特許 7416567 好気揺動ろ床槽とそれを備えた浄化槽及び好気揺動ろ床槽の運転方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-01-09

(45)【発行日】2024-01-17

(54)【発明の名称】好気揺動ろ床槽とそれを備えた浄化槽及び好気揺動ろ床槽の運転方法

(51)【国際特許分類】

   C02F 3/06 20230101AFI20240110BHJP

   C02F 3/08 20230101ALI20240110BHJP

   C02F 3/10 20230101ALI20240110BHJP

   C02F 3/30 20230101ALI20240110BHJP

   C02F 3/00 20230101ALI20240110BHJP

【ＦＩ】

C02F3/06

C02F3/08 B

C02F3/10 A

C02F3/30 B

C02F3/00 E

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2019086256

(22)【出願日】2019-04-26

(65)【公開番号】P2020179380

(43)【公開日】2020-11-05

【審査請求日】2022-04-01

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】301050924

【氏名又は名称】株式会社ハウステック

(74)【代理人】

【識別番号】100141139

【弁理士】

【氏名又は名称】及川 周

(74)【代理人】

【識別番号】100139686

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 史朗

(74)【代理人】

【識別番号】100196058

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 彰雄

(72)【発明者】

【氏名】山下 宏

(72)【発明者】

【氏名】日比野 淳

【審査官】河野 隆一朗

(56)【参考文献】

【文献】特開昭５５－１４５５８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－０７５８３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０８３６４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－３２９４９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－３１７４８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－０９６２８７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０２Ｆ ３／００ － ３／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

立体網様筒状であり、外径と高さの一辺の寸法を５０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下とした複数の浮上性担体を浸漬充填させた好気ろ床と、前記好気ろ床より下方に空気を供給する散気管を備え、前記浮上性担体の比重が０．９以上１．０以下に調整され、前記散気管から供給される空気により生じる水流によって揺動するように前記浮上性担体が充填され、
容量１ｍ ^３ 当たりの前記浮上性担体の表面積（ｍ ^２ ）＝前記浮上性担体を充填した領域の前記好気ろ床の容量（ｍ ^３ ）×前記浮上性担体の充填率（％）×前記浮上性担体の比表面積（ｍ ^２ ／ｍ ^３ ）／前記浮上性担体を充填した領域の前記好気ろ床の容量（ｍ ^３ ）が２４．８ｍ ^２ 以上を確保できるように調整されたことを特徴とする好気揺動ろ床槽。

【請求項2】

請求項１に記載の好気揺動ろ床槽であって、前記浮上性担体が個々に独立して不規則に充填されるとともに前記浮上性担体が流出しないように水面位置より下方に担体流出抑止体が配置されることを特徴とする好気揺動ろ床槽。

【請求項3】

前記担体流出抑止体から好気揺動ろ床槽底面までの容量に対する、前記好気ろ床の容量の割合である充填率が、５０％以上９０％以下であることを特徴とする請求項２に記載の好気揺動ろ床槽。

【請求項4】

嫌気処理槽と好気処理槽と沈殿槽を上流側から下流側に順に備え、前記好気処理槽に請求項１～請求項３の何れか一項に記載の好気揺動ろ床槽を備え、前記好気処理槽を通過した被処理水の一部を前記嫌気処理槽に戻す循環ポンプを備えたことを特徴とする浄化槽。

【請求項5】

立体網様筒状であり、外径と高さの一辺の寸法を５０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下とした複数の浮上性担体を浸漬充填させた好気ろ床と、前記好気ろ床より下方に空気を供給する散気管を備え、前記浮上性担体の比重が０．９以上１．０以下に調整され、散気管から供給される空気により生じる水流によって揺動するように前記浮上性担体が充填され、
容量１ｍ ^３ 当たりの前記浮上性担体の表面積（ｍ ^２ ）＝前記浮上性担体を充填した領域の前記好気ろ床の容量（ｍ ^３ ）×前記浮上性担体の充填率（％）×前記浮上性担体の比表面積（ｍ ^２ ／ｍ ^３ ）／前記浮上性担体を充填した領域の前記好気ろ床の容量（ｍ ^３ ）が２４．８ｍ ^２ 以上を確保できるように調整されたことを特徴とする好気揺動ろ床槽の運転方法であって、
前記好気揺動ろ床槽の担体流出抑止体より、前記好気ろ床に維持管理用の攪拌部材を差し込み撹拌することで、過剰に付着した生物膜を前記浮上性担体から剥離させることを特徴とする好気揺動ろ床槽の運転方法。

