(57)【要約】【課題】雨天時の増水等によって、処理の対象となる下水の流入量が設計流入水量を超過した場合にも、処理水中のアンモニア性窒素を除去して、放流先の水質悪化を防止できる下水処理方法及び下水処理装置を提供する。【解決手段】曝気装置２１ｂを備える無酸素槽２１及び好気槽２２とを有する生物処理槽２０と、生物処理後の被処理水を固液分離する最終沈殿池３０と、生物処理槽２０への被処理水の流入水量が所定量以下のときには、無酸素槽２１に設けた曝気装置２１ｂを作動させず、生物処理槽２０への被処理水の流入水量が所定量を超えたときには、無酸素槽２１に設けた曝気装置２１ｂを作動させるように構成された制御装置５０を有する下水処理装置を用いて下水処理を行う。【選択図】図１
2008307494.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
脱窒反応を行わせる無酸素槽とアンモニア性窒素の硝化反応を行わせる好気槽とでアンモニア性窒素を含有する被処理水を生物処理し、生物反応処理後の被処理水を最終沈殿池で固液分離する下水処理方法において、
前記無酸素槽に曝気装置を設け、
生物処理工程における被処理水の流入水量が所定量以下のときには、前記無酸素槽に設けた曝気装置を作動させずに、前記無酸素槽における脱窒反応と、前記好気槽における硝化反応とを経て、被処理水を前記最終沈殿池に送るようにし、
生物処理工程における被処理水の流入水量が所定量を超えたときには、前記無酸素槽に設けた曝気装置を作動させて前記無酸素槽を好気槽に変換し、被処理水の全量を、この変換された好気槽と、最初からの好気槽とを経て、それぞれで硝化反応を行わせて前記最終沈殿池に送るようにしたことを特徴とする下水処理方法。
【請求項２】
リン放出を行わせる嫌気槽と脱窒反応を行わせる無酸素槽とアンモニア性窒素の硝化反応を行わせる好気槽とでアンモニア性窒素を含有する被処理水を生物処理し、生物反応処理後の被処理水を最終沈殿池で固液分離する下水処理方法において、
前記嫌気槽及び前記無酸素槽に曝気装置を設け、
生物処理工程における被処理水の流入水量が所定量以下のときには、前記嫌気槽及び前記無酸素槽に設けた曝気装置を作動させずに、前記嫌気槽におけるリン放出と、前記無酸素槽における脱窒反応と、前記好気槽における硝化反応とを経て、被処理水を前記最終沈殿池に送るようにし、
生物処理工程における被処理水の流入水量が所定量を超えたときには、前記嫌気槽及び前記無酸素槽に設けた曝気装置を作動させて前記嫌気槽及び前記無酸素槽を好気槽に変換し、被処理水の全量を、この変換された好気槽と、最初からの好気槽とを経て、それぞれで硝化反応を行わせて、前記最終沈殿池に送るようにしたことを特徴とする下水処理方法。
【請求項３】
脱窒反応を行わせる無酸素槽及びアンモニア性窒素の硝化反応を行わせる好気槽を有する生物処理槽と、前記生物処理槽で生物反応処理された被処理水を固液分離する最終沈殿池とを有する下水処理装置において
前記無酸素槽は曝気装置を有し、
前記生物処理槽への被処理水の流入水量が所定量以下のときには、前記無酸素槽に設けた曝気装置を作動させず、前記生物処理槽への被処理水の流入水量が所定量を超えたときには、前記無酸素槽に設けた曝気装置を作動させるように構成された制御装置を有することを特徴とする下水処理装置。
【請求項４】
リン放出を行わせる嫌気槽、脱窒反応を行わせる無酸素槽及びアンモニア性窒素の硝化反応を行わせる好気槽を有する生物処理槽と、前記生物処理槽で生物反応処理された被処理水を固液分離する最終沈殿池とを有する下水処理装置において、
前記嫌気槽及び前記無酸素槽は曝気装置を有し、
前記生物処理槽への被処理水の流入水量が所定量以下のときには、前記嫌気槽及び前記無酸素槽に設けた曝気装置を作動させず、前記生物処理槽への被処理水の流入水量が所定量を超えたときには、前記嫌気槽及び前記無酸素槽に設けた曝気装置を作動させるように構成された制御装置を有することを特徴とする下水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水を生物反応を用いて処理する下水処理方法及び下水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な下水処理装置は、例えば図７，８に示すように、最初沈殿池１と、生物処理槽２と、最終沈殿池３と、消毒槽４とを備えている。図７は、生物処理槽２として、無酸素槽２ａと、好気槽２ｂとを備える処理槽を用いた場合であり、図８は、生物処理槽２として、嫌気槽２ｃと、無酸素槽２ａと、好気槽２ｂとを備える処理槽を用いた場合である。なお、２２ａは空気噴射装置であり、２２ｂはブロアである。
