JP7255341B2 - 水処理装置および水処理方法 - Google Patents
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Description
本発明は、水処理装置および水処理方法に関する。
有機性排水の処理方法として、微生物により有機物を分解除去する処理槽を用いる方法が知られており、例えば活性汚泥法や生物膜法などがよく知られている。活性汚泥法は、曝気装置を備える活性汚泥槽を用いて、活性汚泥中の好気性微生物に被処理水中の有機物などの汚濁物質を分解させ、後段の沈殿槽で固液分離する方法である。生物膜法は、担体の表面または内部に付着させた微生物に被処理水中の有機物などの汚濁物質を分解させる方法である。
活性汚泥法として、例えば、特許文献１および２に記載の方法が知られている。
特許文献１には、有機性排水中のＢＯＤを高負荷処理して分散菌体に変換する第１の生物処理工程と、変換された分散菌体をフロック化すると共に微小生物を共存させる第２の生物処理工程とを有する有機性排水の生物処理方法において、第２の生物処理工程をｐＨ５～６の条件下に行う有機性排水の生物処理方法が記載されている。
特許文献２には、三段以上の多段に設けられた生物処理槽の第一生物処理槽に有機性排水を導入して細菌により生物処理し、第一生物処理槽からの分散状態の細菌を含む第一生物処理水を第二生物処理槽および第三生物処理槽に順次通水して生物処理する有機性排水の生物処理方法であって、第二生物処理槽を流動床式生物処理槽、第三生物処理槽を浮遊式生物処理槽とし、第一生物処理水を第二生物処理槽に一過式で通水して第二生物処理水を得、第二生物処理水を第三生物処理槽に通水して得た第三生物処理水を汚泥と処理水とに固液分離し、分離汚泥の一部を余剰汚泥として系外に引き抜き、分離汚泥の残部の少なくとも一部を返送汚泥として第三生物処理槽に返送する有機性排水の生物処理方法が記載されている。
特許文献１には、有機性排水中のＢＯＤを高負荷処理して分散菌体に変換する第１の生物処理工程と、変換された分散菌体をフロック化すると共に微小生物を共存させる第２の生物処理工程とを有する有機性排水の生物処理方法において、第２の生物処理工程をｐＨ５～６の条件下に行う有機性排水の生物処理方法が記載されている。
特許文献２には、三段以上の多段に設けられた生物処理槽の第一生物処理槽に有機性排水を導入して細菌により生物処理し、第一生物処理槽からの分散状態の細菌を含む第一生物処理水を第二生物処理槽および第三生物処理槽に順次通水して生物処理する有機性排水の生物処理方法であって、第二生物処理槽を流動床式生物処理槽、第三生物処理槽を浮遊式生物処理槽とし、第一生物処理水を第二生物処理槽に一過式で通水して第二生物処理水を得、第二生物処理水を第三生物処理槽に通水して得た第三生物処理水を汚泥と処理水とに固液分離し、分離汚泥の一部を余剰汚泥として系外に引き抜き、分離汚泥の残部の少なくとも一部を返送汚泥として第三生物処理槽に返送する有機性排水の生物処理方法が記載されている。
特許文献１および２に記載の活性汚泥法では、微生物の捕食作用を利用した二段以上の生物処理工程において、高負荷の被処理水を用いることを想定しており、固液分離工程として沈降分離を用いる。特許文献１および２に記載の方法は、低負荷の被処理水を用いる場合の対策がとられておらず、水質が大きく時間変動する被処理水を処理する場合に低負荷時に活性汚泥の不調が生じるものであった。
一方、活性汚泥法の固液分離工程を従来の沈降分離から膜分離に替えた膜分離活性汚泥法や、生物膜法の技術分野では、水質が時間変動する被処理水を処理する方法が知られている（例えば、特許文献３および４参照）。
特許文献３には、好気性微生物が固定された流動床担体を収容する担体槽と、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、原水の負荷（有機性汚濁負荷）を計測する負荷計測工程と、担体槽及び膜分離活性汚泥処理槽への原水の供給量を制御する供給量制御工程と、を備え、供給量制御工程に用いられる設定値が予め設定され、供給量制御工程は、負荷計測工程により計測された原水の負荷が設定値未満の場合、原水を担体槽に供給することなく、原水を膜分離活性汚泥処理槽に供給する低負荷制御工程と、負荷計測工程により計測された原水の負荷が設定値以上の場合、原水の少なくとも一部を担体槽に供給する高負荷制御工程と、を備える、廃水処理方法が記載されている。
特許文献４には、膜分離活性汚泥法により排水を処理する第１の生物処理装置と、生物膜法により排水を処理する第２の生物処理装置と、第１の生物処理装置及び第２の生物処理装置の上流を流通する排水中の負荷濃度（有機物濃度）と流量とを計測する計測部と、負荷濃度と流量とから負荷量（有機性汚濁負荷量）を算出し、負荷量に応じて、第１の生物処理装置に送給する排水の流量と、第２の生物処理装置に送給する排水の流量との分配比率を決定し、分配比率に基づいて、第１の生物処理装置に送給する排水の流量と第２の生物処理装置に送給する排水の流量とを調整する制御部とを含む排水処理装置が記載されている。
特許文献３には、好気性微生物が固定された流動床担体を収容する担体槽と、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、原水の負荷（有機性汚濁負荷）を計測する負荷計測工程と、担体槽及び膜分離活性汚泥処理槽への原水の供給量を制御する供給量制御工程と、を備え、供給量制御工程に用いられる設定値が予め設定され、供給量制御工程は、負荷計測工程により計測された原水の負荷が設定値未満の場合、原水を担体槽に供給することなく、原水を膜分離活性汚泥処理槽に供給する低負荷制御工程と、負荷計測工程により計測された原水の負荷が設定値以上の場合、原水の少なくとも一部を担体槽に供給する高負荷制御工程と、を備える、廃水処理方法が記載されている。
特許文献４には、膜分離活性汚泥法により排水を処理する第１の生物処理装置と、生物膜法により排水を処理する第２の生物処理装置と、第１の生物処理装置及び第２の生物処理装置の上流を流通する排水中の負荷濃度（有機物濃度）と流量とを計測する計測部と、負荷濃度と流量とから負荷量（有機性汚濁負荷量）を算出し、負荷量に応じて、第１の生物処理装置に送給する排水の流量と、第２の生物処理装置に送給する排水の流量との分配比率を決定し、分配比率に基づいて、第１の生物処理装置に送給する排水の流量と第２の生物処理装置に送給する排水の流量とを調整する制御部とを含む排水処理装置が記載されている。
しかしながら、活性汚泥槽の後段に固液分離槽（沈殿槽）およびそこからの返送汚泥を用いて制御することが前提である、固液分離工程として沈降分離を用いる活性汚泥法の水処理装置に、膜分離活性汚泥法や膜分離法の水処理装置の制御技術をそのまま適用することは、従来検討されていなかった。例えば特許文献３の［００２２］段落には、膜分離活性汚泥処理法は、一般に、固液分離工程として沈降分離を用いる活性汚泥法（活性汚泥処理法）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）」ことや、「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」ことが記載されている。
さらに、これらの特許文献３の記載のとおり活性汚泥法は被処理水の水質の変動に応じて処理能力の調整ができると一般に考えられており、活性汚泥法において被処理水の水質が大きく時間変動する被処理水を処理する場合に高負荷時の対応策とともに低負荷時の活性汚泥の不調を抑制することを、水処理装置の構成を変更して改善することは検討されていなかった。
さらに、これらの特許文献３の記載のとおり活性汚泥法は被処理水の水質の変動に応じて処理能力の調整ができると一般に考えられており、活性汚泥法において被処理水の水質が大きく時間変動する被処理水を処理する場合に高負荷時の対応策とともに低負荷時の活性汚泥の不調を抑制することを、水処理装置の構成を変更して改善することは検討されていなかった。
本発明が解決しようとする課題は、水質が大きく時間変動する被処理水を処理する場合に、活性汚泥の不調を抑制し、安定して良好な水質の処理水が得られる水処理装置を提供することにある。
上記の課題を解決するために鋭意検討を行った結果、本発明者は、負荷計測部で被処理水の有機性汚濁負荷を計測し、担体槽の上流の流入比制御部が負荷計測部で計測された有機性汚濁負荷に応じて担体槽および活性汚泥槽への被処理水の流入比を制御することにより、上記の課題を解決できることを見出した。
具体的に、本発明および本発明の好ましい構成は、以下のとおりである。
具体的に、本発明および本発明の好ましい構成は、以下のとおりである。
［１］ 担体槽、活性汚泥槽および沈殿槽をこの順で備える水処理装置であって、
担体槽の上流に流入比制御部を備え、
被処理水の有機性汚濁負荷を計測する負荷計測部を備え、
流入比制御部が負荷計測部で計測された有機性汚濁負荷に応じて担体槽および活性汚泥槽への被処理水の流入比を制御することを特徴とする、水処理装置。
［２］ 担体槽および活性汚泥槽がそれぞれ被処理水の流入配管を備える、［１］に記載の水処理装置。
［３］ 負荷計測部が有機性汚濁負荷として被処理水の有機物濃度または容積負荷を計測し、
被処理水の有機物濃度または容積負荷が第一設定値以上の場合、流入比制御部が被処理水の全部を担体槽に流入させ、
被処理水の有機物濃度または容積負荷が第一設定値未満の場合、流入比制御部が被処理水の一部または全部を活性汚泥槽に流入させる［１］または［２］に記載の水処理装置。
［４］ 被処理水の有機物濃度または容積負荷が第一設定値以上の場合、流入比制御部が被処理水の全部を担体槽に流入させ、
被処理水の有機物濃度または容積負荷が第二設定値以上、第一設定値未満の場合、流入比制御部が被処理水を担体槽および活性汚泥槽に分配し、
被処理水の有機物濃度または容積負荷が第二設定値未満の場合、流入比制御部が被処理水の全部を活性汚泥槽に流入させる［３］に記載の水処理装置。
［５］ 担体槽の上流に流量計を備える［３］または［４］に記載の水処理装置。
［６］ 負荷計測部が有機性汚濁負荷として被処理水の有機物濃度および担体槽処理水の有機物濃度を計測し、
被処理水と担体槽処理水の有機物濃度の差から算出される、担体槽における有機性汚濁負荷カット率が第一設定値未満の場合、流入比制御部が被処理水の全部を担体槽に流入させ、
