余剰汚泥の発生抑制方法、有機排水処理方法、及び改質した活性汚泥の製造方法
【課題】余剰汚泥の発生を抑制する方法の提供。
【解決手段】酸素富化ガスの曝気により改質処理した活性汚泥を使用し、かつ、曝気槽内のＭＬＳＳ濃度を２０００ｍｇ／Ｌ〜３００００ｍｇ／Ｌを維持しながら、曝気槽内で微生物を用いて有機排水を活性汚泥処理することを含む余剰汚泥の発生抑制方法に関する。
【解決手段】酸素富化ガスの曝気により改質処理した活性汚泥を使用し、かつ、曝気槽内のＭＬＳＳ濃度を２０００ｍｇ／Ｌ〜３００００ｍｇ／Ｌを維持しながら、曝気槽内で微生物を用いて有機排水を活性汚泥処理することを含む余剰汚泥の発生抑制方法に関する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、余剰汚泥の発生抑制方法、有機排水処理方法、及び改質した活性汚泥の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、多くの下水処理施設においては、活性汚泥法により汚水の浄化が行われている。活性汚泥法は微生物の代謝作用を利用するため処理効率が高く経済的である。
【０００３】
活性汚泥法では、先ず、汚水（有機排水）が曝気槽へと連続的に供給される。曝気槽内で汚水は好気性微生物の集団と接触し、有機排水の基質（ＢＯＤ成分）は該好気性微生物の集団によって酸化分解（生物処理）される。この好気性微生物の集団が「活性汚泥」と呼ばれる。該曝気槽で生物処理された汚水は該好気性微生物の集団とともに沈殿槽に移される。
【０００４】
沈殿槽では、該好気性微生物の集団は互いにくっつき合ってフロックを形成して沈降する。一方、上澄み（分離液）は溢流する。沈殿槽に沈殿した該好気性微生物の集団（汚泥）は再び曝気槽に返送され、再び汚水の生物処理に使用される。しかし、微生物は増殖するため、すべての汚泥を返送すると曝気槽で酸素不足となったり、沈殿槽における固液分離が困難になったりする。このため増殖した分の該好気性微生物の集団（汚泥）は「余剰汚泥」として系外に取り出される。余剰汚泥は、一般に脱水、乾燥、焼却などの処理が行われ、最終的には埋め立て処分される。
【０００５】
余剰汚泥の発生量は、下水処理施設の増加等の理由により、年々着実に増加している。このため、余剰汚泥の埋め立て用の最終処分地の確保が困難となっている。また、各自治体では余剰汚泥の運搬や処理にかかる費用が増大している。このような状況から、余剰汚泥の削減方法が研究されている。それらのうちの１つの方法として、曝気槽内に空気又は酸素を吹き込むことにより溶存酸素濃度（ＤＯ）を５ｍｇ／Ｌ以上に調整して生物処理を行う方法が開示されている（特許文献１）。その他の方法としては、膜分離により回収した濃縮汚泥を返送汚泥として曝気槽に返送することにより、曝気槽の汚泥濃度を５０，０００〜１００，０００ｍｇ／Ｌに維持しながら曝気槽のＢＯＤ汚泥負荷を０．０５〜０．０１（ｋｇ−ＭＬＳＳ／日）に調整する方法が開示されている（特許文献２）。
（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１８８５４８号公報
【特許文献２】特開２００２−１９２１８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の方法では、余剰汚泥の発生量の抑制が不十分であった。また、分離膜を使用した場合は、目詰まり対策のために膜の定期的な洗浄と交換が必要となるためランニングコストが高くなり、また、装置の大型化が困難である。このため、余剰汚泥の発生を抑制できるさらなる技術が求められている。
【０００８】
本発明は、余剰汚泥の発生を抑制する方法、余剰汚泥の発生抑制が可能な有機排水処理方法、及び改質した活性汚泥の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、一態様において、余剰汚泥の発生を抑制する方法であって、酸素富化ガスの曝気により改質処理した活性汚泥を使用し、かつ、曝気槽内のＭＬＳＳ濃度を２０００ｍｇ／Ｌ〜３００００ｍｇ／Ｌに維持しながら、曝気槽内で微生物を用いて有機排水を活性汚泥処理することを含む余剰汚泥の発生抑制方法に関する。
【００１０】
本発明は、その他の態様において、曝気槽内で微生物を用いて有機排水を活性汚泥処理する活性汚泥処理工程、及び前記生物処理工程で処理された有機排水を沈降分離することにより汚泥を回収する分離工程を含む有機排水処理方法であって、前記分離工程で回収した汚泥に酸素富化ガスの曝気を行うことにより改質処理した活性汚泥を用いて、曝気槽内のＭＬＳＳ濃度を２０００ｍｇ／Ｌ〜３００００ｍｇ／Ｌに維持しながら前記活性汚泥処理工程を行うことを含む余剰汚泥の発生抑制が可能な有機排水処理方法に関する。
【００１１】
本発明は、さらにその他の態様において、活性汚泥に酸素富化ガスの曝気を行うことを含む改質した活性汚泥の製造方法に関する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、有機排水の生物処理において余剰汚泥の発生の抑制が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明に用いる装置の構成の一例を示す概略構成図である。
【図２】図２は、本発明に用いる装置の構成のその他の例を示す概略構成図である。
【図３】図３は、実施例１における曝気槽内のＭＬＳＳ濃度とＳＶＩとの関係の一例を示すグラフである。
【図４】図４は、実施例２及び比較例における曝気槽内のＭＬＳＳ濃度とＳＶＩとの関係の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明は、酸素富化ガスの曝気により改質処理した活性汚泥を用いて曝気槽内のＭＬＳＳ濃度を高濃度に維持しながら有機排水を活性汚泥処理することにより、余剰汚泥の発生量を抑制できるという知見に基づく。さらに、本発明は、曝気槽内のＭＬＳＳ濃度を高濃度に維持しながら有機排水の活性汚泥処理を行う場合、従来は、ＳＶＩが高くなり実用的な有機排水処理が困難となると考えていたが、酸素富化ガスの曝気により改質処理した活性汚泥を用いることと、ＳＶＩの上昇を抑制でき、実用的な有機排水処理が可能になるという知見に基づく。
【００１５】
すなわち、本発明は一態様において、余剰汚泥の発生を抑制する方法であって、酸素富化ガスの曝気により改質処理した活性汚泥を使用し、かつ、曝気槽内のＭＬＳＳ濃度を２０００ｍｇ／Ｌ〜３００００ｍｇ／Ｌを維持しながら、曝気槽内で微生物を用いて有機排水を活性汚泥処理することを含む余剰汚泥の発生抑制方法（以下、「本発明の余剰汚泥の発生抑制方法」ともいう）。本発明によれば、好ましくは、汚泥の凝集性を向上でき、さらには余剰汚泥の発生を抑制できる。また、本発明によれば、好ましくは、膜分離を使用しない場合であっても汚泥を分離することができるため、既設の設備を使用して余剰汚泥の発生を抑制することができ、イニシャルコスト及びランニングコストを低減できる。
