JP7551052B2 - 複数住宅の生活汚水処理に適用される汚水処理設備 - Google Patents

Description

本発明は、汚水処理設備の技術分野に関し、特に、複数住宅の生活汚水処理に適用される汚水処理設備に関する。

ここ数年、中国の工業化と都市化のプロセスが加速し、産業レイアウトと経済的構造の調整が強化されるが、人間の居住環境の管理が弱く、政策が遅れており、産業汚染と都市の生活汚染が急激に増加している。都市下水の収集パイプラインがカバーされていない地域では、現在、複数住宅の下水処理装置の配置プランが市場に出ているが、体積が大きく、排水指標の達成率が低く、普及性が低く、実際に、複数住宅の汚水の全面的処理を実現しにくいという問題がある。また、従来の複数住宅の汚水処理設備は、排水の品質の検出結果に応じて、自動化調整を行うことができ、汚水処理設備の排水の品質が安定しない。

本発明は、従来の複数住宅の汚水処理設備が排水の品質の検出結果に応じて、自動化調整を行うことができず、汚水処理設備の排水の品質が安定しないという技術課題を解決するように、複数住宅の生活汚水処理に適用される汚水処理設備を提供する。

本発明の一態様によれば、複数住宅から排出された生活汚水に対して一体化処理を行い、複数住宅の生活汚水処理に適用される汚水処理設備が提供され、汚水処理設備は、互いに仕切られる嫌気領域、好気領域、沈殿領域、汚泥削減領域、及び設備領域が内部に設けられる外部ボックスを含み、
嫌気領域と、好気領域と、沈殿領域と、汚泥削減領域とが順に連通し、嫌気領域が浄化槽と連通し、一部の混合液を嫌気領域に還流するように、好気領域がさらに嫌気領域と還流管路を介して連通し、一部の活性汚泥を嫌気領域に還流するように、沈殿領域がさらに嫌気領域と還流管路を介して連通し、汚泥削減領域が嫌気領域又は浄化槽と連通し、
設備領域内には、汚水処理過程の各パラメータを検出する検出ユニット、及び検出ユニットの検出結果に基づいて、汚水処理設備の各種の汚水処理装置の稼働状態を制御するコントローラが設けられ、汚水処理装置は、送風機、リフトポンプ、薬剤投入装置、リン物理的除去装置、リン化学的除去装置、混合液還流ポンプ、第２の電気制御スイッチ素子及び炭素源補充装置のうち１種又は複数種を含む。

さらに、沈殿領域に水高度処理装置が設けられ、前記水高度処理装置は、給水口及び排水口が上部に設けられるボックスを含み、
ボックス内には、垂直流体沈殿ユニット、及び傾斜管沈殿ユニット又は傾斜板沈殿ユニットが設けられ、垂直流体沈殿ユニットは、給水口から導入された流体を縦方向に沿って案内し、傾斜壁により反射することで、跳ね上げて出力するものであり、傾斜管沈殿ユニット又は傾斜板沈殿ユニットは、垂直流体沈殿ユニットの出力位置に敷設され、垂直流体沈殿ユニットから出力された流体を傾斜沈殿するものである。

さらに、外部ボックス内には、沈殿領域と連通し且つ沈殿領域から排出された浄水に対してさらに消毒殺菌処理を行う消毒殺菌領域がさらに設けられる。

さらに、汚泥削減領域に汚泥削減装置が設けられ、汚泥削減装置は、
曝気することで、微生物からなる活性汚泥と汚水中の有機汚染物とを混合接触し、有機汚染物を分解する曝気ユニットと、
曝気ユニットにおいて生じた残りの活性汚泥の加水分解過程を高周波振動により加速する細胞壁破壊ユニットと、
活性汚泥を還流し無機泥を排出するように、細胞壁破壊ユニットから排出され活性汚泥及び汚水を含む混合液を沈殿する沈殿ユニットとを含み、
曝気ユニットは、沈殿領域と連通し、細胞壁破壊ユニットは、それぞれ曝気ユニット及び沈殿ユニットと連通し、沈殿ユニットは、さらに、曝気ユニットと連通する。

さらに、嫌気領域の最上部に脱臭装置が取り付けられ、前記脱臭装置は、ハウジングと、嫌気領域内の水がハウジングに入ることを防止する保護層と、嫌気領域内において浮き上がった臭気を物理的に吸着する物理吸着層と、物理吸着層を加熱脱着して再生する加熱ユニットと、物理吸着層で吸着処理済みの気体を大気に排出する排気弁とを含み、
ハウジングは、嫌気領域に密封接続され、ハウジングの底部に通気チャンネルが開設され、保護層及び物理吸着層がハウジング内に収容され、保護層がハウジングの底部に位置し、物理吸着層が保護層の上方に位置し、排気弁がハウジングの最上部に設けられる。

さらに、検出ユニットは、汚水処理設備の排水位置に位置し且つ汚水処理設備の排水のＣＯＤ値を検出するＣＯＤ検出器を含み、嫌気領域内には、嫌気領域に汚水を導入するリフトポンプが設けられ、ＣＯＤ検出器及びリフトポンプがいずれもコントローラに接続され、コントローラは、ＣＯＤ検出器の検出結果に基づいてリフトポンプのインバーターの周波数を制御し、又は
検出ユニットは、汚水処理設備の給水位置及び排水位置に位置し且つ汚水処理設備の給水のＣＯＤ値及び排水のＣＯＤ値を検出するＣＯＤ検出器を含み、嫌気領域内には、嫌気領域に汚水を導入するリフトポンプが設けられ、ＣＯＤ検出器及びリフトポンプがいずれもコントローラに接続され、コントローラは、ＣＯＤ検出器の検出結果に基づいてリフトポンプのインバーターの周波数を制御する。

さらに、検出ユニットは、汚水処理設備の排水のリン総含有量を検出するリン総含有量検出器をさらに含み、汚水処理設備は、物理的に吸着して沈殿することで、汚水中のリン総含有量を低減させるリン物理的除去装置を含み、リン物理的除去装置及びリン総含有量検出器がいずれもコントローラに接続され、
コントローラは、リン総含有量検出器の検出結果に基づいて、リン物理的除去装置の稼働状態を制御する。

さらに、汚水処理設備は、汚水中のリン総含有量を低減させるように、汚水に薬剤を投入するリン化学的除去装置をさらに含み、リン化学的除去装置は、コントローラに接続される薬剤投入ポンプを含む。

さらに、検出ユニットは、好気領域内に位置し且つ好気領域中の溶解酸素濃度を検出する溶解酸素テスター又は酸化還元電位メータをさらに含み、設備領域には、好気領域に空気を導入する送風機が設けられ、
コントローラは、溶解酸素テスター又は酸化還元電位メータの検出結果に基づいて送風機のインバーターの周波数を制御する。

さらに、検出ユニットは、汚水処理設備の排水位置に位置し且つ汚水処理設備の排水のアンモニア態窒素含有量を検出するアンモニア態窒素検出器を含み、汚水処理設備は、汚水処理設備の好気領域内の混合液を嫌気領域に還流する混合液還流ポンプを含み、アンモニア態窒素検出器及び混合液還流ポンプがいずれもコントローラに接続され、
コントローラは、アンモニア態窒素検出器の検出結果に基づいて混合液還流ポンプの稼働状態を制御する。

本発明は、以下の有益な効果を有する。
本発明の複数住宅の生活汚水処理に適用される汚水処理設備は、嫌気領域、好気領域、沈殿領域、汚泥削減領域及び設備領域が外部ボックスの内部に集積され、外部ボックス内に高効率・一体化の生活汚水処理システムが作成され、給水管及び排水管を取り付ければ、使用できるようになり、汚水処理設備の体積が小さく、地上型、地下埋め込み型及び半分埋め込み型の３つの取り付け形態が可能であり、非常に取り付けやすく、臭気が生じることがなく、ノイズが低く、占有面積が小さく、電気消費が低い利点を有し、本発明の汚水処理設備で処理済みの排水の品質が『都市・鎮の汚水処理場の汚染物排出基準』ＧＢ１８９１８－２００２の１級Ａ基準を満たすことができる。また、本発明の汚水処理設備は、汚水処理中の各パラメータに基づいて検出し、検出結果に基づいて汚水処理設備の各種の汚水処理装置が制御パラメータを調整するように制御し、汚水処理設備の排水の品質が安定し、自動化調整を実現することができ、省エネルギー・排出削減の効果を実現する。

本発明は、以上に説明された本発明の目的、特徴及び利点のほか、他の目的、特徴及び利点を有する。以下、図を参照しながら、本発明についてさらに詳細に説明する。

本願の一部を構成する図面は、本発明に対するさらなる理解を提供するためのものであり、本発明の例示的な実施例及びその説明は、本発明を解釈するためのものであり、本発明に対する不適切な限定を構成しない。図面において、
図１は、本発明の好適な実施例の複数住宅の生活汚水処理に適用される汚水処理設備のモジュール構造の模式図である。 図２は、本発明の好適な実施例の図１における嫌気領域の最上部に脱臭装置が設けられる模式図である。 図３は、本発明の好適な実施例の図１における好気池内に曝気装置が設けられる模式図である。 図４は、本発明の好適な実施例の図１における沈殿領域内に水高度処理装置が設けられる模式図である。 図５は、本発明の好適な実施例の図４における傾斜管の断面模式図である。 図６は、本発明の好適な実施例の図１における汚泥削減領域内に汚泥削減装置が設けられる模式図である。 図７は、本発明の好適な実施例の図１における設備領域内に設けられるコントローラ及び送風機などの部品のモジュール接続構造の模式図である。

１１ 嫌気領域、１２ 好気領域、１３ 沈殿領域、１４ 汚泥削減領域、１５ 消毒殺菌領域、１６１ 検出ユニット、１６２ コントローラ、１６３ 送風機、１６４ アラームモジュール、１６５ 通信モジュール、１６６ 変換器、１６７ タッチパネル、１６８ ビデオカメラ、１６９ ニューラルネットワークモジュール、２０ 遠隔監視コンピュータ、３０ モバイル端末、４０ クラウドサーバ、１１１ ハウジング、１１２ 保護層、１１３ 物理吸着層、１１５ 加熱ユニット、１１６ 排気弁、１１１１ ハンドル、１２１ 曝気主管、１２２ 曝気分岐管、１２３ 曝気ホース、１２４ ケーシング、１２５ 固定ブラケット、１２６ 支持フレーム、１３１ ボックス、１３２ 垂直流体沈殿ユニット、１３３ 傾斜管沈殿ユニット、１３１３ 水槽、１３１５ スロープ、１３２１ 中心バケツ、１３２２ 跳ね上げ部材、１３３１ 支持管、１３３２ 傾斜管、１３３３ 仕切板、１３３４ 下導流板、１３３５ 上導流板、１３３７ 支持レバー、１３３８ 上向き流れ口、１３３９ 下向き流れ口、１４１ 曝気ユニット、１４２ 細胞壁破壊ユニット、１４３ 沈殿ユニット、１４２１ 振動モーター、１４２２ 振動部材。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施例について詳細に説明するが、本発明は、以下に限定され、カバーされる様々な異なる方法で実施することができる。

