JP6634862B2 - 排水の処理方法、および排水の処理装置 - Google Patents
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Description
本発明は、間欠曝気と膜分離活性汚泥法とを組み合わせた排水の処理方法、および排水の処理装置に関する。
畜産、食品、化学工場などから排出される、窒素やリンの含有量が多い排水に対しては高度な窒素処理またはリン処理技術が求められている。
窒素処理としては、硝化液循環法、内性脱窒法、間欠曝気法などの方法が知られている。
窒素処理としては、硝化液循環法、内性脱窒法、間欠曝気法などの方法が知られている。
硝化液循環法では、窒素除去率が循環倍率に依存している。そのため、高い窒素除去率を得るためには循環倍率を高くする必要があるが、現実的な窒素除去率の限界は８０％程度とされている。
内性脱窒法では、硝化工程の後段でメタノール等の有機物を添加することによって脱窒処理を行うため、高い窒素除去率を得ることが可能である。しかし、メタノール添加によるコスト上昇が問題となっている。
内性脱窒法では、硝化工程の後段でメタノール等の有機物を添加することによって脱窒処理を行うため、高い窒素除去率を得ることが可能である。しかし、メタノール添加によるコスト上昇が問題となっている。
一方、間欠曝気法は装置構成が簡便であり、硝化液循環することなく、高い窒素除去率を得ることができる。また、膜分離活性汚泥法と組み合わせた間欠曝気膜分離活性汚泥法も行われている（例えば、特許文献１、２参照）。
間欠曝気膜分離活性汚泥法では、例えば図１２に示すように、間欠曝気槽１０と膜分離槽２０とを備えた排水の処理装置２を用い、間欠曝気槽１０において活性汚泥により生物処理が行われ、膜分離槽２０において膜濾過が行われる。具体的には、窒素含有排水等の被処理水を間欠曝気槽１０に導き、間欠的に曝気処理を行う。曝気している間は硝化反応が進行し、曝気を停止している間は脱窒反応が進行する。間欠曝気槽１０内の生物処理水と活性汚泥とからなる汚泥含有水は膜分離槽２０に移送され、膜分離槽２０に設置された膜モジュール２２に備わる濾過膜により膜濾過される。また、膜濾過の継続に伴い活性汚泥が濃縮されてしまうため、通常、膜濾過を行っている間は、返送流路２７により膜分離槽２０から間欠曝気槽１０に膜分離槽２０内の汚泥含有水の一部を返送して、間欠曝気槽１０と膜分離槽２０との間で汚泥含有水を循環させる。
間欠曝気膜分離活性汚泥法では、例えば図１２に示すように、間欠曝気槽１０と膜分離槽２０とを備えた排水の処理装置２を用い、間欠曝気槽１０において活性汚泥により生物処理が行われ、膜分離槽２０において膜濾過が行われる。具体的には、窒素含有排水等の被処理水を間欠曝気槽１０に導き、間欠的に曝気処理を行う。曝気している間は硝化反応が進行し、曝気を停止している間は脱窒反応が進行する。間欠曝気槽１０内の生物処理水と活性汚泥とからなる汚泥含有水は膜分離槽２０に移送され、膜分離槽２０に設置された膜モジュール２２に備わる濾過膜により膜濾過される。また、膜濾過の継続に伴い活性汚泥が濃縮されてしまうため、通常、膜濾過を行っている間は、返送流路２７により膜分離槽２０から間欠曝気槽１０に膜分離槽２０内の汚泥含有水の一部を返送して、間欠曝気槽１０と膜分離槽２０との間で汚泥含有水を循環させる。
しかしながら、上述した間欠曝気膜分離活性汚泥法では、以下の問題があった。
通常、膜濾過中は膜モジュール２２の下方に設置された散気管２１によりエアを吐出して、膜分離槽２０内を曝気する。そのため、膜分離槽２０から間欠曝気槽１０に返送される汚泥含有水は、溶存酸素量（ＤＯ）が高い。
例えば図１３（ａ）に示すように、間欠曝気と膜分離活性汚泥法とを組合せた窒素含有排水の処理方法において、曝気停止中（脱窒中）にも汚泥含有水の循環を行い、膜分離槽２０から間欠曝気槽１０に高ＤＯの汚泥含有水を返送すると、脱窒に必要な無酸素状態が間欠曝気槽１０内において形成されにくく、十分に窒素が除去されなくなる。
通常、膜濾過中は膜モジュール２２の下方に設置された散気管２１によりエアを吐出して、膜分離槽２０内を曝気する。そのため、膜分離槽２０から間欠曝気槽１０に返送される汚泥含有水は、溶存酸素量（ＤＯ）が高い。
例えば図１３（ａ）に示すように、間欠曝気と膜分離活性汚泥法とを組合せた窒素含有排水の処理方法において、曝気停止中（脱窒中）にも汚泥含有水の循環を行い、膜分離槽２０から間欠曝気槽１０に高ＤＯの汚泥含有水を返送すると、脱窒に必要な無酸素状態が間欠曝気槽１０内において形成されにくく、十分に窒素が除去されなくなる。
無酸素状態を維持するためには、図１３（ｂ）に示すように、曝気停止中に膜濾過も停止して汚泥含有水の循環を止めればよい。
しかし、曝気停止中に膜濾過も停止するとその分、膜濾過時間が短くなるため、処理効率が低下する。処理効率を維持するために濾過膜の膜面積を大きくすることも考えられるが、コスト上昇となるため経済的ではない。
また、リン処理を行う場合も嫌気条件が必須であるため、上記と同様の問題が生じる。
しかし、曝気停止中に膜濾過も停止するとその分、膜濾過時間が短くなるため、処理効率が低下する。処理効率を維持するために濾過膜の膜面積を大きくすることも考えられるが、コスト上昇となるため経済的ではない。
また、リン処理を行う場合も嫌気条件が必須であるため、上記と同様の問題が生じる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、効率的に窒素処理やリン処理と、膜濾過処理とを達成できる排水の処理方法および排水の処理装置の提供を課題とする。
本発明は、以下の態様を有する。
［１］ 被処理水を間欠曝気槽に導き、曝気と曝気停止とを繰り返して、活性汚泥により生物処理する間欠曝気工程と、間欠曝気槽内の生物処理水と活性汚泥とからなる汚泥含有水を膜分離槽に移送して膜濾過する膜濾過工程と、膜分離槽から間欠曝気槽に、膜分離槽内の汚泥含有水の一部を返送させる返送工程とを有する、間欠曝気膜分離活性汚泥法により排水を処理する方法において、前記間欠曝気槽を複数用い、排水処理を行っている間は１槽以上の間欠曝気槽が曝気状態となるように、各間欠曝気槽の運転を制御し、汚泥含有水の移送および返送を曝気状態にある間欠曝気槽と膜分離槽との間で行う、排水の処理方法。
［２］ 間欠曝気槽の数をｎとし、間欠曝気工程における曝気時間をｔ１、曝気停止時間をｔ２とし、ｔ１とｔ２の最大公約数をａとしたときに、下記式（１）を満たす、［１］に記載の排水の処理方法。
ｎ＝ｔ１／ａ＋ｔ２／ａ ・・・（１）
［３］ 曝気状態にある間欠曝気槽と膜分離槽との間で行われる汚泥含有水の移送および返送の開始を、その間欠曝気槽での曝気開始から遅らせる、［２］に記載の排水の処理方法。
［４］ 全ての間欠曝気槽の運転のタイミングが異なるように、各間欠曝気槽の曝気を制御する、［１］〜［３］のいずれか１つに記載の排水の処理方法。
［１］ 被処理水を間欠曝気槽に導き、曝気と曝気停止とを繰り返して、活性汚泥により生物処理する間欠曝気工程と、間欠曝気槽内の生物処理水と活性汚泥とからなる汚泥含有水を膜分離槽に移送して膜濾過する膜濾過工程と、膜分離槽から間欠曝気槽に、膜分離槽内の汚泥含有水の一部を返送させる返送工程とを有する、間欠曝気膜分離活性汚泥法により排水を処理する方法において、前記間欠曝気槽を複数用い、排水処理を行っている間は１槽以上の間欠曝気槽が曝気状態となるように、各間欠曝気槽の運転を制御し、汚泥含有水の移送および返送を曝気状態にある間欠曝気槽と膜分離槽との間で行う、排水の処理方法。
［２］ 間欠曝気槽の数をｎとし、間欠曝気工程における曝気時間をｔ１、曝気停止時間をｔ２とし、ｔ１とｔ２の最大公約数をａとしたときに、下記式（１）を満たす、［１］に記載の排水の処理方法。
ｎ＝ｔ１／ａ＋ｔ２／ａ ・・・（１）
［３］ 曝気状態にある間欠曝気槽と膜分離槽との間で行われる汚泥含有水の移送および返送の開始を、その間欠曝気槽での曝気開始から遅らせる、［２］に記載の排水の処理方法。
［４］ 全ての間欠曝気槽の運転のタイミングが異なるように、各間欠曝気槽の曝気を制御する、［１］〜［３］のいずれか１つに記載の排水の処理方法。
［５］ 被処理水が導かれ、曝気と曝気停止とを繰り返して、活性汚泥により生物処理する間欠曝気槽と、間欠曝気槽内の生物処理水と活性汚泥とからなる汚泥含有水を膜濾過する膜分離槽と、膜分離槽から間欠曝気槽に、膜分離槽内の汚泥含有水の一部を返送させる返送手段とを備えた、間欠曝気膜分離活性汚泥法により排水を処理する装置において、前記間欠曝気槽を複数備え、排水処理を行っている間は１槽以上の間欠曝気槽が曝気状態となるように、各間欠曝気槽の運転が制御され、汚泥含有水の移送および返送が曝気状態にある間欠曝気槽と膜分離槽との間で行われる、排水の処理装置。
［６］ 全ての間欠曝気槽の運転のタイミングが異なるように、各間欠曝気槽の曝気が制御されている、［５］に記載の排水の処理装置。
［６］ 全ての間欠曝気槽の運転のタイミングが異なるように、各間欠曝気槽の曝気が制御されている、［５］に記載の排水の処理装置。
本発明の排水の処理方法によれば、効率的に窒素処理やリン処理と、膜濾過処理とを達成できる。
また、本発明の排水の処理装置によれば、効率的に窒素処理やリン処理と、膜濾過処理とを達成できる。
また、本発明の排水の処理装置によれば、効率的に窒素処理やリン処理と、膜濾過処理とを達成できる。
以下、本発明について詳細に説明する。
［排水の処理装置］
図１は、本発明の排水の処理装置の一例を示す概略構成図である。
図１に示す排水の処理装置１は、２槽の間欠曝気槽１０と、１槽の膜分離槽２０とを具備する。以下、２槽の間欠曝気槽１０のうち、一方を「第一の間欠曝気槽」といい、他方を「第二の間欠曝気槽」ともいう。
［排水の処理装置］
図１は、本発明の排水の処理装置の一例を示す概略構成図である。
図１に示す排水の処理装置１は、２槽の間欠曝気槽１０と、１槽の膜分離槽２０とを具備する。以下、２槽の間欠曝気槽１０のうち、一方を「第一の間欠曝気槽」といい、他方を「第二の間欠曝気槽」ともいう。
間欠曝気槽１０は、曝気と曝気停止とを繰り返して、活性汚泥の作用により工業排水などの被処理水を生物処理し、生物処理水とするための槽である。
間欠曝気槽１０は、槽内を間欠曝気するための散気管１１と、槽内を攪拌するための攪拌手段１２を備える。
