具体实施方式

以下，基于附图说明本发明的废水处理方法以及废水处理装置的实施方式。本发明的废水处理装置是在活性污泥中对含有氮和磷的有机废水进行生物处理的有机废水处理装置。

在图1中示出了该有机废水处理装置的概念。废水处理装置1具有生物处理池2，其将沿着含氮和磷的有机废水(以下，也被称为“原水”)的流向配设于上游侧的缺氧池10(10a、10b、10c、10d)和配设于下游侧的好氧池20(20a、20b、20c、20d)作为一对生物处理单位，并且多个生物处理单位串联地连接。

在所述好氧池20(20a、20b、20c、20d)中，膜分离装置30浸没配置在活性污泥中，并且设置有供活性污泥从配设于最下游的好氧池20d返回至配设于最上游的缺氧池10a的污泥返回路径3。

该废水处理装置1还包括：厌氧池50，对经由原水导水路径4导入的有机废水进行厌氧处理；原水供给路径5(5a、5b、5c、5d)，将有机废水从厌氧池50分割开并供给至各生物处理单位的缺氧池20；厌氧池返回路径6(6a、6b、6c、6d)，供活性污泥从缺氧池10返回至厌氧池50；以及处理水输送路径7，将膜渗透液作为处理水从各生物处理单位的膜分离装置30送出。

根据如上所述的废水处理装置1，作为原水的有机废水中含有的有机酸被用于厌氧池50中的磷的释放，从而不使用絮凝剂就能够获得高脱磷性能。即，利用被投入至厌氧池50中的有机废水所含有的有机酸能够显著地排出经由厌氧池返回路径6返回的活性污泥中的磷，促进随后向下流入好氧池20的活性污泥对磷的过量摄取，从而即使不使用用于沉淀为不溶性的磷酸盐的絮凝剂，也能够有效地去除磷。

而且，在好氧池20中通过对氨性氮进行硝化处理而得到的硝态氮在缺氧池10中被还原为氮，从而能够实现有效的脱氮处理。

在图1的示例中，相对于原水的流入量1Q，设定了生物处理池2中的活性污泥的循环量3Q、膜分离装置30的处理水的总抽取量1Q(＝0.25Q×4)、包括从厌氧池50向缺氧池10供给的原水的活性污泥的供给量2Q(＝0.5Q×4)、从各缺氧池10向厌氧池50的返回量1Q(＝0.25Q×4)。结果，在一对缺氧池和好氧池的生物处理单位中，对于流入量1Q能够虚拟地实现12Q(＝循环量3Q×4生物处理单位)的循环比。

需要说明的是，在图1的示例中，说明了使活性污泥从构成生物处理单位的全部缺氧池10返回至厌氧池50的示例，但也可以是使活性污泥从至少一个缺氧池10返回至厌氧池50的结构。

在图3A、图3B中，示出了一对生物处理单位即缺氧池1和好氧池20交替配置且生物处理池2整体环状地构成的废水处理装置1的示例。在该废水处理装置1中，对生物处理池2设置一个厌氧池50，厌氧池50和各缺氧池10分别通过原水供给路径5以及厌氧池返回路径6连接。

在本实施方式中，生物处理池2具有如下结构：四对生物处理单位沿着有机废水的流向串联且循环状地配置。需要说明的是，生物处理单位的数量只要是多个即可，并不限于如该示例的四对。

能够通过将单个生物处理池2划分成多个区域来构成多个生物处理单位，另外，能够通过沿着机废水的流向排列多对单独的缺氧池10和好氧池20来构成生物处理池2。

原水即有机废水经由原水导水路径4被导入至厌氧池50，在厌氧池50中进行厌氧性处理即来自活性污泥的磷的排放处理，并将原水与活性污泥一起从厌氧池50经由原水供给路径5大致等量地分割开并供给至各缺氧池10。

在各缺氧池10中进行厌氧性处理即脱氮处理之后，原水与活性污泥一起流入下游侧的好氧池20并进行好氧性处理即硝化处理。

膜分离装置30浸没设置在各好氧池20中，并在其附近设置用于好氧处理的辅助散气装置40。活性污泥的一部分从各缺氧池10经由厌氧池返回路径6返回至厌氧池50，并在厌氧池50中进行磷排放。

在最上游侧的缺氧池10(10a)中设置有空气提升泵AP，由从鼓风机B经由阀V10供给的气泡在空气提升管内产生的上升气流将活性污泥与有机废水一起排出至下游侧的好氧池20(20a)，之后，按照缺氧池10(10b)、好氧池20(20b)、缺氧池10(10c)、好氧池20(20c)、缺氧池10(10d)、好氧池20(20d)的顺序自然流下。

