(57)【要約】【課題】  構成が簡素化し、かつ処理時間の短縮が図れると共に、脱リンおよび脱窒を安定して効率よく行うことができる水処理装置を得る。【解決手段】  水処理装置は無酸素槽１、嫌気槽２、および好気槽３を備えている。好気槽３には散気設備４と膜分離器５を設置してある。散気設備４は、好気槽３の内部において膜分離器５の下方に位置する散気管６、この散気管６から噴射する空気を圧送するブロワ７、およびこれらの散気管６とブロワ７を連結する空気供給管８とから構成してある。被処理水は無酸素槽１に流入管１１を介して流入し、嫌気槽２には流入管１１の分岐管１２を介して流入するようにしてある。好気槽３の汚泥（硝化液）は汚泥返送管１３とポンプ１４を介して無酸素槽１に循環するようにしてある。膜分離器５の処理水は処理水移送管１５を介して処理水槽へ流出するようにしてある。【選択図】        図１
2005254207.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
脱窒処理する無酸素槽と、リンを放出する嫌気槽と、膜分離器および散気設備を備えた好気処理する膜分離槽とからなる水処理装置において、前記無酸素槽は流入管を有することを特徴とする水処理装置。
【請求項２】
前記嫌気槽は流入管の分岐管を有することを特徴とする請求項１記載の水処理装置。
【請求項３】
前記散気設備の空気供給管は空気切替器を有することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の水処理装置。
【請求項４】
前記膜分離槽は無酸素槽に越流する越流堰を有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の水処理装置。
【請求項５】
前記膜分離槽は無酸素槽に越流する越流管を有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、窒素およびリンを含有した有機性汚水を生物学的に処理する膜を用いた水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の水処理装置の第１の例においては、汚水（被処理水）が汚水導入管を介して嫌気槽に導入されている。この嫌気槽の後段には、無酸素槽と好気槽と沈殿槽が順次に配置されている。そして、好気槽から無酸素槽に硝化液が硝化液循環管を介して循環され、沈殿槽から嫌気槽に汚泥が汚泥返送管を介して返送されている。
この水処理装置では、汚水導入管からの汚水を嫌気槽にだけ流入させ、この嫌気槽では汚水を汚泥返送管からの返送汚泥と接触させる。この際、返送汚泥に含まれているリン蓄積菌は、汚水中の溶解性ＢＯＤを取り込むと同時に、菌体内の蓄積リンを放出する。その後、嫌気槽の流出水は無酸素槽に導入され、この無酸素槽では後段の好気槽から循環されている硝化液と無酸素状態で接触する。この際に、汚泥中に含まれている脱窒細菌が汚水中のＢＯＤを水素供与体として脱窒を行うことにより、酸化態窒素が窒素ガスとして除去される。さらに、無酸素槽の流出水は好気槽に導入され、好気状態下で汚水中のＢＯＤが酸化分解されると共に、汚泥中の硝化細菌により有機態窒素やアンモニア態窒素が硝化され、かつ、リンはリン蓄積菌により過剰に再摂取されて液相中から除去される。また、好気槽の流出水は沈殿槽に導入され、処理水と汚泥とに固液分離されて処理水は放流され、汚泥の一部は汚泥返送管を介して嫌気槽に返送され、残りの汚泥は余剰汚泥として汚泥処理工程に引き抜かれて処理される（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
従来の水処理装置の第２の例においては、汚水が汚水導入管を介して嫌気槽に導入されている。この嫌気槽の後段には無酸素槽と好気槽とが順次に配置され、好気槽には膜分離装置（膜ユニット）が設置されている。そして、好気槽から無酸素槽に硝化液が硝化液循環管を介して循環され、好気槽から嫌気槽に汚泥が汚泥返送管を介して返送されている。