間欠曝気槽１０は、槽内を間欠曝気するための散気管１１と、槽内を攪拌するための攪拌手段１２を備える。
散気管１１は、間欠曝気槽１０の底部近傍に設置されている。
散気管１１には、散気管１１にエアを供給する導入管１３が接続され、導入管１３にブロア１４が設置されている。ブロア１４には、ブロア制御装置１５が接続されている。
散気管１１としては、ブロア１４から供給されるエアを上方へ吐出できるものであれば特に限定されないが、例えば、穴あきの単管や、メンブレンタイプのものが挙げられる。
散気管１１には、散気管１１にエアを供給する導入管１３が接続され、導入管１３にブロア１４が設置されている。ブロア１４には、ブロア制御装置１５が接続されている。
散気管１１としては、ブロア１４から供給されるエアを上方へ吐出できるものであれば特に限定されないが、例えば、穴あきの単管や、メンブレンタイプのものが挙げられる。
間欠曝気槽１０には、被処理水流路１６、および汚泥含有水流路１７が接続されている。
被処理水流路１６は、被処理水を貯留する原水タンク（図示略）から被処理水を間欠曝気槽１０に供給するための流路である。被処理水流路１６には原水ポンプ１８が設置されている。
汚泥含有水流路１７は、間欠曝気槽１０から引き抜かれた生物処理水と活性汚泥とからなる汚泥含有水を膜分離槽２０に移送するための流路である。
被処理水流路１６は、被処理水を貯留する原水タンク（図示略）から被処理水を間欠曝気槽１０に供給するための流路である。被処理水流路１６には原水ポンプ１８が設置されている。
汚泥含有水流路１７は、間欠曝気槽１０から引き抜かれた生物処理水と活性汚泥とからなる汚泥含有水を膜分離槽２０に移送するための流路である。
膜分離槽２０は、間欠曝気槽１０より移送された汚泥含有水を膜濾過して、汚泥と透過水（処理水）とを膜分離（固液分離）するための槽である。
膜分離槽２０は、槽内を曝気するための散気管２１と、濾過膜を備える膜モジュール２２とを備える。
膜分離槽２０は、槽内を曝気するための散気管２１と、濾過膜を備える膜モジュール２２とを備える。
散気管２１は、膜分離槽２０内の膜モジュール２２の下方に設置されている。
散気管２１には、散気管２１にエアを供給する導入管２３が接続され、導入管２３にブロア２４が設置されている。
散気管２１としては、ブロア２４から供給されるエアを上方へ吐出できるものであれば特に限定されないが、例えば、穴あきの単管や、メンブレンタイプのものが挙げられる。
散気管２１には、散気管２１にエアを供給する導入管２３が接続され、導入管２３にブロア２４が設置されている。
散気管２１としては、ブロア２４から供給されるエアを上方へ吐出できるものであれば特に限定されないが、例えば、穴あきの単管や、メンブレンタイプのものが挙げられる。
膜モジュール２２は、膜分離槽２０内に配置されている。膜モジュール２２では、汚泥含有水が濾過膜で膜処理される。
濾過膜としては、濾過能を有するものであれば特に限定されないが、例えば、中空糸膜、平膜、チューブラ膜、モノリス型膜などが挙げられる。これらの中でも、容積充填率が高いことから、中空糸膜が好ましい。
濾過膜としては、濾過能を有するものであれば特に限定されないが、例えば、中空糸膜、平膜、チューブラ膜、モノリス型膜などが挙げられる。これらの中でも、容積充填率が高いことから、中空糸膜が好ましい。
濾過膜として中空糸膜を用いる場合、その材質としては、例えば、セルロース、ポリオレフィン、ポリスルホン、ポリフッ化ビニリデンフロライド（ＰＶＤＦ）、ポリ四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）などが挙げられる。これらの中でも、中空糸膜の材質としては、耐薬品性やｐＨ変化に強い点から、ＰＶＤＦ、ＰＴＦＥが好ましい。
濾過膜としてモノリス型膜を用いる場合は、セラミック製の膜を用いることが好ましい。
濾過膜としてモノリス型膜を用いる場合は、セラミック製の膜を用いることが好ましい。
濾過膜に形成される微細孔の平均孔径としては、一般に限外濾過膜と呼ばれる膜で０．００１〜０．１μｍ程度であり、一般に精密濾過膜と呼ばれる膜で０．１〜1μｍ程度である。本発明においては平均孔径が上記範囲内である濾過膜を用いることが好ましい。
膜モジュール２２には、透過水を排出する透過水流路２５が接続され、該透過水流路２５に膜濾過ポンプ２６が設置されている。これにより、膜モジュール２２の濾過膜を透過した透過水を膜分離槽２０から排出できるようになっている。
また、膜分離槽２０には、返送手段として返送流路２７が接続され、該返送流路２７に循環ポンプ２８が設置されている。これにより、膜分離槽２０内の汚泥含有水の一部を膜分離槽２０から間欠曝気槽１０に返送し、間欠曝気槽１０と膜分離槽２０との間で汚泥含有水の移送および返送（以下、移送および返送を併せて「循環」ともいう）ができるようになっている。
なお、図１中、符号１３ａ、１３ｂ、１６ａ、１６ｂ、２７ａ、２７ｂは、それぞれ開閉バルブである。
本発明の排水の処理装置は、図示例のものに限定されない。図示例の排水の処理装置１は間欠曝気槽１０を２槽備えるものであるが、間欠曝気槽１０は３槽以上であってもよい。
また、図示例の排水の処理装置１は、２槽の間欠曝気槽１０で１つのブロア１４を共有しているが、各間欠曝気槽１０にブロア１４を個々に設置してもよい。
また、図示例の排水の処理装置１は、２槽の間欠曝気槽１０で１つのブロア１４を共有しているが、各間欠曝気槽１０にブロア１４を個々に設置してもよい。
また、図示例の排水の処理装置１では、間欠曝気槽１０から膜分離槽２０への汚泥含有水の移送はオーバーフローとし、膜分離槽２０から間欠曝気槽１０への汚泥含有水の返送は循環ポンプ２８を用いているが、逆でもよい。すなわち、膜分離槽２０から間欠曝気槽１０への汚泥含有水の返送をオーバーフローとし、間欠曝気槽１０から膜分離槽２０への汚泥含有水の移送に循環ポンプ２８を用いてもよい。
また、生物処理によって間欠曝気槽１０中の活性汚泥のｐＨが変動する場合がある。そのため、アルカリや酸を添加して活性汚泥のｐＨを生物処理に適した中性付近に調整するためのｐＨ調整手段を間欠曝気槽１０に設けてもよい。
［排水の処理方法］
＜第一の実施形態＞
次に、本発明の排水の処理方法の第一の実施形態例について、被処理水として窒素を含む排水を例にとり、図１および図２に示すタイムチャートを参照しながら説明する。
なお、以下に説明する排水の処理方法は、間欠曝気槽１０が２槽の場合であるが、間欠曝気槽１０は３槽以上であってもよい。
＜第一の実施形態＞
次に、本発明の排水の処理方法の第一の実施形態例について、被処理水として窒素を含む排水を例にとり、図１および図２に示すタイムチャートを参照しながら説明する。
なお、以下に説明する排水の処理方法は、間欠曝気槽１０が２槽の場合であるが、間欠曝気槽１０は３槽以上であってもよい。
本発明の第一の実施形態の排水の処理方法は、被処理水を間欠曝気槽１０に導き、曝気と曝気停止とを繰り返して、活性汚泥により生物処理する間欠曝気工程と、間欠曝気槽１０内の生物処理水と活性汚泥とからなる汚泥含有水を膜分離槽２０に移送して膜濾過する膜濾過工程と、膜分離槽２０から間欠曝気槽１０に、膜分離槽２０内の汚泥含有水の一部を返送させる返送工程とを有する、間欠曝気膜分離活性汚泥法により排水を処理する方法である。
本発明の処理対象となる被処理水は、例えば、畜産、食品、化学工場などから排出される、窒素やリンの含有量が多い排水である。
被処理水は、予め原水タンク（図示略）に貯留されており、被処理水の量的および質的な変動を吸収し、さらにスクリーンを経て粗大な夾雑物を除去した後に、間欠曝気槽１０に導かれるのが好ましい。
被処理水は、予め原水タンク（図示略）に貯留されており、被処理水の量的および質的な変動を吸収し、さらにスクリーンを経て粗大な夾雑物を除去した後に、間欠曝気槽１０に導かれるのが好ましい。
各間欠曝気槽１０の汚泥濃度はＭＬＳＳとして６，０００〜２０，０００ｍｇ／Ｌの間で適宜設定することが好ましい。ＭＬＳＳが６，０００ｍｇ／Ｌ未満であると、生物処理効率の低下や膜閉塞の原因となることがある。
ＭＬＳＳは高濃度である方が生物処理効率の観点では好ましいが、２０，０００ｍｇ／Ｌを超えると汚泥粘度が過剰に高くなり、膜モジュール２２の濾過膜への汚泥固着の原因となることがある。
ＭＬＳＳは高濃度である方が生物処理効率の観点では好ましいが、２０，０００ｍｇ／Ｌを超えると汚泥粘度が過剰に高くなり、膜モジュール２２の濾過膜への汚泥固着の原因となることがある。
図２に示すタイムチャートでは、まず、第一の間欠曝気槽の曝気を停止し、被処理水を導く（曝気停止工程）。一方、第二の間欠曝気槽には被処理水を流入せずに曝気を開始する（曝気工程）。さらに、第二の間欠曝気槽と膜分離槽との間で汚泥含有水を循環させつつ、膜分離槽において汚泥含有水を膜濾過する。
所定の時間が経過したら、第二の間欠曝気槽の曝気を停止し、被処理水を導く（曝気停止工程）。一方、第一の間欠曝気槽には被処理水を流入せずに曝気を開始する（曝気工程）。さらに、第一の間欠曝気槽と膜分離槽との間で汚泥含有水を循環させつつ、膜分離槽において汚泥含有水を膜濾過する。
このように、所定の時間が経過する度に、第一の間欠曝気槽および第二の間欠曝気槽において曝気と曝気停止とを繰り返す。
以下、間欠曝気、膜濾過、および循環の流れを具体的に説明する。
所定の時間が経過したら、第二の間欠曝気槽の曝気を停止し、被処理水を導く（曝気停止工程）。一方、第一の間欠曝気槽には被処理水を流入せずに曝気を開始する（曝気工程）。さらに、第一の間欠曝気槽と膜分離槽との間で汚泥含有水を循環させつつ、膜分離槽において汚泥含有水を膜濾過する。
このように、所定の時間が経過する度に、第一の間欠曝気槽および第二の間欠曝気槽において曝気と曝気停止とを繰り返す。
以下、間欠曝気、膜濾過、および循環の流れを具体的に説明する。
まず、開閉バルブ１３ａを「閉」とし、第一の間欠曝気槽１０ａの曝気を停止するとともに、開閉バルブ１３ｂを「開」とし、ブロア１４を作動させて散気管１１からエアを吐出し、第二の間欠曝気槽１０ｂの曝気を開始する。また、開閉バルブ１６ａを「開」とし、開閉バルブ１６ｂを「閉」とし、原水ポンプ１８を作動させて原水タンク（図示略）から第一の間欠曝気槽１０ａのみに被処理水を供給する（原水流入）。また、ブロア２４および膜濾過ポンプ２６を作動させ、オーバーフローにより第二の間欠曝気槽１０ｂから膜分離槽２０に移送された汚泥含有水を膜モジュール２２により膜濾過し、透過水を膜分離槽２０から排出する。同時に、開閉バルブ２７ａを「閉」とし、開閉バルブ２７ｂを「開」とし、循環ポンプ２８を作動させて、膜分離槽２０から第二の間欠曝気槽１０ｂに膜分離槽２０内の汚泥含有水の一部を返送して、第二の間欠曝気槽１０ｂと膜分離槽２０との間で汚泥含有水を循環させる（汚泥含有水の循環）。
