CN105339312B - 水处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明的水处理装置(1)具备：储存储存液(5)的生物处理槽(2)、生成由储存液(5)形成的循环液流的泵(7)、通过使用该循环液流而吸引含有氧气的气体，从而生成在循环液流中分散有该气体的气液两相流的气液两相流生成装置(8)、以及向生物处理槽(2)喷射该气液两相流的喷嘴(12)。该水处理装置(1)能够适当地使储存液(5)在生物处理槽(2)中循环，从而能够适当地对储存液(5)进行曝气，由此能够适当地对储存液(5)进行处理。

Description

水处理装置

技术领域

本发明涉及水处理装置，尤其涉及通过生物处理进行水处理时利用的水处理装置。

背景技术

已知有一种水处理装置，其通过膜分离活性污泥法来净化下水和工业废水等含有污浊物质的废水。该水处理装置具备生物处理槽、空气分散装置以及过滤膜。该生物处理槽储存含有微生物的活性污泥和流入的废水。该空气分散装置通过向该活性污泥供给含有氧气的气体，从而对该生物处理槽进行曝气。通过对该生物处理槽进行曝气，该微生物将该废水中的污浊物质分解，并进行繁殖或增殖。该过滤膜通过对该生物处理槽中的该活性污泥和处理水的悬浮液进行过滤，从该活性污泥分离出处理水。该过滤膜在对该活性污泥进行曝气时，通过气泡上升而生成的上升流而被清洗，从而能够防止其堵塞(参照专利文献1～3)。

已知有一种两相式高负载活性污泥系统，其将活性污泥中的微生物相分离为两相，并利用该两相进行水处理。该两相式高负载活性污泥系统具备第1曝气槽和第2曝气槽。第1曝气槽仅利用非凝聚性细菌对废水原水进行处理。第2曝气槽通过捕食该非凝聚性细菌的原生动物或后生动物具有优势的活性污泥，对通过第1曝气槽处理后的废水进一步进行处理。这种两相式高负载活性污泥系统能够高效地处理废水原水，从而能够将槽小型化，并能够减少剩余污泥。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2011-177608号公报

专利文献2：日本专利特开2009-61349号公报

专利文献3：国际公开第2008/038436号

发明内容

发明要解决的问题

期待这种水处理装置能够适当地对废水中的污浊物质进行处理，并期待能够适当地对生物处理槽中的活性污泥进行曝气。期待能够适当地对过滤生物处理槽中的活性污泥的过滤膜进行清洗。这种水处理装置有时需要曝入比该微生物所需的空气量更多量的空气，以便适当地对过滤膜的膜面进行清洗，从而有时需要增大曝气用的动力。期待这种水处理装置能够减少适当地对废水进行处理所需的曝气动力。期待两相式高负载活性污泥系统能够使用非凝聚性细菌而适当地对废水进行水处理。

本发明的课题在于提供能够适当地对生物处理槽中的储存液进行曝气的水处理装置。

本发明的另一课题在于提供能够减少对生物处理槽进行曝气的动力的水处理装置。

本发明的又一课题在于提供能够适当地对过滤生物处理槽中的活性污泥的过滤膜进行清洗的水处理装置。

本发明的又一课题在于提供能够使用非凝聚性细菌适当地对废水进行水处理的水处理装置。

技术方案

本发明涉及的水处理装置具备：生物处理槽，其储存含有分解污浊物质的生物的储存液；循环泵，其朝向槽外抽出该储存液，并再次使其朝向槽内循环，从而生成循环液流；气液两相流生成装置，其通过使用该循环液流而吸引含有氧气的气体，从而生成在该循环液流中分散有该气体的气液两相流；以及喷嘴，其向储存液的储存区域喷射该气液两相流。

通过使用上述气液两相流生成装置生成上述气液两相流，该气液两相流中分散的气泡变得微小。该水处理装置通过使该气泡变得微小，能够提高储存液中的氧气溶解效率，与现有的空气分散装置相比，即使空气量少，也能够供给足够分解污浊物质的氧气。该水处理装置进而通过向生物处理槽喷射气液两相流，能够高效地使储存液在整个生物处理槽内循环。该水处理装置通过使储存液在整个生物处理槽中循环，能够适当地对储存液进行搅拌，从而能够适当地对储存液进行曝气。因此，该水处理装置能够适当地对储存液进行处理。

水处理装置还具备循环液用配管，该循环液用配管通过从生物处理槽的底部抽出储存液而将循环液供给至泵。

储存在生物处理槽的底部的储存液中的气泡少。该水处理装置通过从气泡少的储存液生成循环液，能够减少混入循环液中的气泡。该水处理装置通过减少混入循环液中的气泡，能够通过泵适当地生成循环液流，能够通过气液两相流生成装置适当地生成气液两相流。

水处理装置还具备浸泡在储存液中的分离膜。此时，该分离膜对该储存液进行过滤而生成处理水。喷嘴朝向分离膜喷射气液两相流。

该水处理装置通过从喷嘴朝向分离膜喷射气液两相流，与从分离膜的下方供给气液两相流中的气泡，并利用通过该气泡上升而生成的上升流对该分离膜进行清洗的现有水处理装置相比较，能够更加适当地清洗分离膜。因此，该水处理装置能够适当地对储存液进行过滤，从而适当地生成处理水。

储存液的储存区域包括：配置有分离膜的上升流部、和与上升流部沿水平方向并排配置的下降流部。即，分离膜被配置为：将分离膜正投影在垂直线上的线段包含在将下降流部正投影到该垂直线上的线段内。循环液用配管从下降流部抽出储存液。

该水处理装置能够在上升流部中生成储存液上升的上升流，在下降流部中生成储存液下降的下降流。该水处理装置通过生成该上升流和下降流，能够适当地使储存液在整个生物处理槽中循环，从而能够适当地对储存液进行曝气。

喷嘴由分别向分离膜中互不相同的多个区域喷射气液两相流的多个喷嘴形成。与利用一个喷嘴喷射气液两相流的其他水处理装置相比较，该水处理装置能够将气液两相流更加均匀地喷射到整个分离膜上，即使在分离膜较大的情况下，也能够更加适当地清洗分离膜。

