JP2010284620A - 水処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被処理水を固液分離処理する固液分離処理部と、この固液分離処理部で固液分離処理された水を嫌気処理する嫌気処理部とを含む水処理装置において、水処理性能向上を図るのに有効な技術を提供する。
【解決手段】処理槽本体１０１に収容される水処理機構１０１ａは、流入した水を固液分離処理する夾雑物除去槽１１０と、夾雑物除去槽１１０で固液分離処理された水を嫌気処理する嫌気濾床槽１３０と、嫌気濾床槽１３０で嫌気処理された水を好気処理する好気処理槽１５０とが水の処理流れに関して直列状に配設された構成であり、夾雑物除去槽１１０で固液分離処理された水は、嫌気濾床槽１３０の２つの嫌気濾床１３３，１３６を順次通過して嫌気濾材Ｃ１で複数段階の嫌気処理がなされるとともに、充填領域間で濾材上部領域１３５，１３７を流れるように構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、被処理水の水処理を行う水処理装置の構築技術に関するものである。

従来、一般家庭等から排出される生活排水や、産業廃水等の汚水などの被処理水を処理
する水処理装置においては、処理槽本体に被処理水のための水処理機構を収容されており、例えば下記特許文献１には、被処理水の固液分離処理及び嫌気処理を行なう一次処理部と、被処理水の好気性処理を行なう二次処理部とを含む水処理機構が処理槽本体に収容された汚水処理装置が開示されている。
ところで、この種の水処理装置では、被処理水の処埋性能向上を図る要請が高い。そこで、本発明者らは、特に被処理水の固液分離処理及び嫌気処理を行なう一次処理部の構成に着目し、当該一次処理部における処理性能向上を図る技術について鋭意検討した。
特開平１０−１４６５９２号公報

本発明では、処理槽本体に収容される水処理機構に、被処理水を固液分離処理する固液分離処理部と、この固液分離処理部で固液分離処理された水を嫌気処理する嫌気処理部とを含む水処理装置において、水処理性能向上を図るのに有効な技術を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明が構成される。なお、本発明は、一般家庭、集合住宅、商業施設、公共施設、工場等の設備から排出される生活排水や産業廃水等の水ないし被処理水の浄化処理を行う水処理装置に対し好適に用いられる。ここでいう「水」ないし「被処理水」は、浄化処理等の所定の水処理がなされた後の水を含んでもよいし、所定の水処理がなされる前の水そのものであってもよい。

本発明にかかる水処埋装置は、処理槽本体と、この処理槽本体に収容される水処理機構とを有する装置として構成される。処理機構が収容された状態の処理槽本体に、被処理水を受け入れて処理することにより被処理水に対する実質的な水処理を行なわれる。水処理機構は、固液分離処理部、嫌気処理部及び好気処理部を含む構成とされる。この水処理機構は、前記の処理要素に更なる処理要素が付加された構成であってもよい。例えば、被処理水のろ過処理、貯留処理、消毒処埋等を行なう各処理要素を水処理機構に加えることもできる。

固液分離処理部は、水処理機構に流入した水を固液分離処理する水処理部とされる。この固液分離処理部として、典型的にはバッフル等によって被処理水の流れを調整することによって被処理水中の夾雑物を除去する領域が用いられる。嫌気処理部は、固液分離処理部で固液分離処理された水を嫌気処理する水処理部とされる。これら固液分離処理部及び嫌気処理部は、被処理水の一次的な処理を行なう「一次処理部」として構成される。好気処理部は、嫌気処理部で嫌気処理された水を好気処理する水処理部とされる。この好気処理部は、一次的な処理がなされた後の被処理水の二次的な処理を行なう「二次処理部」として構成される。また、固液分離処理部、嫌気処理部及び好気処理部が、水処理機構での水の処理流れに関して直列状に配設された構成とされる。

嫌気処理部は、複数の充填領域、水流通空間を含む構成とされる。各充填領域は、嫌気処理用の嫌気濾材が充填された充填領域とされる。水流通空間は、複数の充填領域の互いに隣接する充填領域間に介在し、水の流通を許容する空間部分とされる。そして、固液分離処理部で固液分離処理された水は、嫌気処理部の複数の充填領域（嫌気濾材）を順次通過して嫌気濾材で複数段階の嫌気処理がなされるとともに、隣接する充填領域間で水流通空間を流れる構成とされる。なお、この水流通空間は、嫌気処理部とは別個に設けられてもよいし、或いは全部または一部が嫌気処理部のうちの空間部分によって兼務されてもよい。

このような構成によれば、固液分離処理部で固液分離処理された後に更に嫌気処理部を流れる水が、嫌気濾材がそれぞれ充填された複数の充填領域が直列且つ断続的に配置された経路を通過することによって、固液分離処理に加えて更に複数段階の嫌気処理がなされる。これにより、一次処理部において被処理水の固液分離性能の向上、及び脱窒性能の向上を図ることが可能となる。

また本発明のかかる更なる形態の水処理装置では、前記の嫌気処理部は、第１充填領域、第２充填領域、第１室、第２室、区画部材、濾材上部領域、濾材下部領域、水導入路及び水導出路を少なくとも備えるのが好ましい。第１充填領域は、嫌気処理用の第１の嫌気濾材が充填された充填領域とされ、この第１充填領域が第１室に収容される。第２充填領域は、嫌気処理部での水の処理流れに関して第１充填領域の下流に配置され、嫌気処理用の第２の嫌気濾材が充填された充填領域とされる。第２室は、第２充填領域を収容するとともに、第１室に並置された構成とされる。区画部材は、第１室及び第２室を区画するべく、処理槽本体の槽上下方向に長尺状に延在する構成とされる。濾材上部領域は、第１室のうち処理槽本体の槽上下方向に関し第１充填領域よりも上方の領域とされる。濾材下部領域は、第１室のうち処理槽本体の槽上下方向に関し第１充填領域よりも下方の領域とされる。水導入路は、固液分離処理部で処理された水を濾材下部領域に導入する経路とされる。水導出路は、濾材下部領域から第１充填領域を上向きに流通して濾材上部領域に流れた水を第２室に導出する経路とされる。導入経路や導出経路に関しては、処理槽本体に内装されるバッフル部材や仕切り部材等の内装部材や配管類などによって当該経路を構成することができる。

