(57)【要約】【課題】濾過体の設置効率が良く設置面積が増大せず、設置場所が狭い施設においても設置できる生物反応槽を用いる生物処理方法を提供する。【解決手段】生物反応槽１と、前記生物反応槽１内下部に配設された、生物反応に必要な酸素を供給するための散気手段２と、生物反応槽１内に配設された、活性汚泥粒子を通過させながら濾過を行うための活性汚泥粒子の付着物層を表面に形成させた濾布を備えた濾過体３Ｄ〜３Ｉとを用いる生物処理方法において、濾過体３Ｄ〜３Ｉが前記散気手段２の上方に配設され、前記散気手段から発生する気泡径が０．１〜２ｍｍである生物処理方法とした。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生物反応槽と、
前記生物反応槽内下部に配設された、生物反応に必要な酸素を含有した気体を供給するための散気手段と、
生物反応槽内に配設された、活性汚泥粒子を通過させながら濾過を行うための活性汚泥粒子の付着物層を表面に形成させた濾布を備えた濾過体と、
を用いる生物処理方法において、
濾過体が前記散気手段の上方に配設され、前記散気手段から発生する気泡径が０．１〜２ｍｍであることを特徴とする生物処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は生物処理方法に係り、特に、下水処理において生物反応槽内に浸漬配置した濾過体により生物汚泥を効率的に分離して生物処理する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
濾布を備える濾過体を生物反応槽内に浸漬配置し、この濾過体の濾布を通過した濾過水を処理水として取り出すことで、生物汚泥を固液分離する生物処理方法が従来から知られている（例えば特許文献１参照。）ので、以下に前記従来の生物処理方法について前記生物反応装置の断面図である図５を参照して説明する。
【０００３】
生物反応槽１内の一側部に生物反応に必要な空気等の酸素含有気体を供給するための散気管７０２が設けられ、他側部に濾過体３が図の紙面直交方向に複数個（例えば３個）設けられている。この生物反応槽１においては、生物反応槽１の水位よりも処理水槽５の水位を低水位とし、この水頭差ΔＨを駆動力として濾過を進行させる。
【０００４】
この濾過体３は不織布等の濾布を備える平板型濾過ユニットが鉛直方向に積層されて構成されており、処理水（濾過水）は、この濾過体３の中央部に、濾布の濾過側に連通するように設けられた処理水排出管４から処理水槽５に抜き出される。６は仕切壁である。
【０００５】
この生物反応槽１内では、散気管７０２の散気穴からの散気により、散気管７０２を設けた槽内の一側部に上昇流が生じ、濾過体３を設けた他側部に下降流が生じることで、槽内液の緩やかな循環流（旋回流）が形成される。この循環流により、槽内の活性汚泥混合液が良好に循環撹拌されて濾過体３の濾布表面に均等なクロスフローが付与され、濾過が進行する。
【０００６】
この濾過体３による濾過は、実際には、濾過の進行により濾過体３の濾布表面に形成された活性汚泥粒子の付着物層（ダイナミック濾過層。以下、単に「濾過層」と称する場合がある。）によって行われている。即ち、濾過体３の濾布は、実質的には活性汚泥粒子を通過させるものであるが、濾過の駆動圧が小さい条件下において、濾布の表面に活性汚泥粒子の付着物層が形成され、この付着物層により活性汚泥粒子の通過を阻止することができるようになる。
【０００７】
散気管７０２は、濾過体３が設けられた側とは反対側に設けられ、濾過体３の下方に設けられていない。散気管７０２からの散気による気泡は、上向流部分で大部分分離されることから、濾過体３が散気管７０２による散気の気泡と直接接触することはない。このため、生物処理及び濾過処理中に濾過体３の濾布表面に形成される濾過層が気泡によって剥離することはない。これにより、濾過処理は安定して行われ、処理水質も安定している。
【０００８】
