量の微生物を付着固定化できるので、本発明に適用する伸縮性微生物付着部材として特に推奨できる。バイオフィックスは厚みがあるので、その内部に嫌気性菌（脱窒素菌、アナモックス菌など）が繁殖しやすく、一方その表面に好気性菌（ＢＯＤ資化菌、硝化菌など）が繁殖しやすいので、処理槽内が好気的雰囲気であっても、バイオフィックス内部で嫌気性反応を進ませることが可能であり、いわゆる好気的脱窒素を行うことができる。【００１０】図３の微生物付着部材は、立体的なネット状の芯材１を有し、この芯材１に沿わせて糸２が配された構成となっている。主として糸２に微生物汚泥が付着する。この汚泥付着糸２は、たとえばアクリルハイバルク繊維のような汚泥の付着性の良好な糸条にて形成されており、また芯材１を構成するモノフィラメント３よりも太繊度で形成されて、芯材１により形成される立体的な空間内を所定の体積割合で占めることができるように構成されている。【００１１】このような構成の接触材は、各モノフィラメント３および糸２の配列方向に沿って腰の強い連結糸が絡み付き状態で配置されているため、これらモノフィラメント３および糸２が凹凸状に形成されているにもかかわらず、各モノフィラメント３および糸２の配列方向と直角な方向については、このような連結糸による制約を受けないため、接触材は、所定のできあがり状態から、かなり自由に伸縮することができる。その三次元的に配置された汚泥付着糸２の部分を廃水が通過することになって、この汚泥付着糸２へのＢＯＤの接触確率がきわめて高くなり、優れた浄化機能が発揮される。【００１２】また折りたたみ自在な「紐状繊維部材」の例としては、〔特許文献２〕特許公開平５−９２１９６に開示されたバイオフリンジ（エヌ・イー・ティ（株）製品名）が好適である。バイオフリンジは、微生物の付着しにくい材料からなる芯材と、微生物の付着しやすい材料からなる房状糸とを有し、この房状糸の多数本が芯材の長さ方向にわたって、この芯材から螺旋放射状にかつ揺動可能に突出されている。微生物の付着しにくい芯材は、たとえば抗菌性繊維を撚り合わせて形成したり、抗菌性に富む銅線で形成したり、通常の繊維に抗菌剤を後加工で付着させて形成したり、またはモノフィラメントなどの微生物の付着しにくい材料で形成する。微生物の付着しやすい房状糸は、たとえば表面が粗な繊維や空隙率が大きいハイバルク繊維などを用いて形成する。
【発明の効果】
【００１３】▲１▼回分活性汚泥処理槽の垂直方向に伸縮性が大きい生物付着部材または紐状繊維部材を、フロートを介して伸縮自在に設けたので、槽の水位が変動しても、生物付着部材は常に水中にあり、水面上に露出することがない。したがって上澄水引抜き時に、生物剥離、汚泥落下現象が起きない。
▲２▼上澄水引抜き時に、微生物付着面が水面より上に露出しないので、微生物付着部材対する荷重がほぼゼロになり、生物付着部材が大きな荷重によって切断することがない。
▲３▼汚水を生物膜（微生物付着部材）と浮遊微生物の両者によって浄化できるので、微生物濃度が大きく浄化速度が大きい。したがって処理槽がコンパクトになる。
▲４▼大部分の微生物が付着部材に付着するため汚泥齢が非常に長く、食物連鎖が長くなる。このため、ＢＯＤの汚泥転換率は５〜８％程度に収まり、余剰汚泥発生量が著しく低減する。
▲５▼浮遊微生物濃度（ＭＬＳＳ）が少なくても十分な速度で汚水を浄化できるために活性汚泥の沈降速度が大きくでき、速やかに上澄水を形成できる。（同一性情の活性汚泥ではＭＬＳＳが小さいほど沈降速度が大きい。）
▲６▼糸状菌が出現した場合でも糸状菌は微生物付着部材に優先的に付着するため、活性汚泥の沈降性が悪化しにくい。
【発明を実施するための最良の形態】
【実施例１】
【００１４】図１、図２を参照しながら、本発明の一実施例として、図３に示した伸縮性合成繊維編み物部材（バイオフィックス）を用いた場合にについて詳しく説明する。バイオフィックスは、断面が１０ｍｍ程度の厚みがあり３次元網目構造になっているため微生物付着面積が膨大であり、少ない容積の処理槽内に多量の微生物を付着固定化できる特徴がある。
回分式生物処理槽９内には、水面４にフロート５が設けられ、このフロート５に「上下方向に伸縮する合成繊維編み物部材６」の上端部が接続している。微生物付着部材６は処理槽９内に複数配備される。
微生物付着部材６の下端部は槽底に接続している。
なお、本発明を既設の回分式処理槽９に対して実施する場合は、微生物付着部材６を槽の底に接続せずに、錘７（コンクリート塊、鉄部材など）に接続させるようにすると、槽内の水を抜かずに、微生物付着部材６を水面上から挿入して沈めるだけで簡単に設置できるので好都合である。【００１５】伸縮性編み物面部材（微生物付着部材）６には、その表面部に好気性微生物が付着し生物膜内部に嫌気性微生物が付着している。
微生物は、通常１週間程度で自然増殖的に微生物付着部材６に付着する。
槽９の底部には、空気散気管または水中エアレータ（水中曝気攪拌装置）８を、設置する。
