(57)【要約】【課題】下水や有機性の産業廃水などを処理する曝気槽に用いられる散気装置の閉塞などの問題が解決できる散気装置並びにその散気装置を用いる廃水処理装置および処理方法を提供することを目的とする。【解決手段】廃水処理用散気装置であって、複数の繊維状体を結束した繊維状体束と、該繊維状体束の一端を包囲し、チャンバーを形成する包囲部材とから構成される散気体と、該散気体の包囲部材に接続され、包囲部材のチャンバーに空気などの流体を供給する流体供給手段とを備えるようにした。また、前記散気装置を生物反応槽に備えて廃水処理装置を構成した。さらに、前記散気装置を用いて空気などの流体を被処理水中に散気して廃水を処理するようにした。【選択図】  図１
2006095376.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の繊維状体を結束した繊維状体束と、該繊維状体束の一端を包囲し、チャンバーを形成する包囲部材とから構成される散気体と、該散気体の包囲部材に接続され、包囲部材のチャンバーに空気などの流体を供給する流体供給手段とを備えたことを特徴とする廃水処理用散気装置。
【請求項２】
空気などの流体を供給する流体供給手段に接続され、散気体に洗浄水を供給する洗浄水供給手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の廃水処理用散気装置。
【請求項３】
複数の繊維状体を結束した繊維状体束と、該繊維状体束の一端を包囲し、チャンバーを形成する包囲部材とから構成される散気体と、該散気体の包囲部材に接続され、包囲部材のチャンバーに空気などの流体を供給する流体供給手段とを備える散気装置を設けた生物反応槽と、該生物反応槽の後段に、処理水と汚泥などの固形物を分離する固液分離装置を備えたことを特徴とする廃水処理装置。
【請求項４】
生物反応槽に、複数の繊維状体を結束した繊維状体束と、該繊維状体束の一端を包囲し、チャンバーを形成する包囲部材とから構成される散気体と、該散気体の包囲部材に接続され、包囲部材のチャンバーに空気などの流体を供給する流体供給手段とを備える散気装置を設けると共に、複数の繊維状体を結束した繊維状体束と、該繊維状体束の一端を包囲し、チャンバーを形成する包囲部材とから構成されるろ過体と、該ろ過体の包囲部材に接続される処理水排出管とを備えるろ過装置を設けたことを特徴とする廃水処理装置。
【請求項５】
生物反応槽に散気体とろ過体とを並べて配置し、空気などの流体を供給する流体供給手段と処理水排出管とを、切り替え接続可能にして共用させることを特徴とする請求項４記載の廃水処理装置。
【請求項６】
生物反応槽に、複数の繊維状体を結束した繊維状体束と、該繊維状体束の一端を包囲し、チャンバーを形成する包囲部材とから構成される散気体と、該散気体の包囲部材に接続され、包囲部材のチャンバーに空気などの流体を供給する流体供給手段とを備えた散気装置を設け、空気などの流体をチャンバーから散気体内の繊維状体間の隙間を通して被処理水中に散気させて処理し、処理水と汚泥などの固形物を、生物反応槽の後段に設けた固液分離装置内で固液分離することを特徴とする廃水処理方法。
【請求項７】
生物反応槽に複数の繊維状体を結束した繊維状体束と、該繊維状体束の一端を包囲し、チャンバーを形成する包囲部材とから構成される散気体と、該散気体の包囲部材に接続され、包囲部材のチャンバーに空気などの流体を供給する流体供給手段とを備えた散気装置を設け、空気などの流体をチャンバーから散気体内の繊維状体間の隙間を通して被処理水中に散気させて処理すると共に、該生物反応槽に、複数の繊維状体を結束した繊維状体束と、該繊維状体束の一端を包囲し、チャンバーを形成する包囲部材とから構成されるろ過体と、該ろ過体の包囲部材に接続され、処理水を排出する処理水排出管とを備えたろ過装置を設け、該ろ過体で処理水と汚泥などの固形物を固液分離し、固液分離された処理水を処理水排出管より排出することを特徴とする廃水処理方法。
【請求項８】
