(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚水と活性汚泥との混合スラリ水を循環させる無終端循環水路と、当該水路内の所定量の混合スラリ水を定速回転により循環流動させると共に曝気攪拌させる曝気攪拌装置と、前記水路内の混合スラリ水中に水没させた定速回転をするプロペラにより所定量の混合スラリ水を循環流動させる水中プロペラ装置と、曝気攪拌装置と水中プロペラ装置とを交互に発停制御する制御装置とを具備し、曝気攪拌装置により混合スラリ水の循環流動と曝気攪拌が行われる好気運転と、水中プロペラ装置により混合スラリ水の循環流動のみが行われる無酸素運転とを交互に繰り返すことにより、無終端循環水路の全域を好気状態と無酸素状態とに交互に保持する構成とした汚水処理装置において、前記水中プロペラ装置を、そのプロペラの上端が混合スラリ水の水面に対して少なくとも５０ｃｍの深さとなるように位置させると共に、前記制御装置を、無終端循環水路への流入汚水量を検出する流量計のみに基づいて、好気運転中の前記無終端循環水路内の代表的場所に於ける溶存酸素値が１−２ｐｐｍとなり且つ無酸素運転中の溶存酸素値が０−０．５ｐｐｍになるように予め求めた無終端循環水路への流入汚水量とこれに最適な曝気攪拌装置及び水中プロペラ装置の各運転時間との相関関係データから、前記曝気攪拌装置及び水中プロペラ装置の各運転時間を見出して両装置を所定の２４時間を単位パターンとするタイムサイクルパターンに従って交互に発停制御する制御器から構成し、更に、前記曝気撹拌装置及び水中プロペラ装置の交互発停制御における１サイクルの各装置の運転時間を、流入汚水量が多いときには曝気攪拌装置の運転時間を２〜３時間及び水中プロペラ装置の運転時間を１〜２時間に、また、流入汚水量が少ないときには曝気攪拌装置２の運転時間を１〜２時間及び水中プロペラ装置の運転時間を３〜４時間とすると共に、無終端循環水路内の混合スラリ水を常時０．２５ｍ／ｓｅｃ以上の平均流動速度で循環流動させるようにしたことを特徴とする汚水処理装置。
【請求項２】
汚水と活性汚泥との混合スラリ水を循環させる無終端循環水路と、当該水路内の所定量の混合スラリ水を定速回転により循環流動させると共に曝気攪拌させる曝気攪拌装置と、前記水路内の混合スラリ水中に水没させた定速回転をするプロペラにより所定量の混合スラリ水を循環流動させる水中プロペラ装置と、曝気攪拌装置と水中プロペラ装置とを交互に発停制御する制御装置とを具備し、曝気攪拌装置により混合スラリ水の循環流動と曝気攪拌が行われる好気運転と、水中プロペラ装置により混合スラリ水の循環流動のみが行われる無酸素運転とを交互に繰り返すことにより、無終端循環水路の全域を好気状態と無酸素状態とに交互に保持する構成とした汚水処理装置において、前記水中プロペラ装置を、そのプロペラの上端が混合スラリ水の水面に対して少なくとも５０ｃｍの深さとなるように位置させると共に、前記制御装置を、無終端循環水路への流入汚水量を検出する流量計のみに基づいて、前記無終端循環水路への複数の流入汚水量の範囲毎に設けられ、当該各流入汚水量の範囲毎に好気運転中の前記無終端循環水路内の代表的場所に於ける溶存酸素値が１−２ｐｐｍとなり且つ無酸素運転中の溶存酸素値が０−０．５ｐｐｍになるように予め求めた最適な曝気撹拌装置及び水中プロペラ装置の運転時間の２４時間を単位パターンとするタイムサイクルパターンを夫々設定すると共に、当該設定したタイムサイクルパターンに従って曝気撹拌装置及び水中プロペラ装置の交互発停を行うタイマーと、前記流量計の汚水流入量の検出値に基づいて流入汚水量に対応したタイムサイクルパターンに設定したタイマーを作動させる制御器とから構成し、更に前記曝気撹拌装置及び水中プロペラ装置の交互発停制御における１サイクルの各装置の運転時間を流入汚水量が多い範囲のときには曝気攪拌装置の運転時間を２〜３時間及び水中プロペラ装置の運転時間を１〜２時間に、また、流入汚水量が少ない範囲のときには曝気攪拌装置の運転時間を１〜２時間及び水中プロペラ装置の運転時間を３〜４時間とすると共に、無終端循環水路内の混合スラリ水を常時０．２５ｍ／ｓｅｃ以上の平均流動速度で循環流動させるようにしたことを特徴とする汚水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オキシデーションディッチ法による汚水処理システム及びその運転方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
