特開 2025-87 水処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025000087

(43)【公開日】2025-01-07

(54)【発明の名称】水処理装置

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/44 20230101AFI20241224BHJP

   C02F 3/34 20230101ALI20241224BHJP

   C02F 3/12 20230101ALI20241224BHJP

【ＦＩ】

C02F1/44 A

C02F3/34 101B

C02F3/12 M

C02F3/12 S

C02F1/44 F

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023099743

(22)【出願日】2023-06-19

(71)【出願人】

【識別番号】000001052

【氏名又は名称】株式会社クボタ

(74)【代理人】

【識別番号】100107478

【弁理士】

【氏名又は名称】橋本 薫

(72)【発明者】

【氏名】岡島 康信

(72)【発明者】

【氏名】石原 優香子

(72)【発明者】

【氏名】田中 健

(72)【発明者】

【氏名】藤野 創太

【テーマコード（参考）】

4D006

4D028

4D040

【Ｆターム（参考）】

4D006GA07

4D006HA48

4D006HA93

4D006JA06Z

4D006JA07A

4D006JA07C

4D006JA22A

4D006JA31A

4D006JB07

4D006KA01

4D006KA31

4D006KA43

4D006KB22

4D006KB23

4D006MA03

4D006MA06

4D006MA21

4D006MC09

4D006PA01

4D006PB08

4D006PB24

4D006PC11

4D006PC62

4D028AB03

4D028BB07

4D028BC17

4D028BC22

4D028BC24

4D028BC26

4D028BD10

4D028BD17

4D040BB05

4D040BB24

4D040BB57

4D040BB65

(57)【要約】

【課題】コンパクトな空間に水処理装置を設置することが可能で、かつ、均質な膜分離処理が可能な水処理装置を提供する。
【解決手段】複数の膜分離装置７が浸漬設置されるとともに補助散気装置８が設置された処理槽３と、無酸素槽４から前記処理槽３に被処理水を供給する流入路５と、前記処理槽３から被処理水を前記無酸素槽４に返送する返送路６と、を備えた水処理装置１であって、前記膜分離装置７は、前記処理槽３に複数列に配列して設置され、前記補助散気装置８は、前記膜分離装置７の列間に各列に沿う方向に延在するように設置され、前記流入路５は、前記膜分離装置７の列間に各列に沿う方向に分散して被処理水を供給するように設置されている。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の膜分離装置が浸漬設置されるとともに補助散気装置が設置された処理槽と、無酸素槽から前記処理槽に被処理水を供給する流入路と、前記処理槽から被処理水を前記無酸素槽に返送する返送路と、を備えた水処理装置であって、
前記膜分離装置は、前記処理槽に複数列に配列して設置され、
前記補助散気装置は、前記膜分離装置の列間に各列に沿う方向に延在するように設置され、
前記流入路は、前記膜分離装置の列間に各列に沿う方向に分散して被処理水を供給するように設置されている水処理装置。

【請求項2】

前記補助散気装置は、前記膜分離装置と前記処理槽の側壁との間に各列に沿う方向に延在するように設置され、
前記流入路は、前記膜分離装置と前記処理槽の側壁との間に各列に沿う方向に分散して被処理水を供給するように設置されている請求項１記載の水処理装置。

【請求項3】

前記補助散気装置は、前記処理槽の底部に設置され、
前記流入路は、前記膜分離装置の列間に各列に沿う方向に延在するように、前記処理槽の水面近傍に設置されている請求項１記載の水処理装置。

【請求項4】

前記膜分離装置の下部に備えた散気装置からの散気により被処理水に生じる上向流が、前記膜分離装置の上方から各列の間に下降するように、被処理水の旋回流が形成され、前記流入路から流入する被処理水が前記下降流に沿って前記補助散気装置に向けて下降する請求項３記載の水処理装置。

【請求項5】

前記流入路は、前記流入路の延在方向に被処理水が分散して供給される開口部（スリットを含む）が形成された管体で構成されている請求項３または４記載の水処理装置。

【請求項6】

前記流入路は、前記流入路の延在方向に沿って開口端が分散するように配された複数の管体で構成されている請求項３または４記載の水処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数の膜分離装置が浸漬設置されるとともに補助散気装置が設置された処理槽と、無酸素槽から前記処理槽に被処理水を供給する流入路と、前記処理槽から被処理水を前記無酸素槽に返送する返送路と、を備えた水処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

