JP7132682B2 - 汚水処理装置及び汚水処理方法 - Google Patents

Description

本発明は汚水処理装置及び汚水処理方法に関する。

従来より、汚水を生物処理するための反応槽と、反応槽に浸漬され且つ生物処理された汚水から固形物を除去するための膜分離装置と、膜分離装置の下部に設置され且つ膜分離装置に対して空気等の気体を供給する散気管とを備える汚水処理装置が知られ、反応槽における汚水の生物処理は、例えば、微生物を含む有機汚泥、すなわち、いわゆる活性汚泥によって汚水が処理される活性汚泥法に基づいて実行される。

具体的に、活性汚泥法においては、酸素存在下（好気状態）でアンモニアを亜硝酸や硝酸に変換する硝化反応が実行される。さらに、硝化反応によってアンモニアから変換された亜硝酸や硝酸を窒素に変換する脱窒反応が実行される。脱窒反応は酸素存在下（好気状態）で行われる硝化反応と異なり、無酸素状態で行う必要がある。脱窒反応は硝化反応が行われる反応槽と異なる反応槽で行われてもよいが、汚水処理装置の省スペース化を実現するために、単一の反応槽内で硝化反応及び脱窒反応が行われる汚水処理装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

図１２は従来の汚水処理装置を概略的に示す図である。図１２の汚水処理装置は、好気状態での硝化反応及び無酸素状態での脱窒反応を行う反応槽１と、汚水を反応槽１に供給するための原水槽９とを備え、反応槽１は、反応槽１内を複数の区画に仕切るための仕切板７を有する。具体的に、反応槽１は、仕切板７で囲まれる汚水領域Ａと、仕切板７及び反応槽１の内壁で囲まれる汚水領域Ｂとに仕切られ、汚水領域Ａは膜分離装置２及び散気管４を有する。また、反応槽１は、原水槽９からの汚水の供給を開始するための汚水供給開始水位ＬＷＬ（Low water level）と、原水槽９からの汚水の供給を停止するための汚水供給停止水位ＨＷＬ（High water level）とを有し、仕切板７の上端部は汚水供給開始水位ＬＷＬと汚水供給停止水位ＨＷＬとの間に位置する。

図１２の汚水処理装置においては、反応槽１内の水位が汚水供給開始水位ＬＷＬになると原水槽２１からの汚水の供給が開始され、水位が汚水供給停止水位ＨＷＬになると原水槽２１からの汚水の供給が停止されるように設定され、汚水の水位が変化するように構成されている。これにより、汚水の水位は仕切板７の上端部より高い位置（以下、「汚水越流位置」という。）と、仕切板７の上端部より低い位置（以下、「汚水非越流位置」という。）とを往来する。

図１３は、図１２における反応槽１内の汚水の水位が汚水越流位置にあるときの汚水の流れを概略的に示す図である。

汚水の水位が汚水越流位置にあるとき、散気管４から膜分離装置２に対して供給される空気により、汚水が仕切板７の上端を越流し、仕切板７の周囲を循環する循環流が形成される。この循環流により、汚水領域Ａの硝酸は汚水領域Ｂに移行し、汚水領域Ａの空気の大半は汚水領域Ｂに移行することなく反応槽１の外部に放出される。すなわち、循環流が形成されると、汚水領域Ａでは酸素存在下でアンモニアを亜硝酸や硝酸に変換する硝化反応が進行し、汚水領域Ｂでは循環流に乗って汚水領域から移動した亜硝酸や硝酸を窒素に変換する脱窒反応が進行する。

一方、汚水の水位が汚水非越流位置にあるとき、汚水領域Ａと汚水領域Ｂとの間で汚水の流通が分断されるため、散気管４が膜分離装置２に空気を供給しても、仕切板７の周囲を循環する循環流は形成されない。すなわち、汚水領域Ａでは酸素存在下でアンモニアを亜硝酸や硝酸に変換する硝化反応が進行し、汚水領域Ｂでは汚水の流通が分断される前に汚水領域Ａから移動した亜硝酸や硝酸を窒素に変換する脱窒反応が進行する。

ところで、脱窒反応を実行するための微生物として、シュードモナス・デニトリフィカンスやパラコックス・デニトリフィカンス等の脱窒菌又は好気状態では稼働しないものの無酸素状態では脱窒反応を実行する従属栄養細菌（以下、これらの菌を「脱窒反応実行菌９」という。）が反応槽１に含まれている。