図１に示すように、本発明の好適な実施例は、複数住宅の生活汚水処理に適用される汚水処理設備を提供し、前記汚水処理設備は、複数住宅から排出された生活汚水に対して一体化処理を行うことができ、汚水浄化の作用を果たし、排水の品質が安定する。前記汚水処理設備は、一体化構造設計であり、汚水処理設備は、外部ボックスを含み、外部ボックス内に嫌気領域１１、好気領域１２、沈殿領域１３、汚泥削減領域１４及び消毒殺菌領域１５が設けられ、各領域は、互いに仕切られ、管路を介して連通し、嫌気領域１１と、好気領域１２と沈殿領域１３とが順に連通し、一部の混合液を嫌気領域１１に還流し、嫌気領域１１内において無酸素環境を確立するように、好気領域１２が嫌気領域１１と連通し、一部の活性汚泥を嫌気領域１１に還流するように、沈殿領域１３がさらに嫌気領域１１と連通し、沈殿領域１３がそれぞれ汚泥削減領域１４及び消毒殺菌領域１５と連通し、汚泥削減領域１４の排水を嫌気領域１１又は浄化槽に再び還流し、再び汚水処理を行うように、汚泥削減領域１４がさらに嫌気領域１１又は浄化槽と連通する。前記消毒殺菌領域１５が沈殿領域１３から排出された浄水に対してさらに消毒処理を行うことができ、さらに本発明の汚水処理設備の排水の品質が排出基準を満たすことを確保することが理解され得る。前記消毒殺菌領域１５内に紫外線消毒器及び／又はオゾン殺菌器が設けられ、紫外線消毒器を用いることが好ましく、紫外線が水中の細菌を照射した後、細胞の核タンパク質及びデオキシリボ核酸が該波長帯域のエネルギーを強く吸収し、それらの間の鎖が開けられて切断され、それにより、細菌が死亡する。複数住宅から排出された生活汚水は、腐敗及びケーク分離処理された後に、嫌気領域１１に導入される。嫌気領域１１の内部に充填材が入れられ、微生物が充填材の濾過材に付着成長して生物膜が形成され、汚水が生物膜つきの濾過材を流れると、水中の有機物が生物膜の面に拡散して生物膜における微生物により分解される。嫌気領域１１の排水が好気領域１２に排出され、好気領域１２内に充填材及び曝気システムが設けられ、汚水は好気領域１２内において十分に生化学反応し、汚水が好気領域１２内において十分に反応して形成された一部の混合液は、沈殿領域１３まで流入するとともに、嫌気領域１１内において無酸素環境を確立するように、一部の混合液は、混合液還流管を介して嫌気領域１１まで還流される。沈殿領域１３は、混合液を均一に散布して沈殿することができ、沈殿領域１３の排水は、消毒殺菌領域１５まで流れ、消毒殺菌処理された後に基準を満たして排出されるとともに、沈殿領域１３は、さらに、一部の活性汚泥を排出して嫌気領域１１に還流する。沈殿領域１３から排出された一部の活性汚泥及び汚水は、汚泥削減領域１４まで導入されて汚泥削減処理され、汚泥削減領域１４は、細胞壁を破壊することで汚泥削減を行い、汚泥が６０％～８０％削減することができ、汚泥削減領域１４の排水は、嫌気領域１１又は浄化槽に再び導入されて再び汚水処理され、汚泥削減処理された後に沈殿して無機泥が出力される。嫌気領域１１内において無酸素環境を確立するように、好気領域１２が一部の混合液を嫌気領域１１に還流することは、具体的には、以下のように行われる。混合液を長距離のパイプを介して輸送して嫌気領域１１に還流し、長距離の輸送では、混合液中の溶解酸素が徐々に揮発し、排気装置を介して排出され、還流された混合液中の溶解酸素濃度が大幅に低減され、次に混合液の還流比を制御することで、嫌気領域１１内の溶解酸素濃度をさらに低減させ、それにより、嫌気領域１１内において無酸素環境を確立する目的を実現することが理解され得る。

前記汚水処理設備は、個別に仕切りされて設けられる設備領域をさらに含み、設備領域にコントローラ１６２、送風機１６３及び検出ユニット１６１が設けられ、検出ユニット１６１及び送風機１６３がいずれもコントローラ１６２に接続される。検出ユニット１６１は、汚水処理中の各パラメータを検出することができ、例えば、汚水処理設備の給水・排水の品質を検出し、又は好気領域１２内の溶解酸素含有量を検出する、などである。コントローラ１６２は、検出ユニット１６１の検出結果に基づいて、汚水処理設備における各汚水処理装置の制御パラメータを制御し、汚水処理設備の排水が排出基準を満たすことを確保し、スマート制御調整を実現し、人為的干渉が必要とされず、省エネルギー・排出削減の効果を実現することができる。前記コントローラ１６２は、ＰＬＣ又はＭＣＵであってもよいことが理解され得る。

本発明の複数住宅の生活汚水処理に適用される汚水処理設備は、嫌気領域１１と、好気領域１２と、沈殿領域１３と、汚泥削減領域１４と、消毒殺菌領域１５とが外部ボックスの内部に集積され、外部ボックス内において高効率・一体化の生活汚水処理システムが確立され、給水管及び排水管を取り付ければ、使用できるようになり、汚水処理設備の体積が小さく、地上型、地下埋め込み型及び半分埋め込み型の３つの取り付け形態が可能であり、非常に取り付けやすく、臭気が生じることがなく、ノイズが低く、占有面積が小さく、電気消費が低い利点を有し、本発明の汚水処理設備で処理済みの排水の品質が『都市・鎮の汚水処理場の汚染物排出基準』ＧＢ１８９１８－２００２の１級Ａ基準を満たすことができる。また、本発明の汚水処理設備は、汚水処理中の各パラメータに基づいて検出し、検出結果に基づいて汚水処理設備の各種の汚水処理装置が制御パラメータを調整するように制御し、汚水処理設備の排水の品質が安定し、自動化調整を実現することができ、省エネルギー・排出削減の効果を実現する。

図２に示すように、前記嫌気領域１１の最上部には、汚泥が嫌気消化中において生じた硫化水素、アンモニアガスや脂肪酸など、臭味を有するガスに対して吸着除去を行う脱臭装置が取り付けられる。前記脱臭装置は、嫌気領域１１とともに密閉空間を形成し、嫌気領域１１内のガスを大気に排出するには、脱臭装置で脱臭処理する必要があることが理解されたい。前記脱臭装置は、ハウジング１１１と、保護層１１２と、物理吸着層１１３と、加熱ユニット１１５と、排気弁１１６とを含み、保護層１１２は、嫌気領域１１内の汚水がハウジング１１１内に入ることを防止し、物理吸着層１１３は、嫌気領域１１内において浮き上がった臭気を物理的に吸着し、加熱ユニット１１５は、物理吸着層１１３を加熱脱着して再生し、排気弁１１６は、物理吸着層１１３で吸着処理済みの気体を大気に排出する。ハウジング１１１が嫌気領域１１に密封接続され、前記保護層１１２及び物理吸着層１１３がハウジング１１１内に収容され、嫌気領域１１において生じた臭気をハウジング１１１内に導入するように、前記ハウジング１１１の底部に通気チャンネルが開設され、保護層１１２がハウジング１１１の底部に位置し、前記物理吸着層１１３が保護層１１２に設けられ、加熱ユニット１１５がハウジング１１１に設けられ、前記排気弁１１６がハウジング１１１の最上部に設けられ、且つ物理吸着層１１３に位置する。前記ハウジング１１１の底部の通気チャンネルは通気孔であってもよく、又は、ハウジング１１１の底部は肉抜きされてもよいことが理解されたい。嫌気領域１１内において生じた臭気は、ハウジング１１１の底部の通気孔を通過して、ハウジング１１１内に導入され、保護層１１２を経由し、次に物理吸着層１１３で吸着処理された後に、排気弁１１６を介して大気に排出される。前記物理吸着層１１３における吸着材料は、臭気を物理的に吸着可能な活性炭であることが理解されたい。前記活性炭の多孔質構造は、メソ孔及びマクロ孔を主とし、平均孔径は、１．５～２．５ｎｍであり、好ましくは、１．５～２ｎｍであり、活性炭の多孔質構造の平均孔径がこの範囲内にあると、物理吸着層１１３の物理吸着効果が最適であることがさらに理解されたい。加熱ユニット１１５は、太陽熱を吸収して物理吸着層１１３を加熱できるソーラーパネルであり、それにより、活性炭の加熱脱着・再生過程を実現する。加熱ユニット１１５がハウジング１１１内に設けられてもよいが、ハウジング１１１が加熱ユニット１１５の位置で透明であり、この場合、加熱ユニット１１５が物理吸着層１１３の両側又は周辺に設けられてもよいことが理解されたい。前記保護層１１２は、半透明膜であるか、又は、マイクロ孔が開設される板状部材であり、孔径サイズは、０．１ｍｍ～０．６ｍｍ、好ましくは０．１～０．５ｍｍであることが理解されたい。前記保護層１１２は、嫌気領域１１内において浮き上がった臭気しかハウジング１１１内に入ることができず、嫌気領域１１内の汚水をハウジング１１１の外に遮断し、汚水がハウジング１１１内に入った物理吸着層１１３の活性炭吸着構造を破壊し、及び／又は、加熱ユニット１１５を破損することを防止する。

本発明の脱臭装置では、嫌気領域１１内において浮き上がった臭気は、まず、保護層１１２を通過し、保護層１１２は、嫌気領域１１内の汚水がハウジング１１１内に入ることを防止することができる。臭気は、次に、物理吸着層１１３により物理的に吸着された後に、大気に排出される。加熱ユニット１１５により、物理吸着層１１３の吸着材料を加熱脱着して再生することができ、物理吸着層１１３は、再利用可能であり、長期使用後でも良好な吸着効果を有し、物理吸着層１１３の吸着材料を定期的に交換する必要がなく、運転コストを低減させる。

前記脱臭装置は、嫌気領域１１に固定して接続され又は取り外し可能に接続され、取り外し可能な接続は、係止接続、ねじ締め接続、磁気吸引接続又は締まり嵌め接続などであってもよいことが理解されたい。前記ハウジング１１１には、引きやすいハンドル１１がさらに設けられる。具体的には、前記ハンドル１１がハウジング１１１の最上部に設けられ、脱臭装置を嫌気領域１１から取り外すとき、脱臭装置を手で引きやすい。

好ましくは、前記脱臭装置は、排気ガス処理装置（図示せず）をさらに含み、排気ガス処理装置は、物理吸着層１１３により加熱脱着されて再生された排気ガスに対してクリーン処理を行い、排気ガスの無害化排出を実現することが理解されたい。加熱ユニット１１５が太陽熱を吸収して物理吸着層１１３を加熱すると、物理吸着層１１３内の活性炭が加熱脱着して再生され、加熱脱着・再生中に生じた排気ガスが排気弁１１６を介して排気ガス処理装置に導入され、クリーン処理された後に大気に排出される。たとえば、前記排気ガス処理装置は、光触媒分解により、排気ガスの無害化排出を実現する光触媒装置である。

好ましくは、本発明の脱臭装置は、自動的検出を行い、気体排出を制御する機能を実現できることが理解されたい。前記脱臭装置は、検出装置をさらに含み、前記排気弁１１６は、電磁弁であり、前記排気弁１１６及び検出装置は、いずれもコントローラ１６２に接続され、前記コントローラ１６２は、さらに加熱ユニット１１５に接続されることで、加熱ユニット１１５が稼働し始めるように制御する。前記検出装置は、物理吸着層１１３で吸着処理済みのガスの成分を検出し、検出結果をコントローラ１６２にフィードバックし、コントローラ１６２には、排出基準に基づいて、各種のガス成分の含有量閾値が予め設定される。コントローラ１６２は、比較することにより、物理吸着層１１３で吸着処理済みのガス成分が排出基準を満たすことを判断した場合、排気弁１１６が開くように制御し、吸着処理済みのガスを排気弁１１６を介して大気に排出し、コントローラ１６２は、比較することにより、物理吸着層１１３で吸着処理済みのガス成分が排出基準を満たさないことを判断した場合、物理吸着層１１３の吸着効果が大幅に低減し、臭気をよく物理的に吸着できないことが証明され、排気弁１１６が閉じるように制御し、加熱ユニット１１５が稼働し始めるように制御し、物理吸着層１１３における活性炭を加熱脱着して再生し、次に排気弁１１６と排気ガス処理装置とを連通し、コントローラ１６２は、排気弁１１６が開くように制御し、物理吸着層１１３により加熱脱着されて再生された排気ガス及び嫌気領域１１のガスを排気ガス処理装置に導入し、クリーン処理した後に大気に排出する。前記検出装置は、ガス分析機である。本発明の脱臭装置は、検出装置及びコントローラ１６２によって、臭気の自動的検出及びスマート排出を実現し、脱臭装置が良好な脱臭効果を有することを確保することが理解されたい。

１つの変形としては、前記加熱ユニット１１５は、物理吸着層１１３を加熱する電気加熱板又は電気加熱管（図示せず）であってもよく、前記電気加熱板又は電気加熱管は、物理吸着層１１３の上方に設けられることが好ましく、前記電気加熱板は、さらに物理吸着層１１３を加熱し、加熱ユニット１１５と協働し、物理吸着層１１３の加熱脱着・再生過程を加速することが理解されたい。