生物反応槽に散気体とろ過体とを並べて配置し、バルブにより切り替え接続可能とした空気などの流体供給手段と処理水排出管とを共用させ、散気体とろ過体との何れかで散気を行い、他方で固液分離を行わせるようにし、バルブにより流体供給手段と処理水排出管の接続を切り替えて、散気と固液分離を交互に行わせるようにしたことを特徴とする請求項７記載の廃水処理方法。
【請求項９】
散気体とろ過体とを合わせて３体以上設け、そのうちの１体あるいは複数体より散気させ、残りの体より処理水を排出するようにし、かつ、散気する体を所定時間ごとに順次切り替えて処理するようにしたことを特徴とする請求項８記載の廃水処理方法。
【請求項１０】
散気体とろ過体に洗浄水を供給して、散気体とろ過体の洗浄を行う工程を含むことを特徴とする請求項７、請求項８、請求項９記載の廃水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水や有機性の産業廃水などを処理する活性汚泥法に使用する散気装置並びにその散気装置を用いる廃水処理装置および処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、下水、し尿、畜産施設や各種工場などから排出される有機性廃水を活性汚泥により処理する生物処理方法において、活性汚泥槽（曝気槽）内の被処理水に空気や酸素ガスなどを散気させるのに、板状または筒状に成型された多孔質セラミックの散気孔から気泡を発生させる散気装置が使用されている。
しかし、通気を長時間停止すると、被処理水中の汚泥などの固形物が多孔質セラミックの表面に堆積して、その気孔内に入り込むため、これを長期間使用すると通気抵抗が次第に増加する傾向にある。閉塞が生じた散気装置の交換または再生を行う作業は非常に煩雑である。
【０００３】
そこで近年、上記の問題を解消すべく合成樹脂製（ポリウレタンなど）の散気膜を備える散気装置の使用が検討されている（例えば、特許文献１参照）。
この構成の散気膜は、適度の弾性を有する合成樹脂シートに多数の気泡噴出孔を形成したもので、空気圧により散気膜を膨張させて生じる気泡噴出孔から微細な気泡を発生させるものである。
また、空気の供給を停止すると散気膜は平滑なシート状に戻って気泡噴出孔が閉じるため、液中に分散している汚泥などの固形物が多孔質セラミックに比較して気泡噴出孔の内部に侵入しにくいという利点を有している。また、微細な気泡噴出孔を形成できるので、発生気泡が微細で酸素の溶解効率が高い。そのため曝気空気量が少なくなり、動力費が低減できるという利点も有している。
【０００４】
しかしながら、前記の散気膜を用いる場合であっても、装置の運転が長期間に及ぶと、被処理水中の汚泥などの固形物の付着により散気孔が閉塞して、酸素供給効率の低下や散気装置内の空気圧の上昇が起こる場合がある。
また、この散気膜を用いた散気装置の場合は、通気を停止して、散気膜をシート状に戻した後、再度通気することにより散気孔の付着物をある程度除去することは可能であるが、通気停止と再通気とを頻繁に繰り返す必要があり、廃水処理効率の低下の問題が生ずる。
【０００５】
通常、活性汚泥法では、処理水と汚泥などの固形物を分離する必要がある。従来の活性汚泥法では、曝気槽で処理した後、後段に設置した沈殿槽で処理水と汚泥などの固形物を分離して、処理水を得ると共に、一部の汚泥を曝気槽に戻して処理が行われているが、近年、曝気槽に中空糸膜や平膜を浸漬して処理する膜分離活性汚泥法が検討されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
この方法では、浸漬膜によって処理水と汚泥とが分離されるため、沈殿槽などの固液分離装置を設ける必要がないことや、流出する汚泥が少ないので処理水性状が良好なこと、さらに、曝気槽内の汚泥濃度を高めることができるなどの利点を有している。
しかし、膜でろ過して分離を行うので、被処理水のろ過速度が遅いこと、膜の閉塞という問題があること、更には、膜が高価であるなどの問題を有している。
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−５０４７５４号公報
