説明

好気性生物処理法

【課題】高濃度BOD排水を効率的に分解処理することができ、余剰汚泥の発生を抑え、バルキングや悪臭の発生をも抑制することができる、好気性生物処理法の提供を目的とする。
【解決手段】有機性排水を曝気槽に供給して有機性排水中の有機成分を分解処理する好気性生物処理法であって、溶解性BODが50mg/L以下で、MLVSSが2000mg/L以上であるという条件の下で、酸素消費指数〔(BOD−溶解性BOD)/MLVSS〕が0.01以上、0.15以下を示す活性汚泥混合液を構成する微生物を充填した曝気槽を用いて排水処理を行う。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、高濃度BOD排水を微生物により効率的に分解処理する好気性生物処理法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、BOD成分を含有する排水(BOD排水)を処理するためには、生物処理が一般に用いられてきた(例えば、特許文献1,2参照)。また、有機成分の含有濃度がかなり高い排水については、廃棄物として回収し、炉において燃焼処理される場合もあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許第3493783号公報
【特許文献2】特開2003−47986号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上記従来の生物処理法において、BOD濃度が極めて高い排水(高濃度BOD排水)を処理しようとすると、曝気処理においてバルキングを起こし、その後の固液分離処理を良好に行うことができず、浮遊物質が流出したり、曝気槽でのBODの処理不足により処理水の水質が悪化したり、悪臭が発生する等の難点があった。また、高濃度BOD排水を生物処理する際には、多量の余剰汚泥が発生するため、それら余剰汚泥を廃棄物として排水処理設備外へ搬出する必要があり、環境保全上、経済上の大きな負担となっていた。
【0005】
一方、上記のように排水を廃棄物として回収し、炉において燃焼処理する場合には、燃焼のために多大なエネルギーを要し、燃料費等がかさむとともに、燃焼処理により二酸化炭素が多量に発生するため、これらのことも環境保全上、経済上の大きな負担となっていた。
【0006】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、高濃度BOD排水を効率的に分解処理することができ、余剰汚泥の発生を抑え、バルキングや悪臭の発生をも抑制することができる、好気性生物処理法の提供をその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記の目的を達成するため、本発明の好気性生物処理法は、有機性排水を曝気槽に供給して有機性排水中の有機成分を分解処理する好気性生物処理法であって、溶解性BODが50mg/L以下で、MLVSSが2000mg/L以上であるという条件の下で、酸素消費指数〔(BOD−溶解性BOD)/MLVSS〕が0.01以上、0.15以下を示す活性汚泥混合液を構成する微生物を充填した曝気槽を用いるという構成をとる。
【0008】
すなわち、本発明者は、高濃度BOD排水を効率的に分解処理することができ、余剰汚泥の発生を抑え、バルキングや悪臭の発生をも抑制することができる好気性生物処理法を得るため、鋭意研究を重ねた。その研究の過程で、本発明者は、有機汚濁排水(BOD排水)を処理し得る微生物を含有する活性汚泥混合液において、微生物がどれだけ酸素を消費するかを示す指標である酸素消費指数〔(BOD−溶解性BOD)/MLVSS〕に着目した。この酸素消費指数は、ある一群の微生物を特定するために、本発明者が見出した指数であるが、溶解性BODが50mg/L以下で、MLVSSが2000mg/L以上という特殊な条件の下で、酸素消費指数〔(BOD−溶解性BOD)/MLVSS〕が0.01以上、0.15以下を示す活性汚泥混合液を構成する微生物を充填(占有)した曝気槽に、処理対象となる有機性排水を供給して有機性排水中の有機成分を分解処理すると、上記酸素消費指数を示さない活性汚泥混合液を充填した従来の曝気槽に比べて、排水中の有機成分の分解処理能力が飛躍的に向上することを見いだし、本発明に到達した。
【発明の効果】
【0009】
