水処理装置
【課題】嫌気性処理槽における嫌気性処理を効率的に行う水処理装置を提供する。
【解決手段】水処理装置１は、鉛直方向に長い形状を有し、嫌気性処理槽（繊維揺動ろ床槽２０）内に固定された支持体と、支持体に一部が固定され、鉛直方向に複数配列された紐状濾材と、嫌気性処理槽内で鉛直上方に汚水を循環させる汚水循環部（槽内循環兼移送ポンプ２４）とを有し、この水処理装置１が１日に処理する平均汚水量を１Ｑとした場合に、嫌気性処理槽内で２Ｑ以上の汚水を循環させる。
【解決手段】水処理装置１は、鉛直方向に長い形状を有し、嫌気性処理槽（繊維揺動ろ床槽２０）内に固定された支持体と、支持体に一部が固定され、鉛直方向に複数配列された紐状濾材と、嫌気性処理槽内で鉛直上方に汚水を循環させる汚水循環部（槽内循環兼移送ポンプ２４）とを有し、この水処理装置１が１日に処理する平均汚水量を１Ｑとした場合に、嫌気性処理槽内で２Ｑ以上の汚水を循環させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
生活雑排水を処理する水処理装置は広く普及しているが、設置場所の制限や、製造、施工コストの削減のため小型化が望まれている。小型化のためには、前処理部分である汚泥貯留部を小型化することが必要であり、そのためには貯留する汚泥を減容させることが求められている。
例えば、特許文献１には、嫌気ろ床槽にて分離された汚泥を消化する第２の処理経路に、好気消化部及び沈殿槽を備え、沈殿槽にて沈殿分離作用により固液分離された汚泥を、移送ポンプによって引き抜き好気消化部へと循環させるように構成される水処理装置が開示されている。
また例えば、特許文献２には、発泡樹脂製の凹凸部を有する小片から成る濾材を充填して形成した生物濾過槽を内部に備えた少なくとも２基の嫌気性生物濾過槽と、前段の嫌気性生物濾過槽で濾過処理をした汚水を後段の嫌気性生物濾過槽へ移送する流通路と、最後段の嫌気性生物濾過槽で濾過処理をした処理水の一部を前段の嫌気性生物濾過槽の濾過処理前の汚水内へ戻す循環水路とから構成した汚水の浄化装置が開示されている。
また例えば、特許文献３には、槽内に物理化学的に窒素を除去する窒素除去槽と、槽内液を汲み上げる揚水ポンプと、揚水ポンプに接続されてなるもので、汲み上げた液の一部を槽外へ移送するとともに、余剰液を窒素除去槽へ戻す流量調整装置とを設け、窒素除去槽から出た液は槽内を循環させる構造の嫌気処理槽と、また上記嫌気処理槽を嫌気処理槽第一室として浄化槽に組み込んで、上流から、上記嫌気処理槽第一室、その後流に順に配される嫌気処理槽第二室、好気処理槽、処理水槽及び消毒槽を備える汚水浄化槽とが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１０５６８１号公報
【特許文献２】特開平９−１５５３８３号公報
【特許文献３】特許第４１１９９９８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に記載されるものでは、汚泥貯留部において汚泥を減容させるために、エア散気をおこなって好気雰囲気化し、好気性微生物の働きにより分解するものであり、多量のエアを消費する。このため大型のブロワーが必要となり消費電力が大きくなるという問題がある。
また特許文献２では汚泥の発生量が極めて少ない嫌気性微生物の働きによる嫌気性処理のみでの汚水の浄化をおこなうものであるが、低消費電力で汚泥の減容が見込める一方、汚水の処理速度が遅く、大型の処理槽が必要となり、小型化には適していないという問題がある。
また特許文献３では脱窒手段として窒素除去槽で電気分解をおこなうものに対して、反応の効率化を図るために窒素除去槽に攪拌装置を設けてもよいと記述されているが、攪拌は脱窒の促進を目的としており、これにより水処理装置全体の小型化を図れるものではない。
そこで、本発明は、嫌気性処理槽における嫌気性処理を効率的に行う水処理装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る水処理装置は、嫌気性処理槽と、鉛直方向に長い形状を有し、前記嫌気性処理槽内に固定された支持体と、前記支持体に一部が固定され、鉛直方向に複数配列された紐状濾材と、前記嫌気性処理槽内で、鉛直上方に汚水を循環させる汚水循環部とを有し、前記汚水循環部は、当該水処理装置が１日に処理する平均汚水量を１Ｑとした場合に、前記嫌気性処理槽内で２Ｑ以上の汚水を循環させる。
【０００６】
好適には、前記汚水循環部は、３．５ｍ／日以上の循環速度で、前記嫌気性処理槽内の汚水を循環させる。
好適には、前記紐状濾材は、ポリプロピレン、ビニロン、ポリエステル、ナイロン、ポリエチレン、又はアクリルにより形成されており、前記紐状濾材の比表面積が、２５ｍ２／ｍ３以上である。
【０００７】
好適には、前記紐状濾材は炭素繊維により形成されてなる。
好適には、前記嫌気性処理槽の底部に沈殿した汚泥を、汚泥貯留部に移送する汚泥移送部をさらに有し、前記汚水循環部は、エアーポンプを利用した液体移送ポンプにより汚水を循環させる。
【０００８】
好適には、前記汚水循環部は、当該水処理装置が１日に処理する平均汚水量を１Ｑとした場合に、前記嫌気性処理槽内で３Ｑ以上２０Ｑ以下の汚水を循環させる。
【０００９】
好適には、前記汚水循環部は、５．９ｍ／日以上の循環速度で、前記嫌気性処理槽内の汚水を循環させる。
好適には、前記紐状濾材の比表面積が、５５ｍ２／ｍ３以上である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、嫌気性処理槽における嫌気性処理を効率的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】水処理装置１の全体構成を例示する図である。
【図２】ビニロンで形成された紐状濾材を用いたときの、嫌気槽内循環量に対するＢＯＤ除去率を示すグラフである。
【図３】各種表面積の紐状濾材を用いたときの、嫌気槽内循環量１２Ｑでの紐状濾材の単位表面積に対するＢＯＤ除去率を示すグラフである。
【図４】ビニロンで形成された紐状濾材を用いたときの、嫌気槽内循環量に対するＴＯＣ除去率を示すグラフである。
【図５】各種表面積の紐状濾材を用いたときの、嫌気槽内循環量１２Ｑでの紐状濾材の単位表面積に対するＴＯＣ除去率を示すグラフである。
【図６】ビニロンで形成された紐状濾材を用いたときの、嫌気槽内循環量に対するＳＳ除去率を示すグラフである。
【図７】各種表面積の紐状濾材を用いたときの、嫌気槽内循環量１２Ｑでの紐状濾材の単位表面積に対するＳＳ除去率を示すグラフである。
【図８】ビニロンで形成された紐状濾材を用いたときの、嫌気槽内循環量に対する透視度改善幅を示すグラフである。
【図９】各種表面積の紐状濾材を用いたときの、嫌気槽内循環量１２Ｑでの紐状濾材の単位表面積に対する透視度改善幅を示すグラフである。
【図１０】炭素繊維で形成された紐状濾材を用いたときの、嫌気槽内循環速度に対するＴＯＣ除去率を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１２】
以下、水処理装置１の実施例について説明する。
【００１３】
図１は、水処理装置１の全体構成を例示する図である。
図１に例示するように、水処理装置１は、固液分離貯留槽１０と、嫌気性ろ床槽の役目をもつ繊維揺動ろ床槽２０と、ばっ気処理槽３０と、生物ろ過槽４０と、処理水槽５０と、消毒槽６０とを有する。
【００１４】
