特開 2021-10876 自動洗浄装置、生物濾過処理装置及び生物濾過処理装置の自動洗浄方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2021-10876(P2021-10876A)

(43)【公開日】2021年2月4日

(54)【発明の名称】自動洗浄装置、生物濾過処理装置及び生物濾過処理装置の自動洗浄方法

(51)【国際特許分類】

   B01D 29/62 20060101AFI20210108BHJP

   B01D 24/36 20060101ALI20210108BHJP

   C02F 3/10 20060101ALI20210108BHJP

   C02F 3/06 20060101ALI20210108BHJP

【ＦＩ】

   B01D29/38 580F

   B01D29/08 510A

   C02F3/10 A

   C02F3/06

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2019-126431(P2019-126431)

(22)【出願日】2019年7月5日

(71)【出願人】

【識別番号】509044121

【氏名又は名称】ベストプラント株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】519246571

【氏名又は名称】株式会社ＯＫＡＭＵＲＡ

(74)【代理人】

【識別番号】100120329

【弁理士】

【氏名又は名称】天野 一規

(74)【代理人】

【識別番号】100159581

【弁理士】

【氏名又は名称】藤本 勝誠

(74)【代理人】

【識別番号】100159499

【弁理士】

【氏名又は名称】池田 義典

(74)【代理人】

【識別番号】100106264

【弁理士】

【氏名又は名称】石田 耕治

(74)【代理人】

【識別番号】100199808

【弁理士】

【氏名又は名称】川端 昌代

(74)【代理人】

【識別番号】100139354

【弁理士】

【氏名又は名称】松浦 昌子

(74)【代理人】

【識別番号】100208708

【弁理士】

【氏名又は名称】河村 健志

(74)【代理人】

【識別番号】100215371

【弁理士】

【氏名又は名称】古茂田 道夫

(74)【代理人】

【識別番号】230116643

【弁護士】

【氏名又は名称】田中 厳輝

(72)【発明者】

【氏名】宝藏 銑一

(72)【発明者】

【氏名】加藤 淳三

【テーマコード（参考）】

4D003

4D116

【Ｆターム（参考）】

4D003AA05

4D003AA14

4D003DA07

4D003DA21

4D003EA01

4D003EA14

4D003EA28

4D003EA30

4D116AA26

4D116BA05

4D116BA07

4D116DD02

4D116FF01A

4D116FF02A

4D116GG12

4D116GG40

4D116KK04

4D116RR01

4D116RR03

4D116RR27

4D116VV09

(57)【要約】      （修正有）

【課題】短時間で濾過材及び処理槽底部を効果的に洗浄できる自動洗浄装置を提供する。
【解決手段】汚水Ｗ_Ｍを貯留する処理槽２及び汚水中で浮上する複数の濾過材３を有する濾過層４を備える生物濾過処理装置１の自動洗浄装置５であって、処理槽２内底部に立設される有天筒状の気体貯留器５１と、気体貯留器５１内に立設される有底筒状の水封器５２と、少なくとも一部が水封器５２内に配設される排水管５３と、少なくとも一部が水封器内５２に配設されるトリガー管５５と、処理槽２の外部に配設され、気体貯留器５１内に気体を供給する気体供給管５４とを備え、排水管５３の下端が水封器５２の底部に配置され、この下端から上方に延伸して気体貯留器５１の天板を貫通すると共に、上端が処理槽２外に配置され、トリガー管５５の下端が排水管５３の下端近傍の周壁に形成されている開口に接続され、上端が天板近傍で開口している自動洗浄装置を提供する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

汚水を貯留する処理槽及び上記汚水中で浮上する複数の濾過材を有する濾過層を備える生物濾過処理装置の自動洗浄装置であって、
上記処理槽内底部に立設される有天筒状の気体貯留器と、
上記気体貯留器内に立設される有底筒状の水封器と、
少なくとも一部が上記水封器内に配設される排水管と、
少なくとも一部が上記水封器内に配設されるトリガー管と、
上記処理槽の外部に配設され、上記気体貯留器内に気体を供給する気体供給機と
を備え、
上記排水管の下端が上記水封器の底部に配置され、この下端から上方に延伸して上記気体貯留器の天板を貫通すると共に、上端が上記処理槽外に配置され、
上記トリガー管の下端が上記排水管の下端近傍の周壁に形成されている開口に接続され、上端が上記天板近傍で開口している自動洗浄装置。

