(57)【要約】【課題】  被処理水の好気処理を行なう好気処理領域を備える水処理装置において、好気処理領域における被処理水の硝化反応促進と、被処理水からのスカム浮上促進の両立を図るのに有効な技術を提供する。【解決手段】  本発明に係る水処理装置１００では、流入部１０１ａから流入した原水が浄化処理されつつ流出部１０１ｂへと連続して流れる流通経路から分岐させて好気処理槽１２０を配設し、当流通該経路の夾雑物除去槽１１０において汚泥の固液分離処理がなされた後の汚水の一部は、この好気処理槽１２０において好気処理された後、再び夾雑物除去槽１１０へと返送される構成になっている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理槽本体に収容され被処理水の浄化処理を行なう浄化処理部と、原水が前記処理槽本体の槽外から前記浄化処理部に流入する流入部と、前記浄化処理部において浄化処理された後の水が前記処理槽本体の槽外へ流出する流出部と、
を有する水処理装置であって、
前記浄化処理部は、前記流入部から流入した原水が浄化処理されつつ前記流出部へと連続して流れる流通経路と、前記流通経路において被処理水中の汚泥が固液分離処理される汚泥分離領域と、前記流通経路から分岐して配設される被処理水の好気処理領域と、前記汚泥分離領域において汚泥の固液分離処理がなされた後の汚水の一部を前記流通経路から分岐させて前記好気処理領域に移送する移送機構と、前記好気処理領域にて好気処理した後の水を前記流通経路に返送する返送機構と、を含む構成であり、これにより前記好気処理領域を流れる被処理水の水量が前記流通経路を流れる被処理水の水量に対し独立して設定可能とされることを特徴とする水処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の水処理装置であって、
前記浄化処理部は、被処理水中の夾雑物の除去処理がなされる夾雑物除去領域と、前記夾雑物除去領域にて夾雑物の除去処理がなされた後の水を嫌気処理しつつ被処理水中の汚泥を固液分離処理する嫌気処理領域とを備え、前記夾雑物除去領域によって前記汚泥分離領域が構成され、
前記移送機構は、前記夾雑物除去領域において汚泥の固液分離処理がなされた後の汚水の一部を前記好気処理領域に移送する構成であり、
前記返送機構は、前記好気処理領域にて好気処理した後の水を前記夾雑物除去領域に返送する構成であることを特徴とする水処理装置。
【請求項３】
請求項１に記載の水処理装置であって、
前記浄化処理部は、被処理水中の夾雑物の除去処理がなされる夾雑物除去領域と、前記夾雑物除去領域にて夾雑物の除去処理がなされた後の水を嫌気処理しつつ被処理水中の汚泥を固液分離処理する嫌気処理領域とを備え、前記嫌気処理領域によって前記汚泥分離領域が構成され、
前記移送機構は、前記嫌気処理領域において汚泥の固液分離処理がなされた後の汚水の一部を前記好気処理領域に移送する構成であり、
前記返送機構は、前記好気処理領域にて好気処理した後の水を前記夾雑物除去領域に返送する構成であることを特徴とする水処理装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の水処理装置であって、
前記浄化処理部は、前記流通経路のうち前記嫌気処理領域の下流に、被処理水の好気処理を行なう第２の好気処理領域と、前記第２の好気処理領域で処理された水の固液分離処理を行なう固液分離処理領域と、前記固液分離処理領域で処理された水の消毒処理を行なう消毒処理領域とを順次備える構成であることを特徴とする水処理装置。
【請求項５】
請求項１から４のうちのいずれか１項に記載の水処理装置であって、
前記移送機構は、前記汚泥分離領域において汚泥の固液分離処理がなされた後の前記汚水の一部をポンプ移送によって前記好気処理領域に移送する移送ポンプと、前記汚泥分離領域における浮上性スカムの滞留量に基づいて、前記移送ポンプによる移送水量を調節可能な調節機構と、を備え、
前記調節機構は、前記汚泥分離領域における浮上性スカムの滞留量が規定よりも少ない場合に前記移送ポンプによる移送水量を相対的に減少させる第１の調節モードと、前記汚泥分離領域における浮上性スカムの滞留量が規定よりも多い場合に前記移送ポンプによる移送水量を相対的に増加させる第２の調節モードを含む構成であることを特徴とする水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水処理技術に係り、詳しくは被処理水の浄化処理を行なう浄化処理部を処理槽本体に収容する水処理装置の構築技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一般家庭等から排出される生活排水や、産業廃水等の汚水などの被処理水を処理する種々の技術が提案されている。例えば、下記特許文献１には、被処理水を処理する機構として、好気性生物処理槽、浮上濾過槽、固液分離槽を含む構成の汚水処理装置が開示されている。