固液分離貯留槽１０は、生活雑排水又はし尿などの汚水がまず最初に流入される場所である。流入した汚水は、固液分離貯留槽１０において汚濁物質を沈澱させられる。沈澱した汚濁物質（汚泥）は、嫌気性の微生物により、分解・浄化される。そして、汚濁物質を沈澱させた汚水の上澄みが、繊維揺動ろ床槽２０へ移送される。
【００１５】
繊維揺動ろ床槽２０は、水処理部材２２を設けられている。繊維揺動ろ床槽２０に流入した汚水は、繊維揺動ろ床槽２０において、下から上へと流れ、途中にある水処理部材２２に、この汚水中に含まれる汚濁物質を付着させる。水処理部材２２は、表面に形成された嫌気性の微生物膜により、付着した汚濁物質を分解・浄化する。そして、汚濁物質を分解・浄化された汚水は、槽内循環兼移送ポンプ（汚水循環部）２４により、一部を繊維揺動ろ床槽２０に循環させられ、もう一部をばっき処理槽３０へと移送させられる。このとき、槽内循環兼移送ポンプ２４が汚水の一部を繊維揺動ろ床槽２０に循環させる汚水量は、特に限定するものではないが、槽内循環兼移送ポンプ２４は、日平均汚水量を１Ｑとした場合に繊維揺動ろ床槽２０内の２Ｑ以上の汚水を循環させる、又は３．５ｍ／日以上の循環速度で繊維揺動ろ床槽２０内の汚水を循環させる。より好ましくは、槽内循環兼移送ポンプ２４は、日平均汚水量を１Ｑとした場合に繊維揺動ろ床槽２０内の３Ｑ〜２０Ｑの汚水を循環させる。また、水処理部材２２に付着せず、繊維揺動ろ床槽２０の底部に溜まった汚濁物質（汚泥）は、汚泥移送ポンプ（汚泥移送部）２６により吸い上げられて、固液分離貯留槽１０へと移送される。なお、槽内循環兼移送ポンプ２４及び汚泥移送ポンプ２６は、例えば、エアリフトポンプなどであればよく、表面積の大きな水処理部材２２が水質の変動を安定化させ溶存酸素の上昇などによる嫌気性雰囲気の悪化を防ぐ。
【００１６】
水処理部材２２は、繊維揺動ろ床槽２０（嫌気性処理槽）内で紐状濾材を支持体により上下に支持したもの、あるいは繊維揺動ろ床槽２０（嫌気性処理槽）内に固定された支持体に、紐状濾材を巻き付けたものである。支持体は、空中又は水中において一定の形態を保持できる硬さを有し、周囲に巻き付けられた紐状濾材を支持する。なお、支持体の形状は、特に限定するものではなく、汚泥が保持された状態の紐状濾材を構造体として最低限支えることができればよく、周囲に紐状濾材を巻きつけられるものであればよい。例えば、支持体は、略円柱型、略円錐型、略球型、略多角柱型、略錐体型などに形成されればよい。また、支持体は、水処理装置１内の水流に耐え、耐腐食性のある素材で形成されることが好ましく、さらに支持体の交換又はメンテナンス等を考慮し、軽量である素材で形成されることがより好ましい。例えば、支持体は、塩化ビニルなどの素材で形成されるとよい。紐状濾材は、紐状又は帯状の可撓性部材に、複数の繊維部材を設けたものである。このとき、紐状濾材は、他の支持体に巻き付けられた紐状濾材と互いに触れ合い、メッシュ構造を形成する。繊維部材を可撓性部材に設ける手段は、特に限定するものではない。例えば、繊維部材は、接着又は溶着などにより可撓性部材に接合されてもよいし、又は可撓性部材と繊維部材とが一体的に形成されてもよい。このとき、可撓性部材と繊維部材とにより形成される紐状濾材の表面積は、特に限定するものではないが、２５ｍ２／ｍ３以上であることが好ましく、より好ましくは５５ｍ２／ｍ３以上であればよい。また、繊維部材を可撓性部材に固定したときの、繊維部材の可撓性部材の軸線方向に対する傾きは、特に限定するものではない。また、可撓性部材及び繊維部材の素材は、特に限定するものではないが、例えば、ポリプロピレン、ビニロン、ポリエステル、ナイロン、ポリエチレン、アクリル、又は炭素繊維などであればよい。なかでも、炭素繊維は、限られた容積の中で大きな表面積を得ることができ、耐久性に優れ、軽量であり、かつ生物親和性にも優れるので好適である。
【００１７】
ばっき処理槽３０は、２槽に分割され、一方には、接触材３２と、この接触材３２に空気の気泡を絶えず放出する散気装置３４とが設けられ、もう一方には、生物ろ過部３６と、生物ろ過部３６に空気の気泡を定期的に放出する逆洗用散気装置３８とが設けられている。接触材３２の表面には、好気性の微生物膜が形成されている。汚水に含まれる汚濁物質は、この微生物膜による接触酸化作用により分解・浄化される。さらに、生物ろ過部３６が、汚水中に浮遊する固形物を物理的にろ過・捕捉するとともに表面に形成された微生物膜により、残存する汚濁物質を分解・浄化する。そして、汚濁物質を分解・浄化された汚水は生物ろ過槽４０へ移送される。通常、逆洗用散気装置３８は空気を放出しておらず、１日に１回〜数回の頻度で自動逆洗（空気の放出）が行われ、生物ろ過部３６が捕捉した固形物により完全に閉塞してしまうことを防止している。このとき、捕捉された固形物や剥離した生物膜は、逆洗水として固液分離貯留槽１０へ移送される。
【００１８】
生物ろ過槽４０は、生物ろ過部４２と、生物ろ過部４２に空気の気泡を定期的に放出する逆洗用散気装置４４とが設けられている。ここで、さらに、生物ろ過部４２が、汚水中に浮遊する固形物を物理的にろ過・捕捉するとともに表面に形成された微生物膜により、残存する汚濁物質を分解・浄化する。そして、汚濁物質を分解・浄化された汚水は、処理水槽５０へ移送される。また、逆洗用散気装置４４が、１日に１回〜数回の頻度で生物ろ過部４２の自動逆洗を行う。このとき、捕捉された固形物や剥離した生物膜は、逆洗水として固液分離槽１０へ移送される。
【００１９】
処理水槽５０は、処理水を一時的に貯留し、同時に、残存する汚濁物質を沈殿させる。そして、汚濁物質を沈殿させた処理水は、消毒槽６０へ移送される。
【００２０】
消毒槽６０は、分解・浄化された汚水を最終的に消毒し、川などに放流する。
【００２１】
以上説明したような構成により、水処理装置１は、繊維揺動ろ床槽２０内にて、槽内循環兼移送ポンプ２４により、汚水を循環させることで、水処理部材２２に付着し、生物膜を形成している微生物と、汚濁物質との接触頻度を高め、繊維揺動ろ床槽２０における嫌気性処理を効率的に行い、結果として処理水質の向上が期待できる。
以下、水処理装置１の繊維揺動ろ床槽２０内における循環量に対する汚水の浄化度を、ＢＯＤ除去率、ＳＳ除去率、ＴＯＣ除去率、及び透視度という指標を用いて示す。
【００２２】
図２は、実験で得られたビニロンで形成された紐状濾材を用いたときの、嫌気槽内循環量に対するＢＯＤ除去率を示すグラフである。
本グラフを得るための条件は、次の通りである。水処理部材２２が備える紐状濾材の材質が、ビニロンである。固液分離貯留槽１０、及び繊維揺動ろ床槽２０の容積を、それぞれ１６７Ｌ、及び３２５Ｌとする。また、汚水原水のＢＯＤ値、及びＳＳ値を、それぞれ２００、及び１５０となるように調節する。また、固液分離貯留槽１０に流入させる汚水原水の１日当たりの量を、３２５Ｌとし、これを２４時間で分割して時一定量を流入させる。繊維揺動ろ床槽２０内での水理学的滞留時間は１．０日となり、繊維揺動ろ床槽２０内で汚水を各条件で循環させ、繊維揺動ろ床槽２０から排出される処理水のＢＯＤ除去率を計測する。ここでの除去率は流入水のＢＯＤ濃度から処理水のＢＯＤ濃度まで減少した割合の平均値を示している。なお、ＢＯＤとは、試料を一定の条件下に置いたときに、水中の微生物により消費される酸素の量を表わす数値である。
【００２３】
