(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水が微生物を固定した担体を浮遊状態で含み、槽内の被処理水流出側に担体分離用のスクリーンと担体を含んだ被処理水の取り入れ口とが設けられており、槽内に前記取り入れ口から槽内の被処理水流入側へ連通する循環ダクトを備え、被処理水を生物学的に処理する生物処理槽であって、
前記循環ダクトにおける槽内の被処理水流入側位置に、当該生物処理槽とその上流側槽との水位差による上流側槽被処理水の持つ位置エネルギを運動エネルギに変換するためのエジェクタ管を設けて、前記循環ダクト内に槽内の被処理水流出側から槽内の被処理水流入側に担体を含んだ被処理水の流れを形成するとともに、該被処理水の流れと上流側から槽内に流入する被処理水とを混合するエジェクタ型混合域が槽内の被処理水流入側に形成されるようにしたことを特徴とする生物処理槽。
【請求項２】
被処理水が微生物を固定した担体を浮遊状態で含み、複数の分割生物処理槽が被処理水の通過部を設けた隔壁を介して直列に連結されるとともに、最下流分割生物処理槽内の被処理水流出側に担体分離用のスクリーンと担体を含んだ被処理水の取り入れ口とが設けられており、槽内に前記取り入れ口から最上流分割生物処理槽内の被処理水流入側へ連通する循環ダクトを備え、被処理水を生物学的に処理する生物処理槽であって、
前記循環ダクトにおける前記最上流分割生物処理槽内の被処理水流入側位置に、当該最上流分割生物処理槽とその上流側槽との水位差による上流側槽被処理水の持つ位置エネルギを運動エネルギに変換するためのエジェクタ管を設けて、前記循環ダクト内に前記最下流分割生物処理槽内の被処理水流出側から前記最上流分割生物処理槽内の被処理水流入側に担体を含んだ被処理水の流れを形成するとともに、該被処理水の流れと上流側から前記最上流分割生物処理槽内に流入する被処理水とを混合するエジェクタ型混合域が前記最上流分割生物処理槽内の被処理水流入側に形成されるようにしたことを特徴とする生物処理槽。
【請求項３】
被処理水が微生物を担体に固定することなく浮遊状態で含み、槽内の被処理水流出側に被処理水の取り入れ口が設けられており、槽内に前記取り入れ口から槽内の被処理水流入側へ連通する循環ダクトを備え、被処理水を生物学的に処理する生物処理槽であって、
前記循環ダクトにおける槽内の被処理水流入側位置に、当該生物処理槽とその上流側槽との水位差による上流側槽被処理水の持つ位置エネルギを運動エネルギに変換するためのエジェクタ管を設けて、前記循環ダクト内に槽内の被処理水流出側から槽内の被処理水流入側に微生物を含んだ被処理水の流れを形成するとともに、該被処理水の流れと上流側から槽内に流入する被処理水とを混合するエジェクタ型混合域が槽内の被処理水流入側に形成されるようにしたことを特徴とする生物処理槽。
【請求項４】
被処理水が微生物を担体に固定することなく浮遊状態で含み、複数の分割生物処理槽が被処理水の通過部を設けた隔壁を介して直列に連結されるとともに、最下流分割生物処理槽内の被処理水流出側に被処理水の取り入れ口が設けられており、槽内に前記取り入れ口から最上流分割生物処理槽内の被処理水流入側へ連通する循環ダクトを備え、被処理水を生物学的に処理する生物処理槽であって、
前記循環ダクトにおける前記最上流分割生物処理槽内の被処理水流入側位置に、当該最上流分割生物処理槽とその上流側槽との水位差による上流側槽被処理水の持つ位置エネルギを運動エネルギに変換するためのエジェクタ管を設けて、前記循環ダクト内に前記最下流分割生物処理槽内の被処理水流出側から前記最上流分割生物処理槽内の被処理水流入側に微生物を含んだ被処理水の流れを形成するとともに、該被処理水の流れと上流側から前記最上流分割生物処理槽内に流入する被処理水とを混合するエジェクタ型混合域が前記最上流分割生物処理槽内の被処理水流入側に形成されるようにしたことを特徴とする生物処理槽。
【請求項５】
少なくとも前記最下流分割生物処理槽が硝化槽であり、この硝化槽の上流側に脱窒槽からなる分割生物処理槽を設けたことを特徴とする請求項４に記載の生物処理槽。
【請求項６】
槽内の被処理水が微生物を担体に固定することなく浮遊状態で含み、槽外下流側に微生物と生物学的に処理された処理水とを分離する分離手段を備えており、槽内に前記分離手段に設けられた微生物の取り入れ口から槽内の被処理水流入側へ連通する循環ダクトを備え、被処理水を生物学的に処理する生物処理槽であって、
前記循環ダクトにおける槽内の被処理水流入側位置に、当該生物処理槽とその上流側槽との水位差による上流側槽被処理水の持つ位置エネルギを運動エネルギに変換するためのエジェクタ管を設けて、前記循環ダクト内に前記分離手段から分離された微生物の流れを形成するとともに、該微生物の流れと上流側から槽内に流入する被処理水とを混合するエジェクタ型混合域が槽内の被処理水流入側に形成されるようにしたことを特徴とする生物処理槽。
【請求項７】
前記エジェクタ型混合域に曝気装置を組み入れたことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の生物処理槽。
【請求項８】
前記エジェクタ管が流量調整手段を備えていることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の生物処理槽。
【請求項９】
前記循環ダクトに、一端側がこの循環ダクトに連通し、他端側が槽内水面から突出するように空気抜き管を設けたことを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の生物処理槽。
【請求項１０】
請求項１又は２に記載の生物処理槽を用いた生物処理方法であって、前記エジェクタ管を通過する際の被処理水の運動量により、生物処理槽内の被処理水流出側の周囲の流体を生物処理槽内の被処理水流入側へ向けて前記循環ダクトに引き込むエジェクタ効果による吸引流れを発生させ、このエジェクタ効果による吸引流れにより、生物処理槽内の被処理水流入側と被処理水流出側との間に循環流を形成して前記スクリーンへの担体の付着を防止し、かつ、前記担体を、前記循環ダクトを介して生物処理槽内の被処理水流入側へ戻し、上流側から生物処理槽内に流入する被処理水と混合するようにしたことを特徴とする生物処理方法。
【請求項１１】
