廃水処理装置
【課題】微生物塊の流出を抑制させてＵＡＳＢ処理の安定化を図る。
【解決手段】廃水処理装置１は、被処理水を底部１００から導入して微生物塊と接触させた後に処理水として上部から排出させる反応槽１０と、底部１００付近に滞留するベッドから生じたガスの気泡を付着させた微生物塊と接触して当該気泡を分離させる気泡分離スクリーン１１と、前記ガスの気泡または気泡分離スクリーン１１によって分離された気泡を捕集して反応槽１０の液面付近までに案内させる気泡捕集管１２と、反応槽１０の上層部の微生物塊を含んだ液相を微生物塊と処理水とに分離する側面スクリーン１３とを備える。反応槽１０には気泡捕集管１２の外側にて滞留する微生物塊と接触して当該微生物塊から気泡を分離させる中央スクリーン１４を備えるとよい。尚、調整槽１８でｐＨ調整した処理水を反応槽１０に供するとよい。
【解決手段】廃水処理装置１は、被処理水を底部１００から導入して微生物塊と接触させた後に処理水として上部から排出させる反応槽１０と、底部１００付近に滞留するベッドから生じたガスの気泡を付着させた微生物塊と接触して当該気泡を分離させる気泡分離スクリーン１１と、前記ガスの気泡または気泡分離スクリーン１１によって分離された気泡を捕集して反応槽１０の液面付近までに案内させる気泡捕集管１２と、反応槽１０の上層部の微生物塊を含んだ液相を微生物塊と処理水とに分離する側面スクリーン１３とを備える。反応槽１０には気泡捕集管１２の外側にて滞留する微生物塊と接触して当該微生物塊から気泡を分離させる中央スクリーン１４を備えるとよい。尚、調整槽１８でｐＨ調整した処理水を反応槽１０に供するとよい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流動性の嫌気性生物膜を主に利用した廃水処理技術、特に上向流嫌気性スラッジブランケット（ＵＡＳＢ）法における反応槽からの微生物塊（微生物からなる自己造粒汚泥であるグラニュールや核となる物質を含んだ微生物膜）の流出を抑制させる廃水処理技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＵＡＳＢ法は微生物塊を充填した反応槽の底部から被処理水を導入しこの導入によって生ずる上向水流のもとで被処理水に含まれる有機物や窒素化合物を微生物塊と接触させ微生物の代謝反応により分解する方法である（特許文献１〜３等）。
【０００３】
ＵＡＳＢ法は微生物担体となる充填材を必要とせず、高密度に凝集した微生物塊を用いることにより非常に高い負荷を処理できることを最大の特徴とする。微生物塊とは微生物が自己造粒化したグラニュールと呼ばれる形態や核となる物質を含んだ微生物膜が該当する。さらに、含有機物廃水では処理の過程で得られるメタンガスはボイラーによる蒸気回収やガス発電による電力回収に利用できる。本用途では、食品加工工場、ビール工場、アルコール蒸留工場、紙パルプ工場等の高濃度の産業廃水を排出する施設の廃水処理装置に適用されている。
また、含アンモニア廃水では、前段として好気性細菌によりアンモニアを硝酸に酸化する硝化処理と、後段で嫌気性の従属栄養細菌により有機物を利用して硝酸を窒素ガスに還元する脱窒処理があるが、近年、アンモニアと亜硝酸から脱窒することができる嫌気性アンモニア酸化(通称：アナモックス)細菌が注目され、本方法においてもＵＡＳＢ法が適用されている。アナモックス細菌を用いる場合、前段ではアンモニアを約半量亜硝酸まで硝化することで、後段のアナモックスによる脱窒処理が可能であり、好気処理に要する曝気動力が大幅に削減される。後段のアナモックス反応は独立栄養細菌によるため従属栄養細菌による脱窒で必要とされた有機物が不要となるためＣ／Ｎ比の低い廃水で必要とされていた有機物供給が不要であるなど非常に優れた窒素処理方式である。
【０００４】
ところで、グラニュールや有核微生物膜などの微生物塊は、沈降性に優れたものが多く、反応槽底部より上向流で被処理水を導入すると適切な上向流速において、反応槽上部の浮遊微生物塊が少なく、反応槽の下方に多く微生物塊が沈殿・滞留し汚泥床（ベッド）と呼ばれる状態を形成する。反応槽で微生物反応の結果生じたメタンガスや窒素ガスの気泡により、微生物塊に付着した気泡の浮力、気泡による激しい上昇水流及び処理水の上向水流によって微生物塊が処理水と共に槽外に流出してしまうことがある。そこで、様々な微生物塊流出防止対策が採られている（特許文献１〜３等）。
【０００５】
特許文献１に記載の反応槽は、底部付近に滞留するベッドで発生した気泡を付着させた微生物塊を、浮上途中において汚泥衝突部に衝突させることで当該微生物塊から気泡を分離させている。気泡が分離した微生物塊は自重で沈降する一方で、前記気泡は前記反応槽の上部に配置された気体集気部を介して大気中に放出される。
【０００６】
特許文献２に記載の処理装置はベッドを底部付近に滞留させる処理槽内に陣笠状の気液分離部材を備え、ベッドで発生した気泡を付着させた微生物塊を当該気液分離部材に衝突させることで当該微生物塊から気泡を分離させている。前記分離された気泡は気液分離部材の頂部に接続されたガス導管を介して大気中に放出される。また、処理槽内には上端開口部が下端開口部よりも大径の異径筒体が前記気液分離部材と同軸に配置されることで汚泥分離室が形成されている。この汚泥分離室には微生物塊を含んだ液相が導入される。汚泥分離室で固液分離された微生物塊は前記異径筒体と前記気液分離部材との間にこの両者と同軸に配置された筒体の外側を下降してベッドに沈降する。
【０００７】
特許文献３に記載の処理装置は微生物塊を滞留させる槽内の中層部と高層部に切妻屋根状の気液分離部材を配置することで同槽内に微生物塊濃度の異なるベッドを形成させている。そして、各ベッドで発生した気泡を付着させた微生物塊を各気液分離部材に衝突させることで当該微生物塊から気泡を分離させている。前記分離された気泡は気液分離部材に接続されたガス導管を介して大気中に放出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭６２−２７９８９１号公報
【特許文献２】特開平９−２２５４９１号公報
【特許文献３】特開２００９−１７８６２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１の反応槽内では短絡流によって気液分離部材に衝突しなかった気泡を付着させた微生物塊が反応槽内の液面まで達して処理水とともに系外に流出する場合がある。また、特許文献２の処理装置では汚泥分離室に滞留した微生物塊の一部が残留した気泡によって上昇して同室の越流トラフから処理水と共に系外に流出する場合がある。
【００１０】
特許文献３の処理装置は槽内の低層部から高層部に上昇するに従って微生物塊濃度が低くなるので特許文献１，２の処理装置と比べて微生物塊の系外流出を少なくさせることができる。しかしながら、特許文献３の処理装置でも槽の上端部から越流方式によって処理水を排出しているので上層部の気液分離部材に衝突しなかった気泡を付着させた微生物塊が短絡流によって反応槽内の液面まで達して処理水とともに系外に流出する場合がある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
そこで、本発明はＵＡＳＢ型反応槽にて微生物反応の結果生じたメタンガスや窒素ガスの気泡によって浮上した微生物塊から当該気泡を気泡分離部材によって分離し微生物塊をベッドに留め、この分離した気泡を気泡捕集部材によって捕集して当該反応槽の液面付近までに案内して気相中に放出させている。また、前記反応槽の上層部の微生物塊を含んだ液相を固液分離部材によって微生物塊と処理水とに固液分離する。更に、気泡捕集部材によって捕集されたガスを利用して固液分離部材を常時洗浄する機能を併せ持つ。
【００１２】
すなわち、請求項１の廃水処理装置は、被処理水を上昇水流のもとで微生物塊と接触させて当該被処理水中の有機物や窒素化合物を分解する廃水処理装置であって、被処理水を底部から導入して微生物塊と接触させた後に処理水として上部から排出させる反応槽と、この反応槽の底部付近に滞留するベッドから生じたガスの気泡を付着させた微生物塊と接触して当該微生物塊から気泡を分離させる気泡分離部材と、前記ガスの気泡または前記気泡分離部材によって分離された気泡を捕集する気泡捕集部材と、前記反応槽の上層部の微生物塊を含んだ液相を微生物塊と処理水とに分離する固液分離部材とを備える。
【００１３】
請求項２の廃水処理装置は、請求項１の廃水処理装置において、前記気泡捕集部材の外側にて滞留する気泡を付着させた微生物塊と接触して当該微生物塊から気泡を分離させる気泡分離部材を備える。
【００１４】
請求項３の廃水処理装置は、請求項１または２の廃水処理装置において、前記反応槽は円筒状に形成され、前記気泡分離部材は頂部に開口部が形成された陣笠状に形成されると共に前記反応槽の底部付近において当該反応槽と同軸に配置され、前記気泡捕集部材は陣笠状に形成された捕集部とこの捕集部の上端開口部に液面に対して垂直に接続される円筒部とからなると共に前記反応槽と同軸に配置され、前記固液分離部材は前記反応槽と同径の円筒状に形成されると共に当該反応槽の上端付近の周側面に設置されている。
【００１５】
請求項４の廃水処理装置は、請求項１または２の廃水処理装置において、前記反応槽は略直方体状に形成され、前記気泡分離部材は板状に形成されると共に液面に対して非垂直に複数配置され、前記気泡捕集部材は相対する面の距離が上方に向かって小さくなるように対称的に傾斜配置される一対の板状の捕集部材とこの捕集部材の上端に液面に対して垂直に接続される一対の板状の案内部材とからなり、前記固液分離部材は前記板状に形成されると共に前記反応槽の上端付近の側面に設置されている。
【００１６】
請求項５の廃水処理装置は、請求項３または４の廃水処理装置において、前記ベッドから生じたガスの気泡及び前記分離された気泡の流れを前記気泡捕集部材の下端開口部に案内させる案内部を前記反応槽の内面に備えている。
【００１７】
請求項６の廃水処理装置は、請求項５の廃水処理装置において、前記気泡分離部材の頂部の開口部から流出した気泡及び気泡を付着させた微生物塊の流れを放射方向に迂回させる迂回部材を前記案内部の中心に配置させている。
【００１８】
請求項７の廃水処理装置は、請求項４から６のいずれかの廃水処理装置において、前記案内部材の対向する両面のいずれかに流体の上昇流を蛇行させる整流部材を備える。
【００１９】
請求項８の廃水処理装置は、請求項３から６のいずれかの廃水処理装置において、前記気泡捕集部材の下端部よりも低位の前記反応槽の幅径は前記下端部よりも高位の当該反応槽の幅径よりも小径に設定されている。
【００２０】
請求項９の廃水処理装置は、請求項８の廃水処理装置において、前記気泡分離部材、前記気泡捕集部材及び前記固液分離部材を一体的に備えたユニットが、前記反応槽内に着脱自在に具備されている。
【００２１】
請求項１０の廃水処理装置は、請求項１の廃水処理装置において、前記反応槽は略直方体状に形成され、前記固液分離部材は前記反応槽の長辺側側面部の上部付近に具備され、前記気泡捕集部材は捕集したガスを前記固液分離部材に供給する散気部材を備える。
【００２２】
請求項１１の廃水処理装置は、請求項１０の廃水処理装置において、前記反応槽内の上昇流を前記気泡捕集部材に案内する第一案内部材を備える。
【００２３】
請求項１２の廃水処理装置は、請求項１０または１１の廃水処理装置において、前記反応槽内の上昇流を前記固液分離部材に案内する第二案内部材を備える。
【００２４】
請求項１３の廃水処理装置は、請求項１２の廃水処理装置において、前記第一案内部材は板状の部材からなり、前記気泡捕集部材は、断面への字状に形成された板状の部材からなり、この部材の短幅板部の下端部は前記反応槽の長辺側側面部の内面に密着させる一方で、当該部材の長幅板部はその下面が前記第一案内部材の上面と略平行に配置されると共に当該長幅板部の下端部は少なくとも当該案内部材の上端部よりも低位に配置され、前記第二案内部材は、前記気泡捕集部材の長幅板部の上面に対して略平行に配置される傾斜板部と前記固液分離部材の面に対して略平行に配置される鉛直板部とからなる。
【００２５】
請求項１４の廃水処理装置は、請求項１３の廃水処理装置において、前記長幅板部の下端付近の下面には邪魔部材が当該下面の長辺に沿って形成されている。
【００２６】
請求項１５の廃水処理装置は、請求項１０から１４のいずれかの廃水処理装置において、前記固液分離部材は矩形状に形成され、前記散気部材は管体からなり、前記固液分離部材の下辺よりも下位にて当該下辺と略平行に配置されている。
【発明の効果】
【００２７】
以上の発明によれば微生物塊の流出を抑制させてＵＡＳＢ処理を安定化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】発明の実施形態１に係る廃水処理装置を示した概略構成図。
【図２】実施形態１に係る廃水処理装置の動作例を説明した断面図。
【図３】発明の実施形態２に係る廃水処理装置を示した概略構成図。
【図４】気泡分離部材の設置形態の一例を示した概略構成図。
【図５】発明の実施形態３に係る廃水処理装置を示した概略構成図。
【図６】発明の実施形態４に係る反応槽の一態様を示した概略構成図。
【図７】実施形態４に係る気泡分離部材、捕集部材及び固液分離部材が一体化したユニットの一態様を示した斜視図。
【図８】発明の実施形態５に係る被処理水の供給経路の一態様を示した概略構成図。
【図９】気泡捕集部材の作用を説明した説明図。
【図１０】（ａ）実施形態２に係る気泡分離部材の作用を説明した斜視図，（ｂ）汚泥引抜配管を備えた反応槽の側面図。
【図１１】反応槽上部の処理水流出部の一態様を示した斜視図。
【図１２】反応槽内の底部付近における流体の流れを説明した断面図。
【図１３】発明の実施形態６に係る廃水処理装置を示した概略構成図。
【図１４】（ａ）実施形態６に係るバブリング管の配置形態を示した正面図，（ｂ）気泡捕集部材の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【００３０】
［実施形態１］
図１に示された実施形態１の廃水処理装置１は被処理水を上昇水流のもとで微生物塊と接触させて当該被処理水中の有機物や窒素化合物を分解するＵＡＳＢ方式の廃水処理装置であって微生物塊の系外流出を抑制してＵＡＳＢ処理の安定化を図る。