本グラフの結果から、ＢＯＤ除去率は、繊維揺動ろ床槽２０における循環量が、循環なし、３Ｑ、６Ｑ、１２Ｑ、及び２０Ｑと増加するのに伴って、３４．４％、４３．４％、４８．５％、６８．５％、及び８２．０％と増加していることが分かる。このことから、水処理装置１は、槽内循環兼移送ポンプ２４により繊維揺動ろ床槽２０内の循環量を、少なくとも通常の３倍から１２倍となる３Ｑから１２Ｑへと増加させることにより、嫌気性処理を効率的に行うことができると言える。
【００２４】
図３は、実験で得られた各種表面積の紐状濾材を用いたときの、嫌気槽内循環量１２Ｑでの紐状濾材の単位容積あたりの表面積に対するＢＯＤ除去率を示すグラフである。
本グラフを得るための条件は、次の通りである。水処理部材２２が備える紐状濾材の材質が、ポリエチレン、ビニロン、炭素繊維であり、それぞれ槽内での表面積をもつ。固液分離貯留槽１０、及び繊維揺動ろ床槽２０の容積を、それぞれ１６７Ｌ、及び３２５Ｌとする。また、汚水原水のＢＯＤ値、及びＳＳ値を、一般家庭排水での汚水濃度を想定して、それぞれ２００、及び１５０となるように調節する。また、固液分離貯留槽１０に流入させる汚水原水の１日当たりの量を、３２５Ｌとし、これを２４時間で分割して時間あたり一定量を流入させる。繊維揺動ろ床槽２０内での水理学的滞留時間は１．０日となり、繊維揺動ろ床槽２０内で汚水を１２Ｑで循環させ、繊維揺動ろ床槽２０から排出される処理水のＢＯＤ除去率を計測する。
【００２５】
本グラフの結果から、ＢＯＤ除去率は、紐状濾材の単位面積が、２５ｍ２／ｍ３、５５ｍ２／ｍ３、及び１０８ｍ２／ｍ３において、それぞれ５１．１％、６８．５％、及び７３．０％となっており、大きな単位表面積をもつ紐状濾材で高いBOD除去率が得られた。単位容積当たりの濾材表面積が大きな紐状濾材は、同時に付着する生物膜量が多く、生物膜接触面積が大きいとも言え、浄化が進んだものと考えられる。このことから、水処理装置１は、繊維揺動ろ床槽２０内の循環量を１２Ｑとし、紐状濾材の表面積を大きくすることにより、嫌気性処理を効率的に行うことができると言える。
【００２６】
図４は、実験で得られたビニロンで形成された紐状濾材を用いたときの、嫌気槽内循環量に対するＴＯＣ除去率を示すグラフである。
本グラフを得るための条件は、次の通りである。水処理部材２２が備える紐状濾材の材質が、ビニロンである。固液分離貯留槽１０、及び繊維揺動ろ床槽２０の容積を、それぞれ１６７Ｌ、及び３２５Ｌとする。また、汚水原水のＢＯＤ値、及びＳＳ値を、それぞれ２００、及び１５０となるように調節する。また、固液分離貯留槽１０に流入させる汚水原水の１日当たりの量を、３２５Ｌとし、これを２４時間で分割して時一定量を流入させる。繊維揺動ろ床槽２０内での水理学的滞留時間は１．０日となり、繊維揺動ろ床槽２０内で汚水を各条件で循環させ、繊維揺動ろ床槽２０から排出される処理水のＴＯＣ除去率を計測する。なお、ＴＯＣとは、Total Organic Carbon(全有機炭素)の略で、水中に含まれる有機物の量を示す。
【００２７】
本グラフの結果から、ＴＯＣ除去率は、繊維揺動ろ床槽２０における循環量が、循環なし、３Ｑ、６Ｑ、及び１２Ｑと増加するのに伴って、１０．１％、３４．２％、３１．８％、及び４８．８％と増加していることが分かる。このことから、水処理装置１は、槽内循環兼移送ポンプ２４により繊維揺動ろ床槽２０内の循環量を、少なくとも通常の３倍から１２倍となる３Ｑから１２Ｑへと増加させることにより、嫌気性処理を効率的に行うことができると言える。
【００２８】
図５は、実験で得られた各種表面積の紐状濾材を用いたときの、嫌気槽内循環量１２Ｑでの紐状濾材の単位容積あたりの表面積に対するＴＯＣ除去率を示すグラフである。
本グラフを得るための条件は、次の通りである。水処理部材２２が備える紐状濾材の材質が、ポリエチレン、ビニロン、炭素繊維であり、それぞれ表面積をもつ。固液分離貯留槽１０、及び繊維揺動ろ床槽２０の容積を、それぞれ１６７Ｌ、及び３２５Ｌとする。また、汚水原水のＢＯＤ値、及びＳＳ値を、それぞれ２００、及び１５０となるように調節する。また、固液分離貯留槽１０に流入させる汚水原水の１日当たりの量を、３２５Ｌとし、これを２４時間で分割して時一定量を流入させる。繊維揺動ろ床槽２０内での水理学的滞留時間は１．０日となり、繊維揺動ろ床槽２０内で汚水を１２Ｑで循環させ、繊維揺動ろ床槽２０から排出される処理水のＴＯＣ除去率を計測する。
【００２９】
本グラフの結果から、ＴＯＣ除去率は、紐状濾材の単位面積が、２５ｍ２／ｍ３、５５ｍ２／ｍ３、及び１０８ｍ２／ｍ３と増加するのに伴って、４１．９％、４８．８％、及び５６．８％と増加していることが分かる。このことから、水処理装置１は、繊維揺動ろ床槽２０内の循環量を１２Ｑとし、紐状濾材の表面積を大きくすることにより、嫌気性処理を効率的に行うことができると言える。
【００３０】
図６は、実験で得られたビニロンで形成された紐状濾材を用いたときの、嫌気槽内循環量に対するＳＳ除去率を示すグラフである。
本グラフを得るための条件は、次の通りである。水処理部材２２が備える紐状濾材の材質が、ビニロンである。固液分離貯留槽１０、及び繊維揺動ろ床槽２０の容積を、それぞれ１６７Ｌ、及び３２５Ｌとする。また、汚水原水のＢＯＤ値、及びＳＳ値を、それぞれ２００、及び１５０となるように調節する。また、固液分離貯留槽１０に流入させる汚水原水の１日当たりの量を、３２５Ｌとし、これを２４時間で分割して時一定量を流入させる。繊維揺動ろ床槽２０内での水理学的滞留時間は１．０日となり、繊維揺動ろ床槽２０内で汚水を各条件で循環させ、繊維揺動ろ床槽２０から排出される処理水のＳＳ除去率を計測する。なお、ＳＳとは、ろ過により水中から集められた汚濁物質の重さを表わす数値である。
【００３１】
本グラフの結果から、ＳＳ除去率は、繊維揺動ろ床槽２０における循環量が、循環なし、３Ｑ、６Ｑ、及び１２Ｑにおいて、それぞれ６６．５％、８６．７％、８５．３％、及び８４．７％となっており、嫌気内循環を３Qでおこなうことで８０％以上に増加し、さらに循環量を増やしても大きく悪化しないことが分かる。このことから、水処理装置１は、槽内循環兼移送ポンプ２４により繊維揺動ろ床槽２０内の循環量を、少なくとも通常の３倍から１２倍となる３Ｑから１２Ｑへと増加させることにより、嫌気性処理を効率的に行うことができると言える。
【００３２】
図７は、実験で得られた各種表面積の紐状濾材を用いたときの、嫌気槽内循環量１２Ｑでの紐状濾材の単位表面積に対するＳＳ除去率を示すグラフである。
本グラフを得るための条件は、次の通りである。水処理部材２２が備える紐状濾材の材質が、ポリエチレン、ビニロン、炭素繊維であり、それぞれ表面積をもつ。固液分離貯留槽１０、及び繊維揺動ろ床槽２０の容積を、それぞれ１６７Ｌ、及び３２５Ｌとする。また、汚水原水のＢＯＤ値、及びＳＳ値を、それぞれ２００、及び１５０となるように調節する。また、固液分離貯留槽１０に流入させる汚水原水の１日当たりの量を、３２５Ｌとし、これを２４時間で分割して時一定量を流入させる。繊維揺動ろ床槽２０内での水理学的滞留時間は１．０日となり、繊維揺動ろ床槽２０内で汚水を１２Ｑで循環させ、繊維揺動ろ床槽２０から排出される処理水のＳＳ除去率を計測する。
【００３３】
本グラフの結果から、ＳＳ除去率は、紐状濾材の単位面積が、２５ｍ２／ｍ３、５５ｍ２／ｍ３、及び１０８ｍ２／ｍ３において、それぞれ８３．３％、８４．７％、及び８５．３％となっており、大きな単位表面積をもつ紐状ろ材で高いSS除去率が得られた。このことから、水処理装置１は、繊維揺動ろ床槽２０内の循環量を１２Ｑとし、紐状濾材の表面積を大きくすることにより、嫌気性処理を効率的に行うことができると言える。
