(57)【要約】【課題】硝化槽における硝化菌の濃度を向上させる。【解決手段】排水処理装置１００は、排水ＨＳと活性汚泥とを収容して第１処理後水ＳＡを生成する脱窒槽を有する脱窒部１１０と、脱窒部１１０から排出された第１処理後水ＳＡと活性汚泥とを収容する硝化槽と、酸素を含むガスを硝化槽内に供給する散気部と、硝化槽から外部に排出される第２処理後水ＳＢが通過する、目開きが１０μｍ以上２００μｍ以下の範囲内のフィルタとを有する硝化部１２０と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排水と活性汚泥とを収容して第１処理後水を生成する脱窒槽を有する脱窒部と、
前記脱窒部から排出された前記第１処理後水と前記活性汚泥とを収容する硝化槽と、酸素を含むガスを前記硝化槽内に供給する散気部と、前記硝化槽から外部に排出される第２処理後水が通過する、目開きが１０μｍ以上２００μｍ以下の範囲内のフィルタとを有する硝化部と、
を備える排水処理装置。
【請求項２】
前記硝化部の前記フィルタを通過した前記第２処理後水を貯留する沈殿池を備える請求項１に記載の排水処理装置。
【請求項３】
前記硝化槽における前記フィルタの上流の固液混合物を前記脱窒槽に返送する返送部をさらに備える請求項１または２に記載の排水処理装置。
【請求項４】
排水と活性汚泥とを収容する硝化槽と、酸素を含むガスを前記硝化槽内に供給する散気部と、前記硝化槽から外部に排出される処理後水が通過する、目開きが１０μｍ以上２００μｍ以下の範囲内のフィルタとを有する硝化部と、
前記硝化部から排出された前記処理後水と、前記活性汚泥とを収容する脱窒槽を有する脱窒部と、
を備える排水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、排水に含まれる有機物および窒素化合物を分解する排水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、排水に含まれる有機物および窒素化合物を浄化する技術として、活性汚泥処理装置が用いられている。活性汚泥処理装置は、下水処理場等で利用されている。活性汚泥処理装置として、循環式硝化脱窒装置が広く採用されている。
【０００３】
循環式硝化脱窒装置は、脱窒槽と、硝化槽とを含んで構成される（例えば、特許文献１）。循環式硝化脱窒装置は、浮遊状態の活性汚泥を、脱窒槽と、硝化槽とに循環させる。脱窒槽は、無酸素状態で活性汚泥を収容する。脱窒槽には、排水源から供給された排水と、硝化槽から排出された処理後水とが導入される。硝化槽は、好気状態（曝気状態）で活性汚泥を収容する。硝化槽には、脱窒槽から排出された処理後水が導入される。
【０００４】
硝化槽において、脱窒槽から排出された処理後水に含まれるアンモニア態窒素は、活性汚泥に含まれる硝化菌（独立栄養細菌）によって、硝酸態窒素に酸化される。脱窒槽において、硝化槽から導入された処理後水に含まれる硝酸態窒素は、活性汚泥に含まれる脱窒菌（従属栄養細菌）と、排水に含まれる有機物（水素供与体）とによって、窒素ガスに還元される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−５０３１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来の循環式硝化脱窒装置は、硝化菌および脱窒菌を両方とも含む活性汚泥を、硝化槽と、脱窒槽とに循環させている。したがって、硝化菌が脱窒槽に流出したり、脱窒菌が硝化槽に流出したりする。脱窒菌は、硝化槽の環境（好気状態）では増殖できない。つまり、硝化槽に流出した分の脱窒菌は増殖されない。このため、脱窒槽における脱窒菌の濃度の向上には限界がある。同様に、硝化菌は、脱窒槽の環境（無酸素状態）では増殖できない。つまり、脱窒槽に流出した分の硝化菌は増殖されない。このため、硝化槽における硝化菌の濃度の向上には限界がある。特に硝化菌は、脱窒菌と比較して増殖速度が低い。したがって、硝化槽における硝化菌の濃度を向上する技術の開発が希求されている。
【０００７】
