JP5665307B2 - 有機性排水処理装置および有機性排水処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、下水等の有機性排水を生物処理する有機性排水処理装置および有機性排水処理方法に関する。

従来、この種の有機性排水処理装置としては、例えば図１８に示すように、原水を、活性汚泥を投入した嫌気槽１と無酸素槽２と好気槽３とに順次流入させて、原水中の窒素、有機物、およびリンを活性汚泥により除去する方法が行われている。

嫌気槽１ではリンの放出（脱リン）が行われ、無酸素槽２では硝酸態窒素を還元して脱窒が行われる。尚、無酸素槽２内の被処理液（槽内液）は脱リン液４として嫌気槽１へ返送される。

好気槽３では、曝気等が行われ、槽内が好気性雰囲気に維持される状態において、ポリリン酸蓄積性細菌等が体内の有機物を分解しつつ、これにより生成するエネルギーを使ってリンを十分に取り込み、活性汚泥中の硝酸菌等が水中のアンモニア態窒素を硝酸態窒素に酸化する。また、リンを取り込んだポリリン酸蓄積性細菌等の活性汚泥を含んだ槽内混合液の一部は、硝化液５として、好気槽３から無酸素槽２へ返送される。

また、好気槽３の内部には浸漬型膜分離装置６が設置されており、槽内の混合液は膜分離装置６により固液分離され、膜透過水が処理水として好気槽３の外部へ取り出される。浸漬型膜分離装置６は、所定間隔をあけて並列に配置された複数の平膜型の膜エレメント７を有している。

好気槽３の底部には、第１の曝気装置８と第２の曝気装置９とが設置されている。第１の曝気装置８は、膜分離装置６の側方に配置され、多量の微細気泡１０を放出して生物処理に必要となる酸素を被処理液中に供給するものである。また、第２の曝気装置９は、膜分離装置６の真下に配置され、微細気泡１０よりも大きな粗大気泡１１を多量に放出して膜エレメント７の膜面を洗浄するものである。

これによると、微細気泡１０は粗大気泡１１よりも小さいため、酸素移動効率が高く、被処理液中に溶解し易い。したがって、生物処理に必要となる酸素を被処理液中に十分に供給することができる。

反対に粗大気泡１１は微細気泡１０よりも大きいため、酸素移動効率は低いが浮上速度が大きく、エアリフト効果による強力な上昇流１２とせん断力の大きな粗大気泡１１とが各膜エレメント７間を通過することによって、膜エレメント７の膜面が十分に洗浄される。

尚、好気槽内に浸漬型膜分離装置が設置された排水処理装置については、例えば下記特許文献１に記載されている。
しかしながら上記の第１の従来形式では、微細気泡１０と粗大気泡１１とのサイズの異なる二種類の気泡を発生させるために、第１の曝気装置８と第２の曝気装置９との二種類の曝気装置が必要となり、これら曝気装置８，９を設置するのに要する設置面積が増大するといった問題や、或は、曝気に要するエネルギー（消費電力等）が増大するといった問題がある。

上記のような問題の対策として、第２の従来形式では、例えば図１９に示すように、好気槽３の底部に、微細気泡１０を噴出する曝気装置２０が設置され、曝気装置２０の上方に浸漬型の分離膜２１が設けられ、曝気装置２０と分離膜２１との間に、気泡合一装置２２が設けられた排水処理装置がある。気泡合一装置２２は曝気装置２０から噴出された微細気泡１０を合一させて粗大気泡１１を形成するものである。尚、曝気装置２０から気泡合一装置２２までの領域を曝気部３０とし、気泡合一装置２２から分離膜２１が設けられている領域を固液分離部３１としている。

これによると、曝気装置２０から噴出した微細気泡１０は、好気槽３内を上昇し、気泡合一装置２２において合一され、粗大気泡１１となる。このようにして形成された粗大気泡１１は気泡合一装置２２から液面に向って浮上する。これにより、曝気部３０では酸素移動効率が向上し、固液分離部３１では強力な上昇流１２が得られる。尚、このように微細気泡１０を合一させて粗大気泡１１を形成する装置が備えられた排水処理装置については、例えば下記特許文献２に記載されている。

また、上記図１８に示した第１の従来形式では、硝化液５を好気槽３から無酸素槽２へ返送する循環式の硝化脱窒工程を採用しているが、この場合、窒素の除去率は約７５％程度であり、窒素除去率を向上させることは困難であるという問題がある。

上記のような問題の対策として、第３の従来形式では、硝化内生脱窒法を用いる方式のものがある。すなわち、図２０に示すように、前段から後段の順に、嫌気槽３２と硝化槽３３と脱窒槽３４と再曝気槽３５とを備えた有機性排水処理装置がある。硝化槽３３内には第１の曝気装置３６が設けられている。また、再曝気槽３５内には、活性汚泥中に浸漬した膜分離手段３７と、膜分離手段３７の下方から曝気を行う第２の曝気装置３８とが設けられている。さらに、再曝気槽３５の後段には、膜分離手段３７によって固液分離されて得られた処理水（処理液）を貯留する処理水貯留槽３９が設置されている。また、脱窒槽３４内の被処理液を嫌気槽３２へ返送する第１の返送経路１４と、再曝気槽３５内の被処理液を硝化槽３３へ返送する第２の返送経路１５とが設けられている。

これによると、嫌気槽３２においてリンの放出が行われ、硝化槽３３において、第１の曝気装置３６により曝気を行うことで、アンモニア態窒素が硝酸態窒素に酸化し、脱窒槽３４において、硝酸態窒素を還元して脱窒が行われる。そして、再曝気槽３５において、第２の曝気装置３８により曝気を行うとともに膜分離手段３７により固液分離を行うことで、再曝気槽３５から排出される処理水の酸素濃度を規定値まで増加させ、さらに、第２の曝気装置３８から放出される気泡によって膜分離手段３７の膜面を洗浄している。

また、脱窒槽３４内の被処理液の一部を第１の返送経路１４から嫌気槽３２へ返送することにより、嫌気槽３２におけるリンの放出と硝化槽３３における硝化およびリンの過剰摂取とが繰り返し行われるため、脱リンおよび硝化脱窒が促進される。さらに、再曝気槽３５内の被処理液の一部を第２の返送経路１５から硝化槽３３へ返送することにより、硝化槽３３における硝化と脱窒槽３４における脱窒とが繰り返し行われるため、硝化脱窒が促進される。

特開平９−２２５４９２ 特開２００３−５３３６８

しかしながら上記図１９に示した第２の従来形式では、曝気装置２０は、好気槽３内の底部の中央部分の一部領域のみに微細気泡１０を放出するものであるため、曝気されていない（すなわち微細気泡１０が放出されていない）側方部分２５が好気槽３内に存在する。したがって、上記上昇流１２が液面付近で反転して下降流２６となり、この下降流２６が側方部分２５を通って好気槽３内の底部付近まで流れ、好気槽３内の底部付近で反転して上昇流２７となる。これら上昇流１２，２７と下降流２６とによって、上下方向に旋回する旋回流２８が好気槽３内の曝気部３０と固液分離部３１とにわたり形成される。

このように旋回流２８が形成されると、旋回流２８の流速が次第に加速されるため、微細気泡１０の見かけの上昇速度も増加し、曝気装置２０から放出された微細気泡１０が気泡合一装置２２に達するまでに要する滞留時間が短縮され、これにより、曝気部３０における酸素移動効率の向上が妨げられてしまう。したがって、酸素移動効率を向上させるためには、曝気装置２０から放出される微細気泡１０の放出量（すなわち曝気量）を増やす必要があり、曝気に要するエネルギー（消費電力等）が増大するといった問題がある。

また、上記図２０に示した第３の従来形式では、第２の曝気装置３８の曝気量を低減することは困難であり、曝気に要するエネルギー（消費電力等）が増大するといった問題がある。

本発明は、曝気に要するエネルギーを削減することが可能な有機性排水処理装置および有機性排水処理方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本第１発明における有機性排水処理装置は、活性汚泥を内部に貯留する生物処理槽内に、
生物処理槽の底部又はその近傍に第１の曝気手段を配置して全面曝気を行う全面曝気部と、
全面曝気部より上方に形成され且つ膜分離手段を活性汚泥中に浸漬した状態で配置した固液分離部と、
全面曝気部と固液分離部の間に形成されて両者を上下に仕切る流路狭窄部を備え、
流路狭窄部は、全面曝気部から固液分離部へ向う流路の断面積を絞る流路狭窄手段により、全面曝気部の第１の曝気手段から放出された気泡同士を結合させて固液分離部の膜分離手段の下方へ放出するとともに、全面曝気部と固液分離部と流路狭窄部とにわたる旋回流が発生しないように、固液分離部で発生して膜分離手段の側方における膜分離手段が存在しない空間を流れる下降流が全面曝気部へ流れ込むことを遮る流れ阻害部を有するものである。