【００３４】
図８は、実験で得られたビニロンで形成された紐状濾材を用いたときの、嫌気槽内循環量に対する透視度改善幅を示すグラフである。
本グラフを得るための条件は、次の通りである。水処理部材２２が備える紐状濾材の材質が、ビニロンである。固液分離貯留槽１０、及び繊維揺動ろ床槽２０の容積を、それぞれ１６７Ｌ、及び３２５Ｌとする。また、汚水原水のＢＯＤ値、及びＳＳ値を、それぞれ２００、及び１５０となるように調節する。また、固液分離貯留槽１０に流入させる汚水原水の１日当たりの量を、３２５Ｌとし、これを２４時間で分割して時一定量を流入させる。繊維揺動ろ床槽２０内での水理学的滞留時間は１．０日となり、繊維揺動ろ床槽２０内で汚水を各条件で循環させ、繊維揺動ろ床槽２０から排出される処理水の透視度を計測する。なお、透視度とは、試料の清濁を表わす数値である。
【００３５】
本グラフでは透視度結果から流入時と排出時の差を求め透視度改善幅として表している。透視度改善幅は、繊維揺動ろ床槽２０における循環量が、循環なし、３Ｑ、６Ｑ、及び１２Ｑと増加するのに伴って、１．５ｃｍ、２．５ｃｍ、２．２ｃｍ、及び２．５ｃｍと、２ｃｍ以上まで増加していることが分かる。このことから、水処理装置１は、槽内循環兼移送ポンプ２４により繊維揺動ろ床槽２０内の循環量を、少なくとも通常の３倍から１２倍となる３Ｑから１２Ｑへと増加させることにより、嫌気性処理を効率的に行うことができると言える。
【００３６】
図９は、実験で得られた各種表面積の紐状濾材を用いたときの、嫌気槽内循環量１２Ｑでの紐状濾材の単位表面積に対する透視度を示すグラフである。
本グラフを得るための条件は、次の通りである。水処理部材２２が備える紐状濾材の材質が、ポリエチレン、ビニロン、炭素繊維であり、それぞれ表面積をもつ。固液分離貯留槽１０、及び繊維揺動ろ床槽２０の容積を、それぞれ１６７Ｌ、及び３２５Ｌとする。また、汚水原水のＢＯＤ値、及びＳＳ値を、それぞれ２００、及び１５０となるように調節する。また、固液分離貯留槽１０に流入させる汚水原水の１日当たりの量を、３２５Ｌとし、これを２４時間で分割して時一定量を流入させる。繊維揺動ろ床槽２０内での水理学的滞留時間は１．０日となり、繊維揺動ろ床槽２０内で汚水を１２Ｑで循環させ、繊維揺動ろ床槽２０から排出される処理水の透視度を計測する。
【００３７】
本グラフでは透視度結果から流入時と排出時の差を求め透視度改善幅として表している。透視度改善幅は、紐状濾材の単位面積が、２５ｍ２／ｍ３、５５ｍ２／ｍ３、及び１０８ｍ２／ｍ３と増加するのに伴って、２．９ｃｍ、２．５ｃｍ、及び４．５ｃｍと増加していることが分かる。このことから、水処理装置１は、繊維揺動ろ床槽２０内の循環量を１２Ｑとし、紐状濾材の表面積を大きくすることにより、嫌気性処理を効率的に行うことができると言える。
【００３８】
図１０は、実験で得られた炭素繊維で形成された紐状濾材を用いたときの、嫌気槽内循環での槽内流速に対するＴＯＣ除去率を示すグラフである。
本グラフを得るための条件は、以下の通りである。水処理材２２が備える紐状濾材の材質が、炭素繊維である。固液分離貯留槽１０、及び繊維揺動ろ床槽２０の容積を、それぞれ１６７Ｌ、及び３２５Ｌとする。また、汚水原水のＢＯＤ値、及びＳＳ値を、それぞれ２００、及び１５０となるように調節する。また、固液分離貯留槽１０に流入させる汚水原水の１日当たりの量は、条件により３２５Ｌと５５２Ｌとし、これを２４時間で分割して時一定量を流入させる。繊維揺動ろ床槽２０内での水理学的滞留時間はそれぞれ１．０日と０．６日となり、繊維揺動ろ床槽２０内で汚水を各条件で循環させ、繊維揺動ろ床槽２０から排出される処理水のＴＯＣ除去率を計測する。グラフでは循環により発生する槽内の流れを槽内循環速度として表示した。炭素繊維は水処理用に用いられるものであり、空中又は水中において一定の形状を保持できる硬さを有した支持体が、周囲に巻き付けられた炭素繊維を支持する。支持体の形状は特に限定するものではなく、汚泥が保持された状態での炭素繊維を構造体として最低限支えることができればよく、周囲に炭素繊維を巻きつけられるものであればよい。
【００３９】
本グラフの結果から、ＴＯＣ除去率は、水理学的滞留時間１．０日において繊維揺動ろ床槽２０内での槽内循環速度が０ｍ／日、３．５ｍ／日、７．０ｍ／日、１４．０ｍ／日と増加するのに伴って、１７．１％、３９．９％、４４．２％、５６．８％と増加していることが分かる。また水理学的滞留時間０．６日においても、繊維揺動ろ床槽２０内での槽内循環速度が５．９ｍ／日、１１．９ｍ／日において５８．７％、５９．８％となった。このことから、水処理装置１は、槽内循環兼移送ポンプ２４により繊維揺動ろ床槽２０内での槽内循環速度を、少なくとも３．５ｍ／日以上、より望ましくは５．９ｍ／日以上とすることで、嫌気性処理を効率的に行うことができると言える。また水理学的滞留時間を０．６日とした場合であっても嫌気内循環の実施により大きなＴＯＣ除去率が得られ、処理槽の小型化を見込むことができる。炭素繊維は比表面積が大きく、限られた容積内で表面積を確保しやすい材質であり、また実験では、水流や水質の変動などによる槽内の変化が他素材より小さく、酸化還元電位（ＯＲＰ）の変動が抑えられた。
【符号の説明】
【００４０】
１ 水処理装置
１０ 固液分離貯留槽
２０ 繊維揺動ろ床槽
２２ 水処理部材
２４ 槽内循環兼移送ポンプ
２６ 汚泥移送ポンプ
３０ ばっ気処理槽
３２ 接触材
３４ 散気装置
３６ 生物ろ過部
３８ 逆洗用散気装置
４０ 生物ろ過槽
４２ 生物ろ過部
４４ 逆洗用散気装置
５０ 処理水槽
６０ 消毒槽
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
生活雑排水を処理する水処理装置は広く普及しているが、設置場所の制限や、製造、施工コストの削減のため小型化が望まれている。小型化のためには、前処理部分である汚泥貯留部を小型化することが必要であり、そのためには貯留する汚泥を減容させることが求められている。
例えば、特許文献１には、嫌気ろ床槽にて分離された汚泥を消化する第２の処理経路に、好気消化部及び沈殿槽を備え、沈殿槽にて沈殿分離作用により固液分離された汚泥を、移送ポンプによって引き抜き好気消化部へと循環させるように構成される水処理装置が開示されている。
また例えば、特許文献２には、発泡樹脂製の凹凸部を有する小片から成る濾材を充填して形成した生物濾過槽を内部に備えた少なくとも２基の嫌気性生物濾過槽と、前段の嫌気性生物濾過槽で濾過処理をした汚水を後段の嫌気性生物濾過槽へ移送する流通路と、最後段の嫌気性生物濾過槽で濾過処理をした処理水の一部を前段の嫌気性生物濾過槽の濾過処理前の汚水内へ戻す循環水路とから構成した汚水の浄化装置が開示されている。
また例えば、特許文献３には、槽内に物理化学的に窒素を除去する窒素除去槽と、槽内液を汲み上げる揚水ポンプと、揚水ポンプに接続されてなるもので、汲み上げた液の一部を槽外へ移送するとともに、余剰液を窒素除去槽へ戻す流量調整装置とを設け、窒素除去槽から出た液は槽内を循環させる構造の嫌気処理槽と、また上記嫌気処理槽を嫌気処理槽第一室として浄化槽に組み込んで、上流から、上記嫌気処理槽第一室、その後流に順に配される嫌気処理槽第二室、好気処理槽、処理水槽及び消毒槽を備える汚水浄化槽とが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１０５６８１号公報
