(57)【要約】【課題】維持管理性および運転効率性に優れた回分式汚水処理システムおよび回分式汚水処理方法を提供する。【解決手段】回分式汚水処理システムは、汚水ＳＷおよび活性汚泥ＳＬを収容する回分槽１１，１２と、昇降型のインペラ２１を有する縦軸型の曝気装置２０と、流入工程における回分槽１１，１２への汚水ＳＷの流入および排出工程における回分槽１１，１２からの浄水ＣＷの流出を調整する流出入調整装置３１，３２と、流入工程において、回分槽１１，１２内の水位上昇に従ってインペラ２１を気液界面付近まで上昇させながら汚水ＳＷを曝気攪拌させ、排出工程において、次の流入工程に備えてインペラ２１を事前に下降させるように、曝気装置２０を制御する制御装置４０とを備える。【選択図】図２
2013022470.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚水および活性汚泥を収容する回分槽と、
昇降型のインペラを有する縦軸型の曝気装置と、
流入工程における前記回分槽への汚水の流入および排出工程における前記回分槽からの浄水の流出を調整する流出入調整装置と、
前記流入工程において、前記回分槽内の水位上昇に従って前記インペラを気液界面付近まで上昇させながら前記汚水を曝気攪拌させ、前記排出工程において、次の流入工程に備えて前記インペラを事前に下降させるように、前記曝気装置を制御する制御装置と
を備える、回分式汚水処理システム。
【請求項２】
前記曝気装置および前記流出入調整装置がそれぞれに設置される複数の回分槽を備え、
前記流出入調整装置が、連続供給される汚水を同時期に前記複数の回分槽のうちいずれか一つの回分槽に流入させるように、前記汚水の流入を調整し、
前記制御装置が、前記流入工程にある前記回分槽の前記曝気装置を該工程に対応するように制御し、前記排出工程にある前記回分槽の前記曝気装置を該工程に対応するように制御する、請求項１に記載の回分式汚水処理システム。
【請求項３】
前記流出入調整装置が、前記回分槽の水位が低水位から高水位まで上昇するように、前記回分槽への前記汚水の流入を調整し、
前記制御装置が、前記回分槽内の水位上昇に従って前記インペラを低水位付近から高水位付近まで上昇させるように、前記曝気装置を制御する、請求項１または２に記載の回分式汚水処理システム。
【請求項４】
前記制御装置が、前記流入工程の期間に亘って、気液界面付近の標準深さでの曝気攪拌と、該標準深さよりも深い位置での無酸素攪拌とを繰り返すように、前記曝気装置を制御する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の回分式汚水処理システム。
【請求項５】
回分槽へ汚水を流入させる流入工程において、前記回分槽内の水位上昇に従って、前記回分槽に設置された縦軸型の曝気装置のインペラを気液界面付近まで上昇させながら前記汚水を曝気攪拌させるように、前記曝気装置を制御し、
前記回分槽から浄水を流出させる排出工程において、次の流入工程に備えて前記インペラを事前に下降させるように、前記曝気装置を制御すること
を含む回分式汚水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回分式汚水処理システムおよび回分式汚水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、単一の回分槽内で時間的に区分して各処理工程を行うことを通じて、汚水中の汚濁物質を除去する回分式汚水処理システム（以下、回分式システムとも称する。）が知られている（下記非特許文献１参照）。このシステムでは、汚水の攪拌処理を伴う流入工程、沈殿工程、および排出工程を含むサイクルが単一の回分槽内で繰り返される。このシステムは、最終沈殿池を必要としないため建設コストを縮減でき、比較的小規模の汚水処理に好適に適用されている。
【０００３】
回分式システムでは、流入工程において、回分槽内の曝気攪拌（好気攪拌）および攪拌（無酸素攪拌）が行われる。曝気攪拌および攪拌は、従来、いずれも回分槽の深部に設置された水中式の曝気攪拌装置または散気攪拌装置（散気装置と攪拌装置の組合せ）を用いて行われている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】日本農業集落排水協会−ＸＩＩＧ９６型設計指針、社団法人  日本農業集落排水協会、平成９年９月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、水中式の装置は、駆動源、電気配線、吊上用のガイドパイプ・チェーン、散気用の空気管等を水中に設置しなければならず、システムの維持管理が煩雑となる。また、曝気または散気と同時に汚水を攪拌すると、気泡による流体密度の低下によりインペラ（攪拌羽根）が空回りし、攪拌効率が低下することが知られている。よって、水中式の装置を用いた回分式システムでは、維持管理面および運転効率面での改善が望まれていた。