【００３１】
（装置の構成）
廃水処理装置１は反応槽１０と気泡分離スクリーン１１と気泡捕集管１２と側面スクリーン１３と中央スクリーン１４とを備える。
【００３２】
反応槽１０は被処理水を底部１００から導入して微生物塊と接触させた後に処理水として上部から排出させる。被処理水は反応槽１０の下端部に接続された供給管１０１を介してポンプＰ１によって供給される。図１に示されたように反応槽１０は円筒状に形成されている。また、反応槽１０の底部１００付近の内周面は微生物塊を底部に集積しやすく、そのため被処理水との接触効率を高められるように下細りのテーパー状に形成されている。
【００３３】
気泡分離スクリーン１１は反応槽１０の底部１００付近に滞留するベッドから微生物反応の結果生じたガスの気泡を付着させた微生物塊と接触して当該微生物塊から気泡を分離させる。気泡分離スクリーン１１は陣笠状に形成されたウェッジワイヤースクリーンなどのスリット状又は格子状のスクリーンからなり、その頂部には開口部１１１が形成されている。気泡分離スクリーン１１は反応槽１０の底部付近において同槽と同軸に配置されている。尚、気泡分離スクリーン１１のスクリーン目幅は微生物塊の平均粒径よりも小径か同程度例えば、０．５〜０．８ｍｍに設定されている。
【００３４】
気泡捕集管１２は図２に示されたように前記ベッドから生じたガスの気泡または気泡分離スクリーン１１によって分離された気泡を捕集して反応槽２の液面付近までに案内させる。液面から解放されたガスは反応槽１０の天井部１０２に接続された排気管１０３を介して大気中に排出されるかまたは発生ガスがメタンガスを含むガスであればエネルギーガスとしての利用に供される。気泡捕集管１２は、陣笠状に形成された捕集コーン１２１とこの捕集コーン１２１の上端開口部に円筒部１２２が鉛直に接続されることで構成されており、反応槽１０内に同槽と同軸に配置されている。
【００３５】
側面スクリーン１３は反応槽１０の上層部の微生物塊を含んだ液相を微生物塊と処理水とに分離する。側面スクリーン１３は円筒状に形成されたウェッジワイヤースクリーンなどのスリット状又は格子状のスクリーンからなる。このスクリーンの目幅は、微生物塊と処理水との固液分離に適するよう微生物塊の平均粒径よりも小径となるよう設定されている。側面スクリーン１３は反応槽１０と同径の円筒状に形成されると共に反応槽１０の上端付近の周側面に設置されている。そして、この上端付近の外周には側面スクリーン１３を介して処理水を導入する処理水分離室１７が設けられている。
【００３６】
中央スクリーン１４は図２に示されたように気泡捕集管１２の内側を上昇してきた気泡を付着させた微生物塊との接触によって当該気泡を分離させる。中央スクリーン１４は気泡捕集管１２の円筒部１２２の径よりも大径且つ側面スクリーン１３の径よりも小径でさらに側面スクリーン１３よりも胴長の円筒状に形成されたウェッジワイヤースクリーンなどのスリット状又は格子状のスクリーンからなる。図１に示されたように中央スクリーン１４はその上端部が気泡捕集管１２と側面スクリーン１３の上端部よりも高位となり且つ反応槽１０内液面よりも高位となるように反応槽１０内に同槽と同軸に設置されている。中央スクリーン１４は、気泡を付着させた微生物塊から当該気泡を直ちに分離させることが主目的であり微生物塊を完全に流出阻止することは意図していないため、その目幅は側面スクリーン１３の目幅よりも幅広のサイズであってもよい。例えば０．７〜１．０ｍｍに設定されている。
【００３７】
また、ベッドから生じたガスの気泡及び気泡分離スクリーン１１によって分離された気泡を気泡捕集管１２の下端開口部に案内できるように反応槽１０の内周面には案内部１５が備えられている。案内部１５は上細りのテーパー面１５１と下細りのテーパー面１５２とを有する突起体からなる。テーパー面１５１は図２に示されたように上昇流に乗った気泡を気泡捕集管１２の下端に案内できるようになっている。一方、テーパー面１５２は図２に示されたように沈降してきた微生物塊を反応槽１０の底部１００に向けて案内できるようになっている。
【００３８】
さらに、案内部１５の中心部には気泡分離スクリーン１１の頂部の開口部から流出した気泡及び気泡を付着させた微生物塊の流れを反応槽１０の径方向に迂回させる迂回部材１６が配置されている。迂回部材１６はウェッジワイヤースクリーンなどのスリット状又は格子状のスクリーンを前記開口部よりも大径且つ案内部１５の内径よりも小径の円板に形成され、反応槽１０内において水平に設置されている。迂回部材１６のスクリーン目幅は気泡分離スクリーン１１と同じ目幅に設定すればよい。
【００３９】
（動作例の説明）
図２を参照しながら廃水処理装置１の動作例について説明する。
【００４０】
被処理水はポンプＰ１によって供給管１０１を介して底部１００から反応槽１０内に導入される。反応槽１０内に被処理水が導入されるとベッド１９を構成する微生物塊によって被処理水中の有機物や窒素化合物が分解される。有機物処理においては、有機物の分解の過程でメタンガスが発生する。また窒素処理においては、被処理水中に含まれるアンモニア成分が微生物塊を構成する細菌類の一つである嫌気性アンモニア酸化菌による脱窒反応によって窒素ガスに転換される。微生物塊から発生したメタンガスや窒素ガス等の気泡は上向水流によって反応槽１０内の液面に向かって上昇する。また、最も処理活性が高くなっている底部１００付近の微生物塊はガスの発生が激しく当該ガスの気泡の付着によって沈降性を失うことがあり上向水流に乗って上昇する。
【００４１】
前記気泡を付着させた微生物塊は気泡分離スクリーン１１に接触すると気泡が当該微生物塊から脱離する。気泡が脱離した微生物塊は自重によって沈降して底部１００付近に留まる。また、ベッド１９によって処理された処理水は気泡分離スクリーン１１によって固液分離された後に上昇流に乗って案内部１５と迂回部材１６の間を通過して反応槽１０の上層に向かって移行する。脱離した気泡や気泡分離スクリーン１１と接触しなかった気泡を付着させた微生物塊は気泡分離スクリーン１１の開口部１１１から排出される。開口部１１１から排出された前記気泡及び前記気泡を付着させた微生物塊は迂回部材１６を迂回及び案内部１５のテーパー面１５１によって案内されて気泡捕集管１２に導入される。
【００４２】
気泡捕集管１２内では捕集コーン１２１によって捕集された気泡及び気泡を付着させた微生物塊は処理水の上昇流に乗って円筒部１２２の中を上昇して液面付近まで案内される。円筒部１２２から越流した気泡は液面に達するとガスとして反応槽１０内の気相に解放され排気管１０３から系外に排出される。また、捕集コーン１２１に上昇してきた気泡を付着させた微生物塊の一部は捕集コーン１２１の内面と接触すると、当該微生物塊から気泡が分離して気泡だけが円筒部１２２内に導入される。分離された微生物塊は自重によって下降してベッド１９に向かって沈降する。
【００４３】
また、気泡を付着させた微生物塊は、側面スクリーン１３を介して系外に流出する処理水の流れに乗って中央スクリーン１４と接触すると、一部の微生物塊から気泡が脱離してガスは気相中に解放され、微生物塊は中央スクリーン１４と気泡捕集管１２の間の空間を沈降する。また、中央スクリーン１４内の液相に溜まっている微生物塊に対しては下方の気泡捕集管１２から上昇してきた気泡が衝突し続けることで当該微生物塊からの気泡の分離効果が有り、微生物塊の沈降が促される。以上のように気泡が脱離された微生物塊は自重によって沈降する。この沈降する微生物塊もベッド１９に向かって沈降する。
【００４４】
反応槽１０の液面付近の上層まで上昇してきた処理水は側面スクリーン１３によって固液分離された後に処理水分離室１７の流出配管１７１から系外に排出される。また、側面スクリーン１３と中央スクリーン１４との間の液相に溜まっている微生物塊は処理水の流れに乗ってこのスクリーン１３，１４の上部の反応槽１０の内面に滞留することがあるため定期的な引抜が必要となる。尚、液相に浸っている側面スクリーン１３上部の反応槽１０の内面部分はウェッジワイヤーなどのスリット状又は格子状のスクリーンにすると浮上した微生物塊を処理水の流れによって流出側へ押出され側面スクリーン１３及び当該スクリーンに閉塞しやすくなる。従って、側面スクリーン１３上部の反応槽１０の内面部分は水の透過性のないことが望ましい。尚、被処理水の基質濃度の希釈のために一部の処理水は循環配管１７２を介してｐＨ調整系（図示省略のｐＨ調整液及びその投入・攪拌混合手段を備えたｐＨ調整槽１８）に供された後に返送管１８１を介して供給管１０１に循環供給される。
【００４５】
（効果）
廃水処理装置１によれば浮上する微生物塊から気泡を分離させこの分離した気泡を捕集して反応槽１０の液面付近までに案内して気相中に放出させると共に反応槽１０の上層部の微生物塊を含んだ液相を微生物塊と処理水とに分離できる。以上のように微生物塊の系外流出が抑制されるのでＵＡＳＢの安定化が実現する。
【００４６】
特に、中央スクリーン１４を備えたことで、気泡捕集部材１２の外側にて滞留する気泡を付着させた微生物塊から当該気泡を直ちに分離させることができる。
【００４７】
また、反応槽１０の内面に案内部１５に設けたことで、ベッド１９から生じたガスの気泡及び気泡分離スクリーン１１によって分離された気泡の流れを気泡捕集部材１２の下端開口部に案内させることできる。これにより短絡流が発生することなく気泡を効率的に気泡捕集部材１２に誘導させることができる。
【００４８】
さらに、迂回部材１６が案内部１５の中心に配置されたことで、気泡分離スクリーン１１の頂部の開口部１１１から流出した気泡及び気泡を付着させた微生物塊の流れを放射方向に迂回させると共に開口部１１から浮上流出した微生物塊からの気泡の分離を促進させることができる。
【００４９】
そして、ｐＨ調整済みの処理水の返送により反応槽１０に供給する被処理水を希釈することで、微生物塊の生物活性を阻害するような高濃度基質を微生物塊の活性を阻害しない濃度レベルとし、ベッド１９の嫌気的生物活性を維持させることができる。
【００５０】
［実施形態２］
図３に例示された本実施形態の廃水処理装置２Ａは反応槽２０が略直方体状に形成されている。この反応槽２０の形状に対応するように気泡分離スクリーン２１，２６、気泡捕集部材２２、側面スクリーン２３、中央スクリーン２４、案内部２５、処理水分離室２７が同槽に具備されている。廃水処理装置２Ａはこの反応槽２０の構成以外は廃水処理装置１と同じ構成となっている。
【００５１】
反応槽２０は被処理水を底部２００から導入して微生物塊と接触させた後に処理水として上部から排出させる。被処理水は実施形態１に係る反応槽１０と同様に反応槽２０の下端部に接続された供給管１０１を介してポンプＰ１によって供給される。反応槽２０の底部２００付近の側面は反応槽１０と同様に微生物塊を底部２００に集積しやすく、そのため被処理水との接触効率を高められるように下細りのテーパー状に形成されている。
【００５２】
気泡分離スクリーン２１は反応槽２０の底部２００に滞留するベッドから生じたガスの気泡を付着させた微生物塊と接触して当該微生物塊から気泡を分離させる。気泡分離スクリーン２１は反応槽２０の長手方向に伸びる板状に形成されたウェッジワイヤースクリーンからなる。尚、気泡分離スクリーン２１のスクリーン目幅は実施形態１に係る気泡分離スクリーン１１と同様に微生物塊の平均粒径よりも小径か同程度、例えば０．５〜０．８ｍｍに設定されている。
【００５３】
気泡分離スクリーン２１は反応槽２０の底部２００付近において液面に対して非垂直に配置されている。図示された形態では２枚の気泡分離スクリーン２１が反応槽２０の幅方向における縦断面が略ハの字形状となるように配置される。すなわち、２枚の気泡分離スクリーン２１が対向する面の距離が上方に向かって小さくなるように対称的に傾斜配置されている。
【００５４】
気泡捕集部材２２は前記ベッドから生じたガスの気泡または気泡分離スクリーン２１によって分離された気泡を捕集して反応槽２０の液面付近までに案内させる。液面から解放されたガスは反応槽２０の天井部２０２に接続された排気管１０３を介して大気中に排出されるかまたはエネルギーガスとしての利用に供される。気泡捕集部材２２は図示されたように相対する面の距離が上方に向かって小さくなるように対称的に傾斜配置される一対の板状の捕集部材２２１とこの捕集部材２２１の上端に液面に対して垂直に接続される一対の板状の案内部材２２２とからなる。
【００５５】
また、案内部材２２２の対向する両面のいずれかには、図９に示されたように、流体の上昇流を蛇行させる板状の整流部材２２３ａ，２２３ｂ，２２３ｃを備えるようにするとよい。整流部材２２３ａ〜２２３ｃは上昇流を蛇行させることができるように鉛直方向に対して所定の角度に傾斜させて配置される。このような整流部材２２３ａ〜２２３ｃの配置によって案内部材２２２間における流体の上昇流のパスが長くなり、気泡を付着させた微生物塊との接触により当該微生物塊から気泡を脱離させることができる。
【００５６】
側面スクリーン２３は反応槽２０の上層部の微生物塊を含んだ液相を微生物塊と処理水とに分離する。側面スクリーン２３は板状に形成されたウェッジワイヤースクリーン等のスリット状または格子状のスクリーンからなる。このスクリーンの目幅は実施形態１と同様に微生物塊と処理水との固液分離に適するよう微生物塊の平均粒径よりも小径となるよう設定されている。中央スクリ−ン２４は気泡捕集部材２２の案内部材２２２と対向する反応槽２０の上端付近の両側面に設置されている。この両側面の外側には側面スクリーン２３を介して処理水を導入する処理水分離室２７が設けられている。一方の処理水分離室２７には処理水を系外に流出させる流出配管１７１が接続されている。他方の処理水分離室２７には処理水の一部をｐＨ調整槽１８（ｐＨ調整液及びその投入・攪拌混合手段は図示省略）に供するための返送管１８１が接続されている。
【００５７】
中央スクリーン２４は気泡捕集部材２２の外側を上昇してきた気泡を付着させた微生物塊との接触によって当該気泡を分離させる。また、図１０（ａ）に示されたように本実施形態ではガス案内部材１２の間からの上方に浮上してきた気泡を付着させた微生物塊は下方からの激しいガス流により衝撃を受け続け、付着しているガスが分離する。分離されたガスは液面から大気中に解放される。一方、気泡が脱離した微生物塊は自重によってガス案内部材１２の外側を下降して反応槽２０の底部２００付近に滞留したベッドまで沈降する。
