WO2023276996A1 - 排水処理装置及び排水処理方法 - Google Patents

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WO2023276996A1
WO2023276996A1 PCT/JP2022/025690 JP2022025690W WO2023276996A1 WO 2023276996 A1 WO2023276996 A1 WO 2023276996A1 JP 2022025690 W JP2022025690 W JP 2022025690W WO 2023276996 A1 WO2023276996 A1 WO 2023276996A1
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reaction zone
nitrification
denitrification
reaction
denitrification reaction
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PCT/JP2022/025690
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尚也 田村
敦 渡邉
亮 張
タン フォン グェン
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前澤工業株式会社
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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
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • 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
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    • 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
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    • 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 device and a wastewater treatment method.
  • nitrifying bacteria organic sludge containing microorganisms (hereinafter referred to as "activated sludge”), convert ammonia contained in wastewater into nitrous acid and nitric acid in the presence of oxygen.
  • a wastewater treatment apparatus is known in which a denitrifying reaction in which denitrifying bacteria, which are activated sludge in a state, converts to nitrogen, and a denitrifying reaction are performed in a single reaction tank (see, for example, Patent Document 1).
  • the reaction tank includes a partition plate that divides the nitrification reaction zone for carrying out the nitrification reaction and the denitrification reaction zone for carrying out the denitrification reaction.
  • Membrane separator for separating and removing solids contained in denitrifying sewage (hereinafter referred to as "treated water"), washing the surface of the membrane separator or supplying air necessary for nitrification reaction and an air diffuser for diffusing air bubbles.
  • the sewage When the sewage water level is higher than the upper end of the partition plate, the sewage overflows the partition plate and moves from the nitrification reaction area to the denitrification reaction area and returns from the denitrification reaction area to the nitrification reaction area. As a result, a circulation flow that circulates around the partition plate is formed. Therefore, nitrous acid and nitric acid produced in the nitrification reaction zone move to the denitrification reaction zone and are converted to nitrogen in the denitrification reaction zone.
  • the water level of the sewage is lower than the upper end of the partition, the sewage does not overflow the partition.
  • a circulation flow is not formed, nitrous acid and nitric acid are produced in the nitrification reaction zone, and the nitrous acid and nitric acid that have previously moved from the nitrification reaction zone to the denitrification reaction zone are converted into nitrogen in the denitrification reaction zone.
  • An object of the present invention is to provide a wastewater treatment apparatus and a wastewater treatment method that can efficiently carry out a denitrification reaction.
  • the wastewater treatment apparatus of the present invention comprises a nitrification reaction for converting ammonia contained in wastewater into nitrous acid or nitric acid in the presence of oxygen, and nitrous acid or nitric acid produced based on the nitrification reaction.
  • a nitrification reaction zone for carrying out the nitrification reaction and a denitrification reaction zone for carrying out the denitrification reaction are divided into a first division means adjacent to the membrane separation means, a nitrification reaction zone for carrying out the nitrification reaction and the denitrification reaction zone.
  • a second sorting means for sorting a denitrification reaction zone for carrying out a nitrification reaction, the second sorting means being connected to the first sorting means, the first sorting means for separating the waste water from the nitrification reaction zone to the It has a first route through which the waste water moves to the denitrification reaction zone, and the second separation means is a second route through which the waste water returns from the denitrification reaction zone to the nitrification reaction zone. It is characterized by having a part.
  • the wastewater treatment method of the present invention comprises a nitrification reaction for converting ammonia contained in wastewater into nitrous acid or nitric acid in the presence of oxygen, and nitrous acid or nitric acid produced based on the nitrification reaction.
  • a denitrification reaction that converts to nitrogen in anoxic conditions
  • a membrane separation means that separates and removes solids contained in the waste water subjected to the nitrification reaction and the denitrification reaction
  • the nitrification reaction and a denitrification reaction zone for carrying out the denitrification reaction.
  • the wastewater treatment apparatus of the present invention comprises a nitrification reaction for converting ammonia contained in wastewater into nitrous acid or nitric acid in the presence of oxygen, and nitrous acid or nitric acid produced based on the nitrification reaction.
  • a denitrification reaction that converts to nitrogen in anoxic conditions, in a wastewater treatment apparatus for performing a nitrification reaction zone for carrying out the nitrification reaction and a denitrification reaction zone for carrying out the denitrification reaction; detection means for detecting the amount of scum generated; a first air diffuser and a second air diffuser disposed in the nitrification reaction zone; and the amount of scum detected by the detection means. and air blowing amount control means for controlling the air blowing amount of the first air diffuser and/or the air blowing amount of the second air diffuser.
  • the wastewater treatment method of the present invention comprises a nitrification reaction for converting ammonia contained in wastewater into nitrous acid or nitric acid in the presence of oxygen, and nitrous acid or nitric acid produced based on the nitrification reaction.
  • a wastewater treatment method performed by a wastewater treatment apparatus comprising a blowing amount control means for controlling the blowing amount of the apparatus and/or the blowing amount of the second air diffuser, wherein the amount of scum generated is detected by the detecting means. and an air blow amount control step of controlling the air blow amount of the first air diffuser and/or the air blow amount of the second air diffuser based on the detected amount of scum generated. It is characterized by
  • the denitrification reaction can be carried out efficiently.
  • FIG. 2(a) shows a plan view of the reaction vessel
  • FIG. 2(b) shows a front perspective view of the reaction vessel
  • FIG. 2(c) shows a rear perspective view of the reactor.
  • FIG. 3(a) is a front view of the partition plate adjacent to the membrane separation device
  • FIG. 3(b) is not adjacent to the membrane separation device.
  • FIG. 2 is a flow chart showing a procedure of waste water treatment performed by the waste water treatment apparatus of FIG. 1; 4 is a diagram used to explain a modification of the partition plate in FIG. 3; FIG. 3 is a diagram used to explain a modification of the partition plate in FIG. 2; FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 6 and used to explain the partition plate viewed from the denitrification reaction zone.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 6 and used to explain the state of overall aeration.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 6 and is used to explain the state of aeration in which a swirling flow is generated.
  • FIG. 7 is a flow chart showing a procedure of waste water treatment performed by the waste water treatment apparatus of FIG. 6;
  • FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the thickness of the scum layer and the ratio of the air blow volume of the air diffusers 4a and 4b in the scum thickness control test conducted in the example.
  • FIG. 1 is a front view schematically showing a waste water treatment device 10 according to an embodiment of the present invention.
  • the wastewater treatment apparatus 10 in FIG. 1 includes a raw water tank 1, a reaction tank 2, pumps P1 and P2, a liquid level sensor LS, and a blower B.
  • the reaction tank 2 includes a membrane separation device 3 (membrane separation means) and an air diffuser 4 ( aeration means) and partition plates 5 and 6.
  • a raw water tank 1 and a pump P1, a pump P1 and a liquid level sensor LS, a blower B and an air diffuser 4, and a pump P2 and a membrane separation device 3 are connected.
  • the raw water tank 1 stores the water to be treated to be supplied to the reaction tank 2.
  • the reaction tank 2 When the reaction tank 2 is installed, the water to be treated flows into the reaction tank 2 from the vicinity of the upper end 2a located on the ceiling side. supplied.
  • the water to be treated supplied from the raw water tank 1 undergoes a nitrification reaction in which ammonia contained in the water to be treated is converted to nitrous acid and nitric acid in the presence of oxygen, and the nitrous acid and nitric acid are converted to nitrogen in an oxygen-free state.
  • a denitrification reaction is applied.
  • the nitrification reaction is carried out by activated sludge nitrifying bacteria, and the denitrification reaction is carried out by activated sludge denitrifying bacteria.
  • a maximum water level HWL at which the supply of the water to be treated from the raw water tank 1 is stopped and a minimum water level LWL at which the supply of the water to be treated from the raw water tank 1 is started are set.
  • the pump P1 is driven to start supplying the water to be treated from the raw water tank 1 to the reaction tank 2, and the liquid level sensor LS detects the highest water level of the treated water.
  • HWL is detected, the pump P1 is stopped and the supply of water to be treated from the raw water tank 1 to the reaction tank 2 is stopped.
  • the membrane separation device 3 is an elongated housing that extends in the vertical direction when installed in the reaction vessel 2, and the housing has a plurality of hollow fiber membranes. Solids contained in the treated water are separated and removed when passing through the membrane separator 3 .
  • the blower B supplies air to the air diffuser 4, and the air diffuser 4 diffuses a large amount of minute air having an air diameter of 20 to 500 ⁇ m, for example, to the nitrification reaction area D1 where the nitrification reaction is performed.
  • the partition plates 5 and 6 divide the reaction tank 2 into a nitrification reaction area D1 and a denitrification reaction area D2 in which the denitrification reaction is performed.
  • the partition plates 5 and 6 have notches 5c and 6c (first intermediate portions) on the side of the upper end portion 2a.
  • the partition plates 5 and 6 have a contact portion 2b that contacts the bottom of the reaction vessel 2, and cutout portions 5f and 6f (second intermediate portions) that are adjacent to the contact portion 2b. Cutouts 5 f and 6 f are formed between the bottom of reaction vessel 2 and diffuser 4 .
  • FIG. 2A and 2B are diagrams used to explain the partition plates 5 and 6 in FIG. 2(c) shows a rear perspective view of the reaction vessel 2.
  • FIG. 2(c) shows a rear perspective view of the reaction vessel 2.
  • the partition plate 5 is composed of partition plates 5a and 5b
  • the partition plate 6 is composed of partition plates 6a and 6b
  • the air diffuser 4 is formed in a T shape.
  • the partition plates 5a and 5b are connected perpendicular to each other
  • the partition plates 6a and 6b are connected perpendicular to each other
  • the partition plates 5a and 6a (second dividing means) are adjacent to the air diffuser 4
  • the partition plate 5b , 6b first dividing means
  • the reaction tank 2 is divided into a nitrification reaction zone D1 and a plurality of denitrification reaction zones D2 by partition plates 5 and 6.
  • the partition plates 5b and 6b adjacent to the membrane separator 3 and the air diffuser 4 means that the partition plates 5b and 6b are directly connected to the membrane separator 3 and the air diffuser 4. Not only when they are in contact, but also when the partition plates 5b and 6b are arranged adjacent to the membrane separation device 3 and the air diffuser 4 with a gap provided within the range where the circulating flow of the present invention described later is formed. included.
  • a membrane separator 3 and an air diffuser 4 are installed in the nitrification reaction area D1.
  • the membrane separation device 3 is arranged between the partition plates 5b and 6b, and the air diffuser 4 is arranged in a T shape at the bottom of the nitrification reaction zone D1 of the reaction vessel 2 where the membrane separation device 3 is not installed.
  • the range in which the membrane separation device 3 is arranged and the range in which the air diffuser 4 is arranged are separated and do not overlap each other.
  • the range in which the membrane separation device 3 is arranged and the range in which the air diffuser 4 is arranged are separated, it is possible to secure minute air bubbles among the air bubbles diffused from the air diffuser 4. As a result, the dissolved oxygen concentration necessary for the nitrification reaction can be reliably secured.
  • the partition plates 5b and 6b have notches 5c and 6c.
  • the notches 5c and 6c are formed near the membrane separator 3 and remote from the partition plates 5a and 6a at one end of the partition plates 5b and 6b located near the upper end portion 2a.
  • the partition plates 5b and 6b are formed by cutting flat plate-like members corresponding to the notch portions 5c and 6c from one corner of the flat plate-like member. As a result, one end portion of the partition plates 5 and 6 is positioned between the uppermost end portions 5d and 6d of the partition plate to which the water level of the water to be treated does not reach and the upper end portion 5e of the partition plate located between the highest water level HWL and the lowest water level LWL. , 6e.
  • the partition plates 5a and 6a have notches 5f and 6f.
  • the cutouts 5f and 6f are formed at the other ends of the partition plates 5a and 6a located near the bottom of the reaction vessel 2, near the air diffuser 4 and remote from the partition plates 5b and 6b.
  • the partition plates 5a and 6a are formed by cutting flat plate-like members corresponding to cutouts 5f and 6f from one corner of the flat plate-like member.
  • the other end portions of the partition plates 5 and 6 have contact portions 2b adjacent to the cutout portions 5f and 6f and contacting the bottom portion of the reaction vessel 2.
  • the denitrification reaction regions D2 L and D2 R have a shape similar to a rectangular parallelepiped . placed.