下水、畜産排水、し尿、食品工場で発生する排水などの有機性排水を浄化するため、膜分離活性汚泥法を採用した水処理装置が注目されている。
図１には、膜分離活性汚泥法を採用した従来の水処理装置の構成が例示されている。上流側から嫌気槽ＡＮ、無酸素槽ＡＸ、前曝気槽ＰＡ、膜分離槽ＭＢＲが配置され、原水である有機性排水は、嫌気槽ＡＮに流入して活性汚泥と混合された被処理水として、嫌気槽ＡＮ、無酸素槽ＡＸ、前曝気槽ＰＡ、膜分離槽ＭＢＲに順に流下する過程で浄化処理される。なお、前曝気槽ＰＡは必要に応じて無酸素槽として機能させる場合もある。

【0003】

嫌気槽ＡＮでは脱リン処理、無酸素槽ＡＸでは脱窒処理、前曝気槽ＰＡでは硝化（好気）処理、膜分離槽ＭＢＲでは硝化（好気）および膜分離装置ＭＳにより膜分離処理される。膜分離槽ＭＢＲから引き抜かれた汚泥が返送路ＲＳを介して嫌気槽ＡＮまたは無酸素槽ＡＸに返送される。嫌気槽ＡＮから膜分離槽ＭＢＲの間で被処理水が循環される過程で有機性排水が浄化され、被処理水が膜分離装置ＭＳにより処理水として引き抜かれる。

【0004】

膜分離槽ＭＢＲは、平面視が矩形で一方向に細長い直方体形状の処理槽であり、処理槽の長手方向に沿って複数の膜分離装置ＭＳが一列に浸漬設置される。
各膜分離装置ＭＳの下部には散気装置が設けられ、散気装置から供給される酸素により膜面の浄化処理とともに被処理水の好気処理が行われる。散気装置による好気処理で不足する酸素は、膜分離槽ＭＢＲの上流側の前曝気槽ＰＡに設置された補助散気装置から供給される。

【0005】

膜分離装置ＭＳのファウリングを抑制するために、前曝気槽ＰＡから膜分離槽ＭＢＲへ流入する被処理水の溶存酸素濃度（ＤＯ濃度）を１～２ｍｇ／Ｌに調節することが多く、好気処理は前曝気槽ＰＡと膜分離槽ＭＢＲの上流域でほぼ完了し、膜分離槽ＭＢＲの下流域では酸素が過剰供給された状態となる。その結果、膜分離槽ＭＢＲの下流側から溶存酸素濃度の高い汚泥が嫌気槽ＡＮまたは無酸素槽ＡＸに返送されることとなり、嫌気槽ＡＮまたは無酸素槽ＡＸに無駄に溶存酸素を持ち込むことになっていた。

【0006】

つまり、好気処理が進行する膜分離槽ＭＢＲの上流域では溶解性ＣＯＤ（ｓＣＯＤ）濃度が高く、下流域に比べて膜ファウリングが発生しやすい環境に晒され、被処理水の流れ方向において膜の汚れ方に偏りが生じる。

【0007】

また、膜分離装置ＭＳにより行われる処理水の引抜きのため、膜分離槽ＭＢＲの下流ほどＭＬＳＳ濃度が高くなり、膜間閉塞リスクが高まる。そのため、膜分離装置ＭＳの下部に備えた散気装置からの散気量は、膜分離槽ＭＢＲの下流ほど高く設定する必要がある。

【0008】

図２（ａ）には、膜分離装置ＭＳが設置された膜分離槽ＭＢＲの断面構造が例示されている。膜分離装置ＭＳは、上下２段の膜ケースＭＣと、膜ケースＭＣの下方に備えた散気装置ＡＤを備えている。散気装置ＡＤからの散気により被処理水に生じる上向流により膜ケースＭＣに備えた膜面が浄化され、膜分離装置ＭＳの上方から両側部に下降するように、被処理水の旋回流が形成される。そのため、図２（ｂ）、（ｃ）に示すように、膜分離槽ＭＢＲに充填された被処理水の溶存酸素濃度は水面側で高くなり、底部側で低くなる。膜間差圧の算出の便宜のため水位を一定とする必要があり、膜分離槽ＭＢＲからのオーバーフロー水を末端の貯水槽で貯水し、ポンプを用いて返送汚泥として返送していたので、溶存酸素ＤＯ濃度の高い汚泥が嫌気槽ＡＮまたは無酸素槽ＡＸに返送される要因の一つとなっていた。

