JP2014014792A - 排水処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】生物処理を実現しつつ、エネルギーを節約することができる技術を提供する。
【解決手段】生物処理槽内には、微生物を担持するための担持部材が配置される。生物処理槽の担持部材の下方には、酸素を含む気泡を担持部材に供給する散気部が配置される。ガス供給部は、散気部への酸素を含むガスの供給と供給の停止とを交互に繰り返す。
【選択図】 図４

Description

本発明は、微生物を利用する排水処理に関するものである。

従来から、微生物を利用して排水処理が行われている。例えば、好気性微生物を利用する接触ばっ気槽を備える排水処理装置が利用されている。接触ばっ気槽を用いる技術としては、例えば、接触ばっ気槽内に、好気性微生物を定着させる接触材と、ブロワからのエアを槽内に供給して接触ばっ気槽内に被処理水の循環流を生じさせる散気管と、を設ける技術が、提案されている。

特開平５−１１１６９２号公報

好気性微生物を利用する生物処理を行う場合には、接触材の隅々まで十分な酸素を供給するために、風量に余裕のあるブロワが利用されている。ところで、近年、エネルギー節約の重要度が益々高くなっている。ところが、エネルギーを節約することに関しては、十分な工夫がなされていないのが実情であった。なお、このような問題は、接触材を利用する排水処理に限らず、好気性微生物を利用する排水処理に共通する問題であった。

本発明の主な利点は、生物処理を実現しつつ、エネルギーを節約することができる技術を提供することである。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の適用例として実現することが可能である。

［適用例１］被処理水を生物処理する生物処理槽と、前記生物処理槽内に配置された、微生物を担持するための担持部材と、前記生物処理槽の前記担持部材の下方に配置され、酸素を含む気泡を前記担持部材に供給する散気部と、前記散気部への酸素を含むガスの供給と前記供給の停止とを交互に繰り返すガス供給部と、を備える、排水処理装置。
この構成によれば、ガス供給部が散気部にガスを供給することによって、担持部材に担持される微生物による被処理水の生物処理を実現することができる。さらに、ガス供給部がガスの供給と供給の停止とを交互に繰り返すことによって、ガス供給部がガスの供給を停止せずに継続する場合と比べて、エネルギーを節約できる。

［適用例２］適用例１に記載の排水処理装置であって、前記担持部材は、前記生物処理槽内に固定されており、前記散気部は、上方から下方に向かって見た場合に、前記担持部材が配置された領域の底部の範囲に分散して配置された複数の散気孔を有する、排水処理装置。
この構成によれば、ガス供給部が散気部にガスを供給することによって、担持部材の底部のほぼ全域に気泡を供給することができるので、担持部材に気泡が供給されない部分が生じる可能性を低減できる。従って、被処理水の生物処理を適切に実現できる。さらに、ガス供給部がガスの供給と供給の停止とを交互に繰り返すことによって、エネルギーを節約できる。

［適用例３］適用例２に記載の排水処理装置であって、前記散気部と前記担持部材とは、上方から下方に向かって見た場合に、前記ガス供給部が前記散気部に前記ガスを供給することによって、前記担持部材が配置された領域の上部のほぼ全域から、前記気泡が上昇するように、構成されている、排水処理装置。
この構成によれば、担持部材に気泡が供給されない部分が生じる可能性を低減できるので、被処理水の生物処理を適切に実現できる。

［適用例４］適用例１ないし適用例３のいずれかに記載の排水処理装置であって、さらに、前記排水処理装置への流入水を受け入れて、前記受け入れた水を前記生物処理槽へ供給するための前段処理部を含み、前記前段処理部は、前記流入水の単位時間当たりの流入量の変動に応じて、前記生物処理槽への前記水の単位時間当たりの供給量が変動するように、構成されている、排水処理装置。
この構成によれば、前段処理部の構成として、流入量の変動を完全に吸収可能な大きな水処理槽（例えば、１日分の流入水を貯留可能な流量調整槽）を持たない小型の構成を採用可能である。そして、そのような小型の前段処理部を有する排水処理装置において、生物処理を実現しつつ、エネルギーを節約することができる

［適用例５］適用例１ないし４のいずれかに記載の排水処理装置であって、前記ガス供給部は、半日よりも短い周期で前記ガスの供給と前記供給の停止とを交互に繰り返す、排水処理装置。
この構成によれば、ガスの供給停止が長時間に亘って続くことを抑制できるので、生物処理に酸素不足等の不具合が生じる可能性を低減できる。

［適用例６］適用例１ないし５のいずれかに記載の排水処理装置であって、さらに、前記生物処理槽よりも上流側に配置された上流処理槽と、前記ガス供給部からの前記ガスの供給を受けることによって、前記生物処理槽または前記生物処理槽よりも下流側から前記上流処理槽へ水を移送するエアリフトポンプと、前記エアリフトポンプによって移送される移送水に浸漬される一対の金属電極と、前記移送水中のリン成分と反応させるために、前記一対の金属電極に通電することによって、前記金属電極の金属イオンを前記移送水に溶出させる通電部と、を含み、前記通電部は、前記ガス供給部が前記ガスを供給している時間の少なくとも一部に、前記通電を行い、前記ガス供給部が前記ガスの供給を停止している時間の少なくとも一部に、前記通電を停止する、排水処理装置。
この構成によれば、ガス供給部がガスを供給している時に通電が行われるので、エアリフトポンプによる移送水に金属イオンを溶出することができる。また、ガス供給部がガスの供給を停止している時、すなわち、エアリフトポンプが水を移送していない時に、通電が停止されるので、エネルギーを節約できる。

なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、生物処理槽、生物処理槽を備える排水処理装置、生物処理槽を利用した排水処理方法、等の形態で実現することができる。

排水処理装置８００の処理フローを示す説明図である。 排水処理装置８００を横から見た概略構成を示している。 排水処理装置８００の概略構成を示している。 排水処理装置８００の概略構成を示している。 接触濾床槽８３０と処理水槽８４０と消毒槽８５０とを示す斜視図である。 散気装置８３４と架台８３９との構成を示す概略図である。 接触濾床槽８３０におけるばっ気の様子を示す概略図である。 処理水の水質の測定結果を示すグラフである。 処理水の水質の測定結果を示すグラフである。 処理水の水質の測定結果を示すグラフである。 処理水の水質の測定結果を示すグラフである。 排水処理装置８００ｘの概略構成図である。 排水処理装置の別の実施例の構成を示す概略図である。 排水処理槽の別の例を示す概略図である。

［Ａ．第１実施例］
［Ａ−１．装置構成］
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づき説明する。図１は、本発明の一実施例としての排水処理装置８００の処理フローを示す説明図である。本実施例の排水処理装置８００は、一般家庭等からの排水の浄化処理を行う（このような装置は「浄化槽」とも呼ばれる）。排水処理装置８００は、複数のステップを経て浄化処理を行うために、上流側（図１の左側）から順番に、夾雑物除去槽８１０、嫌気濾床槽８２０、接触濾床槽８３０、処理水槽８４０、消毒槽８５０を、収容している。排水処理装置８００に流入した排水は、夾雑物除去槽８１０、嫌気濾床槽８２０、接触濾床槽８３０、処理水槽８４０、消毒槽８５０で順次処理された後に、排水処理装置８００の外部に放流される。以下、各水処理槽を流れる水を「被処理水」あるいは、単に「水」と呼ぶ。また、排水処理装置８００には、ブロワ５００が接続されている。排水処理装置８００は、ブロワ５００によって供給される酸素を含むガス（ここでは、空気）を利用して、浄化処理を進行する。

図２は、排水処理装置８００を横から見た概略構成を示している。図３は、図２中のＡ−Ａ断面から下方に向かって見た排水処理装置８００の概略構成を示している。図４は、図２中のＢ−Ｂ断面から夾雑物除去槽８１０側に向かって見た排水処理装置８００の概略構成を示している。図５は、接触濾床槽８３０と処理水槽８４０と消毒槽８５０とを示す斜視図である。これらの図中において、Ｚ方向は、鉛直方向の下方から上方へ向かう方向を示し、Ｘ方向は、排水処理装置８００の長手方向（水平な方向）を示し、Ｙ方向は、Ｘ方向とＺ方向とのそれぞれと直交する方向（水平な方向）を示している。以下、Ｘ方向側を「＋Ｘ側」とも呼び、Ｘ方向の反対方向側を「−Ｘ側」とも呼ぶ。Ｙ方向、Ｚ方向についても、同様である。

夾雑物除去槽８１０（図１）は、排水中の夾雑物を分離する水処理槽である。図２、図３に示すように、夾雑物除去槽８１０は、排水処理装置８００の外壁を成す槽本体８０１の最上流部に配置されている。流入口８０２からの排水（汚水とも呼ばれる）は、まず、夾雑物除去槽８１０に流入する。夾雑物除去槽８１０は、流入バッフル８１２等の固液分離手段を有しており、排水中の夾雑物を被処理水から分離する。夾雑物が分離（除去）されたあとの水は、移流開口８１４を通じて、嫌気濾床槽８２０に移流する。

