有機性排水の処理方法及び装置
【課題】嫌気・好気法あるいは嫌気・無酸素・好気法による有機性排水の生物処理方法において、余剰汚泥の発生量を大幅に削減可能な有機性排水の処理方法及び装置を提供する。
【解決手段】嫌気槽・好気槽あるいは嫌気槽・無酸素槽・好気槽の順に配列された生物処理槽の嫌気槽に被処理水を導入し、順次嫌気性処理・好気性処理あるいは嫌気性処理・無酸素処理・好気性処理を行うと共に、好気槽の後段に設けられた固液分離装置で処理水と活性汚泥を分離して、この分離された活性汚泥の一部を嫌気槽に循環し、排水を処理すると共に、残部の余剰の活性汚泥を嫌気性処理する汚泥嫌気槽と好気性処理する汚泥好気槽の順に配列された汚泥処理槽の汚泥嫌気槽に供給して、順次嫌気性処理・好気性処理を行うと共に、汚泥好気槽で好気性処理された汚泥を汚泥嫌気槽に循環して、汚泥を嫌気状態と好気状態に繰り返し曝して処理するようにした。
【解決手段】嫌気槽・好気槽あるいは嫌気槽・無酸素槽・好気槽の順に配列された生物処理槽の嫌気槽に被処理水を導入し、順次嫌気性処理・好気性処理あるいは嫌気性処理・無酸素処理・好気性処理を行うと共に、好気槽の後段に設けられた固液分離装置で処理水と活性汚泥を分離して、この分離された活性汚泥の一部を嫌気槽に循環し、排水を処理すると共に、残部の余剰の活性汚泥を嫌気性処理する汚泥嫌気槽と好気性処理する汚泥好気槽の順に配列された汚泥処理槽の汚泥嫌気槽に供給して、順次嫌気性処理・好気性処理を行うと共に、汚泥好気槽で好気性処理された汚泥を汚泥嫌気槽に循環して、汚泥を嫌気状態と好気状態に繰り返し曝して処理するようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水や有機性の産業排水などの生物処理における余剰汚泥の発生量を大幅に削減可能な有機性排水の処理方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、下水や有機性の産業排水などの処理には、活性汚泥法に代表される微生物を利用した生物処理方法が用いられてきた。従来の活性汚泥処理法は分解性の有機物除去が中心であったが、近年河川や海、湖沼などの富栄養化によって藻類やアオコが異常発生しており、リンや窒素のような栄養塩類の除去も必要になっている。
リンや窒素を除去する生物処理方法として、嫌気・好気法（ＡＯ法）によるリンの除去、硝化脱窒法による窒素の除去が広く知られており、さらに、脱リン法と硝化脱窒法を組み合わせた嫌気・無酸素・好気法（Ａ２Ｏ法）も知られている。
【０００３】
活性汚泥法の変法であるこれら嫌気・好気法あるいは嫌気・無酸素・好気法は、活性汚泥法における問題点の一つである糸状性バルキングの防止法としても有効である。
糸状性バルキングの原因となる糸状性細菌は、分子状酸素を必要とする好気性菌であり、嫌気性状態や無酸素状態では生存が困難であったり、あるいは生存し続けることはできない。そのため、嫌気・好気法あるいは嫌気・無酸素・好気法では糸状性細菌の増殖が抑制され、沈殿槽での分離が良好な沈降性のよい汚泥が生成するという特徴がある。
【０００４】
上述したように、嫌気・好気法あるいは嫌気・無酸素・好気法は糸状性バルキングの防止や窒素・リンの除去が可能であるが、しかしながら、従来の標準的活性汚泥法（好気的生物処理法）と同様に、有機性排水を処理する際に大量の余剰汚泥が発生する。
余剰汚泥の処理や廃棄には手間と費用がかかることから、極力余剰汚泥を排出しないプロセスが切望されている。
【０００５】
余剰汚泥の減量化の方法としてオゾン処理法が知られている（例えば、特許文献１参照）。この技術は活性汚泥処理の余剰汚泥をオゾン処理により生物分解性に改質した後、改質汚泥を曝気槽に戻して好気性処理するものである。
また、余剰汚泥を好熱性細菌等の微生物を用いて改質処理した後、曝気槽に戻して処理する方法も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
その他、アルカリ処理、酸処理、加熱処理あるいは超音波処理等で汚泥を生物分解性に改質した後、活性汚泥処理等の生物処理槽に戻して処理する汚泥の減量化が可能な排水処理方法が検討されている。
【０００６】
しかし、このように汚泥に改質処理を施して減量化する場合、大量の薬剤や電気・熱などのエネルギーが必要になること、また、汚泥の改質によって分解された汚泥は新たにＢＯＤ（生物化学的酸素消費量）になるため、その増加したＢＯＤの処理のために設備の増設が必要になり、かつ、運転費用も嵩むという問題を有していた。
【０００７】
さらに、活性汚泥を用いる好気的生物処理による排水処理設備において発生する汚泥を、汚泥消化槽で消化して減量化する方法及び装置が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
この方法は、消化槽の上部に空気を流入させて、この上部において汚泥を撹拌しつつ好気的に処理を行うと共に、前記消化槽の下部では撹拌せずに汚泥を静置させた状態で嫌気的に保って処理を行うようにしており、一つの消化槽内で嫌気性処理と好気性処理ができ、装置が簡単であるという特徴がある。
【０００８】
しかしながら、消化槽下部の嫌気部の嫌気度が不均一になり、嫌気度が過度になる部分からメタンが発生するなどの問題がある。また、バッチ処理のため、処理効率が悪く、小規模の設備にしか適用できないという問題もある。
【０００９】
【特許文献１】特開平６−２０６０８８号公報
【特許文献２】特開平１１−９０４９３号公報
【特許文献３】特開２００５−１３８７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、嫌気・好気法あるいは嫌気・無酸素・好気法による有機性排水の生物処理方法において、余剰汚泥の発生量を大幅に削減可能な有機性排水の処理方法及び装置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】
