排水処理装置
【課題】簡単な構成で、濾過槽を有する排水処理装置の性能を維持することができる技術を提供する。
【解決手段】排水処理装置の濾過槽は、処理水が流入する流入部と、固形物を捕捉するための濾材と、被処理水がオーバーフローで流出する流出部と、ガス吹込口を有し、ガス吹込口から供給されたガスを利用して、被処理水および固形物を濾過槽から濾過槽の外部に移送することが可能なエアリフトポンプと、ガス吹込口よりも低い位置に配置された散気部を有する散気装置と、散気装置およびエアリフトポンプのガス吹込口のそれぞれと連通する給気管と、有する。
【解決手段】排水処理装置の濾過槽は、処理水が流入する流入部と、固形物を捕捉するための濾材と、被処理水がオーバーフローで流出する流出部と、ガス吹込口を有し、ガス吹込口から供給されたガスを利用して、被処理水および固形物を濾過槽から濾過槽の外部に移送することが可能なエアリフトポンプと、ガス吹込口よりも低い位置に配置された散気部を有する散気装置と、散気装置およびエアリフトポンプのガス吹込口のそれぞれと連通する給気管と、有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排水処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、生活排水や産業排水等の排水を処理する排水処理装置（例えば、浄化槽）が利用されている。このような排水処理装置には種々の処理槽が設けられている。例えば、濾材（例えば、処理槽内に固定された濾材、あるいは、流動可能な粒状の濾材）を利用して被処理水に含まれる固形物（例えば、汚泥）を分離（濾過）する濾過槽が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１０２８７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、濾過槽を利用する場合には、濾過槽の処理性能を維持するために、濾材に捕捉された固形物を濾材から引きはがして除去する洗浄処理（逆洗とも呼ばれる）を行うことが好ましい。このような洗浄処理としては、例えば、濾材の下方に配置された散気装置による散気によって濾過槽内を撹拌する処理が知られている。洗浄処理によって濾材から引きはがされた固形物は、例えばエアリフトポンプによって、濾過槽から濾過槽の外部へ（例えば、固形物を貯留する槽へ）移送される。ここで、洗浄処理によって濾材から引きはがされた固形物が濾過槽の下流側に流出することを抑制することが好ましい。ところが、固形物の流出を抑制するための構成が複雑になる場合が多かった。例えば、濾過槽から下流側へ被処理水が流出する流出部が濾過槽の上部に設けられている場合がある。この場合には、散気装置を動作させる前にエアリフトポンプを動作させて濾過槽の水位を下げることによって、固形物の流出を防ぐことができる。この場合には、例えば共通のブロワを利用する場合には、エアリフトポンプと散気装置とのそれぞれの動作のタイミングを個別に制御するためにはバルブを要し、さらに、バルブを制御する制御装置も要していた。
【０００５】
本発明の主な利点は、簡単な構成で、濾過槽を有する排水処理装置の性能を維持することができる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］
排水処理装置であって、
被処理水から固形物を分離する濾過槽を備え、
前記濾過槽は、
前記被処理水が流入する流入部と、
前記固形物を捕捉するための濾材と、
前記被処理水がオーバーフローで流出する流出部と、
ガス吹込口を有し、前記ガス吹込口から供給されたガスを利用して、前記被処理水および前記固形物を前記濾過槽から前記濾過槽の外部に移送することが可能なエアリフトポンプと、
前記ガス吹込口よりも低い位置に配置された散気部を有する散気装置と、
前記散気装置および前記エアリフトポンプの前記ガス吹込口のそれぞれと連通する給気管と、
を有する、排水処理装置。
【０００８】
この構成によれば、散気装置の散気部がエアリフトポンプのガス吹込口よりも低い位置に配置され、そして、共通の給気管から散気装置およびエアリフトポンプにガスが供給される。従って、給気管に供給されるガスの圧力を、ガス吹込口からガスを吐出するために要する圧力と、ガス吹込口よりも深い位置に配置された散気部からガスを吐出するために要する圧力と、の間の圧力に調整することによって、散気部からガスを出さずにエアリフトポンプを動作させることができる。これにより、濾材に捕捉された固形物を乱さずに濾過槽の水位を下げることができる。さらに、濾過槽の水位が下がることによって散気部における水圧が下がるので、濾過槽の水位が下がった後に散気部からのガスの吐出を容易に開始することができる。例えば、給気管に接続されたブロワの運転を開始すれば、まずエアリフトポンプが動作し、その後、水位の低下に応じて散気装置の動作が開始することができる。このように、濾過槽の水位を下げた状態で濾材の洗浄を開始することができるので、濾材から引きはがされた固形物が流出部から流出する可能性を低減できる。また、濾材から引きはがされた固形物を、エアリフトポンプにより濾過槽の外部に移送することができる。この結果、濾材に過剰な量の固形物が付着して濾過槽の性能が低下すること（例えば、固形物の流出や濾過槽の閉塞）を抑制できる。また、このように濾過槽を有する排水処理装置の性能を維持するための構成を、散気装置とエアリフトポンプとのそれぞれの動作のタイミングを個別に制御するためのバルブ等の複雑な構成を用いずに実現することができる。
【０００９】
［適用例２］
適用例１に記載の排水処理装置であって、さらに、
前記給気管にガスを供給するガス供給装置と、
前記ガス供給装置を制御する制御部とを含み、
前記制御部は、
前記給気管に第１圧力でガスを供給する第１モードで前記ガス供給装置を動作させ、前記第１モードでの動作の後に、前記第１圧力よりも高い第２圧力で前記給気管にガスを供給する第２モードで前記ガス供給装置を動作させる機能である洗浄給気機能を有する、
排水処理装置。
【００１０】
この構成によれば、第１モードでの動作の後に第１モードと比べて圧力の高い第２モードでガス供給装置を動作させることによって、エアリフトポンプと散気装置との両方を適切に動作させることができる。
【００１１】
［適用例３］
適用例２に記載の排水処理装置であって、
前記第１圧力は、前記ガス供給装置の定格圧力よりも低い圧力である、
排水処理装置。
【００１２】
この構成によれば、制御部は、ガス供給装置によって供給されるガスの圧力を定格圧力よりも下げることによって第１モードを実現できるので、ガス供給装置の負荷が過大となる可能性を低減しつつ、エアリフトポンプと散気装置との両方を動作させることができる。
【００１３】
［適用例４］
適用例２または適用例３に記載の排水処理装置であって、
前記制御部の前記洗浄給気機能は、
前記第２モードでの動作の後に、前記第２圧力よりも高い第３圧力で前記給気管にガスを供給する第３モードで前記ガス供給装置を動作させることを含む、
排水処理装置。
【００１４】
この構成によれば、第２モードでの動作の後に、第２モードと比べて圧力の高い第３モードでガス供給装置を動作させることによって、散気部からのガスによる濾過槽内の撹拌（濾材からの固形物の剥離）と、エアリフトポンプによる固形物の移送とを、更に促進することができる。
【００１５】
［適用例５］
適用例１ないし適用例４のいずれかに記載の排水処理装置であって、さらに、
前記散気装置の前記散気部から吐出されたガスによる被処理水の流動によって前記濾材から引きはがされた前記固形物を前記エアリフトポンプによって移送する際に、前記濾過槽に被処理水を供給することによって、低下した前記濾過槽の水位を上昇させて、前記エアリフトポンプによる移送量を回復させる水供給部を含む、
排水処理装置。
【００１６】
この構成によれば、濾過槽の水位の上昇によってエアリフトポンプによる移送量を回復させることができるので、より多くの固形物を濾過槽から移送することができる。この結果、濾過槽の性能低下の可能性を、より適切に低減できる。
【００１７】
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、濾過槽および濾過槽の運転方法、濾過槽を有する排水処理装置およびその運転方法、それらの方法または装置の機能を実現するためのコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した記録媒体、等の態様で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施例としての排水処理装置８００の処理フローを示す説明図である。
【図２】好気処理槽８４０と濾過槽８５０との構成の概略を示す概略図である。
【図３】濾過槽８５０の洗浄処理の概要を示す概略図である。
【図４】濾過槽８５０の洗浄処理の概要を示す概略図である。
【図５】濾過槽８５０の洗浄処理の概要を示す概略図である。
【図６】濾過槽８５０の洗浄処理の概要を示す概略図である。
【図７】実験槽を横から見た概略図である。
【図８】洗浄処理の別の実施例を示す概略図である。
【図９】洗浄処理の別の実施例を示す概略図である。
【図１０】洗浄処理におけるブロワ５００（図２）の制御パターンの別の実施例を示すタイミングチャートである。
【図１１】洗浄処理におけるブロワ５００（図２）の制御パターンの別の実施例を示すタイミングチャートである。
【図１２】排水処理装置の別の実施例を示す概略図である。
【図１３】生物濾過部１２２０の逆洗を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、この発明の実施の形態を、第１〜第５実施例と変形例とに基づいて説明する。
【００２０】
Ａ．第１実施例：
図１は、本発明の一実施例としての排水処理装置８００の処理フローを示す説明図である。本実施例の排水処理装置８００は、一般家庭等からの排水の浄化処理を行う装置である（このような装置は「浄化槽」とも呼ばれる）。排水処理装置８００は、複数のステップを経て浄化処理を行うために、複数の水処理槽を有している。図１の実施例では、排水処理装置８００は、上流（図１の左側）から順番に、夾雑物除去槽８１０、嫌気濾床槽第１室８２０、嫌気濾床槽第２室８３０、好気処理槽８４０、濾過槽８５０、消毒槽８６０を収容している。
【００２１】
排水処理装置８００に流入した排水は、まず、夾雑物除去槽８１０に流入する。夾雑物除去槽８１０は、排水中の夾雑物を分離する水処理槽である。夾雑物が分離（除去）されたあとの水は、嫌気濾床槽第１室８２０に移流する。
【００２２】
嫌気濾床槽第１室８２０および嫌気濾床槽第２室８３０は、嫌気性微生物による嫌気処理を行う水処理槽である。嫌気濾床槽第１室８２０で処理されたあとの水は、嫌気濾床槽第２室８３０に移流する。これらの嫌気濾床槽８２０、８３０は、嫌気性微生物が付着するための濾材（図示せず）を有している。嫌気処理によって、被処理水中の有機物が分解される（また、被処理水中の硝酸性窒素および亜硝酸性窒素が、窒素ガスに還元される）。また、濾材は、被処理水中の夾雑物を捕捉し得る。
【００２３】
嫌気濾床槽第２室８３０には、移送エアリフトポンプ８３２が設けられている。嫌気濾床槽第２室８３０で処理された後の水は、移送エアリフトポンプ８３２によって、一定量ずつ好気処理槽８４０に移送される。排水処理装置８００は、いわゆるピークカット機能（流量調整機能とも呼ばれる）を有している。３つの水処理槽８１０、８２０、８３０の水位は、単位時間当たりの流入水量の変動に応じて変動するが、嫌気濾床槽第２室８３０から好気処理槽８４０への単位時間当たりの移送水量は、おおよそ一定値に維持される。
【００２４】
好気処理槽８４０は、好気性微生物による好気処理を行う水処理槽である。好気処理槽８４０は、好気性微生物が付着するための多数の粒状担体（図示せず）を有している。また、好気処理槽８４０は、好気処理槽８４０内に空気を供給する散気装置（図示せず）を有している。粒状担体は、散気装置からの空気によって流動する被処理水とともに、好気処理槽８４０内を流動する。好気性微生物は、空気に含まれる酸素を利用して、被処理水中の有機物を分解する。なお、好気性微生物を保持するための部材は、槽内を流動する担体に限らず、槽内に固定された接触材であってもよい。好気処理槽８４０で処理されたあとの水は、濾過槽８５０に移流する。
【００２５】
濾過槽８５０は、好気処理槽８４０から移流した固形物を、重力沈降および濾過によって、被処理水から分離する水処理槽である。濾過槽８５０は、濾過のための濾材を有している。本実施例では、多数の粒状担体が濾材として採用されている。なお、濾材は、粒状の担体に限らず、いわゆる嫌気濾床のように水処理槽に固定された濾材であってもよい。
【００２６】
なお、本実施例では、第１エアリフトポンプ１００によって、濾過槽８５０から夾雑物除去槽８１０に水が返送される。これにより、好気処理槽８４０で生成された硝酸性窒素および亜硝酸性窒素（アンモニア性窒素と酸素とから生成される）を、夾雑物除去槽８１０、嫌気濾床槽８２０、８３０に供給することができる（硝化液循環）。また、濾過槽８５０によって捕捉された固形物を夾雑物除去槽８１０に返送することもできる。なお、濾過槽８５０の濾材によって捕捉された固形物は、後述する洗浄処理（逆洗処理とも呼ばれる）によって濾材から引きはがされて、夾雑物除去槽８１０に移送される。
【００２７】
また、本実施例では、第２エアリフトポンプ８４６によって、濾過槽８５０から好気処理槽８４０に水が返送される。これにより、被処理水は、好気処理槽８４０と濾過槽８５０との間を繰り返し循環する。これにより、被処理水中の有機物の分解と、被処理水からの固形物の分離とを促進することができる。
【００２８】
濾過槽８５０で処理されたあとの水は、消毒槽８６０に移流する。消毒槽８６０は、被処理水を消毒剤によって消毒する。消毒された水は、放流される。高い位置に被処理水を放流する場合には、放流ポンプ槽を採用してもよい。
【００２９】
図２は、好気処理槽８４０と濾過槽８５０との構成の概略を示す概略図である。好気処理槽８４０には、移送エアリフトポンプ８３２によって、嫌気濾床槽第２室８３０から被処理水が移送される。移送エアリフトポンプ８３２は、ブロワ８３４によって駆動される。
【００３０】
好気処理槽８４０は、散気管８４２と移流管８４４と、を有している。好気処理槽８４０は、散気管８４２から供給される空気を利用して好気処理を行う（担体の図示は省略されている）。移流管８４４は、好気処理槽８４０の上部と、濾過槽８５０の下部とを連通する。被処理水は、オーバーフローによって、移流管８４４を通じて、好気処理槽８４０から濾過槽８５０に移流する。
