WO2011065520A1 - 有機性排水処理装置および有機性排水処理方法 - Google Patents

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WO2011065520A1
WO2011065520A1 PCT/JP2010/071215 JP2010071215W WO2011065520A1 WO 2011065520 A1 WO2011065520 A1 WO 2011065520A1 JP 2010071215 W JP2010071215 W JP 2010071215W WO 2011065520 A1 WO2011065520 A1 WO 2011065520A1
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WO
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aeration
tank
liquid
unit
flow path
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PCT/JP2010/071215
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Inventor
壮一郎 矢次
仁志 柳瀬
義雄 北川
Original Assignee
株式会社クボタ
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/02—Aerobic processes
    • C02F3/12—Activated sludge processes
    • C02F3/1236—Particular type of activated sludge installations
    • C02F3/1268—Membrane bioreactor systems
    • C02F3/1273—Submerged membrane bioreactors
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2203/00—Apparatus and plants for the biological treatment of water, waste water or sewage
    • C02F2203/006—Apparatus and plants for the biological treatment of water, waste water or sewage details of construction, e.g. specially adapted seals, modules, connections
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage

Definitions

  • the present invention relates to an organic wastewater treatment apparatus and an organic wastewater treatment method for biologically treating organic wastewater such as sewage.
  • raw water is sequentially introduced into an anaerobic tank 1, an anaerobic tank 2 and an aerobic tank 3 into which activated sludge has been introduced.
  • a method of removing nitrogen, organic matter, and phosphorus in water with activated sludge has been performed.
  • phosphorus is released (dephosphorized), and in the anaerobic tank 2, nitrate nitrogen is reduced and denitrified.
  • the liquid to be treated (liquid in the tank) in the oxygen-free tank 2 is returned to the anaerobic tank 1 as a dephosphorization liquid 4.
  • the aerobic tank 3 in a state where aeration is performed and the inside of the tank is maintained in an aerobic atmosphere, polyphosphate-accumulating bacteria and the like decompose organic substances in the body, and use this energy to generate phosphorus.
  • Sufficient uptake and nitrate bacteria in activated sludge oxidize ammonia nitrogen in the water to nitrate nitrogen.
  • a part of the mixed liquid in the tank containing activated sludge such as polyphosphate-accumulating bacteria that has taken in phosphorus is returned from the aerobic tank 3 to the anoxic tank 2 as the nitrifying liquid 5.
  • a submerged membrane separation device 6 is installed inside the aerobic tank 3, and the liquid mixture in the tank is solid-liquid separated by the membrane separation device 6, and the membrane permeated water serves as treated water in the aerobic tank 3. Take out to the outside.
  • the submerged membrane separation device 6 has a plurality of flat membrane type membrane elements 7 arranged in parallel at a predetermined interval.
  • an aeration device 20 that ejects fine bubbles 10 is installed at the bottom of the aerobic tank 3, and the upper side of the aeration device 20
  • a wastewater treatment device in which a submerged separation membrane 21 is provided, and a bubble coalescing device 22 is provided between the aeration device 20 and the separation membrane 21.
  • the bubble coalescing device 22 coalesces the fine bubbles 10 ejected from the aeration device 20 to form coarse bubbles 11.
  • the region from the aeration device 20 to the bubble coalescence device 22 is an aeration unit 30, and the region where the separation membrane 21 is provided from the bubble coalescence device 22 is a solid-liquid separation unit 31.
  • the fine bubbles 10 ejected from the aeration device 20 rise in the aerobic tank 3 and are united in the bubble coalescing device 22 to become coarse bubbles 11.
  • the coarse bubbles 11 thus formed rise from the bubble coalescing device 22 toward the liquid surface.
  • the oxygen transfer efficiency is improved in the aeration unit 30, and a strong upward flow 12 is obtained in the solid-liquid separation unit 31.
  • the waste water treatment apparatus provided with the apparatus which unites the fine bubble 10 and forms the coarse bubble 11 in this way, it describes in the Japanese patent publication of the following patent document 2, for example.
  • a circulation type nitrification / denitrification step of returning the nitrification solution 5 from the aerobic tank 3 to the anoxic tank 2 is adopted.
  • the removal rate is about 75%, and there is a problem that it is difficult to improve the nitrogen removal rate.
  • the third conventional type includes a method using a nitrification endogenous denitrification method. That is, as shown in FIG. 20, there is an organic waste water treatment apparatus including an anaerobic tank 32, a nitrification tank 33, a denitrification tank 34, and a re-aeration tank 35 in order from the front stage to the rear stage.
  • a first aeration device 36 is provided in the nitrification tank 33.
  • the re-aeration tank 35 is provided with a membrane separation device 37 immersed in activated sludge and a second aeration device 38 for performing aeration from below the membrane separation device 37.
  • a treated water storage tank 39 for storing treated water (treated liquid) obtained by solid-liquid separation by the membrane separation device 37 is installed at the subsequent stage of the re-aeration tank 35. Further, a first return path 14 for returning the liquid to be processed in the denitrification tank 34 to the anaerobic tank 32 and a second return path 15 for returning the liquid to be processed in the re-aeration tank 35 to the nitrification tank 33 are provided. It has been.
  • the aeration apparatus 20 discharges the fine bubbles 10 only in a partial region of the central portion of the bottom in the aerobic tank 3. For this reason, the side part 25 which is not aerated (namely, the microbubble 10 is not discharge
  • a swirl flow 28 swirling in the vertical direction is formed over a wide range across the aeration unit 30 and the solid-liquid separation unit 31 in the aerobic tank 3.
  • the swirl flow 28 When the swirl flow 28 is formed in a wide range in this way, the flow velocity of the swirl flow 28 is gradually accelerated, so that the apparent rising speed of the fine bubbles 10 also increases, and the fine bubbles 10 discharged from the aeration apparatus 20 are bubbled.
  • the residence time required to reach the coalescing device 22 is shortened, and this prevents the oxygen transfer efficiency in the aeration unit 30 from being improved. Therefore, in order to improve the oxygen transfer efficiency, it is necessary to increase the discharge amount (that is, the aeration amount) of the fine bubbles 10 discharged from the aeration device 20, and the problem is that the energy required for aeration (power consumption, etc.) increases. There is.
  • the organic wastewater treatment apparatus includes a biological treatment tank that stores activated sludge therein.
  • a first aeration apparatus is disposed at or near the bottom of the biological treatment tank, and the entire aeration section is formed above the entire aeration section, and the membrane separation apparatus is placed in the activated sludge.
  • the fine bubbles released by the first aeration apparatus are coarsened by passing and coalescing with each other when passing through the tapered portion of the flow path constriction device, and flow as coarse bubbles. Released from the stenosis device below the membrane separation device.
  • the organic waste water treatment apparatus is provided with an aeration apparatus different from the first aeration apparatus below the membrane separation apparatus and above the flow path constriction apparatus.
  • the entire aeration unit, the channel constriction unit, and the solid-liquid separation unit are arranged from below to above,
  • the liquid to be treated is aerated to treat activated sludge
  • the movement of activated sludge was restricted by restricting the cross-sectional area of the channel in the biological treatment tank from the entire aeration part to the solid-liquid separation part, and the entire aeration part was aerated.
  • the membrane permeation liquid is taken out as the treatment liquid while washing the membrane surface of the membrane separation device arranged soaked in the liquid to be treated with the bubbles released from the channel narrowing part.
  • a second aeration unit arranged in a state of being immersed in activated sludge, and a channel narrowing unit formed between the first aeration unit and the second aeration unit and partitioning both,
  • the channel constriction part is released from the first aeration device of the first aeration unit by the channel constriction device that restricts the cross-sectional area of the channel from the first aeration unit to the second aeration unit in the aerobic tank.
  • the formed bubbles are combined and discharged below the membrane separation device of the second aeration unit,
  • the raw water (organic waste water) that has flowed into the anaerobic tank is dephosphorized in the anaerobic tank, and then passes through the first flow path from the anaerobic tank to the first aeration unit in the aerobic tank. Flow into. In the first aeration unit, fine bubbles are released by the first aeration device, and the entire aeration is performed. Thereby, the to-be-processed liquid of a 1st aeration part is nitrified.
  • the to-be-processed liquid of a 1st aeration part flows in a denitrification tank through a 2nd flow path, and is denitrified in a denitrification tank.
  • the liquid to be treated in the denitrification tank was transferred to the second aeration unit in the aerobic tank by the third flow path, and the liquid to be treated in the second aeration part was solid-liquid separated by the membrane separation device. Thereafter, the membrane permeate is discharged out of the aerobic tank as a treatment liquid.
  • bubbles are formed by coarsening the fine bubbles that aerate the first aeration unit of the aerobic tank, and the second aeration unit is aerated using the coarsened bubbles and the membrane separation device is Since the second aeration apparatus is provided in the second aeration unit separately from the first aeration apparatus, it is unnecessary to perform aeration separately. Or even if it is a case where a 2nd aeration apparatus is provided in a 2nd aeration part and aeration is performed separately, the aeration quantity of a 2nd aeration apparatus can be reduced. Thereby, energy (power consumption etc.) required for aeration can be reduced.
  • the flow path constriction device includes a bubble discharge opening for discharging a bubble in which bubbles released from the first aeration device are coupled to the second aeration portion, and a bubble A sludge transfer opening that is formed at a position lower than the discharge opening and that transfers the liquid to be treated in the aerobic tank from the second aeration section to the first aeration section.
  • the fine bubbles released from the first aeration apparatus float on the first aeration section, and are then blocked by the flow path constriction apparatus and become coarse. Thereby, bubbles larger than the fine bubbles are formed, and the coarsened bubbles are discharged from the bubble discharge opening of the flow path constricting device to the lower side of the membrane separation device of the second aeration unit.
  • the flow rate of the liquid to be processed transferred from the denitrification tank to the second aeration section in the aerobic tank by the third flow path is discharged from the membrane separation device of the second aeration section to the outside of the tank. Increase the flow rate of the liquid.
  • a part of the liquid to be treated in the aerobic tank flows from the second aeration unit to the first aeration unit through the sludge transfer opening of the flow path constriction device, and the entire surface in the first aeration unit.
  • the flow from the first aeration section through the second flow path into the denitrification tank and the transfer from the denitrification tank to the second aeration section by the third flow path are repeated.
  • the eleventh invention is an organic wastewater treatment method using the organic wastewater treatment apparatus described in the ninth invention,
  • the flow rate of the liquid to be processed transferred from the denitrification tank to the second aeration unit in the aerobic tank is determined from the flow rate of the membrane permeate discharged from the membrane separation device of the second aeration unit to the outside as the processing liquid.
  • the liquid to be treated in the aerobic tank is aerated to treat the activated sludge
  • the bubbles aerated in the first aeration part are combined, The combined bubbles are discharged to the second aeration unit, and the liquid to be processed in the second aeration unit is transferred to the first aeration unit.
  • the organic waste water treatment apparatus comprises an anaerobic tank, a denitrification tank and an aerobic tank, In the aerobic tank, a first aeration unit is disposed at the bottom of the aerobic tank or in the vicinity thereof to perform aeration on the entire surface, and a membrane separation device is formed above the first aeration unit.
  • a second aeration part arranged in a state immersed in activated sludge, and a partition wall separating the first aeration part and the second aeration part vertically;
  • a first flow path for transferring the liquid to be treated from the anaerobic tank to which the raw water is supplied to the first aeration section in the aerobic tank, and the liquid to be treated from the first aeration section in the aerobic tank to the denitrification tank A second flow path for transferring, and a third flow path for transferring the liquid to be processed from the denitrification tank to the second aeration section in the aerobic tank,
  • the second aeration apparatus for transferring the bubbles released from the first aeration apparatus and blocked by the partition walls to the second aeration section and releasing them below the membrane separation apparatus, and the liquid to be treated in the aerobic tank
  • a sludge transfer path for transferring from the second aeration unit to the first aeration unit.
  • the raw water flowing into the anaerobic tank is dephosphorized in the anaerobic tank, and then flows from the anaerobic tank through the first flow path into the first aeration section in the aerobic tank.
  • fine bubbles are released by the first aeration device, and the entire aeration is performed, whereby the liquid to be treated in the first aeration unit is nitrified.
  • the to-be-processed liquid of a 1st aeration part flows in a denitrification tank through a 2nd flow path, and is denitrified in a denitrification tank. Further, the liquid to be treated in the denitrification tank is transferred to the second aeration unit in the aerobic tank by the third flow path. The liquid to be treated in the second aeration unit is subjected to solid-liquid separation by a membrane separation device, and then the membrane permeate is discharged out of the aerobic tank as a treatment liquid.
  • the fine bubbles released from the first aeration apparatus are blocked by the partition walls after floating on the first aeration section. For this reason, an air layer is formed under the partition wall. The air in the air layer is transferred to the second aeration unit by the second aeration device, and is discharged below the membrane separation device as coarse bubbles. In this way, the coarse bubbles released from the second aeration apparatus float up on the second aeration section, the liquid to be treated in the second aeration section is re-aerated, and the membrane surface of the membrane separation apparatus is Washed with coarse bubbles.
  • the fine bubbles used for the nitrification reaction in the first aeration section of the aerobic tank are coarsened, and the coarse bubbles are discharged from the second aeration apparatus to the second aeration section to be supplied to the second aeration section. Since the membrane separation device is washed while aeration is performed, energy (power consumption, etc.) required for aeration can be reduced.
  • the flow rate of the liquid to be treated transferred from the denitrification tank to the second aeration section in the aerobic tank by the liquid feeding device is discharged from the second aeration section in the aerobic tank to the outside of the tank. More than the flow rate.
  • a part of the liquid to be treated in the second aeration unit is returned to the first aeration unit through the sludge return path, and after the entire aeration is performed in the first aeration unit, the first aeration unit It repeats that it flows in a denitrification tank through a 2nd flow path, and is again transferred to the 2nd aeration part from the inside of a denitrification tank by a liquid feeding apparatus.
  • nitrification in the first aeration unit and denitrification in the denitrification tank are reliably performed, and the nitrogen removal rate is improved.
  • FIG. 4 is a view on arrow XX in FIG. 3. It is a longitudinal cross-sectional view of the organic waste water treatment apparatus in the 2nd Embodiment of this invention. It is a longitudinal cross-sectional view of the organic waste water treatment apparatus in the 3rd Embodiment of this invention. It is a front view of the flow path constriction apparatus of the organic waste water treatment apparatus.