【０００３】
この下水処理装置では、まず、最初沈殿池１にて、被処理水を沈澱処理して、懸濁物質などが除去される。そして、生物処理槽２に供せられて、ここで生物反応を利用した処理によって、被処理水中の有機物、ＢＯＤ、窒素分、リン等が除去される。そして、生物反応処理された被処理水を最終沈殿池３に流入させて、生物反応により生じたフロック等を沈降分離して、分離液を消毒槽４で消毒処理した後、河川や海等に放流している。
【０００４】
このような下水処理装置の処理能力は、主として生物処理槽２での処理能力に基づいて決定しており、通常、晴天時における最大流入水量を基準として設計流入水量を決定し、下水処理が行われている。
【０００５】
しかしながら、汚水と雨水を遮集する合流式下水道の下水処理装置では、雨天時に下水処理装置に流入する水量が急増し、処理に供せられる水量が、設計流入水量を超過してしまう。
【０００６】
そこで、雨天時下水の水質は、雨水により希釈化されていることから、そのまま放流してもあまり問題を生じることが少ないという事情により、従来は、雨水時の増水分の下水を、生物処理槽２にて処理することなく、そのまま放流もしくは薬剤などで消毒して放流している。
【０００７】
また、汚水のみを遮集する分流式下水道の下水処理においても、雨天時に浸入水等の影響で、流入水量が設計流入水量を超過する場合があり、その設計流入水量を超えた水量については、そのまま放流もしくは薬剤などで消毒して放流が行われている。
【０００８】
また、下記特許文献１には、嫌気処理及び好気処理のいずれもが可能な前段生物処理部と、好気処理用の後段生物処理部とが設けられた生物処理部への上澄水の流量が所定流量以下のときには、該前段生物処理部を嫌気処理状態とし、前記上澄水の全量を該前段生物処理部と後段生物処理部とにこの順で流通させ、該上澄水の流量が該所定流量を超えるときには、該前段生物処理部を好気処理状態とすると共に、該上澄水の一部を該前段生物処理部と後段生物処理部とにこの順で流通させ、該上澄水の残部は前段生物処理部を経ることなく後段生物処理部に流入させることを特徴とする下水処理方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００５−２６２１４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
雨天時の増水時において、沈殿処理のみの簡易処理では、溶解性成分であるアンモニア性窒素を処理することができず、消毒設備による消毒では結合塩素が生成され消毒効果が低減する。このため、アンモニア性窒素を何ら除去することなく河川や海などに放流した場合、放流先の水質や公衆衛生に影響をもたらし、衛生学的リスクが生じる恐れがあった。
【００１０】
また、上記特許文献１では、生物処理部への設計流入水量が設計量を超過する場合、前段生物処理部を好気処理状態とすると共に、上澄水の一部を前段生物処理部と後段生物処理部とにこの順で流通させ、上澄水の残部は前段生物処理部を経ることなく後段生物処理部に流入して生物処理する方法を行っている。このため、生物処理部への流入水量が設計量を超過する場合、後段生物処理部内の活性汚泥濃度は、前段生物処理部を通すことなく供給された上澄水によって希釈されることとなるので、後段生物処理部では、硝化効率が低下してアンモニア性窒素を十分除去することができず、アンモニア性窒素が残留したまま処理水として河川などに放流されるおそれがあった。
【００１１】
したがって、本発明の目的は、雨天時の増水等によって、処理の対象となる下水の流入量が設計流入水量を超過した場合にも、処理水中のアンモニア性窒素を除去して、放流先の水質悪化を防止できる下水処理方法及び下水処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明の下水処理方法は、脱窒反応を行わせる無酸素槽とアンモニア性窒素の硝化反応を行わせる好気槽とでアンモニア性窒素を含有する被処理水を生物処理し、生物反応処理後の被処理水を最終沈殿池で固液分離する下水処理方法において、前記無酸素槽に曝気装置を設け、生物処理工程における被処理水の流入水量が所定量以下のときには、前記無酸素槽に設けた曝気装置を作動させずに、前記無酸素槽における脱窒反応と、前記好気槽における硝化反応とを経て、被処理水を前記最終沈殿池に送るようにし、生物処理工程における被処理水の流入水量が所定量を超えたときには、前記無酸素槽に設けた曝気装置を作動させて、前記無酸素槽を好気槽に変換し、被処理水の全量を、この変換された好気槽と、最初からの好気槽とを経て、それぞれで硝化反応を行わせて前記最終沈殿池に送るようにしたことを特徴とする。