ところで、好気性生物処理槽のような好気処理領域を有するこの種の水処理装置においては、当該好気処理領域の所望の処理性能を確保するために、被処理水の流通水量や、被処理水の水理学的滞留時間（「ＨＲＴ」ともいう）が重要な設計要素とされる。具体的には、好気処理領域において被処理水の硝化反応（被処理水中のアンモニアの硝化（酸化））を促進するためには、被処理水の流通水量を相対的に増やすことが必要とされ、またスカムの浮上を促進するためには、被処理水の滞留時間を長くするべく被処理水の流通水量を相対的に減らすことが必要とされる。
しかしながら、下記特許文献１に記載の汚水処理装置のように、互いに直列的に配設された各処理領域において被処理水が連続的に処理される流通経路に好気処理領域が配設される水処理装置にあっては、好気処理領域における被処理水の流通水量を相対的に増やすことと減らすことは相反することとなるため、被処理水の硝化反応促進と、スカムの浮上促進の両立を図るのが難しい。
【特許文献１】特許第３６９９７０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
そこで本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、被処理水の好気処理を行なう好気処理領域を備える水処理装置において、好気処理領域における被処理水の硝化反応促進と、被処理水からのスカム浮上促進の両立を図るのに有効な技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
前記課題を解決するために、本発明が構成される。なお、本発明は、一般家庭等から排出される生活排水をはじめ、厨房排水、産業廃水等の各種の被処理水を処理する水処理装置の構築技術として好適に用いられる。
【０００５】
本発明にかかる水処理装置は、浄化処理部、流入部及び流出部を少なくとも備える。浄化処理部は、処理槽本体に収容され被処理水の浄化処理を行なう機能を有する。この浄化処理部は、１または複数の処理部分を適宜組み合わせることによって構成される。この浄化処理部として、典型的には被処理水中の夾雑物を除去する処理、被処理水の嫌気処理、被処理水の好気処理、被処理水の固液分離処理、被処理水の消毒処理を順次行なう第１の浄化処理部や、被処理水の嫌気処理、被処理水の好気処理、被処理水の固液分離処理、被処理水の消毒処理を順次行なう第２の浄化処理部を採用することができる。流入部は、原水が処理槽本体の槽外から浄化処理部に流入する部位として構成される。流出部は、浄化処理部において浄化処理された後の水が処理槽本体の槽外へ流出する部位として構成される。
【０００６】
特に本発明では、前記の浄化処理部は、更に流通経路、汚泥分離領域、好気処理領域、移送機構及び返送機構を含む構成とされる。
流通経路は、流入部から流入した原水が浄化処理されつつ流出部へと連続して流れる経路として構成される。
汚泥分離領域は、流通経路において被処理水中の汚泥が固液分離処理される領域として構成される。ここでいう汚泥分離領域に関しては、被処理水中の汚泥が固液分離処理される種々の領域が包含され、典型的には被処理水中の夾雑物を除去する夾雑物除去槽や嫌気ろ床を備える嫌気ろ床槽が、当該領域に相当する。
被処理水の好気処理領域は、流通経路から分岐して配設され、被処理水中の有機汚濁物質が好気処理される領域として構成される。典型的には、接触ろ床を備える接触濾床槽、流動可能な担体が充填された担体流動濾過槽、接触ばっ気が行なわれる接触ばっ気槽などによって、当該領域が構成される。
【０００７】
移送機構は、汚泥分離領域において汚泥の固液分離処理がなされた後の汚水の一部を流通経路から分岐させて好気処理領域に移送する機構として構成される。ここでいう「汚泥の固液分離処理がなされた後の汚水」とは、汚泥を含む水を固定分離処理することによって得られる水を広く包含する主旨であり、当該汚水が含有する固体、当該汚水に残留する固体の度合いに関しては限定されない。この移送機構は、流通経路から好気処理領域へと流れる水、すなわち固液分離処理後の汚水の移送を許容すればよく、典型的には処理槽本体の槽壁や仕切り板等の内装材によって形成される移送流路を通じ、押し出し流れないしオーバーフローの原理によって汚水を移流させる機構や、エアリフトポンプや水中ポンプなどの移送ポンプによるポンプ移送によって汚水を移送する機構を用いて構成される。
【０００８】