【００１１】
本発明は、上述した課題を達成するためになされたもので、以下の手段で解決された。
有機性排水を活性汚泥（以下、単に汚泥と記す）を用いて生物処理する方法において、嫌気槽・好気槽あるいは嫌気槽・無酸素槽・好気槽の順に配列された生物処理槽の嫌気槽に被処理水を導入し、順次嫌気性処理・好気性処理あるいは嫌気性処理・無酸素処理・好気性処理を行うと共に、好気槽の後段に設けられた固液分離装置で処理水と汚泥を分離して、この分離された汚泥の一部を嫌気槽に循環し、排水を処理すると共に、残部の余剰の汚泥を嫌気性処理する汚泥嫌気槽と好気性処理する汚泥好気槽の順に配列された汚泥処理槽の汚泥嫌気槽に供給して、順次嫌気性処理・好気性処理を行うと共に、汚泥好気槽で好気性処理された汚泥を汚泥嫌気槽に循環して、汚泥を嫌気状態と好気状態に繰り返し曝して処理するようにした。
【００１２】
また、汚泥嫌気槽及び汚泥好気槽における汚泥の滞留時間を、それぞれ約１〜１０日とすること、汚泥嫌気槽及び汚泥好気槽における汚泥の処理温度を約１５℃以上とすること、汚泥嫌気槽あるいは汚泥好気槽に反応剤を添加して汚泥の昇温を行うことも特徴とする。
【００１３】
有機性排水を汚泥を用いて生物処理する装置において、撹拌手段を備えた嫌気槽あるいはそれぞれ撹拌手段を備えた嫌気槽と無酸素槽と、曝気手段を備えた好気槽をこの順に配列してなる生物処理槽と、該生物処理槽の後段に配設される固液分離装置と、該固液分離装置で分離された汚泥の一部を嫌気槽へ循環する循環手段と、残部の余剰汚泥を嫌気性処理する撹拌手段を備えた汚泥嫌気槽と好気性処理する曝気手段を備えた汚泥好気槽をこの順に配列してなる汚泥処理槽に輸送する輸送手段と、汚泥好気槽から汚泥嫌気槽に汚泥を循環する循環手段とを設けるようにした。
【００１４】
また、汚泥嫌気槽あるいは汚泥好気槽に反応剤を供給する反応剤供給装置を設けることも特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
嫌気槽・好気槽あるいは嫌気槽・無酸素槽・好気槽からなる生物処理槽を用いて有機性排水を処理する生物処理法において、汚泥を嫌気槽あるいは嫌気槽と無酸素槽からなる嫌気部と好気槽からなる好気部を循環させて、汚泥を嫌気状態と好気状態に繰り返し曝すことによって、余剰汚泥の生成そのものを大幅に抑制することができ、更に、発生した余剰の汚泥を嫌気性処理する汚泥嫌気槽と好気性処理する汚泥好気槽をこの順に配列された汚泥処理槽に供給し、この汚泥処理槽内で汚泥を循環させて嫌気状態と好気状態に繰り返し曝して汚泥を分解処理することによって、余剰汚泥の発生量を大幅に削減することが可能であると共に、汚泥嫌気槽内の適した嫌気状態を均一に維持することができるので、メタンの発生などの問題もなく、安定した汚泥の減量化処理が可能である。
また、排水処理設備で問題となる硫化水素などの臭気性ガスや腐食性ガスの発生を抑制することが可能である。
【００１６】
また、発生汚泥量の大幅な削減により、排水処理コストの削減、作業性の改善、廃棄物削減に多大な効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に関する好適な実施形態を添付図面に従って説明するが、本発明は下記の実施の形態になんら限定されるものではなく、適宜変更して実施することが可能である。
図１は本発明による排水処理方法を実施するための処理装置の好適な一実施形態を模式的に示す構成図である。Ｍは嫌気槽１Ａと好気槽２をこの順に配列した生物処理槽である。３は生物処理槽Ｍの後段に設けられた処理水と汚泥とを分離する沈殿槽などの固液分離装置である。
【００１８】
Ｓは固液分離装置３で分離された汚泥の一部を嫌気性処理する汚泥嫌気槽４と好気性処理する汚泥好気槽５をこの順で配列してなる汚泥処理槽である。また、６は汚泥処理槽Ｓで処理された処理汚泥を固液分離処理する沈殿槽などの第２の固液分離装置である。また、７は汚泥処理槽Ｓの汚泥の温度を上げるための反応剤を供給する反応剤供給装置である。
【００１９】
沈殿槽やスクリーンなどの前処理設備（図示していない）で砂や固形物などの夾雑物が除去された下水や有機性の産業排水などの被処理水が、排水供給管Ｌ１を介して、嫌気槽１Ａ、好気槽２の順に配列された生物処理槽Ｍの嫌気槽１Ａに供給される。嫌気槽１Ａでは、図示していない水中撹拌機などによって、空気中の酸素が溶解しないように無曝気の状態で撹拌が行われる。
【００２０】
この嫌気槽１Ａ内で嫌気性処理された被処理水は、送液管Ｌ２を介して、空気あるいは酸素ガスが供給される好気槽２に導入され、好気性処理される。好気槽２で処理された被処理水は送液管Ｌ３を介して固液分離装置３に導入される。
固液分離装置３で分離された汚泥は、汚泥引抜管Ｌ５を介して排出され、この排出汚泥の一部は、生物処理槽Mの各槽の汚泥濃度が所定の濃度になるように、汚泥返送管Ｌ６を介して嫌気槽１Ａに返送される。残部の排出汚泥は、後述するように余剰汚泥として余剰汚泥排出管Ｌ７を介して汚泥処理槽Ｓに供給される。
【００２１】
固液分離装置３で汚泥が分離された処理水は処理水排出管Ｌ４を介して排出され、図示しない設備において三次処理や滅菌処理などが行われた後、河川等に放流される。
【００２２】
上述のように、汚泥を嫌気槽１Ａと好気槽２及び固液分離装置３との間を循環させて、汚泥を嫌気状態と好気状態に繰り返し曝すことにより、好気性菌の一部は嫌気槽１Ａで死滅後可溶化され、その一部は他の菌体の合成に利用され、残りは分解される。嫌気性菌の一部は逆に、好気槽２で死滅後可溶化され、その一部は他の菌体の合成に利用され、残りは分解される。
【００２３】
一方、汚泥の菌体の一種である内生胞子を形成する好気性又は通性嫌気性桿菌のバチルス属の菌などは嫌気状態や好気状態に曝されても死滅することがなく、嫌気部では胞子を作って生き残り、好気部では発芽して菌の活性を取り戻して排水中の有機物を摂取し除去する働きをする。
