WO2023120681A1 - 排水処理システム及び排水処理方法 - Google Patents

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WO2023120681A1
WO2023120681A1 PCT/JP2022/047505 JP2022047505W WO2023120681A1 WO 2023120681 A1 WO2023120681 A1 WO 2023120681A1 JP 2022047505 W JP2022047505 W JP 2022047505W WO 2023120681 A1 WO2023120681 A1 WO 2023120681A1
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WO
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gas
ammonia concentration
blower
water
tank
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PCT/JP2022/047505
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English (en)
French (fr)
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剛 市成
高裕 牛田
博之 齊藤
宏幸 新井
広大 林
Original Assignee
フジクリーン工業株式会社
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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
    • 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
    • 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
    • C02F3/34—Biological treatment of water, waste water, or sewage characterised by the microorganisms used
    • 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 a wastewater treatment system and a wastewater treatment method.
  • a biological treatment method that decomposes and removes contaminants in sewage with a biofilm is known as a method for treating sewage (wastewater) such as domestic wastewater.
  • sewage wastewater
  • air is supplied from a blower to the aeration tank to promote the biological treatment of sewage.
  • Patent Document 1 in a sewage treatment apparatus comprising a primary treatment tank, an aeration tank, and a blower, a water amount detection means for detecting the amount of inflow water in the primary treatment tank, and a blower based on a detection signal from the detection means and a control means for controlling the air flow rate of the sewage treatment apparatus.
  • the treatment function in the biological treatment tank can be stably maintained by adjusting the amount of aeration in the aeration tank according to the load to be treated.
  • the amount of load to be treated is determined based on the amount of inflow water. Therefore, if the concentration of contaminants contained in the sewage fluctuates, the amount of load cannot be strictly grasped. Can not. As a result, the amount of load to be treated does not match the amount of aeration required for the treatment, and the quality of the treated water cannot be controlled in some cases.
  • the present invention provides a wastewater treatment system and a wastewater treatment method capable of adjusting an appropriate amount of aeration according to the concentration of pollutants contained in wastewater and maintaining the water quality of treated water for a long period of time.
  • the task is to provide
  • the present inventors measured the ammonia concentration in the aerobic treatment unit (contact filter bed tank) and supplied gas from the blower according to the ammonia concentration. The inventors have found that the above problem can be solved by determining whether or not. The present invention has been completed based on such findings.
  • the present invention is as follows.
  • a wastewater treatment system comprising a wastewater treatment apparatus using a biofilm method and a blower for supplying a gas containing oxygen to the wastewater treatment apparatus,
  • the blower includes a discharge port, a gas discharge section for discharging the gas through the discharge port, and a control section for controlling the operating state of the gas discharge section,
  • the waste water treatment device is An anaerobic treatment unit that performs anaerobic treatment; an aerobic treatment unit that receives the water treated by the anaerobic treatment unit and performs nitrification using the gas from the blower;
  • the aerobic treatment unit contains an ammonia concentration measuring device capable of directly or indirectly measuring the concentration of ammonia in the water treated by the anaerobic treatment unit, and the aerobic treatment of the gas from the blower.
  • An air diffuser is placed to supply the inside of the When the control unit determines that the nitrification is insufficient from the ammonia concentration measured by the ammonia concentration measuring device, the gas is supplied from the gas discharge unit to the aerobic treatment unit, and the ammonia When it is determined that the nitrification is completed from the ammonia concentration measured by the concentration measuring device, the gas supply from the gas discharge part is stopped. Wastewater treatment system. Section 2. Item 1. The wastewater treatment system according to Item 1, The control unit further has a function of forcibly supplying gas from the gas discharge unit for a predetermined period of time when a set time has elapsed after gas supply from the gas discharge unit is stopped. processing system. Item 3.
  • the wastewater treatment method according to Item 3 A method for treating wastewater, wherein gas is forcibly supplied for a predetermined period of time after a set period of time has elapsed after stopping the supply of gas from the blower to the aerobic treatment section.
  • Item 5. Item 3. The wastewater treatment method according to Item 3, The difference between the ammonia concentration (ammonia concentration upper limit value) at which gas supply from the blower to the aerobic treatment unit is started and the ammonia concentration (ammonia concentration lower limit value) at which gas supply from the blower to the aerobic treatment unit is stopped is A wastewater treatment method, wherein the ammonia concentration is controlled to be 0.1 to 2.3 mg/L.
  • the wastewater treatment system of the present invention it is possible to adjust the appropriate amount of aeration according to the concentration of pollutants contained in the sewage, and to maintain the quality of the treated water for a long period of time.
  • the ammonia concentration is measured by an ammonia concentration measuring device installed in the aerobic treatment unit (contact filter bed tank), and whether or not to supply gas from the blower is determined according to the measured ammonia concentration.
  • the treatment function in the aerobic treatment section can be stabilized, so that the water quality of the treated water can be maintained for a long period of time.
  • energy can be saved by adjusting the amount of aeration to an appropriate level according to load fluctuations.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing a processing flow of the wastewater treatment device 800 as one embodiment; It is a figure which shows the schematic composition which looked at the waste water treatment apparatus 800 from the side.
  • FIG. 3 is a diagram showing the schematic composition of the waste water treatment device 800 viewed from the BB cross section in FIG. 2 toward the contaminant removal tank 810 side.
  • 5 is a schematic diagram showing an example of a blower 500;
  • FIG. 1 is a graph showing nitrification rates under Conditions 1 to 4 in Test Example 1.
  • FIG. 5 is a diagram showing blower operating ratios and blower stop ratios under Conditions 1 to 5 in Test Example 1.
  • FIG. FIG. 10 is an operation flow diagram for explaining condition A in Test Example 2;
  • FIG. 10 is a diagram showing the rate of stopping aeration under conditions A to D at low load (200 L/day) and the rate of dissolved oxygen (DO) exceeding 3 mg/L in Test Example 2.
  • FIG. 4 is a diagram showing the concentration of (SS); FIG.
  • FIG. 10 is a diagram showing the rate of stopping aeration under conditions A to D at medium load (500 L/day) and the rate of dissolved oxygen (DO) exceeding 3 mg/L in Test Example 2;
  • Test Example 2 biochemical oxygen demand (BOD), total nitrogen (TN), ammonium nitrogen (NH -N ), and suspended solids under conditions A to D at medium load (500 L/day)
  • FIG. 4 is a diagram showing the concentration of (SS);
  • FIG. 10 is a diagram showing the rate of stopping aeration under conditions A and D under high load (800 L/day) and the rate of dissolved oxygen (DO) exceeding 3 mg/L in Test Example 2.
  • FIG. 4 is a diagram showing the concentration of (SS);
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing the treatment flow of a wastewater treatment apparatus 800 as an embodiment.
  • the wastewater treatment device 800 of this embodiment uses the biofilm method to purify wastewater from general households (such a device is also called a “septic tank”). Since the waste water treatment equipment 800 performs purification treatment through a plurality of steps, in order from the upstream side (left side in FIG. 1), a contaminant removal tank 810, an anaerobic filter bed tank 820, and a contact filter bed tank 830, a treatment tank 840, and a disinfection tank 850 are accommodated.
  • Wastewater that has flowed into the wastewater treatment apparatus 800 is sequentially treated in a contaminant removal tank 810, an anaerobic filter tank 820, a contact filter tank 830, a treatment tank 840, and a disinfection tank 850, and then discharged to the outside of the wastewater treatment apparatus 800. is discharged to Hereinafter, the water flowing through each water treatment tank is called “water to be treated” or simply "water”.
  • a blower 500 is connected to the waste water treatment device 800 .
  • the waste water treatment device 800 uses the oxygen-containing gas (here, air) supplied by the blower 500 to proceed with the purification process.
  • the entirety of the waste water treatment device 800 and the blower 500 will be referred to as a "waste water treatment system 900".
  • FIG. 2 shows a schematic configuration of the waste water treatment device 800 viewed from the side.
  • FIG. 3 shows a schematic configuration of the waste water treatment apparatus 800 viewed from the BB cross section in FIG. 2 toward the contaminant removal tank 810 side.
  • the Z direction indicates the upward vertical direction
  • the X direction indicates the longitudinal direction (horizontal direction) of the wastewater treatment device 800
  • the Y direction indicates the X direction and the Z direction.
  • the X direction side is also referred to as "+X side”
  • the side opposite to the X direction is also referred to as " ⁇ X side”.
  • the contaminant removal tank 810 (Fig. 1) is a water treatment tank that separates contaminants in waste water. As shown in FIG. 2 , the contaminant removal tank 810 is arranged at the most upstream part of the waste water treatment device 800 . Wastewater (also called sewage) from the inlet 802 first flows into the contaminant removal tank 810 .
  • the contaminant removal tank 810 has solid-liquid separation means such as an inflow baffle 812, etc., and separates contaminants in the waste water from the water to be treated.
  • the water from which the contaminants have been separated (removed) is transferred to the anaerobic filter bed tank 820 through the advection opening 814 provided on the +X side of the contaminant removal tank 810 .
  • the anaerobic filter bed tank 820 (Fig. 1) is a water treatment tank that performs anaerobic treatment with anaerobic microorganisms. As shown in FIG. 2, the anaerobic filter bed tank 820 has filter media 822 to which anaerobic microorganisms adhere. Anaerobic treatment decomposes organic matter in the water to be treated. In addition, as will be described later, in the anaerobic filter bed tank 820, water (water containing nitrate ions (also called nitrified liquid)) aerobically treated in the contact filter bed tank 830 is mixed with a circulating air lift pump 860 to remove contaminants. It flows in through tank 810 .
  • water water containing nitrate ions (also called nitrified liquid)
  • a circulating air lift pump 860 to remove contaminants. It flows in through tank 810 .
  • nitrate ions are reduced by the action of denitrifying bacteria contained in anaerobic microorganisms to generate nitrogen gas, and the generated nitrogen gas is released into the air (so-called denitrification).
  • the filter media 822 can capture suspended matter in the water to be treated.
  • the contaminant removal tank 810 and the anaerobic filter bed tank 820 are collectively referred to as an anaerobic treatment section 880 .
  • a side wall 803 on the downstream side (+X side) of the anaerobic filter bed tank 820 divides the tank main body 801 into two perpendicularly to the X direction (hereinafter, the side wall 803 is referred to as " Also referred to as "partition plate 803").
  • partition plate 803 On the downstream side (+X side) of the partition plate 803, side wall portions 843, 842, and 844 are fixed that are arranged in a substantially U shape and protrude from the partition plate 803 to the +X side when viewed from above.
  • a space surrounded by the partition plate 803 and the side walls 843 , 842 , 844 corresponds to the treated water tank 840 .
  • the third side wall portion 843 FIG.
  • the fourth side wall portion 844 is the +X side wall of the treated water tank 840 .
  • the central portion of the partition plate 803, that is, the portion between the third side wall portion 843 and the fourth side wall portion 844 (the portion that functions as the side wall of the treated water tank 840) is also referred to as the “first side wall portion 841”. call.
  • a lower portion 849 of the treated water tank 840 (Fig. 2) has a so-called hopper structure (hereinafter, this lower portion 849 is also referred to as "hopper portion 849").
  • a advection opening 824 is formed in a portion forming a boundary between the anaerobic filter bed tank 820 and the contact filter bed tank 830 in the partition plate 803 (FIG. 2).
  • the advection opening 824 is arranged above the partition plate 803 , and the water surface WL is normally a low water level LWL, which will be described later, and the low water level LWL is located in the middle of the advection opening 824 .
  • the water treated in the anaerobic filter bed tank 820 advects to the catalytic filter bed tank 830 through the advection opening 824 .
  • the contact filter bed tank 830 (FIG. 1) is a water treatment tank that performs aerobic treatment with aerobic microorganisms, and can also be called an aerobic treatment section.
  • ammonium ions contained in the water to be treated are oxidized by the action of nitrifying bacteria contained in aerobic microorganisms to produce nitrite ions and nitrate ions (nitrification). Therefore, as nitrification progresses, the ammonia concentration decreases.
  • a grid-like pedestal 839 is provided at the bottom of the contact filter bed tank 830 (above the advection opening 836 that communicates the bottom of the contact filter bed tank 830 and the bottom of the treated water tank 840.
  • An air diffuser 834 is mounted on the pedestal 839 . Further, a contact material 832 and an aerobic filter material 833 for retaining microorganisms are arranged on the pedestal 839 (air diffuser 834). Hereinafter, the contact member 832 and the aerobic filter member 833 are collectively referred to as a holding member 835 . Aerobic filter media 833 is positioned on cradle 839 and contact member 832 is positioned on aerobic filter media 833 .
  • the air diffuser 834, the contact material 832 and the aerobic filter material 833 are arranged on both sides (+Y side and -Y side) of the treated water tank 840 (FIG. 4).
  • the aerobic filter material 833 is also arranged on the +X side of the treated water tank 840 .
  • the letter “p” is added to the end of the code for the member on the +Y side
  • the letter “p” is added to the end of the code for the member on the -Y side.
  • the contact material 832 on the +Y side is also called a contact material 832p
  • the aerobic filter material 833 arranged below this contact material 832p is also called an aerobic filter material 833p.
  • the ⁇ Y side contact member 832 is also called a contact member 832m
  • the aerobic filter member 833 arranged below the contact member 832m is also called an aerobic filter member 833m.
  • An ammonia concentration measuring device 831 is installed in the contact filter bed tank 830 for the purpose of grasping the ammonia concentration.
  • an ammonia concentration measuring instrument refers to an instrument or device capable of directly or indirectly measuring an ammonia concentration. By measuring the ammonia concentration in the contact filter bed tank 830, the degree of progress of nitrification can be grasped. Instruments or devices capable of directly measuring ammonia concentration include, for example, ammonia sensors and the like.
  • Methods for measuring ammonia, particularly ammonia nitrogen, in ammonia sensors include the absorption photometry method, the potentiometric method (diaphragm electrode method), the ion electrode method, the coulometric titration method, the ion chromatography method, and the like. Of these measurement methods, the ion electrode method is preferred because it does not require reagents or sampling and enables continuous measurement.
  • an electrode type ammonia sensor is preferably used as the ammonia sensor.
  • Instruments or devices that can indirectly measure ammonia concentration include, for example, pH sensors, EC sensors, and the like.
  • the ammonia concentration measuring device 831 may be installed at a position where the ammonia concentration in the contact filter bed tank 830 can be grasped.
  • the water to be treated after aerobic treatment is stored. It can be installed in the subsequent treatment water tank 840, the disinfection tank 850, and the like.
