JP6657524B2 - 水処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、生活排水等の汚水を処理する水処理装置に関する。

特開２０００−１９７８９２号公報には、浄化槽が開示されている。この浄化槽は、第１嫌気濾床槽、第２嫌気濾床槽、担体流動槽、沈殿槽および消毒槽を備えている。そして、被処理水は、自然移流によって各槽を流れるように構成されている。

特開２０００−１９７８９２号公報

一般に、被処理水に対して嫌気処理を行う嫌気処理槽と、嫌気処理槽の下流側に好気処理を行う好気処理槽を備えた浄化槽においては、特に好気処理槽において汚泥が多く蓄積（沈殿）すると被処理水の処理効率が低下する場合がある。そのため、嫌気処理槽から好気処理槽に流入する汚泥及び好気処理槽で発生する汚泥を、好気処理槽とは別の汚泥を貯留できる槽に効率よく移送することが求められる。上記の浄化槽においては、被処理水は自然移流によって各槽を流れるように構成されているため、浄化槽に流入した汚水と同じ量の被処理水が浄化槽から排出される。この浄化槽においては、第２嫌気濾床槽と担体流動槽にそれぞれ設定されたエアリフトポンプによって被処理水を循環させたり、槽内に沈殿した汚泥を第１嫌気濾床槽に返送させたりするように構成されているが、第１嫌気濾床槽、第２嫌気濾床槽および担体流動槽の水位は常に一定に保たれている。そのため、汚泥や被処理水を返送させるためのエアリフトポンプの揚程は変化しない。すなわち、エアリフトポンプによる返送水量は変化しない。エアリフトポンプによる返送水量が少ない場合には、汚泥の返送効率が低下する可能性がある。一方で、エアリフトポンプによる返送水量が多い場合には、槽内の流速が上昇するため、返送するべき汚泥をエアリフトポンプの吸入口付近まで十分に沈降させることができなくなる。その結果、汚泥の返送効率が低下する可能性がある。上記のような水位が一定に保たれている浄化槽において、汚泥を効率よく返送するためには、エアリフトポンプによる返送水量を変化させる必要がある。つまり、エアリフトポンプによる返送水量が低い状態で槽内の汚泥を効率よく沈降させ、一時的にエアリフトポンプによる返送水量が多い状態に変化させることで効率よく汚泥を返送できる。上記の浄化槽においてエアリフトポンプによる返送水量を変化させるためには、ブロワの風量を変化させる必要があり、ブロワの風量制御機構が必要になる。本発明は、この点を鑑みてなされたものであり、被処理水を循環させるとともに汚泥を移送する循環装置を備えた水処理装置において、循環装置が被処理水の水位に応じて被処理水とともに汚泥を効率よく移送するための技術を提供することを課題とする。

上記課題は、本発明によって解決される。本発明に係る水処理装置の好ましい形態によれば、汚泥を含む被処理水に対して処理を行う水処理装置が構成される。この水処理装置は、流入槽、嫌気処理槽、好気処理槽、好気処理槽の下流側に設けられた処理水槽、および被処理水を排出するための被処理水排出用移送装置、第１循環装置および第２循環装置を備える。流入槽に流入した被処理水は、嫌気処理槽および好気処理槽で順次処理される。被処理水排出用移送装置は、処理された被処理水を排出するために移送するように設けられている。好適には、被処理水排出用移送装置は、好気処理槽において好気処理された被処理水を排出するように設けられる。なお、被処理水排出用移送装置は、処理された被処理水を水処理装置の外部に直接排水するように構成されていてもよく、水処理装置内の更なる処理槽（例えば、消毒槽）に排水するように構成されていてもよい。第１循環装置は、嫌気処理槽の被処理水を流入槽に移送して、流入槽と嫌気処理槽の間で被処理水を循環させる。第２循環装置は、好気処理槽の被処理水を流入槽に移流して、流入槽、嫌気処理槽および好気処理槽の間で被処理水を循環させる。第１循環装置および第２循環装置は、被処理水とともに汚泥を移送する。この流入槽、嫌気処理槽および好気処理槽内の被処理水の水位は、互いに同じ高さで変動可能に構成されている。すなわち、被処理水は、流入槽と嫌気処理槽の間で互いに移動可能であるとともに、嫌気処理槽と好気処理槽の間で互いに移動可能である。これにより、流入槽、嫌気処理槽および好気処理槽内の被処理水の水位は、高水位位置と低水位位置の間で変動可能である。

被処理水排出用移送装置、第１循環装置および第２循環装置としては、エアリフトポンプや水中ポンプ等の各種ポンプを好適に包含するが、本発明における前記第１循環装置は、前記嫌気処理槽の底部付近に堆積した汚泥を、被処理水とともに前記流入槽に移送する第１エアリフトポンプを有し、前記第２循環装置は、前記好気処理槽の底部付近に堆積した汚泥を、被処理水とともに前記流入槽に移送する第２エアリフトポンプを有するよう構成される。

好適には、流入槽、嫌気処理槽および好気処理槽内の被処理水の水位に応じて、被処理水を移送する移送量を可変とされる。具体的には、被処理水の水位が低い場合には、移送量が少なくなるように設定され、被処理水の水位が高い場合には、移送量が多くなるように設定される。被処理水排出用移送装置、第１循環装置および第２循環装置としてエアリフトポンプを用いる場合には、水処理槽内の被処理水の水位に応じて揚程が自動的に変動することで、被処理水の移送量が可変とされる。なお、被処理水の水位に応じてエアリフトポンプに供給する空気量を制御することで、被処理水の移送量を可変とする構成であってもよい。

