(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理槽の上部に空隙率の大きなプラスチック製接触材を充填し、下部にろ材を充填した２層式の排水処理装置において、前記接触材充填部に、該充填部を被処理水の上昇部と下降部とに区画する隔壁を設け、該隔壁の上縁を槽内の水面高さの変動に追随して上下動可能に形成するとともに、前記被処理水を上昇部と下降部とに循環させる撹拌手段を設けたことを特徴とする排水処理装置。
【請求項２】
前記隔壁を円筒状のドラフトチューブで形成し、該ドラフトチューブの上部を伸縮可能な蛇腹構造とし、その開口部に、該開口部を槽内の水面高さに合わせて上下動させるフロートを取付けたことを特徴とする請求項１記載の排水処理装置。
【請求項３】
前記ろ材充填部の下部から前記接触材充填部に処理水を循環させる処理水循環手段を備えていることを特徴とする請求項１又は２記載の排水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排水処理装置に関し、特に、ＢＯＤやＳＳの除去を主目的とした好気性ろ床法による排水処理に適した排水処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、比較的小規模な下排水処理施設においては、維持管理が容易なことから、ろ床タイプの生物処理装置が多く用いられている。好気性ろ床も、維持管理の容易なろ床タイプの処理装置であり、ろ過機能を併せ持つために処理水質が良好であるという利点を有している。
【０００３】
図４及び図５は、従来の一般的な好気性ろ床の構造を示すもので、図４は単床式、図５は２床（層）式をそれぞれ示している。図４に示す単床式の好気性ろ床は、処理槽１の下部にアンスラサイト等のろ材２を充填するとともに、このろ材２の下方に散気手段３を設けたものである。このような単床式の好気性ろ床では、ろ材２の充填高さは、ろ材２の洗浄を考慮すると２ｍ程度が限界であり、処理槽１の上部を有効に活用することができなかった。
【０００４】
この点を改善したものが、図５に示す２床式の好気性ろ床であって、処理槽１の下部に充填したろ材２の上方に空隙率の大きいプラスチック製接触材４を充填している。この２床式の好気性ろ床は、プラスチック製接触材４に生物を保持させることにより、単床式の好気性ろ床と同じ設置面積でより多くの生物を保持することが可能となり、処理効率の向上が図れる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一方、近年は、小規模の排水処理施設においても、窒素の除去が必要となるケースが増えており、嫌気好気ろ床法による窒素除去が行われるようになってきている。このような場合、従来は、硝化を促進させるために、好気性ろ床における処理水量を低く抑えることにより対応する例が多く、通水速度を１０〜２０ｍ3 ／ｍ2 ／日程度にしていた。したがって、ＢＯＤ除去のための好気性ろ床と比較すると、約２倍の施設容量が必要となっていた。
【０００６】
しかし、最近の研究では、好気性ろ床の通水速度を低くすると反応効率が著しく低下することがわかってきている。好気性ろ床における反応効率を高く維持するためには、できるだけ早い通水速度にすることが好ましく、特に、従来の５倍から１０倍以上の通水速度が必要と考えられている。ところが、従来の好気性ろ床でこのような高速の処理を行おうとした場合、短時間でろ床（ろ材充填部）の閉塞が発生し、急激にろ過抵抗が上昇してしまう。したがって、頻繁にろ材の洗浄を行う必要が生じ、安定した処理及び経時的な処理を行うことができなかった。
【０００７】