請求項３〜５のいずれか１項に記載の生物処理槽を用いた生物処理方法であって、前記エジェクタ管を通過する際の被処理水の運動量により、生物処理槽内の被処理水流出側の周囲の流体を生物処理槽内の被処理水流入側へ向けて前記循環ダクトに引き込むエジェクタ効果による吸引流れを発生させ、このエジェクタ効果による吸引流れにより、前記微生物を、前記循環ダクトを介して生物処理槽内の被処理水流入側へ戻し、上流側から生物処理槽内に流入する被処理水と混合するようにしたことを特徴とする生物処理方法。
【請求項１２】
請求項６に記載の生物処理槽を用いた生物処理方法であって、前記エジェクタ管を通過する際の被処理水の運動量により、前記分離手段からの微生物を生物処理槽内の被処理水流入側へ向けて前記循環ダクトに引き込むエジェクタ効果による吸引流れを発生させ、このエジェクタ効果による吸引流れにより、前記微生物を、前記循環ダクトを介して生物処理槽内の被処理水流入側へ戻し、上流側から生物処理槽内に流入する被処理水と混合するようにしたことを特徴とする生物処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、微生物固定化担体または浮遊状態の微生物を利用して被処理水を生物学的に処理する生物処理槽およびこの生物処理槽を用いた生物処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
排水の新しい生物処理法の一つとして、担体に微生物を固定し、窒素やりん等の富栄養化成分を除去する微生物包括固定法が開発されている。この方法では、一例を図７に示すように、一般に、排水等の被処理水が充満した処理槽３１に、ペレット状の担体Ａが投入され、この担体Ａに排水を処理する微生物が固定され、処理槽３１中への微生物が高濃度に維持されるようになっている（特許文献１参照）。  
【０００３】
図７に示した処理槽３１では、その底部に空気供給源に連通した曝気装置３２が配設され、また、その内部には、傾斜したスクリーン３３を有する微生物を固定した担体の分離装置が設けられ、さらに、スクリーン３３に対向してほぼ並行に、モータ３４の駆動軸に連結されたプーリ３５、３５ａに、無端状のベルト３６を巻き掛けた移動壁装置が設けられ、担体Ａの攪拌とスクリーン３３の目詰まり抑制を行なっている。
【０００４】
前記曝気装置３２から細やかに散気された空気により被処理水が攪拌されると、担体に固定された微生物に酸素が供給され、かつ、被処理水と担体Ａとが混合した状態で流動し、被処理水中の窒素などが生物学的に処理され、被処理水は移動壁装置の上端を越えてスクリーン３３とベルト３６の対向面３６Ａとの間を下降し、このスクリーンを通過して、流出口３８から排水される。
【０００５】
また、他の例では、図８に示すように、上部と下部に開口を設けた阻流板４２を配置し、下部開口に、支柱４３に支持されてプロペラ式攪拌機４４をそれぞれ配備した汚水処理槽４１が開示されている（特許文献２参照）。この汚水処理槽４１では、プロペラ式攪拌機４４を作動させることにより、阻流板４２によって区分された区画ごとに、阻流板４２を挟んで上下に、流入口４５から流入した被処理水の循環流が形成されるため、担体Ａが流出口４６に偏らずに、処理槽４１の全体に分散される。また、ブロワ４７を運転し、曝気装置４８から散気させることにより、阻流板４２によって区分された区画ごとに旋回流が発生し、充分に生物学的に処理された被処理水が、スクリーンを備えた流出口４６から流出する。
【０００６】
さらに、スクリーンに付着した担体を分離する装置として、水中攪拌曝気装置による吸引動力および循環ポンプにより誘起したスクリーン全面の下降流によるせん断力で、前記担体を除去する装置も開発されている（非特許文献１参照）。
【０００７】
一方、図９に示した廃水処理装置では、被処理液（有機成分を含む廃水）を生物学的に処理する処理槽５１が、廃水より比重が小さい生物担体Ａと廃水を共存させて生物学的脱窒または硝化処理を行なわせる領域として設けられ、この処理槽５１の終端部に、処理液から生物担体Ａを分離し、浮上・集合させる担体分離部５２を備えている。処理水は導出口５３から排出されて沈殿池に、生物担体Ａは浮上して担体分離部５２の上部に集合し、エアリフトポンプなどの担体駆動装置５４によって処理槽５１に返送される（特許文献３参照）。
【０００８】
また、図１０に示す生物処理装置は、処理槽が脱窒槽６２および硝化槽６３からなり、分離装置として沈殿槽６４を備えている。前記処理槽には、担体に固定された微生物と固定されていない浮遊微生物が共存しており、前記処理槽はブロワ６５および散気部材６６、６７を用いてガス攪拌され、脱窒素および硝化反応処理により、処理槽に流入する廃水６１が浄化されて処理水６８となる。前記微生物は泥状物となって沈殿槽６４に沈殿する。そして、この微生物の泥状物６９は、例えば、エアリフトポンプなどの返送ポンプ７０により、前記処理槽に返送される（特許文献４参照）。
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−８６１７７号公報（［０００６］〜［００２６］）
【特許文献２】特開平７−１３６６７９号公報（［０００５］〜［００１５］）
【特許文献３】特開平９−２５３６８９号公報（［００１８］〜［００２１］）
【特許文献４】特開平７−１６３９９５号公報（［０００９］〜［００１４］）
【非特許文献１】第３６回下水道研究発表会講演集（１９９９）、P.５７７〜P.５７９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、特開２００２−８６１７７号公報および特開平７−１３６６７９号公報に記載された装置（処理槽）では、担体の沈降を防止するために必要な攪拌や担体に固定された微生物に酸素を供給する曝気に必要な動力以上に余分な動力を必要とし、前記処理槽への担体の戻りや分散を良好にするために移動壁装置やプロペラ式攪拌装置などの装置を新たに設置する必要がある。また、特開平９−２５３６８９号公報および特開平７−１６３９９５号公報に記載された装置でも、微生物を固定した担体や浮遊微生物を処理槽に返送するためにエアリフトポンプなどの駆動装置が設置され、やはり、余分な動力が必要である。このため、これらの装置類を新たに設置することでイニシャルコストが増大し、その運転・管理を行なうことでランニングコストが増大するなど、設備コストおよびエネルギ消費の観点から問題がある。なお、非特許文献１に記載された担体分離のために水中曝気装置を用いる場合でも、曝気に必要な動力以外に、循環ポンプによる攪拌動力が必要である。
【００１１】
