(57)【要約】【課題】担体処理槽における担体濾過層での濾過機能を高くしながら、逆洗によりその濾過機能を維持しやすい汚水処理装置を提供すること。【解決手段】多数の担体Ｃ１，Ｃ２を積層した担体濾過層Ｅ２１、Ｅ２２を設け、被処理水を濾過処理可能に構成してある担体処理槽Ｅ２を備え、水より比重の小さな材質の第一の担体Ｃ１の多数を、前記担体処理槽Ｅ内に浮上積層させて第一の担体濾過層Ｅ２１を形成し、水より比重の大きな材質の第二の担体Ｃ２の多数を、前記担体処理槽Ｅ内に堆積積層させて第二の担体濾過層Ｅ２２を形成してある【選択図】                図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の担体を積層した担体濾過層を設け、被処理水を濾過処理可能に構成してある担体処理槽を備えた汚水処理装置であって、
水より比重の小さな材質の第一の担体の多数を、前記担体処理槽内に浮上積層させて第一の担体濾過層を形成してあるとともに、
水より比重の大きな材質の第二の担体の多数を、前記担体処理槽内に堆積積層させて第二の担体濾過層を形成してある汚水処理装置。
【請求項２】
前記担体を前記担体処理槽内で流動させる担体流動装置を設けた請求項１に記載の汚水処理装置。
【請求項３】
前記担体濾過層に散気する散気装置を設けて前記担体流動装置を構成してある請求項２に記載の汚水処理装置。
【請求項４】
前記担体濾過層の堆積高さが前記担体処理槽内の被処理水水位高さの１／２以下である請求項１〜３のいずれか一項に記載の汚水処理装置。
【請求項５】
前記担体処理槽の水面下に前記第一の担体濾過層を形成するとともに、前記担体濾過層に上方側から被処理水を分散供給する被処理水散水管を設けた請求項１〜４のいずれか一項に記載の汚水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多数の担体を積層した担体濾過層を設け、被処理水を濾過処理可能に構成してある担体処理槽を備えた汚水処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の汚水処理装置としては、前記担体として水よりやや比重の小さな第一の担体を水処理槽内に浮上積層させ、担体濾過層を形成してあるものが知られている。
一方、前記担体として水よりやや比重の大きな第二の担体を水処理槽内に沈降堆積積層させ、担体濾過層を形成してあるものも知られている。
このような担体濾過層は、移流する被処理水を生物濾過し、前記担体に付着した微生物膜により、被処理水を清浄にする機能を有する。また、被処理水注に含まれる固形成分を除去することができ、活性汚泥処理等の微生物処理に供した後の被処理水を清浄にする役目を担う。この担体濾過層で不要になった微生物膜や濾過された固形成分（以下これらを単に固形成分と称する）は、前記担体を逆洗することによって、前記担体から剥離除去され、再度微生物処理されたり、余剰汚泥として引き抜き可能に貯留されたりする。この際担体を逆洗するには、通常前記担体濾過層中に設けられた散気管等からの気泡供給による。
尚、水より比重の小さな担体をあわせて担体処理槽に用いられている場合があるが（特許文献１参照）、散気等により槽内を流動させるべく用いられるのみであって、このような担体を、ともに濾過層に形成することは考えられていない。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−１４７０９５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような汚水処理装置に設けられる担体濾過層は、担体が上方に浮上あるいは下方に沈降することにより層状に堆積し、担体濾過層を形成する。