特許 7591217 散水・生物ろ過装置、被処理水の散水・生物ろ過方法、及び下水処理方法

(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】2024-11-20

(45)【発行日】2024-11-28

(54)【発明の名称】散水・生物ろ過装置、被処理水の散水・生物ろ過方法、及び下水処理方法

(51)【国際特許分類】

   C02F 3/04 20230101AFI20241121BHJP

   C02F 3/06 20230101ALI20241121BHJP

【ＦＩ】

C02F3/04

C02F3/06

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2021043279

(22)【出願日】2021-03-17

(65)【公開番号】P2022142977

(43)【公開日】2022-10-03

【審査請求日】2024-01-10

(73)【特許権者】

【識別番号】507214083

【氏名又は名称】メタウォーター株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】506239304

【氏名又は名称】高知市

(73)【特許権者】

【識別番号】504174180

【氏名又は名称】国立大学法人高知大学

(74)【代理人】

【識別番号】110000800

【氏名又は名称】デロイトトーマツ弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】宮田 篤

(72)【発明者】

【氏名】中沢 仁吾

(72)【発明者】

【氏名】大和 信大

(72)【発明者】

【氏名】米津 直紀

(72)【発明者】

【氏名】尾崎 歩

(72)【発明者】

【氏名】藤原 拓

【審査官】松浦 裕介

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－０２５０９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０６９１８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－１８７２９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－０１５８８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭６４－０３６０９５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１７－１０９１９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１６３２７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０３０４３６９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０２Ｆ ３／０２ － ３／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ろ材が充填されたろ床と、
前記ろ床の上方に配置された被処理水の散水部と、
前記ろ床の下方に配置された処理水の流出部とを備え、
前記ろ床の下部及び下方に前記散水部から散水された被処理水が前記ろ床を流下して滞留する貯留部が設けられ、
前記ろ床の前記貯留部の水に浸漬されていない部分が、前記散水部から散水された被処理水が流下する散水ろ床をなし、
前記ろ床の前記貯留部の水に浸漬された部分が生物ろ過部をなしており、
前記散水ろ床の内部に空気を流通させるための空気流通手段が設けられており、
前記生物ろ過部の下部又は下方に曝気手段が設けられ、前記ろ床の下方に洗浄排水の流出部が設けられており、
前記散水ろ床の下部に曝気手段が設けられていることを特徴とする散水・生物ろ過装置。

【請求項2】

前記生物ろ過部を通過した水を前記散水部に戻す循環手段を有し、前記生物ろ過部が浸漬された貯留部の水の溶存酸素量が所定範囲に維持されるように、前記循環手段による循環量を制御する制御装置が設けられている、請求項１記載の散水・生物ろ過装置。

【請求項3】

前記貯留部に貯留される処理水の水面の高さを調整する貯留水位調整手段が設けられている、請求項１又は２記載の散水・生物ろ過装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば下水処理施設などにおいて、被処理水から有機物や懸濁物質を除去するために用いられる散水・生物ろ過装置、それを利用した被処理水の散水・生物ろ過方法、及び下水処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

散水ろ床型水処理装置は、ろ材を充填したろ材層を設けた水槽を有し、被処理水をろ材層の上方から散水して、被処理水がろ材層を通過する過程で、ろ材層のろ材表面に付着した微生物による有機物の分解や、浮遊する懸濁物質のろ材層による捕捉作用によって、被処理水に含まれる有機物や懸濁物質を除去するものである。

【0003】

散水ろ床型水処理装置は、曝気を必要としない省エネルギー型の水処理装置であるが、処理水の水質は活性汚泥法と概ね同程度であり、更なる処理性向上の余地があった。

【0004】

この問題に対処するため、下記特許文献１には、被処理水を処理する水処理装置であって；被処理水の散水手段、ろ材層、一次処理水の排出口および気体流入口を備える散水ろ床槽と；一次処理水の流入口、二次処理水の排出口、酸素を含む気体の供給手段および気体排出口を備える生物処理槽と；散水ろ床槽の気体流入口と、生物処理槽の気体排出口との間の接続部材とを有し；ろ材層の内部に、ろ材層を通過する被処理水の流れ方向と、生物処理槽から排出されて散水ろ床槽に流入する気体の流れ方向とが向流となる領域を有する、水処理装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１８－６９１８３号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１に記載された方法によれば、散水ろ床槽を通過した水を、更に曝気がなされている生物処理槽に通過させることにより、被処理水中の有機物をより効果的に分解除去できると考えられる。

