有機性排水の処理方法及び排水処理装置
【課題】２段生物処理法を適用した有機性排水の処理方法において、高い有機物負荷で運転を行った場合の発泡を、薬剤を使用せず、かつ生物処理性能を低下させずに抑制する。
【解決手段】有機性排水が流れる上流側から、少なくとも、第１生物処理槽１と第２生物処理槽２とが配置されてなり、第１生物処理槽１において有機性排水中の有機物を曝気処理して分散菌体に変換する第１生物処理工程と、変換された分散菌体を第２生物処理槽２に移送しフロック化すると共に、微小生物が共存する汚泥を得る第２生物処理工程と、第１生物処理槽１における発泡量を測定し、発泡量が予め定められた基準値を超過した段階で、第２生物処理工程によって得られた汚泥の一部を、第１生物処理槽１に返送する汚泥返送工程と、を有し、汚泥返送工程における汚泥の返送量は、第１生物処理槽１内の発泡量、単位時間あたりの発泡量のうちの少なくともいずれかに応じて制御するようにした。
【解決手段】有機性排水が流れる上流側から、少なくとも、第１生物処理槽１と第２生物処理槽２とが配置されてなり、第１生物処理槽１において有機性排水中の有機物を曝気処理して分散菌体に変換する第１生物処理工程と、変換された分散菌体を第２生物処理槽２に移送しフロック化すると共に、微小生物が共存する汚泥を得る第２生物処理工程と、第１生物処理槽１における発泡量を測定し、発泡量が予め定められた基準値を超過した段階で、第２生物処理工程によって得られた汚泥の一部を、第１生物処理槽１に返送する汚泥返送工程と、を有し、汚泥返送工程における汚泥の返送量は、第１生物処理槽１内の発泡量、単位時間あたりの発泡量のうちの少なくともいずれかに応じて制御するようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機性汚濁成分を含有する被処理水（以下、有機性排水と呼ぶ）を活性汚泥方式で処理する有機性排水の処理方法に関し、特にその微生物処理槽における発泡の悪影響を低コストで防ぐことを可能にする有機性排水の処理方法及び排水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、有機性排水を生物処理する活性汚泥法は、処理水質が良好で、装置のメンテナンスが容易である等の利点を有していることから、下水処理や産業排水処理等に広く用いられている。
しかしながら、活性汚泥法におけるＢＯＤ（Biological Oxygen Demand：生物化学的酸素要求量）容積負荷は、０．５〜０．８ｋｇＢＯＤ／ｍ3／ｄ（日）程度と低負荷条件であるため、広い敷地面積が必要になるという課題を有している。
【０００３】
かかる課題に鑑みて、従来においては、２段生物処理法が提案されている（例えば、特許文献１、２参照。）。
これは、有機性排水を第１生物処理工程で細菌処理し、排水に含まれる有機物を酸化分解し、非凝集性の細菌の菌体に変換し、その後、第２生物処理工程で固着性原生動物に捕食除去させることにより高負荷運転を可能にした技術である。
【０００４】
上記２段生物処理法においては、第１処理工程で７０〜９５％程度の有機物が細菌処理によって分解されるようになされており、第１処理工程単独でのＢＯＤ容積負荷は、１〜２０ｋｇＢＯＤ／ｍ3／ｄ程度の高負荷運転となる。
従って、第１処理工程においては、ＢＯＤ分解のための酸素を大量の曝気により供給する必要があり、大量曝気によって第１処理工程は著しい発泡を起こす。
【０００５】
特に、食品製造工場の工業排水には、低分子の有機物や比較的高分子の発泡性物質が多量に溶解しているため、第１処理工程で生物処理を行う場合、負荷が高くなると共に発泡量が極めて多くなることが知られている。
例えば、スキムミルク等の乳製品加工排水を処理する場合、第１処理工程槽単独でのＢＯＤ容積負荷が３ｋｇＢＯＤ／ｍ3／ｄ程度になると発泡量が極めて多くなり、処理槽から排水が泡と共に溢れ出てしまうという問題を生じている。
【０００６】
このような発泡対策として、消泡剤を適宜添加する方法や、予め発泡防止剤を添加しておく方法が提案されている（例えば、特許文献３参照。）。
また、第１処理工程において適宜曝気を弱めたり、供給する有機性排水の濃度を測定し、高濃度すなわち高負荷のときには攪拌回転数を低下させたりすることにより、発泡量を低減化させる方法が提案されている（例えば、特許文献４参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特公昭５６−４８２３５号公報
【特許文献２】特公昭６２−５４０７３号公報
【特許文献３】特開昭６３−１９０６９８号公報
【特許文献４】特開平１０−２７２４８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、消泡剤や発泡防止剤を使用する方法は、薬剤の使用量が多く、また薬剤を供給するための設備を別途設ける必要があるため、極めてコスト高であるという問題を有している。
また、曝気を弱めたり処理槽の攪拌回転数を低下させたりする方法は、生物処理を十分に行うための酸素供給量が不足してしまうという問題を有している。
【０００９】
そこで本発明においては、上述したような従来技術の問題点に鑑み、２段生物処理法における第１生物処理工程において、高い有機物負荷で運転を行った場合に生じる発泡を、薬剤を使わずに、しかも、生物処理性能を低下させずに抑制できる有機性排水の処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
〔１〕有機性排水が流れる上流側から、少なくとも、第１生物処理槽と、第２生物処理槽とが、配置されている排水処理装置を用いる有機性排水の処理方法であって、前記第１生物処理槽において、前記有機性排水中の有機物を、曝気処理して分散菌体に変換する第１生物処理工程と、前記変換された分散菌体を、前記第２生物処理槽に移送し、フロック化すると共に、微小生物が共存する汚泥を得る第２生物処理工程と、前記第１生物処理槽における発泡量を測定し、当該発泡量が予め定められた基準値を超過した段階で、前記第２生物処理工程によって得られた汚泥の一部を、前記第１生物処理槽に返送する汚泥返送工程と、を有し、前記汚泥返送工程における汚泥の返送量は、前記第１生物処理槽内の発泡量、単位時間あたりの発泡量のうちの少なくともいずれかに応じて制御する有機性排水の処理方法を提供する。
【００１１】
〔２〕前記汚泥返送工程における汚泥の返送量が、第１生物処理槽１に供給される有機性排水の水量（ｍ3／ｄａｙ）Ｑを基準として、０．０５〜０．７Ｑである前記〔１〕に記載の有機性排水の処理方法を提供する。
【００１２】
〔３〕前記汚泥返送工程における汚泥の返送量が、０．１〜０．５Ｑである前記〔２〕に記載の有機性排水の処理方法を提供する。
【００１３】
〔４〕前記〔１〕乃至〔３〕のいずれか一に記載の有機性排水の処理方法に用いる排水処理装置であって、有機性排水が流れる上流側から、少なくとも、第１生物処理槽と、第２生物処理槽とが、配置されており、前記第１生物処理槽の水面及び／又は泡表面の高さを測定可能な発泡量測定手段と、前記第２生物処理槽で得られる汚泥を前記第１生物処理槽に返送する汚泥返送管と、前記汚泥の返送量を調節する汚泥返送量調節手段と、を有する排水処理装置を提供する。
【００１４】
〔５〕前記発泡量測定手段が、超音波式又はレーザ式の測長器である前記〔４〕に記載の排水処理装置を提供する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、２段生物処理法を用いて有機性排水の処理を行う際、第１生物処理工程を高い有機物負荷条件下で行った場合に生じる発泡を、薬剤等を使用せずに低コストで、かつ生物処理性能を低下させることなく抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態における排水処理装置の一例の概略図である。