本開示は、このような課題に鑑み、硝化槽における硝化菌の濃度を向上させることが可能な排水処理装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本開示の一態様に係る排水処理装置は、排水と活性汚泥とを収容して第１処理後水を生成する脱窒槽を有する脱窒部と、脱窒部から排出された第１処理後水と活性汚泥とを収容する硝化槽と、酸素を含むガスを硝化槽内に供給する散気部と、硝化槽から外部に排出される第２処理後水が通過する、目開きが１０μｍ以上２００μｍ以下の範囲内のフィルタとを有する硝化部と、を備える。
【０００９】
また、硝化部のフィルタを通過した第２処理後水を貯留する沈殿池を備えてもよい。
【００１０】
また、硝化槽におけるフィルタの上流の固液混合物を脱窒槽に返送する返送部をさらに備えてもよい。
【００１１】
上記課題を解決するために、本開示の一態様に係る他の排水処理装置は、排水と活性汚泥とを収容する硝化槽と、酸素を含むガスを硝化槽内に供給する散気部と、硝化槽から外部に排出される処理後水が通過する、目開きが１０μｍ以上２００μｍ以下の範囲内のフィルタとを有する硝化部と、硝化部から排出された処理後水と、活性汚泥とを収容する脱窒槽を有する脱窒部と、を備える。
【発明の効果】
【００１２】
硝化槽における硝化菌の濃度を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】排水処理装置を説明する図である。
【図２】脱窒部を説明する図である。
【図３】硝化部を説明する図である。
【図４】第１の変形例の排水処理装置を説明する図である。
【図５】第２の変形例の排水処理装置を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に添付図面を参照しながら、本開示の実施形態について詳細に説明する。実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本開示を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。また本開示に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１５】
（排水処理装置１００）
図１は、排水処理装置１００を説明する図である。排水処理装置１００は、例えば、下水等の排水に含まれる有機物および窒素化合物（アンモニア態窒素、硝酸態窒素）を分解する。図１に示すように、排水処理装置１００は、脱窒部１１０と、硝化部１２０と、返送部１３０とを含んで構成される。
【００１６】
脱窒部１１０は、活性汚泥に含まれる脱窒菌のグラニュールを保持する。グラニュールは、複数の菌の集合体を主体とする大きさ０．２ｍｍ〜２ｍｍ程度の塊状の粒子である。脱窒部１１０には、排水源から供給された排水ＨＳ、および、返送部１３０によって返送された第２処理後水ＳＢが導入される。脱窒部１１０は、脱窒菌によって、排水ＨＳに含まれる有機物と、第２処理後水ＳＢに含まれる硝酸態窒素とを窒素ガスに分解する（脱窒反応）。脱窒部１１０において処理された第１処理後水ＳＡは硝化部１２０に導入される。
【００１７】
硝化部１２０は、活性汚泥に含まれる硝化菌のフロックを保持する。フロックは、複数の菌の集合体を主体とする、グラニュールより小さい粒子である。硝化部１２０には、第１処理後水ＳＡが導入される。硝化部１２０は、硝化菌によって、第１処理後水ＳＡに含まれるアンモニア態窒素を硝酸態窒素に変換する。硝化部１２０において生成された第２処理後水ＳＢに含まれる有機物および窒素化合物は、放流基準値未満となる。そして、第２処理後水ＳＢの一部は、返送部１３０によって脱窒部１１０に返送される。これにより、第２処理後水ＳＢに含まれる硝酸態窒素を脱窒部１１０に供給することができる。また、残りの第２処理後水ＳＢは、外部に排出される。返送部１３０は、例えば、ポンプで構成される。
【００１８】
なお、脱窒部１１０を構成する脱窒槽２１０（図２参照）と、硝化部１２０を構成する硝化槽３１０（図３参照）とは、水頭差が設けられている。したがって、脱窒部１１０から硝化部１２０へは、重力による自然流下によって第１処理後水ＳＡが流れる。
【００１９】
