特許 7444643 水処理装置および水処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-02-27

(45)【発行日】2024-03-06

(54)【発明の名称】水処理装置および水処理方法

(51)【国際特許分類】

   C02F 3/12 20230101AFI20240228BHJP

【ＦＩ】

C02F3/12 A

C02F3/12 B

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020037914

(22)【出願日】2020-03-05

(65)【公開番号】P2021137739

(43)【公開日】2021-09-16

【審査請求日】2023-01-04

(73)【特許権者】

【識別番号】000004400

【氏名又は名称】オルガノ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】三宅 將貴

(72)【発明者】

【氏名】長谷部 吉昭

(72)【発明者】

【氏名】若山 聖

【審査官】田中 雅之

(56)【参考文献】

【文献】特開平０３－０５２６９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０２２９５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０６１４５３２３（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開平０３－０６５２９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０１８９６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－０３９７００（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０２Ｆ ３／００－ ３／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

流入口と排出口とが設けられた槽内に生物汚泥を収容し、被処理水を生物処理するための反応槽を備え、
前記流入口から前記反応槽内に前記被処理水を流入しながら、前記排出口から前記反応槽内の生物処理水を排出する流入／排出工程と、
前記反応槽内の前記被処理水を生物汚泥により生物処理する生物処理工程と、
前記反応槽内の前記生物汚泥を沈降させる沈降工程と、
を繰り返す運転サイクル工程を行う水処理装置であって、
前記排出口は、前記反応槽内の水面位置に設置され、
前記排出口から前記反応槽の内側に反応槽内底部の方向に設けられた隔壁を備え、前記隔壁の頂辺が前記水面位置よりも上部に、また、前記隔壁の底辺が前記水面位置よりも下部であって前記反応槽内底部よりも上部に位置しており、
前記流入口は、前記被処理水の少なくとも一部を前記沈降工程において前記反応槽内底部に形成された生物汚泥層中に略水平方向に供給するように構成されており、
前記排出口から前記隔壁までの水平方向の距離が、前記排出口が設置されている前記反応槽の壁面とその対面の壁面との距離に対して５％～２０％の範囲であることを特徴とする水処理装置。

【請求項2】

請求項１に記載の水処理装置であって、
前記流入／排出工程における被処理水の流入量を、前記隔壁と前記排出口とに囲まれた領域における水面積負荷が１ｍ／ｈｒ～４００ｍ／ｈｒの範囲となるように制御する制御手段を備えることを特徴とする水処理装置。

【請求項3】

請求項１または２に記載の水処理装置であって、
前記隔壁の底辺から前記水面位置までの距離は、５０ｍｍ～２０００ｍｍの範囲であることを特徴とする水処理装置。

【請求項4】

流入口と排出口とが設けられた槽内に生物汚泥を収容した反応槽を用いて、被処理水を生物処理する水処理方法であって、
前記流入口から前記反応槽内に前記被処理水を流入しながら、前記排出口から前記反応槽内の生物処理水を排出する流入／排出工程と、
前記反応槽内の前記被処理水を生物汚泥により生物処理する生物処理工程と、
前記反応槽内の前記生物汚泥を沈降させる沈降工程と、
を繰り返す運転サイクル工程を備え、
前記排出口は、前記反応槽内の水面位置に設置され、
前記排出口から前記反応槽の内側に隔壁が反応槽内底部の方向に設けられており、前記隔壁の頂辺が前記水面位置よりも上部に、また、前記隔壁の底辺が前記水面位置よりも下部であって前記反応槽内底部よりも上部に位置しており、
前記流入口は、前記被処理水の少なくとも一部を前記沈降工程において前記反応槽内底部に形成された生物汚泥層中に略水平方向に供給するように構成されており、
前記排出口から前記隔壁までの水平方向の距離が、前記排出口が設置されている前記反応槽の壁面とその対面の壁面との距離に対して５％～２０％の範囲であることを特徴とする水処理方法。

【請求項5】

請求項４に記載の水処理方法であって、
前記流入／排出工程における被処理水の流入量を、前記隔壁と前記排出口とに囲まれた領域における水面積負荷が１ｍ／ｈｒ～４００ｍ／ｈｒの範囲となるように制御することを特徴とする水処理方法。

【請求項6】

請求項４または５に記載の水処理方法であって、
前記隔壁の底辺から前記水面位置までの距離は、５０ｍｍ～２０００ｍｍの範囲であることを特徴とする水処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、有機物含有水等の被処理水を生物処理する水処理装置および水処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、有機物含有水等の生物学的排水処理には、フロックと呼ばれる微生物の集合体（好気性生物汚泥）を活用した活性汚泥法が用いられている。しかし、活性汚泥法では、沈殿池でフロック（好気性生物汚泥）と処理水とを分離する際、フロックの沈降速度が遅いために沈殿池の表面積を非常に大きくしなければならない場合がある。また、活性汚泥法の処理速度は、生物処理槽内の汚泥濃度に依存しており、汚泥濃度を高めることで処理速度を増加させることができるが、沈殿池でのバルキング等により固液分離が困難となり、処理を維持することができなくなる場合がある。

【0003】

一方、嫌気性生物処理では、グラニュールと呼ばれる微生物が緻密に集合し粒状となった集合体（嫌気性生物汚泥）を活用することが一般的である。グラニュールは非常に沈降速度が速く、微生物が緻密に集合しているため、生物処理槽内の汚泥濃度を高くすることができ、排水の高速処理を実現することが可能である。しかし、嫌気性生物処理は、好気性処理（活性汚泥法等）に比べて処理対象の排水種が限られていることや、処理水温を３０～３５℃程度に維持する必要がある等の問題点を有する場合がある。また、嫌気性生物処理単独では、処理水の水質が悪く、河川等へ放流する場合には、活性汚泥法等の好気性処理を別途実施することが必要となる場合もある。

【0004】

近年、被処理水を間欠的に反応槽に流入させる半回分式処理装置を用いることで、嫌気性生物汚泥に限られず、好気性生物汚泥でも沈降性の高いグラニュール化した生物汚泥を形成できることが明らかとなってきた（例えば、特許文献１～４参照）。グラニュール化した生物汚泥は、例えば、平均粒径が０．２ｍｍ以上となり、沈降速度が５ｍ／ｈ以上となる。なお、半回分式の生物処理では、１つの反応槽で（１）被処理水の流入、（２）処理対象物質の生物処理、（３）生物汚泥の沈降、（４）処理水の排出といった４つの工程を繰り返し行うものが一般的である。

【0005】

また、特許文献５には、（１）被処理水の流入および処理水の排出、（２）処理対象物質の生物処理、（３）生物汚泥の沈降といった３つの工程を繰り返し行う、半回分式の生物処理方法が開示されている。これにより、グラニュール化した生物汚泥のように沈降性の高い生物汚泥を得ることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】国際公開第２００４／０２４６３８号

【文献】特開２００８－２１２８７８号公報

【文献】特許第４９７５５４１号公報

【文献】特許第４８０４８８８号公報

【文献】特開２０１６－０７７９３１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ところで、上記のような半回分式のグラニュール形成装置においては、同一の反応槽を用いて、被処理水の流入／処理水の排出、生物処理、沈降を繰り返す方法であることから、流入工程において突発的に槽内の微生物汚泥を含むＳＳが流出し、槽内の汚泥量が低下するという課題があった。汚泥量が低下すると、被処理水の流入負荷量に対する汚泥量の比が大きくなり、グラニュール汚泥を形成することが困難となることや、処理水質が悪化することが懸念される。