【図２】本実施形態における排水処理装置の他の一例の概略図である。
【図３】本実施形態における排水処理装置の他の一例の概略図である。
【図４】従来における排水処理装置の一例の概略図である。
【図５】従来における排水処理装置の他の一例の概略図である。
【図６】従来における排水処理装置の他の一例の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明を実施するための形態（以下、「本実施形態」と言う。）について、図面を参照して説明する。本発明は、以下の記載に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。
なお、図面中、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとし、さらに図面の寸法比率は、図示の比率に限定されるものではない。
【００１８】
〔排水処理装置〕
先ず、本実施形態の排水処理装置、すなわち本実施形態の有機性排水の処理方法に適用する排水処理装置について説明する。
図１に、本実施形態における排水処理装置の概略図を示し、図４はこれと対比するための、従来における排水処理装置の概略図を示す。
これらの排水処理装置は、いずれも２段生物処理法に適用するものであり、有機性排水が流れる上流から下流の方向に、第１生物処理槽１、第２生物処理槽２、膜分離槽４が、連通された構成を有している。
図１、図４の排水処理装置は、いずれも膜分離槽４に備えられている膜モジュール６により処理水をろ過して分離された汚泥を第２生物処理槽２に返送する汚泥返送管７を具備している。
図４の排水処理装置においては第１生物処理槽１に消泡剤添加手段２０を具備しているが、図１の排水処理装置は具備していない。
図１の排水処理装置においては、汚泥返送管７が分岐しており、図中実線で示す汚泥返送管７は第２生物処理槽２に接続し、図中破線で示す分岐した汚泥返送管１０は、第１生物処理槽１及び第２生物処理槽２の双方に接続している。
図１の排水処理装置は、第１生物処理槽１の水面及び／又は泡表面の高さを測定する機能を有し、発泡量を測定する発泡量測定手段としての発泡量測定器８、及びこの測定値に応じて汚泥の返送量を調節する機能を有する汚泥返送量調節手段としての汚泥返送量調節器９を備えている。
【００１９】
なお、汚泥返送管７は、図１のように分岐構造に限定されることなく、直接膜分離槽４から第１生物処理槽１に接続させた構成としてもよい。
また、本実施形態の排水処理装置においては、図１に示すような発泡量測定器８を設けることなく、目視にて発泡量を目測し、当該発泡量に応じて所定量の汚泥を返送するようにしてもよい。
【００２０】
図２、図３は、それぞれ本実施形態における有機性排水の処理方法に適用する排水処理装置の他の一例の概略図を示し、図５、図６はこれらと対比するための、従来構成の有機性排水の処理方法に適用する排水処理装置の概略図を示す。
図２の排水処理装置においては、図５に示されている第１生物処理槽１に対する消泡剤添加手段２０が設けられておらず、第２生物処理槽２で生じた汚泥を第１生物処理槽１へ直接返送するための汚泥返送管７が設けられている。
図３の排水処理装置においては、図６に示されている第１生物処理槽１に対する消泡剤添加手段が設けられておらず、第２生物処理槽２で生じた汚泥を、沈殿槽３を経由して第１生物処理槽１へ返送するために、汚泥返送管７が分岐した構造となっている。
図２及び図３に示した排水処理装置も、図１の排水処理装置と同様に、第１生物処理槽１の発泡量を測定する発泡量測定器８、及びこの測定値に応じて汚泥の返送量を制御する汚泥返送量調節器９を備えている。
【００２１】
図１〜図３中の汚泥返送量調節器９は、第１生物処理槽１に対して汚泥を返送する量を調節する機能を有している。具体的には、所定の調節弁の開閉状態を制御することにより汚泥返送量を制御する機能、時間によって稼動と停止とを切り替え汚泥返送量を制御する機能等が挙げられるが、これらに限定されるものではなく、汚泥の返送量を調節する機能を発揮すれば、いかなる構成であってもよい。
【００２２】
なお、図１〜図３の排水処理装置を構成する第２生物処理槽２は、１段構成として図示されているが、これらに限定されるものではなく、２段以上の多段構成となっていてもよい。
【００２３】
〔有機性排水の処理方法〕
上述した本実施形態の排水処理装置を用いた有機性排水の処理方法について説明する。
処理対象である有機性排水は、有機物を含有する種々の排水であり、例えば、魚介類、肉類、野菜類等の各種生鮮食料品の加工工場、乳製品、飲料、菓子等の各種の食品製造工場、醸造工場、発酵工場等からの工業排水、生活排水等が挙げられる。
【００２４】
本実施形態の有機性排水の処理方法は、いわゆる２段生物処理法を適用したものである。
図１〜図３の前記第１生物処理槽１において、供給された有機性排水中の有機物を、曝気処理して分散菌体に変換する（第１生物処理工程）。
第１生物処理工程においては、第１生物処理工程単独のＢＯＤ容積負荷が１〜２０ｋｇＢＯＤ／ｍ3／ｄ（日）程度という、高い有機物負荷の条件下で処理が行われる。
第１生物処理工程においては十分な量の酸素を強力な曝気によって供給し、第１生物処理槽に流入したＢＯＤの７０〜９５％が細菌によって酸化分解される。
【００２５】
次に、前記第１生物処理工程において変換された分散菌体を、第２生物処理槽２に移送する。
この第２生物処理槽２においては、前記第１生物処理工程において得られた分散菌体をフロック化（小さな塊状に変化）させ、かつ微小生物を共存させて、分散菌体を捕食させる生物処理が行われることにより、微小生物が存在する汚泥が得られる（第２生物処理工程）。
この第２生物処理工程においては、汚泥中のフロック内に、分散菌体を捕食する微小生物や、前記フロックを形成するための多様な凝集性細菌が共存させるようにする。
この汚泥中のフロック（小さな塊）内に存在する微小生物や多様な細菌は、単に有機性排水中の有機物を分解するだけでなく、有機性排水中の発泡物質や、分散菌体の増殖に伴って生じる粘性物質を分解する機能を有している。
また、汚泥中のフロックは、発泡物質や粘性物質の一部を吸着して取り込んで無力化する性質を有している。
【００２６】
続いて、図１においては、膜分離槽４で生物処理槽２から供給された汚泥混合排水を膜モジュール６によりろ過し、汚泥を分離し、清澄な処理水を得る。
図２においては、第２生物処理槽２内で膜モジュール６により汚泥を分離し、処理水を得る。
図３においては、沈殿槽３内で汚泥を分離し、処理水を得る。
【００２７】
図１においては膜分離槽４で、図３においては沈殿槽３で分離された汚泥は、汚泥返送管７を通じて第２生物処理槽２に返送され（汚泥返送工程）、さらなる生物処理が繰り返される。
第２生物処理槽２では、汚泥濃度が高いほど有機物を分解する生物量が多くなるので、微生物の分解性能が高くなる。通常、第２生物処理槽２内の汚泥濃度は、３〜１５ｋｇＳＳ／ｍ3が好適である。
図２においては、第２生物処理槽２の汚泥濃度は常に高い状態に保持されるが、図１においては第２生物処理槽２から膜分離槽４へ、図３においては第２生物処理槽２から沈殿槽３への流出により、第２生物処理槽２内の汚泥濃度は減少してしまう。
そこで、常に第２生物処理槽内の汚泥濃度が一定となるように、図１では膜分離槽４で固液分離されて濃縮された汚泥を第２生物処理槽２へ返送し、図３では沈殿槽３で固液分離されて濃縮された汚泥を第２生物処理槽２へ返送する。