【請求項2】

汚水を貯留する処理槽、上記汚水中で浮上する複数の濾過材を有する濾過層、及び自動洗浄装置を有し、
上記自動洗浄装置が、
上記処理槽内底部に立設される有天筒状の気体貯留器と、
上記気体貯留器内に立設される有底筒状の水封器と、
少なくとも一部が上記水封器内に配設される排水管と、
少なくとも一部が上記水封器内に配設されるトリガー管と、
上記処理槽の外部に配設され、上記気体貯留器内に気体を供給する気体供給機と
を備え、
上記排水管の下端が上記水封器の底部に配置され、この下端から上方に延伸して上記気体貯留器の天板を貫通すると共に、上端が上記処理槽外に配置され、
上記トリガー管の下端が上記排水管の下端近傍の周壁に形成されている開口に接続され、上端が上記天板近傍で開口している生物濾過処理装置。

【請求項3】

上記濾過材が、円筒状であり、外径が１８ｍｍ以下、長さが１８ｍｍ以下、及び比重が０．９８以下である請求項２に記載の生物濾過処理装置。

【請求項4】

上記濾過材の内周面に少なくとも一つの壁板が配設されている請求項３に記載の生物濾過処理装置。

【請求項5】

上記壁板が、上記濾過材の径方向の中心軸を含んで配設されている請求項４に記載の生物濾過処理装置。

【請求項6】

汚水を貯留する処理槽、上記汚水中で浮上する複数の濾過材を有する濾過層、及び自動洗浄装置を備える生物濾過処理装置を、上記自動洗浄装置で自動洗浄する方法であって、
上記自動洗浄装置が、
上記処理槽内底部に立設される有天筒状の気体貯留器と、
上記気体貯留器内に立設される有底筒状の水封器と、
少なくとも一部が上記水封器内に配設される排水管と、
少なくとも一部が上記水封器内に配設されるトリガー管と、
上記処理槽の外部に配設され、上記気体貯留器内に気体を供給する気体供給機と
を備え、
上記排水管の下端が上記水封器の底部に配置され、この下端から上方に延伸して上記気体貯留器の天板を貫通すると共に、上端が上記処理槽外に配置され、
上記トリガー管の下端が上記排水管の下端近傍の周壁に形成されている開口に接続され、上端が上記天板近傍で開口し、
上記気体供給機から供給される上記気体を上記気体貯留器に貯留する工程と、
上記貯留される気体の圧力で、少なくとも上記排出管内及び上記水封器内の汚水が上記排出管の上端から流出する工程と、
上記気体が、上記排水管の下端近傍の周壁に形成されている開口に到達すると共に、少なくとも上記排水管に残存する汚水及び上記気体が上記排出管の上端から噴出する工程と
を備え、
上記噴出工程が、
上記処理槽の汚水及び汚泥を、上記気体貯留器内、上記水封器内、及び上記排出管内に導入する工程と、
上記導入によって上記処理槽の水位を急低下させ、この急低下による水位落差によって上記複数の濾過材が水中で展開及び撹拌する工程と、
上記展開及び撹拌によって、上記濾過材に付着している余剰付着物を洗浄する工程と
を含む生物濾過処理装置の自動洗浄方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、自動洗浄装置、生物濾過処理装置及び生物濾過処理装置の自動洗浄方法に関する。