被処理水は、曝気停止工程の開始直後に短時間で第一の間欠曝気槽１０ａに供給されることが好ましい。これは、被処理水の供給時間が短くなるほど、曝気停止工程において生じる脱窒反応の時間が長くなり、より効率よく窒素除去を行うことができるためである。そのため、予め設定された所定量の被処理水が第一の間欠曝気槽１０ａに供給された後は、原水ポンプ１８を止めて、被処理水の供給を停止することが好ましい。
被処理水は、曝気停止工程の開始直後に短時間で第一の間欠曝気槽１０ａに供給されることが好ましい。これは、被処理水の供給時間が短くなるほど、曝気停止工程において生じる脱窒反応の時間が長くなり、より効率よく窒素除去を行うことができるためである。そのため、予め設定された所定量の被処理水が第一の間欠曝気槽１０ａに供給された後は、原水ポンプ１８を止めて、被処理水の供給を停止することが好ましい。
第一の間欠曝気槽１０ａにおける曝気停止工程では、槽内に導いた被処理水に含まれる有機物を電子供与体として、活性汚泥に含まれる微生物によって硝酸又は亜硝酸が窒素ガスにまで還元される（脱窒反応）。この曝気停止による脱窒反応によって、被処理水中の有機物および硝酸と亜硝酸の濃度が低減する。
有機物の一部は、水と二酸化炭素にまで分解される。また、有機物の一部は、活性汚泥を構成する微生物の増殖に使用され、最終的に余剰汚泥となって排出される。
有機物の一部は、水と二酸化炭素にまで分解される。また、有機物の一部は、活性汚泥を構成する微生物の増殖に使用され、最終的に余剰汚泥となって排出される。
曝気停止工程では活性汚泥が沈殿するため、攪拌手段１２によって槽内の活性汚泥を攪拌することが好ましい。また、攪拌手段１２による攪拌の代わりに、曝気停止工程であっても極めて短時間の曝気を行うことで活性汚泥を攪拌してもよい。ただし、槽内の無酸素状態を良好に維持できる点で、攪拌手段１２により活性汚泥を攪拌することが好ましい。
また、脱窒反応により活性汚泥のｐＨが変動する場合がある。そのような場合には、ｐＨ調整手段（図示略）によりアルカリや酸を添加し、活性汚泥のｐＨを生物処理に適した中性付近に調整することが好ましい。
また、脱窒反応により活性汚泥のｐＨが変動する場合がある。そのような場合には、ｐＨ調整手段（図示略）によりアルカリや酸を添加し、活性汚泥のｐＨを生物処理に適した中性付近に調整することが好ましい。
一方、第二の間欠曝気槽１０ｂにおける曝気工程では、曝気工程を開始する前に槽内に導かれていた被処理水に含まれる有機物および窒素成分が、曝気により供給された空気中の酸素によって酸化される（硝化反応）。
窒素成分は、タンパク質、アミノ酸、尿素などの有機体窒素；アンモニア、硝酸、亜硝酸などの無機体窒素として被処理水に含まれている。タンパク質などの有機体窒素は生物的な加水分解や酸化作用によってアンモニアとなる。アンモニアはさらに活性汚泥に含まれるアンモニア酸化細菌、亜硝酸酸化細菌等の微生物によって、硝酸および亜硝酸にまで酸化される。そのため、活性汚泥中のアンモニアおよび有機物の濃度は、曝気工程の時間の経過とともに低くなる。
窒素成分は、タンパク質、アミノ酸、尿素などの有機体窒素；アンモニア、硝酸、亜硝酸などの無機体窒素として被処理水に含まれている。タンパク質などの有機体窒素は生物的な加水分解や酸化作用によってアンモニアとなる。アンモニアはさらに活性汚泥に含まれるアンモニア酸化細菌、亜硝酸酸化細菌等の微生物によって、硝酸および亜硝酸にまで酸化される。そのため、活性汚泥中のアンモニアおよび有機物の濃度は、曝気工程の時間の経過とともに低くなる。
曝気工程では硝化反応により活性汚泥のｐＨが変動する場合がある。そのような場合には、ｐＨ調整手段（図示略）によりアルカリや酸を添加し、活性汚泥のｐＨを生物処理に適した中性付近に調整することが好ましい。
曝気工程の間は、第二の間欠曝気槽１０ｂと膜分離槽２０との間で汚泥含有水を循環させる。第二の間欠曝気槽１０ｂから膜分離槽２０へ移送された汚泥含有水は、膜分離槽２０の膜モジュール２２により膜濾過される。膜モジュール２２の濾過膜を透過した透過水は、透過水流路２５を通って膜分離槽２０から排出される。また、膜分離槽２０内の汚泥含有水の一部は第二の間欠曝気槽１０ｂに返送される。
間欠曝気槽１０と膜分離槽２０との間を循環する汚泥含有水の流量は、膜濾過される汚泥含有水の量に対して２〜５倍程度が好ましい。２倍未満であると膜分離槽２０内で活性汚泥が過剰に濃縮する傾向にあり、５倍を超えると循環に要する動力が過剰となり、運転コストが増大する傾向にある。
間欠曝気槽１０と膜分離槽２０との間を循環する汚泥含有水の流量は、膜濾過される汚泥含有水の量に対して２〜５倍程度が好ましい。２倍未満であると膜分離槽２０内で活性汚泥が過剰に濃縮する傾向にあり、５倍を超えると循環に要する動力が過剰となり、運転コストが増大する傾向にある。
所定の時間が経過したら、開閉バルブ１３ｂを「閉」とし、第二の間欠曝気槽１０ｂの曝気を停止するとともに、開閉バルブ１３ａを「開」とし、散気管１１からエアを吐出し、第一の間欠曝気槽１０ａの曝気を開始する。また、開閉バルブ１６ａを「閉」とし、開閉バルブ１６ｂを「開」とし、原水ポンプ１８を作動させて原水タンク（図示略）から第二の間欠曝気槽１０ｂのみに被処理水を供給する（原水流入）。また、オーバーフローにより第一の間欠曝気槽１０ａから膜分離槽２０に移送された汚泥含有水を膜モジュール２２により膜濾過し、透過水を膜分離槽２０から排出する。同時に、開閉バルブ２７ａを「開」とし、開閉バルブ２７ｂを「閉」とし、膜分離槽２０から第一の間欠曝気槽１０ａに膜分離槽２０内の汚泥含有水の一部を返送して、第一の間欠曝気槽１０ａと膜分離槽２０との間で汚泥含有水を循環させる（汚泥含有水の循環）。
被処理水は、曝気停止工程の開始直後に短時間で第二の間欠曝気槽１０ｂに供給されることが好ましい。そのため、予め設定された所定量の被処理水が第二の間欠曝気槽１０ｂに供給された後は、原水ポンプ１８を止めて、被処理水の供給を停止することが好ましい。
なお、排水処理中、ブロア１４、２４、膜濾過ポンプ２６および循環ポンプ２８は作動させたままである。
被処理水は、曝気停止工程の開始直後に短時間で第二の間欠曝気槽１０ｂに供給されることが好ましい。そのため、予め設定された所定量の被処理水が第二の間欠曝気槽１０ｂに供給された後は、原水ポンプ１８を止めて、被処理水の供給を停止することが好ましい。
なお、排水処理中、ブロア１４、２４、膜濾過ポンプ２６および循環ポンプ２８は作動させたままである。
第一の間欠曝気槽１０ａにおける曝気工程では硝化反応が行われ、第二の間欠曝気槽１０ｂにおける曝気停止工程では脱窒反応が行われる。
また、曝気工程の間は、第一の間欠曝気槽１０ａと膜分離槽２０との間で汚泥含有水を循環させる。第一の間欠曝気槽１０ａから膜分離槽２０へ移送された汚泥含有水は、膜分離槽２０の膜モジュール２２により膜濾過される。膜モジュール２２の濾過膜を透過した透過水は、透過水流路２５を通って膜分離槽２０から排出される。また、膜分離槽２０内の汚泥含有水の一部は第一の間欠曝気槽１０ａに返送される。
また、曝気工程の間は、第一の間欠曝気槽１０ａと膜分離槽２０との間で汚泥含有水を循環させる。第一の間欠曝気槽１０ａから膜分離槽２０へ移送された汚泥含有水は、膜分離槽２０の膜モジュール２２により膜濾過される。膜モジュール２２の濾過膜を透過した透過水は、透過水流路２５を通って膜分離槽２０から排出される。また、膜分離槽２０内の汚泥含有水の一部は第一の間欠曝気槽１０ａに返送される。
このように、所定の時間が経過する度に、開閉バルブ１３ａ、１３ｂの開閉状態を切り替えて、各間欠曝気槽１０の運転を制御する。これにより、第一の間欠曝気槽１０ａと第二の間欠曝気槽１０ｂとで運転のタイミングが異なる。図２に示すタイムチャートでは、第一の間欠曝気槽１０ａにおいて曝気を行っている間は、第二の間欠曝気槽１０ｂにおいて曝気が停止され、第二の間欠曝気槽１０ｂにおいて曝気を行っている間は、第一の間欠曝気槽１０ａにおいて曝気が停止される。よって、排水処理を行っている間は２槽の間欠曝気槽１０が交互に曝気状態となり、常にどちらかの間欠曝気槽１０が曝気状態となる。
また、所定の時間が経過する度に、開閉バルブ２７ａ、２７ｂの開閉状態を切り替えて、汚泥含有水の循環経路を入れ替える。すなわち、第一の間欠曝気槽１０ａと膜分離槽２０との間での汚泥含有水の循環と、第二の間欠曝気槽１０ｂと膜分離槽２０との間での汚泥含有水の循環とを交互に行う。また、汚泥含有水の循環は曝気状態にある間欠曝気槽１０と膜分離槽２０との間で行われるので、曝気停止状態にある間欠曝気槽１０には、高ＤＯの汚泥含有水が返送されない。よって、曝気停止状態にある間欠曝気槽１０において脱窒に必要な無酸素状態が維持されるので、効率よく窒素除去を行うことができる。
第一の実施形態の排水の処理方法においては、間欠曝気槽の数をｎとし、間欠曝気工程における曝気時間をｔ１、曝気停止時間をｔ２とし、ｔ１とｔ２の最大公約数をａとしたときに、下記式（１）を満たすことが好ましい。
ｎ＝ｔ１／ａ＋ｔ２／ａ ・・・（１）
なお、ｔ１およびｔ２の単位が「時間」であり、かつ整数でない場合は、「時間」を「分」に換算して整数にした後にｔ１とｔ２の最大公約数を求め、上記式（１）に代入する。
ｎ＝ｔ１／ａ＋ｔ２／ａ ・・・（１）
なお、ｔ１およびｔ２の単位が「時間」であり、かつ整数でない場合は、「時間」を「分」に換算して整数にした後にｔ１とｔ２の最大公約数を求め、上記式（１）に代入する。
上述したように、活性汚泥中のアンモニアおよび有機物の濃度は、曝気工程の時間の経過とともに低くなる。そのため、間欠曝気槽から膜分離槽に移送される汚泥含有水中のアンモニアおよび有機物の濃度も、曝気工程の時間の経過とともに低くなる。