  • the ammonia concentration measuring device 831 is preferably installed near the water surface WL of the contact filter bed tank 830 .
  • not only one ammonia concentration measuring device 831 but also two or more can be installed.
  • the ammonia concentration measured by the two ammonia concentration measuring devices 831 is averaged to enable more accurate measurement.
  • sufficient control is possible by installing only one ammonia concentration measuring device in the contact filter bed tank of the septic tank.
  • a gas containing oxygen (here, air) is supplied from the blower 500 to the diffuser 834 (FIG. 3).
  • the connection between the diffuser 834 and the blower 500 will be described later.
  • the air diffuser 834 is constructed using a pipe having a plurality of holes (not shown) provided on the bottom surface. Arrows in FIG. 3 indicate the flow of water.
  • the air diffuser 834 supplies air bubbles containing oxygen to the holding member 835 .
  • a large number of air bubbles discharged from the air diffuser 834 pass through the holding member 835 (members 832 and 833) and reach the water surface WL. The movement of the air bubbles creates water flow and agitates the water in the contact filter bed tank 830 .
  • the aerobic microorganisms held by the holding member 835 use the oxygen contained in the air bubbles to decompose organic matter in the water to be treated.
  • nitrifying bacteria contained in aerobic microorganisms oxidize ammonium ions contained in the water to be treated to produce nitrite ions and nitrate ions (nitrification).
  • Water containing nitrate ions (nitrified liquid) is transferred to the contaminant removal tank 810 by a circulation air lift pump 860, which will be described later.
  • the contact member 832 is formed by arranging a plurality of resin plates having a large number of wavy irregularities side by side at predetermined intervals.
  • the contact member 832 is fixed inside the contact filter bed tank 830 (specifically, to the partition plate 803 and the side walls 843 and 844) by a fixture (not shown).
  • the aerobic filter medium 833 is a cylindrical net-like skeleton made of resin. A space between the mount 839 and the contact member 832 is filled with a large number of cylindrical members (aerobic filter media 833). The aerobic filter material 833 is also filled in the space between the hopper portion 849 ( FIG. 2 ) of the treated water tank 840 and the tank main body 801 . When the wastewater treatment device 800 is completed, a large number of aerobic filter media 833 are surrounded by the tank body 801, the mount 839, the contact material 832, and the treated water tank 840 (side walls 843, 842, 844). The aerobic filter medium 833 is substantially stationary within the contact filter bed tank 830 without being able to flow freely. Since it is almost stationary in the contact filter bed tank 830 in this way, it can be said that the aerobic filter medium 833 is fixed in the contact filter bed tank 830 .
  • the air diffuser 834 is arranged below the aerobic filter medium 833 . Air bubbles discharged from the air diffuser 834 contact the aerobic filter medium 833 . As described above, the aerobic filter medium 833 has a net-like structure. Therefore, the air bubbles are subdivided by the net-like aerobic filter media 833 . As a result, oxygen dissolution efficiency can be improved.
  • the retention member preferably includes a mesh member having a mesh-like structure (eg, the aerobic filter media 833), and the air diffuser 834 is positioned below the mesh member.
  • the water treated in the contact filter bed tank 830 advects to the treated water tank 840 through the advection opening 836.
  • the treated water tank 840 (Fig. 1) is a water treatment tank that temporarily retains the water advected from the contact filter bed tank 830 and sediments and separates solid matter (for example, sludge, suspended matter, etc.) in the water.
  • treated water tank 840 has a hopper portion 849 .
  • the second side wall portion 842 is inclined with respect to the vertical direction, and the cross-sectional area (horizontal cross-sectional area) of the treated water tank 840 is smaller the closer to the bottom of the treated water tank 840 . Further, as shown in FIG.
  • each of the third side wall portion 843 and the fourth side wall portion 844 is also inclined with respect to the vertical direction.
  • This lower portion 849L has a so-called three-sided hopper structure. Separated solids in the treated water tank 840 are collected at the bottom of the treated water tank 840 by side walls 842 , 843 , 844 .
  • the lower end of the partition plate 803 (first side wall portion 841) is connected to the bottom surface of the tank body 801.
  • the lower ends of the other side walls 842, 843, 844 are separated from the bottom surface of the tank main body 801.
  • a gap between the lower ends of the side walls 842 , 843 , 844 and the bottom surface of the tank body 801 corresponds to the advection opening 836 .
  • the treated water tank 840 is provided with a circulation air lift pump 860 .
  • the circulation air lift pump 860 has a vertical pipe 861 that extends upward from the bottom of the treated water tank 840 to above the water surface (high water level HWL, which will be described later).
  • a transfer pipe 863 extending with a gentle downward slope to above the water surface of the contaminant removal tank 810 (specifically, above the high water level HWL). is connected.
  • the end of the vertical tube 861 on the bottom side forms a suction port 862 .
  • the end of the commutation pipe 863 on the contaminant removal tank 810 side forms a discharge port 864 .
  • a circulating air lift pump 860 transports (returns) solids or water (nitrified liquid) from the bottom of the treatment tank 840 to the decontamination tank 810 .
  • circulation airlift pump 860 operates using gas supplied by blower 500 (FIG. 3). The connection between circulation air lift pump 860 and blower 500 will be described later.
  • the disinfection tank 850 (Fig. 1) is a water treatment tank that disinfects water to be treated.
  • the disinfection tank 850 is arranged above the treatment tank 840 (FIG. 2).
  • the disinfection bath 850 has a discharge airlift pump 870 .
  • a suction port 872 of the discharge airlift pump 870 is arranged at a predetermined height (called a low water level LWL) in the treatment tank 840, and an outlet port 874 of the discharge airlift pump 870 is arranged upstream of the disinfection tank 850. ing. Water near the water surface WL of the treated water tank 840 (water from which solid matter has been separated) flows into the discharge air lift pump 870 from the suction port 872 .
  • the water surface WL can drop to a low water level LWL.
  • the water that has flowed into the discharge air lift pump 870 is gradually transferred to the disinfection bath 850 by the discharge air lift pump 870 .
  • Discharge airlift pump 870 operates utilizing gas supplied by blower 500 (FIG. 3).
  • the disinfection tank 850 also has a drug cylinder 854 filled with a disinfectant (for example, a solid chlorine agent).
  • a disinfectant for example, a solid chlorine agent
  • the water level WL of the water treatment tanks 810, 820, 830, 840 on the upstream side of the discharge air lift pump 870 temporarily Generally, it can rise above the normal water level (low water level LWL in the figure).
  • the water level WL can rise up to the high water level HWL (water levels below the high water level HWL do not overflow).
  • the water levels of the plurality of water treatment tanks 810, 820, 830, and 840 temporarily rise, thereby suppressing an increase in the amount of outflow per unit time from the contact filter bed tank 830.
  • the discharge air lift pump 870 operates as a mechanism (referred to as a "peak cut mechanism") that suppresses an increase in the amount of outflow per unit time from the contact filter bed tank 830 due to peak inflow.
  • an air supply port 610 is provided in the upper portion of the tank body 801 .
  • a blower 500 is connected to the air supply port 610 via a connection pipe 502 .
  • the blower 500 has a drive section 510 and a control section 520 .
  • the drive unit 510 is a device that has a solenoid, a vibrator, a diaphragm, and a compression chamber (not shown) and pumps air.
  • the drive unit 510 is not limited to a diaphragm-type device, and various air-pumping devices such as a rotary type can be employed.
  • the control unit 520 is a device that controls the driving unit 510 .
  • Control unit 520 includes a timer, receives power supply from a household power source, and operates drive unit 510 (details will be described later).
  • a dedicated electronic circuit is employed as the control unit 520 .
  • a computer having a processor (eg, CPU) and a data storage device (eg, flash memory) may be employed as controller 520 .
  • a joint (not shown) is connected to the air supply port 610 via a pipe.
  • This joint is a joint that branches into three pipe lines, and three pipes corresponding to the three branch ports are connected to the joint.
  • a diffusion valve 620 is connected to the first pipe, a circulation valve 630 is connected to the second pipe, and a discharge valve 640 is connected to the third pipe.
  • the diffuser valve 620 is a valve that distributes gas to two pipelines. By manipulating the handle of the diffuser valve 620, the balance of distribution to the two lines can be adjusted.
  • the diffuser valve 620 is connected to two pipes respectively corresponding to the two branch ports.
  • the +Y side air pipe 622p is connected to the +Y side pipe
  • the -Y side air pipe 622m is connected to the -Y side pipe.
  • the +Y side air supply pipe 622p is connected to the +Y side air diffuser 834p
  • the -Y side air supply pipe 622m is connected to the -Y side air diffuser 834m.
  • the diffusion valve 620 distributes the gas supplied from the blower 500 to the +Y side diffuser 834p and the ⁇ Y side diffuser 834m.
  • a user eg, a manager of the wastewater treatment device 800
  • a circulation air lift pump 860 is connected to the circulation valve 630 via an air supply pipe 632 (FIG. 3).
  • the air supply pipe 632 guides the gas supplied by the blower 500 and passed through the circulation valve 630 to the circulation air lift pump 860 .
  • the user adjusts the amount of gas supplied to the circulation air lift pump 860 per unit time, that is, the transfer amount (circulating water amount) per unit time by the circulation air lift pump 860. can do.
  • a discharge air lift pump 870 is connected to the discharge valve 640 via an air supply pipe.
  • the user can adjust the transfer amount (discharge amount) per unit time by the discharge air lift pump 870 by adjusting the opening degree of the discharge valve 640 .
  • the transfer amount per unit time by the discharge air lift pump 870 may be smaller than the inflow amount per unit time during normal inflow or peak inflow, without fine adjustment of the opening of the discharge valve 640. Good water quality can be achieved. Therefore, the opening of the discharge valve 640 may be adjusted to a predetermined opening. Also, the transfer amount per unit time by the circulation air lift pump 860, that is, the opening degree of the circulation valve 630, is preferably adjusted so as to achieve appropriate water treatment, as described later.
  • the diffusion valve 620 the diffusion state of the contact filter bed tank 830 may be observed, and adjustment may be made so that the diffusion is not biased toward either the +Y side or the -Y side.
  • the blower 500 has a performance capable of supplying a sufficient amount of air to the contact filter bed tank 830 while adjusting the opening of the circulation valve 630 and the opening of the discharge valve 640 to appropriate openings.
  • a blower with A user of the waste water treatment device 800 (for example, a manager of the waste water treatment device 800) adjusts the opening degree of the circulation valve 630 and the opening degree of the discharge valve 640 to appropriate opening degrees, and then opens the diffusion valve 620. Just adjust.
  • FIG. 4 is a schematic diagram illustrating an example blower 500 .
  • the blower 500 has a drive section 510, a discharge port 515 fixed to the drive section 510, a power cable 530 connected to the drive section 510, and a control section 520 connected to the middle of the power cable 530.
  • Drive unit 510 ejects gas containing oxygen (here, air) through ejection port 515 .
  • a connection pipe 502 ( FIG. 3 ) is connected to the discharge port 515 .
  • the drive section 510 will also be referred to as a "gas discharge section 510".
  • the control section 520 has a function of controlling the operating state of the gas discharge section 510 .
  • the control unit 520 grasps the state of nitrification according to the ammonia concentration in the contact filter bed tank 830, and either discharges gas (oxygen) from the discharge port 515 or controls gas (oxygen) from the discharge port 515. Determines whether to stop the ejection of
  • the state in which the gas is discharged from the discharge port 515 is called the "discharge state”
  • the state in which the gas discharge from the discharge port 515 is stopped is called the "stop state”.
  • the controller 520 has a switch (not shown) (for example, an electromagnetic relay, a solid state relay, etc.) that opens and closes the electrical connection of the power cable 530 connected to the gas discharger 510 .
  • Control unit 520 closes the switch when the ammonia concentration exceeds a predetermined value (upper limit) (nitrification has not progressed sufficiently), thereby supplying power to gas discharge unit 510 and discharging from discharge port 515 .
  • a gas (oxygen) is discharged (a discharge state is realized).
  • the control unit 520 opens the switch so that power is not supplied to the gas discharge unit 510 and the discharge port 515 to stop discharging gas (oxygen) from (to achieve a stopped state).
  • the upper limit value of the ammonia concentration and the lower limit value of the ammonia concentration are preferably set so that the aerobic treatment by the contact filter bed tank 830 proceeds appropriately, and more preferably determined experimentally in advance.
  • the target of total nitrogen (TN) of the discharged water quality is 10 mg / L
  • the ammonia concentration in the contact filter bed tank is 1/10 of the target, that is,
  • the upper and lower limits of the ammonia concentration may be set so that the average concentration is around 1 mg/L (see Examples below).
  • the upper limit of the ammonia concentration is in the range of 0.9 mg/L or more and 3.1 mg/L or less
  • the lower limit of the ammonia concentration is in the range of 0.7 mg/L or more and 0.85 mg/L or less.
  • the upper and lower limits of the ammonia concentration are a combination of an upper limit of 0.9 mg/L and a lower limit of 0.8 mg/L, an upper limit of 1.1 mg/L and a lower limit of 0.8 mg.
  • the upper limit and lower limit of the ammonia concentration can be set higher than the above values.
  • the target of the total nitrogen (TN) of the effluent quality is 40 mg / L
  • the ammonia concentration in the contact filter tank is 1/10 of the target, that is, around 4 mg / L on average. What is necessary is just to set the upper limit and lower limit of ammonia concentration.
  • the upper limit and lower limit of the ammonia concentration may be set so that the average ammonia concentration in the contact filter bed tank is around 4 mg/L.
  • the upper limit of the ammonia concentration is in the range of 3.9 mg/L or more and 4.1 mg/L or less
  • the lower limit of the ammonia concentration is in the range of 3.7 mg/L or more and 3.85 mg/L or less.
  • the controller 520 determines that the nitrification is insufficient from the ammonia concentration measured by the ammonia concentration measuring device 831 installed in the contact filter bed tank 830, the aerobic Gas is supplied to the treatment unit (contact filter bed tank 830), and when it is determined that nitrification is completed from the ammonia concentration measured by the ammonia concentration measuring device 831, the gas from the gas discharge unit 510 is It has a function to stop the supply.
  • the amount of aeration can be adjusted according to the concentration of pollutants contained in the sewage, and energy can be saved by suppressing excessive aeration.
  • gas oxygen
  • water in the contact filter bed tank 830 is agitated, and circulating water is transferred.
  • the gas (oxygen) supply to the contact filter bed tank 830 is stopped, the water agitation in the contact filter bed tank 830 is stopped, and the transfer of circulating water is also stopped. be.
