特許 7579606 生物処理システム、生物処理装置、水浄化システム、生物処理方法及び水浄化方法

(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】2024-10-30

(45)【発行日】2024-11-08

(54)【発明の名称】生物処理システム、生物処理装置、水浄化システム、生物処理方法及び水浄化方法

(51)【国際特許分類】

   C02F 3/12 20230101AFI20241031BHJP

【ＦＩ】

C02F3/12 H

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2023141525

(22)【出願日】2023-08-31

(62)【分割の表示】P 2022069678の分割

【原出願日】2022-04-20

(65)【公開番号】P2023159895

(43)【公開日】2023-11-01

【審査請求日】2023-08-31

(73)【特許権者】

【識別番号】517039483

【氏名又は名称】ＷＯＴＡ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】田中 育

(72)【発明者】

【氏名】山戸 芽依

(72)【発明者】

【氏名】小林 恵太

(72)【発明者】

【氏名】宮澤 雄太

【審査官】山崎 直也

(56)【参考文献】

【文献】特開昭５９－０６２３９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０２－０３１８９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－３２８６８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－２５９６７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５５－０５６８９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０１－２１８６９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１４４２９０（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】

生物処理の対象物と微生物との混合物を収容する槽と、
前記混合物の微生物濃度の指標を監視する監視部と、
前記混合物の微生物濃度を調節する調節部と、
前記微生物濃度の指標の監視結果及び前記生物処理の対象物が生物処理システムに供給されるパターンの情報に基づいて前記調節部を制御する制御部と、を備え、
前記調節部は前記混合物に微生物の栄養源を供給する機能及び前記混合物にオゾンを供給する機能を備える、生物処理システム。

【請求項2】

前記調節部は前記混合物に微生物の栄養源を自動的に供給する機能を備える、請求項１に記載の生物処理システム。

【請求項3】

前記調節部は生物処理システムの利用傾向から学習した学習済みデータに基づいて前記混合物に微生物の栄養源を供給する機能を備える、請求項１に記載の生物処理システム。

【請求項4】

生物処理の対象物と微生物との混合物を収容する槽と、
前記混合物の微生物濃度の指標を監視する監視部と、
前記混合物の微生物濃度を調節する調節部と、
前記微生物濃度の指標の監視結果及び前記生物処理の対象物が生物処理システムに供給されるパターンの情報に基づいて前記調節部を制御する制御部と、を備え、
前記調節部は前記混合物に微生物の栄養源を供給する機能及び前記混合物にオゾンを供給する機能を備える、生物処理装置。

【請求項5】

請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の生物処理システム又は請求項４に記載の生物処理装置を備える、水浄化システム。

【請求項6】

生物処理の対象物と微生物との混合物を収容する槽に含まれる前記混合物の微生物濃度の指標を監視する工程と、
前記混合物の微生物濃度を調節する工程と、を備え、
前記微生物濃度の調節は、前記微生物濃度の指標の監視結果及び前記生物処理の対象物が生物処理システムに供給されるパターンの情報に基づいて制御され、
前記微生物濃度の調節は、前記混合物への微生物の栄養源の供給及び前記混合物へのオゾンの供給により行う、生物処理方法。

【請求項7】

前記微生物濃度の指標はＭＬＳＳ及びＯＵＲからなる群より選択される少なくとも１つを含む、請求項６に記載の生物処理方法。

【請求項8】

請求項６に記載の生物処理方法を実施する工程を含む、水浄化方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、生物処理システム、生物処理装置、水浄化システム、生物処理方法及び水浄化方法に関する。

【背景技術】

【0002】

微生物を利用して汚水を浄化する仕組みが種々の分野で応用されている。
例えば、特許文献１には、水洗トイレから排出される汚水を浄化して水洗便器に循環させる機構を備える循環式水洗トイレが記載されている。

【0003】

特許文献１に記載された循環式水洗トイレは、汚水中の有機物を分解するとともに硝化及び脱窒処理する生物処理システムと、生物処理システムで生物処理された生物処理水を固液分離するろ過槽と、ろ過槽で固液分離されたろ過水を脱色する脱色槽と、を有し、脱色槽で脱色処理された処理水を水洗トイレの洗浄水として再利用するものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００４－１３２０３７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