また、バチルス族の菌、例えば、枯草菌などはタンパク質分解酵素やでん粉分解酵素などを多く産生するため嫌気状態や好気状態にて死滅した菌体の分解を促進し、汚泥の発生を抑制する。
【００２４】
以上のように、汚泥を嫌気状態と好気状態に繰り返し曝すことにより、バチルス属の菌は増殖し、排水を処理する汚泥の優占種となり、その他の菌は死滅・分解するので汚泥の生成量が削減される。
【００２５】
上記のようなバチルス属の菌を優占種とする汚泥にするためには、分子状酸素が存在しない嫌気槽１Ａや後述する無酸素槽１Ｂの嫌気部と、空気などを曝気して酸素を存在させる好気槽２の好気部における被処理水の滞留時間（水理学的滞留時間）の割合を調整する必要があり、その適した比率は約１：１〜１：２である。
【００２６】
下水処理などの嫌気・好気法における従来の標準的な生物処理槽の滞留時間は大略５〜７時間程度で、嫌気槽：好気槽の滞留時間の比は、約１：３である。また、嫌気・無酸素・好気法における従来の標準的な生物処理槽の滞留時間は大略７〜１２時間程度で、嫌気槽：無酸素槽：好気槽の滞留時間の比は、約１：２：６である。
すなわち、従来の嫌気・好気法あるいは嫌気・無酸素・好気法における嫌気部と好気部の比は約１：２〜１：３であり、好気部の方が嫌気部に比べて２〜３倍大きい。これに対して、本発明の方法では、好気部は嫌気部の約１〜２倍であり、従来の方法に比較して嫌気部の比を高く維持する必要がある。
【００２７】
また、生物処理槽Ｍの嫌気槽１Ａと好気槽２内の汚泥濃度は可能な限り、例えば約４０００〜２００００ｍｇＭＬＳＳ／Ｌと高く維持し、かつ、好気槽２内の溶存酸素（以下、ＤＯと記す）を約０．１〜数ｐｐｍ程度に維持して良好な好気状態を保つ必要がある。こうすることによって、好気槽２内の汚泥の呼吸活性を高く維持することができ、好気槽２内での嫌気性菌の死滅・分解や汚泥の自己消化が促進され、汚泥の発生を抑制することができる。
【００２８】
また、好気槽２内の汚泥は呼吸活性が高いので、固液分離装置３に送られた後、固液分離装置３内の酸素を消費する。このため固液分離装置３で分離される汚泥中のＤＯはほとんどゼロになるので、このＤＯをほとんど含まない汚泥を嫌気槽１Ａに返送することにより、嫌気槽１Ａ内の酸化還元電位（以下、ＯＲＰと記す）を約−２００〜−４００ｍＶの良好な嫌気状態に維持することができる。良好な嫌気状態が維持された嫌気槽１Ａ内では、好気性菌の死滅・分解や酸発酵による汚泥の可溶化が促進され汚泥の発生を抑制することができる。
【００２９】
以上のように、嫌気槽１Ａ内及び好気槽２内のＯＲＰやＤＯを適正な値に維持して、汚泥を循環して嫌気状態と好気状態に繰り返し曝すことにより、生物処理槽Ｍの嫌気槽１Ａや好気槽２内の汚泥をバチルス属の菌が優占種である汚泥とすることができ、余剰汚泥の生成そのものを大幅に抑制することができる。
【００３０】
バチルス属の菌を優占種とする汚泥にするのに必要な馴養期間は、排水の性状、温度、運転条件等によって異なるが、通常約１．５〜３ヶ月程度である。この馴養期間を短縮するために、胞子形成時に必要な薬剤やバチルス属の菌の増殖速度を促進させる薬剤を嫌気槽１Ａなどに添加することも可能である。
【００３１】
上述したように、排水を処理する生物処理槽Ｍにおいて、余剰汚泥の発生そのものを大幅に抑制することができるが、余剰汚泥をほぼ完全になくすことはできない。また、冬季など排水の温度が低下すると、活性汚泥の活性やバチルス属の菌体などから産生される各種酵素の活性も低下するので、余剰汚泥の生成を抑制する効果が低下し、余剰汚泥の発生量が増加する。
【００３２】
発生した余剰汚泥は、余剰汚泥排出管Ｌ７を介して汚泥処理槽Ｓの汚泥嫌気槽４に供給され、図示していない水中撹拌機などにより、空気中の酸素が溶解しないように無曝気の状態で撹拌され、汚泥が嫌気性処理される。
次いで、汚泥嫌気槽４内で嫌気性処理された汚泥は、汚泥送液管Ｌ８を介して、図示していない空気が底部より供給される汚泥好気槽５に供給され、好気性処理される。この好気性処理された汚泥は、処理汚泥を循環させる汚泥返送管Ｌ９を介して汚泥嫌気槽４に返送され、循環処理される。
【００３３】
汚泥返送管Ｌ９を介して汚泥嫌気槽4に返送される汚泥の循環量は、汚泥嫌気槽4に流入する汚泥量の１〜２倍程度が好ましい。あまり循環量が少ないと、汚泥を嫌気状態と好気状態に繰り返し曝す頻度が低下すること、逆に、循環量が多過ぎると、嫌気槽や好気槽を良好な嫌気状態や好気状態に維持することが困難になるので好ましくない。
【００３４】
以上のように、余剰汚泥についても汚泥処理槽Ｓで、汚泥を嫌気状態と好気状態に繰り返し曝すことにより、生物処理槽Ｍと同様に、汚泥嫌気槽４では好気性菌の死滅・分解や酸発酵による汚泥の溶解が起こり、また、汚泥好気槽５では嫌気性菌の死滅・分解や汚泥の自己消化が起こるので、汚泥を減量化することができる。
【００３５】
なお、汚泥処理槽Ｓの汚泥嫌気槽４内の適した嫌気状態は、ＯＲＰで約−２００〜−４００ｍＶ、汚泥好気槽５内の適した好気状態はＤＯで約０．１〜数ｐｐｍ程度であり、生物処理槽Ｍの嫌気槽１Ａの嫌気状態や好気槽２の好気状態と同じである。
本発明の方法では、汚泥処理槽Ｓにおける汚泥嫌気槽４のＯＲＰや汚泥好気槽５のＤＯをそれぞれの槽で調整できるので、汚泥嫌気槽４内の過度の嫌気状態を防止でき、メタンの発生などの問題もなく、安定した汚泥の減量化処理が可能である。
【００３６】
また、汚泥嫌気槽４と汚泥好気槽５における汚泥の適した滞留時間は、それぞれ約１〜１０日程度である。１日以下では汚泥嫌気槽４や汚泥好気槽５の適した嫌気状態や好気状態を維持することが難しく、汚泥の削減効果が低下する。また、１０日以上になると汚泥嫌気槽５内の嫌気度が高くなりメタンが発生する恐れがあり好ましくない。
【００３７】
