JP2014176796A - 生物処理装置及び生物処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】生物処理槽の内部で十分な量の圧密化汚泥が得られるまでの時間を短縮することで運転立ち上げ時間を短縮し、かつ、運転立ち上げ後に、生物処理槽内の圧密化汚泥の量を保持することが可能な生物処理装置及び生物処理方法を提供する。
【解決手段】生物処理装置１は、廃水に対する生物処理が内部で行われ、圧密化汚泥の生成のための担体２２１を内部に有する生物処理槽２と、生物処理槽２を経由した廃水が流入され、内部でこの廃水から圧密化汚泥が選択され、廃水を下流側に流出させる圧密化汚泥選択槽３と、を備え、圧密化汚泥選択槽３で選択された圧密化汚泥を生物処理槽２に戻す。
【選択図】図１

Description

本発明は、有機性の廃水を生物処理するための生物処理装置及び生物処理方法に関する。

従来、生物処理の効率を向上させるために、有機性の廃水を生物処理するための生物処理槽内に担体を配置した生物処理装置は知られていた（例えば、特許文献１）。このような生物処理装置では、生物処理槽内の廃水における汚泥濃度を高めることができるため、生物処理効率を高めることができる。なお、本明細書において「汚泥濃度」とはＭＬＳＳ濃度のことである。

特開２０１１−１６０３８号公報

従来の生物処理装置では、生物処理槽の内部で十分な量の圧密化汚泥が得られるまでは、ＢＯＤ汚泥負荷（ＢＯＤ−Ｋｇ／ＭＬＳＳ−Ｋｇ／Ｄ）を低くしなければならなかった。このため、生物処理槽の内部で十分な量の圧密化汚泥が得られるまでは、生物処理槽のＢＯＤ容積負荷（ＢＯＤ−Ｋｇ／ｍ^３／Ｄ）を運転時のレベルまで大きくすることができない。このことから、従来の生物処理装置では、ＢＯＤ容積負荷を運転時のレベルまで大きくすることができるまでの運転立ち上げ時間が長くかかった。

また、従来の生物処理装置では、運転立ち上げ後に、一時的にＢＯＤ容積負荷が低下して生物処理槽内の圧密化汚泥が自己酸化により減少したり、沈澱池での固液分離不良により汚泥が流出して生物処理槽内の圧密化汚泥が減少してしまった場合に、生物処理槽内の汚泥のＢＯＤ汚泥負荷が高くなり、非圧密化汚泥が優先的に増加する。生物処理槽内の汚泥濃度を高めるために固液分離槽を生物処理槽の下流側に設け、この固液分離処理によって得られた汚泥を生物処理槽に戻すことが一般的に行われるが、生物処理槽内の圧密化汚泥が減少した場合には、この戻される汚泥も非圧密化汚泥になる。このため、固液分離処理によって得られた汚泥を生物処理槽に戻しても、生物処理槽内の汚泥のＢＯＤ汚泥負荷を、圧密化汚泥を再度増加させるに足る程に低くすることが困難である。従って、従来の生物処理装置では、運転立ち上げ後に、生物処理槽内の圧密化汚泥の量を保持することが困難であった。

本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、生物処理槽の内部で十分な量の圧密化汚泥が得られるまでの時間を短縮することで運転立ち上げ時間を短縮し、かつ、運転立ち上げ後に、生物処理槽内の圧密化汚泥の量を保持することが可能な生物処理装置及び生物処理方法を提供することを目的とする。

（１）本発明は、廃水に対する生物処理が内部で行われ、圧密化汚泥の生成のための担体を内部に有する生物処理槽と、生物処理槽を経由した廃水が流入され、内部でこの廃水から圧密化汚泥が選択され、廃水を下流側に流出させる圧密化汚泥選択槽と、を備え、生物処理槽と圧密化汚泥選択槽とが連通されて、この連通によって、生物処理槽の内部において圧密化汚泥選択槽で選択された圧密化汚泥を保持する、又は、圧密化汚泥選択槽で選択された圧密化汚泥を前記生物処理槽に戻す、生物処理装置である。

上記本発明の構成によれば、生物処理槽の内部で廃水に対する生物処理が行われる。そして、生物処理槽の内部の担体表面に形成される生物膜が剥離して圧密化汚泥が生成される。この圧密化汚泥によって、生物処理槽内の廃水における汚泥濃度を高めることができ、廃水に対する生物処理の効率を向上させることができる。

上記圧密化汚泥選択槽によって、生物処理槽を経由した廃水に含まれる汚泥のうち圧密化汚泥が選択され、この選択された圧密化汚泥が生物処理槽に戻される。これによって、運転立ち上げの際や、その後に生物処理槽内の圧密化汚泥が減少してしまった時であっても、生物処理槽内の廃水における汚泥濃度を高めて、生物処理槽内の汚泥に対するＢＯＤ汚泥負荷を、十分な量の圧密化汚泥を得ることができる程度に抑えることができる。