  • FIG. 14 is an XX arrow view in FIGS. 12 and 13. It is a longitudinal cross-sectional view of the organic waste water treatment apparatus in the 7th Embodiment of this invention. It is a longitudinal cross-sectional view of the organic waste water treatment apparatus in the 8th Embodiment of this invention. It is an enlarged view of the 2nd aeration apparatus and sludge return path
  • an organic wastewater treatment device 41 for treating organic wastewater such as sewage has an anaerobic tank 1, an oxygen-free tank 2 (an example of another tank), and activated sludge inside. It has an aerobic tank 3 (an example of a biological treatment tank) to be stored.
  • the anaerobic tank 1, the anaerobic tank 2, and the aerobic tank 3 are partitioned by partition walls 42 and 43, respectively, and are adjacent to each other.
  • the bottom part of the anaerobic tank 1 and the bottom part of the anaerobic tank 2 communicate with each other via a communication port 44 formed at the lower end of the partition wall 42.
  • the bottom of the anaerobic tank 2 and the bottom of the aerobic tank 3 communicate with each other via a communication port 45 (an example of a communication part) formed at the lower end of the partition wall 43.
  • the anaerobic tank 1 and the anaerobic tank 2 are respectively provided with stirring devices 46 and 47 for stirring the liquid to be treated in the tank.
  • the entire aeration unit 49 is an area where the first aeration device 52 is disposed at the bottom of the aerobic tank 3 to perform the entire aeration.
  • the first aeration device 52 discharges bubbles including fine bubbles 53 having a bubble diameter of 2 mm or less almost uniformly over the entire bottom region in the aerobic tank 3.
  • the first aeration device 52 has a plurality of aeration devices (for example, a diffusion tube type, a membrane type, or a diffuser type) having a plurality of fine diffusion holes 52a, and an air supply installed outside the tank. It is connected to a device 54 (such as a blower).
  • the bubbles released from the first aeration device 52 are collectively referred to as the fine bubbles 53.
  • the solid-liquid separation unit 51 is formed above the entire surface aeration unit 49, and is disposed in a state where a plurality of membrane separation devices 55 are immersed in activated sludge.
  • Each membrane separation device 55 is for solid-liquid separation of the liquid to be treated in the tank, and has a configuration in which a plurality of flat membrane type membrane elements 56 arranged in parallel at predetermined intervals are housed in a casing 58. Have.
  • the liquid to be treated in the tank is subjected to solid-liquid separation by each membrane separation device 55, and the membrane permeated liquid that has permeated through the filtration membrane of the membrane element 56 is taken out of the aerobic tank 3 as treated water.
  • the membrane separation devices 55 are arranged at predetermined intervals in the width direction A of the membrane element 56, whereby the membrane separation devices 55 and the membrane separation devices 55 are adjacent to each other. And a downflow forming space 57 is formed between the inner surface of the aerobic tank 3.
  • the flow path constriction part 50 is formed between the whole surface aeration part 49 and the solid-liquid separation part 51, and partitions both 49 and 51 up and down.
  • the channel constriction unit 50 includes a channel constriction device 59 that narrows the cross-sectional area of the upward channel from the entire surface aeration unit 49 to the solid-liquid separation unit 51, and the fine bubbles released from the first aeration device 52. 53 are combined by a flow channel constriction device 59 to be coarsened, and discharged to the lower side of the membrane separation device 55.
  • the flow path constriction device 59 is made of a corrugated plate-like member, and is provided over substantially the entire horizontal cross section of the flow path narrowing portion 50, such as a bolt and a nut. Is attached and fixed in the aerobic tank 3.
  • the edge piece 59a bent downward is provided in the peripheral part of the flow-path constriction apparatus 59. As shown in FIG.
  • the channel constriction device 59 has a plurality of openings 61 (an example of a channel from the entire aeration unit to the solid-liquid separation unit) at a position corresponding to the lower side of each membrane separation device 55.
  • the opening 61 is formed at the peak 59 b of the channel constricting device 59, and the entire surface aeration unit 49 and the solid-liquid separation unit 51 communicate with each other through the opening 61.
  • the channel narrowing device 59 is provided such that the longitudinal direction B of the peak 59b and the valley bottom 59c is the same as the width direction A of the membrane element 56.
  • the diameter of the opening 61 is set to be large enough to form a bubble 62 larger than the air bubble 52 a of the first aeration device 52 and larger than the fine bubble 53.
  • the downward flow 64 generated by the reverse of the upward flow 63 generated along with the rising of the coarsened bubbles 62 descends in the solid-liquid separation part 51 through the downward flow formation space 57.
  • the flow path constricting device 59 has a flow inhibiting part 59 d that inhibits the vertical flow between the entire aeration part 49 and each downward flow forming space 57 of the solid-liquid separation part 51.
  • the opening part 61 is not formed in the flow inhibition part 59d.
  • a movable weir 66 (an example of an overflow device) capable of allowing the activated sludge (liquid to be treated) in the aerobic tank 3 to overflow to the adjacent oxygen-free tank 2 and adjusting the overflow rate.
  • the movable weir 66 can be raised and lowered, and is raised and lowered by a driving device such as an electric motor.
  • raw water (organic wastewater) that flows into the anaerobic tank 1 is dephosphorized in the anaerobic tank 1, and then flows into the anaerobic tank 2 through the communication port 44. And then flowing into the aerobic tank 3 through the communication port 45, nitrified in the aerobic tank 3, and solid-liquid separated by the membrane separation device 55, and then treated as treated water outside the aerobic tank 3. Is discharged.
  • the fine bubbles 53 floating on the entire surface aeration unit 49 are blocked from rising by the flow path constriction device 59, and the fine bubbles 53 gather together to be coarsened.
  • the upward flow is restricted.
  • the coarsened bubbles 62 formed in this way are discharged together with a part of the activated sludge in the entire surface aeration unit 49 from the opening 61 of the flow path constriction device 59 to the lower side of each membrane separation device 55, and each membrane. It floats between the membrane elements 56 of the separation device 55.
  • an upflow 63 is generated at the installation location of the membrane separation device 55, and the membrane surface of the membrane element 56 is sufficiently cleaned by the coarsened bubbles 62 and the upflow 63.
  • the upward flow 63 generated in the solid-liquid separator 51 is reversed near the liquid surface to become a downward flow 64, and the downward flow 64 flows downward in the downward flow formation space 57.
  • the downward flow 64 is blocked by the flow blocking portion 59d of the flow path constriction device 59, so that the flow is blocked and reverses again near the blocking portion 59d to become the upward flow 63. Since this upward flow 63 flows upward from the lower side of the membrane separation device 55 through the solid-liquid separation unit 51, a swirling flow 68 that swirls in the vertical direction is generated in the solid-liquid separation unit 51, and the cleaning effect of the membrane separation device 55 is improved. improves.
  • the fine bubbles 53 floating on the entire surface aeration unit 49 are blocked by the flow blocking unit 59d of the flow path constricting device 59, thereby being prevented from flowing into the downflow forming space 57 of the solid-liquid separation unit 51.
  • the downward flow 64 is reliably formed in the downward flow formation space 57, and it can prevent that the downward flow 64 weakens.
  • the downward flow 64 that has flowed through the downward flow forming space 57 is blocked by the flow blocking portion 59d of the flow path constricting device 59, the downward flow 64 passes from the solid-liquid separation section 51 through the flow path constriction portion 50 and the entire aeration section. Inflow to 49 is inhibited. Further, in the entire surface aeration unit 49, the fine bubbles 53 are distributed almost uniformly over the entire area of the bottom of the tank. As a result, the swirl flow 68 does not reach the entire aeration unit 49 from the solid-liquid separation unit 51, and the entire aerobic tank 3 extending over the entire aeration unit 49, the solid-liquid separation unit 51, and the flow path constriction unit 50.
  • the activated sludge in the aerobic tank 3 passes over the movable weir 66 and overflows into the anaerobic tank 2, and the activated sludge in the anaerobic tank 2 flows into the aerobic tank 3 through the communication port 45. To do. Thereby, the activated sludge can be circulated between the aerobic tank 3 and the anoxic tank 2 without power, and the electric power for circulating the activated sludge can be reduced.
  • the flow rate from the aerobic tank 3 to the anoxic tank 2 can be adjusted by moving the movable weir 66 up and down to change the height. Furthermore, it is also possible to easily measure the circulation flow rate between the aerobic tank 3 and the anoxic tank 2 by detecting the height of the water level overflowing the movable weir 66 with a height detection device or the like. .
  • a second aeration device 75 (first aeration device 52 and the first aeration device 52) that discharges bubbles larger than the fine bubbles 53 (coarse bubbles 62).
  • These second aeration devices 75 have an air diffusion tube (or a membrane type air diffusion device, a diffuser type air diffusion device, etc.) provided with a plurality of air diffusion holes 75 a and are connected to an air supply device 54.
  • BOD biological oxygen demand
  • the coarse air bubbles 62 are discharged from the second aeration device 75 to the lower side of the membrane separation device 55, so that the coarse air bubbles 62 formed in the flow path constriction device 59 are supplied to the second aeration device. Since bubbles 62 released from 75 are added, a sufficient amount of coarsened bubbles 62 is obtained. Thereby, the fall of the cleaning effect of the membrane separator 55 can be prevented.
  • the flow path constriction device 78 has a plurality of flow regulating members 79 and a flow passage 80 formed between the flow straightening members 79 (an example of a flow path from the entire aeration section to the solid-liquid separation section).
  • the rectifying members 79 are arranged in parallel with each other at a predetermined interval in the width direction A (left-right direction) of the membrane element 56, and cross the flow path narrowing portion 50 in the thickness direction C (front-back direction) of the membrane element 56. ing.
  • Each rectifying member 79 has a tapered surface 81 (tapered portion) that narrows the cross-sectional area of the flow passage 80 toward the upper side. That is, the tapered surfaces 81 are opposed to each other in the width direction A, and the distance D between the opposed tapered surfaces 81 is shortened as it goes upward.
  • the interval D between the upper ends of the tapered surface 81 is larger than the diameter of the air diffuser holes 52a of the first aeration device 52, and is large enough to combine the fine bubbles 53 to form the coarse bubbles 62. Is set.
  • Each rectifying member 79 is positioned below (directly below) each downward flow forming space 57, and a flow blocking portion that inhibits the vertical flow between the entire aeration unit 49 and each downward flow forming space 57. It also has the function of
  • the fine bubbles 53 floating on the entire surface aeration unit 49 are guided by the tapered surface 81 of the flow path constriction device 59 and ascend the flow passage 80. At this time, since the interval D of the tapered surface 81 is shortened toward the upper side, the fine bubbles 53 are aggregated and combined to become coarse.
  • the air bubbles 62 coarsened in this way are guided from the flow path 80 to the lower side of each membrane separation device 55 and float between the membrane elements 56 of each membrane separation device 55. Thereby, the membrane surface of the membrane element 56 is sufficiently cleaned.
  • the downward flow 64 generated in the solid-liquid separation unit 51 flows downward in the downward flow formation space 57 and is blocked by the rectifying member 79, so that the flow is hindered and reverses in the vicinity of the rectifying member 79 to become the upward flow 63. . Since this upward flow 63 flows upward from the lower side of the membrane separation device 55 through the solid-liquid separation unit 51, a swirling flow 68 that swirls in the vertical direction is generated in the solid-liquid separation unit 51, and the cleaning effect of the membrane separation device 55 is improved. improves.
  • the fine bubbles 53 floating on the entire surface aeration unit 49 are blocked by the rectifying member 79 and are prevented from flowing into the downward flow forming space 57.
  • the downward flow 64 is reliably formed in the downward flow formation space 57, and it can prevent that the downward flow 64 weakens.
  • the fourth embodiment of the present invention is a modification of the third embodiment and is configured as follows.
  • the rectifying member 85 is obtained by extending the rectifying member 79 (see FIG. 6) shown in the third embodiment upward, and is inserted into the downward flow forming space 57.
  • the lower part of the rectifying member 85 protrudes downward from the downward flow forming space 57
  • the upper part of the rectifying member 85 protrudes upward from the downward flow forming space 57
  • the downward flow forming space 57 is closed by the rectifying member 85.
  • a tapered surface 81 similar to that of the third embodiment is formed below the rectifying member 85. Between each rectifying member 85, a flow passage 80 (an example of a flow path from the entire aeration unit to the solid-liquid separation unit) is formed. Each membrane separation device 55 is installed in each flow passage 80.
  • a large number of fine bubbles 53 are coarsened by passing between the tapered surfaces 81 of the rectifying member 85. These coarsened bubbles 62 pass through the flow passage 80 while being guided by the rectifying member 85 and float between the membrane elements 56 of the membrane separation devices 55. Accordingly, the membrane surface of the membrane element 56 is sufficiently washed, and the coarsened bubbles 62 can be prevented from protruding from between the membrane elements 56 and rising.
  • the organic waste water treatment apparatus 41 shown in the third or fourth embodiment may be provided with the second aeration apparatus 75 shown in the second embodiment.
  • the flow path constricting device 87 includes a collecting member 88 that collects the fine bubbles 53 and a plurality of the coarse bubbles 53 that are collected and discharged from below the membrane separation devices 55. It has a coarse bubble diffusing device 89, an air supply pipe 90 that connects the collecting member 88 and each of the coarse bubble diffusing devices 89.
  • the collecting member 88 has a quadrangular pyramid-shaped ceiling member 88a and an edge piece 88b suspended from the periphery of the ceiling member 88a.
  • Each coarse bubble diffusing device 89 has a diffusing tube having a plurality of diffusing holes 89 a and is located above the collecting member 88 and below each membrane separation device 55.
  • the lower end of the air supply pipe 90 communicates with the inner space of the collection member 88 at the top of the ceiling member 88a, and the upper end of the air supply pipe 90 branches into a plurality and communicates with each coarse bubble diffuser 89. ing.
  • the fine bubbles 53 released from the first aeration device 52 and floating on the entire surface aeration unit 49 are intercepted and collected by the collection member 88 and collected through the air supply pipe 90. 89, are coarsened, and discharged from the diffuser holes 89a of each coarse bubble diffuser 89. As a result, the coarsened bubbles 62 are discharged to the lower side of the membrane separation devices 55 from the air diffusion holes 89a of the coarse bubble diffusion devices 89 and float between the membrane elements 56 of the membrane separation devices 55.
  • the fine bubbles 53 floating on the entire surface aeration unit 49 are blocked by the ceiling member 88a of the collecting member 88, thereby being prevented from flowing into the downflow forming space 57.