【背景技術】

【0002】

浄化槽での汚水処理法としては、汚水を濾過材に通過させることで、汚水中の固形物を分離すると共に、嫌気性微生物で有機物を分離及び浄化する嫌気性処理をして、ＢＯＤ（Ｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｏｘｙｇｅｎ Ｄｅｍａｎｄ：生物化学的酸素要求量）が０〜５０％、固形物及び油分を８０〜９０％除去した一次処理水とし、この一次処理水に空気を供給して曝気処理により所定の水質基準まで処理した二次処理水を水路に放流する方法が知られている。

【0003】

放流可能な処理水の水質に関しては、各国や自治体が法律の定めに従って、ＢＯＤ、油分、固形物等の基準が一般的に定められている。これらと共に、近年では東南アジア等の国々において、アンモニア性窒素の除去が厳しく定められている。

【0004】

アンモニア性窒素の除去を効率的に行う方法として、浮上性濾過に担持させた微生物で上記一次処理水を処理する生物濾過処理法が知られている。この生物濾過処理法においては、上記濾過材で硝化菌、雑菌等が繁殖し、さらに上記濾過材に上記一次処理水の汚泥等が付着して濾過抵抗が過大になり、汚水の処理効率が低下する。また、処理槽に流入する汚水に含まれる汚泥等が処理槽底部に沈殿することも、汚水の処理効率を低下させる一因となる。このため、上記濾過材及び処理槽底部の定期的な洗浄が求められる。

【0005】

本発明者は、水位を低下させることにより濾過材を撹拌し、濾過材表面の余剰付着物を除去すると共に、処理槽底部の汚泥を排出する自動洗浄装置を発案した（特開２０１０−１８４２１０号公報）。この洗浄装置によれば、球状濾過材の表面に付着した雑菌や汚泥等の余剰付着物を効果的に除去することができるが、近年、担持する微生物をより多くするために濾過材の形状を複雑化して表面積を増大させる傾向があり、このような複雑な形状を有する濾過材を効率的に洗浄する方法が求められている。また、汚水処理効率を向上するため、上記濾過材及び処理槽底部の洗浄に要する時間をより短縮することが求められている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１０−１８４２１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上述のような事情に鑑みて、本発明は、短時間で濾過材及び処理槽底部を効果的に洗浄できる自動洗浄装置及び自動洗浄方法と、汚水の処理効率に優れた生物濾過処理装置とを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するためになされた本発明の一態様は、汚水を貯留する処理槽及び上記汚水中で浮上する複数の濾過材を有する濾過層を備える生物濾過処理装置の自動洗浄装置であって、上記処理槽内底部に立設される有天筒状の気体貯留器と、上記気体貯留器内に立設される有底筒状の水封器と、少なくとも一部が上記水封器内に配設される排水管と、少なくとも一部が上記水封器内に配設されるトリガー管と、上記処理槽の外部に配設され、上記気体貯留器内に気体を供給する気体供給機とを備え、上記排水管の下端が上記水封器の底部に配置され、この下端から上方に延伸して上記気体貯留器の天板を貫通すると共に、上端が上記処理槽外に配置され、上記トリガー管の下端が上記排水管の下端近傍の周壁に形成されている開口に接続され、上端が上記天板近傍で開口している自動洗浄装置である。

【発明の効果】

【0009】

本発明の自動洗浄装置及び自動洗浄方法は、短時間で濾過材及び処理槽底部を効果的に洗浄できる。また、本発明の生物濾過処理装置は、上記自動洗浄装置による自動洗浄方法によって、短時間で効果的な濾過材及び処理槽底部の洗浄が行われるため、汚水の処理効率に優れる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の一実施形態である生物濾過処理装置の概念的断面図である。