以下、脱窒部１１０および硝化部１２０の具体的な構成について説明する。
【００２０】
（脱窒部１１０）
脱窒部１１０は、活性汚泥に含まれる脱窒菌を保持する。上記したように、脱窒部１１０には、排水ＨＳおよび第２処理後水ＳＢが導入される。脱窒部１１０に保持された脱窒菌は、第２処理後水ＳＢに含まれる硝酸態窒素を還元する。脱窒菌は、硝酸態窒素を還元する際に、水素供与体として、排水ＨＳに含まれる有機物を用いる。つまり、脱窒菌は、硝酸態窒素および有機物を窒素ガスに分解する。
【００２１】
図２は、脱窒部１１０を説明する図である。本実施形態の図２では、垂直に交わるＸ軸（水平方向）、Ｙ軸（水平方向）、Ｚ軸（鉛直方向）を図示の通り定義している。また、理解を容易にするために、図２中、反応槽を透明で、液面（液体と気体の界面）を破線で、グラニュール層ＧＬの界面を一点鎖線で示す。さらに、図２中、グラニュールを黒丸で、ガスを白丸で示す。
【００２２】
脱窒部１１０は、所謂ＵＳＢ（Upflow Sludge Blanket）方式の装置である。図２に示すように、脱窒部１１０は、脱窒槽２１０と、導入管２２０と、仕切板２２２と、越流部２３０と、第１処理後水流通部２４０と、排出口２４２と、気固液分離部２５０と、ガス排出管２７２と、を備える。
【００２３】
脱窒槽２１０は、脱窒菌のグラニュールと、排水ＨＳと、第２処理後水ＳＢとを収容する。以下、排水ＨＳおよび第２処理後水ＳＢを纏めて被処理水と呼ぶ場合がある。グラニュールは、被処理水より質量密度が大きい。このため、グラニュールは、脱窒槽２１０の下部に沈降している。したがって、脱窒槽２１０の下部に、グラニュールで構成されるグラニュール層ＧＬが形成される。
【００２４】
導入管２２０は、一部が脱窒槽２１０内に配され、他部が脱窒槽２１０外に配された配管である。導入管２２０の一部は、脱窒槽２１０におけるグラニュール層ＧＬの下部、または、グラニュール層ＧＬの下方に配される。導入管２２０の一部には、複数の開口が形成されている。複数の開口は、上方に臨んでいる。被処理水は、導入管２２０を通じて脱窒槽２１０内に導入される。
【００２５】
仕切板２２２は、脱窒槽２１０内に配される。仕切板２２２は、鉛直方向（図２中、Ｚ軸方向）に延在した板である。仕切板２２２は、脱窒槽２１０における上端からグラニュール層ＧＬの上方まで延在した板である。仕切板２２２には、ガス排出口２２４が形成される。
【００２６】
越流部２３０は、脱窒槽２１０におけるグラニュール層ＧＬの上方であって、仕切板２２２に仕切られた一方の領域２２２Ａに設けられる。導入管２２０から導入された被処理水は、グラニュール層ＧＬを通って、最終的に越流部２３０に到達する。上記したように脱窒菌は、有機物を水素供与体として硝酸態窒素を窒素ガスに還元する。このため、導入管２２０から導入された被処理水が、グラニュール層ＧＬを通過する過程で、被処理水に含まれる硝酸態窒素は窒素ガスに還元され、有機物は脱窒反応のために消費される。
【００２７】
したがって、越流部２３０には、グラニュール層ＧＬで処理（硝酸態窒素および有機物の分解処理）された被処理水（第１処理後水ＳＡ）が到達する。越流部２３０は、第１処理後水ＳＡを第１処理後水流通部２４０に越流させる。つまり、被処理水や第１処理後水ＳＡは、上昇流となって脱窒槽２１０内を移動する。第１処理後水流通部２４０に到達した第１処理後水ＳＡは、排出口２４２を通じて、硝化部１２０へ排出される。
【００２８】
気固液分離部２５０は、領域２２２Ａに設けられる。気固液分離部２５０は、上端から下端に向かうに従って鉛直下方に傾斜した傾斜部２５２を有する。気固液分離部２５０は、上端と下端との間に、ガス排出口２２４が位置するように、仕切板２２２に接触して設けられる。つまり、気固液分離部２５０は、グラニュール層ＧＬから越流部２３０に向かう第１処理後水ＳＡの上昇経路上に設けられる。気固液分離部２５０は、第１処理後水ＳＡの上昇を阻止する（第１処理後水ＳＡを迂回させる）。気固液分離部２５０は、浮上グラニュールを、窒素ガスとグラニュールに分離する。浮上グラニュールは、窒素ガスとグラニュールの集合体である。
【００２９】