または、上記本発明の構成によれば、選択された圧密化汚泥が、生物処理槽に戻されるのではなく、生物処理槽の内部と圧密化汚泥選択槽の内部とが連通されることで、生物処理槽内で保持される。これによっても、生物処理槽内の廃水における汚泥濃度を高めて、生物処理槽内の汚泥に対するＢＯＤ汚泥負荷を、十分な量の圧密化汚泥を得ることができる程度に抑えることができる。

（２）上記圧密化汚泥選択槽内では、廃水が上方に向かって流れてもよい。

上記本発明の構成によれば、廃水に含まれる汚泥のうち比重の重い圧密化汚泥を圧密化汚泥選択槽の上部に移動させずに、非圧密化汚泥のみを圧密化汚泥選択槽の上部に移動させることができる。これによって、圧密化汚泥選択槽の内部で廃水が上方に向かって流れるようにするだけの簡易な構成によって、廃水における汚泥から圧密化汚泥を選択することができる。なお、本発明の「圧密化汚泥を選択する」は、生物処理槽に戻すために圧密化汚泥を廃水から分離すること、及び廃水に含まれる汚泥から重力沈降によって圧密化汚泥を選別すること、を含む。上記構成によれば、圧密化汚泥を重力沈降させることによって、圧密化汚泥選択槽の底部に集めることで圧密化汚泥を廃水から分離することができるし、圧密化汚泥選択槽の上部に移動させないことで圧密化汚泥を廃水に含まれる汚泥から選別することができる。

（３）上記（２）の生物処理装置において、上記圧密化汚泥選択槽内において上方に向かって流れる廃水の線速度は、１ｍ／ｈ以上であり、かつ２０ｍ／ｈ以下であってもよい。

上方に向かって流れる廃水の線速度が１ｍ／ｈ未満であると、廃水に含まれる非圧密化汚泥を圧密化汚泥選択槽の上部に移動させることができないため、圧密化汚泥を選択することができず、非圧密化汚泥が、圧密化汚泥とともに生物処理槽に戻される、又は、内部領域内で保持されてしまう場合がある。一方、廃水の線速度が２０ｍ／ｈより大きいと、圧密化汚泥も非圧密化汚泥とともに圧密化汚泥選択槽の上部に移動されてしまう。このため、圧密化汚泥が非圧密化汚泥とともに下流側に流出されてしまう場合がある。上記本発明の構成によれば、廃水の線速度が１ｍ／ｈ以上であり、かつ２０ｍ／ｈ以下であるため、このような不都合が生じることを防止することができる。

（４）上記圧密化汚泥選択槽は、液体サイクロンであってもよく、上記生物処理装置は圧密化汚泥選択槽で廃水から分離されることで選択された圧密化汚泥を、上記生物処理槽に戻してもよい。

上記本発明の構成によれば、液体サイクロンによって廃水に含まれる汚泥が分級されることで、この廃水から圧密化汚泥を分離して、分離された圧密化汚泥を生物処理槽に戻すことができる。

（５）上記生物処理装置は、生物処理された廃水を濾過するための濾過膜を備えてもよい。

上記本発明の構成によれば、生物処理後の廃水に圧密化汚泥が含まれていた場合であっても、圧密化汚泥は通常の活性汚泥に比べて粘度が低いため、汚泥が膜表面に付着しにくく、また、膜の透水性が高いため膜処理の効率がよい。圧密化汚泥の除去後の廃水は何等かの用途で再利用することができる。

（６）また、本発明は、生物処理槽において、有機性の廃水に対して生物処理を行うとともに、担体によって圧密化汚泥を生成する圧密化汚泥生成工程と、生物処理槽を経由した廃水から圧密化汚泥を選択する圧密化汚泥選択工程と、圧密化汚泥選択工程で選択された圧密化汚泥を生物処理槽で保持し、この選択された圧密化汚泥を含まない廃水を下流側に流出させる工程、又は、圧密化汚泥選択工程で選択された圧密化汚泥を生物処理槽に戻し、この選択された圧密化汚泥を含まない廃水を下流側に流出させる工程と、を含む、生物処理方法である。

上記本発明の構成によれば、上記（１）の発明と同様の作用効果を奏する。

本発明の構成によれば、運転立ち上げの際や、その後に生物処理槽内の圧密化汚泥が減少してしまった時であっても、その後の運転において生物処理槽内の圧密化汚泥濃度を高くすることができるため、生物処理槽内の廃水における汚泥濃度を高めて、生物処理槽内の汚泥に対するＢＯＤ汚泥負荷を、圧密化汚泥を十分な量得ることができる程度に抑えることができる。このため、生物処理槽の内部で十分な量の圧密化汚泥が得られるまでの時間を短縮することができ、運転立ち上げ時間を短縮することができる。また、運転立ち上げ後に、生物処理槽内の圧密化汚泥の量を保持することができる。