このような構成によれば、嫌気処理部の第１室では、被処理水が嫌気濾材の充填領域を上向流で通過するため、濾材下部領域の水に含まれるＳＳ（懸濁固形物）が嫌気濾材を通過する前に沈殿して槽底部に堆積し易い。従って、嫌気濾材の充填領域を下向流で通過する構成に比べて嫌気濾材を通過するＳＳ量が少なくなることで、嫌気濾材自体に捕捉されるＳＳ量が少なくなる。これにより、嫌気濾材充填領域の部分的な閉塞や短絡等の発生が抑制され、長期間にわたって均一な流れを維持することが可能となるため、被処理水の固液分離性能の更なる向上が図られる。

また本発明のかかる更なる形態の水処理装置では、前記の嫌気処理部は、第２の濾材上部領域、第２の濾材下部領域、第２の水導出路及び開口部を少なくとも備えるのが好ましい。第２の濾材上部領域は、第２室のうち処理槽本体の槽上下方向に関し第２充填領域よりも上方の領域とされる。第２の濾材下部領域は、第２室のうち処理槽本体の槽上下方向に関し第２充填領域よりも下方の領域とされる。第２の水導出路は、第２の濾材上部領域から第２充填領域を下向きに流通して第２の濾材下部領域に流れた水を好気処理部に導出する経路とされる。第２の導入経路や第２の導出経路に関しては、処理槽本体に内装されるバッフル部材や仕切り部材等の内装部材や配管類などによって当該経路を構成することができる。開口部は、濾材上部領域と第２の濾材上部領域とを連通するべく区画部材の上部に開口形成され、前述の水導出路として構成される。

このような構成によれば、第１室で嫌気濾材の充填領域を上向流で通過した後、区画部材に形成された開口部を通じて第２室に移流し、そのまま第２室で嫌気濾材の充填領域を下向流で通過する水の流通経路を採用するため、当該流通経路の構造が簡素化され当該経路の構成要素の数を抑えるのに有効となる。また、水導入路における流入量、すなわち第１室に流入する流入量が増加した場合、濾材上部領域及び第２の濾材上部領域が流入量の増加分を貯留するための領域としての機能を果たす。従って、流入量が増加してもその増加分を濾材上部領域及び第２の濾材上部領域の水の水位上昇によって吸収することが可能である。これにより、第２室の嫌気濾床を通過する水の線速度を概ね一定に抑えることができ、被処理水の固液分離性能及び脱窒性能を安定化させることが可能となる。

また本発明のかかる更なる形態の水処理装置では、前記の嫌気処理部は、当該嫌気処理部の水処理に関する有効容量に占める嫌気濾材の濾材充填率が２０〜６０％とされた構成であるのが好ましい。ここでいう「嫌気処理部の水処理に関する有効容量」との記載については、嫌気処理部の空間全体の容量のうち、実質的に水処理に有効な容積、すなわち通常使用時に実際に被処理水が貯留される容積がここでいう有効容量に相当する。典型的には、通常使用時の上限水位に相当する嫌気処理部の容積を有効容量として規定することができる。また、「濾材充填率」については、体積中で実際に嫌気濾材が占める空間の割合として規定される。
このような構成によれば、濾材充填率を６０％以下に抑えることによって、固形物によって嫌気濾材が閉塞するのを抑えるとともに、濾材充填率を２０％以上に維持することによって、所望の嫌気処理性能及びろ過処理性能を確保するのに有効とされる。

また本発明のかかる更なる形態の水処理装置は、流量調整部を備える構成であるのが好ましい。この流量調整部は、嫌気処理部と好気処理部との間に設けられて、嫌気処理部で嫌気処理された後に好気処理部へと移流する水の流量を調整可能な機能を果たす。この流量調整部は、典型的には好気処理部へと流れる水の流量を調整可能なポンプや、更にこのポンプによって移送される水の一部を嫌気処理部に返送する装置等によって構成される。
このような構成によれば、嫌気処理部や好気処理部における被処理水の処理性能を向上させるのに有効とされる。具体的には、好気処理部へと流れる水の流量変動を流量調整部で抑えることによって、好気処理部では被処理水の有機物除去性能や硝化に関する処理性能を高める一方、固液分離処理部及び嫌気処理部では被処理水の滞留時間の変動を抑えることによって、被処理水の固液分離や汚泥貯留に関する処理性能を高めることが可能となる。

以上のように、本発明によれば、処理槽本体に収容される水処理機構に、被処理水を固液分離処理する固液分離処理部と、この固液分離処理部で固液分離処理された水を嫌気処理する嫌気処理部とを含む水処理装置において、特に固液分離処理された後の水に更に複数段階の嫌気処理を施す構成を採用することによって、被処理水の固液分離性能の向上、及び脱窒性能の向上を図ることが可能となった。

以下に、本発明における一実施の形態の水処理装置の構成等を図面に基づいて説明する。なお、本実施の形態は、一般家庭、集合住宅、商業施設、公共施設、工場等の設備から排出される原水（「排水」ないし「被処理水」ともいう）の水処理を行う水処理装置について説明するものである。

本発明の「水処理装置」にかかる一実施の形態の水処理装置１００の概略構成が図１に示され、また図１中の水処理装置１００における水処理フローが図２に示されている。図１及び図２に示すように、本実施の形態の水処埋装置１００は、複数の水処理機能を含む水処理機構１０１ａが処理槽本体１０１に収容された構成とされている。