【0008】

本発明の目的は、半回分式反応槽を用いて反応槽内に被処理水を流入しながら生物処理水を排出する生物処理において、安定的にグラニュール形成を行い、処理水質の悪化を抑制する水処理装置および水処理方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は、流入口と排出口とが設けられた槽内に生物汚泥を収容し、被処理水を生物処理するための反応槽を備え、前記流入口から前記反応槽内に前記被処理水を流入しながら、前記排出口から前記反応槽内の生物処理水を排出する流入／排出工程と、前記反応槽内の前記被処理水を生物汚泥により生物処理する生物処理工程と、前記反応槽内の前記生物汚泥を沈降させる沈降工程と、を繰り返す運転サイクル工程を行う水処理装置であって、前記排出口は、前記反応槽内の水面位置に設置され、前記排出口から前記反応槽の内側に反応槽内底部の方向に設けられた隔壁を備え、前記隔壁の頂辺が前記水面位置よりも上部に、また、前記隔壁の底辺が前記水面位置よりも下部であって前記反応槽内底部よりも上部に位置しており、前記流入口は、前記被処理水の少なくとも一部を前記沈降工程において前記反応槽内底部に形成された生物汚泥層中に略水平方向に供給するように構成されており、前記排出口から前記隔壁までの水平方向の距離が、前記排出口が設置されている前記反応槽の壁面とその対面の壁面との距離に対して５％～２０％の範囲である、水処理装置である。

【0012】

前記水処理装置において、前記流入／排出工程における被処理水の流入量を、前記隔壁と前記排出口とに囲まれた領域における水面積負荷が１ｍ／ｈｒ～４００ｍ／ｈｒの範囲となるように制御する制御手段を備えることが好ましい。

【0013】

前記水処理装置において、前記隔壁の底辺から前記水面位置までの距離は、５０ｍｍ～２０００ｍｍの範囲であることが好ましい。

【0014】

また、本発明は、流入口と排出口とが設けられた槽内に生物汚泥を収容した反応槽を用いて、被処理水を生物処理する水処理方法であって、前記流入口から前記反応槽内に前記被処理水を流入しながら、前記排出口から前記反応槽内の生物処理水を排出する流入／排出工程と、前記反応槽内の前記被処理水を生物汚泥により生物処理する生物処理工程と、前記反応槽内の前記生物汚泥を沈降させる沈降工程と、を繰り返す運転サイクル工程を備え、前記排出口は、前記反応槽内の水面位置に設置され、前記排出口から前記反応槽の内側に隔壁が反応槽内底部の方向に設けられており、前記隔壁の頂辺が前記水面位置よりも上部に、また、前記隔壁の底辺が前記水面位置よりも下部であって前記反応槽内底部よりも上部に位置しており、前記流入口は、前記被処理水の少なくとも一部を前記沈降工程において前記反応槽内底部に形成された生物汚泥層中に略水平方向に供給するように構成されており、前記排出口から前記隔壁までの水平方向の距離が、前記排出口が設置されている前記反応槽の壁面とその対面の壁面との距離に対して５％～２０％の範囲である、水処理方法である。

【0017】

前記水処理方法において、前記流入／排出工程における被処理水の流入量を、前記隔壁と前記排出口とに囲まれた領域における水面積負荷が１ｍ／ｈｒ～４００ｍ／ｈｒの範囲となるように制御することが好ましい。

【0018】

前記水処理方法において、前記隔壁の底辺から前記水面位置までの距離は、５０ｍｍ～２０００ｍｍの範囲であることが好ましい。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、半回分式反応槽を用いて反応槽内に被処理水を流入しながら生物処理水を排出する生物処理において、安定的にグラニュール形成を行い、処理水質の悪化を抑制する水処理装置および水処理方法を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】（ａ）は、本実施形態に係る水処理装置の一例を示す模式断面図であり、（ｂ）は、本実施形態に係る水処理装置の一例を示す模式上面図である。

【図2】生物処理工程のときの水処理装置の状態の一例を示す模式断面図である。

【図3】沈降工程のときの水処理装置の状態の一例を示す模式断面図である。

【図4】流入／排出工程のときの水処理装置の状態の一例を示す模式断面図である。

【図5】（ａ）は、本実施形態に係る水処理装置の他の一例を示す模式図であり、（ｂ）は、模式断面図である。

【図6】大規模処理場で採用される角型状の反応槽の一例を示す模式上面図である。

【図7】大規模処理場で採用される角型状の反応槽の他の一例を示す模式上面図である。

【図8】（ａ）は、大規模処理場で採用される角型状の反応槽の他の一例を示す模式断面図であり、（ｂ）は、大規模処理場で採用される角型状の反応槽の他の一例を示す模式上面図である。

【図9】（ａ）は、本実施形態に係る水処理装置の他の一例を示す模式断面図であり、（ｂ）は、本実施形態に係る水処理装置の他の一例を示す模式上面図である。

【図10】（ａ）は、本実施形態に係る水処理装置の他の一例を示す模式断面図であり、（ｂ）は、本実施形態に係る水処理装置の他の一例を示す模式上面図である。

【図11】（ａ）は、本実施形態に係る水処理装置の他の一例を示す断面図であり、（ｂ）は、本実施形態に係る水処理装置の他の一例を示す模式上面図である。

【図12】（ａ）は、本実施形態に係る水処理装置の他の一例を示す模式断面図であり、（ｂ）は、本実施形態に係る水処理装置の他の一例を示す模式上面図である。

【図13】（ａ）は、本実施形態に係る水処理装置の他の一例を示す模式断面図であり、（ｂ）は、本実施形態に係る水処理装置の他の一例を示す模式上面図である。

【図14】（ａ）は、本実施形態に係る水処理装置の他の一例を示す模式断面図であり、（ｂ）は、本実施形態に係る水処理装置の他の一例を示す模式上面図である。

【図15】顕微鏡で観察した、（ａ）初期立ち上げのときに投入した活性汚泥の拡大写真であり、（ｂ）通水開始５６日目（隔壁設置直後）の汚泥の拡大写真であり、（ｃ）通水７９日目の汚泥の拡大写真である。

【図16】経過日数（日）に対するグラニュールの平均粒径（μｍ）を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0021】

本発明の実施の形態について以下説明する。本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。

【0022】

本発明の実施形態に係る水処理装置の一例の概略を図１に示し、その構成について説明する。図１（ａ）は、本実施形態に係る水処理装置の一例を示す模式断面図であり、図１（ｂ）は、本実施形態に係る水処理装置の一例を示す模式上面図である。図１（ａ）に示すように、水処理装置１は、流入口２６と排出口２８とが設けられた槽内に生物汚泥を収容し、被処理水を生物処理するための反応槽１０を備える。水処理装置１は、被処理水導入管１２、被処理水ポンプ１４および電磁バルブ１６を備える被処理水導入装置と、ブロワ１８および散気管２０を備える散気装置、処理水集水路２２、制御装置２４を備えている。排出口２８は、反応槽１０内の水面位置に設置され、排出口２８から反応槽１０の内側に反応槽内底部の方向に設けられた隔壁３２を備える。なお、図１（ｂ）では、ブロワ１８および散気管２０を備える散気装置、制御装置２４を省略している。

