(57)【要約】【課題】水処理効率を高く維持することができ、強度、耐久性を有し、安価で、取扱性に優れたフレーム部材を備えた排水処理装置用の担持体固定フレーム並びに排水処理装置を提供する。【解決手段】排水処理槽中に、その表面に生物を保持するための揺動性担体、該揺動性担体を排水中で揺動可能に保持し、排水処理槽内部で移動可能なフレームを備えた排水処理装置であって、該フレームにフロートを備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排水処理槽中に、その表面に生物を保持するための揺動性担体、該揺動性担体を排水中で揺動可能に保持し、排水処理槽内部で移動可能なフレームを備えた排水処理装置であって、該フレームにフロートが固定されている排水処理装置。
【請求項２】
フレームが略直方体形状であって、フロートは、略直方体形状の上面に相当する位置に配置されている、請求項１記載の排水処理装置。
【請求項３】
フロートとフレームとは、フロートに接続された支柱、支柱に接続されたアーム、アームに接続されたフレーム、を介して固定されている、請求項１または２記載の排水処理装置。
【請求項４】
支柱が、揺動性担体を保持したフレームの重心を通るように固定されている、請求項３記載の排水処理装置。
【請求項５】
フロートと支柱とは脱着可能な状態で接続されている、請求項３または４記載の排水処理装置。
【請求項６】
揺動性担体が織物であって、排水処理装置には複数の織物が平行に配置されており、織物間の距離は３０〜５００ｍｍの範囲となるように、フレームに保持されている、請求項１〜５のいずれかに記載の排水処理装置。
【請求項７】
その表面に生物を保持するための揺動性担体、該揺動性担体を排水中で揺動可能に保持するフレーム、該フレームにフロートを固定した、排水処理装置用の担持体固定フレーム。
【請求項８】
フレームが略直方体形状であって、フロートは、略直方体形状の上面に相当する位置に配置されている、請求項７記載の排水処理装置用の担持体固定フレーム。
【請求項９】
フロートとフレームとは、フロートに接続された支柱、支柱に接続されたアーム、アームに接続されたフレーム、を介して固定されている、請求項７または８記載の排水処理装置用の担持体固定フレーム。
【請求項１０】
支柱が、揺動性担体を保持したフレームの重心を通るように固定されている、請求項９記載の排水処理装置用の担持体固定フレーム。
【請求項１１】
フロートと支柱とは脱着可能な状態で接続されている、請求項９または１０記載の排水処理装置用の担持体固定フレーム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機排水などを生物処理する微生物を担持させる微生物付着用担体を備えた排水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から家庭排水、工場排水などの有機性排水の処理には微生物処理が有効であり、下水処理場をはじめとする大規模処理場では、主に水中に浮遊させる微生物によって有機物の分解を行う活性汚泥処理が用いられている。また、排水負荷変動に強く、余剰汚泥発生量が少ない等の理由から小規模の排水処理を中心に、微生物を礫や布帛、紐や各種形状の支持担体に付着させる生物処理が行われている。
【０００３】
生物処理は支持担体に微生物を付着させ、排水を接触させて有機物を分解するものである。生物処理槽内に設置した繊維織布や不織布等を生物処理材として用い、ステンレスなどの支持棒で槽内に支持固定したり、フレームで固定したりする処理槽が知られている（例えば、特許文献１、２、３、４、５等）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−５９７３４号公報
【特許文献２】特開２００２−３５５６８８号公報
【特許文献３】米国特許第７７３１８５２号明細書
【特許文献４】特開２０１６−３７５号公報
【特許文献５】特開２０１６−９３７７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
繊維織物や不織布、紐状部材など、微生物担持用の揺動担体を用いる場合、生物処理槽中で支持担体は吸水し、微生物等が付着した重量物となるため、担体を支持するために支持部材には強度が必要である。また、水槽底部に指示部材の一部を接地させて固定する場合、支持体自身の揺れや振動を抑えて水槽へのダメージを最小限にするため、強固な固定も必要となる。
【０００６】
一方で、水処理効率を高く維持するためには、揺動担体上に生物膜を均一に維持することが必要であり、適切な張力を用いて一定間隔で支持部材であるフレームに揺動担体を固定する必要がある。揺動担体の張力が不足し、揺動担体相互の間隔が一定に保てない場合には、担体表面に形成された生物膜同士が固着し、生物膜が厚みを増す形態で成長して塊を形成し、担体の揺動が抑えられてしまったり、塊が水流を妨害してしまったりし、水処理効率を低下させてしまう。そのためフレームの強度維持と共に、揺動担体の張力を維持した状態での取付けおよび担体の揺動性確保が必要となる。