【００１３】
本発明の下水処理方法のもう一つは、リン放出を行わせる嫌気槽と脱窒反応を行わせる無酸素槽とアンモニア性窒素の硝化反応を行わせる好気槽とでアンモニア性窒素を含有する被処理水を生物処理し、生物反応処理後の被処理水を最終沈殿池で固液分離する下水処理方法において、前記嫌気槽及び前記無酸素槽に曝気装置を設け、生物処理工程における被処理水の流入水量が所定量以下のときには、前記嫌気槽及び前記無酸素槽に設けた曝気装置を作動させずに、前記嫌気槽におけるリン放出と、前記無酸素槽における脱窒反応と、前記好気槽における硝化反応とを経て、被処理水を前記最終沈殿池に送るようにし、生物処理工程における被処理水の流入水量が所定量を超えたときには、前記嫌気槽及び前記無酸素槽に設けた曝気装置を作動させて、前記嫌気槽及び前記無酸素槽を好気槽に変換し、被処理水の全量を、この変換された好気槽と、最初からの好気槽とを経て、それぞれで硝化反応を行わせて、前記最終沈殿池に送るようにしたことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の下水処理装置は、脱窒反応を行わせる無酸素槽及びアンモニア性窒素の硝化反応を行わせる好気槽を有する生物処理槽と、前記生物処理槽で生物反応処理された被処理水を固液分離する最終沈殿池とを有する下水処理装置において、前記無酸素槽は曝気装置を有し、前記生物処理槽への被処理水の流入水量が所定量以下のときには、前記無酸素槽に設けた曝気装置を作動させず、前記生物処理槽への被処理水の流入水量が所定量を超えたときには、前記無酸素槽に設けた曝気装置を作動させるように構成された制御装置を有することを特徴とする。
【００１５】
本発明の下水処理装置のもう一つは、リン放出を行わせる嫌気槽、脱窒反応を行わせる無酸素槽及びアンモニア性窒素の硝化反応を行わせる好気槽とを有する生物処理槽と、前記生物処理槽で生物反応処理された被処理水を固液分離する最終沈殿池とを有する下水処理装置において、前記嫌気槽及び前記無酸素槽は曝気装置を有し、前記生物処理槽への被処理水の流入水量が所定量以下のときには、前記嫌気槽及び前記無酸素槽に設けた曝気装置を作動させず、前記生物処理槽への被処理水の流入水量が所定量を超えたときには、前記嫌気槽及び前記無酸素槽に設けた曝気装置を作動させるように構成された制御装置を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、生物処理工程時における被処理水の流入水量が所定量以下のときには、無酸素槽では脱窒反応を行い、好気槽ではアンモニア性窒素の硝化反応を行うので、被処理水中の有機物、ＢＯＤ、窒素分などを除去できる。更に嫌気槽を備える場合にあっては、被処理水中のリンも効率よく除去できる。
また、生物処理工程時における被処理水の流入水量が所定量を超えたときには、無酸素槽や嫌気槽を好気槽とする運転を行うため脱窒や脱リンを行われなくなるが、アンモニア性窒素の硝化反応に要する時間を十分確保できるので、処理水量が増加してもアンモニア性窒素の硝化が十分に行われる。
このため、処理に供せられる被処理水の水量が、設計流入水量を超過した場合であっても、生物処理後の処理水中にはアンモニア性窒素が残留しにくくなるので、消毒工程において、結合塩素などが生成されにくくなり、放流先の河川や海などへの影響を低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明について図面を用いて更に詳細に説明する。図１は、本発明の下水処理装置の第１の実施形態の概略構成図である。
【００１８】
この下水処理装置は、最初沈殿池１０と、無酸素槽２１及び好気槽２２を備える生物処理槽２０と、最終沈殿池３０と、消毒槽４０とで構成されている。
【００１９】
最初沈殿池１０から伸びた配管Ｌ１は、無酸素槽２１に接続している。
【００２０】