第１実施形態に係る生物処理装置の概略構成を示す図である。 （ａ）は第１実施形態に係る生物処理装置の圧密化汚泥選択槽の概略構成を示す図であり、（ｂ）は変形例に係る圧密化汚泥選択槽の概略構成を示す図である。 第２実施形態に係る生物処理装置の概略構成を示す図である。 第３実施形態に係る生物処理装置の概略構成を示す図である。 第４実施形態に係る生物処理装置の概略構成を示す図である。 第５実施形態に係る生物処理装置の概略構成を示す図である。 第５実施形態の変形例に係る生物処理装置の概略構成を示す図である。 第６実施形態に係る生物処理装置の概略構成を示す図である。 第７実施形態に係る生物処理装置の概略構成を示す図である。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

（第１実施形態）
以下、図１及び図２を用いて、第１実施形態に係る生物処理装置及び生物処理方法を説明する。図１は、第１実施形態に係る生物処理装置の概略構成を示す図である。図２の（ａ）は第１実施形態に係る生物処理装置の圧密化汚泥選択槽の概略構成を示す図であり、図２の（ｂ）は変形例に係る圧密化汚泥選択槽の概略構成を示す図である。

生物処理装置１は、下水や産業廃水等の有機性の廃水を活性汚泥法によって生物処理するための装置である。生物処理装置１は、生物処理槽２と、生物処理槽２の下流側に配置された圧密化汚泥選択槽３と、圧密化汚泥選択槽３の下流側に配置された固液分離槽４とを備える。

（生物処理槽）
生物処理槽２は、その内部に廃水が流入され、この廃水に対する生物処理がその内部で行われるものである。生物処理槽２の構成を具体的に説明すると、生物処理槽２は、廃水の生物処理を行うための第１の槽２１と、第１の槽２１の下流側に配置され、第１の槽２１からの廃水における汚泥を凝集して圧密化汚泥を生成するための第２の槽２２とがユニット化されてなる。

なお、本明細書において、「圧密化汚泥」とは、例えば、ＳＶＩ（汚泥容量指標：汚泥の凝集沈降性を示す）が８０ｍｌ／ｇ以下である汚泥であり、ＳＶＩ（ｍｌ／ｇ）は、「汚泥沈降率（ＳＶ３０）[％]／汚泥のＭＬＳＳ濃度[ｍｇ／ｌ]×１０^４」の計算式によって算出される。また、本明細書において、「非圧密化汚泥」とは、ＳＶＩが８０ｍｌ／ｇより大きい汚泥のことである。

第１の槽２１は、その下部において、ブロア３１から散気管３１ａを介して空気が供給され、この空気によって、その内部に流入された廃水が曝気されるようになっている。これによって、第１の槽２１では、廃水が生物処理される（本発明の「生物処理工程」に対応）。第１の槽２１は、その下部で第２の槽２２の下部に連通されており、この連通箇所によって、生物処理後の廃水が第２の槽２２に流入される。

第２の槽２２は、隔壁２３によってその内部が幅方向で区分されており、この隔壁２３の一側面に固定された担体２２１を有する。なお、隔壁２３は、第２の槽２２の上部及び下部まで形成されておらず、隔壁２３で区分された２つの領域は、隔壁２３の上方と下方とで連通されている。第２の槽２２は、その下部において、ブロア３２から散気管３２ａを介して空気が供給される。第２の槽２２の内部では、散気管３２ａから供給された空気によって、廃水が曝気されるとともに、隔壁２３の周りを巡るように廃水が循環される。これによって、第２の槽２２では、担体２２１の表面に形成される生物膜の剥離によって、圧密化汚泥（凝集汚泥）が生成される。

担体２２１は、例えば、糸状の複数の付着体（例えば、アクリル樹脂等からなる）とこの付着体を支持する支持体とから構成された担体であり、付着体に汚泥を付着させることで汚泥を凝集（生物膜を形成）させるものである。もっとも、担体２２１は、このような付着体と支持体とから成るものに限定されず、スポンジ担体、プラスチック担体、ゲル状担体等の他の担体であってもよいし、固定担体ではなく浮遊担体であってもよい。

第２の槽２２は、その上部において流路５の一端に連通されており、この流路５を介して、その内部の廃水が流出される。この流路５の他端は圧密化汚泥選択槽３に連通されているため、第２の槽２２から流出された廃水は圧密化汚泥選択槽３に流入される。