レーストラック型の無終端循環水路からなるオキシデーションディッチ法において、有機物と同時に生物学的脱窒を行う運転方法として、▲１▼オキシデーションディッチ内を処理領域として好気領域と無酸素領域に分けるようにしたもの、及び▲２▼好気攪拌と無酸素攪拌を繰り返して好気運転時間帯と無酸素運転時間帯を繰り返すようにしたものが公知である。これら▲１▼▲２▼は、いずれも活性汚泥が有する硝化・脱窒機能を利用するものである。すなわち、活性汚泥中には好気性菌である硝化菌や通性嫌気性菌である脱窒菌が混在して生息しているが、硝化菌は好気状態においてアンモニア性窒素を硝化し（ＮＨ３＋２Ｏ２→ＮＯ３−＋Ｈ＋＋Ｈ２Ｏ）、脱窒菌は無酸素状態において硝酸性窒素を脱窒する（２ＮＯ３−＋１０Ｈ→Ｎ２＋４Ｈ２Ｏ＋２ＯＨ−）機能を有するため、それぞれの菌に最適な状態を繰り返すことにより、アンモニア性窒素を最終的に窒素ガスとして脱窒する。なお、脱窒反応では水素源が必要となるが、生物学的脱窒法では、流入汚水中の有機物を利用することが一般的である。
【０００３】
ところで、▲１▼として、溶存酸素計を用いて曝気用攪拌機と潜水型推進装置を制御してオキシデーションディッチ内を処理領域として好気領域と無酸素領域に分ける方法が提案されている（特許第２９３８３７５号参照）。また、▲２▼では、特開昭６２−２２１４９８号公報に開示される如く、オキシデーションディッチ内のＤＯ値（溶存酸素値）が設定値に達した時に曝気機を停止し、一定時間嫌気状態を保持した後、曝気機の運転を再開し、以下順次上記を繰り返して運転するオキシデーションディッチの運転制御方法が示されている。そのほか回転数制御可能な縦軸型曝気攪拌装置を用いたオキシデーションディッチ法では、高速運転と低速運転を繰り返す運転方法が採用されている。これは、高速運転時には好気運転時間帯として硝化を行い、低速運転時には主に槽内の攪拌を目的とした無酸素運転時間帯として脱窒を行うものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
オキシデーションディッチ内を処理領域として好気領域と無酸素領域に分ける方法は、溶存酸素計の維持管理など技術的に煩雑であり、さらに、近年処理場の小規模化が進むにつれ、１池当たりのオキシデーションディッチ槽が小型化しているため、よりいっそう好気・無酸素領域を同一池内に併存して形成させることが困難になっている。
【０００５】
また、好気攪拌と無酸素攪拌を繰り返して好気運転時間帯と無酸素運転時間帯を交互に繰り返す方法である特開昭６２−２２１４９８号では、曝気用攪拌機がもっている酸素供給能力と循環流形成機能の内、曝気用攪拌機を停止することによってＤＯ（溶存酸素）の補給を中断し無酸素状態にすることはできても、それと同時にオキシデーションディッチ内の循環流を形成する機能も中断するため、活性汚泥が循環水路底部への沈殿を起こしてしまう。すなわち、この方法では活性汚泥と汚水の均一な混合が妨害される。
【０００６】
さらに回転数制御可能な縦軸型曝気攪拌装置を用いたオキシデーションディッチ法では、低速運転時において主に槽内の無酸素攪拌を目的として脱窒を行う運転方法であるが、低速運転時でもある程度の溶存酸素が溶け込むため、脱窒の効率が低下するという問題点がある。
【０００７】
また、一般に流入汚水量は、夜間は少なく、昼間に増大する傾向にあり、この傾向は、四季を通じてほぼ一定している。したがって、縦軸型曝気攪拌装置と水中プロペラ装置を画一的に均等の時間でタイマによる交互運転をした場合、夜間においては、過曝気になり、昼間においては溶存酸素不足いう結果になり硝化・脱窒が進行しない。
【０００８】
また、オキシデーションディッチ内を無酸素領域（計算式は下記に示す。一般に全領域の３０〜５０％）と好気領域（同５０〜７０％）とに分けた運転方法では、必ずしも両領域を完全には分離できず、特に流入下水量（Ｑ）の変動などにより、無酸素領域（ＶＤＮ）に好気領域から溶存酸素が進入し結果的に脱窒効果が低下するという問題点がある。
【０００９】
脱窒領域（無酸素）容量（ＶＤＮ）の計算式
ＶＤＮ＝（ｎ・ＣＮ・Ｑ×１０３）／（２４×ＫＤＮ・ＣＭ）
Ｑ：流入下水量（ｍ３／日）
ＣＮ：硝化されたケルダール窒素（ｍｇ／Ｌ）
ＫＤＮ：脱窒速度（ｍｇ−Ｎ／ｇ−ＭＬＳＳ・時）