処理槽本体１０１は、典型的には断面円形の長尺パイプ部材によって構成されるメインハウジング１０２と、このメインハウジング（「直胴部」ともいう）１０２の両側のパイプ開口部を塞ぐ椀型の蓋部（「鏡部」ともいう）１０３，１０３とによってタンク形状とされている。ここでいう処理槽本体１０１が、本発明における「処理槽本体」に相当する。この処理槽本体１０１は、メインハウジング１０２が横置きされた状態で設置場所に配置される。処理槽本体１０１の一方の蓋部１０３には、処理槽本体１０１内へ原水を受け入れるための流入管１０４が設置されている。また、処理槽本体１０１の他方の蓋部１０３には、処理槽本体１０１内の水処理機構１０１ａで処理された水を処理槽本体１０１外へ放流するための流出管１０５が設置されている。また横置き状態のメインハウジング１０２の上部、すなわち長尺パイプ部材の側部には、入槽用、内部点検用、清掃用のマンホール１０６が複数設置されている。上記形状の処理槽本体１０１は、典型的には処理対象人数が数十人から数百人のような大型浄化槽に好適に使用される。
なお、本明細書において、メインハウジング１０２のマンホール１０６側（図１中の上側）を処理槽本体１０１の上側として規定し、またその反対側（図１中の下側）を処理槽本体１０１の下側として規定する。

水処理機構１０１ａは、夾雑物除去槽１１０、好気処理部２００、嫌気濾床槽１３０、好気処理槽１５０、沈殿槽１７０及び消毒槽１９０の各処理要素を少なくとも含む水処理領域として構成される。本実施の形態では、水処理機構１０１ａに含まれるこれら各構成要素のうち、夾雑物除去槽１１０、嫌気濾床槽１３０、好気処理槽１５０、沈殿槽１７０及び消毒槽１９０は、原水の一連の処理順序に対応して上流（図１中の左側）から順に、すなわち水の処理流れに関して直列状に配設されている。また、好気処理部２００は、上記の直列状の水の流れ（「メインフロー」ともいう）から分岐して設けられる水処理部として構成され、本実施の形態では夾雑物除去槽１１０に接続されている。ここでいう水処理機構１０１ａが、本発明における「水処理機構」に相当する。また、この水処理機構１０１ａのうち、夾雑物除去槽１１０、好気処理部２００及び嫌気濾床槽１３０は被処理水の一次的な処理を行なう「一次処理部」とも称呼され、また好気処理槽１５０は一次的な処理がなされた後の被処理水の二次的な処理を行なう「二次処理部」とも称呼される。

処理槽本体１０１内の空間部分は、板壁状の隔壁が複数介在することによって各処理要素に区画されている。具体的には、隔壁１１２が夾雑物除去槽１１０と好気処理部２００との間に介在し、隔壁１１３が夾雑物除去槽１１０と嫌気濾床槽１３０との間に介在し、隔壁１５６が嫌気濾床槽１３０と好気処理槽１５０との間に介在し、隔壁１７２が好気処理槽１５０と沈殿槽１７０との間に介在し、また隔壁１９２が沈殿槽１７０と消毒槽１９０との間に介在する。これら隔壁１１２，１１３，１５６，１７２はいずれも、処理槽本体１０１の槽上下方向に関し長尺状に延在する壁部材として構成される。

なお、図１では、水処理機構１０１ａの各処理要素がメインハウジング１０２の長尺延在方向に並置される例について記載しているが、当該処理要素による処理順序が予め設定された規定の処理順序であればよく、処理槽本体１０１内での水処理機構１０１ａの各処理要素の配置の方向性に関しては必要に応じて適宜選択が可能である。

夾雑物除去槽１１０は、水処理機構１０１ａの水の処理流れに関して最上流部に配置されている。この夾雑物除去槽１１０は、原水中に含まれる夾雑物（固形物等）を、流入バッフル及び流出バッフルなどの固液分離手段を用いて被処理水から固液分離する処理槽であり、被処理水の固液分離機能を果たす。ここでいう夾雑物除去槽１１０が、本発明における「固液分離処理部」に相当する。図１に示す例では、流入管１０４から流入した原水に対し作用する流入バッフル１２０及び流出バッフル１２３が夾雑物除去槽１１０に設けられている。流入バッフル１２０は、プレート状部材或いはパイプ状部材によって被処理水の区画領域１２１を形成しており、この区画領域１２１が処理槽本体１０１の槽上下方向（図１中の上下方向）に長手状に延在している。同様に、流出バッフル１２３は、プレート状部材或いはパイプ状部材によって被処理水の区画領域１２５を形成しており、この区画領域１２５が処理槽本体１０１の槽上下方向（図１中の上下方向）に長手状に延在している。

これにより、流入管１０４から流入した原水は、流入バッフル１２０の区画領域１２１を流出部１２２に向けて下向きに流れ、この流出部１２２から固液分離領域１１１へと流出する。流出部１２２から流出した被処理水は、夾雑物が除去されつつ固液分離領域１１１を今度は上向きに流出バッフル１２３に向けて流れる。そして、固液分離領域１１１で夾雑物の除去処理がなされた後の水は、流出バッフル１２３の流入部１２４から区画領域１２５に流入して、この区画領域１２５を上向きに流れ、更に押し出し流れの原理によって隔壁１１３の上部の移流開口１１４へと流れ、この移流開口１１４を通じて嫌気濾床槽１３０へと移流する。

好気処理部２００は、夾雑物除去槽１１０での固液分離処理によって生じた水、すなわち汚泥の固液分離処理がなされた後の汚水、具体的には夾雑物除去槽１１０の中間水位に滞留する水（「中間水」ないし「上澄み液」ともいう）の一部を受け入れて処理する機能を果たす。より具体的には、夾雑物除去槽１１０から受け入れた中間水に含まれる有機汚濁物質を好気処理（被処理水中のアンモニアの「硝化」或いは「酸化」ともいう）する第１の処理と、夾雑物除去槽１１０において油脂や固形物の集まったスカムを浮上させ易くする第２の処理が、この好気処理部２００において遂行される。

この好気処理部２００の具体的な構成に関しては、ばっ気槽、接触ばっ気槽、担体流動槽等のうちの１または複数を適宜用いることができ、特には、汚泥等の固形物の閉塞の危険性が低い担体流動槽を用いて構成するのが好ましい。
好気処理部２００が担体流動槽として構成する場合、図１に示すように複数の粒状担体Ｃ３が流動可能に充填された担体充填領域２０１の下方に散気装置２０２を設置し、ブロワ（送風機）２０３から送り込まれるエアを散気装置２０２を介して粒状担体Ｃ３に供給する構成を用いることができる。本構成において、粒状担体Ｃ３に付着した好気性微生物は、ブロワ２０３から送り込まれるエア中の酸素の助けによって前述の第１の処理を行なう。また、ブロワ２０３からのエアの供給で生じる上向きのエア流れによって前述の第２の処理がなされる。