  • the downward flow 64 that has flowed through the downward flow formation space 57 is blocked by the ceiling member 88 a of the collection member 88.
  • An organic wastewater treatment apparatus 100 that treats organic wastewater such as sewage has an anaerobic tank 1, a denitrification tank 101, and an aerobic tank 3 that stores activated sludge inside.
  • the anaerobic tank 1, the denitrification tank 101, and the aerobic tank 3 are partitioned by partition walls 42 and 43, respectively, and are adjacent to each other.
  • a nitrification unit 102 (an example of a first aeration unit), a channel narrowing unit 50, and a re-aeration unit 103 (an example of a second aeration unit) are formed from below to above.
  • the nitrification unit 102 is a region in which the first aeration device 52 is disposed at the bottom in the aerobic tank 3 to perform aeration on the entire surface.
  • the first aeration device 52 discharges bubbles including fine bubbles 53 having a bubble diameter of 2 mm or less almost uniformly over the entire bottom region in the aerobic tank 3.
  • the first aeration device 52 has an air diffuser pipe (or a membrane type air diffuser, a diffuser type air diffuser, etc.) provided with a plurality of fine air diffuser holes 52a, and an air supply device installed outside the tank. 54 (blower, etc.).
  • an air diffuser pipe or a membrane type air diffuser, a diffuser type air diffuser, etc.
  • an air supply device installed outside the tank. 54 (blower, etc.).
  • the re-aeration unit 103 is formed above the nitrification unit 102, and a plurality of membrane separation devices 55 are disposed in an activated sludge.
  • Each membrane separation device 55 performs solid-liquid separation of the liquid to be treated in the tank, and has a plurality of flat membrane type membrane elements 56 arranged in parallel at predetermined intervals as shown in FIG. is doing.
  • the liquid to be treated in the tank is subjected to solid-liquid separation by each membrane separation device 55, and the membrane permeated liquid that has permeated through the filtration membrane of the membrane element 56 is taken out of the aerobic tank 3 as treated water.
  • the membrane separation devices 55 are arranged at a predetermined interval in the width direction A of the membrane element 56. Thereby, a downward flow forming space 57 is formed between the membrane separation devices 55 adjacent to each other and between the membrane separation device 55 and the inner surface of the aerobic tank 3.
  • the flow path constriction part 50 is formed between the nitrification part 102 and the re-aeration part 103, and partitions both 102 and 103 up and down. Further, the flow channel constriction unit 50 includes a flow channel constriction device 59 that narrows the cross-sectional area of the upper flow channel from the nitrification unit 102 in the aerobic tank 3 to the re-aeration unit 103. Further, the channel narrowing part 50 combines the microbubbles 53 released from the first aeration device 52 with the channel narrowing device 59 to be coarsened and discharges them below the membrane separation device 55, and aerobic. The liquid to be treated in the tank 3 is transferred from the re-aeration unit 103 to the nitrification unit 102.
  • the flow channel constriction device 59 is a corrugated plate member that divides the nitrification unit 102 and the re-aeration unit 103 in the vertical direction, and is provided over the entire area of the horizontal cross section of the flow channel constriction unit 50. 3 is fixedly attached.
  • the flow path constricting device 59 has a plurality of bubble discharge holes 105 (an example of a bubble discharge opening) that discharges coarse bubbles 62 larger than the fine bubbles 53 to the re-aeration unit 103. ) And a plurality of sludge transfer holes 106 (an example of a sludge transfer opening) for returning the liquid to be treated in the aerobic tank 3 from the re-aeration unit 103 to the nitrification unit 102.
  • each of the bubble discharge holes 105 is formed in a peak portion 59 b of the flow channel constricting device 59, and is located in a range immediately below the membrane separation device 55. .
  • each sludge transfer hole 106 opens to the nitrification unit 102 at a position lower than the bubble discharge hole 105, and the bottom of the valley of the flow channel narrowing device 59. It is formed in 59c, and is located in the range just under the downflow formation space 57.
  • the channel constriction device 59 is provided such that the longitudinal direction B of the crest 59b and the trough bottom 59c is the same as the width direction A of the membrane element 56.
  • the diameter of the bubble discharge hole 105 is set to be larger than the diameter of the air diffusion hole 52 a of the first aeration apparatus 52 and large enough to form a bubble larger than the fine bubble 53.
  • the inside of the anaerobic tank 1 and the nitrification part 102 in the aerobic tank 3 communicate with each other through a first flow path 108 made of piping or the like.
  • the first flow path 108 is for transferring the liquid to be processed from the anaerobic tank 1 to the nitrification unit 102.
  • the bottom of the nitrification unit 102 and the bottom of the denitrification tank 101 communicate with each other via the second flow path 109.
  • the second flow path 109 is an opening formed in the partition wall 43.
  • the second channel 109 is for transferring the liquid to be treated from the nitrification unit 102 to the denitrification tank 101.
  • a first air lift pump 110 air pump
  • a second air lift pump 111 (an example of a third flow path) that transfers to the re-aeration unit 103 of the tank 3 is provided.
  • Raw water (organic wastewater) that has flowed into the anaerobic tank 1 flows from the anaerobic tank 1 through the first flow path 108 into the nitrification unit 102 in the aerobic tank 3.
  • the fine bubbles 53 are released by the first aeration device 52, and the entire surface is aerated. Thereby, the to-be-processed liquid of the nitrification part 102 is nitrified.
  • the liquid to be treated in the nitrification unit 102 flows into the denitrification tank 101 through the second flow path 109 and is denitrified in the denitrification tank 101. Further, the liquid to be treated in the denitrification tank 101 is transferred to the re-aeration unit 103 in the aerobic tank 3 by the second air lift pump 111. The liquid to be treated in the re-aeration unit 103 is separated into solid and liquid by the membrane separation device 55 and then discharged out of the aerobic tank 3 as treated water.
  • the fine bubbles 53 released from the first aeration device 52 float up on the nitrification unit 102, and then are temporarily blocked by the flow channel constriction device 59 and become coarse. To do. As a result, a bubble 62 larger than the fine bubble 53 is formed, and the bubble 62 is discharged from the bubble discharge hole 105 of the channel constriction device 59 to the lower side of the membrane separation device 55.
  • the coarsened bubbles 62 float on the re-aeration unit 103, so that the liquid to be treated in the re-aeration unit 103 is re-aerated and the membrane surface of the membrane separation device 55 is washed with the coarse bubbles 62. .
  • the fine bubbles 53 that aerate the nitrification unit 102 of the aerobic tank 3 are coarsened to form coarse bubbles 62, and the re-aeration unit 103 is aerated and membrane-separated using the coarsened bubbles 62. Since the device 55 is cleaned, it is possible to eliminate the need to separately aerate by providing the second aeration device in the re-aeration unit 103 separately from the first aeration device 52. Thereby, energy (power consumption etc.) required for aeration can be reduced.
  • the flow rate of the liquid to be processed flowing from the anaerobic tank 1 through the first flow path 108 into the nitrification unit 102 in the aerobic tank 3 is (F1)
  • the second air lift The flow rate of the liquid to be treated transferred from the denitrification tank 101 to the re-aeration unit 103 in the aerobic tank 3 by the pump 111 is (F2)
  • the second flow path 109 is passed from the nitrification unit 102 in the aerobic tank 3.
  • the flow rate of the liquid to be treated flowing out into the denitrification tank 101 is (F3), and the flow rate of the treated water that is separated from the re-aeration unit 103 in the aerobic tank 3 and discharged outside the tank is (F4).
  • the second air lift pump 111 is driven, and the sum (F1 + F2) of the flow rate (F1) of the liquid to be treated and the flow rate (F2) is the flow rate (F3) of the liquid to be treated and the flow rate of the treated water ( F4) is substantially equal to the sum (F3 + F4), that is, the total inflow amount (F1 + F2) to the aerobic tank 3 and the total outflow amount (F3 + F4) from the aerobic tank 3 are substantially equal.
  • nitrification unit 102 flows through the second flow path 109 into the denitrification tank 101 and is repeatedly transferred from the denitrification tank 101 to the re-aeration unit 103 by the second air lift pump 111.
  • nitrification in the nitrification unit 102 and denitrification in the denitrification tank 101 are performed reliably, and the nitrogen removal rate is improved.
  • the flow rate (F5) of the liquid to be treated (activated sludge) returned from the re-aeration unit 103 to the nitrification unit 102 through the sludge transfer hole 106 of the flow path constriction device 59 is the second air lift pump.
  • the flow rate of the liquid to be treated (F2) transferred from the denitrification tank 101 to the re-aeration unit 103 in the aerobic tank 3 and the flow rate of the treated water discharged from the re-aeration unit 103 to the outside of the tank (F4) corresponds to the difference.
  • the organic waste water treatment apparatus 100 is a second aeration apparatus that discharges coarse bubbles below each membrane separation apparatus 55 of the sixth embodiment.
  • a plurality of 75 are provided.
  • These second aeration devices 75 have a plurality of aeration tubes (or membranes or porous bodies) provided with a plurality of aeration holes 75 a and are connected to an air supply device 54.
  • the fine bubbles 53 released from the first aeration device 52 are once blocked by the flow path constriction device 59 and become coarse. As a result, coarse bubbles 62 larger than the fine bubbles 53 are formed.
  • the coarse bubbles 62 are discharged from the bubble discharge hole 105 of the flow path constriction device 59 to the lower side of the membrane separation device 55. Further, in addition to the coarse bubbles 62 discharged from the bubble discharge holes 105 as described above, the coarse bubbles 62 are also released from the diffuser holes 75a of the second aeration device 75 to the lower side of the membrane separation device 55.
  • the re-aeration unit 103 rises. For this reason, the liquid to be treated in the re-aeration unit 103 is re-aerated, and the membrane surface of the membrane separation device 55 is washed with the coarse bubbles 62.
  • the discharge amount (aeration amount) of the coarse bubbles 62 is increased, and the aeration and the membrane surface cleaning of the membrane separation device 55 are sufficiently performed.
  • the second aeration device 75 aeration amount can be reduced. Thereby, energy (power consumption etc.) required for aeration can be reduced.
  • An organic wastewater treatment apparatus 120 that treats organic wastewater such as sewage has an anaerobic tank 1, a denitrification tank 101, and an aerobic tank 3 that stores activated sludge inside.
  • the anaerobic tank 1, the denitrification tank 101, and the aerobic tank 3 are partitioned by partition walls 42 and 43, respectively, and are adjacent to each other.
  • the nitrification unit 102 (an example of the first aeration unit), the re-aeration unit 103 (an example of the second aeration unit), the nitrification unit 102, and the re-aeration unit 103 are divided into upper and lower parts.
  • a partition wall 121 is provided.
  • the nitrification unit 102 is formed below the partition wall 121, and is a region where the first aeration device 52 is disposed at the bottom of the aerobic tank 3 to perform aeration on the entire surface.
  • the first aeration device 52 discharges bubbles including fine bubbles 53 having a bubble diameter of 2 mm or less almost uniformly over the entire region of the bottom in the aerobic tank 3.
  • the first aeration device 52 has a plurality of diffuser tubes (or membrane type or diffuser type) provided with a plurality of fine air diffusion holes 52a, and an air supply device 54 (blower, etc.) installed outside the tank. )It is connected to the.
  • the re-aeration unit 103 is formed above the partition wall 121 and has a plurality of membrane separation devices 55 arranged in a state of being immersed in activated sludge.
  • Each membrane separation device 55 is for solid-liquid separation of the liquid to be treated in the tank, and has a plurality of flat membrane type membrane elements 56 arranged in parallel at a predetermined interval.
  • the liquid to be treated in the tank is subjected to solid-liquid separation by each membrane separation device 55, and the membrane permeated water that has passed through the filtration membrane of the membrane element 56 is taken out of the aerobic tank 3 as treated water.
  • the membrane separation devices 55 are arranged at a predetermined interval in the width direction A of the membrane element 56. Thereby, a downward flow forming space 57 is formed between the membrane separation devices 55 adjacent to each other and between the membrane separation device 55 and the inner surface of the aerobic tank 3.
  • the first flow path 108 is for transferring the liquid to be processed from the anaerobic tank 1 to the nitrification unit 102.
  • the second flow path 109 is an opening formed in the partition wall 43.
  • the second channel 109 is for transferring the liquid to be treated from the nitrification unit 102 to the denitrification tank 101.
  • the denitrification tank 101 includes a first air lift pump 110 that returns the liquid to be treated in the denitrification tank 101 to the anaerobic tank 1 in the previous stage, and the re-aeration of the liquid to be treated in the denitrification tank 101 in the aerobic tank 3 in the subsequent stage
  • a second air lift pump 111 (an example of a liquid feeding device) that transfers to the unit 103 is provided.
  • the aerobic tank 3 is provided with a second aeration device 123 and a sludge transfer path 124.
  • the second aeration device 123 transfers the air in the air layer 122 to the re-aeration unit 103 and discharges it below each membrane separation device 55.
  • the second aeration apparatus 123 has a plurality of air diffusion pipes 125 and an air supply pipe 126 provided below each membrane separation apparatus 55.
  • Each air diffusion tube 125 is formed with a plurality of air diffusion holes 125a for discharging coarse bubbles 62.
  • the diameter of the air diffuser 125 a is set to a size that is larger than the diameter of the air diffuser 52 a of the first aeration device 52 and is large enough to form a coarsened bubble 62 larger than the fine bubble 53. .
  • the air supply pipe 126 is used to send the air in the air layer 122 to each of the air diffusion pipes 125.
  • the lower end portion of the air supply pipe 126 communicates with the air layer 122 in the aerobic tank 3, and the upper end portion of the air supply pipe 126 branches into a plurality of portions and communicates with the air diffusers 125.
  • the sludge transfer path 124 is a pipe that returns the liquid to be treated in the aerobic tank 3 from the re-aeration unit 103 to the nitrification unit 102.
  • An upper end portion of the sludge transfer path 124 communicates with the re-aeration unit 103, and a lower end portion communicates with the nitrification unit 102.
  • the lower end opening position where the sludge transfer path 124 opens to the nitrification unit 102 is lower than the lower end opening position where the air supply pipe 126 of the second aeration apparatus 123 opens to the nitrification unit 102.
  • the raw water that has flowed into the anaerobic tank 1 releases phosphorus, and then flows from the anaerobic tank 1 through the first flow path 108 into the nitrification unit 102 in the aerobic tank 3.
