(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイマー設定による第１の逆洗と、濾過圧損に基く第２の逆洗とを組み合せて行う生物濾過装置の逆洗方法において、
第１の逆洗と次回の第１の逆洗との間の第２の逆洗の頻度を検知して、その頻度が所定回数を超える場合には、第１の逆洗のタイマー設定値を増し、処理水のＮＯｘ濃度が所定値を超える場合には、第１の逆洗のタイマー設定値を減じることを特徴とする生物濾過装置の逆洗方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は生物濾過装置の逆洗方法に係り、特に、タイマー設定による第１の逆洗と、濾過圧損(圧力損失)に基く第２の逆洗とを組み合せて行う生物濾過装置の逆洗方法において、最適な逆洗間隔を実現する自動制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、産業排水や下水等の生物濾過装置として、槽内に浮上性濾材よりなる生物濾過層を形成し、この生物濾過層の高さ方向の途中部分に散気管を設け、散気管の下部を嫌気性の脱窒部、散気管の上部を好気性の硝化部とし、処理水の一部を循環処理することで硝化脱窒を行う循環式硝化脱窒法を基本原理とした一槽式生物濾過装置が知られている。この方法は、従来の浮遊方式の硝化脱窒装置に比べて、
▲１▼  高負荷処理が可能であるため装置のコンパクト化が図れる。即ち、浮上性濾材は小粒径で表面積が大きいため、濾材に付着する生物膜の保持量は極めて大きく、その結果、高負荷運転で高水質の処理水を得ることができる。
▲２▼  嫌気槽や沈殿池の汚泥管理が不要なため運転管理が容易である。即ち、一槽式であるため別途曝気槽を必要とせず、また、濾材表面に微生物を付着させているため、処理水の固液分離に沈殿池を必要としない。しかして、この点からも、装置の小型化、設置スペースの省スペース化が図れる。
といった優れた効果を奏する。
【０００３】
図３（ａ）は、従来の一槽式生物濾過装置の概略的な構成図であり、濾過槽１の上部に透水性支持部材２が水平に設置され、その下側に浮上性濾材層３が設けられている。透水性支持部材２の上側に逆洗水の貯留槽４が形成されている。浮上性濾材層３の高さ方向の途中には散気管５が設けられ、それよりも上側が好気的な硝化部、下側が嫌気的な脱窒部とされている。貯留槽４内の生物処理水の一部は循環水として濾過槽１の下部に循環される。濾過槽１の下部には逆洗排水管（図示せず）が接続され、底部には空気逆洗のための散気管（図示せず）が設けられている。浮上性濾材としては、例えば、ポリスチレン、ポリプロピレンやウレタン樹脂等を直径１〜１０ｍｍの球体や不定形状に発泡成形した、比重が水より小さい濾材が用いられる。このような浮上性濾材を生物反応槽に充填し、適当な位置に配置される透水性の濾材支持部材２によって、上向流通水された際に、支持部材２の下方に浮上性濾材層３よりなる生物濾過層が形成される。
【０００４】
この生物濾過装置では、濾過槽１の下部に導入された原水及び循環水は、浮上性濾材層３を上向流で流れる間に、散気管５よりも下側の浮上性濾材層３で脱窒処理され、散気管５よりも上側の浮上性濾材層３で硝化処理される。また、原水中の有機物が酸化されて、二酸化炭素や水に分解される。
【０００５】
なお、図３（ａ）では、浮上性濾材層３の高さ方向の途中に散気管５を設けて硝化部と脱窒部を形成しているが、散気管を設けずに浮上性濾材層３全体を嫌気層とした生物濾過装置もある。
【０００６】
このような生物濾過装置では、濾材層に捕捉した濁質もしくは生物反応の結果生じた余剰汚泥のために、経時により濾過抵抗が増大し、通水が困難になるため、これを除去するために逆洗が必要である。
【０００７】