  • aerobic microorganisms use the gas (oxygen) supplied while the blower is in the discharge state to proceed with aerobic treatment. Since the supply of oxygen is stopped during the period in which the blower operating state is in a stopped state, the dissolved oxygen content of the water in the contact filter bed tank 830 gradually decreases, and the dissolved oxygen content of the water in the contact filter bed tank 830 is extremely low (for example, less than 1 mg/L), the progress of aerobic treatment may be suppressed even in the discharge state.
  • oxygen oxygen
  • the inflow load is within the design range, the amount of dissolved oxygen in the water in the contact filter tank 830 should not be insufficient even during the period when the blower operation state is stopped (that is, aerobic treatment progresses), it is preferable to forcibly supply gas (oxygen) for a period of time if the shutdown state persists for a period of time.
  • gas oxygen
  • the period from when the blower is stopped to when gas (oxygen) supply is forcibly started (hereinafter referred to as “stopped state duration"), and when gas (oxygen) supply is forcibly started. , until the gas (oxygen) supply is stopped (hereinafter referred to as “discharge state duration”) is preferably set so that the aerobic treatment by the contact filter bed tank 830 proceeds appropriately. More preferably, it is determined experimentally in advance. For example, the stop state duration is set within a range of 30 minutes or more and 330 minutes or less according to the amount of water flowing into the contact filter bed tank 830, and the discharge state duration is set within a range of 5 minutes or more and 40 minutes or less. set.
  • the duration of the stopped state is short.
  • the stop state duration and the dispense state duration are a combination of 60 minutes of the stop state duration and 20 minutes of the dispense state duration, 180 minutes of the stop state duration and 20 minutes of the dispense state duration. and a combination of 300 minutes of stop state duration and 20 minutes of discharge state duration.
  • the control unit 520 forcibly closes the switch to supply gas (oxygen) and The supply of gas (oxygen) is continued for the duration of the discharge state. Specifically, when a predetermined period of time has elapsed since the blower operating state changed to a stopped state (exceeding the set stop state duration), the control unit 520 forcibly closes the switch and supplies gas (oxygen). ) is supplied, and the supply of gas (oxygen) is continued for the set discharge state duration time.
  • the control unit 520 opens the switch to stop the supply of gas (oxygen). .
  • gas (oxygen) is supplied to the contact filter bed tank 830. It is possible to prevent the dissolved oxygen content of water from being extremely lowered.
  • the anaerobic microorganisms are transferred to the circulating water (specifically, the circulating water that has flowed into the anaerobic filter bed tank 820 through the contaminant removal tank 810) while the blower is in the discharge state. denitrification by reducing the nitrate ions contained in the Since transfer of circulating water is stopped during the period in which the blower operating state is in the stopped state, the amount of dissolved oxygen in the water in the anaerobic filter bed tank 820 is suppressed from increasing. By alternately transferring and stopping the circulating water in this manner, the anaerobic filter bed tank 820 can stably proceed with anaerobic treatment including denitrification.
  • gas oxygen
  • the anaerobic treatment unit 880 contaminant removal tank 810 and anaerobic filter bed tank 820. do not have. Therefore, an increase in the amount of dissolved oxygen in the water in the anaerobic filter bed tank 820 is suppressed. As a result, the anaerobic filter bed tank 820 can perform anaerobic treatment including denitrification regardless of the operating state of the blower.
  • the blower when the blower is in a stopped state, the amount of dissolved oxygen inside the microbial film in the contact filter tank 830 may decrease, and the progress of aerobic treatment may be suppressed.
  • gas (oxygen) After stopping the supply of gas (oxygen) from the blower 500 to the aerobic treatment unit (contact filter bed tank 830), when a set time elapses, gas (oxygen) is forcibly supplied for a predetermined time.
  • gas (oxygen) is forcibly supplied for a predetermined time.
  • the control unit 520 continuously continues the discharge state, thereby continuously supplying gas (oxygen) to the contact filter bed tank 830 and continuously stirring the water in the contact filter bed tank 830. and the transfer of circulating water is continued continuously.
  • the amount of gas (oxygen) supplied to the contact filter bed tank 830 can be increased, and the stirring time in the contact filter bed tank 830 can be increased.
  • the control unit 520 starts supplying gas (oxygen) to the contact filter bed tank 830 so that dissolved oxygen in the water in the contact filter bed tank 830 Insufficient stirring of the inflow substrate due to insufficient amount and insufficient stirring time can be suppressed.
  • the amount of water flowing into the wastewater treatment apparatus 800 should It is preferable to keep the ratio of the amount of water within a suitable range.
  • a preferred range of the total amount of circulating water transferred per day is, for example, a lower limit and an upper limit arbitrarily selected from 2, 3, 4, 5, 6, and 7 times the daily average amount of wastewater. The range specified in can be adopted. If the daily total amount of circulating water is within the above preferable range, the amount of dissolved oxygen in the water in the anaerobic treatment section 880 increases while suppressing the shortage of the nitrifying liquid supplied to the anaerobic treatment section 880.
  • the daily average amount of wastewater is the average amount of water that flows into the wastewater treatment device 800 in one day.
  • the design value for the average daily sewage volume is 1 m 3 (1000 L)/day in Japan.
  • the preferable range of the total amount of circulating water transferred per day is determined according to the nitrogen removal specifications (for example, the nitrogen removal rate) of the wastewater treatment apparatus. For example, if it is envisaged to remove 80% of the nitrogen contained in the influent, it is preferred that the total volume of circulating water transferred per day is four times the average daily sewage volume.
  • the transfer amount obtained by actually measuring the amount of water flowing out from the discharge port 864 per unit time is within a preferable range.
  • the transfer amount by the circulation air lift pump 860 may vary depending on the height of the water level WL.
  • a preferable range of the transfer amount is determined based on the transfer amount at a water level of a predetermined height (referred to as the reference water level, for example, the low water level LWL), and the transfer amount is adjusted at the reference water level. do it.
  • the control unit 520 of the blower 500 has a function of supplying gas (oxygen) from the gas discharge unit 510 according to the concentration of ammonia in the contact filter bed tank 830, and a function of supplying gas (oxygen) from the gas discharge unit 510.
  • control unit 520 executes water treatment using the gas (oxygen) supplied to the waste water treatment device 800 according to the ammonia concentration measured by the ammonia concentration measuring device 831 installed in the contact filter bed tank 830. can be done. As a result, it is possible to easily realize water treatment suitable for the usage conditions of the wastewater treatment apparatus 800 .
  • the waste water treatment apparatus 800 includes an anaerobic treatment unit 880, a contact filter bed tank 830 that receives water after treatment by the anaerobic treatment unit 880 and performs aerobic treatment, and is disposed in the contact filter bed tank 830.
  • a diffuser 834 that supplies the gas (oxygen) from the contact filter bed tank 830, and a circulation air lift pump 860 that transfers the water treated by the contact filter bed tank 830 to the anaerobic treatment unit 880.
  • the contact filter bed tank 830 uses the gas from the blower 500 to nitrify ammonia
  • the anaerobic treatment unit 880 here, mainly the anaerobic filter bed tank 820
  • uses the water transferred by the circulation air lift pump 860 is used for denitrification.
  • the contact filter bed tank 830 uses oxygen contained in the gas supplied from the blower 500 to perform aerobic treatment including decomposition of organic matter and nitrification of ammonia. can proceed. Further, the contact filter bed tank 830 can stir water in the contact filter bed tank 830 using gas (oxygen) supplied from the blower 500 . Then, the agitation of the water agitates the inflowing substrate (substances to be biologically treated such as organic substances and ammonia) in the contact filter bed tank 830 . This allows the incoming substrate to be dispersed and supplied to the microorganisms in the contact filter bed tank 830 .
  • the anaerobic treatment unit 880 (particularly, the anaerobic filter bed tank 820) can reduce nitrate ions contained in the water transferred by the circulating air lift pump 860 to progress denitrification.
  • the blower 500 is in a stopped state, the transfer of water to the anaerobic treatment section 880 by the circulation air lift pump 860 is stopped.
  • an increase in the amount of dissolved oxygen in the water in the anaerobic treatment section 880 is suppressed, so that the anaerobic treatment section 880 can appropriately proceed with denitrification.
  • the amount of dissolved oxygen in the anaerobic treatment unit 880 can be reduced while the blower 500 is in a stopped state, and the stopped state is repeated, so anaerobic treatment including denitrification can be stabilized.
  • the inflow load increases after the installation of the wastewater treatment device 800
  • the wastewater treatment device 800 is installed in a facility with a large inflow load.
  • the ammonia concentration in the contact filter bed tank 830 is measured, gas is supplied when the concentration exceeds a predetermined concentration (upper limit), and until the ammonia concentration falls below the predetermined concentration (lower limit), Since the supply of gas (oxygen) is continued, the amount of gas (oxygen) supplied to the contact filter bed tank 830 is increased, and the stirring time of the water (and thus the influent substrate) in the contact filter bed tank 830 is increased. can do.
  • the contact filter bed tank 830 can appropriately proceed with decomposition of organic matter (and thus aerobic treatment including nitrification).
  • the anaerobic treatment unit 880 is not provided with an air diffuser. No direct supply of gas containing Therefore, since the amount of dissolved oxygen in the water in the anaerobic treatment section 880 is suppressed from increasing, denitrification can proceed in the anaerobic treatment section 880 (particularly, the anaerobic filter bed tank 820).
  • the upper and lower limits of the ammonia concentration in the contact filter bed tank 830 are set, and the ammonia By controlling the continuous supply of gas (oxygen) from the blower 500 while the concentration is within the numerical range, it is possible to prevent deterioration of water quality when the load is high.
  • the waste water treatment device 800 (FIG. 3) has an air supply pipe 632 connected to a circulation air lift pump 860.
  • This air supply pipe 632 is a pipe that guides gas from the blower 500 to the circulation air lift pump 860 .
  • a circulation valve 630 is connected to the air supply pipe 632 and provided between the air supply pipe 632 and the blower 500 . Therefore, by adjusting the opening of the circulation valve 630, the user can adjust the amount of gas supplied to the circulation air lift pump 860 per unit time, that is, the amount of water transferred by the circulation air lift pump 860 per unit time. Can be easily adjusted.
  • the control unit 520 realizes the gas (oxygen) discharge state and stop state by turning on and off the power supply to the gas discharge unit 510 . Therefore, as the gas discharge unit 510, a device having a special structure for the intermittent mode is not required, and a device with a simple structure that discharges gas (oxygen) when power is supplied can be adopted. . Further, as the control unit 520, a device having a simple configuration including a circuit for turning on/off power supply to the gas discharge unit 510 can be adopted.
  • the gas ejection section 510 performs the same operation of ejecting gas (oxygen) when power is supplied. Therefore, the longer the discharge state, the greater the amount of gas supplied to the contact filter bed tank 830 (that is, the amount of oxygen).
  • the number of types of holding members provided in the aerobic treatment section is not limited to two types, and may be one type or three or more types.
  • a carrier fluidizing tank in which a holding member (also called a carrier) for holding microorganisms flows may be employed.
  • the diffuser 834 is not limited to a pipe with a plurality of holes, and may be any member capable of generating a large number of bubbles (for example, a porous member).
  • the aerobic treatment section is preferably capable of progressing nitrification of ammonia in addition to decomposition of organic matter.
  • the aerobic treatment unit contains a holding material (for example, a contact material) for holding the aerobic microorganisms.
  • concentration of nitrate nitrogen in the influent (also called raw water) flowing into the wastewater treatment apparatus 800 is higher than that of the water treated by the aerobic treatment unit (for example, the water treatment tank on the downstream side of the aerobic treatment unit). If the concentration of nitrate nitrogen in water) is high, it can be said that the aerobic treatment unit is nitrifying.
  • the configuration of the anaerobic treatment unit 880 instead of the configuration including the contaminant removal tank 810 and the anaerobic filter bed tank 820, various other configurations capable of performing anaerobic treatment can be adopted.
  • the contaminant removal tank 810 may also be filled with a filter medium for anaerobic microorganisms to adhere.
  • one water treatment tank instead of the two water treatment tanks 810 and 820, one water treatment tank may be employed (for example, the contaminant removal tank 810 may be omitted).
  • the anaerobic treatment section 880 is preferably capable of progressing denitrification.
  • the anaerobic treatment section 880 contains a holding material (for example, an anaerobic filter medium) for holding anaerobic microorganisms. If the total nitrogen concentration of the water discharged from the waste water treatment device 800 is lower than the total nitrogen concentration in the influent (also called raw water) flowing into the waste water treatment device 800, the anaerobic treatment unit 880 performs denitrification. It can be said that
  • the wastewater treatment method of the present invention is a method of controlling the amount of aeration according to the NH 4 —N (ammonia) measured value by the ammonia concentration measuring device of the contact filter bed tank 830 . Specifically, when the value measured by the ammonia concentration measuring device 831 is larger than the set value of the contact filter bed tank NH 4 —N set to a predetermined value (the ammonia concentration is high), the control unit 520 of the blower 500 Control is performed to start supplying gas (oxygen) to the contact filter bed tank 830 .
  • the controller 520 of the blower 500 controls the contact filter bed. Control is performed to stop the supply of gas (oxygen) to the tank 830 .
  • the amount of aeration can be adjusted according to the concentration of pollutants contained in the sewage, and energy can be saved by suppressing excessive aeration.
  • the gas (oxygen) supply from the blower 500 to the aerobic treatment unit is stopped, the gas is forcibly supplied for a predetermined time after a set time has elapsed. It is preferable to include steps.
  • the ammonia concentration (ammonia concentration upper limit value) at which the gas supply from the blower to the aerobic treatment unit is started, and the ammonia concentration at which the gas supply from the blower to the aerobic treatment unit is stopped It is preferable to control the ammonia concentration so that the difference from (ammonia concentration lower limit) is 0.1 to 2.3 mg/L.
  • Test example 1 A small septic tank manufactured by Fuji Clean Industry Co., Ltd. (trade name: CEN-5 type, W: 1250 mm, L: 2430 mm, H: 1660 mm, total capacity: 2.834 m 3 ) was used as a test tank for examining the control range of ammonia concentration. used. This is , as shown in FIG . It is a septic tank (capacity: 2.834 m 3 ) consisting of a water tank (capacity: 0.237 m 3 ) and a disinfection tank (capacity: 0.015 m 3 ) . As a blower, a blower manufactured by Fuji Clean Industry Co., Ltd. (trade name: EcoMac60) was used.