【００５８】
また、図１０（ａ）に示されたような浮上した微生物塊のうちで沈降しないで中央スクリーン２４の近傍の液面付近に溜まった微生物塊は汚泥引抜管２８からバルブ操作によって定期的に除外される。汚泥引抜管２８は中央スクリーン２４と対向しない反応槽２０の側面に接続される。汚泥引抜管２８の設置高さは液面付近の液相を引き抜ける程度の高さに設定すればよい。汚泥引抜管２８は図１０（ｂ）に例示したように反応槽２０の両側面に接続してもよい。尚、汚泥引抜管２８の代わりに掻き寄せ機を設けてもよい。掻き寄せ機は水処理施設で採用されている周知の掻き寄せ機を適用すればよい。
【００５９】
中央スクリーン２４は側面スクリーン２３と略同サイズに形成された板状のウェッジワイヤースクリーン等のスリット状または格子状のスクリーンからなる。図３に示したように中央スクリーン２４はその上端部が気泡捕集部材２２と側面スクリーン２３の上端部よりも高位であって、反応槽１０内液面よりも高位、且つこれらの部材２２，２３と略平行に配置されるように反応槽２０の内面に接続されている。
【００６０】
中央スクリーン２４は気泡を付着させた微生物塊から当該気泡を直ちに分離させることが主目的であり微生物塊を完全に流出阻止することは意図していないため、その目幅は実施形態１と同様に側面スクリーン２３の目幅よりも幅広のサイズ例えば０．７〜１．０ｍｍに設定される。尚、中央スクリーン２４の目幅間を通過した微生物塊は、より目幅の狭い側面スクリーン２３で流出阻止すればよい。
【００６１】
実施形態１と同様に反応槽２０の内面にはベッドから生じたガスの気泡及び気泡分離スクリーン２１によって分離された気泡を気泡捕集部材２２の下端に案内させる案内部２５が設けられている。案内部２５は反応槽２０の幅方向の断面が三角形状の突起体からなる。この突起体の下面２５１は上昇流に乗った気泡を気泡捕集部材２２の下端に案内すると共に上面２５２は沈降してきた微生物塊を反応槽２０の底部に案内できるようになっている。
【００６２】
さらに、案内部２５の中心部には実施形態１と同様に気泡分離スクリーン２１の間から流出した気泡及び気泡を付着させた微生物塊の流れを反応槽２０の幅方向に迂回させる迂回部材として気泡分離スクリーン２６が配置されている。気泡分離スクリーン２６は全長が気泡分離スクリーン２１と略同等であるが幅がスクリーン２１間の最小距離よりも大きく確保された板状のウェッジワイヤースクリーン等のスリット状または格子状のスクリーンからなり、液面に対して水平に設置されている。気泡分離スクリーン２６のスクリーン目幅は、実施形態１の気泡分離スクリーン１１と同じ目幅に設定すればよい。
【００６３】
また、図４に例示された廃水処理装置２Ｂのように反応槽２０においては気泡分離スクリーン２６の代わりに気泡分離スクリーン２１ａ，２１ｂを備えるとよい。
【００６４】
気泡分離スクリーン２１ａ，２１ｂは気泡分離スクリーン２１と略同形同サイズに形成されたウェッジワイヤースクリーン等のスリット状または格子状のスクリーンからなる。気泡分離スクリーン２１ａは反応槽２０の底部２００から所定距離をあけて水平方向に対して所定の角度で傾斜されて配置されている。気泡分離スクリーン２１ｂは気泡分離スクリーン２１と気泡分離スクリーン２１ａの間にて気泡分離スクリーン２１ａの傾斜と逆方向に所定の角度で傾斜されて配置されている。このようなスクリーン２１ａ，２１ｂ，２１の配置によって流体の上昇流が蛇行するため、気泡を付着させた微生物塊は、各スクリーン２１ａ，２１ｂ，２１との接触により気泡が分離しやすくなり、底部２００付近において活性の高まった微生物塊の流動を制限させることができる。
【００６５】
以上の廃水処理装置２Ａによれば廃水処理装置１の作用効果に加えて案内部材２２２間における流体の上昇流のパスの延長によって浮上微生物塊からの気泡の脱離が促進される。また、廃水処理装置２Ｂによれば廃水処理装置２Ａの作用効果に加えて反応槽２０の底部２００付近において活性の高まった微生物塊の滞留時間を延長させることできる。これにより底部２００付近において高活性の微生物塊を高濃度に維持させることができる。
【００６６】
［実施形態３］
図５に例示された本実施形態の廃水処理装置３は実施形態２の側面スクリーン２３、中央スクリーン２４の代わりに固液分離スクリーン３１を備えることで反応槽２０内に処理水分離室３２が形成されていること以外は廃水処理装置２Ｂと同じ構成となっている。尚、反応槽２０の底部２００付近には気泡分離スクリーン２１ｃが増設されている。
【００６７】
処理水分離室３２は反応槽２０内の上端付近にて固液分離スクリーン３１によって区画されることで形成される。固液分離スクリーン３１は中央スクリーン部３１１と側面スクリーン部３１２とからなる。中央スクリーン部３１１は、板状のウェッジワイヤースクリーン等のスリット状または格子状のスクリーンからなり、気泡捕集部材２２の案内部材２２２と平行に配置される。側面スクリーン部３１２は、板状のウェッジワイヤースクリーン等のスリット状または格子状のスクリーンからなり、気泡捕集部材２２の案内部材２２２と対向する反応槽２０の内面から中央スクリーン部３１１の下端部に向けて上り傾斜に配置されるように前記下端部及び反応槽２０の内面に接続される。固液分離スクリーン３１の目幅は実施形態１に係る側面スクリーン１３と同様に微生物塊と処理水との固液分離に適するよう微生物塊の平均粒径よりも小径となるよう設定されている。また、処理水を系外排出させる方の処理水分離室３２の外側には流出配管１７１の代わりに図１１に示されたような排水トラフ３３を設けてもよい。排水トラフ３３は反応槽２０の上端縁部２０１から越流した処理水を受け入れて自然流下によって系外または後段の設備に移送させる。排水トラフ３３の採用によって流出配管系の閉塞を防止できる。
【００６８】
気泡分離スクリーン２１ａ〜２１ｃは導入された被処理水の上昇流が蛇行するように反応槽２０の底部２００から順に互いに角度が異なるように傾斜配置されている。
【００６９】
以上の廃水処理装置３によれば処理水分離室が反応槽の上端付近の外周に設けられない態様となっているので廃水処理装置２Ａ，２Ｂの効果に加えて装置構成がコンパクトとなる。また、反応槽２０内の底部２００付近にて気泡分離スクリーンが増設されたことで活性化した微生物塊の滞留時間を実施形態２の廃水処理装置２Ａ，２Ｂよりもさらに延長させることできる。底部２００付近において高活性の微生物塊をより一層高濃度に維持させることができる。
【００７０】
［実施形態４］
図６に例示された本実施形態の廃水処理装置４は気泡捕集部材２２の下端部よりも低位の反応槽４０の幅径が前記下端部よりも高位の反応槽４０の幅径よりも小径に設定されている。この反応槽４０の上側面４０１と下側面４０２との境界側面４０３は傾斜面となっている。この構成により反応槽４０内においては実施形態３に係る案内部２５が省略されている。廃水処理装置４はこの反応槽４０の構成以外は実施形態３の廃水処理装置３と同じ構成となっている。
【００７１】
気泡分離スクリーン２１，２１ａ〜２１ｃの幅径はこの反応槽４０の形状に応じて設定されている。反応槽４０内において気泡分離スクリーン２１は対向する境界側面４０３の間に配置されている。気泡分離スクリーン２１ａ〜２１ｃは対向する下側面４０２の間に配置されている。
【００７２】
以上の廃水処理装置４によれば実施形態２の廃水処理装置２Ａ，２Ｂの効果に加えて装置構成が実施形態３の廃水処理装置３よりもさらに簡素化できる。また、図１２に示されたように気泡捕集部材２２の下端部よりも低位の反応槽２０の幅径が前記下端部よりも高位の反応槽４０の幅径よりも小径に設定されたことで、底部４００からの上昇流に乗った気泡を気泡捕集部材２２の捕集部材２２１の下端に直接案内できる。さらに、沈降してきた微生物塊を境界側面４０３に沿って下降させて底部４００付近に滞留するベッド１９に案内できる。
【００７３】
また、本実施形態においては図７に例示されたユニット４１のように、気泡分離スクリーン２１，２１ａ〜２１ｃ、気泡捕集部材２２及び固液分離スクリーン３１を一体的に備えたユニットの構成とし、これを反応槽４０内に着脱自在に具備できるようにするとよい。
【００７４】
ユニット４１は支持枠４２と支持固定部４３と吊り具４４とを備える。支持枠４２は気泡分離スクリーン２１，２１ａ〜２１ｃ、気泡捕集部材２２及び固液分離スクリーン３１を保持する一対の枠部材である。支持固定部４３は支持枠４２を保持して反応槽４０の上端縁部に着脱自在に固定される一対の固定部材である。吊り具４４はこの支持固定部４３を吊り上げるための一対の吊り上げ部材である。
【００７５】
ユニット４１は、反応槽４０に着脱自在に備えると、メンテナンス時に吊り上げ装置のチェーンフックを吊り具４４に掛ければ反応槽４０の上方から取り出すことができる。これにより気泡分離スクリーン２１，２１ａ〜２１ｃ、気泡捕集部材２２及び固液分離スクリーン３１のメンテナンスが容易となる。
【００７６】
［実施形態５］
図８に例示された廃水処理装置５は被処理水の供給管１０１から分岐した複数の供給管が実施形態１〜４に係る反応槽１０〜４０内の気泡分離スクリーンの配置状態に対応するように同槽１０〜４０の側面に接続されている。
【００７７】
図示された形態では供給管１０１からは供給管１０１ａ〜１０１ｃが分岐している。供給管１０１ａは反応槽１０〜４０の底部に接続されている。供給管１０１ｂは被処理水を反応槽１０〜４０内の最下位の気泡分離スクリーン２１ａとその上位の気泡分離スクリーン２１ｂとの間の空間に供給できるように接続されている。供給管１０１ｃは被処理水を気泡分離スクリーン２１ｂとその上方の気泡分離スクリーン２１ｃとの間の空間に供給できるように接続されている。
【００７８】
以上の構成の廃水処理装置５によれば反応槽１０〜４０の底部付近において気泡分離スクリーン２１ａ〜２１ｃに沿った流体の流れを形成させることができる。これにより微生物塊由来の菌体の気泡分離スクリーン２１ａ〜２１ｃへの固着または同スクリーンの閉塞を抑制できる。一方、微生物塊から発生したガスの気泡を付着させた微生物塊は鉛直方向に上昇して気泡分離スクリーン２１ａ〜２１ｃと接触するので当該微生物塊から気泡を分離できる。
【００７９】
［実施形態６］
（概要）
図１３に例示された本実施形態の廃水処理装置７は気泡捕集部材７２にて捕集したガスを反応槽７０の側面スクリーン２３に常時供することにより側面スクリーン２３の固液分離機能を維持する。
【００８０】
（装置の構成）
反応槽７０は異径直方体状に形成されている。反応槽７０は被処理水を底部７００から導入して微生物塊と接触させた後に処理水として上部から排出させる。被処理水は実施形態２に係る反応槽２０と同様に反応槽７０の下端部に接続された供給管１０１を介してポンプＰ１によって供給される。
【００８１】
反応槽７０の底部７００付近の長辺側面は実施形態１の反応槽１０と同様に微生物塊を底部に集積しやすく、被処理水と微生物塊とが効率よく接触できるように下細りのテーパー状に形成されている。また、ベッド１９を滞留させる反応槽７０の下半部の幅径は同槽７０の上半部の幅径よりも小径に設定されている。そして、この反応槽７０の一方の長辺側面の上側面部７０１と下側面部７０２との境界側面部７０３の内面は傾斜面となっている。この傾斜面を採ることで沈降してきた微生物塊を効率的にベッド１９に集積できるようになっている。
【００８２】
この反応槽７０の形状に対応するように気泡分離スクリーン２１ａ〜２１ｅ、案内部材７１、気泡捕集部材７２、案内部材７３が同槽内に具備されている。
【００８３】
気泡分離スクリーン２１ａ〜２１ｅは実施形態３〜５と同様に反応槽７０内に導入された被処理水の上昇流が蛇行するように反応槽７０の底部７００から順に互いに角度が異なるように傾斜配置されている。気泡分離スクリーン２１ａ〜２１ｃは図示されたように傾斜角度が互いに異なるように反応槽７０の下半部内に配置されている。気泡分離スクリーン２１ｄ，２１ｅは傾斜角度が互いに異なるように反応槽７０の境界側面部７０３と略同位に位置に配置されている。
【００８４】
案内部材７１は反応槽７０内の上昇流を案内部材７１よりも上方に配置された気泡捕集部材７２に案内する。案内部材７１は板状に形成されておりその上下端部が反応槽７０の内面から離間すると共に当該部材の両面が境界側面部７０３の内面と略垂直に配置されるように反応槽７０内に具備されている。
【００８５】
気泡捕集部材７２は気泡分離スクリーン２１ａ〜２１ｅによって分離された気泡を捕集する。気泡捕集部材７２は断面への字状に形成された板状の部材からなる。気泡捕集部材７２の奥行き方向の長さは図１４（ａ）に示したように側面スクリーン２３の横幅の長さに対応するように設定される。気泡捕集部材７２の短幅板部７２１の下端部は図１３に示したように反応槽７０の上側面部７０１と対向する側面部７０４の内面に密着されている。一方、同部材７２の長幅板部７２２はその下面が案内部材７１の上面と略平行に配置されると共に下端部は少なくとも案内部材７１の上端部よりも低位に配置されている。また、長幅板部７２２の下端付近の下面には角型の邪魔部材７４が当該下面の長辺に沿って形成されている。この邪魔部材７４が設けられることで微生物塊の流れが邪魔部材７４に衝突し、微生物塊からのガス分離効率が高まる。
【００８６】
また、気泡捕集部材７２の頂部７２０には分離ガスをバブリング管７６に供給するためのガス管７５が接続されている。バブリング管７６は気泡捕集部材７２内で捕集した分離ガスを反応槽７０の側面部７０４の上端付近に設けられた側面スクリーン２３に対して供給することにより当該スクリーンを洗浄するための散気部材である。
【００８７】
バブリング管７６は図１４（ｂ）に示したように側面スクリーン２３の下端部よりも低位の側面部７０４と気泡捕集部材７２と間の空間部に設置されている。バブリング管７６は図１４（ａ）に示したように側面スクリーン２３の下辺に沿って水平に配置されている。バブリング管７６は図１４（ａ）に示したように両端が閉じられた管体７６０から成り、その長さ方向に沿って前記分離ガスの散気孔７６１が複数形成されている。バブリング管７６に形成される散気孔７６１の角度は散気孔７６１から側面スクリーン２３側へ分離ガスを均等に供給できるように設定すればよい。例えば図１４（ｂ）に示したように複数の散気孔７６１は、管体７６０の側面スクリーン２３側下斜め約４５度の同一位置に形成される。