【0007】

しかしながら、生物処理槽で曝気を行うことによって、有機物の分解を行うために、エネルギーコストがかかるという問題がある。

【0008】

したがって、本発明の目的は、エネルギーコストを低減しつつ、被処理水中の有機物や懸濁物質の除去効果を高めることができる、散水・生物ろ過装置、それを利用した被処理水の散水・生物ろ過方法、及び下水処理方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記目的を達成するため、本発明の散水・生物ろ過装置は、
ろ材が充填されたろ床と、
前記ろ床の上方に配置された被処理水の散水部と、
前記ろ床の下方に配置された処理水の流出部とを備え、
前記ろ床の下部及び下方に前記散水部から散水された被処理水が前記ろ床を流下して滞留する貯留部が設けられ、
前記ろ床の前記貯留部の水に浸漬されていない部分が、前記散水部から散水された被処理水が流下する散水ろ床をなし、
前記ろ床の前記貯留部の水に浸漬された部分が生物ろ過部をなしており、
前記散水ろ床の内部に空気を流通させるための空気流通手段が設けられていることを特徴とする。

【0010】

また、本発明の被処理水の散水・生物ろ過方法は、
ろ材が充填されたろ床と、
前記ろ床の上方に配置された被処理水の散水部と、
前記ろ床の下方に配置された処理水の流出部と、
前記ろ床を通過した水が所定時間滞留する貯留部とを備えたろ過装置を用いて、
前記ろ床の下部を前記貯留部の水に浸漬させて生物ろ過部とし、
前記ろ床の前記貯留部の水に浸漬されていない部分を散水ろ床とし、
前記散水ろ床の内部に空気を流通させるための空気流通手段を設けて、前記散水ろ床に空気を流通させつつ、
被処理水を前記散水部から前記散水ろ床の上部に散水させ、前記散水ろ床、前記生物ろ過部を通過させ、前記貯留部で所定時間滞留させた後、前記流出部から取出すようにしたことを特徴とする。

【0011】

また、本発明の下水処理方法の１つは、下水処理施設における流入水を、第１の固液分離装置に通して固液分離する第１固液分離工程と、前記第１の固液分離装置を通して得られる水を被処理水として、請求項６に記載した散水・生物ろ過方法で処理する散水・生物ろ過処理工程と、前記散水・生物ろ過処理工程で処理された水を、第２の固液分離装置に通して再度固液分離する第２固液分離工程とを経て、処理水として放流することを特徴とする。

【0012】

更に、本発明の下水処理方法のもう１つは、下水処理施設における流入水を、第１の固液分離装置に通して固液分離する第１固液分離工程と、前記第１の固液分離装置を通して得られる水を被処理水として、請求項６に記載した散水・生物ろ過方法で処理する散水・生物ろ過処理工程とを経て、処理水として放流することを特徴とする。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、ろ床の下部を貯留部の水に浸漬させて、生物ろ過部を設けたので、散水ろ床を通過した水に含まれる溶存酸素を利用して、生物ろ過部において微生物による有機物の分解とアンモニアの硝化がなされる。また、生物ろ過部において、懸濁物質（以下「ＳＳ」と略称する）の除去効果も高められる。したがって、散水ろ床と生物ろ過部との両方で、有機物の分解とアンモニアの硝化、及びＳＳの除去がなされるので、より浄化された処理水を得ることができる。また、仮に負荷変動によって散水ろ床の汚泥が剥離した場合であっても、生物ろ過部で一旦剥離汚泥を保持することができるため、突発的な水質悪化を緩和することができる。また、ろ材の洗浄時以外は、曝気処理を行う必要がないので、エネルギーコストを低減することができる。また、ろ床下部水位が高くなることにより、循環ポンプや揚水ポンプの揚程が小さくなり、電気代を削減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明による散水・生物ろ過装置の一実施形態を示す概略構成図である。

