(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
生物反応床を有する生物反応室と、濾過床を有する濾過室とが上流側からこの順に並置され、前記生物反応室の下部には反応用散気部材が設置され、前記濾過室の下部には洗浄用散気部材が設置されている好気処理槽であって、前記濾過室の底面の高さは前記生物反応室の底面の高さよりも高い位置に形成されているとともに、濾過室の下部には移送ポンプの吸込口が設けられ、前記生物反応室で処理された汚水は前記生物反応室の一画に設けられた移流管を経て前記濾過室に移流し、洗浄時に前記吸込口から濾過室の排水を引き抜き自在とされている好気処理槽。
【請求項２】
濾過室の底面は移送ポンプの吸込口に向かって下り勾配である、請求項１の好気処理槽。
【請求項３】
上流から順に、嫌気処理槽と、請求項１又は２の好気処理槽と、消毒槽とを備える汚水浄化槽。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、し尿や雑排水などの汚水もしくは排水を浄化処理するために好適な好気処理槽、及びこれを組み込んだ汚水浄化槽に関する。
【０００２】
【従来の技術】
好気処理槽を、生物反応床がある生物反応室と濾過床がある濾過室との２室（又は槽）に分け、通常の汚水処理時（生物反応時）は、濾過床を下向流で通液し、濾過床の洗浄時は、濾過床の下方に設置した散気管からバブリングして濾材に付着した浮遊性懸濁物（ＳＳ）を遊離させ、濾過床の下方に設けた吸込口からエアリフトポンプで排水する汚水浄化槽は、従来から知られている（特開平５−１０４０８６号公報）。
【０００３】
また、通常の汚水処理時は、濾過床を上向流で通液し、濾過床の洗浄時は、濾過床の下方に設けた吸込口からエアリフトポンプで排水した後、濾過床の下方に設置した散気管からバブリングして濾材に付着したＳＳを遊離させる汚水浄化槽も知られている（特開平１０−１１８６７４号公報）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これらの汚水浄化槽では、濾過床の洗浄終了時にバブリングを停止するため、停止直後に濾過室下部に浮遊しているＳＳは洗浄用水と一緒に排出されず、濾過室底面に沈降して嫌気化した堆積汚泥となり、処理水の水質が悪化しやすい。
本発明は上記問題を解消すること、すなわち、良好な水質の処理水が得られる好気処理槽及びそれを組み込んだ汚水浄化槽を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では次の構成をとった。すなわち、本発明は、生物反応床１４を有する生物反応室４と、濾過床１５を有する濾過室５とが上流側からこの順に並置され、前記生物反応室４の下部には反応用散気部材９が設置され、前記濾過室５の下部には洗浄用散気部材１０が設置されている好気処理槽３であって、前記濾過室５の底面の高さは前記生物反応室４の底面の高さよりも高い位置に形成されているとともに、濾過室の下部（底部でもよい）には移送ポンプの吸込口が設けられ、、前記生物反応室４で処理された汚水は前記生物反応室４の一画に設けられた移流管１８を経て前記濾過室５に移流し、洗浄時に前記吸込口から濾過室の排水を引き抜き自在とされていることを特徴とする好気処理槽３である。なお、生物反応床１４及び濾過床１５には、通常、充填材（充填材の代わりに、担体、生物担体、接触材、濾材等の語を使うこともある。詳しくは後述する。）を各々充填する。
【０００６】
ここで、濾過室５の底面は、平面とすることも傾斜面とすることもできる。好ましくは、移送ポンプの吸込口１１ａに向かって下り勾配のある傾斜面である。
【０００７】
本発明は、また、上流から順に、嫌気処理槽１，２、上記好気処理槽３（生物反応室４と濾過室５とで構成される）、及び消毒槽４を備える汚水浄化槽にも関するものである。
【０００８】
【作用】