【特許文献２】特開平９−１５５３８３号公報
【特許文献３】特許第４１１９９９８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に記載されるものでは、汚泥貯留部において汚泥を減容させるために、エア散気をおこなって好気雰囲気化し、好気性微生物の働きにより分解するものであり、多量のエアを消費する。このため大型のブロワーが必要となり消費電力が大きくなるという問題がある。
また特許文献２では汚泥の発生量が極めて少ない嫌気性微生物の働きによる嫌気性処理のみでの汚水の浄化をおこなうものであるが、低消費電力で汚泥の減容が見込める一方、汚水の処理速度が遅く、大型の処理槽が必要となり、小型化には適していないという問題がある。
また特許文献３では脱窒手段として窒素除去槽で電気分解をおこなうものに対して、反応の効率化を図るために窒素除去槽に攪拌装置を設けてもよいと記述されているが、攪拌は脱窒の促進を目的としており、これにより水処理装置全体の小型化を図れるものではない。
そこで、本発明は、嫌気性処理槽における嫌気性処理を効率的に行う水処理装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る水処理装置は、嫌気性処理槽と、鉛直方向に長い形状を有し、前記嫌気性処理槽内に固定された支持体と、前記支持体に一部が固定され、鉛直方向に複数配列された紐状濾材と、前記嫌気性処理槽内で、鉛直上方に汚水を循環させる汚水循環部とを有し、前記汚水循環部は、当該水処理装置が１日に処理する平均汚水量を１Ｑとした場合に、前記嫌気性処理槽内で２Ｑ以上の汚水を循環させる。
【０００６】
好適には、前記汚水循環部は、３．５ｍ／日以上の循環速度で、前記嫌気性処理槽内の汚水を循環させる。
好適には、前記紐状濾材は、ポリプロピレン、ビニロン、ポリエステル、ナイロン、ポリエチレン、又はアクリルにより形成されており、前記紐状濾材の比表面積が、２５ｍ２／ｍ３以上である。
【０００７】
好適には、前記紐状濾材は炭素繊維により形成されてなる。
好適には、前記嫌気性処理槽の底部に沈殿した汚泥を、汚泥貯留部に移送する汚泥移送部をさらに有し、前記汚水循環部は、エアーポンプを利用した液体移送ポンプにより汚水を循環させる。
【０００８】
好適には、前記汚水循環部は、当該水処理装置が１日に処理する平均汚水量を１Ｑとした場合に、前記嫌気性処理槽内で３Ｑ以上２０Ｑ以下の汚水を循環させる。
【０００９】
好適には、前記汚水循環部は、５．９ｍ／日以上の循環速度で、前記嫌気性処理槽内の汚水を循環させる。
好適には、前記紐状濾材の比表面積が、５５ｍ２／ｍ３以上である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、嫌気性処理槽における嫌気性処理を効率的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】水処理装置１の全体構成を例示する図である。
【図２】ビニロンで形成された紐状濾材を用いたときの、嫌気槽内循環量に対するＢＯＤ除去率を示すグラフである。
【図３】各種表面積の紐状濾材を用いたときの、嫌気槽内循環量１２Ｑでの紐状濾材の単位表面積に対するＢＯＤ除去率を示すグラフである。
【図４】ビニロンで形成された紐状濾材を用いたときの、嫌気槽内循環量に対するＴＯＣ除去率を示すグラフである。
【図５】各種表面積の紐状濾材を用いたときの、嫌気槽内循環量１２Ｑでの紐状濾材の単位表面積に対するＴＯＣ除去率を示すグラフである。
【図６】ビニロンで形成された紐状濾材を用いたときの、嫌気槽内循環量に対するＳＳ除去率を示すグラフである。
【図７】各種表面積の紐状濾材を用いたときの、嫌気槽内循環量１２Ｑでの紐状濾材の単位表面積に対するＳＳ除去率を示すグラフである。
【図８】ビニロンで形成された紐状濾材を用いたときの、嫌気槽内循環量に対する透視度改善幅を示すグラフである。
【図９】各種表面積の紐状濾材を用いたときの、嫌気槽内循環量１２Ｑでの紐状濾材の単位表面積に対する透視度改善幅を示すグラフである。
【図１０】炭素繊維で形成された紐状濾材を用いたときの、嫌気槽内循環速度に対するＴＯＣ除去率を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１２】
以下、水処理装置１の実施例について説明する。
【００１３】
図１は、水処理装置１の全体構成を例示する図である。
図１に例示するように、水処理装置１は、固液分離貯留槽１０と、嫌気性ろ床槽の役目をもつ繊維揺動ろ床槽２０と、ばっ気処理槽３０と、生物ろ過槽４０と、処理水槽５０と、消毒槽６０とを有する。
【００１４】
固液分離貯留槽１０は、生活雑排水又はし尿などの汚水がまず最初に流入される場所である。流入した汚水は、固液分離貯留槽１０において汚濁物質を沈澱させられる。沈澱した汚濁物質（汚泥）は、嫌気性の微生物により、分解・浄化される。そして、汚濁物質を沈澱させた汚水の上澄みが、繊維揺動ろ床槽２０へ移送される。
【００１５】
繊維揺動ろ床槽２０は、水処理部材２２を設けられている。繊維揺動ろ床槽２０に流入した汚水は、繊維揺動ろ床槽２０において、下から上へと流れ、途中にある水処理部材２２に、この汚水中に含まれる汚濁物質を付着させる。水処理部材２２は、表面に形成された嫌気性の微生物膜により、付着した汚濁物質を分解・浄化する。そして、汚濁物質を分解・浄化された汚水は、槽内循環兼移送ポンプ（汚水循環部）２４により、一部を繊維揺動ろ床槽２０に循環させられ、もう一部をばっき処理槽３０へと移送させられる。このとき、槽内循環兼移送ポンプ２４が汚水の一部を繊維揺動ろ床槽２０に循環させる汚水量は、特に限定するものではないが、槽内循環兼移送ポンプ２４は、日平均汚水量を１Ｑとした場合に繊維揺動ろ床槽２０内の２Ｑ以上の汚水を循環させる、又は３．５ｍ／日以上の循環速度で繊維揺動ろ床槽２０内の汚水を循環させる。より好ましくは、槽内循環兼移送ポンプ２４は、日平均汚水量を１Ｑとした場合に繊維揺動ろ床槽２０内の３Ｑ〜２０Ｑの汚水を循環させる。また、水処理部材２２に付着せず、繊維揺動ろ床槽２０の底部に溜まった汚濁物質（汚泥）は、汚泥移送ポンプ（汚泥移送部）２６により吸い上げられて、固液分離貯留槽１０へと移送される。なお、槽内循環兼移送ポンプ２４及び汚泥移送ポンプ２６は、例えば、エアリフトポンプなどであればよく、表面積の大きな水処理部材２２が水質の変動を安定化させ溶存酸素の上昇などによる嫌気性雰囲気の悪化を防ぐ。
【００１６】
