(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
微生物を担持させた複数のろ材を有するろ材充填層を有し、前記ろ材充填層の上部に処理用排水を散布して前記ろ材充填層内に前記処理用排水を流下させ、前記微生物により前記処理用排水を生物処理して得た処理水を流出する散水ろ床部と、
ろ過膜を有し、前記散水ろ床部の後段に設けられて、前記処理水を、前記ろ過膜を透過してない膜濃縮水と、前記ろ過膜を透過したろ過水とに分離する膜ろ過部と、
前記膜ろ過部と前記散水ろ床部とを接続し、前記膜濃縮水を前記ろ材充填層に返送する散水ろ床接続管と、
前記処理水又は前記ろ過水の水質を測定する水質測定部と、
前記水質測定部の測定結果に基づき、前記ろ材充填層への前記膜濃縮水の返送量を決定する制御部と、を有し、
前記水質測定部は、前記処理水のアンモニア性窒素濃度、前記処理水の溶存酸素量、前記ろ過水のアンモニア性窒素濃度、及び前記ろ過水の溶存酸素量のうち、少なくともいずれか１つを検出し、前記制御部は、検出された前記処理水のアンモニア性窒素濃度、前記処理水の溶存酸素量、前記ろ過水のアンモニア性窒素濃度、及び前記ろ過水の溶存酸素量のうち、少なくともいずれか１つに基づき、前記ろ材充填層への前記膜濃縮水の返送量を決定し、
前記制御部は、前記アンモニア性窒素濃度が所定濃度より高くなった場合、又は前記溶存酸素量が所定量より減少した場合に、前記ろ材充填層への前記膜濃縮水の返送量を増加させる、排水処理システム。
【請求項２】
前記水質測定部は、前記処理用排水の水質も測定し、
前記制御部は、前記処理用排水と、前記処理水又は前記ろ過水との間の水質の比較結果に基づき、前記ろ材充填層への前記膜濃縮水の返送量を決定する、請求項１に記載の排水処理システム。
【請求項３】
前記散水ろ床部よりも前段に設けられ、排水を固形成分と前記処理用排水とに分離する固液分離部と、
前記膜ろ過部と前記固液分離部とを接続し、前記膜濃縮水を前記固液分離部に返送する固液分離接続管と、をさらに有し、
前記制御部は、前記水質測定部の測定結果に基づき、前記ろ材充填層と前記固液分離部とへの前記膜濃縮水の返送量の割合を決定する、請求項１又は請求項２に記載の排水処理システム。
【請求項４】
微生物を担持させた複数のろ材を有するろ材充填層を有し、前記ろ材充填層の上部に処理用排水を散布して前記ろ材充填層内に前記処理用排水を流下させ、前記微生物により前記処理用排水を生物処理して得た処理水を流出する散水ろ床部と、
ろ過膜を有し、前記散水ろ床部の後段に設けられて、前記処理水を、前記ろ過膜を透過してない膜濃縮水と、前記ろ過膜を透過したろ過水とに分離する膜ろ過部と、
前記膜ろ過部と前記散水ろ床部とを接続し、前記膜濃縮水を前記ろ材充填層に返送する散水ろ床接続管と、
前記処理水又は前記ろ過水の水質を測定する水質測定部と、
前記水質測定部の測定結果に基づき、前記ろ材充填層への前記膜濃縮水の返送量を決定する制御部と、を有し、
前記散水ろ床部よりも前段に設けられ、排水を固形成分と前記処理用排水とに分離する固液分離部と、
前記膜ろ過部と前記固液分離部とを接続し、前記膜濃縮水を前記固液分離部に返送する固液分離接続管と、をさらに有し、
前記制御部は、前記水質測定部の測定結果に基づき、前記ろ材充填層と前記固液分離部とへの前記膜濃縮水の返送量の割合を決定し、
前記水質測定部は、前記処理水又は前記ろ過水のアンモニア性窒素濃度、又は溶存酸素量を検出し、前記制御部は、前記アンモニア性窒素濃度が所定濃度より高くなった場合、又は前記溶存酸素量が所定量より減少した場合に、前記ろ材充填層への前記膜濃縮水の返送量の割合を高くし、前記固液分離部への前記膜濃縮水の返送量の割合を低くする、排水処理システム。
【請求項５】
前記制御部は、前記ろ材充填層を逆洗浄した直後に、前記ろ材充填層への前記膜濃縮水の返送量を増加させる、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の排水処理システム。
【請求項６】
前記ろ過膜は、精密ろ過膜、又は限外ろ過膜である、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の排水処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排水を処理する排水処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
生活排水又は工場排水等の排水（下水）を処理する排水処理システムとして、例えば特許文献１に示すように、標準活性汚泥法による排水処理システムが実用化されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２５３９９４号公報
【０００４】
標準活性汚泥法による排水処理システムでは、反応タンク内に処理対象の排水を流入しつつ、この反応タンク内に存在する多種類の好気性微生物に対して酸素を供給する曝気処理を行う。これによって、反応タンク内の排水中に含まれる有機物は、好気性微生物の作用によって分解処理され、この結果、安定した処理水質が得られる。
【０００５】
しかし、標準活性汚泥法による排水処理システムでは、曝気処理に多くの電力が消費されるため、排水処理時の電気代が高額化する。また、排水処理過程において発生する汚泥の処理に、多額の費用が必要となる。この結果、標準活性汚泥法による排水処理システムでは、他の方式に比して排水処理時のランニングコストが高額になるという問題がある。従って、近年、散水ろ床法による排水処理システムが見直されつつある。
【０００６】
散水ろ床法では、砕石等のろ材を層上に堆積したろ材層を有し、各ろ材の表面に微生物を担持させた散水ろ床を用いる。散水ろ床法では、この散水ろ床の上方から排水を散布し、排水をろ材層の空隙に通しつつ、排水中の有機物を微生物により分解処理する。分解処理された排水は、散水ろ床の底部から、外部に排出される。この散水ろ床法では、曝気処理を行わないため、消費電力を低減でき、電気代の高額化を抑制することが可能となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、この散水ろ床法では、排水をろ材層の空隙に通すため、ろ材表面の微生物が、排水と共に外部に排出されるおそれがある。この場合、ろ材表面の微生物の数が減少して、排水処理の性能が低下する可能性がある。結果として、アンモニア性窒素が十分に酸化分解されていない排水が排出されるおそれが生じる。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、消費電力を低減しつつ、排水処理の性能低下を抑制する排水処理システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示の排水処理システムは、微生物を担持させた複数のろ材を有するろ材充填層を有し、前記ろ材充填層の上部に処理用排水を散布して前記ろ材充填層内に前記処理用排水を流下させ、前記微生物により前記処理用排水を生物処理して得た処理水を流出する散水ろ床部と、ろ過膜を有し、前記散水ろ床部の後段に設けられて、前記処理水を、前記ろ過膜を透過してない膜濃縮水と、前記ろ過膜を透過したろ過水とに分離する膜ろ過部と、前記膜ろ過部と前記散水ろ床部とを接続し、前記膜濃縮水を前記ろ材充填層に返送する散水ろ床接続管と、を有する。
【００１０】
前記排水処理システムは、前記処理水又は前記ろ過水の水質を測定する水質測定部と、前記水質測定部の測定結果に基づき、前記ろ材充填層への前記膜濃縮水の返送量を決定する制御部と、を有することが好ましい。
【００１１】
前記排水処理システムにおいて、前記水質測定部は、前記処理水のアンモニア性窒素濃度、前記処理水の溶存酸素量、前記ろ過水のアンモニア性窒素濃度、及び前記ろ過水の溶存酸素量のうち、少なくともいずれか１つを検出し、前記制御部は、検出された前記処理水のアンモニア性窒素濃度、前記処理水の溶存酸素量、前記ろ過水のアンモニア性窒素濃度、及び前記ろ過水の溶存酸素量のうち、少なくともいずれか１つに基づき、前記ろ材充填層への前記膜濃縮水の返送量を決定することが好ましい。
【００１２】
前記排水処理システムにおいて、前記制御部は、前記アンモニア性窒素濃度が所定濃度より高くなった場合、又は前記溶存酸素量が所定量より減少した場合に、前記ろ材充填層への前記膜濃縮水の返送量を増加させることが好ましい。
【００１３】
前記排水処理システムにおいて、前記水質測定部は、前記処理用排水の水質も測定し、前記制御部は、前記処理用排水と、前記処理水又は前記ろ過水との間の水質の比較結果に基づき、前記ろ材充填層への前記膜濃縮水の返送量を決定することが好ましい。
【００１４】
前記排水処理システムは、前記散水ろ床部よりも前段に設けられ、排水を固形成分と前記処理用排水とに分離する固液分離部と、前記散水ろ床部と前記固液分離部とを接続し、前記膜濃縮水を前記固液分離部に返送する固液分離接続管と、をさらに有することが好ましい。
【００１５】
前記排水処理システムは、前記散水ろ床部よりも前段に設けられ、排水を固形成分と前記処理用排水とに分離する固液分離部と、前記膜ろ過部と前記固液分離部とを接続し、前記膜濃縮水を前記固液分離部に返送する固液分離接続管と、をさらに有し、前記制御部は、前記水質測定部の測定結果に基づき、前記ろ材充填層と前記固液分離部とへの前記膜濃縮水の返送量の割合を決定することが好ましい。
