JP2020163309A - 排水処理装置及び排水処理方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 大規模都市下水処理場に適用可能な窒素除去機能を有する間欠曝気法の排水処理装置及び処理方法を提供する。【解決手段】 少なくとも２つの水路の各々に押し出し流れ型の好気性反応タンク２１，２２が設けられた排水処理装置及び処理方法であって、送風機からの送風を制御部１３にて各水路毎の風量調整弁１１１，１１２を以って開閉制御して、一方の好気性反応タンク２１では、空気散気量の多い曝気と空気散気量の少ない微曝気とを所定の周期でくり返す間欠曝気動作を行い、他方の好気性反応タンク２２においては一方の好気性反応タンクの間欠曝気動作とは逆位相の逆相間欠曝気動作を行うことで、間欠曝気動作中の送風機１０が所定の風量にて運転を継続できるように構成し、大型のタービン形送風機を使用する大規模下水処理場においても低コストで導入可能な高機能排水処理装置及び処理方法を実現した。【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば既存の大規模な都市下水処理場においても比較的低廉に適用が可能な間欠曝気法を用いた排水処理装置及び排水処理方法に関する。
従来、湖沼や閉鎖性海域へ放流する都市下水を処理する下水処理場においては、放流先の富栄養化を防止する目的で、排水中の窒素除去とリン除去が必要とされている。
窒素除去プロセスの原理は、被処理水中のアンモニア性窒素を硝化細菌により硝酸性窒素に酸化する硝化槽（空気曝気により酸素が供給される好気槽）と、硝化された硝酸性窒素を脱窒細菌により還元して窒素ガスとして大気に放出する脱窒槽（空気曝気をせずに攪拌機により攪拌混合される無酸素槽）の組み合わせによりアンモニア性窒素を最終的に窒素ガスに変換することである。この硝化槽と脱窒槽の配置・組み合わせによっていくつかの窒素除去プロセスが開発されてきた。
大規模な都市下水処理場は、反応タンク全体が単一の好気槽で構成された標準活性汚泥法（常時曝気され槽全体に空気が送り込まれる方式であり、窒素除去の機能はない）として整備されてきた経緯があり、窒素除去を目的として、この単一の好気槽を硝化槽と脱窒槽に変更するには、槽自体の構造変更のコスト、槽内に空気を送り込む散気装置の再配置コスト、攪拌機の導入コスト、及び電力増加のコスト等を必要とし、変更にかかるコストが膨大となり、このことが、大規模な都市下水処理場への窒素除去法導入への課題となり、普及の進捗を妨げている。
一方、間欠曝気法は、一つの反応タンク内において、曝気状態と曝気停止の状態とをくり返すことにより、生物学的窒素除去を行うものであるが、従来、小規模の都市下水や産業排水の処理法として利用されてきた（例えば特許文献１、図８Ｂ、「００９４」欄参照）。
本発明者らは、この間欠曝気法を、標準活性汚泥法による大規模な都市下水処理場に適用すれば、曝気に係る散気装置の再配置及び攪拌機の導入が不要であることに着目し、この間欠曝気法を大規模処理場への適用を可能とする低廉な窒素除去の排水処理装置及び排水処理方法の開発に鋭意努力してきた。
特開２０１５−５４２７１号公報
しかしながら、小規模施設と大規模施設とでは、下水の流入条件と処理施設条件が異なるため、小規模施設の間欠曝気システムをそのまま大規模下水処理施設へ転用することはできなかった。
即ち、小規模都市下水処理場では、一般に流入量調整槽が設けられているので、水質と水量の両変動がある程度抑制された条件での間欠曝気法の適用事例が多い。また、間欠曝気法を適用している小規模都市下水処理場の水理学的滞留時間（処理時間）、もしくは処理水量当たりの反応タンク容量は、標準活性汚泥法を適用している大規模下水処理施設の２〜３倍あり、小規模施設では反応タンクそのものも流量調整槽の役割を果たしている。従って、小規模下水処理施設での間欠曝気法の知見は、水質と水量の変動が大きく、流量調整槽を設けないことが一般的な大規模処理場へは適用できない。
また、処理施設条件の差違を挙げれば、上記処理時間の他に、反応タンク形式がある。小規模都市下水処理場では、土地の制約が緩いため反応タンクの処理時間が２４時間程度の無終端水路であるオキシデーションディッチ法での間欠曝気法が普及している。一方、大規模都市下水処理場は、処理時間８時間程度、長くても１０時間程度のワンパスで処理する押し出し流れ型反応タンクであり、処理時間、タンク型式が異なることから、小規模処理場での間欠曝気法の実施例は、大規模下水処理場では参考にならない。このような背景もあり、例えば処理水量５万ｍ３／日以上の大規模下水処理場での間欠曝気法の適用例は全くない。
また、処理施設条件の差違のもう一つは、小規模と大規模における送風機の形式と容量規模の違いである。小規模処理場の送風機は、小型で起動と停止を行うことが容易な低速回転の容積形送風機と呼ばれる型式が主であり、間欠曝気に適している。さらに小規模処理場では、反応タンク数が２〜３水路に対して、前記容積形送風機も２〜３台であることが多く、間欠曝気による風量の変動が大きくても、完全に他水路に影響を与えないように分離できることも間欠曝気に適している。
これに対して、大規模処理場では大型の羽根車が高速で慣性を以って回転するターボ形送風機とよばれる型式である。多くの反応タンクを有する大規模処理場に間欠曝気を導入すると、曝気時と曝気停止時の送風量の差が大きく変動する。このため、送風機の起動と停止を頻繁に実施することが必要となるが、ターボ形送風機では頻繁な起動と停止は、ターボ形送風機の原理からして時間がかかること、羽根車の軸受にダメージを与え、送風機の耐用年数を縮めるので不可能であることから、大規模処理場への間欠曝気法の適用事例は全くない。
また、多くの反応タンクを一気に間欠曝気法に変更することはなく、もし変更するなら、数年を要することから、変更完了までは、常時曝気する必要のある標準活性汚泥法と間欠曝気法が混在する期間でも間欠曝気による送風量の変動が極力抑えられる必要がある。
また、大規模処理場では１０水路を超す反応タンクを有することは珍しくない。一方、送風機は大型を用いることから予備機を含めて台数は５台程度未満である。このような条件において、いくつかの反応タンクを間欠曝気法に変更するために、一部の送風機の起動と停止の操作を間欠曝気対応に変更すると、処理場全体の送風量が不安定になることを避けられない。
特許文献１の処理装置は図８Ｂとして１つの反応槽に散気手段を複数設け、散気手段を交互に曝気と曝気停止を行う間欠曝気法が開示されているが、他の反応槽でどのような曝気制御を行うのか、送風制御をどのように行うかについての具体的な開示がなく、当該装置を大規模処理場に適用できるか否か不明である。
このようなことから、大規模下水処理場への間欠曝気法の導入には、小規模処理施設での間欠曝気法の知見とは異なる、新たな発想の間欠曝気の送風方式を考案する必要がある。
本発明は、上述のような従来の課題に鑑みてなされたものであり、以上のような諸課題を解決する間欠曝気法として、本発明は、曝気停止の代わりに少量の一定の空気を散気する微曝気を用い、一対の好気性タンクにおいて、他方の好気性反応タンクの散気動作を、一方の好気性反応タンクの散気動作に対して逆位相とすることにより、間欠曝気に伴う送風量の大きな変動と送風機の停止を避けることができ、大規模都市下水処理場に適用可能な間欠曝気法を使用した排水処理装置及び排水処理方法を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するため本発明は、
第１に、少なくとも２つの水路の各々に押し出し流れ型の好気性反応タンクが設けられ、上記各好気性反応タンクの下流側の各最終沈殿池から上記各好気性反応タンクの上流側に汚泥を返送する汚泥返送手段が各々設けられた排水処理装置において、各水路の上記好気性反応タンクには、各上記タンク内に設けられた空気散気手段と、上記各空気散気手段に空気を送り込むための送気管と、上記送気管に設けられ上記空気散気手段に送風される空気散気量を調整するための風量調整弁と、上記各送気管の空気流量を測定可能な空気流量計とからなる曝気調整部が各々設けられ、上記各送気管に空気を送り込むための各水路に共通の送風機が設けられ、上記各風量調整弁を開閉制御する制御部が設けられ、上記制御部には、上記各空気流量計の流量を検知しながら上記空気散気手段への空気散気量を調整し得る弁開閉駆動手段が上記各曝気調整部の上記風量調整弁毎に設けられ、上記送風機から上記各水路の送気管への送風が行われている状態において、一対の上記好気性反応タンクにおいて、一方の上記好気性反応タンクでは、それに対応する一方の上記弁開閉駆動手段が対応する上記風量調整弁を開閉制御することにより、空気散気量の多い曝気と、空気散気量の少ない微曝気とを同一の周期でくり返す正相間欠曝気動作を行うと共に、他方の上記好気性反応タンクでは、それに対応する他方の上記弁開閉駆動手段が対応する上記風量調整弁を開閉制御することにより、上記一方の好気性反応タンクの曝気時は微曝気、微曝気時は曝気からなる上記正相間欠曝気動作とは同一周期かつ同一タイミングの逆相間欠曝気動作を行うものである排水処理装置により構成される。
汚泥返送手段は例えば返送汚泥配管（６）により構成することができる。空気散気手段は例えば散気装置（５Ａ，５Ｂ，５Ｃ）により構成することができる。このような構成によると、各好気性反応タンクにおける間欠曝気動作により、曝気時には被処理水中のアンモニア性窒素を硝化細菌により硝酸性窒素に酸化する処理が行われ、微曝気時には硝化された硝酸性窒素を脱窒細菌により還元して窒素ガスとして大気に放出する処理が行われることにより、排水中の窒素を除去することができる。また、一方の好気性反応タンクにおいて、風量調整弁の開閉による正相間欠曝気動作（例えば周期Ｔで空気散気量「５」（曝気）、空気散気量「１」(微曝気)をくり返す間欠曝気動作）を行い、また他方の好気性反応タンクにおいて、風量調整弁の開閉による同一周期及び同一タイミングで逆相間欠曝気動作（例えば周期Ｔで空気散気量「１」（微曝気）、空気散気量「５」（曝気）をくり返す間欠曝気動作）を行うことにより、間欠曝気動作中の送風機の運転を停止することなく、所定の風量、例えば曝気時の空気散気量が一定の場合は、一定の風量（例えば風量「１８」）で運転を継続でき、曝気時の空気散気量が増減変動する場合においても、風量の増減変動量は少量（例えば風量の変動は「１８」から「２１」、或いは、「１５」から「１２」等）で良く、送風機の運転を継続することができる。よって、例えば大型のターボ形送風機を使用しているような大規模な都市下水処理場において、好気性反応タンク及び空気散気手段の構成を大幅に変更することなく、間欠曝気処理による窒素除去を比較的低コストにて実現することができる。
第２に、上記２つの水路以外に少なくとも２以上の偶数個の上記水路が増設され、増設された各水路に上記最終沈殿池を含む上記汚泥返送手段と、上記曝気調整部を具備した押し出し流れ型の上記好気性反応タンクが各々設けられ、上記送風機は上記各送気管に空気を送り込むために上記各水路に共通に設けられ、上記制御部には、増設された上記水路の上記風量調整弁毎に、上記各空気流量計の流量を検知しながら、上記空気散気手段への空気散気量を調整し得る弁開閉駆動手段が設けられ、上記一対の好気性反応タンクとは別の増設された複数の好気性反応タンクにおける、２個を一組とする一対の好気性反応タンクにおいて、一方の上記好気性反応タンクでは、それに対応する一方の弁開閉駆動手段が対応する上記風量調整弁を開閉制御することにより上記正相間欠曝気動作を行うと共に、他方の好気性反応タンクにおいては、それに対応する他方の弁開閉駆動手段が対応する上記風量調整弁を開閉制御することにより上記逆相間欠曝気動作を行うものである上記第１記載の排水処理装置により構成される。
このように構成すると、好気性反応タンクの間欠曝気動作中の上記送風機が所定の風量にて運転を継続し得るので、例えば複数の水路（例えば４水路以上の偶数個）を有する大規模な都市下水処理場において、比較的低廉なコストで窒素除去が可能な間欠曝気動作による排水処理システムに変更することが可能となる。
第３に、上記複数の上記一方の好気性反応タンクの何れか一つに負荷濃度確認センサと溶存酸素濃度センサとが設けられ、上記制御部は上記各センサからのデータを検出し得ると共に上記送風機の風量を制御し得るものであり、上記制御部は、上記負荷濃度確認センサの測定値と前回測定時の測定値を比較する負荷濃度比較手段、上記送風機の風量を増減指示する送風機駆動手段、上記溶存酸素濃度センサの測定値が上限値又は下限値に達しているか否かを検出する溶存酸素濃度比較手段、上記周期が上限値又は下限値に達しているか否か検出する周期比較手段を具備しており、上記正相間欠曝気動作を行う上記一方の好気性反応タンクにおいて、上記負荷濃度比較手段は、上記負荷濃度確認センサの測定値が前回の負荷濃度より低下していると判断した場合は、上記送風機駆動手段が上記送風機の風量を減少する指示を行うと共に、上記溶存酸素濃度比較手段及び上記周期比較手段の比較に基づいて上記溶存酸素濃度センサの測定値及び上記周期が下限値に至るまで、上記一方の弁開閉駆動手段が上記一方の好気性反応タンクの上記各風量調整弁に対して、上記周期と曝気時の空気散気量は減少させ、微曝気時の空気散気量は一定値を維持するように指示するものであり、上記負荷濃度比較手段は、上記負荷濃度確認センサの測定値が前回の負荷濃度より上昇していると判断した場合は、上記送風機駆動手段が上記送風機の風量を増加する指示を行うと共に、上記溶存酸素濃度比較手段及び上記周期比較手段の比較に基づいて上記溶存酸素濃度センサの測定値及び上記周期が上限値に至るまで、上記一方の弁開閉駆動手段が上記一方の好気性反応タンクの上記各風量調整弁に対して、上記周期と曝気時の空気散気量は増加させ、微曝気時の空気散気量は上記一定値を維持するように指示するものであり、上記負荷濃度比較手段は、上記負荷濃度確認センサの測定値が前回の負荷濃度に対して同等であると判断した場合は、上記送風機駆動手段が上記送風機の風量を維持すると共に、上記一方の弁開閉駆動手段が上記一方の好気性反応タンクの上記各風量調整弁に対して周期と空気散気量を維持するように指示するものであり、上記逆相間欠曝気動作を行う上記他方の好気性反応タンクにおいて、上記他方の弁開閉駆動手段は曝気時において上記正相間欠曝気動作における変更後の増減された上記周期及び空気散気量とし、微曝気時の空気散気量は上記一定値を維持する逆位相の制御を行うものである上記第１又は２記載の排水処理装置により構成される。
負荷濃度確認センサの前回測定時の測定値とは、例えば微曝気終了時の負荷濃度の測定値をいう。上記負荷濃度確認センサの測定値が前回の負荷濃度に対して同等であるとは、負荷濃度が変化していないか、変化したとしても少量の一定範囲内の変化に留まることをいう。このように構成すると、何れか一つの一方の好気性反応タンクに負荷濃度確認センサ及び溶存酸素濃度センサを設けるだけで、全ての好気性反応タンクにおいて、負荷濃度に応じた曝気時の空気散気量及び周期の増減を行うことができ、負荷濃度の上昇又は下降に対応して適切な空気散気量及び周期の変更を、全ての水路に対応する好気性反応タンクにおいて実現することが可能となる。しかも、一方の好気性反応タンクと他方の好気性反応タンクは逆位相にて制御されるし、微曝気時においても送風機を止める必要がなく、空気散気量の増減変更があっても、送風機の風量の増減変化は最小限に留めることができるため、例えば大型のターボ形送風機を使用している大規模な都市下水処理場においても適用が可能な排水処理装置を実現し得る。
第４に、上記複数の上記一方の好気性反応タンクの何れか一つに負荷濃度確認センサと溶存酸素濃度センサとが設けられ、上記制御部は上記各センサからのデータを検出し得ると共に上記送風機の風量を制御し得るものであり、上記制御部は、上記負荷濃度確認センサの測定値と前回測定時の測定値を比較する負荷濃度比較手段、上記送風機の風量を増減指示する送風機駆動手段、上記溶存酸素濃度センサの測定値が上限値又は下限値に達しているか否かを検出する溶存酸素濃度比較手段を具備しており、上記正相間欠曝気動作を行う上記一方の好気性反応タンクにおいて、上記負荷濃度比較手段は、上記負荷濃度確認センサの測定値が前回の負荷濃度より低下していると判断した場合は、上記送風機駆動手段が上記送風機の風量を減少する指示を行うと共に、上記溶存酸素濃度比較手段の比較に基づいて上記溶存酸素濃度センサの測定値が下限値に至るまで、上記一方の弁開閉駆動手段が上記一方の好気性反応タンクの上記各風量調整弁に対して、上記周期は同一のまま曝気時の空気散気量のみを減少させ、微曝気時の空気散気量は一定値を維持するように指示するものであり、上記負荷濃度比較手段は、上記負荷濃度確認センサの測定値が前回の負荷濃度より上昇していると判断した場合は、上記送風機駆動手段が上記送風機の風量を増加する指示を行うと共に、上記溶存酸素濃度比較手段の比較に基づいて上記溶存酸素濃度センサの測定値が上限値に至るまで、上記一方の弁開閉駆動手段が上記一方の好気性反応タンクの上記各風量調整弁に対して上記周期は同一のまま曝気時の空気散気量のみを増加させ、微曝気時の空気散気量は上記一定値を維持するように指示するものであり、上記負荷濃度比較手段は、上記負荷濃度確認センサの測定値が前回の負荷濃度に対して同等であると判断した場合は、上記送風機駆動手段が上記送風機の風量を維持すると共に、上記一方の弁開閉駆動手段が上記一方の好気性反応タンクの各風量調整弁に対して、上記周期と空気散気量を維持するように指示するものであり、上記逆相間欠曝気動作を行う上記他方の好気性反応タンクにおいて、上記他方の弁開閉駆動手段は曝気時において上記正相間欠曝気動作における変更後の増減された空気散気量とし、微曝気時の空気散気量は上記一定値を維持する逆位相の制御を行うものである上記第１又は２記載の排水処理装置により構成される。
このように構成すると、周期は常時一定値を維持しながら、負荷濃度の上昇又は下降に応じて空気散気量のみを増減変更することができ、周期をも増減変更する制御に比べて簡易ではあるが、間欠曝気動作による窒素除去を可能とする大規模な排水処理施設に適用可能な排水処理装置を実現することができる。