ＣＭ：ディッチ内のＭＬＳＳ（ｇ／ｍ３）
ｎ：消化率（０＜ｎ≦１）
【００１０】
本発明は、このような問題を生じることなく、汚水処理を効率よく効果的に行い得る汚水処理装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、汚水と活性汚泥との混合スラリ水を循環させる無終端循環水路と、当該水路内の所定量の混合スラリ水を定速回転により循環流動させると共に曝気攪拌させる曝気攪拌装置と、前記水路内の混合スラリ水中に水没させた定速回転をするプロペラにより所定量の混合スラリ水を循環流動させる水中プロペラ装置と、曝気攪拌装置と水中プロペラ装置とを交互に発停制御する制御装置とを具備し、曝気攪拌装置により混合スラリ水の循環流動と曝気攪拌が行われる好気運転と、水中プロペラ装置により混合スラリ水の循環流動のみが行われる無酸素運転とを交互に繰り返すことにより、無終端循環水路の全域を好気状態と無酸素状態とに交互に保持する構成とした汚水処理装置において、前記水中プロペラ装置を、そのプロペラの上端が混合スラリ水の水面に対して少なくとも５０ｃｍの深さとなるように位置させると共に、前記制御装置を、無終端循環水路への流入汚水量を検出する流量計のみに基づいて、好気運転中の前記無終端循環水路内の代表的場所に於ける溶存酸素値が１−２ｐｐｍとなり且つ無酸素運転中の溶存酸素値が０−０．５ｐｐｍになるように予め求めた無終端循環水路への流入汚水量とこれに最適な曝気攪拌装置及び水中プロペラ装置の各運転時間との相関関係データから、前記曝気攪拌装置及び水中プロペラ装置の各運転時間を見出して両装置を所定の２４時間を単位パターンとするタイムサイクルパターンに従って交互に発停制御する制御器から構成し、更に、前記曝気撹拌装置及び水中プロペラ装置の交互発停制御における１サイクルの各装置の運転時間を、流入汚水量が多いときには曝気攪拌装置の運転時間を２〜３時間及び水中プロペラ装置の運転時間を１〜２時間に、また、流入汚水量が少ないときには曝気攪拌装置２の運転時間を１〜２時間及び水中プロペラ装置の運転時間を３〜４時間とすると共に、無終端循環水路内の混合スラリ水を常時０．２５ｍ／ｓｅｃ以上の平均流動速度で循環流動させるようにしたことを発明の基本構成とするものである。
また、請求項２の発明は、汚水と活性汚泥との混合スラリ水を循環させる無終端循環水路と、当該水路内の所定量の混合スラリ水を定速回転により循環流動させると共に曝気攪拌させる曝気攪拌装置と、前記水路内の混合スラリ水中に水没させた定速回転をするプロペラにより所定量の混合スラリ水を循環流動させる水中プロペラ装置と、曝気攪拌装置と水中プロペラ装置とを交互に発停制御する制御装置とを具備し、曝気攪拌装置により混合スラリ水の循環流動と曝気攪拌が行われる好気運転と、水中プロペラ装置により混合スラリ水の循環流動のみが行われる無酸素運転とを交互に繰り返すことにより、無終端循環水路の全域を好気状態と無酸素状態とに交互に保持する構成とした汚水処理装置において、前記水中プロペラ装置を、そのプロペラの上端が混合スラリ水の水面に対して少なくとも５０ｃｍの深さとなるように位置させると共に、前記制御装置を、無終端循環水路への流入汚水量を検出する流量計のみに基づいて、前記無終端循環水路への複数の流入汚水量の範囲毎に設けられ、当該各流入汚水量の範囲毎に好気運転中の前記無終端循環水路内の代表的場所に於ける溶存酸素値が１−２ｐｐｍとなり且つ無酸素運転中の溶存酸素値が０−０．５ｐｐｍになるように予め求めた最適な曝気撹拌装置及び水中プロペラ装置の運転時間の２４時間を単位パターンとするタイムサイクルパターンを夫々設定すると共に、当該設定したタイムサイクルパターンに従って曝気撹拌装置及び水中プロペラ装置の交互発停を行うタイマーと、前記流量計の汚水流入量の検出値に基づいて流入汚水量に対応したタイムサイクルパターンに設定したタイマーを作動させる制御器とから構成し、更に前記曝気撹拌装置及び水中プロペラ装置の交互発停制御における１サイクルの各装置の運転時間を流入汚水量が多い範囲のときには曝気攪拌装置の運転時間を２〜３時間及び水中プロペラ装置の運転時間を１〜２時間に、また、流入汚水量が少ない範囲のときには曝気攪拌装置の運転時間を１〜２時間及び水中プロペラ装置の運転時間を３〜４時間とすると共に、無終端循環水路内の混合スラリ水を常時０．２５ｍ／ｓｅｃ以上の平均流動速度で循環流動させるようにしたことを特徴とする汚水処理装置。