特開２００４－２６１７１１号公報

しかしながら、循環流が形成されると、汚水領域Ａ，Ｂの汚水が反応槽１全体で拡散され、その結果、脱窒反応実行菌９も反応槽１全体に拡散される（図１４）。したがって、反応槽１全体に含まれる脱窒反応実行菌９の全てが汚水領域Ｂに存在するわけではないため、汚水領域Ｂにおける脱窒反応は、反応槽１全体に含まれる脱窒反応実行菌９の全てが汚水領域Ｂに存在する場合ほど進行しない。すなわち、脱窒効率が上がらず、汚水の処理を無駄なく効率的に実行することができないという問題があった。

本発明は、汚水の処理を無駄なく効率的に実行することができる汚水処理装置及び汚水処理方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の汚水処理装置は、汚水を処理するための反応槽と、前記反応槽を前記汚水に含まれるアンモニアを亜硝酸又は硝酸に変換する硝化反応が進行する第１の領域と無酸素状態で前記亜硝酸又は前記硝酸を窒素に変換する脱窒反応が進行する第２の領域とに仕切る仕切板と、前記第２の領域で前記脱窒反応を実行する脱窒反応実行菌とを備える汚水処理装置において、前記仕切板は、前記第１の領域に存在する汚水が接触する第１の接触面及び前記第２の領域に存在する汚水が接触する第２の接触面を有し、前記第２の接触面は前記脱窒反応実行菌を担持するための担持手段を有することを特徴とする。
上記目的を達成するために、本発明の汚水処理方法は、上記本発明の汚水処理装置を用いた汚水処理方法において、前記汚水が前記仕切板を越える越流ステップと、前記仕切板を越えた前記汚水が前記担持手段上を流れることにより、前記脱窒反応実行菌に接触する接触ステップとを有することを特徴とする。

上記目的を達成するために、本発明の汚水処理装置は、汚水を処理するための反応槽と、前記反応槽を第１の領域及び第２の領域に仕切る仕切板と、前記第２の領域で汚水の処理を実行する生物菌とを備える汚水処理装置において、前記仕切板は、前記第１の領域に存在する汚水が接触する第１の接触面及び前記第２の領域に存在する汚水が接触する第２の接触面を有し、前記第２の接触面は前記生物菌を担持するための担持手段を有し、前記第２の接触面は前記第２の領域に対して突出する制流板を有し、前記制流板は前記第２の領域に存在する汚水が接触するとともに、前記生物菌を担持するための担持手段を有し、前記制流板は前記第２の接触面に螺旋状に固定されていることを特徴とする。
上記目的を達成するために、本発明の汚水処理方法は、上記本発明の汚水処理装置を用いた汚水処理方法において、前記汚水が前記仕切板を越える越流ステップと、前記仕切板を越えた前記汚水が前記担持手段上を流れることにより、前記生物菌に接触する接触ステップとを有することを特徴とする。

本発明によれば、汚水処理を無駄なく効率的に実行することができる。

本発明の実施の形態に係る汚水処理装置を概略的に示す図である。 図１における反応槽が有する仕切板の周辺を概略的に示す斜視図である。 図１の汚水処理装置の上面図である。 本発明の別の実施の形態に係る汚水処理装置を概略的に示す図である。 図４における反応槽が有する仕切板の周辺を概略的に示す斜視図である。 図４の汚水処理装置の上面図である。 図４乃至図６における制流板の第１の変形例を概略的に示す上面図である。 図４乃至図６における制流板の第２の変形例を概略的に示す上面図である。 図４乃至図６における制流板の第３の変形例を概略的に示す斜視図である。 図４乃至図６における制流板の第４の変形例を概略的に示す斜視図である。 図１０における膜分離装置、仕切板及び制流板を備えた反応槽の上面図である。 従来の汚水処理装置を概略的に示す図である。 図１２における反応槽内の汚水の水位が汚水越流位置にあるときの汚水の流れを概略的に示す側面図である。 図１２における反応槽内の微生物の状況を概略的に示す図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。