  • the fine bubbles 53 are released by the first aeration device 52, and the entire surface is aerated.
  • the liquid to be treated in the nitrification unit 102 is nitrified and phosphorus in the liquid to be treated is excessively consumed by the activated sludge.
  • the liquid to be treated in the nitrification unit 102 flows into the denitrification tank 101 through the second flow path 109 and is denitrified in the denitrification tank 101. Further, the liquid to be treated in the denitrification tank 101 is transferred to the re-aeration unit 103 in the aerobic tank 3 by the second air lift pump 111. The liquid to be treated in the re-aeration unit 103 is subjected to solid-liquid separation by the membrane separation device 55, and then the membrane permeate that has permeated through the filtration membrane of the membrane element 56 is discharged out of the aerobic tank 3 as treated water.
  • the fine bubbles 53 released from the first aeration device 52 are blocked by the partition wall 121 after floating on the nitrification unit 102. Therefore, an air layer 122 is formed below the partition wall 121.
  • the air in the air layer 122 flows through the air supply pipe 126 and is sent to each air diffuser 125, and is coarsened from the air diffuser 125 a of each air diffuser 125 and is released below the membrane separation device 55.
  • the coarse bubbles 62 released from the air diffusion holes 125a float up in the re-aeration unit 103, the liquid to be treated in the re-aeration unit 103 is re-aerated, and the membrane surface of the membrane separation device 55 becomes coarse. The bubbles 62 are washed.
  • the fine bubbles 53 that aerate the nitrification unit 102 of the aerobic tank 3 are coarsened to form coarse bubbles 62, and the coarsened bubbles 62 are discharged from the air diffusers 125 to the re-aeration unit 103. Since the re-aeration unit 103 is aerated and the membrane separation device 55 is washed, energy (power consumption and the like) required for aeration can be reduced.
  • the flow rate of the liquid to be processed flowing from the anaerobic tank 1 through the first flow path 108 into the nitrification unit 102 in the aerobic tank 3 is set to (F1), and the second air lift pump 111 is used in the denitrification tank 101.
  • the flow rate of the liquid to be processed transferred from the nitrification unit 102 in the aerobic tank 3 to the denitrification tank 101 is set to (F2).
  • the flow rate of the liquid to be treated is (F3), and the flow rate of the treated water that is separated from the re-aeration unit 103 in the aerobic tank 3 and discharged outside the tank is (F4).
  • the second air lift pump 111 is driven, and the sum (F1 + F2) of the flow rate (F1) of the liquid to be treated and the flow rate (F2) is the flow rate (F3) of the liquid to be treated and the flow rate of the treated water ( F4) is substantially equal to the sum (F3 + F4), that is, the total inflow amount (F1 + F2) to the aerobic tank 3 and the total outflow amount (F3 + F4) from the aerobic tank 3 are substantially equal.
  • a part of the liquid to be treated in the re-aeration unit 103 in the aerobic tank 3 is returned to the nitrification unit 102 through the sludge transfer path 124, and after being entirely aerated in the nitrification unit 102, from the nitrification unit 102.
  • the flow into the denitrification tank 101 through the second flow path 109 and the transfer from the denitrification tank 101 to the re-aeration unit 103 by the second air lift pump 111 are repeated. Thereby, nitrification in the nitrification unit 102 and denitrification in the denitrification tank 101 are performed reliably, and the nitrogen removal rate is improved.
  • the flow rate (F5) of the liquid to be treated (activated sludge) returned from the re-aeration unit 103 to the nitrification unit 102 through the sludge transfer path 124 is set from the denitrification tank 101 by the second air lift pump 111. This corresponds to the difference between the flow rate (F2) of the liquid to be treated transferred to the re-aeration unit 103 in the aerobic tank 3 and the flow rate (F4) of treated water discharged from the re-aeration unit 103 to the outside of the tank.
  • the liquid to be treated (activated sludge) in the re-aeration unit 103 is extracted out of the aerobic tank 3 and the liquid in the re-aeration unit 103 is emptied, whereby the membrane element 56 of the membrane separation device 55 is removed. Chemical cleaning or replacement work and maintenance work can be easily performed.
  • the flow rates (F1 to F5) in the sixth to eighth embodiments are the volume of fluid flowing per unit time (for example, m 3 / hour).
  • the numerical values of the respective flow rates (F1 to F5) are merely examples, and are not limited to these values.
  • the longitudinal direction B of the crest 59b and the trough bottom 59c of the flow path constriction device 59 is the width direction A of the membrane element 56.
  • they may be provided in a crossing direction such that both A and B are orthogonal to each other.
  • the flow path constricting device 59 is made of a corrugated plate member, and the corrugated plate shape includes a sine wave, a triangular wave, a rectangular wave, a sawtooth wave, etc.
  • the shape may be any shape in which high portions corresponding to peak portions and low portions corresponding to valley portions are repeatedly and alternately formed.
  • the opening 61 and the bubble discharge hole 105 are respectively formed in the peak 59b of the channel constricting device 59. You may form in the inclination part between the bottom parts 59c.
  • a bubble discharge hole 105 and a sludge transfer hole 106 are formed in a flow path constriction device 59 made of a corrugated plate member.
  • the bubble discharge hole 105 and the sludge transfer hole 106 may be formed in the flow path constriction device 59 made of a flat plate member.
  • a plurality of cylindrical members are extended downward below the sludge transfer hole 106, the upper end of the sludge transfer hole 106 opens on the upper surface of the flow path constriction device 59, and the lower end of the sludge transfer hole 106. Is opened at the lower end of each cylindrical member, and the position of the lower end opening of the sludge transfer hole 106 is set lower than the position of the bubble discharge hole 105.
  • the liquid to be treated is an anaerobic tank 1, an oxygen-free tank 2, and an aerobic tank 3.
  • the whole surface aeration unit 49 and the solid-liquid separation unit 51 of the aerobic tank 3 are transferred in this order for biological treatment.
  • the flow path constriction device 59 is shown in FIGS. 16 and 17 of the eighth embodiment.
  • the air layer 122 is formed on the lower side of the partition wall 121.
  • an inclined portion is formed on the lower surface of the partition wall 121, and this inclined portion is sent to the bottom surface.
