(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流入する汚水中の沈降性固形物を沈降させるとともに、浮上性固液体を移流開口を介して次槽（第２槽）にオーバーフローさせる第１槽と、前記オーバーフローしてきた浮上性固液体を貯留してこれを上層部と下層部とに分けるとともに、前記下層部から液を次槽（第３槽）へ移流させる第２槽と、前記移流した液を生物的に好気処理する第３槽と、前記第３槽から流れ込む生物性汚泥を濾過し、その濾液を次槽（第５槽）へ移流させる第４槽と、前記移流してきた濾液を消毒処理する第５槽、とを備えてなり、
前記第１槽は上部の沈降分離室と下部の汚泥濃縮室とに区画され、前記第２槽は嫌気処理機能及び流量調整機能を兼ね、且つ、前記第１槽からの移流開口付近にバッフル板を設けて第２槽の液面付近に浮上濃縮している浮上性固液体の塊の破壊を防止するとともに、流量調整装置の揚水管下端の吸込口を槽底部に設けた汚水浄化槽。
【請求項２】
請求項１の汚水浄化槽において、第１槽は嫌気処理機能及び固形物濃縮機能も兼ねている汚水浄化槽。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の汚水浄化槽において、前記第１槽には槽内の液面より上方に汚水導入管が設けられ、その反対側の仕切壁には浮上分離室への移流開口が形成され、前記沈降分離室を囲み対峙する仕切壁の下部に汚水導入管側の壁面から前記移流開口側の仕切壁に亘って開口部が形成されてなる汚水浄化槽。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の汚水浄化槽において、前記沈降分離室に流入した汚水が前記移流開口に向かう流路の下側であって第１槽の下部に汚泥濃縮室が形成され、前記汚水導入管と前記移流開口の間において前記沈降分離室の仕切壁の間に液面位置から沈降分離室において下方に延出するバッフル板を設けて前記汚水導入管からの汚水流入による液流れを抑制し、バッフル板をくぐり抜けて前記移流開口に向かう汚水の流れを略水平流とするようにしてなる汚水浄化槽。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれかの汚水浄化槽において、第３槽又は第４槽において生じる生物性汚泥は第１槽に戻される構造の汚水浄化槽。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の汚水浄化槽を用い、第１槽にて、流入する汚水中の沈降性固形物を沈降させるとともに、浮上性固液体を移流開口を介して次槽（第２槽）へオーバーフローさせ、第２槽にて、前記オーバーフローしてきた浮上性固液体を、上層部と下層部とに分けるとともに、前記下層部から次槽（第３槽）へ液を移流させ、第３槽にて、前記移流してきた液を生物的に好気処理し、第４槽にて、前槽（第３槽）から流れ込んだ生物性汚泥を濾過するとともに濾液を次槽（第５槽）へ移流させ、第５槽にて、前記移流してきた濾液を消毒処理する、汚水の浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、汚水浄化槽及び汚水浄化方法に関する。更に詳しくは、屎尿、その他の生活排水、又はこれらの合併汚水（以下、汚水ともいう）を物理的、生物化学的に処理する汚水浄化槽又は汚水浄化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
家庭用等の小規模汚水浄化槽は、従来から種々知られている。これらのうちの一例を図３に示す。上流側から夾雑物除去槽Ａ、嫌気濾床槽Ｂ、接触曝気槽Ｃ、沈殿槽Ｄ及び消毒槽Ｅが槽内に配置された小規模合併処理浄化槽である（特許第２５７７６５３号公報）。