これによると、第１の曝気手段によって微細気泡を放出し、全面曝気部において全面曝気を行うことにより、微細気泡が槽内底部の全領域にほぼ均等に分布して浮上する。これにより、槽内の全面曝気部と固液分離部と流路狭窄部とにわたる旋回流が発生せず、第１の曝気手段から放出された微細気泡が流路狭窄手段に達するまでに要する滞留時間が長くなり、全面曝気部における酸素移動効率が向上し、曝気に要するエネルギー（消費電力等）の増大を抑制することができるとともに、生物処理に必要な酸素を被処理液中に十分に供給することができる。

また、全面曝気部を浮上した微細気泡は、流路狭窄部の流路狭窄手段によって結合し粗大化した気泡となる。このようにして形成された粗大化した気泡が膜分離手段の下方へ放出されて浮上することで、膜分離手段が十分に洗浄される。

本第２発明における有機性排水処理装置は、固液分離部の膜分離手段の側方に、膜分離手段の設置箇所で生起する上昇流の反転による下降流が形成される下降流形成空間が設けられているものである。

これによると、固液分離部において、上昇流が液面付近で反転することにより、下降流形成空間において下降流が形成され、下降流は、下降流形成空間を流れた後、流路狭窄手段に遮られて再び反転し、上昇流となり、この上昇流が膜分離手段の下方から固液分離部を上向きに流れる。これにより、固液分離部において、上下方向に旋回する旋回流が発生し、膜分離手段の洗浄効果が向上する。この際、下降流が固液分離部から流路狭窄部を通って全面曝気部へ流れ込むことは阻害されるため、旋回流が固液分離部から全面曝気部に達することはない。

本第３発明における有機性排水処理装置は、流路狭窄手段は上方へ向うほど流路の断面積を狭窄するテーパー部を有するものである。
これによると、第１の曝気手段によって放出された微細気泡は、流路狭窄手段のテーパー部を通過する際に複数の気泡同士が接近して合体することで粗大化し、粗大化した気泡として流路狭窄手段から膜分離手段の下方へ放出される。

本第４発明における有機性排水処理装置は、流路狭窄手段は、膜分離手段の下方に対応する位置に開口部を有する板状部材であり、
全面曝気部と固液分離部は流路狭窄手段の開口部を介して連通しているものである。

これによると、第１の曝気手段によって放出された微細気泡は、板状部材の開口部を通過する際に複数の気泡同士が接近して合体することで粗大化し、粗大化した気泡として開口部から膜分離手段の下方へ放出される。

本第５発明における有機性排水処理装置は、膜分離手段の下方で且つ流路狭窄手段の上方に、第１の曝気手段とは別の曝気手段が備えられているものである。
有機性排水処理装置では、有機性排水中のＢＯＤ濃度の低下等により第１の曝気手段から放出される微細気泡の放出量（曝気量）を減らした場合、流路狭窄手段において形成される粗大気泡の量が不足して膜分離手段の洗浄効果が低下する虞がある。

これによると、上記のような場合、粗大気泡を第１の曝気手段とは別の曝気手段から膜分離手段の下方へ放出することにより、流路狭窄手段において形成された気泡に上記別の曝気手段から放出された気泡が加えられるため、十分な量の気泡が得られ、これにより、膜分離手段の洗浄効果の低下を防止することができる。

本第６発明における有機性排水処理装置は、生物処理槽の固液分離部に、生物処理槽内の活性汚泥を隣接する別の槽へ越流させるとともに越流量を調節可能な越流手段が備えられ、
生物処理槽の全面曝気部に、別の槽に連通する連通部が設けられているものである。

これによると、全面曝気部における全面曝気と固液分離部における膜分離手段の下方からの曝気とにより、エアリフト効果が発生して生物処理槽内の液面が上昇し、越流手段によって、生物処理槽内の活性汚泥（被処理液）が隣接する別の槽へ越流するとともに、別の槽内の活性汚泥（被処理液）が連通部を通って生物処理槽内に流入する。これにより、無動力で活性汚泥を生物処理槽と別の槽との間で循環させることができ、活性汚泥を循環させるための電力を削減することができる。また、越流量を調節することが可能であるため、有機性排水の成分変動や活性汚泥の状態の変化或は膜分離手段から取り出される処理液の水質等に応じて、活性汚泥の循環量を変えることができる。

本第７発明における有機性排水処理方法は、活性汚泥を貯留した生物処理槽内に、全面曝気部と流路狭窄部と固液分離部を下方から上方へ配置し、
全面曝気部において、被処理液を全面曝気して活性汚泥処理し、
流路狭窄部において、全面曝気部から固液分離部へ向って生物処理槽内の流路の断面積を絞ることで活性汚泥の上方への移動を制限するとともに、全面曝気部で曝気された気泡を結合させ、全面曝気部からの活性汚泥の一部と結合された気泡とを上方の固液分離部へ放出し、
固液分離部において、被処理液に浸漬して配置された膜分離手段の膜面を流路狭窄部から放出された気泡により洗浄しながら膜透過液を処理液として取り出し、
全面曝気部と固液分離部と流路狭窄部とにわたる旋回流が発生しないように、固液分離部で発生して膜分離手段の側方における膜分離手段が存在しない空間を流れる下降流が全面曝気部へ流れ込むことを流路狭窄部において遮るものである。

本第８発明における有機性排水処理方法は、固液分離部において、膜分離手段の側方に下降流形成空間を設け、
膜分離手段の設置箇所で生じる活性汚泥の上昇流が、反転して、下降流形成空間において下降流を形成するものである。

本第９発明における有機性排水処理装置は、嫌気槽と脱窒槽と好気槽とが備えられ、
好気槽内に、好気槽の底部又はその近傍に第１の曝気手段を配置して全面曝気を行う第１の曝気部と、第１の曝気部の上方に形成され且つ膜分離手段を活性汚泥中に浸漬した状態で配置した第２の曝気部と、第１の曝気部と第２の曝気部との間に形成されて両者を仕切る流路狭窄部とが備えられ、
原水が供給される嫌気槽から好気槽内の第１の曝気部へ被処理液を移送する第１の流路と、好気槽内の第１の曝気部から脱窒槽へ被処理液を移送する第２の流路と、脱窒槽から好気槽内の第２の曝気部に被処理液を移送する第３の流路とが設けられ、
流路狭窄部は、好気槽内の第１の曝気部から第２の曝気部へ向う流路の断面積を絞る流路狭窄手段により、第１の曝気部の第１の曝気手段から放出された気泡同士を結合させて第２の曝気部の膜分離手段の下方へ放出するとともに、好気槽内の被処理液を第２の曝気部から第１の曝気部へ移送するものである。

これによると、嫌気槽内に流入した原水（有機性排水）は、嫌気槽内において脱リンされ、その後、嫌気槽内から第１の流路を通って好気槽内の第１の曝気部に流れ込む。第１の曝気部において、第１の曝気手段により微細気泡が放出され、全面曝気が行われる。これにより、第１の曝気部の被処理液が硝化される。

そして、第１の曝気部の被処理液は、第２の流路を通って脱窒槽内に流れ、脱窒槽内において脱窒される。また、脱窒槽内の被処理液は第３の流路によって好気槽内の第２の曝気部に移送され、第２の曝気部の被処理液は、膜分離手段で固液分離された後、膜透過液が処理液として好気槽の槽外へ排出される。

一方、第１の曝気手段から放出された微細気泡は、第１の曝気部を浮上した後、流路狭窄手段を通過する際に結合されて粗大化する。これにより、微細気泡よりも大きな気泡が形成され、粗大化した気泡は流路狭窄手段から第２の曝気部の膜分離手段の下方へ放出される。

これにより、粗大化した気泡が第２の曝気部を浮上するため、第２の曝気部の被処理液が再曝気されるとともに膜分離手段の膜面が粗大化した気泡で洗浄される。
このように、好気槽の第１の曝気部を曝気する微細気泡を粗大化した気泡を形成し、この粗大化した気泡を利用して第２の曝気部を曝気するとともに膜分離手段を洗浄しているため、第１の曝気手段とは別に、第２の曝気手段を第２の曝気部に設けて別途曝気を行うことを不要にしたり、或は、第２の曝気手段を第２の曝気部に設けて別途曝気を行う場合であっても、第２の曝気手段の曝気量を低減することができる。これにより、曝気に要するエネルギー（消費電力等）を削減することができる。