前記担体濾過層が形成されると、前記被処理水中に含まれる固形成分は、前記担体濾過層において担体に捕捉されて濾過される。しかし、濾過された固形成分は前記担体同士の間に捕捉されたままの状態で保持されるため、前記担体同士の間にわたって接触した状態のまま固化しやすい。そのため、前記担体同士を一体に固化させてしまい大きな塊となりやすい。すると、前記担体は、個々には、動きにくくなるので、全体としてほぐれず、その担体同士の間に保持された固形成分は、前記担体から剥離しにくくなる。そのため、上述の逆洗の効果が現れにくくなり、前記担体濾過層が全体として目詰まりを起こしやすくなる。
目詰まりがおきる傾向にあると、前記担体濾過層を介しての被処理水の流れは悪くなる。すると、前記担体処理槽内での被処理水の流れや汚泥の濾過に偏りが生じる。その結果、被処理水が十分に浄化されなかったり、担体濾過層の濾過機能が不十分になったりする。
また、このような状況を回避するために、前記担体濾過層を保守点検する場合、前記担体が上方に浮上積層していると、担体処理槽上部側から容易に点検することができるため、その担体濾過層に固形成分が付着して蓄積されている状況が確認でき、このような固形成分を除去するような保守作業も容易に行える。そのため、前記担体同士が固形成分の付着に従って一体化し、固まるという不都合がおきにくくなり、担体処理槽内における濾過機能を高く維持することができる。
しかし、前記担体が浮上しているだけでは、流動しやすく、密には積層されにくいため、大量の担体を用いなければ十分な生物濾過機能が発揮されにくいという問題があり、さらに、大量の担体を逆洗流動させるためには、大容量の気泡を供給する必要がある。
一方、前記担体は担体処理槽の下方に沈降していると、担体濾過層を目視することが困難であるため、容易に点検することは困難である。
また、いずれの場合であっても、効率よく逆洗するために、前記担体濾過層に大容量の気泡を供給したり、頻繁に逆洗したりすると、前記担体処理槽の水位が気泡により変動して安定しにくくなったり、運転費が嵩んだりするという問題もある。
【０００５】
従って、本発明の目的は、上記欠点に鑑み、担体処理槽における担体濾過層での濾過機能を高くしながら、逆洗によりその濾過機能を維持しやすい汚水処理装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するための本発明の汚水処理装置の特徴構成は、
多数の担体を積層した担体濾過層を設け、被処理水を濾過処理可能に構成してある担体処理槽を備え、
水より比重の小さな材質の第一の担体の多数を、前記担体処理槽内に浮上積層させて第一の担体濾過層を形成してあるとともに、
水より比重の大きな材質の第二の担体の多数を、前記担体処理槽内に堆積積層させて第二の担体濾過層を形成してある点にある。
また、前記担体を前記担体処理槽内で流動させる担体流動装置を設けることが好ましく、
前記担体濾過層に散気する散気装置を設けて前記担体流動装置を構成してあることが好ましい。
また、前記担体濾過層の堆積高さが前記担体処理槽内の被処理水水位高さの１／２以下であることが好ましく、
前記担体処理槽の水面下に前記第一の担体濾過層を形成するとともに、前記担体濾過層に上方側から被処理水を分散供給する被処理水散水管を設けてあれば、尚良い。
【０００７】
〔作用効果〕
つまり、多数の担体を積層した担体濾過層を設け、被処理水を濾過処理可能に構成してある担体処理槽を備えた水処理装置は、多数の担体を逆洗するだけで再生し濾過機能を維持できるため、高度水処理に適した担体処理槽を形成する。