第５に、上記複数の上記一方の好気性反応タンクの何れか一つに負荷濃度確認センサが設けられ、上記制御部は、上記負荷濃度確認センサの測定値と前回測定時の測定値を比較する負荷濃度比較手段、上記送風機の風量を増減指示する送風機駆動手段、空気散気量が上限値又は下限値に達しているか否かを検出する空気散気量比較手段、周期が上限値又は下限値に達しているか否かを検出する周期比較手段を具備しており、上記正相間欠曝気動作を行う上記一方の好気性反応タンクにおいて、上記負荷濃度比較手段は、上記負荷濃度確認センサの測定値が前回の負荷濃度より低下していると判断した場合は、上記送風機駆動手段が上記送風機の風量を減少する指示を行うと共に、上記空気散気量比較手段及び上記周期比較手段の比較に基づいて上記空気散気量及び周期が下限値に至るまで、上記一方の弁開閉駆動手段が上記一方の好気性反応タンクの上記各風量調整弁に対して、上記周期と曝気時の空気散気量を減少させ、微曝気時の空気散気量は一定値を維持するように指示するものであり、上記負荷濃度比較手段は、上記負荷濃度確認センサの測定値が前回の負荷濃度より上昇していると判断した場合は、上記送風機駆動手段が上記送風機の風量を増加する指示を行うと共に、上記空気散気量比較手段及び上記周期比較手段の比較に基づいて上記空気散気量及び周期が上限値に至るまで、上記一方の弁開閉駆動手段が上記一方の好気性反応タンクの各風量調整弁に対して、上記周期と曝気時の空気散気量を増加させ、微曝気時の空気散気量は上記一定値を維持するように指示するものであり、上記負荷濃度比較手段は、上記負荷濃度確認センサの測定値が前回の負荷濃度に対して同等であると判断した場合は、上記送風機駆動手段が上記送風機の風量を維持すると共に、上記一方の弁開閉駆動手段が上記一方の好気性反応タンクの各風量調整弁に対して上記周期と空気散気量を維持するように指示し、上記逆相間欠曝気動作を行う上記他方の好気性反応タンクにおいて、上記他方の弁開閉駆動手段は曝気時において上記正相間欠曝気動作における変更後の増減された上記周期及び空気散気量とし、微曝気時の空気散気量は上記一定値を維持する逆位相の制御を行うものである上記第１又は２記載の排水処理装置により構成される。
このように構成すると、溶存酸素濃度センサを用いることなく、間欠曝気動作による窒素除去を可能とする排水処理施設を実現することができ、精度は若干落ちるが、同様に大規模な都市排水処理場に適用可能な排水処理装置を実現することができる。
第６に、上記各水路の上記各好気性反応タンクの上流側に脱窒を行う無酸素槽が各々設けられ、上記各水路の上記各好気性反応タンクの下流側に存在する排水の一部を上記無酸素槽に供給する排水循環手段が各々設けられ、かつ上記各水路の上記汚泥返送手段は上記汚泥を上記好気性反応タンクに代えて、上記無酸素槽に返送するものである上記第１〜５の何れかに記載の排水処理装置により構成される。
上記排水循環手段は例えば排水循環管（１２）により構成することができる。このように構成すると、好気性反応タンクでの間欠曝気動作による窒素除去の機能に加えて、上流側の無酸素槽においても活発に脱窒反応が行われるため、より効果的に窒素除去を行うことが可能となる。
第７に、上記各水路の上記各無酸素槽の上流側にリン吐き出しを行う嫌気槽が各々設けられ、上記汚泥返送手段は上記汚泥を上記無酸素槽に代えて上記嫌気槽に返送するものである上記第６記載の排水処理装置により構成される。
このように構成すると、上記無酸素槽及び好気性反応タンクによる窒素除去の機能に加えて、嫌気槽に汚泥が返送されることで返送汚泥中のリン蓄積細菌がリン酸を放出し、これが好気性反応タンクに流入し、該タンクにおける活性汚泥中にリンが吸収されることでリンの除去をも行うことができる。
第８に、上記各水路の上記好気性反応タンクの上流側にリン吐き出しを行う嫌気槽が各々設けられ、上記汚泥返送手段は上記汚泥を上記好気性反応タンクに代えて上記嫌気槽に返送するものである上記第１〜５の何れかに記載の排水処理装置により構成される。
このように構成すると、窒素除去は好気性反応タンクの間欠曝気動作にて行い、かつ嫌気槽を好気性反応タンクの上流側に設けることによってリンの除去をも行うことができる。
第９に、上記周期は２０分〜９０分である上記第１〜８の何れかに記載の排水処理装置により構成される。
第１０に、上記各水路に流入する流入水量計が水路毎に設けられ、上記制御部に、上記正相間欠曝気動作を行う一の好気性反応タンクに対応する水路の上記流入水量計の水量と、上記一の好気性反応タンクに対応する上記空気流量計の空気流量とから空気倍率を求め、当該空気倍率を基準空気倍率として記憶する空気倍率算出記憶手段が設けられ、かつ、他の水路の好気性反応タンクの空気倍率を上記基準空気倍率に合わせるべく、他の水路の上記流入水量計の流入水量に基づいて、上記他の水路の好気性反応タンクの空気流量を算出するための微調整量算出手段が設けられ、上記制御部は、上記微調整量算出手段にて算出された微調整後の空気流量に基づいて、上記他の水路の上記風量調整弁を、上記微調整後の空気量に合わせるべく微調整するものである上記第１〜９の何れかに記載の排水処理装置により構成される。
上記空気倍率算出記憶手段は、空気倍率算出手段（１３ｕ）、基準空気倍率記憶手段（１３ｖ）により構成することができる。このように構成すると、一の水路について基準空気倍率を算出することにより、他の水路の空気倍率を基準空気倍率に合わせるべく、他の水路の好気性反応タンクの空気流量を調整することができ、例えば複数の水路が存在する場合、簡易な構成により各水路の好気性反応タンクの空気倍率を基準空気倍率に合わせることができる。
第１１に、少なくとも２つの水路の各々に押し出し流れ型の好気性反応タンクを設け、上記各好気性反応タンクの下流側の各最終沈殿池から上記各好気性反応タンクの上流側に汚泥を返送する汚泥返送手段を各々設けた排水処理装置における排水処理方法であって、
各水路の上記好気性反応タンクには、各上記タンク内に設けられた空気散気手段と、上記各空気散気手段に空気を送り込むための送気管と、上記送気管に設けられ上記空気散気手段に送風される空気散気量を調整するための風量調整弁と、各送気管の空気流量を測定可能な空気流量計とからなる曝気調整部とを設け、上記各送気管に空気を送り込むための各水路に共通の送風機を設け、上記各空気流量計の流量を検知しながら上記各風量調整弁を開閉制御することにより上記空気散気手段への空気散気量を調整し得る制御部を設け、上記制御部は、上記送風機から上記各水路の送気管への送風が行われているときに、上記各風量調整弁を開閉制御することにより、一対の上記好気性反応タンクにおいて、一方の上記好気性反応タンクでは、空気散気量の多い曝気と、空気散気量の少ない微曝気とを同一の周期でくり返す正相間欠曝気動作を行うと共に、他方の上記好気性反応タンクにおいて、上記一方の好気性反応タンクの曝気時は微曝気、微曝気時は曝気からなる上記正相間欠曝気動作とは同一周期かつ同一タイミングの逆相間欠曝気動作を行う排水処理装置における排水処理方法により構成される。
第１２に、上記２つの水路以外に少なくとも２以上の偶数個の上記水路を増設し、増設した各水路に上記最終沈殿池を含む上記汚泥返送手段と、上記曝気調整部を具備した押し出し流れ型の上記好気性反応タンクを各々設け、上記送風機は上記各送気管に空気を送り込むために上記各水路に共通に設けられ、上記制御部は増設した上記水路における上記各空気流量計の流量を検知しながら上記各風量調整弁を開閉制御することにより、上記各空気散気手段への空気散気量を調整するものであり、上記一対の好気性反応タンクとは別の増設した複数の上記好気性反応タンクにおける、２個を一組とする一対の好気性反応タンクにおいて、上記制御部は、上記風量調整弁の弁を開閉制御することにより、一方の上記好気性反応タンクでは上記正相間欠曝気動作を行うと共に、他方の好気性反応タンクにおいては上記逆相間欠曝気動作を行う上記第１１記載の排水処理装置における排水処理方法により構成される。
第１３に、上記複数の上記一方の好気性反応タンクの何れか一つに負荷濃度確認センサと溶存酸素濃度センサとを設け、上記制御部は上記各センサからのデータを検出し得ると共に上記送風機の風量を制御するものであり、上記正相間欠曝気動作を行う上記一方の好気性反応タンクにおいて、上記制御部は、上記負荷濃度確認センサの測定値が前回の負荷濃度より低下していると判断した場合は、上記送風機の風量を減少する指示を行うと共に、上記溶存酸素濃度センサの測定値及び周期が下限値に至るまで、上記一方の好気性反応タンクの上記各風量調整弁に対して、上記周期と曝気時の空気散気量を減少し、微曝気時の空気散気量は一定値を維持するように指示し、上記負荷濃度確認センサの測定値が前回の負荷濃度より上昇していると判断した場合は、上記送風機の風量を増加する指示を行うと共に、上記溶存酸素濃度センサの測定値及び上記周期が上限値に至るまで、上記一方の好気性反応タンクの上記各風量調整弁に対して、上記周期と曝気時の空気散気量を増加し、微曝気時の空気散気量は上記一定値を維持するように指示し、上記負荷濃度確認センサの測定値が前回の負荷濃度に対して同等であると判断した場合は、上記送風機の風量を維持すると共に、上記一方の好気性反応タンクの上記各風量調整弁に対して周期と空気散気量を維持するように指示し、上記逆相間欠曝気動作を行う上記他方の好気性反応タンクにおいて、上記制御部は曝気時において上記正相間欠曝気動作における変更後の増減された上記周期及び空気散気量とし、微曝気時の空気散気量は上記一定値を維持する逆位相の制御を行う上記第１１又は１２記載の排水処理装置における排水処理方法により構成される。
第１４に、上記複数の上記一方の好気性反応タンクの何れか一つに負荷濃度確認センサと溶存酸素濃度センサとを設け、上記制御部は上記各センサからのデータを検出し得ると共に上記送風機の風量を制御するものであり、上記正相間欠曝気動作を行う上記一方の好気性反応タンクにおいて、上記制御部は、上記負荷濃度確認センサの測定値が前回の負荷濃度より低下していると判断した場合は、上記送風機の風量を減少する指示を行うと共に、上記溶存酸素濃度センサの測定値が下限値に至るまで、上記一方の好気性反応タンクの上記各風量調整弁に対して、上記周期は同一のまま曝気時の空気散気量のみを減少し、微曝気時の空気散気量は一定値を維持するように指示し、上記負荷濃度確認センサの測定値が前回の負荷濃度より上昇していると判断した場合は、上記送風機の風量を増加する指示を行うと共に、上記溶存酸素濃度センサの測定値が上限値に至るまで、上記一方の好気性反応タンクの上記各風量調整弁に対して上記周期は同一のまま曝気時の空気散気量のみを増加し、微曝気時の空気散気量は上記一定値を維持するように指示し、上記負荷濃度確認センサの測定値が前回の負荷濃度に対して同等であると判断した場合は、上記送風機の風量を維持すると共に、上記一方の好気性反応タンクの各風量調整弁に対して、上記周期と空気散気量を維持するように指示し、上記逆相間欠曝気動作を行う上記他方の好気性反応タンクにおいて、上記制御部は曝気時において上記正相間欠曝気動作における変更後の増減された空気散気量とし、微曝気時の空気散気量は上記一定値を維持する逆位相の制御を行う上記第１１又は１２記載の排水処理装置における排水処理方法により構成される。
第１５に、上記複数の上記一方の好気性反応タンクの何れか一つに負荷濃度確認センサを設け、上記制御部は上記センサからのデータを検出し、上記送風機の風量を制御すると共に、現在の空気散気量を記憶する空気散気量記憶手段を設け、上記正相間欠曝気動作を行う上記一方の好気性反応タンクにおいて、上記制御部は、上記負荷濃度確認センサの測定値が前回の負荷濃度より低下していると判断した場合は、上記送風機の風量を減少する指示を行うと共に、上記周期及び上記空気散気量記憶手段に記憶している前回の空気散気量が下限値に至るまで、上記一方の好気性反応タンクの上記各風量調整弁に対して、上記周期と曝気時の空気散気量を減少し、微曝気時の空気散気量は一定値を維持するように指示し、上記負荷濃度確認センサの測定値が前回の負荷濃度より上昇していると判断した場合は、上記送風機の風量を増加する指示を行うと共に、上記周期及び上記空気散気量記憶手段に記憶している前回の空気散気量が上限値に至るまで、上記各一方の好気性反応タンクの上記各風量調整弁に対して、上記周期と曝気時の空気散気量を増加し、微曝気時の空気散気量は上記一定値を維持するように指示し、上記負荷濃度確認センサの測定値が前回の負荷濃度に対して同等であると判断した場合は、上記送風機の風量を維持すると共に、上記一方の好気性反応タンクの各風量調整弁に対して上記周期と空気散気量を維持するように指示し、上記逆相間欠曝気動作を行う上記他方の好気性反応タンクにおいて、上記制御部は曝気時において上記正相間欠曝気動作における変更後の増減された上記周期及び空気散気量とし、微曝気時の空気散気量は上記一定値を維持する逆位相の制御を行う上記第１１又は１２記載の排水処理装置における排水処理方法により構成される。
第１６に、上記各水路に流入する流入水量計を水路毎に設け、上記制御部に、上記正相間欠曝気動作を行う一の好気性反応タンクに対応する水路の上記流入水量計の水量と、上記一の好気性反応タンクに対応する上記空気流量計の空気流量とから空気倍率を求め、当該空気倍率を基準空気倍率として記憶する空気倍率算出記憶手段を設け、かつ、他の水路の好気性反応タンクの空気倍率を上記基準空気倍率に合わせるべく、他の水路の上記流入水量計の流入水量に基づいて、上記他の水路の好気性反応タンクの空気量を算出するための微調整量算出手段を設け、上記制御部は、上記微調整量算出手段にて算出された微調整後の空気量に基づいて、上記他の水路の上記風量調整弁を、上記微調整後の空気量に合わせるべく微調整を行う上記第１１〜１５の何れかに記載の排水処理装置における排水処理方法により構成される。
本発明は上述のように、従来の間欠曝気動作における曝気停止時間帯の機械による攪拌に代わり、微曝気を行うことで、風量をゼロにすることなく、一方の好気性反応タンクにおいて正相間欠曝気動作を行い、他方の好気性反応タンクにおいて逆相間欠曝気動作を行うことにより、間欠曝気動作中の送風機の風量を停止することなく所定の風量にて運転を継続することができ、従って例えば大型のターボ形送風機を使用している都市型大規模下水処理場において、好気性反応タンク及び空気散気手段等の構成を大幅に変更することなく、間欠曝気処理による窒素除去が可能な高機能排水処理施設への変更を比較的低コストにて実現することができるものである。
また、例えば複数の水路（例えば４水路以上の偶数個）を有する大規模な都市型下水処理場においても、比較的低廉なコストで間欠曝気動作による窒素除去が可能な高機能排水処理施設への変更を行うことが可能となる。
また、何れか一つの好気性反応タンクに負荷濃度確認センサ及び溶存酸素濃度センサを設けるだけで、全ての好気性反応タンクにおいて、負荷濃度に応じた曝気時の空気散気量及び周期の増減制御を行うことができ、負荷濃度の上昇又は下降に対応して適切な空気散気量及び周期の変更を、全ての水路に対応する好気性反応タンクにおいて実現することが可能となる。
また、一方の好気性反応タンクと他方の好気性反応タンクは逆位相にて制御され、微曝気時は少量の一定風量を維持しているので、空気散気量の増減変更があっても、送風機を止める必要がないし、送風機の風量の増減変化は最小限に留めることができ、例えば大型のターボ形送風機を使用している都市大規模下水処理場においても適用が可能な高機能な排水処理装置及び排水処理方法を実現し得る。
また、周期は常時一定値を維持しながら、負荷濃度の上昇又は下降に応じて空気散気量のみを増減変更することもでき、周期をも増減変更する制御に比べて簡易ではあるが、間欠曝気動作による窒素除去を可能とする大規模な排水処理場に適用可能な高機能な排水処理装置及び排水処理方法を実現することができる。
また、溶存酸素濃度センサを用いることなく、間欠曝気動作による窒素除去を可能とする排水処理施設を実現することができ、精度は若干落ちるが、同様に大規模な排水処理場に適用可能な排水処理装置及び排水処理方法を実現することができる。
また、無酸素槽を設けることで、好気性反応タンクでの間欠曝気動作による窒素除去の機能に加えて上流側の無酸素槽においても活発に脱窒反応が行われるため、より効果的に窒素除去を行うことが可能となる。
また、無酸素槽の上流に嫌気槽を設けることにより、上記無酸素槽及び好気性反応タンクによる窒素除去の機能に加えて、リンの除去をも行うことができる。
また、好気性反応タンクの上流側に嫌気槽を設けることで、窒素除去は好気性反応タンクの間欠曝気動作にて行い、さらにリンの除去をも行うことができる。
また、複数の水路が存在する場合、簡易な構成により各水路の好気性反応タンクの空気倍率を基準空気倍率に合わせることができる。
本発明に係る排水処理装置及び排水処理方法の第１の実施形態のブロック図である。 同上処理装置及び処理方法の制御部の全体構成のブロック図である。 同上処理装置及び処理方法の制御部の機能的構成を示すブロック図である。 同上処理装置及び処理方法の制御部の機能的構成を示すブロック図である。 同上処理装置及び処理方法の制御部の動作手順を示すフローチャートである。 同上処理装置及び処理方法の制御部の動作手順を示すフローチャートである。 同上処理装置及び処理方法の制御部の動作手順を示すフローチャートである。 同上処理装置及び処理方法の正相と逆位相の間欠曝気動作を示す図であり、（ａ）は間欠曝気動作、（ｂ）は曝気時の風量と周期を減少したときの間欠曝気動作、（ｃ）は曝気時の風量と周期を増加したときの間欠曝気動作を示す。 同上処理装置及び処理方法の正相と逆位相の間欠曝気動作のタイミングチャートであり、（ａ）は１つの好気槽の正相の間欠曝気動作、（ｂ）は他の水路の１つの好気槽の逆位相の間欠曝気動作、（ｃ）は（ａ）（ｂ）の合計風量を示す。 同上処理装置及び処理方法の水路Ｗ３以降の制御部の機能的構成を示すブロック図である。 同上装置及び方法において、周期を一定とした状態の正相と逆相の間欠曝気動作を示す図であり、（ａ）は間欠曝気動作、（ｂ）は曝気時の風量を減少したときの間欠曝気動作を示す。 同上装置及び方法の溶存酸素濃度センサを用いない場合の制御部の機能的構成を示す一部ブロックである。 同上処理装置及び処理方法において、無酸素槽を追加した場合のブロック図である。 同上処理装置及び処理方法において、無酸素槽と嫌気槽を追加した場合のブロック図である。 同上処理装置及び処理方法において、嫌気槽を追加した場合のブロック図である。 同上処理装置及び処理方法において、間欠曝気動作の他の実施形態を示す概念図である。 間欠曝気動作中のアンモニア性窒素及び硝酸性窒素の濃度の変化を示す図である。 同上処理装置及び処理方法の制御部の機能的構成を示すブロック図である。
以下、本発明に係る排水処理装置及び排水処理方法について詳細に説明する。
図１は本発明に係る第１の実施形態の排水処理装置のブロック図を示す。この排水処理装置は、例えば排水処理量５万ｍ３／日以上の大規模排水処理場を想定しており、最初沈殿池１、好気性反応タンク２、最終沈殿池３から構成される基本的に同一構成の水路Ｗ（Ｗ１，Ｗ２・・・）が、並列偶数の複数列（例えば２列、４列、６列、８列、１０列等）設置されている。
以下の説明において、各水路を特定する場合は、水路Ｗ１，Ｗ２等の符号を用い、水路を特定しない場合はＷの符号を用いる。また、各水路Ｗを構成する部材（例えば好気性反応タンク２、散気装置５Ａ等）について水路を特定しない場合は「２」、「５Ａ」等の符号を用い、各水路を特定する場合は「２１，２２等、５Ａ１等」の添字を用いる（他の構成部材も同様）。
