処理槽の上蓋部に設けられる排水機構の構造、処理槽の上蓋部の構造、及び、処理槽
【課題】担体に固定化した微生物を用いた廃水の処理槽において、処理水を排水するための排水機構について新規な構造を提案する。
【解決手段】原水２を微生物処理にて浄化する処理槽１の上蓋部１０ｂに設けられる排水機構４０の構造であって、排水機構４０は、処理槽１の水を流出させるための流出部４１と、流出部４１に取り付けられ、少なくとも微生物を固定化するための担体の流出を防止するフィルタ機構４２と、フィルタ機構４２を内側に収容する内部空間４３ａを形設する空間形成部４３と、を有し、空間形成部４３は、内部空間４３ａにおける水平断面積Ｍ（図３網掛部参照）が上側になるほど狭くなる部位を有する構成とする。
【解決手段】原水２を微生物処理にて浄化する処理槽１の上蓋部１０ｂに設けられる排水機構４０の構造であって、排水機構４０は、処理槽１の水を流出させるための流出部４１と、流出部４１に取り付けられ、少なくとも微生物を固定化するための担体の流出を防止するフィルタ機構４２と、フィルタ機構４２を内側に収容する内部空間４３ａを形設する空間形成部４３と、を有し、空間形成部４３は、内部空間４３ａにおける水平断面積Ｍ（図３網掛部参照）が上側になるほど狭くなる部位を有する構成とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、微生物が担持された固定床に廃水が通水される固定床型微生物リアクターといった処理槽に関するものであり、より詳しくは、処理槽の上蓋部に設けられる排水機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、担体に固定化した微生物を用いた廃水の処理槽として、例えば、固定床型微生物リアクターが知られている。この固定床型微生物リアクターなどにおいて、固定化される微生物として、独立栄養性アンモニア酸化細菌やメタン菌、水素生成菌などの嫌気性の細菌が用いられることがある。
【０００３】
特に、アンモニア態窒素を含む廃水を処理する場合には、アンモニア態窒素と亜硝酸態窒素とから直接窒素を生成する反応を起こす微生物である独立栄養性の嫌気性アンモニア酸化（Ａｎａｅｒｏｂｉｃ Ａｍｍｏｎｉｕｍ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ）細菌（所謂Ａｎａｍｍｏｘ菌）が用いられることがある。このＡｎａｍｍｏｘ菌の利用により、流入廃水中のアンモニア態窒素の５０％〜６０％程度を亜硝酸態窒素に酸化させる前処理により脱窒が可能となり、硝化に要する酸素供給量を半減できることが知られている。Ａｎａｍｍｏｘ菌は倍加時間が１１日と言われている増殖速度が非常に緩慢な菌で、脱窒細菌のように大量に増殖して汚泥として廃棄する事態とはならない。消費エネルギーを抑え、廃棄物を出さない画期的な窒素除去プロセスを構築することが可能とされている。このように、Ａｎａｍｍｏｘ菌を用いてアンモニア態窒素を含む廃水を処理することは、例えば、特許文献１、２に開示されている。
【０００４】
この特許文献１では、処理された後の廃水（以下、単に「処理水」とする。）と、微生物を固定化した担体を、平板状のスクリーンにて分離するとともに、窒素ガス噴出手段より噴出させた窒素ガスをスクリーンに衝突させる構成について開示されている。この構成によれば、担体の流出を防止に加え、スクリーンの目詰まりを防止できることとしている。
【０００５】
また、特許文献２においては、処理槽内の固定床の下方に配置された集水管が配置され、この集水管に処理水を収集し、排水がなされる構成としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１９４６２０号公報
【特許文献２】特開２００９−１９５７６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に開示される構成では、処理槽内の窒素ガス噴出手段の設置や、この窒素ガス噴出手段に対して窒素ガスを供給させる手段を設置することが必要となり、装置構成が複雑になることはもちろんのこと、これらのメンテナンスも必要となる。
【０００８】
また、スクリーンを平板状とする構成では、フィルタ面積を大きく確保する場合に大型化が必要となって、その目詰まりが生じた際の分解洗浄などの作業が行い難いものとなってしまう。
【０００９】
他方、特許文献２に開示される構成の場合には、廃水が過剰に供給された場合などにおいて、処理槽内の水をオーバーフロー（溢流）をさせるために、上蓋部の付近にオーバーフローを溢流させるための排水機構を設けることが好ましい。
【００１０】
しかし、この排水機構を設ける場合においても、担体の流出を防止する必要があるため、特許文献１と同様に、何らかのフィルタ機構を設ける必要がある。
【００１１】
特に、特許文献２のような構成では、廃水の処理反応によって生じた窒素ガスとともに微生物を担持した担体が浮上するため、この担体の流出を防止しつつ、オーバーフローを可能とする必要がある。
【００１２】
また、この排水機構に設置されるフィルタ機構についても、目詰まりの防止や、メンテナンス性を確保することが要求されることになる。
【００１３】
そこで、本発明は、以上の問題点に鑑み、担体に固定化した微生物を用いた廃水の処理槽において、処理水を排水するための排水機構について新規な構造を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【００１５】
即ち、請求項１に記載のごとく、
原水を微生物処理にて浄化する処理槽の上蓋部に設けられる排水機構の構造であって、
前記処理槽内の水を流出させるための流出部と、
前記流出部に取り付けられ、少なくとも微生物を固定化するための担体の流出を防止するフィルタ機構と、
前記フィルタ機構を内側に収容する内部空間を形設する空間形成部と、を有し、
前記空間形成部は、
前記内部空間における水平断面積が上側になるほど狭くなる部位を有する構成とする、
処理槽の上蓋部に設けられる排水機構の構造とする。
【００１６】
また、請求項２に記載のごとく、
前記フィルタ機構は、
外周部にフィルタ面を有する略円筒状のものであり、
円筒軸が略水平方向となるように配置され、
前記フィルタ面が前記空間形成部内に配置されることとする。
【００１７】
また、請求項３に記載のごとく、
前記フィルタ機構は、
前記空間形成部の外部から前記内部空間へと挿入固定され得る構成とし、
前記空間形成部の外部において前記空間形成部に対し脱着可能な構成とする。
【００１８】
また、請求項４に記載のごとく、
前記フィルタ機構は、
外部からパージガスが送り込まれることで、
前記フィルタ機構の目詰まりを除去するための逆洗が行い得る構造とする。
【００１９】
また、請求項５に記載のごとく、
前記空間形成部には、
前記生成ガスを排出し得るガス排出部が設けられる構造とする。
【００２０】
また、請求項６に記載のごとく、
請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の排水機構が設けられる上蓋部の構造であって、
前記上蓋部は、略水平の天面を有することとし、
処理槽内にて発生して上昇する生成ガスの気泡を、前記天面にて一時的に滞留させることで拡大化し、
拡大化した気泡を前記空間形成部へと流入させ得る構成とする。
【００２１】
また、請求項７に記載のごとく、
請求項６に記載の上蓋部が設けられる、処理槽とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００２３】
即ち、請求項１に記載の発明においては、
フィルタ面に衝突させる生成ガスの量を増加させる（気泡のフィルタ面への衝突確率を高める）ことが可能となって、フィルタ面に付着した菌を担持した担体あるいは単独の菌を、気泡によって効果的に剥離させる、若しくは、フィルタ面への菌を担持した担体あるいは単独の菌の付着を気泡の流動によって効果的に防止することが可能となり、フィルタ機構の目詰まりの防止や、メンテナンス回数の削減を図ることが可能となる。