【0023】

反応槽１０は、槽内に被処理水を流入させる流入口２６を備える。図１に示す反応槽１０では、角型状の反応槽１０の１側面に複数の流入口２６が設置されている。流入口２６は、後述する沈降工程において、反応槽１０の底部上に形成された生物汚泥層の界面位置より低い位置に配置され、水平方向に向かって開口しており、被処理水が、流入口２６から生物汚泥層中に水平方向に供給される。ここで、本願明細書で規定する水平方向には、略水平方向も含まれる。略水平方向は、水平方向（通常は、反応槽底部の平坦な表面が延在する方向と平行な方向）に対して１０°以内の傾斜角度を有する方向を含む。

【0024】

流入口２６の数は、特に制限されるものではないが、被処理水の拡散性を高める点で、複数個とすることが望ましい。複数の流入口２６を設置する場合には、被処理水の拡散性を向上させる点で、例えば、０．５ｍ～５ｍ間隔で配置することが好ましい。流入口２６は、被処理水を沈降工程において反応槽１０内底部に形成された生物汚泥層中に略水平方向に供給するように開口していることが好ましい。

【0025】

反応槽１０は、反応槽１０内で生物処理された処理水を排出する排出口２８を備える。図１に示す反応槽１０では、流入口２６が設けられている角型状の反応槽１０の１側面とは反対側の側面に排出口２８が設けられている。そして、排出口２８は、反応槽１０の水面位置に配置されている（実質的には、排出口２８の下端が、反応槽１０の水面位置に位置している）。なお、本実施形態では、後述するように、流入口２６から反応槽１０内に被処理水を流入しながら、排出口２８から反応槽１０内の生物処理水を排出するため、反応槽１０の水面位置は実質的に変動しない。

【0026】

被処理水導入装置を構成する被処理水導入管１２は、反応槽１０の外側から流入口２６に接続されている。被処理水導入管１２には、被処理水導入装置を構成する被処理水ポンプ１４および電磁バルブ１６が設置されている。被処理水ポンプ１４および電磁バルブ１６は、制御装置２４と電気的接続等によって接続されている。被処理水導入装置は、反応槽１０に設けられた流入口２６に被処理水を供給する機能を有するものであれば、上記装置構成に限定されない。

【0027】

図１に示す処理水集水路２２は、反応槽１０の外側に設置されており、反応槽１０に設けられた排出口２８を介して反応槽１０の内部と連通している。

【0028】

散気装置を構成するブロワ１８は、散気管２０に接続されており、ブロワ１８により酸素や空気等の曝気ガスが散気管２０に送られ、散気管２０により曝気ガスが反応槽１０内に供給される。これにより、反応槽１０内の水が流動し撹拌される。なお、図での説明は省略するが、例えば、モータの回転に伴って撹拌翼が回転するような撹拌装置を反応槽１０に設置して、反応槽１０内の水を撹拌してもよい。図１に示す水処理装置１は、好気条件での生物処理を想定したものであるが、嫌気条件での生物処理にも適用可能である。そして、嫌気条件で処理する場合には、散気装置を設置せずに、撹拌装置を設置すればよい。

【0029】

隔壁３２は、排出口２８から反応槽１０の内側に反応槽内底部の方向、例えば、反応槽底面に対して垂直な方向に設けられ、例えば四角状の平板である隔壁３２の頂辺が水面位置よりも上部に、また、隔壁３２の底辺が水面位置よりも下部であって反応槽内底部よりも上部に位置している。ここで、本願明細書で規定する垂直方向には、略垂直方向も含まれる。略垂直方向は、反応槽底面に対して垂直な方向に対して４５°以内の傾斜角度を有する方向を含む。

【0030】

制御装置２４は、例えば、プログラムを演算するＣＰＵ等の演算手段、プログラムや演算結果を記憶するＲＯＭおよびＲＡＭ等の記憶手段等から構成されるマイクロコンピュータと電子回路等で構成され、散気装置や被処理水導入装置の稼働を制御する機能を有するものである。

【0031】

以下に、本実施形態に係る水処理方法および水処理装置１の動作の一例を説明する。

【0032】

例えば、制御装置２４により、電磁バルブ１６が開放されるとともに、被処理水ポンプ１４が稼働されて、被処理水が被処理水導入管１２を通り、流入口２６から反応槽１０内に流入される。なお、反応槽１０内には予め生物汚泥が投入されることが望ましい。

【0033】

図２は、生物処理工程のときの水処理装置１の状態の一例を示す模式断面図である。反応槽１０内の被処理水の水位が所定の水位に達した段階で、制御装置２４により、電磁バルブ１６が閉じられるとともに、被処理水ポンプ１４の稼働が停止され、ブロワ１８が稼働される。これにより、図２に示すように、曝気ガスが散気管２０から反応槽１０内に供給され、反応槽１０内の被処理水および生物汚泥が撹拌される。そして、反応槽１０内の被処理水が、生物汚泥により生物処理されて（生物処理工程）、被処理水中の処理対象物質（例えば、有機物等）が分解される。

【0034】

図３は、沈降工程のときの水処理装置１の状態の一例を示す模式断面図である。生物処理工程を所定時間実施した後、制御装置２４によりブロワ１８の稼働が停止されて、反応槽１０内の被処理水の撹拌および曝気が停止される。これにより、図３に示すように、生物汚泥の沈降が行われ（沈降工程）、反応槽１０の底部上には生物汚泥層３０が形成される。

【0035】

図４は、流入／排出工程のときの水処理装置１の状態の一例を示す模式断面図である。沈降工程が所定時間実施されて、反応槽１０の底部上に生物汚泥層３０が形成された後、制御装置２４により、被処理水ポンプ１４が稼働されるとともに、電磁バルブ１６が開放されて、被処理水が被処理水導入管１２から流入口２６に供給される。これにより、図４に示すように、被処理水が、流入口２６から生物汚泥層３０中に水平方向に供給されながら、反応槽１０内において生物処理された生物処理水が排出口２８から処理水集水路２２に排出される（流入／排出工程）。処理水は、処理水集水路２２から水処理装置１の系外へ排出される。そして、流入／排出工程を所定時間実施した後、前述の生物処理工程に戻る。すなわち、流入／排出工程、生物処理工程、沈降工程を繰り返す運転サイクル工程が行われる。

【0036】

半回分式のグラニュール形成装置においては、同一の反応槽を用いて流入／排出工程、生物処理工程、沈降工程を繰り返す運転サイクル工程を行う方法であることから、上記の通り、流入工程において槽内の微生物汚泥を含むＳＳ成分が流出し、槽内の汚泥量が低下するという課題があった。汚泥量が低下すると、被処理水の流入負荷量に対する汚泥量の比が大きくなり、グラニュール汚泥を形成することが困難となることや、処理水質が悪化することが懸念される。処理水にＳＳ成分が流出する要因としては、流入／排出工程中に槽内の汚泥が脱窒反応を起こし、窒素ガスが発生することで堆積した汚泥の一部が窒素ガスを抱き込んで水面位置に浮上して流出することや、そもそも槽内の汚泥の沈降速度が被処理水の流入線速度よりも遅いことで汚泥が流出すること、また、反応槽内で被処理水の（片流れ）ショートパスを起こして局所的に流速が早い箇所が生じることで汚泥が流出する、等の影響が考えられる。特に、流入する被処理水中に有機物と窒素成分を含み、なおかつ窒素濃度が高い場合は、脱窒反応が進行しやすく、汚泥の浮上および処理水への流出がみられる傾向がある。本実施形態に係る水処理方法および水処理装置１では、隔壁３２を設けることによって、半回分式反応槽を用いて反応槽内に被処理水を流入しながら生物処理水を排出する生物処理において、安定的にグラニュール形成を行い、処理水質の悪化を抑制することができる。隔壁３２を設けることによって、被処理水の流入／処理水工程において、処理水由来のＳＳ成分の流出を抑え、槽内汚泥量が低下しすぎないようにすることで安定的かつ効率的にグラニュール形成を行い、ひいては、高い処理性能を有する水処理装置を提供することができる。