【００８８】
バブリング管７６は側面スクリーン２３の横幅の長さに対応する全長のものが適用されると側面スクリーン２３を均一に洗浄できる。図１４（ａ）に例示した態様のように短管タイプのものを複数直列配置しても、同様の効果が得られる。尚、バブリング管７６の高さは変更可能にすると気泡捕集部材７２内の液面の高さ（気相部８０の容積）を任意に調節できる。
【００８９】
また、ガス管７５には側面スクリーン２３のメンテナンス時に気泡捕集部材７２またはバブリング管７６へのガス補給のためのガス供給管７７がバルブＶ６を介して接続されている。例えば、気泡捕集部材７２が汚泥によって閉塞した場合にバルブＶ６の操作によってガス供給管７７から加圧ガスを当該部材７２に供給してそのガス圧により部材７２内の液位を下げて閉塞物質を除去する。または、側面スクリーン２３のウェッジワイヤー等のスリット状または格子状のスクリーンに汚泥が付着した場合にバルブＶ６の操作によってガス供給管７７から加圧ガスがバブリング管７６に供給され強いガス洗浄が可能となり当該スクリーンの洗浄効果が高まる。尚、加圧ガスは、空気を使用すると反応槽７０内の溶存酸素濃度が上昇してしまうため、反応槽７０内からの発生ガスを大気開放せずに捕集し、コンプレッサーにより加圧タンクに貯留し再利用することが好ましい。
【００９０】
図１３に示された案内部材７３は反応槽７０内の上昇流を側面スクリーン２３に案内するための部材である。案内部材７３は傾斜板部７３１と鉛直板部７３２とからなる。傾斜板部７３１は気泡捕集部材７２の長幅板部７２２の上面に対して略平行に配置される。鉛直板部７３２は側面スクリーン２３の面に対して略平行に配置されている。
【００９１】
また、側面スクリーン２３上部の反応槽７０の側面部７０４には断面三角状の案内部材７０５が側面スクリーン２３の上辺に沿って配置されることで、側面スクリーン２３，鉛直板部７３２間の上昇流を上側面部７０１の方向に案内できるようになっている。一方、反応槽７０の上側面部７０１の上端付近には上側面部７０１から越流した微生物塊を滞留させる返送溝７９が付帯されている。返送溝７９内には前記滞留させた微生物塊を反応槽７０に返送させるポンプＰ３が具備されている。ポンプＰ３には返送管１７３が接続されている。返送管１７３は反応槽７０内の気泡分離スクリーン２１ａとの上位の気泡分離スクリーン２１ｂとの間の空間に供給できるように接続されている。これにより、上側面部７０１から越流した微生物塊を反応槽７０に返送させるとともに、気泡分離スクリーン２１ｂに沿った流体の流れを形成させることができ、微生物由来の菌体のスクリーン２１ｂへの固着または同スクリーンの閉塞を抑制する効果も持つ。この返送管１７３の反応槽７０への接続を選択することにより、各々気泡分離スクリーン２１ａ，２１ｃ，２１ｄに沿った流体の流れを形成しても同様な効果が得られる。返送管１７３には返送量を調節するためのバルブＶ４が具備されている。但し、微生物塊を反応槽７０に返送させるポンプＰ３として定量ポンプを用いる場合には、バルブＶ４は具備する必要はない。さらに、反応槽７０にはベッド１９の上部付近から汚泥を引き抜くための引抜管１７４が接続されている。引抜管１７４には汚泥の引抜量を調節するためのバルブＶ５が具備されている。
【００９２】
反応槽７０には廃水処理装置５と同様の形態で被処理水の供給管１０１ａ〜１０１ｃが接続されている。ベッド１９が流動しやすくするため複数の供給管を反応槽７０の複数箇所に接続し被処理水を供給することが好ましい。供給管１０１，１０１ｂ，１０１ｃにはそれぞれ被処理水の供給量を調節するためのバルブＶ１〜Ｖ３が具備されている。尚、ポンプＰ１には定量ポンプを適用する場合で、供給管１０１ａ〜１０１ｃからの被処理水の供給量の比率を変更する必要がない場合には、バルブＶ１〜Ｖ３は具備する必要はない。
【００９３】
（動作例の説明）
図１３を参照しながら廃水処理装置７の動作例について説明する。
【００９４】
被処理水はポンプＰ１によって供給管１０１を介して底部７００から反応槽７０内に導入される。反応槽７０内に被処理水が導入されるとベッド１９を構成する微生物塊によって被処理水中の有機物や窒素化合物が分解される。有機物処理においては、有機物の分解の過程でメタンガスが発生する。また窒素処理においては、被処理水中に含まれるアンモニア成分が微生物塊を構成する細菌類の一つである嫌気性アンモニア酸化菌による脱窒反応によって窒素ガスに転換される。微生物塊から発生したメタンガスや窒素ガス等の気泡は上向水流によって反応槽７０内の液面に向かって上昇する。また、最も処理活性が高くなっている底部７００付近の微生物塊はガスの発生が激しく当該ガスの気泡の付着によって沈降性を失うことがあり上向水流に乗って上昇する。
【００９５】
前記気泡を付着させた微生物塊は気泡分離スクリーン２１ａ〜２１ｅのいずれかに接触すると気泡が当該微生物塊から脱離する。気泡が脱離した微生物塊は自重によって沈降して底部７００付近に留まる。また、ベッド１９によって処理された処理水は、気泡分離スクリーン２１ａ〜２１ｅによって固液分離された後に上昇流に乗り、案内部材７１によって案内されて気泡捕集部材７２に向かって移行する。脱離した気泡や気泡分離スクリーン２１ａ〜２１ｅと接触しなかった気泡を付着させた微生物塊も上昇流に乗り、案内部材７１によって案内されて気泡捕集部材７２に向かって移行する。
【００９６】
気泡捕集部材７２内では捕集された気泡が気相部８０に分離される。気相部８０の一部のガスはガス管７５に供される。一方、処理水及びその流れに乗った一部の気泡を付着させた微生物塊は気泡捕集部材７２の長幅板部７２２を迂回し、案内部材７３の傾斜板部７３１によって案内されて側面スクリーン２３に向かって移行する。また、気泡を付着させた微生物塊の一部は邪魔部材７４と接触すると、当該微生物塊から気泡が分離して気泡だけが気泡捕集部材７２内の気相部８０に導入される。気泡が分離された微生物塊は自重によって案内部材７１に沿って下降し、さらに境界側面部７０３の内面によって案内されてベッド１９に向かって沈降する。
【００９７】
また、気泡を付着させた微生物塊は案内部材７３によって案内されて系外に流出する処理水の流れに乗って側面スクリーン２３と接触すると、一部の微生物塊から気泡が脱離してガス成分は反応槽７０上部の気相中に解放される。気泡が脱離された微生物塊はバブリング管７６から供されたガス流に乗って上昇する。反応槽７０の液面付近に上昇してきた微生物塊及び一部の処理水は案内部材７０５によって案内部材７３と上側面部７０１の間の空間に案内され、やがて自重によって沈降する。一方、上側面部７０１から越流した微生物塊は返送溝７９内に堆積する。堆積した微生物塊は定期的にポンプＰ３によって返送管１７３を介して反応槽７０に返送される。
【００９８】
反応槽７０の液面付近の上層まで上昇してきた処理水は側面スクリーン２３によって固液分離された後に処理水分離室２７の流出配管１７１から系外に排出される。側面スクリーン２３の表面においてはバブリング管７６から気泡が供給され常時洗浄されているので当該スクリーン２３の固液分離機能が維持される。また、側面スクリーン２３の近傍に滞留している微生物塊に対してはバブリング管７６から供された気泡が衝突し続けるので当該微生物塊からの気泡の分離効果も促進される。尚、一部の処理水は循環配管１７２を介してｐＨ調整系ｐＨ調整系（図示省略のｐＨ調整液及びその投入・攪拌混合手段を備えたｐＨ調整槽）に供された後に供給管１０１に循環供給される。
【００９９】
（効果）
以上のように廃水処理装置７によれば気泡捕集部材７２にて捕集された気泡が反応槽７０の側面スクリーン２３に対して常時供されるので実施形態１に係る廃水処理装置１の効果に加えて側面スクリーン２３の固液分離機能が維持される。
【０１００】
また、反応槽７０内の上昇流を気泡捕集部材７２に案内する案内部材７１が具備されたことで気泡捕集部材７２内での効率的な気相部８０の形成が可能となる。
【０１０１】
さらに、反応槽７０内の上昇流を側面スクリーン２３に案内する案内部材７３が具備されたことで、当該スクリーン２３での効率的な固気分離及び固液分離が行えるので被処理水の滞留時間の短縮化が可能となる。
【０１０２】
そして、気泡捕集部材７２に長幅板部７２２の下端付近の下面に邪魔部材７４が形成されたことで当該下端付近での微生物塊の流れが邪魔部材７４に衝突し微生物塊からのガス分離効率が向上する。
【０１０３】
また、バブリング管７６が側面スクリーン２３の下辺よりも下位にて当該下辺と略平行に配置されたことで、側面スクリーン２３を均一に洗浄させることができる。
【０１０４】
さらに、側面スクリーン２３の上部に案内部材７０５が配置されたことで反応槽７０の液面付近に上昇してきた微生物塊及び一部の処理水を案内部材７３と上側面部７０１の間の空間に供されるので、ベッド１９での効率的な微生物塊の集積が行える。
【符号の説明】
【０１０５】
１，２Ａ，２Ｂ，３，４，５，7…廃水処理装置
１０，２０，４０，７０…反応槽
１１，２１，２１ａ〜２１e…気泡分離スクリーン（気泡分離部材）
１２…気泡捕集管（気泡捕集部材）
１２１…捕集コーン、１２２…円筒部
２２…気泡捕集部材、２２１…捕集部材、２２２…案内部材
１３，２３…側面スクリーン（固液分離部材）
１４，２４…中央スクリーン（気泡分離部材）
１５，２５…案内部
１６…迂回部材
１８…ｐＨ調整槽
１９…ベッド
１０２，１８１…返送管
４１…ユニット
７１…案内部材（第一案内部材）
７２…気泡捕集部材、７２１…短幅板部、７２２…長幅板部
７３…案内部材（第二案内部材）、７３１…傾斜板部、７３２…鉛直板部
７６…バブリング管（散気部材）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流動性の嫌気性生物膜を主に利用した廃水処理技術、特に上向流嫌気性スラッジブランケット（ＵＡＳＢ）法における反応槽からの微生物塊（微生物からなる自己造粒汚泥であるグラニュールや核となる物質を含んだ微生物膜）の流出を抑制させる廃水処理技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＵＡＳＢ法は微生物塊を充填した反応槽の底部から被処理水を導入しこの導入によって生ずる上向水流のもとで被処理水に含まれる有機物や窒素化合物を微生物塊と接触させ微生物の代謝反応により分解する方法である（特許文献１〜３等）。
【０００３】
ＵＡＳＢ法は微生物担体となる充填材を必要とせず、高密度に凝集した微生物塊を用いることにより非常に高い負荷を処理できることを最大の特徴とする。微生物塊とは微生物が自己造粒化したグラニュールと呼ばれる形態や核となる物質を含んだ微生物膜が該当する。さらに、含有機物廃水では処理の過程で得られるメタンガスはボイラーによる蒸気回収やガス発電による電力回収に利用できる。本用途では、食品加工工場、ビール工場、アルコール蒸留工場、紙パルプ工場等の高濃度の産業廃水を排出する施設の廃水処理装置に適用されている。
また、含アンモニア廃水では、前段として好気性細菌によりアンモニアを硝酸に酸化する硝化処理と、後段で嫌気性の従属栄養細菌により有機物を利用して硝酸を窒素ガスに還元する脱窒処理があるが、近年、アンモニアと亜硝酸から脱窒することができる嫌気性アンモニア酸化(通称：アナモックス)細菌が注目され、本方法においてもＵＡＳＢ法が適用されている。アナモックス細菌を用いる場合、前段ではアンモニアを約半量亜硝酸まで硝化することで、後段のアナモックスによる脱窒処理が可能であり、好気処理に要する曝気動力が大幅に削減される。後段のアナモックス反応は独立栄養細菌によるため従属栄養細菌による脱窒で必要とされた有機物が不要となるためＣ／Ｎ比の低い廃水で必要とされていた有機物供給が不要であるなど非常に優れた窒素処理方式である。
【０００４】
ところで、グラニュールや有核微生物膜などの微生物塊は、沈降性に優れたものが多く、反応槽底部より上向流で被処理水を導入すると適切な上向流速において、反応槽上部の浮遊微生物塊が少なく、反応槽の下方に多く微生物塊が沈殿・滞留し汚泥床（ベッド）と呼ばれる状態を形成する。反応槽で微生物反応の結果生じたメタンガスや窒素ガスの気泡により、微生物塊に付着した気泡の浮力、気泡による激しい上昇水流及び処理水の上向水流によって微生物塊が処理水と共に槽外に流出してしまうことがある。そこで、様々な微生物塊流出防止対策が採られている（特許文献１〜３等）。
【０００５】
特許文献１に記載の反応槽は、底部付近に滞留するベッドで発生した気泡を付着させた微生物塊を、浮上途中において汚泥衝突部に衝突させることで当該微生物塊から気泡を分離させている。気泡が分離した微生物塊は自重で沈降する一方で、前記気泡は前記反応槽の上部に配置された気体集気部を介して大気中に放出される。
【０００６】
特許文献２に記載の処理装置はベッドを底部付近に滞留させる処理槽内に陣笠状の気液分離部材を備え、ベッドで発生した気泡を付着させた微生物塊を当該気液分離部材に衝突させることで当該微生物塊から気泡を分離させている。前記分離された気泡は気液分離部材の頂部に接続されたガス導管を介して大気中に放出される。また、処理槽内には上端開口部が下端開口部よりも大径の異径筒体が前記気液分離部材と同軸に配置されることで汚泥分離室が形成されている。この汚泥分離室には微生物塊を含んだ液相が導入される。汚泥分離室で固液分離された微生物塊は前記異径筒体と前記気液分離部材との間にこの両者と同軸に配置された筒体の外側を下降してベッドに沈降する。
【０００７】
特許文献３に記載の処理装置は微生物塊を滞留させる槽内の中層部と高層部に切妻屋根状の気液分離部材を配置することで同槽内に微生物塊濃度の異なるベッドを形成させている。そして、各ベッドで発生した気泡を付着させた微生物塊を各気液分離部材に衝突させることで当該微生物塊から気泡を分離させている。前記分離された気泡は気液分離部材に接続されたガス導管を介して大気中に放出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭６２−２７９８９１号公報