【請求項6】

剥離した前記生物膜を循環ポンプによって嫌気処理槽に移送することを特徴とする請求項５に記載の好気揺動ろ床槽の運転方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、戸建住宅、集合住宅、商業施設等から排出される排水を処理する水処理装置のうち、浮上性担体を用いた好気揺動ろ床槽とそれを備えた浄化槽、及び、好気揺動ろ床槽の運転方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、担体を用いた処理方式として、担体をばっ気流動させながら、担体と被処理水を積極的に接触させて、担体に付着した微生物により好気的生物処理を行う担体流動方式や、担体を静置させたろ床に、ばっ気した被処理水を通過させて好気的生物処理とろ過を同時に行う生物ろ過方式等が知られている。
しかしながら、担体流動方式は、担体が常時流動しているので、担体同士が衝突して、担体に付着した微生物（生物膜）が剥離しやすく、更に剥離した生物膜は浮遊物質（ＳＳ）となるが、その粒子径が小さくなり、後段の沈殿槽でＳＳを分離しにくくなるという課題があった。
また、生物ろ過方式は、ろ過部の閉塞を防ぐために逆洗機構が必要になるため、例えば５０人以下の小規模浄化槽では、空気配管が２本になって施工現場での誤配管を誘発したり、切替弁内蔵ブロワが必要となり、コストが高くなったり、保守点検作業が複雑になるという課題があった。
そこで、これらの課題を解決するための方策として、以下の特許文献１に示されるように、空気配管が１本で逆洗を行うことのできる散気装置を採用した浄化槽や、以下の特許文献２に示されるように、逆洗を必要としない浄化槽が考案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００９－１１２９４２号公報

【文献】特開２０１６－１３１９４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１による空気配管を１本で通常ろ過運転と逆洗運転を実施する生物ろ過槽は、逆洗終了後に槽内のろ床高さを均一に保つことができず、偏りが生じるため、処理機能が低下するものがあり、課題となっていた。

【0005】

一方、特許文献２による接触ばっ気槽は、汚泥保持量を確保し、処理性能を担保しつつ、コンパクト化を図る上で、十分な効果を発揮しているが、流入負荷が計画値を超過しているような施設では、ろ材に付着する汚泥量が多すぎて、ろ床が閉塞する恐れがあった。
更に、特許文献２による接触ばっ気槽は、ろ材を密に充填した上に、ヘチマ様板状ろ材の開口部を水平方向において固定してあるため、保守点検作業で閉塞を解消させるのが困難であるという課題があった。

【0006】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、処理機能を安定して保つことができ、かつ低コストで保守点検作業を容易に行うことのできる好気揺動ろ床槽とそれを備えた浄化槽、及び、好気揺動ろ床槽の運転方法の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、前記課題を解決する手段として、以下の構成を有する。
（１）本発明に係る好気揺動ろ床槽は、立体網様筒状であり、外径と高さの一辺の寸法を５０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下とした複数の浮上性担体を浸漬充填させた好気ろ床と、前記好気ろ床より下方に空気を供給する散気管を備え、前記浮上性担体の比重が０．９以上１．０以下に調整され、前記散気管から供給される空気により生じる水流によって揺動するように前記浮上性担体が充填され、容量１ｍ ^３ 当たりの前記浮上性担体の表面積（ｍ ^２ ）＝前記浮上性担体を充填した領域の前記好気ろ床の容量（ｍ ^３ ）×前記浮上性担体の充填率（％）×前記浮上性担体の比表面積（ｍ ^２ ／ｍ ^３ ）／前記浮上性担体を充填した領域の前記好気ろ床の容量（ｍ ^３ ）が２４．８ｍ ^２ 以上を確保できるように調整されたことを特徴とする。

【0008】

（２）（１）に記載の好気揺動ろ床槽であって、前記浮上性担体が個々に独立して不規則に充填されるとともに前記浮上性担体が流出しないように水面位置より下方に担体流出抑止体が配置されることが好ましい。
（３）（２）に記載の好気揺動ろ床槽であって、前記担体流出抑止体から好気揺動ろ床槽底面までの容量に対する、前記好気ろ床の容量の割合である充填率が、５０％以上９０％以下であることが好ましい。

【0009】

（４）本発明に係る浄化槽は、嫌気処理槽と好気処理槽と沈殿槽を上流側から下流側に順に備え、前記好気処理槽に（１）～（３）の何れかに記載の好気揺動ろ床槽を備え、前記好気処理槽を通過した被処理水の一部を前記嫌気処理槽に戻す循環ポンプを備えたことを特徴とする。