また、各水路Ｗ１，Ｗ２・・・の各散気装置５Ａ，５Ｂ，５Ｃ等に送風するための送風機１０は、複数の水路Ｗ１，Ｗ２・・・に共通に設けられており、この共通の送風機１０から各水路Ｗ１，Ｗ２の各送気管８１，８２・・・を介して上記各水路Ｗ１，Ｗ２・・・の各好気性反応タンク２１，２２・・・の各散気装置５Ａ１，５Ｂ１，５Ｃ１、５Ａ２，５Ｂ２，５Ｃ２・・・に空気が送風される。尚、送風機１０は、例えば送風に供される１台のターボ形送風機、或いは、並列に接続された送風に供される２台又は３台以上の複数台のターボ形送風機から構成される設備をいう。従って、以下の説明において、１台のターボ形送風機、或いは、並列に接続された２台又は３台以上の複数台のターボ形送風機により所定の風量（例えば後述の風量「１８」、風量「２１」等）の送風を実現する設備を送風機１０という。
また、水路Ｗ１の好気性反応タンク２１を「基準制御タンク」、他の水路Ｗ２，Ｗ３・・・以降の全ての好気性反応タンク２２，２３，２４・・・を「従属制御タンク」という。
そして、上記基準制御タンクとしての好気性反応タンク２１にのみ、負荷濃度確認センサ（例えばアンモニアセンサ）Ａと溶存酸素濃度センサＤが設けられる。各水路Ｗの構成については、水路Ｗ１に上記センサＡとＤが設けられているだけで、それ以外は同一なので、以下、水路Ｗ１の構成の説明を中心に行い、他の水路Ｗ２，Ｗ３・・・等の説明は必要に応じて添え字を用いて行う。
また、本説明において、硝酸とは、硝酸（ＮＯ３）、亜硝酸（ＮＯ２）、硝酸性窒素（ＮＯ３−Ｎ）、亜硝酸性窒素（ＮＯ２−Ｎ）、硝酸性窒素と亜硝酸性窒素との集合、硝酸と亜硝酸とを共に示すＮＯｘをも意味する呼称である。また、アンモニアとは、アンモニアと共にアンモニア性窒素を意味する呼称である。また、アンモニア濃度は、アンモニア（ＮＨ３）及びアンモニア性窒素（ＮＨ４−Ｎ）の何れの濃度をも意味する呼称である。また、硝酸濃度は、硝酸、亜硝酸、硝酸性窒素、亜硝酸性窒素、硝酸性窒素と亜硝酸性窒素との集合、硝酸と亜硝酸とを共に示すＮＯｘの、何れの濃度も意味する呼称である。
上記各好気性反応タンク２の上流側には、最初沈殿池１が設けられており、原水は最初沈殿池１に流入し、沈殿後の処理水が好気性反応タンク２に流入するように構成されている。尚、最初沈殿池１１，１２・・・の上流側には、流入する水量を測定するための流入水量計４１，４２・・・が各水路毎に設けられている。
上記好気性反応タンク２は押し出し流れ型の反応タンクであり、処理水は上流側から下流側（矢印Ｍ方向）への流れが形成される。これらの好気性反応タンク２の底部には複数の散気装置５（５Ａ，５Ｂ，５Ｃ）が設けられており、散気装置５から空気をタンク２内に送り込み、大量の空気散気量での曝気と、少量の空気散気量での微曝気の繰り返しからなる間欠曝気動作が行われ、当該好気性反応タンク２内において、微生物が処理水中の有機物を分解すると共に、処理水に含まれる窒素の除去が行われる。
ここで曝気時間と微曝気時間は同一時間とし、曝気と微曝気時間との合計時間を一周期Ｔとする。また曝気時は一方の好気性反応タンク２１の好気槽２Ａ１，２Ｂ１，２Ｃ１において、何れの槽においても同じ「曝気」をＴ／２時間継続し（好気槽２Ａ１＝曝気、２Ｂ１＝曝気、２Ｃ１＝曝気）、その後、上記好気槽２Ａ１，２Ｂ１，２Ｃ１において、何れの槽においても同じ「微曝気」をＴ／２時間継続する（２Ａ１＝微曝気、２Ｂ１＝微曝気、２Ｃ１＝微曝気）、という周期Ｔの間欠曝気動作を繰り返し行う（図８（ａ）参照）。
また、間欠曝気動作は、例えば水路Ｗ１の上記基準制御タンク（一方の好気性反応タンク２１）が曝気（Ｔ／２周期、例えば空気散気量「５」）、微曝気（Ｔ／２周期、例えば空気散気量「１」）・・のタイミングにおいて、水路Ｗ２の従属制御タンク（他方の好気性反応タンク２２）では微曝気（Ｔ／２周期）、曝気（Ｔ／２周期）・・・のタイミング、即ち、水路Ｗ１の好気性反応タンク２１と水路Ｗ２の好気性反応タンク２２では曝気と微曝気のタイミングが逆転（逆位相）する制御が行われる（図８水路Ｗ１、水路Ｗ２参照）。
この関係は水路Ｗが増加しても同じであり、２水路を一組とする一対の好気性反応タンク（例えば水路Ｗ３とＷ４における一方の好気性反応タンク２３と他方の好気性反応タンク２４、水路Ｗ５とＷ６における一方の好気性反応タンク２５と他方の好気性反応タンク２６）においても、相互に逆転のタイミングで曝気と微曝気とが行われる。ここで、水路Ｗ１の基準制御タンクの間欠曝気動作を「正相間欠曝気動作」、これと曝気、微曝気のタイミングが逆位相の間欠曝気動作を「逆相間欠曝気動作」と呼ぶ。よって、奇数番目の水路（Ｗ１，Ｗ３，Ｗ５・・・）の好気性反応タンクは正相間欠曝気動作、偶数番目の水路（Ｗ２，Ｗ４，Ｗ６・・・）の好気性反応タンクは、正相間欠曝気動作と同一周期、かつ、同一タイミングで逆相間欠曝気動作が行われることになる。
また、正相間欠曝気動作を行う基準制御タンク及び正相間欠曝気動作を行う従属制御タンクを「一方の好気性反応タンク」と呼び、逆相間欠曝気動作を行う従属制御タンクを「他方の好気性反応タンク」と呼ぶ。また、正相間欠曝気動作を行う各一方の好気性反応タンクの弁開閉駆動手段を各一方の弁開閉駆動手段、逆相間欠曝気動作を行う各他方の好気性反応タンクの弁開閉駆動手段を各他方の弁開閉駆動手段と呼ぶ。
上記好気性反応タンク２内において有機物及び窒素の除去が行われた排水は最終沈殿池３に送られ、排水に含まれる微生物フロックが排水から沈殿分離され、上記沈殿分離された微生物フロックの一部が返送汚泥配管６１，６２・・・を介して上記好気性反応タンク２の最上流槽（好気槽２Ａ１，２Ａ２・・・）に返送され、生物学的窒素除去に再び供される。上記沈殿後の上澄みである処理水は最終沈殿池３から図示しない接触タンクに送られ、当該接触タンクにて消毒され、最終的に河川等に放流される。
上記水路Ｗの好気性反応タンク２は、複数の好気槽２Ａ，２Ｂ，２Ｃに分割されている。本実施形態では３つの好気槽に分割されている場合を示すが、分割される数は４分割、５分割等、任意であり、分割されていなくても良い。また、各好気槽２Ａ，２Ｂ，２Ｃ間の仕切壁７は、あってもなくても良いが、仕切壁７を設ける場合は、各仕切壁７の例えば上側又は下側を通って処理水が下流側に流通するように設置する。
上記好気性反応タンク２の各好気槽２Ａ，２Ｂ，２Ｃ内の底部には上記散気装置５（５Ａ〜５Ｃ）が設けられている。この散気装置５は、上記各好気槽２Ａ，２Ｂ，２Ｃの底部全域に亘る１つの散気装置５を設けても良いし、各好気槽２Ａ，２Ｂ，２Ｃ毎に独立した散気装置５Ａ，５Ｂ，５Ｃを設けても良い。本実施形態では、図１に示すように、各好気槽２Ａ，２Ｂ，２Ｃに、各独立した散気装置５Ａ，５Ｂ，５Ｃが設けられているものとする。尚、上記好気槽２、散気装置５については、個別に位置を特定しない場合は「２」，「５」の符号を用い、位置を特定する場合は「Ａ」，「Ｂ」等の英文字を付加する（散気調整弁９についても同じ）。
上記各散気装置５Ａ，５Ｂ，５Ｃには、各々散気調整弁９Ａ，９Ｂ，９Ｃが接続されており、これら散気調整弁９Ａ，９Ｂ，９Ｃは共通の送気管８に接続され、上記送気管８の一端に上記各好気性反応タンク２１の上記散気装置５Ａ，５Ｂ，５Ｃに空気を送り込む送風機１０が各送気管８に共通に設けられている。尚、図１６に示す実施形態、及び、後述のテーパードエアレーション方式を採用する場合を除いて、本発明の実施形態においては、この散気調整弁９Ａ，９Ｂ，９Ｃは、上記間欠曝気動作中、一定の開度を維持しているものとする。従って、上記送風機１０から各水路Ｗ１，Ｗ２・・・毎の送気管８１，８２・・・、上記散気調整弁９Ａ１，９Ｂ１，９Ｃ１、上記散気調整弁９Ａ２，９Ｂ２，９Ｃ２・・・を介して、各水路Ｗ１，Ｗ２・・・の好気性反応タンク２１，２２・・・の各散気装置５Ａ１，５Ｂ１，５Ｃ１、及び、散気装置５Ａ２，５Ｂ２，５Ｃ２等に散気用の空気が送風されるように構成されている。
さらに、各水路Ｗ１，Ｗ２・・・の送気管８１，８２・・・の上記送風機１０と上記各散気調整弁９Ａ，９Ｂ，９Ｃとの間には、各々風量調整弁１１１，１１２・・・及び空気流量計Ｇ１，Ｇ２・・・が設けられており、上記送風機１０から送風された空気を、上記各風量調整弁１１１，１１２を開閉制御することにより、各水路Ｗ１，Ｗ２・・・の送気管８１，８２・・・、即ち、散気装置５Ａ，５Ｂ，５Ｃへの空気散気量を、各水路Ｗ１，Ｗ２毎・・・に独立して調整可能に構成されている。尚、ここで、散気装置５Ａ，５Ｂ，５Ｃ、送気管８１、風量調整弁１１１、空気流量計Ｇ１により曝気調整部が構成されている。
上記負荷濃度確認センサＡ及び溶存酸素濃度センサＤは、上記一方の好気性反応タンク２１のみの何れかの好気槽２Ａ１，２Ｂ１，２Ｃ１の一つに設けられる。図１では中間の好気槽２Ｂ１に上記２つのセンサＡ，Ｄを設置しているが、好気槽２Ａ１又は好気槽２Ｃ１のエリアに設置しても良い。
この負荷濃度確認センサＡは、その出力部と制御部１３（図２、図３、負荷濃度検出手段１３ａ）とが接続されており、上記好気性反応タンク２Ｂ１の負荷濃度を常時測定し、その測定値は制御部１３（上記負荷濃度検出手段１３ａ）にて検出し得るように構成されている。上記溶存酸素濃度センサＤは、その出力部と上記制御部１３（図２、図３、溶存酸素濃度検出手段１３ｂ）とが接続されており、上記好気槽２Ｂ１の溶存酸素濃度を常時測定し、その測定値は上記制御部１３（溶存酸素濃度検出手段１３ｂ）にて検出し得るように構成されている。
また、上記各水路Ｗ１，Ｗ２・・・の上記各送気管８１，８２・・・に設けられた空気流量計Ｇ１，Ｇ２・・・の各出力部は上記制御部１３（図２、図４、流量検出手段１３ｃ１，１３ｃ２・・・）に接続されており、上記各送気管８１，８２・・・の空気の流量は上記制御部１３（流量検出手段１３ｃ１，１３ｃ２・・・）にて検出し得るように構成されている。
上記制御部１３（図２、図３、送風機駆動手段１３ｄ）には、上記送風機１０が接続されると共に、上記各水路Ｗ１，Ｗ２・・・の上記風量調整弁１１１，１１２・・・が制御部１３（図２、図４、弁開閉駆動手段１３ｅ１，１３ｅ２・・・）に各々接続されている。また、上記制御部１３（図２、図３、散気調整弁駆動手段１３ｆ）には、上記散気調整弁９Ａ１〜９Ｃ１，９Ａ２〜９Ｃ２等が各々独立して接続されている。
そして、上記制御部１３において、一方の好気性反応タンク２１の正相間欠曝気動作において、負荷濃度を検出し、該タンク２１内の負荷濃度が上昇傾向にある場合は、送風機１０の風量を増加し、上記風量調整弁１１１を制御して上記散気装置５の曝気時の空気散気量を増加させると共に周期Ｔも増加させ、微曝気時は、曝気時の空気散気量の増加に拘わらず、空気散気量を常に少量の一定値とし、上記タンク２１内の負荷濃度が下降傾向にある場合は、送風機１０の風量を減少し、上記風量調整弁１１１を制御して曝気時の上記散気装置５の空気散気量を減少させると共に周期Ｔも減少させ、微曝気時は、曝気時の空気散気量の減少に拘わらず、空気散気量を常に上記一定値とし、上記負荷濃度の変化がない場合は、空気散気量及び周期Ｔ共に前回の値を維持する、という制御を行う。また、他方の好気性反応タンク２２においては、上記逆相間欠曝気動作を同様に行う。
このように、一方の好気性反応タンク２１において「曝気」又は「微曝気」が行われているタイミングにおいて、他方の好気性反応タンク２２において、逆の散気動作、即ち、「微曝気」又は「曝気」が行われる間欠曝気動作を「逆位相」と定義する。ここで、「逆位相」の間欠曝気動作において、一方又は他方の好気性反応タンク２１又は２２における曝気時の空気散気量が増加、減少しても、他方又は一方の好気性反応タンク２２又は２１における微曝気時の空気散気量は変化せずに、常に一定値（例えば空気散気量「１」）であり、このような関係を含めて「逆位相」と定義する。
そして、水路Ｗを増設した場合においても、奇数番目の好気性反応タンク２１，２３・・・は正相間欠曝気動作、偶数番目の好気性反応タンク２２，２４・・・は逆相間欠曝気動作を行い、これらの全ての制御は、一の好気性反応タンク２１（基準制御タンク）にのみ用いられた負荷濃度確認センサＡ及び／又は溶存酸素濃度センサＤに基づいて、上記一の好気性反応タンク２１に対応して設けられた単一の制御部１３にて行う。
ここで、本発明者が本発明をするに至った経緯を説明する。本発明者は、従来の間欠曝気法において、送風機の曝気と曝気停止の運転をくり返す方法がターボ形送風機のような大型の送風機を使用している大規模都市下水処理場に適用できないことから、曝気停止の代わりに少量の空気を散気する微曝気を用い、曝気時間と微曝気時間を同時間とし、かつ、押し出し流れ型の２個を一組とする好気性反応タンクの両散気装置を逆位相にて曝気と微曝気をくり返す間欠曝気により、同一時間帯は、曝気と微曝気の送風機の合計風量を一定で運転継続できることを想起するに至った。
この間欠曝気法により、間欠曝気に伴う送風機の送風量の大きな変動と送風機の停止を避けることが可能となり、当該間欠曝気法を適用した本発明に係る排水処理装置及び排水処理方法は、大規模都市下水処理場においても適用することができるものである。
また、本発明者は、流量調整槽のない都市型の大規模下水処理場を想定し、散気装置を有する押し出し流れ型の単一の好気性反応タンクを用いて、曝気と微曝気の間欠曝気動作を行い、負荷濃度の基準としてアンモニア性窒素濃度、硝化反応の基準として硝酸窒素濃度の変化を測定、記録した。その結果を図１７に示す。尚、流量変動として平均流入水量を基準に１２０％の人工的な流動変動を与えた。
図１７において、横軸は時間であり、周期５０分で２５分ずつの曝気と微曝気を行った。縦軸はアンモニア性窒素と硝酸性窒素濃度の変化関係を相対濃度として示している。その結果、曝気時間帯は、アンモニア性窒素が硝化反応により減少し、減少した濃度に相当する硝酸性窒素が増加すること、微曝気時には、硝酸性窒素が脱窒反応により減少し、アンモニア性窒素が上昇することがわかる。硝酸性窒素の減少は脱窒反応により窒素ガスが放出されていることを意味し、アンモニア性窒素の上昇は、高濃度のアンモニア性窒素を含む新たな被処理水が当該槽に前の槽から流入していることを示している。
アンモニア性窒素の上昇濃度若しくは上昇速度は、時刻によって差違がある。例えば７５分から２００分の上昇が大きい時間帯（図中矢印ａ）は、流入水アンモニア性窒素濃度が高くなる時間帯であることを意味する。これを判断基準として硝化速度を高めるためにアンモニア性窒素濃度が高くなる時間帯においては空気散気量を増加させ、逆にアンモニア性窒素が低くなるとき（４００分から５５０分、図中矢印ｂ）に空気散気量を減じることが、硝化反応制御及び省エネに有効であることを知見した。
また、アンモニア性窒素が高い２００〜３５０分における微曝気時間帯の硝酸性窒素濃度の減少速度（脱窒速度）（図中ｃ）は、アンモニア性窒素が低い０〜５０分における微曝気時の硝酸性窒素濃度の減少速度（図中ｄ）より速いことが認められる。このことから、脱窒に必要な有機物濃度がアンモニア性窒素濃度に比例して高濃度になり、負荷濃度が高い時間帯では、空気曝気量を増加させても、微曝気時の脱窒速度を低下させないことが知見された。これは単一の好気性反応タンクにおいて、曝気と微曝気からなる間欠曝気動作を行わせた場合、負荷濃度が高濃度になって曝気時の空気散気量を増加させても、微曝気時の脱窒反応はむしろ活発に行われ、負荷高濃度時間帯においても窒素ガスの放出が可能であることが知見された。
また、アンモニア性窒素が低い時間帯の５０分時の硝酸性窒素は略０であり、周期を５０分より長くすると、硝酸性窒素が０のまま時間が経過する可能性があり、脱窒の生じない無駄な微曝気時間帯になることを意味する。このことより、アンモニア性窒素が低濃度になるに従って周期を短くし、逆にアンモニア性窒素が高濃度になるに従って周期を長くすることが有効であることが知見された。
上述のような知見に基づいて、本発明に係る排水処理装置及び排水処理方法に適用する曝気と微曝気からなる間欠曝気法において、一対の好気性反応タンクにて互いに逆相の間欠曝気動作を行わせることによって送風機の風量の大きな変動を抑えることができること、及び、負荷濃度が上昇した場合はそれに伴って曝気の空気散気量と共に周期を増加し、負荷濃度が減少した場合はそれに伴って空気散気量と共に周期を減少することが、硝化反応及び脱窒反応に有効であるこがわかった。以下、本発明の具体的内容について説明する。
上記制御部１３は（図２〜図４参照）、ＣＰＵを具備するコンピュータであり、図５〜図７のフローチャートに示す動作手順がプログラムとして内部メモリに記憶されており、上記ＣＰＵが上記フローチャートに従って以下説明する間欠曝気動作を行うものである。図３、図４はこの制御部１３の機能をブロック化したものであり、以下、制御部１３について説明する。
上記制御部１３は（図３参照）、曝気と微曝気とを繰り返す間欠曝気動作において、前回の微曝気時の負荷濃度を記憶する負荷濃度記憶手段１３ｇ、現在の負荷濃度と前回の負荷濃度を比較し、現在の負荷濃度が前回負荷濃度より大きいか又は小さいかを検出し、比較結果を次段の溶存酸素濃度比較手段１３ｉに送出する負荷濃度比較手段１３ｈを具備している。上記負荷濃度比較手段１３ｈは、負荷濃度の変化がない場合（前回の負荷濃度と同等である場合）は、送風機駆動手段１３ｄ及び空気量変更手段１３ｔ（図４参照）に現在の風量を維持する旨の指令を行うと共に（図３（３）参照）、周期決定手段１３ｒ（図４参照）に現在の周期を維持する旨の指令を行う（図３（１）参照）。
上記制御部１３は溶存酸素濃度の上限値を記憶しているＤＯ上限値記憶手段１３ｊ、溶存酸素濃度の下限値を記憶しているＤＯ下限値記憶手段１３ｋを有しており、上記溶存酸素濃度比較手段１３ｉは、上記負荷濃度比較手段１３ｈから比較結果の通知があると、上記溶存酸素濃度検出手段１３ｂで検出した現在の溶存酸素濃度と上記記憶手段１３ｊ，１３ｋに記憶しているＤＯ上限値（溶存酸素濃度の上限値）又はＤＯ下限値（溶存酸素濃度の下限値）と比較する。尚、「ＤＯ」とは「Ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ Ｏｘｙｇｅｎ」（溶存酸素）の略である。
そして、上記溶存酸素濃度比較手段１３ｉは、上記負荷濃度比較手段１３ｈでの比較結果に基づいて、上記溶存酸素濃度検出手段１３ｂにて検出した現在の溶存酸素濃度がＤＯ下限値よりも大きいか、又は、ＤＯ上限値よりも小さいかを比較し、負荷濃度が減少している場合において（図５Ｐ１１参照）、現在の溶存酸素濃度がＤＯ下限値よりも大きい場合は、送風機１０の風量を減少すべく送風機駆動手段１３ｄに指令を行う（図５Ｐ１４参照）。一方、負荷濃度が上昇している場合において（図５Ｐ１２参照）、溶存酸素濃度がＤＯ上限値よりも小さい場合は、送風機１０の風量を増加すべく送風機駆動手段１３ｄに指令を行う。また、溶存酸素濃度比較手段１３ｉは空気散気量を減少又は増加する場合は、同時に、空気量変更手段１３ｔ（図４参照）に空気散気量の減少又は増加を指令する（図３（３）参照）。さらに、溶存酸素濃度比較手段１３ｉは、同時に比較結果を次段の周期比較手段１３ｍに通知する。
上記制御部１３は基本となる周期Ｔを記憶している周期記憶手段１３ｓを有していると共に、曝気時間と微曝気時間の周期の上限値を記憶している周期上限値記憶手段１３ｎ、上記周期の下限値を記憶している周期下限値記憶手段１３ｏを有している。上記周期比較手段１３ｍは、上記溶存酸素濃度比較手段１３ｉから比較結果の通知があると、現在周期認識手段１３ｐにて認識している現在の周期と、上記記憶手段１３ｎ，１３ｏに記憶している周期の上限値又は下限値とを比較する。