【００１６】
本発明により余剰汚泥の発生が抑制されるメカニズムは不明であるが、以下のように推定される。汚泥に酸素富化ガスを供給して改質処理を行うことによって、汚泥中に粘質物質を産生する微生物を優占化させることができる。この粘質物質を産生する微生物が優占化した汚泥を用いて有機排水の活性汚泥処理を行うことにより、曝気槽内の汚泥の凝集性が向上され、その結果ＳＶＩを低減することができる。一方、ＭＬＳＳ濃度が高濃度の条件下で曝気処理を行うことにより、曝気槽内のＢＯＤ−ＭＬＳＳ負荷（ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／日）を低く維持することができる。そしてＢＯＤ−ＭＬＳＳ負荷が低い状態で活性汚泥処理を行うことにより、汚泥の自己消化が起こり、その結果余剰汚泥の発生量を抑制できる。この曝気槽内の汚泥の凝集性向上によるＳＶＩの低減と、汚泥の自己消化による余剰汚泥の発生抑制との相乗効果により、本発明の方法によれば効率よく余剰汚泥の量を抑制できると考えられる。但し、本発明はこのメカニズムに限定して解釈されなくてもよい。
【００１７】
本明細書において「有機排水」は、有機物（ＢＯＤ成分）を含む排水をいい、例えば、家庭から出る下水、し尿等の生活排水、食品工場等の工場などから出る有機系産業排水を含む。
【００１８】
本明細書において「活性汚泥」とは、有機物を分解する機能を有する好気性微生物の集団のことをいい、例えば、下水や排水に含まれる有機物を分解する微生物を繁殖させて生じる泥状の沈殿物を含み、中でも、食肉加工工場や魚介類加工工場等の食品加工工場から排出される活性汚泥が好ましい。
【００１９】
本明細書において「酸素富化ガス」とは、空気よりも高い酸素濃度を有するガスのことをいい、純酸素ガスを含み得る。酸素富化ガスは、例えば、酸素を２１体積％以上含むガスであり、好ましくは酸素を２２体積％〜９９．９体積％含むガス、より好ましくは酸素を３０体積％〜９３体積％含むガスである。酸素富化ガスとしては、例えば、窒素製造において副生ガスとして分離される酸素富化ガス、窒素製造において副生ガスとして分離される酸素富化ガスから製造された酸素ガスが使用できる。窒素製造において副生ガスとして分離される酸素富化ガスを使用することにより、排ガスを有効利用することができる。
【００２０】
［余剰汚泥の発生抑制方法］
本発明の余剰汚泥の発生抑制方法において、活性汚泥処理を行う曝気槽のＭＬＳＳ濃度は、余剰汚泥の発生を抑制する点から、２０００ｍｇ／Ｌ〜３００００ｍｇ／Ｌに調整され、好ましくは４０００ｍｇ／Ｌ〜２００００ｍｇ／Ｌであり、より好ましくは８０００ｍｇ／Ｌ〜１５０００ｍｇ／Ｌである。
【００２１】
曝気槽のＭＬＳＳ濃度は、例えば、改質した汚泥を曝気槽へ導入する量を調整すること、及び返送する汚泥を曝気槽へ返送する量を調整すること等を行うことにより調整することができる。
【００２２】
汚泥の改質処理は、余剰汚泥の発生抑制の点から、例えば、粘質物質を産生する微生物を増殖及び／又は活性化することが好ましい。粘質物質を産生する微生物としては、例えば、バクテロイデス門、リゾビウム属、シュードモナス属、及びバークホルデリア属からなる群から選択される少なくとも１つに分類される１種類以上の微生物である。バクテロイデス門の微生物としては、例えば、ハリスコメノバクター属、及びレウィネラ属等が挙げられる。中でも、粘質物質を産生する微生物としては、余剰汚泥の発生抑制の点から、ハリスコメノバクター属、レウィネラ属、リゾビウム属、シュードモナス属、及びバークホルデリア属からなる群から選択される少なくとも１つに分類される１種類以上の微生物であることが好ましく、より好ましくはハリスコメノバクター属及び／又はレウィネラ属の微生物である。これらの微生物を増殖及び／又は活性化させて汚泥を改質し、改質した汚泥を用いて活性汚泥処理を行うことにより、例えば、曝気槽内の汚泥の凝集性を向上させることができる。すなわち、前記活性汚泥の改質処理において、余剰汚泥の発生抑制の点から、ハリスコメノバクター属及び／又はレウィネラ属の微生物を増殖及び／又は活性化させることが好ましい。これらの微生物は、例えば、これらの好気性微生物は、通常の下水処理場などの活性汚泥中に存在しうるが、溶存酸素の低い条件ではその存在量が小さい。一方、溶存酸素濃度（ＤＯ）が高い条件、例えば、１０ｍｇ／Ｌ以上、１３ｍｇ／Ｌ以上、１５ｍｇ／Ｌ以上などの条件では、他の微生物よりも生存確率が高くなりその割合も増加する。これらの微生物は、例えば、下水処理場、または工場排水処理場の活性汚泥を高濃度の酸素で曝気することで入手可能である。
【００２３】
上述の通り、溶存酸素濃度が高い条件であれば上記の微生物の割合を増加させることができることから、汚泥の改質処理を行う槽内の溶存酸素濃度は、例えば、１０ｍｇ／Ｌ以上に調整されることが好ましく、より好ましくは１３ｍｇ／Ｌ以上、さらに好ましくは１５ｍｇ／Ｌ以上である。汚泥の改質処理を行う槽内の溶存酸素濃度の上限は、ガス導入設備のコスト低減の点から、３０ｍｇ／Ｌ以下が好ましく、より好ましくは２５ｍｇ／Ｌ以下、さらに好ましくは２３ｍｇ／Ｌ以下である。したがって、汚泥の改質処理を行う槽内の溶存酸素濃度は、余剰汚泥の発生抑制及び設備コスト低減の点から、１０〜３０ｍｇ／Ｌが好ましく、より好ましくは１３〜２５ｍｇ／Ｌ、さらに好ましくは１５〜２３ｍｇ／Ｌである。
【００２４】
前記改質処理を行った活性汚泥は、粘質物質を産生する微生物を含むことが好ましく、より好ましくはハリスコメノバクター属、レウィネラ属、リゾビウム属、シュードモナス属、及びバークホルデリア属からなる群から選択される少なくとも１つに分類される１種類以上の微生物を含み、さらに好ましくはハリスコメノバクター属、及び／又はレウィネラ属を含む。改質処理した活性汚泥に含まれる微生物において、ハリスコメノバクター属の微生物とレウィネラ属の微生物との合計の存在比がもっとも多いことが好ましい。改質処理した活性汚泥に存在する微生物におけるハリスコメノバクター属及び／又はレウィネラ属の微生物の存在比［（ハリスコメノバクター属の微生物とレウィネラ属の微生物との合計）／（曝気槽内に存在する微生物）］は、余剰汚泥の発生抑制の点から、２０％以上であることが好ましく、より好ましくは２５％以上である。
【００２５】
汚泥の改質処理を行う槽内の溶存酸素濃度の調整方法は、特に制限されないが、例えば、槽底部に配置された散気管から酸素富化ガスを供給することで行うことができる。いずれの場合も、供給する酸素量を変えることで汚泥の改質処理を行う槽内の溶存酸素濃度を調整できる。溶存酸素濃度を均一にするため、曝気槽にはプロペラ型、タービン型、パドル型、スクリュー型などの撹拌機や、エアリフト用の内筒が備えられることが好ましい。また、より少ない酸素量で高い溶存酸素濃度を維持できる観点からは、汚泥の改質処理を行う槽を密閉型とすることが好ましく、さらに、前記槽に加圧してもよい。なお、溶存酸素濃度は、従来公知の溶存酸素濃度メータ（ＤＯメータ）を使用して測定できる。
