(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスを利用して濃縮混合液の流動を駆動する濃縮混合液駆動デバイスを有し、
嫌気性処理部と、沈殿部と、曝気部とを更に有し、
前記嫌気性処理部は、汚水の供給と前記濃縮混合液駆動デバイスからの前記濃縮混合液とを受取って嫌気性処理をすることにより嫌気性処理混合液を得るために設けられ、
前記曝気部は、前記嫌気性処理混合液を受取って曝気ガスに接触させることにより曝気処理混合液を得るために設けられ、
前記沈殿部は、前記曝気処理混合液を受取って分離することにより上清液と前記濃縮混合液とを得るために設けられ、且つ、
前記濃縮混合液駆動デバイスは、前記濃縮混合液を受取り、前記曝気部からの曝気ガスにより前記濃縮混合液の流動を駆動する、
生物学的汚水処理装置。
【請求項２】
前記濃縮混合液駆動デバイスを設けることにより、前記ガスが前記濃縮混合液に接触することを許容する請求項１に記載の生物学的汚水処理装置。
【請求項３】
前記濃縮混合液駆動デバイスは、前記ガスと前記濃縮混合液との進入及び接触を許容する導管を含み、
前記導管は、前記導管の下部に位置するガス入口及び濃縮混合液入口と、前記導管の中央部に位置する気液混合輸送部と、前記導管の上部に位置する気液混合物出口とを含む請求項１又は２に記載の生物学的汚水処理装置。
【請求項４】
前記濃縮混合液駆動デバイスは、前記ガスと前記濃縮混合液を分離するための、前記気液混合物出口に流動的に連通する気液分離装置を更に含む請求項１乃至３のいずれかに記載の生物学的汚水処理装置。
【請求項５】
曝気ガスを前記ガスとして提供するための曝気部を更に含む請求項１〜４のいずれかに記載の生物学的汚水処理装置。
【請求項６】
前記濃縮混合液を提供するための沈殿部を更に含むこと請求項１〜５のいずれかに記載の生物学的汚水処理装置。
【請求項７】
前記曝気部に、前記曝気処理混合液及び曝気ガスを得るための気液分離装置が設けられ、
前記気液分離装置は前記沈殿部と流動的に連通して、前記沈殿部が前記曝気処理混合液を受取り可能にし、
前記気液分離装置は、前記曝気ガスが前記沈殿部に入らないように設けられている、
請求項6に記載の生物学的汚水処理装置。
【請求項８】
水平式生物学的汚水処理装置を形成するように、嫌気性処理部と沈殿部と曝気部とが設けられる請求項6に記載の生物学的汚水処理装置。
【請求項９】
前記生物学的汚水処理装置は、少なくともその一部が地下又は地上に設けられ、或いは、移動可能なプラットフォームに設けられる請求項１〜8のいずれかに記載の生物学的汚水処理装置。
【請求項１０】
前記生物学的汚水処理装置が沈殿部を有する塔式の生物学的汚水処理装置であり、  前記の濃縮混合液駆動デバイスは、ガスを利用して前記沈殿部中の濃縮混合液を上昇させる空気圧式（pneumatic）混合液上昇デバイスである請求項１に記載の生物学的汚水処理装置。
【請求項１１】
前記空気圧式混合液上昇デバイスは、空気圧式混合液上昇管を含み、
前記空気圧式混合液上昇管は、基本的に垂直であり且つ前記濃縮混合液を吸収するための液体上昇管と、前記液体上昇管と流体的に連通し且つ前記ガスを前記液体上昇管に導入するためのガス導入管とを含む請求項１０に記載の生物学的汚水処理装置。
【請求項１２】
前記液体上昇管は、前記濃縮混合液を入れるための入口と、前記ガス及び濃縮混合液を排出する出口とを有し、
前記ガス導入管は前記液体上昇管の中央部又は下部に接続される、
請求項１１に記載の生物学的汚水処理装置。
【請求項１３】
前記沈殿室の底部に着泥槽が設けられ、
前記液体上昇管の入口が前記着泥槽に挿入される請求項１１又は１２に記載の生物学的汚水処理装置。
【請求項１４】
前記空気圧式混合液上昇デバイスからの濃縮混合液とガスとを分離するための気液分離槽を更に含む請求項１０乃至１３のいずれかに記載の生物学的汚水処理装置。
【請求項１５】
曝気部を更に有し、
前記曝気部は、前記曝気部内の曝気ガスを収集するための集気フードを有し、
前記集気フードは、前記ガス導入管に流動的に連通される、
請求項１０乃至１４のいずれかに記載の生物学的汚水処理装置。
【請求項１６】
前記曝気部は、曝気室内の混合液を収集するための集液槽を更に有し、
前記沈殿部は、前記集液槽に流動的に連通する請求項１５に記載の生物学的汚水処理装置。
【請求項１７】
前記曝気部と前記沈殿部との間に設けられた仕切り板を有し、
前記集液槽の頂部は、前記仕切り板の一部により仕切られ、
前記仕切り板の対応する部分には、混合液が集液槽から沈殿部へ入るための通孔又は管路が設けられる、請求項１５又は１６に記載の生物学的汚水処理装置。
【請求項１８】
前記気液分離槽と前記曝気部との間に、前記気液分離槽の濃縮混合液を前記曝気部へ送るための第１の濃縮混合液逆流管を設けられる請求項１５乃至１７のいずれかに記載の生物学的汚水処理装置。
【請求項１９】
前記曝気室の下方に設けられた嫌気性処理部を更に含み、且つ、前記沈殿部の下部、又は前記気液分離槽と前記嫌気性処理部との間には、前記沈殿部の下部又は前記気液分離槽の濃縮混合液を前記嫌気性処理部へ送るための第２の濃縮混合液逆流管が設けられる請求項１５乃至１８のいずれかに記載の生物学的汚水処理装置。
【請求項２０】
動力室と、
前記動力室に設けられた動力デバイスにより放出された熱を利用して前記生物学的汚水処理装置における混合液を加熱する熱交換器と、
を更に有する請求項１〜１９のいずれかに記載の生物学的汚水処理装置。
【請求項２１】
前記動力室と前記熱交換器は、嫌気性処理部及び／又は曝気部内部に設けられ、  前記動力室に動力デバイスが設けられ、大気と流動的に連通するガス入口と前記熱交換器と流動的に連通するガス排出口とを有する、
請求項２０に記載の生物学的汚水処理装置。
【請求項２２】
前記ガス入口は、動力室に入るガスが動力室に分布することを制御するためのガス分布器を有する請求項２１に記載の生物学的汚水処理装置。
【請求項２３】
前記沈殿部に設けられた汚泥塊破砕装置を更に有する請求項１乃至２２のいずれかに記載の生物学的汚水処理装置。
【請求項２４】
前記汚泥塊破砕装置は、曝気器又はガス分布器である請求項２３に記載の生物学的汚水処理装置。
【請求項２５】
ガスを利用して濃縮混合液の流動を駆動するステップを含み、
汚水の供給物と前記濃縮混合液とを混合して嫌気性処理部へ導入し嫌気性処理を経て嫌気性処理混合液を取得し、その後、嫌気性処理混合液を曝気部へ導入して曝気ガスに接触し曝気処理混合液を取得し、続いて、曝気処理混合液を沈殿部へ導入して上清液と前記濃縮混合液を取得し、続いて、曝気ガスを前記ガスとして前記濃縮混合液の流動を駆動するステップを含む生物学的汚水処理方法。
【請求項２６】
前記ガスが前記濃縮混合液に接触する請求項２５に記載の生物学的汚水処理方法。
【請求項２７】
少なくとも一部の前記ガスは酸素含有ガスである請求項２５又は2６に記載の生物学的汚水処理方法。
【請求項２８】
前記酸素含有ガスは、曝気ガスである請求項２７に記載の生物学的汚水処理方法。
【請求項２９】
前記濃縮混合液は、沈殿部からのものである請求項２５乃至２８のいずれかに記載の生物学的汚水処理方法。
【請求項３０】
定期的に、又は沈殿室の上清液にまもなく出現する時又は既に汚泥塊が出現した時に、沈殿室の上清液に対して曝気処理を行うステップを含む請求項２９に記載の生物学的汚水処理方法。
【請求項３１】
少なくとも一部の沈殿室の濃縮混合液を嫌気性処理部へ送るステップを含む請求項２９又は３０に記載の生物学的汚水処理方法。
【請求項３２】
動力デバイスにより放出される熱で混合液を加熱するステップを含む請求項２５乃至３１のいずれかに記載の生物学的汚水処理方法。
【請求項３３】
前記ガスを利用して前記濃縮混合液を上昇させる請求項２５乃至３２のいずれかに記載の生物学的汚水処理方法。
【請求項３４】
曝気部における混合液と曝気ガスをそれぞれ収集し、混合液を前記沈殿部で沈殿処理して上清液と濃縮混合液を取得し、次に、空気圧式混合液上昇デバイスにおいて前記曝気ガスで前記濃縮混合液を上昇するステップを含む請求項３３に記載の生物学的汚水処理方法。
【請求項３５】
気液分離槽において空気圧式混合液上昇デバイスからの曝気ガスと濃縮混合液を分離し、少なくとも一部の分離された濃縮混合液を曝気部へ送るステップを含む請求項３３に記載の生物学的汚水処理方法。
【請求項３６】
請求項１乃至２４のいずれかに記載する生物学的汚水処理装置を利用する生物学的汚水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、以下の特許出願の優先権を主張する：（１）中国特許出願２０１２２０３２７７８１．１、その出願日は２０１２年７月６日である。（２）中国特許出願２０１３１００４９８１３．５、その出願日は２０１３年２月７日である。（３）中国特許出願２０１３１００４９６９５．８、その出願日は２０１３年２月７日。これらの特許出願の内容は、引用により本出願に引き入れる。
【０００２】
