WO2016117576A1 - 水処理装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 被処理水を効率的に処理するための技術を提供する。 【解決手段】 水処理装置100の処理槽本体101には、沈殿分離槽120、嫌気処理槽140、好気処理槽150、処理水槽160および消毒槽170が設けられている。処理水槽160の被処理水を消毒槽170に移送する第3エアリフトポンプ182が設けられている。これにより、沈殿分離槽120、嫌気処理槽140、好気処理槽150および処理水槽160は互いに同一水位で水位変動可能である。さらに、第1エアリフトポンプ180は、嫌気処理槽140の被処理水を沈殿分離槽120に移送し、第2エアリフトポンプ181は、好気処理槽150の被処理水を沈殿分離槽120に移送する。これにより、沈殿分離槽120、嫌気処理槽140、好気処理槽150および処理水槽160の間で被処理水が循環する。

Description

水処理装置
 本発明は、生活排水等の汚水を処理する水処理装置に関する。
 特開2000-197892号公報には、浄化槽が開示されている。この浄化槽は、第1嫌気濾床槽、第2嫌気濾床槽、担体流動槽、沈殿槽および消毒槽を備えている。そして、被処理水は、自然移流によって各槽を流れるように構成されている。
 一般に、被処理水に対して嫌気処理を行う嫌気処理槽と、嫌気処理槽の下流側に好気処理を行う好気処理槽を備えた浄化槽においては、特に好気処理槽において汚泥が多く蓄積(沈殿)すると被処理水の処理効率が低下する場合がある。そのため、嫌気処理槽から好気処理槽に流入する汚泥及び好気処理槽で発生する汚泥を、好気処理槽とは別の汚泥を貯留できる槽に効率よく移送することが求められる。
上記の浄化槽においては、被処理水は自然移流によって各槽を流れるように構成されているため、浄化槽に流入した汚水と同じ量の被処理水が浄化槽から排出される。この浄化槽においては、第2嫌気濾床槽と担体流動槽にそれぞれ設定されたエアリフトポンプによって被処理水を循環させたり、槽内に沈殿した汚泥を第1嫌気濾床槽に返送させたりするように構成されているが、第1嫌気濾床槽、第2嫌気濾床槽および担体流動槽の水位は常に一定に保たれている。そのため、汚泥や被処理水を返送させるためのエアリフトポンプの揚程は変化しない。すなわち、エアリフトポンプによる返送水量は変化しない。エアリフトポンプによる返送水量が少ない場合には、汚泥の返送効率が低下する可能性がある。一方で、エアリフトポンプによる返送水量が多い場合には、槽内の流速が上昇するため、返送するべき汚泥をエアリフトポンプの吸入口付近まで十分に沈降させることができなくなる。その結果、汚泥の返送効率が低下する可能性がある。上記のような水位が一定に保たれている浄化槽において、汚泥を効率よく返送するためには、エアリフトポンプによる返送水量を変化させる必要がある。つまり、エアリフトポンプによる返送水量が低い状態で槽内の汚泥を効率よく沈降させ、一時的にエアリフトポンプによる返送水量が多い状態に変化させることで効率よく汚泥を返送できる。上記の浄化槽においてエアリフトポンプによる返送水量を変化させるためには、ブロワの風量を変化させる必要があり、ブロワの風量制御機構が必要になる。本発明は、この点を鑑みてなされたものであり、被処理水を循環させるとともに汚泥を移送する循環装置を備えた水処理装置において、循環装置が被処理水の水位に応じて被処理水とともに汚泥を効率よく移送するための技術を提供することを課題とする。
 上記課題は、本発明によって解決される。本発明に係る水処理装置の好ましい形態によれば、汚泥を含む被処理水に対して処理を行う水処理装置が構成される。この水処理装置は、流入槽、嫌気処理槽、好気処理槽、および被処理水を排出するための被処理水排出用移送装置、第1循環装置および第2循環装置を備える。流入槽に流入した被処理水は、嫌気処理槽および好気処理槽で順次処理される。被処理水排出用移送装置は、処理された被処理水を排出するために移送するように設けられている。好適には、被処理水排出用移送装置は、好気処理槽において好気処理された被処理水を排出するように設けられる。なお、被処理水排出用移送装置は、処理された被処理水を水処理装置の外部に直接排水するように構成されていてもよく、水処理装置内の更なる処理槽(例えば、消毒槽)に排水するように構成されていてもよい。第1循環装置は、嫌気処理槽の被処理水を流入槽に移送して、流入槽と嫌気処理槽の間で被処理水を循環させる。第2循環装置は、好気処理槽の被処理水を流入槽に移流して、流入槽、嫌気処理槽および好気処理槽の間で被処理水を循環させる。第1循環装置および第2循環装置は、被処理水とともに汚泥を移送する。この流入槽、嫌気処理槽および好気処理槽内の被処理水の水位は、互いに同じ高さで変動可能に構成されている。すなわち、被処理水は、流入槽と嫌気処理槽の間で互いに移動可能であるとともに、嫌気処理槽と好気処理槽の間で互いに移動可能である。これにより、流入槽、嫌気処理槽および好気処理槽内の被処理水の水位は、高水位位置と低水位位置の間で変動可能である。