【0037】

排出口２８から隔壁３２までの水平方向の距離は、排出口２８が設置されている反応槽１０の壁面とその対面の壁面との距離に対して５％～５０％の範囲であることが好ましく、５％～２０％の範囲であることがより好ましい。この距離が５％未満であると、隔壁３２と排出口２８とに囲まれた領域における水面積負荷が高くなり、流出ＳＳが高くなる、ひいては沈降性の高いグラニュール汚泥さえも流出する場合があり、５０％を超えると、隔壁設置の効果が低くなるためＳＳ流出の抑制が困難となる場合がある。

【0038】

流入／排出工程における被処理水の流入量を、隔壁３２と排出口２８とに囲まれた領域における水面積負荷が１ｍ／ｈｒ～４００ｍ／ｈｒの範囲となるように制御することが好ましく、２ｍ／ｈｒ～２００ｍ／ｈｒの範囲となるように制御することが好ましい。この水面積負荷が４００ｍ／ｈｒを超えると、流出ＳＳが高くなる場合がある。

【0039】

隔壁３２の底辺から水面位置までの距離は、５０ｍｍ～２０００ｍｍの範囲であることが好ましく、１００ｍｍ～５００ｍｍの範囲であることが好ましい。この距離が５０ｍｍ未満であると、水面付近にまで巻き上がったＳＳまたは汚泥が排出口方向に流出する場合があり、２０００ｍｍを超えると、壁面と隔壁に囲まれ、水面積負荷が高くなる部分の容積が大きくなることでＳＳの流出リスクが高まる場合がある。

【0040】

ここで、上記運転サイクル工程における沈降性の高い生物汚泥（例えば、グラニュール化した生物汚泥）の形成には、細菌が生産する細胞外基質（ＥＰＳ）が影響していると考えられている。そして、ＥＰＳを形成するには、反応槽１０内で生物処理される処理対象物質の濃度勾配を形成することが望ましい。例えば、被処理水中の有機物を生物処理する場合には、有機物の濃度勾配を形成することが望ましく、アンモニア態窒素や硝酸態窒素等の窒素含有物質を生物処理する場合には、窒素含有物質の濃度勾配を形成することが望ましい。そして、処理対象物質の濃度勾配は、流入／排出工程において、反応槽１０内の処理対象物質濃度を高くし（飽食状態）、生物処理工程において、反応槽１０内の処理対象物質を消費させて、反応槽１０内の処理対象物質濃度を低下させる（飢餓状態）ことによって形成される。そして、本実施形態のように、流入／排出工程において、被処理水を流入口２６から生物汚泥層３０中に水平方向に流入させることにより、被処理水が生物汚泥と接触する経路を十分に確保することが可能となるため、被処理水中の処理対象物質が槽内に残存し易くなる。これにより、流入／排出工程において、反応槽１０内に残存する処理対象物質濃度を効率的に高くすることができるため、反応槽１０内の処理対象物質の濃度勾配を大きくすることが可能となる。その結果、沈降性の高い生物汚泥の形成が可能となり、ひいては生物処理速度を向上させることが可能となる。また、被処理水を生物汚泥層３０中に上向流で供給してもよい（すなわち、被処理水を生物汚泥層３０中に垂直方向に供給してもよい）。その場合は、反応槽１０内に形成された生物汚泥層３０の厚みがある程度厚い状態であれば、被処理水が生物汚泥と接触する経路を十分に確保することができ、反応槽１０内に残存する処理対象物質の濃度を効率的に高くすることできる。水平方向の流入の場合には、反応槽１０内に形成された生物汚泥層３０の厚みが薄い状態でも、上記の上向流の場合と比較して、被処理水が生物汚泥と接触する経路が十分に確保されるため、反応槽１０内に残存する処理対象物質の濃度を高くすることができる。また、本実施形態に係る水処理装置１によれば、従来の水処理装置のように、被処理水の流入にディストリビューターを設置しなくてもよいため、設備費用や運転管理費用等の増大も抑制される。特に大規模処理設備用の水処理装置として、本実施形態に係る水処理装置１を適用することで、設備費用や運転管理費用を効果的に削減できると考えられる。

【0041】

水処理装置１により形成された沈降性の高い生物汚泥は、自身の生物処理に用いてもよいし、反応槽１０から取り出して、他の生物処理槽に供給してもよい。他の生物処理槽としては、水処理装置１のような半回分式でもよいし、被処理水を連続的に導入しながら生物処理を行う連続式でもよい。これにより、例えば、他の生物処理槽における生物処理速度を向上させることが可能となる。また、水処理装置１により得られた生物処理水を、他の生物処理槽（連続式または半回分式）に供給してもよい。これにより、例えば、生物処理水の水質をより良好にすることが可能となる。

【0042】

本実施形態に係る水処理装置の運転条件や変形例等について、以下説明する。

【0043】

本実施形態に係る水処理装置に適用される被処理水は、例えば、食品加工工場排水、化学工場排水、半導体工場排水、機械工場排水、下水、し尿、河川水等の生物分解性を有する物質（処理対象物質）を含有する排水等である。生物分解性を有する物質は、例えば、有機物、アンモニア性窒素、硝酸態窒素等の窒素含有物質等である。例えば、有機物を含む被処理水を生物処理する場合、被処理水中の有機物は生物汚泥（微生物）との接触により、二酸化炭素まで分解される。また、例えば、窒素含有物質を含む被処理水を生物処理する場合、被処理水中の窒素含有物質は生物汚泥（微生物）との接触により、窒素ガスまで分解される。

【0044】

被処理水中に有機物と窒素成分を含み、なおかつ窒素濃度が高い場合に、例えば有機物濃度が５０～２００ｍｇ／Ｌの範囲のような下水に対し、窒素濃度が３０ｍｇＮ／Ｌ以上である場合に、本実施形態に係る水処理装置および水処理方法を好適に適用することができる。被処理水中の窒素濃度が高い、例えば有機物含有被処理水中の窒素成分が３０ｍｇＮ／Ｌ以上の場合であっても、汚泥の処理水への流出を抑制することができる。

【0045】

被処理水に油脂分が多く含まれる場合には、生物処理に悪影響を及ぼす場合があるため、反応槽１０へ供給される前の被処理水に、浮上分離、凝集加圧浮上、吸着等の既存の手法にて、例えば１５０ｍｇ／Ｌ以下程度にまで油脂分を除去しておくことが好ましい。