【図2】本発明による散水・生物ろ過装置の他の実施形態を示す概略構成図である。

【図3】本発明による散水・生物ろ過装置が適用された下水処理装置の一実施形態を示す概略構成図である。

【図4】試験例で用いた下水処理装置の概略構成を示す説明図である。

【図5】試験例におけるＢＯＤ濃度の経日変化を示す図表である。

【図6】試験例におけるＳＳ濃度の経日変化を示す図表である。

【発明を実施するための形態】

【実施例1】

【0015】

以下、図面を参照しつつ、本発明による散水・生物ろ過装置の実施形態を説明する。

【0016】

図１には、本発明による散水・生物ろ過装置の一実施形態が示されている。この散水・生物ろ過装置１００は、被処理水が上方から散水されるろ過槽１０１を有している。ろ過槽１０１内の下方には多孔板１０２が配置され、この多孔板１０２上に多数のろ材１０３が積層されて、ろ床１０４が形成されている。ろ材１０３としては、特に限定されないが、例えばポリウレタンやポリプロピレン等の樹脂、セラミックス、石などでできたものを採用することができる。好ましい例としては、両端が開口する円筒状に形成された樹脂を用いることができる。

【0017】

ろ過槽１０１内の下方には、ろ床１０４を通過した水の貯留部１０５が設けられている。そして、ろ床１０４の下方部分が貯留部１０５の水に浸漬されており、ろ床１０４は、水に浸漬されていない散水ろ床１０６と、水に浸漬された生物ろ過部１０７とに分かれている。

【0018】

ろ過槽１０１の上方には、例えば、回転軸を中心として放射状に伸びた複数の散水管などで構成される散水部１０８が配置されており、被処理水が散水ろ床１０６の上面に散水されるようになっている。

【0019】

散水ろ床１０６の下部には、ろ過槽１０１内の空気を抜き出して、外部の空気を散水ろ床１０６に流通させる空気流通手段１０９が設けられている。したがって、散水ろ床１０６内は、空気が流通しており、散水ろ床１０６を通過する被処理水に空気を接触させて、被処理水の溶存酸素濃度が高まるようになっている。

【0020】

貯留部１０５は、連通部１１０を介して調整槽１１１に連通されている。貯留部１０５の水位と、調整槽１１１の水位は、パスカルの原理により同じ水位となる。したがって、どちらの水位が変化しても、最終的には同じ水位になるように水の移動がなされる。

【0021】

調整槽１１１には、第１ポンプ１１２が設けられ、第１ポンプ１１２によって処理水が次の処理工程に送り出されるようになっている。また、調整槽１１１には水面の高さを測定するレベル計１１３が取付けられており、測定された水面の高さは水位制御装置１１４に送信されるようになっている。

【0022】

水位制御装置１１４は、レベル計１１３で測定された水位に基づいてろ過槽１０１の水位を求め、ろ過槽１０１の水位が所定の範囲から外れたときは、第１ポンプ１１２に作動信号を送って調整槽１１１の水の流出量を制御し、ろ過槽１０１の水位が所定の範囲に維持されるように制御する。ろ過槽１０１の水位によって、生物ろ過部１０７の高さ方向の長さが設定されることになる。この実施形態では、レベル計１１３，水位制御装置１１４が、本発明における貯留水位調整手段を構成している。

【0023】

散水・生物ろ過装置１００は、ブロア１２０を有している。ブロア１２０には、弁１２１を介して曝気管１２２が接続されており、曝気管１２２は、ろ過槽１０１の生物ろ過部１０７の最下部に挿入されて、多孔板１０２の下方に配置されている。この実施形態では、ブロア１２０、弁１２１、曝気管１２２が、本発明における曝気手段を構成している。ろ床１０４のろ材１０３に微生物やハエなどの生物や懸濁粒子等が付着して、散水される被処理水の通過抵抗が高くなったとき、連通部１１０を図示しないバルブや仕切り板などによって閉じ、散水ろ床１０６のろ材１０３も水に浸漬されるように、ろ過槽１０１に水を貯留させ、ブロア１２０を作動させて曝気管１２２から空気を噴出させることにより、ろ材１０３を攪拌洗浄できるようになっている。