【００２４】
また、請求項２に記載の発明においては、
空間形成部の限られた内部空間において、単純に平板状のフィルタを流出部に設ける場合と比較して、より大きなフィルタ面積（濾過面積）を確保することができ、多量の通水量を確保することが可能となる。
【００２５】
また、請求項３に記載の発明においては、
上蓋部や空間形成部を分解することなく、フィルタ機構を脱着することが可能となり、フィルタ機構の洗浄や、フィルタ機構の交換などを行うことができ、メンテナンスに優れた構成を実現することができる。
【００２６】
また、請求項４に記載の発明においては、
フィルタ機構を取り付けたままで、フィルタ面の目詰まりを除去することが可能となり、短時間でのメンテナンスが可能となる。
【００２７】
また、請求項５に記載の発明においては、
内部空間に導かれた生成ガスをガス排出部から外部へと排出・回収できる。また、オーバーフローする水の流れとともに生成ガスを空間形成部へと導くことが可能となり、生成ガスを効率よく空間形成部に集めることが可能となる。
【００２８】
また、請求項６に記載の発明においては、
拡大化した気泡をフィルタ機構のフィルタ面に衝突させることが可能となり、拡大化した気泡はその浮上速度が速く、また、衝突面積が広くなることから、フィルタ面の目詰まり除去・防止を効果的に行うことが可能となる。
【００２９】
また、請求項７に記載の発明においては、
フィルタ機構の目詰まりの防止や、メンテナンス回数の削減が図られた排水機構を有する処理槽を実現することができ、稼働率の高い処理槽を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】処理槽の全体構成について説明する図。
【図２】別形態の処理槽の全体構成について説明する図。
【図３】排水機構の概要について説明する図。
【図４】気泡がフィルタ機構に衝突する状況について示す図。
【図５】フィルタ機構の詳細な構成について説明する図。
【図６】（ａ）は一方の壁面を傾斜内壁面とする例について説明する図。（ｂ）は他方の壁面を傾斜内壁面とする例について説明する図。（ｃ）は内部空間側に膨らむ円弧状の内壁面とする例について説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
次に、本発明を実施するための形態を、添付の図面を用いて説明する。
【００３２】
まず、図１を用いて全体構成について説明する。
図１に示す処理槽１は、処理槽本体１０内に廃水などの原水２を供給し、この原水２を微生物が担持された固定床１１に通水することにより、原水２の浄化処理を行うものである。浄化処理を行う対象となる原水２としては、例えば、ビール工場などの食品工場にて生成される廃水が考えられる。
【００３３】
また、固定床１１は、処理槽本体１０内に充填した多数の担体２１・２１・・・を、処理槽本体１０の下部に配置される支持部材１２により支持することで構成されている。
【００３４】
また、担体２１・２１・・・には、原水２の処理を行う微生物が担持されている。担体２１・２１・・・に担持させる微生物としては、独立栄養性アンモニア酸化細菌やメタン菌、水素生成菌などの嫌気性の細菌（本明細書中においては、単に「菌」としても表現される）が用いられることができる。
【００３５】
特に、原水２がアンモニア態窒素を含む廃水である場合には、アンモニア態窒素と亜硝酸態窒素から直接窒素を生成する反応を起こす微生物である嫌気性アンモニア酸化細菌（所謂Ａｎａｍｍｏｘ菌）を用いることが好ましい。
【００３６】
これは、原水２の処理を行う際に、処理槽本体１０内に流入する原水２中のアンモニア態窒素の５０％を亜硝酸態窒素に酸化させるだけで脱窒が可能となり、硝化に要する酸素供給量を半減できるとともに、脱窒のために外部から水素供与体を補填する必要がなくなるため、画期的な窒素除去プロセスを構築することが可能となるためである。
【００３７】
また、担体２１・２１・・・は、例えば、ビール粕成形炭にて構成されることができる。このビール粕成形炭は、加工が比較的容易であるとともに、様々な元素を含有しているため、独立栄養性細菌の生育がよく、担体素材として特に優れている。
【００３８】
但し、ビール粕成形炭以外にも、オガクズ等の破砕木材、ビール粕、ウイスキー粕、麦根、製麦粕、ワイン粕、酒粕、醤油粕、おから、ふすま、コーヒー粕、茶粕、リンゴ粕、ホップ粕、酵母、残飯、梅酒残渣等の有機性廃棄物を炭化させたものや、ポリエステル不織布、アクリル繊維、樹脂成形体などを、担体２１・２１・・・として用いることも可能である。
【００３９】
また、処理槽本体１０内における固定床１１の下方には原水流入部１０ａが構成されており、原水流入部１０ａ内には流入管１４が配置されている。この流入管１４は、例えば、複数の通水孔が形成されたパイプ状部材にて構成されている。この流入管１４には、処理槽本体１０の外部に延出する原水供給管３１が接続されており、原水２が原水供給管３１、流入管１４を介して処理槽本体１０内へと供給される。
【００４０】
また、処理槽本体１０の上部開放を覆う機能を果たす上蓋部１０ｂには、排水機構４０が設けられている。この排水機構４０は、処理槽本体１０内の水（原水２、及び、微生物処理後の原水２である処理水を含む）を処理槽本体１０の外部に排水するためのものであり、排水機構４０には処理槽本体１０の外部に配置される排水管３３が接続されている。なお、「上蓋部１０ｂ」とは、少なくとも、処理槽本体１０の上部開放を覆う機能を果たすものを広く含むものである。
【００４１】
以上の構成により、固定床１１の下方に配置される流入管１４から供給された原水２は、微生物処理されて処理水となり、上蓋部１０ｂに設けた排水機構４０を通じて、処理槽本体１０の外部の排水管３３へと排水されるようになっている。
【００４２】
なお、以上に説明した図１の構成では、固定床１１の下方に流入管１４を配置する構成としたが、図２に示すごとく、固定床１１の上方に流入管１４Ａを配置する構成としてもよい。この図２の構成の場合、流入管１４Ａは固定床１１の近傍に配置することが好ましい。また、これら図１・図２に示される流入管１４・１４Ａの配置や形状については、特に限定されるものではなく、他の形態であってもよい。
【００４３】
次に、図１に示される排水機構４０の詳細について説明する。
排水機構４０は、処理槽本体１０の上蓋部１０ｂに設けられるものであり、上蓋部１０ｂの製作時に設けることや、既存の処理槽本体１０の上蓋部１０ｂに後付で設けることも可能である。
【００４４】
また、排水機構４０は、処理槽１内の水を流出させるための流出部４１と、流出部４１に取り付けられ、菌を担持した担体２１（微生物を固定化するための担体）あるいは単独の菌の流出を防止するフィルタ機構４２と、フィルタ機構４２を内側に収容する内部空間４３ａを形設する空間形成部４３と、を有して構成されている。
【００４５】
このような排水機構４０の構成により、微生物処理された後の処理水を流出部４１から流出させ、排水管３３を通じて処理槽本体１０の外部に排出するようにしている。なお、この排水管３３に排出された水は、処理槽本体１０内へと循環などさせることにより、処理を安定化させることができる。
【００４６】
また、フィルタ機構４２によって、流出部４１からの菌を担持した担体２１あるいは単独の菌の流出を防止できるようになっている。特に、微生物処理によって窒素ガスを主とする多量の生成ガス５１が浮上するため、この生成ガス５１とともに菌を担持した担体２１あるいは単独の菌が浮上することになる。このため、浮上した菌を担持した担体２１あるいは単独の菌の流出をフィルタ機構４２によって防止するのである。
【００４７】
また、空間形成部４３は、内側にフィルタ機構４２を収容する内部空間４３ａを形成しており、この内部空間４３ａに流入する水がフィルタ機構４２を介して流出部４１から排出できるようになっている。
【００４８】
