JP5575316B1 - 廃水処理方法および廃水処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】原水の負荷が変動した場合でも、膜分離活性汚泥処理槽での負荷を適切な範囲に制御でき、膜分離活性汚泥処理槽での処理能力を確保できるようにする。
【解決手段】廃水処理方法（廃水処理装置１）では、供給量制御工程に用いられる設定値Ｓ１が（供給量制御装置５０に）予め設定される。供給量制御工程（供給量制御装置５０）は、低負荷制御工程Ｌと、高負荷制御工程Ｈと、を備える。低負荷制御工程Ｌは、負荷計測工程（負荷計測装置４０）により計測された原水Ｒの負荷が設定値Ｓ１未満の場合、原水Ｒを担体槽１０に供給することなく、原水を膜分離活性汚泥処理槽２０に供給する工程である。高負荷制御工程Ｈは、負荷計測工程（負荷計測装置４０）により計測された原水Ｒの負荷が設定値Ｓ１以上の場合、原水Ｒの少なくとも一部を担体槽１０に供給する工程である。
【選択図】図１

Description

本発明は、廃水処理方法および廃水処理装置に関する。

従来より、廃水を処理するための廃水処理方法および廃水処理装置がある（例えば特許文献１など）。特許文献１には、担体槽（流動床式生物処理槽（２））と、膜分離活性汚泥処理槽（３）と、を用いて廃水処理を行う技術が記載されている（なお、特許文献１中の符号に括弧を付している）。担体槽（２）は、好気性微生物（単に「微生物」ともいう）が固定された流動担体を収容する槽である。膜分離活性汚泥処理槽（３）は、膜分離装置（５）および活性汚泥を収容する槽である。この技術では、原水（有機物含有廃水（Ｘ））は、担体槽（２）に供給される。そして、担体槽（２）で処理された処理水は、膜分離活性汚泥処理槽（３）に供給される。

特許第４２９０８５４号公報

特許文献１に記載の技術では、原水（Ｘ）の負荷の変動に応じて、膜分離活性汚泥処理槽（３）での負荷が変動する。すると、膜分離活性汚泥処理槽（３）での負荷が大きすぎる問題や、小さすぎる問題が生じるおそれがある。

膜分離活性汚泥処理槽（３）での負荷が小さすぎる場合は、膜分離活性汚泥処理槽（３）中の活性汚泥中の微生物に供給される栄養が不足するおそれがある。その結果、活性汚泥での処理能力を確保（維持）できなくなるおそれがある。

膜分離活性汚泥処理槽（３）での負荷が大きすぎる場合は、膜分離活性汚泥処理槽（３）中の微生物による処理能力が不足するおそれがある。その結果、活性汚泥で発泡などの問題が起こるおそれがある。その結果、膜分離活性汚泥処理槽（３）を運転できなくなるおそれがある。

そこで本発明は、原水の負荷が変動した場合でも、膜分離活性汚泥処理槽での負荷を適切な範囲に制御しやすく、膜分離活性汚泥処理槽での処理能力を確保しやすい、廃水処理方法および廃水処理装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、好気性微生物が固定された流動担体を収容する担体槽と、前記担体槽で廃水処理された処理水が流入可能であるとともに膜分離装置および活性汚泥を収容する膜分離活性汚泥処理槽と、を備える廃水処理装置を用いて原水を廃水処理する廃水処理方法である。前記廃水処理方法は、前記原水の負荷を計測する負荷計測工程と、前記担体槽及び前記膜分離活性汚泥処理槽への前記原水の供給量を制御する供給量制御工程と、を備える。前記廃水処理方法では、前記供給量制御工程に用いられる設定値が予め設定される。前記供給量制御工程は、低負荷制御工程と高負荷制御工程とを備える。前記低負荷制御工程は、前記負荷計測工程により計測された前記原水の負荷が前記設定値未満の場合、前記原水を前記担体槽に供給することなく、前記原水を前記膜分離活性汚泥処理槽に供給する工程である。前記高負荷制御工程は、前記負荷計測工程により計測された前記原水の負荷が前記設定値以上の場合、前記原水の少なくとも一部を前記担体槽に供給する工程である。

第２の発明は、原水を廃水処理する廃水処理装置である。前記廃水処理装置は、好気性微生物が固定された流動担体を収容する担体槽と、前記担体槽で廃水処理された処理水が流入可能であるとともに膜分離装置および活性汚泥を収容する膜分離活性汚泥処理槽と、前記原水の負荷を計測する負荷計測装置と、前記担体槽及び前記膜分離活性汚泥処理槽への前記原水の供給量を制御する供給量制御装置と、を備える。前記供給量制御装置には、設定値が予め設定される。前記供給量制御装置は、低負荷制御手段と高負荷制御手段とを備える。低負荷制御手段は、前記負荷計測装置により計測された前記原水の負荷が前記設定値未満の場合、前記原水を前記担体槽に供給することなく、前記原水を前記膜分離活性汚泥処理槽に供給する。高負荷制御手段は、前記負荷計測装置により計測された前記原水の負荷が前記設定値以上の場合、前記原水の少なくとも一部を前記担体槽に供給する。