  • the water to be treated When the water level of the water to be treated is between the highest water level HWL and the upper end portions 5e and 6e of the partition plates, the water to be treated overflows the upper end portions 5e and 6e of the partition plates and flows from the nitrification reaction region D1 to the denitrification reaction regions D2L and D2L. While moving to D2 R , it returns to the nitrification reaction area D1 from the denitrification reaction areas D2 L and D2 R via the notches 5f and 6f.
  • the nitrification reaction area D1 is 100% by volume or more and 400% by volume or less, preferably 100% by volume or more and 300% by volume or less of each of the denitrification reaction areas D2L and D2R .
  • FIG. 3A and 3B are diagrams for explaining the sizes of the notches 5c, 6c, 5f, and 6f in FIG. 2, and FIG. 3(b) is a front view of the partition plates 5a and 6a that are not adjacent to the membrane separation device 3.
  • FIG. 3(b) is a front view of the partition plates 5a and 6a that are not adjacent to the membrane separation device 3.
  • the cutouts 5c and 6c have a short side l and a long side m, and the length of the short side l is 5% to 20% of the length of the partition plates 5b and 6b in the longitudinal direction.
  • the length of the long side m is 30% to 60% of the length of the partition plates 5b and 6b in the short direction.
  • the notches 5f and 6f have a short side p and a long side q, and the length of the short side p is 2% to 10% of the length in the longitudinal direction of the partition plates 5a and 6a.
  • the length of the side q is 30% to 60% of the length of the partition plates 5b, 6b in the lateral direction.
  • the length of the short side p of the cutouts 5f and 6f extends from the bottom of the reaction vessel 2. It is equal to or less than the length (distance) to the air diffuser 4, for example, 25 to 75% of the length from the bottom of the reaction vessel 2 to the air diffuser 4.
  • FIG. 4 is a flow chart showing the procedure of wastewater treatment performed by the wastewater treatment apparatus 10 of FIG.
  • the water to be treated undergoes nitrification reaction in the nitrification reaction zone D1, and the water to be treated undergoes denitrification reaction in the denitrification reaction zone D2.
  • treated water is produced, and the treated water is discharged to the outside of the reaction tank 2 via the membrane separator 3 .
  • the water level of the water to be treated drops and is positioned between the partition plate upper ends 5e, 6e and the minimum water level LWL, and the circulation flow disappears (S4).
  • the water to be treated is subjected to the nitrification reaction in the nitrification reaction zone D1, and the water to be treated is denitrified in the denitrification reaction zones D2L and D2R . and the treated water is discharged to the outside of the reaction vessel 2 via the membrane separator 3 (S5).
  • the water level of the water to be treated reaches the minimum water level LWL, the pump P1 is driven, new water to be treated is supplied from the raw water tank 1 to the reaction tank 2 (S6), and the process ends.
  • the water to be treated sequentially circulates through the nitrification reaction area D1, the cutouts 5c and 6c, the denitrification reaction areas D2L and D2R , and the cutouts 5f and 6f (S3).
  • the flow paths of the water to be treated in the denitrification reaction regions D2 L and D2 R are regulated by the cutouts 5c and 6c and the cutouts 5f and 6f arranged on the diagonal lines of the denitrification reaction regions D2L and D2R .
  • the water to be treated traverses the denitrification reaction regions D2 L and D2 R from the cutouts 5c and 6c toward the cutouts 5f and 6f.
  • the agitation power with which the circulating flow agitates the water to be treated in the denitrifying reaction areas D2 L and D2 R is improved, and the denitrifying reaction areas D2 L and D2 R are sufficiently mixed by the circulating flow, so that the denitrifying bacteria Evenly distributed in the denitrification reaction area, the denitrification reaction can be efficiently carried out without accumulating in the corners of the reaction vessel 2 .
  • the cutouts 5c, 6c, 5f and 6f are formed by cutting out the cutouts 5c, 6c, 5f and 6f from one corner of the flat plate member.
  • the flow path of the circulating flow may be regulated by providing it (FIG. 5).
  • FIG. 6 is a diagram used to explain a modification of the partition plate in FIG.
  • the wastewater treatment apparatus of FIG. 6 is basically the same in configuration and operation as the wastewater treatment apparatus 10 of FIG. It is different from the wastewater treatment apparatus 10 in FIG. 1 in that the partition plate 50b (first dividing means) is connected so as to form a plane, and a flow control plate 60 is provided.
  • the waste water treatment apparatus 100 of FIG. 6 includes a reaction tank 1 connected to an unillustrated raw water tank, and the reaction tank 1 includes a partition plate 50a (second dividing means), a partition plate 50b (first dividing means), It has a membrane separator 30, an air diffuser 4, an image analysis camera 50, a flow control plate 60, and scum sensors C1, C2, C3.
  • a pump (not shown) is connected to the membrane separation device 30 , and a blower (not shown) is connected to the air diffusion device 4 .
  • the raw water stored in the raw water tank is supplied to the reaction tank 1, and the reaction tank 1 contains raw water and activated sludge containing nitrifying bacteria and denitrifying bacteria.
  • the partition plates 50a and 50b divide the reaction tank 1 into a nitrification reaction zone D1 where nitrifying bacteria convert ammonia into nitrite and nitric acid in the presence of oxygen, and a nitrification reaction zone D1 where denitrifying bacteria produce nitrite on the basis of ammonia. and a denitrification reaction zone D2 in which nitric acid or a denitrification reaction that converts nitric acid into nitrogen in the absence of oxygen is performed.
  • the volume ratio of the nitrification reaction zone D1 and the denitrification reaction zone D2 is usually 1:0.5 to 1:1, preferably about 1:1.
  • a membrane separation device 30, an air diffuser 4, a flow control plate 60 and scum sensors C1 and C2 are arranged in the nitrification reaction zone D1, and an image analysis camera 50 and a scum sensor C3 are arranged in the denitrification reaction zone D2. .
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 6, which is used to explain the partition plate viewed from the denitrification reaction area.
  • the partition plates 50a and 50b have an upper end 2a near the surface of the water to be treated and a lower end 2b in contact with the bottom of the reaction vessel 1.
  • the upper end 2a is located near the membrane separation device 30. It has an overflow opening 2c (first via) and the lower end 2b has a return opening 2d (second via).
  • the overflow opening 2c has an overflow end 2e, and the water level of the water to be treated in the reaction vessel 1 is lower than the upper end 2a and higher than the overflow end 2e.
  • the overflow opening 2c and the return opening 2d are located diagonally in the partition plates 50a and 50b.
  • the horizontal length of the overflow opening 2c and the return opening 2d is 3 to 30%, preferably 5 to 20%, of the horizontal length of the partition plate 2, respectively.
  • the vertical length of the overflow opening 2c and the return opening 2d is 3 to 20%, preferably 5 to 10%, of the vertical length of the partition plate 2, respectively.
  • the agitation force with which the circulating flow agitates the water to be treated in the denitrifying reaction area D2 is improved, and the denitrifying reaction area D2 is sufficiently mixed by the circulating flow, so that the denitrifying bacteria are uniformly distributed in the denitrifying reaction area. Therefore, the denitrification reaction can be efficiently carried out without accumulating in the corners of the reaction vessel 1.
  • the membrane separation device 30 has a rectangular parallelepiped casing extending in the vertical direction, and the interior of the casing has, for example, a hollow portion surrounded by a material (e.g., fiber, etc.) in which micropores are formed. A long hollow fiber membrane is installed.
  • the four side surfaces of the housing of the membrane separation device 30 are respectively formed of dividable elongated plate-like members, and the bottom of the housing is open.
  • the treated water obtained by subjecting waste water to be treated (hereinafter referred to as "treated water") stored in the reaction tank 1 to nitrification and denitrification contains solids.
  • An air diffuser (not shown) for cleaning the membrane separation device 30 with air is introduced into the bottom of the housing, exposing the membrane separation device 30 to the air.
  • the treated water always enters the inside of the housing based on the upward flow.
  • the treated water that has entered the interior of the housing moves from the surface of the hollow fiber membrane into the interior of the hollow fiber membrane, and the hollow fiber membrane separates and removes solids from the treated water.
  • the treated water from which the solid content has been separated and removed is discharged outside the reaction tank 1 .
  • the membrane separation device is arranged near the overflow opening 2c, and below the membrane separation device 30, an air diffuser (not shown) for membrane aeration is arranged.
  • the air diffuser for membrane aeration diffuses a large amount of minute air bubbles into the membrane separator 30 .
  • the fouling phenomenon that occurs due to this is suppressed.
  • the blower supplies air to the air diffuser 4, and the air diffuser 4 diffuses a large amount of minute air bubbles with an air diameter of 20 ⁇ m to 500 ⁇ m, for example, into the nitrification reaction area D1.
  • the air diffuser 4 includes an air diffuser 4a (first air diffuser) arranged upstream of the nitrification reaction zone D1 and an air diffuser 4b (second diffuser) arranged downstream of the nitrification reaction zone D1.
  • the air diffusers 4a and 4b supply oxygen necessary for the nitrification reaction to the membrane separator 30 as well.
  • the diffusers 4a and 4b are connected to separate blowers (not shown), respectively, and the blowing volumes of the diffusers 4a and 4b can be adjusted independently.
  • an air diffusion zone A is formed above the air diffuser 4a
  • an air diffusion zone B is formed above the air diffuser 4b.
  • the volume ratio of the aeration zone A and the aeration zone B is usually 1:1 to 1:3, preferably 1:1.5 to 1:3.
  • the scum sensors C1, C2, C3 and the image analysis camera 50 are installed to detect the amount of scum generated on the water surface in the reaction tank 1 (detection means).
  • the scum sensor C1 is arranged in the diffusion zone B (downstream of the nitrification reaction region D1) where the air diffuser 4b diffuses, and the scum sensor C2 is arranged in the diffusion zone A (the nitrification reaction region D1) where the air diffuser 4a diffuses. upstream).
  • the scum sensor C3 is arranged near the overflow opening 2c of the partition plate 2 in the denitrification reaction zone D2.
  • the scum sensors C1, C2, and C3 are laser sensors, for example, and identify the position of the surface of the scum layer.
  • the image analysis camera 50 is arranged above the denitrification reaction area D2 and captures an image including the inner wall surface of the reaction tank 1 and the water surface.
  • the image analysis camera 50 measures the distance from a reference point marked at a position above the position where the surface of the scum layer is highest, for example, at a position 20 cm or more higher than the surface of the scum layer, to the surface of the scum layer. Locate the surface of the layer.
  • the scum sensors C1, C2, C3 and the image analysis camera 50 are used together with a water level gauge to measure the water depth in the reaction tank 1, and continuously determine the thickness of the scum layer by obtaining the difference between the position of the scum layer surface and the water depth. Or detect it periodically.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 6, which is used to explain the state of full-surface aeration.
  • the diffuser 4a and the diffuser 4b are set so that the air blowing volume is the same, and the entire surface of the water is uniformly diffused (Fig. 8).
  • activated sludge rises due to the aeration of the air diffusers 4a and 4b, and the sludge may be concentrated near the water surface to form a scum layer on the water surface.
  • the scum layer formed in the nitrification reaction zone D1 moves to the denitrification reaction zone D2.
  • scum tends to accumulate in the denitrification reaction region D2, and a scum layer with a thickness of 40 to 50 cm may be formed.
  • the sludge concentration in the reaction tank becomes uneven, and the nitrification reaction and the denitrification reaction are properly carried out.
  • the wastewater treatment equipment is not operated properly. Therefore, in the present embodiment, based on the amount of scum detected by the scum sensors C1, C2, C3 or the image analysis camera 50 (detection means), the air blowing amount of the air diffuser 4a (first air diffuser) and / Or the air flow rate of the air diffuser 4b (second air diffuser) is controlled to control the flow state of the reaction vessel.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view along line BB in FIG. 6, and is used to explain the state of aeration in which a swirling flow occurs.
  • the upper limit setting value of the scum layer thickness for preventing the thickness of the scum layer from increasing any more and the allowable setting value of the scum layer thickness which does not interfere with the operation of the waste water treatment equipment are set. Set in advance. Next, when the thickness of the scum layer detected at a predetermined time exceeds the upper limit set value, for example, 7 cm, the diffuser 4b is controlled to be larger in air blow rate than the diffuser 4a.
  • the ratio of the amount of air blown by the air diffuser 4b to the amount of air blown by the air diffuser 4a (hereinafter referred to as “air volume ratio (4b/4a)”) is the ratio that can reduce the thickness of the scum layer (hereinafter , referred to as “scum thickness reduction ratio”), for example, controlled to be in the range of 1.12 to 2.0.
