(57)【要約】【課題】  無端状布材の裏側の表面を有効利用でき、簡単に高度処理法に機能アップできる布材走行式生物接触装置及び生物処理装置と方法を提供する。【解決手段】  支持ロール又はガイド車９と、それによって走行自在に設置した吸水性のある無端状に加工した布材８とを備え、被処理有機性汚水に一部が浸漬されて吸水した布材に、微生物膜を形成させる布状走行式生物接触装置において、前記布材の両端にガイド用ベルト１０を取り付けると共に、前記９の両端に溝を作成し、この溝内を前記布材に取り付けられた１０が走行するように設置し、しかも９に作成した溝の深さよりも、前記布材の両端に取り付けた１０の厚さを高くして布材の裏面が直接支持ロール又はガイド車９に接触しないように構成したものであり、また、生物反応槽に該布状走行式生物接触装置の１基以上配備した生物処理装置としたものである。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持ロール又はガイド車と、それによって走行自在に設置した吸水性のある無端状に加工した布材とを備え、被処理有機性汚水に一部が浸漬されて吸水した布材に、微生物を付着させて微生物膜を形成させる布状走行式生物接触装置において、前記布材の両端にガイド用ベルトを取り付けると共に、前記支持ロール又はガイド車の両端に溝を作成し、この溝内を前記布材に取り付けられたガイド用ベルトが走行するように設置し、しかも前記支持ロール又はガイド車に作成した溝の深さよりも、前記布材の両端に取り付けたガイド用ベルトの厚さを高くして布材の裏面が直接支持ロール又はガイド車に接触しないように構成したことを特徴とする布状走行式生物接触装置。
【請求項２】
有機性汚水を生物処理する生物反応槽に、請求項１記載の布状走行式生物接触装置の１基以上を、前記有機性汚水に一部を浸漬させて配備することを特徴とする生物処理装置。
【請求項３】
前記生物処理装置には、前記生物反応槽の処理液を固液分離する装置を設け、該固液分離した汚泥を前記反応槽に循環する手段を有することを特徴とする請求項２記載の生物処理装置。
【請求項４】
有機性汚水を生物処理する方法において、前記有機性汚水に請求項１記載の布状走行式生物接触装置の一部を浸漬させて、該接触装置を駆動して吸水した布材に微生物を付着させて微生物膜を形成し、前記有機性汚水を生物処理することを特徴とする生物処理方法。
【請求項５】
前記生物処理した処理液は、固液分離して分離した汚泥を前記生物処理に循環することを特徴とする請求項４記載の生物処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機性汚水の生物処理に係り、特に、下水、ゴミ汁、工場汚水、河川水及び湖沼水などの有機性汚水を処理する布材走行式生物接触装置及びそれを用いる生物処理装置と方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機性汚水を微生物で処理する方法で、最も普及している方法は、活性汚泥処理法であり、この方法は、散気式反応タンクで送風機から送られた空気を細かい気泡状にして、反応タンクの下部に吹き込むもので、吹き込まれた空気は気泡となって水面に向かって上昇する。この時、エアリフト効果による上向流によって、撹拌・混合の役目を果たすと共に、活性汚泥微生物への酸素の供給が行われ、汚水中のＢＯＤ成分（以後、単にＢＯＤと呼ぶ）と懸濁固形物（以後、単にＳＳと呼ぶ）の除去が行われる。
また、３０年前から回転生物接触法（回転円板法）によって、汚水への酸素供給と撹拌・混合を行う生物膜処理法が普及している。この方法は、生物膜を用いた汚水処理方式の１つで、水平軸に固定された薄い円板の一部が水面下になるように円板を設置し、ゆっくりと回転させ、円板上に付着した生物膜で汚水中のＢＯＤとＳＳの除去が行われる。
【０００３】
これらは標準法と呼ばれ、生物処理の反応時間は６〜８時間程度であるが、汚水中のＢＯＤやＳＳ除去以外に、窒素やリンを除去する高度処理法の反応時間は、標準法の約２倍になる。この場合、反応タンクを増設して対処するが、敷地面積が大きく取れない場合には、微生物付着担体を反応タンクに投入して対処することもある。
活性汚泥処理法では、特に標準法から高度処理法に機能アップする場合、散気式反応タンクの増設には、敷地面積のみならず建設費用が大きくなるという欠点が生ずる。また、敷地面積が大きくなるという欠点を解消するため、微生物担体を投入する方法では、担体をタンク全体に流動させ、かつ、タンクから担体流出防止の策を講じなければならない。これらのため、大きな、しかも特殊な撹拌機やスクリーンを設置し、あるいはこれらを組合わせなければならず、設備的に細やかな配慮が不可欠となる。