【００２８】
ところで、第１生物処理槽１において強力な曝気条件下で有機系排水を処理槽に供給して生物処理を行うと、有機系排水中に含まれている微量の発泡物質や粘性物質によって発泡が生じる。
特に、乳製品、飲料、菓子等の各種の食品製造工場、醸造工場、発酵工場等からの工業排水の場合には、ＢＯＤ容積負荷３ｋｇＢＯＤ／ｍ3／ｄ前後から激しい発泡が生じる。
そこで、第１生物処理槽１の発泡量を発泡量測定器８又は目視により測定し、発泡量が予め定められた基準値を超過した段階で、上述した第２生物処理工程によって得られた汚泥の一部を、前記第１生物処理槽に返送する。
なお、前記発泡量の測定は経時的に行うことが好ましく、単位時間あたりの増加量（増加の勾配）を、汚泥返送を開始する際の基準値としてもよく、あるいは所定量を超過したときの当該所定量を基準値としてもよい。
第２生物処理工程によって得られた汚泥の第１生物処理槽１への返送は、図１においては膜分離槽４、図２においては第２生物処理槽２、図３においては沈殿槽３を介して行われる。
【００２９】
第１生物処理槽１に対して汚泥を返送する意義について説明する。
第１生物処理工程を行う第１生物処理槽１には、高濃度の有機性排水が供給される。特に、食品製造業における排水には、発泡物質が含有されている場合が多い。
また、第１生物処理工程においては、分散性細菌が高濃度のＢＯＤ成分を高速で分解して菌体に変換するようになされている。
分散性細菌の高速増殖と共に粘性物質が生成される場合が多く、特に、高負荷条件下において第１生物処理工程を行うと、発泡物質や分散性細菌起因の粘性物質の濃度が高くなる。しかも、ＢＯＤ成分の分解のための酸素を供給するために必要な強力曝気が、発泡を一層激しいものにする。
このような発泡物質や粘性物質に起因する発泡に対して、消泡剤や発泡防止剤等の薬剤を使う方法も従来において行われていたが、多量の薬剤や専用の設備が必要となることから極めてコスト高である。
本実施形態においては、発泡を抑制する方法として、第２生物処理工程において得られた汚泥を利用する。
汚泥中のフロック内に存在する微生物や多様な細菌は、有機性排水中の発泡物質や、分散菌体の増殖に伴って生じる粘性物質を分解する機能を有しており、汚泥中のフロックは、発泡物質や粘性物質の一部を吸着して取り込んで無力化する性質を有しているため、これらの効果が併せて発揮されることにより、発泡の効果的な抑制が図られる。
【００３０】
次に、第１生物処理槽１に返送する汚泥の量について説明する。
第１生物処理槽１へ返送される汚泥の必要量は、第１生物処理槽１における発泡量、単位時間あたりの発泡量、返送する汚泥の生物濃度、前記第１生物処理槽のＢＯＤ濃度に依存する。
なお、第１生物処理槽１における第１生物処理工程では、あくまでも分散性細菌による有機物分解を主体に進行させることにより高い有機物分解処理性能を達成することが重要なのであり、また、汚泥返送にはエネルギー消費が必要であることから、第２生物処理工程を経た汚泥の第１生物処理槽１への返送量は、発泡を抑制するために必要な量に限定することが好ましい。
【００３１】
第１生物処理工程において発泡抑制を行うために必要な汚泥の返送量は、第１生物処理槽１に供給される有機性排水の水量（Ｑｍ3／ｄａｙとする）基準とすると、０．０５〜０．７Ｑ程度が好ましく、より好ましくは０．１〜０．５Ｑである。
【００３２】
発泡を抑制するという観点からは、第１生物処理槽１への汚泥の返送量は、第２生物処理工程を経た汚泥中の生物濃度や、有機性排水の有機物ＢＯＤ濃度に依存する。
第１生物処理工程は、通常、１〜３０(ｋｇＢＯＤ／ｍ3／ｄ）程度のＢＯＤ容積負荷：（Ｌ）で運転される。
また、第２生物処理槽２で得られる汚泥濃度：（Ｘ）は、３〜１５（ｋｇＳＳ／ｍ3）であり、通常は１０（ｋｇＳＳ／ｍ3）程度として運転される。
第１生物処理工程において発泡抑制効果を発現させるためには、第１生物処理槽１内の有機物負荷（ＢＯＤ容積負荷）と第１生物処理槽１内の生物濃度：（Ｘ’）との比率、すなわち、第１生物処理槽１内のＢＯＤ−ＳＳ負荷:(Ｌｘ＝Ｌ÷Ｘ’）が適切な値となるように制御すればよい。
ＢＯＤ容積負荷や汚泥濃度を変化させて第１生物処理槽１における適切なＢＯＤ−ＳＳ負荷を検討した結果、低負荷条件、例えば、第１生物処理槽１をＢＯＤ容積負荷Ｌ＝１(ｋｇＢＯＤ／ｍ3／ｄ）程度として運転する場合には、Ｌｘ＝１(ｋｇＢＯＤ／ｋｇＳＳ／ｄ）程度とし、高負荷条件、例えば、ＢＯＤ容積負荷Ｌ＝３０(ｋｇＢＯＤ／ｍ3／ｄ）程度で運転する場合には、Ｌｘ＝７(ｋｇＢＯＤ／ｋｇＳＳ／ｄ）程度とすれば、発泡抑制には適切であることが確かめられた。
上述の低負荷条件で運転する場合、すなわち、第１生物処理槽１におけるＢＯＤ容積負荷Ｌ＝１（ｋｇＢＯＤ／ｍ3／ｄ）の場合、ＢＯＤ−ＳＳ負荷の値も小さめに設定すればよく、Ｌｘ＝１(ｋｇＢＯＤ／ｋｇＳＳ／ｄ）程度が適当である。このとき、第１生物処理工程における汚泥濃度：Ｘ’は、Ｘ’＝Ｌ÷Ｌｘで計算されるので、Ｘ’＝１（ｋｇＢＯＤ／ｍ3／ｄ）÷１(ｋｇＢＯＤ／ｋｇＳＳ／ｄ）＝１（ｋｇＳＳ／ｍ3）となる。
第２生物処理工程により得られた汚泥濃度が１０（ｋｇＳＳ／ｍ3）であれば、第１生物処理槽１へと返送する汚泥量の比率は、第１生物処理槽１に供給される有機性排水の水量（Ｑｍ3／ｄａｙとする）基準とすると、０．１Ｑということになる。
次に、上述の高負荷条件で運転する場合、すなわち、第１生物処理槽１のＢＯＤ容積負荷Ｌ＝３０（ｋｇＢＯＤ／ｍ3／ｄ）の場合、ＢＯＤ−ＳＳ負荷の値は低負荷条件よりも若干大きめに設定したほうがよく、Ｌｘ＝７(ｋｇＢＯＤ／ｋｇＳＳ／ｄ）程度が適当である。このとき、第１生物処理工程における汚泥濃度：Ｘ’は、Ｘ’＝３０（ｋｇＢＯＤ／ｍ3／ｄ）÷７(ｋｇＢＯＤ／ｋｇＳＳ／ｄ）＝４．３（ｋｇＳＳ／ｍ3）となる。
第２生物処理工程により得られた汚泥濃度が１０（ｋｇＳＳ／ｍ3）であれば、第１生物処理槽へ返送する汚泥量の比率は０．４３Ｑということになる。
上述のように、汚泥返送量の比率は、第２生物処理工程により得られた汚泥濃度によって値が変化するが、第１生物処理槽内のＢＯＤ−ＳＳ負荷を使えば、汚泥濃度や第１生物処理槽内のＢＯＤ容積負荷によらず、常に、適切な条件を表現することが可能である。
【００３３】
次に、第１生物処理槽１に対する汚泥の返送量の制御方法について説明する。
図１〜図３中に示す発泡量測定器８によって、第１生物処理槽１の水面及び／又は泡表面の高さを測定し、第１生物処理槽１の発泡量を検出し、測定結果を汚泥返送量調節器９に伝送する。
汚泥返送量調節器９においては、予め汚泥の返送が開始されるための基準値を設定しておく。当該基準値は単位時間あたりの増加量（増加の勾配）としてもよく、所定の値としてもよい。
汚泥返送量調節器９に伝送された測定値が、前記基準値を超えたときに、第１生物処理槽１への汚泥返送を開始する。
汚泥返送初期段階における返送量は、上述の通り、第１生物処理槽内のＢＯＤ−ＳＳ負荷Ｌｘが１〜７(ｋｇＢＯＤ／ｋｇＳＳ／ｄ）になるように設定する。
【００３４】
有機性排水の有機物負荷が変動して負荷が上昇すると、発泡を抑制するための汚泥返送量も増加させなければならないが、逆に、有機性排水の有機物負荷が低下すると、汚泥返送量は減少させてよいので、発泡量の減少に伴って汚泥返送量も徐々に減らし、発泡量が 前記返送開始の基準値を下回る時には汚泥返送を停止するように制御を行う。
【００３５】
なお、発泡量測定手段（図１〜図３中の発泡量測定器８）としては、第１生物処理槽１の水面及び／又は泡表面の高さを測定可能な超音波式又はレーザ式の測長器が好ましく、運転安定性の観点から、超音波式の測長器がより好ましい。