本出願は、ガスを利用して濃縮混合液の流動を駆動する濃縮混合液駆動デバイスを含む生物学的汚水処理装置に関し、更に、ガスを利用して濃縮混合液の流動を駆動することを含む生物学的汚水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
通常の生物学的汚水処理装置において、混合液は曝気槽で曝気処理を経て沈殿槽に静かに置き、分離で上清液（「出水（water outflow）」とも呼ぶ）と濃縮混合液（「汚泥」とも呼ぶ）を得る。前記濃縮混合液の少なくとも一部は逆流して曝気槽に戻り（「汚泥逆流」とも呼ぶ）、汚水の供給（「入水（water inflow）」）を混合する必要がある。通常、汚泥逆流は汚泥逆流ポンプ（普通、遠心ポンプである）により行われる。しかし、汚泥逆流ポンプは余計なエネルギー消耗が必要となり、更に定期保守が必要である。また、電気漏洩のリスクを防ぐために、電気により駆動された汚泥逆流ポンプは絶縁処理が必要である。従って、一般的に、汚泥逆流ポンプは特定位置に取り付けることで、工業的レイアウトの柔軟性を制限し、常に大量の接続管路が必要であり、設備投資を増加させ、装置全体の信頼性を下げる。これらの問題は、面積が小さく、高さが高い塔式の生物学的汚水処理装置で特に顕著である。
【０００４】
中国特許出願ＣＮ１０２３７２３７９Ａに開示される塔式の生物学的汚水処理装置は、上昇流式汚泥床反応器（ｕｐｆｌｏｗ ｓｌｕｄｇｅ ｂｅｄ ｒｅａｃｔｏｒ）と、上昇流汚泥床反応器の上方に設けられた好気反応器と、好気反応器より上流側に設けられた分離器とを含む。前記分離器は、気液分離筒と固液分離ゾーンを有する。好気反応器からの曝気ガスと曝気混合液と共に気液分離筒に入れた後、分離された混合液が固液分離ゾーンに入り、上清液と濃縮混合液を分離する。濃縮混合液は好気反応器に戻り、汚水の供給と混合した後曝気して曝気混合液を形成する。
しかしながら、曝気ガスと混合液を分離する場合、又は混合液を分離することにより上清液と濃縮混合液を形成する場合、従来技術の分離装置と方法により期待される分離効果が得られ難い。特に体積と高さが限定された塔式の生物学的汚水処理装置では、沈殿室からの出水と汚泥の分離は困難であり、分離が不十分な場合は、更に汚泥浮上現象が生じ、処理が中断されるかもしれない。
【０００５】
また、汚水の生物処理において、一般的に、曝気送風機は主要なエネルギー消耗機器であるが、曝気ガスは曝気処理が完成してから直接に大気へ排出するため、曝気ガス中のエネルギーと酸素は十分に利用されておらず、汚水の生物処理のエネルギー消耗が多い。
従って、新たな低消耗、高信頼性、高効率の生物学的汚水処理装置及び方法の開発が必要となる。
【発明の概要】
【０００６】
本出願は、生物学的汚水処理装置及び方法を提供することにより、上記の従来技術における課題を解決することを目的とする。そのため、本出願は特に以下の技術的な方案を提供する。
１. ガスを利用して濃縮混合液の流動を駆動する濃縮混合液駆動デバイスを有する生物学的汚水処理装置。
２．技術的な方案１に記載の生物学的汚水処理装置であって、前記濃縮混合液駆動デバイスを設けることにより、前記ガスが前記濃縮混合液に接触することを許容する。
３．技術的な方案１又は２のいずれかに記載の生物学的汚水処理装置であって、前記濃縮混合液駆動デバイスは、前記ガスと前記濃縮混合液との進入及び接触を許容する導管を含み、前記導管は、前記導管の下部に位置するガス入口及び濃縮混合液入口と、前記導管の中央部に位置する気液混合輸送部と、前記導管の上部に位置する気液混合物出口とを含む。
４．技術的な方案１乃至３のいずれかに記載の生物学的汚水処理装置であって、前記濃縮混合液駆動デバイスは、前記ガスと前記濃縮混合液を分離するための前記気液混合物出口に流動的に連通する気液分離装置を更に含む。
５．更に、前記技術的な方案のいずれかに記載の生物学的汚水処理装置であって、曝気ガスを前記ガスとして提供するための曝気部を含む。
６．更に、前記技術的な方案のいずれかに記載の生物学的汚水処理装置であって、前記濃縮混合液を提供するための沈殿部を含む。
７．更に、技術的な方案１に記載の記載の生物学的汚水処理装置であって、嫌気性処理部と、沈殿部と、曝気部とを更に有し、
前記嫌気性処理部は、汚水の供給と前記濃縮混合液駆動デバイスからの前記濃縮混合液とを受取って嫌気性処理をすることにより嫌気性処理混合液を得るために設けられ、
前記曝気部は、前記嫌気性処理混合液を受取って曝気ガスに接触させることにより曝気処理混合液を得るために設けられ、
前記沈殿部は、前記曝気処理混合液を受取って分離することにより上清液と前記濃縮混合液とを得るために設けられ、且つ、
前記濃縮混合液駆動デバイスは、前記濃縮混合液を受取り、前記曝気部からの曝気ガスにより前記濃縮混合液の流動を駆動する。
８．技術的な方案７に記載の生物学的汚水処理装置であって、前記曝気部に、前記曝気処理混合液及び曝気ガスを得るための気液分離装置が設けられ、
前記気液分離装置は前記沈殿部と流動的に連通して、前記沈殿部が前記曝気処理混合液を受取り可能にし、
前記気液分離装置は、前記曝気ガスが前記沈殿部に入れられないように設けられている。
９．技術的な方案７に記載の生物学的汚水処理装置であって、前記生物学的汚水処理装置は、水平式生物学的汚水処理装置を形成するように、嫌気性処理部と沈殿部と曝気部とが設けられる。
１０．上記技術的な方案のいずれかに記載の生物学的汚水処理装置であって、前記生物学的汚水処理装置は、少なくともその一部が地下又は地上に設けられ、又は、移動可能なプラットフォームに設けられる。
１１．技術的な方案１に記載の生物学的汚水処理装置であって、沈殿部を有する塔式の生物学的汚水処理装置であって、前記の濃縮混合液駆動デバイスは、ガスを利用して前記沈殿部中の濃縮混合液を上昇させる空気圧式混合液上昇デバイスである。
１２．技術的な方案１１に記載の生物学的汚水処理装置であって、前記空気圧式混合液上昇デバイスは、空気圧式混合液上昇管を含み、
前記空気圧式混合液上昇管は、基本的に垂直であり且つ前記濃縮混合液を吸収するための液体上昇管と、前記液体上昇管と流体的に連通し且つ前記ガスを前記液体上昇管に導入するためのガス導入管とを含む。
１３．技術的な方案１２に記載の生物学的汚水処理装置であって、前記液体上昇管は、前記濃縮混合液を吸収するための入口と、前記ガス及び濃縮混合液を排出する出口とを有し、
前記ガス導入管は前記液体上昇管の中央部又は下部に接続する。
１４．技術的な方案１３に記載の生物学的汚水処理装置であって、前記沈殿室の底部に着泥槽が設けられ、前記液体上昇管の入口が前記着泥槽に挿入される。
１５．更に、技術的な方案１１乃至１４のいずれかに記載の生物学的汚水処理装置であって、前記空気圧式混合液上昇デバイスからの濃縮混合液とガスを分離するための気液分離槽を含む。
１６．技術的な方案１５に記載の生物学的汚水処理装置であって、前記気液分離槽は、前記液体上昇管の出口に流動的に連通される。
１７．更に、技術的な方案１１乃至１４のいずれかに記載の生物学的汚水処理装置であって、曝気室を含み、
前記曝気室は、前記曝気室内の曝気ガスを収集するための集気フードを有し、少なくとも一部の前記ガスが前記集気フードからの曝気ガスである。
１８．技術的な方案１７に記載の生物学的汚水処理装置であって、前記集気フードは、前記ガス導入管に流動的に連通される。
１９．更に、技術的な方案１７に記載の生物学的汚水処理装置であって、前記曝気室は、曝気室内に混合液を収集するための集液槽を有し、
前記沈殿室は、前記集液槽に流動的に連通され、
前記沈殿室における少なくとも一部の濃縮混合液は、集液槽の混合液からのものである。
２０．更に、技術的な方案１７に記載の生物学的汚水処理装置であって、前記曝気室と前記沈殿室との間に仕切り板を設ける。  
２１．技術的な方案２０に記載の生物学的汚水処理装置であって、前記集液槽の頂部は、仕切り板の一部により限定され、且つこの部分に混合液が集液槽から沈殿室へ入れる貫通穴又は管路が設けられる。
２２．技術的な方案１７に記載の生物学的汚水処理装置であって、前記気液分離槽と前記曝気室との間に、前記気液分離槽の濃縮混合液を前記曝気室へ送る第１の濃縮混合液逆流管が設けられる。
２３. 更に、技術的な方案１７に記載の生物学的汚水処理装置であって、前記曝気室の下側の嫌気反応室に設けられ、前記気液分離槽と前記嫌気反応室との間に前記気液分離槽の濃縮混合液を前記嫌気反応室へ送る第２の濃縮混合液逆流管が設けられる。
２４．更に、技術的な方案１乃至２０のいずれかに記載の生物学的汚水処理装置であって、動力室と熱交換器を有し、
前記熱交換器は、前記動力室に設けられた動力デバイスにより放出された熱を利用して前記生物学的汚水処理装置の混合液を加熱する。
２５．技術的な方案２４に記載の生物学的汚水処理装置であって、前記動力室と前記熱交換器とは、嫌気反応室及び／又は曝気室に設けられ、
前記動力室には、動力デバイスが設けられ、大気のに流動的に連通するガス入口と前記熱交換器に流動的に連通するガス排出口とを有し、