【特許文献２】特開平８−２８１０８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、下水や有機性の産業廃水などを生物処理する曝気槽に用いられる散気装置の閉塞などの問題および処理水と汚泥などの固形物とを分離する膜分離装置などの問題が解決できる散気装置並びにその散気装置を用いる廃水処理装置および処理方法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】
【０００９】
本発明は、上述した課題を達成するためになされたもので、以下の手段で解決された。
廃水処理用散気装置であって、複数の繊維状体を結束した繊維状体束と、該繊維状体束の一端を包囲し、チャンバーを形成する包囲部材とから構成される散気体と、該散気体の包囲部材に接続され、包囲部材のチャンバーに空気などの流体を供給する流体供給手段とを備えるようにした。
また、空気などの流体を供給する流体供給手段に接続され、散気体に洗浄水を供給する洗浄水供給手段を備えることも特徴とする。
【００１０】
下水、有機性の産業廃水などを処理する廃水処理装置であって、複数の繊維状体を結束した繊維状体束と、該繊維状体束の一端を包囲し、チャンバーを形成する包囲部材とから構成される散気体と、該散気体の包囲部材に接続され、包囲部材のチャンバーに空気などの流体を供給する流体供給手段とを備える散気装置を設けた生物反応槽と、該生物反応槽の後段に、処理水と汚泥などの固形物を分離する固液分離装置を備えるようにした。
【００１１】
また、生物反応槽に、複数の繊維状体を結束した繊維状体束と、該繊維状体束の一端を包囲し、チャンバーを形成する包囲部材とから構成される散気体と、該散気体の包囲部材に接続され、包囲部材のチャンバーに空気などの流体を供給する流体供給手段とを備える散気装置を設けると共に、複数の繊維状体を結束した繊維状体束と、該繊維状体束の一端を包囲し、チャンバーを形成する包囲部材とから構成されるろ過体と、該ろ過体の包囲部材に接続される処理水排出管とを備えるろ過装置を設けた。生物反応槽に散気体とろ過体とを並べて配置し、空気などの流体を供給する流体供給手段と処理水排出管とを、切り替え接続可能にして共用させることも特徴とする。
【００１２】
下水、有機性の産業廃水などを処理する廃水処理方法であって、生物反応槽に、複数の繊維状体を結束した繊維状体束と、該繊維状体束の一端を包囲し、チャンバーを形成する包囲部材とから構成される散気体と、該散気体の包囲部材に接続され、包囲部材のチャンバーに空気などの流体を供給する流体供給手段とを備えた散気装置を設け、空気などの流体をチャンバーから散気体内の繊維状体間の隙間を通して被処理水中に散気させて処理し、処理水と汚泥などの固形物を、生物反応槽の後段に設けた固液分離装置内で固液分離するようにした。
【００１３】
また、生物反応槽に複数の繊維状体を結束した繊維状体束と、該繊維状体束の一端を包囲し、チャンバーを形成する包囲部材とから構成される散気体と、該散気体の包囲部材に接続され、包囲部材のチャンバーに空気などの流体を供給する流体供給手段とを備えた散気装置を設け、空気などの流体をチャンバーから散気体内の繊維状体間の隙間を通して被処理水中に散気させて処理すると共に、該生物反応槽に、複数の繊維状体を結束した繊維状体束と、該繊維状体束の一端を包囲し、チャンバーを形成する包囲部材とから構成されるろ過体と、該ろ過体の包囲部材に接続され、処理水を排出する処理水排出管とを備えたろ過装置を設け、該ろ過体で処理水と汚泥などの固形物を固液分離し、固液分離された処理水を処理水排出管より排出するようにした。
【００１４】
さらに、生物反応槽に散気体とろ過体とを並べて配置し、バルブにより切り替え接続可能とした空気などの流体供給手段と処理水排出管とを共用させ、散気体とろ過体との何れかで散気を行い、他方で固液分離を行わせるようにし、バルブにより流体供給手段と処理水排出管の接続を切り替えて、散気と固液分離を交互に行わせるようにしたこと、散気体とろ過体とを合わせて３体以上設け、そのうちの１体あるいは複数体より散気させ、残りの体より処理水を排出するようにし、かつ、散気する体を所定時間ごとに順次切り替えて処理するようにしたこと、散気体とろ過体に洗浄水を供給して、散気体とろ過体の洗浄を行う工程を含むことも特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の散気装置は、均一で微細な気泡の発生が可能であり、また、散気体である繊維状体束の空隙に付着した汚泥などの固形物を流体によって容易に、しかも、確実に除去することができるので、閉塞などの問題がない。そのため廃水処理における処理効率を高水準に、しかも、安定して維持することが可能である。
