JP2017087191A - 廃水処理装置および廃水処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】省エネルギーを維持しながらも処理効率が良好な廃水処理装置および廃水処理方法を提供する。【解決手段】 本発明の廃水処理装置100は、廃水処理槽2001,2002,2003と浄化ユニット3001,3002,3003とをそれぞれ複数含む。複数の廃水処理槽2001,2002,2003は、廃水を一方向に通液可能となるように直列に連結されている。浄化ユニット3001,3002,3003は浄化部を含む。浄化部は、上下方向および横方向に展開し上部が開放された空気室S1,S2,S3と、当該空気室S1,S2,S3を取り囲む透気防水フィルムとを含み、廃水処理槽2001,2002,2003の廃水W1,W2,W3に浸漬させられるべきものである。上流側の廃水処理槽2001に対応する浄化ユニット3001における空気室S1の厚みTs1は、下流側の廃水処理槽2002,2003に対応する浄化ユニット3002,3003における空気室S2,S3の厚みTs2,Ts3より大である。【選択図】図３

Description

本発明は、廃水処理装置および廃水処理方法に関する。より具体的には、本発明は、微生物を利用した廃水処理装置および廃水処理方法に関する。さらに具体的には、本発明は、廃水処理効率と省エネルギーとを両立した廃水処理装置および廃水処理方法に関する。

日本では、廃水処理方法として、好気性微生物の働きを利用して、有機汚泥物質を分解する活性汚泥法が多く利用されている。

活性汚泥法による廃水処理方法の例として、有機汚泥物質の分解に必要な酸素を供給するためにばっ気装置を用い、廃水中に直接空気が接触するように廃水中に空気を供給する方法が挙げられる。ばっ気装置としては、一般的に、送風機と散気装置とを組み合わせた複合装置および機械式ばっ気装置が挙げられる。ばっ気装置に用いられうる散気装置としては、一般的に、多孔質樹脂製散気管を有するものおよびゴム製メンブレンディフューザーが挙げられる。

たとえば、湖沼および河川の富栄養化に対しては窒素の除去が行われており、窒素を含む有機性廃水の処理も微生物の働きを利用して行われている。具体的には、社団法人日本下水道協会発行、下水道施設計画・設計指針と解説−２００９年度版−Ｐ８１（非特許文献１）に記載されているように、過去に多く実用化されている。当該文献に記載された方法では、好気性状態でアンモニア性窒素を亜硝酸塩・硝酸塩に硝化することが可能な亜硝酸菌・硝化菌の働き、及び通性・嫌気性状態で亜硝酸塩・硝酸塩を窒素ガスに脱窒素する脱窒素菌の働きを利用している。このような方法においても、硝化に必要となる酸素を供給するために、ばっ気装置が用いられる。

活性汚泥法による廃水処理方法の他の例として、国際公開第２０１１／０７３９７７号パンフレット（特許文献１）に記載されるように、酸素透過性かつ水不透過性を有するシートで形成された空間の中に廃水を供給して、廃水処理を行う方法が挙げられる。

活性汚泥法による廃水処理方法のさらなる他の例として、特開２０１５−３３６８１号公報（特許文献２）に記載されるように、空気を内部に取り入れるための空気取り入れ部を有し、かつ内部に取り入れられた空気を廃水に供給するための空気供給部と、廃水と空気供給部との間に位置するように空気供給部の表面に貼られており、かつ透気性および防水性を有する少なくとも１つのフィルムとを具え、空気供給部がフィルムが貼られた状態のものを廃水中に浸漬して廃水処理する方法が挙げられる。この方法においては、空気供給部の厚みとして１０ｃｍ以下が好ましいことが記載されている。

国際公開第２０１１／０７３９７７号パンフレット 特開２０１５−３３６８１号公報

下水道施設計画・設計指針と解説−２００９年度版−Ｐ８１（社団法人 日本下水道協会発行）

現在、日本における水質汚濁問題は、生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）を指標とする有機汚濁物質除去に関する限り、ほぼ問題が無いレベルに達している。
しかしながら、ばっ気装置を用いる廃水処理方法の場合、廃水に直接空気が接触するように水圧に抗って廃水中に空気を送り込む必要性により、エネルギー消費量が大きくなる傾向にある。特に、窒素の除去のための消化には多くの酸素が必要であるため、エネルギー消費量が大きい。

また、国際公開第２０１１／０７３９７７号パンフレット（特許文献１）に記載された方法では、巻回された長尺シートにより形成された経路空間の中で廃水を処理するため、大量の廃水を処理効率を下げずに処理するにはシートサイズを大きく形成する必要があり、シート強度およびコストの面で問題となる。

特開２０１５−３３６８１号公報（特許文献２）に記載された方法では、上記の国際公開第２０１１／０７３９７７号パンフレット（特許文献１）に記載された問題の方法を解決している。その一方で、特開２０１５−３３６８１号公報（特許文献２）にはフィルム上部の開口部からの空気の取り入れに送風機を組み合わせることが記載されているが、送風機を用いることは省エネルギー効率の点で改善の余地がある。かといって、送風機を用いなければ廃水処理効率に改善の余地が残る。

以上の問題に鑑み、本発明の目的は、省エネルギーを維持しながらも処理効率が良好な廃水処理装置および廃水処理方法を提供することにある。

本発明者は、上下方向（廃水の深さ方向）および横方向に展開し上部が開放された空気室と当該空気室の上部以外を取り囲む透気防水フィルムとを含む浄化部を廃水中に浸漬して放置した場合に、空気室の下部で、開放上部からの対流による酸素供給量に対し微生物の酸素消費量が大きいために酸素濃度が低下し、上下方向で空気室の酸素濃度に勾配が生じること、かつ、この勾配が空気室の開放上部の厚みによって顕著に異なることを発見した。