【００１６】
前記排水処理システムにおいて、前記水質測定部は、前記処理水又は前記ろ過水のアンモニア性窒素濃度、又は溶存酸素量を検出し、前記制御部は、前記アンモニア性窒素濃度が所定濃度より高くなった場合、又は前記溶存酸素量が所定量より減少した場合に、前記ろ材充填層への前記膜濃縮水の返送量の割合を高くし、前記固液分離部への前記膜濃縮水の返送量の割合を低くすることが好ましい。
【００１７】
前記排水処理システムにおいて、前記制御部は、前記ろ材充填層を逆洗浄した直後に、前記ろ材充填層への前記膜濃縮水の返送量を増加させることが好ましい。
【００１８】
前記排水処理システムにおいて、前記ろ過膜は、精密ろ過膜、又は限外ろ過膜であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、消費電力を低減しつつ、排水処理の性能低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１実施形態に係る排水処理システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】第１実施形態に係る固液分離部の一構成例を示す模式図である。
【図３】第１実施形態に係る排水処理システムの散水ろ床部の一構成例を示す模式図である。
【図４】第１実施形態に係る散水ろ床部の処理水槽の一構成例を示す模式図である。
【図５】第１実施形態に係る膜ろ過部の一構成例を示す模式図である。
【図６】膜濃縮水の返送量の変更例を説明する表である。
【図７】第１実施形態に係る膜濃縮水の返送量の制御を説明するフローチャートである。
【図８】ろ床返送量の制御の一例を説明するグラフである。
【図９】第２実施形態に係る排水処理システムの概略構成を示すブロック図である。
【図１０】変形例に係る排水処理システムの概略構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、本発明に係る排水処理システムの好適な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態により本発明が限定されるものではない。
【００２２】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る排水処理システムの概略構成を示すブロック図である。図１に示すように、第１実施形態に係る排水処理システム１は、固液分離部２と、散水ろ床部３と、膜ろ過部４と、水質測定部５と、制御部６と、排水管１１と、処理用排水管１２と、処理水管１３と、ろ過水管１４と、膜濃縮水管１６と、散水ろ床接続管１７と、固液分離接続管１８と、を有する。
【００２３】
固液分離部２は、処理対象となる排水Ｗ１に対する第１段階目の浄化処理を行う。固液分離部２は、処理対象の排水Ｗ１に対して固液分離処理を行って処理用排水Ｗ２を得る。具体的には、固液分離部２は、生活排水及び工場排水等の排水Ｗ１を受け入れ、この排水Ｗ１の固液分離処理を行って、処理用排水Ｗ２を得るものである。固液分離部２は、排水Ｗ１の固液分離処理を行うために必要なろ過手段を洗浄する逆洗浄機能を有し、所定のタイミングに、この逆洗浄機能を有効にする。
【００２４】
散水ろ床部３は、処理対象の排水Ｗ１に対する第２段階目の浄化処理を行う。散水ろ床部３は、処理用排水Ｗ２に対して生物処理を行って処理水Ｗ３を得る。散水ろ床部３は、固液分離部２の後段（すなわち処理用排水Ｗ２の下流側）に設置され、固液分離部２によって得られた処理用排水Ｗ２を受け入れる。ついで、散水ろ床部３は、この処理用排水Ｗ２を生物処理して、処理水Ｗ３を得る。その後、散水ろ床部３は、膜ろ過部４に処理水Ｗ３を送出する。また、散水ろ床部３は、この処理用排水Ｗ２の生物処理に必要なろ過手段の洗浄機能を有し、所定のタイミングに、この洗浄機能を有効にする。
【００２５】
膜ろ過部４は、処理対象の排水Ｗ１に対する第３段階目の浄化処理を行う。膜ろ過部４は、散水ろ床部３を通過した処理水Ｗ３に対して固液分離処理を行って、処理水Ｗ３をろ過水Ｗ４と膜濃縮水Ｗ５とに分離する。膜ろ過部４は、ろ過膜を有する。膜ろ過部４は、散水ろ床部３の後段（すなわち処理水Ｗ３の下流側）に設置されるろ過手段である。膜ろ過部４は、散水ろ床部３によって得られた処理水Ｗ３を受け入れて、処理水Ｗ３を、ろ過膜を透過したろ過水Ｗ４と、ろ過膜を透過していない膜濃縮水Ｗ５とに分離する。ろ過膜は、処理水Ｗ３中の微細な固形成分、及び処理水Ｗ３に含まれる微生物を捕集する。そのため、ろ過水Ｗ４には、このろ過膜を透過しなかった微生物等が含まれず、膜濃縮水Ｗ５には、このろ過膜を透過しなかった微生物等が含まれる。
【００２６】
排水管１１と、処理用排水管１２と、処理水管１３と、ろ過水管１４と、膜濃縮水管１６と、散水ろ床接続管１７と、固液分離接続管１８と、は、いずれも水が流れる通路、本実施形態では配管である。各部の配置と流れる水について説明する。排水管１１は、固液分離部２の上流側に接続され、固液分離部２に排水Ｗ１を流入させる。処理用排水管１２は、一方の端部が固液分離部２の下流側に接続され、他方の端部が散水ろ床部３の上流側に接続される。処理用排水管１２は、固液分離部２と散水ろ床部３とを接続し、固液分離部２からの処理用排水Ｗ２を散水ろ床部３に供給する。処理水管１３は、一方の端部が散水ろ床部３の下流側に接続され、他方の端部が膜ろ過部４の上流側に接続される。処理水管１３は、散水ろ床部３と膜ろ過部４とを接続して、散水ろ床部３からの処理水Ｗ３を膜ろ過部４に供給する。ろ過水管１４は、膜ろ過部４の下流側に接続され、膜ろ過部４からろ過水Ｗ４を排出する。
【００２７】
膜濃縮水管１６は、膜ろ過部４に接続され、膜ろ過部４から膜濃縮水Ｗ５を排出する。散水ろ床接続管１７は、膜濃縮水管１６と散水ろ床部３とを接続して、膜濃縮水管１６からの膜濃縮水Ｗ５を、散水ろ床部３の上流（固液分離部２と散水ろ床部３との間）に供給する。散水ろ床接続管１７には、膜濃縮水管１６からの膜濃縮水Ｗ５の供給量を制御するための膜濃縮水供給弁１７ａが設けられている。固液分離接続管１８は、膜濃縮水管１６と固液分離部２とを接続して、膜濃縮水管１６からの膜濃縮水Ｗ５を、固液分離部２の上流に供給する。固液分離接続管１８には、膜濃縮水管１６からの膜濃縮水Ｗ５の供給量を制御するための膜濃縮水供給弁１８ａが設けられている。水質測定部５は、処理用排水Ｗ２と処理水Ｗ３との水質を計測するセンサーである。制御部６は、水質測定部５の水質測定結果に基づいて、膜濃縮水供給弁１７ａ、及び膜濃縮水供給弁１８ａの開閉を制御して、膜濃縮水Ｗ５の供給を制御する。
【００２８】
（固液分離部について）
次に、図１に示した固液分離部２について詳細に説明する。ここでは、まず、固液分離部２の構成について説明し、その後、固液分離部２による排水Ｗ１の固液分離処理について説明する。
【００２９】
図２は、第１実施形態に係る固液分離部の一構成例を示す模式図である。図２に示すように、この固液分離部２は、排水Ｗ１を貯留する分配槽２０及びろ過水槽２１を備える。また、固液分離部２は、この排水Ｗ１の固液分離処理を行うためのろ材充填層２２と、この固液分離処理によって得られた処理用排水Ｗ２を貯留する共通ろ過水槽２３とを備える。さらに、固液分離部２は、排水Ｗ１を流通するための複数の流入配管２１ａ〜２１ｄ、分配管２４、弁２４ａ〜２４ｄ及びポンプ２４ｅと、処理用排水管１２を介して処理用排水Ｗ２を散水ろ床部３へ流通するための開水路２５とを備える。
【００３０】
また、固液分離部２は、ろ材充填層２２の逆洗浄機能を実行するための逆洗浄手段として、図２に示すように、排水槽２６と、複数の排水管２７ａ〜２７ｄ及び排水弁２８ａ〜２８ｄと、空気管２９とを備える。
【００３１】
分配槽２０は、排水管１１から排水Ｗ１が供給され、固液分離接続管１８から膜濃縮水Ｗ５が供給される水槽である。図２の例では、固液分離接続管１８と排水管１１とが合流しているため、膜濃縮水Ｗ５が分配槽２０に返送されたときは、分配槽２０には、膜濃縮水Ｗ５が混合された排水Ｗ１が供給される。ただし、固液分離接続管１８と排水管１１とを合流させずに、分配槽２０内に排水Ｗ１と膜濃縮水Ｗ５とを別々に供給してもよい。
【００３２】
分配槽２０は、ろ過水槽２１側と壁によって隔てられている。ろ過水槽２１は、固液分離処理（ろ過処理）を実行する前の（場合によっては、膜濃縮水Ｗ５が混合された）排水Ｗ１を貯留する水槽である。ろ過水槽２１は、ろ材充填層２２の下方に配置され、図２に示すように、流入配管２１ａ〜２１ｄ別に複数の水槽に分けられている。
【００３３】
複数の流入配管２１ａ〜２１ｄは、上述したろ過水槽２１における複数の水槽に各々排水Ｗ１を流入する管である。流入配管２１ａ〜２１ｄは、図２に示すように、ろ過水槽２１の各水槽に各々配置される。
【００３４】
ろ材充填層２２は、ろ過水槽２１に貯留された排水Ｗ１の固液分離処理を行うためのものである。具体的には、ろ材充填層２２は、ろ過水槽２１の各水槽の上方に配置され、８００ｍｍ以下、より好ましくは６００ｍｍ以下の層厚に形成される。このろ材充填層２２の内部には、複数の浮上ろ材（図示せず）が、排水Ｗ１中の固形成分を捕捉するに十分な細かさの空隙を形成する状態で充填されている。また、ろ材充填層２２の上面にはスクリーン２２ａが設置される。スクリーン２２ａは、液体成分を通すとともに、ろ材充填層２２内の浮上ろ材の流出を防止する。