【０００６】
そこで本発明は、維持管理性および運転効率性に優れた回分式汚水処理システムおよび回分式汚水処理方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のある態様によれば、汚水および活性汚泥を収容する回分槽と、昇降型のインペラを有する縦軸型の曝気装置と、流入工程における回分槽への汚水の流入および排出工程における回分槽からの浄水の流出を調整する流出入調整装置と、汚水の流入工程において、回分槽内の水位上昇に従ってインペラを気液界面付近まで上昇させながら汚水を曝気攪拌させ、排出工程において、次の流入工程に備えてインペラを事前に下降させるように、曝気装置を制御する制御装置とを備える、回分式汚水処理システムが提供される。
【０００８】
また、本発明の他の態様によれば、回分槽へ汚水を流入させる流入工程において、回分槽内の水位上昇に従って、回分槽に設置された縦軸型の曝気装置のインペラを気液界面付近まで上昇させながら汚水を曝気攪拌させるように、曝気装置を制御し、回分槽から浄水を流出させる排出工程において、次の流入工程に備えてインペラを事前に下降させるように、曝気装置を制御することを含む回分式汚水処理方法が提供される。
【０００９】
このような回分式汚水処理システムおよび回分式汚水処理方法によれば、流入工程において、回分槽内の水位上昇に従ってインペラを気液界面付近まで上昇させながら回分槽内を曝気攪拌させるように、縦軸型の曝気装置が制御される。また、浄水の排出工程において、次の流入工程に備えてインペラを事前に下降させるように、曝気装置が制御される。
【００１０】
従来、縦軸型の曝気装置は、処理槽内の気液界面付近での曝気攪拌に適しており、水位変動を伴う回分槽への適用性に劣ると考えられていた。しかし、上記構成によれば、水位変動を伴う回分槽においても、縦軸型の曝気装置を用いて気液界面付近で汚水を適切に曝気攪拌できる。縦軸型の曝気装置は、インペラのみを水中に配置すればよく、システムの維持管理が容易となる。また、気液界面付近で曝気攪拌を行うので、インペラの空回りにより攪拌効率が低下することもない。これにより、従来のシステムおよび方法と比べて維持管理性および運転効率性に優れた回分式汚水処理システムおよび回分式汚水処理方法を提供できる。
【００１１】
また、汚水処理システムは、曝気装置および流出入調整装置がそれぞれに設置される複数の回分槽を備え、流出入調整装置が、連続供給される汚水を同時期に複数の回分槽のうちいずれか一つの回分槽に流入させるように、汚水の流入を調整し、制御装置が、流入工程にある回分槽の曝気装置を該工程に対応するように制御し、排出工程にある回分槽の曝気装置を該工程に対応するように制御してもよい。これにより、連続供給される汚水を複数の回分槽を用いて連続して効率的に処理できる。
【００１２】
ここで、流出入調整装置が、回分槽の水位が低水位から高水位まで上昇するように、回分槽への汚水の流入を調整し、制御装置が、回分槽内の水位上昇に従ってインペラを低水位付近から高水位付近まで上昇させるように、曝気装置を制御するこれにより、低水位から高水位までの水位上昇を伴う回分槽においても、縦軸型の曝気装置を用いて気液界面付近で汚水を適切に曝気攪拌できる。
【００１３】
ここで、制御装置が、流入工程の期間に亘って、気液界面付近の標準深さでの曝気攪拌と、標準深さよりも深い位置での無酸素攪拌とを繰り返すように、曝気装置を制御してもよい。これにより、曝気攪拌による好気状態での最適な硝化、無酸素攪拌による無酸素状態での最適な脱窒が行われる。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように本発明によれば、維持管理性および運転効率性に優れた回分式汚水処理システムおよび回分式汚水処理方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る二槽式の回分式システムの処理工程を示す図である。
【図２】二槽式システムの各処理工程における動作を示す図である。
【図３】図２に続いて二槽式システムの各処理工程における動作を示す図である。
【図４】図３に続いて二槽式システムの各処理工程における動作を示す図である。
【図５】図４に続いて二槽式システムの各処理工程における動作を示す図である。