ここで周期とは、曝気時間と微曝気時間を１周期（Ｔ）とし、曝気時間（Ｔ／２）と微曝気時間（Ｔ／２）は同一時間（何れもＴ／２）であるから、周期が増加又は減少すると、曝気時間と微曝気時間は同じ時間だけ増加又は減少する。
ここで、説明の簡単のため（図８（ａ）参照）、同一タイミングの両好気性反応タンク２１，２２において、水路Ｗ１側では、好気性反応タンク２１の各散気装置５Ａ１，５Ｂ１，５Ｃ１の曝気時の風量が例えば「５」、「５」、「５」のとき、風量調整弁１１１以降の送気管８１の風量は「１５」（５×３）、風量調整弁１１１の開度も風量に合わせて「１５」とし、水路Ｗ２側では、好気性反応タンク２２の各散気装置５Ａ２，５Ｂ２，５Ｃ２の微曝気時の風量が例えば「１」、「１」、「１」のとき、風量調整弁１１２以降の送気管８２の風量は「３」（１×３）、風量調整弁１１２の開度も風量に合わせて「３」とし、このときの送風機１０の風量は送気管８１と８２の合計風量（１５＋３）である「１８」とする。尚、曝気時の風量が増加又は減少した場合の各部の風量及び開度も同様に考えるものとする。
図１の水路Ｗ１の好気性反応タンク２１では、間欠曝気動作、即ち、曝気と微曝気が周期Ｔ／２にて繰り返し行われる（図８（ａ）参照）。例えば、上記送風機１０にて風量「１８」（好気性反応タンク２Ａ１，２Ｂ１，２Ｃ１で各々空気散気量「５」、「５」、「５」、好気性反応タンク２Ａ２，２Ｂ２，２Ｃ２で各々空気散気量「１」、「１」、「１」、合計１８）の送風が行われ、水路Ｗ１の制御部１３の弁開閉駆動手段１３ｅ１にて風量調整弁１１１が、曝気時はＴ／２の期間、所定の開度「１５（５×３）」が維持されることにより、好気性反応タンク２Ａ１〜２Ｃ１に各々空気散気量「５」、「５」、「５」の曝気が行われ（図８（ａ）参照）、上記Ｔ／２が経過した後、上記弁開閉駆動手段１３ｅ１は弁の開度を絞り、その後のＴ／２の期間、所定の開度「３（１×３）」が維持されることにより、好気性反応タンク２Ａ１〜２Ｃ１に各々少量の空気散気量「１」、「１」、「１」の微曝気が行われ、その後は、周期Ｔ／２毎に、上記風量調整弁１１１の開閉動作の繰り返しを行う（図８（ａ）参照）。ここで、微曝気時の空気散気量は、曝気時の散気量が増加減少しても、常時一定散気量（本実施形態では空気散気量「１」）が維持される。
即ち、水路Ｗ１及び奇数番目の水路Ｗ３，Ｗ５，Ｗ７・・・に接続された各一方の弁開閉駆動手段１３ｅ１，１３ｅ３，１３ｅ５・・・は、通常時は一定周期Ｔ／２にて、曝気と微曝気が繰り返し行われるように、風量調整弁１１１，１１３，１１５・・・の弁開度を周期的に開閉し、空気量変更手段１３ｔから曝気時の空気散気量の増加又は減少指示及び周期決定手段１３ｒから周期の増加又は減少指示があったときは（送風機１０の風量も増加又は減少している）、上記指示に従って、曝気時の弁開度及び弁開度時間を調整することにより、曝気時の空気散気量と周期の変更を行う（図５Ｐ１４又はＰ１６、Ｐ１８又はＰ２０参照）。また、上記各一方の弁開閉駆動手段１３ｅ１，１３ｅ３，１３ｅ５・・・は、空気散気量の増加又は減少指示により送風機１０の風量が増加又は減少しても、微曝気時は常時一定散気量（例えば少量の空気散気量「１」）となるように、空気流量計Ｇ１，Ｇ３，Ｇ５・・・からの流量に基づいて風量調整弁１１１，１１３，１１５・・・の弁開度の調整を行う（図５Ｐ６参照）。
同時に、水路Ｗ２の好気性反応タンク２２では、上記水路Ｗ１とは逆位相の間欠曝気動作、即ち、微曝気と曝気が周期Ｔ／２にて好気性反応タンク２１と同一タイミングで繰り返し行われる（図８（ａ）好気性反応タンク２２参照）。例えば、上記送風機１０にて風量「１８」の送風が行われ、水路Ｗ２の制御部１３の他方の弁開閉駆動手段１３ｅ２にて風量調整弁１１２が、微曝気時はＴ／２の期間、所定の開度「３（１×３）」が維持されることにより、好気性反応タンク２Ａ２〜２Ｃ２に各々空気散気量「１」、「１」、「１」の微曝気が行われ（図８（ａ）参照）、上記Ｔ／２が経過した後、上記他方の弁開閉駆動手段１３ｅ２は弁の開度を開き、その後のＴ／２の期間、所定の開度「１５（５×３）」が維持されることにより、好気性反応タンク２Ａ２〜２Ｃ２に各々空気散気量「５」、「５」、「５」の曝気が行われ、その後は、上記好気性反応タンク２１とは逆位相の間欠曝気動作、即ち周期Ｔ／２毎に、上記風量調整弁１１２の開閉動作の繰り返しを行う（図８（ａ）参照）。ここで、好気性反応タンク２２においても、微曝気時の空気散気量は、曝気時の散気量が増加減少しても、常時一定散気量（本実施形態では空気散気量「１」）が維持される。
即ち、水路Ｗ２及び偶数番目の水路Ｗ４，Ｗ６・・・に接続された各他方の弁開閉駆動手段１３ｅ２，１３ｅ４，１３ｅ６・・・は、通常時は一定周期Ｔ／２かつ好気性反応タンク２１と同一タイミングにて、微曝気と曝気が繰り返し行われるように、風量調整弁１１２，１１４，１１６・・・の弁開度を周期的に開閉し、空気量変更手段１３ｔから曝気時の空気散気量の増加又は減少指示及び周期決定手段１３ｒから周期の増加又は減少指示があったときは（送風機１０の風量も増加又は減少している）、上記指示に従って、曝気時の弁開度及び弁開度時間を調整することにより、曝気時の空気散気量と周期の変更を行う（図５Ｐ１４又はＰ１６、Ｐ１８又はＰ２０参照）。また、上記各他方の弁開閉駆動手段１３ｅ２，１３ｅ４，１３ｅ６・・・は、空気散気量の増加又は減少指示により送風機１０の風量が増加又は減少しても、微曝気時は常時一定散気量（例えば空気散気量「１」）となるように、空気流量計Ｇ２，Ｇ４，Ｇ６・・・からの流量に基づいて風量調整弁１１２，１１４，１１６・・・の弁開度の調整を行う（図５Ｐ２参照）。
このように、空気散気量の増加、減少は、送風機１０の風量を増加又は減少させると共に、上記弁開閉駆動手段１３ｅ１，１３ｅ２等が空気流量計Ｇ１，Ｇ２等からの流量に基づいて、各風量調整弁１１１，１１２等の弁の開度を調整し、空気散気量の増加又は減少（例えば空気散気量「５」から「６」への増加、又は、空気散気量「５」から「４」への減少）が行われる。そして、上記送風機駆動手段１３ｄにより送風機１０の風量を増加又は減少して、この曝気時の空気散気量の増加又は減少する制御を行うが、微曝気時の空気散気量は、送風機１０の風量を変更することなく、風量調整弁１１１，１１２の弁の開度調整により、常時「１」を維持するように制御を行う。このような制御を行うことで、間欠曝気動作中は、風量の増減指示がない限り、送風機１０の風量は常時一定値（例えば図８（ａ）の場合は一定の風量「１８」）を維持することが可能となる。
上記周期比較手段１３ｍは、上記負荷濃度比較手段１３ｈでの比較結果に応じて、上記現在周期認識手段１３ｐにて認識した現在の周期が周期の下限値よりも大きいか、又は、周期の上限値よりも小さいかを比較し、負荷濃度が減少傾向で（図５Ｐ１１参照）、現在の周期が周期下限値よりも大きい場合は、周期を減少すべく周期変更手段１３ｑに指令を行い、負荷濃度が増加傾向で（図５Ｐ１２参照）、現在の周期が周期上限値よりも小さい場合は、周期を増加すべく周期変更手段１３ｑに指令を行う（図３（２）参照）。
上記制御部１３の上記周期変更手段１３ｑ（図４参照）は、現在の周期（例えば６０分）を例えば１ステップ増加（例えば７０分）又は１ステップ減少（例えば５０分）して、周期決定手段１３ｒに通知する。上記周期決定手段１３ｒは、現在の周期を１ステップ増加又は１ステップ減少し、決定した周期を一方又は他方の弁開閉駆動手段１３ｅ１，１３ｅ２，１３ｅ３・・・に通知する。上記弁開閉駆動手段１３ｅ１，１３ｅ２・・・は、曝気時又は微曝気時の上記風量調整弁１１１，１１２・・・の開度を、変更後の１／２周期の期間持続することで、曝気時又は微曝気時の周期の変更を行う（図５Ｐ１６又はＰ２０参照）。
上記制御部１３（一方の弁開閉駆動手段１３ｅ１）は（奇数番目の水路に対応する各一方の弁開閉駆動手段も同じ）、上記周期決定手段１３ｒから指令される周期を認識し、当該周期（例えば６０分）の内、風量調整弁１１１は、１／２周期（３０分）の期間は例えば開度「１５（５×３）」（好気性反応タンク２Ａ１〜２Ｃ１の空気散気量は各々「５」）として曝気の開度を維持し、その後の１／２周期（３０分）の期間は風量調整弁１１の開度を絞って例えば開度「３（1×３）」（好気性反応タンク２Ａ１〜２Ｃ１の空気散気量は各々「１」）の微曝気の開度を維持し、このような１／２周期毎の曝気と微曝気の開閉動作（間欠曝気動作）を繰り返し行う（図８（ａ）水路Ｗ１参照）。
上記制御部１３（他方の弁開閉駆動手段１３ｅ２）は（偶数番目の水路に対応する各他方の弁開閉駆動手段も同じ）、上記周期決定手段１３ｒから指令される周期を認識し、上記一方の弁開閉駆動手段１３ｅ１（又は対となる奇数番目の水路に対応する各一方の弁開閉駆動手段）と同一タイミング及び同一周期であるが、上記一方の弁開閉駆動手段１３ｅ１（又は奇数番目の水路に対応する各一方の弁開閉駆動手段）とは逆位相の間欠曝気動作を行う（図８（ａ）水路Ｗ２参照）。
即ち、上記他方の弁開閉駆動手段１３ｅ２は、上記周期を認識し、当該周期（６０分）の内、１／２周期（３０分）の期間は例えば風量調整弁１１２の開度「３（１×３）」（好気性反応タンク２Ａ２〜２Ｃ２の空気散気量は各々「１」）として微曝気の開度を維持し、その後の１／２周期（３０分）の期間は風量調整弁１１２の開度を開いて例えば開度「１５（５×３）」（好気性反応タンク２Ａ２〜２Ｃ２の空気散気量は各々「５」）の曝気の開度を維持し、このような１／２周期毎の微曝気と曝気の開閉動作（間欠曝気動作）を繰り返し行う（図８（ａ）水路Ｗ２参照）。
そして、上記一方又は他方の弁開閉駆動手段１３ｅ１，１３ｅ２・・・は上記送風機駆動手段１３ｄによって送風機１０の風量が増加（例えば風量「１８」から「２１」に増加（図８（ａ）から図８（ｃ）参照））又は減少（風量「１８」から「１５」に減少（図８（ａ）から図８（ｂ）参照））したとき、即ち、空気量変更手段１３ｔから曝気時の空気散気量の変更の指示があったとき、曝気時の空気散気量が、変更指示後の所定の空気散気量（例えば散気量「４」又は「６」等）になるように、対応する水路Ｗ１，Ｗ２・・・の流量検出手段１３ｃ１，１３ｃ２・・・からの流量を検出しながら、自己の水路の風量調整弁１１１，１１２・・・の弁開度の調整（開閉制御）を行う。
但し、上記一方又は他方の弁開閉駆動手段１３ｅ１，１３ｅ２・・・は上記送風機駆動手段１３ｄによって送風機１０の風量が増加又は減少しても、微曝気時の空気散気量は、常時一定散気量（例えば空気散気量「１」）を維持すべく、流量検出手段１３ｃ１，１３ｃ２・・・からの流量を検出しながら、風量調整弁１１１，１１２・・・の弁開度の調整を行う（図８（ａ）参照）。
本発明は上述のように構成されるので、以下、図５のフローチャートに基づいて本発明の動作手順を説明する。また、説明の簡単のため、図１に示す基準制御タンクを有する水路Ｗ１と、従属制御タンクを有する水路Ｗ２の２つの水路として説明する。尚、図５のフローチャートにおいて、ステップＰ２’とステップＰ７’の空気倍率に基づく微調整動作については、後半の（空気倍率に基づく補正動作）においてまとめて説明する。
各水路Ｗ１，Ｗ２には各々排水（被処理水）が流入し、最初沈殿池１１，１２にて沈殿後の被処理水が好気性反応タンク２１，２２に流入し、各反応タンク２１，２２の散気装置５Ａ１〜５Ｃ１，５Ａ２〜５Ｃ２による間欠曝気動作が行われる。尚、制御部１３（散気調整弁駆動手段１３ｆ）の制御により、各水路Ｗ１，Ｗ２の散気調整弁９Ａ１〜９Ｃ１、９Ａ２〜９Ｃ２は常時一定の開度を維持しているものとする。また、制御部１３内の周期記憶手段１３ｓに、基本となる周期Ｔ（本実施形態では６０分とする）が記憶されているものとする。
１ 第１の実施形態
制御部１３（送風機駆動手段１３ｄ）は送風機１０を予め定められた風量（ここでは風量「１８」とする）にて駆動する（図８（ａ）、図９（ｃ）参照）。すると、送風機１０から水路Ｗ１の送気管８１、水路Ｗ２の送気管８２に各々送風が開始される。尚、図９（ａ）は好気性反応タンク２１の１つの好気槽（例えば２Ａ１）の正相間欠曝気動作、同図（ｂ）は好気性反応タンク２２の１つの好気槽（例えば２Ａ２）の逆相間欠曝気動作の各タイミングチャートを示し、同図（ｃ）は両好気槽２Ａ１，２Ａ２の合計風量を示し、同図（ｃ）において、カッコ内の数字（１８，１５，２１）は、そのときの送風機１０の風量を示す。
（好気性反応タンク２１の曝気動作）
制御部１３（流量検出手段１３ｃ１）は空気流量計Ｇ１からの流量データを検出しており、上記制御部１３（一方の弁開閉駆動手段１３ｅ１）は上記流量検出手段１３ｃ１から現在の流量データを常時受信している。よって、上記制御部１３（弁開閉駆動手段１３ｅ１）は、上記流量データを常時検出しながら、風量調整弁１１１の弁開度を、好気槽２Ａ１〜２Ｃ１の各空気散気量が「５」となるように調整し（弁開度「１５」（５×３））、その結果、水路Ｗ１の送気管８１に対応する風量（「１５」）が送風され、同一開度の散気調整弁９Ａ１〜９Ｃ１を介して、好気性反応タンク２１（基準制御タンク）の各好気槽２Ａ１，２Ｂ１，２Ｃ１の散気装置５Ａ１，５Ｂ１，５Ｃ１に均等に送風が分配され、上記各散気装置５Ａ１〜５Ｃ１から空気散気量「５」、「５」、「５」の空気がタンク内に噴射され、各好気槽２Ａ１，２Ｂ１，２Ｃ１において、空気散気量「５」の「曝気」が開始される（図５Ｐ１、図８（ａ）Ｋ１、図９（ａ）（イ）参照）。
尚、図８において「Ｋ１」，「Ｋ２」・・・は、正相間欠曝気動作における、各好気性反応タンク２１の曝気、微曝気のタイミングを示す単なる符号、「Ｋ１’」，「Ｋ２’」・・・は逆相間欠曝気動作における好気性反応タンク２２の微曝気、曝気のタイミングを示す単なる符号であり、説明の便宜上付したものである（図１１においても同じ）。
（好気性反応タンク２２の微曝気動作）
同時に、制御部１３（流量検出手段１３ｃ２）は空気流量計Ｇ２からの流量データを検出しており、上記制御部１３（他方の弁開閉駆動手段１３ｅ２）は上記流量検出手段１３ｃ２から現在の流量データを常時受信している。よって、制御部１３（弁開閉駆動手段１３ｅ２）は、上記流量データを常時検出しながら、風量調整弁１１２の弁開度を、好気槽２Ａ２〜２Ｃ２の各空気散気量が、基準制御タンクとは逆位相となる微曝気の空気散気量「１」となるように調整し（弁開度「３」（１×３））、その結果、水路Ｗ２の送気管８２に対応する風量（「３」）が送風され、同一開度の散気調整弁９Ａ２〜９Ｃ２を介して、水路Ｗ２の好気性反応タンク２２（従属制御タンク）の各好気槽２Ａ２，２Ｂ２，２Ｃ２の散気装置５Ａ２，５Ｂ２，５Ｃ２に均等に送風が分配され、上記各散気装置５Ａ２〜５Ｃ２から空気散気量「１」の空気が噴射され、各好気槽２Ａ２，２Ｂ２，２Ｃ２において基準制御タンクとは逆位相の空気散気量「１」、「１」、「１」の「微曝気」が、同一タイミングで開始される（図５Ｐ２、図８（ａ）Ｋ１’、図９（ｂ）（ロ）参照）。
（周期の決定動作）
その後、制御部１３（周期決定手段１３ｒ）は、水路Ｗ１の好気性反応タンク２１の各好気槽２Ａ１〜２Ｃ１の曝気継続時間がＴ／２（３０分）になるか否かを判断する（図５Ｐ４参照）。尚、その間、制御部１３（負荷濃度検出手段１３ａ）は負荷濃度確認センサＡから負荷濃度データを取得し、かつ制御部１３（溶存酸素濃度検出手段１３ｂ）は溶存酸素濃度確認センサＤから溶存酸素データを取得する（図５Ｐ５参照）。
そして制御部１３（周期決定手段１３ｒ）は、曝気時間がＴ／２（３０分）に達すると（図５Ｐ４ＹＥＳ）、水路Ｗ１，Ｗ２の各弁開閉駆動手段１３ｅ１，１３ｅ２に曝気又は微曝気の周期が終了した旨を通知する。その後、制御部１３（弁開閉駆動手段１３ｅ１、弁開閉駆動手段１３ｅ２）は、水路Ｗ１の好気性反応タンク２１の曝気、水路Ｗ２の好気性反応タンク２２の微曝気を各々終了し、水路Ｗ１の好気性反応タンク２１の微曝気、水路Ｗ２の好気性反応タンク２２の曝気を同一タイミングで各々開始する（図５Ｐ６，Ｐ７参照）。
（好気性反応タンク２１の微曝気動作）
制御部１３（一方の弁開閉駆動手段１３ｅ１）は、流量検出手段１３ｃ１からの流量データを検出しながら、風量調整弁１１１の弁開度を空気散気量「５」（弁開度「１５」）から空気散気量「１」（弁開度「３」）となるように調整し、その結果、水路Ｗ１の送気管８１に対応する風量（「３」）が送風され、同一開度の散気調整弁９Ａ１〜９Ｃ１を介して、好気性反応タンク２１（基準制御タンク）の各好気槽２Ａ１，２Ｂ１，２Ｃ１の散気装置５Ａ１，５Ｂ１，５Ｃ１に均等に送風が分散され、上記散気装置５Ａ１〜５Ｃ１から空気散気量「１」、「１」、「１」の空気が噴射され「微曝気」が開始される（図５Ｐ６、図８（ａ）Ｋ２、図９（ａ）（ハ）参照）。
（好気性反応タンク２２の曝気動作）
同時に、制御部１３（他方の弁開閉駆動手段１３ｅ２）は、流量検出手段１３ｃ２からの流量を検出し、風量調整弁１１２の弁開度を空気散気量「１」（弁開度「３」）から空気散気量「５」（弁開度「１５」）となるように調整し、その結果、水路Ｗ２の送気管８２に対応する風量（「１５」）が送風され、同一開度の散気調整弁９Ａ２〜９Ｃ２を介して、好気性反応タンク２２（従属制御タンク）の各好気槽２Ａ２，２Ｂ２，２Ｃ２の散気装置５Ａ２，５Ｂ２，５Ｃ２に送風が均等に分散され、上記散気装置５Ａ２〜５Ｃ２から空気散気量「５」、「５」、「５」の空気が噴射され「曝気」が開始される（図５Ｐ７、図８（ａ）Ｋ２’、図９（ｂ）（ニ）参照）。
（周期の決定動作）
その後、制御部１３（周期決定手段１３ｒ）は、水路Ｗ１の好気性反応タンク２１の微曝気継続時間がＴ／２（３０分）になるか否かを判断する（図５Ｐ９参照）。尚、その間、制御部１３（負荷濃度検出手段１３ａ）は負荷濃度確認センサＡから負荷濃度データを取得し、かつ制御部１３（溶存酸素濃度検出手段１３ｂ）は溶存酸素濃度センサＤから溶存酸素データを取得する（図５Ｐ１０参照）。
そして制御部１３（周期決定手段１３ｒ）は、上記微曝気時間がＴ／２（３０分）に達すると（図５Ｐ９ＹＥＳ）、弁開閉駆動手段１３ｅ１，１３ｅ２に周期が終了した旨を通知すると共に、制御部１３は、水路Ｗ１の好気性反応タンク２１（基準制御タンク）について、以下の制御動作を行う。
（空気散気量、周期の一定制御）
制御部１３（負荷濃度検出手段１３ａ）は、負荷濃度確認センサＡからの現在の負荷濃度データを検出し、制御部１３（負荷濃度比較手段１３ｈ）は、前回の負荷濃度記憶手段１３ｇに記憶している前回微曝気終了時の負荷濃度と現在の微曝気時の負荷濃度とを比較し、現在の負荷濃度データが、正相間欠曝気動作において、前回微曝気終了時の負荷濃度に対して大きいか又は小さいかを判断する（図５Ｐ１１，Ｐ１２参照）。
この場合、負荷濃度は一定で変化なし（或いは、負荷濃度の変動が、前回の負荷濃度と同等であり、一定の範囲内で実質的に変化なし）と判断されたとする（図５Ｐ１１ＮＯ，Ｐ１２ＮＯ）。すると、制御部１３（負荷濃度比較手段１３ｈ）は、送風機駆動手段１３ｄ、空気量変更手段１３ｔに現状の風量を維持すること（図３、図４（３）参照）、及び、周期決定手段１３ｒに現状の周期Ｔを維持すること（図３、図４（１）参照）、を各々通知する。その結果、送風機１０の風量、及び、周期Ｔは維持された状態で、ステップＰ１，ステップＰ２に戻る。