また、従来の水処理装置の第３の例においては、汚水が汚水導入管を介して嫌気槽に導入されている。この嫌気槽の後段には無酸素槽と好気槽とが順次に配置され、好気槽には膜分離装置が設置されている。そして、好気槽から無酸素槽に硝化液が硝化液循環管を介して循環され、無酸素槽から嫌気槽に汚泥が汚泥返送管を介して返送されている。
さらに、従来の水処理装置の第４の例においては、汚水が汚水導入管を介して嫌気槽に導入されている。この嫌気槽の後段には無酸素槽と好気槽とが順次に配置され、無酸素槽には汚水が分岐導入管を介して導入され、好気槽には膜分離装置が設置されている。そして、好気槽から無酸素槽に硝化液が硝化液循環管を介して循環され、無酸素槽から嫌気槽に汚泥が汚泥返送管を介して返送されている。
これらの第２〜第４の例では、好気槽内に膜分離装置を設けて第１の例の沈殿槽を不要としている。そして、汚水を嫌気槽のみへ、または嫌気槽と無酸素槽とに分岐導入させると共に、好気槽から無酸素槽に硝化液を循環させ、かつ好気槽または無酸素槽から嫌気槽に汚泥を返送している。
【０００４】
従来の水処理装置の第５の例においては、流入廃水は、まず最初沈殿池で固液分離され、その分離液が導入管を介して無酸素槽に導入される一方、最初沈殿池で分離された汚泥は初沈汚泥管路を介して汚泥調質槽に導入された後、この汚泥調質槽からのＶＦＡを含んだ調質分離水が導水管路を介して嫌気槽に導入される。ここで、汚泥に含まれるリン蓄積菌は、攪拌機による嫌気攪拌状態下で調質分離水のＶＦＡを取り込むと共に、菌体内に蓄積していたリンを確実に放出させる。また、この嫌気槽では糸状性細菌を不活性化できるので、沈降性の良い汚泥が得られる。
次に、嫌気槽から流出する混合液は無酸素槽に導入される。この際、混合液の移流方法は、無酸素槽内の混合液が嫌気槽へ逆流しないようにオーバーフロー（越流）の形態をとることが望ましい。無酸素槽には、廃水が流入すると共に後段の好気槽から担体を含んだ硝化液が循環手段により循環しており、無酸素槽内での攪拌器による無酸素攪拌状態下で、汚泥中に含まれる脱窒細菌が廃水中のＢＯＤを利用して循環してくる酸化態窒素を脱窒し、窒素ガスとして除去する。
次に、上述のように脱窒処理された担体を含んだ混合液は好気槽に導入される。ここでの移流方法も越流を基本とするが、担体が移流できる方式であれば、これにとらわれるものではない。好気槽には曝気フロアからの送風で散気を行う散気装置が配置されており、この好気槽では、無酸素槽からの残存微生物の酸化分解、硝化細菌による窒素成分の硝化およびリン蓄積菌によるリンの過剰摂取を行わせるために、前記散気装置で曝気し、好気性処理を行う（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【非特許文献１】下水道施設計画・設計指針と解説  後編（２００１年版、Ｐ１６４〜）
【特許文献１】特許第３４６６４４４号公報（第３頁第５欄第３７−４７行、同第６欄第１５−２６行、および同第４０−４９行、並びに図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の水処理装置の第１の例では、有機物、窒素およびリンを含む汚水を最初処理工程の嫌気槽だけに流入させているため、無酸素槽で脱窒に用いる有機物が少なく、脱窒が律速し易いという課題があった。また、沈殿槽では重力沈降による汚泥と処理水の固液分離を行うため、嫌気槽、無酸素槽、および好気槽の活性汚泥濃度を高くすることができない、好気槽などの状況により処理水質が安定しない、硝化細菌の保持が難しいなどの課題があった。さらに、好気槽から無酸素槽に硝化液を循環させるための硝化液循環管やその循環用動力を必要とする上に、沈殿槽から嫌気槽に汚泥を返送するための汚泥返送管やその返送用動力を必要とするため、設備が大がかりとなり、かつ設備費が嵩むなどの課題があった。
【０００７】