【特許文献２】特開平９−２２５４９１号公報
【特許文献３】特開２００９−１７８６２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１の反応槽内では短絡流によって気液分離部材に衝突しなかった気泡を付着させた微生物塊が反応槽内の液面まで達して処理水とともに系外に流出する場合がある。また、特許文献２の処理装置では汚泥分離室に滞留した微生物塊の一部が残留した気泡によって上昇して同室の越流トラフから処理水と共に系外に流出する場合がある。
【００１０】
特許文献３の処理装置は槽内の低層部から高層部に上昇するに従って微生物塊濃度が低くなるので特許文献１，２の処理装置と比べて微生物塊の系外流出を少なくさせることができる。しかしながら、特許文献３の処理装置でも槽の上端部から越流方式によって処理水を排出しているので上層部の気液分離部材に衝突しなかった気泡を付着させた微生物塊が短絡流によって反応槽内の液面まで達して処理水とともに系外に流出する場合がある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
そこで、本発明はＵＡＳＢ型反応槽にて微生物反応の結果生じたメタンガスや窒素ガスの気泡によって浮上した微生物塊から当該気泡を気泡分離部材によって分離し微生物塊をベッドに留め、この分離した気泡を気泡捕集部材によって捕集して当該反応槽の液面付近までに案内して気相中に放出させている。また、前記反応槽の上層部の微生物塊を含んだ液相を固液分離部材によって微生物塊と処理水とに固液分離する。更に、気泡捕集部材によって捕集されたガスを利用して固液分離部材を常時洗浄する機能を併せ持つ。
【００１２】
すなわち、請求項１の廃水処理装置は、被処理水を上昇水流のもとで微生物塊と接触させて当該被処理水中の有機物や窒素化合物を分解する廃水処理装置であって、被処理水を底部から導入して微生物塊と接触させた後に処理水として上部から排出させる反応槽と、この反応槽の底部付近に滞留するベッドから生じたガスの気泡を付着させた微生物塊と接触して当該微生物塊から気泡を分離させる気泡分離部材と、前記ガスの気泡または前記気泡分離部材によって分離された気泡を捕集する気泡捕集部材と、前記反応槽の上層部の微生物塊を含んだ液相を微生物塊と処理水とに分離する固液分離部材とを備える。
【００１３】
請求項２の廃水処理装置は、請求項１の廃水処理装置において、前記気泡捕集部材の外側にて滞留する気泡を付着させた微生物塊と接触して当該微生物塊から気泡を分離させる気泡分離部材を備える。
【００１４】
請求項３の廃水処理装置は、請求項１または２の廃水処理装置において、前記反応槽は円筒状に形成され、前記気泡分離部材は頂部に開口部が形成された陣笠状に形成されると共に前記反応槽の底部付近において当該反応槽と同軸に配置され、前記気泡捕集部材は陣笠状に形成された捕集部とこの捕集部の上端開口部に液面に対して垂直に接続される円筒部とからなると共に前記反応槽と同軸に配置され、前記固液分離部材は前記反応槽と同径の円筒状に形成されると共に当該反応槽の上端付近の周側面に設置されている。
【００１５】
請求項４の廃水処理装置は、請求項１または２の廃水処理装置において、前記反応槽は略直方体状に形成され、前記気泡分離部材は板状に形成されると共に液面に対して非垂直に複数配置され、前記気泡捕集部材は相対する面の距離が上方に向かって小さくなるように対称的に傾斜配置される一対の板状の捕集部材とこの捕集部材の上端に液面に対して垂直に接続される一対の板状の案内部材とからなり、前記固液分離部材は前記板状に形成されると共に前記反応槽の上端付近の側面に設置されている。
【００１６】
請求項５の廃水処理装置は、請求項３または４の廃水処理装置において、前記ベッドから生じたガスの気泡及び前記分離された気泡の流れを前記気泡捕集部材の下端開口部に案内させる案内部を前記反応槽の内面に備えている。
【００１７】
請求項６の廃水処理装置は、請求項５の廃水処理装置において、前記気泡分離部材の頂部の開口部から流出した気泡及び気泡を付着させた微生物塊の流れを放射方向に迂回させる迂回部材を前記案内部の中心に配置させている。
【００１８】
請求項７の廃水処理装置は、請求項４から６のいずれかの廃水処理装置において、前記案内部材の対向する両面のいずれかに流体の上昇流を蛇行させる整流部材を備える。
【００１９】
請求項８の廃水処理装置は、請求項３から６のいずれかの廃水処理装置において、前記気泡捕集部材の下端部よりも低位の前記反応槽の幅径は前記下端部よりも高位の当該反応槽の幅径よりも小径に設定されている。
【００２０】
請求項９の廃水処理装置は、請求項８の廃水処理装置において、前記気泡分離部材、前記気泡捕集部材及び前記固液分離部材を一体的に備えたユニットが、前記反応槽内に着脱自在に具備されている。
【００２１】
請求項１０の廃水処理装置は、請求項１の廃水処理装置において、前記反応槽は略直方体状に形成され、前記固液分離部材は前記反応槽の長辺側側面部の上部付近に具備され、前記気泡捕集部材は捕集したガスを前記固液分離部材に供給する散気部材を備える。
【００２２】
請求項１１の廃水処理装置は、請求項１０の廃水処理装置において、前記反応槽内の上昇流を前記気泡捕集部材に案内する第一案内部材を備える。
【００２３】
請求項１２の廃水処理装置は、請求項１０または１１の廃水処理装置において、前記反応槽内の上昇流を前記固液分離部材に案内する第二案内部材を備える。
【００２４】
請求項１３の廃水処理装置は、請求項１２の廃水処理装置において、前記第一案内部材は板状の部材からなり、前記気泡捕集部材は、断面への字状に形成された板状の部材からなり、この部材の短幅板部の下端部は前記反応槽の長辺側側面部の内面に密着させる一方で、当該部材の長幅板部はその下面が前記第一案内部材の上面と略平行に配置されると共に当該長幅板部の下端部は少なくとも当該案内部材の上端部よりも低位に配置され、前記第二案内部材は、前記気泡捕集部材の長幅板部の上面に対して略平行に配置される傾斜板部と前記固液分離部材の面に対して略平行に配置される鉛直板部とからなる。
【００２５】
請求項１４の廃水処理装置は、請求項１３の廃水処理装置において、前記長幅板部の下端付近の下面には邪魔部材が当該下面の長辺に沿って形成されている。
【００２６】
請求項１５の廃水処理装置は、請求項１０から１４のいずれかの廃水処理装置において、前記固液分離部材は矩形状に形成され、前記散気部材は管体からなり、前記固液分離部材の下辺よりも下位にて当該下辺と略平行に配置されている。
【発明の効果】
【００２７】
以上の発明によれば微生物塊の流出を抑制させてＵＡＳＢ処理を安定化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】発明の実施形態１に係る廃水処理装置を示した概略構成図。
【図２】実施形態１に係る廃水処理装置の動作例を説明した断面図。
【図３】発明の実施形態２に係る廃水処理装置を示した概略構成図。
【図４】気泡分離部材の設置形態の一例を示した概略構成図。
【図５】発明の実施形態３に係る廃水処理装置を示した概略構成図。
【図６】発明の実施形態４に係る反応槽の一態様を示した概略構成図。
【図７】実施形態４に係る気泡分離部材、捕集部材及び固液分離部材が一体化したユニットの一態様を示した斜視図。
【図８】発明の実施形態５に係る被処理水の供給経路の一態様を示した概略構成図。
【図９】気泡捕集部材の作用を説明した説明図。
【図１０】（ａ）実施形態２に係る気泡分離部材の作用を説明した斜視図，（ｂ）汚泥引抜配管を備えた反応槽の側面図。
【図１１】反応槽上部の処理水流出部の一態様を示した斜視図。
【図１２】反応槽内の底部付近における流体の流れを説明した断面図。
【図１３】発明の実施形態６に係る廃水処理装置を示した概略構成図。
【図１４】（ａ）実施形態６に係るバブリング管の配置形態を示した正面図，（ｂ）気泡捕集部材の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【００３０】
［実施形態１］
図１に示された実施形態１の廃水処理装置１は被処理水を上昇水流のもとで微生物塊と接触させて当該被処理水中の有機物や窒素化合物を分解するＵＡＳＢ方式の廃水処理装置であって微生物塊の系外流出を抑制してＵＡＳＢ処理の安定化を図る。
【００３１】
（装置の構成）
廃水処理装置１は反応槽１０と気泡分離スクリーン１１と気泡捕集管１２と側面スクリーン１３と中央スクリーン１４とを備える。
【００３２】
反応槽１０は被処理水を底部１００から導入して微生物塊と接触させた後に処理水として上部から排出させる。被処理水は反応槽１０の下端部に接続された供給管１０１を介してポンプＰ１によって供給される。図１に示されたように反応槽１０は円筒状に形成されている。また、反応槽１０の底部１００付近の内周面は微生物塊を底部に集積しやすく、そのため被処理水との接触効率を高められるように下細りのテーパー状に形成されている。
【００３３】
気泡分離スクリーン１１は反応槽１０の底部１００付近に滞留するベッドから微生物反応の結果生じたガスの気泡を付着させた微生物塊と接触して当該微生物塊から気泡を分離させる。気泡分離スクリーン１１は陣笠状に形成されたウェッジワイヤースクリーンなどのスリット状又は格子状のスクリーンからなり、その頂部には開口部１１１が形成されている。気泡分離スクリーン１１は反応槽１０の底部付近において同槽と同軸に配置されている。尚、気泡分離スクリーン１１のスクリーン目幅は微生物塊の平均粒径よりも小径か同程度例えば、０．５〜０．８ｍｍに設定されている。
【００３４】
気泡捕集管１２は図２に示されたように前記ベッドから生じたガスの気泡または気泡分離スクリーン１１によって分離された気泡を捕集して反応槽２の液面付近までに案内させる。液面から解放されたガスは反応槽１０の天井部１０２に接続された排気管１０３を介して大気中に排出されるかまたは発生ガスがメタンガスを含むガスであればエネルギーガスとしての利用に供される。気泡捕集管１２は、陣笠状に形成された捕集コーン１２１とこの捕集コーン１２１の上端開口部に円筒部１２２が鉛直に接続されることで構成されており、反応槽１０内に同槽と同軸に配置されている。
【００３５】
側面スクリーン１３は反応槽１０の上層部の微生物塊を含んだ液相を微生物塊と処理水とに分離する。側面スクリーン１３は円筒状に形成されたウェッジワイヤースクリーンなどのスリット状又は格子状のスクリーンからなる。このスクリーンの目幅は、微生物塊と処理水との固液分離に適するよう微生物塊の平均粒径よりも小径となるよう設定されている。側面スクリーン１３は反応槽１０と同径の円筒状に形成されると共に反応槽１０の上端付近の周側面に設置されている。そして、この上端付近の外周には側面スクリーン１３を介して処理水を導入する処理水分離室１７が設けられている。
【００３６】
中央スクリーン１４は図２に示されたように気泡捕集管１２の内側を上昇してきた気泡を付着させた微生物塊との接触によって当該気泡を分離させる。中央スクリーン１４は気泡捕集管１２の円筒部１２２の径よりも大径且つ側面スクリーン１３の径よりも小径でさらに側面スクリーン１３よりも胴長の円筒状に形成されたウェッジワイヤースクリーンなどのスリット状又は格子状のスクリーンからなる。図１に示されたように中央スクリーン１４はその上端部が気泡捕集管１２と側面スクリーン１３の上端部よりも高位となり且つ反応槽１０内液面よりも高位となるように反応槽１０内に同槽と同軸に設置されている。中央スクリーン１４は、気泡を付着させた微生物塊から当該気泡を直ちに分離させることが主目的であり微生物塊を完全に流出阻止することは意図していないため、その目幅は側面スクリーン１３の目幅よりも幅広のサイズであってもよい。例えば０．７〜１．０ｍｍに設定されている。
【００３７】
また、ベッドから生じたガスの気泡及び気泡分離スクリーン１１によって分離された気泡を気泡捕集管１２の下端開口部に案内できるように反応槽１０の内周面には案内部１５が備えられている。案内部１５は上細りのテーパー面１５１と下細りのテーパー面１５２とを有する突起体からなる。テーパー面１５１は図２に示されたように上昇流に乗った気泡を気泡捕集管１２の下端に案内できるようになっている。一方、テーパー面１５２は図２に示されたように沈降してきた微生物塊を反応槽１０の底部１００に向けて案内できるようになっている。
【００３８】
さらに、案内部１５の中心部には気泡分離スクリーン１１の頂部の開口部から流出した気泡及び気泡を付着させた微生物塊の流れを反応槽１０の径方向に迂回させる迂回部材１６が配置されている。迂回部材１６はウェッジワイヤースクリーンなどのスリット状又は格子状のスクリーンを前記開口部よりも大径且つ案内部１５の内径よりも小径の円板に形成され、反応槽１０内において水平に設置されている。迂回部材１６のスクリーン目幅は気泡分離スクリーン１１と同じ目幅に設定すればよい。
【００３９】
（動作例の説明）
図２を参照しながら廃水処理装置１の動作例について説明する。
【００４０】
被処理水はポンプＰ１によって供給管１０１を介して底部１００から反応槽１０内に導入される。反応槽１０内に被処理水が導入されるとベッド１９を構成する微生物塊によって被処理水中の有機物や窒素化合物が分解される。有機物処理においては、有機物の分解の過程でメタンガスが発生する。また窒素処理においては、被処理水中に含まれるアンモニア成分が微生物塊を構成する細菌類の一つである嫌気性アンモニア酸化菌による脱窒反応によって窒素ガスに転換される。微生物塊から発生したメタンガスや窒素ガス等の気泡は上向水流によって反応槽１０内の液面に向かって上昇する。また、最も処理活性が高くなっている底部１００付近の微生物塊はガスの発生が激しく当該ガスの気泡の付着によって沈降性を失うことがあり上向水流に乗って上昇する。
【００４１】
