(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
凝集剤を添加した原水を降流させながらフロック化を進行させる凝集層と、
この凝集層の下端部における潜流口から上向流として凝集フロックを含む混合液を上昇させる濾過槽を設けた凝集濾過装置において、
前記濾過槽は前記凝集層の外周にドーナツ状に設けられ、
前記濾過槽の下部に、フロックを捕捉して貯留し、これをスラッジケーキ層へと形成させる第１の間仕切りネットを設けるとともに、この第１の間仕切りネットの上方位置に、フロックを捕捉して貯留し、これをスラッジケーキ層へと形成させる第２の間仕切りネットを設け、
更に、この第２の間仕切りネットの上方位置に濾層室を設け、
かつ、この濾層室の下部に第３の間仕切りネットを設け、
この第３の間仕切りネットの上に濾材を充填するように構成したことを特徴とする凝集濾過装置。
【請求項２】
原水に凝集剤を添加して攪拌することによりフロック化を進行させながら、
凝集フロックを含む混合液を下向流として凝集槽内を降流させ、
次に、凝集フロックを含む混合液を前記凝集槽の下端部から押出すように濾過槽内へ流入させ、
次いで、前記凝集フロックを含む混合液を上向流として前記濾過槽内を通過させるようにした凝集濾過方法であって、
凝集フロックを含む混合液を上向流として前記第１の間仕切りネットから、前記第２の間仕切りネットを経由して前記第３の間仕切りネットを潜り抜けさせ、
その際に、前記の第１および第２の間仕切りネットの上部において凝集フロックを沈殿、捕捉するとともに、この捕捉された凝集フロックを前記の第１および第２の間仕切りネットの上部において各スラッジケーキ層へと形成させ、
次いで、各スラッジケーキ層によって凝集フロックを含む混合液を濾過することを特徴とする凝集濾過方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に、二次処理水に凝集剤を添加し、二次処理水中の浮遊物等を除去するに好適な凝集濾過装置と、その凝集フロックの捕捉回収方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、二次処理水に凝集剤を添加し、二次処理水中の浮遊物（以下、ＳＳという）や二次処理水に含まれるリン成分を除去する場合、通常、凝集沈澱法により固液分離される。
この凝集沈澱装置は、急速攪拌室と緩速攪拌室とからなる２室構造の凝集槽と、凝集沈澱槽とが組み合わされ、先ず、原水と凝集剤を凝集槽の急速攪拌室で混合し、次いで凝集槽の緩速攪拌室でフロックを成長させ、その凝集フロックを凝集沈澱槽で重力沈降させている。
【０００３】
その為、個別の処理槽を必要とする上に、凝集処理されたフロックを凝集沈澱槽で時間をかけて沈澱分離することで固液処理が行われることから、大きな槽容量の凝集沈澱槽を組み込む必要がある。
【０００４】
この点、特許第２６５３０８６号公報に記載の凝集生物濾過装置の場合には、濾過材を充填した濾過槽をベースに、当該濾過槽の下部から凝集剤を添加した原水を流入させ、また、濾層の上部に処理水の排出装置を設け、下部から上向流で通水すると共に、散気用空気による曝気を行うことで、生物濾過処理をしており、単一の槽構造による小型コンパクト化の要請を満足している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記の生物濾過装置の場合には、濾層に捕捉したフロックを回収するに、濾過槽の下部から供給する逆洗空気による曝気をした上で、同じく下部から逆洗用水を供給することにより、濾層の上部から逆洗汚泥排水の排出を行っている。
【０００６】
その為、逆洗時の度毎に逆洗用水を注入する必要があり、それでは排出される逆洗汚泥処理水が希釈化されて増量されることになり、後処理槽の汚泥濃縮貯留槽の容量を大きくしたり、後処理槽での負荷を高めたり、或いは、脱離液を前工程へ必要以上に返送して再処理に供することになり、汚水処理効率を低下させてしまうとの弊害がある。
【０００７】
また、濾層に捕捉したフロックを散気用空気による曝気により生物処理することから、フロック化して濾槽に流入したフロックを、散気装置からの曝気により分散させることで、フロック破壊を招くことにもなる。