（圧密化汚泥選択槽）
圧密化汚泥選択槽３は、生物処理槽２を経由した廃水が流路５を介して流入され、内部でこの廃水から圧密化汚泥が選択されるものである。なお、第１から第４実施形態において、「圧密化汚泥を選択する」とは、廃水における汚泥から圧密化汚泥を分離することである。圧密化汚泥選択槽３は、この選択された圧密化汚泥を含まない廃水を下流側の固液分離槽４に流出させるものである。具体的には、圧密化汚泥選択槽３内の廃水は、圧密化汚泥選択槽３の上部に一端が連通された流路６を通って、流路６の他端から固液分離槽４に流入される。

また、圧密化汚泥選択槽３で分離（選択）された圧密化汚泥は、生物処理槽２に戻される。具体的には、圧密化汚泥選択槽３は、その下部おいて汚泥経路８の一端が連通されており、分離された圧密化汚泥が汚泥経路８に流出される。汚泥経路８の他端は、生物処理槽２における第１の槽２１の上部に配置されており、圧密化汚泥は、汚泥経路８及びこの汚泥経路８に配置されたポンプ３３によって第１の槽２１に流入される。なお、圧密化汚泥は第１の槽２１ではなく第２の槽２２に流入されてもよい。

上述したように、第１実施形態では、生物処理槽２から流出された廃水から圧密化汚泥が分離され、この圧密化汚泥が生物処理槽２に戻されるため、生物処理槽２内の廃水の汚泥濃度を高めることができる。このため、生物処理槽２内の汚泥のＢＯＤ負荷を、十分な量の圧密化汚泥を生成することができるレベルまで低くすることができる。これによって、第１実施形態に係る生物処理装置１では、生物処理槽２の内部で十分な量の圧密化汚泥が得られるまでの時間を短縮することができ、これによって運転立ち上げ時間を短縮することができる。また、第１実施形態に係る生物処理装置１では、運転立ち上げ後に、一時的に圧密化汚泥が生物処理槽２内から減少してしまった場合でも、ＢＯＤ汚泥濃度を上記レベルまで低くすることができるため、生物処理槽２内の圧密化汚泥の量を保持することができる。

以下に、圧密化汚泥選択槽３において廃水から圧密化汚泥を分離するための生物処理装置１の構成を説明する。圧密化汚泥選択槽３は、その下部において、流路６の途中で分岐された循環流路７に連通されている。これによって、圧密化汚泥選択槽３は、循環流路７及び循環流路７に配置されたポンプ３４によって、流路６に流出した廃水がその下部から流入される。これによって、圧密化汚泥選択槽３内で、圧密化汚泥選択槽３の内部で廃水が上方に向かって流れるように、廃水を循環させることができる。なお、循環流路７は、流路９から分岐されるように構成してもよい。また、流路５を利用して十分な流量の廃水が供給される場合、循環流路７は構成されなくともよい。

第１実施形態では、圧密化汚泥選択槽３の内部で廃水が上方に向かって流れるため、廃水に含まれる圧密化汚泥を重力沈降によって圧密化汚泥選択槽３の底部に集めながら、廃水に含まれる非圧密化汚泥を圧密化汚泥選択槽３の上部に移動させることができる。圧密化汚泥は非圧密化汚泥よりも比重が大きいからである。これによって、圧密化汚泥選択槽３の内部で廃水が上方に向かって流れるようにするだけの簡易な構成によって、圧密化汚泥を廃水から分離し、この圧密化汚泥を含まない廃水を圧密化汚泥選択槽３の上部から流路６を介して下流側に流出させることができる。

また、ポンプ３４の出力及び／又は循環流路７におけるバルブ（図略）の開閉を調整することで、圧密化汚泥選択槽３内の廃水の線速度が所定の範囲内になるように調整されている。この所定の範囲は、好ましくは１ｍ／ｈ以上であり、かつ２０ｍ／ｈ以下、より好ましくは５ｍ／ｈから１５ｍ／ｈである。廃水の線速度（ＬＶ）が１ｍ／ｈ未満であると、廃水に含まれる非圧密化汚泥を圧密化汚泥選択槽３の上部に移動させることができず、非圧密化汚泥も圧密化汚泥とともに重力沈降によって圧密化汚泥選択槽３の底部に集まる。このため、廃水において圧密化汚泥と非圧密化汚泥とを分離できず、生物処理槽２に戻される汚泥に非圧密化汚泥が含まれる場合がある。また、廃水の線速度が２０ｍ／ｈより大きいと圧密化汚泥も非圧密化汚泥とともに圧密化汚泥選択槽３の上部に移動されてしまう。このため、廃水において圧密化汚泥と非圧密化汚泥とを分離できず、流路６を介して下流側に流出される廃水に圧密化汚泥が含まれてしまう場合がある。第１実施形態では、圧密化汚泥選択槽３内での廃水の線速度が上記の範囲に設定されているため、圧密化汚泥と非圧密化汚泥とを十分に分離することができる。