このような第１の例の課題について更に詳しく述べると、沈殿槽で重力による固液分離を行うため、好気槽の活性汚泥濃度を１５００〜３０００ｍｇ／Ｌと低く設定しなければならず、このため、各処理槽の容積が大きくなって広い敷地面積が必要になるという課題があった。また、汚水処理時間としては、硝化菌など増殖速度の遅い細菌を系内に高濃度に保持できないため、汚泥滞留時間を長くしなければならず、また、活性汚泥濃度を高く保持することができないため、標準活性汚泥法より１．５〜２倍も長い処理時間が必要になるという課題があった。さらに、維持管理が容易でなく、その理由は、沈殿槽において汚泥と処理水の分離を重力沈降で行うため、沈降性の良い汚泥状況を維持することが難しいことにある。また、処理水質が安定しない理由は、汚泥と処理水の分離が良好に行われず、ＳＳが流出することにある。また、沈殿槽で汚泥を長く嫌気的にすると、リンが再び放出してしまうことなどにある。
【０００８】
第２の例では、汚水を嫌気槽のみに導入する際に、無酸素槽におけるＢＯＤ源（有機物）が不足し、脱窒が律速されるという課題があった。また、嫌気槽から好気槽への汚泥の直接返送は、嫌気槽への酸素の持ち込みによるリン放出反応が阻害されるという課題があった。第３の例では嫌気槽への汚泥返送を好気槽からではなく無酸素槽から行い、第４の例では汚水を無酸素層にも分岐流入させているが、好気槽の汚泥濃度と比較して嫌気槽の汚泥濃度が極端に低くなり（好気槽の汚泥濃度の約２〜３割程度）、十分なリン放出が行われないという課題があった。さらには、好気槽から無酸素槽への硝化液循環管およびその循環用動力と、好気槽から嫌気槽への汚泥返送管およびその返送用動力と、無酸素槽から嫌気槽への汚泥返送管およびその返送用動力とを必要とするなど、いずれの場合も硝化液循環系統と汚泥返送系統の２系統設備を必要とするため、システム構成が複雑となって設備費が嵩むという課題があった。
【０００９】
そして、第５の例では、最終沈殿池では重力沈降による汚泥と処理水の固液分離を行うため、広い敷地面積が必要になる、嫌気槽、無酸素槽、および好気槽の活性汚泥濃度を高くすることができない、好気槽などの状況によって処理水質が安定しない、硝化細菌の保持が難しいなどの課題があった。さらに、好気槽から無酸素槽に硝化液を循環させるための硝化液循環管やその循環用動力を必要とする上に、最終沈殿池から嫌気槽に汚泥を返送するための汚泥返送管やその返送用動力を必要とするため、設備が大がかりとなり、かつ設備費が嵩むなどの課題があった。
【００１０】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、構成が簡素化し、かつ処理時間の短縮が図れると共に、脱リンおよび脱窒を安定して効率よく行うことができる水処理装置を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明に係る水処理装置は、脱窒処理する無酸素槽と、リンを放出する嫌気槽と、膜分離器および散気設備を備えた好気処理する膜分離槽とからなる水処理装置において、無酸素槽は流入管を有するものである。
【発明の効果】
【００１２】
この発明では、有機物、窒素、およびリンを含んだ汚水を先ず無酸素槽に流入させ、この無酸素槽からの流出水を次の嫌気槽で処理した後に、その嫌気槽からの流出水を後段の膜分離槽へ流入させると共に、その膜分離槽内には膜分離器と散気設備を設け、前記嫌気槽にも汚水を分岐流入させ、膜分離槽から無酸素槽に汚泥返送を行うので、次のような効果が得られる。
（ａ）固液分離は膜分離槽内に設置した膜分離器によって行うため、膜分離槽の活性汚泥濃度を１００００〜１５０００ｍｇ／Ｌに高めることができ、反応時間を標準活性汚泥法を行う装置と同程度まで大幅に縮小することができる。
（ｂ）従来の沈殿槽や最終沈殿池を必要としないため、それらを設置するために必要であった敷地面積が不要となる。
（ｃ）膜分離槽内に設置した膜分離器で固液分離するため、濁質や病原性細菌などを含まない清浄な処理水が容易に安定して得られる。
（ｄ）固液分離するために膜分離器を用いるので、汚泥の沈降性に関する管理が不要となり、維持管理の大幅な省力化が図れ、また、硝化細菌などの増殖速度が遅い細菌を系内に保持し易くなる。
（ｅ）膜分離槽の汚泥濃度が１００００〜１５０００ｍｇ／Ｌ程度となるため、引抜汚泥濃度が高く、直接脱水を行うことができ、汚泥の嫌気化によるリンの再放出を防ぐことができる。
（ｆ）嫌気槽の前段に無酸素槽を配置したことにより、膜分離槽から無酸素槽への１つの移送手段のみでよく、システムが簡素化し、運転に要する動力も小さくて済む。