図３に示すように、前記好気領域１２内には、好気領域１２内の溶解酸素濃度を向上させる曝気装置が設けられ、前記曝気装置は、曝気主管１２１と、曝気分岐管１２２と、曝気ホース１２３と、ケーシング１２４と、固定ブラケット１２５とを含み、前記曝気主管１２１が好気領域１２の最上部の両側に設けられ、前記曝気ホース１２３が好気領域１２内の底部に設けられ、曝気ホース１２３が曝気作用を果たす。曝気ホース１２３は、薄肉、真っ直ぐなチャンネルの特徴を有し、曝気抵抗損失を大幅に低減させることができ、その曝気孔は、幅が変化可能なスリット状であり、従来の曝気ヘッドが詰まりやすい問題を解決し、曝気が均一であり、縦方向環流を形成でき、生じた気泡が小さく、酸素利用率が高いことが理解され得る。前記曝気主管１２１が設備領域の送風機１６３と連通し、前記固定ブラケット１２５が好気領域１２の内側壁に固定して接続され、前記ケーシング１２４が固定ブラケット１２５に固定して接続され、前記ケーシング１２４が縦方向に設けられ又は斜方向に設けられ、すなわち、ケーシング１２４が垂直に設けられ又は縦方向に傾斜して設けられ、前記曝気分岐管１２２の一端が曝気主管１２１に取り外し可能に接続され、前記曝気分岐管１２２の他端がケーシング１２４を貫通して好気領域１２の底部の曝気ホース１２３に取り外し可能に接続される。好気領域１２の対向する２つの側壁にいずれも固定ブラケット１２５及びケーシング１２４が設けられ、曝気分岐管１２２がケーシング１２４を貫通してそれぞれ曝気ホース１２３の両端に取り外し可能に接続されることが理解され得る。取り外し可能な接続形態は、クリップ接続、クイックプラグ接続、又は、螺合接続（接続された２つの管の一方が雄ねじ構造を有する接続部品であり、他方が雄ねじ構造を有する接続部品である）であってもよいことが理解され得る。曝気主管１２１は、吸気主管と排気主管とに分けられ、吸気主管は、送風機１６３と連通し、好気領域１２の一側の曝気分岐管１２２に接続され、好気領域１２の他側の曝気分岐管１２２は、排気主管と連通し、送風機１６３から輸送された空気は、吸気主管、一側の曝気分岐管１２２、曝気ホース１２３、他側の曝気分岐管１２２及び排気主管を経由して好気領域１２内を流れることが理解され得る。前記曝気分岐管１２２は、ホースであり、曝気分岐管１２２及び曝気ホース１２３の材質は、ＰＵ又はソフトＰＶＣであってもよいことが理解され得る。曝気分岐管１２２は、ホースであり、内部に空気が導入されると、浮きやすく、ケーシング１２４は、曝気分岐管１２２に対して制限作用を果たし、曝気分岐管１２２が縦方向に設けられ且つ左右に揺れないように制限することができることが理解され得る。また、ケーシング１２４は、さらに、曝気ホース１２３が激しく浮き上がらないように制限することができる。前記曝気ホース１２３は、複数であり、好気領域１２の底部に均一な間隔をおいて設けられ、均一に曝気することを確保することが理解され得る。前記曝気分岐管１２２は、曝気ホース１２３に一対一に対応して敷設されてもよく、又は１本の曝気分岐管１２２は、分岐管を介してそれぞれ曝気ホース１２３に連通してもよい。１つの変形としては、前記曝気分岐管１２２及び曝気ホース１２３は、一体ホースであってもよいことが理解され得る。１つの変形としては、前記固定ブラケット１２５が省略されてもよく、ケーシング１２４が直接好気領域１２の内側壁に固定して設けられることがさらに理解され得る。

本発明の曝気装置は、曝気ホース１２３を交換する必要があるとき、一側の曝気分岐管１２２及び曝気主管１２１を取り外し、次に曝気分岐管１２２と、新しく交換される曝気ホース１２３とを接続し、次に他側の曝気分岐管１２２及び曝気主管１２１を取り外し、一端から均一に力をかけて曝気分岐管１２２を引き上げることで、重要な制限作用を果たすケーシング１２４内に沿って好気領域１２の底部から曝気ホース１２３を引き出し、次に新しく交換される曝気ホース１２３と曝気分岐管１２２とを接続し、曝気分岐管１２２と曝気主管１２１とを接続すればよい。それにより、停止せずに、設備内の水を完全に吸引することなく、曝気ホース１２３を交換することができ、交換又は修理が非常に容易である。

好ましくは、曝気主管１２１と曝気分岐管１２２との取り外し可能な接続位置、及び曝気分岐管１２２と曝気ホース１２３との取り外し可能な接続位置に密封構造が設けられ、該密封構造は、シールリング、シーラント、止水リング、オス型溝とメス型溝との密封嵌合又はほぞ接続嵌合であってもよいことが理解され得る。

好ましくは、前記曝気装置は、好気領域１２の底部に設けられ且つ曝気ホース１２３を支持する支持フレーム１２６をさらに含むことが理解され得る。前記曝気ホース１２３が張架される前記支持フレーム１２６は、好気領域１２の底部にボルトを介して固定して設けられ、複数であり、且つ均一な間隔をおいて設けられ、それにより、曝気ホース１２３を良好かつ均一に支持することができる。さらに好ましくは、支持フレーム１２６は、曝気ホース１２３を交換する際の保護構造を有し、該保護構造は、支持フレーム１２６の入出口位置に設けられる柔軟性ガスケットであってもよいし、又は、支持フレーム１２６及び曝気ホース１２３の面に設けられる柔軟性層であってもよいし、又は支持フレーム１２６の曝気ホース１２３との円錐接触面又は弧面接触面であってもよいし、又は互いに転動接触するように、支持フレーム１２６の曝気ホース１２３との接触部位に設けられるローラ、ボール又はコロであってもよい。

１つの変形としては、前記曝気装置は、好気領域１２の底部に固定して設けられ且つ曝気ホース１２３を制限する制限部材（図示せず）をさらに含み、制限部材は、好気領域１２の底部にねじ又はボルトを介して固定して設けられ、曝気ホース１２３が貫通するように、制限部材に貫通孔が開設される。曝気ホース１２３は、柔軟性材料であるため、内部に空気が導入されると、浮きやすく、制限部材は、曝気ホース１２３を良好に制限することで、曝気ホース１２３が好気領域１２の底部において略水平状であるとともに、曝気ホース１２３の生じた気泡がほぼ垂直に上昇する状態であり、より均一に曝気することを確保することが理解され得る。前記制限部材は、複数であり、且つ好気領域１２の底部に均一な間隔をおいて設けられることが理解され得る。

好ましくは、好気領域１２の内側壁における前記固定ブラケット１２５の固定位置は、調整可能であることがさらに理解され得る。具体的には、前記好気領域１２の内側壁に、複数のねじ孔が均一な間隔をおいて開設され、前記固定ブラケット１２５は、好気領域１２の内側壁にねじを介して締結され、ねじ孔の位置を選択することで、固定ブラケット１２５の垂直高さを調整し、さらに曝気ホース１２３の水平高さを調整することができ、実際の必要に応じて、曝気ホース１２３の高さ位置を調整しやすい。又は、前記好気領域１２の内側壁には１つの摺動溝が縦方向に設けられ、摺動溝内に複数の位置決め凸点が間隔をおいて設けられ、前記固定ブラケット１２５に突起が設けられ、前記固定ブラケット１２５が摺動溝内において上下に摺動可能であり、摺動溝内の位置決め凸点を介して位置決めされ、固定ブラケット１２５の高さ位置を非常に調整しやすく、さらに曝気ホース１２３の高さ位置を調整する。

好ましくは、前記曝気装置は、曝気分岐管１２２と曝気ホース１２３との接続位置に設けられる被覆接続曲管（図示せず）をさらに含み、被覆接続曲管の一端がケーシング１２４に接続され、前記曝気ホース１２３の、曝気分岐管１２２に接続される他端が被覆接続曲管内に位置する。曝気ホース１２３を交換する必要がある場合、曝気分岐管１２２を力をかけて引き上げることで、曝気ホース１２３をケーシング１２４内に沿って引き出し、ケーシング１２４が縦方向又は斜方向に設けられるが、曝気ホース１２３が略水平に設けられるため、曝気ホース１２３を引くと、ケーシング１２４の底部が曝気ホース１２３に傷を付けやすいことが理解され得る。曝気分岐管１２２と曝気ホース１２３との接続位置に被覆接続曲管が設けられることによって、曝気ホース１２３が傷付けられることを回避することができる。さらに好ましくは、前記被覆接続曲管の内面に柔軟性層が設けられ、又は被覆接続曲管の入出口位置に柔軟性ガスケットが設けられ、又は被覆接続曲管と曝気ホース１２３との接触面が円錐面又は円弧面である。

図４に示すように、前記沈殿領域１３には、汚水を高度処理する水高度処理装置が設けられ、本発明の水高度処理装置で処理済みの排水は、中国基準の１級Ａ類の排水基準を満たすことができる。前記水高度処理装置は、ボックス１３１と、垂直流体沈殿ユニット１３２と、傾斜管沈殿ユニット１３３とを含み、前記垂直流体沈殿ユニット１３２及び傾斜管沈殿ユニット１３３がいずれもボックス１３１内に収容されて位置決めされる。前記ボックス１３１は、給水口及び排水口のみを介して外部と連通する密閉式構造であり、具体的には、前記給水口及び排水口がボックス１３１の上側壁に設けられる。給水管は、給水口を介してボックス１３１内に垂直流体沈殿ユニット１３２と連通するように挿入され、前記垂直流体沈殿ユニット１３２は、ボックス１３１の中軸線に位置し且つ垂直に設けられ、前記垂直流体沈殿ユニット１３２の両端がそれぞれ傾斜管沈殿ユニット１３３を貫通する。前記垂直流体沈殿ユニット１３２は、給水口から導入された流体を縦方向に沿って案内し、傾斜壁により反射することで跳ね上げて出力する。前記傾斜管沈殿ユニット１３３は、垂直流体沈殿ユニット１３２の出力位置に設けられ、垂直流体沈殿ユニット１３２から出力された流体を傾斜管により沈殿する。傾斜管沈殿ユニット１３３は、水を一連の浅い沈殿層に分割し、処理された水及び沈降した泥は、各浅い沈殿層において相対移動して分離され、沈殿面積が広く、沈殿効率が高く、沈殿時間が短いなどの利点を有する。前記ボックス１３１の内側壁には、全周に渡った水槽１３１３が設けられ、前記水槽１３１３の底部の位置が排水口の位置より低く、前記排水管が排水口と連通し、最上層に位置する沈殿処理済みの清液しか水槽１３１３に流入できず、さらに清液しか排水管を介して排出されず、本発明の水高度処理装置が良好な沈殿処理効果を有することをさらに確保する。本発明の水高度処理装置は、垂直流体沈殿と傾斜管沈殿とを重ね合わせて組み合わせることで、構造空間が節約され、設備全体が集積化・コンパクト化される。１つの変形としては、前記垂直流体沈殿ユニット１３２は、ボックス１３１内の一側に設けられてもよく、傾斜板を用いて水流を他側に跳ね上げればよいことが理解されたい。

前記垂直流体沈殿ユニット１３２は、接続された中心バケツ１３２１と跳ね上げ部材１３２２とを含み、前記中心バケツ１３２１の上端は、密閉されてもよいし、密閉されなくてもよい。前記中心バケツ１３２１の上部が給水管と連通し、前記跳ね上げ部材１３２２が中心バケツ１３２１の下端に設けられ、跳ね上げ部材１３２２が傾斜管沈殿ユニット１３３の下方に位置する。給水管から導入された汚水は、中心バケツ１３２１を経由し、自由落下した後に、傾斜管沈殿ユニット１３３の傾斜壁まで跳ね上げ部材１３２２により跳ね上げられ、それにより、泥と水とを予備分離することができる。前記跳ね上げ部材１３２２は、汚水の落下方向に位置する少なくとも１つの斜面を有することが理解されたい。好ましくは、前記跳ね上げ部材１３２２の形状は、二辺が自由落下した汚水に対して跳ね上げ作用を果たす二等辺三角形である。前記中心バケツ１３２１は、一端が中心バケツ１３２１に接続され、他端がボックス１３１の内側壁に接続される固定レバー（図示せず）を介して固定されることがさらに理解されたい。中心バケツ１３２１の位置が安定することを確保するように、ボックス１３１の内側壁の円周方向に沿って複数本の固定レバーを介して設けられることが好ましい。前記中心バケツ１３２１と跳ね上げ部材１３２２とが２つの連結レバーを介して接続され、連結レバーの形状がＬ字形であることが好ましいことがさらに理解されたい。前記跳ね上げ部材１３２２の斜面の傾斜角度は、１０°～４５°であり、好ましくは、１０°～２０°であり、跳ね上げ部材１３２２の斜面の傾斜角度がこの範囲内にあると、中心バケツ１３２１内に自由落下した汚水は、傾斜管沈殿ユニット１３３の傾斜壁まで均一に跳ね上げられ、泥と水とを予備分離する効果が最適である。前記跳ね上げ部材１３２２は、傾斜板、円錐板又は錐体板であってもよいことが理解されたい。前記跳ね上げ部材１３２２の斜面の傾斜角度が調整可能であり、跳ね上げ部材１３２２の斜面の傾斜角度を調整することで、中心バケツ１３２１内に落下した水流が跳ね上げ部材１３２２に衝突する角度を調整し、さらに水流の跳ね上げ角度を調整することができ、それにより、垂直流体沈殿と傾斜管沈殿との完璧な組み合わせを実現し、良好な沈殿効果を確保することがさらに理解されたい。