近年の生活スタイルや居住環境の多様化に伴い、微生物を利用した水浄化システムが家屋のような比較的小規模な施設に導入される事例が増加している。このような小規模な水浄化システムにおいては、生物処理システムに供給される汚水の量や供給のタイミングが不規則になりやすい。また、生物処理システムの容量が小さいために生物処理システム内の状態が供給される汚水の量や供給のタイミングによって変動しやすい。そして、生物処理システム内の環境の変動が原因となって微生物の生物処理能力が低下し、処理効率の低下を招くおそれがある。
特に、循環式の水処理システムにおいては少ない水をユーザーのニーズに応じた水質に達するように生物処理を行う必要があり、処理効率の低下は大きな問題となる。
そこで本開示は、生物処理の効率及び安定性に優れる生物処理システム、生物処理装置、水浄化システム、生物処理方法及び水浄化方法を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するための手段には、以下の実施態様が含まれる。
＜１＞生物処理の対象物と微生物との混合物を収容する槽と、
前記混合物の微生物濃度の指標を監視する監視部と、
前記混合物の微生物濃度を調節する調節部と、
前記微生物濃度の指標の監視結果に基づいて前記調節部を制御する制御部と、を備える生物処理システム。
＜２＞前記調節部は前記混合物に微生物の栄養源を供給する機能を備える、＜１＞に記載の生物処理システム。
＜３＞前記調節部は前記混合物にオゾンを供給する機能を備える、＜１＞に記載の生物処理システム。
＜４＞生物処理の対象物と微生物との混合物を収容する槽と、
前記混合物の微生物濃度の指標を監視する監視部と、
前記混合物の微生物濃度を調節する調節部と、
前記微生物濃度の指標の監視結果に基づいて前記調節部を制御する制御部と、を備える生物処理装置。
＜５＞＜１＞～＜３＞のいずれか１項に記載の生物処理システム又は＜４＞に記載の生物処理装置を備える、水浄化システム。
＜６＞生物処理の対象物と微生物との混合物を収容する槽に含まれる前記混合物の微生物濃度の指標を監視する工程と、
前記混合物の微生物濃度を調節する工程と、を備え、
前記微生物濃度の調節は、前記微生物濃度の指標の監視結果に基づいて制御される、生物処理方法。
＜７＞前記微生物濃度の指標はＭＬＳＳ及びＯＵＲからなる群より選択される少なくとも１つを含む、＜６＞に記載の生物処理方法。
＜８＞＜６＞に記載の生物処理方法を実施する工程を含む、水浄化方法。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、生物処理の効率及び安定性に優れる生物処理システム、生物処理装置、水浄化システム、生物処理方法及び水浄化方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】生物処理システムの構成の一例を示す概念図である。

【図2】制御部の構成の一例を示す概念図である。

【図3】制御部が監視部から受信した監視結果に基づいて調節部に対する指令を決定する工程の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本開示において、「～」を用いて示された数値範囲は、「～」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値および最大値として含む範囲を示す。
本開示に段階的に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限値または下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値または下限値に置き換えてもよく、また、実施例に示されている値に置き換えてもよい。

【0010】

＜生物処理システム＞
本開示の生物処理システムは、
生物処理の対象物と微生物との混合物を収容する槽と、
前記混合物の微生物濃度の指標を監視する監視部と、
前記混合物の微生物濃度を調節する調節部と、
前記微生物濃度の指標の監視結果に基づいて前記調節部を制御する制御部と、を備える生物処理システムである。

【0011】

生物処理システムの処理効率は、生物処理の対象物と微生物との量的バランスの影響を受ける。例えば、生物処理の対象物の量が微生物の量に対して少なすぎると、生物処理の対象物を栄養源とする微生物の死滅が進んで生物処理システムの処理能力が低下する。一方、生物処理の対象物の量が微生物の量に対して多すぎると、微生物が処理しきれない対象物の残存量が増大する。その結果、生物処理システムに供給される対象物が所定のペースで処理されない場合が生じる。
したがって、生物処理を安定的かつ効率的に実施するためには生物処理の対象物と微生物との量的バランスの変動を小さくすることが有効である。
特に、生物処理システムはその規模が小さいほど供給される対象物の量や水質の変動が相対的に大きい。このため、生物処理システムの規模が小さいほど生物処理を安定的かつ効率的に実施するための対策を講じる意義が大きい。
本開示の生物処理システムは１日あたりの処理能力が１，０００ｍ^３以下など、きわめ
て小さい規模での利用に特に有効である。