【００３１】
濾過槽８５０は、第１エアリフトポンプ１００と、第２エアリフトポンプ８４６と、散気管２００Ｌ、２００Ｒと、下部ネット３０２と、上部ネット３０４と、移流開口４００と、給気管２５０と、を有している。
【００３２】
濾過槽８５０の内部は、下部ネット３０２と、上部ネット３０４とによって、上下に並ぶ３つの領域に区切られている。粒状担体３００（濾材）は、下部ネット３０２と上部ネット３０４とによって挟まれた領域に配置されている。移流管８４４の流出口８４４ｏは、下部ネット３０２よりも下に配置されている。上部ネット３０４よりも高い位置には、移流開口４００が設けられている。濾過槽８５０で処理された水は、オーバーフローによって、この移流開口４００から消毒槽８６０（図１）に流出する。なお、流出口８４４ｏは、被処理水が流入する流入部に対応する。そして、移流開口４００は、被処理水がオーバーフローで流出する流出部に対応する。
【００３３】
散気管２００Ｌ、２００Ｒは、下部ネット３０２よりも低い位置に配置されている。本実施例では、散気管２００Ｌ、２００Ｒは、水平方向に延びるパイプであり、その下面には、多数の吐出口２００ｈ（「散気部」に対応する）が設けられている。後述するように、散気管２００Ｌ、２００Ｒは、粒状担体３００の洗浄（逆洗）のために利用される。
【００３４】
第１エアリフトポンプ１００は、縦管１００ｖと横管１００ｈとを有している。縦管１００ｖは、濾過槽８５０の底部（下部ネット３０２よりも下の位置）から濾過槽８５０の上部まで延びる管である。横管１００ｈは、縦管１００ｖの上部から夾雑物除去槽８１０の上部まで延びている。第１エアリフトポンプ１００は、濾過槽８５０の底部から被処理水と固形物とを吸引して、夾雑物除去槽８１０（図１）に移送する。なお、縦管１００ｖの途中には、第１エアリフトポンプ１００に空気を供給するための吹込口１００ｉが設けられている。
【００３５】
吹込口１００ｉ、および、散気管２００Ｌ、２００Ｒのそれぞれは、給気管２５０に接続されている（給気管２５０は、吹込口１００ｉおよび散気管２００Ｌ、２００Ｒと連通している）。給気管２５０には、ブロワ５００が接続される。ブロワ５００は、制御装置５１０によって制御され、ガス（ここでは空気。ただし、空気とは異なるガス（例えば、酸素ガスや窒素ガス）であってもよい）を給気管２５０に供給する。ブロワ５００によって供給された空気は、給気管２５０を通じて、吹込口１００ｉと散気管２００Ｌ、２００Ｒとに供給され得る。ただし、図２に示す状態では、第１エアリフトポンプ１００の吹込口１００ｉから縦管１００ｖへ空気が出るが、吹込口１００ｉよりも深い位置に配置された散気管２００Ｌ、２００Ｒからは空気が出ないように、ブロワ５００の吐出圧力が設定されている。その結果、第１エアリフトポンプ１００は動作するが、散気管２００Ｌ、２００Ｒは動作しない。なお、硝化液の循環のために、第１エアリフトポンプ１００とは異なる移送装置（例えば、他のエアリフトポンプ）を設けても良い。
【００３６】
第２エアリフトポンプ８４６は、濾過槽８５０の上部ネット３０４よりも高い位置から被処理水を吸引し、そして、吸引した被処理水を、好気処理槽８４０に移送する（図２では、詳細な構成の図示は、省略されている）。
【００３７】
好気処理槽８４０には、移送エアリフトポンプ８３２による嫌気濾床槽第２室８３０からの水と、第２エアリフトポンプ８４６による濾過槽８５０からの水とが、流入する。これらの流入水量（単位時間当たりの水量。以下、単位時間当たりの水量を、単に「水量」とも呼ぶ）と同じ量の水が、移流管８４４を通じて、好気処理槽８４０から濾過槽８５０に移送される。濾過槽８５０内の水の一部は、第２エアリフトポンプ８４６によって好気処理槽８４０に移送される。また、濾過槽８５０内の水の一部は、第１エアリフトポンプ１００によって夾雑物除去槽８１０に移送される。濾過槽８５０に流入した水量から、エアリフトポンプ１００，８４６による移送水量を引いた差分に相当する水量の水が、移流開口４００を通じて、濾過槽８５０から消毒槽８６０に流出する。このような水の移送は、後述する洗浄処理が行われる期間を除いて、定常的に行われる。以下、このような定常的な状態（図２に示す排水処理装置８００の状態）を、「通常状態」とも呼ぶ。
【００３８】
図３〜図６は、濾過槽８５０の洗浄処理の概要を示す概略図である。各図３〜図６は、図２と同様の濾過槽８５０の概略構成を用いて、濾過槽８５０の状態の変化を示している（なお、一部の要素（例えば、移流管８４４）の図示は、適宜省略されている）。本実施例では、濾過槽８５０の洗浄処理が、定期的に（例えば、１日に１回）行われる。本実施例では、洗浄処理によって、濾過槽８５０の状態が、図３〜図６の順に変化する。
【００３９】
本実施例では、洗浄処理の開始に応じて、移送エアリフトポンプ８３２（図２）による好気処理槽８４０への移送が停止し、さらに、第２エアリフトポンプ８４６による濾過槽８５０から好気処理槽８４０への移送が停止する。このような制御は、例えば、エアリフトポンプ８３２、８４６にガス（空気）を供給するブロワ（例えば、ブロワ８３４）の制御装置によって、自動的に行われてよい。また、制御装置５１０が、その制御を行ってよい。例えば、制御装置５１０が、ブロワ５００に加えて、ブロワ８３４を制御してもよい。
【００４０】
制御装置５１０は、洗浄給気処理を開始する。本実施例では、制御装置５１０は、予め決められた駆動力でブロワ５００を動作させる。この駆動力は、洗浄給気処理の開始時には、エアリフトポンプ１００の吹込口１００ｉからは空気が吐出されるが、散気管２００Ｌ、２００Ｒからは空気が吐出されないように、設定されている。第１エアリフトポンプ１００は、被処理水および固形物を濾過槽８５０から夾雑物除去槽８１０に移送する。これにより、濾過槽８５０の水位ＷＬ１は、通常時の水位ＷＬｓ（移流開口４００の下端と同じ高さ）よりも低下する。また、散気管２００Ｌ、２００Ｒからは空気が吐出されないので、第１エアリフトポンプ１００は、濾過槽８５０の内部をかき乱さずに水位ＷＬ１を下げることができる。以後、制御装置５１０は、ブロワ５００の同じ制御を、洗浄給気処理が終了するまで、継続する。なお、洗浄処理が行われていない状態（通常状態）では、第１エアリフトポンプ１００が駆動しなくてもよい。この場合には、制御装置５１０は、洗浄処理の開始に応じて、上述した駆動力でのブロワ５００の駆動を開始してよい。
【００４１】
また、図３中では、給気管２５０から第１エアリフトポンプ１００および散気管２００Ｌ、２００Ｒに至るガス流路の一部にハッチングが付されている。このハッチングは、水（被処理水および固形物を含む）で満たされている領域を示している。図示するように、給気管２５０から吹込口１００ｉまでのガス流路からは、水が排除されている。縦管１００ｖの吹込口１００ｉよりも上の部分では、空気と混合された被処理水および固形物が上方に向かって移動し、縦管１００ｖの吹込口１００ｉよりも下の部分では、縦管１００ｖの下端（吸入口）から流入した被処理水および固形物が上方に向かって移動している。
【００４２】
給気管２５０から散気管２００Ｌ、２００Ｒに至るガス流路においては、その途中の境界部ＢＰまで、空気が供給されている。境界部ＢＰよりも下の部分は、水（被処理水および固形物を含む）で満たされている。図３に示す状態では、境界部ＢＰの高さＨｍ１は、吹込口１００ｉの高さＨｉと、散気管２００Ｌ、２００Ｒの吐出口２００ｈの高さＨｈとの間の高さである。
【００４３】
図４は、図３に続く状態を示している。濾過槽８５０の水位ＷＬ２は、図３の状態での水位ＷＬ１から、更に低下する。水位の低下に伴って、境界部ＢＰも低下する。図４の状態は、境界部ＢＰが吐出口２００ｈの高さＨｈまで低下した状態を示している。この状態では、散気管２００Ｌ、２００Ｒの吐出口２００ｈからも空気が吐出される。
【００４４】
図５は、図４に続く状態を示している。散気管２００Ｌ、２００Ｒからの空気によって、濾過槽８５０の内部（被処理水）が撹拌される。粒状担体３００は、被処理水とともに流動する。これにより、粒状担体３００に捕捉されていた固形物が粒状担体３００から引きはがされ、そして、引きはがされた固形物を含む被処理水が、第１エアリフトポンプ１００によって、夾雑物除去槽８１０に移送される。
【００４５】
また、図５に示すように、散気管２００Ｌ、２００Ｒからの空気の吐出によって、濾過槽８５０の水位ＷＬ３は、散気管２００Ｌ、２００Ｒから空気が吐出される直前の状態の水位ＷＬ２（図４）から、若干上昇する。ただし、本実施例では、図３で説明したように、予め、水位が低減されている。その結果、水位ＷＬ３は、移流開口４００の下端よりも下の範囲内に留まる。この結果、粒状担体３００から引きはがされた固形物を含む水が移流開口４００から流出する可能性を低減できる。
【００４６】
図６は、図５に続く状態を示している。濾過槽８５０の内部（被処理水）の撹拌、および、粒状担体３００から引きはがされた固形物の移送が継続する。洗浄給気処理を開始してから所定時間が経過したことに応じて、制御装置５１０は、洗浄給気処理を終了する。洗浄給気処理の終了に応じて、排水処理装置８００の状態は、図２に示す状態（通常状態）に戻る。通常状態への復帰は、制御装置５１０によって自動的に行われても良い。
【００４７】
以上のように、本実施例では、濾過槽８５０において、散気管２００Ｌ、２００Ｒの吐出口２００ｈが、第１エアリフトポンプ１００の吹込口１００ｉよりも低い位置に配置されている。その結果、ブロワ５００の吐出圧（給気管２５０に供給されるガスの圧力）を、濾過槽８５０の水位が下がっていない状態において、吹込口１００ｉからガスが吐出されるのには十分な圧力であり、かつ、散気管２００Ｌ、２００Ｒの吐出口２００ｈからはガスが吐出できない程度の圧力に設定することによって、散気管２００Ｌ、２００Ｒからガスを出さずに第１エアリフトポンプ１００を駆動することができる。これにより、粒状担体３００に捕捉された固形物を乱さずに濾過槽８５０の水位を下げることができる（図３）。さらに、濾過槽８５０の水位が下がることによって散気管２００Ｌ、２００Ｒからのガスの吐出を容易に（自動的に）開始することもできる（図４、図５）。すなわち、ブロワ５００の吐出圧を、濾過槽８５０の水位が低減した状態においては、吹込口１００ｉと、散気管２００Ｌ、２００Ｒの吐出口２００ｈとの両方からガスが吐出されるのに十分な圧力に設定しておけばよい。この結果、濾過槽８５０の水位を下げた状態で粒状担体３００の洗浄を開始することができる。この結果、粒状担体３００から引きはがされた固形物を含む水が移流開口４００から流出する可能性を低減できる。なお、ブロワ５００の駆動力は、水位の低下に応じて散気管２００Ｌ、２００Ｒによる散気が自動的に開始されるように、予め決定されてよい。
【００４８】
また、第１エアリフトポンプ１００は、粒状担体３００から引きはがされた固形物を含む被処理水を、濾過槽８５０の外部に移送する（ここでは、夾雑物除去槽８１０に移送する）。この結果、粒状担体３００に過剰な量の固形物が付着して濾過性能が低下する可能性を低減できる。
【００４９】
また、このように濾過槽８５０の処理性能を維持するための構成を、第１エアリフトポンプ１００と、散気管２００Ｌ、２００Ｒとのそれぞれの動作タイミングを個別に制御するためのバルブ等の複雑な構成を用いずに実現することができる。
【００５０】
Ｂ．エアリフトポンプおよび散気装置の動作と、吐出圧力との関係について：
本願の発明者は、ブロワの吐出圧力と、エアリフトポンプおよび散気装置の動作と、の関係を実験槽を用いて検討した。図７は、実験槽を横から見た概略図である。この実験槽９００は、フジクリーン工業株式会社製の浄化槽である「ＣＦ型」の５人槽（以下、浄化槽ＪＳと呼ぶ）を用いて、構成されている。具体的には、この浄化槽ＪＳの好気濾床槽を濾過槽（実験槽９００）に見立てて、実験が行われている。この実験槽９００は、エアリフトポンプ９１０と、散気管９２０と、給気管９２５と、を有している。エアリフトポンプ９１０は、縦管９１０ｖと横管９１０ｈとを有している。縦管９１０ｖは、実験槽９００の底部から実験槽９００の上部まで延びている。横管９１０ｈは、縦管９１０ｖの上部から水平方向に向かって延びている。縦管９１０ｖの途中には、エアリフトポンプ９１０に空気を供給するための吹込口９１０ｉが設けられている。エアリフトポンプ９１０（特に、縦管９１０ｖ）は、いわゆる呼び径がφ３０ｍｍのＶＰ（肉厚）タイプの硬質ポリ塩化ビニル管を用いて構成されている。
【００５１】
散気管９２０は、いわゆる呼び径がφ１３ｍｍのＶＰ（肉厚）タイプの硬質ポリ塩化ビニル管を用いて構成された、水平方向に延びるパイプである。散気管９２０の下面には、多数の吐出口９２０ｈが設けられている。吐出口９２０ｈの直径は２．５ｍｍであり、吐出口９２０ｈの総数は、２５個である。
【００５２】
給気管９２５には、吹込口９１０ｉおよび散気管９２０が、それぞれ接続されている（給気管９２５は、吹込口９１０ｉおよび散気管９２０と連通している）。
【００５３】
給気管９２５には、ブロワ９５０が接続されている。給気管９２５とブロワ９５０との間には、圧力計Ｐと風量計Ｆとが設けられている。ブロワ９５０には、制御装置９５１が接続されている。制御装置９５１は、いわゆる位相制御によって、ブロワ９５０の駆動力（すなわち、吐出圧力）を調整することができる。
【００５４】
給気管９２５と、給気管９２５と吹込口９１０ｉとを接続するパイプと、給気管９２５と散気管９２０とを接続するパイプと、給気管９２５とブロワ９５０とを接続するパイプとのそれぞれは、いわゆる呼び径がφ１３ｍｍのＶＰ（肉厚）タイプの硬質ポリ塩化ビニル管を用いて構成されている。
【００５５】
本願の発明者は、実験槽９００を用いた実験を、初期水位ＷＬｓｅ（槽底部からおよそ１２５０ｍｍ）まで水が満たされた状態で開始した。吹込口９１０ｉの高さＨｉｅは、初期水位ＷＬｓｅよりもおよそ１１００ｍｍ低い。散気管９２０の高さＨｍｅは、吹込口９１０ｉの高さＨｉｅよりもおよそ７０ｍｍ低い。本願の発明者は、制御装置９５１を操作してブロワ９５０の吐出圧力を種々の値に調整し、そして、各吐出圧力のそれぞれについて、実験を行った。実験では、ブロワ９５０による給気管９２５への空気供給を開始してから、散気管９２０から空気が吐出されるまでの時間が測定された。以下に示す表１は、この実験結果を表している。
【００５６】
【表１】
【００５７】