担体槽における有機性汚濁負荷カット率が第一設定値以上の場合、流入比制御部が被処理水の一部または全部を活性汚泥槽に流入させる［１］または［２］に記載の水処理装置。
［７］ 担体槽における有機性汚濁負荷カット率が第一設定値未満の場合、流入比制御部が被処理水の全部を担体槽に流入させ、
担体槽における有機性汚濁負荷カット率が第一設定値以上、第二設定値未満の場合、流入比制御部が被処理水を担体槽および活性汚泥槽に分配し、
担体槽における有機性汚濁負荷カット率が第二設定値以上の場合、流入比制御部が被処理水の全部を活性汚泥槽に流入させる［６］に記載の水処理装置。
［８］ 被処理水の担体槽および活性汚泥槽全体の体積に対するＢＯＤ容積負荷が０．２～１．８ｋｇ／ｍ３／ｄａｙである［１］～［７］のいずれか一項に記載の水処理装置。
［９］ 被処理水のＢＯＤが時間変動する［１］～［８］のいずれか一項に記載の水処理装置。
［１０］ 沈殿槽から、活性汚泥槽に汚泥を返送する手段を備える［１］～［９］のいずれか一項に記載の水処理装置。
［１１］ 担体槽、活性汚泥槽および沈殿槽をこの順で備える水処理装置を用いて被処理水を水処理する水処理方法であって、
前記水処理装置が担体槽の上流に流入比制御部を備え、
前記水処理装置が備える負荷計測部が被処理水の有機性汚濁負荷を計測し、
流入比制御部が負荷計測部で計測された有機性汚濁負荷に応じて担体槽および活性汚泥槽への被処理水の流入比を制御することを特徴とする、水処理方法。
担体槽の上流に流入比制御部を備え、
被処理水の有機性汚濁負荷を計測する負荷計測部を備え、
流入比制御部が負荷計測部で計測された有機性汚濁負荷に応じて担体槽および活性汚泥槽への被処理水の流入比を制御することを特徴とする、水処理装置。
［２］ 担体槽および活性汚泥槽がそれぞれ被処理水の流入配管を備える、［１］に記載の水処理装置。
［３］ 負荷計測部が有機性汚濁負荷として被処理水の有機物濃度または容積負荷を計測し、
被処理水の有機物濃度または容積負荷が第一設定値以上の場合、流入比制御部が被処理水の全部を担体槽に流入させ、
被処理水の有機物濃度または容積負荷が第一設定値未満の場合、流入比制御部が被処理水の一部または全部を活性汚泥槽に流入させる［１］または［２］に記載の水処理装置。
［４］ 被処理水の有機物濃度または容積負荷が第一設定値以上の場合、流入比制御部が被処理水の全部を担体槽に流入させ、
被処理水の有機物濃度または容積負荷が第二設定値以上、第一設定値未満の場合、流入比制御部が被処理水を担体槽および活性汚泥槽に分配し、
被処理水の有機物濃度または容積負荷が第二設定値未満の場合、流入比制御部が被処理水の全部を活性汚泥槽に流入させる［３］に記載の水処理装置。
［５］ 担体槽の上流に流量計を備える［３］または［４］に記載の水処理装置。
［６］ 負荷計測部が有機性汚濁負荷として被処理水の有機物濃度および担体槽処理水の有機物濃度を計測し、
被処理水と担体槽処理水の有機物濃度の差から算出される、担体槽における有機性汚濁負荷カット率が第一設定値未満の場合、流入比制御部が被処理水の全部を担体槽に流入させ、
担体槽における有機性汚濁負荷カット率が第一設定値以上の場合、流入比制御部が被処理水の一部または全部を活性汚泥槽に流入させる［１］または［２］に記載の水処理装置。
［７］ 担体槽における有機性汚濁負荷カット率が第一設定値未満の場合、流入比制御部が被処理水の全部を担体槽に流入させ、
担体槽における有機性汚濁負荷カット率が第一設定値以上、第二設定値未満の場合、流入比制御部が被処理水を担体槽および活性汚泥槽に分配し、
担体槽における有機性汚濁負荷カット率が第二設定値以上の場合、流入比制御部が被処理水の全部を活性汚泥槽に流入させる［６］に記載の水処理装置。
［８］ 被処理水の担体槽および活性汚泥槽全体の体積に対するＢＯＤ容積負荷が０．２～１．８ｋｇ／ｍ３／ｄａｙである［１］～［７］のいずれか一項に記載の水処理装置。
［９］ 被処理水のＢＯＤが時間変動する［１］～［８］のいずれか一項に記載の水処理装置。
［１０］ 沈殿槽から、活性汚泥槽に汚泥を返送する手段を備える［１］～［９］のいずれか一項に記載の水処理装置。
［１１］ 担体槽、活性汚泥槽および沈殿槽をこの順で備える水処理装置を用いて被処理水を水処理する水処理方法であって、
前記水処理装置が担体槽の上流に流入比制御部を備え、
前記水処理装置が備える負荷計測部が被処理水の有機性汚濁負荷を計測し、
流入比制御部が負荷計測部で計測された有機性汚濁負荷に応じて担体槽および活性汚泥槽への被処理水の流入比を制御することを特徴とする、水処理方法。
本発明によれば、水質が大きく時間変動する被処理水を処理する場合に、活性汚泥の不調を抑制し、安定して良好な水質の処理水が得られる水処理装置を提供することができる。
以下において、本発明について詳細に説明する。以下に記載する構成要件の説明は、代表的な実施形態や具体例に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施形態に限定されるものではない。なお、本明細書において「～」を用いて表される数値範囲は「～」前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
［水処理装置］
本発明の水処理装置は、担体槽、活性汚泥槽および沈殿槽をこの順で備える水処理装置であって、担体槽の上流に流入比制御部を備え、被処理水の有機性汚濁負荷を計測する負荷計測部を備え、流入比制御部が負荷計測部で計測された有機性汚濁負荷に応じて担体槽および活性汚泥槽への被処理水の流入比を制御する。
この構成により、本発明の水処理装置は、水質が大きく時間変動する被処理水を処理する場合に、活性汚泥の不調を抑制し、安定して良好な水質の処理水が得られる。
有機性汚濁負荷は、有機物濃度などに関する一般的な水質指標の値から計測することができる。有機物濃度としては、ＢＯＤ（Ｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｏｘｙｇｅｎ Ｄｅｍａｎｄ、生物学的酸素要求量）、ＣＯＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｏｘｙｇｅｎ Ｄｅｍａｎｄ、化学的酸素要求量）、ＴＯＣ（Ｔｏｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃａｒｂｏｎ、全有機炭素）、ＤＯＣ（Ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃａｒｂｏｎ）、濁度、色度を基準とすることが好ましい。例えば、食品加工系排水などの有機物を含む排水は、ＢＯＤの値が高くなる。本発明の水処理装置は、例えばＢＯＤ容積負荷が大きく時間変動する被処理水を処理する場合や、担体槽でのＢＯＤカット率が大きく時間変動する場合に好ましく用いられる。
なお、担体槽では担体として流動床担体を用いることが好ましい。流動床担体を用いることにより、流動床担体内に生物相を保持させることができ、高ＢＯＤ容積負荷処理を小さな体積で（担体槽の設置スペースを縮小して）行うことができ、設備コストを低くできる。
以下、本発明の水処理装置のその他の好ましい態様を説明する。
本発明の水処理装置は、担体槽、活性汚泥槽および沈殿槽をこの順で備える水処理装置であって、担体槽の上流に流入比制御部を備え、被処理水の有機性汚濁負荷を計測する負荷計測部を備え、流入比制御部が負荷計測部で計測された有機性汚濁負荷に応じて担体槽および活性汚泥槽への被処理水の流入比を制御する。
この構成により、本発明の水処理装置は、水質が大きく時間変動する被処理水を処理する場合に、活性汚泥の不調を抑制し、安定して良好な水質の処理水が得られる。
有機性汚濁負荷は、有機物濃度などに関する一般的な水質指標の値から計測することができる。有機物濃度としては、ＢＯＤ（Ｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｏｘｙｇｅｎ Ｄｅｍａｎｄ、生物学的酸素要求量）、ＣＯＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｏｘｙｇｅｎ Ｄｅｍａｎｄ、化学的酸素要求量）、ＴＯＣ（Ｔｏｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃａｒｂｏｎ、全有機炭素）、ＤＯＣ（Ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃａｒｂｏｎ）、濁度、色度を基準とすることが好ましい。例えば、食品加工系排水などの有機物を含む排水は、ＢＯＤの値が高くなる。本発明の水処理装置は、例えばＢＯＤ容積負荷が大きく時間変動する被処理水を処理する場合や、担体槽でのＢＯＤカット率が大きく時間変動する場合に好ましく用いられる。
なお、担体槽では担体として流動床担体を用いることが好ましい。流動床担体を用いることにより、流動床担体内に生物相を保持させることができ、高ＢＯＤ容積負荷処理を小さな体積で（担体槽の設置スペースを縮小して）行うことができ、設備コストを低くできる。
以下、本発明の水処理装置のその他の好ましい態様を説明する。
＜全体構成＞
まず、本発明の水処理装置の全体構成について説明する。
まず、本発明の水処理装置の全体構成について説明する。
図１は、本発明の水処理装置の一例の断面概略図であり、後述する水処理装置の第１の好ましい態様に対応する。
図１に示した水処理装置は、担体槽１１、活性汚泥槽１２および沈殿槽１３をこの順で備える水処理装置である。水処理装置は、担体槽１１の上流に流入比制御部３７を備え、被処理水１の有機性汚濁負荷を計測する負荷計測部３１を備え、流入比制御部３７が負荷計測部３１で計測された有機性汚濁負荷に応じて担体槽１１および活性汚泥槽１２への被処理水１の流入比を制御する。負荷計測部３１では、有機性汚濁指標計測部３２および流量計３４のそれぞれで計測した数値が入力信号３５によって伝えられ、被処理水１の有機性汚濁負荷（例えば、有機物濃度および／または容積負荷）を計測することができる。
図１に示したとおり、担体槽１１が曝気手段２２および流動床担体２１を備えることが好ましい。活性汚泥槽が曝気手段２２を備え、かつ、担体を含まないことが好ましい。