【０００４】
一方、回転生物接触法では、円板上に生物膜が厚くつきすぎて、水平軸駆動装置が過トルクになり、回転停止事故が発生したり、ときには円板と円板の間が微生物で閉塞し、適切な混合・撹拌ができなくなる場合がある。さらに、既設の反応タンクに回転円板を取り付けようとすると、反応タンクの深さを十分利用できない場合があり、合理的でない。
また、本出願人が、先に提案した有機性汚水を処理する廃水槽で無端状布材をロールで上下に走行させる生物膜処理法では、無端状布材の裏側全面がロールに接触するため、この表面に付着生成した微生物がロールで常にはぎ落とされるため生物膜が形成されず、この面が有効に利用されていない。
【特許文献１】特願２００２−３４３４００
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記先行技術に鑑みてなされたもので、既設の反応タンクをそのまま有効に利用でき、従来の回転円板法の目詰まり、過トルク問題を解決すると共に、無端状布材の裏側の面を有効に利用でき、かつ標準活性汚泥処理法から高度処理法に機能アップする際に、特殊な撹拌機やスクリーンを設置しなくても安定した処理が行える布材走行式生物接触装置及びそれを用いた生物処理装置と方法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】
上記課題を解決するために、本発明では、支持ロール又はガイド車と、それによって走行自在に設置した吸水性のある無端状に加工した布材とを備え、被処理有機性汚水に一部が浸漬されて吸水した布材に、微生物を付着させて微生物膜を形成させる布状走行式生物接触装置において、前記布材の両端にガイド用ベルトを取り付けると共に、前記支持ロール又はガイド車の両端に溝を作成し、この溝内を前記布材に取り付けられたガイド用ベルトが走行するように設置し、しかも前記支持ロール又はガイド車に作成した溝の深さよりも、前記布材の両端に取り付けたガイド用ベルトの厚さを高くして布材の裏面が直接支持ロール又はガイド車に接触しないように構成したことを特徴とする布状走行式生物接触装置としたものである。
【０００７】
また、本発明では、有機性汚水を生物処理する生物反応槽に、前記の布状走行式生物接触装置の１基以上を、前記有機性汚水に一部を浸漬させて配備することを特徴とする生物処理装置としたものである。
前記生物反応装置において、生物反応槽の処理液を固液分離する装置を設け、該固液分離した汚泥を前記反応槽に循環する手段を有することができる。
さらに、本発明では、有機性汚水を生物処理する方法において、前記有機性汚水に前記の布状走行式生物接触装置の一部を浸漬させて、該接触装置を駆動して吸水した布材に微生物を付着させて微生物膜を形成し、前記有機性汚水を生物処理することを特徴とする生物処理方法としたものである。
前記生物処理方法において、生物処理した処理液は、固液分離して分離した汚泥を前記生物処理に循環することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、次のような効果を奏することができる。
（１）布状走行式生物接触装置において、布材の両端にガイド用ベルトを取り付け、布材の裏側が直接支持ロール及びリターンロールに接触しないように構成したことによって布材表面はもとより、裏面に付着生成した生物膜が支持ロール及びリターンロールで強制的に剥離されることがなく布面の両面に生物膜を形成することができ、これによって生物膜の付着面積が大きくなり、この面積に比例して微生物による有機性汚水の処理能力が増大する。
（２）布材両端にガイド用ベルトを取り付け、このベルトが支持ロールあるいはガイド車の溝内を走行することによって、走行時、布材の蛇行が発生せず生物接触装置に蛇行防止装置を取り付ける必要がない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
次に、図面を用いて本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明の生物処理装置の一例を示す概略構成図である。有機性汚水の原水１は、生物反応槽である反応タンク２に流入する。反応タンク２には、沈殿槽３で沈降分離した活性汚泥が返送汚泥６として返送される。反応タンク２には、生物接触装置７が設置されている。生物接触装置７は、図２にその詳細な構成図が記載されているように、ガイド車９によって走行自在に設置された吸水性のある無端状に加工した布材８の一部を、反応タンク２に浸漬して構成されており、吸水した布材８が、大気中と水中の間を上下方向に走行することによって、微生物（活性汚泥）を表面に付着させると共に、ここに微生物膜を形成させる。
