(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
生物反応層（上濾床）及び濾過層（下濾床）の二つの濾床を有し、各濾床の下にはブロアに接続される散気部材が配置され、槽内には洗浄排水引抜口があり、更に汚水の好気処理（通常運転）と前記濾過層の洗浄処理（洗浄工程）とを切り替える手段を備える好気濾床槽であって、前記切り替える手段は、槽内配置され水位センサが、所定以上の水位を検出した時から一定時間（タイムラグ）の経過の時に切り替えられる好気濾床槽。
【請求項２】
嫌気処理槽、請求項１の好気濾床槽、処理水槽、及び消毒槽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、好気濾床槽及び汚水浄化槽並びに汚水処理方法に関し、更に詳しくは、屎尿や雑排水等の汚水処理に好適に用いられる好気濾床槽で、槽内に濾過層（下濾床）の詰まりによって生じる水位の上昇を検出できる水位センサが配置された好気濾床槽及びその好気濾床槽を備える汚水浄化槽、並びにこれらの好気濾床槽又は汚水浄化槽を用いた汚水処理方法である。
【０００２】
【従来の技術】
一般によく知られた汚水浄化槽は、通常、仕切壁で仕切られた嫌気処理槽（第一室及び第二室）、好気処理槽（好気濾床槽）、沈殿槽（又は処理水槽）及び消毒槽等からなる。流入口から供給された汚水は、嫌気処理槽第一室から下流へ順次移流され、最後に消毒槽で消毒されて、流出口から外部へ放流される。
【０００３】
汚水浄化槽における好気濾床槽の構造は、従来、いくつか知られているが、出願人は先に、図４に示すように、多孔性板材（図示せず）を間に挟んで好気濾床槽を、上濾床（生物反応層、又はＲゾーン）１と下濾床（濾過層、又はＦゾーン）２の二床に分け、各濾床に粒状担体を充填し、それらの濾床の下に散気部材４ａ，４ｂを配置するとともに、上濾床１と下濾床２との境界部に洗浄排水引抜口５ａを設ける構造を提案した（特開平６−２８５４８４号公報）。この汚水浄化槽における好気濾床槽Ｃ（特に、下濾床２）の洗浄時には、洗浄用散気部材４ｂから散気した後に、移送ポンプ（エアリフトポンプ）５を介して上濾床１と下濾床２との境界部に設けた洗浄排水引抜口５ａから洗浄排水を引き抜き、嫌気処理槽（第一室）の上部へ移送させると共に、好気濾床槽Ｃと処理水槽Ｄとの間の仕切壁の下部に設けた移流口７を通して処理水槽Ｄ中の処理水を好気濾床槽Ｃの下部へ上昇流で逆流させ、好気濾床槽Ｃ（特に、下濾床２）を洗浄するものである。
【０００４】
洗浄の際、下濾床は散気によって均一に流動されるとともに、下濾床に捕捉されていた浮遊性懸濁物（生物膜剥離汚泥ともいう。以下、ＳＳと略す。）は遊離し、洗浄排水はＳＳ含みで洗浄排水引抜口５ａから嫌気処理槽（第一室）へと返送される。
【０００５】
また、この洗浄は、通常、タイマーの使用によって、一日一回、夜間に１〜３０分間程度、行われる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の方法は、汚水負荷量の大小又は高低に関係なく、一日一回、設定時間だけの洗浄を行うものである。特に、流入負荷が低い場合、濾過層へ捕捉される一日当たりのＳＳ量は少なく、一日一回の洗浄は必要ではない。エネルギー等の無駄となる。また、濾過層の液の溶存酸素濃度も高いまま維持されるので、処理水槽中の処理水の溶存酸素も高いままになりやすい。これを洗浄排水として嫌気濾床槽第一室へ戻すと、溶存酸素が多量に持ち込まれ、嫌気濾床槽第一室における嫌気処理に悪影響を及ぼす。本発明は、このような問題を解消しようとするものであり、汚水負荷量の大小又は高低にかかわらず、汚水を適切に処理し、省エネルギーに寄与できる好気濾床槽、汚水浄化槽又は汚水処理方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【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、本願発明は、生物反応層（上濾床）１及び濾過層（下濾床）２の二つの濾床を有し、各濾床の下（ここで、「下」とは下部又は下方の意味に用いる。以下、同じ。）にはブロア９に接続される散気部材４ａ、４ｂが配置され、槽内には洗浄排水引抜口５ａがあり、更に汚水の好気処理（通常運転）と前記濾過層２の洗浄処理（洗浄工程）とを切り替える手段を備える好気濾床槽Ｃであって、前記切り替える手段は、槽内配置され水位センサが、所定以上の水位を検出した時から一定時間（タイムラグ）の経過の時に切り替えられる好気濾床槽である。
