生物处理装置的制作方法

本发明涉及一种具有对屎尿等被处理水中所含有的有机物进行处理的生物处理水池的生物处理装置。

本申请基于2015年12月11日向日本提出的日本特愿2015-242329号申请主张优先权，并在此处援用其内容。

背景技术：

在对屎尿等有机性废水进行处理的情况下，将mf(微滤)、uf(超滤)等膜分离用于固液的分离正在成为主流。

作为膜分离装置，已知一种使用具备圆筒形状的壳体和在壳体内所容纳的多个管状过滤膜(中空纤维膜)的多个膜组件，一边使原水在管状过滤膜的内侧循环一边进行过滤的方式的装置(例如，参照专利文献1)。在具备这种膜分离装置的水处理系统中，透过了管状过滤膜的透过水通过抽吸泵抽吸，例如，被贮存在贮存池中进行适当利用。

使用管状过滤膜的膜分离装置为了抑制污泥沉积在膜上，并且为了确保flux(透过水的流出量)，而加快膜面流速(原水在管状过滤膜的内侧流动的速度)。例如，膜面流速被设定为2.5m/s。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-052338号公报

技术实现要素：

发明要解决的问题

在上述以往的水处理系统中，通过加快膜面流速，使在包含膜分离装置的水处理系统中进行循环的循环水的流量增多，因此，用于临时贮存循环水的池成为必需的构成。

本发明提供一种因不需要用于贮存循环水的池而能够谋求安装成本降低的生物处理装置。

技术方案

根据本发明的第一方案，生物处理装置具有：生物处理水池，对被处理水中所含有的有机物进行处理；膜分离装置，其具有：壳体；以及管状过滤膜，具有亲水性单体共聚而成的单层结构，将所述壳体划分为供给从所述生物处理水池流出的流出水的浓缩侧空间和容纳从所述流出水分离出的透过水的透过侧空间；压力泵，对所述流出水进行加压，并将其供给至所述浓缩侧空间；抽吸泵，从所述透过侧空间抽吸所述透过水；压力计，对所述透过侧空间的压力进行测定；回流管线，将所述浓缩水回流至所述生物处理水池；以及控制装置，基于所述压力计的测定值，对由所述压力泵供给的所述流出水的供给量进行控制。

根据这样的构成，管状过滤膜具有亲水性，由此能够降低膜面流速。由此，能够减少被处理水的循环流量，不需要用于临时贮存大量的循环水的池。

此外，基于透过侧空间的压力，对供给至浓缩侧空间的流出水的供给量进行控制，由此能够将浓缩水(回流污泥)稳定地供给至生物处理水池。

在上述生物处理装置中，所述控制装置可以在所述压力计的测定值的绝对值大于阈值的情况下，使由所述压力泵加压的所述流出水的流量增加。

根据这样的构成，即使在异物沉积于管状过滤膜的内周面的情况下，也能够冲走所沉积的异物，使管状过滤膜的功能恢复。

在上述生物处理装置中，所述控制装置可以对由所述抽吸泵抽吸的所述透过水的流量进行控制。

根据这样的构成，能够补充所增加的流出水的流量。

在上述生物处理装置中，可以具备：剩余污泥排出部，从所述回流管线抽排剩余污泥；以及水位测定装置，对所述生物处理水池的水位进行测定，所述控制装置可以基于所述水位测定装置的测定值，对从所述剩余污泥排出部抽排的剩余污泥的量进行控制。

在上述生物处理装置中，可以具备：水位测定装置，对所述生物处理水池的水位进行测定，所述控制装置可以基于所述水位测定装置的测定值，对供给至所述生物处理水池的被处理水的流量进行控制。