具体的には、厚さ１０ｍｍ×幅６００ｍｍ×高さ９００ｍｍの空気室の上部以外を透気性及び防水性を有するフィルムで取り囲んだ構造体と、厚さ２０ｍｍ×幅６００ｍｍ×高さ９００ｍｍの空気室の上部以外を透気性及び防水性を有するフィルムで取り囲んだ構造体を、いずれも上部付近を除いて水深１．０ｍの特定ＢＯＤ濃度を有する廃水に浸漬したところ、厚さ１０ｍｍの構造体では空気室の酸素濃度は水面下２００ｍｍで２０％、水面下５００ｍｍで１２％、水面下８００ｍｍで８％といったように、空気室の下部では浄化効率が顕著に劣る程度に酸素濃度が低下することに対し、厚さ２０ｍｍの構造体では水面下２００ｍｍで２０％、水面下５００ｍｍで１６％、水面下８００ｍｍで１２％といったように、空気下部でも浄化効率を保つことができる程度の酸素濃度を維持することを発見した。

そこで本発明者は、廃水の浄化程度に応じて空気室の厚みを変えることで上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
本発明は、以下の発明を含む。

（１）
本発明の廃水処理装置は、廃水処理槽と浄化ユニットとをそれぞれ複数含む。
複数の廃水処理槽は、廃水を一方向に通液可能となるように直列に連結されている。
浄化ユニットは浄化部を含む。浄化部は、上下方向および横方向に展開し上部が開放された空気室と、当該空気室を取り囲む透気防水フィルムとを含み、廃水処理槽の廃水に浸漬させられるべきものである。
上流側の廃水処理槽に対応する浄化ユニットにおける空気室の厚みは、下流側の廃水処理槽に対応する浄化ユニットにおける空気室の厚みより大である。

このように、直列に連結された廃水処理槽のうち、浄化程度の低い上流の廃水処理槽で空気室の厚みが大きくなるように構成されることにより、送風機を用いることなく、浄化程度の低い上流側では空気室の酸素濃度の過度な低下を防いで良好な浄化効率を達成することができる。それとともに、上流側の廃水処理槽によって浄化程度が好ましく進んだ廃水を処理する下流側では、空気室の厚みを小さくして廃水処理槽のスペースを有効利用することができる。これによって安定的な廃水処理が可能であるため、省エネルギーを維持しながら良好な処理効率を達成することができる。

（２）
上記（１）の廃水処理装置では、上流側の廃水処理槽において、浄化ユニットにおける空気室の厚みが１５ｍｍ以上５０ｍｍ以下であってよい。

これによって、上流側の廃水処理槽において、廃水処理槽のスペースを有効利用しながら空気室の下部における酸素濃度の過度な低下を効果的に防いでより良好な浄化効率を達成することができる。

（３）
上記（１）または（２）に記載の廃水処理装置では、複数の廃水処理槽のうち、互いに隣り合って連結された廃水処理槽において、上流側の廃水処理槽に対応する浄化ユニットにおける空気室の厚みが、下流側の廃水処理槽に対応する浄化ユニットにおける空気室の厚みの１．５倍以上４倍以下であってよい。

これによって、上流側の廃水処理槽においては、廃水処理槽のスペースを有効利用しながら空気室の酸素濃度の過度な低下を効果的に防いでより良好な浄化効率を達成することができる。それとともに、上流側の廃水処理槽によって浄化程度がより好ましく進んだ廃水を処理する下流側では、空気室の厚みを小さくして廃水処理槽のスペースをより有効に利用することができる。

（４）
上記（１）から（３）のいずれかに記載の廃水処理装置では、上流側の廃水処理槽において、廃水処理槽の容積に対する空気室の体積が２０％以上６０％以下であってよい。

これによって、上流側の廃水処理槽において、より良好な浄化効率を達成するとともに、廃水処理槽のスペースをより有効に利用することができる。

（５）
本発明の廃水処理方法は、上記（１）の廃水処理装置を用いる。つまり、本発明の廃水処理方法は、廃水処理槽と、上下方向および横方向に展開し上部が開放された空気室と当該空気室を取り囲む透気防水フィルムとを含む浄化部であって当該廃水処理槽の廃水に浸漬させられるべき浄化部を含む浄化ユニットと、をそれぞれ複数含み、複数の廃水処理槽が、廃水を一方向に通液可能となるように直列に連結され、かつ、上流側の廃水処理槽に対応する浄化ユニットにおける空気室の厚みが、下流側の廃水処理槽に対応する浄化ユニットにおける空気室の厚みより大である廃水処理装置を用いる。本発明の廃水処理方法は、上流側の廃水処理槽で廃水の処理を行う上流側廃水処理工程と、下流側の廃水処理槽で、少なくとも上流側の廃水処理槽で処理された廃水の処理を行う下流側廃水処理工程と、
を含む。