なお、汚泥返送量調節手段（図１〜図３中の汚泥返送量調節器９）としては、所定の調節弁の開閉状態を制御することにより汚泥返送量を自動的に制御する手段、汚泥返送ポンプの回転数を制御することにより汚泥返送量を自動的に制御する手段、時間によって稼動と停止の切り替えを行い、汚泥返送量を自動的に制御する手段、あるいは手動の開閉弁を人為的に切替ることにより汚泥返送量を制御する手段等が挙げられるが、自動的に制御するいずれかの手段が好ましい。
また、汚泥返送量調節手段は、これらの手段に限定されるものではなく、返送量を調節する機能を発揮すればよい。
【実施例】
【００３６】
以下、具体的な実施例と、これとの比較例を挙げて具体的に説明する。
〔実施例〕
図１の排水処理装置を用いて、有機性排水の処理を行う。
この排水処理装置は、第１生物処理槽１（容量６Ｌ）、第２生物処理槽２（容量６Ｌ／段×３段＝計１８Ｌ）及び膜分離槽４（容量６Ｌ）が、この順番で連通された構成を有している。
有機性排水としてスキムミルク水溶液（ＢＯＤ５００〜１５００ｍｇ／Ｌ）を３０Ｌ／ｄａｙ流入させて活性汚泥処理を行った。
膜分離槽４には膜モジュール６（ＰＶＤＦ製中空糸、孔径０．１μｍ）が設置されており、膜分離槽４で分離された活性汚泥は、所定の送液ポンプ（図示せず）により汚泥返送管７を通じて第２生物処理槽２の前段に返送した。汚泥返送率は４Ｑ（有機排水の流入水量１Ｑとしたときの流量比）とした。
【００３７】
上記においては、第２生物処理槽２における生物濃度（ＭＬＳＳ）は約８０００ｍｇ／Ｌ、膜分離槽４における生物濃度（ＭＬＳＳ）は約１００００ｍｇ／Ｌで一定となるように、汚泥の返送を行った。
初期馴養段階では、第１生物処理槽１単独のＢＯＤ容積負荷を２．５ｋｇＢＯＤ／ｍ3／ｄから立上げて、約３週間で７．５ｋｇＢＯＤ／ｍ3／ｄまでＢＯＤ容積負荷を上昇させ、約１ヶ月間一定負荷に保った。
その後、さらに１８．５ｋｇＢＯＤ／ｍ3／ｄまでＢＯＤ容積負荷を上昇させ、以後、約１ヶ月間一定負荷に保った。
【００３８】
第１生物処理槽１において、初期のＢＯＤ容積負荷：２．５ｋｇＢＯＤ／ｍ3／ｄの状態においても、発泡量測定器８により激しい発泡が測定された。
そこで、汚泥返送量調節器９により汚泥返送を開始し、第１生物処理槽１における発泡量が増加しないように返送量を制御した。汚泥返送量は、発生した泡の溢流を防止するために必要な最低限の量に設定し、有機性排水の容積（Ｑ）に対して、０．１Ｑであった。
第１生物処理槽１のＢＯＤ容積負荷の上昇に伴い、この第１生物処理槽１への汚泥の返送量が増加し、ＢＯＤ容積負荷７．５ｋｇＢＯＤ／ｍ3／ｄとなったときの汚泥返送量は０．３Ｑ、またＢＯＤ容積負荷１８．５ｋｇＢＯＤ／ｍ3／ｄとなったときの汚泥返送量は０．５Ｑであった。
ＢＯＤ容積負荷７．５ｋｇＢＯＤ／ｍ3／ｄとＢＯＤ容積負荷１８．５ｋｇＢＯＤ／ｍ3／ｄで、約１ヶ月間ずつ連続運転を行ったが、著しい発泡は発生せず、良好な有機性排水処理が行われた。
【００３９】
〔比較例〕
図４に示す構成の排水処理装置を用いて、有機性排水の処理を行った。
この排水処理装置は、第１生物処理槽１（容量６Ｌ）、第２生物処理槽２（容量６Ｌ／段×３段＝計１８Ｌ）及び膜分離槽４（容量６Ｌ）が、この順番で連通された構成を有している。
有機性排水としてスキムミルク水溶液（ＢＯＤ５００〜１５００ｍｇ／Ｌ）を３０Ｌ／ｄａｙ流入させて活性汚泥処理を行った。
膜分離槽４には膜モジュール６（ＰＶＤＦ製中空糸、孔径０．１μｍ）が設置されており、膜分離槽４で分離された活性汚泥は、所定の送液ポンプ（図示せず）により汚泥返送管７を通じて第２生物処理槽２の前段に返送した。汚泥返送率は４Ｑ（有機排水の流入水量１Ｑとしたときの流量比）とした。
【００４０】
上記においては、第２生物処理槽２における生物濃度（ＭＬＳＳ）は約８０００ｍｇ／Ｌ、膜分離槽４における生物濃度（ＭＬＳＳ）は約１００００ｍｇ／Ｌで一定となるように、汚泥の返送を行った。
初期馴養段階では、第１生物処理槽１単独のＢＯＤ容積負荷を２．５ｋｇＢＯＤ／ｍ3／ｄから立上げて、約３週間で７．５ｋｇＢＯＤ／ｍ3／ｄまでＢＯＤ容積負荷を上昇させ、以後、一定負荷に保った。
【００４１】
第１生物処理槽１において、初期のＢＯＤ容積負荷：２．５ｋｇＢＯＤ／ｍ3／ｄの状態においても、発泡量測定器８により激しい発泡が測定された。
そこで、第１生物処理槽１に、消泡剤（旭化成クリーン化学 消泡クリーンＣ−５２Ａ）を添加した。
消泡剤の添加量は、第１生物処理槽１からの泡の溢流を防止するために必要最低限の量に設定することとし、第１生物処理槽１のＢＯＤ容積負荷が２．５ｋｇＢＯＤ／ｍ3／ｄのときの消泡剤添加量（原液換算）は０．１ｍＬ／ｄａｙであった。
ＢＯＤ負荷が上昇していくと、泡の溢流防止に必要な消泡剤の添加量も増加していき、ＢＯＤ容積負荷７．５ｋｇＢＯＤ／ｍ3／ｄのときの消泡剤添加量（原液換算）は０．５ｍＬ／ｄａｙであった。
【００４２】
【表１】
【００４３】
上述したように、実施例においては、ＢＯＤ容積負荷に応じて活性汚泥を第１生物処理槽に返送するようにしたことにより、消泡剤を用いることなく、泡の溢流を効果的に防止できた。
一方、比較例においては、第１生物処理槽における泡の溢流を防止するためには、多量の消泡剤を必要とし、かつこの消泡剤を投入するための設備も必要となることから、実施例に比較して極めてコスト高となった。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明の有機性排水の処理方法は、特に発泡の激しい有機性排水の処理を、低コストで実現可能なものとして、特に各種生鮮食料品の加工工場、乳製品、飲料、菓子等の各種食品製造工場、醸造工場、発酵工場等における排水処理用として、産業上の利用可能性がある。
【符号の説明】
【００４５】
１ 第１生物処理槽
２ 第２生物処理槽
３ 沈殿槽
４ 膜分離槽
５ 散気管
６ 膜モジュール
７ 汚泥返送管
８ 発泡量測定器
９ 汚泥返送量調節器
１０ 汚泥返送管
２０ 消泡剤添加手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機性汚濁成分を含有する被処理水（以下、有機性排水と呼ぶ）を活性汚泥方式で処理する有機性排水の処理方法に関し、特にその微生物処理槽における発泡の悪影響を低コストで防ぐことを可能にする有機性排水の処理方法及び排水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、有機性排水を生物処理する活性汚泥法は、処理水質が良好で、装置のメンテナンスが容易である等の利点を有していることから、下水処理や産業排水処理等に広く用いられている。
しかしながら、活性汚泥法におけるＢＯＤ（Biological Oxygen Demand：生物化学的酸素要求量）容積負荷は、０．５〜０．８ｋｇＢＯＤ／ｍ3／ｄ（日）程度と低負荷条件であるため、広い敷地面積が必要になるという課題を有している。
【０００３】
かかる課題に鑑みて、従来においては、２段生物処理法が提案されている（例えば、特許文献１、２参照。）。
これは、有機性排水を第１生物処理工程で細菌処理し、排水に含まれる有機物を酸化分解し、非凝集性の細菌の菌体に変換し、その後、第２生物処理工程で固着性原生動物に捕食除去させることにより高負荷運転を可能にした技術である。
【０００４】
上記２段生物処理法においては、第１処理工程で７０〜９５％程度の有機物が細菌処理によって分解されるようになされており、第１処理工程単独でのＢＯＤ容積負荷は、１〜２０ｋｇＢＯＤ／ｍ3／ｄ程度の高負荷運転となる。