  • the air pipe 126 may be configured to have an upward slope toward the opening end to the nitrification unit 102. In this case, the microbubbles 53 are promptly guided to the opening end of the air supply pipe 126 along the lower inclined portion of the partition wall 121, and the air in the air layer 122 smoothly flows into the air supply pipe 126.
  • three membrane separation devices 55 are installed in the aerobic tank 3, but the number is not limited to three, and a plurality or a single unit other than three are installed. Also good.
  • the membrane separation device 55 has a flat membrane type membrane element 56, but a type other than the flat membrane, for example, a hollow fiber membrane may be used.
  • the first aeration device 52 is disposed at the bottom of the aerobic tank 3, but may be disposed near the bottom above the bottom.
  • the tanks 1 to 3 and 101 of the organic waste water treatment apparatuses 41, 100 and 120 are partitioned by the partition walls 42 and 43, but the tanks 1 to 3 and 101 are different from each other. It is a tank body and the structure by which each tank was connected by piping, a water channel, etc. may be sufficient.

Abstract

生物処理槽(３)内に、第１の曝気装置(５２)を配置して全面曝気を行う全面曝気部(４９)と、全面曝気部(４９)の上方に形成され且つ膜分離装置５５を活性汚泥中に浸漬した状態で配置した固液分離部(５１)と、全面曝気部(４９)と固液分離部(５１)との間に形成されて両者(４９，５１)を上下に仕切る流路狭窄部(５０)とが備えられ、流路狭窄部(５０)は、全面曝気部(４９)から固液分離部(５１)へ向う流路の断面積を絞る流路狭窄装置(５９)により、第１の曝気装置(５２)から放出された微細気泡(５３)同士を結合させて膜分離装置(５５)の下方へ放出する。

Description

有機性排水処理装置および有機性排水処理方法
　本発明は、下水等の有機性排水を生物処理する有機性排水処理装置および有機性排水処理方法に関する。
　従来、この種の有機性排水処理装置としては、例えば図１８に示すように、原水を、活性汚泥を投入した嫌気槽１と無酸素槽２と好気槽３とに順次流入させて、原水中の窒素、有機物、およびリンを活性汚泥により除去する方法が行われている。
　嫌気槽１ではリンの放出（脱リン）が行われ、無酸素槽２では硝酸態窒素を還元して脱窒が行われる。尚、無酸素槽２内の被処理液（槽内液）は脱リン液４として嫌気槽１へ返送される。
　好気槽３では、曝気等が行われ、槽内が好気性雰囲気に維持される状態において、ポリリン酸蓄積性細菌等が体内の有機物を分解しつつ、これにより生成するエネルギーを使ってリンを十分に取り込み、活性汚泥中の硝酸菌等が水中のアンモニア態窒素を硝酸態窒素に酸化する。また、リンを取り込んだポリリン酸蓄積性細菌等の活性汚泥を含んだ槽内混合液の一部は、硝化液５として、好気槽３から無酸素槽２へ返送される。
　また、好気槽３の内部には浸漬型膜分離装置６が設置されており、槽内の混合液は膜分離装置６により固液分離され、膜透過水が処理水として好気槽３の外部へ取り出される。浸漬型膜分離装置６は、所定間隔をあけて並列に配置された複数の平膜型の膜エレメント７を有している。
　好気槽３の底部には、第１の曝気装置８と第２の曝気装置９とが設置されている。第１の曝気装置８は、膜分離装置６の側方に配置され、多量の微細気泡１０を放出して生物処理に必要となる酸素を被処理液中に供給するものである。また、第２の曝気装置９は、膜分離装置６の真下に配置され、微細気泡１０よりも大きな粗大気泡１１を多量に放出して膜エレメント７の膜面を洗浄するものである。
　これによると、微細気泡１０は粗大気泡１１よりも小さいため、酸素移動効率が高く、被処理液中に溶解し易い。したがって、生物処理に必要となる酸素を被処理液中に十分に供給することができる。
　反対に粗大気泡１１は微細気泡１０よりも大きいため、酸素移動効率は低いが浮上速度が大きく、エアリフト効果による強力な上昇流１２とせん断力の大きな粗大気泡１１とが各膜エレメント７間を通過することによって、膜エレメント７の膜面が十分に洗浄される。
　尚、好気槽内に浸漬型膜分離装置が設置された排水処理装置については、例えば下記特許文献１の日本国公開特許公報に記載されている。
　しかしながら上記の第１の従来形式では、微細気泡１０と粗大気泡１１とのサイズの異なる二種類の気泡を発生させるために、第１の曝気装置８と第２の曝気装置９との二種類の曝気装置が必要となり、これら曝気装置８，９を設置するのに要する設置面積が増大するといった問題や、或は、曝気に要するエネルギー（消費電力等）が増大するといった問題がある。
　上記のような問題の対策として、第２の従来形式では、例えば図１９に示すように、好気槽３の底部に、微細気泡１０を噴出する曝気装置２０が設置され、曝気装置２０の上方に浸漬型の分離膜２１が設けられ、曝気装置２０と分離膜２１との間に、気泡合一装置２２が設けられた排水処理装置がある。気泡合一装置２２は曝気装置２０から噴出された微細気泡１０を合一させて粗大気泡１１を形成するものである。尚、曝気装置２０から気泡合一装置２２までの領域を曝気部３０とし、気泡合一装置２２から分離膜２１が設けられている領域を固液分離部３１としている。
　これによると、曝気装置２０から噴出した微細気泡１０は、好気槽３内を上昇し、気泡合一装置２２において合一され、粗大気泡１１となる。このようにして形成された粗大気泡１１は気泡合一装置２２から液面に向って浮上する。これにより、曝気部３０では酸素移動効率が向上し、固液分離部３１では強力な上昇流１２が得られる。尚、このように微細気泡１０を合一させて粗大気泡１１を形成する装置が備えられた排水処理装置については、例えば下記特許文献２の日本国公開特許公報に記載されている。
　また、上記図１８に示した第１の従来形式では、硝化液５を好気槽３から無酸素槽２へ返送する循環式の硝化脱窒工程を採用しているが、この場合、窒素の除去率は約７５％程度であり、窒素除去率を向上させることは困難であるという問題がある。
　上記のような問題の対策として、第３の従来形式では、硝化内生脱窒法を用いる方式のものがある。すなわち、図２０に示すように、前段から後段の順に、嫌気槽３２と硝化槽３３と脱窒槽３４と再曝気槽３５とを備えた有機性排水処理装置がある。硝化槽３３内には第１の曝気装置３６が設けられている。また、再曝気槽３５内には、活性汚泥中に浸漬した膜分離装置３７と、膜分離装置３７の下方から曝気を行う第２の曝気装置３８とが設けられている。さらに、再曝気槽３５の後段には、膜分離装置３７によって固液分離されて得られた処理水（処理液）を貯留する処理水貯留槽３９が設置されている。また、脱窒槽３４内の被処理液を嫌気槽３２へ返送する第１の返送経路１４と、再曝気槽３５内の被処理液を硝化槽３３へ返送する第２の返送経路１５とが設けられている。
　これによると、嫌気槽３２においてリンの放出が行われ、硝化槽３３において、第１の曝気装置３６により曝気を行うことで、アンモニア態窒素が硝酸態窒素に酸化し、脱窒槽３４において、硝酸態窒素を還元して脱窒が行われる。そして、再曝気槽３５において、第２の曝気装置３８により曝気を行うとともに膜分離装置３７により固液分離を行うことで、再曝気槽３５から排出される処理水の酸素濃度を規定値まで増加させ、さらに、第２の曝気装置３８から放出される気泡によって膜分離装置３７の膜面を洗浄している。
　また、脱窒槽３４内の被処理液の一部を第１の返送経路１４から嫌気槽３２へ返送することにより、嫌気槽３２におけるリンの放出と硝化槽３３における硝化およびリンの過剰摂取とが繰り返し行われるため、脱リンおよび硝化脱窒が促進される。さらに、再曝気槽３５内の被処理液の一部を第２の返送経路１５から硝化槽３３へ返送することにより、硝化槽３３における硝化と脱窒槽３４における脱窒とが繰り返し行われるため、硝化脱窒が促進される。
特開平９－２２５４９２ 特開２００３－５３３６８
　しかしながら上記図１９に示した第２の従来形式では、曝気装置２０は、好気槽３内の底部の中央部分の一部領域のみに微細気泡１０を放出するものである。このため、曝気されていない（すなわち微細気泡１０が放出されていない）側方部分２５が好気槽３内に存在する。したがって、上記上昇流１２が液面付近で反転して下降流２６となり、この下降流２６が側方部分２５を通って好気槽３内の底部付近まで流れ、好気槽３内の底部付近で反転して上昇流２７となる。これら上昇流１２，２７と下降流２６とによって、上下方向に旋回する旋回流２８が好気槽３内の曝気部３０と固液分離部３１とにわたり広範囲に形成される。
　このように旋回流２８が広範囲に形成されると、旋回流２８の流速が次第に加速されるため、微細気泡１０の見かけの上昇速度も増加し、曝気装置２０から放出された微細気泡１０が気泡合一装置２２に達するまでに要する滞留時間が短縮され、これにより、曝気部３０における酸素移動効率の向上が妨げられてしまう。したがって、酸素移動効率を向上させるためには、曝気装置２０から放出される微細気泡１０の放出量（すなわち曝気量）を増やす必要があり、曝気に要するエネルギー（消費電力等）が増大するといった問題がある。
　また、上記図２０に示した第３の従来形式では、第２の曝気装置３８の曝気量を低減することは困難であり、曝気に要するエネルギー（消費電力等）が増大するといった問題がある。
　本発明は、曝気に要するエネルギーを削減することが可能な有機性排水処理装置および有機性排水処理方法を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本第１発明における有機性排水処理装置は、活性汚泥を内部に貯留する生物処理槽が備えられ、
生物処理槽内には、生物処理槽の底部又はその近傍に第１の曝気装置を配置して全面曝気を行う全面曝気部と、全面曝気部の上方に形成され且つ膜分離装置を活性汚泥中に浸漬した状態で配置した固液分離部と、全面曝気部と固液分離部の間に形成されて両者を上下に仕切る流路狭窄部とが備えられ、
流路狭窄部は、全面曝気部から固液分離部へ向う流路の断面積を絞る流路狭窄装置により、全面曝気部の第１の曝気装置から放出された気泡同士を結合させて固液分離部の膜分離装置の下方へ放出するものである。
　これによると、第１の曝気装置によって微細気泡が放出され、全面曝気部において全面曝気が行われることにより、微細気泡が槽内底部の全領域にほぼ均等に分布して浮上する。これにより、槽内の全面曝気部と固液分離部と流路狭窄部とにわたる広範囲の旋回流が発生せず、第１の曝気装置から放出された微細気泡が流路狭窄装置に達するまでに要する滞留時間が長くなるため、全面曝気部における酸素移動効率が向上し、曝気に要するエネルギー（消費電力等）の増大を抑制することができるとともに、生物処理に必要な酸素を被処理液中に十分に供給することができる。
　また、全面曝気部を浮上した微細気泡は、流路狭窄部の流路狭窄装置によって結合し粗大化した気泡となる。このようにして形成された粗大化した気泡が膜分離装置の下方へ放出されて浮上することで、膜分離装置が十分に洗浄される。
　本第２発明における有機性排水処理装置は、固液分離部の膜分離装置の側方に下降流形成空間が設けられ、
膜分離装置の設置箇所で生起する上昇流が、反転して、下降流形成空間において下降流を形成するものである。
　これによると、固液分離部において、上昇流が液面付近で反転することにより、下降流形成空間において下降流が形成される。この下降流は、下降流形成空間を流れた後、流路狭窄装置に遮られて再び反転し、上昇流となり、この上昇流が膜分離装置の下方から固液分離部を上向きに流れる。これにより、固液分離部において、上下方向に旋回する旋回流が発生し、膜分離装置の洗浄効果が向上する。この際、下降流が固液分離部から流路狭窄部を通って全面曝気部へ流れ込むことは阻害されるため、旋回流が固液分離部から全面曝気部に達することはない。
　本第３発明における有機性排水処理装置は、流路狭窄装置は上方へ向うほど流路の断面積が狭窄するテーパー部を有するものである。
　これによると、第１の曝気装置によって放出された微細気泡は、流路狭窄装置のテーパー部を通過する際に複数の気泡同士が接近して合体することで粗大化し、粗大化した気泡として流路狭窄装置から膜分離装置の下方へ放出される。
　本第４発明における有機性排水処理装置は、流路狭窄装置は、膜分離装置の下方に対応する位置に開口部を有する板状部材であり、
全面曝気部と固液分離部は流路狭窄装置の開口部を介して連通しているものである。
　これによると、第１の曝気装置によって放出された微細気泡は、板状部材の開口部を通過する際に複数の気泡同士が接近して合体することで粗大化し、粗大化した気泡として開口部から膜分離装置の下方へ放出される。
　本第５発明における有機性排水処理装置は、膜分離装置の下方で且つ流路狭窄装置の上方に、第１の曝気装置とは別の曝気装置が備えられているものである。
　有機性排水処理装置では、有機性排水中のＢＯＤ濃度の低下等により第１の曝気装置から放出される微細気泡の放出量（曝気量）を減らした場合、流路狭窄装置において形成される粗大気泡の量が不足して膜分離装置の洗浄効果が低下する虞がある。
　これによると、上記のような場合、粗大気泡を第１の曝気装置とは別の曝気装置から膜分離装置の下方へ放出することにより、流路狭窄装置において形成された気泡に上記別の曝気装置から放出された気泡が加えられるため、十分な量の気泡が得られる。これにより、膜分離装置の洗浄効果の低下を防止することができる。
　本第６発明における有機性排水処理装置は、生物処理槽の固液分離部に、生物処理槽内の活性汚泥を隣接する別の槽へ越流させるとともに越流量を調節可能な越流装置が備えられ、
生物処理槽の全面曝気部に、別の槽に連通する連通部が設けられているものである。
　これによると、全面曝気部における全面曝気と固液分離部における膜分離装置の下方からの曝気とにより、エアリフト効果が発生して生物処理槽内の液面が上昇し、越流装置によって、生物処理槽内の活性汚泥（被処理液）が隣接する別の槽へ越流するとともに、別の槽内の活性汚泥（被処理液）が連通部を通って生物処理槽内に流入する。これにより、無動力で活性汚泥を生物処理槽と別の槽との間で循環させることができ、活性汚泥を循環させるための電力を削減することができる。また、越流量を調節することが可能であるため、有機性排水の成分変動や活性汚泥の状態の変化或は膜分離装置から取り出される処理液の水質等に応じて、活性汚泥の循環量を変えることができる。