嫌気濾床槽８２０（図１）は、嫌気性微生物による嫌気処理を行う水処理槽である。図２、図３に示すように、嫌気濾床槽８２０は、嫌気性微生物が付着するための濾材８２２を有している。嫌気処理によって、被処理水中の有機物が分解される。また、後述するように、嫌気濾床槽８２０には、接触濾床槽８３０で好気処理された水（硝酸イオンを含む水（硝化液とも呼ばれる））が、循環エアリフトポンプ８６０と夾雑物除去槽８１０とを通じて、流入する。嫌気濾床槽８２０では、嫌気性微生物に含まれる脱窒菌の働きにより、硝酸イオンから窒素ガスが生成されて、空気中に放出される（いわゆる脱窒）。また、濾材８２２は、被処理水中の浮遊物を捕捉し得る。

図２、図３に示すように、嫌気濾床槽８２０の下流側（＋Ｘ側）の側壁８０３は、槽本体８０１を、Ｘ方向に対して垂直に、２つに仕切っている（以下、側壁８０３を「仕切板８０３」とも呼ぶ）。図３に示すように、仕切板８０３の下流側（＋Ｘ側）には、上から見て略Ｕ字状に配置された側壁部８４３、８４２、８４４が、固定されている。仕切板８０３と側壁部８４３、８４２、８４４で囲まれる空間が、処理水槽８４０に相当する。処理水槽８４０の下部分８４９は、いわゆるホッパー構造を有している（以下、この下部分８４９を「ホッパー部分８４９」とも呼ぶ）。処理水槽８４０の周囲の空間（処理水槽８４０の＋Ｙ側と＋Ｘ側と−Ｙ側との３方向側の空間）は、接触濾床槽８３０に相当する。

第２側壁部８４２（図３）は、仕切板８０３と対向するように、配置されている。第３側壁部８４３は、第２側壁部８４２の＋Ｙ側の端部と、仕切板８０３の＋Ｙ側の端よりも−Ｙ側の部分とを接続する。第４側壁部８４４は、第２側壁部８４２の−Ｙ側の端部と、仕切板８０３の−Ｙ側の端よりも＋Ｙ側の部分とを接続する。以下、仕切板８０３のうちの第３側壁部８４３と第４側壁部８４４との間の部分（処理水槽８４０の側壁として機能する部分）を、「第１側壁部８４１」とも呼ぶ。

仕切板８０３（図２、図３）における嫌気濾床槽８２０と接触濾床槽８３０との境界を成す部分には、移流開口８２４が形成されている。移流開口８２４は、仕切板８０３の上部に配置されており、通常時には、水面ＷＬ（後述する低水位ＬＷＬ）は、この移流開口８２４の途中に位置する。嫌気濾床槽８２０で処理された水は、移流開口８２４を通じて、接触濾床槽８３０に移流する。

接触濾床槽８３０（図１）は、好気性微生物による好気処理を行う水処理槽である。図２、図４、図５に示すように、接触濾床槽８３０の下部（移流開口８３６よりも上）には、格子状の架台８３９が設けられている。架台８３９の上には、散気装置８３４が載置されている。また、架台８３９（散気装置８３４）の上には、微生物を担持するための接触材８３２および好気濾材８３３が配置されている。以下、接触材８３２と好気濾材８３３との全体を、担持部材８３５と呼ぶ。好気濾材８３３は、架台８３９の上に配置され、接触材８３２は、好気濾材８３３の上に配置されている。散気装置８３４と接触材８３２と好気濾材８３３とは、処理水槽８４０の両側（＋Ｙ側と−Ｙ側）に配置されている（図３〜図５）。好気濾材８３３は、さらに、処理水槽８４０の＋Ｘ側にも、配置されている（図５）。以下、＋Ｙ側と−Ｙ側とに配置された２つの同じ部材を区別する場合に、＋Ｙ側の部材の符号の末尾に文字「ｐ」を付加し、−Ｙ側の部材の符号の末尾に文字「ｍ」を付加する。＋Ｙ側の接触材８３２ｐの下方に配置された好気濾材８３３を、好気濾材８３３ｐとも呼ぶ。−Ｙ側の接触材８３２ｍの下方に配置された好気濾材８３３を、好気濾材８３３ｍとも呼ぶ。

散気装置８３４（図４）には、ブロワ５００から、酸素を含むガス（ここでは、空気）が供給される。散気装置８３４とブロワ５００との接続については、後述する。散気装置８３４は、底面に設けられた複数の孔（図示省略）を有するパイプを用いて構成されている。図５中の矢印は、水の流れを示し、多数の小円ＢＢは、散気装置８３４によって供給された気泡を示している。図示するように、散気装置８３４は、酸素を含む気泡ＢＢを、担持部材８３５に供給する。散気装置８３４から吐出された多数の気泡ＢＢは、担持部材８３５（部材８３２、８３３）の内部を通過して、水面ＷＬに到達する。担持部材８３５（部材８３２、８３３）に担持された好気性微生物は、気泡ＢＢに含まれる酸素を利用して、被処理水中の有機物を分解する。また、好気性微生物に含まれる硝化菌の働きにより、被処理水に含まれるアンモニウムイオンが酸化されて、亜硝酸イオン、そして、硝酸イオンが生成される（硝化）。硝酸イオンを含む水（硝化液）は、後述する循環エアリフトポンプ８６０によって、夾雑物除去槽８１０に移送される。

図５には、接触材８３２と好気濾材８３３との概略構成が示されている。接触材８３２は、多数の波状の凹凸を有する樹脂製の複数の板を所定間隔で並べて配置したものである。接触材８３２は、図示しない固定具によって、接触濾床槽８３０内に（具体的には、仕切板８０３と側壁部８４３、８４４とに）固定されている。

好気濾材８３３は、樹脂製の網状の骨格体を円筒状に構成したものである。架台８３９と接触材８３２との間の空間に、多数の円筒状の部材（好気濾材８３３）が充填されている。また、好気濾材８３３は、処理水槽８４０のホッパー部分８４９（図２）と槽本体８０１との間の空間にも、充填されている。排水処理装置８００が完成した状態では、多数の好気濾材８３３は、槽本体８０１と架台８３９と接触材８３２と処理水槽８４０（側壁部８４３、８４２、８４４）とに囲まれている。好気濾材８３３は、自由な流動を行うことができずに、接触濾床槽８３０内でほぼ静止している。このように、接触濾床槽８３０内でほぼ静止しているので、好気濾材８３３は、接触濾床槽８３０内に固定されている、ということができる。

また、散気装置８３４は、好気濾材８３３の下方に配置されている。散気装置８３４から吐出された気泡ＢＢは、好気濾材８３３に接触する。上述したように、好気濾材８３３は、網状の構造を有している。従って、気泡ＢＢは、網状の好気濾材８３３によって、細分化される。この結果、酸素溶解効率を向上することができる。このように、担持部材は、網状の構造を有する網状部材（例えば、好気濾材８３３）を含み、散気装置８３４は、網状部材の下方に配置されることが好ましい。

図２、図４に示すように、接触濾床槽８３０で処理された水は、接触濾床槽８３０の底部と処理水槽８４０の底部とを連通する移流開口８３６を通じて、処理水槽８４０に移流する。

処理水槽８４０（図１）は、接触濾床槽８３０から移流した水を一時的に滞留して、水中の固形物（例えば、汚泥や浮遊物質等）を沈降・分離する水処理槽である。図２に示すように、処理水槽８４０は、ホッパー部分８４９を有している。ホッパー部分８４９では、第２側壁部８４２が鉛直方向に対して傾斜しており、処理水槽８４０の断面積（水平な断面積）は、処理水槽８４０の底壁８４５に近いほど小さい。また、図４に示すように、ホッパー部分８４９の下部分８４９Ｌでは、さらに、第３側壁部８４３と第４側壁部８４４とのそれぞれも、鉛直方向に対して傾斜している。この下部分８４９Ｌは、いわゆる３面ホッパー構造を有している。処理水槽８４０中の分離された固形物は、側壁部８４２、８４３、８４４によって、処理水槽８４０の底部（処理水槽８４０の上部よりも狭い空間）に集められる。

図２に示すように、仕切板８０３（第１側壁部８４１）の下端は、槽本体８０１の底面に接続されている。一方、図２、図４に示すように、他の側壁部８４２、８４３、８４４の下端は、槽本体８０１の底面から離れている。側壁部８４２、８４３、８４４の下端と、槽本体８０１の底面との間の隙間は、移流開口８３６に相当する。