【０００８】
本発明は、また、上記の好気濾床槽を組み込んだ汚水浄化槽、すなわち、上流側から順に、嫌気処理槽、上記の好気濾床槽、処理水槽及び消毒槽を備える汚水浄化槽にも関する。
【００１０】
ここで、槽内に設ける洗浄排水引抜口５ａは、洗浄後の洗浄排水を引き抜く関係から、好ましくは、上濾床１と下濾床２との境界部か、あるいは、好気濾床槽下部又は濾過層（下濾床）下方に配置する。
【００１１】
なお、本発明の好気濾床槽Ｃでは、生物反応層１を上濾床とし濾過層２を下濾床として縦に配置する（すなわち、二重床を形成する。）のを標準とするが、その変形として、生物反応層１を前濾床とし濾過層２を後濾床として横に並べて配置することも可能である。
【００１２】
【作用】
濾過層（下濾床）に詰まりが生じると、処理される汚水量よりも供給される汚水量が優勢となって好気濾床槽の水位が上昇する。その水位が所定のレベルを越えると、槽内に配置された水位センサがこれを検出し、制御部からの指令によって好気濾床槽は通常の好気処理運転から好気濾床槽内の濾床（特に、濾過層）を洗浄するための運転（洗浄工程）へと切り替わるのである。
【００１３】
【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、本発明に係る汚水浄化槽の構成略図である。汚水浄化槽は、上流側から、嫌気濾床槽第一室Ａ、嫌気濾床槽第二室Ｂ、好気濾床槽Ｃ、処理水槽Ｄ及び消毒槽Ｅの各槽に区画されている。
【００１４】
嫌気濾床槽第一室Ａ及び嫌気濾床槽第二室Ｂには、網様円筒状濾材等の生物担体を充填することができる。
【００１５】
好気濾床槽Ｃは、上濾床１と下濾床２とを有し、これらの濾床にはスポンジ担体等の生物担体（生物の棲み家となる。接触材、濾材とも呼ばれる。）を充填し濾床を形成させる。上濾床１と下濾床２との間には通水性の多孔性板材（生物担体を通さないが水や空気を自由に通すもの）を挟んで区画する。また、上濾床１の上側にも下濾床２の下側にも、それぞれ通水性の多孔性板材を配置し、生物担体が流出しないように保持している。
【００１６】
上濾床１の下には散気管で代表される散気部材４ａが設けられ、また、下濾床２の下にも濾過層洗浄用の散気部材４ｂが設けられている。各々の散気部材４ａ，４ｂの底部（散気管の場合は管底）には多数の散気孔があけられている。また、上濾床１と下濾床２との境界部の水位には、エアリフトポンプ５の液吸込口となる洗浄排水引抜口５ａが設けられている。
【００１７】
好気濾床槽Ｃにおける汚水処理は、上濾床（生物反応層）１においては、被処理水は、散気部材４ａから散気・導入される空気（溶存酸素）の存在下に、生物担体中に生息する好気性微生物によって好気処理される。すなわち、ここでは主として、生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）の酸化・分解と、アンモニアの硝化が進行する。なお、上濾床（生物反応層）は流動床に限定されず、固定床であってもよい。
【００１８】
また、下濾床２においては、通常の運転（洗浄時以外の運転）では洗浄用散気部材４ｂからは散気しない。上濾床１からの流下液の持ち越み酸素（溶存酸素）を消費しつつ引き続き（半）好気処理すると共に、静止状態の生物担体を利用してＳＳを効率よく捕捉（濾過）する。それゆえ下濾床２は、捕捉されたＳＳによって徐々に詰まってくる。この詰まりを解除するため、後で述べる方法で好気濾床槽Ｃ（特に、下濾床２）を洗浄する。この洗浄の際は、下濾床２の下に配置した洗浄用散気部材４ｂから散気し、生物担体からＳＳを遊離させる。前記散気と同時に、又はその散気の後に、エアリフトポンプ５に空気を供給しながらＳＳ含みの洗浄排水を洗浄排水引抜口５ａから引き抜く。引き抜かれた洗浄排水は、嫌気濾床槽第一室Ａへ返送される構造である。
【００１９】
洗浄中、散気部材４ａからの散気は、通常、止める（この散気は、引き続き稼働させてもよい）。
【００２０】