【図2】図１の生物濾過処理装置が有する自動洗浄装置による自動洗浄の工程の一つの様子を示す概念的断面図である。

【図3】図２と異なる自動洗浄の工程の様子を示す概念的断面図である。

【図4】図２，３と異なる自動洗浄の工程の様子を示す概念的断面図である。

【図5】図２，３，４と異なる自動洗浄の工程の様子を示す概念的断面図である。

【図6】図１の生物濾過処理装置に用いられる濾過材の模式的斜視図である。

【図7】図６と異なる濾過材の模式的斜視図である。

【図8】図６，７と異なる濾過材の模式的斜視図である。

【図9】図１の生物濾過処理装置が有する自動洗浄装置に含まれるトリガー管の概念的斜視図である。

【図10】図９と異なるトリガー管の概念的斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

［生物濾過処理装置］
本発明の一態様である生物濾過処理装置は浄化槽に含まれ、嫌気性処理等によって一次処理された汚水（一次処理水）を生物濾過方法によって二次処理する装置である。図１が示すように、生物濾過処理装置１は、汚水Ｗ_Ｍを貯留する処理槽２と、汚水Ｗ_Ｍ中で浮上する複数の濾過材３を有する濾過層４と、自動洗浄装置５とを主に有する。

【0012】

＜処理槽＞
処理槽２は、後述する濾過層４及び自動洗浄装置５を内部に有する。処理槽２は、流入する汚水Ｗ_Ｍ（一次処理水）を貯留すると共に、この汚水Ｗ_Ｍを濾過処理して処理水Ｗ_Ｃ（二次処理水）とし、この処理水Ｗ_Ｃを排出する。具体的には、処理槽２は、濾過層４より下で汚水Ｗ_Ｍが流入する汚水流入口２１と、濾過層４より上で処理水Ｗ_Ｃを排出する処理水排出口２２を有する。汚水流入口２１より流入する汚水Ｗ_Ｍは、濾過層４で濾過処理され、処理水Ｗ_Ｃとして処理水排出口２２から排出される。

【0013】

＜濾過層＞
濾過層４は、汚水Ｗ_Ｍを濾過処理して処理水Ｗ_Ｃとする。換言すると、汚水流入口２１より流入する汚水Ｗ_Ｍは、処理水排出口２２から送出されるまでに濾過層４を通過することで処理水Ｗ_Ｃに浄化される。具体的には、濾過層４は、汚水Ｗ_Ｍ中で浮上する複数の濾過材３で形成され、濾過材３が担持する微生物によって汚水Ｗ_Ｍを浄化して処理水Ｗ_Ｃとする。

【0014】

濾過層４は、濾過材３の分散を防止するため、層の上面に上面スクリーン４１、及び層の下面に下面スクリーン４２を有するのが好ましい。上面スクリーン４１及び下面スクリーン４２は、汚水Ｗ_Ｍ及び処理水Ｗ_Ｃが通過可能で、濾過材３が通過不可能な複数の孔を有する。上面スクリーン４１及び下面スクリーン４２は、処理槽２の所定の位置に固定される。このようにすることで、濾過材３が処理槽２の所定の領域を超えて分散することが抑制される。

【0015】

（濾過材）
複数の濾過材３は、汚水Ｗ_Ｍ中で浮上して濾過層４を形成する。濾過材３は、汚水Ｗ_Ｍを浄化する微生物を担持する。濾過材３の形状としては、特に限定されるものではなく、球状、柱状等とすることができるが、筒状であることが好ましい。この筒状の横断面形状としては、特に限定されるものではなく、矩形、多角形、楕円形等とすることができるが、円形であることが好ましい。濾過材３の形状を円筒状とすることで、濾過材３内部及び隣接する濾過材３同士の間に形成される隙間を汚水Ｗ_Ｍが通過することができるため、濾過抵抗を比較的小さくすることができる。

【0016】

円筒状の濾過材３の外径の上限としては、２０ｍｍが好ましく、１８ｍｍがより好ましく、１５ｍｍがさらに好ましい。円筒状の濾過材３の外径の下限としては、特に限定されるものではないが、例えば５ｍｍとすることができる。濾過材３の外径が上記上限を超えると、濾過層４を形成する濾過材３の数が低減され、効率的な濾過処理ができなくなるおそれがある。濾過材３の外径が上記下限に満たないと、濾過材３の取り扱いが困難になるおそれがある。なお、「濾過材３の外径」とは、円筒状の濾過材３の横断面で、上記円形の外周面の直径のことである。