また、停電が発生した場合、非常電源が起動するまでに数秒から数十秒の時間を必要とするため、前記担体の分離にスクリ−ンを用いる場合には、この停電の間にスクリーンから担体を除去する被処理水の流れがなくなると、瞬時にスクリーンの目詰まりが発生して処理槽から汚水と担体とが溢れ出すおそれがある。また、処理層への担体や浮遊微生物の返送にエアリフトポンプなどの駆動装置も瞬時に停止し、いずれの場合も、生物処理に支障を来たすようになる。
【００１２】
そこで、この発明の課題は、外部から担体沈降防止および曝気以外には動力供給を必要とせずに生物処理槽内に循環流を形成し、微生物固定担体または浮遊状態の微生物の戻りが良好な生物処理槽および生物処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記の課題を解決するために、この発明では以下の構成を採用したのである。
【００１４】
即ち、請求項１に係る生物処理槽は、被処理水が微生物を固定した担体を浮遊状態で含み、槽内の被処理水流出側に担体分離用のスクリーンと担体を含んだ被処理水の取り入れ口とが設けられており、槽内に前記取り入れ口から槽内の被処理水流入側へ連通する循環ダクトを備え、被処理水を生物学的に処理する生物処理槽であって、前記循環ダクトにおける槽内の被処理水流入側位置に、当該生物処理槽とその上流側槽との水位差による上流側槽被処理水の持つ位置エネルギを運動エネルギに変換するためのエジェクタ管を設けて、前記循環ダクト内に槽内の被処理水流出側から槽内の被処理水流入側に担体を含んだ被処理水の流れを形成するとともに、該被処理水の流れと上流側から槽内に流入する被処理水とを混合するエジェクタ型混合域が槽内の被処理水流入側に形成されるようにしたことを特徴とする。
【００１５】
前記生物処理槽は、通常、複数直列に配置されて汚水等の被処理水が生物処理され、上流側の処理槽の方の水位が高いため、例えば、図１に示すように、通常、隣接する処理槽間には水位差Δｈが存在する。この水位差Δｈにより、生物処理槽１の流入側壁面２に設けた下部開口３から、隣接する上流側の処理槽１ｊの被処理水が流入する。その際に、上流側処理槽１ｊの持つ位置エネルギが、下部開口３を被処理水が通過する際に、運動エネルギに変換され、被処理水の運動量が処理槽１内の周囲の流体を引き込む、吸引流れが形成される。
【００１６】
このように、生物処理槽１に着目すれば、流入した被処理水の吸引流れが、流入側壁面２と流入側に下部開口３に対向して設けた仕切り板Ｔとで形成される流路で上方向に生じることにより、流入側にエジェクタ型混合域Ｍが形成される。そして、この被処理水は、循環ダクト４の外壁面４ａ、４ｂ、４ｃで形成された反応域５で水中攪拌機６により攪拌されながら、担体Ａと混合接触して生物処理され、流出側の上部に設けたスクリーン７の前面側では、担体Ａが混合した被処理水の下降流が形成される。この下降流により、電力などの外部エネルギを供給しなくても生物処理された被処理水がスクリーン７を通過して下流側の処理槽１ｋの方へ流出するとともに、担体Ａを含んだ被処理水の一部が、スクリーン７の前面側に対向するダクト壁面を設けなくても、流出側壁面２ａの前方に設けた担体Ａの取り入れ口８から取り込まれ、循環ダクト４の戻り流となって担体Ａを生物処理槽１内の流入側まで流動させることができる。このように、流入側に形成されたエジェクタ型混合域Ｍで被処理水と返送された担体Ａとが混合され、生物処理槽１内に循環流が形成される。そして、循環ダクト４内を生物処理槽１内の流入側まで流動してきた担体Ａを含む戻り流は、流入側での吸引流れの作用、即ちエジェクタ効果により形成されるエジェクタ型混合域Ｍで、被処理水と混合されて反応域５に送られ、このエジェクタ型混合域Ｍでの被処理水と担体Ａとの混合効果により、反応域５での被処理水の生物処理が効果的に行なわれる。また、循環ダクト４における槽内の被処理水流入側位置にエジェクタ管を設けることにより、前記エジェクタ管から生物処理槽内に流出する被処理水の流速が、流入側壁面に生物処理槽の幅に亘って流入口を設けた場合よりも大きくなり、前述の吸引流れにより、エジェクタ型混合域での被処理水と、生物処理槽内の被処理水流出側から循環ダクトを介して戻された担体との混合がより効果的に行なわれる。
【００１７】
なお、前記水位差Δｈは、下部開口３の断面積、即ちエジェクタ部の面積と被処理水の処理流量から決まり、生物処理槽内での循環流の形成に必要な吸引流れが発生するように、処理水の流量に対応して、エジェクタ部断面積が設計される。また、上流側の処理槽１ｊから横方向に被処理水を導入して、吸引流れを生じさせることもできる。
【００１８】
請求項２に係る生物処理槽は、被処理水が微生物を固定した担体を浮遊状態で含み、複数の分割生物処理槽が被処理水の通過部を設けた隔壁を介して直列に連結されるとともに、最下流分割生物処理槽内の被処理水流出側に担体分離用のスクリーンと担体を含んだ被処理水の取り入れ口とが設けられており、槽内に前記取り入れ口から最上流分割生物処理槽内の被処理水流入側へ連通する循環ダクトを備え、被処理水を生物学的に処理する生物処理槽であって、前記循環ダクトにおける前記最上流分割生物処理槽内の被処理水流入側位置に、当該最上流分割生物処理槽とその上流側槽との水位差による上流側槽被処理水の持つ位置エネルギを運動エネルギに変換するためのエジェクタ管を設けて、前記循環ダクト内に前記最下流分割生物処理槽内の被処理水流出側から前記最上流分割生物処理槽内の被処理水流入側に担体を含んだ被処理水の流れを形成するとともに、該被処理水の流れと上流側から前記最上流分割生物処理槽内に流入する被処理水とを混合するエジェクタ型混合域が前記最上流分割生物処理槽内の被処理水流入側に形成されるようにしたことを特徴とする。
【００１９】
このような装置構成では、最上流分割生物処理槽内の流入側での、位置エネルギを運動エネルギに変換する手段により吸引流れを生じさせるために必要な水位差Δｈは、この最上流分割生物処理槽と該最上流分割生物処理槽に隣接する上流側処理槽との間で確保できればよいため、生物処理槽全体の水位差を低く抑えることができる。また、前記スクリーンは、最下流分割生物処理槽にのみ設ければよく、前記エジェクタ混合域も、最上流分割生物処理槽内の被処理水流入側のみに設ければよいため、複数の分割生物処理槽を連結した場合の装置構成が簡便となり、経済的である。さらに、前記循環ダクトにより、最下流分割生物処理槽から最上流分割生物処理槽に担体が返送されるので、最下流分割生物処理槽への担体の偏在が防止される。
【００２０】