無酸素槽２１は、槽内に微生物を含む活性汚泥が滞留しており、微生物の作用によって流入してくるアンモニア性窒素を含有する被処理水（以下、「廃水」と記す）を脱窒処理したり、後述するようにしてアンモニア性窒素を硝化させる処理槽である。この無酸素槽２１の底部には、空気噴出装置２１ａが配置されており、外部に設置したブロア２１ｂを作動させることで、無酸素槽２１内に酸素を含む気体（空気など）を供給して、好気槽に変換できるように構成されている。このブロア２１ｂは、制御装置５０からの出力によって作動・停止できるように構成されている。なお、無酸素槽２１を好気槽に変換した場合は、脱窒処理は行われず、アンモニア性窒素の硝化反応のみが行われることとなる。
【００２１】
無酸素槽２１から伸びた配管Ｌ２は、好気槽２２に接続している。
【００２２】
好気槽２２は、槽内に微生物を含む活性汚泥が滞留しており、微生物の作用によって流入してくる廃水中のアンモニア性窒素を硝化反応する処理槽である。この好気槽２２の底部には、空気噴出装置２２ａが配置されており、外部に設置したブロア２２ｂを作動させて、好気槽２２内に、酸素を含む気体（空気など）を供給するように構成されている。
【００２３】
好気槽２２からは、配管Ｌ３と配管４が伸びている。
【００２４】
配管Ｌ３は、最終沈殿池３０に接続しており、好気槽２２で硝化反応された硝化液を最終沈殿池３０に供給するように構成されている。
【００２５】
配管Ｌ４は、無酸素槽２１の被処理水流入側に接続しており、好気槽２２で生物処理された被処理水を無酸素槽２１に返送するように構成されている。
【００２６】
最終沈殿池３０では、生物処理槽２０で生物処理された被処理水（以下、「生物処理水」と記載する）を、自然沈降や膜分離等によって処理水と汚泥とに分離する。最終沈殿池３０の側壁には、配管Ｌ５が接続しており、この生物処理水を分離処理して得られる分離液を消毒槽４０に供給し、消毒処理した後系外に排出できるように構成されている。また、最終沈殿池３０の底部には配管Ｌ６が接続されており、最終沈殿池３０の底部に堆積した汚泥を無酸素槽２１に返送できるように構成されている。
【００２７】
次に、この下水処理装置を用いた本発明の下水処理方法について説明する。
【００２８】
外部水系から供給される廃水は、まず、最初沈殿池１０にて沈降分離され懸濁物などが除去される。そして、最初沈殿池１０での沈降分離処理によって懸濁物などを除去した廃水を、生物処理槽２０に供給して生物反応処理を行う。
【００２９】
生物処理槽２０への廃水の流入水量が設計流入水量以下の場合においては、ブロア２１ｂを作動させず、ブロア２２ｂのみ作動させる。
すなわち、無酸素槽２１では、槽内の状態を無酸素状態として、主として通気性嫌気性細菌により脱窒反応を行い、好気槽２２では、槽内の状態を曝気状態として、主として好気性細菌によりアンモニア性窒素の硝化反応を行う。ここで、無酸素状態とは、廃液中に溶存酸素は存在しないが、亜硝酸や硝酸由来の酸素は存在している状態を意味する。
【００３０】
そして、好気槽２２で硝化反応した硝化液の一部は、配管Ｌ４から無酸素槽２１に返送し、残部は、配管Ｌ３から最終沈殿池３０に供給して、汚泥と分離液とに沈降分離される。
【００３１】
最終沈殿池３０では、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）、塩化第二鉄（ＦｅＣｌ３）、硫酸バンド、ポリ硫酸第二鉄、重合珪酸―鉄塩（ＰＳＩ）、ポリアクリルアミド系高分子、カチオン系高分子、アルギン酸ナトリウム等の凝集剤を注入して、生物処理水を沈降分離させやすくしてもよい。
【００３２】
そして、最終沈殿池３０から排出される汚泥の一部又は全部を配管Ｌ６から引き抜き、無酸素槽２１へ返送し、残部は図示しない配管から余剰汚泥として排出する。また、分離液は、配管Ｌ５から消毒槽４０に供給し、ここで必要に応じて消毒処理した後、系外に放流する。
【００３３】
一方、生物処理槽２０への廃水の流入水量が設計流入水量を超過する場合においては、以下のようにして処理が行われる。以下、設計流入水量をＱ、設計流水量からの超過分の水量をｑ、好気槽２２から返送される硝化液の返送量をＳ１、最終沈殿池３０から返送される汚泥返送量をＳ２として説明する。
【００３４】
まず、ブロア２１ｂを作動させ、無酸素槽２１に設けられた空気噴出装置２１ａから散気を行う。すなわち、無酸素槽２１を好気槽に変換させ、無酸素槽２１及び好気槽２２の両方でアンモニア性窒素の硝化反応を行う。つまり、この場合は、生物処理槽２０では、アンモニア性窒素の硝化反応のみを行うこととする。