気固液分離部２５０によって分離された窒素ガスは、ガス排出口２２４を通って、ガス貯留領域２７０に移動する。ガス貯留領域２７０は、仕切板２２２に仕切られた他方の領域２２２Ｂに形成されている。ガス貯留領域２７０に貯留された窒素ガスは、ガス排出管２７２を通じて外部へ排出される。
【００３０】
以上説明したように、本実施形態の脱窒部１１０は、被処理水の流れを上昇流とすることで、脱窒菌の自己造粒作用を利用し、脱窒菌をグラニュールとして保持することができる。つまり、浮遊状態の脱窒菌を保持する従来技術と比較して、脱窒部１１０は、外部への脱窒菌の流出を抑制することが可能となる。これにより、脱窒部１１０は、脱窒菌の濃度を向上させることができる。したがって、脱窒部１１０を小型化することが可能となる。
【００３１】
（硝化部１２０）
図３は、硝化部１２０を説明する図である。本実施形態の図３では、垂直に交わるＸ軸（水平方向）、Ｙ軸（水平方向）、Ｚ軸（鉛直方向）を図示の通り定義している。また、理解を容易にするために、図３中、液面（液体と気体の界面）を一点鎖線で示す。硝化部１２０は、活性汚泥に含まれる硝化菌を保持する。上記したように、硝化部１２０には、第１処理後水ＳＡが導入される。硝化部１２０に保持された硝化菌は、第１処理後水ＳＡに含まれるアンモニア態窒素を酸化して硝酸態窒素に変換する。
【００３２】
図３に示すように、硝化部１２０は、硝化槽３１０と、導入管３１２と、排出管３１４と、仕切壁３２０と、支持板３３０と、フィルタ３４０と、散気部３５０と、空気配管３５２とを含んで構成される。
【００３３】
硝化槽３１０は、硝化菌のフロックと、第１処理後水ＳＡとを収容する。導入管３１２は、一端が脱窒槽２１０に接続され、他端の開口が硝化槽３１０内に臨んで設けられた配管である。第１処理後水ＳＡは、導入管３１２を通じて硝化槽３１０内に導入される。排出管３１４は、硝化槽３１０における、図３中Ｘ軸方向に位置する側壁３１０ａに接続された配管である。硝化槽３１０において生じた第２処理後水ＳＢは、排出管３１４を通じて外部に排出される。
【００３４】
仕切壁３２０は、硝化槽３１０内における、導入管３１２の開口が臨む箇所と、側壁３１０ａとの間に設けられる。仕切壁３２０は、鉛直方向（図３中Ｚ軸方向）に延在した板である。仕切壁３２０は、硝化槽３１０の底面から上端まで延在した板である。仕切壁３２０の上端から下方に向けて、切り欠き３２４が設けられている。切り欠き３２４は、Ｕ字形状である。切り欠き３２４は、第１処理後水ＳＡの水面上から水面下に亘って設けられている。
【００３５】
支持板３３０は、硝化槽３１０における導入管３１２の開口が臨む箇所と、仕切壁３２０との間に設けられる。支持板３３０は、鉛直方向（図３中Ｚ軸方向）に延在した板である。支持板３３０は、硝化槽３１０の上端から下方に延在した板である。支持板３３０の下端は、硝化槽３１０の底面と離隔している。支持板３３０は、仕切壁３２０と平行に設けられる。支持板３３０の上端から下方に向けて、切り欠き３３４が設けられている。切り欠き３３４は、切り欠き３２４と同じ形状、同じ大きさである。切り欠き３２４および切り欠き３３４は、上方に向けて開放されている。切り欠き３２４および切り欠き３３４は、図３中Ｘ軸方向から見て同じ位置に設けられている。
【００３６】
フィルタ３４０は、一連の布状（シート状）の部材で構成される。フィルタ３４０は、柔構造の袋形状のフィルタである。フィルタ３４０は、仕切壁３２０の切り欠き３２４の縁部と支持板３３０の切り欠き３３４の縁部に接するよう設けられる。換言すれば、フィルタ３４０は、切り欠き３２４と切り欠き３３４に沿うように設置されている。なお、切り欠き３２４の縁部におけるフィルタ３４０の上方、切り欠き３３４の縁部におけるフィルタ３４０の上方には、不図示の固定部（例えば、押さえ板）が設けられる。固定部は、切り欠き３２４の縁部および切り欠き３３４の縁部と同じ形状で断面サイズがわずかに小さいＵ字形状の構造物である。固定部を備えることにより、フィルタ３４０を仕切壁３２０および支持板３３０に固定することができる。
【００３７】