このように、本発明の好気性生物処理法によれば、酸素消費量が極めて少ない微生物群を曝気槽内に予め充填することにより、従来の好気性生物処理法よりも少ない酸素供給量で、排水中の有機成分を効率的に分解処理することができる。また、上記酸素消費指数を示す微生物(菌)は、通常の活性汚泥菌に比べて酸素消費量が少ないため、曝気槽内に微生物を高濃度で保有でき、これら多量の微生物で排水中に含有する高濃度の有機成分を効率的に分解することが可能となる。そのため、本発明によれば、従来の方法に比べて、曝気槽の小型化を図ることができる。さらに、上記酸素消費指数を示す微生物は、同化作用よりも異化作用が大きいため、BOD分解する時に増殖する一方で、速やかに消化されていく、よって余剰汚泥の発生を大幅に抑えることができる。また、上記酸素消費指数を示す微生物は、増殖期にある菌とは異なり、内生呼吸期にある菌であるため、高濃度BOD排水を処理しても、糸状菌等の過剰増殖もなく、バルキングや悪臭の発生をも抑制することができる。すなわち、本発明によれば、従来に比べ排水中の有機成分をより良好に処理することができると同時に、従来のように、余剰汚泥を廃棄物として排水処理設備外へ搬出する必要もなく、また排水を廃棄物として回収し、炉において燃焼処理する必要もないため、環境保全上、経済上の負担を大幅に軽減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明の好気性生物処理法の一例を示す説明図である。
【図2】本発明の好気性生物処理法の他の一例を示す説明図である。
【図3】回分槽において曝気を停止して汚泥を重力沈降させた状態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
つぎに、本発明の実施の形態について詳しく説明する。ただし、本発明は、この実施の形態に限られるものではない。
【0012】
本発明の好気性生物処理法は、有機性排水を曝気槽に供給して有機性排水中の有機成分を分解処理する好気性生物処理法であって、溶解性BODが50mg/L以下で、MLVSSが2000mg/L以上であるという条件の下で、酸素消費指数〔(BOD−溶解性BOD)/MLVSS〕(以下、単に「酸素消費指数」という場合もある)が0.01以上、0.15以下を示す活性汚泥混合液を構成する微生物を充填した曝気槽を用いることを特徴とする。
【0013】
本発明において、酸素消費指数〔(BOD−溶解性BOD)/MLVSS〕とは、前述したように、有機汚濁排水を処理し得る微生物を含有する活性汚泥混合液において、微生物がどれだけ酸素を消費するかを示す指標であり、ある一群の微生物を特定するために、本発明者が見出した指数である。このように、混合液のBODから溶解性BODを減じ、微生物の分解対象である水溶した有機物の要素を混合液全体のBODから除くことにより、微生物群起因の酸素消費量のみをより正確に表すことができる。
【0014】
本発明における酸素消費指数は、0.01以上、0.15以下であり、好ましくは0.02以上、0.10以下である。上記酸素消費指数が下限未満であると、過曝気により活性汚泥の解体が起こり、かえって処理水質を悪化させてしまい、上記酸素消費指数が上限を超えると、有機性排水中の有機成分の分解処理能力が劣り、余剰汚泥も発生しやすくなる。
【0015】
ここで、BOD(Biochemical Oxygen Demand)とは、排水等に含まれる有機物の量を示す指標であり、微生物が有機物を分解する際に消費される酸素量で表したものである。また、溶解性BODとは、微生物と混合されている水に溶解しているBOD成分、すなわち活性汚泥混合液に溶解しているBOD成分の量をいう。さらに、MLVSS(Mixed Liquor Volatile Suspended Solids)とは、汚泥処理槽内の固液混合物における有機性浮遊物質をいう。
【0016】
上記BODは微生物が多く存在し、微生物が分解する対象である溶解した有機物が液中に少ない場合においては、混合液中に存在する微生物群自体の酸素消費の傾向を示す指標となる。よって、上記酸素消費指数を測定する際には、微生物含有量が多い状態である「MLVSS 2000mg/L以上」という条件、および微生物が分解する対象である水に溶解した有機物が少ない状態である「溶解性BOD 50mg/L以下」という特殊な条件が、前提条件となる。すなわち、上記溶解性BODが高すぎると、混合液を構成する水に溶解した有機成分が容易に混合液中の微生物に吸着されたり、その内部に取り込まれてしまうため、微生物自体の酸素消費特性を見極めることが困難になるからである。また、上記MLVSSが低すぎると、測定の対象となる微生物量が少なくなり、測定された酸素消費指数の精度が下がるからである。