従って、第１処理工程においては、ＢＯＤ分解のための酸素を大量の曝気により供給する必要があり、大量曝気によって第１処理工程は著しい発泡を起こす。
【０００５】
特に、食品製造工場の工業排水には、低分子の有機物や比較的高分子の発泡性物質が多量に溶解しているため、第１処理工程で生物処理を行う場合、負荷が高くなると共に発泡量が極めて多くなることが知られている。
例えば、スキムミルク等の乳製品加工排水を処理する場合、第１処理工程槽単独でのＢＯＤ容積負荷が３ｋｇＢＯＤ／ｍ3／ｄ程度になると発泡量が極めて多くなり、処理槽から排水が泡と共に溢れ出てしまうという問題を生じている。
【０００６】
このような発泡対策として、消泡剤を適宜添加する方法や、予め発泡防止剤を添加しておく方法が提案されている（例えば、特許文献３参照。）。
また、第１処理工程において適宜曝気を弱めたり、供給する有機性排水の濃度を測定し、高濃度すなわち高負荷のときには攪拌回転数を低下させたりすることにより、発泡量を低減化させる方法が提案されている（例えば、特許文献４参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特公昭５６−４８２３５号公報
【特許文献２】特公昭６２−５４０７３号公報
【特許文献３】特開昭６３−１９０６９８号公報
【特許文献４】特開平１０−２７２４８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、消泡剤や発泡防止剤を使用する方法は、薬剤の使用量が多く、また薬剤を供給するための設備を別途設ける必要があるため、極めてコスト高であるという問題を有している。
また、曝気を弱めたり処理槽の攪拌回転数を低下させたりする方法は、生物処理を十分に行うための酸素供給量が不足してしまうという問題を有している。
【０００９】
そこで本発明においては、上述したような従来技術の問題点に鑑み、２段生物処理法における第１生物処理工程において、高い有機物負荷で運転を行った場合に生じる発泡を、薬剤を使わずに、しかも、生物処理性能を低下させずに抑制できる有機性排水の処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
〔１〕有機性排水が流れる上流側から、少なくとも、第１生物処理槽と、第２生物処理槽とが、配置されている排水処理装置を用いる有機性排水の処理方法であって、前記第１生物処理槽において、前記有機性排水中の有機物を、曝気処理して分散菌体に変換する第１生物処理工程と、前記変換された分散菌体を、前記第２生物処理槽に移送し、フロック化すると共に、微小生物が共存する汚泥を得る第２生物処理工程と、前記第１生物処理槽における発泡量を測定し、当該発泡量が予め定められた基準値を超過した段階で、前記第２生物処理工程によって得られた汚泥の一部を、前記第１生物処理槽に返送する汚泥返送工程と、を有し、前記汚泥返送工程における汚泥の返送量は、前記第１生物処理槽内の発泡量、単位時間あたりの発泡量のうちの少なくともいずれかに応じて制御する有機性排水の処理方法を提供する。
【００１１】
〔２〕前記汚泥返送工程における汚泥の返送量が、第１生物処理槽１に供給される有機性排水の水量（ｍ3／ｄａｙ）Ｑを基準として、０．０５〜０．７Ｑである前記〔１〕に記載の有機性排水の処理方法を提供する。
【００１２】
〔３〕前記汚泥返送工程における汚泥の返送量が、０．１〜０．５Ｑである前記〔２〕に記載の有機性排水の処理方法を提供する。
【００１３】
〔４〕前記〔１〕乃至〔３〕のいずれか一に記載の有機性排水の処理方法に用いる排水処理装置であって、有機性排水が流れる上流側から、少なくとも、第１生物処理槽と、第２生物処理槽とが、配置されており、前記第１生物処理槽の水面及び／又は泡表面の高さを測定可能な発泡量測定手段と、前記第２生物処理槽で得られる汚泥を前記第１生物処理槽に返送する汚泥返送管と、前記汚泥の返送量を調節する汚泥返送量調節手段と、を有する排水処理装置を提供する。
【００１４】
〔５〕前記発泡量測定手段が、超音波式又はレーザ式の測長器である前記〔４〕に記載の排水処理装置を提供する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、２段生物処理法を用いて有機性排水の処理を行う際、第１生物処理工程を高い有機物負荷条件下で行った場合に生じる発泡を、薬剤等を使用せずに低コストで、かつ生物処理性能を低下させることなく抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態における排水処理装置の一例の概略図である。
【図２】本実施形態における排水処理装置の他の一例の概略図である。
【図３】本実施形態における排水処理装置の他の一例の概略図である。
【図４】従来における排水処理装置の一例の概略図である。
【図５】従来における排水処理装置の他の一例の概略図である。
【図６】従来における排水処理装置の他の一例の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明を実施するための形態（以下、「本実施形態」と言う。）について、図面を参照して説明する。本発明は、以下の記載に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。
なお、図面中、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとし、さらに図面の寸法比率は、図示の比率に限定されるものではない。
【００１８】
〔排水処理装置〕
先ず、本実施形態の排水処理装置、すなわち本実施形態の有機性排水の処理方法に適用する排水処理装置について説明する。
図１に、本実施形態における排水処理装置の概略図を示し、図４はこれと対比するための、従来における排水処理装置の概略図を示す。
これらの排水処理装置は、いずれも２段生物処理法に適用するものであり、有機性排水が流れる上流から下流の方向に、第１生物処理槽１、第２生物処理槽２、膜分離槽４が、連通された構成を有している。
図１、図４の排水処理装置は、いずれも膜分離槽４に備えられている膜モジュール６により処理水をろ過して分離された汚泥を第２生物処理槽２に返送する汚泥返送管７を具備している。
図４の排水処理装置においては第１生物処理槽１に消泡剤添加手段２０を具備しているが、図１の排水処理装置は具備していない。
図１の排水処理装置においては、汚泥返送管７が分岐しており、図中実線で示す汚泥返送管７は第２生物処理槽２に接続し、図中破線で示す分岐した汚泥返送管１０は、第１生物処理槽１及び第２生物処理槽２の双方に接続している。
図１の排水処理装置は、第１生物処理槽１の水面及び／又は泡表面の高さを測定する機能を有し、発泡量を測定する発泡量測定手段としての発泡量測定器８、及びこの測定値に応じて汚泥の返送量を調節する機能を有する汚泥返送量調節手段としての汚泥返送量調節器９を備えている。
【００１９】
なお、汚泥返送管７は、図１のように分岐構造に限定されることなく、直接膜分離槽４から第１生物処理槽１に接続させた構成としてもよい。
また、本実施形態の排水処理装置においては、図１に示すような発泡量測定器８を設けることなく、目視にて発泡量を目測し、当該発泡量に応じて所定量の汚泥を返送するようにしてもよい。
【００２０】
図２、図３は、それぞれ本実施形態における有機性排水の処理方法に適用する排水処理装置の他の一例の概略図を示し、図５、図６はこれらと対比するための、従来構成の有機性排水の処理方法に適用する排水処理装置の概略図を示す。