水処理装置は、担体槽１１および活性汚泥槽１２がそれぞれ被処理水１の流入配管（不図示）を備えることが好ましい。担体槽１１への被処理水１の流入配管に流入比制御部３７を設け、かつ、活性汚泥槽１２への被処理水１の流入配管に流入比制御部３７を設けることが好ましい。流入比制御部３７は、被処理水１から担体槽１１への配管から、活性汚泥槽１２への配管への分岐部に、１つのみ設けてもよい。
水処理装置は、図１のように、担体槽１１の上流に流量計３４を備えることが好ましい。流量計を備えることにより、被処理水１から担体槽１１への配管を流通する被処理水１の流量を測定し、曝気槽（ここでは、担体槽、または、担体槽および活性汚泥槽の合計）１ｍ３にかかる一日の有機性汚濁負荷量を表す容積負荷（ＢＯＤ容積負荷など）を負荷計測部が算出し、取得することができる。後述の第一設定値と第二設定値の間に、第三設定値を定めて、流入比制御部が被処理水を担体槽および活性汚泥槽に分配する割合を多段階に調整する場合も、流量計を併用して負荷計測部により流入比制御部を精密に制御することが好ましい。
図１に示した水処理装置は、担体槽１１、活性汚泥槽１２および沈殿槽１３をこの順で備える水処理装置である。水処理装置は、担体槽１１の上流に流入比制御部３７を備え、被処理水１の有機性汚濁負荷を計測する負荷計測部３１を備え、流入比制御部３７が負荷計測部３１で計測された有機性汚濁負荷に応じて担体槽１１および活性汚泥槽１２への被処理水１の流入比を制御する。負荷計測部３１では、有機性汚濁指標計測部３２および流量計３４のそれぞれで計測した数値が入力信号３５によって伝えられ、被処理水１の有機性汚濁負荷（例えば、有機物濃度および／または容積負荷）を計測することができる。
図１に示したとおり、担体槽１１が曝気手段２２および流動床担体２１を備えることが好ましい。活性汚泥槽が曝気手段２２を備え、かつ、担体を含まないことが好ましい。
水処理装置は、担体槽１１および活性汚泥槽１２がそれぞれ被処理水１の流入配管（不図示）を備えることが好ましい。担体槽１１への被処理水１の流入配管に流入比制御部３７を設け、かつ、活性汚泥槽１２への被処理水１の流入配管に流入比制御部３７を設けることが好ましい。流入比制御部３７は、被処理水１から担体槽１１への配管から、活性汚泥槽１２への配管への分岐部に、１つのみ設けてもよい。
水処理装置は、図１のように、担体槽１１の上流に流量計３４を備えることが好ましい。流量計を備えることにより、被処理水１から担体槽１１への配管を流通する被処理水１の流量を測定し、曝気槽（ここでは、担体槽、または、担体槽および活性汚泥槽の合計）１ｍ３にかかる一日の有機性汚濁負荷量を表す容積負荷（ＢＯＤ容積負荷など）を負荷計測部が算出し、取得することができる。後述の第一設定値と第二設定値の間に、第三設定値を定めて、流入比制御部が被処理水を担体槽および活性汚泥槽に分配する割合を多段階に調整する場合も、流量計を併用して負荷計測部により流入比制御部を精密に制御することが好ましい。
図１に示した水処理装置を用いる水処理方法を説明する。図１では、水の流れを実線の矢印で示している。図１に示した水処理装置では、有機性汚濁指標計測部３２が被処理水１の有機物濃度を計測し、流量計３４が被処理水の流量を計測し、入力信号３５によって負荷計測部３１に伝えられる。入力信号３５に基づいて、負荷計測部３１が被処理水１の有機性汚濁負荷を計測する。負荷計測部３１で計測された有機性汚濁負荷は出力信号３６によって流入比制御部３７に伝えられる。流入比制御部３７が、有機性汚濁負荷の値に応じて担体槽１１および活性汚泥槽１２への被処理水１の流入比を制御し、被処理水１は担体槽１１および／または活性汚泥槽１２に送液される。
担体槽１１において、被処理水１は、曝気手段２２からの気体に曝気されながら流動床担体２１によって生物処理された後、担体槽処理水２として担体槽１１から活性汚泥槽１２に送液される。担体槽１１が、流動床担体２１の活性汚泥槽１２への移動を制限できるスクリーン２３を備える構成であることが好ましい。
活性汚泥槽１２において、被処理水１および／または担体槽処理水２は曝気手段２２からの気体に曝気された後、活性汚泥槽処理水３として活性汚泥槽１２から下流の沈殿槽１３に送液される。沈殿槽１３で固液分離された汚泥は、一部が返送汚泥４１として活性汚泥槽１２に返送され、残りは余剰汚泥４２として外部領域に放出される。
沈殿槽１３からの処理水４は、そのまま海洋や河川等の外部領域に放出されてもよく、用水として回収および再利用されてもよく、あるいは、さらに排水処理が施されてもよい。
担体槽１１において、被処理水１は、曝気手段２２からの気体に曝気されながら流動床担体２１によって生物処理された後、担体槽処理水２として担体槽１１から活性汚泥槽１２に送液される。担体槽１１が、流動床担体２１の活性汚泥槽１２への移動を制限できるスクリーン２３を備える構成であることが好ましい。
活性汚泥槽１２において、被処理水１および／または担体槽処理水２は曝気手段２２からの気体に曝気された後、活性汚泥槽処理水３として活性汚泥槽１２から下流の沈殿槽１３に送液される。沈殿槽１３で固液分離された汚泥は、一部が返送汚泥４１として活性汚泥槽１２に返送され、残りは余剰汚泥４２として外部領域に放出される。
沈殿槽１３からの処理水４は、そのまま海洋や河川等の外部領域に放出されてもよく、用水として回収および再利用されてもよく、あるいは、さらに排水処理が施されてもよい。
図２は、本発明の水処理装置の他の一例の断面概略図であり、後述する水処理装置の第２の好ましい態様に対応する。
図２に示した水処理装置は、図１に示した水処理装置において担体槽の上流に流量計を設けず、かつ、担体槽１１と活性汚泥槽１２の間にさらに配置された第二有機性汚濁指標計測部３３を有する。図２に示した水処理装置の負荷計測部３１では、有機性汚濁指標計測部３２および第二有機性汚濁指標計測部３３のそれぞれで計測した数値が入力信号３５によって伝えられ、被処理水１の有機性汚濁負荷（例えば、有機物濃度、容積負荷、および／または有機性汚濁負荷カット率）を計測することができる。ただし、図２に示した水処理装置においても、必要に応じて、担体槽の上流に流量計を設けてもよい。
本明細書中、被処理水と担体槽処理水との間における、有機性汚濁負荷カット率は、下記式（１）で表される。
式（１）
有機性汚濁負荷カット率［％］＝（被処理水の有機物濃度－担体槽処理水の有機物濃度）／被処理水の有機物濃度×１００
有機性汚濁負荷カット率としては、ＢＯＤカット率などを挙げられる。
図２に示した水処理装置は、図１に示した水処理装置において担体槽の上流に流量計を設けず、かつ、担体槽１１と活性汚泥槽１２の間にさらに配置された第二有機性汚濁指標計測部３３を有する。図２に示した水処理装置の負荷計測部３１では、有機性汚濁指標計測部３２および第二有機性汚濁指標計測部３３のそれぞれで計測した数値が入力信号３５によって伝えられ、被処理水１の有機性汚濁負荷（例えば、有機物濃度、容積負荷、および／または有機性汚濁負荷カット率）を計測することができる。ただし、図２に示した水処理装置においても、必要に応じて、担体槽の上流に流量計を設けてもよい。
本明細書中、被処理水と担体槽処理水との間における、有機性汚濁負荷カット率は、下記式（１）で表される。
式（１）
有機性汚濁負荷カット率［％］＝（被処理水の有機物濃度－担体槽処理水の有機物濃度）／被処理水の有機物濃度×１００
有機性汚濁負荷カット率としては、ＢＯＤカット率などを挙げられる。
図２に示した水処理装置を用いる水処理方法を説明する。
図２に示した水処理装置では、有機性汚濁指標計測部３２が被処理水１の有機物濃度を計測し、第二有機性汚濁指標計測部３３が担体槽処理水２の有機物濃度を計測し、入力信号３５によって負荷計測部３１に伝えられる。入力信号３５に基づいて、負荷計測部３１が被処理水１の有機性汚濁負荷および担体槽処理水２の有機性汚濁負荷を計測し、さらにこれらの有機性汚濁負荷から算出されるパラメータ（例えば、有機性汚濁負荷カット率）を計測する。負荷計測部３１で計測された有機性汚濁負荷やパラメータは出力信号３６によって流入比制御部３７に伝えられる。流入比制御部３７が、パラメータに応じて担体槽１１および活性汚泥槽１２への被処理水１の流入比を制御し、被処理水１は担体槽１１および／または活性汚泥槽１２に送液される。
その他の処理は、図１に示した水処理装置を用いる水処理方法と同様である。
図２に示した水処理装置では、有機性汚濁指標計測部３２が被処理水１の有機物濃度を計測し、第二有機性汚濁指標計測部３３が担体槽処理水２の有機物濃度を計測し、入力信号３５によって負荷計測部３１に伝えられる。入力信号３５に基づいて、負荷計測部３１が被処理水１の有機性汚濁負荷および担体槽処理水２の有機性汚濁負荷を計測し、さらにこれらの有機性汚濁負荷から算出されるパラメータ（例えば、有機性汚濁負荷カット率）を計測する。負荷計測部３１で計測された有機性汚濁負荷やパラメータは出力信号３６によって流入比制御部３７に伝えられる。流入比制御部３７が、パラメータに応じて担体槽１１および活性汚泥槽１２への被処理水１の流入比を制御し、被処理水１は担体槽１１および／または活性汚泥槽１２に送液される。
その他の処理は、図１に示した水処理装置を用いる水処理方法と同様である。
＜負荷計測部＞
本発明の水処理装置では、負荷計測部が被処理水の有機性汚濁負荷を計測する。負荷計測部は、有機性汚濁指標計測部、第二有機性汚濁指標計測部、流量計などの任意の計器からの入力信号を記憶する記憶部；記憶部に記憶されたデータをもとにパラメータを算出できる演算部；記憶部に記憶されたデータや演算部で算出されたパラメータを、出力信号として流入比制御部に出力できる出力部；その他の入力部や制御部；を備えていてもよい。
水処理装置に用いられる被処理水は、特に制限はなく、例えば生活排水、下水、工場の排水等の様々な種類の排水を、被処理水として用いることができる。工場の排水としては、食品工場や紙パルプ工場の排水を挙げることができる。本発明では、水質が大きく時間変動する被処理水を用いることが好ましく、有機性汚濁負荷が大きく時間変動する被処理水を用いることがより好ましい。本発明の水処理装置は、被処理水のＢＯＤが時間変動する場合に、特に好ましく用いることができる。
被処理水のＢＯＤの変動は、５０～２０００ｍｇ／Ｌであることが好ましく、１００～１０００ｍｇ／Ｌであることがより好ましく、２００～８００ｍｇ／Ｌであることが特に好ましい。