また、前記動力室において動力デバイスにより加熱されたガスは、前記嫌気反応器及び／又は好気反応器における混合液と、前記熱交換器で熱交換を行う。
２６．技術的な方案２４に記載の生物学的汚水処理装置であって、前記ガス入口は、動力室へ入れるガスを動力室における分布を制御するためのガス分布器を有する。
２７．技術的な方案２５に記載の生物学的汚水処理装置であって、前記動力デバイスは、ポンプ及び／又は送風機である。
２８. 技術的な方案２４乃至２７のいずれかに記載の生物学的汚水処理装置であって、前記熱交換器は、一本又は複数本の蛇管型熱交換器と直管式熱交換器及びその組み合わせである。
２９．技術的な方案２４に記載の生物学的汚水処理装置であって、前記動力室に前記生物学的汚水処理装置を監視して制御するためのメーター、スイッチ及び／又は弁が設けられる。
３０．技術的な方案１乃至２９のいずれかに記載の生物学的汚水処理装置であって、前記沈殿部又は沈殿室に設けられた汚泥塊の破砕装置を有する。
３１．ガスを利用して濃縮混合液の流動を駆動するステップを含む生物学的汚水処理方法であって、
技術的な方案１乃至３０のいずれかに記載の生物学的汚水処理装置を利用して生物学的汚水処理を行ない、ガスを利用して濃縮混合液の流動を駆動する前記生物学的汚水処理方法である。
３２．少なくとも一部の前記ガスは酸素含有ガス、特に曝気ガスである技術的方案３１に記載の生物学的汚水処理方法。
３３．前記濃縮混合液は沈殿部からのものである技術的方案３１に記載の生物学的汚水処理方法。
３４．汚水の供給と前記濃縮混合液を混合して嫌気性処理部へ導入して嫌気性処理混合液を得られ、
嫌気性処理混合液を曝気部へ導入して曝気部で接触して曝気処理混合液を得られ、
曝気処理混合液を沈殿部へ導入して上清液と前記濃縮混合液とを得られ、
更に曝気ガスを前記ガスとして前記濃縮混合液の流動を駆動することを含む技術的方案３１に記載の生物学的汚水処理方法。
３５．前記ガスは酸素含有ガスであり、且つ前記ガスは前記濃縮混合液に接触する技術的方案３１乃至３４のいずれかに記載の生物学的汚水処理方法。
３６．技術的方案１１乃至３０のいずれかに記載の生物学的汚水処理装置を利用して生物学的汚水処理を行ない、ガスを利用して沈殿室における混合液を上昇させる生物学的汚水処理方法である。
３７．少なくとも一部の前記ガスは曝気ガスからのものである技術的方案３６のに記載の生物学的汚水処理方法。
３８．曝気室における混合液と曝気ガスをそれぞれに収集し、混合液を前記沈殿室に沈殿処理することにより上清液と濃縮混合液とを得られ、空気圧式混合液上昇デバイスに曝気ガスにより濃縮混合液を上昇させることを含む技術的方案３６又は３７のいずれかに記載の生物学的汚水処理方法。
３９．気液分離槽において空気圧式混合液上昇デバイスからの曝気ガスと濃縮混合液を分離し、少なくとも分離された濃縮混合液の一部を曝気室へ送ることを含む技術的な方案３６乃至３８のいずれかに記載の生物学的汚水処理方法。
４０．定期的に、又は沈殿室における上清液にまもなく又は既に汚泥塊が出現するときに沈殿室における上清液に対して曝気処理を行なう技術的方案３６乃至３８のいずれかに記載の生物学的汚水処理方法である。
４１．沈殿室における濃縮混合液の少なくとも一部を嫌気反応室へ送ることを含む技術的方案３６乃至３８のいずれかに記載の生物学的汚水処理方法。
４２．更に、動力デバイスにより放出された熱で混合液を加熱するステップを含む技術的方案３６乃至３８のいずれかに記載の生物学的汚水処理方法。
【０００７】
本出願の生物学的汚水処理装置においてある実施形態によれば、前記濃縮混合液駆動デバイスはガスを利用して濃縮混合液の流動を駆動する。その中に、前記ガスは濃縮混合液に直接接触してもよく、前記ガスは前記濃縮混合液と混合されることが好ましい。これにより前記ガスは濃縮混合液を含んで浮上し、濃縮混合液の流動を駆動する。ある実施形態において、前記濃縮混合液駆動デバイスは濃縮混合液逆流デバイスである。
【０００８】
ある実施形態において、前記濃縮混合液駆動デバイスは、前記ガスと前記濃縮混合液の進入を許容する導管を有する。前記導管は、ガス入口と、混合液入口と、気液混合物出口とを有する。ガスは、ガス入口から入った後、混合液入口から入った濃縮混合液とを導管で混合する。ガスの圧力と浮上作用で、ガスと濃縮混合液とが導管で気液混合物を形成して共に流動し、その後、気液混合物出口から排出され、濃縮混合液の流動を駆動する。ある実施形態において、前記導管は、ガスを浮上しやすくするために、上へ傾斜する又は基本的に立設するように設けられる。
【０００９】
ある実施形態において、前記導管のガス入口は適切な気体源に流動的に連通し、流量制御弁により導管に入ったガスの流量を制御し、更に濃縮混合液の流量を制御する一方、他の実施例において、前記導管の混合液入口の上流側に流量制御弁が設けられることにより、導管に入る濃縮混合液の流量を制御する。
【００１０】
ある場合に、前記ガスは利用可能なガス気体源のいずれかからのものであってもいい。例えば、前記ガスは、空気圧縮機、送風機、ガスのタンクからのものであってもいい。前記ガスのタンクは、例えば、空気、酸素、窒素、不活性ガスなどのようなガスのタンクであってもいい。前記ガスの圧力は大気圧以上であることが好ましい。酸素含有ガスが好ましい。また、ある場合に、前記ガスの少なくとも一部は曝気ガスからのものであり、曝気装置のいずれの位置で収集できる曝気ガスであってもいいが、曝気ガス装置の上方で収集された曝気混合液から溢れた曝気ガスが好ましい。通常、曝気ガスにおける酸素は曝気処理において全部消耗されることができず、曝気処理された曝気ガスは依然として酸素を含有する。ある場合に、追加の汚泥逆流ポンプを設けることにより濃縮混合液の流動を駆動する。更に、前記ガスを利用して追加の汚泥逆流ポンプを駆動してもいい場合もある。
本出願の発明者は、曝気ガスを濃縮混合液に接触（混合が好ましい）することにより濃縮混合液の流動を駆動する時、汚泥処理の脱窒効果及び／又はＣＯＤ除去効果は予想外に向上したことを意外にも発見した。また、一切の理論に制約されず、沈殿部からの濃縮混合液は酸素含有ガス（曝気ガスが好ましい）に接触した後、更に汚水の供給を混合し、脱窒作用を高めらることで、より効果的に脱窒とＣＯＤ除去を実現してもよい。
【００１１】
本出願の実施形態によれば、前記沈殿部は、曝気処理混合液を分離して上清液と濃縮混合液を形成する装置のいずれであってもいい。通常、沈殿部は沈殿槽や沈殿池であり、斜板と斜管を設けることにより分離効果を高められる。通常、濃縮混合液は、沈殿作用で沈殿槽または沈殿池の下部に形成され、着泥槽を設けることにより濃縮混合液の沈下効果を高められる。沈殿部は濃縮混合液駆動デバイスと汚泥逆流管の流体により連通される。前記汚泥逆流管の一端が沈殿槽又は沈殿池の下に設けられてもいいが、濃縮混合液を抽出するためには着泥槽に設けることが好ましい。前記汚泥逆流管の他端が混合液入口に流動的に連通する。沈殿部に混合液分布器を設けることにより、曝気部からの曝気処理混合液を均一に沈殿部に分布させて沈殿部において既に分離された上清液と濃縮混合液とをかき乱さないようにする。また、ある場合に、沈殿部の上方に溢出槽を設けることにより、上清液を出水として排出する。
本出願において、嫌気性処理は、基本的に酸素含有ガスと混合液との接触を避ける方法のいずれかにより行われる。通常、溶存酸素が存在しなければ、例えば、溶存酸素レベルが０．１ｍｇ/Ｌより低い場合は、嫌気性処理状態にあると認定されてもいい。本出願において一部の実施形態によれば、前記嫌気性処理部は、濃縮混合液と汚水の供給を混合して形成した混合液が嫌気性処理される装置のいずれであってもいい。本出願において他の実施形態によれば、前記嫌気性処理部は濃縮混合液駆動デバイスからの濃縮混合液と汚水の供給を混合して嫌気性処理される装置のいずれであってもいい。ある場合に、嫌気性処理は曝気がない状態で混合液をゆっくり流動させるようにして実現する。適切な嫌気性処理部は、混合液を水平式、垂直式又は放射式に流動する池又は槽であってもいい。
【００１２】
本出願において一部の実施形態によれば、曝気部は混合液を曝気処理する装置のいずれであってもいい。例えば、曝気池又は曝気槽。曝気部に曝気器を設けることにより曝気処理を強化することができる。前記曝気器は、例えば、螺旋曝気器、微細孔曝気器、プレート式曝気器、ロータリー混合曝気器、管式曝気器、ジェット曝気器等であってもいい。                        
ある場合に、曝気部は、嫌気性処理部からの嫌気性処理混合液を曝気部の第一端から入れ、曝気処理後形成された曝気処理混合液を曝気部の第二端から排出した後、沈殿部へ導入するように設けられる。その中に、曝気部の第一端と第二端は、チャネリングと短路を避けるために、お互いに遠ざけるように設けられる。他の場合に、曝気部にバッフル・プレートを設けることにより、更に曝気処理の効果を強化し、チャネリングと短路を避ける。