図２の排水処理装置においては、図５に示されている第１生物処理槽１に対する消泡剤添加手段２０が設けられておらず、第２生物処理槽２で生じた汚泥を第１生物処理槽１へ直接返送するための汚泥返送管７が設けられている。
図３の排水処理装置においては、図６に示されている第１生物処理槽１に対する消泡剤添加手段が設けられておらず、第２生物処理槽２で生じた汚泥を、沈殿槽３を経由して第１生物処理槽１へ返送するために、汚泥返送管７が分岐した構造となっている。
図２及び図３に示した排水処理装置も、図１の排水処理装置と同様に、第１生物処理槽１の発泡量を測定する発泡量測定器８、及びこの測定値に応じて汚泥の返送量を制御する汚泥返送量調節器９を備えている。
【００２１】
図１〜図３中の汚泥返送量調節器９は、第１生物処理槽１に対して汚泥を返送する量を調節する機能を有している。具体的には、所定の調節弁の開閉状態を制御することにより汚泥返送量を制御する機能、時間によって稼動と停止とを切り替え汚泥返送量を制御する機能等が挙げられるが、これらに限定されるものではなく、汚泥の返送量を調節する機能を発揮すれば、いかなる構成であってもよい。
【００２２】
なお、図１〜図３の排水処理装置を構成する第２生物処理槽２は、１段構成として図示されているが、これらに限定されるものではなく、２段以上の多段構成となっていてもよい。
【００２３】
〔有機性排水の処理方法〕
上述した本実施形態の排水処理装置を用いた有機性排水の処理方法について説明する。
処理対象である有機性排水は、有機物を含有する種々の排水であり、例えば、魚介類、肉類、野菜類等の各種生鮮食料品の加工工場、乳製品、飲料、菓子等の各種の食品製造工場、醸造工場、発酵工場等からの工業排水、生活排水等が挙げられる。
【００２４】
本実施形態の有機性排水の処理方法は、いわゆる２段生物処理法を適用したものである。
図１〜図３の前記第１生物処理槽１において、供給された有機性排水中の有機物を、曝気処理して分散菌体に変換する（第１生物処理工程）。
第１生物処理工程においては、第１生物処理工程単独のＢＯＤ容積負荷が１〜２０ｋｇＢＯＤ／ｍ3／ｄ（日）程度という、高い有機物負荷の条件下で処理が行われる。
第１生物処理工程においては十分な量の酸素を強力な曝気によって供給し、第１生物処理槽に流入したＢＯＤの７０〜９５％が細菌によって酸化分解される。
【００２５】
次に、前記第１生物処理工程において変換された分散菌体を、第２生物処理槽２に移送する。
この第２生物処理槽２においては、前記第１生物処理工程において得られた分散菌体をフロック化（小さな塊状に変化）させ、かつ微小生物を共存させて、分散菌体を捕食させる生物処理が行われることにより、微小生物が存在する汚泥が得られる（第２生物処理工程）。
この第２生物処理工程においては、汚泥中のフロック内に、分散菌体を捕食する微小生物や、前記フロックを形成するための多様な凝集性細菌が共存させるようにする。
この汚泥中のフロック（小さな塊）内に存在する微小生物や多様な細菌は、単に有機性排水中の有機物を分解するだけでなく、有機性排水中の発泡物質や、分散菌体の増殖に伴って生じる粘性物質を分解する機能を有している。
また、汚泥中のフロックは、発泡物質や粘性物質の一部を吸着して取り込んで無力化する性質を有している。
【００２６】
続いて、図１においては、膜分離槽４で生物処理槽２から供給された汚泥混合排水を膜モジュール６によりろ過し、汚泥を分離し、清澄な処理水を得る。
図２においては、第２生物処理槽２内で膜モジュール６により汚泥を分離し、処理水を得る。
図３においては、沈殿槽３内で汚泥を分離し、処理水を得る。
【００２７】
図１においては膜分離槽４で、図３においては沈殿槽３で分離された汚泥は、汚泥返送管７を通じて第２生物処理槽２に返送され（汚泥返送工程）、さらなる生物処理が繰り返される。
第２生物処理槽２では、汚泥濃度が高いほど有機物を分解する生物量が多くなるので、微生物の分解性能が高くなる。通常、第２生物処理槽２内の汚泥濃度は、３〜１５ｋｇＳＳ／ｍ3が好適である。
図２においては、第２生物処理槽２の汚泥濃度は常に高い状態に保持されるが、図１においては第２生物処理槽２から膜分離槽４へ、図３においては第２生物処理槽２から沈殿槽３への流出により、第２生物処理槽２内の汚泥濃度は減少してしまう。
そこで、常に第２生物処理槽内の汚泥濃度が一定となるように、図１では膜分離槽４で固液分離されて濃縮された汚泥を第２生物処理槽２へ返送し、図３では沈殿槽３で固液分離されて濃縮された汚泥を第２生物処理槽２へ返送する。
【００２８】
ところで、第１生物処理槽１において強力な曝気条件下で有機系排水を処理槽に供給して生物処理を行うと、有機系排水中に含まれている微量の発泡物質や粘性物質によって発泡が生じる。
特に、乳製品、飲料、菓子等の各種の食品製造工場、醸造工場、発酵工場等からの工業排水の場合には、ＢＯＤ容積負荷３ｋｇＢＯＤ／ｍ3／ｄ前後から激しい発泡が生じる。
そこで、第１生物処理槽１の発泡量を発泡量測定器８又は目視により測定し、発泡量が予め定められた基準値を超過した段階で、上述した第２生物処理工程によって得られた汚泥の一部を、前記第１生物処理槽に返送する。
なお、前記発泡量の測定は経時的に行うことが好ましく、単位時間あたりの増加量（増加の勾配）を、汚泥返送を開始する際の基準値としてもよく、あるいは所定量を超過したときの当該所定量を基準値としてもよい。
第２生物処理工程によって得られた汚泥の第１生物処理槽１への返送は、図１においては膜分離槽４、図２においては第２生物処理槽２、図３においては沈殿槽３を介して行われる。
【００２９】
第１生物処理槽１に対して汚泥を返送する意義について説明する。
第１生物処理工程を行う第１生物処理槽１には、高濃度の有機性排水が供給される。特に、食品製造業における排水には、発泡物質が含有されている場合が多い。
また、第１生物処理工程においては、分散性細菌が高濃度のＢＯＤ成分を高速で分解して菌体に変換するようになされている。
分散性細菌の高速増殖と共に粘性物質が生成される場合が多く、特に、高負荷条件下において第１生物処理工程を行うと、発泡物質や分散性細菌起因の粘性物質の濃度が高くなる。しかも、ＢＯＤ成分の分解のための酸素を供給するために必要な強力曝気が、発泡を一層激しいものにする。
このような発泡物質や粘性物質に起因する発泡に対して、消泡剤や発泡防止剤等の薬剤を使う方法も従来において行われていたが、多量の薬剤や専用の設備が必要となることから極めてコスト高である。
本実施形態においては、発泡を抑制する方法として、第２生物処理工程において得られた汚泥を利用する。
汚泥中のフロック内に存在する微生物や多様な細菌は、有機性排水中の発泡物質や、分散菌体の増殖に伴って生じる粘性物質を分解する機能を有しており、汚泥中のフロックは、発泡物質や粘性物質の一部を吸着して取り込んで無力化する性質を有しているため、これらの効果が併せて発揮されることにより、発泡の効果的な抑制が図られる。
【００３０】
次に、第１生物処理槽１に返送する汚泥の量について説明する。
第１生物処理槽１へ返送される汚泥の必要量は、第１生物処理槽１における発泡量、単位時間あたりの発泡量、返送する汚泥の生物濃度、前記第１生物処理槽のＢＯＤ濃度に依存する。
なお、第１生物処理槽１における第１生物処理工程では、あくまでも分散性細菌による有機物分解を主体に進行させることにより高い有機物分解処理性能を達成することが重要なのであり、また、汚泥返送にはエネルギー消費が必要であることから、第２生物処理工程を経た汚泥の第１生物処理槽１への返送量は、発泡を抑制するために必要な量に限定することが好ましい。
【００３１】