【0017】

円筒状の濾過材３の長さの上限としては、１８ｍｍが好ましく、１５ｍｍがより好ましく、１０ｍｍがさらに好ましい。円筒状の濾過材３の長さの下限としては、特に限定されるものではないが、例えば５ｍｍとすることができる。濾過材３の長さが上記上限を超えると、濾過層４を形成する濾過材３の数が低減され、効率的な濾過処理ができなくなるおそれがある。濾過材３の長さが上記下限に満たないと、濾過材３の取り扱いが困難になるおそれがある。なお、「濾過材３の長さ」とは、上記外径の中心軸方向の長さのことである。

【0018】

円筒状の濾過材３は、内周面に少なくとも一つの壁板３１が配設されることが好ましい。このようにすることで、濾過材３の表面積を増大することができ、より多くの微生物を担持することができる。壁板３１の形状としては、特に限定されるものではないが、濾過材３の径方向の中心軸を含んで配設されていることが好ましい。具体的には、図６に示すように、壁板３１の上記径方向の端部がいずれも濾過材３の内周面に接続され、この接続される２つの上記端部が上記中心軸で対称に位置することが好ましい。このように壁板３１が配設されることで、壁板３１の表面積を大きくすることができる。壁板３１の他の形状としては、図７に示すように、両端が接続される２つの内周面が径方向の中心に対称に位置しない壁板３２、図８に示すように、一端が濾過材３の内周面に接続されて他端が内周面に接続されない壁板３３等とすることができる。壁板３１，３２，３３の長さとしては、濾過材３の長さと同一としてもよいし、濾過材３の長さ以下としてもよい。

【0019】

濾過材３は、汚泥等が付着することにより重くなるため、濾過材３の比重が０．９８以上であると、浮上して濾過層４を形成できなくなるおそれがある。濾過材３の比重の上限としては、０．９５が好ましく、０．９２がより好ましく、０．９０がさらに好ましい。濾過材３の比重の下限としては、０．３が好ましく、０．５がより好ましく、０．７がさらに好ましい。濾過材３の比重が上記上限を超えると、濾過材３が水中で浮上することが困難になり、濾過層４の形成が困難になるおそれがある。濾過材３の比重が上記下限に満たないと、濾過材３の浮上力が過度に大きくなり、濾過層４の形成が困難になるおそれがある。

【0020】

濾過材３の材質としては、特に限定されるものではないが、微生物の担持が容易で、比重を調整することが比較的容易な樹脂等とすることが好ましい。

【0021】

＜自動洗浄装置＞
自動洗浄装置５は、処理槽２内の底部に立設される有天筒状の気体貯留器５１、気体貯留器５１内に立設される有底筒状の水封器５２、少なくとも一部が水封器５２内に位置するように配設される排水管５３、及び少なくとも一部が上記水封器５２内に位置するように配設されるトリガー管５５と、処理槽２の外部に配設される気体供給機（不図示）とを主に有する。自動洗浄装置５は、本発明の一態様である。図１において、自動洗浄装置５は、処理槽２の略中央に配設されている。

【0022】

（気体貯留器）
気体貯留器５１は、処理槽２底部に立設される。気体貯留器５１は、横断面が円形状、多角形状等とされる筒状である。気体貯留器５１は、有天筒状である。具体的には、気体貯留器５１は、底部が開口し、上端を閉ざす天板を有する。気体貯留器５１は、底部が処理槽２底部に近接するように配設される。気体貯留器５１の底部側には、気体貯留器５１と気体供給機とを連通する気体供給管５４が配設される。気体貯留器５１は、気体供給管５４から供給される気体Ａを貯留する。

【0023】

気体貯留器５１の天板は、水平に配設されてもよいが、例えば気体貯留器５１の横断面の中心に向けて仰角を有する等、傾斜して配設されるのが好ましい。このようにすることで、天板の最上部から気体Ａの貯留が開始されるため、気体Ａを安定して貯留することができる。

