(57)【要約】【課題】低コストで汚水処理能力が高く、且つ長期間にわたり安定的に汚水処理を行うことができる濾過装置及び濾過装置を備える汚水処理装置を提供する。【解決手段】本発明の濾過塔内蔵型処理槽1は、物理濾過材21が格納された濾過塔20と、好気性微生物を着床させた浮遊性の担体11又は好気性微生物を固定させた接触材が格納されており濾過塔と連通する好気処理槽10とを備えており、上流側から流入するSS（Suspended Solid）を含む被処理水及び好気処理槽内部のSSを含む被処理水を、濾過塔の上部から下降流で通過させることで濾過塔と好気処理槽を循環させる。被処理水中のSS等を好気処理槽で分解処理すると同時に、被処理水中のSSを濾過塔内の物理濾過材で濾過する。物理濾過性能に優れた物理濾過材、例えば繊維濾過材を用いるため微細なSSを除去することが可能となり、汚水処理能力を向上させることができる。【選択図】図2
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物理濾過材が格納された濾過塔と、
好気性微生物を着床させた浮遊性の担体又は好気性微生物を固定させた接触材が格納されており前記濾過塔と連通する好気処理槽とを備えており、
上流側から流入するSS（Suspended Solid）を含む被処理水及び前記好気処理槽内部のSSを含む被処理水を、前記濾過塔の上部から下降流で通過させることで前記濾過塔と前記好気処理槽を循環させることを特徴とする濾過塔内蔵型処理槽。
【請求項２】
前記物理濾過材が繊維から成ることを特徴とする請求項1に記載の濾過塔内蔵型処理槽。
【請求項３】
前記物理濾過材の下方からエアーを供給することで前記物理濾過材から剥離したSSを前記濾過塔の上部に浮遊させ、被処理水の一部と共に上流側に移動させる逆洗機構を備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の濾過塔内蔵型処理槽。
【請求項４】
前記逆洗機構が、前記濾過塔内の被処理水の水位上昇を検知するセンサースイッチを備えており、前記水位が一定値以上になったときに自動的に逆洗を行うと共に一定期間内の逆洗頻度を記録することを特徴とする請求項3に記載の濾過塔内蔵型処理槽。
【請求項５】
請求項3又は4に記載の濾過塔内蔵型処理槽と、前記濾過塔内蔵型処理槽の上流側でSSを分離貯留する汚泥貯留槽を少なくとも備えており、前記逆洗機構が、前記濾過塔の上部に浮遊したSSを被処理水の一部と共に前記汚泥貯留槽に移動させることを特徴とする汚水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低コストで汚水処理能力が高く、且つ長期間にわたり安定的に汚水処理を行うことができる濾過装置及びこの濾過装置を備える汚水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般家庭等から排出される汚水の浄化処理方法として生物濾過法が知られている。生物濾過法は微生物を着床させた担体を用いて汚水中のSS（Suspended Solid  懸濁物質）等の濾過と分解処理を行う浄化処理方法である。
例えば特許文献１には、固液分離槽や嫌気処理槽を上流側に配置し、好気性微生物を着床させた担体を入れた担体流動槽を下流側に配置し、担体流動槽内の下方からエアーを供給することで好気性微生物にSS等を分解処理（好気性処理）させる技術が開示されている。
また、特許文献２には、担体流動槽を嫌気処理槽の上流側に設け、担体流動槽内の下方からエアーを供給することで、槽内を流動する担体にSS等を接触させて細かく破砕しながら好気性微生物にSS等を分解処理させる技術が開示されている。
また、これら生物濾過工程の下流側に、砂や活性炭等の物理濾過材を充填させた物理濾過塔を配置する技術も知られている。生物濾過後の被処理水を加圧して物理濾過塔を通過させることでSSをより減らすことができる。
図3に従来の汚水処理装置の内部構造を示す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2001-259674号公報
【特許文献２】特開2001-259684号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記従来技術では以下のような問題がある。