 被処理水排出用移送装置、第1循環装置および第2循環装置としては、エアリフトポンプや水中ポンプ等の各種ポンプを好適に包含する。好適には、流入槽、嫌気処理槽および好気処理槽内の被処理水の水位に応じて、被処理水を移送する移送量を可変とされる。具体的には、被処理水の水位が低い場合には、移送量が少なくなるように設定され、被処理水の水位が高い場合には、移送量が多くなるように設定される。被処理水排出用移送装置、第1循環装置および第2循環装置としてエアリフトポンプを用いる場合には、水処理槽内の被処理水の水位に応じて揚程が自動的に変動することで、被処理水の移送量が可変とされる。なお、被処理水の水位に応じてエアリフトポンプに供給する空気量を制御することで、被処理水の移送量を可変とする構成であってもよい。また、被処理水排出用移送装置として水中ポンプを用いる場合には、水中ポンプの駆動/停止を制御することで、被処理水の移送量が可変とされる。
 本発明によれば、処理された被処理水を排出する被処理水排出用移送装置が設けられているため、流入槽、嫌気処理槽および好気処理槽において互いに同じ水位に保持された被処理水の水位が変動される。そのため、水処理装置に対して外部から排水が流入しない場合には、被処理水排出用移送装置による被処理水の排出によって、各槽内の被処理水の水位は低水位状態となる。水位が低下した状態では、第1循環装置および第2循環装置による被処理水の移送量を低下させることで、槽内の流速を低下させて被処理水中の汚泥を効率よく沈降させることができる。そして、被処理装置に対して外部から排水が流入して被処理水の水位が低水位よりも上昇した場合には、第1循環装置および第2循環装置による被処理水の移送量を増加させることで、被処理水とともに汚泥の移送量を増加させることができる。その結果、嫌気処理槽および好気処理槽で沈降した汚泥を流入槽に効率的に移送することができる。特に、第1循環装置および第2循環装置の少なくとも一方にエアリフトポンプを採用することで、水位の変動に伴うエアリフトポンプの楊程変動を利用して、エアリフトポンプによる移送量を制御する装置を設けることなく、水位が上昇した際に被処理水と汚泥の移送量を増加させることができる。嫌気処理槽および好気処理槽で沈降した汚泥を流入槽に効率的に移送することにより、各槽における被処理水を効率的に処理することができる。これにより、水処理装置における各槽の容量を小さくすることができる。したがって、水処理装置の大型化を抑制することができる。
 本発明に係る水処理装置の更なる形態によれば、嫌気処理槽は、被処理水が下向流によって移送されるとともに、当該被処理水を嫌気処理するための嫌気濾材が配置された第1室と、第1室の下流側に設けられるとともに、被処理水が上向流によって移送される第2室で構成されている。また、好気処理槽は、被処理水が下向流によって移送されるとともに、当該被処理水を好気処理するための好気濾材が配置された第3室と、第3室の下流側に設けられるとともに、被処理水が上向流によって移送される第4室で構成されている。
 本形態によれば、被処理水は、下向流によって移送されて、嫌気濾材または好気濾材によって処理される。したがって、嫌気処理または好気処理された後に、汚泥が沈殿されやすい。好適には、第1循環装置および第2循環装置は、被処理水とともに沈殿した汚泥を流入槽に移送するように、それぞれ嫌気処理槽および好気処理槽の底部に近接した位置に取水口が設けられる。これにより、沈殿した汚泥は第1循環装置および第2循環装置によって、流入槽に効率的に移送することができ、好気処理槽における被処理水の好気処理を安定化することができる。
 本発明に係る水処理装置の更なる形態によれば、好気濾材は、水処理装置に固定された固定濾床として構成されている。固定濾床は、好気処理槽内で被処理水を好気処理する際に流動しないように固定されている。すなわち、固定濾床は、好気処理槽を構成する壁面に固定されている。典型的には、固定濾床は、壁面に対して取り外し可能に取り付けられる。好適には、好気濾材は、立体網状体として構成される。固定濾床を設けることで、被処理水中の汚泥を沈殿しやすい性状に変化させることができる。なお、好気濾材のうち全ての濾材が固定濾材として構成されていてもよく、一部の濾材が固定され、他の濾材が流動可能な濾材として構成されていてもよい。
 本発明に係る水処理装置の更なる形態によれば、鉛直方向における被処理水排出用移送装置の吸水口の下端部の位置によって、流入槽、嫌気処理槽および好気処理槽の被処理水の水位に関する低水位位置が規定される。好適には、嫌気処理槽と好気処理槽を連通する連通孔の下端部は、被処理水排出用移送装置の吸水口の下端部より低い位置に設定され、連通孔の上端部は、被処理水排出用移送装置の吸水口の下端部より高い位置に設定されて。したがって、低水位位置は、嫌気処理槽と好気処理槽を連通する連通孔の中間領域に設定されている。これにより、流入槽、嫌気処理槽および好気処理槽の被処理水の水位が低水位位置である場合に、連通孔を通じて嫌気処理槽と好気処理槽の間で被処理水が循環される。そのため、嫌気処理槽から下流側の好気処理槽に流出した汚泥や、好気処理の過程で発生した汚泥の一部を嫌気処理槽に返送することができる。したがって、好気処理槽に汚泥が蓄積して被処理水の好気処理性能が悪化することが抑制される。