また、空間形成部４３には、ガス排出部４３ｂが設けられており、内部空間４３ａに導かれた生成ガス５１を、ガス排出部４３ｂから外部へと排出・回収できるようにしている。また、上蓋部１０ｂにおいて、流出部４１を設けた空間形成部４３にガス排出部４３ｂを設けることにより、排出される水の流れとともに生成ガス５１を空間形成部４３へと導くことが可能となり、生成ガス５１を効率よく空間形成部４３に集めることが可能となる。
【００４９】
また、空間形成部４３には、圧力計接続部４３ｃが設けられており、この圧力計接続部４３ｃに図示せぬ圧力計を接続することで、処理槽本体１０内の水圧などを測定できるようにしている。このように、空間形成部４３には、複数のポート（接続部）が設けられ、図示するもの以外のフィルタ機構、配水管、排気管、各種センサが配置され得る構成とすることができる。
【００５０】
次に、図３乃至図５を用いて、排水機構４０の詳細について説明する。
まず、図３及び図４に示すごとく、
排水機構４０に設けられるフィルタ機構４２は、
外周部にフィルタ面４２ａを有する略円筒状のものであり、
円筒軸４２ｇが略水平方向となるように配置され、
フィルタ面４２ａが空間形成部４３内に配置される、ようになっている。
【００５１】
このように、フィルタ機構４２を円筒状とすることによれば、空間形成部４３の限られた内部空間４３ａにおいて、単純に平板状のフィルタを流出部４１に設ける場合と比較して、より大きなフィルタ面積（濾過面積）を確保することができ、多量の通水量を確保することが可能となる。
【００５２】
また、図４に示すごとく、空間形成部４３の内部空間４３ａ内へと浮上した気泡５１ａ（生成ガス５１）が、フィルタ機構４２に衝突することで、フィルタ面４２ａに付着した担体２１・２１が剥離されて、フィルタ面４２ａの目詰まりが防止されることになる。そして、フィルタ機構４２を円筒状とすることで、３６０度の全方向から気泡５１ａ（生成ガス５１）をフィルタ面４２ａに衝突させることが可能となり、効率のよい目詰まり防止を行うことが可能となる。
【００５３】
また、図３に示すごとく、
フィルタ機構４２は、
空間形成部４３の外部から流出部４１に挿入固定され得る構成とし、
空間形成部４３の外部において流出部４１に対し脱着可能な構成としている。
【００５４】
これにより、図３に示すごとく、上蓋部１０ｂや空間形成部４３を分解することなく、フィルタ機構４２を脱着することが可能となり、フィルタ機構４２の洗浄や、フィルタ機構４２の交換などを行うことができ、メンテナンスに優れた構成を実現することができる。また、上蓋部１０ｂや空間形成部４３の分解の必要がないので、例えば、処理槽を稼働させながら、フィルタ機構４２のメンテナンスを行うことも可能となるのである。
【００５５】
なお、図３の構成において、空間形成部４３については、例えば、ステンレスなどの金属にて構成し、上蓋部１０ｂと同一の素材としてもよいが、アクリルなどの透光性を有する部材にて構成することによれば、フィルタ面４２ａへの担体や菌の付着などを視認することが可能となって、メンテナンス（後述する逆洗や交換）の要否を目視で確認できることになる。
【００５６】
また、図５に示すごとく、フィルタ機構４２は、フィルタ面４２ａを外周面に有するフィルタ筒部４２ｂと、フィルタ筒部４２ｂの一端に形設される雄螺子部４２ｃを螺挿するための雌螺子部４２ｄを有するジョイント部４２ｅと、を有して構成することができる。ジョイント部４２ｅの雌螺子部４２ｄに、フィルタ筒部４２ｂの雄螺子部４２ｃを螺挿することによって、ユニットとしてのフィルタ機構４２が構成される。
【００５７】
また、図５に示すごとく、フィルタ筒部４２ｂは、周知のウェッジワイヤースクリーンや、パンチングメタルによって構成することができ、例えば、網目形状については、処理槽内に導入された担体の形状に基づいて設定、網目寸法については、処理槽内に導入された担体の最小径に基づいて設定するといったことや、さらには、菌の種別を考慮して設定するなど、フィルタ面４２ａの網目形状や網目寸法は担体や菌の流出を効果的に防止できるように適宜設定され得るものである。
【００５８】
なお、図１に示すごとく、フィルタ機構４２の空間形成部４３内における突出長さについては、空間形成部４３の長手方向の約１／３とするほか、より長く設定されるものであってもよい。例えば、ガス排出部４３ｂの開口部の下方までフィルタ機構４２（フィルタ面４２ａ：図４参照）が延出される構成とし、このフィルタ機構４２の存在によって、生成ガス５１と一緒に浮いた担体２１や菌が、ガス排出部４３ｂの開口部に直接導かれることを防ぐ構成としてもよい。このような形態によれば、ガス排出部４３ｂの開口部の目詰まりをフィルタ機構４２によって抑制できることが期待できる。また、このフィルタ機構４２の空間形成部４３内における突出長さや、角度について、調整可能に構成することで、最適なフィルタ機構４２の配置を適時可能なものとしてもよい。さらに、フィルタ機構４２は、空間形成部４３に対し２個、又は、それ以上の複数とすることも可能である。その場合は対面に併設する、又は、上下方向に併設することが可能である。なお、上下方向に併設する場合には、気泡との接触効率を考え、フィルタ機構の中心軸が垂直に重ならないよう、ずらすことが望ましい。
【００５９】
また、図５に示すごとく、流出部４１は、空間形成部４３の側壁面４３ｅに筒状に設けられており、その内側にフィルタ機構４２のフィルタ筒部４２ｂが挿入可能に構成されるとともに、流出部４１の内周面には雌螺子部４１ａが形設されている。この雌螺子部４１ａに対し、フィルタ機構４２のジョイント部４２ｅの雄螺子部４２ｆが螺挿されることで、フィルタ機構４２が流出部４１に対して固定される。また、この流出部４１に対して固定されたフィルタ機構４２のジョイント部４２ｅを緩めることで、フィルタ機構４２を流出部４１から抜き出すことができ、空間形成部４３の外部において、フィルタ機構４２の脱着（取り外し、及び、交換取り付け）が可能となっている。また、ジョイント部４２ｅの外周部には、フィルタ機構４２の脱着を行いやすくするために、ナット部４２ｈが形設されることが好ましい。
【００６０】
また、図５に示すごとく、フィルタ機構４２のジョイント部４２ｅには、Ｔ字状の分岐管４４が固定され得る接続ポート４２ｊが設けられている。分岐管４４には、ジョイント部４２ｅの接続ポート４２ｊに接続され得る接続ポート４４ａと、フィルタ機構４２を介して排水される水を排水管３３へ導くための流出ポート４４ｂと、窒素ガスなどのパージガスを送り込んでフィルタ機構４２を逆洗をするためのパージ用ポート４４ｃと、を有する構成としている。
【００６１】
パージ用ポート４４ｃは、フィルタ機構４２へガスを送り込むことで、フィルタ面４２ａに付着した担体や菌などの付着物を剥離させる、つまりは、フィルタ面４２ａの目詰まりを除去する逆洗を行うために使用されるものであり、この逆洗を行わない場合には、パージ用ポート４４ｃはプラグ４４ｄによって塞ぐことが可能となっている。なお、逆洗とは、「フィルタ面４２ａの内側から外側へ向かうパージガスの流れを作り、フィルタ面４２ａに付着した担体や菌などを剥離させること」をいう。
【００６２】
以上の構成により、図１に示すごとく、フィルタ機構４２は、外部に設けたパージガス供給手段４５からパージガス４６が送り込まれることで、フィルタ機構４２の目詰まりを除去するための逆洗が行い得る構造となっている。これにより、フィルタ機構４２を取り付けたままで、フィルタ面４２ａの目詰まりを除去することが可能となり、短時間でのメンテナンスが可能となる。なお、パージガス４６としては、処理槽本体１０内の嫌気性条件を保つために、窒素ガスなどの利用が考えられる。さらに、逆洗は、各種センサからの信号で自動的に実施する構成としてもよい。例えば、空間形成部４３に水位計（図示しない）を設置するとともに、水位計の出力信号の変化率に基づいてフィルタ機構４２の閉塞状況を診断するものであり、出力信号が一定値になったときに閉塞したものとして自動的に逆洗を実施する機能をもたせるといった構成である。
【００６３】
また、図３及び図４に示すごとく、排水機構４０の空間形成部４３は、その上部がフィルタ機構４２に近くなるように傾斜する傾斜内壁面４３ｆ・４３ｇを有し、生成ガス５１の気泡５１ａは、上昇するに従って、傾斜内壁面４３ｆ・４３ｇの間に配置されるフィルタ機構４２に近づくように案内され得る構成としている。