优选该喷嘴分别朝向上方喷射该气液两相流。该水处理装置能够适当地生成上升流，从而能够更加适当地清洗分离膜。

气液两相流生成装置配置在该膜分离槽的上侧。该水处理装置在膜分离槽被埋设在地下时，能够将气液两相流生成装置配置在地上，从而能够容易地维护气液两相流生成装置。

水处理装置还具备：将气液两相流从气液两相流生成装置供给至喷嘴的配管、和对流经该配管的流体进行搅拌的气液搅拌装置。该水处理装置通过防止该气液两相流中分散的气泡变大，能够更加适当地生成储存液和气泡的上升流，从而能够更加适当地清洗分离膜。

该配管被配置为从该储存液的液面通过。与该配管贯穿形成于膜分离槽的侧壁上的孔中的其他水处理装置相比较，该水处理装置的制造更加容易。

生物处理槽包括：形成配置分离膜的区域的膜分离槽、和将储存液供给至膜分离槽的生物氧化槽。此时，本发明涉及的水处理装置还具备生物氧化槽用气液两相流生成装置和生物氧化槽用喷嘴。生物氧化槽用气液两相流生成装置通过使用从膜分离槽抽出该储存液，并使该储存液朝向生物氧化槽循环的循环液流而吸引含有氧气的气体，生成在该储存液中分散有含有该氧气的气体的气液两相流。生物氧化槽用喷嘴将该生物氧化槽用气液两相流生成装置中生成的气液两相流供给至该生物氧化槽。

当污浊物质、具体为BOD(Biochemical Oxygen Demand、生化需氧量)、COD(Chemical Oxygen Demand、化学需氧量)的负载高时，该水处理装置仅通过膜分离槽的曝气很难分解污浊物质，因此，通过在前段设置生物氧化槽，能够促进污浊物质的分解，进而，通过利用生物氧化槽用气液两相流生成装置生成微小的气泡，能够提高生物氧化槽的氧气溶解效率，与现有的空气分散装置相比，即使空气量较少，也能够供给足够分解污浊物质的氧气。

另外，生物处理槽包括分散菌处理槽和活性污泥处理槽，其中，分散菌处理槽储存分散有分解污浊物质的非凝聚性细菌的分散菌混合液，活性污泥处理槽储存漂浮有分解该分散菌的活性污泥的活性污泥混合液。此时，该分散菌混合液被供给至该活性污泥混合液中。该循环液通过从该分散菌混合液中抽出而生成。该喷嘴向该分散菌混合液的储存区域喷射该气液两相流。

该水处理装置通过使分散菌混合液中分散的气泡变得微小，能够高效地使氧气溶解在分散菌混合液中，与现有的空气分散装置相比，即使空气量很少，也能够向非凝聚性细菌供给足够的氧气。该水处理装置进而通过向分散菌处理槽喷射气液两相流，能够适当地搅拌分散菌混合液，进而能够适当地对担载非凝聚性细菌的载体的表面进行清洗，由此能够适当地对废水进行水处理。

水处理装置还具备向该活性污泥混合液的储存区域中喷射该气液两相流的活性污泥处理槽用喷嘴。

该水处理装置通过向活性污泥混合液中喷射气液两相流，能够适当地对活性污泥混合液进行曝气，由此能够适当地对废水进行水处理。

有益效果

本发明涉及的水处理装置，通过向储存液中喷射气液两相流，能够高效地使储存液在槽内循环，能够适当地对储存液进行曝气，从而能够适当地对储存液进行处理。

附图说明

图1是表示水处理装置的实施方式的概略构成图。

图2是表示气液两相流生成装置的剖面图。

图3是表示水处理装置的另一实施方式的概略构成图。

图4是表示水处理装置的又一实施方式的概略构成图。

图5是表示水处理装置的又一实施方式的概略构成图。

图6是表示气液两相流配管的剖面图。

图7是表示水处理装置的又一实施方式的概略构成图。

图8是表示水处理装置的又一实施方式的概略构成图。

图9是表示水处理装置的又一实施方式的概略构成图。

图10是表示水处理装置的又一实施方式的概略构成图。

图11是表示水处理装置的又一实施方式的概略构成图。

具体实施方式

参照附图，对水处理装置的实施方式进行以下说明。如图1所示，该水处理装置1具备膜分离槽2和分离膜3。膜分离槽2被形成为容器，其内部形成有储存空间。膜分离槽2的储存空间中储存含有从外部供给的废水和活性污泥的储存液5。活性污泥含有好氧性微生物群落。通过利用含有氧气的气体对储存液5进行曝气，该好氧性微生物群落将废水中的污浊物质分解，并进行繁殖或增殖。作为污浊物质，可以举出有机物，废水中的污浊物质的量与废水的BOD(Biochemical Oxygen Demand、生化需氧量)、COD(Chemical Oxygen Demand、化学需氧量)对应。该储存空间包括上升流部61、第1下降流部62以及第2下降流部63。上升流部61配置在该储存空间的大致中央。第1下降流部62与上升流部61沿水平方向并排配置，并被配置为与膜分离槽2的侧壁的一部分平行，且配置在上升流部61与膜分离槽2的侧壁之间。第2下降流部63与上升流部61沿水平方向并排配置，并以与膜分离槽2的侧壁中的、与第1下降流部62平行的一部分的相反侧的一部分平行、即上升流部61配置在第1下降流部62与第2下降流部63之间的方式，配置在上升流部61与膜分离槽2的侧壁之间。

分离膜3以浸泡在储存液5中的方式配置在膜分离槽2的储存空间中的上升流部61中。分离膜3进而被配置为：将分离膜3正投影到垂直线上的分离膜投影线段包含在将第1下降流部62正投影到该垂直线上的线段内，且该分离膜投影线段包含在将第2下降流部63正投影到该垂直线上的线段中。分离膜3由多个模块形成。各模块通过将多根空心线捆在一起而形成。多根空心线分别由过滤膜形成。分离膜3使用该过滤膜来过滤储存液5，而生成处理水。该处理水中所含有的污浊物质浓度小于废水中所含有的污浊物质浓度，该处理水中含有该好氧性微生物群落的浓度小于储存液5中含有该好氧性微生物群落的浓度。