従って、基準制御タンク（一方の好気性反応タンク２１）ではステップＰ１２からステップＰ１に戻り、負荷濃度が同等である限り、ステップＰ１，Ｐ４，Ｐ６，Ｐ９の動作が繰り返し行われ、制御部１３（一方の弁開閉駆動手段１３ｅ１）は、周期Ｔ／２（３０分）の曝気（空気散気量「５」）、その後、周期Ｔ／２（３０分）の微曝気（空気散気量「１」）の弁開閉動作（空気散気量「５，５，５」,「１，１，１」，「５，５，５」，「１，１，１」・・・）の繰り返しの動作（正相間欠曝気動作）が行われる（図８（ａ）Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４・・・、図９（ａ）期間Ｓ１参照）。
一方、従属制御タンク（他方の好気性反応タンク２２）ではステップＰ１２からステップＰ２に戻り、同様に負荷濃度が同等である限り、ステップＰ２，Ｐ４，Ｐ７，Ｐ９の動作が繰り返し行われ、制御部１３（他方の弁開閉駆動手段１３ｅ２）は、基準制御タンクと同一タイミングで逆位相の動作、即ち、周期Ｔ／２（３０分）の微曝気（空気散気量「１」）、その後、周期Ｔ／２（３０分）の曝気（空気散気量「５」）の動作（空気散気量「１，１，１」，「５，５，５」，「１，１，１」，「５，５，５」・・・・）の繰り返し動作が行われる（図８（ａ）Ｋ１’，Ｋ２’，Ｋ３’Ｋ４’・・・、図９（ｂ）期間Ｓ１参照）。
このように負荷濃度が一定（又は一定の範囲内）であれば、曝気時の空気散気量は「５」、微曝気時の空気散気量は「１」の状態で、基準制御タンク（一方の好気性反応タンク２１）では正相間欠曝気動作が行われ、従属制御タンク（他方の好気性反応タンク２２）では、同一周期かつ同一タイミングにて、基準制御タンクとは逆位相の逆相間欠曝気動作が行われる。
即ち、負荷濃度確認センサＡにて検出した微曝気時の負荷濃度データが前回微曝気終了時の負荷濃度データと同一又は略同一であって負荷濃度が一定又は一定の範囲内であれば、排水中のアンモニア性窒素の量は略変化しておらず、空気散気量、周期Ｔを変更する必要がないので、水路Ｗ１の一方の好気性反応タンク２１（基準制御タンク）では周期Ｔの間欠曝気動作、水路Ｗ２の他方の好気性反応タンク２２（従属制御タンク）では周期Ｔの逆位相の間欠曝気動作が繰り返し行われる（図８（ａ）参照）。
従って、上記基準制御タンクである一方の好気性反応タンク２１の各好気槽２Ａ１〜２Ｃ１においては、曝気時において、散気装置５Ａ１〜５Ｃ１から各好気槽２Ａ１〜２Ｃ１に何れも空気散気量「５」の豊富な空気が噴射されるので、上記空気により硝化菌が排水中のアンモニア性窒素を亜硝酸性窒素、及び、硝酸性窒素に酸化する硝化反応が行われる。一方、微曝気時においては、散気装置５Ａ〜５Ｃから各好気槽２Ａ〜２Ｃに何れも空気散気量「１」の少量の空気が噴射されるので、略無酸素条件下となり、脱窒細菌による硝酸性呼吸又は亜硝酸性呼吸により、亜硝酸性窒素、硝酸性窒素が窒素ガスに還元され、空気中に放出される。このように間欠曝気動作により、排水中の窒素を除去することができる。
上記従属制御タンクである他方の好気性反応タンク２２の各好気槽２Ａ２〜２Ｃ２においても、上記基準制御タンクと逆相になるだけで、同様に、排水中の窒素を除去することができる。そして、上記一方の好気性反応タンク２１と他方の好気性反応タンク２２を逆位相で間欠曝気動作を行うことにより、送風機１０の送風は間欠曝気動作中は所定の風量、即ち、常時一定（例えば風量「１８」）の風量にて運転を継続することができる（図９（ｃ）期間Ｓ１参照）。尚、水路Ｗ１とＷ２で好気槽は各３個あるので、送風機１０の風量は「１８」（６×３）となる）。
（空気散気量減少、周期減少制御）
水路Ｗ１の基準制御タンクとしての一方の好気性反応タンク２１にて間欠曝気動作、及び、水路Ｗ２の従属制御タンクとしての他方の好気性反応タンク２２にて基準制御タンクとは逆相の間欠曝気動作が継続的に行われている状態とする（図５Ｐ１〜Ｐ９参照）。
制御部１３（負荷濃度較手段１３ｈ）は、ステップＰ１１の１判断にて、前回微曝気終了時の負荷濃度（アンモニア濃度）が、今回の微曝気終了時の負荷濃度（アンモニア濃度）より低下していると判断した場合は（図５Ｐ１１ＹＥＳ）、その旨を次段の溶存酸素濃度比較手段１３ｉに通知する。
制御部１３（溶存酸素濃度比較手段１３ｉ）は、現在の微曝気終了時の負荷濃度が前回微曝気時の負荷濃度より低下している旨の報告を受けると、空気散気量は十分に足りていると判断し、周期及び空気散気量を減少すべく以下の制御を行う。
制御部１３（溶存酸素濃度比較手段１３ｉ）は、溶存酸素濃度検出手段１３ｂにて得られた前回の曝気時の溶存酸素濃度と、ＤＯ下限値記憶手段１３ｋに記憶されているＤＯ下限値（溶存酸素濃度の下限値）とを比較し（図５ステップＰ１３参照）、前回の曝気時の溶存酸素濃度がＤＯ下限値に達していないと判断した場合は、送風機１０の風量を減少（風量「１８」から例えば風量「１５」）するように送風機駆動手段１３ｄに指令すると共に、空気量変更手段１３ｔにも曝気時の空気散気量を減少（空気散気量「５」から例えば空気散気量「４」）するように指令する（図３、図４（３）参照）。上記制御部１３（送風機駆動手段１３ｄ）は、送風機１０の風量を減少するように制御を行う。この場合、送風機１０の風量が「１８」から「１５」に減少する（図５Ｐ１４、図８（ｂ）参照）。この場合、送風機１０の風量の減少量及び各好気槽の散気量の減少量は、負荷濃度が減少している場合は、予め定められた一定量を減少しても良いし、負荷濃度減少量に応じて（例えば比例して）、風量及び散気量を減少するように構成することもできる。
また、空気量変更手段１３ｔは、一方又は他方の弁開閉駆動手段１３ｅ１，１３ｅ２に曝気時の空気散気量を減少する（例えば空気散気量「５」から「４」に減少する）ように指令する。これにより、弁開閉駆動手段１３ｅ１，１３ｅ２は、各々曝気時の空気散気量を減少すべく弁開度の調整を行う（曝気時の弁開度「１５」らか「１２」（４×３）に絞る）（図５Ｐ１４参照）。
尚、制御部１３（溶存酸素濃度比較手段１３ｉ）は、前回の曝気時の溶存酸素濃度が既にＤＯ下限値に達していると判断した場合は（図５Ｐ１３ＮＯ）、空気散気量を変更せずにステップＰ１に戻る。
また、制御部１３（溶存酸素量比較手段１３ｉ）は、次段の周期比較手段１３ｍに空気散気量を減少した旨を通知する。上記制御部１３（周期比較手段１３ｍ）は、現在周期認識手段１３ｐにて現在の周期Ｔ（６０分）を認識し、現在の周期Ｔと周期下限値記憶手段１３ｏに記憶されている周期下限値（例えばＴ＝２０分）とを比較する。そして、周期比較手段１３ｍは現在の周期が周期下限値よりも長い、即ち、現在の周期Ｔが周期下限値に達していないことを確認すると（図５Ｐ１５ＹＥＳ）、当該周期を減少すべく、周期変更手段１３ｑに指令する（図３（２）参照）。制御部１３（周期変更手段１３ｑ）は、現在の周期Ｔより若干短い周期Ｔ’（＝５０分）（Ｔ＞Ｔ’）を設定し、減少後の周期Ｔ’を周期決定手段１３ｒに通知する。この場合、周期Ｔの減少量は、負荷濃度が減少している場合は、予め定められた一定量を減少しても良いし、負荷濃度減少量に応じて（例えば比例して）、周期を減少するように構成することもできる。
尚、制御部１３（周期比較手段１３ｍ）は、現在の周期が周期下限値に達していると判断した場合は（図５Ｐ１５ＮＯ）、周期を変更せずにステップ１に戻る。
上記周期決定手段１３ｒは現在の周期Ｔより若干短い周期Ｔ’を決定し（図５Ｐ１６参照）、新たな周期Ｔ’（５０分）を水路Ｗ１の上記一方の弁開閉駆動手段１３ｅ１及び水路Ｗ２の他方の弁開閉駆動手段１３ｃ２に送信する（図４参照）。
その後、制御部１３はステップＰ１に戻り、制御部１３（送風機駆動手段１３ｄ）は、送風機１０を減少した風量である風量「１５」にて運転する。すると、送風機１０から水路Ｗ１の送気管８１、水路Ｗ２の送気管８２に各々対応する風量が送風される（図８（ｂ）、図９（ｃ）期間Ｓ２参照）。
制御部１３（一方の弁開閉駆動手段１３ｅ１）は、上記空気量変更手段１３ｔから空気散気量を減少するように指令がきているので、空気流量計Ｇ１（流量検出手段１３ｃ１）からの流量を検出しながら風量調整弁１１１の曝気時の弁開度を「１５」（５×３）から減少した散気量「４」となるように調整し（絞り）、弁開度を「１２」（４×３）とし、その結果、水路Ｗ１の送気管８１に対応する風量（「１２」（４×３））が送風され、同一開度の散気調整弁９Ａ１〜９Ｃ１を介して、好気性反応タンク２（基準制御タンク）の各好気槽２Ａ１，２Ｂ１，２Ｃ１の散気装置５Ａ１，５Ｂ１，５Ｃ１に送風が均等に分散され、各散気装置５Ａ１〜５Ｃ１から空気散気量「４」、「４」、「４」の空気が噴射され「曝気」が開始される（図５Ｐ１、図８（ｂ）Ｋ５、図９（ａ）（ホ）参照）。
同時に、制御部１３（他方の弁開閉駆動手段１３ｅ２）は、空気流量計Ｇ２（流量検出手段１３ｃ２）からの流量を検出しながら風量調整弁１１２の弁開度を空気散気量「５」から空気散気量「１」となるように調整し（絞り）、弁開度を「３」（１×３）とし、その結果、水路Ｗ２の送気管８２に対応する風量（「３」（１×３））が送風され、同一開度の散気調整弁９Ａ２〜９Ｃ２を介して、好気性反応タンク２２（従属制御タンク）の各好気槽２Ａ２，２Ｂ２，２Ｃ２の散気装置５Ａ２，５Ｂ２，５Ｃ２に送風が均等に分散され、各散気装置５Ａ２〜５Ｃ２から空気散気量「１」、「１」、「１」の空気が噴射され「微曝気」が開始される（図５Ｐ２、図８（ｂ）Ｋ５’、図９（ｂ）（へ）参照）。
その後、制御部１３（周期決定手段１３ｒ）は、水路Ｗ１の好気性反応タンク２１の曝気継続時間が減少したＴ’／２（２５分）になるか否かを判断する（図５Ｐ４参照）。尚、その間、同様に、制御部１３（負荷濃度検出手段１３ａ）及び制御部１３（溶存酸素濃度検出手段１３ｂ）は負荷濃度データ及び溶存酸素データを取得する（図５Ｐ５参照）。
そして曝気時間がＴ’／２（２５分）に達すると（図５Ｐ４ＹＥＳ）、制御部１３（一方の弁開閉駆動手段１３ｅ１）は曝気を終了し、水路Ｗ１の好気性反応タンク２１（基準制御タンク）の微曝気を開始する（図５Ｐ６、図８（ｂ）Ｋ６、図９（ａ）(ト)参照）。
即ち、制御部１３（一方の弁開閉駆動手段１３ｅ１）は、空気流量計Ｇ１からの流量を検出しながら風量調整弁１１１の弁開度を空気散気量「４」から空気散気量「１」となるように絞り、その結果、水路Ｗ１の散気管８１に対応する風量「３」（１×３）が送風され、水路Ｗ１の好気性反応タンク２１（基準制御タンク）の各好気槽２Ａ１，２Ｂ１，２Ｃ１の散気装置５Ａ１，５Ｂ１，５Ｃ１から空気散気量「１」、「１」、「１」の空気が噴射され「微曝気」が開始される（図５Ｐ６参照）。
同時に、制御部１３（他方の弁開閉駆動手段１３ｅ２）は、空気流量変更手段１３ｔから曝気時の空気散気量を減少（空気散気量「５」から「４」に減少）するように指令がきているので、空気流量計Ｇ２からの流量を検出しながら風量調整弁１１２の弁開度を空気散気量「１」から「４」となるように開き、その結果、水路Ｗ２の送気管８２に対応する風量「１２」（４×３）が送風され、水路Ｗ２の好気性反応タンク２２（従属制御タンク）の各好気槽２Ａ２，２Ｂ２，２Ｃ２の散気装置５Ａ２，５Ｂ２，５Ｃ２から空気散気量「４」、「４」、「４」の空気が噴射され「曝気」が開始される（図５Ｐ７、図８（ｂ）Ｋ６’、図９（ｂ）（チ）参照）。
その後、制御部１３（周期決定手段１３ｒ）は、水路Ｗ１の好気性反応タンク２１の微曝気継続時間がＴ’／２（２５分）になるか否かを判断する（図５Ｐ９参照）。尚、その間、制御部１３（負荷濃度検出手段１３ａ）及び制御部１３（溶存酸素濃度検出手段１３ｂ）は負荷濃度データ及び溶存酸素データを取得する（図５Ｐ１０参照）。
そして制御部１３（周期決定手段１３ｒ）は、上記微曝気時間がＴ’／２（２５分）に達すると（図５Ｐ９ＹＥＳ）、弁開閉駆動手段１３ｅ１，１３ｅ２に微曝気又は曝気の周期が終了した旨を通知すると共に、制御部１３は、水路Ｗ１の好気性反応タンク２１について、負荷濃度の検出動作を再び行う。
従って、その後、負荷濃度確認センサＡにて検出した微曝気時の負荷濃度データが前回微曝気終了時の負荷濃度データと同一（又は一定範囲内）であって負荷濃度が一定（又は略一定）であれば、同一空気散気量（曝気時「４」、微曝気時「１」）、同一周期Ｔ’（５０分）にて、水路Ｗ１の一方の好気性反応タンク２１（基準制御タンク）での間欠曝気動作（空気散気量「４，４，４」，「１，１，１」，「４，４，４」，「１，１，１」・・・、図８（ｂ）Ｋ７，Ｋ８・・・参照）、水路Ｗ２の他方の好気性反応タンク２２（従属制御タンク）での同一タイミングでの逆位相の間欠曝気動作（空気散気量「１，１，１」，「４，４，４」，「１，１，１」，「４，４，４」・・・、図８（ｂ）Ｋ７’，Ｋ８’・・・参照）が繰り返し行われる（図９（ａ）（ｂ）期間Ｓ２参照）。
この間送風機１０は、風量「１８」（５×３＋１×３）から風量「１５」（４×３＋１×３）への少量の減少で良いため、例えばターボ型送風機のような大型の送風機であっても十分に対応することが可能である（図９（ｃ）期間Ｓ１からＳ２への変化参照）。
また、図５のステップＰ１１にて負荷濃度が前回微曝気終了時の負荷濃度より低下しており、同図ステップＰ１３にて空気散気量がＤＯ下限値に達していない場合は、送風機１０の風量が減少され（例えば風量「１８」から「１５」に段階的又は漸次減少され）、その結果、水路Ｗ１の基準制御タンクとしての好気性反応タンク２１において、風量調整弁１１１の開度が曝気時は、空気散気量が下限値に至るまで、例えば空気散気量「４」から「３」に低下していく。或いは、図５のステップＰ１３にて空気散気量がＤＯ下限値に達していない場合は、送風機１０の風量及び／又は空気散気量が負荷濃度減少量に応じて（例えば比例して）、漸次減少される。この場合、負荷濃度減少量が大きい場合は、送風機１０の風量及び／又は空気散気量の減少量も大きくなり、負荷濃度減少量が少ない場合は、送風機１０の風量及び／又は空気散気量の減少量も少なくなる。但し、微曝気時の空気散気量は常時「１」に維持される（図８（ａ）（ｂ）参照）。また、図５のステップＰ１５にて周期が周期下限値（Ｔ＝２０分）に達していない場合は、同時に周期も、周期下限値に至るまで段階的又は漸次減少され、曝気と微曝気からなる間欠曝気の周期も段階的に減少していく（例えばＴ＝５０分、４０分、３０分、２０分）（図８、図９参照）。或いは、周期が周期下限値（Ｔ＝２０分）に達していない場合は、負荷濃度減少量に応じて（例えば比例して）、漸次減少される（例えばＴ＝５０分、４８分、４４分、３８分のように減少期間は２分刻みの偶数の整数値）。従って、この場合負荷濃度減少量が大きい場合は、周期の減少量も大きくなり、負荷濃度減少量が少ない場合は、周期の減少量も少なくなる。
一方、水路Ｗ２の従属制御タンクとしての他方の好気性反応タンク２２においては、基準制御タンクと同一の周期及び同一のタイミングにて、逆位相の間欠曝気動作（曝気時の空気散気量は、基準制御タンクの曝気時風量と同じ、微曝気時の空気散気量は常時「１」）が行われ、基準制御タンクと同一のタイミングで曝気と微曝気からなる逆相間欠曝気の周期も段階的又は漸次減少していく。
このように、現在の微曝気終了時の負荷濃度が前回微曝気終了時の負荷濃度より低下している場合は、空気散気量が十分に足りているということなので、空気散気量を、溶存酸素濃度が下限値に至るまでは段階的又は漸次減少し、間欠曝気動作の周期も、周期の下限値に至るまでは段階的又は漸次に減少する、という動作を繰り返し行う。
従って、負荷濃度の低下に応じて曝気時の空気散気量を適切に低下させることができるし、曝気時の空気散気量が減少しても、微曝気時は正相間欠曝気動作及び逆相間欠曝気動作共に、常に一定値の少量の空気散気量を維持し得るので、常に一定の脱窒速度を維持することができ、安定した窒素ガスへの変換を行うことができる。
上記従属制御タンクである他方の好気性反応タンク２２の各好気槽２Ａ〜２Ｃにおいても、上記基準制御タンクと逆位相になるだけで、同様に、排水中の窒素を除去することができる。
（空気量増加、周期増加制御）
同様に、水路Ｗ１の一方の好気性反応タンク２１にて間欠曝気動作、及び、水路Ｗ２の他方の好気性反応タンク２２にて逆位相の間欠曝気動作が継続的に行われているとする（図５Ｐ１〜Ｐ９参照）。
制御部１３（負荷濃度比較手段１３ｈ）は、前回微曝気終了時の負荷濃度（アンモニア濃度）が、今回の微曝気終了時の負荷濃度より上昇している場合は（図５Ｐ１１ＮＯ、Ｐ１２ＹＥＳ）、その旨を次段の溶存酸素濃度比較手段１３ｉに通知する。
制御部１３（溶存酸素濃度比較手段１３ｉ）は、現在の微曝気終了時の負荷濃度が前回微曝気終了時の負荷濃度より上昇している旨の報告を受けると、空気散気量が不足していると判断し、風量及び空気散気量を増加すべく以下の制御を行う。
即ち、制御部１３（溶存酸素濃度比較手段１３ｉ）は、溶存酸素濃度検出手段１３ｂにて得られた前回の曝気時の溶存酸素濃度と、ＤＯ上限値記憶手段１３ｊに記憶されているＤＯ上限値（溶存酸素濃度の上限値）とを比較し（図５Ｐ１７参照）、前回の曝気時の溶存酸素濃度がＤＯ上限値に達していないと判断した場合は、送風機１０の風量を増加するように送風機駆動手段１３ｄに指令する（図３（３）参照）。上記制御部１３（送風機駆動手段１３ｄ）は、送風機１０の風量を増加するように制御を行う。この場合、送風機１０の風量が「１８」から「２１」（６×３＋１×３）に増加したとする（図５Ｐ１８、図８（ｃ）、図９（ｃ）期間Ｓ３からＳ４参照）。
尚、制御部１３（溶存酸素濃度比較手段１３ｉ）は、前回の曝気時の溶存酸素濃度が既にＤＯ上限値に達していると判断した場合は（図５Ｐ１７ＮＯ）、空気量を変更せずにステップＰ１に戻る。
また、空気量変更手段１３ｔは、一方又は他方の弁開閉駆動手段１３ｅ１，１３ｅ２に曝気時の空気散気量を増加するように指令する。これにより、弁開閉駆動手段１３ｅ１，１３ｅ２は、各々曝気時の空気散気量を増加することを認識する。
また、制御部１３（溶存酸素量比較手段１３ｉ）は、次段の周期比較手段１３ｍに空気散気量を増加した旨を通知する。上記制御部１３（周期比較手段１３ｍ）は、現在周期認識手段１３ｐにて現在の周期（この場合６０分とする）を認識し、現在の周期Ｔと周期上限値記憶手段１３ｎに記憶されている周期上限値（９０分）とを比較する。そして、周期比較手段１３ｍは現在の周期（６０分）が周期上限値よりも短い、即ち、現在の周期Ｔが周期上限値に達していないことを確認すると（図５Ｐ１９ＹＥＳ）、当該周期を増加すべく、周期変更手段１３ｑに通知する（図３（２）参照）。制御部１３（周期変更手段１３ｑ）は、現在の周期Ｔより長い周期Ｔ”（例えば７０分）（Ｔ＜Ｔ”）を設定し、増加後の周期Ｔ”（７０分）を周期決定手段１３ｒに送出する。
尚、制御部１３（周期比較手段１３ｍ）は、現在の周期が周期上限値に達していると判断した場合は（図５Ｐ１９ＮＯ）、周期を変更せずにステップＰ１に戻る。
上記周期決定手段１３ｒは現在の周期Ｔより長い周期Ｔ”（７０分）を決定し（図５Ｐ２０参照）、新たな周期Ｔ”を水路Ｗ１の上記一方の弁開閉駆動手段１３ｅ１及び水路Ｗ２の他方の弁開閉駆動手段１３ｃ２に通知する。