在上述生物处理装置中，所述生物处理水池可以是利用微生物使所述被处理水中所含有的有机物分解的甲烷发酵池。

根据这样的构成，通过高效地回收由甲烷发酵产生的甲烷气体，能够将甲烷气体的能量利用于发电等。

发明效果

根据本发明，管状过滤膜具有亲水性，由此能够降低膜面流速。由此，能够减少被处理水的循环流量，不需要用于临时贮存大量的循环水的池。

此外，基于透过侧空间的压力，对供给至浓缩侧空间的流出水的供给量进行控制，由此能够将浓缩水(回流污泥)稳定地供给至生物处理水池。

附图说明

图1是本发明第一实施方式的生物处理装置的概略构成图。

图2是本发明第一实施方式的膜组件的概略剖面图。

图3是说明本发明第一实施方式的生物处理装置的控制方法的流程图。

图4是本发明第一实施方式的变形例的膜组件的概略剖面图。

图5是本发明第一实施方式的变形例的生物处理装置的概略构成图。

图6是本发明第一实施方式的变形例的生物处理装置的概略构成图。

图7是本发明第二实施方式的膜分离装置的概略立体图。

图8是本发明第二实施方式的膜组件的概略剖面图。

图9是本发明第二实施方式的加强构件的立体图。

图10是从加强构件的轴向观察本发明第二实施方式的加强构件的侧视图。

图11是本发明第三实施方式的加强构件的立体图。

具体实施方式

〔第一实施方式〕

以下，参照附图对本发明第一实施方式的生物处理装置10进行详细说明。

如图1所示，本实施方式的生物处理装置10具备：生物处理水池11，对被处理水w1(包含屎尿、净化池污泥的有机性废水)中所含的有机物进行处理；膜分离装置13，将从生物处理水池11流出的流出水w2分离为透过水pw和浓缩水w3；以及控制装置12。

生物处理水池11是通过硝化菌和反硝化菌的作用来分解去除液中的bod、氮化合物等的装置。经由被处理水配管15将被处理水w1供给至生物处理水池11。

本实施方式的生物处理水池11利用循环式硝化反硝化法。生物处理水池11具有如下构成：串联地依次配设有反硝化池24、硝化池25、二次反硝化池26、以及再曝气池27。此外，生物处理水池11具有循环管线29，使从硝化池25排出的被处理水w1的一部分作为循环液循环至反硝化池24。

生物处理水池11具备水位测定装置56，对构成生物处理水池11的任一个池的水位进行测定。本实施方式的水位测定装置56设置于再曝气池27。此外，水位测定装置56将测定出的水位的值向控制装置12以电子方式发送。

反硝化池24是将池内维持在厌氧性状态，在有机碳源的存在下、主要通过反硝化菌的作用将硝酸性氮、亚硝酸性氮等氧化态氮还原至氮气的装置。有时根据需要也会外部添加有机碳源。

反硝化池24具有：orp测定装置51(51a)，对流入至反硝化池24的被处理水w1的氧化还原电位(oxidation-reductionpotential，orp)进行测定；以及ph测定装置52(52a)，对被处理水w1的氢离子指数(ph)进行测定。

硝化池25是将空气曝气在池内的处理液中，在好氧性条件下、主要通过硝酸菌的作用将处理液中的氨态氮氧化至氧化态氮的装置。

硝化池25具有：曝气装置57(57b)，将空气曝气在池内的处理液中；do测定装置53(53b)，对流入至硝化池25的被处理水w1的溶解氧浓度(dissolvedoxygen，do)进行测定；orp测定装置51(51b)以及ph测定装置52(52b)。

二次反硝化池26是将池内维持在厌氧性状态，通过添加甲醇等有机碳源，将处理液中残存的氧化态氮还原至氮气的装置。

二次反硝化池26具有：orp测定装置51(51c)和ph测定装置52(52c)。此外，二次反硝化池26具备有机碳源供给装置54，注入甲醇等作为反硝化反应的有机碳源的有机物。

再曝气池27是利用空气的曝气来保持好氧性条件，主要将处理液中残留的氨态氮氧化为氧化态氮的装置。

再曝气池27具备：曝气装置57(57d)；以及do测定装置53(53d)，测定溶解氧浓度。

控制装置12基于由do测定装置53测定出的溶解氧浓度的值、由orp测定装置51测定出的氧化还原电位的值、进而由ph测定装置52测定出的ph的值来控制曝气装置57。具体而言，orp测定装置51、ph测定装置52、do测定装置53分别将测定值以电信号向控制装置12发送，接收了这些测定值的控制装置12基于这些测定值使曝气装置57的曝气风量增加或者减少，将溶解氧浓度、氧化还原电位、ph的值调整至规定的范围内。

需要说明的是，为了抑制在后述的管状过滤膜3内的气塞(气泡妨碍流动的现象)以及污泥的解体，优选将氧化还原电位控制为10mv-50mv。

控制装置12也调整ph，因此，能够防止因ph降低而抑制硝化/反硝化反应。

膜分离装置13具备多个膜组件1。

如图2所示，膜组件1具有壳体2和配置在壳体2的内部的多个管状过滤膜3。膜分离装置13是利用一边使流出水w2在管状过滤膜3的内侧循环、一边进行过滤的方式，从流出水w2中取出透过水pw的装置。