ある場合に、曝気部に少なくとも一部、好ましくは、全部曝気ガスが収集されてから前記濃縮混合液駆動デバイスへ導入される。ある場合に、曝気部の第二端に気液分離装置を設け、曝気ガスと曝気処理混合液を分離させ、曝気処理混合液を沈殿部へ導入し曝気ガスを沈殿部へ入れることを防止するようにする。前記気液分離装置は、曝気ガスと曝気処理混合液を分離できる装置のいずれであってもいい。例えば、前記気液分離装置は、一又は複数の容器又は一本または多数本の管であり、その頂部に曝気処理混合液を前記容器又は管へ入れることを許容する一又は複数の開口を設け、その底部において前記容器又は管の曝気処理混合液を沈殿部へ入れることを許容する沈殿部に流動的に連通する管路を設ける。ある場合に、曝気処理混合液を受取り且つ曝気ガスを沈殿部へ入れることを防止するように、前記容器又は管の前記開口を曝気部の混合液に浸漬させる。
【００１３】
ある実施形態において、曝気部に曝気ガスを収集するための集気装置が設けられる。前記導管のガス入口を集気装置のに流動的に連通する。前記集気装置は、曝気装置の上方に設けられた集気フードを有してもいい。集気フードの頂部に導管を設け、集気フードが収集のガスをガス入口から前記導管へ入れることを許容するようにしてもよい。ある実施形態において、前記導管に流量制御弁を設け、前記導管へ入れたガスの流量を制御して濃縮混合液の流量を制御するようにする。ある場合に、集気フードは、通気管を設け、集気フードが収集のガスの少なくとも一部を排出するようにする。更に、前記通気管に制御弁を設け、排出ガスの流量又は割合を制御することにより前記導管へ入れるガスの流量と濃縮混合液の流量とを制御する。
【００１４】
ある場合に、集気フードは、曝気部の中央部又は頂部に設けられてもいい。集気フードの一部は、上に向かって延伸し、曝気部の頂部壁面に突き出して集気袋を形成する。少なくとも一部の集気フードの壁面は、限定された曝気部の壁面であってもいい。ある場合に、集気フードは、曝気部内部に位置する独立された傘型フードであってもいい。他の場合に、集気フードは、曝気部の頂部と、任意に選択され頂部に接続する側壁とに限定される。
【００１５】
本出願の生物学的汚水処理装置のある実施形態によれば、前記嫌気性処理部と、沈殿部と曝気部とは水平に配置された同じ筒体に設けられてもいい。前記筒体は円形又は多角形の筒体、たとえば、四、五、六、七、八角形状又はそれ以上の多角形状の筒体が好ましい。
本出願の生物学的汚水処理装置のある実施形態によれば、前記ガスの装置、例えば、曝気ガスの送風機等、及び／又は汚水の供給装置、例えば、汚水の供給ポンプや真空汲水装置（真空ポンプ等が含まれる）を提供し、生物学的汚水処理装置の内部、例えば、嫌気性処理部、沈殿部及び／又は曝気部の内部に設けるようにする。曝気部の内部に設けるのが好ましい。これにより、少なくとも騒音が低減され、配置や取り付けがしやすくなり、住宅団地などのような人々が集まり、空間が狭いところに配置することができる。
【００１６】
本出願の生物学的汚水処理装置のある実施形態によれば、前記生物学的汚水処理装置の少なくとも一部が地下に設けられる。例えば、本出願による生物学的汚水処理装置は少なくとも一部又は全部地下に設けられてもいい。例えば、半地下室又は地下室内に設け、土地節約、騒音低減、及び景観に与えられた影響を避けるようにする。ある場合に、前記生物学的汚水処理装置は地面上に設けられる。本出願の生物学的汚水処理装置は、地面上又は半地下室に設けられた時、露天の場所や建物内に置かれてもいい。他の場合に、本出願の生物学的汚水処理装置は、移動可能なプラットフォーム、例えば、トレーラーなどの運搬車両に設けられてもいい。汚水処理が必要となる異なる場所で自由に搬送することができ、迅速に配置して使用することができる。
【００１７】
本出願の生物学的汚水処理装置及び方法によれば、生物学的汚水処理における曝気ガスを十分に利用し、汚泥逆流ポンプを使用しなくて済むことから、エネルギーの消耗や設備投資を低減させ、装置や工業的レイアウトが更に柔軟になり、装置の稼働部材と管路との接続も減少することから、信頼性を高められる。
本出願の生物学的汚水処理装置及び方法によれば、逆流の濃縮混合液と曝気ガスに接触することにより、脱窒やＣＯＤ除去の効果を強化し、汚水処理の効果を高められる。従って、本出願の生物学的汚水処理装置及び方法によれば、出水の水質がよく、容積負荷が高く、土地を節約し、汚泥量が低く、周囲の環境に影響が小さいなどの利点がある。
【００１８】
本出願の生物学的汚水処理装置及び方法によれば、水平式に配置されてもいい。建物に置き、又は地下に埋め、又は移動可能なプラットフォームに設けることに応用する。また、本出願の生物学的汚水処理装置は、特に小型又は住宅団地の汚水処理の需要に応じる。
【００１９】
本出願の生物学的汚水処理装置及び方法によれば、塔式の生物学的汚水処理装置であってもいい。前記塔式の生物学的汚水処理装置は、沈殿室と、ガスを利用して前記沈殿室における濃縮混合液を上昇させる空気圧式混合液上昇デバイスとを有する。その中でも、前記空気圧式混合液上昇デバイスは前記濃縮混合液駆動デバイスとして利用される。
【００２０】
本出願の生物学的汚水処理装置及び方法によれば、前記沈殿室は、曝気処理混合液を分離して上清液と濃縮混合液を形成する装置のいずれであってもいい。通常、沈殿室は、沈殿槽又は沈殿池であり、斜板と斜管を設けることにより分離効果を高められる。通常、濃縮混合液は、沈殿作用で沈殿槽または沈殿池の下部に形成され、着泥槽を設けることにより濃縮混合液の沈下効果を高められる。ある場合に、沈殿部の上部に溢出槽を設け、上清液を出水として排出するようにする。
【００２１】
本出願の生物学的汚水処理装置及び方法によれば、前記空気圧式混合液上昇デバイスは、ガスを動力として混合液を上昇できる装置のいずれであってもいいが、ガスを混合液に接触する空気圧式混合液上昇デバイスが好ましい。例えば、気力ポンプや気送混合液上向管であってもよい。ある場合に、気送混合液上向管は、基本的に立設されて前記濃縮混合液を吸収するための液体上昇管と、前記液体上昇管に流動的に連通して前記ガスを前記液体上昇管へ導入するためのガス導入管とを有する。
本出願の生物学的汚水処理装置及び方法によれば、前記液体上昇管は、前記濃縮混合液を吸収するための入口と、前記ガス及び濃縮混合液を排出するための出口とを有する。前記ガス導入管は前記液体上昇管の中央部又は下部に接続する。前記ガスをガス導入管を経由して液体上昇管へ入れた後、前記ガスは、前記液体上昇管の下部の入口から入れた濃縮混合液を混合し、ガスの圧力と浮上作用で、ガスと濃縮混合液は、導管に気液混合物を形成して上へ流動し、液体上昇管の頂部の出口から排出され、気力を利用して輸送し、濃縮混合液を上昇する。ある場合に、ガスを利用して沈殿室における濃縮混合液を上昇させることにより、汚水処理装置における汚泥循環全体を実現する。
ある実施形態において、前記ガス導入管は適切な気体源に流動的に連通してもいい。流量制御弁によりガス導入管へ入れた気体流量を制御することにより、濃縮混合液の流量の上昇を制御する。他の実施形態において、前記液体上昇管の入口の上流側に流量制御弁を設けることにより導管に入れた濃縮混合液の流量を制御する。
ある場合に、前記ガスは利用可能なガス来源のいずれであってもいい。例えば、前記ガスは、空気圧縮機、送風機、ガスのタンクからのものであってもいい。前記ガスのタンクとして、空気、酸素、窒素、不活性ガスなどのようなガスのタンクが挙げられる。前記ガスの圧力は大気圧以上であることが好ましい。前記ガスは酸素含有ガスであることが好ましい。ある場合に、少なくとも一部の前記ガスは曝気ガスからのものである。曝気ガスは、例えば、曝気室においての曝気装置のいずれかの位置から収集される。好ましくは、曝気ガスは、曝気装置の上方において収集された混合液から溢れた曝気ガスである。通常、曝気ガスにおける酸素は曝気処理において全部消耗することができないため、曝気処理された曝気ガスは依然に酸素を含有する。ある場合に、余計な汚泥逆流ポンプを設けることにより沈殿室における濃縮混合液を上昇する。ある場合に、前記ガスを利用することにより余計な汚泥逆流ポンプを駆動することができる。
【００２２】
本出願のある実施形態によれば、前記沈殿室の底部に着泥槽を設け、前記液体上昇管の入口を前記着泥槽へ延伸する。
ある場合に、前記沈殿室に一又は複数の気送混合液上向管が設けられてもいい。ある場合に、複数の気送混合液上向管の液体上昇管の入口は、一又は複数の着泥槽へ延伸可能するようにする。複数の気送混合液上向管を設けることにより、ガスが濃縮混合液へ気力輸送される効果を高められ、濃縮混合液の効率を高められると同時に、ガスと濃縮混合液との間の接触を高められる。
本出願の実施形態によれば、上記生物学的汚水処理装置は、前記空気圧式混合液上昇デバイスから濃縮混合液とガスを分離するための気液分離槽を更に含む。
本出願の実施形態によれば、前記気液分離槽は前記液体上昇管の出口に流動的に連通する。