【０００８】
そこで、本発明では、単一槽でありながら、フロックの形成と、形成されたフロックの破壊を招くことなく、凝集フロックの捕捉を効率的に行なうことができ、また、捕捉したフロックを効率的に回収することのできる槽構造を提供すると共に、逆洗時には空気逆洗のみでの洗浄を可能とすることで、逆洗用水を不要とする凝集濾過装置を発明したのである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
具体的には、請求項１では、凝集剤を添加した原水を降流させながらフロック化を進行させる凝集層と、この凝集層の下端部における潜流口から上向流として凝集フロックを含む混合液を上昇させる濾過槽を設けた凝集濾過装置において、前記濾過槽は前記凝集層の外周にドーナツ状に設けられ、前記濾過槽の下部に、フロックを捕捉して貯留し、これをスラッジケーキ層へと形成させる第１の間仕切りネットを設けるとともに、この第１の間仕切りネットの上方位置に、フロックを捕捉して貯留し、これをスラッジケーキ層へと形成させる第２の間仕切りネットを設け、更に、この第２の間仕切りネットの上方位置に濾層室を設け、かつ、この濾層室の下部に第３の間仕切りネットを設け、この第３の間仕切りネットの上に濾材を充填するように構成する。
【００１６】
また、方法的には、請求項２において、原水に凝集剤を添加して攪拌することによりフロック化を進行させながら、凝集フロックを含む混合液を下向流として凝集槽内を降流させ、次に、凝集フロックを含む混合液を前記凝集槽の下端部から押出すように濾過槽内へ流入させ、次いで、前記凝集フロックを含む混合液を上向流として前記濾過槽内を通過させるようにした凝集濾過方法であって、凝集フロックを含む混合液を上向流として前記第１の間仕切りネットから、前記第２の間仕切りネットを経由して前記第３の間仕切りネットを潜り抜けさせ、その際に、前記の第１および第２の間仕切りネットの上部において凝集フロックを沈殿、捕捉するとともに、この捕捉された凝集フロックを前記の第１および第２の間仕切りネットの上部において各スラッジケーキ層へと形成させ、次いで、各スラッジケーキ層によって凝集フロックを含む混合液を濾過する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る凝集濾過槽Ｓの実施形態を、地中に埋設した状態を示す図１の縦断面図と、図２の平面図に基づいて説明する。
凝集濾過槽Ｓは、槽中心部に鉛直支持した円筒状の凝集槽Ａと、その外周部の平面ドーナッツ状の濾過槽Ｂとからなる。
【００２０】
１は凝集濾過槽Ｓの本体壁であって、円筒形態に成型した既製のコンクリート製品を使用しているが、それを有底の角筒形態としたり、ＦＲＰ製とすることもできる。２は凝集濾過槽Ｓの底壁であって、槽中心部へ向かって下り傾斜勾配のホッパー形態を呈し、その中央位置に凹設した窪み３に排出ポンプ４を設置している。
【００２１】
５は原水である二次処理水の流入管であって、その管途中には、凝集剤の注入管６が配管され、また、移流管５の末端部の管継ぎ手７を凝集槽Ａの上端部に臨ませている。
８は凝集剤タンク、９は凝集槽Ａの上縁部に取り付けた空気供給管であって、その下端部に形成した散気装置１０を、凝集槽Ａの表層部の液中に沈めている。
【００２２】
凝集槽Ａは、ＦＲＰ製又は塩化ビニール製の中空管体により形成され、その下端開口部１１を、凝集濾過槽Ｓの槽中央部の窪み３の直上位置に臨ませている。１２は凝集槽Ａの下端縁から濾過槽Ｂへ潜り抜ける凝集フロックを含む処理水の潜流口である。
【００２３】
１３、１４は凝集槽Ａで凝集処理されて潜流口１２から上向流で流れ込む凝集フロックＸの捕捉と貯留機能を果たす間仕切りネットであって、その網目を＃２０〜３０程度とし、凝集槽Ａの下部外側位置に相当する濾過槽Ｂの下方位置に、上下に間隔を隔てて張設支持している。この間仕切りネット１３、１４と後記する濾材沈降用の間仕切りネットは、図２の平面図に示す内側位置の矩形状内枠２１と、外側位置の多角形状外枠２２を放射状の連結枠２３でフレーム形成した架台Ｆの上部に張設して取り付けられている。
１５は逆洗装置であって、前記間仕切りネット１３、１４を支持する架台Ｆの下部位置に矩形状に配管している。