【0009】

そこで、特許文献１には、被処理水を収容し、被処理水から処理水を分離する分離槽と、前記分離槽内の被処理水中に浸漬され、前記分離槽の槽長手方向に沿って互いに間隔をおいて配置された複数の分離膜と、前記複数の分離膜を介して処理水を抜き出すための処理水抜き出し手段と、前記分離槽内の槽長手方向下流部の被処理水を前記分離槽内の槽長手方向上流部へと循環させるための循環手段とを備えることにより、分離槽内のＭＬＳＳ濃度及び水質の均一化を図ることを目的とした活性汚泥処理装置が提案されている。

【0010】

当該活性汚泥処理装置では、被処理水を前記分離槽へ供給する流入手段として、分離槽の槽長手方向に沿って分離膜の上部に延在し、長手方向に沿って複数の流入口を備えることにより、被処理水を均等に流入させることを可能とする流入手段も提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0011】

【特許文献1】特開２０１７－１２９９４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

しかし、特許文献１に記載された活性汚泥処理装置は、分離槽の槽長手方向に沿って複数の分離膜を一列に設置し、被処理水を分離槽の槽長手方向に沿って流下させる構成であるため、循環手段を備えたとしても、分離槽の上流側と下流側との間にＭＬＳＳ濃度や溶存酸素濃度の差が生じることに変わりはなく、循環手段のために別途の動力が必要になるという問題があった。

【0013】

また、流入手段により被処理水を均等に流入させるために、分離槽の槽長手方向に沿ったＭＬＳＳ濃度分布などの指標に応じて、複数の流入口からの被処理水の流入量を調整するという煩雑な制御が必要となるという問題もあった。

【0014】

本発明の目的は、上述した問題点に鑑み、コンパクトな空間に水処理装置を設置することが可能で、かつ、均質な膜分離処理が可能な水処理装置を提供する点にある。

【課題を解決するための手段】

【0015】

上述の目的を達成するため、本発明による水処理装置の第一の特徴構成は、複数の膜分離装置が浸漬設置されるとともに補助散気装置が設置された処理槽と、無酸素槽から前記処理槽に被処理水を供給する流入路と、前記処理槽から被処理水を前記無酸素槽に返送する返送路と、を備えた水処理装置であって、前記膜分離装置は、前記処理槽に複数列に配列して設置され、前記補助散気装置は、前記膜分離装置の列間に各列に沿う方向に延在するように設置され、前記流入路は、前記膜分離装置の列間に各列に沿う方向に分散して被処理水を供給するように設置されている点にある。

【0016】

処理槽に複数の膜分離装置を複数列に配列することで、一方向に細長い直方体形状の処理槽を用いる必要がなく、コンパクトな処理槽が実現できる。そして、膜分離装置の列間に各列に沿う方向に延在するように補助散気装置を設置するとともに、膜分離装置の列間に各列に沿う方向に分散して被処理水を供給するように流入路を設置することで、処理槽全体として分散して供給された被処理水に対して補助散気装置から供給される酸素により、膜分離装置の列間で均質に好気処理されるようになる。さらに、被処理水はその近傍の膜分離装置により固液分離されて処理水として引き抜かれる。つまり、処理槽内で分散して均質に好気処理が行われることとなり、一方向に細長い直方体形状の処理槽を用いた場合に生じる被処理水の流れ方向に沿った溶存酸素濃度の傾斜分布やＭＬＳＳ濃度の傾斜分布に起因する膜分離装置への影響を抑制することができる。

【0017】

同第二の特徴構成は、上述した第一の特徴構成に加えて、前記補助散気装置は、前記膜分離装置と前記処理槽の側壁との間に各列に沿う方向に延在するように設置され、前記流入路は、前記膜分離装置と前記処理槽の側壁との間に各列に沿う方向に分散して被処理水を供給するように設置されている点にある。