被処理水の担体槽および活性汚泥槽全体の体積に対するＢＯＤ容積負荷の変動が０．２～４．０ｋｇ－ＢＯＤ／ｍ３／ｄａｙであることが好ましく、０．３～２．０ｋｇ－ＢＯＤ／ｍ３／ｄａｙであることがより好ましく、０．５～１．８ｋｇ－ＢＯＤ／ｍ３／ｄａｙであることが特に好ましい。なお、ＢＯＤ容積負荷の単位として「ｋｇ－ＢＯＤ／ｍ３／ｄａｙ」は「ｋｇ／ｍ３／ｄａｙ」と同義である。
本発明の水処理装置では、負荷計測部が被処理水の有機性汚濁負荷を計測する。負荷計測部は、有機性汚濁指標計測部、第二有機性汚濁指標計測部、流量計などの任意の計器からの入力信号を記憶する記憶部；記憶部に記憶されたデータをもとにパラメータを算出できる演算部；記憶部に記憶されたデータや演算部で算出されたパラメータを、出力信号として流入比制御部に出力できる出力部；その他の入力部や制御部；を備えていてもよい。
水処理装置に用いられる被処理水は、特に制限はなく、例えば生活排水、下水、工場の排水等の様々な種類の排水を、被処理水として用いることができる。工場の排水としては、食品工場や紙パルプ工場の排水を挙げることができる。本発明では、水質が大きく時間変動する被処理水を用いることが好ましく、有機性汚濁負荷が大きく時間変動する被処理水を用いることがより好ましい。本発明の水処理装置は、被処理水のＢＯＤが時間変動する場合に、特に好ましく用いることができる。
被処理水のＢＯＤの変動は、５０～２０００ｍｇ／Ｌであることが好ましく、１００～１０００ｍｇ／Ｌであることがより好ましく、２００～８００ｍｇ／Ｌであることが特に好ましい。
被処理水の担体槽および活性汚泥槽全体の体積に対するＢＯＤ容積負荷の変動が０．２～４．０ｋｇ－ＢＯＤ／ｍ３／ｄａｙであることが好ましく、０．３～２．０ｋｇ－ＢＯＤ／ｍ３／ｄａｙであることがより好ましく、０．５～１．８ｋｇ－ＢＯＤ／ｍ３／ｄａｙであることが特に好ましい。なお、ＢＯＤ容積負荷の単位として「ｋｇ－ＢＯＤ／ｍ３／ｄａｙ」は「ｋｇ／ｍ３／ｄａｙ」と同義である。
＜流入比制御部＞
本発明の水処理装置は、流入比制御部が負荷計測部で計測（モニター）された有機性汚濁負荷に応じて担体槽および活性汚泥槽への被処理水の流入比を制御する。流入比制御部は、負荷計測部からの出力信号や、制御に用いる設定値を記憶する記憶部；記憶部に記憶された負荷計測部からの出力信号や、設定値をもとに、弁の開閉などをできる制御部；その他の入力部や出力部や演算部；を備えていてもよい。
流入比制御部は、負荷計測部で求めた有機性汚濁負荷に応じて、あらかじめ記憶させておいた設定値に基づいて、被処理水の担体槽および活性汚泥槽への流入比を制御することが好ましい。流入比制御部の構成としては特に制限はないが、担体槽への被処理水の流入配管が備える弁の開閉と、活性汚泥槽への被処理水の流入配管が備える弁の開閉とを制御することが好ましい。
本発明の水処理装置は、流入比制御部が負荷計測部で計測（モニター）された有機性汚濁負荷に応じて担体槽および活性汚泥槽への被処理水の流入比を制御する。流入比制御部は、負荷計測部からの出力信号や、制御に用いる設定値を記憶する記憶部；記憶部に記憶された負荷計測部からの出力信号や、設定値をもとに、弁の開閉などをできる制御部；その他の入力部や出力部や演算部；を備えていてもよい。
流入比制御部は、負荷計測部で求めた有機性汚濁負荷に応じて、あらかじめ記憶させておいた設定値に基づいて、被処理水の担体槽および活性汚泥槽への流入比を制御することが好ましい。流入比制御部の構成としては特に制限はないが、担体槽への被処理水の流入配管が備える弁の開閉と、活性汚泥槽への被処理水の流入配管が備える弁の開閉とを制御することが好ましい。
（第１の好ましい態様）
第１の好ましい態様は、負荷計測部が有機性汚濁負荷として被処理水の有機物濃度または容積負荷を計測し、被処理水の有機物濃度または容積負荷が第一設定値以上の場合、流入比制御部が被処理水の全部を担体槽に流入させ、被処理水の有機物濃度または容積負荷が第一設定値未満の場合、流入比制御部が被処理水の一部または全部を活性汚泥槽に流入させる態様である。
第１の好ましい態様では、被処理水の有機物濃度または容積負荷が第一設定値以上の場合、流入比制御部が被処理水の全部を担体槽に流入させ、被処理水の有機物濃度または容積負荷が第二設定値以上、第一設定値未満の場合、流入比制御部が被処理水を担体槽および活性汚泥槽に分配し、被処理水の有機物濃度または容積負荷が第二設定値未満の場合、流入比制御部が被処理水の全部を活性汚泥槽に流入させることがより好ましい。
さらに、第一設定値と第二設定値の間に、第三設定値を定めて、流入比制御部が被処理水を担体槽および活性汚泥槽に分配する割合を多段階に調整することが特に好ましい。
第１の好ましい態様は、負荷計測部が有機性汚濁負荷として被処理水の有機物濃度または容積負荷を計測し、被処理水の有機物濃度または容積負荷が第一設定値以上の場合、流入比制御部が被処理水の全部を担体槽に流入させ、被処理水の有機物濃度または容積負荷が第一設定値未満の場合、流入比制御部が被処理水の一部または全部を活性汚泥槽に流入させる態様である。
第１の好ましい態様では、被処理水の有機物濃度または容積負荷が第一設定値以上の場合、流入比制御部が被処理水の全部を担体槽に流入させ、被処理水の有機物濃度または容積負荷が第二設定値以上、第一設定値未満の場合、流入比制御部が被処理水を担体槽および活性汚泥槽に分配し、被処理水の有機物濃度または容積負荷が第二設定値未満の場合、流入比制御部が被処理水の全部を活性汚泥槽に流入させることがより好ましい。
さらに、第一設定値と第二設定値の間に、第三設定値を定めて、流入比制御部が被処理水を担体槽および活性汚泥槽に分配する割合を多段階に調整することが特に好ましい。
第１の好ましい態様では、被処理水の有機物濃度をモニターすることが特に好ましい。この場合、被処理水の活性汚泥槽への流入比を以下のように、被処理水のＢＯＤの第一設定値が５００ｍｇ／Ｌ、第二設定値が２００ｍｇ／Ｌ、第三設定値が３００ｍｇ／Ｌとなるように設定することが特に好ましい。
（１Ａ－１）被処理水のＢＯＤが５００ｍｇ／Ｌ以上の場合：活性汚泥槽への被処理水の流入は、無し。
（１Ａ－２）被処理水のＢＯＤが３００ｍｇ／Ｌ以上、５００ｍｇ／Ｌ未満の場合：被処理水のうち、活性汚泥槽への被処理水の流入は１／３以上、２／３未満。
（１Ａ－３）被処理水のＢＯＤが２００ｍｇ／Ｌ以上、３００ｍｇ／Ｌ未満の場合：被処理水のうち、活性汚泥槽への被処理水の流入は２／３以上、全量未満。
（１Ａ－４）被処理水のＢＯＤが２００ｍｇ／Ｌ未満の場合：被処理水のうち、活性汚泥槽への被処理水の流入は全量。
（１Ａ－１）被処理水のＢＯＤが５００ｍｇ／Ｌ以上の場合：活性汚泥槽への被処理水の流入は、無し。
（１Ａ－２）被処理水のＢＯＤが３００ｍｇ／Ｌ以上、５００ｍｇ／Ｌ未満の場合：被処理水のうち、活性汚泥槽への被処理水の流入は１／３以上、２／３未満。
（１Ａ－３）被処理水のＢＯＤが２００ｍｇ／Ｌ以上、３００ｍｇ／Ｌ未満の場合：被処理水のうち、活性汚泥槽への被処理水の流入は２／３以上、全量未満。
（１Ａ－４）被処理水のＢＯＤが２００ｍｇ／Ｌ未満の場合：被処理水のうち、活性汚泥槽への被処理水の流入は全量。
一方、第１の好ましい態様で、担体槽の容積負荷をモニターする場合、被処理水の担体槽および活性汚泥槽への被処理水の流入比を以下のように、担体槽の容積負荷の第一設定値が５．０ｋｇ－ＢＯＤ／ｍ３／ｄａｙ、第二設定値が２．０ｋｇ－ＢＯＤ／ｍ３／ｄａｙ、第三設定値が３．０ｋｇ－ＢＯＤ／ｍ３／ｄａｙとなるように設定することが特に好ましい。
（１Ｂ－１）担体槽の体積に対するＢＯＤ容積負荷が５．０ｋｇ－ＢＯＤ／ｍ３／ｄａｙ以上の場合：活性汚泥槽への被処理水の流入は、無し。
（１Ｂ－２）担体槽の体積に対するＢＯＤ容積負荷が３．０ｋｇ－ＢＯＤ／ｍ３／ｄａｙ以上、５．０ｋｇ－ＢＯＤ／ｍ３／ｄａｙ未満の場合：被処理水のうち、活性汚泥槽への被処理水の流入は１／３以上、２／３未満。
（１Ｂ－３）担体槽の体積に対するＢＯＤ容積負荷が２．０ｋｇ－ＢＯＤ／ｍ３／ｄａｙ以上、３．０ｋｇ－ＢＯＤ／ｍ３／ｄａｙ未満の場合：被処理水のうち、活性汚泥槽への被処理水の流入は２／３以上、全量未満。
（１Ｂ－４）担体槽の体積に対するＢＯＤ容積負荷が２．０ｋｇ－ＢＯＤ／ｍ３／ｄａｙ未満の場合：被処理水のうち、活性汚泥槽への被処理水の流入は全量。
（１Ｂ－１）担体槽の体積に対するＢＯＤ容積負荷が５．０ｋｇ－ＢＯＤ／ｍ３／ｄａｙ以上の場合：活性汚泥槽への被処理水の流入は、無し。
（１Ｂ－２）担体槽の体積に対するＢＯＤ容積負荷が３．０ｋｇ－ＢＯＤ／ｍ３／ｄａｙ以上、５．０ｋｇ－ＢＯＤ／ｍ３／ｄａｙ未満の場合：被処理水のうち、活性汚泥槽への被処理水の流入は１／３以上、２／３未満。
（１Ｂ－３）担体槽の体積に対するＢＯＤ容積負荷が２．０ｋｇ－ＢＯＤ／ｍ３／ｄａｙ以上、３．０ｋｇ－ＢＯＤ／ｍ３／ｄａｙ未満の場合：被処理水のうち、活性汚泥槽への被処理水の流入は２／３以上、全量未満。
（１Ｂ－４）担体槽の体積に対するＢＯＤ容積負荷が２．０ｋｇ－ＢＯＤ／ｍ３／ｄａｙ未満の場合：被処理水のうち、活性汚泥槽への被処理水の流入は全量。
（第２の好ましい態様）
第２の好ましい態様は、負荷計測部が有機性汚濁負荷として被処理水の有機物濃度および担体槽処理水の有機物濃度を計測し、被処理水と担体槽処理水の有機物濃度の差から算出される、担体槽における有機性汚濁負荷カット率が第一設定値未満の場合、流入比制御部が被処理水の全部を担体槽に流入させ、担体槽における有機性汚濁負荷カット率が第一設定値以上の場合、流入比制御部が被処理水の一部または全部を活性汚泥槽に流入させる態様である。
第２の好ましい態様では、担体槽における有機性汚濁負荷カット率が第一設定値未満の場合、流入比制御部が被処理水の全部を担体槽に流入させ、担体槽における有機性汚濁負荷カット率が第一設定値以上、第二設定値未満の場合、流入比制御部が被処理水を担体槽および活性汚泥槽に分配し、担体槽における有機性汚濁負荷カット率が第二設定値以上の場合、流入比制御部が被処理水の全部を活性汚泥槽に流入させることがより好ましい。
さらに、第一設定値と第二設定値の間に、第三設定値を定めて、流入比制御部が被処理水を担体槽および活性汚泥槽に分配する割合を多段階に調整することが特に好ましい。
第２の好ましい態様では、被処理水の担体槽および活性汚泥槽への被処理水の流入比を以下のように、担体槽におけるＢＯＤカット率の第一設定値が８０％、第二設定値が９８％、第三設定値が９０％となるように設定することが特に好ましい。
（２－１）担体槽におけるＢＯＤカット率が８０％未満の場合：活性汚泥槽への被処理水の流入は、無し。