【００２６】
曝気槽が前記汚泥の改質処理を行う槽を兼ね、曝気槽において汚泥の改質処理及び活性汚泥処理を行っても良いし、活性汚泥処理を行う曝気槽とは異なる槽（例えば、培養槽）で汚泥の改質処理を行ってもよい。中でも、処理効率向上の点から、曝気槽とは異なる槽で汚泥の改質処理を行うことが好ましい。曝気槽とは異なる槽で汚泥の改質処理を行う場合、汚泥の改質処理を行う槽に酸素富化ガスの曝気を行い、一方、曝気槽には空気曝気を行い有機排水の活性汚泥処理を行うことが好ましい。
【００２７】
本発明の余剰汚泥の発生抑制方法において、より効率的な余剰汚泥の発生抑制の点からは、前記改質処理した活性汚泥として曝気槽に粘質物質を添加してもよい。粘質物質としては、改質処理を行った槽から得られた粘質物質が挙げられる。また、より効率的な余剰汚泥の発生抑制の点から、使用する活性汚泥（微生物）を予め前述した溶存酸素濃度と同程度の溶存酸素濃度の槽で培養して生物処理工程で使用する活性汚泥を準備する工程を含んでもよい。この工程を含むことにより、前述した微生物を選択的に取り出すことができ、より効率的に余剰汚泥の発生抑制が可能となる。
【００２８】
［有機排水処理方法］
本発明は、その他の態様として、曝気槽内で微生物を用いて有機排水を活性汚泥処理する活性汚泥処理工程、及び前記生物処理工程で処理された有機排水を沈降分離することにより汚泥を回収する分離工程、を含む有機排水処理方法であって、前記分離工程で回収した汚泥に酸素富化ガスを曝気することにより改質処理した汚泥を用いて、曝気槽内のＭＬＳＳ濃度を２０００ｍｇ／Ｌ以上に維持しながら前記活性汚泥処理工程を行うことを含む余剰汚泥の発生抑制が可能な有機排水処理方法に関する。本発明の有機排水処理方法によれば、例えば、余剰汚泥の発生抑制しつつ、効率よく有機排水処理を行うことができる。
【００２９】
本発明の有機排水処理方法における活性汚泥の改質及びＭＬＳＳ濃度の調整については、本発明の余剰汚泥の発生抑制方法と同様である。
【００３０】
［活性汚泥の製造方法］
本発明は、さらにその他の態様として、活性汚泥に酸素富化ガスの曝気を行うことを含む改質した活性汚泥の製造方法に関する。本発明の活性汚泥の製造方法によれば、例えば、改質され、余剰汚泥の発生抑制に有用な活性汚泥を製造することができる。
【００３１】
本発明の活性汚泥の製造方法における活性汚泥の改質については、本発明の余剰汚泥の発生抑制方法と同様である。
【００３２】
改質した活性汚泥は、例えば、下水処理場又は工場排水処理場等の活性汚泥と、生物によって分解され易い既知の有機化合物とを主成分とし、窒素を２０〜１００ｍｇ／Ｌ、リンを１〜１０ｍｇ／Ｌとなるように栄養塩を添加して調製した液とを用い、溶存酸素（ＤＯ）を１０ｍｇ／Ｌ以上で曝気を行うことによって製造することができる。生物によって分解され易い既知の有機化合物としては、例えば、グルコース、ペプトン、及びスキムミルク等が挙げられる。
【００３３】
以下、本発明について図面を用いて詳細に説明する。但し、以下の説明は一例に過ぎず、本発明はこれに限定されないことはいうまでもない。
【００３４】
（実施の形態１）
実施の形態１として、活性汚泥の改質処理を曝気槽とは異なる槽（以下、「培養槽」という）で行う場合を例にとり説明する。図１は、本発明に使用する処理装置の構成の一例を示す概略図である。本実施の形態１において、処理装置は、曝気槽１、沈殿槽２、及び培養槽３を備える。曝気槽１と沈殿槽２とはパイプＰ２によって接続し、沈殿槽２と培養槽３とはパイプＰ３によって接続し、培養槽３と曝気槽１とはパイプＰ５及びＰ１によって接続している。
【００３５】
曝気槽１は、パイプＰ１によって流量調整槽（図示せず）と接続し、パイプＰ１を通じて有機排水を導入可能である。曝気槽１は、槽内に散気管４を備え、散気管４を通じて槽内の有機排水に酸素を含むガスを供給することができる。曝気槽１で活性汚泥処理された処理水は、パイプＰ２を通じて沈殿槽２に導入される。沈殿槽２内では、処理水の沈降分離を行うことにより汚泥と上澄み（分離液）とを分離する。沈殿槽２で沈澱した汚泥はパイプＰ３を通じて培養槽３に導入される。一方、上澄み（分離液）は、パイプＰ４を通じて外部に排出される。
【００３６】
パイプＰ３を通じて培養槽３に導入された汚泥は、培養槽３において酸素富化ガスが供給された状態で培養されることにより、改質処理が行われる。酸素富化ガスは、培養槽３内に配置された散気管５を通じて供給される。培養槽３で改質処理された活性汚泥は、パイプＰ５及びＰ１を通じて曝気槽１に返送される。一方、余剰汚泥は、パイプＰ６を通じて排出される。
【００３７】
（実施の形態２）
実施の形態２として、曝気槽が汚泥の改質処理を行う槽を兼ねる場合を例にとり説明する。図２は、本発明に使用する処理装置の構成の一例を示す概略図である。本実施の形態２において、処理装置は、曝気槽１１及び沈殿槽１２を備える。曝気槽１１と沈殿槽１２とはパイプＰ１２及びＰ１５，１１によって接続している。
【００３８】
曝気槽１１は、パイプＰ１１によって流量調整槽（図示せず）と接続し、パイプＰ１１を通じて有機排水を導入可能である。曝気槽１１は、槽内に散気管１４を備え、散気管１４を通じて槽内の有機排水に酸素富化ガスを供給することができ、これにより活性汚泥処理と汚泥の改質処理とを同時に行うことができる。曝気槽１１で活性汚泥処理された処理水は、パイプＰ２を通じて沈殿槽１２に導入される。沈殿槽１２内では、処理水の沈降分離を行うことにより汚泥と上澄み（分離液）とを分離する。沈殿槽１２で沈澱した汚泥はパイプＰ１５及び１１を通じて曝気槽１１に返送され、余剰汚泥はパイプＰ１６を通じて排出される。一方、上澄み（分離液）は、パイプＰ１４を通じて外部に排出される。
【００３９】
以下、本発明について実施例を用いて説明するが、本発明はこれに限定して解釈されない。
【実施例】
【００４０】
（実施例１）
図１の概略図に示す装置にて、有機排水の生物処理を行う。該装置は、容積３Ｌの曝気槽１を備え、容量２Ｌの分離槽（沈殿槽）２及び容量３Ｌの培養槽３が付設されている。曝気槽１にはブロワーから散気管４により空気曝気を行い、培養槽３に酸素曝気を行う（酸素：５０体積％）。曝気槽１の外側の槽は恒温槽（図示せず）となっており、この恒温槽により曝気槽１内の温度を２５〜３０℃に設定する。ｐＨは５．０〜７．０、曝気槽１のＨＲＴ（水理学的滞留時間：Hydraulic Retention Time）を１２ｈとし、分離槽２のＨＲＴを８ｈとする。活性汚泥は、下水処理場の活性汚泥を使用する。
【００４１】
溶存酸素濃度（ＤＯ）の設定
曝気槽１の溶存酸素濃度（ＤＯ）は、２ｍｇ／Ｌに設定する。培養槽３の溶存酸素濃度（ＤＯ）は、１５ｍｇ／Ｌに設定する。