【００３５】
ここで、ろ材充填層２２内の浮上ろ材としては、見掛け比重が０．１〜０．８であり、５０％圧縮硬さが０．１ＭＰａ以上であり、サイズが４〜１０ｍｍである材質のものが用いられる。見掛け比重が０．１未満であると望ましい圧縮強さを得ることができず、０．８を超えると水との比重差が小さくなって、ろ材充填層２２から流出するおそれがある。また、５０％圧縮硬さを０．１ＭＰａ以上としたのは、これよりも軟質であると、排水Ｗ１を高速な水流でろ過処理する際に圧密されてしまい、この結果、ＳＳ捕捉能力が低下するためである。さらに、サイズが４ｍｍ未満であると浮上ろ材相互間の間隙が小さくなって閉塞し易くなり、一方、サイズが１０ｍｍとなっても浮上ろ材によるＳＳ捕捉能力が低下するためである。
【００３６】
このような特性の浮上ろ材は、発泡ポリエチレン、発泡ポリスチレン、発泡ポリプロピレン等を用いて、製造することができる。また、浮上ろ材の形状は、風車形状又は十字形状等の凹凸のある形状とする。これによって、ろ材充填層２２に浮上ろ材を充填した時に、充填された各浮上ろ材の相互間に非直線的な間隙が形成され、この結果、各浮上ろ材によるＳＳ捕捉効果を高めることができる。なお、このろ材充填層２２のＳＳ捕捉効果を高めるためには、ろ材充填層２２の全容積に対する各浮上ろ材間の空隙容積の比率（すなわち、ろ材充填層２２の空隙率）を５０％程度に調整することが望ましい。ただし、浮上ろ材の形状及び材料は、以上説明したものに限られない。
【００３７】
共通ろ過水槽２３は、排水Ｗ１を固液分離処理して得られる処理用排水Ｗ２を貯留するためのものである。具体的には、共通ろ過水槽２３は、図２に示すように、ろ材充填層２２の上方に配置され、ろ過水槽２１の各水槽内の排水Ｗ１を各々固液分離処理して得られた各処理用排水Ｗ２を集める共通の水槽である。
【００３８】
分配管２４、弁２４ａ〜２４ｄ及びポンプ２４ｅは、分配槽２０内の排水Ｗ１をろ過水槽２１の各水槽に分配するためのものである。具体的には、分配管２４は、分配槽２０と複数の流入配管２１ａ〜２１ｄとを連通する。弁２４ａ〜２４ｄは、分配管２４の各流水口近傍に各々配置され、ポンプ２４ｅは、この分配管２４内に配置される。分配管２４は、弁２４ａ〜２４ｄが開状態である際、ポンプ２４ｅの作用によって、分配槽２０から複数の流入配管２１ａ〜２１ｄに排水Ｗ１を分配流通させ、各流入配管２１ａ〜２１ｄを介して、ろ過水槽２１の各水槽に排水Ｗ１を各々流通させる。弁２４ａ〜２４ｄは、各々個別に開閉することができる。このため、弁２４ａ〜２４ｄの開閉によって、ろ過水槽２１の各水槽のうち、排水Ｗ１を流入したい水槽に排水Ｗ１を流入できる。なお、図２では、流入配管２１ｂ〜２１ｄの上部側の図示を省略しているが、流入配管２１ｂ〜２１ｄは、分配管２４と各々連通している。なお、分配槽２０内の排水Ｗ１を流入配管２１ａ〜２１ｄに自然流化させる構成とし、ポンプ２４ｅを省略してもよい。
【００３９】
開水路２５は、共通ろ過水槽２３内の処理用排水Ｗ２を、処理用排水管１２を介して、固液分離部２の後段に位置する散水ろ床部３（図１参照）に流通させるためのものである。具体的には、開水路２５は、上部側が開口している水路である。また、開水路２５には、処理用排水管１２が接続されている。開水路２５は、処理用排水管１２を介して、共通ろ過水槽２３と図１に示した散水ろ床部３とを連通する。開水路２５は、共通ろ過水槽２３から自然流下してきた処理用排水Ｗ２を受け入れ、処理用排水管１２を介して、受け入れた処理用排水Ｗ２を散水ろ床部３へ自然流下させる。なお、ポンプを使用して、処理用排水Ｗ２を散水ろ床部３へ送水してもよい。
【００４０】
排水槽２６、複数の排水管２７ａ〜２７ｄ、排水弁２８ａ〜２８ｄ及び空気管２９は、上述したように、固液分離装置２におけるろ材充填層２２の逆洗浄機能を実行するための逆洗浄手段を構成する。具体的には、排水槽２６は、ろ材充填層２２を逆洗浄した後の洗浄済み液体（以下、逆洗排水という）を貯留する。排水管２７ａ〜２７ｄは、ろ過水槽２１の各水槽と排水槽２６とを各々連通する。排水弁２８ａ〜２８ｄは、排水管２７ａ〜２７ｄに各々配置され、各排水管２７ａ〜２７ｄを開閉する。空気管２９は、ろ材充填層２２の逆洗浄に寄与する空気をろ材充填層２２内に噴出する。固液分離部２は、以上説明したように材充填層２２の逆洗浄機能を実行するが、ろ材充填層２２を逆洗浄する構成は、これに限られず、任意の構成及び方法を採ることができる。
【００４１】
つぎに、図２の実線矢印に示される排水Ｗ１又は処理用排水Ｗ２の流れを参照しつつ、固液分離部２による排水Ｗ１の固液分離処理について説明する。排水Ｗ１は、まず、生活排水又は工場排水等の外部からの汚水として、分配槽２０に流入される。この場合、排水Ｗ１は、ポンプ等の動力を用いて強制的に流入してもよいし、自然流によって流入してもよい。
【００４２】
分配槽２０に貯留された排水Ｗ１は、分配管２４内を流通して各流入配管２１ａ〜２１ｄに各々分配される。つぎに、流入配管２１ａ〜２１ｄ内の各排水Ｗ１は、自然流下してろ過水槽２１に流入し、その後、図２の実線矢印に示すように、ろ過水槽２１の各水槽に各々流入する。
【００４３】
ろ過水槽２１の各水槽内の排水Ｗ１は、上向きの流れでろ材充填層２２を通過する。この場合、各水槽内の排水Ｗ１は、図２の実線矢印に示すように、ろ材充填層２２の下部から上部に向かってろ材充填層２２内を通過する間に、ろ材充填層２２によってろ過処理される。すなわち、ろ材充填層２２は、上述した内部の各浮上ろ材によって、これら各浮上ろ材間の空隙内を通過中の上向流の排水Ｗ１に含まれる夾雑物、ＳＳ及び固形性ＢＯＤ等の各種固形成分を漏れなく捕捉して、この上向流の排水Ｗ１を固形成分と処理用排水Ｗ２とに分離する。このようにして、固液分離部２による排水Ｗ１の固液分離処理が達成される。なお、上述したろ材充填層２２による排水Ｗ１のろ過速度は、分配槽２０への排水Ｗ１の流入水量に対応して調整され、これによって、排水Ｗ１の高速ろ過処理が可能になる。この結果、固液分離部２は、排水Ｗ１に対して高効率の固液分離処理を行うことができる。
【００４４】
上述した固液分離処理によって得られた処理用排水Ｗ２は、スクリーン２２ａを通過して共通ろ過水槽２３内に流入（合流）する。その後、処理用排水Ｗ２は、図２の実線矢印に示すように、開水路２５内に流入して、共通ろ過水槽２３から、処理用排水管１２を介して、散水ろ床部３へ流れる。
【００４５】
（散水ろ床部について）
次に、図１に示した散水ろ床部３について詳細に説明する。ここでは、まず、散水ろ床部３の構成について説明し、その後、散水ろ床部３による処理用排水Ｗ２の生物処理（ろ過処理）について説明する。
【００４６】
図３は、第１実施形態に係る排水処理システムの散水ろ床部の一構成例を示す模式図である。図３に示すように、この散水ろ床部３は、微生物を付着したろ材が充填されたろ材充填層を内包するろ床本体３０と、固液分離装置２によって得られた処理用排水Ｗ２をろ床本体３０の内部に散布する回転式散水装置３１とを有する。また、図３には特に図示しないが、散水ろ床部３は、ろ床本体３０内のろ材充填層を洗浄する洗浄機能を実行するための洗浄手段を備える。また、ろ床本体３０には、処理水管１３が接続されている。
【００４７】
ろ床本体３０は、表面に微生物を付着した複数のろ材が充填された槽であり、図３に示すように、６つの処理水槽３０ａ〜３０ｆを組み合わせて構成される。処理水槽３０ａ〜３０ｆの各々は、ろ材充填層内の微生物によって処理用排水Ｗ２を生物処理して浄化する水処理機能と、このろ材充填層を洗浄する洗浄機能とを備える。なお、これら処理水槽３０ａ〜３０ｆの構成の詳細については、後述する。
【００４８】
回転式散水装置３１は、上述した固液分離装置２から流出された処理用排水Ｗ２をろ床本体３０の処理水槽３０ａ〜３０ｆの各内部に散布するためのものである。具体的には、回転式散水装置３１は、処理用排水管１２及び散水ろ床接続管１７と連通するように配管されている。回転式散水装置３１は、処理用排水管１２から処理用排水Ｗ２が供給され、散水ろ床接続管１７から膜濃縮水Ｗ５が供給される。処理用排水管１２と散水ろ床接続管１７とは合流しているため、回転式散水装置３１には、膜濃縮水Ｗ５が混合された処理用排水Ｗ２が供給されるということができる。ただし、処理用排水管１２と散水ろ床接続管１７とは合流していなくてもよく、回転式散水装置３１に、処理用排水Ｗ２と膜濃縮水Ｗ５とが別々に供給されてもよい。
【００４９】
この回転式散水装置３１の配管は、処理用排水管１２及び散水ろ床接続管１７から、図３に示すようにろ床本体３０の内部を通り、ろ床本体３０の中心部Ｃにおいて上向きに延伸してろ床本体３０の上部に露出している。また、この配管の端部には、水流によってろ床本体３０の円周方向に回転する回転機構が設けられる。ろ床本体３０の上部には、この回転機構からろ床本体３０の円周部Ａに向けて放射状に、複数（例えば３つ）の散水ノズルが設けられる。これら複数の散水ノズルの各々は、この回転式散水装置３１の配管と連通し、この回転機構の作用によって、ろ床本体３０の円周方向に回転する。なお、回転式散水装置３１の散水ノズルの数は、３つ（図３参照）に限定されず、１つでもよいし、複数でもよい。このような回転式散水装置３１は、配管を介して固液分離部２から処理用排水Ｗ２を受け入れ、処理用排水Ｗ２の流れによって回転機構とともに各散水ノズルを回転させる。回転式散水装置３１は、このように回転する各散水ノズルの散水口から、処理水槽３０ａ〜３０ｆ内の各ろ材充填層上面に処理用排水Ｗ２を一様に散布する。