図２に示すように、処理水槽８４０には、循環エアリフトポンプ８６０が設けられている。循環エアリフトポンプ８６０は、処理水槽８４０の底部から水面ＷＬ（後述する高水位ＨＷＬ）よりも上まで上方に向かって延びる縦管８６１を有している。縦管８６１の上部（高水位ＨＷＬよりも上の部分）には、夾雑物除去槽８１０の水面ＷＬの上方まで、緩い下り勾配で延びる移流管８６３が接続されている。縦管８６１の底部側の端は吸入口８６２を形成している。移流管８６３の夾雑物除去槽８１０側の端は排出口８６４を形成している。循環エアリフトポンプ８６０は、処理水槽８４０の底部から夾雑物除去槽８１０へ、固形物や水（硝化液）を移送（返送）する。上述したように、処理水槽８４０の下部分８４９はホッパー構造を有しているので、処理水槽８４０で分離された固形物は、底部（吸入口８６２の近傍）の狭い空間に集められる。その結果、分離された固形物の処理水槽８４０からの除去を容易に行うことができる。なお、循環エアリフトポンプ８６０は、ブロワ５００（図４）によって供給されたガスを利用して、動作する。循環エアリフトポンプ８６０とブロワ５００との接続については、後述する。

消毒槽８５０（図１）は、被処理水を消毒する水処理槽である。消毒槽８５０は、処理水槽８４０の上部に配置されている（図２）。本実施例では、消毒槽８５０は、放流エアリフトポンプ８７０を有している。放流エアリフトポンプ８７０の吸入口８７２は、処理水槽８４０内の所定高さ（低水位ＬＷＬと呼ぶ）に配置されており、放流エアリフトポンプ８７０の排出口８７４は、消毒槽８５０の上流側に配置されている。処理水槽８４０の水面ＷＬ近傍の水（固形物が分離された水）は、吸入口８７２から放流エアリフトポンプ８７０に流入する。水面ＷＬは、低水位ＬＷＬまで、下がり得る。放流エアリフトポンプ８７０に流入した水は、放流エアリフトポンプ８７０によって、消毒槽８５０に少しずつ移送される。放流エアリフトポンプ８７０は、ブロワ５００（図４）によって供給されたガスを利用して、動作する。また、消毒槽８５０は、消毒剤（例えば、固形塩素剤）が充填された薬剤筒８５４を有している。消毒槽８５０では、被処理水は消毒剤と接触し、消毒剤によって被処理水が消毒される。消毒された水は、流出口８０４を通じて、排水処理装置８００の外部へ放流される。

一時的に大量の排水が排水処理装置８００に流入した場合には（例えば、ピーク流入時）、放流エアリフトポンプ８７０よりも上流側の水処理槽８１０、８２０、８３０、８４０の水位ＷＬは、一時的に、通常時の水位（図中の低水位ＬＷＬ）よりも上昇し得る。図２の実施例では、水位ＷＬは、高水位ＨＷＬまで、上昇し得る（高水位ＨＷＬ以下の水位では、オーバーフローしない）。このように、ピーク流入時には、複数の水処理槽８１０、８２０、８３０、８４０の水位が一時的に上昇することによって、接触濾床槽８３０からの単位時間当たりの流出量の増大が抑制される。この結果、接触濾床槽８３０から未処理の水が流出する可能性を低減できる。このように、放流エアリフトポンプ８７０は、ピーク流入に起因する接触濾床槽８３０からの単位時間当たりの流出量の増大を抑制する機構（「ピークカット機構」と呼ぶ）として、動作する。

次に、ブロワ５００からのガスの流路について説明する。図４に示すように、槽本体８０１の上部には、送気口６１０が設けられている。排水処理装置８００の外部では、送気口６１０には、接続パイプ５０２を介して、ブロワ５００が接続されている。ブロワ５００は、駆動部５１０と、制御部５２０と、を有している。駆動部５１０は、ソレノイドと振動子とダイアフラムと圧縮室とを有し（図示省略）、空気を圧送する装置である。駆動部５１０としては、ダイアフラム式の装置に限らず、ロータリー式等の種々の空気を圧送する装置を採用可能である。制御部５２０は、駆動部５１０を制御する装置である。制御部５２０は、タイマを含み、家庭用電源から電力供給を受けて、駆動部５１０を間欠運転する（詳細は後述）。

排水処理装置８００の内部では、送気口６１０には、散気バルブ６２０と、循環バルブ６３０と、放流バルブ６４０とが、それぞれ接続されている。

散気バルブ６２０には、２本の送気パイプ６２２が接続されている。＋Ｙ側の送気パイプ６２２ｐは、＋Ｙ側の散気装置８３４ｐに接続され、−Ｙ側の送気パイプ６２２ｍは、−Ｙ側の散気装置８３４ｍに接続されている。散気バルブ６２０は、ブロワ５００から供給されたガスを、＋Ｙ側の散気装置８３４ｐと、−Ｙ側の散気装置８３４ｍとに、分配する。ユーザは、散気バルブ６２０を調整することによって、分配量（バランス）を調整することができる。

循環バルブ６３０には、送気パイプ６３２を介して、循環エアリフトポンプ８６０が接続されている。ユーザは、循環バルブ６３０を調整することによって、循環エアリフトポンプ８６０による単位時間当たりの移送量（循環水量）を調整することができる。

放流バルブ６４０には、図示しない送気パイプを介して、放流エアリフトポンプ８７０（図２、図３）が接続されている。ユーザは、放流バルブ６４０を調整することによって、放流エアリフトポンプ８７０による単位時間当たりの移送量（放流量）を調整することができる。

図６は、散気装置８３４と架台８３９との構成を示す概略図である。図中には、上方から下方に向かって見た、散気装置８３４と架台８３９と槽本体８０１と仕切板８０３と側壁部８４２、８４３、８４４と、接触材８３２と、が示されている。図示された側壁部８４２、８４３、８４４は、架台８３９と同じ高さ（ホッパー部分８４９（図２、図４）の途中の高さ）での断面から下方に向かって見た部分を示している。側壁部８４２、８４３、８４４と、架台８３９との間の隙間は、好気濾材８３３（図５）の大きさと比べて十分に小さい。図示された槽本体８０１と仕切板８０３とは、架台８３９よりも上方位置での断面から下方に向かって見た部分を示している。図２、図４に示すように、槽本体８０１の下半分の部分では、底に近いほど、槽本体８０１の大きさ（外形）が小さい。架台８３９と同じ高さでは、槽本体８０１の外形は図６に示す外形よりも小さく、槽本体８０１と架台８３９との間の隙間は、好気濾材８３３の大きさと比べて十分に小さい。同様に、仕切板８０３と架台８３９との間の隙間も、好気濾材８３３の大きさと比べて十分に小さい。

好気濾材８３３（図５）は、この架台８３９の上に配置される。従って、架台８３９の輪郭の内側の範囲（ハッチングが付された範囲）は、好気濾材８３３が配置された領域の底部の範囲と同じである。

散気装置８３４は、ループ部分８３４ａと、直線部分８３４ｂと、を有している。ループ部分８３４ａは、処理水槽８４０から見てＹ方向に隣接する空間に配置されている。上方から下方に向かって見た場合に、ループ部分８３４ａは、接触材８３２と重なっている。直線部分８３４ｂは、処理水槽８４０の＋Ｘ側に配置されており、ループ部分８３４ａから、Ｙ方向と平行に、処理水槽８４０側に向かって、延びている。直線部分８３４ｂは、ホッパー部分８４９（図２）と槽本体８０１との間の空間に配置されている。

図６中の黒丸８３４ｈは、散気孔を示している。実際には、散気孔８３４ｈは、散気装置８３４の底部に形成されている。図６には、散気装置８３４を透視して見た散気孔８３４ｈが、示されている。図示するように、ループ部分８３４ａには、１１個の散気孔８３４ｈが、おおよそ均等に配置されている。直線部分８３４ｂには、２つの散気孔８３４ｈが、配置されている。上方から下方に向かって見た場合に、複数の散気孔８３４ｈは、好気濾材８３３が配置された領域の底部の範囲（架台８３９の輪郭の内側の範囲（ハッチングが付された範囲））に分散して配置されている。従って、散気装置８３４は、好気濾材８３３が配置された領域の底部（すなわち、担持部材８３５の底部）のほぼ全域に気泡を供給することができるので、好気濾材８３３、ひいては、接触材８３２に、気泡が供給されない部分が生じる可能性を低減できる。また、架台８３９は、接触濾床槽８３０の底部の全域を覆っている。すなわち、散気装置８３４は、接触濾床槽８３０の底部のほぼ全面に亘って、気泡を供給する。

［Ａ−２．実験結果］
次に、試験槽を用いた実験とその結果について説明する。この実験では、接触濾床槽８３０を間欠ばっ気で運転することによって、生物処理を実現しつつエネルギーを節約することを試みた。具体的には、家庭からの排水を想定して調整された原水を試験槽に流入させ、試験槽からの処理水の水質を測定した。また、接触濾床槽８３０におけるばっ気（散気）の様子も観察した。図７は、接触濾床槽８３０におけるばっ気の様子を示す概略図である。図８〜図１１は、処理水の水質の測定結果を示すグラフである。横軸は、実験開始日からの経過日数を示し、縦軸は濃度（ｍｇ／Ｌ）を示している。濃度が測定下限値以下である場合には、濃度をゼロとしてプロットしている。図８は、生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）を示し、図９は、浮遊物質（ＳＳ）を示し、図１０は、全窒素（Ｔ−Ｎ）を示し、図１１は、亜硝酸性窒素（ＮＯ_２−Ｎ）、硝酸性窒素（ＮＯ_３−Ｎ）、アンモニア性窒素（ＮＨ_４−Ｎ）を示している。この実験では、おおよそ１週間毎に採水を行って、水質を測定した。