　本第７発明における有機性排水処理方法は、活性汚泥を貯留した生物処理槽内に、全面曝気部と流路狭窄部と固液分離部を下方から上方へ配置し、
全面曝気部において、被処理液を全面曝気して活性汚泥処理し、
流路狭窄部において、全面曝気部から固液分離部へ向って生物処理槽内の流路の断面積を絞ることで活性汚泥の上方への移動を制限するとともに、全面曝気部で曝気された気泡を結合させ、全面曝気部からの活性汚泥の一部および結合された気泡を上方の固液分離部へ放出し、
固液分離部において、被処理液に浸漬して配置された膜分離装置の膜面を流路狭窄部から放出された気泡により洗浄しながら膜透過液を処理液として取り出すものである。
　本第８発明における有機性排水処理方法は、固液分離部において、膜分離装置の側方に下降流形成空間を設け、
膜分離装置の設置箇所で生じる活性汚泥の上昇流が、反転して、下降流形成空間において下降流を形成するものである。
　本第９発明における有機性排水処理装置は、嫌気槽と脱窒槽と好気槽とが備えられ、
好気槽内に、好気槽の底部又はその近傍に第１の曝気装置を配置して全面曝気を行う第１の曝気部と、第１の曝気部の上方に形成され且つ膜分離装置を活性汚泥中に浸漬した状態で配置した第２の曝気部と、第１の曝気部と第２の曝気部との間に形成されて両者を仕切る流路狭窄部とが備えられ、
原水が供給される嫌気槽から好気槽内の第１の曝気部へ被処理液を移送する第１の流路と、好気槽内の第１の曝気部から脱窒槽へ被処理液を移送する第２の流路と、脱窒槽から好気槽内の第２の曝気部に被処理液を移送する第３の流路とが設けられ、
流路狭窄部は、好気槽内の第１の曝気部から第２の曝気部へ向う流路の断面積を絞る流路狭窄装置により、第１の曝気部の第１の曝気装置から放出された気泡同士を結合させて第２の曝気部の膜分離装置の下方へ放出するとともに、好気槽内の被処理液を第２の曝気部から第１の曝気部へ移送するものである。
　これによると、嫌気槽内に流入した原水（有機性排水）は、嫌気槽内において脱リンされ、その後、嫌気槽内から第１の流路を通って好気槽内の第１の曝気部に流れ込む。第１の曝気部において、第１の曝気装置により微細気泡が放出され、全面曝気が行われる。これにより、第１の曝気部の被処理液が硝化される。
　そして、第１の曝気部の被処理液は、第２の流路を通って脱窒槽内に流れ、脱窒槽内において脱窒される。また、脱窒槽内の被処理液は第３の流路によって好気槽内の第２の曝気部に移送され、第２の曝気部の被処理液は、膜分離装置で固液分離された後、膜透過液が処理液として好気槽の槽外へ排出される。
　一方、第１の曝気装置から放出された微細気泡は、第１の曝気部を浮上した後、流路狭窄装置を通過する際に結合されて粗大化する。これにより、微細気泡よりも大きな気泡が形成され、粗大化した気泡は流路狭窄装置から第２の曝気部の膜分離装置の下方へ放出される。
　これにより、粗大化した気泡が第２の曝気部を浮上するため、第２の曝気部の被処理液が再曝気されるとともに膜分離装置の膜面が粗大化した気泡で洗浄される。
　このように、好気槽の第１の曝気部を曝気する微細気泡を粗大化した気泡が形成され、この粗大化した気泡を利用して第２の曝気部が曝気されるとともに膜分離装置が洗浄されるため、第１の曝気装置とは別に、第２の曝気装置を第２の曝気部に設けて別途曝気を行うことを不要にすることができる。或は、第２の曝気装置を第２の曝気部に設けて別途曝気を行う場合であっても、第２の曝気装置の曝気量を低減することができる。これにより、曝気に要するエネルギー（消費電力等）を削減することができる。
　また、第３の流路によって脱窒槽内から好気槽内の第２の曝気部に移送される被処理液の流量を、第２の曝気部の膜分離装置から槽外に排出される処理液の流量よりも多くする。これにより、好気槽内の被処理液の一部は、第２の曝気部から流路狭窄装置を通過して第１の曝気部へ流れ、第１の曝気部において全面曝気された後、第１の曝気部から第２の流路を通って脱窒槽内に流れ、第３の流路によって脱窒槽内から再び第２の曝気部に移送されることを繰り返される。これにより、第１の曝気部における硝化と脱窒槽における脱窒とが確実に行われ、窒素除去率が向上する。
　本第１０発明における有機性排水処理装置は、流路狭窄装置は、第１の曝気装置から放出された気泡同士が結合した気泡を第２の曝気部へ放出する気泡放出用開口部と、気泡放出用開口部よりも下方位置に形成され且つ好気槽内の被処理液を第２の曝気部から第１の曝気部へ移送する汚泥移送用開口部とを有しているものである。
　これによると、第１の曝気装置から放出された微細気泡は、第１の曝気部を浮上した後、流路狭窄装置に一旦遮られて結合し、粗大化する。これにより、微細気泡よりも大きな気泡が形成され、粗大化した気泡は流路狭窄装置の気泡放出用開口部から第２の曝気部の膜分離装置の下方へ放出される。
　また、第３の流路によって脱窒槽内から好気槽内の第２の曝気部に移送される被処理液の流量を、第２の曝気部の膜分離装置から槽外に排出される処理液の流量よりも多くする。これにより、好気槽内の被処理液の一部は、第２の曝気部から流路狭窄装置の汚泥移送用開口部を通って第１の曝気部へ流れ込み、第１の曝気部において全面曝気された後、第１の曝気部から第２の流路を通って脱窒槽内に流れ、第３の流路によって脱窒槽内から再び第２の曝気部に移送されることを繰り返される。
　本第１１発明は、上記第９発明に記載された有機性排水処理装置を用いた有機性排水処理方法であって、
脱窒槽内から好気槽内の第２の曝気部に移送される被処理液の流量を、第２の曝気部の膜分離装置から処理液として槽外に排出される膜透過液の流量よりも多くし、
第１の曝気部において、好気槽内の被処理液を全面曝気して活性汚泥処理し、
流路狭窄部において、第１の曝気部で曝気された気泡を結合させ、
結合された気泡を第２の曝気部へ放出するとともに、第２の曝気部の被処理液を第１の曝気部へ移送するものである。
　本第１２発明における有機性排水処理装置は、嫌気槽と脱窒槽と好気槽とが備えられ、
好気槽内に、好気槽の底部又はその近傍に第１の曝気装置を配置して全面曝気を行う第１の曝気部と、第１の曝気部の上方に形成され且つ膜分離装置を活性汚泥中に浸漬した状態で配置した第２の曝気部と、第１の曝気部と第２の曝気部とを上下に分け隔てる隔壁とが備えられ、
原水が供給される嫌気槽から好気槽内の第１の曝気部へ被処理液を移送する第１の流路と、好気槽内の第１の曝気部から脱窒槽へ被処理液を移送する第２の流路と、脱窒槽から好気槽内の第２の曝気部に被処理液を移送する第３の流路とが設けられ、
第１の曝気装置から放出されて隔壁に遮られた気泡を第２の曝気部へ移送して膜分離装置の下方へ放出する第２の曝気装置と、好気槽内の被処理液を第２の曝気部から第１の曝気部へ移送する汚泥移送経路とが備えられているものである。
　これによると、嫌気槽内に流入した原水は、嫌気槽内において脱リンされ、その後、嫌気槽内から第１の流路を通って好気槽内の第１の曝気部に流れ込む。第１の曝気部において、第１の曝気装置により微細気泡が放出されて、全面曝気が行われ、これにより、第１の曝気部の被処理液が硝化される。
　そして、第１の曝気部の被処理液は、第２の流路を通って脱窒槽内に流れ、脱窒槽内において脱窒される。また、脱窒槽内の被処理液は第３の流路によって好気槽内の第２の曝気部に移送される。第２の曝気部の被処理液は、膜分離装置で固液分離された後、膜透過液が処理液として好気槽の槽外へ排出される。
　一方、第１の曝気装置から放出された微細気泡は、第１の曝気部を浮上した後、隔壁によって遮られる。このため、隔壁の下側に空気層が形成される。空気層の空気は、第２の曝気装置によって、第２の曝気部へ移送され、粗大化された気泡として膜分離装置の下方へ放出される。このようにして第２の曝気装置より放出された粗大化した気泡が第２の曝気部を浮上し、第２の曝気部の被処理液が再曝気されるとともに、膜分離装置の膜面が粗大化した気泡で洗浄される。
　このように、好気槽の第１の曝気部において硝化反応に利用された微細気泡を粗大化し、この粗大気泡を第２の曝気装置から第２の曝気部に放出して第２の曝気部を曝気するとともに膜分離装置を洗浄しているため、曝気に要するエネルギー（消費電力等）を削減することができる。
　また、送液装置によって脱窒槽内から好気槽内の第２の曝気部に移送される被処理液の流量を、好気槽内の第２の曝気部から槽外に排出される処理液の流量よりも多くする。これにより、第２の曝気部の被処理液の一部は、汚泥返送経路を通って第１の曝気部へ返送され、第１の曝気部において全面曝気された後、第１の曝気部から第２の流路を通って脱窒槽内に流れ、送液装置によって脱窒槽内から再び第２の曝気部に移送されることを繰り返される。これにより、第１の曝気部における硝化と脱窒槽における脱窒とが確実に行われ、窒素除去率が向上する。
　以上のように、本発明によると、曝気に要するエネルギー（消費電力等）を削減することができる。
本発明の第１の実施の形態における有機性排水処理装置の縦断面図である。 同、有機性排水処理装置の好気槽の一部切欠き平面図である。 同、有機性排水処理装置の流路狭窄装置の山の頂部における縦断面図である。 図３におけるＸ－Ｘ矢視図である。 本発明の第２の実施の形態における有機性排水処理装置の縦断面図である。 本発明の第３の実施の形態における有機性排水処理装置の縦断面図である。 同、有機性排水処理装置の流路狭窄装置の正面図である。 同、有機性排水処理装置の流路狭窄装置の斜視図である。 本発明の第４の実施の形態における有機性排水処理装置の縦断面図である。 本発明の第５の実施の形態における有機性排水処理装置の縦断面図である。 本発明の第６の実施の形態における有機性排水処理装置の縦断面図である。 同、有機性排水処理装置の好気槽の一部切欠き平面図である。 同、有機性排水処理装置の流路狭窄装置の山の頂部における縦断面図である。 同、有機性排水処理装置の流路狭窄装置の谷の底部における縦断面図である。 図１２，図１３におけるＸ－Ｘ矢視図である。 本発明の第７の実施の形態における有機性排水処理装置の縦断面図である。 本発明の第８の実施の形態における有機性排水処理装置の縦断面図である。 同、有機性排水処理装置の第２の曝気装置と汚泥返送経路との拡大図である。 従来の有機性排水処理装置の縦断面図である。 従来の別の有機性排水処理装置の縦断面図である。 従来の別の有機性排水処理装置の縦断面図である。
　（第１の実施の形態）
　以下、本発明における第１の実施の形態を図面を参照しながら説明する。尚、先述した従来のものと同じ部材については同一の符号を付記して詳細な説明を省略する。
　図１，図２に示すように、下水等の有機性排水を処理する有機性排水処理装置４１は、嫌気槽１と、無酸素槽２（別の槽の一例）と、活性汚泥を内部に貯留する好気槽３（生物処理槽の一例）とを有している。嫌気槽１と無酸素槽２と好気槽３とは、それぞれ仕切壁４２，４３で仕切られて、隣接している。嫌気槽１の底部と無酸素槽２の底部とは、仕切壁４２の下端部に形成された連通口４４を介して、連通している。同様に、無酸素槽２の底部と好気槽３の底部とは仕切壁４３の下端部に形成された連通口４５（連通部の一例）を介して連通している。嫌気槽１と無酸素槽２とにはそれぞれ、槽内の被処理液を攪拌する攪拌装置４６，４７が設けられている。
　好気槽３内には、全面曝気部４９と流路狭窄部５０と固液分離部５１とが下方から上方へ形成されている。全面曝気部４９は、好気槽３内の底部に第１の曝気装置５２を配置して全面曝気を行う領域である。第１の曝気装置５２は、好気槽３内の底部の全領域にほぼ均等に気泡径が２ｍｍ以下の微細気泡５３を含んだ気泡を放出するものである。第１の曝気装置５２は、複数の微細な散気孔５２ａを備えた散気装置（例えば散気管型、メンブレン型、又はディヒューザー型）を複数有しており、槽外に設置された空気供給装置５４（ブロワ等）に接続されている。尚、以降の説明において、第１の曝気装置５２より放出される気泡を総称して微細気泡５３とする。
　固液分離部５１は、全面曝気部４９の上方に形成されており、複数の膜分離装置５５を活性汚泥中に浸漬した状態で配置している。各膜分離装置５５は、槽内の被処理液を固液分離するものであり、所定間隔をあけて並列に配置された複数の平膜型の膜エレメント５６をケーシング５８内に収納した構成を有している。尚、槽内の被処理液は各膜分離装置５５により固液分離され、膜エレメント５６のろ過膜を透過した膜透過液が処理水として好気槽３の外部へ取り出される。
　図１～図３に示すように、各膜分離装置５５は膜エレメント５６の幅方向Ａに所定間隔をあけて配列されており、これにより、互いに隣り合う膜分離装置５５間および膜分離装置５５と好気槽３の内側面との間には、下降流形成空間５７が形成されている。
　流路狭窄部５０は、全面曝気部４９と固液分離部５１との間に形成されており、両者４９，５１を上下に仕切っている。流路狭窄部５０は、全面曝気部４９から固液分離部５１へ向う上向きの流路の断面積を絞る流路狭窄装置５９を備えており、第１の曝気装置５２から放出された微細気泡５３同士を流路狭窄装置５９により結合して粗大化させ、膜分離装置５５の下方へ放出するものである。
　図３，図４に示すように、流路狭窄装置５９は、波板状の板状部材からなり、流路狭窄部５０の水平横断面のほぼ全領域にわたって設けられており、ボルト・ナット等によって好気槽３内に取付け固定されている。尚、図１に示すように、流路狭窄装置５９の周縁部には、下向きに屈曲した端縁片５９ａが設けられている。
　流路狭窄装置５９には、各膜分離装置５５の下方に対応する位置に複数の開口部６１（全面曝気部から固液分離部へ向う流路の一例）が形成されている。尚、開口部６１は流路狭窄装置５９の山の頂部５９ｂに形成されており、全面曝気部４９と固液分離部５１とは開口部６１を介して連通している。流路狭窄装置５９は、その山の頂部５９ｂと谷の底部５９ｃとの長手方向Ｂが膜エレメント５６の幅方向Ａと同方向になるように設けられている。また、開口部６１の直径は、第１の曝気装置５２の散気孔５２ａの直径よりも大きく、微細気泡５３よりも大きな気泡６２を形成するのに十分な大きさに設定されている。
　また、粗大化した気泡６２の上昇に伴って生じる上昇流６３が液面付近で反転することにより発生する下降流６４は下降流形成空間５７を通って固液分離部５１を下降する。さらに、流路狭窄装置５９は、全面曝気部４９と固液分離部５１の各下降流形成空間５７との間の上下方向の流れを阻害する流れ阻害部５９ｄを有している。尚、流れ阻害部５９ｄには開口部６１が形成されていない。
　仕切壁４３の上部には、好気槽３内の活性汚泥（被処理液）を隣接する無酸素槽２へ越流させるとともに越流量を調節可能な可動堰６６（越流装置の一例）が備えられている。尚、可動堰６６は、昇降自在であり、電動機等の駆動装置により昇降される。
　以下、上記構成における作用を説明する。
　図１に示すように、嫌気槽１内に流入した原水（有機性排水）は、嫌気槽１内において脱リンされ、その後、連通口４４を通って無酸素槽２に流れ込み、無酸素槽２において脱窒され、その後、連通口４５を通って好気槽３に流れ込み、好気槽３において硝化され、膜分離装置５５で固液分離された後、処理水として好気槽３の槽外へ排出される。
　この際、好気槽３では、第１の曝気装置５２によって微細気泡５３を含んだ気泡が放出され、全面曝気部４９において全面曝気が行われることにより、微細気泡５３が槽内底部の全領域にほぼ均等に分布して浮上する。これにより、生物処理に必要な酸素を被処理液中に十分に供給することができる。
　図３，図４に示すように、全面曝気部４９を浮上した微細気泡５３は流路狭窄装置５９によって浮上が遮られ、微細気泡５３同士が集合して結合し粗大化するとともに、活性汚泥の上方への流動が制限される。このようにして形成された粗大化した気泡６２が、全面曝気部４９内の活性汚泥の一部と共に流路狭窄装置５９の開口部６１から各膜分離装置５５の下方へ放出されて、各膜分離装置５５の膜エレメント５６間を浮上する。これにより、膜分離装置５５の設置箇所で上昇流６３が発生し、粗大化した気泡６２と上昇流６３とによって膜エレメント５６の膜面が十分に洗浄される。