本発明によれば、処理された被処理水を排出する被処理水排出用移送装置が設けられているため、流入槽、嫌気処理槽および好気処理槽において互いに同じ水位に保持された被処理水の水位が変動される。そのため、水処理装置に対して外部から排水が流入しない場合には、被処理水排出用移送装置による被処理水の排出によって、各槽内の被処理水の水位は低水位状態となる。水位が低下した状態では、第１循環装置および第２循環装置による被処理水の移送量を低下させることで、槽内の流速を低下させて被処理水中の汚泥を効率よく沈降させることができる。そして、被処理装置に対して外部から排水が流入して被処理水の水位が低水位よりも上昇した場合には、第１循環装置および第２循環装置による被処理水の移送量を増加させることで、被処理水とともに汚泥の移送量を増加させることができる。その結果、嫌気処理槽および好気処理槽で沈降した汚泥を流入槽に効率的に移送することができる。特に、第１循環装置および第２循環装置にエアリフトポンプを採用することで、水位の変動に伴うエアリフトポンプの楊程変動を利用して、エアリフトポンプによる移送量を制御する装置を設けることなく、水位が上昇した際に被処理水と汚泥の移送量を増加させることができる。嫌気処理槽および好気処理槽で沈降した汚泥を流入槽に効率的に移送することにより、各槽における被処理水を効率的に処理することができる。これにより、水処理装置における各槽の容量を小さくすることができる。したがって、水処理装置の大型化を抑制することができる。

また本発明に係る水処理装置によれば、好気処理槽は、被処理水が下向流によって移送されるとともに、当該被処理水を好気処理するための好気濾材が配置された単一の槽により構成される。処理水槽は、好気処理槽からの被処理水が上向流によって移送されるよう構成される。

当該構成によれば、被処理水は、下向流によって移送されて、好気濾材によって処理される。したがって、好気処理された後に、汚泥が沈殿されやすい。好適には、第２循環装置は、被処理水とともに沈殿した汚泥を流入槽に移送するように、それぞれ好気処理槽の底部に近接した位置に取水口が設けられる。これにより、沈殿した汚泥は第２循環装置によって、流入槽に効率的に移送することができ、好気処理槽における被処理水の好気処理を安定化することができる。

また本発明に係る水処理装置によれば、好気濾材は、水処理装置に固定された固定濾床として構成されている。固定濾床は、好気処理槽内で被処理水を好気処理する際に流動しないように固定されている。すなわち、固定濾床は、好気処理槽を構成する壁面に固定されている。典型的には、固定濾床は、壁面に対して取り外し可能に取り付けられる。好適には、好気濾材は、立体網状体として構成される。固定濾床を設けることで、被処理水中の汚泥を沈殿しやすい性状に変化させることができる。なお、好気濾材のうち全ての濾材が固定濾材として構成されていてもよく、一部の濾材が固定され、他の濾材が流動可能な濾材として構成されていてもよい。

本発明に係る水処理装置の更なる形態によれば、第１循環装置および第２循環装置は、被処理水を前記流入槽に常時移送するよう構成することができる。

本発明に係る水処理装置の更なる形態によれば、第１エアリフトポンプと第２エアリフトポンプは、被処理水の水位の上昇に伴い被処理水の移送量を増加させるよう構成することができる。

本発明に係る水処理装置の更なる形態によれば、嫌気処理槽は、被処理水が下向流によって移送されるとともに、当該被処理水を嫌気処理するための嫌気濾材が配置された第１室と、第１室の下流側に設けられるとともに、被処理水が上向流によって移送される第２室で構成されている。

本形態によれば、被処理水は、下向流によって移送されて、嫌気濾材によって処理される。したがって、嫌気処理された後に、汚泥が沈殿されやすい。好適には、第１循環装置は、被処理水とともに沈殿した汚泥を流入槽に移送するように、それぞれ嫌気処理槽の底部に近接した位置に取水口が設けられる。これにより、沈殿した汚泥は第１循環装置によって、流入槽に効率的に移送することができ、好気処理槽における被処理水の好気処理を安定化することができる。

本発明に係る水処理装置の更なる形態によれば、鉛直方向における被処理水排出用移送装置の吸水口の下端部の位置によって、流入槽、嫌気処理槽および好気処理槽の被処理水の水位に関する低水位位置が規定される。好適には、嫌気処理槽と好気処理槽を連通する連通孔の下端部は、被処理水排出用移送装置の吸水口の下端部より低い位置に設定され、連通孔の上端部は、被処理水排出用移送装置の吸水口の下端部より高い位置に設定されて。したがって、低水位位置は、嫌気処理槽と好気処理槽を連通する連通孔の中間領域に設定されている。これにより、流入槽、嫌気処理槽および好気処理槽の被処理水の水位が低水位位置である場合に、連通孔を通じて嫌気処理槽と好気処理槽の間で被処理水が循環される。そのため、嫌気処理槽から下流側の好気処理槽に流出した汚泥や、好気処理の過程で発生した汚泥の一部を嫌気処理槽に返送することができる。したがって、好気処理槽に汚泥が蓄積して被処理水の好気処理性能が悪化することが抑制される。

本発明に係る水処理装置の更なる形態によれば、流入槽と嫌気処理槽の間に設けられた第１隔壁と、第１隔壁に設けられるとともに流入槽と嫌気処理槽を連通する第１開口と、嫌気処理槽と好気処理槽の間に設けられた第２隔壁と、第２隔壁に設けられるとともに嫌気処理槽と好気処理槽を連通する第２開口と、を備えることができる。
当該構成にあっては、鉛直方向における被処理水排出用移送装置の取水口の下端部の位置によって、流入槽、嫌気処理槽および好気処理槽の被処理水の水位に関する低水位位置を規定することができる。
第１開口および第２開口の下端部は、被処理水排出用移送装置の取水口の下端部より低い位置に設定され、第１開口および第２開口の上端部は、被処理水排出用移送装置の取水口の下端部より高い位置に設定されており、これにより低水位位置が第１開口および第２開口の中間領域に設定することができる。