【0046】

被処理水中のＢＯＤ濃度は、特に制限されるものではない。一般的に、沈降性の高い生物汚泥の形成が困難とされる被処理水中のＢＯＤ濃度は、５０～２００ｍｇ／Ｌの範囲とされているが、本実施形態に係る水処理装置によれば、上記ＢＯＤ濃度の範囲でも、沈降性の高い生物汚泥を形成することが可能となる。なお、本実施形態に係る水処理装置では、例えば、沈降性指標であるＳＶＩ３０が５０ｍＬ／ｇ以下、ＳＶＩ５が７０ｍＬ／ｇ以下の生物汚泥を形成することが可能である。

【0047】

流入／排出工程において反応槽１０内の処理対象物質濃度を高くする（生物処理工程開始時点における反応槽１０内の処理対象物質をより高める）ことがグラニュール形成に効果的であることから、流入／排出工程における、反応槽１０内での処理対象物質の残存率は５０％以上が好ましく、７０％以上がより好ましい。ここで反応槽１０内の処理対象物質の残存率とは、被処理水中の処理対象物質の濃度に対する、流入／排出工程終了後の槽内の処理対象物質濃度の割合を示す。

【0048】

流入口２６の設置位置は、沈降工程において反応槽１０の底部上に形成された生物汚泥層３０の界面位置より低い位置である場合は、通常、反応槽１０の高さが有効水深として２ｍ～８ｍで設計され、生物汚泥層３０の界面高さが反応槽１０の高さの１０％～５０％で運用されることを想定すると、流入口２６は反応槽１０の底部から４ｍ以内の高さの位置に設置されていることが好ましく、２ｍ以内の高さの位置に設置されていることがより好ましく、１ｍ以内の高さに設置されていることがさらに好ましい。

【0049】

被処理水の流入率は、例えば、１０％以上１００％以下の範囲とすることが好ましい。被処理水の流入率とは、反応槽１０内の有効容積に対する運転１サイクルにおける被処理水の流入量の比率である。ここで、反応槽１０内に残存する処理対象物質の濃度を高めるには、被処理水の流入率はできるだけ高くとった方が良いが、その一方で、被処理水の流入率を高くすればするほど、被処理水の短絡による処理水悪化の懸念がある。そのため、これらを鑑みると、被処理水の流入率は２０％以上８０％以下の範囲とすることがより好ましい。ただし、反応槽１０の後段に活性汚泥槽等の処理装置が設置され、後段処理装置後の最終処理水の水質が悪化しない範囲においては、被処理水の流入率に特に制限はなく、例えば１００％超とすることも可能である。なお、被処理水の流入率を１００％超とする場合には、運転サイクル数の低下を抑えるために、被処理水の流入率の上限を２００％以下とすることが好ましい。

【0050】

流入／排出工程の時間は、例えば、被処理水の流入率、および反応槽１０への被処理水の流量に応じて決められる。ところで、反応槽１０への被処理水の流量を反応槽１０の水平断面積で除した値である反応槽１０の水面積負荷を高く設定すると、汚泥中の軽い汚泥画分を選択的に系外へ排出させ、沈降性の高い汚泥画分を槽内に残存させることが可能となるため、沈降性の高い生物汚泥の形成は促進されるが、汚泥の沈降性が高くない立上げ期間等においては、槽内の汚泥が流出し、生物処理機能の悪化が懸念される。一方、反応槽１０の水面積負荷を低く設定すると、汚泥の選択効果が低くなり、さらに被処理水の流入率を高くした場合には、流入／排出工程時間が長くなり、沈降性の高い汚泥の形成が困難になることが懸念される。上記事情を鑑みると、反応槽１０への水面積負荷は０．５ｍ／ｈ以上、２０ｍ／ｈ以下とすることが好ましく、１ｍ／ｈ以上１０ｍ／ｈ以下の範囲とすることが好ましい。また、槽内の生物汚泥の沈降性向上に伴い、反応槽１０の水面積負荷を高く設定することが可能になった場合には、生物汚泥の沈降性に応じて、反応槽１０の水面積負荷を上昇させ、水面積負荷と被処理水の流入率に応じて、流入／排出工程時間を短縮させることも可能である。

【0051】

生物処理工程における反応槽１０内の汚泥濃度は、汚泥の健全性（沈降性、活性等）を維持する等の点で、例えば１，５００～３０，０００ｍｇ／Ｌの範囲であることが好ましい。また、汚泥負荷は、汚泥の健全性の維持等の点で、０．０５～０．６０ｋｇ－ＢＯＤ／ｋｇ－ＭＬＳＳ／ｄａｙの範囲であることが好ましく、０．１～０．５ｋｇ－ＢＯＤ／ｋｇ－ＭＬＳＳ／ｄａｙの範囲であることがより好ましい。生物処理工程時間は、例えば、汚泥負荷が上記の範囲になるように設定される。なお、汚泥負荷が上記範囲より高くなった場合や汚泥濃度が上記範囲より高くなった場合には、反応槽１０内から生物汚泥を引き抜くことが望ましい。

【0052】

反応槽１０内のｐＨは、一般的な微生物に適する範囲に設定されることが望ましく、例えば６～９の範囲であることが好ましく、６．５～７．５の範囲であることがより好ましい。ｐＨ値が前記範囲外となる場合は、酸、アルカリを添加して、上記範囲となるようにｐＨ調整することが好ましい。反応槽１０内の溶存酸素（ＤＯ）は、好気条件では、０．５ｍｇ／Ｌ以上、特に１ｍｇ／Ｌ以上であることが望ましい。

【0053】

沈降工程の時間は、生物処理工程が終了してから、反応槽１０の底部上に生物汚泥層３０が形成されるまでの時間であれば特に制限されるものではないが、生物汚泥層３０の汚泥界面高さが反応槽１０高さの１０％～５０％になるまでの時間であることが好ましい。

【0054】

反応槽１０の形状としては、図１に示すような角型状に限定されず、例えば、図５に示すような円筒状等でもよい。

【0055】

図５（ａ）は、本実施形態に係る水処理装置の他の一例を示す模式図であり、図５（ｂ）は、模式断面図である。なお、図５（ｂ）では、被処理水配管１５、ブロワ１８、散気管２０、制御装置２４等を省略している。図５に示す水処理装置２において、図１に示す水処理装置１と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。図５に示す水処理装置２は、分配路１３と、被処理水配管１５とを備える。被処理水導入管１２は、分配路１３を介して、被処理水配管１５の上端に接続されている。被処理水配管１５は、垂直方向に延びた配管であり、その上端が反応槽１０内の水面位置上方に位置し、下端に１つ以上の流入口が設けられている。本明細書において、垂直方向に延びた配管には、略垂直方向に延びた配管も含まれる。略垂直方向は、垂直方向に対して３０°以内の傾斜角度を有する方向を含む。なお、被処理水配管１５は、反応槽１０の外側に設けられていてもよく、また複数設けられていてもよい。

【0056】

処理水集水路２２は、反応槽１０の外周部に設置されており、反応槽１０の水面位置に設けられた１つ以上の排出口を介して反応槽１０の内部と連通している。

【0057】

隔壁３２は、排出口２８から反応槽１０の内周面に沿って内側に反応槽内底部の方向、例えば、反応槽底面に対して垂直な方向に設けられ、例えば円筒状の板である隔壁３２の頂辺が水面位置よりも上部に、また、隔壁３２の底辺が水面位置よりも下部であって反応槽内底部よりも上部に位置している。