返送機構は、好気処理領域にて好気処理した後の水を流通経路へ返送する経路として構成される。この返送機構は、好気処理領域から流通経路への水の移送を許容すればよく、典型的には処理槽本体の槽壁や仕切り板等の内装材によって形成される返送流路を通じ、押し出し流れないしオーバーフローの原理によって水を返送させる機構や、エアリフトポンプや水中ポンプなどの移送ポンプによるポンプ移送によって水を移送する機構を用いて構成される。この返送機構は、流入部から流入した原水が浄化処理されつつ流出部へと連続して流れる流通経路上に設けられた各種の処理領域に接続可能とされ、典型的には汚泥分離領域に接続される。
【０００９】
これにより、好気処理領域を流れる被処理水の水量が、流通経路を流れる被処理水の水量に対し独立して設定可能とされる。なおここでいう「独立して設定」とは、好気処理領域がメインフローである流通経路から外れた位置に配設されることで、流通経路から好気処理領域へと移送される汚水の移送水量、すなわち好気処理領域を流れる被処理水の水量（好気処理領域における処理水量）を、流通経路の水量に関係なく（依存することなく）調節することができるという主旨である。これに対し、流通経路上に好気処理領域が配設されている場合には、好気処理領域を流れる被処理水の水量は、流通経路の水量に依存することとなり独立した設定が難しい。
【００１０】
本発明にかかる水処理装置のこのような構成によれば、好気処理領域での被処理水の滞留時間を独立して調節することが可能とされるため、例えば被処理水の硝化反応を促進するべく、好気処理領域における被処理水の流通水量を相対的に増やしたり、スカムの浮上を促進するべく、好気処理領域における被処理水の流通水量を相対的に減らして処理水の滞留時間を長くすることが可能となる。従って、好気処理領域における被処理水の硝化反応促進と、被処理水からのスカム浮上促進の両立を図ることが可能とされる。なお、ここでいう「スカム」とは、典型的には原水中の懸濁物質、繊維質、油脂質、細菌が浮上して、水表面にできるスポンジ質の厚い膜状の浮きかすが挙げられる。
【００１１】
また、汚泥が過剰に含まれるＢＯＤ負荷が高い状態の汚水は、硝化反応（被処理水中のアンモニアの硝化（酸化））が進行し難いことが知られているが、本発明では、汚泥の固液分離処理がなされた後の汚水を、好気処理領域へと移送して硝化を行なう構成ゆえ、固液分離によってある程度の固形分が分離されたＢＯＤ負荷の低い状態の汚水が硝化されることとなり、硝化反応の進行に関し有利とされる。従って、本発明によれば、被処理水の硝化反応を進行し易くするという点に関し、汚泥の固液分離処理が行なわれていない汚泥過剰の汚水を好気処理領域にて処理する場合では得られないような作用効果を奏することとなる。
【００１２】
また本発明にかかる水処理装置の更なる形態では、前記の浄化処理部は、被処理水中の夾雑物の除去処理がなされる夾雑物除去領域と、夾雑物除去領域にて夾雑物の除去処理がなされた後の水を嫌気処理しつつ被処理水中の汚泥を固液分離処理する嫌気処理領域とを備え、夾雑物除去領域によって汚泥分離領域が構成されるのが好ましい。また、本構成では、移送機構は、夾雑物除去領域において汚泥の固液分離処理がなされた後の汚水の一部を好気処理領域に移送する構成とされ、返送機構は、好気処理領域にて好気処理した後の水を夾雑物除去領域に返送する構成とされる。
このような構成によれば、夾雑物除去領域から好気処理領域へと流入して流れる被処理水の水量が、流通経路を流れる被処理水の水量に対し独立して設定可能とされる。
【００１３】
また本発明にかかる水処理装置の更なる形態では、前記の浄化処理部は、被処理水中の夾雑物の除去処理がなされる夾雑物除去領域と、夾雑物除去領域にて夾雑物の除去処理がなされた後の水を嫌気処理しつつ被処理水中の汚泥を固液分離処理する嫌気処理領域とを備え、嫌気処理領域によって汚泥分離領域が構成されるのが好ましい。また、本構成では、移送機構は、嫌気処理領域において汚泥の固液分離処理がなされた後の汚水の一部を好気処理領域に移送する構成とされ、返送機構は、好気処理領域にて好気処理した後の水を夾雑物除去領域に返送する構成とされる。
このような構成によれば、嫌気処理領域から好気処理領域へと流入して流れる被処理水の水量が、流通経路を流れる被処理水の水量に対し独立して設定可能とされる。
【００１４】
また本発明にかかる水処理装置の更なる形態では、前記の浄化処理部は、流通経路のうち前記嫌気処理領域の下流に、被処理水の好気処理を行なう第２の好気処理領域と、第２の好気処理領域で処理された水の固液分離処理を行なう固液分離処理領域と、固液分離処理領域で処理された水の消毒処理を行なう消毒処理領域とを順次備える構成であるのが好ましい。
このような構成によれば、好気処理領域にて好気処理され、流通経路へ返送された後の水は、嫌気処理領域の下流において、更に好気処理領域、固液分離処理領域及び消毒処理領域において順次処理される。
【００１５】