管状过滤膜3将壳体2划分为供给流出水w2的浓缩侧空间s和容纳从流出水w2分离出的透过水pw的透过侧空间p。

生物处理水池11和膜分离装置13通过流出水供给配管17连接。

即，流出水w2经由流出水供给配管17被导入至膜分离装置13。

在流出水供给配管17设有压力泵21。从生物处理水池11流出来的流出水w2，一边由压力泵21加压，一边供给至膜分离装置13。

从膜分离装置13分离出的透过水pw被导入至透过水配管18。透过水配管18与贮存池20连接。即，膜组件1的透过水排出口9(参照图2)与透过水配管18连接。在透过水配管18设有使透过侧空间p成为负压的抽吸泵22。

在透过水配管18设有测定透过侧空间p的压力(水压)的压力计23。由压力计23计量出的压力的值以电子方式发送至控制装置12，按后述方式进行处理。

分离出透过水pw并从膜分离装置13排出的浓缩水w3中除去剩余污泥m的总量作为活性污泥，经由回流配管19(回流管线)被回流至生物处理水池11。即，膜组件1的浓缩水排出口8(参照图2)与回流配管19连接。

从回流配管19分支出剩余污泥配管28(剩余污泥排出部)，抽排浓缩水w3(活性污泥)的一部分作为剩余污泥m。在剩余污泥配管28设有调整剩余污泥m的流量的剩余污泥调整装置67(例如，泵、阀门)。

需要说明的是，在该分支的部位与浓缩水排出口8之间的回流配管19配置有流速计66。流速计66将测定出的浓缩水w3的流速的值以电子方式向控制装置12发送。

从生物处理水池11流出来的流出水w2经由膜分离装置13，返回至生物处理水池11。即，被处理水w1在生物处理装置10的配管中进行循环。

如上所述，多个膜组件1并排排列。具体而言，流出水供给配管17、透过水配管18以及回流配管19与各个膜组件1连接。

如图2所示，膜组件1具备圆筒形状的壳体2和多个管状过滤膜3。

壳体2具有：壳体主体4，形成圆筒形状；第一侧壁5，封闭壳体主体4的上端；第二侧壁6，封闭壳体主体4的下端；流出水导入口7，形成于壳体主体4的上方；浓缩水排出口8，形成于壳体主体4的下方；以及透过水排出口9，形成于壳体主体4。

本实施方式的膜组件1采用如下构成：从上方导入至管状过滤膜3的流出水w2在管状过滤膜3内朝向下方流动。

膜组件1具备将壳体2的内部分割为三个空间的第一隔壁30和第二隔壁31。在第一隔壁30和第二隔壁31形成有多个插通孔32。插通孔32是在第一隔壁30以及第二隔壁31的板厚方向贯通的孔。插通孔32的内径比管状过滤膜3的外径稍大。

多个管状过滤膜3在壳体2的内部，在轴线a方向延伸、在本实施方式中在铅垂方向延伸，一端(第一端)与第一隔壁30连结，另一端(第二端)与第二隔壁31连结。

第一隔壁30是形成板形状的构件，并固定于壳体2的延伸方向的上方(第一侧壁5侧)。由壳体主体4、第一隔壁30以及第一侧壁5围成的空间是第一头部空间s1。第一头部空间s1是壳体2的内部空间的、第一隔壁30的上方的空间。

第二隔壁31是形成板形状的构件，并固定于壳体2的延伸方向的下方(第二侧壁6侧)。由壳体主体4、第二隔壁31以及第二侧壁6围成的空间是第二头部空间s2。第二头部空间s2是壳体2的内部空间的、第二隔壁31的下方的空间。

由壳体主体4、第一隔壁30以及第二隔壁31围住、并且管状过滤膜3的外周侧的空间是透过侧空间p。从多个管状过滤膜3取出来的透过水pw排出至透过侧空间p之后，经由透过水排出口9导入至透过水配管18(参照图1)。

流出水导入口7是使壳体2的外部与第一头部空间s1连通的开口。流出水导入口7形成于壳体主体4。流出水导入口7设于壳体2的轴线a方向上的第一隔壁30与第一侧壁5之间。

浓缩水排出口8是使壳体2的外部与第二头部空间s2连通的开口。浓缩水排出口8形成于壳体主体4。浓缩水排出口8设于壳体2的轴线a方向上的第二隔壁31与第二侧壁6之间。

透过水排出口9是使壳体2的外部与透过侧空间p连通的开口。透过水排出口9形成于壳体主体4。透过水排出口9设于壳体2的轴线a方向上的第一隔壁30与第二隔壁31之间。

透过水排出口9设于透过侧空间p的下部。换言之，透过水排出口9设于第二隔壁31的稍上方。优选透过水排出口9设于透过侧空间p的下端。透过水排出口9形成于不会使透过了多个管状过滤膜3的透过水pw停留在透过侧空间p、能尽可能地将其排出的位置。