図１は、本発明の実施の形態に係る汚水処理装置２０を概略的に示す図である。

図１の汚水処理装置２０は、汚水を生物処理するための単槽式の反応槽１を備え、反応槽１は、汚水に含まれる汚染物質を分離する膜分離装置２と、膜分離装置２に気泡状の空気を供給する散気管４と、反応槽１の内部を複数の領域に仕切る仕切板７とを有する。膜分離装置２は反応槽１の外部の吸引ポンプ３に接続されている。吸引ポンプ３が駆動すると、生物処理された汚水が膜分離装置２によってろ過され、ろ過された水は反応槽１の槽外に取り出される。

散気管４は、膜分離装置２の下部に設置されるとともに、反応槽１の外部のブロワ５に接続され、ブロワ５は散気管４に空気を供給している。膜分離装置２は汚水をろ過するため、膜分離装置２の膜面には汚水中の汚泥物質等が付着し、膜分離装置２の膜面に付着した汚水中の汚泥物質等を放置すると、膜分離装置２が目詰まりして適切に汚水をろ過することができなくなるが、ブロワ５から散気管４に供給された空気が膜分離装置２の膜面に供給されることにより、汚泥物質等が膜分離装置２の膜面に付着するのを防止している。

反応槽１は原水ポンプ８を介して汚水を格納する不図示の原水槽に接続され、原水ポンプ８が駆動すると、処理される汚水は原水槽から反応槽１に供給される。反応槽１は底部１ａ及び底部１ａの縁部から起立する槽壁１ｂによって構成されている。

図２は、図１における反応槽１が有する仕切板７の周辺を概略的に示す斜視図であり、図３は、図１の汚水処理装置２０の上面図である。

図２及び図３における仕切板７は、４枚の矩形状の板状部材７１，７２，７３，７４からなり、板状部材７１，７２は膜分離装置２を介して対向し、板状部材７３，７４は膜分離装置２を介して対向している。また、板状部材７１，７２の長手方向は反応槽１の底部１ａから槽壁１ｂが起立する方向（以下、「上下方向」という。）に一致し、板状部材７３，７４の長手方向は上下方向に直交する方向（以下、「横方向」という。）に一致している。さらに、板状部材７１，７２の各々は板状部材７３，７４に隣接して接続され、板状部材７１，７２は板状部材７３，７４に直交している。仕切板７は膜分離装置２及び散気管４を囲むように配置されるとともに、反応槽１の底部１ａから離間して配置されている。これにより、反応槽１の内部は、仕切板７で囲まれ且つ散気管４が配置されている内部領域１１（第１の領域）と、内部領域１１以外の外部領域１２（第２の領域）とに仕切られる。仕切板は耐久性が要求されるため、ステンレス等の金属で構成される。

反応槽１内の汚水の水位が汚水越流位置にあるとき、散気管４から膜分離装置２に空気が供給されることにより、汚水は内部領域１１から仕切板７の上端を越流して仕切板７の外部の外部領域１２に移行する。その後、汚水は外部領域１２内を下降し、仕切板７よりも下の領域を経て仕切板７の内部領域１１に戻る。すなわち、汚水の水位が汚水越流位置にあり、汚水が仕切板７を越流するとき、仕切板７の周囲を循環する循環流が形成される。循環流が形成されると、例えば、内部領域１１の硝酸は外部領域１２に移行し、内部領域１１の空気の大半は外部領域１２に移行することなく反応槽１の外部に放出される。すなわち、循環流が形成されると、内部領域１１では酸素存在下でアンモニアを亜硝酸や硝酸に変換する硝化反応が進行し、外部領域１２では循環流に乗って汚水領域から移動した亜硝酸や硝酸を窒素に変換する脱窒反応が進行する。一方、汚水の水位が汚水非越流位置にあり、内部領域１１と外部領域１２との間で汚水の流通が分断されているとき、散気管４が膜分離装置２に空気を供給しても、仕切板７の周囲を循環する循環流は形成されないので、内部領域１１では酸素存在下でアンモニアを亜硝酸や硝酸に変換する硝化反応が進行し、外部領域１２では汚水の流通が分断される前に内部領域１１から移動した亜硝酸や硝酸を窒素に変換する脱窒反応が進行する。

反応槽１内の汚水には、汚水の処理を実行するために、内部領域１１で硝化反応を行うための硝化菌と、外部領域１２で脱窒反応を行うための脱窒反応実行菌９（生物菌）とが含まれる。脱窒反応実行菌９は、例えば、シュードモナス・デニトリフィカンスやパラコックス・デニトリフィカンス等の脱窒菌又は好気状態では稼働しないものの無酸素状態では脱窒反応を実行する従属栄養細菌である。