なお、廃水の線速度（ＬＶ）は、一時間あたりに圧密化汚泥選択槽３に流入される廃水の量（ｍ^３）を、圧密化汚泥選択槽３の水面積（ｍ^２）で除算することで算出される。図２（ａ）を参照すると、第１実施形態に係る圧密化汚泥選択槽３は、その下部において流路５に連通されており、その下部から廃水が流入される。このように構成された圧密化汚泥選択槽３では、図２（ａ）において矢印ａ１で示す箇所の面積が水面積となり、圧密化汚泥選択槽３に流入される廃水の量は、流路５から流入される廃水の量（Ｑ１）と、循環流路７から流入される廃水の量（Ｑ２）とを合わせた量となる。

第１実施形態においては、圧密化汚泥選択槽３は、その下部において流路５から廃水が流入されているが、この構成に限定されず、例えば、図２（ｂ）で示すように、その上方から流路５を介して廃水が流入される構成であってもよい。このような構成の場合には、圧密化汚泥選択槽３では、その内部における上側に高さ方向に延びる流路管３００が設けられ、廃水がこの流路管３００を介して水面の下方の位置に導入される。流路管３００を介して廃水を導入する理由は、流路５から流入される廃水における圧密化汚泥が分離される前に、この廃水が流路６に流出されることを防止するためである。図２（ｂ）で示すような圧密化汚泥選択槽３では、流路管３００の部分には水面がなく、圧密化汚泥選択槽３及び流路管３００が上面視で円形であるならば、上面視でドーナツ状に水面が形成されているため、矢印ａ２で示す箇所の面積が水面積となる。なお、この場合も、圧密化汚泥選択槽３に流入される廃水の量は、流路５から流入される廃水の量（Ｑ１）と、循環流路７から流入される廃水の量（Ｑ２）とを合わせた量となる。

（固液分離槽）
固液分離槽４には、圧密化汚泥選択槽３を経由した廃水が流路６を介して流入され、この廃水が内部において重力沈降等によって固液分離されて、処理水と汚泥とに分離される。処理水は、流路９を介して生物処理装置１の外部に流出される。一方、汚泥は、固液分離槽４の下部に連通されている汚泥経路１０を通って、余剰汚泥として生物処理装置１の外部に流出される。この汚泥経路１０の途中において、汚泥経路１１が分岐されて、この汚泥経路１１を介して汚泥の一部が生物処理槽２（第１の槽２１）に戻される。なお、汚泥経路１１は、汚泥経路１０から分岐されず、固液分離槽４の下部に直接設けられてもよい。

（第２実施形態）
以下に、図１、及び図３を用いて第２実施形態に係る生物処理装置１を説明する。図３は、第２実施形態に係る生物処理装置の概略構成を示す図である。第２実施形態に係る生物処理装置１Ａは、第１実施形態に係る生物処理装置１と、生物処理槽２Ａの構成のみが異なる。このため、生物処理槽２Ａの構成についてのみ説明する。第１実施形態に係る生物処理槽２は、生物処理を行うための第１の槽２１と圧密化汚泥を生成するための第２の槽２２との２槽がユニット化されて構成されていた。これに対して、第２実施形態に係る生物処理槽２Ａは、流入された廃水に対して生物処理を行うとともに圧密化汚泥の生成するための単一の槽を備える構成である。

なお、生物処理槽２Ａの構成は、第１実施形態に係る第２の槽２２の構成と同じである。生物処理槽２Ａでは、その上部において流入された廃水がブロア３２から散気管３２ａを介して供給された空気によって曝気されて、廃水が生物処理される。これとともに、空気の供給によって、生物処理槽２Ａの内部では、廃水が循環されて、担体２２１の表面に形成される生物膜の剥離よって汚泥が圧密化される。

（第３実施形態）
以下に、図１、及び図４を用いて第３実施形態に係る生物処理装置１Ｂを説明する。図４は、第３実施形態に係る生物処理装置の概略構成を示す図である。第３実施形態に係る生物処理装置１Ｂは、第１実施形態に係る生物処理装置１と、圧密化汚泥選択槽３Ｂの構成のみが異なる。このため、圧密化汚泥選択槽３Ｂの構成についてのみ説明する。第３実施形態に係る圧密化汚泥選択槽３Ｂは、圧密化汚泥を分離可能な径を有する液体サイクロンである。このため、第３実施形態では、圧密化汚泥選択槽３Ｂによって流路５から流入された廃水における汚泥を分級することができ、これによって、圧密化汚泥を底部に集めることができる。これによって、圧密化汚泥が、分離（選択）され、汚泥経路８及び汚泥経路８に配置されたポンプ３３を介して生物処理槽２に戻される。従って、第３の実施形態に係る生物処理生成装置１Ｂでも、第１の実施形態に係る生物処理装置１と同様の作用効果を奏する。