【0010】

（５）本発明に係る好気揺動ろ床槽の運転方法は、立体網様筒状であり、外径と高さの一辺の寸法を５０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下とした複数の浮上性担体を浸漬充填させた好気ろ床と、前記好気ろ床より下方に空気を供給する散気管を備え、前記浮上性担体の比重が０．９以上１．０以下に調整され、散気管から供給される空気により生じる水流によって揺動するように前記浮上性担体が充填され、容量１ｍ ^３ 当たりの前記浮上性担体の表面積（ｍ ^２ ）＝前記浮上性担体を充填した領域の前記好気ろ床の容量（ｍ ^３ ）×前記浮上性担体の充填率（％）×前記浮上性担体の比表面積（ｍ ^２ ／ｍ ^３ ）／前記浮上性担体を充填した領域の前記好気ろ床の容量（ｍ ^３ ）が２４．８ｍ ^２ 以上を確保できるように調整されたことを特徴とする好気揺動ろ床槽の運転方法であって、前記好気揺動ろ床槽の担体流出抑止体より、前記好気ろ床に維持管理用の攪拌部材を差し込み撹拌することで、過剰に付着した生物膜を前記浮上性担体から剥離させることを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

本発明に係る好気揺動ろ床槽によれば、立体網様筒状であり、外径と高さの一辺の寸法を５０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下とした比重０.９～１.０の複数の浮上性担体を散気管からの空気供給による水流で揺動させながら好気処理を行うので、浮上性担体に付着した微生物（生物膜）を利用しながら好気処理ができるとともに、生物膜の過剰な付着を抑制しながら好気処理できるので、ろ床が閉塞しにくくなり、逆洗を行うための逆洗管や専用ブロワ等の付帯設備を不要にすることができる。また、容量１ｍ ^３ 当たりの前記浮上性担体の表面積（ｍ ^２ ）＝前記浮上性担体を充填した領域の前記好気ろ床の容量（ｍ ^３ ）×前記浮上性担体の充填率（％）×前記浮上性担体の比表面積（ｍ ^２ ／ｍ ^３ ）／前記浮上性担体を充填した領域の前記好気ろ床の容量（ｍ ^３ ）が２４．８ｍ ^２ 以上を確保できるように調整したので、好気ろ床槽として処理能力を高めることができる。
本発明に係る好気揺動ろ床槽によれば、担体流動方式のように浮上性担体同士が激しく衝突しないので、浮上性担体に付着した生物膜が剥離しにくく、好気処理に必要な微生物量を安定して保持することができる。
また、流入負荷が計画値を超過するような施設においては、ろ床を容易に洗浄することができる。
更に、低コストで維持管理性に優れた好気処理槽、及び好気処理槽を備える浄化槽を提供することができる。

【0012】

好気揺動ろ床槽において、担体流出抑止体により担体の移動を抑制した領域に浮上性担体を充填しておくことにより、散気管が発生させた水流によって浮上性担体を流動させることなく確実に揺動できる。これによって、浮上性担体に対する生物膜の剥離を抑制しつつ必要な好気処理を行うことができる。
また、浮上性担体として立体網状担体を用いることが良好な好気処理を行う上で好ましい。

【0013】

本発明に係る浄化槽は、嫌気処理槽と好気処理槽と沈殿槽を備え、好気処理槽に上述の比重０.９～１.０の浮上性担体を備え、好気処理槽を通過した被処理水を好気処理槽もしくは沈殿槽に設置した循環ポンプで嫌気処理槽に戻すことができる。このため、嫌気処理槽に対する新たな被処理水の流入のない時間帯でも嫌気処理槽と好気処理槽と沈殿槽の各槽を用いた繰り返しの処理が可能となる。

【0014】

本発明に係る好気ろ床槽の運転方法によれば、好気処理槽に備えた比重０.９～１.０の浮上性担体を水流によって揺動させながら好気処理ができるので、浮上性担体に付着する生物膜の肥厚化を抑制しながら好気処理ができる。
また、浮上性担体の生物膜が肥厚化して好気ろ床が閉塞する可能性を生じたとしても、攪拌部材による強制攪拌操作によって、浮上性担体に付着した生物膜の一部を担体から分離して除去することにより、好気ろ床の閉塞を防止しながらの運転ができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】図１は本発明に係る第一実施形態に基づく好気揺動ろ床槽の断面図である。