  • the difference in the amount of air blown between the air diffusers 4a and 4b is set to, for example, 10 to 20% by volume.
  • the amount of air blown is controlled by adjusting the amount of air supplied to the air diffusers 4a and 4b from blowers that are independently connected to the air diffusers 4a and 4b.
  • the scum that moves from the nitrification reaction area D1 to the denitrification reaction area D2 via the overflow opening 2c is also reduced. thickness is also reduced.
  • a stirring device for stirring the denitrification reaction area D2 may be provided, and when the denitrification reaction area D2 is being stirred, a flow based on this is generated in the denitrification reaction area D2.
  • the scum present in the denitrification reaction zone D2 also disappears at a constant speed due to the swirling flow and the flow generated by the stirring in the denitrification reaction zone D2.
  • the swirl flow in the nitrification reaction zone D1 can be easily controlled, and the thickness can be reduced. Formation of a large scum layer can be suppressed, and nitrification and denitrification reactions can be stably carried out.
  • the greater the air blow rate ratio (4b/4a) the greater the strength of the swirling flow and the faster the rate of decrease in the thickness of the scum layer on the water surface, but on the other hand, the oxygen dissolution efficiency required for the nitrification reaction decreases. Therefore, the scum thickness reduction ratio is preferably controlled to 1.15 to 1.8, more preferably 1.2 to 1.5. Further, when the scum thickness reduction ratio increases, control may be performed to temporarily increase the blow rate ratio to destroy the scum layer. In this embodiment, a scum crushing device may be further installed in addition to controlling the air blow volume ratio (4b/4a).
  • the blow rate ratio (4b/4a) is controlled so as to maintain the thickness of the scum layer (hereinafter referred to as "scum thickness maintenance ratio").
  • the scum thickness maintenance ratio should be greater than 1 and smaller than the scum thickness reduction ratio. is preferred.
  • the thickness of the scum layer can be measured using any one of the scum sensors C1, C2, and C3. From this point of view, it is preferable to measure the thickness of the scum layer using at least the scum sensor C1 arranged downstream of the nitrification reaction region D1 where the change in thickness of the scum layer is large. By using two or more scum sensors, the thickness of the scum layer can be measured more accurately. When two scum sensors are used, it is preferable to use a combination of the scum sensor C1 arranged downstream of the nitrification reaction zone D1 (aeration zone B) and the scum sensor C3 arranged in the denitrification reaction zone D2. good.
  • the image analysis camera 50 can directly visually observe the thickness of the scum layer in the denitrification reaction area D2. can be used as an aid to Also, the scum sensors C1, C2, C3 and the image analysis camera 50 may have an alarm function that issues an alarm when the thickness of the scum layer reaches a predetermined thickness.
  • the flow control plate 60 is arranged between the membrane separation device 30 and the diffusion zone B in the nitrification reaction zone D1 (Fig. 6).
  • the flow control plate 60 is a rectangular plate having one end in the horizontal direction fixed to the partition plates 50 a and 50 b, and is arranged upstream of the membrane separation device 30 .
  • the upper end of the flow control plate 60 is located at a position where the scum layer does not overflow, for example, 20 cm above the surface of the scum layer, and the lower end of the flow control plate 60 is positioned below the upper end of the housing of the membrane separation device 30. located (Fig. 8).
  • the top of three sides is surrounded by the partition plate 50b, the tank wall of the reaction tank 1, and the flow control plate 60, but the other sides of the housing One side is open at the top to the nitrification reaction zone D1 (FIG. 6). Therefore, the scum generated in the nitrification reaction area D1 and floating on the water surface moves upward from the other one side surface of the housing to the upper side of the membrane separation device 30 .
  • the flow control plate 60 By arranging the flow control plate 60 on the upstream side of the membrane separation device 30 in this way, it is possible to control the path so that the scum on the water surface reliably moves above the membrane separation device 30.
  • the air bubbles aerated from the air diffuser arranged below the membrane separation device 30 efficiently collide with the residual scum, and the residual scum can be crushed (FIG. 6).
  • an upward flow is also formed around the membrane separation device.
  • This upward flow forms a driving force for the sewage to move from the nitrification reaction zone D1 to the denitrification reaction zone D2 via the overflow opening 2c of the partition plate 50b.
  • wastewater moves from the upper part of the diffusion zone B to the upper part of the membrane separation device 30 in the nitrification reaction zone D1.
  • a swirling flow is also formed.
  • the swirling flow moving from the upper part of the diffusion zone B to the upper part of the membrane separation device 30 becomes an upward flow around the membrane separation device. It is possible to prevent the upward flow from attenuating due to contact.
  • FIG. 10 is a flow chart showing the procedure of waste water treatment performed by the waste water treatment apparatus 100 of FIG.
  • the wastewater treatment of FIG. 10 explains the control of the air diffusers 4a and 4b when the thickness of the scum layer is detected.
  • the water to be treated is supplied to the reaction tank 1 (FIG. 6). At this time, the water level of the water to be treated is lower than the upper end portion 2a and higher than the overflow end portion 2e (Fig. 7).
  • the air diffuser for membrane aeration diffuses a large amount of minute air bubbles into the membrane separation device 30 .
  • the air diffusers 4a and 4b arranged in the nitrification reaction zone D1 diffuse a large amount of fine air bubbles to the membrane separation device 30 as well.
  • the nitrification reaction is carried out in the nitrification reaction zone D1, and the water to be treated that has undergone the nitrification reaction moves to the denitrification reaction zone D2 via the overflow opening 2c.
  • a denitrification reaction is performed in the denitrification reaction area D2, and the water to be treated that has undergone the denitrification reaction moves to the nitrification reaction area D1 via the return opening 2d.
  • the nitrification reaction and the denitrification reaction are continued while a circulation flow is formed around the partition plates 50a and 50b.
  • the air diffuser 4a and the air diffuser 4b are controlled in a state of full-surface aeration (FIG. 8) in which the amount of blown air is the same.
  • the scum sensors C1, C2, C3 and the image analysis camera 50 are used together with the water gauge to detect the thickness of the scum layer in the nitrification reaction area D1 and/or the denitrification reaction area D2 (S1: detection step).
  • S1 detection step
  • at least an allowable set value for the thickness of the scum layer that does not hinder the operation of the wastewater treatment apparatus is set in advance.
  • the CPU provided in the information processing device determines whether or not the thickness of the detected scum layer exceeds the allowable set value plus 1 cm (S2).
  • the air blowing amount of the air diffuser 4b is increased by 5%, and the air blowing amount ratio ( 4b/4a) is controlled so that the scum thickness reduction ratio is within the range of, for example, 1.12 to 2.0 (S3: air flow control step).
  • the CPU provided in the information processing device determines whether or not the thickness of the scum layer detected in S1 exceeds the thickness obtained by adding 2 cm to the allowable set value (S4).
  • the air blowing amount of the air diffuser 4b is further increased by 5% from the air blowing amount increased in S3,
  • the ventilation devices 4a and 4b are controlled so that the air volume ratio (4b/4a) is within the scum thickness reduction ratio, for example, within the range of 1.12 to 2.0 (S5: air volume control step), and this process ends. do.
  • the CPU provided in the information processing device (not shown) determines the thickness of the detected scum layer. It is determined whether or not the thickness is smaller than the allowable set value minus 1 cm (S6). If the thickness of the detected scum layer is smaller than the thickness obtained by subtracting 1 cm from the allowable setting value, the air blowing amount of the air diffuser 4b is reduced by 5%, and the air blowing amount ratio (4b /4a) is controlled to be within the scum thickness maintenance ratio, eg, within the range of 1.00 to 1.09 (S7).
  • the air blowing amount of the air diffuser 4b is further reduced by 5% from the air blowing amount reduced in S7, The devices 4a and 4b are controlled so that the air blow volume ratio (4b/4a) is within the scum thickness maintenance ratio, eg, within the range of 1.00 to 1.09 (S9), and the process ends.
  • the thickness of the scum layer does not increase, and the nitrification reaction and Denitrification reaction can continue.
  • the thickness of the scum layer detected in S6 is smaller than the thickness obtained by subtracting 1 cm from the allowable set value (NO in S6), skip S7 to S9 and end this process, and detect in S8. If the thickness of the obtained scum layer is smaller than the thickness obtained by subtracting 2 cm from the allowable set value (NO in S8), S9 is skipped and the process ends.
  • the thickness of the scum layer is continuously detected at predetermined time intervals, for example, 1 minute intervals, and the process of FIG. 10 is repeatedly executed.
  • predetermined time intervals for example, 1 minute intervals
  • FIG. 10 for example, when an upper limit setting value larger than the allowable setting value by 2 cm or more is set in advance, it is determined whether the thickness of the scum layer detected in S2 exceeds the upper limit setting value.
  • S3 to S4 may be skipped, and the blowing amount of the air diffuser 4b may be increased by, for example, 10% in S5.
  • the air blow volume ratio of the air diffusers 4a and 4b ( 4b/4a) is controlled to fall within the range of the scum thickness reduction ratio.
  • the air blow volume ratio of the air diffusers 4a and 4b ( 4b/4a) is controlled to fall within the range of the scum thickness reduction ratio.
  • the water to be treated in the nitrification reaction area D1 moves to the denitrification reaction area D2 via the overflow opening 2c, and the water to be treated in the denitrification reaction area D2 moves to the return opening. 2d to the nitrification reaction zone D1.
  • a circulation flow that circulates around the partition plates 50a and 50b is formed, and the flow path of the water to be treated circulating through the nitrification reaction area D1 and the denitrification reaction area D2 is restricted, so the flow velocity of the water to be treated is To rise.
  • the agitation force with which the circulating flow agitates the water to be treated in the denitrifying reaction area D2 is improved, and the denitrifying reaction area D2 is sufficiently mixed by the circulating flow, so that the denitrifying bacteria are uniformly distributed in the denitrifying reaction area. Therefore, the denitrification reaction can be efficiently carried out without accumulating in the corners of the reaction vessel 1.
  • the amount of water to be treated circulating in the nitrification reaction zone D1 and the denitrification reaction zone D2 is controlled to a constant amount, it is possible to easily and accurately control the amount of air blown by the air diffusers 4a and 4b installed in the nitrification reaction zone. Reaction and denitrification reaction can be stably carried out.
  • the air diffuser 4a is arranged on the upstream side, and the air diffuser 4b is arranged on the downstream side.
  • the water to be treated that has flowed in through the return opening 2d moves gently from the upstream side toward the overflow opening 2c toward the downstream side.
  • the amount of air blown by the diffuser 4b is controlled to be greater than the amount of air blown by the air diffuser 4a to form a swirling flow and scum.
  • the diffuser 4b with a large air blow volume is arranged on the downstream side, and the air diffuser 4a with a small air blow volume is arranged on the upstream side, so that the swirl flow is the normal flow of the water to be treated. , the swirling flow can be efficiently formed and the control can be performed efficiently.
  • the membrane separation device 30 is arranged near the first opening.
  • the aeration from the air diffuser for membrane aeration is above the membrane separation device 30. Since the generated bubbles collide with the remaining scum, the residual scum is crushed by the bubbles, and the thickness of the scum layer in the denitrification reaction region D2 can be reduced.
  • the nitrification reaction zone D1 has a flow control plate on the upstream side of the membrane separation device 30.
  • the flow control plate 60 on the upstream side of the membrane separation device 30, the flow of sewage moving from the upper part of the air diffusion zone B to the upper part of the membrane separation device 30 is blocked, and the upward flow around the membrane separation device is prevented. It is possible to prevent the stream flow from damping.
  • the water to be treated was supplied to the reaction tank 1 (capacity: 90 m 3 ) containing activated sludge.
  • the hydraulic residence time for water to stay in the reactor 1 was 6 hours.
  • the pump connected to the membrane separation device 30 is driven in a cycle of about 20 minutes, specifically, a cycle of 9 minutes drive, 1 minute rest, 9 minutes drive, 1 minute rest, and in the nitrification reaction zone D1, the membrane Bubbles were diffused from the diffuser for aeration to the membrane separation device 30 and diffused from the diffusers 4a and 4b.
  • the volume ratio of the air diffusion zone A diffused by the air diffuser 4a and the air diffusion zone B diffused by the air diffuser 4b was set to 1:1, and the total amount of air blown from the air diffusers 4a and 4b was 2. .1 Nm 3 /min.