（第４実施形態）
以下に、図１、及び図５を用いて第４実施形態に係る生物処理装置１Ｃを説明する。図５は、第４実施形態に係る生物処理装置の概略構成を示す図である。第４実施形態に係る生物処理装置１Ｃは、生物処理された廃水を濾過するための濾過膜として浸漬膜４１を更に備える点のみが、第１実施形態に係る生物処理装置１と異なる。この相違点のみを説明する。浸漬膜４１は固液分離槽４内に配置されており、この浸漬膜４１によって廃水が濾過される。この濾過された廃水は、再利用水として、流路９ａを通って生物処理装置１の外部に流出される。圧密化汚泥選択槽３を経由した廃水に圧密化汚泥が含まれていた場合でも、圧密化汚泥は通常の活性汚泥に比較して粘度が低いため膜表面に付着し難く、また、膜の透水性が高いため膜処理の効率が良い。このため、浸漬膜４１の浸漬膜によって固液分離槽４内の水から十分に圧密化汚泥を除去して、再利用水を得ることができる。

なお、第４実施形態では、濾過膜として浸漬膜４１を使用しているが、濾過膜を固液分離槽４の外部に配置してもよい。なお、浸漬膜４１の種類は、特に限定されないが、例えば、限外濾過膜（ＵＦ膜）、精密濾過膜（ＭＦ膜）等が挙げられる。濾過膜の構造としては、酢酸セルロース、芳香族ポリアミド、ポリビニールアルコール、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレンなどの素材により形成された直径数ｍｍの中空糸状に形成されたいわゆる中空糸膜などと呼ばれるタイプのものや、薄い板状の膜たる平膜と呼ばれるタイプのものなど従来公知のものを採用することができる。

（第５実施形態）
以下に、図３、及び図６を用いて第５実施形態に係る生物処理装置１Ｄを説明する。図６は、第５実施形態に係る生物処理装置の概略構成を示す図である。第５実施形態に係る生物処理装置１Ｄは、生物処理槽２Ｄと圧密化汚泥選択槽３Ｄとがユニット化されてなる処理ユニット２０を備える点が、第２実施形態に係る生物処理装置１Ａと異なる。

また、第２実施形態に係る生物処理装置１Ａでは、圧密化汚泥選択槽３で選択された圧密化汚泥を生物処理槽２Ａに戻すが、第５実施形態に係る生物処理装置１Ｄは、圧密化汚泥選択槽３Ｄで選択された圧密化汚泥を、生物処理槽２Ｄと圧密化汚泥選択槽３Ｄとが連通されて形成されることで、生物処理槽２Ｄの内部に、選択された汚泥を保持する。この点も第５実施形態は第２実施形態と相違する。なお、第５から第７実施形態において、「汚泥を選択する」とは、廃水に含まれる汚泥から重力沈降によって圧密化汚泥を選別することである。

以下、これらの相違部分を中心に第５実施形態を説明する。
生物処理槽２Ｄは、流入された廃水に対して生物処理を行うとともに圧密化汚泥の生成するための単一の槽を備える。なお、生物処理槽２Ｄは第２実施形態に係る生物処理槽２Ａと基本的には同じ構成を有する。そして、第２の実施形態と同様に、生物処理槽２Ｄの内部は、隔壁２３において幅方向で区分されており、圧密化汚泥選択槽３Ｄ側の領域Ａ１とその反対側の領域Ａ２とを有する。領域Ａ１と領域Ａ２とは、隔壁２３の上方及び下方で連通されている。なお、第５実施形態では、領域Ａ１側の一側面に担体２２１が固定されている。生物処理槽２Ｄ内では、ブロア３２から供給された空気によって、領域Ａ１を下に向かって流れ、かつ隔壁２３の周りを巡るような、廃水の循環が生じている。これによって、圧密化汚泥が担体２２１で形成される。

生物処理槽２Ｄは、圧密化汚泥選択槽３Ｄと隔壁２００ａによって隔てられている。隔壁２００ａの下部には、生物処理槽２Ｄと圧密化汚泥選択槽３Ｄとの連通路２００ｂが形成されており、これによって、生物処理槽２Ｄの内部と圧密化汚泥選択槽３Ｄの内部とから成る内部領域Ａ１０が形成されている。これによって、生物処理槽２Ｄ内の領域Ａ１を下に向かって流れた廃水が、連通路２００ｂを介して、圧密化汚泥選択槽３Ｄの下部に流入される。この流入された廃水が、圧密化汚泥選択槽３Ｄ内で上に向かって流れ、圧密化汚泥選択槽３Ｄの上部に一端が取り付けられた流路６を介して固液分離槽４に流入される。