上記構成により、原水の負荷が変動した場合でも、膜分離活性汚泥処理槽での負荷を適切な範囲に制御しやすく、膜分離活性汚泥処理槽での処理能力を確保しやすい。

廃水処理装置１を示す図である。 分注工程Ｈｂを行う場合の廃水処理装置１を示す図である。 複数担体槽処理工程Ｈｔを行う場合の廃水処理装置１を示す図である。 分注工程Ｈｂと複数担体槽処理工程Ｈｔとを行う場合の廃水処理装置１を示す図である。 図１に示す担体槽１０での、ＢＯＤ負荷容積とＢＯＤ除去率との関係を示すグラフである。 図１に示す担体槽１０内での、ＢＯＤ負荷容積とＣＯＤ除去率との関係を示すグラフである。 図１に示す膜分離活性汚泥処理槽２０内での、ＢＯＤ容積負荷と汚泥転換率との関係を示すグラフである。 図１に示す膜分離活性汚泥処理槽２０内での、ＢＯＤ／ＳＳ負荷と汚泥転換率との関係を示すグラフである。

図１〜図８を参照して廃水処理装置１について説明する。

廃水処理装置１は、図１に示すように、原水Ｒを廃水処理（単に「処理」ともいう）する装置である。廃水処理装置１は、上水や下水などの各種廃水処理に用いられる。原水Ｒは、有機物を含む水である。廃水処理装置１は、担体槽１０と、担体槽収容物１１〜１９と、膜分離活性汚泥処理槽２０と、膜分離活性汚泥処理槽収容物２１〜２５と、配管３１・３３と、負荷計測装置４０と、供給量制御装置５０と、を備える。原水Ｒは、担体槽１０や膜分離活性汚泥処理槽２０に供給される前の液体である。担体槽１０及び膜分離活性汚泥処理槽２０のいずれかに供給された後の上記液体を処理水Ｔとする。

担体槽１０は、流動担体１３（後述）を収容する容器である。担体槽１０は、複数設けられる。担体槽１０の数は、例えば２であり、１や３以上でもよい。以下では担体槽１０の数を２として説明する。２つの担体槽１０のうち１つを担体槽１０Ａとし、もう１つを担体槽１０Ｂとする。担体槽１０Ａに収容される担体槽収容物１１〜１９と、担体槽１０Ｂに収容される担体槽収容物１１〜１９とは、同一である。以下では担体槽１０Ａに収容される担体槽収容物１１〜１９について説明し、担体槽１０Ｂに収容される担体槽収容物１１〜１９の説明は省略する。

担体槽収容物１１〜１９は、担体槽１０Ａに収容される物である。担体槽収容物１１〜１９には、担体槽内処理水１１と、流動担体１３と、仕切り１５と、散気装置１７と、電位計測装置１９と、がある。

担体槽内処理水１１は、担体槽１０Ａ内の処理水Ｔである。

流動担体１３は、好気性微生物（単に微生物ともいう）を固定する（担持する、付着させる）ためのものである。流動担体１３に固定される微生物は、担体槽内処理水１１中の有機物を分解して、担体槽内処理水１１中の有機物を減らす。流動担体１３は、担体槽１０Ａ内に複数設けられる。流動担体１３は、担体槽１０Ａ内の担体槽内処理水１１中で流動自在である。流動担体１３に固定された微生物と流動担体１３とを合わせた物の比重は、担体槽内処理水１１の比重と同じ（又はほぼ同じ）である。流動担体１３の材料は、例えば樹脂などである。なお、図１〜図４では複数の流動担体１３のうち一部にのみ符号を付している。

仕切り１５（スクリーン）は、流動担体１３が担体槽１０Ａよりも下流に流出するのを防ぐ。仕切り１５は、メッシュ部１５ａを備える。メッシュ部１５ａは、担体槽１０Ａ内の担体槽内処理水１１が通過可能かつ、流動担体１３が通過不能に構成される。

散気装置１７は、担体槽１０Ａ内（担体槽内処理水１１中）に空気を供給する（散気工程）。散気装置１７による空気の供給は、担体槽内処理水１１中の好気性微生物の活動を維持するために行われる。散気装置１７は、担体槽１０Ａの底部の近傍に配置される。散気装置１７は、送風機など（図示なし）から供給された空気を、担体槽内処理水１１に供給する。

電位計測装置１９は、担体槽１０Ａ内の液体（担体槽内処理水１１など）の酸化還元電位を検出する（電位計測工程）。

膜分離活性汚泥処理槽２０は、後述する活性汚泥２１及び膜分離装置２３を収容する容器である。膜分離活性汚泥処理槽２０は、担体槽１０で処理された処理水Ｔが流入可能である。担体槽１０で廃水処理が行われる場合は、担体槽１０から膜分離活性汚泥処理槽２０に処理水Ｔが流入する。担体槽１０で廃水処理が行われない場合は、担体槽１０から膜分離活性汚泥処理槽２０に処理水Ｔが流入しない。