【００１２】
かかる汚水処理システムにあっては、制御装置が、無終端循環水路への流入汚水量に応じて予め設定されたタイムサイクルパターンで曝気攪拌装置及び水中プロペラ装置を発停させるタイマで構成されていることが好ましい。また、タイムサイクルパターンが２４時間を単位パターンとするものであり、単位パターンが、曝気攪拌装置の運転時間を無終端循環水路への流入汚水量が少ない時間帯において過曝気状態とならず且つ当該流入汚水量が多い時間帯において溶存酸素不足状態とならないように設定したものであることが好ましい。
【００１３】
また、リアルタイムで運転制御を行うためには、制御装置を、無終端循環水路への流入汚水量を検出する流量計（電磁式流量計，超音波式流量計等）と、流量計による検出値に基づいて曝気攪拌装置及び水中プロペラ装置を交互に発停制御する制御器と、を具備して、制御器による曝気攪拌装置及び水中プロペラ装置の発停制御が、予め求めた無終端循環水路への流入汚水量とこれに最適する曝気攪拌装置及び水中プロペラ装置の運転時間との相関関係データに基づいて、行われるように構成しておくことが好ましい。また、制御装置は、無終端循環水路への流入汚水量を検出する流量計と、曝気攪拌装置及び水中プロペラ装置の発停を行い且つ流入汚水量に適した当該両装置の運転時間を設定する複数のタイマと、流量計による検出値に基づいて当該検出値に応じたタイマを選択し且つ作動させる制御器と、を具備するものとしておくことも可能である。
【００１４】
また、水中プロペラ装置は、そのプロペラが無終端循環水路内における混合スラリ水の水面に対して少なくとも５０ｃｍの深さに位置されるように、配設されたものであることが好ましい。また、水中プロペラ装置は、曝気攪拌装置の停止期間中において、混合スラリ水を曝気することなく且つ当該混合スラリ水中の汚泥を沈降させない流速で循環流動させるべく、プロペラを低速回転させるものであることが好ましい。具体的には、水中プロペラ装置が、プロペラを２０〜５００ｒｐｍで回転させることにより、混合スラリ水を０．２５ｍ／ｓｅｃ以上の流速で循環流動させるものであることが好ましい。
【００１５】
また、曝気攪拌装置は、鉛直線回りで回転する曝気攪拌翼を有する縦軸型のものであり、水中プロペラ装置が、そのプロペラを無終端循環水路の直線部分であって当該曝気攪拌翼の下流側部分に位置させたものであることが好ましい。また、無終端循環水路には、通常、曝気攪拌装置及び水中プロペラ装置が１台づつ設けられるが、処理水量の多い大型の装置では、各々複数台を設ける場合もある。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図６に基づいて説明する。
【００１８】
図１〜図３は本発明の第１の実施の形態を示すもので、この実施の形態における本発明に係る汚水処理システム（以下「第１汚水処理システム」という）Ｓ１は、オキシデーションディッチ槽１と、オキシデーションディッチ槽１に配設された１台の曝気攪拌装置２及び１台の水中プロペラ装置３と、両装置２，３を交互に発停制御する制御装置４とを具備する。なお、以下の説明においては、便宜上、前後とは図１、図２及び図４〜図６における左右をいい、左右とは図１及び図４〜図６における上下をいうものとする。
【００１９】
オキシデーションディッチ槽１は、図１及び図２に示す如く、水平面形状が前後方向に長尺な長円形状をなし、左右中央部に前後方向に延びる隔壁１０により無終端循環水路１１を形成したものである。オキシデーションディッチ槽１の周壁適所には、無終端循環水路１１に開口する流入出口１２，１３が設けられている。流入口１２には、汚水供給源（図示せず）から導かれた給水ライン１４が接続されていて、被処理水である汚水５ａが流入口１２から無終端循環水路１１に供給されるようになっている。流出口１３には、沈殿分離槽等の後処理系（図示せず）へと導かれた排水ライン１５が接続されていて、後述する活性汚泥５ｂを利用したオキシデーションディッチ法により処理された処理水５が流出口１３から排出（溢流）されるようになっている。なお、流入出口１２，１３は、流入口１２から無終端循環水路１１に流入された汚水５ａがそのまま流出口１３へとショートパスしないことを条件として、無終端循環水路１１における任意個所に設けておくことができる。また、オキシデーションディッチ槽１には、処理水５と共に排出された活性汚泥を回収する活性汚泥返戻ライン（図示せず）が接続されている。