【0012】

生物処理の対象物と微生物との量的バランスの変動を小さくする方法としては、生物処理の対象物の生物処理システムへの供給量や供給のタイミングを平準化することが考えられる。しかしながら、生物処理システムの容量や使用形態によっては生物処理の対象物の供給量や供給のタイミングの平準化が難しい場合がある。

【0013】

本開示の生物処理システムは、監視部、調節部及び制御部からなる機構を備えることで、槽内の微生物濃度を所望の精度でコントロールすることができる。このため、生物処理の対象物の供給量や供給のタイミングの変動が大きい場合であっても安定した生物処理を実施することができる。

【0014】

図１は本開示の生物処理システムの概略構成図である。図１において散気装置、撹拌装置、ポンプ等の生物処理システムに一般的に備え付けられる装置類は図示を省略している。
図１に示す生物処理システムは、生物処理の対象物と微生物との混合物を収容する槽１と、
混合物の微生物濃度の指標を監視する監視部２と、
混合物の微生物濃度を調節する調節部３ａ及び３ｂと、
微生物濃度の指標の監視結果に基づいて前記調節部を制御する制御部４と、を備えている。
調節部３ａは、混合物の微生物濃度を上昇させる機能を持つ。例えば、槽内に有機物の栄養源を投入する栄養源投入装置である。
調節部３ｂは、混合物の微生物濃度を低下させる機能を持つ。例えば、槽内にオゾンを供給するオゾン発生装置である。

【0015】

監視部２は、槽内の混合物の微生物濃度の指標を監視し、監視結果を制御部４に信号伝達手段１１によって伝達する。
制御部４は、信号伝達手段１２ａ又は１２ｂによって調節部３ａ又は３ｂの駆動装置５ａ又は５ｂに対して指令を伝達する。
駆動装置５ａが制御部４からの指令を受信すると、調節部３ａは槽内に有機物の栄養源を投入する。
駆動装置５ｂが制御部４からの指令を受信すると、調節部３ｂは槽内にオゾンを供給する。

【0016】

図１に示す構成は生物処理システムの構成を概念的に示す一例であって、本開示の具体的な構成は図１に示す構成に限定されない。
例えば、槽１に備え付けられる監視部２は複数であってもよい。また、調節部３は混合物の微生物濃度を上昇又は低下させる機能のいずれかのみを持つものであってもよいし、一つで両方の機能を兼ね備えるものであってもよい。

【0017】

本開示の生物処理システムは独立した物体であっても、独立した物体でなくてもよい。
独立した物体である場合の生物処理システムは、移動可能な状態であってもよい。たとえば、キャンプ時、災害避難時などに所定の場所に運搬して使用できる状態であってもよい。また、本開示の生物処理システムは、水処理システムを構成するモジュール（組み換えを容易にする規格化された構成単位）であってもよい。
独立した物体でない場合の生物処理システムとしては、建造物や建造物以外の対象物の一部として生物処理システムが組み込まれる場合が挙げられる。
建造物以外の対象物としては自動車、列車、船舶、航空機、トレーラーハウス等が例示されるが、これらに限定されない。

【0018】

（槽）
本開示の生物処理システムが備える槽としては、所望のサイズの容器が挙げられる。容器の材質は特に制限されず、樹脂、金属、セラミックス等から選択できる。
槽に収容される混合物の量の上限は特に制限されず、生物処理システムの用途に応じて選択できる。例えば、槽に収容される混合物の量の上限は１０，０００リットル、５，０００リットル、１，０００リットル、５００リットル、３００リットル、１５０リットル又は５０リットルのいずれかであってもよい。
槽に収容される混合物の量の下限は特に制限されず、生物処理システムの使用方法等に応じて設定できる。生物処理を効果的に行う観点からは、槽に収容される混合物の量の下限は１０リットルであってもよい。