【図2】図２は本発明に係る第一実施形態に基づく好気揺動ろ床槽の担体揺動状態を示す模式図である。

【図3】図３は本発明に係る第一実施形態に基づく好気揺動ろ床槽に用いられる担体の一例を示す図である。

【図4】図４は本発明に係る第一実施形態の好気揺動ろ床槽を組み込んだ浄化槽の一例を示す断面図である。

【図5】図５は本発明に係る第一実施形態の好気揺動ろ床槽に立体網様筒状担体を充填した場合の、担体の一辺の寸法と好気揺動ろ床槽の容量１ｍ^３当たりの担体表面積との関係を示す図である。

【図6】図６は本発明に係る第一実施形態の好気揺動ろ床槽を組み込んだ浄化槽において、維持管理用パイプで担体に肥厚化した生物膜を剥離する作業の一例を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の第一実施形態に基づく好気揺動ろ床槽１について図１～図３を用いて説明する。
第１実施形態にて述べる好気揺動ろ床槽１は、周壁１０Ａと底壁１０Ｂを有して構成された槽１０に、被処理水９が流入する流入口４と、処理した液を流出する流出口５と、好気性微生物を保持して好気処理を行う担体２を不規則に充填した好気ろ床８と、担体の移動を規制するための担体流出抑止体３と、槽内に空気を送るための散気管６とを備えている。図1に示す形態の好気揺動ろ床槽１において、流入口４は周壁１０Ａの上端近くに設けられ、流出口５は周壁１０Ａの下端近くに設けられ、流入口４より低い位置まで被処理水７が収容され、流入口４より低い位置に水面Ｌ１が位置されている。

【0017】

また、槽１０の内部において水面Ｌ1より若干下方位置に矩形枠状の担体流出抑止体３が水平に取り付けられている。更に、槽１０の内部であって、担体流出抑止体３の下方に浮上性担体２が複数収容されている。浮上性担体２は、後述する如く比重が０.９～１.０の立体形状であるので、浮上性担体２は、被処理水７の中に複数収容された状態において担体流出抑止体３により阻止されて担体流出抑止体３より上方への浮上を抑制され、この状態で浮上性担体２は一群となって被処理水７の内部に浮遊されている。
図１の形態において浮上性担体２の一群から好気ろ床８が構成されており、この好気ろ床８の下端は流出口５より上方に配置され、好気ろ床８の上端は担体流出抑止体３の取付高さ位置に設定されている。

【0018】

流入口４は、図１の例では周壁１０Ａの左上部側であって、好気ろ床８より高い位置に設けられ、流出口５は、好気ろ床８の右下端より低い位置に設けられているが、これらの位置に限定されるわけではなく、流入口４を好気ろ床８よりも低い位置に、流出口５を好気ろ床８より高い位置に配置してもよい。
流入口４又は流出口５のどちらか一方を好気揺動ろ床槽１の底面付近に設けることにより、底面付近に設けた流入口４又は流出口５に隣接した槽の槽内水を引き抜くことで、好気揺動ろ床槽１内にサクションホースを入れなくとも好気揺動ろ床槽１の槽内水を引き抜くことができるようになる。

【0019】

ここで、浮上性担体２の揺動について、図２を用いて説明する。図２は本発明に係る第一実施形態に基づく好気揺動ろ床槽１において、浮上性担体２の揺動状態を示す模式図である。
本発明で述べる揺動とは、浮上性担体２が散気管６からのばっ気により生じた水流を受けても、好気揺動ろ床槽１内の水面付近から底面付近まで自在に動き回る（流動する）ことがなく、図２に示すように浮上性担体２自身の近辺で隣接する他の浮上性担体２に移動を規制されながら上下左右に揺れるように動く状態を示す。
この揺動状態では、担体流動方式のように浮上性担体２同士が激しく衝突しないので、浮上性担体２に付着した微生物（生物膜）が剥離しにくく、好気処理に必要な微生物量を安定して保持することができる。また、浮上性担体２は、揺動しているので、生物膜が過剰に付着した場合でも、揺動により自然に生物膜が剥離するため、固定床方式と比較して好気ろ床８が閉塞するリスクを大幅に低減することができる。

【0020】

浮上性担体２の形状は、排水処理に必要な微生物を保持可能で、担体を揺動できる形状であれば、特に限定されるものではないが、紐状やシート状等のように担体の一部を固定支持するものではなく、個々に独立した担体を用いることが好ましい。個々に独立した揺動担体は、不規則に充填可能で自由度が高いため、紐状やシート状等の担体と比較して揺動しやすく、更に担体の上下部分を支持するための固定部材を不要にできるためである。
また、浮上性担体２の種類としては、網様円筒状、立体網状（ヘチマ状）、骨格様球状、スポンジ状、円筒状、繊維塊等、様々な形状のものを用いることができるが、好ましくは、立体網状（ヘチマ状）である。