【００２０】
曝気攪拌装置２は、図１及び図２に示す如く、無終端循環水路１１の前端部位に配置された縦軸型のエアレータであり、隔壁１０の前端近傍位において曝気攪拌翼２０，２１を一定方向（図１の矢印方向）に回転させることにより、無終端循環水路１１において汚水５ａと活性汚泥５ｂとの混合スラリ水５Ａを循環流動させると共に曝気攪拌するように構成されている。曝気攪拌翼は、鉛直回転軸２２の下端部に放射状に取り付けられた縦羽根２０…と各隣接縦羽根２０，２０間に傾斜状に取り付けられた横羽根２１…とからなり、鉛直回転軸２２を減速機（変速機）付の駆動モータ（図示せず）により回転駆動させると、混合スラリ水５Ａを攪拌しつつ吸引，揚水して曝気させると共に、旋回流を形成して混合スラリ水５Ａを無終端循環水路１１内において循環流動させるものである。なお、曝気攪拌装置２が設けられない無終端循環水路１１の後端部位には、円弧状の整流壁１６が設けられている。
【００２１】
水中プロペラ装置３は、図１及び図２に示す如く、無終端循環水路１１の直線部分の適所（例えば、前後方向中央部位）において混合スラリ水５Ａに水没させた状態で配置されたプロペラ３０を具備するものであり、曝気攪拌装置２の停止期間中において、混合スラリ水５Ａを曝気することなく且つ混合スラリ水５Ａ中の汚泥を沈降させない流速で循環流動させるべく、プロペラ３０を低速回転させるように構成されている。この例では、水中プロペラ装置３は、プロペラを２０〜５００ｒｐｍで回転させることにより、混合スラリ水５Ａを０．２５ｍ／ｓｅｃ以上の流速で循環流動させるように構成されている。また、プロペラ３０の鉛直方向位置は、混合スラリ水５Ａの水面からの深さ（混合スラリ水５Ａの水面からプラペラ３０の上端部までの深さ）Ｄが５０ｃｍ以上となるように設定されている。
【００２２】
制御装置４は、図１に示す如く、タイマ４０により、曝気攪拌装置２と水中プロペラ装置３とを、無終端循環水路１１への流入汚水量に応じて予め設定されたタイムサイクルパターンで交互に発停制御するものである。タイムサイクルパターンは２４時間を単位パターンとするものであり、単位パターンは、曝気攪拌装置２の運転時間を無終端循環水路１１への流入汚水量が少ない時間帯（以下「少量時間帯」という）において過曝気状態とならず且つ当該流入汚水量が多い時間帯（以下「多量時間帯」という）において溶存酸素不足状態とならないように設定されている。一般に、夜間は少量時間帯であり、日中は多量時間帯である。このような流入汚水量の変動パターンは、１年を通じて殆ど変わることがない。したがって、単位パターンを、少量時間帯では曝気攪拌装置２の運転時間を短く且つ曝気攪拌装置２の運転間隔（水中プロペラ装置３の運転時間）を長くすると共に、多量時間帯では曝気攪拌装置２の運転時間を長く且つ曝気攪拌装置２の運転間隔（水中プロペラ装置３の運転時間）を短くするように設定して、この単位パターンに従ってタイマ４０による両装置２，３を発停させることにより、流入汚水量に応じて硝化処理及び脱窒素処理を効果的に行い得る。仮に、両装置２，３を一定のタイムサイクルで交互に発停させるようにすると、つまり少量時間帯及び多量時間帯の何れにおいても曝気攪拌装置２の運転時間が同じであるとすると、少量時間帯においては曝気攪拌装置２による曝気が過剰となって、混合スラリ水５Ａが過曝気状態となり、逆に、多量時間帯においては曝気攪拌装置２による曝気が不足して、混合スラリ水５Ａが溶存酸素不足状態となり、何れの場合にも、良好な汚水処理（好気性菌による硝化処理及び嫌気性菌による脱窒処理）が行われない。しかし、両装置２，３の発停を上記の如く設定した単位パターンが繰り返されるタイムサイクルパターンで行うようにすれば、少量時間帯及び多量時間帯の何れにおいても、無終端循環水路１１の全域が適正な好気状態又は無酸素状態に保持されて、良好なオキシデーションディッチ法による汚水処理が行われる。ところで、曝気攪拌装置２の運転時間Ｔ及び水中プロペラ装置３の運転時間ｔは、一般には、少量時間帯においてＴ＝１〜３時間，ｔ＝２〜４時間に設定され、多量時間帯においてＴ＝２〜４時間，ｔ＝１〜３時間に設定されるが、その一例を図３に示す。すなわち、図３は０時から２４時までの２４時間における両装置２，３の発停サイクルのパターン（単位パターン）を示したものである。なお、単位パターンは、少量時間帯及び多量時間帯の何れにおいても、無終端循環水路１１の代表的場所におけるＤＯ値（溶存酸素値）が、曝気攪拌装置２の運転（好気運転）中においては１〜２ｐｐｍとなり、水中プロペラ装置３の運転（無酸素運転）期間中においては０〜０．５ｐｐｍとなるように、設定しておくことが好ましい。