濾過層の圧密化による濾過速度の低下を容易に防止するため、各濾過体の下方にそれぞれ通気管１０を配置し、すべての濾過体から濾過水を取り出しながら一部の前記通気管に気体を供給して該通気管の上方の濾過体について前記付着物層の剥離洗浄を行うようにし、気体を供給する通気管を順次に切り替えるようにして複数の濾過体のうちの一部のみを洗浄するため、得られる処理水は洗浄により濾過層が剥離され、洗浄後は水質の低下した濾過水と洗浄を行っていない濾過体から得られる高水質の濾過水との混合水となる。このため、系全体としては処理水の水質が大きく低下することはなく、濾過層の圧密化による濾過速度の低下を容易に防止することができる。
【０００９】
【特許文献１】
特許第３２０４１２５号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の生物処理方法においては、下水処理用の汎用品の散気管が用いられていた。しかしながらこの散気管から吐出される気体の気泡径が２〜５ｍｍと比較的大きいため、気泡が濾過層に衝突するときの運動量が大きく濾過層が剥離しやすかった。このため、前述のように濾過体が散気管が設けられた側とは反対側に設けられており、すなわち生物反応槽の流路幅の約半分にだけ濾過体が設けられているので、濾過体の設置効率が悪く、多数の濾過体を設置するためには生物反応槽の流路長さを大きくする必要があり、設置面積が増大し、設置場所が狭い施設においては設置困難になるという問題があった。
【００１１】
本発明は上記従来の問題点を解決し、濾過体の設置効率が良く設置面積が増大せず、設置場所が狭い施設においても設置できる生物反応槽を用いる生物処理方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、生物反応槽と、
前記生物反応槽内下部に配設された、生物反応に必要な酸素を含有した気体を供給するための散気手段と、
生物反応槽内に配設された、活性汚泥粒子を通過させながら濾過を行うための活性汚泥粒子の付着物層を表面に形成させた濾布を備えた濾過体と、
を用いる生物処理方法において、
濾過体が前記散気手段の上方に配設され、前記散気手段から発生する気泡径が０．１〜２ｍｍであることを特徴とする生物処理方法である。このようにすることにより、散気手段からの散気により生じる槽内の活性汚泥混合液の上昇流が濾過体の濾布表面に良好なクロスフローを付与するので、濾過体の設置効率が良く設置面積が増大せず、設置場所が狭い施設においても設置できる生物反応槽を用いる生物処理方法とすることができる。
【００１３】
本発明では、前記散気手段から発生する気泡の直径を０．１〜２ｍｍとする。このようにすることにより、気泡が濾過層に衝突するときの運動量が小さくなり濾過層が剥離しにくくなる。前記気泡径のより好ましい値は０．１〜１．５ｍｍであり、さらに好ましい値は０．１〜１．２ｍｍである。気泡径が大き過ぎると、前述のように気泡が濾過層に衝突するときの運動量が大きく濾過層が剥離しやすくなるという弊害がある。気泡径が小さ過ぎると、循環流の流勢が不足して槽内の活性汚泥混合液が良好に循環撹拌されなくなり、濾過体の濾布表面に均等なクロスフローが付与されず、濾過が不十分になりやすい。
【００１４】
更に本発明では、濾過体の濾布表面のクロスフローの平均流速を０．０５〜０．４ｍ／ｓｅｃ、好ましくは０．１〜０．３ｍ／ｓｅｃ、特に好ましくは０．１５〜０．２５ｍ／ｓｅｃとする。前記平均流速が０．４ｍ／ｓｅｃを超えると、濾布の表面の活性汚泥粒子の付着物層が活性汚泥混合液の流れで洗い流され、濾過層が形成されにくくなる。前記平均流速が０．０５ｍ／ｓｅｃ未満であると、活性汚泥粒子の付着物層が肥大化して濾過層の圧密化による濾過速度の低下を招来する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の生物処理方法の実施に好適な生物処理装置の一例を模式的に示す断面図であり、図２は図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図であり、原水の流れ方向を尾付矢印で示す。図３は散気手段の１例を示す斜視図である。なお、図１において、図５に示すものと同一機能を奏する部材には同一符号を付してある。