【００６４】
このように空間形成部４３において、傾斜内壁面４３ｆ・４３ｇを形成することで、生成ガス５１の気泡５１ａは上昇するに従ってフィルタ機構４２に近づくようになることから、フィルタ機構４２に衝突させる気泡５１ａの量を増やすことができ、気泡５１ａの衝突によるフィルタ面４２ａの目詰まり防止を効果的に行うことができる。換言すれば、空間形成部４３の内部空間４３ａにおける水平断面積Ｍ（図３網掛部参照）が上側になるほど狭くなるように傾斜内壁面４３ｆ・４３ｇを配置することで、フィルタ面４２ａに衝突させる生成ガス５１の量を増加させる（気泡５１ａのフィルタ面４２ａへの衝突確率を高める）こととするものである。
【００６５】
このようにして、フィルタ機構４２のフィルタ面４２ａに付着した担体２１や菌を、気泡５１ａによって効果的に剥離させる、若しくは、フィルタ面４２ａへの担体２１や菌の付着を気泡５１ａの流動によって効果的に防止することが可能となり、フィルタ機構４２の逆洗や交換などのメンテナンスの回数を削減することが可能となる。
【００６６】
また、図４に示すごとく、
排水機構４０が設けられる上蓋部１０ｂは、略水平の天面１０ｃを有することとし、
処理槽１内にて発生して上昇する生成ガス５１の気泡５１ａを、天面１０ｃにて一時的に滞留させることで拡大化し、
拡大化した気泡５１ａを空間形成部４３へと流入させ得る構成としている。
【００６７】
これによれば、拡大化した気泡５１ａをフィルタ機構４２のフィルタ面４２ａに衝突させることが可能となり、特に、拡大化した気泡５１ａはその浮上速度が速く、また、衝突面積が広くなることから、フィルタ面４２ａの目詰まりを除去・防止を効果的に行うことが可能となる。
【００６８】
なお、図３に示される傾斜内壁面４３ｆ・４３ｇについては、いくつかの実施形態が考えられる。即ち、図３及び図４の例では、フィルタ機構４２の円筒軸４２ｇと直行する断面が、略台形となるように、互いに対向する傾斜内壁面４３ｆ・４３ｇを構成することとしたが、図６（ａ）に示すごとく、一方の壁面のみを傾斜内壁面４３ｘとして、他方の内壁面４３ｙを垂直面としてもよく、また、図６（ｂ）に示すごとく、その逆であってもよい。さらに、図６（ｃ）に示すごとく、内部空間４３ａ側に膨らむ円弧状の内壁面４３ｕ・４３ｖとしてもよい。
【００６９】
つまり、空間形成部４３の内部空間４３ａにおける水平断面積Ｍ（図３網掛部参照）が上側になるほど狭くなるように構成するとともに、内部空間４３ａの上部にフィルタ機構４２のフィルタ面４２ａが配置される構成とすることで、フィルタ機構４２に対し、気泡５１ａ（生成ガス５１）を効果的に衝突させることが可能となる。このほか、図３に示される側壁面４３ｅ・４３ｍについても傾斜して配置することで、空間形成部４３を略四角柱に構成してもよい。なお、内部空間４３ａの最下部から最上部の全範囲において連続的に水平断面積Ｍ（図３網掛部参照）が狭くなる構成としたが、段階的に狭くなる構成としてもよく、最下部よりも狭くなった狭隘部にフィルタ機構４２が配置される構成であれば、本発明の効果を得ることができる。
【００７０】
また、図４に示すごとく、フィルタ機構４２の内部空間４３ａにおける上下位置は、少なくとも、内部空間４３ａの上下中心よりも上方とすることが好ましい。内部空間４３ａにおける水平断面積Ｍ（図３網掛部参照）が上側になるほど狭くなるため、フィルタ機構４２が高い位置に配置されるほど、気泡５１ａをフィルタ機構４２に衝突させる確率を高めることができるからである。
【００７１】
また、図４に示すごとく、気泡５１ａの拡大化を狙う観点から、図１に示すごとく、上蓋部１０ｂの中心部に排水機構４０を設けることで、処理槽本体１０内の広範囲で生成する生成ガス５１を、広い範囲の天面１０ｃにて確実に一時的に滞留させることが好ましい。つまりは、生成ガス５１を天面１０ｃにて一時的に滞留させる確率を高める構成とするものである。
【００７２】
以上のように、本発明の実施形態は、図１及び図３に示すごとく、
原水２を微生物処理にて浄化する処理槽１の上蓋部１０ｂに設けられる排水機構４０の構造であって、
排水機構４０は、処理槽１の水を流出させるための流出部４１と、
流出部４１に取り付けられ、少なくとも微生物を固定化するための担体２１・２１の流出を防止するフィルタ機構４２と、
フィルタ機構４２を内側に収容する内部空間４３ａを形設する空間形成部４３と、を有し、
空間形成部４３は、
内部空間４３ａにおける水平断面積Ｍ（図３網掛部参照）が上側になるほど狭くなる部位を有する構成とするものである。
【００７３】
これにより、フィルタ面４２ａに衝突させる生成ガス５１の量を増加させる（気泡５１ａのフィルタ面４２ａへの衝突確率を高める）ことが可能となって、フィルタ面４２ａに付着した担体２１あるいは単独の菌を、気泡５１ａによって効果的に剥離させる、若しくは、フィルタ面４２ａへの菌を担持した担体２１・２１あるいは単独の菌の付着を気泡５１ａの流動によって効果的に防止することが可能となり、フィルタ機構４２の目詰まりの防止や、メンテナンス回数の削減を図ることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明は、処理槽の上部に排水機構を設ける構成において、処理槽内の微生物担体などの溢流を防止する用途として、広く利用することができる。
【符号の説明】
【００７５】
１ 処理槽
２ 原水
１０ 処理槽本体
１０ａ 原水流入部
１０ｂ 上蓋部
１０ｃ 天面
１１ 固定床
１２ 支持部材
１４ 流入管
２１ 担体
３１ 原水供給管
４０ 排水機構
４１ 流出部
４２ フィルタ機構
４３ 空間形成部
４３ａ 内部空間
４３ｆ 傾斜内壁面
４３ｇ 傾斜内壁面
４４ 分岐管
４４ｃ パージ用ポート
４５ パージガス供給手段
４６ パージガス
５１ 生成ガス
５１ａ 気泡
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、微生物が担持された固定床に廃水が通水される固定床型微生物リアクターといった処理槽に関するものであり、より詳しくは、処理槽の上蓋部に設けられる排水機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、担体に固定化した微生物を用いた廃水の処理槽として、例えば、固定床型微生物リアクターが知られている。この固定床型微生物リアクターなどにおいて、固定化される微生物として、独立栄養性アンモニア酸化細菌やメタン菌、水素生成菌などの嫌気性の細菌が用いられることがある。
【０００３】
特に、アンモニア態窒素を含む廃水を処理する場合には、アンモニア態窒素と亜硝酸態窒素とから直接窒素を生成する反応を起こす微生物である独立栄養性の嫌気性アンモニア酸化（Ａｎａｅｒｏｂｉｃ Ａｍｍｏｎｉｕｍ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ）細菌（所謂Ａｎａｍｍｏｘ菌）が用いられることがある。このＡｎａｍｍｏｘ菌の利用により、流入廃水中のアンモニア態窒素の５０％〜６０％程度を亜硝酸態窒素に酸化させる前処理により脱窒が可能となり、硝化に要する酸素供給量を半減できることが知られている。Ａｎａｍｍｏｘ菌は倍加時間が１１日と言われている増殖速度が非常に緩慢な菌で、脱窒細菌のように大量に増殖して汚泥として廃棄する事態とはならない。消費エネルギーを抑え、廃棄物を出さない画期的な窒素除去プロセスを構築することが可能とされている。このように、Ａｎａｍｍｏｘ菌を用いてアンモニア態窒素を含む廃水を処理することは、例えば、特許文献１、２に開示されている。
【０００４】
この特許文献１では、処理された後の廃水（以下、単に「処理水」とする。）と、微生物を固定化した担体を、平板状のスクリーンにて分離するとともに、窒素ガス噴出手段より噴出させた窒素ガスをスクリーンに衝突させる構成について開示されている。この構成によれば、担体の流出を防止に加え、スクリーンの目詰まりを防止できることとしている。