【0024】

（水封器）
水封器５２は、気体貯留器５１内に立設される。水封器５２は、有底筒状である。具体的には、水封器５２は、底部が閉止しており、上端が開口している。水封器５２は、横断面が円形状、多角形状等の筒状であり、底部下面（底部外面）が処理槽２の底部上面（底部内面）に接することが好ましい。

【0025】

（排水管）
排水管５３は、少なくともその一部が水封器５２内に位置するように配設される。排水管５３は、下端が水封器５２の底部に配置され、この下端から上方に延伸して気体貯留器５１の天板を貫通すると共に、上端が処理槽２外に配置される。すなわち、排水管５３は、水封器５２の底部近傍と処理槽２外とを連通する。排水管５３は、横断面が円形状、多角形状等の管（筒状）である。排水管５３は、処理槽２に貯留される汚水Ｗ_Ｍの一部を処理槽２の外に排出する。排水管５３の下端近傍の周壁には、開口５６が形成されている。

【0026】

排水管５３は、少なくともその一部が処理層２の水面より高い位置にあるように配置されることが好ましい。具体的には、排水管５３の少なくとも一部が処理層２の処理水排出口２２より高い位置にあるように配置されることが好ましい。排水管５３の全体が処理水排出口２２より低い位置にある場合、排水管５３から汚水Ｗ_Ｍが流出して処理槽２の水位が低下し、処理水Ｗ_Ｃの排出が困難になるおそれがある。

【0027】

（トリガー管）
トリガー管５５は、少なくともその一部が水封器５２内に位置するように配設される。トリガー管５５は、下端が排水管５３の下端近傍の周壁に形成されている開口５６に接続され、上端が気体貯留器５１の天板近傍で開口している。すなわち、トリガー管５５は、排水管５３の下端近傍の内部と、気体貯留器５１内の上方の領域とを連通する。

【0028】

トリガー管５５の形状としては、排水管５３の下端近傍の内部と気体貯留器５１内の上方の領域とを連通するものであれば特に限定されるものではなく、例えば、図９が示すように、断面が円形状、多角形状等の筒状部材としてもよいし、図１０が示すように、板状部材で、排水管５３の開口５６及び周壁の外面の一部を覆う側板と、開口５６の下側に位置し、上記側板と排水管５３の周壁との間隙を閉ざす底板とで形成されてもよい。

【0029】

［自動洗浄方法］
本発明の一態様である生物濾過処理装置の自動洗浄方法は、気体供給機から供給される気体Ａを気体貯留器５１に貯留する工程と、貯留される気体Ａの圧力で、少なくとも排出管５３内及び水封器５２内の汚水Ｗ_Ｍが排出管５３の上端から流出する工程と、気体Ａが、排水管５３の下端近傍の周壁に形成されている開口５６に到達すると共に、少なくとも排水管５３に残存する汚水Ｗ_Ｍ及び気体Ａが排出管５３の上端から噴出する工程とを有し、上記噴出工程が、処理槽２の汚水Ｗ_Ｍ及び汚泥Ｍを、気体貯留器内５１、水封器５２内、及び排出管５３内に導入する工程と、上記導入によって処理槽２の水位を急低下させ、この急低下による水位落差によって複数の濾過材３が水中で展開及び撹拌する工程と、上記展開及び撹拌によって、濾過材３に付着している余剰付着物を洗浄する工程とを含む。

【0030】

この自動洗浄方法は、定期的に行われることが好ましい。自動洗浄の間隔としては、特に限定されるものではなく、２４時間、２日間、１週間に一度等とすることができる。この自動洗浄方法は、上記各工程の全てを１サイクルとして、一度の自動洗浄で１サイクルが行われてもよく、２サイクル以上が行われてもよい。

【0031】

この自動洗浄方法は、処理槽２への汚水Ｗ_Ｍの供給を継続しながら行うことができるが、処理槽２への汚水Ｗ_Ｍの供給を停止して行うことが好ましい。すなわち、濾過処理をしつつ当該自動洗浄方法が行われてもよいが、濾過処理を停止して当該自動洗浄方法が行われるのが好ましい。処理槽２への汚水Ｗ_Ｍの供給を停止して行うことで、後述する濾過材撹拌工程における水位低下を大きくすることができる。以下では、処理槽２への汚水Ｗ_Ｍの供給を停止して行う自動洗浄方法で説明する。