【００４２】
生物処理
有機排水を曝気槽１に投入した（投入量は６Ｌ／日）。活性汚泥は曝気槽１の容積が３Ｌになるようにポンプで管Ｐ２から引き抜き、分離槽２に送る。分離槽２では固液分離が行われ、沈降分離した活性汚泥はポンプで管Ｐ３を通して培養槽３に送る。培養槽３で汚泥改質処理を行い、処理後の汚泥を曝気槽１に返送する。
【００４３】
測定項目
溶存酸素濃度測定は、フロー式を採用し、曝気槽からポンプで汚泥を循環させて曝気槽外で溶存酸素濃度を測定する。測定には、市販のＤＯメーターを使用する。曝気槽内の処理水をサンプリングして、ＭＬＳＳ測定及びＳＶ測定を行う。ＳＶは、１Ｌのメスシリンダーにサンプリングした処理水を１Ｌ入れ、３０分静置した後の沈殿汚泥の容積（ｍＬ）の割合のことをいう。ＳＶＩは、得られたＭＬＳＳ及びＳＶを用いて下記式から算出できる。
ＳＶＩ＝ＳＶ×１０，０００／ＭＬＳＳ
【００４４】
活性汚泥の微生物の特定
培養槽内の汚泥を採取し、ＰＣＲ−ＤＧＧＥ法を用いて１６ＳｒＲＮＡの解析を行い、微生物同定を行う。
【００４５】
（実施例２）
図２の概略図に示す装置にて、有機排水の生物処理を行った。該装置は、容積３Ｌの曝気槽１１を備え、容量２Ｌの分離槽（沈殿槽）１２が付設されている。曝気槽１１にはブロワーから散気管１４により酸素曝気を行い、実施例１と同様の測定を行った。その結果を図３及び４に示す。曝気槽１１の外側の槽は恒温槽（図示せず）となっており、この恒温槽により曝気槽１１内の温度を２５〜３０℃に設定した。ｐＨは５．０〜７．０、曝気槽のＨＲＴは１２ｈとした。有機排水は、スキムミルクを主成分とした模擬廃水を使用した。活性汚泥は、下水処理場の活性汚泥を使用した。
【００４６】
溶存酸素濃度（ＤＯ）の設定
曝気槽１１の溶存酸素濃度（ＤＯ）は、１５ｍｇ／Ｌに設定した。
【００４７】
生物処理
有機排水を曝気槽１１に投入した（投入量は６Ｌ／日）。活性汚泥は曝気槽１１の容積が３Ｌになるようにポンプで管Ｐ２から引き抜き、分離槽１２に送った。分離槽１２では固液分離が行われ、沈降分離した活性汚泥はポンプで管Ｐ１５を通して曝気槽１１に返送した。
【００４８】
（比較例）
曝気槽における曝気を酸素曝気に替えて空気曝気とし、曝気槽の溶存酸素濃度（ＤＯ）を２ｍｇ／Ｌとした以外は、実施例２と同様に行った。
【００４９】
結果
図３にＭＬＳＳ濃度とＳＶＩの関係を示す。同図からＭＬＳＳ濃度が高くなるにつれ、ＳＶＩが減少していることがわかる。とりわけ、ＭＬＳＳ濃度が８０００ｍｇ／Ｌを超えるとＳＶＩは１００以下に下がり、１４０００ｍｇ／Ｌを超えるとＳＶＩは７０以下に下げることができた。このように、高濃度のＭＬＳＳ濃度で活性汚泥処理を行うにも関わらずＳＶＩを低減させることができた。つまり、培養槽で汚泥の酸素曝気処理を行うことにより、汚泥が凝集性のよい汚泥に改質され、その汚泥を用いて高濃度のＭＬＳＳ濃度で有機排水処理を行うことにより、余剰汚泥の発生を抑制することができた。
【００５０】
ＤＯ １５ｍｇ／Ｌにおける微生物を同定したところ、バクテロイデス門に分類される微生物（中でも、ハリスコメノバクター属及びレウィネラ属の微生物）、リゾビウム属、シュードモナス属、及びバークホルデリア属の微生物が同定された。
【００５１】
図４に実施例２及び比較例におけるＤＯとＳＶＩの関係を示す。なお、同図のＳＶＩは、曝気槽におけるＭＬＳＳ濃度が４０００ｍｇ／Ｌである場合の値である。同図から、酸素曝気を行った実施例２は、空気曝気を行った比較例に比べてＳＶＩが減少していることがわかる。つまり、酸素曝気を行うことにより、汚泥の凝集性が向上し、余剰汚泥の発生を抑制することができるといえる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
以上、説明したとおり、本発明によれば、例えば、余剰汚泥の発生が抑制された有機排水の処理方法を実現できる。
【符号の説明】
【００５３】
１，１１ 曝気槽
２，１２ 沈殿槽
３， 培養槽
４，５，１４ 散気管
Ｐ１〜Ｐ６ パイプ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、余剰汚泥の発生抑制方法、有機排水処理方法、及び改質した活性汚泥の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、多くの下水処理施設においては、活性汚泥法により汚水の浄化が行われている。活性汚泥法は微生物の代謝作用を利用するため処理効率が高く経済的である。
【０００３】
活性汚泥法では、先ず、汚水（有機排水）が曝気槽へと連続的に供給される。曝気槽内で汚水は好気性微生物の集団と接触し、有機排水の基質（ＢＯＤ成分）は該好気性微生物の集団によって酸化分解（生物処理）される。この好気性微生物の集団が「活性汚泥」と呼ばれる。該曝気槽で生物処理された汚水は該好気性微生物の集団とともに沈殿槽に移される。
【０００４】
沈殿槽では、該好気性微生物の集団は互いにくっつき合ってフロックを形成して沈降する。一方、上澄み（分離液）は溢流する。沈殿槽に沈殿した該好気性微生物の集団（汚泥）は再び曝気槽に返送され、再び汚水の生物処理に使用される。しかし、微生物は増殖するため、すべての汚泥を返送すると曝気槽で酸素不足となったり、沈殿槽における固液分離が困難になったりする。このため増殖した分の該好気性微生物の集団（汚泥）は「余剰汚泥」として系外に取り出される。余剰汚泥は、一般に脱水、乾燥、焼却などの処理が行われ、最終的には埋め立て処分される。
【０００５】
余剰汚泥の発生量は、下水処理施設の増加等の理由により、年々着実に増加している。このため、余剰汚泥の埋め立て用の最終処分地の確保が困難となっている。また、各自治体では余剰汚泥の運搬や処理にかかる費用が増大している。このような状況から、余剰汚泥の削減方法が研究されている。それらのうちの１つの方法として、曝気槽内に空気又は酸素を吹き込むことにより溶存酸素濃度（ＤＯ）を５ｍｇ／Ｌ以上に調整して生物処理を行う方法が開示されている（特許文献１）。その他の方法としては、膜分離により回収した濃縮汚泥を返送汚泥として曝気槽に返送することにより、曝気槽の汚泥濃度を５０，０００〜１００，０００ｍｇ／Ｌに維持しながら曝気槽のＢＯＤ汚泥負荷を０．０５〜０．０１（ｋｇ−ＭＬＳＳ／日）に調整する方法が開示されている（特許文献２）。
（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１８８５４８号公報
【特許文献２】特開２００２−１９２１８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の方法では、余剰汚泥の発生量の抑制が不十分であった。また、分離膜を使用した場合は、目詰まり対策のために膜の定期的な洗浄と交換が必要となるためランニングコストが高くなり、また、装置の大型化が困難である。このため、余剰汚泥の発生を抑制できるさらなる技術が求められている。