  • the blower has a discharge rate of 60 L/min and a bore (outer diameter) of 13 mm.
  • an ammonia concentration measuring device an ion-selective electrode type ammoniacal nitrogen measuring device (trade name: S::CAN) manufactured by Ebara Jitsugyo Co., Ltd. was used.
  • Effluent was continuously introduced into the test tank having a total capacity of 2.834 m 3 at a supply rate of 800 L/day.
  • wastewater simulated domestic wastewater (BOD: 200 mg/L, SS: 160 mg/L, TN: 45 mg/L, TP: 5 mg/L) was used.
  • BOD is an abbreviation for Biochemical Oxygen Demand
  • SS is an abbreviation for Suspended Solids
  • TN Total Nitrogen.
  • TP is an abbreviation for Total Phosphorus.
  • the design water quantity means the upper limit of water quantity per day that satisfies the effluent quality standards.
  • Nitrification rate When the ammonia concentration falls below the lower limit, the blower is turned off to stop aeration (aeration off), and when the ammonia concentration rises above the upper limit, the blower is turned on to supply gas (oxygen) to the contact filter bed tank. Supply (aeration on). This operation was repeated until the water quality (ammonia concentration) stabilized (for example, about 4 days to 2 weeks), and the nitrification rate (mg/L ⁇ h) under each condition was determined.
  • the nitrification rate is an index showing the ammonium nitrogen (NH 4 —N) removal rate of aerobic microorganisms responsible for treatment in the contact filter bed tank. The results are shown in Table 2 and FIG.
  • Condition 5 cannot change the aeration-on or aeration-off cycle conditions due to differences in ammonia concentration.
  • Condition 5 is an example in which the ammonia concentration is not controlled by simply repeating the supply of the gas (oxygen) for a certain period of time and then the supply of the gas (oxygen) for a certain period of time.
  • Condition 5 has a blower stop rate of 29%, and it can be said that there is energy saving because there is a time when power is not used.
  • Test example 2 Investigation of duration of stop state and discharge state The amount of water flowing into the septic tank fluctuates even within a day, and when the load is small, it is difficult for water with a high ammonia nitrogen concentration to reach the contact filter bed tank. Become. If this happens, the state of ammonia concentration will continue to be low, and the aeration stop time will be prolonged, resulting in oxygen deficiency, and the activity of aerobic microorganisms will decrease, so the treatment may become unstable. Therefore, after stopping the aeration, when a predetermined time has elapsed, it was investigated to forcibly start the aeration to supply gas (oxygen).
  • oxygen oxygen
  • the amount of wastewater inflow was defined as low load (influent amount: 200 L/day), medium load (influent amount: 500 L/day), and high load (influent amount: 800 L/day).
  • Basic aeration on and aeration off was performed under condition 1 (aeration stopped when ammonia concentration fell below 0.8 mg/L and aeration started when ammonia concentration was higher than 1.1 mg/L) ( Condition 1 above is the same as Condition D in Table 4 below.).
  • Condition 1 above is the same as Condition D in Table 4 below.
  • conditions A, B, or C in Table 4 below are added, and aeration is forcibly started (blower operation (ejection state), and after continuing the aeration for a predetermined time (ejection state duration), the operation of condition 1 is resumed. This cycle was repeated until the water quality stabilized.
  • FIG. 7 shows an operation flow diagram for condition A as an example.
  • condition A aeration is stopped when the ammonia concentration is lower than 0.8 mg/L, and is started when the ammonia concentration is higher than 1.1 mg/L. Then, when 60 minutes have passed since the aeration was stopped, the aeration is forcibly started, and after continuing the aeration for 20 minutes, the aeration is stopped. This cycle is repeated until the water quality stabilizes.
  • Condition D is the same as Condition 1 of Test Example 1. At low load (flow rate: 200 L/day) and medium load (flow rate: 500 L/day), treatment tests were conducted under conditions A to D, and at high load (flow rate: 800 L/day), conditions A and D. A processing test was performed. After the end of the test, similarly to Test Example 1, the operating rate and stop rate of the blower during that period were determined.
  • DO Dissolved oxygen
  • the dissolved oxygen (Dissolved Oxygen; hereinafter sometimes referred to as DO) in the contact filter bed tank was measured, and the ratio of DO exceeding 3 mg/L was determined. If the ratio of DO exceeding 3 mg / L is 50% (50%) or more, the aeration cycle is stable (progresses without problems), and if it is 80% (80%) or more, the aeration cycle is long-term If it is stable and less than 50% (50%), it can be judged that the aeration cycle is unstable.
  • biochemical oxygen demand (BOD), total nitrogen (TN), ammonia nitrogen ( NH4 -N), suspended solids or suspended solids (SS) were also measured.
  • BOD was analyzed using the diaphragm electrode method described in JIS K 0102-21 and JIS K 0102-32.3.
  • Tables 5, 6, 8 and 9 show the results at low load
  • Tables 7, 8, 10 and 11 show the results at medium load
  • Tables 9, 10, 12 and 12 show the results at high load. It is shown in FIG.
  • the ratio of DO exceeds 3 mg / L is high, and if it is 80% (80%) or more, the aeration cycle is assumed to be stable for a long period of time. Considering the stability of the processing performance of the condition A or B, it can be said that the shorter the stop state duration (the time until forced aeration is started), the better.
  • condition A is preferable even at high load.
  • Wastewater treatment system 500 Blower 502 Contact pipe 510 Drive unit 515 Discharge port 520 Control unit 530 Power cable 800 Wastewater treatment device 802 Inflow port 804 Outflow port 810 Contaminant removal tank 820 Anaerobic filter bed tank 830 Contact filter bed tank 831 Ammonia concentration measuring device 834 Aeration Equipment 840 Treatment tank 850 Disinfection tank 900 Wastewater treatment system

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Abstract

汚水中に含まれる汚濁物質の濃度に応じた適切なばっ気量を調整することができ、かつ、処理水の水質を長期間維持することができる、排水処理システム及び排水処理方法を提供することを課題とする。本発明は、生物膜法を利用した排水処理装置と、ブロワと、を備える排水処理システムであって、前記ブロワは、吐出口と、ガス吐出部と、制御部と、を備え、前記排水処理装置は、嫌気処理部と、好気処理部と、を備え、前記好気処理部内には、アンモニア濃度測定器、及び、散気装置が配置され、前記制御部は、前記アンモニア濃度測定器によって測定されたアンモニア濃度から硝化が不十分であると判断した場合には、前記ガス吐出部から前記好気処理部にガスを供給し、及び、前記アンモニア濃度測定器によって測定されたアンモニア濃度から硝化が完了していると判断した場合には、前記ガス吐出部からのガスの供給を停止する機能を有する、排水処理システムに関する。

Description

排水処理システム及び排水処理方法