本発明によれば、被処理水を循環させるとともに汚泥を移送する循環装置を備えた水処理装置において、循環装置が被処理水の水位に応じて被処理水とともに汚泥を効率よく移送するための技術が提供される。

本発明の第１実施形態に係る水処理装置の概要を示す図である。 水処理装置における被処理水の処理フローを示す図である。 図１のIII-III線における水処理装置の平面図である。 図３のIV-IV線における断面図である。 図３のV-V線における断面図である。 図３のVI-VI線における断面図である。 第３エアリフトポンプの詳細を示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係る水処理装置の概要を示す図である。 水処理装置における被処理水の処理フローを示す図である。

本発明の第１実施形態における水処理装置の構成を図１〜図７を参照して説明する。なお、本発明の実施形態は、一般家庭、集合住宅等から排出される原水（「排水」ないし「被処理水」ともいう）を水処理領域に受け入れて処理する水処理装置について説明するものである。

図１に示すように、水処埋装置１００は、当該水処埋装置１００の躯体（外郭）を構成する槽状の処理槽本体１０１を有する。図１および図２に示すように、処理槽本体１０１は、平面視で略矩形状に形成され、互いに平行な側壁１０１ａ，１０１ｂと、互いに平行な側壁１０１ｃ，１０１ｄと、底壁１０１ｅおよび上壁１０１ｆによって構成される。この水処埋装置１００は、屎尿と併せて生活雑排水（生活系の汚水）を処理する構成の水処理装置である。

図１に示すように、処理槽本体１０１は、流入管１０２、流出管１０３及びマンホール部１０４を備えている。流入管１０２は、被処理水（原水）を処理槽本体１０１の内部空間に導入するための開口部分として構成される。流出管１０３は、処理後の水を処理槽本体１０１の内部空間から導出するための開口部分として構成される。マンホール部１０４は、入槽用、内部点検用、清掃用のマンホールが形成された部位として構成される。

なお、処理槽本体１０１のうちのマンホール部１０４側（上壁１０１ｆ側）が槽上方または槽上部と規定され、その反対側（底壁１０１ｅ側）が槽下方、槽下部または槽底部と規定される。また、処理槽本体１０１のうちの流入管１０２側（側壁１０１ｃ側）が上流側と規定され、また流出管１０３側（側壁１０１ｄ側）が下流側と規定される。また、図１において、マンホール部１０４の延在面に沿った方向が水平方向（槽前後方向とも称す）と規定され、水平方向と交差する方向が鉛直方向（槽上下方向とも称す）と規定される。また、図１の紙面に垂直な方向（槽前後方向と槽上下方向に直交する方向、図３における上下方向）が槽左右方向と規定される。なお、図１〜図７における矢印は、被処理水の流れを示している。

図１に示すように、処理槽本体１０１の内部空間には、流入管１０２を通じて受け入れた原水を貯留しつつ所定の水処理がなされる水処理領域が形成されている。この水処理領域には、沈殿分離槽１２０、清掃孔１３０、嫌気処理槽１４０、好気処理槽１５０、処理水槽１６０及び消毒槽１７０が形成されている。図２に示すように、流入管１０２を通じて処理槽本体１０１（流入バッフル１１０）に流入した排水は、沈殿分離槽１２０、嫌気処理槽１４０、好気処理槽１５０、処理水槽１６０及び消毒槽１７０において順次処埋され、処理後の水は流出管１０３を通じて処理槽本体１０１の外部へと流出される。また、沈殿分離槽１２０と清掃孔１３０の間、および嫌気処理槽１４０と好気処理槽１５０の間では、被処理水が循環するように構成されている。なお、水処理装置１００は、処理槽本体１０１外へと流出した水をそのまま放流する浄化槽として構成されてもよいし、或いは処理槽本体１０１外へと流出した水をトイレや散水用の水として再利用する水再利用装置として構成されてもよい。

流入バッフル１１０は、水処理領域のうちの最上流領域を構成している。流入管１０２から流入バッフル１１０に流入した排水は、沈殿分離槽１２０に移流される。沈殿分離槽１２０に流入した被処理水は固液分離処理され、被処理水から分離された固形成分は沈殿汚泥として沈殿分離槽１２０の底部に堆積される。流入バッフル１１０に排水が流入することで、排水が間接的に沈殿分離槽１２０に流入され、沈殿分離槽１２０おける沈殿した汚泥等の撹拌が抑制される。この流入バッフル１１０を備えた沈殿分離槽１２０が、本発明における「流入槽」に対応する実施構成例である。

図１および図３に示すように、沈殿分離槽１２０とその下流側の嫌気処理槽１４０の間には槽上下方向に延在する隔壁１０５が設けられている。この隔壁１０５は、側壁１０１ａ，１０１ｂおよび底壁１０１ｅに取り付けられる。図４に示すように、隔壁１０５における上方領域には、沈殿分離槽１２０と嫌気処理槽１４０を連通する左右の開口部１０５ａ，１０５ｂが形成されている。図３および図４に示すように、隔壁１０５には、沈殿分離槽１２０と清掃孔１３０を区画するための区画壁１３１が取り付けられている。この区画壁１３１は、槽左右方向に関して、側壁１０１ａ，１０１ｂから離間して設けられ、槽前後方向に関して、側壁１０１ｃ，１０１ｄから離間して設けられている。この区画壁１３１によって、清掃孔１３０が、槽左右方向に関する隔壁１０５の中央領域に設定される。この清掃孔１３０に対して、開口部１０５ａ，１０５ｂは、清掃孔１３０の左右にそれぞれ設けられている。