此外，与透过水排出口9连接的透过水配管18朝向下方倾斜。

即，透过水配管18具有如下这种形状：从透过水排出口9排出来的透过水pw不会因重力返回。

此外，在壳体主体4设有使壳体2的外部与透过侧空间p连通的、能够开闭的排气口33。排气口33设于透过侧空间p的上部。

浓缩侧空间s是导入流出水w2的空间，是第一头部空间s1、作为管状过滤膜3的内周侧的空间的过滤膜内空间s3以及第二头部空间s2。

透过侧空间p是容纳从流出水w2分离出的透过水pw的空间。

各个管状过滤膜3的第一端在插通至第一隔壁30的插通孔32之后，被固定于插通孔32的内周面。插通孔32的内周面与管状过滤膜3的外周面之间通过密封材料(未图示)密封。作为密封材料，优选环氧树脂、氨基甲酸酯树脂等初期具有粘性、经时会固化的材料。

各个管状过滤膜3的第二端利用与管状过滤膜3的第一端同样的方法，被固定于第二隔壁31的插通孔32。

管状过滤膜3形成圆筒形状，由在单一主要构成原材料中共聚有亲水性单体的、单层结构的高分子过滤膜形成。

即，管状过滤膜3的主要材料由1种原材料形成。主要材料由1种原材料形成是指，在形成管状过滤膜3的原材料(例如，树脂)中，1种树脂占50质量％以上。

此外，主要材料由1种原材料形成是指，该1种原材料的性质会左右构成原材料的性质。具体而言，是指具有50质量％-99质量％的1种树脂的原材料。

作为构成管状过滤膜3的主要材料，可以使用氯乙烯系树脂、聚砜(ps)系、聚偏氟乙烯(pvdf)系、聚乙烯(pe)等聚烯烃系、聚丙烯腈(pan)系、聚醚砜系、聚乙烯醇(pva)系、聚酰亚胺(pi)系等高分子材料。

作为构成管状过滤膜3的主要材料，特别优选氯乙烯系树脂。作为氯乙烯系树脂，可列举出：氯乙烯均聚物(vinylchloridehomopolymer)、具有能够与氯乙烯单体共聚的不饱和键的单体与氯乙烯单体的共聚物、聚合物与氯乙烯单体接枝共聚而成的接枝共聚物、包含将这些氯乙烯单体单元氯化后得到的单体的(共)聚合物等。

作为亲水性单体，例如可列举出：

(1)含有氨基、铵基、吡啶基、亚氨基、甜菜碱结构等阳离子性基团的乙烯基单体和/或其盐；

(2)含有羟基、酰胺基、酯结构、醚结构等亲水性的非离子性基团的乙烯基单体；

(3)含有羧基、磺酸基、磷酸基等阴离子性基团的乙烯基单体和/或其盐；以及

(4)其他单体等。

管状过滤膜3的管径可以根据流出水w2的性状等进行适当选择，例如，对于流出水w2而言，在粗纤维量α为200mg/l以下的情况下，管状过滤膜3的内径可以设为5mm以下；在粗纤维量α大于200mg/l且小于500mg/l的情况下，管状过滤膜3的内径可以设为5mm-10mm；在粗纤维量α为500mg/l以上的情况下，管状过滤膜3的内径可以设为10mm以上。能够通过选择管径来抑制由粗纤维成分造成的管状过滤膜3的堵塞。

接着，对本实施方式的生物处理装置10的作用进行说明。

屎尿等被处理水w1通过未图示的预处理设备实施了预处理之后，经由被处理水配管15送至生物处理水池11。被处理水w1在生物处理水池11中被处理。具体而言，被处理水w1中所含的有机物由微生物分解。

接着，从生物处理水池11流出来的流出水w2经由压力泵21供给至膜分离装置13。供给至膜分离装置13的流出水w2被送入至膜组件1的管状过滤膜3内。如后所述，压力泵21由控制装置12实现运转的控制。

另一方面，膜组件1的壳体2内的透过侧空间p通过抽吸泵22的工作而成为负压。抽吸泵22在与穿过透过水排出口9、流经管状过滤膜3的流出水w2的流向大致正交的方向上进行抽吸。如后所述，抽吸泵22由控制装置12实现运转的控制。从管状过滤膜3透过的透过水pw经由透过水排出口9以及透过水配管18贮存于贮存池20。

此外，排气口33在抽吸泵22工作过程中关闭。

从膜分离装置13排出来的浓缩水w3(回流污泥)中除去剩余污泥m的总量经由回流配管19回流至生物处理水池11，再次进行处理。

此外，在停止了生物处理装置10的情况下，膜组件1的透过侧空间p内的透过水pw的总量被排出至透过侧空间p外。换言之，即使在控制装置12使压力泵21停止，由此流出水w2的流动停止的情况下，透过水pw也不会停留在透过侧空间p。