本出願の実施形態によれば、更に、前記生物学的汚水処理装置は曝気室を有する。前記曝気室は、曝気室内に曝気ガスを収集するための集気フードを有し、少なくとも一部の前記ガスは前記集気フードからの曝気ガスである。本出願の実施形態によれば、曝気室は混合液曝気処理ができる装置のいずれであってもいい。例えば、曝気池又は曝気槽であってもよい。曝気室に曝気器を設けることにより曝気処理を強化する。前記曝気器は、例えば、螺旋曝気器、微細孔曝気器、プレート式曝気器、ロータリー混合曝気器、管式曝気器、ジェット曝気器等であってもいい。
【００２３】
ある場合に、曝気室に少なくとも一部、好ましくは全部の曝気ガスが収集されてから前記濃縮混合液駆動デバイスへ導入する。ある場合に、曝気室に気液分離装置を設けることにより曝気ガスを曝気処理混合液と分離する。前記気液分離装置は、曝気ガスを曝気処理混合液と分離できる装置のいずれであってもいい。分離された曝気処理混合液を沈殿室へ導入することができるが、曝気ガスを沈殿室への進入を防止する。例えば、前記気液分離装置は、一又は複数の容器又は一部や多部の管であってもいい、その頂部に曝気処理混合液を前記容器又は管への進入を許容する一又は複数の開口を設け、且つその底部に沈殿室のに流動的に連通する管路を設けることにより、前記容器又は管における曝気処理混合液を沈殿室への進入を許容する。ある場合に、前記容器又は管の前記開口を曝気室の混合液に浸漬することにより、曝気処理混合液を受取り、曝気ガスが沈殿室へ進入することを防止する。
ある実施形態において、曝気室に曝気ガスを収集するための集気装置が設けられている。前記ガス導入管は集気装置に流動的に連通する。前記集気装置は、曝気装置の上方に設けられた集気フードを有してもいい。本出願の実施形態によれば、前記集気フードは、前記ガス導入管に流動的に連通する。例えば、集気フードが収集したガスをガス入口から気送混合液上向装置へ進入することを許容するために、集気フードの頂部にガス導入管が設けられている。ある実施形態において、前記ガス導入管に流量制御弁が設けられ、前記導管へ進入するガスの流量を制御して、濃縮混合液の流量を制御する。ある場合に、集気フードは、集気フードが収集したガスの少なくとも一部を排出するための通気管が設けられている。前記通気管に制御弁を設けることにより排出ガスの流量又は割合を制御し、更に、前記導管へ進入するガスの流量を制御して混合液の流量を制御する。
【００２４】
ある場合に、集気フードは、曝気室の中央部又は頂部に設けられてもいい。集気フードの一部は上に向かって延伸して曝気室の頂部壁面に突き出し、集気袋を形成する。少なくとも集気フードの壁面は曝気室の壁面に限定される。ある場合に、集気フードは、曝気室内部に独立された傘型フードであってもいい。他の場合に、集気フードは、曝気室の頂部と、任意に選択され頂部に接続する側壁とに限定される。
本出願の実施形態によれば、前記曝気室は、曝気室内の混合液を収集するための貯液槽を有する。前記沈殿室は前記貯液槽に流動的に連通し、少なくとも前記沈殿室において一部の濃縮混合液は前記貯液槽からの混合液である。
本出願の実施形態によれば、前記塔式の生物学的汚水処理装置は、前記曝気室と前記沈殿室との間に設けられた仕切り板を有する。前記仕切り板は、平板又は錐形板または逆錐形板又は折板又は他の適切な変形板であってもいい。錐形板又は逆錐形板の頂角は、約６０度―１７９度、例えば、約７０度―１５０度、約８０度―１２０度、約８５度―１０５度、又は約９０度である。小さい方の頂角を採用すれば、沈殿の算出割合を高められ、混合液は上清液と濃縮混合液に分離しやすくなるが、大きいほうの頂角は、曝気室と沈殿室の各装置の配置や取付に有利になる。ある場合に、前記頂角は約６０度、約７０度、約８０度、約９０度、約１００度、約１２０度等である。
【００２５】
本出願の実施形態によれば、前記集気フードは前記仕切り板の一又は複数の部分が上へ突き出して形成された一又は複数の集気フードである。本出願の実施形態によれば、前記集気フードは、前記仕切り板のエッジに位置する前記仕切り板の一又は複数の部分が上へ突き出すように形成した一又は複数の集気フード、又は前記逆錐形仕切り板のエッジ部分と前記曝気室の内壁に限定された環形槽である。
本出願の実施形態によれば、前記貯液槽は前記仕切り板の中央部に設けられる。ある場合に、前記貯液槽の開口は上へ向き、前記仕切り板の下表面の間に混合液を貯液槽へ進入することを許容する隙間が残される。これにより、曝気ガスと混合液との分離に有利である。
本出願の実施形態によれば、前記貯液槽の頂部は前記仕切り板の一部によって限定され、且つ前記仕切り板の対応する部分に混合液を貯液槽から沈殿室へ進入させることを許容する通穴が設けられている。ある場合に、前記通穴を設けることにより曝気ガスが当該通穴を通じて沈殿室へ進入することを防止する。例えば、前記貯液槽は前記通穴を遮断することにより、曝気ガスが当該通穴を通じて沈殿室へ進入することを防止する。
本出願の実施形態によれば、前記仕切り板の中央部は下へ突き出して前記沈殿室の底部の凹槽を着泥槽とする。これにより、沈殿室に分離して形成された濃縮混合液は重力作用で前記凹槽に向かって集中する。前記液体上昇管の入口は前記凹槽へ伸ばすことが好ましい。
【００２６】
本出願の実施形態によれば、前記沈殿室の下部に混合液分布器が設けられ、前記貯液槽からの混合液を均一に前記沈殿室の下部に分布するようにする。本出願のある実施形態によれば、前記混合液分布器は、複数の開口を有する基本的に水平設置の環形管、又は、前記気液分離槽の外壁に接続され斜めに下に向かって延伸する裾と前記気液分離槽の外壁とに限定された環形槽である。このような混合液分布器は、貯液槽からの混合液を均一に沈殿室に分布するが、基本的に混合液が上清液と濃縮混合液を分離する過程に影響を与えない。
本出願の実施形態によれば、前記気液分離槽は、前記液体上昇管と、前記液体上昇管に基本的に同心する外部ケーシングとに限定される。ある場合に、前記気液分離槽の下部は、曝気室の下部に流動的に連通して、槽内の濃縮混合液を曝気室の下部へ逆流して曝気ガスの下部に戻るようにする。他の実施形態において、前記気液分離槽は独立した槽や管であり、その上部は前記液体上昇管の頂端に流動的に連通することにより、前記液体上昇管から離れた濃縮混合液及び曝気ガスの進入を許容する一方、その下部は、曝気室の下部に流動的に連通することにより、槽内の濃縮混合液が逆流して曝気室の下部に流入する。
本出願の実施形態によれば、前記気液分離槽は前記曝気室との間に、前記気液分離槽の濃縮混合液を前記曝気室へ流入させる濃縮混合液逆流管が設けられる。
【００２７】
本出願の実施形態によれば、更に、前記生物学的汚水処理装置は、前記曝気室の下方に設けられた嫌気反応室を有する。前記嫌気反応室は、濃縮混合液と汚水の供給を混合して形成した混合液が嫌気性処理される装置のいずれであってもいい。本出願のある実施形態によれば、前記嫌気反応室は、汚水の供給を嫌気性処理させる装置のいずれであってもいい。ある場合に、前記嫌気性処理は、前記曝気がない状態で混合液をゆっくり流動するように実現される。適切な嫌気反応室は、混合液を移流式、縦流式、及び放射状式などの方式で流動することを許容する池や槽であってもいい。例えば、前記嫌気反応室は、上向流嫌気性スラッジブランケット（ｕｐｆｌｏｗ ａｎａｅｒｏｂｉｃ ｓｌｕｄｇｅ ｂｌａｎｋｅｔ，ＵＡＳＢ）反応器であってもいい、底部に位置する混合ゾーンと、頂部に位置してメタンの泡を収集するためのガス収集ゾーンと、前記混合区とガス収集区との間の嫌気反応ゾーンが含まれている。
本出願のある実施形態によれば、前記沈殿室の下部に第二の濃縮混合液逆流管を設けることにより沈殿室において濃縮混合液の少なく一部を沈殿室と曝気室へ排出する。ある場合に、ポンプを利用して沈殿室における濃縮混合液を強制的に排出する。ある場合に、排出された濃縮混合液を曝気室の下方に設けられた嫌気反応室、好ましくは嫌気反応室の下方へ導入する。沈殿室における上清液と濃縮混合液との間の界面の位置が高い場合、又は、まもなく又は既に汚泥塊を形成して汚泥が浮上した場合に、一部又は全部の濃縮混合液を排出すれば、界面の位置を速やかに下げられ、汚泥塊の形成や汚泥浮上を防止又は除去することができる。
【００２８】
本出願の実施形態によれば、更に、前記沈殿室に汚泥塊破砕装置が設けられている。前記汚泥塊破砕装置は、適切に沈殿室における汚泥塊を沈降しやすい汚泥粒までに破砕する装置のいずれであってもいい。ある場合に、前記汚泥塊破砕装置は、機械力を利用して汚泥塊を破砕する装置、例えば、気力汚泥塊装置、例えば、任意の曝気器、又は、上向開口のガス分布管である。ある場合に、前記汚泥塊装置は、移動可能に前記沈殿室に接続され、需要に応じて前記沈殿室を入れたり離れたりする。生物学的汚水処理装置の長期運営過程において、沈殿室へ入れた少量汚泥は沈殿室の下部へ沈降できず、ずっと浮遊のままでいるかもしれない。これらの汚泥は集まって汚泥塊を形成し、沈殿室の嫌気性の環境で徐々に浮きやすくなり、出水に伴って排出されて出水の水質を破壊するかもしれない。本出願のある実施形態によれば、前記気力汚泥塊破砕装置は前記沈殿室に任意で適切な位置で設置される曝気装置であってもいいが、好ましくは、前記沈殿室の中央部に設ける。これらの汚泥塊に対して間歇的な曝気処理を行なうことで、汚泥塊を破砕可能し、その沈降性能を改善し、出口の水質に対する破壊を避けられる。