第３の流路によって脱窒槽内から好気槽内の第２の曝気部に移送される被処理液の流量を、第２の曝気部の膜分離手段から槽外に排出される処理液の流量よりも多くすることにより、好気槽内の被処理液の一部は、第２の曝気部から流路狭窄手段を通過して第１の曝気部へ流れ、第１の曝気部において全面曝気された後、第１の曝気部から第２の流路を通って脱窒槽内に流れ、第３の流路によって脱窒槽内から再び第２の曝気部に移送されることを繰り返される。これにより、第１の曝気部における硝化と脱窒槽における脱窒とが確実に行われ、窒素除去率が向上する。

本第１０発明における有機性排水処理装置は、流路狭窄手段は、第１の曝気手段から放出された気泡同士が結合した気泡を第２の曝気部へ放出する気泡放出用開口部と、気泡放出用開口部よりも下方位置に形成され且つ好気槽内の被処理液を第２の曝気部から第１の曝気部へ移送する汚泥移送用開口部とを有しているものである。

これによると、第１の曝気手段から放出された微細気泡は、第１の曝気部を浮上した後、流路狭窄手段に一旦遮られて結合し、粗大化する。これにより、微細気泡よりも大きな気泡が形成され、粗大化した気泡は流路狭窄手段の気泡放出用開口部から第２の曝気部の膜分離手段の下方へ放出される。

また、第３の流路によって脱窒槽内から好気槽内の第２の曝気部に移送される被処理液の流量を、第２の曝気部の膜分離手段から槽外に排出される処理液の流量よりも多くすることにより、好気槽内の被処理液の一部は、第２の曝気部から流路狭窄手段の汚泥移送用開口部を通って第１の曝気部へ流れ込み、第１の曝気部において全面曝気された後、第１の曝気部から第２の流路を通って脱窒槽内に流れ、第３の流路によって脱窒槽内から再び第２の曝気部に移送されることを繰り返される。

本第１１発明は、上記第１０発明に記載された有機性排水処理装置を用いた有機性排水処理方法であって、
脱窒槽内から好気槽内の第２の曝気部に移送される被処理液の流量を、第２の曝気部の膜分離手段から処理液として槽外に排出される膜透過液の流量よりも多くし、
第１の曝気部において、好気槽内の被処理液を全面曝気して活性汚泥処理し、
流路狭窄部において、第１の曝気部で曝気された気泡を結合させ、
結合された気泡を第２の曝気部へ放出するとともに、第２の曝気部の被処理液を第１の曝気部へ移送するものである。

以上のように、本発明によると、曝気に要するエネルギー（消費電力等）を削減することができる。

本発明の第１の実施の形態における有機性排水処理装置の縦断面図である。 同、有機性排水処理装置の好気槽の一部切欠き平面図である。 同、有機性排水処理装置の流路狭窄手段の山の頂部における縦断面図である。 図３におけるＸ−Ｘ矢視図である。 本発明の第２の実施の形態における有機性排水処理装置の縦断面図である。 本発明の第３の実施の形態における有機性排水処理装置の縦断面図である。 同、有機性排水処理装置の流路狭窄手段の図であり、（ａ）は流路狭窄手段の正面図、（ｂ）は流路狭窄手段を構成する整流板の斜視図である。 本発明の第４の実施の形態における有機性排水処理装置の縦断面図である。 本発明の第５の実施の形態における有機性排水処理装置の縦断面図である。 本発明の第６の実施の形態における有機性排水処理装置の縦断面図である。 同、有機性排水処理装置の好気槽の一部切欠き平面図である。 同、有機性排水処理装置の流路狭窄手段の山の頂部における縦断面図である。 同、有機性排水処理装置の流路狭窄手段の谷の底部における縦断面図である。 図１２，図１３におけるＸ−Ｘ矢視図である。 本発明の第７の実施の形態における有機性排水処理装置の縦断面図である。 本発明の第８の実施の形態における有機性排水処理装置の縦断面図である。 同、有機性排水処理装置の第２の曝気手段と汚泥返送経路との拡大図である。 従来の有機性排水処理装置の縦断面図である。 従来の別の有機性排水処理装置の縦断面図である。 従来の別の有機性排水処理装置の縦断面図である。

（第１の実施の形態）
以下、本発明における第１の実施の形態を図面を参照しながら説明する。尚、先述した従来のものと同じ部材については同一の符号を付記して詳細な説明を省略する。

図１，図２に示すように、４１は下水等の有機性排水を処理する有機性排水処理装置であり、嫌気槽１と、無酸素槽２（別の槽の一例）と、活性汚泥を内部に貯留する好気槽３（生物処理槽の一例）とを有している。嫌気槽１と無酸素槽２と好気槽３とは、それぞれ仕切壁４２，４３で仕切られて、隣接している。嫌気槽１の底部と無酸素槽２の底部とは、仕切壁４２の下端部に形成された連通口４４を介して、連通している。同様に、無酸素槽２の底部と好気槽３の底部とは仕切壁４３の下端部に形成された連通口４５（連通部の一例）を介して連通している。嫌気槽１と無酸素槽２とにはそれぞれ、槽内の被処理液を攪拌する攪拌装置４６，４７が設けられている。

好気槽３内には、全面曝気部４９と流路狭窄部５０と固液分離部５１とが下方から上方へ形成されている。全面曝気部４９は、好気槽３内の底部に第１の曝気手段５２を配置して全面曝気を行う領域である。第１の曝気手段５２は、好気槽３内の底部の全領域にほぼ均等に気泡径が２ｍｍ以下の微細気泡５３を含んだ気泡を放出するものであり、複数の微細な散気孔５２ａを備えた散気装置（例えば散気管型、メンブレン型、又はディヒューザー型）を複数用いており、槽外に設置された空気供給装置５４（ブロワ等）に接続されている。尚、以降の説明において、第１の曝気手段５２より放出される気泡を総称して微細気泡５３とする。

固液分離部５１は、全面曝気部４９の上方に形成されており、複数の膜分離手段５５を活性汚泥中に浸漬した状態で配置している。各膜分離手段５５は、槽内の被処理液を固液分離するものであり、所定間隔をあけて並列に配置された複数の平膜型の膜エレメント５６をケーシング５８内に収納した構成を有している。尚、槽内の被処理液は各膜分離手段５５により固液分離され、膜エレメント５６のろ過膜を透過した膜透過液が処理水として好気槽３の外部へ取り出される。

図１〜図３に示すように、各膜分離手段５５は膜エレメント５６の幅方向Ａに所定間隔をあけて配列されており、これにより、互いに隣り合う膜分離手段５５間および膜分離手段５５と好気槽３の内側面との間には、下降流形成空間５７が形成されている。

流路狭窄部５０は、全面曝気部４９と固液分離部５１との間に形成されて両者４９，５１を上下に仕切っており、全面曝気部４９から固液分離部５１へ向う上向きの流路の断面積を絞る流路狭窄手段５９を備え、第１の曝気手段５２から放出された微細気泡５３同士を流路狭窄手段５９により結合し粗大化させて膜分離手段５５の下方へ放出するものである。

図３，図４に示すように、流路狭窄手段５９は、波板状の板状部材からなり、流路狭窄部５０の水平横断面のほぼ全領域にわたって設けられており、ボルト・ナット等によって好気槽３内に取付け固定されている。尚、図１に示すように、流路狭窄手段５９の周縁部には、下向きに屈曲した端縁片５９ａが設けられている。

流路狭窄手段５９には、各膜分離手段５５の下方に対応する位置に複数の開口部６１（全面曝気部から固液分離部へ向う流路の一例）が形成されている。尚、開口部６１は流路狭窄手段５９の山の頂部５９ｂに形成されており、全面曝気部４９と固液分離部５１とは開口部６１を介して連通している。尚、流路狭窄手段５９は、その山の頂部５９ｂと谷の底部５９ｃとの長手方向Ｂが膜エレメント５６の幅方向Ａと同方向になるように設けられている。また、開口部６１の直径は、第１の曝気手段５２の散気孔５２ａの直径よりも大きく、微細気泡５３よりも大きな気泡６２を形成するのに十分な大きさに設定されている。