膜濾過を効率よく行うためには、膜分離槽内の汚泥含有水の水質が安定していることが好ましい。膜分離槽中での汚泥含有水の水質を安定させるには、各間欠曝気槽と膜分離槽との間で行われる汚泥含有水の循環中に、各間欠曝気槽から膜分離槽に移送される汚泥含有水中のアンモニアおよび有機物のトータルの濃度を略一定にすればよい。間欠曝気槽の数（ｎ）と、間欠曝気工程における曝気時間（ｔ１）および曝気停止時間（ｔ２）とが上記式（１）を満たせば、各間欠曝気槽から膜分離槽に移送される汚泥含有水中のアンモニアおよび有機物のトータルの濃度を略一定にでき、膜分離槽内の汚泥含有水の水質が安定しやすい。
以下、図２〜９に示すタイムチャートを参照しながら具体的に説明する。
膜濾過を効率よく行うためには、膜分離槽内の汚泥含有水の水質が安定していることが好ましい。膜分離槽中での汚泥含有水の水質を安定させるには、各間欠曝気槽と膜分離槽との間で行われる汚泥含有水の循環中に、各間欠曝気槽から膜分離槽に移送される汚泥含有水中のアンモニアおよび有機物のトータルの濃度を略一定にすればよい。間欠曝気槽の数（ｎ）と、間欠曝気工程における曝気時間（ｔ１）および曝気停止時間（ｔ２）とが上記式（１）を満たせば、各間欠曝気槽から膜分離槽に移送される汚泥含有水中のアンモニアおよび有機物のトータルの濃度を略一定にでき、膜分離槽内の汚泥含有水の水質が安定しやすい。
以下、図２〜９に示すタイムチャートを参照しながら具体的に説明する。
図２に示すタイムチャートは、間欠曝気槽が２槽（ｎ＝２）であり、間欠曝気槽の数（ｎ）と、間欠曝気工程における曝気時間（ｔ１）および曝気停止時間（ｔ２）とが上記式（１）を満たす場合の、各間欠曝気槽の運転のタイミングを示している。
また、間欠曝気槽が３槽（ｎ＝３）であり、間欠曝気槽の数（ｎ）と、間欠曝気工程における曝気時間（ｔ１）および曝気停止時間（ｔ２）とが上記式（１）を満たす場合、各間欠曝気槽の運転のタイミングは、例えば図３に示すタイムチャートとなる。
また、間欠曝気槽が４槽（ｎ＝４）であり、間欠曝気槽の数（ｎ）と、間欠曝気工程における曝気時間（ｔ１）および曝気停止時間（ｔ２）とが上記式（１）を満たす場合、各間欠曝気槽の運転のタイミングは、例えば図４に示すタイムチャートとなる。
また、間欠曝気槽が３槽（ｎ＝３）であり、間欠曝気槽の数（ｎ）と、間欠曝気工程における曝気時間（ｔ１）および曝気停止時間（ｔ２）とが上記式（１）を満たす場合、各間欠曝気槽の運転のタイミングは、例えば図３に示すタイムチャートとなる。
また、間欠曝気槽が４槽（ｎ＝４）であり、間欠曝気槽の数（ｎ）と、間欠曝気工程における曝気時間（ｔ１）および曝気停止時間（ｔ２）とが上記式（１）を満たす場合、各間欠曝気槽の運転のタイミングは、例えば図４に示すタイムチャートとなる。
間欠曝気槽の数（ｎ）と、間欠曝気工程における曝気時間（ｔ１）および曝気停止時間（ｔ２）とが上記式（１）を満たせば、間欠曝気槽が２槽の場合は図２に示すように、第一の間欠曝気槽が曝気状態の間中、第二の間欠曝気槽は曝気停止状態となる。また、間欠曝気槽が３槽以上の場合は、例えば図３、４に示すように、任意の間欠曝気槽が曝気状態の間中、残りの間欠曝気槽のうちのいずれか１槽が曝気状態となるように（すなわち、排水処理を行っている間は、１槽の間欠曝気槽が曝気停止状態となるように）、各間欠曝気槽の運転を制御しやすくなる。
よって、曝気状態にある間欠曝気槽と膜分離槽との間で行われる汚泥含有水の循環の開始時間と、その曝気状態にある間欠曝気槽の曝気工程の開始時間との差を「繰り下げ時間」としたときに、各間欠曝気槽において繰り下げ時間を一致させることができる。例えば図３、４において、第一の間欠曝気槽における汚泥含有水の循環の開始が、その第一の間欠曝気槽における曝気開始からα時間経過後の場合は、残りの間欠曝気槽（第二、第三、第四の間欠曝気槽）における汚泥含有水の循環の開始もその間欠曝気槽における曝気開始からα時間経過後となる。
よって、曝気状態にある間欠曝気槽と膜分離槽との間で行われる汚泥含有水の循環の開始時間と、その曝気状態にある間欠曝気槽の曝気工程の開始時間との差を「繰り下げ時間」としたときに、各間欠曝気槽において繰り下げ時間を一致させることができる。例えば図３、４において、第一の間欠曝気槽における汚泥含有水の循環の開始が、その第一の間欠曝気槽における曝気開始からα時間経過後の場合は、残りの間欠曝気槽（第二、第三、第四の間欠曝気槽）における汚泥含有水の循環の開始もその間欠曝気槽における曝気開始からα時間経過後となる。
各間欠曝気槽において繰り下げ時間が一致すれば、どの間欠曝気槽から膜分離槽に汚泥含有水が移送されても、汚泥含有水中のアンモニアおよび有機物のトータルの濃度が一定となりやすく（汚泥含有水の水質が同じになりやすく）、膜分離槽内の汚泥含有水の水質が安定しやすい。
なお、図２に示すタイムチャートの場合、繰り下げ時間は「０」時間である。
図３に示すタイムチャートの場合、繰り下げ時間αは「ｔ１×１／２」時間であり、図４に示すタイムチャートの場合、繰り下げ時間αは「ｔ１×２／３」時間である。図３、４に示すタイムチャートの場合、全ての間欠曝気槽において、曝気状態にある間欠曝気槽と膜分離槽との間での汚泥含有水の循環を、曝気状態にある間欠曝気槽での曝気工程の後半で行っている。図３、４において、汚泥含有水の循環は間欠曝気槽での曝気工程の前半に行われてもよいが、上述したように活性汚泥中のアンモニアおよび有機物の濃度は、曝気工程の時間の経過とともに低くなるため、曝気工程の前半よりも後半の方が濃度は低い。よって、特に間欠曝気槽が３槽以上の場合は、汚泥含有水の循環の開始を間欠曝気槽での曝気開始から遅らせることが好ましい。
図３に示すタイムチャートの場合、繰り下げ時間αは「ｔ１×１／２」時間であり、図４に示すタイムチャートの場合、繰り下げ時間αは「ｔ１×２／３」時間である。図３、４に示すタイムチャートの場合、全ての間欠曝気槽において、曝気状態にある間欠曝気槽と膜分離槽との間での汚泥含有水の循環を、曝気状態にある間欠曝気槽での曝気工程の後半で行っている。図３、４において、汚泥含有水の循環は間欠曝気槽での曝気工程の前半に行われてもよいが、上述したように活性汚泥中のアンモニアおよび有機物の濃度は、曝気工程の時間の経過とともに低くなるため、曝気工程の前半よりも後半の方が濃度は低い。よって、特に間欠曝気槽が３槽以上の場合は、汚泥含有水の循環の開始を間欠曝気槽での曝気開始から遅らせることが好ましい。
また、間欠曝気槽の数（ｎ）と、間欠曝気工程における曝気時間（ｔ１）および曝気停止時間（ｔ２）とが上記式（１）を満たせば、下記条件（ｉ）〜（iii）の全てを容易に満たしやすい。
条件（ｉ）：排水を処理している間、曝気状態にある間欠曝気槽の数が一定である。
条件（ii）：排水を処理している間、曝気状態にあるいずれかの間欠曝気槽と膜分離槽との間で汚泥含有水を循環する。
条件（iii）：各間欠曝気槽において、運転条件が同じである。ここで、運転条件とは、曝気時間（ｔ１）、曝気停止時間（ｔ２）、原水流入のタイミング、汚泥含有水の循環時間、繰り下げ時間αなどである。
条件（ｉ）：排水を処理している間、曝気状態にある間欠曝気槽の数が一定である。
条件（ii）：排水を処理している間、曝気状態にあるいずれかの間欠曝気槽と膜分離槽との間で汚泥含有水を循環する。
条件（iii）：各間欠曝気槽において、運転条件が同じである。ここで、運転条件とは、曝気時間（ｔ１）、曝気停止時間（ｔ２）、原水流入のタイミング、汚泥含有水の循環時間、繰り下げ時間αなどである。
条件（ｉ）を満たせば、小規模なブロワを常時稼働させる運用にて排水を処理できるので、初期投資などの費用を抑えることができる。
条件（ii）を満たせば、排水を処理している間、常に膜濾過工程を実施できるので膜濾過時間が長くなる。また、透過流束を小さくすることもできる。よって、濾過膜の負荷を軽減しつつ、長期間の安定運転を実現できる。
条件（iii）を満たせば、処理水の水質を一定に保持しやすいため、排水の処理装置の処理能力や規模を小さくすることができる。
条件（ii）を満たせば、排水を処理している間、常に膜濾過工程を実施できるので膜濾過時間が長くなる。また、透過流束を小さくすることもできる。よって、濾過膜の負荷を軽減しつつ、長期間の安定運転を実現できる。
条件（iii）を満たせば、処理水の水質を一定に保持しやすいため、排水の処理装置の処理能力や規模を小さくすることができる。
一方、間欠曝気槽が２槽（ｎ＝２）であり、間欠曝気槽の数（ｎ）と、間欠曝気工程における曝気時間（ｔ１）および曝気停止時間（ｔ２）とが上記式（１）を満たさない場合、各間欠曝気槽の曝気と曝気停止のサイクルは、例えば図５に示すタイムチャートとなる。
排水処理中、膜濾過を停止しないためには、膜濾過ポンプおよび循環ポンプを常に作動させるため、汚泥含有水の循環は常に何れかの間欠曝気槽と膜分離槽との間で行われることになる。そのため、間欠曝気槽の数（ｎ）と、間欠曝気工程における曝気時間（ｔ１）および曝気停止時間（ｔ２）とが上記式（１）を満たさない場合は、図５に示すように、各間欠曝気槽において繰り下げ時間αが異なってしまう。図５に示すタイムチャートでは、第一の間欠曝気槽と膜分離槽との間での汚泥含有水の循環の開始が、第一の間欠曝気槽での曝気工程の開始直後（すなわち、繰り下げ時間が「０」時間）であるのに対し、第二の間欠曝気槽と膜分離槽との間での汚泥含有水の循環の開始が、第二の間欠曝気槽での曝気工程の途中である（繰り下げ時間αが生じている。）。そのため、第一の間欠曝気槽から膜分離槽に移送される汚泥含有水中のアンモニアおよび有機物のトータルの濃度は、第二の間欠曝気槽から膜分離槽に移送される汚泥含有水中のアンモニアおよび有機物のトータルの濃度に比べて高くなり、膜分離槽内の汚泥含有水の水質が安定しにくい。
排水処理中、膜濾過を停止しないためには、膜濾過ポンプおよび循環ポンプを常に作動させるため、汚泥含有水の循環は常に何れかの間欠曝気槽と膜分離槽との間で行われることになる。そのため、間欠曝気槽の数（ｎ）と、間欠曝気工程における曝気時間（ｔ１）および曝気停止時間（ｔ２）とが上記式（１）を満たさない場合は、図５に示すように、各間欠曝気槽において繰り下げ時間αが異なってしまう。図５に示すタイムチャートでは、第一の間欠曝気槽と膜分離槽との間での汚泥含有水の循環の開始が、第一の間欠曝気槽での曝気工程の開始直後（すなわち、繰り下げ時間が「０」時間）であるのに対し、第二の間欠曝気槽と膜分離槽との間での汚泥含有水の循環の開始が、第二の間欠曝気槽での曝気工程の途中である（繰り下げ時間αが生じている。）。そのため、第一の間欠曝気槽から膜分離槽に移送される汚泥含有水中のアンモニアおよび有機物のトータルの濃度は、第二の間欠曝気槽から膜分離槽に移送される汚泥含有水中のアンモニアおよび有機物のトータルの濃度に比べて高くなり、膜分離槽内の汚泥含有水の水質が安定しにくい。