【0019】

槽に収容される混合物は、生物処理の対象物と微生物とを少なくとも含む。
生物処理の対象物は液体成分と固体成分とを含むものであっても、液体成分のみを含むものであってもよい。
混合物に含まれる生物処理の対象物は、特に制限されない。例えば、トイレ、台所、浴室等の家庭や小規模集落から排出される生活排水、都市排水、商業施設排水、農業排水、工業排水等が挙げられる。
混合物に含まれる微生物の種類は特に制限されない。例えば、微生物は好気性菌、嫌気性菌のいずれであってもよく、これらの組み合わせであってもよい。
混合物に含まれる微生物として具体的には、硝化菌、酵母、大腸菌、脱窒菌、脱リン菌、脱窒性リン蓄積細菌等が挙げられる。

【0020】

（監視部）
本開示の生物処理システムは、混合物の微生物濃度の指標を監視する監視部を備える。
監視部による監視の対象となる微生物濃度の指標は、特に制限されない。微生物濃度の指標として具体的には、ＭＬＳＳ（活性汚泥浮遊物質）、ＯＵＲ（酸素消費速度）、ＭＬＶＳＳ（活性汚泥有機性浮遊物質）、ＳＳ（浮遊物質）、ＳＶ（活性汚泥沈殿率）、ＢＯＤ（生物化学的酸素要求量）、ＣＯＤ（化学的酸素要求量）、ＴＯＣ（全有機体炭素）、濁度、溶存酸素濃度（ＤＯ）等が挙げられる。
本開示において「微生物濃度の指標」には、混合物の微生物濃度そのものと、微生物濃度の把握に間接的に寄与する情報とが含まれる。微生物濃度の指標は実測値であっても指数、変化率等の変換された値であってもよい。
監視対象となる微生物濃度の指標は、１種のみでも２種以上の組み合わせであってもよい。

【0021】

混合物の微生物濃度を的確に評価する観点からは、微生物濃度の指標はＭＬＳＳの濃度の実測値（絶対値）、またはＭＬＳＳの濃度の相対的変化から求められる変化率等を含むことが好ましい。
ＭＬＳＳの濃度を監視する手段は特に制限されず、公知の装置を使用できる。

【0022】

微生物濃度の指標は、ＯＵＲを含んでもよい。好気性微生物は混合物に含まれる有機物を分解する際に酸素を消費して活動するため、ＯＵＲの測定による実測値（絶対値）、または変化傾向や変化率によって混合物の微生物濃度を間接的に把握することができる。
ＯＵＲを測定する手段は特に制限されず、公知の装置を使用できる。

【0023】

監視部による微生物濃度の指標の監視は連続的に行っても、断続的に行ってもよい。
監視部が微生物濃度の指標の監視を断続的に行う場合、監視を実施しない期間の長さは特に制限されず、例えば１時間～１週間の範囲から選択してもよい。

【0024】

監視部は、微生物濃度の指標の監視を完全に自動で行うものであっても自動と手動の組み合わせにより行うものであってもよい。
微生物濃度の指標の監視を完全に自動で行う場合としては、微生物濃度の指標を自動的に監視する機能を備える装置を用いる場合が挙げられる。また、本開示の生物処理システムの利用傾向から学習した学習済みデータに基づいて設定される頻度、タイミングにて微生物濃度の指標を自動的に監視してもよい。
微生物濃度の指標の監視を自動と手動の組み合わせにより行う場合としては、監視部自体は監視を実施せず、微生物濃度の指標を監視すべきことを操作者に通知する場合が挙げられる。

【0025】

（調節部）
本開示の生物処理システムは、混合物の微生物濃度を調節する調節部を備える。
調節部による混合物の微生物濃度の調節には、混合物の微生物濃度を上昇させることと、混合物の微生物濃度を低下させることとが含まれる。
混合物の微生物濃度が設定範囲の下限値を下回る場合には微生物濃度を上昇させ、設定範囲の上限値を上回る場合には微生物濃度を低下させることで、混合物の微生物濃度が適切な範囲内に保たれ、安定した生物処理を実現できる。

【0026】

微生物濃度を上昇させる操作として具体的には、混合物に微生物の栄養源を添加する操作が挙げられる。
混合物に微生物の栄養源を供給することで、微生物の死滅を抑制し、生存量を回復させることができる。
混合物に添加される微生物の栄養源の種類は、微生物が分解できる有機物であれば特に制限されない。即効性の観点からは、エタノール等のアルコール類、糖類等の分子量が小さい有機物が好ましい。