【0017】
上記のように混合液の溶解性BODが50mg/L以下で、MLVSSが2000mg/L以上という条件を満たす活性汚泥混合液を得るには、曝気槽のBOD負荷を無くした状態で、曝気槽内の混合液を採取することが適切である。そのためには、有機性排水を曝気槽に流入(供給)する前の状態、もしくは有機性排水を曝気槽に流入した後に充分曝気処理し水溶液中に溶解した有機成分を除去し尽くした状態で、曝気槽から混合液を採取することが適切である。
【0018】
本発明においては、前述したように、好気性処理において、溶解性BODが50mg/L以下で、MLVSSが2000mg/L以上であるという条件の下で、酸素消費指数〔(BOD−溶解性BOD)/MLVSS〕が0.01以上、0.15以下を示す活性汚泥混合液を構成する微生物を充填した曝気槽を用いることが最大の特徴である。
【0019】
本発明において曝気槽内に所定の微生物を充填させる方法(準備方法)としては、つぎの2つの態様例をあげることができる。
【0020】
〔第1の態様〕
処理対象となる有機性排水を流入する曝気槽にて、前処理を行う態様。すなわち、実施例において後述する図2のような好気性処理方法において、処理対象となる有機性排水を曝気槽1′内に流入させる前に、従来から使用されている一般的な活性汚泥を曝気槽1′内に投入する。つぎに、曝気槽1′に投入した活性汚泥を長時間曝気し、活性汚泥混合液の酸素消費指数〔(BOD−溶解性BOD)/MLVSS〕が0.01以上、0.15以下になるまで、曝気を継続する。この準備のために活性汚泥になされる曝気は、数週間もしくは数ヶ月に及ぶこともある。
【0021】
〔第2の態様〕
図1のように処理対象となる有機性排水を流入させ処理する曝気槽(曝気槽1)とは別に、もう1つの曝気槽(汚泥処理槽10)を準備し、その汚泥処理槽にて汚泥の曝気処理を行う態様。すなわち、曝気槽1とは異なる曝気槽(汚泥処理槽10)を準備し、汚泥処理槽10で上記第1の態様と同様に活性汚泥に対し長時間曝気処理を行い、所定の酸素消費指数を満たした活性汚泥混合液を作製し、曝気槽1に導入して曝気槽1内の活性汚泥混合液が所定の酸素消費指数になるように調整していくという態様。
【0022】
本発明においては、排水処理するために曝気槽内に準備した活性汚泥混合液は、MLVSSを2000mg/L以上にする必要があり、好ましくは2500〜25000mg/Lである。最適なMLVSSについては、排水の有機汚濁状態、曝気槽への酸素供給能力、曝気処理後の固液分離能力等を考慮して設備毎もしくは排水毎に設定すべきである。
【0023】
排水処理を開始した後に、曝気槽内の活性汚泥混合液が本発明で定める酸素消費指数を示すものに適合しているかどうかの確認は、曝気槽内の有機成分を曝気により処理し尽くし、溶解性BODが50mg/L以下、MLVSSが2000mg/L以上という条件に適合したときに、酸素消費指数が0.01以上、0.15以下に該当するか否かにより確認することができる。
【0024】
本発明においては、前述したような処理工程を行うことで作製した特定の酸素消費指数を示す微生物を充填した曝気槽を用いることが最大の特徴であり、それ以外については、従来の好気性生物処理法で使用する方式、設備、施設等を使用することが可能である。本発明の好気性生物処理法は、例えば、標準活性汚泥方式、長時間曝気方式、接触曝気方式、回分式活性汚泥方式、膜分離活性汚泥方式、オキシデーションディッチ方式等の好気性生物処理法において適用することができる。
【0025】
本発明における曝気槽への有機性排水の流入(供給)および処理の方法としては、例えば、少量の高濃度有機性排水を流入させた後、長時間曝気処理するバッチ式処理方法、もしくは連続的に中程度の濃度であるが多量に発生する有機性排水を曝気槽に連続的に徐々に流入させて処理する連続式処理方法等があげられる。
【0026】
図1は、本発明の好気性生物処理法の一例を示す工程図である。
図1の工程は、曝気槽1での有機性排水中の有機成分の分解処理に並行して、汚泥処理槽10において酸素消費指数が0.01以上、0.15以下を示す活性汚泥混合液を構成する微生物を作製し、上記曝気槽1内に供給し充填させるものである。