この膜分離活性汚泥処理槽２０を用いた膜分離活性汚泥処理法は、一般に、活性汚泥処理法（例えば特開２００４−２７６０１７号公報など）に比べ、原水Ｒの負荷の変動による問題が生じやすい（負荷の変動に弱い）。その理由は次の通りである。活性汚泥処理法は、活性汚泥を収容する曝気槽と、曝気槽で処理された処理水を活性汚泥と上清とに固液分離する沈殿槽と、により処理を行うものである。この活性汚泥処理法では、原水Ｒの負荷の変動に応じて、沈殿槽内の沈殿物（活性汚泥）の量を増減させることで、処理能力の調整ができる。一方、膜分離活性汚泥処理法では、上記のような処理能力の調整ができないので、原水Ｒの負荷の変動による問題が生じやすい。しかし、後述するように、本発明では、低負荷制御工程Ｌおよび高負荷制御工程Ｈにより、原水Ｒの負荷が変動しても膜分離活性汚泥処理槽２０での運転を安定化でき、処理能力を確保しやすい。

膜分離活性汚泥処理槽収容物２１〜２５は、膜分離活性汚泥処理槽２０に収容される物である。膜分離活性汚泥処理槽収容物２１〜２５には、活性汚泥２１と、膜分離装置２３と、散気装置２５と、がある。

活性汚泥２１は、微生物を含む汚泥である。活性汚泥２１中の微生物は、処理水Ｔ中の有機物を分解して、処理水Ｔ中の有機物を減らす。

膜分離装置２３は、活性汚泥２１と水とを分離する。膜分離装置２３により分離された水は、ポンプなど（図示なし）により廃水処理装置１の外部に排出される。

散気装置２５は、膜分離活性汚泥処理槽２０内（活性汚泥２１内）に空気を供給する。散気装置２５による空気の供給は、活性汚泥２１中の微生物の活動を維持するために行われる。散気装置２５は、膜分離活性汚泥処理槽２０の底部の近傍に配置される。散気装置２５は、送風機など（図示なし）から供給された空気を、膜分離活性汚泥処理槽２０内に供給する。

配管３１・３３は、処理水Ｔを流すための管である。配管３１・３３には、担体槽１０Ａと膜分離活性汚泥処理槽２０とをつなぐ配管３１と、担体槽１０Ｂと担体槽１０Ａとをつなぐ配管３３とがある。配管３１により、担体槽１０Ａで処理された処理水Ｔが、膜分離活性汚泥処理槽２０に流れる。配管３３により、担体槽１０Ｂで処理された処理水Ｔが、担体槽１０Ａに流れる。

負荷計測装置４０は、原水Ｒの負荷を計測する（負荷計測工程）。負荷計測装置４０は、有機物の濃度を計測する。負荷計測装置４０が計測する値は、例えばＴＯＣ（Total Organic Carbon、全有機炭素）であり、また例えばＣＯＤ（Chemical Oxygen Demand、化学的酸素要求量）であり、また例えばＢＯＤ（Biochemical oxygen demand、生物学的酸素要求量）であり、また例えばＴＮ（Total Nitrogen、総窒素）等である。

供給量制御装置５０は、担体槽１０及び膜分離活性汚泥処理槽２０への原水Ｒの供給量を制御する（供給量制御工程）。供給量制御装置５０による上記供給量の制御は、図示しないバルブの開閉や開度の調整により行われる。供給量制御装置５０でのバルブの開閉等は、制御装置（図示なし）からの指令により自動的に行われる（手動で行われてもよい）。供給量制御装置５０には、設定値Ｓ１と、設定値Ｓ１よりも大きい設定値Ｓ２と、「一定範囲」と、が予め設定される。

（廃水処理方法）
廃水処理装置１で行われる廃水処理方法では、原水Ｒの負荷に応じて、原水Ｒが供給（投入）される槽が変えられる。さらに詳しくは、廃水処理方法は、低負荷制御工程Ｌと、高負荷制御工程Ｈと、を備える。

（担体槽１０への原水Ｒの供給の有無）
低負荷制御工程Ｌは、負荷計測装置４０により計測された原水Ｒの負荷が、設定値Ｓ１未満の場合に行われる。低負荷制御工程Ｌでは、供給量制御装置５０（低負荷制御手段）は、原水Ｒを担体槽１０（担体槽１０Ａ及び担体槽１０Ｂ）に供給することなく、原水Ｒを膜分離活性汚泥処理槽２０に供給する。設定値Ｓ１は、例えばＢＯＤ５００ｍｇ／Ｌなどである。設定値Ｓ１は、膜分離活性汚泥処理槽２０内で処理可能な負荷の値に設定される。設定値Ｓ１は、例えば膜分離活性汚泥処理槽２０の設計負荷（後述）、また例えばこの設計負荷の近傍の値などである。

