JP7432945B2

JP7432945B2 - 水処理装置

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Publication number: JP7432945B2
Application number: JP2021514825A
Authority: JP
Inventors: 正章吉野
Original assignee: TWO FIELDS CO., LTD.
Current assignee: TWO FIELDS CO., LTD.
Priority date: 2019-04-15
Filing date: 2020-03-11
Publication date: 2024-02-19
Anticipated expiration: 2040-03-11
Also published as: JPWO2020213305A1; WO2020213305A1

Description

本発明は、水処理装置に関する。

例えば、下水処理場において標準活性汚泥法により下水処理が行われている。図１４は、下水処理場で行われている標準活性汚泥法のフローを模式的に示している。図１４に示すフローの場合、最初沈殿池において、流入水がゆっくりと流れ、沈降した最初沈殿池汚泥が除去される。最初沈殿池から流出した上澄みは、反応タンクに流入し、散気装置から大量の空気が送り込まれて攪拌される。これにより、微生物が被処理水中の汚れを分解し、微生物を含む活性汚泥のフロックが増える。反応タンクは、微生物が汚れを分解することから生物反応槽とも呼ばれる。活性汚泥を含む被処理水は、反応タンクとは別の場所に設置されている最終沈殿池に流入してゆっくりと流れ、沈殿成分である汚泥と上澄み成分である処理水とに分離する。最初沈殿池において沈殿した汚泥は、一部が返送汚泥として反応タンクに戻され、残りが余剰汚泥として汚泥処理が行われる。最終沈殿池から流出した処理水は、必要に応じて塩素で消毒され、河川や海に放流される。

「下水道施設計画・設計指針と解説後編－2009年版－」、社団法人日本下水道協会、2009年9月、ｐ．８６

上述した技術は、最終沈殿池を反応タンクとは別の場所に設置する必要があるため、反応タンクと最終沈殿池を設置するために広い面積が必要である。
尚、上述のような課題は、下水以外の廃水、さらに廃水以外の水を処理する場合にも存在する。

本発明は、少ない設置面積で水処理を行うことが可能な水処理装置を開示するものである。

本発明の水処理装置は、流入水から処理水を得る水処理装置であって、
被処理水が入っている攪拌槽と、
前記被処理水が流通する被処理水流通部、及び、該被処理水流通部よりも高い位置において前記処理水が流出する処理水流出部を少なくとも有し、前記攪拌槽の被処理水の水面下において外側から隔てられ、固形物を沈殿させる沈殿室と、を備え、
前記流入水が前記攪拌槽と前記沈殿室の少なくとも一方に流入し、
前記処理水が前記処理水流出部から前記攪拌槽外へ流出し、
前記沈殿室を通る垂直断面において前記攪拌槽の被処理水が前記沈殿室の外側を循環するようにされ、
前記水処理装置は、前記攪拌槽の被処理水への散気と、前記攪拌槽の被処理水に入っている攪拌翼の駆動と、の少なくとも一方により、前記攪拌槽の被処理水を前記垂直断面における前記沈殿室の外側において循環させる攪拌手段をさらに備える、態様を有する。
また、本発明の水処理装置は、流入水から処理水を得る水処理装置であって、
被処理水が入っている攪拌槽と、
前記被処理水が流通する被処理水流通部、及び、該被処理水流通部よりも高い位置において前記処理水が流出する処理水流出部を少なくとも有し、前記攪拌槽の被処理水の水面下において外側から隔てられ、固形物を沈殿させる沈殿室と、を備え、
前記流入水が前記攪拌槽に流入し、
前記処理水が前記処理水流出部から前記攪拌槽外へ流出し、
前記沈殿室を通る垂直断面において前記攪拌槽の被処理水が前記沈殿室の外側を循環するようにされ、
前記水処理装置は、前記沈殿室の外壁部の最上部よりも低い位置において前記攪拌槽の側壁と前記沈殿室の外壁部との間に前記流入水を導入し、前記攪拌槽の被処理水に含まれる微生物からの気泡により、前記攪拌槽の被処理水を前記垂直断面における前記沈殿室の外側において循環させる、態様を有する。
さらに、本発明の水処理装置は、流入水から処理水を得る水処理装置であって、
被処理水が入っている攪拌槽と、
前記被処理水が流通する被処理水流通部、及び、該被処理水流通部よりも高い位置において前記処理水が流出する処理水流出部を少なくとも有し、前記攪拌槽の被処理水の水面下において外側から隔てられ、固形物を沈殿させる沈殿室と、を備え、
前記流入水が前記攪拌槽と前記沈殿室の少なくとも一方に流入し、
前記処理水が前記処理水流出部から前記攪拌槽外へ流出し、
前記沈殿室を通る垂直断面において前記攪拌槽の被処理水が前記沈殿室の外側を循環するようにされ、
前記沈殿室は、前記被処理水流通部よりも高く前記処理水流出部よりも低い位置において当該沈殿室の被処理水が前記攪拌槽に流出する浮遊物質返送部を有する、態様を有する。

本発明によれば、少ない設置面積で水処理を行うことが可能な水処理装置を提供することができる。

図１Ａ，１Ｂは水処理装置の例を模式的に示す図、図１Ｃは図１Ｂに示す沈殿室を模式的に示す図。図２Ａ，２Ｂは水処理装置の別の例を模式的に示す図。図３は、水処理装置の別の例を模式的に示す図。図４は、水処理装置の別の例を模式的に示す図。図５Ａ，５Ｂは水処理装置の別の例を模式的に示す図。図６Ａ，６Ｂは水処理装置の別の例を模式的に示す図。図７Ａ，７Ｂは水処理装置の別の例を模式的に示す図。図８Ａ，８Ｂは水処理装置の別の例を模式的に示す図。図９Ａ，９Ｂは水処理装置の別の例を模式的に示す図。図１０は、水処理装置の試験装置を模式的に示す図。図１１は、反応槽滞留時間に応じたＣＯＤ除去率の測定結果を示す図。図１２は、水処理装置の設計例を模式的に示す図。図１３は、比較例として標準活性汚泥法による生物反応槽及び沈殿槽の設計例を模式的に示す図。図１４は、比較例として標準活性汚泥法のフローを模式的に示す図。

以下、本発明の実施形態を説明する。むろん、以下の実施形態は本発明を例示するものに過ぎず、実施形態に示す特徴の全てが発明の解決手段に必須になるとは限らない。

（１）本発明に含まれる技術の概要：
まず、図１～１４に示される例を参照して本発明に含まれる技術の概要を説明する。尚、本願の図は模式的に例を示す図であり、これらの図に示される各方向の拡大率は異なることがあり、各図は整合していないことがある。むろん、本技術の各要素は、符号で示される具体例に限定されない。
また、本願において、数値範囲「Min～Max」は、最小値Min以上、且つ、最大値Max以下を意味する。

［態様１］
本技術の一態様に係る水処理装置１は、流入水Ｗ１から処理水Ｗ３を得る水処理装置１であって、被処理水Ｗ２が入っている攪拌槽１０と、沈殿室（例えば図１Ｂ等に示す沈殿槽２０）と、を備える。前記沈殿室（２０）は、前記被処理水Ｗ２が流通する被処理水流通部２１、及び、該被処理水流通部２１よりも高い位置において前記処理水Ｗ３が流出する処理水流出部２２を少なくとも有し、前記攪拌槽１０の被処理水Ｗ２の水面下において外側から隔てられ、汚泥等といった固形物を沈殿させる。本水処理装置１において、前記流入水Ｗ１が前記攪拌槽１０と前記沈殿室（２０）の少なくとも一方に流入し、前記処理水Ｗ３が前記処理水流出部２２から前記攪拌槽外へ流出し、前記沈殿室（２０）を通る垂直断面において前記攪拌槽１０の被処理水Ｗ２が前記沈殿室（２０）の外側を循環するようにされている。