また、粗大化した気泡６２の上昇に伴って生じる上昇流６３が液面付近で反転することにより発生する下降流６４は下降流形成空間５７を通って固液分離部５１を下降する。さらに、流路狭窄手段５９は、全面曝気部４９と固液分離部５１の各下降流形成空間５７との間の上下方向の流れを阻害する流れ阻害部５９ｄを有している。尚、流れ阻害部５９ｄには開口部６１が形成されていない。

仕切壁４３の上部には、好気槽３内の活性汚泥（被処理液）を隣接する無酸素槽２へ越流させるとともに越流量を調節可能な可動堰６６（越流手段の一例）が備えられている。尚、可動堰６６は、昇降自在であり、電動機等の駆動装置により昇降される。

以下、上記構成における作用を説明する。
図１に示すように、嫌気槽１内に流入した原水（有機性排水）は、嫌気槽１内において脱リンされ、その後、連通口４４を通って無酸素槽２に流れ込み、無酸素槽２において脱窒され、その後、連通口４５を通って好気槽３に流れ込み、好気槽３において硝化され、膜分離手段５５で固液分離された後、処理水として好気槽３の槽外へ排出される。

この際、好気槽３では、第１の曝気手段５２によって微細気泡５３を含んだ気泡を放出し、全面曝気部４９において全面曝気を行うことにより、微細気泡５３が槽内底部の全領域にほぼ均等に分布して浮上する。これにより、生物処理に必要な酸素を被処理液中に十分に供給することができる。

図３，図４に示すように、全面曝気部４９を浮上した微細気泡５３は流路狭窄手段５９によって浮上が遮られ、微細気泡５３同士が集合して結合し粗大化するとともに、活性汚泥の上方への流動が制限される。このようにして形成された粗大化した気泡６２が全面曝気部４９内の活性汚泥の一部と共に流路狭窄手段５９の開口部６１から各膜分離手段５５の下方へ放出されて各膜分離手段５５の膜エレメント５６間を浮上することにより、膜分離手段５５の設置箇所で上昇流６３が発生し、粗大化した気泡６２と上昇流６３とによって膜エレメント５６の膜面が十分に洗浄される。

図１に示すように、上記固液分離部５１で発生した上昇流６３は液面付近で反転して下降流６４となり、下降流６４が下降流形成空間５７を下向きに流れる。下降流６４は、流路狭窄手段５９の流れ阻害部５９ｄによって遮られることで、流れが阻害され、阻害部５９ｄ付近で再び反転して上昇流６３となる。この上昇流６３が膜分離手段５５の下方から固液分離部５１を上向きに流れるため、固液分離部５１において、上下方向に旋回する旋回流６８が発生し、膜分離手段５５の洗浄効果が向上する。

この際、全面曝気部４９を浮上する微細気泡５３は、流路狭窄手段５９の流れ阻害部５９ｄに遮られることによって、固液分離部５１の下降流形成空間５７へ流れ込むのを阻害される。これにより、下降流形成空間５７に確実に下降流６４が形成され、下降流６４が弱まるのを防止することができる。

また、下降流形成空間５７を流れた下降流６４は流路狭窄手段５９の流れ阻害部５９ｄに遮られるため、下降流６４が固液分離部５１から流路狭窄部５０を通って全面曝気部４９へ流れ込むことは阻害される。さらに、全面曝気部４９においては微細気泡５３が槽内底部の全領域にほぼ均等に分布して浮上し、これらのことによって、旋回流６８が固液分離部５１から全面曝気部４９に達することはなく、全面曝気部４９と固液分離部５１と流路狭窄部５０とにわたる好気槽３内全体の大きな旋回流は発生しない。したがって、第１の曝気手段５２から放出された微細気泡５３が流路狭窄手段５９に達するまでに要する滞留時間が長くなり、全面曝気部４９における酸素移動効率が向上し、曝気に要するエネルギー（消費電力等）を削減することができる。

また、全面曝気部４９において全面曝気を行うことおよび固液分離部５１において膜分離手段５５の下方から曝気を行うこととにより、エアリフト効果が発生して好気槽３内の液面が上昇し、好気槽３内の活性汚泥の一部が可動堰６６を越えて無酸素槽２へ越流するとともに、無酸素槽２内の活性汚泥が連通口４５を通って好気槽３内に流入する。これにより、無動力で活性汚泥を好気槽３と無酸素槽２との間で循環させることができ、活性汚泥を循環させるための電力を削減することができる。

また、可動堰６６を昇降して高さを変えることにより、好気槽３から無酸素槽２への越流量を調節することができる。さらに、可動堰６６を越流する水位の高さを高さ検出装置等で検出することにより、好気槽３と無酸素槽２との間の循環流量を容易に計測することも可能である。

（第２の実施の形態）
以下、本発明における第２の実施の形態を図５を参照しながら説明する。
流路狭窄手段５９の上方で且つ各膜分離手段５５の下方には、微細気泡５３よりも大きな気泡を放出する第２の曝気手段７５（第１の曝気手段５２とは別の曝気手段の一例）が複数備えられている。これら第２の曝気手段７５は、複数の散気孔７５ａを備えた散気管（又はメンブレン型散気装置、ディフューザー型散気装置等）を用いたものであり、空気供給装置５４に接続されている。

以下、上記構成における作用を説明する。
有機性排水（原水）中のＢＯＤ濃度が低下し、これに応じて第１の曝気手段５２から放出される微細気泡５３の放出量（曝気量）を減らすような運転をした場合、流路狭窄手段５９において形成される粗大化した気泡６２の量が不足して膜分離手段５５の洗浄効果が低下する虞がある。

このような場合、粗大化した気泡６２を第２の曝気手段７５から膜分離手段５５の下方へ放出することにより、流路狭窄手段５９において形成された粗大化した気泡６２に第２の曝気手段７５から放出された気泡が加えられるため、十分な量の気泡が得られ、これにより、膜分離手段５５の洗浄効果の低下を防止することができる。

（第３の実施の形態）
以下、本発明における第３の実施の形態を図６，図７を参照しながら説明する。
流路狭窄手段７８は、複数の整流部材７９と、各整流部材７９間に形成された流通路８０（全面曝気部から固液分離部へ向う流路の一例）とを有するものである。各整流部材７９は、膜エレメント５６の幅方向Ａ（左右方向）において所定間隔をあけて互いに平行に並べられ、膜エレメント５６の厚さ方向Ｃ（前後方向）において流路狭窄部５０を横断している。

各整流部材７９は、上方へ向うほど流通路８０の流路断面積を狭窄するテーパー面８１（テーパー部）を有する。すなわち、各テーパー面８１は幅方向Ａにおいて相対向しており、対向するテーパー面８１の間隔Ｄが上方へ向うほど短縮されている。尚、テーパー面８１の上端部の間隔Ｄは、第１の曝気手段５２の散気孔５２ａの直径よりも大きく、微細気泡５３を結合させて粗大化された気泡６２を形成するのに十分な大きさに設定されている。

また、各整流部材７９は、各下降流形成空間５７の下方（真下）に位置しており、全面曝気部４９と各下降流形成空間５７との間の上下方向の流れを阻害する流れ阻害部の機能も兼ね備えている。

以下、上記構成における作用を説明する。
全面曝気部４９を浮上した微細気泡５３は流路狭窄手段５９のテーパー面８１に案内されて流通路８０を上昇する。この際、テーパー面８１の間隔Ｄが上方へ向うほど短縮されているため、微細気泡５３同士が集合して結合し粗大化する。このようにして粗大化された気泡６２が流通路８０から各膜分離手段５５の下方へ案内されて各膜分離手段５５の膜エレメント５６間を浮上することにより、膜エレメント５６の膜面が十分に洗浄される。

固液分離部５１で発生した下降流６４は、下降流形成空間５７を下向きに流れ、整流部材７９によって遮られることで、流れが阻害され、整流部材７９付近で反転して上昇流６３となる。この上昇流６３が膜分離手段５５の下方から固液分離部５１を上向きに流れるため、固液分離部５１において、上下方向に旋回する旋回流６８が発生し、膜分離手段５５の洗浄効果が向上する。

この際、全面曝気部４９を浮上する微細気泡５３は、整流部材７９に遮られることによって、下降流形成空間５７へ流れ込むのを阻害される。これにより、下降流形成空間５７に確実に下降流６４が形成され、下降流６４が弱まるのを防止することができる。