【0032】

＜気体貯留工程＞
自動洗浄がされない時、すなわち濾過処理が行われている時は、処理槽２には汚水Ｗ_Ｍが汚水流入口２１から供給される。この供給される汚水Ｗ_Ｍは、濾過層４で濾過処理されて処理水Ｗ_Ｃとして処理水排出口２２から排出される。任意に定めた自動洗浄の時期になると、処理槽２の外部に配設される気体供給機から気体Ａが気体供給管５４を通じて気体貯留器５１内に供給される。この気体Ａの供給は、処理槽２への汚水Ｗ_Ｍの供給を停止してから開始してもよいし、気体Ａの供給を開始してから所定の時間が経過した後に、処理槽２への汚水Ｗ_Ｍの供給を停止してもよい。

【0033】

＜汚水流出工程＞
図２に示すように、気体Ａは、その体積を気体貯留器５１の天板から処理槽２の底部に向けて増加し、気体貯留器５１内の水位を低下させる。気体貯留器５１内の水位低下により、水封器５２内及び排出管５３内に貯留されていた汚水Ｗ_Ｍと、水封器５２底部で沈殿する汚泥Ｍとが処理槽２外に配置される排出管５３の上端から流出する。

【0034】

＜汚水噴出工程＞
図３に示すように、気体Ａは、処理槽２内の汚水Ｗ_Ｍ及び処理水Ｗ_Ｃの水圧を受けつつ、さらにその体積を増加する。気体Ａが排水管５３の下端近傍に形成されている開口５６に到達すると、気体貯留器５１内の気体Ａの全部が瞬間的に排水管５３内に流入し、排水管５３の上端から放出される。気体Ａは、排水管５３から放出されると同時に、排水管５３に残存する汚水Ｗ_Ｍを排水管５３の上端から噴出させる。また、水封器５２の底部に残存する少なくとも一部の汚水Ｗ_Ｍ及び汚泥Ｍが吸引されて、排水管５３の上端から噴出される。

【0035】

図４に示すように、この噴出工程は、処理槽２の汚水Ｗ_Ｍ及び汚泥Ｍを、気体貯留器５１内等に導入する工程と、上記導入によって処理槽２の水位を急低下させ、この水位落差によって濾過材３が水中で展開及び撹拌する工程と、上記展開及び撹拌によって、濾過材３の余剰付着物を洗浄する工程とを含んでいる。

【0036】

（汚水導入工程）
気体Ａの放出によって気体貯留器５１内及び排出管５３内が略真空の状態になり、処理槽２内に貯留されている気体貯留器５１外の汚水Ｗ_Ｍが、気体貯留器５１内、水封器５２内、及び排出管５３内に奔流となって導入される。この汚水Ｗ_Ｍの奔流と共に、処理槽２底部に沈殿されている汚泥Ｍの少なくとも一部が、水封器５２底部に移動する。水封器５２底部に移動された汚泥Ｍは、次回の自動洗浄で排出管５３から排出される。

【0037】

（濾過材撹拌工程）
放出される気体Ａの体積と略同一の体積の汚水Ｗ_Ｍが上記奔流となって導入されるのと同時に、処理槽２の水位が急低下する。この急低下する水位落差による衝撃で、濾過層４を形成している複数の濾過材３が汚水Ｗ_Ｍ及び処理水Ｗ_Ｃ中で展開及び撹拌する。

【0038】

（汚泥洗浄工程）
上記水位落差による衝撃で、水中で展開及び撹拌する濾過材３は、上記衝撃、濾過材３同士の接触等により、濾過材３表面の余剰付着物を剥離する等によって洗浄を行う。剥離された余剰付着物は沈降して、処理槽２底部に沈殿する汚泥Ｍの一部になる。なお、「余剰付着物」とは、汚水Ｗ_Ｍに含まれる汚泥、濾過材３表面で繁殖した硝化菌、雑菌等を意味する。