【0027】

制御装置の微生物濃度を低下させる操作として具体的には、混合物にオゾンを供給する操作が挙げられる。
混合物にオゾンを供給することで、オゾンと接触した微生物を死滅させ、微生物が過剰に存在する状態を解消することができる。また、オゾンの供給はオゾン発生装置の設置の仕方などによって混合物の一部領域に対して行うことができる。このため、生物処理システムの曝気を停止して酸素欠乏により微生物を死滅させる場合などに比べ、死滅させる微生物の量を精度よくコントロールすることができる。

【0028】

調節部による微生物濃度の調節は連続的に行っても、断続的に行ってもよい。
調節部が微生物濃度の調節を断続的に行う場合、調節を実施しない期間の長さは特に制限されず、例えば１時間～１週間の範囲から選択してもよい。

【0029】

調節部は、微生物の栄養源の添加を完全に自動で行うものであっても自動と手動の組み合わせにより行うものであってもよい。
微生物の栄養源の添加を完全に自動で行う場合としては、栄養源を槽内に自動的に投入する機能を備える装置を用いる場合が挙げられる。また、本開示の生物処理システムの利用傾向から学習した学習済みデータに基づいて設定される頻度、タイミングにて微生物の栄養源を自動的に添加してもよい。
微生物の栄養源の添加を自動と手動の組み合わせにより行う場合としては、調節部自体は栄養源の添加を実施せず、有機物を添加すべきことを操作者に通知する場合が挙げられる。

【0030】

（制御部）
本開示の生物処理システムは、微生物濃度の指標の監視結果に基づいて調節部を制御す
る制御部を備える。

【0031】

制御部は、例えば、監視部で監視された微生物濃度の指標の値が設定範囲の下限値を下回る場合には微生物濃度を上昇させるように調節部を制御し、監視部で監視された微生物濃度の指標の値が設定範囲の上限値を上回る場合には微生物濃度を低下させるように調節部を制御する。

【0032】

制御部としては、コンピュータ等の演算処理機能を持つ装置が挙げられる。図２は制御部の構成の一例を示す概念図である。
図２に示す制御部４は、ＣＰＵと、ＲＡＭと、ＲＯＭと、不揮発メモリとから構成されている。制御部４において、ＣＰＵは、プログラムをＲＯＭから読み出してＲＡＭに展開し、プログラムが有するプロセスを実行する。プログラムは、ＣＤ、ＤＶＤ、ＵＳＢメモリ等の不揮発メモリを介して制御部に提供される。あるいは、プログラムはネットワークを介して制御部に提供されてもよい。

【0033】

図２に示す制御部４は、監視部２に含まれるセンサ、並びに調節部３に含まれる栄養源投入装置及びオゾン発生装置と接続されている。
図２に示す制御部４はさらに、混合物の温度を監視する温度監視装置と接続するとともに、リレー（オン／オフを切り替える装置）を介してポンプ類及びブロワ類と接続されている。温度監視装置は特に制限されず、温度計、赤外線センサ、放射温度計、サーモグラフ、サーミスタ等の公知の手段を用いることができる。温度監視装置は接触型であっても非接触型であってもよい。
温度監視装置、ポンプ類及びブロワ類は、制御部４と異なるシステムで制御されてもよい。

【0034】

制御部に入力される情報は、微生物濃度の指標の値のみであっても、微生物濃度の指標の値と他の情報との組み合わせであってもよい。
微生物濃度の指標の値と組み合わせる他の情報としては、混合物の量、温度、ｐＨ、外気温、生物処理の対象物が生物処理システムに供給されるパターンの情報等が挙げられる。
生物処理の対象物が生物処理システムに供給されるパターンの情報としては、例えば、生物処理の対象物の供給量が一定のサイクルで規則的に変化する場合、当該変化のパターンを制御部に入力してもよい。
変化のパターンとしては、生物処理システムのユーザーの行動パターン、対象ユーザーやユーザー規模に応じた排水パターン、水質変化のパターン等が挙げられる。