第１生物処理工程において発泡抑制を行うために必要な汚泥の返送量は、第１生物処理槽１に供給される有機性排水の水量（Ｑｍ3／ｄａｙとする）基準とすると、０．０５〜０．７Ｑ程度が好ましく、より好ましくは０．１〜０．５Ｑである。
【００３２】
発泡を抑制するという観点からは、第１生物処理槽１への汚泥の返送量は、第２生物処理工程を経た汚泥中の生物濃度や、有機性排水の有機物ＢＯＤ濃度に依存する。
第１生物処理工程は、通常、１〜３０(ｋｇＢＯＤ／ｍ3／ｄ）程度のＢＯＤ容積負荷：（Ｌ）で運転される。
また、第２生物処理槽２で得られる汚泥濃度：（Ｘ）は、３〜１５（ｋｇＳＳ／ｍ3）であり、通常は１０（ｋｇＳＳ／ｍ3）程度として運転される。
第１生物処理工程において発泡抑制効果を発現させるためには、第１生物処理槽１内の有機物負荷（ＢＯＤ容積負荷）と第１生物処理槽１内の生物濃度：（Ｘ’）との比率、すなわち、第１生物処理槽１内のＢＯＤ−ＳＳ負荷:(Ｌｘ＝Ｌ÷Ｘ’）が適切な値となるように制御すればよい。
ＢＯＤ容積負荷や汚泥濃度を変化させて第１生物処理槽１における適切なＢＯＤ−ＳＳ負荷を検討した結果、低負荷条件、例えば、第１生物処理槽１をＢＯＤ容積負荷Ｌ＝１(ｋｇＢＯＤ／ｍ3／ｄ）程度として運転する場合には、Ｌｘ＝１(ｋｇＢＯＤ／ｋｇＳＳ／ｄ）程度とし、高負荷条件、例えば、ＢＯＤ容積負荷Ｌ＝３０(ｋｇＢＯＤ／ｍ3／ｄ）程度で運転する場合には、Ｌｘ＝７(ｋｇＢＯＤ／ｋｇＳＳ／ｄ）程度とすれば、発泡抑制には適切であることが確かめられた。
上述の低負荷条件で運転する場合、すなわち、第１生物処理槽１におけるＢＯＤ容積負荷Ｌ＝１（ｋｇＢＯＤ／ｍ3／ｄ）の場合、ＢＯＤ−ＳＳ負荷の値も小さめに設定すればよく、Ｌｘ＝１(ｋｇＢＯＤ／ｋｇＳＳ／ｄ）程度が適当である。このとき、第１生物処理工程における汚泥濃度：Ｘ’は、Ｘ’＝Ｌ÷Ｌｘで計算されるので、Ｘ’＝１（ｋｇＢＯＤ／ｍ3／ｄ）÷１(ｋｇＢＯＤ／ｋｇＳＳ／ｄ）＝１（ｋｇＳＳ／ｍ3）となる。
第２生物処理工程により得られた汚泥濃度が１０（ｋｇＳＳ／ｍ3）であれば、第１生物処理槽１へと返送する汚泥量の比率は、第１生物処理槽１に供給される有機性排水の水量（Ｑｍ3／ｄａｙとする）基準とすると、０．１Ｑということになる。
次に、上述の高負荷条件で運転する場合、すなわち、第１生物処理槽１のＢＯＤ容積負荷Ｌ＝３０（ｋｇＢＯＤ／ｍ3／ｄ）の場合、ＢＯＤ−ＳＳ負荷の値は低負荷条件よりも若干大きめに設定したほうがよく、Ｌｘ＝７(ｋｇＢＯＤ／ｋｇＳＳ／ｄ）程度が適当である。このとき、第１生物処理工程における汚泥濃度：Ｘ’は、Ｘ’＝３０（ｋｇＢＯＤ／ｍ3／ｄ）÷７(ｋｇＢＯＤ／ｋｇＳＳ／ｄ）＝４．３（ｋｇＳＳ／ｍ3）となる。
第２生物処理工程により得られた汚泥濃度が１０（ｋｇＳＳ／ｍ3）であれば、第１生物処理槽へ返送する汚泥量の比率は０．４３Ｑということになる。
上述のように、汚泥返送量の比率は、第２生物処理工程により得られた汚泥濃度によって値が変化するが、第１生物処理槽内のＢＯＤ−ＳＳ負荷を使えば、汚泥濃度や第１生物処理槽内のＢＯＤ容積負荷によらず、常に、適切な条件を表現することが可能である。
【００３３】
次に、第１生物処理槽１に対する汚泥の返送量の制御方法について説明する。
図１〜図３中に示す発泡量測定器８によって、第１生物処理槽１の水面及び／又は泡表面の高さを測定し、第１生物処理槽１の発泡量を検出し、測定結果を汚泥返送量調節器９に伝送する。
汚泥返送量調節器９においては、予め汚泥の返送が開始されるための基準値を設定しておく。当該基準値は単位時間あたりの増加量（増加の勾配）としてもよく、所定の値としてもよい。
汚泥返送量調節器９に伝送された測定値が、前記基準値を超えたときに、第１生物処理槽１への汚泥返送を開始する。
汚泥返送初期段階における返送量は、上述の通り、第１生物処理槽内のＢＯＤ−ＳＳ負荷Ｌｘが１〜７(ｋｇＢＯＤ／ｋｇＳＳ／ｄ）になるように設定する。
【００３４】
有機性排水の有機物負荷が変動して負荷が上昇すると、発泡を抑制するための汚泥返送量も増加させなければならないが、逆に、有機性排水の有機物負荷が低下すると、汚泥返送量は減少させてよいので、発泡量の減少に伴って汚泥返送量も徐々に減らし、発泡量が 前記返送開始の基準値を下回る時には汚泥返送を停止するように制御を行う。
【００３５】
なお、発泡量測定手段（図１〜図３中の発泡量測定器８）としては、第１生物処理槽１の水面及び／又は泡表面の高さを測定可能な超音波式又はレーザ式の測長器が好ましく、運転安定性の観点から、超音波式の測長器がより好ましい。
なお、汚泥返送量調節手段（図１〜図３中の汚泥返送量調節器９）としては、所定の調節弁の開閉状態を制御することにより汚泥返送量を自動的に制御する手段、汚泥返送ポンプの回転数を制御することにより汚泥返送量を自動的に制御する手段、時間によって稼動と停止の切り替えを行い、汚泥返送量を自動的に制御する手段、あるいは手動の開閉弁を人為的に切替ることにより汚泥返送量を制御する手段等が挙げられるが、自動的に制御するいずれかの手段が好ましい。
また、汚泥返送量調節手段は、これらの手段に限定されるものではなく、返送量を調節する機能を発揮すればよい。
【実施例】
【００３６】
以下、具体的な実施例と、これとの比較例を挙げて具体的に説明する。
〔実施例〕
図１の排水処理装置を用いて、有機性排水の処理を行う。
この排水処理装置は、第１生物処理槽１（容量６Ｌ）、第２生物処理槽２（容量６Ｌ／段×３段＝計１８Ｌ）及び膜分離槽４（容量６Ｌ）が、この順番で連通された構成を有している。
有機性排水としてスキムミルク水溶液（ＢＯＤ５００〜１５００ｍｇ／Ｌ）を３０Ｌ／ｄａｙ流入させて活性汚泥処理を行った。
膜分離槽４には膜モジュール６（ＰＶＤＦ製中空糸、孔径０．１μｍ）が設置されており、膜分離槽４で分離された活性汚泥は、所定の送液ポンプ（図示せず）により汚泥返送管７を通じて第２生物処理槽２の前段に返送した。汚泥返送率は４Ｑ（有機排水の流入水量１Ｑとしたときの流量比）とした。
【００３７】
上記においては、第２生物処理槽２における生物濃度（ＭＬＳＳ）は約８０００ｍｇ／Ｌ、膜分離槽４における生物濃度（ＭＬＳＳ）は約１００００ｍｇ／Ｌで一定となるように、汚泥の返送を行った。
初期馴養段階では、第１生物処理槽１単独のＢＯＤ容積負荷を２．５ｋｇＢＯＤ／ｍ3／ｄから立上げて、約３週間で７．５ｋｇＢＯＤ／ｍ3／ｄまでＢＯＤ容積負荷を上昇させ、約１ヶ月間一定負荷に保った。
その後、さらに１８．５ｋｇＢＯＤ／ｍ3／ｄまでＢＯＤ容積負荷を上昇させ、以後、約１ヶ月間一定負荷に保った。
【００３８】
第１生物処理槽１において、初期のＢＯＤ容積負荷：２．５ｋｇＢＯＤ／ｍ3／ｄの状態においても、発泡量測定器８により激しい発泡が測定された。
そこで、汚泥返送量調節器９により汚泥返送を開始し、第１生物処理槽１における発泡量が増加しないように返送量を制御した。汚泥返送量は、発生した泡の溢流を防止するために必要な最低限の量に設定し、有機性排水の容積（Ｑ）に対して、０．１Ｑであった。
第１生物処理槽１のＢＯＤ容積負荷の上昇に伴い、この第１生物処理槽１への汚泥の返送量が増加し、ＢＯＤ容積負荷７．５ｋｇＢＯＤ／ｍ3／ｄとなったときの汚泥返送量は０．３Ｑ、またＢＯＤ容積負荷１８．５ｋｇＢＯＤ／ｍ3／ｄとなったときの汚泥返送量は０．５Ｑであった。
ＢＯＤ容積負荷７．５ｋｇＢＯＤ／ｍ3／ｄとＢＯＤ容積負荷１８．５ｋｇＢＯＤ／ｍ3／ｄで、約１ヶ月間ずつ連続運転を行ったが、著しい発泡は発生せず、良好な有機性排水処理が行われた。
【００３９】
〔比較例〕
図４に示す構成の排水処理装置を用いて、有機性排水の処理を行った。