フィルタ３４０は、仕切壁３２０とともに、硝化槽３１０を上流側領域３２２Ａと、下流側領域３２２Ｂとに区画する。上流側領域３２２Ａは、第１処理後水ＳＡまたは第２処理後水ＳＢの流れ方向の上流側に配される。下流側領域３２２Ｂは、第１処理後水ＳＡまたは第２処理後水ＳＢの流れ方向の下流側に配される。下流側領域３２２Ｂの容積は、上流側領域３２２Ａの容積よりも小さい。
【００３８】
仕切壁３２０およびフィルタ３４０は、上流側領域３２２Ａから下流側領域３２２Ｂへ流下する第２処理後水ＳＢの全量（または、ほぼ全量）が、フィルタ３４０を通過するように構成されている。上記したように、フィルタ３４０は、仕切壁３２０に密接しており、上流側領域３２２Ａ内の第１処理後水ＳＡおよび第２処理後水ＳＢに対し、フィルタ３４０の一方側の面（上流側の面）のみが接触するように設けられている。
【００３９】
フィルタ３４０は、上方に向けて開放されている。フィルタ３４０は上流側領域３２２Ａから下流側領域３２２Ｂに亘って、図３中Ｘ軸方向に延在している。フィルタ３４０は、図３中ＹＺ断面がＵ字形状となっている。フィルタ３４０は、フィルタ３４０のＺ軸方向の高さの途中に、水面が位置するように、仕切壁３２０（切り欠き３２４）および支持板３３０（切り欠き３３４）に支持される。
【００４０】
具体的に説明すると、フィルタ３４０は、上流端部３４２と、中間部３４４と、下流端部３４６とを含む。上流端部３４２、中間部３４４、下流端部３４６は、連続している。上流端部３４２は、フィルタ３４０のうち、支持板３３０の上流側に位置する部分である。中間部３４４は、フィルタ３４０のうち、支持板３３０と仕切壁３２０との間に位置する部分である。下流端部３４６は、フィルタ３４０のうち、仕切壁３２０の下流側、すなわち、仕切壁３２０と側壁３１０ａとの間に位置する部分である。
【００４１】
フィルタ３４０は、水面上に位置する上面３４０ａと、下流端部３４６の開放部３４６ａとにおいてのみ開放されている。フィルタ３４０の上流端部３４２、中間部３４４は、フィルタ３４０の縁部がすべて水面上に位置するように、支持板３３０および仕切壁３２０に取り付けられている。したがって、フィルタ３４０と仕切壁３２０を上流側から通過する第２処理後水ＳＢは、すべてフィルタ面を通って下流側領域３２２Ｂに流入する。なお、フィルタ３４０に囲繞された空間は、フィルタ３４０の外側に比べて低圧になる傾向がある。このため、フィルタ３４０が潰れないよう、例えば、筒状の網などの透水性のスペーサ（不図示）が設けられていてもよい。
【００４２】
フィルタ３４０は、例えば、織布で形成される。フィルタ３４０の目開きは、精密濾過膜の孔径よりも大きい。フィルタ３４０の目開きは、例えば、１０μｍ以上２００μｍ以下の範囲内である。フィルタ３４０の目開きは、好ましくは、２０μｍ以上５０μｍ以下の範囲内である。フィルタ３４０の目開きは、部位に拘わらず、ほぼ一定である。すなわち、フィルタ３４０は、均一な目開きを有する。フィルタ３４０の繊維は、一層であり、不織布のように複雑に入り組んだ隙間はない。フィルタ３４０は、樹脂製である。フィルタ３４０は、例えば、ポリエステル、ポリエチレン、および、ナイロンの群から選択される１または複数で形成される。
【００４３】
散気部３５０は、上流側領域３２２Ａの底部近傍に設けられる。散気部３５０には、空気配管３５２の一端が接続されている。空気配管３５２の他端には、不図示のブロワが接続されている。ブロワは、空気配管３５２に空気を吹き込む。そうすると、散気部３５０を通じて、上流側領域３２２Ａ内に空気（酸素）が供給される。また、散気部３５０が供給する空気によって、上流側領域３２２Ａ内が攪拌される。散気部３５０は、例えば、円筒形状の散気管で構成される。したがって、散気部３５０によって上流側領域３２２Ａ内に旋回流が生じる。これにより、上流側領域３２２Ａ内がより攪拌される。
【００４４】
散気部３５０が空気を供給することにより、上流側領域３２２Ａに収容された硝化菌によるアンモニア態窒素の酸化反応を促進させることができる。また、散気部３５０が空気を供給することにより、硝化菌を増殖させることが可能となる。さらに、散気部３５０によって、上流側領域３２２Ａ内が攪拌されることにより、硝化菌と酸素とを効率よく接触させることができる。これにより、硝化菌によるアンモニア態窒素の酸化反応をより促進させることが可能となる。また、硝化菌をより増殖させることができる。
