以下に、本発明における一実施の形態の� ��処理装置を図面に基づいて説明する。なお� ��本実施の形態は、一般家庭等から排出され� ��被処理水の浄化処理を行う水処理装置(浄化 槽)の構築技術について説明するものである� �

 本発明における「水処理装置」の一実施の� ��態の排水処理装置100の処理フローが図1に示 される。
 図1に示すように、本実施の形態の排水処理 装置100は、槽状に成形された槽本体101の内部 に各種の浄化処理機構を収容している。大別 すると、処理工程の順に対応して上流(図1中� ��左側)から夾雑物除去槽110、嫌気濾床槽130、 接触濾床槽150、処理水槽170、消毒槽190の各浄 化処理機構が槽本体101に収容される。このよ うな構成の槽本体101の内部に流入した排水は 、夾雑物除去槽110、嫌気濾床槽130、接触濾床 槽150、処理水槽170、消毒槽190で順次浄化処理 されたのち、槽本体101の外部へ放流される。 なお、本実施の形態では、各槽において処理 される汚水および当該汚水を処理する処理過 程において流れる水を「被処理水」ないし「 水」と記載する。

 夾雑物除去槽110は、槽本体101の最上流部� ��配置されており、流入口(図示省略)を通じ� �当該夾雑物除去槽110に被処理水が流入する� �成になっている。この夾雑物除去槽110は、� �処理水中に含まれる夾雑物を、流入バッフ� �(図示省略)などの固液分離手段を用いて被処 理水から分離する処理を行う槽であり、被処 理水の固液分離機能を果たす。この夾雑物除 去槽110において夾雑物の除去処理がなされた あとの水は、その下流に配置された嫌気濾床 槽130へと移流する。本実施の形態では、この 夾雑物除去槽110に後述する気泡処理装置200が 装着される。

 嫌気濾床槽130は、被処理水中の有機汚濁� ��質を嫌気処理(還元)する機能を有する処理� �であり、典型的には、有機汚濁物質を嫌気� �理(還元)する嫌気性微生物が付着する所定量 の濾材が濾床に充填される構成を有する。こ の嫌気処理によってBODの低減と汚泥物の減量 化が図られる。この嫌気濾床槽130で処理され たあとの水は、その下流に配置された接触濾 床槽150へと移流する。

 接触濾床槽150は、被処理水の好気処理及� ��濾過処理を行う機能を有する処理槽である� ��この接触濾床槽150で処理されたあとの水は� ��その下流に配置された処理水槽170へと移流� ��る。

 処理水槽170は、消毒槽190へ移流する前の� ��を一時的に貯留する機能を有する処理槽で� ��る。この処理水槽170に一時的に貯留された� ��の水は、一部がエアリフトポンプなどの移� ��手段によって夾雑物除去槽110に循環される� ��方、残りがエアリフトポンプなどの移送手� ��やオーバーフローなどによって消毒槽190へ� ��移送される。

 消毒槽190は、処理水槽170から流入した水� ��消毒処理する機能を有する処理槽であり、� ��型的には、消毒処理を行うための消毒剤(固 形塩素剤)が充填された薬剤筒(図示省略)を備 えている。この消毒槽190において消毒処理さ れた水は、槽本体101の外部へ放流される。

 上記夾雑物除去槽110に装着される気泡処� ��装置200の具体的な構成に関しては、図2が参 照される。この図2には、本実施の形態の気� �処理装置200の側面図が示されている。この� �泡処理装置200は、概して、気泡を微細化す� �処理を行うとともに、微細化されたこの気� �を汚泥物を含む被処理水に供給して汚泥物� �付着させることで、スカム(浮上性汚泥)を形 成させ易くする機能を果たす。従って、この 気泡処理装置200が装着された夾雑物除去槽110 は、固液分離機能に加えて、スカム浮上機能 ないし曝気機能を有することとなる。

 図2に示すように、本実施の形態の気泡処 理装置200は、流入管210、流通管220及び空気供 給管230を主体として構成され、配管類や継ぎ 手類を適宜組み合わせることによって形成さ れる。この気泡処理装置200は、槽本体101に対 する装着状態において、流入管210及び流通管 220が夾雑物除去槽110の水面と交差するように 上下に延在する。