【0035】

制御部に入力される情報は、機械学習により得られる情報を含んでもよい。
例えば、上述したような微生物濃度の指標その他の情報を学習済モデルに入力して得られる出力データを制御部に入力してもよい。学習済モデルより得られる出力データとしては、微生物濃度の変化率、微生物濃度の所定時間後の予測値などが挙げられる。

【0036】

制御部は、過去の制御に関するデータを学習用データとしつつ、制御精度を向上させる機能を備えていてもよい。すなわち、制御部は学習済モデルを生成する機能（機械学習機能）を備えていてもよい。
機械学習機能は、例えば、学習用データ記憶部と、学習部と、学習済モデル記憶部と、により達成される。
学習部は、学習用データ記憶部に格納されている学習用データを読み出す。そして、学習部は、読み出した学習用データに基づいて、所定の機械学習モデルを教師あり機械学習アルゴリズムを用いて学習させることにより、学習済モデルを生成する。学習済モデル記憶部には、学習部によって生成された学習済モデルが格納される。

【0037】

制御部が監視部から受信した監視結果に基づいて調節部に対する指令を決定する工程の一例を図３に示す。
図３に示す例では、まず、制御部の演算処理部に監視部から受信した微生物濃度の指標の監視結果Ｒが入力される（ステップＳ１）。
次いで、制御部は監視結果Ｒが設定範囲の下限値を下回るか否かを判定する（ステップＳ２）。監視結果Ｒが設定範囲の下限値を下回る場合は、制御部は微生物濃度を上昇させる指令を決定する（ステップＳ３）。
次いで、制御部は監視結果Ｒが設定範囲の上限値を上回るか否かを判定する（ステップＳ４）。監視結果Ｒが設定範囲の上限値を上回る場合は、制御部は微生物濃度を低下させる指令を決定する（ステップＳ５）。
監視結果Ｒが設定範囲の下限値を下回らず、かつ、上限値を上回らない場合には、制御部は微生物濃度を維持する決定をする。すなわち、制御部は調節部に対する指令を出さずに監視部とともに微生物濃度の監視を続けてもよい（ステップＳ６）。

【0038】

制御部が判定を行う際の設定範囲は特に制限されず、任意に設定できる。
例えば、微生物濃度の指標がＭＬＳＳの濃度である場合は１０００ｍｇ／Ｌ～３０００ｍｇ／Ｌの範囲内で設定してもよい。
制御部が判定を行う際の設定範囲は一定であっても変動してもよい。

【0039】

（散気装置）
本開示の生物処理システムは、混合物を収容する槽に空気を供給する散気装置を備えてもよい。
混合物を収容する槽に空気を供給することで、微生物の活動及び生存に必要な酸素が確保され、微生物の活性低下及び死滅を抑制することができる。
散気装置により供給される空気の量は特に制限されず、混合物に含まれる生物の対象物及び微生物の量などに応じて設定できる。
散気装置を設置する場所は、混合物を収容する槽に空気を供給できる場所であれば特に制限されない。例えば、散気は槽の底部に設置されてもよい。

【0040】

散気装置は、混合物を収容する槽に連続的に空気を供給しても、断続的に空気を供給してもよい。
散気装置が混合物を収容する槽に断続的に空気を供給する場合としては、例えば、空気の供給と停止を切り替えることによって、微生物の活動（硝化反応など）を促進する時間帯と、無酸素状態下で微生物の脱窒反応などの活動を促す時間帯とを交互に繰り返す場合が挙げられる。
あるいは、生物処理システムの利用頻度が高い時期には空気の供給によって微生物の活動及び増殖を促進し、生物処理システムの利用頻度が低い時期には空気の供給を停止して微生物の活動を抑制する場合が挙げられる。

【0041】

（撹拌装置）
本開示の生物処理システムは、混合物を撹拌する撹拌機能を備えてもよい。
混合物を撹拌することで、生物処理の対象と微生物との接触が促進され、生物処理の効率が向上する。

【0042】

撹拌装置の構造は特に制限されない。例えば、撹拌装置は撹拌子を回転させて撹拌を行うものであっても、空気の供給により撹拌を行うものであってもよい。
撹拌装置を設置する場所は、枠体の外側の混合物を撹拌できる場所であれば特に制限されない。例えば、撹拌装置は槽の底部に設置されてもよい。