本出願のある実施形態によれば、前記生物学的汚水処理装置は、動力室と熱交換器を有する。その中でも、前記熱交換器は、動力室における動力デバイスにより熱を放出して前記生物学的汚水処理装置における混合液を加熱する。好ましくは、前記動力室と熱交換器は前記曝気室及び／又は前記嫌気反応室に設けられる。その中でも、前記熱交換器は、動力室における動力デバイスにより熱を放出して嫌気反応室又は曝気室又は沈殿室における混合液を加熱する。前記熱交換器は任意で適切な熱交換器であり、特にガスと液体との熱交換を行う熱交換器、例えば、蛇管型熱交換器と直管式熱交換器及びその組み合わせである。前記動力デバイスは、生物学的汚水処理装置に用いられた動力デバイス、例えば、送風機、汚水の供給ポンプ又は真空汲水装置の真空ポンプ及び関連制御装置などである。このような設置は、少なくとも騒音低減ができ、配置や取付がしやすく、住宅団地などのような人々が集まり、空間が狭いところに配置されやすい利点がある。
【００２９】
本出願のある実施形態において、前記ガスは、前記熱交換器の入口から前記熱交換器の換熱管へ流入し、換熱管外の混合液と熱交換を行って、その後前記熱交換器の出口から大気を吸入する。他の実施形態において、前記熱交換器の入口から前記熱交換器の熱交換器外のジャケットへ入り、熱交換器内の混合液と熱交換を行って、その後前記熱交換器の出口から大気を吸収する。ある場合に、前記熱交換器は一又は複数の換熱管である。
本出願のある実施形態において、前記ガス吸入口は、動力室へ進入するガスの動力室における分布を制御するためのガス分布器を有する。ある場合に、前記ガス分布器は、エッジに設けられた一又は複数の吹出口のカバープレートが設けられ、その中に、少なくとも一つの吹出口が前記動力室における動力デバイスに向かうように設置する。他の場合は、前記ガス分布器はグリッドである。前記グリッドの仕切り板はガスを動力室へ導入するための動力デバイスが傾いた状態で配置される。
本出願のある実施形態において、前記動力デバイスは任意で適切な生物学的汚水処理の動力装置、例えば、ポンプ及び／又は送風機などであり、具体的には、汚水の供給ポンプ、混合液循環ポンプ曝気送風機などであってもいい。
本出願のある実施形態において、前記ガス吸入口は前記動力室の底部に設けられるが、前記ガス排出口は、前記ガスが自然対流で前記動力室と前記熱交換器を通過するように前記動力室の頂部に設けられる。
【００３０】
本出願のある実施形態において、前記動力室及び／又は熱交換器に、前記ガスを前記動力室と前記熱交換器を強制的に通過するように強制送風装置が設けられている。本出願のある実施形態において、前記強制送風装置は送風機、例えば、軸流送風機などである。送風機のような強制送風装置は、動力室又は熱交換器に任意で適切な位置、例えば、動力室のガス吸入口又はガス排出口、熱交換器の入口又は出口などの位置に設けられてもいい。
本出願のある実施形態によれば、前記ガス吸入口は、前記動力室における貯液の前記動力室への排出を許容するように前記動力室の最下位に設けられる。ある場合に、動力室は嫌気反応室又は好気反応室との間の壁に、動力室における動力デバイス及びその接続管に、又は管路や弁などのところに液体漏洩が発生しやすい。動力室の最下位にガス吸入口を設けることにより、これらの液体漏洩を速やかに排除でき、漏洩の液体が動力室に集まってデバイスを損害することを防止する。
本出願のある実施形態によれば、前記動力室に前記生物学的汚水処理装置を監視又は制御するメーター、スイッチ及び／又は弁などが設けれらる。
本出願のある実施形態において、前記動力室は、嫌気反応室から分離された室である。前記動力室は、底部にガス吸入口を設ける。前記ガス吸入口は、外部の空気の進入を許容するように下に向かって延伸して嫌気反応室の外部に接続するガス吸入管を有し、動力室内の一側にカバープレートやグリッドを有する。前記カバープレートは、ガスを動力デバイスへ導入するように複数の吹出口を有する。
【００３１】
本出願の生物学的汚水処理装置は、構造がコンパクトで、動力デバイスが放出した熱を効果的に排出でき、更にこの熱を利用して混合液の温度を高められ、反応高率の向上、処理効果の改善、省エネルギー、騒音低減などの技術的効果を実現する。
本出願の生物学的汚水処理装置は、立設式又は水平式に設置され、建物に設置又は地下に埋め、又は移動可能なプラットフォームに設けられることに応用される。しかも本出願の汚水処理装置は、特に小型化又は住宅団地化の汚水処理に応用される。
本出願の実施形態によれば、前記沈殿室と曝気室及び／又は嫌気反応室は、塔式に配置する同一の筒体に設けられてもいい。前記筒体は、円形筒体又は多角形筒体（四、五、六、七、八又はそれ以上の多角形筒体が好ましい）であってもいい。
本出願において、「下に向かう」とは、重力方向と基本に同じな方向、重力方向と重なっている方向を含むがそれに限定されていない方向を指す。「上に向かう」とは、重力方向と正反対の方向と基本に同じな方向、重力方向と正反対の方向を含むがそれに限定されていない方向を指す。
本出願において、「基本」又は「基本的」とは、それに修飾された専門語は、当該専門語の中心値を基準として確定された範囲内での変化、例えば、当該範囲は、中心値が±２０％、好ましくは±１０％、より好ましくは±５％、更に好ましくは±１％等により特定される範囲であってもいい。
【００３２】
本出願の別の面として、ガスを利用して沈殿室における濃縮混合液を上昇させるステップを含む生物学的汚水処理方法を提供することにある。ある実施形態において、前記汚水処理方法は、本出願の生物学的汚水処理装置により生物学的汚水処理を行ない、その中でも、ガスを利用して沈殿室における濃縮混合液を上昇させるステップを含む。ある実施形態において、前記ガスは酸素含有ガス、特に曝気ガスである。
本出願の生物学的汚水処理方法によれば、更に以下のステップを含む。曝気室における混合液と曝気ガスをそれぞれ収集し、混合液を前記沈殿室に沈殿処理を行なうことにより、上清液と濃縮混合液を得られ、空気圧式混合液上昇デバイスに曝気ガスを利用して濃縮混合液を上昇させる。
本出願の生物学的汚水処理方法によれば、更に以下のステップを含む。気液分離槽に空気圧式混合液上昇デバイスからの曝気ガスと濃縮混合液を分離し、少なくとも既に分離された濃縮混合液の一部を曝気室へ送る。
本出願の生物学的汚水処理方法によれば、更に以下のステップを含む。定期的に、又は沈殿室における上清液に汚泥塊をまもなく又は既に形成するときに、沈殿室における上清液に対して曝気処理を行なう。汚泥塊を回避又は除去したり汚泥が浮上したりするようなことさえ避ければ、この曝気処理のタイミング又は持続時間は、汚泥塊の形成状況又は破砕状況又は汚泥浮上の状況により任意に決定してもいい。通常、この曝気ガス処理されている時に、汚泥を出水に混ぜないように汚水の供給を停止すべきである。
本出願の生物学的汚水処理方法によれば、更に少なくとも沈殿室における濃縮混合室の一部を排出して曝気室へ送らないこと、例えば、当該濃縮混合液を嫌気反応室へ送ることを含む。前記濃縮混合液はガスで上昇する前又は後に排出されてもいい。沈殿室の一部の濃縮混合液を嫌気反応室へ送る操作は間歇的に又は持続的に行なってもいい。この操作を行うタイミングと持続時間は、上清液と濃縮混合液との間の界面の位置及び／又は汚泥浮上の状況詳細により確定される。この界面を希望の位置に制御しさえすればいい。例えば、当該位置が高い場合に、当該界面の位置を下げ、出水の水質を保証するように、沈殿室における一部の濃縮混合液を嫌気反応室へ送ってもいい。一方、まもなく又は既に汚泥浮上が発生された場合に、沈殿室における濃縮混合液の一部又は全部或いは上清液の一部又は全部までを排出して、好ましくは、嫌気反応室へ送る。これにより、前記界面を下げ、汚泥浮上を避けたり除去したりする。
【００３３】
一切の理論に束縛されず、沈殿室に汚泥浮上が現れた要因は、嫌気性により嫌気性分解が起こり、メタンおよび二酸化炭素ガスが生じ、汚泥がガスを吸着することにより浮上することにある。そのため、間歇的で定期的に曝気処理を行なえば、嫌気性分解を抑制でき、汚泥塊を破砕できることで、汚泥の沈降性能を改善し、汚泥浮上の発生を効果的に避けることができる。また、曝気ガスが気送混合液上向管を通過することにより、大きな濃縮混合液の逆流量を実現でき、汚泥が沈殿室においての滞在時間を低減し、嫌気性により起こった嫌気性分解及びそれに応じる汚泥浮上を避けられる。