汚泥の分解処理が行われた処理汚泥は汚泥送液管Ｌ１０を介して沈殿槽などの第２の固液分離装置６に送られ、固液分離処理が行われ、分離された非分解性の固形物は排出汚泥として汚泥排出管Ｌ１２を介して系外に排出されて処理される。固液分離装置６で分離された分離液は送液管Ｌ１１を介して嫌気槽１Ａに戻され処理される。
【００３８】
なお、汚泥嫌気槽４と汚泥好気槽５を循環させて汚泥を処理した後、汚泥好気槽５の曝気と、汚泥の循環を停止して、汚泥好気槽５で処理汚泥を静置して固液分離を行った後、上澄みの分離液を嫌気槽１Ａに送ることも可能である。この場合は、固液分離装置６を割愛することが可能である。
【００３９】
冬季などの排水温度の低い時期に、汚泥処理槽Ｓの汚泥嫌気槽４や汚泥好気槽５内の温度が約１５℃以下になると、生物反応の速度が低下するので、汚泥の減量化効果が顕著に低下する。このような場合には、汚泥嫌気槽４又は汚泥好気槽５内に生物分解性の有機物、例えば、廃糖蜜、コーンスチープリカー（ＣＳＬ）や有機酸などの反応剤を添加することにより、反応熱が発生して温度を上げることが可能である。
【００４０】
生物分解性の有機物の添加は、汚泥嫌気槽４よりも汚泥好気槽５に添加する方が反応熱が多いのでより好ましい。また、必要な有機物の添加量は、汚泥の温度を数度上げる場合で概略１０００ｍｇ／Ｌ程度である。
【００４１】
汚泥の温度を上げる方法としては、汚泥嫌気槽４や汚泥好気槽５内にスチームや電熱のヒータを設けることによっても行うことが可能であるが、そのための設備が必要であり、また、昇温に要するユーティリティも高いという問題がある。この方法に対して、反応剤を添加して汚泥を昇温する本発明の方法は、設備が簡単であり、ユーティリティも安価であるという特徴がある。
【００４２】
本発明による方法では、上述したように、排水の嫌気性処理と好気性処理を行う生物反応槽Ｍで余剰汚泥の発生そのものを大幅に抑制することができ、かつ、発生した余剰汚泥も同様に、嫌気性処理と好気性処理を行う汚泥処理槽Ｓで大幅に削減することができるので、排水処理設備の汚泥の発生量を極力低減化することが可能である。
【００４３】
また、汚泥を嫌気状態と好気状態に繰り返し曝すことにより、硫酸還元菌などの嫌気性菌の増殖が抑制されるので、排水の処理や汚泥の処理における硫化水素などの臭気性ガス・腐食性ガスの発生も抑制することができるという特徴がある。
【００４４】
なお、図１の実施形態では、生物処理槽Ｍの嫌気槽１Ａと好気槽２を、また、汚泥処理槽Ｓの汚泥嫌気槽４と汚泥好気槽５を、それぞれ別途に設けて排水と汚泥を処理する場合を示したが、生物処理槽Ｍや汚泥処理槽Ｓは、いずれも一つの槽を用いて、その槽内に仕切り壁を設けて、それぞれの槽の前段を嫌気槽１Ａあるいは汚泥嫌気槽４、後段を好気槽２あるいは汚泥好気槽５として使用することも可能である。
【００４５】
また、既設の活性汚泥処理設備などを改造して本発明を実施することも可能である。例えば、既設の設備が多段に仕切られた曝気槽を有するならば、前段部を嫌気槽として利用することにより、また、１槽のみの完全混合型の曝気槽あるいはオキシデーションディッチを有するならば、その前段に設けられた汚水調整槽あるいは流量調整槽などを嫌気槽として利用することが可能である。
また、汚泥嫌気槽４や汚泥好気槽５は、それぞれ既存の汚泥濃縮槽や汚泥貯留槽などを代用することが可能である。
【００４６】
次に、本発明の他の実施形態について説明する。図２は本発明の他の実施形態を模式的に示す構成図である。なお、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
図２に示す実施形態は、嫌気・無酸素・好気法に関するもので、生物処理槽Ｎには、脱窒に有効な無酸素槽１Ｂが嫌気槽１Ａと好気槽２の間に配設されている。無酸素槽１Ｂは嫌気槽１Ａと同様に、嫌気状態を保持するために、図示していない水中撹拌機などによって、空気中の酸素が溶解しないように無曝気の状態で撹拌される。
【００４７】
この実施形態では、処理される有機性排水は嫌気槽１Ａ、無酸素槽１Ｂ、好気槽２の順に送られながら、それぞれの槽で嫌気性処理、無酸素処理、好気性処理が行われる。
好気槽２では、アンモニア態窒素の硝酸態窒素や亜硝酸態窒素への酸化が行われ、好気槽２の滞留液は返送管Ｌ２０を介して脱窒槽として作用する無酸素槽１Ｂへ循環導入されて脱窒が行われる。
【００４８】
好気槽２の流出液は送液管Ｌ３を介して固液分離装置３に送られる。固液分離装置３では汚泥と処理水が分離され、分離された汚泥の一部は、生物処理槽Ｎの各槽の汚泥濃度が所定の濃度になるように汚泥返送管Ｌ６を介して嫌気槽１Ａに返送される。また、有機物、窒素、リンなどが除去された処理水は処理水排出管Ｌ４を介して取り出される。
なお、必要に応じて、被処理水の脱窒あるいは脱リンをより効果的に行うために、無酸素槽１Ｂあるいは嫌気槽１Ａにメタノールや有機酸などの有機物を添加することも可能である。
【００４９】
図２に示す実施形態では、すでに述べたように、嫌気槽１Ａと無酸素槽１Ｂからなる嫌気部と好気槽２からなる好気部における被処理水の滞留時間の適した比率は約１：１〜１：２に維持される。
また、生物処理槽Ｎの嫌気槽１Ａ、無酸素槽１Ｂ、好気槽２内の汚泥濃度は約４０００〜２００００ｍｇ／Ｌ、嫌気部のＯＲＰは約−２００〜−４００ｍＶ、好気部のＤＯは約０．１〜数ｐｐｍ程度にそれぞれ維持される。
【００５０】
この嫌気・無酸素・好気法による排水の処理方法においても、汚泥は嫌気槽１Ａと無酸素槽１Ｂにおける嫌気状態と好気槽２における好気状態に繰り返し曝されることにより、バチルス属の菌を優占種とする汚泥となり、その他の菌は死滅・分解されるので、汚泥の発生そのものを大幅に抑制することが可能である。
【００５１】
