(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上流から生物反応層と濾過層の順に配置された生物担体を充填した２つの濾床を有する好気濾床槽の、前記濾過層の下部又は下方に水平方向に設置される好気濾床槽の底面の形状に適合する散気管であって、前記散気管には管下部において管長さ方向に所定の間隔で多数の穴が形成され、前記穴の間隔は、濾過層の下方に設けられ好気濾床槽の洗浄排水を引き抜く移送ポンプの液吸込口となる洗浄排水引抜口に近いほど狭く、前記洗浄排水引抜口から遠いほど広く形成されている、濾過層洗浄用散気管。
【請求項２】
前記好気濾床槽の底面の形状に適合する散気管がリング状またはＵ字状に形成されてなることを特徴とする請求項１に記載の濾過層洗浄用散気管。
【請求項３】
生物反応層と濾過層の２つの濾床を有し、前記濾過層の下には請求項１または２の濾過層洗浄用散気管が配置されている、好気濾床槽。
【請求項４】
嫌気処理槽、請求項３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、濾過層洗浄用散気管、好気濾床槽及び汚水浄化槽に関し、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、及びその好気濾床槽の濾過層（又は、下濾床）洗浄用として好適な散気管、並びにこれらを備える汚水浄化槽に関するものである。
【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５（Ａ）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）と下濾床（濾過層、又はＦゾーン）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管４ａ，４ｂを設置するとともに、好気濾床槽Ｃの下部に移送ポンプ（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を設置する構造を提案した（特開平９−２４８５８４号公報）。この汚水浄化槽における好気濾床槽Ｃの洗浄時には、２つの濾床の下の散気管４ａ，４ｂから曝気した後に、移送ポンプ（エアリフトポンプ）５を介して好気濾床槽下部の洗浄排水引抜口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、その移送に伴って押し出された嫌気処理槽（第二室）からの移流水を好気濾床槽Ｃの上濾床へ導入している。
【０００４】
そして、その洗浄の際には曝気によって下濾床を均一に流動させるとともに、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。）を剥離させ、ＳＳ含みの洗浄排水として洗浄排水引抜口５ａから嫌気処理槽（第一室）へと返送している。このとき、引抜かれる洗浄排水の量は、好気濾床槽Ｃ底面の面積とその底面を通過する洗浄排水の速度によって決まるものである。
【０００５】
ここで使用される散気管としては、多くの場合、上濾床用も下濾床用もいずれも、図５（Ｂ）に示すように、管下部又は管底部に管の長さ方向に等間隔に小穴が開けられたリング状の散気管である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この好気濾床槽では、洗浄排水引抜口５ａの面積は濾床の底面の面積に比べて小さい（大きくすることはできない）ので、洗浄排水引抜口５ａから遠いＳＳは洗浄排水と一緒に排出される前に好気濾床槽の底に沈降しやすい。沈降したＳＳは、その場所に滞留して嫌気化し、好気濾床槽の性能を低下させる原因の一つとなる。
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、洗浄排水引抜口５ａから遠いＳＳも床面付近にＳＳを滞留させることなく、洗浄排水と一緒に排出でき、安定した性能を維持できる好気濾床槽又は汚水浄化槽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、本発明は、上流から生物反応層１と濾過層２の順に配置された生物担体を充填した２つの濾床を有する好気濾床槽Ｃの、前記濾過層２の下部又は下方に、水平方向に設置される好気濾床槽の底面の形状に適合する散気管であって、その散気管には管下部において管長さ方向に所定の間隔で多数の穴が形成され、前記穴の間隔は、濾過層の下方に設けられ好気濾床槽の洗浄排水を引き抜く移送ポンプの液吸込口となる洗浄排水引抜口５ａに近いほど狭く、前記洗浄排水引抜口５ａから遠いほど広く形成されていることを特徴とする、濾過層洗浄用散気管（４ｐや４ｑ）である。