その後、制御部１３はステップ１に戻り、制御部１３（送風機駆動手段１３ｄ）は送風機１０を以前の風量「１８」から風量「２１」にて運転する。すると、送風機１０から水路Ｗ１の送気管８１、水路Ｗ２の送気管８２に対応する風量が送風される（図８（ｃ）、図９（ｃ）期間Ｓ４参照）。
制御部１３（一方の弁開閉駆動手段１３ｅ１）は、空気量変更手段１３ｔから曝気時の空気量を増加するように指令されているので、空気流量計Ｇ１からの流量を検出しながら風量調整弁１１１の曝気時の弁開度を以前の弁開度「１５」（５×３）から弁開度「１８」（６×３）となるように調整し（開き）、その結果、水路Ｗ１の送気管８１に対応する風量「１８」が送風され、同一開度の散気調整弁９Ａ１〜９Ｃ１を介して、一方の好気性反応タンク２（基準制御タンク）の各好気槽２Ａ１，２Ｂ１，２Ｃ１の散気装置５Ａ１，５Ｂ１，５Ｃ１に送風が均等に分散され、各散気装置５Ａ１〜５Ｃ１から空気散気量「６」、「６」、「６」の空気が噴射され「曝気」が開始される（図５Ｐ１、図８（ｃ）Ｋ９、図９（ａ）（リ）参照）。
同時に、制御部１３（他方の弁開閉駆動手段１３ｅ２）は、空気流量計Ｇ２からの流量を検出しながら風量調整弁１１２の弁開度を、基準制御タンクとは逆位相、この場合は、微曝気の弁開度「３」（１×３）となるように調整し、その結果、水路Ｗ２の送気管８２に対応する風量「３」が送風され、同一開度の散気調整弁９Ａ２〜９Ｃ２を介して、他方の好気性反応タンク２２（従属制御タンク）の各好気槽２Ａ２，２Ｂ２，２Ｃ２の散気装置５Ａ２，５Ｂ２，５Ｃ２に送風が均等に分散され、各散気装置５Ａ２〜５Ｃ２から空気散気量「１」、「１」、「１」の空気が噴射され「微曝気」が開始される（図５Ｐ２、図８（ｃ）Ｋ９’、図９（ｂ）（ヌ）参照）。
その後、制御部１３（周期決定手段１３ｒ）は、水路Ｗ１の好気性反応タンク２の曝気継続時間がＴ”／２（３５分）になるか否かを判断する（図５Ｐ４参照）。尚、その間、制御部１３（負荷濃度検出手段１３ａ）及び制御部１３（溶存酸素濃度検出手段１３ｂ）は負荷濃度データ及び溶存酸素データを取得する（図５Ｐ５参照）。
そして曝気時間がＴ”／２（３５分）に達すると（図５Ｐ４ＹＥＳ）、曝気を終了し、水路Ｗ１の好気性反応タンク２１（基準制御タンク）の微曝気を開始する（図５Ｐ６、図８（ｃ）Ｋ１０、図９（ａ）（ル）参照）。
即ち、制御部１３（一方の弁開閉駆動手段１３ｅ１）は、空気流量計Ｇ１からの流量を検出しながら風量調整弁１１１の弁開度を空気散気量「６」から空気散気量「１」となるように調整し（絞り）、その結果、水路Ｗ１の送気管８１に対応する風量「３」（１×３）が送風され、水路Ｗ１の好気性反応タンク２１（基準制御タンク）の各好気槽２Ａ１，２Ｂ１，２Ｃ１の散気装置５Ａ１，５Ｂ１，５Ｃ１から空気散気量「１」、「１」、「１」の空気が噴射され「微曝気」が開始される（図５Ｐ６、図８（ｃ）Ｋ１０参照）。
同時に、制御部１３（他方の弁開閉駆動手段１３ｅ２）は、空気量変更手段１３ｔから曝気時の風量を増加するように指令されているので、空気流量計Ｇ２からの流量を検出しながら風量調整弁１１２の弁開度を空気散気量「１」から空気散気量「６」となるように調整し（開き）、その結果、水路Ｗ２の送気管８２に対応する風量「１８」（６×３）が送風され、水路Ｗ２の好気性反応タンク２２（従属制御タンク）の各好気槽２Ａ２，２Ｂ２，２Ｃ２の散気装置５Ａ２，５Ｂ２，５Ｃ２から空気散気量「６」、「６」、「６」の空気が噴射され「曝気」が開始される（図５Ｐ７、図８（ｃ）Ｋ１０’、図９（ｂ）（オ）参照）。
その後、制御部１３（周期決定手段１３ｒ）は、水路Ｗ１の好気性反応タンク２の微曝気継続時間がＴ”／２（３５分）になるか否かを判断する（図５Ｐ９参照）。尚、その間、制御部１３（負荷濃度検出手段１３ａ）及び制御部１３（溶存酸素濃度検出手段１３ｂ）は負荷濃度データ及び溶存酸素データを取得する（図５Ｐ１０参照）。
そして制御部１３（周期決定手段１３ｒ）は、上記微曝気時間がＴ”／２（３５分）に達すると（図５Ｐ９ＹＥＳ）、弁開閉駆動手段１３ｅ１，１３ｅ２に微曝気又は曝気の周期が終了した旨を通知すると共に、制御部１３は、水路Ｗ１の好気性反応タンク２１（基準制御タンク）について、負荷濃度の検出動作を再び行う。
従って、以後、負荷濃度確認センサＡにて検出した微曝気時の負荷濃度データが前回微曝気終了時の負荷濃度データと同一（又は一定範囲内）であって負荷濃度が一定（又は略同一）であれば、同一空気散気量（曝気時「６」、微曝気時「１」）、同一周期Ｔ”にて、水路Ｗ１の一方の好気性反応タンク２１（基準制御タンク）での間欠曝気動作（空気散気量「６，６，６」，「１，１，１」，「６，６，６」，「１，１，１」・・・、図８（ｂ）Ｋ９，Ｋ１０，Ｋ１１・・・参照）、水路Ｗ２の他方の好気性反応タンク２２（従属制御タンク）での同一タイミングでの逆相の間欠曝気動作（空気散気量「１，１，１」，「６，６，６」，「１，１，１」，「６，６，６」・・・、図８（ｂ）Ｋ９’，Ｋ１０’，Ｋ１１’・・・参照）が繰り返し行われる。
この間送風機１０は、風量「１８」（５×３＋１×３）から風量「２１」（６×３＋１×３）への少量の増加で良いため、例えばターボ型送風機のような大型の送風機であっても問題なく対応することが可能である（図９（ｃ）期間Ｓ３からＳ４への変化参照）。
また、図５ステップＰ１２にて負荷濃度が前回微曝気終了時の負荷濃度より上昇しており、ステップＰ１７にて空気散気量がＤＯ上限値に達していない場合は、送風機１０の風量が増加され（例えば風量「１８」から「２１」に段階的又は漸次増加され）、その結果、水路Ｗ１の基準制御タンクとしての一方の好気性反応タンク２１において、風量調整弁１１１の開度が曝気時は、空気散気量が上限値に至るまで、空気散気量「５」から「６」に増加していく。或いは、図５ステップＰ１７にて空気散気量がＤＯ上限値に達していない場合は、送風機１０の風量及び／又は空気散気量が負荷濃度増加量に応じて（例えば比例して）、漸次増加される。この場合、負荷濃度増加量が大きい場合は、送風機１０の風量及び／又は空気散気量の増加量も大きくなり、負荷濃度増加量が少ない場合は、送風機１０の風量及び／又は空気散気量の増加量も少なくなる。但し、微曝気時の風量は常時一定散気量（例えば空気散気量「１」）に維持される。
また、図５のステップＰ１９にて周期が周期上限値に達していない場合は、同時に周期も、周期上限値に至るまで、段階的又は漸次増加され（７０分、８０分、９０分）、曝気と微曝気からなる間欠曝気の周期も段階的又は漸次増加していく。或いは、周期が上限値に達していない場合は、負荷濃度増加量に応じて（例えば比例して）、漸次増加される（例えばＴ＝７０分、７２分、８０分のように２分刻みの偶数の整数値）。従って、この場合負荷濃度増加量が大きい場合は、周期の増加量も大きくなり、負荷濃度増加量が少ない場合は、周期の増加量も少なくなる。
一方、水路Ｗ２の従属制御タンクとしての他方の好気性反応タンク２２においては、基準制御タンクと同一の周期及び同一のタイミングにて、逆位相の間欠曝気動作（曝気時の散気量は、基準制御タンクの曝気時散気量と同じ、微曝気時の空気散気量は常時「１」）が行われ、基準制御タンクと同一のタイミングで曝気と微曝気からなる間欠曝気の周期も段階的に増加していく。
このように、現在の微曝気終了時の負荷濃度が前回微曝気終了時の負荷濃度より上昇している場合は、空気散気量が足りていないので、空気散気量をＤＯ上限値に至るまでは段階的又は漸次増加し、間欠曝気動作の周期も周期上限値に至るまでは段階的又は漸次増加する、という動作を繰り返し行う。
従って、負荷濃度の上昇に応じて曝気時の空気散気量を適切に増加させることができるし、曝気時の空気散気量が増加しても、微曝気時は正相間欠曝気動作及び逆相間欠曝気動作共に、常に一定値の少量の散気量を維持し得るので、常に一定の脱窒速度を維持することができ、安定した窒素ガスへの変換を行うことができる。
また、従属制御タンクとしての好気性反応タンク２２においても、同様に、適切な空気散気量により、基準制御タンクと同一タイミング及び同一周期での逆位相の間欠曝気動作が行われる。
このように、曝気時において、散気装置５Ａ１〜５Ｃ１から各好気槽２Ａ１〜２Ｃ１に空気散気量「６」の適切な空気が噴射されるので、上記空気により硝化菌が排水中のアンモニア性窒素を亜硝酸性窒素、及び、硝酸性窒素に酸化する硝化反応が行われる。一方、曝気時の空気散気量が変化しても、微曝気時においては、散気装置５Ａ〜５Ｃから各好気槽２Ａ〜２Ｃに空気散気量「１」の一定値の空気が噴射されるので、略無酸素条件下となり、脱窒細菌による硝酸性呼吸又は亜硝酸性呼吸により、亜硝酸性窒素、硝酸性窒素が窒素ガスに還元され、空気中に放出される。このように間欠曝気動作により、排水中の窒素を除去することができる。
（空気倍率に基づく補正動作）
本実施形態においては、従属制御タンクに負荷濃度確認センサ及び溶存酸素濃度センサを用いない効率的な処理を行うため、図１８に示すように、制御部１３（空気倍率算出手段１３ｕ）にて上記水路Ｗ１における空気倍率（＝空気流量／流入水量）を算出し（これを「基準空気倍率Ｓ」という）、この基準制御倍率Ｓを他の水路Ｗ２に適用すべく、水路Ｗ２における空気散気量を補正することを行う。
具体的には、図５のステップＰ２の従属制御タンク２２の微曝気開始の後、図５のステップＰ２’にて、水路Ｗ１の流入水量計４１の流量Ｆ１（例えば「５」とする）を計測すると共に、基準制御タンク２１の曝気時の空気流量計Ｇ１の流量Ｒ１（この場合「１０」とする）を計測し、「Ｒ１／Ｆ１＝（１０／５）＝２」より基準空気倍率Ｓ（＝２）を算出し、基準空気倍率記憶手段１３ｖに記憶する（図５Ｐ２’参照）。
その後、図５ステップＰ７において、制御部１３（微調整量算出手段１３ｙ２）は、従属制御タンク２２の曝気を開始した後、図５ステップＰ７’において、水路Ｗ２の流入水量計４２の流量Ｆ２を計測すると共に（この場合「４．５」とする）、水路Ｗ２の空気倍率が、上記水路Ｗ１の基準空気倍率Ｓ（＝２）と同一となるように、水路Ｗ２の風量調整弁１１２の開度を微調整する。具体的には、微調整量算出手段１３ｙ２において、微調整後の空気風量「Ｒ２＝基準空気倍率Ｓ×水路Ｗ２の流入水量Ｆ２」を算出し（本実施形態の場合２×４．５＝９＝Ｒ２）、水路Ｗ２の空気流量計Ｇ２の流量Ｒ２が、微調整前の空気流量「１０」から微調整後の空気流量「９」となるように、他方の弁開閉駆動手段１３ｅ２に指令する。
上記水路Ｗ２の他方の弁開閉駆動手段１３ｅ２は、空気流量計Ｇ２からの流量を流量検出手段１３ｃ２で検出しながら、風量調整弁１１２の開度を調整し、水路Ｗ２の空気流量が「９」となるように調整（補正）する（この場合、空気風量を減少する）。その結果、水路Ｗ２の流入水量と水路Ｗ１の流入水量の差（５−４．５＝０．５）に対応して、水路Ｗ２の空気倍率を、水路Ｗ１と同一の基準空気倍率Ｓとすることが可能となる。このように、水路Ｗ１での基準空気倍率Ｓを測定するだけで、他の水路Ｗ２については、上記基準空気倍率Ｓに合わせるべく、弁開度を調整するだけでよいため、水路毎に負荷濃度確認センサ及び溶存酸素濃度センサを用いる必要がなく、効率的に空気倍率を合わせることができる。
（水路Ｗが４水路以上存在する場合）
上述の説明は、水路Ｗ１と水路Ｗ２が存在する場合であったが、水路は偶数であれば、より多くの水路（例えば４つの水路Ｗ１〜Ｗ４、或いはそれ以上の水路Ｗ６〜Ｗ１０）が存在しても良い。
水路Ｗが４以上存在する場合の動作手順を図６に示す。この動作手順は、図５の動作手順と比較して、同位相の従属制御タンクの曝気開始（図６ステップＰ３）と、同位相の従属制御タンクの微曝気開始（図６のステップＰ８）が追加されるだけで、その他の手順は図５と同じである。
この場合、基準制御タンクはあくまでも水路Ｗ１の好気性反応タンク２１のみであり、他の水路Ｗ２〜水路Ｗ４・・・の好気性反応タンク２２〜２４・・・は全て従属制御タンクであるが、水路Ｗ３と水路Ｗ４（水路Ｗ５と水路Ｗ６等）の２組の水路を一対として（図１０参照）、各水路Ｗ３，Ｗ４・・・毎に、風量調整弁１１３，１１４・・・及び空気流量計Ｇ３，Ｇ４・・・を設けると共に、制御部１３には各水路毎に各一方及び各他方の弁開閉駆動手段１３ｅ３，１３ｅ４・・・と流量検出手段１３ｃ３，１３ｃ４・・・を設け、上記制御部１３の上記空気量変更手段１３ｔ、上記周期決定手段１３ｒからの上記説明と同様の指令により、水路Ｗ３，Ｗ５・・・の従属制御タンク（好気性反応タンク２３，２５・・・、或いは奇数番目の好気性反応タンク、即ち各一方の好気性反応タンク）にて、上記説明した上記基準制御タンクと同じ同位相の間欠曝気動作を行い、水路Ｗ４，Ｗ６・・・の従属制御タンク（好気性反応タンク２４，２６・・・、或いは偶数番目の好気性反応タンク、即ち各他方の好気性反応タンク）にて上記説明した基準制御タンクと逆位相の逆相間欠曝気動作を行う。
即ち、制御部１３から奇数番目の水路の各一方の好気性反応タンクに対する制御（指令）は、上記水路Ｗ１の一方の好気性反応タンク２１に対してなされる指令と同じ指令が行われ、これら奇数番目の水路の各一方の好気性反応タンクでは、上記一方の好気性反応タンク２１と同様の同相間欠曝気動作が行われ、制御部１３から偶数番目の各他方の好気性反応タンクに対する制御（指令）は、上記水路Ｗ２の他方の好気性反応タンク２２に対してなされる指令と同じ指令が行われ、これら偶数番目の水路の各他方の好気性反応タンクでは、上記他方の好気性反応タンク２２と同様の逆相間欠曝気動作が行われる。従って、水路が４以上増加しても、制御部１３の全く同一の指令にて複数の水路の好気性反応タンク２を制御することができる。
具体的には、図１０に示すように、水路Ｗ３に対応する弁開閉駆動手段１３ｅ３は、基準制御タンクと同位相の間欠曝気動作を行うべく、空気流量計Ｇ３の流量を流量検出手段１３ｃ３にて検出しつつ、風量調整弁１１３の弁開閉制御を行い、曝気時（例えば空気散気量「５」）、微曝気時（空気散気量「１」）の動作を繰り返し行う（「５，５，５」，「１，１，１」，「５，５，５」，「１，１，１」・・・）。また、水路Ｗ４に対応する他方の弁開閉駆動手段１３ｅ４は、逆位相の間欠曝気動作を行うべく、空気流量計Ｇ４の流量を流量検出手段１３ｃ４にて検出しつつ、風量調整弁１１４の弁開閉制御を行い、微曝気時（空気散気量「１」）、曝気時（例えば空気散気量「５」）の動作を繰り返し行う（「１，１，１」，「５，５，５」，「１，１，１」，「５，５，５」・・・）。勿論、各一方又は各他方の弁開閉駆動手段１３ｅ３，１３ｅ４・・・は、空気量変更手段１３ｔ、周期決定手段１３ｒからの曝気時の空気散気量の増加、減少の指令に基づいて、曝気時の弁開度を段階的又は連続的に増加、減少を行う。
従って、図６に示すように、ステップＰ１にて基準制御タンク（一方の好気性反応タンク２１）の曝気を開始し、ステップＰ２にて同時に逆位相の従属制御タンク（例えば偶数番目の各他方の好気性反応タンク２２，２４・・・）の微曝気を開始し、ステップＰ３にて同時に同位相の従属制御タンク（例えば奇数番目の各一方の好気性反応タンク２３，２５・・・）の曝気が開始される。
その後、曝気又は微曝気の周期が終了した後（図６Ｐ４参照）、ステップＰ６にて基準制御タンク（一方の好気性反応タンク２１）の微曝気を開始し、ステップＰ７にて同時に逆位相の従属制御タンク（例えば偶数番目の各他方の好気性反応タンク２２，２４・・・）の曝気を開始し、ステップＰ８にて同時に同位相の従属制御タンク（例えば奇数番目の各一方の好気性反応タンク２３，２５・・・）の微曝気が開始される。
その後、微曝気又は曝気の周期が終了した後（図６Ｐ９参照）、ステップＰ１１〜Ｐ２０において、空気散気量及び周期の増減制御は、一つの基準制御タンク（一方の好気性反応タンク２１）の負荷濃度及び溶存酸素濃度を基準に行われ、これを基準に他の全ての従属制御タンクの空気散気量及び周期の増減制御が行われる。
（空気倍率に基づく補正動作）
また、空気倍率についても、図６のステップＰ３’，Ｐ８’において、上記と同様の制御方法により、各水路Ｗ２，Ｗ３・・・の空気倍率を上記水路Ｗ１の空気倍率に合わせることができる。
図６のステップＰ３’において、制御部１３（図１８、空気倍率算出手段１３ｕ）は、水路Ｗ１の基準制御タンク２１の基準空気倍率Ｓを算出すると共に、その基準空気倍率Ｓを基準空気倍率記憶手段１３ｖ（図１８参照）に記憶する。その後、図６のステップＰ８’において、水路Ｗ２，Ｗ３・・・の各流入水量Ｆ２，Ｆ３・・・を測定し、各微調整量算出手段１３ｙ２、１３ｙ３・・・（図１８参照）にて、調整後の空気流量Ｒ２，Ｒ３・・・を水路毎に算出する。そして、微調整量算出手段１３ｙ２、１３ｙ３・・・が各水路の弁開閉制御手段１３ｅ２，１３ｅ３・・・に、調整後の空気流量に微調整すべく、微調整指令を送出する。これにより、各水路Ｗ２，Ｗ３・・・の各弁開閉駆動手段１３ｅ２，１３ｅ３・・・は、各水路Ｗ２，Ｗ３・・・の空気流量計Ｇ２，Ｇ３・・・からの流量を検出しながら風量調整弁１１２，１１３・・・を微調整することにより、各水路Ｗ２，Ｗ３の空気倍率を水路Ｗ１の基準空気倍率Ｓに合わせることが可能となる。
このように、基準制御タンクとしての好気性反応タンク２１にのみ負荷濃度確認センサＡと溶存酸素濃度センサＤを設け、基準制御タンクの当該負荷濃度データと溶存酸素濃度データに基づいて、単一の制御部１３にて、基準制御タンクを含む他の全ての従属制御タンクの曝気時の空気散気量及び間欠曝気動作の周期を制御し得るので、水路Ｗが複数（４水路以上）存在しても、水路全体の制御を容易に行うことができる。
また、空気散気量の増加、減少についても、曝気時の空気散気量のみを増加し、微曝気時の空気散気量は正相間欠曝気動作及び逆相間欠曝気動作共に、一定値の少量の風量（例えば空気散気量「１」）を維持しているので、脱窒速度を常に一定に維持することができ、曝気時の空気散気量を増減したとしても、安定した脱窒反応を実現することができる。
また、間欠曝気動作について、各水路の曝気時と微曝気時の切り換えは、各水路毎に設けた風量調整弁１１１，１１２・・・の弁開度調整にて行い、一方の水路（奇数番目の水路）の各一方の好気性反応タンクの間欠曝気動作に対して、他方の水路（偶数番目の水路）の各他方の好気性反応タンクの間欠曝気動作を逆位相とすることにより、同時のタイミングで行われる奇数番目の水路の各一方の好気性反応タンクの曝気と、偶数番目の水路の各他方の好気性反応タンクの微曝気の合計風量は、空気散気量の増減指示がない限り一定とすることができるため、送風機１０の風量も、風量の増減指示がない限り所定の風量、即ち、一定の風量にて運転を継続することができる。
また、空気散気量を増加、減少する場合においても、例えば水路Ｗ１の曝気時の空気散気量「５」、逆位相の水路Ｗ２の微曝気時の空気散気量「１」の状態（例えば４水路の場合は、送風機１０の合計風量「３６」（２水路の風量「１８」×２）の状態）から、風量を増加し、水路Ｗ１の曝気時の空気散気量「６」、水路Ｗ２の微曝気時の空気散気量「１」になったとしても、送風機１０の合計風量は「３６」から風量「４２」（２水路の風量「２１」×２）に少量増加すれば良い。また、例えば水路Ｗ１の曝気時の空気散気量「５」、水路Ｗ２の微曝気時の空気散気量「１」の状態（送風機１０の風量「３６」の状態）から、風量を減少し、水路Ｗ１の曝気時の空気散気量「４」、水路Ｗ２の微曝気時の空気散気量「１」になったとしても、送風機１０の風量は「３６」から風量「３０」（２水路の風量「１５」×２）に少量減少すれば良い。