【００２４】
１６は濾材沈降防止用の間仕切りネットであって、前記凝集槽Ａの中間部より上部側の高さ位置に相当する濾過槽Ｂに形成され、当該間仕切りネット１６の上部側に濾材Ｚを充填している。
その濾材Ｚとしては、本実施例では、容量が数十ｃｃ程度で、その比重が水の比重１より僅かに大きいプラスチック製中空容器を採択している。
２０は濾材沈降防止用間仕切りネット１６を支持する架台Ｆの下部位置に矩形状に配管した逆洗装置である。
【００２５】
１７は管状の集水装置であって、濾材Ｚの表層部に湧出した上澄み液の水中に多角形状に配管され、当該集水装置１７の四方八方には上澄み液の越流口１８を上向きに開口している。１９は越流口１８から集水装置１７へ流入した上澄み液の排水管である。
【００２６】
従って、前記のように区画形成した濾過槽Ｂには、底壁３と最下段の間仕切りネット１３との間に底部室Ｂ１が、当該第１段の間仕切りネット１３とその上部の第２段の間仕切りネット１４との間に第１のフロック貯留室Ｂ２が、当該第２段の間仕切りネット１４とその上方部の濾材沈降防止用間仕切りネット１６との間に第２のフロック貯留室Ｂ３が、その上方部には間仕切りネット１６上に濾材Ｚを充填した濾層室Ｂ４が、当該濾層室Ｂ４の上部に上澄み液の湧出室Ｂ５がそれぞれ層設されている。
【００２７】
次に、本発明における凝集濾過の処理工程を説明する。
（凝集処理）
先ず、原水の流入管５の管途中で、凝集剤タンク８からの凝集剤が添加された二次処理水が凝集槽Ａへ流入する。
すると、流入した二次処理水と凝集剤が、散気装置１０からの噴気によりバブリングされることで、その混合液に対する均一な攪拌が行われ、混合液に対する凝集処理が促進された上で、凝集槽Ａを下向流となって緩やかに降流する過程で、二次処理水中のＳＳや処理水中のリン成分を徐々に取り込んでのフロック化が進行する。
【００２８】
これにて凝集処理された凝集フロックＸを含む混合液は、凝集槽Ａの下端開口部１１の潜流口１２を潜り抜けて濾過槽Ｂの底部室Ｂ１へ流入し、上向流に方向転換して濾過槽Ｂを上昇する。
【００２９】
そこで、濾過槽Ｂを上昇する混合液に含まれる大小様々な凝集フロックＸの浮上と沈降状況を、図３の拡大模式図に基づいて説明する。
【００３０】
（第１段の濾過処理）
先ず、最下段（第１段）の間仕切りネット１３を凝集フロックＸが通過する際、即ち、間仕切りネット１３の網目を凝集フロックＸが潜り抜け出る際に、当該間仕切りネット１３の網目に付着している汚泥を種として絡み付くことで捕捉され、また、その一部は、間仕切りネット１３を通過して第１フロック室Ｂ２を緩やかに浮上する。
この浮上に伴って、微細フロックＸの一部は、相互に再凝集して沈澱粒径のフロック塊に形成されることで徐々に沈降し、第１段の間仕切りネット１３の上部に沈澱して貯留され、やがて、当該間仕切りネット１３上には、層状化したスラッジケーキ層Ｙ１が形成される。
【００３１】
更に、底部室Ｂ１から次々と浮上する凝集フロックＸは、間仕切りネット１３の網目を潜り抜け、また、その上に堆積したスラッジケーキ層Ｙ１が、潜り抜けて浮上しようとする凝集フロックＸを取り込んで合着一体化して捕捉される。
言い換えれば、間仕切りネット１３を核とするスラッジケーキ層Ｙ１が、浮上して通過しようとする凝集フロックＸのフィルターとして濾過機能を果たしつつ合着される。
また、微細フロックＸの一部は、スラッジケーキ層Ｙ１に捕捉されないで通過したり、分離され、前記と同様に第１フロック貯留室Ｂ２を浮上したり、浮遊し、その際に、微細フロックＸが沈降粒径のフロック塊に再凝集されることで沈降し、スラッジケーキ層Ｙ１の上に堆積される。
【００３２】
（第２段の濾過処理）
次に、第１フロック貯留室Ｂ２を浮上する微細フロックＸの一部は、第２段の間仕切りネット１４の網目を潜り抜け出る際に、当該間仕切りネット１４の網目に付着している汚泥を種として絡み付くことで捕捉され、また、その一部は、間仕切りネット１４を通過して第２フロック室Ｂ３を緩やかに浮上する。
この浮上に伴って、微細フロックＸの一部は、相互に再凝集して沈澱粒径のフロック塊に形成されることで沈降し、第２段の間仕切りネット１４の上部に沈澱して貯留され、やがて、当該間仕切りネット１４上には、層状化したスラッジケーキ層Ｙ２が形成される。