【0024】

ろ過槽１０１の底部には、貯留部１０５の水を排出する排出管１３６が連結されており、排出管１３６に連結された第２ポンプ１１５によって貯留部１０５の水を流出できるようになっている。攪拌洗浄によってろ材１０３表面から剥離した汚泥を含有する洗浄排水は、第２ポンプ１１５によって排出管１３６を通して取出すことができるようになっている。ろ過槽１０１の底部の排出管１３６が連結された部分が、本発明における洗浄排水の流出部をなしている。

【0025】

また、排出管１３６の途中には、三方弁１１６を介して返送路１１７が連結されており、返送路１１７の先端は、散水部１０８に連結されていて、貯留部１０５の水を散水部１０８に循環できるようになっている。この実施形態では、三方弁１１６、返送路１１７が、本発明における循環手段を構成している。

【0026】

ろ過槽１０１の貯留部１０５には、溶存酸素計１１８が取付けられており、貯留部１０５の水の溶存酸素濃度を測定できるようになっている。溶存酸素計１１８で測定された溶存酸素濃度は、循環量制御装置１１９に送られ、循環量制御装置１１９は、貯留部１０５内の水の溶存酸素濃度が所定値より低くなったときに、第２ポンプ１１５及び三方弁１１６に信号を送って、貯留部１０５内の水を、返送路１１７を通して散水部１０８に送り、散水ろ床１０６に循環させるようになっている。なお、この溶存酸素計１１８は取り付けてあることが望ましいが、なくても問題はない。あらかじめ循環率を変化させた実験を行うことにより、循環率と溶存酸素（ＤＯ）の関係を求め、その結果に基づいて循環率を設定できる。

【0027】

次に、この散水・生物ろ過装置１００を用いた、本発明の被処理水の散水・生物ろ過方法の一実施形態を説明する。

【0028】

本発明において、被処理水としては、例えば、下水処理施設で処理される水であって、有機物や懸濁物質を含有する水が適用でき、例えば下水処理施設における最初沈殿池からの流出水や、流入下水を前段ろ過装置に通した水などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。

【0029】

被処理水は、散水部１０８から散水ろ床１０６上面に散水され、散水ろ床１０６のろ材１０３の隙間を通って流下する。このとき、空気流通手段１０９によって、散水ろ床１０６のろ材１０３の隙間を流れる空気流が発生しており、被処理水はこの空気流に接触して溶存酸素濃度が高められる。そして、被処理水は、ろ材１０３の表面に接触して、ろ材１０３の表面に付着している微生物層によって有機物の分解やアンモニアの硝化がなされると共に、含有する懸濁物質（以下「ＳＳ」と略称する）のろ過除去がなされる。

【0030】

散水ろ床１０６を通過した被処理水は、次に貯留部１０５の水中に浸漬された生物ろ過部１０７を通過する。生物ろ過部１０７のろ材１０３には、散水ろ床１０６のろ材１０３よりも、より多くの微生物層が付着しており、散水ろ床１０６を通過するときに増加した水中の溶存酸素を利用して、有機物分解やアンモニアの硝化が更に効果的になされる。また、生物ろ過部１０７のろ材１０３の表面に付着した微生物層によってＳＳの除去効果も高められる。

【0031】

また、生物ろ過部１０７は貯留部１０５の水に浸漬されているので、被処理水の通過速度が低下し、被処理水は、貯留部１０５に所定時間滞留することとなる。これによって、微生物による有機物分解やアンモニアの硝化を時間をかけて進行させると共に、散水部１０８から供給される被処理水の流入量が変動したときのバッファー槽としての役割を果たすこともできる。

【0032】

ろ床１０４の高さ方向における散水ろ床１０６の長さと、生物ろ過部１０７の長さは、特に限定されないが、高さ方向において、ろ床１０４の全体の長さを１０としたとき、散水ろ床１０６の長さ：生物ろ過部１０７の長さ＝５～９．５：０．５～５となるようにすることが好ましく、８～９．５：０．５～２となるようにすることがより好ましい。上記範囲に設定することにより、散水ろ床１０６及び生物ろ過部１０７の両者において、有機物分解やアンモニアの硝化作用並びにＳＳの除去作用が良好に得られるようにすることができる。