前記担体を水より比重の小さな材質から形成すると、その担体は水に浮き、前記担体処理槽の上方に浮上する。すると、前記担体処理槽の上方に第一の担体が多数集合して第一の担体濾過層を形成されられる。
【０００８】
尚、第一の担体濾過層における担体濾過の場合、被処理水を上から下方向に濾過する構成とすると、濾過された固形成分は主に担体濾過層の上面に保持されることになり、点検作業が容易になる。また、第一の担体は、下方側にに動きやすい構成であることと、被処理水の流れが、その担体を下方に動かす方向であることとにより、被処理水の濾過時に前記担体は、常時振動させられていることになる。そのため、固形成分が付着した担体は、隣接する担体と一体化しにくく、また、固形成分が多く付着して比重が大きくなった担体が担体濾過層の下部に移動するとともに、固形成分のあまり付着していない新たな担体が担体濾過層の上部に移動するという担体の緩やかな循環が期待でき、固形成分の濾過機能が高く維持されやすいものと考えられる。
【０００９】
逆に、下から上方向に濾過する構成としてあれば、固形成分を濾過しながらも、濾過された固形成分が前記担体から剥離した場合に、下方に落下しやすくなるために、後述の第二の担体濾過層で剥離した固形成分を再度捕捉することができる。そのため、前記第一の担体濾過層内には、固形成分が蓄積されにくくなり、また、濾過された被処理水に剥離した固形成分が混入する虞も少なくなると考えられる。
【００１０】
さらに、水より比重の大きな第二の担体の多数を前記担体処理槽内に堆積積層させてなる第二の担体濾過層を先の担体濾過層とは別に備えてあるので、前記担体処理槽内で被処理水が上昇、下降いずれの方向に通過する場合でも担体濾過層を２度通過することになる。前記被処理水から固形成分を濾過するために必要な担体濾過層厚みは、被処理水の水質によって決まるが、この厚みを２層に分けて確保することになると、一層あたりの厚みを小さく設定することができ、一層あたりの濾過抵抗を小さくできる。また、捕捉される固形成分の付着位置が分散されるので目詰まりがおきにくく、被処理水の流れが円滑になる。従って、担体濾過層全体としても、少ない担体で十分な生物濾過機能を発揮させることができることになり、その担体を逆洗、再生する場合であっても大きな動力等を要さない。従って、被処理水の処理効率が高く維持されやすく、また、前記担体処理槽の保守点検の省力化が図れる。
【００１１】
また、前記担体を前記担体処理槽内で流動させる担体流動装置を設けてあれば、その担体流動装置により、担体を流動させるだけで担体同士の衝突を促し、その担体から固形成分を剥離させることができる。また、剥離された汚泥は、通常比重が水より大きいので沈殿し、沈降堆積させた担体濾過層に比べて、剥離させられた汚泥が担体に再付着するおそれが少ない。従って、前記担体濾過層の濾過機能は、容易に回復され、長期使用に際しても安定した機能を維持することができる。
【００１２】
前記担体濾過層に散気する散気装置を設けて前記担体流動装置を構成してあると、散気により流動させられるので少ない動力で上述の高い効果を発揮する。また、散気装置によると、気泡の衝突により前記担体から固形成分を剥離する効果を奏し、効率よく前記担体を再生させられる。
尚、剥離された固形成分は、担体処理槽内に循環させられるので、再度生物処理、汚泥引き抜き処理等を行う場合にも、移送しやすい形態とできる。
【００１３】