以下に、圧密化汚泥選択槽３Ｄで廃水に含まれる汚泥から圧密化汚泥を選別し、この選別された圧密化汚泥を生物処理槽２Ｄで保持するための生物処理装置１Ｄの構成を説明する。固液分離槽４から流路９に流出される処理水が、流路９から分岐される流路１３及び流路１３に配置されたポンプ３７を介して、生物処理槽２Ｄ内に流入される。流路１３からの処理水は、生物処理槽２Ｄ内の領域Ａ１の上から、生物処理槽２Ｄ内に流入され、これによって、圧密化汚泥槽３Ｄ内の廃水の流れを速めることができる。このため、ポンプ３７の出力及び／又は流路１３のバルブ（図略）の開閉を調整することで、生物処理槽２Ｄ内の廃水の流れを調整して、連通路２００ｂを介して圧密化汚泥選択槽３Ｄに流入される廃水の流量を調整することができる。

なお、原水によって十分に槽内の水量を確保できる場合には流路１３からの返送は不要である。また、流路１３からの処理水の返送箇所は生物処理槽２Ｄ内のＡ１の上に限定されず、圧密化汚泥選択槽３Ｄであってもよい。この場合、図２（ａ）のように圧密化汚泥選択槽３Ｄの下部から流入させるようにしてもよく、図２（ｂ）のような流路管３００を用いて圧密化汚泥選択槽３Ｄの上部から流入させるようにしてもよい。

第５実施形態では、圧密化汚泥選択槽３Ｄに流入される廃水の流量は、圧密化汚泥選択槽３Ｄ内の廃水の線速度が所定の範囲になるように調整されている。なお、第１実施形態と同様と同様に、この線速度の所定の範囲は、１ｍ／ｈ以上であり、かつ２０ｍ／ｈ以下の範囲であることが好ましい。これによって、非圧密化汚泥のみを圧密化汚泥選択槽３Ｄの上部に移動させ、かつ圧密化汚泥を圧密化汚泥選択槽３Ｄの上部に移動させないようにすることができる。このようにして、廃水に含まれる汚泥から重力沈降によって圧密化汚泥を選別し、内部領域Ａ１０内（生物処理槽２Ｄ内）で保持することができる。そして、この選別された圧密化汚泥を含まない廃水が流路６を介して下流側に流出されることになる。

第５実施形態では、廃水における汚泥から選別された圧密化汚泥が、生物処理槽２Ｄ内で保持されるため、生物処理槽２Ｄにおける汚泥濃度を高くして、生物処理槽２Ｄ内の汚泥のＢＯＤ汚泥負荷を、十分な量の圧密化汚泥を生成することができるレベルまで低くすることができる。これによって、第５実施形態に係る生物処理装置１Ｄでは、生物処理槽２Ｄの内部で十分な量の圧密化汚泥が得られるまでの時間を短縮することができ、これによって運転立ち上げ時間を短縮することができる。また、第５実施形態に係る生物処理装置１Ｄでは、運転立ち上げ後に、一時的に圧密化汚泥が生物処理槽２Ｄ内から減少してしまった場合でも、ＢＯＤ汚泥濃度を上記レベルまで低くすることができるため、生物処理槽２Ｄ内の圧密化汚泥の量を保持することができる。

なお、第５実施形態に係る生物処理装置１Ｄは、固液分離槽４を備えるが、図７で示すように、固液分離槽４を備えずに構成されてもよい。なお、図７は、第５実施形態の変形例に係る生物処理装置の概略構成を示す図である。この場合には、生物処理装置１Ｄ´は、固液分離槽４から流出される処理水が生物処理槽２Ｄ内に流入される構成に代えて、圧密化汚泥選択槽３Ｄから流出される廃水（この廃水が処理水となる）が生物処理槽２Ｄに戻される構成を備える。
また、第５実施形態において圧密化汚泥選択槽３Ｄの底部を生物処理槽２Ｄに向けて傾斜するように構成してもよい。この構成により、圧密化汚泥選択槽３Ｄで分離した汚泥が生物処理槽へ傾斜を伝って供給される。

（第６実施形態）
以下に、図１、図６、及び図８を用いて第６実施形態に係る生物処理装置１Ｅを説明する。図８は、第６実施形態に係る生物処理装置の概略構成を示す図である。第６実施形態に係る生物処理装置１Ｅは、生物処理ユニット２０Ｅの構成のみが、第５実施形態とは異なっている。より具体的には、生物処理ユニット２０Ｅの生物処理槽２Ｅの構成が、第５実施形態に係る生物処理ユニット２０Ｄの生物処理槽２Ｄの構成とは異なっている。従って、この相違点のみを説明する。