【0018】

膜分離装置の列間のみならず、膜分離装置と処理槽の側壁との間でも均質に好気処理され、処理槽全体としてより均質に好気処理が行われることとなる。

【0019】

同第三の特徴構成は、上述した第一の特徴構成に加えて、前記補助散気装置は、前記処理槽の底部に設置され、前記流入路は、前記膜分離装置の列間に各列に沿う方向に延在するように、前記処理槽の水面近傍に設置されている点にある。

【0020】

膜分離装置の列間で処理槽の底部に設置された補助散気装置から散気された気泡が上昇する過程で、膜分離装置の列間に延在する流入路から処理槽の水面近傍に供給された被処理水が効率的に好気処理される。

【0021】

同第四の特徴構成は、上述した第三の特徴構成に加えて、前記膜分離装置の下部に備えた散気装置からの散気により被処理水に生じる上向流が、前記膜分離装置の上方から各列の間に下降するように、被処理水の旋回流が形成され、前記流入路から流入する被処理水が前記下降流に沿って前記補助散気装置に向けて下降する点にある。

【0022】

処理槽に複数列に配列された各膜分離装置では、被処理水を固液分離して処理水として引抜き処理が行われるとともに、分離膜の下部に備えた散気装置からの散気により生じる被処理水の上向流によって、分離膜の膜面の洗浄処理が行われる。その後、上向流は膜分離装置の上方から各列の間に下降流となって流下する。つまり、被処理水が膜分離装置の内部を上昇し、膜分離装置の両側である列間で下降する旋回流が生じる。流入路から流入する被処理水は、列間に生じる下降流に沿って補助散気装置に向けて下降するため、効率的に好気処理が進行する。

【0023】

同第五の特徴構成は、上述した第三または第四の特徴構成に加えて、前記流入路は、前記流入路の延在方向に被処理水が分散して供給される開口部（スリットを含む）が形成された管体で構成されている点にある。

【0024】

膜分離装置の列間に延在するように配された管体によって流入路が構成され、管体に形成された開口部を介して被処理水が管体の軸心方向に分散して供給される。開口部として、例えば軸心に沿って管体に形成された複数の微小な開孔や、軸心に沿って管体に形成されたスリットなどで実現できる、

【0025】

同第六の特徴構成は、上述した第三または第四の特徴構成に加えて、前記流入路は、前記流入路の延在方向に沿って開口端が分散するように配された複数の管体で構成されている点にある。

【0026】

一方の開口端から流入した被処理水が他方の開口端から処理槽に流出する複数本の管体により流入路が形成され、各管体の他方の開口端が流入路の延在方向に沿って分散するように、他方の開口端の位置を異ならせればよい。例えば、各管体の長さを異ならせればよい。

【発明の効果】

【0027】

以上説明した通り、本発明によれば、コンパクトな空間に水処理装置を設置することが可能で、かつ、均質な膜分離処理が可能な水処理装置を提供することができるようになった。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】従来の水処理装置の平面視の説明図

【図2】（ａ）は図１のＩ―Ｉ線断面の要部の説明図、（ｂ）は（ａ）に示す膜分路装置の内部におけるＤＯ濃度分布の説明図、（ｃ）は（ａ）に示す処理槽の内部におけるＤＯ濃度分布の説明図

【図3】（ａ）は本発明による水処理装置の平面視の説明図、（ｂ）は（ａ）のＩＩ―ＩＩ線断面図

【図4】膜分離装置の説明図

【図5】膜エレメントの説明図

【図6】（ａ）～（ｄ）は流入路の態様を示す説明図

【図7】返送路の説明図

【図8】（ａ）は本発明による水処理装置の別実施形態を示す平面視の説明図、（ｂ）は（ａ）のＩＩＩ―ＩＩＩ線断面図

【図9】（ａ）は本発明による水処理装置の別実施形態を示す平面視の説明図、（ｂ）は（ａ）のＩＶ―ＩＶ線断面図

【発明を実施するための形態】

【0029】

以下、本発明による水処理装置を説明する。当該水処理装置は、原水として下水を流入させ、膜分離活性汚泥法を採用して浄化する水処理装置である。なお、当該水処理装置は、有機性排水であれば、下水以外に畜産排水、し尿、食品工場で発生する排水などを浄化処理することができる。