夾雑物除去槽１１０の中間水の一部は、エアリフトポンプ等の移送ポンプ１２６によって好気処理部２００へとポンプ移送される。この場合、図２に示すように、夾雑物除去槽１１０の中間水は、夾雑物除去槽１１０から嫌気濾床槽１３０へと流れる水のメインフローから分岐して好気処理部２００に導入される。夾雑物除去槽１１０から好気処理部２００へのこの水の導入流れが図１及び図２中の矢印１０によって示される。
なお、移送ポンプ１２６は、移送水量を調節可能な調節機構を備えるのが好ましい。この調節機構の典型的として、エアリフトポンプに供給されるエア量を自動ないし手動で調節可能な調節バルブ等を用いることができる。この移送ポンプ１２６による移送手段にかえて、処理槽本体の槽壁や仕切り板等の内装材によって形成される移送流路を通じ、押し出し流れないしオーバーフローの原理によって汚水を移流させる手段を用いることもできる。

この好気処理部２００において好気処理された後の水は、当該好気処理部２００から例えば押し出し流れないしオーバーフローの原理にしたがって夾雑物除去槽１１０へと返送されるように構成されている。好気処理部２００から夾雑物除去槽１１０へのこの水の返送流れが図１及び図２中の矢印２０によって示される。従って、夾雑物除去槽１１０には、好気処理部２００との間で水の循環流れ（「還流」ともいう）が形成されることとなる。具体的には、好気処理部２００と夾雑物除去槽１１０との間を仕切る隔壁１１２で生じる水位差によって水が押し出されて、好気処理部２００から夾雑物除去槽１１０へと水が返送される。この返送に関しては、エアリフトポンプや水中ポンプなどの移送ポンプを用いることもできる。

嫌気濾床槽１３０は、被処理水中の有機汚濁物質を嫌気処理（還元）する機能、及び被処埋水の濾過処理機能を有する処理槽として構成される。ここでいう嫌気濾床槽１３０が、本発明における「嫌気処理部」に相当する。この嫌気濾床槽１３０は、嫌気濾床槽第１室１３１及び嫌気濾床槽第２室１３２を含む。これら嫌気濾床槽第１室１３１及び嫌気濾床槽第２室１３２は、いずれも有機汚濁物質を嫌気処理する嫌気性微生物が付着する嫌気濾材Ｃ１が充填された嫌気濾床１３３及び嫌気濾床１３６を収容する領域として構成されている。ここでいう嫌気濾材Ｃ１が、本発明における「嫌気濾材」に相当する。また、ここでいう嫌気濾床１３３及び嫌気濾床１３６がそれぞれ、本発明における「（第１）充填領域」及び「（第２）充填領域」に相当し、これら嫌気濾床１３３，１３６を収容する嫌気濾床槽第１室１３１及び嫌気濾床槽第２室１３２がそれぞれ、本発明における「第１室」及び「第２室」に相当する。

嫌気濾床槽第１室１３１では、処理槽本体１０１の槽上下方向に関し濾材下部領域１３４と濾材上部領域１３５との間に嫌気濾材Ｃ１が充填されている。ここでいう濾材下部領域１３４及び濾材上部領域１３５がそれぞれ、本発明における「濾材下部領域」及び「濾材上部領域」に相当する。同様に、嫌気濾床槽第２室１３２では、処理槽本体１０１の槽上下方向に関し濾材上部領域１３７と濾材下部領域１３８との間に嫌気濾材Ｃ１が充填されている。ここでいう濾材上部領域１３７及び濾材下部領域１３８がそれぞれ、本発明における「第２の濾材上部領域」及び「第２の濾材下部領域」に相当する。

これら嫌気濾床１３３や嫌気濾床１３６に被処理水が流通したときに嫌気処理がなされ、またこの嫌気処理によってＢＯＤの低減と汚泥物の減量化が図られる。なお、嫌気濾材Ｃ１の種類に関しては、嫌気濾床１３３と嫌気濾床１３６とで同一種類の嫌気濾材であってもよいし、或いは互いに異なる種類の嫌気濾材であってもよい。また嫌気濾材Ｃ１の充填量に関しては、嫌気濾床１３３と嫌気濾床１３６とで同一の充填量であってもよいし、或いは互いに異なる充填量であってもよい。

本実施の形態の嫌気濾床槽１３０では、嫌気濾床槽第２室１３２が、嫌気濾床槽１３０での水の処理流れに関して嫌気濾床槽第１室１３１の直近の下流（「後段」ともいう）に配設されている。このとき、嫌気濾床槽第１室１３１及び嫌気濾床槽第２室１３２は、典型的にはメインハウジング１０２の長尺延在方向に或いは当該長尺延在方向と交差する方向に関して並置され、両室は板壁状の区画部材１３９によって区画されている。この区画部材１３９は、処理槽本体１０１の槽上下方向に長尺状に延在する板状部材として構成されている。

また、嫌気濾床槽第１室１３１には、移流開口１１４から流入する水を濾材下部領域１３４に向けて下向きに直接誘導する誘導部材１４０が設けられている。この誘導部材１４０は、プレート状部材或いはパイプ状部材によって被処理水の区画領域１４１を形成しており、この区画領域１４１が処理槽本体１０１の槽上下方向（図１中の上下方向）に長手状に延在している。ここでいう誘導部材１４０は、夾雑物除去槽１１０で処理された水を濾材下部領域１３４に導入する水導入路を構成しており、本発明における「水導入路」に相当する。