水处理装置1还具备循环液用配管6、循环泵7以及气液两相流生成装置8。循环液用配管6形成一端连接在膜分离槽2的储存空间中的第2下降流部63的底部，另一端连接在循环泵7上的流路。循环液用配管6从膜分离槽2的第2下降流部63的底部抽出储存液5，并将该抽出的循环液供给至循环泵7。循环泵7配置在膜分离槽2的外侧。循环泵7使用从外部供给的电力，经由循环液用配管6从膜分离槽2吸取循环液，生成循环液的液流。气液两相流生成装置8配置在膜分离槽2的外侧。气液两相流生成装置8使用通过循环泵7生成的液流而生成气液两相流。该气液两相流是在循环液中分散有空气。

水处理装置1还具备气液两相流用配管11和喷嘴12。气液两相流用配管11被配置为贯穿形成于膜分离槽2的侧壁中第1下降流部62的底部附近部分的孔中，其一端连接在气液两相流生成装置8上，另一端配置在膜分离槽2的储存空间中的第1下降流部62的底部。气液两相流用配管11形成供气液两相流生成装置8生成的气液两相流流通的流路。喷嘴12配置在膜分离槽2的储存空间中的第1下降流部62的底部，并被配置为前端朝向上升流部61的底部。喷嘴12连接在气液两相流用配管11的、配置在膜分离槽2的储存空间中的端部上。喷嘴12通过从气液两相流用配管11供给气液两相流，而朝向膜分离槽2的储存空间中的上升流部61的底部喷射该气液两相流。

图2表示气液两相流生成装置8。气液两相流生成装置8具备液流吸入管15、孔板16以及空气吸引管17。液流吸入管15形成供循环泵7生成的循环液流流通的流路。孔板16形成于液流吸入管15的中途，并形成供循环泵7生成的循环液流流通的流路。通过孔板16形成的流路的截面积小于通过液流吸入管15形成的流路的截面积。空气吸引管17形成供空气流通的流路，其一端配置在大气中，另一端连接在液流吸入管15的、孔板16的下游侧。

气液两相流生成装置8在液流吸入管15中流通有循环液时，在孔板16的下游侧产生负压。气液两相流生成装置8通过在孔板16的下游侧产生负压，而经由空气吸引管17从大气中向液流吸入管15中吸入空气。气液两相流生成装置8通过经由空气吸引管17向液流吸入管15内吸入空气，而使该空气分散至循环液中，从而生成在循环液中分散有空气的气液两相流。该气液两相流中分散的空气的气泡比较小。这种气液两相流生成装置8是公知的装置，利用例如日本专利第3854481号公报、日本专利第3486399号中公开的技术。

水处理装置1在从外部将废水供给至膜分离槽2中，在膜分离槽2的储存空间中储存有储存液5时进行工作。分离膜3在浸泡在储存液5中时对储存液5进行过滤，生成处理水。循环泵7在膜分离槽2的储存空间中储存有储存液5时，经由循环液用配管6从膜分离槽2的第2下降流部63的底部吸取储存液5，生成该吸取的循环液的液流。气液两相流生成装置8使用通过循环泵7生成的液流而从大气中吸入空气，生成在循环液中分散有该空气的气泡的气液两相流。该气液两相流经由气液两相流用配管11被供给至喷嘴12。喷嘴12通过从气液两相流用配管11供给气液两相流，而朝向膜分离槽2的上升流部61的底部喷射该气液两相流。

当气液两相流被供给至膜分离槽2的上升流部61的底部时，通过该气液两相流中分散的空气的气泡的浮力而使储存液5上升，从而在膜分离槽2的储存空间的上升流部61中生成储存液5的上升流。通过该上升流而在膜分离槽2的储存空间的第1下降流部62和第2下降流部63中生成储存液5向下流动的下降流。该上升流和下降流通过该气液两相流中分散的空气而对储存液5进行曝气。

水处理装置1进而通过向膜分离槽2中喷射气液两相流，能够增大该上升流和下降流的流速，适当地形成储存液5在整个膜分离槽2内流动的循环流，从而能够适当地搅拌储存液5。水处理装置1通过适当地对储存液5进行搅拌，能够增加该空气的气泡在储存液5中的分散时间，从而能够适当地对储存液5进行曝气。

通过对储存液5进行曝气，而使储存液5中所含有的好氧性微生物群落将废水中所含有的污浊物质分解，并且该好氧性微生物群落进行繁殖、增殖。由于该气液两相流是通过气液两相流生成装置8而生成，因而该气液两相流中分散的气泡比较小。由于该气液两相流的气泡小，因而水处理装置1能够增大储存液5与空气的接触面积，从而能够更高效地使氧气溶解于储存液5中。通过在储存液5中高浓度地溶解氧气，该好氧性微生物群落能够高效地进行繁殖、增殖。通过使该好氧性微生物群落高效地进行繁殖、增殖，水处理装置1能够适当地处理废水。

水处理装置1进而通过利用喷嘴12向膜分离槽2的上升流部61的底部喷射该气液两相流，与使用空气分散管等缓慢地向上升流部61的底部供给空气的其他水处理装置相比，能够使上升流更加高速地在上升流部61中流动。该上升流通过在上升流部61中流动而在分离膜3的附近流动。该上升流通过与该气泡一同在分离膜3的附近流动，而对分离膜3的与储存液5接触的表面进行清洗。由于在分离膜3的附近流动的上升流的速度快，因而水处理装置1能够更加适当地清洗分离膜3。通过适当地对分离膜3进行清洗，能够防止其堵塞，从而能够适当地过滤储存液5。因此，水处理装置1能够适当地对储存液5进行水处理。