【００５０】
処理水管１３は、ろ床本体３０の処理水槽３０ａ〜３０ｆによって処理用排水Ｗ２を生物処理して得た処理水Ｗ３を、散水ろ床部３の後段に位置する膜ろ過部４（図１参照）に流通させるためのものである。具体的には、処理水管１３は、ろ床本体３０の下層、すなわち、処理水槽３０ａ〜３０ｆの各下層と膜ろ過部４とを連通する。処理水管１３は、自然流下又はポンプ等の作用によって、処理水槽３０ａ〜３０ｆの各下層から膜ろ過部４へ処理水Ｗ３を流通させる。
【００５１】
つぎに、上述した処理水槽３０ａ〜３０ｆの構成について詳細に説明する。なお、処理水槽３０ａ〜３０ｆの各構成は互いに同様であるため、以下では、処理水槽３０ａの構成を代表して説明する。
【００５２】
図４は、第１実施形態に係る散水ろ床部の処理水槽の一構成例を示す模式図である。図４に示すように、処理水槽３０ａは、微生物を付着したろ材３５が充填されたろ材充填層３３ｂと、処理水管１３（図３参照）と処理水槽３０ａの内部とを連通する流通管３４ａと、ろ材３５の流出を防止するろ材流出防止網３３ｄとを備える。また、処理水槽３０ａは、ろ材充填層３３ｂの洗浄機能を実行するための洗浄手段として、弁３４ｂ，３９ｂと、送風装置３７ａと、空気噴出管３７ｂと、邪魔板３８と、洗浄排水管３９ａとを備える。
【００５３】
処理水槽３０ａは、表面に微生物を付着したろ材３５が充填された槽であり、ろ材充填層３３ｂと、ろ材充填層３３ｂの上層３３ａと下層３３ｃとに区分けされる。処理水槽３０ａの上層３３ａ側は開口しており、この開口によって外部と処理水槽３０ａ内部との通気が可能となっている。また、処理水槽３０ａの上層３３ａ側には回転式散水装置３１の散水ノズルが位置し、処理水槽３０ａの下層３３ｃ側は、流通管３４ａ及び洗浄排水管３９ａと連通している。
【００５４】
ろ材充填層３３ｂは、固液分離部２によって得られた処理用排水Ｗ２の生物処理を行うためのものである。ろ材充填層３３ｂには、上層３３ａ側から下層３３ｃ側に向けて処理用排水Ｗ２が自然流下できる程度の空隙を形成するように、複数のろ材３５が充填される。ろ材流出防止網３３ｄは、ろ材充填層３３ｂに配置され、ろ材充填層３３ｂ内の複数のろ材３５を支持する。また、ろ材流出防止網３３ｄは、液体成分を通すとともに、ろ材充填層３３ｂから下層３３ｃへのろ材３５の流出を防止する。なお、ろ材充填層３３ｂによって処理用排水Ｗ２を生物処理して得られた処理水Ｗ３は、このろ材流出防止網３３ｄを通り、ろ材充填層３３ｂの下面側から自然流下して、処理水槽３０ａの下層３３ｃに流れる。
【００５５】
ここで、ろ材３５は、ポリウレタン又はポリプロピレン等の物質の表面に微生物を付着させたものであり、その比重は、水の比重（＝１．０）に近似する値、例えば０．９である。また、ろ材３５は、例えば図４に示すように円筒形状に形成された円筒形ろ材である。ろ材３５の円筒内外の各表面状態は、平滑であってもよいが、処理用排水Ｗ２に対する接触面積の増大に有効な表面状態、例えば、微細な凹凸状態、蛇腹状態、又は、これらを組み合わせた状態であることが望ましい。このような円筒形状のろ材３５が充填されたろ材充填層３３ｂにおいて、各ろ材３５の相互間に非直線的な空隙が形成され、且つ、各ろ材３５の円筒中空部分によって空隙が形成される。この場合、ろ材充填層３３ｂの全容積に対する各ろ材３５による空隙容積の比率、すなわち、ろ材充填層３３ｂの空隙率は、例えば９０％程度になる。ろ材３５の外壁面及び内壁面は、これら空隙内を流下する処理用排水Ｗ２と接触することになり、これによって、ろ材３５と処理用排水Ｗ２との接触面積が十分に大きくなる。この結果、ろ材充填層３３ｂ（各ろ材３５）による処理用排水Ｗ２の生物処理能力は、処理水槽３０ａに対して要望される必要レベル以上に向上する。ただし、ろ材３５の形状及び材料は、これに限られず、表面に微生物を付着できるものであればよい。また、ろ材３５に付着する微生物は、処理用排水Ｗ２に含まれる有機物を分解するＢＯＤ（Biochemical  oxygen  demand）酸化菌や、アンモニア性窒素を分解する硝化菌などであるが、処理用排水Ｗ２に含まれる有機物などの汚濁物質を生物処理するものであれば、これに限られない。
【００５６】
弁３４ｂ，３９ｂ、送風装置３７ａ、空気噴出管３７ｂ、邪魔板３８、及び洗浄排水管３９ａは、処理水槽３０ａにおけるろ材充填層３３ｂの洗浄機能を実行するための洗浄手段を構成する。弁３４ｂは、処理水槽３０ａ内に洗浄液を流入してろ材充填層３３ｂの洗浄機能を発揮させる期間、流通管３４ａの開口を閉じて、膜ろ過部４への処理水Ｗ３の流通を遮断する。
【００５７】
送風装置３７ａは、ろ材充填層３３ｂ内の各ろ材３５の洗浄に必要な空気を空気噴出管３７ｂに送給する。空気噴出管３７ｂは、処理水槽３０ａ内の少なくともろ材充填層３３ｂを冠水させた洗浄液に空気を噴出して、ろ材充填層３３ｂ内の各ろ材３５を撹拌洗浄する旋回流を、この洗浄液に発生させる。具体的には、空気噴出管３７ｂは、図４に示すように処理水槽３０ａの下層３３ｃに配置される。空気噴出管３７ｂは、処理水槽３０ａの中心壁３６ａの近傍且つ下層３３ｃから、ろ材充填層３３ｂに向けて、送風装置３７ａからの空気を噴出して、この洗浄液の上下方向の旋回流を発生させる。なお、ろ材充填層３３ｂは、図３に示したろ床本体３０を代表する処理水槽３０ａ内の層であり、散水ろ床部３内のろ材充填層の一つに他ならない。
【００５８】
邪魔板３８は、図４に示すように、処理水槽３０ａの中心壁３６ａ側の領域と円周壁３６ｂ側の領域とに処理水槽３０ａの槽内領域を仕切る仕切板である。なお、中心壁３６ａは、処理水槽３０ａの側壁のうちの、図３に示したろ床本体３０の中心部Ｃ側の側壁である。円周壁３６ｂは、処理水槽３０ａの側壁のうちの、ろ床本体３０の円周部Ａ側の側壁である。邪魔板３８は、図４に示すように、中心壁３６ａよりも円周壁３６ｂ（すなわちろ床本体３０の外壁側）に近い位置に設けられ、上述したように処理水槽３０ａの槽内領域を仕切る。このようにして、邪魔板３８は、空気噴出管３７ｂから空気が噴出される領域（以下、中心側領域という）と、空気が噴出されない領域（以下、円周側領域という）とに、処理水槽３０ａの槽内領域を仕切る。このような邪魔板３８は、処理水槽３０ａ内に貯留した洗浄液へ空気噴出管３７ｂから空気を噴出することによって発生した洗浄液流の一部を邪魔し、これによって、この洗浄液の旋回流（具体的には上下方向の旋回流）の発生を促進する。なお、処理水槽３０ａ内の中心側領域は散水ろ床部３内における空気の噴出領域であり、処理水槽３０ａ内の円周側領域は散水ろ床部３内における空気の非噴出領域である。すなわち、邪魔板３８は、散水ろ床３内を噴出領域と非噴出領域とに仕切って、洗浄液の旋回流の発生を促進する仕切板の一つに他ならない。
【００５９】
洗浄排水管３９ａは、各ろ材３５の撹拌洗浄後の洗浄液を排出する。弁３９ｂは、この洗浄排水管３９ａを開閉するための弁である。洗浄排水管３９ａは、弁３９ｂによって開放された期間、処理水槽３０ａの下層３３ｃから、上述した洗浄液の旋回流によって各ろ材３５を撹拌洗浄した後の洗浄液を外部に排出する。散水ろ床部３は、以上説明したようにろ材充填層３３ｂの洗浄機能を実行する（逆洗浄を行う）が、ろ材充填層３３ｂを洗浄する構成は、これに限られない。
【００６０】
つぎに、図４の矢印に示される処理用排水Ｗ２又は処理水Ｗ３の流れを参照しつつ、処理水槽３０ａによる処理用排水Ｗ２の生物処理について説明する。処理用排水Ｗ２は、上述した固液分離部２から回転式散水装置３１の管内を流通して、処理水槽３０ａ内に流入される。この場合、処理用排水Ｗ２は、回転式散水装置３１の各散水ノズルから自然流下して、ろ材充填層３３ｂの上面に散布される。
【００６１】
ろ材充填層３３ｂの上面に散布された処理用排水Ｗ２は、ろ材充填層３３ｂの通気とともに自然流下して、ろ材充填層３３ｂを通過する。例えば、図４の波線矢印に示されるように、回転式散水装置３１から散布された処理用排水Ｗ２は、各ろ材３５の表面と順次接触しつつ自然流下する。このろ材３５と処理用排水Ｗ２との接触時に、ろ材３５表面の微生物が、処理用排水Ｗ２中の有機物などの汚濁物質を分解処理する。
【００６２】
このように、ろ材充填層３３ｂ内を流下中の処理用排水Ｗ２は、ろ材３５と接触する毎に微生物によって生物処理され続け、この結果、有機物などの汚濁物質が分解除去された処理水Ｗ３として、ろ材流出防止網３３ｄから処理水槽３０ａの下層３３ｃに流下する。このようにして、処理水槽３０ａによる処理用排水Ｗ２の生物処理が達成される。
【００６３】
上述した生物処理によって得られた処理水Ｗ３は、弁３４ｂを介して、処理水槽３０ａの下層３３ｃから流通管３４ａに流出し、その後、流通管３４ａを通じて処理水管１３（図３参照）に流通し、処理水管１３から膜ろ過部４へ流れる。この場合、弁３４ｂは開いた状態であるため、処理水Ｗ３は、下層３３ｃに流下した後、直ちに流通管３４ａ内に流れる。このため、上述した生物処理の実行時に、処理水Ｗ３がろ材充填層３３ｂの上面の高さまで溜まることは、あり得ない。
【００６４】