本発明における好気処理槽３では、生物反応室４と濾過室５とが並置され、濾過室５の底面の高さは生物反応室４の底面の高さよりも高い位置に形成されているので、濾過室５の洗浄運転の際に濾過室５の底部に浮遊するＳＳは、洗浄排水とともに移送ポンプの吸込口１１ａから効果的に引き抜かれる。また、生物反応室４と濾過室５との底面が同一レベルの場合に比べて、引き抜く際のエネルギーは高さの差（Ｈ）だけ少なくて済む。更に、洗浄時の洗浄排水の引き抜き速度は重力による自然流下程度の速度でよい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を図面により更に具体的に説明する。
図１は、本発明に係る第一例の好気処理槽の構成略図（原水入口を左側、出口を右側として手前側から見た図）である。上段は通常運転時（通常処理時）、下段は洗浄運転時（濾過室５の洗浄時）であり、矢印は液流、破線は散気状態を示している。好気処理槽３は、生物反応床１４を有する生物反応室４と、濾過床１５を有する濾過室５とで構成され、生物反応床１４の下部に反応用散気管９が設けられ、また、濾過室５の下部には洗浄用散気管１０が設けられている。そして、濾過室５の底面は生物反応室４の底面よりもＨ（段差）だけ高い位置に形成されている。
【００１０】
このＨ（段差）は、洗浄排水の移送ポンプ１１の揚水能力との関係で決める。通常、生物反応室４の水深（Ｈ0）の概ね１０％〜７０％とする。段差が小さく、移送ポンプ１１の揚水能力が不足すると、濾過室５内の液が十分に引き抜けない。移送ポンプ１１がエアリフトポンプである場合には、多量の空気を必要とし、効率が悪い。段差が大き過ぎると、移送ポンプ１１の引き抜き効率は良いものの、濾過室５自体の有効高さが小さくなるため濾過室５の平面視面積を大きくとる必要が生じ、結果として汚水浄化槽自体の占有面積が広くなり好ましくない。
【００１１】
生物反応室４の一画には、移流管（管状の移流通路）１８を設ける。生物反応室４で処理された汚水はこの移流管１８を経て濾過室５へ移流する。なお、移流管１８の入口側には生物反応床１４内の充填材（生物担体）を流出させないように多孔性板材を配している。
【００１２】
通常の生物反応時（通常運転時）には、汚水又は排水を好気処理するために、生物反応室４の下部に設けている反応用散気管９から常時空気を吐出させる。その際、生物反応床１４中の充填材（生物担体）は散気による撹拌効果で上下に流動する。ここでは主として、有機物の酸化・分解とアンモニアの硝化が進行する。
なお、通常処理に続く濾過床１５の洗浄時には、反応用散気管９から空気を吐出させても吐出させなくともよい。通常は、吐出させない。
【００１３】
濾過室５における濾過床１５では、通常処理時は、移流管１８から移流してきた液は下向きに流れ、持ち越み酸素（溶存酸素）で好気反応が更に続くとともに、静止状態の充填材（濾材）でＳＳを効率よく捕捉（濾過）する。濾過された液は下部の開口部１３を通って次槽（通常は、消毒槽）へ入る。濾過床１５は徐々に閉塞してくるので、閉塞の解除及び堆積汚泥の除去のため、定期的に洗浄（逆洗）する。
【００１４】
洗浄時は、濾過室５の下部の洗浄用散気管１０から空気を吐出させ、濾過床１５中の濾材を流動させ、捕捉したＳＳを遊離させる。遊離したＳＳ及び堆積汚泥を含む洗浄排水はエアリフトポンプ１１を用いて引き抜き、上流の槽（通常は、嫌気処理槽）へ返送する。この際、エアリフトポンプ１１の吸込口１１ａは、濾過室５の下部に（好ましくは底面に接するように）設ける。
また、洗浄用散気管１０は濾過室５の下部に（好ましくは、最深部に）設置する。また、引き抜く洗浄排水の量は、好ましくは濾過床１５の容量以上とし、さらに好ましくは濾過室５の容量の全量とする。
【００１５】
濾過床１５の下側には、濾過床１５の濾材がエアリフトポンプ１１へ流れ込むのを防ぐために、濾材を通さない多孔性板材を配置しておく。通常処理時、濾過床１５を流れる液は図１では下向きであり、その下向流で濾材が圧されてＳＳの捕捉（濾過）効率が上がる。
【００１６】
濾過床１５の洗浄は、タイマー等の使用によって定期的に（通常は１日に１〜３回で、１回について１〜１０分間程度、汚水の流入の少ない夜間又は早朝）、かつ自動的に行うことができる。洗浄の時刻、時間及び頻度は、任意に設定できることが好ましい。また、手動操作により任意の時間においても洗浄できることが好ましい。