【0039】

上記汚水噴出工程は、貯留される気体Ａが排水管５３の開口５６に到達することを契機とする気体Ａの瞬間的な放出によって、排出管５３内の汚水Ｗ_Ｍの噴出、汚水Ｗ_Ｍの気体貯留器５１等への奔流、処理槽２の水位の急低下及び濾過材３の展開及び撹拌を短時間で行うことができる。特に、濾過材３の洗浄を効果的に行うため、濾過材３は急速に展開及び撹拌されることが好ましい。濾過材３の展開及び撹拌の開始から終了まで、すなわち、濾過材３が、展開及び撹拌を開始してから、単位体積当たりの濾過材３の数（密度）が最も小さくなるまでの時間の上限としては、３秒が好ましく、２．５秒がより好ましい。上記時間が上記上限を超える場合、複雑な形状を有する濾過材に対して効果的な洗浄ができないおそれがある。

【0040】

図５に示すように、水中で展開及び撹拌された濾過材３は処理槽２内を浮上し、再び濾過層４を形成する。処理槽２には、汚水Ｗ_Ｍの供給が再開される。

【0041】

［利点］
自動洗浄装置５は、処理槽２内に配置される気体貯留器５１、水封器５２、排水管５３及びトリガー管５５と、処理槽２の外部に配設される気体供給機とを有する簡易な構成であるため、低コストで生産できると共に、処理槽２への配設が比較的容易である。

【0042】

自動洗浄装置５による自動洗浄方法は、処理槽２に沈殿する汚泥Ｍの排出及び濾過材３の余剰付着物の洗浄を短時間で終了することができるため、汚水Ｗ_Ｍの濾過処理の効率が低下することを抑制できる。当該自動洗浄は短時間で行うことができるため、洗浄効果をより高めるために２サイクル以上連続して行う場合であっても、濾過処理の効率が低下することを比較的抑制できる。また、水位の急低下による衝撃と、濾過材３の展開及び撹拌とにより余剰付着物が洗浄されるため、濾過材３の洗浄を効果的に行うことができ、濾過材３が複雑な形状を有する等の場合でも洗浄効果に比較的優れる。当該自動洗浄方法は、上記簡易な構成を有する自動洗浄装置５によって、２．５秒乃至３秒以内の急速な濾過材３の展開及び撹拌が可能であり、複雑な形状を有する濾過材にも効果的な洗浄力を発揮することができる。

【0043】

生物濾過処理装置１は、短時間で効果的な自動洗浄をすることができる低コストの自動洗浄装置５を備えるため、濾過処理の効率に優れると共に、低コストで生産できる。

【0044】

［その他の実施形態］
上記開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

【0045】

上記実施の形態では、自動洗浄装置を処理槽底部の略中央に配置した例で説明したが、これに限定されるものでなく、処理槽の下部を拡幅して、この拡幅した領域に自動洗浄装置を配置してもよい。

【産業上の利用可能性】

【0046】

本発明の自動洗浄装置及び生物濾過処理装置の自動洗浄方法は、上述のように、短時間で効率的な自動洗浄をすることができるので、生物濾過処理装置に好適に用いることができる。本発明の自動洗浄装置を備える生物濾過処理装置は、濾過処理の効率に優れるため、浄化槽に好適に用いることができる。

【符号の説明】

【0047】

１ 生物濾過処理装置
２ 処理槽
３ 濾過材
４ 濾過層
５ 自動洗浄装置
２１ 汚水流入口
２２ 処理水排出口
３１，３２，３３ 板壁
４１ 上面スクリーン
４２ 下面スクリーン
５１ 気体貯留器
５２ 水封器
５３ 排水管
５４ 気体供給管
５５ トリガー管
５６ 開口
Ｍ 汚泥
Ｗ_Ｍ 汚水
Ｗ_Ｃ 処理水

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】