【図６】縦軸型曝気装置のインペラの回分槽内での位置を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る三槽式の回分式システムの処理工程を示す図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る貯留槽併用式の回分式システムの処理工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＜第１の実施形態＞
図１から図６を参照しながら本発明の第１の実施形態に係る二槽式の回分式システム（以下、二槽式システムとも称する。）について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る二槽式システムの処理工程を示し、図２から図５は、二槽式システムの各処理工程における動作を示し、図６は、縦軸型の曝気装置２０のインペラ２１の回分槽１０（回分槽の総称）内での位置を示している。
【００１７】
［１．二槽式システムの処理サイクルの概要］
図１および図２に示すように、二槽式システムは、２つの回分槽１１，１２を含んでおり、各回分槽１１，１２では、流入工程Ｐ１、沈殿工程Ｐ２、および排出工程Ｐ３からなる処理サイクルが繰り返される。処理サイクルは、例えば、３時間の流入工程Ｐ１、１時間の沈殿工程Ｐ２、および２時間の排出工程Ｐ３の６時間周期で繰り返される。２つの回分槽１１，１２の処理サイクルは、互いに３時間ずらして繰り返される。つまり、第１の回分槽１１で流入工程Ｐ１が完了して沈殿工程Ｐ２が開始されると、第２の回分槽１２で流入工程Ｐ１が開始される。
【００１８】
流入工程Ｐ１では、回分槽１０へ汚水ＳＷを流入させながら汚水ＳＷが攪拌処理される。攪拌処理では、（無酸素）攪拌Ａ１と曝気（好気）攪拌Ａ２の組合せが繰り返される。攪拌処理は、例えば、３時間の流入工程Ｐ１の期間に渡って、０．５時間の攪拌Ａ１と０．５時間の曝気攪拌Ａ２の組合せを３回繰り返すことにより行われる。
【００１９】
攪拌Ａ１は、回分槽１０内で活性汚泥ＳＬの沈降を抑制し、曝気攪拌Ａ２は、活性汚泥ＳＬの沈降を抑制しつつ汚水ＳＷ中に大量の酸素を供給する。これにより、回分槽１０内には、汚水ＳＷの脱窒に適した無酸素状態と、汚水ＳＷの硝化に適した好気状態とが繰り返し形成される。
【００２０】
沈殿工程Ｐ２では、回分槽１０に対する汚水ＳＷの流入および流出とともに汚水ＳＷの攪拌を停止した状態で、回分槽１０内で汚水ＳＷ中の活性汚泥ＳＬを沈殿させる。排出工程Ｐ３では、汚水ＳＷの攪拌を停止し続けた状態で、回分槽１０内の上澄水を浄水（処理済み汚水）ＣＷとして選択的に排出させる。
【００２１】
回分槽１０内の水位ＷＬは、通常、汚水ＳＷの流入により低水位ＬＷＬから高水位ＨＷＬまで上昇し、浄水ＣＷの流出によりＨＷＬからＬＷＬまで低下する。ここで、高水位ＨＷＬとは、回分槽１０での汚水の最大収容量に相当する上限水位として設定される。低水位ＬＷＬとは、ＨＷＬより回分槽１０の１処理サイクル当りの処理汚水量に相当する水深を減じた水位であり、上澄水排出時の下限水位として設定される。
【００２２】
ここで、前述したように、二槽式システムでは、第１の回分槽１１で流入工程Ｐ１が完了して沈殿工程Ｐ２が開始されると、第２の回分槽１２で流入工程Ｐ１が開始される。よって、図１で流入工程Ｐ１に薄墨を施して示すように、回分槽１０の上流側から連続供給される汚水ＳＷが２つの回分槽１１，１２のいずれか１つに流入し、汚水ＳＷが流入する回分槽１０で流入工程Ｐ１が行われている間に、汚水ＳＷが流入しない回分槽１０で沈殿工程Ｐ２または排出工程Ｐ３が行われる。これにより、二槽式システムでは、連続供給される汚水ＳＷを連続して効率的に処理することができる。
【００２３】
［２．二槽式システムの構成］
図２を参照して二槽式システムの構成について説明する。図２に示すように、二槽式システムは、２つの回分槽１１，１２を含んでおり、それぞれの回分槽１１，１２には、縦軸型の曝気装置２０および流出入調整装置３１，３２が設置されている。また、二槽式システムは、曝気装置２０および流出入調整装置３１，３２の動作を制御する制御装置４０をさらに含んでいる。
【００２４】
２つの回分槽１１，１２は、汚水ＳＷおよび活性汚泥ＳＬをそれぞれに収容している。各回分槽１１，１２では、時間的に区分して各処理工程を行うことで、活性汚泥ＳＬを用いて汚水ＳＷ中の汚濁物質が除去される。なお、回分槽１０は、長円形や馬蹄形などの循環水路でもよく、通常の水槽でもよい。
【００２５】