　本発明は、排水処理システム及び排水処理方法に関する。
　一般に、生活排水等の汚水（排水）の処理方法として、生物膜によって汚水中の汚濁物質を分解除去する生物処理の方法（生物膜法）が知られている。このような生物処理を行う浄化槽にあっては、ばっ気槽に送風機から空気を供給して汚水の生物処理を促進している。
　特許文献１には、一次処理槽と、ばっ気槽と、送風機とを備える汚水処理装置において、前記一次処理槽における流入水量を検知する水量検知手段と、検知手段からの検知信号に基づいて送風機の送風量を制御する制御手段とを備える汚水処理装置が記載されている。前記特許文献１の汚水処理装置によれば、処理すべき負荷に応じて、ばっ気槽のばっ気量を調整することで、生物処理槽における処理機能を安定に保つことができる。
　しかしながら、前記特許文献１の汚水処理装置では、流入水量によって処理すべき負荷量を判断しているため、汚水中に含まれる汚濁物質の濃度に変動があると、負荷量を厳密に捉えることができない。その結果、処理すべき負荷量と、その処理に必要なばっ気量とが合致せず、処理水の水質を制御できない場合があった。
特開平１０－１４６５９２号公報
　本発明は、汚水中に含まれる汚濁物質の濃度に応じた適切なばっ気量を調整することができ、かつ、処理水の水質を長期間維持することができる、排水処理システム及び排水処理方法を提供することを課題とする。
　本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、好気処理部（接触ろ床槽）中のアンモニア濃度を測定し、アンモニア濃度に応じて、ブロワからガスを供給するか否かを決定することで、上記課題を解決できることを見出した。本発明は、このような知見に基づき完成されたものである。
　すなわち、本発明は、以下のとおりである。
項１．
　生物膜法を利用した排水処理装置と、前記排水処理装置に酸素を含むガスを供給するブロワと、を備える排水処理システムであって、
前記ブロワは、吐出口と、前記吐出口を通じて前記ガスを吐出するガス吐出部と、前記ガス吐出部の動作状態を制御する制御部と、を備え、
前記排水処理装置は、
嫌気処理を行う嫌気処理部と、
前記嫌気処理部によって処理された水を受け入れて、前記ブロワからの前記ガスを用いて硝化を行う好気処理部と、を備え、
前記好気処理部内には、前記嫌気処理部によって処理された水の中のアンモニア濃度を直接的又は間接的に測定可能なアンモニア濃度測定器、及び、前記ブロワからの前記ガスを前記好気処理部内に供給する散気装置が配置され、
前記制御部は、前記アンモニア濃度測定器によって測定されたアンモニア濃度から硝化が不十分であると判断した場合には、前記ガス吐出部から前記好気処理部にガスを供給し、及び、前記アンモニア濃度測定器によって測定されたアンモニア濃度から硝化が完了していると判断した場合には、前記ガス吐出部からのガスの供給を停止する機能を有する、
排水処理システム。
項２．
　項１に記載の排水処理システムであって、
前記制御部は、さらに、前記ガス吐出部からのガスの供給を停止した後、設定された時間が経過することにより、強制的に前記ガス吐出部から所定時間ガスを供給する機能を有する、排水処理システム。
項３．
　好気処理部内に配置されるアンモニア濃度測定器によって測定されたアンモニア濃度に応じて、ブロワから好気処理部に供給されるガス量を制御する排水処理方法であって、
設定されたアンモニア濃度よりもアンモニア濃度測定器によって測定されたアンモニア濃度が高い場合には、ブロワから好気処理部にガスの供給を開始し、設定されたアンモニア濃度よりもアンモニア濃度測定器によって測定されたアンモニア濃度が低い場合には、ブロワから好気処理部へのガスの供給を停止する、排水処理方法。
項４．
　項３に記載の排水処理方法であって、
前記ブロワから好気処理部へのガスの供給を停止した後、設定された時間が経過することにより、強制的にガスを所定時間供給する、排水処理方法。
項５．
　項３に記載の排水処理方法であって、
ブロアから好気処理部にガスの供給を開始するアンモニア濃度（アンモニア濃度上限値）と、ブロアから好気処理部へのガスの供給を停止するアンモニア濃度（アンモニア濃度下限値）との差が、０．１～２．３ｍｇ／Ｌとなるようにアンモニア濃度を制御する、排水処理方法。
項６．
　項３に記載の排水処理方法であって、
好気処理部の溶存酸素が３ｍｇ／Ｌを超える割合が５０％以上である、排水処理方法。
　本発明の排水処理システムによれば、汚水中に含まれる汚濁物質の濃度に応じた適切なばっ気量を調整することができ、かつ、処理水の水質を長期間維持することができる。具体的には、好気処理部（接触ろ床槽）中に設置したアンモニア濃度測定器によりアンモニア濃度を測定し、測定されたアンモニア濃度に応じて、ブロワからガスを供給するか否かを決定することで、処理すべき負荷に応じた適切なばっ気量を調整することができる。これにより好気処理部（接触ろ床槽）における処理機能を安定化することができることから、処理水の水質を長期間維持することができる。また、負荷変動に応じて適正なばっ気量にすることで、省エネルギー化を図ることができる。
一実施例としての排水処理装置８００の処理フローを示す説明図である。 排水処理装置８００を横から見た概略組成を示す図である。 図２中のＢ－Ｂ断面から夾雑物除去槽８１０側に向かって見た排水処理装置８００の概略組成を示す図である。 ブロワ５００の例を示す概略図である。 試験例１において、条件１～４の硝化速度を示す図である。 試験例１において、条件１～５のブロワ稼働割合及びブロワ停止割合を示す図である。 試験例２において、条件Ａを説明する動作フロー図である。 試験例２において、低負荷（２００Ｌ／日）での条件Ａ～Ｄのばっ気停止割合及び溶存酸素（ＤＯ）が３ｍｇ／Ｌを超える割合を示す図である。 試験例２において、低負荷（２００Ｌ／日）での条件Ａ～Ｄの生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）、総窒素（Ｔ－Ｎ）、アンモニア態窒素（ＮＨ４－Ｎ）、及び浮遊物質（ＳＳ）の濃度を示す図である。 試験例２において、中負荷（５００Ｌ／日）での条件Ａ～Ｄのばっ気停止割合及び溶存酸素（ＤＯ）が３ｍｇ／Ｌを超える割合を示す図である。 試験例２において、中負荷（５００Ｌ／日）での条件Ａ～Ｄの生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）、総窒素（Ｔ－Ｎ）、アンモニア態窒素（ＮＨ４－Ｎ）、及び浮遊物質（ＳＳ）の濃度を示す図である。 試験例２において、高負荷（８００Ｌ／日）での条件Ａ及びＤのばっ気停止割合及び溶存酸素（ＤＯ）が３ｍｇ／Ｌを超える割合を示す図である。 試験例２において、高負荷（８００Ｌ／日）での条件Ａ及びＤの生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）、総窒素（Ｔ－Ｎ）、アンモニア態窒素（ＮＨ４－Ｎ）、及び浮遊物質（ＳＳ）の濃度を示す図である。
１．排水処理システム
１－１．排水処理装置
　図１は、一実施例としての排水処理装置８００の処理フローを示す説明図である。本実施例の排水処理装置８００は、生物膜法を利用して、一般家庭等からの排水の浄化処理を行う（このような装置は「浄化槽」とも呼ばれる）。排水処理装置８００は、複数のステップを経て浄化処理を行うために、上流側（図１の左側）から順番に、夾（きょう）雑物除去槽８１０、嫌気ろ床槽８２０、接触ろ床槽８３０、処理水槽８４０、及び、消毒槽８５０を収容している。排水処理装置８００に流入した排水は、夾雑物除去槽８１０、嫌気ろ床槽８２０、接触ろ床槽８３０、処理水槽８４０、及び、消毒槽８５０で順次処理された後に、排水処理装置８００の外部に放流される。以下、各水処理槽を流れる水を「被処理水」、あるいは、単に「水」と呼ぶ。また、排水処理装置８００には、ブロワ５００が接続されている。排水処理装置８００は、ブロワ５００によって供給される酸素を含むガス（ここでは、空気）を利用して、浄化処理を進行する。以下、排水処理装置８００とブロワ５００との全体を、「排水処理システム９００」と呼ぶ。
　図２は、排水処理装置８００を横から見た概略構成を示している。図３は、図２中のＢ－Ｂ断面から夾雑物除去槽８１０側に向かって見た排水処理装置８００の概略構成を示している。これらの図中において、Ｚ方向は、鉛直方向の下方から上方へ向かう方向を示し、Ｘ方向は、排水処理装置８００の長手方向（水平な方向）を示し、Ｙ方向は、Ｘ方向とＺ方向とのそれぞれと直交する方向（水平な方向）を示している。以下、Ｘ方向側を「＋Ｘ側」とも呼び、Ｘ方向の反対方向側を「－Ｘ側」とも呼ぶ。Ｙ方向、Ｚ方向についても、同様である。
　夾雑物除去槽８１０（図１）は、排水中の夾雑物を分離する水処理槽である。図２に示すように、夾雑物除去槽８１０は、排水処理装置８００の最上流部に配置されている。流入口８０２からの排水（汚水とも呼ばれる）は、まず、夾雑物除去槽８１０に流入する。夾雑物除去槽８１０は、流入バッフル８１２等の固液分離手段を有しており、排水中の夾雑物を被処理水から分離する。夾雑物が分離（除去）されたあとの水は、夾雑物除去槽８１０の＋Ｘ側に設けられた移流開口８１４を通じて、嫌気ろ床槽８２０に移流する。
　嫌気ろ床槽８２０（図１）は、嫌気性微生物による嫌気処理を行う水処理槽である。図２に示すように、嫌気ろ床槽８２０は、嫌気性微生物が付着するためのろ材８２２を有している。嫌気処理によって、被処理水中の有機物が分解される。また、後述するように、嫌気ろ床槽８２０には、接触ろ床槽８３０で好気処理された水（硝酸イオンを含む水（硝化液とも呼ばれる））が、循環エアリフトポンプ８６０と夾雑物除去槽８１０とを通じて、流入する。嫌気ろ床槽８２０では、嫌気性微生物に含まれる脱窒菌の働きにより、硝酸イオンが還元されて窒素ガスが生成され、生成された窒素ガスが空気中に放出される（いわゆる脱窒）。また、ろ材８２２は、被処理水中の浮遊物を捕捉し得る。
　なお、夾雑物除去槽８１０と嫌気ろ床槽８２０とでは、ブロワ５００からのガスによる散気は行われない。従って、これらの水処理槽８１０、８２０の双方において、嫌気性微生物による処理（すなわち、嫌気処理）が進行し得る。従って、夾雑物除去槽８１０と嫌気ろ床槽８２０との全体を、嫌気処理を行う嫌気処理部と呼ぶことができる。以下、夾雑物除去槽８１０と嫌気ろ床槽８２０との全体を、嫌気処理部８８０と呼ぶ。
　図２に示すように、嫌気ろ床槽８２０の下流側（＋Ｘ側）の側壁８０３は、槽本体８０１を、Ｘ方向に対して垂直に、２つに仕切っている（以下、側壁８０３を「仕切板８０３」とも呼ぶ）。仕切板８０３の下流側（＋Ｘ側）には、上から見て、仕切板８０３から＋Ｘ側に突出する略Ｕ字状に配置された側壁部８４３、８４２、８４４が、固定されている。仕切板８０３と側壁部８４３、８４２、８４４で囲まれる空間が、処理水槽８４０に相当する。第３側壁部８４３（図３）は、処理水槽８４０の＋Ｙ側の側壁であり、第２側壁部８４２は、処理水槽８４０の＋Ｘ側の側壁であり、第４側壁部８４４は、処理水槽８４０の－Ｙ側の側壁である。また、仕切板８０３のうちの中央部分、すなわち、第３側壁部８４３と第４側壁部８４４との間の部分（処理水槽８４０の側壁として機能する部分）を、「第１側壁部８４１」とも呼ぶ。処理水槽８４０の周囲の空間（処理水槽８４０の＋Ｙ側と＋Ｘ側と－Ｙ側との３方向側の空間）は、接触ろ床槽８３０に相当する。また、処理水槽８４０（図２）の下部分８４９は、いわゆるホッパー構造を有している（以下、この下部分８４９を「ホッパー部分８４９」とも呼ぶ）。
　仕切板８０３（図２）における嫌気ろ床槽８２０と接触ろ床槽８３０との境界を成す部分には、移流開口８２４が形成されている。移流開口８２４は、仕切板８０３の上部に配置されており、通常時には、水面ＷＬは、後述する低水位ＬＷＬであり、低水位ＬＷＬは、この移流開口８２４の途中に位置する。嫌気ろ床槽８２０で処理された水は、移流開口８２４を通じて、接触ろ床槽８３０に移流する。
　接触ろ床槽８３０（図１）は、好気性微生物による好気処理を行う水処理槽であり、好気処理部と呼ぶこともできる。接触ろ床槽８３０においては、好気性微生物に含まれる硝化菌の働きにより、被処理水に含まれるアンモニウムイオンが酸化されて、亜硝酸イオン、そして、硝酸イオンが生成される（硝化）。よって、硝化が進行するとアンモニア濃度が低下する。
　図２、及び図３に示すように、接触ろ床槽８３０の下部（接触ろ床槽８３０の底部と処理水槽８４０の底部とを連通する移流開口８３６よりも上）には、格子状の架台８３９が設けられている。架台８３９の上には、散気装置８３４が載置されている。また、架台８３９（散気装置８３４）の上には、微生物を保持するための接触材８３２及び好気ろ材８３３が配置されている。以下、接触材８３２と好気ろ材８３３との全体を、保持部材８３５と呼ぶ。好気ろ材８３３は、架台８３９の上に配置され、接触材８３２は、好気ろ材８３３の上に配置されている。散気装置８３４と接触材８３２と好気ろ材８３３とは、処理水槽８４０の両側（＋Ｙ側と－Ｙ側）に配置されている（図４）。好気ろ材８３３は、さらに、処理水槽８４０の＋Ｘ側にも、配置されている。以下、＋Ｙ側と－Ｙ側とに配置された２つの同じ部材を区別する場合に、＋Ｙ側の部材の符号の末尾に文字「ｐ」を付加し、－Ｙ側の部材の符号の末尾に文字「ｍ」を付加する。例えば、＋Ｙ側の接触材８３２を接触材８３２ｐとも呼び、この接触材８３２ｐの下方に配置された好気ろ材８３３を、好気ろ材８３３ｐとも呼ぶ。また、－Ｙ側の接触材８３２を接触材８３２ｍとも呼び、この接触材８３２ｍの下方に配置された好気ろ材８３３を、好気ろ材８３３ｍとも呼ぶ。
　接触ろ床槽８３０には、アンモニア濃度を把握する目的で、アンモニア濃度測定器８３１が設置される。本明細書において、アンモニア濃度測定器とは、アンモニア濃度を直接的又は間接的に測定可能な器具又は装置をいうものとする。接触ろ床槽８３０中のアンモニア濃度を測定することにより、硝化の進行度合いを把握することができる。
　アンモニア濃度を直接的に測定可能な器具又は装置は、例えば、アンモニアセンサ等を含んでいる。
　アンモニアセンサにおけるアンモニア、特にアンモニア態窒素の測定方法は、吸光光度法、電位差法（隔膜式電極法）、イオン電極法、電量滴定法、イオンクロマト法等を含んでいる。これらの測定方法のうち、試薬及びサンプリングが不要で、連続測定が可能であることから、イオン電極法が好ましい。アンモニアセンサとしては、電極式アンモニアセンサが好ましく用いられる。
　アンモニア濃度を間接的に測定可能な器具又は装置は、例えば、ｐＨセンサ、ＥＣセンサ等を含んでいる。
　アンモニア濃度測定器８３１の設置場所は、接触ろ床槽８３０のアンモニア濃度を把握できる位置であればよく、例えば、接触ろ床槽８３０の水面ＷＬ付近、好気処理後の被処理水を貯留する後段の処理水槽８４０、消毒槽８５０等に設置することができる。アンモニア濃度測定器８３１は、接触ろ床槽８３０の水面ＷＬ付近に設置することが好ましい。また、アンモニア濃度測定器８３１は、１つだけでなく、２つ以上設置することができる。例えば、２つ設置した場合、２つのアンモニア濃度測定器８３１で測定したアンモニア濃度を平均することでより正確に測定することができる。しかしながら、本発明においては、浄化槽の接触ろ床槽にアンモニア濃度測定器を１つ設置するのみで、十分に制御が可能である。