该上升流中混入的气泡的一部分从储存液5的液面释放至环境中。这种水处理装置1通过从气泡减少的上升流而在膜分离槽2的储存空间的第1下降流部62和第2下降流部63中生成储存液5的下降流，并且该下降流中混入的气泡的一部分上升，从而能够减少储存液5中配置在第1下降流部62的底部与第2下降流部63的底部的储存液中所含有的气泡。循环液用配管6通过从第2下降流部63的底部吸取储存液5，从而能够减少供向循环泵7的循环液中混入的气泡量。因此，由于经由循环液用配管6供给的循环液中混入的气泡少，因而循环泵7能够适当地生成该循环液的液流。进而，由于通过循环泵7生成的循环液中混入的气泡少，因而气液两相流生成装置8能够适当地使空气分散到循环液中，从而能够适当地生成气液两相流。

通过在第1下降流部62和第2下降流部63中生成下降流，进而无需在形成分离膜3的多个模块的间隙中设置供储存液5向下流动的下降流流动的空间，从而水处理装置1能够更加紧密地配置多个模块，能够紧凑地形成分离膜3。分离膜3必须每隔规定期间从膜分离槽2的储存空间中取出并进行维护。通过紧凑地形成分离膜3，水处理装置1能够在更小的空间中使用分离膜3，能够更加容易地维护分离膜3。进而，通过紧凑地形成分离膜3，水处理装置1能够更小地形成膜分离槽2的储存空间。

图3表示水处理装置的另一实施方式。该水处理装置21是在上述实施方式的水处理装置1中进一步设置另一个气液两相流生成装置22、另一个气液两相流用配管23以及另一个喷嘴24。气液两相流生成装置22与气液两相流生成装置8同样地形成。即，气液两相流生成装置22使用通过循环泵7生成的液流而生成气液两相流。气液两相流用配管23配置为贯穿形成于膜分离槽2的侧壁中第2下降流部63的底部附近部分的另一个孔中。即，该孔形成于与气液两相流用配管11所贯穿的孔的形成区域呈相反侧的区域中。气液两相流用配管23的一端连接在气液两相流生成装置22上，另一端配置在膜分离槽2的储存空间中。气液两相流用配管23形成供气液两相流生成装置22生成的气液两相流流通的流路。喷嘴24配置在膜分离槽2的储存空间的第2下降流部63中，其前端朝向膜分离槽2的储存空间的上升流部61的底部，即其前端朝向分离膜3。此时，分离膜3中与喷嘴24的前端相对的区域和分离膜3中与喷嘴12的前端相对的区域不同。喷嘴24通过从气液两相流用配管23供给气液两相流，而朝向膜分离槽2的储存空间的上升流部61的底部喷射该气液两相流。

水处理装置21在从喷嘴12喷射气液两相流的同时，从喷嘴24喷射气液两相流。从喷嘴12喷射的气液两相流和从喷嘴24喷射的气液两相流，利用该气液两相流中分散的空气的气泡而对储存液5进行曝气。

从喷嘴12喷射的气液两相流和从喷嘴24喷射的气液两相流，进而利用该气液两相流中分散的空气的气泡的浮力而使储存液5上升，从而在膜分离槽2的储存空间的上升流部61中生成储存液5的上升流。该上升流在分离膜3的附近流动，从而对分离膜3进行清洗。与通过一个喷嘴12喷射的气液两相流所生成的上升流相比较，该上升流的流动范围更广。因此，与上述实施方式中的水处理装置1相比较，水处理装置21通过从多个喷嘴喷射气液两相流，即使在分离膜3相对于一个喷嘴12非常大的情况下，也能够使上升流更加均匀地作用于分离膜3的表面上，能够更加均匀地清洗分离膜3的表面，从而能够更加适当地防止分离膜3的堵塞。

图4表示水处理装置的又一实施方式。该水处理装置51是将上述实施方式中的水处理装置1的喷嘴12替换为多个喷嘴33。多个喷嘴33分别配置在膜分离槽2的储存空间中的上升流部61的底部。多个喷嘴33分别被配置为前端朝向上方，并被配置为前端分别朝向分离膜3中互不相同的多个区域。多个喷嘴33分别通过从气液两相流用配管32供给气液两相流，而朝向上方、即朝向分离膜3喷射该气液两相流。

从多个喷嘴33喷射的气液两相流，利用该气液两相流中分散的空气的气泡的浮力以及从多个喷嘴33朝向上方喷射的循环液而使储存液5上升，从而在膜分离槽2的储存空间的上升流部61中生成储存液5的上升流。通过该上升流而在膜分离槽2的储存空间的第1下降流部62和第2下降流部63中生成储存液5向下流动的下降流。该上升流和下降流通过该气液两相流中分散的空气而对储存液5进行曝气。

该上升流在分离膜3的附近流动，从而对分离膜3进行清洗。进而，通过从多个喷嘴33喷射气液两相流，与通过一个喷嘴12喷射的气液两相流所生成的上升流相比较，该上升流的流动范围更广。因此，与上述实施方式中的水处理装置1相比较，即使在分离膜3相对于一个喷嘴12非常大的情况下，水处理装置31也能够使上升流更加均匀地作用于分离膜3的表面上，能够更加均匀地清洗分离膜3的表面，从而能够更加适当地清洗分离膜3。

与通过朝向与上方不平行的其他方向喷射气液两相流而生成的上升流相比较，通过从多个喷嘴33朝向上方喷射气液两相流，该上升流向上流动的速度更快。因此，水处理装置31能够更加适当地清洗分离膜3。水处理装置31通过使上升流的流速更快，即使是多个模块更加紧密地配置的分离膜3，也能够适当地对其进行清洗。通过紧密地配置多个模块而紧密地形成分离膜3，易于使用。因此，水处理装置31能够更加容易地维护分离膜3。进而，通过紧凑地形成分离膜3，水处理装置31能够更小地形成膜分离槽2的储存空间。

图5表示水处理装置的又一实施方式。该水处理装置31是将上述实施方式中的水处理装置51的气液两相流用配管11替换为其他的气液两相流用配管32。气液两相流用配管32被配置为从储存液5的液面34通过，其一端连接在气液两相流生成装置8上，另一端连接在多个喷嘴33上。气液两相流用配管32形成供气液两相流生成装置8生成的气液两相流流通的流路。