本発明において、前記好気濾床槽の底面の形状に適合する散気管がリング状またはＵ字状に形成されていても良い。
【０００８】
本発明は、また、生物反応層１と濾過層２の２つの濾床を有し、濾過層２の下には上記の濾過層洗浄用散気管が配置されていることを特徴とする、好気濾床槽にも関する。
【０００９】
本発明は、更に、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】
なお、本発明における好気濾床槽Ｃは、通常、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。）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。
【００１１】
また、好気濾床槽Ｃに設ける洗浄排水引抜口５ａの部位は、濾過層２の下方（又は好気濾床槽Ｃの下部）が好ましく、その洗浄排水引抜口は移送ポンプ（通常は、エアリフトポンプ）５の液吸込口とすることが好ましい。
【００１２】
【作用】
本発明の濾過層洗浄用散気管には、管下部において管長さ方向に、洗浄排水引抜口５ａに近いほど狭く、洗浄排水引抜口５ａから遠いほど広い間隔で小穴があけられている。その小穴から空気を吐出させると、洗浄排水引抜口５ａ側の仕切壁３ａに沿って上昇する気泡は、反対面の仕切壁３ｂに沿って上昇する気泡よりもその数が多く上昇力が強い。その結果、仕切壁３ａの側が他の部分よりも負圧となり他の部分を引き寄せ、好気濾床槽内に旋回流が生じる。この旋回流は、好気濾床槽底面付近で洗浄排水引抜口５ａ側に向かう流れを引き起こす。そのため、この流れに乗って好気濾床槽底面付近のＳＳも、洗浄排水とともに洗浄排水引抜口５ａから引き抜かれる（濾過層洗浄中に起こる液流の図２も参照）。
【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、本発明に係る一例の好気濾床槽で、（Ａ）は側面から見た構成略図である。好気濾床槽Ｃには生物担体（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。形成させる濾床は、上濾床（生物反応層）１と下濾床（濾過層）２とに分けられ、上濾床１と下濾床２との間に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。
【００１４】
上濾床１の下に散気管４ａを設け、下濾床２の下には本発明の濾過層洗浄用散気管を設ける。また、好気濾床槽Ｃの下部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。
【００１５】
好気濾床槽Ｃにおける水処理は、上濾床（生物反応層）１においては、被処理水は、散気管４ａから曝気・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。
【００１６】
また、下濾床２においては、通常の運転（洗浄時以外の運転）では濾過層洗浄用散気管４ｐからは曝気しない。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）する機能がある。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、好気濾床槽Ｃ（特に、下濾床２）を定期的に（通常は、１日に１回で、１〜３０分間程度、夜間）洗浄する。この洗浄の際は、下濾床２の下に設けてある濾過層洗浄用散気管４ｐから曝気し、生物担体からＳＳを遊離させる。前記曝気と同時に、又はその曝気の後に、ＳＳを含んだ洗浄排水を洗浄排水引抜口５ａから引き抜く。この引き抜きには、エアリフトポンプ５が好ましく用いられる。
【００１７】
また、洗浄中の上濾床１の散気管４ａからの曝気は、洗浄中の間、引き続き稼働させてもよく、あるいはこの間を一時停止させてもよい。
洗浄は、タイマー等の使用によって自動的に行うことができる。時刻、時間及び頻度は、任意に設定できることが好ましい。
【００１８】