尚、上述の場合、上から下方向に被処理水を濾過すると、最初に固形成分の除去が行われ、固形成分が主に付着する担体濾過層が上に位置することになるので、保守点検作業が容易に行えて好都合である。またこの場合、上部に形成された第一の担体濾過層から固形成分剥離しても下方の第二の担体濾過層で、その固形成分を再度捕捉することができる。そのため、精密な固形成分濾過が可能になる。
【００１４】
また、前記担体濾過層の堆積高さは、逆洗時に担体を流動させるに十分なスペースが確保する意味から、前記担体処理槽内の被処理水水位高さの概ね１／２以下とすることが好ましく、本発明の担体濾過層においては、第一、第二の担体濾過層を比較的少ない担体量で、十分な機能を付与しやすいことから、この設定寸法を実現しやすく、前記担体濾過層の形成されない中間空洞部が前記担体の逆洗時の担体の膨張、流動スペースとして活用できるようになるため、保守が効率よく行え、運転費等の低減を図ることができる。
【００１５】
また、前記第一の担体濾過層を前記担体処理槽の水面下に形成するとともに上方側から被処理水を分散供給する被処理水散水管を設けてあると、前記担体濾過層に供給される被処理水は、前記担体濾過層の全体にまんべんなく供給されることになる。すると、被処理水が一箇所に集中して供給されると、前記担体濾過層の一部のみに固形成分が集中して付着し、担体の目詰まり一体化を起こしやすくなるのに対して、濾過層が全体的に均一に利用されることになって、担体の目詰まり、一体化が起こりにくくなるので好ましい。また、担体濾過層に供給される被処理水が分散され、一箇所に集中しにくいので、前記担体処理槽の水面下に担体濾過層が形成されているにもかかわらず、担体濾過層の一部が、水流により常時循環させられてしまい、濾過機能を発揮しにくくなるという不都合も回避することができる。尚、担体の浮上を規制する支持部材を水面下に設けると、前記担体処理槽の上部に担体の浮上を制限する担体支持部を設け、前記担体支持部下方側に前記担体濾過層を形成してあると、前記担体は浮上して前記担体支持部で保持されるため、担体が大きく偏って堆積することがないようにガイドできる。そのため、このような担体支持部により、担体に対する固形成分の集中をさけることも考えられるが、この場合、担体支持部材等によって、担体が目視しづらくなるなどして、メンテナンスの利便性が低下したり、その支持部材自体に目詰まりが生じるという不都合が生じやすくなるものと考えられる。そこで、前記第一の担体濾過層を前記担体処理槽の水面下に形成してあると、前記担体処理槽の水面下に担体濾過層が形成されていると、このような不都合も生じにくくなる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、本発明の汚水処理装置は、担体処理槽Ｅを備えてなる浄化槽を構成している。前記浄化槽は、上流側から、嫌気濾床槽第一室、第二室Ｎ１、Ｎ２、担体処理槽Ｅ、処理水槽Ｔを被処理水がこの順に移流するように設けてある。
【００１７】
前記嫌気濾床槽第一室Ｎ１は、被処理水の原水の流入を受けて貯留する水処理室にハニカムネット状の嫌気濾床Ｆ１を内装して構成してある。また、前記水処理室には、一旦貯留した被処理水を定量的に前記嫌気濾床槽第二室Ｎ２へ移送するエアリフトポンプＡ１を立設して内装してある。
【００１８】
前記嫌気濾床槽第二室Ｎ２は、前記嫌気濾床槽第一室Ｎ１からの被処理水を受けて一時貯留するとともに嫌気的に生物処理して浄化する嫌気濾床Ｆ２を、多数のかご状の担体から構成して設けてある。また、前記嫌気濾床第二室Ｎ２と前記担体処理槽Ｅとの間を仕切る隔壁Ｗ２には、被処理水を通過させる移流口Ｗａを設けてあるとともに、その移流口Ｗａから移流する被処理水量を、前記嫌気濾床槽第二室Ｎ２の水位に応じて抑制するための流量抑制板Ｗｂを設けて構成してある。