高負荷制御工程Ｈは、負荷計測装置４０により計測された原水Ｒの負荷が、設定値Ｓ１以上の場合に行われる。高負荷制御工程Ｈでは、供給量制御装置５０（高負荷制御手段）は、原水Ｒの少なくとも一部を担体槽１０に供給する。高負荷処理工程では、全量担体槽供給工程Ｈａが行われる。高負荷制御工程Ｈでは、全量担体槽供給工程Ｈａに代えて、分注工程Ｈｂ（図２参照）が行われてもよい。

全量担体槽供給工程Ｈａでは、供給量制御装置５０は、原水Ｒの全てを担体槽１０に供給する（原水Ｒは膜分離活性汚泥処理槽２０に供給されない）。担体槽１０に供給された原水Ｒは、担体槽１０内で処理される。担体槽１０内で処理（前処理）された処理水Ｔは、配管３１を介して、膜分離活性汚泥処理槽２０に供給される。膜分離活性汚泥処理槽２０に供給された処理水Ｔは、膜分離活性汚泥処理槽２０内で処理される。

分注工程Ｈｂでは、図２に示すように、供給量制御装置５０（分注手段）は、原水Ｒの一部のみを担体槽１０に供給する。さらに、分注工程Ｈｂでは、供給量制御装置５０は、残りの原水Ｒ（担体槽１０に供給されなかった原水Ｒ）を膜分離活性汚泥処理槽２０に供給する。担体槽１０内で処理された処理水Ｔは、配管３１を介して、膜分離活性汚泥処理槽２０に供給される。そして、担体槽１０内で処理された後の処理水Ｔと、上記「残りの原水Ｒ」とが、膜分離活性汚泥処理槽２０内で処理される。

（処理を行う担体槽１０の数）
図１に示す高負荷制御工程Ｈでは、負荷計測装置４０（負荷計測工程）により計測された原水Ｒの負荷に応じた数の担体槽１０で廃水処理されるように、供給量制御装置５０による原水Ｒの供給量の制御が行われる。さらに詳しくは、高負荷制御工程Ｈには、単数担体槽処理工程Ｈｓと、複数担体槽処理工程Ｈｔと、がある。

単数担体槽処理工程Ｈｓは、担体槽１０での処理を、１つのみの担体槽１０Ａで行う工程である。単数担体槽処理工程Ｈｓは、１つのみの担体槽１０Ａで負荷を十分に下げることが可能な場合に行われる。単数担体槽処理工程Ｈｓは、１つのみの担体槽１０Ａで処理をすれば、膜分離活性汚泥処理槽２０での負荷（後述）を適切な大きさにすることが可能な場合に行われる。

複数担体槽処理工程Ｈｔは、担体槽１０での処理を、複数の担体槽１０（担体槽１０Ａ及び担体槽１０Ｂ）で行う工程である。複数担体槽処理工程Ｈｔは、１つのみの担体槽１０Ａでは負荷を十分に下げることが不可能な場合に行われる。複数担体槽処理工程Ｈｔは、１つのみの担体槽１０Ａで処理をした場合、膜分離活性汚泥処理槽２０での負荷（後述）が大きすぎることになる場合に行われる。複数担体槽処理工程Ｈｔは、負荷計測装置４０により計測された原水Ｒの負荷が、設定値Ｓ２以上の場合に行われる。設定値Ｓ２は、例えばＢＯＤ１５００ｍｇ／Ｌなどである。複数担体槽処理工程Ｈｔでは、担体槽直列工程Ｈｔ−１が行われる。複数担体槽処理工程Ｈｔでは、担体槽直列工程Ｈｔ−１に代えて、担体槽分注工程Ｈｔ−２（図３及び図４参照）が行われてもよい。

担体槽直列工程Ｈｔ−１では、複数の担体槽１０で直列的に処理が行われる。担体槽直列工程Ｈｔ−１では、供給量制御装置５０は、原水Ｒのうち担体槽１０に供給する量の全部を１つの担体槽１０Ｂに供給する。担体槽直列工程Ｈｔ−１かつ全量担体槽供給工程Ｈａが行われる場合、供給量制御装置５０は、原水Ｒの全てを１つの担体槽１０Ｂに供給する。図２において一点鎖線で示すように、担体槽直列工程Ｈｔ−１かつ分注工程Ｈｂが行われる場合、供給量制御装置５０は、原水Ｒのうち担体槽１０に供給される量の全部を、１つの担体槽１０Ｂに供給する。図１に示すように、担体槽１０Ｂ内で処理された処理水Ｔは、配管３３を介して、担体槽１０Ａに供給される。担体槽１０Ａ内で処理された処理水Ｔは、配管３１を介して、膜分離活性汚泥処理槽２０に供給される。