【００１７】
なお、上で述べた生物反応床１４は、通常運転時で流動床としたが、これは流動床に限定されず、例えば、波板状濾材、板状ヘチマ様濾材及び紐状濾材のような接触材を充填した固定床であってもよい。
また、生物反応床１４の下方には空間部を設けないようにする。有機物が酸化・分解した際に発生する汚泥がこの空間部に堆積して嫌気化し、水質に悪影響を与えるからである。
【００１８】
図２は本発明に係る第二例の好気処理槽である。前例との違いは、通常の汚水処理時における濾過床１５では、生物反応室４から移流してきた液が上向きに流れる点であり、濾過床１５の上側に多孔性板材を配置し、充填材の流出を防止している。
【００１９】
図３は本発明に係る第三例の好気処理槽で、濾過室５の底面がエアリフトポンプ１１の吸込口１１ａに向かって下り勾配になっている例である。沈降したＳＳは吸込口１１ａ付近に集積しやすい。そこで、一サイクル前の洗浄の終了時（濾過室５のバブリング停止）に濾過室５の下部に浮遊していたＳＳは、そのサイクルの洗浄時の初めに確実に吸込口１１ａから引き抜くことができる。洗浄排水の引き抜き速度は重力による自然流下の程度でよい。
なお、図３のように濾過室５の底面を傾斜させる場合の勾配は、角度θで表して、好ましくは２０°〜６０°である。この程度の勾配があれば、自然沈降したＳＳが底面に溜まらず、下り勾配に沿って吸込口１１ａへと導かれやすい。
【００２０】
図４は本発明に係る第四例の好気処理槽である。集液効果を更に高めるためエアリフトポンプ１１の吸込口１１ａ付近を窪ませた例である。
【００２１】
図５は本発明に係る第五例の好気処理槽である。集液効果を更に高めるためエアリフトポンプ１１の吸込口１１ａ付近を窪ませ、濾過室５の底面を吸込口１１ａに向かって下り勾配としている例である。
なお、マンホール等から混入した小石等が、吸込口１１ａからエアリフトポンプ１１に吸い込まれるのを防止するため、吸込口にはネット等の吸い込み防止を配してもよい（図示略）。比較的比重の大きい小石等がエアリフトポンプに吸い込まれると、エアリフトポンプ最深部に留まり、揚水性能を低下させるからである。
【００２２】
図６は上記好気処理槽を組み込んだ汚水浄化槽の構成略図である。この汚水浄化槽は、上流側から、汚水中の沈降性固形物を重力下に沈降させるとともに嫌気処理をおこなう第一固液分離槽（第一嫌気処理槽）１、第一固液分離槽１からの移流液をさらに固液分離し上澄液を次槽へ移流させる第二固液分離槽（第二嫌気処理槽）２、移流してきた液を生物的に好気処理する生物反応室４、生物性汚泥を濾過しその濾液を次槽へ移流させる好気処理槽３（生物反応室４と濾過室５とで好気処理槽３を構成）、移流してきた濾液を消毒処理する消毒槽５の各槽に分画されている。
第二固液分離槽２の下部はホッパー形状をしており、第二固液分離槽２での沈降物は第一固液分離槽１内下部に落ち、蓄積される。
【００２３】
生物反応室４及び濾過室５には、それぞれ、多孔質円筒担体等の充填材が充填された生物反応床１４及び濾過床１５が形成されている。また、濾過室５の洗浄時の洗浄排水は、エアリフトポンプ１１により洗浄排水移送管１２を通って第一固液分離槽１に返送される構造であり、洗浄時に遊離したＳＳ及び濾過室５下部の堆積汚泥は、第一固液分離槽１に返送される。
なお、濾過室５の上流側の槽（第一固液分離槽１、第二固液分離槽２又は生物反応室４）に、洗浄排水を一時貯留できるように、流量調整機能をもたせることもできる（図示略）。
【００２４】
また、濾過室５に流入する直前の汚水を、好気処理槽３よりも上流の槽に循環させる循環装置（汚水を汲み上げる循環水用エアリフトポンプと汚水を移送する循環水移送管とから成るもの）を付加してもよい（図示略）。
【００２５】
生物反応床１４内の液の流れは、通常処理時も洗浄時も、通常は下向きである。
