(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
槽内を上下に区画する多孔板を設けた処理槽内に生物膜付着担体を投入した流動床によって下排水の処理を行う排水処理装置において、前記多孔板は、孔径及び開口比の少なくともいずれか一方を変更する手段を備えていることを特徴とする流動床式排水処理装置。
【請求項２】
前記孔径及び開口比の少なくともいずれか一方を変更する手段は、固定多孔板と可動多孔板とを重ねて設置し、該可動多孔板をスライドさせて両多孔板の通孔の重なり状態を調節することを特徴とする請求項１記載の流動床式排水処理装置。
【請求項３】
前記担体の膨張率を検出する手段を設けるとともに、検出した膨張率によって前記多孔板の孔径及び開口比の少なくともいずれか一方を変更することを特徴とする請求項１記載の流動床式排水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流動床式排水処理装置に関し、詳しくは、生物膜付着担体を用いた流動床によって下排水の処理を行う流動床式排水処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
流動床による排水処理法は、生物の保持量が多く、高い撹拌力が得られることから、処理効率が良好で、コンパクトな装置で十分な排水処理を行うことが可能である。このため、従来から多くの研究が成されているが、産業排水処理における小規模施設での実用化例はあるものの、公共の下水処理等の比較的大規模での実用例はほとんど無い。
【０００３】
図８は、従来の生物膜付着担体を用いた流動床を示すものである。この流動床１は、処理槽２の底部に設けられた原水流入部３と、槽頂部に設けられた処理水流出部４と、槽下部に設けられた支持層５と、槽上部の大径部２ａ内に設けられた担体流出防止用の分離筒６とにより形成されている。なお、好気性処理を行うものでは、支持層５の部分に散気手段が設けられている。
【０００４】
上記従来の流動床１において、生物膜付着担体７としては、ケイ砂，粒状活性炭，アンスラサイト等が用いられており、その比重は、１．４〜２．７程度である。また、担体のサイズ（大きさ）は、直径が０．４〜１ｍｍ程度のものが一般的である。このような担体を用いた場合の流動床の流動化速度は、通常、３００〜８００ｍ／日程度となる。
【０００５】
しかし、同じ担体を用い、一定の流速とした場合でも、担体の流動化率（膨張率）は、水温や担体への生物の付着量により大きく影響を受け、流動化率が低過ぎる場合には処理効率は低下し、高過ぎると担体が処理水と共に流出することがある。特に、高負荷で運転される流動床の場合は、生物膜が肥大化し易く、最適な流速範囲が大幅に変化し、例えば、生物が付着する前と比較して１／３〜１／１０になることもある。
【０００６】
したがって、従来の流動床では、流動化率がある程度高くなっても担体が流出しないようにするため、処理槽の上部に十分な余裕高を設けておく必要があり、しかも、装置上部に、流出する処理水と担体とを分離するための大掛かりな分離装置を設ける必要もあった。特に、好気性処理を行うものでは、散気した空気等のガスも分離する必要があるため、上部の水面積を大きくしなければならなかった。このようなことから、従来の流動床式排水処理装置では、その設置面積が大きくなってしまうという欠点があった。
【０００７】
そこで本発明は、簡単な構造で、担体の肥大化した生物膜を剥離し、流動化率を最適な範囲とすることにより、効率的な生物処理を行うことができる流動床式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、本発明の流動床式排水処理装置は、槽内を上下に区画する多孔板を設けた処理槽内に生物膜付着担体を投入した流動床によって下排水の処理を行う排水処理装置において、前記多孔板は、孔径及び開口比の少なくともいずれか一方を変更する手段を備えていることを特徴としている。
【０００９】