請求項３に係る生物処理槽は、被処理水が微生物を担体に固定することなく浮遊状態で含み、槽内の被処理水流出側に被処理水の取り入れ口が設けられており、槽内に前記取り入れ口から槽内の被処理水流入側へ連通する循環ダクトを備え、被処理水を生物学的に処理する生物処理槽であって、前記循環ダクトにおける槽内の被処理水流入側位置に、当該生物処理槽とその上流側槽との水位差による上流側槽被処理水の持つ位置エネルギを運動エネルギに変換するためのエジェクタ管を設けて、前記循環ダクト内に槽内の被処理水流出側から槽内の被処理水流入側に微生物を含んだ被処理水の流れを形成するとともに、該被処理水の流れと上流側から槽内に流入する被処理水とを混合するエジェクタ型混合域が槽内の被処理水流入側に形成されるようにしたことを特徴とする。
【００２１】
このようにすれば、微生物を担体に固定せずに、浮遊状態で含む生物処理槽についても、前述のように（図１参照）、槽内流入側にエジェクタ型混合域Ｍが形成され、前記反応域５で被処理水は水中攪拌機６により攪拌されながら、浮遊微生物と混合接触して生物処理され、スクリーン７を設置せずに流出口のみを設けた槽内流出側では浮遊微生物を含んだ下降流が形成される。この下降流により、電力などの外部エネルギを供給しなくても、生物処理された被処理水が前記流出口を通過して下流側の処理槽１ｋの方へ流出するとともに、浮遊微生物を含んだ被処理水の一部が、流出側に設けた取り入れ口８から取り込まれ、循環ダクト４の戻り流となって浮遊微生物を生物処理槽１内の流入側まで流動させることができる。そして、循環ダクト４内を生物処理槽１内の流入側まで流動してきた浮遊微生物を含む戻り流は、流入側でのエジェクタ型混合域Ｍで、被処理水と混合されて反応域５に送られ、反応域５での被処理水の生物処理が効果的に行なわれる。また、前記エジェクタ管から生物処理槽内に流出する被処理水の流速が、流入側壁面に生物処理槽の幅に亘って流入口を設けた場合よりも大きくなり、前述の吸引流れにより、エジェクタ型混合域での被処理水と、生物処理槽内の被処理水流出側から循環ダクトを介して戻された浮遊微生物との混合がより効果的に行なわれる。
【００２２】
請求項４に係る生物処理槽は、被処理水が微生物を担体に固定することなく浮遊状態で含み、複数の分割生物処理槽が被処理水の通過部を設けた隔壁を介して直列に連結されるとともに、最下流分割生物処理槽内の被処理水流出側に被処理水の取り入れ口が設けられており、槽内に前記取り入れ口から最上流分割生物処理槽内の被処理水流入側へ連通する循環ダクトを備え、被処理水を生物学的に処理する生物処理槽であって、前記循環ダクトにおける前記最上流分割生物処理槽内の被処理水流入側位置に、当該最上流分割生物処理槽とその上流側槽との水位差による上流側槽被処理水の持つ位置エネルギを運動エネルギに変換するためのエジェクタ管を設けて、前記循環ダクト内に前記最下流分割生物処理槽内の被処理水流出側から前記最上流分割生物処理槽内の被処理水流入側に微生物を含んだ被処理水の流れを形成するとともに、該被処理水の流れと上流側から前記最上流分割生物処理槽内に流入する被処理水とを混合するエジェクタ型混合域が前記最上流分割生物処理槽内の被処理水流入側に形成されるようにしたことを特徴とする。
【００２３】
このようにすれば、担体を用いる前述の場合と同様に、複数の分割生物処理槽を連結した場合の装置構成が簡便となり、経済的である。さらに、前記循環ダクトにより、最下流分割生物処理槽から最上流分割生物処理槽に浮遊微生物が返送されるので、最下流分割生物処理槽への浮遊微生物の偏在が防止される。
【００２４】
請求項５に係る生物処理槽は、請求項４記載の生物処理槽において、少なくとも前記最下流分割生物処理槽が硝化槽であり、この硝化槽の上流側に脱窒槽からなる分割生物処理槽を設けたことを特徴とする。
【００２５】
生物処理により脱窒素を行なう生物学的脱窒素法では、後述するように、通常、反応順序とは逆に、下流側に硝化槽、上流側に脱窒槽を設ける硝化液循環型の槽配置が用いられる。この硝化・脱窒プロセスでは、硝化槽から大量に被処理水を脱窒槽に返送する必要があるが、前述の位置エネルギを運動エネルギに変換する手段により、生物処理槽内に循環流が形成され、電力などの外部エネルギを供給しなくても前記槽配置が可能となる。
【００２６】
請求項６に係る生物処理槽は、槽内の被処理水が微生物を担体に固定することなく浮遊状態で含み、槽外下流側に微生物と生物学的に処理された処理水とを分離する分離手段を備えており、槽内に前記分離手段に設けられた微生物の取り入れ口から槽内の被処理水流入側へ連通する循環ダクトを備え、被処理水を生物学的に処理する生物処理槽であって、前記循環ダクトにおける槽内の被処理水流入側位置に、当該生物処理槽とその上流側槽との水位差による上流側槽被処理水の持つ位置エネルギを運動エネルギに変換するためのエジェクタ管を設けて、前記循環ダクト内に前記分離手段から分離された微生物の流れを形成するとともに、該微生物の流れと上流側から槽内に流入する被処理水とを混合するエジェクタ型混合域が槽内の被処理水流入側に形成されるようにしたことを特徴とする。
【００２７】
このようにすれば、微生物（汚泥）と処理水とが固液分離され、外部からエネルギを供給しなくても、汚泥を生物処理槽に返送でき、再利用が可能となる。また、また、前記エジェクタ管から生物処理槽内に流出する被処理水の流速が、流入側壁面に生物処理槽の幅に亘って流入口を設けた場合よりも大きくなり、前述の吸引流れにより、エジェクタ型混合域での被処理水と、槽内の被処理水流出側から循環ダクトを介して戻された微生物（汚泥）との混合がより効果的に行なわれる。
【００２８】
【００２９】
【００３０】
請求項７に係る生物処理槽は、請求項１から６のいずれかに記載の生物処理槽において、前記エジェクタ型混合域に曝気装置を組み入れたことを特徴とする。
【００３１】
このようにすれば、曝気装置により、エジェクタ型混合域に供給される空気が、本来の曝気作用に加えて、エアリフト効果を発揮するため、所要の水位差Δｈを確保できない場合などでも、前記吸引流れを生じさせるに必要な吸引力を補うことができ、また、担体や浮遊微生物の均一混合が促進される。
【００３２】
請求項８に係る生物処理槽は、請求項１から７のいずれかに記載の生物処理槽において、前記エジェクタ管が流量調整手段を備えていることを特徴とする。
【００３３】