仕切板７は、内部領域１１に存在する汚水が接触する第１の接触面７ｂ及び外部領域１２に存在する汚水が接触する第２の接触面７ａを有する。第２の接触面７ａは脱窒反応実行菌９を担持するための担持手段１００を有する。担持手段１００は脱窒反応実行菌９を仕切板７の第２の接触面７ａ上に直接的又は間接的に担持するものであれば特に限定されない。

具体的に、仕切板７の第２の接触面７ａは担持手段１００としてのポリアクリルアミド、寒天、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、アルギン酸塩、Ｋ－カラギーナン及び光硬化性樹脂等を介して脱窒反応実行菌９を担持する。また、仕切板７の第２の接触面７ａは担持手段１００としての流動床担体や接触材を後述の各担体固定方法に基づいて保持する。流動床担体には、例えば、ポリエチレン製又はポリプロピレン製で、外形１０～３０ｍｍ、長さ１０～３０ｍｍ、比表面積３００～１２００ｍ^２／ｍ^３のペレット状担体やポリウレタン製で、比表面積１０００～６０００ｍ^２／ｍ^３の直方体状の多孔質体等がある。また、接触材には、ポリ塩化ビニリデン製の繊維を縫製加工したひも状接触材や高密度ポリエチレンを押し出し成型加工した網状接触材等がある。これらの流動床担体及び接触材は、単一種類を用いてもよいし、複数種類を組み合わせて用いてもよい。

次いで、担持手段１００を仕切板７の第２の接触面７ａ上に固定する方法について説明する。例えば、担持手段１００が挿入されたネットを仕切板７の第２の接触面７ａに固定してもよい（第１の担体固定方法）。このとき、ネットは耐久性があればよく、例えば、ステンレス製のネットが使用できる。ネットは溶接や接着剤によって仕切板の第２の接触面７ａ上に設置される。なお、ネットの中に挿入された担持手段１００がネット内で偏らないようにするために、仕切板に設置されたネットを複数のエリアに区切ってもよく、また、複数のネットを仕切板に固定してもよい。さらに、ネットを用いることなく、複数の流動床担体又は接触材を接着剤により仕切板７の第２の接触面７ａ上に固定してもよい（第２の担体固定方法）。図１～図３において、担持手段１００は、仕切板７の第２の接触面７ａの全体にわたり固定されているが、第２の接触面７ａの一部に固定されてもよい。

担持手段１００は、仕切板７の第２の接触面７ａ上に固定されるとき、予め脱窒反応実行菌９を担持してもよい。また、担持手段１００は、仕切板７の第２の接触面７ａ上に固定されるとき、脱窒反応実行菌９を担持していなくてもよいが、この場合、仕切板７の第２の接触面７ａ上に固定された後に汚水中に含まれる脱窒反応実行菌９を担持する。

仕切板７の第２の接触面７ａが担持手段１００を有することにより、反応槽１内で速い循環流が形成されても、脱窒反応実行菌９が第２の接触面７ａ上に固定された担持手段１００に担持されて反応槽１全体に拡散されるのを抑制することができる。その後、担持手段１００が存在する外部領域１２の汚水が無酸素状態になると、脱窒反応実行菌９が外部領域１２で活性化し、脱窒反応が実行される。すなわち、担持手段１００が仕切板７の第２の接触面７ａに固定されているので、担持手段１００が仕切板７の第２の接触面７ａに固定されていない場合よりも多くの脱窒反応実行菌９を脱窒反応が実行される外部領域１２に確保することができる。一方、内部領域１１に存在する汚水が接触する第１の接触面７ｂは、脱窒反応実行菌９を担持するための担持手段１００を有さない。

本実施の形態では、仕切板７が膜分離装置２の全周囲を囲包している場合について説明したが、仕切板７と反応槽１の槽壁１ｂとによって膜分離装置２の周囲を取り囲んでもよい。具体的に、反応槽１の対向する２つの槽壁１ｂと２枚の矩形状の仕切板７によって膜分離装置２を囲包し、又は反応槽１の３つの槽壁１ｂと１枚の矩形状の仕切板７によって膜分離装置２を囲包してもよい。また、反応槽１が大型の場合には、単位時間当たりの処理量を大きくするために、散気管４を配置する内部領域１１を複数設けてもよい。