また、従来の支持体は、据付時に水槽内の水を抜き空にする必要があり、揺動担体ユニットの据付や交換作業も煩雑となり、より簡便な揺動担体の設置方法が求められていた。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる課題を解決する手段として、本願発明者は強度、耐久性は勿論のこと、軽量・安価で取扱性、現場据付作業性に優れ、担体の揺動性を確保した揺動担体用のフレームおよび揺動担体のフレームへの取り付け方法、当該部材を備えた以下の排水処理装置を見出した。
【０００８】
１．排水処理槽中に、その表面に生物を保持するための揺動性担体、該揺動性担体を排水中で揺動可能に保持し、排水処理槽内部で移動可能なフレームを備えた排水処理装置であって、該フレームにフロートが固定されている排水処理装置。
２．フレームが略直方体形状であって、フロートは、略直方体形状の上面に相当する位置に配置されている、上記１記載の排水処理装置。
３．フロートとフレームとは、フロートに接続された支柱、支柱に接続されたアーム、アームに接続されたフレーム、を介して固定されている、上記１または２に記載の排水処理装置。
４．支柱が、揺動性担体を保持したフレームの重心を通るように固定されている、上記３記載の排水処理装置。
５．フロートと支柱とは脱着可能な状態で接続されている、上記３または４記載の排水処理装置。
６．揺動性担体が織物であって、排水処理装置には複数の織物が平行に配置されており、織物間の距離は３０〜５００ｍｍの範囲となるように、フレームに保持されている、上記１〜５項のいずれかに記載の排水処理装置。
７．その表面に生物を保持するための揺動性担体、該揺動性担体を排水中で揺動可能に保持するフレーム、該フレームにフロートを固定した、排水処理装置用の担持体固定フレーム。
８．フレームが略直方体形状であって、フロートは、略直方体形状の上面に相当する位置に配置されている、上記７記載の排水処理装置用の担持体固定フレーム。
９．フロートとフレームとは、フロートに接続された支柱、支柱に接続されたアーム、アームに接続されたフレーム、を介して固定されている、上記７または８記載の排水処理装置用の担持体固定フレーム。
１０．支柱が、揺動性担体を保持したフレームの重心を通るように固定されている、上記９記載の排水処理装置用の担持体固定フレーム。
１１．フロートと支柱とは脱着可能な状態で接続されている、上記９または１０記載の排水処理装置用の担持体固定フレーム。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、排水処理槽中に装填し、表面に生物を保持するための揺動性担体をフレームに支持する処理ユニットを備えた排水処理装置であり、従来の固定担体用のフレーム部材にワイヤー等で担体を固定すると同様の耐久性、耐腐食性等の性能を維持しつつ、取り付けや交換作業が容易に可能な装置を提供することが出来る。
【００１０】
フレームにフロートを設置することで、水槽に固定することなく、浮遊体として揺動性担体処理ユニットを扱うことができる。これにより、据付時に水槽内の水を抜くことなく、排水処理槽への処理ユニットの設置、担体の交換作業が容易に行うことが出来、据付工事効率・メンテナンス効率もアップする。また、揺動担体固定フレームにより担体の張力を維持しつつ一定間隔で担体を固定することができ、さらに、フロートと揺動担体をつなぐ支柱が水面の揺動を揺動担体に伝えるため、生物膜の過度な成長による塊の生成を抑制することができ、水処理効率を高く維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】排水処理槽に揺動性担体を取り付けた処理ユニットを装填した排水処理装置の模式図である。
【図２】揺動性担体を取り付ける処理ユニットの模式図である。
【図３】揺動性担体を取付けた処理ユニットの模式図である。
【図４】図４（ａ）はフロートと支柱とを固定する部材の模式図であり、図（ｂ）は図４（ａ）中の破線で囲った部分の構成部品の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の排水処理装置の実施態様例を、図面を用いて説明する。
図１は本発明の排水処理装置の模式図である。２槽以上の生物処理槽を備えた多段式の生物処理槽により汚水を微生物により分解消化し、汚泥発生量を極小化する。
本装置に適用可能な排水は、生物により分解が可能な有機物を含んだ排水であり、生活排水、食品工場排水、化学工場排水、製薬工場排水など多岐にわたる。また、有機物を消化する微生物等に対して有毒物を含む排水であっても、これを前処理により、該有毒物を事前に除去することにより処理が可能となる。