由于在缺氧池10中设置有空气提升泵AP，因此，与在好氧池20中设置空气提升泵AP并将液体输送至缺氧池10的情况相比，不会导致在缺氧池10中的溶解氧量DO的增加。

在本实施方式中，四对生物处理单位沿着有机废水的流向循环状配置，配设于最下游的好氧池20(20d)与配设于最上游的缺氧池10(10a)隔着分隔壁地邻接配置，并且使最下游的好氧池20(20d)的活性污泥返回至最上游的缺氧池10(10a)的污泥返回路径3形成为该分隔壁的一部分。

在缺氧池10和好氧池20之间形成有分隔壁W1，为了使包含缺氧池10中的活性污泥的有机废水溢出至好氧池20而在分隔壁W1的上端侧的局部设置有缺口部11(参照图3B)。

在好氧池20和缺氧池10之间形成有分隔壁W2，在分隔壁W2的上下方向上，与膜分离装置30的底部附近相对应的位置设置有供含活性污泥的有机废水流出的流出部21。

成为流出部21的开口的上端被浸没，并设置在距离好氧池20的水面30cm以下的部位。从该流出部21流出的活性污泥的流速被设定在0.5m/sec.以下。形成于最下游的好氧池20(20d)的流出部21成为上述污泥返回路径。在图3A中，由双点划线所示的箭头表示活性污泥流过生物处理单元并形成循环流。

膜分离装置30包括多个膜构件31和设置于膜构件31的下方的曝气装置32(参照图3B)。多个膜构件31以各膜表面为垂直姿势的方式，相隔规定间隔并上下二段地排列并容纳在壳体中。

如图2所示，膜构件31构成为，将分离膜31b配置在上部具有集水管31c的树脂制膜支承体31a的前后两个面。在本实施方式中，分离膜31b由标称孔径为0.4μm左右的精密过滤膜构成，该过滤膜配备有在无纺布的表面上具有多孔性的有机高分子膜。

分离膜31b的种类以及膜构件31并不限于上述实施方式，能够使用任意种类的分离膜以及任意形式的膜构件(中空膜构件、管状膜构件、整体式膜构件等)。

透过分离膜31b的处理水沿着形成于膜支承体31a的槽部流过集水管31c，如图3A、图3B所示，从集水管31c经由集管34流入空气分离罐35，并经由与空气分离罐35连接的送液管36被收集在处理水池37中。

在各集管34上分别设置有调节流量用的阀V5、V6、V7、V8，并且在送液管36上配置有抽吸泵P。通过利用抽吸泵P进行的压力调节以及阀V5、V6、V7、V8的开度调节来调整来自各膜分离装置30的膜渗透水量。

为了检测膜分离装置30的膜间压差，在空气分离罐35和抽吸泵P之间设置有压力传感器Pm。需要说明的是，图3A、图3B中，符号M表示用于调节阀的开度的电动机。从集水管31c经由集管34流入空气分离罐35、并经由与空气分离罐35连接的送液管36将处理水收集于处理水池37的路径成为处理水输送路径7。

与鼓风机B连接的主送风管Tm分支连接有四个子送风管Ts，各曝气装置32与各子送风管Ts连接。与设置于各好氧池20的膜分离池30相对应地，在子送风管Ts上分别设置有流量制限用的阀V1、V2……，其构成为能够控制曝气量、曝气的停止与开始。

通过辅助散气装置40将有机废水与好氧池20内的活性污泥一起曝气，有机物被分解并且氨型氮被硝化成硝态氮，进一步地，磷被活性污泥过量摄取，通过膜分离装置30一部分作为处理水被固液分离。

在好氧池20被硝化处理的有机废水与过量摄取磷的活性污泥一起流入在下游侧邻接的缺氧池10，进行将硝态氮还原为氮气并除去的脱氮处理，进一步地，通过有机废水经由厌氧池返回路径6从各缺氧池10返回至厌氧池50，从而从活性污泥中将磷排放并促进脱氮处理。

在单位时间的原水的流入量为Q，流向各缺氧池10的原水的流入量为Q/4，从各膜分离装置30抽取总量为Q的渗透液量的处理水，最下游的好氧池20(20d)的活性污泥经由污泥返回路径返回3Q的污泥至最上游的缺氧池10(10a)的情况下，污泥的有效循环比为3Q×4个生物处理单位，从而能够实现12Q的高循环比，能够提高缺氧池10的MLSS浓度，因此能够减小缺氧池10的容量。