【0021】

本発明の好気揺動ろ床槽１では、浮上性担体２が槽内を流動しないので、担体流動方式と比較して、浮上性担体２と被処理水との接触効率が低くなるが、立体網状（ヘチマ状）は、空隙率が大きいので浮上性担体２の表面に付着した微生物と被処理水が接触しやすく、更に比表面積が大きいので微生物を多量に保持でき、好気揺動ろ床槽１の処理能力を高めることができる。
立体網状（ヘチマ状）には、立体網様球状、立体網様筒状など、様々な形状のものがあるが、特に空隙率が大きく、被処理水の通水部を確保できる立体網様筒状の担体が好ましく用いられる。ここで、本発明に係る第一実施形態に基づく好気揺動ろ床槽に好ましく用いられる立体網様筒状の浮上性担体２の形状の一例を図３に示す。

【0022】

浮上性担体２の比重は、水に浮上し、散気管６から送られる空気により容易に揺動できる比重であればよく、浮上性担体２の形状、大きさ、充填量、及びばっ気空気量等により、揺動に最適な比重は異なるが、０．９以上１．０以下に設定することが好ましい。浮上性担体２の比重が０．９より小さくなると、浮力が強くなって揺動しにくくなり、１．０より大きくなると浮上性担体２が沈降するようになるので、散気管６からのばっ気による水流により流動しやすくなってしまうためである。

【0023】

浮上性担体２の寸法については、例えば、一辺が５０ｍｍより小さい担体を充填して、揺動するように空気を供給すると、小さいが故に浮上性担体２同士の接触面積が増加するので、揺動により生物膜が剥離しやすくなり、所定の微生物量が保持できなくなり好気処理能力に影響を及ぼすという問題が生じる。この対策として、浮上性担体２の比重を小さくして流動しないように調整することも可能であるが、浮上性担体２の浮力が大きくなり揺動しにくくなるので、好気ろ床８が閉塞する可能性が高くなる。このため、浮上性担体２の寸法は、５０ｍｍ以上にすることが好ましい。

【0024】

一方、浮上性担体２の一辺の寸法を大きくすると、好気揺動ろ床槽１に充填できる浮上性担体２の個数が減少し、微生物が付着するための担体の表面積も減少するので、好気揺動ろ床槽１としての処理性能が低下することになる。
一例として、好気揺動ろ床槽１に、立体網様筒状の浮上性担体（図３）を充填した場合の、浮上性担体の一辺の寸法と、好気揺動ろ床槽１の容量１ｍ^３当たりの担体表面積との関係を表すグラフを図５に示す。
ここで、浮上性担体の表面積は、浮上性担体２の筒状部の厚み（ｔ）を１５ｍｍ、一辺の寸法（外径Ｄ、高さＨ）を同じ値の変数とし、担体充填率は担体を揺動させるための限界値である９０％に設定した時の値を用いた。

【0025】

また、図５に示している点線は、現在、家庭用浄化槽で普及している高度処理型浄化槽（処理性能ＢＯＤ２０ｍｇ／Ｌ以下、Ｔ－Ｎ２０ｍｇ／Ｌ以下）と同じ処理性能を有する、昭和５５年建設省告示第１２９２号告示区分第１の脱窒濾床接触ばっ気方式（５～５０人槽）の接触ばっ気槽における容量１ｍ^３当たりの接触材の表面積２４．８ｍ^２を示しており、所定の処理性能（ＢＯＤ２０ｍｇ／Ｌ以下、Ｔ－Ｎ２０ｍｇ／Ｌ以下）を得るために必要な表面積を表している。
（容量１ｍ^３当たりの必要表面積＝接触ばっ気槽の容量（ｍ^３）×ろ材充填率（％）×ろ材の比表面積（ｍ^２／ｍ^３）／接触ばっ気槽の容量（ｍ^３）＝１．５×０．５５×４５／１．５＝２４．８ｍ^２）

【0026】

図５より、浮上性担体２の一辺の寸法（Ｄ，Ｈ）が大きくなる程、好気揺動ろ床槽１の槽容量１ｍ^３当たりの担体表面積が減少し、１５０ｍｍより大きくなると、好気処理に必要な担体表面積（容量１ｍ^３当たり２４．８ｍ^３）を確保できなくなることがわかる。この場合、好気揺動ろ床槽１自体の容量を大きくして、好気揺動ろ床槽１の処理能力不足を補うことも可能であるが、施工性やコストの面から好ましくない。
従って、浮上性担体２の一辺の寸法（Ｄ，Ｈ）は、処理性能を考慮した場合、５０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下に設定することが好ましい。