このように、直列に連結された廃水処理槽のうち、浄化程度の低く酸素必要量が多い上流の廃水処理槽で、空気室の厚みが大きくなるように構成された廃水処理装置を用いることにより、送風機を用いることなく、浄化程度の低く酸素必要量が少ない上流側では、空気室の酸素濃度の過度な低下を防いで良好な浄化効率を達成することができる。それとともに、上流側の廃水処理槽によって浄化程度が好ましく進んだ廃水を処理する下流側では、空気室の厚みを小さくして廃水処理槽のスペースを有効利用することができる。これによって安定的な廃水処理が可能であるため、省エネルギーを維持しながら良好な処理効率を達成することができる。

（６）
上記（５）の廃水処理方法では、上流側廃水処理工程において、空気室の厚みが２０ｍｍ以上の浄化部を含む浄化ユニットを用い、かつ、上流側の廃水処理槽にＢＯＤ濃度が２００ｍｇ／以上の廃水を流入させて処理してよい。

このように上流側廃水処理工程において処理すべき廃水のＢＯＤ濃度が２００ｍｇ／以上であれば、廃水処理槽における空気室の厚みを２０ｍｍ以上とすることにより、空気室の酸素濃度の過度な低下を効果的に防いでより良好な浄化効率を達成することができる。

（７）
上記（６）の廃水処理方法では、上流側廃水処理工程において、空気室の厚みが４０ｍｍ以下の浄化部を含む浄化ユニットを用い、かつ、上流側の廃水処理槽にＢＯＤ濃度が１０００ｍｇ／以下の廃水を流入させて処理してよい。

このように上流側廃水処理工程において処理すべき廃水のＢＯＤ濃度がさらに１０００ｍｇ／以下であれば、廃水処理槽における空気室の厚みをさらに４０ｍｍ以下とすることにより、より良好な浄化効率を達成しながら、上流側の廃水処理槽のスペースをより有効に利用することができる。

（８）
上記（６）または（７）の廃水処理方法において、上流側の廃水処理槽のＢＯＤ負荷量が０．５ｋｇ／ｍ^３・日以上である場合に、下流側廃水処理工程において、空気室の厚みが上流側の廃水処理槽における空気室の厚みの１．５^-1倍以下である浄化部を含む浄化ユニットを用いて処理してよい。

このように上流側の廃水処理槽のＢＯＤ負荷量が０．５ｋｇ／ｍ^３・日以上であれば、下流側の廃水処理工程における空気層の厚みを上流側の廃水処理槽における空気室の厚みの１．５^-1倍以下にすることにより、下流側の廃水処理槽のスペースをより有効に利用することができる。

（９）
上記（８）の廃水処理方法では、上流側の廃水処理槽のＢＯＤ負荷量が２．０ｋｇ／ｍ^３・日以下である場合に、下流側廃水処理工程において、空気室の厚みが上流側の廃水処理槽における空気室の厚みの２．５^-1倍以上である浄化部を含む浄化ユニットを用いて処理してよい。

このように上流側の廃水処理槽のＢＯＤ負荷量がさらに２．０ｋｇ／ｍ^３・日以下であれば、下流側の廃水処理工程における空気層の厚みを上流側の廃水処理槽における空気室の厚みの１．５^-1倍以下にすることにより、下流側の廃水処理槽でもより良好な浄化効率を達成することができる。

（１０）
上記（５）から（９）のいずれかに記載の廃水の処理方法では、上流側廃水処理工程および下流側廃水処理工程を、上流側の廃水処理槽から下流側の廃水処理槽へ廃水を押出し流れ方式で通液を行ってよい。

これによって、廃水処理が連続的に行われるため、効率的な廃水処理が達成される。

第１実施形態の廃水処理装置における要部の模式的断面図である。 図１の浄化部３１０の模式的拡大図である。 第１実施形態の廃水処理装置の模式的断面図である。 第２実施形態の廃水処理装置の模式的断面図である。 第３実施形態の廃水処理装置の模式的断面図である。

［１．第１実施形態］
図１は、第１実施形態の廃水処理装置における要部の模式的断面図である。図１に示す廃水処理装置の要部は、廃水処理槽２００と、浄化ユニット３００とを含む。

［１−１．廃水処理槽］
廃水処理槽２００は有底の容器であり、内部に廃水Ｗを保持する。廃水処理槽２００には流入口２１１と流出口２１９とが設けられている。本実施形態では、流入口２１１と流出口２１９とが常時開放されることで、廃水Ｗを流入口２１１から流出口２１９に向かって連続的に流すことができる。廃水処理槽２００の容積は特に限定されないが、たとえば１ｍ^３以上１０，０００ｍ^３以下であってよい。

［１−２．浄化ユニット］
浄化ユニット３００は廃水処理槽２００の内部に設けられており、使用時には、上端（後述の開口部３１５）の部分を除いて廃水Ｗ中に浸漬される。浄化ユニット３００は浄化部３１０を含む。浄化部３１０は、上下方向Ｒ（つまり深さ方向）と横方向（つまり水平方向）とに展開していることで、廃水Ｗとの接触面積を効率よく得るように構成されている。本実施形態では、浄化ユニット３００は、並列させられた複数の浄化部３１０で構成される。

浄化部３１０の模式的拡大図を図２に示す。浄化部３１０は、空気室Ｓ、透気防水フィルム３１１、桟３１２およびスペーサ３１３を含み、上端で開口部３１５を構成している。

透気防水フィルム３１１は所定の幅で離間して対向しており、開口部３１５を除く端部で封止構造を採っている。これによって、透気防水フィルム３１１は、空気室Ｓを、当該所定の幅に相当する厚みＴｓを有し上部が開放された板状空間として画成する。透気防水フィルム３１１はその防水能によって、空気室Ｓへの廃水Ｗの浸入を防止することができる。