【００１３】
処理する生活排水や工場排水などの有機系の排水の原水中に含まれる固形物をスクリーンにより除去した後、原水調整槽に一時貯留し、中和剤を加えることにより、排水の水素イオン濃度をＰＨ６〜８程度の中性域に調整した後、生物処理槽に導入する。排水中に多量の固形物を含まれるときは、加圧浮上装置などの物理・化学的原理を応用した分離装置により、前処理を行い、該固形物を事前に取り除くことが一般的である。
【００１４】
かかる生物処理槽は、内部に散気管または散気板および送気用の空気配管を備え、生物槽内に空気を送ることができる構造となっている。該散気管または散気板は好気性の微生物に酸素を供給することを目的としており、できるだけ水への溶存率を高めることが求められているが、同時に散気管または散気板の表面に微生物の繁殖による閉塞が起こらないことに配慮することも重要な要件となっている。散気管または散気板のタイプには酸素の溶存効率を優先させた微細散気タイプや微生物による耐閉塞性を優先させた粗気散気タイプなど様々なタイプが使用できる。なお、該散気管または散気板は、本発明で使用する揺動性担体を排水中に固定支持するためのフレームに固定することもできる。
【００１５】
２槽以上の多段に構成した生物処理槽は、固定担体を使用した接触酸化槽であることを特徴とする。かかる生物処理槽は、コンクリート、プラスチック、金属性などの仕切り壁によって区切られた空間を備え、一つの槽内に仕切り壁を入れることにより、２槽、３槽と多段に構成する。槽から槽への排水の流れは、常に一方向であり、仕切り壁の上側をオーバーフローするか、仕切り壁の下側で槽間を連通することで流れることになる。具体的にはAquarius Technologies Inc.社の多段生物処理槽であるMSABP（登録商標）を用いることができる。
【００１６】
担体を使用した生物槽は、バクテリアが担体表面に固着するため槽外に流出することなく、槽内に固定されるので汚泥齢が高くなる。汚泥齢が高くなることにより、難分解性有機物への分解能力が上がるというメリットがある。また、担体表面に形成される微生物膜は、表面は好気菌で構成されるが、微生物膜の奥側は酸素濃度が低くなるため、通性嫌気菌が住み着くようになり、微生物膜の多様化が進むことになる。通性嫌気菌と好気菌は相互に捕食しあうと考えられており、結果として、微生物膜内でも汚泥が減容するというメリットが発現する。
【００１７】
生物処理槽を２槽以上の多段に構成することにより、生物の優先種が前段から後段の槽に向かってバクテリア、原生生物、後生生物と変化し、多種多様な微生物により排水中の有機物は分解され浄化される。食物連鎖を構成することで余剰汚泥が効率よく自己消化され、汚泥の減容化を図ることが出来る。多段式生物処理装置（MSABP：登録商標）の場合には、散気管、生物担持体を含む曝気槽を４〜１６段（通常８〜１２段）に多段化することで生物処理槽内に食物連鎖を再現し、生物処理を効率的に実施することができる。
【００１８】
本発明で使用する揺動性担体を排水中に固定支持するためのフレームは、図２に示すようなフロートとフロートに取付けた支柱、揺動担体を固定する揺動担体固定フレームから形成する。かかるフレームは排水中で生物膜を形成した揺動性担体を固定維持するだけの強度と耐腐食性が必要となる。フロートとしては、発泡ＡＢＳ、発泡ポリエチレン、発泡エチレン酢酸ビニル共重合樹脂等の比重の小さい発泡樹脂から成形された構造物か、金属またはポリエチレンやポリプロピレンなどの樹脂により成形された中空構造物が用いられる。支柱や揺動担体固定フレームは、樹脂製の他、ステンレスほかの金属を用いることができる。
【００１９】
本発明の使用する揺動性担体としては、繊維織物等を用いることが出来る。具体的には、Aquarius Technologies Inc.社の多段生物処理槽であるMSABP（登録商標）などで用いるような、繊維表面に微生物を担持させ、排水中の有機物を分解する生物分解相を構成する繊維織物や不織布、繊維束等を用いることができる。
【００２０】
かかる揺動性担体を図３の様に複数枚を所定間隔で平行に揺動性担体固定フレーム枠に固定して担体ユニットを構成する。揺動担体固定フレームには、所定の間隔で穴開け加工が必要である。所定の間隔は、３０〜５００ｍｍであることが好ましい。３０ｍｍ未満では、担体の揺動により、隣同士の担体が生物膜を介して接触し、生物膜が塊状となってしまい、水処理効率が落ちてしまう。また、５００ｍｍを超えると、充填できる担体量が減り、十分な水処理能力を発揮できない。より好ましい間隔は、５０〜３００ｍｍである。揺動性担体と揺動担体固定フレームとの固定には、強度および耐腐食性を有するステンレスワイヤーや結束バンドなどの固定部材が用いて、一定の張力で固定する。担体ユニットは、図３の様に、４ユニットを一つにまとめたものでも良く、取扱性を考慮して、複数ユニットを連結しても良い。なお、揺動性担体の長さは、水深と処理効率を考慮して決定し、揺動性担体の長さに合わせ、本担体ユニットの深さ方向の長さを決定する。