本技術の水処理は、廃水処理でもよいし、廃水処理でなくてもよく、例えば、流入水Ｗ１の生物処理、流入水Ｗ１に含まれる固形物の凝集処理、流入水Ｗ１に含まれる汚泥の濃縮処理、等を含む。上記態様１では、攪拌槽１０の被処理水Ｗ２が垂直断面において沈殿室（２０）の外側を循環することにより被処理水Ｗ２の流れのエネルギー損失が少なくなって効率良く攪拌され、例えば、微生物による被処理水中の汚れの分解や、被処理水中の固形物の凝集や、被処理水中の固形物の濃縮が促進される。被処理水Ｗ２は、被処理水流通部２１により攪拌槽１０と沈殿室（２０）との間で流通する。沈殿室（２０）では、被処理水中の固形物が沈殿し、被処理水流通部２１よりも高い位置にある処理水流出部２２から攪拌槽外へ処理水Ｗ３が流出する。これにより、例えば、被処理水Ｗ２を固形物と処理水Ｗ３とに分離する最終沈殿池の機能が攪拌槽１０の内部において実現される。本態様は、被処理水中の固形物を沈殿させるために沈殿槽を攪拌槽１０とは別に設ける必要が無いので、少ない設置面積で水処理を行うことが可能な水処理装置を提供することができる。

ここで、流入水には、下水や工場排水や生活排水といった生物処理の対象となる汚水、固形物の凝集対象となる汚水、濃縮対象となる汚泥、等が含まれる。
攪拌槽の上部は、開口していてもよいし、密閉等、閉じていてもよい。例えば、攪拌槽の被処理水の循環を促進させるために散気する場合、攪拌槽の上部に開口等、空気を排出する手段があると好ましい。また、本水処理装置をメタン発酵装置に適用する場合、上部が閉じていると好ましい。
沈殿室において沈殿する固形物は、泥状の物質である汚泥を含むが、汚泥に限定されない。汚泥は、多量の微生物を含む活性汚泥を含むが、活性汚泥に限定されない。
沈殿室における被処理水流通部は、沈殿室の最下部にあってもよいし、沈殿室の最下部よりも上にあってもよい。
沈殿室における処理水流出部は、沈殿室の最上部にあってもよいし、沈殿室の最上部よりも下にあってもよい。
沈殿室において沈殿した固形物は、被処理水流通部から攪拌槽に戻ってもよい。本水処理装置において沈殿した固形物は、ポンプに繋がっている管を人手で攪拌槽に差し込んで吸い上げる等、人手により除去されてもよい。
流入水は、攪拌槽に流入してもよいし、沈殿室に流入してもよいし、攪拌槽と沈殿室の両方に流入してもよい。
攪拌槽の被処理水の水面下に配置される沈殿室の数は、一つでもよいし、２以上でもよい。
尚、上述した付言は、以下の態様においても適用される。

［態様２］
本水処理装置１は、前記攪拌槽１０内において沈殿した固形物と、前記沈殿室（２０）内に存在する固形物と、の少なくとも一方を前記攪拌槽外へ排出する固形物排出部（例えば図１Ｂ等に示す汚泥管７０）を備えていてもよい。この態様は、攪拌槽１０内において沈殿した固形物と、沈殿室（２０）内に存在する固形物と、の少なくとも一方が固形物排出部（７０）により攪拌槽外へ排出されるので、少ない設置面積で水処理を行う好適な水処理装置を提供することができる。
ここで、固形物排出部は、攪拌槽内において沈殿した固形物のみ排出してもよいし、沈殿室内に存在する固形物のみ排出してもよいし、攪拌槽内と沈殿室内の両方に存在する固形物を排出してもよい。この付言は、以下の態様においても適用される。

［態様３］
図３等に例示するように、本水処理装置１は、前記固形物排出部（７０）の流路を開閉する固形物流路開閉弁（例えば汚泥弁７５）を備えていてもよく、前記沈殿室（２０）内と前記攪拌槽１０内の少なくとも一方の被処理水Ｗ２の浮遊物質濃度（例えばＭＬＳＳ濃度）を検出する濃度検出部８０を備えていてもよく、該濃度検出部８０により検出された浮遊物質濃度に基づいて前記固形物流路開閉弁（７５）を動作させる固形物排出制御部９１を備えていてもよい。この場合、沈殿室（２０）内と攪拌槽１０内の少なくとも一方の被処理水Ｗ２の浮遊物質濃度に基づいて固形物流路開閉弁（７５）により固形物排出部（７０）の流路が開閉するので、沈殿室（２０）内や攪拌槽１０内の固形物濃度を制御することが可能になる。従って、本態様は、少ない設置面積で水処理を行う好適な水処理装置を提供することができる。
ここで、濃度検出部は、沈殿室内の被処理水の浮遊物質濃度のみ検出してもよいし、攪拌槽内の被処理水の浮遊物質濃度のみ検出してもよいし、沈殿室内と攪拌槽内の両方の被処理水の浮遊物質濃度を検出してもよい。この付言は、以下の態様においても適用される。

［態様４］
図４等に例示するように、本水処理装置１は、前記処理水流出部２２の流路を開閉する処理水流路開閉弁（例えば処理水弁６５）を備えていてもよく、前記濃度検出部８０により検出された浮遊物質濃度に基づいて前記処理水流路開閉弁（６５）を動作させる処理水流出制御部９２を備えていてもよい。この場合、沈殿室（２０）内と攪拌槽１０内の少なくとも一方の被処理水Ｗ２の浮遊物質濃度に基づいて処理水流路開閉弁（６５）により処理水流出部２２の流路が開閉するので、固形物が処理水Ｗ３とともに流出することを回避することが可能になる。従って、本態様は、少ない設置面積で水処理を行う好適な水処理装置を提供することができる。

［態様５］
図６Ａ等に例示するように、前記沈殿室（２０）は、前記被処理水流通部２１よりも高く前記処理水流出部２２よりも低い位置において当該沈殿室（２０）の被処理水Ｗ２が前記攪拌槽１０に流出する浮遊物質返送部２３を有していてもよい。気泡が付着した固形物は、見掛け比重が小さくなり、処理水Ｗ３中に流出する可能性がある。沈殿室（２０）に浮遊物質返送部２３があることにより、沈殿室（２０）内にある気泡や浮上固形物が攪拌槽１０に返送され、固形物が処理水Ｗ３とともに流出することを回避することが可能になる。従って、本態様は、少ない設置面積で水処理を行う好適な水処理装置を提供することができる。

［態様６］
本水処理装置１は、前記攪拌槽１０の被処理水Ｗ２への散気（例えば図１Ｂ参照）、前記攪拌槽１０の被処理水Ｗ２に入っている攪拌翼の駆動（例えば図２Ａ参照）、前記攪拌槽１０への流入水Ｗ１の流れ（例えば図２Ａ参照）、及び、前記攪拌槽１０の被処理水Ｗ２に含まれる微生物からの気泡（例えば図２Ｂ参照）、の少なくとも一つにより、前記攪拌槽１０の被処理水Ｗ２を前記垂直断面における前記沈殿室（２０）の外側において循環させる攪拌手段４０を備えていてもよい。本態様は、攪拌手段４０により攪拌槽１０の被処理水Ｗ２の循環が促進されるので、水処理の効率を向上させることができる。

（２）水処理装置の具体例：
図１～９は、水処理装置１の概念に含まれる種々の具体的な廃水処理装置１Ａ～１Ｏを模式的に例示している。まず、図１Ａ，１Ｂに示す廃水処理装置１Ａを説明する。図１Ａは廃水処理装置１Ａを上から見た平面図であり、図１Ｂは沈殿槽２０（沈殿室の例）を通る廃水処理装置１Ａの垂直断面図であり、図１Ｃは廃水処理装置１Ａの沈殿槽２０を示す垂直断面図である。図１Ｂ，１Ｃ等において、UPは上を示し、DOWNは下を示している。本明細書で説明する位置関係は、発明を説明するための例示に過ぎず、発明を限定するものではない。従って、左右を逆にしたり、前後を逆にしたり、循環流Ｃ１の向きを逆にしたりすること等も、本技術に含まれる。
尚、沈殿室は、標準活性汚泥法の最終沈殿池と同じ機能を発揮することが可能である。そこで、本具体例では、符号２０で示される要素を沈殿槽と呼んでいる。