廃水処理装置１００の使用時には、透気防水フィルム３１１の廃水Ｗと接触する面に、廃水Ｗ中の微生物によるバイオフィルムＷｍが形成される。透気防水フィルム３１１はその透気能によって、空気室Ｓの酸素を外部へ透過させ、廃水Ｗを浄化するバイオフィルムＷｍ中の好気性細菌に酸素を供給することができる。

空気室Ｓの板状形状は、透気防水フィルム３１１の内側に設けられた剛性体によって、廃水Ｗの水圧に抗って維持される。本実施形態では、この剛性体は籠状体であり、桟３１２およびスペーサ３１３で構成される。桟３１２は、たとえば横桟および縦桟などの交差方向に組み合わされた桟部材で構成された平面枠体であり、透気防水フィルム３１１が空気室Ｓに露出する面を十分に確保するとともに浄化部３１０全体の強度を強化する。スペーサ３１３は、一対の対向する桟３１２の間に介在して桟３１２を固定し、空気室Ｓの厚みＴｓを維持する。

透気防水フィルム３１１は、透気性と防水性とを両備するフィルムであれば特に限定されない。たとえば、ポリオレフィン（たとえばポリエチレンおよびポリプロピレンなど）の耐水性樹脂で構成されるフィルムであって、かつ微細孔を有しているもの（つまり多孔質耐水性フィルム）が好ましい。多孔化技術は当業者に良く知られた方法であり、透気防水フィルム３１１はどのような方法で作製されたものであってもよい。たとえば、炭酸カルシウムなどの無機フィラーを含む耐水性樹脂シートを延伸加工することで得られる多孔質フィルムが挙げられる。

透気防水フィルム３１１は、上記の多孔質耐水性フィルムの片面または両面に、不織布およびクロスヤーンなどの繊維シートならびに他のフィルムが積層されていてもよい。

透気防水フィルム３１１として好適な市販品としては、積水フィルム社製「セルポア」、三菱樹脂社製「ＫＴＦ」および「エクセポール」、ならびにトクヤマ社製「ポーラム」および「ＮＦシート」などが挙げられる。

桟３１２およびスペーサ３１３の材質は、空気室Ｓの板状形状を維持可能な剛性を有する樹脂であってよく、好ましくは、透気防水フィルム３１１と溶着可能な熱可塑性樹脂であってよい。桟３１２およびスペーサ３１３は、少なくともいずれかが透気防水フィルム３１１と溶着（熱溶着または超音波溶着）固定させられることにより安定的に空気室Ｓを維持する。

なお、浄化部は本実施形態で示されるものに限定されず、たとえば空気室Ｓの厚みＴｓを確保するスペーサ３１３があれば、桟３１２を有しなくてもよい。この場合、スペーサ３１３がその両端で透気防水フィルム３１１に溶着固定される。またこの場合、スペーサ３１３は、上下方向Ｒおよび横方向に複数設けられることによって、空気室Ｓの容積を容易に確保することができる。さらにこの場合、スペーサは樹脂製の剛性ロッドであってもよいが、透気防水フィルム３１１により安定的に固定するため、より軽量の部材、たとえば樹脂製ネットをロッド状に巻回したもの、樹脂製のへちま状中空体などであってもよい。

空気室の上下方向Ｒの長さＬｓは、たとえば０．２ｍ以上、好ましくは０．８ｍ以上であってよいし、３．７ｍ以上であってもよい。また、当該長さＬｓは、たとえば６ｍ以下、好ましくは４ｍ以下であってよい。空気室の上下方向Ｒに直交する横方向の長さは、たとえば０．２ｍ以上、好ましくは０．６ｍ以上であってよく、たとえば３．６ｍ以下、好ましくは１．８ｍ以下であってよい。空気室Ｓの上下方向Ｒの長さＬｓが上記下限以上であることは、空気室Ｓの維持を容易かつ空気室Ｓの換気を容易にして廃水処理能を向上させる点で好ましく、上記上限以下であることは、本発明の空気室Ｓの換気による廃水処理能向上効果をより良好に得る点、および設置容易性の点などで好ましい。空気室Ｓの横方向の長さが上記下限以上であることは、廃水Ｗとの接触面積を効率的に確保して廃水処理効率を向上させる点で好ましく、上記上限以下であることは、浄化部３１０全体の強度維持容易性および浄化ユニット３００の設置容易性の点などで好ましい。

空気室Ｓの長さＬｓに対する廃水Ｗへの接水長さＬｗは、たとえば８０％以上、９５％以下であってよい。接水長さＬｗが上記下限以上であることは、空気室Ｓから供給される酸素量を良好に確保し廃水処理効率を向上させる点で好ましく、接水長さＬｗが上記上限以下であることは、空気室Ｓへの廃水Ｗの侵入を防ぐ点で好ましい。あるいは、空気室Ｓへの廃水Ｗの侵入を防ぐ点では、廃水Ｗの水面が浄化部３１０の開口部３１５から２ｃｍ以上離間するように接水長さＬｗが設定されてもよい。

透気防水フィルム３１１の厚みは、たとえば１５μｍ以上、１ｍｍ以下であってよい。当該厚みが上記下限以上であることは、破損を防止し空気室Ｓを安定的に確保する点で好ましく、上記上限以下であることは、酸素透過性を良好に確保し廃水処理効率を向上させる点で好ましい。