また、本出願人は、上流側から嫌気濾床槽第１室、嫌気濾床槽第２室、好気濾床槽、処理水槽、消毒槽の順に配列された浄化槽で、前記好気濾床槽は上下に多孔部材を配し、その多孔部材によって形成された空間部に粒状担体を充填し、且つ粒状担体充填部分を上下に分割するための多孔部材を前記空間部に設け、前記分割された上下担体床の各々の下方に散気部材を設置し、前記下担体床の下多孔部材下部と前記嫌気濾床槽第１室上部とを移送ポンプを有した洗浄排水排出管及び洗浄排水移送管によって接続した汚水浄化槽を開発している（特許第２９０４１０２号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の特許第２９０４１０２号公報に示した汚水浄化槽をベースにこれを更に発展させ、各々の処理槽又は処理機能を更に単一又は集約化させて、従来よりも一層コンパクトで、安定して汚水を浄化処理できる汚水浄化槽又は汚水浄化方法を提供することを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するため、本発明では次の構成をとった。すなわち、本発明の汚水浄化槽は、流入する汚水中の沈降性固形物を重力下に沈降させるとともに、浮上性固液体を移流開口を介して次槽（第２槽）にオーバーフローさせる第１槽と、前記オーバーフローしてきた浮上性固液体を貯留してこれを重力下に浮上性固液体が濃縮された上層部とその下の液体からなる下層部とに分けるとともに、前記下層部から液を次槽（第３槽）へ移流させる第２槽と、前記移流した液を生物的に好気処理する第３槽と、前記第３槽から流れ込む生物性汚泥（余剰汚泥、浮遊性懸濁物質、又はＳＳともいう）を濾過し、その濾液を次槽（第５槽）へ移流させる第４槽と、前記移流してきた濾液を消毒処理する第５槽とを備えてなり、前記第１槽は上部の沈降分離室と下部の汚泥濃縮室とに区画され、前記第２槽は嫌気処理機能及び流量調整機能を兼ね、且つ、前記第１槽からの移流開口付近にバッフル板を設けて第２槽の液面付近に浮上濃縮している浮上性固液体の塊の破壊を防止するとともに、流量調整装置の揚水管下端の吸込口を槽底部に設けている汚水浄化槽である。
【０００５】
ここで、上記汚水浄化槽における第１槽は、嫌気処理機能と固形物濃縮機能とを兼ねるものであってもよい。
【０００６】
また、先に記載の汚水浄化槽において、前記第１槽には槽内の液面より上方に汚水導入管が設けられ、その反対側の仕切壁には浮上分離室への移流開口が形成され、前記沈降分離室を囲み対峙する仕切壁の下部に汚水導入管側の壁面から前記移流開口側の仕切壁に亘って開口部が形成されてなることが好ましい。
また、先に記載の汚水浄化槽において、前記沈降分離室に流入した汚水が前記移流開口に向かう流路の下側であって第１槽の下部に汚泥濃縮室が形成され、前記汚水導入管と前記移流開口の間において前記沈降分離室の仕切壁の間に液面位置から沈降分離室において下方に延出するバッフル板を設けて前記汚水導入管からの汚水流入による液流れを抑制し、バッフル板をくぐり抜けて前記移流開口に向かう汚水の流れを略水平流とするようにしてなることが好ましい。
【０００７】
また、上記汚水浄化槽において、第２槽は嫌気処理機能と流量調整機能とを兼ねるものであってもよい。
また、上記汚水浄化槽の第３槽又は第４槽において生じる生物性汚泥は第１槽に戻す構造であることが好ましい。
【０００８】
本発明は、また、次の汚水浄化方法にも関する。すなわち、先のいずれかに記載の汚水浄化槽を用い、第１槽にて、流入する汚水中の沈降性固形物を沈降させるとともに、浮上性固液体を移流開口を介して次槽（第２槽）へオーバーフローさせ、第２槽にて、前記オーバーフローしてきた浮上性固液体を、上層部と下層部とに分けるとともに、前記下層部から次槽（第３槽）へ液を移流させ、第３槽にて、前記移流してきた液を生物的に好気処理し、第４槽にて、前槽（第３槽）から流れ込んだ生物性汚泥を濾過するとともに濾液を次槽（第５槽）へ移流させ、第５槽にて、前記移流してきた濾液を消毒処理することを特徴とする、汚水の（連続的もしくは間欠的な）浄化方法である。
【０００９】
【作用】
本発明の汚水浄化槽又は汚水浄化方法は、第１槽から第５槽までが一揃いのセットとなるとき、その効果が最大に発揮される。
汚水は、先ず固形物を沈降分離させる槽（第１槽）に入り、ここで屎尿に含まれる沈降性固形物や厨房排水中の野菜くず等の沈降性固形物を沈降させるとともに、浮上性固液体を次槽（第２槽）にオーバーフローさせる。オーバーフローした浮上性固液体を含む移流液は、次に、第２槽に入り、ここで浮上性固液体を浮上分離させる（第２槽）。浮上性固液体には、厨房排水、浴室排水、洗濯排水中の油脂分を初めとした浮上性の固形物又は液体等である。
【００１０】