間欠曝気槽が３槽（ｎ＝３）である場合も同様であり、間欠曝気槽の数（ｎ）と、間欠曝気工程における曝気時間（ｔ１）および曝気停止時間（ｔ２）とが上記式（１）を満たさないと、例えば図６に示すように、各間欠曝気槽において繰り下げ時間αが異なってしまう。そのため、各間欠曝気槽から膜分離槽へ移送される汚泥含有水中のアンモニアおよび有機物のトータルの濃度が異なり、膜分離槽内の汚泥含有水の水質が安定しにくい。
また、例えば図７〜９に示すように、各間欠曝気槽において繰り下げ時間αが同じであっても、間欠曝気槽の数（ｎ）と、間欠曝気工程における曝気時間（ｔ１）および曝気停止時間（ｔ２）とが上記式（１）を満たさない場合は、上記条件（ｉ）〜（iii）の少なくとも１つを満たさない。
図７に示すタイムチャートの場合、間欠曝気槽が２槽（ｎ＝２）であり、各間欠曝気槽の繰り下げ時間αは「ｔ１×１／４」時間である。しかし、第一の間欠曝気槽と第二の間欠曝気槽とが同時に曝気状態となる時間帯が生じるため、曝気状態にある間欠曝気槽の数が一定ではなく、条件（ｉ）を満たさない。例えば図２に示す場合は条件（ｉ）を満たすため、１槽の間欠曝気槽を曝気できるだけの処理能力を有するブロワを用いることができるが、図７の場合は２槽の間欠曝気槽を同時に曝気させる処理能力を有するブロワを使用する必要があるため、初期投資などの費用がかかってしまう。
図８に示すタイムチャートの場合、間欠曝気槽が３槽（ｎ＝３）であり、各間欠曝気槽の繰り下げ時間αは「ｔ１×１／２」時間である。しかし、この場合も曝気状態にある間欠曝気槽の数が一定ではないため、条件（ｉ）を満たさない。加えて、汚泥含有水の循環が行われない時間帯が生じるため、条件（ii）も満たさない。汚泥含有水の循環が行われない間は処理水の吸引ができないため、膜濾過時間が制限され、透過流束が大きくなり、濾過膜が閉塞することがある。
図９に示すタイムチャートの場合、間欠曝気槽が２槽（ｎ＝２）であり、各間欠曝気槽の繰り下げ時間αは「０」時間である。また、この場合は条件（ｉ）、（ii）を満たすものの、第一の間欠曝気槽と第二の間欠曝気槽とで曝気時間（ｔ１）および曝気停止時間（ｔ２）が異なり、条件（iii）を満たさない。よって、処理水の水質を一定に保持しにくい。
なお、図２〜９に示すタイムチャートでは、全ての間欠曝気槽の運転のタイミングが異なるように、各間欠曝気槽の運転が制御されているが、間欠曝気槽が３槽以上の場合、排水処理を行っている間は１槽以上の間欠曝気槽が曝気状態となっていれば、複数の間欠曝気槽の運転のタイミングが同じであってもよい。ただし、ブロアの処理能力を考慮すると、全ての間欠曝気槽の運転のタイミングが異なるように、各間欠曝気槽の運転を制御することが好ましい。
さらに、ブロアの処理能力を考慮した場合、排水処理を行っている間、１槽以上の間欠曝気槽が曝気停止状態となるように、各間欠曝気槽の運転を制御することが好ましく、１槽の間欠曝気槽が曝気停止状態となるように、各間欠曝気槽の運転を制御することがより好ましい。
さらに、ブロアの処理能力を考慮した場合、排水処理を行っている間、１槽以上の間欠曝気槽が曝気停止状態となるように、各間欠曝気槽の運転を制御することが好ましく、１槽の間欠曝気槽が曝気停止状態となるように、各間欠曝気槽の運転を制御することがより好ましい。
また、図２〜８に示すタイムチャートでは、間欠曝気工程における曝気時間（ｔ１）が曝気停止時間（ｔ２）と同じ場合または長い場合を想定したものであるが、曝気停止時間（ｔ２）が曝気時間（ｔ１）よりも長い場合であっても、上記式（１）を満たせば、膜分離槽内の汚泥含有水の水質を安定化させやすい。
間欠曝気槽が３槽（ｎ＝３）であり、間欠曝気槽の数（ｎ）と、間欠曝気工程における曝気時間（ｔ１）および曝気停止時間（ｔ２）とが上記式（１）を満たし、かつｔ１＜ｔ２の場合、各間欠曝気槽の曝気と曝気停止のサイクルは、例えば図１０に示すタイムチャートとなる。
また、間欠曝気槽が５槽（ｎ＝５）であり、間欠曝気槽の数（ｎ）と、間欠曝気工程における曝気時間（ｔ１）および曝気停止時間（ｔ２）とが上記式（１）を満たし、かつｔ１＜ｔ２の場合、各間欠曝気槽の曝気と曝気停止のサイクルは、例えば図１１に示すタイムチャートとなる。
図１０、１１に示すように、間欠曝気槽の数（ｎ）と、間欠曝気工程における曝気時間（ｔ１）および曝気停止時間（ｔ２）とが上記式（１）を満たし、かつｔ１＜ｔ２の場合でも、各間欠曝気槽において繰り下げ時間を一致させやすくできる。よって、どの間欠曝気槽から膜分離槽に汚泥含有水が移送されても、汚泥含有水中のアンモニアおよび有機物のトータルの濃度が一定となりやすく、膜分離槽内の汚泥含有水の水質が安定しやすい。
図１０に示すタイムチャートの場合、繰り下げ時間は「０」時間である。図１１に示すタイムチャートの場合、繰り下げ時間は「ｔ１×１／２」時間である。
また、間欠曝気槽が５槽（ｎ＝５）であり、間欠曝気槽の数（ｎ）と、間欠曝気工程における曝気時間（ｔ１）および曝気停止時間（ｔ２）とが上記式（１）を満たし、かつｔ１＜ｔ２の場合、各間欠曝気槽の曝気と曝気停止のサイクルは、例えば図１１に示すタイムチャートとなる。
図１０、１１に示すように、間欠曝気槽の数（ｎ）と、間欠曝気工程における曝気時間（ｔ１）および曝気停止時間（ｔ２）とが上記式（１）を満たし、かつｔ１＜ｔ２の場合でも、各間欠曝気槽において繰り下げ時間を一致させやすくできる。よって、どの間欠曝気槽から膜分離槽に汚泥含有水が移送されても、汚泥含有水中のアンモニアおよび有機物のトータルの濃度が一定となりやすく、膜分離槽内の汚泥含有水の水質が安定しやすい。
図１０に示すタイムチャートの場合、繰り下げ時間は「０」時間である。図１１に示すタイムチャートの場合、繰り下げ時間は「ｔ１×１／２」時間である。
＜第二の実施形態＞
本発明の第二の実施形態の排水の処理方法は、第一の実施形態と同様、被処理水を間欠曝気槽１０に導き、曝気と曝気停止とを繰り返して、活性汚泥により生物処理する間欠曝気工程と、間欠曝気槽１０内の生物処理水と活性汚泥とからなる汚泥含有水を膜分離槽２０に移送して膜濾過する膜濾過工程と、膜分離槽２０から間欠曝気槽１０に、膜分離槽２０内の汚泥含有水の一部を返送させる返送工程とを有する、間欠曝気膜分離活性汚泥法により排水を処理する方法である。
本発明の第二の実施形態の排水の処理方法は、第一の実施形態と同様、被処理水を間欠曝気槽１０に導き、曝気と曝気停止とを繰り返して、活性汚泥により生物処理する間欠曝気工程と、間欠曝気槽１０内の生物処理水と活性汚泥とからなる汚泥含有水を膜分離槽２０に移送して膜濾過する膜濾過工程と、膜分離槽２０から間欠曝気槽１０に、膜分離槽２０内の汚泥含有水の一部を返送させる返送工程とを有する、間欠曝気膜分離活性汚泥法により排水を処理する方法である。
第二の実施形態の排水の処理方法においては、間欠曝気槽の数をｎとし、間欠曝気工程における曝気時間をｔ１、曝気停止時間をｔ２としたときに、下記式（２）を満たすことが好ましい。
ｔ１／ｔ２＝ｎ−１ ・・・（２）
ｔ１／ｔ２＝ｎ−１ ・・・（２）
上述したように、膜濾過を効率よく行うためには、膜分離槽内の汚泥含有水の水質が安定していることが好ましい。膜分離槽中での汚泥含有水の水質を安定させるには、各間欠曝気槽と膜分離槽との間で行われる汚泥含有水の循環中に、各間欠曝気槽から膜分離槽に移送される汚泥含有水中のアンモニアおよび有機物のトータルの濃度を略一定にすればよい。間欠曝気槽の数（ｎ）と、間欠曝気工程における曝気時間（ｔ１）および曝気停止時間（ｔ２）とが上記式（２）を満たす場合も、各間欠曝気槽から膜分離槽に移送される汚泥含有水中のアンモニアおよび有機物のトータルの濃度を略一定にでき、膜分離槽内の汚泥含有水の水質が安定しやすい。
間欠曝気槽が２槽（ｎ＝２）であり、間欠曝気槽の数（ｎ）と、間欠曝気工程における曝気時間（ｔ１）および曝気停止時間（ｔ２）とが上記式（２）を満たす場合、各間欠曝気槽の運転のタイミングは、例えば図２に示すタイムチャートとなる。
間欠曝気槽が３槽（ｎ＝３）であり、間欠曝気槽の数（ｎ）と、間欠曝気工程における曝気時間（ｔ１）および曝気停止時間（ｔ２）とが上記式（２）を満たす場合、各間欠曝気槽の運転のタイミングは、例えば図３に示すタイムチャートとなる。
間欠曝気槽が４槽（ｎ＝４）であり、間欠曝気槽の数（ｎ）と、間欠曝気工程における曝気時間（ｔ１）および曝気停止時間（ｔ２）とが上記式（２）を満たす場合、各間欠曝気槽の運転のタイミングは、例えば図４に示すタイムチャートとなる。
間欠曝気槽が３槽（ｎ＝３）であり、間欠曝気槽の数（ｎ）と、間欠曝気工程における曝気時間（ｔ１）および曝気停止時間（ｔ２）とが上記式（２）を満たす場合、各間欠曝気槽の運転のタイミングは、例えば図３に示すタイムチャートとなる。
間欠曝気槽が４槽（ｎ＝４）であり、間欠曝気槽の数（ｎ）と、間欠曝気工程における曝気時間（ｔ１）および曝気停止時間（ｔ２）とが上記式（２）を満たす場合、各間欠曝気槽の運転のタイミングは、例えば図４に示すタイムチャートとなる。
一方、間欠曝気槽が２槽（ｎ＝２）であり、間欠曝気槽の数（ｎ）と、間欠曝気工程における曝気時間（ｔ１）および曝気停止時間（ｔ２）とが上記式（２）を満たさない場合、各間欠曝気槽の曝気と曝気停止のサイクルは、例えば図５に示すタイムチャートとなる。
間欠曝気槽が３槽（ｎ＝３）であり、間欠曝気槽の数（ｎ）と、間欠曝気工程における曝気時間（ｔ１）および曝気停止時間（ｔ２）とが上記式（２）を満たさない場合、各間欠曝気槽の曝気と曝気停止のサイクルは、例えば図６に示すタイムチャートとなる。
なお、図２〜６に示すタイムチャートは第一の実施形態と同じであるため、その説明を省略する。
間欠曝気槽が３槽（ｎ＝３）であり、間欠曝気槽の数（ｎ）と、間欠曝気工程における曝気時間（ｔ１）および曝気停止時間（ｔ２）とが上記式（２）を満たさない場合、各間欠曝気槽の曝気と曝気停止のサイクルは、例えば図６に示すタイムチャートとなる。
なお、図２〜６に示すタイムチャートは第一の実施形態と同じであるため、その説明を省略する。
上記式（２）は、間欠曝気工程における曝気時間（ｔ１）が曝気停止時間（ｔ２）と同じ場合または長い場合を想定したものであるが、曝気停止時間（ｔ２）が曝気時間（ｔ１）と同じ場合または長い場合であっても、下記式（３）を満たせば、膜分離槽内の汚泥含有水の水質を安定化させやすい。