【0058】

図５に示す水処理装置２の流入／排出工程では、制御装置２４により電磁バルブ１６が開放されて、被処理水が被処理水導入管１２から分配路１３を介して、被処理水配管１５に供給される。そして、被処理水は、重力によって、被処理水配管１５内を流下して、１つ以上の流入口から反応槽１０内に形成された生物汚泥層中に例えば略垂直方向や略水平方向等に供給される。また、反応槽１０内に被処理水が流入することによって、反応槽１０内の生物処理水が排出口から処理水集水路２２に排出される。

【0059】

以下に、例えば、下水処理場等のような大規模処理場で採用される角型状の反応槽１０の例を説明する。

【0060】

図６は、大規模処理場で採用される角型状の反応槽の一例を示す模式上面図である。図６に示す角型状の反応槽１０は、水平断面視において、対向する一対の長辺壁（１０ａ，１０ｂ）と、対向する一対の短辺壁（１０ｃ，１０ｄ）を有する長方形の反応槽である。反応槽１０の一方の長辺壁１０ａには、複数の流入口２６が設置され、反応槽１０の他方の長辺壁１０ｂには、排出口２８が設けられている。また、他方の長辺壁１０ｂの外側には処理水集水路２２が設けられ、処理水集水路２２は、排出口２８を介して反応槽１０の内部と連通している。図での説明は省略するが、排出口２８は、反応槽１０内の水面位置に配置され、流入口２６は、沈降工程において反応槽１０の底部に形成された生物汚泥層の界面位置より低い位置に配置されている。そして、被処理水は流入口２６から生物汚泥層中に水平方向に供給される。

【0061】

隔壁３２は、排出口２８から反応槽１０の内側に反応槽内底部の方向、例えば、反応槽底面に対して垂直な方向に設けられ、例えば四角状の平板である隔壁３２の頂辺が水面位置よりも上部に、また、隔壁３２の底辺が水面位置よりも下部であって反応槽内底部よりも上部に位置している。

【0062】

大規模処理場で採用される反応槽１０の場合、反応槽１０の有効水深に対する反応槽１０の水平断面積の比が大きくなる傾向にある。大規模処理場で採用される角型の反応槽としては、例えば、［（長辺壁の長さ＋短辺壁の長さ）／有効水深］が、１ｍ／ｍ以上であることが好ましく、１．８ｍ／ｍ以上であることがより好ましい。しかし、ディストリビューターによって被処理水を上向流で反応槽１０に流入させる従来の水処理装置に、［（長辺壁の長さ＋短辺壁の長さ）／有効水深］が１ｍ／ｍ以上の反応槽を採用すると、被処理水の拡散性、ディストリビューターの保守等の点で、設備費用や運転管理費用が著しく増加する虞がある。一方、本実施形態に係る水処理装置に、［（長辺壁の長さ＋短辺壁の長さ）／有効水深］が１ｍ／ｍ以上の反応槽を採用した場合、ディストリビューターを設置しなくてもよいため、上記従来の水処理装置の場合と比較して、設備費用や運転管理費用の増加が抑えられる。したがって、本実施形態に係る水処理装置は、特に大規模処理設備用の水処理装置として好適である。

【0063】

流入口２６および排出口２８の設置個所は、流入口２６を一方の長辺壁１０ａに設置し、排出口２８を他方の長辺壁１０ｂに設置することが好ましい。流入口２６を一方の短辺壁１０ｃに設置し、排出口２８を他方の短辺壁１０ｄに設置すると、流入口２６および排出口２８を長辺壁（１０ａ，１０ｂ）に設置した場合と比べて、流入口２６から排出口２８までの水平距離が長くなるため、被処理水と生物汚泥層との接触効率が低下し、反応槽１０内に残存する処理対象物質の濃度低下が引き起こされる場合がある。

【0064】

流入口２６から排出口２８までの水平距離は、例えば、１０ｍ以内が好ましく、６ｍ以内がより好ましい。流入口２６から排出口２８までの水平距離が１０ｍを超えると、被処理水と生物汚泥層とを効率的に接触させることが困難となり、反応槽１０内に残存する処理対象物質の濃度低下が引き起こされる場合がある。

【0065】

図７は、大規模処理場で採用される角型状の反応槽の他の一例を示す模式上面図である。図７に示す反応槽１０は、反応槽１０の１側面に設けられた第１流入口２６ａと、第１流入口２６ａと排出口２８との間に設けられた第２流入口２６ｂとを有する。いずれの流入口（２６ａ，２６ｂ）も、沈降工程において反応槽１０の底部上に形成される生物汚泥層の界面位置より低い位置に配置されている。

【0066】

隔壁３２は、排出口２８から反応槽１０の内側に反応槽内底部の方向、例えば、反応槽底面に対して垂直な方向に設けられ、例えば四角状の平板である隔壁３２の頂辺が水面位置よりも上部に、また、隔壁３２の底辺が水面位置よりも下部であって反応槽内底部よりも上部に位置している。

【0067】

図８（ａ）は、大規模処理場で採用される角型状の反応槽の他の一例を示す模式断面図であり、図８（ｂ）は、大規模処理場で採用される角型状の反応槽の他の一例を示す模式上面図である。図８に示す反応槽１０は、前述した第１流入口２６ａおよび第２流入口２６ｂを備えている。また、反応槽１０内には、第１処理水集水路２２ａおよび第２処理水集水路２２ｂが設置されている。第１処理水集水路２２ａは、第１流入口２６ａが設けられている反応槽１０の１側面と反対側の側面内側に設置され、第２処理水集水路２２ｂは、第１処理水集水路２２ａと第１流入口２６ａとの間に設けられている。図８に示す反応槽１０内の処理水は、第１処理水集水路２２ａおよび第２処理水集水路２２ｂの側壁を越流して、第１処理水集水路２２ａおよび第２処理水集水路２２ｂ内に流れ、反応槽１０外へ排出される。すなわち、図８に示す第１処理水集水路２２ａおよび第２処理水集水路２２ｂが、これまで説明してきた排出口２８として機能するものである。

【0068】

隔壁３２は、それぞれの排出口２８から反応槽１０の内側に反応槽内底部の方向、例えば、反応槽底面に対して垂直な方向に設けられ、例えば四角状の平板である隔壁３２の頂辺が水面位置よりも上部に、また、隔壁３２の底辺が水面位置よりも下部であって反応槽内底部よりも上部に位置している。

【0069】

反応槽の１側面側に設けられる流入口と、１側面と反対側の側面側に設けられる排出口との間の水平距離が長くなる場合には、図７や図８に示す反応槽１０のように、反応槽の１側面側に設けられる流入口と１側面と反対側の側面側に設けられる排出口との間に、１つ以上の流入口および排出口を設けることが好ましい。これにより、被処理水と生物汚泥層との接触効率が高くなるため、反応槽内に残存する処理対象物質の濃度が高くなり易い。

【0070】

図９（ａ）は、本実施形態に係る水処理装置の他の一例を示す断面図であり、図９（ｂ）は、本実施形態に係る水処理装置の他の一例を示す模式上面図である。なお、図９（ａ）および図９（ｂ）では、ブロワ１８および散気管２０を備える散気装置、制御装置２４を省略している。図９では、被処理水導入管１２が反応槽１０の中央部に導入され、反応槽１０内にて複数の被処理水流入口（２６ａ，２６ｂ）に分岐されている。処理水集水路（２２ａ，２２ｂ）は反応槽１０の対面する２側面に設置されている。そして、被処理水流入口（２６ａ，２６ｂ）の噴出口はそれぞれの処理水集水路（２２ａ，２２ｂ）に向かって設置されている。