【００３３】
更に、第１フロック貯留室Ｂ２を浮上する凝集フロックＸは、間仕切りネット１４の網目を潜り抜け、また、その上に堆積したスラッジケーキ層Ｙが、潜り抜けて浮上しようとする凝集フロックＸを取り込んで合着一体化して捕捉される。言い換えれば、スラッジケーキ層Ｙ２が浮上して通過しようとする凝集フロックＸのフィルターとして機能することで濾過処理されて合着される。
また、微細フロックＸの一部は、スラッジケーキ層Ｙ２に捕捉されないで通過したり、分離され、前記と同様に第２フロック貯留室Ｂ３を浮上して浮遊したり、或いは、浮上した上で沈降粒径のフロック塊に再凝集されることで沈降し、スラッジケーキ層Ｙ２の上に堆積される。
【００３４】
（第３段の濾過処理）
第２フロック貯留室Ｂ３へ浮上した微細フロックＸの一部は、濾材沈降防止用の間仕切りネット１６の網目を潜り抜け、濾層Ｂ４に充填した濾材Ｚの間や濾材Ｚ内部に捕捉されて濾過処理に供される。
これにて濾過処理された三次処理水は、表層部の上澄み液の湧出室Ｂ５へ湧き出し、それを越流口１８から集水装置１７へ流入させて排水する。
【００３５】
前記のような凝集濾過処理が繰り返されるに伴って、第１段の間仕切りネット１３や第２段の間仕切りネット１４の上部に貯留されたスラッジケーキ層Ｙ１、Ｙ２の厚みが増加することで、更には、濾材沈降防止用間仕切りネット１６とその濾材Ｚの間に捕捉された凝集フロックＸにより、フィルター効果が徐々に低下したり、凝集フロックＸの捕捉効率や貯留効率が徐々に低下してくる。
【００３６】
（スラッジの回収処理）
この段階で、排出ポンプ４を作動することにより、凝集濾過槽Ｓの凝集フロックや、貯留したスラッジケーキを含む混合液を、適度な吸い込み速度の下向流で、槽容量の１／２〜２／３程度を引き抜き処理する。
すると、底部室Ｂ１の堆積汚泥や、間仕切りネット１３、１４を核とするスラッジケーキ層Ｙ１、Ｙ２のスラッジが下向流で引き抜かれ、前工程の流量調整槽へ返送して再処理に供されたり、或いは、後工程の汚泥沈澱貯留槽へ送り出されることで、凝集フロックＸを含む混合液の固液処理に供される。
【００３７】
また、濾層室Ｂ４の濾材Ｚに捕捉されたフロックＸの場合は、下部側の第２フロック貯留室Ｂ３や第１フロック貯留室Ｂ２へ向かって汲み出され、また、第２フロック貯留室Ｂ３のスラッジケーキＹ２は、第１フロック貯留室Ｂ２や底部室Ｂ１へ向かって汲み出され、次回以降におけるフロックの捕捉と濾過処理に供される。
また、第１フロック貯留室Ｂ２のスラッジケーキＹ１や底部室Ｂ１の堆積汚泥の場合には、その全量が汲み出され、流量調整槽又は汚泥沈澱貯留槽へ送り出される。
【００３８】
（逆洗処理）
前記のようなスラッジを含む混合液の回収処理が、１日当たり数回程度繰り返されるにつれて、その回収効率が徐々に低下し、１週間に１回程度の割合で濾過槽Ｂを逆洗する必要が生ずる。その場合には、逆洗装置１５、２０から逆洗空気を噴出させて槽内を曝気攪拌することで洗浄処理した上で、当該逆洗汚水の全量を排出ポンプ４により汲み出し、流量調整槽や汚泥濃縮貯留槽へ送り出す。
【００３９】
【変形例】
尚、前記の実施形態の場合には、濾過槽Ｂの下部位置に間仕切りネット１３、１４の２枚を上下に間隔を隔てて形成したが、それを単に１枚としたり、或いは、３枚以上としたり、その上下間隔を増減することで、凝集フロックＸの捕捉効率を調整したり、或いは、スラッジケーキの引き抜き効率を調整することもできる。勿論、それは間仕切りネット１３、１４、１６の網目の大きさによることから、その網目の大きさを間仕切りネット１３、１４、１６毎に大中小の網目構造とすることもできる。
【００４０】
また、前記の実施形態の場合には、排出ポンプ４を窪み３に設置したが、排出ポンプ４を槽外に設置し、その吸引ホース又は吸引管（図示せず）の吸い込み口を窪み３に臨ませることもできる。
【００４１】
また、前記の実施形態の場合には、上澄み液の集水装置１７を湧出室Ｂ５に多角形の管体で配管したが、それを集水樋としたり、或いは、湧出室Ｂ５の外周位置で本体壁１の内周部に集水樋を設けることもできる。
【００４２】