この逆洗方法としては、濾過槽１の上部の逆洗水貯留槽４の水を下方へ逆流させて濾過槽１下部の逆洗排水管から排出する水逆洗と、濾過槽１の底部に設けられた散気管から空気を吹き出して濾材層３を攪拌する空気逆洗とがある。即ち、生物濾過装置では、その原水通水時にあっては、図３（ｂ）に示す如く、濾材が水流により濾材層３上部の支持部材２側へ押し寄せられ濾材同士が密に充填された生物濾過層を形成しているが、逆洗水を上方から下方に流下させる水逆洗を行うことにより、図３（ｃ）に示す如く、濾材層３の濾材が下方に展開し、濾材間に捕捉されていたＳＳが放出され、また、余剰の生物膜が剥離除去されて逆洗排水と共に排出される。また、空気逆洗では、空気により濾材層３が攪拌されることで、濾材間の隙間に捕捉されているＳＳが放出される。
【０００８】
また、このような逆洗を行う時期を自動的に制御する方法として、次のような方法がある。
▲１▼  タイマーにより適当な時間間隔で自動的に逆洗を行う方法
▲２▼  設定濾過抵抗（圧損）まで濾過抵抗が上昇したのをセンサー等により検知して自動的に逆洗を起動させる方法
▲３▼  上記▲１▼，▲２▼を組み合わせて行う方法
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の逆洗制御方法では、次のような問題があった。
【００１０】
▲１▼のタイマーにより適当な時間間隔で自動的に逆洗を行う方法では、濾材層の詰まり具合にかかわらず逆洗を行うので、逆洗不足で濾材層が閉塞したり、逆に洗浄しすぎる状態になることがある。逆洗不足の場合、原水中のＳＳの蓄積や生物膜の肥大などにより濾材層が閉塞して複数の濾材粒子が互いに付着して固まりをつくることがある。このような濾材の固まりが一旦生じると、通常の逆洗操作では、十分に固まりがほぐれず、更に、濾材が固まりを作ると、正常な濾材よりも比重が大きくなるため、最悪の場合、逆洗時に排水と一緒に固まった濾材が排出されてしまうという不具合が生じる。逆に、頻繁に逆洗を行うと、脱窒に必要な栄養源を濾材層に保持できず、脱窒性能が低下するなどの不具合が生じる。
【００１１】
▲２▼の設定濾過抵抗で逆洗を起動する方法では、十分な水量で逆洗を行えば、逆洗の過不足の問題はないものの、いつ逆洗が起こるかわかりにくく、運転管理しにくいという不具合がある。
【００１２】
▲３▼の方法では、具体的には、▲１▼のタイマー制御による逆洗で使用する逆洗水量に対して、▲２▼の濾過抵抗に基く逆洗で使用する逆洗の逆洗水量が半分となるように設定して逆洗に要する総水量を極力減らすように実施されている。この方法では、▲１▼の場合に比べて逆洗不足による濾材層の閉塞の可能性は低くなるが、濾過抵抗に基く逆洗水量が少ないため、濾材層閉塞の防止効果は十分であるとは言えず、また、過剰逆洗による脱窒性能低下の問題は解消されない。即ち、▲１▼，▲２▼の逆洗を併用する場合においても、逆洗水量の多い▲１▼の逆洗間隔を最適に制御することが最も重要であり、この間隔が不適当であると、濾材層の閉塞又は処理性能の低下の問題が生起する。
【００１３】
本発明は上記従来の問題点を解決し、タイマー設定による第１の逆洗と、濾過圧損に基く第２の逆洗とを組み合せて行う生物濾過装置の逆洗方法において、最適な逆洗間隔で逆洗を行うことにより、逆洗不足による濾材層の閉塞、過剰逆洗による処理性能の低下を確実に防止する自動制御方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の生物濾過装置の逆洗方法は、タイマー設定による第１の逆洗と、濾過圧損に基く第２の逆洗とを組み合せて行う生物濾過装置の逆洗方法において、第１の逆洗と次回の第１の逆洗との間の第２の逆洗の頻度を検知して、その頻度が所定回数を超える場合には、第１の逆洗のタイマー設定値を増し、処理水のＮＯｘ濃度が所定値を超える場合には、第１の逆洗のタイマー設定値を減じることを特徴とする。
【００１５】
なお、本発明において「第１の逆洗のタイマー設定値を増やす」とは、第１の逆洗頻度が高くなるように、第１の逆洗間隔の設定時間を短くすることを指し、「第１の逆洗のタイマー設定値を減じる」とは、第１の逆洗頻度が低くなるように、第１の逆洗間隔の設定時間を長くすることを指す。
【００１６】