 本発明によれば、被処理水を循環させるとともに汚泥を移送する循環装置を備えた水処理装置において、循環装置が被処理水の水位に応じて被処理水とともに汚泥を効率よく移送するための技術が提供される。
本発明の第1実施形態に係る水処理装置の概要を示す図である。 水処理装置における被処理水の処理フローを示す図である。 図1のIII-III線における水処理装置の平面図である。 図3のIV-IV線における断面図である。 図3のV-V線における断面図である。 図3のVI-VI線における断面図である。 第3エアリフトポンプの詳細を示す断面図である。 本発明の第2実施形態に係る水処理装置の概要を示す図である。 水処理装置における被処理水の処理フローを示す図である。
 本発明の第1実施形態における水処理装置の構成を図1~図7を参照して説明する。なお、本発明の実施形態は、一般家庭、集合住宅等から排出される原水(「排水」ないし「被処理水」ともいう)を水処理領域に受け入れて処理する水処理装置について説明するものである。
 図1に示すように、水処埋装置100は、当該水処埋装置100の躯体(外郭)を構成する槽状の処理槽本体101を有する。図1および図2に示すように、処理槽本体101は、平面視で略矩形状に形成され、互いに平行な側壁101a,101bと、互いに平行な側壁101c,101dと、底壁101eおよび上壁101fによって構成される。この水処埋装置100は、屎尿と併せて生活雑排水(生活系の汚水)を処理する構成の水処理装置である。
 図1に示すように、処理槽本体101は、流入管102、流出管103及びマンホール部104を備えている。流入管102は、被処理水(原水)を処理槽本体101の内部空間に導入するための開口部分として構成される。流出管103は、処理後の水を処理槽本体101の内部空間から導出するための開口部分として構成される。マンホール部104は、入槽用、内部点検用、清掃用のマンホールが形成された部位として構成される。
 なお、処理槽本体101のうちのマンホール部104側(上壁101f側)が槽上方または槽上部と規定され、その反対側(底壁101e側)が槽下方、槽下部または槽底部と規定される。また、処理槽本体101のうちの流入管102側(側壁101c側)が上流側と規定され、また流出管103側(側壁101d側)が下流側と規定される。また、図1において、マンホール部104の延在面に沿った方向が水平方向(槽前後方向とも称す)と規定され、水平方向と交差する方向が鉛直方向(槽上下方向とも称す)と規定される。また、図1の紙面に垂直な方向(槽前後方向と槽上下方向に直交する方向、図3における上下方向)が槽左右方向と規定される。なお、図1~図7における矢印は、被処理水の流れを示している。
 図1に示すように、処理槽本体101の内部空間には、流入管102を通じて受け入れた原水を貯留しつつ所定の水処理がなされる水処理領域が形成されている。この水処理領域には、沈殿分離槽120、清掃孔130、嫌気処理槽140、好気処理槽150、処理水槽160及び消毒槽170が形成されている。図2に示すように、流入管102を通じて処理槽本体101(流入バッフル110)に流入した排水は、沈殿分離槽120、嫌気処理槽140、好気処理槽150、処理水槽160及び消毒槽170において順次処埋され、処理後の水は流出管103を通じて処理槽本体101の外部へと流出される。また、沈殿分離槽120と清掃孔130の間、および嫌気処理槽140と好気処理槽150の間では、被処理水が循環するように構成されている。なお、水処理装置100は、処理槽本体101外へと流出した水をそのまま放流する浄化槽として構成されてもよいし、或いは処理槽本体101外へと流出した水をトイレや散水用の水として再利用する水再利用装置として構成されてもよい。
 流入バッフル110は、水処理領域のうちの最上流領域を構成している。流入管102から流入バッフル110に流入した排水は、沈殿分離槽120に移流される。沈殿分離槽120に流入した被処理水は固液分離処理され、被処理水から分離された固形成分は沈殿汚泥として沈殿分離槽120の底部に堆積される。流入バッフル110に排水が流入することで、排水が間接的に沈殿分離槽120に流入され、沈殿分離槽120おける沈殿した汚泥等の撹拌が抑制される。この流入バッフル110を備えた沈殿分離槽120が、本発明における「流入槽」に対応する実施構成例である。
 図1および図3に示すように、沈殿分離槽120とその下流側の嫌気処理槽140の間には槽上下方向に延在する隔壁105が設けられている。この隔壁105は、側壁101a,101bおよび底壁101eに取り付けられる。図4に示すように、隔壁105における上方領域には、沈殿分離槽120と嫌気処理槽140を連通する左右の開口部105a,105bが形成されている。図3および図4に示すように、隔壁105には、沈殿分離槽120と清掃孔130を区画するための区画壁131が取り付けられている。この区画壁131は、槽左右方向に関して、側壁101a,101bから離間して設けられ、槽前後方向に関して、側壁101c,101dから離間して設けられている。この区画壁131によって、清掃孔130が、槽左右方向に関する隔壁105の中央領域に設定される。この清掃孔130に対して、開口部105a,105bは、清掃孔130の左右にそれぞれ設けられている。