各回分槽１１，１２に設置された曝気装置２０は、昇降型のインペラ（攪拌羽根）２１を有している。インペラ２１は、回分槽１０の深さ方向に延びる縦軸２２の下端に固定されている。縦軸２２は、軸線を中心として回転自在に支持されており、モータ等の回転駆動装置２３により回転駆動される。縦軸２２は、さらに軸線方向に昇降自在に支持されており、ジャッキ、ボールネジ、油圧・電動・空気圧シリンダ、ウォームギア、ベベルギア、ラック・ピニオンギア等の昇降装置２４により昇降駆動される。なお、各回分槽１１，１２に設置される曝気装置２０の台数は、２台でもよく１台または３台以上でもよい。
【００２６】
各回分槽１１，１２に設置された流出入調整装置３１，３２は、各回分槽１１，１２の処理工程に応じて、回分槽１０に対する汚水ＳＷの流入および浄水ＣＷの流出を調整する。汚水ＳＷは、回分槽１０の上流側から汚水流入路５１を通じて回分槽１０に流入し、浄水ＣＷは、浄水流出路（不図示）を通じて回分槽１０の下流側に流出する。
【００２７】
流入調整装置３１は、汚水流入路５１に設けられた調整弁（電磁弁など）３１であり、汚水流入路５１から回分槽１０への汚水ＳＷの流入を調整する。なお、汚水流入路５１は、回分槽１０の上流側の水路などに対して２つの回分槽１１，１２を同時に接続する１つの分岐路でもよく、個別に接続する２つの水路でもよい。
【００２８】
流出調整装置３２は、例えば、回分槽１０の側面に設けられた可動堰３２ａと、これを駆動する堰駆動装置３２ｂとからなり、可動堰３２ａから上澄み水を越流させることにより、回分槽１０から浄水流出路への浄水ＣＷの流出を調整する。なお、可動堰３２ａは、回分槽１０内の上澄み水を流出可能な排水ポンプその他の排水設備により置き換えられてもよい。
【００２９】
制御装置４０は、２つの回分槽１１，１２に設置された、曝気装置２０および流出入調整装置３１，３２の動作を制御する。制御装置４０は、曝気装置２０について、インペラ２１の回転駆動（回転速度、回転方向など）および昇降駆動（昇降位置、昇降速度など）を制御する。制御装置４０は、流出入調整装置３１，３２について、汚水ＳＷの流入調整（調整弁３１の開度など）および浄水ＣＷの流出調整（可動堰３２ａのゲート開度など）を制御する。
【００３０】
制御装置４０は、処理サイクル等の処理条件に関するデータを保持するとともに、タイマ機能を有している。これにより、制御装置４０は、タイマを用いて２つの回分槽１１，１２の処理サイクルを連動させながら、曝気装置２０および流出入調整装置３１、３２の動作を制御する。
【００３１】
さらに、制御装置４０は、回分槽１０内の水位ＷＬ、インペラ２１の位置、回転速度、調整弁３１の弁開度、可動堰３２ａのゲート開度などのフィードバック情報を取得して制御に利用してもよい。また、制御装置４０は、水槽１０内の気液界面付近の溶存酸素量（ＤＯ）を取得してインペラ２１の位置、回転速度などの制御に利用してもよい。
【００３２】
なお、制御装置４０は、２つの回分槽１１，１２に対して１つのみ設けられてもよく、２つの回分槽１１，１２に対してそれぞれに設けられてもよい。また、制御装置４０は、曝気装置２０用の制御装置と流出入調整装置３１，３２用の制御装置とに区分されてもよい。また、図２から図５では、制御装置４０を曝気装置２０および流出入調整装置３１，３２と結ぶ通信制御線（有線または無線）などの表示が省略されている。
【００３３】
［３．二槽式システムの動作］
図２から図６を参照して二槽式システムの動作について説明する。図２から図５に示すように、二槽式システムの各回分槽１１，１２では、各処理工程に応じて曝気装置２０および流出入調整装置３１，３２の動作が制御される。
【００３４】
図２に示す状況では、第１の回分槽１１で流入工程Ｐ１が行われ、第２の回分槽１２で沈殿工程Ｐ２が行われている。
【００３５】
制御装置４０は、流入工程Ｐ１にある第１の回分槽１１について、堰駆動装置３２ｂを制御してＨＷＬに対応する高さに可動堰３２ａのゲートを維持した状態で、調整弁３１を制御して第１の回分槽１１へ汚水ＳＷを流入させる。よって、第１の回分槽１１では、汚水ＳＷの流入に従って水位ＷＬがＬＷＬからＨＷＬに向けて上昇する。一方、制御装置４０は、沈殿工程Ｐ２にある第２の回分槽１２について、堰駆動装置３２ｂを制御してＨＷＬに対応する高さにゲートを維持した状態で、調整弁３１を制御して第２の回分槽１２への汚水ＳＷの流入を停止する。よって、第２の回分槽１２では、水位ＷＬがＨＷＬに維持される。
【００３６】
第１の回分槽１１では、制御装置４０は、回分槽１１内の水位上昇に従って、昇降装置２４を制御して縦軸２２の上昇駆動によりインペラ２１を上昇させる。なお、インペラ２１の上昇は、水位上昇に従って連続的に調整されてもよく、断続的に調整されてもよい。また、制御装置４０は、回転駆動装置２３を制御して縦軸２２の回転駆動によりインペラ２１を回転させる。