廃水処理装置１Ａは、攪拌槽１０、沈殿槽２０、攪拌手段４０、流入管５０、処理水管６０、汚泥管７０（固形物排出部の例）、等を備えている。廃水処理の対象である流入水Ｗ１は、流入管５０を経由して攪拌槽１０の中に導入される。流入管５０からの流入水Ｗ１は、図１Ｂに示すように、攪拌槽１０内の被処理水Ｗ２の水面ＷＳに落下してもよいし、水面ＷＳよりも下の位置において攪拌槽１０内に導入されてもよい。攪拌槽１０内の被処理水Ｗ２の一部は、沈殿槽２０に入り、汚泥Ｓ１（固形物の例）と処理水Ｗ３とに分離する。処理水Ｗ３は処理水管６０を経由して攪拌槽１０の外へ流出し、汚泥Ｓ１は攪拌槽１０から汚泥管７０を経由して攪拌槽１０の外へ排出される。

攪拌槽１０は、略水平の矩形状の底１０ｂ、及び、４面ある略鉛直の矩形状の側壁１０ｗを有し、上部に開口１１を有している。開口１１は、蓋１２で覆われてもよい。廃水処理装置１Ａを標準活性汚泥法の代わりに使用する場合、蓋１２は無くてもよい。廃水処理装置１Ａをメタン発酵装置に適用する場合、攪拌槽１０に蓋１２を取り付けることによりメタンガスを集めることができる。攪拌槽１０は、沈殿槽２０を収容し、沈殿槽２０の外側において被処理水Ｗ２を貯留する。攪拌槽１０に入っている被処理水Ｗ２は、流入水Ｗ１の流入及び沈殿槽２０への流出により徐々に流れている。
攪拌槽１０と蓋１２には、生物反応槽やメタン発酵装置に使用されている構造物、例えば、コンクリート、ポリオレフィンといった合成樹脂、鋼といった金属、等といった材質の構造物を使用することができる。攪拌槽１０の形状は図１Ａ，１Ｂに示す形状に限定されず、例えば、底１０ｂが水平からずれてもよいし、側壁１０ｗが鉛直からずれてもよいし、底１０ｂが楕円形といった非矩形でもよい。

沈殿槽２０は、攪拌槽１０の被処理水Ｗ２の水面下において攪拌槽１０の内部に設置され、外側から隔てられた内部において汚泥Ｓ１を沈殿させる。すなわち、攪拌槽１０の内部空間は、沈殿槽２０の存在により、沈殿槽２０の内部空間と沈殿槽２０から外側の空間とに分割されている。沈殿槽２０は、傾斜部３１～３４と立壁部３５を含む外壁部３０を備えている。外壁部３０は、水平である軸方向Ｄ１に対して直交する垂直断面の形状がほぼ同じであり、閉じた最上部に繋がっている上傾斜部３１，３２、開いた最下部に繋がっている下傾斜部３３，３４、及び、軸方向Ｄ１における両端部を閉塞する略鉛直の立壁部３５を含んでいる。外壁部３０は、軸方向Ｄ１に対して直交する垂直断面において、下傾斜部３３、上傾斜部３１、上傾斜部３２、及び、下傾斜部３４が順に繋がり、沈殿槽２０の内部空間を囲んでいる。上傾斜部３１の傾斜角θ１、上傾斜部３２の傾斜角θ２、下傾斜部３３の傾斜角θ３、及び、下傾斜部３４の傾斜角θ４は、汚泥の堆積を抑制する点から、４０～８０°程度が好ましく、５０～７０°程度がより好ましい。軸方向Ｄ１に対して直交する垂直断面における外壁部３０の外面には、被処理水流通部２１を除いて凹んだ部位が無い。これにより、外壁部３０の外側を廻る循環流Ｃ１に小さな旋回流が生じ難く、循環流Ｃ１のエネルギー損失が抑制され、攪拌槽１０の被処理水Ｗ２が効率良く攪拌される。

沈殿槽２０は、支持部３６により攪拌槽１０に支持されている。支持部３６は、図１Ａに示すように立壁部３５を支持してもよいし、傾斜部３１～３４の少なくとも一部を支持してもよい。支持部３６の設置箇所は、図１Ａに示すように攪拌槽の底１０ｂでもよい、攪拌槽の側壁１０ｗでもよいし、蓋１２等でもよい。
尚、軸方向Ｄ１における外壁部３０の両端部のうち少なくとも一方は、立壁部３５の代わりに攪拌槽の側壁１０ｗにより閉塞されてもよい。この場合、側壁１０ｗにより外壁部３０が支持されるので、沈殿槽２０に支持部３６が無くてもよい。

外壁部３０の最下部は、軸方向Ｄ１に沿って開口している。これにより、沈殿槽２０は、攪拌槽１０の被処理水Ｗ２が流入する被処理水流通部２１を外壁部３０の最下部に有している。また、上傾斜部３２の上部には、処理水管６０を経由して処理水Ｗ３が流出する処理水流出部２２が配置されている。従って、処理水流出部２２は、被処理水流通部２１よりも高い位置にある。むろん、処理水流出部２２の位置は、上傾斜部３２に限定されず、上傾斜部３１、立壁部３５、等でもよい。被処理水流通部２１の位置は、処理水流出部２２よりも低い位置であればよく、立壁部３５、下傾斜部３３，３４において最下部を除く位置、等でもよい。
沈殿槽２０には、ポリオレフィンといった合成樹脂、鋼といった金属、コンクリート、等といった材質の構造物を使用することができる。沈殿槽２０の材質が比重１．０未満の合成樹脂である場合、支持部３６をロープといった沈殿槽２０の浮上を防ぐ構造物にすればよい。沈殿槽２０の形状は図１Ａ～１Ｃに示す形状に限定されず、例えば、傾斜部３１～３４が曲面形状でもよいし、立壁部３５が鉛直からずれてもよい。

攪拌手段４０は、沈殿槽２０を通る垂直断面において沈殿槽２０の外側を廻るように攪拌槽１０の被処理水Ｗ２を循環させる。図１Ｂには、攪拌手段４０として攪拌槽１０の被処理水Ｗ２への散気を行う散気装置４１が被処理水Ｗ２中において沈殿槽２０の下傾斜部３３の外側に設置されていることが示されている。散気装置４１が攪拌槽１０の被処理水Ｗ２に空気を送り込むと、生じる多数の気泡Ｂ１の浮力により攪拌槽１０の側壁１０ｗと沈殿槽２０の傾斜部３３，３１との間で被処理水Ｗ２に上昇流が生じ、この上昇流が向きを変えて沈殿槽２０の最上部を超え、側壁１０ｗと傾斜部３２，３４との間で被処理水Ｗ２に下降流が生じ、この下降流が向きを変えて底１０ｂと沈殿槽２０との間を通って散気装置４１の近傍に戻ってくる。すなわち、攪拌槽の被処理水Ｗ２の水面下において沈殿槽２０の外側が被処理水Ｗ２の循環経路となっており、この循環経路に沿って攪拌槽１０の被処理水Ｗ２に沈殿槽２０の外側を廻る循環流Ｃ１が生じる。

流入管５０は、外部から攪拌槽１０に内部に繋がり、流入水Ｗ１を攪拌槽１０の被処理水Ｗ２に導入する。処理水管６０は、沈殿槽２０の処理水流出部２２から攪拌槽１０の内部を通り過ぎて攪拌槽１０の外へ出ており、処理水Ｗ３を沈殿槽２０から攪拌槽１０外へ流出させる。処理水管６０にポンプを接続し、ポンプで流量を調整しながら処理水Ｗ３を流出させてもよい。汚泥管７０は、攪拌槽１０の側壁１０ｗの下部から外へ出ており、汚泥Ｓ１を攪拌槽１０外へ排出する。汚泥管７０にポンプを接続し、ポンプで流量を調整しながら汚泥Ｓ１を排出させてもよい。
流入管５０と処理水管６０と汚泥管７０には、ポリオレフィンといった合成樹脂、コンクリート、鋼といった金属、等といった材質の管を使用することができる。