【００１６】
また、本発明の散気体の構成は、処理水と汚泥などの固形物とを固液分離するろ過用としても利用することが可能であり、生物反応槽に散気体と併せて同構成のろ過体を設置することにより、コンパクトで、かつ、効率的な廃水処理装置とすることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に関する好適な実施形態を添付図面に従って説明するが、本発明は下記の実施の形態になんら限定されるものではなく、適宜変更して実施することが可能である。
図１は本発明による散気装置を用いる廃水処理装置の構成例を示す概略図である。Ａは散気装置であって、生物反応槽（以下、曝気槽と記す）１内に空気や酸素ガスなどの酸素含有ガス（以下、単に空気と記す）の気泡を散気するもので、気泡を発生する散気体２と散気体２へ空気を供給するブロワ３および散気体２を洗浄するための洗浄水を散気体２に供給するポンプ４などからなる流体供給手段Ｂで構成されている。
５は処理水と活性汚泥（以下、単に汚泥と記す）などの固形物を分離する沈殿槽などの固液分離装置であり、送液管１０１を介して曝気槽１と繋がっている。
【００１８】
次に散気体２について説明する。
図２は散気体２の側面図、図３は散気体２の正面図である。図２に示すように散気体２は、複数本の中実状または中空状のたて糸の繊維状体２０を結束して構成される繊維状体束２１を備えている。
該繊維状体束２１は繊維状体２０を結束したものであるから、多数の繊維状体２０間に多数の隙間、つまり、微細な孔が形成された状態になっている。
【００１９】
また、散気体２には散気体２の一端を包囲し、チャンバーを形成する凹状の包囲部材２４が被せられている。２２は繊維状体束２１の外周面と包囲部材２４のチャンバーとを密封するシール部材である。包囲部材２４には繊維状体束２１に空気などの流体を供給する流体供給管Ｌ２（図１）と接続される接続部材２５が備えられている。接続部材２５を割愛して包囲部材２４を流体供給管Ｌ２と直接接合するようにしてもよい。
【００２０】
散気体２に供給される散気用の空気などの流体は、複数本の繊維状体２０が結束された繊維状体束２１を通過するが、繊維状体２０間の狭い隙間を通るので、曝気槽１などの被処理水中に溶解効率の高い微細な気泡となって供給される。
繊維状体束２１に送られる空気圧は、散気体２の浸漬部にかかる被処理水の水圧よりも高ければよく、通常は１０〜１０００ｋＰａである。
【００２１】
繊維状体２０としては、例えばナイロン、塩化ビニル、ポリエチレン等の合成繊維やセラミック繊維、炭素繊維、金属製ワイヤなどを用いることができる。
繊維状体束２１は一方向（例えば、たて糸のみ）に揃えたものが好ましい。繊維織布、不織布や撚糸などのようにたて糸とよこ糸などが交錯したような繊維状体や繊維状体束では、内部に入った汚泥などの固形物が繊維状体束の隙間に引っかかって洗浄されにくいという傾向がある。
【００２２】
本発明の繊維状体束２１は繊維状体２０をたて糸のみとして束ねたものなので、繊維状体束２１内に洗浄水、あるいは、洗浄水と空気の混合流体を通過させることにより、繊維状体束２１内の隙間に付着した汚泥などの固形物が一方向にスムーズに洗い出される。
【００２３】
繊維状体２０の長さは素材にもよるが、数十ｍｍから数百ｍｍ程度である。それ以上になると直状結束が難しくなり、繊維状体束２１の表面からの均一な気泡発生が難しくなる。また、繊維状体束２１内の均一な洗浄が行えなくなる傾向がある。
繊維状体２０の太さと、繊維状体束２１の断面積当たりの流体供給量（例えば、空気量）を調整することにより、廃水の生物処理などにおいて有効な気泡径が均一で、微細な気泡の発生が可能である。
【００２４】