［１−３．廃水処理装置］
図３に、本実施形態の廃止処理装置の模式的断面図を示す。図３に示す廃水処理装置１００は、図１に示す要部を複数含んで構成され、複数の廃水処理槽２００_１，２００_２，２００_３と、複数の浄化ユニット３００_１，３００_２，３００_３とを含む。廃水処理槽２００_１，２００_２，２００_３にはそれぞれ廃水Ｗ_１，Ｗ_２，Ｗ_３が貯水される。廃水処理装置１００には、送風機および曝気機のように、廃水Ｗ_１，Ｗ_２，Ｗ_３へ空気を供給する動力を含まない。したがって、廃水処理装置１００は、エネルギー削減効率に優れる。

複数の廃水処理槽２００_１，２００_２，２００_３それぞれは、流入口２１１と流出口２１９（図１参照）とで直列に連結されている。本実施形態では、複数の廃水処理槽２００_１，２００_２，２００_３それぞれの流入口と流出口とを開放することで、廃水を、廃水処理槽２００_１の流入口２１１_１から廃水処理槽２００_３の流出口２１９_３に向かって流液することができる。

複数の廃水処理槽２００_１，２００_２，２００_３それぞれの内部には複数の浄化ユニット３００_１，３００_２，３００_３が対応するように設けられており、使用時には、上端の部分を除いて廃水Ｗ中に浸漬される。

上述のように、廃水が廃水処理槽２００_１の流入口２１１_１から廃水処理槽２００_３の流出口２１９_３に向かって流れているため、廃水処理槽２００_１，２００_２，２００_３それぞれの廃水Ｗ_１，Ｗ_２，Ｗ_３の浄化程度は互いに異なり得り、廃水Ｗ_１、廃水Ｗ_２、廃水Ｗ_３の順に浄化の程度が向上（つまりＢＯＤ濃度が低下）し得る。

本実施形態では、浄化ユニット３００_１，３００_２，３００_３のそれぞれにおける空気室Ｓ_１，Ｓ_２，Ｓ_３それぞれの厚みＴｓ_１，Ｔｓ_３，Ｔｓ_３は、複数の廃水処理槽２００_１，２００_２，２００_３のうち、上流側の廃水処理槽２００_１と、下流側の廃水処理槽２００_２，２００_３と、の間で異なるように設計される。具体的には、特に廃水のＢＯＤ濃度が大きい上流側の廃水処理槽２００_１における厚みＴｓ_１が、下流側の廃水処理槽２００_２，２００_３における厚みＴｓ_３，Ｔｓ_３よりも大となるように設計される。一方、厚みＴｓ_２と厚みＴｓ_３とは同じとなるように設計されてよい。

浄化程度がより低い廃水の処理に供される上流側の廃水処理槽２００_１では、空気室Ｓ_１の厚みＴｓ_１が上下方向Ｒの長さＬｓ（図２参照）のたとえば０．０５倍以上０．２倍以下であってよい。より具体的には、空気室Ｓ_１の厚みＴｓ_１は、１５ｍｍ以上５０ｍｍ以下、好ましくは２０ｍｍ以上４０ｍｍ以下であってよい。当該厚みＴｓ_１が上記下限値以上であることは、空気室Ｓ_１の下部（たとえば、図２に示す長さＬｓの５０％の位置以下、特に１０％の位置以下）における酸素濃度の過度な低下を防ぎ、単位時間当たりに達成する浄化の程度を向上させる点で好ましい。当該厚みＴｓ_１が上記上限値以下であることは、廃水処理槽２００_１のスペースを有効利用し単位時間当たりに多くの廃水を処理する点で好ましい。

上流側の廃水処理槽２００_１における空気室Ｓ_１の厚みＴｓ_１は、隣り合って連結されている下流側の廃水処理槽２００_２における空気室Ｓ_２の厚みＴｓ_２のたとえば１．５倍以上４倍以下、好ましくは１．５倍以上２．５倍以下、具体的には２倍であってよい。つまり、下流側の廃水処理槽２００_２における空気室Ｓ_２の厚みＴｓ_２は、隣り合って連結されている上流側の廃水処理槽２００_１における空気室Ｓ_１の厚みＴｓ_１のたとえば４^-1倍以上１．５^-1倍以下、好ましくは２．５^-1倍以上１．５^-1倍以下、具体的には１/２倍であってよい。より具体的には、下流側の廃水処理槽２００_２における空気室Ｓ_２の厚みＴｓ_２は、１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下であってよい。下流側の廃水処理槽２００_２では上流側の廃水処理槽２００_１によって好ましい程度に浄化された廃水を処理するため、空気室Ｓ_２の厚みＴｓ_２を上記上限値以下とすることで廃水処理槽２００_２のスペースを有効利用し単位時間当たりに多くの廃水を処理しつつ、当該厚みＴｓ_２を上記下限値以上とすることにより、空気室Ｓ_２の下部における酸素の過度な低下を防ぎ単位時間あたりに達成する浄化の程度を良好にすることができる。

なお、上流側の廃水処理槽２００_１において、廃水処理槽２００_１の容積を１００％とした場合、廃水処理槽２００_１中の浄化ユニット３００_１における空気室Ｓ_１の総体積（本実施形態では空気室Ｓ_１５個分の体積）の割合は、２０％以上６０％以下、好ましくは３０％以上５０％以下であってよい。当該割合が上記下限値以上であることは、廃水Ｗ_１が空気室Ｓ_１から多くの酸素供給を受け単位時間あたりに達成する浄化の程度を良好にする点で好ましく、上記上限値以下であることは、廃水処理槽２００_１のスペースを有効利用し単位時間当たりに多くの廃水を処理する点で好ましい。