次に、廃水処理装置１Ａの作用及び効果を説明する。
流入管５０からの流入水Ｗ１は、攪拌槽１０の被処理水Ｗ２に導入される。散気装置４１が沈殿槽２０の下傾斜部３３の外側において被処理水Ｗ２に多数の気泡Ｂ１を発生させると、垂直断面において傾斜部３３，３１，３２，３４の順に沈殿槽２０の外側を廻る循環流Ｃ１が攪拌槽１０の被処理水Ｗ２に生じる。沈殿槽２０が無ければ被処理水に小さな旋回流が生じることによりエネルギー損失が生じるが、攪拌槽の被処理水Ｗ２の水面下に沈殿槽２０が有ることにより形成された循環経路に沿って被処理水Ｗ２に大きな循環流Ｃ１が生じ、被処理水Ｗ２の流れのエネルギー損失が少なくなって被処理水Ｗ２が効率良く攪拌される。攪拌された被処理水Ｗ２の一部は、被処理水流通部２１から沈殿槽２０内に入ると、汚泥Ｓ１と処理水Ｗ３とに分離する。沈殿した汚泥Ｓ１は、被処理水流通部２１から落下して攪拌槽１０の底１０ｂに堆積し、汚泥管７０を通って攪拌槽外へ排出される。沈殿槽２０内において上澄み成分である処理水Ｗ３は、処理水流出部２２から処理水管６０を通って攪拌槽外へ流出する。

以上説明したように、廃水処理装置１Ａは、被処理水中の汚泥Ｓ１を沈殿させるために沈殿槽を攪拌槽１０とは別に設ける必要が無いので、少ない設置面積で廃水処理を行うことが可能である。
例えば、廃水処理装置１Ａを標準活性汚泥法の好気性処理の代わりに使用する場合、流入水Ｗ１が被処理水Ｗ２中の活性汚泥に混合され、好気性菌を含む微生物による被処理水中の汚れの分解が散気により促進される。沈殿槽２０内に入った被処理水Ｗ２の上澄みは、処理水Ｗ３として攪拌槽外へ流出する。攪拌槽１０内において沈殿した汚泥Ｓ１を汚泥管７０から適宜引き抜くことにより、攪拌槽１０内の活性汚泥の濃度を制御することができる。従って、被処理水Ｗ２を汚泥Ｓ１と処理水Ｗ３とに分離する最終沈殿池の機能が攪拌槽１０の内部において実現される。

また、汚泥Ｓ１が自動的に沈殿槽２０から攪拌槽１０に返送されるので、標準活性汚泥法では必要な汚泥返送ポンプが不要となる。これにより、廃水処理装置に必要な機器点数を削減することができ、廃水処理装置の建設コストを削減することができる。さらに、攪拌槽の被処理水を攪拌する動力の費用を削減することができ、廃水処理装置の維持管理コストを削減することができる。

また、本技術を嫌気性処理に適用することも可能である。図２Ａは、メタン発酵装置に好適な廃水処理装置１Ｂを模式的に示す垂直断面図である。以下の説明において、既に説明した要素に同じ符号を付して詳しい説明を省略する。
廃水処理装置１Ｂには、被処理水Ｗ２の機械攪拌を行うため、攪拌翼４２ａが被処理水Ｗ２中において沈殿槽２０の下傾斜部３３の外側に設置され、攪拌翼４２ａを回転させる駆動装置４２ｂが攪拌槽１０外に設置されている。駆動装置４２ｂが攪拌翼４２ａを回転駆動すると、側壁１０ｗと傾斜部３３，３１との間で被処理水Ｗ２に上昇流が生じ、沈殿槽２０の外側の循環経路に沿って被処理水Ｗ２に沈殿槽２０の外側を廻る循環流Ｃ１が生じる。攪拌翼４２ａと駆動装置４２ｂは、攪拌槽１０の被処理水Ｗ２に入っている攪拌翼４２ａの駆動により被処理水Ｗ２を垂直断面における沈殿槽２０の外側において循環させる攪拌手段４０の例である。攪拌槽の被処理水Ｗ２が効率良く攪拌されることにより、嫌気性菌による被処理水中の汚れの分解が促進される。攪拌された被処理水Ｗ２の一部は、沈殿槽２０内で汚泥Ｓ１と処理水Ｗ３とに分離し、攪拌槽１０に戻った汚泥Ｓ１が汚泥管７０から排出され、処理水Ｗ３が処理水管６０から流出する。従って、廃水処理装置１Ｂは、少ない設置面積で嫌気性処理を行うことが可能である。

また、廃水処理装置１Ｂは、流入管５０としてサイフォン５０Ａを備えている。サイフォン５０Ａの先端部は、被処理水Ｗ２の水面上において循環流Ｃ１の向きに向いた流入構造４３を有している。これにより、流入タンク５１に一時的に貯留される流入水Ｗ１がサイフォン５０Ａの上端に達すると、流入タンク５１内の流入水Ｗ１がサイフォン５０Ａから勢いよく循環流Ｃ１の向きに吐出し、攪拌槽１０の被処理水Ｗ２に沈殿槽２０の外側を廻る循環流Ｃ１が生じる。流入構造４３は、攪拌槽１０への流入水Ｗ１の流れにより被処理水Ｗ２を垂直断面における沈殿槽２０の外側において循環させる攪拌手段４０の例である。攪拌槽の被処理水Ｗ２が効率良く攪拌されることにより、嫌気性菌による被処理水中の汚れの分解が促進される。
尚、流入管５０に流入構造４３が有れば、廃水処理装置に攪拌翼４２ａ及び駆動装置４２ｂは無くてもよい。むろん、廃水処理装置に攪拌翼４２ａと駆動装置４２ｂが有れば、流入管５０に流入構造４３は無くてもよい。また、廃水処理装置１Ｂを好気性処理に適用することも可能である。

さらに、図２Ｂに示す廃水処理装置１Ｃの攪拌手段４０のように、攪拌槽１０の被処理水Ｗ２に含まれる微生物からの多数の気泡Ｂ１により被処理水Ｗ２により垂直断面における沈殿槽２０の外側において循環させてもよい。廃水処理装置１Ｃの流入管５０は、攪拌槽１０の側壁１０ｗと沈殿槽２０の下傾斜部３３との間に流入水Ｗ１を導入する。微生物が流入水Ｗ１中の汚れを分解すると、生じる多数の気泡Ｂ１の浮力により側壁１０ｗと傾斜部３３，３１との間で被処理水Ｗ２に上昇流が生じ、沈殿槽２０の外側の循環経路に沿って被処理水Ｗ２に沈殿槽２０の外側を廻る循環流Ｃ１が生じる。廃水処理装置１Ｃの傾斜部３１～３４の傾斜角θ１～θ４（図１Ｃ参照）は、６０～８０°程度と急な角度が好ましい。攪拌槽の被処理水Ｗ２が効率良く攪拌されることにより、嫌気性菌による被処理水中の汚れの分解が促進される。尚、汚れを分解する処理は、嫌気性処理に限定されず、好気性処理でもよい。
上述した各種攪拌手段は、任意に２種類以上組み合わせて使用することが可能である。

図示していないが、本技術を固形物の凝集処理に適用することも可能である。例えば、攪拌槽１０の被処理水Ｗ２に凝集剤添加装置又は人手により凝集剤を添加すると、循環流Ｃ１により効率良く攪拌される被処理水Ｗ２に含まれる固形物の凝集が促進される。攪拌された被処理水Ｗ２の一部は、沈殿槽２０内で固液分離し、攪拌槽１０に戻って沈殿した固形物が汚泥管７０から排出され、処理水Ｗ３が処理水管６０から流出する。従って、少ない設置面積で凝集処理が行われる。