図１および図４に示すように、区画壁１３１の下端部は、処理槽本体１０１の底部（底壁１０１ｅ）から離間するように配置されており、これにより沈殿分離槽１２０の下方領域は、清掃孔１３０に連通している。すなわち、区画壁１３１の下端部は、清掃孔１３０の下端開口１３０ａとして形成されており、下端開口１３０ａは、底壁１０１ｅから上方に離間するように形成される。なお、区画壁１３１の上端部の清掃孔１３０の上端開口１３０ｂは、上壁１０１ｆから下方に離間するように形成される。清掃孔１３０には、ドラフトチューブとして形成された長尺状かつ網目状の濾材１３２および濾材１３２を貫通する第１散気管１９０が設けられている。第１散気管１９０は、図４に示すように、清掃孔１３０における右側の領域に配置されている。第１散気管１９０の下端部から下端開口１３０ａを介して清掃孔１３０内に空気が供給されると、清掃孔１３０の右側の領域には上向流が発生し、清掃孔１３０の左側の領域には下向流が発生する。これにより、清掃孔１３０内に旋回流が発生し、清掃孔１３０内の被処理水が撹拌される。したがって、清掃孔１３０は、被処理水を撹拌する撹拌孔とも称する。

第１散気管１９０から散気された空気は、濾材１３２を通過して細分化される。沈殿分離槽１２０の底部に堆積した汚泥は、旋回流（上向流および下向流）によって被処理水とともに清掃孔１３０内を循環する。清掃孔１３０において、汚泥は、細分化された空気によって効率的に好気処理される。水処理領域における水位の変動により、清掃孔１３０内の汚泥と沈殿分離槽１２０の底部の汚泥は往来し、これにより沈殿分離槽１２０内に気泡を含む汚泥が供給される。その結果、沈殿分離槽１２０においては、気泡を含む汚泥が浮上してスカム化し、高濃度に汚泥が貯留される。

図３に示すように、沈殿分離槽１２０内の被処理水は、左右の開口部１０５ａ，１０５ｂを通じて、下流側の嫌気処理槽１４０に移送される。この嫌気処理槽１４０が、本発明における「嫌気処理槽」に対応する実施構成例である。

図１、図３および図５に示すように、嫌気処理槽１４０は、第１嫌気室１４１、第２嫌気室１４２を備えている。嫌気処理槽１４０とその下流側の好気処理室１５０の間には槽上下方向に延在する隔壁１０６が設けられている。この隔壁１０６の前側（上流側）には、図３に示すように、第１嫌気室１４１と第２嫌気室１４２を区画するための区画壁１４３が取り付けられている。この区画壁１４３によって、第２嫌気室１４２が、槽左右方向に関する隔壁１０６の中央領域に対応して設定される。図５に示すように、区画壁１４３の下端部は、処理槽本体１０１の底部から離間するように配置されており、これにより第１嫌気室１４１の下方領域は、第２嫌気室１４２に連通している。第１嫌気室１４１および第２嫌気室１４２がそれぞれ、本発明における「第１室」および「第２室」に対応する実施構成例である

また、図３に示すように、隔壁１０６の後側（下流側）には、隔壁１０６の下流側の領域を好気処理槽１５０と処理水槽１６０に区画するための区画壁１６１が取り付けられている。区画壁１４３で区画される第２嫌気室１４２の槽左右方向の長さは、区画壁１６１で区画される処理水槽１６０の槽左右方向の長さより長くなるように設定される。これにより、図３、図５および図６に示すように、隔壁１０６のうち、槽左右方向に関して、区画壁１６１の外側（処理水槽１６０の外側）であって、区画壁１４３の内側（第２嫌気室１４２の内側）において、第２嫌気室１４２と好気処理槽１５０を連通する左右の開口部１０６ａ，１０６ｂが設けられる。この開口部１０６ａ，１０６ｂが、本発明における「連通孔」に対応する実施構成例である。

隔壁１０６は、区画壁１４３および区画壁１６１が隔壁１０６に予め取り付けられた状態で、処理槽本体１０１に組み付けられる。すなわち、隔壁１０６、区画壁１４３および区画壁１６１はアセンブリ体として構成される。これにより、水処理装置１００の製造工程において、第２嫌気室１４２、好気処理槽１５０および処理水槽１６０が効率的かつ簡易的に設置される。

第１嫌気室１４１のうち槽上下方向における中間領域には、有機汚濁物質を嫌気処理する嫌気性微生物が付着する所定量の嫌気濾材が充填された嫌気濾床１４４が処理槽本体１０１に支持されるように設けられている。嫌気濾材としては、平板状の濾材や骨格様球状の濾材を好適に用いることができる。この嫌気濾床１４４では、被処理水が嫌気処理及び濾過処理され、これによりＢＯＤ（生物化学的酸素要求量）の低減とＳＳ（懸濁物質）の除去が行なわれる。

第１嫌気室１４１で嫌気処理された被処理水は、第１嫌気室１４１に生じる下向流によって、第１嫌気室１４１の下方領域から第２嫌気室１４２の下方領域に移送され、第２嫌気室１４２内を上昇する。すなわち、第２嫌気室１４２には、上向流が生じる。その後、被処理水は、第２嫌気室１４２の上部領域から開口部１０６ａ（または開口部１０６ｂ）を通過して好気処理槽１５０に移流される。