【0043】

（フィルター）
生物処理システムは、混合物をろ過するフィルターを備えてもよい。
生物処理システムがフィルターを備えることで、例えば、生物処理後の混合物を生物処理システムから取り出す際に混合物中の微生物と生物処理後の対象物とを分離することができる。

【0044】

フィルターの構造は特に制限されない。例えば、多孔質体、中空糸の集合体等であってもよい。

【0045】

（その他の装置）
必要に応じ、生物処理システムは上述した装置以外の装置を備えてもよい。
例えば、生物処理システムは、微生物濃度の指標以外の情報を取得するための装置を備えていてもよい。
微生物濃度の指標以外の情報として具体的には、混合物のアンモニア濃度、亜硝酸濃度、硝酸濃度、溶存酸素濃度、有機物濃度、ｐＨ、温度等が挙げられる。
微生物濃度の指標以外の情報は、微生物濃度の指標の監視結果とともに制御部に伝達されてもよく、制御部とは別の装置に伝達されてもよい。

【0046】

＜生物処理装置＞
本開示の生物処理装置は、
生物処理の対象物と微生物との混合物を収容する槽と、
前記混合物の微生物濃度の指標を監視する監視部と、
前記混合物の微生物濃度を調節する調節部と、
前記微生物濃度の指標の監視結果に基づいて前記調節部を制御する制御部と、を備える。

【0047】

本開示の生物処理装置の詳細及び好ましい態様は、本開示の生物処理システムの詳細及び好ましい態様と同様であってもよい。
すなわち、本開示の生物処理装置の詳細及び好ましい態様については上述した生物処理システムに関する記載において「生物処理システム」を「生物処理装置」に読み替えて参照することができる。

【0048】

＜水浄化システム＞
本開示の水浄化システムは、上述した生物処理システム又は生物処理装置を備える。
水浄化システムは、生物処理システム又は生物処理装置のみからなっても、生物処理システム又は生物処理装置と生物処理システム以外の機構とを備えてもよい。
生物処理システム又は生物処理装置以外の機構として具体的には、生物処理の対象物に含まれる固体成分と液体成分とを分離するための槽、生物処理後の対象物に含まれる微生物と生物処理後の対象物とを分離するための槽、生物処理後の対象物を貯留するための槽等が挙げられる。

【0049】

生物処理の対象物に含まれる固体成分と液体成分とを分離するための槽は、例えば、生物処理システムに供給される対象物に含まれる有機物の濃度を調節して生物処理システムの生物処理の効率を良好に維持する。対象物に含まれる固体成分と液体成分とを分離する方法としては、固体成分を沈殿させる方法、フィルターを通過させる方法などが挙げられる。
生物処理システム又は生物処理装置が生物処理の対象物に含まれる固体成分と液体成分とを分離する機能を備えていてもよい。

【0050】

生物処理後の対象物に含まれる微生物と生物処理後の対象物とを分離するための槽は、
例えば、生物処理後の対象物とともに微生物が水浄化システムの外に流出するのを防止する。対象物に含まれる微生物と生物処理後の対象物とを分離する方法としては、微生物を沈殿させる方法、フィルターを通過させる方法などが挙げられる。
生物処理システム又は生物処理装置が生物処理後の対象物に含まれる微生物と処理後の対象物とを分離する機能を備えていてもよい。

【0051】

生物処理後の対象物を貯留するための槽は、例えば、生物処理後の対象物を放出するタイミングを調節する。
生物処理システムが生物処理後の対象物を貯留する機能を備えていてもよい。

【0052】

水浄化システムは、生物処理後の対象物を脱色する機構を備えてもよい。
生物処理後の対象物を脱色する機構としては、オゾン発生装置、活性炭等が挙げられる。
生物処理後の対象物を脱色する機構は、例えば、生物処理後の対象物を貯留するための槽に設けられてもよい。

【0053】

水浄化システムは、生物処理後の対象物を消毒する機構を備えてもよい。例えば、生物処理後の対象物に塩素等の薬品を添加する機構、オゾンによる処理を行う機構等を備えてもよい。
生物処理後の対象物を消毒する機構は、例えば、生物処理後の対象物を貯留するための槽に設けられてもよい。