 図1および図4に示すように、区画壁131の下端部は、処理槽本体101の底部(底壁101e)から離間するように配置されており、これにより沈殿分離槽120の下方領域は、清掃孔130に連通している。すなわち、区画壁131の下端部は、清掃孔130の下端開口130aとして形成されており、下端開口130aは、底壁101eから上方に離間するように形成される。なお、区画壁131の上端部の清掃孔130の上端開口130bは、上壁101fから下方に離間するように形成される。清掃孔130には、ドラフトチューブとして形成された長尺状かつ網目状の濾材132および濾材132を貫通する第1散気管190が設けられている。第1散気管190は、図4に示すように、清掃孔130における右側の領域に配置されている。第1散気管190の下端部から下端開口130aを介して清掃孔130内に空気が供給されると、清掃孔130の右側の領域には上向流が発生し、清掃孔130の左側の領域には下向流が発生する。これにより、清掃孔130内に旋回流が発生し、清掃孔130内の被処理水が撹拌される。したがって、清掃孔130は、被処理水を撹拌する撹拌孔とも称する。
 第1散気管190から散気された空気は、濾材132を通過して細分化される。沈殿分離槽120の底部に堆積した汚泥は、旋回流(上向流および下向流)によって被処理水とともに清掃孔130内を循環する。清掃孔130において、汚泥は、細分化された空気によって効率的に好気処理される。水処理領域における水位の変動により、清掃孔130内の汚泥と沈殿分離槽120の底部の汚泥は往来し、これにより沈殿分離槽120内に気泡を含む汚泥が供給される。その結果、沈殿分離槽120においては、気泡を含む汚泥が浮上してスカム化し、高濃度に汚泥が貯留される。
 図3に示すように、沈殿分離槽120内の被処理水は、左右の開口部105a,105bを通じて、下流側の嫌気処理槽140に移送される。この嫌気処理槽140が、本発明における「嫌気処理槽」に対応する実施構成例である。
 図1、図3および図5に示すように、嫌気処理槽140は、第1嫌気室141、第2嫌気室142を備えている。嫌気処理槽140とその下流側の好気処理室150の間には槽上下方向に延在する隔壁106が設けられている。この隔壁106の前側(上流側)には、図3に示すように、第1嫌気室141と第2嫌気室142を区画するための区画壁143が取り付けられている。この区画壁143によって、第2嫌気室142が、槽左右方向に関する隔壁106の中央領域に対応して設定される。図5に示すように、区画壁143の下端部は、処理槽本体101の底部から離間するように配置されており、これにより第1嫌気室141の下方領域は、第2嫌気室142に連通している。第1嫌気室141および第2嫌気室142がそれぞれ、本発明における「第1室」および「第2室」に対応する実施構成例である
 また、図3に示すように、隔壁106の後側(下流側)には、隔壁106の下流側の領域を好気処理槽150と処理水槽160に区画するための区画壁161が取り付けられている。区画壁143で区画される第2嫌気室142の槽左右方向の長さは、区画壁161で区画される処理水槽160の槽左右方向の長さより長くなるように設定される。これにより、図3、図5および図6に示すように、隔壁106のうち、槽左右方向に関して、区画壁161の外側(処理水槽160の外側)であって、区画壁143の内側(第2嫌気室142の内側)において、第2嫌気室142と好気処理槽150を連通する左右の開口部106a,106bが設けられる。この開口部106a,106bが、本発明における「連通孔」に対応する実施構成例である。
 隔壁106は、区画壁143および区画壁161が隔壁106に予め取り付けられた状態で、処理槽本体101に組み付けられる。すなわち、隔壁106、区画壁143および区画壁161はアセンブリ体として構成される。これにより、水処理装置100の製造工程において、第2嫌気室142、好気処理槽150および処理水槽160が効率的かつ簡易的に設置される。
 第1嫌気室141のうち槽上下方向における中間領域には、有機汚濁物質を嫌気処理する嫌気性微生物が付着する所定量の嫌気濾材が充填された嫌気濾床144が処理槽本体101に支持されるように設けられている。嫌気濾材としては、平板状の濾材や骨格様球状の濾材を好適に用いることができる。この嫌気濾床144では、被処理水が嫌気処理及び濾過処理され、これによりBOD(生物化学的酸素要求量)の低減とSS(懸濁物質)の除去が行なわれる。
 第1嫌気室141で嫌気処理された被処理水は、第1嫌気室141に生じる下向流によって、第1嫌気室141の下方領域から第2嫌気室142の下方領域に移送され、第2嫌気室142内を上昇する。すなわち、第2嫌気室142には、上向流が生じる。その後、被処理水は、第2嫌気室142の上部領域から開口部106a(または開口部106b)を通過して好気処理槽150に移流される。