さらに、本実施の形態の汚水処理装置２０は、反応槽１内の水位を調節するための水位制御手段を有していてもよい。水位制御手段としては、例えば、反応槽１内の水位、すなわち、液表面の位置を調べる液面センサーがある。液面センサーが汚水の水位を検出すると、原水ポンプ８が反応槽１に供給する原水の水量を自動的に制御する。

続いて、汚水処理装置２０によって実行される汚水処理方法について説明する。

まず、原水ポンプ８が駆動し、汚水が原水槽から反応槽１に供給される。このとき、汚水の水位は汚水越流位置にあり、汚水は脱窒反応実行菌９を含有する。次いで、ブロワ５が駆動し、散気管４から気泡状の空気が膜分離装置２に供給される。これにより、内部領域１１において汚水の上向流が形成され、その上向流が仕切板７の上端を越えて外部領域１２に越流する（越流ステップ）。

その後、仕切板７を越えた汚水は仕切板７に沿って反応槽１の底部１ａに進み、仕切板７の第２の接触面７ａが有する担持手段１００に接触する（接触ステップ）。ここでは、担持手段１００は予め脱窒反応実行菌９を担持していることを前提とする。次いで、反応槽１の底部１ａと仕切板７との間を通過して内部領域１１に戻る（循環ステップ）。つまり、汚水の水位が汚水越流位置にあり且つ空気が膜分離装置２に供給されているとき、汚水は仕切板７の周囲を循環する循環流を形成する。このとき、膜分離装置２に供給された空気の大半は反応槽１から放出される。そのため、循環流が形成されると、内部領域１１では酸素存在下でアンモニアを亜硝酸や硝酸に変換する硝化反応が進行し、外部領域１２では循環流に乗って汚水領域から移動した亜硝酸や硝酸を窒素に変換する脱窒反応が進行する。

硝化反応及び脱窒反応が反応槽１内で進行して一定の時間が経過すると、吸引ポンプ３が駆動し、生物処理された汚水が膜分離装置２によってろ過され、ろ過水が吸引ポンプ３により吸引されて反応槽１の外部に取り出される（取出ステップ）。これにより、汚水の水位は汚水非越流位置に変化する。その結果、汚水の水位が汚水非越流位置にあるとき、内部領域１１と外部領域１２との間で汚水の流通が分断され、散気管４が膜分離装置２に空気を供給しても、仕切板７の周囲を循環する循環流は形成されない。一方で、内部領域１１には酸素が供給され、外部領域１２には酸素が供給されないので、この場合も内部領域１１では硝化反応が進行し、外部領域１２では脱窒反応が進行する。その後、汚水が原水槽から反応槽１に供給され、越流ステップ、接触ステップ、循環ステップ、及び取出ステップが繰り返される。

本実施の形態に係る汚水処理装置２０によれば、汚水を処理するための反応槽１と、反応槽１を内部領域１１及び外部領域１２に仕切る仕切板７と、外部領域１２で脱窒反応を実行する脱窒反応実行菌９とを備え、仕切板７は、内部領域１１に存在する汚水が接触する第１の接触面７ｂ及び外部領域１２に存在する汚水が接触する第２の接触面７ａを有し、第２の接触面７ａは脱窒反応実行菌９を担持するための担持手段１００を有する。これにより、仕切板７の周囲を循環する循環流が形成されると、脱窒反応実行菌９は、仕切板７の第２の接触面７ａ上に保持される。その結果、脱窒反応実行菌９は外部領域１２に保持され、第２の接触面７ａが担持手段１００を有さない場合よりも多くの脱窒反応実行菌９が第２の接触面７ａにおいて脱窒反応を実行するので、外部領域１２の脱窒性能が抑制されることがなく、脱窒効率を向上させることができ、もって、汚水の処理を無駄なく効率的に実行することができる。