生物反応床１４に充填する充填材は、生物反応効率を高めるため、散気すれば液とともにベッド内を流動する流動性充填材を選ぶ。担体の比重は重すぎると沈降して流路が閉塞し、やがて嫌気化して浄化処理に悪影響を及ぼす。また、軽すぎると常時浮上し、生物反応効率が悪くなり、浄化処理に悪影響を及ぼす。流動性のよい担体の比重は概ね０．８０〜１．１０（好ましくは、０．９０〜０．９９）で、濾床への充填率は好ましくは３０％〜８０％である。上記比重の範囲であれば、担体に汚泥が付着すると比重が１．００に近くなり、流動性が高い。なお、充填材の比重は、沸騰した蒸留水中で充填材を３０分間煮沸した後に測定して求める。
【００２６】
濾過床１５に充填する充填材は、通常処理時の濾過床１５における液流が下向きである場合、一時的に固定床（濾床）を形成することのできる沈降性濾材とするほか、洗浄用散気部材から散気して濾材を流動させ、捕捉されているＳＳを剥離させるために、洗浄時には流動可能な充填材でもなければならない。比重は概ね１．００〜１．２０（好ましくは１．００〜１．１０）で、濾床への充填率は好ましくは６０％〜９０％である。この範囲であれば、濾材に汚泥が付着しても洗浄時に濾材はスムーズに流動し、濾材に捕捉したＳＳを容易に剥離できる。
【００２７】
通常処理時の濾過床１５における液流が上向きである場合は、一時的に固定床を形成させうる浮上性濾材とする。しかし、洗浄用散気部材から散気して濾材を流動させ、捕捉されているＳＳを剥離させるため、散気すれば液とともにベッド内を流動できる充填材でもなければならない。比重は概ね０．８０〜０．９９（好ましくは０．８５〜０．９５）で、濾床への充填率は好ましくは６０％〜９０％である。この範囲であれば、濾材に汚泥が付着しても洗浄時に濾材はスムーズに流動し、濾材に捕捉したＳＳを容易に剥離できる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の好気処理槽によれば、洗浄時にＳＳ濃度の高い洗浄排水を引き抜き、濾過室に残るＳＳ量を低くすることができるので、処理水の水質が良好となる。また、濾過床の洗浄時の通液速度を所定以上に高めることなく、遊離したＳＳを運ぶことができ、多くのエネルギーを必要としない。すなわち、洗浄時の洗浄排水の引き抜き速度は重力による自然流下の程度でよく、省エネルギーに寄与する。
本発明の汚水浄化によれば、洗浄時にＳＳ濃度の高い洗浄排水を嫌気処理槽へ戻すので、濾過室に残るＳＳ量を低くすることができ、したがって、処理水の水質が良好となる。また、洗浄時の洗浄排水の引き抜き速度は重力による自然流下の程度でよく、そのため、省エネルギーにも寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第一例の好気処理槽の構成略図で、上段は通常運転時、下段は洗浄運転時である。液流（矢印）及び散気状態（破線）も示す。
【図２】本発明に係る第二例の好気処理槽の構成略図で、上段は通常運転時、下段は洗浄運転時である。
【図３】本発明に係る第三例の好気処理槽の構成略図及びＱ矢視図である。
【図４】本発明に係る第四例の好気処理槽の構成略図及びＲ矢視図である。
【図５】本発明に係る第五例の好気処理槽の構成略図及びＳ矢視図である。
【図６】本発明に係る一例の汚水浄化槽の構成略図である。
【符号の説明】
１：第一固液分離槽    ２：第二固液分離槽
３：好気処理槽        ４：生物反応室
５：濾過室            ６：消毒槽
９：反応用散気部材（散気管）
１０：洗浄用散気部材（散気管）
１１：移送ポンプ（エアリフトポンプ／エアリフトポンプ管）
１１ａ：（移送ポンプの）吸込口
１２：洗浄排水移送管      １３：開口部
１４：生物反応床          １５：濾過床
１６：原水入口    １７：出口    １８：移流管
Ｈ：段差      θ：底面の勾配（角度）
【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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【図６】
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