なお、図３に示したろ床本体３０の処理水槽３０ｂ〜３０ｆによる処理用排水Ｗ２の水処理機能は、上述した処理水槽３０ａの場合と同様である。すなわち、処理水槽３０ｂ〜３０ｆの各々は、回転式散水装置３１の各散水ノズルからろ材充填層上面に散布された処理用排水Ｗ２を、処理水槽３０ａと同様に各ろ材３５表面の微生物によって生物処理し、これによって得られた処理水Ｗ３を、処理水管１３等を通じて膜ろ過部４へ送出する。
【００６５】
（膜ろ過部について）
次に、図１に示した膜ろ過部４について詳細に説明する。まず、膜ろ過部４の構成について説明し、その後、膜ろ過部４による処理水Ｗ３の固液分離処理について説明する。
【００６６】
図５は、第１実施形態に係る膜ろ過部の一構成例を示す模式図である。図５に示すように、膜ろ過部４は、ろ過水槽４０と、複数のろ過膜４２ａ、４２ｂ、４２ｃとを有する。なお、本実施形態では、ろ過膜は、ろ過膜４２ａ、４２ｂ、４２ｃの３つであるが、数はこれに限られず、単数であっても複数であってもよい。以下、ろ過膜４２ａ、４２ｂ、４２ｃを区別しない場合は、ろ過膜４２と記載する。
【００６７】
ろ過水槽４０は、内部にろ過膜４２を有する水槽である。ろ過水槽４０には、上述のろ過水管１４が接続されており、ろ過水管１４により、ろ過膜４２によってろ過されたろ過水Ｗ４を排出する。ろ過水槽４０からろ過水管１４を介して排出されたろ過水Ｗ４は、ろ過水槽４０の外部環境に排出される。
【００６８】
ろ過膜４２は、第１の端部４４及び第２の端部４５が開口して、かつ内部が中空の円筒状の膜である。本実施形態におけるろ過膜４２は、ＭＦ（Micro  Filtration）膜（精密ろ過膜）又はＵＦ（Ultra  Filtration）膜（限外ろ過膜）である。ＭＦ膜は、例えば０．５μｍから０．１μｍの径の孔が多数形成された膜である。ＵＦ膜は、０．１μｍ以下の径の孔が多数形成された膜である。ただし、ろ過膜４２の形状は円筒に限られず、例えばシート状であってもよい。また、ろ過膜４２は、ろ材３５に付着していた微生物を捕集できる程度の孔径（微生物より小さい孔径）の膜であれば、ＭＦ膜又はＵＦ膜に限られない。
【００６９】
ろ過膜４２は、第１の端部４４が処理水管１３に接続されており、第２の端部４５が膜濃縮水管１６に接続されている。図５の例では、処理水管１３が、処理水管１３ａ、１３ｂ、１３ｃに分岐しており、先端がろ過水槽４０の内部に挿入されている。処理水管１３ａは、ろ過膜４２ａの第１の端部４４に接続されており、処理水管１３ｂは、ろ過膜４２ｂの第１の端部４４に接続されており、処理水管１３ｃは、ろ過膜４２ｃの第１の端部４４に接続されている。図５の例では、膜濃縮水管１６が、膜濃縮水管１６ａ、１６ｂ、１６ｃに分岐しており、先端がろ過水槽４０の内部に挿入されている。膜濃縮水管１６ａは、ろ過膜４２ａの第２の端部４５に接続されており、膜濃縮水管１６ｂは、ろ過膜４２ｂの第２の端部４５に接続されており、膜濃縮水管１６ｃは、ろ過膜４２ｃの第２の端部４５に接続されている。
【００７０】
次に、図５の矢印に示される処理水Ｗ３、ろ過水Ｗ４、及び膜濃縮水Ｗ５の流れを参照しつつ、膜ろ過部４によるろ過水Ｗ４と膜濃縮水Ｗ５とへの分離処理について説明する。
【００７１】
散水ろ床部３から処理水管１３を介して流出した処理水Ｗ３は、処理水管１３ａ、１３ｂ、１３ｃに分岐して、ろ過膜４２ａ、４２ｂ、４２ｃの第１の端部４４からろ過膜４２ａ、４２ｂ、４２ｃ内に供給される。ろ過膜４２ａ、４２ｂ、４２ｃ（ろ過膜４２）内に供給された処理水Ｗ３は、第１の端部４４から第２の端部４５に向かって流れる。ろ過膜４２内の処理水Ｗ３の一部は、ろ過膜４２を透過して、ろ過水Ｗ４として、ろ過膜４２の外部、すなわちろ過水槽４０内に流出する。ろ過膜４２の孔よりも大きな固形物は、ろ過膜４２に捕集されて、ろ過膜４２を透過しない。ろ過水Ｗ４は、ろ過膜４２を透過した水であるため、ろ過膜４２の孔よりも大きな、ろ材３５表面から剥離した微生物などの固形物を含まない。ろ過膜４２内の処理水Ｗ３の他の一部は、ろ過膜４２に捕集された微生物等の固形物と共に、膜濃縮水Ｗ５として、膜濃縮水管１６ａ、１６ｂ、１６ｃから膜濃縮水管１６に排出される。このように、膜ろ過部４は、クロスフロー形式の膜ろ過装置である。なお、ろ過膜の外周側から中心部に向けて処理水Ｗ４を通水させる構成としてもよい。
【００７２】
（膜濃縮水の返送について）
散水ろ床部３は、ろ材充填層３３ｂの空隙を処理用排水Ｗ２が通るため、ろ材３５の表面の微生物が、ろ材３５から剥がれ落ちる場合がある。ろ材３５から剥がれ落ちた微生物は、処理水Ｗ３に含まれて、散水ろ床部３の下流、すなわち膜ろ過部４に向けて排出される。ろ材３５の表面の微生物が剥がれ落ちた場合、ろ床本体３０内の微生物の数が減少して、散水ろ床部３の排水処理の性能が低下する。また、微生物を含んだ処理水がシステム系外に排出されてしまう問題もある。そこで、第１実施形態における排水処理システム１は、処理水Ｗ３をろ過膜４２で分離処理することにより、散水ろ床部３から排出された微生物をろ過膜４２で捕集する。そして、排水処理システム１は、捕集した微生物を、膜濃縮水Ｗ５として散水ろ床部３に返送する。これにより、剥がれ落ちた微生物をろ材充填層３３ｂに戻すことが可能となるため、ろ材３５表面の微生物の数の減少を抑制することができる。また、微生物のシステム系外への排出を防止することができる。
【００７３】
本実施形態では、図１及び図３に示すように、剥がれ落ちた微生物を含む膜濃縮水Ｗ５は、膜濃縮水管１６及び散水ろ床接続管１７を介して、散水ろ床部３の回転式散水装置３１に返送される。膜濃縮水管１６は、膜ろ過部４におけるろ過膜４２の上流に接続されているため、ろ過膜４２を透過していない膜濃縮水Ｗ５を導通させている。また、散水ろ床接続管１７は、一方の端部が膜濃縮水管１６に接続され、他方の端部が回転式散水装置３１、すなわち、ろ床本体３０（ろ材充填層３３ｂ）の上流側に接続されている。従って、膜濃縮水Ｗ５は、膜濃縮水管１６及び散水ろ床接続管１７を通って、ろ材充填層３３ｂに供給される。ろ材充填層３３ｂ内に供給された膜濃縮水Ｗ５に含まれた微生物は、ろ材３５表面に付着する。
【００７４】
また、図１及び図２に示すように、膜濃縮水Ｗ５は、膜濃縮水管１６及び固液分離接続管１８を介して、固液分離部２の分配槽２０に返送される。固液分離接続管１８は、一方の端部が、散水ろ床接続管１７と並列に膜濃縮水管１６に接続されている。固液分離接続管１８は、他方の端部が、分配槽２０、すなわち固液分離部２の上流側に開口している。従って、膜濃縮水Ｗ５は、膜濃縮水管１６及び固液分離接続管１８を通って、分配槽２０内に供給される。膜濃縮水Ｗ５は、散水ろ床部３を経由した水であるため、溶存酸素量が比較的大きくなる。溶存酸素量が大きい膜濃縮水Ｗ５が固液分離部２に供給されることで、この酸素を用いた生物処理を、固液分離部２内でも適切に行うことができる。この固液分離部２における生物処理は、膜濃縮水Ｗ５に含まれる微生物以外の、排水Ｗ１に含まれた他の微生物による処理であるが、膜濃縮水Ｗ５に含まれる微生物による処理であってもよい。
【００７５】
このように、膜濃縮水Ｗ５は、一部が散水ろ床部３に返送され、他の一部が固液分離部２に返送される。この膜濃縮水Ｗ５の返送量は、制御部６による膜濃縮水供給弁１７ａ、及び膜濃縮水供給弁１８ａの開閉操作によって、制御される。制御部６は、水質測定部５による処理水Ｗ３の水質の計測結果に基づき、固液分離部２及び散水ろ床部３への膜濃縮水Ｗ５の返送量を決定する。
【００７６】
以下、膜濃縮水の返送量の決定方法について詳細に説明する。水質測定部５は、散水ろ床部３の下流（散水ろ床部３と膜ろ過部４との間）の処理水管１３を流れる処理水Ｗ３の水質を計測する。具体的には、水質測定部５は、処理水Ｗ３内に含まれるアンモニア性窒素濃度、又は溶存酸素量を検出する。水質測定部５は、例えば、イオン選択電極式のアンモニア性窒素濃度計、隔膜電極式の溶存酸素濃度計である。アンモニア性窒素とは、アンモニウムイオンをその窒素量で表したものである。処理水Ｗ３のアンモニア性窒素濃度は、処理水Ｗ３内に含まれるアンモニア性窒素の濃度のことをいう。水質測定部５は、アンモニア性窒素濃度を直接検出してもよいし、処理水Ｗ３中の全窒素量ならびに酸化態窒素濃度を検出し、そこからアンモニア性窒素濃度を算出してもよい。処理水Ｗ３の溶存酸素量とは、処理水Ｗ３内に溶存している酸素の量である。水質測定部５は、アンモニア性窒素濃度、又は溶存酸素量のいずれか一方を検出してもよいし、両方を検出してもよい。
【００７７】
制御部６は、水質測定部５が計測した処理水Ｗ３中のアンモニア性窒素濃度、又は溶存酸素量に基づき、膜濃縮水供給弁１７ａの開閉量を制御し、散水ろ床部３（ろ材充填層３３ｂ）に返送する膜濃縮水Ｗ５の量を制御する。制御部６は、処理水Ｗ３中のアンモニア性窒素濃度が所定濃度より大きくなった場合に、散水ろ床部３（ろ材充填層３３ｂ）に返送する膜濃縮水Ｗ５の量を増加させる。また、制御部６は、処理水Ｗ３中の溶存酸素量が所定量より小さくなった場合に、散水ろ床部３（ろ材充填層３３ｂ）に返送する膜濃縮水Ｗ５の量を増加させる。制御部６は、アンモニア性窒素濃度が所定濃度より大きくなった場合、微生物による生物処理が十分でないと判断して、散水ろ床部３に返送する膜濃縮水Ｗ５の量を増加させる。同様に、制御部６は、溶存酸素量が所定量より小さくなった場合、ろ材充填層３３ｂにおける酸素量が減って、微生物が十分に生物処理を行うことができなくなっていると判断して、散水ろ床部３に返送する膜濃縮水Ｗ５の量を増加させる。制御部６は、アンモニア性窒素濃度、又は溶存酸素量のいずれかに基づき散水ろ床部３に返送する膜濃縮水Ｗ５の量を制御してもよいし、アンモニア性窒素濃度及び溶存酸素量の両方に基づき散水ろ床部３に返送する膜濃縮水Ｗ５の量を制御してもよい。