１つの変形としては、前記中心バケツ１３２１の軸方向長さが調整可能であることが理解されたい。具体的には、前記中心バケツ１３２１は、複数のバケツ体を接続してなる伸縮可能構造であり、隣接する２つのバケツ体は、それらの軸方向に沿って相対摺動可能に位置決めされ、それにより、中心バケツ１３２１の軸方向長さを調整することができる。中心バケツ１３２１の軸方向長さを調整することで、給水量及び排水口の高さ位置を調整することができ、操作が十分に容易であり、排水口の高さ位置を調整することで、中心バケツ１３２１内に自由落下した水流が跳ね上げ部材１３２２に衝突する衝突力を調整し、垂直流体沈殿と傾斜管沈殿とを完璧に組み合わせることができる。前記中心バケツ１３２１の高さも調整可能であることがさらに理解されたい。具体的には、前記中心バケツ１３２１の最上部が昇降可能機構を介してボックス１３１の上内側壁に接続され、昇降機構の昇降を制御することで、中心バケツ１３２１の高さを調整し、さらに排水口の高さ位置を調整し、垂直流体沈殿と傾斜管沈殿とを完璧に組み合わせることができる。

１つの変形としては、前記中心バケツ１３２１と跳ね上げ部材１３２２との間の間隔距離が調整可能であることが理解されたい。具体的には、前記中心バケツ１３２１の外壁面に複数の係止口が均一な間隔をおいて設けられ、跳ね上げ部材１３２２が固定して接続される２つの連結レバーが中心バケツ１３２１の外壁面における係止口内に係止可能であり、係止口の位置を選択することで、跳ね上げ部材１３２２と中心バケツ１３２１との間の距離を調整する。中心バケツ１３２１と跳ね上げ部材１３２２との間の間隔距離を調整することで、中心バケツ１３２１内の水が流れて自由落下した後に跳ね上げ部材１３２２に衝突する衝突力を調整でき、さらに跳ね上げ部材１３２２が水流を跳ね上げる角度を調整し、垂直流体沈殿と傾斜管沈殿とを完璧に組み合わせることができる。

前記傾斜管沈殿ユニット１３３は、少なくとも２本の支持管１３３１と、平行に設けられた複数本の傾斜管１３３２とを含み、少なくとも２本の支持管１３３１がいずれもボックス１３１の内側壁に固定して接続され、複数本の傾斜管１３３２が少なくとも２本の支持管１３３１を介して固定される。前記傾斜管１３３２の傾斜角度は、５０°～７０°であり、好ましくは、５５°～６０°であり、傾斜管１３３２の傾斜角度がこの範囲内にあると、傾斜管沈殿ユニット１３３は、最適な沈殿効果を有する。好ましくは、前記支持管１３３１が２本であり、平行に設けられた複数本の傾斜管１３３２の一端がいずれも一方の支持管１３３１に接続され、他端が他方の支持管１３３１に接続される。前記支持管１３３１が水平に設けられることが好ましく、傾斜管沈殿ユニット１３３の構造がより安定することが理解されたい。好ましくは、前記傾斜管１３３２内にハニカム充填材が設けられ、沈殿効果がさらに向上されることが理解されたい。前記傾斜管１３３２の下端の給水口及び上端の排水口の密閉度がいずれも調整可能であり、具体的には、封口板により傾斜管１３３２の下端給水口及び上端排水口の密閉度を調整することが理解されたい。前記傾斜管１３３２の傾斜角度が調整可能であり、具体的には、傾斜管１３３２の下端が支持管１３３１に固定して接続され、傾斜管１３３２の上端が支持管１３３１に可動に接続され、又は傾斜管１３３２の上端が支持管１３３１に可動に接続され、傾斜管１３３２の上端が支持管１３３１に固定して接続されることがさらに理解されたい。沈殿処理速度を加速ように、傾斜管１３３２の傾斜角度を調整することで、傾斜管１３３２内の砂泥堆積速度を調整することできる。図５に示すように、好ましくは、前記傾斜管１３３２の下端の給水口内には、その軸方向に沿って仕切板１３３３が設けられ、具体的には、前記仕切板１３３３は、支持レバー１３３７を介して傾斜管１３３２内に固定され、傾斜管１３３２の給水口を上向き流れ口１３３８と下向き流れ口１３３９とに分け、傾斜管１３３２の給水口に位置する前記仕切板１３３３の一端に下導流板１３３４がさらに設けられることで、垂直流体沈殿ユニット１３２から流出した水が下導流板１３３４で案内された後に上向き流れ口１３３８から傾斜管１３３２内に流入するようにする。また、給水口から離れる仕切板１３３３の一端に上導流板１３３４が設けられることで、沈降した砂泥が上導流板１３３５に沿って下向き流れ口を介して傾斜管１３３２から流出し、それにより、傾斜管１３３２に入った水流と、沈殿して傾斜管１３３２から流出した砂泥とが分離されて流れることを実現し、上昇した水流により、沈降した砂泥が傾斜管１３３２の上端の排水口まで移動することが防止され、沈殿効率及び沈殿効果が向上されることがさらに理解されたい。１つの変形としては、前記傾斜管沈殿ユニット１３３全体は、中心バケツ１３２１に対してその軸方向に沿って昇降可能であり、具体的には、前記ボックス１３１の２つの内側壁に、複数組の係止口が対称的に設けられ、前記支持管１３３１の両端がそれぞれ２つの側壁における係止口内に係止可能であり、前記支持管１３３１を係止する係止口位置を選択することで、さらに支持管１３３１の高さ位置を調整し、さらに傾斜管１３３２の高さ位置を調整する。傾斜管沈殿ユニット１３３の高さ位置を調整することで、垂直流体沈殿ユニット１３２から出力された水流が傾斜管沈殿ユニット１３３の傾斜壁に跳ね上げられる角度を調整し、泥と水とを予備分離する最適効果を確保する。さらに好ましくは、砂泥と汚水とを傾斜管１３３２内において分流する効果を確保するために、前記仕切板１３３３は、下向き流れ口１３３９に可動板（図示せず）がさらに設けられ、前記可動板の一側が仕切板１３３３にヒンジ連結され、前記可動板の幅が下向き流れ口１３３９の幅より大きく、汚水が下向き流れ口１３３９から傾斜管１３３２内に入ることを防止し、沈降した砂泥が上導流板１３３４により案内され、傾斜管１３３２に流入した後、傾斜管１３３２内に堆積した砂泥が重力の作用下で可動板を押し、それにより、下向き流れ口１３３９から排出されることが理解され得る。

１つの変形としては、本発明の傾斜管沈殿ユニット１３３が傾斜板沈殿ユニットに置換されてもよく、汚水を傾斜板と傾斜板との間の間隔内に沈殿分離し、傾斜管沈殿ユニット１３３及び傾斜板沈殿ユニットがいずれも傾斜沈殿を行うことが理解され得る。

好ましくは、本発明の水高度処理装置の汚水処理効果をさらに向上させるために、水高度処理装置は、水槽１３１３内に設けられた砂濾過層及び／又はカーボン濾過層をさらに含み、前記砂濾過層及び／又はカーボン濾過層は、水流に対して最後の濾過処理を行い、汚水処理効果をさらに向上させる。砂濾過層は、汚水中の粒子物をさらに除去することができ、カーボン濾過層は、汚水中の油脂をさらに吸着することができる。好ましくは、前記砂濾過層及び／又はカーボン濾過層の給水面がボックス１３１のキャビティに向かって傾斜することで、濾過された不純物が自体重力及び水流による衝突力を受けるため、ボックス１３１内に戻って沈殿し、それにより、砂濾過層及び／又はカーボン濾過層のセルフクリーニング機能を実現する。１つの変形としては、前記砂濾過層及び／又はカーボン濾過層が直接ボックス１３１の排水口に設けられてもよいことが理解され得る。

好ましくは、前記ボックス１３１の下部の内側壁にスロープ１３１３が設けられ、沈降した汚泥がスロープ１３１３の面に沿ってボックス１３１の底部まで落下し、スロープ１３１３が設けられることで、汚泥の沈降速度が加速され、汚水沈殿処理の速度が向上される。前記スロープ１３１３の傾斜角度は、５０°～７０°であり、好ましくは、５５°～６５°である。さらに好ましくは、前記ボックス１３１の底部の汚泥沈降領域に汚泥排出口（図示せず）が設けられることで、ボックス１３１内の汚泥が定期的に排出される。

好ましくは、前記水槽１３１３は、ボックス１３１の内側壁に対して上下に摺動可能であり、それにより、ボックス１３１内のリアルタイム水位に基づいて水槽１３１３の位置を調整することで、排水口の排水流量を調整できることが理解され得る。前記水槽１３１３がボックス１３１の内側壁に対して上下に摺動可能な構造としては、水槽１３１３の外壁上に突起が設けられ、ボックス１３１の内側壁に凹溝が設けられ、水槽１３１３とボックス１３１とが突起及び凹溝により相対摺動し、また、凹溝内には、複数の位置決め凸点が垂直方向に沿って均一な間隔をおいて設けられ、位置決め凸点により水槽１３１３が位置決めされる。前記突起がボックス１３１の内側壁に設けられ、凹溝が水槽１３１３の外壁に設けられてもよいことがさらに理解され得る。

本発明の水高度処理装置では、汚水は、給水管を介して中心バケツ１３２１まで導入された後、中心バケツ１３２１を自由落下し、次に跳ね上げ部材１３２２により傾斜管１３３２の傾斜壁まで跳ね上げられ、泥と水とが予備分離され、ボックス１３１内の汚水流速が低減され、汚水は、ボックス１３１内においてゆっくりと上昇する。ボックス１３１内の水流の上昇方向と、粒子沈殿方向とは反対し、上昇速度が沈降速度に等しい粒子は、ボックス１３１内において一層の浮遊層を形成し、それにより、上昇する粒子は、遮断されて濾過され、沈殿後にボックス１３１の底部まで落下し、沈殿処理済みの上清液は、水槽１３１３により緩衝され、水槽１３１３内において砂濾過層及び／又はカーボン濾過層を介して最後に濾過され篩い分けされた後、排水管を介して排出される。本発明の水高度処理装置は、垂直流体沈殿と傾斜管沈殿とを組み合わせることで、設置形態が合理的であり、衝突負担に耐える能力が強く、沈殿処理効果が高い利点を有し、排水の固体浮遊物濃度が中国基準の１級Ａ類の排出基準を満たすことができる。