これにより、移流開口１１４から流入した水は、誘導部材１４０の区画領域１４１を流出部１４２に向けて下向きに流れ、この流出部１４２から濾材下部領域１３４へと流出する。この濾材下部領域１３４の被処理水は、その上向流（「上昇流」ともいう）によって嫌気濾床１３３（嫌気濾材Ｃ１）を濾材上部領域１３５に向けて上向きに流れる。このとき嫌気濾床１３３で最初の（１回目の）嫌気処理がなされる。この嫌気処理後の水は、押し出し流れの原理によって区画部材１３９の開口状の上縁部１３９ａを越流して嫌気濾床槽第２室１３２の濾材上部領域１３７へと移流する。ここでいう区画部材１３９が、本発明における「区画部材」に相当する。またこの区画部材１３９の開口状の上縁部１３９ａは、濾材上部領域１３５に流れた水を嫌気濾床槽第２室１３２に導出する水導出路として構成され、本発明における「導出路」及び「開口部」を構成する。

濾材上部領域１３７の被処理水は、その下向流（「下降流」ともいう）によって嫌気濾床１３６（嫌気濾材Ｃ１）を濾材下部領域１３８に向けて下向きに流れる。このとき嫌気濾床１３６では、嫌気濾床１３３での嫌気処理に引き続いて２回目の嫌気処理がなされる。この嫌気処理後の水は、押し出し流れの原理によって濾材下部領域１３８から導入部材１６０へと流入する。導入部材１６０は、濾材下部領域１３８にて開口する開口部１６１を有し、濾材下部領域１３８の水が開口部１６１を通じて導入空間１６２へ導入される。ここで濾材上部領域１３５及び濾材上部領域１３７は、互いに隣接する嫌気濾床１３３，１３６間に介在し、水の流通を許容する水流通空間（滞留領域）として構成され、本発明における「水流通空間」を構成する。この水流通空間は、嫌気濾床槽１３０とは別個に設けられてもよいし、或いはその一部が嫌気濾床槽１３０のうちの空間部分によって兼務されてもよい。

また、嫌気濾床槽第２室１３２にはエアリフトポンプ１６３が設置されている。このエアリフトポンプ１６３は、処理槽本体１０１の槽上下方向に長尺状に延在するパイプ状部材にエアを導入し、このエア流れによってエアとともに水を吸入して汲み上げ吐出するポンプ作用を果たす既知の構成のエアリフトポンプとされる。本実施の形態のエアリフトポンプ１６３では、吸入口１６４が導入部材１６０の導入空間１６２に配設される一方、吐出口１６５が隔壁１５６を越えて好気処理槽１５０に配設されている。これにより、導入部材１６０の導入空間１６２に導入された水は、エアリフトポンプ１６３によって流量調整された状態で好気処理槽１５０へと移送される。ここでいう導入部材１６０及びエアリフトポンプ１６３は、濾材下部領域１３８に流れた水を好気処理槽１５０に導出する水導出路を構成しており、本発明における「第２の水導出路」に相当する。なお、このエアリフトポンプ１６３に代えて、水中ポンプ等のポンプ移送手段を用いることもできる。

このエアリフトポンプ１６３を用いることより、嫌気濾床槽１３０や好気処理槽１５０における被処理水の処理性能を向上させるのに有効とされる。具体的には、好気処理槽１５０へと流れる水の流量変動を抑えることによって、好気処理槽１５０では被処理水の有機物除去性能や硝化に関する処理性能を高める一方、夾雑物除去槽１１０及び嫌気濾床槽１３０では被処理水の滞留時間の変動を抑えることによって、被処理水の固液分離や汚泥貯留に関する処理性能を高めることが可能となる。ここでいうエアリフトポンプ１６３によって、本発明における「流量調整部」が構成される。必要に応じては、エアリフトポンプ１６３で汲み上げた水の一部を嫌気濾床槽１３０に返送し流量調整の強化を図る装置を別途設けることができる。

本実施の形態の嫌気濾床槽１３０では、嫌気濾床槽第１室１３１及び嫌気濾床槽第２室１３２の水位が常に一定に維持されるように構成されている。この構成は、区画部材１３９の上縁部１３９ａでの越流によって、嫌気濾床槽第１室１３１と嫌気濾床槽第２室１３２との間に水が流れる構造によって実現される。更に、嫌気濾床槽第１室１３１及び嫌気濾床槽第２室１３２の水位は、夾雑物除去槽１１０での水位と一致するように構成されている。この構成は、隔壁１１３の移流開口１１４の設置高さと区画部材１３９の上縁部１３９ａの設置高さとを概ね合致させることによって実現される。これらの構成によれば、夾雑物除去槽１１０及び嫌気濾床槽１３０（嫌気濾床槽第１室１３１及び嫌気濾床槽第２室１３２）の水位は、流入管１０４からの原水の流入量の変化に伴って、例えば低水位Ｌ１と高水位Ｌ２との間で一様に推移する。ここで、低水位Ｌ１は、水処理装置１００の通常使用時での下限水位とされ、また高水位Ｌ２は、水処理装置１００の通常使用時での上限水位とされる。

好気処理槽１５０は、被処理水中の有機汚濁物質を好気処埋（酸化）する機能を有する接触ばっ気槽として構成される。ここでいう好気処理槽１５０が、本発明における「好気処理部」に相当する。この好気処理槽１５０では、有機汚濁物質を好気処理する好気性微生物が付着する所定量の接触材Ｃ２が充填された好気濾床１５１が、接触材上部領域１５２と接触材下部領域１５３との間に設けられている。接触材上部領域１５２の水は、図１中の矢印で示すような下向流によって好気濾床１５１を通じて接触材下部領域１５３へと下向きに流れる。また、この好気処理槽１５０では、ブロワ（送風機）１５５から送り込まれるエアが散気装置１５４を介して接触材Ｃ２に供給される構成を有する。本構成において、接触材Ｃ２に付着した好気性微生物は、ブロワ１５５から送り込まれるエア中の酸素の助けによって、被処理水中の有機汚濁物質を好気処理する。好気処理された水は、槽底部に設けられた移流開口１５７を通じて好気処理槽１５０の接触材下部領域１５３から沈殿槽１７０へと移流する。なお、この好気処理槽１５０に設けられるブロワ１５５は、好気処理部２００に設けられるブロワ２０３と兼務されてもよい。