［１−４．廃水処理方法］
廃水処理装置１００を用いて廃水処理を行う場合、上流側の廃水処理槽２００_１で廃水の処理を行う上流側廃水処理工程と、下流側の廃水処理槽２００_２，２００_３で、上流側の廃水処理槽２００_１で処理された廃水の処理を行う下流側廃水処理工程と、を含む。本実施形態では、上流側の廃水処理槽２００_１が最初の処理つまり最もＢＯＤ濃度の高い廃水の処理を行う。下流側廃水処理工程では、廃水処理槽２００_１で処理された廃水を廃水処理槽２００_２が処理し、廃水処理槽２００_２で処理した廃水を廃水処理槽２００_３が処理する。

上流側廃水処理工程では、処理すべき廃水つまり流入口２１１_１から流入する廃水のＢＯＤ濃度が２００ｍｇ／以上であれば、浄化ユニット３００_１は２０ｍｍ以上厚みＴｓ_１の空気室Ｓ_１を有するものを用いることができる。これによって、空気室Ｓ_１の下部（たとえば、図２に示す長さＬｓの５０％の位置以下、特に１０％の位置以下）酸素濃度の過度な低下を効果的に防ぎ、単位時間当たりに達成する浄化の程度を向上させることができる。

上流側廃水処理工程では、処理すべき廃水つまり流入口２１１_１から流入する廃水のＢＯＤ濃度が１０００ｍｇ／以下であれば、浄化ユニット３００_１は４０ｍｍ以下の厚みＴｓ_１の空気室Ｓ_１を有するものを用いることができる。これによって、空気室Ｓ_１の廃水処理槽２００_１のスペースを有効利用し、単位時間当たりに多くの廃水を処理することができる。

一方、下流側廃水処理工程では、上流側の廃水処理槽２００_１におけるＢＯＤ負荷量が０．５ｋｇ／ｍ^３・日以上であれば、浄化ユニット３００_２，３００_３は、空気室Ｓ_１の厚みＴｓ_１の１．５^-1倍以下の厚みＴｓ_２，Ｔｓ_３を有するものを用いることができる。これによって、空気室Ｓ_２，Ｓ_３の廃水処理槽２００_２，２００_３のスペースを有効利用し、単位時間当たりに多くの廃水を処理することができる。

下流側廃水処理工程では、上流側の廃水処理槽２００_１におけるＢＯＤ負荷量が２．０ｋｇ／ｍ^３・日以下であれば、浄化ユニット３００_２，３００_３は、空気室Ｓ_１の厚みＴｓ_１の１．５^-1倍以下の厚みＴｓ_２，Ｔｓ_３を有するものを用いることができる。これによって、廃水処理槽２００_２，２００_３のでもＳ_２，Ｓ_３の酸素濃度の過度な低下を効果的に防ぎ、単位時間当たりに達成する浄化の程度を良好にすることができる。

本実施形態では、廃水処理槽２００_１，２００_２，２００_３それぞれの流入口と流出口とが常時開放されることで、流入口２１１_１から流出口２１９_３へ常時通液されている連続処理方式（押出し流れ方式）であってよい。これによって、廃水処理が連続的に行われるため、効率的な廃水処理が達成される。

なお、本実施形態のような連続処理方式（押出し流れ方式）のほか、たとえば廃水処理槽２００_１，２００_２，２００_３それぞれの流入口と流出口とが定期的に開閉を繰り返すことで、都度貯留させた廃水Ｗ_１，Ｗ_２，Ｗ_３に対して処理を行う都度処理方式であってもよい。

［１−５．変形例］
本実施形態では、廃水処理槽が３個連結された廃水処理装置１００を挙げたが、廃水処理槽の数はこれに限定されない。
廃水処理装置の変形例においては、廃水処理装置１００から廃水処理槽２００_３が省略されたものであってもよい。本発明は、廃水処理効率が良好であるため、このように廃水処理槽を２個にすることも可能である。

廃水処理装置の別の変形例においては、廃水処理装置１００にさらに１または２以上の別の廃水処理槽が付加されていてもよい。たとえば、本発明に供される廃水のＢＯＤ濃度が大きい場合（たとえば上述したＢＯＤ濃度より大きい場合）、および／または廃水処理槽２００_１におけるＢＯＤ負荷量が小さい場合（たとえば上述したＢＯＤ負荷量より小さい場合）などにおいては、さらなる浄化処理槽が設けられていることが好ましい場合もある。付加される廃水処理槽は、浄化ユニット３００_１を具える廃水処理槽２００_１と同じものであってもよいし、浄化ユニット３００_２，３００_３を具える廃水処理槽２００_２，２００_３と同じものであってもよい。付加される廃水廃水処理槽は、空気層の厚みが下流の廃水処理槽より上流の廃水処理槽のほうが大となる順番で連結される。

［２．第２実施形態］
図４は、本発明の廃水処理装置の変形例の模式的断面図を示す。図４に示す廃水処理槽装置１００ａは、３個の廃水処理槽における空気室の厚みがすべて異なるように設計されていることを除いて、第１実施形態と同様である。

たとえば、本発明に供される廃水のＢＯＤ濃度が大きい場合（たとえば上述したＢＯＤ濃度より大きい場合）、廃水処理槽２００_１におけるＢＯＤ負荷量が小さい場合（たとえば上述したＢＯＤ負荷量より小さい場合）、廃水処理装置全体としての単位時間あたりの浄化程度を向上させる場合、および／または廃水処理装置全体としての単位時間あたりの処理量を向上させるなどにおいては、このように少なくとも３段階以上で空気層の厚みを異ならしめることが好ましい場合もある。