また、第１の接触面７ｂは脱窒反応実行菌９を担持するための担持手段１００を有さない。すなわち、仕切板７が、担持手段１００を積極的に有する第２の接触面７ａと、担持手段１００を積極的に有さない第１の接触面７ｂとによって構成されている。もし、第１の接触面７ｂが担持手段１００を積極的に有するならば、脱窒反応実行菌９は第１の接触面７ｂが有する担持手段１００に担持して内部領域１１における酸素を消費する。したがって、硝化反応が内部領域１１において確実に進行するために、内部領域１１に供給する酸素量を増加する必要が生じるが、第１の接触面７ｂは担持手段１００を積極的に有さないので、内部領域１１に供給する酸素量を増加する必要を無くすことができる。一方、第２の接触面７ａは担持手段１００を積極的に有するので、脱窒反応実行菌９は第２の接触面７ａが有する担持手段１００に担持して外部領域１２における酸素を消費する。その結果、外部領域１２は速やかに無酸素状態に移行するので、外部領域１２では効率的に脱窒反応を実行することができる。

次に、本発明の別の実施の形態について説明する。

本発明の別の実施の形態は、その構成、作用が上述した実施の形態と基本的に同じであり、仕切板７の第２の接触面７ａが外部領域１２に対して突出する制流板１０，４０，５０を有する点で上述の実施の形態と異なる。以下、重複した構成、作用については説明を省略し、異なる構成、作用についての説明を行う。

図４は、本発明の別の実施の形態に係る汚水処理装置３０を概略的に示す図であり、図５は、図４における反応槽１が有する仕切板７の周辺を概略的に示す斜視図であり、図６は、図４の汚水処理装置３０の上面図である。

図４における仕切板７の第２の接触面７ａは、外部領域１２に対して突出する制流板１０を有する。制流板１０には外部領域１２に存在する汚水が接触する。制流板１０は矩形状の板状部材であり、制流板１０の長手方向が仕切板７の上下方向に一致するように、例えば、溶接、ボルト、両面テープ又は接着剤等によって接触面７ａに固定される。本実施の形態において、制流板１０は、反応槽１の底部１ａ（反応槽の底面）及び固定される仕切板７のいずれにも直交するように第２の接触面７ａに固定されている。仕切板７のうち、板状部材７１，７２には２枚の制流板１０が仕切板７の横方向に関する両端部から突出するように固定され、また、仕切板７のうち、板状部材７３，７４には３枚の制流板１０が横方向に関する両端部及びその中央から突出するように等間隔に固定されている。

各制流板１０の上端部は、仕切板７の上端部とほぼ同じ位置となるように設置される。また、各制流板１０の下端部は、仕切板７の下端部とほぼ同じ位置となるように反応槽１の底部１ａから離間して設置される（図４及び図５）。制流板１０の上下方向長さは仕切板７の上下方向長さとほぼ同一である。なお、制流板１０の厚みは、汚水の流れに耐える強度を有する厚みであればよい。

本実施の形態では、各仕切板７に２～３枚の制流板１０が固定されているが、各仕切板７に固定される制流板１０の数や各制流板１０の間隔は、仕切板７の大きさや反応槽１の大きさに応じて適宜決定すればよい。

また、本実施の形態では、制流板１０が反応槽１の底部１ａ及び仕切板７のそれぞれに直交するように固定されているが、反応槽１の底部１ａ又は仕切板７に対し傾斜するように固定されてもよい。

さらに、本実施の形態では、仕切板７の第２の接触面７ａが担持手段１１０を有するとともに、制流板１０もその両面に脱窒反応実行菌９を担持するための担持手段１１０を有する。制流板１０が有する担持手段１１０は上述の担持手段１００（図１～図３）と同様であり、担持手段１１０は、担持手段１００を仕切板７に固定する方法（第１の担体固定方法又は第２の担体固定方法）と同様の方法で、制流板１０に固定することができる。また、本実施の形態では、例えば、仕切板７に固定される制流板１０は流動床担体や接触材等の担持手段１００自体で構成されてもよく、また、流動床担体や接触材等の担持手段１００が挿入されたネット（保持手段）から構成されてもよい。これにより、制流板１０に担持手段１００を固定する手間を省くことができる。

仕切板７の第２の接触面７ａが制流板１０を有する場合、外部領域１２に越流した汚水は、制流板１０により流路が規制され、外部領域１２内を制流板１０に沿って下降する（図５）。これにより、汚水が外部領域１２内を下降するとき、乱流が発生し難く、また、乱流が発生してもその影響を受けることなく、外部領域１２の汚水の流れは上下方向に制流されて外部領域１２内を下降する。外部領域１２内を下降した汚水は反応槽１の底部１ａと仕切板７との間を通過して内部領域１１に戻り、循環流を形成する。