前記気泡を付着させた微生物塊は気泡分離スクリーン１１に接触すると気泡が当該微生物塊から脱離する。気泡が脱離した微生物塊は自重によって沈降して底部１００付近に留まる。また、ベッド１９によって処理された処理水は気泡分離スクリーン１１によって固液分離された後に上昇流に乗って案内部１５と迂回部材１６の間を通過して反応槽１０の上層に向かって移行する。脱離した気泡や気泡分離スクリーン１１と接触しなかった気泡を付着させた微生物塊は気泡分離スクリーン１１の開口部１１１から排出される。開口部１１１から排出された前記気泡及び前記気泡を付着させた微生物塊は迂回部材１６を迂回及び案内部１５のテーパー面１５１によって案内されて気泡捕集管１２に導入される。
【００４２】
気泡捕集管１２内では捕集コーン１２１によって捕集された気泡及び気泡を付着させた微生物塊は処理水の上昇流に乗って円筒部１２２の中を上昇して液面付近まで案内される。円筒部１２２から越流した気泡は液面に達するとガスとして反応槽１０内の気相に解放され排気管１０３から系外に排出される。また、捕集コーン１２１に上昇してきた気泡を付着させた微生物塊の一部は捕集コーン１２１の内面と接触すると、当該微生物塊から気泡が分離して気泡だけが円筒部１２２内に導入される。分離された微生物塊は自重によって下降してベッド１９に向かって沈降する。
【００４３】
また、気泡を付着させた微生物塊は、側面スクリーン１３を介して系外に流出する処理水の流れに乗って中央スクリーン１４と接触すると、一部の微生物塊から気泡が脱離してガスは気相中に解放され、微生物塊は中央スクリーン１４と気泡捕集管１２の間の空間を沈降する。また、中央スクリーン１４内の液相に溜まっている微生物塊に対しては下方の気泡捕集管１２から上昇してきた気泡が衝突し続けることで当該微生物塊からの気泡の分離効果が有り、微生物塊の沈降が促される。以上のように気泡が脱離された微生物塊は自重によって沈降する。この沈降する微生物塊もベッド１９に向かって沈降する。
【００４４】
反応槽１０の液面付近の上層まで上昇してきた処理水は側面スクリーン１３によって固液分離された後に処理水分離室１７の流出配管１７１から系外に排出される。また、側面スクリーン１３と中央スクリーン１４との間の液相に溜まっている微生物塊は処理水の流れに乗ってこのスクリーン１３，１４の上部の反応槽１０の内面に滞留することがあるため定期的な引抜が必要となる。尚、液相に浸っている側面スクリーン１３上部の反応槽１０の内面部分はウェッジワイヤーなどのスリット状又は格子状のスクリーンにすると浮上した微生物塊を処理水の流れによって流出側へ押出され側面スクリーン１３及び当該スクリーンに閉塞しやすくなる。従って、側面スクリーン１３上部の反応槽１０の内面部分は水の透過性のないことが望ましい。尚、被処理水の基質濃度の希釈のために一部の処理水は循環配管１７２を介してｐＨ調整系（図示省略のｐＨ調整液及びその投入・攪拌混合手段を備えたｐＨ調整槽１８）に供された後に返送管１８１を介して供給管１０１に循環供給される。
【００４５】
（効果）
廃水処理装置１によれば浮上する微生物塊から気泡を分離させこの分離した気泡を捕集して反応槽１０の液面付近までに案内して気相中に放出させると共に反応槽１０の上層部の微生物塊を含んだ液相を微生物塊と処理水とに分離できる。以上のように微生物塊の系外流出が抑制されるのでＵＡＳＢの安定化が実現する。
【００４６】
特に、中央スクリーン１４を備えたことで、気泡捕集部材１２の外側にて滞留する気泡を付着させた微生物塊から当該気泡を直ちに分離させることができる。
【００４７】
また、反応槽１０の内面に案内部１５に設けたことで、ベッド１９から生じたガスの気泡及び気泡分離スクリーン１１によって分離された気泡の流れを気泡捕集部材１２の下端開口部に案内させることできる。これにより短絡流が発生することなく気泡を効率的に気泡捕集部材１２に誘導させることができる。
【００４８】
さらに、迂回部材１６が案内部１５の中心に配置されたことで、気泡分離スクリーン１１の頂部の開口部１１１から流出した気泡及び気泡を付着させた微生物塊の流れを放射方向に迂回させると共に開口部１１から浮上流出した微生物塊からの気泡の分離を促進させることができる。
【００４９】
そして、ｐＨ調整済みの処理水の返送により反応槽１０に供給する被処理水を希釈することで、微生物塊の生物活性を阻害するような高濃度基質を微生物塊の活性を阻害しない濃度レベルとし、ベッド１９の嫌気的生物活性を維持させることができる。
【００５０】
［実施形態２］
図３に例示された本実施形態の廃水処理装置２Ａは反応槽２０が略直方体状に形成されている。この反応槽２０の形状に対応するように気泡分離スクリーン２１，２６、気泡捕集部材２２、側面スクリーン２３、中央スクリーン２４、案内部２５、処理水分離室２７が同槽に具備されている。廃水処理装置２Ａはこの反応槽２０の構成以外は廃水処理装置１と同じ構成となっている。
【００５１】
反応槽２０は被処理水を底部２００から導入して微生物塊と接触させた後に処理水として上部から排出させる。被処理水は実施形態１に係る反応槽１０と同様に反応槽２０の下端部に接続された供給管１０１を介してポンプＰ１によって供給される。反応槽２０の底部２００付近の側面は反応槽１０と同様に微生物塊を底部２００に集積しやすく、そのため被処理水との接触効率を高められるように下細りのテーパー状に形成されている。
【００５２】
気泡分離スクリーン２１は反応槽２０の底部２００に滞留するベッドから生じたガスの気泡を付着させた微生物塊と接触して当該微生物塊から気泡を分離させる。気泡分離スクリーン２１は反応槽２０の長手方向に伸びる板状に形成されたウェッジワイヤースクリーンからなる。尚、気泡分離スクリーン２１のスクリーン目幅は実施形態１に係る気泡分離スクリーン１１と同様に微生物塊の平均粒径よりも小径か同程度、例えば０．５〜０．８ｍｍに設定されている。
【００５３】
気泡分離スクリーン２１は反応槽２０の底部２００付近において液面に対して非垂直に配置されている。図示された形態では２枚の気泡分離スクリーン２１が反応槽２０の幅方向における縦断面が略ハの字形状となるように配置される。すなわち、２枚の気泡分離スクリーン２１が対向する面の距離が上方に向かって小さくなるように対称的に傾斜配置されている。
【００５４】
気泡捕集部材２２は前記ベッドから生じたガスの気泡または気泡分離スクリーン２１によって分離された気泡を捕集して反応槽２０の液面付近までに案内させる。液面から解放されたガスは反応槽２０の天井部２０２に接続された排気管１０３を介して大気中に排出されるかまたはエネルギーガスとしての利用に供される。気泡捕集部材２２は図示されたように相対する面の距離が上方に向かって小さくなるように対称的に傾斜配置される一対の板状の捕集部材２２１とこの捕集部材２２１の上端に液面に対して垂直に接続される一対の板状の案内部材２２２とからなる。
【００５５】
また、案内部材２２２の対向する両面のいずれかには、図９に示されたように、流体の上昇流を蛇行させる板状の整流部材２２３ａ，２２３ｂ，２２３ｃを備えるようにするとよい。整流部材２２３ａ〜２２３ｃは上昇流を蛇行させることができるように鉛直方向に対して所定の角度に傾斜させて配置される。このような整流部材２２３ａ〜２２３ｃの配置によって案内部材２２２間における流体の上昇流のパスが長くなり、気泡を付着させた微生物塊との接触により当該微生物塊から気泡を脱離させることができる。
【００５６】
側面スクリーン２３は反応槽２０の上層部の微生物塊を含んだ液相を微生物塊と処理水とに分離する。側面スクリーン２３は板状に形成されたウェッジワイヤースクリーン等のスリット状または格子状のスクリーンからなる。このスクリーンの目幅は実施形態１と同様に微生物塊と処理水との固液分離に適するよう微生物塊の平均粒径よりも小径となるよう設定されている。中央スクリ−ン２４は気泡捕集部材２２の案内部材２２２と対向する反応槽２０の上端付近の両側面に設置されている。この両側面の外側には側面スクリーン２３を介して処理水を導入する処理水分離室２７が設けられている。一方の処理水分離室２７には処理水を系外に流出させる流出配管１７１が接続されている。他方の処理水分離室２７には処理水の一部をｐＨ調整槽１８（ｐＨ調整液及びその投入・攪拌混合手段は図示省略）に供するための返送管１８１が接続されている。
【００５７】
中央スクリーン２４は気泡捕集部材２２の外側を上昇してきた気泡を付着させた微生物塊との接触によって当該気泡を分離させる。また、図１０（ａ）に示されたように本実施形態ではガス案内部材１２の間からの上方に浮上してきた気泡を付着させた微生物塊は下方からの激しいガス流により衝撃を受け続け、付着しているガスが分離する。分離されたガスは液面から大気中に解放される。一方、気泡が脱離した微生物塊は自重によってガス案内部材１２の外側を下降して反応槽２０の底部２００付近に滞留したベッドまで沈降する。
【００５８】
また、図１０（ａ）に示されたような浮上した微生物塊のうちで沈降しないで中央スクリーン２４の近傍の液面付近に溜まった微生物塊は汚泥引抜管２８からバルブ操作によって定期的に除外される。汚泥引抜管２８は中央スクリーン２４と対向しない反応槽２０の側面に接続される。汚泥引抜管２８の設置高さは液面付近の液相を引き抜ける程度の高さに設定すればよい。汚泥引抜管２８は図１０（ｂ）に例示したように反応槽２０の両側面に接続してもよい。尚、汚泥引抜管２８の代わりに掻き寄せ機を設けてもよい。掻き寄せ機は水処理施設で採用されている周知の掻き寄せ機を適用すればよい。
【００５９】
中央スクリーン２４は側面スクリーン２３と略同サイズに形成された板状のウェッジワイヤースクリーン等のスリット状または格子状のスクリーンからなる。図３に示したように中央スクリーン２４はその上端部が気泡捕集部材２２と側面スクリーン２３の上端部よりも高位であって、反応槽１０内液面よりも高位、且つこれらの部材２２，２３と略平行に配置されるように反応槽２０の内面に接続されている。
【００６０】
中央スクリーン２４は気泡を付着させた微生物塊から当該気泡を直ちに分離させることが主目的であり微生物塊を完全に流出阻止することは意図していないため、その目幅は実施形態１と同様に側面スクリーン２３の目幅よりも幅広のサイズ例えば０．７〜１．０ｍｍに設定される。尚、中央スクリーン２４の目幅間を通過した微生物塊は、より目幅の狭い側面スクリーン２３で流出阻止すればよい。
【００６１】
実施形態１と同様に反応槽２０の内面にはベッドから生じたガスの気泡及び気泡分離スクリーン２１によって分離された気泡を気泡捕集部材２２の下端に案内させる案内部２５が設けられている。案内部２５は反応槽２０の幅方向の断面が三角形状の突起体からなる。この突起体の下面２５１は上昇流に乗った気泡を気泡捕集部材２２の下端に案内すると共に上面２５２は沈降してきた微生物塊を反応槽２０の底部に案内できるようになっている。
【００６２】
さらに、案内部２５の中心部には実施形態１と同様に気泡分離スクリーン２１の間から流出した気泡及び気泡を付着させた微生物塊の流れを反応槽２０の幅方向に迂回させる迂回部材として気泡分離スクリーン２６が配置されている。気泡分離スクリーン２６は全長が気泡分離スクリーン２１と略同等であるが幅がスクリーン２１間の最小距離よりも大きく確保された板状のウェッジワイヤースクリーン等のスリット状または格子状のスクリーンからなり、液面に対して水平に設置されている。気泡分離スクリーン２６のスクリーン目幅は、実施形態１の気泡分離スクリーン１１と同じ目幅に設定すればよい。
【００６３】
また、図４に例示された廃水処理装置２Ｂのように反応槽２０においては気泡分離スクリーン２６の代わりに気泡分離スクリーン２１ａ，２１ｂを備えるとよい。
【００６４】
気泡分離スクリーン２１ａ，２１ｂは気泡分離スクリーン２１と略同形同サイズに形成されたウェッジワイヤースクリーン等のスリット状または格子状のスクリーンからなる。気泡分離スクリーン２１ａは反応槽２０の底部２００から所定距離をあけて水平方向に対して所定の角度で傾斜されて配置されている。気泡分離スクリーン２１ｂは気泡分離スクリーン２１と気泡分離スクリーン２１ａの間にて気泡分離スクリーン２１ａの傾斜と逆方向に所定の角度で傾斜されて配置されている。このようなスクリーン２１ａ，２１ｂ，２１の配置によって流体の上昇流が蛇行するため、気泡を付着させた微生物塊は、各スクリーン２１ａ，２１ｂ，２１との接触により気泡が分離しやすくなり、底部２００付近において活性の高まった微生物塊の流動を制限させることができる。
【００６５】
以上の廃水処理装置２Ａによれば廃水処理装置１の作用効果に加えて案内部材２２２間における流体の上昇流のパスの延長によって浮上微生物塊からの気泡の脱離が促進される。また、廃水処理装置２Ｂによれば廃水処理装置２Ａの作用効果に加えて反応槽２０の底部２００付近において活性の高まった微生物塊の滞留時間を延長させることできる。これにより底部２００付近において高活性の微生物塊を高濃度に維持させることができる。
【００６６】
［実施形態３］
図５に例示された本実施形態の廃水処理装置３は実施形態２の側面スクリーン２３、中央スクリーン２４の代わりに固液分離スクリーン３１を備えることで反応槽２０内に処理水分離室３２が形成されていること以外は廃水処理装置２Ｂと同じ構成となっている。尚、反応槽２０の底部２００付近には気泡分離スクリーン２１ｃが増設されている。
【００６７】
処理水分離室３２は反応槽２０内の上端付近にて固液分離スクリーン３１によって区画されることで形成される。固液分離スクリーン３１は中央スクリーン部３１１と側面スクリーン部３１２とからなる。中央スクリーン部３１１は、板状のウェッジワイヤースクリーン等のスリット状または格子状のスクリーンからなり、気泡捕集部材２２の案内部材２２２と平行に配置される。側面スクリーン部３１２は、板状のウェッジワイヤースクリーン等のスリット状または格子状のスクリーンからなり、気泡捕集部材２２の案内部材２２２と対向する反応槽２０の内面から中央スクリーン部３１１の下端部に向けて上り傾斜に配置されるように前記下端部及び反応槽２０の内面に接続される。固液分離スクリーン３１の目幅は実施形態１に係る側面スクリーン１３と同様に微生物塊と処理水との固液分離に適するよう微生物塊の平均粒径よりも小径となるよう設定されている。また、処理水を系外排出させる方の処理水分離室３２の外側には流出配管１７１の代わりに図１１に示されたような排水トラフ３３を設けてもよい。排水トラフ３３は反応槽２０の上端縁部２０１から越流した処理水を受け入れて自然流下によって系外または後段の設備に移送させる。排水トラフ３３の採用によって流出配管系の閉塞を防止できる。