廃水処理装置１００ａは、廃水処理槽２００ａ_１，２００ａ_２，２００ａ_３と、浄化ユニット３００ａ_１，３００ａ_２，３００ａ_３とを含む。廃水処理槽２００ａ_１，２００ａ_２，２００ａ_３にはそれぞれ廃水Ｗａ_１，Ｗａ_２，Ｗａ_３が貯水される。浄化ユニット３００ａ_１，３００ａ_２，３００ａ_３それぞれにおける空気室Ｓａ_１，Ｓａ_２，Ｓａ_３は、それぞれ厚みＴｓａ_１，Ｔｓａ_２，Ｔｓａ_３を有する。

本実施形態における空気室Ｓａ_１，Ｓａ_２，Ｓａ_３の厚みＴｓａ_１，Ｔｓａ_２，Ｔｓａ_３の具体的な設計としては、この順に小さくなる限り特に限定されるものではない。
たとえば、本実施形態における空気室Ｓａ_１の厚みＴｓａ_１と空気室Ｓａ_２の厚みＴｓａ_２とがそれぞれ第１実施形態における空気室Ｓ_１の厚みＴｓ_１と空気室Ｓ_２の厚みＴｓ_２と同じであり、本実施形態における最下流での空気室Ｓａ_３の厚みＴｓａ_３が第１実施形態における空気室の厚みＳ_２のＴｓ_２よりも小となるように設計されてよい。
またたとえば、本実施形態における空気室Ｓａ_１の厚みＴｓａ_１と空気室Ｓａ_３の厚みＴｓａ_３とがそれぞれ第１実施形態における空気室Ｓ_１の厚みＴｓ_１と空気室Ｓ_２の厚みＴｓ_２と同じであり、本実施形態における空気室Ｓａ_２の厚みＴｓａ_２が第１実施形態における空気室Ｓ_１の厚みＴｓ_１と空気室Ｓ_２の厚みＴｓ_２との間の大きさの厚みとなるように設計されてもよい。
さらにたとえば、本実施形態における空気室Ｓａ_２の厚みＴｓａ_２と空気室Ｓａ_３の厚みＴｓａ_３とがそれぞれ第１実施形態における空気室Ｓ_１の厚みＴｓ_１と空気室Ｓ_２の厚みＴｓ_２と同じであり、本実施形態における最上流での空気室Ｓａ_１の厚みＴｓａ_１が第１実施形態における空気室Ｓ_１の厚みＴｓ_１よりも大となるように設計されてもよい。

［３．第３実施形態］
図５は、本発明の廃水処理装置の変形例の模式的断面図を示す。図５に示す廃水処理槽装置１００ｂは、下流における廃水処理槽２００ｂ_２，２００ｂ_３の容積が、上流における廃水処理槽２００_１の容積より小さいことを除いて、第１実施形態と同様である。

廃水処理装置１００ｂは、廃水処理槽２００_１，２００ｂ_２，２００ｂ_３と、浄化ユニット３００_１，３００_２，３００_３とを含む。廃水処理槽２００_１，２００ｂ_２，２００ｂ_３にはそれぞれ廃水Ｗ_１，Ｗｂ_２，Ｗｂ_３が貯水される。

下流側の廃水処理槽２００ｂ_２，２００ｂ_３としては、廃水処理槽２００ｂ_２，２００ｂ_３それぞれの容積を１００％とした場合の、廃水処理槽２００ｂ_２，２００ｂ_３中の浄化ユニット３００_２，３００_３それぞれにおける空気室Ｓ_２，Ｓ_３の総体積の割合が、廃水処理槽２００_１における当該割合（たとえば上述のように２０％以上６０％以下、好ましくは３５％以上５０％以下）と同等となるような容積を有するものを用いることができる。これによって、より経済的な浄化が可能となる。

なお、本実施形態では、廃水処理槽２００ｂ_２の容積および廃水処理槽２００ｂ_３の容積、ならびに、浄化ユニット３００_２の空気室Ｓ_２の厚みＴｓ_２および浄化ユニット３００_３の空気室Ｓ_３の厚みＴｓ_３が同じである例を挙げたが、より下流における厚みＴｓ_３を厚みＴｓ_２より小さくなるように設計し、かつ、廃水処理槽２００ｂ_３の容積を廃水処理槽２００ｂ_２の容積より小さくなるように設計してもよい。

本発明の好ましい実施形態は上記の通りであるが、本発明はそれらのみに限定されるものではなく、本発明の趣旨から逸脱することのない様々な実施形態が他になされる。

［実施形態における各部と請求項の各構成要素との対応関係］
本明細書における廃水処理装置１００，１００ａ，１００ｂは請求項の「廃水処理装置」に相当し、廃水処理槽２００，２００_１，２００_２，２００_３，２００ａ_１，２００ａ_２，２００ａ_３，２００ｂ_２，２００ｂ_３は「廃水処理槽」に相当し、浄化ユニット３００，３００_１，３００_２，３００_３，３００ａ_１，３００ａ_２，３００ａ_３は「浄化ユニット」に相当し、浄化部３１０は「浄化部」に相当し、透気防水フィルム３１１は「透気防水フィルム」に相当し、上下方向Ｒは「上下方向」に相当し、空気室Ｓ，Ｓ_１，Ｓ_２，Ｓ_３，Ｓａ_１，Ｓａ_２，Ｓａ_３は「空気室」に相当し、厚みＴｓ_１，Ｔｓ_２，Ｔｓ_３，Ｔｓａ_１，Ｔｓａ_２，Ｔｓａ_３は「厚み」に相当し、廃水Ｗ，Ｗ_１，Ｗ_２，Ｗ_３，Ｗａ_１，Ｗａ_２，Ｗａ_３，Ｗb_２，Ｗb_３は「廃水」に相当する。