また、図１の実施形態と同様に、発生した余剰汚泥は余剰汚泥排出管Ｌ７を介して汚泥処理槽Ｓの汚泥嫌気槽４に供給されて嫌気性処理される。次いで、嫌気性処理された汚泥は、汚泥送液管Ｌ８を介して汚泥好気槽５に供給されて好気性処理される。この好気性処理された汚泥は、汚泥返送管Ｌ９を介して汚泥嫌気槽４に返送され、循環処理される。このように生物処理槽Ｎで発生した余剰汚泥についても嫌気状態と好気状態に繰り返し曝すことにより、汚泥嫌気槽４では好気性菌の死滅・分解や酸発酵による汚泥の溶解が起こり、また、汚泥好気槽５では嫌気性菌の死滅・分解や汚泥の自己消化が起こるので、汚泥を減量化することができる。
また、排水処理や汚泥処理における硫化水素などの臭気性ガス・腐食性ガスの発生も抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の一実施形態を模式的に示す構成図である。
【図２】本発明の他の実施形態を模式的に示す構成図である。
【符号の説明】
【００５３】
１Ａ 嫌気槽
１Ｂ 無酸素槽
２ 好気槽
３ 固液分離装置
４ 汚泥嫌気槽
５ 汚泥好気槽
６ 固液分離装置
７ 反応剤供給装置
Ｍ 生物処理槽
Ｎ 生物処理槽
Ｓ 汚泥処理槽
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水や有機性の産業排水などの生物処理における余剰汚泥の発生量を大幅に削減可能な有機性排水の処理方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、下水や有機性の産業排水などの処理には、活性汚泥法に代表される微生物を利用した生物処理方法が用いられてきた。従来の活性汚泥処理法は分解性の有機物除去が中心であったが、近年河川や海、湖沼などの富栄養化によって藻類やアオコが異常発生しており、リンや窒素のような栄養塩類の除去も必要になっている。
リンや窒素を除去する生物処理方法として、嫌気・好気法（ＡＯ法）によるリンの除去、硝化脱窒法による窒素の除去が広く知られており、さらに、脱リン法と硝化脱窒法を組み合わせた嫌気・無酸素・好気法（Ａ２Ｏ法）も知られている。
【０００３】
活性汚泥法の変法であるこれら嫌気・好気法あるいは嫌気・無酸素・好気法は、活性汚泥法における問題点の一つである糸状性バルキングの防止法としても有効である。
糸状性バルキングの原因となる糸状性細菌は、分子状酸素を必要とする好気性菌であり、嫌気性状態や無酸素状態では生存が困難であったり、あるいは生存し続けることはできない。そのため、嫌気・好気法あるいは嫌気・無酸素・好気法では糸状性細菌の増殖が抑制され、沈殿槽での分離が良好な沈降性のよい汚泥が生成するという特徴がある。
【０００４】
上述したように、嫌気・好気法あるいは嫌気・無酸素・好気法は糸状性バルキングの防止や窒素・リンの除去が可能であるが、しかしながら、従来の標準的活性汚泥法（好気的生物処理法）と同様に、有機性排水を処理する際に大量の余剰汚泥が発生する。
余剰汚泥の処理や廃棄には手間と費用がかかることから、極力余剰汚泥を排出しないプロセスが切望されている。
【０００５】
余剰汚泥の減量化の方法としてオゾン処理法が知られている（例えば、特許文献１参照）。この技術は活性汚泥処理の余剰汚泥をオゾン処理により生物分解性に改質した後、改質汚泥を曝気槽に戻して好気性処理するものである。
また、余剰汚泥を好熱性細菌等の微生物を用いて改質処理した後、曝気槽に戻して処理する方法も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
その他、アルカリ処理、酸処理、加熱処理あるいは超音波処理等で汚泥を生物分解性に改質した後、活性汚泥処理等の生物処理槽に戻して処理する汚泥の減量化が可能な排水処理方法が検討されている。
【０００６】
しかし、このように汚泥に改質処理を施して減量化する場合、大量の薬剤や電気・熱などのエネルギーが必要になること、また、汚泥の改質によって分解された汚泥は新たにＢＯＤ（生物化学的酸素消費量）になるため、その増加したＢＯＤの処理のために設備の増設が必要になり、かつ、運転費用も嵩むという問題を有していた。
【０００７】
さらに、活性汚泥を用いる好気的生物処理による排水処理設備において発生する汚泥を、汚泥消化槽で消化して減量化する方法及び装置が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
この方法は、消化槽の上部に空気を流入させて、この上部において汚泥を撹拌しつつ好気的に処理を行うと共に、前記消化槽の下部では撹拌せずに汚泥を静置させた状態で嫌気的に保って処理を行うようにしており、一つの消化槽内で嫌気性処理と好気性処理ができ、装置が簡単であるという特徴がある。
【０００８】
しかしながら、消化槽下部の嫌気部の嫌気度が不均一になり、嫌気度が過度になる部分からメタンが発生するなどの問題がある。また、バッチ処理のため、処理効率が悪く、小規模の設備にしか適用できないという問題もある。
【０００９】
【特許文献１】特開平６−２０６０８８号公報
【特許文献２】特開平１１−９０４９３号公報
【特許文献３】特開２００５−１３８７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、嫌気・好気法あるいは嫌気・無酸素・好気法による有機性排水の生物処理方法において、余剰汚泥の発生量を大幅に削減可能な有機性排水の処理方法及び装置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】
【００１１】
本発明は、上述した課題を達成するためになされたもので、以下の手段で解決された。
有機性排水を活性汚泥（以下、単に汚泥と記す）を用いて生物処理する方法において、嫌気槽・好気槽あるいは嫌気槽・無酸素槽・好気槽の順に配列された生物処理槽の嫌気槽に被処理水を導入し、順次嫌気性処理・好気性処理あるいは嫌気性処理・無酸素処理・好気性処理を行うと共に、好気槽の後段に設けられた固液分離装置で処理水と汚泥を分離して、この分離された汚泥の一部を嫌気槽に循環し、排水を処理すると共に、残部の余剰の汚泥を嫌気性処理する汚泥嫌気槽と好気性処理する汚泥好気槽の順に配列された汚泥処理槽の汚泥嫌気槽に供給して、順次嫌気性処理・好気性処理を行うと共に、汚泥好気槽で好気性処理された汚泥を汚泥嫌気槽に循環して、汚泥を嫌気状態と好気状態に繰り返し曝して処理するようにした。