【００３７】
流入工程Ｐ１では、回分槽１０内の水位上昇に従って、（無酸素）攪拌Ａ１と曝気（好気）攪拌Ａ２を組み合わせた攪拌処理が行われる。制御装置４０は、以下で説明するように、攪拌Ａ１と曝気攪拌Ａ２のそれぞれに応じて、回転駆動装置２３および昇降装置２４の動作を制御する。
【００３８】
図６に示すように、曝気装置２０の縦軸２２の下端には、複数の羽根状のインペラ２１が放射状に固定されている。各インペラ２１は、側面としてのインペラ対向面にコーン状板２１ａが設けられるとともにその上部に折曲部２１ｂが設けられており、回転時に汚水ＳＷを攪拌する。そして、インペラ２１では、コーン状板２１ａの上端部が回分槽１０内の水位ＷＬと一致する位置（気液界面付近の位置）が、汚水ＳＷに対するインペラ２１の標準位置Ｓとされている。
【００３９】
制御装置４０は、インペラ２１を気液界面付近まで上昇させた状態で、インペラ２１の回転速度を調整することで、攪拌Ａ１と曝気攪拌Ａ２を行ってもよい。この場合、制御装置４０は、水位上昇に従って昇降装置２４を制御してインペラ２１を前述した標準位置Ｓまで上昇させる。そして、制御装置４０は、回転駆動装置２３を制御して、攪拌Ａ１時にはインペラ２１を低速で回転駆動させる一方で、曝気攪拌Ａ２時には高速で回転駆動させる。ここで、インペラ２１の回転速度は、攪拌Ａ１時には汚水ＳＷに酸素が殆ど供給されないように調整される一方で、曝気攪拌Ａ２時には汚水ＳＷに酸素が十分に供給されるように調整される。
【００４０】
また、制御装置４０は、汚水ＳＷに対するインペラ２１の位置を回分槽１０内の水面付近に調整した上で、その位置を再調整することで、攪拌Ａ１と曝気攪拌Ａ２を行ってもよい。この場合、制御装置４０は、水位上昇に従って昇降装置２４を制御してインペラ２１を水面付近まで上昇させる。さらに、制御装置４０は、図６に示すように、攪拌Ａ１時には標準位置Ｓからインペラ２１をＬ＝２００ｍｍ〜６００ｍｍ程度まで水没させ、曝気攪拌Ａ２時には標準位置Ｓにインペラ２１を配置させる。
【００４１】
また、制御装置４０は、回転駆動装置２３を制御して、攪拌Ａ１時および曝気攪拌Ａ２時にインペラ２１を一定の速度で回転駆動させる。ここで、インペラ２１の水没深さＬは、インペラ２１の回転により汚水ＳＷに酸素が殆ど供給されないように調整される。
【００４２】
また、制御装置４０は、インペラ２１の回転速度を調整するとともにインペラ２１の位置を再調整することで、攪拌Ａ１と曝気攪拌Ａ２を行ってもよい。また、制御装置４０は、回分槽１０内の水位ＷＬ、インペラ２１の位置、回転速度、調整弁３１の弁開度、可動堰３２ａのゲート開度などのフィードバック情報、および／または水槽１０内の気液界面付近の溶存酸素量に基づいて、攪拌Ａ１と曝気攪拌Ａ２の制御を調整してもよい。
【００４３】
いずれの方法でも、縦軸型の曝気装置２０を用いて、流入工程Ｐ１中の水位変動に従って気液界面付近で汚水ＳＷを適切に曝気攪拌Ａ２できる。これにより、水位変動を伴う回分槽１０においても、縦軸型の曝気装置２０を用いて適切に汚水を処理できる。また、攪拌Ａ１との組合せにより、汚水ＳＷの脱窒に適した無酸素状態と硝化に適した好気状態とを回分槽１０内に形成して窒素除去効率を向上できる。
【００４４】
図３に示す状況では、第１の回分槽１１で流入工程Ｐ１が行われ、第２の回分槽１２で排出工程Ｐ３が行われている。
【００４５】
制御装置４０は、流入工程Ｐ１にある第１の回分槽１１について、図２で説明した攪拌処理を継続する。よって、第１の回分槽１１では、汚水ＳＷの流入に従って水位ＷＬがＨＷＬに向けて上昇を続ける。一方、制御装置４０は、沈殿工程Ｐ２を完了して排出工程Ｐ３にある第２の回分槽１２について、堰駆動装置３２ｂを制御してＨＷＬからＬＷＬまで可動堰３２ａのゲートを徐々に下降させる。よって、第２の回分槽１２では、浄水ＣＷの排出に従って水位ＷＬがＨＷＬからＬＷＬまで低下する。
【００４６】
排出工程Ｐ３では、制御装置４０は、排出工程Ｐ３が完了するまでに、昇降装置２４を制御して縦軸２２の下降駆動によりインペラ２１を下降させる。インペラ２１は、排出工程Ｐ３の間にＨＷＬ付近からＬＷＬ付近まで低下される。インペラ２１は、次の処理サイクルの攪拌処理が開始される位置まで下降されることが望ましい。なお、インペラ２１の下降は、水位低下に従って連続的に調整されてもよく、断続的に調整されてもよい。
【００４７】
図４に示す状況では、第１の回分槽１１で沈殿工程Ｐ２が行われ、第２の回分槽１２で流入工程Ｐ１が行われている。