（ｇ）嫌気槽の前段に無酸素槽を配置したことにより、膜分離槽からの溶存酸素、結合酸素の持ち込みを防ぐことができ、このため、嫌気槽におけるリン放出反応を効率的に行うことができ、生物学的リン除去を安定して行うことができる。
（ｈ）嫌気槽の汚泥濃度を膜分離槽の汚泥濃度の約７割と高く保持することができ、このため、嫌気槽におけるリン放出反応を効果的に行うことができる。
（ｉ）汚水や返送汚泥を無酸素槽に移流させることにより、脱窒反応を効率的に行うことができる。
（ｊ）汚水を嫌気槽にも移流させるため、嫌気槽における還元状況を良好に保ち、かつ、微生物によるリン放出反応を効果的に行うことができる。
（ｋ）最初沈殿池の汚泥の発酵液を嫌気槽に投入することにより、さらに安定したリン除去性能が得られる。
（ｌ）散気設備の空気供給管に切替器を設けたことにより、膜洗浄に必要な空気量を大幅に削減することができる。
（ｍ）散気設備の空気供給管に切替器を設けたことにより、空気を散気設備によって間欠的に曝気することが可能となり、膜分離槽内の被処理水の流れに乱流を起こさせることができ、膜洗浄を効果的に行うことができると共に、動力や維持管理費も削減することができる。
（ｎ）膜分離槽に越流堰または越流管を設けることにより、膜分離槽の処理水を無酸素槽へエアリフト作用によって自然流下させることができ、従来では必要であった循環用配管とその運転用動力を削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
実施の形態１．
図１は、この発明を実施するための実施の形態１における水処理装置を示している。この水処理装置は下水、廃水などの汚水、すなわち被処理水から有機物、窒素、リンなどを除去するものとしてある。この水処理装置は、主として脱窒処理する無酸素槽１、主としてリンを放出する嫌気槽２、および主として好気処理と固液分離する好気槽（膜分離槽）３を処理水の流下順に備えている。ここに、「被処理水」とは各槽や各池に流入する水を指し、「処理水」とは各槽や各池から流出する水を指している。
【００１４】
好気槽３には散気設備４と膜分離器５を設置してある。散気設備４は、好気槽３の内部において膜分離器５の下方に位置する散気管６、この散気管６から噴射する空気を圧送するブロワ７、およびこれらの散気管６とブロワ７を連結する空気供給管８とから構成してある。ブロワ７はコンプレッサに代えることができる。被処理水は無酸素槽１に流入管１１を介して流入し、嫌気槽２には流入管１１の分岐管１２を介して流入するようにしてある。また、好気槽３の汚泥（硝化液）は汚泥返送管１３とポンプ１４を介して無酸素槽１に循環するようにしてある。そして、膜分離器５の処理水は処理水移送管１５を介して処理水槽へ流出するようにしてある。なお、図示はしないが、無酸素槽１と嫌気槽２の内部には攪拌機をそれぞれ設置し、好気槽３には内部の余剰汚泥を引き出して貯蔵する汚泥貯留槽を接続してある。
【００１５】
この発明に用いる膜分離器５は、好気槽３内の被処理水に浸漬して被処理水を物理的に濾過処理するものとし、多孔質の膜を用いて微生物、浮遊物、硝化菌、脱窒菌などを濾過する固液分離手段としてある。膜分離器５は被処理水が膜の内部から外部、または膜の外部から内部に流れる際に、汚泥が膜に付着するようにしてある。この種の膜分離器５には、西原環境テクノロジー社から市販されているマックバイオ（商標）などが好適である。このマックバイオは中空糸膜から成るカセット式となっていて、活性汚泥濃度を高くした運転や好気槽３などの容積の削減を可能とする。さらに、膜分離器５には、精密濾過膜、限外濾過膜、逆浸透膜などであって、平膜型（プリーツタイプ、プレート＆フレームタイプ）など使用することもできる。
【００１６】
次に、本発明に係る水処理装置の作用を説明する。被処理水は流入管１１と分岐管１２を介して無酸素槽１と嫌気槽２にそれぞれ流入する。無酸素槽１では、攪拌機が被処理水を攪拌し、被処理水中の空気を放出させて無酸素状態にする。そして、無酸素槽１には好気槽３から汚泥返送管１３を介して汚泥（硝化液）が返送されることにより、汚泥が被処理水と無酸素状態で接触して脱窒される。この際に、無酸素槽１は分子状酸素が存在せずにＮＯＸなどの結合酸素のみが存在する領域となり、この結合酸素を用いて通性嫌気性菌が脱窒を行う。このとき、電子供与体としてのＢＯＤを使用する。すなわち、ＢＯＤは被処理水に含まれる有機物が使われる。脱窒された処理水は無酸素槽１から次の嫌気槽２に流出する。