【０００５】
また、特許文献２においては、処理槽内の固定床の下方に配置された集水管が配置され、この集水管に処理水を収集し、排水がなされる構成としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１９４６２０号公報
【特許文献２】特開２００９−１９５７６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に開示される構成では、処理槽内の窒素ガス噴出手段の設置や、この窒素ガス噴出手段に対して窒素ガスを供給させる手段を設置することが必要となり、装置構成が複雑になることはもちろんのこと、これらのメンテナンスも必要となる。
【０００８】
また、スクリーンを平板状とする構成では、フィルタ面積を大きく確保する場合に大型化が必要となって、その目詰まりが生じた際の分解洗浄などの作業が行い難いものとなってしまう。
【０００９】
他方、特許文献２に開示される構成の場合には、廃水が過剰に供給された場合などにおいて、処理槽内の水をオーバーフロー（溢流）をさせるために、上蓋部の付近にオーバーフローを溢流させるための排水機構を設けることが好ましい。
【００１０】
しかし、この排水機構を設ける場合においても、担体の流出を防止する必要があるため、特許文献１と同様に、何らかのフィルタ機構を設ける必要がある。
【００１１】
特に、特許文献２のような構成では、廃水の処理反応によって生じた窒素ガスとともに微生物を担持した担体が浮上するため、この担体の流出を防止しつつ、オーバーフローを可能とする必要がある。
【００１２】
また、この排水機構に設置されるフィルタ機構についても、目詰まりの防止や、メンテナンス性を確保することが要求されることになる。
【００１３】
そこで、本発明は、以上の問題点に鑑み、担体に固定化した微生物を用いた廃水の処理槽において、処理水を排水するための排水機構について新規な構造を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【００１５】
即ち、請求項１に記載のごとく、
原水を微生物処理にて浄化する処理槽の上蓋部に設けられる排水機構の構造であって、
前記処理槽内の水を流出させるための流出部と、
前記流出部に取り付けられ、少なくとも微生物を固定化するための担体の流出を防止するフィルタ機構と、
前記フィルタ機構を内側に収容する内部空間を形設する空間形成部と、を有し、
前記空間形成部は、
前記内部空間における水平断面積が上側になるほど狭くなる部位を有する構成とする、
処理槽の上蓋部に設けられる排水機構の構造とする。
【００１６】
また、請求項２に記載のごとく、
前記フィルタ機構は、
外周部にフィルタ面を有する略円筒状のものであり、
円筒軸が略水平方向となるように配置され、
前記フィルタ面が前記空間形成部内に配置されることとする。
【００１７】
また、請求項３に記載のごとく、
前記フィルタ機構は、
前記空間形成部の外部から前記内部空間へと挿入固定され得る構成とし、
前記空間形成部の外部において前記空間形成部に対し脱着可能な構成とする。
【００１８】
また、請求項４に記載のごとく、
前記フィルタ機構は、
外部からパージガスが送り込まれることで、
前記フィルタ機構の目詰まりを除去するための逆洗が行い得る構造とする。
【００１９】
また、請求項５に記載のごとく、
前記空間形成部には、
前記生成ガスを排出し得るガス排出部が設けられる構造とする。
【００２０】
また、請求項６に記載のごとく、
請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の排水機構が設けられる上蓋部の構造であって、
前記上蓋部は、略水平の天面を有することとし、
処理槽内にて発生して上昇する生成ガスの気泡を、前記天面にて一時的に滞留させることで拡大化し、
拡大化した気泡を前記空間形成部へと流入させ得る構成とする。
【００２１】
また、請求項７に記載のごとく、
請求項６に記載の上蓋部が設けられる、処理槽とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００２３】
即ち、請求項１に記載の発明においては、
フィルタ面に衝突させる生成ガスの量を増加させる（気泡のフィルタ面への衝突確率を高める）ことが可能となって、フィルタ面に付着した菌を担持した担体あるいは単独の菌を、気泡によって効果的に剥離させる、若しくは、フィルタ面への菌を担持した担体あるいは単独の菌の付着を気泡の流動によって効果的に防止することが可能となり、フィルタ機構の目詰まりの防止や、メンテナンス回数の削減を図ることが可能となる。
【００２４】
また、請求項２に記載の発明においては、
空間形成部の限られた内部空間において、単純に平板状のフィルタを流出部に設ける場合と比較して、より大きなフィルタ面積（濾過面積）を確保することができ、多量の通水量を確保することが可能となる。
【００２５】
また、請求項３に記載の発明においては、
上蓋部や空間形成部を分解することなく、フィルタ機構を脱着することが可能となり、フィルタ機構の洗浄や、フィルタ機構の交換などを行うことができ、メンテナンスに優れた構成を実現することができる。
【００２６】
また、請求項４に記載の発明においては、
フィルタ機構を取り付けたままで、フィルタ面の目詰まりを除去することが可能となり、短時間でのメンテナンスが可能となる。
【００２７】
また、請求項５に記載の発明においては、
内部空間に導かれた生成ガスをガス排出部から外部へと排出・回収できる。また、オーバーフローする水の流れとともに生成ガスを空間形成部へと導くことが可能となり、生成ガスを効率よく空間形成部に集めることが可能となる。
【００２８】
また、請求項６に記載の発明においては、
拡大化した気泡をフィルタ機構のフィルタ面に衝突させることが可能となり、拡大化した気泡はその浮上速度が速く、また、衝突面積が広くなることから、フィルタ面の目詰まり除去・防止を効果的に行うことが可能となる。
【００２９】
また、請求項７に記載の発明においては、
フィルタ機構の目詰まりの防止や、メンテナンス回数の削減が図られた排水機構を有する処理槽を実現することができ、稼働率の高い処理槽を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】処理槽の全体構成について説明する図。
【図２】別形態の処理槽の全体構成について説明する図。
【図３】排水機構の概要について説明する図。
【図４】気泡がフィルタ機構に衝突する状況について示す図。
【図５】フィルタ機構の詳細な構成について説明する図。
【図６】（ａ）は一方の壁面を傾斜内壁面とする例について説明する図。（ｂ）は他方の壁面を傾斜内壁面とする例について説明する図。（ｃ）は内部空間側に膨らむ円弧状の内壁面とする例について説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
次に、本発明を実施するための形態を、添付の図面を用いて説明する。
【００３２】
まず、図１を用いて全体構成について説明する。
図１に示す処理槽１は、処理槽本体１０内に廃水などの原水２を供給し、この原水２を微生物が担持された固定床１１に通水することにより、原水２の浄化処理を行うものである。浄化処理を行う対象となる原水２としては、例えば、ビール工場などの食品工場にて生成される廃水が考えられる。
【００３３】
また、固定床１１は、処理槽本体１０内に充填した多数の担体２１・２１・・・を、処理槽本体１０の下部に配置される支持部材１２により支持することで構成されている。
【００３４】
また、担体２１・２１・・・には、原水２の処理を行う微生物が担持されている。担体２１・２１・・・に担持させる微生物としては、独立栄養性アンモニア酸化細菌やメタン菌、水素生成菌などの嫌気性の細菌（本明細書中においては、単に「菌」としても表現される）が用いられることができる。
【００３５】
特に、原水２がアンモニア態窒素を含む廃水である場合には、アンモニア態窒素と亜硝酸態窒素から直接窒素を生成する反応を起こす微生物である嫌気性アンモニア酸化細菌（所謂Ａｎａｍｍｏｘ菌）を用いることが好ましい。