【００３５】
好気槽に変換された無酸素槽２１には、配管Ｌ１から供給される設計流入水量を超過する水量の廃水（水量：Ｑ＋ｑ）と、配管Ｌ４から供給される硝化液（返送量：Ｓ１）と、配管Ｌ６から供給される汚泥（返送量：Ｓ２）とを導入して、アンモニア性窒素の硝化反応を行う。
【００３６】
次に、この好気槽に変換された無酸素槽２１で生物処理された硝化液（水量：Ｑ＋ｑ＋Ｓ１＋Ｓ２）は、配管Ｌ２から好気槽２２に供せられ、ここでアンモニア性窒素の硝化反応が行われる。
【００３７】
好気槽２２からは、水量Ｓ１の硝化液が配管Ｌ４を通って無酸素槽２１に返送され、残りの硝化液（水量：Ｑ＋ｑ＋Ｓ２）は、配管Ｌ３を遠って最終沈殿池３０に供給される。
【００３８】
配管Ｌ４から無酸素槽２１に返送する硝化液の水量Ｓ１は、設計流水量からの超過分の水量ｑが増加するに伴い、増加させることが好ましい。配管Ｌ１から流入する水量の増加量に応じて配管Ｌ４からの硝化液の返送量を増加させることで、生物処理槽２０内の汚泥濃度の希釈を防止でき、アンモニア性窒素の硝化効率の低下を防止できる。
【００３９】
最終沈殿池３０では、供給された生物処理水（水量：Ｑ＋ｑ＋Ｓ２）を、分離液と汚泥とに沈降分離する。そして、最終沈殿池３０から、汚泥の一部又は全部を配管Ｌ６から引き抜き、無酸素槽２１に返送し（返送量：Ｓ２）、その残部は、図示しない配管などから引き抜いて余剰汚泥として排出する。また、分離液は、配管Ｌ５から消毒槽４０に供給し、ここで消毒処理された後、系外へ排水される。
【００４０】
配管Ｌ６から無酸素槽２１に返送する汚泥は、設計流水量からの超過分の水量ｑが増加するに伴い増加させることが好ましい。配管Ｌ１から流入する水量の増加量に応じて配管Ｌ６からの汚泥の返送量を増加させることで、生物処理槽２０内の汚泥濃度の希釈を防止でき、アンモニア性窒素の硝化効率の低下を防止できる。
【００４１】
この実施形態によれば、生物処理槽２０への廃水の流入水量が設計流水量以下のときには、無酸素槽２１では脱窒反応を行い、好気槽２２ではアンモニア性窒素の硝化反応を行うので、廃水中の有機物、ＢＯＤ、窒素分などを除去できる。
また、生物処理槽２０への廃水の流入水量が設計流水量を超えたときには、無酸素槽２１を好気槽とする運転を行い、この変換された無酸素槽２１と、好気槽２２とでアンモニア性窒素の硝化反応を行うため、アンモニア性窒素の硝化反応に要する時間を十分確保できるので、処理水量が増加してもアンモニア性窒素の硝化が十分に行われる。
このため、処理に供せられる廃水の水量が、設計流入水量を超過した場合であっても、生物処理後の処理水中にはアンモニア性窒素が残留しにくくなるので、消毒槽４０での消毒工程において、結合塩素などが生成されにくくなり、放流先の河川や海などへの影響を低減できる。
【００４２】
以下、この下水処理装置の運転方法における制御装置５０での制御の一例を図２のフローチャートを用いて説明する。
【００４３】
まず、ステップ１において、配管Ｌ１から無酸素槽２１に流入する水量が設計水量を超えるかどうかの判断が行われる。上記水量が設計流量を超える場合は、ステップＳ２にて、ブロア２１ｂが作動しているかどうかの判断が行われる。ブロア２１ｂが作動している場合は、ステップＳ１に戻り、ブロア２１ｂが停止している場合は、ステップＳ３にてブロア２１ｂを作動させてステップＳ１に戻る。
一方、ステップＳ１において、上記水量が設計水量以下の場合は、ステップＳ４にて、ブロア２１ｂが停止しているかどうかの判断が行われる。ブロア２１ｂが停止している場合はそのまま制御終了となる。ブロア２１ｂが作動している場合は、ステップＳ５にてブロア２１ｂを停止させ制御終了とする。
【００４４】
図３に、本発明の下水処理装置の第２の実施形態の概略構成図を示す。なお、上記第１の実施形態と実質的に同一部分には、同符号を付してその説明を省略することとする。
【００４５】
この下水処理装置は、最初沈殿池１０と、嫌気槽２３，無酸素槽２１及び好気槽２２を備える生物処理槽２０と、最終沈殿池３０と、消毒槽４０とで構成されている。
【００４６】
最初沈殿池１０から伸びた配管Ｌ１１は、嫌気槽２３に接続している。
【００４７】
嫌気槽２３は、槽内に微生物を含む活性汚泥が滞留し、微生物の作用によって槽内の汚泥からリンの放出を行わせる処理槽である。この嫌気槽２３の底部には、空気噴出装置２３ａが配置されており、外部に設置したブロア２３ｂを作動させることで、嫌気槽２３内に酸素を含む気体（空気など）を供給して、好気槽に変換できるように構成されている。このブロア２３ｂは、制御装置５１からの出力によって作動・停止できるように構成されている。なお、嫌気槽２３を好気槽に変換した場合は、リンの放出は行われず、アンモニア性窒素の硝化反応のみが行われることとなる。