【0030】

図３（ａ），（ｂ）に示すように、水処理装置１は、原水に含まれるアンモニア性窒素の硝化処理および膜分離処理を行なう処理槽３と、処理槽３を挟んで両側に配置され、脱窒処理を行なう無酸素槽４と、無酸素槽４から処理槽３に被処理水を供給する流入路５と、処理槽３から被処理水を無酸素槽４に返送する返送路６と、を備えている。

【0031】

処理槽３には、複数の膜分離装置７が複数列に配列して浸漬設置されるとともに、膜分離装置７の列間に各列に沿う方向に延在するように補助散気装置８が設置されている。この例では、処理槽３を区画する平面視矩形の一対の対向壁Ｗの間に複数の膜分離装置７が３列に配列され、各列には７台の膜分離装置７が均等間隔で配列設置されている。当該一対の対向壁Ｗを挟んで其々に無酸素槽４が配置されている。

【0032】

図４には、膜分離装置７の一例が示されている。膜分離装置７は、上下が開口した膜ケース７０の内部に１００枚の板状の膜エレメント７１が、各膜面が縦姿勢となるように、かつ６ｍｍから１０ｍｍ程度（本実施形態では８ｍｍ）の一定間隔を隔てて上下に二段配列されており、さらに膜ケース７０の下方に散気装置７Ａを備えている。

【0033】

散気装置７Ａは、複数の散気孔が形成された散気管７２を備え、散気管７２に接続された散気ヘッダ７３を介して槽外に設置されたブロワＢやコンプレッサなどの給気源に接続されている。本実施形態では、給気源としてブロワＢが用いられている。

【0034】

膜エレメント７１はチューブ７５を介して集水管７４に接続されるとともに、集水管７４を介して槽外に設置された吸引機構としてのポンプＰ１が接続され、処理槽３内の被処理水が膜エレメント７１の膜面を透過するように吸引ろ過される。

【0035】

図５に示すように、膜エレメント７１は、縦１０００ｍｍ×横４９０ｍｍの樹脂製の膜支持体７６の表裏両面に、スペーサ７７を介して分離膜７８が配置され、分離膜７８の周縁の辺部７８Ｅが膜支持体７６に超音波や熱で溶着、または接着剤等を用いて接着されている。

【0036】

分離膜７８は、平均孔径が約０．２μｍの微多孔性膜で、不織布に多孔性を有する樹脂が塗布及び含浸された有機ろ過膜である。尚、膜エレメント７１はこのような構成に限るものではなく、分離膜７８を膜支持体７６の表裏両面に巻き付けるように配置し、分離膜７８の端部を接着または溶着処理したものであってもよい。

【0037】

膜支持体７６の表面には長手方向に沿って深さ２ｍｍ、幅２ｍｍ程度の溝部７６Ｇが複数本形成され、その上端部には各溝部７６Ｇを連通する水平溝部７６Ｈが形成されている。表裏両面に形成された水平溝部７６Ｈが連通孔７１Ｈを介して連通され、膜支持体７６の上縁部に形成されたノズル７１Ｎに連通されている。

【0038】

各ノズル７１Ｎは、チューブ７５を介して集水管７４に接続され、集水管７４には吸引機構としてのポンプＰ１が接続され、ポンプＰ１で吸引された透過水が処理水として処理水槽に移送されるように構成されている。

【0039】

このような膜分離装置７の散気装置７Ａを作動させることにより膜エレメント７１の間隙に下方から上方に向けて被処理水の上向流が形成され、分離膜７８の膜面にファウリング物質や夾雑物が堆積することを防止でき、吸引機構を作動させることにより被処理水を分離膜７８に透過させた透過水を得ることができる。

【0040】

図３（ａ），（ｂ）に戻って説明を続ける。流入路５は、膜分離装置７の列間に各列に沿う方向に延在する２本の管体５０で構成され、各管体５０の端部が各無酸素槽４に延出するように配置されている。管体５０は、処理槽３に充填された被処理水の液面近傍、具体的には、液面より僅かに下方に水平姿勢で配置されている。なお、管体５０は、液面近傍であればよく、液面より僅かに上方に配置されていてもよい。