　図１に示すように、上記固液分離部５１で発生した上昇流６３は液面付近で反転して下降流６４となり、下降流６４が下降流形成空間５７を下向きに流れる。下降流６４は、流路狭窄装置５９の流れ阻害部５９ｄによって遮られることで、流れが阻害され、阻害部５９ｄ付近で再び反転して上昇流６３となる。この上昇流６３が膜分離装置５５の下方から固液分離部５１を上向きに流れるため、固液分離部５１において、上下方向に旋回する旋回流６８が発生し、膜分離装置５５の洗浄効果が向上する。
　この際、全面曝気部４９を浮上する微細気泡５３は、流路狭窄装置５９の流れ阻害部５９ｄに遮られることによって、固液分離部５１の下降流形成空間５７へ流れ込むのを阻害される。これにより、下降流形成空間５７に確実に下降流６４が形成され、下降流６４が弱まるのを防止することができる。
　また、下降流形成空間５７を流れた下降流６４は流路狭窄装置５９の流れ阻害部５９ｄに遮られるため、下降流６４が固液分離部５１から流路狭窄部５０を通って全面曝気部４９へ流れ込むことは阻害される。さらに、全面曝気部４９においては微細気泡５３が槽内底部の全領域にほぼ均等に分布して浮上する。これらのことによって、旋回流６８が固液分離部５１から全面曝気部４９に達することはなく、全面曝気部４９と固液分離部５１と流路狭窄部５０とにわたる好気槽３内全体の大きな（広範囲の）旋回流は発生しない。したがって、第１の曝気装置５２から放出された微細気泡５３が流路狭窄装置５９に達するまでに要する滞留時間が長くなり、全面曝気部４９における酸素移動効率が向上し、曝気に要するエネルギー（消費電力等）を削減することができる。
　また、全面曝気部４９において全面曝気を行うことおよび固液分離部５１において膜分離装置５５の下方から曝気を行うことにより、エアリフト効果が発生して好気槽３内の液面が上昇し、好気槽３内の活性汚泥の一部が可動堰６６を越えて無酸素槽２へ越流するとともに、無酸素槽２内の活性汚泥が連通口４５を通って好気槽３内に流入する。これにより、無動力で活性汚泥を好気槽３と無酸素槽２との間で循環させることができ、活性汚泥を循環させるための電力を削減することができる。
　また、可動堰６６を昇降して高さを変えることにより、好気槽３から無酸素槽２への越流量を調節することができる。さらに、可動堰６６を越流する水位の高さを高さ検出装置等で検出することにより、好気槽３と無酸素槽２との間の循環流量を容易に計測することも可能である。
　（第２の実施の形態）
　以下、本発明における第２の実施の形態を図５を参照しながら説明する。
　流路狭窄装置５９の上方で且つ各膜分離装置５５の下方には、微細気泡５３よりも大きな気泡（粗大化した気泡６２）を放出する第２の曝気装置７５（第１の曝気装置５２とは別の曝気装置の一例）が複数備えられている。これら第２の曝気装置７５は、複数の散気孔７５ａを備えた散気管（又はメンブレン型散気装置、ディフューザー型散気装置等）を有するものであり、空気供給装置５４に接続されている。
　以下、上記構成における作用を説明する。
　有機性排水（原水）中のＢＯＤ（biochemical oxygen demand）濃度が低下し、これに応じて第１の曝気装置５２から放出される微細気泡５３の放出量（曝気量）を減らすような運転が行われた場合、流路狭窄装置５９において形成される粗大化した気泡６２の量が不足して、膜分離装置５５の洗浄効果が低下する虞がある。
　このような場合、粗大化した気泡６２を第２の曝気装置７５から膜分離装置５５の下方へ放出することにより、流路狭窄装置５９において形成された粗大化した気泡６２に第２の曝気装置７５から放出された気泡６２が加えられるため、十分な量の粗大化した気泡６２が得られる。これにより、膜分離装置５５の洗浄効果の低下を防止することができる。
　（第３の実施の形態）
　以下、本発明における第３の実施の形態を図６，図７Ａ，図７Ｂを参照しながら説明する。
　流路狭窄装置７８は、複数の整流部材７９と、各整流部材７９間に形成された流通路８０（全面曝気部から固液分離部へ向う流路の一例）とを有するものである。各整流部材７９は、膜エレメント５６の幅方向Ａ（左右方向）において所定間隔をあけて互いに平行に並べられ、膜エレメント５６の厚さ方向Ｃ（前後方向）において流路狭窄部５０を横断している。
　各整流部材７９は、上方へ向うほど流通路８０の流路断面積を狭窄するテーパー面８１（テーパー部）を有する。すなわち、各テーパー面８１は幅方向Ａにおいて相対向しており、対向するテーパー面８１の間隔Ｄが上方へ向うほど短縮されている。尚、テーパー面８１の上端部の間隔Ｄは、第１の曝気装置５２の散気孔５２ａの直径よりも大きく、微細気泡５３を結合させて粗大化された気泡６２を形成するのに十分な大きさに設定されている。
　また、各整流部材７９は、各下降流形成空間５７の下方（真下）に位置しており、全面曝気部４９と各下降流形成空間５７との間の上下方向の流れを阻害する流れ阻害部の機能も兼ね備えている。
　以下、上記構成における作用を説明する。
　全面曝気部４９を浮上した微細気泡５３は流路狭窄装置５９のテーパー面８１に案内されて流通路８０を上昇する。この際、テーパー面８１の間隔Ｄが上方へ向うほど短縮されているため、微細気泡５３同士が集合して結合し粗大化する。このようにして粗大化された気泡６２が、流通路８０から各膜分離装置５５の下方へ案内されて、各膜分離装置５５の膜エレメント５６間を浮上する。これにより、膜エレメント５６の膜面が十分に洗浄される。
　固液分離部５１で発生した下降流６４は、下降流形成空間５７を下向きに流れ、整流部材７９によって遮られることで、流れが阻害され、整流部材７９付近で反転して上昇流６３となる。この上昇流６３が膜分離装置５５の下方から固液分離部５１を上向きに流れるため、固液分離部５１において、上下方向に旋回する旋回流６８が発生し、膜分離装置５５の洗浄効果が向上する。
　この際、全面曝気部４９を浮上する微細気泡５３は、整流部材７９に遮られることによって、下降流形成空間５７へ流れ込むのを阻害される。これにより、下降流形成空間５７に確実に下降流６４が形成され、下降流６４が弱まるのを防止することができる。
　また、下降流形成空間５７を流れた下降流６４は整流部材７９に遮られるため、下降流６４が固液分離部５１から流路狭窄部５０を通って全面曝気部４９へ流れ込むことは阻害される。
　（第４の実施の形態）
　本発明における第４の実施の形態は、上記第３の実施の形態の変形例であり、以下のように構成されている。
　図８に示すように、整流部材８５は、上記第３の実施の形態で示した整流部材７９（図６参照）を上方へ延長したものであり、下降流形成空間５７に挿入されている。整流部材８５の下部は下降流形成空間５７から下方へ突出し、整流部材８５の上部は下降流形成空間５７から上方へ突出し、下降流形成空間５７は整流部材８５によって閉鎖されている。
　尚、整流部材８５の下部には、上記第３の実施の形態と同様なテーパー面８１が形成されている。各整流部材８５間には流通路８０（全面曝気部から固液分離部へ向う流路の一例）が形成されている。各膜分離装置５５は各流通路８０内に設置されている。
　以下、上記構成における作用を説明する。
　多数の微細気泡５３が整流部材８５のテーパー面８１間を通過することによって粗大化する。これら粗大化した気泡６２は、整流部材８５に案内されながら流通路８０を通り、各膜分離装置５５の膜エレメント５６間を浮上する。これにより、膜エレメント５６の膜面が十分に洗浄されるとともに、粗大化した気泡６２が膜エレメント５６間から外側方へはみ出して上昇するのを防止することができる。
　尚、本第４の実施の形態では、下降流形成空間５７が整流部材８５によって閉鎖されているため、下降流６４の発生が抑制される。これにより、固液分離部５１においても全面曝気による高い酸素移動効率を維持することができる。また、上記第３又は第４の実施の形態で示した有機性排水処理装置４１に、上記第２の実施の形態で示した第２の曝気装置７５を設けてもよい。
　（第５の実施の形態）
　図９に示すように、流路狭窄装置８７は、微細気泡５３を捕集する捕集部材８８と、捕集された微細気泡５３を粗大化して各膜分離装置５５の下方から放出する複数の粗大気泡散気装置８９と、捕集部材８８と各粗大気泡散気装置８９とを接続する送気用配管９０とを有している。
　捕集部材８８は、四角錐状の天井部材８８ａと、天井部材８８ａの周縁から垂下された端縁片８８ｂとを有している。また、各粗大気泡散気装置８９は、複数の散気孔８９ａを備えた散気管を有するものであり、捕集部材８８の上方且つ各膜分離装置５５の下方に位置している。また、送気用配管９０の下端は天井部材８８ａの頂部で捕集部材８８の内側空間に連通し、送気用配管９０の上端は複数に分岐して各粗大気泡散気装置８９に連通している。
　以下、上記構成における作用を説明する。
　第１の曝気装置５２から放出されて全面曝気部４９を浮上した微細気泡５３は、捕集部材８８によって浮上が遮られると共に捕集され、送気用配管９０を通って各粗大気泡散気装置８９に送られ、粗大化されて各粗大気泡散気装置８９の散気孔８９ａから放出される。これにより、粗大化した気泡６２が、各粗大気泡散気装置８９の散気孔８９ａから各膜分離装置５５の下方へ放出されて、各膜分離装置５５の膜エレメント５６間を浮上する。
　この際、全面曝気部４９を浮上する微細気泡５３は、捕集部材８８の天井部材８８ａに遮られることによって、下降流形成空間５７へ流れ込むのを阻害される。また、下降流形成空間５７を流れた下降流６４は捕集部材８８の天井部材８８ａに遮られる。
　（第６の実施の形態）
　以下、本発明における第６の実施の形態を図１０～図１４を参照しながら説明する。尚、先述した従来のものと同じ部材については同一の符号を付記して詳細な説明を省略する。
　下水等の有機性排水を処理する有機性排水処理装置１００は、嫌気槽１と、脱窒槽１０１と、活性汚泥を内部に貯留する好気槽３とを有している。嫌気槽１と脱窒槽１０１と好気槽３とは、それぞれ仕切壁４２，４３で仕切られて、隣接している。
　好気槽３内には、硝化部１０２（第１の曝気部の一例）と流路狭窄部５０と再曝気部１０３（第２の曝気部の一例）とが下方から上方へ形成されている。硝化部１０２は、好気槽３内の底部に第１の曝気装置５２を配置して全面曝気を行う領域である。第１の曝気装置５２は、好気槽３内の底部の全領域にほぼ均等に気泡径２ｍｍ以下の微細気泡５３を含んだ気泡を放出するものである。第１の曝気装置５２は、複数の微細な散気孔５２ａを備えた散気管（又はメンブレン型散気装置、ディフューザー型散気装置等）を有しており、槽外に設置された空気供給装置５４（ブロワ等）に接続されている。
　再曝気部１０３は、硝化部１０２の上方に形成されており、複数の膜分離装置５５を活性汚泥中に浸漬した状態で配置している。各膜分離装置５５は、槽内の被処理液を固液分離するものであり、図１４に示すように、所定間隔をあけて並列に配置された複数の平膜型の膜エレメント５６を有している。尚、槽内の被処理液は各膜分離装置５５により固液分離され、膜エレメント５６のろ過膜を透過した膜透過液が処理水として好気槽３の外部へ取り出される。
　また、各膜分離装置５５は膜エレメント５６の幅方向Ａに所定間隔をあけて配列されている。これにより、互いに隣り合う膜分離装置５５間および膜分離装置５５と好気槽３の内側面との間には、下降流形成空間５７が形成されている。
　流路狭窄部５０は、硝化部１０２と再曝気部１０３との間に形成されて、両者１０２，１０３を上下に仕切っている。また、流路狭窄部５０は、好気槽３内の硝化部１０２から再曝気部１０３へ向う上方向の流路の断面積を絞る流路狭窄装置５９を備えている。さらに、流路狭窄部５０は、第１の曝気装置５２から放出された微細気泡５３同士を流路狭窄装置５９により結合して粗大化させて膜分離装置５５の下方へ放出するとともに、好気槽３内の被処理液を再曝気部１０３から硝化部１０２へ移送するものである。
　流路狭窄装置５９は、硝化部１０２と再曝気部１０３とを上下に分け隔てる波板状の部材であり、流路狭窄部５０の水平横断面の全領域にわたって設けられており、好気槽３に取付け固定されている。
　図１１～図１４に示すように、流路狭窄装置５９には、微細気泡５３よりも大きな粗大気泡６２を再曝気部１０３へ放出する複数の気泡放出用孔１０５（気泡放出用開口部の一例）と、好気槽３内の被処理液を再曝気部１０３から硝化部１０２へ返送する複数の汚泥移送用孔１０６（汚泥移送用開口部の一例）とが形成されている。
　各気泡放出用孔１０５は、図１１，図１２，図１４に示すように、流路狭窄装置５９の山の頂部５９ｂに形成されており、膜分離装置５５の真下の範囲に位置している。また、図１１，図１３，図１４に示すように、各汚泥移送用孔１０６は、気泡放出用孔１０５よりも下方位置で硝化部１０２に開口するように流路狭窄装置５９の谷の底部５９ｃに形成され、下降流形成空間５７の真下の範囲に位置している。
　硝化部１０２と再曝気部１０３とは気泡放出用孔１０５と汚泥移送用孔１０６を介して連通している。尚、流路狭窄装置５９は、その山の頂部５９ｂと谷の底部５９ｃとの長手方向Ｂが膜エレメント５６の幅方向Ａと同方向になるように設けられている。また、気泡放出用孔１０５の直径は、第１の曝気装置５２の散気孔５２ａの直径よりも大きく、微細気泡５３よりも大きな気泡を形成するのに十分な大きさに設定されている。
　図１０に示すように、嫌気槽１内と好気槽３内の硝化部１０２とは、配管等からなる第１の流路１０８を介して連通している。尚、第１の流路１０８は被処理液を嫌気槽１から硝化部１０２へ移送するものである。また、硝化部１０２の底部と脱窒槽１０１の底部とは第２の流路１０９を介して連通している。第２の流路１０９は仕切壁４３に形成された開口部である。尚、第２の流路１０９は被処理液を硝化部１０２から脱窒槽１０１へ移送するものである。
　脱窒槽１０１には、脱窒槽１０１内の被処理液を前段の嫌気槽１内に返送する第１のエアリフトポンプ１１０（空気揚水ポンプ）と、脱窒槽１０１内の被処理液を後段の好気槽３の再曝気部１０３に移送する第２のエアリフトポンプ１１１（第３の流路の一例）とが設けられている。
　以下、上記構成における作用を説明する。
　嫌気槽１内に流入した原水（有機性排水）は、嫌気槽１内から第１の流路１０８を通って好気槽３内の硝化部１０２に流れ込む。硝化部１０２において、第１の曝気装置５２により微細気泡５３が放出されて、全面曝気が行われる。これにより、硝化部１０２の被処理液が硝化される。
　そして、硝化部１０２の被処理液は、第２の流路１０９を通って脱窒槽１０１内に流れ、脱窒槽１０１内において脱窒される。また、脱窒槽１０１内の被処理液は第２のエアリフトポンプ１１１によって好気槽３内の再曝気部１０３に移送される。再曝気部１０３の被処理液は、膜分離装置５５で固液分離された後、処理水として好気槽３の槽外へ排出される。
　一方、第１の曝気装置５２から放出された微細気泡５３は、図１２，図１４に示すように、硝化部１０２を浮上した後、流路狭窄装置５９に一旦遮られて結合し、粗大化する。これにより、微細気泡５３よりも大きな粗大化した気泡６２が形成され、粗大化した気泡６２は流路狭窄装置５９の気泡放出用孔１０５から膜分離装置５５の下方へ放出される。
　これにより、粗大化した気泡６２が再曝気部１０３を浮上するため、再曝気部１０３の被処理液が再曝気されるとともに、膜分離装置５５の膜面が粗大化した気泡６２で洗浄される。
　このように、好気槽３の硝化部１０２を曝気する微細気泡５３を粗大化して粗大な気泡６２を形成し、この粗大化した気泡６２を利用して再曝気部１０３を曝気するとともに膜分離装置５５を洗浄しているため、第１の曝気装置５２とは別に、第２の曝気装置を再曝気部１０３に設けて別途曝気を行うことを不要にすることができる。これにより、曝気に要するエネルギー（消費電力等）を削減することができる。