水处理装置31进而通过经由液面34而将气液两相流用配管32的一端配置在膜分离槽2的储存空间中，无需在膜分离槽2上形成供气液两相流用配管32通过的孔。因此，水处理装置31的制造简单，尤其是，能够容易地通过改造而从膜分离槽埋设的现有水处理装置制成。例如，在将水处理装置1改造成水处理装置21时，必须在膜分离槽2中新形成供气液两相流用配管32通过的孔。将水处理装置1改造成水处理装置31无需在膜分离槽2上新形成孔，比将水处理装置1改造成水处理装置21更加容易。

此时，气液两相流生成装置8配置在膜分离槽2的上侧。通过将气液两相流生成装置8配置在膜分离槽2的上方，即使在膜分离槽2被埋设在地下的情况下，也能够更加容易地确保空气吸引管17吸入空气的空间，能够更加容易地确保气液两相流生成装置8的维护所使用的空间。

图6进一步表示气液两相流生成装置32。气液两相流用配管32具备管线搅拌器19。管线搅拌器19由多个元件形成。该多个元件分别被形成为扭曲的带状。该多个元件分别配置在气液两相流用配管32所形成的流路中，并固定在气液两相流用配管32上。管线搅拌器19在气液两相流用配管32中流动有气液两相流时，使用该气液两相流的流动而使该气液两相流旋转，从而对该气液两相流进行。管线搅拌器19通过对该气液两相流进行搅拌，即使在气液两相流用配管32比较长的情况下，也能够防止该气液两相流中分散的空气的气泡变大。

这种水处理装置31通过防止该气液两相流中分散的空气的气泡变大，与气液两相流用配管32中未设置管线搅拌器19的其他水处理装置相比较，能够更加可靠地向储存液5中供给微小的气泡，从而能够更加适当地对储存液5进行曝气。此外，管线搅拌器19可以替换为对气液两相流用配管32中流动的气液两相流进行搅拌的其他气液搅拌装置。该情况下，水处理装置31也能够防止气液两相流中分散的气泡变大，从而能够更加适当地对储存液5进行曝气，能够适当地清洗分离膜3。

此外，上述实施方式中的气液两相流用配管11可以与气液两相流用配管32同样地具备管线搅拌器19。具备管线搅拌器19的水处理装置，能够与水处理装置31同样地防止气液两相流中分散的气泡变大，从而能够更加适当地对储存液5进行曝气，能够适当地清洗分离膜3。进而，当通过气液两相流在气液两相流用配管32中流动而变大的气泡非常少时，可以省略管线搅拌器19。省略管线搅拌器19的水处理装置，也能够与上述实施方式中的水处理装置31同样地更加适当地对储存液5进行曝气，且能够适当地清洗分离膜3。

图7表示水处理装置的又一实施方式。该水处理装置41是在上述实施方式中的水处理装置1中进一步设置生物氧化槽42。生物氧化槽42被形成为容器，其内部形成储存空间。生物氧化槽42的储存空间中储存含有从外部供给的废水和活性污泥的储存液46。生物氧化槽42与膜分离槽2邻接而配置，在生物氧化槽42与膜分离槽2之间形成有使储存液46溢流至膜分离槽2中的堰47。生物氧化槽42的储存空间包括上升流部64和下降流部65。上升流部64配置在该储存空间的大致中央。下降流部65被配置为与生物氧化槽42的侧壁平行，且配置在上升流部64与生物氧化槽42的侧壁之间。

水处理装置41还具备气液两相流生成装置43、气液两相流用配管44以及喷嘴45。气液两相流生成装置43与气液两相流生成装置8同样地形成。即，气液两相流生成装置43使用通过循环泵7生成的液流而生成气液两相流。气液两相流用配管44被配置为贯穿形成于生物氧化槽42的另一个孔中，其一端连接在气液两相流生成装置43上，另一端配置在生物氧化槽42的储存空间中。气液两相流用配管44形成供气液两相流生成装置43生成的气液两相流流通的流路。与上述实施方式中的气液两相流用配管32同样地，气液两相流用配管44进而也可以在其流路中具备管线搅拌器。喷嘴45配置在生物氧化槽42的储存空间中的下降流部65的底部。喷嘴45通过从气液两相流用配管44供给气液两相流，而朝向生物氧化槽42的储存空间中的上升流部64的底部喷射该气液两相流。

与上述实施方式中的水处理装置1同样地，该水处理装置41也通过利用分离膜3对储存在膜分离槽2中的储存液5进行过滤而生成处理水，并通过向分离膜3喷射由气液两相流生成装置8生成的气液两相流而适当地对分离膜3进行清洗。

喷嘴45通过从气液两相流用配管44供给气液两相流，而朝向生物氧化槽42的上升流部64的底部喷射该气液两相流。当向生物氧化槽42的上升流部64的底部供给气液两相流时，通过该气液两相流中分散的空气的气泡的浮力而使储存液46上升，从而在生物氧化槽42的储存空间的上升流部64中生成储存液46的上升流。通过该上升流而在生物氧化槽42的储存空间的下降流部65中生成储存液46向下流动的下降流。该上升流和下降流通过从喷嘴45喷射的气液两相流中分散的空气，而对储存在生物氧化槽42中的储存液46进行曝气。通过对储存液46进行曝气，而由储存液46中所含有的好氧性微生物群落将储存液46中所含有的有机物分解，并且，该好氧性微生物群落进行繁殖、增殖。由于该气液两相流是通过气液两相流生成装置43而生成的，因而该气液两相流中分散的气泡比较小。由于该气液两相流的气泡小，因而水处理装置41能够增大储存液46与空气的接触面积，从而能够更加高效地使氧气溶解于储存液46中。通过在储存液46中高浓度地溶解氧气，该好氧性微生物群落能够高效地进行繁殖、增殖。

生物氧化槽42进而通过使储存液46溢流而将储存液46供给至膜分离槽2。

该水处理装置41通过向储存在生物氧化槽42中的储存液46供给气液两相流，即使在仅通过朝向分离膜3喷射的气液两相流对储存液5的曝气不充分时，也能够充分地对储存液5进行曝气。

