(57)【要約】【課題】従来の高度処理をさらに高度化するために処理を集約化して装置コスト、操業コストの増大を最小限の範囲に留め処理水質の向上を図る。【解決手段】ろ過床上に貯水層を有する上向流砂ろ過装置を用い、貯水層中に気泡発生装置を設け、原水をろ過床下部に導入し、空気を気泡として貯水層中に吹き込む。気泡発生装置から吹き込む気泡は、平均径を１００μｍ以下とすることが望ましい。脱窒などの目的には、原水を適量のメタノールとともに前記ろ過床下部に導入するとよく、殺菌やＳＳ成分の除去には気泡発生装置からオゾン含有気体を気泡として貯水層中に吹き込むとよい。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ろ過床上に貯水層を有する上向流砂ろ過装置において、前記の貯水層中に気泡発生装置を設けたことを特徴とする汚水の高度処理装置。
【請求項２】
前記の気泡発生装置にオゾンガスを供給するオゾン発生層を備えたことを特徴とする請求項１に記載の汚水の高度処理装置。
【請求項３】
前記の上向流砂ろ過装置が、上向流移床式連続砂ろ過装置であることを特徴とする請求項１又は２に記載の汚水の高度処理装置。
【請求項４】
ろ過床上に貯水層を有する上向流砂ろ過装置を用い、前記の貯水層中に気泡発生装置を設け、原水をろ過床下部に導入し、空気を気泡として貯水層中に吹き込むことを特徴とする汚水の高度処理方法。
【請求項５】
前記の気泡発生装置から吹き込む気泡の平均径を１００μｍ以下とすることを特徴とする請求項４に記載の汚水の高度処理方法。
【請求項６】
原水を適量のメタノールとともに前記ろ過床下部に導入することを特徴とする請求項４又は５に記載の汚水の高度処理方法。
【請求項７】
気泡発生装置からオゾン含有気体を気泡として貯水層中に吹き込むことを特徴とする請求項５又は６に記載の汚水の高度処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、下水処理水、し尿処理水、産業排水、廃棄物埋立地浸出水、浄水処理などにおける排水の主に高度処理に使用する装置もしくは方法に関する。
なお、本発明において「原水」は、本発明によって処理される下水処理の二次処理水などの被処理水を、「処理水」は本発明による処理を施された水をいう。「高度処理」は、下水処理における標準活性汚泥法などの二次処理では不十分であるとして二次処理に次いで行う水処理、下水以外の水に対しても前記水処理に準ずる処理をいう。
【０００２】
【従来の技術】
高度処理法では、固形分（ＳＳ成分）を除去するために固定床式や移動床式の砂ろ過が多く用いられている。ところで最近、さらに各種の高度な処理水質が求められるようになり、殺菌、消毒処理が必要な場合には、別途、次亜塩素酸、紫外線、オゾンなどによる処理が、また、脱窒処理が必要な場合には、二次処理を含めたいわゆるＡ２Ｏ法や、既設下水処理装置の二次処理水をさらに高度に処理する固定床式や移動床式の砂ろ過を用いたメタノール添加法などが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、高度処理法を施した処理水に対して従来のように単純に殺菌処理、脱窒処理、ＳＳ成分の除去を行うため必要な装置を組み合わせたのでは、装置が大規模になって好ましくない。本発明は、従来の高度処理をさらに高度化するために処理を集約化して装置コスト、操業コストの増大を最小限の範囲に留め処理水質の向上を図ることを課題に研究の結果、完成したものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記の課題を解決するために、ろ過床上に貯水層を有する上向流砂ろ過装置において、前記の貯水層中に気泡発生装置を設けたことを特徴とする汚水の高度処理装置を提供する。使用目的によっては、前記の気泡発生装置にオゾンガスを供給するオゾン発生器を備えさせるとよい。また、上向流砂ろ過装置として、上向流移床式連続砂ろ過装置が好適である。
【０００５】
さらに、本発明は、ろ過床上に貯水層を有する上向流砂ろ過装置を用い、前記の貯水層中に気泡発生装置を設け、原水をろ過床下部に導入し、空気を気泡として貯水層中に吹き込むことを特徴とする汚水の高度処理方法を提供する。前記の気泡発生装置から吹き込む気泡は、平均径を１００μｍ以下とすることが望ましい。通常、脱窒などの目的には、原水を適量のメタノールとともに前記ろ過床下部に導入するとよく、殺菌やＳＳ成分の除去には気泡発生装置からオゾン含有気体を気泡として貯水層中に吹き込むとよい。
【０００６】
【発明の実施の形態】
すなわち、本発明は、砂ろ過床上面の貯水層中に微細気泡発生装置を設け、空気もしくはオゾン含有気体を微細気泡として水中に吹き込むことにより、ＳＳ成分の除去、殺菌、脱窒における再曝気などに顕著な効果を奏することが見出されたことによって完成されたものである。
【０００７】
図１を参照して本発明の実施形態を具体的に例をあげつつ説明する。図１は、本発明にかかる汚水の高度処理装置の一例を示すフローシートであって、上向流砂ろ過器としてはろ過と逆洗とを並行して実施できる、上向流移動床式連続砂ろ過器を用いている。原水は、原水供給管１から上向流移動床式連続砂ろ過器２のろ過床底部に導入されるが、必要によりメタノール供給管３を設け、メタノールを脱窒のための水素供与体として原水と共に砂ろ過器２に導入する。
【０００８】