試験槽は、上述した排水処理装置８００を、処理対象人員＝５人を想定して、実現したものである。例えば、夾雑物除去槽８１０の容量は、１．０４８ｍ^３であり、嫌気濾床槽８２０の容量は、１．０５２ｍ^３であり、接触濾床槽８３０の容量は、０．４８２ｍ^３であり、処理水槽８４０の容量は、０．２３７ｍ^３であり、消毒槽８５０の容量は、０．０１５ｍ^３である。嫌気濾床槽８２０の濾材８２２の充填率は、おおよそ４６％である。接触材８３２の充填率は、おおよそ１６％である。好気濾材８３３の充填率は、おおよそ５７％である。高水位ＨＷＬは、低水位ＬＷＬよりも、５０ｍｍ高い。１つの接触材８３２（図５）の外形は、おおよそ、３３０ｍｍ×５００ｍｍ×２５０ｍｍの直方体である。１つの好気濾材８３３の外形は、直径１００ｍｍ、高さ１００ｍｍの円筒状である。円筒の側壁部分の厚さは１５ｍｍである。散気孔８３４ｈ（図６）の直径は３ｍｍである。

原水は、一般家庭からの排水を想定して調整されている。調整された原水の水質は、以下の通りであった。実験期間内において、平均ＢＯＤが２００ｍｇ／Ｌ、平均Ｔ−Ｎが４５ｍｇ／Ｌ、平均ＳＳが１６０ｍｇ／Ｌであった。また、流入水量は、おおよそ１ｍ^３／日となるように調整されている。１日の流入パターンは、通常流入（１３Ｌ／ｍｉｎ）と、ピーク流入（５９Ｌ／ｍｉｎ）とを、以下のように組み合わせることによって、設定されている。
時刻：単位時間当たりの流入量： 流入時間 ： 流入量
１時： １３Ｌ／ｍｉｎ ： ７．７分間：１００Ｌ
２時： １３Ｌ／ｍｉｎ ：１１．５分間：１５０Ｌ
３時： １３Ｌ／ｍｉｎ ： ６．９分間： ９０Ｌ
１３時： １３Ｌ／ｍｉｎ ： ２．３分間： ３０Ｌ
１４時： １３Ｌ／ｍｉｎ ： ６．９分間： ９０Ｌ
１５時： ５９Ｌ／ｍｉｎ ： ４．２分間：２５０Ｌ
１６時： １３Ｌ／ｍｉｎ ： ７．７分間：１００Ｌ
１７時： １３Ｌ／ｍｉｎ ： ２．３分間： ３０Ｌ
１８時： １３Ｌ／ｍｉｎ ： ２．３分間： ３０Ｌ
１９時： １３Ｌ／ｍｉｎ ： ３．８分間： ５０Ｌ
２３時： １３Ｌ／ｍｉｎ ： ２．３分間： ３０Ｌ
２４時： １３Ｌ／ｍｉｎ ： ３．８分間： ５０Ｌ
「時刻」は、通常流入またはピーク流入を行った時刻を示している。「単位時間当たりの流入量」は、排水の単位時間当たりの流入量を示している。「流入時間」は、流入を継続した時間を示している。「流入量」は、排水の流入量を示している。例えば、１時には、通常流入（１３Ｌ／ｍｉｎ）が７．７分間に亘って継続されて、合計１００Ｌの排水が排水処理装置８００に流入する。記載の無い時刻には、排水の流入は行われない。

ブロワ５００は、以下のように制御された。
第１期間Ｐ１（ ０日目〜１３８日目）：７０L/min、連続運転
第２期間Ｐ２（１３８日目〜２０７日目）：７０L/min、６０分−ＯＮ、１０分−ＯＦＦ
第３期間Ｐ３（２０７日目〜２７３日目）：６０L/min、６０分−ＯＮ、１０分−ＯＦＦ
第４期間Ｐ４（２７３日目〜３２８日目）：６０L/min、５０分−ＯＮ、２０分−ＯＦＦ
第５期間Ｐ５（３２８日目〜 ）：６０L/min、４０分−ＯＮ、３０分−ＯＦＦ
ここで、日数は、実験開始からの経過日数である。また、「ＯＮ」の時間は、ブロワ５００（駆動部５１０）を連続して駆動させる時間（「連続散気時間」と呼ぶ）を意味し、「ＯＦＦ」の時間は、ブロワ５００（駆動部５１０）を連続して停止させる時間（「連続停止時間」と呼ぶ）を意味している。例えば、「６０分−ＯＮ、１０分−ＯＦＦ」は、６０分間の連続駆動（散気）と１０分間の連続停止（散気停止）とを交互に繰り返すことを示している。

７０Ｌ／ｍｉｎの風量は、間欠運転（例えば、６０分−ＯＮ、１０分−ＯＦＦ）を行った場合に、６０Ｌ／ｍｉｎの風量で連続運転した場合と同等量の酸素を供給できる風量である。以下、風量について説明し、続けて、実験結果について説明する。

理論的な必要風量は、以下のように算出される。まず、目標水質を達成するために必要な酸素量が算出される。例えば、５人の処理対象人員に対応する流入水量が１ｍ^３／日であり、流入水の水質が、ＢＯＤ＝２００ｍｇ／Ｌ、Ｔ−Ｎ＝４５ｍｇ／Ｌである場合に、ＢＯＤ≦１０ｍｇ／Ｌ、Ｔ−Ｎ≦１０ｍｇ／Ｌの目標水質を達成するために必要な酸素量が、以下の式に従って算出される。
必要酸素量(kg-O₂/d) ＝ a×Lr+b×Sa+c×N
各パラメータa、Lr、b、Sa、c、Nは、以下の通りである。
ａ ： 単位BOD除去あたりの必要酸素量（kg-O₂/kg-BOD）
Ｌｒ： BOD除去量-脱窒量×3.0 （kg-BOD/d）
ｂ ： 単位MLSSあたりの内生呼吸による必要酸素量 （kg-O₂/kg-MLSS）
Ｓａ： MLSS量 （kg-MLSS）
ｃ ： 単位硝化量あたりの必要酸素量 （kg-O₂/kg-N）
Ｎ ： 硝化量 （kg-N/d）

次に、必要酸素量を得るために必要な総括酸素移動容量係数（「必要Ｋ_Ｌａ」と呼ぶ）が算出される。必要Ｋ_Ｌａは、例えば、以下の式に従って算出される。
必要Ｋ_Ｌａ(h^-1) ＝ Rr／{(CS-CL)×10^-3}／24
各パラメータRr、CS、CLは、以下の通りである。
Rr：接触濾床槽の容量あたりの必要酸素量 （kg-O₂/m³・d）
CS：20℃における飽和溶存酸素濃度 （g/m³）
CL：接触濾床槽が保持すべき溶存酸素濃度 （g/m³）

次に、総括酸素移動容量係数とばっ気強度との関係を実験的に求める。ここでは、試験槽を用いて、３．５〜８．７の範囲の種々のばっ気強度（ｍ^３／ｍ^３・ｈ）で、処理水槽８４０の＋Ｙ側と−Ｙ側との２カ所で、接触濾床槽８３０の総括酸素移動容量係数を測定した。＋Ｙ側と−Ｙ側との間の差はほとんど無かった。測定結果の回帰直線を用いて算出された、必要Ｋ_Ｌａを実現するばっ気強度は、「３．６ｍ^３／ｍ^３・ｈ」であった。

試験槽の接触濾床槽８３０の容量は「０．４８２ｍ^３」であるので、上記のばっ気強度（３．６ｍ^３／ｍ^３・ｈ）を実現する風量は、「２９Ｌ／ｍｉｎ」である。しかし、この理論的な必要風量（ばっ気強度＝３．６ｍ^３／ｍ^３・ｈ）では、接触濾床槽８３０の散気に偏りが生じる可能性がある、すなわち、担持部材８３５の一部分において酸素が不足する可能性がある。そこで、接触濾床槽８３０の全面に亘って安定的にばっ気を行うために、十分な余裕を有するばっ気強度（５．５ｍ^３／ｍ^３・ｈ）を実現する風量を、設計風量として採用した。現実には、ブロワ５００によって供給されるガスの一部は、エアリフトポンプ８７０、８６０によって利用される。「６０Ｌ／ｍｉｎ」の風量は、エアリフトポンプ８７０、８６０に供給される分を差し引いた上で、ばっ気強度（５．５ｍ^３／ｍ^３・ｈ）を実現可能である。このように、ばっ気強度（風量）を、理論的なばっ気強度（風量）よりも増大する場合であっても、間欠ばっ気運転を採用することによって、接触濾床槽８３０の全面に亘る安定的なばっ気を実現しつつ、エネルギーを節約することができる。