【００２３】
以上のように構成された第１汚水処理システムＳ１によれば、タイマ４０により曝気攪拌装置２と水中プロペラ装置３とが予め設定したタイムサイクルパターンに従って交互に発停されることにより、汚水処理を効率よく効果的に行うことができる。
【００２４】
すなわち、曝気攪拌装置２が駆動される好気運転においては、無終端循環水路１１内において汚水５ａと活性汚泥５ｂとの混合スラリ水５Ａが循環流動されると共に曝気攪拌が行われて、無終端循環水路１１の全域が好気状態に保持され、好気性菌により汚水５ａ中の有機性物質が分解されると共に汚水５ａに含まれていたアンモニア性窒素（ＮＨ４＋−Ｎ）が硝化菌により硝酸性窒素（ＮＯｘ−−Ｎ）へと硝化される。このとき、好気運転時間が流入汚水量に応じて設定された時間となっていることから、無終端循環水路１１は適正な好気状態に保持されて、上記好気処理が効果的に行われる。
【００２５】
そして、タイマ４０により設定された時間が経過すると、曝気攪拌装置２が停止される共に水中プロペラ装置３が駆動され、無酸素運転が開始される。
【００２６】
この無酸素運転においては、好気運転時に生成された硝酸性窒素（ＮＯｘ−−Ｎ）が脱窒菌により還元されて窒素ガスとなり、大気中へと放出される。すなわち、嫌気性菌による脱窒処理が行われる。
【００２７】
このとき、プロペラ３０が完全に水没した状態で低速回転することから、水中プロペラ装置３による曝気（空気の巻き込み）は行われず、無終端循環水路１１の全域が適正な無酸素状態に保持される。また、混合スラリ水５Ａが循環流動されることから、活性汚泥５ｂの沈降が防止されて、汚水９ａと活性汚泥９ｂとが均一に混合される。また、プロペラ３０が低速回転されるため、汚泥フロックが破砕されず、活性汚泥９ｂの生物学的浄化能力（具体的には、有機物酸化能力、硝化能力、脱窒能力など）が損なわれない。したがって、上記嫌気処理が効果的に行われ、好気運転による好気処理と相俟って、汚水９ａが良好に処理される。なお、処理された汚水（処理水）９は、流出口１３から排水ライン１５に排出される。
【００２８】
ところで、近年、汚水処理場の小規模化に伴って１池当たりのオキシデーションディッチ槽が小型化する傾向にあるが、このような小型のオキシデーションディッチ槽においては、冒頭で述べた如く、無終端循環水路内に好気領域と無酸素領域とを同一池内に併存して形成しておく方式を採用することが困難であり、かかる方式による汚水処理を効果的に行い得ない。しかし、第１汚水処理システムＳ１にあっては、無終端循環水路１１の全域を好気領域及び無酸素領域とすることから、オキシデーションディッチ槽1が小型である場合にも、汚水処理を効果的に行うことができる。無酸素運転時間帯で起動する水中プロペラ装置は、水深５０ｃｍ以下に水没させて運転するため空気の巻き込みが無く槽内を容易に無酸素状態に保持できる。また、低速回転（２０〜５００ｒｐｍ）で運転するため、さらに、水中プロペラ装置は汚泥が沈降しない槽内流速０．２５ｍ／ｓｅｃ以上となるように運転するため、槽内全域にわたり、流入汚水と汚泥が攪拌混合され、前述効果と相まって脱窒効果を高めることができる。
【００２９】
なお、本発明は上記した実施の形態に限定されず、本発明の基本原理を逸脱しない範囲において、適宜に改良，変更することができる。
【００３０】
すなわち、図４は第２の実施の形態を示したもので、この実施の形態における本発明に係る汚水処理システム（以下「第２汚水処理システム」という）Ｓ２では、無終端循環水路１１の前後両端部位に前記した縦軸型の曝気攪拌装置２，２が設けられている。第２汚水処理システムＳ２は、２台の曝気攪拌装置２，２が設けられている点及び両曝気攪拌装置２，２のタイマ４０による発停制御が同期して行われる点を除いて、第１汚水処理システムＳ１と同一構成をなすものであり、第１汚水処理システムＳ１と同様に効果的な汚水処理を行うことができる。なお、オキシデーションディッチ槽１が小型のものである場合には、第１汚水処理システムＳ１における如く、一般に１台の曝気攪拌装置２で充分であるが、オキシデーションディッチ槽１が大型のものである場合や能力の低い曝気攪拌装置２を使用する場合等には、必要に応じて、２台又は３台以上の曝気攪拌装置２を設けておくことができる。また、同様の理由から、水中プロペラ装置３も、必要に応じて、複数台設けておくことが可能である。