具备配置有分离膜的膜分离槽和通过溢流向该膜分离槽供给储存液的生物氧化槽的现有水处理装置，通常具备将储存液从该膜分离槽供给至生物氧化槽的循环配管，并与该循环配管分开设置向该生物氧化槽的储存液中曝入空气的曝气装置。该水处理装置41无需设置该曝气装置，与该现有水处理装置相比较，制造更加容易。该水处理装置41可以通过在该循环配管的中途增加气液两相流生成装置这样的改造，而容易地从该现有的水处理装置制成。

此外，分离膜3可以置换为具备形成为平膜的过滤膜的其他分离膜。与上述实施方式中的水处理装置同样地，这种具备分离膜的水处理装置也能够更加适当地清洗分离膜。

图8表示水处理装置的又一实施方式。该水处理装置71具备分散菌处理槽72、活性污泥处理槽73以及筛网74。分散菌处理槽72形成储存空间，其储存空间中储存分散菌混合液。该分散菌混合液含有从外部供给的废水，非凝聚性细菌分散而未形成絮凝物。该非凝聚性细菌由细菌形成，使用溶解于该分散菌混合液中的氧气来分解溶解于该分散菌混合液中的有机物，并进行增殖。该储存空间中填充有多个微生物固定化载体。该多个微生物固定化载体分别由多孔质物体形成，并被形成为大致球状。该微生物固定化载体保持该非凝聚性细菌。该微生物固定化载体是公知的载体，可以举出例如株式会社KURARAY生成的“KURAGEL(注册商标)”。

活性污泥处理槽73形成储存空间，该储存空间中储存活性污泥混合液。该活性污泥混合液含有通过筛网74供给的分散菌处理水和活性污泥。该活性污泥包含非凝聚性细菌和微生物，在活性污泥混合液中形成絮凝物。该微生物是比非凝聚性细菌大的原生动物、后生动物。该原生动物、后生动物使用溶解于该活性污泥混合液中的氧气来分解溶解于该活性污泥混合液中的有机物和非凝聚性细菌，并进行增殖。

筛网74由在金属板上形成多个孔的穿孔金属板形成，该穿孔金属板被配置为将分散菌处理槽72的储存空间与活性污泥处理槽73的储存空间隔开。该多个孔的直径分别小于该微生物固定化载体的直径。筛网74将该分散菌混合液中的、从该穿孔金属板通过的分散菌处理水以规定的流量供给至活性污泥处理槽73。此外，筛网74可以置换为能够对该分散菌混合液进行过滤，而将该多个微生物固定化载体与分散菌处理水分离的其他筛网。作为该筛网，可以举出形成有微生物固定化载体无法通过的多个间隙的铁丝网。

水处理装置71还具备循环液用配管75、循环泵76以及气液两相流生成装置77。循环液用配管75被配置为从分散菌处理槽72中储存的分散菌混合液的液面通过，并形成一端连接在分散菌处理槽72的储存空间的底部，另一端连接在循环泵76上的流路。循环液用配管75从分散菌处理槽72的底部抽出分散菌混合液，并将该抽出的循环液供给至循环泵76。循环泵76使用从外部供给的电力，并经由循环液用配管75而从分散菌处理槽72吸取循环液，从而生成循环液的液流。气液两相流生成装置77配置在分散菌处理槽72的外侧。气液两相流生成装置77使用通过循环泵76生成的液流而生成气液两相流。该气液两相流是在循环液中分散有空气。

水处理装置71还具备气液两相流用配管78和喷嘴79。气液两相流用配管78被配置为贯穿形成于分散菌处理槽72的侧壁中的底部附近部分的孔中。气液两相流用配管78将通过气液两相流生成装置77生成的气液两相流供给至喷嘴79。喷嘴79配置在分散菌处理槽72的储存空间中的底部。喷嘴79通过从气液两相流用配管78供给气液两相流，而朝向分散菌处理槽72的储存空间的底部喷射该气液两相流。

水处理装置71还具备鼓风机81和空气分散管82。鼓风机81使用从外部供给的电力而向空气分散管82供给空气。空气分散管82配置在活性污泥处理槽73的储存空间的底部。空气分散管82通过从鼓风机81供给空气，而向储存在活性污泥处理槽73中的活性污泥混合液中供给空气的气泡，从而对该活性污泥混合液进行曝气。

水处理装置71在从外部将废水供给至分散菌处理槽72中时进行工作。循环泵76经由循环液用配管75而从分散菌处理槽72的底部吸取分散菌混合液，从而生成该吸取的循环液的液流。气液两相流生成装置77使用通过循环泵76生成的液流而从大气中引入空气，生成在循环液中分散有该空气的气泡的气液两相流。该气液两相流经由气液两相流用配管78而被供给至喷嘴79。喷嘴79通过从气液两相流用配管78供给气液两相流，而朝向分散菌处理槽72的底部喷射该气液两相流，从而对该分散菌混合液进行曝气。

该分散菌混合液通过被曝气而被搅拌，从而溶解氧气。通过对该分散菌混合液进行搅拌，而与从外部供给的废水混合。通过在该分散菌混合液中溶解氧气，该分散菌混合液中分散的非凝聚性细菌和该微生物固定化载体所保持的非凝聚性细菌使用该氧气来分解该分散菌混合液中所含有的有机物，并进行增殖。

当流入的废水成为低负载时，有时会在浸泡在该分散菌混合液中的微生物固定化载体的表面上形成生物膜(biofilm)。当在微生物固定化载体的表面上形成生物膜(biofilm)时，非凝聚性细菌有时无法适当地分解该分散菌混合液中所含有的有机物。通过对该分散菌混合液进行搅拌，而使浸泡在该分散菌混合液中的微生物固定化载体在分散菌处理槽72的储存空间中流动。多个微生物固定化载体的表面通过流动而被清洗。进而，通过从喷嘴79高速喷射气液两相流，能够更加适当地对多个微生物固定化载体进行清洗。多个微生物固定化载体通过适当地对表面进行清洗，能够适当地保持非凝聚性细菌。多个微生物固定化载体适当地保持的非凝聚性细菌，能够适当地分解该分散菌混合液中所含有的污浊物质。

筛网74对该分散菌混合液进行过滤，而将该多个微生物固定化载体与分散菌处理水分离。筛网74使该微生物固定化载体返回至分散菌处理槽72中，将该分散菌处理水以规定的流量供给至活性污泥处理槽73。