なお、特に図示しないものの、この好気処理槽１５０で処理された水は、その一部が移送ポンプなどの移送手段によって夾雑物除去槽１１０に循環水として循環される一方、残りが沈殿槽１７０へと移流する構成であるのが好ましい。この場合、夾雑物除去槽１１０へと循環される循環水は、典型的には汚泥等の固形分を含む水とされる。また、この好気処理槽１５０は、上記のような接触ばっ気槽として構成される以外に、担体流動槽として構成されてもよい。担体流動槽は、概して有機汚濁物質を好気処理する好気性微生物が付着する所定量の粒状担体が流動可能に充填されるとともに、この粒状担体にブロワ（送風機）等から送り込まれる空気を供給することによって好気処理を行なう構成とされる。

沈殿槽１７０は、好気処理槽１５０から移流した水を一時的に滞留させて、水中の浮遊物質を沈殿・除去する機能を有する処理槽として構成される。この沈殿槽１７０で処理された後の水は、押し出し流れの原理によって、隔壁１９２の上部に配設された移流開口１７１を通じその下流に配置された消毒槽１９０へと移流する。この沈殿槽１７０にかえて、濾過担体が充填された濾過槽を用い、この濾過槽によって固液分離処理を行なうように構成することもできる。

消毒槽１９０は、沈殿槽１７０から流入した水を消毒処理する機能を有する処理槽であり、典型的には、消毒処理を行うための固形消毒剤が充填された薬剤筒１９１を備えている。この薬剤筒１９１から溶出した消毒剤によって消毒処理がなされた後の水は、流出管１０５を通じて処理槽本体１０１から槽外へと放流される。なお、本構成に関連して、消毒槽１９０の下流に、更に別の槽、例えば放流用のポンプが設置された放流ポンプ槽などを設けてもよい。

ここで、上記実施の形態の嫌気濾床槽１３０の嫌気濾床槽第１室１３１及び嫌気濾床槽第２室１３２で形成される水の流れに関しては図３が参照される。

図３には、本実施の形態の嫌気濾床槽１３０での水の流れが模式的に示されており、具体的には上流の夾雑物除去槽１１０から嫌気濾床槽１３０の嫌気濾床槽第１室１３１に流入する水の流量をＱ１、嫌気濾床槽第１室１３１の嫌気濾床１３３を上向流によって通過する水の流量をＱ２、嫌気濾床槽第２室１３２の嫌気濾床１３６を下向流によって通過する水の流量をＱ３、嫌気濾床槽第２室１３２から下流の好気処理槽１５０へと流出する水の流量をＱ４とする場合が示されている。

ここで、流量Ｑ４の流量調整がなされた状態で嫌気濾床槽第１室１３１に流入する水の量が増え、流量Ｑ１が流量Ｑ４よりも増大した場合を想定する。このような場合には、濾材下部領域１３４の水は流量Ｑ１と同一の流量Ｑ２で嫌気濾床１３３を上向流によって濾材上部領域１３５へと流れる。これにより濾材上部領域１３５及び濾材上部領域１３７の水位が、例えば低水位Ｌ１から高水位Ｌ２へと上昇する。このとき低水位Ｌ１と高水位Ｌ２とによって規定される領域Ａは、原水の流入量の増加分を貯留するための領域としての機能、すなわち流量Ｑ１，Ｑ２の増加が流量Ｑ３の増加に及ぼす影響を抑えるような緩衝作用（バッファ作用）としての機能を果たす。一方で、濾材上部領域１３７の水は、流量Ｑ４と同一の流量Ｑ３で嫌気濾床１３６を下向流によって濾材下部領域１３８へと流れる。

従って、本実施の形態の嫌気濾床槽１３０の構成によれば、流量Ｑ４が概ね一定に調整された状態では、流量Ｑ１が増加してもその増加分を濾材上部領域１３５及び濾材上部領域１３７の水位上昇によって吸収することが可能である。これにより、嫌気濾床槽第２室１３２の嫌気濾床１３６を通過する水の線速度を概ね一定に抑えることができ、嫌気濾床１３６での被処理水の固液分離性能及び脱窒性能を安定化させることが可能となるという作用効果を奏する。このような作用効果は、特に嫌気濾床槽第２室１３２における水の流れを下向流とする構造によって実現される。

上述のように、本実施の形態では、夾雑物除去槽１１０で固液分離処理した後の水を、更に嫌気濾床１３３で嫌気処理し、また引き続いて嫌気濾床１３６で嫌気処理するように構成している。また、特に嫌気濾床１３３及び嫌気濾床１３６が互いに連接した構成ではなく、嫌気濾床１３３と嫌気濾床１３６との間に、濾材上部領域１３５及び濾材上部領域１３７からなる水流通空間（滞留領域）を設けるように構成している。このような構成によれば、被処理水の嫌気処理を２回連続して行なうとともに、嫌気処理間で被処理水が一旦滞留することによって、被処理水の固液分離性能（ＳＳ（懸濁固形物）に関するＳＳ捕捉性能ともいう）の向上、及び脱窒性能の向上を図ることが可能となる。

例えば、夾雑物除去槽１１０及び嫌気濾床槽１３０の水処理に関する有効容量が、水処理機構１０１ａで処理される一日当たりの流入量の（２０／２４）倍を下回るように設定したり、嫌気濾床槽１３０の水処理に関する有効容量が、水処理機構１０１ａで処理される一日当たりの流入量の（１２／２４）倍を下回るように設定することが可能である。ここでいう「夾雑物除去槽及び嫌気濾床槽（ないし嫌気濾床槽）の水処理に関する有効容量」との記載については、夾雑物除去槽１１０及び嫌気濾床槽１３０（ないし嫌気濾床槽１３０）の空間全体の容量のうち、実質的に水処理に有効な容積、すなわち通常使用時に実際に被処理水が貯留される容積がここでいう有効容量に相当する。本実施の形態では、高水位（通常使用時の上限水位）Ｌ２に相当する嫌気濾床槽１３０の容積を有効容量として規定することができる。本実施の形態によれば、一日当たりの流入量をこのように設定したような場合であっても、所望の固液分離性能及び脱窒性能を得ることが可能となる。