　散気装置８３４（図３）には、ブロワ５００から、酸素を含むガス（ここでは、空気）が供給される。散気装置８３４とブロワ５００との接続については、後述する。散気装置８３４は、底面に設けられた複数の孔（図示省略）を有するパイプを用いて構成されている。図３中の矢印は、水の流れを示している。散気装置８３４は、酸素を含む気泡を、保持部材８３５に供給する。散気装置８３４から吐出された多数の気泡は、保持部材８３５（部材８３２、８３３）の内部を通過して、水面ＷＬに到達する。気泡の移動によって水流が生じ、接触ろ床槽８３０内の水が撹拌される。また、保持部材８３５（部材８３２、８３３）に保持された好気性微生物は、気泡に含まれる酸素を利用して、被処理水中の有機物を分解する。また、好気性微生物に含まれる硝化菌の働きにより、被処理水に含まれるアンモニウムイオンが酸化されて、亜硝酸イオン、そして、硝酸イオンが生成される（硝化）。硝酸イオンを含む水（硝化液）は、後述する循環エアリフトポンプ８６０によって、夾雑物除去槽８１０に移送される。
　接触材８３２は、多数の波状の凹凸を有する樹脂製の複数の板を所定間隔で並べて配置したものである。接触材８３２は、図示しない固定具によって、接触ろ床槽８３０内に（具体的には、仕切板８０３と側壁部８４３、８４４とに）固定されている。
　好気ろ材８３３は、樹脂製の網状の骨格体を円筒状に構成したものである。架台８３９と接触材８３２との間の空間に、多数の円筒状の部材（好気ろ材８３３）が充填されている。また、好気ろ材８３３は、処理水槽８４０のホッパー部分８４９（図２）と槽本体８０１との間の空間にも、充填されている。排水処理装置８００が完成した状態では、多数の好気ろ材８３３は、槽本体８０１と架台８３９と接触材８３２と処理水槽８４０（側壁部８４３、８４２、８４４）とに囲まれている。好気ろ材８３３は、自由な流動を行うことができずに、接触ろ床槽８３０内でほぼ静止している。このように、接触ろ床槽８３０内でほぼ静止しているので、好気ろ材８３３は、接触ろ床槽８３０内に固定されている、ということができる。
　また、散気装置８３４は、好気ろ材８３３の下方に配置されている。散気装置８３４から吐出された気泡は、好気ろ材８３３に接触する。上述したように、好気ろ材８３３は、網状の構造を有している。従って、気泡は、網状の好気ろ材８３３によって、細分化される。この結果、酸素溶解効率を向上することができる。このように、保持部材は、網状の構造を有する網状部材（例えば、好気ろ材８３３）を含み、散気装置８３４は、網状部材の下方に配置されることが好ましい。
　図２及び図３に示すように、接触ろ床槽８３０で処理された水は、移流開口８３６を通じて、処理水槽８４０に移流する。
　処理水槽８４０（図１）は、接触ろ床槽８３０から移流した水を一時的に滞留して、水中の固形物（例えば、汚泥、浮遊物質等）を沈降及び分離する水処理槽である。図２に示すように、処理水槽８４０は、ホッパー部分８４９を有している。ホッパー部分８４９では、第２側壁部８４２が鉛直方向に対して傾斜しており、処理水槽８４０の断面積（水平な断面積）は、処理水槽８４０の底に近いほど小さい。また、図３に示すように、ホッパー部分８４９の下部分８４９Ｌでは、さらに、第３側壁部８４３と第４側壁部８４４とのそれぞれも、鉛直方向に対して傾斜している。この下部分８４９Ｌは、いわゆる３面ホッパー構造を有している。処理水槽８４０中の分離された固形物は、側壁部８４２、８４３、８４４によって、処理水槽８４０の底部に集められる。
　図２に示すように、仕切板８０３（第１側壁部８４１）の下端は、槽本体８０１の底面に接続されている。一方、図２及び図３に示すように、他の側壁部８４２、８４３、８４４の下端は、槽本体８０１の底面から離れている。側壁部８４２、８４３、８４４の下端と、槽本体８０１の底面との間の隙間は、移流開口８３６に相当する。
　図２に示すように、処理水槽８４０には、循環エアリフトポンプ８６０が設けられている。循環エアリフトポンプ８６０は、処理水槽８４０の底部から水面（後述する高水位ＨＷＬ）よりも上まで上方に向かって延びる縦管８６１を有している。縦管８６１の上部（高水位ＨＷＬよりも上の部分）には、夾雑物除去槽８１０の水面の上方（具体的には、高水位ＨＷＬよりも上方）まで、緩い下り勾配で延びる移流管８６３が接続されている。縦管８６１の底部側の端は吸入口８６２を形成している。移流管８６３の夾雑物除去槽８１０側の端は排出口８６４を形成している。循環エアリフトポンプ８６０は、処理水槽８４０の底部から夾雑物除去槽８１０へ、固形物又は水（硝化液）を移送（返送）する。上述したように、処理水槽８４０の下部分８４９はホッパー構造を有しているので、処理水槽８４０で分離された固形物は、底部（吸入口８６２の近傍）の狭い空間に集められる。その結果、分離された固形物の処理水槽８４０からの除去を容易に行うことができる。なお、循環エアリフトポンプ８６０は、ブロワ５００（図３）によって供給されたガスを利用して、動作する。循環エアリフトポンプ８６０とブロワ５００との接続については、後述する。
　消毒槽８５０（図１）は、被処理水を消毒する水処理槽である。消毒槽８５０は、処理水槽８４０の上部に配置されている（図２）。本実施例では、消毒槽８５０は、放流エアリフトポンプ８７０を有している。放流エアリフトポンプ８７０の吸入口８７２は、処理水槽８４０内の所定高さ（低水位ＬＷＬと呼ぶ）に配置されており、放流エアリフトポンプ８７０の排出口８７４は、消毒槽８５０の上流側に配置されている。処理水槽８４０の水面ＷＬ近傍の水（固形物が分離された水）は、吸入口８７２から放流エアリフトポンプ８７０に流入する。水面ＷＬは、低水位ＬＷＬまで、下がり得る。放流エアリフトポンプ８７０に流入した水は、放流エアリフトポンプ８７０によって、消毒槽８５０に少しずつ移送される。放流エアリフトポンプ８７０は、ブロワ５００（図３）によって供給されたガスを利用して、動作する。また、消毒槽８５０は、消毒剤（例えば、固形塩素剤）が充填された薬剤筒８５４を有している。消毒槽８５０では、被処理水は消毒剤と接触し、消毒剤によって被処理水が消毒される。消毒された水は、流出口８０４を通じて、排水処理装置８００の外部へ放流される。
　一時的に大量の排水が排水処理装置８００に流入した場合には（例えば、ピーク流入時）、放流エアリフトポンプ８７０よりも上流側の水処理槽８１０、８２０、８３０、８４０の水位ＷＬは、一時的に、通常時の水位（図中の低水位ＬＷＬ）よりも上昇し得る。図２の実施例では、水位ＷＬは、高水位ＨＷＬまで、上昇し得る（高水位ＨＷＬ以下の水位では、オーバーフローしない）。このように、ピーク流入時には、複数の水処理槽８１０、８２０、８３０、８４０の水位が一時的に上昇することによって、接触ろ床槽８３０からの単位時間当たりの流出量の増大が抑制される。この結果、接触ろ床槽８３０から未処理の水が流出する可能性を低減できる。このように、放流エアリフトポンプ８７０は、ピーク流入に起因する接触ろ床槽８３０からの単位時間当たりの流出量の増大を抑制する機構（「ピークカット機構」と呼ぶ）として、動作する。
　次に、ブロワ５００からのガスの流路について説明する。図３に示すように、槽本体８０１の上部には、送気口６１０が設けられている。排水処理装置８００の外部では、送気口６１０には、接続パイプ５０２を介して、ブロワ５００が接続されている。ブロワ５００は、駆動部５１０と、制御部５２０と、を有している。駆動部５１０は、ソレノイドと振動子とダイアフラムと圧縮室とを有し（図示省略）、空気を圧送する装置である。駆動部５１０としては、ダイアフラム式の装置に限らず、ロータリー式等の種々の空気を圧送する装置を採用可能である。制御部５２０は、駆動部５１０を制御する装置である。制御部５２０は、タイマを含み、家庭用電源から電力供給を受けて、駆動部５１０を運転する（詳細は後述）。なお、制御部５２０としては、専用の電子回路が採用される。この代わりに、プロセッサ（例えば、ＣＰＵ）とデータ記憶装置（例えば、フラッシュメモリ）とを有するコンピュータを、制御部５２０として採用してもよい。
　次に、排水処理装置８００の内部のガスの流路（配管）について説明する。図３には、配管の一部が示されている。送気口６１０には、図示しないが、配管を介して、継手が接続されている。この継手は、３方の管路に分岐する継手であり、継手には、３つの分岐口にそれぞれ対応する３つの配管が接続されている。第１配管には、散気バルブ６２０が接続され、第２配管には、循環バルブ６３０が接続され、第３配管には、放流バルブ６４０が接続されている。
　散気バルブ６２０は、２つの管路へガスを分配するバルブである。散気バルブ６２０のハンドルを操作することによって、２つの管路への分配のバランスを調整できる。散気バルブ６２０には、２つの分岐口にそれぞれ対応する２つの配管が接続されている。＋Ｙ側の配管には、＋Ｙ側の送気パイプ６２２ｐが接続され、－Ｙ側の配管には、－Ｙ側の送気パイプ６２２ｍが接続されている。図３に示すように、＋Ｙ側の送気パイプ６２２ｐは、＋Ｙ側の散気装置８３４ｐに接続され、－Ｙ側の送気パイプ６２２ｍは、－Ｙ側の散気装置８３４ｍに接続されている。散気バルブ６２０は、ブロワ５００から供給されたガスを、＋Ｙ側の散気装置８３４ｐと、－Ｙ側の散気装置８３４ｍとに、分配する。ユーザ（例えば、排水処理装置８００の管理人）は、散気バルブ６２０を調整することによって、分配量（バランス）を調整することができる。
　循環バルブ６３０には、送気パイプ６３２（図３）を介して、循環エアリフトポンプ８６０が接続されている。送気パイプ６３２は、ブロワ５００によって供給され循環バルブ６３０を通過したガスを、循環エアリフトポンプ８６０に導く。ユーザは、循環バルブ６３０の開度を調整することによって、循環エアリフトポンプ８６０に供給されるガスの単位時間当たりの量、すなわち、循環エアリフトポンプ８６０による単位時間当たりの移送量（循環水量）を調整することができる。
　放流バルブ６４０には、送気パイプを介して、放流エアリフトポンプ８７０が接続されている。ユーザは、放流バルブ６４０の開度を調整することによって、放流エアリフトポンプ８７０による単位時間当たりの移送量（放流量）を調整することができる。
　これらのバルブ６２０、６３０、６４０の調整方法としては、任意の方法を採用可能である。例えば、放流エアリフトポンプ８７０による単位時間当たりの移送量は、通常の流入時又はピーク流入時の単位時間当たりの流入量と比べて小さければよく、放流バルブ６４０の開度の微調整をせずとも良好な水質を実現可能である。従って、放流バルブ６４０の開度は、予め決められた開度に調整することとしてもよい。また、循環エアリフトポンプ８６０による単位時間当たりの移送量、すなわち、循環バルブ６３０の開度は、後述するように、適切な水処理を実現できるように調整することが好ましい。散気バルブ６２０については、接触ろ床槽８３０の散気状態を観察し、＋Ｙ側と－Ｙ側との一方に散気が偏らないように調整すればよい。
　なお、ブロワ５００としては、循環バルブ６３０の開度と放流バルブ６４０の開度とをそれぞれの適切な開度に調整した状態で接触ろ床槽８３０に十分な量の空気を供給可能な性能を有するブロワが採用される。排水処理装置８００のユーザ（例えば、排水処理装置８００の管理人）は、循環バルブ６３０の開度と放流バルブ６４０の開度とをそれぞれの適切な開度に調整した後に、散気バルブ６２０を調整すればよい。
１－２．ブロワ
　図４は、ブロワ５００の例を示す概略図である。ブロワ５００は、駆動部５１０と、駆動部５１０に固定された吐出口５１５と、駆動部５１０に接続された電源ケーブル５３０と、電源ケーブル５３０の途中に接続された制御部５２０と、を有している。駆動部５１０は、吐出口５１５を通じて酸素を含むガス（ここでは、空気）を吐出する。吐出口５１５には、接続パイプ５０２（図３）が接続される。以下、駆動部５１０を「ガス吐出部５１０」とも呼ぶ。制御部５２０は、ガス吐出部５１０の動作状態を制御する機能を有している。
　制御部５２０は、接触ろ床槽８３０中のアンモニア濃度に応じて硝化の状態を把握し、前記吐出口５１５からガス（酸素）を吐出するか、又は、前記吐出口５１５からのガス（酸素）の吐出を停止するかを決定する。ここで、吐出口５１５からガスを吐出する状態を「吐出状態」といい、吐出口５１５からのガスの吐出を停止した状態を「停止状態」という。本実施例では、制御部５２０は、ガス吐出部５１０に接続された電源ケーブル５３０の導通状態を開閉する図示しないスイッチ（例えば、電磁リレー、ソリッドステートリレー等）を有している。制御部５２０は、アンモニア濃度が所定の値（上限値）を超えた（硝化が十分に進行していない）場合にスイッチを閉じることによって、ガス吐出部５１０に電力が供給され、吐出口５１５からガス（酸素）を吐出する（吐出状態を実現する）。また、制御部５２０は、アンモニア濃度が所定の値（下限値）を下回った（硝化が完了している）場合にスイッチを開くことによって、ガス吐出部５１０に電力が供給されず、吐出口５１５からのガス（酸素）の吐出を停止する（停止状態を実現する）。
　アンモニア濃度の上限値、及びアンモニア濃度の下限値は、接触ろ床槽８３０による好気処理が適切に進行するように設定されることが好ましく、予め実験的に決定されることがより好ましい。
　例えば、水質基準が厳しい地域へ処理水を放流する場合、放流水質の総窒素（Ｔ－Ｎ）の目標を１０ｍｇ／Ｌとして、接触ろ床槽内のアンモニア濃度が目標の１／１０、すなわち、平均して１ｍｇ／Ｌ前後となるようにアンモニア濃度の上限値及び下限値を設定すればよい（下記実施例参照）。具体的には、アンモニア濃度の上限値は、０．９ｍｇ／Ｌ以上３．１ｍｇ／Ｌ以下の範囲内、アンモニア濃度の下限値は、０．７ｍｇ／Ｌ以上０．８５ｍｇ／Ｌ以下の範囲内で設定される。さらに、アンモニア濃度の上限値とアンモニア濃度の下限値との差が０．１～２．３ｍｇ／Ｌとなるようにアンモニア濃度の上限値及び下限値を設定することが好ましい。本実施例では、アンモニア濃度の上限値及び下限値が、上限値が０．９ｍｇ／Ｌ及び下限値が０．８ｍｇ／Ｌの組合せ、上限値が１．１ｍｇ／Ｌ及び下限値が０．８ｍｇ／Ｌの組合せ、上限値が２．１ｍｇ／Ｌ及び下限値が０．８ｍｇ／Ｌの組合せ、並びに、上限値が３．１ｍｇ／Ｌ及び下限値が０．８ｍｇ／Ｌの組合せを含んでいる。
　放流水域の窒素規制がない地域では、アンモニア濃度の上限値及び下限値を上記値より高めに設定することができる。放流水質の総窒素（Ｔ－Ｎ）の目標を４０ｍｇ／Ｌとする場合には、接触ろ床槽内のアンモニア濃度が目標の１／１０、すなわち、平均して４ｍｇ／Ｌ前後となるようにアンモニア濃度の上限値及び下限値を設定すればよい。例えば、接触ろ床槽内のアンモニア濃度を平均すると４ｍｇ／Ｌ前後となるようにアンモニア濃度の上限値及び下限値を設定すればよい。具体的には、アンモニア濃度の上限値は、３．９ｍｇ／Ｌ以上４．１ｍｇ／Ｌ以下の範囲内、アンモニア濃度の下限値は、３．７ｍｇ／Ｌ以上３．８５ｍｇ／Ｌ以下の範囲内で設定することができる。さらに、アンモニア濃度の上限値とアンモニア濃度の下限値との差が０．１～２．３ｍｇ／Ｌとなるようにアンモニア濃度の上限値及び下限値を設定することが好ましい。