【０００８】
本発明は、余剰汚泥の発生を抑制する方法、余剰汚泥の発生抑制が可能な有機排水処理方法、及び改質した活性汚泥の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、一態様において、余剰汚泥の発生を抑制する方法であって、酸素富化ガスの曝気により改質処理した活性汚泥を使用し、かつ、曝気槽内のＭＬＳＳ濃度を２０００ｍｇ／Ｌ〜３００００ｍｇ／Ｌに維持しながら、曝気槽内で微生物を用いて有機排水を活性汚泥処理することを含む余剰汚泥の発生抑制方法に関する。
【００１０】
本発明は、その他の態様において、曝気槽内で微生物を用いて有機排水を活性汚泥処理する活性汚泥処理工程、及び前記生物処理工程で処理された有機排水を沈降分離することにより汚泥を回収する分離工程を含む有機排水処理方法であって、前記分離工程で回収した汚泥に酸素富化ガスの曝気を行うことにより改質処理した活性汚泥を用いて、曝気槽内のＭＬＳＳ濃度を２０００ｍｇ／Ｌ〜３００００ｍｇ／Ｌに維持しながら前記活性汚泥処理工程を行うことを含む余剰汚泥の発生抑制が可能な有機排水処理方法に関する。
【００１１】
本発明は、さらにその他の態様において、活性汚泥に酸素富化ガスの曝気を行うことを含む改質した活性汚泥の製造方法に関する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、有機排水の生物処理において余剰汚泥の発生の抑制が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明に用いる装置の構成の一例を示す概略構成図である。
【図２】図２は、本発明に用いる装置の構成のその他の例を示す概略構成図である。
【図３】図３は、実施例１における曝気槽内のＭＬＳＳ濃度とＳＶＩとの関係の一例を示すグラフである。
【図４】図４は、実施例２及び比較例における曝気槽内のＭＬＳＳ濃度とＳＶＩとの関係の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明は、酸素富化ガスの曝気により改質処理した活性汚泥を用いて曝気槽内のＭＬＳＳ濃度を高濃度に維持しながら有機排水を活性汚泥処理することにより、余剰汚泥の発生量を抑制できるという知見に基づく。さらに、本発明は、曝気槽内のＭＬＳＳ濃度を高濃度に維持しながら有機排水の活性汚泥処理を行う場合、従来は、ＳＶＩが高くなり実用的な有機排水処理が困難となると考えていたが、酸素富化ガスの曝気により改質処理した活性汚泥を用いることと、ＳＶＩの上昇を抑制でき、実用的な有機排水処理が可能になるという知見に基づく。
【００１５】
すなわち、本発明は一態様において、余剰汚泥の発生を抑制する方法であって、酸素富化ガスの曝気により改質処理した活性汚泥を使用し、かつ、曝気槽内のＭＬＳＳ濃度を２０００ｍｇ／Ｌ〜３００００ｍｇ／Ｌを維持しながら、曝気槽内で微生物を用いて有機排水を活性汚泥処理することを含む余剰汚泥の発生抑制方法（以下、「本発明の余剰汚泥の発生抑制方法」ともいう）。本発明によれば、好ましくは、汚泥の凝集性を向上でき、さらには余剰汚泥の発生を抑制できる。また、本発明によれば、好ましくは、膜分離を使用しない場合であっても汚泥を分離することができるため、既設の設備を使用して余剰汚泥の発生を抑制することができ、イニシャルコスト及びランニングコストを低減できる。
【００１６】
本発明により余剰汚泥の発生が抑制されるメカニズムは不明であるが、以下のように推定される。汚泥に酸素富化ガスを供給して改質処理を行うことによって、汚泥中に粘質物質を産生する微生物を優占化させることができる。この粘質物質を産生する微生物が優占化した汚泥を用いて有機排水の活性汚泥処理を行うことにより、曝気槽内の汚泥の凝集性が向上され、その結果ＳＶＩを低減することができる。一方、ＭＬＳＳ濃度が高濃度の条件下で曝気処理を行うことにより、曝気槽内のＢＯＤ−ＭＬＳＳ負荷（ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／日）を低く維持することができる。そしてＢＯＤ−ＭＬＳＳ負荷が低い状態で活性汚泥処理を行うことにより、汚泥の自己消化が起こり、その結果余剰汚泥の発生量を抑制できる。この曝気槽内の汚泥の凝集性向上によるＳＶＩの低減と、汚泥の自己消化による余剰汚泥の発生抑制との相乗効果により、本発明の方法によれば効率よく余剰汚泥の量を抑制できると考えられる。但し、本発明はこのメカニズムに限定して解釈されなくてもよい。
【００１７】
本明細書において「有機排水」は、有機物（ＢＯＤ成分）を含む排水をいい、例えば、家庭から出る下水、し尿等の生活排水、食品工場等の工場などから出る有機系産業排水を含む。
【００１８】
本明細書において「活性汚泥」とは、有機物を分解する機能を有する好気性微生物の集団のことをいい、例えば、下水や排水に含まれる有機物を分解する微生物を繁殖させて生じる泥状の沈殿物を含み、中でも、食肉加工工場や魚介類加工工場等の食品加工工場から排出される活性汚泥が好ましい。
【００１９】
本明細書において「酸素富化ガス」とは、空気よりも高い酸素濃度を有するガスのことをいい、純酸素ガスを含み得る。酸素富化ガスは、例えば、酸素を２１体積％以上含むガスであり、好ましくは酸素を２２体積％〜９９．９体積％含むガス、より好ましくは酸素を３０体積％〜９３体積％含むガスである。酸素富化ガスとしては、例えば、窒素製造において副生ガスとして分離される酸素富化ガス、窒素製造において副生ガスとして分離される酸素富化ガスから製造された酸素ガスが使用できる。窒素製造において副生ガスとして分離される酸素富化ガスを使用することにより、排ガスを有効利用することができる。
【００２０】
［余剰汚泥の発生抑制方法］
本発明の余剰汚泥の発生抑制方法において、活性汚泥処理を行う曝気槽のＭＬＳＳ濃度は、余剰汚泥の発生を抑制する点から、２０００ｍｇ／Ｌ〜３００００ｍｇ／Ｌに調整され、好ましくは４０００ｍｇ／Ｌ〜２００００ｍｇ／Ｌであり、より好ましくは８０００ｍｇ／Ｌ〜１５０００ｍｇ／Ｌである。
【００２１】
曝気槽のＭＬＳＳ濃度は、例えば、改質した汚泥を曝気槽へ導入する量を調整すること、及び返送する汚泥を曝気槽へ返送する量を調整すること等を行うことにより調整することができる。
【００２２】