本発明の汚水浄化槽又は汚水浄化方法は、第１槽から第５槽までが一揃いのセットとなるとき、その効果が最大に発揮される。汚水は、先ず固形物を沈降分離させる槽（第１槽）に入り、ここで屎尿に含まれる沈降性固形物や厨房排水中の野菜くず等の沈降性固形物を沈降させるとともに、浮上性固液体を移流開口を介して次槽（第２槽）にオーバーフローさせる。
オーバーフローした浮上性固液体を含む移流液は、次に、第２槽に入り、ここで浮上性固液体を浮上分離させる（第２槽）。浮上性固液体には、厨房排水、浴室排水、洗濯排水中の油脂分を初めとした浮上性の固形物又は液体等である。更に、第１槽からの移流開口付近にバッフル板を設けることにより、第２槽の液面付近に浮上濃縮している浮上性固液体の塊の破壊を防止することができる。
【００１１】
なお、好気的生物処理槽（第３槽）の処理で発生した生物性汚泥、並びに濾過槽（第４槽）で発生した汚泥等は、固形物を沈降分離させる槽（第１槽）又はこの第１槽内に設けた汚泥濃縮室１ｂに戻すことが好ましい。
【００１２】
第１槽又は汚泥濃縮室１ａにて濃縮された汚泥及び浮上分離槽で浮上濃縮された固液体は、通常、１年に１回以上の頻度でバキュームカー等で汲み取られ、屎尿処理場へ移送して更に処理される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の汚水浄化槽及び汚水浄化方法を更に具体的に説明する。
図１は、本発明の一例の汚水浄化槽の構成概略図、図２は図１のＡ―Ａ矢視断面図である。汚水浄化槽は、上流側から、汚水中の沈降性固形物を重力下に沈降させるとともに、浮上性固液体を次槽にオーバーフローさせる第１槽と、上記オーバーフローしてきた浮上性固液体を貯留してこれを重力下に上層部と下層部とに分けるとともに、その下層部から液を次槽へ移流させる第２槽と、上記移流してきた液を生物的に好気処理する第３槽と、第３槽で増えて移流してきた生物性汚泥（浮遊性懸濁物質、ＳＳともいう）を濾過し、その濾液を次槽へ移流させる第４槽と、上記移流してきた濾液を消毒処理する第５槽とに区画され、第１槽は、更に、流入する汚水中の沈降性固形物を重力下に沈降させる沈降分離室１ａと、浮上性固液体を次槽にオーバーフローさせる汚泥濃縮室１ｂとの２室に分けられている。
【００１４】
また、第２槽以下の各槽を、それぞれの機能から、第２槽は浮上分離槽、第３槽は好気処理槽、第４槽は濾過槽、第５槽は消毒槽と呼ぶこともできる。これらの槽は、仕切壁１３、１４、１５、１６、２５、２６によってそれぞれ仕切られている。以下、上流から順に各槽について説明する。
【００１５】
沈降分離室１ａでは、槽内の液面よりも上方の浄化槽外壁部に汚水導入管２８が設けられ、その反対側の仕切壁１３には浮上分離槽２へ移流させる移流開口２９が設けられている。また、沈降分離室１ａを囲み対峙する仕切壁２５、２６（図２）の下部には、汚水導入管２８側の壁面から移流開口２９側の仕切壁１３に亘って開口部３０が設けられている。
【００１６】
ここで、仕切壁２５の下端は、図２に示すように、仕切壁２６の下端よりも下方に長く伸張させ（水平方向で距離Ｌだけ張り出させ）、開口部３０に向けて内側へ角度θ（５０〜７０°程度）だけ傾斜させている。また、沈降分離室下部の開口部３０の隙間（Ｗ）は８０〜１５０ｍｍ程度である。また、仕切壁２５の液面から下端までの深さ（ｈ）は、液深（Ｈ）の２０〜８０％程度（更に好ましくは、４０〜６０％）である。
【００１７】
沈降分離室１ａ内の液面付近には、汚水導入管２８側に汚水流入による液流れを抑制するためのバッフル板３１を設け、これに傾斜をもたせている。
【００１８】
上記した構成とすれば、汚水導入管２８から沈降分離室１ａに流入した汚水は、バッフル板３１をくぐり抜けた後、略水平流となって移流開口２９に向かって移流する。この間、水平流の流速よりも速い沈降速度をもつ固形物は、沈降分離室１ａ下部の開口部３０に向かい、ここを通過したのち、汚泥濃縮室１ｂの底部に至り蓄積される。すなわち、沈降分離室１ａでは、汚水中の沈降性固形物と浮上性固液体とを振り分けることができる。
【００１９】
沈降分離室下部の開口部３０を通過した固形物は、次の汚泥濃縮室１ｂに至りその底部に至り蓄積される。蓄積された固形物は液流によって乱されることが少ないので高濃度で蓄積され汚泥化する。蓄積された固形物（汚泥）は、時間経過とともに徐々に嫌気化して一部スカムとなって汚泥濃縮室１ｂ上部の液面付近に浮上してくる。この際、浮上するスカムは、上記したように仕切壁２５の下端が仕切壁２６の下端よりも下方に長くかつ水平方向で張り出ているので、沈降分離室下部の開口部３０から沈降分離室１ａ内に入ることは防止される。