接着，对本实施方式的生物处理装置10的控制方法进行说明。

如图3所示，本实施方式的生物处理装置10的控制方法具有：流出水加压工序p1，在控制装置12使生物处理装置10的运转开始之后，使用压力泵21在浓缩侧空间s对流出水w2进行加压；透过水抽吸工序p2，使用抽吸泵22抽吸膜分离装置13的透过侧空间p的透过水pw；压力判定工序p3，控制装置12判定透过侧空间p的压力的绝对值是否大于阈值；流出水流量增加工序p4，在透过侧空间p的压力的绝对值大于阈值的情况下，控制装置12使由压力泵21加压的流出水w2的流量增加；以及流出水流量调整工序p5，控制装置12调整流出水w2的流量。

在流出水加压工序p1以及透过水抽吸工序p2中，控制装置12基于从流速计66接收到的流速的值，以使膜面流速以及flux(透过水pw的流出量)达到满足计划值的范围的方式，来控制压力泵21以及抽吸泵22。膜面流速是指，流出水w2在管状过滤膜3的内侧流动的速度。膜面流速例如为0.15m/s-0.30m/s。

在压力判定工序p3中，控制装置12判定由压力计23测定出的透过侧空间p的压力(水压)的值是否大于阈值。

在此，在管状过滤膜3的内周面35a沉积有污泥等异物的状态下，透过水pw不会充分地穿过管状过滤膜3。因此，通过抽吸泵22的工作而成为负压的透过侧空间p的压力因透过水pw不会充分地穿过而使绝对值上升，由此变得比阈值大。

透过侧空间p的压力的阈值例如可以通过事先的实验等来适当确定。

因此，为了恢复该状态，在流出水流量增加工序p4中，控制装置12控制压力泵21，使供给至浓缩侧空间s的流出水w2的流量增加。此时，控制装置12使抽吸泵22与透过水抽吸工序p2同样地进行正常运转，不进行使动力增加的控制。通过增加流出水w2的流量(提高流出水w2的压力)，沉积在管状过滤膜3的内侧的异物被冲向下游侧。

由此，管状过滤膜3的功能得以恢复，透过水pw会流动至透过侧空间p。通过该恢复，压力计23向控制装置12发送的压力的值成为阈值以下。

在流出水流量调整工序p5中，进行如下控制：对在流出水流量增加工序p4中增加后的流出水w2的流量进行调整。

控制装置12在从压力计23接收到的压力的值成为阈值以下后，控制压力泵21，使流出水w2的流量复原。

此外，流出水w2的流量通过流出水流量增加工序p4暂时增加，由此浓缩水w3(回流污泥)的量增加，因此，控制装置12所接收的由水位测定装置56测定出的水位的值变得比规定值大。因此，控制装置12控制剩余污泥调整装置67(例如，泵、阀门)，并调整为：使从剩余污泥配管28抽排的剩余污泥m的量增加，使由水位测定装置56测定出的水位的值成为规定值。

此外，控制装置12能够基于水位测定装置56的测定值，对供给至生物处理水池11的被处理水w1的流量进行控制。

根据上述实施方式，通过由具有亲水性的材料形成管状过滤膜3，能够降低膜面流速。膜面流速例如可以设为0.15m/s-0.30m/s。

在管状过滤膜3为疏水性的情况下，需要提高膜面流速(例如，2.5m/s)。因此，循环流量增多，由此需要临时贮存循环水的池、以及将循环水导入该池的配管。

本实施方式的生物处理装置10能够使膜面流速降低，因此能够减少循环流量。由此，能够降低压力泵21的动力。

此外，不需要用于临时贮存循环水的池、以及用于将循环水导入该池的配管。此外，循环水的流量减少，由此能够使配管小径化。

此外，通过基于透过侧空间p的压力来控制供给至浓缩侧空间s的流出水w2的供给量，即使在管状过滤膜3的内周面沉积有异物的情况下，也能够将沉积的异物冲走，使管状过滤膜3的功能恢复。此外，通过进行不会使抽吸泵22的抽吸力变动的运转，能够使抽吸泵22的运转稳定化。但是，在流出水流量增加工序p4中，也可以采用如下构成：控制装置12进行使抽吸泵22的抽吸力增减的控制，由此使管状过滤膜3振动。