なお、循環エアリフトポンプ８６０による単位時間当たりの循環量は、その循環量が一日継続された場合の１日分の循環水量の合計が、日平均汚水量の４倍〜６倍の範囲内となるように、調整されている。また、放流エアリフトポンプ８７０による移送量は、高水位ＨＷＬまで上昇した水位が、概ね１時間以内に、低水位ＬＷＬまで下がるように、調整されている。

次に実験結果について説明する。図７のハッチングが付された領域ＢＡは、上方から下方に向かって見た場合に、上昇する気泡が観察される領域を示している。図７は、ブロワ５００の風量が６０Ｌ／ｍｉｎである場合を示している。図示するように、接触材８３２が配置された領域の上部（すなわち、担持部材８３５の上部）のほぼ全域から気泡が上昇することが観察された。従って、接触材８３２、ひいては、好気濾材８３３に、気泡が供給されない部分が生じる可能性が低減されている。

なお、接触材８３２は、接触濾床槽８３０の上部のおおよそ全域に亘って配置されている。従って、接触濾床槽８３０の上部のほぼ全域に亘って、上昇する気泡が観察されている。また、図６で説明したように、散気装置８３４は、好気濾材８３３が配置された領域の底部のほぼ全域（すなわち、接触濾床槽８３０の底部のほぼ全域）に亘って、気泡を供給することができる。以上の結果、散気装置８３４は、担持部材８３５の全体に亘って、上昇する気泡を供給している、と推定される。このような散気方式は、「全面ばっ気」とも呼ばれている。

次に、図８〜図１１に示す水質について説明する。図示するように、間欠ばっ気を開始してからの期間Ｐ２〜Ｐ５では、連続ばっ気運転を行った第１期間Ｐ１と同等の水質が、安定して実現されている。具体的には、５ｍｇ／Ｌ以下のＢＯＤが維持され、５ｍｇ／Ｌ以下のＳＳが維持され、おおよそ１０ｍｇ／ＬのＴ−Ｎが維持された。また、ＮＨ_４−ＮとＮＯ_２−Ｎとは、おおよそゼロに維持され、完全硝化が実現された。

また、間欠ばっ気運転を行った期間Ｐ３〜Ｐ５では、風量を６０Ｌ／ｍｉｎに維持しつつ、連続散気時間の割合を「６０分／７０分（０．８６）」、「５０分／７０分（０．７１）」、「４０分／７０分（０．５７）」の順番に変更した。このように、連続散気時間の割合を低減した場合であっても、良好な水質を維持できることが確認できた。また、連続散気時間の割合が小さいほど、ブロワ５００の消費電力量を小さくすることもできる。また、連続散気時間の割合を低減する場合であっても、風量は６０Ｌ／ｍｉｎに維持されているので、図７で説明したように、担持部材８３５に、気泡が供給されない部分が生じる可能性を低減できる。

なお、上述したように、６０Ｌ／ｍｉｎの風量の連続運転は、５．５ｍ^３／ｍ^３・ｈのばっ気強度に対応している。ここで、平均的なばっ気強度が必要最小限のばっ気強度（３．６ｍ^３／ｍ^３・ｈ）となるような連続運転時間の割合は、３．６／５．５＝０．６５である。７０分周期で間欠ばっ気運転を行う場合には、連続運転時間は、７０分×０．６５＝４６分である。第３期間Ｐ３と第４期間Ｐ４とでは、連続運転時間は、この必要最小限の連続運転時間（４６分）を、上回る値（６０分、５０分）に設定されている。従って、間欠ばっ気運転を行った場合であっても、計算上は十分な量の酸素が供給されているはずであり、実際に、水質の測定結果も良好であった。

第５期間Ｐ５では、連続散気時間は、この必要最小限の連続散気時間（４６分）を、若干下回る値（４０分）に設定されている。この場合には、間欠ばっ気運転を行うことによって、計算上は酸素量が若干不足する可能性がある。実際には、ＢＯＤが５ｍｇ／Ｌを若干上回る傾向を示し（図８）、Ｔ−Ｎが１０ｍｇ／Ｌを若干上回る傾向を示し（図１０）、ＮＯ_３−Ｎが低減してＮＨ_４−Ｎが５ｍｇ／Ｌ程度に増大する傾向を示している（図１１）。ＳＳは、５ｍｇ／Ｌ以下に維持された。良好な水質を維持するという観点からは、ばっ気強度は、必要最小限のばっ気強度よりも大きいことが好ましい。

以上のように、ブロワ５００が散気装置８３４に空気を供給することによって、担持部材８３５に担持される微生物による被処理水の生物処理を実現することができる。さらに、ブロワ５００が空気の供給と供給の停止とを交互に繰り返すことによって、空気の供給を停止せずに継続する場合と比べて、エネルギーを節約できる。

［Ｂ．第２実施例］
図１２、図１３は、排水処理装置の別の実施例の構成を示す概略図である。図１２は、図２と同様に横から見た排水処理装置８００ｘの概略構成図である。図１３は、図３と同様に図１２中のＡ−Ａ断面から下方に向かって見た排水処理装置８００ｘの概略構成図である。排水処理装置８００からの変更点は、電解槽９００と通電部９５０とが追加されている点と、移流管８６３ｘの排出口８６４ｘが電解槽９００に設けられている点と、だけである。排水処理装置８００ｘの他の構成は、排水処理装置８００の構成と同じである。

電解槽９００は、箱形状の水処理槽であり、夾雑物除去槽８１０の上部に配置されている。電解槽９００の下部分は、夾雑物除去槽８１０内の水面ＷＬ（低水位ＬＷＬ）下に配置されている。電解槽９００の底部には開口９１０が設けられており、電解槽９００は、開口９１０を通じて、夾雑物除去槽８１０と連通している。電解槽９００内の水位は、夾雑物除去槽８１０内の水位と同じである。

循環エアリフトポンプ８６０には、第１実施例の移流管８６３の代わりに、移流管８６３ｘが接続されている。移流管８６３ｘは、縦管８６１の上部から電解槽９００の水面ＷＬの上方まで、緩い下り勾配で延びている。循環エアリフトポンプ８６０によって汲み上げられた水や固形物は、電解槽９００に移送され、電解槽９００の開口９１０から夾雑物除去槽８１０に移流する。

電解槽９００内には、２つの電極モジュール９５１、９５２が配置されている。第１電極モジュール９５１は、互いに離れて配置された一対の（２枚の）金属電極９５１ａ、９５１ｂを有し、第２電極モジュール９５２も、互いに離れて配置された一対の（２枚の）金属電極９５２ａ、９５２ｂを有している。それらの電極９５１ａ、９５１ｂ、９５２ａ、９５２ｂは、それぞれ、少なくとも一部が被処理水に浸漬されている。各電極モジュール９５１、９５２には、通電するための通電部９５０が、電気的に接続されている。通電部９５０は、家庭用電源から電力供給を受けて、金属電極９５１ａ、９５１ｂの間、および、金属電極９５２ａ、９５２ｂの間に、電圧を印加する。この結果、被処理水を通じて、金属電極９５１ａ、９５１ｂの間、および、金属電極９５２ａ、９５２ｂの間に電流が流れ、金属電極９５１ａ、９５１ｂ、９５２ａ、９５２ｂのうちの陽極側の金属電極から金属イオンが被処理水に溶出する。

金属イオンの溶出は、被処理水中のリン成分を除去するために行われる。金属イオンとしては、被処理水中のリン成分と反応して水不溶性のリン化合物を生成可能なものを、採用可能である。例えば、鉄イオンやアルミニウムイオンを採用可能である。金属電極９５１ａ、９５１ｂ、９５２ａ、９５２ｂの材料としては、そのような金属イオンを溶出可能な種々の材料（例えば、鉄、鉄合金、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄−アルミニウム合金）を採用可能である。被処理水中のリン成分は、金属イオンと反応して、水不溶性のリン化合物（例えば、リン酸鉄）となる。生成されたリン化合物は、電解槽９００から開口９１０を通じて夾雑物除去槽８１０に沈降し、夾雑物除去槽８１０に貯留される。この結果、排水処理装置８００ｘから放流される処理水中の全リン濃度（Ｔ−Ｐ）を低減できる。

なお、通電部９５０は、所定時間毎（例えば、２４時間毎）に極性を反転させる回路を含むことが好ましい。こうすれば、各電極モジュール９５１、９５２毎の２枚の金属電極からおおよそ均等に金属イオンを溶出させることができる。

また、上述したように、ブロワ５００は、間欠ばっ気運転を行う。これに伴い、処理水槽８４０の底部から電解槽９００への水や固形物の移送も、間欠的に行われる。そこで、本実施例では、通電部９５０は、ブロワ５００の制御部５２０に接続されており、制御部５２０の動作状態を示す信号を制御部５２０から受信する。通電部９５０は、受信した信号を利用して、制御部５２０によるガス供給の制御に同期して、通電を間欠的に行う。具体的には、制御部５２０がガス供給を行っている時間に、通電部９５０は通電を行う。従って、電解槽９００に移送された水に、適切に、金属イオンを溶出させることができる。また、制御部５２０がガス供給を停止している時間に、通電部９５０は通電を停止する。従って、電解槽９００に水が移送されない場合に、不必要に金属イオンを溶出することを、抑制できる。また、通電を間欠的に行うので、エネルギーを節約できる。