ｔ２／ｔ１＝ｎ−１ ・・・（３）
ｔ２／ｔ１＝ｎ−１ ・・・（３）
間欠曝気槽が３槽（ｎ＝３）であり、間欠曝気槽の数（ｎ）と、間欠曝気工程における曝気時間（ｔ１）および曝気停止時間（ｔ２）とが上記式（３）を満たす場合、各間欠曝気槽の曝気と曝気停止のサイクルは、例えば図１０に示すタイムチャートとなる。
なお、図１０に示すタイムチャートは第一の実施形態と同じであるため、その説明を省略する。
なお、図１０に示すタイムチャートは第一の実施形態と同じであるため、その説明を省略する。
第二の実施形態の排水の処理方法においても、間欠曝気槽が３槽以上の場合、排水処理を行っている間は１槽以上の間欠曝気槽が曝気状態となっていれば、複数の間欠曝気槽の運転のタイミングが同じであってもよい。ただし、ブロアの処理能力を考慮すると、全ての間欠曝気槽の運転のタイミングが異なるように、各間欠曝気槽の運転を制御することが好ましい。
さらに、ブロアの処理能力を考慮した場合、排水処理を行っている間、１槽以上の間欠曝気槽が曝気停止状態となるように、各間欠曝気槽の運転を制御することが好ましく、１槽の間欠曝気槽が曝気停止状態となるように、各間欠曝気槽の運転を制御することがより好ましい。
さらに、ブロアの処理能力を考慮した場合、排水処理を行っている間、１槽以上の間欠曝気槽が曝気停止状態となるように、各間欠曝気槽の運転を制御することが好ましく、１槽の間欠曝気槽が曝気停止状態となるように、各間欠曝気槽の運転を制御することがより好ましい。
「作用効果」
以上説明した本発明の排水の処理方法および排水の処理装置では、間欠曝気槽を複数用い、排水処理を行っている間は１槽以上の間欠曝気槽が曝気状態となるように、各間欠曝気槽の運転を制御する。加えて、汚泥含有水の循環を曝気状態にある間欠曝気槽と膜分離槽との間で行う。よって、排水処理を行っている間、膜濾過を連続して実施しても曝気停止状態の間欠曝気槽には高ＤＯの汚泥含有水が返送されない。そのため、曝気停止状態の間欠曝気槽内を脱窒に必要な無酸素状態またはリン除去に必要な嫌気状態として維持できるので、安定した窒素処理またはリン処理が可能となる。加えて、排水処理を行っている間は膜濾過を停止することなく連続して実施することができるため、排水の処理効率（１日当たりの処理水量）を高くできる。また、本発明であれば排水の処理効率が高いので、濾過膜の膜面積を必要以上に大きくしなくて済む。また、フラックス（透過流束）を低くすることもできる。
以上説明した本発明の排水の処理方法および排水の処理装置では、間欠曝気槽を複数用い、排水処理を行っている間は１槽以上の間欠曝気槽が曝気状態となるように、各間欠曝気槽の運転を制御する。加えて、汚泥含有水の循環を曝気状態にある間欠曝気槽と膜分離槽との間で行う。よって、排水処理を行っている間、膜濾過を連続して実施しても曝気停止状態の間欠曝気槽には高ＤＯの汚泥含有水が返送されない。そのため、曝気停止状態の間欠曝気槽内を脱窒に必要な無酸素状態またはリン除去に必要な嫌気状態として維持できるので、安定した窒素処理またはリン処理が可能となる。加えて、排水処理を行っている間は膜濾過を停止することなく連続して実施することができるため、排水の処理効率（１日当たりの処理水量）を高くできる。また、本発明であれば排水の処理効率が高いので、濾過膜の膜面積を必要以上に大きくしなくて済む。また、フラックス（透過流束）を低くすることもできる。
また、排水処理を行っている間、１槽以上の間欠曝気槽が曝気停止状態であれば、全ての間欠曝気槽が曝気状態となるタイミングがある場合に比べて、間欠曝気槽を曝気する際に用いるブロアとして処理能力の小さいブロアを用いることができる。これは、排水処理を行っている間、全ての間欠曝気槽が曝気状態となるタイミングがあると、全ての間欠曝気槽を曝気できるだけの処理能力を有するブロアを用いる必要があるためである。
間欠曝気槽の数（ｎ）と、間欠曝気工程における曝気時間（ｔ１）および曝気停止時間（ｔ２）とが上記式（１）〜（３）のいずれかを満たせば、排水処理を行っている間、１槽以上の間欠曝気槽が曝気停止状態となるように、各間欠曝気槽の運転を制御しやすい。例えば、２槽の間欠曝気槽を用いて曝気を交互に行えば、排水処理を行っている間、曝気状態にある間欠曝気槽は常に１槽である。そのため、間欠曝気槽の数が１槽から２槽に増えても（倍になっても）、１槽分の間欠曝気槽を曝気するだけの処理能力を有するブロアを用いればよいので、経済的である。特に、間欠曝気槽の数（ｎ）と、間欠曝気工程における曝気時間（ｔ１）および曝気停止時間（ｔ２）とが上記式（１）を満たせば、上記条件（ｉ）〜（iii）の全てを容易に満たしやすい。よって、初期投資などの費用を抑えることができる、濾過膜の負荷を軽減しつつ長期間の安定運転を実現できる、処理水の水質を一定に保持しやすい、などの効果も得られやすい。
間欠曝気槽の数（ｎ）と、間欠曝気工程における曝気時間（ｔ１）および曝気停止時間（ｔ２）とが上記式（１）〜（３）のいずれかを満たせば、排水処理を行っている間、１槽以上の間欠曝気槽が曝気停止状態となるように、各間欠曝気槽の運転を制御しやすい。例えば、２槽の間欠曝気槽を用いて曝気を交互に行えば、排水処理を行っている間、曝気状態にある間欠曝気槽は常に１槽である。そのため、間欠曝気槽の数が１槽から２槽に増えても（倍になっても）、１槽分の間欠曝気槽を曝気するだけの処理能力を有するブロアを用いればよいので、経済的である。特に、間欠曝気槽の数（ｎ）と、間欠曝気工程における曝気時間（ｔ１）および曝気停止時間（ｔ２）とが上記式（１）を満たせば、上記条件（ｉ）〜（iii）の全てを容易に満たしやすい。よって、初期投資などの費用を抑えることができる、濾過膜の負荷を軽減しつつ長期間の安定運転を実現できる、処理水の水質を一定に保持しやすい、などの効果も得られやすい。
以下、実施例によって本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の記載によっては限定されない。
［実施例１］
図１に示す排水の処理装置１を用い、以下のようにして排水の処理を行った。
排水としては、養豚畜舎から排出された、窒素含有排水を用いた。
第一の間欠曝気槽１０ａおよび第二の間欠曝気槽１０ｂとしては、容積が１０ｍ３のものを用いた。また、膜モジュール２２としては、中空糸膜モジュールを用いた。中空糸膜としては、膜面積が２０ｍ２のものを用いた。
図１に示す排水の処理装置１を用い、以下のようにして排水の処理を行った。
排水としては、養豚畜舎から排出された、窒素含有排水を用いた。
第一の間欠曝気槽１０ａおよび第二の間欠曝気槽１０ｂとしては、容積が１０ｍ３のものを用いた。また、膜モジュール２２としては、中空糸膜モジュールを用いた。中空糸膜としては、膜面積が２０ｍ２のものを用いた。
各間欠曝気槽１０において、曝気時間（ｔ１）を４時間、曝気停止時間（ｔ２）を４時間とし、図２に示すタイムチャートとなるように（すなわち、第一の間欠曝気槽１０ａで曝気を行っている間は、第二の間欠曝気槽１０ｂでは曝気が停止されるように）、各間欠曝気槽１０の運転を制御し、第一の間欠曝気槽１０ａと第二の間欠曝気槽１０ｂとで膜濾過（汚泥含有水の循環）を交互に行った。
なお、間欠曝気槽１０全体に対する１日当たりの原水投入量が１０ｍ３となるようにした。
また、１回の曝気と曝気停止を１サイクルとすると、上記条件の場合、１日のサイクル数が３回となり、１サイクルにおける各間欠曝気槽への原水投入量は、１．６７ｍ３（＝１０ｍ３／ｄ÷３回÷２槽）となる。
また、ｔ１とｔ２の最大公約数（ａ）は４であることから、ｔ１／ａ＋ｔ２／ａ＝２であり、上記式（１）を満たしていた。
さらに、ｔ１／ｔ２＝１であり、上記式（２）も満たしていた。
なお、間欠曝気槽１０全体に対する１日当たりの原水投入量が１０ｍ３となるようにした。
また、１回の曝気と曝気停止を１サイクルとすると、上記条件の場合、１日のサイクル数が３回となり、１サイクルにおける各間欠曝気槽への原水投入量は、１．６７ｍ３（＝１０ｍ３／ｄ÷３回÷２槽）となる。
また、ｔ１とｔ２の最大公約数（ａ）は４であることから、ｔ１／ａ＋ｔ２／ａ＝２であり、上記式（１）を満たしていた。
さらに、ｔ１／ｔ２＝１であり、上記式（２）も満たしていた。
実施例１の場合、１日当たりの膜濾過時間は２４時間であり、連続して膜濾過を実施できた。また、曝気停止状態の間欠曝気槽には汚泥含有水が返送されないので、曝気停止状態の間欠曝気槽内を無酸素状態に維持でき、安定した窒素処理を行うことができた。
また、中空糸膜の膜面積が２０ｍ２であることから、１０ｍ３／ｄの処理水を得るための平均膜濾過フラックスは０．５ｍ／ｄ（＝１０ｍ３／ｄ÷２０ｍ２）であり、安定した膜濾過の継続が可能であった。
また、実施例１の場合、第一の間欠曝気槽と第二の間欠曝気槽とが同時に曝気される時間帯が生じない（すなわち、上記条件（ｉ）を満たす）。よって、間欠曝気槽は２槽であるが、１槽分の間欠曝気槽を曝気するだけの処理能力を有するブロアで全ての間欠曝気槽を曝気処理でき、初期コストを削減できた。
また、実施例１の場合、上記条件（ii）、（iii）も満たしていた。
また、中空糸膜の膜面積が２０ｍ２であることから、１０ｍ３／ｄの処理水を得るための平均膜濾過フラックスは０．５ｍ／ｄ（＝１０ｍ３／ｄ÷２０ｍ２）であり、安定した膜濾過の継続が可能であった。
また、実施例１の場合、第一の間欠曝気槽と第二の間欠曝気槽とが同時に曝気される時間帯が生じない（すなわち、上記条件（ｉ）を満たす）。よって、間欠曝気槽は２槽であるが、１槽分の間欠曝気槽を曝気するだけの処理能力を有するブロアで全ての間欠曝気槽を曝気処理でき、初期コストを削減できた。
また、実施例１の場合、上記条件（ii）、（iii）も満たしていた。
［実施例２］
間欠曝気槽を３槽とし、各間欠曝気槽の容積を６．７ｍ３に変更し、かつ各間欠曝気槽において、曝気時間（ｔ１）を４時間、曝気停止時間（ｔ２）を２時間とし、図３に示すタイムチャートとなるように、各間欠曝気槽の運転を制御し、かつ汚泥含有水の循環の開始のタイミング（繰り下げ時間α）を設定した以外は、実施例１と同様にして排水の処理を行った。
なお、実施例２の場合、１日のサイクル数が４回となり、１サイクルにおける各間欠曝気槽への原水投入量は、０．８３ｍ３（＝１０ｍ３／ｄ÷４回÷３槽）となる。