 この第2嫌気室142には、第1エアリフトポンプ180が設置されている。第2嫌気室142では、第1嫌気室141から移流した汚泥が堆積するとともに、開口部106を通じて好気処理槽150から自然返送されたSSや汚泥が沈降する。この第1エアリフトポンプ180は、第1嫌気室141から移流し堆積した汚泥と好気処理槽150から自然返送されたSSや汚泥を被処理水とともに、流入バッフル110に返送する。この第1エアリフトポンプ180は、嫌気濾床が設けられていない第2嫌気室142に設けられている。そのため、第1エアリフトポンプ180と嫌気濾床144との干渉が回避される。すなわち、第2嫌気室142は、嫌気処理槽140に流入した被処理水を第1嫌気室141内において下向流として流通させて嫌気処理する機能と、第1エアリフトポンプ180を嫌気濾床144から隔離する機能を有する。この第1エアリフトポンプ180が、本発明における「第1循環装置」に対応する実施構成例である。
 図3に示すように、隔壁106の下流側には、槽左右方向に関する中央領域に処理水槽160が設定されている。また、図6に示すように、好気処理槽150は、処理槽本体101内において、処理水槽160を挟んで左側領域と右側領域が下部領域で連通するように形成される。この好気処理槽150の下部領域は、処理水槽160に連通している。
 図6に示すように、好気処理槽150内には、被処理水中の有機汚濁物質を好気分解(好気処理)する好気性微生物が付着する好気濾床151a,151bが設けられている。好気濾床151aは、好気濾床151bより下方の領域に設けられている。好気濾床151aは、網様ロール状の濾材によって構成されている。具体的には、網様ロール状の濾材は、ポリプロピレン、ポリエチレン等の樹脂からなる線材が立体的に絡まる網状体であり、直径約100mm、長さ約100mmの円筒形に成形されている。したがって、好気濾床151aは、複数の網様ロール状の濾材が所定の領域に充填されて構成されている。なお、好気濾床151aの好気濾材は、網状体、球状体、板状体の濾材や、多孔質材料で成形された濾材を用いてもよい。一方、好気濾床151bは、ブロック状の(単一の)濾材によって構成されている。具体的には、ブロック状の濾材は、ポリプロピレン、ポリエチレン等の樹脂からなる線材が立体的に絡まる網状体であり、ブロック状に一体に成形されている。したがって、上側の好気濾床151bは、下側の好気濾床151aの複数の濾材が流出を防止する蓋の機能を有する。この好気濾床151bは、処理槽本体101に支持されたネットや板状部材等の保持部材によって保持されている。なお、好気濾床151bの好気濾材は、一体に成形された濾材であれば、板状等の他の形状に成形されていてもよい。
 図6に示すように、好気処理槽150には、第2散気管191が設けられている。これにより、好気濾床151を通過する被処理水は、第2散気管191から供給される空気によって好気処理される。好気濾床151a,151bによって好気処理された被処理水は、好気処理槽150の下部領域に移送される。
 図1および図6に示すように、処理水槽160には、第2エアリフトポンプ181が設けられている。第2エアリフトポンプ181は、処理水槽160の下部領域まで延在している。これにより、好気処理槽150から処理水槽160に移送される被処理水の一部は、処理水槽160に移送される前に、第2エアリフトポンプ181によって流入バッフル110に返送される。これにより、水処理装置100内の被処理水は、流入バッフル110、沈殿分離槽120、嫌気処理槽140および好気処理槽150を循環する。この好気処理槽150および処理水槽160が、本発明における「好気処理槽」に対応する実施構成例である。また、好気処理槽150および処理水槽160がそれぞれ、本発明における「第3室」および「第4室」に対応する実施構成例である。また、第2エアリフトポンプ181が、本発明における「第2循環装置」に対応する実施構成例である。
 図1および図2に示すように、処理水槽160内には、区画壁171によって区画された消毒槽170が設けられている。また、処理水槽160には、処理水槽160内の被処理水を消毒槽170に移送するための第3エアリフトポンプ182が設けられている。この第3エアリフトポンプ182が、本発明における「被処理水排出用移送装置」に対応する実施構成例である。
 図7に示すように、第3エアリフトポンプ182は、ポンプハウジング183と中仕切り部187を主体として構成されている。ポンプハウジング183は、鉛直方向に長尺状に延在する有底筒状部材である。このポンプハウジング183は、吸入口184、エア供給口185、吐出口186を備える。
 吸入口184は、ポンプハウジング183内へと被処理水を吸入する開口部位として構成されている。図1に示すように、吸入口184は、第3エアリフトポンプ182が処理水槽160に設置されることで、吸引口184によって処理水槽160の低水位レベル(LWL)の位置が設定される。この吸入口184が、本発明における「取水口」に対応する実施構成例である。