表１中の「吐出圧力」は、ブロワ９５０による給気管９２５への空気供給の開始時の吐出圧力である。「吐出風量」は、空気供給開始時の風量である。「洗浄前運転の継続時間」は、空気供給の開始から、散気管９２０から空気が吐出されるまでの時間である。本実験では、いずれの吐出圧力においても、空気供給の開始後すぐにエアリフトポンプ９１０による揚水が開始された。すなわち、この継続時間の間は、散気管９２０からの空気の吐出が行われずにエアリフトポンプ９１０による揚水が行われた。そして、この継続時間の間に水位が初期水位ＷＬｓｅから徐々に低減し、そして、継続時間の経過後、散気管９２０からの空気の吐出が始まった。なお、水位の低減によって、ブロワ９５０からの風量は増大するが、ブロワ９５０の吐出圧力は、空気供給開始時から、ほとんど変化しなかった。
【００５８】
表１に示すように、吐出圧力が高いほど、吐出風量は大きくなり、継続時間は短くなる。吐出圧力が１１．４ｋＰａである場合には、空気供給の開始から１分間が経過しても、散気管９２０からの空気の吐出が開始されなかった。吐出圧力が１３．０ｋＰａおよび１３．２ｋＰａである場合には、エアリフトポンプ９１０による揚水とほぼ同時に散気管９２０からの空気の吐出も開始された。
【００５９】
このように、エアリフトポンプ９１０の吹込口９１０ｉよりも低い位置に散気管９２０の吐出口９２０ｈを配置することによって、バルブ等の制御を行わずに、容易に、散気管９２０の駆動タイミングをエアリフトポンプ９１０の駆動タイミングよりも遅らせることができた。従って、このような構成を採用すれば、図３〜図６で説明したように、濾過槽の水位を下げてから濾材の洗浄を開始することが可能であることを、実験的に確認することができた。なお、ブロワ９５０の駆動力（吐出圧力）は、実際に利用する濾過槽を用いて実験的に決定すればよい。
【００６０】
Ｃ．第２実施例：
図８、図９は、洗浄処理の別の実施例を示す概略図である。第２実施例では、第１実施例の図６に示す状態の後に、好気処理槽８４０から濾過槽８５０への被処理水の供給が行われる。そして、供給された被処理水を利用して洗浄が継続される。図８、図９は、図３〜図６と同様に、濾過槽８５０の状態の概略を示している。
【００６１】
図８は、図６に続く状態を示している。制御装置５１０は、ブロワ８３４（図２）を駆動させることによって、移送エアリフトポンプ８３２（図１、図２）に、嫌気濾床槽第２室８３０から好気処理槽８４０への被処理水の移送を行わせる。これにより、好気処理槽８４０から濾過槽８５０に被処理水が移送される。この結果、図８に示すように、濾過槽８５０の水位が上昇する。なお、制御装置５１０は、濾過槽８５０の水位ＷＬ５が移流開口４００に届くよりも前に、ブロワ８３４を停止させる。
【００６２】
図９は、図８に続く状態を示している。被処理水の移送が停止した後も、濾過槽８５０の内部（被処理水）の撹拌、および、粒状担体３００から引きはがされた固形物を含む被処理水に移送が継続する。
【００６３】
以上のように、第２実施例の洗浄処理では、洗浄処理の途中で、濾過槽８５０の水位が一時的に回復（上昇）する。この結果、被処理水（粒状担体３００）を大きい領域で流動させることができるので、粒状担体３００の洗浄を効率良く行うことができる。また、第１エアリフトポンプ１００の吹込口１００ｉの水深を深くすることができるので、第１エアリフトポンプ１００による移送量を増大させることもできる。これにより、より多くの固形物を濾過槽８５０から移送することができる。これらの結果、濾過槽８５０の性能低下の可能性を、より適切に低減できる。
【００６４】
なお、制御装置５１０は、洗浄給気処理の開始から所定時間が経過したことに応じてブロワ８３４（図２）の駆動を開始してよい。この代わりに、濾過槽８５０内の通常時の水位ＷＬｓ（図２）よりも低い第１位置に水位センサを配置し、この水位センサの位置よりも水位が低くなったことに応じて、制御装置５１０がブロワ８３４の駆動を開始してもよい。いずれの場合も、ブロワ８３４の駆動の開始後、制御装置５１０は、所定時間が経過したことに応じてブロワ８３４を停止させてよい。この代わりに、通常時の水位ＷＬｓよりも低く第１位置よりも高い位置に別の水位センサを配置し、この水位センサの位置まで水位が回復したことに応じて、制御装置５１０がブロワ８３４の駆動を停止してもよい。
【００６５】
なお、制御装置５１０（図２）と、移送エアリフトポンプ８３２と、ブロワ８３４と、好気処理槽８４０から移流管８４４を通じて濾過槽８５０へ至る流路と、の全体は、「濾過槽の水位を上昇させて、第１エアリフトポンプ１００による移送量を回復させる水供給部」に対応する。なお、洗浄処理の途中で濾過槽８５０に被処理水を導入する処理は、制御装置５１０とは異なる他の制御装置によって制御されてもよい。
【００６６】
Ｄ．第３実施例：
図１０は、洗浄処理におけるブロワ５００（図２）の制御パターンの別の実施例を示すタイミングチャートである。上述の第１実施例とは異なり、図１０の実施例では、制御装置５１０は、洗浄給気処理の途中でブロワの吐出圧力制御を変更する（吐出圧力を高くする）。なお、排水処理装置の構成は、図１、図２に示す排水処理装置８００の構成と同じである。
【００６７】
図１０のタイミングチャートには、ブロワ５００（図２）の吐出圧力と、第１エアリフトポンプ１００による単位時間当たりの移送量と、散気管２００Ｌ、２００Ｒによる散気の状態と、の変化が示されている（横軸は時間ｔを表している）。図１０の実施例では、制御装置５１０は、第１時間Ｔ１に洗浄給気処理を開始する。これにより、ブロワ５００の吐出圧力は第１圧力Ｐ１に上昇し、第１エアリフトポンプ１００による移送が開始される。その後、水位の低下に応じて、第１エアリフトポンプ１００による移送量は徐々に低減する。また、ブロワ５００の吐出圧力は、ほとんど変化しない（ただし、風量は増大する（図示せず））。なお、図１０の例では、後述する第２時間Ｔ２までは、散気管２００Ｌ、２００Ｒによる散気は開始されない。
【００６８】
次の第２時間Ｔ２で、制御装置５１０は、ブロワ５００の制御を変更し、吐出圧力を第１圧力Ｐ１よりも高い第２圧力Ｐ２に上昇させる。これにより、散気管２００Ｌ、２００Ｒによる散気が開始される。ここで、第１圧力Ｐ１よりも高い第２圧力Ｐ２で空気の供給が行われるので、第１エアリフトポンプ１００による固形物の移送を促進することができる（例えば、図１０に示すように、移送量を増大させることができる）。また、散気管２００Ｌ、２００Ｒからの空気による濾過槽８５０内の撹拌を促進することもできる。
【００６９】
制御装置５１０は、洗浄給気処理を開始してから所定時間経過した後に、洗浄給気処理を終了する。
【００７０】
なお、散気管２００Ｌ、２００Ｒによる散気の開始のタイミングは、第２時間Ｔ２とは異なる他のタイミング（例えば、第２時間Ｔ２よりも前のタイミング、あるいは、第２時間Ｔ２よりも後のタイミング）であってよい。いずれの場合も、制御装置５１０は、洗浄給気処理の途中で吐出圧力が上昇するようにブロワ５００を制御すればよい。例えば、制御装置５１０は、洗浄給気処理の開始から所定時間が経過したことに応じて吐出圧力を上昇させてもよい。この所定時間は、水位が低下した後に散気が開始されるように、予め実験的に決定されてよい。また、濾過槽８５０内の通常時の水位ＷＬｓ（図２）よりも低い位置（例えば、図４の水位ＷＬ２の位置）に水位センサを配置し、この水位センサの位置よりも水位が低くなったことに応じて吐出圧力を上昇させてもよい。なお、第１圧力Ｐ１および第２圧力Ｐ２も、水位が低下した後に散気が開始されるように、予め実験的に決定されてよい。
【００７１】
Ｅ．第４実施例：
図１１は、洗浄処理におけるブロワ５００（図２）の制御パターンの別の実施例を示すタイミングチャートである。図１０に示す実施例との際は、第２時間Ｔ２の後の第３時間Ｔ３で、さらに、吐出圧力を上昇させる点だけである。他の制御は、図１０に示す実施例と同じである。
【００７２】
図１１の制御によれば、制御装置５１０は、第３時間Ｔ３において、第２圧力Ｐ２よりも高い第３圧力Ｐ３で空気の供給を行うので、濾過槽８５０内の水位が低下している場合であっても、第１エアリフトポンプ１００による固形物の移送を促進することができる（例えば、図１１に示すように、移送量を増大させることができる）。また、散気管２００Ｌ、２００Ｒからの空気による濾過槽８５０内の撹拌を促進することもできる。
【００７３】
なお、吐出圧力が第３圧力Ｐ３に変更されるタイミングは、吐出圧力が第２圧力Ｐ２に変更されるタイミングと同様に、決定されてよい。例えば、制御装置５１０は、洗浄給気処理の開始から所定時間が経過したことに応じて吐出圧力を第３圧力Ｐ３に上昇させてもよい。この所定時間は、吐出圧力が第２圧力Ｐ２に上昇した後に、第１エアリフトポンプ１００による移送量が過剰に少なくなるよりも前に吐出圧力が第３圧力Ｐ３に上昇するように、予め実験的に決定されてよい。また、濾過槽８５０内の通常時の水位ＷＬｓ（図２）よりも低い位置（例えば、図４の水位ＷＬ２よりも更に低い位置）に水位センサを配置し、この水位センサの位置よりも水位が低くなったことに応じて吐出圧力を第３圧力Ｐ３に上昇させてもよい。なお、第１圧力Ｐ１と第２圧力Ｐ２と第３圧力Ｐ３とのそれぞれは、水位が低下した後に散気が開始されるように、予め実験的に決定されてよい。
【００７４】
Ｆ．第５実施例：
図１２は、排水処理装置の別の実施例を示す概略図である。この排水処理装置１０００は、上流から順番に、沈殿分離部（図示せず）と、嫌気処理部１１００と、好気濾床部１３００と、一時貯留部１２３０と、消毒部１５００と、を有している。好気濾床部１３００は、接触曝気部１２１０と、生物濾過部１２２０とを含んでいる。
【００７５】
排水処理装置１０００に流入した排水は、まず、沈殿分離部（図示せず）に流入する。沈殿分離部は、排水に含まれる夾雑物を沈殿分離する。沈殿分離部で夾雑物が分離されたあとの水は、嫌気処理部１１００に移流する。嫌気処理部１１００は、嫌気濾床１１１０を有しており、嫌気濾床１１１０に付着した嫌気性微生物による嫌気処理を行う。嫌気処理された水は、移送エアリフトポンプ１１５０によって、好気濾床部１３００に移送される。
【００７６】
好気濾床部１３００の接触曝気部１２１０は、接触材１２１４と、接触材１２１４の下方に配置された散気装置１２１２とを有しており、接触材１２１４に付着した好気性微生物によって好気処理を行う。好気濾床部１３００の上部には、嫌気処理部１１００に水を戻す戻し堰１２４０が設けられている。移送エアリフトポンプ１１５０によって好気濾床部１３００に移送された水のうちの一部は、この戻し堰１２４０を通じて、嫌気処理部１１００に返送される（この理由については、後述する）。
【００７７】
好気濾床部１３００の生物濾過部１２２０は、上下をネットに挟まれた領域内に多数の粒状担体１２２４を有しており、粒状担体１２２４による濾過処理を行う。生物濾過部１２２０の下部には、粒状担体１２２４の洗浄（逆洗とも呼ばれる）を行うための散気管１２２２が設けられている。また、生物濾過部１２２０には、逆洗（詳細は後述）によって粒状担体１２２４から剥がれた固形物を沈殿分離部に移送するための逆洗エアリフトポンプ１２５０も設けられている。
【００７８】
逆洗エアリフトポンプ１２５０の吸入口１２５０ｐは、生物濾過部１２２０の上部（粒状担体１２２４が閉じ込められている領域内）に配置されている（吸入口１２５０ｐには、粒状担体１２２４を吸い込まないように、ネットが設けられている）。逆洗エアリフトポンプ１２５０は、吸入口１２５０ｐよりも低い位置に吹込口１２５０ｉを配置するために、吸入口１２５０ｐから下方に向かって延びる第１管１２５０ａと、第１管１２５０ａの下端に接続されて上方に向かって延びる第２管１２５０ｂと、を有している。吹込口１２５０ｉは、第２管１２５０ｂに設けられている。
【００７９】
図示を省略するが、逆洗エアリフトポンプ１２５０の吹込口１２５０ｉと、散気管１２２２とには、図２の実施例のブロワ５００と同様に、共通の給気管（図示省略）を介してブロワが接続されている。そのブロワは、図示しない制御装置によって制御されている。その制御装置は、逆洗を行っていない状態では、そのブロワを停止させて、散気管１２２２と逆洗エアリフトポンプ１２５０とにガス（ここでは空気）を供給しない。
【００８０】
図１２の実施例では、接触曝気部１２１０の上部と下部とのそれぞれが、生物濾過部１２２０と連通している。散気装置１２１２からの散気によって、接触曝気部１２１０では上に向かって水が流れ、接触曝気部１２１０の上部から生物濾過部１２２０の上部に水が移流する。そして、生物濾過部１２２０では、下に向かって水が流れ、下側のネット上に堆積した粒状担体１２２４によって水の濾過が行われる。そして、生物濾過部１２２０の下部から接触曝気部１２１０の下部に水が移流する。このように、接触曝気部１２１０と生物濾過部１２２０との間で繰り返し水が循環することによって、接触曝気部１２１０と生物濾過部１２２０とによる処理が繰り返される。
【００８１】
生物濾過部１２２０（好気濾床部１３００）の下部は、一時貯留部１２３０の下部と連通している。生物濾過部１２２０（好気濾床部１３００）で処理された水は、一時貯留部１２３０に移流する。一時貯留部１２３０の上部には、消毒部１５００が配置されている。消毒部１５００には、移流堰１４１０が設けられている。一時貯留部１２３０の水は、この移流堰１４１０を通じて、消毒部１５００に移流する。消毒部１５００で消毒された水は、排水処理装置１０００の外部に放流される。
【００８２】
なお、一時貯留部１２３０には、一時貯留部１２３０の底部から沈殿分離部に水を移送する循環エアリフトポンプ１４２０が設けられている。これにより、一時貯留部１２３０の底部に存在する固形物を沈殿分離部に移送することができる。
【００８３】
本実施例の排水処理装置１０００は、処理水の水質を安定化させるために、流量調整機能を有している。具体的には、以下の通りである。接触曝気部１２１０と生物濾過部１２２０と一時貯留部１２３０とは連通しているので、これらの３つの処理槽の水位は、ほぼ同じである。移送エアリフトポンプ１１５０は、継続的に、嫌気処理部１１００から好気濾床部１３００に水を移送する。循環エアリフトポンプ１４２０も、継続的に、一時貯留部１２３０から沈殿分離部に水を移送する。戻し堰１２４０は、好気濾床部１３００から嫌気処理部１１００へ水を移送し、移流堰１４１０は、一時貯留部１２３０から消毒部１５００へ水を移送する。接触曝気部１２１０と生物濾過部１２２０と一時貯留部１２３０との水位は、これらの水の出入りのバランスを保つような、おおよそ一定の水位に維持される。これらにより、最終的には、嫌気処理部１１００から好気濾床部１３００へは、おおよそ一定量ずつ、水が継続的に移送され、一時貯留部１２３０から消毒部１５００へも、おおよそ一定量ずつ水が継続的に移送される。
【００８４】
排水処理装置１０００への流入水量の変動が好気濾床部１３００に影響を与えることは、沈殿分離部と嫌気処理部１１００との水位が変動することによって、抑制される（嫌気処理部１１００の水位は、低水位１１２０Ｌと高水位１１２０Ｈとの間で変動可能である）。