【００２０】
このように汚泥濃縮室１ｂでは、固形物（汚泥）を底部に高濃度に蓄積できるので、槽のコンパクト化を図ることができる。なお、図１では、仕切壁１３を屈曲させて汚泥濃縮室１ｂを浮上分離槽２の下部側へ張り出した構造としたが、仕切壁１３を屈曲させない構造であってもよい。
【００２１】
浮上分離槽２は、沈降分離室１ａからオーバーフローしてきた移流液を移流開口２９から受け入れ、これを貯留して浮上性の固形物（又は液体）を含む上層部と下層部（液体）とに分ける槽である。この浮上分離槽２には、下層部（液体）から次槽の好気処理槽３へ液を定量的に供給する流量調整装置３２が配置されている。流量調整装置３２は、汚水浄化槽への汚水の流入変動を吸収しできる限り平均化させた流量を好気処理槽３へ送り、好気処理槽３における好気的生物処理を良好に行わせるためのものである。
【００２２】
浮上分離槽２では、上記の流量調整が行われるため、水位は高水位（Ｈ．Ｗ．Ｌ）と低水位（Ｌ．Ｗ．Ｌ）との間で変化する。そのため浮上分離槽２の液面付近に浮上濃縮した浮上性固液体は、水位の変動に追随して上下する。移流開口２９から浮上分離槽２へ流入する移流液によって前記浮上性固液体の塊が壊されないように、移流開口２９側付近にバッフル板３５を設けている。
【００２３】
なお、浮上分離槽２内には、図では示していないが、汚泥や微生物が付着する濾材又は接触材等の部材を配置させることもできる。これらの部材は、その上部を大気に露出させてもよい（この場合、散水濾床の機能を発揮させることができる）。
【００２４】
また、流量調整装置３２としては、通常、ブロワ３３からの空気を用いたエアリフトポンプ式が好ましく用いられる。エアリフトポンプ式を用いる場合、揚水管３４の下端は浮上分離槽２の槽底部に近いところに開口する。この場合、揚水管３４の下端は低水位（Ｌ．Ｗ．Ｌ）面から十分な距離をとり、浮上濃縮した浮上性固液体の吸上げを防止する。エアリフトポンプ式の他に電動ポンプ等を用いることもできる。
【００２５】
好気処理槽３は、浮上分離槽２からの移流液中の有機物を好気的微生物によって分解処理させる槽である。通常、槽内には、有機物を効率よく分解させるために微生物の保持・増殖に好適な微生物担体（微生物付着材）を充填し、濾床（好気濾床、微生物反応用）６を形成させる。濾床６は、微生物担体が固定された固定床であっても、液とともに流動する流動床であってもよい。この際、好気的条件を維持させるためにブロワ３３から散気部材３６を通して空気を吐出させる。
【００２６】
微生物担体の形状は、板状、網板状、ヘチマ状、多孔質状、筒状、棒状、骨格球状、更には粒状、不定形な塊状、立方体状、繊維塊状等の種々の形状に加工したものを用いることができる。また、その基材としては、例えばポリ塩化ビニル、ポリエステル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルフォルマール、ポリウレタン、メラミン樹脂等の合成樹脂製加工物、セラミックス、珪砂等の無機製加工物、アンスラサイト等の化石加工物、活性炭等で、比重約１又は１以上のもの、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン等の比重約１又は１以下のもののいずれも用いることができる。
【００２７】
好気処理槽３へ流れ込んだ移流液は、槽内の濾床６を下向流で流れる。濾床６で有機物が生物分解されると、その一部は生物性汚泥に転換され、汚泥は増える。そこで、一部の汚泥は槽底部に集まる。集った汚泥を槽底部から（エアリフトポンプ等を用いて）沈降分離室１ａに移送させることもできるが、図１の場合では、発生する汚泥量は少ないので、液とともにこれを次槽の濾過槽４へ移流させている。なお、流れ込んだ移流液を好気処理槽３の濾床内に下向流で流すのではなく、上向流で流してもよい。
【００２８】
好気処理槽３で処理された液は次に、移流管３７を介して濾過槽４へ送られる。移流管３７は上端が開放され下端が閉じている管状のものであり、この管の途中に移流口３８を設けている。
【００２９】