すなわち、好気性微生物を着床させた担体を用いる生物濾過法では汚水の濾過効果が必ずしも十分でなく、微細なSSを除去することが難しいという問題がある。
また、生物濾過工程の下流側に更に物理濾過塔を配置する場合は設備の大型化や製造コストの増加という問題がある。
また、担体や物理濾過材に捕捉されたSSを除去するべく定期的に逆洗を行う必要があるが、逆洗直後は担体や物理濾過材から剥離したSSが槽内に拡散するため、一定時間が経過するまで浄化処理を中断しなければならないという問題や、汚水処理装置への汚水の流入が少ない夜間にしか逆洗を行えないという問題があった。
【０００５】
本発明は上記実情に鑑みなされたものであり、低コストで汚水処理能力が高く、且つ長期間にわたり安定的に汚水処理を行うことができる濾過装置及びこの濾過装置を備える汚水処理装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の濾過塔内蔵型処理槽は、物理濾過材が格納された濾過塔と、好気性微生物を着床させた浮遊性の担体又は好気性微生物を固定させた接触材が格納されており前記濾過塔と連通する好気処理槽とを備えており、上流側から流入するSS（Suspended Solid）を含む被処理水及び前記好気処理槽内部のSSを含む被処理水を、前記濾過塔の上部から下降流で通過させることで前記濾過塔と前記好気処理槽を循環させることを特徴とする。
また、前記物理濾過材が繊維から成ることを特徴とする。
また、前記物理濾過材の下方からエアーを供給することで前記物理濾過材から剥離したSSを前記濾過塔の上部に浮遊させ、被処理水の一部と共に上流側に移動させる逆洗機構を備えることを特徴とする。
また、前記逆洗機構が、前記濾過塔内の被処理水の水位上昇を検知するセンサースイッチを備えており、前記水位が一定値以上になったときに自動的に逆洗を行うと共に一定期間内の逆洗頻度を記録することを特徴とする。
本発明の汚水処理装置は、上記濾過塔内蔵型処理槽と、前記濾過塔内蔵型処理槽の上流側でSSを分離貯留する汚泥貯留槽を少なくとも備えており、前記逆洗機構が、前記濾過塔の上部に浮遊したSSを被処理水の一部と共に前記汚泥貯留槽に移動させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明では、被処理水中のSS等を好気処理槽で分解処理すると同時に、被処理水中のSSを濾過塔内の物理濾過材で濾過する。従来のように好気性微生物を着床させた担体を用いる生物濾過と比較して、本発明では物理濾過性能に優れた物理濾過材、例えば繊維濾過材を用いるため微細なSSを除去することが可能となり、汚水処理能力を向上させることができる。
また、従来のように好気処理槽の下流側に物理濾過塔を配置して、加圧した被処理水を通過させる場合と比較して、設備を小型化し、製造コストを抑制できる。
また、従来のように好気処理槽の下流側に物理濾過塔を配置し被処理水を通過させる場合と比較して、汚水処理装置に流入のない時間帯でも被処理水を濾過塔に循環させ濾過効果を得ることができるため、好気処理槽内にSSはほとんど残らない。
【０００８】
物理濾過材として繊維状濾過材を使用することにすれば、微細な繊維にSSが捕捉されやすく、且つ空隙率が大きいためSSの捕捉量が多い。また、逆洗時にSSを剥離させ易く、物理濾過性能と逆洗性能に優れているため、被処理水のSS除去の効率化を図ることができる。生物濾過槽の逆洗は、担体に捕捉したSSを剥離するため圧密した担体充填部を解すように槽内に担体を拡散させる必要があり、同時に捕捉したSSを槽内に拡散させるため逆洗に必要な逆洗水量が大きくSSの分離回収効率が悪い。一方、本発明の濾過塔の容量は生物濾過槽のおよそ1/30〜1/10倍の大きさにすることができるので、逆洗時には繊維を拡散することなく、濾過塔内を上昇するエアーと通過する逆洗水の剪断力でSSが剥離される。逆洗に必要な水量を少なく、捕捉したSSを高濃度な状態で移送することができSS除去の効率化を図ることができる。また、逆洗持に濾過塔内の逆洗水は、既にSSが除去された好気処理槽内の被処理水により逆流し置換されるため、逆洗直後に再び濾過工程を行っても、好気処理槽内のSSは少ない状態を維持できる。
【０００９】
また、水位上昇を検知するセンサースイッチで逆洗のタイミングを検知し、自動的に逆洗するため、被処理水中に含まれるSSの量が多い場合には逆洗を頻繁に行うなど、逆洗の頻度が濾過塔に流入するSS負荷量に追従するよう自動的に増減するよう制御できる。したがって、様々な要因で流入負荷が変動する場合においても、長期間にわたり安定した処理性能を発揮する濾過塔内蔵型処理槽及び汚水処理装置を得られる。