また、本技術を汚泥の濃縮処理に適用することも可能である。例えば、比較的低濃度の汚泥を流入水Ｗ１として流入管５０から攪拌槽１０の被処理水Ｗ２に導入すると、循環流Ｃ１により効率良く攪拌される被処理水Ｗ２としての汚泥から水が分離され易くなる。攪拌された汚泥（被処理水Ｗ２）の一部は、沈殿槽２０内で固液分離し、攪拌槽１０に戻った比較的高濃度の汚泥が汚泥管７０から排出され、汚泥成分の少ない処理水Ｗ３が処理水管６０から流出する。従って、少ない設置面積で濃縮処理が行われる。

図３に示す廃水処理装置１Ｄのように、沈殿槽２０内の浮遊物質濃度に基づいて固形物の排出を制御することも可能である。廃水処理装置１Ｄは、汚水の生物処理に好適な構成として、汚泥弁７５（固形物流路開閉弁の例）、濃度検出部８０、及び、制御部９０をさらに備えている。
尚、攪拌手段４０及び流入管５０は、上述した廃水処理装置１Ａ～１Ｃに用いられた構成のいずれでもよい。後述する廃水処理装置１Ｅ～１Ｏについても、同じである。

汚泥弁７５は、汚泥管７０の途中に設けられ、汚泥管７０の流路を開閉する。汚泥弁７５には、電動弁、電磁弁、等、制御部９０により流路を開閉可能なバルブを用いることができる。

濃度検出部８０は、水中のＭＬＳＳ（Mixed Liquor Suspended Solids）濃度を検出する。濃度検出部８０には、制御部９０にＭＬＳＳの検出濃度を送信可能な種々のＭＬＳＳ計を使用することができる。廃水処理装置１Ｄには、濃度検出部８０として、沈殿槽２０内の被処理水Ｗ２のＭＬＳＳ濃度を検出する内側濃度検出部８１が設置されている。内側濃度検出部８１は、攪拌槽１０の被処理水Ｗ２の水面上から外壁部３０を通して沈殿槽２０内に差し込まれている。

制御部９０は、プロセッサーであるＣＰＵ（Central Processing Unit）、半導体メモリーであるＲＯＭ（Read Only Memory）、半導体メモリーであるＲＡＭ（Random Access Memory）、Ｉ／Ｏ（入出力）回路、等を有している。汚泥弁７５と内側濃度検出部８１は、Ｉ／Ｏ回路に接続されている。ＣＰＵは、ＲＡＭをワークエリアとして使用しＲＯＭに保持されているプログラムを実行することにより、ステップＳ１１～Ｓ１３の処理を含む各種処理を行う。ステップＳ１１～Ｓ１３の処理を行う制御部９０は、固形物排出制御部９１を構成する。
制御部９０には、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）、パーソナルコンピューター、等を用いることができる。また、ＣＰＵによらずに処理を行う回路で制御部９０を構成することも可能である。

固形物排出制御部９１は、内側濃度検出部８１により検出されるＭＬＳＳ濃度を監視している。ＲＯＭとＲＡＭの少なくとも一方には、ＭＬＳＳの検出濃度と対比される設定値が保持されている。固形物排出制御部９１は、ステップＳ１１において、検出濃度が設定値よりも大きいか否かに応じて処理を分岐させる。攪拌槽１０に汚泥Ｓ１が蓄積したり流入水Ｗ１の水量が増加したりする等により沈殿槽２０内の汚泥界面が上昇し、内側濃度検出部８１の検出濃度が設定値を上回ると、処理がステップＳ１２に進められる。ステップＳ１２において、固形物排出制御部９１は、汚泥弁７５を開け、攪拌槽１０内の余剰汚泥を汚泥管７０から攪拌槽外へ排出させる。これにより、処理水Ｗ３への汚泥Ｓ１の流出が回避される。その後、処理がステップＳ１１に戻される。一方、検出濃度が設定値よりも大きくない場合、固形物排出制御部９１は、ステップＳ１３において、汚泥弁７５を閉じる。これにより、攪拌槽１０内の固形物濃度が一定範囲に制御される。その後、処理がステップＳ１１に戻される。
廃水処理装置１Ｄは、攪拌槽１０内の固形物濃度を一定範囲に制御することができるので、維持管理労力を低減させることができる。また、内側濃度検出部８１の高さを変えることにより、攪拌槽１０内の固形物濃度を調整することができる。

図４に示す廃水処理装置１Ｅのように、攪拌槽１０内の浮遊物質濃度に基づいて処理水Ｗ３の流出を制御することも可能である。廃水処理装置１Ｅは、汚泥の濃縮処理に好適な構成として、処理水弁６５（処理水流路開閉弁の例）、濃度検出部８０の例としての外側濃度検出部８２、及び、制御部９０の例としての処理水流出制御部９２を備えている。処理水弁６５は、処理水管６０の途中に設けられ、処理水管６０の流路を開閉する。処理水弁６５には、電動弁、電磁弁、等、制御部９０により流路を開閉可能なバルブを用いることができる。外側濃度検出部８２は、攪拌槽１０の被処理水Ｗ２の水面上から被処理水Ｗ２中の水面近くに差し込まれている。処理水流出制御部９２は、ステップＳ２１～Ｓ２３の処理を行う。

攪拌槽１０の被処理水Ｗ２には、流入水Ｗ１として比較的低濃度の汚泥が流入管５０から導入されている。処理水流出制御部９２は、外側濃度検出部８２により検出されるＭＬＳＳ濃度を監視している。ＲＯＭとＲＡＭの少なくとも一方には、ＭＬＳＳの検出濃度と対比される設定値が保持されている。処理水流出制御部９２は、ステップＳ２１において、検出濃度が設定値よりも小さいか否かに応じて処理を分岐させる。外側濃度検出部８２の検出濃度が設定値を下回っている場合、処理水流出制御部９２は、ステップＳ２２において、処理水弁６５を開けておき、処理水Ｗ３を処理水管６０から攪拌槽外へ流出させる。これにより、攪拌槽１０の固形物濃度を高める。その後、処理がステップＳ２１に戻される。一方、検出濃度が設定値に到達した場合、処理水流出制御部９２は、ステップＳ２３において、処理水弁６５を閉じる。これにより、流入水Ｗ１の水量に応じて攪拌槽１０の被処理水Ｗ２の水面ＷＳが上昇する。その後、処理がステップＳ２１に戻される。
以上により、攪拌槽１０内の固形物濃度が自動で制御される。また、廃水処理装置１Ｅは、濃縮汚泥の貯留を兼ねている。

図５Ａに示す廃水処理装置１Ｆのように、攪拌槽１０の下部から外へ出ている汚泥管７０を第一汚泥管７１として、沈殿槽２０内に存在する汚泥Ｓ１を攪拌槽外へ排出する第二汚泥管７２（汚泥管７０の例）が沈殿槽２０から外へ出ていてもよい。廃水処理装置１Ｆは、汚水の生物処理に好適である。第二汚泥管７２は、被処理水流通部２１よりも高く処理水流出部２２よりも低い位置において沈殿槽２０から攪拌槽１０の内部を通り過ぎて攪拌槽１０の外へ出ている。被処理水Ｗ２中に浮遊している汚泥Ｓ１のうち比較的粒径が小さな汚泥は、沈殿槽２０で沈降し難い。第二汚泥管７２は、沈殿槽２０の被処理水Ｗ２に含まれる比較的粒径が小さな汚泥を攪拌槽外へ排出する。これにより、攪拌槽１０内には比較的沈降速度の高い汚泥を保持させることができる。例えば、活性汚泥法において汚泥の沈降を阻害するバルキングは糸状菌の増殖によるものと考えられているが、廃水処理装置１Ｆは、沈降し難い汚泥を第二汚泥管７２により排出することができるので、バルキングを抑制することができる。
尚、第二汚泥管７２にポンプを接続し、ポンプで流量を調整しながら汚泥Ｓ１を排出させてもよい。