  • the air blast ratio from the air diffuser 4a and the air blast ratio from the air diffuser 4b are set to be the same (both 50% by volume), and the air diffusion zone A and the air diffusion zone B are uniformly aerated. (Fig. 8). After that, the nitrification reaction proceeded in the nitrification reaction area D1, and the water to be treated that had undergone the nitrification reaction moved to the denitrification reaction area D2 via the overflow opening 2c.
  • the denitrification reaction proceeded in the denitrification reaction area D2, and the water to be treated that had undergone the denitrification reaction moved to the nitrification reaction area D1 via the return opening 2d.
  • the nitrification reaction and the denitrification reaction were continuously carried out while the circulating flow of the waste water was formed around the partition plates 50a and 50b.
  • FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the thickness of the scum layer and the air blow volume ratio (%) of the air diffusers 4a and 4b at a predetermined time.
  • the thickness of the scum layer was continuously detected using a scum sensor (laser sensor) installed near the return opening 2d of the nitrification reaction zone D1 and a pressure depth gauge.
  • the upper limit of the thickness of the scum layer is set to 7.0 cm so as not to increase the thickness of the scum layer any more, and the thickness of the scum layer that does not hinder the operation of the wastewater treatment equipment is allowed.
  • the set point was set to 5.0 cm.
  • a scum layer began to form on the water surface in the nitrification reaction zone D1, and the thickness of the scum layer was 6.2 cm when detected at 13:00. Further continuation of nitrification and denitrification resulted in a gradual increase in the thickness of the scum layer, reaching 7.1 cm at time 13:10.
  • the total amount of air blown from the air diffusers 4a and 4b was maintained at 2.1 Nm 3 /min, and the air diffuser
  • the blowing volume ratio of 4a was changed to 45% by volume, and the blowing volume ratio of the diffuser 4b was changed to 55% by volume.
  • the blowing volume ratio (4b/4a) of the air diffusers 4a and 4b was 1.22.
  • the thickness of the scum layer decreased. After that, the thickness of the scum layer decreased to 4.9 cm at 13:12. Since the detected scum layer thickness of 4.9 cm was less than the allowable set value of 5.0 cm, the total amount of air blown from the air diffusers 4a and 4b was maintained at 2.1 Nm 3 /min, and the air diffuser The blowing volume ratio of 4a was changed to 48% by volume, and the blowing volume ratio of the diffuser 4b was changed to 52% by volume. At this time, the blowing volume ratio (4b/4a) of the air diffusers 4a and 4b was 1.08.
  • the thickness of the scum layer temporarily decreased to 3.1 cm.
  • the sewage treatment progressed stably while the height was maintained at 4.0 to 5.0 cm.
  • the water to be treated containing solids was separated from the solids by the membrane separator 30 and discharged to the outside of the reaction tank 1 .
  • the thickness of the scum layer can be reduced in a very short period of time. It was possible to stably carry out the nitrification reaction and the denitrification reaction by preventing the formation of a thick scum layer.
  • two air diffusers 4a and 4b are used, but one air diffuser having two regions capable of independently controlling the blowing volume may be used.
  • the effects of the present invention can also be achieved by controlling the amount of blowing air with one such diffuser.
  • each means and steps are automatically controlled and executed using an information processing apparatus having a CPU, RAM, ROM, HDD, and data input section. can be done.

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Abstract

要約　本発明は脱窒反応を効率的に実行することができる排水処理装置１０を提供する。　排水処理装置１０は反応槽２を備え、反応槽２は仕切板５，６を有し、仕切板５，６は切欠部５ｃ，６ｃ，５ｆ，６ｆを有する。仕切板５，６は反応槽２を硝化反応領域Ｄ１及び脱窒反応領域Ｄ２Ｌ，Ｄ２Ｒに区分し、被処理水は切欠部５ｃ，６ｃの端部である仕切板上端部５ｅ，６ｅを越流して硝化反応領域Ｄ１から脱窒反応領域Ｄ２Ｌ，Ｄ２Ｒに移動し、切欠部５ｆ，６ｆを経由して脱窒反応領域Ｄ２Ｌ，Ｄ２Ｒから硝化反応領域Ｄ１に戻り、仕切板５，６の周囲を循環する循環流を形成する。

Description

排水処理装置及び排水処理方法
　本発明は排水処理装置及び排水処理方法に関する。
　従来より、排水に含まれるアンモニアを酸素存在下において微生物を含む有機汚泥（以下、「活性汚泥」という）である硝化菌が亜硝酸や硝酸に変換する硝化反応と、亜硝酸や硝酸を無酸素状態で活性汚泥である脱窒菌が窒素に変換する脱窒反応と、を単一の反応槽で実行する排水処理装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の排水処理装置において、反応槽は、硝化反応を実行する硝化反応領域と、脱窒反応を実行する脱窒反応領域と、に区分する仕切板を備え、硝化反応領域は硝化反応及び脱窒反応が実行された汚水（以下、「処理済水」という。）に含まれる固形分を分離除去する膜分離装置と、膜分離装置の表面を洗浄し又は硝化反応に必要な空気を供給するための気泡を散気する散気装置と、を有する。
　汚水の水位が仕切板の上端よりも高いとき、汚水は仕切板を越流して硝化反応領域から脱窒反応領域に移動するとともに、脱窒反応領域から硝化反応領域に戻る。これにより、仕切板の周囲を循環する循環流が形成される。したがって、硝化反応領域において生成された亜硝酸や硝酸は脱窒反応領域に移動し、脱窒反応領域において窒素に変換される。一方、汚水の水位が仕切板の上端よりも低いとき、汚水は仕切板を越流しない。したがって、循環流は形成されず、硝化反応領域では亜硝酸や硝酸が生成され、脱窒反応領域では予め硝化反応領域から脱窒反応領域に移動した亜硝酸や硝酸が窒素に変換される。
特開２０１８－１０３１２９号公報
　しかしながら、脱窒反応領域の排水は循環流によって流動するが、撹拌されないため、脱窒菌は脱窒反応領域において均一に分布せず、例えば、反応槽の隅部に蓄積し、脱窒反応が効率的に実行されないという問題があった。
　本発明は、脱窒反応を効率的に実行することができる排水処理装置及び排水処理方法を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明の排水処理装置は、排水に含まれるアンモニアを酸素存在下において亜硝酸又は硝酸に変換する硝化反応と、前記硝化反応に基づいて生成された亜硝酸又は硝酸を無酸素状態において窒素に変換する脱窒反応と、を実行する排水処理装置において、前記硝化反応及び前記脱窒反応が施された排水に含まれる固形分を分離除去する膜分離手段と、前記硝化反応を実行する硝化反応領域及び前記脱窒反応を実行する脱窒反応領域を区分し、前記膜分離手段に隣接する第１の区分手段と、前記硝化反応を実行する硝化反応領域及び前記脱窒反応を実行する脱窒反応領域を区分し、前記第１の区分手段に連接されている第２の区分手段と、を備え、前記第１の区分手段は前記排水が前記硝化反応領域から前記脱窒反応領域に移動するときに経由する第１の経由部を有し、前記第２の区分手段は前記排水が前記脱窒反応領域から前記硝化反応領域に戻るときに経由する第２の経由部を有することを特徴とする。