【００３１】
また、第１及び第２汚水処理システムＳ１，Ｓ２においては、経験的に把握される（又は予測される）流入汚水量に応じて予め設定したタイムサイクルパターン（単位パターン）に従ってタイマ４０による曝気攪拌装置２及び水中プロペラ装置３の発停制御を行うようにしたが、流入汚水量をリアルタイムで検出して、その検出値に基づいて両装置２，３の発停及び駆動時間（運転時間）を制御するようにすることも可能である。
【００３２】
すなわち、図５は第３の実施の形態を示したもので、この実施の形態における本発明に係る汚水処理システム（以下「第３汚水処理システム」という）Ｓ３では、曝気攪拌装置２及び水中プロペラ装置３の発停及び駆動時間を流入汚水量に応じてリアルタイムで制御するように構成されている。
【００３３】
第３汚水処理システムＳ３においては、図５に示す如く、制御装置４が、給水ライン１４の適所に設けられて、無終端循環水路１１への流入汚水量をリアルタイムで検出する流量計４１と、流量計４１による検出値（流入汚水量）に基づいて曝気攪拌装置２及び水中プロペラ装置３を交互に発停制御する制御器４２と、を具備し、両装置２，３の発停制御が予め求めた流入汚水量と運転時間との相関関係データに基づいて行われるように構成されている。すなわち、流入汚水量とこれに最適する曝気攪拌装置２及び水中プロペラ装置３の運転時間との相関関係データを予め求めておき、制御器４２により、流量計４１による検出値と上記データとを比較して、検出値に応じた両装置２，３の運転時間及びインタバルを当該データから見出して、当該データ通りに両装置２，３の運転時間及びインタバルをリアルタイムで制御するのである。したがって、第３汚水処理システムＳ３によれば、実際の流入汚水量の変動に即応して、好気運転と無酸素運転とをリアルタイムで制御することができ、流入汚水量に応じて最適する状態で汚水処理を行うことができる。なお、第３汚水処理システムＳ３は、制御装置４の構成を除いて、第１汚水処理システムＳ１と同一構成をなすものであり、第１汚水処理システムＳ１と同等以上に効果的な汚水処理を行うことができる。
【００３４】
また、図６は第４の実施の形態を示したもので、この実施の形態における本発明に係る汚水処理システム（以下「第４汚水処理システム」という）Ｓ４では、第３汚水処理システムＳ３と同様に、曝気攪拌装置２及び水中プロペラ装置３の発停及び駆動時間を流入汚水量に応じてリアルタイムで制御するように構成されている。
【００３５】
すなわち、第４汚水処理システムＳ４においては、図５に示す如く、制御装置４が、給水ライン１４の適所に設けられて、無終端循環水路１１への流入汚水量をリアルタイムで検出する流量計４１と、曝気攪拌装置２及び水中プロペラ装置３の発停を行い且つ流入汚水量に適した当該両装置２，３の運転時間を設定する複数（図５の例では４個）のタイマ４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄと、流量計４１による検出値に基づいて当該検出値に応じたタイマ４４ａ、４４ｂ、４４ｃ又は４４ｄを選択し且つ作動させる制御器４３と、を具備する。
【００３６】
予め流入汚水量の変動幅を想定して、これをその変動幅を複数（この例では４つ）の範囲（以下「タイマ選定範囲」という）に区分する。各タイマ４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄは、４つのタイマ選定範囲の１つに含まれる流入汚水量に最適する運転サイクルで両装置２，３を発停制御するように構成される。制御器４３は、流量計４１により検出された流入汚水量が含まれるタイマ選定範囲を見出して、当該タイマ選定範囲に対応するタイマ４４ａ、４４ｂ、４４ｃ又は４４ｄを選定し且つこれを作動させるように構成されている。
【００３７】
したがって、第４汚水処理システムＳ４にあっては、制御器４３により、流量計４１による検出値（流入汚水量）に対応したタイマ、例えばタイマ４４ａが選択されて、当該タイマ４４ａが作動される。そして、両装置２，３がタイマ４４ａにより第１汚水処理システムＳ１と同様に発停制御される。その結果、両装置２，３がリアルタイムで検出された流入汚水量に最適するように運転される。