【００７８】
水質測定部５は、処理水Ｗ３の代わりに、散水ろ床部３の下流であって、膜ろ過部４（ろ過膜４２）の下流のろ過水管１４を流れるろ過水Ｗ４の水質を計測してもよい。この場合、制御部６は、ろ過水Ｗ４の水質測定結果に基づき、散水ろ床部３に返送する膜濃縮水Ｗ５の量を制御する。すなわち、水質測定部５は、散水ろ床部３の下流側の生物処理後の水質を計測すればよく、制御部６は、散水ろ床部３の下流側の生物処理後の水質に基づき散水ろ床部３に返送する膜濃縮水Ｗ５の量を制御すればよい。以上をまとめると、水質測定部５は、処理水Ｗ３のアンモニア性窒素濃度、処理水Ｗ３の溶存酸素量、ろ過水Ｗ４のアンモニア性窒素濃度、及びろ過水Ｗ４の溶存酸素量のうち、少なくともいずれか１つを測定する。制御部６は、処理水Ｗ３のアンモニア性窒素濃度、処理水Ｗ３の溶存酸素量、ろ過水Ｗ４のアンモニア性窒素濃度、及びろ過水Ｗ４の溶存酸素量の測定結果のうち、少なくともいずれか１つに基づき、散水ろ床部３に返送する膜濃縮水Ｗ５の量を制御する。
【００７９】
また、水質測定部５は、散水ろ床部３の上流（固液分離部２と散水ろ床部３との間）の処理用排水管１２を流れる処理用排水Ｗ２の水質も計測してよい。この場合、制御部６は、処理用排水Ｗ２と、処理水Ｗ３（又はろ過水Ｗ４）との水質の比較結果に基づき、散水ろ床部３に返送する膜濃縮水Ｗ５の量を制御する。例えば、制御部６は、処理用排水Ｗ２のアンモニア性窒素濃度と処理水Ｗ３のアンモニア性窒素濃度との差（処理用排水Ｗ２のアンモニア性窒素濃度から処理水Ｗ３のアンモニア性窒素濃度を引いた値）が、所定の値よりも小さくなった場合、微生物による生物処理が十分でないと判断して、散水ろ床部３に返送する膜濃縮水Ｗ５の量を増加させる。この場合、制御部６は、処理用排水Ｗ２のアンモニア性窒素濃度と処理水Ｗ３のアンモニア性窒素濃度との差が、所定の値よりも小さくなり、かつ、処理水Ｗ３のアンモニア性窒素濃度の値が所定濃度より大きくなった場合に、散水ろ床部３に返送する膜濃縮水Ｗ５の量を増加させてもよい。
【００８０】
また、制御部６は、処理用排水Ｗ２の溶存酸素量と処理水Ｗ３の溶存酸素量との差（処理用排水Ｗ２の溶存酸素量から処理水Ｗ３の溶存酸素量を引いた値）が、所定の値よりも大きくなった場合、ろ材充填層３３ｂにおける酸素量が減って、微生物が十分に生物処理を行うことができなくなっていると判断して、散水ろ床部３に返送する膜濃縮水Ｗ５の量を増加させてもよい。この場合、制御部６は、処理用排水Ｗ２の溶存酸素量と処理水Ｗ３の溶存酸素量との差が所定の値よりも大きくなり、かつ、処理水Ｗ３中の溶存酸素量が所定量より小さくなった場合に、散水ろ床部３に返送する膜濃縮水Ｗ５の量を増加させてもよい。
【００８１】
次に、膜濃縮水Ｗ５の返送量を変更する方法について説明する。制御部６は、通常時制御Ａにおいて、膜濃縮水供給弁１７ａ及び膜濃縮水供給弁１８ａを所定の開度に保つことで、散水ろ床部３に返送する膜濃縮水Ｗ５の量、及び固液分離部２に返送する膜濃縮水Ｗ５の量を、通常時制御Ａにおいて定めた量である通常量に保っている。通常時制御Ａとは、制御部６が、散水ろ床部３に返送する膜濃縮水Ｗ５の量を増加させなくてもよいと判断した通常時における流量制御を意味する。以下、散水ろ床部３に返送する膜濃縮水Ｗ５の量を、ろ床返送量Ｑ１とし、固液分離部２に返送する膜濃縮水Ｗ５の量を、固液分離返送量Ｑ２と記載する。
【００８２】
制御部６は、ろ床返送量増加制御Ｂにおいて、ろ床返送量Ｑ１を、通常量よりも増加させる。ろ床返送量増加制御Ｂとは、制御部６が、散水ろ床部３に返送する膜濃縮水Ｗ５の量を増加させると判断した場合における制御のことを指す。具体的には、制御部６は、ろ床返送量増加制御Ｂにおいて、固液分離返送量Ｑ２を通常量に維持としつつ、ろ床返送量Ｑ１を、通常量よりも増加させる。また、制御部６は、ろ床返送量増加制御Ｂにおいて、ろ床返送量Ｑ１と固液分離返送量Ｑ２との割合を変更して、ろ床返送量Ｑ１を増加させ固液分離返送量Ｑ２を減少させることにより、ろ床返送量Ｑ１を、通常量よりも増加させてもよい。この場合、ろ床返送量Ｑ１と固液分離返送量Ｑ２との総量は、通常時と同量としてもよいし、ろ床返送量Ｑ１と固液分離返送量Ｑ２との総量を通常時から増加させてもよい。以下、この膜濃縮水の返送量の変更例について説明する。
【００８３】
図６は、膜濃縮水の返送量の変更例を説明する表である。図１に示すように、排水管１１内であって、固液分離接続管１８との合流部よりも上流側で排水Ｗ１が流れるポイントを、ポイントＰ１とする。処理用排水管１２内であって、散水ろ床接続管１７との合流部よりも上流側で処理用排水Ｗ２が流れるポイントを、ポイントＰ２とする。処理水管１３内であって、処理水Ｗ３が流れるポイントを、ポイントＰ３とする。ろ過水管１４内であって、ろ過水Ｗ４が流れるポイントを、ポイントＰ４とする。散水ろ床接続管１７内であって、処理用排水管１２との合流部よりも上流側で膜濃縮水Ｗ５が流れるポイントを、ポイントＰ５とする。固液分離接続管１８内であって、排水管１１との合流部よりも上流側で膜濃縮水Ｗ５が流れるポイントを、ポイントＰ６とする。
【００８４】
ポイントＰ１での流量は、排水処理システム１に供給される排水Ｗ１の総量となる。ポイントＰ５での流量は、ろ床返送量Ｑ１となり、ポイントＰ６での流量は、固液分離返送量Ｑ２となる。ポイントＰ２での流量は、処理用排水Ｗ２の流量、すなわち、ポイントＰ１での流量（排水Ｗ１）とポイントＰ６での流量（固液分離返送量Ｑ２）とを合算した流量となる。ポイントＰ３での流量は、処理水Ｗ３の流量、すなわち、ポイントＰ２での流量（処理用排水Ｗ２）とポイントＰ５での流量（ろ床返送量Ｑ１）とを合算した流量となる。ポイントＰ４での流量は、ろ過水Ｗ４の流量、すなわち、ポイントＰ３での流量（処理水Ｗ３）から、ポイントＰ５、Ｐ６での流量（ろ床返送量Ｑ１と固液分離返送量Ｑ２との総量）を差し引いた量となる。
【００８５】
図６の例では、ポイントＰ１での流量、すなわち流入してくる排水Ｗ１の量を１．０とし、ポイントＰ４での流量、すなわち排水処理後に外部に戻すろ過水Ｗ４の量を１．０としている。図６の例では、通常時制御Ａにおいて、ポイントＰ５での流量と、ポイントＰ６での流量とを、０．５としている。すなわち、ろ床返送量Ｑ１の通常量は、固液分離返送量Ｑ２の通常量と同じになっている。通常時制御ＡにおけるポイントＰ２の流量（処理用排水Ｗ２の流量）は、１．５であり、ポイントＰ３の流量（処理水Ｗ３の流量）は、２．０である。
【００８６】
図６の例では、制御部６は、ろ床返送量増加制御Ｂ１において、ポイントＰ５での流量（ろ床返送量Ｑ１）を、０．８に増加させる一方、ポイントＰ６での流量（固液分離返送量Ｑ２）を変化させず０．５のままとしている。この場合、ポイントＰ２の流量（処理用排水Ｗ２の流量）は、１．５であり、ポイントＰ３の流量（処理水Ｗ３の流量）は、２．３である。すなわち、ろ床返送量増加制御Ｂ１は、固液分離返送量Ｑ２を通常量のままとしつつ、ろ床返送量Ｑ１を、通常量よりも増加させた場合の例を説明している。この場合、膜濃縮水Ｗ５の総量（ろ床返送量Ｑ１と固液分離返送量Ｑ２との合計）が通常時制御Ａより増加しているが、膜濃縮水Ｗ５の増加分は、ポイントＰ３の流量（処理水Ｗ３の流量）、すなわち散水ろ床部３からの排水量を強制的に増加させることにより補填する。
【００８７】
図６の例では、制御部６は、ろ床返送量増加制御Ｂ２において、ポイントＰ５での流量（ろ床返送量Ｑ１）を、０．８に増加させる一方、ポイントＰ６での流量（固液分離返送量Ｑ２）を、０．２に減少させている。この場合、ポイントＰ２の流量（処理用排水Ｗ２の流量）は、１．２であり、ポイントＰ３の流量（処理水Ｗ３の流量）は、２．０である。すなわち、ろ床返送量増加制御Ｂ２は、膜濃縮水Ｗ５の総量（ろ床返送量Ｑ１と固液分離返送量Ｑ２との合計）を通常時と同じに保ちつつ、ろ床返送量Ｑ１と固液分離返送量Ｑ２との割合を変更して、ろ床返送量Ｑ１を増加させ固液分離返送量Ｑ２を減少させることにより、ろ床返送量Ｑ１を、通常量よりも増加させた例である。ろ床返送量増加制御Ｂ２のような制御とした場合、膜濃縮水Ｗ５の総量を通常時制御Ａと同じにすることができるため、散水ろ床部３からの排水量を変更する必要がない。
【００８８】
制御部６は、ろ床返送量Ｑ１を増加させると判断した場合、ろ床返送量増加制御Ｂ１のように、膜濃縮水Ｗ５の総量を増加させつつ、ろ床返送量Ｑ１のみを増加させてもよい。また、制御部６は、ろ床返送量Ｑ１を増加させると判断した場合、ろ床返送量増加制御Ｂ２のように、膜濃縮水Ｗ５の総量をそのままに保ちつつ、ろ床返送量Ｑ１と固液分離返送量Ｑ２との割合を変更させてもよい。制御部６は、ろ床返送量増加制御Ｂ１、Ｂ２のいずれの制御とするかを、適宜判断してもよいし、予め定めたいずれかの制御のみを適用してもよい。
【００８９】