（２－２）担体槽におけるＢＯＤカット率が８０％以上、９０％未満の場合：被処理水のうち、活性汚泥槽への被処理水の流入は１／３以上、２／３未満。
（２－３）担体槽におけるＢＯＤカット率が９０％以上、９８％未満の場合：被処理水のうち、活性汚泥槽への被処理水の流入は２／３以上、全量未満。
（２－４）担体槽におけるＢＯＤカット率が９８％以上の場合：被処理水のうち、活性汚泥槽への被処理水の流入は全量。
第２の好ましい態様は、負荷計測部が有機性汚濁負荷として被処理水の有機物濃度および担体槽処理水の有機物濃度を計測し、被処理水と担体槽処理水の有機物濃度の差から算出される、担体槽における有機性汚濁負荷カット率が第一設定値未満の場合、流入比制御部が被処理水の全部を担体槽に流入させ、担体槽における有機性汚濁負荷カット率が第一設定値以上の場合、流入比制御部が被処理水の一部または全部を活性汚泥槽に流入させる態様である。
第２の好ましい態様では、担体槽における有機性汚濁負荷カット率が第一設定値未満の場合、流入比制御部が被処理水の全部を担体槽に流入させ、担体槽における有機性汚濁負荷カット率が第一設定値以上、第二設定値未満の場合、流入比制御部が被処理水を担体槽および活性汚泥槽に分配し、担体槽における有機性汚濁負荷カット率が第二設定値以上の場合、流入比制御部が被処理水の全部を活性汚泥槽に流入させることがより好ましい。
さらに、第一設定値と第二設定値の間に、第三設定値を定めて、流入比制御部が被処理水を担体槽および活性汚泥槽に分配する割合を多段階に調整することが特に好ましい。
第２の好ましい態様では、被処理水の担体槽および活性汚泥槽への被処理水の流入比を以下のように、担体槽におけるＢＯＤカット率の第一設定値が８０％、第二設定値が９８％、第三設定値が９０％となるように設定することが特に好ましい。
（２－１）担体槽におけるＢＯＤカット率が８０％未満の場合：活性汚泥槽への被処理水の流入は、無し。
（２－２）担体槽におけるＢＯＤカット率が８０％以上、９０％未満の場合：被処理水のうち、活性汚泥槽への被処理水の流入は１／３以上、２／３未満。
（２－３）担体槽におけるＢＯＤカット率が９０％以上、９８％未満の場合：被処理水のうち、活性汚泥槽への被処理水の流入は２／３以上、全量未満。
（２－４）担体槽におけるＢＯＤカット率が９８％以上の場合：被処理水のうち、活性汚泥槽への被処理水の流入は全量。
＜担体槽＞
本発明の水処理装置は担体槽を備える。また、本発明では、担体槽が曝気手段、流動床担体およびスクリーンを備えることが好ましい。
担体槽の体積は特に制限はない。流動床担体を用いることにより、水質が変動して高ＢＯＤ容積負荷処理を行う場合も担体槽の体積を小さくすることができ、担体槽の設置に必要な敷地面積も小さくすることができる。
担体槽の材質としては、コンクリート製、金属製、樹脂製などを挙げることができる。中でも、樹脂製であることが好ましく、例えば、塩化ビニルや繊維強化プラスチックなどを好ましく採用することができる。
本発明の水処理装置は担体槽を備える。また、本発明では、担体槽が曝気手段、流動床担体およびスクリーンを備えることが好ましい。
担体槽の体積は特に制限はない。流動床担体を用いることにより、水質が変動して高ＢＯＤ容積負荷処理を行う場合も担体槽の体積を小さくすることができ、担体槽の設置に必要な敷地面積も小さくすることができる。
担体槽の材質としては、コンクリート製、金属製、樹脂製などを挙げることができる。中でも、樹脂製であることが好ましく、例えば、塩化ビニルや繊維強化プラスチックなどを好ましく採用することができる。
（曝気手段）
担体槽の曝気手段としては特に制限はなく、公知の曝気手段を用いることができる。風量可変であり、逆流防止機能を備えていることが好ましい。
担体槽への被処理水の流入量が一時的に０．０ｍ３／ｄａｙとなっても、流動床担体には微生物が固定されているため、問題が生じにくい。ただし、この場合は嫌気的な腐敗を回避するため、曝気手段により担体槽への酸素供給を行い続けることが好ましい。
担体槽の曝気手段としては特に制限はなく、公知の曝気手段を用いることができる。風量可変であり、逆流防止機能を備えていることが好ましい。
担体槽への被処理水の流入量が一時的に０．０ｍ３／ｄａｙとなっても、流動床担体には微生物が固定されているため、問題が生じにくい。ただし、この場合は嫌気的な腐敗を回避するため、曝気手段により担体槽への酸素供給を行い続けることが好ましい。
（流動床担体）
担体槽は流動床担体を備え、具体的には担体槽に流動床担体が充填されることが好ましい。流動床担体は、流動状態で（固定されずに）充填されていることにより、水質変動をした場合に高ＢＯＤ容積負荷処理も行うことができ、好ましくは短時間でＢＯＤ低下ができる。
本発明では、流動床担体の充填率が１０～５０％であることが好ましく、２０～４０％であることがより好ましい。
流動床担体は、流動床担体の内部に微生物が密集できる形状や材質であることが、低水温（１０℃前後）でも担体槽での生物処理を可能とする観点からより好ましい。
担体槽は流動床担体を備え、具体的には担体槽に流動床担体が充填されることが好ましい。流動床担体は、流動状態で（固定されずに）充填されていることにより、水質変動をした場合に高ＢＯＤ容積負荷処理も行うことができ、好ましくは短時間でＢＯＤ低下ができる。
本発明では、流動床担体の充填率が１０～５０％であることが好ましく、２０～４０％であることがより好ましい。
流動床担体は、流動床担体の内部に微生物が密集できる形状や材質であることが、低水温（１０℃前後）でも担体槽での生物処理を可能とする観点からより好ましい。
流動床担体の形状は、立方体（キューブ状）、直方体、柱状、短冊形、金平糖型、四面体、球体、サッカーボールのような形状等であることが好ましく、柱状であることがより好ましい。柱状とは、底面および上面が同じ形状であって、底面と上面をつなぐ側面を備える形状である。本発明では、流動床担体が、略円柱状であることが特に好ましい。略円柱状である場合、底面および上面は完全な円形状であっても、円の一部が変形した形状であっても、複数の円を平面的に重ねあわせた形状であってもよい。
流動床担体の材質としては、例えば樹脂、セラミックなどの無機物を用いることができる。流動床担体に用いられる樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、ゴム、エラストマー等を挙げることができる。
これらの中でも、熱可塑性樹脂が、高ＢＯＤ容積負荷処理を行いやすい観点から好ましい。熱可塑性樹脂の中では、ポリビニルアルコール、ポリウレタン、ポリプロピレン、ポリエチレンを用いることがより好ましい。
これらの中でも、熱可塑性樹脂が、高ＢＯＤ容積負荷処理を行いやすい観点から好ましい。熱可塑性樹脂の中では、ポリビニルアルコール、ポリウレタン、ポリプロピレン、ポリエチレンを用いることがより好ましい。
（スクリーン）
本発明では、担体槽が、流動床担体の活性汚泥槽への移動を制限できるスクリーンを備えることが好ましい。この構成により、活性汚泥槽が担体を含まない状態を維持しやすくでき、活性汚泥槽でのＢＯＤ容積負荷を減らして、活性汚泥槽での汚泥減量の作用を高めることができる。スクリーンとしては特に制限はなく、膜状や筒状などの公知のスクリーンを用いることができる。
本発明では、担体槽が、流動床担体の活性汚泥槽への移動を制限できるスクリーンを備えることが好ましい。この構成により、活性汚泥槽が担体を含まない状態を維持しやすくでき、活性汚泥槽でのＢＯＤ容積負荷を減らして、活性汚泥槽での汚泥減量の作用を高めることができる。スクリーンとしては特に制限はなく、膜状や筒状などの公知のスクリーンを用いることができる。
＜活性汚泥槽＞
本発明の水処理装置は活性汚泥槽を備える。また、本発明では、活性汚泥槽が曝気手段を備えることが好ましい。活性汚泥槽は、担体を含まないことが好ましい。活性汚泥槽が「担体を含まない」とは、厳密に担体となり得る物質を全く含まない場合に限定されることはなく、実質的に担体を含んでいなければよい。積極的に担体を添加する運用できれば、本発明の解決しようとする課題は解決し得る。また、担体を活性汚泥槽に投入するなどといった拡張も容易である。
活性汚泥槽の体積は特に制限はない。例えば、活性汚泥槽の体積を、担体槽の体積と同程度とする構成を挙げることができる。
活性汚泥槽の材質は特に制限はない。例えば、活性汚泥槽の材質を、担体槽の材質と同じとする構成を挙げることができる。
本発明の水処理装置は活性汚泥槽を備える。また、本発明では、活性汚泥槽が曝気手段を備えることが好ましい。活性汚泥槽は、担体を含まないことが好ましい。活性汚泥槽が「担体を含まない」とは、厳密に担体となり得る物質を全く含まない場合に限定されることはなく、実質的に担体を含んでいなければよい。積極的に担体を添加する運用できれば、本発明の解決しようとする課題は解決し得る。また、担体を活性汚泥槽に投入するなどといった拡張も容易である。
活性汚泥槽の体積は特に制限はない。例えば、活性汚泥槽の体積を、担体槽の体積と同程度とする構成を挙げることができる。
活性汚泥槽の材質は特に制限はない。例えば、活性汚泥槽の材質を、担体槽の材質と同じとする構成を挙げることができる。
（曝気手段）
活性汚泥槽の曝気手段は、公知の曝気手段を用いてもよいが、間欠曝気できる曝気手段であることが好ましい。
活性汚泥槽の曝気手段は、公知の曝気手段を用いてもよいが、間欠曝気できる曝気手段であることが好ましい。
＜沈殿槽＞
本発明の水処理装置は、活性汚泥槽の下流に沈殿槽を有する。活性汚泥槽からの処理水は、沈殿槽に送液され、沈殿槽で固液分離された後に、海洋や河川等の外部領域に放出されるか、用水として回収および再利用されることが好ましい。
本発明の水処理装置は、沈殿槽から、担体槽および活性汚泥槽の少なくとも一方に汚泥を返送する手段を備えることが好ましく、沈殿槽から活性汚泥槽に汚泥を返送する手段を備えることがより好ましい。汚泥を返送する手段と、上述した負荷計測部および流入比制御部とを組み合わせることにより、水質が大きく時間変動する被処理水を処理する場合に、活性汚泥の不調をより抑制し、より安定して良好な水質の処理水が得られる。
本発明の水処理装置は、活性汚泥槽の下流に沈殿槽を有する。活性汚泥槽からの処理水は、沈殿槽に送液され、沈殿槽で固液分離された後に、海洋や河川等の外部領域に放出されるか、用水として回収および再利用されることが好ましい。