【００３８】
【実施例】
実施例として、第２汚水処理システムＳ２を使用して、２ヶ月間に亘って汚水処理を行った。ここに、流入汚水９ａは下水であり、ディッチ容量は１４００ｍ３／池であり、各曝気攪拌装置２の駆動源として１５ｋｗ（好気運転時に６０Ｈｚで運転）の電動機を使用し、水中プロペラ装置３の駆動源として３ｋｗ（無酸素運転時に５０Ｈｚで運転）の電動機を使用した。また、タイマ４０による曝気攪拌装置２，２及び水中プロペラ装置３の運転は、図３に示した単位パターンによるタイムサイクルパターンで行った。
【００３９】
そして、運転開始から２ヶ月間における適当な間隔で選定した４日（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）において、流入汚水及び処理水のＢＯＤ（ｍｇ／Ｌ）及びＴ−Ｎ（ｍｇ／Ｌ）を測定した。その結果は、表１に示す通りであった。
【００４０】
また、比較例として、図７に示す第５汚水処理システムＳ５を使用して、実施例と同一条件で汚水処理を行った。第５汚水処理システムＳ５は、水中プロペラ装置３及び制御装置４を有しない点を除いて、第２汚水処理システムＳ２と同一構成をなすものである。両曝気攪拌装置２，２の運転は、実施例と同一のサイクル（図３）で行った。但し、実施例の水中プロペラ装置３が運転される時間帯においては、両曝気攪拌装置２，２を低速運転（２０Ｈｚ）することにより無酸素運転した。なお、好気運転については、実施例と同一の時間帯及び運転条件（６０Ｈｚ）で行った。
【００４１】
そして、実施例と同日（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）において、流入汚水及び処理水のＢＯＤ（ｍｇ／Ｌ）及びＴ−Ｎ（ｍｇ／Ｌ）を測定した。その結果は、表１に示す通りであった。なお、流入汚水は実施例と同一条件（性状，流入汚水量）であることから、流入汚水のＢＯＤ，Ｔ−Ｎは、当然に、実施例と同一である。
【００４２】
表１から明らかなように、実施例における処理水のＴ−Ｎ値及びＢＯＤ値の値は、比較例のものに比して、低く且つ安定しており、本発明による汚水処理が効果的に行われることが確認された。
【００４３】
また、運転期間（２ケ月間）における消費電力を測定したところ、わずか２ケ月間であるにも拘らず、実施例では比較例に比して約１１％低減されていた。このことから、本発明によれば大幅な省エネルギー化が実現されることが理解される。
【００４４】
【表１】
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【００４５】
【発明の効果】
以上の説明から容易に理解されるように、本発明によれば、冒頭で述べた問題を生じることなく、汚水処理を効率よく効果的に行い得て、処理水質を向上させることができる。また、システムの消費動力を大幅に低減し得て、省エネルギ化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１汚水処理システムを示す平面図である。
【図２】図１のII−II線に沿う縦断正面図である。
【図３】第１汚水処理システムにおける曝気攪拌装置（及び水中プロペラ装置）の発停制御例を示す運転パターン（単位パターン）図である。
【図４】第２汚水処理システムを示す図１相当の平面図である。
【図５】第３汚水処理システムを示す図１相当の平面図である。
【図６】第４汚水処理システムを示す図１相当の平面図である。
【図７】比較例として使用した第５汚水処理システムを示す図１相当の平面図である。
【符号の説明】
１…オキシデーションディッチ槽、２…曝気攪拌装置、３…水中プロペラ装置、４…制御装置、５…処理水、５Ａ…混合スラリ水、５ａ…汚水、５ｂ…活性汚泥、１１…無終端循環水路、２０，２１…曝気攪拌翼、３０…プロペラ、４０…タイマ、４１…流量計、４２，４３…制御器、４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄ…タイマ、Ｄ…深さ、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４…汚水処理システム。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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