 エア供給口185は、空気供給手段(図示省略)に接続されている。これにより、エア供給口185を介してポンプハウジング183内にエアが供給される。このエア供給口185は、鉛直方向において、吸入口184よりも下方に設けられている。吐出口186は、ポンプハウジング183内を流通した被処理水をポンプハウジング183の外部に吐出する開口として構成されている。この吐出口186は、鉛直方向において、吸入口184よりも上方に設けられている。
 また、中仕切り部187は、ポンプハウジング183の延在方向(鉛直方向)に沿って延在する平板状の仕切り部材である。この中仕切り部187によって、ポンプハウジング183内の空間が、第1流通路183aおよび第2流通路183bに区画される。第1流通路183aは、中仕切り部187より吸入口184側の流路を構成する。第2流通路184bは、中仕切り部187より吐出口186およびエア供給口185側の流路を構成する。中仕切り部187は、ポンプハウジング183の上部を塞ぐ蓋部と一体状に形成されている。
 エア供給口185から所定量のエアが供給されると、第2流通路183bを上方に浮上するエア流れによって、第2流通路183bには上向きに被処理水が流れる。これにより、吸入口184から被処理水が吸入されて、第1流通路183aを被処理水が下向きに流れる。すなわち、処理水槽160から吸入口184を介して吸入された被処理水は、第1流通路183aおよび第2流通路183bを通って、吐出口186から消毒槽170に吐出される。
 消毒槽170には、消毒処理を行うための固形消毒剤が充填された薬剤筒(図示省略)が設けられている。この薬剤筒から溶出した消毒剤によって消毒処理がなされた後の水は、流出管103を通じて処理槽本体101の外部へと排出される。なお、消毒槽170の下流には、更に別の槽、例えば放流用のポンプが設置された放流ポンプ槽などを設けてもよい。
 これら第1~第3エアリフトポンプ180~182および第1、第2散気管190,191は、空気供給装置(図示省略)に接続されており、エアバルブによって空気の供給および遮断が切り替えられる。なお、第1~第3エアリフトポンプ180~182および第1、第2散気管190,191に設けられたエアバルブは、コントローラ(図示省略)あるいは手動によって制御される。
 この水処理装置100においては、図4に示すように、低水位レベル(LWL)は、鉛直方向に関して開口部105a,105bの略中央領域に設定されている。すなわち、開口部105a,105bは、第3エアリフトポンプ182の吸入口184の下端よりも下方まで延在している。また、開口部105a,105bよりも上方に高水位レベル(HWL)が設定されている。同様に、図5に示すように、低水位レベル(LWL)は、鉛直方向に関して開口部106a,106bの略中央領域に設定されている。すなわち、開口部106a,106bは、第3エアリフトポンプ182の吸入口184の下端よりも下方まで延在している。この低水位レベルが、本発明における「低水位位置」に対応する実施構成例である。また、開口部106a,106bよりも上方に高水位レベル(HWL)が設定されている。
 図1に示すように、流入管102から被処理水が水処理装置100に流入すると、沈殿分離槽120の水位が上昇する。この水位上昇に伴い、開口部105a,105bおよび開口部106a,106bによって沈殿分離槽120と連通している嫌気処理槽140、好気処理槽150および処理水槽160内は、同一水位となる。すなわち、沈殿分離槽120、嫌気処理槽140、好気処理槽150および処理水槽160の被処理水は、互いに同水位となる。これらの槽は、互いに同じ水位に保たれた状態で、低水位レベルと高水位レベルの間で水位が変動する。
 具体的には、被処理水の水位が低水位レベルよりも高い場合には、第3エアリフトポンプ182が処理水槽160内の被処理水を消毒槽170に移送する。消毒槽170の水位が流出管103より高い場合には、消毒槽170において処理された被処理水が処理槽本体101の外部へ流出される。第3エアリフトポンプ182による被処理水の移送によって、沈殿分離槽120、嫌気処理槽140、好気処理槽150および処理水槽160内の被処理水の水位が低水位レベルまで低下する。被処理水の水位が低水位レベルになると、被処理水は第3エアリフトポンプ182に吸入されず、処理水槽160から消毒槽170への被処理水の移送が遮断される。例えば、第3エアリフトポンプ182による移送能力を設定することで、高水位レベルと低水位レベルの差は約10cm程度に保たれる。このとき、高水位レベルから低水位レベルまで約1時間で変動するように第3エアリフトポンプ182の移送能力が設定されることが好ましい。このように第3エアリフトポンプ182の移送能力を設定することで、第1エアリフトポンプ180、第2エアリフトポンプ181の移送水量が増加する時間がいたずらに長くなることを防ぎ、槽内で汚泥が沈降しやすい状況にすることができる。