【００６８】
気泡分離スクリーン２１ａ〜２１ｃは導入された被処理水の上昇流が蛇行するように反応槽２０の底部２００から順に互いに角度が異なるように傾斜配置されている。
【００６９】
以上の廃水処理装置３によれば処理水分離室が反応槽の上端付近の外周に設けられない態様となっているので廃水処理装置２Ａ，２Ｂの効果に加えて装置構成がコンパクトとなる。また、反応槽２０内の底部２００付近にて気泡分離スクリーンが増設されたことで活性化した微生物塊の滞留時間を実施形態２の廃水処理装置２Ａ，２Ｂよりもさらに延長させることできる。底部２００付近において高活性の微生物塊をより一層高濃度に維持させることができる。
【００７０】
［実施形態４］
図６に例示された本実施形態の廃水処理装置４は気泡捕集部材２２の下端部よりも低位の反応槽４０の幅径が前記下端部よりも高位の反応槽４０の幅径よりも小径に設定されている。この反応槽４０の上側面４０１と下側面４０２との境界側面４０３は傾斜面となっている。この構成により反応槽４０内においては実施形態３に係る案内部２５が省略されている。廃水処理装置４はこの反応槽４０の構成以外は実施形態３の廃水処理装置３と同じ構成となっている。
【００７１】
気泡分離スクリーン２１，２１ａ〜２１ｃの幅径はこの反応槽４０の形状に応じて設定されている。反応槽４０内において気泡分離スクリーン２１は対向する境界側面４０３の間に配置されている。気泡分離スクリーン２１ａ〜２１ｃは対向する下側面４０２の間に配置されている。
【００７２】
以上の廃水処理装置４によれば実施形態２の廃水処理装置２Ａ，２Ｂの効果に加えて装置構成が実施形態３の廃水処理装置３よりもさらに簡素化できる。また、図１２に示されたように気泡捕集部材２２の下端部よりも低位の反応槽２０の幅径が前記下端部よりも高位の反応槽４０の幅径よりも小径に設定されたことで、底部４００からの上昇流に乗った気泡を気泡捕集部材２２の捕集部材２２１の下端に直接案内できる。さらに、沈降してきた微生物塊を境界側面４０３に沿って下降させて底部４００付近に滞留するベッド１９に案内できる。
【００７３】
また、本実施形態においては図７に例示されたユニット４１のように、気泡分離スクリーン２１，２１ａ〜２１ｃ、気泡捕集部材２２及び固液分離スクリーン３１を一体的に備えたユニットの構成とし、これを反応槽４０内に着脱自在に具備できるようにするとよい。
【００７４】
ユニット４１は支持枠４２と支持固定部４３と吊り具４４とを備える。支持枠４２は気泡分離スクリーン２１，２１ａ〜２１ｃ、気泡捕集部材２２及び固液分離スクリーン３１を保持する一対の枠部材である。支持固定部４３は支持枠４２を保持して反応槽４０の上端縁部に着脱自在に固定される一対の固定部材である。吊り具４４はこの支持固定部４３を吊り上げるための一対の吊り上げ部材である。
【００７５】
ユニット４１は、反応槽４０に着脱自在に備えると、メンテナンス時に吊り上げ装置のチェーンフックを吊り具４４に掛ければ反応槽４０の上方から取り出すことができる。これにより気泡分離スクリーン２１，２１ａ〜２１ｃ、気泡捕集部材２２及び固液分離スクリーン３１のメンテナンスが容易となる。
【００７６】
［実施形態５］
図８に例示された廃水処理装置５は被処理水の供給管１０１から分岐した複数の供給管が実施形態１〜４に係る反応槽１０〜４０内の気泡分離スクリーンの配置状態に対応するように同槽１０〜４０の側面に接続されている。
【００７７】
図示された形態では供給管１０１からは供給管１０１ａ〜１０１ｃが分岐している。供給管１０１ａは反応槽１０〜４０の底部に接続されている。供給管１０１ｂは被処理水を反応槽１０〜４０内の最下位の気泡分離スクリーン２１ａとその上位の気泡分離スクリーン２１ｂとの間の空間に供給できるように接続されている。供給管１０１ｃは被処理水を気泡分離スクリーン２１ｂとその上方の気泡分離スクリーン２１ｃとの間の空間に供給できるように接続されている。
【００７８】
以上の構成の廃水処理装置５によれば反応槽１０〜４０の底部付近において気泡分離スクリーン２１ａ〜２１ｃに沿った流体の流れを形成させることができる。これにより微生物塊由来の菌体の気泡分離スクリーン２１ａ〜２１ｃへの固着または同スクリーンの閉塞を抑制できる。一方、微生物塊から発生したガスの気泡を付着させた微生物塊は鉛直方向に上昇して気泡分離スクリーン２１ａ〜２１ｃと接触するので当該微生物塊から気泡を分離できる。
【００７９】
［実施形態６］
（概要）
図１３に例示された本実施形態の廃水処理装置７は気泡捕集部材７２にて捕集したガスを反応槽７０の側面スクリーン２３に常時供することにより側面スクリーン２３の固液分離機能を維持する。
【００８０】
（装置の構成）
反応槽７０は異径直方体状に形成されている。反応槽７０は被処理水を底部７００から導入して微生物塊と接触させた後に処理水として上部から排出させる。被処理水は実施形態２に係る反応槽２０と同様に反応槽７０の下端部に接続された供給管１０１を介してポンプＰ１によって供給される。
【００８１】
反応槽７０の底部７００付近の長辺側面は実施形態１の反応槽１０と同様に微生物塊を底部に集積しやすく、被処理水と微生物塊とが効率よく接触できるように下細りのテーパー状に形成されている。また、ベッド１９を滞留させる反応槽７０の下半部の幅径は同槽７０の上半部の幅径よりも小径に設定されている。そして、この反応槽７０の一方の長辺側面の上側面部７０１と下側面部７０２との境界側面部７０３の内面は傾斜面となっている。この傾斜面を採ることで沈降してきた微生物塊を効率的にベッド１９に集積できるようになっている。
【００８２】
この反応槽７０の形状に対応するように気泡分離スクリーン２１ａ〜２１ｅ、案内部材７１、気泡捕集部材７２、案内部材７３が同槽内に具備されている。
【００８３】
気泡分離スクリーン２１ａ〜２１ｅは実施形態３〜５と同様に反応槽７０内に導入された被処理水の上昇流が蛇行するように反応槽７０の底部７００から順に互いに角度が異なるように傾斜配置されている。気泡分離スクリーン２１ａ〜２１ｃは図示されたように傾斜角度が互いに異なるように反応槽７０の下半部内に配置されている。気泡分離スクリーン２１ｄ，２１ｅは傾斜角度が互いに異なるように反応槽７０の境界側面部７０３と略同位に位置に配置されている。
【００８４】
案内部材７１は反応槽７０内の上昇流を案内部材７１よりも上方に配置された気泡捕集部材７２に案内する。案内部材７１は板状に形成されておりその上下端部が反応槽７０の内面から離間すると共に当該部材の両面が境界側面部７０３の内面と略垂直に配置されるように反応槽７０内に具備されている。
【００８５】
気泡捕集部材７２は気泡分離スクリーン２１ａ〜２１ｅによって分離された気泡を捕集する。気泡捕集部材７２は断面への字状に形成された板状の部材からなる。気泡捕集部材７２の奥行き方向の長さは図１４（ａ）に示したように側面スクリーン２３の横幅の長さに対応するように設定される。気泡捕集部材７２の短幅板部７２１の下端部は図１３に示したように反応槽７０の上側面部７０１と対向する側面部７０４の内面に密着されている。一方、同部材７２の長幅板部７２２はその下面が案内部材７１の上面と略平行に配置されると共に下端部は少なくとも案内部材７１の上端部よりも低位に配置されている。また、長幅板部７２２の下端付近の下面には角型の邪魔部材７４が当該下面の長辺に沿って形成されている。この邪魔部材７４が設けられることで微生物塊の流れが邪魔部材７４に衝突し、微生物塊からのガス分離効率が高まる。
【００８６】
また、気泡捕集部材７２の頂部７２０には分離ガスをバブリング管７６に供給するためのガス管７５が接続されている。バブリング管７６は気泡捕集部材７２内で捕集した分離ガスを反応槽７０の側面部７０４の上端付近に設けられた側面スクリーン２３に対して供給することにより当該スクリーンを洗浄するための散気部材である。
【００８７】
バブリング管７６は図１４（ｂ）に示したように側面スクリーン２３の下端部よりも低位の側面部７０４と気泡捕集部材７２と間の空間部に設置されている。バブリング管７６は図１４（ａ）に示したように側面スクリーン２３の下辺に沿って水平に配置されている。バブリング管７６は図１４（ａ）に示したように両端が閉じられた管体７６０から成り、その長さ方向に沿って前記分離ガスの散気孔７６１が複数形成されている。バブリング管７６に形成される散気孔７６１の角度は散気孔７６１から側面スクリーン２３側へ分離ガスを均等に供給できるように設定すればよい。例えば図１４（ｂ）に示したように複数の散気孔７６１は、管体７６０の側面スクリーン２３側下斜め約４５度の同一位置に形成される。
【００８８】
バブリング管７６は側面スクリーン２３の横幅の長さに対応する全長のものが適用されると側面スクリーン２３を均一に洗浄できる。図１４（ａ）に例示した態様のように短管タイプのものを複数直列配置しても、同様の効果が得られる。尚、バブリング管７６の高さは変更可能にすると気泡捕集部材７２内の液面の高さ（気相部８０の容積）を任意に調節できる。
【００８９】
また、ガス管７５には側面スクリーン２３のメンテナンス時に気泡捕集部材７２またはバブリング管７６へのガス補給のためのガス供給管７７がバルブＶ６を介して接続されている。例えば、気泡捕集部材７２が汚泥によって閉塞した場合にバルブＶ６の操作によってガス供給管７７から加圧ガスを当該部材７２に供給してそのガス圧により部材７２内の液位を下げて閉塞物質を除去する。または、側面スクリーン２３のウェッジワイヤー等のスリット状または格子状のスクリーンに汚泥が付着した場合にバルブＶ６の操作によってガス供給管７７から加圧ガスがバブリング管７６に供給され強いガス洗浄が可能となり当該スクリーンの洗浄効果が高まる。尚、加圧ガスは、空気を使用すると反応槽７０内の溶存酸素濃度が上昇してしまうため、反応槽７０内からの発生ガスを大気開放せずに捕集し、コンプレッサーにより加圧タンクに貯留し再利用することが好ましい。
【００９０】
図１３に示された案内部材７３は反応槽７０内の上昇流を側面スクリーン２３に案内するための部材である。案内部材７３は傾斜板部７３１と鉛直板部７３２とからなる。傾斜板部７３１は気泡捕集部材７２の長幅板部７２２の上面に対して略平行に配置される。鉛直板部７３２は側面スクリーン２３の面に対して略平行に配置されている。
【００９１】
また、側面スクリーン２３上部の反応槽７０の側面部７０４には断面三角状の案内部材７０５が側面スクリーン２３の上辺に沿って配置されることで、側面スクリーン２３，鉛直板部７３２間の上昇流を上側面部７０１の方向に案内できるようになっている。一方、反応槽７０の上側面部７０１の上端付近には上側面部７０１から越流した微生物塊を滞留させる返送溝７９が付帯されている。返送溝７９内には前記滞留させた微生物塊を反応槽７０に返送させるポンプＰ３が具備されている。ポンプＰ３には返送管１７３が接続されている。返送管１７３は反応槽７０内の気泡分離スクリーン２１ａとの上位の気泡分離スクリーン２１ｂとの間の空間に供給できるように接続されている。これにより、上側面部７０１から越流した微生物塊を反応槽７０に返送させるとともに、気泡分離スクリーン２１ｂに沿った流体の流れを形成させることができ、微生物由来の菌体のスクリーン２１ｂへの固着または同スクリーンの閉塞を抑制する効果も持つ。この返送管１７３の反応槽７０への接続を選択することにより、各々気泡分離スクリーン２１ａ，２１ｃ，２１ｄに沿った流体の流れを形成しても同様な効果が得られる。返送管１７３には返送量を調節するためのバルブＶ４が具備されている。但し、微生物塊を反応槽７０に返送させるポンプＰ３として定量ポンプを用いる場合には、バルブＶ４は具備する必要はない。さらに、反応槽７０にはベッド１９の上部付近から汚泥を引き抜くための引抜管１７４が接続されている。引抜管１７４には汚泥の引抜量を調節するためのバルブＶ５が具備されている。
【００９２】
反応槽７０には廃水処理装置５と同様の形態で被処理水の供給管１０１ａ〜１０１ｃが接続されている。ベッド１９が流動しやすくするため複数の供給管を反応槽７０の複数箇所に接続し被処理水を供給することが好ましい。供給管１０１，１０１ｂ，１０１ｃにはそれぞれ被処理水の供給量を調節するためのバルブＶ１〜Ｖ３が具備されている。尚、ポンプＰ１には定量ポンプを適用する場合で、供給管１０１ａ〜１０１ｃからの被処理水の供給量の比率を変更する必要がない場合には、バルブＶ１〜Ｖ３は具備する必要はない。
【００９３】
（動作例の説明）
図１３を参照しながら廃水処理装置７の動作例について説明する。
【００９４】
被処理水はポンプＰ１によって供給管１０１を介して底部７００から反応槽７０内に導入される。反応槽７０内に被処理水が導入されるとベッド１９を構成する微生物塊によって被処理水中の有機物や窒素化合物が分解される。有機物処理においては、有機物の分解の過程でメタンガスが発生する。また窒素処理においては、被処理水中に含まれるアンモニア成分が微生物塊を構成する細菌類の一つである嫌気性アンモニア酸化菌による脱窒反応によって窒素ガスに転換される。微生物塊から発生したメタンガスや窒素ガス等の気泡は上向水流によって反応槽７０内の液面に向かって上昇する。また、最も処理活性が高くなっている底部７００付近の微生物塊はガスの発生が激しく当該ガスの気泡の付着によって沈降性を失うことがあり上向水流に乗って上昇する。
【００９５】
前記気泡を付着させた微生物塊は気泡分離スクリーン２１ａ〜２１ｅのいずれかに接触すると気泡が当該微生物塊から脱離する。気泡が脱離した微生物塊は自重によって沈降して底部７００付近に留まる。また、ベッド１９によって処理された処理水は、気泡分離スクリーン２１ａ〜２１ｅによって固液分離された後に上昇流に乗り、案内部材７１によって案内されて気泡捕集部材７２に向かって移行する。脱離した気泡や気泡分離スクリーン２１ａ〜２１ｅと接触しなかった気泡を付着させた微生物塊も上昇流に乗り、案内部材７１によって案内されて気泡捕集部材７２に向かって移行する。
【００９６】