这是因为，利用该振动，会促进异物的剥离。

在膜面流速低的情况下，一般情况下，管状过滤膜的入口与出口之间的mlss(悬浮物质)浓度差大，容易在出口侧沉积污泥。因此，出口处的透过水量减少。

另一方面，本实施方式的膜组件1采用如下构成：在采用纵向配置的同时，流经管状过滤膜3的流出水w2从上方向下方流动。通过采用这样的构成，能够利用压头差补充出口的透过水量。即，能够有效地活用整个管状过滤膜3，能够降低压力泵21的动力。

此外，根据流出水w2的粗纤维量来选定管状过滤膜3的内径，由此能够抑制管状过滤膜3被粗纤维成分堵塞。

需要说明的是，在上述实施方式中，作为膜组件1，采用将管状过滤膜3并排排列的膜组件1，但并不限于此。例如，如图4所示，也可以将多个管状过滤膜3串联地连接。即，也可以采用如下构成：具有多个u形的第一连接构件46，以将多个管状过滤膜3串联地连接的方式连接多个管状过滤膜3的第一端之间以及管状过滤膜3的第二端之间。

此时，也可以由管状的第二连接构件59直接连接串联连接的多个管状过滤膜3与流出水导入口7，并且由管状的第三连接构件60直接连接串联连接的多个管状过滤膜3与浓缩水排出口8。在该情况下，也可以省去第一头部空间s1以及第二头部空间s2。因此，也可以省去第一侧壁5和第二侧壁6等来对壳体2的构成进行变更。

此外，上述实施方式的膜组件1是如下的构成：从上方导入至管状过滤膜3的流出水w2在管状过滤膜3内朝向下方流动，因此，能够采用动力小的压力泵，但并不限于此。在采用了动力大的压力泵的情况下，可以采用如下的构成：在壳体2的下部设置流出水导入口7的同时，在壳体2的上部设置浓缩水排出口8，流出水w2在管状过滤膜3内朝向上方流动。

〔第一实施方式的变形例〕

以下，基于附图对本发明第一实施方式的变形例的生物处理装置10b进行说明。需要说明的是，在本实施方式中，以与上述的第一实施方式的区别点为中心进行说明，对于同样的部分则省略其说明。

如图5所示，本实施方式的生物处理水池11b利用活性污泥法。

生物处理水池11b具备混合被处理水w1和回流污泥的好氧池62。好氧池62具备：orp测定装置51(51e)、ph测定装置52(52e)、以及do测定装置53(53e)。好氧池62具备曝气装置57(57e)。

被处理水w1通过与活性污泥混合、并进行曝气而被净化。

根据上述变形例，不仅具有第一实施方式所述的效果，还能够以更低的成本进行生物处理。

进一步，例如也有以下这样的变形例。

以下，基于附图对本发明第一实施方式的变形例的生物处理装置10c进行说明。需要说明的是，在本实施方式中，以与上述的第一实施方式的区别点为中心进行说明，对于同样的部分则省略其说明。

如图6所示，本实施方式的生物处理水池11c利用甲烷发酵。

生物处理水池11c具备作为密闭容器的甲烷发酵池63。甲烷发酵池63是使甲烷发酵池63内的厌氧性菌(微生物)分解高分子有机物，而产生甲烷气体(生物气)的设备。此外，生物处理水池11c具备向甲烷发酵池63内供给碱剂的碱剂供给装置68。

甲烷发酵池63具备使甲烷气体向甲烷发酵池63的下部循环的气体循环管线64。气体循环管线64具有将流动在气体循环管线64的甲烷气体的一部分取出的气体分支管线65。此外，在ph测定装置52(52f)的测定值相比于规定值为过度酸性的情况下，控制装置12以从碱剂供给装置68供给碱剂、使ph测定装置52(52f)的测定值成为该规定值的方式进行控制。

经由气体分支管线65取出的甲烷气体能够送至发电装置等进行利用。需要说明的是，也可以不设置气体循环管线64，将甲烷气体的总量送至发电装置等。在甲烷发酵池63也可以设置对在甲烷发酵池63中贮存的被处理水w1进行搅拌的搅拌装置。

根据上述变形例，不仅具有第一实施方式所述的效果，还能够通过回收由甲烷发酵产生的甲烷气体，将甲烷气体的能量利用于发电等。此外，通过进一步在发电机设置热回收设备，能够使能量回收率提高。

〔第二实施方式〕

以下，基于附图对本发明第二实施方式的生物处理装置进行说明。需要说明的是，在本实施方式中，以与上述的第一实施方式的区别点为中心进行说明，对于同样的部分则省略其说明。本实施方式与第一实施方式的区别点在于：在第一实施方式的生物处理装置10中，不采用膜分离装置13而是采用图7所示的膜分离装置13d。