汚泥の改質処理は、余剰汚泥の発生抑制の点から、例えば、粘質物質を産生する微生物を増殖及び／又は活性化することが好ましい。粘質物質を産生する微生物としては、例えば、バクテロイデス門、リゾビウム属、シュードモナス属、及びバークホルデリア属からなる群から選択される少なくとも１つに分類される１種類以上の微生物である。バクテロイデス門の微生物としては、例えば、ハリスコメノバクター属、及びレウィネラ属等が挙げられる。中でも、粘質物質を産生する微生物としては、余剰汚泥の発生抑制の点から、ハリスコメノバクター属、レウィネラ属、リゾビウム属、シュードモナス属、及びバークホルデリア属からなる群から選択される少なくとも１つに分類される１種類以上の微生物であることが好ましく、より好ましくはハリスコメノバクター属及び／又はレウィネラ属の微生物である。これらの微生物を増殖及び／又は活性化させて汚泥を改質し、改質した汚泥を用いて活性汚泥処理を行うことにより、例えば、曝気槽内の汚泥の凝集性を向上させることができる。すなわち、前記活性汚泥の改質処理において、余剰汚泥の発生抑制の点から、ハリスコメノバクター属及び／又はレウィネラ属の微生物を増殖及び／又は活性化させることが好ましい。これらの微生物は、例えば、これらの好気性微生物は、通常の下水処理場などの活性汚泥中に存在しうるが、溶存酸素の低い条件ではその存在量が小さい。一方、溶存酸素濃度（ＤＯ）が高い条件、例えば、１０ｍｇ／Ｌ以上、１３ｍｇ／Ｌ以上、１５ｍｇ／Ｌ以上などの条件では、他の微生物よりも生存確率が高くなりその割合も増加する。これらの微生物は、例えば、下水処理場、または工場排水処理場の活性汚泥を高濃度の酸素で曝気することで入手可能である。
【００２３】
上述の通り、溶存酸素濃度が高い条件であれば上記の微生物の割合を増加させることができることから、汚泥の改質処理を行う槽内の溶存酸素濃度は、例えば、１０ｍｇ／Ｌ以上に調整されることが好ましく、より好ましくは１３ｍｇ／Ｌ以上、さらに好ましくは１５ｍｇ／Ｌ以上である。汚泥の改質処理を行う槽内の溶存酸素濃度の上限は、ガス導入設備のコスト低減の点から、３０ｍｇ／Ｌ以下が好ましく、より好ましくは２５ｍｇ／Ｌ以下、さらに好ましくは２３ｍｇ／Ｌ以下である。したがって、汚泥の改質処理を行う槽内の溶存酸素濃度は、余剰汚泥の発生抑制及び設備コスト低減の点から、１０〜３０ｍｇ／Ｌが好ましく、より好ましくは１３〜２５ｍｇ／Ｌ、さらに好ましくは１５〜２３ｍｇ／Ｌである。
【００２４】
前記改質処理を行った活性汚泥は、粘質物質を産生する微生物を含むことが好ましく、より好ましくはハリスコメノバクター属、レウィネラ属、リゾビウム属、シュードモナス属、及びバークホルデリア属からなる群から選択される少なくとも１つに分類される１種類以上の微生物を含み、さらに好ましくはハリスコメノバクター属、及び／又はレウィネラ属を含む。改質処理した活性汚泥に含まれる微生物において、ハリスコメノバクター属の微生物とレウィネラ属の微生物との合計の存在比がもっとも多いことが好ましい。改質処理した活性汚泥に存在する微生物におけるハリスコメノバクター属及び／又はレウィネラ属の微生物の存在比［（ハリスコメノバクター属の微生物とレウィネラ属の微生物との合計）／（曝気槽内に存在する微生物）］は、余剰汚泥の発生抑制の点から、２０％以上であることが好ましく、より好ましくは２５％以上である。
【００２５】
汚泥の改質処理を行う槽内の溶存酸素濃度の調整方法は、特に制限されないが、例えば、槽底部に配置された散気管から酸素富化ガスを供給することで行うことができる。いずれの場合も、供給する酸素量を変えることで汚泥の改質処理を行う槽内の溶存酸素濃度を調整できる。溶存酸素濃度を均一にするため、曝気槽にはプロペラ型、タービン型、パドル型、スクリュー型などの撹拌機や、エアリフト用の内筒が備えられることが好ましい。また、より少ない酸素量で高い溶存酸素濃度を維持できる観点からは、汚泥の改質処理を行う槽を密閉型とすることが好ましく、さらに、前記槽に加圧してもよい。なお、溶存酸素濃度は、従来公知の溶存酸素濃度メータ（ＤＯメータ）を使用して測定できる。
【００２６】
曝気槽が前記汚泥の改質処理を行う槽を兼ね、曝気槽において汚泥の改質処理及び活性汚泥処理を行っても良いし、活性汚泥処理を行う曝気槽とは異なる槽（例えば、培養槽）で汚泥の改質処理を行ってもよい。中でも、処理効率向上の点から、曝気槽とは異なる槽で汚泥の改質処理を行うことが好ましい。曝気槽とは異なる槽で汚泥の改質処理を行う場合、汚泥の改質処理を行う槽に酸素富化ガスの曝気を行い、一方、曝気槽には空気曝気を行い有機排水の活性汚泥処理を行うことが好ましい。
【００２７】
本発明の余剰汚泥の発生抑制方法において、より効率的な余剰汚泥の発生抑制の点からは、前記改質処理した活性汚泥として曝気槽に粘質物質を添加してもよい。粘質物質としては、改質処理を行った槽から得られた粘質物質が挙げられる。また、より効率的な余剰汚泥の発生抑制の点から、使用する活性汚泥（微生物）を予め前述した溶存酸素濃度と同程度の溶存酸素濃度の槽で培養して生物処理工程で使用する活性汚泥を準備する工程を含んでもよい。この工程を含むことにより、前述した微生物を選択的に取り出すことができ、より効率的に余剰汚泥の発生抑制が可能となる。
【００２８】
［有機排水処理方法］
本発明は、その他の態様として、曝気槽内で微生物を用いて有機排水を活性汚泥処理する活性汚泥処理工程、及び前記生物処理工程で処理された有機排水を沈降分離することにより汚泥を回収する分離工程、を含む有機排水処理方法であって、前記分離工程で回収した汚泥に酸素富化ガスを曝気することにより改質処理した汚泥を用いて、曝気槽内のＭＬＳＳ濃度を２０００ｍｇ／Ｌ以上に維持しながら前記活性汚泥処理工程を行うことを含む余剰汚泥の発生抑制が可能な有機排水処理方法に関する。本発明の有機排水処理方法によれば、例えば、余剰汚泥の発生抑制しつつ、効率よく有機排水処理を行うことができる。
【００２９】
本発明の有機排水処理方法における活性汚泥の改質及びＭＬＳＳ濃度の調整については、本発明の余剰汚泥の発生抑制方法と同様である。
【００３０】
［活性汚泥の製造方法］
本発明は、さらにその他の態様として、活性汚泥に酸素富化ガスの曝気を行うことを含む改質した活性汚泥の製造方法に関する。本発明の活性汚泥の製造方法によれば、例えば、改質され、余剰汚泥の発生抑制に有用な活性汚泥を製造することができる。
【００３１】
本発明の活性汚泥の製造方法における活性汚泥の改質については、本発明の余剰汚泥の発生抑制方法と同様である。
【００３２】
改質した活性汚泥は、例えば、下水処理場又は工場排水処理場等の活性汚泥と、生物によって分解され易い既知の有機化合物とを主成分とし、窒素を２０〜１００ｍｇ／Ｌ、リンを１〜１０ｍｇ／Ｌとなるように栄養塩を添加して調製した液とを用い、溶存酸素（ＤＯ）を１０ｍｇ／Ｌ以上で曝気を行うことによって製造することができる。生物によって分解され易い既知の有機化合物としては、例えば、グルコース、ペプトン、及びスキムミルク等が挙げられる。
【００３３】
以下、本発明について図面を用いて詳細に説明する。但し、以下の説明は一例に過ぎず、本発明はこれに限定されないことはいうまでもない。
【００３４】
（実施の形態１）