　このように、制御部５２０は、接触ろ床槽８３０に設置されたアンモニア濃度測定器８３１によって測定されたアンモニア濃度から硝化が不十分であると判断した場合には、ガス吐出部５１０から好気処理部（接触ろ床槽８３０）にガスを供給し、及び、アンモニア濃度測定器８３１により測定されたアンモニア濃度から硝化が完了していると判断した場合には、ガス吐出部５１０からのガスの供給を停止する機能を有する。これにより、汚水中に含まれる汚染物質の濃度に応じたばっ気量を調整することができ、過剰ばっ気の抑制による省エネルギー化を図ることができる。
　ブロワ動作状態が吐出状態である期間に、接触ろ床槽８３０へガス（酸素）が供給され、接触ろ床槽８３０内の水が撹拌され、そして、循環水が移送される。ブロワ動作状態が停止状態である期間に、接触ろ床槽８３０へのガス（酸素）供給が停止され、接触ろ床槽８３０内の水の撹拌が停止され、そして、循環水の移送も停止される。
　接触ろ床槽８３０では、好気性微生物は、ブロワ動作状態が吐出状態である期間に供給されたガス（酸素）を利用して、好気処理を進行する。ブロワ動作状態が停止状態である期間では、酸素の供給が停止されるので、接触ろ床槽８３０内の水の溶存酸素量が徐々に低下し、接触ろ床槽８３０内の水の溶存酸素量が極端に低下する（例えば、１ｍｇ／Ｌ未満になる）と、吐出状態においても好気処理の進行が抑制される可能性がある。よって、流入負荷が設計の範囲内である場合に、ブロワ動作状態が停止状態である期間においても接触ろ床槽８３０内の水の溶存酸素量が不足しないように（すなわち、適切に好気処理が進行するように）、停止状態が一定期間存続した場合には、強制的に一定期間ガス（酸素）を供給することが好ましい。
　ブロワ動作状態が停止状態となってから、強制的にガス（酸素）供給を開始するまでの期間（以下、「停止状態存続期間」という）、及び、強制的にガス（酸素）供給を開始してから、ガス（酸素）供給を停止するまでの期間（以下、「吐出状態存続期間」という）は、接触ろ床槽８３０による好気処理が適切に進行するように設定されることが好ましく、予め実験的に決定されることがより好ましい。例えば、停止状態存続期間は、接触ろ床槽８３０に流入する水量に応じて、３０分以上３３０分以下の範囲内に設定され、吐出状態存続期間は、５分以上４０分以下の範囲内に設定される。流入水量が多い場合には、ばっ気サイクルの安定性を考慮すると、停止状態存続時間は短い方が好ましい。本実施例では、停止状態存続期間及び吐出状態存続期間が、停止状態存続期間が６０分及び吐出状態存続期間が２０分の組合せ、停止状態存続期間が１８０分及び吐出状態存続期間が２０分の組合せ、並びに、停止状態存続期間が３００分及び吐出状態存続期間が２０分の組合せを含んでいる。
　そして、ブロワ動作状態が停止状態になった後、停止状態が設定した停止状態存続時間を超えた場合には、制御部５２０が強制的にスイッチを閉じてガス（酸素）を供給し、設定した吐出状態存続時間だけガス（酸素）の供給を継続する。具体的には、ブロワ動作状態が停止状態になってから所定時間が経過した（設定した停止状態存続時間を超えた）ことに応じて、制御部５２０が強制的にスイッチを閉じてガス（酸素）を供給し、設定した吐出状態存続時間だけガス（酸素）の供給を継続する。さらに、ブロワ動作状態が吐出状態になってから所定時間が経過した（設定した吐出状態存続時間を超えた）ことに応じて、制御部５２０がスイッチを開いてガス（酸素）の供給を停止させる。それによって、停止状態が一定時間経過すると、強制的にガス吐出部５１０に電力が供給される状態、すなわち、吐出状態が実現され、接触ろ床槽８３０にガス（酸素）が供給されるので、水の溶存酸素量が極端に低下することを防ぐことができる。
　嫌気ろ床槽８２０では、嫌気性微生物は、ブロワ動作状態が吐出状態である期間に移送された循環水（具体的には、夾雑物除去槽８１０を通じて嫌気ろ床槽８２０に流入した循環水）に含まれる硝酸イオンを還元して脱窒を進行する。ブロワ動作状態が停止状態である期間では、循環水の移送が停止されるので、嫌気ろ床槽８２０内の水の溶存酸素量が多くなることが抑制される。このように、循環水の移送と停止とを交互に行うことによって、嫌気ろ床槽８２０は、脱窒を含む嫌気処理を安定的に進行することができる。
　なお、ブロワ動作状態が吐出状態であっても、嫌気処理部８８０（夾雑物除去槽８１０及び嫌気ろ床槽８２０）への直接的なガス（酸素）の供給（すなわち、散気）は行われない。従って、嫌気ろ床槽８２０内の水の溶存酸素量が多くなることが抑制される。これにより、嫌気ろ床槽８２０は、ブロワ動作状態に拘わらずに、脱窒を含む嫌気処理を進行することができる。
　また、ブロワ動作状態が停止状態である場合、接触ろ床槽８３０内の微生物膜の内部において溶存酸素量が低減し、好気処理の進行が抑制される可能性がある。前記ブロワ５００から好気処理部（接触ろ床槽８３０）へのガス（酸素）の供給を停止した後、設定された時間が経過することにより、強制的にガス（酸素）を所定時間供給することで、接触ろ床槽８３０内の微生物膜の内部において溶存酸素量が低減しすぎることを防ぐことができる。
　制御部５２０が吐出状態を連続的に継続することにより、接触ろ床槽８３０へのガス（酸素）の供給が連続的に継続され、接触ろ床槽８３０内の水の撹拌が連続的に継続され、そして、循環水の移送が連続的に継続される。これにより、接触ろ床槽８３０へ供給されるガス（酸素）の量が増大し、また、接触ろ床槽８３０内の撹拌時間を増大することができる。例えば、流入負荷が高く、アンモニア濃度が設定濃度を超える場合に、制御部５２０が接触ろ床槽８３０にガス（酸素）の供給を開始することで、接触ろ床槽８３０内の水の溶存酸素量が不足することと、撹拌時間が不足して流入基質の撹拌が不十分になることとを抑制することができる。この結果、排水処理装置８００から放流される処理水の水質が低下すること（例えば、ＢＯＤが上昇すること）を抑制することができる。
　なお、好気処理と嫌気処理（特に、硝化と脱窒とによる窒素除去）とを適切に実現するためには、排水処理装置８００に流入する水の量に対する循環エアリフトポンプ８６０によって移送される循環水の量の比率を、適切な範囲内に維持することが好ましい。１日に移送される循環水の総量の好ましい範囲としては、例えば、日平均汚水量の２倍、３倍、４倍、５倍、６倍、７倍から任意に選択された下限と上限とで特定される範囲を採用可能である。循環水の１日の総量が上記の好ましい範囲内であれば、嫌気処理部８８０に供給される硝化液が不足することを抑制しつつ、嫌気処理部８８０内の水の溶存酸素量が増大することを抑制できるので、脱窒を適切に進行できる。例えば、循環水の１日の総量の好ましい範囲としては、日平均汚水量の４倍以上６倍以下の範囲を採用してもよい。なお、日平均汚水量は、１日に排水処理装置８００に流入する水の平均的な量である。例えば、５人家族の住宅からの排水を処理する場合、日本では、日平均汚水量の設計値は、１ｍ３（１０００Ｌ）／日である。なお、１日に移送される循環水の総量の好ましい範囲は、排水処理装置の窒素除去の仕様（例えば、窒素除去率）に応じて決定されることが、さらに好ましい。例えば、流入水に含まれる窒素の８０％を除去することが想定されている場合には、１日に移送される循環水の総量が日平均汚水量の４倍であることが好ましい。
　なお、適切な窒素除去を実現するためには、排出口８６４から流出する水の単位時間当たりの量を実際に測定して得られる移送量が、好ましい範囲内であることが好ましい。また、水位ＷＬの高さに応じて循環エアリフトポンプ８６０による移送量が変動する場合がある。この場合、移送量の好ましい範囲を、予め決められた高さの水位（基準水位と呼ぶ。例えば、低水位ＬＷＬ）での移送量に基づいて決定し、移送量を基準水位で調整することとすればよい。
　以上のように、本実施例では、ブロワ５００の制御部５２０は、接触ろ床槽８３０中のアンモニア濃度に応じて、ガス吐出部５１０からガス（酸素）を供給する機能と、ガス吐出部５１０からのガス（酸素）の供給を停止する機能を制御する機能、及び、前記ガス吐出部５１０からのガス（酸素）の供給を停止した後、設定された時間が経過することにより、強制的に前記ガス吐出部５１０から所定時間ガスを供給する機能を有している。従って、制御部５２０は、接触ろ床槽８３０中の設置したアンモニア濃度測定器８３１により測定したアンモニア濃度に応じて、排水処理装置８００に供給されるガス（酸素）を用いる水処理を実行させることができる。この結果、排水処理装置８００の使用状況に適した水処理を、容易に実現することができる。
　また、排水処理装置８００は、嫌気処理部８８０と、嫌気処理部８８０による処理後の水を受け入れて好気処理を行う接触ろ床槽８３０と、接触ろ床槽８３０内に配置され、ブロワ５００からのガス（酸素）を接触ろ床槽８３０内に供給する散気装置８３４と、接触ろ床槽８３０による処理後の水を嫌気処理部８８０に移送する循環エアリフトポンプ８６０と、を有している。そして、接触ろ床槽８３０は、ブロワ５００からのガスを用いてアンモニアの硝化を行い、嫌気処理部８８０（ここでは、主に嫌気ろ床槽８２０）は、循環エアリフトポンプ８６０によって移送された水を用いて脱窒を行う。
　これにより、ブロワ５００が吐出状態である場合には、接触ろ床槽８３０は、ブロワ５００から供給されるガスに含まれる酸素を用いて、有機物の分解とアンモニアの硝化とを含む好気処理を進行することができる。また、接触ろ床槽８３０は、ブロワ５００から供給されるガス（酸素）を用いて、接触ろ床槽８３０内の水を撹拌することが可能である。そして、水の撹拌によって、流入基質（有機物、アンモニア等の生物処理の対象の物質）が、接触ろ床槽８３０内において撹拌される。これにより、流入基質を、接触ろ床槽８３０内の微生物に分散して供給することができる。また、嫌気処理部８８０（特に、嫌気ろ床槽８２０）は、循環エアリフトポンプ８６０によって移送された水に含まれる硝酸イオンを還元して脱窒を進行することができる。ブロワ５００が停止状態である場合には、循環エアリフトポンプ８６０による嫌気処理部８８０への水の移送が停止する。この結果、嫌気処理部８８０（特に、嫌気ろ床槽８２０）内の水の溶存酸素量の増大が抑制されるので、嫌気処理部８８０は、脱窒を適切に進行することができる。また、ブロワ５００が停止状態である期間に嫌気処理部８８０の溶存酸素量を低減でき、そして、停止状態が繰り返されるので、脱窒を含む嫌気処理を安定化することができる。
　また、排水処理装置８００の設置後に流入負荷が増大する場合、排水処理装置８００が流入負荷の大きな施設に設置される場合等がある。このような場合でも、接触ろ床槽８３０内のアンモニア濃度を測定し、所定の濃度（上限値）を超えた場合にガスを供給し、アンモニア濃度が所定の濃度（下限値）を下回るまで、ガス（酸素）の供給が継続されるので、接触ろ床槽８３０へのガス（酸素）の供給量が増大し、また、接触ろ床槽８３０の水（ひいては、流入基質）の撹拌時間を増大することができる。これにより、負荷が高い場合であっても、接触ろ床槽８３０は、有機物の分解（ひいては、硝化を含む好気処理）を適切に進行することができる。
　なお、ブロワ５００から接触ろ床槽８３０にガス（酸素）が供給されている場合であっても、嫌気処理部８８０には散気装置が設けられていないので、嫌気処理部８８０へは、酸素を含むガスの直接的な供給は行われない。従って、嫌気処理部８８０内の水の溶存酸素量が多くなることが抑制されるので、嫌気処理部８８０（特に、嫌気ろ床槽８２０）は、脱窒の進行が可能である。
　このように、排水処理装置８００とブロワ５００との接続を変更せずに（例えば、ブロワを追加せずに）、接触ろ床槽８３０内のアンモニア濃度の上限値及び下限値を設定し、アンモニア濃度がその数値の範囲内にある間はブロワ５００からガス（酸素）の供給を継続するよう制御することによって、負荷が高い場合の水質低下を防止することができる。
　また、排水処理装置８００（図３）は、循環エアリフトポンプ８６０に接続された送気パイプ６３２を有している。この送気パイプ６３２は、ブロワ５００からのガスを循環エアリフトポンプ８６０に導くパイプである。そして、循環バルブ６３０は、この送気パイプ６３２に接続され、送気パイプ６３２とブロワ５００との間に設けられている。従って、ユーザは、循環バルブ６３０の開度を調整することにより、循環エアリフトポンプ８６０に供給されるガスの単位時間当たりの量、すなわち、循環エアリフトポンプ８６０による水の単位時間当たりの移送量を、容易に調整することができる。
　また、上述したように、制御部５２０は、ガス吐出部５１０への電力供給をオンオフすることによってガス（酸素）の吐出状態と停止状態とを実現する。従って、ガス吐出部５１０としては、間欠モードのための特別な構成を有する装置は必要ではなく、電力が供給された場合にガス（酸素）を吐出する簡単な構成の装置を採用することができる。また、制御部５２０としては、ガス吐出部５１０に対する電力の供給をオンオフする回路を含む簡単な構成の装置を採用することができる。
　また、本実施例では、ガス吐出部５１０は、電力が供給された場合にはガス（酸素）を吐出する同じ動作を行う。従って、吐出状態の時間が長いほど、接触ろ床槽８３０に供給されるガスの量（すなわち、酸素の量）が多くなる。
　なお、好気処理部の構成としては、図１～図３の接触ろ床槽８３０に代えて、好気処理を行うことが可能な他の種々の構成を採用可能である。例えば、好気処理部に設けられる保持部材の種類は、２種類に限らず、１種類、又は、３種類以上であってもよい。接触ろ床槽８３０の代わりに、微生物を保持するための保持部材（担体とも呼ぶ）が流動する担体流動槽を採用してもよい。散気装置８３４としては、パイプに複数の孔を設けたものに限らず、多数の気泡を生成可能な任意の部材（例えば、多孔質部材）を採用してもよい。いずれの場合も、好気処理部は、有機物の分解に加えて、アンモニアの硝化も進行可能であることが好ましい。好気処理を進行するためには、好気処理の少なくとも一部の領域に、好気性微生物を保持するための保持材（例えば、接触材）が収容されていることが好ましい。なお、排水処理装置８００に流入する流入水（原水とも呼ばれる）中の硝酸性窒素濃度よりも、好気処理部による処理済みの水（例えば、好気処理部よりも下流側の水処理槽の水）の硝酸性窒素濃度が高ければ、好気処理部は硝化を行っているということができる。
　嫌気処理部８８０の構成としては、夾雑物除去槽８１０と嫌気ろ床槽８２０とを含む構成に代えて、嫌気処理を行うことが可能な他の種々の構成を採用可能である。例えば、夾雑物除去槽８１０内にも嫌気性微生物が付着するためのろ材を充填してもよい。また、２つの水処理槽８１０、８２０の代わりに、１つの水処理槽を採用してもよい（例えば、夾雑物除去槽８１０を省略してもよい）。いずれの場合も、嫌気処理部８８０は、脱窒を進行可能であることが好ましい。脱窒を進行するためには、嫌気処理部８８０の少なくとも一部の領域に、嫌気性微生物を保持するための保持材（例えば、嫌気ろ材）が収容されていることが好ましい。なお、排水処理装置８００に流入する流入水（原水とも呼ばれる）中の全窒素濃度よりも、排水処理装置８００から放流される水の全窒素濃度が低ければ、嫌気処理部８８０は脱窒を行っているということができる。
２．排水処理方法