【００８５】
図１３は、生物濾過部１２２０の逆洗を示す概略図である。逆洗時には、移送エアリフトポンプ１１５０と循環エアリフトポンプ１４２０とによる水の移送が停止し、図示しないブロワが、逆洗エアリフトポンプ１２５０と散気管１２２２とにガス（ここでは、空気）を供給する。ここで、図２に示す実施例と同様に、逆洗エアリフトポンプ１２５０の吹込口１２５０ｉは、散気管１２２２の多数の吐出口１２２２ｈよりも高い位置に配置されている。この結果、図３〜図６に示す実施例と同様に、散気管１２２２による散気が始まる前に逆洗エアリフトポンプ１２５０による水の移送を開始することができる。そして、好気濾床部１３００と一時貯留部１２３０との水位を下げた後に、散気管１２２２による散気（洗浄）を開始することができる。これにより、粒状担体１２２４から剥がれた固形物が、移流堰１４１０から流出する可能性を低減できる。なお、ブロワの制御方法としては、上述した各実施例（例えば、図１〜図６の実施例や、図１０の実施例や、図１１の実施例）の制御方法を、本実施例に適用してよい。また、図８、図９に示す実施例のように、洗浄処理の途中で、移送エアリフトポンプ１１５０を駆動させて、生物濾過部１２２０の水位を一時的に上昇させてもよい。
【００８６】
なお、本実施例においては、接触曝気部１２１０から生物濾過部１２２０の上部へ水が移流し、粒状担体１２２４（「濾材」に対応する）によって濾過された後の水は、一時貯留部１２３０を通じて移流堰１４１０に移送され、移流堰１４１０からオーバーフローで流出する。従って、生物濾過部１２２０と一時貯留部１２３０との全体を、濾過槽１４００と呼ぶことができる（特許請求の範囲の「濾過槽」に対応する）。そして、生物濾過部１２２０の上部が、「被処理水が流入する流入部」に対応し、移流堰１４１０が「被処理水がオーバーフローで流出する流出部」に対応する。このように、濾過槽は、濾材によって濾過された後の水を、濾過槽の下部から、上部に配置された流出部まで移送する移送部（例えば、一時貯留部１２３０）を、含んでも良い。
【００８７】
Ｆ．変形例：
なお、上記各実施例における構成要素の中の、独立クレームでクレームされた要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略可能である。また、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００８８】
変形例１：
濾過槽の構成は、上述の各実施例の構成に限らず、他の種々の構成であってよい。例えば、濾材は、被処理水とともに流動可能な担体に限らず、濾過槽に固定された部材によって構成されていてもよい。また、流入部は、濾過槽の下部に限らず、濾過槽に被処理水を流入させることが可能な任意の位置に配置されてよい。例えば、濾過槽の水面の近傍あるいは水面よりも上に配置されていてもよい。また、通常時（濾過時）に被処理水が濾材を流れる向きは、上向きに限らず、下向きであってよい。例えば、好気処理槽からの被処理水が濾過槽（濾材）の上部に移流し、濾材を上から下に向かって通り抜けた被処理水が、濾過槽（濾材）の下部から好気処理槽へ移流する構成を採用してもよい（すなわち、好気処理槽と濾過槽との間で被処理水が循環する）。この場合も、オーバーフロー（「押し出し流れ」とも呼ばれる）によって被処理水を流出させるように構成された流出部を、濾過槽に適用してよい。また、濾材を上から下に向かって通り抜けた被処理水が、バッフル等の流路を通じて再び上方に移動し、流出部から流出してもよい。
【００８９】
また、散気装置は、パイプに吐出口（貫通孔）を設けたものに限らず、他の種々の構成であってよい。例えば、多孔質の材料（「ディフューザ」とも呼ばれる）を用いて散気装置が構成されていてもよい。この場合も、多孔質材料におけるガスが吐出する孔が、「散気部」に対応する。
【００９０】
変形例２：
排水処理装置の構成は、上記各実施例における構成に限らず、他の種々の構成であってよい。例えば、好気処理槽８４０が、流動する担体の代わりに、固定された接触材を有する水処理槽であってもよい。
【００９１】
また、処理フローは、図１の実施例や図１２の実施例に示すフローに限らず、他の任意のフローであってよい。例えば、好気処理槽は、接触曝気槽や担体流動槽に限らず、任意の好気性処理槽を採用してもよい。例えば、好気処理槽が膜処理槽であってもよい。また、流量調整機構の省略された処理フローが採用されてもよい。また、原水が流入する第１処理槽（例えば、夾雑物除去槽）から、原水の一部を第２処理槽（例えば、担体流動槽）に移送し、第２処理槽で処理された水を再び第１処理槽に戻す工程を含む処理フローを採用してもよい。いずれの場合も、濾過槽のエアリフトポンプによる移送水（被処理水および固形物を含む）の受入先は、濾過槽の外部であればよく、以下のような水処理槽（以下「受入槽」とも呼ぶ）であることが好ましい。すなわち、受入槽から濾過槽へオーバーフローによって直ぐに被処理水が移流する場合（すなわち、濾過槽の水位が、受入槽の水位とほぼ同じに変動する場合）と比べて、受入槽の水位の変動が濾過槽の水位に与える影響が小さくなるように、受入槽が構成あるいは配置されていることが好ましい。例えば、図１に示す実施例では、移送エアリフトポンプ８３２を境に上流側から下流側への移送水量の変動が抑制されている。従って、受入槽は、この移送エアリフトポンプ８３２よりも上流側の水処理槽８１０、８２０、８３０のいずれであってもよい。このように移送水量の変動を抑制する装置は、エアリフトポンプに限らず、他の種々の装置であってよい。例えば、水の流れる領域が小さく制限された流路（例えば、小孔や小さい切り欠き（ノッチ）を水が流れるように構成された堰を有する流路）や、いわゆる計量装置を採用してもよい。また、排水処理装置に汚泥貯留槽を設け、この汚泥貯留槽を受入槽として利用してもよい。いずれの場合も、硝化液循環方式を採用する排水処理装置に濾過槽を設ける場合には、硝化液の循環に利用されるエアリフトポンプを、濾過槽の洗浄時（逆洗時）の固形物の移送にも利用することができるので、構成の簡略化の効果が顕著である。
【００９２】
また、洗浄処理の途中で濾過槽に水を供給する水供給部は、図８で説明した構成に限らず、他の種々の構成であってよい。例えば、水供給部は、濾過槽の前段の水処理槽（例えば、好気処理槽）の水を濾過槽に移送させるエアリフトポンプであってもよい。
【００９３】
変形例３：
上記各実施例において、ブロワを制御してブロワの吐出圧力を変更する方法は、任意の方法であってよい。例えば、制御装置５１０は、いわゆる位相制御によってブロワを制御してもよい。また、制御装置５１０は、いわゆるインバータ制御によってブロワを制御してもよい。このように、ブロワに供給される電圧と電流との少なくとも一方を制御する方法を採用すれば、１つのブロワを用いて複数の吐出圧力を実現することができる。なお、ブロワの構成は、電力を動力原として用いる任意の構成であってよく、例えば、電磁ソレノイドを用いてダイアフラムを振動させてガスを吐出する構成、または、モータを用いてポンプ（例えば、ロータリーポンプ）を駆動させてガスを吐出する構成であってよい。いずれの場合も、制御装置５１０は、予め決められた制御方法でブロワ５００を制御して、ブロワの吐出圧力を変更してよい。
【００９４】
また、図１０、図１１で説明した実施例において、第１圧力Ｐ１は、ブロワ５００の定格圧力よりも低い圧力であることが好ましい。こうすれば、ブロワ５００によって供給されるガスの圧力を定格圧力よりも下げることによって洗浄給気処理の前部分（第１時間Ｔ１から第２時間Ｔ２までの処理）を実現できるので、ブロワ５００にかかる負荷が過大となる可能性を低減できる。ここで、ブロワ５００の「定格圧力」は、長期間（例えば、１年間）に亘る設計通りの連続動作を想定して予め設定された圧力の基準を意味している。通常は、このような定格圧力は、ブロワ５００の取扱説明書または銘板に記載されている。この定格圧力以下の圧力でブロワ５００が動作する場合にはブロワ５００が長期間に亘って設計通りに動作するように、ブロワ５００が設計されている。
【００９５】
図１０の実施例においては、さらに、第２圧力Ｐ２が定格圧力と同じ（あるいは、定格圧力よりも低い圧力）であることが好ましい。こうすれば、ブロワ５００の負荷が定格負荷（定格圧力を実現する場合の負荷）を超えないように洗浄給気処理を実現できる。なお、洗浄給気処理が短時間（例えば、１０分間以下）で終了する場合には、第２圧力Ｐ２が定格圧力を超える圧力であってもよい。
【００９６】
図１１の実施例においては、さらに、第２圧力Ｐ２が定格圧力よりも低い圧力であり、第３圧力Ｐ３が定格圧力と同じ（あるいは、定格圧力よりも低い圧力）であることが好ましい。こうすれば、ブロワ５００の負荷が定格負荷（定格圧力を実現する場合の負荷）を超えないように洗浄給気処理を実現できる。なお、洗浄給気処理が短時間（例えば、１０分間以下）で終了する場合には、第３圧力Ｐ３が定格圧力を超える圧力であってもよく、さらに、第２圧力Ｐ２が定格圧力を超える圧力であってもよい。
【００９７】
また、図１０、図１１で説明したブロワの制御パターンを、図８、図９で説明した第２実施例に適用してもよい。こうすれば、洗浄処理によって剥離した固形物の移送を、より効果的に促進することができる。なお、ブロワの制御パターンは、一定の制御を継続するパターンと、図１０、図１１に示す制御パターンとに限らず、他の種々のパターンであってよい。一般には、まずは散気装置からガスが吐出されずにエアリフトポンプが動作し、濾過槽内の水位が低下した後に散気装置からガスが吐出されるような制御パターンが好ましい。例えば、連続的に駆動力が増大する制御パターンを採用してもよい。
【００９８】
変形例４：
上記各実施例において、ハードウェアによって実現されていた構成の一部をソフトウェアに置き換えるようにしてもよく、逆に、ソフトウェアによって実現されていた構成の一部あるいは全部をハードウェアに置き換えるようにしてもよい。例えば、図２の制御装置５１０の機能は、専用の論理回路を有するハードウェア回路によって実現されてもよく、汎用のコンピュータとソフトウェアとによって実現されてもよい。
【００９９】
また、本発明の機能の一部または全部がソフトウェアで実現される場合には、そのソフトウェア（コンピュータプログラム）は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納された形で提供することができる。この発明において、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭのような携帯型の記録媒体に限らず、各種のＲＡＭやＲＯＭ等のコンピュータ内の内部記憶装置や、ハードディスク等のコンピュータに固定されている外部記憶装置も含んでいる。
【符号の説明】
【０１００】
１００...第１エアリフトポンプ
１００ｈ...横管
１００ｉ...吹込口
１００ｖ...縦管
２００Ｌ、２００Ｒ...散気管
２００ｈ...吐出口
２５０...給気管
３００...粒状担体
３０２...下部ネット
３０４...上部ネット
４００...移流開口
５００...ブロワ
５１０...制御装置
８００...排水処理装置
８１０...夾雑物除去槽
８２０...嫌気濾床槽第１室
８３０...嫌気濾床槽第２室
８３２...移送エアリフトポンプ
８３４...ブロワ
８４０...好気処理槽
８４２...散気管
８４４...移流管
８４４ｏ...流出口
８４６...第２エアリフトポンプ
８５０...濾過槽
８６０...消毒槽
９００...実験槽
９１０...エアリフトポンプ
９１０ｈ...横管
９１０ｉ...吹込口
９１０ｖ...縦管
９２０...散気管
９２０ｈ...吐出口
９２５...給気管
９５０...ブロワ
９５１...制御装置
１０００...排水処理装置
１１００...嫌気処理部
１１１０...嫌気濾床
１１５０...移送エアリフトポンプ
１２１０...接触曝気部
１２１２...散気装置
１２１４...接触材
１２２０...生物濾過部
１２２２...散気管
１２２２ｈ...吐出口
１２２４...粒状担体
１２３０...一時貯留部
１２４０...堰
１２５０...逆洗エアリフトポンプ
１２５０ａ...第１管
１２５０ｂ...第２管
１２５０ｉ...吹込口
１２５０ｐ...吸入口
１３００...好気濾床部
１４００...濾過槽
１４１０...移流堰
１４２０...循環エアリフトポンプ
１５００...消毒部
Ｐ...圧力計
Ｆ...風量計
ＢＰ...境界部
ＪＳ...浄化槽
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排水処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、生活排水や産業排水等の排水を処理する排水処理装置（例えば、浄化槽）が利用されている。このような排水処理装置には種々の処理槽が設けられている。例えば、濾材（例えば、処理槽内に固定された濾材、あるいは、流動可能な粒状の濾材）を利用して被処理水に含まれる固形物（例えば、汚泥）を分離（濾過）する濾過槽が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１０２８７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、濾過槽を利用する場合には、濾過槽の処理性能を維持するために、濾材に捕捉された固形物を濾材から引きはがして除去する洗浄処理（逆洗とも呼ばれる）を行うことが好ましい。このような洗浄処理としては、例えば、濾材の下方に配置された散気装置による散気によって濾過槽内を撹拌する処理が知られている。洗浄処理によって濾材から引きはがされた固形物は、例えばエアリフトポンプによって、濾過槽から濾過槽の外部へ（例えば、固形物を貯留する槽へ）移送される。ここで、洗浄処理によって濾材から引きはがされた固形物が濾過槽の下流側に流出することを抑制することが好ましい。ところが、固形物の流出を抑制するための構成が複雑になる場合が多かった。例えば、濾過槽から下流側へ被処理水が流出する流出部が濾過槽の上部に設けられている場合がある。この場合には、散気装置を動作させる前にエアリフトポンプを動作させて濾過槽の水位を下げることによって、固形物の流出を防ぐことができる。この場合には、例えば共通のブロワを利用する場合には、エアリフトポンプと散気装置とのそれぞれの動作のタイミングを個別に制御するためにはバルブを要し、さらに、バルブを制御する制御装置も要していた。
【０００５】
本発明の主な利点は、簡単な構成で、濾過槽を有する排水処理装置の性能を維持することができる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］