また本発明にかかる水処理装置の更なる形態では、前記の移送機構は、汚泥分離領域において汚泥の固液分離処理がなされた後の汚水の一部をポンプ移送によって好気処理領域に移送する移送ポンプと、汚泥分離領域における浮上性スカムの滞留量に基づいて、移送ポンプによる移送水量を調節可能な調節機構を備える構成であり、またこの調節機構は、第１の調節モード及び第２の調節モードを含む構成であるのが好ましい。第１の調節モードは、汚泥分離領域における浮上性スカムの滞留量が規定よりも少ない場合に移送ポンプによる移送水量を相対的に減少させる移送モードとされる。一方、第１の調節モードは、汚泥分離領域における浮上性スカムの滞留量が規定よりも多い場合に移送ポンプによる移送水量を相対的に増加させる移送モードとされる。このような構成によれば、第１の調節モード及び第２の調節モードを遂行することによって、好気処理領域における被処理水の硝化反応促進と、被処理水からのスカム浮上促進の両立を図ることが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように、本発明によれば、被処理水の好気処理を行なう好気処理領域を備える水処理装置において、特に流入部から流入した原水が浄化処理されつつ流出部へと連続して流れる流通経路から分岐させて好気処理領域を配設し、当流通該経路の汚泥分離領域において汚泥の固液分離処理がなされた後の汚水の一部をこの好気処理領域において好気処理した後、再び流通経路へ返送する構成を採用することによって、汚泥分離領域から好気処理領域へと移送される汚水の移送水量、すなわち好気処理領域における被処理水の滞留時間を独立して設定することが可能となり、以って好気処理領域における被処理水の硝化反応促進と、被処理水からのスカム浮上促進の両立を図ることが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明における一実施の形態の水処理装置の構成等を図面に基づいて説明する。なお、本実施の形態は、一般家庭等から排出される排水（汚水）の処理を行う水処理装置について説明するものである。
【００１８】
本発明における「水処理装置」の一実施の形態である水処理装置１００の概略構成に関しては図１が参照される。この図１に示すように、本実施の形態の水処理装置１００は、槽状に成形された槽本体１０１の内部に各種の浄化処理機構を収容している。この浄化処理機構は、処理工程の順に対応して上流（図１中の左側）から一次処理部１０２及び二次処理部１０３を含む。外部から流入部１０１ａを通じて槽本体１０１へと流入した原水は、一次処理部１０２において処理され、次いで二次処理部１０３で処理された後、流出部１０１ｂを通じて槽本体１０１の外部へと放流される。一次処理部１０２は、夾雑物除去槽１１０、好気処理槽１２０及び嫌気濾床槽１３０によって構成される。一方、二次処理部１０３は、好気処理槽１４０、固液分離処理槽１５０及び消毒槽１６０によって構成される。ここでいう槽本体１０１が本発明における「処理槽本体」に相当し、また槽本体１０１に収容される一次処理部１０２及び二次処理部１０３によって、本発明における「浄化処理部」が構成される。
【００１９】
夾雑物除去槽１１０は、本実施の形態においては槽本体１０１内の最上流部に配置されており、流入部１０１ａを通じて当該夾雑物除去槽１１０に原水が流入する構成になっている。夾雑物除去槽１１０へのこの原水の流れが図１中の矢印１０によって示される。ここでいう流入部１０１ａが、本発明における「流入部」に相当する。この夾雑物除去槽１１０は、被処理水中に含まれる夾雑物を、流入バッフル（図示省略）などの固液分離手段を用いて被処理水から分離する処理を行う槽であり、被処理水の固液分離機能を果たす。この夾雑物除去槽１１０で処理された後の水は、一部が好気処理槽１２０に移流し、残りがその下流に配置された嫌気濾床槽１３０へと移流する。嫌気濾床槽１３０へのこの水の流れが図１中の矢印４０によって示される。
【００２０】
好気処理槽１２０は、夾雑物除去槽１１０における固液分離処理によって生じた水、すなわち汚泥の固液分離処理がなされた後の汚水、具体的には夾雑物除去槽１１０の中間水位に滞留する水（「中間水」ないし「上澄み液」ともいう）を受け入れて処理する機能を果たす。より具体的には、夾雑物除去槽１１０から受け入れた中間水に含まれる有機汚濁物質を好気処理（被処理水中のアンモニアの「硝化」或いは「酸化」ともいう）する第１の処理と、夾雑物除去槽１１０において油脂や固形物の集まったスカムを浮上させ易くする第２の処理が、この好気処理槽１２０において遂行される。
【００２１】