本発明では、タイマー設定により適当な時間間隔で自動的に行う逆洗（以下、この逆洗を「精密逆洗」と称す。）と、設定濾過圧損まで濾過圧損が上昇したのを圧力センサーにより検知して自動的に行う逆洗（以下、この逆洗を「簡易逆洗」と称す。）との組み合わせにより逆洗を行うに当り、精密逆洗と次回の精密逆洗との間に、簡易逆洗が所定回数を超えて頻繁に行われる場合（例えば、簡易逆洗が２回以上起動する場合）は、精密逆洗の頻度が少ないと判断し、濾材層の閉塞を防止するために、精密逆洗のタイマー設定値を増やし、精密逆洗の頻度を高める。逆に、精密逆洗と次回の精密逆洗との間の簡易逆洗頻度が高くなく（例えば、簡易逆洗が全く起動しない場合）、しかも処理水のＮＯｘ濃度が所定値を超える場合には、逆洗頻度が高過ぎ、脱窒部での栄養源が不足していると判断し、処理性能を維持するために精密逆洗のタイマー設定値を減じて精密逆洗の頻度を低減する。
【００１７】
このような自動制御を行うことにより、精密逆洗の逆洗間隔を最適に維持することができ、濾材層の閉塞を確実に防止した上で、良好な処理性能を維持できるようになる。
【００１８】
なお、本発明において、簡易逆洗は、精密逆洗の逆洗水量の半分の逆洗水量で行うことが好ましく、例えば、各逆洗における工程例としては、下記表１，２に示すようなものが好ましい。
【００１９】
【表１】
0004320386.tif 000002
【００２０】
【表２】
0004320386.tif 000003
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２２】
本発明においては、タイマー設定による精密逆洗と、濾過圧損（即ち、濾過抵抗）に基く簡易逆洗とを併用して生物濾過装置の逆洗を行うに当り、次の▲１▼，▲２▼に基いて精密逆洗間隔を制御する。
▲１▼  精密逆洗と次回の精密逆洗の間の簡易逆洗の頻度を検知して、その頻度が所定回数を超える場合には、精密逆洗のタイマー設定値を増やし、精密逆洗の頻度を高める。
▲２▼  処理水のＮＯｘ濃度が所定値を超える場合には、精密逆洗のタイマー設定値を減じ、精密逆洗の頻度を低減する。
【００２３】
上記▲１▼の制御において、精密逆洗のタイマー設定値を変更する簡易逆洗の頻度には特に制限はないが、一般的には、精密逆洗と次回の精密逆洗との間で２回以上簡易逆洗が起動する場合には、タイマー設定値を変更するようにするのが濾材層の閉塞防止の上で好ましい。
【００２４】
また、▲２▼の制御において、精密逆洗のタイマー設定値を変更するＮＯｘ濃度の所定値には特に制限はなく、所望の処理水水質に応じて適宜決定されるが、例えば、処理水全窒素濃度の目標値を１０ｍｇ／Ｌ以下としたときは、ＮＯ３−Ｎ濃度が４ｍｇ／Ｌ以上となった場合に、精密逆洗のタイマー設定値を変更するのが、処理水水質の維持の上で好ましい。
【００２５】
このタイマー設定値の変更範囲としても特に制限はなく、生物濾過装置の仕様やその他の運転条件によって適宜決定されるが、例えば、初期の精密逆洗間隔の設定時間がＴ時間であった場合、上記▲１▼の場合には、現状の設定時間の０．５〜０．９倍程度間隔を短かくし、上記▲２▼の場合には、現状の設定時間の１．１〜２．０倍程度間隔を長くするようなタイマー設定値を採用することができる。
【００２６】
なお、本発明の逆洗方法は、精密逆洗と簡易逆洗とを併用し、前述の▲１▼，▲２▼に基いて精密逆洗間隔を制御すること以外は、常法に従って実施することができる。
【００２７】
また、上記説明では、第１の逆洗として精密逆洗を行い、第２の逆洗として簡易逆洗を行う場合について説明したが、第１，第２の逆洗工程には特に制限はなく、必ずしも、第１の逆洗として逆洗水量の多い逆洗を行う必要はない。しかし、逆洗効果及びその安定性の面からは第１の逆洗として逆洗水量の多い精密逆洗を行い、第２の逆洗として逆洗水量の少ない、好ましくは、第１の逆洗の逆洗水量の０．３〜０．９倍程度の逆洗水量の簡易逆洗を行うのが好ましい。
【００２８】
本発明の方法は、図３（ａ）に示す硝化脱窒生物濾過装置や、散気管を設けない脱窒生物濾過装置等の逆洗に有効に適用可能である。
【００２９】
【実施例】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００３０】
実施例１