【００１６】
図１に示す生物処理装置は、６個の濾過体３（３Ｄ〜３Ｉ）を散気手段２の上方で原水の流れ方向に３個、生物反応槽の流路幅方向に２個並設し、各濾過体３Ｄ〜３Ｉから各々処理水排出管４Ｄ〜４Ｉを経て処理水を取り出すようにし、また、各濾過体３Ｄ〜３Ｉの下方に各々、通気管１０Ｄ〜１０Ｉを設けたものである。その他は、図５に示す従来装置と同様に構成されている。
【００１７】
本実施形態においては、生物反応に必要な空気等の酸素含有気体は、前記散気手段２より供給し、各通気管１０〜１０Ｉからは、各濾過体３の洗浄用の気体を供給する。通気管１０Ｄ〜１０Ｉからの気体供給の切り換えは、各バルブＶ（ＶＤ〜ＶＩ）の開閉により行う。散気手段２としては例えば図３に示すような、平面方向寸法に対して上下方向寸法が小さい平板状の直方体であって、上面に多数の微細な散気穴２Ａが具備された「散気板」と通称されるものがある。
【００１８】
本実施形態においては、生物反応槽１に原水を供給すると共に、散気手段２から空気等の酸素含有気体を散気して、生物処理を行い生物処理液を各濾過体３で濾過する。この際、散気により生じた槽内液の緩やかな上昇流により、濾過体３の濾布表面に均等なクロスフローが付与され濾過が進行する。前述の如く、水頭差ΔＨによる濾過駆動力で濾過水を処理水として各排出管４より処理水槽５に取り出す。
【００１９】
そして、このような生物処理及び濾過を行いながら、順次濾過体３の洗浄を行う。
【００２０】
即ち、まず、バルブＶＤを開として通気管１０Ｄより曝気を行うことにより、濾過体３Ｄの濾布表面の濾過層を気液混合流の掃流で洗浄除去する。
【００２１】
このような濾過体３Ｄの洗浄を行った後は、バルブＶＤを閉じて通気管１０Ｄからの曝気を止め、直ちに、或いは、所定時間経過後にバルブＶＥを開として通気管１０Ｅからの曝気を行って、上記と同様に濾過体３Ｅの洗浄を行う。
【００２２】
以下、同様に濾過体３Ｆ、３Ｇ、３Ｈ、３Ｉの順に１サイクルの洗浄を行う。
【００２３】
以降は同様に、前記サイクルを繰り返す。なお、この間、濾過体３Ｄ〜３Ｉからの濾過水の取り出しは停止することなく継続する。
【００２４】
このように本発明では、洗浄により濾過層が一時的に剥離された状態の濾過体からも洗浄後、濾過が開始されると水質が低下した処理水が排出されることになる。しかし、濾過体の洗浄は、各時点では、複数個の濾過体の内の一部だけを対象として行われるため、洗浄が行われていない濾過体からの清浄な濾過水と混合されることにより、全体的な処理水水質の低下は小さく抑えられる。
【００２５】
本発明において、このような濾過体の濾過層の剥離洗浄は、濾過層が圧密化する前に行うのが好ましく、生物反応槽内の汚泥性状や汚泥濃度等によっても異なるが、一般的には、各濾過体について、通水１〜２４時間毎に１回の割合で定期的に行うのが好ましい。
【００２６】
この剥離洗浄時間、剥離洗浄のための通気量は、濾過体の濾過層を剥離できるような条件であれば良く、剥離洗浄時間については通常の場合、各濾過体毎に１〜３０分程度とされる。このとき、各濾過体の下方に設けられた通気管からの通気量は、濾過体３の投影面積当り３０〜２５０ｍ３／ｍ２・Ｈｒ程度とするのが好ましい。
【００２７】
なお、濾過体洗浄用の気体としては、一般的には空気を用いる。
【００２８】
本発明において、この濾過体の剥離洗浄は、複数設けた濾過体の一部について行い、順次、剥離洗浄を行う濾過体を切り換えてゆく。この剥離洗浄は複数の濾過体のうちの２つ以上に対して同時に行っても良いが、濾過体１個ずつを順次剥離洗浄するようにするのが処理水水質の低下を小さく抑えることができるため、望ましい。
【００２９】
本発明において、散気手段２は濾過体３の下方に設けられている。従来の生物処理方法においてはこのようにすると、散気手段２の散気による気泡で濾過体３の濾過層の形成が不安定となり、処理水質が低下した。このようなことを防止するため本発明において、散気手段２から発生する気泡径が、従来の散気管７０２から発生する気泡径より小さくなるようにした。従来は気泡径が大きかったため、気泡が濾過層に衝突するときの運動量が大きく濾過層が剥離しやすかったが、本発明においては気泡径が小さいため、気泡が濾過層に衝突するときの運動量が小さく濾過層が剥離しにくくなっている。