【００４８】
制御装置４０は、沈殿工程Ｐ２にある第１の回分槽１１について、堰駆動装置３２ｂを制御してＨＷＬに対応する高さに可動堰３２ａのゲートを維持した状態で、調整弁３１を制御して第１の回分槽１１への汚水ＳＷの流入を停止する。よって、第１の回分槽１１では、水位ＷＬがＨＷＬに維持される。一方、制御装置４０は、流入工程Ｐ１にある第２の回分槽１２について、堰駆動装置３２ｂを制御してＨＷＬに対応する高さまでゲートを上昇させ、調整弁３１を制御して第２の回分槽１２へ汚水ＳＷを流入させる。よって、第２の回分槽１２では、汚水ＳＷの流入に従って水位ＷＬがＬＷＬからＨＷＬに向けて上昇する。
【００４９】
第２の回分槽１２では、制御装置４０は、回分槽１２内の水位上昇に従って、昇降装置２４を制御して縦軸２２の上昇駆動によりインペラ２１を上昇させる。また、制御装置４０は、回転駆動装置２３を制御して縦軸２２の回転駆動によりインペラ２１を回転させる。ここで、第２の回分槽１２では、流入工程Ｐ１が開始される前に、インペラ２１がＬＷＬ付近、特に（無酸素）攪拌Ａ１を開始するに適した位置まで下降している。これにより、流入工程Ｐ１の開始と同時に攪拌Ａ１を開始できる。
【００５０】
図５に示す状況では、第１の回分槽１１で排出工程Ｐ３が行われ、第２の回分槽１２で流入工程Ｐ１が行われている。
【００５１】
制御装置４０は、排出工程Ｐ３にある第１の回分槽１１について、堰駆動装置３２ｂを制御してＨＷＬからＬＷＬまで可動堰３２ａのゲートを徐々に下降させて浄水ＣＷを排水させる。よって、第１の回分槽１１では、浄水ＣＷの排出に従って水位ＷＬがＨＷＬからＬＷＬまで低下する。また、インペラ２１は、次の処理サイクルの攪拌処理が開始される位置まで下降される。一方、制御装置４０は、流入工程Ｐ１にある第２の回分槽１２について、攪拌処理を継続する。よって、第２の回分槽１２では、汚水ＳＷの流入に従って水位ＷＬがＨＷＬに向けて上昇を続ける。
【００５２】
以上説明したように、本発明の第１の実施形態に係る二槽式システムは、２つの回分槽１１，１２を備え、連続供給される汚水ＳＷを同時期にいずれか１つの回分槽１０に流入させるように汚水ＳＷの流入を調整し、流入工程Ｐ１にある回分槽１０とその他の工程にある回分槽１０にそれぞれに設置された曝気装置２０をそれぞれの工程に対応するように制御する。
【００５３】
そして、流入工程Ｐ１の期間と沈殿工程Ｐ２および排出工程Ｐ３の期間とが略同一となるように、回分槽１０に対する汚水ＳＷおよび浄水ＣＷの流出入が調整され、流入工程Ｐ１の期間に汚水ＳＷが攪拌Ａ１または曝気攪拌Ａ２される。これにより、連続供給される汚水ＳＷを２つの回分槽１１，１２を用いて連続して効率的に処理することができる。
【００５４】
＜第２の実施形態＞
つぎに、図７を参照しながら本発明の第２の実施形態に係る三槽式の回分式システム（以下、三槽式システムとも称する。）について説明する。図７は、本発明の第２の実施形態に係る三槽式システムの処理工程を示している。
【００５５】
図７に示すように、三槽式システムは、３つの回分槽１１，１２，１３を含んでおり、各回分槽１１，１２，１３では、流入工程Ｐ１、攪拌工程Ｐ４、沈殿工程Ｐ２、および排出工程Ｐ３からなる処理サイクルが繰り返される。処理サイクルは、例えば、２時間の流入工程Ｐ１、１時間の攪拌工程Ｐ４、１時間の沈殿工程Ｐ２、および２時間の排出工程Ｐ３の６時間周期で繰り返される。３つの回分槽１１，１２，１３の処理サイクルは、互いに２時間ずらして繰り返される。
【００５６】
つまり、第１の回分槽１１で流入工程Ｐ１が完了して攪拌工程Ｐ４が開始されると、第２の回分槽１２で流入工程Ｐ１が開始され、さらに第２の回分槽１２で流入工程Ｐ１が完了して攪拌工程Ｐ４が開始されると、第３の回分槽で流入工程Ｐ１が開始される。
【００５７】
流入工程Ｐ１では、回分槽１０へ汚水ＳＷを流入させながら汚水ＳＷが攪拌処理される。攪拌処理では、（無酸素）攪拌Ａ１と曝気（好気）攪拌Ａ２の組合せが繰り返される。攪拌処理は、例えば、２時間の流入工程Ｐ１の期間に渡って、０．５時間の攪拌Ａ１と０．５時間の曝気攪拌Ａ２の組合せを２回繰り返すことにより行われる。攪拌工程Ｐ４では、回分槽１０へ汚水ＳＷを流入させずに、（無酸素）攪拌Ａ１と曝気（好気）攪拌Ａ２が行われる。攪拌工程Ｐ４は、例えば、１時間の非流入期間に渡って、０．５時間の攪拌Ａ１と０．５時間の曝気攪拌Ａ２の組合せにより行われる。
【００５８】
ここで、前述したように、三槽式システムでは、第１の回分槽１１で流入工程Ｐ１が完了して攪拌工程Ｐ４が開始されると、第２の回分槽１２で流入工程Ｐ１が開始され、さらに第２の回分槽１２で流入工程Ｐ１が完了して攪拌工程Ｐ４が開始されると、第３の回分槽１３で流入工程Ｐ１が開始される。