【0027】
図1の工程を詳しく説明すると、まず処理対象排水であるBOD成分等の有機物質を含む有機性排水は、排水流入ライン3を通じて、流量調整槽4から所定流量が曝気槽1に流入するようになっている。上記曝気槽1には、ブロワにより空気を吹き込むようにした曝気装置2が設けられており、その作動によって、槽底部から空気を吹き込むことにより、流入排水が曝気処理され、活性汚泥の存在下において、生物学的に好気処理されるようになっている。すなわち、曝気槽1において、流入排水中の有機物質が、微生物(活性汚泥)に捕食されて、浄化されることとなるとともに、上記微生物は、曝気槽1において増殖し、浮遊物質として、処理液中に含有された状態において、固液分離槽5に導かれるようになっている。
【0028】
上記固液分離槽5は、曝気槽1から導かれた処理液に対して、沈降(沈殿)分離操作が施されて、清澄な上澄み水(処理水)6と汚泥7とに分離されるようになっている。上澄み水6は、排出ライン8を通じて、施設外に排出される。一方、沈降した汚泥7は、固液分離槽5の底部から取り出され、その一部が汚泥返送ライン9を通じて、返送汚泥として、曝気槽1に戻される一方、一部の汚泥が、汚泥処理槽10に導入されるようになっている。
【0029】
上記汚泥処理槽10においては、その底部に、ブロワにより空気を吹き込むようにした曝気装置11が設けられており、この曝気装置11により、空気を吹き込みつつ、移送された濃縮汚泥に対して、常温下において、所定の曝気処理が施されるようになっている。なお、この汚泥処理槽10において処理して得られた汚泥処理液は、汚泥処理液返送ライン12を通じて、流量調整槽4に戻されるようになっている。
【0030】
このような構成からなる生物学的処理施設において、排水流入ライン3を通じて導かれた、処理されるべき所定の排水は、流量調整槽4において貯められて、所定の流量にて曝気槽1に供給される。そして、排水中の有機物質が、曝気状態下において、微生物により生物学的に好気処理されて、排水の浄化が行なわれた後、そこで生じた処理液が、固液分離槽5において、固液分離されて、固形分としての汚泥7が水相より取り出されることとなる。
【0031】
上記汚泥処理槽10において、汚泥処理することによって生じた汚泥処理液は、その汚泥処理液返送ライン12を通じて、流量調整槽4に順次返されることとなるが、その流量調整槽4に送られた汚泥処理液は、流量調整されて、次の曝気槽1に移され、そこで、汚泥分解が更に進行し、結果的に、排水処理施設から発生する汚泥が、可及的に削減されることとなる。なお、汚泥処理槽10からの汚泥処理液は、曝気槽1に導入され、排水処理に対しても有効に働くために、処理水質は適正に保持されるようになっている。
【実施例】
【0032】
つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。ただし、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【0033】
〔実施例1,2〕
回分槽を用い、バッチ式で排水処理を行った。まず、BOD負荷を無くした空の回分槽を準備し、別の生物処理施設の固液分離槽(沈殿槽)から持ってきた活性汚泥を、図2に示すような回分槽(曝気槽)1′に投入し、曝気装置(ブロワ)2′により、常温下で1ヶ月間もしくは2ヶ月間曝気を継続して、活性汚泥混合液の前処理を行った。そして、前処理後の回分槽1′内の活性汚泥混合液(排水投入前)のBOD、溶解性BODおよびMLVSSを測定し、これらの測定値から、活性汚泥混合液の酸素消費指数〔(BOD−溶解性BOD)/MLVSS〕を算出した。これらの結果を、下記の表1に併せて示した。
【0034】
【表1】

【0035】
上記表1の結果から、実施例1,2の酸素消費指数はそれぞれ0.15、0.011であり、また実施例1,2はいずれも溶解性BODが50mg/L以下、MLVSSが2000mg/L以上であった。このことから、上記前処理により、本発明で使用する特定の酸素消費指数を示す活性汚泥混合液を充填した回分槽(曝気槽)が準備できたことがわかる。
【0036】
つぎに、極めてBOD濃度の高い処理対象排水(高濃度BOD排水)を、上記回分槽(曝気槽)1′に投入し、曝気槽1′内の活性汚泥混合液(排水投入直後)の溶解性BODを実施例1が3500mg/L、実施例2が3600mg/Lに上げた。
【0037】