この第２嫌気室１４２には、第１エアリフトポンプ１８０が設置されている。第２嫌気室１４２では、第１嫌気室１４１から移流した汚泥が堆積するとともに、開口部１０６を通じて好気処理槽１５０から自然返送されたＳＳや汚泥が沈降する。この第１エアリフトポンプ１８０は、第１嫌気室１４１から移流し堆積した汚泥と好気処理槽１５０から自然返送されたＳＳや汚泥を被処理水とともに、流入バッフル１１０に返送する。この第１エアリフトポンプ１８０は、嫌気濾床が設けられていない第２嫌気室１４２に設けられている。そのため、第１エアリフトポンプ１８０と嫌気濾床１４４との干渉が回避される。すなわち、第２嫌気室１４２は、嫌気処理槽１４０に流入した被処理水を第１嫌気室１４１内において下向流として流通させて嫌気処理する機能と、第１エアリフトポンプ１８０を嫌気濾床１４４から隔離する機能を有する。この第１エアリフトポンプ１８０が、本発明における「第１循環装置」に対応する実施構成例である。

図３に示すように、隔壁１０６の下流側には、槽左右方向に関する中央領域に処理水槽１６０が設定されている。また、図６に示すように、好気処理槽１５０は、処理槽本体１０１内において、処理水槽１６０を挟んで左側領域と右側領域が下部領域で連通するように形成される。この好気処理槽１５０の下部領域は、処理水槽１６０に連通している。

図６に示すように、好気処理槽１５０内には、被処理水中の有機汚濁物質を好気分解（好気処理）する好気性微生物が付着する好気濾床１５１ａ，１５１ｂが設けられている。好気濾床１５１ａは、好気濾床１５１ｂより下方の領域に設けられている。好気濾床１５１ａは、網様ロール状の濾材によって構成されている。具体的には、網様ロール状の濾材は、ポリプロピレン、ポリエチレン等の樹脂からなる線材が立体的に絡まる網状体であり、直径約１００ｍｍ、長さ約１００ｍｍの円筒形に成形されている。したがって、好気濾床１５１ａは、複数の網様ロール状の濾材が所定の領域に充填されて構成されている。なお、好気濾床１５１ａの好気濾材は、網状体、球状体、板状体の濾材や、多孔質材料で成形された濾材を用いてもよい。一方、好気濾床１５１ｂは、ブロック状の（単一の）濾材によって構成されている。具体的には、ブロック状の濾材は、ポリプロピレン、ポリエチレン等の樹脂からなる線材が立体的に絡まる網状体であり、ブロック状に一体に成形されている。したがって、上側の好気濾床１５１ｂは、下側の好気濾床１５１ａの複数の濾材が流出を防止する蓋の機能を有する。この好気濾床１５１ｂは、処理槽本体１０１に支持されたネットや板状部材等の保持部材によって保持されている。なお、好気濾床１５１ｂの好気濾材は、一体に成形された濾材であれば、板状等の他の形状に成形されていてもよい。

図６に示すように、好気処理槽１５０には、第２散気管１９１が設けられている。これにより、好気濾床１５１を通過する被処理水は、第２散気管１９１から供給される空気によって好気処理される。好気濾床１５１ａ，１５１ｂによって好気処理された被処理水は、好気処理槽１５０の下部領域に移送される。

図１および図６に示すように、処理水槽１６０には、第２エアリフトポンプ１８１が設けられている。第２エアリフトポンプ１８１は、処理水槽１６０の下部領域まで延在している。これにより、好気処理槽１５０から処理水槽１６０に移送される被処理水の一部は、処理水槽１６０に移送される前に、第２エアリフトポンプ１８１によって流入バッフル１１０に返送される。これにより、水処理装置１００内の被処理水は、流入バッフル１１０、沈殿分離槽１２０、嫌気処理槽１４０および好気処理槽１５０を循環する。この好気処理槽１５０および処理水槽１６０が、本発明における「好気処理槽」に対応する実施構成例である。また、好気処理槽１５０および処理水槽１６０がそれぞれ、本発明における「第３室」および「第４室」に対応する実施構成例である。また、第２エアリフトポンプ１８１が、本発明における「第２循環装置」に対応する実施構成例である。

図１および図２に示すように、処理水槽１６０内には、区画壁１７１によって区画された消毒槽１７０が設けられている。また、処理水槽１６０には、処理水槽１６０内の被処理水を消毒槽１７０に移送するための第３エアリフトポンプ１８２が設けられている。この第３エアリフトポンプ１８２が、本発明における「被処理水排出用移送装置」に対応する実施構成例である。

図７に示すように、第３エアリフトポンプ１８２は、ポンプハウジング１８３と中仕切り部１８７を主体として構成されている。ポンプハウジング１８３は、鉛直方向に長尺状に延在する有底筒状部材である。このポンプハウジング１８３は、吸入口１８４、エア供給口１８５、吐出口１８６を備える。

吸入口１８４は、ポンプハウジング１８３内へと被処理水を吸入する開口部位として構成されている。図１に示すように、吸入口１８４は、第３エアリフトポンプ１８２が処理水槽１６０に設置されることで、吸引口１８４によって処理水槽１６０の低水位レベル（ＬＷＬ）の位置が設定される。この吸入口１８４が、本発明における「取水口」に対応する実施構成例である。

エア供給口１８５は、空気供給手段（図示省略）に接続されている。これにより、エア供給口１８５を介してポンプハウジング１８３内にエアが供給される。このエア供給口１８５は、鉛直方向において、吸入口１８４よりも下方に設けられている。吐出口１８６は、ポンプハウジング１８３内を流通した被処理水をポンプハウジング１８３の外部に吐出する開口として構成されている。この吐出口１８６は、鉛直方向において、吸入口１８４よりも上方に設けられている。

また、中仕切り部１８７は、ポンプハウジング１８３の延在方向（鉛直方向）に沿って延在する平板状の仕切り部材である。この中仕切り部１８７によって、ポンプハウジング１８３内の空間が、第１流通路１８３ａおよび第２流通路１８３ｂに区画される。第１流通路１８３ａは、中仕切り部１８７より吸入口１８４側の流路を構成する。第２流通路１８４ｂは、中仕切り部１８７より吐出口１８６およびエア供給口１８５側の流路を構成する。中仕切り部１８７は、ポンプハウジング１８３の上部を塞ぐ蓋部と一体状に形成されている。