なお、通電部９５０による通電の制御と、制御部５２０によるばっ気の制御と、の間の同期は、厳密でなくてもよい。一般には、通電部９５０は、ブロワ５００がガスを供給している時間の少なくとも一部に、通電を行い、ブロワ５００がガスの供給を停止している時間の少なくとも一部に、通電を停止すればよい。また、通電部９５０は、制御部５２０に接続されなくてもよい。例えば、通電部９５０は、タイマを有し、制御部５２０によるガス供給の制御のタイムスケジュールと同じタイムスケジュールに従って、通電の制御を行えばよい。

また、電解槽９００の配置は、任意に設定可能である。例えば、移流管８６３ｘの途中に電解槽９００を設けてもよい。また、電解槽９００からの水の移流先としては、接触濾床槽８３０よりも上流側の任意の水処理槽を採用可能である。例えば、嫌気濾床槽８２０を採用してもよい。

［Ｃ．変形例］
（１）排水処理装置の構成としては、上記各実施例における構成に限らず、他の種々の構成を採用可能である。例えば、生物処理槽（例えば、接触濾床槽８３０）に設けられる担持部材の種類は、２種類に限らず、１種類、または、３種類以上であってもよい。また、散気装置８３４としては、パイプに複数の散気孔８３４ｈを設けたものに限らず、多数の気泡を生成可能な任意の部材（例えば、多孔質部材）を採用可能である。また、処理フローとしても、図１に示すフローに限らず、他の種々のフローを採用可能である。例えば、生物処理槽（例えば、接触濾床槽８３０）と処理水槽８４０との間に、濾過槽が設けられても良い。また、接触濾床槽８３０の代わりに、微生物を担持するための担持部材（担体）が流動する担体流動槽を採用してもよい。また、生物処理槽の形状としては、図３、図５の接触濾床槽８３０のように処理水槽８４０を囲む形状に限らず、種々の形状（例えば、略直方体形状）を採用してもよい。一般には、微生物を担持する担持部材と、酸素を含む気泡を担持部材に供給する散気部と、を有する種々の生物処理槽を採用可能である。いずれの場合も、生物処理槽の散気を間欠的に行うことによって、生物処理を実現しつつ、エネルギーを節約できる。また、生物処理槽に、微生物を担持するためのＬ種類（Ｌは１以上の整数）の部材を設ける場合には、Ｌ種類の部材の全体が、「担持部材」に対応する。

また、循環エアリフトポンプ８６０（図２）の吸入口８６２は、生物処理槽（例えば、接触濾床槽８３０）の底部に配置されてもよい。一般には、循環エアリフトポンプ８６０の構成としては、生物処理槽または生物処理槽よりも下流側から、生物処理槽よりも上流側に配置された上流処理槽（例えば、夾雑物除去槽８１０）へ、水等を移送する構成を採用可能である。こうすれば、生物処理槽で生じたＳＳを上流処理槽へ移送することができる。いずれの場合も、循環エアリフトポンプ８６０の吸入口８６２は、水処理槽の底部に配置されることが好ましい。こうすれば、底部に沈降したＳＳを効率的に移送することができる。

（２）生物処理槽内に担持部材を固定する場合には、以下の構成を採用することが好ましい。すなわち、散気部（例えば、散気装置８３４）と担持部材（例えば、担持部材８３５）とは、上方から下方に向かって見た場合に、ブロワ５００が散気部にガスを供給することによって、担持部材が配置された領域の上部のほぼ全域から、気泡が上昇するように、構成されていることが好ましい。こうすれば、気泡が供給されない部分（「無気泡部分」と呼ぶ）が担持部材に生じる可能性を低減できるので、生物処理を適切に実現できる。例えば、上方から下方に向かって見た場合に、散気部（特に散気孔８３４ｈ）から遠く離れた位置には、担持部材を配置しないことが好ましい。なお、上方から下方に向かって見た場合に、担持部材が配置された領域の上部の８０％以上の部分から上昇気泡が観察されれば、「担持部材が配置された領域の上部のほぼ全域から気泡が上昇する」ということができる。ただし、上昇気泡が観察される領域が、担持部材が配置された領域の上部の８０％未満であってもよい。

また、図６の散気装置８３４のように、散気部は、上方から下方に向かって見た場合に、担持部材が配置された領域の底部の範囲に分散して配置された複数の散気孔を有することが好ましい。こうすれば、担持部材の底部のほぼ全域に気泡を供給することができるので、無気泡部分が生じる可能性を低減できる。

また、担持部材が配置された領域内の少なくとも一部の高さにおいて、担持部材が、生物処理槽のほぼ全域に亘って配置されていることが好ましい。換言すれば、旋回流式のように、被処理水が上昇する領域と、被処理水が下降する領域と、のいずれか一方のみに担持部材を配置するのではなく、少なくとも一部の高さでは、生物処理槽の全域に亘って担持部材を配置することが好ましい。こうすれば、生物処理槽の容量を生物処理のために有効利用することができるので、適切な生物処理を実現できる。例えば、図３、図５に示す実施例では、接触材８３２が配置された領域内においては、少なくとも一部の高さにおいて、接触材８３２が、接触濾床槽８３０のほぼ全域に亘って配置されている。なお、担持部材が配置された領域が、生物処理槽内の水平面のうちの８０％以上であれば、「担持部材が、生物処理槽のほぼ全域に亘って配置されている」ということができる。

（３）生物処理槽の間欠ばっ気運転のばっ気時（駆動時）の風量としては、生物処理槽内の担持部材が配置された領域の上部のほぼ全域から気泡が上昇するのに十分な風量を採用することが好ましい。こうすれば、無気泡部分が生じる可能性を低減できるので、生物処理を適切に実現できる。特に、担持部材が生物処理槽内に固定されている場合には、無気泡部分が生じると、無気泡部分の自然解消が困難である。従って、無気泡部分が生じることを抑制するためには、担持部材が配置された領域の上部のほぼ全域から気泡が上昇するのに十分な風量を採用することが好ましい。このような風量は、例えば、実験的に決定すればよい。また、このように決定された風量は、好気処理に要する最小限の風量を上回る可能性があるが、間欠ばっ気運転を行うことによって、エネルギーを節約できる。

（４）浄化槽には、ピーク流入に起因する生物処理槽（特に、好気処理槽）からの単位時間当たりの流出量の増大を抑制するピークカット機構を設けることが好ましい。ピークカット機構としては、図２の実施例の放流エアリフトポンプ８７０に限らず、種々の構成を採用可能である。例えば、浄化槽が、生物処理槽（特に、好気処理槽。例えば、接触濾床槽８３０）と、浄化槽への流入水（原水とも呼ばれる）を受け入れて、受け入れた水を好気処理槽へ供給するための前段処理部（例えば、夾雑物除去槽８１０と嫌気濾床槽８２０との全体）とを有する場合には、前段処理部から好気処理槽（例えば、接触濾床槽８３０）へ被処理水を少量ずつ移送するエアリフトポンプを採用可能である。また、前段処理部から好気処理槽への単位時間当たりの移流量を制限する堰（例えば、Ｖ型堰や小孔）を採用してもよい。このようなピークカット機構を設けることによって、好気処理槽から未処理の水が流出する可能性を低減できる。

図１４は、ピークカット機構を有する排水処理槽の別の例を示す概略図である。この排水処理装置１８００に、上述の実施例と同様の間欠ばっ気を用いた処理を、適用してもよい。図１４には、排水処理装置１８００を横から見た、図２と同様の概略構成が示されている。この排水処理装置１８００は、上流側（図１４の左側）から順番に、流入口１８０２、沈殿分離槽１８１０、嫌気濾床槽１８２０、好気濾床槽１８３０、処理水槽１８４０、消毒槽１８５０、流出口１８０４を、有している。好気濾床槽１８３０は、処理水槽１８４０の＋Ｙ方向側に、配置されている。図１４では、好気濾床槽１８３０と処理水槽１８４０とが、重ねて示されている。

排水は、流入口１８０２から排水処理装置１８００に流入する。沈殿分離槽１８１０で夾雑物が分離（除去）されたあとの水は、仕切板１８１９の上部の空いた部分を通じて、嫌気濾床槽１８２０に移流する。嫌気濾床槽１８２０には、嫌気性微生物が付着するための濾材１８２２が設けられている。また、嫌気濾床槽１８２０には、移送エアリフトポンプ１８２７が設けられている。移送エアリフトポンプ１８２７は、嫌気濾床槽１８２０で処理された水を、継続的に、好気濾床槽１８３０の上部に移送する。