前記循環ダクト内の流速は、ダクト内の圧力損失を防止する観点からは３０ｍｍ／ｓ以下に、担体がダクト内に沈降し、滞留することを防止する観点からは１０ｃｍ／ｓ以上にする必要があることから、通常、１０〜３０ｃｍ／ｓと低速であり、排水中の繊維質などの異物や微生物が分泌する膜などによって循環ダクト内が閉塞する危険性がある。前記流量調整手段により、一方のエジェクタ管を閉じると、閉じた方の循環ダクトも流動が停止するため、生物処理槽の流入側での水位差（Δｈ）が増加する。この水位差（Δｈ）の増加により、他方のエジェクタ管から流出する被処理水が増加し、それに伴って循環ダクト内の流速も増加するため、ダクト内面に付着している前記異物や分泌膜の除去が可能となる。
【００３４】
【００３５】
【００３６】
請求項９に係る生物処理槽は、請求項１から８のいずれかに記載の生物処理槽において、前記循環ダクトに、一端側がこの循環ダクトに連通し、他端側が槽内水面から突出するように空気抜き管を設けたことを特徴とする。
【００３７】
このようにすれば、循環ダクト内での空気溜まりの発生を防止できるため、戻り流が円滑に流動し、担体あるいは微生物の返送が阻害されずに済む。
【００３８】
請求項１０に係る生物処理方法は、請求項１又は２に記載の生物処理槽を用いた生物処理方法であって、前記エジェクタ管を通過する際の被処理水の運動量により、生物処理槽内の被処理水流出側の周囲の流体を生物処理槽内の被処理水流入側へ向けて前記循環ダクトに引き込むエジェクタ効果による吸引流れを発生させ、このエジェクタ効果による吸引流れにより、生物処理槽内の被処理水流入側と被処理水流出側との間に循環流を形成して前記スクリーンへの担体の付着を防止し、かつ、前記担体を、前記循環ダクトを介して生物処理槽内の被処理水流入側へ戻し、上流側から生物処理槽内に流入する被処理水と混合するようにしたことを特徴とする。
【００３９】
請求項１１に係る生物処理方法は、請求項３〜５のいずれか１項に記載の生物処理槽を用いた生物処理方法であって、前記エジェクタ管を通過する際の被処理水の運動量により、生物処理槽内の被処理水流出側の周囲の流体を生物処理槽内の被処理水流入側へ向けて前記循環ダクトに引き込むエジェクタ効果による吸引流れを発生させ、このエジェクタ効果による吸引流れにより、前記微生物を、前記循環ダクトを介して生物処理槽内の被処理水流入側へ戻し、上流側から生物処理槽内に流入する被処理水と混合するようにしたことを特徴とする。
【００４０】
請求項１２に係る生物処理方法は、請求項６に記載の生物処理槽を用いた生物処理方法であって、前記エジェクタ管を通過する際の被処理水の運動量により、前記分離手段からの微生物を生物処理槽内の被処理水流入側へ向けて前記循環ダクトに引き込むエジェクタ効果による吸引流れを発生させ、このエジェクタ効果による吸引流れにより、前記微生物を、前記循環ダクトを介して生物処理槽内の被処理水流入側へ戻し、上流側から生物処理槽内に流入する被処理水と混合するようにしたことを特徴とする。
【００４１】
【００４２】
【発明の効果】
【００４３】
以上のように、この発明の生物処理槽又は生物処理方法によれば、微生物を固定した担体または浮遊微生物を用いて被処理水を生物学的に処理するに際し、被処理水流出側から槽内の被処理水流入側へ連通する循環ダクトを備えた生物処理槽の前記循環ダクトにおける槽内の被処理水流入側位置にエジェクタ管を設けて、上流側から生物処理槽内に流入する被処理水が前記エジェクタ管を通過する際の被処理水の運動量により、被処理水流出側の周囲の流体を槽内の被処理水流入側に向けて前記循環ダクトに引き込むエジェクタ効果による吸引流れを発生させ、この吸引流れにより、生物処理槽内に被処理水流入側と被処理水流出側との間に循環ダクトによる循環流を形成するとともに、槽内の被処理水流入側に、上流側から生物処理槽内に流入する被処理水と前記循環ダクトからの被処理水の流れとを混合するエジェクタ型混合域を形成するようにしたので、電力などの外部エネルギを供給しなくても、循環ダクト内を沈降・滞留せずに流入側へ戻された担体または浮遊微生物と上流側から生物処理槽内に流入する被処理水とが混合される。そして、これらの混合流が生物処理槽の反応域へ供給されて、生物処理槽内での担体または浮遊微生物の分布を均一にすることができ、生物処理が効果的に行なわれ、攪拌動力も節減することができる。また、外部エネルギを必要とせずに担体または浮遊微生物を流入側へ返送できるため、停電発生時にも生物処理槽内に循環流を形成することができ、生物処理を継続できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
以下に、この発明の実施形態を添付の図２〜図６に基づいて説明する。
【００４５】
図２は本発明の第１の実施形態による生物処理槽の構成を示す斜視図である。生物処理槽は、複数の分割生物処理槽を、即ち３つの分割生物処理槽１ａ、１ｂ、１ｃを、被処理水の通過口９、９ａをそれぞれ設けた隔壁１０、１０ａを介して直列に連結した連結型の生物処理槽である。最下流分割生物処理槽１ｃの流出側壁面１１には、担体分離用のスクリーン１２が、前面側に対向するダクト壁面を設けずに設置されている。最下流分割生物処理槽１ｃの底部両側には微生物を固定した担体（図示省略）を含んだ被処理水を取り入れるための取り入れ口１３、１３ａがそれぞれ設けられ、この取り入れ口１３、１３ａから循環ダクト本体１４、１４ａが最上流分割生物処理槽１ａ内の流入側にまで延び、流入側壁面１５に沿って上方に延びたディフューザ１６、１６ａにそれぞれ接続されて循環ダクト１７、１７ａが形成されている。取り入れ口１３、１３ａは、担体を取り入れ易いように、その端面の断面積が循環ダクト本体１４、１４ａの断面積よりも大きく、この端面からなだらかに縮径してダクト本体１４、１４ａと一体に形成されている。ディフューザ１６、１６ａ、即ち上方に延びた循環ダクト１７、１７ａの内部にはエジェクタ管１８、１８ａが挿入されて上流側から流入した被処理水がディフューザ１６、１６ａ内を流れるようになっており、エジェクタ管１８、１８ａの入側に、流入する被処理水の流量調節手段のバルブ１９、１９ａが設けられている。このバルブ１９、１９ａとしては、仕切り弁、蝶型弁、偏心鋳造弁などを用いることができる。
【００４６】