　また、第１のエアリフトポンプ１１０を駆動して、脱窒槽１０１内の被処理液の一部を嫌気槽１内に返送することにより、嫌気槽１におけるリンの放出と硝化部１０２における硝化およびリンの過剰摂取と脱窒槽１０１における脱窒とが繰り返し行われるため、脱リンおよび硝化脱窒が促進される。
　また、図１０に示すように、嫌気槽１内から第１の流路１０８を通って好気槽３内の硝化部１０２に流入する被処理液の流量を（Ｆ１）とし、第２のエアリフトポンプ１１１によって脱窒槽１０１内から好気槽３内の再曝気部１０３に移送される被処理液の流量を（Ｆ２）とし、好気槽３内の硝化部１０２から第２の流路１０９を通って脱窒槽１０１に流出する被処理液の流量を（Ｆ３）とし、好気槽３内の再曝気部１０３から固液分離されて槽外に排出される処理水の流量を（Ｆ４）とする。
　そして、第２のエアリフトポンプ１１１を駆動し、上記被処理液の流量（Ｆ１）と上記流量（Ｆ２）との和（Ｆ１＋Ｆ２）が上記被処理液の流量（Ｆ３）と上記処理水の流量（Ｆ４）との和（Ｆ３＋Ｆ４）と実質的に等しくなる運転条件、すなわち、好気槽３への全流入量（Ｆ１＋Ｆ２）と好気槽３からの全流出量（Ｆ３＋Ｆ４）とが実質的に等しくなる通常の運転条件において、上記被処理液の流量（Ｆ２）を上記処理水の流量（Ｆ４）よりも多くするように運転する。例えば、嫌気槽１への原水の流入流量をＱとして、Ｆ１＝２Ｑ、Ｆ２＝３Ｑ、Ｆ３＝４Ｑ、Ｆ４＝Ｑとなるように運転する。
　これにより、好気槽３内の再曝気部１０３の被処理液の一部は、流路狭窄装置５９の汚泥移送用孔１０６を通って硝化部１０２へ返送され、硝化部１０２において全面曝気された後、硝化部１０２から第２の流路１０９を通って脱窒槽１０１内に流れ、第２のエアリフトポンプ１１１によって脱窒槽１０１内から再び再曝気部１０３に移送されることを繰り返される。これにより、硝化部１０２における硝化と脱窒槽１０１における脱窒とが確実に行われ、窒素除去率が向上する。
　尚、この際、流路狭窄装置５９の汚泥移送用孔１０６を通って再曝気部１０３から硝化部１０２へ返送される被処理液（活性汚泥）の流量（Ｆ５）は、第２のエアリフトポンプ１１１によって脱窒槽１０１内から好気槽３内の再曝気部１０３に移送される被処理液の流量（Ｆ２）と再曝気部１０３から槽外に排出される処理水の流量（Ｆ４）との差に相当する。
　（第７の実施の形態）
　図１５に示すように、本第７の実施の形態における有機性排水処理装置１００は、上記第６の実施の形態の各膜分離装置５５の下方に、粗大気泡を放出する第２の曝気装置７５が複数備えられているものである。これら第２の曝気装置７５は、複数の散気孔７５ａを備えた散気管（又は膜或は多孔質体等）を複数本有するものであり、空気供給装置５４に接続されている。
　以下、上記構成における作用を説明する。
　第１の曝気装置５２から放出された微細気泡５３は、流路狭窄装置５９に一旦遮られて結合し、粗大化する。これにより、微細気泡５３よりも大きな粗大化した気泡６２が形成される。粗大化した気泡６２は流路狭窄装置５９の気泡放出用孔１０５から膜分離装置５５の下方へ放出される。さらに、上記のように気泡放出用孔１０５から放出される粗大化した気泡６２に加えて、第２の曝気装置７５の散気孔７５ａからも粗大気泡６２が膜分離装置５５の下方へ放出されて再曝気部１０３を浮上する。このため、再曝気部１０３の被処理液が再曝気されるとともに、膜分離装置５５の膜面が粗大気泡６２で洗浄される。
　これにより、再曝気部１０３において、粗大気泡６２の放出量（曝気量）が増加し、曝気と膜分離装置５５の膜面洗浄とが十分に行われる。この際、第１の曝気装置５２から放出された微細気泡５３を粗大化して、上記再曝気部１０３の曝気と膜分離装置５５の膜面洗浄とに利用しているため、第２の曝気装置７５の曝気量を低減することができる。これにより、曝気に要するエネルギー（消費電力等）を削減することができる。
　（第８の実施の形態）
　以下、本発明における第８の実施の形態を図１６，図１７を参照しながら説明する。尚、先述した従来のものと同じ部材については同一の符号を付記して詳細な説明を省略する。
　下水等の有機性排水を処理する有機性排水処理装置１２０は、嫌気槽１と、脱窒槽１０１と、活性汚泥を内部に貯留する好気槽３とを有している。嫌気槽１と脱窒槽１０１と好気槽３とは、それぞれ仕切壁４２，４３で仕切られて、隣接している。
　好気槽３内には、硝化部１０２（第１の曝気部の一例）と、再曝気部１０３（第２の曝気部の一例）と、硝化部１０２と再曝気部１０３とを上下に分け隔てる隔壁１２１とが備えられている。硝化部１０２は、隔壁１２１の下方に形成されており、好気槽３内の底部に第１の曝気装置５２を配置して全面曝気を行う領域である。第１の曝気装置５２は、好気槽３内の底部の全領域にほぼ均等に気泡径２ｍｍ以下の微細気泡５３を含む気泡を放出するものである。第１の曝気装置５２は、複数の微細な散気孔５２ａを備えた散気管（又はメンブレン型或はディフューザー型等）を複数有しており、槽外に設置された空気供給装置５４（ブロワ等）に接続されている。
　再曝気部１０３は、隔壁１２１の上方に形成されており、複数の膜分離装置５５を活性汚泥中に浸漬した状態で配置している。各膜分離装置５５は、槽内の被処理液を固液分離するものであり、所定間隔をあけて並列に配置された複数の平膜型の膜エレメント５６を有している。尚、槽内の被処理液は各膜分離装置５５により固液分離され、膜エレメント５６のろ過膜を透過した膜透過水が処理水として好気槽３の外部へ取り出される。
　また、各膜分離装置５５は膜エレメント５６の幅方向Ａに所定間隔をあけて配列されている。これにより、互いに隣り合う膜分離装置５５間および膜分離装置５５と好気槽３の内側面との間には、下降流形成空間５７が形成されている。
　嫌気槽１内と好気槽３内の硝化部１０２とは、配管等からなる第１の流路１０８を介して連通している。尚、第１の流路１０８は被処理液を嫌気槽１から硝化部１０２へ移送するものである。また、硝化部１０２の底部と脱窒槽１０１の底部とは第２の流路１０９を介して連通している。第２の流路１０９は仕切壁４３に形成された開口部である。尚、第２の流路１０９は被処理液を硝化部１０２から脱窒槽１０１へ移送するものである。
　脱窒槽１０１には、脱窒槽１０１内の被処理液を前段の嫌気槽１内に返送する第１のエアリフトポンプ１１０と、脱窒槽１０１内の被処理液を後段の好気槽３の再曝気部１０３に移送する第２のエアリフトポンプ１１１（送液装置の一例）とが設けられている。
　隔壁１２１の下側には、第１の曝気装置５２から放出された微細気泡５３が隔壁１２１に遮られて気泡５３同士が結合することにより、空気層１２２が形成される。好気槽３には、第２の曝気装置１２３と汚泥移送経路１２４とが備えられている。
　第２の曝気装置１２３は、空気層１２２の空気を再曝気部１０３へ移送して、各膜分離装置５５の下方へ放出するものである。第２の曝気装置１２３は、各膜分離装置５５の下方に設けられた複数本の散気管１２５と、送気用配管１２６とを有している。各散気管１２５には、粗大化した気泡６２を放出する複数の散気孔１２５ａが形成されている。尚、散気孔１２５ａの直径は、第１の曝気装置５２の散気孔５２ａの直径よりも大きく、微細気泡５３よりも大きな粗大化した気泡６２を形成するのに十分な大きさに設定されている。また、送気用配管１２６は空気層１２２の空気を各散気管１２５に送るものである。送気用配管１２６の下端部は好気槽３内の空気層１２２に連通し、送気用配管１２６の上端部は複数に枝分かれして各散気管１２５に連通している。
　汚泥移送経路１２４は、好気槽３内の被処理液を再曝気部１０３から硝化部１０２へ返送する配管である。汚泥移送経路１２４の上端部が再曝気部１０３に連通し、下端部が硝化部１０２に連通している。尚、汚泥移送経路１２４が硝化部１０２に開口する下端開口位置は、第２の曝気装置１２３の送気用配管１２６が硝化部１０２に開口する下端開口位置よりも、下位である。
　以下、上記構成における作用を説明する。
　嫌気槽１内に流入した原水は、リンを放出し、その後、嫌気槽１内から第１の流路１０８を通って好気槽３内の硝化部１０２に流れ込む。硝化部１０２において、第１の曝気装置５２により微細気泡５３が放出されて、全面曝気が行われる。これにより、硝化部１０２の被処理液が硝化されるとともに、被処理液中のリンが活性汚泥により過剰摂取される。
　そして、硝化部１０２の被処理液は、第２の流路１０９を通って脱窒槽１０１内に流れ、脱窒槽１０１内において脱窒される。また、脱窒槽１０１内の被処理液は、第２のエアリフトポンプ１１１によって、好気槽３内の再曝気部１０３に移送される。再曝気部１０３の被処理液は、膜分離装置５５で固液分離された後、膜エレメント５６のろ過膜を透過した膜透過液が処理水として好気槽３の槽外へ排出される。
　一方、第１の曝気装置５２から放出された微細気泡５３は、硝化部１０２を浮上した後、隔壁１２１によって遮られる。このため、隔壁１２１の下側に空気層１２２が形成される。空気層１２２の空気は、送気用配管１２６内を流れて各散気管１２５に送られ、各散気管１２５の散気孔１２５ａから粗大化されて膜分離装置５５の下方へ放出される。
　このようにして散気孔１２５ａより放出された粗大化した気泡６２が再曝気部１０３を浮上し、再曝気部１０３の被処理液が再曝気されるとともに、膜分離装置５５の膜面が粗大化した気泡６２で洗浄される。
　このように、好気槽３の硝化部１０２を曝気する微細気泡５３を粗大化して粗大な気泡６２を形成し、この粗大化した気泡６２を各散気管１２５から再曝気部１０３に放出して再曝気部１０３を曝気するとともに膜分離装置５５を洗浄しているため、曝気に要するエネルギー（消費電力等）を削減することができる。
　また、第１のエアリフトポンプ１１０を駆動して、脱窒槽１０１内の被処理液の一部を嫌気槽１内に返送することにより、嫌気槽１における脱リンと硝化部１０２における硝化とが繰り返し行われるため、脱リンおよび硝化が促進される。
　また、嫌気槽１内から第１の流路１０８を通って好気槽３内の硝化部１０２に流入する被処理液の流量を（Ｆ１）とし、第２のエアリフトポンプ１１１によって脱窒槽１０１内から好気槽３内の再曝気部１０３に移送される被処理液の流量を（Ｆ２）とし、好気槽３内の硝化部１０２から第２の流路１０９を通って脱窒槽１０１に流出する被処理液の流量を（Ｆ３）とし、好気槽３内の再曝気部１０３から固液分離されて槽外に排出される処理水の流量を（Ｆ４）とする。
　そして、第２のエアリフトポンプ１１１を駆動し、上記被処理液の流量（Ｆ１）と上記流量（Ｆ２）との和（Ｆ１＋Ｆ２）が上記被処理液の流量（Ｆ３）と上記処理水の流量（Ｆ４）との和（Ｆ３＋Ｆ４）と実質的に等しくなる運転条件、すなわち、好気槽３への全流入量（Ｆ１＋Ｆ２）と好気槽３からの全流出量（Ｆ３＋Ｆ４）とが実質的に等しくなる通常の運転条件において、上記被処理液の流量（Ｆ２）を上記処理水の流量（Ｆ４）よりも多くするように運転する。例えば、嫌気槽１への原水の流入流量をＱとして、Ｆ１＝２Ｑ、Ｆ２＝３Ｑ、Ｆ３＝４Ｑ、Ｆ４＝Ｑとなるように運転する。
　これにより、好気槽３内の再曝気部１０３の被処理液の一部は、汚泥移送経路１２４を通って硝化部１０２へ返送され、硝化部１０２において全面曝気された後、硝化部１０２から第２の流路１０９を通って脱窒槽１０１内に流れ、第２のエアリフトポンプ１１１によって脱窒槽１０１内から再び再曝気部１０３に移送されることを繰り返される。これにより、硝化部１０２における硝化と脱窒槽１０１における脱窒とが確実に行われ、窒素除去率が向上する。
　尚、この際、汚泥移送経路１２４を通って再曝気部１０３から硝化部１０２へ返送される被処理液（活性汚泥）の流量（Ｆ５）は、第２のエアリフトポンプ１１１によって脱窒槽１０１内から好気槽３内の再曝気部１０３に移送される被処理液の流量（Ｆ２）と再曝気部１０３から槽外に排出される処理水の流量（Ｆ４）との差に相当する。
　また、再曝気部１０３内の被処理液（活性汚泥）を好気槽３の槽外へ抜き出して、再曝気部１０３内の液を空にすることにより、膜分離装置５５の膜エレメント５６の薬液洗浄又は交換作業やメンテナンス作業等が容易に行える。
　尚、上記第６～第８の実施の形態における各流量（Ｆ１～Ｆ５）は単位時間当たりに流れる流体の体積（例えばｍ３／時）である。また、各流量（Ｆ１～Ｆ５）の数値は一例であって、これらの値に限定されるものではない。
　上記第１および第６の実施の形態では、図２および図１１に示すように、流路狭窄装置５９の山の頂部５９ｂと谷の底部５９ｃとの長手方向Ｂが膜エレメント５６の幅方向Ａと同方向になるように設けられているが、両者Ａ，Ｂが互いに直交するなど交差する方向に設けられてもよい。
　また、図４および図１４に示すように、流路狭窄装置５９は波板状の部材からなるが、波板状とは、正弦波、三角波、矩形波、鋸歯状波等を含んでおり、板状部材を水平方向に配置した場合に、山部に相当する高い部分と谷部に相当する低い部分とが繰り返し交互に形成された形状であればよい。
　また、図４および図１４に示すように、開口部６１および気泡放出用孔１０５は、それぞれ、流路狭窄装置５９の山の頂部５９ｂに形成されているが、山の頂部５９ｂと谷部の底部５９ｃとの間の傾斜部に形成されていてもよい。
　上記第６の実施の形態では、図１４に示すように、気泡放出用孔１０５が流路狭窄装置５９の山の頂部５９ｂに形成され、汚泥移送用孔１０６が谷の底部５９ｃに形成されているが、気泡放出用孔１０５と汚泥移送用孔１０６との両者の役割を兼ねる開口部が山の頂部５９ｂにのみ形成されていてもよい。
　上記第６の実施の形態では、図１４に示すように、波板状の部材からなる流路狭窄装置５９に気泡放出用孔１０５と汚泥移送用孔１０６とが形成されているが、波板状に限定されるものではなく、平板状の部材からなる流路狭窄装置５９に気泡放出用孔１０５と汚泥移送用孔１０６とが形成されていてもよい。この場合、汚泥移送用孔１０６の下側に複数の筒状部材が下向きに延設され、汚泥移送用孔１０６の上端が流路狭窄装置５９の上面に開口するとともに汚泥移送用孔１０６の下端が各筒状部材の下端に開口し、汚泥移送用孔１０６の下端開口部の位置が気泡放出用孔１０５の位置よりも低く設定されている。
　また、上記第１～第５の実施の形態では、図１，図５，図６，図８，図９に示すように、被処理液が嫌気槽１、無酸素槽２、好気槽３の全面曝気部４９、好気槽３の固液分離部５１の順で移送されて生物処理されるが、この場合に、流路狭窄装置５９が第８の実施の形態の図１６，図１７に示したような隔壁１２１と第２の曝気装置１２３と汚泥移送経路１２４とで構成されていてもよい。
　また、上記第８の実施の形態では、図１７に示すように、隔壁１２１の下側に空気層１２２が形成されているが、隔壁１２１の下面に傾斜部が形成され、この傾斜部が送気用配管１２６の硝化部１０２への開口端部に向けて上り勾配とされる構成にしてもよい。この場合、微細気泡５３が隔壁１２１の下面傾斜部に沿って送気用配管１２６の開口端部に速やかに案内され、空気層１２２の空気がスムーズに送気用配管１２６に流れ込む。
　上記各々の実施の形態では、好気槽３内に三台の膜分離装置５５が設置されているが、三台に限定されるものではなく、三台以外の複数台又は単数台設置されてもよい。
　上記各々の実施の形態では、膜分離装置５５は平膜形式の膜エレメント５６を有しているが、平膜以外の形式のもの、例えば中空糸膜等を用いてもよい。
　上記各々の実施の形態では、第１の曝気装置５２は、好気槽３内の底部に配置されているが、底部よりも上方の底部近傍位置に配置されてもよい。
　上記各々の実施の形態では、有機性排水処理装置４１，１００，１２０の各槽１～３，１０１が仕切壁４２，４３で仕切られているが、各槽１～３，１０１が各々別の槽体であり、配管や水路等で各槽の間が連通されている構成でもよい。
 

Claims (12)

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