【００４８】
嫌気槽２３から伸びた配管Ｌ１２は、無酸素槽２１に接続しており、この無酸素槽２１は、底部に空気噴出装置２１ａが配置されて、外部に設置したブロア２１ｂを作動させて、槽内に酸素を含む気体（空気など）を供給するように構成されている。このブロア２１ｂは、制御装置５１からの出力によって作動・停止できるように構成されている。
【００４９】
無酸素槽２１から伸びた配管Ｌ１３は、好気槽２２に接続しており、この好気槽２２の底部に空気噴出装置２２ａが配置されて、外部に設置したブロア２２ｂを作動させて、槽内に、酸素を含む気体（空気など）を供給するように構成されている。
【００５０】
好気槽２２からは、配管Ｌ１４と配管１５が伸びている。
【００５１】
配管Ｌ１４は、最終沈殿池３０に接続しており、好気槽２２で硝化反応された硝化液を最終沈殿池３０に供給するように構成されている。
【００５２】
配管Ｌ１５は、無酸素槽２１の被処理水流入側に接続しており、好気槽２２で硝化反応された硝化液を無酸素槽２１に返送するように構成されている。
【００５３】
最終沈殿池３０では、生物処理水を自然沈降や膜分離等によって処理水と汚泥とに分離する。最終沈殿池３０の側壁には、配管Ｌ１６が接続されており、生物処理水を分離処理して得られる処理水を消毒槽４０に供給し、消毒処理した後系外に排出できるように構成されている。また、最終沈殿池３０の底部には配管Ｌ１７が接続されており、最終沈殿池３０の底部に堆積した汚泥を嫌気槽２３に返送できるように構成されている。
【００５４】
次に、この下水処理装置を用いた本発明の下水処理方法について説明する。
基本的には、上記第１の実施形態と同様の処理が行われる。
【００５５】
生物処理槽２０への廃水の流入水量が設計流入水量以下の場合、ブロア２１ｂ，２３ｂは作動させず、ブロア２２ｂのみ作動させる。
すなわち、嫌気槽２３は、槽内の状態を嫌気状態として、主として脱リン菌が保持するリンを放出させることにより活性汚泥からリンの放出を行わせ、無酸素槽２１は、槽内の状態を無酸素状態として、主として通気性嫌気性細菌により脱窒反応を行わせ、好気槽２２は、槽内の状態を曝気状態として、主として好気性細菌によりアンモニア性窒素の硝化反応を行わせる。ここで、嫌気状態とは、廃液中に溶存酸素のみならず、亜硝酸や硝酸由来の酸素も存在していない状態を意味し、無酸素状態とは、廃液中に溶存酸素は存在しないが、亜硝酸や硝酸由来の酸素は存在している状態を意味する。
【００５６】
そして、好気槽２２で硝化反応された硝化液の一部は、配管Ｌ１５から無酸素槽２１に返送し、残りの硝化液は、配管Ｌ１４から最終沈殿池３０に供して沈降分離を行う。最終沈殿池３０では、排出される汚泥の一部又は全部を配管Ｌ１７から引き抜き、嫌気槽２３へ返送し、残部は図示しない配管から余剰汚泥として排出する。また、分離液は、配管Ｌ１６から消毒槽４０に供給し、ここで必要に応じて消毒処理した後、系外に放流する。
【００５７】
一方、生物処理槽２０への廃水の流入水量が設計流入水量を超過する場合においては、以下のようにして処理が行われる。
【００５８】
まず、ブロア２１ｂ、２３ｂをそれぞれ作動させて、無酸素槽２１及び嫌気槽２３に設けられた空気噴出装置２１ａ，２３ａから散気を行う。すなわち、嫌気槽２３及び無酸素槽２１を好気槽に変換させ、生物処理槽２０では、アンモニア性窒素の硝化反応のみを行うこととする。
【００５９】
そして、好気槽に変換された嫌気槽２３に、配管Ｌ１から供給される設計流入水量を超過する水量の廃水（水量：Ｑ＋ｑ）と、配管Ｌ１７から供給される汚泥（返送量：Ｓ２）とを導入して、槽内の微生物の作用によって、アンモニア性窒素の硝化反応を行う。
【００６０】
次に、この好気槽に変換された嫌気槽２３で硝化反応によって処理された硝化液（水量：Ｑ＋ｑ＋Ｓ２）は、配管Ｌ１２から好気槽に変換された無酸素槽２１に供せられる。
【００６１】
無酸素槽２１は、配管Ｌ１２からの硝化液（水量：Ｑ＋ｑ＋Ｓ２）と、配管Ｌ１５から供給される硝化液（水量：Ｓ１）とを導入して、槽内の微生物の作用によって、アンモニア性窒素の硝化反応を行う。
【００６２】