そこで本発明は、通水速度をろ材充填部に対応した速度としながら、好気性ろ床における反応効率を向上させることができる排水処理装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の排水処理装置は、処理槽の上部に空隙率の大きなプラスチック製接触材を充填し、下部にろ材を充填した２層式の排水処理装置において、前記接触材充填部に、該充填部を被処理水の上昇部と下降部とに区画する隔壁を設け、該隔壁の上縁を槽内の水面高さの変動に追随して上下動可能に形成するとともに、前記被処理水を上昇部と下降部とに循環させる撹拌手段を設けたことを特徴としている。
【０００９】
さらに、本発明の排水処理装置は、前記隔壁を円筒状のドラフトチューブで形成し、該ドラフトチューブの上部を伸縮可能な蛇腹構造とし、その開口部に、該開口部を槽内の水面高さに合わせて上下動させるフロートを取付けたこと、また、前記ろ材充填部の下部から前記接触材充填部に処理水を循環させる処理水循環手段を備えていることを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の排水処理装置の一形態例を示す好気性ろ床の断面図である。この排水処理装置は、処理槽１１の上部に、空隙率の大きなプラスチック製接触材を充填した接触材充填部１２を設け、処理槽１１の下部に、アンスラサイト，ケイ砂，軽量骨材等のろ材を充填したろ材充填部１３を設けるとともに、前記接触材充填部１２内に円筒状の隔壁（ドラフトチューブ）１４を設置し、該ドラフトチューブ１４の外周部を被処理水の上昇部１２ａ、内周側を被処理水の下降部１２ｂとしたものである。被処理水の上昇部１２ａの下部には、被処理水をエアリフト効果で上昇させる撹拌手段であると同時に、接触材充填部１２を好気性に維持するための散気手段を兼ねた散気装置１５が設けられている。
【００１１】
前記ろ材充填部１３のろ材は、散気装置１６を有する支持層１７により支持されており、支持層１７の下部には、集水ノズル１８を介して処理水流出経路１９が設けられ、槽頂部には、被処理水流入経路２０が設けられている。さらに、処理水流出経路１９には、ポンプＰにより処理水の一部を槽上部に循環させる処理水循環経路２１が設けられている。
【００１２】
また、前記ドラフトチューブ１４の上部は、伸縮可能な蛇腹構造１４ａを有しており、その開口部１４ｂには、該開口部１４ｂを槽内の水面高さに合わせて上下動させるためのフロート２２が取付けられている。
【００１３】
このように形成した排水処理装置における接触材充填部１２では、前記散気装置１５からの散気で発生した気泡により、ドラフトチューブ外周の被処理水にエアリフト効果が発生する。これにより、接触材充填部１２において、ドラフトチューブ外周の被処理水が上昇部１２ａを上昇した後、ドラフトチューブ上端の開口部１４ｂからドラフトチューブ１４内に流入し、ドラフトチューブ内周の下降部１２ｂを下降する循環流が形成される。このように、接触材充填部１２の被処理水に循環流を形成することにより、接触材に接触する被処理水の流速を高めることができ、排水処理装置全体としての通水速度は、ろ材充填部１３に充填したろ材に対応した速度に保持しながら、接触材部分における通水速度のみを高くすることができる。したがって、ろ材充填部１３におけるろ過能力を従来と同じ程度に保ちながら接触材充填部１２における反応効率を大幅に向上させることができる。
【００１４】
なお、上記循環流の流れ方向は逆でもよく、図２に示すように、ドラフトチューブ１４の下方に散気装置１５を設置し、ドラフトチューブ１４内を気泡が上昇するように形成することにより、ドラフトチューブ１４の外周部を被処理水の下降部、内周側を被処理水の上昇部とすることができる。
【００１５】
また、前述のように、ドラフトチューブ上端の開口部１４ｂを、槽内の水面高さの変動に追随して上下動可能に形成することにより、ろ材充填部１３のろ過抵抗の変動によって水面高さが変動しても安定した状態で所定の循環流を形成することができる。特に、伸縮構造として、前記蛇腹構造１４ａとフロート２２とでドラフトチューブ１４の上端を伸縮させることにより、簡単な構成で確実な作動を期待できる。なお、このドラフトチューブ上端の伸縮構造は、蛇腹構造に代えてドラフトチューブをスライド式の二重管にすることもでき、適当な屈曲構造を介在させて開口部を揺動可能としたスイング式にすることもできる。さらに、開口部の上下動も、水面高さを検出して油圧や電動により行うようにしてもよい。