排水処理装置であって、
被処理水から固形物を分離する濾過槽を備え、
前記濾過槽は、
前記被処理水が流入する流入部と、
前記固形物を捕捉するための濾材と、
前記被処理水がオーバーフローで流出する流出部と、
ガス吹込口を有し、前記ガス吹込口から供給されたガスを利用して、前記被処理水および前記固形物を前記濾過槽から前記濾過槽の外部に移送することが可能なエアリフトポンプと、
前記ガス吹込口よりも低い位置に配置された散気部を有する散気装置と、
前記散気装置および前記エアリフトポンプの前記ガス吹込口のそれぞれと連通する給気管と、
を有する、排水処理装置。
【０００８】
この構成によれば、散気装置の散気部がエアリフトポンプのガス吹込口よりも低い位置に配置され、そして、共通の給気管から散気装置およびエアリフトポンプにガスが供給される。従って、給気管に供給されるガスの圧力を、ガス吹込口からガスを吐出するために要する圧力と、ガス吹込口よりも深い位置に配置された散気部からガスを吐出するために要する圧力と、の間の圧力に調整することによって、散気部からガスを出さずにエアリフトポンプを動作させることができる。これにより、濾材に捕捉された固形物を乱さずに濾過槽の水位を下げることができる。さらに、濾過槽の水位が下がることによって散気部における水圧が下がるので、濾過槽の水位が下がった後に散気部からのガスの吐出を容易に開始することができる。例えば、給気管に接続されたブロワの運転を開始すれば、まずエアリフトポンプが動作し、その後、水位の低下に応じて散気装置の動作が開始することができる。このように、濾過槽の水位を下げた状態で濾材の洗浄を開始することができるので、濾材から引きはがされた固形物が流出部から流出する可能性を低減できる。また、濾材から引きはがされた固形物を、エアリフトポンプにより濾過槽の外部に移送することができる。この結果、濾材に過剰な量の固形物が付着して濾過槽の性能が低下すること（例えば、固形物の流出や濾過槽の閉塞）を抑制できる。また、このように濾過槽を有する排水処理装置の性能を維持するための構成を、散気装置とエアリフトポンプとのそれぞれの動作のタイミングを個別に制御するためのバルブ等の複雑な構成を用いずに実現することができる。
【０００９】
［適用例２］
適用例１に記載の排水処理装置であって、さらに、
前記給気管にガスを供給するガス供給装置と、
前記ガス供給装置を制御する制御部とを含み、
前記制御部は、
前記給気管に第１圧力でガスを供給する第１モードで前記ガス供給装置を動作させ、前記第１モードでの動作の後に、前記第１圧力よりも高い第２圧力で前記給気管にガスを供給する第２モードで前記ガス供給装置を動作させる機能である洗浄給気機能を有する、
排水処理装置。
【００１０】
この構成によれば、第１モードでの動作の後に第１モードと比べて圧力の高い第２モードでガス供給装置を動作させることによって、エアリフトポンプと散気装置との両方を適切に動作させることができる。
【００１１】
［適用例３］
適用例２に記載の排水処理装置であって、
前記第１圧力は、前記ガス供給装置の定格圧力よりも低い圧力である、
排水処理装置。
【００１２】
この構成によれば、制御部は、ガス供給装置によって供給されるガスの圧力を定格圧力よりも下げることによって第１モードを実現できるので、ガス供給装置の負荷が過大となる可能性を低減しつつ、エアリフトポンプと散気装置との両方を動作させることができる。
【００１３】
［適用例４］
適用例２または適用例３に記載の排水処理装置であって、
前記制御部の前記洗浄給気機能は、
前記第２モードでの動作の後に、前記第２圧力よりも高い第３圧力で前記給気管にガスを供給する第３モードで前記ガス供給装置を動作させることを含む、
排水処理装置。
【００１４】
この構成によれば、第２モードでの動作の後に、第２モードと比べて圧力の高い第３モードでガス供給装置を動作させることによって、散気部からのガスによる濾過槽内の撹拌（濾材からの固形物の剥離）と、エアリフトポンプによる固形物の移送とを、更に促進することができる。
【００１５】
［適用例５］
適用例１ないし適用例４のいずれかに記載の排水処理装置であって、さらに、
前記散気装置の前記散気部から吐出されたガスによる被処理水の流動によって前記濾材から引きはがされた前記固形物を前記エアリフトポンプによって移送する際に、前記濾過槽に被処理水を供給することによって、低下した前記濾過槽の水位を上昇させて、前記エアリフトポンプによる移送量を回復させる水供給部を含む、
排水処理装置。
【００１６】
この構成によれば、濾過槽の水位の上昇によってエアリフトポンプによる移送量を回復させることができるので、より多くの固形物を濾過槽から移送することができる。この結果、濾過槽の性能低下の可能性を、より適切に低減できる。
【００１７】
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、濾過槽および濾過槽の運転方法、濾過槽を有する排水処理装置およびその運転方法、それらの方法または装置の機能を実現するためのコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した記録媒体、等の態様で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施例としての排水処理装置８００の処理フローを示す説明図である。
【図２】好気処理槽８４０と濾過槽８５０との構成の概略を示す概略図である。
【図３】濾過槽８５０の洗浄処理の概要を示す概略図である。
【図４】濾過槽８５０の洗浄処理の概要を示す概略図である。
【図５】濾過槽８５０の洗浄処理の概要を示す概略図である。
【図６】濾過槽８５０の洗浄処理の概要を示す概略図である。
【図７】実験槽を横から見た概略図である。
【図８】洗浄処理の別の実施例を示す概略図である。
【図９】洗浄処理の別の実施例を示す概略図である。
【図１０】洗浄処理におけるブロワ５００（図２）の制御パターンの別の実施例を示すタイミングチャートである。
【図１１】洗浄処理におけるブロワ５００（図２）の制御パターンの別の実施例を示すタイミングチャートである。
【図１２】排水処理装置の別の実施例を示す概略図である。
【図１３】生物濾過部１２２０の逆洗を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、この発明の実施の形態を、第１〜第５実施例と変形例とに基づいて説明する。
【００２０】
Ａ．第１実施例：
図１は、本発明の一実施例としての排水処理装置８００の処理フローを示す説明図である。本実施例の排水処理装置８００は、一般家庭等からの排水の浄化処理を行う装置である（このような装置は「浄化槽」とも呼ばれる）。排水処理装置８００は、複数のステップを経て浄化処理を行うために、複数の水処理槽を有している。図１の実施例では、排水処理装置８００は、上流（図１の左側）から順番に、夾雑物除去槽８１０、嫌気濾床槽第１室８２０、嫌気濾床槽第２室８３０、好気処理槽８４０、濾過槽８５０、消毒槽８６０を収容している。
【００２１】
排水処理装置８００に流入した排水は、まず、夾雑物除去槽８１０に流入する。夾雑物除去槽８１０は、排水中の夾雑物を分離する水処理槽である。夾雑物が分離（除去）されたあとの水は、嫌気濾床槽第１室８２０に移流する。
【００２２】
嫌気濾床槽第１室８２０および嫌気濾床槽第２室８３０は、嫌気性微生物による嫌気処理を行う水処理槽である。嫌気濾床槽第１室８２０で処理されたあとの水は、嫌気濾床槽第２室８３０に移流する。これらの嫌気濾床槽８２０、８３０は、嫌気性微生物が付着するための濾材（図示せず）を有している。嫌気処理によって、被処理水中の有機物が分解される（また、被処理水中の硝酸性窒素および亜硝酸性窒素が、窒素ガスに還元される）。また、濾材は、被処理水中の夾雑物を捕捉し得る。
【００２３】
嫌気濾床槽第２室８３０には、移送エアリフトポンプ８３２が設けられている。嫌気濾床槽第２室８３０で処理された後の水は、移送エアリフトポンプ８３２によって、一定量ずつ好気処理槽８４０に移送される。排水処理装置８００は、いわゆるピークカット機能（流量調整機能とも呼ばれる）を有している。３つの水処理槽８１０、８２０、８３０の水位は、単位時間当たりの流入水量の変動に応じて変動するが、嫌気濾床槽第２室８３０から好気処理槽８４０への単位時間当たりの移送水量は、おおよそ一定値に維持される。
【００２４】
好気処理槽８４０は、好気性微生物による好気処理を行う水処理槽である。好気処理槽８４０は、好気性微生物が付着するための多数の粒状担体（図示せず）を有している。また、好気処理槽８４０は、好気処理槽８４０内に空気を供給する散気装置（図示せず）を有している。粒状担体は、散気装置からの空気によって流動する被処理水とともに、好気処理槽８４０内を流動する。好気性微生物は、空気に含まれる酸素を利用して、被処理水中の有機物を分解する。なお、好気性微生物を保持するための部材は、槽内を流動する担体に限らず、槽内に固定された接触材であってもよい。好気処理槽８４０で処理されたあとの水は、濾過槽８５０に移流する。
【００２５】
濾過槽８５０は、好気処理槽８４０から移流した固形物を、重力沈降および濾過によって、被処理水から分離する水処理槽である。濾過槽８５０は、濾過のための濾材を有している。本実施例では、多数の粒状担体が濾材として採用されている。なお、濾材は、粒状の担体に限らず、いわゆる嫌気濾床のように水処理槽に固定された濾材であってもよい。
【００２６】
なお、本実施例では、第１エアリフトポンプ１００によって、濾過槽８５０から夾雑物除去槽８１０に水が返送される。これにより、好気処理槽８４０で生成された硝酸性窒素および亜硝酸性窒素（アンモニア性窒素と酸素とから生成される）を、夾雑物除去槽８１０、嫌気濾床槽８２０、８３０に供給することができる（硝化液循環）。また、濾過槽８５０によって捕捉された固形物を夾雑物除去槽８１０に返送することもできる。なお、濾過槽８５０の濾材によって捕捉された固形物は、後述する洗浄処理（逆洗処理とも呼ばれる）によって濾材から引きはがされて、夾雑物除去槽８１０に移送される。
【００２７】
また、本実施例では、第２エアリフトポンプ８４６によって、濾過槽８５０から好気処理槽８４０に水が返送される。これにより、被処理水は、好気処理槽８４０と濾過槽８５０との間を繰り返し循環する。これにより、被処理水中の有機物の分解と、被処理水からの固形物の分離とを促進することができる。
【００２８】
濾過槽８５０で処理されたあとの水は、消毒槽８６０に移流する。消毒槽８６０は、被処理水を消毒剤によって消毒する。消毒された水は、放流される。高い位置に被処理水を放流する場合には、放流ポンプ槽を採用してもよい。
【００２９】
図２は、好気処理槽８４０と濾過槽８５０との構成の概略を示す概略図である。好気処理槽８４０には、移送エアリフトポンプ８３２によって、嫌気濾床槽第２室８３０から被処理水が移送される。移送エアリフトポンプ８３２は、ブロワ８３４によって駆動される。
【００３０】
好気処理槽８４０は、散気管８４２と移流管８４４と、を有している。好気処理槽８４０は、散気管８４２から供給される空気を利用して好気処理を行う（担体の図示は省略されている）。移流管８４４は、好気処理槽８４０の上部と、濾過槽８５０の下部とを連通する。被処理水は、オーバーフローによって、移流管８４４を通じて、好気処理槽８４０から濾過槽８５０に移流する。
【００３１】
濾過槽８５０は、第１エアリフトポンプ１００と、第２エアリフトポンプ８４６と、散気管２００Ｌ、２００Ｒと、下部ネット３０２と、上部ネット３０４と、移流開口４００と、給気管２５０と、を有している。
【００３２】
濾過槽８５０の内部は、下部ネット３０２と、上部ネット３０４とによって、上下に並ぶ３つの領域に区切られている。粒状担体３００（濾材）は、下部ネット３０２と上部ネット３０４とによって挟まれた領域に配置されている。移流管８４４の流出口８４４ｏは、下部ネット３０２よりも下に配置されている。上部ネット３０４よりも高い位置には、移流開口４００が設けられている。濾過槽８５０で処理された水は、オーバーフローによって、この移流開口４００から消毒槽８６０（図１）に流出する。なお、流出口８４４ｏは、被処理水が流入する流入部に対応する。そして、移流開口４００は、被処理水がオーバーフローで流出する流出部に対応する。
【００３３】
散気管２００Ｌ、２００Ｒは、下部ネット３０２よりも低い位置に配置されている。本実施例では、散気管２００Ｌ、２００Ｒは、水平方向に延びるパイプであり、その下面には、多数の吐出口２００ｈ（「散気部」に対応する）が設けられている。後述するように、散気管２００Ｌ、２００Ｒは、粒状担体３００の洗浄（逆洗）のために利用される。
【００３４】
第１エアリフトポンプ１００は、縦管１００ｖと横管１００ｈとを有している。縦管１００ｖは、濾過槽８５０の底部（下部ネット３０２よりも下の位置）から濾過槽８５０の上部まで延びる管である。横管１００ｈは、縦管１００ｖの上部から夾雑物除去槽８１０の上部まで延びている。第１エアリフトポンプ１００は、濾過槽８５０の底部から被処理水と固形物とを吸引して、夾雑物除去槽８１０（図１）に移送する。なお、縦管１００ｖの途中には、第１エアリフトポンプ１００に空気を供給するための吹込口１００ｉが設けられている。
【００３５】
吹込口１００ｉ、および、散気管２００Ｌ、２００Ｒのそれぞれは、給気管２５０に接続されている（給気管２５０は、吹込口１００ｉおよび散気管２００Ｌ、２００Ｒと連通している）。給気管２５０には、ブロワ５００が接続される。ブロワ５００は、制御装置５１０によって制御され、ガス（ここでは空気。ただし、空気とは異なるガス（例えば、酸素ガスや窒素ガス）であってもよい）を給気管２５０に供給する。ブロワ５００によって供給された空気は、給気管２５０を通じて、吹込口１００ｉと散気管２００Ｌ、２００Ｒとに供給され得る。ただし、図２に示す状態では、第１エアリフトポンプ１００の吹込口１００ｉから縦管１００ｖへ空気が出るが、吹込口１００ｉよりも深い位置に配置された散気管２００Ｌ、２００Ｒからは空気が出ないように、ブロワ５００の吐出圧力が設定されている。その結果、第１エアリフトポンプ１００は動作するが、散気管２００Ｌ、２００Ｒは動作しない。なお、硝化液の循環のために、第１エアリフトポンプ１００とは異なる移送装置（例えば、他のエアリフトポンプ）を設けても良い。
【００３６】
第２エアリフトポンプ８４６は、濾過槽８５０の上部ネット３０４よりも高い位置から被処理水を吸引し、そして、吸引した被処理水を、好気処理槽８４０に移送する（図２では、詳細な構成の図示は、省略されている）。
【００３７】