繊維状体２０の直径は、通常は０．１〜５ｍｍ、好ましくは０．２〜３ｍｍ程度である。繊維状体２０の直径が０．１ｍｍ以下とあまり細くなると、内部の隙間が小さくなり、非常に小さな気泡を発生させることができるが、反面、直状結束が難しくなったり、散気体２の通気抵抗が大きくなる。
逆に、繊維状体２０の直径が５ｍｍ以上では、散気されるガスの気泡径が大きくなる傾向がある。
【００２５】
上記範囲の直径を有する繊維状体２０を使用することにより、直径が約０．０５〜３ｍｍ程度の気泡を発生させることができる。しかも、気泡径が揃った気泡を発生させることが可能である。  
特に、直径の小さな繊維状体２０を使用することにより、微細な気泡を発生させることができるので、酸素の溶解効率を高めることができ、供給空気量の低減化が可能である。
【００２６】
図２では、繊維状体束２１がシール部材２２および環状の結束部材２３により両端の２箇所で結束されているが、必ずしも２箇所の結束が必要なわけではなく、長さの長い繊維状体２０を用いる場合は中間部でも結束してもよいし、また、長さの短い硬質の繊維状体２０を用いる場合、シール部材２２の結束だけで束状になり、特に結束部材２３などで結束する必要がない場合もある。
【００２７】
なお、結束部材２３は、ポリプロピレン、ナイロンなどの合成樹脂で構成されるが、他にエポキシ樹脂などの接着剤を使用したり、針金状の金属や合成繊維などを複数の繊維状体２０に巻き付けることにより結束することもできる。
【００２８】
また、繊維状体束２１の結束した部分の直径は、好ましくは２０〜１０００ｍｍである。２０ｍｍ以下では、多数の散気体２が必要になり、また、１０００ｍｍ以上と大きくなると、製作上困難となったり、コストがかかるという不具合が生じる。通常、曝気槽１の大きさによって、適宜の大きさの散気体２が１体または複数体設置される。
【００２９】
さらに、繊維状体束２１は、図３に示すように断面が円形であるが、断面は角形や楕円形などの形状であってもよい。
図１の実施形態では、散気体２全体を曝気槽１内の底部の被処理水中に浸漬させた場合を示したが、後述するように、散気体２の一部（散気ガスが発生する散気部）を曝気槽１の槽壁（底部や側部）を貫通させて設置することも可能である。
【００３０】
以下、図１に従って、処理方法を説明する。
下水などの有機性廃水が原水供給配管１００を介して、底部に散気体２を備えた曝気槽１へ供給される。曝気槽１内の被処理水中にブロワ３より、配管Ｌ１およびＬ２を介して空気が散気体２に供給され、散気体２から微細な気泡が被処理水中に散気される。散気体２より散気された空気と曝気槽１内の汚泥により、被処理水中の有機物などが分解処理される。
【００３１】
曝気槽１で処理された被処理水は送液管１０１を介して固液分離装置５に供給される。固液分離装置５の分離液は処理水として処理水排出管１０２を介して排出される。
固液分離装置５で分離された汚泥は、汚泥排出管１０３を介して排出され、一部は返送汚泥管１０４を介して曝気槽１へ返送される。残部の汚泥は余剰汚泥排出管１０５を介して余剰汚泥として排出される。
【００３２】
散気装置Ａの散気体２の取付位置は、酸素の溶解効率を考慮して、曝気槽１の底部や、あるいは曝気槽１内を仕切り壁（図示されていない）で左右に分割し、曝気槽１内の被処理水の攪拌、混合を考慮して、その一方の底部あるいは中間部などに設置される。また、大きな曝気槽の場合、通常曝気槽の底部や中間部などに複数個の散気体２が配置される。
【００３３】
長期間の運転を続けると、散気体２を構成する繊維状体束２１内に汚泥などの固形物が入り込んで付着したり、あるいは、湿った汚泥や溶解していた塩類などの物質が散気のための通気によって乾燥して固化したり、あるいは、析出して、散気体２が閉塞し、散気体２に供給される空気の圧力が上昇する場合がある。
【００３４】
空気圧が上昇した場合、バルブＶ１を閉じ、バルブＶ２を開けてポンプ４より洗浄水を配管Ｌ３およびＬ２を介して散気体２内に供給し、散気体２内を洗浄する。
あるいは、バルブＶ１、バルブＶ２を開けて洗浄水と空気の混合流体を供給して散気体２内を洗浄することも可能である。
【００３５】
散気体２の繊維状体束２１に付着した湿った汚泥などは空気を大量に供給することによって取り除くことが可能であるが、乾燥して固化したり、あるいは、析出した固形物は空気のみの供給では取り除くことが困難である。