布材８が、大気中と水中の間を上下方向に走行することによって、大気中の酸素を反応タンク２内の汚水中に取り込むと同時に汚水の撹拌ができ、微生物の活動に必要な酸素を供給すると共に、タンク内での微生物の沈降分離を防止することができ、沈殿槽３に微生物を生物処理水４と共に導くことができる。
【００１０】
図３は、図２の生物接触装置の上部のガイド車９部分の拡大斜視図である。図４は、布材の走行に支持ロール９’を採用した生物接触装置本体７の詳細図である。
図２、図４において、駆動モータ１３によって生じた回転は、駆動ギヤー１２、駆動軸１１、ガイド車９あるいは支持ロール９’を介して無端状（エンドレス）に加工され、しかも両端にガイド用ベルト１０が取り付けられた布材８に伝えられる。ガイド用ベルト１０は、ガイド車９あるいは支持ロール９’の溝に設置されており、この溝に沿って布材８と一体化したガイド用ベルト１０が走行する。１４は、駆動軸１１あるいはリターン軸１５の軸受けである。１６は、支持ロール９’と同様な溝を持つリターンロールである。
【００１１】
無端状に加工され、しかも両端にガイドベルト１０が取り付けられた布材８は、ガイド用ベルト１０によって両端に引っ張られているために、布材８の裏面は、図２の装置においては駆動軸１１及びリターン軸１５と接することなく、図４の装置においては支持ロール９’及びリターンロール１６と接することなく、それぞれ上下方向に走行することができる。このために、布材８の表面に付着生成した微生物（活性汚泥）はもとより、裏面に付着生成した微生物も、図２に示した駆動軸１１、リターン軸１５あるいは図４に示した支持ロール９’、リターンロール１６によって、強制的に剥ぎ取られることなく、布材８の両面に生物膜を形成することができる。これによって生物膜の付着面積が大きくなり、この面積に比例して微生物による有機性汚水の処理能力が増大する。また、逆に言えば小さな生物接触装置で有機性の汚水処理が可能になる。
【００１２】
布材８の両端に取り付けられたガイド用ベルト１０の厚さは、図４に示した支持ロール９’及びリターンロール１６の溝深さよりも高いことが必要である。これらの溝の深さよりもガイド用ベルト１０の厚さが小さいと、支持ロール９’あるいはリターンロール１６と布材８の裏面が接触し、この面に付着生成した微生物が剥ぎ取られ、生物膜が形成されなく、有機性汚水の処理能力が低下する。
また、付随的ではあるが、布材８の両端にガイド用ベルト１０を取り付け、図２に示したガイド車９の溝を走行し、あるいは、図４に示した支持ロール９’及びリターンロール１６の溝を走行することによって、布材８の走行時の蛇行を防止することができる。布材８は、新品時と吸水時あるいは生物膜付着時、付着量及び運転時間などによって、布材８の伸びが異なる。布材８の両端にガイド用ベルト１０が取り付けられていなかったら、布材８の伸びが発生した時点で、その都度、図２においては、駆動軸１１とリターン軸１５の間隔を調整、図４においては、支持ロール９’とリターンロール１６の間隔を調整して蛇行修正が必要になるが、ガイド用ベルト１０を取り付けることによって、ガイド用ベルト１０がガイド車９、又は、支持ロール９’あるいはリターンロール１６の溝内を走行するため、布材８の伸びが発生しても、蛇行は発生せず、蛇行修正が不要になる。
【００１３】
ガイド用ベルト１０の性能は、引っ張り強度、水濡れあるいは折れ曲がり（屈曲疲労）などが強いことが必要で、これらの性能を有しておれば材質にはこだわらず、これらの性能を有する市販の一般用Ｖベルト、ロープ、ひも（プラスチック性を含む）あるいはチェーンなどが適している。ここでは、一般用Ｖベルトを使用し、その材料及び構造は、ＪＩＳ６３２３によると、布の両面にゴムを塗布して重ねあわせたものである。
布材８の性能は、引っ張り強度、水濡れ、折れ曲がりなどに強く、親水性及び生物親和性に優れたもので、織布あるいは不織布などの布状材が適している。また、微生物が付着しやすいように、布状材に長毛を植え付けたり、スポンジ状のものを貼り付けたりしてもよい。布材８の成分（繊維分）は、上記性状を兼ね備えていれば特に問わないが、織布は、ポリプロピレン、ポリエステル、ナイロン、ポリ塩化ビニリデンなどの合成繊維、不織布は、ビニロン、ポリエステル、レーヨン、ポリプロピレンなどの合成繊維、布材に貼り付けるスポンジ状物質としては、ポリウレタン、ポリスチレン、ビニロンなどが適している。