好気処理槽８４０には、移送エアリフトポンプ８３２による嫌気濾床槽第２室８３０からの水と、第２エアリフトポンプ８４６による濾過槽８５０からの水とが、流入する。これらの流入水量（単位時間当たりの水量。以下、単位時間当たりの水量を、単に「水量」とも呼ぶ）と同じ量の水が、移流管８４４を通じて、好気処理槽８４０から濾過槽８５０に移送される。濾過槽８５０内の水の一部は、第２エアリフトポンプ８４６によって好気処理槽８４０に移送される。また、濾過槽８５０内の水の一部は、第１エアリフトポンプ１００によって夾雑物除去槽８１０に移送される。濾過槽８５０に流入した水量から、エアリフトポンプ１００，８４６による移送水量を引いた差分に相当する水量の水が、移流開口４００を通じて、濾過槽８５０から消毒槽８６０に流出する。このような水の移送は、後述する洗浄処理が行われる期間を除いて、定常的に行われる。以下、このような定常的な状態（図２に示す排水処理装置８００の状態）を、「通常状態」とも呼ぶ。
【００３８】
図３〜図６は、濾過槽８５０の洗浄処理の概要を示す概略図である。各図３〜図６は、図２と同様の濾過槽８５０の概略構成を用いて、濾過槽８５０の状態の変化を示している（なお、一部の要素（例えば、移流管８４４）の図示は、適宜省略されている）。本実施例では、濾過槽８５０の洗浄処理が、定期的に（例えば、１日に１回）行われる。本実施例では、洗浄処理によって、濾過槽８５０の状態が、図３〜図６の順に変化する。
【００３９】
本実施例では、洗浄処理の開始に応じて、移送エアリフトポンプ８３２（図２）による好気処理槽８４０への移送が停止し、さらに、第２エアリフトポンプ８４６による濾過槽８５０から好気処理槽８４０への移送が停止する。このような制御は、例えば、エアリフトポンプ８３２、８４６にガス（空気）を供給するブロワ（例えば、ブロワ８３４）の制御装置によって、自動的に行われてよい。また、制御装置５１０が、その制御を行ってよい。例えば、制御装置５１０が、ブロワ５００に加えて、ブロワ８３４を制御してもよい。
【００４０】
制御装置５１０は、洗浄給気処理を開始する。本実施例では、制御装置５１０は、予め決められた駆動力でブロワ５００を動作させる。この駆動力は、洗浄給気処理の開始時には、エアリフトポンプ１００の吹込口１００ｉからは空気が吐出されるが、散気管２００Ｌ、２００Ｒからは空気が吐出されないように、設定されている。第１エアリフトポンプ１００は、被処理水および固形物を濾過槽８５０から夾雑物除去槽８１０に移送する。これにより、濾過槽８５０の水位ＷＬ１は、通常時の水位ＷＬｓ（移流開口４００の下端と同じ高さ）よりも低下する。また、散気管２００Ｌ、２００Ｒからは空気が吐出されないので、第１エアリフトポンプ１００は、濾過槽８５０の内部をかき乱さずに水位ＷＬ１を下げることができる。以後、制御装置５１０は、ブロワ５００の同じ制御を、洗浄給気処理が終了するまで、継続する。なお、洗浄処理が行われていない状態（通常状態）では、第１エアリフトポンプ１００が駆動しなくてもよい。この場合には、制御装置５１０は、洗浄処理の開始に応じて、上述した駆動力でのブロワ５００の駆動を開始してよい。
【００４１】
また、図３中では、給気管２５０から第１エアリフトポンプ１００および散気管２００Ｌ、２００Ｒに至るガス流路の一部にハッチングが付されている。このハッチングは、水（被処理水および固形物を含む）で満たされている領域を示している。図示するように、給気管２５０から吹込口１００ｉまでのガス流路からは、水が排除されている。縦管１００ｖの吹込口１００ｉよりも上の部分では、空気と混合された被処理水および固形物が上方に向かって移動し、縦管１００ｖの吹込口１００ｉよりも下の部分では、縦管１００ｖの下端（吸入口）から流入した被処理水および固形物が上方に向かって移動している。
【００４２】
給気管２５０から散気管２００Ｌ、２００Ｒに至るガス流路においては、その途中の境界部ＢＰまで、空気が供給されている。境界部ＢＰよりも下の部分は、水（被処理水および固形物を含む）で満たされている。図３に示す状態では、境界部ＢＰの高さＨｍ１は、吹込口１００ｉの高さＨｉと、散気管２００Ｌ、２００Ｒの吐出口２００ｈの高さＨｈとの間の高さである。
【００４３】
図４は、図３に続く状態を示している。濾過槽８５０の水位ＷＬ２は、図３の状態での水位ＷＬ１から、更に低下する。水位の低下に伴って、境界部ＢＰも低下する。図４の状態は、境界部ＢＰが吐出口２００ｈの高さＨｈまで低下した状態を示している。この状態では、散気管２００Ｌ、２００Ｒの吐出口２００ｈからも空気が吐出される。
【００４４】
図５は、図４に続く状態を示している。散気管２００Ｌ、２００Ｒからの空気によって、濾過槽８５０の内部（被処理水）が撹拌される。粒状担体３００は、被処理水とともに流動する。これにより、粒状担体３００に捕捉されていた固形物が粒状担体３００から引きはがされ、そして、引きはがされた固形物を含む被処理水が、第１エアリフトポンプ１００によって、夾雑物除去槽８１０に移送される。
【００４５】
また、図５に示すように、散気管２００Ｌ、２００Ｒからの空気の吐出によって、濾過槽８５０の水位ＷＬ３は、散気管２００Ｌ、２００Ｒから空気が吐出される直前の状態の水位ＷＬ２（図４）から、若干上昇する。ただし、本実施例では、図３で説明したように、予め、水位が低減されている。その結果、水位ＷＬ３は、移流開口４００の下端よりも下の範囲内に留まる。この結果、粒状担体３００から引きはがされた固形物を含む水が移流開口４００から流出する可能性を低減できる。
【００４６】
図６は、図５に続く状態を示している。濾過槽８５０の内部（被処理水）の撹拌、および、粒状担体３００から引きはがされた固形物の移送が継続する。洗浄給気処理を開始してから所定時間が経過したことに応じて、制御装置５１０は、洗浄給気処理を終了する。洗浄給気処理の終了に応じて、排水処理装置８００の状態は、図２に示す状態（通常状態）に戻る。通常状態への復帰は、制御装置５１０によって自動的に行われても良い。
【００４７】
以上のように、本実施例では、濾過槽８５０において、散気管２００Ｌ、２００Ｒの吐出口２００ｈが、第１エアリフトポンプ１００の吹込口１００ｉよりも低い位置に配置されている。その結果、ブロワ５００の吐出圧（給気管２５０に供給されるガスの圧力）を、濾過槽８５０の水位が下がっていない状態において、吹込口１００ｉからガスが吐出されるのには十分な圧力であり、かつ、散気管２００Ｌ、２００Ｒの吐出口２００ｈからはガスが吐出できない程度の圧力に設定することによって、散気管２００Ｌ、２００Ｒからガスを出さずに第１エアリフトポンプ１００を駆動することができる。これにより、粒状担体３００に捕捉された固形物を乱さずに濾過槽８５０の水位を下げることができる（図３）。さらに、濾過槽８５０の水位が下がることによって散気管２００Ｌ、２００Ｒからのガスの吐出を容易に（自動的に）開始することもできる（図４、図５）。すなわち、ブロワ５００の吐出圧を、濾過槽８５０の水位が低減した状態においては、吹込口１００ｉと、散気管２００Ｌ、２００Ｒの吐出口２００ｈとの両方からガスが吐出されるのに十分な圧力に設定しておけばよい。この結果、濾過槽８５０の水位を下げた状態で粒状担体３００の洗浄を開始することができる。この結果、粒状担体３００から引きはがされた固形物を含む水が移流開口４００から流出する可能性を低減できる。なお、ブロワ５００の駆動力は、水位の低下に応じて散気管２００Ｌ、２００Ｒによる散気が自動的に開始されるように、予め決定されてよい。
【００４８】
また、第１エアリフトポンプ１００は、粒状担体３００から引きはがされた固形物を含む被処理水を、濾過槽８５０の外部に移送する（ここでは、夾雑物除去槽８１０に移送する）。この結果、粒状担体３００に過剰な量の固形物が付着して濾過性能が低下する可能性を低減できる。
【００４９】
また、このように濾過槽８５０の処理性能を維持するための構成を、第１エアリフトポンプ１００と、散気管２００Ｌ、２００Ｒとのそれぞれの動作タイミングを個別に制御するためのバルブ等の複雑な構成を用いずに実現することができる。
【００５０】
Ｂ．エアリフトポンプおよび散気装置の動作と、吐出圧力との関係について：
本願の発明者は、ブロワの吐出圧力と、エアリフトポンプおよび散気装置の動作と、の関係を実験槽を用いて検討した。図７は、実験槽を横から見た概略図である。この実験槽９００は、フジクリーン工業株式会社製の浄化槽である「ＣＦ型」の５人槽（以下、浄化槽ＪＳと呼ぶ）を用いて、構成されている。具体的には、この浄化槽ＪＳの好気濾床槽を濾過槽（実験槽９００）に見立てて、実験が行われている。この実験槽９００は、エアリフトポンプ９１０と、散気管９２０と、給気管９２５と、を有している。エアリフトポンプ９１０は、縦管９１０ｖと横管９１０ｈとを有している。縦管９１０ｖは、実験槽９００の底部から実験槽９００の上部まで延びている。横管９１０ｈは、縦管９１０ｖの上部から水平方向に向かって延びている。縦管９１０ｖの途中には、エアリフトポンプ９１０に空気を供給するための吹込口９１０ｉが設けられている。エアリフトポンプ９１０（特に、縦管９１０ｖ）は、いわゆる呼び径がφ３０ｍｍのＶＰ（肉厚）タイプの硬質ポリ塩化ビニル管を用いて構成されている。
【００５１】
散気管９２０は、いわゆる呼び径がφ１３ｍｍのＶＰ（肉厚）タイプの硬質ポリ塩化ビニル管を用いて構成された、水平方向に延びるパイプである。散気管９２０の下面には、多数の吐出口９２０ｈが設けられている。吐出口９２０ｈの直径は２．５ｍｍであり、吐出口９２０ｈの総数は、２５個である。
【００５２】
給気管９２５には、吹込口９１０ｉおよび散気管９２０が、それぞれ接続されている（給気管９２５は、吹込口９１０ｉおよび散気管９２０と連通している）。
【００５３】
給気管９２５には、ブロワ９５０が接続されている。給気管９２５とブロワ９５０との間には、圧力計Ｐと風量計Ｆとが設けられている。ブロワ９５０には、制御装置９５１が接続されている。制御装置９５１は、いわゆる位相制御によって、ブロワ９５０の駆動力（すなわち、吐出圧力）を調整することができる。
【００５４】
給気管９２５と、給気管９２５と吹込口９１０ｉとを接続するパイプと、給気管９２５と散気管９２０とを接続するパイプと、給気管９２５とブロワ９５０とを接続するパイプとのそれぞれは、いわゆる呼び径がφ１３ｍｍのＶＰ（肉厚）タイプの硬質ポリ塩化ビニル管を用いて構成されている。
【００５５】
本願の発明者は、実験槽９００を用いた実験を、初期水位ＷＬｓｅ（槽底部からおよそ１２５０ｍｍ）まで水が満たされた状態で開始した。吹込口９１０ｉの高さＨｉｅは、初期水位ＷＬｓｅよりもおよそ１１００ｍｍ低い。散気管９２０の高さＨｍｅは、吹込口９１０ｉの高さＨｉｅよりもおよそ７０ｍｍ低い。本願の発明者は、制御装置９５１を操作してブロワ９５０の吐出圧力を種々の値に調整し、そして、各吐出圧力のそれぞれについて、実験を行った。実験では、ブロワ９５０による給気管９２５への空気供給を開始してから、散気管９２０から空気が吐出されるまでの時間が測定された。以下に示す表１は、この実験結果を表している。
【００５６】
【表１】
【００５７】
表１中の「吐出圧力」は、ブロワ９５０による給気管９２５への空気供給の開始時の吐出圧力である。「吐出風量」は、空気供給開始時の風量である。「洗浄前運転の継続時間」は、空気供給の開始から、散気管９２０から空気が吐出されるまでの時間である。本実験では、いずれの吐出圧力においても、空気供給の開始後すぐにエアリフトポンプ９１０による揚水が開始された。すなわち、この継続時間の間は、散気管９２０からの空気の吐出が行われずにエアリフトポンプ９１０による揚水が行われた。そして、この継続時間の間に水位が初期水位ＷＬｓｅから徐々に低減し、そして、継続時間の経過後、散気管９２０からの空気の吐出が始まった。なお、水位の低減によって、ブロワ９５０からの風量は増大するが、ブロワ９５０の吐出圧力は、空気供給開始時から、ほとんど変化しなかった。
【００５８】
表１に示すように、吐出圧力が高いほど、吐出風量は大きくなり、継続時間は短くなる。吐出圧力が１１．４ｋＰａである場合には、空気供給の開始から１分間が経過しても、散気管９２０からの空気の吐出が開始されなかった。吐出圧力が１３．０ｋＰａおよび１３．２ｋＰａである場合には、エアリフトポンプ９１０による揚水とほぼ同時に散気管９２０からの空気の吐出も開始された。
【００５９】
このように、エアリフトポンプ９１０の吹込口９１０ｉよりも低い位置に散気管９２０の吐出口９２０ｈを配置することによって、バルブ等の制御を行わずに、容易に、散気管９２０の駆動タイミングをエアリフトポンプ９１０の駆動タイミングよりも遅らせることができた。従って、このような構成を採用すれば、図３〜図６で説明したように、濾過槽の水位を下げてから濾材の洗浄を開始することが可能であることを、実験的に確認することができた。なお、ブロワ９５０の駆動力（吐出圧力）は、実際に利用する濾過槽を用いて実験的に決定すればよい。
【００６０】
Ｃ．第２実施例：
図８、図９は、洗浄処理の別の実施例を示す概略図である。第２実施例では、第１実施例の図６に示す状態の後に、好気処理槽８４０から濾過槽８５０への被処理水の供給が行われる。そして、供給された被処理水を利用して洗浄が継続される。図８、図９は、図３〜図６と同様に、濾過槽８５０の状態の概略を示している。
【００６１】
図８は、図６に続く状態を示している。制御装置５１０は、ブロワ８３４（図２）を駆動させることによって、移送エアリフトポンプ８３２（図１、図２）に、嫌気濾床槽第２室８３０から好気処理槽８４０への被処理水の移送を行わせる。これにより、好気処理槽８４０から濾過槽８５０に被処理水が移送される。この結果、図８に示すように、濾過槽８５０の水位が上昇する。なお、制御装置５１０は、濾過槽８５０の水位ＷＬ５が移流開口４００に届くよりも前に、ブロワ８３４を停止させる。
【００６２】
図９は、図８に続く状態を示している。被処理水の移送が停止した後も、濾過槽８５０の内部（被処理水）の撹拌、および、粒状担体３００から引きはがされた固形物を含む被処理水に移送が継続する。
【００６３】
以上のように、第２実施例の洗浄処理では、洗浄処理の途中で、濾過槽８５０の水位が一時的に回復（上昇）する。この結果、被処理水（粒状担体３００）を大きい領域で流動させることができるので、粒状担体３００の洗浄を効率良く行うことができる。また、第１エアリフトポンプ１００の吹込口１００ｉの水深を深くすることができるので、第１エアリフトポンプ１００による移送量を増大させることもできる。これにより、より多くの固形物を濾過槽８５０から移送することができる。これらの結果、濾過槽８５０の性能低下の可能性を、より適切に低減できる。
【００６４】