　上記目的を達成するために、本発明の排水処理方法は、排水に含まれるアンモニアを酸素存在下において亜硝酸又は硝酸に変換する硝化反応と、前記硝化反応に基づいて生成された亜硝酸又は硝酸を無酸素状態において窒素に変換する脱窒反応と、を実行し、前記硝化反応及び前記脱窒反応が施された排水に含まれる固形分を分離除去する膜分離手段と、前記硝化反応を実行する硝化反応領域及び前記脱窒反応を実行する脱窒反応領域を区分し、前記膜分離手段に隣接する第１の区分手段と、前記硝化反応を実行する硝化反応領域及び前記脱窒反応を実行する脱窒反応領域を区分し、前記第１の区分手段に連接されている第２の区分手段と、を備え、前記第１の区分手段は前記排水が前記硝化反応領域から前記脱窒反応領域に移動するときに経由する第１の経由部を有し、前記第２の区分手段は前記排水が前記脱窒反応領域から前記硝化反応領域に戻るときに経由する第２の経由部を有する排水処理装置によって実行される排水処理方法において、前記排水が前記第１の経由部を経由して前記硝化反応領域から前記脱窒反応領域に移動する移動ステップと、前記排水が前記第２の経由部を経由して前記脱窒反応領域から前記硝化反応領域に回帰する回帰ステップと、を有することを特徴とする。
　上記目的を達成するために、本発明の排水処理装置は、排水に含まれるアンモニアを酸素存在下において亜硝酸又は硝酸に変換する硝化反応と、前記硝化反応に基づいて生成された亜硝酸又は硝酸を無酸素状態において窒素に変換する脱窒反応と、を実行する排水処理装置において、前記硝化反応を実行する硝化反応領域及び前記脱窒反応を実行する脱窒反応領域を区分する区分手段と、スカムの発生量を検出する検出手段と、前記硝化反応領域に配置される第１の散気装置及び第２の散気装置と、前記検出手段により検出したスカムの発生量に基づいて、前記第１の散気装置の送風量及び／又は前記第２の散気装置の送風量を制御する送風量制御手段と、を備えることを特徴とする。
　上記目的を達成するために、本発明の排水処理方法は、排水に含まれるアンモニアを酸素存在下において亜硝酸又は硝酸に変換する硝化反応と、前記硝化反応に基づいて生成された亜硝酸又は硝酸を無酸素状態において窒素に変換する脱窒反応と、を実行し、前記硝化反応を実行する硝化反応領域及び前記脱窒反応を実行する脱窒反応領域を区分する区分手段と、スカムの発生量を検出する検出手段と、前記硝化反応領域に配置される第１の散気装置及び第２の散気装置と、前記検出手段により検出したスカムの発生量に基づいて、前記第１の散気装置の送風量及び／又は前記第２の散気装置の送風量を制御する送風量制御手段と、を備える排水処理装置によって実行される排水処理方法において、前記検出手段によりスカムの発生量を検出する検出ステップと、前記検出したスカムの発生量に基づいて、前記第１の散気装置の送風量及び／又は前記第２の散気装置の送風量を制御する送風量制御ステップと、を有することを特徴とする。
　本発明によれば、脱窒反応を効率的に実行することができる。
本発明の実施の形態に係る排水処理装置を概略的に示す正面図である。 図１における仕切板を説明するために用いられる図であり、図２（ａ）は反応槽の平面図を示し、図２（ｂ）は反応槽の正面斜視図を示し、図２（ｃ）は反応槽の背面斜視図を示す。 図２における切欠部のサイズを説明するための図であり、図３（ａ）は膜分離装置に隣接する仕切板の正面図であり、図３（ｂ）は膜分離装置に隣接していない仕切板の正面図である。 図１の排水処理装置によって実行される排水処理の手順を示すフローチャートである。 図３における仕切板の変形例を説明するために用いられる図である。 図２における仕切板の変形例を説明するために用いられる図である。 図６におけるＡ－Ａ線に沿う断面図であり、脱窒反応領域から見た仕切板を説明するために用いられる図である。 図６におけるＢ－Ｂ線に沿う断面図であり、全面曝気の状態を説明するために用いられる図である。 図６におけるＢ－Ｂ線に沿う断面図であり、旋回流が生じる曝気の状態を説明するために用いられる図である。 図６の排水処理装置によって実行される排水処理の手順を示すフローチャートである。 実施例で行なったスカム厚さ制御試験において、スカム層の厚みと散気装置４ａ及び４ｂの送風量比率の関係を示す図である。
　以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。
　図１は、本発明の実施の形態に係る排水処理装置１０を概略的に示す正面図である。
　図１の排水処理装置１０は原水槽１、反応槽２、ポンプＰ１，Ｐ２、液面センサーＬＳ、ブロワＢを備え、反応槽２は膜分離装置３（膜分離手段）、散気装置４（散気手段）、仕切板５，６を有する。原水槽１及びポンプＰ１、ポンプＰ１及び液面センサーＬＳ、ブロワＢ及び散気装置４、並びに、ポンプＰ２及び膜分離装置３が接続されている。
　原水槽１は反応槽２に供給するための被処理水を貯留し、被処理水は反応槽２が設置されたときに天井側に位置する上端部２ａの周辺から反応槽２の槽内に供給される。反応槽２では原水槽１から供給された被処理水に、被処理水に含まれるアンモニアを酸素存在下において亜硝酸や硝酸に変換する硝化反応及び亜硝酸や硝酸を無酸素状態で窒素に変換する脱窒反応が施される。硝化反応は活性汚泥である硝化菌によって実行され、脱窒反応は活性汚泥である脱窒菌によって実行される。
　反応槽２には原水槽１からの被処理水の供給を停止する最高水位ＨＷＬ及び原水槽１からの被処理水の供給を開始する最低水位ＬＷＬが設定され、例えば、液面センサーＬＳが被処理水の水位に関して最低水位ＬＷＬを検出したとき、ポンプＰ１が駆動して原水槽１から反応槽２への被処理水の供給が開始され、液面センサーＬＳが被処理水の水位に関して最高水位ＨＷＬを検出したとき、ポンプＰ１が停止して原水槽１から反応槽２への被処理水の供給が停止される。
　ポンプＰ２が駆動すると、硝化反応及び脱窒反応が施された処理済水は膜分離装置３を経由して反応槽２の槽外に排出される。膜分離装置３は、反応槽２に設置されたときに鉛直方向に関して延伸する長尺状の筐体であり、筐体は複数の中空糸膜を有する。処理済水に含まれる固形分は膜分離装置３を経由するときに分離除去される。ブロワＢは散気装置４に空気を供給し、散気装置４は、例えば、空気径２０～５００μｍの微小な空気を、硝化反応を実行する硝化反応領域Ｄ１に多量に散気する。仕切板５，６は反応槽２を硝化反応領域Ｄ１と、脱窒反応を実行する脱窒反応領域Ｄ２と、に区分する。仕切板５，６は上端部２ａ側に切欠部５ｃ，６ｃ（第１の経由部）を有する。また、仕切板５，６は反応槽２の底部に当接する当接部２ｂと、当接部２ｂに隣接する切欠部５ｆ，６ｆ（第２の経由部）を有する。切欠部５ｆ，６ｆは反応槽２の底部と散気装置４の間に形成される。
　図２は、図１における仕切板５，６を説明するために用いられる図であり、図２（ａ）は反応槽２の平面図を示し、図２（ｂ）は反応槽２の正面斜視図を示し、図２（ｃ）は反応槽２の背面斜視図を示す。
　図２（ａ）乃至図２（ｃ）において、仕切板５は仕切板５ａ，５ｂによって構成されるとともに、仕切板６は仕切板６ａ，６ｂによって構成され、散気装置４はＴ字状に配置されている（図２（ａ））。仕切板５ａ，５ｂは互いに直交して連接され、仕切板６ａ，６ｂは互いに直交して連接され、仕切板５ａ，６ａ（第２の区分手段）は散気装置４に隣接し、仕切板５ｂ，６ｂ（第１の区分手段）は膜分離装置３及び散気装置４に隣接している。反応槽２は仕切板５，６によって硝化反応領域Ｄ１及び複数の脱窒反応領域Ｄ２に区分され、具体的に、反応槽２の側壁、反応槽２の底部及び仕切板５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂに囲まれる硝化反応領域Ｄ１と、反応槽２の側壁、反応槽２の底部及び仕切板５ａ，５ｂに囲まれる脱窒反応領域Ｄ２Ｌと、反応槽２の側壁、反応槽２の底部及び仕切板６ａ，６ｂに囲まれる脱窒反応領域Ｄ２Ｒに区分される。なお、本発明において、仕切板５ｂ，６ｂ（第１の区分手段）が膜分離装置３及び散気装置４に隣接するとは、仕切板５ｂ，６ｂが膜分離装置３及び散気装置４と直接接している場合のみでなく、後述する本発明の循環流が形成される範囲で、仕切板５ｂ，６ｂが膜分離装置３及び散気装置４と間隔を設けて隣り合って配置される場合も含まれる。
　硝化反応領域Ｄ１には膜分離装置３及び散気装置４が設置される。膜分離装置３は仕切板５ｂ，６ｂの間に配置され、散気装置４は膜分離装置３が設置されていない反応槽２の硝化反応領域Ｄ１における底部にＴ字状に配置される。つまり、膜分離装置３が配置されている範囲及び散気装置４が配置されている範囲は離隔し、それぞれの範囲は重畳していない。
　これにより、散気装置４から散気された気泡の一部は膜分離装置３を通過して膜分離装置３の表面に衝突し、膜分離装置３が洗浄され、中空糸膜のファウリングが抑制されるが、膜分離装置３の洗浄に用いられる気泡は膜分離装置３を通過するに従って合体して巨大化する。大きな気泡は被処理水に溶解しにくいため、巨大化した気泡は被処理水に溶解しにくい。一方、散気装置４から散気されたその他の気泡は、膜分離装置３に衝突することなく、微小なサイズを維持して鉛直方向に関して上向きに被処理水を通過するので、当該気泡に含まれる酸素は被処理水を通過する際に被処理水に溶解する。すなわち、膜分離装置３が配置されている範囲及び散気装置４が配置されている範囲が離隔しているので、散気装置４から散気される気泡のうち微小な気泡を確保することができ、もって、硝化反応に必要な溶存酸素濃度を確実に確保することができる。
　仕切板５ｂ，６ｂは切欠部５ｃ，６ｃを有する。切欠部５ｃ，６ｃは、上端部２ａの近傍に位置する仕切板５ｂ，６ｂの一端部において、膜分離装置３の近傍且つ仕切板５ａ，６ａの遠隔に形成されている。本実施の形態では、仕切板５ｂ，６ｂは平板状部材の一角から切欠部５ｃ，６ｃに相当する平板状部材を切り取ることによって形成される。これにより、仕切板５，６の一端部は被処理水の水位が到達することのない仕切板最上端部５ｄ，６ｄと、最高水位ＨＷＬ及び最低水位ＬＷＬの間に位置する仕切板上端部５ｅ，６ｅと、を有する。
　また、仕切板５ａ，６ａは切欠部５ｆ，６ｆを有する。切欠部５ｆ，６ｆは、反応槽２の底部近傍に位置する仕切板５ａ，６ａの他端部において、散気装置４の近傍且つ仕切板５ｂ，６ｂの遠隔に形成されている。本実施の形態では、仕切板５ａ，６ａは平板状部材の一角から切欠部５ｆ，６ｆに相当する平板状部材を切り取ることによって形成される。これにより、仕切板５，６の他端部は切欠部５ｆ，６ｆに隣接し且つ反応槽２の底部に当接する当接部２ｂを有する。本実施の形態において、脱窒反応領域Ｄ２Ｌ，Ｄ２Ｒは直方体に近似する形状を有するが、切欠部５ｃ，６ｃ及び切欠部５ｆ，６ｆは脱窒反応領域Ｄ２Ｌ，Ｄ２Ｒの対角線上に配置される。
　被処理水の水位が最高水位ＨＷＬ及び仕切板上端部５ｅ，６ｅの間にあるとき、被処理水は仕切板上端部５ｅ，６ｅを越流して硝化反応領域Ｄ１から脱窒反応領域Ｄ２Ｌ，Ｄ２Ｒに移動するとともに、切欠部５ｆ，６ｆを経由して脱窒反応領域Ｄ２Ｌ，Ｄ２Ｒから硝化反応領域Ｄ１に戻る。これにより、仕切板５，６の周囲を循環する循環流が形成され、硝化反応領域Ｄ１では亜硝酸及び硝酸が硝化反応によって生成されるとともに、循環流によって脱窒反応領域Ｄ２Ｌ，Ｄ２Ｒに移動し、脱窒反応領域Ｄ２Ｌ，Ｄ２Ｒでは窒素が脱窒反応領域Ｄ２Ｌ，Ｄ２Ｒに移動した亜硝酸及び硝酸に基づく脱窒反応によって生成される。
　被処理水の水位が最低水位ＬＷＬ及び仕切板上端部５ｅ，６ｅの間にあるとき、循環流は形成されない。したがって、新たに硝化反応領域Ｄ１から脱窒反応領域Ｄ２Ｌ，Ｄ２Ｒに移動する亜硝酸及び硝酸はなく、硝化反応領域Ｄ１では亜硝酸及び硝酸が硝化反応によって生成され、脱窒反応領域Ｄ２Ｌ，Ｄ２Ｒでは窒素が既に脱窒反応領域Ｄ２Ｌ，Ｄ２Ｒに移動した亜硝酸及び硝酸に基づく脱窒反応によって生成される。硝化反応領域Ｄ１は脱窒反応領域Ｄ２Ｌ，Ｄ２Ｒの各々の１００体積％以上４００体積％以下、好ましくは１００体積％以上３００体積％以下であるのがよく、硝化反応領域Ｄ１は脱窒反応領域Ｄ２Ｌ，Ｄ２Ｒの全脱窒反応領域の５０体積％以上２００体積％以下、好ましくは１００体積％以上１５０体積％以下であるのがよい。これにより、硝化反応及び脱窒反応のいずれも無駄なく実行される。