【００１７】
嫌気槽２では、攪拌機が被処理水を攪拌し、この嫌気槽２での分子状酸素も結合酸素も存在しない領域で、リン蓄積菌が体内のポリリン酸をＰＯ４に分解して水中に放出する際に易分解性有機物を取り込む場となる。ここでもまた、易分解性有機物として被処理水に含まれる有機物を利用する。そして、リンが放出された処理水は嫌気槽２から好気槽３に流出する。
【００１８】
好気槽３では散気設備４の散気管６から空気が泡状に噴出し、膜の洗浄に寄与し、好気槽３の全体に拡散して好気状態にも貢献する。また、膜分離器５によって処理水と汚泥とに固液分離され、固液分離後の活性汚泥の一部が汚泥返送管１３を介して無酸素槽１に返送され、一部は余剰汚泥として汚泥貯留槽に引き抜かれる。すなわち、好気槽３では好気条件下において、通性嫌気性菌などによる有機物の酸化分解、亜硝酸性菌、硝酸菌によるＮＨ４−Ｎ→ＮＯ２−Ｎ→ＮＯ３−Ｎへの酸化、およびリン蓄積菌によるＰＯ４−Ｐの過剰摂取が行われる。なお、汚泥貯留槽は設けずに、脱水機に直接投入することとしても良い。
【００１９】
生物学的脱窒法では、好気槽３において酸化されたＮＯ３−Ｎを無酸素槽１に返送し、Ｎ２ガスにすることで窒素除去を行うものである。生物学的脱リンは、リン蓄積菌を嫌気状態、好気状態に交互に晒すことにより、好気条件下でリンの過剰摂取を行わせ、その汚泥を好気槽３より引き抜くことにより、リンを除去するものである。また、好気槽３内に設置した膜分離器５は、膜の孔径以上の物質を除去して清澄な処理水を安定して得るものである。
【００２０】
以上のように、実施の形態１に係る水処理装置では、好気槽３に膜分離器５を設置したので、次のような効果が得られる。すなわち、活性汚泥濃度を好気槽３で１００００〜１５０００ｍｇ／Ｌと高く維持することができる。また、好気槽３の汚泥濃度が１００００〜１５０００ｍｇ／Ｌとなるため、引抜汚泥濃度が高く、直接脱水を行うことができ、汚泥の嫌気化によるリンの再放出を防ぐことができる。さらに、従来の沈殿槽や最終沈殿池を必要としないため、それらを設置するために必要であった敷地面積が不要となる。また、汚泥の沈降性に関する管理が不要となり、維持管理の大幅な省力化が図れ、また、硝化細菌などの増殖速度が遅い細菌を系内に保持し易くなる。そして、濁質や病原性細菌などを含まない清浄な処理水が容易に安定して得られる。
【００２１】
その上に、無酸素槽１を嫌気槽２の前段に配置したので、次のような効果が得られる。すなわち、好気槽３から無酸素槽１への循環は汚泥返送管１３とポンプ１４のみでよく、システムが簡素化し、運転に要する動力も小さくて済む。また、流入水が無酸素槽１に入ることで、嫌気槽２への溶存酸素、結合酸素の持ち込みを防ぐことができ、嫌気槽２におけるリン放出反応を効率的に行うことができ、生物学的リン除去を安定して行うことができる。さらに、嫌気槽２の汚泥濃度を好気槽３に膜分離器５を設置することと、流入水が無酸素槽１に入ることにより、好気槽３の汚泥濃度の約７割と高く保持することができ、嫌気槽２におけるリン放出反応を効果的に行うことができる。また、汚水や返送汚泥を無酸素槽１に移流させることにより、脱窒反応を効率的に行うことができる。そして、汚水を嫌気槽２にも移流させるため、嫌気槽２における還元状況を良好に保ち、かつ、微生物によるリン放出反応を効果的に行うことができる。
【００２２】
なお、生物脱リンにより、バルキングの防止（糸状菌の増殖の抑制）としても効果が認められる。リン蓄積菌は、ポリリン酸に加えて炭素系の貯蔵物質としてＰＨＡ（ポリヒドロキシアルカノエート）を菌内に蓄えている。このＰＨＡは生物分解性プラスチックの一つであり、原料生成の一端を担うことができる。そして、好気槽３から引き抜いた汚泥はリン肥料として利用される。
【００２３】
実施の形態２．