次に、この好気槽に変換された無酸素槽２１で硝化反応によって処理された硝化液（水量：Ｑ＋ｑ＋Ｓ１＋Ｓ２）は、配管Ｌ１３から好気槽２２に供せられる。そして、好気槽２２にて、槽内の微生物の作用によって、アンモニア性窒素の硝化反応が行われる。
【００６３】
好気槽２２からは、水量Ｓ１の硝化液が配管Ｌ１５を通って無酸素槽２１に返送され、残りの硝化液（水量：Ｑ＋ｑ＋Ｓ２）は、配管Ｌ１４を通って最終沈殿池３０に供給される。
【００６４】
最終沈殿池３０では、供給された生物処理水（水量：Ｑ＋ｑ＋Ｓ２）を、分離液と汚泥とに沈降分離する。そして、最終沈殿池３０から、汚泥の一部又は全部を配管Ｌ１７から引き抜き、嫌気槽２３に返送し（返送量：Ｓ２）、その残部は、図示しない配管などから引き抜いて余剰汚泥として排出する。また、分離液は、配管Ｌ１６から消毒槽４０に供給し、ここで消毒処理された後、系外へ排水される。
【００６５】
この実施形態によれば、生物処理槽２０への廃水の流入水量が設計流水量以下のときには、嫌気槽２３ではリンの吸収を行い、無酸素槽２１では脱窒反応を行い、好気槽２２ではアンモニア性窒素の硝化反応を行うので、廃水中の有機物、ＢＯＤ、窒素分に加え、リンも効果的に除去することができる。
また、生物処理槽２０への廃水の流入水量が設計流水量を超えたときには、嫌気槽２３及び無酸素槽２１を好気槽とする運転を行い、この変換された嫌気槽２３、無酸素槽２１、好気槽２２でアンモニア性窒素の硝化反応を行うため、アンモニア性窒素の硝化反応に要する時間を十分確保できるので、処理水量が増加してもアンモニア性窒素の硝化が十分に行われる。
【００６６】
以下、この下水処理装置の運転方法における制御装置５１での制御の一例を図２のフローチャートを用いて説明する。
【００６７】
まず、ステップＳ１１にて、配管Ｌ１１から曝気槽２３に流入する水量が設計水量を超えるかどうかの判断が行われる。上記水量が設計水量を超える場合は、ステップＳ１２にて、ブロア２１ｂ，２３ｂが作動しているかどうかの判断が行われる。ブロア２１ｂ，２３ｂが作動している場合は、ステップＳ１１に戻り、ブロア２１ｂ，２３ｂが停止している場合は、ステップＳ１３にてブロア２１ｂ，２３ｂを作動させてステップＳ１１に戻る。
一方、ステップＳ１１において、上記水量が設計水量以下の場合は、ステップＳ１４にて、ブロア２１ｂ，２３ｂが停止しているかどうかの判断が行われる。ブロア２１ｂ，２３ｂが停止している場合はそのまま制御終了となる。ブロア２１ｂ，２３ｂが作動している場合は、ステップＳ１５にてブロア２１ｂ，２３ｂを停止させ制御終了とする。
【実施例】
【００６８】
以下、実施例を用いて本発明を更に詳細に説明する。なお、以下の実施例、比較例において、流入下水として、下水処理場の最初沈殿池での処理水を用いた。また、下水処理装置での設計流入水量Ｑを、１．０ｍ３／日として処理を行った。また、最終沈殿池３０の水面積負荷を２０ｍ／日とした。また、流入下水のアンモニア性窒素濃度は２０ｍｇ/Ｌであり、硝酸性窒素濃度は、０ｍｇ/Ｌであった。
【００６９】
（実施例１）
図１に示す下水処理装置を用いて下水処理を行った。
流入下水の水量を１．０Ｑ、最終沈殿池３０からの返送汚泥流量を０．５Ｑ、好気槽２２からの硝化液循環水量を１．５Ｑとし、ブロア２１ｂは停止させ、ブロア２２ｂは作動させて運転したところ、無酸素槽２１及び好気槽２２内の活性汚泥濃度は約２０００ｍｇ／Ｌであり、最終沈殿池３０から排出される分離液のアンモニア性窒素濃度は０ｍｇ／Ｌで、硝酸性窒素濃度は、５ｍｇ/Ｌであった。
次に、水量増加時を想定して、流入下水の水量を４．０Ｑ、最終沈殿池からの返送汚泥流量を２．０Ｑ、硝化液循環水量を６．０Ｑとし、ブロア２１ｂ，２２ｂを作動させて運転したところ、無酸素槽２１及び好気槽２２内の活性汚泥濃度は約２０００ｍｇ／Ｌであり、最終沈殿池３０から排出される分離液のアンモニア性窒素濃度は０ｍｇ／Ｌで、硝酸性窒素濃度は１９ｍｇ/Ｌであった。
【００７０】
（比較例１）
実施例１において、水量増加時を想定して、流入下水の水量を４．０Ｑ、最終沈殿池からの返送汚泥流量を２．０Ｑ、硝化液循環水量を６．０Ｑとしたとき、ブロア２１ｂを作動させずに運転したところ、無酸素槽２１及び好気槽２２内の活性汚泥濃度は約２０００ｍｇ／Ｌであり、最終沈殿池３０から排出される分離液のアンモニア性窒素濃度は７ｍｇ／Ｌで、硝酸性窒素濃度は８ｍｇ/Ｌであった。
【００７１】
（実施例２）
図３に示す下水処理装置を用いて下水処理を行った。