【００１０】
また、記録した逆洗頻度のデータから、上流側の汚泥貯留部に蓄積されたSSの流出状況を逆洗頻度の増加傾向から推察し、汚泥引き出しの必要な時期を予測できる。これまでの技術を用いた汚水処理装置では、定期的な保守点検時にSSを分離貯留する汚泥貯留槽のSSの移流状況を観察して汚泥引き出しが必要と判断された時、又は、設計計算で定められた汚泥貯留期間が経過した時に汚泥を搬出処分する方法が一般的である。本発明では前述の予測を活用することで、汚水処理装置の負荷状況に応じた合理的な汚泥の搬出処分が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】汚水処理装置のうち沈殿分離槽、嫌気濾床槽から成る一次処理槽、濾過塔内蔵型処理槽、処理水槽から成る二次処理槽を模式的に表した図のうち前後方向に沿った縦断面図(a)、濾過塔内蔵型処理槽の濾過塔を分離し模式的に表した図のうち前後方向に沿った縦断面図(b)、及び、前記縦断面図(b)の一次処理水の流入位置を濾過塔上部とした縦断面図(c)
【図２】本発明の汚水処理装置の構造を示す前後方向に沿った縦断面図
【図３】従来技術の汚水処理装置の構造を示す前後方向に沿った縦断面図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の濾過塔内蔵型処理槽及び汚水処理装置の実施形態について説明する。なお、本実施の形態は本発明を実施する際の一例であって、本発明は本実施の形態に限定されるものではない。
図１(a)、(b)及び(c)に示すように、濾過塔内蔵型処理槽1は好気処理槽10、濾過塔20及び逆洗機構30を備える。
好気処理槽10は被処理水を好気性処理するために設けられる。
好気処理槽10の内部には好気性微生物を着床させた浮遊性の担体11が格納され、散気管12から供給されるエアーにより担体11と槽内水が撹拌され好気処理が行われる。担体11としては、例えば直径10〜30mm程度の中空円筒状担体が挙げられるが、これに限定されるものではない。
また、担体11の他に、好気性微生物を固定させた接触材を用いてもよい。
【００１３】
濾過塔20は、上流側から流入するSSを含む被処理水と、好気処理槽10内部のSSを含む被処理水を物理濾過するために設けられる。
濾過塔20の内部には物理濾過材21が格納されており、濾過塔20の下部と好気処理槽10の下部は連通されている。
物理濾過材21としては、繊維から成るもの、特に線径の細い長繊維から成るものを用いることが好ましい。長繊維から成る物理濾過材21としては、ロープの芯の周りに複数の小さなループ繊維を螺旋にモール状加工した組紐や、バイオコード（登録商標  ティビーアール株式会社）を使用することができるが、これに限定されるものではない。また、物理濾過材21として他にも例えば不織布等を用いてもよい。
【００１４】
図１(b)は、一次処理水として上流側から移動する被処理水を好気処理槽10に流入させる場合のフローを示しており、図１(c)では、一次処理水として上流側から移動する被処理水を濾過塔20の上部に流入させる場合のフローを示している。被処理水の流れを各図中に破線で示す。一次処理水のSSが少ない場合は、図１(b)のフローで十分であるが、一次処理水のSSが好気処理槽10内に存在するSSよりも多い場合は、図１(c)のフローの方がSSの除去効率が高い。汚水処理装置2としては後者の方が適している。
【００１５】
図1(b)のフローの場合、上流から好気処理槽10に移動した被処理水は、好気処理槽10で担体11に着床した好気性微生物によりSS等の汚濁物質が好気処理される。
好気処理槽10内の被処理水の一部は、エアリフトポンプ13により汲み上げられ濾過塔20側に移動し、上部から下部へ物理濾過材21を下降流で移動し、この間に物理濾過材21にSSが捕捉される。濾過塔20と好気処理槽10は下部において連通しているので、濾過塔20下部の被処理水は好気処理槽10に戻って循環する。
なお、好気処理槽10内の被処理水の一部は、エアリフトポンプ13により汲み上げられ上流側に移動し、嫌気好気循環法による窒素除去を行うことにしてもよい。
このように、被処理水の大部分は好気処理槽10と濾過塔20の間を循環し、その間にSSの大部分は好気性微生物が着床した担体11と物理濾過材21によって被処理水中から除去され下流に移動する。