【００２１】
本願発明では、揺動担体固定フレーム上部にフロートを設置した構造体であり、該フレーム中央部に支柱を１本設置し、支柱とフロートとを直接固定し、支柱に垂直に該揺動性担体の少なくとも四隅を固定するための揺動担体固定フレームおよび該フレームを支えるアームを備えた構造体を使用する。揺動担体は、支柱に対して平行であっても角度がついていても構わないが、水の旋回流を阻害しないため、支柱に対して平行に取付けるのが好ましい。支柱は十分な強度があれば良く、中実である必要は必ずしも無く、軽量化およびコストダウンのため、配管等の中空部材を使用するのが好ましい。
【００２２】
支柱とフロートとは、水面の揺れを直接支柱に伝えるため、ワイヤーや針金等を介さず、緩みや遊びがない状態で、直接固定する必要がある。直接固定する方法としては、図４のように、フロートの耳部の穴を支柱に通し、キーを設置して支柱の回転を抑え、固定部材を使ってネジで締め付けるなどの方法を取ることができる。また、揺動担体固定フレームを支えるアームは、担体の揺動が構造体のねじれにより抑えられないように、歪みが小さいＬ字や円柱状の構造体等が好適に用いられる。
【００２３】
本構造体に、揺動担体を取り付けて、水処理水槽に投入して排水処理を行う。排水処理における処理効率を上げるためには、水面上の隙間が少なくなるように、本構造体を投入する。隙間を少なくして連続に連結し、かつ、十分な浮力のフロートを設置すれば、点検作業時の通路とすることもできる。
また、フレームにフロートを設置することで、水槽底部に固定することなく、浮遊体として揺動担体処理ユニットを扱うことができる。これにより、据付時に水槽内の水を抜くことなく、排水処理槽への処理ユニットの設置、担体の交換作業を容易に行うことが出来、据付工事効率・メンテナンス効率が向上する。
【００２４】
本揺動担体処理ユニットは、水槽への固定・設置が無いため、水槽に負荷がかからない。このため、コンクリートや金属で強固に作り上げた排水処理槽に限らず、ラグーン等の簡易水槽でも使用することができる。
揺動担体固定フレームにより担体の張力を維持しつつ一定間隔で担体を固定することができ、かつ、フロートと揺動担体をつなぐ支柱が直接緩みなく固定されることで、水面の揺動が揺動担体に伝えられ、生物膜の過度な成長による塊の生成を抑制することができるため、本排水処理装置は水処理効率を高く維持することができる。
【実施例】
【００２５】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれにより何等限定を受けるものではない。
【００２６】
［実施例１］
幅１ｍ、長さ２ｍの揺動性担体２４枚を３０ｍｍの間隔で平行に１ｍ×１ｍの四角形の揺動性担体固定フレーム枠に固定した。揺動担体固定フレームの上部には、０．５ｍ×０．５ｍ×Ｈ０．４ｍのフロートを設置した。該フレーム中央部にはφ４５ｍｍの支柱を１本設置し、支柱とフロートとを直接固定し、支柱に垂直に溶接されたＬ字型のアームによって、揺動性担体固定フレームを固定した。
本構造体を、散気板が底部に設置されている標準活性汚泥法の生物処理水槽に投入した。１週間、下水を処理したが、本構造体は、生物処理水槽内部で移動可能、浮遊している状態を保持しつづけ、生物膜の過度な成長による塊の生成は見られなかった。
【００２７】
［比較例１］
幅１ｍ、長さ２ｍの揺動性担体２４枚を３０ｍｍの間隔で平行に１ｍ×１ｍの四角形の揺動性担体固定フレーム枠に固定した。揺動担体固定フレームの４隅には、Ｌ５０のアングルを溶接し、本アングルを脚として自立できるようにした。
本構造体を、散気板が底部に設置されている標準活性汚泥法の生物処理水槽に、水抜きを行った上で、底部の曝気配管にぶつからないように注意しながら投入し、脚が水槽底部に固定されているように設置した。
その後、下水を供給して、７日間、下水処理を行ったが、３日後から、生物膜の過度な成長による塊の生成が、揺動性担体間上部に複数見られた。また、撤去作業時に揺動性担体間の下部両端にも、生物膜の塊が複数個所確認された。
【符号の説明】
【００２８】
１  生物処理槽
２  生物担持体
３  散気管
４  アイナット
５  ナット
６  支柱（固定ネジ部）
７  支柱（フロート耳固定部）
８  フロート固定部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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