在有机废水处理装置1中设置有测量有机废水的流入量的流量计、测量水池液位的液位计、测量各膜分离装置的膜间差压的压力传感器、设置于处理水池37的处理水的T-N、测量处理水的NH₃-N浓度的测量器S等的多个测量装置。

并且，设置有作为控制装置的控制部60，基于由这些测量装置测量的值对有机废水处理装置1进行运行控制。控制部60由具有计算机的控制面板构成，其中，计算机具有包括运算电路、输入电路、输出电路等。

控制部60监视利用这些测量装置测量的原水的流入量的程度、生物处理池2的水位、各压力传感器Pm的值、处理水池37所具备的总氮(T-N)浓度的测量器S的值等，并且在使各膜分离装置30处于过滤运行状态和松弛运行状态的两种模式下反复地运行。

过滤运行状态是指，利用曝气装置32进行曝气并从集水管31c抽取膜渗透水来作为处理水的状态；松弛运行状态是指，在封闭集管34所具有的阀、或使抽吸泵P停止的状态下，通过利用曝气装置32进行曝气，由气泡产生的向上的气流对分离膜31b的表面进行清洁的状态。由控制部60反复进行第一规定时间(例如9分钟)的过滤运行和第二规定时间(例如，1分钟)的松弛运行。

由于好氧池30所具有的流出部21的开口的上端被浸没且设置在好氧池20的水面30cm以下的部位(参照图3B)，因此，假使在该好氧池20的膜分离装置30停止而活性污泥未被搅拌的状态下，活性污泥也确保被输送至下游侧的缺氧池。

而且，由于膜分离装置30的底部附近的溶解氧浓度DO与在液面附近相比更低，从而能够抑制下游侧的缺氧池10的溶解氧浓度的上升。

而且，若活性污泥的流入流速被设定在0.5m/sec.以下，则能够抑制因活性污泥的流入而产生的好氧池与缺氧池的水位差，从而能够实现好氧池中的对活性污泥的曝气的均匀化。需要说明的是，为了使活性污泥的流入流速在0.5m/sec.以下而设置有缺口部11，另外，调节供给至空气提升泵AP的空气量。

在图4A、图4B中示出了废水处理装置1的其它例。

在该废水处理装置1中，一对生物处理单位即缺氧池10和好氧池20交替地配置，生物处理池2整体构成为环状，在环状的内侧配置有厌氧池50。

原水即有机废水经由在厌氧池50的底部附近配置的管长度长的原水导水路径4被导入至厌氧池50，原水与活性污泥一起从厌氧池50经由原水供给路径5流出至各缺氧池20，活性污泥从各缺氧池20经由厌氧池返回路径6流入至厌氧池50。

各原水供给路径5设置有空气提升泵，并且构成为利用空气提升泵将活性污泥输送至缺氧池10，各厌氧池返回路径6由厌氧池50与缺氧池20之间的分隔壁在液体中形成的开口构成。

如图4B所示，在厌氧池50中，在比好氧池10、缺氧池20的液面低的位置形成有槽状的顶板51，该槽状的空间形成有配设如图3A所示的集管34、空气分离罐35、调节流量用的阀V5、V6、V7、V8、送液管36、抽吸泵P等的配管坑52。

另外，在顶板51上形成有筒状部53，经由筒状部53，可拆卸自如地安装有在厌氧池50的内部搅拌原水和活性污泥的搅拌叶片54。图4B中，符号M是用于驱动搅拌叶片54的电动机。需要说明的是，以外部空气不会流入厌氧池50的方式覆盖筒状部53。厌氧池50以外的结构与图3A、图3B说明的结构相同。

通过采用这样的结构，多个生物处理池2环状地配置，由此能够最短地形成污泥返回路径3，而且通过在环状的内侧配置厌氧池50，能够以最短且同等长度形成连接厌氧池50与缺氧池10之间的各流路(原水供给路径5以及厌氧池返回路径6)，从而能够紧凑地构成废水处理装置1。

在图5A，图5B中，示出了废水处理装置1的另一例。该废水处理装置1在环状配置的生物处理池2的内侧配置有厌氧池50，并且各缺氧池20和各好氧池10经由边界壁W在上下方向上并列设置，以夹着边界壁W的方式在上方配置有好氧池10、在下方配置有缺氧池20。

由于在缺氧池20的上方配置有好氧池10，因此，能够大幅缩小生物处理池的设置面积，从而能够实现紧凑的有机废水处理装置1。

而且，以夹着边界壁W的方式将缺氧池20设置在好氧池10的下方，结果，即使在缺氧池20中没有设置用于阻挡外部空气的特殊盖体等也能够避免与空气的接触。因此，抑制浮渣的产生而不需要设置用于阻挡外部空气的盖体、消泡机构等，从而设备成本低。