当活性污泥处理槽73中储存有活性污泥混合液时，鼓风机81向空气分散管82中供给空气。空气分散管82通过从鼓风机81供给空气，而向储存在活性污泥处理槽73中的活性污泥混合液中供给空气的气泡，从而对该活性污泥混合液进行曝气。

该活性污泥混合液通过曝气而被搅拌，从而溶解氧气。该活性污泥混合液通过搅拌而与从分散菌处理槽72供给的分散菌处理水混合。通过对该活性污泥混合液进行搅拌，而使漂浮在该活性污泥混合液中的絮凝物进行流动。通过在该活性污泥混合液中溶解氧气，该活性污泥混合液中所含有的活性污泥使用该氧气来分解该活性污泥混合液中所含有的有机物分解，并进行增殖。进而，该活性污泥中所含有的微生物使用溶解于该活性污泥混合液中的氧气，将该活性污泥混合液中所含有的非凝聚性细菌分解。

该活性污泥混合液以规定的流量排出至后段的设备。作为该后段的设备，可以举出沉淀槽、膜分离槽。

该沉淀槽通过储存活性污泥混合液而使该活性污泥混合液的固体成分沉淀，从而将该活性污泥混合液分离为处理水和剩余污泥。沉淀槽将该处理水以规定的流量排出至外部。沉淀槽进而使该剩余污泥以规定的流量返回至活性污泥处理槽73中，并将该剩余污泥以规定的流量排出至外部。

该膜分离槽具备分离膜。分离膜通过对活性污泥混合液进行过滤，而将活性污泥混合液分离为剩余污泥和处理水。该膜分离槽将该处理水以规定的流量排出至外部。该膜分离槽进而使该剩余污泥以规定的流量返回至活性污泥处理槽73中，并将该剩余污泥以规定的流量排出至外部。

与该原生动物、后生动物相比较，非凝聚性细菌能够更高效地分解微生物以外的有机物。因此，与活性污泥处理槽73相比较，分散菌处理槽72能够更高效地分解有机物。水处理装置71进一步通过向分散菌混合液中喷射气液两相流，能够更高效地使氧气溶解于分散菌混合液中。通过更高效地使氧气溶解于分散菌混合液中，非凝聚性细菌能够更高效地分解有机物。因此，与使用空气分散管等从分散菌处理槽72的底部供给空气的其他水处理装置相比较，水处理装置71能够更高效地分解有机物。

从分散菌处理槽72排出的分散菌处理水含有非凝聚性细菌。非凝聚性细菌分散在分散菌处理水中，即使保持原样储存在沉淀槽中也很难作为固体成分而沉淀。根据这样的动作，从活性污泥处理槽73排出的活性污泥混合液的非凝聚性细菌与原生动物、后生动物一同形成絮凝物。进而，该原生动物、后生动物捕食该非凝聚性细菌。因此，水处理装置71在将活性污泥混合液分离为剩余污泥和处理水时，能够高效地减少该处理水中所含有的非凝聚性细菌的浓度。即，根据这样的动作，与不具备活性污泥处理槽73而仅通过分散菌处理槽72进行水处理的比较例的水处理装置相比较，水处理装置71能够更加适当地对废水进行水处理。

此外，当无需从通过筛网74分离出的分散菌处理水中除去非凝聚性细菌时，水处理装置71可以省略活性污泥处理槽73。这种水处理装置通过利用非凝聚性细菌更高效地分解有机物，也可以适当地对废水进行水处理。

图9表示水处理装置的又一实施方式。该水处理装置91是将上述实施方式中的水处理装置71的鼓风机81和空气分散管82置换为流量调节阀95、气液两相流生成装置92、气液两相流用配管93以及活性污泥处理槽用喷嘴94。流量调节阀95设置在从循环泵76向气液两相流生成装置92供给液流的流路的中途。流量调节阀95对于从循环泵76供给至气液两相流生成装置77的液流的流量、和从循环泵76供给至气液两相流生成装置92的液流的流量进行调节。气液两相流生成装置92与气液两相流生成装置77同样地使用通过循环泵76生成的液流而生成气液两相流。气液两相流用配管93被配置为贯穿形成于活性污泥处理槽73的侧壁中的底部附近部分的孔中。气液两相流用配管93将通过气液两相流生成装置92生成的气液两相流供给至活性污泥处理槽用喷嘴94。活性污泥处理槽用喷嘴94配置在活性污泥处理槽73的储存空间中的底部。活性污泥处理槽用喷嘴94通过从气液两相流用配管93供给气液两相流，而朝向活性污泥处理槽73的储存空间的底部喷射该气液两相流。

与上述实施方式中的水处理装置71同样地，水处理装置91通过高速地向分散菌处理槽72的储存空间中喷射气液两相流，能够更加适当地分解废水中的有机物，从而能够更加适当地对废水进行水处理。水处理装置91进而通过高速地向活性污泥处理槽73的储存空间中也喷射气液两相流，能够更加适当地对储存在活性污泥处理槽73中的活性污泥混合液进行曝气，能够更加适当地搅拌活性污泥混合液。与上述实施方式中的水处理装置71相比较，水处理装置91通过更加适当地对活性污泥混合液进行搅拌、曝气，能够更高效地对废水进行水处理。

水处理装置91无需设置鼓风机81。因此，与上述实施方式中的水处理装置71相比较，水处理装置91的制造更加容易，维护更加省力。

水处理装置91进而利用气液两相流生成装置92、气液两相流用配管93以及活性污泥处理槽用喷嘴94，将储存在分散菌处理槽72中的分散菌混合液以规定的流量供给至活性污泥处理槽73中。水处理装置91通过将分散菌混合液以规定的流量供给至活性污泥处理槽73中，无需设置筛网74，与上述实施方式中的水处理装置71相比较，制造更加容易。