【００１４】
回転生物接触法（回転円板法）で問題となった生物膜の過剰付着に対しては、図２に示したガイド車９の直径が小さい、及び、図４に示した支持ロール９’及びリターンロール１６の直径が小さいため、これら部分での布材８の曲率が大きく、布材８に付着している生物膜が、過剰に付着して厚くなった場合には、布材面と生物膜表面の回転スピードの違いによってずれが生じ（せん断力が加わり）、このずれ（力）によって剥離され、ある程度の厚さ以下に維持され、過剰付着の問題は発生しない。
【実施例１】
【００１５】
以下に、本発明を実施例により具体的に説明する。
図５に、本実施例に用いた生物処理装置の概略構成図を示す。
図５は、２５０ｍｍＬ×２５０ｍｍＤ×１０００ｍｍＨ（有効容量＝６０リットル）の反応タンク２に、布材の幅＝２００ｍｍ、全長＝１６５０ｍｍの生物接触装置７を浸漬深さ９５０ｍｍで３セット設置したもので、布材８の両端にはガイド用ベルト１０を取り付け布材８の裏側が支持ロール９’及びリターンロール１６に接触しないように設定されている。これに、ＢＯＤ＝１５０ｍｇ／リットル、アンモニア性窒素＝３０ｍｇ／リットル、Ｔ−Ｐ（総リン）＝２．０ｍｇ／リットルの原水１を２４０リットル／ｄで流入させた。この時に、生物接触装置の布スピードは４７０ｍ／ｈで、反応タンク２内での原水１滞留時間は、６．０時間であった。また、沈殿槽３からの返送汚泥６の量は１２０リットル／ｄで、これによって反応タンク２内の汚泥濃度（ＭＬＳＳ）は２０００ｍｇ／リットルであった。生物処理水４は沈殿槽３に流入し、ここで汚泥（固形物）が沈降分離され放流水５が生成する。沈殿槽３は、槽径＝２５０ｍｍ、槽高＝４００ｍｍ、有効容量＝１６．２リットルである。この放流水５の水質は、ＢＯＤ＝５ｍｇ／リットル、硝酸性窒素＝２５ｍｇ／リットル、アンモニア性窒素＝１ｍｇ／リットル、Ｔ−Ｐ＝１ｍｇ／リットルで、原水１のＢＯＤは９７％が除去（除去率＝９７％）され、しかもアンモニア性窒素が減少し、高度処理の指標である硝酸性窒素が増加し、硝化が進行していた。
【００１６】
同じ装置を用いて生物接触装置の布材８の両端に取り付けられているガイド用ベルトを取り外し、布材８の裏側が支持ロール９’及びリターンロール１６に接触するようにして処理運転を行った。これに本発明の実施例と同じＢＯＤ＝１５０ｍｇ／リットル、アンモニア性窒素＝３０ｍｇ／リットル、Ｔ−Ｐ（総リン）＝２．０ｍｇ／リットルの原水１を、２４０リットル／ｄで流入させた。この時に生物処理装置の布スピードは４７０ｍ／ｈで、反応タンク２内での原水１滞留時間は６．０時間であった．また、沈殿槽３からの返送汚泥６の量は１２０リットル／ｄであった。この時の放流水の水質は、ＢＯＤ＝５ｍｇ／リットル、硝酸性窒素＝１０ｍｇ／リットル、アンモニア性窒素＝２０ｍｇ／リットル、Ｔ−Ｐ＝１ｍｇ／リットルで、原水１のＢＯＤは、本発明と同じ９７％が除去（除去率＝９７％）されていたが，アンモニア性窒素が減少量が少なく、高度処理の指標である硝酸性窒素はあまり増加しておらず、硝化が進行していなかった。
【００１７】
また、本発明の実施例と同じＢＯＤ＝１５０ｍｇ／リットル、アンモニア性窒素＝３０ｍｇ／リットル、Ｔ−Ｐ（総リン）＝２．０ｍｇ／リットルの原水１を標準活性汚泥処理法で処理したところ、生成した放流水の水質は、ＢＯＤ＝５ｍｇ／リットルで、除去率が９７％であったが、アンモニア性窒素は２３ｍｇ／リットルが残留しており、ほとんど除去されていなかった。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の生物処理装置の一例を示す概略構成図。
【図２】本発明の生物接触装置の一例を示す詳細な構成図。
【図３】図２の生物接触装置の上部がガイド車部分の拡大斜視図。
【図４】本発明の生物接触装置の他の例を示す詳細な構成図。
【図５】実施例に用いた本発明の生物処理装置の概略構成図。
【符号の説明】
【００１９】
１：原水、２：反応タンク、３：沈殿槽、４：生物処理水、５：放流水、６：返送汚泥、７：生物接触装置、８：布材、９：ガイド車、９’：支持ロール、１０：ガイド用ベルト、１１：駆動軸、１２：駆動ギャー、１３：駆動モータ、１４：軸受け、１５：リターン軸、１６：リターンロール
【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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