　図３は、図２における切欠部５ｃ，６ｃ，５ｆ，６ｆのサイズを説明するための図であり、図３（ａ）は膜分離装置３に隣接する仕切板５ｂ，６ｂの正面図であり、図３（ｂ）は膜分離装置３に隣接していない仕切板５ａ，６ａの正面図である。
　図３（ａ）において、切欠部５ｃ，６ｃは短辺ｌ及び長辺ｍを有し、短辺ｌの長さは仕切板５ｂ，６ｂの長手方向に関する長さの５％～２０％の長さであり、長辺ｍの長さは仕切板５ｂ，６ｂの短手方向に関する長さの３０％～６０％の長さである。また、切欠部５ｆ，６ｆは短辺ｐ及び長辺ｑを有し、短辺ｐの長さは仕切板５ａ，６ａの長手方向に関する長さの２％～１０％の長さであり、長辺ｑの長さは仕切板５ｂ，６ｂの短手方向に関する長さの３０％～６０％の長さである。さらに、切欠部５ｆ，６ｆは散気装置４及び反応槽２の底部の間に形成されるので（図１）、切欠部５ｆ，６ｆの短辺ｐの長さは反応槽２の底部から散気装置４までの長さ（距離）以下であり、例えば、反応槽２の底部から散気装置４までの長さの２５～７５％である。
　図４は、図１の排水処理装置１０によって実行される排水処理の手順を示すフローチャートである。
　図４の排水処理（排水処理方法）において、まず、被処理水が原水槽１から反応槽２に供給され、反応槽２の被処理水の水位が最高水位ＨＷＬに到達したときにポンプＰ１が停止される（Ｓ１）。散気装置４は微小な気泡を散気する（Ｓ２）。これにより、硝化反応領域Ｄ１の被処理水は切欠部５ｃ，６ｃの端部である仕切板上端部５ｅ，６ｅを越流して脱窒反応領域Ｄ２Ｌ，Ｄ２Ｒに移動するとともに（移動ステップ）、切欠部５ｆ，６ｆを経由して脱窒反応領域Ｄ２Ｌ，Ｄ２Ｒから硝化反応領域Ｄ１に戻り（回帰ステップ）、仕切板５，６の周囲を循環する循環流が形成される（Ｓ３）。
　循環流が形成されているとき、硝化反応領域Ｄ１では被処理水に対して硝化反応が施され、脱窒反応領域Ｄ２では被処理水に対して脱窒反応が施される。これにより、処理済水が生成され、当該処理済水は膜分離装置３を経由して反応槽２の外部に排出される。処理済水が反応槽２の外部に排出されると、被処理水の水位は下降して仕切板上端部５ｅ，６ｅ及び最低水位ＬＷＬの間に位置し、循環流は消滅する（Ｓ４）。
　循環流が形成されていないときも、また、硝化反応領域Ｄ１では被処理水に対して硝化反応が施され、脱窒反応領域Ｄ２Ｌ，Ｄ２Ｒでは被処理水に対して脱窒反応が施され、処理済水は膜分離装置３を経由して反応槽２の外部に排出される（Ｓ５）。被処理水の水位は最低水位ＬＷＬに到達し、ポンプＰ１が駆動して新たな被処理水が原水槽１から反応槽２に供給され（Ｓ６）、本処理は終了する。
　図４の排水処理によれば、被処理水は硝化反応領域Ｄ１、切欠部５ｃ，６ｃ、脱窒反応領域Ｄ２Ｌ，Ｄ２Ｒ及び切欠部５ｆ，６ｆを順次循環する（Ｓ３）。このとき、脱窒反応領域Ｄ２Ｌ，Ｄ２Ｒにおける被処理水の流路は脱窒反応領域Ｄ２Ｌ，Ｄ２Ｒの対角線上に配置されている切欠部５ｃ，６ｃ及び切欠部５ｆ，６ｆによって規制され、被処理水は切欠部５ｃ，６ｃから切欠部５ｆ，６ｆに向かって脱窒反応領域Ｄ２Ｌ，Ｄ２Ｒを横断する。また、被処理水が切欠部５ｃ，６ｃ，５ｆ，６ｆを通過するとき、被処理水の流路は制限されるため、被処理水の流速は上昇する。したがって、循環流が脱窒反応領域Ｄ２Ｌ，Ｄ２Ｒにおける被処理水を撹拌する撹拌力は向上し、脱窒反応領域Ｄ２Ｌ，Ｄ２Ｒは循環流によって十分に混合されるので、脱窒菌は脱窒反応領域において均一に分布し、反応槽２の隅部に蓄積することなく、脱窒反応を効率的に実行することができる。
　本実施の形態において、切欠部５ｃ，６ｃ，５ｆ，６ｆは平板状部材の一角から切欠部５ｃ，６ｃ，５ｆ，６ｆを切り取ることによって形成されているが、平板状部材の一角にパンチ孔を設けることによって循環流の流路を規制してもよい（図５）。
　図６は、図２における仕切板の変形例を説明するために用いられる図である。
　図６の排水処理装置は、その構成、作用が図１の排水処理装置１０と基本的に同じであり、単一の脱窒反応領域Ｄ２を備え、仕切板５０ａ（第２の区分手段）及び仕切板５０ｂ（第１の区分手段）が平面を形成するように連接されており、制流板６０を備えている点で図１の排水処理装置１０と異なる。
　図６の排水処理装置１００は不図示の原水槽に接続されている反応槽１を備え、反応槽１は仕切板５０ａ（第２の区分手段）、仕切板５０ｂ（第１の区分手段）、膜分離装置３０、散気装置４、画像解析カメラ５０、制流板６０、及びスカムセンサーＣ１，Ｃ２，Ｃ３を有している。膜分離装置３０には不図示のポンプが接続され、散気装置４には不図示のブロワが接続されている。原水槽に貯留されている原水は反応槽１に供給され、反応槽１には原水と、硝化細菌及び脱窒細菌を含む活性汚泥とが収容される。仕切板５０ａ及び５０ｂは反応槽１を、硝化細菌がアンモニアを酸素存在下において亜硝酸や硝酸に変換する硝化反応を実行する硝化反応領域Ｄ１と、脱窒細菌がアンモニアに基づいて生成された亜硝酸や硝酸を無酸素状態において窒素に変換する脱窒反応を実行する脱窒反応領域Ｄ２と、に区分する。硝化反応領域Ｄ１と脱窒反応領域Ｄ２の容積比は、通常１：０．５～１：１であり、１：１程度に設定するのが好ましい。硝化反応領域Ｄ１には膜分離装置３０、散気装置４、制流板６０及びスカムセンサーＣ１，Ｃ２が配置され、脱窒反応領域Ｄ２には画像解析カメラ５０及びスカムセンサーＣ３が配置されている。
　図７は、図６におけるＡ－Ａ線に沿う断面図であり、脱窒反応領域から見た仕切板を説明するために用いられる図である。
　図７において、仕切板５０ａ及び５０ｂは、被処理水の水面付近の上端部２ａと、反応槽１の底部に当接する下端部２ｂと、を備え、上端部２ａは膜分離装置３０の近傍に越流開口部２ｃ（第１の経由部）を有し、下端部２ｂは回帰開口部２ｄ（第２の経由部）を有する。越流開口部２ｃは越流端部２ｅを有し、反応槽１の被処理水の水位は上端部２ａよりも低く、越流端部２ｅよりも高い。越流開口部２ｃ及び回帰開口部２ｄは仕切板５０ａ及び５０ｂにおいて対角線上に位置している。越流開口部２ｃ及び回帰開口部２ｄの水平方向長さはそれぞれ仕切板２の水平方向長さの３～３０％、好ましくは５～２０％である。また、越流開口部２ｃ及び回帰開口部２ｄの垂直方向長さはそれぞれ仕切板２の垂直方向長さの３～２０％、好ましくは５～１０％である。硝化反応領域Ｄ１の被処理水は越流開口部２ｃを経由して脱窒反応領域Ｄ２に移動するとともに、脱窒反応領域Ｄ２の被処理水は回帰開口部２ｄを経由して硝化反応領域Ｄ１に移動する。これにより、仕切板５０ａ及び５０ｂの周囲を循環する循環流が形成され、硝化反応領域Ｄ１及び脱窒反応領域Ｄ２を循環する被処理水を一定量に制御することができる。また、仕切板２の周囲を循環する循環流により、硝化反応領域Ｄ１及び脱窒反応領域Ｄ２を循環する被処理水の流路は制限されるため、被処理水の流速は上昇する。したがって、循環流が脱窒反応領域Ｄ２における被処理水を撹拌する撹拌力は向上し、脱窒反応領域Ｄ２は循環流によって十分に混合されるので、脱窒菌は脱窒反応領域において均一に分布し、反応槽１の隅部に蓄積することなく、脱窒反応を効率的に実行することができる。
　膜分離装置３０は鉛直方向に延伸する直方体状の筐体を有し、筐体の内部には、例えば、微細孔が形成されている材料（例えば、繊維等）に囲まれた中空部を有する長尺状の中空糸膜が設置されている。膜分離装置３０の筐体の４つの側面はそれぞれ分割可能な長尺状の板状部材により構成されており、筐体の底部は開口している。反応槽１に貯留されている処理対象の排水（以下、「被処理水」という。）に硝化反応及び脱窒反応が施された処理済水は固形分を含む。筐体の底部には膜分離装置３０を空気洗浄するための不図示の散気管が導入され、膜分離装置３０に対して空気を暴露している。これにより、膜分離装置周辺において上昇流が生じる。処理済水は上昇流に基づき、常に、筐体の内部に進入する。筐体の内部に進入した処理済水は中空糸膜の表面から中空糸膜の内部に移行するとともに、中空糸膜によって処理済水から固形分が分離除去される。固形分が分離除去された処理済水は反応槽１の槽外に排出される。膜分離装置は越流開口部２ｃの近傍に配置され、膜分離装置３０の下方には膜曝気用の散気装置（不図示）が配置されている。膜曝気用の散気装置は膜分離装置３０に微小な気泡を多量に散気する。膜曝気用の散気装置から散気された気泡は膜分離装置３０を構成する複数の中空糸膜の表面に衝突し、中空糸膜の表面に処理済水から分離除去された固形分が付着することによって発生するファウリング現象が抑制される。
　ブロワは空気を散気装置４に供給し、散気装置４は硝化反応領域Ｄ１に、例えば、空気径２０μｍ～５００μｍの微小な気泡を多量に散気する。硝化反応領域Ｄ１では回帰開口部２ｄから流入した排水は越流開口部２ｃに向かって緩やかに移動している。散気装置４は硝化反応領域Ｄ１の上流側に配置される散気装置４ａ（第１の散気装置）と、硝化反応領域Ｄ１の下流側に配置される散気装置４ｂ（第２の散気装置）とからなり、散気装置４ａ，４ｂは膜分離装置３０以外に硝化反応に必用な酸素を供給する。散気装置４ａ，４ｂはそれぞれ不図示の別々のブロワに接続され、散気装置４ａ，４ｂの送風量はそれぞれ独立して調節可能である。硝化反応領域Ｄ１においては、散気装置４ａの上部には散気ゾーンＡが形成され、散気装置４ｂの上部には散気ゾーンＢが形成されている。散気ゾーンＡと散気ゾーンＢの容積比は、通常１：１～１：３であり、１：１．５～１：３に設定するのが好ましい。
　スカムセンサーＣ１，Ｃ２，Ｃ３及び画像解析カメラ５０は、反応槽１内の水面に発生するスカムの発生量を検出するために設置される（検出手段）。スカムセンサーＣ１は散気装置４ｂが散気する散気ゾーンＢ（硝化反応領域Ｄ１の下流側）に配置され、スカムセンサーＣ２は散気装置４ａが散気する散気ゾーンＡ（硝化反応領域Ｄ１の上流側）に配置されている。スカムセンサーＣ３は脱窒反応領域Ｄ２において仕切板２の越流開口部２ｃの近傍に配置されている。スカムセンサーＣ１，Ｃ２，Ｃ３は、例えば、レーザーセンサーでありスカム層の表面の位置を特定する。画像解析カメラ５０は脱窒反応領域Ｄ２の上部に配置され反応槽１の内壁面と水面を含む画像を撮影する。画像解析カメラ５０はスカム層の表面が最も高くなる位置よりも上方の位置、例えば、スカム層の表面から２０ｃｍ以上高い位置にマーキングされた基準点からスカム層の表面までの距離を計測し、スカム層の表面の位置を特定する。スカムセンサーＣ１，Ｃ２，Ｃ３及び画像解析カメラ５０は反応槽１内の水深を測定する水位計とともに使用され、スカム層表面の位置と水深との差を求めることによりスカム層の厚さを継続的又は定期的に検出する。
　図８は、図６におけるＢ－Ｂ線に沿う断面図であり、全面曝気の状態を説明するために用いられる図である。
　通常の汚水処理では、散気装置４ａと散気装置４ｂは送風量が同一となるように設定され、水面全体が均一に散気される全面曝気の状態となる（図８）。このとき硝化反応領域Ｄ１では散気装置４ａ，４ｂの曝気により活性汚泥が浮上し、水面付近で汚泥が濃縮され水面上にスカム層が形成する場合がある。汚水は硝化反応領域Ｄ１から仕切板の越流開口部２ｃを経由して脱窒反応領域Ｄ２に移動するため、硝化反応領域Ｄ１で形成したスカム層は脱窒反応領域Ｄ２に移動する。特に、脱窒反応領域Ｄ２はスカムが溜まりやすく４０～５０ｃｍの厚さのスカム層が形成する場合がある。
　硝化反応領域Ｄ１と脱窒反応領域Ｄ２に厚さの大きいスカム層が形成された状態で汚水処理を継続すると、反応槽内の汚泥濃度が不均一となり、硝化反応及び脱窒反応が適切に実行されず、排水処理装置の運転に支障が生じる。そのため本実施の形態では、スカムセンサーＣ１，Ｃ２，Ｃ３又は画像解析カメラ５０（検出手段）により検出したスカムの発生量に基づいて、散気装置４ａ（第１の散気装置）の送風量及び／又は散気装置４ｂ（第２の散気装置）の送風量を制御して、反応槽の流れ状態を制御する。
　図９は、図６おけるＢ－Ｂ線に沿う断面図であり、旋回流が生じる曝気の状態を説明するために用いられる図である。