【００１２】
また、汚泥嫌気槽及び汚泥好気槽における汚泥の滞留時間を、それぞれ約１〜１０日とすること、汚泥嫌気槽及び汚泥好気槽における汚泥の処理温度を約１５℃以上とすること、汚泥嫌気槽あるいは汚泥好気槽に反応剤を添加して汚泥の昇温を行うことも特徴とする。
【００１３】
有機性排水を汚泥を用いて生物処理する装置において、撹拌手段を備えた嫌気槽あるいはそれぞれ撹拌手段を備えた嫌気槽と無酸素槽と、曝気手段を備えた好気槽をこの順に配列してなる生物処理槽と、該生物処理槽の後段に配設される固液分離装置と、該固液分離装置で分離された汚泥の一部を嫌気槽へ循環する循環手段と、残部の余剰汚泥を嫌気性処理する撹拌手段を備えた汚泥嫌気槽と好気性処理する曝気手段を備えた汚泥好気槽をこの順に配列してなる汚泥処理槽に輸送する輸送手段と、汚泥好気槽から汚泥嫌気槽に汚泥を循環する循環手段とを設けるようにした。
【００１４】
また、汚泥嫌気槽あるいは汚泥好気槽に反応剤を供給する反応剤供給装置を設けることも特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
嫌気槽・好気槽あるいは嫌気槽・無酸素槽・好気槽からなる生物処理槽を用いて有機性排水を処理する生物処理法において、汚泥を嫌気槽あるいは嫌気槽と無酸素槽からなる嫌気部と好気槽からなる好気部を循環させて、汚泥を嫌気状態と好気状態に繰り返し曝すことによって、余剰汚泥の生成そのものを大幅に抑制することができ、更に、発生した余剰の汚泥を嫌気性処理する汚泥嫌気槽と好気性処理する汚泥好気槽をこの順に配列された汚泥処理槽に供給し、この汚泥処理槽内で汚泥を循環させて嫌気状態と好気状態に繰り返し曝して汚泥を分解処理することによって、余剰汚泥の発生量を大幅に削減することが可能であると共に、汚泥嫌気槽内の適した嫌気状態を均一に維持することができるので、メタンの発生などの問題もなく、安定した汚泥の減量化処理が可能である。
また、排水処理設備で問題となる硫化水素などの臭気性ガスや腐食性ガスの発生を抑制することが可能である。
【００１６】
また、発生汚泥量の大幅な削減により、排水処理コストの削減、作業性の改善、廃棄物削減に多大な効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に関する好適な実施形態を添付図面に従って説明するが、本発明は下記の実施の形態になんら限定されるものではなく、適宜変更して実施することが可能である。
図１は本発明による排水処理方法を実施するための処理装置の好適な一実施形態を模式的に示す構成図である。Ｍは嫌気槽１Ａと好気槽２をこの順に配列した生物処理槽である。３は生物処理槽Ｍの後段に設けられた処理水と汚泥とを分離する沈殿槽などの固液分離装置である。
【００１８】
Ｓは固液分離装置３で分離された汚泥の一部を嫌気性処理する汚泥嫌気槽４と好気性処理する汚泥好気槽５をこの順で配列してなる汚泥処理槽である。また、６は汚泥処理槽Ｓで処理された処理汚泥を固液分離処理する沈殿槽などの第２の固液分離装置である。また、７は汚泥処理槽Ｓの汚泥の温度を上げるための反応剤を供給する反応剤供給装置である。
【００１９】
沈殿槽やスクリーンなどの前処理設備（図示していない）で砂や固形物などの夾雑物が除去された下水や有機性の産業排水などの被処理水が、排水供給管Ｌ１を介して、嫌気槽１Ａ、好気槽２の順に配列された生物処理槽Ｍの嫌気槽１Ａに供給される。嫌気槽１Ａでは、図示していない水中撹拌機などによって、空気中の酸素が溶解しないように無曝気の状態で撹拌が行われる。
【００２０】
この嫌気槽１Ａ内で嫌気性処理された被処理水は、送液管Ｌ２を介して、空気あるいは酸素ガスが供給される好気槽２に導入され、好気性処理される。好気槽２で処理された被処理水は送液管Ｌ３を介して固液分離装置３に導入される。
固液分離装置３で分離された汚泥は、汚泥引抜管Ｌ５を介して排出され、この排出汚泥の一部は、生物処理槽Mの各槽の汚泥濃度が所定の濃度になるように、汚泥返送管Ｌ６を介して嫌気槽１Ａに返送される。残部の排出汚泥は、後述するように余剰汚泥として余剰汚泥排出管Ｌ７を介して汚泥処理槽Ｓに供給される。
【００２１】
固液分離装置３で汚泥が分離された処理水は処理水排出管Ｌ４を介して排出され、図示しない設備において三次処理や滅菌処理などが行われた後、河川等に放流される。
【００２２】
上述のように、汚泥を嫌気槽１Ａと好気槽２及び固液分離装置３との間を循環させて、汚泥を嫌気状態と好気状態に繰り返し曝すことにより、好気性菌の一部は嫌気槽１Ａで死滅後可溶化され、その一部は他の菌体の合成に利用され、残りは分解される。嫌気性菌の一部は逆に、好気槽２で死滅後可溶化され、その一部は他の菌体の合成に利用され、残りは分解される。
【００２３】
一方、汚泥の菌体の一種である内生胞子を形成する好気性又は通性嫌気性桿菌のバチルス属の菌などは嫌気状態や好気状態に曝されても死滅することがなく、嫌気部では胞子を作って生き残り、好気部では発芽して菌の活性を取り戻して排水中の有機物を摂取し除去する働きをする。
また、バチルス族の菌、例えば、枯草菌などはタンパク質分解酵素やでん粉分解酵素などを多く産生するため嫌気状態や好気状態にて死滅した菌体の分解を促進し、汚泥の発生を抑制する。
【００２４】
以上のように、汚泥を嫌気状態と好気状態に繰り返し曝すことにより、バチルス属の菌は増殖し、排水を処理する汚泥の優占種となり、その他の菌は死滅・分解するので汚泥の生成量が削減される。
【００２５】
上記のようなバチルス属の菌を優占種とする汚泥にするためには、分子状酸素が存在しない嫌気槽１Ａや後述する無酸素槽１Ｂの嫌気部と、空気などを曝気して酸素を存在させる好気槽２の好気部における被処理水の滞留時間（水理学的滞留時間）の割合を調整する必要があり、その適した比率は約１：１〜１：２である。