【0041】

図６（ａ）には、左方に側面視の管体５０が示され、右方に管体５０の断面が示されている。各管体５０の延在方向に被処理水が分散して処理槽３に供給されるように、各管体５０には複数の開口部５Ｈが軸心方向に分散するように形成されている。各無酸素槽４から管体５０を介して処理槽３に流入する被処理水が、各管体５０の延在方向に均等に供給されるように、軸心方向に形成される開口部５Ｈの径や間隔が調整されていることが好ましい。例えば、被処理水の流入圧力が高い中央部側の径を端部側の径よりも小径に形成し、或いは、端部側の間隔を中央部側の間隔よりも小に形成すればよい。

【0042】

図３（ｂ）に示すように、膜分離装置７の下部に備えた散気装置７Ａからの散気により被処理水に生じる上向流が、膜ケース７０の内部に備えた膜エレメント７１の隙間に沿って上昇し、分離膜７８（図５参照。）の膜面の洗浄処理が行われる。その後、上向流は、膜分離装置７の上方から各列の間に下降する。つまり、被処理水が膜分離装置７の内部を上昇し、膜分離装置７の両側である列間で下降する旋回流が生じる。流入路５から流入する被処理水は、列間に生じる下降流に沿って補助散気装置８に向けて下降するため、効率的に好気処理が進行する。なお、補助散気装置８から放出される気泡の粒径は、膜分離装置７の下部に備えた散気装置７Ａから放出される気泡の粒径よりも極めて小さく、また散気量も少ない値に設定されているため、被処理水の下降流との十分な接触機会が得らえる。

【0043】

返送路６は、膜分離装置７の各列の直下に、各列に沿う方向に延在するように設置されている。図７には返送路６が例示されている。返送路６は、処理槽３の床に形成された溝６０で構成され、溝６０のうち各列に配された膜分離装置７に対応する部位は、旋回流となる被処理水が膜分離装置７の下方から上方に案内されるように、溝６０への被処理水の流入を阻止する蓋体６１で被覆され、膜分離装置７同士の間隙に対応する部位から被処理水が溝６０に流入するように開口部６２が形成されている。

【0044】

開口部６２から溝６０に流入した被処理水は、対向壁Ｗを挟んで隣接された各無酸素槽４に返送される。

【0045】

処理槽３に複数の膜分離装置７を複数列に配列することで、一方向に細長い直方体形状の処理槽に形成する必要がなく、コンパクトな処理槽３が実現できる。そして、膜分離装置７の列間に各列に沿う方向に延在するように処理槽３の底部に補助散気装置８を設置するとともに、膜分離装置７の列間に各列に沿う方向に分散して被処理水を供給するように流入路５を設置することで、膜分離装置７の列間で均質に好気処理されるようになる。

【0046】

また、被処理水はその近傍の膜分離装置７により固液分離されて処理水として引き抜かれる。つまり、処理槽３内で分散して均質に好気処理および膜分離処理が行われることとなり、一方向に細長い直方体形状の処理槽を用いた場合に生じる被処理水の流れ方向に沿った溶存酸素濃度の傾斜分布やＭＬＳＳ濃度の傾斜分布に起因する膜分離装置への影響を効果的に抑制することができる。

【0047】

さらに、溶存酸素濃度（ＤＯ濃度）の低い処理槽３の底部の被処理水が無酸素槽４に返送され、溶存酸素濃度（ＤＯ濃度）の高い処理槽３の上層の被処理水は流入路５から流入する被処理水と効率的に接触するようになる。

【0048】

上述したように、各膜分離装置７では、被処理水を固液分離して処理水として引抜き処理が行われるとともに、分離膜７８の下部に備えた散気装置７Ａからの散気により生じる被処理水の上向流によって、分離膜７８の膜面の洗浄処理が行われる。その後、上向流は膜分離装置７の上方から各列の間に下降流となって流下する。

【0049】

つまり、被処理水が膜分離装置の内部を上昇し、膜分離装置の両側である列間で下降する旋回流が生じる。下降流域では好気処理および活性汚泥中の微生物の呼吸による酸素消費が進行し、そこで酸素が不足するようであれば、補助散気装置８から酸素を供給することになるため、処理槽３の底部では溶存酸素濃度は極めて低い値となる。膜分離装置７の各列の直下に、各列に沿う方向に延在するように返送路６が設置されているので、溶存酸素濃度の低い被処理水が返送汚泥として返送路６を介して無酸素槽４へ返送される結果、無酸素槽４では無酸素処理である脱窒処理が効率的に進行する。