【0071】

隔壁３２は、それぞれの排出口２８から反応槽１０の内側に反応槽内底部の方向、例えば、反応槽底面に対して垂直な方向に設けられ、例えば四角状の平板である隔壁３２の頂辺が水面位置よりも上部に、また、隔壁３２の底辺が水面位置よりも下部であって反応槽内底部よりも上部に位置している。

【0072】

流入／排出工程時における処理対象物質の残存率を高めるためには、流入口と対面の反応槽側面までの距離から計算される流入口の流速を所定の流速以上とすることが好ましい。一方、流入口と対面の反応槽側面までの距離が長く、流速を高く保持することが困難となる場合に、本実施形態を採用することで、流入口から流出口までの距離が短くなり、流入口の流速が低い場合においても、流入／排出工程時の処理対象物質の残存率を高めることが可能となる。

【0073】

図１０（ａ）は、本実施形態に係る水処理装置の他の一例を示す模式断面図であり、図１０（ｂ）は、本実施形態に係る水処理装置の他の一例を示す模式上面図である。なお、図１０（ｂ）では、ブロワ１８および散気管２０を備える散気装置、制御装置２４を省略している。図１０に示す水処理装置３において、図１に示す水処理装置１と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。図１０に示す水処理装置３は、分配路１３と、被処理水配管１５とを備える。被処理水導入管１２は、分配路１３を介して、被処理水配管１５の上端に接続されている。被処理水配管１５は、垂直方向に延びた配管であり、その上端が反応槽１０内の水面位置上方に位置し、下端が流入口２６に接続されている。本明細書において、垂直方向に延びた配管には、略垂直方向に延びた配管も含まれる。略垂直方向は、垂直方向に対して３０°以内の傾斜角度を有する方向を含む。なお、被処理水配管１５は、反応槽１０の外側に設けられていてもよい。

【0074】

隔壁３２は、排出口２８から反応槽１０の内側に反応槽内底部の方向、例えば、反応槽底面に対して垂直な方向に設けられ、例えば四角状の平板である隔壁３２の頂辺が水面位置よりも上部に、また、隔壁３２の底辺が水面位置よりも下部であって反応槽内底部よりも上部に位置している。

【0075】

図１０に示す水処理装置３の流入／排出工程では、制御装置２４により電磁バルブ１６が開放されて、被処理水が被処理水導入管１２から分配路１３を介して、被処理水配管１５に供給される。そして、被処理水は、重力によって、被処理水配管１５内を流下して、流入口２６から反応槽１０内に形成された生物汚泥層中に水平方向に供給される。また、反応槽１０内に被処理水が流入することによって、反応槽１０内の生物処理水が排出口２８から処理水集水路２２に排出される。このように、図１０に示す水処理装置３では、ポンプを使用せずに、重力によって被処理水を反応槽１０内へ流入させることができるため、運転に係るコストの削減を図ることが可能であり、例えば、処理水量が多い下水処理場等に好適である。

【0076】

図１１（ａ）は、本実施形態に係る水処理装置の他の一例を示す模式断面図であり、図１１（ｂ）は、本実施形態に係る水処理装置の他の一例を示す模式上面図である。なお、図１１（ｂ）では、ブロワ１８および散気管２０を備える散気装置、制御装置２４を省略している。図１１に示す水処理装置４において、図１に示す水処理装置１と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。図１１に示す水処理装置４は、分配路１３と、区画壁１７を有する。区画壁１７は、反応槽１０内に垂直方向に立設しており、反応槽１０内を第１室１０ｆおよび第２室１０ｇに区画している。区画壁１７の下方には、第１室１０ｆと第２室１０ｇを連通する開口部が設けられており、当該開口部が、これまで説明してきた流入口２６となる。排出口２８は、第２室１０ｇ側の側面に設けられ、第２室１０ｇの外側に設けられた処理水集水路２２に連通している。

【0077】

図１１に示す反応槽１０では、区画壁１７により区画された第１室１０ｆが、被処理水を受け入れる部屋であり、区画壁１７により区画された第２室１０ｇが、上記運転サイクル（流入／排出工程、生物処理工程、沈降工程）を行う部屋である。

【0078】

隔壁３２は、排出口２８から反応槽１０の内側に反応槽内底部の方向、例えば、反応槽底面に対して垂直な方向に設けられ、例えば四角状の平板である隔壁３２の頂辺が水面位置よりも上部に、また、隔壁３２の底辺が水面位置よりも下部であって反応槽内底部よりも上部に位置している。

【0079】

図１１に示す水処理装置４の流入／排出工程では、制御装置２４により電磁バルブ１６が開放されて、被処理水が被処理水導入管１２から分配路１３を介して、第１室１０ｆに供給される。そして、被処理水は、第１室１０ｆを通り、流入口２６から第２室１０ｇの底部上に形成されている生物汚泥層中に水平方向に供給される。また、第２室１０ｇ内に被処理水が流入することによって、第２室１０ｇ内の生物処理水が排出口２８から処理水集水路２２に排出される。また、この流入／排出工程後、第２室１０ｇ内において、生物処理工程および沈降工程が行われる。

【0080】

区画壁１７に設けられる開口部（流入口２６）の形状としては、特に限定されるものではなく、矩型でもよいし、円または楕円型等でもよい。また、開口部（流入口２６）は区画壁１７に１つ以上形成されていればよい。

【0081】

区画壁１７の設置位置は、特に制限はないが、被処理水を第２室１０ｇ内の生物汚泥層に効率よく接触させることができる等の点では、反応槽１０の垂直断面視における第１室１０ｆの幅の割合は、第２室１０ｇの幅に対して１／２以下となるように区画壁１７を設置することが好ましく、１／５以下となるように区画壁１７を設置することがより好ましい。

【0082】

図１２（ａ）は、本実施形態に係る水処理装置の他の一例を示す模式断面図であり、図１２（ｂ）は、本実施形態に係る水処理装置の他の一例を示す模式上面図である。なお、図１２（ｂ）では、ブロワ１８および散気管２０を備える散気装置、制御装置２４を省略している。図１２に示す水処理装置５において、図１に示す水処理装置１と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。図１２に示す反応槽１０は、水平断面視において、対向する一対の壁（１０ａ，１０ｂ）と、対向する一対の壁（１０ｃ，１０ｄ）を有する角形の反応槽である。反応槽１０の一方の長辺壁１０ａには複数の流入口２６が設置されるとともに排出口２８も設けられている。排出口２８は反応槽１０内の水面位置に配置され、流入口２６は、沈降工程において反応槽１０の底部に形成された生物汚泥層の界面位置より低い位置に配置されている。そして、被処理水は流入口２６から生物汚泥槽中に水平方向に供給される。流入口２６と排出口２８が同一の壁面に設置されていることで、流入口２６から所定の流速以上の流速を持って堆積汚泥中に噴出され被処理水が、流入口と反対側の壁面に到達した際に、そのまま上昇流として流出口に向かって上昇することがなくなるため、処理対象物質のショートパスを抑制することが可能となる。