【００４５】
散気部３５０が空気を供給することにより、硝化菌によってアンモニア態窒素が硝酸態窒素に変換された第２処理後水ＳＢは、仕切壁３２０に形成された切り欠き３２４を通じて下流側領域３２２Ｂに流入する。
【００４６】
また、散気部３５０は、フィルタ３４０の上流端部３４２、中間部３４４の下方に設けられる。フィルタ３４０の上流端部３４２、中間部３４４と、散気部３５０とは、水平方向の位置（図３中ＸＹ平面の位置）が等しくなるように硝化槽３１０に設けられる。つまり、フィルタ３４０のフィルタ面が、散気部３５０の上方に位置することになる。これにより、散気部３５０から供給された空気によってフィルタ面に付着した活性汚泥（硝化菌）を洗浄することができる。したがって、フィルタ３４０をメンテナンスする頻度を低減することが可能となる。
【００４７】
下流側領域３２２Ｂに流入した第２処理後水ＳＢは、排出管３１４を通じて外部に排出される。なお、排出管３１４は、下流側領域３２２Ｂにおける水面付近に設けられている。排出管３１４は、自然流下により、硝化槽３１０の第２処理後水ＳＢを外部に排出する。また、排出管３１４の基端（流出口）は、切り欠き３２４からできる限り離隔した位置に設けられている。すなわち、フィルタ３４０は、下流側領域３２２Ｂにおける図３中Ｙ軸方向の一端部側に設けられ、排出管３１４は、下流側領域３２２Ｂにおける図３中Ｙ軸方向の他端部側に設けられている。
【００４８】
以上説明したように、本実施形態の硝化部１２０は、フィルタ３４０を備える。フィルタ３４０は、上流側領域３２２Ａから流出しようとする硝化菌のフロックを捕捉する。このため、フィルタ３４０は、硝化菌のフロックを上流側領域３２２Ａ内に留めておくことができる。これにより、硝化部１２０は、フィルタ３４０を備えない従来技術と比較して、硝化菌の濃度を向上させることができる。したがって、フィルタ３４０を備えない従来技術と比較して、硝化部１２０を小型化することが可能となる。
【００４９】
また、従来の循環式硝化脱窒装置では、脱窒槽および硝化槽における活性汚泥の濃度を維持するために、硝化槽から流出した活性汚泥を回収する沈殿池と、沈殿池によって回収した活性汚泥を脱窒槽に返送する返送機構が必須であった。これに対し、本実施形態の脱窒部１１０は、上記したように脱窒菌（活性汚泥）をグラニュールとして保持することができる。また、本実施形態の硝化部１２０は、フィルタ３４０によって硝化菌（活性汚泥）のフロックを硝化槽３１０内に留めておくことができる。このため、硝化部１２０から流出する硝化菌（活性汚泥）はほとんどない。したがって、排水処理装置１００は、沈殿池および返送機構を省略することができる。その結果、排水処理装置１００自体を小型化することが可能となる。
【００５０】
また、上記したように、フィルタ３４０は、目開きが、１０μｍ以上２００μｍ以下の範囲内であり、精密濾過膜の孔径よりも大きい。したがって、硝化菌のフロックによるフィルタ３４０の目詰まりや、濾過抵抗を低減することができる。これにより、精密濾過膜でフロックを分離する従来技術と比較して、フィルタ３４０を洗浄するためのコストを低減することが可能となる。
【００５１】
また、フィルタ３４０の目開きが、１０μｍ以上２００μｍ以下の範囲内であるため、ポンプ等で吸引せずとも、自然流下で第２処理後水ＳＢを通過させることができる。このため、硝化部１２０は、精密濾過膜でフロックを分離する従来技術と比較して、設備コストを低減することが可能となる。また、精密濾過膜でフロックを分離する従来技術と比較して、フィルタ３４０は、透過流束が大きい。したがって、従来技術と比較して、硝化部１２０は、第１処理後水ＳＡの処理速度を向上させることが可能となる。
【００５２】
さらに、上記したように、フィルタ３４０は、織布で構成されているため、フィルタ３４０の目開きは、不織布とは異なり一定である。これにより、所望する硝化菌の濃度に応じて、目開きを予め容易に設定することができる。また、織布は不織布と比較して、複雑に入り組んだ隙間がない。したがって、フィルタ３４０は、洗浄が容易となる。
【００５３】
（第１の変形例）