本発明の水処理装置は、沈殿槽から、担体槽および活性汚泥槽の少なくとも一方に汚泥を返送する手段を備えることが好ましく、沈殿槽から活性汚泥槽に汚泥を返送する手段を備えることがより好ましい。汚泥を返送する手段と、上述した負荷計測部および流入比制御部とを組み合わせることにより、水質が大きく時間変動する被処理水を処理する場合に、活性汚泥の不調をより抑制し、より安定して良好な水質の処理水が得られる。
＜その他の装置＞
水処理装置は、その他の装置を有していてもよい。
水処理装置は、被処理水、担体槽処理水および処理水を送液するために、ポンプなどの公知の送液手段を備えることが好ましい。
水処理装置は、調整槽を備えることが好ましい。担体槽の上流に調整槽を有する構成とすることで、被処理水の水質を制御しやすくなる。
水処理装置は、担体槽と活性汚泥槽の間などに凝集分離手段を備えないことが、水処理装置自体をさらに簡素化でき、かつ、凝集剤に起因する薬品コストも生じない観点から好ましい。
水処理装置は洗浄設備を有していても、有していなくてもよい。流動床担体を洗浄する際には、水処理装置から流動床担体を取り出して洗浄してもよく、水処理装置内で逆流洗浄をしてもよく、洗濯機等によって負荷をかけて洗浄してもよい。水処理装置は洗浄設備を有さないことが水処理装置自体をさらに簡素化できて好ましい。流動床担体は優れた強度を有し、耐久性に優れていることが好ましく、耐久性に優れる流動床担体を用いる場合は、水処理装置は洗浄設備を有さないことが好ましい。
水処理装置は、その他の装置を有していてもよい。
水処理装置は、被処理水、担体槽処理水および処理水を送液するために、ポンプなどの公知の送液手段を備えることが好ましい。
水処理装置は、調整槽を備えることが好ましい。担体槽の上流に調整槽を有する構成とすることで、被処理水の水質を制御しやすくなる。
水処理装置は、担体槽と活性汚泥槽の間などに凝集分離手段を備えないことが、水処理装置自体をさらに簡素化でき、かつ、凝集剤に起因する薬品コストも生じない観点から好ましい。
水処理装置は洗浄設備を有していても、有していなくてもよい。流動床担体を洗浄する際には、水処理装置から流動床担体を取り出して洗浄してもよく、水処理装置内で逆流洗浄をしてもよく、洗濯機等によって負荷をかけて洗浄してもよい。水処理装置は洗浄設備を有さないことが水処理装置自体をさらに簡素化できて好ましい。流動床担体は優れた強度を有し、耐久性に優れていることが好ましく、耐久性に優れる流動床担体を用いる場合は、水処理装置は洗浄設備を有さないことが好ましい。
＜処理水＞
処理水のＢＯＤは、３０ｍｇ／Ｌ未満であることが好ましく、２５ｍｇ／Ｌ以下であることがより好ましく、２０ｍｇ／Ｌ以下であることが特に好ましい。
処理水のＢＯＤは、３０ｍｇ／Ｌ未満であることが好ましく、２５ｍｇ／Ｌ以下であることがより好ましく、２０ｍｇ／Ｌ以下であることが特に好ましい。
［水処理方法］
本発明の水処理方法は、担体槽、活性汚泥槽および沈殿槽をこの順で備える水処理装置を用いて被処理水を水処理する水処理方法であって、水処理装置が担体槽の上流に流入比制御部を備え、水処理装置が備える負荷計測部が被処理水の有機性汚濁負荷を計測し、流入比制御部が負荷計測部で計測された有機性汚濁負荷に応じて担体槽および活性汚泥槽への被処理水の流入比を制御する。
本発明の水処理方法の好ましい態様は、本発明の水処理装置の好ましい態様と同様である。
本発明の水処理方法は、担体槽、活性汚泥槽および沈殿槽をこの順で備える水処理装置を用いて被処理水を水処理する水処理方法であって、水処理装置が担体槽の上流に流入比制御部を備え、水処理装置が備える負荷計測部が被処理水の有機性汚濁負荷を計測し、流入比制御部が負荷計測部で計測された有機性汚濁負荷に応じて担体槽および活性汚泥槽への被処理水の流入比を制御する。
本発明の水処理方法の好ましい態様は、本発明の水処理装置の好ましい態様と同様である。
以下に実施例と比較例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。
［実施例１、２］：有機性汚濁指標計測部が被処理水の有機性汚濁負荷（有機物濃度）を計測。
担体槽、活性汚泥槽および沈殿槽を連結し、担体槽への被処理水の流入配管に流量計、有機性汚濁指標計測部および流入比制御部を設けた。さらに担体槽への被処理水の流入配管から、活性汚泥槽への被処理水の流入配管を分岐させて設け、活性汚泥槽への被処理水の流入配管に流入比制御部を設け、実施例１の水処理装置とした。有機性汚濁指標計測部、流量計および流入比制御部は、制御信号（入力信号）によって負荷計測部とつなげられている。有機性汚濁指標計測部は、有機物濃度の指標となるＣＯＤを測定する自動ＣＯＤ測定装置を備え、計測値を入力信号で負荷計測部に送り、計測値を換算してＢＯＤを求めることができる。実施例１の水処理装置の概要は図１のとおりであり、詳細は以下のとおりとした。
担体槽として、略円柱状のポリエチレン担体を収容した、流動床式の生物処理槽を用いた。担体槽では、流動床担体の充填率を２５％とした。活性汚泥槽への流路の前にスクリーンを設け、担体槽から活性汚泥槽に流動床担体が移動しないようにした。
活性汚泥槽は、曝気手段を備えるものの、担体は収容しなかった。活性汚泥槽から担体槽への汚泥返送は行わなかった。
沈殿槽として、固液分離槽を用いた。沈殿槽から活性汚泥槽への汚泥返送を行った。
有機性汚濁指標計測部は自動ＣＯＤ測定装置を備え、負荷計測部にてあらかじめ求めて記憶させておいたＣＯＤからＢＯＤの換算比率に基づいて、測定されたＣＯＤの値からＢＯＤの値を求められる。さらに負荷計測部は、求めたＢＯＤの値に応じて、流入比制御部を制御できる。
流入比制御部は、負荷計測部で求めた有機性汚濁負荷（ＢＯＤの値）に応じて、あらかじめ記憶させておいた設定値に基づいて、被処理水の活性汚泥槽への流入比を制御できる。具体的には、担体槽への被処理水の流入配管が備える弁の開閉と、活性汚泥槽への被処理水の流入配管が備える弁の開閉とを制御した。設定値は、以下のとおりとした。
（１Ａ－１）被処理水のＢＯＤが５００ｍｇ／Ｌ以上の場合：活性汚泥槽への被処理水の流入は、無し。
（１Ａ－２）被処理水のＢＯＤが３００ｍｇ／Ｌ以上、５００ｍｇ／Ｌ未満の場合：被処理水のうち、活性汚泥槽への被処理水の流入は１／３以上、２／３未満。
（１Ａ－３）被処理水のＢＯＤが２００ｍｇ／Ｌ以上、３００ｍｇ／Ｌ未満の場合：被処理水のうち、活性汚泥槽への被処理水の流入は２／３以上、全量未満。
（１Ａ－４）被処理水のＢＯＤが２００ｍｇ／Ｌ未満の場合：被処理水のうち、活性汚泥槽への被処理水の流入は全量。
担体槽、活性汚泥槽および沈殿槽を連結し、担体槽への被処理水の流入配管に流量計、有機性汚濁指標計測部および流入比制御部を設けた。さらに担体槽への被処理水の流入配管から、活性汚泥槽への被処理水の流入配管を分岐させて設け、活性汚泥槽への被処理水の流入配管に流入比制御部を設け、実施例１の水処理装置とした。有機性汚濁指標計測部、流量計および流入比制御部は、制御信号（入力信号）によって負荷計測部とつなげられている。有機性汚濁指標計測部は、有機物濃度の指標となるＣＯＤを測定する自動ＣＯＤ測定装置を備え、計測値を入力信号で負荷計測部に送り、計測値を換算してＢＯＤを求めることができる。実施例１の水処理装置の概要は図１のとおりであり、詳細は以下のとおりとした。
担体槽として、略円柱状のポリエチレン担体を収容した、流動床式の生物処理槽を用いた。担体槽では、流動床担体の充填率を２５％とした。活性汚泥槽への流路の前にスクリーンを設け、担体槽から活性汚泥槽に流動床担体が移動しないようにした。
活性汚泥槽は、曝気手段を備えるものの、担体は収容しなかった。活性汚泥槽から担体槽への汚泥返送は行わなかった。
沈殿槽として、固液分離槽を用いた。沈殿槽から活性汚泥槽への汚泥返送を行った。
有機性汚濁指標計測部は自動ＣＯＤ測定装置を備え、負荷計測部にてあらかじめ求めて記憶させておいたＣＯＤからＢＯＤの換算比率に基づいて、測定されたＣＯＤの値からＢＯＤの値を求められる。さらに負荷計測部は、求めたＢＯＤの値に応じて、流入比制御部を制御できる。
流入比制御部は、負荷計測部で求めた有機性汚濁負荷（ＢＯＤの値）に応じて、あらかじめ記憶させておいた設定値に基づいて、被処理水の活性汚泥槽への流入比を制御できる。具体的には、担体槽への被処理水の流入配管が備える弁の開閉と、活性汚泥槽への被処理水の流入配管が備える弁の開閉とを制御した。設定値は、以下のとおりとした。
（１Ａ－１）被処理水のＢＯＤが５００ｍｇ／Ｌ以上の場合：活性汚泥槽への被処理水の流入は、無し。
（１Ａ－２）被処理水のＢＯＤが３００ｍｇ／Ｌ以上、５００ｍｇ／Ｌ未満の場合：被処理水のうち、活性汚泥槽への被処理水の流入は１／３以上、２／３未満。
（１Ａ－３）被処理水のＢＯＤが２００ｍｇ／Ｌ以上、３００ｍｇ／Ｌ未満の場合：被処理水のうち、活性汚泥槽への被処理水の流入は２／３以上、全量未満。
（１Ａ－４）被処理水のＢＯＤが２００ｍｇ／Ｌ未満の場合：被処理水のうち、活性汚泥槽への被処理水の流入は全量。
実施例１の水処理装置を用いて、上記のとおり被処理水の有機性汚濁負荷を計測しながら、負荷計測部で求めた有機性汚濁負荷（ＢＯＤの値）に応じて設定値に基づいて流入比制御部を制御しながら、水処理を行った。ＢＯＤ５２０ｍｇ／Ｌの被処理水を用いた段階を実施例１とし、被処理水のＢＯＤが変動してＢＯＤ２４０ｍｇ／Ｌの被処理水を用いた段階を実施例２とした。なお、実施例１では担体槽および活性汚泥槽全体の体積に対してＢＯＤ容積負荷が１．３ｋｇ－ＢＯＤ／ｍ３／ｄａｙであり、実施例２では担体槽および活性汚泥槽全体の体積に対してＢＯＤ容積負荷が０．６ｋｇ－ＢＯＤ／ｍ３／ｄａｙであった。
沈殿槽からの処理水のＢＯＤを測定し、下記表１に記載した。具体的には、実施例１では、上記（１Ａ－１）「活性汚泥槽への被処理水の流入は、無し」にしたがって被処理水の全量が担体槽に流入するように制御され、沈殿槽を通過した処理水のＢＯＤが１８ｍｇ／Ｌとなった。実施例２では、上記（１Ａ－３）「被処理水のＢＯＤが２００ｍｇ／Ｌ以上、３００ｍｇ／Ｌ未満の場合：被処理水のうち、活性汚泥槽への被処理水の流入は２／３以上、全量未満」にしたがって被処理水の流入比が担体槽：活性汚泥槽＝１：２に制御され、沈殿槽を通過した処理水のＢＯＤが１９ｍｇ／Ｌとなった。
なお、各ＢＯＤ濃度はＪＩＳ Ｋ ０１０２ ２１に準拠して測定した。