図２は、この発明を実施するための実施の形態２における水処理装置を示している。この実施の形態２と以下の実施の形態３〜７では、実施の形態１と同様な部材は同じ符号で示してある。この実施の形態２では最初沈殿池２１を設けてある。そして、汚水は最初沈殿池２１に流入した後に、最初沈殿池２１での分離水が流入管１１を介して無酸素槽１に流入するようにしてある。また、最初沈殿池２１での汚泥（初沈汚泥）は配管２２を介して嫌気槽２に流入するようにしてある。なお、最初沈殿池２１は膜を用いた分離装置や濾材を用いた濾過装置に代えることができる。
【００２４】
この実施の形態２において、無酸素槽１には最初沈殿池２１の分離水が流入管１１を介して流入すると共に、好気槽３の汚泥（硝化液）が汚泥返送管１３を介して循環する。さらに、好気槽３には膜分離器５が設けられており、固液分離を行う。膜分離器５には中空糸膜を用いてある。また、嫌気槽２には最初沈殿池２１の沈降汚泥が配管２２を介して流入する。したがって、無酸素槽１では最初沈殿池２１からの分離水と好気槽３からの汚泥を接触させることにより、窒素を安定して放出することができる。また、嫌気槽２では無酸素槽１からの処理水と最初沈殿池２１からの沈降汚泥を接触させることにより、リンを安定して除去することができる。その他には実施の形態１と同様な効果が得られる。
【００２５】
実施の形態３．
図３は、この発明を実施するための実施の形態３における水処理装置を示している。この実施の形態３では、実施の形態２と同様な水処理装置に汚泥発酵槽３１を設けてある。この汚泥発酵槽３１には最初沈殿池２１の沈降汚泥の一部が配管３２を介して流入するようにしてある。また、好気槽３の汚泥は配管３３とポンプ３４を介して無酸素槽１に循環すると共に、配管３３の途中に接続した配管３５を介して汚泥発酵槽３１に流入するようにしてある。さらに、汚泥発酵槽３１の発酵汚泥は配管３６を介して嫌気槽２に流入するようにしてある。なお、汚泥発酵槽３１は汚泥調質槽や汚泥濃縮槽に代えることができる。また、好気槽３には膜分離器５を設置して、固液分離を行うようにしてある。膜分離器５には中空糸膜を用いてある。
【００２６】
汚泥発酵槽３１は、主に最初沈殿池２１で分離された初沈汚泥のほか、必要に応じて好気槽３で分離された余剰汚泥として処理される汚泥を導入し、嫌気状態下で汚泥を発酵させる。発酵には、処理汚泥減量化のための濃縮や汚泥成分（有機物）の低分子化を目的とする酸発酵を含む。この発酵により、有機物を低分子化する有機酸発酵が行われ、その結果としてＶＦＡ（揮発性有機酸）を含む分離水を嫌気槽２に導入し、嫌気槽２の被処理水中に含まれているリン蓄積菌のリン放出に使われる。また、汚泥発酵槽３１では、ＶＦＡの生成と共に窒素やリンの溶出も行われる。
【００２７】
この実施の形態３では、最初沈殿池２１からの処理水を無酸素槽１に流入させると共に、汚泥発酵槽３１からの処理水を嫌気槽２に流入させ、無酸素槽１には好気槽３から汚泥を循環させるので、嫌気槽でリンを放出した汚泥中のリン蓄積菌は好気槽で被処理水からリンを過剰に摂取し、リンを十分に除去することができる。その他には実施の形態２と同様な効果が得られる。
【００２８】
実施の形態４．
図４は、この発明を実施するための実施の形態３における水処理装置を示している。この実施の形態４では、実施の形態１の分岐管１２を設ける代りに、汚泥の代りとなる有機炭素源Ｃを外部から嫌気槽２に投入するようにしてある。有機炭素源はメタノールなどとすることができるが、それに限定するものではない。この実施の形態４では実施の形態１では必要であった分岐管１２を省くことができ、その他には実施の形態１と同様な効果が得られる。
【００２９】
実施の形態５．