如图7所示，在本实施方式的膜分离装置13d中，多个膜组件1d在膜分离装置13d的筐体14内横向配置。即，膜组件1d的圆筒形状的壳体2的轴线a(参照图8)与第一实施方式不同，其在水平方向延伸。

如图8所示，膜组件1d具备：圆筒形状的壳体2、多个管状过滤膜3、以及对管状过滤膜3进行加强的加强构件34。

本实施方式的膜组件1d具备对各个管状过滤膜3进行加强的加强构件34。加强构件34是从外周侧覆盖各个管状过滤膜3的筒状的构件。管状过滤膜3插通在加强构件34的内周侧。

如图9所示，加强构件34具有：筒状主体部35，配置于管状过滤膜3的外周侧；多个支承部36，设于筒状主体部35的内周面35a；以及多个贯通孔37，形成于筒状主体部35。

筒状主体部35形成圆筒状。如图10所示，筒状主体部35的内径(内周面35a的直径)比管状过滤膜3的外径大。在筒状主体部35的内周面35a与管状过滤膜3的外周面之间形成有间隙g。当将管状过滤膜3的外径设为例如5mm时，可以将筒状主体部35的内径设为例如7mm。在该情况下，筒状主体部35的内周面35a与管状过滤膜3的外周面之间的间隙g为2mm。筒状主体部35形成为：其与管状过滤膜3之间的间隙g恒定。

筒状主体部35的长度和第一隔壁30与第二隔壁31之间的间隔相同。即，筒状主体部35的长度与露出在透过侧空间p的管状过滤膜3的长度相同。

筒状主体部35例如可以由钛、铝等轻量的金属、聚缩醛树脂等塑料形成。筒状主体部35的板厚在不损害加强构件34的强度的范围内，优选尽可能薄。

支承部36是在筒状主体部35的轴线a方向(延伸方向)延伸的突起。支承部36在筒状主体部35的周向上隔有间隔地形成有多个(在本实施方式中有八个)。各个支承部36的高度和筒状主体部35的内周面35a与管状过滤膜3的外周面之间的间隙g的宽度大致相同。

需要说明的是，本实施方式的加强构件34具有八个支承部36，但若能够支承管状过滤膜3就不限于此。为了确保筒状主体部35与管状过滤膜3之间的空间、即排出透过水pw的空间更宽，优选将支承部36的数量设为三个等、尽可能少的数量。

此外，在上述实施方式中，支承部36在筒状主体部35的轴线a方向上连续地形成，但不限于此。支承部36不用填补筒状主体部35与管状过滤膜3之间的空间，若能够尽可能确保该空间的同时，支承管状过滤膜3即可。例如，支承部36也可以在轴线a方向上间断地形成。此外，也可以采用如下构成：通过相互分离的多个支承突起对管状过滤膜3进行点支承。

贯通孔37是使筒状主体部35的外周侧与筒状主体部35的内周侧连通的开口。多个贯通孔37在筒状主体部35的外表面的整个面上规则地(均匀地)配置。贯通孔37在不损害加强构件34的强度的范围内，优选尽可能多地形成。优选筒状主体部35的周向的贯通孔37的位置与支承部36不同。

根据上述实施方式，横向配置膜组件1d，即壳体2以在水平方向延伸的方式进行配置，由此，即使在配置多个膜组件1d的情况下，也能够容易地更换膜组件1d。由此，能够容易地对包括多个膜组件1d的膜分离装置13d进行维护。

此外，多个管状过滤膜3通过加强构件34被加强，由此，即使在管状过滤膜3配置为在水平方向延伸的情况下，也能够防止管状过滤膜3挠曲变形。

此外，在加强构件34的内周面35a与管状过滤膜3的外周面之间形成有间隙g，由此，能够通过加强构件34的支承部36支承管状过滤膜3，而不会阻碍从管状过滤膜3透过的透过水pw的流动，且管状过滤膜3不会挠曲变形。

此外，在纵向配置膜组件1d的情况下，管状过滤膜3的第一端与第二端的压头差(阻力)增大。通过横向配置膜组件1d，与纵向配置膜组件1d的情况相比，压头差减小，能够使flux(流出量)分布减小。

此外，通过横向配置膜组件1d，易于对多个膜组件1d彼此进行串联地连接。即使在将构成膜分离装置13d的多个膜组件1d的排列方法设为串联的情况下，也易于对应。

需要说明的是，在上述实施方式中，将加强构件34的长度设为和第一隔壁30与第二隔壁31之间的间隔相同，但并不限于此。例如，可以使加强构件34的长度比第一隔壁30与第二隔壁31之间的间隔长，也可以将加强构件34插通至第一隔壁30以及第二隔壁31的插通孔32。通过采用这种方式，能够进一步减轻施加于管状过滤膜3的负担。