【００３０】
本発明において、濾過体の数には特に制限はないが、１０〜２０個程度とするのが、水質の防止及び装置の大型化防止の面で好適である。
【００３１】
なお、本発明において、濾過体の濾布としては不織布や織布を用いる。不織布としては、表面を起毛した織布が好ましい。織布は、表面がほぼ平坦であるので、表面でブリッジを形成し易く、汚泥粒子を効率的に捕捉することができる。
【００３２】
また、濾布の厚さが過度に厚いと汚泥が濾布内に蓄積して目詰りを起こす恐れがある。逆に、濾布の厚さが薄過ぎると強度が低下し、破損し易くなる。このため、濾布の厚さは０．１〜２ｍｍ程度であることが好ましい。
【００３３】
本発明で用いる濾布は、汚泥粒子が通過し得るものであるが、具体的には、分離粒径（分離される汚泥粒子の大きさ）１０μｍ以上、特に３０〜１０００μｍの孔を有するものが好ましい。
【００３４】
なお、濾布を構成する繊維の材質としては特に制限はなく、銅等の金属繊維や、ポリエステル、ポリプロピレン等の高分子繊維を用いることができる。
【００３５】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００３６】
図４に示す実験装置により、魚肉エキスを主成分とする合成下水の生物処理を行った。
【００３７】
図４において、２１は原水槽、２２は生物反応槽、２３Ｄ、２３Ｅ、２３Ｆ、２３Ｇ、２３Ｈ、２３Ｉは濾過体、２４Ｄ、２４Ｅ、２４Ｆ、２４Ｇ、２４Ｈ、２４Ｉは通気管、２５は散気手段、２７は沈殿槽、Ｐ１、Ｐ２はポンプ、Ｂはブロワ、ＶＤ、ＶＦ、ＶＨ、ＶＥ、ＶＧ、ＶＩ、Ｖ２はバルブである。３１〜３５は配管を示す。散気手段２５は、平板状の直方体で一側面にブロワＢからバルブＶ２を通って供給される気体の流入口を有し、上面に気泡径１．０ｍｍの気泡を発生させ得る散気穴を多数備えた散気板６枚から構成され、各散気板は各濾過体の下方に１枚ずつ配設される。
【００３８】
原水槽２１内の合成下水は、ポンプＰ１を備える配管３１より生物反応槽２２に流入する。生物反応槽２２内は、ブロワＢにより散気手段２５から散気が行われている。生物処理水は、濾過体２３Ｄ、２３Ｅ、２３Ｆ、２３Ｇ、２３Ｈ、２３Ｉで濾過され配管３２より抜き出される。この生物反応槽２２のオーバーフロー水は配管３３より抜き出され、沈殿槽２７で固液分離され、分離された汚泥はポンプＰ２を備える配管３４より生物反応槽２２に戻され、分離液は３５より排出される。この固液分離手段は生物反応槽の水位を一定に保つために設けられている。
【００３９】
この実験装置において、合成下水を流入ＢＯＤ量が３００ｍｇ／Ｌとなるように生物反応槽２２に導入した。生物反応槽２２のＭＬＳＳは約４０００ｍｇ／Ｌに維持し、ＢＯＤ−ＳＳ負荷は０．１５ｋｇ／ｋｇ・日とした。
【００４０】
生物反応槽２２内の合成下水の量を１０ｍ３とし、生物反応槽２２内に設けた濾過体２３Ｄ、２３Ｅ、２３Ｆ、２３Ｇ、２３Ｈ、２３Ｉの有効面積は各々０．４ｍ３  で、濾布としては、ポリエステル不織布（目付量１５ｇ／ｍ２  、分離粒径１００μｍ，厚さ０．１１ｍｍ）を用いた。濾過体２３Ｄ、２３Ｅ、２３Ｆ、２３Ｇ、２３Ｈ、２３Ｉの濾過水（処理水）は、６ｃｍの水頭差を駆動圧として取り出した。
【００４１】
４．７ＭＰａの空気を散気板１枚当り０．２５ｍ３／Ｈｒ、すなわち散気手段２５に１．５ｍ３／Ｈｒ供給し、散気手段から発生する気泡を撮影してその直径を測定したところ、０．８〜１．２ｍｍであった。
【００４２】
通水開始した当初の濾過速度は１．８ｍ／日であり、その後１日に８回の頻度で通気管２４Ｄ、２４Ｅ、２４Ｆ、２４Ｇ、２４Ｈ、２４Ｉの順で各々からの曝気による濾過体２３の濾過層の剥離洗浄を各１０分間行ったところ、前記濾過速度１．８ｍ／日を安定に維持することができた。
【００４３】
そして各濾過体から濾過水を取り出すようにすると共に、同様の洗浄頻度で各濾過体の洗浄を１個ずつ順次切り換えて行うようにして、同様に処理を行ったところ、合成下水の水質（ＢＯＤ：３００ｍｇ／Ｌ）に対して処理水の水質はＢＯＤ：１０〜２０ｍｇ／Ｌであった。