前記最上流分割生物処理槽１ａ内の流入側に、ブロワから空気を送り込むための曝気装置（散気装置）を設けることもでき、また、破線で示したように、循環ダクト本体１４の中程に、一端側がこの循環ダクト本体１４に連通し、他端側が処理槽内の水面から突出した空気抜き管２０を設けることもできる。この空気抜き管２０は、もう一方の循環ダクト本体１４ａにも同様にして設けることができる。最上流分割生物処理槽１ａには、硝酸菌などの微生物が固定された、ＰＥＧ（ポリエチレングリコール）などのペレット状の担体が投入され、各分割生物処理槽１ａ、１ｂ、１ｃには担体の沈降を防止、均一混合を促進するための水中攪拌機（図示省略）が設置されている。
【００４７】
この発明の第１の実施形態は以上のような構成であり、以下にその機能について説明する。
【００４８】
上流側の担体を投入していない水槽、または上流側の生物処理槽から被処理水が流入すると、上流側の水槽または処理槽の持つ位置エネルギがエジェクタ管１８、１８ａを通過する際に運動エネルギに変換され、被処理水の運動量により、最下流分割生物処理槽１ｃ内の取り入れ口１３、１３ａの周囲の流体を循環ダクト本体１４、１４ａに引き込む吸引流れが生じ、前記エジェクタ管１８（１８ａ）とディフューザ１６（１６ａ）とで、一種のポンプ（エジェクタポンプ）が形成される。このようなエジェクタポンプの作動について、図３に示すような生物処理槽モデルを用いて以下に説明する。
【００４９】
図３に示した生物処理槽モデルは、流入側分割生物処理槽（第１区画）にエジェクタノズル（エジェクタ管１８）とディフューザ１６が設置され、流出側分割生物処理槽（第２区画）にスクリーン７が設置され、その下方から取り入れ口１３を有する返送管１７ｂが流入側分割生物処理槽（第１区画）の方へ延びて前記デ゛ィフューザ１６に接続し、流入側にエジェクタ部Ｅが形成されている。このエジェクタ部Ｅによる、即ちエジェクタポンプの作動による生物処理槽内の全圧力分布や返送流量比（循環ダクト内返送流量／エジェクタ管内流量）などの特性は、運動量保存式（１）、ディフューザ圧力回復式（２）、返送管内圧力損失式（３）、ノズル圧力損失式（４）から求めることができる。
(数１)
Ａ１（ρＵ１２＋Ｐ１）＋Ａ２（ρＵ２２＋Ｐ２）＝Ａ３（ρＵ３２＋Ｐ３）  （１）
Ｐ３＝Ｐ４−ηＤ１／２ρ（Ｕ３２−Ｕ４２）                           （２）
Ｐ４＝Ｐ２＋λ（Ｌ／Ｄ）１／２ρＵ５２＋ρｇΔｈ１−２               （３）
（１−ζ）１／２ρＵ１２＝ρｇΔｈ０−１                              （４）
ここに、Ａ：流路面積、Ｕ：流速、Ｐ：圧力、Ｌ：循環ダクト本体（返送管）の長さ、Ｄ：返送管径、ｇ：重力加速度、Δｈ：水位差、ρ：密度、ηＤ：ディフューザ回復率、λ：管摩擦係数、ζ：管曲がり係数、（添え字）０−１：上流側槽と流入側分割生物処理槽（第１区画）間、１−２：第１区画と第２区画間、１：エジェクタ管、２：エジェクタ吸引側管、３：ディフューザ入口、４：ディフューザ出口、５：返送管（循環ダクト）
【００５０】
図２に示した、３区画の分割生物処理槽１ａ、１ｂ、１ｃからなる生物処理槽について、前記式（１）〜式（４）から数値解析により、前記分割生物処理槽内の全圧力分布および返送流量比を求めた結果、取り入れ口１３（１３ａ）からエジェクタ管１８（１８ａ）にかけて圧力が降下して吸引流れが生成していること、および、返送管１７ｂ（循環ダクト）内の平均圧力は、解析例では、最上流分割生物処理槽（第１区画）の圧力よりも３００Ｐａ程度低いことが確認された。また、ノズル流速（エジェクタ管１８、１８ａからの吐出速度）が０．８〜２．０ｍ／ｓの範囲で、返送流量比がおよそ５０〜６０％となり、生物処理槽内に所要の循環流が形成されることが上記数値解析とともに、模型水槽実験でも確認された。
【００５１】
前記解析結果で確認されたように、吸引流れの作用、即ちエジェクタ効果により、取り入れ口１３、１３ａから被処理水が担体とともに循環ダクト１７、１７ａ内に取り入れられ、生物処理槽の最上流分割生物処理槽１ａと最下流分割生物処理槽１ｃとの間に循環流が形成されて、微生物を固定した担体が最上流分割生物処理槽１ａに返送され、エジェクタ混合域Ｍ（図１参照）で、循環ダクト１７、１７ａを介して流入側へ戻された担体と被処理水とが混合され、最上流分割生物処理槽１ａ内での担体の分布を均一化することができる。この循環流により、被処理水が担体とともに最上流分割生物処理槽１ａから通過口９を経て次の分割生物処理槽１ｂに流入し、さらに、この担体を含む被処理水が通過口９ａを経て最下流分割生物処理槽１ｃに流入する生物反応処理過程で、担体が最下流分割生物処理槽１ｃに偏在・滞留することが防止され、また、スクリーン１２から担体が分離されて目詰まりも防止されて、被処理水の生物処理を効果的に行なうことができる。前記担体の返送に電力などの外部エネルギを必要としないため、停電発生時でも循環流が形成され、スクリーン１２に目詰まりも発生せず、生物反応処理を継続することができる
【００５２】
また、エジェクタ管１８、１８ａの入側にバルブ１９、１９ａを設けることにより、例えば、バルブ１９を全閉にして、エジェクタ管１８からの最上流分割生物処理槽１ａ内への流れおよび循環ダクト１７内での戻り流を停止させると、流入側壁面１５での水位差は４倍に増加する。それにより、バルブ１９ａが開放しているエジェクタ管１８ａからの最上流分割生物処理槽１ａ内への流速が増加し、このエジェクタ効果による吸引流れによって、循環ダクト１７ａ内の流速も増加するため、循環ダクト１７ａの内面に付着している繊維質や微生物が分泌する膜などの異物の除去が可能となる。同様の操作により、循環ダクト１７内面の清掃も行なうことができる。さらに、担体の戻流が循環ダクト１７、１７ａを通過する過程で、空気抜き管２０から生物処理槽外に排気されるため、空気溜まりの発生を防止でき、戻流が円滑に流動し、担体の返送が阻害されずに済む。
【００５３】