【００３６】
これは、原水２の処理を行う際に、処理槽本体１０内に流入する原水２中のアンモニア態窒素の５０％を亜硝酸態窒素に酸化させるだけで脱窒が可能となり、硝化に要する酸素供給量を半減できるとともに、脱窒のために外部から水素供与体を補填する必要がなくなるため、画期的な窒素除去プロセスを構築することが可能となるためである。
【００３７】
また、担体２１・２１・・・は、例えば、ビール粕成形炭にて構成されることができる。このビール粕成形炭は、加工が比較的容易であるとともに、様々な元素を含有しているため、独立栄養性細菌の生育がよく、担体素材として特に優れている。
【００３８】
但し、ビール粕成形炭以外にも、オガクズ等の破砕木材、ビール粕、ウイスキー粕、麦根、製麦粕、ワイン粕、酒粕、醤油粕、おから、ふすま、コーヒー粕、茶粕、リンゴ粕、ホップ粕、酵母、残飯、梅酒残渣等の有機性廃棄物を炭化させたものや、ポリエステル不織布、アクリル繊維、樹脂成形体などを、担体２１・２１・・・として用いることも可能である。
【００３９】
また、処理槽本体１０内における固定床１１の下方には原水流入部１０ａが構成されており、原水流入部１０ａ内には流入管１４が配置されている。この流入管１４は、例えば、複数の通水孔が形成されたパイプ状部材にて構成されている。この流入管１４には、処理槽本体１０の外部に延出する原水供給管３１が接続されており、原水２が原水供給管３１、流入管１４を介して処理槽本体１０内へと供給される。
【００４０】
また、処理槽本体１０の上部開放を覆う機能を果たす上蓋部１０ｂには、排水機構４０が設けられている。この排水機構４０は、処理槽本体１０内の水（原水２、及び、微生物処理後の原水２である処理水を含む）を処理槽本体１０の外部に排水するためのものであり、排水機構４０には処理槽本体１０の外部に配置される排水管３３が接続されている。なお、「上蓋部１０ｂ」とは、少なくとも、処理槽本体１０の上部開放を覆う機能を果たすものを広く含むものである。
【００４１】
以上の構成により、固定床１１の下方に配置される流入管１４から供給された原水２は、微生物処理されて処理水となり、上蓋部１０ｂに設けた排水機構４０を通じて、処理槽本体１０の外部の排水管３３へと排水されるようになっている。
【００４２】
なお、以上に説明した図１の構成では、固定床１１の下方に流入管１４を配置する構成としたが、図２に示すごとく、固定床１１の上方に流入管１４Ａを配置する構成としてもよい。この図２の構成の場合、流入管１４Ａは固定床１１の近傍に配置することが好ましい。また、これら図１・図２に示される流入管１４・１４Ａの配置や形状については、特に限定されるものではなく、他の形態であってもよい。
【００４３】
次に、図１に示される排水機構４０の詳細について説明する。
排水機構４０は、処理槽本体１０の上蓋部１０ｂに設けられるものであり、上蓋部１０ｂの製作時に設けることや、既存の処理槽本体１０の上蓋部１０ｂに後付で設けることも可能である。
【００４４】
また、排水機構４０は、処理槽１内の水を流出させるための流出部４１と、流出部４１に取り付けられ、菌を担持した担体２１（微生物を固定化するための担体）あるいは単独の菌の流出を防止するフィルタ機構４２と、フィルタ機構４２を内側に収容する内部空間４３ａを形設する空間形成部４３と、を有して構成されている。
【００４５】
このような排水機構４０の構成により、微生物処理された後の処理水を流出部４１から流出させ、排水管３３を通じて処理槽本体１０の外部に排出するようにしている。なお、この排水管３３に排出された水は、処理槽本体１０内へと循環などさせることにより、処理を安定化させることができる。
【００４６】
また、フィルタ機構４２によって、流出部４１からの菌を担持した担体２１あるいは単独の菌の流出を防止できるようになっている。特に、微生物処理によって窒素ガスを主とする多量の生成ガス５１が浮上するため、この生成ガス５１とともに菌を担持した担体２１あるいは単独の菌が浮上することになる。このため、浮上した菌を担持した担体２１あるいは単独の菌の流出をフィルタ機構４２によって防止するのである。
【００４７】
また、空間形成部４３は、内側にフィルタ機構４２を収容する内部空間４３ａを形成しており、この内部空間４３ａに流入する水がフィルタ機構４２を介して流出部４１から排出できるようになっている。
【００４８】
また、空間形成部４３には、ガス排出部４３ｂが設けられており、内部空間４３ａに導かれた生成ガス５１を、ガス排出部４３ｂから外部へと排出・回収できるようにしている。また、上蓋部１０ｂにおいて、流出部４１を設けた空間形成部４３にガス排出部４３ｂを設けることにより、排出される水の流れとともに生成ガス５１を空間形成部４３へと導くことが可能となり、生成ガス５１を効率よく空間形成部４３に集めることが可能となる。
【００４９】
また、空間形成部４３には、圧力計接続部４３ｃが設けられており、この圧力計接続部４３ｃに図示せぬ圧力計を接続することで、処理槽本体１０内の水圧などを測定できるようにしている。このように、空間形成部４３には、複数のポート（接続部）が設けられ、図示するもの以外のフィルタ機構、配水管、排気管、各種センサが配置され得る構成とすることができる。
【００５０】
次に、図３乃至図５を用いて、排水機構４０の詳細について説明する。
まず、図３及び図４に示すごとく、
排水機構４０に設けられるフィルタ機構４２は、
外周部にフィルタ面４２ａを有する略円筒状のものであり、
円筒軸４２ｇが略水平方向となるように配置され、
フィルタ面４２ａが空間形成部４３内に配置される、ようになっている。
【００５１】
このように、フィルタ機構４２を円筒状とすることによれば、空間形成部４３の限られた内部空間４３ａにおいて、単純に平板状のフィルタを流出部４１に設ける場合と比較して、より大きなフィルタ面積（濾過面積）を確保することができ、多量の通水量を確保することが可能となる。
【００５２】
また、図４に示すごとく、空間形成部４３の内部空間４３ａ内へと浮上した気泡５１ａ（生成ガス５１）が、フィルタ機構４２に衝突することで、フィルタ面４２ａに付着した担体２１・２１が剥離されて、フィルタ面４２ａの目詰まりが防止されることになる。そして、フィルタ機構４２を円筒状とすることで、３６０度の全方向から気泡５１ａ（生成ガス５１）をフィルタ面４２ａに衝突させることが可能となり、効率のよい目詰まり防止を行うことが可能となる。
【００５３】
また、図３に示すごとく、
フィルタ機構４２は、
空間形成部４３の外部から流出部４１に挿入固定され得る構成とし、
空間形成部４３の外部において流出部４１に対し脱着可能な構成としている。
【００５４】
これにより、図３に示すごとく、上蓋部１０ｂや空間形成部４３を分解することなく、フィルタ機構４２を脱着することが可能となり、フィルタ機構４２の洗浄や、フィルタ機構４２の交換などを行うことができ、メンテナンスに優れた構成を実現することができる。また、上蓋部１０ｂや空間形成部４３の分解の必要がないので、例えば、処理槽を稼働させながら、フィルタ機構４２のメンテナンスを行うことも可能となるのである。
【００５５】
なお、図３の構成において、空間形成部４３については、例えば、ステンレスなどの金属にて構成し、上蓋部１０ｂと同一の素材としてもよいが、アクリルなどの透光性を有する部材にて構成することによれば、フィルタ面４２ａへの担体や菌の付着などを視認することが可能となって、メンテナンス（後述する逆洗や交換）の要否を目視で確認できることになる。
【００５６】
また、図５に示すごとく、フィルタ機構４２は、フィルタ面４２ａを外周面に有するフィルタ筒部４２ｂと、フィルタ筒部４２ｂの一端に形設される雄螺子部４２ｃを螺挿するための雌螺子部４２ｄを有するジョイント部４２ｅと、を有して構成することができる。ジョイント部４２ｅの雌螺子部４２ｄに、フィルタ筒部４２ｂの雄螺子部４２ｃを螺挿することによって、ユニットとしてのフィルタ機構４２が構成される。
【００５７】