また、ｔ１とｔ２の最大公約数（ａ）は２であることから、ｔ１／ａ＋ｔ２／ａ＝３であり、上記式（１）を満たしていた。
さらに、ｔ１／ｔ２＝２であり、上記式（２）も満たしていた。
間欠曝気槽を３槽とし、各間欠曝気槽の容積を６．７ｍ３に変更し、かつ各間欠曝気槽において、曝気時間（ｔ１）を４時間、曝気停止時間（ｔ２）を２時間とし、図３に示すタイムチャートとなるように、各間欠曝気槽の運転を制御し、かつ汚泥含有水の循環の開始のタイミング（繰り下げ時間α）を設定した以外は、実施例１と同様にして排水の処理を行った。
なお、実施例２の場合、１日のサイクル数が４回となり、１サイクルにおける各間欠曝気槽への原水投入量は、０．８３ｍ３（＝１０ｍ３／ｄ÷４回÷３槽）となる。
また、ｔ１とｔ２の最大公約数（ａ）は２であることから、ｔ１／ａ＋ｔ２／ａ＝３であり、上記式（１）を満たしていた。
さらに、ｔ１／ｔ２＝２であり、上記式（２）も満たしていた。
実施例２の場合、１日当たりの膜濾過時間は２４時間であり、連続して膜濾過を実施できた。また、曝気停止状態の間欠曝気槽には汚泥含有水が返送されないので、曝気停止状態の間欠曝気槽内を無酸素状態に維持でき、安定した窒素処理を行うことができた。
また、中空糸膜の膜面積が２０ｍ２であることから、１０ｍ３／ｄの処理水を得るための平均膜濾過フラックスは０．５ｍ／ｄ（＝１０ｍ３／ｄ÷２０ｍ２）であり、安定した膜濾過の継続が可能であった。
また、実施例２の場合、２槽の間欠曝気槽が同時に曝気される時間帯は生じるものの、全ての間欠曝気槽が同時に曝気される時間帯は生じず、曝気状態にある間欠曝気槽の数が常に一定である（すなわち、上記条件（ｉ）を満たす）。よって、間欠曝気槽は３槽であるが、２槽分の間欠曝気槽を曝気するだけの処理能力を有するブロアで全ての間欠曝気槽を曝気処理でき、初期コストを削減できた。
また、実施例２の場合、上記条件（ii）、（iii）も満たしていた。
また、中空糸膜の膜面積が２０ｍ２であることから、１０ｍ３／ｄの処理水を得るための平均膜濾過フラックスは０．５ｍ／ｄ（＝１０ｍ３／ｄ÷２０ｍ２）であり、安定した膜濾過の継続が可能であった。
また、実施例２の場合、２槽の間欠曝気槽が同時に曝気される時間帯は生じるものの、全ての間欠曝気槽が同時に曝気される時間帯は生じず、曝気状態にある間欠曝気槽の数が常に一定である（すなわち、上記条件（ｉ）を満たす）。よって、間欠曝気槽は３槽であるが、２槽分の間欠曝気槽を曝気するだけの処理能力を有するブロアで全ての間欠曝気槽を曝気処理でき、初期コストを削減できた。
また、実施例２の場合、上記条件（ii）、（iii）も満たしていた。
［実施例３］
各間欠曝気槽において、曝気時間（ｔ１）を４時間、曝気停止時間（ｔ２）を２時間とし、図５に示すタイムチャートとなるように、各間欠曝気槽の運転を制御し、かつ汚泥含有水の循環の開始のタイミング（繰り下げ時間α）を設定した以外は、実施例１と同様にして排水の処理を行った。
なお、実施例３の場合、１日のサイクル数が４回となり、１サイクルにおける各間欠曝気槽への原水投入量は、１．２５ｍ３（＝１０ｍ３／ｄ÷４回÷２槽）となる。
また、ｔ１とｔ２の最大公約数（ａ）は２であることから、ｔ１／ａ＋ｔ２／ａ＝３であり、上記式（１）を満たさなかった。
さらに、ｔ１／ｔ２＝２であり、上記式（２）も満たさなかった。
各間欠曝気槽において、曝気時間（ｔ１）を４時間、曝気停止時間（ｔ２）を２時間とし、図５に示すタイムチャートとなるように、各間欠曝気槽の運転を制御し、かつ汚泥含有水の循環の開始のタイミング（繰り下げ時間α）を設定した以外は、実施例１と同様にして排水の処理を行った。
なお、実施例３の場合、１日のサイクル数が４回となり、１サイクルにおける各間欠曝気槽への原水投入量は、１．２５ｍ３（＝１０ｍ３／ｄ÷４回÷２槽）となる。
また、ｔ１とｔ２の最大公約数（ａ）は２であることから、ｔ１／ａ＋ｔ２／ａ＝３であり、上記式（１）を満たさなかった。
さらに、ｔ１／ｔ２＝２であり、上記式（２）も満たさなかった。
実施例３の場合、１日当たりの膜濾過時間は２４時間であり、連続して膜濾過を実施できた。また、曝気停止状態の間欠曝気槽には汚泥含有水が返送されないので、曝気停止状態の間欠曝気槽内を無酸素状態に維持でき、安定した窒素処理を行うことができた。
また、中空糸膜の膜面積が２０ｍ２であることから、１０ｍ３／ｄの処理水を得るための平均膜濾過フラックスは０．５ｍ／ｄ（＝１０ｍ３／ｄ÷２０ｍ２）であり、安定した膜濾過の継続が可能であった。
また、中空糸膜の膜面積が２０ｍ２であることから、１０ｍ３／ｄの処理水を得るための平均膜濾過フラックスは０．５ｍ／ｄ（＝１０ｍ３／ｄ÷２０ｍ２）であり、安定した膜濾過の継続が可能であった。
しかし、図５に示すように、実施例３の場合、各間欠曝気槽における繰り下げ時間αが異なる。具体的には、第一の間欠曝気槽と膜分離槽との間での汚泥含有水の循環の開始は第一の間欠曝気槽での曝気工程の開始直後であり、第二の間欠曝気槽と膜分離槽との間での汚泥含有水の循環の開始は第二の間欠曝気槽での曝気工程の途中である。そのため、第一の間欠曝気槽から膜分離槽に移送される汚泥含有水中のアンモニアおよび有機物のトータルの濃度は、第二の間欠曝気槽から膜分離槽に移送される汚泥含有水中のアンモニアおよび有機物のトータルの濃度に比べて高くなり、実施例１、２に比べて膜分離槽内の汚泥含有水の水質が安定しにくかった。
また、実施例３の場合、第一の間欠曝気槽と第二の間欠曝気槽とが同時に曝気される時間帯が生じた（すなわち、上記条件（ｉ）を満たさない）。よって、実施例１の場合と間欠曝気槽の数は同じであるが、実施例３では２槽分の間欠曝気槽を曝気するだけの処理能力を有するブロアが必要であり、実施例１に比べて初期コストが増加した。
また、実施例３の場合、上記条件（iii）も満たさなかった。
また、実施例３の場合、第一の間欠曝気槽と第二の間欠曝気槽とが同時に曝気される時間帯が生じた（すなわち、上記条件（ｉ）を満たさない）。よって、実施例１の場合と間欠曝気槽の数は同じであるが、実施例３では２槽分の間欠曝気槽を曝気するだけの処理能力を有するブロアが必要であり、実施例１に比べて初期コストが増加した。
また、実施例３の場合、上記条件（iii）も満たさなかった。
［実施例４］
間欠曝気槽を３槽とし、各間欠曝気槽の容積を６．７ｍ３に変更し、かつ各間欠曝気槽において、曝気時間（ｔ１）を６時間、曝気停止時間（ｔ２）を２時間とし、図６に示すタイムチャートとなるように、各間欠曝気槽の運転を制御し、かつ汚泥含有水の循環の開始のタイミング（繰り下げ時間α）を設定した以外は、実施例１と同様にして排水の処理を行った。
なお、実施例４の場合、１日のサイクル数が３回となり、１サイクルにおける各間欠曝気槽への原水投入量は、１．１１ｍ３（＝１０ｍ３／ｄ÷３回÷３槽）となる。
また、ｔ１とｔ２の最大公約数（ａ）は２であることから、ｔ１／ａ＋ｔ２／ａ＝４であり、上記式（１）を満たさなかった。
さらに、ｔ１／ｔ２＝３であり、上記式（２）も満たさなかった。
間欠曝気槽を３槽とし、各間欠曝気槽の容積を６．７ｍ３に変更し、かつ各間欠曝気槽において、曝気時間（ｔ１）を６時間、曝気停止時間（ｔ２）を２時間とし、図６に示すタイムチャートとなるように、各間欠曝気槽の運転を制御し、かつ汚泥含有水の循環の開始のタイミング（繰り下げ時間α）を設定した以外は、実施例１と同様にして排水の処理を行った。
なお、実施例４の場合、１日のサイクル数が３回となり、１サイクルにおける各間欠曝気槽への原水投入量は、１．１１ｍ３（＝１０ｍ３／ｄ÷３回÷３槽）となる。
また、ｔ１とｔ２の最大公約数（ａ）は２であることから、ｔ１／ａ＋ｔ２／ａ＝４であり、上記式（１）を満たさなかった。
さらに、ｔ１／ｔ２＝３であり、上記式（２）も満たさなかった。
実施例４の場合、１日当たりの膜濾過時間は２４時間であり、連続して膜濾過を実施できた。また、曝気停止状態の間欠曝気槽には汚泥含有水が返送されないので、曝気停止状態の間欠曝気槽内を無酸素状態に維持でき、安定した窒素処理を行うことができた。
また、中空糸膜の膜面積が２０ｍ２であることから、１０ｍ３／ｄの処理水を得るための平均膜濾過フラックスは０．５ｍ／ｄ（＝１０ｍ３／ｄ÷２０ｍ２）であり、安定した膜濾過の継続が可能であった。
また、中空糸膜の膜面積が２０ｍ２であることから、１０ｍ３／ｄの処理水を得るための平均膜濾過フラックスは０．５ｍ／ｄ（＝１０ｍ３／ｄ÷２０ｍ２）であり、安定した膜濾過の継続が可能であった。
しかし、図６に示すように、実施例４の場合、各間欠曝気槽における繰り下げ時間αが異なる。具体的には、第一の間欠曝気槽と膜分離槽との間での汚泥含有水の循環の開始が第一の間欠曝気槽での曝気工程の開始直後であるのに対し、残りの間欠曝気槽と膜分離槽との間での汚泥含有水の循環の開始は曝気工程の途中である。しかも、残りの間欠曝気槽同士においても、第二の間欠曝気槽と第三の間欠曝気槽とで繰り下げ時間αが異なる。そのため、各間欠曝気槽から膜分離槽へ移送される汚泥含有水中のアンモニアおよび有機物のトータルの濃度が異なり、第一の間欠曝気槽から膜分離槽に移送される汚泥含有水中のアンモニアおよび有機物のトータルの濃度が最も高くなる。よって、実施例１、２に比べて膜分離槽内の汚泥含有水の水質が安定しにくかった。
また、実施例４の場合、全ての間欠曝気槽が同時に曝気される時間帯が生じた（すなわち、上記条件（ｉ）を満たさない）。よって、実施例２の場合と間欠曝気槽の数は同じであるが、実施例４では３槽分の間欠曝気槽を曝気するだけの処理能力を有するブロアが必要であり、実施例２に比べて初期コストが増加した。
また、実施例４の場合、上記条件（iii）も満たさなかった。
また、実施例４の場合、全ての間欠曝気槽が同時に曝気される時間帯が生じた（すなわち、上記条件（ｉ）を満たさない）。よって、実施例２の場合と間欠曝気槽の数は同じであるが、実施例４では３槽分の間欠曝気槽を曝気するだけの処理能力を有するブロアが必要であり、実施例２に比べて初期コストが増加した。
また、実施例４の場合、上記条件（iii）も満たさなかった。
［比較例１］
図１２に示す排水の処理装置２を用い、間欠曝気槽を１槽とし、間欠曝気槽の容積を２０ｍ３に変更し、図１３（ｂ）に示すタイムチャートとなるように、曝気を停止している間は汚泥含有水の循環を停止した以外は実施例１と同様にして排水の処理を行った。図１２において、図１と同じ構成要素には同じ符号を付してその説明を省略する。