処理水槽Ｄは、好気濾床槽Ｃとの仕切壁の下部で移流口７を介して好気濾床槽Ｃに連通している。処理水槽Ｄでは、処理された液（処理水）が貯留される。また、エアリフトポンプ５の主要部はこの槽中に設けられている。
【００２１】
汚水浄化槽の通常運転時（洗浄時以外）、上濾床１の下方の散気部材４ａから散気し、下濾床２の下方の洗浄用散気部材４ｂからの散気及びエアリフトポンプ５への空気供給はしない。濾床の洗浄時には、上濾床１下方の散気部材４ａからの散気を止め、代わって、下濾床２下方の洗浄用散気部材４ｂから散気すると共に、エアリフトポンプ５へも空気を供給し、ＳＳ含みの洗浄排水を洗浄排水引抜口５ａから引き抜き、嫌気濾床槽第一室Ａへ返送する。この際の洗浄用水は、図１の例の場合、処理槽水Ｄの処理水が利用される（図２も参照）。図２に、洗浄工程における液の流れを矢印で示した。
【００２２】
図３は、水位センサ及びブロアの部分を拡大した図である。水位センサ８は好気濾床槽８の上部に設置する。水位センサ８の液面からの高さは、槽の大きさ・規模や汚水の種類・量等に変動するので、適宜、決定すればよいが、一例では、通常運転時の散気部材４ａから散気による気泡によって増加する水位上昇（約５ｃｍ）と流入ピーク時における水位上昇（約３ｃｍ）を考慮して、定水位よりも約１０ｃｍ程度の上の位置とする。濾過層２の洗浄の開始は、水位センサ８が所定の槽内液の水位を検出した時から一定時間（タイムラグ）の経過の時に自動的に行われる。濾過層２は、初期は、通水抵抗がほとんどないが、ＳＳを捕捉するにつれ徐々に大きくなってくる。詰まりがある状態を越えると、流出量よりも流入量が優勢となり水位が上昇する。濾過層２の詰まりの程度と水位上昇の程度とは比例するため、この水位がある高さに達した時に水位センサ８により検出し、制御部１３を介してに指令を送り、濾過層２を洗浄する。洗浄の時間は内蔵のタイマにより決めることができ、通常、１〜３０分間（さらに好ましくは、１０〜２０分間）行う。なお、濾過層２の洗浄は、手動操作によっても任意に行うことが好ましい。
【００２３】
水位センサ８が設定水位を検出すると、その信号がブロワ９内の制御部１３に送られ、制御部１３からの信号でブロワ９に内蔵する電磁弁１４を切り替えて、通常の吐出口１１から洗浄用の吐出口１２へと空気の供給先を切り替える。そうすると、濾過層２下部の散気部材４ｂ及びエアリフトポンプ５に空気が供給されて、洗浄が開始する。
【００２４】
また、水位センサ８が所定の水位を検出してから、洗浄を開始する時間は、所定の水位の検出の時から一定時間（例えば、１〜５時間）の経過（タイムラグ）の後である。タイムラグをおけば、生物反応層にあった汚水はその間に濾過層に到達し、処理されるべきＳＳが濾過層で濾過される（換言すれば、処理されるべきＳＳが処理水槽へ押し出されない）からである。
【００２５】
【発明の効果】
本発明の好気濾床槽又は汚水浄化槽によれば、濾過層に詰まりが生じたときだけ好気濾床槽（特に、濾過層）の洗浄を行うので、流入する汚水負荷量の大小又は高低に応じて汚水を適切に処理することとなり、省エネルギーに寄与できる。また、例え、流入負荷が非常に高く一日に複数回の洗浄工程を要する場合も対応可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る汚水浄化槽の構成略図。
【図２】本発明に係る汚水浄化槽の洗浄工程における液の流れ図。液の流れを矢印で示した。
【図３】図１における水位センサ及びブロアの部分の拡大図。
【図４】従来例の好気濾床槽の構成略図。
【符号の説明】
１：上濾床（生物反応層）、  ２：下濾床（濾過層）、  ３ａ，３ｂ： 仕切壁、  ４ａ：散気部材（散気管）、  ４ｂ：洗浄用散気部材（散気管）、  ５：エアリフトポンプ、  ５ａ：洗浄排水引抜口（エアリフトポンプ吸込口）、  ５ｂ：エアリフトポンプ揚水管、  ７：移流口、  ８：水位センサ、  ９：ブロア、１０：ブロア本体、  １１：通常時の吐出口、  １２：洗浄時の吐出口、  １３：制御部、  １４：電磁弁
Ａ：嫌気濾床槽第一室
Ｂ：嫌気濾床槽第二室
Ｃ：好気濾床槽
Ｄ：処理水槽
Ｅ：消毒槽
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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