【００５９】
よって、図７で流入工程Ｐ１に薄墨を施して示すように、回分槽１０の上流側から連続供給される汚水ＳＷが３つの回分槽１１，１２，１３のいずれか１つに流入し、汚水ＳＷが流入する回分槽１０で流入工程Ｐ１が行われている間に、汚水ＳＷが流入しない回分槽１０で攪拌工程Ｐ４、沈殿工程Ｐ２および排出工程Ｐ３のいずれかが行われる。これにより、三槽式システムでは、連続供給される汚水ＳＷを連続して効率的に処理することができる。
【００６０】
三槽式システムは、３つの回分槽１１，１２，１３と、それぞれの回分槽１１，１２，１３に設置された縦軸型の曝気装置２０および流出入調整装置３１，３２と、３つの回分槽１１，１２，１３の曝気装置２０および流出入調整装置３１，３２の動作を制御する制御装置４０とを含んでいる。なお、その他の構成については、前述した二槽式システムと同様であるので、詳細な説明を省略する。
【００６１】
三槽式システムでは、流入工程Ｐ１と沈殿工程Ｐ２の間に攪拌工程Ｐ４が行われる。攪拌工程Ｐ４では、汚水ＳＷの流入および流出を停止した状態で、（無酸素）攪拌Ａ１および曝気（好気）攪拌Ａ２が行われる。このように、流入工程Ｐ１と沈殿工程Ｐ２の間の攪拌工程Ｐ４において、汚水の流入を伴わずに行う攪拌処理により汚水ＳＷ中の汚濁物質を十分に分解できるので、システムによる窒素除去効率が向上する。なお、その他の動作については、前述した二槽式システムと同様であるので、詳細な説明を省略する。
【００６２】
以上説明したように、本発明の第２の実施形態に係る三槽式システムは、３つの回分槽１１，１２，１３を備え、連続供給される汚水ＳＷを同時期にいずれか１つの回分槽１０に流入させるように汚水ＳＷの流入を調整し、流入工程Ｐ１にある回分槽１０とその他の工程にある回分槽１０にそれぞれに設置された曝気装置２０をそれぞれの工程に対応するように制御する。
【００６３】
そして、流入工程Ｐ１の期間と、攪拌工程Ｐ４および沈殿工程Ｐ２の期間と、排出工程Ｐ３の期間とが略同一となるように、回分槽１０に対する汚水ＳＷおよび浄水ＣＷの流出入が調整され、流入工程Ｐ１および攪拌工程Ｐ４の期間に汚水ＳＷが攪拌Ａ１または曝気攪拌Ａ２される。これにより、連続供給される汚水ＳＷを３つの回分槽１１，１２，１３を用いて連続して効率的に処理することができる。
【００６４】
＜第３の実施形態＞
つぎに、図８を参照しながら本発明の第３の実施形態に係る貯留槽併用式の回分式システム（以下、貯留槽併用式システムとも称する。）について説明する。図８は、本発明の第３の実施形態に係る貯留槽併用式システムの処理工程を示している。
【００６５】
図８に示すように、貯留槽併用式システムは、回分槽１０と、回分槽１０の上流側に設けられた貯留槽１５を含んでいる。回分槽１０では、流入工程Ｐ１、沈殿工程Ｐ２、および排出工程Ｐ３からなる処理サイクルが繰り返される。処理サイクルは、例えば、３時間の流入工程Ｐ１、１時間の沈殿工程Ｐ２、および２時間の排出工程Ｐ３の６時間周期で繰り返される。
【００６６】
一方、貯留槽１５では、貯留工程Ｐｒ１および非貯留工程Ｐｒ２からなる貯留サイクルが繰り返される。貯留サイクルは、例えば、３時間の貯留工程Ｐｒ１および３時間の非貯留工程Ｐｒ２の６時間周期で繰り返される。貯留サイクルは、貯留槽１５の貯留量が最大貯留量を超えない範囲で繰り返される。
【００６７】
回分槽１０では、貯留槽１５が非貯留工程Ｐｒ２にある間に流入工程Ｐ１が行われ、貯留工程Ｐｒ１にある間に沈殿工程Ｐ２および排出工程Ｐ３が行われる。流入工程Ｐ１では、貯留槽１５を通過した汚水ＳＷを回分槽１０へ流入させながら汚水ＳＷが攪拌処理される。よって、図８で流入工程Ｐ１および貯留工程Ｐｒ１に薄墨を施して示すように、貯留槽１５に連続流入する汚水ＳＷは、流入工程Ｐ１では貯留槽１５を通過して回分槽１０に流入し、回分槽１０内で処理される一方で、沈殿工程Ｐ２および排出工程Ｐ３では貯留槽１５に貯留される。これにより、貯留槽併用式システムでは、貯留槽１５に連続流入する汚水ＳＷを連続して効率的に処理することができる。
【００６８】
貯留槽併用式システムは、回分槽１０と貯留槽１５を含んでおり、回分槽１０に設置された縦軸型の曝気装置２０および流出入調整装置３１，３２と、曝気装置２０および流出入調整装置３１，３２の動作を制御する制御装置４０を含んでいる。また、貯留槽併用式システムは、貯留槽１５に対する汚水ＳＷの流入および流出（放流を含む）を調整する貯留調整装置（不図示）をさらに含んでいる。なお、その他の構成については、前述した二槽式システムと同様であるので、詳細な説明を省略する。