従って、例えば大規模な下水処理場に使用されている既存の大型の送風機（例えばターボ形送風機）であっても、風量の増加、減少に十分に対応することが可能であり、既存の大規模都市下水処理場において問題なく適用することができる。
また、このように４水路以上となっても、図１８の構成により、各水路Ｗ２，Ｗ３・・・の空気倍率を基準制御タンクの空気倍率に合わせることができ、水路が４以上の複数になっても水路毎に負荷濃度確認センサ及び溶存酸素濃度センサを用いる必要がなく、複数水路の空気倍率を効率的に基準空気倍率に合わせることができる。
２ 周期が一定の場合の実施形態（第２の実施形態）
上記の実施形態では、曝気時の空気散気量の増加又は減少と共に、間欠曝気動作の周期も増加又は減少させる構成について説明した。ここでは、曝気時の空気散気量を増加又は減少するが、周期は一定（例えば６０分）とする場合の実施形態（第２の実施形態）について説明する。
図５又は図６の動作手順において、ステップＰ１５，Ｐ１６及びステップＰ１９，Ｐ２０が存在せず、ステップＰ１４にて空気散気量を減少する動作を行い、又は、ステップＰ１８にて空気散気量を増加する動作を行った後、ステップＰ１又はステップＰ２に戻って、基準制御タンクの曝気動作、逆位相の従属制御タンクの微曝気動作、及び同位相の従属制御タンクの曝気動作を行う。
その後、ステップＰ４及びステップＰ９にて周期を決定するが、この場合の周期Ｔは常時一定（Ｔ／２＝３０分）であり、曝気時の空気散気量の増加、減少に伴って変化しない。また、空気散気量を増加、減少するのは「曝気時」のみであり、「微曝気時」の空気散気量は上記と同様に、増減ぜずに、一定値（例えば風量「１」）を維持する。
この場合、制御部１３において、周期を変更する制御に係る構成である現在周期認識手段１３ｐ、周期下限値記憶手段１３ｏ、周期上限値記憶手段１３ｎ，周期比較手段１３ｍ（図２）、周期変更手段１３ｇ（図４）に係る構成は必要ない。
よって、ステップＰ１４，Ｐ１８においては、溶存酸素濃度比較手段１３ｉから送風機駆動手段１３ｄに曝気時の風量の増加又は減少が指示されると共に、空気量変更手段１３ｔに曝気時の空気散気量の増加又は減少が指示され、その結果、各一方及び各他方の弁開閉駆動手段１３ｅ１，１３ｅ２において、周期は一定の状態で、曝気時の空気散気量のみ増加又は減少するように制御が行わる（図１１（ａ）（ｂ）参照）。
このように間欠曝気動作の周期は一定とし、負荷濃度の増加、減少に対応して、曝気時の空気散気量のみを増加、減少制御することによっても、脱窒速度を維持しながら、負荷濃度の増減（アンモニアの増減）に対応して空気散気量を増加、減少することにより、負荷濃度に応じて硝化反応を適切に促進することができる。
３ 溶存酸素濃度センサＤを用いない場合（第３実施形態）（図７参照）
上記の実施形態では、溶存酸素濃度センサＤを用いて、基準制御タンクとしての好気性反応タンク２１の現在の溶存酸素濃度を検出し、制御部１３（溶存酸素濃度比較手段１３ｉ）は、この現在の溶存酸素濃度がＤＯ下限値又はＤＯ上限値に達しているか否かを検出し、その結果に応じて、風量及び空気散気量の増加又は減少を行っている。
これに対して、この実施形態では、溶存酸素濃度センサＤを用いることなく、制御を実現するものである。本実施形態の動作手順を図７に示す。この動作手順は、ステップＰ１３，Ｐ１７にて溶存酸素濃度を基準とする判断に代えて、現在の空気散気量と予め設定している空気散気量の上限値又は下限値と比較する点が異なるのみで、その他の手順は上記第１又は第２実施形態と同じである。
この実施形態では、図３の溶存酸素濃度検出手段１３ｂ、ＤＯ下限値記憶手段１３ｋ、ＤＯ上限値記憶手段１３ｊ、溶存酸素濃度比較手段１３ｉに代えて、図１２に示すように、前回散気量記憶手段１３ｂ’、散気量下限値記憶手段１３ｋ’、散気量上限値記憶手段１３ｊ’、空気散気量比較手段１３ｉ’が設けられる。
そして、上記制御部１３（負荷濃度比較手段１３ｈ）が前回微曝気時の負荷濃度より現在の微曝気時の負荷濃度が低いと判断し（図７ステップＰ１１ＹＥＳ）、その旨、空気散気量比較手段１３ｉ’に通知があった場合は、ステップＰ１３において、空気散気量比較手段１３ｉ’が、前回の空気散気量が散気量下限値に達していないと判断した場合は、送風機駆動手段１３ｄに曝気時の風量を減少するように指令を行うと共に、上記空気量変更手段１３ｔ（図４参照）に曝気時の空気散気量を減少するように指令を行う（図７、ステップＰ１４参照）。この場合、空気散気量は、負荷濃度の減少量に応じて（例えば比例して）減少することができる。それ以降は、ステップＰ１５，Ｐ１６を経て、周期も減少され、ステップＰ１に戻って、基準制御タンクにおいては、より少ない空気散気量にて曝気が行われ、従属制御タンクにおいては、一定の空気散気量（例えば空気散気量「１」）の微曝気が行われ、以降は第１の実施形態と同様の処理が行われる。
また、制御部１３（負荷濃度比較手段１３ｈ）が前回微曝気時の負荷濃度より現在の微曝気時の負荷濃度が高いと判断し（図７ステップＰ１２ＹＥＳ）、その旨、空気散気量比較手段１３ｉ’に通知があった場合は、ステップＰ１７において、空気散気量比較手段１３ｉ’が、前回の空気散気量が散気量上限値に達していないと判断した場合は、送風機駆動手段１３ｄに曝気時の風量を増加するように指令を行うと共に、上記空気変更手段１３ｔ（図４参照）に曝気時の空気散気量を増加するように指令を行う（図７、ステップＰ１８参照）。この場合、空気散気量は、負荷濃度の増加量に応じて（例えば比例して）増加することができる。それ以降は、ステップＰ１９，Ｐ２０を経て、周期も増加され、ステップＰ１に戻って、主制御タンクにおいては、より多い空気散気量にて曝気が行われ、従属制御タンクにおいては、一定の空気散気量（例えば空気散気量「１」）の微曝気が行われ、以降は第１の実施形態と同様の処理が行われる。
この場合、制御部１３（空気散気量比較手段１３ｉ’）は、前回の空気散気量は、例えば、水路Ｗ１の弁開閉駆動手段１３ｅ１の前回の曝気時の弁開度データ（又は弁開度データの１／３、即ち３つの内、１の好機槽に対応する開度データ）、或いは、空気流量計Ｇ１の前回の曝気時の流量データ（又は流量データの１／３、即ち３つの内、１の好機槽に対応する流量データ）を認識し、これらのデータを制御部１３（前回散気量検出手段１３ｂ’）が記憶し、これを前回の空気散気量として、散気量上限値又は散気量下限値と比較すれば良い。
このように構成すると、若干精度は落ちるが、溶存酸素濃度センサＤを使用することなく、より低コストの装置構成にて、本発明を実現することが可能となる。
４ 第４実施形態（図１３参照）
この実施形態は、基本的構成は第１の実施形態と同様であるが、各水路Ｗ１，Ｗ２・・・の好気性反応タンク２１，２２・・・の上流側に脱窒を行う無酸素槽１４１，１４２・・・を各々設け、かつ末端の好気槽２Ｃ１，２Ｃ２・・・の排水の一部を上記無酸素槽１４１，１４２・・・に供給する排水循環管１２１，１２２・・・を設け、上記汚泥返送管６は上記最終沈殿池３で沈殿分離した微生物フロックの一部を、好気槽２Ａ１，２Ａ２に代えて、上記無酸素槽１４１，１４２・・・に各々返送するように構成したものである。
それ以外の構成は、第１の実施形態と同様であり、基準制御タンクとしての一方の好気性反応タンク２１(及び奇数番目の各一方の好気性反応タンクである従属制御タンク)では曝気と微曝気からなる正相間欠曝気動作が行われ、従属制御タンクとしての各他方の好気性反応タンク２２（及び偶数番目の従属制御タンク）では、上記基準制御タンクと同一のタイミング、同一周期で、上記基準制御タンク（又は奇数番目の従属制御タンク）とは逆位相の微曝気と曝気からなる逆相間欠曝気動作が行われる。
上記無酸素槽１４には、散気装置は設けずに、無酸素槽１４内の排水を攪拌するための攪拌機が設けられる。このように構成すると、好気槽２Ａ，２Ｂ，２Ｃにて行われる間欠曝気動作により、微曝気時に空気散気量を低下させて脱窒菌による脱窒反応により窒素ガスの空気中への放出が行われるが、好気槽２Ａの上流側に脱窒反応専用の無酸素槽１４を設け、硝化液を排水循環管１２にて無酸素槽１４に戻すことにより、当該無酸素槽１４において、脱窒反応が活発に行われるため、各水路Ｗにおける脱窒効果を高めることができる。
５ 第５の実施形態（図１４参照）
この実施形態は、基本的構成は第４の実施形態と同様であるが、各水路Ｗ１，Ｗ２・・・の無酸素槽１４１，１４２・・・の上流側に、さらに、リン吐き出しを行う嫌気槽１５１，１５２・・・を設け、上記汚泥返送管９は上記最終沈殿池３で沈殿分離した微生物フロックの一部を汚泥返送管６にて、好気槽２、無酸素槽１４に代えて、上記嫌気槽１５１，１５２・・・に各々返送するように構成したものである。
この嫌気槽２Ｅにおいては、散気装置は設けずに、嫌気槽１５内の排水を攪拌するための攪拌機を設ける。このように構成すると、最初沈殿池１からの処理水が嫌気槽１５に送られるが、当該嫌気槽１５には最終沈殿池からの返送汚泥中のリン蓄積細菌が酢酸系の有機物を体内に蓄積し、リン酸を放出（吐き出す）する。このリン酸は、上記無酸素槽１４を経て、好気槽２Ａ〜２Ｃに送られ、これら好気槽２Ａ〜２Ｃにおいて、活性汚泥中にリンが吸収されることで、リンの除去を行うことができる。
従って、無酸素槽１４の上流側に嫌気槽１５を設けることにより、排水中の窒素の除去のみならず、リンの除去をも行うことができる。
６ 第６の実施形態（図１５参照）
この実施形態は、基本的構成は第１の実施形態と同様であるが、各水路Ｗ１，Ｗ２・・・の好気性反応タンク２１，２２・・・の上流側に、リン吐き出しを行う嫌気槽１５１，１５２・・・を設け、上記汚泥返送管６は上記最終沈殿池３で沈殿分離した微生物フロックの一部を、好気槽２Ａ１，2Ａ２に代えて、上記嫌気槽１５１，１５２・・・に各々返送するように構成したものである。この嫌気槽１５においては、散気装置は設けずに、嫌気槽１５内の排水を攪拌するための攪拌機を設ける。
このように構成すると、窒素除去は、好気槽２Ａ〜２Ｃの間欠曝気動作により行いながら、嫌気槽１５によって放出された（吐き出された）リン酸を好気槽２Ａ〜２Ｃの活性汚泥中に吸収されることで、好気槽２Ａ〜２Ｃにて窒素を除去しながら、リンの除去をも行うことができる。
上記実施形態において、負荷確認手段としてアンモニアセンサを用いたが、必ずしもこれに限定されるものではなく、負荷が高くなると上昇し、負荷が低くなると下降する特性を有する活性汚泥微生物の呼吸反応に関与する補酵素の一つであるニコチンアミド・アデニン・ジヌクレオチドの計測装置、微曝気時のＤＯ濃度の減少速度すなわち呼吸速度を演算することにより負荷変化を確認できることから溶存酸素センサを使用することが可能である。その他、酸化還元電位計（OＲP計）、ＵＶ計なども適用可能である。
また、上記の実施形態では、一方の好気性反応タンク２１では好気槽２Ａ，２Ｂ，２Ｃは共に曝気、他方の好気性反応タンク２２では好機槽２Ａ，２Ｂ，２Ｃは共に微曝気とする制御を行ったが、図１６に示すように、例えば好気性反応タンク２１，２２を共に５つの槽（２Ａ〜２Ｅ）に分割し、各槽毎に散気装置５Ａ〜５Ｅを分離して設け、好気性反応タンク２１において５つの槽を曝気（図１６中丸印）と微曝気（図１６中三角印）を交互に行い、他方の好気性反応タンク２２において逆位相、同一周期かつ同一タイミングの間欠曝気動作を行うことも可能である。この場合、曝気と微曝気の切り換えは、各散気装置５Ａ〜５Ｅ毎に設けられた散気調整弁９Ａ〜９Ｅにより行うことができる。
また、上記説明では、複数の水路の送気管８１，８２・・・に上記送風機１０を設けた構成を示したが、例えば複数の水路毎（例えば４〜５水路毎）に送風機１０を設け、全体の水路（例えば１０水路）としては送風機１０が複数台（例えば２つの送風機１０）となる構成でも良い。
また、上記実施形態では、散気調整弁９Ａ，９Ｂ，９Ｃの開度は均等として説明したが、上記散気調整弁９Ａ，９Ｂ，９Ｃの曝気時の開度を「９Ａの開度＞９Ｂの開度＞９Ｃの開度」となるように事前に定め、一方、微曝気時には均等の開度「９Ａの開度＝９Ｂの開度＝９Ｃの開度」とすることで、曝気時の散気量に傾斜（例えば、各好気槽２Ａ，２Ｂ，２Ｃの空気散気量が「７，５，３」（合計「１５」）を設け、微曝気時の散気量は「１，１，１」とする操作も可能である。この場合、制御部１３（散気調整弁駆動手段１３ｆ）が曝気と微曝気の周期Ｔに合わせて、散気調整弁９Ａ，９Ｂ，９Ｃの開度を、上記曝気時の傾斜付きの開度と上記微曝気時の均等の開度に切り換える動作を繰り返し行うことになる。このように構成すると、本発明の間欠曝気動作における曝気時において、好気性反応タンクの酸素要求量が大きい流入端側の空気散気量を大きく、酸素要求量が小さい流出端側の空気散気量を小さくする、所謂テーパードエアレーション方式を実現することができ、流下方向に沿った酸素要求量に適切に対応できるので、均等の散気よりさらに効率的な間欠曝気方式を実現できる。
また、上記実施形態では、説明の簡単のため、曝気時の空気散気量を「４」「５」「６」、微曝気時の空気散気量を「１」、及び、送風機の風量を「１５」「１８」「２１」等と表現したが、これらは増減の方向性を示す数字であり、風量及び空気散気量はこれらに限定されないこと、及び整数に限定されないことは勿論である。例えば、空気流量計Ｇ１，Ｇ２・・・にて計測される空気流量は例えば１３００ｍ３／時、１４５０ｍ３／時等であり、送風機１０の風量は例えば数十ｍ３／分〜数百ｍ３／分等である。
また、上記実施形態では、図１７の想定実験をベースに、周期Ｔは最短で２０分、最長で９０分としたが、周期の下限値、上限値はこれに限定されることはない。
本発明は以上のように、間欠曝気動作における微曝気の風量をゼロにすることなく、一方の好気性反応タンク２１において正相間欠曝気動作を行い、他方の好気性反応タンク２２において逆相間欠曝気動作を行うことにより、間欠曝気動作中の送風機１０の風量を停止することなく所定の風量（例えば一定風量）にて運転を継続することができ、従って例えば大型のターボ形送風機を使用している都市型大規模下水処理場において、好気性反応タンク及び空気散気部等の構成を大幅に変更することなく、間欠曝気処理による窒素除去が可能な高機能排水処理施設への変更を比較的低コストにて実現することができるものである。
また、例えば複数の水路（例えば４水路以上）を有する都市型大規模下水処理場においても、比較的低廉なコストで間欠曝気動作による窒素除去が可能な高機能排水処理施設への変更を行うことが可能となる。
また、何れか一つの好気性反応タンク２１に負荷濃度確認センサＡ及び溶存酸素濃度センサＤを設けるだけで、全ての好気性反応タンク２１，２２・・・において、負荷濃度に応じた曝気時の空気散気量及び周期の増減制御を行うことができ、負荷濃度の上昇又は下降に対応して適切な空気散気量及び周期の変更を、全ての水路に対応する好気性反応タンクにおいて実現することが可能となる。
また、各一方の好気性反応タンク２１，２３・・・と各他方の好気性反応タンク２２，２４・・・は逆位相にて制御されるので、空気散気量の増減変更があっても、送風機１０の風量の増減変化は最小限に留めることができ、例えば大型のターボ形送風機を使用している都市型大規模下水処理場においても適用が可能な排水処理装置及び排水処理方法を実現し得る。
また、周期は常時一定値を維持しながら、負荷濃度の上昇又は下降に応じて空気散気量のみを増減変更することができ、周期をも増減変更する制御に比べて簡易ではあるが、間欠曝気動作による窒素除去を可能とする大規模な排水処理施設に適用可能な排水処理装置及び排水処理方法を実現することができる。
また、溶存酸素濃度センサDを用いることなく、間欠曝気動作による窒素除去を可能とする排水処理施設を実現することができ、精度は若干落ちるが、同様に大規模な排水処理施設に適用可能な排水処理装置及び排水処理方法を実現することができる。
また、無酸素槽１４を設けることで、好気性反応タンクでの間欠曝気動作による窒素除去の機能に加えて上流側の無酸素槽１４においても活発に脱窒反応が行われるため、より効果的に窒素除去を行うことが可能となる。
また、無酸素槽１４の上流に嫌気槽１５を設けることにより、上記無酸素槽１４及び好気性反応タンクによる窒素除去の機能に加えて、リンの除去をも行うことができる。
また、好気性反応タンクの上流側に嫌気槽１５を設けることで、窒素除去は好気性反応タンクの間欠曝気動作にて行い、さらにリンの除去をも行うことができる。
また、複数の水路が存在する場合、簡易な構成により各水路の好気性反応タンクの空気倍率を基準空気倍率Ｓに合わせることができる。
本発明に係る排水処理装置及び排水処理方法によれば、大規模な都市下水処理場等の標準活性汚泥法が適用された排水処理施設を、間欠曝気法による窒素除去を可能とする高機能な排水処理施設に、低廉なコストで変更することができるものであり、大規模下水処理場等に広く適用が可能なものである。
２１，２２・・ 好気性反応タンク
３１，３２・・ 最終沈殿池
５Ａ，５Ｂ，５Ｃ 空気散気装置
６ 返送汚泥配管
８１，８２・・ 送気管
１１１，１１２・・ 風量調整弁
１２ 排水循環手段
１３ 制御部
１３ａ 負荷濃度検出手段
１３ｂ 溶存酸素濃度検出手段
１３ｂ’ 空気散気量記憶手段
１３ｄ 送風機駆動手段
１３ｅ１，１３ｅ２・・ 弁開閉駆動手段
１３ｃ１，１３ｃ２・・ 流量検出手段
１３ｃ’ 空気散気量比較手段
１３ｈ 負荷濃度比較手段
１３ｉ 溶存酸素濃度比較手段
１３ｍ 周期比較手段
１３ｔ 空気量変更手段
１３ｑ 周期変更手段
１３ｕ 空気倍率算出手段
１３ｖ 基準空気倍率記憶手段
１３ｙ１，１３ｙ２・・ 微調整量算出手段
１４ 無酸素槽
１５ 嫌気槽
Ａ 負荷濃度確認センサ
Ｄ 溶存酸素濃度センサ
Ｗ１，Ｗ２・・ 水路

Claims (16)

  1. 少なくとも２つの水路の各々に押し出し流れ型の好気性反応タンクが設けられ、上記各好気性反応タンクの下流側の各最終沈殿池から上記各好気性反応タンクの上流側に汚泥を返送する汚泥返送手段が各々設けられた排水処理装置において、
    各水路の上記好気性反応タンクには、各上記タンク内に設けられた空気散気手段と、上記各空気散気手段に空気を送り込むための送気管と、上記送気管に設けられ上記空気散気手段に送風される空気散気量を調整するための風量調整弁と、上記各送気管の空気流量を測定可能な空気流量計とからなる曝気調整部が各々設けられ、
    上記各送気管に空気を送り込むための各水路に共通の送風機が設けられ、
    上記各風量調整弁を開閉制御する制御部が設けられ、
    上記制御部には、上記各空気流量計の流量を検知しながら上記空気散気手段への空気散気量を調整し得る弁開閉駆動手段が上記各曝気調整部の上記風量調整弁毎に設けられ、
    上記送風機から上記各水路の送気管への送風が行われている状態において、一対の上記好気性反応タンクにおいて、一方の上記好気性反応タンクでは、それに対応する一方の上記弁開閉駆動手段が対応する上記風量調整弁を開閉制御することにより、空気散気量の多い曝気と、空気散気量の少ない微曝気とを同一の周期でくり返す正相間欠曝気動作を行うと共に、