なお、上記実施の形態では、嫌気処理用の嫌気濾材Ｃ１がそれぞれ充填された２つの嫌気濾床１３３，１３６を用いて嫌気濾床槽１３０を構成し、被処理水の嫌気処理が２回連続して行なわれる場合について記載したが、嫌気濾床の数は水処理装置の設計仕様等に基づき、２以上の範囲で適宜選択が可能である。固液分離性能や脱窒性能の更なる向上を図るためには、嫌気濾床の数を増やして嫌気処理の回数を増やすのが好ましく、処理槽本体の小型化を実現するためには、嫌気濾床の数を抑えるのが好ましい。

また上述のように、本実施の形態の嫌気濾床槽１３０では、嫌気濾床槽第１室１３１を流れる水が上向流を形成するように構成されている。このような構成によれば、濾材下部領域１３４の水に含まれるＳＳが嫌気濾材Ｃ１を通過する前に沈殿して槽底部に堆積し易い。従って、嫌気濾床槽第１室１３１を下向流で通過する構成に比べて嫌気濾材Ｃ１を通過するＳＳ量が少なくなることで、嫌気濾材Ｃ１自体に捕捉されるＳＳ量が少なくなる。これにより、嫌気濾床１３３の部分的な閉塞や短絡等の発生が抑制され、長期間にわたって均一な流れを維持することが可能となるため、被処理水の固液分離性能の更なる向上が図られる。ところで、本実施の形態のように、断面円形のパイプ部材からなる処理槽本体１０１にあっては、嫌気濾床槽１３０の槽底部が円弧形状となる構成ゆえ、例えば半割れ槽状の上槽及び下槽を互いに突き合わせて構成されるカプセル形状の処理槽本体のように、槽底部に平坦部分が形成される場合に比較してＳＳの堆積容量を確保するのが難しいが、嫌気濾床槽第１室１３１を上向流とすることで、断面円形のパイプ部材からなる処理槽本体１０１を用いた場合でも、槽底部におけるＳＳの堆積性能を確保することが可能となる。また、上記カプセル形状の処理槽本体を用いた場合には、槽底部におけるＳＳの堆積性能の更なる向上を図ることが可能となる。

また上述のように、本実施の形態の嫌気濾床槽１３０では、嫌気濾床槽第１室１３１で上向流を形成した水が、引き続き嫌気濾床槽第２室１３２で下向流を形成するように構成されている。このような構成によれば、嫌気濾床槽第１室１３１から嫌気濾床槽第２室１３２へと流れる水の流通経路の構造が簡素化され当該流通経路の構成要素の数を抑えるのに有効となる。また、嫌気濾床槽第１室１３１への流入量が増加した場合、濾材上部領域１３５及び濾材上部領域１３７が流入量の増加分を貯留するための領域（図３中の領域Ａ）としての機能を果たす。従って、流入量が増加してもその増加分を領域Ａの水の水位上昇によって吸収することが可能である。これにより、嫌気濾床槽第２室１３２の嫌気濾床１３６を通過する水の線速度を概ね一定に抑えることができ、嫌気濾床槽第２室１３２での被処理水の固液分離性能及び脱窒性能を安定化させることが可能となる。

また、本実施の形態では、嫌気濾床槽１３０の水処理に関する有効容積（有効容量）に占める嫌気濾材Ｃ１の濾材充填率が２０〜６０％とされた構成であるのが好ましい。ここでいう「濾材充填率」については、体積中で実際に嫌気濾材Ｃ１が占める空間の割合として規定される。これにより、被処理水の固液分離性能を高めるのに特に効果的とされる。なお必要に応じては、嫌気濾材Ｃ１の濾材充填率が２０〜６０％以外の範囲に設定された構成を採用してもよい。

また、本実施の形態では、夾雑物除去槽１１０及び嫌気濾床槽１３０にわたる広範囲の水位が低水位Ｌ１と高水位Ｌ２との間で一定に変動することによって流量調整がなされる構成としている。これにより、処理槽本体１０１が断面円形のパイプ部材からなる構成によって、パイプ部材の径方向に関し水位の調整代が制限を受けるような場合であっても、パイプ部材の長手方向に関し水位の調整代を確保することが可能となる。

〔他の実施の形態〕
なお、本発明は上記の実施の形態のみに限定されるものではなく、種々の応用や変形が考えられる。例えば、上記実施の形態を応用した次の各形態を実施することもできる。

上記実施の形態では、嫌気濾床槽第１室１３１の嫌気濾床１３３を上向流によって水が流れ、嫌気濾床槽第２室１３２の嫌気濾床１３６を下向流によって水が流れる場合について記載したが、本発明では、嫌気濾床槽第１室１３１や嫌気濾床槽第２室１３２における水の流れ方向は、例えば上向流、下向流、水平流、傾斜流、旋回流等の中から必要に応じて適宜選択が可能である。この場合、嫌気濾床槽第１室１３１及び嫌気濾床槽第２室１３２の配置に関しては、上記実施の形態のように嫌気濾床槽第１室１３１及び嫌気濾床槽第２室１３２が前後ないし左右に並置される構成以外に、上下方向に配置される構成等を採用することもできる。

また、上記実施の形態では、嫌気濾床槽第１室１３１から嫌気濾床槽第２室１３２への水の移流経路に関し、嫌気濾床槽第１室１３１の濾材上部領域１３５から、区画部材１３９の上縁部１３９ａを越流して、嫌気濾床槽第２室１３２の濾材上部領域１３７へと移流する場合について記載したが、本発明では、嫌気濾床槽第１室１３１から嫌気濾床槽第２室１３２への水の移流経路はこの形態に限定されない。例えば、槽底部に設けられた開口部を通じて嫌気濾床槽第１室１３１から嫌気濾床槽第２室１３２へと水が移流する構成や、ポンプ等の手段によって嫌気濾床槽第１室１３１から嫌気濾床槽第２室１３２へと水が移送される構成等を採用することもできる。

また、上記実施の形態では、エアリフトポンプ１６３を用いることにより、嫌気濾床槽１３０から好気処理槽１５０へと流れる水の流量調整を行う場合について記載したが、本発明ではこの流量調整を省略し、嫌気濾床槽１３０の水が好気処理槽１５０へと押し出し流れやオーバーフローの原理によって流れる構成を採用することもできる。