また、廃水処理装置１Ｆは、被処理水Ｗ２に生物担体を添加した生物処理を行うことができる。生物担体の比重を活性汚泥の比重よりも大きくすると、第二汚泥管７２から生物担体を流出させずに汚泥を排出することができる。

図５Ｂに示す廃水処理装置１Ｇのように、濃度検出部８０による検出濃度に基づいて第二汚泥管７２の固形物の排出を制御することも可能である。廃水処理装置１Ｄは、汚水の生物処理に好適な構成として、第二汚泥管７２の途中において第二汚泥管７２の流路を開閉する汚泥弁７５、内側濃度検出部８１、及び、固形物排出制御部９１を備えている。固形物排出制御部９１の構成及び処理は、図３で示した構成及び処理と類似しているので、図３を参照して説明する。固形物排出制御部９１は、ステップＳ１１において、内側濃度検出部８１の検出濃度が設定値よりも大きいか否かに応じて処理を分岐させる。攪拌槽１０の固形物濃度の上昇に伴って沈殿槽２０の汚泥界面が上昇し、内側濃度検出部８１の検出濃度が設定値を上回ると、固形物排出制御部９１は、ステップＳ１２において、汚泥弁７５を開け、沈殿槽２０内の沈降し難い汚泥Ｓ１を第二汚泥管７２から攪拌槽外へ排出させる。これにより、処理水Ｗ３への汚泥Ｓ１の流出が回避される。一方、検出濃度が設定値よりも大きくない場合、固形物排出制御部９１は、ステップＳ１３において、汚泥弁７５を閉じる。これにより、攪拌槽１０内の固形物濃度が一定範囲に制御される。
廃水処理装置１Ｇも、攪拌槽１０の被処理水Ｗ２に生物担体を添加した生物処理を行うことができる。

図６Ａに示す廃水処理装置１Ｈのように、沈殿槽２０内の気泡や浮上汚泥を集めて攪拌槽１０へ返送する浮遊物質返送部２３を沈殿槽２０に設けてもよい。廃水処理装置１Ｈは、汚水の生物処理に好適である。浮遊物質返送部２３は、被処理水流通部２１よりも高く処理水流出部２２よりも低い位置、例えば、下傾斜部３４において沈殿槽２０の被処理水Ｗ２が攪拌槽１０に流出する。浮遊物質返送部２３の位置は、下傾斜部３４に限定されず、上傾斜部３２等でもよい。気泡が付着した汚泥は、見掛け比重が小さくなり、浮遊物質返送部２３が無ければ処理水Ｗ３とともに処理水流出部２２から流出することがある。浮遊物質返送部２３は、沈殿槽２０内の気泡や浮上汚泥を集めて再び攪拌槽１０に返送する。
沈殿槽２０に浮遊物質返送部２３があることにより、沈殿槽２０内にある気泡や浮上固形物が攪拌槽１０に返送され、固形物が処理水Ｗ３とともに流出することを回避することが可能になる。

図６Ｂに示す廃水処理装置１Ｉのように、沈殿槽２０内の浮遊物質濃度に基づいて処理水Ｗ３の流出を制御することも可能である。廃水処理装置１Ｉは、汚水の生物処理や固形物の凝集処理等に好適な構成として、処理水弁６５、内側濃度検出部８１、及び、ステップＳ３１～Ｓ３３の処理を行う処理水流出制御部９２を備えている。処理水流出制御部９２は、ステップＳ３１において、内側濃度検出部８１の検出濃度が設定値よりも大きいか否かに応じて処理を分岐させる。内側濃度検出部８１の検出濃度が設定値を上回っていない場合、処理水流出制御部９２は、ステップＳ３２において、処理水弁６５を開けておき、処理水Ｗ３を処理水管６０から攪拌槽外へ流出させる。一方、検出濃度が設定値を上回った場合、処理水流出制御部９２は、ステップＳ３３において、処理水弁６５を閉じる。これにより、処理水Ｗ３への汚泥Ｓ１の流出が回避される。

図７Ａに示す廃水処理装置１Ｊのように、攪拌槽１０内の浮遊物質濃度に基づいて汚泥Ｓ１の排出を制御することも可能である。廃水処理装置１Ｊは、汚泥の濃縮処理や固形物の凝集処理に好適な構成として、汚泥弁７５、外側濃度検出部８２、及び、固形物排出制御部９１を備えている。固形物排出制御部９１の構成及び処理は、図３で示した構成及び処理と類似しているので、図３を参照して説明する。固形物排出制御部９１は、ステップＳ１１において、外側濃度検出部８２の検出濃度が設定値よりも大きいか否かに応じて処理を分岐させる。外側濃度検出部８２の検出濃度が設定値を上回っていない場合、固形物排出制御部９１は、ステップＳ１３において、汚泥弁７５を閉じておく。一方、検出濃度が設定値を上回ると、固形物排出制御部９１は、ステップＳ１２において、汚泥弁７５を開け、汚泥Ｓ１を汚泥管７０から攪拌槽外へ排出させる。

図７Ｂに示す廃水処理装置１Ｋのように、流入水Ｗ１を沈殿槽２０内に導入することも可能である。廃水処理装置１Ｋは、汚泥の濃縮処理に好適な構成である。廃水処理装置１Ｋの流入管５０の先端部は、略水平に向き、沈殿槽２０において上傾斜部３１と下傾斜部３３との間に接続されている。これにより、流入管５０からの流入水Ｗ１が沈殿槽２０内に略水平に流入する。沈殿槽２０内の被処理水Ｗ２は、汚泥Ｓ１を多く含む成分と上澄み成分である処理水Ｗ３とに分離する。処理水Ｗ３は、処理水流出部２２から処理水管６０を通って攪拌槽外へ流出する。沈殿槽２０内において汚泥Ｓ１を多く含む被処理水Ｗ２は、被処理水流通部２１から攪拌槽１０内に入る。攪拌槽１０内には攪拌手段４０により垂直断面において沈殿槽２０の外側を廻る被処理水Ｗ２の循環流Ｃ１が生じているので、被処理水Ｗ２が効率良く攪拌される。尚、攪拌された被処理水Ｗ２の一部が被処理水流通部２１から沈殿槽２０内に入るが、当該被処理水Ｗ２も汚泥Ｓ１と処理水Ｗ３とに分離する。攪拌槽１０の底１０ｂに堆積した濃縮汚泥Ｓ１は、汚泥管７０を通って攪拌槽外へ排出される。

図８Ａに示す廃水処理装置１Ｌのように、浮遊物質返送部２３を有する沈殿槽２０の内部に流入水Ｗ１を導入することも可能である。廃水処理装置１Ｌも、汚泥の濃縮処理に好適な構成である。例えば、攪拌手段４０に散気装置４１（図１Ｂ参照）を使用する等により攪拌槽１０内の汚泥に微細な気泡が付着した場合、浮遊物質返送部２３が無ければ沈殿槽２０から処理水Ｗ３とともに汚泥が流出することがある。浮遊物質返送部２３は、沈殿槽２０内の気泡や浮上汚泥を集めて再び攪拌槽１０に戻す。

図８Ｂに示す廃水処理装置１Ｍのように、沈殿槽２０において上傾斜部３２と下傾斜部３４との間に第二汚泥管７２を接続することも可能である。廃水処理装置１Ｍは、汚水の生物処理に好適であり、被処理水Ｗ２に生物担体を添加した生物処理も行うことができる。第二汚泥管７２は、被処理水流通部２１よりも高く処理水流出部２２よりも低い位置において沈殿槽２０から攪拌槽１０の内部を通り過ぎて攪拌槽１０の外へ出ている。第二汚泥管７２は、沈殿槽２０の被処理水Ｗ２に含まれる比較的粒径が小さな汚泥を攪拌槽外へ排出する。これにより、バルキングが抑制される。