前記嫌気濾床槽第一室Ｎ１に流入した被処理水のうち、被処理水の異常流入に伴って、前記嫌気濾床槽第一室、第二室Ｎ１，Ｎ２を仕切る隔壁Ｗ１を越えて前記嫌気濾床槽第二室Ｎ２に流入した被処理水は、前記流量抑制版Ｗｂにより前記担体処理槽Ｅへの流入が抑制され、徐々に移流することになるから、前記嫌気濾床槽第一室、第二室Ｎ１，Ｎ２内に貯留され、被処理水の定常的に被処理水が移流されるように流量調整する機能を果たす。
【００１９】
前記担体処理槽Ｅは、散気により流動させられる短パイプ状の担体Ｃとともに、被処理水を好気的に処理する担体流動部Ｅ１と、前記担体流動部Ｅ１で好気的に処理された被処理水を生物濾過する担体濾過部Ｅ２とから構成してある。
前記担体Ｃは、比重１．０８程度のものを用い、前記担体流動部Ｅ１の容積のほぼ２５〜３５％の容積を占める量充填しておく。尚、前記担体Ｃは、前記担体流動部Ｅ１の上下に設けられるネット状の担体支持部Ｓ１，Ｓ２により、前記担体流動部Ｅ１から外部に流出せず、かつ担体流動部Ｅ１の内部で良好に流動できるように保持されている。
【００２０】
前記担体流動部Ｅ１では、散気装置Ｄにより供給される気泡により、被処理水を汚泥とともに流動させ好気的に生物処理する。生物処理を受け清浄になった被処理水は、エアリフトポンプＡ２により担体濾過部Ｅ２に移送される。
前記エアリフトポンプＡ２は、前記担体流動部の上方から下方にわたって延設される縦管Ａ２１と、その縦管上部に設けられた計量升Ａ２２と、その計量升Ａ２２に揚水された被処理水を隣接する担体濾過部Ｅ２に移送させるための横管Ａ２３とからなる。
エアリフトポンプＡ２により前記担体濾過部Ｅ２に移流する被処理水は、担体濾過部Ｅ２上部に設けられた被処理水散水管Ｂにより、定量的に前記担体濾過部Ｅ２の上面に分散供給される。
【００２１】
前記担体濾過部Ｅ２は、上方から供給される被処理水を受け、濾過済みの被処理水を下部の処理水移流部Ｅ２３より処理水槽Ｔに移流させられる水処理室に多数の短パイプ状の担体Ｃ１，Ｃ２を収容して構成してある。前記水処理室は、収容される前記処理水移流部Ｅ２３のやや上側にネット状の担体支持部Ｓ３を設け、隣接する水処理室への担体Ｃ１，Ｃ２の流出を抑制している。
【００２２】
前記担体は、比重０．９８程度の水より軽い第一担体Ｃ１および比重１．０８程度の水より重い第二担体Ｃ２を備え、水面と担体支持部Ｓ３に挟まれた担体濾過部Ｅ２内のほぼ２０〜２５％の容積を占める量を充填しておく。
これにより、前記担体流動部Ｅ２には、水面の下方に前記第一担体Ｃ１の浮上堆積した第一担体濾過層Ｅ２１が形成されるとともに、下側の担体支持部Ｓ２上に第二担体Ｃ２の沈降堆積した第二担体濾過層Ｅ２２を形成する。
通常は、前記第一、第二担体濾過層Ｅ２１，Ｅ２２は、担体Ｃ１，Ｃ２が堆積した状態で、供給された被処理水を生物濾過する。生物濾過により清浄化された被処理水は、処理水として処理水槽Ｔへ移流させられるとともに、前記第一、第二担体濾過層Ｅ２１，Ｅ２２を構成する第一、第二担体Ｃ１，Ｃ２には、生物濾過により固形成分が付着する。
前記担体濾過部Ｅ２には、それぞれの担体濾過層Ｅ２１，Ｅ２２に堆積した第一、第二担体Ｃ１，Ｃ２に気泡を供給して前記担体濾過部Ｅ２内に流動させ、前記第一、第二担体Ｃ１，Ｃ２を流動させてほぐし、さらに、第一、第二担体Ｃ１，Ｃ２同士の衝突等により付着した固形成分を剥離除去させ再生させられる第一、第二散気装置Ｄ１，Ｄ２を設けて担体流動装置を形成してある。尚、前記第一散気装置は、前記第一担体濾過層のやや下方側に設けることが好ましい。