此外，加强构件34也可以采用网状的网状构造体，其形成筒状，以与管状过滤膜3相接的方式配置于管状过滤膜3的外周侧。网状构造体例如可以采用塑料管，其通过将多个线状的塑料制品相互编织成格子状而形成。

作为该线状的塑料制品的替代品，例如也可以采用由不锈钢等金属形成的金属线。此外，也可以采用由乙烯树脂等包覆的金属线。

此外，多个线状的塑料制品的编织方式并不限于格子状，也可以将多个线状的塑料制品编织成六边形。

〔第三实施方式〕

以下，基于附图对在本发明第三实施方式的膜组件中使用的加强构件进行说明。需要说明的是，在本实施方式中，以与上述的第二实施方式的区别点为中心进行说明，对于同样的部分则省略其说明。本实施方式与第二实施方式的区别点在于：不仅在第一实施方式的生物处理装置10中，不采用膜分离装置13而是采用图7所示的膜分离装置13d，而且代替膜分离装置13d的加强构件34，采用图11的加强构件34e。

如图11所示，本实施方式的加强构件34e具有：形成圆形板状的板状主体部48和在板状主体部48所形成的多个膜插通孔49。在多个膜插通孔49分别插通有管状过滤膜3。加强构件34e在壳体2的轴线a方向上隔有间隔地设有三个。

加强构件34e的板状主体部48的外周面48a抵接于壳体2的内周面。加强构件34e通过将加强构件34e的下部抵接于壳体2的内周面而被支承。加强构件34e的下部的外周面48a作为支承加强构件34e的加强构件支承部发挥功能。此外，理想的是，例如在加强构件34e的一部分存在缺口55，以便透过水pw在透过侧空间p内流通。

根据上述实施方式，通过加强构件34e机械地连结有多个管状过滤膜3。由此，即使在管状过滤膜3配置为在水平方向延伸的情况下，也能够防止管状过滤膜3挠曲变形。

此外，本实施方式的加强构件34e仅利用延伸方向的3点对管状过滤膜3进行支承，因此，与第二实施方式的加强构件34e相比，能够进一步使透过水pw透过。

需要说明的是，对于上述实施方式的加强构件34e而言，加强构件34e的外周面48a抵接于壳体2的内周面，但并不限于此。即，若加强构件34e由壳体2的内周面支承，则加强构件34e的上部也可以不抵接于壳体2的内周面。此外，例如也可以为多边形状等、外周的一部分抵接于壳体2的形状。

此外，加强构件34e的数量不限于三个，也可以根据管状过滤膜3的强度适当地增减。

以上，对本发明的实施方式的详情进行了说明，但在不脱离本发明的技术思想的范围内，能够加以各种变更。

例如，关于管状过滤膜3的个数，在图2等中示出了五个管状过滤膜3，但管状过滤膜3的个数并不限于此。

此外，也可以将第一实施方式的变形例所示的构成应用于第二实施方式、第三实施方式。

工业上的可利用性

根据该生物处理装置，管状过滤膜具有亲水性，由此能够降低膜面流速。由此，能够减少被处理水的循环流量，不需要用于临时贮存大量的循环水的池。

此外，基于透过侧空间的压力，对供给至浓缩侧空间的流出水的供给量进行控制，由此能够将浓缩水(回流污泥)稳定地供给至生物处理水池。

符号说明

1、1d膜组件

2壳体

3管状过滤膜

4壳体主体

5第一侧壁

6第二侧壁

7流出水导入口

8浓缩水排出口

9透过水排出口

10、10b、10c生物处理装置

11、11b生物处理水池

12控制装置

13、13d膜分离装置

15被处理水配管

17流出水供给配管

18透过水配管

19回流配管(回流管线)

20贮存池

21压力泵

22抽吸泵

23压力计

24反硝化池

25硝化池

26二次反硝化池

27再曝气池

28剩余污泥配管(剩余污泥排出部)

30第一隔壁

31第二隔壁

32插通孔

33排气口

34加强构件

35筒状主体部

36支承部

37贯通孔

48板状主体部

49膜插通孔

51orp测定装置

52ph测定装置

53do测定装置

54有机碳源供给装置

55缺口

56水位测定装置

57曝气装置

62好氧池

63甲烷发酵池

64气体循环管线

65气体分支管线

66流速计

67剩余污泥调整装置(阀门、泵)

68碱剂供给装置

g间隙

m剩余污泥

pw透过水

s浓缩侧空间

s1第一头部空间

s2第二头部空间

s3过滤膜内空间

p透过侧空间

w1被处理水

w2流出水

w3浓缩水