【００２６】
下水処理などの嫌気・好気法における従来の標準的な生物処理槽の滞留時間は大略５〜７時間程度で、嫌気槽：好気槽の滞留時間の比は、約１：３である。また、嫌気・無酸素・好気法における従来の標準的な生物処理槽の滞留時間は大略７〜１２時間程度で、嫌気槽：無酸素槽：好気槽の滞留時間の比は、約１：２：６である。
すなわち、従来の嫌気・好気法あるいは嫌気・無酸素・好気法における嫌気部と好気部の比は約１：２〜１：３であり、好気部の方が嫌気部に比べて２〜３倍大きい。これに対して、本発明の方法では、好気部は嫌気部の約１〜２倍であり、従来の方法に比較して嫌気部の比を高く維持する必要がある。
【００２７】
また、生物処理槽Ｍの嫌気槽１Ａと好気槽２内の汚泥濃度は可能な限り、例えば約４０００〜２００００ｍｇＭＬＳＳ／Ｌと高く維持し、かつ、好気槽２内の溶存酸素（以下、ＤＯと記す）を約０．１〜数ｐｐｍ程度に維持して良好な好気状態を保つ必要がある。こうすることによって、好気槽２内の汚泥の呼吸活性を高く維持することができ、好気槽２内での嫌気性菌の死滅・分解や汚泥の自己消化が促進され、汚泥の発生を抑制することができる。
【００２８】
また、好気槽２内の汚泥は呼吸活性が高いので、固液分離装置３に送られた後、固液分離装置３内の酸素を消費する。このため固液分離装置３で分離される汚泥中のＤＯはほとんどゼロになるので、このＤＯをほとんど含まない汚泥を嫌気槽１Ａに返送することにより、嫌気槽１Ａ内の酸化還元電位（以下、ＯＲＰと記す）を約−２００〜−４００ｍＶの良好な嫌気状態に維持することができる。良好な嫌気状態が維持された嫌気槽１Ａ内では、好気性菌の死滅・分解や酸発酵による汚泥の可溶化が促進され汚泥の発生を抑制することができる。
【００２９】
以上のように、嫌気槽１Ａ内及び好気槽２内のＯＲＰやＤＯを適正な値に維持して、汚泥を循環して嫌気状態と好気状態に繰り返し曝すことにより、生物処理槽Ｍの嫌気槽１Ａや好気槽２内の汚泥をバチルス属の菌が優占種である汚泥とすることができ、余剰汚泥の生成そのものを大幅に抑制することができる。
【００３０】
バチルス属の菌を優占種とする汚泥にするのに必要な馴養期間は、排水の性状、温度、運転条件等によって異なるが、通常約１．５〜３ヶ月程度である。この馴養期間を短縮するために、胞子形成時に必要な薬剤やバチルス属の菌の増殖速度を促進させる薬剤を嫌気槽１Ａなどに添加することも可能である。
【００３１】
上述したように、排水を処理する生物処理槽Ｍにおいて、余剰汚泥の発生そのものを大幅に抑制することができるが、余剰汚泥をほぼ完全になくすことはできない。また、冬季など排水の温度が低下すると、活性汚泥の活性やバチルス属の菌体などから産生される各種酵素の活性も低下するので、余剰汚泥の生成を抑制する効果が低下し、余剰汚泥の発生量が増加する。
【００３２】
発生した余剰汚泥は、余剰汚泥排出管Ｌ７を介して汚泥処理槽Ｓの汚泥嫌気槽４に供給され、図示していない水中撹拌機などにより、空気中の酸素が溶解しないように無曝気の状態で撹拌され、汚泥が嫌気性処理される。
次いで、汚泥嫌気槽４内で嫌気性処理された汚泥は、汚泥送液管Ｌ８を介して、図示していない空気が底部より供給される汚泥好気槽５に供給され、好気性処理される。この好気性処理された汚泥は、処理汚泥を循環させる汚泥返送管Ｌ９を介して汚泥嫌気槽４に返送され、循環処理される。
【００３３】
汚泥返送管Ｌ９を介して汚泥嫌気槽4に返送される汚泥の循環量は、汚泥嫌気槽4に流入する汚泥量の１〜２倍程度が好ましい。あまり循環量が少ないと、汚泥を嫌気状態と好気状態に繰り返し曝す頻度が低下すること、逆に、循環量が多過ぎると、嫌気槽や好気槽を良好な嫌気状態や好気状態に維持することが困難になるので好ましくない。
【００３４】
以上のように、余剰汚泥についても汚泥処理槽Ｓで、汚泥を嫌気状態と好気状態に繰り返し曝すことにより、生物処理槽Ｍと同様に、汚泥嫌気槽４では好気性菌の死滅・分解や酸発酵による汚泥の溶解が起こり、また、汚泥好気槽５では嫌気性菌の死滅・分解や汚泥の自己消化が起こるので、汚泥を減量化することができる。
【００３５】
なお、汚泥処理槽Ｓの汚泥嫌気槽４内の適した嫌気状態は、ＯＲＰで約−２００〜−４００ｍＶ、汚泥好気槽５内の適した好気状態はＤＯで約０．１〜数ｐｐｍ程度であり、生物処理槽Ｍの嫌気槽１Ａの嫌気状態や好気槽２の好気状態と同じである。
本発明の方法では、汚泥処理槽Ｓにおける汚泥嫌気槽４のＯＲＰや汚泥好気槽５のＤＯをそれぞれの槽で調整できるので、汚泥嫌気槽４内の過度の嫌気状態を防止でき、メタンの発生などの問題もなく、安定した汚泥の減量化処理が可能である。
【００３６】
また、汚泥嫌気槽４と汚泥好気槽５における汚泥の適した滞留時間は、それぞれ約１〜１０日程度である。１日以下では汚泥嫌気槽４や汚泥好気槽５の適した嫌気状態や好気状態を維持することが難しく、汚泥の削減効果が低下する。また、１０日以上になると汚泥嫌気槽５内の嫌気度が高くなりメタンが発生する恐れがあり好ましくない。
【００３７】
汚泥の分解処理が行われた処理汚泥は汚泥送液管Ｌ１０を介して沈殿槽などの第２の固液分離装置６に送られ、固液分離処理が行われ、分離された非分解性の固形物は排出汚泥として汚泥排出管Ｌ１２を介して系外に排出されて処理される。固液分離装置６で分離された分離液は送液管Ｌ１１を介して嫌気槽１Ａに戻され処理される。
【００３８】
なお、汚泥嫌気槽４と汚泥好気槽５を循環させて汚泥を処理した後、汚泥好気槽５の曝気と、汚泥の循環を停止して、汚泥好気槽５で処理汚泥を静置して固液分離を行った後、上澄みの分離液を嫌気槽１Ａに送ることも可能である。この場合は、固液分離装置６を割愛することが可能である。
【００３９】