図１（Ｂ）に、好気濾床槽の底面から見上げた本発明の濾過層洗浄用散気管４ｐの略図を示す。濾過層洗浄用散気管４ｐは、図示するように、好気濾床槽の底面の形状に適合するリング状で、管の太さは１３ｍｍ〜２５ｍｍ程度であり、管下部で管長さ方向に多数の小穴があけられていて、その穴の間隔は一定間隔ではなく、好気濾床槽Ｃに設けられた洗浄排水引抜口５ａに近いほど狭く、洗浄排水引抜口５ａから遠いほど広く形成されている。洗浄排水引抜口５ａに最も近いところ（Ｌ1）で１０ｍｍ〜９０ｍｍ間隔、洗浄排水引抜口５ａから最も遠いところ（Ｌ2）で１００ｍｍ〜２００ｍｍ間隔であり、Ｌ2／Ｌ1は１．１〜２０、小穴の大きさ（径）は１ｍｍ〜５ｍｍ程度が好ましい。これらの範囲は、好気濾床槽（又は汚水浄化槽）の規模・大きさによっても変動しうる。
また、洗浄排水引抜口５ａの口径や洗浄排水の引抜き速度（洗浄速度）も好気濾床槽（又は汚水浄化槽）の規模・大きさによっても変動する。予備実験等により、適宜、決定すればよい。一実施例では、洗浄排水引抜口５ａの口径を７５ｍｍ、このときの洗浄排水の引き抜き速度（洗浄速度）を４．０ｍ／ｈとした。
なお、上記好気濾床槽でその濾過層を洗浄した際に槽内で起こる典型的な液流（矢印）を図２に示した。
【００１９】
図３は、平面視形状が（リング状とは異なる）Ｕ字状の濾過層洗浄用散気管４ｑを用いた好気濾床槽の例である。このような濾過層洗浄用散気管４ｑを用いる場合も、リング状の濾過層洗浄用散気管４ｐを用いた場合と同様な作用・効果がある。
【００２０】
図４は、本発明の濾過層洗浄用散気管又は好気濾床槽を利用した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、嫌気濾床槽第一室Ａ、嫌気濾床槽第二室Ｂ、好気濾床槽Ｃ（上濾床１及び下濾床２を有する）、処理水槽Ｄ、消毒槽Ｅの各槽に分画されている。
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、好気濾床槽Ｃの上濾床１及び下濾床２には、スポンジ担体等の生物担体を充填することができる。
処理水槽Ｄには、好気濾床槽Ｃの下濾床２を洗浄する際に必要なエアリフトポンプ５が設けられ、エアリフトポンプの液吸込口は好気濾床槽Ｃ下部に設けられている。ここから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。
【００２１】
汚水浄化槽の通常運転時（洗浄時以外）には、上濾床１の下方の散気管４ａに空気を供給し、下濾床２の下方の濾過層洗浄用散気管及びエアリフトポンプ５には空気を供給しない。洗浄時には、下濾床２下方の濾過層洗浄用散気管、及びエアリフトポンプ５に空気を供給すると、濾床内に旋回流が生じ、この旋回流は好気濾床槽底面付近で洗浄排水引抜口５ａ側に向かう流れを引き起こす。この流れに乗って好気濾床槽底面付近のＳＳは底に留まることなく洗浄排水とともに洗浄排水引抜口５ａから引き抜かれる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明の濾過層洗浄用散気管又は好気濾床槽によれば、洗浄排水引抜口から遠いＳＳも好気濾床槽の底面に沈降、滞留することなく、洗浄排水と一緒に排出でき、良好な好気濾床槽の性能を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る好気濾床槽で、（Ａ）は側面から見た構成略図、（Ｂ）は底面から濾過層洗浄用散気管を見上げた略図。
【図２】本発明に係る好気濾床槽で、その濾過層の洗浄中に起こる液流を示す図。液流を矢印で示した。
【図３】本発明に係る他の例の好気濾床槽で、底面から濾過層洗浄用散気管を見上げた略図。
【図４】本発明に係る汚水浄化槽の（側面から見た）構成略図。
【図５】従来例の好気濾床槽で、（Ａ）は側面から見た構成略図、（Ｂ）は底面から散気管を見上げた略図。
【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：散気管                  ４ｂ：（濾過層洗浄用）散気管
４ｐ：濾過層洗浄用散気管      ４ｑ：濾過層洗浄用散気管
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
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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【図５】
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