さらに、前記孔径及び開口比の少なくともいずれか一方を変更する手段は、固定多孔板と可動多孔板とを重ねて設置し、該可動多孔板をスライドさせて両多孔板の通孔の重なり状態を調節すること、又は、前記担体の膨張率を検出する手段を設けるとともに、検出した膨張率によって前記多孔板の孔径及び開口比の少なくともいずれか一方を変更することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１及び図２は、流動床式排水処理装置の第１参考例を示すもので、図１は概略断面図、図２は多孔板の斜視図である。処理槽１１の底部には、前記同様の原水流入部１２と、生物膜付着担体１３の支持層１４と、散気手段１５とが設けられ、槽上部には、処理水流出部１６が設けられるとともに、処理槽１１内を上下に区画する多孔板１７が上下３段に設けられている。
【００１１】
図２に示すように、前記多孔板１７は、板状部材１８に適当な径の通孔１９を適当数設けたものであって、処理槽１１内を上昇する水流に噴流を形成するために設けられている。すなわち、槽内を上昇する水流は、通孔１９を通過する際に流速が高まり、噴流を形成して上段の区画内に流入する。このように、噴流を形成することにより、該噴流によるエネルギーで担体１３に付着した過剰の生物膜を剥離することができる。
【００１２】
一般に、流動床においては、担体１３に生物膜が付着していない運転開始時に、２０〜３０％程度の流動化率となるように通水速度を設定するが、生物膜が形成されるのに伴って流動化率は増加してくる。効率的な処理を行うためには、流動化率を１００〜２００％程度に維持することが必要である。
【００１３】
上記担体１３の流動化に必要なエネルギーは、５０％程度の流動化率までは、流速の上昇に従って上昇するが、その後は略一定であり、流動化率は、担体１３への生物膜付着量によって左右されることになる。すなわち、１００〜２００％の流動化率においては、流速による流動化エネルギーは一定であり、流動化層の単位容積に対する投入エネルギーは、流動化率に逆比例するように減少することを意味している。したがって、原水流入部１２から流入する原水の流速に伴う撹拌力のみによって生物膜付着量を制御することは困難であり、流動化率を所定範囲に維持することはできない。そして、生物膜が肥大化するのに伴って流動化率は更に増加し、ついには、処理水と共に担体が流出してしまうことになる。
【００１４】
したがって、処理槽１１の適当な位置に多孔板１７を設けて噴流を形成し、該噴流によって担体１３を強く撹拌して剪断力を与えることにより、担体１３に付着した過剰の生物膜を剥離することができ、生物膜付着量を最適な範囲に制御することができる。
【００１５】
多孔板１７に設ける通孔１９の孔径や開口比（設置数）は、使用する担体１３の比重や大きさ、流動床における流動化速度等に応じて適宜設定されるものであるが、例えば、孔径は、２０〜１００ｍｍ、通常は５０ｍｍ程度とすればよい。また、多孔板１７は、１段のみ設けてもある程度の効果は得られるが、多孔板１７を複数段設置することが効果的である。
【００１６】
多孔板１７を複数段設ける場合、各多孔板１７における通孔１９の孔径や開口比を同一としてもよいが、水深や担体１３の生物膜付着状況等に応じて孔径や開口比の異なるものを使用することにより、生物膜付着量の制御をより確実に行うことができる。さらに、通孔１９の形状も、円形に限らず、多角形状にしたり、スリット状にしたりすることができる。また、多孔板１７の上面に担体１３が滞留することを防止するため、多孔板１７の上面に適度な傾斜や山形の突起等を設けておくことが好ましい。なお、多孔板１７の通孔１９を通過して上部区画に上昇した担体１３は、生物膜の剥離によって比重が増加するので、通孔１９から下方に落下する。なお、多孔板１７の一部に、担体１３を下方の区画に戻すための漏斗状のガイド部等を設けておくこともできる。
【００１７】