【0027】

担体流出抑止部材３の形状は、浮上性担体２が通過せずに槽内水が通過でき、必要な強度が確保されている形状であれば、特に限定されることなく様々な形状のものを用いることができる。一例として、図２に示す矩形枠状などに形成することができるが、その他、格子状、ハニカム形状など、枠の形状に特に制限はない。
図２に示す矩形枠状の担体流出抑止体３であるならば、枠の間の最も狭い部分の目幅を以下に説明するように設定することが好ましい。図２に示す担体流出防止体３は３本の桟材３ａとそれら３本の桟材３ａの両端部を一体接続した２本の横材３ｂからなる矩形枠状に構成されている。このため、図２の担体流出防止体３においては、隣接する２本の桟材３ａの間隔が最も狭い部分の目幅に相当する。

【0028】

担体流出抑止体３の目幅は、呼称ＶＰ１３（外径１８ｍｍ）やＶＰ２０（外径２６ｍｍ）等の維持管理用パイプ（攪拌部材）が容易に挿入できるように、３０ｍｍ以上であり、かつ担体２が通過しない寸法であることが好ましい。
この理由は、流入負荷が計画値よりも高い施設では、浮上性担体２の生物膜が肥厚化して好気ろ床８が閉塞する可能性が生じるが、担体流出抑止体３の目幅が３０ｍｍ以上あれば、上記パイプを好気ろ床８内に差し込んで、浮上性担体２を直接パイプで撹拌することにより、肥厚化した生物膜の一部を剥離して好気ろ床８の閉塞を解除することができるためである。なお、呼称ＶＰ１３（外径１８ｍｍ）やＶＰ２０（外径２６ｍｍ）等のパイプは、５０人以下の小規模浄化槽の保守点検作業において、通常用いられる器具である。

【0029】

図１の例では好気ろ床８の下方に担体受け面を設けていないが、これを設置することもできる。この場合の形状や目幅は、担体流出抑止体３と同様のものを用いることが好ましい。また、浮上性担体２の大きさが流出口５の内径よりも小さい場合には、担体受け面に代えて、浮上性担体２の通過を規制する通水性部材（図示省略）を流出口５に設けることもできる。

【0030】

好気ろ床８における浮上性担体２の充填率は、浮上性担体２を揺動可能とする充填率に設定することが好ましく、充填率として９０％以下に設定することが好ましい。なお、ここで述べる充填率とは、担体流出抑止体３から好気揺動ろ床槽１の底面までの容量に対する、好気ろ床８の容量の割合を示す。また、担体受け面を設ける場合には、担体流出抑止体３から担体受け面までの容量に対する好気ろ床８の容量の割合を示す。
浮上性担体２の充填率を９０％以下にすることが好ましい理由は、浮上性担体２の充填率が９０％を上回ると、浮上性担体２の可動スペースが制限されて揺動しにくくなり、更に好気ろ床８が閉塞した場合に、維持管理用パイプを挿入して撹拌しても、効果的に撹拌できず、肥厚化した生物膜を剥離しにくくなるためである。
一方、浮上性担体２の充填率の下限については、５０％以上に設定することが好ましい。この理由としては、浮上性担体２の充填率が５０％を下回ると、浮上性担体２の担体１個あたりの移動可能な範囲が増加して流動しやすくなる他、好気揺動ろ床槽１内の単位容積当たりの担体表面積が減少するので、所定の処理能力を確保するために好気揺動ろ床槽１自体の容量を大きくしなければならなくなり、施工性やコストが悪化するためである。

【0031】

散気管６は、好気ろ床８に空気を送って、好気ろ床８を揺動させつつ、浮上性担体２に付着した微生物が汚水を好気的に生物処理するために必要な酸素を送るものである。散気管６の形状は、好気ろ床８の略全面に空気を送れるものであれば、特に限定されることなく、様々な形状のものを用いることができる。また、散気管６の設置位置は、浮上性担体２から剥離した汚泥が好気揺動ろ床槽１の底部に堆積するのを防ぐために、好気揺動ろ床槽１の底部付近に設置することが好ましい。
図２に示す例で散気管６は、平行に配置された３本のパイプ体６ａとこれら３本のパイプ体６ａの端部どうしを接続した２本のパイプ体６ｂからなる矩形枠状に構成され、各パイプ体６ａ、６ｂに所定間隔で形成された噴出口から散気できるように構成されている。なお、散気管６には図示略の空気圧送用ポンプ（ブロワ）等が接続され、散気管に空気を圧送できるように構成されている。
本実施形態に係る好気揺動ろ床槽１によれば、担体流動方式のように浮上性担体同士が激しく衝突しないので、浮上性担体２に付着した生物膜が剥離しにくく、好気処理に必要な微生物量を安定して保持することができる。