排水投入後も回分槽1′内の曝気処理を続け、週毎に活性汚泥混合液の溶解性BOD、MLVSSを測定した。その結果、溶解性BODは2週間後には実施例1が350mg/L、実施例2が210mg/Lと大幅に低減し、3週間後には実施例1が15mg/L、実施例2が7.6mg/Lとさらに低減し、ほぼ完全に排水投入前の状態まで浄化された。
【0038】
3週間後に曝気を3時間停止して、図3に示すように、汚泥7′を重力沈降させたところ、実施例1,2とも、汚泥界面Bが水面Aより0.3m低い位置に確認され、沈降性が良好であること、また上澄み水6′が清澄であることを確認した。
【0039】
続いて、曝気を再開し更に2週間曝気を継続したところ、活性汚泥混合液(排水投入5週間後)のMLVSSは実施例1が9300mg/L、実施例2が8100mg/Lと、排水投入前とほぼ同等の状態となった。このことから、実施例では、排水処理をしたにも関わらず、汚泥の増加を抑えられていることが確認できた。また、これら排水処理している間、実施例1,2ともに、バルキングや悪臭の発生は無かった。
【0040】
なお、上記実施例においては、バッチ式で排水処理を行ったが、連続的にBOD排水を流入させて排水処理した場合も、バッチ式と同様の優れた効果が得られることを本発明者は実験により確認している。
【0041】
〔比較例1〕
活性汚泥混合液の長時間曝気という前処理を行わずに排水処理を実施した以外は、実施例1と同様にして、排水処理を行った。すなわち、まず、BOD負荷を無くした空の回分槽を準備し、別の生物処理施設の固液分離槽(沈殿槽)から持ってきた活性汚泥を、図2に示すような回分槽1′に投入し、その直後に、回分槽1′内の曝気を開始した。そして、回分槽1′内の活性汚泥混合液(排水投入前)のBOD、溶解性BODおよびMLVSSを測定し、これらの測定値から、活性汚泥混合液の酸素消費指数〔(BOD−溶解性BOD)/MLVSS〕を算出した。これらの結果を、上記表1に併せて示した。
【0042】
上記表1の結果から、比較例1の酸素消費指数は0.23であり、本発明で使用する微生物の酸素消費指数の上限(0.15以下)を超えていた。
このことから、比較例1においては、本発明で述べる特定の酸素消費指数を示す活性汚泥混合液を、回分槽内に充填できていないことがわかる。
【0043】
つぎに、極めてBOD濃度の高い処理対象排水(高濃度BOD排水)を、上記回分槽(曝気槽)1′に投入し、曝気槽1′内の活性汚泥混合液(排水投入直後)の溶解性BODを3400mg/Lに上げた。
【0044】
排水投入後も回分槽1′内の曝気処理を続け、週毎に活性汚泥混合液の溶解性BOD、MLVSSを測定した。その結果、溶解性BODは排水投入後3週間経っても2500mg/Lと高い値を示し、浄化されていなかった。
【0045】
3週間後に曝気を3時間停止して、図3に示すように、汚泥7′を重力沈降させたところ、汚泥界面Bが水面Aより0.1m低い位置に確認され、実施例1,2の0.3mに比べて汚泥界面Bが高く、またその際に採取した上澄み水6′も白濁していた。このことから、活性汚泥が膨化し、沈降性、固液分離性が悪化していることが確認された。
【0046】
続いて、曝気を再開し更に2週間曝気を継続したところ、活性汚泥混合液(排水投入5週間後)のMLVSSは10500mg/Lであり、排水投入前に比べて増加していた。また、これら排水処理の間、バルキングによる悪臭の発生も確認された。
【産業上の利用可能性】
【0047】
本発明の好気性生物処理法は、高濃度BOD排水を微生物により効率的に分解処理するものであり、例えば、グリコールを高濃度に含有した自動車のクーラント廃液等の処理に使用することができる。
【符号の説明】
【0048】
1 曝気槽
2 曝気装置
5 固液分離槽
10 汚泥処理槽
11 曝気装置

【特許請求の範囲】
【請求項1】
有機性排水を曝気槽に供給して有機性排水中の有機成分を分解処理する好気性生物処理法であって、溶解性BODが50mg/L以下で、MLVSSが2000mg/L以上であるという条件の下で、酸素消費指数〔(BOD−溶解性BOD)/MLVSS〕が0.01以上、0.15以下を示す活性汚泥混合液を構成する微生物を充填した曝気槽を用いることを特徴とする好気性生物処理法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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