流域下水（一部雨水合流式）の沈殿上澄水を生物濾過装置の原水として処理を行った。原水の主な水質は、ｐＨ７．０〜７．２、ＳＳ濃度９１〜１４４ｍｇ／Ｌ、ＢＯＤ濃度７１〜１１６ｍｇ／Ｌ、全窒素濃度２１．２〜３２．１ｍｇ／Ｌであった。
【００３１】
生物濾過装置としては、図３（ａ）に示す一槽式生物濾過装置を用いた。この生物濾過装置は濾過面積２ｍ２，濾材層高さ３ｍであり、原水は濾材層容積当たりの滞留時間が３時間となるように通水した。
【００３２】
精密逆洗及び簡易逆洗は、それぞれ前述の表１，２に示す工程で実施し、次のような条件で自動制御した。
【００３３】
簡易逆洗の制御方法：
濾過抵抗が１．５ｍＨ２Ｏとなったときに起動する。
【００３４】
精密逆洗の制御方法：
初期は精密逆洗の起動設定時間（逆洗間隔）を４８時間とし、次のようにして±１２時間で制御する。
【００３５】
精密逆洗と次回の精密逆洗との間に簡易逆洗が２回起動される場合には、精密逆洗間隔が長過ぎるとして、精密逆洗の起動設定時間を現状よりも１２時間減じる。例えば、現状が４８時間であれば、３６時間とする。即ち、図１（ａ）に示す如く、精密逆洗と次回の精密逆洗との間に２回目の簡易逆洗が起動することを検知した場合には、この２回目の簡易逆洗を行わずに精密逆洗を開始し、以降３６時間間隔で精密逆洗を行う。
【００３６】
また、処理水のＮＯ３−Ｎ濃度が６ｍｇ／Ｌ以上となった場合は精密逆洗間隔が短か過ぎるとして、精密逆洗の起動設定時間を現状よりも１２時間増やす。例えば、現状が４８時間であれば、６０時間とする。即ち、図１（ｂ）に示す如く、処理水のＮＯ３−Ｎ濃度が６ｍｇ／Ｌ以上を検知したら、その時点で最も近い精密逆洗から６０時間後に次回の精密逆洗を行い、以降６０時間間隔で精密逆洗を行う。
【００３７】
この逆洗条件で一ヶ月半実験を行った。このときの原水のＳＳ濃度、ＢＯＤ濃度及び全窒素濃度を図２（ａ）に、また、処理水のＮＯ３−Ｎ濃度の経時変化及び濾材の固まりの有無（逆洗時にのぞき窓より目視にて確認した。）と、精密逆洗及び簡易逆洗の起動状況とタイマー設定変更の状況をそれぞれ図２（ｂ），（ｃ）に示す。
【００３８】
比較例１
実施例１において、精密逆洗の間隔を４８時間で一定としたこと以外は同様にして実験を行った。このときの処理水のＮＯ３−Ｎ濃度の経時変化及び濾材の固まりの有無と、精密逆洗及び簡易逆洗の起動状況をそれぞれ図２（ｄ），（ｅ）に示す。
【００３９】
図２の結果から次のことが明らかである。即ち、濾材層の閉塞の危険性を示す濾材の固まりの有無は、比較例１で原水ＳＳ濃度の高くなる１４日目以降に確認されたが、実施例１では、濾材の固まりが確認されなかった。また、脱窒性能の低下を示す、処理水硝酸性窒素（ＮＯ３−Ｎ）濃度の上昇については、比較例１では、原水のＢＯＤ濃度が低下した４２日目付近で、処理水ＮＯ３−Ｎ濃度が最大９．４ｍｇ／Ｌまで増加し、脱窒性能の低下を確認したが、実施例１では、処理水ＮＯ３−Ｎ濃度が７.５ｍｇ／Ｌを超えることはなく、脱窒性能を良好に維持できた。
【００４０】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の生物濾過装置の逆洗方法によれば、タイマー設定による第１の逆洗と、濾過圧損に基く第２の逆洗とを組み合せて行う生物濾過装置の逆洗方法において、最適な逆洗間隔を自動制御することにより、逆洗不足による濾材層の閉塞、過剰逆洗による処理性能の低下を確実に防止して安定かつ効率的な処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１における精密逆洗の制御方法を説明するグラフである。
【図２】実施例１及び比較例１の結果を示すグラフである。
【図３】図３（ａ）は従来の一般的な生物濾過装置の概略的な構成図であり、図３（ｂ）は通水時の濾材層を説明する模式図であり、図３（ｃ）は逆洗時の濾材層を説明する模式図である。
【符号の説明】
１  濾過槽
２  支持部材
３  濾材層
４  逆洗水貯留槽
５  散気管
【図１】
0004320386.tif 000004
【図２】
0004320386.tif 000005
【図３】
0004320386.tif 000006