【００６９】
貯留槽併用式システムでは、貯留槽１５に連続流入する汚水ＳＷは、流入工程Ｐ１では貯留槽１５を通過して回分槽１０に流入し、回分槽１０内で処理される一方で、沈殿工程Ｐ２および排出工程Ｐ３では、貯留槽１５に貯留される。なお、その他の動作については、前述した二槽式システムと同様であるので、詳細な説明を省略する。
【００７０】
以上説明したように、本発明の第３の実施形態に係る貯留槽併用式システムは、回分槽１０と貯留槽１５を備え、流入工程Ｐ１では貯留槽１５を通じて回分槽１０に汚水ＳＷを流入させ、沈殿工程Ｐ２および排出工程Ｐ３では回分槽１０に汚水ＳＷを流入させずに貯留槽１５に貯留させる。また、貯留槽１５への汚水ＳＷの連続流入が途絶えると、貯留槽１５から回分槽１０へ汚水ＳＷを放流させ、放流された汚水ＳＷを処理させる。これにより、貯留槽１５を用いて汚水ＳＷを連続して効率的に処理することができる。
【００７１】
以上、本発明の第１から第３の実施形態に係る回分式汚水処理システムおよび回分式汚水処理方法について説明した。本発明の実施形態によれば、流入工程Ｐ１において、回分槽１０内の水位上昇に従ってインペラ２１を気液界面付近まで上昇させながら回分槽１０内を曝気攪拌Ａ２させるように、縦軸型の曝気装置２０が制御される。また、浄水ＣＷの排出工程Ｐ３において、次の流入工程Ｐ１に備えてインペラ２１を事前に下降させるように、曝気装置２０が制御される。
【００７２】
従来、縦軸型の曝気装置２０は、処理槽内の気液界面付近での曝気攪拌Ａ２に適しており、水位変動を伴う回分槽１０への適用性に劣ると考えられていた。しかし、上記構成によれば、水位変動を伴う回分槽１０においても、縦軸型の曝気装置２０を用いて気液界面付近で汚水ＳＷを適切に曝気攪拌Ａ２できる。縦軸型の曝気装置２０は、インペラ２１のみを水中に配置すればよく、システムの維持管理が容易となる。また、気液界面付近で曝気攪拌Ａ２を行うので、インペラ２１の空回りにより攪拌効率が低下することもない。これにより、従来のシステムおよび方法と比べて維持管理性および運転効率性に優れた回分式汚水処理システムおよび回分式汚水処理方法を提供できる。
【００７３】
なお、上記実施形態では、特定の処理サイクル（処理工程の組合せ、各処理工程の工程時間）および特定の処理周期を回分式システムに適用する場合について説明した。しかし、他の処理サイクルおよび他の処理周期を回分式システムに適用してもよい。
【００７４】
また、第２の実施形態では、３つの回分槽１１，１２，１３を含む三槽式システムに本発明の原理を適用する場合について説明したが、本発明の原理は、処理サイクルを調整することで、４つ以上の回分槽を含む多槽式システムにも同様に適用できる。また、第３の実施形態では、１つの貯留槽１５と１つの回分槽１０を含む貯留槽併用式システムに本発明の原理を適用する場合について説明したが、本発明の原理は、２つ以上の貯留槽および／または２つ以上の回分槽を含む貯留槽併用式システムにも同様に適用できる。
【００７５】
また、上記実施形態では、回分槽１０内の水位上昇に従ってインペラ２１を上昇させながら、（無酸素）攪拌Ａ１と曝気（好気）攪拌Ａ２を行う場合について説明した。しかし、回分槽１０内の水位上昇に従ってインペラ２１を上昇させながら、回分槽１０内の気液界面付近で曝気（好気）攪拌Ａ２のみを行うようにしてもよい。また、上記実施形態では、１つの回分槽１０内で無酸素状態または好気状態のいずれかを形成する場合について説明した。しかし、回分槽１０の形状、インペラ２１の回転方向や回転数等を工夫することで、１つの回分槽１０内で無酸素状態の領域と好気状態の領域を同時に形成するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００７６】
１０，１１，１２，１３…回分槽、１５…貯留槽、２０…曝気装置、２１…インペラ、２２…縦軸、２３…回転駆動装置、２４…昇降装置、３１…調整弁（流入調整装置）、３２…流出調整装置、３２ａ…可動堰、３２ｂ…堰駆動装置、４０…制御装置、５１…汚水流入路、ＳＷ…汚水、ＳＬ…活性汚泥、ＣＬ…浄水、ＷＬ…水位、ＨＷＬ…高水位、ＬＷＬ…低水位、Ｐ１…流入工程、Ｐ２…沈殿工程、Ｐ３…排出工程、Ｐ４…攪拌工程、Ａ１…（無酸素）攪拌、Ａ２…曝気（好気）攪拌、Ｐｒ１…貯留工程、Ｐｒ２…非貯留工程。
【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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