濾過槽４では、第３槽で増えて移流してきた生物性汚泥を濾過し、その濾液を次槽へ移流させる。生物性汚泥を捕捉するため、濾過槽内には濾材を充填した濾床（濾過用）７が形成されている。濾材としては、液中で沈降するものも用いることができるが、好ましくは浮上性濾材である。浮上性濾材には、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン等の比重１以下のもので、これを粒状、塊状、筒状、網状、棒状、繊維塊状等、更には多孔質状等に成形、加工したものを用いることができる。
【００３０】
濾過槽４へ移流してきた液が濾床７内を流れる方向は、図１に示すように、上向流が好ましい。上向流にすることによって、その濾床７を洗浄するための洗浄用液を不要にすることができ、従って洗浄用液を溜めておく槽も不要となり、汚水浄化槽をコンパクトにできるからである。
【００３１】
濾過槽４の濾床７の下方（又は下部）に散気部材４０を配し、これには空気を供給するブロワ４１が接続されている。濾床７では捕捉された生物性汚泥が蓄積するので、これを定期的又は適宜に洗浄して除く。この洗浄は次のようにして行う。ブロワ４１から散気部材４０を介して空気を吐出させ、濾床７をバブリングする。この際に、ブロワ４１の空気の一部をエアリフトポンプ式の汚泥排出装置４２にも供給する。これによって、濾床７から剥離した生物性汚泥は槽内液とともに洗浄排水となって濾床７を下降し、槽底部の移流口３８を逆流し、汚泥排出装置４２によって洗浄排水移送管４４から沈降分離室１ａの汚水導入管２８側に戻される。洗浄排水を濾過槽４の底部から引き抜くことによって槽内液が無くなるので、濾床７の洗浄は良好に行われる。なお、汚泥排出装置４２には電動ポンプ等を用いることもできる。
【００３２】
濾過槽４の洗浄は、浮上分離槽２の水位が低水位（Ｌ．Ｗ．Ｌ）のときに行うことが好ましい。家庭では、通常、深夜は汚水が排出されることが少なく、また、このとき浮上分離槽２は低水位（Ｌ．Ｗ．Ｌ）になるからである。
【００３３】
濾過槽４の上部から次槽へ移流する移流液は、消毒筒４５と接触した後、消毒槽５に入る。ここでは、消毒薬によって大腸菌や細菌等が殺菌消毒される。消毒された処理液は、放流口４６から放流液として汚水浄化槽外に排出される。
【００３４】
汚水浄化槽には、槽内の保守点検及び清掃を容易に行うことができるように、槽上部にマンホールが設けてあり、そのマンホールにはマンホールカバー４８が取り付けられている。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の汚水浄化槽又は汚水処理方法では、各槽ごとの処理機能を単純化させているので、汚水を安定して処理することができる。
また、第１槽は（特に、槽内に汚泥濃縮室を設けた汚水浄化槽では）、汚水原液が直接には汚泥濃縮部を通過しにくく、堆積した汚泥を乱さないので、汚泥の濃縮度を高めることができる。
また、濾過槽の濾床の洗浄用液を貯める貯留槽が不要であり、汚水浄化槽を一層コンパクトにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一例の汚水浄化槽の構成概略図（断面図）。
【図２】図２のＡ―Ａ矢視の断面図。
【図３】従来例の汚水浄化槽の概略断面図。
【符号の説明】
１：第１槽      １ａ：沈降分離室    １ｂ：汚泥濃縮室
２：第２槽（浮上分離槽）        ３：第３槽（好気処理槽）
４：第４槽（濾過槽）            ５：第５槽（消毒槽）
６：好気濾床（微生物反応用）    ７：濾床（濾過用）
１３，１４，１５，１６，２５，２６：仕切壁
２８：汚水導入管      ２９：移流開口
３０：（沈降分離室下部の）開口部    ３１：バッフル板
３２：流量調整装置    ３３：ブロワ
３４：揚水管          ３５：バッフル板
３６：散気部材        ３７：移流管
３８：移流口          ４０：散気部材
４１：ブロワ          ４２：汚泥非出装置
４３：洗浄排水        ４４：洗浄排水移送管
４５：消毒筒          ４６：放流口
４８：マンホールカバー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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