図６に示すように、前記汚泥削減領域１４内には、汚水処理中の汚泥に対して削減処理を行う汚泥削減装置が設けられる。前記汚泥削減装置は、曝気することで、活性汚泥と汚水中の有機汚染物とを混合接触し、有機汚染物を分解する曝気ユニット１４１と、高周波振動により残りの汚泥の加水分解過程を加速する細胞壁破壊ユニット１４２と、細胞壁破壊ユニット１４２から排出された汚泥を沈殿することで、一部の活性汚泥を還流し、沈殿した無機泥を排出する沈殿ユニット１４３とを含み、細胞壁破壊ユニット１４２は、それぞれ曝気ユニット１４１及び沈殿ユニット１４３と連通し、沈殿ユニット１４３は、さらに、曝気ユニット１４１と連通する。具体的には、前記沈殿ユニット１４３は、汚泥還流管を介して曝気ユニット１４１と連通する。前の汚水処理工程の沈殿領域１３で沈殿処理された後に、活性汚泥及び汚水を含む混合液は、出力され、曝気ユニット１４１に導入され、該活性汚泥は、微生物からなる活性汚泥であることが理解され得る。前記曝気ユニット１４１に曝気装置が設けられ、前記曝気装置は、曝気ユニット１４１内に空気を導入することができ、池内の有機汚染物が沈殿することを防止でき、また、曝気ユニット１４１内の酸素含有量を向上でき、曝気ユニット１４１内の有機物汚染物及び微生物活性汚泥と溶解酸素とを十分に混合接触させ、有機物汚染物の分解吸収を加速する。前記曝気装置は、表面曝気装置又は水下曝気装置であってもよい。好ましくは、前記曝気ユニット１４１における曝気装置は、以上に記載の好気領域１２内の曝気装置を用いる。細胞壁破壊ユニット１４２は、高周波振動により活性汚泥の細胞壁を破壊し、活性汚泥に含まれる水、微生物細胞内の多糖、脂肪、タンパク質及び核酸などを放出し、活性汚泥の加水分解過程を加速する。沈殿ユニット１４３は、細胞壁破壊ユニット１４２から排出され活性汚泥及び汚水を含む混合液を沈殿し、一部の活性汚泥を曝気ユニット１４１及び嫌気領域１１内に還流し、それにより、曝気ユニット１４１及び嫌気領域１１に炭素源を補充し、沈殿後に得られた無機汚泥を排出し、沈殿後の排水を嫌気領域１１又は浄化槽に還流し、汚水処理を再び行う。例えばタンパク質、多糖、脂肪及び核酸を全て炭素源として曝気ユニット１４１内に補充することができ、曝気ユニット１４１内に炭素源を補充する必要がなく、生産コストを低減させる。曝気ユニット１４１内に炭素源が追加されると、残りの活性汚泥が不必要に増加され、汚泥削減負担が増加されてしまう。また、沈殿ユニット１４３から曝気ユニット１４１内に還流された活性汚泥は、曝気ユニット１４１内の給水のＣＯＤ値を効果的に低減させ、窒素除去及びリン除去効果を向上することができる。

本発明の汚泥削減装置は、曝気ユニット１４１における曝気により、微生物からなる活性汚泥と汚水中の有機物汚染物とを十分に混合接触し、有機汚染物を分解し、細胞壁破壊ユニット１４２の高周波振動を用いて、曝気ユニット１４１に成長した活性汚泥の細胞壁を破壊し、活性汚泥に含まれる大量の水、微生物細胞内の多糖、脂肪、タンパク質及び核酸を分解し、次に沈殿ユニット１４３によって泥と水とを分離し、分離されたほとんどの活性汚泥を曝気ユニット１４１及び嫌気領域１１に還流し、曝気ユニット１４１及び嫌気領域１１に炭素源を補充し、生産コストを低減させるだけではなく、曝気ユニット１４１及び嫌気領域１１内の給水のＣＯＤ値を効果的に低減させ、窒素除去及びリン除去の効果を向上させることができる。汚泥削減装置は、沈殿して得られた無機泥を排出し、排水を嫌気領域１１又は浄化槽に還流し、再び汚水処理を行い、環境に汚染を引き起こすことがない。本発明の汚泥削減装置は、残りの活性汚泥の回収利用を実現し、活性汚泥を効果的な減少させ、環境に汚染を引き起こすことがなく、また、生産コストを低減させ、汚水処理効果を向上させ、沈殿した無機泥しか排出されず、環境に汚染を引き起こすことがない。

好ましくは、前記曝気ユニット１４１内に撹拌装置がさらに設けられ、撹拌装置は、曝気ユニット１４１内の活性汚泥及び汚水中の有機汚染物を撹拌するとき、均一に混合することをさらに促進し、有機汚染物の分解速度を向上させる。

前記細胞壁破壊ユニット１４２には、接続された振動モーター１４２１及び振動部材１４２２が設けられ、前記振動モーター１４２１は、高周波振動を提供し、前記振動部材１４２２は、残りの活性汚泥の細胞壁を高周波振動により破壊し、残りの活性汚泥に含まれる水、微生物細胞内の多糖、脂肪、タンパク質及び核酸などを放出し、残りの活性汚泥の加水分解過程を加速する。前記振動部材１４２２の長さが大体細胞壁破壊ユニット１４２の高さに等しく、残りの活性汚泥の細胞壁を十分に破壊することができる。前記振動部材１４２２の長さについては、具体的に限定されず、実際ニーズに応じて調整されてもよいことが理解され得る。

好ましくは、前記細胞壁破壊ユニット１４２の内側壁には、振動部材１４２２が高周波振動して生じたノイズを伝播することを防止する防音層がさらに設けられることが理解され得る。好ましくは、前記細胞壁破壊ユニット１４２内には、撹拌装置（図示せず）がさらに設けられ、前記撹拌装置は、細胞壁破壊ユニット１４２内の残りの活性汚泥に対して撹拌作用を与え、細胞壁破壊の均一性を向上させることが理解され得る。

図７に示すように、前記設備領域には、コントローラ１６２、送風機１６３及び検出ユニット１６１が設けられ、検出ユニット１６１及び送風機１６３がいずれもコントローラ１６２に接続される。検出ユニット１６１は、汚水処理中の各パラメータを検出し、例えば、汚水処理設備の給水・排水の品質を検出し、又は好気領域１２内の溶解酸素含有量を検出する、などである。コントローラ１６２は、検出ユニット１６１の検出結果に基づいて、汚水処理設備における各種の汚水処理装置の制御パラメータを制御することで、汚水処理設備の排水が排出基準を満たすことを確保し、スマート制御調整を実現し、人為的干渉が必要とされず、省エネルギー・排出削減の効果を実現することができる。前記検出ユニット１６１は、液位検出器、流量検出器、酸素溶解器、リン総含有量検出器、酸化還元電位メータ、アンモニア態窒素検出器及びＣＯＤ検出器のうち１種又は複数種を含むことが理解され得る。前記コントローラ１６２は、ＣＰＵユニットを含み、ＣＰＵユニットは、検出ユニット１６１のデジタル信号及びアナログ信号を収集し、すなわち、ＣＰＵユニットは、検出ユニット１６１の各監視結果及び稼働状態を取得し、監視結果に基づいて、汚水処理結果が基準を満たすか否かを判定し、稼働状態に基づいて、正常に運転しているか否かを判定する。ＣＰＵユニットは、汚水処理結果が基準を満たさないことを判定した場合、予め搭載されたプログラムに基づいて計算し、計算結果に基づいて対応する制御信号を生成し、各種の汚水処理装置の制御パラメータを制御する。ＣＰＵユニットは、検出ユニット１６１のデジタル信号を収集した後、ある検出ユニット１６１が故障したことを判定した場合、故障警報信号を生成する。前記コントローラ１６２は、ＰＬＣ又はＭＣＵであることが理解され得る。前記汚水処理設備における各種の汚水処理装置は、以上に記載の送風機１６３、リフトポンプ、薬剤投入装置、リン物理的除去装置、リン化学的除去装置、混合液還流ポンプ、第２の電気制御スイッチ素子、炭素源補充装置などを含むことが理解され得る。

本発明の汚水処理設備は、検出ユニット１６１によって汚水処理中の各パラメータを監視し、検出結果をコントローラ１６２に転送し、コントローラ１６２は、検出結果に基づいて、汚水処理設備における各種の汚水処理装置の制御パラメータを調整制御し、汚水処理過程において、自動的検出及び自動化調整の機能を実現し、人為的干渉が必要とされず、調整過程がコントローラ１６２内に予め搭載された計算プログラムによって制御され、調整正確性が高く、汚水処理設備が最適な汚水処理効果を有することを確保し、また、汚水処理設備の汚水処理効率を向上させる。

好ましくは、前記設備領域には、コントローラ１６２によって収集されたデジタル信号とアナログ信号、及び生成された故障警報信号をクラウドサーバ４０に転送する通信モジュール１６５がさらに設けられ、通信モジュール１６５は、それぞれコントローラ１６２及びクラウドサーバ４０に接続されることが理解され得る。スタッフは、クラウドサーバ４０に接続された遠隔監視コンピュータ２０において警報通知を取得し、遠隔監視コンピュータ２０は、さらにコントローラ１６２によって収集されたデジタル信号及びアナログ信号に対してコンフィグレーションの遠隔読み取り・書き込みを行い、それにより、現場に人がいない場合でも、汚水処理設備の運転状態を把握することができる。また、遠隔監視コンピュータ２０は、クラウドサーバ４０を介してコントローラ１６２を遠隔制御し、設備の起動・停止、パラメータ設定及び故障リセットなどを制御することができる。クラウドサーバ４０は、同時に複数台の汚水処理設備と通信可能であり、遠隔監視コンピュータ２０が同時に複数台の汚水処理設備を遠隔制御することを実現できることが理解され得る。前記通信モジュール１６５とクラウドサーバ４０との通信方式は、無線電通信、光ファイバー通信、ＧＰＲＳ通信のうち１種又は複数種であり得ることが理解され得る。前記通信モジュール１６５は、無線電通信モジュール、光ファイバー通信モジュール及びＧＰＲＳ通信モジュールのうち１種又は複数種を含む。さらに好ましくは、前記通信モジュール１６５は、さらに、モバイル端末３０に無線通信接続され、コントローラ１６２は、ショートメッセージ制御モジュールを含み、すなわち、コントローラ１６２は、ショートメッセージを読み書きする機能をサポートすることができ、ショートメッセージ制御モジュールとしては、ＧＲＭ２００型ＰＬＣショートメッセージ制御モジュールを選択できることが理解され得る。コントローラ１６２は、故障警報信号を生成した後、通信モジュール１６５を介してアラーム情報をモバイル端末３０に送信し、スタッフが現場又は遠隔監視コンピュータ２０の前にいなくても、汚水処理設備の運転状況をリアルタイムに把握することができる。スタッフは、モバイル端末３０を介してアラーム情報を取得した後、情報を通信モジュール１６５に送信し、次にコントローラ１６２は、情報内容を読み書きする制御信号に変換することで、汚水処理設備の稼働状態を制御する。例えば、ショートメッセージを読み書きすることで、汚水処理設備の起動・停止、関連するパラメータ又は故障リセットなどを制御することができる。前記モバイル端末３０は、携帯電話、タブレットコンピュータ、ウェアラブル電子機器等であることが理解され得る。

本発明の汚水処理設備は、通信モジュール１６５を介してクラウドサーバ４０と通信し、遠隔監視コンピュータ２０は、クラウドサーバ４０にログインすることにより、複数台の汚水処理設備の運転状態を同時に取得することができ、クラウドサーバ４０によって、複数台の汚水処理設備を遠隔制御することもでき、監視範囲がより広く、ユビキタスネットワークの発展のニーズに合わせる。また、通信モジュール１６５を介してモバイル端末３０と無線通信し、アラーム情報をショートメッセージでモバイル端末３０に転送し、スタッフが現場又は遠隔監視コンピュータ２０の前にいなくても、汚水処理設備の運転状況をリアルタイムに把握することができる。コントローラ１６２は、さらに、ショートメッセージ読み書き機能をサポートし、スタッフは、モバイル端末３０を介して汚水処理設備の稼働状態を遠隔制御することができる。

好ましくは、前記設備領域には、通信モジュール１６５からクラウドサーバ４０までの通信距離を延長させる変換器１６６がさらに設けられ、変換器１６６は、それぞれクラウドサーバ４０及び通信モジュール１６５に接続されることが理解され得る。例えば、前記変換器１６６は、ＲＳ２３２レベルをＲＳ４８５レベルに変換できるＲＳ２３２／ＲＳ４８５変換器であり、伝送距離がより遠く、通信モジュール１６５からクラウドサーバ４０までの通信距離を延長させる。

好ましくは、前記設備領域には、コントローラ１６２に接続され且つ警報信号を発出するアラームモジュール１６４がさらに設けられる。コントローラ１６２は、検出ユニット１６１が故障したことを検出した場合、アラームモジュール１６４が警報信号を発出するように制御でき、それにより、現場のスタッフがすぐに気づき、故障を迅速に排除することが理解され得る。前記警報信号は、音声信号、光信号又は両者の組み合わせであり得る。さらに好ましくは、前記設備領域には、通信モジュール１６５に接続され且つモニター能を果たすビデオカメラ１６８がさらに設けられ、ビデオカメラ１６８は、現場の生産環境及び設備運転状態を監視し、監視内容を通信モジュール１６５を介してクラウドサーバ４０にリアルタイム転送する。例えば、アラームモジュール１６４が警報信号を発出すると、スタッフは、遠隔監視コンピュータ２０においてビデオカメラ１６８を介してすぐに警報信号に気づき、故障を迅速に排除し、ビデオカメラ１６８は、監視補助の役割を果たす。