上記実施形態の排水処理装置１００は、脱窒部１１０の下流側に硝化部１２０が配される構成を例に挙げて説明した。排水源から送出された排水ＨＳに含まれる有機物が相対的に多い場合、排水処理装置１００を用いれば、効率よく排水ＨＳに含まれる有機物および窒素化合物を浄化（分解）できる。しかし、排水ＨＳに含まれる有機物が相対的に少ない場合、脱窒部１１０の上流側に硝化部１２０を配してもよい。
【００５４】
図４は、第１の変形例の排水処理装置４００を説明する図である。図４に示すように、排水処理装置４００は、硝化部１２０と、脱窒部１１０とを含んで構成される。なお、上記した排水処理装置１００と実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００５５】
排水処理装置４００は、硝化部１２０の下流側に脱窒部１１０が配される。具体的に説明すると、排水ＨＳは、硝化部１２０に導入される。硝化部１２０から排出された第２処理後水ＳＢは、脱窒部１１０に導入される。脱窒部１１０から排出された第１処理後水ＳＡは外部に排出される。
【００５６】
排水処理装置４００においても、脱窒部１１０、硝化部１２０を小型化しつつ、排水ＨＳに含まれる有機物および窒素化合物を効率よく分解することができる。また、排水処理装置４００は、排水処理装置１００と比較して、返送部１３０を省略することができる。なお、排水ＨＳに含まれる有機物が極めて少ない場合には、脱窒部１１０に有機物（水素供与体）を添加してもよい。また、脱窒部１１０において、活性汚泥が増殖しすぎた場合に、脱窒槽２１０の下部から余剰汚泥を排出してもよい。
【００５７】
（第２の変形例）
図５は、第２の変形例の排水処理装置５００を説明する図である。図５に示すように、排水処理装置５００は、脱窒部５１０と、硝化部１２０と、返送部５３０と、沈殿池５４０とを含む。なお、上記した排水処理装置１００と実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００５８】
脱窒部５１０は、脱窒槽５１２と、攪拌機５１４とを含む。脱窒槽５１２は、活性汚泥（主に脱窒菌）を収容する。脱窒槽５１２には、導入管２２０が接続される。脱窒槽５１２には、導入管２２０を通じて、排水源から供給された排水ＨＳ、および、後述する返送部５３０によって返送された固液混合物ＳＬが導入される。したがって、脱窒槽５１２は、活性汚泥、排水ＨＳ、および、固液混合物ＳＬの懸濁液を収容する。
【００５９】
攪拌機５１４は、攪拌羽根５１４ａと、回転軸５１４ｂと、駆動部５１４ｃとを含む。攪拌羽根５１４ａは、脱窒槽５１２内（懸濁液中）に設けられる。回転軸５１４ｂは、攪拌羽根５１４ａに接続される。駆動部５１４ｃは、例えば、モータで構成される。駆動部５１４ｃは、回転軸５１４ｂに接続される。駆動部５１４ｃは、回転軸５１４ｂを回転させて攪拌羽根５１４ａを回転させる。これにより、懸濁液が攪拌され、活性汚泥（脱窒菌）が液中に浮遊された状態となる。
【００６０】
このようにして、脱窒部５１０は、排水ＨＳに含まれる有機物と、固液混合物ＳＬに含まれる硝酸態窒素とを、脱窒菌によって窒素ガスに分解する。脱窒部５１０において処理された第１処理後水ＳＡは硝化部１２０に導入される。
【００６１】
返送部５３０は、返送管５３２と、ポンプ５３４とを含む。返送管５３２は、硝化部１２０の硝化槽３１０の上流側領域３２２Ａ（フィルタ３４０の上流側）と、導入管２２０とを接続する。返送管５３２は、仕切壁３２０、もしくは、硝化槽３１０における仕切壁３２０の近傍に接続される。返送管５３２は、硝化槽３１０における、導入管３１２の開口から離隔した位置に接続される。つまり、硝化槽３１０における返送管５３２の接続箇所と仕切壁３２０との距離は、硝化槽３１０における返送管５３２の接続箇所と導入管３１２の開口との距離より短い。なお、返送管５３２は、硝化槽３１０における仕切壁３２０の近傍の底部に接続されてもよい。
【００６２】
ポンプ５３４は、返送管５３２に設けられる。したがって、返送部５３０は、上流側領域３２２Ａの固液混合物ＳＬを脱窒部５１０に返送する。固液混合物ＳＬは、第１処理後水ＳＡ、第２処理後水ＳＢ、および、活性汚泥の混合物である。