好気濾床槽１８３０は、接触曝気部と生物濾過部との２つの部分を有している（図示省略）。接触曝気部は、好気性微生物が付着するための接触材と、接触材よりも下に配置された散気装置と、を有している。生物濾過部は、固形物（浮遊物質（ＳＳ）等）を捕捉するための濾過材を有している。好気濾床槽１８３０に流入した被処理水は、接触曝気部と生物濾過部との間を循環する。

好気濾床槽１８３０で処理された水は、下部の開口（図示省略）を通じて、処理水槽１８４０に移流する。処理水槽１８４０の上部には、消毒槽１８５０へ水を移送する移送パイプ（図示省略）が設けられている。移送パイプには、堰が設けられている。この堰は、処理水槽１８４０から消毒槽１８５０への単位時間当たりの移流量を制限している。消毒槽１８５０で消毒された水は、流出口１８０４を通じて、排水処理装置１８００の外部へ放流される。

処理水槽１８４０には、循環エアリフトポンプ１８４９が設けられている。循環エアリフトポンプ１８４９は、処理水槽１８４０の底部から水や固形物を吸入して、沈殿分離槽１８１０に移送する。好気濾床槽１８３０の上部には、戻し堰１８２８が設けられている。移送エアリフトポンプ１８２７によって好気濾床槽１８３０に移送された水量のうちの、循環エアリフトポンプ１８４９による循環水量と、処理水槽１８４０から消毒槽１８５０に移流する水量（排水処理装置１８００から放流される水量と同じ）とを除いた余剰分の水は、戻し堰１８２８を通じて、嫌気濾床槽１８２０に戻る。これらにより、嫌気濾床槽１８２０から好気濾床槽１８３０へは、おおよそ一定量ずつ、水が継続的に移送される。

移送エアリフトポンプ１８２７の吸入口１８２７ｉは、低水位ＬＷＬｘの高さに配置されている。従って、沈殿分離槽１８１０および嫌気濾床槽１８２０の最低水位は、この低水位ＬＷＬｘである。さらに、この排水処理装置１８００は、低水位ＬＷＬｘよりも高い高水位ＨＷＬｘまで水位が上昇してもオーバーフローが生じないように、構成されている。ピーク流入時には、水位が、低水位ＬＷＬｘから上昇し得る。水位が上昇した場合、処理水槽１８４０から消毒槽１８５０への水の移流が進行することによって、水位は徐々に低水位ＬＷＬｘまで下降する。このように、低水位ＬＷＬｘと高水位ＨＷＬｘとの間で水位が変動した場合であっても、循環エアリフトポンプ１８４９による循環水量と、図示しない移送パイプを通じて消毒槽１８５０に移流する水量と、嫌気濾床槽１８２０から好気濾床槽１８３０に移送される水量（戻し堰１８２８から戻される分を除いた実質の水量）と、のそれぞれ（単位時間当たりの水量）は、大きく変動せずに、おおよそ一定の量に維持される。この結果、好気濾床槽１８３０は、安定な処理を継続することができる。

（５）間欠ばっ気の１周期の時間としては、７０分に限らず、種々の時間を採用可能である。例えば、より短い時間（例えば、２０〜６０分）を採用してもよく、より長い時間（例えば、２〜１０時間）を採用してもよい。また、連続停止時間および連続散気時間としても、種々の時間を採用可能である。

１周期の時間としては、半日未満の時間を採用することが好ましい。この理由は、以下の通りである。例えば、活性汚泥を用いる大型の排水処理施設として、ばっ気槽の上流側に設けられた流量調整槽を有するものが利用されている。流量調整槽を用いることによって、流量調整槽からばっ気槽への単位時間当たりの移流量を制御することが可能である。流量調整槽を大型化することによって（例えば、１日分の排水を貯留可能な容量を確保することによって）、ばっ気槽への移流パターンの制御の自由度を高くすることができる。ここで、制御された移流パターンに合わせて、活性汚泥を収容するばっ気槽を間欠ばっ気運転する処理方法を、採用することができる。また、ばっ気槽の活性汚泥量を制御するために、ばっ気槽の下流側に沈殿槽を設け、沈殿槽で回収した汚泥の一部を、ばっ気槽へ返送してもよい。ここで、間欠ばっ気の１周期の時間としては、移流パターンに応じて、種々の時間を採用可能である。ただし、このような処理方法は、微生物を担持するための担持部材を用いずに活性汚泥を用いている点と、大型の流量調整槽を用いている点とにおいて、上記実施例とは異なっている。従って、上記実施例では、これらの差異を考慮して、間欠ばっ気のパラメータ（例えば、１周期の時間）を決定することが好ましい。

家庭用浄化槽は、生物処理槽（特に、好気処理槽。例えば、接触濾床槽８３０）と、浄化槽への流入水（原水）を受け入れて、受け入れた水を好気処理槽へ供給するための前段処理部（例えば、夾雑物除去槽８１０と嫌気濾床槽８２０との全体）とを有している。通常は、前段処理部の構成としては、流入水の単位時間当たりの流入量の変動を完全に吸収可能な大きな水処理槽（例えば、１日分の流入水を貯留可能な流量調整槽）を持たない小型の構成が、採用されている。例えば、図２の夾雑物除去槽８１０、嫌気濾床槽８２０のように、前段処理部は、いわゆる押し出し流れによって、被処理水を好気処理槽へ供給する。従って、流入水の単位時間当たりの流入量の変動に応じて、好気処理槽への被処理水の単位時間当たりの供給量（流入量）が変動する。そして、通常は、原水が１日の広範囲に亘って不規則に浄化槽へ流入するので、１日の広範囲に亘って不規則に被処理水が生物処理槽へ流入する。従って、半日以上の長い周期での規則的な間欠ばっ気運転を行う場合には、適切な生物処理ができない可能性がある。例えば、散気を停止している時間内に大量の原水が流入した場合には、生物処理槽へ大量の被処理水が流入するものの、酸素不足によって適切な好気処理ができない可能性がある。従って、被処理水が浄化槽内を通過する間に、間欠ばっ気のサイクルを複数回に亘って繰り返すことが好ましい。通常は、浄化槽の全容量は、日平均汚水量以上であるので、１周期の時間を半日未満にすれば、被処理水が浄化槽を通過する間に少なくとも２回のサイクルを実現することができる。こうすれば、好気処理槽の散気が止まっている間に被処理水が好気処理されずに好気処理槽を通過してしまう可能性を低減できる。

また、１周期の時間は、好気処理槽の滞留時間以下であることが好ましい。こうすれば、被処理水が好気処理槽を通過する間に少なくとも１回のサイクルが実現されるので、好気処理槽の散気が止まっている間に被処理水が好気処理されずに好気処理槽を通過してしまう可能性を低減できる。例えば、上記の試験槽の接触濾床槽８３０の滞留時間は１１．６時間である。従って、上記の試験槽を採用する場合には、１周期の時間が、１１．６時間以下であることが好ましい。

また、好気処理槽、または、好気処理槽よりも下流側から、好気処理槽よりも上流側へ水の一部が移送（循環）される場合には、好気処理槽を通過する水量は、浄化槽へ流入した水量と循環する水量との合計である。例えば、上記の試験槽では、循環エアリフトポンプ８６０による１日当たりの循環水量の設計値は、流入水量（日平均汚水量）の４〜６倍である。従って、被処理水が好気処理されずに好気処理槽を通過してしまう可能性を低減するためには、１周期の時間は、好気処理槽の滞留時間を、好気処理槽を通過する実際の水量（日平均汚水量を１としたときの水量）で割って得られる時間以下であることが好ましい。例えば、上記の試験槽では、接触濾床槽８３０の滞留時間は１１．６時間である。そして、循環水量が流入水量の４倍である場合には、好気処理槽を通過する実際の水量は「５」である。この場合、１周期の時間は、１１．６時間／５＝２．３時間以下であることが好ましい。こうすれば、被処理水が好気処理されずに好気処理槽を通過してしまう可能性を低減できる。

また、連続停止時間は、好気処理槽の滞留時間以下であることが好ましい。こうすれば、好気処理槽の散気が止まっている間に被処理水が好気処理されずに好気処理槽を通過してしまう可能性を低減できる。例えば、上記の試験槽の接触濾床槽８３０の滞留時間は１１．６時間である。従って、上記の試験槽を採用する場合には、連続停止時間が１１．６時間以下であることが好ましい。

また、好気処理槽、または、好気処理槽よりも下流側から、好気処理槽よりも上流側へ水の一部が移送（循環）される場合には、被処理水が好気処理されずに好気処理槽を通過してしまう可能性を低減するためには、連続停止時間は、好気処理槽の滞留時間を、好気処理槽を通過する実際の水量（日平均汚水量を１としたときの水量）で割って得られる時間以下であることが好ましい。例えば、上記の試験槽では、接触濾床槽８３０の滞留時間は１１．６時間である。そして、循環水量が流入水量の４倍である場合には、好気処理槽を通過する実際の水量は「５」である。この場合、連続停止時間は、１１．６時間／５＝２．３時間以下であることが好ましい。