虽未在图5B中示出，但在好氧池10a、10b的纸面内侧配置有好氧池10d、10c，在缺氧池20A、20b的纸面内侧配置有缺氧池20d、20c。

原水即有机废水经由原水导水路径4被导入厌氧池50，并且原水与活性污泥一起经由在厌氧池50和缺氧池20之间的分隔壁上形成的开口即原水供给路径5流出至各缺氧池20，并且活性污泥经由在相同的分隔壁上形成的开口即厌氧池返回路径6从各缺氧池20流入。需要说明的是，与图4A相同，也可以使用空气提升泵构成原水供给路径5。

另外，好氧池10和厌氧池50被盖体覆盖，经由形成于盖体的矩形的开口部15、55可拆卸地安装有在缺氧池20和厌氧池50的内部搅拌原水和活性污泥的搅拌叶片24、54。图5B中，符号M表示驱动搅拌叶片24、54的电动机。

需要说明的是，覆盖厌氧池50的盖体是为了防止与外部空气接触而设置的，覆盖好氧池10的盖体是为了使臭气不排放至大气中而与集气管连接设置。

从厌氧池50经由原水供给路径5与原水一起输送至缺氧池20A的活性污泥在被搅拌叶片24搅拌之后，经由好氧池移送路径8被移送至好氧池10b，并经由缺氧池移送路径9被直接移送至缺氧池20b。

类似地，按照缺氧池20b、好氧池10c、缺氧池20d、好氧池20A的顺序循环，并且活性污泥在各缺氧池20和厌氧池50之间流入和流出。需要说明的是，优选具有空气提升泵结构来作为好氧池移送路径8。

上下配置的一对好氧池10和缺氧池20在俯视下不需要整体重叠，仅部分重叠即可。即，在俯视下多个好氧池10和缺氧池20整体上重叠即可。

在图5A、图5B中，说明了生物处理池2环状地配置，并在其内侧配置厌氧池50的结构，但也可以在环状地配置的生物处理池2的内侧不配置厌氧池50。例如，也可以将图3A所示的各缺氧池20与各好氧池10之间的关系设置为，各缺氧池20和各好氧池10经由边界壁W在上下方向上并列地设置，以夹着边界壁W的方式在上方配置将好氧池10、在下方配置缺氧池20。

本发明的有机废水处理方法适用于上述的有机废水处理装置，是在活性污泥中对含氮和磷的有机废水进行生物处理的有机废水处理方法。

即，有机废水处理装置具有：生物处理池，将沿着有机废水的流向配设于上游侧的缺氧池、和配设于下游侧且在活性污泥中浸没配置有膜分离装置的好氧池作为一对生物处理单位，并且多个生物处理单位串联地连接；以及污泥返回路径，供活性污泥从配设于最下游的好氧池返回至配设于最上游的缺氧池。针对所述有机废水处理装置，还设置有厌氧池，在该厌氧池中对有机废水进行厌氧处理之后，将有机废水分割开并供给至各生物处理单位的缺氧池，一边反复进行在所述缺氧池中的脱氮处理和在所述好氧池中的硝化处理，一边对有机废水进行生物处理，并从各生物处理单位的膜分离装置送出膜渗透液作为处理水。

根据该有机废水处理方法，能够将有机废水中包含的全部有机酸用于厌氧池中的磷的释出，从而在不使用絮凝剂的情况下也能够获得高脱磷性能。

而且，由于能够基于对有机废水硝化、脱氮处理的负荷的程度，对各生物处理单位切换调整膜分离装置的停止或运转，因此能够确保高脱氮性能，并优化膜分离装置具有的曝气装置所需的动力，从而降低运行成本。

另外，优选使活性污泥从缺氧池返回至厌氧池，利用被投入至厌氧池中的有机废水所包含的有机酸能够显著地释出来自返回的活性污泥中的磷，促进随后流入好氧池的活性污泥的对磷的过量吸收，从而有效地去除磷。

上述实施方式均为本发明的示例，本发明并不限于上述实施方式，在发挥本发明的作用效果的范围内可以适当地变更设计各部分的具体结构。另外，也可以适当地组合上述实施方式中的任意一个或多个。

符号说明

1：废水处理装置

2：生物处理池

3：污泥返回路径

4：原水导水路径

5：原水供给路径

6：厌氧池返回路径

7：处理水输送路径

8：好氧池移送路径

9：缺氧池移送路径

10：缺氧池

11：缺口部

20：好氧池

21：流出部

30：膜分离装置

32：曝气装置

40：辅助散气装置

50：厌氧池

60：控制部(控制装置)