また、図５に示すごとく、フィルタ筒部４２ｂは、周知のウェッジワイヤースクリーンや、パンチングメタルによって構成することができ、例えば、網目形状については、処理槽内に導入された担体の形状に基づいて設定、網目寸法については、処理槽内に導入された担体の最小径に基づいて設定するといったことや、さらには、菌の種別を考慮して設定するなど、フィルタ面４２ａの網目形状や網目寸法は担体や菌の流出を効果的に防止できるように適宜設定され得るものである。
【００５８】
なお、図１に示すごとく、フィルタ機構４２の空間形成部４３内における突出長さについては、空間形成部４３の長手方向の約１／３とするほか、より長く設定されるものであってもよい。例えば、ガス排出部４３ｂの開口部の下方までフィルタ機構４２（フィルタ面４２ａ：図４参照）が延出される構成とし、このフィルタ機構４２の存在によって、生成ガス５１と一緒に浮いた担体２１や菌が、ガス排出部４３ｂの開口部に直接導かれることを防ぐ構成としてもよい。このような形態によれば、ガス排出部４３ｂの開口部の目詰まりをフィルタ機構４２によって抑制できることが期待できる。また、このフィルタ機構４２の空間形成部４３内における突出長さや、角度について、調整可能に構成することで、最適なフィルタ機構４２の配置を適時可能なものとしてもよい。さらに、フィルタ機構４２は、空間形成部４３に対し２個、又は、それ以上の複数とすることも可能である。その場合は対面に併設する、又は、上下方向に併設することが可能である。なお、上下方向に併設する場合には、気泡との接触効率を考え、フィルタ機構の中心軸が垂直に重ならないよう、ずらすことが望ましい。
【００５９】
また、図５に示すごとく、流出部４１は、空間形成部４３の側壁面４３ｅに筒状に設けられており、その内側にフィルタ機構４２のフィルタ筒部４２ｂが挿入可能に構成されるとともに、流出部４１の内周面には雌螺子部４１ａが形設されている。この雌螺子部４１ａに対し、フィルタ機構４２のジョイント部４２ｅの雄螺子部４２ｆが螺挿されることで、フィルタ機構４２が流出部４１に対して固定される。また、この流出部４１に対して固定されたフィルタ機構４２のジョイント部４２ｅを緩めることで、フィルタ機構４２を流出部４１から抜き出すことができ、空間形成部４３の外部において、フィルタ機構４２の脱着（取り外し、及び、交換取り付け）が可能となっている。また、ジョイント部４２ｅの外周部には、フィルタ機構４２の脱着を行いやすくするために、ナット部４２ｈが形設されることが好ましい。
【００６０】
また、図５に示すごとく、フィルタ機構４２のジョイント部４２ｅには、Ｔ字状の分岐管４４が固定され得る接続ポート４２ｊが設けられている。分岐管４４には、ジョイント部４２ｅの接続ポート４２ｊに接続され得る接続ポート４４ａと、フィルタ機構４２を介して排水される水を排水管３３へ導くための流出ポート４４ｂと、窒素ガスなどのパージガスを送り込んでフィルタ機構４２を逆洗をするためのパージ用ポート４４ｃと、を有する構成としている。
【００６１】
パージ用ポート４４ｃは、フィルタ機構４２へガスを送り込むことで、フィルタ面４２ａに付着した担体や菌などの付着物を剥離させる、つまりは、フィルタ面４２ａの目詰まりを除去する逆洗を行うために使用されるものであり、この逆洗を行わない場合には、パージ用ポート４４ｃはプラグ４４ｄによって塞ぐことが可能となっている。なお、逆洗とは、「フィルタ面４２ａの内側から外側へ向かうパージガスの流れを作り、フィルタ面４２ａに付着した担体や菌などを剥離させること」をいう。
【００６２】
以上の構成により、図１に示すごとく、フィルタ機構４２は、外部に設けたパージガス供給手段４５からパージガス４６が送り込まれることで、フィルタ機構４２の目詰まりを除去するための逆洗が行い得る構造となっている。これにより、フィルタ機構４２を取り付けたままで、フィルタ面４２ａの目詰まりを除去することが可能となり、短時間でのメンテナンスが可能となる。なお、パージガス４６としては、処理槽本体１０内の嫌気性条件を保つために、窒素ガスなどの利用が考えられる。さらに、逆洗は、各種センサからの信号で自動的に実施する構成としてもよい。例えば、空間形成部４３に水位計（図示しない）を設置するとともに、水位計の出力信号の変化率に基づいてフィルタ機構４２の閉塞状況を診断するものであり、出力信号が一定値になったときに閉塞したものとして自動的に逆洗を実施する機能をもたせるといった構成である。
【００６３】
また、図３及び図４に示すごとく、排水機構４０の空間形成部４３は、その上部がフィルタ機構４２に近くなるように傾斜する傾斜内壁面４３ｆ・４３ｇを有し、生成ガス５１の気泡５１ａは、上昇するに従って、傾斜内壁面４３ｆ・４３ｇの間に配置されるフィルタ機構４２に近づくように案内され得る構成としている。
【００６４】
このように空間形成部４３において、傾斜内壁面４３ｆ・４３ｇを形成することで、生成ガス５１の気泡５１ａは上昇するに従ってフィルタ機構４２に近づくようになることから、フィルタ機構４２に衝突させる気泡５１ａの量を増やすことができ、気泡５１ａの衝突によるフィルタ面４２ａの目詰まり防止を効果的に行うことができる。換言すれば、空間形成部４３の内部空間４３ａにおける水平断面積Ｍ（図３網掛部参照）が上側になるほど狭くなるように傾斜内壁面４３ｆ・４３ｇを配置することで、フィルタ面４２ａに衝突させる生成ガス５１の量を増加させる（気泡５１ａのフィルタ面４２ａへの衝突確率を高める）こととするものである。
【００６５】
このようにして、フィルタ機構４２のフィルタ面４２ａに付着した担体２１や菌を、気泡５１ａによって効果的に剥離させる、若しくは、フィルタ面４２ａへの担体２１や菌の付着を気泡５１ａの流動によって効果的に防止することが可能となり、フィルタ機構４２の逆洗や交換などのメンテナンスの回数を削減することが可能となる。
【００６６】
また、図４に示すごとく、
排水機構４０が設けられる上蓋部１０ｂは、略水平の天面１０ｃを有することとし、
処理槽１内にて発生して上昇する生成ガス５１の気泡５１ａを、天面１０ｃにて一時的に滞留させることで拡大化し、
拡大化した気泡５１ａを空間形成部４３へと流入させ得る構成としている。
【００６７】
これによれば、拡大化した気泡５１ａをフィルタ機構４２のフィルタ面４２ａに衝突させることが可能となり、特に、拡大化した気泡５１ａはその浮上速度が速く、また、衝突面積が広くなることから、フィルタ面４２ａの目詰まりを除去・防止を効果的に行うことが可能となる。
【００６８】
なお、図３に示される傾斜内壁面４３ｆ・４３ｇについては、いくつかの実施形態が考えられる。即ち、図３及び図４の例では、フィルタ機構４２の円筒軸４２ｇと直行する断面が、略台形となるように、互いに対向する傾斜内壁面４３ｆ・４３ｇを構成することとしたが、図６（ａ）に示すごとく、一方の壁面のみを傾斜内壁面４３ｘとして、他方の内壁面４３ｙを垂直面としてもよく、また、図６（ｂ）に示すごとく、その逆であってもよい。さらに、図６（ｃ）に示すごとく、内部空間４３ａ側に膨らむ円弧状の内壁面４３ｕ・４３ｖとしてもよい。
【００６９】
つまり、空間形成部４３の内部空間４３ａにおける水平断面積Ｍ（図３網掛部参照）が上側になるほど狭くなるように構成するとともに、内部空間４３ａの上部にフィルタ機構４２のフィルタ面４２ａが配置される構成とすることで、フィルタ機構４２に対し、気泡５１ａ（生成ガス５１）を効果的に衝突させることが可能となる。このほか、図３に示される側壁面４３ｅ・４３ｍについても傾斜して配置することで、空間形成部４３を略四角柱に構成してもよい。なお、内部空間４３ａの最下部から最上部の全範囲において連続的に水平断面積Ｍ（図３網掛部参照）が狭くなる構成としたが、段階的に狭くなる構成としてもよく、最下部よりも狭くなった狭隘部にフィルタ機構４２が配置される構成であれば、本発明の効果を得ることができる。
【００７０】
また、図４に示すごとく、フィルタ機構４２の内部空間４３ａにおける上下位置は、少なくとも、内部空間４３ａの上下中心よりも上方とすることが好ましい。内部空間４３ａにおける水平断面積Ｍ（図３網掛部参照）が上側になるほど狭くなるため、フィルタ機構４２が高い位置に配置されるほど、気泡５１ａをフィルタ機構４２に衝突させる確率を高めることができるからである。