【００６３】
沈殿池５４０は、硝化部１２０から排出された第２処理後水ＳＢを一時的に貯留する。これにより、第２処理後水ＳＢに含まれる活性汚泥が沈降分離される。こうして、生成された第３処理後水ＳＣは、外部に放流される。また、沈殿池５４０で沈降分離された活性汚泥は、余剰汚泥ＥＳとして廃棄される。
【００６４】
以上説明したように、第２の変形例の排水処理装置５００は、返送部５３０が、硝化槽３１０におけるフィルタ３４０の上流の固液混合物ＳＬを脱窒槽５１２に返送する。これにより、フィルタ３４０の下流の第２処理後水ＳＢを引き抜く場合と比較して、フィルタ３４０の透過流束を低減することができる。したがって、活性汚泥等の固形物によるフィルタ３４０の目詰まりを抑制することが可能となる。
【００６５】
また、返送部５３０は、活性汚泥を脱窒槽５１２に返送することができる。したがって、返送部５３０は、脱窒槽５１２における脱窒菌の濃度を向上させることが可能となる。これにより、返送部５３０は、脱窒部５１０において脱窒反応を促進させることができる。
【００６６】
さらに、沈殿池５４０に流出する活性汚泥の量を低減することができる。これにより、沈殿池５４０において脱窒反応を抑制することが可能となる。つまり、沈殿池５４０において窒素ガスの生成量を低減することができる。したがって、沈殿池５４０において、活性汚泥への窒素ガスの付着による、活性汚泥の浮上を抑制することが可能となる。これにより、沈殿池５４０において、活性汚泥を効率よく沈降分離させることができる。
【００６７】
以上、添付図面を参照しながら実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
【００６８】
例えば、上述した実施形態および第１の変形例において、脱窒部１１０は、脱窒菌をグラニュールとして保持する構成を例に挙げて説明した。しかし、脱窒部１１０は、脱窒槽２１０において脱窒菌を保持することができれば構成に限定はない。例えば、脱窒部１１０は、第２の変形例において説明した脱窒部５１０であってもよい。また、脱窒部１１０、５１０は、排水ＨＳを収容する脱窒槽と、脱窒槽内に設けられ、活性汚泥（脱窒菌）を担持した担持体（例えば、スポンジ等の多孔質体）とで構成されてもよい。
【００６９】
また、上記実施形態において、排水処理装置１００が沈殿池を備えない構成を例に挙げて説明した。しかし、第２処理後水ＳＢに含まれる活性汚泥の、要求される濃度によっては、沈殿池を備えてもよい。この場合、沈殿池は、硝化部１２０から排出された第２処理後水ＳＢを一時的に貯留する。沈殿池を備える構成により、第２処理後水ＳＢから活性汚泥を沈降分離することができる。したがって、沈殿池から排出される処理水に含まれる活性汚泥の濃度を低減することが可能となる。
【００７０】
また、上記実施形態において、排水処理装置１００の返送部１３０が、硝化部１２０のフィルタ３４０を通過した第２処理後水ＳＢを脱窒部１１０に返送する構成を例に挙げて説明した。しかし、排水処理装置１００が返送部１３０に代えて、返送部５３０を備えてもよい。つまり、排水処理装置１００において、硝化槽３１０の上流側領域３２２Ａの固液混合物ＳＬが脱窒部１１０に返送されてもよい。
【００７１】
また、上記実施形態において、散気部３５０が空気を供給する構成を例に挙げて説明した。しかし、散気部３５０は、少なくとも酸素を含むガスを供給すればよい。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本開示は、排水に含まれる有機物および窒素化合物を分解する排水処理装置に利用することができる。
【符号の説明】
【００７３】
１００  排水処理装置
１１０  脱窒部
１２０  硝化部
２１０  脱窒槽
３１０  硝化槽
３４０  フィルタ
３５０  散気部
４００  排水処理装置
５００  排水処理装置
５３０  返送部
５４０  沈殿池
【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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