好ましくは、前記設備領域には、コントローラ１６２に接続され且つコントローラ１６２に対してパラメータ設定及び制御を行うタッチパネル１６７がさらに設けられることが理解され得る。スタッフは、タッチパネル１６７によって汚水処理設備の起動・停止、パラメータ設定及び故障リセット等を制御することができる。また、タッチパネル１６７は、さらに、検出ユニット１６１の検出結果及び汚水処理設備における各種の汚水処理装置の制御パラメータを表示することができる。

前記検出ユニット１６１は、汚水処理設備の排水位置に位置し且つ汚水処理設備の排水のＣＯＤ値を検出するＣＯＤ検出器を含み、前記嫌気領域１１内には、嫌気領域１１に汚水を導入するリフトポンプが設けられ、コントローラ１６２は、ＣＯＤ検出器の検出結果に基づいてリフトポンプのインバーター周波数を調整し、それにより、リフトポンプの回転数を制御し、さらに汚水処理設備の汚水処理量を自動的に調整することが理解され得る。前記コントローラ１６２に排水のＣＯＤ基準値が予め設定され、コントローラ１６２は、比較することにより、ＣＯＤ検出器によって検出された汚水処理設備の排水のＣＯＤ値が基準を超えることを判断した場合、汚水処理設備の汚水処理量がその定格負担を超えることが証明され、前記コントローラ１６２は、制御信号を生成し、リフトポンプのインバーター周波数パラメータを低減制御し、それにより、リフトポンプの回転数を低減させ、汚水処理設備の汚水給水量を低減させることによって、汚水処理設備の汚水処理量がその定格負担を満たし、さらに排水のＣＯＤ値が基準を満たすようにする。例えば、『都市・鎮の汚水処理場の汚染物排出基準』ＧＢ１８９１８－２００２の１級Ａ基準には、排水のＣＯＤ値が５０ｍｇ／Ｌ以下であることが規定されている。汚水処理設備の排水のＣＯＤ値が５０ｍｇ／Ｌを超えることがＣＯＤ検出器により検出された場合、コントローラ１６２は、リフトポンプのインバーター周波数を低減制御し、汚水処理設備の汚水給水量を減少させる。

好ましくは、前記汚水処理設備は、薬剤投入ポンプを含む薬剤投入装置を含むことが理解され得る。薬剤投入装置は、薬剤投入ポンプを介して薬剤を投入し、汚水中のＣＯＤ値を低減させ、前記コントローラ１６２は、ＣＯＤ検出器の検出結果に基づいて薬剤投入ポンプの開度を制御し、薬剤投入ポンプの薬剤輸送量を制御する。例えば、排水のＣＯＤが基準を超えることがＣＯＤ検出器により検出された場合、コントローラ１６２は、薬剤投入ポンプの回転数を増加制御し、薬剤輸送量を増加させ、それにより、汚水のＣＯＤ値を迅速に低減させ、排水のＣＯＤが早めに基準を満たす。排水のＣＯＤが基準を満たすことがＣＯＤ検出器により検出された場合、コントローラ１６２は、薬剤投入ポンプの開度を縮小制御し、薬剤投入量が大きすぎるため、汚水処理コストが増加されてしまうことを防止する。本発明では、コントローラ１６２は、ＣＯＤ検出器の検出結果に基づいて薬剤投入ポンプの回転数を低減制御し、排水のＣＯＤ値を迅速に低減させ、汚水処理コストを増加させることがなく、全過程が自動的に制御され、人為的干渉が必要とされず、調整正確性が高い。

前記コントローラ１６２は、比較することにより、ＣＯＤ検出器によって検出された汚水処理設備の排水のＣＯＤ値が基準を超えることを判断した場合、警報制御信号を生成して遠隔クラウドサーバ４０及び／又はモバイル端末３０及び／又はアラームモジュール１６４に送信することにより、スタッフがすぐにメンテナンスし、自動調整の結果を確認し、すなわち、排水のＣＯＤ値が正常に回復されたか否かを確認することが理解され得る。

前記検出ユニット１６１は、汚水処理設備の排水のリン総含有量を検出するリン総含有量検出器をさらに含み、前記汚水処理設備は、物理的に吸着して沈殿することで、汚水中のリン総含有量を低減させるリン物理的除去装置を含むことが理解され得る。前記コントローラ１６２に排水のリン総含有量の基準値が予め記憶され、コントローラ１６２は、比較することにより、リン総含有量検出器によって検出された汚水処理設備の排水のリン総含有量が基準を超えることを判断した場合、制御信号を生成してリン物理的除去装置が稼働し始めるように制御し、汚水中のリン総含有量を低減させ、それにより、排水のリン総含有量が基準を満たすようにする。排水のリン総含有量が基準を満たすことがリン総含有量検出器により検出された場合、フィードバック情報を生成してコントローラ１６２に転送し、コントローラ１６２は、リン物理的除去装置が稼働を停止するように制御する。リン物理的除去装置は、従来のリン化学的除去方法に比べて、リン除去速度が速く、リン除去効果のフィードバックが速いという利点を有し、リン物理的除去装置が稼働し始めると、すぐに排水のリン総含有量を低減させることができ、排水のリン総含有量が基準を満たすと、すぐにリン物理的除去装置が稼働を停止するように制御し、運営コストを低減させる。例えば、『都市・鎮の汚水処理場の汚染物排出基準』ＧＢ１８９１８－２００２の１級Ａ基準には、排水のリン総含有量が０．５ｍｇ／Ｌを超えてはいけないことが規定されている。汚水処理設備の排水のリン総含有量が０．５ｍｇ／Ｌを超えることがリン総含有量検出器により検出された場合、コントローラ１６２は、リン物理的除去装置が稼働し始めるように制御し、汚水処理設備の排水のリン総含有量を迅速に低減させる。汚水処理設備の排水のリン総含有量が０．５ｍｇ／Ｌ以下であることがリン総含有量検出器により検出された場合、コントローラ１６２は、リン物理的除去装置が稼働を停止するように制御する。

本発明の汚水処理設備は、リン総含有量検出器によって汚水処理設備の排水のリン総含有量を検出し、コントローラ１６２は、比較することにより、リン総含有量検出器によって検出された汚水処理設備の排水のリン総含有量が基準を超えることを判断した場合、リン物理的除去装置が稼働し始めるように制御し、排水のリン総含有量を迅速に低減させ、リン除去過程を自動的かつ迅速に調整し、人為的干渉が必要とされず、調整過程がコントローラ１６２により制御され、調整正確性が高い。また、リン物理的除去装置は、従来のリン化学的除去方法に比べて、リン除去速度が速く、リン除去効果のフィードバックが速いという利点を有し、リン物理的除去装置が稼働し始めると、すぐに排水のリン総含有量を低減させることができ、排水のリン総含有量が基準を満たすと、リン物理的除去装置が稼働を停止するように制御することができ、調整全過程が自動的に制御され、運営コストが低減される。

前記リン物理的除去装置は、汚水中のリンを物理的に吸着する充填材キャビティと、充填材キャビティの給水口に設けられる第１の電気制御スイッチ素子とを含み、第１の電気制御スイッチ素子がコントローラ１６２に接続され、コントローラ１６２は、リン総含有量検出器の検出結果に基づいて、第１の電気制御スイッチ素子の汚水輸送量を制御することが理解され得る。汚水処理設備の排水リン総含有量が基準を超えることがリン総含有量検出器により検出された場合、コントローラ１６２は、第１の電気制御スイッチ素子が開くように制御し、汚水が充填材キャビティに流入し、充填材キャビティが汚水中のリンを物理的に吸着した後に汚水を排出することで、排水のリン総含有量を迅速に低減させる。汚水処理設備の排水リン総含有量が基準を満たすことがリン総含有量検出器により検出された場合、コントローラ１６２は、第１の電気制御スイッチ素子が閉じるように制御する。前記第１の電気制御スイッチ素子は、電磁弁又は電気制御弁であり、電気制御弁であることが好ましい。前記コントローラ１６２は、電気制御弁の開度を制御することができ、第１の電気制御スイッチ素子の汚水輸送量を調整し、正確な調整を実現する。前記充填材キャビティにおける充填材の粒径サイズは、２ｍｍ～８ｍｍであり、好ましくは、２ｍｍ～５ｍｍであり、充填材の粒径サイズがこの範囲内にあると、充填材キャビティが最適なリン除去効果有し、充填材の摩耗率が低く、リン物理的除去装置のメンテナンスコストを低減させる。１つの変形としては、前記充填材キャビティは、充填材結晶床に置換されてもよく、第１の電気制御スイッチ素子を経由して流入した汚水が充填材結晶床を流れた後、汚水中のリンが充填材粒子の面に濃縮され、さらに結晶沈殿が生成され、それにより、汚水中のリン総含有量を低減させる効果を実現することが理解され得る。別のオプションとしては、前記充填材キャビティは、人工湿地に置換されてもよく、人工湿地のマトリックスを用いて汚水中のリンを濾過、遮断及び堆積すると、同様に、汚水中のリン総含有量を低減させる効果を実現することがさらに理解され得る。

さらに好ましくは、前記汚水処理設備は、コントローラ１６２に接続され且つリン物理的除去装置を洗浄する逆方向洗浄装置をさらに含む。リン物理的除去装置が汚水中のリンを物理的に吸着するため、使用時間が長すぎると、リン物理的除去装置のリン除去効果が低下し、このとき、コントローラ１６２は、逆方向洗浄装置がリン物理的除去装置を定期的に逆方向洗浄するように制御し、充填材キャビティに吸着されたリンを洗浄し、充填材キャビティが優れたリン除去効果を維持し、リン除去効果を確保するように、充填材キャビティ内の充填材を定期的に交換し、リン物理的除去装置の耐用年数を延長させ、汚水処理の運営コストを低減させる。１つの変形としては、前記リン物理的除去装置の排水端には、コントローラ１６２に接続された流量モニターが設けられ、流量検出器は、リン物理的除去装置の排水量が急激に低減したことを検出した場合、警報信号を生成してコントローラ１６２に転送し、コントローラ１６２は、洗浄装置が起動し、リン物理的除去装置を逆方向洗浄するように制御する。

好ましくは、前記汚水処理設備は、汚水に薬剤を投入して汚水中のリン総含有量を低減させるリン化学的除去装置をさらに含み、リン化学的除去装置は、薬剤投入ポンプを含むことが理解され得る。リン化学的除去装置は、薬剤投入ポンプを介してリン除去薬剤を汚水に投入し、汚水中のリン酸粒子が難溶性塩を生成し、凝集体を形成して水と分離し、それにより、リン除去効果を実現する。前記コントローラ１６２は、リン総含有量検出器の検出結果に基づいて、薬剤投入ポンプの開度を制御し、薬剤投入ポンプの薬剤輸送量を制御する。例えば、排水のリン総含有量が基準を超えることがリン総含有量検出器により検出された場合、コントローラ１６２は、薬剤投入ポンプの回転数を増加制御し、薬剤輸送量を増加させ、それにより、汚水のリン総含有量を迅速に低減させ、排水のリン総含有量が早めに基準を満たすようにする。排水のリン総含有量が基準を満たすことがリン総含有量検出器により検出された場合、コントローラ１６２は、薬剤投入ポンプの開度を縮小制御し、リン除去薬剤の投入量が多すぎるため、汚水処理コストが増加されてしまうことを防止する。本発明では、コントローラ１６２は、リン総含有量検出器の検出結果に基づいて、薬剤投入ポンプの回転数を低減制御することで、排水のリン総含有量を迅速に低減させ、汚水処理コストを増加させることがなく、全過程自動化制御、人為的干渉が必要とされず、調整正確性が高い。