担体槽分注工程Ｈｔ−２では、図３に示すように、供給量制御装置５０は、原水Ｒを複数の担体槽１０（担体槽１０Ａ及び担体槽１０Ｂ）に分注する。さらに詳しくは、担体槽分注工程Ｈｔ−２かつ全量担体槽供給工程Ｈａが行われる場合、供給量制御装置５０は、原水Ｒを、担体槽１０Ａと担体槽１０Ｂとに分注する。図４に示すように、分注工程Ｈｂかつ担体槽分注工程Ｈｔ−２が行われる場合、供給量制御装置５０は、原水Ｒを、担体槽１０Ａと担体槽１０Ｂと膜分離活性汚泥処理槽２０とに分注する。

負荷一定制御工程では、図１に示す供給量制御装置５０（負荷一定制御手段）は、膜分離活性汚泥処理槽２０での負荷が一定範囲内になる（収まる）ように、原水Ｒの供給量の制御を行う。負荷一定制御工程では、供給量制御装置５０は、膜分離活性汚泥処理槽２０での負荷が略一定値（多少負荷が変動してもよい）になるように、原水Ｒの供給量の制御を行う。上記「膜分離活性汚泥処理槽２０での負荷」は次の（ａ）〜（ｃ）の通りである。（ａ）低負荷制御工程Ｌが行われる場合、原水Ｒの負荷。（ｂ）高負荷制御工程Ｈで全量担体槽供給工程Ｈａが行われる場合、配管３１を流れる処理水Ｔの負荷。すなわち、担体槽１０（担体槽１０Ａ）で処理された後、膜分離活性汚泥処理槽２０に流入する処理水Ｔの負荷。（ｃ）図２に示すように高負荷制御工程Ｈで分注工程Ｈｂが行われる場合、上記（ｂ）と同様の配管３１を流れる処理水Ｔの負荷と、原水Ｒのうち膜分離活性汚泥処理槽２０に供給される分の負荷と、の和。

この負荷一定制御工程では、分注工程Ｈｂが行われることが好ましい。なぜなら、担体槽１０と膜分離活性汚泥処理槽２０とに供給される原水Ｒの割合を調整することで、膜分離活性汚泥処理槽２０での負荷を微調整できるからである。具体的には、分注工程Ｈｂで担体槽１０に供給される原水Ｒの割合を増やすと、膜分離活性汚泥処理槽２０での負荷を小さくできる。また、分注工程Ｈｂで膜分離活性汚泥処理槽２０に供給される原水Ｒの割合を増やすと、膜分離活性汚泥処理槽２０での負荷を大きくできる。

この負荷一定制御工程では、担体槽１０での処理率（負荷の減少率）が用いられる。担体槽１０での処理率は、実験などにより予め求められる（推定される）。例えば、担体槽１０の容積負荷と、担体槽１０での処理前後の処理水Ｔの負荷の減少率（ＢＯＤ除去率やＣＯＤ除去率）と、の関係が予め調べられる。この関係を調べた結果を図５及び図６に示す。ＢＯＤ容積負荷が４ｋｇ／ｍ^３／ｄの場合（４［ｋｇ／（ｍ^３・ｄ）］の場合）、図５に示すようにＢＯＤ除去率が約７５％であり、図６に示すようにＣＯＤＣｒ除去率が約６０％であった。

この負荷一定制御工程での原水Ｒの供給量の制御は、図１に示す膜分離活性汚泥処理槽２０での負荷が、膜分離活性汚泥処理槽２０の設計負荷になるように行われる。膜分離活性汚泥処理槽２０の設計負荷とは、膜分離活性汚泥処理槽２０内で処理可能な負荷の最大値（略最大値を含む、以下同様）である。膜分離活性汚泥処理槽２０の設計負荷は、原水Ｒの負荷の最小値（略最小値含む、以下同様）であることが好ましい。これにより、原水Ｒの負荷の最小値よりも大きい値に基づいて膜分離活性汚泥処理槽２０を設計する場合に比べ、膜分離活性汚泥処理槽２０を小型化できる（例えば膜分離活性汚泥処理槽２０に要する敷地を狭くできる）。なお、原水Ｒの負荷は、時間とともに変動する。例えば、原水Ｒの負荷は、ＢＯＤで５００〜２５００ｍｇ／Ｌの範囲で変動する。この場合の膜分離活性汚泥処理槽２０の好ましい設計負荷は、ＢＯＤで５００ｍｇ／Ｌである。原水Ｒの負荷が、膜分離活性汚泥処理槽２０の設計負荷の１〜５倍の間で変動しても、高負荷制御工程Ｈおよび低負荷制御工程Ｌにより、膜分離活性汚泥処理槽２０での負荷は設計負荷等になる。よって、膜分離活性汚泥処理槽２０で安定して廃水処理ができる。