この好気処理槽１２０の具体的な構成に関しては、ばっ気槽、接触ばっ気槽、担体流動槽等のうちの１または複数を適宜用いることができ、特には、汚泥等の固形物の閉塞の危険性が低い担体流動槽を用いて構成するのが好ましい。典型的には、この好気処理槽１２０は、夾雑物除去槽１１０の上流側に配設されるとともに、夾雑物除去槽１１０の中間水は、エアリフトポンプ等の移送ポンプ１１２によって好気処理槽１２０へとポンプ移送されるように構成されている。夾雑物除去槽１１０から好気処理槽１２０へのこの水の流れが図１中の矢印２０によって示される。ここでいう移送ポンプ１１２及び後述の調節機構１１４が、本発明における「移送機構」を構成している。この移送機構は、夾雑物除去槽１１０から好気処理槽１２０への汚水の移送を許容すればよく、処理槽本体の槽壁や仕切り板等の内装材によって形成される移送流路を通じ、押し出し流れないしオーバーフローの原理によって汚水を移流させる機構として構成されてもよい。
【００２２】
また、この好気処理槽１２０において好気処理された後の水は、当該好気処理槽１２０から例えば押し出し流れないしオーバーフローの原理にしたがって夾雑物除去槽１１０へと返送されるように構成されている。好気処理槽１２０から夾雑物除去槽１１０へのこの水の流れが図１中の矢印３０によって示される。従って、夾雑物除去槽１１０には、好気処理槽１２０との間で水の循環流れ（「還流」ともいう）が形成されることとなる。具体的には、好気処理槽１２０と夾雑物除去槽１１０との間に両領域を仕切る仕切り板が配設されており、好気処理槽１２０と夾雑物除去槽１１０との間の水位差によって、この仕切り板の上部に形成された移流開口を越えて、好気処理槽１２０から夾雑物除去槽１１０へと水が返送される返送機構を採用している。ここでいう返送機構が、本発明における「返送機構」に相当する。この返送機構は、好気処理槽１２０から夾雑物除去槽１１０への水の移送を許容すればよく、エアリフトポンプや水中ポンプなどの移送ポンプによって構成されてもよい。
【００２３】
また、本実施の形態では、移送ポンプ１１２による移送水量を調節可能な調節機構１１４を備える。典型的には、移送ポンプ１１２の一例としてのエアリフトポンプに関し、当該エアリフトポンプに供給されるエア量を自動ないし手動で調節可能な調節バルブ等によってこの調節機構１１４が構成される。この調節機構１１４によって、移送ポンプ１１２による移送水量が適宜調節される。移送ポンプ１１２による移送を連続的に行なう運転においては、調節バルブが開放状態とされ且つバルブ開度が適宜調整され、また移送ポンプ１１２による移送を間欠的に行なう運転においては、電磁バルブ等の調節バルブが開放状態或いは閉鎖状態に切り換え制御されるのが好ましい。ここでいう移送ポンプ１１２及び調節機構１１４がそれぞれ、本発明における「移送ポンプ」及び「調節機構」に相当する。
【００２４】
嫌気濾床槽１３０は、夾雑物除去槽１１０から受け入れた被処理水中の有機汚濁物質を嫌気処理（還元）しつつ被処理水中の汚泥を固液分離処理する機能を有する処理槽であり、典型的には、有機汚濁物質を嫌気処理（還元）する嫌気性微生物が付着する所定量の濾材が濾床に充填される構成を有する。この嫌気処理によってＢＯＤの低減と汚泥物の減量化が図られる。この嫌気濾床槽１３０で処理された後の水は、その下流に配置された接触濾床槽１４０へと移流する。接触濾床槽１４０へのこの水の流れが図１中の矢印５０によって示される。なお、この嫌気濾床槽１３０は、被処理水が上向流或いは下向流として流れる１室構造であってもよいし、或いは被処理水が上向流として流れる室と、被処理水が下向流として流れる室とを組み合わせた２室構造であってもよい。
【００２５】
好気処理槽１４０は、被処理水の好気処理を行う機能を有し、前記の好気処理槽１２０とは別個に設けられる処理槽として構成される。この好気処理槽１４０は、典型的には好気性微生物の生物膜が付着する担体が流動可能に充填された担体流動槽や、接触ばっ気が行なわれる接触ばっ気槽とされ、いずれも槽底部に好気処理のためのエアを供給する散気装置が配置される。散気装置からエアが供給されたときに、被処理水中の有機汚濁物質が好気処理（酸化）される。この好気処理槽１４０で処理された後の水は、その下流に配置された固液分離処理槽１５０へと移流する。固液分離処理槽１５０へのこの水の流れが図１中の矢印６０によって示される。ここでいう好気処理槽１４０が、本発明における「第２の好気処理領域」に相当する。
【００２６】
固液分離処理槽１５０は、好気処理槽１４０において処理された水の固液分離処理を行なう機能を有する処理槽として構成される。この固液分離処理槽１５０は、典型的には担体、ろ材、フィルター等の充填材によるろ過によって固液分離処理を行なう処理槽や、沈降分離によって固液分離処理を行なう処理槽とされる。これにより被処理水中のＳＳ（浮遊物質）が分離される。この固液分離処理槽１５０で処理された後の水は、その下流に配置された消毒槽１６０へと移流する。消毒槽１６０へのこの水の流れが図１中の矢印７０によって示される。ここでいう固液分離処理槽１５０が、本発明における「固液分離処理領域」に相当する。
【００２７】