上述のピークカット機構を有する浄化槽を採用する場合には、間欠ばっ気運転の連続停止時間は、ピークカット機構による滞留時間以下であることが、特に好ましい。ここで、ピークカット機構による滞留時間は、ピークカット機構によって一時的に貯留可能な水量（例えば、低水位ＬＷＬと高水位ＨＷＬとの間の容量）／日平均汚水量＊２４時間である。こうすれば、ピーク流入が生じた場合に、好気処理槽の散気が止まっている間に大量の被処理水が好気処理されずに好気処理槽を通過してしまう可能性を低減できる。この結果、適切に好気処理を行うことができる。なお、エアリフトポンプ、堰、小孔等のピークカット機構は、原水の単位時間当たりの流入量の変動を完全には吸収できない場合には、原水の単位時間当たりの流入量の変動に応じて、好気処理槽からの単位時間当たりの流出量は変動し得る。

（６）間欠ばっ気の１周期の時間に対する連続散気時間の割合は、種々の割合に設定可能である。ここで、連続散気時間の割合が小さいほどエネルギーを節約できるが、酸素不足等の不具合が生じる可能性が高くなる。従って、適切に好気処理を実現できる範囲内で、連続散気時間の割合を小さくすることが好ましい。例えば、連続散気時間の割合を、実際に放流水の水質を測定する実験に基づいて、決定してもよい。この代わりに、適切な好気処理を実現可能な連続散気時間を、計算によって求めても良い。例えば、第１実施例で説明した方法に従って、必要Ｋ_Ｌａを実現するばっ気強度（「必要ばっ気強度」と呼ぶ）を算出する。そして、間欠ばっ気運転を行う場合のばっ気強度の平均値が必要ばっ気強度となるような連続散気時間の割合を、下限値として採用してもよい。例えば、第１実施例では、連続散気時間の割合の下限値は、３．６／５．５＝０．６５である。適切な好気処理を実現するためには、実際の連続散気時間の割合が、この下限値以上であることが、好ましい。

（７）脱窒を進行させるためには、生物処理槽で好気処理された水を、嫌気処理を行う水処理槽へ返送する(循環させる)エアリフトポンプを設けることが好ましい。例えば、上記の実施例では、循環エアリフトポンプ８６０は、接触濾床槽８３０で好気処理された水を、夾雑物除去槽８１０を通じて、嫌気処理を行う嫌気濾床槽８２０に、移送している。ここで、構成を簡素化するためには、エアリフトポンプは、生物処理槽の散気装置にガスを供給するガス供給部（例えば、ブロワ５００）からのガスの供給を受けて、動作することが好ましい。この場合、間欠ばっ気の連続停止時間の割合が高いほど、エアリフトポンプによる単位時間当たりの移送量（循環水量）が多いことが好ましい。こうすれば、連続停止時間の割合が高い場合であっても、循環水量が不足することに起因して脱窒量が小さくなることを抑制できる。なお、脱窒量が小さくなることを抑制するためには、１日の合計の循環水量が日平均汚水量の２倍以上（より好ましくは、２．５倍以上）となるように、循環水量を調整することが好ましい。

また、担持部材を利用する生物処理槽を採用する場合には、間欠ばっ気運転を行うことによって、脱窒の効果も期待することができる。例えば、活性汚泥法を採用する場合には、処理槽内の微生物分布（汚泥濃度）がおおよそ均一であるので、脱窒を進行するためには、処理槽内の溶存酸素量（ＤＯ）をおおよそゼロまで下げることを要していた。一方、担持部材を利用する生物処理槽では、微生物の分布が不均一であるので（担持部材の存在する領域に微生物が偏在しているので）、散気を停止したときに、溶存酸素量（ＤＯ）が局所的に低くなって脱窒が進行する可能性がある。従って、連続停止時間が短い場合であっても、局所的に脱窒が進行する可能性がある。

ガス供給部（例えば、ブロワ５００（制御部５２０））は、間欠ばっ気の運転パターンとして、間欠ばっ気の１周期の時間に対する連続停止時間の割合（連続散気時間の割合）が、時刻に応じて変動するパターンを採用してもよい。例えば、浄化槽への流入水量は、一般的には、夜間には比較的少なく、日中には比較的多い。従って、１日のうちの第１期間（例えば、２３時から翌朝の６時までの期間）には、残りの期間である第２期間（例えば、６時から２３時までの期間）と比べて、間欠ばっ気の１周期の時間に対する連続停止時間の割合が、大きくてもよい。このように、流入水量が少ない第１期間に、散気を停止する時間の割合を大きくすれば、水質の低下を抑制しつつ、エネルギーを節約できる。

以上、実施例、変形例に基づき本発明について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれる。

５００...ブロワ、５０２...接続パイプ、５１０...駆動部、５２０...制御部、６１０...送気口、６２０...散気バルブ、６２２（６２２ｐ、６２２ｍ）...送気パイプ、６３０...循環バルブ、６３２...送気パイプ、６４０...放流バルブ、８００、８００ｘ...排水処理装置、８０１...槽本体、８０２...流入口、８０３...仕切板（側壁）、８０４...流出口、８１０...夾雑物除去槽、８１２...流入バッフル、８１４...移流開口、８２０...嫌気濾床槽、８２２...濾材、８２４...移流開口、８３０...接触濾床槽、８３２（８３２ｐ、８３２ｍ）...接触材、８３３（８３３ｐ、８３３ｍ）...好気濾材、８３４（８３４ｐ、８３４ｍ）...散気装置、８３４ａ...ループ部分、８３４ｂ...直線部分、８３４ｈ...散気孔、８３５...担持部材、８３６...移流開口、８３９...架台、８４０...処理水槽、８４１...第１側壁部、８４２...第２側壁部、８４３...第３側壁部、８４４...第４側壁部、８４５...底壁、８４９...ホッパー部分、８４９Ｌ...下部分、８５０...消毒槽、８５４...薬剤筒、８６０...循環エアリフトポンプ、８６１...縦管、８６２...吸入口、８６３、８６３ｘ...移流管、８６４、８６４ｘ...排出口、８７０...放流エアリフトポンプ、８７２...吸入口、８７４...排出口、９００...電解槽、９１０...開口、９５０...通電部、９５１、９５２...電極モジュール、９５１ａ、９５１ｂ、９５２ａ、９５２ｂ...金属電極、１８００...排水処理装置、１８０２...流入口、１８０４...流出口、１８１０...沈殿分離槽、１８１９...仕切板、１８２０...嫌気濾床槽、１８２２...濾材、１８２７...移送エアリフトポンプ、１８２７ｉ...吸入口、１８２８...堰、１８３０...好気濾床槽、１８４０...処理水槽、１８４９...循環エアリフトポンプ、１８５０...消毒槽

Claims (6)

1. 被処理水を生物処理する生物処理槽と、
   前記生物処理槽内に配置された、微生物を担持するための担持部材と、
   前記生物処理槽の前記担持部材の下方に配置され、酸素を含む気泡を前記担持部材に供給する散気部と、
   前記散気部への酸素を含むガスの供給と前記供給の停止とを交互に繰り返すガス供給部と、
   を備える、排水処理装置。
2. 請求項１に記載の排水処理装置であって、
   前記担持部材は、前記生物処理槽内に固定されており、
   前記散気部は、上方から下方に向かって見た場合に、前記担持部材が配置された領域の底部の範囲に分散して配置された複数の散気孔を有する、
   排水処理装置。
3. 請求項２に記載の排水処理装置であって、
   前記散気部と前記担持部材とは、上方から下方に向かって見た場合に、前記ガス供給部が前記散気部に前記ガスを供給することによって、前記担持部材が配置された領域の上部のほぼ全域から、前記気泡が上昇するように、構成されている、
   排水処理装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の排水処理装置であって、さらに、
   前記排水処理装置への流入水を受け入れて、前記受け入れた水を前記生物処理槽へ供給するための前段処理部を含み、
   前記前段処理部は、前記流入水の単位時間当たりの流入量の変動に応じて、前記生物処理槽への前記水の単位時間当たりの供給量が変動するように、構成されている、
   排水処理装置。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の排水処理装置であって、
   前記ガス供給部は、半日よりも短い周期で前記ガスの供給と前記供給の停止とを交互に繰り返す、
   排水処理装置。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載の排水処理装置であって、さらに、
   前記生物処理槽よりも上流側に配置された上流処理槽と、
   前記ガス供給部からの前記ガスの供給を受けることによって、前記生物処理槽または前記生物処理槽よりも下流側から前記上流処理槽へ水を移送するエアリフトポンプと、
   前記エアリフトポンプによって移送される移送水に浸漬される一対の金属電極と、
   前記移送水中のリン成分と反応させるために、前記一対の金属電極に通電することによって、前記金属電極の金属イオンを前記移送水に溶出させる通電部と、
   を含み、
   前記通電部は、
   前記ガス供給部が前記ガスを供給している時間の少なくとも一部に、前記通電を行い、
   前記ガス供給部が前記ガスの供給を停止している時間の少なくとも一部に、前記通電を停止する、
   排水処理装置。