流入下水の水量を１．０Ｑ、最終沈殿池３０からの返送汚泥流量を０．５Ｑ、好気槽２２からの硝化液循環水量を１．５Ｑとし、ブロア２１ｂ，２３ｂは停止させ、ブロア２２ｂは作動させて運転したところ、嫌気槽２３、無酸素槽２１及び好気槽２２内の活性汚泥濃度は約２０００ｍｇ／Ｌであり、最終沈殿池３０から排出される分離液のアンモニア性窒素濃度は０ｍｇ／Ｌで、硝酸性窒素濃度は７ｍｇ/Ｌであった。
次に、水量増加時を想定して、流入下水の水量を４．０Ｑ、最終沈殿池からの返送汚泥流量を２．０Ｑ、硝化液循環水量を６．０Ｑとし、ブロア２１ｂ，２２ｂ，２３ｂを作動させて運転したところ、嫌気槽２３、無酸素槽２１及び好気槽２２内の活性汚泥濃度は約２０００ｍｇ／Ｌであり、最終沈殿池３０から排出される分離液のアンモニア性窒素濃度は０ｍｇ／Ｌで、硝酸性窒素濃度は、１９ｍｇ/Ｌであった。
【００７２】
（比較例２）
実施例２において、水量増加時を想定して、流入下水の水量を４．０Ｑ、最終沈殿池からの返送汚泥流量を２．０Ｑ、硝化液循環水量を６．０Ｑとしたとき、ブロア２１ｂ，２３ｂを作動させずに運転したところ、嫌気槽２３，無酸素槽２１及び好気槽２２内の活性汚泥濃度は約２０００ｍｇ／Ｌであり、最終沈殿池３０から排出される分離液のアンモニア性窒素濃度は７ｍｇ／Ｌで、硝酸性窒素濃度は１０ｍｇ/Ｌであった。
【００７３】
（実施例３）
図１に示す下水処理装置を用いて下水処理を行った。なお、この実施例では、無酸素槽２１及び好気槽２２は、それぞれ３槽ずつ用いた。また、硝化液の循環は、第３の好気槽から第１の無酸素槽に循環した。（生物反応槽２０の構成：第１の無酸素槽→第２の無酸素槽→第３の無酸素槽→第１の好気槽→第２の好気槽→第３の好気槽）
流入下水の水量を１．０Ｑ、最終沈殿池３０からの返送汚泥流量を０．５Ｑ、好気槽２２からの硝化液循環水量を１．５Ｑとし、ブロア２１ｂは停止させ、ブロア２２ｂは作動させて運転した。この時の各無酸素槽及び好気槽内の処理液のアンモニア性窒素濃度（ｍｇ／Ｌ）及び活性汚泥濃度（ｍｇ／Ｌ）を測定した。
次に、水量増加時を想定して、流入下水の水量を３．０Ｑ、最終沈殿池からの返送汚泥流量を１．５Ｑ、硝化液循環水量を４．５Ｑとし、ブロア２１ｂ，２２ｂを作動させて５時間運転した後、各無酸素槽及び好気槽内の処理液のアンモニア性窒素濃度（ｍｇ／Ｌ）及び活性汚泥濃度（ｍｇ／Ｌ）を測定した。
【００７４】
結果を図５、６に示す。なお、図５は、各無酸素槽及び好気槽内の処理液のアンモニア性窒素濃度（ｍｇ／Ｌ）を表す図表であり、図６は、各無酸素槽及び好気槽内の活性汚泥濃度（ｍｇ／Ｌ）を表す図表である。
【００７５】
図５、６の結果から明らかなように、本発明の下水処理方法によれば、処理水量が設計流量を超過した場合であっても、生物処理槽内の活性汚泥濃度が低下しにくく、処理水中におけるアンモニア性窒素の残留を防止できた。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の下水処理装置の第１の実施形態の概略構成図である。
【図２】この下水処理装置における制御装置での制御の一例を示すフローチャート図である。
【図３】本発明の下水処理装置の第２の実施形態の概略構成図である。
【図４】この下水処理装置における制御装置での制御の一例を示すフローチャート図である。
【図５】実施例３における各無酸素槽及び好気槽内の処理液のアンモニア性窒素濃度（ｍｇ／Ｌ）を表す図表である。
【図６】実施例３における各無酸素槽及び好気槽内の活性汚泥濃度（ｍｇ／Ｌ）を表す図表である。
【図７】従来の下水処理装置の第１の実施形態の概略構成図である。
【図８】従来の下水処理装置の第２の実施形態の概略構成図である。
【符号の説明】
【００７７】
１，１０：最初沈殿池
２，２０：生物処理槽
２ａ，２１：無酸素槽
２ｂ，２２：好気槽
２ｃ，２３：嫌気槽
２１ａ，２２ａ，２３ａ：空気噴射装置
２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ：ブロア
３，３０：最終沈殿池
４，４０：消毒槽
５０，５１：制御装置
【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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【図８】
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