水処理部材２２は、繊維揺動ろ床槽２０（嫌気性処理槽）内で紐状濾材を支持体により上下に支持したもの、あるいは繊維揺動ろ床槽２０（嫌気性処理槽）内に固定された支持体に、紐状濾材を巻き付けたものである。支持体は、空中又は水中において一定の形態を保持できる硬さを有し、周囲に巻き付けられた紐状濾材を支持する。なお、支持体の形状は、特に限定するものではなく、汚泥が保持された状態の紐状濾材を構造体として最低限支えることができればよく、周囲に紐状濾材を巻きつけられるものであればよい。例えば、支持体は、略円柱型、略円錐型、略球型、略多角柱型、略錐体型などに形成されればよい。また、支持体は、水処理装置１内の水流に耐え、耐腐食性のある素材で形成されることが好ましく、さらに支持体の交換又はメンテナンス等を考慮し、軽量である素材で形成されることがより好ましい。例えば、支持体は、塩化ビニルなどの素材で形成されるとよい。紐状濾材は、紐状又は帯状の可撓性部材に、複数の繊維部材を設けたものである。このとき、紐状濾材は、他の支持体に巻き付けられた紐状濾材と互いに触れ合い、メッシュ構造を形成する。繊維部材を可撓性部材に設ける手段は、特に限定するものではない。例えば、繊維部材は、接着又は溶着などにより可撓性部材に接合されてもよいし、又は可撓性部材と繊維部材とが一体的に形成されてもよい。このとき、可撓性部材と繊維部材とにより形成される紐状濾材の表面積は、特に限定するものではないが、２５ｍ２／ｍ３以上であることが好ましく、より好ましくは５５ｍ２／ｍ３以上であればよい。また、繊維部材を可撓性部材に固定したときの、繊維部材の可撓性部材の軸線方向に対する傾きは、特に限定するものではない。また、可撓性部材及び繊維部材の素材は、特に限定するものではないが、例えば、ポリプロピレン、ビニロン、ポリエステル、ナイロン、ポリエチレン、アクリル、又は炭素繊維などであればよい。なかでも、炭素繊維は、限られた容積の中で大きな表面積を得ることができ、耐久性に優れ、軽量であり、かつ生物親和性にも優れるので好適である。
【００１７】
ばっき処理槽３０は、２槽に分割され、一方には、接触材３２と、この接触材３２に空気の気泡を絶えず放出する散気装置３４とが設けられ、もう一方には、生物ろ過部３６と、生物ろ過部３６に空気の気泡を定期的に放出する逆洗用散気装置３８とが設けられている。接触材３２の表面には、好気性の微生物膜が形成されている。汚水に含まれる汚濁物質は、この微生物膜による接触酸化作用により分解・浄化される。さらに、生物ろ過部３６が、汚水中に浮遊する固形物を物理的にろ過・捕捉するとともに表面に形成された微生物膜により、残存する汚濁物質を分解・浄化する。そして、汚濁物質を分解・浄化された汚水は生物ろ過槽４０へ移送される。通常、逆洗用散気装置３８は空気を放出しておらず、１日に１回〜数回の頻度で自動逆洗（空気の放出）が行われ、生物ろ過部３６が捕捉した固形物により完全に閉塞してしまうことを防止している。このとき、捕捉された固形物や剥離した生物膜は、逆洗水として固液分離貯留槽１０へ移送される。
【００１８】
生物ろ過槽４０は、生物ろ過部４２と、生物ろ過部４２に空気の気泡を定期的に放出する逆洗用散気装置４４とが設けられている。ここで、さらに、生物ろ過部４２が、汚水中に浮遊する固形物を物理的にろ過・捕捉するとともに表面に形成された微生物膜により、残存する汚濁物質を分解・浄化する。そして、汚濁物質を分解・浄化された汚水は、処理水槽５０へ移送される。また、逆洗用散気装置４４が、１日に１回〜数回の頻度で生物ろ過部４２の自動逆洗を行う。このとき、捕捉された固形物や剥離した生物膜は、逆洗水として固液分離槽１０へ移送される。
【００１９】
処理水槽５０は、処理水を一時的に貯留し、同時に、残存する汚濁物質を沈殿させる。そして、汚濁物質を沈殿させた処理水は、消毒槽６０へ移送される。
【００２０】
消毒槽６０は、分解・浄化された汚水を最終的に消毒し、川などに放流する。
【００２１】
以上説明したような構成により、水処理装置１は、繊維揺動ろ床槽２０内にて、槽内循環兼移送ポンプ２４により、汚水を循環させることで、水処理部材２２に付着し、生物膜を形成している微生物と、汚濁物質との接触頻度を高め、繊維揺動ろ床槽２０における嫌気性処理を効率的に行い、結果として処理水質の向上が期待できる。
以下、水処理装置１の繊維揺動ろ床槽２０内における循環量に対する汚水の浄化度を、ＢＯＤ除去率、ＳＳ除去率、ＴＯＣ除去率、及び透視度という指標を用いて示す。
【００２２】
図２は、実験で得られたビニロンで形成された紐状濾材を用いたときの、嫌気槽内循環量に対するＢＯＤ除去率を示すグラフである。
本グラフを得るための条件は、次の通りである。水処理部材２２が備える紐状濾材の材質が、ビニロンである。固液分離貯留槽１０、及び繊維揺動ろ床槽２０の容積を、それぞれ１６７Ｌ、及び３２５Ｌとする。また、汚水原水のＢＯＤ値、及びＳＳ値を、それぞれ２００、及び１５０となるように調節する。また、固液分離貯留槽１０に流入させる汚水原水の１日当たりの量を、３２５Ｌとし、これを２４時間で分割して時一定量を流入させる。繊維揺動ろ床槽２０内での水理学的滞留時間は１．０日となり、繊維揺動ろ床槽２０内で汚水を各条件で循環させ、繊維揺動ろ床槽２０から排出される処理水のＢＯＤ除去率を計測する。ここでの除去率は流入水のＢＯＤ濃度から処理水のＢＯＤ濃度まで減少した割合の平均値を示している。なお、ＢＯＤとは、試料を一定の条件下に置いたときに、水中の微生物により消費される酸素の量を表わす数値である。
【００２３】
本グラフの結果から、ＢＯＤ除去率は、繊維揺動ろ床槽２０における循環量が、循環なし、３Ｑ、６Ｑ、１２Ｑ、及び２０Ｑと増加するのに伴って、３４．４％、４３．４％、４８．５％、６８．５％、及び８２．０％と増加していることが分かる。このことから、水処理装置１は、槽内循環兼移送ポンプ２４により繊維揺動ろ床槽２０内の循環量を、少なくとも通常の３倍から１２倍となる３Ｑから１２Ｑへと増加させることにより、嫌気性処理を効率的に行うことができると言える。
【００２４】
図３は、実験で得られた各種表面積の紐状濾材を用いたときの、嫌気槽内循環量１２Ｑでの紐状濾材の単位容積あたりの表面積に対するＢＯＤ除去率を示すグラフである。
本グラフを得るための条件は、次の通りである。水処理部材２２が備える紐状濾材の材質が、ポリエチレン、ビニロン、炭素繊維であり、それぞれ槽内での表面積をもつ。固液分離貯留槽１０、及び繊維揺動ろ床槽２０の容積を、それぞれ１６７Ｌ、及び３２５Ｌとする。また、汚水原水のＢＯＤ値、及びＳＳ値を、一般家庭排水での汚水濃度を想定して、それぞれ２００、及び１５０となるように調節する。また、固液分離貯留槽１０に流入させる汚水原水の１日当たりの量を、３２５Ｌとし、これを２４時間で分割して時間あたり一定量を流入させる。繊維揺動ろ床槽２０内での水理学的滞留時間は１．０日となり、繊維揺動ろ床槽２０内で汚水を１２Ｑで循環させ、繊維揺動ろ床槽２０から排出される処理水のＢＯＤ除去率を計測する。
【００２５】
本グラフの結果から、ＢＯＤ除去率は、紐状濾材の単位面積が、２５ｍ２／ｍ３、５５ｍ２／ｍ３、及び１０８ｍ２／ｍ３において、それぞれ５１．１％、６８．５％、及び７３．０％となっており、大きな単位表面積をもつ紐状濾材で高いBOD除去率が得られた。単位容積当たりの濾材表面積が大きな紐状濾材は、同時に付着する生物膜量が多く、生物膜接触面積が大きいとも言え、浄化が進んだものと考えられる。このことから、水処理装置１は、繊維揺動ろ床槽２０内の循環量を１２Ｑとし、紐状濾材の表面積を大きくすることにより、嫌気性処理を効率的に行うことができると言える。
【００２６】
図４は、実験で得られたビニロンで形成された紐状濾材を用いたときの、嫌気槽内循環量に対するＴＯＣ除去率を示すグラフである。
本グラフを得るための条件は、次の通りである。水処理部材２２が備える紐状濾材の材質が、ビニロンである。固液分離貯留槽１０、及び繊維揺動ろ床槽２０の容積を、それぞれ１６７Ｌ、及び３２５Ｌとする。また、汚水原水のＢＯＤ値、及びＳＳ値を、それぞれ２００、及び１５０となるように調節する。また、固液分離貯留槽１０に流入させる汚水原水の１日当たりの量を、３２５Ｌとし、これを２４時間で分割して時一定量を流入させる。繊維揺動ろ床槽２０内での水理学的滞留時間は１．０日となり、繊維揺動ろ床槽２０内で汚水を各条件で循環させ、繊維揺動ろ床槽２０から排出される処理水のＴＯＣ除去率を計測する。なお、ＴＯＣとは、Total Organic Carbon(全有機炭素)の略で、水中に含まれる有機物の量を示す。