　本発明の排水処理方法は、接触ろ床槽８３０のアンモニア濃度測定装置によるＮＨ４－Ｎ（アンモニア）測定値を応じてばっ気量を制御する方法である。具体的には、所定の値に設定した接触ろ床槽ＮＨ４－Ｎ設定値よりもアンモニア濃度測定器８３１による測定値が大きい（アンモニア濃度が高い）場合には、ブロワ５００の制御部５２０が接触ろ床槽８３０へのガス（酸素）の供給を開始する制御を行う。一方、所定の値に設定した接触ろ床槽ＮＨ４－Ｎ設定値よりもアンモニア濃度測定器８３１による測定値が小さい（アンモニア濃度が低い）場合には、ブロワ５００の制御部５２０が接触ろ床槽８３０へのガス（酸素）の供給を停止する制御を行う。これにより、汚水中に含まれる汚染物質の濃度に応じたばっ気量を調整することができ、過剰ばっ気の抑制による省エネルギー化を図ることができる。本発明の排水処理方法は、さらに、前記ブロワ５００から好気処理部へのガス（酸素）の供給を停止した後、設定された時間が経過することにより、強制的にガスを所定時間供給する工程を備えることが好ましい。また、本発明の排水処理方法においては、ブロアから好気処理部にガスの供給を開始するアンモニア濃度（アンモニア濃度上限値）と、ブロアから好気処理部へのガスの供給を停止するアンモニア濃度（アンモニア濃度下限値）との差が、０．１～２．３ｍｇ／Ｌとなるようにアンモニア濃度を制御することが好ましい。
　以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明の技術的範囲はこれらの例示に限定されるものではない。
試験例１．アンモニア濃度の制御幅の検討
　試験槽として、フジクリーン工業株式会社製の小型浄化槽（商品名：ＣＥＮ－５型、Ｗ：１２５０ｍｍ、Ｌ：２４３０ｍｍ、Ｈ：１６６０ｍｍ、総容量：２．８３４ｍ３）を使用した。これは、図１に示すような、夾雑物除去槽（容量：１．０４８ｍ３）、嫌気ろ床槽（容量：１．０５２ｍ３）、接触ろ床槽（容量：０．４８２ｍ３）、処理水槽（容量：０．２３７ｍ３）、及び消毒槽（容量：０．０１５ｍ３）からなる浄化槽（容量：２．８３４ｍ３）である。
　ブロワとして、フジクリーン工業株式会社製のブロワ（商品名：ＥｃｏＭａｃ６０）を使用した。ブロワの吐出量は６０Ｌ／分であり、口径（外径）は１３ｍｍである。
　アンモニア濃度測定器として、荏原実業株式会社製のイオン選択電極式アンモニア性窒素測定器（商品名：Ｓ::ＣＡＮ）を使用した。
　総容量が２．８３４ｍ３の上記試験槽に、排水を８００Ｌ／日の供給速度で連続流入させた。排水は、模擬生活排水（ＢＯＤ：２００ｍｇ／Ｌ、ＳＳ：１６０ｍｇ／Ｌ、Ｔ－Ｎ：４５ｍｇ／Ｌ、Ｔ－Ｐ：５ｍｇ／Ｌ）を使用した。ここで、ＢＯＤは、Ｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｏｘｙｇｅｎ Ｄｅｍａｎｄ（生物化学的酸素要求量）の略称であり、ＳＳは、Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ Ｓｏｌｉｄｓ（浮遊物質又は懸濁物質）の略称であり、Ｔ－Ｎは、Ｔｏｔａｌ Ｎｉｔｒｏｇｅｎ（総窒素）の略称であり、Ｔ－Ｐは、Ｔｏｔａｌ Ｐоｓｐｈоｒｕｓ（総リン）の略称である。なお、排水が流入すると、接触ろ床槽内の水も放流されるため、放流水の水質と接触ろ床槽内の水質はほぼ等しいといえる。
　下記表１に示す条件でアンモニア濃度の制御幅（下限値及び上限値）を変えてガス（酸素）の供給を制御し、設計水量（１０００Ｌ／日）に近い流入水量（８００Ｌ／日）の排水を適切に処理できるかどうかを検討した。設計水量とは、放流水質の基準を満たす一日あたりの上限水量を意味する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
硝化速度
　アンモニア濃度が下限値より低くなると、ブロワをオフにし、ばっ気を止め（ばっ気オフ）、アンモニア濃度が上限値より高くなると、ブロワをオンにし、接触ろ床槽にガス（酸素）を供給する（ばっ気オン）。この動作を、水質（アンモニア濃度）が安定するまで（例えば、４日間から２週間程度）繰り返し、各条件における硝化速度（ｍｇ／Ｌ・時）を求めた。ここで、硝化速度は、接触ろ床槽での処理を担う好気性微生物のアンモニア態窒素（ＮＨ４－Ｎ）除去速度を示す指標である。その結果を表２及び図５に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
  
　＜結果＞
　表２及び図５より、条件１～４のいずれにおいても硝化処理に必要な硝化速度が維持できており、問題なく硝化できることがわかった。
　流入水量が８００Ｌ／日である場合には、条件１～４のいずれの条件でも問題なく処理できるが、その中でも、条件１が好気性微生物の活性が高く、好ましい条件であるといえる。
省エネルギー性
実施例１～４（条件１～４）
　上記実施例１～４におけるブロワの稼働割合及び停止割合を求めた。その結果を表３及び図６に示す。なお、ブロワの停止割合が高いほうが、省エネルギー性が高いと判断できる。
参考例１（条件５：アンモニア濃度の制御を行っていない条件）
　参考のため、５０分間ブロワからガス（酸素）を供給し（ばっ気オン）、２０分間ガス（酸素）の供給を止める（ばっ気オフ）という条件５で、上記と同様の実験を行い、ブロワの稼働割合及び停止割合を求めた。この条件５は、ばっ気オンとばっ気オフとを一定時間で繰り返して省エネルギー化を達成しようとする条件である。条件５は、アンモニア濃度の違いによって、ばっ気オン又はばっ気オフのサイクル条件を変えることはできない。つまり、条件５は、単にガス（酸素）を一定時間供給した後一定時間供給しないを繰り返すだけで、アンモニア濃度の制御を行っていない例である。条件５は、ブロワ停止割合が２９％あり、電力を使っていない時間があることから省エネルギー性はあるといえる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　＜結果＞
　表３及び図６から、実施例１～４（条件１～４）はいずれも、ブロワを停止しない連続運転（停止割合０％）よりも省エネルギー性がよくなっていることがわかった。
　中でも、条件１（下限０．８／上限１．１制御）ではブロワ停止割合が３６％と高いことから、省エネルギー性が高く、これは、ばっ気オンとばっ気オフとを一定時間で繰り返し、アンモニア濃度の制御を行っていない条件５（ブロワ停止割合：２９％）と比べても、省エネルギー性が優れていた。
　これらの結果から、８００Ｌ／日の流入水量を処理する場合には、ブロワからのガス供給を、アンモニア濃度の下限値０．８ｍｇ／Ｌ及び上限値１．１ｍｇ／Ｌで制御することが好ましいことがわかった。
　次に、この試験例１の結果に基づいて、一番優れていた条件１を用いて、試験例２を行った。
試験例２．停止状態存続期間及び吐出状態存続期間の検討
　浄化槽への流入水量は、一日の内でも変動があり、負荷が少ない場合には、接触ろ床槽までアンモニア態窒素濃度が高い水が到達しにくくなる。そうすると、アンモニア濃度が低い状態が続き、ばっ気停止時間が長くなることで酸素不足となり、好気性微生物の活性が下がるため、処理が不安定になる可能性が考えられる。そこで、ばっ気を停止した後、所定時間が経過した場合に強制的にばっ気を開始してガス（酸素）を供給することを検討した。
　排水流入量を低負荷（流入水量：２００Ｌ／日）、中負荷（流入水量：５００Ｌ／日）、及び高負荷（流入水量：８００Ｌ／日）とした。
　基本的なばっ気オン及びばっ気オフは、条件１（アンモニア濃度が０．８ｍｇ／Ｌより低くなるとばっ気を停止し、１．１ｍｇ／Ｌより高くなるとばっ気を開始する）で行った（上記条件１は、下記表４の条件Ｄと同じである。）。
　この条件１に、さらに下記表４のＡ、Ｂ、又はＣの条件を追加し、ばっ気を停止して所定時間（停止状態存続期間）を経過すると強制的にばっ気を開始し（ブロワ動作状態を吐出状態とし）、所定時間ばっ気を継続させた（吐出状態存続期間）後、条件１の動作に戻る。このサイクルを、水質が安定するまで繰り返した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　図７に、一例として、条件Ａの動作フロー図を示す。
　条件Ａでは、アンモニア濃度が０．８ｍｇ／Ｌより低くなるとばっ気を停止し、アンモニア濃度が１．１ｍｇ／Ｌより高くなるとばっ気を開始する。そして、ばっ気を停止して６０分を経過すると強制的にばっ気を開始し、２０分間ばっ気を継続させた後、ばっ気を停止する。このサイクルを、水質が安定するまで繰り返す。なお、条件Ｄは、試験例１の条件１と同じである。
　低負荷（流入水量：２００Ｌ／日）及び中負荷（流入水量：５００Ｌ／日）では、条件Ａ～Ｄで処理試験を行い、高負荷（流入水量：８００Ｌ／日）では、条件Ａ及びＤで処理試験を行った。試験終了後、試験例１と同様にその間のブロワの稼働割合及び停止割合を求めた。
溶存酸素（ＤＯ）
　また、水質が安定した後、接触ろ床槽内の溶存酸素（Ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ Ｏｘｙｇｅｎ；以下、ＤＯという場合がある。）を測定し、ＤＯが３ｍｇ／Ｌを超える割合を求めた。ＤＯが３ｍｇ／Ｌを超える割合が５０％（５割）以上であれば、ばっ気サイクルは安定（問題なく進行する）、８０％（８割）以上であれば、ばっ気サイクルは長期的に安定、５０％（５割）未満だとばっ気サイクルは不安定と判断できる。
　さらに、生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）、総窒素（Ｔ－Ｎ）、アンモニア態窒素（ＮＨ４－Ｎ）、浮遊物質又は懸濁物質（ＳＳ）についても測定した。なお、ＢＯＤは、ＪＩＳ　Ｋ　０１０２－２１及びＪＩＳ　Ｋ　０１０２－３２．３に掲げる隔膜電極法を用いて分析した。
　低負荷における結果を表５、表６、図８及び図９に、中負荷における結果を表７、表８、図１０及び図１１に、高負荷における結果を表９、表１０、図１２及び図１３に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
　＜結果＞
低負荷（２００Ｌ／日）の場合
　表５及び図８から、条件Ａ～ＤのすべてでＤＯが３ｍｇ／Ｌを超える割合が６０％（６割）以上であり、ばっ気サイクルは安定していた。
　また、表６及び図９から、接触ろ床槽内の水質は、基準（ＢＯＤ：１０ｍｇ／Ｌ以下、Ｔ－Ｎ：１０ｍｇ／Ｌ以下、ＳＳ：１０ｍｇ／Ｌ以下）を満たしていた。よって、低負荷の場合には、条件Ａ～Ｄのいずれの条件でも処理後によい水質を維持しながら、処理を安定的に進行させることができることがわかった。また、条件Ａ～Ｄのすべてでばっ気停止割合が７０％（７割）を超えており、省エネルギー性も達成できたことがわかった。
　ＤＯが３ｍｇ／Ｌを超える割合は高いほうが好ましく、８０％（８割）以上であればばっ気サイクルが長期的に安定と推察されるため、低負荷（２００Ｌ／日）の場合には、長期の処理性能の安定を考慮すると、条件Ａ又はＢのように、停止状態存続時間（強制ばっ気を開始するまでの時間）は短いほど好ましいといえる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
　＜結果＞
中負荷（５００Ｌ／日）の場合
　表８及び図１１から、いずれの条件においても、接触ろ床槽内の水質は、基準（ＢＯＤ：１０ｍｇ／Ｌ以下、Ｔ－Ｎ：１０ｍｇ／Ｌ以下、ＳＳ：１０ｍｇ／Ｌ以下）を満たしていた。
　ＤＯについては、表７及び図１０から、条件ＡのみがＤＯが３ｍｇ／Ｌを超える割合が８０％（８割）を超えており（９８．６％）、ばっ気サイクルが長期的に安定と推察される。
　よって、中負荷（５００Ｌ／日）の場合、長期の処理性能の安定を考慮すると、条件Ａが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
　＜結果＞
高負荷（８００Ｌ／日）の場合
　表９及び図１２から、条件Ａと条件Ｄでは、ばっ気停止割合に差はなく、ＤＯが３ｍｇ／Ｌを超える割合もどちらも６０％（６割）を超えており、大きな差はなかった。このように、高負荷の場合には、低負荷又は中負荷ほどには強制ばっ気の効果がみられないことがわかった。これは、高負荷（８００Ｌ／日）の場合、接触ろ床槽までアンモニア態窒素濃度が高い水が到達するため、強制ばっ気の出番がほとんどなかったことが原因と考えられる。
　表９及び図１３から、いずれの条件においても、接触ろ床槽内の水質は、基準（ＢＯＤ：１０ｍｇ／Ｌ以下、Ｔ－Ｎ：１０ｍｇ／Ｌ以下、ＳＳ：１０ｍｇ／Ｌ以下）を満たしていた。
　よって、硝化性能と省エネルギー性との両立の観点から、高負荷でも、条件Ａが好ましい。
５００　ブロワ
５０２　接触パイプ
５１０　駆動部
５１５　吐出口
５２０　制御部
５３０　電源ケーブル
８００　排水処理装置
８０２　流入口
８０４　流出口
８１０　夾雑物除去槽
８２０　嫌気ろ床槽
８３０　接触ろ床槽
８３１　アンモニア濃度測定器
８３４　散気装置
８４０　処理水槽
８５０　消毒槽
９００　排水処理システム

Claims (5)

  1. 　生物膜法を利用した排水処理装置と、前記排水処理装置に酸素を含むガスを供給するブロワと、を備える排水処理システムであって、
    前記ブロワは、吐出口と、前記吐出口を通じて前記ガスを吐出するガス吐出部と、前記ガス吐出部の動作状態を制御する制御部と、を備え、
    前記排水処理装置は、
    嫌気処理を行う嫌気処理部と、
    前記嫌気処理部によって処理された水を受け入れて、前記ブロワからの前記ガスを用いて硝化を行う好気処理部と、を備え、
    前記好気処理部内には、前記嫌気処理部によって処理された水の中のアンモニア濃度を直接的又は間接的に測定可能なアンモニア濃度測定器、及び、前記ブロワからの前記ガスを前記好気処理部内に供給する散気装置が配置され、
    前記制御部は、前記アンモニア濃度測定器によって測定されたアンモニア濃度から硝化が不十分であると判断した場合には、前記ガス吐出部から前記好気処理部にガスを供給し、及び、前記アンモニア濃度測定器によって測定されたアンモニア濃度から硝化が完了していると判断した場合には、前記ガス吐出部からのガスの供給を停止する機能を有する、
    排水処理システム。
  2. 　請求項１に記載の排水処理システムであって、
    前記制御部は、さらに、前記ガス吐出部からのガスの供給を停止した後、設定された時間が経過することにより、強制的に前記ガス吐出部から所定時間ガスを供給する機能を有する、排水処理システム。
  3. 　好気処理部内に配置されるアンモニア濃度測定器によって測定されたアンモニア濃度に応じて、ブロワから好気処理部に供給されるガス量を制御する排水処理方法であって、
    設定されたアンモニア濃度よりもアンモニア濃度測定器によって測定されたアンモニア濃度が高い場合には、ブロワから好気処理部にガスの供給を開始し、設定されたアンモニア濃度よりもアンモニア濃度測定器によって測定されたアンモニア濃度が低い場合には、ブロワから好気処理部へのガスの供給を停止する、排水処理方法。
  4. 　請求項３に記載の排水処理方法であって、
    前記ブロワから好気処理部へのガスの供給を停止した後、設定された時間が経過することにより、強制的にガスを所定時間供給する、排水処理方法。
  5. 　請求項３に記載の排水処理方法であって、
    ブロアから好気処理部にガスの供給を開始するアンモニア濃度（アンモニア濃度上限値）と、ブロアから好気処理部へのガスの供給を停止するアンモニア濃度（アンモニア濃度下限値）との差が、０．１～２．３ｍｇ／Ｌとなるようにアンモニア濃度を制御する、排水処理方法。
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