エア供給口１８５から所定量のエアが供給されると、第２流通路１８３ｂを上方に浮上するエア流れによって、第２流通路１８３ｂには上向きに被処理水が流れる。これにより、吸入口１８４から被処理水が吸入されて、第１流通路１８３ａを被処理水が下向きに流れる。すなわち、処理水槽１６０から吸入口１８４を介して吸入された被処理水は、第１流通路１８３ａおよび第２流通路１８３ｂを通って、吐出口１８６から消毒槽１７０に吐出される。

消毒槽１７０には、消毒処理を行うための固形消毒剤が充填された薬剤筒（図示省略）が設けられている。この薬剤筒から溶出した消毒剤によって消毒処理がなされた後の水は、流出管１０３を通じて処理槽本体１０１の外部へと排出される。なお、消毒槽１７０の下流には、更に別の槽、例えば放流用のポンプが設置された放流ポンプ槽などを設けてもよい。

これら第１〜第３エアリフトポンプ１８０〜１８２および第１、第２散気管１９０，１９１は、空気供給装置（図示省略）に接続されており、エアバルブによって空気の供給および遮断が切り替えられる。なお、第１〜第３エアリフトポンプ１８０〜１８２および第１、第２散気管１９０，１９１に設けられたエアバルブは、コントローラ（図示省略）あるいは手動によって制御される。

この水処理装置１００においては、図４に示すように、低水位レベル（ＬＷＬ）は、鉛直方向に関して開口部１０５ａ，１０５ｂの略中央領域に設定されている。すなわち、開口部１０５ａ，１０５ｂは、第３エアリフトポンプ１８２の吸入口１８４の下端よりも下方まで延在している。また、開口部１０５ａ，１０５ｂよりも上方に高水位レベル（ＨＷＬ）が設定されている。同様に、図５に示すように、低水位レベル（ＬＷＬ）は、鉛直方向に関して開口部１０６ａ，１０６ｂの略中央領域に設定されている。すなわち、開口部１０６ａ，１０６ｂは、第３エアリフトポンプ１８２の吸入口１８４の下端よりも下方まで延在している。この低水位レベルが、本発明における「低水位位置」に対応する実施構成例である。また、開口部１０６ａ，１０６ｂよりも上方に高水位レベル（ＨＷＬ）が設定されている。

図１に示すように、流入管１０２から被処理水が水処理装置１００に流入すると、沈殿分離槽１２０の水位が上昇する。この水位上昇に伴い、開口部１０５ａ，１０５ｂおよび開口部１０６ａ，１０６ｂによって沈殿分離槽１２０と連通している嫌気処理槽１４０、好気処理槽１５０および処理水槽１６０内は、同一水位となる。すなわち、沈殿分離槽１２０、嫌気処理槽１４０、好気処理槽１５０および処理水槽１６０の被処理水は、互いに同水位となる。これらの槽は、互いに同じ水位に保たれた状態で、低水位レベルと高水位レベルの間で水位が変動する。

具体的には、被処理水の水位が低水位レベルよりも高い場合には、第３エアリフトポンプ１８２が処理水槽１６０内の被処理水を消毒槽１７０に移送する。消毒槽１７０の水位が流出管１０３より高い場合には、消毒槽１７０において処理された被処理水が処理槽本体１０１の外部へ流出される。第３エアリフトポンプ１８２による被処理水の移送によって、沈殿分離槽１２０、嫌気処理槽１４０、好気処理槽１５０および処理水槽１６０内の被処理水の水位が低水位レベルまで低下する。被処理水の水位が低水位レベルになると、被処理水は第３エアリフトポンプ１８２に吸入されず、処理水槽１６０から消毒槽１７０への被処理水の移送が遮断される。例えば、第３エアリフトポンプ１８２による移送能力を設定することで、高水位レベルと低水位レベルの差は約１０ｃｍ程度に保たれる。このとき、高水位レベルから低水位レベルまで約１時間で変動するように第３エアリフトポンプ１８２の移送能力が設定されることが好ましい。このように第３エアリフトポンプ１８２の移送能力を設定することで、第１エアリフトポンプ１８０、第２エアリフトポンプ１８１の移送水量が増加する時間がいたずらに長くなることを防ぎ、槽内で汚泥が沈降しやすい状況にすることができる。

一方、第１エアリフトポンプ１８０および第２エアリフトポンプ１８１の吸入口は、第３エアリフトポンプ１８２の吸入口１８４よりも低く、嫌気処理槽１４０および好気処理槽１５０の底部付近に設定されている。したがって、第１エアリフトポンプ１８０および第２エアリフトポンプ１８１は、被処理水とともに汚泥を流入バッフル１１０に常時返送する。そのため、低水位レベルと高水位レベルの間で被処理水の水位が変動する間においても、被処理水は、沈殿分離槽１２０、嫌気処理槽１４０、好気処理槽１５０および処理水槽１６０を循環する。これにより、被処理水は、各処理槽内において効率的に処理される。したがって、被処理水の処理に関する高効率化が可能な水処理装置１００が構成され、そのため各槽の容量を小さくすることも可能である。したがって、水処理装置１００の大型化が抑制される。また、流入バッフル１１０（沈殿分離槽１２０）に対する汚泥の効率的な返送が可能となる。