実施の形態１として、活性汚泥の改質処理を曝気槽とは異なる槽（以下、「培養槽」という）で行う場合を例にとり説明する。図１は、本発明に使用する処理装置の構成の一例を示す概略図である。本実施の形態１において、処理装置は、曝気槽１、沈殿槽２、及び培養槽３を備える。曝気槽１と沈殿槽２とはパイプＰ２によって接続し、沈殿槽２と培養槽３とはパイプＰ３によって接続し、培養槽３と曝気槽１とはパイプＰ５及びＰ１によって接続している。
【００３５】
曝気槽１は、パイプＰ１によって流量調整槽（図示せず）と接続し、パイプＰ１を通じて有機排水を導入可能である。曝気槽１は、槽内に散気管４を備え、散気管４を通じて槽内の有機排水に酸素を含むガスを供給することができる。曝気槽１で活性汚泥処理された処理水は、パイプＰ２を通じて沈殿槽２に導入される。沈殿槽２内では、処理水の沈降分離を行うことにより汚泥と上澄み（分離液）とを分離する。沈殿槽２で沈澱した汚泥はパイプＰ３を通じて培養槽３に導入される。一方、上澄み（分離液）は、パイプＰ４を通じて外部に排出される。
【００３６】
パイプＰ３を通じて培養槽３に導入された汚泥は、培養槽３において酸素富化ガスが供給された状態で培養されることにより、改質処理が行われる。酸素富化ガスは、培養槽３内に配置された散気管５を通じて供給される。培養槽３で改質処理された活性汚泥は、パイプＰ５及びＰ１を通じて曝気槽１に返送される。一方、余剰汚泥は、パイプＰ６を通じて排出される。
【００３７】
（実施の形態２）
実施の形態２として、曝気槽が汚泥の改質処理を行う槽を兼ねる場合を例にとり説明する。図２は、本発明に使用する処理装置の構成の一例を示す概略図である。本実施の形態２において、処理装置は、曝気槽１１及び沈殿槽１２を備える。曝気槽１１と沈殿槽１２とはパイプＰ１２及びＰ１５，１１によって接続している。
【００３８】
曝気槽１１は、パイプＰ１１によって流量調整槽（図示せず）と接続し、パイプＰ１１を通じて有機排水を導入可能である。曝気槽１１は、槽内に散気管１４を備え、散気管１４を通じて槽内の有機排水に酸素富化ガスを供給することができ、これにより活性汚泥処理と汚泥の改質処理とを同時に行うことができる。曝気槽１１で活性汚泥処理された処理水は、パイプＰ２を通じて沈殿槽１２に導入される。沈殿槽１２内では、処理水の沈降分離を行うことにより汚泥と上澄み（分離液）とを分離する。沈殿槽１２で沈澱した汚泥はパイプＰ１５及び１１を通じて曝気槽１１に返送され、余剰汚泥はパイプＰ１６を通じて排出される。一方、上澄み（分離液）は、パイプＰ１４を通じて外部に排出される。
【００３９】
以下、本発明について実施例を用いて説明するが、本発明はこれに限定して解釈されない。
【実施例】
【００４０】
（実施例１）
図１の概略図に示す装置にて、有機排水の生物処理を行う。該装置は、容積３Ｌの曝気槽１を備え、容量２Ｌの分離槽（沈殿槽）２及び容量３Ｌの培養槽３が付設されている。曝気槽１にはブロワーから散気管４により空気曝気を行い、培養槽３に酸素曝気を行う（酸素：５０体積％）。曝気槽１の外側の槽は恒温槽（図示せず）となっており、この恒温槽により曝気槽１内の温度を２５〜３０℃に設定する。ｐＨは５．０〜７．０、曝気槽１のＨＲＴ（水理学的滞留時間：Hydraulic Retention Time）を１２ｈとし、分離槽２のＨＲＴを８ｈとする。活性汚泥は、下水処理場の活性汚泥を使用する。
【００４１】
溶存酸素濃度（ＤＯ）の設定
曝気槽１の溶存酸素濃度（ＤＯ）は、２ｍｇ／Ｌに設定する。培養槽３の溶存酸素濃度（ＤＯ）は、１５ｍｇ／Ｌに設定する。
【００４２】
生物処理
有機排水を曝気槽１に投入した（投入量は６Ｌ／日）。活性汚泥は曝気槽１の容積が３Ｌになるようにポンプで管Ｐ２から引き抜き、分離槽２に送る。分離槽２では固液分離が行われ、沈降分離した活性汚泥はポンプで管Ｐ３を通して培養槽３に送る。培養槽３で汚泥改質処理を行い、処理後の汚泥を曝気槽１に返送する。
【００４３】
測定項目
溶存酸素濃度測定は、フロー式を採用し、曝気槽からポンプで汚泥を循環させて曝気槽外で溶存酸素濃度を測定する。測定には、市販のＤＯメーターを使用する。曝気槽内の処理水をサンプリングして、ＭＬＳＳ測定及びＳＶ測定を行う。ＳＶは、１Ｌのメスシリンダーにサンプリングした処理水を１Ｌ入れ、３０分静置した後の沈殿汚泥の容積（ｍＬ）の割合のことをいう。ＳＶＩは、得られたＭＬＳＳ及びＳＶを用いて下記式から算出できる。
ＳＶＩ＝ＳＶ×１０，０００／ＭＬＳＳ
【００４４】
活性汚泥の微生物の特定
培養槽内の汚泥を採取し、ＰＣＲ−ＤＧＧＥ法を用いて１６ＳｒＲＮＡの解析を行い、微生物同定を行う。
【００４５】
（実施例２）
図２の概略図に示す装置にて、有機排水の生物処理を行った。該装置は、容積３Ｌの曝気槽１１を備え、容量２Ｌの分離槽（沈殿槽）１２が付設されている。曝気槽１１にはブロワーから散気管１４により酸素曝気を行い、実施例１と同様の測定を行った。その結果を図３及び４に示す。曝気槽１１の外側の槽は恒温槽（図示せず）となっており、この恒温槽により曝気槽１１内の温度を２５〜３０℃に設定した。ｐＨは５．０〜７．０、曝気槽のＨＲＴは１２ｈとした。有機排水は、スキムミルクを主成分とした模擬廃水を使用した。活性汚泥は、下水処理場の活性汚泥を使用した。
【００４６】
溶存酸素濃度（ＤＯ）の設定
曝気槽１１の溶存酸素濃度（ＤＯ）は、１５ｍｇ／Ｌに設定した。
【００４７】
生物処理
有機排水を曝気槽１１に投入した（投入量は６Ｌ／日）。活性汚泥は曝気槽１１の容積が３Ｌになるようにポンプで管Ｐ２から引き抜き、分離槽１２に送った。分離槽１２では固液分離が行われ、沈降分離した活性汚泥はポンプで管Ｐ１５を通して曝気槽１１に返送した。
【００４８】
（比較例）
曝気槽における曝気を酸素曝気に替えて空気曝気とし、曝気槽の溶存酸素濃度（ＤＯ）を２ｍｇ／Ｌとした以外は、実施例２と同様に行った。
【００４９】
結果
図３にＭＬＳＳ濃度とＳＶＩの関係を示す。同図からＭＬＳＳ濃度が高くなるにつれ、ＳＶＩが減少していることがわかる。とりわけ、ＭＬＳＳ濃度が８０００ｍｇ／Ｌを超えるとＳＶＩは１００以下に下がり、１４０００ｍｇ／Ｌを超えるとＳＶＩは７０以下に下げることができた。このように、高濃度のＭＬＳＳ濃度で活性汚泥処理を行うにも関わらずＳＶＩを低減させることができた。つまり、培養槽で汚泥の酸素曝気処理を行うことにより、汚泥が凝集性のよい汚泥に改質され、その汚泥を用いて高濃度のＭＬＳＳ濃度で有機排水処理を行うことにより、余剰汚泥の発生を抑制することができた。
【００５０】
ＤＯ １５ｍｇ／Ｌにおける微生物を同定したところ、バクテロイデス門に分類される微生物（中でも、ハリスコメノバクター属及びレウィネラ属の微生物）、リゾビウム属、シュードモナス属、及びバークホルデリア属の微生物が同定された。
【００５１】
図４に実施例２及び比較例におけるＤＯとＳＶＩの関係を示す。なお、同図のＳＶＩは、曝気槽におけるＭＬＳＳ濃度が４０００ｍｇ／Ｌである場合の値である。同図から、酸素曝気を行った実施例２は、空気曝気を行った比較例に比べてＳＶＩが減少していることがわかる。つまり、酸素曝気を行うことにより、汚泥の凝集性が向上し、余剰汚泥の発生を抑制することができるといえる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