図４は本発明の第２の実施形態による生物処理槽の構成を示す斜視図である。この生物処理槽は、硝化・脱窒素プロセスにより、排水中のアンモニア態窒素を生物学的に除去するための生物処理槽であり、排水の流入側から最上流分割生物処理槽としての脱窒槽１ｄ、中間の分割生物処理槽としての硝化槽１ｅおよび最下流分割生物処理槽としての硝化槽１ｆが、被処理水の通過口９、９ａをそれぞれ設けた隔壁１０、１０ａを介して直列に連結され、最下流の硝化槽１ｆの流出側壁面１１の上部には、生物処理された処理水の流出口２１が形成されている。硝化槽１ｅ、１ｆの流入側には、ブロワから槽内に空気を送り込むための図示を省略した曝気装置（散気装置）が設けられている。好気槽の硝化槽１ｅ、１ｆでは、硝酸菌および亜硝酸菌が担体に固定されずに浮遊状態の微生物として働き、嫌気槽の脱窒槽１ｄでは脱窒素菌が浮遊状態の微生物として働く。第１の実施形態の場合と同様に、硝化槽１ｆの底部両側には、硝化槽１ｅおよび１ｆの硝化工程で硝化された被処理水(硝化液)の取り入れ口１３、１３ａがそれぞれ設けられ、この取り入れ口１３、１３ａから循環ダクト本体１４、１４ａが生物処理槽の脱窒槽１ｄ内の流入側にまで延び、流入側壁面１５に沿って上方に延びたディフューザ１６、１６ａにそれぞれ接続されて循環ダクト１７、１７ａが形成されている。取り入れ口１３、１３ａは、被処理水を取り入れ易いように、その端面の断面積が循環ダクト本体１４、１４ａの断面積よりも大きく、この端面からなだらかに縮径してダクト本体１４、１４ａと一体に形成されている。ディフューザ１６、１６ａ、即ち上方に延びた循環ダクト１７、１７ａの内部にはエジェクタ管１８、１８ａが挿入され、上流側から流入した被処理水がディフューザ１６、１６ａ内を流れるようになっており、エジェクタ管１８、１８ａの入側に、流入する被処理水の流量調節手段のバルブ１９、１９ａが設けられている。また、第１の実施形態（図２参照）で示したように、循環ダクト本体１４、１４ａの中程に、一端側がこの循環ダクト本体１４、１４ａに連通し、他端側が処理槽内の水面から突出した空気抜き管２０（ダクト本体１４ａ側は図示省略）をそれぞれ設けることもできる。各分割生物処理槽１ｄ、１ｅ、１ｆには水中攪拌機（図示省略）が設置されている。なお、流出口２１の出側には、図示を省略した沈殿槽が設置されている。また、前記取り入れ口１３、１３ａから、浮遊状態の微生物群を取り入れて、流入側の処理槽に戻して微生物を再利用することもできる。
【００５４】
この発明の第２の実施形態は以上のような構成であり、以下にその機能について説明する。  
【００５５】
上流側の水槽からエジェクタ管１８、１８ａおよびディフューザ１６、１６ａを介して被処理水が生物処理槽の脱窒槽１ｄに流入すると、脱窒槽１ｄでは除去すべき被処理水中のアンモニア態窒素成分は何ら変化せず、即ち生物反応を生ぜずに、通過口９および９ａをそれぞれ経て、硝化槽１ｅ、１ｆに流入する。そして、この硝化槽１ｅ、１ｆで、アンモニアは、式（１）に示すように、好気性の亜硝酸菌の働きにより酸化されて、亜硝酸になる。次に、この亜硝酸は、式（２）に示すように、好気性の硝酸菌の働きにより酸化され、式（１）と式（２）を加算して式（３）に示すように硝酸になる。
(数２)
ＮＨ４＋＋３／２Ｏ２→ＮＯ２−＋２Ｈ＋＋Ｈ２Ｏ            （１）
ＮＯ２−＋１／２Ｏ２→ＮＯ３                              （２）          
ＮＨ４＋＋２Ｏ２→ＮＯ３−＋Ｈ２Ｏ＋２Ｈ＋                  （３）
【００５６】
前述の第１実施形態の場合と同様に、エジェクタ管１８、１８ａに、上流側の水槽から被処理水が流入すると、上流側の水槽の持つ位置エネルギがエジェクタ管１８、１８ａを通過する際に運動エネルギに変換され、被処理水の運動量により、硝化槽１ｆ内の取り入れ口１３、１３ａの周囲の流体を循環ダクト本体１４、１４ａに引き込む吸引流れが生じる。
【００５７】
この吸引流れの作用、即ちエジェクタ効果により、取り入れ口１３、１３ａから被処理水が循環ダクト１４、１４ａ内に取り入れられ、生物処理槽の最上流分割生物処理槽としての脱窒槽１ｄと最下流分割生物処理槽としての硝化槽１ｆとの間に循環流が形成される。この循環流により、硝化処理された被処理水（硝化液）が脱窒槽１ｄに返送され、式（４）および式（５）に示すように、脱窒素反応によって硝酸が窒素ガスに還元される。
(数３)
ＮＯ３−＋２（Ｈ２）→２ＮＯ２−＋２Ｈ２Ｏ                  （４）
２ＮＯ２−＋３（Ｈ２）→Ｎ２↑＋２ＯＨ−＋２Ｈ２Ｏ          （５）
式（４）および式（５）におけるＨ２は有機物の分解により供給されるもので、被処理水（原水）中のＢＯＤ成分がこの水素供与体にあたる。
【００５８】
このように、前記硝化・脱窒プロセスでは、硝化槽１ｆから硝化された被処理水を大量に脱窒槽１ｄに返送する必要がある。前記エジェクタ管１８、１８ａによる吸引流れにより生物処理槽内に循環流が形成されるため、返送用ポンプを設けなくても硝化された被処理水を脱窒槽１ｄへ返送できるため、設備費およびエネルギ費が節減され、また、停電発生時でも、硝化・脱窒処理を継続することができる。なお、前記生物処理槽では、硝化槽１ｅ、１ｆの前に脱窒槽１ｄが配置され、反応順序とは逆配置となっているが、このような槽配置にして硝化液を循環させることにより、脱窒素反応に被処理水（原水）中のＢＯＤ成分を利用することができ、外部から加えるＢＯＤ成分を節約できる利点がある。このため、硝化液循環型の槽配置がよく用いられる。なお、前記硝酸菌、亜硝酸菌、脱窒素菌はいずれも被処理水（原水）中に多数含まれるものであり、通常運転では自然増殖するため、外部からとくに供給する必要はない。
【００５９】
図５は本発明の第３の実施形態による生物処理槽の構成を示す斜視図である。この生物処理槽は、第１の実施形態（図２参照）と同様に、複数の分割生物処理槽を、即ち３つの分割生物処理槽１ｇ、１ｈ、１ｉを、被処理水の通過口９、９ａをそれぞれ設けた隔壁１０、１０ａを介して直列に連結した連結型の生物処理槽である。最下流分割生物処理槽１ｉの流出側壁面１１の上部には、生物処理された処理水の流出口２１が配置されており、この流出口２１の出側には、流路２２を介して、生物的に処理された清澄な処理水と微生物群とを固液分離する分離手段としての沈殿槽２３が設置されている。この沈殿槽２３の底部には排出管２４が接続され、この排出管２４は生物処理槽の両側方向に分岐して、前記生物処理槽の底部の高さまで立ち上がり、この底部両側から最上流分割生物処理槽１ｇにまで延びた循環ダクト本体１４、１４ａに連結されている。この循環ダクト本体１４、１４ａは、流入側壁面１５に沿って上方に延びたディフューザ１６、１６ａにそれぞれ接続されて循環ダクト１７、１７ａが形成されている。ディフューザ１６、１６ａの内部には、上流側からの被処理水が流入するエジェクタ管１８、１８ａが挿入され、その入側には流入する被処理水の流量調節手段のバルブ１９、１９ａが設けられている。また、最上流分割生物処理槽１ｇ内の流入側に、ブロワから空気を送り込むための曝気装置（散気装置）を設けることもできる。さらに、循環ダクト本体１４、１４ａの中程に空気抜き管２０（ダクト本体１４ａ側は図示省略）をそれぞれ設けることもできる。各分割生物処理槽１ｇ、１ｈ、１ｉには水中攪拌機（図示省略）が設置されている。