【0033】

そして、この実施形態では、レベル計１１３によって調整槽１１１の水面の水位（ろ過槽１０１の水位と同じになる）が測定され、この水位が所定の範囲から外れたときは、第１ポンプ１１２に作動信号を送って調整槽１１１の水の流出量を制御し、ろ過槽１０１の水位が所定の範囲に維持されるように制御するので、生物ろ過部１０７の高さ方向の長さを常に好ましい範囲に保つことができる。

【0034】

また、被処理水が散水ろ床１０６を通過するときに増加した溶存酸素は、散水ろ床１０６のろ材１０３や、生物ろ過部１０７のろ材１０３の表面に付着する微生物が有機物を分解したり、アンモニアを硝化したりするのに利用されるのであるが、溶存酸素が不足すると、生物ろ過部１０７における有機物の分解やアンモニアの硝化作用が弱まる。

【0035】

そこで、この実施形態では、溶存酸素計１１８によって貯留部１０５の水の溶存酸素濃度が測定され、その測定値が循環量制御装置１１９に送られ、循環量制御装置１１９は、貯留部１０５内の水の溶存酸素濃度が所定値より低くなったときに、第２ポンプ１１５及び三方弁１１６に信号を送って、貯留部１０５内の水を、返送路１１７を通して散水部１０８に送り、散水ろ床１０６に循環させるようになっている。貯留部１０５内の水の循環量を増大させることにより、一部の水が散水ろ床１０６を複数回通過することとなり、散水ろ床１０６を流通する空気流に触れる時間が長くなって、貯留部１０５の水の溶存酸素濃度を高めることができる。

【0036】

一方、被処理水を散水ろ床１０６，生物ろ過部１０７に通してろ過処理運転を続けると、散水ろ床１０６のろ材１０３や、生物ろ過部１０７のろ材１０３の表面に付着した微生物やＳＳが汚泥となって溜まっていくことになる。この汚泥付着率には適切な範囲があり、汚泥が過剰に付着すると、処理性能が低下したり、被処理水の通過圧損が増大してろ過効率が低下したりすることになる。また、散水ろ床１０６のろ材１０３には、ハエの幼虫や卵が付着して悪臭を放つことがある。このため、所定のタイミングで、ろ材１０３の洗浄が必要となる。

【0037】

その場合には、連通部１１０を図示しない弁体によって閉塞し、ろ過槽１０１に水を貯めて散水ろ床１０６のろ材１０３も水没する状態にする。そして、弁１２１を開き、ブロア１２０を作動させて、曝気管１２２から空気を噴出して曝気を行う。それによって、散水ろ床１０６及び生物ろ過部１０７のろ材１０３が攪拌され、ろ材１０３の表面に付着した汚泥や、ハエの幼虫や卵などが剥離する。これらの汚泥やハエの幼虫や卵などは、貯留部１０５に沈降するので、第２ポンプ１１５を作動させ、排出管１３６を通して排水することができる。このような洗浄操作を、例えば定期的に、あるいは汚泥の量を検知してその量が増大したときに行うことにより、ろ過性能を回復して、被処理水の浄化作用を持続させることができる。

【0038】

なお、ろ過槽１０１に水を貯めて散水ろ床１０６のろ材１０３も水没する状態にした後、曝気を行わずに、第２ポンプ１１５を作動させ、排出管１３６を通して排水することもできる。

【0039】

図２には、本発明による散水・生物ろ過装置の他の実施形態が示されている。なお、図１の実施形態と実質的に同一部分には、同符号を付して、その説明を省略することにする。

【0040】

この散水・生物ろ過装置１００ａでは、ろ過槽１０１の底部に連結された排水管１２３がＵ字状に立ち上がり、伸縮管１２４を介して、流出部１２５に接続されている。そして、貯留部１０５内の貯留水の水位が流出部１２５の高さを超えると、処理水が流出部１２５を通して次の処理設備に流されるようになっている。したがって、この実施形態では、伸縮管１２４によって流出部１２５の高さを変えることにより、貯留部１０５の水面の高さを調整することができるようになっている。