本出願の生物学的汚水処理装置は、曝気室における曝気ガスと混合液を分離した後、それぞれ沈殿室へ導入する。曝気ガスは、空気圧式混合液上昇デバイスのみを通じて沈殿室の下部における濃縮混合液を上昇させることで、基本的に沈殿室における混合液が上清液と濃縮混合液を分離する過程を妨害することを避け、それと同時に曝気ガスは大きな逆流量で沈殿室の下部における濃縮混合液を途切れなく抽出することもでき、沈殿室における上清液と濃縮混合液との間の界面の位置を下げ、汚泥が沈殿室においての滞在時間を減少し、汚泥浮上を防止又は除去する上で有利になる。
更に、気送混合液上向管により抽出された濃縮混合液は、気液分離槽を通じて沈殿室へ進入させず直接に曝気室へ戻すことで、混合液が上清液と濃縮混合液を分離する過程を妨害することを避ける。
更に、沈殿室に設けられた曝気管は、沈殿室における上清液に対して定期的に曝気、又はまもなく又は既に汚泥塊が発生する時或いは汚泥浮上が発生された時に、上清液に対して曝気し、汚泥塊の周囲の環境の溶存酸素（ＤＯ）を増加し、汚泥の沈降性能を改善し、汚泥塊の形成を抑制し、既に形成された汚泥塊を破砕することで、汚泥浮上を避けられ、沈殿室の分離効果を保証し、沈殿室が長期で安定に稼働できる。
【００３４】
また、沈殿室における濃縮混合液の少なくとも一部を曝気室の下方の嫌気反応室へ送り、出水の水質を保証するために、当該沈殿室における上清液と濃縮混合液との間の界面を希望の位置に制御でき、また、需要に応じて速やかに汚泥浮上を避けたり除去したりすることができる。
更に、本出願者は、曝気ガスを採用して濃縮混合液を上昇する場合に、汚水処理の脱窒効果及び／又はＣＯＤ除去の効果が予想外に向上することを意外にも発見した。一切の理論に束縛されず、沈殿室からの濃縮混合液と酸素含有ガス（曝気ガスが好ましい）に接触した後、更に汚水の供給と混合して、脱窒作用を強化し、より良い脱窒効果及び／又はＣＯＤ除去の効果を実現する。
本出願の汚泥生物処理装置は、曝気ガスを利用して汚泥逆流を実現し、汚泥逆流ポンプを利用せず、エネルギーの消耗や設備投資を低減し、装置や工業的レイアウトが更に柔軟性を有し、また、装置の稼働部材が管路に接続することも減少することで、装置の信頼性を高められる。また、本出願の生物学的汚水処理装置は構造がコンパクトで、装置全体の体積又は面積を減少する。
【００３５】
本出願の生物学的汚水処理装置は面積が小さく、運営が安定で信頼性があり、基本的に維持する必要がないため、建物に設置又は少なくとも一部は地下に埋めること、又は、移動可能なプラットフォームに設置することに応用し、特に小規模の住宅団地にとって現場で処理する必要がある場合に応用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本出願の生物学的汚水処理装置の一実施形態の構造を示す図である。
【図２】本出願の生物学的汚水処理装置の他の実施形態の構造を示す図である。
【図３】本出願の生物学的汚水処理装置の動力室と熱交換器の一実施形態の構造を示す図である。
【図４】本出願の生物学的汚水処理装置の動力室と熱交換器の他の実施形態の構造を示す図である。
【図５】本出願の生物学的汚水処理装置の動力室と熱交換器の他の実施形態の構造を示す図である。
【図６】本出願の生物学的汚水処理装置の他の実施形態の構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、図面を参照して本出願の実施形態について更に説明するが、本出願の保護範囲を限定する意図はない。
図１は本出願の生物学的汚水処理装置の一実施形態の構造を示す図である。その中に、前記生物学的汚水処理装置は、同一の筒体に設けられ、お互いに仕切り板により分離された嫌気性処理部（Ｓ１）と、沈殿部（Ｓ２）と曝気部（Ｓ３）とを有する。
汚水の供給は、汚水の供給装置、例えば、汚水ポンプ又は汲水装置（図なし）により嫌気性処理部（Ｓ１）に送る。汚水の供給は、嫌気性処理部（Ｓ１）において濃縮混合液駆動デバイス（濃縮混合液管（１０３）と、導管（１０９）と、気液混合物管（１１０）と、気液分離器（１１１）を含む）からの濃縮混合液を混合して、嫌気性処理部（Ｓ１）をゆっくり通過することにより嫌気性処理混合液を取得する。
嫌気性処理部（Ｓ１）からの前記嫌気性処理混合液は、嫌気性処理混合液管（１０１）を通じて曝気部（Ｓ３）に入れて曝気器（１０４）からの曝気ガスに接触して曝気処理を行ない、曝気処理混合液を取得する。曝気ガスは曝気部（Ｓ３）に浮上して曝気処理混合液の液面から溢れて曝気部（Ｓ３）の上部に集まる。曝気処理混合液は、気液分離装置（１０６）と曝気処理混合液管（１０５）とを通じて沈殿部（Ｓ２）へ入る。気液分離装置（１０６）は、上に向かって曝気処理混合液を前記気液分離装置（１０６）への進入を許容する開口を有し、前記開口は、混合液液面以下に位置し、曝気ガスを沈殿部（Ｓ２）への進入を防止するようにする。
曝気部（Ｓ３）からの前記曝気処理混合液は、混合液分布器（１０２）を通じて均一に沈殿部（Ｓ２）に分布され、沈殿部（Ｓ３）の上部においての上清液と沈殿部（Ｓ２）の下部においての濃縮混合液を分離する。前記上清液は、出水として溢出槽（１１２）を通じて排出される。沈殿部（Ｓ２）の下部に位置する前記濃縮混合液は、濃縮混合液駆動デバイスは嫌気性処理部（Ｓ１）へ入る。前記濃縮混合液駆動デバイスは、濃縮混合液管（１０３）と、導管（１０９）と、気液混合物管（１１０）と気液分離器（１１１）を含む。
【００３８】
曝気部（Ｓ３）の上部に集まる曝気ガスは、集気フード（１０７）とガス導入管（１０８）を通じて導管（１０９）へ入る。集気フード（１０７）における余計な曝気ガスは、放出弁（１１３）により排出される。前記曝気ガスは、沈殿部（Ｓ２）からの濃縮混合液を導管（１０９）に接触させて混合することにより気液混合物を形成する。気液混合物は、ガスの圧力及び浮上作用で導管（１０９）で上に向かって運動して気液混合物管（１１０）を通じて気液分離装置（１１１）へ入る。気液混合物は気液分離装置（１１１）に濃縮混合液と曝気ガスを分離する。その中で、曝気ガスは排出されるが、濃縮混合液は嫌気性処理部（Ｓ１）に導入される。
図１に示された生物学的汚水処理装置において、曝気ガスを利用して濃縮混合液（汚泥）の流動を駆動することで、濃縮混合液は生物学的汚水処理装置における全体循環を駆動する。そのため、ガスのエネルギーを十分に利用され、その中に、逆流汚泥の流量は、放出弁（１１３）により制御されるガス導入管（１０８）へ入った曝気ガスの流量により、調整又は制御される。これにより、生物学的汚水処理装置全体のエネルギー消耗が減少する。また、汚泥逆流ポンプの使用を避けるため、設備投資も低減し、汚水処理装置の信頼性が高まる。
また、図１に示された生物学的汚水処理装置は、水平式に配置されてもいいので、装置全体の高さが減少する。同時に、嫌気性処理部（Ｓ１）と、沈殿部（Ｓ２）と、曝気部（Ｓ３）がコンパクトに集まることで面積を小さく、構造を簡単にし、維持しやすくなる。そのため、前記生物学的汚水処理装置は、地下又は半地下の建物に設けられ、又は需要に応じて移動可能なプラットフォーム、例えば、交通工具に設けられてもいい。用地節約、温度保持、環境美化に有利になり、運輸及び部署に便利になる。
図１に示された生物学的汚水処理装置は、曝気ガスを通じて濃縮混合液（活性汚泥）に接触し、その逆流の上昇過程においてそれに対して酸素を充填することで、充填後の濃縮混合液は、その後汚水の供給を混合して嫌気性処理されたときに嫌気性処理部における脱窒作用を強化でき、装置全体の脱窒及びＣＯＤ除去の効果を増加し、汚水処理の高率を高め、出水の水質を改善する。
図２は、本出願の塔式の生物学的汚水処理装置の一実施形態の構造を示す図である。その中で、塔式の生物学的汚水処理装置は、嫌気反応室（２０１）と、嫌気反応室（２０１）の上方に設けられた曝気室（２２５）と、曝気室の上方に設けられた沈殿室（２２１）と、曝気ガス（２２５）と沈殿室（２２１）の間に設けられた仕切り板（２１２）とを有する。曝気ガス（２２５）に曝気ガスを収集するための集気フード（２１１）及び混合液を収集するための貯液槽（２０９）を設け、沈殿室（２２１）に気送混合液上向管（２１６）及び気液分離槽（２１５）を設ける。これらのユニットは一つの円筒体の塔（又は多角形塔）内、たとえば、１０―３０メートルの塔に設けられている。
【００３９】
入水管（２０６）からの汚水の供給は、汚水の供給弁（２０５）とポンプ（２０４）を通じて嫌気反応室（２０１）へ入る。汚水の供給は嫌気反応室（２０１）に上向きの層流を形成し、嫌気反応室（２０１）における汚泥を流動と沈降のバランスが安定した状態で浮遊して汚泥床層を形成する。その時、嫌気反応室（２０１）は上向流型汚泥床反応器になる。汚泥床層を透過して続いて上へ流動する清液は、仕切り板（２２７）における開口（２０２）（単向通過装置を有するものが好ましい）を通じて曝気室（２２５）へ入る。任意に、仕切り板（２２７）の下方にガス収集装置（例えば、ＵＳ６、０６３、２７３における前記集気フード）（図なし）を設けることにより、嫌気反応が生じたメタンなどのガスを収集する。