しかし、洗浄水を供給することにより、乾燥状態になった汚泥は湿った汚泥になり、また、析出した塩類などは溶解するので効果的に取り除くことが可能である。
【００３６】
特に、洗浄水と空気の混合流体を供給する場合、繊維状体束２１が膨張し、また、繊維状体２０が振動するので、閉塞物質の効果的な除去が可能である。
なお、散気体２の洗浄は、散気体２の閉塞が生じた時点で行うが、散気と洗浄を一定時間ごとに交互に行うようにしてもよい。
【００３７】
散気体２の洗浄を行う場合、繊維状体束２１の断面を通る洗浄水の速度は５０〜３００ｍ３／ｍ２／ｈが好ましい。５０ｍ３／ｍ２／ｈ以下では洗浄能力が弱く、３００ｍ３／ｍ２／ｈを超えると、洗浄水を増やしても洗浄効果の度合いは変わらなくなる傾向がある。
【００３８】
本発明の他の実施形態を図４〜図７によって説明する。図４〜図７の実施形態においては、図１の実施形態に示したような沈殿槽などの固液分離装置５を用いる代わりに、散気装置Ａの散気体２と同じ構成のものを処理水と汚泥などの固形物を分離するろ過体としても利用するものである。
【００３９】
図４に示す実施形態は、散気装置Ａの散気体２を曝気槽１の底部を貫通させて設置し、更に処理水と汚泥などの固形物とを分離するろ過体６を曝気槽１の側壁を貫通させて設置したものである。ろ過体６には処理水排出管（配管Ｌ４、Ｌ５）が接続され、また、ブロワ７により空気が供給される配管Ｌ６が接続されてろ過装置が構成される。散気体２によって曝気槽１内に散気すると共に、処理水はろ過体６を透過して、配管Ｌ４、Ｌ５を介して排出される。
【００４０】
ろ過用として使用されたろ過体６の洗浄は、バルブＶ３を閉じ、バルブＶ４を開けてブロワ７より配管Ｌ６、Ｌ４を介してろ過体６に空気を供給して、散気することにより行うことができる。洗浄は空気と洗浄水（洗浄水の供給管は図示していない）の混合流体で行うことも可能である。
【００４１】
図５に示す実施形態は、散気装置Ａの散気体２を曝気槽１の底部に設置し、処理水と汚泥などの固形物を分離するろ過体６を曝気槽１内に浸漬して設置した以外は図４の実施形態と同様である。
【００４２】
図６に示す実施形態は、曝気槽１内に散気体２Ａとろ過体６Ｂを散気用流体供給管と処理水排出管とを共用させて浸漬設置したもので、この散気体２Ａとろ過体６Ｂの配管系を切り替えて、いずれか一方は散気を、他方は処理水と汚泥などの固形物を分離するためのろ過を行なうために使用される。
【００４３】
例えば、散気体２Ａについては、バルブＶ１を開にし、バルブＶ２、Ｖ３を閉にして散気体２Ａを透過した処理水が処理水排出管Ｌ７より排出される。この場合、散気体２Ａはろ過用として用いられる。
他方、ろ過体６Ｂについては、バルブＶ４を開にし、バルブＶ２、Ｖ３を閉にしてブロワ８より空気が流体供給管Ｌ８を介してろ過体６Ｂに供給され、ろ過体６Ｂより散気される。
【００４４】
所定時間経過後、ろ過体６Ｂについては、バルブＶ２を開にし、バルブＶ１、Ｖ４を閉にしてろ過体６Ｂを透過した処理水が処理水排出管Ｌ７を介して排出される。この場合、ろ過体６Ｂはろ過用として用いられる。
他方、散気体２Ａについては、バルブＶ３を開にし、バルブＶ１、Ｖ４を閉にしてブロワ８より、空気が流体供給管Ｌ８を介して散気体２Ａに供給され、散気体２Ａより散気される。
【００４５】
上記したようなバルブの切り替えにより、ろ過体６Ｂおよび散気体２Ａの繊維状体束２１内に付着している汚泥などの固形物は散気により除去される。同時にポンプ９を用いて洗浄水を供給することにより効果的な洗浄が行われる。
【００４６】
すなわち、この実施形態では散気体２Ａとろ過体６Ｂはそれぞれ散気とろ過の二つの機能を有し、散気とろ過を交互に行うので、ろ過時に繊維状体束２１に捕捉された固形物は、必然的に散気時に配管Ｌ８を介して供給される空気あるいは空気と洗浄水の混合流体によって洗浄されるので、洗浄設備を簡略化することが可能である。  
【００４７】
図６に示した実施形態では、散気体２Ａとろ過体６Ｂを設置し、散気用とろ過用が一つずつ稼動するように説明したが、実際の設備では曝気槽が大きく、多数の散気体２Ａとろ過体６Ｂが設置されるので、散気用とろ過用の稼動配分が適宜決められる。