なお、制御装置５１０は、洗浄給気処理の開始から所定時間が経過したことに応じてブロワ８３４（図２）の駆動を開始してよい。この代わりに、濾過槽８５０内の通常時の水位ＷＬｓ（図２）よりも低い第１位置に水位センサを配置し、この水位センサの位置よりも水位が低くなったことに応じて、制御装置５１０がブロワ８３４の駆動を開始してもよい。いずれの場合も、ブロワ８３４の駆動の開始後、制御装置５１０は、所定時間が経過したことに応じてブロワ８３４を停止させてよい。この代わりに、通常時の水位ＷＬｓよりも低く第１位置よりも高い位置に別の水位センサを配置し、この水位センサの位置まで水位が回復したことに応じて、制御装置５１０がブロワ８３４の駆動を停止してもよい。
【００６５】
なお、制御装置５１０（図２）と、移送エアリフトポンプ８３２と、ブロワ８３４と、好気処理槽８４０から移流管８４４を通じて濾過槽８５０へ至る流路と、の全体は、「濾過槽の水位を上昇させて、第１エアリフトポンプ１００による移送量を回復させる水供給部」に対応する。なお、洗浄処理の途中で濾過槽８５０に被処理水を導入する処理は、制御装置５１０とは異なる他の制御装置によって制御されてもよい。
【００６６】
Ｄ．第３実施例：
図１０は、洗浄処理におけるブロワ５００（図２）の制御パターンの別の実施例を示すタイミングチャートである。上述の第１実施例とは異なり、図１０の実施例では、制御装置５１０は、洗浄給気処理の途中でブロワの吐出圧力制御を変更する（吐出圧力を高くする）。なお、排水処理装置の構成は、図１、図２に示す排水処理装置８００の構成と同じである。
【００６７】
図１０のタイミングチャートには、ブロワ５００（図２）の吐出圧力と、第１エアリフトポンプ１００による単位時間当たりの移送量と、散気管２００Ｌ、２００Ｒによる散気の状態と、の変化が示されている（横軸は時間ｔを表している）。図１０の実施例では、制御装置５１０は、第１時間Ｔ１に洗浄給気処理を開始する。これにより、ブロワ５００の吐出圧力は第１圧力Ｐ１に上昇し、第１エアリフトポンプ１００による移送が開始される。その後、水位の低下に応じて、第１エアリフトポンプ１００による移送量は徐々に低減する。また、ブロワ５００の吐出圧力は、ほとんど変化しない（ただし、風量は増大する（図示せず））。なお、図１０の例では、後述する第２時間Ｔ２までは、散気管２００Ｌ、２００Ｒによる散気は開始されない。
【００６８】
次の第２時間Ｔ２で、制御装置５１０は、ブロワ５００の制御を変更し、吐出圧力を第１圧力Ｐ１よりも高い第２圧力Ｐ２に上昇させる。これにより、散気管２００Ｌ、２００Ｒによる散気が開始される。ここで、第１圧力Ｐ１よりも高い第２圧力Ｐ２で空気の供給が行われるので、第１エアリフトポンプ１００による固形物の移送を促進することができる（例えば、図１０に示すように、移送量を増大させることができる）。また、散気管２００Ｌ、２００Ｒからの空気による濾過槽８５０内の撹拌を促進することもできる。
【００６９】
制御装置５１０は、洗浄給気処理を開始してから所定時間経過した後に、洗浄給気処理を終了する。
【００７０】
なお、散気管２００Ｌ、２００Ｒによる散気の開始のタイミングは、第２時間Ｔ２とは異なる他のタイミング（例えば、第２時間Ｔ２よりも前のタイミング、あるいは、第２時間Ｔ２よりも後のタイミング）であってよい。いずれの場合も、制御装置５１０は、洗浄給気処理の途中で吐出圧力が上昇するようにブロワ５００を制御すればよい。例えば、制御装置５１０は、洗浄給気処理の開始から所定時間が経過したことに応じて吐出圧力を上昇させてもよい。この所定時間は、水位が低下した後に散気が開始されるように、予め実験的に決定されてよい。また、濾過槽８５０内の通常時の水位ＷＬｓ（図２）よりも低い位置（例えば、図４の水位ＷＬ２の位置）に水位センサを配置し、この水位センサの位置よりも水位が低くなったことに応じて吐出圧力を上昇させてもよい。なお、第１圧力Ｐ１および第２圧力Ｐ２も、水位が低下した後に散気が開始されるように、予め実験的に決定されてよい。
【００７１】
Ｅ．第４実施例：
図１１は、洗浄処理におけるブロワ５００（図２）の制御パターンの別の実施例を示すタイミングチャートである。図１０に示す実施例との際は、第２時間Ｔ２の後の第３時間Ｔ３で、さらに、吐出圧力を上昇させる点だけである。他の制御は、図１０に示す実施例と同じである。
【００７２】
図１１の制御によれば、制御装置５１０は、第３時間Ｔ３において、第２圧力Ｐ２よりも高い第３圧力Ｐ３で空気の供給を行うので、濾過槽８５０内の水位が低下している場合であっても、第１エアリフトポンプ１００による固形物の移送を促進することができる（例えば、図１１に示すように、移送量を増大させることができる）。また、散気管２００Ｌ、２００Ｒからの空気による濾過槽８５０内の撹拌を促進することもできる。
【００７３】
なお、吐出圧力が第３圧力Ｐ３に変更されるタイミングは、吐出圧力が第２圧力Ｐ２に変更されるタイミングと同様に、決定されてよい。例えば、制御装置５１０は、洗浄給気処理の開始から所定時間が経過したことに応じて吐出圧力を第３圧力Ｐ３に上昇させてもよい。この所定時間は、吐出圧力が第２圧力Ｐ２に上昇した後に、第１エアリフトポンプ１００による移送量が過剰に少なくなるよりも前に吐出圧力が第３圧力Ｐ３に上昇するように、予め実験的に決定されてよい。また、濾過槽８５０内の通常時の水位ＷＬｓ（図２）よりも低い位置（例えば、図４の水位ＷＬ２よりも更に低い位置）に水位センサを配置し、この水位センサの位置よりも水位が低くなったことに応じて吐出圧力を第３圧力Ｐ３に上昇させてもよい。なお、第１圧力Ｐ１と第２圧力Ｐ２と第３圧力Ｐ３とのそれぞれは、水位が低下した後に散気が開始されるように、予め実験的に決定されてよい。
【００７４】
Ｆ．第５実施例：
図１２は、排水処理装置の別の実施例を示す概略図である。この排水処理装置１０００は、上流から順番に、沈殿分離部（図示せず）と、嫌気処理部１１００と、好気濾床部１３００と、一時貯留部１２３０と、消毒部１５００と、を有している。好気濾床部１３００は、接触曝気部１２１０と、生物濾過部１２２０とを含んでいる。
【００７５】
排水処理装置１０００に流入した排水は、まず、沈殿分離部（図示せず）に流入する。沈殿分離部は、排水に含まれる夾雑物を沈殿分離する。沈殿分離部で夾雑物が分離されたあとの水は、嫌気処理部１１００に移流する。嫌気処理部１１００は、嫌気濾床１１１０を有しており、嫌気濾床１１１０に付着した嫌気性微生物による嫌気処理を行う。嫌気処理された水は、移送エアリフトポンプ１１５０によって、好気濾床部１３００に移送される。
【００７６】
好気濾床部１３００の接触曝気部１２１０は、接触材１２１４と、接触材１２１４の下方に配置された散気装置１２１２とを有しており、接触材１２１４に付着した好気性微生物によって好気処理を行う。好気濾床部１３００の上部には、嫌気処理部１１００に水を戻す戻し堰１２４０が設けられている。移送エアリフトポンプ１１５０によって好気濾床部１３００に移送された水のうちの一部は、この戻し堰１２４０を通じて、嫌気処理部１１００に返送される（この理由については、後述する）。
【００７７】
好気濾床部１３００の生物濾過部１２２０は、上下をネットに挟まれた領域内に多数の粒状担体１２２４を有しており、粒状担体１２２４による濾過処理を行う。生物濾過部１２２０の下部には、粒状担体１２２４の洗浄（逆洗とも呼ばれる）を行うための散気管１２２２が設けられている。また、生物濾過部１２２０には、逆洗（詳細は後述）によって粒状担体１２２４から剥がれた固形物を沈殿分離部に移送するための逆洗エアリフトポンプ１２５０も設けられている。
【００７８】
逆洗エアリフトポンプ１２５０の吸入口１２５０ｐは、生物濾過部１２２０の上部（粒状担体１２２４が閉じ込められている領域内）に配置されている（吸入口１２５０ｐには、粒状担体１２２４を吸い込まないように、ネットが設けられている）。逆洗エアリフトポンプ１２５０は、吸入口１２５０ｐよりも低い位置に吹込口１２５０ｉを配置するために、吸入口１２５０ｐから下方に向かって延びる第１管１２５０ａと、第１管１２５０ａの下端に接続されて上方に向かって延びる第２管１２５０ｂと、を有している。吹込口１２５０ｉは、第２管１２５０ｂに設けられている。
【００７９】
図示を省略するが、逆洗エアリフトポンプ１２５０の吹込口１２５０ｉと、散気管１２２２とには、図２の実施例のブロワ５００と同様に、共通の給気管（図示省略）を介してブロワが接続されている。そのブロワは、図示しない制御装置によって制御されている。その制御装置は、逆洗を行っていない状態では、そのブロワを停止させて、散気管１２２２と逆洗エアリフトポンプ１２５０とにガス（ここでは空気）を供給しない。
【００８０】
図１２の実施例では、接触曝気部１２１０の上部と下部とのそれぞれが、生物濾過部１２２０と連通している。散気装置１２１２からの散気によって、接触曝気部１２１０では上に向かって水が流れ、接触曝気部１２１０の上部から生物濾過部１２２０の上部に水が移流する。そして、生物濾過部１２２０では、下に向かって水が流れ、下側のネット上に堆積した粒状担体１２２４によって水の濾過が行われる。そして、生物濾過部１２２０の下部から接触曝気部１２１０の下部に水が移流する。このように、接触曝気部１２１０と生物濾過部１２２０との間で繰り返し水が循環することによって、接触曝気部１２１０と生物濾過部１２２０とによる処理が繰り返される。
【００８１】
生物濾過部１２２０（好気濾床部１３００）の下部は、一時貯留部１２３０の下部と連通している。生物濾過部１２２０（好気濾床部１３００）で処理された水は、一時貯留部１２３０に移流する。一時貯留部１２３０の上部には、消毒部１５００が配置されている。消毒部１５００には、移流堰１４１０が設けられている。一時貯留部１２３０の水は、この移流堰１４１０を通じて、消毒部１５００に移流する。消毒部１５００で消毒された水は、排水処理装置１０００の外部に放流される。
【００８２】
なお、一時貯留部１２３０には、一時貯留部１２３０の底部から沈殿分離部に水を移送する循環エアリフトポンプ１４２０が設けられている。これにより、一時貯留部１２３０の底部に存在する固形物を沈殿分離部に移送することができる。
【００８３】
本実施例の排水処理装置１０００は、処理水の水質を安定化させるために、流量調整機能を有している。具体的には、以下の通りである。接触曝気部１２１０と生物濾過部１２２０と一時貯留部１２３０とは連通しているので、これらの３つの処理槽の水位は、ほぼ同じである。移送エアリフトポンプ１１５０は、継続的に、嫌気処理部１１００から好気濾床部１３００に水を移送する。循環エアリフトポンプ１４２０も、継続的に、一時貯留部１２３０から沈殿分離部に水を移送する。戻し堰１２４０は、好気濾床部１３００から嫌気処理部１１００へ水を移送し、移流堰１４１０は、一時貯留部１２３０から消毒部１５００へ水を移送する。接触曝気部１２１０と生物濾過部１２２０と一時貯留部１２３０との水位は、これらの水の出入りのバランスを保つような、おおよそ一定の水位に維持される。これらにより、最終的には、嫌気処理部１１００から好気濾床部１３００へは、おおよそ一定量ずつ、水が継続的に移送され、一時貯留部１２３０から消毒部１５００へも、おおよそ一定量ずつ水が継続的に移送される。
【００８４】
排水処理装置１０００への流入水量の変動が好気濾床部１３００に影響を与えることは、沈殿分離部と嫌気処理部１１００との水位が変動することによって、抑制される（嫌気処理部１１００の水位は、低水位１１２０Ｌと高水位１１２０Ｈとの間で変動可能である）。
【００８５】
図１３は、生物濾過部１２２０の逆洗を示す概略図である。逆洗時には、移送エアリフトポンプ１１５０と循環エアリフトポンプ１４２０とによる水の移送が停止し、図示しないブロワが、逆洗エアリフトポンプ１２５０と散気管１２２２とにガス（ここでは、空気）を供給する。ここで、図２に示す実施例と同様に、逆洗エアリフトポンプ１２５０の吹込口１２５０ｉは、散気管１２２２の多数の吐出口１２２２ｈよりも高い位置に配置されている。この結果、図３〜図６に示す実施例と同様に、散気管１２２２による散気が始まる前に逆洗エアリフトポンプ１２５０による水の移送を開始することができる。そして、好気濾床部１３００と一時貯留部１２３０との水位を下げた後に、散気管１２２２による散気（洗浄）を開始することができる。これにより、粒状担体１２２４から剥がれた固形物が、移流堰１４１０から流出する可能性を低減できる。なお、ブロワの制御方法としては、上述した各実施例（例えば、図１〜図６の実施例や、図１０の実施例や、図１１の実施例）の制御方法を、本実施例に適用してよい。また、図８、図９に示す実施例のように、洗浄処理の途中で、移送エアリフトポンプ１１５０を駆動させて、生物濾過部１２２０の水位を一時的に上昇させてもよい。
【００８６】
なお、本実施例においては、接触曝気部１２１０から生物濾過部１２２０の上部へ水が移流し、粒状担体１２２４（「濾材」に対応する）によって濾過された後の水は、一時貯留部１２３０を通じて移流堰１４１０に移送され、移流堰１４１０からオーバーフローで流出する。従って、生物濾過部１２２０と一時貯留部１２３０との全体を、濾過槽１４００と呼ぶことができる（特許請求の範囲の「濾過槽」に対応する）。そして、生物濾過部１２２０の上部が、「被処理水が流入する流入部」に対応し、移流堰１４１０が「被処理水がオーバーフローで流出する流出部」に対応する。このように、濾過槽は、濾材によって濾過された後の水を、濾過槽の下部から、上部に配置された流出部まで移送する移送部（例えば、一時貯留部１２３０）を、含んでも良い。
【００８７】
Ｆ．変形例：
なお、上記各実施例における構成要素の中の、独立クレームでクレームされた要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略可能である。また、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００８８】
変形例１：
濾過槽の構成は、上述の各実施例の構成に限らず、他の種々の構成であってよい。例えば、濾材は、被処理水とともに流動可能な担体に限らず、濾過槽に固定された部材によって構成されていてもよい。また、流入部は、濾過槽の下部に限らず、濾過槽に被処理水を流入させることが可能な任意の位置に配置されてよい。例えば、濾過槽の水面の近傍あるいは水面よりも上に配置されていてもよい。また、通常時（濾過時）に被処理水が濾材を流れる向きは、上向きに限らず、下向きであってよい。例えば、好気処理槽からの被処理水が濾過槽（濾材）の上部に移流し、濾材を上から下に向かって通り抜けた被処理水が、濾過槽（濾材）の下部から好気処理槽へ移流する構成を採用してもよい（すなわち、好気処理槽と濾過槽との間で被処理水が循環する）。この場合も、オーバーフロー（「押し出し流れ」とも呼ばれる）によって被処理水を流出させるように構成された流出部を、濾過槽に適用してよい。また、濾材を上から下に向かって通り抜けた被処理水が、バッフル等の流路を通じて再び上方に移動し、流出部から流出してもよい。