また、前記の実施形態の場合には、原水の流入管５の管途中に凝集剤の供給管６を配管したが、当該供給管６の下端供給口を凝集槽Ａの上端開口部や管継ぎ手７に直接臨ませることもできる。
【００４３】
【発明の効果】
本発明は、前記のように構成し、その内、請求項１では、濾材を充填した濾層を備えた濾過槽に、上向流で処理水を流すようにしてなる凝集濾過装置において、前記濾過槽の下部位置に凝集フロックを捕捉して貯留する間仕切りネットを設け、その上部側に、浮上するフロックを沈澱粒径に形成して沈降させるフロック貯留室を設けたので、間仕切りネットを核とする凝集フロックの捕捉が効率よく行われ、然も、当該間仕切りネットを潜る抜けてフロック貯留室へ浮上した微細フロックが、相互に再凝集されることでフロック塊となって沈降し、間仕切りネット上に層状にスラッジケーキ化して貯留させることができる。
また、間仕切りネットを潜り抜け出て浮上した微細フロックを、濾過槽の上層部の濾層で最終的に捕捉して濾過処理に供されることから、濾層の閉塞防止のための逆洗回数を大幅に減少させ、運転コストの節減に貢献する。
【００４４】
また、請求項２において、間仕切りネットを核として貯留されたスラッジケーキや、濾層に捕捉されたフロックを含む混合液を、排出ポンプにより下向流で汲み出すように構成したので、前記の有用性に加えるに、間仕切りネットに捕捉され、層状に貯留されたスラッジケーキを含む混合液の回収、即ち、多量の凝集フロックを含んだ混合液が、流量調整槽へ返送されて再処理に供されたり、汚泥濃縮貯留槽へ送り出し、重力沈降等による固液分離に供されることにより、固液分離効率を格段に向上させる。
【００４５】
また、請求項３においては、複数の間仕切りネットを濾過槽の下部位置に、上下の間隔を隔てて設けたので、複数の間仕切りネットを核とする凝集フロックの捕捉効率と貯留効率を高めると共に、スラッジケーキの貯留性を一段と向上させる。
【００４６】
また、請求項４では、凝集剤が添加された原水をバブリングにより攪拌し、下向流で降流することにより、凝集フロックの形成を促進する凝集槽と、当該凝集槽の潜流口から上向流となって上昇する、凝集フロックを含む混合液の濾過槽を設け、当該濾過槽の上部位置に濾材沈降防止用間仕切りネットを設け、当該間仕切りネット上に濾材を充填した濾層を形成し、前記濾過槽の下部位置に凝集フロックを捕捉する間仕切りネットを多段に設け、当該間仕切りネットと前記濾材沈降防止用間仕切りナットの下部位置に逆洗装置を設け、スラッジケーキを含む混合液を排出ポンプにより汲み上げる凝集濾過装置としている。
また、請求項５では、槽中心部に底部を開口した凝集槽を設け、当該凝集槽の外側位置に上向流の濾過槽を設け、当該濾過槽を間仕切りネットで上下に間隔を隔てて区画形成し、当該濾過槽を、槽底部から底部室、複数のフロック貯留室、濾層室、上澄み液の湧出室の各室に区画しているので、三次処理の槽構造を著しく小型コンパクト化することができる等の諸効果をもたらす。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る凝集濾過槽の縦断面図である。
【図２】凝集濾過槽の平面図である。
【図３】濾過槽の下部位置に区画した２枚の間仕切りネットに捕捉される凝集フロックと、当該ネット上に層状化した貯留されたスラッジケーキと、ネットを上向流で通過してフロック貯留室を浮上したり、浮遊する微細フロックが、沈澱粒径のフロック塊に再凝集されて沈降する状況を示す模式図である。
【符号の説明】
Ｓ  凝集濾過槽
Ａ  凝集槽
Ｂ  濾過槽
Ｂ１  底部室
Ｂ２  第１フロック貯留室
Ｂ３  第２フロック貯留室
Ｂ４  濾層室
Ｂ５  湧出室
Ｆ  架台
１  本体壁
２  底壁
３  窪み
４  排出ポンプ
５  流入管
６  注入管
７  管継ぎ手
８  凝集剤タンク
９  空気供給管
１０  散気装置
１１  下端開口部
１２  潜流口
１３、１４、１６  間仕切りネット
１５、２０  逆洗装置
１７  集水装置
１８  越流口
１９  排水管
２１  内枠
２２  外枠
２３  連結枠
【図１】
0003895064.tif 000002
【図２】
0003895064.tif 000003
【図３】
0003895064.tif 000004