【００１６】
逆洗機構30は濾過塔20の物理濾過材21に捕捉されたSSを被処理水の一部と共に上流側に移動させるために設ける。
具体的には、濾過塔20の下部にエアー供給口31を備えており、エアー供給口31から洗浄エアーを噴出させる。洗浄エアーは濾過方向とは逆方向、すなわち物理濾過材21の下方から上方へ移動し、物理濾過材21に捕捉されたSSを剥離させる。剥離されたSSは濾過塔20の上部に移動し、被処理水の一部と共に逆洗排水として移送管32を介して上流側へ移送される。
なお、逆洗機構30が濾過塔20内の被処理水の水位上昇を検知するセンサースイッチ33（例えばフロート式センサースイッチ）を備えることにしても良い。物理濾過材21に捕捉されたSSの量が増えるにつれて濾過抵抗が増加し、濾過塔20内の水位Hが上昇する。そこで、水位が一定値まで上昇したことをフロート式センサースイッチ33で検知し、そのタイミングで逆洗機構30による逆洗をすることにすれば、逆洗をSSの負荷状況に応じた頻度で行うように自動制御できる。また、フロート式センサースイッチ33等により自動的に行われる逆洗の頻度に関するデータは、汚水処理装置2（図2）に付帯する制御盤の記録装置（図示略）に記録される。或いは、通信機器を利用したり例えばクラウドシステムにデータを蓄積したりして監視できるシステムにしてもよい。
【００１７】
処理水槽40は、好気処理槽10内の被処理水を消毒槽50（図2）まで移流する流路として設ける。処理水槽40は予備的な最終固液分離として一定の容量を確保する。
【００１８】
図2に示すように、汚水処理装置2は沈殿分離槽60、嫌気濾床槽61から成る一次処理槽（汚泥貯留槽）と、濾過塔内蔵型処理槽1及び処理水槽40から成る二次処理槽を備える。
被処理水は、まず沈殿分離槽60に供給され、次に移流口から嫌気濾床槽61へ移動する。被処理水は嫌気濾床槽61に充填された濾材の下部から上部に向かい上向流で移動する。
図1(c)のフローの場合、次に、被処理水はエアリフトポンプ62により濾過塔20の上部へ移動する。エアリフトポンプ62の吸い込み口62aをピークカット部63の下端水面に配置し、エアリフトポンプ62により一定の水量を移動させてピークカット部63の容量を利用した流量調整を行う。
濾過塔20の上部に移動した被処理水は濾過塔20内を通過することによりSSが除去され、好気処理槽10内へ移動する。好気処理槽10内では被処理水に残存する汚濁物質が、微生物が着床した担体11により好気処理される。好気処理槽10内の一部の被処理水はエアリフトポンプ64により濾過塔20の上部に移動し、濾過塔20と好気処理槽10内を循環することで、好気処理槽10内で生成するSSについても濾過塔20により除去される。また、濾過塔20の上部へ移動する循環水（被処理水）の一部を、上流側の沈殿分離槽60に移動させ、嫌気好気循環法による窒素除去を行うことにしてもよい。
図2では逆洗機構30の逆洗排水の移動手段としてエアリフトポンプ65の吸い込み口65aを濾過塔20の上部に配置し、吐出口65bを移送管32に接続する構造例を示している。
このようにして、濾過塔内蔵型処理槽1で清澄となった被処理水は好気処理槽10下部の移流口から処理水槽40へ送られ、消毒槽50で消毒され放流水として汚水処理装置2の外部に放流される。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
本発明は、低コストで汚水処理能力が高く、且つ長期間にわたり安定的に汚水処理を行うことができる濾過装置及びこの濾過装置を備える汚水処理装置であり、産業上の利用可能性を有する。
【符号の説明】
【００２０】
H 水位
1 濾過塔内蔵型処理槽
2 汚水処理装置
10 好気処理槽
11 担体
12 散気管
13 エアリフトポンプ
20 濾過塔
21 物理濾過材
30 逆洗機構
31 エアー供給口
32 移送管
33 センサースイッチ
40 処理水槽
50 消毒槽
60 沈殿分離槽
61 嫌気濾床槽
62 エアリフトポンプ
62a 吸い込み口
63 ピークカット部
64 エアリフトポンプ
65 エアリフトポンプ
65a 吸い込み口
65b 吐出口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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