また、下降流形成空間５７を流れた下降流６４は整流部材７９に遮られるため、下降流６４が固液分離部５１から流路狭窄部５０を通って全面曝気部４９へ流れ込むことは阻害される。

（第４の実施の形態）
本発明における第４の実施の形態は、上記第３の実施の形態の変形例であり、以下のように構成されている。

図８に示すように、整流部材８５は、上記第３の実施の形態で示した整流部材７９（図６参照）を上方へ延長したものであり、下降流形成空間５７に挿入されている。整流部材８５の下部は下降流形成空間５７から下方へ突出し、整流部材８５の上部は下降流形成空間５７から上方へ突出し、下降流形成空間５７は整流部材８５によって閉鎖されている。

尚、整流部材８５の下部には、上記第３の実施の形態と同様なテーパー面８１が形成され、各整流部材８５間には流通路８０（全面曝気部から固液分離部へ向う流路の一例）が形成され、各膜分離手段５５は各流通路８０内に設置されている。

以下、上記構成における作用を説明する。
微細気泡５３が整流部材８５のテーパー面８１間を通過することによって粗大化した気泡６２は、整流部材８５に案内されながら流通路８０を通り、各膜分離手段５５の膜エレメント５６間を浮上する。これにより、膜エレメント５６の膜面が十分に洗浄されるとともに、粗大化した気泡６２が膜エレメント５６間から外側方へはみ出して上昇するのを防止することができる。

尚、本第４の実施の形態では、下降流形成空間５７が整流部材８５によって閉鎖されているため、下降流６４の発生が抑制され、これにより、固液分離部５１においても全面曝気による高い酸素移動効率を維持することができる。

（第５の実施の形態）
図９に示すように、流路狭窄手段８７は、微細気泡５３を捕集する捕集部材８８と、捕集された微細気泡５３を粗大化して各膜分離手段５５の下方から放出する複数の粗大気泡散気手段８９と、捕集部材８８と各粗大気泡散気手段８９とを接続する送気用配管９０とを有している。

捕集部材８８は、四角錐状の天井部材８８ａと、天井部材８８ａの周縁から垂下された端縁片８８ｂとを有している。また、各粗大気泡散気手段８９は、複数の散気孔８９ａを備えた散気管を用いたものであり、捕集部材８８の上方且つ各膜分離手段５５の下方に位置している。また、送気用配管９０の下端は天井部材８８ａの頂部で捕集部材８８の内側空間に連通し、送気用配管９０の上端は複数に分岐して各粗大気泡散気手段８９に連通している。

以下、上記構成における作用を説明する。
第１の曝気手段５２から放出されて全面曝気部４９を浮上した微細気泡５３は、捕集部材８８によって浮上が遮られると共に捕集され、送気用配管９０を通って各粗大気泡散気手段８９に送られ、粗大化されて各粗大気泡散気手段８９の散気孔８９ａから放出される。これにより、粗大化した気泡６２が、各粗大気泡散気手段８９の散気孔８９ａから各膜分離手段５５の下方へ放出されて、各膜分離手段５５の膜エレメント５６間を浮上する。

この際、全面曝気部４９を浮上する微細気泡５３は、捕集部材８８の天井部材８８ａに遮られることによって、下降流形成空間５７へ流れ込むのを阻害される。また、下降流形成空間５７を流れた下降流６４は捕集部材８８の天井部材８８ａに遮られる。

（第６の実施の形態）
以下、本発明における第６の実施の形態を図１０〜図１４を参照しながら説明する。尚、先述した従来のものと同じ部材については同一の符号を付記して詳細な説明を省略する。

１００は下水等の有機性排水を処理する有機性排水処理装置であり、嫌気槽１と、脱窒槽１０１と、活性汚泥を内部に貯留する好気槽３とを有している。嫌気槽１と脱窒槽１０１と好気槽３とは、それぞれ仕切壁４２，４３で仕切られて、隣接している。

好気槽３内には、硝化部１０２（第１の曝気部の一例）と流路狭窄部５０と再曝気部１０３（第２の曝気部の一例）とが下方から上方へ形成されている。硝化部１０２は、好気槽３内の底部に第１の曝気手段５２を配置して全面曝気を行う領域である。第１の曝気手段５２は、好気槽３内の底部の全領域にほぼ均等に気泡径２ｍｍ以下の微細気泡５３を含んだ気泡を放出するものであり、複数の微細な散気孔５２ａを備えた散気管（又はメンブレン型散気装置、ディフューザー型散気装置等）を用いており、槽外に設置された空気供給装置５４（ブロワ等）に接続されている。

再曝気部１０３は、硝化部１０２の上方に形成されており、複数の膜分離手段５５を活性汚泥中に浸漬した状態で配置している。各膜分離手段５５は、槽内の被処理液を固液分離するものであり、図１４に示すように、所定間隔をあけて並列に配置された複数の平膜型の膜エレメント５６を有している。尚、槽内の被処理液は各膜分離手段５５により固液分離され、膜エレメント５６のろ過膜を透過した膜透過液が処理水として好気槽３の外部へ取り出される。

また、各膜分離手段５５は膜エレメント５６の幅方向Ａに所定間隔をあけて配列されており、これにより、互いに隣り合う膜分離手段５５間および膜分離手段５５と好気槽３の内側面との間には、下降流形成空間５７が形成されている。

流路狭窄部５０は、硝化部１０２と再曝気部１０３との間に形成されて両者１０２，１０３を上下に仕切っており、好気槽３内の硝化部１０２から再曝気部１０３へ向う上方向の流路の断面積を絞る流路狭窄手段５９を備え、第１の曝気手段５２から放出された微細気泡５３同士を流路狭窄手段５９により結合し粗大化させて膜分離手段５５の下方へ放出するとともに、好気槽３内の被処理液を再曝気部１０３から硝化部１０２へ移送するものである。

流路狭窄手段５９は、硝化部１０２と再曝気部１０３とを上下に分け隔てる波板状の部材であり、流路狭窄部５０の水平横断面の全領域にわたって設けられており、好気槽３に取付け固定されている。

図１１〜図１４に示すように、流路狭窄手段５９には、微細気泡５３よりも大きな粗大気泡６２を再曝気部１０３へ放出する複数の気泡放出用孔１０５（気泡放出用開口部の一例）と、好気槽３内の被処理液を再曝気部１０３から硝化部１０２へ返送する複数の汚泥移送用孔１０６（汚泥移送用開口部の一例）とが形成されている。

各気泡放出用孔１０５は、図１１，図１２，図１４に示すように、流路狭窄手段５９の山の頂部５９ｂに形成されており、膜分離手段５５の真下の範囲に位置している。また、図１１，図１３，図１４に示すように、各汚泥移送用孔１０６は、気泡放出用孔１０５よりも下方位置で硝化部１０２に開口するように流路狭窄手段５９の谷の底部５９ｃに形成され、下降流形成空間５７の真下の範囲に位置している。

硝化部１０２と再曝気部１０３とは気泡放出用孔１０５と汚泥移送用孔１０６を介して連通している。尚、流路狭窄手段５９は、その山の頂部５９ｂと谷の底部５９ｃとの長手方向Ｂが膜エレメント５６の幅方向Ａと同方向になるように設けられている。また、気泡放出用孔１０５の直径は、第１の曝気手段５２の散気孔５２ａの直径よりも大きく、微細気泡５３よりも大きな気泡を形成するのに十分な大きさに設定されている。

図１０に示すように、嫌気槽１内と好気槽３内の硝化部１０２とは、配管等からなる第１の流路１０８を介して連通している。尚、第１の流路１０８は被処理液を嫌気槽１から硝化部１０２へ移送するものである。また、硝化部１０２の底部と脱窒槽１０１の底部とは第２の流路１０９を介して連通しており、第２の流路１０９は仕切壁４３に形成された開口部である。尚、第２の流路１０９は被処理液を硝化部１０２から脱窒槽１０１へ移送するものである。

脱窒槽１０１には、脱窒槽１０１内の被処理液を前段の嫌気槽１内に返送する第１のエアリフトポンプ１１０（空気揚水ポンプ）と、脱窒槽１０１内の被処理液を後段の好気槽３の再曝気部１０３に移送する第２のエアリフトポンプ１１１（第３の流路の一例）とが設けられている。

以下、上記構成における作用を説明する。
嫌気槽１内に流入した原水（有機性排水）は、嫌気槽１内から第１の流路１０８を通って好気槽３内の硝化部１０２に流れ込む。硝化部１０２において、第１の曝気手段５２により微細気泡５３が放出され、全面曝気が行われ、これにより、硝化部１０２の被処理液が硝化される。