以上、説明したとおり、本発明によれば、例えば、余剰汚泥の発生が抑制された有機排水の処理方法を実現できる。
【符号の説明】
【００５３】
１，１１ 曝気槽
２，１２ 沈殿槽
３， 培養槽
４，５，１４ 散気管
Ｐ１〜Ｐ６ パイプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
余剰汚泥の発生を抑制する方法であって、
酸素富化ガスの曝気により改質処理した活性汚泥を使用し、かつ、曝気槽内のＭＬＳＳ濃度を２０００ｍｇ／Ｌ〜３００００ｍｇ／Ｌに維持しながら、曝気槽内で微生物を用いて有機排水を活性汚泥処理することを含む、余剰汚泥の発生抑制方法。
【請求項２】
前記汚泥の改質処理は、ハリスコメノバクター属、レウィネラ属、リゾビウム属、シュードモナス属、及びバークホルデリア属からなる群から選択される少なくとも１つに分類される１種類以上の微生物を増殖及び／又は活性化することを含む、請求項１記載の余剰汚泥の発生抑制方法。
【請求項３】
前記汚泥の改質処理は、改質処理を行う槽内の溶存酸素濃度を１０ｍｇ／Ｌ以上に維持しながら酸素富化ガスを曝気することを含む、請求項１又は２に記載の余剰汚泥の発生抑制方法。
【請求項４】
前記汚泥の改質処理を前記曝気槽とは異なる槽で行い、改質処理した活性汚泥を前記改質処理を行った槽から活性汚泥処理を行う前記曝気槽に導入することを含む、請求項１から３のいずれかに記載の余剰汚泥の発生抑制方法。
【請求項５】
前記改質処理を行う槽は、酸素富化ガスの曝気を行い、前記曝気槽は、空気曝気を行う、請求項４記載の余剰汚泥の発生抑制方法。
【請求項６】
前記改質処理した活性汚泥として、前記改質処理を行った槽から得られた粘質物質を前記曝気槽に添加することを含む、請求項４又は５に記載の余剰汚泥の発生抑制方法。
【請求項７】
前記曝気槽が前記汚泥の改質処理を行う槽を兼ね、前記曝気槽において前記汚泥の改質処理及び活性汚泥処理を行う、請求項１から３のいずれかに記載の余剰汚泥の発生抑制方法。
【請求項８】
曝気槽内で微生物を用いて有機排水を活性汚泥処理する活性汚泥処理工程、及び
前記生物処理工程で処理された有機排水を沈降分離することにより汚泥を回収する分離工程を含む有機排水処理方法であって、
前記分離工程で回収した汚泥に酸素富化ガスの曝気を行うことにより改質処理した活性汚泥を用いて、曝気槽内のＭＬＳＳ濃度を２０００ｍｇ／Ｌ〜３００００ｍｇ／Ｌに維持しながら前記活性汚泥処理工程を行うことを含む、余剰汚泥の発生抑制が可能な有機排水処理方法。
【請求項９】
活性汚泥に酸素富化ガスの曝気を行うことを含む、改質した活性汚泥の製造方法。
【請求項１０】
前記活性汚泥の微生物を増殖及び／又は活性化することを含み、前記微生物は、ハリスコメノバクター属、レウィネラ属、リゾビウム属、シュードモナス属、及びバークホルデリア属からなる群から選択される少なくとも１つに分類される１種類以上の微生物である、請求項９記載の改質した活性汚泥の製造方法。
【請求項１１】
溶存酸素濃度を１０ｍｇ／Ｌ以上に維持しながら曝気を行うことを含む、請求項９又は１０に記載の改質した活性汚泥の製造方法。
【請求項１】
余剰汚泥の発生を抑制する方法であって、
酸素富化ガスの曝気により改質処理した活性汚泥を使用し、かつ、曝気槽内のＭＬＳＳ濃度を２０００ｍｇ／Ｌ〜３００００ｍｇ／Ｌに維持しながら、曝気槽内で微生物を用いて有機排水を活性汚泥処理することを含む、余剰汚泥の発生抑制方法。
【請求項２】
前記汚泥の改質処理は、ハリスコメノバクター属、レウィネラ属、リゾビウム属、シュードモナス属、及びバークホルデリア属からなる群から選択される少なくとも１つに分類される１種類以上の微生物を増殖及び／又は活性化することを含む、請求項１記載の余剰汚泥の発生抑制方法。
【請求項３】
前記汚泥の改質処理は、改質処理を行う槽内の溶存酸素濃度を１０ｍｇ／Ｌ以上に維持しながら酸素富化ガスを曝気することを含む、請求項１又は２に記載の余剰汚泥の発生抑制方法。
【請求項４】
前記汚泥の改質処理を前記曝気槽とは異なる槽で行い、改質処理した活性汚泥を前記改質処理を行った槽から活性汚泥処理を行う前記曝気槽に導入することを含む、請求項１から３のいずれかに記載の余剰汚泥の発生抑制方法。
【請求項５】
前記改質処理を行う槽は、酸素富化ガスの曝気を行い、前記曝気槽は、空気曝気を行う、請求項４記載の余剰汚泥の発生抑制方法。
【請求項６】
前記改質処理した活性汚泥として、前記改質処理を行った槽から得られた粘質物質を前記曝気槽に添加することを含む、請求項４又は５に記載の余剰汚泥の発生抑制方法。
【請求項７】
前記曝気槽が前記汚泥の改質処理を行う槽を兼ね、前記曝気槽において前記汚泥の改質処理及び活性汚泥処理を行う、請求項１から３のいずれかに記載の余剰汚泥の発生抑制方法。
【請求項８】
曝気槽内で微生物を用いて有機排水を活性汚泥処理する活性汚泥処理工程、及び
前記生物処理工程で処理された有機排水を沈降分離することにより汚泥を回収する分離工程を含む有機排水処理方法であって、
前記分離工程で回収した汚泥に酸素富化ガスの曝気を行うことにより改質処理した活性汚泥を用いて、曝気槽内のＭＬＳＳ濃度を２０００ｍｇ／Ｌ〜３００００ｍｇ／Ｌに維持しながら前記活性汚泥処理工程を行うことを含む、余剰汚泥の発生抑制が可能な有機排水処理方法。
【請求項９】
活性汚泥に酸素富化ガスの曝気を行うことを含む、改質した活性汚泥の製造方法。
【請求項１０】
前記活性汚泥の微生物を増殖及び／又は活性化することを含み、前記微生物は、ハリスコメノバクター属、レウィネラ属、リゾビウム属、シュードモナス属、及びバークホルデリア属からなる群から選択される少なくとも１つに分類される１種類以上の微生物である、請求項９記載の改質した活性汚泥の製造方法。
【請求項１１】
溶存酸素濃度を１０ｍｇ／Ｌ以上に維持しながら曝気を行うことを含む、請求項９又は１０に記載の改質した活性汚泥の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−１４３７４８（Ｐ２０１２−１４３７４８Ａ）
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２７８４７８（Ｐ２０１１−２７８４７８）
【出願日】平成２３年１２月２０日（２０１１．１２．２０）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１２月２０日（２０１１．１２．２０）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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