別のオプションとしては、前記汚水処理設備は、さらに、給水のリン総含有量に基づいて、リン物理的除去装置及びリン化学的除去装置の稼働状態を対応して制御することが理解され得る。前記リン総含有量検出器は、汚水処理設備の給水のリン総含有量を検出し、前記コントローラ１６２に給水のリン総含有量の第１の閾値及び第２の閾値が予め記憶される。給水のリン総含有量が第１の閾値以下である場合、汚水処理設備の現在の稼働状態では、排水のリン総含有量が基準を満たすように維持でき、汚水処理設備の現在の稼働状態でのリン除去範囲内にあることが意味される。給水のリン総含有量が第１の閾値～第２の閾値である場合、汚水処理設備の現在の稼働状態では、排水のリン総含有量を低減できず、排出基準を満たすことができず、給水のリン総含有量が汚水処理設備の現在の稼働状態でのリン除去範囲を超え、その他のリン除去方法を用いて排水のリン総含有量をさらに低減させる必要があることが意味される。給水のリン総含有量が第２の閾値以上である場合、給水のリン総含有量が基準を遥かに超え、給水のリン総含有量が汚水処理設備の現在の稼働状態でのリン除去範囲を遥かに超え、非常に効果的なリン除去方法を用いて排水のリン総含有量を低減させる必要があることが意味される。コントローラ１６２は、給水のリン総含有量が第１の閾値以下である場合、リン物理的除去装置及びリン化学的除去装置を停止状態に制御し、給水のリン総含有量が第１の閾値～第２の閾値であることがリン総含有量検出器により検出された場合、リン物理的除去装置が稼働し始めるように制御し、給水のリン総含有量が第２の閾値を超えることがリン総含有量検出器により検出された場合、リン化学的除去装置が稼働し始めるように制御する。例えば、給水のリン総含有量が３ｍｇ／Ｌ以下であることが検出された場合、汚水処理設備自体の汚水処理システムは、排水が排出基準を満たすように、汚水中のリン総含有量を低減することがきる。給水のリン総含有量が３ｍｇ／Ｌ～６ｍｇ／Ｌであることが検出された場合、汚水処理設備自体の汚水処理システムで処理済みの排水のリン総含有量が排出基準を超え、コントローラ１６２は、リン物理的除去装置が稼働し始めるように制御し、排出基準を満たすように、物理的に吸着して沈殿することで、汚水中のリン総含有量を低減させる。給水のリン総含有量が６ｍｇ／Ｌ～９ｍｇ／Ｌであることが検出された場合、リン物理的除去装置が稼働し始めても、汚水中のリン総含有量を基準値以下に低減できないことが意味され、この場合、コントローラ１６２は、リン化学的除去装置が稼働し始めるように同時に制御し、排出基準を満たすように、リンを化学的に除去することで、汚水中のリン総含有量を低減させる。リン物理的除去装置は、物理的に吸着して沈殿することで、リン除去を行うため、リン除去量が少なく、給水のリン総含有量が所定の閾値を超える場合、リン総含有量を基準値以下に低下できない一方、リン化学的除去装置は、化学薬剤を投入することで、リン化学的除去を行う。給水のリン総含有量が基準を遥かに超える場合、リン化学的除去装置のリン除去効果は、リン物理的除去装置より大幅に優れることが理解され得る。本発明の汚水処理設備は、リン総含有量検出器の検出結果に基づいて、リン物理的除去装置及びリン化学的除去装置の稼働状態を対応して制御し、リンを迅速に除去できるが、リン除去量が少ないというリン物理的除去装置の特徴と、リン除去量が大きいが、リン除去コストが高く、リン除去効果のフィードバックが遅いというリン化学的除去装置の特徴とを組み合わせることによって、排水のリン総含有量が排出基準を満たすことを確保し、生産コストを低減させることができ、全過程が自動化的に制御され、人為的干渉が必要とされず、汚水処理設備が優れたリン除去効果を確保する。

前記検出ユニット１６１は、汚水処理設備の排水位置に位置し且つ汚水処理設備の排水のアンモニア態窒素含有量を検出するアンモニア態窒素検出器を含み、前記汚水処理設備は、汚水処理設備の好気領域１２内の混合液を嫌気領域１１に還流する混合液還流ポンプを含むことが理解され得る。前記コントローラ１６２に排水のアンモニア態窒素含有量の基準値が予め記憶され、コントローラ１６２は、比較することにより、アンモニア態窒素検出器によって検出された汚水処理設備の排水のアンモニア態窒素含有量が基準を超えることを判断した場合、制御信号を生成し、混合液還流ポンプが稼働し始めるように制御し、好気領域１２内の混合液を嫌気領域１１に還流し、再脱窒処理を行うことにより、汚水中のアンモニア態窒素含有量を低減させ、排水のアンモニア態窒素含有量が基準を満たす。アンモニア態窒素検出器は、排水のアンモニア態窒素含有量が基準を満たすことを検出した場合、フィードバック情報を生成してコントローラ１６２に転送し、コントローラ１６２は、混合液還流ポンプが稼働停止するように制御する。例えば、『都市・鎮の汚水処理場の汚染物排出基準』ＧＢ１８９１８－２００２の１級Ａ基準には、排水のアンモニア態窒素含有量が５（８）ｍｇ／Ｌを超えてはいけないことが規定されている。汚水処理設備の排水のアンモニア態窒素含有量が５（８）ｍｇ／Ｌを超えることがアンモニア態窒素検出器により検出された場合、コントローラ１６２は、混合液還流ポンプが稼働し始めるように制御し、汚水処理設備の排水のアンモニア態窒素含有量を迅速に低減させる。汚水処理設備の排水のアンモニア態窒素含有量が５（８）ｍｇ／Ｌ以下であることがアンモニア態窒素検出器により検出された場合、コントローラ１６２は、混合液還流ポンプが稼働を停止するように制御する。コントローラ１６２は、混合液還流ポンプのインバーターの周波数を制御することで、混合液還流ポンプの回転数を調整し、さらに混合液の還流量を調整することが理解され得る。前記コントローラ１６２は、比較することにより、アンモニア態窒素検出器によって検出された汚水処理設備の排水のアンモニア態窒素含有量が基準を超えることを判断した場合、警報制御信号を生成してクラウドサーバ４０及び／又はモバイル端末３０及び／又はアラームモジュール１６４に送信し、スタッフがすぐにメンテナンスし、自動調整の結果を確認し、すなわち、排水のアンモニア態窒素含有量が正常に回復されたか否か、及び設備が正常に運転しているか否かを確認することを通知することが理解され得る。前記コントローラ１６２は、アンモニア態窒素検出器の検出結果に基づいて、混合液還流比を制御することができ、例えば、コントローラ１６２は、排水のアンモニア態窒素含有量が第１の範囲内にあることがアンモニア態窒素検出器により検出された場合、混合液還流比を１００％に制御し、排水のアンモニア態窒素含有量が第２の範囲内にあることがアンモニア態窒素検出器により検出された場合、混合液還流比を２００％に制御し、排水のアンモニア態窒素含有量が第３の範囲内にあることがアンモニア態窒素検出器により検出された場合、混合液還流比を３００％に制御し、排水のアンモニア態窒素含有量が第４の範囲内にあることがアンモニア態窒素検出器により検出された場合、混合液還流比を４００％に制御し、第１の範囲、第２の範囲、第３の範囲及び第４の範囲の数値が順に増加することがさらに理解され得る。具体的には、好気領域１２は、複数本の混合液還流管を介して嫌気領域１１と連通し、混合液還流管のそれぞれに電磁弁が設けられ、コントローラ１６２は、混合液還流ポンプの回転数及び／又は電磁弁の開き数を制御することで、混合液還流比を制御する。すなわち、排水のアンモニア態窒素含有量の各範囲がいずれも１つの混合液還流比に対応し、本発明の汚水処理設備は、検出された排水のアンモニア態窒素含有量に基づいて、レンジを切り替えることができ、それにより、異なる混合液還流比を制御し、自動化調整を実現し、汚水処理設備が優れたアンモニア態窒素除去効果を有することを確保する。

１つの変形としては、本発明の汚水処理設備の好気領域１２は、嫌気領域１１と複数本の還流管を介して連通し、各還流管のそれぞれには、混合液の還流量を制御する第２の電気制御スイッチ素子が設けられ、前記第２の電気制御スイッチ素子がコントローラ１６２に接続されることが理解され得る。前記アンモニア態窒素検出器によって検出された汚水処理設備の排水のアンモニア態窒素含有量が基準を超える場合、コントローラ１６２は、第２の電気制御スイッチ素子が開くように制御し、それにより、好気領域１２内の混合液を嫌気領域１１に還流する。前記コントローラ１６２は、複数の第２の電気制御スイッチ素子の開き数を制御することができ、それにより、好気領域１２から嫌気領域１１に還流された混合液の還流量を正確に調整することを実現する。コントローラ１６２は、混合液還流ポンプ及び第２の電気制御スイッチ素子の両方を制御することで混合液の還流量を調整してもよく、調整が多様化され、また、正確になることがさらに理解され得る。前記第２の電気制御スイッチ素子は、電磁弁又は電気制御弁であってもよく、電気制御弁であることが好ましい。前記コントローラ１６２は、第２の電気制御スイッチ素子の混合液の還流量を調整ように、電気制御弁の開度を制御することができ、正確な調整を実現する。

好ましくは、前記汚水処理設備は、混合液還流ポンプ及び第２の電気制御スイッチ素子を含み、前記検出ユニット１６１は、混合液の還流量を検出する流量検出器をさらに含み、前記流量検出器がコントローラ１６２に接続されることが理解され得る。前記流量検出器は、混合液の還流量を検出し、フィードバック信号を生成してコントローラ１６２に転送し、前記コントローラ１６２には、第２の電気制御スイッチ素子及び混合液還流ポンプの異なる制御パラメータに基づいて、異なる混合液の還流量のデフォルト値が対応して記憶され、コントローラ１６２は、比較することにより、流量検出器によって検出された混合液の還流量がデフォルト値より低いことを判断した場合、アラームモジュール１６４が警報したり、アラーム情報をクラウドサーバ４０又はモバイル端末３０に転送したりするように制御し、スタッフが第２の電気制御スイッチ素子及び混合液還流ポンプをメンテナンスすることを通知し、それにより、還流管及び混合液還流ポンプが詰まったため、混合液の還流量が少なく、さらに汚水中のアンモニア態窒素含有量を低減できないことを防止する。さらに好ましくは、混合液の還流量がデフォルト値より低いことを前記流量検出器により検出された場合、コントローラ１６２は、逆方向洗浄装置が混合液還流ポンプ及び第２の電気制御スイッチ素子に対して逆方向洗浄を行うように制御し、詰まったため、混合液の還流量が少なかったり、還流できかったりし、さらに排水のアンモニア態窒素含有量が高くなることを防止することが理解され得る。

嫌気領域１１は、脱窒作用が行われ続けるとともに、内部の炭素源が消費され続けるため、順調に脱窒作用を行うことを確保するように、嫌気領域１１に新しい炭素源を連続的に補充する必要がある。好ましくは、前記汚水処理設備は、薬剤投入ポンプを含む炭素源補充装置（図示せず）をさらに含むことが理解され得る。前記炭素源補充装置は、薬剤投入ポンプを介して嫌気領域１１に新しい炭素源を補充し、前記コントローラ１６２は、アンモニア態窒素検出器の検出結果に基づいて、薬剤投入ポンプの開度を制御することで、薬剤投入ポンプの輸送量を制御する。前記炭素源は、メチルアルコール、エタノール、酢酸又は酢酸ナトリウムなどであってもよいことが理解され得る。例えば、排水のアンモニア態窒素含有量が基準を超えることがアンモニア態窒素検出器により検出された場合、コントローラ１６２は、薬剤投入ポンプの開度を増大させるか、又は完全に開くように制御することで、汚水のアンモニア態窒素含有量を迅速に低減させ、排水のアンモニア態窒素含有量が早めに基準を満たすようにし、排水のアンモニア態窒素含有量が基準を満たすことがアンモニア態窒素検出器により検出された場合、コントローラ１６２は、薬剤投入ポンプの開度を縮小制御し、薬剤投入量が多すぎるため、汚水処理コストが増加されてしまうことを防止する。本発明では、コントローラ１６２がアンモニア態窒素検出器の検出結果に基づいて、薬剤投入ポンプの開度を制御することによって、排水のアンモニア態窒素含有量を迅速に低減させることを実現し、また、汚水処理コストを増加させることがなく、全過程が自動的に制御され、人為的干渉が必要とされず、調整正確性が高い。

嫌気領域１１内には、無酸素状態を維持する必要があり、通常、溶解酸素の濃度が０．５ｍｇ／Ｌを超えてはいけない。そうでないと、嫌気領域１１内の脱窒作用が破壊され、窒素除去効果が大幅に低減される。好ましくは、前記検出ユニット１６１は、汚水処理設備の嫌気領域１１内に位置し且つ嫌気領域１１中の溶解酸素濃度を検出する溶解酸素テスター又は酸化還元電位メータ（図示せず）をさらに含み、前記溶解酸素テスター又は酸化還元電位メータがコントローラ１６２に接続されることが理解され得る。溶解酸素テスター又は酸化還元電位メータは、嫌気領域１１内の溶解酸素濃度が基準を超えることを検出した場合、溶解酸素テスターは、警報信号を生成してコントローラ１６２に転送し、スタッフがすぐにメンテナンスするように、コントローラ１６２は、アラームモジュール１６４が警報し、又は、アラーム情報を生成してクラウドサーバ４０及びモバイル端末３０に転送するように制御する。