【００１６】
前記被処理水の上昇部及び下降部を区画するための隔壁は、前記ドラフトチューブに限るものではなく、処理槽１１の形状等に応じて適当な形状に形成することができ、例えば、処理槽１１が角型の場合は、角部に隔壁を設けて区画してもよく、槽内に複数の循環流用流路を形成することもできる。また、循環流を発生させるための撹拌手段に、スクリュー等の機械的な撹拌装置を用いることもできる。
【００１７】
また、処理水循環経路２１により、ろ材充填部１３の下部から抜出した処理水の一部を槽上部の接触材充填部１２に循環させることにより、ろ材充填部１３における通水速度をろ材充填部１３の状態に応じて高めることができるので、ろ材充填部１３の反応効率も向上させることができる。なお、この処理水の循環は、必要に応じて行えばよく、散気装置１６からのろ材充填部１３への散気も必要に応じて行えばよい。両散気装置１５，１６に接続する圧縮機Ｃは、空気配管に適当な弁を設けて共用させることもできるが、別々に独立して設置することもできる。
【００１８】
なお、本発明で用いる空隙率の大きなプラスチック製接触材とは、ポリエチレン，ポリプロピレン，硬質塩化ビニル等を所定形状、例えば波状、ボール状，網状，ループ状，パイプ状等に形成し、９０％以上の空隙率を有するものであって、一般に知られている排水処理用接触材を使用することができる。
【００１９】
図３は、本発明の排水処理装置を、窒素除去も行う排水処理設備に使用した一例を示すもので、前記同様に形成した排水処理装置を、主に硝化処理を行うための好気性ろ床として使用した例である。
【００２０】
この排水処理設備は、処理原水の流れの上流側から、原水槽３１，洗浄排水槽３２，嫌気性ろ床３３，加圧浮上分離装置３４，好気性ろ床３５，処理水槽３６の順に配列したものであって、好気性ろ床３５は、前記図１に示す処理槽と同様の構造を有している。
【００２１】
流入下水は、沈砂及びスクリーン処理された後に原水槽３１に流入し、さらに洗浄排水槽３２で好気性ろ床３５の洗浄排水と混合した状態で嫌気性ろ床３３に送られる。この嫌気性ろ床３３には、洗浄排水槽３２からの原水と共に、好気性ろ床３５から経路３７を介して循環する硝化液が流入しており、嫌気状態で主に脱窒処理と有機物の嫌気的分解とが行われる。
【００２２】
嫌気性ろ床３３で処理された水（嫌気処理水）は、リークする汚泥も含めて加圧浮上分離装置３４に送られ、経路３８から供給される加圧空気溶解水と混合して槽内に流入する。水中の懸濁成分は、加圧空気溶解水から発生する微細気泡に付着して見掛けの比重が小さくなり、槽上部に浮上汚泥（フロス）として分離し、掻取機３９により掻取られて経路４０から汚泥貯留槽４１に送られる。
【００２３】
また、加圧浮上分離装置３４で処理された水の一部は、出口側で経路４２に抜取られてポンプＰで加圧され、コンプレッサーＣから供給される圧縮空気と混合槽４３で混合した後、加圧空気溶解水として前記経路３８から嫌気処理水に供給混合される。
【００２４】
このように加圧浮上分離装置３４で処理した水（浮上処理水）は、通常の沈殿処理に比べて懸濁成分の除去率が高いため、好気性ろ床３５の流入負荷を小さくできるとともに、浮上処理では、髪の毛、油分、スカム等の浮上し易い成分を略完全に除去することができるため、好気性ろ床３５での接触材の閉塞やスカムの発生が少なくなる。
【００２５】