【００８９】
また、散気装置は、パイプに吐出口（貫通孔）を設けたものに限らず、他の種々の構成であってよい。例えば、多孔質の材料（「ディフューザ」とも呼ばれる）を用いて散気装置が構成されていてもよい。この場合も、多孔質材料におけるガスが吐出する孔が、「散気部」に対応する。
【００９０】
変形例２：
排水処理装置の構成は、上記各実施例における構成に限らず、他の種々の構成であってよい。例えば、好気処理槽８４０が、流動する担体の代わりに、固定された接触材を有する水処理槽であってもよい。
【００９１】
また、処理フローは、図１の実施例や図１２の実施例に示すフローに限らず、他の任意のフローであってよい。例えば、好気処理槽は、接触曝気槽や担体流動槽に限らず、任意の好気性処理槽を採用してもよい。例えば、好気処理槽が膜処理槽であってもよい。また、流量調整機構の省略された処理フローが採用されてもよい。また、原水が流入する第１処理槽（例えば、夾雑物除去槽）から、原水の一部を第２処理槽（例えば、担体流動槽）に移送し、第２処理槽で処理された水を再び第１処理槽に戻す工程を含む処理フローを採用してもよい。いずれの場合も、濾過槽のエアリフトポンプによる移送水（被処理水および固形物を含む）の受入先は、濾過槽の外部であればよく、以下のような水処理槽（以下「受入槽」とも呼ぶ）であることが好ましい。すなわち、受入槽から濾過槽へオーバーフローによって直ぐに被処理水が移流する場合（すなわち、濾過槽の水位が、受入槽の水位とほぼ同じに変動する場合）と比べて、受入槽の水位の変動が濾過槽の水位に与える影響が小さくなるように、受入槽が構成あるいは配置されていることが好ましい。例えば、図１に示す実施例では、移送エアリフトポンプ８３２を境に上流側から下流側への移送水量の変動が抑制されている。従って、受入槽は、この移送エアリフトポンプ８３２よりも上流側の水処理槽８１０、８２０、８３０のいずれであってもよい。このように移送水量の変動を抑制する装置は、エアリフトポンプに限らず、他の種々の装置であってよい。例えば、水の流れる領域が小さく制限された流路（例えば、小孔や小さい切り欠き（ノッチ）を水が流れるように構成された堰を有する流路）や、いわゆる計量装置を採用してもよい。また、排水処理装置に汚泥貯留槽を設け、この汚泥貯留槽を受入槽として利用してもよい。いずれの場合も、硝化液循環方式を採用する排水処理装置に濾過槽を設ける場合には、硝化液の循環に利用されるエアリフトポンプを、濾過槽の洗浄時（逆洗時）の固形物の移送にも利用することができるので、構成の簡略化の効果が顕著である。
【００９２】
また、洗浄処理の途中で濾過槽に水を供給する水供給部は、図８で説明した構成に限らず、他の種々の構成であってよい。例えば、水供給部は、濾過槽の前段の水処理槽（例えば、好気処理槽）の水を濾過槽に移送させるエアリフトポンプであってもよい。
【００９３】
変形例３：
上記各実施例において、ブロワを制御してブロワの吐出圧力を変更する方法は、任意の方法であってよい。例えば、制御装置５１０は、いわゆる位相制御によってブロワを制御してもよい。また、制御装置５１０は、いわゆるインバータ制御によってブロワを制御してもよい。このように、ブロワに供給される電圧と電流との少なくとも一方を制御する方法を採用すれば、１つのブロワを用いて複数の吐出圧力を実現することができる。なお、ブロワの構成は、電力を動力原として用いる任意の構成であってよく、例えば、電磁ソレノイドを用いてダイアフラムを振動させてガスを吐出する構成、または、モータを用いてポンプ（例えば、ロータリーポンプ）を駆動させてガスを吐出する構成であってよい。いずれの場合も、制御装置５１０は、予め決められた制御方法でブロワ５００を制御して、ブロワの吐出圧力を変更してよい。
【００９４】
また、図１０、図１１で説明した実施例において、第１圧力Ｐ１は、ブロワ５００の定格圧力よりも低い圧力であることが好ましい。こうすれば、ブロワ５００によって供給されるガスの圧力を定格圧力よりも下げることによって洗浄給気処理の前部分（第１時間Ｔ１から第２時間Ｔ２までの処理）を実現できるので、ブロワ５００にかかる負荷が過大となる可能性を低減できる。ここで、ブロワ５００の「定格圧力」は、長期間（例えば、１年間）に亘る設計通りの連続動作を想定して予め設定された圧力の基準を意味している。通常は、このような定格圧力は、ブロワ５００の取扱説明書または銘板に記載されている。この定格圧力以下の圧力でブロワ５００が動作する場合にはブロワ５００が長期間に亘って設計通りに動作するように、ブロワ５００が設計されている。
【００９５】
図１０の実施例においては、さらに、第２圧力Ｐ２が定格圧力と同じ（あるいは、定格圧力よりも低い圧力）であることが好ましい。こうすれば、ブロワ５００の負荷が定格負荷（定格圧力を実現する場合の負荷）を超えないように洗浄給気処理を実現できる。なお、洗浄給気処理が短時間（例えば、１０分間以下）で終了する場合には、第２圧力Ｐ２が定格圧力を超える圧力であってもよい。
【００９６】
図１１の実施例においては、さらに、第２圧力Ｐ２が定格圧力よりも低い圧力であり、第３圧力Ｐ３が定格圧力と同じ（あるいは、定格圧力よりも低い圧力）であることが好ましい。こうすれば、ブロワ５００の負荷が定格負荷（定格圧力を実現する場合の負荷）を超えないように洗浄給気処理を実現できる。なお、洗浄給気処理が短時間（例えば、１０分間以下）で終了する場合には、第３圧力Ｐ３が定格圧力を超える圧力であってもよく、さらに、第２圧力Ｐ２が定格圧力を超える圧力であってもよい。
【００９７】
また、図１０、図１１で説明したブロワの制御パターンを、図８、図９で説明した第２実施例に適用してもよい。こうすれば、洗浄処理によって剥離した固形物の移送を、より効果的に促進することができる。なお、ブロワの制御パターンは、一定の制御を継続するパターンと、図１０、図１１に示す制御パターンとに限らず、他の種々のパターンであってよい。一般には、まずは散気装置からガスが吐出されずにエアリフトポンプが動作し、濾過槽内の水位が低下した後に散気装置からガスが吐出されるような制御パターンが好ましい。例えば、連続的に駆動力が増大する制御パターンを採用してもよい。
【００９８】
変形例４：
上記各実施例において、ハードウェアによって実現されていた構成の一部をソフトウェアに置き換えるようにしてもよく、逆に、ソフトウェアによって実現されていた構成の一部あるいは全部をハードウェアに置き換えるようにしてもよい。例えば、図２の制御装置５１０の機能は、専用の論理回路を有するハードウェア回路によって実現されてもよく、汎用のコンピュータとソフトウェアとによって実現されてもよい。
【００９９】
また、本発明の機能の一部または全部がソフトウェアで実現される場合には、そのソフトウェア（コンピュータプログラム）は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納された形で提供することができる。この発明において、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭのような携帯型の記録媒体に限らず、各種のＲＡＭやＲＯＭ等のコンピュータ内の内部記憶装置や、ハードディスク等のコンピュータに固定されている外部記憶装置も含んでいる。
【符号の説明】
【０１００】
１００...第１エアリフトポンプ
１００ｈ...横管
１００ｉ...吹込口
１００ｖ...縦管
２００Ｌ、２００Ｒ...散気管
２００ｈ...吐出口
２５０...給気管
３００...粒状担体
３０２...下部ネット
３０４...上部ネット
４００...移流開口
５００...ブロワ
５１０...制御装置
８００...排水処理装置
８１０...夾雑物除去槽
８２０...嫌気濾床槽第１室
８３０...嫌気濾床槽第２室
８３２...移送エアリフトポンプ
８３４...ブロワ
８４０...好気処理槽
８４２...散気管
８４４...移流管
８４４ｏ...流出口
８４６...第２エアリフトポンプ
８５０...濾過槽
８６０...消毒槽
９００...実験槽
９１０...エアリフトポンプ
９１０ｈ...横管
９１０ｉ...吹込口
９１０ｖ...縦管
９２０...散気管
９２０ｈ...吐出口
９２５...給気管
９５０...ブロワ
９５１...制御装置
１０００...排水処理装置
１１００...嫌気処理部
１１１０...嫌気濾床
１１５０...移送エアリフトポンプ
１２１０...接触曝気部
１２１２...散気装置
１２１４...接触材
１２２０...生物濾過部
１２２２...散気管
１２２２ｈ...吐出口
１２２４...粒状担体
１２３０...一時貯留部
１２４０...堰
１２５０...逆洗エアリフトポンプ
１２５０ａ...第１管
１２５０ｂ...第２管
１２５０ｉ...吹込口
１２５０ｐ...吸入口
１３００...好気濾床部
１４００...濾過槽
１４１０...移流堰
１４２０...循環エアリフトポンプ
１５００...消毒部
Ｐ...圧力計
Ｆ...風量計
ＢＰ...境界部
ＪＳ...浄化槽
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排水処理装置であって、
被処理水から固形物を分離する濾過槽を備え、
前記濾過槽は、
前記被処理水が流入する流入部と、
前記固形物を捕捉するための濾材と、
前記被処理水がオーバーフローで流出する流出部と、
ガス吹込口を有し、前記ガス吹込口から供給されたガスを利用して、前記被処理水および前記固形物を前記濾過槽から前記濾過槽の外部に移送することが可能なエアリフトポンプと、
前記ガス吹込口よりも低い位置に配置された散気部を有する散気装置と、
前記散気装置および前記エアリフトポンプの前記ガス吹込口のそれぞれと連通する給気管と、
を有する、排水処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の排水処理装置であって、さらに、
前記給気管にガスを供給するガス供給装置と、
前記ガス供給装置を制御する制御部とを含み、
前記制御部は、
前記給気管に第１圧力でガスを供給する第１モードで前記ガス供給装置を動作させ、前記第１モードでの動作の後に、前記第１圧力よりも高い第２圧力で前記給気管にガスを供給する第２モードで前記ガス供給装置を動作させる機能である洗浄給気機能を有する、
排水処理装置。
【請求項３】
請求項２に記載の排水処理装置であって、
前記第１圧力は、前記ガス供給装置の定格圧力よりも低い圧力である、
排水処理装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の排水処理装置であって、
前記制御部の前記洗浄給気機能は、
前記第２モードでの動作の後に、前記第２圧力よりも高い第３圧力で前記給気管にガスを供給する第３モードで前記ガス供給装置を動作させることを含む、
排水処理装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の排水処理装置であって、さらに、
前記散気装置の前記散気部から吐出されたガスによる被処理水の流動によって前記濾材から引きはがされた前記固形物を前記エアリフトポンプによって移送する際に、前記濾過槽に被処理水を供給することによって、低下した前記濾過槽の水位を上昇させて、前記エアリフトポンプによる移送量を回復させる水供給部を含む、
排水処理装置。
【請求項１】
排水処理装置であって、
被処理水から固形物を分離する濾過槽を備え、
前記濾過槽は、
前記被処理水が流入する流入部と、
前記固形物を捕捉するための濾材と、
前記被処理水がオーバーフローで流出する流出部と、
ガス吹込口を有し、前記ガス吹込口から供給されたガスを利用して、前記被処理水および前記固形物を前記濾過槽から前記濾過槽の外部に移送することが可能なエアリフトポンプと、
前記ガス吹込口よりも低い位置に配置された散気部を有する散気装置と、
前記散気装置および前記エアリフトポンプの前記ガス吹込口のそれぞれと連通する給気管と、
を有する、排水処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の排水処理装置であって、さらに、
前記給気管にガスを供給するガス供給装置と、
前記ガス供給装置を制御する制御部とを含み、
前記制御部は、
前記給気管に第１圧力でガスを供給する第１モードで前記ガス供給装置を動作させ、前記第１モードでの動作の後に、前記第１圧力よりも高い第２圧力で前記給気管にガスを供給する第２モードで前記ガス供給装置を動作させる機能である洗浄給気機能を有する、
排水処理装置。
【請求項３】
請求項２に記載の排水処理装置であって、
前記第１圧力は、前記ガス供給装置の定格圧力よりも低い圧力である、
排水処理装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の排水処理装置であって、
前記制御部の前記洗浄給気機能は、
前記第２モードでの動作の後に、前記第２圧力よりも高い第３圧力で前記給気管にガスを供給する第３モードで前記ガス供給装置を動作させることを含む、
排水処理装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の排水処理装置であって、さらに、
前記散気装置の前記散気部から吐出されたガスによる被処理水の流動によって前記濾材から引きはがされた前記固形物を前記エアリフトポンプによって移送する際に、前記濾過槽に被処理水を供給することによって、低下した前記濾過槽の水位を上昇させて、前記エアリフトポンプによる移送量を回復させる水供給部を含む、
排水処理装置。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−１５２６８１（Ｐ２０１２−１５２６８１Ａ）
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２７７８（Ｐ２０１１−１２７７８）
【出願日】平成２３年１月２５日（２０１１．１．２５）
【出願人】（３９００２１３４８）フジクリーン工業株式会社 (71)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２５日（２０１１．１．２５）
【出願人】（３９００２１３４８）フジクリーン工業株式会社 (71)
【Ｆターム（参考）】
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