【００７１】
また、図４に示すごとく、気泡５１ａの拡大化を狙う観点から、図１に示すごとく、上蓋部１０ｂの中心部に排水機構４０を設けることで、処理槽本体１０内の広範囲で生成する生成ガス５１を、広い範囲の天面１０ｃにて確実に一時的に滞留させることが好ましい。つまりは、生成ガス５１を天面１０ｃにて一時的に滞留させる確率を高める構成とするものである。
【００７２】
以上のように、本発明の実施形態は、図１及び図３に示すごとく、
原水２を微生物処理にて浄化する処理槽１の上蓋部１０ｂに設けられる排水機構４０の構造であって、
排水機構４０は、処理槽１の水を流出させるための流出部４１と、
流出部４１に取り付けられ、少なくとも微生物を固定化するための担体２１・２１の流出を防止するフィルタ機構４２と、
フィルタ機構４２を内側に収容する内部空間４３ａを形設する空間形成部４３と、を有し、
空間形成部４３は、
内部空間４３ａにおける水平断面積Ｍ（図３網掛部参照）が上側になるほど狭くなる部位を有する構成とするものである。
【００７３】
これにより、フィルタ面４２ａに衝突させる生成ガス５１の量を増加させる（気泡５１ａのフィルタ面４２ａへの衝突確率を高める）ことが可能となって、フィルタ面４２ａに付着した担体２１あるいは単独の菌を、気泡５１ａによって効果的に剥離させる、若しくは、フィルタ面４２ａへの菌を担持した担体２１・２１あるいは単独の菌の付着を気泡５１ａの流動によって効果的に防止することが可能となり、フィルタ機構４２の目詰まりの防止や、メンテナンス回数の削減を図ることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明は、処理槽の上部に排水機構を設ける構成において、処理槽内の微生物担体などの溢流を防止する用途として、広く利用することができる。
【符号の説明】
【００７５】
１ 処理槽
２ 原水
１０ 処理槽本体
１０ａ 原水流入部
１０ｂ 上蓋部
１０ｃ 天面
１１ 固定床
１２ 支持部材
１４ 流入管
２１ 担体
３１ 原水供給管
４０ 排水機構
４１ 流出部
４２ フィルタ機構
４３ 空間形成部
４３ａ 内部空間
４３ｆ 傾斜内壁面
４３ｇ 傾斜内壁面
４４ 分岐管
４４ｃ パージ用ポート
４５ パージガス供給手段
４６ パージガス
５１ 生成ガス
５１ａ 気泡
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水を微生物処理にて浄化する処理槽の上蓋部に設けられる排水機構の構造であって、
前記処理槽内の水を流出させるための流出部と、
前記流出部に取り付けられ、少なくとも微生物を固定化するための担体の流出を防止するフィルタ機構と、
前記フィルタ機構を内側に収容する内部空間を形設する空間形成部と、を有し、
前記空間形成部は、
前記内部空間における水平断面積が上側になるほど狭くなる部位を有する構成とする、
処理槽の上蓋部に設けられる排水機構の構造。
【請求項２】
前記フィルタ機構は、
外周部にフィルタ面を有する略円筒状のものであり、
円筒軸が略水平方向となるように配置され、
前記フィルタ面が前記空間形成部内に配置される、
ことを特徴とする請求項１に記載の処理槽の上蓋部に設けられる排水機構の構造。
【請求項３】
前記フィルタ機構は、
前記空間形成部の外部から前記内部空間へと挿入固定され得る構成とし、
前記空間形成部の外部において前記空間形成部に対し脱着可能な構成とする、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の処理槽の上蓋部に設けられる排水機構の構造。
【請求項４】
前記フィルタ機構は、
外部からパージガスが送り込まれることで、
前記フィルタ機構の目詰まりを除去するための逆洗が行い得る構造とする、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の処理槽の上蓋部に設けられる排水機構の構造。
【請求項５】
前記空間形成部には、
前記生成ガスを排出し得るガス排出部が設けられる、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の処理槽の上蓋部に設けられる排水機構の構造。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の排水機構が設けられる上蓋部の構造であって、
前記上蓋部は、略水平の天面を有することとし、
処理槽内にて発生して上昇する生成ガスの気泡を、前記天面にて一時的に滞留させることで拡大化し、
拡大化した気泡を前記空間形成部へと流入させ得る構成とする、
処理槽の上蓋部の構造。
【請求項７】
請求項６に記載の上蓋部が設けられる、処理槽。
【請求項１】
原水を微生物処理にて浄化する処理槽の上蓋部に設けられる排水機構の構造であって、
前記処理槽内の水を流出させるための流出部と、
前記流出部に取り付けられ、少なくとも微生物を固定化するための担体の流出を防止するフィルタ機構と、
前記フィルタ機構を内側に収容する内部空間を形設する空間形成部と、を有し、
前記空間形成部は、
前記内部空間における水平断面積が上側になるほど狭くなる部位を有する構成とする、
処理槽の上蓋部に設けられる排水機構の構造。
【請求項２】
前記フィルタ機構は、
外周部にフィルタ面を有する略円筒状のものであり、
円筒軸が略水平方向となるように配置され、
前記フィルタ面が前記空間形成部内に配置される、
ことを特徴とする請求項１に記載の処理槽の上蓋部に設けられる排水機構の構造。
【請求項３】
前記フィルタ機構は、
前記空間形成部の外部から前記内部空間へと挿入固定され得る構成とし、
前記空間形成部の外部において前記空間形成部に対し脱着可能な構成とする、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の処理槽の上蓋部に設けられる排水機構の構造。
【請求項４】
前記フィルタ機構は、
外部からパージガスが送り込まれることで、
前記フィルタ機構の目詰まりを除去するための逆洗が行い得る構造とする、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の処理槽の上蓋部に設けられる排水機構の構造。
【請求項５】
前記空間形成部には、
前記生成ガスを排出し得るガス排出部が設けられる、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の処理槽の上蓋部に設けられる排水機構の構造。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の排水機構が設けられる上蓋部の構造であって、
前記上蓋部は、略水平の天面を有することとし、
処理槽内にて発生して上昇する生成ガスの気泡を、前記天面にて一時的に滞留させることで拡大化し、
拡大化した気泡を前記空間形成部へと流入させ得る構成とする、
処理槽の上蓋部の構造。
【請求項７】
請求項６に記載の上蓋部が設けられる、処理槽。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−２０６６３０（Ｐ２０１１−２０６６３０Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７４２１４（Ｐ２０１０−７４２１４）
【出願日】平成２２年３月２９日（２０１０．３．２９）
【出願人】（０００００００５５）アサヒグループホールディングス株式会社 (535)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２９日（２０１０．３．２９）
【出願人】（０００００００５５）アサヒグループホールディングス株式会社 (535)
【Ｆターム（参考）】
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