消毒槽１６０は、固液分離処理槽１５０から流入した水を消毒処理する機能を有する処理槽であり、本実施の形態においては槽本体１０１内の最下流部に配置されている。この消毒槽１６０は、その最上流部に消毒処理を行うための固形塩素剤（消毒剤）が充填された薬剤筒を備えている。この消毒槽１６０において、薬剤筒から溶出した固形塩素剤によって消毒処理（塩素消毒処理）された後の水は、流出部１０１ｂを通じて槽本体１０１の外部へ放流される。この水の流れが図１中の矢印８０によって示される。ここでいう消毒槽１６０が、本発明における「消毒処理領域」に相当し、またここでいう流出部１０１ｂが、本発明における「流出部」に相当する。
【００２８】
ところで、上記好気処理槽１２０のような好気処理領域を有する水処理装置において、当該好気処理領域の所望の処理性能を確保するためには、被処理水の流通水量や、被処理水の水理学的滞留時間（「ＨＲＴ」ともいう）が重要な設計要素とされる。具体的には、好気処理領域において被処理水の硝化反応（酸化）を促進するためには、被処理水の流通水量を相対的に増やすことが必要とされ、またスカムの浮上を促進するためには、被処理水の滞留時間を長くするべく被処理水の流通水量を相対的に減らすことが必要とされる。ところが、互いに直列的に配設された各処理領域において被処理水が連続的に処理される水処理装置にあっては、好気処理領域における被処理水の流通水量を相対的に増やすことと減らすことは相反することとなるため、被処理水の硝化反応促進と、被処理水からのスカム浮上促進の両立を図るのが難しい。なお、ここでいう「スカム」とは、典型的には原水中の懸濁物質、繊維質、油脂質、細菌が浮上して、水表面にできるスポンジ質の厚い膜状の浮きかすが挙げられる。
【００２９】
そこで、本実施の形態では、前述のように一次処理部１０２のメインフロー（二次処理部１０３及び水処理装置１００のメインフローでもある）の夾雑物除去槽１１０から好気処理槽１２０を分岐させるように構成している。すなわち、本実施の形態では、この一次処理部１０２は、被処理水中の夾雑物の除去処理がなされる夾雑物除去槽１１０と、夾雑物除去槽１１０にて夾雑物の除去処理がなされた後の水を嫌気処理しつつ被処理水中の汚泥を固液分離処理する嫌気濾床槽１３０とを備え、夾雑物除去槽１１０によって汚泥分離領域が構成される。そして、そして、一次処理部１０２のメインフロー（夾雑物除去槽１１０）にて汚泥分離された後の汚水（「中間水」ないし「上澄液」）の一部は、前述の移送機構を介してインフローから分岐して好気処理槽１２０へと移送される一方、好気処理槽１２０にて好気処理された後の水は、前述の返送機構を介して再び夾雑物除去槽１１０へと返送されるように構成している。ここでいうメインフローは、流入部１０１ａから流入した原水が浄化処理されつつ流出部１０１ｂへと連続して流れる流通経路であり、このメインフローが本発明における「流通経路」に相当する。また、ここでいう夾雑物除去槽１１０及び好気処理槽１２０がそれぞれ、本発明における「汚泥分離領域」及び「好気処理領域」に相当する。
【００３０】
このような構成においては、好気処理槽１２０がメインフローである流通経路から分岐して当該流通経路から外れた位置に配設されることとなり、夾雑物除去槽１１０から好気処理槽１２０へと移送される汚水の移送水量（従って好気処理槽１２０を流れる被処理水の水量（好気処理槽１２０における処理水量））を、流入部１０１ａから流出部１０１ｂへと連続して流れる流通経路の移送水量に対して独立して設定することができる。すなわち、好気処理槽１２０を流れる被処理水の水量を、メインフローである流通経路の水量に関係なく（流通経路の水量に依存することなく）調節することができる。これに対し、流通経路上に好気処理槽１２０が配設されている場合には、好気処理槽１２０を流れる被処理水の水量は、流通経路の水量に依存することとなり独立した設定が難しい。これにより、好気処理槽１２０における被処理水の滞留時間が独立して設定可能とされる。このような構成によれば、好気処理槽１２０での被処理水の滞留時間を独立して調節することが可能とされるため、例えば被処理水の硝化反応を促進するべく、好気処理槽１２０における被処理水の流通水量を相対的に増やしたり、スカムの浮上を促進するべく、好気処理槽１２０における被処理水の流通水量を相対的に減らして処理水の滞留時間を長くすることが可能となる。
【００３１】
ここで、上記構成の好気処理槽１２０において、被処理水の流通水量を独立して設定する具体的な調整モードに関し説明する。この好気処理槽１２０は、前述のように被処理水の流通水量を独立して設定可能なスカム浮上モード及び硝化モードを備える。なお、必要に応じては、これらスカム浮上モード及び硝化モードに加えて、更なる調節モードを設定することもできる。
【００３２】