【0050】

溝のうち膜分離装置７に対応する部位から被処理水が流出すると、散気装置７Ａからの散気があっても被処理水の上向流が妨げられるので、分離膜７８の膜面の洗浄処理が進まず、膜面への汚泥堆積のリスクが大きくなる。そこで、各列に配された膜分離装置７に対応する部位が被覆され、膜分離装置７同士の間隙に対応する部位に被処理水を受け入れる開口部を形成することで、分離膜７８の膜面の洗浄処理を妨げることなく、溶存酸素濃度の低い被処理水を返送汚泥として無酸素槽４へ返送することができるようになる。

【0051】

無酸素槽４から処理槽３に被処理水が流入する流入路５、または、処理槽３から無酸素槽４被処理水が返送される返送路６の経路の何れかにポンプ機構を設けることで、無酸素槽４と処理槽３との間で被処理水が安定的に循環するようになる。なお、処理槽３の余剰汚泥を引く抜く余剰汚泥引抜路を別途設置することで、処理槽３のＭＬＳＳ濃度を一定に保持することができる。

【0052】

以下、水処理装置１の別実施形態を説明する。
上述した実施形態では、処理槽３の一対の対向壁Ｗを挟んで其々に無酸素槽４が配置され、無酸素槽４に原水が流入する態様を説明したが、無酸素槽４を挟んで処理槽３の反対側にリンを除去する嫌気槽を設けて、嫌気槽に原水が流入する態様であってもよい。この場合、嫌気槽と無酸素槽４との間に汚泥の返送路をさらに備えればよい。無酸素槽４に隣接して嫌気槽を設ける構成は、後に説明する水処理装置１の別実施形態にも適用可能であることは言うまでもない。

【0053】

上述した実施形態では、処理槽３の一対の対向壁Ｗを挟んで其々に無酸素槽４が配置される態様を説明したが、処理槽３の一対の対向壁Ｗのうち、一方の壁Ｗを挟んで一槽の無酸素槽４が配置される態様であってもよい。また、その無酸素槽４を挟んで処理槽３の反対側に嫌気槽を設ける態様を採用してもよい。この場合、流入路５と返送路６を流れる被処理水は一方向のみになる。

【0054】

上述した実施形態では、処理槽３を区画する平面視矩形の一対の対向壁Ｗの間に複数の膜分離装置７が列状に配列され、各列に複数台の膜分離装置７が均等間隔で配列設置され、さらに一対の対向壁Ｗを挟んで其々に無酸素槽４が配置された態様を説明したが、本発明は、このような配列に限るものではない。
例えば、図８（ａ），（ｂ）に示すように、一対の対向壁Ｗの間に複数の膜分離装置７が列状に配列され、各列に複数台の膜分離装置７が均等間隔で配列設置され、一対の対向壁Ｗとは異なる対向壁Ｗ´を挟んで無酸素槽４が配置される態様であってもよい。

【0055】

この態様では、一対の対向壁Ｗに配された複数の管体５０を其々連通する連通管５３を介して無酸素槽４からの被処理水が処理槽３に流入し、一対の対向壁Ｗに配された複数の返送路６を其々連通する連通管６３を介して処理槽３から無酸素槽４に返送汚泥が返送されるように構成することができる。なお、この例では、連通管５３に被処理水を送水するポンプＰを設置している。

【0056】

また、図９（ａ），（ｂ）に示すように、図３（ａ），（ｂ）で示した水処理装置１に加えて、補助散気装置８は、膜分離装置７と処理槽３の側壁Ｗ´´との間に各列に沿う方向に延在するように設置され、流入路５は、膜分離装置７と処理槽３の側壁Ｗ´´との間に各列に沿う方向に分散して被処理水を供給するように設置されていてもよい。このように構成することで、膜分離装置の列間のみならず、膜分離装置と処理槽の側壁との間でも均質に好気処理され、処理槽全体としてより均質に好気処理が行われることとなる。