図５〜図７はこの発明を実施するための実施の形態５における水処理装置を示している。この実施の形態５では例えば実施の形態４の水処理装置を基本とし、無酸素槽１、嫌気槽２、および好気槽３は例えば直方体形状としてある。無酸素槽１と嫌気槽２は隔壁４１を介して隣接し、これらの無酸素槽１と嫌気槽２はそれらの双方に延在する隔壁４２を介して好気槽３に隣接するようにしてある。無酸素槽１の処理水は隔壁４１を越流するようにしてある。嫌気槽２と好気槽３の間において隔壁４２の底部に穴部４３を設け、嫌気槽２の処理水は穴部４３を通って好気槽３に流出するようにしてある。そして、好気槽３と無酸素槽１の間において、隔壁４２の上部に越流堰４４を例えば四角堰として設けてある。この越流堰４４は、越流水の量が少ない場合には三角堰とし、越流水の量が多い場合には全幅堰とするのが好ましい。なお、越流堰４４が無酸素槽１と嫌気槽２の間に設けることが可能ならば槽の配置にはこだわらない。
【００３０】
越流堰４４は、図７に示すように越流管４５に代えることもできる。そして、越流堰４４の底壁４４ａの高さや越流管４５の流水口４５ａの高さを調整可能とすることにより、好気槽３から無酸素槽１への越流水の量を調整することも可能である。越流管４５を用いる場合には、その流水口４５ａと流出口４５ｂを除く管路４５ｃを好気槽３と無酸素槽１の外部に通すことができる。また、流入口４５ａの高さを調節する代りに、管路４５ｃの途中に流量制御弁４６を設けることも可能である。
【００３１】
この実施の形態５では、散気管６から曝気すると、空気が被処理水の全体に拡散し、いわゆるエアリフト作用によって好気槽３の見かけ上の水位が無酸素槽１よりも高くなる。これにより、好気槽３の処理水が越流堰４４を通って無酸素槽１に自然流下する。そして、この実施の形態５では上記実施の形態４では必要であった汚泥返送管１３とポンプ１４を省くことができ、その他には実施の形態４と同様な効果が得られる。
【００３２】
実施の形態６．
図８は、この発明を実施するための実施の形態６における水処理装置を示し、好気槽３とその下段を示している。この実施の形態６の水処理装置は実施の形態１〜実施の形態５のいずれかの水処理装置を基本とし、その好気槽３に第２の散気管５１と第２の膜分離器５２を追加してある。そして、ブロワ７からの空気供給管８に空気切替器５３を配置し、この空気切替器５３からの空気が配管５４、５５を介して第１、第２の散気管６、５１にそれぞれ流入するようにしてある。また、第２の膜分離器５２からの処理水は配管５６を介して第１の膜分離器５からの処理水移送管１５に合流し、合流した処理水は処理水槽５７に流入するようにしてある。なお、実施の形態１〜実施の形態５のいずれかの水処理装置を基本としているが、好気槽３に膜分離器を複数設ける場合なら用いることができる。
【００３３】
空気切替器５３は、例えば図９に示すようなロータリバルブ５８、または図１０に示すような電磁弁５９Ａ、５９Ｂとすることができる。なお、図９では説明を容易にするため、空気供給管８を紙面と直交する方向に向けたものとしてある。このようなロータリバルブ５８や電磁弁５９Ａ、５９Ｂの切替タイミングは、空気が第１、第２の散気管６、５１から間欠的、例えば５〜１０秒毎、または１分毎に噴出するように、図示しない制御回路によって制御するようにしてある。
【００３４】
この実施の形態６では、空気切換器５３を用いることにより、散気管６、５１から間欠的に曝気することにより、膜分離器５、５２を２台設置した場合には膜を洗浄する際の空気量を２分の１程度と大幅に削減することができ、維持管理費を削減することができる。また、散気管６、５１から間欠的に曝気することにより、好気槽３内の被処理水に乱流を発生させることができ、膜分離器５、５２の膜を効果的に洗浄することができる。すなわち、膜分離器５、５２に中空糸膜を採用した場合には、中空糸膜間の被処理水の入れ替わりを促進することができ、膜近傍に汚泥濃縮が生じないようにすることができる。
【００３５】
実施の形態７．
図１１は、この発明を実施するための実施の形態７における水処理装置を示し、実施の形態６と同様に好気槽３とその後段を示している。この実施の形態７では実施の形態６における水処理装置の好気槽３に第３の散気管６１と第３の膜分離器６２を追加してある。そして、ブロワ７からの空気供給管８に空気切替器６３を配置し、この空気切替器６３からの空気が配管６４、６５、６６を介して第１、第２、第３の散気管６、５１、６１にそれぞれ流入するようにしてある。そして、第３の膜分離器６２からの処理水は、配管６７を介して処理水移送管１５に合流するようにしてある。
【００３６】