そして、硝化部１０２の被処理液は、第２の流路１０９を通って脱窒槽１０１内に流れ、脱窒槽１０１内において脱窒される。また、脱窒槽１０１内の被処理液は第２のエアリフトポンプ１１１によって好気槽３内の再曝気部１０３に移送され、再曝気部１０３の被処理液は、膜分離手段５５で固液分離された後、処理水として好気槽３の槽外へ排出される。

一方、第１の曝気手段５２から放出された微細気泡５３は、図１２，図１４に示すように、硝化部１０２を浮上した後、流路狭窄手段５９に一旦遮られて結合し、粗大化する。これにより、微細気泡５３よりも大きな粗大化した気泡６２が形成され、粗大化した気泡６２は流路狭窄手段５９の気泡放出用孔１０５から膜分離手段５５の下方へ放出される。

これにより、粗大化した気泡６２が再曝気部１０３を浮上するため、再曝気部１０３の被処理液が再曝気されるとともに膜分離手段５５の膜面が粗大化した気泡６２で洗浄される。

このように、好気槽３の硝化部１０２を曝気する微細気泡５３を粗大化して粗大化した気泡６２を形成し、この粗大化した気泡６２を利用して再曝気部１０３を曝気するとともに膜分離手段５５を洗浄しているため、第１の曝気手段５２とは別に、第２の曝気手段を再曝気部１０３に設けて別途曝気を行うことを不要にすることができる。これにより、曝気に要するエネルギー（消費電力等）を削減することができる。

また、第１のエアリフトポンプ１１０を駆動して、脱窒槽１０１内の被処理液の一部を嫌気槽１内に返送することにより、嫌気槽１におけるリンの放出と硝化部１０２における硝化およびリンの過剰摂取と脱窒槽１０１における脱窒とが繰り返し行われるため、脱リンおよび硝化脱窒が促進される。

また、図１０に示すように、第２のエアリフトポンプ１１１を駆動し、嫌気槽１内から第１の流路１０８を通って好気槽３内の硝化部１０２に流入する被処理液の流量（Ｆ１）と第２のエアリフトポンプ１１１によって脱窒槽１０１内から好気槽３内の再曝気部１０３に移送される被処理液の流量（Ｆ２）との和（Ｆ１＋Ｆ２）が、好気槽３内の硝化部１０２から第２の流路１０９を通って脱窒槽１０１に流出する被処理液の流量（Ｆ３）と好気槽３内の再曝気部１０３から固液分離されて槽外に排出される処理水の流量（Ｆ４）との和（Ｆ３＋Ｆ４）と実質的に等しくなる運転条件、すなわち、好気槽３への全流入量（Ｆ１＋Ｆ２）と好気槽３からの全流出量（Ｆ３＋Ｆ４）とが実質的に等しくなる通常の運転条件において、第２のエアリフトポンプ１１１によって脱窒槽１０１内から好気槽３内の再曝気部１０３に移送される被処理液の流量（Ｆ２）を再曝気部１０３から槽外に排出される処理水の流量（Ｆ４）よりも多くするように運転する。例えば、嫌気槽１への原水の流入流量をＱとして、Ｆ１＝２Ｑ、Ｆ２＝３Ｑ、Ｆ３＝４Ｑ、Ｆ４＝Ｑとなるように運転する。

これにより、好気槽３内の再曝気部１０３の被処理液の一部は、流路狭窄手段５９の汚泥移送用孔１０６を通って硝化部１０２へ返送され、硝化部１０２において全面曝気された後、硝化部１０２から第２の流路１０９を通って脱窒槽１０１内に流れ、第２のエアリフトポンプ１１１によって脱窒槽１０１内から再び再曝気部１０３に移送されることを繰り返される。これにより、硝化部１０２における硝化と脱窒槽１０１における脱窒とが確実に行われ、窒素除去率が向上する。

尚、この際、流路狭窄手段５９の汚泥移送用孔１０６を通って再曝気部１０３から硝化部１０２へ返送される被処理液（活性汚泥）の流量（Ｆ５）は、第２のエアリフトポンプ１１１によって脱窒槽１０１内から好気槽３内の再曝気部１０３に移送される被処理液の流量（Ｆ２）と再曝気部１０３から槽外に排出される処理水の流量（Ｆ４）との差に相当する。

（第７の実施の形態）
図１５に示すように、本第７の実施の形態における有機性排水処理装置１００は、上記第６の実施の形態の各膜分離手段５５の下方に、粗大気泡を放出する第２の曝気手段７５が複数備えられているものである。これら第２の曝気手段７５は、複数の散気孔７５ａを備えた散気管（又は膜或は多孔質体等）を複数本用いたものであり、空気供給装置５４に接続されている。

以下、上記構成における作用を説明する。
第１の曝気手段５２から放出された微細気泡５３は、流路狭窄手段５９に一旦遮られて結合し、粗大化する。これにより、微細気泡５３よりも大きな粗大化した気泡６２が形成され、粗大化した気泡６２は流路狭窄手段５９の気泡放出用孔１０５から膜分離手段５５の下方へ放出される。さらに、上記のように気泡放出用孔１０５から放出される粗大化した気泡６２に加えて、第２の曝気手段７５の散気孔７５ａからも粗大気泡が膜分離手段５５の下方へ放出されて再曝気部１０３を浮上するため、再曝気部１０３の被処理液が再曝気されるとともに膜分離手段５５の膜面が粗大気泡で洗浄される。

これにより、再曝気部１０３において、粗大気泡の放出量（曝気量）が増加し、曝気と膜分離手段５５の膜面洗浄とが十分に行われる。この際、第１の曝気手段５２から放出された微細気泡５３を粗大化して、上記再曝気部１０３の曝気と膜分離手段５５の膜面洗浄とに利用しているため、第２の曝気手段７５の曝気量を低減することができ、これにより、曝気に要するエネルギー（消費電力等）を削減することができる。

（第８の実施の形態）
以下、本発明における第８の実施の形態を図１６，図１７を参照しながら説明する。尚、先述した従来のものと同じ部材については同一の符号を付記して詳細な説明を省略する。

１２０は下水等の有機性排水を処理する有機性排水処理装置であり、嫌気槽１と、脱窒槽１０１と、活性汚泥を内部に貯留する好気槽３とを有している。嫌気槽１と脱窒槽１０１と好気槽３とは、それぞれ仕切壁４２，４３で仕切られて、隣接している。

好気槽３内には、硝化部１０２（第１の曝気部の一例）と、再曝気部１０３（第２の曝気部の一例）と、硝化部１０２と再曝気部１０３とを上下に分け隔てる隔壁１２１とが備えられている。硝化部１０２は、隔壁１２１の下方に形成されており、好気槽３内の底部に第１の曝気手段５２を配置して全面曝気を行う領域である。第１の曝気手段５２は、好気槽３内の底部の全領域にほぼ均等に気泡径２ｍｍ以下の微細気泡５３を含む気泡を放出するものであり、複数の微細な散気孔５２ａを備えた散気管（又はメンブレン型或はディフューザー型等）を複数用いており、槽外に設置された空気供給装置５４（ブロワ等）に接続されている。

再曝気部１０３は、隔壁１２１の上方に形成されており、複数の膜分離手段５５を活性汚泥中に浸漬した状態で配置している。各膜分離手段５５は、槽内の被処理液を固液分離するものであり、所定間隔をあけて並列に配置された複数の平膜型の膜エレメント５６を有している。尚、槽内の被処理液は各膜分離手段５５により固液分離され、膜エレメント５６のろ過膜を透過した膜透過水が処理水として好気槽３の外部へ取り出される。

また、各膜分離手段５５は膜エレメント５６の幅方向Ａに所定間隔をあけて配列されており、これにより、互いに隣り合う膜分離手段５５間および膜分離手段５５と好気槽３の内側面との間には、下降流形成空間５７が形成されている。

嫌気槽１内と好気槽３内の硝化部１０２とは、配管等からなる第１の流路１０８を介して連通している。尚、第１の流路１０８は被処理液を嫌気槽１から硝化部１０２へ移送するものである。また、硝化部１０２の底部と脱窒槽１０１の底部とは第２の流路１０９を介して連通しており、第２の流路１０９は仕切壁４３に形成された開口部である。尚、第２の流路１０９は被処理液を硝化部１０２から脱窒槽１０１へ移送するものである。