图10表示水处理装置的又一实施方式。该水处理装置101将上述实施方式中的水处理装置91的气液两相流用配管78替换为其他的气液两相流用配管102，将气液两相流用配管93替换为其他的气液两相流用配管103。气液两相流用配管102被配置为未贯穿分散菌处理槽72的侧壁，且从储存在分散菌处理槽72中的分散菌混合液的液面通过。气液两相流用配管102将通过气液两相流生成装置77生成的气液两相流供给至喷嘴79。气液两相流用配管103被配置为未贯穿活性污泥处理槽73的侧壁，且从储存在活性污泥处理槽73中的活性污泥混合液的液面通过。气液两相流用配管103将通过气液两相流生成装置92生成的气液两相流供给至活性污泥处理槽用喷嘴94。

与上述实施方式中的水处理装置91同样地，水处理装置101通过高速地向分散菌处理槽72的储存空间中喷射气液两相流，能够更加适当地分解废水中的有机物，通过高速地向活性污泥处理槽73的储存空间中喷射气液两相流，能够更加适当地对储存在活性污泥处理槽73中的活性污泥混合液进行曝气。水处理装置101无需在分散菌处理槽72的侧壁上形成供气液两相流用配管102贯穿的孔，与上述实施方式中的水处理装置91相比较，制造更加容易。水处理装置101无需在活性污泥处理槽73的侧壁上形成供气液两相流用配管103贯穿的孔，与上述实施方式中的水处理装置91相比较，制造更加容易。

图11表示水处理装置的又一实施方式。该水处理装置111将上述实施方式中的水处理装置101的气液两相流用配管103替换为其他的气液两相流用配管112，并具备流量调节阀113。气液两相流用配管112将通过气液两相流生成装置77生成的气液两相流供给至活性污泥处理槽用喷嘴94。流量调节阀113设置在气液两相流用配管112的中途。流量调节阀113对于气液两相流用配管102中流动的气液两相流的流量和气液两相流用配管112中流动的气液两相流的流量进行调节。

与上述实施方式中的水处理装置101同样地，水处理装置111通过高速地向分散菌处理槽72的储存空间中喷射气液两相流，能够更加适当地分解废水中的有机物，通过高速地向活性污泥处理槽73的储存空间中喷射气液两相流，能够更加适当地对存储在活性污泥处理槽73中的活性污泥混合液进行曝气。水处理装置111无需设置气液两相流生成装置92。因此，与上述实施方式中的水处理装置101相比较，水处理装置111的制造更加容易。

此外，多个微生物固定化载体可以置换为能够保持非凝聚性细菌的其他载体。作为该载体，可以举出分别被配置为与相互平行的多个平面平行的多个板状载体。与上述实施方式中的分散菌处理槽72同样地，填充有这样的载体的分散菌处理槽也能够利用非凝聚性细菌更高效地分解有机物，从而适当地对废水进行水处理。

此外，活性污泥处理槽73也可以进一步具备浸泡在活性污泥混合液中的分离膜。与上述实施方式中的分离膜3同样地，该分离膜通过对活性污泥混合液进行过滤，而将活性污泥混合液分离为剩余污泥和处理水。该处理水以规定的流量被排出至外部。此时，活性污泥处理槽用喷嘴94朝向该分离膜的下部喷射气液两相流。与上述实施方式中的膜分离槽2同样地，具备这样的分离膜的活性污泥槽也通过利用喷嘴94向该分离膜的下部喷射气液两相流，能够适当地清洗该分离膜，从而能够使该分离膜适当地过滤活性污泥混合液。

符号说明

1 水处理装置

2 膜分离槽

3 分离膜

5 储存液

6 循环液用配管

7 循环泵

8 气液两相流生成装置

11 气液两相流用配管

12 喷嘴

15 液流吸入管

16 孔板

17 空气吸引管

19 管线搅拌器

21 水处理装置

22 气液两相流生成装置

23 气液两相流用配管

24 喷嘴

51 水处理装置

31 水处理装置

32 气液两相流用配管

33 多个喷嘴

34 液面

41 水处理装置

42 生物氧化槽

43 气液两相流生成装置

44 气液两相流用配管

45 喷嘴

46 储存液

71 水处理装置

72 分散菌处理槽

73 活性污泥处理槽

75 循环液用配管

76 循环泵

77 气液两相流生成装置

78 气液两相流用配管

79 喷嘴

91 水处理装置

92 气液两相流生成装置

93 气液两相流用配管

94 活性污泥处理槽用喷嘴

101 水处理装置

102 气液两相流用配管

103 气液两相流用配管

111 水处理装置

112 气液两相流用配管

Claims (3)

1.一种水处理装置，其具备：

分散菌处理槽，其储存分散菌混合液，所述分散菌混合液中分散有分解污浊物质的非凝聚性细菌，并且，所述分散菌处理槽中填充有微生物固定化载体；

活性污泥处理槽，其储存活性污泥混合液，所述活性污泥混合液中漂浮有分解所述非凝聚性细菌的活性污泥；

筛网，其具备所述微生物固定化载体无法通过的多个间隙，且被配置为将所述分散菌处理槽的储存空间与所述活性污泥处理槽的储存空间隔开，并且能够将所述分散菌混合液供给至所述活性污泥混合液；

泵，其生成利用从所述分散菌混合液抽出的循环液形成的循环液流；

气液两相流生成装置，其配置在所述分散菌处理槽的上侧，通过使用所述循环液流而吸引含有氧气的气体，从而生成在所述循环液中分散有所述气体的气液两相流；

喷嘴，其向储存所述分散菌混合液的区域喷射所述气液两相流；以及

循环液用配管，其通过从所述分散菌处理槽的底部抽出所述分散菌混合液而将所述循环液供给至所述泵。

2.根据权利要求1所述的水处理装置，其中，

所述活性污泥处理槽具备浸泡在所述活性污泥混合液中的分离膜，

所述分离膜对所述活性污泥混合液进行过滤而生成处理水，

所述水处理装置还具备活性污泥处理槽用喷嘴，所述活性污泥处理槽用喷嘴朝向所述分离膜喷射所述气液两相流。

3.根据权利要求1所述的水处理装置，其中，

所述水处理装置还具备活性污泥处理槽用喷嘴，所述活性污泥处理槽用喷嘴向储存所述活性污泥混合液的区域中喷射所述气液两相流。