この負荷一定制御工程で制御される膜分離活性汚泥処理槽２０での負荷の値（一定範囲の値）は、膜分離活性汚泥処理槽２０内での汚泥の発生を抑制できるように行われることが好ましい。汚泥の発生を抑制できるような膜分離活性汚泥処理槽２０での負荷の値は、実験などにより予め求められる（推定される）。例えば、膜分離活性汚泥処理槽２０での負荷と、汚泥転換率と、の関係が予め調べられる。この関係を調べた結果を図７及び図８に示す。図７に示すように、膜分離活性汚泥処理槽２０でのＢＯＤ容積負荷が０．７５ｋｇ／ｍ^３／ｄ以下の場合に汚泥の発生がないことが分かった（同図矢印部分参照）。また、図８に示すように、膜分離活性汚泥処理槽２０でのＢＯＤ／ＳＳ（Biochemical Oxygen Demand / Suspended Solids）負荷が０．０７５ｋｇ／ｋｇＳＳ／ｄ以下の場合に汚泥の発生がないことが分かった（同図矢印部分参照）。

（担体槽１０の運転停止時の動作）
担体槽１０の運転（廃水処理）を一時的に（例えば約１か月）停止しても、担体槽１０の処理性能の低下による問題が生じにくい。なぜなら、流動担体１３に微生物が固定されることで、微生物がバイオフィルムで覆われる。そのため、流動担体１３に固定された微生物では、酸素欠乏、水分欠乏、栄養分欠乏など外環境の変化に対して耐久性が高くなることで、この固定がされない場合に比べ、微生物の活動の低下が抑制されるからである。一方で、担体槽１０の運転を再開させる際、担体槽１０の処理性能をより早く復帰できるようにすることが好ましい。そこで、担体槽１０の運転停止時に、散気工程が行われる。

散気工程は、散気装置１７により担体槽１０内への空気を供給する工程である。散気工程は、担体槽１０での廃水処理が停止されている時に行われる。散気工程は、担体槽１０内の液体（担体槽１０運転中の担体槽内処理水１１に対応する液体）の嫌気的な腐敗を抑制するために行われる。

この散気工程は、例えば間欠的に行われる。散気工程は、電位計測装置１９（電位計測工程）で計測された酸化還元電位が０ｍＶ未満の場合に行われる。散気工程は、電位計測装置１９で計測された酸化還元電位が０ｍＶ以上の場合には行われない（行われてもよい）。なお、担体槽１０内の液体の嫌気的な腐敗を抑制するために、担体槽１０での廃水処理が停止されている時に、供給量制御装置５０が担体槽１０に間欠的に原水Ｒを供給してもよい。

（効果１）
図１に示す廃水処理装置１による効果、および、廃水処理装置１を用いて原水Ｒを廃水処理する廃水処理方法による効果を説明する。以下では、各工程を行うための具体的手段（装置など）を括弧で示す場合がある。廃水処理装置１は、微生物が固定された流動担体１３を収容する担体槽１０と、担体槽１０で廃水処理された処理水Ｔが流入可能であるとともに膜分離装置２３および活性汚泥２１を収容する膜分離活性汚泥処理槽２０と、を備える。廃水処理方法（廃水処理装置１）は、原水Ｒの負荷を計測する負荷計測工程（負荷計測装置４０）と、担体槽１０及び膜分離活性汚泥処理槽２０への原水Ｒの供給量を制御する供給量制御工程（供給量制御装置５０）と、を備える。廃水処理方法（廃水処理装置１）では、供給量制御工程に用いられる設定値Ｓ１が（供給量制御装置５０に）予め設定される。供給量制御工程（供給量制御装置５０）は、低負荷制御工程Ｌと、高負荷制御工程Ｈと、を備える。
［構成１−１］低負荷制御工程Ｌは、負荷計測工程（負荷計測装置４０）により計測された原水Ｒの負荷が設定値Ｓ１未満の場合、原水Ｒを担体槽１０に供給することなく、原水Ｒを膜分離活性汚泥処理槽２０に供給する工程である。
［構成１−２］高負荷制御工程Ｈは、負荷計測工程（負荷計測装置４０）により計測された原水Ｒの負荷が設定値Ｓ１以上の場合、原水Ｒの少なくとも一部を担体槽１０に供給する工程である。

上記［構成１−１］では、原水Ｒは、担体槽１０に供給されることなく、膜分離活性汚泥処理槽２０に供給される。よって、原水Ｒの少なくとも一部が担体槽１０で処理される場合に比べ、膜分離活性汚泥処理槽２０での負荷が大きくなる。よって、膜分離活性汚泥処理槽２０での負荷が小さすぎる問題を抑制できる。具体的には、活性汚泥２１中の微生物に供給される栄養が不足する問題を抑制できる。よって、膜分離活性汚泥処理槽２０内の活性汚泥２１の処理能力を確保しやすい。