【0041】

また、この実施形態では、曝気手段が前記実施形態と異なっている。すなわち、ブロア１２０に連結された送気管１２６が、第１分岐管１２７と第２分岐管１２８とに分岐している。そして、第１分岐管１２７は第１弁１２９を介して第１曝気管１３０に連結され、第１曝気管１３０は生物ろ過部１０７の最下部に挿入されて、生物ろ過部１０７の下方に配置されている。また、第２分岐管１２８は、第２弁１３１を介して第２曝気管１３２に連結され、第２曝気管１３２は、ろ過槽１０１内の散水ろ床１０６の下部に挿入配置されている。

【0042】

したがって、ろ材１０３の洗浄操作時に、ろ過槽１０１に水を貯めて散水ろ床１０６のろ材１０３も水没する状態にし、第２弁１３１を閉じて第１弁１２９を開き、第１曝気管１３０のみから曝気すれば、ろ床１０４全体のろ材１０３を撹拌することができる。また、第１弁１２９を閉じて第２弁１３１を開き、第２曝気管１３２のみから曝気すれば、散水ろ床１０６のろ材１０３のみを撹拌することができる。更に、第１弁１２９，第２弁１３１を両方開き、第１曝気管１３０と第２曝気管１３２の両方から曝気すれば、生物ろ過部１０７のろ材１０３よりも散水ろ床１０６のろ材１０３の方が強く撹拌されるようにすることができる。

【0043】

それによって、散水ろ床１０６のろ材１０３の汚泥やハエの幼虫や卵の付着状態、生物ろ過部１０７の汚泥の付着状態に応じて、それぞれのろ材１０３の洗浄効果を調整することができる。例えば、生物ろ過部１０７のろ材１０３に付着した微生物などの汚泥は、ある程度残存するように洗浄した方が、運転を再開したときに有機物の分解やアンモニアの硝化作用が迅速に立ち上がるので好ましい。これに対して、散水ろ床１０６のろ材１０３には、汚泥だけでなく、ハエの幼虫や卵などが付着していることがあり、生物ろ過部１０７のろ材１０３よりも強く洗浄する必要が生じることがある。したがって、散水ろ床１０６のろ材１０３の洗浄強度と、生物ろ過部１０７のろ材１０３の洗浄強度を調整することによって、それぞれのろ材１０３を適切な状態に維持することができる。

【0044】

図３には、本発明の散水・生物ろ過装置を下水処理装置に適用した一実施形態が示されている。なお、図１の実施形態と実質的に同一部分には、同符号を付して、その説明を省略することにする。

【0045】

この下水処理装置２００は、第１の固液分離装置２１０と、散水・生物ろ過装置１００と、第２の固液分離装置２２０とを備えている。第１の固液分離装置２１０は、例えば下水処理施設における流入下水から、ＳＳを除去するための前段ろ過装置である。この第１の固液分離装置２１０は、被処理水導入路２１１と、ろ材層２１３を有するろ過槽２１２とを有している。被処理水導入路２１１から流入した被処理水は、被処理水導入路２１１内を下降してろ過槽２１２に入り、ろ材層２１３の下方から上方に通過してろ過された後、越流によって次の散水・生物ろ過装置１００に送られるようになっている。ろ材層２１３としては、例えば浮上型のろ材を用いることができる。

【0046】

散水・生物ろ過装置１００は、この実施形態の場合、複数のろ過槽１０１が生物処理槽１３３内に並んで配置されている。各ろ過槽１０１には、散水ろ床１０６，生物ろ過部１０７を有するろ床１０４と、生物ろ過部１０７を水没状態に保つ貯留部１０５とが設けられている。また、各ろ過槽１０１の散水ろ床１０６の上方には、散水部１０８がそれぞれ配置されている。各ろ過槽１０１の貯留部１０５は、包括処理槽１３３内で互いに連通しており、散水ろ床１０６、生物ろ過部１０７を通過した処理水が、共通の生物処理槽１３３内に貯留されるようになっている。生物処理槽１３３内には、第１ポンプ１１２が設けられ、散水ろ床１０６及び生物ろ過部１０７を通過した水を第２の固液分離装置２２０に送るようになっている。また、包括処理槽１３３内には第３ポンプ１３４が設けられ、散水ろ床１０６及び生物ろ過部１０７を通過して包括処理槽１３３内に貯留された水の一部を返送路１１７を通して散水部１０８に返送し、循環できるようになっている。