【００４８】
例えば、合わせて１０体の散気体２とろ過体６を使用するような場合には、常時いずれか１体は散気用として、残りの９体をろ過用として使用するようなことが可能である。
この場合には、例えば、散気を０．５分間、ろ過を４．５分間に設定し、散気用として使用するものを順次代えて散気するようにシーケンスを組めば、ろ過用として使用した体を１体ずつ順次散気用に使用することができ、洗浄も短期間間隔で順次行うことが可能である。
【００４９】
図４〜図６の実施形態では、有機性廃水のＢＯＤ（生物化学的酸素消費量）成分を主に処理する場合について説明したが、図７の実施形態はアンモニア性または有機性窒素化合物を含有する廃水の生物化学的硝化脱窒法に本発明を適用した場合を示す。
【００５０】
図７の実施形態においては、窒素成分と有機物を含有する廃水が原水供給管２００を介して脱窒槽３０に供給される。脱窒槽３０で脱窒処理された被処理水は、残存するＢＯＤ成分を分解するために送液管２０１を介して曝気槽４０に導入される。
曝気槽４０でＢＯＤ成分がほとんどなくなった被処理水は送液管２０２を介して沈殿槽５０に供給される。後段の硝化槽６０の硝化細菌がＢＯＤ細菌（汚泥）によって汚染され、硝化細菌の活性が低下するのを防止するために沈殿槽５０において汚泥が分離される。
【００５１】
分離された汚泥は汚泥排出管２０３を介して排出され、一部は返送汚泥管２０４を介して脱窒槽３０へ返送される。残部は余剰汚泥として配管２０５を介して排出される。沈殿槽５０の分離水は、送液管２０６を介して散気用の散気体２と処理水と汚泥などの固形物を分離するろ過体６を備えた硝化槽６０に供給されてアンモニア性窒素は亜硝酸や硝酸性窒素に変換される。
【００５２】
硝化槽６０の被処理水はろ過体６を透過し、透過液の一部は送液管２０７を介して脱窒槽３０に戻されて、脱窒処理される。透過液の残部は処理水として処理水排出管２０８を介して排出される。ろ過体６によって硝化細菌（汚泥）は硝化槽６０内に留まるので、硝化槽６０内の硝化細菌の保持量を高く保つことができ、硝化反応を促進することができる。  
【００５３】
各実施形態においてろ過体６の取付位置は、繊維状体束の結束の緻密さにもよるが、通常曝気槽１内の被処理水の液面Ｗとの水頭差Ｈが１００ｋＰａ以下となる位置であることが好ましい。図６に示す実施形態のように散気体２Ａとろ過体６Ｂを底部に取付けて処理水排出管Ｌ７を立ち上げ、取出し口の位置を１００ｋＰａ以下となるようにしてもよい。  
【００５４】
水頭差Ｈが１００ｋＰａを超えると、繊維状体束２１の空隙が閉塞しやすくなり、透過流速が急速に低下する傾向がある。
水頭差Ｈにより曝気槽１内の被処理水はろ過体６の繊維状体束２１内に侵入し、汚泥が捕捉され、処理水が配管Ｌ４、Ｌ５（図４、図５）、Ｌ７（図６）または２０８（図７）を介して排出される。
なお、ろ過は水頭差Ｈを利用する代わりに、ポンプを使用して吸引して行うことも可能である。
【００５５】
時間が経つにつれて、ろ過体６には汚泥などの固形物の付着量が増加して、透過流速が低下するので、空気または空気と洗浄水の混合流体による洗浄が行われる。繊維状体束２１に送られる空気圧はろ過体６の浸漬部にかかる被処理水の水圧より高ければよく、通常は１０〜１０００ｋＰａである。
【００５６】
また、ろ過体６の洗浄の頻度は、好ましくはろ過時間２〜２００分毎に行う。２分未満では、洗浄の頻度が多すぎて処理水の回収率が低下する傾向があり、２００分を超えると、汚泥などの固形物がろ過体６に過剰に捕捉されて、洗浄が十分に行われなくなり、透過流速が低下する傾向にある。
【００５７】
一回当たりの洗浄時間は、２〜２００秒が好ましい。洗浄時間が２秒未満では十分な洗浄が行えない傾向があり、２００秒を超えると、洗浄時間を増やしても洗浄効果が変わらなくなる傾向がある。
【００５８】
ろ過体６を構成する繊維状体束２１の断面を通る処理水の速度は２５〜１２０ｍ３  ／ｍ２／ｄと速く、通常の膜分離法の透過流速０．３〜０．８ｍ３／ｍ２／ｄと比較して著しく大きい。すなわち、ろ過体６をろ過用として利用すれば、膜分離法に比べて著しく大きな処理速度を得ることが可能である。
【００５９】