脱窒槽１０１には、脱窒槽１０１内の被処理液を前段の嫌気槽１内に返送する第１のエアリフトポンプ１１０と、脱窒槽１０１内の被処理液を後段の好気槽３の再曝気部１０３に移送する第２のエアリフトポンプ１１１（送液手段の一例）とが設けられている。

隔壁１２１の下側には、第１の曝気手段５２から放出された微細気泡５３が隔壁１２１に遮られて気泡５３同士が結合することにより、空気層１２２が形成される。好気槽３には、第２の曝気手段１２３と汚泥移送経路１２４とが備えられている。

第２の曝気手段１２３は、空気層１２２の空気を再曝気部１０３へ移送し、各膜分離手段５５の下方へ放出するものであり、各膜分離手段５５の下方に設けられた複数本の散気管１２５と、送気用配管１２６とを有している。各散気管１２５には、粗大化した気泡６２を放出する複数の散気孔１２５ａが形成されている。尚、散気孔１２５ａの直径は、第１の曝気手段５２の散気孔５２ａの直径よりも大きく、微細気泡５３よりも大きな粗大化した気泡６２を形成するのに十分な大きさに設定されている。また、送気用配管１２６は空気層１２２の空気を各散気管１２５に送るものであり、送気用配管１２６の下端部は好気槽３内の空気層１２２に連通し、送気用配管１２６の上端部は複数に枝分かれして各散気管１２５に連通している。

汚泥移送経路１２４は、好気槽３内の被処理液を再曝気部１０３から硝化部１０２へ返送する配管であり、上端部が再曝気部１０３に連通し、下端部が硝化部１０２に連通している。尚、汚泥移送経路１２４の下端は、第２の曝気手段１２３の送気用配管１２６が硝化部１０２に開口する下端開口位置よりも、下方において硝化部１０２に開口している。

以下、上記構成における作用を説明する。
嫌気槽１内に流入した原水は、リンを放出し、その後、嫌気槽１内から第１の流路１０８を通って好気槽３内の硝化部１０２に流れ込む。硝化部１０２において、第１の曝気手段５２により微細気泡５３が放出され、全面曝気が行われ、これにより、硝化部１０２の被処理液が硝化されるとともに、被処理液中のリンが活性汚泥により過剰摂取される。

そして、硝化部１０２の被処理液は、第２の流路１０９を通って脱窒槽１０１内に流れ、脱窒槽１０１内において脱窒される。また、脱窒槽１０１内の被処理液は第２のエアリフトポンプ１１１によって好気槽３内の再曝気部１０３に移送され、再曝気部１０３の被処理液は、膜分離手段５５で固液分離された後、膜エレメント５６のろ過膜を透過した膜透過液が処理水として好気槽３の槽外へ排出される。

一方、第１の曝気手段５２から放出された微細気泡５３は、硝化部１０２を浮上した後、隔壁１２１によって遮られる。このため、隔壁１２１の下側に空気層１２２が形成され、空気層１２２の空気は、送気用配管１２６内を流れて各散気管１２５に送られ、各散気管１２５の散気孔１２５ａから粗大化されて膜分離手段５５の下方へ放出される。

このようにして散気孔１２５ａより放出された粗大化した気泡６２が再曝気部１０３を浮上し、再曝気部１０３の被処理液が再曝気されるとともに膜分離手段５５の膜面が粗大化した気泡６２で洗浄される。

このように、好気槽３の硝化部１０２を曝気する微細気泡５３を粗大化した気泡６２を形成し、この粗大化した気泡６２を各散気管１２５から再曝気部１０３に放出して再曝気部１０３を曝気するとともに膜分離手段５５を洗浄しているため、曝気に要するエネルギー（消費電力等）を削減することができる。

また、第１のエアリフトポンプ１１０を駆動して、脱窒槽１０１内の被処理液の一部を嫌気槽１内に返送することにより、嫌気槽１における脱リンと硝化部１０２における硝化とが繰り返し行われるため、脱リンおよび硝化が促進される。

また、第２のエアリフトポンプ１１１を駆動し、嫌気槽１内から第１の流路１０８を通って好気槽３内の硝化部１０２に流入する被処理液の流量（Ｆ１）と第２のエアリフトポンプ１１１によって脱窒槽１０１内から好気槽３内の再曝気部１０３に移送される被処理液の流量（Ｆ２）との和（Ｆ１＋Ｆ２）が、好気槽３内の硝化部１０２から第２の流路１０９を通って脱窒槽１０１に流出する被処理液の流量（Ｆ３）と好気槽３内の再曝気部１０３から固液分離されて槽外に排出される処理水の流量（Ｆ４）との和（Ｆ３＋Ｆ４）と実質的に等しくなる運転条件、すなわち、好気槽３への全流入量（Ｆ１＋Ｆ２）と好気槽３からの全流出量（Ｆ３＋Ｆ４）とが実質的に等しくなる通常の運転条件において、第２のエアリフトポンプ１１１によって脱窒槽１０１内から好気槽３内の再曝気部１０３に移送される被処理液の流量（Ｆ２）を再曝気部１０３から槽外に排出される処理水の流量（Ｆ４）よりも多くするように運転する。例えば、嫌気槽１への原水の流入流量をＱとして、Ｆ１＝２Ｑ、Ｆ２＝３Ｑ、Ｆ３＝４Ｑ、Ｆ４＝Ｑとなるように運転する。

これにより、好気槽３内の再曝気部１０３の被処理液の一部は、汚泥移送経路１２４を通って硝化部１０２へ返送され、硝化部１０２において全面曝気された後、硝化部１０２から第２の流路１０９を通って脱窒槽１０１内に流れ、第２のエアリフトポンプ１１１によって脱窒槽１０１内から再び再曝気部１０３に移送されることを繰り返される。これにより、硝化部１０２における硝化と脱窒槽１０１における脱窒とが確実に行われ、窒素除去率が向上する。

尚、この際、汚泥移送経路１２４を通って再曝気部１０３から硝化部１０２へ返送される被処理液（活性汚泥）の流量（Ｆ５）は、第２のエアリフトポンプ１１１によって脱窒槽１０１内から好気槽３内の再曝気部１０３に移送される被処理液の流量（Ｆ２）と再曝気部１０３から槽外に排出される処理水の流量（Ｆ４）との差に相当する。

また、再曝気部１０３内の被処理液（活性汚泥）を好気槽３の槽外へ抜き出して、再曝気部１０３内の液を空にすることにより、膜分離手段５５の膜エレメント５６の薬液洗浄又は交換作業やメンテナンス作業等が容易に行える。

尚、上記第６〜第８の実施の形態における各流量（Ｆ１〜Ｆ５）は単位時間当たりに流れる流体の体積（例えばｍ^３／時）であり、また、各数値は一例であって、これらの値に限定されるものではない。

上記第１および第６の実施の形態では、図２および図１１に示すように、流路狭窄手段５９の山の頂部５９ｂと谷の底部５９ｃとの長手方向Ｂが膜エレメント５６の幅方向Ａと同方向になるように設けられているが、両者Ａ，Ｂが互いに直交するなど交差する方向になるように設けられてもよい。

また、図４および図１４に示すように、流路狭窄手段５９は波板状の部材からなるが、波板状とは、正弦波、三角波、矩形波、鋸歯状波等、板状部材を水平方向に配置した場合に、山部に相当する高い部分と谷部に相当する低い部分とが繰り返し交互に形成された形状であればよい。

また、図４および図１４に示すように、開口部６１および気泡放出用孔１０５をそれぞれ、流路狭窄手段５９の山の頂部５９ｂに形成したが、山の頂部５９ｂと谷部の底部５９ｃとの間の傾斜部に形成してもよい。

上記第６の実施の形態では、図１４に示すように、気泡放出用孔１０５を流路狭窄手段５９の山の頂部５９ｂに形成し、汚泥移送用孔１０６を谷の底部５９ｃに形成したが、気泡放出用孔１０５と汚泥移送用孔１０６との両者の役割を兼ねる開口部を、山の頂部５９ｂにのみ形成してもよい。

上記第６の実施の形態では、図１４に示すように、波板状の部材からなる流路狭窄手段５９に気泡放出用孔１０５と汚泥移送用孔１０６とを形成したが、波板状に限定されるものではなく、平板状の部材からなる流路狭窄手段５９に気泡放出用孔１０５と汚泥移送用孔１０６とを形成してもよい。この場合、汚泥移送用孔１０６の下側に複数の筒状部材を下向きに延設し、汚泥移送用孔１０６の上端を流路狭窄手段５９の上面に開口するとともに汚泥移送用孔１０６の下端を各筒状部材の下端に開口し、汚泥移送用孔１０６の下端開口部の位置を気泡放出用孔１０５の位置よりも低くしてもよい。