第５実施形態において、生物処理槽２Ｄは、流入された廃水に対して生物処理を行うとともに圧密化汚泥の生成するための単一の槽を備える。これに対して、第６実施形態では、生物処理槽２Ｅが、生物処理を行うための第１の槽２１Ｅと圧密化汚泥を生成するための第２の槽２２Ｅとがユニット化されてなる。生物処理槽２Ｅは、第１実施形態に係る生物処理槽２において、第２の槽２２を第５実施形態に係る生物処理槽２Ｄに置き換えたように構成されている。廃水における汚泥から重力沈降によって圧密化汚泥を選別して生物処理槽２Ｅ内で保持させる構成を含め、その他の構成については、第５実施形態と同様であるため、説明を省略する。なお、第６実施形態においても、第５実施形態と同様に、固液分離槽４を備えずに生物処理装置１Ｅを構成してもよい。

（第７実施形態）
以下に、図６、及び図９を用いて第７実施形態に係る生物処理装置１Ｇを説明する。図９は、第７実施形態に係る生物処理装置の概略構成を示す図である。第７実施形態に係る生物処理装置１Ｇは、生物処理槽２Ｄ（領域Ａ２）内に浸漬膜２００ｃ（本発明の「濾過膜」に相当）が配置される点のみが第５実施形態と異なっている。浸漬膜２００ｃによって、生物処理装置１Ｇ内の廃水（本発明の「生物処理された廃水」に相当）が濾過されて、この濾過された廃水が再利用水として流路１４を介して生物処理装置１の外部に流出される。

（変形例）
（１）第３実施形態に係る圧密化汚泥分離装置３Ｂ（液体サイクロン）を第２実施形態に係る生物処理装置１に適用しても、第４実施形態に係る生物処理装置１Ｃに適用してもよい。

（２）本発明に係る生物処理装置では、生物処理槽２、２Ａ、２Ｄ、２Ｅと圧密化汚泥選択槽３、３Ｂ、３Ｄ、３Ｅとの間に別の構成が介在してもよく、生物処理槽２、２Ａ、２Ｄ、２Ｅを経由した廃水が圧密化汚泥選択槽３、３Ｂ、３Ｄ、３Ｅに流入されるように構成されていればよい。また、本発明に係る生物処理装置では、圧密化汚泥選択槽３、３Ｂ、３Ｄ、３Ｅと固液分離槽４との間に別の構成が介在してもよく、圧密化汚泥選択槽３、３Ｂ、３Ｄ、３Ｅを経由した廃水が固液分離槽４に流入されるように構成されていればよい。なお、本発明に係る生物処理装置及び生物処理方法では、固液分離槽４を用いなくてもよい。

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ 生物処理装置
２、２Ａ、２Ｄ、２Ｅ 生物処理槽
２２１ 担体
３、３Ｂ、３Ｄ、３Ｅ 圧密化汚泥選択槽
４ 固液分離槽
４１、２００ｃ 浸漬膜

Claims (6)

1. 廃水に対する生物処理が内部で行われ、圧密化汚泥の生成のための担体を内部に有する生物処理槽と、
   前記生物処理槽を経由した前記廃水が流入され、内部でこの廃水から前記圧密化汚泥が選択され、前記廃水を下流側に流出させる圧密化汚泥選択槽と、を備え、
   前記生物処理槽と前記圧密化汚泥選択槽とが連通されて、この連通によって、前記生物処理槽の内部において前記圧密化汚泥選択槽で選択された前記圧密化汚泥を保持する、
   又は、前記圧密化汚泥選択槽で選択された圧密化汚泥を前記生物処理槽に戻す、
   生物処理装置。
2. 前記圧密化汚泥選択槽内では、前記廃水が上方に向かって流れる、
   請求項１に記載の生物処理装置。
3. 前記圧密化汚泥選択槽内において前記上方に向かって流れる廃水の線速度は、１ｍ／ｈ以上であり、かつ２０ｍ／ｈ以下である、
   請求項２に記載の生物処理装置。
4. 前記圧密化汚泥選択槽は、液体サイクロンであり、
   前記圧密化汚泥選択槽で廃水から分離されることで選択された前記圧密化汚泥を、前記生物処理槽に戻す、
   請求項１に記載の生物処理装置。
5. 前記生物処理された前記廃水を濾過するための濾過膜を備える、
   請求項１から４の何れかに記載の生物処理装置。
6. 生物処理槽において、有機性の廃水に対して生物処理を行うとともに、担体によって圧密化汚泥を生成する圧密化汚泥生成工程と、
   前記生物処理槽を経由した廃水から前記圧密化汚泥を選択する圧密化汚泥選択工程と、
   前記圧密化汚泥選択工程で選択された前記圧密化汚泥を前記生物処理槽で保持し、この選択された圧密化汚泥を含まない前記廃水を下流側に流出させる工程、又は、前記圧密化汚泥選択工程で選択された前記圧密化汚泥を前記生物処理槽に戻し、この選択された圧密化汚泥を含まない前記廃水を下流側に流出させる工程と、
   を含む、生物処理方法。

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