沈殿槽からの処理水のＢＯＤを測定し、下記表１に記載した。具体的には、実施例１では、上記（１Ａ－１）「活性汚泥槽への被処理水の流入は、無し」にしたがって被処理水の全量が担体槽に流入するように制御され、沈殿槽を通過した処理水のＢＯＤが１８ｍｇ／Ｌとなった。実施例２では、上記（１Ａ－３）「被処理水のＢＯＤが２００ｍｇ／Ｌ以上、３００ｍｇ／Ｌ未満の場合：被処理水のうち、活性汚泥槽への被処理水の流入は２／３以上、全量未満」にしたがって被処理水の流入比が担体槽：活性汚泥槽＝１：２に制御され、沈殿槽を通過した処理水のＢＯＤが１９ｍｇ／Ｌとなった。
なお、各ＢＯＤ濃度はＪＩＳ Ｋ ０１０２ ２１に準拠して測定した。
［比較例１］：実施例２の対照実験。
担体槽と、活性汚泥槽と、沈殿槽を連結し、比較例１の水処理装置とした。比較例１の水処理装置は、被処理水の流入配管が担体槽のみであるため、被処理水の全量が担体槽に流入し、担体槽処理水のみが活性汚泥槽に流入する構成である。
比較例１の水処理装置を用いて、実施例２と同様の被処理水を、実施例２と同様の容積負荷をかけて水処理を行った。ここで、比較例１は「被処理水のＢＯＤが２００ｍｇ／Ｌ以上、３００ｍｇ／Ｌ未満の場合」であるが、上記（１Ａ－３）を満たすような制御をしなかったこととなる。
沈殿槽からの処理水のＢＯＤを測定し、下記表１に記載した。具体的には、ＢＯＤが低い被処理水の全量が担体槽に流入する比較例１の水処理では、沈殿槽を通過した処理水のＢＯＤが３８ｍｇ／Ｌとなった。
担体槽と、活性汚泥槽と、沈殿槽を連結し、比較例１の水処理装置とした。比較例１の水処理装置は、被処理水の流入配管が担体槽のみであるため、被処理水の全量が担体槽に流入し、担体槽処理水のみが活性汚泥槽に流入する構成である。
比較例１の水処理装置を用いて、実施例２と同様の被処理水を、実施例２と同様の容積負荷をかけて水処理を行った。ここで、比較例１は「被処理水のＢＯＤが２００ｍｇ／Ｌ以上、３００ｍｇ／Ｌ未満の場合」であるが、上記（１Ａ－３）を満たすような制御をしなかったこととなる。
沈殿槽からの処理水のＢＯＤを測定し、下記表１に記載した。具体的には、ＢＯＤが低い被処理水の全量が担体槽に流入する比較例１の水処理では、沈殿槽を通過した処理水のＢＯＤが３８ｍｇ／Ｌとなった。
［比較例２］：被処理水の全量が活性汚泥槽に流入
担体槽と、活性汚泥槽と、沈殿槽を連結し、被処理水の流入配管が活性汚泥槽のみとした、比較例２の水処理装置とした。比較例２の水処理装置は、担体槽は形式的に配置しただけであり、被処理水の流入配管が活性汚泥槽のみであるため、被処理水の全量が活性汚泥槽に流入する構成である。
比較例２の水処理装置を用いて、ＢＯＤ６８５ｍｇ／Ｌの被処理水を、担体槽および活性汚泥槽全体の体積に対してＢＯＤ容積負荷が１．８ｋｇ－ＢＯＤ／ｍ３／ｄａｙの容積負荷をかけて水処理を行った。ここで、比較例２は「被処理水のＢＯＤが５００ｍｇ／Ｌ以上の場合」であるが、上記（１Ａ－１）を満たすような制御をしなかったこととなる。
沈殿槽からの処理水のＢＯＤを測定し、下記表１に記載した。具体的には、ＢＯＤが高い被処理水の全量が活性汚泥槽に流入する比較例２の水処理では、沈殿槽を通過した処理水のＢＯＤが２８ｍｇ／Ｌとなった。
担体槽と、活性汚泥槽と、沈殿槽を連結し、被処理水の流入配管が活性汚泥槽のみとした、比較例２の水処理装置とした。比較例２の水処理装置は、担体槽は形式的に配置しただけであり、被処理水の流入配管が活性汚泥槽のみであるため、被処理水の全量が活性汚泥槽に流入する構成である。
比較例２の水処理装置を用いて、ＢＯＤ６８５ｍｇ／Ｌの被処理水を、担体槽および活性汚泥槽全体の体積に対してＢＯＤ容積負荷が１．８ｋｇ－ＢＯＤ／ｍ３／ｄａｙの容積負荷をかけて水処理を行った。ここで、比較例２は「被処理水のＢＯＤが５００ｍｇ／Ｌ以上の場合」であるが、上記（１Ａ－１）を満たすような制御をしなかったこととなる。
沈殿槽からの処理水のＢＯＤを測定し、下記表１に記載した。具体的には、ＢＯＤが高い被処理水の全量が活性汚泥槽に流入する比較例２の水処理では、沈殿槽を通過した処理水のＢＯＤが２８ｍｇ／Ｌとなった。
上記表１より、本発明によれば、水質が大きく時間変動する（負荷変動の大きい）被処理水を処理する場合に、活性汚泥の不調を抑制し、安定して良好な水質の処理水が得られる水処理装置を提供できることがわかった。
特に被処理水の有機性汚濁負荷が低い場合、担体槽および活性汚泥槽への被処理水の流入比を制御せずに被処理水の全量を担体槽と活性汚泥槽で２段階処理した比較例１よりも、被処理水の有機性汚濁負荷を基準として被処理水の一部を活性汚泥槽に直接流入するように制御をした実施例２の方が、活性汚泥槽およびその後の沈殿槽を通過した後の処理水の水質が良好であった。
被処理水の有機性汚濁負荷が高い場合、担体槽および活性汚泥槽への被処理水の流入比を制御せずに被処理水の全量を活性汚泥槽のみで１段階処理した比較例２では、活性汚泥槽およびその後の沈殿槽を通過した後の処理水の水質が悪いことがわかった。
特に被処理水の有機性汚濁負荷が低い場合、担体槽および活性汚泥槽への被処理水の流入比を制御せずに被処理水の全量を担体槽と活性汚泥槽で２段階処理した比較例１よりも、被処理水の有機性汚濁負荷を基準として被処理水の一部を活性汚泥槽に直接流入するように制御をした実施例２の方が、活性汚泥槽およびその後の沈殿槽を通過した後の処理水の水質が良好であった。
被処理水の有機性汚濁負荷が高い場合、担体槽および活性汚泥槽への被処理水の流入比を制御せずに被処理水の全量を活性汚泥槽のみで１段階処理した比較例２では、活性汚泥槽およびその後の沈殿槽を通過した後の処理水の水質が悪いことがわかった。
なお、実施例１、２、比較例１および２における、担体槽の体積に対するＢＯＤ容積負荷を上記表１に記載した。上記表１より、流入比制御部を、担体槽の体積に対するＢＯＤ容積負荷に応じて以下の設定値に基づいて制御する場合も、実施例１、２、比較例１および２と同様の結果が得られることがわかった。
（１Ｂ－１）担体槽の体積に対するＢＯＤ容積負荷が５．０ｋｇ－ＢＯＤ／ｍ３／ｄａｙ以上の場合：活性汚泥槽への被処理水の流入は、無し。
（１Ｂ－２）担体槽の体積に対するＢＯＤ容積負荷が３．０ｋｇ－ＢＯＤ／ｍ３／ｄａｙ以上、５．０ｋｇ－ＢＯＤ／ｍ３／ｄａｙ未満の場合：被処理水のうち、活性汚泥槽への被処理水の流入は１／３以上、２／３未満。
（１Ｂ－３）担体槽の体積に対するＢＯＤ容積負荷が２．０ｋｇ－ＢＯＤ／ｍ３／ｄａｙ以上、３．０ｋｇ－ＢＯＤ／ｍ３／ｄａｙ未満の場合：被処理水のうち、活性汚泥槽への被処理水の流入は２／３以上、全量未満。
（１Ｂ－４）担体槽の体積に対するＢＯＤ容積負荷が２．０ｋｇ－ＢＯＤ／ｍ３／ｄａｙ未満の場合：被処理水のうち、活性汚泥槽への被処理水の流入は全量。
（１Ｂ－１）担体槽の体積に対するＢＯＤ容積負荷が５．０ｋｇ－ＢＯＤ／ｍ３／ｄａｙ以上の場合：活性汚泥槽への被処理水の流入は、無し。
（１Ｂ－２）担体槽の体積に対するＢＯＤ容積負荷が３．０ｋｇ－ＢＯＤ／ｍ３／ｄａｙ以上、５．０ｋｇ－ＢＯＤ／ｍ３／ｄａｙ未満の場合：被処理水のうち、活性汚泥槽への被処理水の流入は１／３以上、２／３未満。
（１Ｂ－３）担体槽の体積に対するＢＯＤ容積負荷が２．０ｋｇ－ＢＯＤ／ｍ３／ｄａｙ以上、３．０ｋｇ－ＢＯＤ／ｍ３／ｄａｙ未満の場合：被処理水のうち、活性汚泥槽への被処理水の流入は２／３以上、全量未満。
（１Ｂ－４）担体槽の体積に対するＢＯＤ容積負荷が２．０ｋｇ－ＢＯＤ／ｍ３／ｄａｙ未満の場合：被処理水のうち、活性汚泥槽への被処理水の流入は全量。
［実施例１０１、１０２］：負荷計測部が担体槽処理水の有機性汚濁負荷（ＢＯＤカット率）を計測。
実施例１の水処理装置において、担体槽への被処理水の流入配管に流量計を設けず、かわりに担体槽から活性汚泥槽への配管に第二有機性汚濁指標計測部を設け、流入比制御部の制御方法を以下のとおりに変更した以外は実施例１と同様にして、実施例１０１の水処理装置とした。実施例１０１の水処理装置の概要は図２のとおりである。
実施例１０１では、被処理水の有機物濃度と担体槽処理水の有機物濃度から、担体槽におけるＢＯＤカット率を計算し、担体槽への被処理水の流入配管が備える弁の開閉と、活性汚泥槽への被処理水の流入配管が備える弁の開閉とを制御する際の設定値は、以下のとおりにＢＯＤカット率を基準とした。
（２－１）担体槽におけるＢＯＤカット率が８０％未満の場合：活性汚泥槽への被処理水の流入は、無し。
（２－２）担体槽におけるＢＯＤカット率が８０％以上、９０％未満の場合：被処理水のうち、活性汚泥槽への被処理水の流入は１／３以上、２／３未満。
（２－３）担体槽におけるＢＯＤカット率が９０％以上、９８％未満の場合：被処理水のうち、活性汚泥槽への被処理水の流入は２／３以上、全量未満。
（２－４）担体槽におけるＢＯＤカット率が９８％以上の場合：被処理水のうち、活性汚泥槽への被処理水の流入は全量。
実施例１の水処理装置において、担体槽への被処理水の流入配管に流量計を設けず、かわりに担体槽から活性汚泥槽への配管に第二有機性汚濁指標計測部を設け、流入比制御部の制御方法を以下のとおりに変更した以外は実施例１と同様にして、実施例１０１の水処理装置とした。実施例１０１の水処理装置の概要は図２のとおりである。
実施例１０１では、被処理水の有機物濃度と担体槽処理水の有機物濃度から、担体槽におけるＢＯＤカット率を計算し、担体槽への被処理水の流入配管が備える弁の開閉と、活性汚泥槽への被処理水の流入配管が備える弁の開閉とを制御する際の設定値は、以下のとおりにＢＯＤカット率を基準とした。
（２－１）担体槽におけるＢＯＤカット率が８０％未満の場合：活性汚泥槽への被処理水の流入は、無し。
（２－２）担体槽におけるＢＯＤカット率が８０％以上、９０％未満の場合：被処理水のうち、活性汚泥槽への被処理水の流入は１／３以上、２／３未満。
（２－３）担体槽におけるＢＯＤカット率が９０％以上、９８％未満の場合：被処理水のうち、活性汚泥槽への被処理水の流入は２／３以上、全量未満。
（２－４）担体槽におけるＢＯＤカット率が９８％以上の場合：被処理水のうち、活性汚泥槽への被処理水の流入は全量。
実施例１０１の水処理装置を用いて、上記のとおり被処理水および担体槽処理水の有機性汚濁負荷を計測しながら、負荷計測部で求めた有機性汚濁負荷（ＢＯＤカット率）に応じて設定値に基づいて流入比制御部を制御しながら、水処理を行った。ＢＯＤ５２０ｍｇ／Ｌの被処理水を用いた段階を実施例１０１とし、被処理水のＢＯＤが変動してＢＯＤ２４０ｍｇ／Ｌの被処理水を用いた段階を実施例１０２とした。なお、実施例１０１では担体槽および活性汚泥槽全体の体積に対してＢＯＤ容積負荷が１．３ｋｇ－ＢＯＤ／ｍ３／ｄａｙであり、実施例１０２では担体槽および活性汚泥槽全体の体積に対してＢＯＤ容積負荷が０．６ｋｇ－ＢＯＤ／ｍ３／ｄａｙであった。