 流入管210及び流通管220は、いずれも上下� ��向に長尺状に延在する配管として構成され� ��接続部212において互いに接続されている。� ��入管210の下部にて開口状に設けられた流入� ��210aは、流入管210の各部位のうち接続部214よ りも下方に配設され、流入管210内へと被処理 水が流入する部位として構成される。流通管 220の下部にて開口状に設けられた流出口220a� �、流通管220内を流通したあとの被処理水が� �出する部位として構成される。本実施の形� �では、流入管210の流入口210aよりも、流通管2 20の流出口220aの方が低所に配置されるととも に、流入口210a及び流出口220aのいずれも夾雑� ��除去槽110に配設される構成になっている。� ��た、本実施の形態では、流入口210a及び流出 口220aは、いずれも夾雑物除去槽110の被処理� �が滞留する水滞留領域に浸漬される。当該� �域が、本発明における「所定の水滞留領域� �及び「導入部から導入される前の被処理水� �貯留された水貯留領域」に相当する。

 流通管220の上部には、流出口220aよりも上 方において水面よりも高所に開口状の排気口 222が形成されている。この排気口222は、流通 管220の上部に設けられた孔、流通管220の上部 に接続された配管などによって構成される。 この排気口222は、流通管220内の余分な空気を 排気するとともに、排気空気を絞ることによ って流通管220内を大気圧よりも高め、これに よって被処理水の下向きの流速を高める機能 を有する。空気供給管230は、空気を供給する 配管として構成され、接続部214において流入 管210に接続されている。この空気供給管230は 、その上流側にブロワ等の空気供給源が接続 される。上記構成の気泡処理装置200は、流入 管210の流入口210aと、流通管220の流出口220aが� ��いずれも被処理水が貯留された貯留領域に� ��漬される状態に設置される(図2参照)。

 ここでいう流入管210、流通管220及び空気� ��給管230が、それぞれ本発明における「流入� ��」、「流通管」及び「空気供給管」に相当� ��る。また、ここでいう流入口210a及び流出口 220aが、それぞれ本発明における「流入口」� �び「流出口」に相当する。更に、ここでい� �流入管210、流入口210a及び空気供給管230によ� ��て、本発明における「導入部」が構成され� ��。

 上記構成の気泡処理装置200のこのような� ��置において、空気供給管230を通じて流入管2 10内へと空気が供給されると、この空気の上� ��きの流れ作用(「エアリフト作用」ともいう )によって、夾雑物除去槽110の被処理水が流� �口210aから流入管210内へと吸入される。流入� ��210aから流入管210内へと吸入されたこの被処 理水は、空気との混合作用によって気泡を含 む状態で流入管210内を下方から上方に向けて 上向きに流通したのち、接続部212を通じて流 通管220内へと導入される。

 流通管220内では、被処理水に含まれる気� ��は、大気圧を上回る状態で上方から下方に� ��けて下向きに流通するとともに、当該流通� ��際、被処理水の下向きの水流と気泡の上向� ��の浮力とのバランスによって分離される。� ��体的には、被処理水に含まれる気泡は、下� ��きの水流に抗する浮力によって上向きに浮� ��する浮上気泡と、この浮上気泡よりも微細� ��下向きの水流にしたがって下向きに流れる� ��細気泡とに分離される。本実施の形態では� ��流通管220内に複雑な流体流れを形成させる� ��とによって、流通管220内を浮上する浮上気� ��の一部が水流によって破砕されて微細気泡� ��生じることとなる。この分離によって生じ� ��浮上気泡は、相対的に気泡径の大きな気泡( 「粗大気泡」ともいう)とされ、浮力によっ� �流通管220内を上向きに流れたのち排気口222� �ら排気される。一方、この分離によって生� �た微細気泡は、相対的に気泡径の小さな気� �とされ、水流によって流通管220内を下向き� �流れたのち流出口220aから流出し、再び夾雑� ��除去槽110へと戻される。この微細気泡は、� ��型的にはその平均気泡径が1mm以下とされる� ��

 上記気泡処理装置200のこのような構成に� ��れば、夾雑物除去槽110へと戻された被処理� ��に含まれる微細気泡は、配管に単に細孔を� ��けた散気管のような構成では得られない程� ��の大きさまで微細化された気泡とされる。� ��りわけ、一般家庭等から排出される被処理� ��は、洗剤等に由来する界面活性剤を含んで� ��り、このような被処理水を気泡処理装置200� ��よって処理することで、より微細化された� ��泡の発生を促進する効果が得られることと� ��る。従って、夾雑物除去槽110に貯留された� ��処理水中の汚泥物に微細気泡が付着して槽� ��部にスカムが形成されるとともに、粗大気� ��によってスカムの形成が妨げられるのを防� ��することが可能となる。換言すれば、本実� ��の形態の気泡処理装置200は、夾雑物除去槽1 10において気泡によってスカムを形成させ、� ��つ一旦形成したこのスカムが気泡によって� ��壊されない程度の微細な気泡を供給するの� ��有効とされる。また、流入口210aから吸入し た被処理水が流出口220aから流出する過程に� �いて、被処理水中の汚泥物を破砕する効果� �得ることが可能となる。また、流出口220aか� ��流出する微細気泡によって、流出先におけ� ��好気処理効果が得られ、また流出先におけ� ��酸素溶解効率を高めることが可能となる。

 また、上記構成の気泡処理装置200は、流� ��口210aから吸入して揚水した水を、その流速 を殆ど落とすことなく流出口220aまで微細気� �とともに流すことができる。従って、流出� �220aを水滞留領域のより下の方に配設するこ� ��によって、流出口220aから水とともに流出す る微細気泡を水滞留領域の下の方まで供給す ることができ、流出口220aから供給した微細� �泡を水滞留領域の全体に行き渡らせること� �可能となる。典型的には、水滞留領域の水� �の1/2よりも下方に流出口220aを配設するのが� ��ましい。これにより、被処理水中の汚泥物� ��微細気泡が効率良く付着してスカムの形成� ��浮上効果や固液分離効果が高まることとな� ��。

 また、上記構成の気泡処理装置200では、� ��通管220内の粗大気泡は、水面よりも高所の� ��気口222から排気されるように構成されてお� ��、粗大気泡が水滞留領域に供給されること� ��ないため、粗大気泡によって水滞留領域の� ��れが必要以上に乱されるのを防止すること� ��でき、スカムの形成・浮上効果や固液分離� ��果に有利である。

 また、上記構成の気泡処理装置200では、� ��気供給管230から供給された空気は、流入管2 10内を上向きに流れることによって流入口210a から被処理水を吸入して流入管210内に上向き の水流を形成させるとともに、流通管220の上 部に導入される気泡の供給源とされる。従っ て、被処理水を流通管220側へと移送するべく 新たにポンプ等の移送手段を設ける必要がな いため合理的である。

 また、上記構成の気泡処理装置200は、流� ��管210、流通管220及び空気供給管230などの配� ��類や継ぎ手類を主体とした簡便な構成であ� ��ため、装置コスト低減を図ることが可能と� ��る。更に、この気泡処理装置200は、散気管� ��細孔のような微細な流路や、流路が絞られ� ��オリフィス等を有していないため、装置内� ��おける目詰まりが発生しにくく連続的な使� ��が可能とされる。従って、この気泡処理装� ��200は、一般家庭等から排出される被処理水� ��浄化処理を行う現場設置型の浄化槽に装着� ��ることを想定した場合には、長期間にわた� ��連続的な使用に有効とされる。

 また、上記構成の水処理装置100では、気� ��処理装置200において、流入管210の流入口210a から流入する前の被処理水と、流通管220の流 出口220aから流出した後の被処理水は、いず� �も同一の領域(夾雑物除去槽110)に滞留する構 成であるところ、特定の領域における概ね同 質の被処理水を用いて微細気泡を供給する処 理を行うことが可能となる。

 また、この空気供給管230から供給される� ��気の供給量を可変とする空気供給量調節バ� ��ブ(図2中の空気供給量調節バルブ231)を設け� ��構成とするのが好ましい。このような構成� ��よれば、被処理水の水質や微細気泡の用途� ��どに応じて空気供給量調節バルブを調節し� ��粗大気泡と微細気泡とに分離される気泡の� ��離性能を調整することで、流出口220aから被 処理水とともに流出する微細気泡の大きさを 調節することが可能となる。図2中の空気供� �量調節バルブ231は、必要に応じて省略する� �ともできる。

