(57)【要約】【課題】初期においてもろ過速度の低下がなく、処理水質を向上させることができる好気性ろ床による水処理方法と装置を提供する。【解決手段】上部に被処理水４の導入部と、内部にろ材３を充填したろ床２と、ろ床下部に散気装置７と、ろ床より下部に処理水流出部５とを有する好気性ろ床１による水処理装置において、前記処理水流出部５に、処理水の一部をろ床上部に循環する手段８を有することとしたものであり、前記処理水流出部には、ＤＯ計及びＣＯＤ計を設置し、処理水のＤＯ及びＣＯＤ値により循環水量を変化させる制御手段を設けることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水を、ろ材を充填したろ床の上部から流入させ、ろ床下部から散気して、ろ床より下部から処理水を得る好気性ろ床による水処理方法において、該得られた処理水の一部を、前記ろ床の上部に循環することを特徴とする水処理方法。
【請求項２】
上部に被処理水の導入部と、内部にろ材を充填したろ床と、ろ床下部に散気装置と、ろ床より下部に処理水流出部とを有する好気性ろ床による水処理装置において、前記処理水流出部に、処理水の一部をろ床上部に循環する手段を有することを特徴とする水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、好気性ろ床による水処理に係り、特に、汚水中のＢＯＤ、ＳＳ等の成分を除去することができる好気性ろ床を用いた水処理方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【非特許文献１】荏原インフィルコ時報  第８５号Ｐ２〜９
（１９８１）
【非特許文献２】荏原インフィルコ時報  第８９号Ｐ１１〜１８
（１９８３）
汚水の生物処理には、活性汚泥法に代表される浮遊形生物処理と接触材の表面に生息する微生物を主に利用した固着形生物処理が知られており、後者は一般に生物膜法と呼ばれる。
生物膜法としては、従来から実用化されている散水ろ床法が知られており、散水ろ床法の処理方式には、標準散水ろ床法と高速散水ろ床法があり、一般的には、前者は高級処理、後者は中級処理である。標準散水ろ床法は、ＢＯＤ負荷を低く設定して運転されるので、浄化効率が優れており、硝化の進んだ処理水を得ることができるが、広大な敷地面積を必要とする難点がある。一方，高速散水ろ床法は、散水負荷が大きいので用地面積の節減はできるが、処理水質は前者に劣る。
これに対して、近年開発されてきた生物膜法の一種である好気性ろ床法は、ろ材は常時水没して密に充填されており、生物膜の機能と同時にろ過機能を有していることが他の生物膜法と大きく異なり、そのため最終沈殿池を必要とせず、浄化効率がよく用地面積も狭くてよいが、初期に流入が設計値に満たない場合は、ろ過速度が低くなり、処理水質が低下するという問題点があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術の問題点を解消し、初期においてもろ過速度の低下がなく、処理水質を向上することができる好気性ろ床による水処理方法と装置を提供することを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明では、被処理水を、ろ材を充填したろ床の上部から流入させ、ろ床下部から散気して、ろ床より下部から処理水を得る好気性ろ床による水処理方法において、該得られた処理水の一部を、前記ろ床上部に循環することを特徴とする水処理方法としたものである。
また、本発明では、上部に被処理水の導入部と、内部にろ材を充填したろ床と、ろ床下部に散気装置と、ろ床より下部に処理水流出部とを有する好気性ろ床による水処理装置において、前記処理水流出部に、処理水の一部をろ床上部に循環する手段を有することを特徴とする水処理装置としたものである。
前記水処理装置において、処理水流出部には、ＤＯ計及びＣＯＤ計を設置し、処理水のＤＯ及びＣＯＤ値により循環水量を変化させる制御手段を設けることができる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明を適用する好気性ろ床法は、生物膜法の一種であり、ろ材を充填したろ床の上部から原水を流入させ、下部から処理水を得る方法で、ろ材は常時水没している。また、好気性ろ床のろ材は、密に充填されており、生物膜の機能と同時にろ過機能を有していることが他の生物膜法と大きく異なる点である。