又槽の高さ方向の中間部には上澄み水排出口１２が設置されている。これは、曝気停止後の汚泥沈殿モードが終了したあと、上澄み水を排出するのに用いられる。【００１６】しかして本発明の作用を、運転モード毎に説明する。
▲１▼
【流入・曝気モード】
上澄み水の排出が終わり低水位状態にある回分活性汚泥処理槽９に、廃水１０（原水）が流入し、徐々に水位４が上昇し、それに応じてフロート付伸縮性編み物面部材６（微生物付着部材）が上方向に伸びてゆく。伸縮性編み物面部材６には、ＢＯＤ分解菌が高濃度に付着しており、曝気によって攪拌流動する原水が、微生物付着部材６と接触することによって、原水中のＢＯＤ成分が除去される。槽水位４が高水位限界になった時点で原水１０の流入を止める。この状態が図１の高水位状態である。なお、廃水の流入初期時に曝気を停止し、所定量流入後に曝気を開始することによって嫌気好気モードを作り、生物学的脱窒素を行うこともできる。
【００１７】▲２▼
【生物反応モード】
処理槽６が高水位状態で、所要時間曝気または攪拌を行い、好気性生物反応または嫌気的生物反応を進ませる。本発明では、多量の付着微生物と浮遊微生物の両者で原水を浄化するので反応速度が速く、生物反応モード時間を大きく短縮できる。
【００１８】▲３▼
【沈殿モード】
生物反応終了後、曝気または攪拌を止め、浮遊活性汚泥を所要時間沈殿させ、上澄み水を得る。本発明では、浮遊微生物（ＭＬＳＳ）濃度を低くして運転できるので、活性汚泥の沈降速度が大きくなり、沈殿モード時間を短縮できる。
本発明において特記すべき特徴は、処理水を下水道に放流する場合などのように、処理水ＳＳをさほど小さくする必要が無い場合は、この沈殿モードを省略して、直ちに放流モードに移行できることである。
【００１９】▲４▼
【放流モード】
汚泥沈殿後の上澄み水１２を放流し、徐々に水位４を下げ最低水位に戻す。水位４の低下に応じて生物付着部材６の長さがフロート５と共に縮む。この状態を示したのが図２である。
余剰汚泥の排出が必要なら、このモードのときに余剰汚泥排出管１３から汚泥を引き抜くと濃度が高い余剰汚泥を排出できる。本発明では、微生物付着部材６に輪虫、糸ミミズなどの後生動物が繁殖するので食物連鎖が長くなり、ＢＯＤの汚泥転換率は５〜８％程度に収まり、余剰汚泥の発生量は、従来の回分活性汚泥処理装置より大幅に少なくなる。
【００２０】▲５▼
【待機モード】
次のサイクル（原水流入モード）開始までの何もしない期間である。
以上が本発明の実施態様である。
【００２１】回分処理槽９内に設置する伸縮性生物付着部材６の上下方向の長さは、槽水位４が上限位置のときに、生物付着部材６がほぼ伸び切った状態になり、水位下限（上澄水排出口設置位置）のときに、生物付着部材６がほとんど伸びていない状態（伸ばす力がかかっていない状態）になるように設定する。
本発明において、槽水位４が上昇する場合は、フロートつき伸縮性編み物面部材６は伸び、水位４が下降する場合は編み物面部材６が縮む。この結果、伸縮性編み物面部材６および付着微生物は、常に水面下に位置することになり、槽内水位低下時に微生物が剥離して落下して処理水に汚泥がキャリオーバするトラブルがなく、また微生物付着材６が水面より上に露出することがないので繊維切断トラブルが起きない。
【００２２】また、生物付着部材６が伸縮することで、汚泥の生物付着材への過剰付着が起きず、付着微生物内部が嫌気的に腐敗することが無い。
糸状菌などの活性汚泥のバルキングトラブルの原因になる菌が繁殖した場合でも、糸状菌は繊維性微生物付着部材６に優先的に付着するので、その糸状菌によるバルキングトラブルが起きない。糸状菌を沈降させる必要が無いためである。
【図面の簡単な説明】
【００２３】図１  本発明の一実施例【００２４】図２  本発明の一実施例【００２５】図３  伸縮性合成繊維編み物面部材の例（図の矢印方向に伸縮する）
【符号の説明】
【００２６】１  伸縮性織物の心材                                ２  糸
３  モノフィラメント                                ４  槽水面
５  フロート                                        ６  伸縮性微生物付着部材
７  錘部材                                          ８  散気管または攪拌機
９  原水調整槽                                      １０  原水流入部
１１  上澄み水排出管                                １２  弁
１３  余剰活性汚泥排出管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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