【００４４】
【比較例】
実施例と同じ構成の実験装置で散気手段の散気板を、気泡径１〜５ｍｍの気泡を発生させ得る散気穴を多数備えた下水処理用の汎用散気管に変更し、４．７ＭＰａの空気を散気管１個当り０．３ｍ３／Ｈｒ、すなわち散気手段に１．８ｍ３／Ｈｒ供給して処理を行ったところ、散気手段から発生する気泡径が２．８〜３．２ｍｍとなり、処理水の水質はＢＯＤ：２０〜５０ｍｇ／Ｌであった。なお比較例は実施例よりも気泡の溶解効率が低いのでその分、空気供給量を多くした。
【００４５】
この結果から、散気手段２５から発生する気泡径を小さくすると処理水のＢＯＤが低下し、水質が良好になることが確認された。
【００４６】
以上、本発明の実施形態及び実施例について説明したが、それらは本発明の一例を示すに過ぎず本発明は何らそれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨に合致する任意の方法とすることができる。そして本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改良ならびに設計の変更が可能であることは勿論である。
【００４７】
例えば、生物反応槽の形式には何ら制限はなく、その他の形式のものでも良い。また、かかる生物反応槽は、有機物を分解する活性汚泥処理装置の曝気槽であっても良く、窒素を除去する硝化槽であっても良い。脱窒を行う場合、槽内に仕切壁を設け、例えば上流側を脱窒部、下流側を硝化部とすると共に、硝化部から脱窒部への返送配管を設け、硝化部に濾過体を設けて処理水を取り出すようにすることもできる。
【００４８】
濾過体は、必ずしも図１に示す如く、同一の生物反応槽内に設ける必要はなく、濾過体を設けた生物反応槽を複数槽並設するようにしても良い。
【００４９】
散気手段の形状は平板状に限定されず、例えば円筒形のものや、多角形断面のものや、略球状のものでも良い。散気穴は散気手段の上面のみに具備される必要はなく、例えば全面に必要な数の散気穴が具備されるようにしても良い。散気穴は完全な円である必要はなく、例えばスリット状の長穴でも良い。散気穴が具備される面を例えば布あるいは網状にしてそこから微細気泡を発生するものでも良い。各散気管は各濾過体の下方に１個ずつ配設される必要はなく、例えば濾過体２個につき１個の大型の散気管が配設されるものでも良い。実施例の散気手段は散気板６枚から構成されたが、これに限定されず例えば３枚、２枚又は１枚とし複数の濾過体の下方に１枚配設されるようにしても良い。
【００５０】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の生物処理方法によれば、濾過体の設置効率が良く設置面積が増大せず、設置場所が狭い施設においても設置できる生物反応槽を用いる生物処理方法を提供することことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施に好適な生物処理装置の一実施形態を示す断面図で
【図２】図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図３】散気手段２の１例である散気板を示す斜視図である。
【図４】実施例１で用いた実験装置を示す系統図である。
【図５】従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
１  生物反応槽
２  散気手段
２Ａ  散気穴
３Ｄ、３Ｅ、３Ｆ、３Ｇ、３Ｈ、３Ｉ  濾過体
４Ｄ、４Ｅ、４Ｆ、４Ｇ、４Ｈ、４Ｉ  処理水排出管
５  処理水槽
１０Ｄ、１０Ｅ、１０Ｆ、１０Ｇ、１０Ｈ、１０Ｉ  通気管
２１  原水槽
２２  生物反応槽
２５  散気手段
２７  沈殿槽
【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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