膜分離活性汚泥処理槽２０には、担体槽１０で廃水処理された処理水Ｔが流入可能である。また、上記［構成１−２］では、原水Ｒの少なくとも一部が担体槽１０に供給される。よって、担体槽１０で処理された処理水Ｔ（前処理された処理水Ｔ）が、膜分離活性汚泥処理槽２０に流入可能である。よって、膜分離活性汚泥処理槽２０での負荷が大きすぎる問題を抑制できる。具体的には、膜分離活性汚泥処理槽２０での負荷に対して、活性汚泥２１中の微生物の活性が不足し、活性汚泥２１で発泡などの問題が起こる問題を抑制できる。よって、膜分離活性汚泥処理槽２０での処理能力を確保しやすい。

したがって、低負荷制御工程Ｌと高負荷制御工程Ｈとを組み合わせることにより、原水Ｒの負荷が変動した場合でも、膜分離活性汚泥処理槽２０での負荷を適切な範囲（数値範囲）に制御しやすい。よって、膜分離活性汚泥処理槽２０での処理能力を確保しやすい。なお、膜分離活性汚泥処理槽２０における適切な負荷は、例えばＢＯＤ容積負荷が０．５〜１．０ｋｇＢＯＤ／ｍ^３／ｄ、ＢＯＤ／ＳＳ負荷が０．０５〜０．１ｋｇＢＯＤ／ｋｇＳＳ／ｄである。

（効果２）
廃水処理方法（廃水処理装置１）では、供給量制御工程に用いられる一定範囲が（供給量制御装置５０に）予め設定される。
［構成２］供給量制御工程（供給量制御装置５０）は、膜分離活性汚泥処理槽２０での負荷が一定範囲内になるように原水Ｒの供給量の制御を行う負荷一定制御工程を備える。

上記［構成２］により、膜分離活性汚泥処理槽２０の負荷が一定範囲内に収まる。よって、膜分離活性汚泥処理槽２０での負荷が大きすぎる問題、および、同負荷が小さすぎる問題を、より確実に抑制できる。よって、膜分離活性汚泥処理槽２０での処理能力をより確実に確保できる。

（効果３）
［構成３］図２に示すように、高負荷制御工程Ｈは、担体槽１０および膜分離活性汚泥処理槽２０それぞれに原水Ｒを供給する分注工程Ｈｂを備える。

上記［構成３］の分注工程Ｈｂにより、原水Ｒの全部が担体槽１０に供給される場合に比べ、膜分離活性汚泥処理槽２０での負荷を調整しやすい。さらに詳しくは、分注工程Ｈｂにおいて、担体槽１０と膜分離活性汚泥処理槽２０とに供給される原水Ｒの割合を調整した場合、膜分離活性汚泥処理槽２０での負荷を調整できる。よって、膜分離活性汚泥処理槽２０での処理能力をより確実に確保できる。

（効果４）
図１に示すように、担体槽１０は複数設けられる。
［構成４］高負荷制御工程Ｈによる原水Ｒの供給量の制御は、負荷計測工程（負荷計測装置４０）により計測された原水Ｒの負荷に応じた数の担体槽１０で、原水Ｒが廃水処理されるように行われる（単数担体槽処理工程Ｈｓおよび複数担体槽処理工程Ｈｔ参照）。

上記［構成４］では、担体槽１０から膜分離活性汚泥処理槽２０に流入する処理水Ｔの負荷を調整できる。具体的には、複数の担体槽１０（担体槽１０Ａ及び担体槽１０Ｂ）で廃水処理を行う場合、１つの担体槽１０（担体槽１０Ａ）のみで廃水処理を行う場合に比べ、膜分離活性汚泥処理槽２０での負荷を小さくできる。また、１つの担体槽１０のみで廃水処理を行う場合は、複数の担体槽１０で廃水処理を行う場合に比べ、膜分離活性汚泥処理槽２０での負荷を大きくできる。このように担体槽１０から膜分離活性汚泥処理槽２０に流入する処理水Ｔの負荷を調整できるので、膜分離活性汚泥処理槽２０での処理能力をより確実に確保できる。

（効果５）
廃水処理方法（廃水処理装置１）は、担体槽１０内に空気を供給する散気工程（散気装置１７）を備える。
［構成５］散気工程（散気装置１７）による担体槽１０内への空気の供給は、担体槽１０での廃水処理が停止されている時に行われる。

上記［構成５］の散気工程（散気装置１７）により、担体槽１０の廃水処理が停止されている時に、流動担体１３に固定された好気性微生物の活動が減少することを抑制できる。よって、担体槽１０での廃水処理を再開する際に、担体槽１０の処理能力の復帰（廃水処理停止前の処理能力への復帰）にかかる時間を抑制できる。

（効果６）
廃水処理方法（廃水処理装置１）は、担体槽１０内の液体の酸化還元電位を検出する電位計測工程（電位計測装置１９）を備える。
［構成６］散気工程（散気装置１７）による担体槽１０内への空気の供給は、電位計測工程（電位計測装置１９）で計測された酸化還元電位が０ｍＶ未満の場合に行われる。