前記第一、第二担体Ｃ１，Ｃ２の堆積高さは前記担体濾過部Ｅ２の高さの４０〜５０％となっているので、前記担体流動装置のうち、前記第二散気装置Ｄ２からの散気により、容易にかつ効率よく流動させられ、第一、第二担体濾過層Ｅ２１，Ｅ２２を構成する第一、第二担体Ｃ１，Ｃ２を逆洗して再生させ、生物濾過効率を常に高く維持できるものとしてある。また、前記担体濾過部Ｅ２では、被処理水が上方から下方に濾過される構成となるので、前記固形成分は前記第一担体濾過層で優先的に捕捉される。そのため、前記第一散気装置Ｄ１を作動させると、前記第一担体濾過層のみを優先的に逆洗して再生することができ、前記担体濾過部Ｅ２を長期的に安定運転するのに役立てられる。また、このような構成により被処理水浄化機能が大きく向上し、硝化機能が高くなる。また、従来、第一、第二担体濾過層のいずれか一方しか備えない担体処理槽を用いてで運転されていた汚水処理装置では、透視度３０〜３５ｃｍ、ＢＯＤ１５〜２０ｍｇ／Ｌ、ＣＯＤ３０ｍｇ／Ｌ程度にしか浄化することができなかった被処理水を、上述の本発明の汚水処理装置で処理すると、透視度４５〜５０ｃｍ、ＢＯＤ５〜１０ｍｇ／Ｌ、ＣＯＤ１５ｍｇ／Ｌ程度にまで浄化できることがわかり、きわめて高度な水処理が可能であることがわかった。
【００２３】
また、前記第一、第二担体濾過層Ｅ２１，Ｅ２２の下方から被処理水を揚水するエアリフトポンプＡ３を設けて、前記担体濾過層Ｅ２１，Ｅ２２の再生により発生した固形成分等を嫌気濾床槽第一室Ｎ１に返送可能に構成してある。
前記エアリフトポンプＡ３は、前記担体濾過部Ｅ２の上方から前記担体濾過部Ｅ２の下方にまで延設される縦管Ａ３１と、その縦管Ａ３１上部に設けられた計量升Ａ３２と、その計量升Ａ３２に揚水された被処理水を前記嫌気濾床槽第一室Ｎ１に移送させるための横管Ａ３３とを備える。また、さらに余剰に揚水される被処理水を前記エアリフトポンプＡ２の計量升に返送する横管Ａ３４を備え、常時被処理水が循環させられる構成としてある。
これにより、前記エアリフトポンプＡ３は、常時濾過済の処理水を揚水するとともに、その処理水を前記嫌気濾床槽第一室Ｎ１に返送して脱窒をはかる。さらに、前記処理水中の窒素含有量を低下させるとともに、一部を前記担体濾過部Ｅ１に返送して濾過された処理水の再濾過を繰り返し、被処理水中からの固形成分の除去がより有効に行われる。また、担体濾過層Ｅ２１，Ｅ２２の逆洗時には、逆洗により発生した剥離汚泥等を急速に揚水返送することによって、固形成分のほとんどすべてが嫌気濾床槽第一室Ｎ１に返送され、処理水槽Ｔに固形成分が移流するのを防止する。
【００２４】
前記第一、第二担体濾過層Ｅ２１，Ｅ２２を通過した処理水は、処理水移流部Ｅ２３を経て処理水槽Ｔに移流する。前記処理水槽Ｔでは、被処理水を一時貯留しつつ、前記担体処理槽Ｅで除去しきれなかった被処理水中の固形成分を沈殿させ、上澄液のみを前記処理水槽Ｔ上部に設けられた消毒部Ｑを介して消毒した後、汚水処理装置外部に放流させられるように構成してある。
【図面の簡単な説明】
【図１】浄化槽の縦断側面図
【図２】浄化槽の要部縦断正面図
【図３】浄化槽の要部横断平面図
【図４】浄化槽の要部縦断斜視図
【符号の説明】
Ｃ１    第一担体
Ｃ２    第二担体
Ｅ２    担体処理槽
Ｅ２１  第一担体濾過層
Ｅ２２  第二担体濾過層
【図１】
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【図２】
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【図３】
2004223417.tif 000005
【図４】
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