この実施の形態７の空気切替器６３も、例えば図１２に示すようなロータリバルブ６８、または図１３に示すような電磁弁６９Ａ、６９Ｂ、６９Ｃとすることができる。また、ロータリバルブ６８や電磁弁６９Ａ、６９Ｂ、６９Ｃの切替タイミングは、空気が散気管６、５１、６１から間欠的に噴出するように、図示しない制御回路によって実施の形態７と同様に制御するようにしてある。したがって、この実施の形態７でも実施の形態６と同様な効果を得ることができる。
【００３７】
なお、上述の実施の形態６、７では膜分離器５、５２、６２に対して散気管６、５１、６１をそれぞれ配置したが、膜分離器５、５２、６２のそれぞれが複数のカセット式の膜モジュールから成る場合には、散気管６、５１、６１のそれぞれを複数の部分、例えば２〜３に分割し、その分割した部分から間欠的に曝気するように構成することも可能である。この場合には、実施の形態１〜５の単一の膜分離器５に対しても実施の形態６、７と同様な効果が得られる。
【００３８】
実施の形態８．
実施の形態５と同様な水処理装置であるが、リン除去まで不要な場合は実施の形態５の嫌気槽２を除き、図１４〜１６に示すように無酸素槽１Ａと好気槽３で構成されており、無酸素槽１Ａと好気槽３は隣接するようにして、無酸素槽１Ａと好気槽３の間において隔壁４２の底部に穴部４３を設け、無酸素槽１Ａの処理水は穴部４３を通って好気槽３に流出するようにしてある。そして、好気槽３と無酸素槽１の間において、隔壁４２の上部に越流堰４４を例えば四角堰として設けてある。この越流堰４４は、越流水の量が少ない場合には三角堰とし、越流水の量が多い場合には全幅堰とするのが好ましい。また、好気槽３には膜分離器５を設置して、固液分離を行うようにしてある。膜分離器５には中空糸膜を用いてある。
【００３９】
この実施の形態８では上記実施の形態４では必要であった汚泥返送管１３とポンプ１４を省くことができ、窒素除去も良好にできる。越流堰４４は、図１６に示すように越流管４５に代えることもできる。そして、越流堰４４の底壁４４ａの高さや越流管４５の流水口４５ａの高さを調整可能とすることにより、好気槽３から無酸素槽１への越流水の量を調整することも可能である。越流管４５を用いる場合には、その流水口４５ａと流出口４５ｂを除く管路４５ｃを好気槽３と無酸素槽１の外部に通すことができる。また、流入口４５ａの高さを調節する代りに、管路４５ｃの途中に流量制御弁４６を設けることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】この発明の実施の形態１を示す水処理装置の構成図である。
【図２】この発明の実施の形態２を示す水処理装置の構成図である。
【図３】この発明の実施の形態３を示す水処理装置の構成図である。
【図４】この発明の実施の形態４を示す水処理装置の構成図である。
【図５】この発明の実施の形態５を示す水処理装置の平面図である。
【図６】図５のＡＡ線断面図である。
【図７】越流管を示す部分斜視図である。
【図８】この発明の実施の形態６の好気槽とその後段を示す水処理装置の部分構成図である。
【図９】空気切替器をロータリバルブで示す部分断面図である。
【図１０】空気切替器を電磁弁で示す部分回路図である。
【図１１】この発明の実施の形態７の好気槽とその後段を示す水処理装置の部分構成図である。
【図１２】空気切替器をロータリバルブで示す部分断面図である。
【図１３】空気切替器を電磁弁で示す部分回路図である。
【図１４】この発明の実施の形態８を示す水処理装置の平面図である。
【図１５】図１４のＡＡ線断面図である。
【図１６】越流管を示す部分斜視図である。
【符号の説明】
【００４１】
１、１Ａ  無酸素槽
２  嫌気槽
３  好気槽（膜分離槽）
４  散気設備
５、５２、６２  膜分離器
６、５１、６１  散気管
８  空気供給管
１１  流入管
１２  分岐管
４４  越流堰
４５  越流管
５３、６３  空気切替器
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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