　本実施の形態の制御では、スカム層の厚さをこれ以上増加させないためのスカム層の厚さの上限設定値と、排水処理装置の運転に支障のないスカム層の厚さの許容設定値を予め設定する。次いで、所定時刻に検出されたスカム層の厚さが上限設定値、例えば、７ｃｍを超えた場合には、散気装置４ｂが散気装置４ａの送風量よりも大きくなるよう制御する。具体的に、散気装置４ａの送風量に対する散気装置４ｂの送風量の比（以下、「送風量比（４ｂ／４ａ）」という。）がスカム層の厚さを低減可能な比率（以下、「スカム厚低減比」という。）、例えば、１．１２～２．０の範囲となるよう制御する。このとき、散気装置４ａ及び４ｂの送風量の差は、例えば、１０～２０体積％となるように設定される。送風量の制御は散気装置４ａ，４ｂにそれぞれ独立して接続されているブロワから散気装置４ａ，４ｂに供給される空気の量を調節することにより実施される。送風量比（４ｂ／４ａ）を上記スカム厚低減比の範囲内となるよう制御することにより、硝化反応領域Ｄ１において汚水が散気ゾーンＢの上部から散気ゾーンＡに移動し、散気ゾーンＡの底部から散気ゾーンＢに移動する旋回流が生じる（図４）。このような旋回流が生じると水面に形成されたスカム層は旋回流の流れとともに水中に引き込まれ水中で分解し破砕され、その結果、硝化反応領域Ｄ１の水面のスカム層の厚さが減少する。硝化反応領域Ｄ１のスカム層の厚さが減少すると、硝化反応領域Ｄ１から越流開口部２ｃを経由して脱窒反応領域Ｄ２に移動するスカムも減少するため、脱窒反応領域Ｄ２のスカム層の厚さも減少する。なお、脱窒反応領域Ｄ２を撹拌する撹拌装置が配設されてもよく、脱窒反応領域Ｄ２が撹拌されているとき、これに基づく流れが脱窒反応領域Ｄ２に発生する。旋回流や脱窒反応領域Ｄ２における撹拌によって発生する流れにより、脱窒反応領域Ｄ２に存在するスカムも一定速度で消滅する。
　すなわち、本実施の形態によれば、スカム層の厚さに応じて送風量比（４ｂ／４ａ）を制御することにより、硝化反応領域Ｄ１の旋回流を容易にコントロールすることができ、厚みの大きいスカム層の形成を抑止し、硝化反応及び脱窒反応を安定に実行することができる。送風量比（４ｂ／４ａ）が大きいほど旋回流の強度が大きくなり、水面のスカム層の厚みの減少速度は速くなるが、一方で硝化反応に要求される酸素の溶存効率が低下する。したがって、スカム厚低減比は１．１５～１．８と制御するのが好ましく、更には１．２～１．５となるよう制御するのが好ましい。また、スカム厚低減比が上昇した場合に、一時的に送風量比を大きくしてスカム層を破壊するように制御してもよい。本実施の形態では送風量比（４ｂ／４ａ）の制御を行なうことに加えて、スカム破砕装置を更に設置してもよい。
　水面のスカム層の厚さが上限設定値よりも減少した後、スカム層の厚さは継続的又は定期的に検出されるが、スカム層の厚さが許容設定値、例えば、５ｃｍまで低下し、許容設定値よりも低くなった場合には、送風量比（４ｂ／４ａ）をスカム層の厚さを維持可能な比率（以下、「スカム厚維持比」という。）となるよう制御する。スカム厚維持比は１よりも大きくスカム厚低減比よりも小さい値であればよいが、通常、１．００～１．１０、更には１．０３～１．０９の範囲となるよう制御するのが好ましい。送風量比（４ｂ／４ａ）をスカム厚維持比の範囲に制御することにより、スカム層の厚さが増大することなく、許容範囲内のスカム層の厚みを維持した状態で安定した硝化反応及び脱窒反応を継続することができる。
　本実施の形態において、スカム層の厚さはスカムセンサーＣ１，Ｃ２，Ｃ３のいずれか１つを用いて測定することも可能であるが、送風量比（４ｂ／４ａ）の正確な制御を行なう点から、少なくとも、スカム層の厚みの変化が大きい硝化反応領域Ｄ１の下流側に配置されるスカムセンサーＣ１を用いてスカム層の厚さを測定するのがよい。２つ以上のスカムセンサーを用いることにより、更に正確にスカム層の厚みを測定することができる。２つのスカムセンサーを用いる場合には、硝化反応領域Ｄ１の下流側（散気ゾーンＢ）に配置されるスカムセンサーＣ１と、脱窒反応領域Ｄ２に配置されるスカムセンサーＣ３を組み合わせて用いるのがよい。脱窒反応領域Ｄ２では散気装置が配置されておらず、送風量比の制御によりスカムを破砕することができないため、スカムの蓄積が起こりやすい。これに対し、画像解析カメラ５０は脱窒反応領域Ｄ２のスカム層の厚みを視覚により直接的に観察できるため、画像解析カメラ５０は脱窒反応領域Ｄ２においてスカムセンサーＣ３の代わりに又はスカムセンサーＣ３を補助するものとして使用することができる。また、スカムセンサーＣ１，Ｃ２，Ｃ３及び画像解析カメラ５０はスカム層の厚さが所定の厚みに達したときにアラームを発するアラーム機能を備えてもよい。
　制流板６０は硝化反応領域Ｄ１において膜分離装置３０と散気ゾーンＢとの間に配置されている（図６）。制流板６０は水平方向の一端が仕切板５０ａ及び５０ｂに固定されている矩形状の板であり、膜分離装置３０の上流側に配置されている。制流板６０の上端部はスカム層が越流しない位置、例えば、スカム層の表面から２０ｃｍ上方に位置し、制流板６０の下端部は膜分離装置３０の筐体の上端よりも下方に位置している（図８）。膜分離装置３０の筐体の４つの側面の内、３側面は上方が仕切板５０ｂと、反応槽１の槽壁と、制流板６０と、に包囲されているが、筐体の他の１側面は上方が硝化反応領域Ｄ１に対し開放されている（図６）。そのため硝化反応領域Ｄ１で発生し水面に浮上したスカムは筐体の他の１側面側から膜分離装置３０の上方に移動する。このように膜分離装置３０の上流側に制流板６０を配置することにより、水面上のスカムが膜分離装置３０の上方を確実に移動するように経路を制御することができ、その結果、膜分離装置３０の上方において、膜分離装置３０の下方に配置された散気装置から曝気された気泡と残留スカムが効率的に衝突し、残留スカムを破砕することができる（図６）。
　また、膜曝気用の散気装置から膜分離装置３０に対し曝気がされているときには、膜分離装置の周辺にも上向流が形成されている。この上向流は汚水が硝化反応領域Ｄ１から仕切板５０ｂの越流開口部２ｃを経由して脱窒反応領域Ｄ２に移動する推進力を形成している。前述のように送風量比（４ｂ／４ａ）をスカム厚低減比又はスカム厚維持比の範囲に制御すると、硝化反応領域Ｄ１において汚水が散気ゾーンＢの上部から膜分離装置３０の上部に移動する旋回流も形成される。これに対し、膜分離装置３０の上流側に制流板６０を設けることにより、散気ゾーンＢの上部から膜分離装置３０の上部に移動する旋回流が膜分離装置の周辺の上向流に接触して上向流が減衰するのを防止することができる。
　図１０は、図６の排水処理装置１００によって実行される排水処理の手順を示すフローチャートである。図１０の排水処理はスカム層の厚さを検出したときの散気装置４ａ及び４ｂの制御を説明する。
　図１０の排水処理（排水処理方法）において、まず、被処理水が反応槽１に供給される（図６）。このとき、被処理水の水位は上端部２ａよりも低く、越流端部２ｅよりも高い（図７）。次いで、硝化反応領域Ｄ１において、膜曝気用の散気装置は膜分離装置３０に微小な気泡を多量に散気する。また、硝化反応領域Ｄ１に配置された散気装置４ａ，４ｂは膜分離装置３０以外に微小な気泡を多量に散気する。硝化反応領域Ｄ１では硝化反応が実行され、硝化反応が実行された被処理水は越流開口部２ｃを経由して脱窒反応領域Ｄ２に移動する。脱窒反応領域Ｄ２では脱窒反応が実行され、脱窒反応が実行された被処理水は回帰開口部２ｄを経由して硝化反応領域Ｄ１に移動する。これにより、仕切板５０ａ及び５０ｂの周囲に循環流が形成された状態で硝化反応及び脱窒反応が継続される。このとき、散気装置４ａと散気装置４ｂは送風量が同一となる全面曝気の状態（図８）に制御されている。
　まず、スカムセンサーＣ１，Ｃ２，Ｃ３及び画像解析カメラ５０は水位計とともに使用され、硝化反応領域Ｄ１及び／又は脱窒反応領域Ｄ２におけるスカム層の厚さを検出する（Ｓ１：検出ステップ）。本実施の形態の制御では、少なくとも、排水処理装置の運転に支障のないスカム層の厚さの許容設定値を予め設定する。
　続いて、不図示の情報処理装置が備えるＣＰＵは検出されたスカム層の厚さが許容設定値に１ｃｍを加算した厚さを超えたか否かを判別する（Ｓ２）。検出されたスカム層の厚さが許容設定値に１ｃｍを加算した厚さを超えた場合には、散気装置４ｂの送風量が５％増量され、散気装置４ａ及び４ｂは送風量比（４ｂ／４ａ）がスカム厚低減比、例えば、１．１２～２．０の範囲内となるよう制御される（Ｓ３：送風量制御ステップ）。次いで、不図示の情報処理装置が備えるＣＰＵはＳ１において検出されたスカム層の厚さが許容設定値に２ｃｍを加算した厚さを超えたか否かを判別する（Ｓ４）。Ｓ１において検出されたスカム層の厚さが許容設定値に２ｃｍを加算した厚さを超えた場合には、散気装置４ｂの送風量はＳ３において増量した送風量からさらに５％増量され、散気装置４ａ及び４ｂは送風量比（４ｂ／４ａ）がスカム厚低減比、例えば、１．１２～２．０の範囲内となるよう制御されて（Ｓ５：送風量制御ステップ）本処理を終了する。
　送風量比（４ｂ／４ａ）を上記スカム厚低減比の範囲内となるよう制御することにより、硝化反応領域Ｄ１において汚水が散気ゾーンＢの上部から散気ゾーンＡに移動し、散気ゾーンＡの底部から散気ゾーンＢに移動する旋回流が生じる（図９）。このような旋回流が生じると水面に形成されたスカム層は旋回流の流れとともに水中に引き込まれ、水中で分解し破砕される。その結果、水面のスカムが減少し水面のスカム層の厚みが減少する。一方、Ｓ１において検出されたスカム層の厚さが許容設定値に２ｃｍを加算した厚さを超えていない場合（Ｓ４でＮＯ）には、Ｓ５をスキップして本処理を終了する。
　Ｓ２に戻り、検出されたスカム層の厚さが許容設定値に１ｃｍを加算した厚さを超えていない場合（Ｓ２でＮＯ）、不図示の情報処理装置が備えるＣＰＵは検出されたスカム層の厚さが許容設定値に１ｃｍを減算した厚さよりも小さいか否かを判別する（Ｓ６）。検出されたスカム層の厚さが許容設定値に１ｃｍを減算した厚さよりも小さい場合には、散気装置４ｂの送風量が５％減量され、散気装置４ａ及び４ｂは送風量比（４ｂ／４ａ）がスカム厚維持比、例えば、１．００～１．０９の範囲内となるよう制御される（Ｓ７）。次いで、Ｓ６において検出されたスカム層の厚さが許容設定値に２ｃｍを減算した厚さよりも小さいか否かが判別される（Ｓ８）。Ｓ６において検出されたスカム層の厚さが許容設定値に２ｃｍを減算した厚さよりも小さい場合には、散気装置４ｂの送風量はＳ７において減量した送風量からさらに５％減量され、散気装置４ａ及び４ｂは送風量比（４ｂ／４ａ）がスカム厚維持比、例えば、１．００～１．０９の範囲内となるよう制御されて（Ｓ９）本処理を終了する。送風量比（４ｂ／４ａ）を上記スカム維持減比の範囲内となるよう制御することにより、スカム層の厚みが増大することなく、許容範囲内のスカム層の厚みを下回る状態で硝化反応及び脱窒反応を継続することができる。一方、Ｓ６において検出されたスカム層の厚さが許容設定値に１ｃｍを減算した厚さよりも小さい場合（Ｓ６でＮＯ）には、Ｓ７～Ｓ９をスキップして本処理を終了し、Ｓ８において検出されたスカム層の厚さが許容設定値に２ｃｍを減算した厚さよりも小さい場合（Ｓ８でＮＯ）には、Ｓ９をスキップして本処理を終了する。
　スカム層の厚さは所定の時間間隔、例えば、１分間隔で継続的に検出され、図１０の処理は繰り返し実行される。図１０において、例えば、予め許容設定値よりも２ｃｍ以上大きい上限設定値が設定されている場合、Ｓ２において検出されたスカム層の厚みが上限設定値を超えているか否かを判別し、検出されたスカム層の厚みが上限設定値を超えているとき、Ｓ３～Ｓ４をスキップし、Ｓ５において散気装置４ｂの送風量を、例えば、１０％増加してもよい。
　図１０の排水処理によれば、スカム層の厚みが許容設定値を超えた場合に、検出されたスカム層の厚み及び許容設定値の差に応じて散気装置４ａ及び４ｂの送風量比（４ｂ／４ａ）をスカム厚低減比の範囲となるよう制御する。これにより動力を抑えた状態で旋回流の強度をスカムの破砕に必要な状態に容易にコントロールすることができる。したがって、単に散気装置からの気泡をスカムに衝突させてスカムを破砕する場合に比べ、少ない動力でスカム層の厚さを低減することができる。また、スカム層を破砕し厚さを低減させた後に旋回流により活性汚泥を反応槽内に拡散させることができ、その結果反応槽内の汚泥濃度を均一にさせ、硝化反応及び脱窒反応を安定して継続的に実行することができる。