図９Ａに示すように、汚水の嫌気性処理に好適な廃水処理装置１Ｎも実施可能である。廃水処理装置１Ｎは、図２Ａで示した廃水処理装置１Ｂに、沈殿槽２０内に存在する汚泥Ｓ１を攪拌槽外へ排出する第二汚泥管７２、第一汚泥弁７６、及び、第二汚泥弁７７が追加されている。第一汚泥弁７６と第二汚泥弁７７は、汚泥弁７５の例である。第一汚泥弁７６は、第一汚泥管７１の途中に設けられ、第一汚泥管７１の流路を開閉する。第二汚泥弁７７は、第二汚泥管７２の途中に設けられ、第二汚泥管７２の流路を開閉する。また、処理水管６０は、沈殿槽２０の外壁部３０の最上部から上方へ引き出され、途中で略水平方向に折れ曲がって攪拌槽１０外に引き出されている。

攪拌翼４２ａと駆動装置４２ｂの組合せ、及び、サイフォン５０Ａの流入構造４３は、攪拌槽１０の被処理水Ｗ２に循環流Ｃ１を生じさせ、嫌気性菌による被処理水中の汚れの分解を促進させる。攪拌された被処理水Ｗ２の一部は、沈殿槽２０内で汚泥Ｓ１と処理水Ｗ３とに分離し、沈降し難い汚泥Ｓ１が第二汚泥管７２から排出され、攪拌槽１０に沈降した汚泥Ｓ１が第一汚泥管７１から排出され、処理水Ｗ３が処理水管６０から流出する。第一汚泥管７１からの汚泥Ｓ１の排出は、不図示の固形物排出制御部が不図示の濃度検出部による浮遊物質の検出濃度に基づいて第一汚泥弁７６を動作させることにより制御されてもよい。第二汚泥管７２からの汚泥Ｓ１の排出は、不図示の固形物排出制御部が不図示の濃度検出部による浮遊物質の検出濃度に基づいて第二汚泥弁７７を動作させることにより制御されてもよい。廃水処理装置１Ｎは、少ない設置面積で嫌気性処理を行うことが可能である。

図９Ｂに示す廃水処理装置１Ｏのように、一つの攪拌槽１０に複数の沈殿槽２０を配置することも可能である。図９Ｂには攪拌手段４０として散気装置４１が示されているが、散気装置４１以外の攪拌手段４０を廃水処理装置１Ｏに使用することも可能である。複数の沈殿槽２０は、軸方向Ｄ１（図１Ａ参照）が互いに平行となるように配置されている。軸方向Ｄ１と直交する垂直断面において沈殿槽２０同士の間で攪拌手段４０が被処理水Ｗ２に上昇流を生じさせると、水面ＷＳの近くで被処理水Ｗ２の流れが各沈殿槽２０の方へ曲がり、攪拌槽１０の被処理水Ｗ２に各沈殿槽２０の外側を廻る循環流Ｃ１が生じる。隣り合う二つの沈殿槽２０の内、一方の沈殿槽の外側を廻る循環流と他方の沈殿槽の外側を廻る循環流とは、互いに逆向きである。
廃水処理装置１Ｏは、下水処理場の生物反応槽等、攪拌槽の面積が大きい場合に好適である。

（３）変形例：
本発明は、種々の変形例が考えられる。
例えば、水処理装置は、汚泥に含まれない固形物と処理水とを被処理水から分離させる処理を行ってもよい。
また、水処理装置は、浄水等を得るために使用されてもよい。
さらに、水処理装置は、晶析反応装置等に適用することができる。流入水中にアンモニア性窒素及びりん酸イオンが高濃度に存在する場合、攪拌槽内にマグネシウムイオンを添加し、ｐＨを調整すると、りん酸マグネシウムアンモニウム六水和物の固形物を生成させることができる。当該固形物を沈殿槽で沈殿させると、当該固形物を回収することができる。攪拌槽の固形物濃度の制御は、生物処理と同じ制御を適用することができる。

水処理装置への流入水は、例えば図１Ｂ，７Ｂに示す流入管５０を組み合わせる等により、攪拌槽と沈殿室の両方に導入されてもよい。この場合も、攪拌槽の被処理水は循環流により効率良く攪拌され、沈殿室の被処理水が固液分離する。
固形物排出部は、例えば沈殿槽２０から攪拌槽１０の内部を通り過ぎて攪拌槽外へ出た第二汚泥管７２のみ水処理装置に設ける等、沈殿室内に存在する固形物のみ攪拌槽外へ排出してもよい。

汚泥管７０や処理水管６０の流路を開閉させる制御の判断処理において、不等号（＜，＞）を等号付き不等号（≦，≧）に置き換えることは均等の範囲なので可能である。
水処理装置は、内側濃度検出部８１と外側濃度検出部８２の両方を備えていてもよい。固形物排出制御部９１は、両濃度検出部８１，８２の検出濃度に基づいて汚泥弁７５を動作させてもよい。処理水流出制御部９２は、両濃度検出部８１，８２の検出濃度に基づいて処理水弁６５を動作させてもよい。
水処理装置が汚泥弁７５と処理水弁６５の両方を備えている場合、制御部９０が内側濃度検出部８１の検出濃度に基づいて汚泥弁７５と処理水弁６５とを別々に動作させてもよく、制御部９０が外側濃度検出部８２の検出濃度に基づいて汚泥弁７５と処理水弁６５とを別々に動作させてもよい。

上述した水処理装置を２以上組み合わせて使用することも可能であり、上述した廃水処理装置１Ａ～１Ｏ等の水処理装置のうち２種類以上を組み合わせて使用することも可能である。例えば、廃水処理装置１Ｄ（図３参照）を汚水の生物処理に使用し、この廃水処理装置１Ｄから排出される汚泥Ｓ１を流入水Ｗ１とした廃水処理装置１Ｅ（図４参照）を汚泥の濃縮処理に使用することが可能である。この処理システムでは、廃水処理装置１Ｄの汚泥濃度管理が不要となる。また、廃水処理装置１Ｄを２以上使用し、前段の廃水処理装置１Ｄの処理水Ｗ３を後段の廃水処理装置１Ｄの流入水Ｗ１として生物処理を行うことが可能である。この場合、前段の廃水処理装置１Ｄの汚泥濃度を高めることにより、複数の廃水処理装置１Ｄを含む処理システムのコンパクト化を図ることができる。
尚、攪拌槽は、既に存在する池等、地形を利用した要素でもよい。また、攪拌槽は、人工の池といった人工物に限定されず、天然の池といった天然の構造を利用した要素でもよい。

（４）実施例：
以下、実施例を示して具体的に本発明を説明するが、本発明は以下の例により限定されるものではない。

図１０は、廃水処理装置の試験装置を模式的に示している。試験装置の外壁部３０の軸方向における両端部は、攪拌槽１０としての生物反応層の側壁により閉塞されている。生物反応槽は、幅９０ｍｍ、奥行き１０ｍｍ、及び、高さ１３０ｍｍの大きさであり、沈殿槽２０を除く容量が８７ｍＬである。沈殿槽２０は、最大幅５５ｍｍ、奥行き１０ｍｍ、及び、最大高さ８０ｍｍの大きさであり、容量が３０ｍＬである。処理水流出部２２は生物反応槽の側壁において沈殿槽２０の最上部近傍にあり、処理水流出部２２の内径は１０ｍｍである。散気装置４１としての空気管の先端は、水面ＷＳから生物反応槽の底近傍まで差し込まれている。
流入水Ｗ１には、ＣＯＤ（化学的酸素要求量）１００ｍｇ／Ｌのグルコース溶解水に窒素源１３ｍｇＮ／Ｌ以上とリン源１ｍｇＰ／Ｌ以上添加した原水を用いた。ＣＯＤの測定には、株式会社共立理化学研究所製パックテスト（登録商標）ＣＯＤを用いた。

微生物を添加した原水を生物反応槽と沈殿槽２０に満たし、ヒーターで水温を２０℃に保ち、生物反応槽での原水の滞留時間を２０～１８０分の範囲で複数設定し、設定した各滞留時間となるように原水を流入管５０から生物反応槽に導入した。各滞留時間について、処理水管６０から流出した処理水Ｗ３のＣＯＤを測定し、ＣＯＤ除去率を算出した。