【0047】

第２の固液分離装置２２０は、ろ過槽２２１と、ろ材層２２２とを備え、散水・生物ろ過装置１００で処理された水をろ過槽２２１の下方から導入して、ろ材層２２２を下方から上方に通過させ、残存するＳＳを更に除去して清浄化するようになっている。

【0048】

次に、この下水処理装置２００を用いた、本発明による下水処理方法の一実施形態を説明する。

【0049】

例えば下水処理場の流入下水を被処理水として、この被処理水を第１の固液分離装置２１０の被処理水導入路２１１に導入し、ろ過槽２１２の下方に流入させて、ろ材層２１３を下方から上方に通過させることにより、被処理水に含まれるＳＳを除去する。

【0050】

次に、第１の固液分離装置２１０で処理された被処理水を散水・生物ろ過装置１００の散水部１０８から散水ろ床１０６上に散水し、散水ろ床１０６を通過させた後、更に貯留部１０５の水に浸漬された生物ろ過部１０７を通過させる。これによって、前述したように、散水ろ床１０６のろ材１０３や、生物ろ過部１０７のろ材１０３の表面に付着した微生物による有機物の分解やアンモニアの硝化、被処理水に含まれるＳＳの更なる除去がなされる。なお、前述した態様で、貯留部１０５の水の溶存酸素濃度を測定し、溶存酸素濃度が不足するときは、第３ポンプ１３４によって貯留部１０５の水を散水部１０８に循環させ、生物ろ過部１０７における微生物の活性を維持するようにする。

【0051】

更に、第１ポンプ１１２により、処理された被処理水を第１ポンプ１１２により第２の固液分離装置２２０に送り、ろ材層２２２を下方から上方に通過させてろ過することにより、残存するＳＳを更に徹底的に除去して、放流することができる。

【0052】

上記実施形態において、第１の固液分離装置２１０は、大きなＳＳを除去する役割をなし、この実施形態で示すような浮上ろ材を用いた上向きろ過装置に限定されることなく、例えば最初沈殿池のような沈殿池を用いることもできる。また、第２の固液分離装置２２０は、散水・生物ろ過装置１００で処理された後も残存する細かいＳＳを除去する役割をなし、この実施形態で示されるような上向きろ過装置に限定されることなく、例えば最終沈殿池のような沈殿池を用いることもできる。

【0053】

また、散水・生物ろ過装置１００での処理によって、被処理水中の有機物やＳＳが許容範囲まで低減されるのであれば、第２の固液分離装置２２０を設けることなく、散水・生物ろ過装置１００で処理された水をそのまま放流することも可能である。それによって設備コストを低減することができる。

【実施例】

【0054】

図４に示される下水処理装置２００を用いて以下の試験を行った。この下水処理装置２００は、図３に示した下水処理装置２００を実験レベルで再現したものである。したがって、図３と共通する部分には、同符号を付してその説明を省略することにする。

【0055】

第１貯留槽２１４は、被処理水が導入される水槽であり、被処理水は第４ポンプ２１５を介して第１の固液分離装置２１０に送られるようになっている。第１の固液分離装置２１０は、ろ材層２１３を有し、被処理水はろ材層２１３を下方から上方に通過してろ過される。第２貯留槽２１６は、第１の固液分離装置２１０を通過した被処理水が貯留される水槽であり、ここに貯留された被処理水の一部は、第６ポンプ２１８により、本発明の実施例である散水・生物ろ過装置１００に送られる。また、第２貯留槽２１６に貯留された被処理水の一部は、第７ポンプ２１９により、従来の散水ろ過装置３００に送られる。

【0056】

散水・生物ろ過装置１００においては、前述した態様で、第６ポンプ２１８によって導入された被処理水が散水ろ床１０６上に散水され、散水ろ床１０６、生物ろ過部１０７を通過して処理される。こうして処理された水は、第２ポンプ１１５により第２の固液分離装置２２０に送られ、更に第２の固液分離装置２２０のろ材層２２２を下方から上方に通過して、自然流下で排出されるようになっている。

【0057】

散水ろ過装置３００においては、第７ポンプ２１９によって導入された被処理水が散水ろ床３０４上に散水され、散水ろ床３０４を上方から下方に通過して、第９ポンプ３１５により取出されるようになっている。