スカム浮上モードでは、夾雑物除去槽１１０から好気処理槽１２０へと移送される移送水量を、スカムの浮上促進に必要な水理学的滞留時間を優先した移送水量に調節する。具体的には、夾雑物除去槽１１０における浮上性スカムの滞留量が規定よりも少ない場合に、調節機構１１４によって移送ポンプ１１２による移送水量を相対的に減少させる調節を行なう。これにより、夾雑物除去槽１１０と好気処理槽１２０との間で循環される被処理水の水理学的滞留時間が長くなり、夾雑物除去槽１１０においてスカムが浮上し易くなる。ここでいうスカム浮上モードが、本発明における「第１の調節モード」に相当する。
【００３３】
一方、硝化モードでは、夾雑物除去槽１１０から好気処理槽１２０へと移送される移送水量を、被処理水の硝化に重点をおいて調節する。具体的には、夾雑物除去槽１１０における浮上性スカムの滞留量が規定よりも多い場合に、調節機構１１４によって移送ポンプ１１２による移送水量を相対的に増加させる調節を行なう。これにより、夾雑物除去槽１１０と好気処理槽１２０との間で循環される循環水量が増加され、好気処理槽１２０における被処理水の硝化が促進され、結果として硝化量が増えることとなる。ここでいう硝化モードが、本発明における「第２の調節モード」に相当する。
【００３４】
なお、上記スカム浮上モード及び硝化モードにおける移送水量の調節に関しては、移送ポンプ１１２の負荷が調節機構１１４によって調節される。この場合、単に移送ポンプ１１２の負荷が調節されてもよいし、或いはフィードバック制御によって、実際の移送水量に関する情報を検出しつつ実際の移送水量を所望の移送水量に合致させるように移送ポンプ１１２の負荷が調節されてもよい。また、夾雑物除去槽１１０における浮上性スカムの滞留量が規定よりも少ない或いは規定よりも多いという判定に関しては、夾雑物除去槽１１０に実際に発生している浮上性スカムのスカム厚みを検出するのが好ましい。この検出結果に基づいて、移送ポンプ１１２の調節機構１１４が手動ないし自動で調節され、スカム浮上モード或いは硝化モードが遂行される。簡便な方法においてこの検出を行なう場合には、作業者が槽内に設けられたスケール或いは別途準備したスケールによって浮上性スカムのスカム厚みを測定することができる。
【００３５】
以上のように、本実施の形態によれば、夾雑物除去槽１１０、嫌気濾床槽１３０、好気処理槽１４０、固液分離処理槽１５０及び消毒槽１６０によって順次流れるメインの流通経路から外れて好気処理槽１２０を配設することによって、メインの流通経路の流通水量に対し、好気処理槽１２０における被処理水の流通水量を独立して設定することが可能となる。この構成において特に、スカム浮上モード及び硝化モードを遂行することによって、好気処理槽１２０における被処理水の硝化反応促進と、被処理水からのスカム浮上促進の両立を図ることが可能となる。
【００３６】
また、本実施の形態によれば、汚泥の固液分離処理がなされた後の汚水を、好気処理槽１２０へと移送して硝化（被処理水中のアンモニアの硝化（酸化））を行なう構成ゆえ、固液分離によってある程度の固形分が分離されたＢＯＤ負荷の低い状態の汚水が硝化されることとなり、硝化反応の進行に関し有利とされる。これに対し、汚泥が過剰に含まれるＢＯＤ負荷が高い状態の汚水は、硝化反応が進行し難いことが知られている。従って、本実施の形態によれば、被処理水の硝化反応を進行し易くするという点に関し、汚泥の固液分離処理が行なわれていない汚泥過剰の汚水を好気処理領域にて処理する場合では得られないような作用効果を奏することとなる。
【００３７】
また、本実施の形態によれば、夾雑物除去槽１１０を流れる被処理水の一部を好気処理槽１２０において処理する構成であるため、夾雑物除去槽１１０の下流の嫌気濾床槽１３０への被処理水の水質負荷（例えばＢＯＤなど）が抑えられ、嫌気への負荷低減による処理性能向上及び濾過性能向上が図られる。
【００３８】
また、本実施の形態によれば、メインの流通経路から好気処理槽１２０を分岐させることによって、他の処理槽に対し好気処理槽１２０の容量を独立して設定することが可能となり、例えば好気処理槽１２０をコンパクト化することによって水処理装置１００全体のコンパクト化を図ることが可能となる。
【００３９】
〔他の実施の形態〕
なお、本発明は上記の実施の形態のみに限定されるものではなく、種々の応用や変形が考えられる。例えば、上記実施の形態を応用した次の各形態を実施することもできる。
【００４０】
上記実施の形態では、夾雑物除去槽１１０、好気処理槽１２０及び嫌気濾床槽１３０によって一次処理部１０２が構成され、好気処理槽１４０、固液分離処理槽１５０及び消毒槽１６０によって二次処理部１０３が構成される場合について記載したが、本発明では、流入部１０１ａから流入した原水が浄化処理されつつ流出部１０１ｂへと連続して流れる流通経路上に、夾雑物除去槽１１０や嫌気濾床槽１３０のような汚泥分離領域を少なくとも備え、またこの流通経路から分岐した経路に好気処理槽１２０のような好気処理領域を少なくとも備える構成であればよく、一次処理部１０２及び二次処理部１０３を構成する各処理槽の数や種類を適宜選択することが可能である。