水処理領域における水位の変動に伴って、第１〜第３エアリフトポンプ１８０〜１８２の揚程が変動する。すなわち、水処理領域における被処理水の水位が高くなると、揚程が短くなり、エアリフトポンプによる被処理水の移送量が多くなる。一方、水処理領域における被処理水の水位が低くなると、揚程が長くなり、エアリフトポンプによる被処理水の移送量が少なくなる。そのため、エアリフトポンプを利用することにより、水処理装置１００に流入する排水が多くなり水処理領域の水位が上昇した場合に、水位の上昇に応じてエアリフトポンプの能力を上げることができる。例えば、高水位レベル時における第１エアリフトポンプ１８０および第２エアリフトポンプ１８１の移送量は、低水位レベル時における第１エアリフトポンプ１８０および第２エアリフトポンプ１８１の移送量に対して３倍から６倍程度となるように、各エアリフトポンプ内の流通路の寸法等を設定することが好ましい。これにより、第１エアリフトポンプ１８０および第２エアリフトポンプ１８１によって汚泥が効率的に流入バッフル１１０に返送される。

以上の第１実施形態によれば、水処理装置１００において、平面視で清掃孔１３０が沈殿分離槽１２０に囲まれるように配置されている。そのため、複数の方向において沈殿分離槽１２０と清掃孔１３０の連通が図られる。すなわち、処理槽本体１０１の左右方向および前後方向において、沈殿分離槽１２０と清掃孔１３０が連通する。これにより、沈殿分離槽１２０と清掃孔１３０の間において被処理水が効率的に流通される。

また、第１実施形態によれば、第１散気管１９０から供給される空気によって、清掃孔１３０内の被処理水に旋回流を発生させるとともに、旋回流による被処理水の流れによって沈殿分離槽１２０と清掃孔１３０の間において被処理水が効率的に流通される。

また、第１実施形態によれば、第１散気管１９０から供給される空気が濾材１３２によって細分化されるため、清掃孔１３０内を旋回する被処理水に含まれる汚泥を細かい気泡によって効果的に好気処理することができる。また、細かい気泡を含む汚泥を沈殿分離槽１２０に供給することで、沈殿分離槽１２０におけるスカム化を促進して高濃度に汚泥を貯留することができる。

また、第１実施形態によれば、第１エアリフトポンプ１８０および第２エアリフトポンプ１８１によって流入バッフル１１０に返送された被処理水は、嫌気濾床１４４における脱窒性能を向上させることができる。すなわち、第２エアリフトポンプ１８１によって好気処理槽１５０から流入バッフル１１０に返送される被処理水は、ＤＯ（溶存酸素）を多く含むが、第１エアリフトポンプ１８０によって嫌気処理槽１５０から流入バッフル１１０に返送される被処理水は、ＤＯが少ない。そのため、流入バッフル１１０内に返送される被処理水のＤＯの上昇を抑制することができる。その結果、その後再び嫌気処理槽１４０に移送される被処理水によって嫌気濾床１４４の脱窒性能の低下を抑制する。

次に、本発明の第２実施形態における水処理装置の構成を図８および図９を参照して説明する。図８および図９に示すように、第２実施形態においては、沈殿分離槽１２０内に清掃孔１３０および第１散気管１９０が形成されていない。第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、第１エアリフトポンプ１８０および第２エアリフトポンプ１８１によって被処理水は、沈殿分離槽１２０、嫌気処理槽１４０、好気処理槽１５０および処理水槽１６０を循環する。沈殿分離槽１２０に対して汚泥が効率的に返送されるため、汚泥を被処理水から分離させて沈殿させるために沈殿分離槽１２０の容量が十分大きい場合には、清掃孔１３０および第１散気管１９０が設けられていなくてもよい。

以上の各実施形態においては、水処理装置１００にエアリフトポンプを設けていたが、エアリフトポンプ以外の水中ポンプを設置してもよい。その場合には、コントローラが、水位の変動に応じて、水中ポンプによる被処理水の移送量を制御する。

また、以上の実施形態においては、水処理装置１００は、流入バッフル１１０、沈殿分離槽１２０、清掃孔１３０、嫌気処理槽１４０、好気処理槽１５０、処理水槽１６０及び消毒槽１７０の各処理要素によって構成される場合について説明したが、処理要素の数や種類に関しては必要に応じて種々選択が可能である。

また、以上の各実施形態においては、一般家庭、集合住宅等から排出される原水を処理する水処理装置１００について記載したが、本発明は、一般家庭、集合住宅以外に、商業施設、公共施設、工場等の設備から排出される原水を処理する水処理装置に対しても適用することが可能である。

（実施形態の各構成要素と本発明の各構成要素の対応関係）
以上の実施形態は、本発明を実施するための形態の一例を示すものである。したがって、本発明は、実施形態の構成に限定されるものではない。なお、実施形態の各構成要素と本発明の各構成要素の対応関係を以下に示す。
水処理装置１００は、本発明の「水処理装置」に対応する構成の一例である。
流入バッフル１１０は、本発明の「流入槽」に対応する構成の一例である。
沈殿分離槽１２０は、本発明の「流入槽」に対応する構成の一例である。
嫌気処理槽１４０は、本発明の「嫌気処理槽」に対応する構成の一例である。
第１嫌気室１４１は、本発明の「第１室」に対応する構成の一例である。
第２嫌気室１４２は、本発明の「第２室」に対応する構成の一例である。
好気処理槽１５０は、本発明の「好気処理槽」に対応する構成の一例である。
好気処理槽１５０は、本発明の「第３室」に対応する構成の一例である。
処理水槽１６０は、本発明の「好気処理槽」に対応する構成の一例である。
処理水槽１６０は、本発明の「第４室」に対応する構成の一例である。
開口部１０６ａは、本発明の「連通孔」に対応する構成の一例である。
開口部１０６ｂは、本発明の「連通孔」に対応する構成の一例である。

第１エアリフトポンプ１８０は、本発明の「第１循環装置」に対応する構成の一例である。
第２エアリフトポンプ１８１は、本発明の「第２循環装置」に対応する構成の一例である。
第３エアリフトポンプ１８２は、本発明の「被処理水排出用移送装置」に対応する構成の一例である。
吸入口１８４は、本発明の「取水口」に対応する構成の一例である。