また、上記実施の形態の水処理装置１００では、水処理機構１０１ａが、夾雑物除去槽１１０、好気処理部２００、嫌気濾床槽１３０、好気処理槽１５０、沈殿槽１７０及び消毒槽１９０の処理要素によって構成される場合について記載したが、処理要素の数や種類に関しては必要に応じて選択が可能であり、水処理機構に夾雑物除去槽１１０のような固液分離処理部、嫌気濾床槽１３０のような嫌気処理部、好気処理槽１５０のような好気処理部が少なくとも含まれる水処理装置に対し本発明を適用することができる。

また、上記実施の形態の水処理装置１００では、長尺パイプ部材からなるメインハウジング１０２と、蓋部１０３，１０３とによってタンク形状とされる処理槽本体１０１を用いる場合について記載したが、処理槽本体の大きさや形状に関しては必要に応じて選択が可能であり、例えば処理槽本体が半割れ槽状の上槽及び下槽を互いに突き合わせて構成される水処理装置に対し本発明を適用することもできる。

本発明の「水処理装置」にかかる一実施の形態の水処理装置１００の概要を示す図である。 図１中の水処理装置１００における水処理フローを示す図である。 図１中の嫌気濾床槽１３０での水の流れを模式的に示す図である。

１００…水処理装置
１０１…処理槽本体
１０１ａ…水処理機構
１０２…メインハウジング
１０３…蓋部
１０４…流入管
１０５…流出管
１０６…マンホール
１１０…夾雑物除去槽
１１１…固液分離領域
１１２…隔壁
１１３…隔壁
１１４…移流開口
１２０…流入バッフル
１２１…区画領域
１２２…流出部
１２３…流出バッフル
１２４…流入部
１２５…区画領域
１２６…移送ポンプ
１３０…嫌気濾床槽
１３１…嫌気濾床槽第１室
１３２…嫌気濾床槽第２室
１３３，１３６…嫌気濾床
１３４，１３８…濾材下部領域
１３５，１３７…濾材上部領域
１３９…区画部材
１３９ａ…上縁部
１４０…誘導部材
１４１…区画領域
１４２…流出部
１５０…好気処理槽
１５１…好気濾床
１５２…接触材上部領域
１５３…接触材下部領域
１５４…散気装置
１５５…ブロワ
１５６…隔壁
１５７…移流開口
１６０…導入部材
１６１…開口部
１６２…導入空間
１６３…エアリフトポンプ
１６４…吸入口
１６５…吐出口
１７０…沈殿槽
１７１…移流開口
１７２…隔壁
１９０…消毒槽
１９１…薬剤筒
２００…好気処理部
２０１…担体充填領域
２０２…散気装置
２０３…ブロワ

Claims (5)

1. 処理槽本体と、前記処理槽本体に収容される水処理機構とを有する水処理装置であって、
   前記水処理機構は、
   当該水処理機構に流入した水を固液分離処理する固液分離処理部と、
   前記固液分離処理部で固液分離処理された水を嫌気処理する嫌気処理部と、
   前記嫌気処理部で嫌気処理された水を好気処理する好気処理部と、
   を含み、
   前記固液分離処理部、前記嫌気処理部及び好気処理部が、当該水処理機構での水の処理流れに関して直列状に配設された構成であり、
   前記嫌気処理部は、
   嫌気処理用の嫌気濾材がそれぞれ充填された複数の充填領域と、
   前記複数の充填領域の互いに隣接する充填領域間に介在し、水の流通を許容する水流通空間と、
   を含み、
   前記固液分離処理部で固液分離処理された水は、前記嫌気処理部の前記複数の充填領域を順次通過して前記嫌気濾材で複数段階の嫌気処理がなされるとともに、隣接する充填領域間で前記水流通空間を流れるように構成されていることを特徴とする水処理装置。
2. 請求項１に記載の水処理装置であって、
   前記嫌気処理部は、
   嫌気処理用の第１の嫌気濾材が充填された第１充填領域と、
   当該嫌気処理部での水の処理流れに関して前記第１充填領域の下流に配置され、嫌気処理用の第２の嫌気濾材が充填された第２充填領域と、
   前記第１充填領域を収容する第１室と、
   前記第２充填領域を収容するとともに、前記第１室に並置された第２室と、
   前記第１室及び前記第２室を区画するべく、前記処理槽本体の槽上下方向に長尺状に延在する区画部材と、
   前記第１室のうち前記処理槽本体の槽上下方向に関し前記第１充填領域よりも上方の濾材上部領域と、
   前記第１室のうち前記処理槽本体の槽上下方向に関し前記第１充填領域よりも下方の濾材下部領域と、
   前記固液分離処理部で処理された水を前記濾材下部領域に導入する水導入路と、
   前記濾材下部領域から前記第１充填領域を上向きに流通して前記濾材上部領域に流れた水を前記第２室に導出する水導出路と、
   を備える構成であることを特徴とする水処理装置。
3. 請求項２に記載の水処理装置であって、
   前記嫌気処理部は、
   前記第２室のうち前記処理槽本体の槽上下方向に関し前記第２充填領域よりも上方の第２の濾材上部領域と、
   前記第２室のうち前記処理槽本体の槽上下方向に関し前記第２充填領域よりも下方の第２の濾材下部領域と、
   前記第２の濾材上部領域から前記第２充填領域を下向きに流通して前記第２の濾材下部領域に流れた水を前記好気処理部に導出する第２の水導出路と、
   前記濾材上部領域と前記第２の濾材上部領域とを連通するべく前記区画部材の上部に開口形成された、前記水導出路としての開口部と、
   を備える構成であることを特徴とする水処理装置。
4. 請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載の水処埋装置であって、
   前記嫌気処理部は、当該嫌気処理部の水処理に関する有効容量に占める前記嫌気濾材の濾材充填率が２０〜６０％とされた構成であることを特徴とする水処理装置。
5. 請求項１〜４のうちのずれか１項に記載の水処埋装置であって、
   前記嫌気処理部と前記好気処理部との間に、前記嫌気処理部で嫌気処理された後に前記好気処理部へと移流する水の流量を調整可能な流量調整部を備える構成であることを特徴とする水処理装置。

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