次に、本発明を図面を用いて説明する。
図１に本発明の水処理装置の概略構成図を示し、（ａ）は全体図、（ｂ）はろ床部分の断面図を示す。
【０００６】
図１において、１は好気性ろ床による水処理槽であり、内部にろ材３を充填したろ材床２を有し、ろ材床下部には散気装置７が設置されており、ろ材床２の上部から被処理水４と循環水８とを流入させ、下部から処理水５を得、散気装置７から空気６を吹き込み、ろ材３に付着した微生物１０に酸素が供給される。被処理水（汚水）４は、ろ材床２上部から流入してろ材床内部を通過する間に、ろ材表面に付着した微生物１０により、ＳＳ９及び有機物の捕捉及び分解除去が平行して行われて、被処理水は浄化されて処理水５となる。
処理水５の一部は、循環水８としてろ材床上部に供給される。循環比は０．１〜３Ｑ、好ましくは１〜３Ｑ程度とするのがよい。
処理時間の経過に伴って、捕捉されたＳＳ９や増殖した微生物が増大し、ろ材床が閉塞するので、ろ過機能を回復するため、強制的に空気及び水（処理水）を用いた逆洗を行う。逆洗排水は、最初沈殿池又は流量調整槽へ返水してＳＳ等を沈殿除去する。
【０００７】
本発明において、処理水を循環することにより、ろ材は常時水没していることから酸素利用効率が向上する。
即ち、好気性ろ床の処理水循環を実施することにより、ろ過速度が増し、好気性ろ床の生物反応部において酸素利用効率が高くなる。これは、流入汚水が少ない下水処理場の初期においても効果的である。
また、循環処理を行った好気性ろ床の溶存酸素濃度は上昇するため、好気性ろ床内を好気的に維持できる。
さらに、好気性ろ床内の流入酸素量は、循環水量が増すに伴い増加する。これにより、好気性ろ床内（特に通気管以下の支持床の嫌気化対策に効果的）をより効果的に維持できる。
これにより、ろ材表面に付着した微生物は、よりよい環境に維持されて、処理水質が向上する。
【０００８】
【実施例】
以下は、本発明を実施例により具体的に説明する。
実施例１
図２に、実施例１に用い好気性ろ床１の断面構成図を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
図３に実際に用いた処理水循環処理の実験フロー図を示す。
用いた好気性ろ床１の大きさは、高さ９５００ｍｍ、横５０００ｍｍ、側２９５０ｍｍの水処理槽であり、ろ材床２は、有効径４ｍｍの球形ろ材を、高さ２０００ｍｍで充填されており、また、支持砂利層１３は、上から下に表１の構成で充填されている。
【表１】
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【０００９】
図２において、１４は、最初沈殿池からの流入汚水が入る流入管、１５は、処理水を集水し、また洗浄工程における逆洗水を均一に分散させる集散水管、１６は、ろ床で生物処理に必要な空気を均一に分散させる通気管、１７は、洗浄工程における空気洗浄・空気水洗浄に必要な空気を均一に分散させる空洗管、１８は、逆洗排水をオーバブローして逆洗排水槽に排水させるロンダー、１９は、ロンダーからオーバブローした逆洗排水が流れる逆洗排水管、２０は、各所のろ抵抗（ろ過抵抗、ろ材内部の閉塞）、処理過程の水質を確認するサンプリング管である。
この好気性ろ床の設計条件は、表２のとおりである。
【００１０】
【表２】
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処理実験における運転水位は、ろ材上部から１５０ｍｍ上が最低水位で、運転時は水理的な抵抗が働くので、抵抗分水位は上昇する。
【００１１】
次に、上記装置を用いた処理実験の結果を示す。
（１）  実設備での実験による酸素利用効率の測定結果
図２及び図３を用いた実設備において、酸素利用効率を求めた。実験より求めた酸素利用効率η（ｔ）を、槽内ＤＯ＝ゼロ、水温＝２０℃における酸素利用効率η（２０）に補正した結果により、以下の結果を得た。
図４に、ろ過速度と酸素利用効率η（２０）の関係を示す。