以上、図４〜図７に示したように本発明では、散気装置Ａの散気体２と同等の構成をろ過用としても利用することができる。ろ過体６を通常の曝気槽１や硝化槽６０に備えることにより、処理水と汚泥などの固形物を分離する固液分離装置を別途設ける必要がなく、また、曝気槽１や硝化槽６０内の汚泥濃度（菌体濃度）を高く維持することができるので、廃水の処理効率を高めることが可能である。
【００６０】
ろ過体６の設置場所として曝気槽１や硝化槽６０内の上部、底部あるいは槽の側壁について説明したが、それらに限定されることなく、目的に応じて随所に設置することが可能である。
【００６１】
以上、説明したように本発明の散気装置は、微細な気泡の発生や目詰まり防止が可能な繊維状体を束ねた繊維状体束などからなる散気体２と、散気用の空気や散気体２を洗浄する洗浄水などの流体を供給する流体供給手段からなるものである。このため、廃水処理装置において効率のよい散気を行うことができ、しかも、閉塞などの問題がないので安定した処理を行うことが可能である。また、散気体２と同じ構成のものをろ過用としても使用することが可能であり、コンパクトで効率的な処理装置とすることが可能である。
【実施例】
【００６２】
繊維状体として長さ１０ｃｍ、直径０．３５ｍｍのナイロン製釣糸を用い、これを複数本束ねて直径２０ｃｍの繊維状体束とした。この繊維状体束の片端をシール剤を用いて結束し、他端をポリプロピレンからなる結束部材で結束した散気体を２体製作した。この散気体を備えた散気装置を用いて、図５に示す廃水処理装置により廃水の処理を行った。
二つの散気体の内、一体を汚泥濃度１００００ｍｇ／Ｌの活性汚泥槽（実効容積２ｍ３）の深層部に設置して、散気用とした。残りの一体は活性汚泥槽の被処理水の水面から約３０ｃｍの深さの水中に設置し、処理水と汚泥を分離するろ過体として用いた。
試験は合成廃水（ＢＯＤ３００ｍｇ／Ｌ）をＢＯＤ負荷０．５ｋｇ／ｍ３．ｄで活性汚泥槽に供給し、また、活性汚泥槽の深層部に設置した散気体より毎分１００Ｌ／分の速度で空気を供給して、１ヶ月間の連続運転を行った。
【００６３】
その結果、散気用の散気体から発生する気泡径は約０．１〜１ｍｍと微細であり、ろ過用として用いたろ過体を透過して得られた処理水の汚泥濃度およびＢＯＤ濃度は、それぞれ５ｍｇ／Ｌ、３ｍｇ／Ｌと良好であった。
また、散気体およびろ過体はいずれも閉塞傾向は見られなかった。
【比較例】
【００６４】
実施例１において使用した繊維状体束からなる散気体の代わりに、通常のセラミック製の散気板を活性汚泥槽内の深層部に設置して散気し、また、処理水と汚泥の固液分離には繊維状体束のろ過体を使用する代わりに、活性汚泥槽の後段に沈殿槽を設けて実施例１と同様に合成廃水の処理を行った。
【００６５】
その結果、実施例１と同じＢＯＤ３ｍｇ／Ｌの処理水を得るには、供給空気量を１５０Ｌ／分にする必要があった。なお、処理水の汚泥濃度は１０ｍｇ／Ｌであった。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の廃水処理装置の一実施形態を模式的に示す構成図である。
【図２】散気体の側面図である。
【図３】散気体の正面図である。
【図４】本発明の廃水処理装置の他の実施形態を模式的に示す構成図である。
【図５】本発明の廃水処理装置の更に他の実施形態を模式的に示す構成図である。
【図６】本発明の廃水処理装置の更に他の実施形態を模式的に示す構成図である。
【図７】本発明の廃水処理装置の更に他の実施形態を模式的に示す構成図である。
【符号の説明】
【００６７】
１  曝気槽
２  散気体
３、７、８  ブロワ
４、９  ポンプ
５  固液分離装置
６  ろ過体
２０  繊維状体
２１  繊維状体束
２２  シール部材
２３  結束部材
２４  包囲部材
２５  接続部材
３０  脱窒槽
４０  曝気槽
５０  沈殿槽
６０  硝化槽
Ａ  散気装置
Ｂ  流体供給手段
Ｈ  水頭差
Ｗ  被処理水の液面
【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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