【００４１】
例えば、一次処理部１０２及び二次処理部１０３によって、被処理水中の夾雑物を除去する処理、被処理水の嫌気処理、被処理水の好気処理、被処理水の固液分離処理、被処理水の消毒処理が順次行なわれる構成や、被処理水の嫌気処理、被処理水の好気処理、被処理水の固液分離処理、被処理水の消毒処理が順次行なわれる構成を採用することができる。
【００４２】
また、上記実施の形態では、好気処理槽１２０は、夾雑物除去槽１１０からの汚水を受け入れて処理し、その後に夾雑物除去槽１１０に返送する場合について記載したが、好気処理槽１２０への水の受け入れ元及び処理後の水の移送先に関しては、夾雑物除去槽１１０以外の領域を必要に応じて適宜選択することもできる。この変更例に関しては、図２及び図３が参照される。なお、これら図２及び図３において、図１に示す要素と同一の要素には同一の符号を付しており、当該同一の構成要素に関する説明は省略するものとする。
【００４３】
図２には別実施の形態の一次処理部２０２の概略構成が示される。図２に示すこの一次処理部２０２では、嫌気濾床槽１３０にて汚泥が固液分離処理された、汚泥の固液分離処理がなされた後の汚水を好気処理槽１２０に受け入れて処理し、処理後の水を夾雑物除去槽１１０に移送する構成とされる。すなわち、この一次処理部２０２は、被処理水中の夾雑物の除去処理がなされる夾雑物除去槽１１０と、夾雑物除去槽１１０にて夾雑物の除去処理がなされた後の水を嫌気処理しつつ被処理水中の汚泥を固液分離処理する嫌気濾床槽１３０とを備え、嫌気濾床槽１３０によって汚泥分離領域が構成される。そして、嫌気濾床槽１３０において汚泥の固液分離処理がなされた後の汚水の一部は、移送機構によって好気処理槽１２０に移送され、好気処理槽１２０にて好気処理した後の水は、返送機構によって夾雑物除去槽１１０に返送される。ここでいう夾雑物除去槽１１０が、本発明における「夾雑物除去領域」に相当し、またここでいう嫌気濾床槽１３０が、本発明における「汚泥分離領域」及び「嫌気処理領域」に相当する。
【００４４】
また、図３には別実施の形態の二次処理部３０２の概略構成が示される。図３に示すこの一次処理部３０２では、嫌気濾床槽１３０にて汚泥が固液分離処理された水、すなわち汚泥の固液分離処理がなされた後の汚水を好気処理槽１２０に受け入れて処理し、処理後の水を再び嫌気濾床槽１３０に返送する構成とされる。すなわち、この一次処理部３０２は、被処理水中の夾雑物の除去処理がなされる夾雑物除去槽１１０と、夾雑物除去槽１１０にて夾雑物の除去処理がなされた後の水を嫌気処理しつつ被処理水中の汚泥を固液分離処理する嫌気濾床槽１３０とを備え、嫌気濾床槽１３０によって汚泥分離領域が構成される。そして、嫌気濾床槽１３０において汚泥の固液分離処理がなされた後の汚水の一部は、移送機構によって好気処理槽１２０に移送され、好気処理槽１２０にて好気処理した後の水は、返送機構によって再び嫌気濾床槽１３０に返送される。
【００４５】
図２及び図３に示すような構成によっても、図１に示す一次処理部１０２と同様に、メインの流通経路の流通水量に対し、好気処理槽１２０における被処理水の流通水量を独立して設定することが可能となり、以って好気処理槽１２０における被処理水の硝化反応促進と、被処理水からのスカム浮上促進の両立を図ることができるという作用効果を奏することとなる。また、汚泥の固液分離処理がなされた後の汚水を、好気処理槽１２０へと移送して硝化することで、ＢＯＤ負荷の低い状態の汚水が硝化されることとなり、硝化反応の進行に関し有利とされる。
【００４６】
また、上記実施の形態では、家庭用の水処理装置について記載したが、本発明は、家庭用の水処理装置のみならず、工場などに設置される各種の水処理装置に対しても同様に適用可能な技術である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明における「水処理装置」の一実施の形態である水処理装置１００の概略構成を示す図である。
【図２】別実施の形態の一次処理部２０２の概略構成を示す図である。
【図３】別実施の形態の一次処理部３０２の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１００…水処理装置
１０１…槽本体
１０１ａ…流入部
１０１ｂ…流出部
１０２…一次処理部
１０３…二次処理部
１１０…夾雑物除去槽
１１２…移送ポンプ
１１４…調節機構
１２０…好気処理槽
１３０…嫌気濾床槽
１４０…好気処理槽
１５０…固液分離処理槽
１６０…消毒槽
【図１】
2010184175.tif 000003
【図２】
2010184175.tif 000004
【図３】
2010184175.tif 000005