【0032】

次に、本発明による第一の実施形態に基づく好気揺動ろ床槽１を浄化槽に組み込んだ場合の一例を図面に基づき説明する。
図４は、本発明による第一の実施形態に基づいた水処理装置１を浄化槽１００に組み込んだ場合の一実施形態を示す断面図である。本実施形態の浄化槽１００は、第一の嫌気処理槽２０、第二の嫌気処理槽３０、好気処理槽４０、沈殿槽５０、消毒槽６０から構成されている。

【0033】

第一の嫌気処理槽２０には、流入口１０１と、流入バッフル２１と、流出バッフル２２と、移流口２３が設けられている。
第二の嫌気処理槽３０には、嫌気ろ床３１と、流出バッフル３２を設けている。
好気処理槽４０には、本発明の好気揺動ろ床槽１を用いている。本実施例では、槽内に浮上性の浮上性担体２を不規則に充填した好気ろ床８と、散気管６と、浮上性担体２の流出を防ぐための担体流出抑止体３を備えている。
沈殿槽５０の底部には、循環ポンプ５１を設けており、好気処理槽４０で好気処理した水の一部を第一の嫌気処理槽２０に移送することができる。
消毒増６０には、消毒剤を充填した薬筒６１が設けられている。ここでは、移流口６２より流入する被処理水と消毒剤とを接触させて消毒を行い、消毒作用を受けた水は、流出口１０２より流出する。

【0034】

次に、図４に示す浄化槽１００における汚水処理の流れについて説明する。
被処理水は、流入口１０１より流入し、流入バッフル２１内を通過して、第一の嫌気処理槽２０に流入する。ここでは、水より重い夾雑物などは沈殿分離して槽の底部に、水より軽いものは浮上分離して槽の上部に貯留され、分離後の中間水が第二の嫌気処理槽３０に移流される。
第二の嫌気処理槽３０には、嫌気ろ床３１が形成されており、被処理水は嫌気ろ床３１を下向流で流れて、固形物の分離とろ床に付着した微生物による嫌気的生物処理を受けた後、移流バッフル３２を経て好気処理槽４０に移送される。

【0035】

好気処理槽４０には、浮上性担体２が複数充填されており、好気処理槽４０の底部に設けられた散気管６から送られる空気により揺動状態の浮上性担体２と被処理水を接触させ、浮上性担体２に付着した微生物により好気的生物処理を行う。
図４に示す好気処理槽４０は、先の形態において説明した好気揺動ろ床槽１と同等構成である。周壁１０Ａと底壁１０Ｂから槽１０が構成されている点は同等であり、流入口３３が流入口４に相当し、流出口３４が流出口５に相当する。先に説明した好気揺動ろ床槽１と同等の浮上性担体２が充填率９０％以下で充填され、好気ろ床８が構成されている。また、好気処理槽４０において、水面Ｌ１より若干低い位置に担体流出抑止体３が水平に取り付けられ、浮上性担体２の好気処理槽外への流出を防止している。
なお、図４に示す構造において水面Ｌ１の高さより周壁１０Ａの上端が十分に高く、浮上性担体２の流出のおそれが無い場合は、担体流出抑止体３を省略しても良い。

【0036】

好気処理を受けた被処理水は、次の沈殿槽５０に移流されてＳＳの分離が行われる。また、被処理水の一部は、沈殿槽５０の底部に設けられた循環ポンプ５１により、移送管５１ａを介して第一の嫌気処理槽２０に常時移送され、被処理水の流入がない時間帯でも繰り返し処理が行われるとともに、好気処理槽４０で生成した硝酸性窒素や亜硝酸性窒素の脱窒が行われる。沈殿槽５０でＳＳが分離された後の被処理水は、消毒槽６０にて消毒作用を受けた後、流出口１０２より放流される。

【0037】

流入負荷が計画値よりも高い施設では、浮上性担体２の生物膜の肥厚化が進行して好気ろ床８が閉塞する可能性がある。好気ろ床８が閉塞すると、閉塞した部分の浮上性担体２に被処理水や酸素が行き届かなくなり、好気処理槽４０の処理能力が低下するばかりか、被処理水が好気ろ床８を通過する際の通水抵抗が増加するため、好気処理槽４０より前段の槽の水位が上昇し、浄化槽１００自体の排水不良を招くことになる。従って、好気処理槽４０では、浮上性担体２の生物膜の肥厚化が進行した場合に、閉塞を防止できることが排水処理を行う上で必要な条件になっている。