　図６の排水処理装置１００では、硝化反応領域Ｄ１の被処理水は越流開口部２ｃを経由して脱窒反応領域Ｄ２に移動するとともに、脱窒反応領域Ｄ２の被処理水は回帰開口部２ｄを経由して硝化反応領域Ｄ１に移動する。これにより、仕切板５０ａ及び５０ｂの周囲を循環する循環流が形成され、硝化反応領域Ｄ１及び脱窒反応領域Ｄ２を循環する被処理水の流路は制限されるため、被処理水の流速は上昇する。したがって、循環流が脱窒反応領域Ｄ２における被処理水を撹拌する撹拌力は向上し、脱窒反応領域Ｄ２は循環流によって十分に混合されるので、脱窒菌は脱窒反応領域において均一に分布し、反応槽１の隅部に蓄積することなく、脱窒反応を効率的に実行することができる。また、硝化反応領域Ｄ１及び脱窒反応領域Ｄ２を循環する被処理水は一定量に制御されるので、硝化反応領域に設置した散気装置４ａ及び４ｂの送風量の制御が容易且つ正確となり硝化反応及び脱窒反応を安定して実行することができる。
　また、硝化反応領域Ｄ１において散気装置４ａは上流側に配置され、散気装置４ｂは下流側に配置される。硝化反応領域Ｄ１では回帰開口部２ｄから流入した被処理水は越流開口部２ｃに向かって上流側から下流側に緩やかに移動している。本実施の形態では、スカム層の厚みが設定値を超えた場合に、散気装置４ｂの送風量が散気装置４ａの送風量よりも多くなるよう制御することにより旋回流を形成してスカム層を破砕するが、送風量の多い散気装置４ｂを下流側に配置し、送風量の少ない散気装置４ａを上流側に配置することにより、旋回流の流れが被処理水の通常の流れに追随し、効率的に旋回流を形成し効率的な制御を行なうことができる。
　図６において、膜分離装置３０は前記第１の開口の近傍に配置されている。これにより、被処理水が硝化反応領域Ｄ１から越流開口部２ｃを経由して脱窒反応領域Ｄ２に移動するときに、膜分離装置３０の上方において、膜曝気用の散気装置から散気された気泡と残留するスカムが衝突するため、残留スカムが気泡により破砕され、脱窒反応領域Ｄ２のスカム層の厚さを低減することができる。
　さらに、硝化反応領域Ｄ１は膜分離装置３０の上流側に制流板を有している。これにより、被処理水が硝化反応領域Ｄ１から越流開口部２ｃを経由して脱窒反応領域Ｄ２に移動するときに、水面上の残留スカムが確実に膜分離装置３０の上方を経由し、その結果、膜分離装置３０の上方において、膜曝気用の散気装置から散気された気泡とスカムとの衝突がより確実に実行され、スカムを効率的に破砕することができる。また、膜分離装置３０の上流側に制流板６０を設けることにより、散気ゾーンＢの上部から膜分離装置３０の上部に移動する汚水の流れを遮断し、膜分離装置の周辺の上向流の流れが減衰するのを防止することができる。
次に、本発明の実施例について説明する。
　図６の排水処理装置１００を用い、活性汚泥を有する反応槽１（容量９０ｍ３）に被処理水を供給した。なお、水が反応槽１に滞留する水理学的滞留時間は６時間とした。次いで、膜分離装置３０に接続しているポンプを約２０分サイクル、具体的に、９分駆動、１分休止、９分駆動、１分休止のサイクルで駆動し、硝化反応領域Ｄ１において、膜曝気用の散気装置から膜分離装置３０に気泡を散気するとともに、散気装置４ａ及び４ｂから気泡を散気した。散気装置４ａが散気する散気ゾーンＡと散気装置４ｂが散気する散気ゾーンＢの容積比は１：１に設定し、散気装置４ａ及び４ｂからの送風量の合計は２．１Ｎｍ３／ｍｉｎに設定した。散気装置４ａからの送風量比率と散気装置４ｂからの送風量比率は同一（いずれも５０体積％）に設定し、散気ゾーンＡと散気ゾーンＢを均一に曝気する全面曝気の状態（図８）とした。その後、硝化反応領域Ｄ１では硝化反応が進行し、硝化反応が実行された被処理水は越流開口部２ｃを経由して脱窒反応領域Ｄ２に移動した。脱窒反応領域Ｄ２では脱窒反応が進行し、脱窒反応が実行された被処理水は回帰開口部２ｄを経由して硝化反応領域Ｄ１に移動した。このように仕切板５０ａ及び５０ｂの周囲に排水の循環流が形成された状態で硝化反応及び脱窒反応を連続的に実施した。
　本実施例では、反応槽１内の水面に形成されたスカム層の厚さに基づいて散気装置４ａ及び４ｂの送風量の制御を行なった。図１１は、所定時刻におけるスカム層の厚さと散気装置４ａ及び４ｂの送風量比率（％）の関係を示す図である。スカム層の厚さは硝化反応領域Ｄ１の回帰開口部２ｄ付近に設置したスカムセンサー（レーザーセンサ－）と圧力式水深計を用いて継続的に検出した。
　本実施例では、スカム層の厚さをこれ以上増加させないためのスカム層の厚さの上限設定値を７．０ｃｍに設定し、排水処理装置の運転に支障のないスカム層の厚さの許容設定値を５．０ｃｍに設定した。硝化反応及び脱窒反応を継続すると硝化反応領域Ｄ１の水面にスカム層が形成し始め、時刻１３：００においてスカム層の厚さを検出したところ６．２ｃｍであった。硝化反応及び脱窒反応を更に継続するとスカム層の厚さが次第に増大し、時刻１３：１０においてスカム層の厚さは７．１ｃｍに増大した。検出されたスカム層の厚さ７．１ｃｍは上限設定値７．０ｃｍを超えていたため、散気装置４ａ及び４ｂからの送風量の合計を２．１Ｎｍ３／分に維持しつつ、散気装置４ａの送風量比率を４５体積％に変更し、散気装置４ｂの送風量比率を体積５５％に変更した。このときの散気装置４ａ及び４ｂの送風量比（４ｂ／４ａ）は１．２２であった。
　送風量比（４ｂ／４ａ）を１．２２（スカム厚低減比）に維持しつつ硝化反応及び脱窒反応を継続するとスカム層の厚さは減少していった。その後、時刻１３：１２の時点でスカム層の厚みは４．９ｃｍまで低下した。検出されたスカム層の厚さ４．９ｃｍは許容設定値５．０ｃｍを下回っていたため、散気装置４ａ及び４ｂからの送風量の合計を２．１Ｎｍ３／ｍｉｎに維持しつつ、散気装置４ａの送風量比率を４８体積％に変更し、散気装置４ｂの送風量比率を５２体積％に変更した。このときの散気装置４ａ及び４ｂの送風量比（４ｂ／４ａ）は１．０８であった。その後、送風量比（４ｂ／４ａ）を１．０８（スカム厚維持比）に維持しつつ硝化反応及び脱窒反応を継続すると、スカム層の厚みは一時的に３．１ｃｍまで低下したが、その後は４．０～５．０ｃｍに維持されたまま汚水処理が安定に進行した。硝化反応及び脱窒反応が実行され固形分を含む被処理水は、膜分離装置３０によって固形分と分離され反応槽１の外部に排出された。
　以上の結果から、検出したスカム層の厚みに基づいて散気装置４ａ及び４ｂからの送風量を制御することにより、非常に短時間でスカム層の厚さを低減することができ、反応槽内に厚いスカム層が発生するのを防止して硝化反応及び脱窒反応を安定して実行することができた。
　本実施の形態では、散気装置４ａ及び４ｂの２つの散気装置を用いたが、送風量の独立した制御が可能な２つの領域を備えた１つの散気装置を用いてもよく、このような１つの散気装置で送風量の制御を行なうことによっても本発明の効果を達成することができる。
　本実施の形態の汚水処理装置及び汚水処理方法においては、それぞれの手段及びステップを、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＨＤＤ、及びデータ入力部を備えた情報処理装置を用いて自動制御して実行することができる。
　以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に何ら限定されるものではない。
Ｄ１　硝化反応領域
Ｄ２，Ｄ２Ｒ，Ｄ２Ｌ　脱窒反応領域
１０，１００　排水処理装置
３，３０　膜分離装置
４，４ａ，４ｂ　散気装置
５，５ａ，５ｂ，６，６ａ，６ｂ，５０ａ，５０ｂ　仕切板
２ｃ，２ｄ，５ｃ，５ｆ，６ｃ，６ｆ　切欠部

Claims (12)

  1. 　排水に含まれるアンモニアを酸素存在下において亜硝酸又は硝酸に変換する硝化反応と、前記硝化反応に基づいて生成された亜硝酸又は硝酸を無酸素状態において窒素に変換する脱窒反応と、を実行する排水処理装置において、
    　前記硝化反応及び前記脱窒反応が施された排水に含まれる固形分を分離除去する膜分離手段と、
    　前記硝化反応を実行する硝化反応領域及び前記脱窒反応を実行する脱窒反応領域を区分し、前記膜分離手段に隣接する第１の区分手段と、
    　前記硝化反応を実行する硝化反応領域及び前記脱窒反応を実行する脱窒反応領域を区分し、前記第１の区分手段に連接されている第２の区分手段と、を備え、
    　前記第１の区分手段は前記排水が前記硝化反応領域から前記脱窒反応領域に移動するときに経由する第１の経由部を有し、前記第２の区分手段は前記排水が前記脱窒反応領域から前記硝化反応領域に戻るときに経由する第２の経由部を有することを特徴とする排水処理装置。
  2. 　前記第１の経由部及び前記第２の経由部は前記脱窒反応領域において対角線上に配置されていることを特徴とする請求項１記載の排水処理装置。
  3. 　前記第１の経由部は短辺及び長辺を有し、前記第１の経由部の短辺の長さは前記第１の区分手段の長手方向に関する長さの５％～２０％の長さであり、前記第１の経由部の長辺の長さは前記第１の区分手段の短手方向に関する長さの３０％～６０％の長さであることを特徴とする請求項１又は２記載の排水処理装置。
  4. 　前記第２の経由部は短辺及び長辺を有し、前記第２の経由部の短辺の長さは前記第２の区分手段の長手方向に関する長さの２％～１０％の長さであり、前記第２の経由部の長辺の長さは前記第２の区分手段の短手方向に関する長さの３０％～６０％の長さによって形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の排水処理装置。
  5. 　前記第１の区分手段及び前記第２の区分手段は直交していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の排水処理装置。
  6. 　前記排水処理装置は複数の前記脱窒反応領域を有し、
    　前記硝化反応領域は各前記脱窒反応領域の１００体積％以上４００体積％以下であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の排水処理装置。
  7. 　前記硝化反応領域は全ての前記脱窒反応領域の５０体積％以上２００体積％以下であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の排水処理装置。
  8. 　前記排水を鉛直方向に関して上向きに移動する気泡を散気する散気手段をさらに備え、
    　前記散気手段が配置されている範囲及び前記膜分離手段が配置されている範囲は離隔していることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の排水処理装置。
  9. 　前記第１の経由部又は前記第２の経由部は前記第１の区分手段又は前記第２の区分手段に形成された切欠部であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の排水処理装置。
  10. 　前記第１の経由部又は前記第２の経由部は前記第１の区分手段又は前記第２の区分手段に形成されたパンチ孔であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の排水処理装置。
  11. 　前記第１の区分手段及び前記第２の区分手段は平面を形成するように連接されていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の排水処理装置。
  12. 　排水に含まれるアンモニアを酸素存在下において亜硝酸又は硝酸に変換する硝化反応と、前記硝化反応に基づいて生成された亜硝酸又は硝酸を無酸素状態において窒素に変換する脱窒反応と、を実行し、前記硝化反応及び前記脱窒反応が施された排水に含まれる固形分を分離除去する膜分離手段と、前記硝化反応を実行する硝化反応領域及び前記脱窒反応を実行する脱窒反応領域を区分し、前記膜分離手段に隣接する第１の区分手段と、前記硝化反応を実行する硝化反応領域及び前記脱窒反応を実行する脱窒反応領域を区分し、前記第１の区分手段に連接されている第２の区分手段と、を備え、前記第１の区分手段は前記排水が前記硝化反応領域から前記脱窒反応領域に移動するときに経由する第１の経由部を有し、前記第２の区分手段は前記排水が前記脱窒反応領域から前記硝化反応領域に戻るときに経由する第２の経由部を有する排水処理装置によって実行される排水処理方法において、
    　前記排水が前記第１の経由部を経由して前記硝化反応領域から前記脱窒反応領域に移動する移動ステップと、
    　前記排水が前記第２の経由部を経由して前記脱窒反応領域から前記硝化反応領域に回帰する回帰ステップと、を有することを特徴とする排水処理方法。
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