【００６０】
この発明の第３の実施形態は以上のような構成であり、以下にその機能について説明する。
【００６１】
前記の各分割生物処理槽１ｇ、１ｈ、１ｉで、被処理水は浮遊状態の好気性微生物群と混合接触し、被処理水中のＢＯＤ成分は溶存酸素の存在下で酸化分解され、この混合液は流出口２１から流路２２を介して沈殿槽２３に流れ込む。沈殿槽２３で、微生物群は凝集して沈降し、上澄みの処理水と固液分離する。一方、上流側の水槽からエジェクタ管１８、１８ａおよびディフューザ１６、１６ａを介して被処理水が最上流分割生物処理槽１ｇに流入すると、上流側の水槽または処理槽の持つ位置エネルギがエジェクタ管１８、１８ａを通過する際に運動エネルギに変換され、被処理水の運動量により、沈殿槽２３の底部からの微生物群を循環ダクト本体１４、１４ａに引き込む吸引流れが生じる。
【００６２】
この吸引流れの作用、即ちエジェクタ効果により、沈降した微生物群が沈殿槽２３の底部から排出管２４を通り、立ち上がり部２４ａを経て循環ダクト１７、１７ａ内に取り入れられ、最上流分割生物処理槽１ｇと沈殿槽２３との間に凝集した微生物群、即ち汚泥を含む循環流が形成され、前記汚泥が最上流分割生物処理槽１ｇに返送される。そして、返送された汚泥は、生物応処理槽で再び被処理水のＢＯＤ成分の除去の働きを行なう。このように、エジェクタ管１８、１８ａによる吸引流れにより循環流が形成され、返送用ポンプを設けなくても、汚泥が沈殿槽２３からの流入側へ返送されるため、返送用ポンプ設置などの設備費およびエネルギ費が節減され、また、停電発生時でも、硝化・脱窒処理を継続することができる。
【００６３】
図６は、図２と図４に示す生物処理槽における循環ダクト及びエジェクタ管に代わる循環系を示す斜視図であって、その（ａ）はトラフ及びエジェクタからなる循環系を示す拡大斜視図、その（ｂ）は（ａ）に示す循環系を備えた生物処理槽の要部を示す斜視図である。図６（ａ）に示すように、この循環系は、トラフ２５、２５ａから下方に向かう連結管２６を介してディフーザ１６、１６ａを、処理槽下流側に向くように横方向に接続し、このディフューザ１６、１６ａの入側に、前記エジェクタ管１８、１８ａを挿入するものである。図６（ｂ）に示すように、前記トラフ２５、２５ａは水面レベル近傍の高さで槽内の両側に設けられており、トラフ２５、２５ａに接続されたディフューザ１６、１６ａの入側にエジェクタ管１８、１８ａが挿入されている。また、トラフ２５、２５ａの開放端Ｒは、図示省略した最下流分割生物処理槽に至り、前記担体または処理水（硝化液）の取り入れ口となっている。                    
【００６４】
図２に示した３区画の分割生物処理槽１ａ、１ｂ、１ｃからなる生物処理槽についての前述の数値解析結果から、循環ダクト１７、１７ａ（返送管）内の平均圧力は、最上流分割生物処理槽１ａ（第１区画）の圧力よりも３００Ｐａ程度低いため、図６（ｂ）に示したように、返送管としてトラフ２５、２５ａを設けると、トラフ内の水位はその周囲の槽内の水位よりも３０ｍｍ程度低くなる。このため、最下流分割生物処理槽の取り入れ口１３（１３ａ）に相当するトラフ２５、２５ａの開放した端部Ｒ（図６（ａ）参照）から、担体または処理水が流入して流入側処理槽に向かう循環流れが形成される。このように、循環ダクトとして上部が開放したトラフを水面レベル近傍に設けると、ダクトの詰まりや汚れなどに対するメインテナンス性が大幅に向上する。
【００６５】
なお、前述の第１から第３の実施形態および上記他の実施形態で、循環ダクト１７、１７ａまたはトラフ２５、２５ａは、前記生物処理槽の底部両側または水面レベル近傍にそれぞれ沿った合計２本のみならず、それよりも多い複数本設けることができ、従って、前記エジェクタ管も前記複数本設けることができる。また、前記エジェクタ管の総断面積は、生物処理槽内に循環流が生じるために必要な上流側との水位差を確保できるように、前記式（１）から式（４）に示したエネルギーおよび圧力バランスを考慮して、被処理水の流量に対応して設計することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
この発明は、微生物固定化担体や汚泥の返送および硝化・脱窒素プロセスでの硝化液の循環等に、電力等の外部エネルギを必要としない、装置構成を簡素化した、経済的な生物処理槽の構築に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明による生物処理槽での吸引流れについての説明図である。
【図２】本発明の第１の実施形態による生物処理槽の構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施形態による生物処理槽をモデル化した説明図である。
【図４】本発明の第２の実施形態による生物処理槽の構成を示す斜視図である。
【図５】本発明の第３の実施形態による生物処理槽の構成を示す斜視図である。
【図６】図２と図４に示す生物処理槽における循環ダクト及びエジェクタ管に代わる循環系を示す斜視図であって、その（ａ）はトラフ及びエジェクタからなる循環系を示す拡大斜視図、その（ｂ）は（ａ）に示す循環系を備えた生物処理槽の要部を示す斜視図である。
【図７】従来技術の一例の生物処理槽を示す断面図である。
【図８】従来技術の他の例の生物処理槽を示す断面図である。
【図９】従来技術の他の例の生物処理槽を示す断面図である。
【図１０】従来技術の他の例の生物処理槽を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６８】
１…生物処理槽 １ａ〜１ｉ…分割生物処理槽
２、１５…流入側壁面
２ａ、１１…流出側壁面
３…下部開口
４、１７、１７ａ…循環ダクト
４ａ、４ｂ…外壁面
５…反応域
６…水中攪拌機
７、１２…スクリーン
８、１３、１３ａ…取り入れ口
９、９ａ…通過口
１０、１０ａ…隔壁
１４，１４ａ…循環ダクト本体
１６、１６ａ…ディフューザ
１７ｂ…返送管
１８、１８ａ…エジェクタ管
１９、１９ａ…バルブ
２０…空気抜き管
２１…流出口
２２…流路
２３…沈殿槽
２４…排出管
２４ａ…立ち上がり部
２５、２５ａ…トラフ
２６・・・連結管
【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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