【0038】

本発明に係る好気処理槽４０によれば、充填率９０％以下とした比重０.９～１.０の浮上性担体２を散気管６からの空気供給による水流で揺動させながら好気処理できるので、浮上性担体２に付着した生物膜を利用しながら必要十分な好気処理ができるとともに、生物膜の過剰な付着を抑制しながら好気処理できるので、好気ろ床が閉塞しにくくなり、長期間安定した処理が可能となる。
本実施形態に係る好気揺動ろ床槽１を備えた好気処理槽４０によれば、担体流動方式のように浮上性担体同士が激しく衝突しないので、浮上性担体２に付着した生物膜が剥離しにくく、好気処理に必要な微生物量を安定して保持することができる。
その他、先に説明した好気揺動ろ床槽１が奏する作用効果について、好気処理槽４０も同様に得ることができる。

【0039】

ここで、本発明の好気処理槽４０の浮上性担体２の生物膜の肥厚化が進行した場合の解除方法の一例について、図６を用いて説明する。好気処理槽４０では、浮上性担体２の生物膜の肥厚化が進行した場合に、維持管理用パイプ（攪拌部材）２００（ＶＰ１３もしくはＶＰ２０の塩ビ製パイプ等の棒状の物）を担体流出抑止体３の隙間から好気ろ床８に差し込み、浮上性担体２をパイプ２００により直接撹拌する。浮上性担体２は、個々に独立して不規則に充填されており、かつ散気管６によるばっ気水流により容易に揺動するように比重及び充填率を設定している。

【0040】

ここで、図３に記載の立体網状担体（Ｄ＝１００ｍｍ、Ｈ＝１００ｍｍ、ｔ＝１５ｍｍ、比重０．９５）を図６の浄化槽の好気処理槽４０に充填率７０％となるように充填し、維持管理用パイプ２００による撹拌試験を実施した。
担体流出抑止体３の隙間から維持管理用パイプ（塩ビ製パイプＶＰ１３）２００を差し込んで、浮上性担体２を直接撹拌したところ、特に大きな力を要することもなく、浮上性担体２を容易に撹拌することができた。
図３に記載の立体網状担体は、担体の表面が網状であり、維持管理用パイプの先端が網の隙間部に当たって押しやすい形状をしているため、維持管理用パイプ２００による撹拌が容易であり、担体の比重及び充填率を本発明の好適な範囲に設定して充填することで、本発明の浮上性担体２に好適に用いることができることを確認した。

【0041】

従来の好気ろ床槽では、生物膜の肥厚化を防止するために、空気逆洗を行う逆洗管等の付帯設備を設置する必要があったが、本発明の好気処理槽４０では、浮上性担体２の肥厚化を維持管理用パイプ２００を用いて容易に解除することができるため、これらの設備を不要とすることができる。なお、剥離した生物膜は、汚泥を貯留する槽に移送することが好ましく、図６に示す浄化槽１００の例では、循環ポンプ５１により、第一の嫌気処理槽２０に移送する。
また、撹拌中は、剥離した生物膜が浮上性担体２に再付着するのを防止するため、散気管６からばっ気しながら撹拌することが好ましい。

【0042】

散気管６は、好気ろ床８に空気を送って、好気ろ床８を揺動させつつ、浮上性担体２に付着した微生物が汚水を好気的に生物処理するために必要な酸素を送るものである。パイプ２００による浮上性担体２の攪拌効果に加えて、散気管６からのばっ気を利用し、浮上性担体２に付着した生物膜を効果的に除去することができる。
よって、流入負荷が計画値を超過し、生物膜の肥厚化が進行するような施設においては、好気ろ床８を容易に洗浄することができる。更に、逆洗管等の付帯設備を不要にできるため、低コストで維持管理性に優れた好気処理槽４０を備える浄化槽１００を提供することができる。

【符号の説明】

【0043】

１…好気揺動ろ床槽、２…浮上性担体、３…担体流出抑止体、４…流入口、
５…流出口、６…散気管、８…好気ろ床、９…被処理水、２０…第一の嫌気処理槽、
２１…流入バッフル、２２…移流バッフル、２３…移流口、２４…仕切板、
３０…第二の嫌気処理槽、３１、３１ａ、３１ｂ…嫌気ろ床、３２…移流バッフル、
３３…移流口、４０…好気処理槽、５０…沈殿槽、５１…循環ポンプ、
６０…消毒槽、６１…薬筒、６２…移流口、１００…浄化槽、１０１…流入口、
１０２…流出口、２００…維持管理用パイプ（攪拌部材）。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】