１００ 水処理装置
１０１ 処理槽本体
１０１ａ 側壁
１０１ｂ 側壁
１０１ｃ 側壁
１０１ｄ 側壁
１０１ｅ 底壁
１０１ｆ 上壁
１０２ 流入管
１０３ 流出管
１０４ マンホール部
１０５ 隔壁
１０５ａ 開口部
１０５ｂ 開口部
１０６ 隔壁
１０６ａ 開口部
１０６ｂ 開口部
１１０ 流入バッフル
１２０ 沈殿分離槽
１３０ 清掃孔
１３０ａ 下端開口
１３０ｂ 上端開口
１３１ 区画壁
１３２ 濾材
１４０ 嫌気処理槽
１４１ 第１嫌気室
１４２ 第２嫌気室
１４３ 区画壁
１４４ 嫌気濾床
１５０ 好気処理槽
１５１ 好気濾床
１６０ 処理水槽
１６１ 区画壁
１７０ 消毒槽
１７１ 区画壁
１８０ 第１エアリフトポンプ
１８１ 第２エアリフトポンプ
１８２ 第３エアリフトポンプ
１８３ ポンプハウジング
１８３ａ 第１流通路
１８３ｂ 第２流通路
１８４ 吸入口
１８５ エア供給口
１８６ 吐出口
１８７ 中仕切り部
１９０ 第１散気管
１９１ 第２散気管

Claims (9)

1. 汚泥を含む被処理水に対して処理を行う水処理装置であって、
   被処理水が流入する流入槽と、
   前記流入槽の下流側に設けられ、被処理水を嫌気処理する嫌気処理槽と、
   前記嫌気処理槽の下流側に設けられ、被処理水を好気処理する好気処理槽と、
   前記好気処理槽の下流側に設けられた処理水槽と、
   処理された被処理水を水処理装置の外部に排出するために、被処理水を移送する被処理水排出用移送装置と、
   前記嫌気処理槽の被処理水を前記流入槽に移送して、被処理水を循環させる第１循環装置と、
   前記好気処理槽の被処理水を前記流入槽に移送して、被処理水を循環させる第２循環装置と、を備え、
   前記第１循環装置は、前記嫌気処理槽の底部付近に堆積した汚泥を、被処理水とともに前記流入槽に移送する第１エアリフトポンプを有し、
   前記第２循環装置は、前記好気処理槽の底部付近に堆積した汚泥を、被処理水とともに前記流入槽に移送する第２エアリフトポンプを有し、
   前記好気処理槽は、被処理水が下向流によって移送されるとともに、当該被処理水を好気処理するための好気濾材が配置された単一の室により構成され、
   前記処理水槽は、前記好気処理槽からの被処理水が上向流によって移送されるよう構成され、
   前記好気濾材は、当該水処理装置に固定された固定濾床として構成され、
   前記流入槽、前記嫌気処理槽および前記好気処理槽内の被処理水の水位が互いに同じ高さで変動可能に構成されていることを特徴とする水処理装置。
2. 請求項１に記載の水処理装置であって、
   前記第１循環装置および前記第２循環装置は、被処理水を前記流入槽に常時移送するよう構成されることを特徴とする水処理装置。
3. 請求項１または２に記載の水処理装置であって、
   前記第１エアリフトポンプと前記第２エアリフトポンプは、被処理水の水位の上昇に伴い被処理水の移送量が増加するよう構成されていることを特徴とする水処理装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の水処理装置であって、
   前記流入槽は、沈殿分離槽を備えることを特徴とする水処理装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の水処理装置であって、
   前記嫌気処理槽は、被処理水が下向流によって移送されるとともに、当該被処理水を嫌気処理するための嫌気濾材が配置された第１室と、前記第１室の下流側に設けられるとともに、被処理水が上向流によって移送される第２室で構成されていることを特徴とする水処理装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の水処理装置であって、
   前記好気濾材は、立体網状体として構成されていることを特徴とする水処理装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の水処理装置であって、
   鉛直方向における前記被処理水排出用移送装置の取水口の下端部の位置によって、前記流入槽、前記嫌気処理槽および前記好気処理槽の被処理水の水位に関する低水位位置が規定されることを特徴とする水処理装置。
8. 請求項７に記載の水処理装置であって、
   前記嫌気処理槽と前記好気処理槽を連通する連通孔の下端部は、前記被処理水排出用移送装置の取水口の下端部より低い位置に設定され、前記連通孔の上端部は、前記被処理水排出用移送装置の取水口の下端部より高い位置に設定されており、これにより低水位位置が前記連通孔の中間領域に設定されていることを特徴とする水処理装置。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の水処理装置であって、
   前記流入槽と前記嫌気処理槽の間に設けられた第１隔壁と、
   前記第１隔壁に設けられるとともに前記流入槽と前記嫌気処理槽を連通する第１開口と、
   前記嫌気処理槽と前記好気処理槽の間に設けられた第２隔壁と、
   前記第２隔壁に設けられるとともに前記嫌気処理槽と前記好気処理槽を連通する第２開口と、
   を備え、
   鉛直方向における前記被処理水排出用移送装置の取水口の下端部の位置によって、前記流入槽、前記嫌気処理槽および前記好気処理槽の被処理水の水位に関する低水位位置が規定され、
   前記第１開口および前記第２開口の下端部は、前記被処理水排出用移送装置の取水口の下端部より低い位置に設定され、前記第１開口および前記第２開口の上端部は、前記被処理水排出用移送装置の取水口の下端部より高い位置に設定されており、これにより低水位位置が前記第１開口および前記第２開口の中間領域に設定されていることを特徴とする水処理装置。

Images