なお、比較例１の場合、１日のサイクル数が３回となり、１サイクルにおける間欠曝気槽への原水投入量は、３．３３ｍ３（＝１０ｍ３／ｄ÷３回÷１槽）となる。
また、ｔ１とｔ２の最大公約数（ａ）は４であることから、ｔ１／ａ＋ｔ２／ａ＝２であり、上記式（１）を満たさなかった。
さらに、ｔ１／ｔ２＝１であり、上記式（２）も満たさなかった。
図１２に示す排水の処理装置２を用い、間欠曝気槽を１槽とし、間欠曝気槽の容積を２０ｍ３に変更し、図１３（ｂ）に示すタイムチャートとなるように、曝気を停止している間は汚泥含有水の循環を停止した以外は実施例１と同様にして排水の処理を行った。図１２において、図１と同じ構成要素には同じ符号を付してその説明を省略する。
なお、比較例１の場合、１日のサイクル数が３回となり、１サイクルにおける間欠曝気槽への原水投入量は、３．３３ｍ３（＝１０ｍ３／ｄ÷３回÷１槽）となる。
また、ｔ１とｔ２の最大公約数（ａ）は４であることから、ｔ１／ａ＋ｔ２／ａ＝２であり、上記式（１）を満たさなかった。
さらに、ｔ１／ｔ２＝１であり、上記式（２）も満たさなかった。
比較例１の場合、曝気停止状態の間欠曝気槽には汚泥含有水が返送されないので、曝気停止状態の間欠曝気槽内を無酸素状態に維持でき、安定した窒素処理を行うことができた。
しかし、１日当たりの膜濾過時間は１２時間であり、各実施例に比べて濾過時間が著しく制限された。
しかし、１日当たりの膜濾過時間は１２時間であり、各実施例に比べて濾過時間が著しく制限された。
また、中空糸膜の膜面積が２０ｍ２であることから、１０ｍ３／ｄの処理水を得るための平均膜濾過フラックスは１．０ｍ／ｄ［＝１０ｍ３／ｄ÷２０ｍ２×（２４時間÷１２時間）］である。
一般的に、産業排水を膜分離活性汚泥法で処理する場合の平均膜濾過フラックスは０．３〜０．６ｍ／ｄ程度が適切とされている。よって、比較例１における平均膜濾過フラックス（１．０ｍ／ｄ）は非常に高い値であり、安定した膜濾過が継続できないおそれがある。
なお、間欠曝気槽の容積が２０ｍ３であるため、２０ｍ３を曝気するだけの処理能力を有するブロアが必要であり、１０ｍ３分を交互に曝気する場合と比較して初期費用が増加することとなる。
一般的に、産業排水を膜分離活性汚泥法で処理する場合の平均膜濾過フラックスは０．３〜０．６ｍ／ｄ程度が適切とされている。よって、比較例１における平均膜濾過フラックス（１．０ｍ／ｄ）は非常に高い値であり、安定した膜濾過が継続できないおそれがある。
なお、間欠曝気槽の容積が２０ｍ３であるため、２０ｍ３を曝気するだけの処理能力を有するブロアが必要であり、１０ｍ３分を交互に曝気する場合と比較して初期費用が増加することとなる。
［比較例２］
図１２に示す排水の処理装置２を用い、比較例１と同様の条件で排水の処理を行った。ただし、１日あたりの処理水量は５ｍ３／ｄとした。
比較例２の場合、１日のサイクル数が３回となり、１サイクルにおける間欠曝気槽への原水投入量は、１．６７ｍ３（＝５ｍ３／ｄ÷３回÷１槽）となる。
また、ｔ１とｔ２の最大公約数（ａ）は４であることから、ｔ１／ａ＋ｔ２／ａ＝２であり、上記式（１）を満たさなかった。
さらに、ｔ１／ｔ２＝１であり、上記式（２）も満たさなかった。
図１２に示す排水の処理装置２を用い、比較例１と同様の条件で排水の処理を行った。ただし、１日あたりの処理水量は５ｍ３／ｄとした。
比較例２の場合、１日のサイクル数が３回となり、１サイクルにおける間欠曝気槽への原水投入量は、１．６７ｍ３（＝５ｍ３／ｄ÷３回÷１槽）となる。
また、ｔ１とｔ２の最大公約数（ａ）は４であることから、ｔ１／ａ＋ｔ２／ａ＝２であり、上記式（１）を満たさなかった。
さらに、ｔ１／ｔ２＝１であり、上記式（２）も満たさなかった。
比較例２の場合、曝気停止状態の間欠曝気槽には汚泥含有水が返送されないので、曝気停止状態の間欠曝気槽内を無酸素状態に維持でき、安定した窒素処理を行うことができた。
しかし、１日当たりの膜濾過時間は１２時間であり、各実施例に比べて濾過時間が著しく制限された。
しかし、１日当たりの膜濾過時間は１２時間であり、各実施例に比べて濾過時間が著しく制限された。
また、中空糸膜の膜面積が２０ｍ２であり、５ｍ３／ｄの処理水を得るための平均膜濾過フラックスは０．５ｍ／ｄ［＝５ｍ３／ｄ÷２０ｍ２×（２４時間÷１２時間）］であり、安定した膜濾過の継続が可能であった。
なお、間欠曝気槽の容積が２０ｍ３であるため、２０ｍ３を曝気するだけの処理能力を有するブロアが必要であり、１０ｍ３分を交互に曝気する場合と比較して初期費用が増加することとなる。
なお、間欠曝気槽の容積が２０ｍ３であるため、２０ｍ３を曝気するだけの処理能力を有するブロアが必要であり、１０ｍ３分を交互に曝気する場合と比較して初期費用が増加することとなる。
［比較例３］
図１２に示す排水の処理装置２を用い、比較例１と同様の条件で排水の処理を行った。ただし、中空糸膜の膜面積は４０ｍ２とした。
比較例３の場合、１日のサイクル数が３回となり、１サイクルにおける間欠曝気槽への原水投入量は、３．３３ｍ３（＝１０ｍ３／ｄ÷３回÷１槽）となる。
また、ｔ１とｔ２の最大公約数（ａ）は４であることから、ｔ１／ａ＋ｔ２／ａ＝２であり、上記式（１）を満たさなかった。
さらに、ｔ１／ｔ２＝１であり、上記式（２）も満たさなかった。
図１２に示す排水の処理装置２を用い、比較例１と同様の条件で排水の処理を行った。ただし、中空糸膜の膜面積は４０ｍ２とした。
比較例３の場合、１日のサイクル数が３回となり、１サイクルにおける間欠曝気槽への原水投入量は、３．３３ｍ３（＝１０ｍ３／ｄ÷３回÷１槽）となる。
また、ｔ１とｔ２の最大公約数（ａ）は４であることから、ｔ１／ａ＋ｔ２／ａ＝２であり、上記式（１）を満たさなかった。
さらに、ｔ１／ｔ２＝１であり、上記式（２）も満たさなかった。
比較例３の場合、曝気停止状態の間欠曝気槽には汚泥含有水が返送されないので、曝気停止状態の間欠曝気槽内を無酸素状態に維持でき、安定した窒素処理を行うことができた。
しかし、１日当たりの膜濾過時間は１２時間であり、各実施例に比べて濾過時間が著しく制限された。
しかし、１日当たりの膜濾過時間は１２時間であり、各実施例に比べて濾過時間が著しく制限された。
また、中空糸膜の膜面積が４０ｍ２であり、１０ｍ３／ｄの処理水を得るための平均膜濾過フラックスは０．５ｍ／ｄ［＝１０ｍ３／ｄ÷４０ｍ２×（２４時間÷１２時間）］であり、安定した膜濾過の継続が可能であった。しかし、膜面積が４０ｍ２の濾過膜を使用する必要があり、初期費用（設備投資など）が増加することとなる。
なお、間欠曝気槽の容積が２０ｍ３であるため、２０ｍ３を曝気するだけの処理能力を有するブロアが必要であり、１０ｍ３分を交互に曝気する場合と比較して初期費用が増加することとなる。
なお、間欠曝気槽の容積が２０ｍ３であるため、２０ｍ３を曝気するだけの処理能力を有するブロアが必要であり、１０ｍ３分を交互に曝気する場合と比較して初期費用が増加することとなる。
１ 排水の処理装置
２ 排水の処理装置
１０ 間欠曝気槽
１０ａ 第一の間欠曝気槽
１０ｂ 第二の間欠曝気槽
１１ 散気管
１２ 攪拌手段
１３ 導入管
１３ａ 開閉バルブ
１３ｂ 開閉バルブ
１４ ブロア
１５ ブロア制御装置
１６ 被処理水流路
１６ａ 開閉バルブ
１６ｂ 開閉バルブ
１７ 汚泥含有水流路
１８ 原水ポンプ
２０ 膜分離槽
２１ 散気管
２２ 膜モジュール
２３ 導入管
２４ ブロア
２５ 透過水流路
２６ 膜濾過ポンプ
２７ 返送流路
２７ａ 開閉バルブ
２７ｂ 開閉バルブ
２８ 循環ポンプ
２ 排水の処理装置
１０ 間欠曝気槽
１０ａ 第一の間欠曝気槽
１０ｂ 第二の間欠曝気槽
１１ 散気管
１２ 攪拌手段
１３ 導入管
１３ａ 開閉バルブ
１３ｂ 開閉バルブ
１４ ブロア
１５ ブロア制御装置
１６ 被処理水流路
１６ａ 開閉バルブ
１６ｂ 開閉バルブ
１７ 汚泥含有水流路
１８ 原水ポンプ
２０ 膜分離槽
２１ 散気管
２２ 膜モジュール
２３ 導入管
２４ ブロア
２５ 透過水流路
２６ 膜濾過ポンプ
２７ 返送流路
２７ａ 開閉バルブ
２７ｂ 開閉バルブ
２８ 循環ポンプ
Claims (6)
- 被処理水を間欠曝気槽に導き、曝気と曝気停止とを繰り返して、活性汚泥により生物処理する間欠曝気工程と、
間欠曝気槽内の生物処理水と活性汚泥とからなる汚泥含有水を膜分離槽に移送して膜濾過する膜濾過工程と、
膜分離槽から間欠曝気槽に、膜分離槽内の汚泥含有水の一部を返送させる返送工程とを有する、間欠曝気膜分離活性汚泥法により排水を処理する方法において、
前記間欠曝気槽を複数用い、排水処理を行っている間は１槽以上の間欠曝気槽が曝気状態となるように、各間欠曝気槽の運転を制御し、
汚泥含有水の移送および返送を曝気状態にある間欠曝気槽と膜分離槽との間で行う、排水の処理方法。 - 間欠曝気槽の数をｎとし、間欠曝気工程における曝気時間をｔ１、曝気停止時間をｔ２とし、ｔ１とｔ２の最大公約数をａとしたときに、下記式（１）を満たす、請求項１に記載の排水の処理方法。
ｎ＝ｔ１／ａ＋ｔ２／ａ ・・・（１） - 曝気状態にある間欠曝気槽と膜分離槽との間で行われる汚泥含有水の移送および返送の開始を、その間欠曝気槽での曝気開始から遅らせる、請求項２に記載の排水の処理方法。
- 全ての間欠曝気槽の運転のタイミングが異なるように、各間欠曝気槽の曝気を制御する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の排水の処理方法。
- 被処理水が導かれ、曝気と曝気停止とを繰り返して、活性汚泥により生物処理する間欠曝気槽と、
間欠曝気槽内の生物処理水と活性汚泥とからなる汚泥含有水を膜濾過する膜分離槽と、
膜分離槽から間欠曝気槽に、膜分離槽内の汚泥含有水の一部を返送させる返送手段とを備えた、間欠曝気膜分離活性汚泥法により排水を処理する装置において、
前記間欠曝気槽を複数備え、排水処理を行っている間は１槽以上の間欠曝気槽が曝気状態となるように、各間欠曝気槽の運転が制御され、
汚泥含有水の移送および返送が曝気状態にある間欠曝気槽と膜分離槽との間で行われる、排水の処理装置。 - 全ての間欠曝気槽の運転のタイミングが異なるように、各間欠曝気槽の曝気が制御されている、請求項５に記載の排水の処理装置。
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