図３乃至図５は、本発明の流動床式排水処理装置の一形態例を示すもので、図３は概略断面図、図４は多孔板の形態例を示す断面図、図５は同じく作動状態を示す断面図である。この形態例は、多孔板１７として、固定多孔板１７ａと可動多孔板１７ｂとを重ねて設置し、可動多孔板１７ｂをスライドさせて通孔１９ａ，１９ｂの重なり状態を調節することにより、孔径や開口比を変更することができる。これにより、流動化率の状態や処理量の変動に応じて最適な孔径や開口比が得られ、各区画内の担体量の調節もできる。なお、可動多孔板１７ｂのスライド操作は、槽壁を貫通させて設けたロッドに可動多孔板１７ｂを固着し、該ロッドを手動あるいはピストンやモーターで操作する方法等によって容易に行うことができる。また、可動多孔板１７ｂのスライドによって通孔１９ａの一部を閉塞するようにしてもよい。さらに、汚泥界面計等のように担体１３の膨張率を検出する手段を設けて槽内の流動化状態を測定し、検出した膨張率によって前記可動多孔板１７ｂのスライド量を制御することにより、担体１３に付着する生物量を最適な範囲に確実に制御することができ、更に効果的な運転を自動的に行うことができる。
【００１８】
図６は、多孔板１７に加えて撹拌翼２１を設けた第２参考例を示している。この撹拌翼２１は、モーター（Ｍ）２２に駆動されて回転することにより槽内に撹拌流を形成し、該撹拌流の流動エネルギーで肥大化した生物膜を剥離するとともに、撹拌翼２１による機械的な剪断力によっても担体１３に付着した生物膜を剥離する機能を有している。したがって、撹拌翼２１を必要に応じて運転することにより、多孔板１７による生物膜付着量の制御を補助することができ、回転数を調節することにより、生物膜剥離機能を制御することもできる。
【００１９】
なお、撹拌翼２１は、多孔板１７によって区画された全区画に設けてもよく、一部の区画に設けるようにしてもよい。また、設置位置によって撹拌翼２１の形状等を変えるようにしてもよい。
【００２０】
図７は、多孔板１７の上部区画から下部区画に接続する循環流路３１を設けた第３参考例を示すものである。この循環流路３１は、ポンプ（Ｐ）３２によって上部区画内の水を下部区画に循環させるものであり、このように循環流を形成することにより、多孔板１７を通過する水量を増加させることができ、噴流のエネルギーを高めることができる。多孔板１７が複数段設けられている場合、この循環流路３１における吸込み部３３や導入部３４の位置は任意であり、１枚の多孔板１７を挟んで設けるようにしてもよく、循環流路３１を複数設けることもできる。
【００２１】
また、循環流路３１は、吸込み部３３にスクリーンを設けて水のみを循環させるようにしてもよく、スクリーンを設けずに水と共に担体１３を循環させるようにしてもよい。この場合、ポンプ３２における機械的な剪断力によって担体１３の生物膜を剥離することもできる。
【００２２】
さらに、撹拌翼２１や循環流路３１の運転状態を制御したりすることにより、担体１３に付着する生物量を最適な範囲に確実に制御することができ、更に効果的な運転を自動的に行うことができる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の流動床式排水処理装置によれば、担体に付着する生物量を制御することができるので、最も効果的な流動化率で排水処理を行うことができ、流動床における処理効率を大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  流動床式排水処理装置の第１参考例を示す概略断面図である。
【図２】  多孔板の斜視図である。
【図３】  本発明の流動床式排水処理装置の一形態例を示す概略断面図である。
【図４】  図３の流動床式排水処理装置の多孔板の形態例を示す断面図である。
【図５】  同じく作動状態を示す断面図である。
【図６】  撹拌翼を設けた第２参考例を示す概略断面図である。
【図７】  循環流路を設けた第３参考例を示す概略断面図である。
【図８】  従来の流動床式排水処理装置の概略断面図である。
【符号の説明】
１１…処理槽、１２…原水流入部、１３…担体、１４…支持層、１５…散気手段、１６…処理水流出部、１７…多孔板、１７ａ…固定多孔板、１７ｂ…可動多孔板、１８…板状部材、１９，１９ａ，１９ｂ…通孔、２１…撹拌翼、２２…モーター、３１…循環流路、３２…ポンプ、３３…吸込み部、３４…導入部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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