【0083】

隔壁３２は、排出口２８から反応槽１０の内側に反応槽内底部の方向、例えば、反応槽底面に対して垂直な方向に設けられ、例えば四角状の平板である隔壁３２の頂辺が水面位置よりも上部に、また、隔壁３２の底辺が水面位置よりも下部であって反応槽内底部よりも上部に位置している。

【0084】

図１３（ａ）は、本実施形態に係る水処理装置の他の一例を示す模式断面図であり、図１３（ｂ）は、本実施形態に係る水処理装置の他の一例を示す模式上面図である。なお、図１３（ｂ）では、ブロワ１８および散気管２０を備える散気装置、制御装置２４を省略している。図１３に示す水処理装置６において、図１に示す水処理装置１と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。図１３に示す水処理装置６は、分配路１３と、被処理水配管１５とを備える。被処理水導入管１２は、分配路１３を介して、被処理水配管１５の上端に接続されている。被処理水配管１５は、垂直方向に延びた配管であり、その上端が反応槽１０内の水面位置上方に位置し、下端が流入口２６に接続されている。本明細書において、垂直方向に延びた配管には、略垂直方向に延びた配管も含まれる。略垂直方向は、垂直方向に対して３０°以内の傾斜角度を有する方向を含む。なお、被処理水配管１５は、反応槽１０の外側に設けられていてもよい。水処理装置６においても、前述の水処理装置５と同様に、流入口２６と排出口２８が同一の壁面に設置されている。

【0085】

隔壁３２は、排出口２８から反応槽１０の内側に反応槽内底部の方向、例えば、反応槽底面に対して垂直な方向に設けられ、例えば四角状の平板である隔壁３２の頂辺が水面位置よりも上部に、また、隔壁３２の底辺が水面位置よりも下部であって反応槽内底部よりも上部に位置している。

【0086】

流入口２６の設置位置は、図１４に示すように、沈降工程において反応槽１０の底部上に形成された生物汚泥層３０の界面位置より高い位置であってもよい。

【0087】

図１４（ａ）は、本実施形態に係る水処理装置の他の一例を示す模式断面図であり、図１４（ｂ）は、本実施形態に係る水処理装置の他の一例を示す模式上面図である。なお、図１４（ｂ）では、ブロワ１８および散気管２０を備える散気装置、制御装置２４を省略している。図１４に示す水処理装置７において、図１に示す水処理装置１と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。反応槽１０は、角型状の反応槽１０の１側面の上部の水面位置より低い位置に複数の流入口２６が設置されている。流入口２６は、水平方向に向かって開口しており、被処理水が、流入口２６から水平方向に供給される。

【0088】

隔壁３２は、排出口２８から反応槽１０の内側に反応槽内底部の方向、例えば、反応槽底面に対して垂直な方向に設けられ、例えば四角状の平板である隔壁３２の頂辺が水面位置よりも上部に、また、隔壁３２の底辺が水面位置よりも下部であって反応槽内底部よりも上部に位置している。

【実施例】

【0089】

以下、実施例および比較例を挙げ、本発明をより具体的に詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。

【0090】

［グラニュール形成試験］
有効容積１．４ｍ^３（高さ４．５ｍ、横６８０ｍｍ、縦６８０ｍｍ、有効水深３ｍ）の角形状の反応槽を有するグラニュール形成装置にて、グラニュール形成試験を実施した。図１０に示すように、流入水は上部から反応槽底部にまで伸ばした配管に流入させ、流入／排出工程中においては流入水が沈降状態にある生物汚泥層に水平方向に供給されるようにした。処理水口は水面位置（底部から３ｍ）の位置に設置し、流入／排出工程のときに処理水が処理水口から排出される。流入水としては、ＢＯＤ濃度として平均１３０ｍｇ／Ｌ、全窒素濃度として平均４０ｍｇＮ／Ｌの下水を使用した。まず、浮遊式の活性汚泥を反応槽内に投入し、通水初期は隔壁を設置せず、運転を開始した（比較例１）。その後、隔壁を設置した条件での運転とした（実施例１）。隔壁は処理水排出口から１６０ｍｍの距離に設置した（すなわち、排出口から隔壁までの水平方向の距離（１６０ｍｍ）が、排出口が設置されている反応槽の壁面とその対面の壁面との距離（６８０ｍｍ）に対して２３．５％）。また、隔壁の水面に浸漬している垂直方向の長さ（すなわち、隔壁の底辺から水面位置までの距離）は２００ｍｍとした。流入／排出工程における被処理水の流入量は、隔壁と排出口とに囲まれた領域における水面積負荷が８．５ｍ／ｈｒとなるようにした。

【0091】

＜比較例１＞
運転開始初期より、汚泥のグラニュール化が進行し、沈降性指標であるＳＶＩ５が初期３００ｍｇ／Ｌから４０日目までに８２ｍｇ／Ｌまで低下した。槽内ＭＬＳＳは立ち上げのときでは３４４０ｍｇ／Ｌであったが、その後、低下傾向となり、１７日目に２１００ｍｇ／Ｌまで低下した。その後、２８日目までに２８６０ｍｇ／Ｌまで上昇したが、その後、低下傾向となり、４３日目には７１０ｍｇ／Ｌにまで低下した。この期間、流入／排出工程において水面付近にスカムの発生が確認されており、脱窒により浮上したスカムが流出することで急激な汚泥濃度低下を招いたものと想定される。沈降性指標であるＳＶＩ５は１００ｍＬ／ｇ以下であり、通常の活性汚泥と比較しても良好な沈降性を維持したが、グラニュール径の成長は平均径として２４０μｍ程度で停滞した。

【0092】

＜実施例１＞
５３日目に隔壁を設置した条件に変更した。槽内ＭＬＳＳは５３日目に１０８０ｍｇ／Ｌであったが、増加傾向に転じ、７９日目には４０８０ｍｇ／Ｌにまで回復した。ＳＶＩ５は一時的に上昇して５８日目には１３６ｍＬ／ｇとなったが、その後、低下傾向となり、７１日目には２５ｍＬ／ｇという非常に良好な沈降性を有するグラニュール汚泥の形成を確認した。また、汚泥粒径の増大が確認され、７９日目には平均径として５４０μｍ程度にまで成長した。

【0093】

図１５（ａ）は、顕微鏡で観察した、初期立ち上げのときに投入した活性汚泥の拡大写真であり、図１５（ｂ）は、通水開始５６日目（隔壁設置直後）の汚泥の拡大写真であり、図１５（ｃ）は、通水７９日目の汚泥の拡大写真である。図１６は、経過日数（日）に対するグラニュールの平均粒径（μｍ）を示すグラフである。

【0094】

このように、実施例の方法によって、半回分式反応槽を用いて反応槽内に被処理水を流入しながら生物処理水を排出する生物処理において、安定的にグラニュール形成を行い、処理水質の悪化を抑制することができた。

【符号の説明】

【0095】

１，２，３，４，５，６，７ 水処理装置、１０ 反応槽、１０ａ，１０ｂ 長辺壁、１０ｃ，１０ｄ 短辺壁、１０ｆ 第１室、１０ｇ 第２室、１２ 被処理水導入管、１３ 分配路、１４ 被処理水ポンプ、１５ 被処理水配管、１６ 電磁バルブ、１７ 区画壁、１８ ブロワ、２０ 散気管、２２ 処理水集水路、２４ 制御装置、２６ 流入口、２８ 排出口、３０ 生物汚泥層、３２ 隔壁。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】