【0057】

さらに、図８（ａ），（ｂ）に示す水処理装置１に、図９（ａ），（ｂ）に示す構成を組み合わせてもよい。つまり、補助散気装置８は、膜分離装置７と処理槽３の側壁Ｗ´との間に各列に沿う方向に延在するように設置され、流入路５は、膜分離装置７と処理槽３の側壁Ｗ´との間に各列に沿う方向に分散して被処理水を供給するように設置されていてもよい。

【0058】

図６（ｂ）～（ｄ）には、流入路５の様々な態様を示している。
図６（ｂ）には、左方に側面視の管体５０が示され、右方に管体５０の断面が示されている。流入路５を構成する管体５０に、軸心方向に沿ってスリットを形成し、当該スリットを開口部５Ｈとして機能させる態様が示されている。この例では、管体５０の中心を通る鉛直線に対して、左右に所定角度θ傾斜した位置に、管体５０の長手方向に其々１本のスリットを形成した例を示している。所定角度θの値は特に限定するものではなく、適宜設定すればよい。所定角度θを０°として、直下に１本のスリットを形成してもよい。これらの点は図６（ａ）も同様である。

【0059】

スリットは管体５０の長手方向に沿って複数に分割形成されていてもよい。各無酸素槽４から管体５０を介して処理槽３に流入する被処理水が、各管体５０の延在方向に均等に供給されるように、スリットの幅や長さが調整されていることが好ましい。例えば、被処理水の流入圧力が高くなる中央部側のスリット幅を端部側のスリット幅よりも狭く形成することができる。また、処理槽３の対向壁Ｗの何れか一方にのみ無酸素槽４が配置されている場合には、無酸素槽４側に位置する管体５０の管端部とは反対側の管端部側で被処理水の流入圧力が高くなるので、反対側の管端部側に向けて次第にスリット幅が狭くなるようにスリットを形成すればよい。

【0060】

図６（ｃ）には、樋状の流入路５が示されている。流入路５の底部が無酸素槽４の水面よりも僅かに低い位置に配置され、無酸素槽４で樋に流入する被処理水が、処理槽３に溢流するように上端縁にノッチ５Ｎが形成されている。図６（ａ），（ｂ）と同様に、無酸素槽４から流入路５を介して処理槽３に流入する被処理水が、流入路５の延在方向に均等に供給されるように、ノッチ５Ｎの深さや間隔が調整されていることが好ましい。

【0061】

図６（ａ）～（ｃ）では、流入路５が１本の管体５０または樋で構成された例を示したが、図６（ｄ）に示すように、流入路５の延在方向に沿って開口端が分散するように配された複数の管体５０で構成されてもよい。一方の開口端５０Ａから流入した被処理水が他方の開口端５０Ｂから処理槽３に流出する複数本の管体５０により流入路５が形成され、各管体５０の他方の開口端５０Ｂが流入路５の延在方向に沿って分散するように、他方の開口端５０Ｂの位置を異ならせればよい。処理槽３の一対の対向壁Ｗを挟んで一方にのみ無酸素槽４が配置されている場合に好適に用いることができる。

【0062】

上述した実施形態では、返送路６が処理槽３の床に形成された溝６０で構成された態様を説明したが、返送路６は、膜分離装置７の直下で各列に沿う方向に延在するように、処理槽３の床面に設置された樋で構成され、樋には各列に配された膜分離装置７に対応する部位に蓋体が設置された態様であってもよい。コンクリート躯体で構成される処理槽３の底部に溝を形成することが困難な場合でも、膜分離装置７の直下で処理槽３の床面に樋を設置することで返送路６を構成することができる。

【0063】

また、返送路６を、膜分離装置７の直下で各列に沿う方向に延在するように、処理槽３の床面に設置された管体で構成し、当該管体のうち各列に配された膜分離装置７同士の間隙に対応する部位に返送汚泥が流入する開孔を形成してもよい。

【0064】

上述した実施形態は本発明の一態様の説明であり、該記載により本発明が限定されるものではなく、各部の具体的構成は本発明の作用効果が奏される範囲で適宜変更設計可能であることはいうまでもない。

【符号の説明】

【0065】

１：水処理装置
３：処理槽
４：無酸素槽
５：流入路
６：返送路
７：膜分離装置
８：補助散気装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】