【0058】

下記表１に、散水・生物ろ過装置１００及び散水ろ過装置３００におけるろ過槽１０１、ろ過槽３０１の大きさと、運転条件を示す。なお、表１における「散水ろ床法」は、散水ろ過装置３００のろ過槽３０１を用いたろ過（比較例）を意味し、「散水・生物ろ過法」は、散水・生物ろ過装置１００のろ過槽１０１を用いたろ過（実施例）を意味する。なお、実験は実下水で行ったので、降雨などによって流入する被処理水の量やＳＳ濃度は日々変化している。

【0059】

【表1】

【0060】

上記条件で被処理水の処理性能評価試験を行い、散水・生物ろ過装置１００から流出する水に含まれるＢＯＤ濃度とＳＳ濃度、散水ろ過装置３００から流出する水に含まれるＢＯＤ濃度とＳＳ濃度を測定した。その結果を図５，６に示す。図５の横軸は日付、縦軸はＢＯＤ濃度（ｍｇ／Ｌ）である。図６の横軸は日付、縦軸はＳＳ濃度（ｍｇ／Ｌ）である。また、「ろ床流入水」は被処理水を意味し、「散水ろ床流出水」は散水ろ過装置３００から流出する水（比較例）を意味し、「散水生物ろ過法流出水」は散水・生物ろ過装置１００から流出する水（実施例）を意味する。

【0061】

図５に示すように、ろ床流入水（被処理水）に含まれるＢＯＤ濃度は、散水ろ床法流出水（比較例）よりも散水・生物ろ過法流出水（実施例）の方が低濃度まで除去できている。

【0062】

図６に示すように、ろ床流入水（被処理水）に含まれるＳＳ濃度に比べて、散水ろ床法流出水（比較例）及び散水・生物ろ過法流出水（実施例）は、大幅にＳＳ濃度が減少することがわかる。

【0063】

図６において、４／１６頃に通常ろ床流出水のＳＳ濃度が急激に上昇している。この要因として、その２～３日前には大雨が降っており、「水温低下」及び「ろ床流入負荷の減少」の少なくとも何れか一方が生じていたことが考えられる。このことにより、ろ材に付着した汚泥が剥離し、被処理液中に剥離した汚泥が分散した。

【0064】

この状態を見ると、散水・ろ床法流出水（比較例）のＳＳ濃度が急激に増加しているのに対して、散水・生物ろ過法流出水（実施例）のＳＳ濃度はそれほど大きく増加しておらず、ＳＳの除去効果が持続していることがわかる。

【0065】

このように、散水ろ床１０６と生物ろ過部１０７とを設けた実施例の散水・生物ろ過装置１００では、被処理水中のＳＳを効果的に除去できると共に、被処理水の流量が変動しても、ＳＳの除去効果を維持できることがわかる。

【符号の説明】

【0066】

１００ 散水・生物ろ過装置
１０１ ろ過槽
１０２ 多孔板
１０３ ろ材
１０４ ろ床
１０５ 貯留部
１０６ 散水ろ床
１０７ 生物ろ過部
１０８ 散水部
１０９ 空気流通手段
１１０ 連通部
１１１ 調整槽
１１２ 第１ポンプ
１１３ レベル計
１１４ 水位制御装置
１１５ 第２ポンプ
１１６ 三方弁
１１７ 返送路
１１８ 溶存酸素計
１１９ 循環量制御装置
１２０ ブロア
１２１ 弁
１２２ 曝気管
１２３ 排水管
１２４ 伸縮管
１２５ 流出部
１２６ 送気管
１２７ 第１分岐管
１２８ 第２分岐管
１２９ 第１弁
１３０ 第１曝気管
１３１ 第２弁
１３２ 第２曝気管
１３３ 包括処理槽
１３４ 第３ポンプ
１３５ 供給管
１３６ 排出管
２００ 下水処理装置
２１１ 被処理水導入路
２１２ ろ過槽
２１３ ろ材層
２１４ 第１貯留槽
２１５ 第４ポンプ
２１６ 第２貯留槽
２１７ 第５ポンプ
２１８ 第６ポンプ
２１９ 第７ポンプ
２２０ 第２の固液分離装置
２２１ ろ過槽
２２２ ろ材層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】