次に、以上説明した膜濃縮水Ｗ５の返送量の制御について、フローチャートに基づき説明する。図７は、第１実施形態に係る膜濃縮水の返送量の制御を説明するフローチャートである。図７に示すように、制御部６は、水質測定部５から、処理水Ｗ３の水質測定の計測データを取得し（ステップＳ１０）、処理水Ｗ３のアンモニア性窒素濃度、又は溶存酸素量が、閾値の範囲外であるかを判断する（ステップＳ１２）。例えば、制御部６は、処理水Ｗ３のアンモニア窒素濃度が、所定濃度より大きいか、又は処理水Ｗ３の溶存酸素量が、所定量より小さいかを判断する。処理水Ｗ３のアンモニア性窒素濃度、又は溶存酸素量が、閾値の範囲外でない場合（ステップＳ１２：Ｎｏ）、制御部６は、ろ床返送量Ｑ１を、通常量（通常量のまま）とする（ステップＳ１４）。また、処理水Ｗ３のアンモニア性窒素濃度、又は溶存酸素量が、閾値の範囲外である場合（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、制御部６は、ろ床返送量Ｑ１を、通常量から増加させる（ステップＳ１６）。ろ床返送量Ｑ１を増加させた後は、ステップＳ１０に戻り、ろ床返送量Ｑ１増加後から所定時間経過後の処理水Ｗ３の水質測定データを取得し、同様の処理を繰り返す。例えば、この処理水Ｗ３のアンモニア性窒素濃度、又は溶存酸素量が、閾値内になった場合は、ステップＳ１４において、ろ床返送量Ｑ１を通常量に戻す。
【００９０】
ステップＳ１４の後、制御部６は、この処理を終了するか判断し（ステップＳ１８）、終了しない場合（ステップＳ１８：Ｎｏ）は、ステップＳ１０に戻り同様の処理を繰り返し、終了する場合（ステップＳ１８：Ｙｅｓ）は、この処理を終了する。
【００９１】
以上説明したように、制御部６は、水質測定部５の水質測定結果に基づき、ろ床返送量Ｑ１を制御するが、それに加え、他の条件によってもろ床返送量Ｑ１を制御してもよい。図８は、ろ床返送量の制御の一例を説明するグラフである。図８の横軸は、１日における時刻を表しており、縦軸は、ろ床返送量Ｑ１を表している。図８に示すように、制御部６は、昼の時間帯におけるろ床返送量Ｑ１を夜の時間帯よりも大きくし、夜の時間帯におけるろ床返送量Ｑ１を昼の時間帯よりも小さくしてもよい。図８で提示した例では、昼の時間帯には排水Ｗ１の総量が大きくなり、夜の時間帯には排水Ｗ１の総量が小さいことから、制御部６は、昼の時間帯におけるろ床返送量Ｑ１を大きくして、処理能力を向上させている。言い換えれば、制御部６は、排水Ｗ１の総量が大きくなる時間帯ほどろ床返送量Ｑ１を大きくし、排水Ｗ１の総量が小さくなる時間帯ほどろ床返送量Ｑ１が小さくなるように、時間毎にろ床返送量Ｑ１を決定する。制御部６は、１日における排水Ｗ１の総量変化の情報に基づき、予め定められた比率で、１日における時間毎のろ床返送量Ｑ１を変化させるものであれば、その比率は、図８に示したもの（昼１２時のろ床返送量Ｑ１が最も高い）に限られない。また、制御部６は、予め比率を定めることに限られず、排水Ｗ１の流量を逐次測定し、その測定結果に基づき、ろ床返送量Ｑ１を逐次変化させてもよい。
【００９２】
制御部６は、１年のスパンでろ床返送量Ｑ１を制御してもよい。制御部６は、微生物の活動が抑制される冬にろ床返送量Ｑ１を高くし、微生物の活動が活発な夏にろ床返送量Ｑ１を低くしてもよい。すなわち、制御部６は、気温が低い場合は、ろ床返送量Ｑ１を高くし、気温が高い場合は、ろ床返送量Ｑ１を低くしてもよい。
【００９３】
制御部６は、ろ材充填層３３ｂの洗浄機能を実行した、すなわち逆洗浄を行った直後に、所定の時間だけ、ろ床返送量Ｑ１を高くしてもよい。この場合、所定の時間経過後には、ろ床返送量Ｑ１を元に戻す。逆洗浄を行った直後とは、逆洗浄が終了したタイミングのことをいうが、逆洗浄が終了したタイミングよりも所定の遅れ時間（例えば１０分）だけ遅れてもよい。また、所定の時間は、予め定められた時間であるが、例えば、１時間である。ろ材充填層３３ｂの逆洗浄を行った場合、ろ材３５表面の微生物も逆洗浄により剥がれ落ちる場合がある。制御部６は、逆洗浄の直後にろ床返送量Ｑ１を高くすることで、逆洗浄により減少した微生物の数を補填することができる。
【００９４】
制御部６は、例えば、ろ材充填層３３ｂにおける微生物量が十分であって、ろ材充填層３３ｂに微生物を返送する量を多くする必要がない場合には、固液分離返送量Ｑ２を増加させ、ろ床返送量Ｑ１を減少させてもよい。また、制御部６は、例えば、膜濃縮水Ｗ５中の微生物や固形物の濃度が所定値よりも高くなった場合にも、固液分離返送量Ｑ２を増加させ、ろ床返送量Ｑ１を減少させてもよい。固液分離部２における逆洗浄の頻度は、散水ろ床部３における逆洗浄の頻度よりも多い。例えば、固液分離部２における逆洗浄の頻度は、１時間に１回程度であり、散水ろ床部３における逆洗浄の頻度は、１週間に１回程度である。従って、以上説明したような場合に固液分離返送量Ｑ２を増やすことで、固液分離部２内に返送する膜濃縮水Ｗ５の量を増加させ、固液分離部２での逆洗浄により、膜濃縮水Ｗ５に含まれる不要な微生物や固形物等を、より早く外部に排出することが可能となる。また、この場合、膜ろ過部４にろ過膜４２の逆洗浄手段や、膜濃縮水Ｗ５の排出手段を設ける必要がなくなり、設備規模を小さくすることも可能となる。ただし、膜ろ過部４にも逆洗浄手段や排出手段を設けていてもよい。
【００９５】
以上説明したように、第１実施形態に係る排水処理システム１は、散水ろ床部３と、膜ろ過部４と、散水ろ床接続管１７とを有する。散水ろ床部３は、微生物を担持させた複数のろ材３５を有するろ材充填層３３ｂを有する。散水ろ床部３は、ろ材充填層３３ｂの上部に処理用排水Ｗ２を散布してろ材充填層３３ｂ内に処理用排水Ｗ２を流下させ、微生物により処理用排水Ｗ２を生物処理して得た処理水Ｗ３を流出する。膜ろ過部４は、散水ろ床部の後段に設けられて、ろ過膜４２を有する。膜ろ過部４は、処理水Ｗ３を、ろ過膜４２を透過してない膜濃縮水Ｗ５と、ろ過膜４２を透過したろ過水Ｗ４とに分離する。散水ろ床接続管１７は、膜ろ過部４と散水ろ床部３とを接続し、膜濃縮水Ｗ５をろ材充填層３３ｂに返送する。
【００９６】
排水処理システム１は、通気によって酸素を供給する散水ろ床部３を用いて生物処理を行っているため、曝気処理が必要ない。排水処理システム１は、曝気処理が必要ないので、消費電力を低減できる。そして、この排水処理システム１は、ろ材３５から微生物が剥がれ落ちた場合であっても、剥がれ落ちた微生物を含む膜濃縮水Ｗ５を、ろ材充填層３３ｂに返送する。従って、排水処理システム１は、剥がれ落ちた微生物をろ材充填層３３ｂに戻すことが可能となるため、ろ材３５表面の微生物の数の減少を抑制することができる。そのため、排水処理システム１は、微生物の減少による排水処理の性能低下を抑制することができる。
【００９７】
また、排水処理システム１は、水質測定部５と、制御部６とを有する。水質測定部５は、処理水Ｗ３又はろ過水Ｗ４の水質を測定する。制御部６は、水質測定部５の測定結果に基づき、ろ材充填層３３ｂへの膜濃縮水Ｗ５の返送量を決定する。排水処理システム１は、生物処理の後の水質（処理水Ｗ３又はろ過水Ｗ４の水質）を測定するため、散水ろ床部３における生物処理の処理能力を検出することができ、その検出結果に基づき、膜濃縮水Ｗ５の返送量、すなわち返送する微生物の量を決定する。従って、排水処理システム１は、生物処理の処理能力に基づき適量の膜濃縮水Ｗ５を返送することができるため、微生物の減少による排水処理の性能低下をより適切に抑制することができる。
【００９８】
水質測定部５は、処理水Ｗ３のアンモニア性窒素濃度、処理水Ｗ３の溶存酸素量、ろ過水Ｗ４のアンモニア性窒素濃度、及びろ過水Ｗ４の溶存酸素量のうち、少なくともいずれか１つを検出する。制御部６は、検出された処理水Ｗ３のアンモニア性窒素濃度、処理水Ｗ３の溶存酸素量、ろ過水Ｗ４のアンモニア性窒素濃度、及びろ過水Ｗ４の溶存酸素量のうち、少なくともいずれか１つに基づき、ろ材充填層３３ｂへの膜濃縮水Ｗ５の返送量を決定する。生物処理後におけるアンモニア性窒素濃度及び溶存酸素量は、生物処理の処理能力を示す指標となる。排水処理システム１は、生物処理の処理能力を示す指標となるアンモニア性窒素濃度、又は溶存酸素量に基づき膜濃縮水Ｗ５の返送量を決定するため、微生物の減少による排水処理の性能低下をより適切に抑制することができる。
【００９９】
制御部６は、処理水Ｗ３又はろ過水Ｗ４のアンモニア性窒素濃度が所定濃度より高くなった場合、又は溶存酸素量が所定量より減少した場合に、ろ材充填層３３ｂへの膜濃縮水Ｗ５の返送量を増加させる。アンモニア性窒素濃度が高くなった場合、微生物が、アンモニア性窒素を十分に分解できていない可能性がある。また、溶存酸素量が減少した場合、ろ材充填層３３ｂにおける酸素量が減って、微生物が十分に生物処理を行うことができなくなっている可能性がある。制御部６は、このような場合に、膜濃縮水Ｗ５の返送量を増加させることで、微生物の減少による排水処理の性能低下をより適切に抑制することができる。
【０１００】
水質測定部５は、処理用排水Ｗ２の水質も測定する。そして、制御部６は、処理用排水Ｗ２と、処理水Ｗ３又はろ過水Ｗ４との間の水質の比較結果に基づき、ろ材充填層３３ｂへの膜濃縮水Ｗ５の返送量を決定する。排水処理システム１は、処理用排水Ｗ２と、処理水Ｗ３又はろ過水Ｗ４との間の水質の比較、すなわち、生物処理前後における水質を比較し、その比較結果に基づき、膜濃縮水Ｗ５の返送量を決定する。そのため、排水処理システム１は、生物処理の処理能力をより確実に検出することができ、微生物の減少による排水処理の性能低下をより適切に抑制することができる。