すなわち、制流板１０が存在する場合、仕切板７の周囲を循環する循環流のうち外部領域１２に存在する汚水は、乱流によって移動エネルギーが散逸することなく下降して内部領域１１に戻るため、循環流の勢いは向上する。

制流板１０は、仕切板７の周囲を循環する循環流が形成されているとき、外部領域１２に越流した汚水の流路を規制し、外部領域１２内を下降する汚水を制流する（図５）。その結果、循環流の勢いが向上するが、第２の接触面７ａや制流板１０の両面に担持手段１１０が設けられているので、脱窒反応実行菌９は担持手段１１０に担持される。したがって、脱窒反応実行菌９が外部領域１２から内部領域１１に移動して脱窒性能が抑制されることがなく、脱窒効率を向上させることができ、もって、汚水処理を無駄なく効率的に実行することができる。

図７は、図４～図６における制流板１０の第１の変形例を概略的に示す上面図である。図７において、仕切板７を構成する４枚の板状部材の各々は３枚の制流板１０を備え、各制流板１０は外部領域１２に突出するように等間隔に固定されている。図７における第２の接触面７ａや制流板１０の両面には、図４～図６と同様に脱窒反応実行菌９を担持するための担持手段１１０が設けられている。そのため、図７の制流板１０を有する汚水処理装置３０は図４乃至図６の制流板１０を有する汚水処理装置３０と同様の効果を奏することができる。

図８は、図４～図６における制流板１０の第２の変形例を概略的に示す上面図である。図８において、仕切板７を構成する４枚の板状部材の各々は３枚の制流板１０を備え、各制流板１０は外部領域１２に突出し且つ反応槽１の槽壁１ｂに当接するように等間隔に固定されている。図８における第２の接触面７ａや制流板１０の両面には、図４～図６と同様に脱窒反応実行菌９を担持するための担持手段１１０が設けられている。そのため、図８の制流板１０を有する汚水処理装置３０は図４乃至図６の制流板１０を有する汚水処理装置３０と同様の効果を奏することができる。

図９は、図４～図６における制流板１０の第３の変形例を概略的に示す斜視図である。

図９において、各制流板４０はその下端部が反応槽１の底部１ａに当接するように設置される。すなわち、図９における制流板４０の下端部は、図４～図６における制流板１０の下端部よりも、反応槽１の底部１ａまで延長されている。そのため、反応槽１の底部１ａと仕切板７との間の領域においても、仕切板７の周囲を循環する循環流が形成されているとき、汚水の流路が規制され、汚水が乱流による拡散を起こすことなく内部領域１１に移行する。したがって、図９における制流板４０を用いることにより、仕切板７の下端部付近において、汚水の移動エネルギーの損失を無くし、仕切板７の周囲を循環する循環流の勢いをさらに向上することができる。この場合に、第２の接触面７ａや制流板４０の両面には、脱窒反応実行菌９を担持するための担持手段１２０が設けられているので、図９の制流板４０を有する汚水処理装置３０は図４乃至図６の制流板１０を有する汚水処理装置３０と同様の効果を奏することができる。

図１０は、図４～図６における制流板１０の第４の変形例を概略的に示す斜視図であり、図１１は、図１０における膜分離装置２、仕切板７及び制流板５０を備えた反応槽１の上面図である。

図１０及び図１１において、複数枚の制流板５０が１枚ずつ順に連結され、外部領域１２の汚水が接触する仕切板７の接触面７ａに螺旋状に固定される。図４～図９における制流板１０，４０のいずれも、汚水が仕切板７を越流し、仕切板７の周囲を循環する循環流が形成されているとき、内部領域１１から外部領域１２に越流した汚水の流れを上下方向に規制し、外部領域１２において上下方向の流れを形成する。これに対し、図１０及び図１１における制流板５０は、仕切板７を越流した汚水の流れを螺旋状に下降するように規制し、外部領域１２において螺旋状の流れを形成する。

制流板５０により流路を規制された汚水は、乱流が発生しても、その影響を受けることなく、制流板５０に沿って螺旋状に外部領域１２内を下降する。その後、仕切板７の下端部に到達した汚水は、仕切板７よりも下の領域を経て内部領域１１に戻り、循環流を形成する。