【００２７】
本グラフの結果から、ＴＯＣ除去率は、繊維揺動ろ床槽２０における循環量が、循環なし、３Ｑ、６Ｑ、及び１２Ｑと増加するのに伴って、１０．１％、３４．２％、３１．８％、及び４８．８％と増加していることが分かる。このことから、水処理装置１は、槽内循環兼移送ポンプ２４により繊維揺動ろ床槽２０内の循環量を、少なくとも通常の３倍から１２倍となる３Ｑから１２Ｑへと増加させることにより、嫌気性処理を効率的に行うことができると言える。
【００２８】
図５は、実験で得られた各種表面積の紐状濾材を用いたときの、嫌気槽内循環量１２Ｑでの紐状濾材の単位容積あたりの表面積に対するＴＯＣ除去率を示すグラフである。
本グラフを得るための条件は、次の通りである。水処理部材２２が備える紐状濾材の材質が、ポリエチレン、ビニロン、炭素繊維であり、それぞれ表面積をもつ。固液分離貯留槽１０、及び繊維揺動ろ床槽２０の容積を、それぞれ１６７Ｌ、及び３２５Ｌとする。また、汚水原水のＢＯＤ値、及びＳＳ値を、それぞれ２００、及び１５０となるように調節する。また、固液分離貯留槽１０に流入させる汚水原水の１日当たりの量を、３２５Ｌとし、これを２４時間で分割して時一定量を流入させる。繊維揺動ろ床槽２０内での水理学的滞留時間は１．０日となり、繊維揺動ろ床槽２０内で汚水を１２Ｑで循環させ、繊維揺動ろ床槽２０から排出される処理水のＴＯＣ除去率を計測する。
【００２９】
本グラフの結果から、ＴＯＣ除去率は、紐状濾材の単位面積が、２５ｍ２／ｍ３、５５ｍ２／ｍ３、及び１０８ｍ２／ｍ３と増加するのに伴って、４１．９％、４８．８％、及び５６．８％と増加していることが分かる。このことから、水処理装置１は、繊維揺動ろ床槽２０内の循環量を１２Ｑとし、紐状濾材の表面積を大きくすることにより、嫌気性処理を効率的に行うことができると言える。
【００３０】
図６は、実験で得られたビニロンで形成された紐状濾材を用いたときの、嫌気槽内循環量に対するＳＳ除去率を示すグラフである。
本グラフを得るための条件は、次の通りである。水処理部材２２が備える紐状濾材の材質が、ビニロンである。固液分離貯留槽１０、及び繊維揺動ろ床槽２０の容積を、それぞれ１６７Ｌ、及び３２５Ｌとする。また、汚水原水のＢＯＤ値、及びＳＳ値を、それぞれ２００、及び１５０となるように調節する。また、固液分離貯留槽１０に流入させる汚水原水の１日当たりの量を、３２５Ｌとし、これを２４時間で分割して時一定量を流入させる。繊維揺動ろ床槽２０内での水理学的滞留時間は１．０日となり、繊維揺動ろ床槽２０内で汚水を各条件で循環させ、繊維揺動ろ床槽２０から排出される処理水のＳＳ除去率を計測する。なお、ＳＳとは、ろ過により水中から集められた汚濁物質の重さを表わす数値である。
【００３１】
本グラフの結果から、ＳＳ除去率は、繊維揺動ろ床槽２０における循環量が、循環なし、３Ｑ、６Ｑ、及び１２Ｑにおいて、それぞれ６６．５％、８６．７％、８５．３％、及び８４．７％となっており、嫌気内循環を３Qでおこなうことで８０％以上に増加し、さらに循環量を増やしても大きく悪化しないことが分かる。このことから、水処理装置１は、槽内循環兼移送ポンプ２４により繊維揺動ろ床槽２０内の循環量を、少なくとも通常の３倍から１２倍となる３Ｑから１２Ｑへと増加させることにより、嫌気性処理を効率的に行うことができると言える。
【００３２】
図７は、実験で得られた各種表面積の紐状濾材を用いたときの、嫌気槽内循環量１２Ｑでの紐状濾材の単位表面積に対するＳＳ除去率を示すグラフである。
本グラフを得るための条件は、次の通りである。水処理部材２２が備える紐状濾材の材質が、ポリエチレン、ビニロン、炭素繊維であり、それぞれ表面積をもつ。固液分離貯留槽１０、及び繊維揺動ろ床槽２０の容積を、それぞれ１６７Ｌ、及び３２５Ｌとする。また、汚水原水のＢＯＤ値、及びＳＳ値を、それぞれ２００、及び１５０となるように調節する。また、固液分離貯留槽１０に流入させる汚水原水の１日当たりの量を、３２５Ｌとし、これを２４時間で分割して時一定量を流入させる。繊維揺動ろ床槽２０内での水理学的滞留時間は１．０日となり、繊維揺動ろ床槽２０内で汚水を１２Ｑで循環させ、繊維揺動ろ床槽２０から排出される処理水のＳＳ除去率を計測する。
【００３３】
本グラフの結果から、ＳＳ除去率は、紐状濾材の単位面積が、２５ｍ２／ｍ３、５５ｍ２／ｍ３、及び１０８ｍ２／ｍ３において、それぞれ８３．３％、８４．７％、及び８５．３％となっており、大きな単位表面積をもつ紐状ろ材で高いSS除去率が得られた。このことから、水処理装置１は、繊維揺動ろ床槽２０内の循環量を１２Ｑとし、紐状濾材の表面積を大きくすることにより、嫌気性処理を効率的に行うことができると言える。
【００３４】
図８は、実験で得られたビニロンで形成された紐状濾材を用いたときの、嫌気槽内循環量に対する透視度改善幅を示すグラフである。
本グラフを得るための条件は、次の通りである。水処理部材２２が備える紐状濾材の材質が、ビニロンである。固液分離貯留槽１０、及び繊維揺動ろ床槽２０の容積を、それぞれ１６７Ｌ、及び３２５Ｌとする。また、汚水原水のＢＯＤ値、及びＳＳ値を、それぞれ２００、及び１５０となるように調節する。また、固液分離貯留槽１０に流入させる汚水原水の１日当たりの量を、３２５Ｌとし、これを２４時間で分割して時一定量を流入させる。繊維揺動ろ床槽２０内での水理学的滞留時間は１．０日となり、繊維揺動ろ床槽２０内で汚水を各条件で循環させ、繊維揺動ろ床槽２０から排出される処理水の透視度を計測する。なお、透視度とは、試料の清濁を表わす数値である。
【００３５】
本グラフでは透視度結果から流入時と排出時の差を求め透視度改善幅として表している。透視度改善幅は、繊維揺動ろ床槽２０における循環量が、循環なし、３Ｑ、６Ｑ、及び１２Ｑと増加するのに伴って、１．５ｃｍ、２．５ｃｍ、２．２ｃｍ、及び２．５ｃｍと、２ｃｍ以上まで増加していることが分かる。このことから、水処理装置１は、槽内循環兼移送ポンプ２４により繊維揺動ろ床槽２０内の循環量を、少なくとも通常の３倍から１２倍となる３Ｑから１２Ｑへと増加させることにより、嫌気性処理を効率的に行うことができると言える。
【００３６】
図９は、実験で得られた各種表面積の紐状濾材を用いたときの、嫌気槽内循環量１２Ｑでの紐状濾材の単位表面積に対する透視度を示すグラフである。
本グラフを得るための条件は、次の通りである。水処理部材２２が備える紐状濾材の材質が、ポリエチレン、ビニロン、炭素繊維であり、それぞれ表面積をもつ。固液分離貯留槽１０、及び繊維揺動ろ床槽２０の容積を、それぞれ１６７Ｌ、及び３２５Ｌとする。また、汚水原水のＢＯＤ値、及びＳＳ値を、それぞれ２００、及び１５０となるように調節する。また、固液分離貯留槽１０に流入させる汚水原水の１日当たりの量を、３２５Ｌとし、これを２４時間で分割して時一定量を流入させる。繊維揺動ろ床槽２０内での水理学的滞留時間は１．０日となり、繊維揺動ろ床槽２０内で汚水を１２Ｑで循環させ、繊維揺動ろ床槽２０から排出される処理水の透視度を計測する。
【００３７】