【０１０１】
排水処理システム１は、固液分離部２と、固液分離接続管１８とを有する。固液分離部２は、散水ろ床部３よりも前段（すなわち処理用排水Ｗ２の流れの上流側）に設けられ、排水Ｗ１を固形成分と処理用排水Ｗ２とに分離する。固液分離接続管１８は、膜ろ過部４と固液分離部２とを接続し、膜濃縮水Ｗ５を固液分離部２に返送する。そして、制御部６は、水質測定部５の測定結果に基づき、ろ材充填層３３ｂと固液分離部２とへの膜濃縮水Ｗ５の返送量の割合を決定する。排水処理システム１は、水質の測定結果に基づき、ろ材充填層３３ｂと固液分離部２とへの膜濃縮水Ｗ５の返送量の割合を決定するため、ろ材充填層３３ｂへの膜濃縮水Ｗ５の提供量、すなわち微生物の提供量をより適切に調整することができる。
【０１０２】
水質測定部５は、処理水Ｗ３又はろ過水Ｗ４のアンモニア性窒素濃度、又は溶存酸素量を検出し、制御部６は、アンモニア性窒素濃度が所定濃度より高くなった場合、又は溶存酸素量が所定量より減少した場合に、ろ材充填層３３ｂへの膜濃縮水Ｗ５の返送量の割合を高くし、固液分離部２への膜濃縮水Ｗ５の返送量の割合を低くする。排水処理システム１は、アンモニア性窒素濃度の増加、又は溶存酸素量の減少など、生物処理が十分でないと判断した場合に、ろ材充填層３３ｂと固液分離部２とへの膜濃縮水Ｗ５の返送量の割合を決定するため、ろ材充填層３３ｂへの膜濃縮水Ｗ５の提供量、すなわち微生物の提供量をより適切に調整することができる。
【０１０３】
制御部６は、ろ材充填層３３ｂを逆洗浄した直後に、ろ材充填層３３ｂへの膜濃縮水Ｗ５の返送量を増加させる。ろ材充填層３３ｂを逆洗浄した場合、ろ材３５に付着した微生物が、逆洗浄により剥がれ落ちる場合がある。排水処理システム１は、そのような逆洗浄直後に膜濃縮水Ｗ５の返送量を増加することで、微生物の減少による排水処理の性能低下をより適切に抑制することができる。
【０１０４】
膜ろ過部４のろ過膜４２は、精密ろ過膜、又は限外ろ過膜である。ろ過膜４２が、精密ろ過膜、又は限外ろ過膜であることにより、微生物を確実に捕集することが可能となり、膜濃縮水Ｗ５の返送により、微生物を確実にろ材充填層３３ｂへ戻すことができる。
【０１０５】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態に係る排水処理システム１Ａは、膜ろ過部がデッドエンド方式である点で、第１実施形態とは異なる。第２実施形態において、第１実施形態と構成が共通する箇所は、説明を省略する。
【０１０６】
図９は、第２実施形態に係る排水処理システムの概略構成を示すブロック図である。図９に示すように、排水処理システム１Ａは、膜ろ過部４Ａａ、４Ａｂ、４Ａｃと、バッファタンク部８と、を有する。また、散水ろ床部３と膜ろ過部４Ａａとは、処理水管１３ａで接続されており、散水ろ床部３と膜ろ過部４Ａｂとは、処理水管１３ｂで接続されており、散水ろ床部３と膜ろ過部４Ａｃとは、処理水管１３ｃで接続されている。膜ろ過部４Ａａ、４Ａｂ、４Ａｃは、並列に散水ろ床部３と接続されており、それぞれ処理水管１３ａ、１３ｂ、１３ｃから、処理水Ｗ３が供給される。
【０１０７】
膜ろ過部４Ａａとバッファタンク部８とは、膜濃縮水管１６ａで接続されており、膜ろ過部４Ａｂとバッファタンク部８とは、膜濃縮水管１６ｂで接続されており、膜ろ過部４Ａｃとバッファタンク部８とは、膜濃縮水管１６ｃで接続されている。膜ろ過部４Ａａ、４Ａｂ、４Ａｃは、並列にバッファタンク部８と接続されており、それぞれ膜濃縮水管１６ａ、１６ｂ、１６ｃを介して、バッファタンク部８に膜濃縮水Ｗ５を供給する。
【０１０８】
膜ろ過部４Ａａ、４Ａｂ、４Ａｃは、それぞれデッドエンド方式のろ過膜４２Ａを有している点で、第１実施形態に係る膜ろ過部４とは異なる。膜ろ過部４Ａａ、４Ａｂ、４Ａｃは、図５に示すろ過膜４２の第２の端部４５が閉口した形状となっている。通常状態において、膜ろ過部４Ａａは、膜濃縮水管１６ａと接続されておらず、膜ろ過部４Ａｂは、膜濃縮水管１６ｂと接続されておらず、膜ろ過部４Ａｃは、膜濃縮水管１６ｃと接続されていない。通常状態とは、ろ過膜４２Ａに捕集された微生物を含む固形物を、膜ろ過部の外部に排出せず、ろ過処理、すなわちろ過水Ｗ４及び膜濃縮水Ｗ５の分離処理を行っている状態である。すなわち、通常状態においては、膜ろ過部４Ａａ、４Ａｂ、４Ａｃの内部には、ろ過膜４２Ａに捕集された微生物を含む固形物が、堆積される。膜ろ過部の数は３つに限られず、単数であってもよく、その数は任意である。以下、膜ろ過部４Ａａ、４Ａｂ、４Ａｃを区別しない場合は、膜ろ過部４Ａと記載する。同様に、膜濃縮水管１６ａ、１６ｂ、１６ｃを区別しない場合は、膜濃縮水管１６Ａと記載する。
【０１０９】
例えば、堆積された固形物が所定量以上になった場合などに、制御部６は、排出状態に切り替えて、制御部６が、膜ろ過部４Ａと膜濃縮水管１６Ａとを接続する。このとき、堆積された固形物は、流入する処理水Ｗ３と共に、膜濃縮水Ｗ５として、膜濃縮水管１６Ａからバッファタンク部８に排出される。制御部６は、膜ろ過部４Ａが複数ある場合は、複数のうちの一部のみを排出状態とし、他を通常状態とすることで、排出処理を円滑に実行させる。
【０１１０】
バッファタンク部８は、膜ろ過部４Ａからの膜濃縮水Ｗ５を一時貯留する水槽である。バッファタンク部８は、膜濃縮水Ｗ５を一時貯留することで、例えば散水ろ床部３に急に多量の膜濃縮水Ｗ５が流入することを抑制するなど、膜濃縮水Ｗ５の返送におけるバッファ機能を有している。バッファタンク部８は、例えば排水管を有しており、制御部６の制御でその排水管から膜濃縮水Ｗ５を外部に排出することにより、内部の流量を一定に保っている。ただし、排水処理システム１Ａは、必ずしもバッファタンク部８を有していなくてもよい。
【０１１１】
第２実施形態における散水ろ床接続管１７と固液分離接続管１８とは、バッファタンク部８に接続されている以外は、第１実施形態と同じである。第２実施形態においては、膜濃縮水Ｗ５は、バッファタンク部８から、散水ろ床接続管１７と固液分離接続管１８とに分配され、固液分離部２と散水ろ床部３とに返送される。固液分離部２と散水ろ床部３とに返送する膜濃縮水Ｗ５の量の制御は、第１実施形態と同様である。
【０１１２】
以上、膜ろ過部４は、第１実施形態で説明したようにクロスフロー方式でもよく、第２実施形態で説明したようにデッドエンド方式であってもよい。いずれの場合においても、散水ろ床部３（ろ材充填層３３ｂ）に膜濃縮水Ｗ５を返送することができるため、微生物の減少による排水処理の性能低下を抑制することができる。
【０１１３】
（変形例）
次に、変形例について説明する。変形例に係る排水処理システム１Ｂは、膜濃縮水Ｗ５を、散水ろ床部３にのみ返送する点で、第１実施形態とは異なる。変形例において、第１実施形態と構成が共通する箇所は、説明を省略する。
【０１１４】
図１０は、変形例に係る排水処理システムの概略構成を示すブロック図である。図１０に示すように、排水処理システム１Ｂは、固液分離接続管１８を有さず、膜濃縮水Ｗ５を固液分離部２に返送しない。すなわち、排水処理システム１Ｂは、膜濃縮水Ｗ５を散水ろ床部３にのみ返送する。この場合、制御部６は、散水ろ床部３に返送する膜濃縮水Ｗ５の量（ろ床返送量Ｑ１）のみを制御する。このような場合においても、排水処理システム１Ｂは、散水ろ床部３（ろ材充填層３３ｂ）に膜濃縮水Ｗ５を返送することができるため、微生物の減少による排水処理の性能低下を抑制することができる。すなわち、排水処理システム１は、第１実施形態のように、固液分離部２及び散水ろ床部３の両方に膜濃縮水Ｗ５を返送してもよいし、変形例のように、散水ろ床部３のみに膜濃縮水Ｗ５を返送してもよい。
【０１１５】
以上、本発明の実施形態及び変形例を説明したが、これら実施形態等の内容により実施形態が限定されるものではない。また、前述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、前述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、前述した実施形態等の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
【符号の説明】
【０１１６】
１  排水処理システム
２  固液分離部
３  散水ろ床部
４  膜ろ過部
５  水質測定部
６  制御部
１１  排水管
１２  処理用排水管
１３  処理水管
１４  ろ過水管
１６  膜濃縮水管
１７  散水ろ床接続管
１７ａ、１８ａ  膜濃縮水供給弁
１８  固液分離接続管
３３ｂ  ろ材充填層
３５  ろ材
４０  ろ過水槽
４２  ろ過膜
Ｑ１  ろ床返送量
Ｑ２  固液分離返送量
Ｗ１  排水
Ｗ２  処理用排水
Ｗ３  処理水
Ｗ４  ろ過水
Ｗ５  膜濃縮水
【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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【図９】
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【図１０】
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