図１１は、生物反応槽での原水の滞留時間に応じたＣＯＤ除去率の測定結果を示している。図１１において、横軸の「反応槽滞留時間」は生物反応槽での原水の滞留時間（分）を示し、縦軸はＣＯＤ除去率（％）を示している。図１１に示すように、滞留時間３０分位でＣＯＤ除去率が８５％に到達し、滞留時間５０分位でＣＯＤ除去率９０％に到達した。従って、短時間で原水の生物処理を行うことが可能であることが確認された。

（５）水処理装置の設計例：
次に、水処理装置の設計例を示すが、本発明は以下の例により限定されるものではない。

図１３は、比較例として標準活性汚泥法による生物反応槽及び沈殿槽の設計例を模式的に示している。尚、図１３の上部に生物反応槽と沈殿槽の平面図が示され、図１３の下部に生物反応槽と沈殿槽の垂直断面図が示されている。処理水量を１０００ｍ³／日として、滞留時間が８時間となる生物反応槽は、例えば、幅５ｍ、長さ１３．３ｍ、設置面積６７ｍ²、有効水深５ｍ、及び、容量３３３ｍ³の大きさとなる。水面積負荷が２０ｍ³／（ｍ²・日）となる沈殿槽は、例えば、幅５ｍ、長さ１０ｍ、設置面積５０ｍ²、有効水深２．５ｍ、及び、容量１２５ｍ³の大きさとなる。生物反応槽と沈殿槽を合わせた容量は４５８ｍ³であり、生物反応槽と沈殿槽を合わせた設置面積は１１７ｍ²である。

図１２は、本技術の廃水処理装置の設計例を模式的に示している。ここでも、処理水量を１０００ｍ³／日とする。一つの生物反応槽に沈殿槽を２基入れるとして、水面積負荷が２０ｍ³／（ｍ²・日）となる沈殿槽は、例えば、最大幅１．４ｍ、長さ１７．９ｍ、２基分の最大面積５０ｍ²、及び、２基分の容量１１８ｍ³の大きさとなる。各沈殿槽において、最大幅の部位から上の長さは２．４２５ｍであり、最大幅の部位から下の長さは１．９０５ｍであり、被処理水流通部の幅が０．３ｍである。滞留時間が８時間となる生物反応槽は、例えば、幅５ｍ、長さ１８．１ｍ、設置面積９０ｍ²、有効水深５ｍ、及び、容量３３４ｍ³の大きさとなる。生物反応槽と沈殿槽を合わせた容量は４５２ｍ³であり、生物反応槽と沈殿槽を合わせた設置面積は生物反応槽の面積９０ｍ²である。

以上より、容量の比率は（４５２／４５８）×１００＝９９％であり、設置面積の比率は（９０／１１７）×１００＝７７％である。従って、本技術の廃水処理装置は、少ない設置面積で廃水処理を行うことが可能である。容量には大きな差が無いものの、本技術の廃水処理装置の設置面積は標準活性汚泥法による設置面積よりも２３％少なくて済む。容量に大きな差は無くても、準活性汚泥法は生物反応槽と沈殿池の二池に分割され、且つ、沈殿池の形状が複雑であるので、標準活性汚泥法の土木工事費は比較的高いと考えられる。本技術の廃水処理装置は、沈殿槽を例えば鋼製加工品にすることができ、これにより土木工事が生物反応槽のみとなり、土木工事費の大幅な削減を見込むことができる。従って、本技術の廃水処理装置は、コストダウンを図ることが可能である。

（６）結び：
以上説明したように、本発明によると、種々の態様により、少ない設置面積で水処理を行うことが可能な水処理装置等の技術を提供することができる。むろん、独立請求項に係る構成要件のみからなる技術でも、上述した基本的な作用、効果が得られる。
また、上述した例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、公知技術及び上述した例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、等も実施可能である。本発明は、これらの構成等も含まれる。

１…水処理装置、１Ａ～１Ｏ…廃水処理装置、
１０…攪拌槽、２０…沈殿槽（沈殿室の例）、
２１…被処理水流通部、２２…処理水流出部、２３…浮遊物質返送部、
３０…外壁部、３１～３４…傾斜部、３５…立壁部、３６…支持部、
４０…攪拌手段、
４１…散気装置、４２ａ…攪拌翼、４２ｂ…駆動装置、４３…流入構造、
５０…流入管、５０Ａ…サイフォン、５１…流入タンク、
６０…処理水管、６５…処理水弁（処理水流路開閉弁の例）、
７０…汚泥管（固形物排出部の例）、７１…第一汚泥管、７２…第二汚泥管、
７５…汚泥弁（固形物流路開閉弁の例）、７６…第一汚泥弁、７７…第二汚泥弁、
８０…濃度検出部、８１…内側濃度検出部、８２…外側濃度検出部、
９０…制御部、９１…固形物排出制御部、９２…処理水流出制御部、
Ｃ１…循環流、Ｓ１…汚泥（固形物の例）、
Ｗ１…流入水、Ｗ２…被処理水、Ｗ３…処理水、ＷＳ…水面。

Claims

流入水から処理水を得る水処理装置であって、
被処理水が入っている攪拌槽と、
前記被処理水が流通する被処理水流通部、及び、該被処理水流通部よりも高い位置において前記処理水が流出する処理水流出部を少なくとも有し、前記攪拌槽の被処理水の水面下において外側から隔てられ、固形物を沈殿させる沈殿室と、を備え、
前記流入水が前記攪拌槽と前記沈殿室の少なくとも一方に流入し、
前記処理水が前記処理水流出部から前記攪拌槽外へ流出し、
前記沈殿室を通る垂直断面において前記攪拌槽の被処理水が前記沈殿室の外側を循環するようにされ、
前記水処理装置は、前記攪拌槽の被処理水への散気と、前記攪拌槽の被処理水に入っている攪拌翼の駆動と、の少なくとも一方により、前記攪拌槽の被処理水を前記垂直断面における前記沈殿室の外側において循環させる攪拌手段をさらに備える、水処理装置。
流入水から処理水を得る水処理装置であって、
被処理水が入っている攪拌槽と、
前記被処理水が流通する被処理水流通部、及び、該被処理水流通部よりも高い位置において前記処理水が流出する処理水流出部を少なくとも有し、前記攪拌槽の被処理水の水面下において外側から隔てられ、固形物を沈殿させる沈殿室と、を備え、
前記流入水が前記攪拌槽に流入し、
前記処理水が前記処理水流出部から前記攪拌槽外へ流出し、
前記沈殿室を通る垂直断面において前記攪拌槽の被処理水が前記沈殿室の外側を循環するようにされ、
前記水処理装置は、前記沈殿室の外壁部の最上部よりも低い位置において前記攪拌槽の側壁と前記沈殿室の外壁部との間に前記流入水を導入し、前記攪拌槽の被処理水に含まれる微生物からの気泡により、前記攪拌槽の被処理水を前記垂直断面における前記沈殿室の外側において循環させる、水処理装置。
流入水から処理水を得る水処理装置であって、
被処理水が入っている攪拌槽と、
前記被処理水が流通する被処理水流通部、及び、該被処理水流通部よりも高い位置において前記処理水が流出する処理水流出部を少なくとも有し、前記攪拌槽の被処理水の水面下において外側から隔てられ、固形物を沈殿させる沈殿室と、を備え、
前記流入水が前記攪拌槽と前記沈殿室の少なくとも一方に流入し、
前記処理水が前記処理水流出部から前記攪拌槽外へ流出し、
前記沈殿室を通る垂直断面において前記攪拌槽の被処理水が前記沈殿室の外側を循環するようにされ、
前記沈殿室は、前記被処理水流通部よりも高く前記処理水流出部よりも低い位置において当該沈殿室の被処理水が前記攪拌槽に流出する浮遊物質返送部を有する、水処理装置。