好ましくは、前記検出ユニット１６１は、好気領域１２内に位置し且つ好気領域１２中の溶解酸素濃度を検出する溶解酸素テスター又は酸化還元電位メータをさらに含み、コントローラ１６２は、溶解酸素テスター又は酸化還元電位メータに基づいて、送風機１６３のインバーターの周波数を制御し、送風機１６３の回転数を調整し、それにより、好気領域１２内の曝気量を自動的に調整することを実現し、スマート制御及び省エネルギーの効果が得られることが理解され得る。

好ましくは、前記設備領域には、コントローラ１６２に接続されるニューラルネットワークモジュール１６９がさらに設けられ、ニューラルネットワークモジュール１６９は、コントローラ１６２によって収集されたデジタル信号とアナログ信号、及びコントローラ１６２によって各種の汚水処理装置に転送された制御信号に基づいて、ディープ学習してスマート制御を行うことが理解され得る。前記コントローラ１６２によって各種の汚水処理装置に転送された制御信号は、各種の汚水処理装置の設定パラメータである。前記ニューラルネットワークモジュール１６９は、ニューロンチップであることがさらに理解され得る。ニューラルネットワークモジュール１６９が設けられることで、ディープ学習して最適なパラメータ設定を得、最適なパラメータをコントローラ１６２を介して各種の汚水処理装置にそれぞれ伝送することができ、それにより、汚水処理設備を手動でデバッグしたり、故障を排除したりすることなく、スマート制御を実現する。汚水処理設備の運転に伴って、ニューラルネットワークモジュール１６９によって取得された基礎データがますます多くなり、ディープ学習の結果がますます正確になり、制御正確性がますます高くなる。

本発明の複数住宅の生活汚水処理に適用される汚水処理設備であって、処理対象は、一般的な生活汚水であり、給水のＣＯＤは、２００ｍｇ／Ｌ～３００ｍｇ／Ｌであり、ＢＯＤは、１００ｍｇ／Ｌ～１２０ｍｇ／Ｌであり、ＳＳは、８０ｍｇ／Ｌ～１００ｍｇ／Ｌであり、アンモニア態窒素含有量は、２０ｍｇ／Ｌ～２５ｍｇ／Ｌであり、リン総含有量は、１ｍｇ／Ｌ～３ｍｇ／Ｌである。本発明の汚水処理設備で汚水処理済みの排水の品質は、『都市・鎮の汚水処理場の汚染物排出基準』ＧＢ１８９１８－２００２の１級Ａ基準を満たし、排水のＣＯＤは、５０ｍｇ／Ｌであり、ＢＯＤは、１０ｍｇ／Ｌであり、ＳＳは、１０ｍｇ／Ｌであり、アンモニア態窒素含有量は、５（８）ｍｇ／Ｌであり、リン総含有量は、０．５ｍｇ／Ｌである。

以上の説明は、本発明の好適な実施形態に過ぎず、本発明を限定することものではない。当業者であれば、本発明に様々な修正および変更を添加ことができる。本発明の精神及び原理の範囲内でなされたいかなる修正、同等の置換や改良などは本発明の保護範囲に含まれるものとする。

Claims (9)

1. 複数住宅から排出された生活汚水に対して一体化処理を行い、複数住宅の生活汚水処理に適用される汚水処理設備であって、
   互いに仕切られる嫌気領域（１１）、好気領域（１２）、沈殿領域（１３）、汚泥削減領域（１４）、及び設備領域が内部に設けられる外部ボックスを含み、
   嫌気領域（１１）と、好気領域（１２）と、沈殿領域（１３）と、汚泥削減領域（１４）とが順に連通し、嫌気領域（１１）が浄化槽と連通し、一部の混合液を嫌気領域（１１）に還流するように、好気領域（１２）がさらに嫌気領域（１１）と還流管路を介して連通し、沈殿領域（１３）がさらに嫌気領域（１１）と還流管路を介して連通し、一部の活性汚泥を嫌気領域（１１）に還流するように、汚泥削減領域（１４）が嫌気領域（１１）又は浄化槽と連通し、
   設備領域内には、汚水処理過程の各パラメータを検出する検出ユニット（１６１）と、検出ユニット（１６１）の検出結果に基づいて、汚水処理設備の各種の汚水処理装置の稼働状態を制御するコントローラ（１６２）とが設けられ、汚水処理装置は、送風機（１６３）、リフトポンプ、薬剤投入装置、リン物理的除去装置、リン化学的除去装置、混合液還流ポンプ、第２の電気制御スイッチ素子及び炭素源補充装置のうち１種又は複数種を含み、
   沈殿領域（１３）には、水高度処理装置が設けられ、当該水高度処理装置は、給水口及び排水口が上部に設けられるボックス（１３１）を含み、ボックス（１３１）には、垂直流体沈殿ユニット（１３２）、及び傾斜管沈殿ユニット（１３３）が設けられ、垂直流体沈殿ユニット（１３２）は、給水口から導入された流体を縦方向に沿って案内し、傾斜壁により反射することで、跳ね上げて出力するものであり、傾斜管沈殿ユニット（１３３）は、垂直流体沈殿ユニット（１３２）の出力位置に敷設され、垂直流体沈殿ユニット（１３２）から出力された流体を傾斜沈殿するものであり、
   垂直流体沈殿ユニット（１３２）は、接続された中心バケツ（１３２１）と跳ね上げ部材（１３２２）とを含み、中心バケツ（１３２１）の上部が給水管と連通し、跳ね上げ部材（１３２２）が中心バケツ（１３２１）の下端に設けられ、跳ね上げ部材（１３２２）が傾斜管沈殿ユニット（１３３）の下方に位置し、給水管から導入された汚水は、中心バケツ（１３２１）を経由し、自由落下した後に、傾斜管沈殿ユニット（１３３）の傾斜壁まで跳ね上げ部材（１３２２）により跳ね上げられ、それにより、泥と水とを予備分離することができ、
   傾斜管（１３３２）の下端が支持管（１３３１）に固定して接続され、傾斜管（１３３２）の上端が支持管（１３３１）に可動に接続され、傾斜管（１３３２）の下端の給水口内には、その軸方向に沿って仕切板（１３３３）が設けられ、仕切板（１３３３）は、傾斜管（１３３２）の給水口を上向き流れ口（１３３８）と下向き流れ口（１３３９）とに分け、傾斜管（１３３２）の給水口には、下導流板（１３３４）がさらに設けられることで、垂直流体沈殿ユニット（１３２）から流出した水が下導流板（１３３４）で案内された後に上向き流れ口（１３３８）から傾斜管（１３３２）内に流入するようにし、また、給水口から離れる仕切板（１３３３）の一端に上導流板（１３３４）が設けられることで、沈降した砂泥が上導流板（１３３５）に沿って下向き流れ口を介して傾斜管（１３３２）から流出し、それにより、傾斜管（１３３２）に入った水流と、沈殿して傾斜管（１３３２）から流出した砂泥とが分離されて流れることを実現し、上昇した水流により、沈降した砂泥が傾斜管（１３３２）の上端の排水口まで移動することが防止される、ことを特徴とする汚水処理設備。
2. 外部ボックス内には、沈殿領域（１３）と連通し且つ沈殿領域（１３）から排出された浄水に対してさらに消毒殺菌処理を行う消毒殺菌領域（１５）がさらに設けられる、ことを特徴とする請求項１に記載の汚水処理設備。
3. 汚泥削減領域（１４）に汚泥削減装置が設けられ、汚泥削減装置は、
   曝気することで、微生物からなる活性汚泥と汚水中の有機汚染物とを混合接触し、有機汚染物を分解する曝気ユニット（１４１）と、
   曝気ユニット（１４１）において生じた残りの活性汚泥の加水分解過程を高周波振動により加速する細胞壁破壊ユニット（１４２）と、
   活性汚泥を還流し無機泥を排出するように、細胞壁破壊ユニット（１４２）から排出され活性汚泥及び汚水を含む混合液を沈殿する沈殿ユニット（１４３）とを含み、
   曝気ユニット（１４１）は、沈殿領域（１３）と連通し、細胞壁破壊ユニット（１４２）は、それぞれ曝気ユニット（１４１）、及び沈殿ユニット（１４３）と連通し、沈殿ユニット（１４３）は、さらに、曝気ユニット（１４１）と連通する、ことを特徴とする請求項１に記載の汚水処理設備。
4. 嫌気領域（１１）の最上部に脱臭装置が取り付けられ、前記脱臭装置は、ハウジング（１１１）と、嫌気領域（１１）内の水がハウジング（１１１）に入ることを防止する保護層（１１２）と、嫌気領域（１１）内において浮き上がった臭気を物理的に吸着する物理吸着層（１１３）と、物理吸着層（１１３）を加熱脱着して再生する加熱ユニット（１１５）と、物理吸着層（１１３）で吸着処理済みの気体を大気に排出する排気弁（１１６）とを含み、
   ハウジング（１１１）は、嫌気領域（１１）に密封接続され、ハウジング（１１１）の底部に通気チャンネルが開設され、保護層（１１２）、及び物理吸着層（１１３）がハウジング（１１１）内に収容され、保護層（１１２）がハウジング（１１１）の底部に位置し、物理吸着層（１１３）が保護層（１１２）の上方に位置し、排気弁（１１６）がハウジング（１１１）の最上部に設けられる、ことを特徴とする請求項１に記載の汚水処理設備。
5. 検出ユニット（１６１）は、汚水処理設備の排水位置に位置し且つ汚水処理設備の排水のＣＯＤ値を検出するＣＯＤ検出器を含み、嫌気領域（１１）内には、嫌気領域（１１）に汚水を導入するリフトポンプが設けられ、ＣＯＤ検出器及びリフトポンプがいずれもコントローラ（１６２）に接続され、コントローラ（１６２）は、ＣＯＤ検出器の検出結果に基づいてリフトポンプのインバーターの周波数を制御し、又は
   検出ユニット（１６１）は、汚水処理設備の給水位置及び排水位置に位置し且つ汚水処理設備の給水のＣＯＤ値及び排水のＣＯＤ値を検出するＣＯＤ検出器を含み、嫌気領域（１１）内には、嫌気領域（１１）に汚水を導入するリフトポンプが設けられ、ＣＯＤ検出器及びリフトポンプがいずれもコントローラ（１６２）に接続され、コントローラ（１６２）は、ＣＯＤ検出器の検出結果に基づいてリフトポンプのインバーターの周波数を制御する、ことを特徴とする請求項１に記載の汚水処理設備。
6. 検出ユニット（１６１）は、汚水処理設備の排水のリン総含有量を検出するリン総含有量検出器をさらに含み、汚水処理設備は、物理的に吸着して沈殿することで、汚水中のリン総含有量を低減させるリン物理的除去装置を含み、リン物理的除去装置及びリン総含有量検出器がいずれもコントローラ（１６２）に接続され、
   コントローラ（１６２）は、リン総含有量検出器の検出結果に基づいて、リン物理的除去装置の稼働状態を制御する、ことを特徴とする請求項１に記載の汚水処理設備。
7. 汚水処理設備は、汚水中のリン総含有量を低減させるように、汚水に薬剤を投入するリン化学的除去装置をさらに含み、リン化学的除去装置は、コントローラ（１６２）に接続される薬剤投入ポンプを含む、ことを特徴とする請求項６に記載の汚水処理設備。
8. 検出ユニット（１６１）は、好気領域（１２）内に位置し且つ好気領域（１２）における溶解酸素濃度を検出する溶解酸素テスター又は酸化還元電位メータをさらに含み、設備領域には、好気領域（１２）に空気を導入する送風機（１６３）が設けられ、
   コントローラ（１６２）は、溶解酸素テスター又は酸化還元電位メータの検出結果に基づいて、送風機（１６３）のインバーターの周波数を制御する、ことを特徴とする請求項１に記載の汚水処理設備。
9. 検出ユニット（１６１）は、汚水処理設備の排水位置に位置し且つ汚水処理設備の排水のアンモニア態窒素含有量を検出するアンモニア態窒素検出器を含み、汚水処理設備は、汚水処理設備の好気領域（１２）における混合液を嫌気領域（１１）に還流する混合液還流ポンプを含み、アンモニア態窒素検出器及び混合液還流ポンプがいずれもコントローラ（１６２）に接続され、
   コントローラ（１６２）は、アンモニア態窒素検出器の検出結果に基づいて、混合液還流ポンプの稼働状態を制御する、ことを特徴とする請求項１に記載の汚水処理設備。