加圧浮上分離装置３４で浮上処理された水は、被処理水流入経路２０を経て好気性ろ床３５に送られる。この好気性ろ床３５では、接触材充填部１２に設置したドラフトチューブ１４による循環流によって効率よく好気処理されてＢＯＤの除去及び硝化が行われ、さらに、下部のろ材充填部１３で好気処理とともにろ過処理が行われた後、処理水流出経路１９から流出する。この処理水の一部は、処理水循環経路２１により接触材充填部１２に循環するとともに、前記経路３７を介して嫌気性ろ床３３に循環する。残りの処理水は、処理水槽３６に送られた後、滅菌処理等を適宜施されて河川等に放流される。
【００２６】
また、好気性ろ床３５のろ材充填部１３の上方には、洗浄排水を抜出すための洗浄排水流出部４４が設けられており、ろ材洗浄水は、ウェッジワイヤースクリーン４５を介して洗浄排水流出部４４に抜き取られ、発生した汚泥と共に洗浄排水槽３２に戻される。このとき、洗浄排水の抜き取りを、ウェッジワイヤースクリーン４５を介して行うことにより、ろ材の流出を防止しながら効率のよいろ材洗浄を行うことができる。このように、ろ材の洗浄により発生した汚泥を洗浄排水と共に洗浄排水槽３２に戻し、嫌気性ろ床３３で減量化した後、加圧浮上分離装置３４で処理するようにしているので、汚泥発生箇所の一本化と高濃度化とを図ることができる。なお、この洗浄排水流出部４４を、前記経路３７に代えて硝化液の循環経路として用いることもできる。
【００２７】
このように、好気性ろ床３５の前段に、通常の沈殿処理に比べて懸濁成分の除去率が高い加圧浮上分離装置３４を設置することにより、好気性ろ床３５に送られる浮上処理水の懸濁成分量が少なくなり、好気性ろ床３５への流入負荷が少なくなるから、好気性ろ床３５の容量を小さくすることができる。また、加圧浮上分離装置３４の浮上処理は、ＳＳ濃度が２０００〜３０００ｍｇ／ｌ以下であれば、処理水質は原水濃度の影響を受けないので、安定した処理が可能となる。さらに、嫌気性ろ床３３から汚泥がリークしても加圧浮上分離装置３４で処理されるので、嫌気性ろ床３３からリークした汚泥が好気性ろ床３５に流入することがなく、好気性ろ床３５の処理性に影響を与えることもない。
【００２８】
したがって、好気性ろ床３５における接触材充填部１２に、前述のような循環流を形成することによって効率のよい硝化処理が行えるとともに、好気性ろ床３５の前段に加圧浮上分離装置３４を設けることにより、好気性ろ床３５のＢＯＤ，ＳＳ負荷を低くすることができ、硝化反応効率を更に向上させることができ、ろ材充填部１３の負担も軽減できるので、効率のよい好気処理及びろ過処理を安定した状態で長時間継続することが可能となる。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の排水処理装置によれば、ろ材への負担を増大させることなく好気性ろ床における反応効率を向上させることができ、ＢＯＤ処理や硝化処理を、長時間安定して継続することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の排水処理装置の一形態例を示す断面図である。
【図２】  他の形態例を示す要部の断面図である。
【図３】  本発明の排水処理装置を適用した排水処理設備の一例を示す系統図である。
【図４】  従来の単床式の好気性ろ床の一例を示す断面図である。
【図５】  従来の２床式の好気性ろ床の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１１…処理槽、１２…接触材充填部、１３…ろ材充填部、１４…ドラフトチューブ、１５，１６…散気装置、１７…支持層、１８…集水ノズル、１９…処理水流出経路、２０…被処理水流入経路、２１…処理水循環経路、２２…フロート、３１…原水槽、３２…洗浄排水槽、３３…嫌気性ろ床、３４…加圧浮上分離装置、３５…好気性ろ床、３６…処理水槽、４１…汚泥貯留槽
【図１】
0003836564.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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