【0054】

水浄化システムは、生物処理の対象物に微生物又は微生物の栄養源を添加する機構を備えてもよい。

【0055】

水浄化システムは、生物処理後の対象物を浄化する機構を備えてもよい。
生物処理後の対象物を浄化することで、生物処理後の対象物の不純物含有率を所望の基準まで低下させることができる。
生物処理後の対象物を浄化する機構の種類は特に制限されず、生物処理後の対象物の用途、要求される純度等に応じて選択できる。具体的には、逆浸透膜（ＲＯ膜）、限外ろ過膜（ＵＦ膜）、精密ろ過膜（ＭＦ膜）、活性炭等が挙げられる。
水浄化システムは、上記機構で浄化された対象物を貯留するための槽を備えていてもよい。

【0056】

水浄化システムは、循環式であっても循環式でなくても利用可能である。
本開示において水浄化システムが循環式であるとは、生物処理の対象となる対象物の供給元に生物処理後の対象物の全部又は一部を戻すことを意味する。
循環式の水浄化システムとして具体的には、台所、浴室、トイレ等の家屋の設備からの排水を生物処理した後に、生物処理後の排水を水洗トイレの洗浄水として再利用するシステム（循環式水洗トイレ）等が挙げられる。

【0057】

＜生物処理方法＞
本開示の生物処理方法は、
生物処理の対象物と微生物との混合物を収容する槽に含まれる前記混合物の微生物濃度の指標を監視する工程と、
前記混合物の微生物濃度を調節する工程と、を備え、
前記微生物濃度の調節は、前記微生物濃度の指標の監視結果に基づいて制御される、生物処理方法である。

【0058】

本開示の生物処理方法によれば、生物処理の対象物と微生物との混合物を収容する槽内
の微生物濃度を所望の精度でコントロールすることができる。このため、生物処理の対象物の供給量や供給のタイミングの変動が大きい場合であっても効率的かつ安定した生物処理を実施することができる。

【0059】

本開示の生物処理方法を実施する方法は、特に制限されない。たとえば、上述した本開示の生物処理システム又は生物処理装置を用いて実施してもよい。この場合、生物処理方法を実施する際の詳細及び好ましい態様は、上述した本開示の生物処理システムを実施する際の詳細及び好ましい態様と同様である。

【0060】

＜水浄化方法＞
本開示の水浄化方法は、上述した本開示の生物処理方法を実施する工程を含む、水浄化方法である。

【0061】

水浄化方法は、生物処理の対象物に含まれる固体成分と液体成分とを分離する工程を備えてもよい。対象物に含まれる固体成分と液体成分とを分離する方法としては、固体成分を沈殿させる方法、フィルターを通過させる方法などが挙げられる。

【0062】

水浄化方法は、生物処理後の対象物に含まれる微生物と生物処理後の対象物とを分離する工程を備えてもよい。対象物に含まれる微生物と生物処理後の対象物とを分離する方法としては、微生物を沈殿させる方法、フィルターを通過させる方法などが挙げられる。

【0063】

水浄化方法は、生物処理後の対象物を貯留する工程を備えてもよい。

【0064】

水浄化方法は、生物処理後の対象物を脱色する工程を備えてもよい。生物処理後の対象物を脱色する方法としては、オゾンを生物処理後の対象物に供給する方法、生物処理後の対象物を活性炭に接触させる方法等が挙げられる。

【0065】

水浄化方法は、生物処理後の対象物を消毒する工程を備えてもよい。例えば、生物処理後の対象物に塩素等の薬品を添加する工程、オゾンを供給する工程等を備えてもよい。

【0066】

水浄化方法は、生物処理の対象物に微生物又は微生物の栄養源を添加する機構を備えてもよい。

【0067】

水浄化方法は、循環式であっても循環式でなくても利用可能である。
循環式の水浄化方法として具体的には、台所、浴室、トイレ等の家屋の設備からの排水を生物処理した後に生物処理後の排水を水洗トイレの洗浄水として再利用する方法等が挙げられる。

【符号の説明】

【0068】

１：槽
２：監視部
３ａ、３ｂ：調節部
４：制御部
５ａ、５ｂ：駆動装置
１１、１２ａ、１２ｂ：信号伝達手段

【図1】

【図2】

【図3】