また、上記第１〜第５の実施の形態では、図１，図５，図６，図８，図９に示すように、被処理液が嫌気槽１、無酸素槽２、好気槽３の全面曝気部４９、好気槽３の固液分離部５１の順で移送されて生物処理されるが、この場合に、流路狭窄手段５９を、第８の実施の形態の図１６，図１７に示したような隔壁１２１と第２の曝気手段１２３と汚泥移送経路１２４とで構成してもよい。

また、上記第８の実施の形態では、図１７に示すように、隔壁１２１の下側に空気層１２２が形成されているが、隔壁１２１の下面に傾斜部を形成し、この傾斜部を送気用配管１２６の硝化部１０２への開口端部に向けて上り勾配とする構成にしてもよい。この場合、微細気泡５３が隔壁１２１の下面傾斜部に沿って送気用配管１２６の開口端部に速やかに案内され、空気層１２２の空気がスムーズに送気用配管１２６に流れ込む。

上記各実施の形態では、好気槽３内に三台の膜分離手段５５を設置したが、三台に限定されるものではなく、三台以外の複数台又は単数台設置してもよい。
上記各実施の形態では、膜分離手段５５は平膜形式の膜エレメント５６を有しているが、平膜以外の形式のもの、例えば中空糸膜等を用いてもよい。

上記各実施の形態では、第１の曝気手段５２を好気槽３内の底部に配置したが、底部よりも上方の底部近傍位置に配置してもよい。
上記各実施の形態では、有機性排水処理装置４１，１００，１２０の各槽１〜３，１０１が仕切壁４２，４３で仕切られているが、各槽１〜３，１０１が各々別の槽体であり、配管や水路等で各槽の間を連通させてもよい。

１ 嫌気槽
２ 無酸素槽（別の槽）
３ 好気槽（生物処理槽）
４１ 有機性排水処理装置
４５ 連通口（連通部）
４９ 全面曝気部
５０ 流路狭窄部
５１ 固液分離部
５２ 第１の曝気手段
５３ 微細気泡
５５ 膜分離手段
５７ 下降流形成空間
５９ 流路狭窄手段
６１ 開口部
６２ 粗大化した気泡
６３ 上昇流
６４ 下降流
６６ 可動堰（越流手段）
７５ 第２の曝気手段（第１の曝気手段とは別の曝気手段）
８１ テーパー面（テーパー部）
１００ 有機性排水処理装置
１０１ 脱窒槽
１０２ 硝化部（第１の曝気部）
１０３ 再曝気部（第２の曝気部）
１０５ 粗大気泡放出用孔（気泡放出用開口部）
１０６ 汚泥移送用孔（汚泥移送用開口部）
１０８ 第１の流路
１０９ 第２の流路
１１１ 第２のエアリフトポンプ（第３の流路）
１２０ 有機性排水処理装置
１２１ 隔壁
１２２ 空気層
１２３ 第２の曝気手段
１２４ 汚泥移送経路

Claims (11)

1. 活性汚泥を内部に貯留する生物処理槽内に、
   生物処理槽の底部又はその近傍に第１の曝気手段を配置して全面曝気を行う全面曝気部と、
   全面曝気部より上方に形成され且つ膜分離手段を活性汚泥中に浸漬した状態で配置した固液分離部と、
   全面曝気部と固液分離部の間に形成されて両者を上下に仕切る流路狭窄部を備え、
   流路狭窄部は、全面曝気部から固液分離部へ向う流路の断面積を絞る流路狭窄手段により、全面曝気部の第１の曝気手段から放出された気泡同士を結合させて固液分離部の膜分離手段の下方へ放出するとともに、全面曝気部と固液分離部と流路狭窄部とにわたる旋回流が発生しないように、固液分離部で発生して膜分離手段の側方における膜分離手段が存在しない空間を流れる下降流が全面曝気部へ流れ込むことを遮る流れ阻害部を有することを特徴とする有機性排水処理装置。
2. 固液分離部の膜分離手段の側方に、膜分離手段の設置箇所で生起する上昇流の反転による下降流が形成される下降流形成空間が設けられていることを特徴とする請求項１記載の有機性排水処理装置。
3. 流路狭窄手段は上方へ向うほど流路の断面積を狭窄するテーパー部を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の有機性排水処理装置。
4. 流路狭窄手段は、膜分離手段の下方に対応する位置に開口部を有する板状部材であり、
   全面曝気部と固液分離部は流路狭窄手段の開口部を介して連通していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の有機性排水処理装置。
5. 膜分離手段の下方で且つ流路狭窄手段の上方に、第１の曝気手段とは別の曝気手段が備えられていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の有機性排水処理装置。
6. 生物処理槽の固液分離部に、生物処理槽内の活性汚泥を隣接する別の槽へ越流させるとともに越流量を調節可能な越流手段が備えられ、
   生物処理槽の全面曝気部に、別の槽に連通する連通部が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の有機性排水処理装置。
7. 活性汚泥を貯留した生物処理槽内に、全面曝気部と流路狭窄部と固液分離部を下方から上方へ配置し、
   全面曝気部において、被処理液を全面曝気して活性汚泥処理し、
   流路狭窄部において、全面曝気部から固液分離部へ向って生物処理槽内の流路の断面積を絞ることで活性汚泥の上方への移動を制限するとともに、全面曝気部で曝気された気泡を結合させ、全面曝気部からの活性汚泥の一部と結合された気泡とを上方の固液分離部へ放出し、
   固液分離部において、被処理液に浸漬して配置された膜分離手段の膜面を流路狭窄部から放出された気泡により洗浄しながら膜透過液を処理液として取り出し、
   全面曝気部と固液分離部と流路狭窄部とにわたる旋回流が発生しないように、固液分離部で発生して膜分離手段の側方における膜分離手段が存在しない空間を流れる下降流が全面曝気部へ流れ込むことを流路狭窄部において遮ることを特徴とする有機性排水処理方法。
8. 固液分離部において、膜分離手段の側方に下降流形成空間を設け、
   膜分離手段の設置箇所で生じる活性汚泥の上昇流が、反転して、下降流形成空間において下降流を形成することを特徴とする請求項７記載の有機性排水処理方法。
9. 嫌気槽と脱窒槽と好気槽とが備えられ、
   好気槽内に、好気槽の底部又はその近傍に第１の曝気手段を配置して全面曝気を行う第１の曝気部と、第１の曝気部の上方に形成され且つ膜分離手段を活性汚泥中に浸漬した状態で配置した第２の曝気部と、第１の曝気部と第２の曝気部との間に形成されて両者を仕切る流路狭窄部とが備えられ、
   原水が供給される嫌気槽から好気槽内の第１の曝気部へ被処理液を移送する第１の流路と、好気槽内の第１の曝気部から脱窒槽へ被処理液を移送する第２の流路と、脱窒槽から好気槽内の第２の曝気部に被処理液を移送する第３の流路とが設けられ、
   流路狭窄部は、好気槽内の第１の曝気部から第２の曝気部へ向う流路の断面積を絞る流路狭窄手段により、第１の曝気部の第１の曝気手段から放出された気泡同士を結合させて第２の曝気部の膜分離手段の下方へ放出するとともに、好気槽内の被処理液を第２の曝気部から第１の曝気部へ移送することを特徴とする有機性排水処理装置。
10. 流路狭窄手段は、第１の曝気手段から放出された気泡同士が結合した気泡を第２の曝気部へ放出する気泡放出用開口部と、気泡放出用開口部よりも下方位置に形成され且つ好気槽内の被処理液を第２の曝気部から第１の曝気部へ移送する汚泥移送用開口部とを有していることを特徴とする請求項９に記載の有機性排水処理装置。
11. 上記請求項９に記載された有機性排水処理装置を用いた有機性排水処理方法であって、
    脱窒槽内から好気槽内の第２の曝気部に移送される被処理液の流量を、第２の曝気部の膜分離手段から処理液として槽外に排出される膜透過液の流量よりも多くし、
    第１の曝気部において、好気槽内の被処理液を全面曝気して活性汚泥処理し、
    流路狭窄部において、第１の曝気部で曝気された気泡を結合させ、
    結合された気泡を第２の曝気部へ放出するとともに、第２の曝気部の被処理液を第１の曝気部へ移送することを特徴とする有機性排水処理方法。

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