１００，１００ａ，１００ｂ…廃水処理装置
２００，２００_１，２００_２，２００_３，２００ａ_１，２００ａ_２，２００ａ_３，２００ｂ_２，２００ｂ_３…廃水処理槽
３００，３００_１，３００_２，３００_３，３００ａ_１，３００ａ_２，３００ａ_３…浄化ユニット
３１０…浄化部
３１１…透気防水フィルム
Ｒ…上下方向
Ｓ，Ｓ_１，Ｓ_２，Ｓ_３，Ｓａ_１，Ｓａ_２，Ｓａ_３…空気室
Ｔｓ_１，Ｔｓ_２，Ｔｓ_３，Ｔｓａ_１，Ｔｓａ_２，Ｔｓａ_３…厚み
Ｗ，Ｗ_１，Ｗ_２，Ｗ_３，Ｗａ_１，Ｗａ_２，Ｗａ_３，Ｗb_２，Ｗb_３…廃水

Claims (10)

1. 廃水処理槽と、
   上下方向および横方向に展開し上部が開放された空気室と前記空気室を取り囲む透気防水フィルムとを含む浄化部であって前記廃水処理槽の廃水に浸漬させられるべき浄化部を含む浄化ユニットと、をそれぞれ複数含み、
   複数の前記廃水処理槽が、前記廃水を一方向に通液可能となるように直列に連結され、かつ、
   上流側の廃水処理槽に対応する浄化ユニットにおける空気室の厚みが、下流側の廃水処理槽に対応する浄化ユニットにおける空気室の厚みより大である、廃水処理装置。
2. 前記上流側の前記廃水処理槽において、前記浄化ユニットにおける前記空気室の厚みが１５ｍｍ以上５０ｍｍ以下である、請求項１に記載の廃水処理装置。
3. 前記複数の廃水処理槽のうち、互いに隣り合って連結された前記廃水処理槽において、上流側の前記廃水処理槽に対応する前記浄化ユニットにおける前記空気室の厚みが、下流側の前記廃水処理槽に対応する前記浄化ユニットにおける前記空気室の厚みの１．５倍以上４．０倍以下である、請求項１または２に記載の廃水処理装置。
4. 前記上流側の前記廃水処理槽において、前記廃水処理槽の容積に対する前記空気室の体積が２０％以上６０％以下である、請求項１から３のいずれか１項に記載の廃水処理装置。
5. 廃水処理槽と、上下方向および横方向に展開し上部が開放された空気室と前記空気室を取り囲む透気防水フィルムとを含む浄化部であって前記廃水処理槽の廃水に浸漬させられるべき浄化部を含む浄化ユニットと、をそれぞれ複数含み、複数の前記廃水処理槽が、前記廃水を一方向に通液可能となるように直列に連結され、かつ、上流側の廃水処理槽に対応する浄化ユニットにおける空気室の厚みが、下流側の廃水処理槽に対応する浄化ユニットにおける空気室の厚みより大である廃水処理装置を用い、
   前記上流側の廃水処理槽で廃水の処理を行う上流側廃水処理工程と、
   前記下流側の廃水処理槽で、少なくとも前記上流側の廃水処理槽で処理された廃水の処理を行う下流側廃水処理工程と、
   を含む、廃水処理方法。
6. 前記上流側廃水処理工程において、空気室の厚みが２０ｍｍ以上の浄化部を含む浄化ユニットを用い、かつ、前記上流側の廃水処理槽にＢＯＤ濃度が２００ｍｇ／以上の廃水を流入させて処理する、請求項５に記載の廃水処理方法。
7. 前記上流側廃水処理工程において、空気室の厚みが４０ｍｍ以下の浄化部を含む浄化ユニットを用い、かつ、前記上流側の廃水処理槽にＢＯＤ濃度が１０００ｍｇ／以下の廃水を流入させて処理する、請求項６に記載の廃水処理方法。
8. 前記上流側の廃水処理槽のＢＯＤ負荷量が０．５ｋｇ／ｍ^３・日以上である場合に、
   前記下流側廃水処理工程において、空気室の厚みが前記上流側の廃水処理槽における前記空気室の厚みの１．５^-1倍以下である浄化部を含む浄化ユニットを用いて処理する、請求項６または７に記載の廃水処理方法。
9. 前記上流側の廃水処理槽のＢＯＤ負荷量が２．０ｋｇ／ｍ^３・日以下である場合に、
   前記下流側廃水処理工程において、空気室の厚みが前記上流側の廃水処理槽における前記空気室の厚みの２．５^-1倍以上である浄化部を含む浄化ユニットを用いて処理する、請求項８に記載の廃水処理方法。
10. 前記上流側廃水処理工程および前記下流側廃水処理工程を、前記上流側の廃水処理槽から前記下流側の廃水処理槽へ廃水を押出し流れ方式で通液を行う、請求項５から９のいずれか１項に記載の廃水処理方法。

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