▲１▼  酸素利用効率η（２０）は、ろ過速度（ＬＶ）の増加に伴い増加し、ろ過速度（ＬＶ）２５ｍ／日のとき１７％であった。反面、ろ過速度（ＬＶ）７ｍ／日のときは５．６％にしか達しなかった。
▲２▼  送気倍率を高く取っても酸素利用効率η（２０）は高くならない。
▲３▼  循環処理を実施した場合、酸素利用効率η（２０）はさらに高くなり、ろ過速度（ＬＶ）４１ｍ／日のとき２２．３％であった。
【００１２】
（２）  実設備での循環効果の調査結果
▲１▼  実験期間
２００２年１０月２日〜１０月２２日
▲２▼  実験条件
表３に示す。
処理水循環処理は、図３のＮｏ．４好気性ろ床（以下ろ床）を対象に実施した。
【００１３】
【表３】
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【００１４】
▲３▼  実験結果
▲３▼−１）溶存硫化物濃度
Ｎｏ．４ろ床内の支持床部の溶存硫化物濃度（Ｓ２−）は、処理水の循環比を約０．５とした場合が、１０月４日に１ｍｇ／Ｌ検出されたことを除けば、全て検出下限値（０．５ｍｇ／Ｌ）以下であった。また、処理水の循環比を約１．０とした場合は、実験期間中、全て検出下限値（０．５ｍｇ／Ｌ）以下であった。
なお、循環処理を実施していない場合は、Ｎｏ．４ろ床内の支持床部で溶存硫化物濃度が３ｍｇ／Ｌ検出された（別途９月２４日測定）。
▲３▼−２）ろ床内層別ＤＯ濃度
循環比を約０．５とした場合のＮｏ．４ろ床内の層別ＤＯ濃度は、循環処理を行っていないＮｏ．３ろ床とほとんど違いが認められなかった。しかし、循環比を約１．０とすることでＮｏ．４ろ床内の層別ＤＯ濃度は、Ｎｏ．３ろ床に比べて高くなった。それらの結果を表４に示す。
【００１５】
【表４】
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【００１６】
▲３▼−３）その他水質
循環比を約０．５とした場合のＮｏ．４ろ床内ＢＯＤ、ＳＳ、ＣＯＤの除去率は、循環処理を行わない場合と比べて増した。
▲４▼  まとめ
処理水循環処理を実施することで、ろ床内のろ過速度が高くなって酸素利用効率が高くなり、液相へ移動する酸素量が多くなったこと、及び、好気性ろ床内へ流入する水量が増えたことで流入酸素量も増え、好気性ろ床内をより好気的に維持することができた。
このことより、溶存硫化物濃度を低減することができた。
【００１７】
【発明の効果】
本発明によれば、次のような効果も奏することができた。
▲１▼  酸素利用効率の向上
好気性ろ床の処理水循環を実施することにより、ろ過速度が増し、好気性ろ床の生物反応部において酸素利用効率が高くなる。
また、循環処理を行った好気性ろ床の溶存酸素濃度は上昇するため、好気性ろ床内を好気的に維持できる。
▲２▼  好気性ろ床内への流入酸素量の増加
酸素の流入量は、循環水量が増すに伴い増加する。これにより、好気性ろ床内を好気性に、より効果的に維持できる。
▲３▼  処理水質の向上
処理水のＢＯＤ、ＳＳ、ＣＯＤ、透視度等の水質は、処理水循環により除去率が向上する。
▲４▼  支持床の嫌気化対策
支持床がある構造の場合、上記▲１▼と▲２▼の効果により、支持床の嫌気化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に適用される好気性ろ床の概略構成図を示し、（ａ）は全体図、（ｂ）はろ材部分の断面図。
【図２】本発明の実施例に用いた好気性ろ床の断面構成図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図。
【図３】本発明の実施例に用いた処理水循環処理の実験のフロー図。
【図４】ろ過速度と酸素利用効率の関係を示すグラフ。
【符号の説明】
１：好気性ろ床（水処理槽）、２：ろ材床、３：ろ材、４：被処理水、５：処理水、６：空気、７：散気装置、８：循環水、９：ＳＳ、１０：微生物、１３：支持砂利層、１４：流入管、１５：集散水管、１６：通気管、１７：空洗管、１８：ロンダー、１９：逆洗排水管、２０：サンブリング管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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