制流板５０が第２の接触面７ａに固定されたとき、第２の接触面７ａや制流板５０の両面には、脱窒反応実行菌９を担持するための担持手段１３０が設けられている。また、制流板５０が第２の接触面７ａに固定されると、外部領域１２において渦流が形成される。これにより、外部領域１２の汚水は、渦流の影響を受け、均一に撹拌される。その結果、外部領域１２において形成された渦流によって反応槽１の全体に及ぶ循環流の勢いが向上する。この場合に、第２の接触面７ａや制流板５０の両面には、脱窒反応実行菌９を担持するための担持手段１３０が設けられているので、図１０及び図１１の制流板５０を有する汚水処理装置３０は図４乃至図６の制流板１０を有する汚水処理装置５０と同様の効果を奏することができる。

以上、本発明について、上述した実施の形態を用いて説明したが、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではない。

本発明は、汚水処理を無駄なく効率的に実行することができる汚水処理装置及び方法を提供することができる。

１ 反応槽
１ａ 反応槽の底部
１ｂ 反応槽の槽壁
２ 膜分離装置
４ 散気管
７ 仕切板
７ａ 第２の接触面
７ｂ 第１の接触面
９ 脱窒反応実行菌
１０，４０，５０ 制流板
１１ 内部領域
１２ 外部領域
１００，１１０，１２０，１３０ 担持手段

Claims (9)

1. 汚水を処理するための反応槽と、前記反応槽を前記汚水に含まれるアンモニアを亜硝酸又は硝酸に変換する硝化反応が進行する第１の領域と無酸素状態で前記亜硝酸又は前記硝酸を窒素に変換する脱窒反応が進行する第２の領域とに仕切る仕切板と、前記第２の領域で前記脱窒反応を実行する脱窒反応実行菌とを備える汚水処理装置において、
   前記仕切板は、前記第１の領域に存在する汚水が接触する第１の接触面及び前記第２の領域に存在する汚水が接触する第２の接触面を有し、
   前記第２の接触面は前記脱窒反応実行菌を担持するための担持手段を有することを特徴とする汚水処理装置。
2. 前記第１の接触面は前記脱窒反応実行菌を担持するための担持手段を有さないことを特徴とする請求項１記載の汚水処理装置。
3. 前記第２の接触面は前記第２の領域に対して突出する制流板を有し、前記制流板は前記第２の領域に存在する汚水が接触するとともに、前記脱窒反応実行菌を担持するための担持手段を有することを特徴とする請求項１又は２記載の汚水処理装置。
4. 前記制流板は前記反応槽の底面及び前記仕切板のそれぞれに直交していることを特徴する請求項３記載の汚水処理装置。
5. 前記制流板は前記反応槽の底部に当接していることを特徴とする請求項４記載の汚水処理装置。
6. 前記制流板は前記担持手段又は前記担持手段が挿入された保持手段であることを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載の汚水処理装置。
7. 請求項１～６のいずれか１項に記載の汚水処理装置を用いた汚水処理方法において、
   前記汚水が前記仕切板を越える越流ステップと、
   前記仕切板を越えた前記汚水が前記担持手段上を流れることにより、前記脱窒反応実行菌に接触する接触ステップと
   を有することを特徴とする汚水処理方法。
8. 汚水を処理するための反応槽と、前記反応槽を第１の領域及び第２の領域に仕切る仕切板と、前記第２の領域で汚水の処理を実行する生物菌とを備える汚水処理装置において、
   前記仕切板は、前記第１の領域に存在する汚水が接触する第１の接触面及び前記第２の領域に存在する汚水が接触する第２の接触面を有し、
   前記第２の接触面は前記生物菌を担持するための担持手段を有し、
   前記第２の接触面は前記第２の領域に対して突出する制流板を有し、前記制流板は前記第２の領域に存在する汚水が接触するとともに、前記生物菌を担持するための担持手段を有し、
   前記制流板は前記第２の接触面に螺旋状に固定されていることを特徴とする汚水処理装置。
9. 請求項８に記載の汚水処理装置を用いた汚水処理方法において、
   前記汚水が前記仕切板を越える越流ステップと、
   前記仕切板を越えた前記汚水が前記担持手段上を流れることにより、前記生物菌に接触する接触ステップと
   を有することを特徴とする汚水処理方法。

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