上記［構成６］により、担体槽１０内の液体の酸化還元電位を０ｍＶ以上に維持しやすい。よって、上記「（効果５）」の効果をより確実に得られる。

１ 廃水処理装置
１０ 担体槽
１３ 流動担体
１７ 散気装置
１９ 電位計測装置
２０ 膜分離活性汚泥処理槽
２１ 活性汚泥
２３ 膜分離装置
４０ 負荷計測装置
５０ 供給量制御装置（低負荷制御手段、高負荷制御手段、負荷一定制御手段、分注手段）
Ｈ 高負荷制御工程
Ｈｂ 分注工程
Ｌ 低負荷制御工程
Ｒ 原水
Ｓ１ 設定値
Ｔ 処理水

Claims (6)

1. 好気性微生物が固定された流動担体を収容する担体槽と、
   前記担体槽で廃水処理された処理水が流入可能であるとともに膜分離装置および活性汚泥を収容する膜分離活性汚泥処理槽と、
   を備える廃水処理装置を用いて原水を廃水処理する廃水処理方法であって、
   前記原水の負荷を計測する負荷計測工程と、
   前記担体槽及び前記膜分離活性汚泥処理槽への前記原水の供給量を制御する供給量制御工程と、
   を備え、
   前記供給量制御工程に用いられる、前記原水の負荷の設定値が予め設定され、
   前記設定値は、前記膜分離活性汚泥処理槽の設計負荷の近傍、かつ、前記設計負荷より大きく設定され、
   前記供給量制御工程は、
   前記負荷計測工程により計測された前記原水の負荷が前記設定値未満の場合、前記原水を前記担体槽に供給することなく、前記原水を前記膜分離活性汚泥処理槽に供給する低負荷制御工程と、
   前記負荷計測工程により計測された前記原水の負荷が前記設定値以上の場合、前記原水の少なくとも一部を前記担体槽に供給する高負荷制御工程と、
   前記膜分離活性汚泥処理槽での負荷が前記膜分離活性汚泥処理槽の前記設計負荷になるように前記原水の供給量の制御を行う負荷一定制御工程と、
   を備え、
   前記膜分離活性汚泥処理槽の前記設計負荷は、前記原水の負荷の最小値であり、
   前記膜分離活性汚泥処理槽の前記設計負荷のＢＯＤ／ＳＳ負荷は、０．０５〜０．１ｋｇＢＯＤ／ｋｇＳＳ／ｄである、
   廃水処理方法。
2. 前記高負荷制御工程は、前記担体槽および前記膜分離活性汚泥処理槽それぞれに前記原水を供給する分注工程を備える、
   請求項１に記載の廃水処理方法。
3. 前記担体槽は複数設けられ、
   前記高負荷制御工程による前記原水の供給量の制御は、前記負荷計測工程により計測された前記原水の負荷に応じた数の前記担体槽で、前記原水が廃水処理されるように行われる、
   請求項１または２に記載の廃水処理方法。
4. 前記担体槽内に空気を供給する散気工程を備え、
   前記散気工程による前記担体槽内への空気の供給は、前記担体槽での廃水処理が停止されている時に行われる、
   請求項１〜３のいずれかに記載の廃水処理方法。
5. 前記担体槽内の液体の酸化還元電位を検出する電位計測工程を備え、
   前記散気工程による前記担体槽内への空気の供給は、前記電位計測工程で計測された酸化還元電位が０ｍＶ未満の場合に行われる、
   請求項４に記載の廃水処理方法。
6. 原水を廃水処理する廃水処理装置であって、
   好気性微生物が固定された流動担体を収容する担体槽と、
   前記担体槽で廃水処理された処理水が流入可能であるとともに膜分離装置および活性汚泥を収容する膜分離活性汚泥処理槽と、
   前記原水の負荷を計測する負荷計測装置と、
   前記担体槽及び前記膜分離活性汚泥処理槽への前記原水の供給量を制御する供給量制御装置と、
   を備え、
   前記供給量制御装置には、前記原水の負荷の設定値が予め設定され、
   前記設定値は、前記膜分離活性汚泥処理槽の設計負荷の近傍、かつ、前記設計負荷より大きく設定され、
   前記供給量制御装置は、
   前記負荷計測装置により計測された前記原水の負荷が前記設定値未満の場合、前記原水を前記担体槽に供給することなく、前記原水を前記膜分離活性汚泥処理槽に供給する低負荷制御手段と、
   前記負荷計測装置により計測された前記原水の負荷が前記設定値以上の場合、前記原水の少なくとも一部を前記担体槽に供給する高負荷制御手段と、
   前記膜分離活性汚泥処理槽での負荷が前記膜分離活性汚泥処理槽の前記設計負荷になるように前記原水の供給量の制御を行う負荷一定制御手段と、
   を備え、
   前記膜分離活性汚泥処理槽の前記設計負荷は、前記原水の負荷の最小値であり、
   前記膜分離活性汚泥処理槽の前記設計負荷のＢＯＤ／ＳＳ負荷は、０．０５〜０．１ｋｇＢＯＤ／ｋｇＳＳ／ｄである、
   廃水処理装置。

Images