気泡捕集部材７２内では捕集された気泡が気相部８０に分離される。気相部８０の一部のガスはガス管７５に供される。一方、処理水及びその流れに乗った一部の気泡を付着させた微生物塊は気泡捕集部材７２の長幅板部７２２を迂回し、案内部材７３の傾斜板部７３１によって案内されて側面スクリーン２３に向かって移行する。また、気泡を付着させた微生物塊の一部は邪魔部材７４と接触すると、当該微生物塊から気泡が分離して気泡だけが気泡捕集部材７２内の気相部８０に導入される。気泡が分離された微生物塊は自重によって案内部材７１に沿って下降し、さらに境界側面部７０３の内面によって案内されてベッド１９に向かって沈降する。
【００９７】
また、気泡を付着させた微生物塊は案内部材７３によって案内されて系外に流出する処理水の流れに乗って側面スクリーン２３と接触すると、一部の微生物塊から気泡が脱離してガス成分は反応槽７０上部の気相中に解放される。気泡が脱離された微生物塊はバブリング管７６から供されたガス流に乗って上昇する。反応槽７０の液面付近に上昇してきた微生物塊及び一部の処理水は案内部材７０５によって案内部材７３と上側面部７０１の間の空間に案内され、やがて自重によって沈降する。一方、上側面部７０１から越流した微生物塊は返送溝７９内に堆積する。堆積した微生物塊は定期的にポンプＰ３によって返送管１７３を介して反応槽７０に返送される。
【００９８】
反応槽７０の液面付近の上層まで上昇してきた処理水は側面スクリーン２３によって固液分離された後に処理水分離室２７の流出配管１７１から系外に排出される。側面スクリーン２３の表面においてはバブリング管７６から気泡が供給され常時洗浄されているので当該スクリーン２３の固液分離機能が維持される。また、側面スクリーン２３の近傍に滞留している微生物塊に対してはバブリング管７６から供された気泡が衝突し続けるので当該微生物塊からの気泡の分離効果も促進される。尚、一部の処理水は循環配管１７２を介してｐＨ調整系ｐＨ調整系（図示省略のｐＨ調整液及びその投入・攪拌混合手段を備えたｐＨ調整槽）に供された後に供給管１０１に循環供給される。
【００９９】
（効果）
以上のように廃水処理装置７によれば気泡捕集部材７２にて捕集された気泡が反応槽７０の側面スクリーン２３に対して常時供されるので実施形態１に係る廃水処理装置１の効果に加えて側面スクリーン２３の固液分離機能が維持される。
【０１００】
また、反応槽７０内の上昇流を気泡捕集部材７２に案内する案内部材７１が具備されたことで気泡捕集部材７２内での効率的な気相部８０の形成が可能となる。
【０１０１】
さらに、反応槽７０内の上昇流を側面スクリーン２３に案内する案内部材７３が具備されたことで、当該スクリーン２３での効率的な固気分離及び固液分離が行えるので被処理水の滞留時間の短縮化が可能となる。
【０１０２】
そして、気泡捕集部材７２に長幅板部７２２の下端付近の下面に邪魔部材７４が形成されたことで当該下端付近での微生物塊の流れが邪魔部材７４に衝突し微生物塊からのガス分離効率が向上する。
【０１０３】
また、バブリング管７６が側面スクリーン２３の下辺よりも下位にて当該下辺と略平行に配置されたことで、側面スクリーン２３を均一に洗浄させることができる。
【０１０４】
さらに、側面スクリーン２３の上部に案内部材７０５が配置されたことで反応槽７０の液面付近に上昇してきた微生物塊及び一部の処理水を案内部材７３と上側面部７０１の間の空間に供されるので、ベッド１９での効率的な微生物塊の集積が行える。
【符号の説明】
【０１０５】
１，２Ａ，２Ｂ，３，４，５，7…廃水処理装置
１０，２０，４０，７０…反応槽
１１，２１，２１ａ〜２１e…気泡分離スクリーン（気泡分離部材）
１２…気泡捕集管（気泡捕集部材）
１２１…捕集コーン、１２２…円筒部
２２…気泡捕集部材、２２１…捕集部材、２２２…案内部材
１３，２３…側面スクリーン（固液分離部材）
１４，２４…中央スクリーン（気泡分離部材）
１５，２５…案内部
１６…迂回部材
１８…ｐＨ調整槽
１９…ベッド
１０２，１８１…返送管
４１…ユニット
７１…案内部材（第一案内部材）
７２…気泡捕集部材、７２１…短幅板部、７２２…長幅板部
７３…案内部材（第二案内部材）、７３１…傾斜板部、７３２…鉛直板部
７６…バブリング管（散気部材）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水を上昇水流のもとで微生物塊と接触させて当該被処理水中の有機物や窒素化合物を分解する廃水処理装置であって、
被処理水を底部から導入して微生物塊と接触させた後に処理水として上部から排出させる反応槽と、
この反応槽の底部付近に滞留するベッドから生じたガスの気泡を付着させた微生物塊と接触して当該微生物塊から気泡を分離させる気泡分離部材と、
前記ガスの気泡または前記気泡分離部材によって分離された気泡を捕集する気泡捕集部材と、
前記反応槽の上層部の微生物塊を含んだ液相を微生物塊と処理水とに分離する固液分離部材と
を備えたこと
を特徴とする廃水処理装置。
【請求項２】
前記気泡捕集部材の外側にて滞留する気泡を付着させた微生物塊と接触して当該微生物塊から気泡を分離させる気泡分離部材を備えたこと
を特徴とする請求項１に記載の廃水処理装置。
【請求項３】
前記反応槽は円筒状に形成され、
前記気泡分離部材は頂部に開口部が形成された陣笠状に形成されると共に前記反応槽の底部付近において当該反応槽と同軸に配置され、
前記気泡捕集部材は陣笠状に形成された捕集部とこの捕集部の上端開口部に液面に対して垂直に接続される円筒部とからなると共に前記反応槽と同軸に配置され、
前記固液分離部材は前記反応槽と同径の円筒状に形成されると共に当該反応槽の上端付近の周側面に設置されたこと
を特徴とする請求項１または２に記載の廃水処理装置。
【請求項４】
前記反応槽は略直方体状に形成され、
前記気泡分離部材は板状に形成されると共に液面に対して非垂直に複数配置され、
前記気泡捕集部材は相対する面の距離が上方に向かって小さくなるように対称的に傾斜配置される一対の板状の捕集部材とこの捕集部材の上端に液面に対して垂直に接続される一対の板状の案内部材とからなり、
前記固液分離部材は前記板状に形成されると共に前記反応槽の上端付近の側面に設置されたこと
を特徴とする請求項１または２に記載の廃水処理装置。
【請求項５】
前記ベッドから生じたガスの気泡及び前記分離された気泡の流れを前記気泡捕集部材の下端開口部に案内させる案内部を前記反応槽の内面に備えたこと
を特徴とする請求項３または４に記載の廃水処理装置。
【請求項６】
前記気泡分離部材の頂部の開口部から流出した気泡及び気泡を付着させた微生物塊の流れを放射方向に迂回させる迂回部材を前記案内部の中心に配置させたこと
を特徴とする請求項５に記載の廃水処理装置。
【請求項７】
前記案内部材の対向する両面のいずれかに流体の上昇流を蛇行させる整流部材を備えたことを特徴とする請求項４から６のいずれか１項に記載の廃水処理装置。
【請求項８】
前記気泡捕集部材の下端部よりも低位の前記反応槽の幅径は前記下端部よりも高位の当該反応槽の幅径よりも小径に設定されたこと
を特徴とする請求項３から６のいずれか１項に記載の廃水処理装置。
【請求項９】
前記気泡分離部材、前記気泡捕集部材及び前記固液分離部材を一体的に備えたユニットが、前記反応槽内に着脱自在に具備されたこと
を特徴とする請求項８に記載の廃水処理装置。
【請求項１０】
前記反応槽は略直方体状に形成され、
前記固液分離部材は前記反応槽の長辺側側面部の上部付近に具備され、
前記気泡捕集部材は捕集したガスを前記固液分離部材に供給する散気部材を備えたこと
を特徴とする請求項１に記載の廃水処理装置。
【請求項１１】
前記反応槽内の上昇流を前記気泡捕集部材に案内する第一案内部材を備えたこと
を特徴とする請求項１０に記載の廃水処理装置。
【請求項１２】
前記反応槽内の上昇流を前記固液分離部材に案内する第二案内部材を備えたこと
を特徴とする請求項１０または１１に記載の廃水処理装置。
【請求項１３】
前記第一案内部材は板状の部材からなり、
前記気泡捕集部材は、断面への字状に形成された板状の部材からなり、この部材の短幅板部の下端部は前記反応槽の長辺側側面部の内面に密着させる一方で、当該部材の長幅板部はその下面が前記第一案内部材の上面と略平行に配置されると共に当該長幅板部の下端部は少なくとも当該案内部材の上端部よりも低位に配置され、
前記第二案内部材は、前記気泡捕集部材の長幅板部の上面に対して略平行に配置される傾斜板部と前記固液分離部材の面に対して略平行に配置される鉛直板部とからなること
を特徴とする請求項１２に記載の廃水処理装置。
【請求項１４】
前記長幅板部の下端付近の下面には邪魔部材が当該下面の長辺に沿って形成されたこと
を特徴とする請求項１３に記載の廃水処理装置。
【請求項１５】
前記固液分離部材は矩形状に形成され、
前記散気部材は管体からなり、前記固液分離部材の下辺よりも下位にて当該下辺と略平行に配置されたこと
を特徴とする請求項１０から１４のいずれか１項に記載の廃水処理装置。
【請求項１】
被処理水を上昇水流のもとで微生物塊と接触させて当該被処理水中の有機物や窒素化合物を分解する廃水処理装置であって、
被処理水を底部から導入して微生物塊と接触させた後に処理水として上部から排出させる反応槽と、
この反応槽の底部付近に滞留するベッドから生じたガスの気泡を付着させた微生物塊と接触して当該微生物塊から気泡を分離させる気泡分離部材と、
前記ガスの気泡または前記気泡分離部材によって分離された気泡を捕集する気泡捕集部材と、
前記反応槽の上層部の微生物塊を含んだ液相を微生物塊と処理水とに分離する固液分離部材と
を備えたこと
を特徴とする廃水処理装置。
【請求項２】
前記気泡捕集部材の外側にて滞留する気泡を付着させた微生物塊と接触して当該微生物塊から気泡を分離させる気泡分離部材を備えたこと
を特徴とする請求項１に記載の廃水処理装置。
【請求項３】
前記反応槽は円筒状に形成され、
前記気泡分離部材は頂部に開口部が形成された陣笠状に形成されると共に前記反応槽の底部付近において当該反応槽と同軸に配置され、
前記気泡捕集部材は陣笠状に形成された捕集部とこの捕集部の上端開口部に液面に対して垂直に接続される円筒部とからなると共に前記反応槽と同軸に配置され、
前記固液分離部材は前記反応槽と同径の円筒状に形成されると共に当該反応槽の上端付近の周側面に設置されたこと
を特徴とする請求項１または２に記載の廃水処理装置。
【請求項４】
前記反応槽は略直方体状に形成され、
前記気泡分離部材は板状に形成されると共に液面に対して非垂直に複数配置され、
前記気泡捕集部材は相対する面の距離が上方に向かって小さくなるように対称的に傾斜配置される一対の板状の捕集部材とこの捕集部材の上端に液面に対して垂直に接続される一対の板状の案内部材とからなり、
前記固液分離部材は前記板状に形成されると共に前記反応槽の上端付近の側面に設置されたこと
を特徴とする請求項１または２に記載の廃水処理装置。
【請求項５】
前記ベッドから生じたガスの気泡及び前記分離された気泡の流れを前記気泡捕集部材の下端開口部に案内させる案内部を前記反応槽の内面に備えたこと
を特徴とする請求項３または４に記載の廃水処理装置。
【請求項６】
前記気泡分離部材の頂部の開口部から流出した気泡及び気泡を付着させた微生物塊の流れを放射方向に迂回させる迂回部材を前記案内部の中心に配置させたこと
を特徴とする請求項５に記載の廃水処理装置。
【請求項７】
前記案内部材の対向する両面のいずれかに流体の上昇流を蛇行させる整流部材を備えたことを特徴とする請求項４から６のいずれか１項に記載の廃水処理装置。
【請求項８】
前記気泡捕集部材の下端部よりも低位の前記反応槽の幅径は前記下端部よりも高位の当該反応槽の幅径よりも小径に設定されたこと
を特徴とする請求項３から６のいずれか１項に記載の廃水処理装置。
【請求項９】
前記気泡分離部材、前記気泡捕集部材及び前記固液分離部材を一体的に備えたユニットが、前記反応槽内に着脱自在に具備されたこと
を特徴とする請求項８に記載の廃水処理装置。
【請求項１０】
前記反応槽は略直方体状に形成され、
前記固液分離部材は前記反応槽の長辺側側面部の上部付近に具備され、
前記気泡捕集部材は捕集したガスを前記固液分離部材に供給する散気部材を備えたこと
を特徴とする請求項１に記載の廃水処理装置。
【請求項１１】
前記反応槽内の上昇流を前記気泡捕集部材に案内する第一案内部材を備えたこと
を特徴とする請求項１０に記載の廃水処理装置。
【請求項１２】
前記反応槽内の上昇流を前記固液分離部材に案内する第二案内部材を備えたこと
を特徴とする請求項１０または１１に記載の廃水処理装置。
【請求項１３】
前記第一案内部材は板状の部材からなり、
前記気泡捕集部材は、断面への字状に形成された板状の部材からなり、この部材の短幅板部の下端部は前記反応槽の長辺側側面部の内面に密着させる一方で、当該部材の長幅板部はその下面が前記第一案内部材の上面と略平行に配置されると共に当該長幅板部の下端部は少なくとも当該案内部材の上端部よりも低位に配置され、
前記第二案内部材は、前記気泡捕集部材の長幅板部の上面に対して略平行に配置される傾斜板部と前記固液分離部材の面に対して略平行に配置される鉛直板部とからなること
を特徴とする請求項１２に記載の廃水処理装置。
【請求項１４】
前記長幅板部の下端付近の下面には邪魔部材が当該下面の長辺に沿って形成されたこと
を特徴とする請求項１３に記載の廃水処理装置。
【請求項１５】
前記固液分離部材は矩形状に形成され、
前記散気部材は管体からなり、前記固液分離部材の下辺よりも下位にて当該下辺と略平行に配置されたこと
を特徴とする請求項１０から１４のいずれか１項に記載の廃水処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１２−８６１０９（Ｐ２０１２−８６１０９Ａ）
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３２４８９（Ｐ２０１０−２３２４８９）
【出願日】平成２２年１０月１５日（２０１０．１０．１５）
【出願人】（０００００６１０５）株式会社明電舎 (1,739)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月１５日（２０１０．１０．１５）
【出願人】（０００００６１０５）株式会社明電舎 (1,739)
【Ｆターム（参考）】
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