 上記流通管220の構成に関しては、この流通� ��220の管径を流入管210の管径よりも大きくす� ��構成(図2中においてd2>d1とされる構成)と� �るのが好ましい。流通管220の管径を流入管21 0の管径よりも大きくする構成によって、流� �管220側へと流れる空気が管壁面や水面と衝� �する際の衝突面積を増し、より複雑な流体� �れを形成させることができ、これよって流� �管220内を浮上する浮上気泡の一部を水流に� �って破砕する気泡破砕効果を高めて微細気� �を発生させ易くすることが可能となる。し� �も流通管220の管路を広くすることで目詰ま� �の発生を防止することが可能となる。
 また、流出口220aにおける管径を流通管220の 他の部位の管径や、流入口210aの管径よりも� �さくする構成(図2中においてd2>d3、d1>d3� �される構成)とするのが好ましい。流出口220a における管径を流通管220の他の部位よりも小 さくする構成によって、微細気泡を含む被処 理水を、流速を高めた状態で流出口220aから� �出することができ、排出先における水の撹� �作用を得ることが可能となる。

 上記排気口222の構成に関しては、この排� ��口222から排気される空気の排気量を調節可� ��な排気量調節バルブ(図2中の排気量調節バ� �ブ223)を設ける構成とするのが好ましい。こ� ��ような構成によれば、気泡処理装置200の設� ��仕様などに応じて流通管220の長さを変更す� ��場合に、気泡の所望の分離性能に応じて排� ��量調節バルブを調節することが可能となる� ��ころ、汎用性を高めることができる。図2中 の排気量調節バルブ223は、必要に応じて省略 することもできる。

 〔他の実施の形態〕
 なお、本発明は上記の実施の形態のみに限� ��されるものではなく、種々の応用や変形が� ��えられる。例えば、上記実施の形態を応用� ��た次の各形態を実施することもできる。

 上記実施の形態では、夾雑物除去槽110に� ��泡処理装置200が装着された構成について記� ��したが、本発明では、種々の水処理領域の� ��ち、微細化された微細気泡が必要とされる� ��域に気泡処理装置200を装着することが可能� ��ある。具体的には、スカムを浮上させて分� ��する処理を行うスカム処理領域(濾材を有す るタイプ、あるいは濾材を有さないタイプの いずれも含む)や、曝気槽のように被処理水� �対し好気処理を行う処理領域に、あるいは� �床を有する処理槽に対しても、本実施の形� �の気泡処理装置200を装着することができる� �

 また、上記実施の形態では、流入管210の� ��入口210aから流入する前の被処理水と、流通 管220の流出口220aから流出した後の被処理水� �、いずれも同一の領域に滞留する構成につ� �て記載したが、本発明では、流入管210の流� �口210aから流入する前の被処理水と、流通管2 20の流出口220aから流出した後の被処理水とが 異なる域に滞留する構成であってもよい。

 また、上記実施の形態では、空気供給管2 30を通じて流入管210内へと供給された空気の� ��アリフト作用によって、被処理水を流入口2 10aから流入管210内へと吸入し、気泡とともに 流通管220側へと導入する構成について記載し たが、本発明では、流通管220の上部に気泡を 含む被処理水を導入する構成を少なくとも有 していればよく、気泡を含む被処理水を流通 管220側へと導入する部位の構成は、必要に応 じて種々変更可能である。例えば、気泡を含 む被処理水を加圧状態のまま流通管220の上部 に直接導入するような構成を採用してもよい 。

 また、上記実施の形態では、夾雑物除去� ��110、嫌気濾床槽130、接触濾床槽150、処理水� ��170、消毒槽190の各浄化処理機構が槽本体101� ��収容される水処理装置100について記載した� ��、本発明では、浄化処理機構の組み合わせ� ��、設計仕様などの必要に応じて適宜変更可� ��である。

 また、上記実施の形態では、一般家庭等� ��ら排出される生活排水を浄化処理する水処� ��技術を例にして説明したが、本発明は、微� ��気泡を用いて被処理水の水処理を行う各種� ��水処理技術に広く適用され得る。