 一方、第1エアリフトポンプ180および第2エアリフトポンプ181の吸入口は、第3エアリフトポンプ182の吸入口184よりも低く、嫌気処理槽140および好気処理槽150の底部付近に設定されている。したがって、第1エアリフトポンプ180および第2エアリフトポンプ181は、被処理水とともに汚泥を流入バッフル110に常時返送する。そのため、低水位レベルと高水位レベルの間で被処理水の水位が変動する間においても、被処理水は、沈殿分離槽120、嫌気処理槽140、好気処理槽150および処理水槽160を循環する。これにより、被処理水は、各処理槽内において効率的に処理される。したがって、被処理水の処理に関する高効率化が可能な水処理装置100が構成され、そのため各槽の容量を小さくすることも可能である。したがって、水処理装置100の大型化が抑制される。また、流入バッフル110(沈殿分離槽120)に対する汚泥の効率的な返送が可能となる。
 水処理領域における水位の変動に伴って、第1~第3エアリフトポンプ180~182の揚程が変動する。すなわち、水処理領域における被処理水の水位が高くなると、揚程が短くなり、エアリフトポンプによる被処理水の移送量が多くなる。一方、水処理領域における被処理水の水位が低くなると、揚程が長くなり、エアリフトポンプによる被処理水の移送量が少なくなる。そのため、エアリフトポンプを利用することにより、水処理装置100に流入する排水が多くなり水処理領域の水位が上昇した場合に、水位の上昇に応じてエアリフトポンプの能力を上げることができる。例えば、高水位レベル時における第1エアリフトポンプ180および第2エアリフトポンプ181の移送量は、低水位レベル時における第1エアリフトポンプ180および第2エアリフトポンプ181の移送量に対して3倍から6倍程度となるように、各エアリフトポンプ内の流通路の寸法等を設定することが好ましい。これにより、第1エアリフトポンプ180および第2エアリフトポンプ181によって汚泥が効率的に流入バッフル110に返送される。
 以上の第1実施形態によれば、水処理装置100において、平面視で清掃孔130が沈殿分離槽120に囲まれるように配置されている。そのため、複数の方向において沈殿分離槽120と清掃孔130の連通が図られる。すなわち、処理槽本体101の左右方向および前後方向において、沈殿分離槽120と清掃孔130が連通する。これにより、沈殿分離槽120と清掃孔130の間において被処理水が効率的に流通される。
 また、第1実施形態によれば、第1散気管190から供給される空気によって、清掃孔130内の被処理水に旋回流を発生させるとともに、旋回流による被処理水の流れによって沈殿分離槽120と清掃孔130の間において被処理水が効率的に流通される。
 また、第1実施形態によれば、第1散気管190から供給される空気が濾材132によって細分化されるため、清掃孔130内を旋回する被処理水に含まれる汚泥を細かい気泡によって効果的に好気処理することができる。また、細かい気泡を含む汚泥を沈殿分離槽120に供給することで、沈殿分離槽120におけるスカム化を促進して高濃度に汚泥を貯留することができる。
 また、第1実施形態によれば、第1エアリフトポンプ180および第2エアリフトポンプ181によって流入バッフル110に返送された被処理水は、嫌気濾床144における脱窒性能を向上させることができる。すなわち、第2エアリフトポンプ181によって好気処理槽150から流入バッフル110に返送される被処理水は、DO(溶存酸素)を多く含むが、第1エアリフトポンプ180によって嫌気処理槽150から流入バッフル110に返送される被処理水は、DOが少ない。そのため、流入バッフル110内に返送される被処理水のDOの上昇を抑制することができる。その結果、その後再び嫌気処理槽140に移送される被処理水によって嫌気濾床144の脱窒性能の低下を抑制する。
 次に、本発明の第2実施形態における水処理装置の構成を図8および図9を参照して説明する。図8および図9に示すように、第2実施形態においては、沈殿分離槽120内に清掃孔130および第1散気管190が形成されていない。第2実施形態においても、第1実施形態と同様に、第1エアリフトポンプ180および第2エアリフトポンプ181によって被処理水は、沈殿分離槽120、嫌気処理槽140、好気処理槽150および処理水槽160を循環する。沈殿分離槽120に対して汚泥が効率的に返送されるため、汚泥を被処理水から分離させて沈殿させるために沈殿分離槽120の容量が十分大きい場合には、清掃孔130および第1散気管190が設けられていなくてもよい。
 以上の各実施形態においては、水処理装置100にエアリフトポンプを設けていたが、エアリフトポンプ以外の水中ポンプを設置してもよい。その場合には、コントローラが、水位の変動に応じて、水中ポンプによる被処理水の移送量を制御する。
 また、以上の実施形態においては、水処理装置100は、流入バッフル110、沈殿分離槽120、清掃孔130、嫌気処理槽140、好気処理槽150、処理水槽160及び消毒槽170の各処理要素によって構成される場合について説明したが、処理要素の数や種類に関しては必要に応じて種々選択が可能である。
 また、以上の各実施形態においては、一般家庭、集合住宅等から排出される原水を処理する水処理装置100について記載したが、本発明は、一般家庭、集合住宅以外に、商業施設、公共施設、工場等の設備から排出される原水を処理する水処理装置に対しても適用することが可能である。
(実施形態の各構成要素と本発明の各構成要素の対応関係)