嫌気反応室（２０１）からの清液は、曝気室（２２５）で好気混合液を混合する。曝気ガスは気管（２２６）を経て曝気ガス（２２５）に入り、その中で混合液に対して曝気ガス処理をする。更に、曝気室（２２５）内に曝気器（図なし）を設けてもいい。曝気した後、曝気ガスは曝気室（２２５）の上部の環形集気フード（２２１）に集まるが、曝気混合液は貯液槽（２０９）へ入ることで、曝気ガスと曝気混合液が分離される。
貯液槽（２０９）における混合液は通穴又は管道（２１０）を経て沈殿室（２２１）の下部に入り、沈殿室（２２１）で上部の上清液と下部の濃縮混合液が分離される。上清液は、溢出槽（２１８）から排出され出水（２１７）となる。濃縮混合液は沈んで着泥槽（２２４）へ入り、更に、液体上昇管（２１６）の下部の入口から液体上昇管（２１６）へ入る。集気フード（２１１）における曝気ガスは、ガス導入管（２２２）を通じて液体上昇管（２１６）へ入り、気力輸送により着泥槽（２２４）からの濃縮混合液を液体上昇管（２１６）で上昇させる。その後、液体上昇管（２１６）のガスが混合液と共に液体上昇管（２１６）の頂部から流出し、気液分離槽（２１５）に入って気液分離をする。分離されたガスが排出されるが、分離された濃縮混合液は気液分離槽（２１５）に残される。分離された濃縮混合液の少なくとも一部は、第一の濃縮混合液逆流管（２２３）を経由して曝気ガス（２２５）の下部に戻る。
【００４０】
必要な場合、例えば、泥水界面が高すぎて出水の水質に影響を与える場合に、着泥槽（２２４）においての濃縮混合液の少なくとも一部は、第二の濃縮混合液逆流管（２０８）と、弁（２０７）と、ポンプ（２０４）を経由して排出されて嫌気反応室（２０１）に入る。弁（２０７）を通じて沈殿室（２２１）における泥水界面の高さを有効に制御又は調節でき、出水の水質を保証できる。
必要な場合に、吸気管（２１９と２１４）の曝気ガスは、汚泥塊破砕装置としてのガス分布管（２２０と２１３）を経由して沈殿室（２２１）の中央部又は上部に入り、曝気ガスの攪拌を通じて沈降しにくい汚泥塊を破砕させることでその沈降性を改善し、汚泥浮上を防止する。吸気管（２１９と２１４）からの曝気ガスは、定期に又は間歇に沈殿室（２２１）へ入り、この期間で、弁（２０５）を閉じることにより汚水の供給を停止し、汚泥を出水（２１７）と共に排出されることを防止する。汚泥塊破砕が完了された後、吸気管（２１９と２１４）の曝気ガスは沈殿室（２２１）への進入を停止し、破砕された汚泥塊は徐々に沈んで着泥槽（２２４）へ入り、液体上昇管（２１６）と、気液分離槽（２１５）と第一の濃縮混合液逆流管（２２３）を経由して曝気ガス（２２５）へ入り、沈殿室（２２１）の中央部又は上部の汚泥塊を除去し、汚泥浮上を防止する。
図６は、本出願の生物学的汚水処理装置の一実施形態の構造を示す図である。その中で、前記生物学的汚水処理装置は立設され、嫌気反応室（３３）と、好気反応室（２６）と、分離室（２２）と、嫌気反応室（３３）に設けられた動力室（３）を有する。これらのユニットは、一つの円筒体の塔（又は多角形塔）内、たとえば、１０―３０メートルの塔に設けられている。
【００４１】
動力室（３）の底部に吸気口（６）が設けられる。吸気口（６）は下に向かって延伸して外部へ連通する吸気管（７）を有し、外部からの空気を動力室（３）へ入れるようにする。吸気口（６）の上方に蓋板（５）が設けられ、操作者が動力室（３）に作業しやすいようにする。蓋板（５）のエッジに吹出口（４）が設けられ、吸気口（６）からの空気を動力室（３）に入れ、任意に動力デバイスに導く。
動力室（３）の頂部にガス排出口（１２）が設けられる。ある場合に、動力室（３）の頂部は仕切り板（３０）の一部であってもいい。ガス排出口（１２）は熱交換器（１３）の下部の入口のに流動的に連通する。熱交換器（１３）は好気反応室（２６）内に位置する。ガス排出口（１２）からのガスは熱交換器（１３）の中を通過して好気反応室（２６）における混合液と熱交換を行い、その後熱交換器（１３）の頂部の出口（１５）から排出される。ある場合に、出口（１５）のところに送風機、例えば、軸流送風機を設け、ガスを動力室（３）と熱交換器（１３）において流動するように。図６に示された生物学的汚水処理装置における熱交換器（１３）は、図３に示されたような一本の直管式熱交換器（１３）であってもいい。その中に、管内のガスは管外の混合液と熱交換を行う。また、図４に示された複数本の列管式熱交換器（１３）であってもいい。その中に、列管内のガスは列管外の混合液と熱交換を行う。更に、図５に示された蛇管型熱交換器（１３）であってもいい。その中に、蛇管内のガスは蛇管外の混合液と熱交換を行う。
吸水管（９）からの汚水の供給は汚水の供給弁（８）とポンプ（１）を経由して嫌気反応室（３３）に入る。汚水の供給は、嫌気反応室（３３）において上に向かう層流を形成し、嫌気反応室（３３）における汚泥は流動や沈降のバランスで安定的に浮遊して汚泥床層を形成する。その時、嫌気反応室（３３）は、上向流型汚泥床反応器になる。汚泥床層を透過して続いて上へ流動する清液は仕切り板の開口（３１）（単向通過装置を有するものが好ましい）を通過して好気反応室（２６）に入る。任意に、仕切り板（３０）の下方にガス収集装置、（例えば、ＵＳ６、０６３、２７３に記載の集気フード）（図なし）を設け、嫌気反応室が生じたメタンなどのガスを収集するようにする。清液が好気反応室（２６）へ入た後、その中にある好気混合液と混合する。必要な時に、汚水の供給は嫌気反応室（３３）における嫌気混合液を混合して、好気反応室（２５）へ入って好気混合液と混合する。
【００４２】
曝気ガスは気管（１０）と、曝気送風機（３２）と、曝気分布器（２９）を経由して好気反応室（２６）に入って、その中にある混合液に対して曝気ガス処理を行なう。好気反応室（２６）は、任意に適切な曝気器、例えば、螺旋曝気器、微細孔曝気器、プレート式曝気器、ロータリー混合曝気器、管式曝気器、ジェット曝気器等に設けられてもいい。曝気した後、曝気ガスは、浮上して、好気反応室（２６）の上部においての好気反応室（２６）内壁が仕切り板（２４）の下表面に接続することにより形成した集気フードに集まる。曝気後の混合液は、貯液槽（２７）と管（２５）を分離室（２２）の下部に入れる。分離室（２２）に入れた混合液は、分離室（２２）において上部の上清液と下部の濃縮混合液を分離する。上清液は溢出槽（２１）を経由して出水（２０）として排出される。濃縮混合液は、分離室（２２）の底部にある集泥槽（１６）に集まり、その後管（１７）を経由して導管（１９）へ入る。好気反応室（２６）の上部に集まった曝気ガスは管（２３）を経由して導管（１９）へ入り、着泥槽（１６）からの濃縮混合液を混合して気液混合物になり、更に曝気ガスの圧力及び浮上作用で上へ流動する。導管（１９）から流出された気液混合物は、気液分離槽（１８）に入り、分離された後、また曝気ガスと濃縮混合液とを形成する。その中で、曝気ガスは排出され、濃縮混合液は濃縮混合液逆流管（２８）を経由して好気反応室（２６）の下部に戻る。
分離室に既に或いはまもなく汚泥浮上が発生した時に、弁（１１）を開き、着泥槽（１６）における濃縮混合液を管（１４）と、弁（１１）と、ポンプ（１）と、管（２）を経由して嫌気反応室（３３）に導入することにより、速やかに分離室（２２）においての一部又は全部の濃縮混合液、更に一部又は全部の上清液を排出し、汚泥浮上を防止又は除去するようにする。
生物学的汚水処理装置が運転している期間に、ポンプ（１）と送風機（３２）が生じた熱で動力室（３）におけるガスを加熱し、加熱されたガスは、上昇してガス排出口（１２）を経由して熱交換器（１３）へ入り、熱交換器（１３）で好気反応室（２６）における混合液と熱交換を行い、その後出口（１５）から排出される。加熱された混合液は、好気反応室（２６）でより良く好気反応を行うことができる。これにより、本出願は、動力室（２６）においての、例えば、ポンプ（１）と送風機（３０）の動力デバイスが放出した熱の回収利用を実現した。
【００４３】
また、動力室（３）を嫌気反応室（３３）内に設けるため、生物学的汚水処理装置全体の外観は、更に簡潔でコンパクトになり、操作や制御がしやすく、面積も小さく、取付や運輸がしやすくなる。同時に、集中的に設置される動力デバイス及び監測器、制御スイッチと弁などの監視装置も更に便利で迅速かつ有効に生物学的汚水処理装置の運営を監視することができるようになる。
【００４４】
本出願の生物学的汚水処理装置及び方法は、迅速かつ有効に沈殿室における上清液と濃縮混合液との間の界面の位置を制御し、沈殿室における汚泥浮上を防止又は除去するため、生物学的汚水処理装置は長期にわたって安定的に高効率で運営できる。
以上、例を挙げて本出願について説明したが、本出願は、上記の実施形態に限定されるものではないことを理解すべきである。普通の当業者は、本出願に対して様々な修正及び変形が可能である。しかもこれらの修正や変形はすべて本出願の保護範囲に属する。
【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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