沈殿槽からの処理水のＢＯＤを測定し、下記表２に記載した。具体的には、実施例１０１では、被処理水の全量が担体槽に流入するように制御され、沈殿槽を通過した処理水のＢＯＤが１８ｍｇ／Ｌとなった。実施例１０２では、被処理水の流入比が担体槽：活性汚泥槽＝１：２に制御され、沈殿槽を通過した処理水のＢＯＤが１９ｍｇ／Ｌとなった。
沈殿槽からの処理水のＢＯＤを測定し、下記表２に記載した。具体的には、実施例１０１では、被処理水の全量が担体槽に流入するように制御され、沈殿槽を通過した処理水のＢＯＤが１８ｍｇ／Ｌとなった。実施例１０２では、被処理水の流入比が担体槽：活性汚泥槽＝１：２に制御され、沈殿槽を通過した処理水のＢＯＤが１９ｍｇ／Ｌとなった。
［比較例１０１］：実施例１０２の対照実験。
担体槽と、活性汚泥槽と、沈殿槽を連結し、比較例１０１の水処理装置とした。比較例１０１の水処理装置は、被処理水の流入配管が担体槽のみであるため、被処理水の全量が担体槽に流入し、担体槽処理水のみが活性汚泥槽に流入する構成である。
比較例１０１の水処理装置を用いて、実施例１０２と同様の被処理水を、実施例１０２と同様の容積負荷をかけて水処理を行った。ここで、比較例１０１は「担体槽におけるＢＯＤカット率が９０％以上、９８％未満の場合」であるが、上記（２－３）を満たすような制御をしなかったこととなる。
沈殿槽からの処理水のＢＯＤを測定し、下記表２に記載した。具体的には、ＢＯＤが低い被処理水の全量が担体槽に流入する比較例１０１の水処理では、沈殿槽を通過した処理水のＢＯＤが３８ｍｇ／Ｌとなった。
担体槽と、活性汚泥槽と、沈殿槽を連結し、比較例１０１の水処理装置とした。比較例１０１の水処理装置は、被処理水の流入配管が担体槽のみであるため、被処理水の全量が担体槽に流入し、担体槽処理水のみが活性汚泥槽に流入する構成である。
比較例１０１の水処理装置を用いて、実施例１０２と同様の被処理水を、実施例１０２と同様の容積負荷をかけて水処理を行った。ここで、比較例１０１は「担体槽におけるＢＯＤカット率が９０％以上、９８％未満の場合」であるが、上記（２－３）を満たすような制御をしなかったこととなる。
沈殿槽からの処理水のＢＯＤを測定し、下記表２に記載した。具体的には、ＢＯＤが低い被処理水の全量が担体槽に流入する比較例１０１の水処理では、沈殿槽を通過した処理水のＢＯＤが３８ｍｇ／Ｌとなった。
［比較例１０２］：被処理水の全量が活性汚泥槽に流入
担体槽と、活性汚泥槽と、沈殿槽を連結し、被処理水の流入配管が活性汚泥槽のみとした、比較例１０２の水処理装置とした。比較例１０２の水処理装置は、担体槽は形式的に配置しただけであり、被処理水の流入配管が活性汚泥槽のみであるため、被処理水の全量が活性汚泥槽に流入する構成である。
比較例１０２の水処理装置を用いて、ＢＯＤ６８５ｍｇ／Ｌの被処理水を、担体槽および活性汚泥槽全体の体積に対してＢＯＤ容積負荷が１．８ｋｇ－ＢＯＤ／ｍ３／ｄａｙの容積負荷をかけて水処理を行った。
沈殿槽からの処理水のＢＯＤを測定し、下記表２に記載した。具体的には、ＢＯＤが高い被処理水の全量が活性汚泥槽に流入する比較例１０２の水処理では、沈殿槽を通過した処理水のＢＯＤが２８ｍｇ／Ｌとなった。
担体槽と、活性汚泥槽と、沈殿槽を連結し、被処理水の流入配管が活性汚泥槽のみとした、比較例１０２の水処理装置とした。比較例１０２の水処理装置は、担体槽は形式的に配置しただけであり、被処理水の流入配管が活性汚泥槽のみであるため、被処理水の全量が活性汚泥槽に流入する構成である。
比較例１０２の水処理装置を用いて、ＢＯＤ６８５ｍｇ／Ｌの被処理水を、担体槽および活性汚泥槽全体の体積に対してＢＯＤ容積負荷が１．８ｋｇ－ＢＯＤ／ｍ３／ｄａｙの容積負荷をかけて水処理を行った。
沈殿槽からの処理水のＢＯＤを測定し、下記表２に記載した。具体的には、ＢＯＤが高い被処理水の全量が活性汚泥槽に流入する比較例１０２の水処理では、沈殿槽を通過した処理水のＢＯＤが２８ｍｇ／Ｌとなった。
上記表２より、本発明によれば、水質が大きく時間変動する（負荷変動の大きい）被処理水を処理する場合に、活性汚泥の不調を抑制し、安定して良好な水質の処理水が得られる水処理装置を提供できることがわかった。
特に被処理水の有機性汚濁負荷が低い場合、担体槽および活性汚泥槽への被処理水の流入比を制御せずに被処理水の全量を担体槽と活性汚泥槽で２段階処理した比較例１０１よりも、ＢＯＤカット率を基準として被処理水の一部を活性汚泥槽に直接流入するように制御をした実施例１０２の方が、活性汚泥槽およびその後の沈殿槽を通過した後の処理水の水質が良好であった。
被処理水の有機性汚濁負荷が高い場合、担体槽および活性汚泥槽への被処理水の流入比を制御せずに被処理水の全量を活性汚泥槽のみで１段階処理した比較例１０２では、活性汚泥槽およびその後の沈殿槽を通過した後の処理水の水質が悪いことがわかった。
特に被処理水の有機性汚濁負荷が低い場合、担体槽および活性汚泥槽への被処理水の流入比を制御せずに被処理水の全量を担体槽と活性汚泥槽で２段階処理した比較例１０１よりも、ＢＯＤカット率を基準として被処理水の一部を活性汚泥槽に直接流入するように制御をした実施例１０２の方が、活性汚泥槽およびその後の沈殿槽を通過した後の処理水の水質が良好であった。
被処理水の有機性汚濁負荷が高い場合、担体槽および活性汚泥槽への被処理水の流入比を制御せずに被処理水の全量を活性汚泥槽のみで１段階処理した比較例１０２では、活性汚泥槽およびその後の沈殿槽を通過した後の処理水の水質が悪いことがわかった。
１ 被処理水
２ 担体槽処理水
３ 活性汚泥槽処理水
４ 処理水
１１ 担体槽
１２ 活性汚泥槽
１３ 沈殿槽
２１ 流動床担体
２２ 曝気手段
２３ スクリーン
３１ 負荷計測部
３２ 有機性汚濁指標計測部
３３ 第二有機性汚濁指標計測部
３４ 流量計
３５ 入力信号
３６ 出力信号
３７ 流入比制御部
４１ 返送汚泥
４２ 余剰汚泥
２ 担体槽処理水
３ 活性汚泥槽処理水
４ 処理水
１１ 担体槽
１２ 活性汚泥槽
１３ 沈殿槽
２１ 流動床担体
２２ 曝気手段
２３ スクリーン
３１ 負荷計測部
３２ 有機性汚濁指標計測部
３３ 第二有機性汚濁指標計測部
３４ 流量計
３５ 入力信号
３６ 出力信号
３７ 流入比制御部
４１ 返送汚泥
４２ 余剰汚泥
Claims (8)
- 上流から順番に担体槽、活性汚泥槽および沈殿槽を備える水処理装置であって、
前記担体槽の上流に流入比制御部を備え、
被処理水の有機性汚濁負荷を計測する負荷計測部を備え、
前記負荷計測部が前記有機性汚濁負荷として前記被処理水の有機物濃度および担体槽処理水の有機物濃度を計測し、
前記被処理水と前記担体槽処理水の前記有機物濃度の差から算出される、前記担体槽における有機性汚濁負荷カット率が第一設定値未満の場合、前記流入比制御部が前記被処理水の全部を前記担体槽に流入させ、
前記担体槽における有機性汚濁負荷カット率が第一設定値以上の場合、前記流入比制御部が前記被処理水の一部または全部を前記活性汚泥槽に流入させる、水処理装置。 - 前記担体槽および前記活性汚泥槽がそれぞれ前記被処理水の流入配管を備える、請求項１に記載の水処理装置。
- 前記担体槽の上流に流量計を備える、請求項１または２に記載の水処理装置。
- 前記担体槽における有機性汚濁負荷カット率が第一設定値未満の場合、前記流入比制御部が前記被処理水の全部を前記担体槽に流入させ、
前記担体槽における有機性汚濁負荷カット率が第一設定値以上、第二設定値未満の場合、前記流入比制御部が前記被処理水を前記担体槽および前記活性汚泥槽に分配し、
前記担体槽における有機性汚濁負荷カット率が第二設定値以上の場合、前記流入比制御部が前記被処理水の全部を前記活性汚泥槽に流入させる、請求項１～３のいずれか一項に記載の水処理装置。 - 前記被処理水の前記担体槽および前記活性汚泥槽全体の体積に対するＢＯＤ容積負荷が０．２～１．８ｋｇ／ｍ３／ｄａｙである、請求項１～４のいずれか一項に記載の水処理装置。
- 前記被処理水のＢＯＤが時間変動する、請求項１～５のいずれか一項に記載の水処理装置。
- 前記沈殿槽から、前記活性汚泥槽に汚泥を返送する手段を備える、請求項１～６のいずれか一項に記載の水処理装置。
- 上流から順番に担体槽、活性汚泥槽および沈殿槽を備える水処理装置を用いて被処理水を水処理する水処理方法であって、
前記水処理装置が前記担体槽の上流に流入比制御部を備え、
前記水処理装置が備える負荷計測部が前記被処理水の有機性汚濁負荷を計測し、
前記水処理装置が備える前記負荷計測部が前記有機性汚濁負荷として前記被処理水の有機物濃度および担体槽処理水の有機物濃度を計測し、
前記被処理水と前記担体槽処理水の前記有機物濃度の差から算出される、前記担体槽における有機性汚濁負荷カット率が第一設定値未満の場合、前記流入比制御部が前記被処理水の全部を前記担体槽に流入させ、
前記担体槽における有機性汚濁負荷カット率が第一設定値以上の場合、前記流入比制御部が前記被処理水の一部または全部を前記活性汚泥槽に流入させる、水処理方法。
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| JP2019082703A JP7255341B2 (ja) | 2019-04-24 | 2019-04-24 | 水処理装置および水処理方法 |
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| JP2013138976A (ja) | 2011-12-28 | 2013-07-18 | Mitsubishi Heavy Industries Mechatronics Systems Ltd | 排水処理装置 |
| JP2015039691A (ja) | 2013-08-23 | 2015-03-02 | 株式会社神鋼環境ソリューション | 廃水処理方法および廃水処理装置 |
| JP2019048254A (ja) | 2017-09-08 | 2019-03-28 | オルガノ株式会社 | 有機性排水の処理方法及び処理装置 |
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