図１に例示された上向流移動床式連続砂ろ過器２について簡単に説明する。本砂ろ過器２は、底部がロート状の筒型容器をろ過槽４とし、ろ材の砂を適量充填してろ過床５を形成する。ろ過槽４の下部から供給された原水は、ろ過床５中を上方に向かって、すなわち上向流になって通過し、ＳＳ成分がろ過、分離される。ろ過床５中を通過したろ過水は、ろ過床上において貯水層６を形成しオーバーフローして処理水導出管７から取り出される。本発明においては、貯水層６中に気泡発生装置８を設け、空気配管９から供給される空気を微細気泡として貯水層中に吹き込む。必要によりオゾン含有気体を吹き込めるようにオゾン発生器１０を接続しておく。
【０００９】
一方、ろ過床５中には、ろ過床下部からろ材を吸引・上昇させるためのエアリフト管１１を挿入し、エアリフト空気配管１２を介してエアリフト管１１の下部から空気を吹き込む。ろ材の砂は、エアリフトに吸引されてエアリフト管１１中を空気とともに上昇しながら空気と水とで洗浄される。エアリフト管１１の上端には分離器１３が設けられ、上昇空気と、同伴する洗浄排水及び砂とが分離される。分離された砂は汚濁物質とともにサンドウオッシャー１４へと沈降する。サンドウオッシャー１４下部からは、ろ過床５を通過したろ過水の一部が洗浄水として導入され上向流になって、沈降する砂と向流接触し、砂と汚濁物質とを分離し、砂をろ材として再生させる。再生されたろ材は、サンドウオッシャー１４からろ過床５の表面に沈降し元のろ過床５に循環される。汚濁物質は上向水に同伴してサンドウオッシャー１４内を上方へと移動し、前記の洗浄排水とともに排水管１５からろ過器２外に排出される。ろ過と洗浄とを交互に切替操作することなく、常時、連続定量的にろ材が洗浄されている。
【００１０】
本発明において発生させる供給気体の気泡径が重要である。とくに発生させる気泡の平均径は１００μｍ以下が好ましい。気液の接触面積が大きくなるばかりではなく、微細気泡であるため貯水層での滞留時間が長く、オゾンの溶解効率を１００％近くにまで向上させることができる。その結果、少ないオゾン注入率でＳＳ成分の除去、および殺菌効果を顕著に高めることができる。従来問題であった砂ろ過器上部において生成する生物膜や雑菌は生成段階で抑制され、殺菌のみではなくＳＳ成分の除去効果が相乗的に向上する。夏期に発生しやすい藻類の発生防止効果も大きい。
【００１１】
気泡発生装置としてとくに制限はないが、発生させる気泡の平均径は１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下で目詰まりしない構造がよい。マイクロバブル発生装置や水中投込式のミキシング装置を利用することができる。例えば、マイクロバブラー（野村電子工業（株）製）などが市中で容易に入手可能である。なお、本発明において気泡径は、カメラ等による撮影及び画像解析によって測定した平均径の値である。
【００１２】
また、再曝気のため気泡発生装置から吹き込む気体量は、原水の性状、例えばＤＯ濃度、ＢＯＤなどによって異なるが、一般的には水／気体の比率範囲が１〜１００程度であればよく、１０〜２０の範囲であればより好ましい。メタノールの添加量は、原水中のＤｏ、Ｎ−ＮＯ３含有量にもよるが、通常、硝酸製窒素濃度の３倍程度を目途に添加すればよい。オゾンガスの注入率は、一般的には水１リットル当たり１〜５０ｍｇの範囲が、殺菌を目的とする場合には１〜５ｍｇの範囲が好ましい。
【００１３】
【実施例】
次に図１に示したのと同じシステムの実験装置を用い、本発明の効果を実験によって具体的に確認したので説明する。気泡発生装置には、前記のマイクロバブラーを使用した。
実施例１
下水処理場の二次処理水を原水として３００ｍ３処理した。オゾンを被処理水１リットル当たり３ｍｇの割合で気泡発生装置から貯水層中に吹き込み、被処理水と再曝気ガスとの供給比率を２０に設定して処理を行った。原水および処理水の不純物量を測定したので測定結果を次に示す。
【００１４】
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実施例２
被処理水１リットル当たりのオゾン吹込量を被処理水１リットル当たり３０ｍｇとした以外は、実施例１と同様の条件で実験を行った。原水および処理水の不純物量を測定したので測定結果を次に示す。
【００１５】
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【００１６】
【発明の効果】
本発明を利用し、気泡発生装置からオゾンを貯水層に吹き込むことによって一つの装置を用いＳＳ成分の除去と殺菌とを同時に実施できる。さらに、メタノール添加の脱窒方法では気泡発生装置から空気を吹き込んで再曝気することができ、あるいは気泡発生装置からオゾンを吹き込めば、有機物の分解とＳＳ成分の除去と殺菌とを実施することが可能である。気泡発生装置から適量のオゾンを注入して処理水中のＣＯＤ成分や環境ホルモンを分解除去することも期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態例を示す概略フローシート
【符号の説明】
１：原水配管　　　　　　　　　　２：上向流移床式連続砂ろ過器ろ過槽
３：メタノール供給管　　　　　　４：ろ過槽
５：ろ過床　　　　　　　　　　　６：貯水層
７：処理水導出管　　　　　　　　８：気泡発生装置
９：空気配管　　　　　　　　　１０：オゾン発生器
１１：エアリフト管　　　　　　　１２：エアリフト空気配管
１３：分離器　　　　　　　　　　１４：サンドウオッシャー
１５：排水管
【図１】
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