 以上の実施形態は、本発明を実施するための形態の一例を示すものである。したがって、本発明は、実施形態の構成に限定されるものではない。なお、実施形態の各構成要素と本発明の各構成要素の対応関係を以下に示す。
 水処理装置100は、本発明の「水処理装置」に対応する構成の一例である。
 流入バッフル110は、本発明の「流入槽」に対応する構成の一例である。
 沈殿分離槽120は、本発明の「流入槽」に対応する構成の一例である。
 嫌気処理槽140は、本発明の「嫌気処理槽」に対応する構成の一例である。
 第1嫌気室141は、本発明の「第1室」に対応する構成の一例である。
 第2嫌気室142は、本発明の「第2室」に対応する構成の一例である。
 好気処理槽150は、本発明の「好気処理槽」に対応する構成の一例である。
 好気処理槽150は、本発明の「第3室」に対応する構成の一例である。
 処理水槽160は、本発明の「好気処理槽」に対応する構成の一例である。
 処理水槽160は、本発明の「第4室」に対応する構成の一例である。
 開口部106aは、本発明の「連通孔」に対応する構成の一例である。
 開口部106bは、本発明の「連通孔」に対応する構成の一例である。
 
 第1エアリフトポンプ180は、本発明の「第1循環装置」に対応する構成の一例である。
 第2エアリフトポンプ181は、本発明の「第2循環装置」に対応する構成の一例である。
 第3エアリフトポンプ182は、本発明の「被処理水排出用移送装置」に対応する構成の一例である。
 吸入口184は、本発明の「取水口」に対応する構成の一例である。
100 水処理装置
101 処理槽本体
101a 側壁
101b 側壁
101c 側壁
101d 側壁
101e 底壁
101f 上壁
102 流入管
103 流出管
104 マンホール部
105 隔壁
105a 開口部
105b 開口部
106 隔壁
106a 開口部
106b 開口部
110 流入バッフル
120 沈殿分離槽
130 清掃孔
130a 下端開口
130b 上端開口
131 区画壁
132 濾材
140 嫌気処理槽
141 第1嫌気室
142 第2嫌気室
143 区画壁
144 嫌気濾床
150 好気処理槽
151 好気濾床
160 処理水槽
161 区画壁
170 消毒槽
171 区画壁
180 第1エアリフトポンプ
181 第2エアリフトポンプ
182 第3エアリフトポンプ
183 ポンプハウジング
183a 第1流通路
183b 第2流通路
184 吸入口
185 エア供給口
186 吐出口
187 中仕切り部
190 第1散気管
191 第2散気管

Claims (6)

  1.  汚泥を含む被処理水に対して処理を行う水処理装置であって、
     被処理水が流入する流入槽と、
     前記流入槽の下流側に設けられ、被処理水を嫌気処理する嫌気処理槽と、
     前記嫌気処理槽の下流側に設けられ、被処理水を好気処理する好気処理槽と、
     処理された被処理水を水処理装置の外部に排出するために、被処理水を移送する被処理水排出用移送装置と、
     前記嫌気処理槽の被処理水を前記流入槽に移送して、被処理水を循環させる第1循環装置と、
     前記好気処理槽の被処理水を前記流入槽に移送して、被処理水を循環させる第2循環装置と、を備え、
     前記流入槽、前記嫌気処理槽および前記好気処理槽内の被処理水の水位が互いに同じ高さで変動可能に構成されていることを特徴とする水処理装置。
  2.  請求項1に記載の水処理装置であって、
     前記嫌気処理槽は、被処理水が下向流によって移送されるとともに、当該被処理水を嫌気処理するための嫌気濾材が配置された第1室と、前記第1室の下流側に設けられるとともに、被処理水が上向流によって移送される第2室で構成されており、
     前記好気処理槽は、被処理水が下向流によって移送されるとともに、当該被処理水を好気処理するための好気濾材が配置された第3室と、前記第3室の下流側に設けられるとともに、被処理水が上向流によって移送される第4室で構成されていることを特徴とする水処理装置。
  3.  請求項2に記載の水処理装置であって、
     前記好気濾材は、当該水処理装置に固定された固定濾床として構成されていることを特徴とする水処理装置。
  4.  請求項3に記載の水処理装置であって、
     前記好気濾材は、立体網状体として構成されていることを特徴とする水処理装置。
  5.  請求項1~4のいずれか1項に記載の水処理装置であって、
     鉛直方向における前記被処理排出用移送装置の取水口の下端部の位置によって、前記流入槽、前記嫌気処理槽および前記好気処理槽の被処理水の水位に関する低水位位置が規定されることを特徴とする水処理装置。
  6.  請求項5に記載の水処理装置であって、
     前記嫌気処理槽と前記好気処理槽を連通する連通孔の下端部は、前記被処理水排出用移送装置の取水口の下端部より低い位置に設定され、前記連通孔の上端部は、前記被処理水排出用移送装置の取水口の下端部より高い位置に設定されており、これにより低水位位置が前記連通孔の中間領域に設定されていることを特徴とする水処理装置。
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