    他方の上記好気性反応タンクでは、それに対応する他方の上記弁開閉駆動手段が対応する上記風量調整弁を開閉制御することにより、上記一方の好気性反応タンクの曝気時は微曝気、微曝気時は曝気からなる上記正相間欠曝気動作とは同一周期かつ同一タイミングの逆相間欠曝気動作を行うものである排水処理装置。
  2. 上記２つの水路以外に少なくとも２以上の偶数個の上記水路が増設され、増設された各水路に上記最終沈殿池を含む上記汚泥返送手段と、上記曝気調整部を具備した押し出し流れ型の上記好気性反応タンクが各々設けられ、
    上記送風機は上記各送気管に空気を送り込むために上記各水路に共通に設けられ、
    上記制御部には、増設された上記水路の上記風量調整弁毎に、上記各空気流量計の流量を検知しながら、上記空気散気手段への空気散気量を調整し得る弁開閉駆動手段が設けられ、
    上記一対の好気性反応タンクとは別の増設された複数の好気性反応タンクにおける、２個を一組とする一対の好気性反応タンクにおいて、
    一方の上記好気性反応タンクでは、それに対応する一方の弁開閉駆動手段が対応する上記風量調整弁を開閉制御することにより上記正相間欠曝気動作を行うと共に、他方の好気性反応タンクにおいては、それに対応する他方の弁開閉駆動手段が対応する上記風量調整弁を開閉制御することにより上記逆相間欠曝気動作を行うものである請求項１記載の排水処理装置。
  3. 上記複数の上記一方の好気性反応タンクの何れか一つに負荷濃度確認センサと溶存酸素濃度センサとが設けられ、
    上記制御部は上記各センサからのデータを検出し得ると共に上記送風機の風量を制御し得るものであり、
    上記制御部は、上記負荷濃度確認センサの測定値と前回測定時の測定値を比較する負荷濃度比較手段、上記送風機の風量を増減指示する送風機駆動手段、上記溶存酸素濃度センサの測定値が上限値又は下限値に達しているか否かを検出する溶存酸素濃度比較手段、上記周期が上限値又は下限値に達しているか否か検出する周期比較手段を具備しており、
    上記正相間欠曝気動作を行う上記一方の好気性反応タンクにおいて、
    上記負荷濃度比較手段は、上記負荷濃度確認センサの測定値が前回の負荷濃度より低下していると判断した場合は、上記送風機駆動手段が上記送風機の風量を減少する指示を行うと共に、上記溶存酸素濃度比較手段及び上記周期比較手段の比較に基づいて上記溶存酸素濃度センサの測定値及び上記周期が下限値に至るまで、上記一方の弁開閉駆動手段が上記一方の好気性反応タンクの上記各風量調整弁に対して、上記周期と曝気時の空気散気量は減少させ、微曝気時の空気散気量は一定値を維持するように指示するものであり、
    上記負荷濃度比較手段は、上記負荷濃度確認センサの測定値が前回の負荷濃度より上昇していると判断した場合は、上記送風機駆動手段が上記送風機の風量を増加する指示を行うと共に、上記溶存酸素濃度比較手段及び上記周期比較手段の比較に基づいて上記溶存酸素濃度センサの測定値及び上記周期が上限値に至るまで、上記一方の弁開閉駆動手段が上記一方の好気性反応タンクの上記各風量調整弁に対して、上記周期と曝気時の空気散気量は増加させ、微曝気時の空気散気量は上記一定値を維持するように指示するものであり、
    上記負荷濃度比較手段は、上記負荷濃度確認センサの測定値が前回の負荷濃度に対して同等であると判断した場合は、上記送風機駆動手段が上記送風機の風量を維持すると共に、上記一方の弁開閉駆動手段が上記一方の好気性反応タンクの上記各風量調整弁に対して周期と空気散気量を維持するように指示するものであり、
    上記逆相間欠曝気動作を行う上記他方の好気性反応タンクにおいて、
    上記他方の弁開閉駆動手段は曝気時において上記正相間欠曝気動作における変更後の増減された上記周期及び空気散気量とし、微曝気時の空気散気量は上記一定値を維持する逆位相の制御を行うものである請求項１又は２記載の排水処理装置。
  4. 上記複数の上記一方の好気性反応タンクの何れか一つに負荷濃度確認センサと溶存酸素濃度センサとが設けられ、
    上記制御部は上記各センサからのデータを検出し得ると共に上記送風機の風量を制御し得るものであり、
    上記制御部は、上記負荷濃度確認センサの測定値と前回測定時の測定値を比較する負荷濃度比較手段、上記送風機の風量を増減指示する送風機駆動手段、上記溶存酸素濃度センサの測定値が上限値又は下限値に達しているか否かを検出する溶存酸素濃度比較手段を具備しており、
    上記正相間欠曝気動作を行う上記一方の好気性反応タンクにおいて、
    上記負荷濃度比較手段は、上記負荷濃度確認センサの測定値が前回の負荷濃度より低下していると判断した場合は、上記送風機駆動手段が上記送風機の風量を減少する指示を行うと共に、上記溶存酸素濃度比較手段の比較に基づいて上記溶存酸素濃度センサの測定値が下限値に至るまで、上記一方の弁開閉駆動手段が上記一方の好気性反応タンクの上記各風量調整弁に対して、上記周期は同一のまま曝気時の空気散気量のみを減少させ、微曝気時の空気散気量は一定値を維持するように指示するものであり、
    上記負荷濃度比較手段は、上記負荷濃度確認センサの測定値が前回の負荷濃度より上昇していると判断した場合は、上記送風機駆動手段が上記送風機の風量を増加する指示を行うと共に、上記溶存酸素濃度比較手段の比較に基づいて上記溶存酸素濃度センサの測定値が上限値に至るまで、上記一方の弁開閉駆動手段が上記一方の好気性反応タンクの上記各風量調整弁に対して上記周期は同一のまま曝気時の空気散気量のみを増加させ、微曝気時の空気散気量は上記一定値を維持するように指示するものであり、
    上記負荷濃度比較手段は、上記負荷濃度確認センサの測定値が前回の負荷濃度に対して同等であると判断した場合は、上記送風機駆動手段が上記送風機の風量を維持すると共に、上記一方の弁開閉駆動手段が上記一方の好気性反応タンクの各風量調整弁に対して、上記周期と空気散気量を維持するように指示するものであり、
    上記逆相間欠曝気動作を行う上記他方の好気性反応タンクにおいて、
    上記他方の弁開閉駆動手段は曝気時において上記正相間欠曝気動作における変更後の増減された空気散気量とし、微曝気時の空気散気量は上記一定値を維持する逆位相の制御を行うものである請求項１又は２記載の排水処理装置。
  5. 上記複数の上記一方の好気性反応タンクの何れか一つに負荷濃度確認センサが設けられ、
    上記制御部は、上記負荷濃度確認センサの測定値と前回測定時の測定値を比較する負荷濃度比較手段、上記送風機の風量を増減指示する送風機駆動手段、空気散気量が上限値又は下限値に達しているか否かを検出する空気散気量比較手段、周期が上限値又は下限値に達しているか否かを検出する周期比較手段を具備しており、
    上記正相間欠曝気動作を行う上記一方の好気性反応タンクにおいて、
    上記負荷濃度比較手段は、上記負荷濃度確認センサの測定値が前回の負荷濃度より低下していると判断した場合は、上記送風機駆動手段が上記送風機の風量を減少する指示を行うと共に、上記空気散気量比較手段及び上記周期比較手段の比較に基づいて上記空気散気量及び周期が下限値に至るまで、上記一方の弁開閉駆動手段が上記一方の好気性反応タンクの上記各風量調整弁に対して、上記周期と曝気時の空気散気量を減少させ、微曝気時の空気散気量は一定値を維持するように指示するものであり、
    上記負荷濃度比較手段は、上記負荷濃度確認センサの測定値が前回の負荷濃度より上昇していると判断した場合は、上記送風機駆動手段が上記送風機の風量を増加する指示を行うと共に、上記空気散気量比較手段及び上記周期比較手段の比較に基づいて上記空気散気量及び周期が上限値に至るまで、上記一方の弁開閉駆動手段が上記一方の好気性反応タンクの各風量調整弁に対して、上記周期と曝気時の空気散気量を増加させ、微曝気時の空気散気量は上記一定値を維持するように指示するものであり、
    上記負荷濃度比較手段は、上記負荷濃度確認センサの測定値が前回の負荷濃度に対して同等であると判断した場合は、上記送風機駆動手段が上記送風機の風量を維持すると共に、上記一方の弁開閉駆動手段が上記一方の好気性反応タンクの各風量調整弁に対して上記周期と空気散気量を維持するように指示し、
    上記逆相間欠曝気動作を行う上記他方の好気性反応タンクにおいて、
    上記他方の弁開閉駆動手段は曝気時において上記正相間欠曝気動作における変更後の増減された上記周期及び空気散気量とし、微曝気時の空気散気量は上記一定値を維持する逆位相の制御を行うものである請求項１又は２記載の排水処理装置。
  6. 上記各水路の上記各好気性反応タンクの上流側に脱窒を行う無酸素槽が各々設けられ、
    上記各水路の上記各好気性反応タンクの下流側に存在する排水の一部を上記無酸素槽に供給する排水循環手段が各々設けられ、
    かつ上記各水路の上記返送汚泥手段は上記汚泥を上記好気性反応タンクに代えて、上記無酸素槽に返送するものである請求項１〜５の何れかに記載の排水処理装置。
  7. 上記各水路の上記各無酸素槽の上流側にリン吐き出しを行う嫌気槽が各々設けられ、
    上記汚泥返送手段は上記汚泥を上記無酸素槽に代えて上記嫌気槽に返送するものである請求項６記載の排水処理装置。
  8. 上記各水路の上記好気性反応タンクの上流側にリン吐き出しを行う嫌気槽が各々設けられ、
    上記汚泥返送手段は上記汚泥を上記好気性反応タンクに代えて上記嫌気槽に返送するものである請求項１〜５の何れかに記載の排水処理装置。
  9. 上記周期は２０分〜９０分である請求項１〜８の何れかに記載の排水処理装置。
  10. 上記各水路に流入する流入水量計が水路毎に設けられ、
    上記制御部に、上記正相間欠曝気動作を行う一の好気性反応タンクに対応する水路の上記流入水量計の水量と、上記一の好気性反応タンクに対応する上記空気流量計の空気流量とから空気倍率を求め、当該空気倍率を基準空気倍率として記憶する空気倍率算出記憶手段が設けられ、
    かつ、他の水路の好気性反応タンクの空気倍率を上記基準空気倍率に合わせるべく、他の水路の上記流入水量計の流入水量に基づいて、上記他の水路の好気性反応タンクの空気量を算出するための微調整量算出手段が設けられ、
    上記制御部は、上記微調整量算出手段にて算出された微調整後の空気量に基づいて、上記他の水路の上記風量調整弁を、上記微調整後の空気量に合わせるべく微調整するものである請求項１〜９の何れかに記載の排水処理装置。
  11. 少なくとも２つの水路の各々に押し出し流れ型の好気性反応タンクを設け、上記各好気性反応タンクの下流側の各最終沈殿池から上記各好気性反応タンクの上流側に汚泥を返送する汚泥返送手段を各々設けた排水処理装置における排水処理方法であって、
    各水路の上記好気性反応タンクには、各上記タンク内に設けられた空気散気手段と、上記各空気散気手段に空気を送り込むための送気管と、上記送気管に設けられ上記空気散気手段に送風される空気散気量を調整するための風量調整弁と、各送気管の空気流量を測定可能な空気流量計とからなる曝気調整部とを設け、
    上記各送気管に空気を送り込むための各水路に共通の送風機を設け、
    上記各空気流量計の流量を検知しながら上記各風量調整弁を開閉制御することにより上記空気散気手段への空気散気量を調整し得る制御部を設け、
    上記制御部は、上記送風機から上記各水路の送気管への送風が行われているときに、上記各風量調整弁を開閉制御することにより、一対の上記好気性反応タンクにおいて、一方の上記好気性反応タンクでは、空気散気量の多い曝気と、空気散気量の少ない微曝気とを同一の周期でくり返す正相間欠曝気動作を行うと共に、
    他方の上記好気性反応タンクにおいて、上記一方の好気性反応タンクの曝気時は微曝気、微曝気時は曝気からなる上記正相間欠曝気動作とは同一周期かつ同一タイミングの逆相間欠曝気動作を行う排水処理装置における排水処理方法。
  12. 上記２つの水路以外に少なくとも２以上の偶数個の上記水路を増設し、増設した各水路に上記最終沈殿池を含む上記汚泥返送手段と、上記曝気調整部を具備した押し出し流れ型の上記好気性反応タンクを各々設け、
    上記送風機は上記各送気管に空気を送り込むために上記各水路に共通に設けられ、
    上記制御部は増設した上記水路における上記各空気流量計の流量を検知しながら上記各風量調整弁を開閉制御することにより、上記各空気散気手段への空気散気量を調整するものであり、
    上記一対の好気性反応タンクとは別の増設した複数の上記好気性反応タンクにおける、２個を一組とする一対の好気性反応タンクにおいて、
    上記制御部は、上記風量調整弁の弁を開閉制御することにより、一方の上記好気性反応タンクでは上記正相間欠曝気動作を行うと共に、他方の好気性反応タンクにおいては上記逆相間欠曝気動作を行う請求項１１記載の排水処理装置における排水処理方法。
  13. 上記複数の上記一方の好気性反応タンクの何れか一つに負荷濃度確認センサと溶存酸素濃度センサとを設け、
    上記制御部は上記各センサからのデータを検出し得ると共に上記送風機の風量を制御するものであり、
    上記正相間欠曝気動作を行う上記一方の好気性反応タンクにおいて、
    上記制御部は、上記負荷濃度確認センサの測定値が前回の負荷濃度より低下していると判断した場合は、上記送風機の風量を減少する指示を行うと共に、上記溶存酸素濃度センサの測定値及び周期が下限値に至るまで、上記一方の好気性反応タンクの上記各風量調整弁に対して、上記周期と曝気時の空気散気量を減少し、微曝気時の空気散気量は一定値を維持するように指示し、
    上記負荷濃度確認センサの測定値が前回の負荷濃度より上昇していると判断した場合は、上記送風機の風量を増加する指示を行うと共に、上記溶存酸素濃度センサの測定値及び上記周期が上限値に至るまで、上記一方の好気性反応タンクの上記各風量調整弁に対して、上記周期と曝気時の空気散気量を増加し、微曝気時の空気散気量は上記一定値を維持するように指示し、
    上記負荷濃度確認センサの測定値が前回の負荷濃度に対して同等であると判断した場合は、上記送風機の風量を維持すると共に、上記一方の好気性反応タンクの上記各風量調整弁に対して周期と空気散気量を維持するように指示し、
    上記逆相間欠曝気動作を行う上記他方の好気性反応タンクにおいて、
    上記制御部は曝気時において上記正相間欠曝気動作における変更後の増減された上記周期及び空気散気量とし、微曝気時の空気散気量は上記一定値を維持する逆位相の制御を行う請求項１１又は１２記載の排水処理装置における排水処理方法。
  14. 上記複数の上記一方の好気性反応タンクの何れか一つに負荷濃度確認センサと溶存酸素濃度センサとを設け、
    上記制御部は上記各センサからのデータを検出し得ると共に上記送風機の風量を制御するものであり、
    上記正相間欠曝気動作を行う上記一方の好気性反応タンクにおいて、
    上記制御部は、上記負荷濃度確認センサの測定値が前回の負荷濃度より低下していると判断した場合は、上記送風機の風量を減少する指示を行うと共に、上記溶存酸素濃度センサの測定値が下限値に至るまで、上記一方の好気性反応タンクの上記各風量調整弁に対して、上記周期は同一のまま曝気時の空気散気量のみを減少し、微曝気時の空気散気量は一定値を維持するように指示し、
    上記負荷濃度確認センサの測定値が前回の負荷濃度より上昇していると判断した場合は、上記送風機の風量を増加する指示を行うと共に、上記溶存酸素濃度センサの測定値が上限値に至るまで、上記一方の好気性反応タンクの上記各風量調整弁に対して上記周期は同一のまま曝気時の空気散気量のみを増加し、微曝気時の空気散気量は上記一定値を維持するように指示し、
    上記負荷濃度確認センサの測定値が前回の負荷濃度に対して同等であると判断した場合は、上記送風機の風量を維持すると共に、上記一方の好気性反応タンクの各風量調整弁に対して、上記周期と空気散気量を維持するように指示し、
    上記逆相間欠曝気動作を行う上記他方の好気性反応タンクにおいて、
    上記制御部は曝気時において上記正相間欠曝気動作における変更後の増減された空気散気量とし、微曝気時の空気散気量は上記一定値を維持する逆位相の制御を行う請求項１１又は１２記載の排水処理装置における排水処理方法。
  15. 上記複数の上記一方の好気性反応タンクの何れか一つに負荷濃度確認センサを設け、
    上記制御部は上記センサからのデータを検出し、上記送風機の風量を制御すると共に、現在の空気散気量を記憶する空気散気量記憶手段を設け、
    上記正相間欠曝気動作を行う上記一方の好気性反応タンクにおいて、
    上記制御部は、上記負荷濃度確認センサの測定値が前回の負荷濃度より低下していると判断した場合は、上記送風機の風量を減少する指示を行うと共に、上記周期及び上記空気散気量記憶手段に記憶している前回の空気散気量が下限値に至るまで、上記一方の好気性反応タンクの上記各風量調整弁に対して、上記周期と曝気時の空気散気量を減少し、微曝気時の空気散気量は一定値を維持するように指示し、
    上記負荷濃度確認センサの測定値が前回の負荷濃度より上昇していると判断した場合は、上記送風機の風量を増加する指示を行うと共に、上記周期及び上記空気散気量記憶手段に記憶している前回の空気散気量が上限値に至るまで、上記各一方の好気性反応タンクの上記各風量調整弁に対して、上記周期と曝気時の空気散気量を増加し、微曝気時の空気散気量は上記一定値を維持するように指示し、
    上記負荷濃度確認センサの測定値が前回の負荷濃度に対して同等であると判断した場合は、上記送風機の風量を維持すると共に、上記一方の好気性反応タンクの各風量調整弁に対して上記周期と空気散気量を維持するように指示し、
    上記逆相間欠曝気動作を行う上記他方の好気性反応タンクにおいて、
    上記制御部は曝気時において上記正相間欠曝気動作における変更後の増減された上記周期及び空気散気量とし、微曝気時の空気散気量は上記一定値を維持する逆位相の制御を行う請求項１１又は１２記載の排水処理装置における排水処理方法。
  16. 上記各水路に流入する流入水量計を水路毎に設け、
    上記制御部に、上記正相間欠曝気動作を行う一の好気性反応タンクに対応する水路の上記流入水量計の水量と、上記一の好気性反応タンクに対応する上記空気流量計の空気流量とから空気倍率を求め、当該空気倍率を基準空気倍率として記憶する空気倍率算出記憶手段を設け、
    かつ、他の水路の好気性反応タンクの空気倍率を上記基準空気倍率に合わせるべく、他の水路の上記流入水量計の流入水量に基づいて、上記他の水路の好気性反応タンクの空気量を算出するための微調整量算出手段を設け、
    上記制御部は、上記微調整量算出手段にて算出された微調整後の空気量に基づいて、上記他の水路の上記風量調整弁を、上記微調整後の空気量に合わせるべく微調整を行う請求項１１〜１５の何れかに記載の排水処理装置における排水処理方法。
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