本グラフでは透視度結果から流入時と排出時の差を求め透視度改善幅として表している。透視度改善幅は、紐状濾材の単位面積が、２５ｍ２／ｍ３、５５ｍ２／ｍ３、及び１０８ｍ２／ｍ３と増加するのに伴って、２．９ｃｍ、２．５ｃｍ、及び４．５ｃｍと増加していることが分かる。このことから、水処理装置１は、繊維揺動ろ床槽２０内の循環量を１２Ｑとし、紐状濾材の表面積を大きくすることにより、嫌気性処理を効率的に行うことができると言える。
【００３８】
図１０は、実験で得られた炭素繊維で形成された紐状濾材を用いたときの、嫌気槽内循環での槽内流速に対するＴＯＣ除去率を示すグラフである。
本グラフを得るための条件は、以下の通りである。水処理材２２が備える紐状濾材の材質が、炭素繊維である。固液分離貯留槽１０、及び繊維揺動ろ床槽２０の容積を、それぞれ１６７Ｌ、及び３２５Ｌとする。また、汚水原水のＢＯＤ値、及びＳＳ値を、それぞれ２００、及び１５０となるように調節する。また、固液分離貯留槽１０に流入させる汚水原水の１日当たりの量は、条件により３２５Ｌと５５２Ｌとし、これを２４時間で分割して時一定量を流入させる。繊維揺動ろ床槽２０内での水理学的滞留時間はそれぞれ１．０日と０．６日となり、繊維揺動ろ床槽２０内で汚水を各条件で循環させ、繊維揺動ろ床槽２０から排出される処理水のＴＯＣ除去率を計測する。グラフでは循環により発生する槽内の流れを槽内循環速度として表示した。炭素繊維は水処理用に用いられるものであり、空中又は水中において一定の形状を保持できる硬さを有した支持体が、周囲に巻き付けられた炭素繊維を支持する。支持体の形状は特に限定するものではなく、汚泥が保持された状態での炭素繊維を構造体として最低限支えることができればよく、周囲に炭素繊維を巻きつけられるものであればよい。
【００３９】
本グラフの結果から、ＴＯＣ除去率は、水理学的滞留時間１．０日において繊維揺動ろ床槽２０内での槽内循環速度が０ｍ／日、３．５ｍ／日、７．０ｍ／日、１４．０ｍ／日と増加するのに伴って、１７．１％、３９．９％、４４．２％、５６．８％と増加していることが分かる。また水理学的滞留時間０．６日においても、繊維揺動ろ床槽２０内での槽内循環速度が５．９ｍ／日、１１．９ｍ／日において５８．７％、５９．８％となった。このことから、水処理装置１は、槽内循環兼移送ポンプ２４により繊維揺動ろ床槽２０内での槽内循環速度を、少なくとも３．５ｍ／日以上、より望ましくは５．９ｍ／日以上とすることで、嫌気性処理を効率的に行うことができると言える。また水理学的滞留時間を０．６日とした場合であっても嫌気内循環の実施により大きなＴＯＣ除去率が得られ、処理槽の小型化を見込むことができる。炭素繊維は比表面積が大きく、限られた容積内で表面積を確保しやすい材質であり、また実験では、水流や水質の変動などによる槽内の変化が他素材より小さく、酸化還元電位（ＯＲＰ）の変動が抑えられた。
【符号の説明】
【００４０】
１ 水処理装置
１０ 固液分離貯留槽
２０ 繊維揺動ろ床槽
２２ 水処理部材
２４ 槽内循環兼移送ポンプ
２６ 汚泥移送ポンプ
３０ ばっ気処理槽
３２ 接触材
３４ 散気装置
３６ 生物ろ過部
３８ 逆洗用散気装置
４０ 生物ろ過槽
４２ 生物ろ過部
４４ 逆洗用散気装置
５０ 処理水槽
６０ 消毒槽
【特許請求の範囲】
【請求項１】
嫌気性処理槽と、
鉛直方向に長い形状を有し、前記嫌気性処理槽内に固定された支持体と、
前記支持体に一部が固定され、鉛直方向に複数配列された紐状濾材と、
前記嫌気性処理槽内で、鉛直上方に汚水を循環させる汚水循環部と
を有し、
前記汚水循環部は、当該水処理装置が１日に処理する平均汚水量を１Ｑとした場合に、前記嫌気性処理槽内で２Ｑ以上の汚水を循環させる
水処理装置。
【請求項２】
前記汚水循環部は、３．５ｍ／日以上の循環速度で、前記嫌気性処理槽内の汚水を循環させる
請求項１に記載の水処理装置。
【請求項３】
前記紐状濾材は、ポリプロピレン、ビニロン、ポリエステル、ナイロン、ポリエチレン、又はアクリルにより形成されており、
前記紐状濾材の比表面積が、２５ｍ２／ｍ３以上である
請求項１に記載の水処理装置。
【請求項４】
前記紐状濾材は炭素繊維により形成されてなる
請求項１に記載の水処理装置。
【請求項５】
前記嫌気性処理槽の底部に沈殿した汚泥を、汚泥貯留部に移送する汚泥移送部
をさらに有し、
前記汚水循環部は、エアーポンプを利用した液体移送ポンプにより汚水を循環させる
請求項１に記載の水処理装置。
【請求項６】
前記汚水循環部は、当該水処理装置が１日に処理する平均汚水量を１Ｑとした場合に、前記嫌気性処理槽内で３Ｑ以上２０Ｑ以下の汚水を循環させる
請求項１に記載の水処理装置。
【請求項７】
前記汚水循環部は、５．９ｍ／日以上の循環速度で、前記嫌気性処理槽内の汚水を循環させる
請求項２に記載の水処理装置。
【請求項８】
前記紐状濾材の比表面積が、５５ｍ２／ｍ３以上である
請求項３に記載の水処理装置。
【請求項１】
嫌気性処理槽と、
鉛直方向に長い形状を有し、前記嫌気性処理槽内に固定された支持体と、
前記支持体に一部が固定され、鉛直方向に複数配列された紐状濾材と、
前記嫌気性処理槽内で、鉛直上方に汚水を循環させる汚水循環部と
を有し、
前記汚水循環部は、当該水処理装置が１日に処理する平均汚水量を１Ｑとした場合に、前記嫌気性処理槽内で２Ｑ以上の汚水を循環させる
水処理装置。
【請求項２】
前記汚水循環部は、３．５ｍ／日以上の循環速度で、前記嫌気性処理槽内の汚水を循環させる
請求項１に記載の水処理装置。
【請求項３】
前記紐状濾材は、ポリプロピレン、ビニロン、ポリエステル、ナイロン、ポリエチレン、又はアクリルにより形成されており、
前記紐状濾材の比表面積が、２５ｍ２／ｍ３以上である
請求項１に記載の水処理装置。
【請求項４】
前記紐状濾材は炭素繊維により形成されてなる
請求項１に記載の水処理装置。
【請求項５】
前記嫌気性処理槽の底部に沈殿した汚泥を、汚泥貯留部に移送する汚泥移送部
をさらに有し、
前記汚水循環部は、エアーポンプを利用した液体移送ポンプにより汚水を循環させる
請求項１に記載の水処理装置。
【請求項６】
前記汚水循環部は、当該水処理装置が１日に処理する平均汚水量を１Ｑとした場合に、前記嫌気性処理槽内で３Ｑ以上２０Ｑ以下の汚水を循環させる
請求項１に記載の水処理装置。
【請求項７】
前記汚水循環部は、５．９ｍ／日以上の循環速度で、前記嫌気性処理槽内の汚水を循環させる
請求項２に記載の水処理装置。
【請求項８】
前記紐状濾材の比表面積が、５５ｍ２／ｍ３以上である
請求項３に記載の水処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−９１１１５（Ｐ２０１２−９１１１５Ａ）
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４０７００（Ｐ２０１０−２４０７００）
【出願日】平成２２年１０月２７日（２０１０．１０．２７）
【出願人】（３９００１０２１６）ニッコー株式会社 (49)
【出願人】（５０３３１０４６４）スプリング・フィールド有限会社 (4)
【出願人】（５０４１６０７８１）国立大学法人金沢大学 (282)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２７日（２０１０．１０．２７）
【出願人】（３９００１０２１６）ニッコー株式会社 (49)
【出願人】（５０３３１０４６４）スプリング・フィールド有限会社 (4)
【出願人】（５０４１６０７８１）国立大学法人金沢大学 (282)
【Ｆターム（参考）】
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