この排水処理装置は、第１生物処理槽１（容量６Ｌ）、第２生物処理槽２（容量６Ｌ／段×３段＝計１８Ｌ）及び膜分離槽４（容量６Ｌ）が、この順番で連通された構成を有している。
有機性排水としてスキムミルク水溶液（ＢＯＤ５００〜１５００ｍｇ／Ｌ）を３０Ｌ／ｄａｙ流入させて活性汚泥処理を行った。
膜分離槽４には膜モジュール６（ＰＶＤＦ製中空糸、孔径０．１μｍ）が設置されており、膜分離槽４で分離された活性汚泥は、所定の送液ポンプ（図示せず）により汚泥返送管７を通じて第２生物処理槽２の前段に返送した。汚泥返送率は４Ｑ（有機排水の流入水量１Ｑとしたときの流量比）とした。
【００４０】
上記においては、第２生物処理槽２における生物濃度（ＭＬＳＳ）は約８０００ｍｇ／Ｌ、膜分離槽４における生物濃度（ＭＬＳＳ）は約１００００ｍｇ／Ｌで一定となるように、汚泥の返送を行った。
初期馴養段階では、第１生物処理槽１単独のＢＯＤ容積負荷を２．５ｋｇＢＯＤ／ｍ3／ｄから立上げて、約３週間で７．５ｋｇＢＯＤ／ｍ3／ｄまでＢＯＤ容積負荷を上昇させ、以後、一定負荷に保った。
【００４１】
第１生物処理槽１において、初期のＢＯＤ容積負荷：２．５ｋｇＢＯＤ／ｍ3／ｄの状態においても、発泡量測定器８により激しい発泡が測定された。
そこで、第１生物処理槽１に、消泡剤（旭化成クリーン化学 消泡クリーンＣ−５２Ａ）を添加した。
消泡剤の添加量は、第１生物処理槽１からの泡の溢流を防止するために必要最低限の量に設定することとし、第１生物処理槽１のＢＯＤ容積負荷が２．５ｋｇＢＯＤ／ｍ3／ｄのときの消泡剤添加量（原液換算）は０．１ｍＬ／ｄａｙであった。
ＢＯＤ負荷が上昇していくと、泡の溢流防止に必要な消泡剤の添加量も増加していき、ＢＯＤ容積負荷７．５ｋｇＢＯＤ／ｍ3／ｄのときの消泡剤添加量（原液換算）は０．５ｍＬ／ｄａｙであった。
【００４２】
【表１】
【００４３】
上述したように、実施例においては、ＢＯＤ容積負荷に応じて活性汚泥を第１生物処理槽に返送するようにしたことにより、消泡剤を用いることなく、泡の溢流を効果的に防止できた。
一方、比較例においては、第１生物処理槽における泡の溢流を防止するためには、多量の消泡剤を必要とし、かつこの消泡剤を投入するための設備も必要となることから、実施例に比較して極めてコスト高となった。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明の有機性排水の処理方法は、特に発泡の激しい有機性排水の処理を、低コストで実現可能なものとして、特に各種生鮮食料品の加工工場、乳製品、飲料、菓子等の各種食品製造工場、醸造工場、発酵工場等における排水処理用として、産業上の利用可能性がある。
【符号の説明】
【００４５】
１ 第１生物処理槽
２ 第２生物処理槽
３ 沈殿槽
４ 膜分離槽
５ 散気管
６ 膜モジュール
７ 汚泥返送管
８ 発泡量測定器
９ 汚泥返送量調節器
１０ 汚泥返送管
２０ 消泡剤添加手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性排水が流れる上流側から、少なくとも、第１生物処理槽と、第２生物処理槽とが、配置されている排水処理装置を用いる有機性排水の処理方法であって、
前記第１生物処理槽において、前記有機性排水中の有機物を、曝気処理して分散菌体に変換する第１生物処理工程と、
前記変換された分散菌体を、前記第２生物処理槽に移送し、フロック化すると共に、微小生物が共存する汚泥を得る第２生物処理工程と、
前記第１生物処理槽における発泡量を測定し、当該発泡量が予め定められた基準値を超過した段階で、前記第２生物処理工程によって得られた汚泥の一部を、前記第１生物処理槽に返送する汚泥返送工程と、
を有し、
前記汚泥返送工程における汚泥の返送量は、前記第１生物処理槽内の発泡量、単位時間あたりの発泡量のうちの少なくともいずれかに応じて制御する有機性排水の処理方法。
【請求項２】
前記汚泥返送工程における汚泥の返送量が、第１生物処理槽１に供給される有機性排水の水量（ｍ3／ｄａｙ）Ｑを基準として、０．０５〜０．７Ｑである請求項１に記載の有機性排水の処理方法。
【請求項３】
前記汚泥返送工程における汚泥の返送量が、０．１〜０．５Ｑである請求項２に記載の有機性排水の処理方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の有機性排水の処理方法に用いる排水処理装置であって、
有機性排水が流れる上流側から、少なくとも、第１生物処理槽と、第２生物処理槽とが、配置されており、
前記第１生物処理槽の水面及び／又は泡表面の高さを測定可能な発泡量測定手段と、
前記第２生物処理槽で得られる汚泥を前記第１生物処理槽に返送する汚泥返送管と、
前記汚泥の返送量を調節する汚泥返送量調節手段と、
を有する排水処理装置。
【請求項５】
前記発泡量測定手段が、超音波式又はレーザ式の測長器である請求項４に記載の排水処理装置。
【請求項１】
有機性排水が流れる上流側から、少なくとも、第１生物処理槽と、第２生物処理槽とが、配置されている排水処理装置を用いる有機性排水の処理方法であって、
前記第１生物処理槽において、前記有機性排水中の有機物を、曝気処理して分散菌体に変換する第１生物処理工程と、
前記変換された分散菌体を、前記第２生物処理槽に移送し、フロック化すると共に、微小生物が共存する汚泥を得る第２生物処理工程と、
前記第１生物処理槽における発泡量を測定し、当該発泡量が予め定められた基準値を超過した段階で、前記第２生物処理工程によって得られた汚泥の一部を、前記第１生物処理槽に返送する汚泥返送工程と、
を有し、
前記汚泥返送工程における汚泥の返送量は、前記第１生物処理槽内の発泡量、単位時間あたりの発泡量のうちの少なくともいずれかに応じて制御する有機性排水の処理方法。
【請求項２】
前記汚泥返送工程における汚泥の返送量が、第１生物処理槽１に供給される有機性排水の水量（ｍ3／ｄａｙ）Ｑを基準として、０．０５〜０．７Ｑである請求項１に記載の有機性排水の処理方法。
【請求項３】
前記汚泥返送工程における汚泥の返送量が、０．１〜０．５Ｑである請求項２に記載の有機性排水の処理方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の有機性排水の処理方法に用いる排水処理装置であって、
有機性排水が流れる上流側から、少なくとも、第１生物処理槽と、第２生物処理槽とが、配置されており、
前記第１生物処理槽の水面及び／又は泡表面の高さを測定可能な発泡量測定手段と、
前記第２生物処理槽で得られる汚泥を前記第１生物処理槽に返送する汚泥返送管と、
前記汚泥の返送量を調節する汚泥返送量調節手段と、
を有する排水処理装置。
【請求項５】
前記発泡量測定手段が、超音波式又はレーザ式の測長器である請求項４に記載の排水処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−１２４５８（Ｐ２０１０−１２４５８Ａ）
【公開日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１１７９００（Ｐ２００９−１１７９００）
【出願日】平成２１年５月１４日（２００９．５．１４）
【出願人】（３０３０４６３１４）旭化成ケミカルズ株式会社 (2,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月１４日（２００９．５．１４）
【出願人】（３０３０４６３１４）旭化成ケミカルズ株式会社 (2,513)
【Ｆターム（参考）】
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