冬季などの排水温度の低い時期に、汚泥処理槽Ｓの汚泥嫌気槽４や汚泥好気槽５内の温度が約１５℃以下になると、生物反応の速度が低下するので、汚泥の減量化効果が顕著に低下する。このような場合には、汚泥嫌気槽４又は汚泥好気槽５内に生物分解性の有機物、例えば、廃糖蜜、コーンスチープリカー（ＣＳＬ）や有機酸などの反応剤を添加することにより、反応熱が発生して温度を上げることが可能である。
【００４０】
生物分解性の有機物の添加は、汚泥嫌気槽４よりも汚泥好気槽５に添加する方が反応熱が多いのでより好ましい。また、必要な有機物の添加量は、汚泥の温度を数度上げる場合で概略１０００ｍｇ／Ｌ程度である。
【００４１】
汚泥の温度を上げる方法としては、汚泥嫌気槽４や汚泥好気槽５内にスチームや電熱のヒータを設けることによっても行うことが可能であるが、そのための設備が必要であり、また、昇温に要するユーティリティも高いという問題がある。この方法に対して、反応剤を添加して汚泥を昇温する本発明の方法は、設備が簡単であり、ユーティリティも安価であるという特徴がある。
【００４２】
本発明による方法では、上述したように、排水の嫌気性処理と好気性処理を行う生物反応槽Ｍで余剰汚泥の発生そのものを大幅に抑制することができ、かつ、発生した余剰汚泥も同様に、嫌気性処理と好気性処理を行う汚泥処理槽Ｓで大幅に削減することができるので、排水処理設備の汚泥の発生量を極力低減化することが可能である。
【００４３】
また、汚泥を嫌気状態と好気状態に繰り返し曝すことにより、硫酸還元菌などの嫌気性菌の増殖が抑制されるので、排水の処理や汚泥の処理における硫化水素などの臭気性ガス・腐食性ガスの発生も抑制することができるという特徴がある。
【００４４】
なお、図１の実施形態では、生物処理槽Ｍの嫌気槽１Ａと好気槽２を、また、汚泥処理槽Ｓの汚泥嫌気槽４と汚泥好気槽５を、それぞれ別途に設けて排水と汚泥を処理する場合を示したが、生物処理槽Ｍや汚泥処理槽Ｓは、いずれも一つの槽を用いて、その槽内に仕切り壁を設けて、それぞれの槽の前段を嫌気槽１Ａあるいは汚泥嫌気槽４、後段を好気槽２あるいは汚泥好気槽５として使用することも可能である。
【００４５】
また、既設の活性汚泥処理設備などを改造して本発明を実施することも可能である。例えば、既設の設備が多段に仕切られた曝気槽を有するならば、前段部を嫌気槽として利用することにより、また、１槽のみの完全混合型の曝気槽あるいはオキシデーションディッチを有するならば、その前段に設けられた汚水調整槽あるいは流量調整槽などを嫌気槽として利用することが可能である。
また、汚泥嫌気槽４や汚泥好気槽５は、それぞれ既存の汚泥濃縮槽や汚泥貯留槽などを代用することが可能である。
【００４６】
次に、本発明の他の実施形態について説明する。図２は本発明の他の実施形態を模式的に示す構成図である。なお、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
図２に示す実施形態は、嫌気・無酸素・好気法に関するもので、生物処理槽Ｎには、脱窒に有効な無酸素槽１Ｂが嫌気槽１Ａと好気槽２の間に配設されている。無酸素槽１Ｂは嫌気槽１Ａと同様に、嫌気状態を保持するために、図示していない水中撹拌機などによって、空気中の酸素が溶解しないように無曝気の状態で撹拌される。
【００４７】
この実施形態では、処理される有機性排水は嫌気槽１Ａ、無酸素槽１Ｂ、好気槽２の順に送られながら、それぞれの槽で嫌気性処理、無酸素処理、好気性処理が行われる。
好気槽２では、アンモニア態窒素の硝酸態窒素や亜硝酸態窒素への酸化が行われ、好気槽２の滞留液は返送管Ｌ２０を介して脱窒槽として作用する無酸素槽１Ｂへ循環導入されて脱窒が行われる。
【００４８】
好気槽２の流出液は送液管Ｌ３を介して固液分離装置３に送られる。固液分離装置３では汚泥と処理水が分離され、分離された汚泥の一部は、生物処理槽Ｎの各槽の汚泥濃度が所定の濃度になるように汚泥返送管Ｌ６を介して嫌気槽１Ａに返送される。また、有機物、窒素、リンなどが除去された処理水は処理水排出管Ｌ４を介して取り出される。
なお、必要に応じて、被処理水の脱窒あるいは脱リンをより効果的に行うために、無酸素槽１Ｂあるいは嫌気槽１Ａにメタノールや有機酸などの有機物を添加することも可能である。
【００４９】
図２に示す実施形態では、すでに述べたように、嫌気槽１Ａと無酸素槽１Ｂからなる嫌気部と好気槽２からなる好気部における被処理水の滞留時間の適した比率は約１：１〜１：２に維持される。
また、生物処理槽Ｎの嫌気槽１Ａ、無酸素槽１Ｂ、好気槽２内の汚泥濃度は約４０００〜２００００ｍｇ／Ｌ、嫌気部のＯＲＰは約−２００〜−４００ｍＶ、好気部のＤＯは約０．１〜数ｐｐｍ程度にそれぞれ維持される。
【００５０】
この嫌気・無酸素・好気法による排水の処理方法においても、汚泥は嫌気槽１Ａと無酸素槽１Ｂにおける嫌気状態と好気槽２における好気状態に繰り返し曝されることにより、バチルス属の菌を優占種とする汚泥となり、その他の菌は死滅・分解されるので、汚泥の発生そのものを大幅に抑制することが可能である。
【００５１】
また、図１の実施形態と同様に、発生した余剰汚泥は余剰汚泥排出管Ｌ７を介して汚泥処理槽Ｓの汚泥嫌気槽４に供給されて嫌気性処理される。次いで、嫌気性処理された汚泥は、汚泥送液管Ｌ８を介して汚泥好気槽５に供給されて好気性処理される。この好気性処理された汚泥は、汚泥返送管Ｌ９を介して汚泥嫌気槽４に返送され、循環処理される。このように生物処理槽Ｎで発生した余剰汚泥についても嫌気状態と好気状態に繰り返し曝すことにより、汚泥嫌気槽４では好気性菌の死滅・分解や酸発酵による汚泥の溶解が起こり、また、汚泥好気槽５では嫌気性菌の死滅・分解や汚泥の自己消化が起こるので、汚泥を減量化することができる。
また、排水処理や汚泥処理における硫化水素などの臭気性ガス・腐食性ガスの発生も抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の一実施形態を模式的に示す構成図である。
【図２】本発明の他の実施形態を模式的に示す構成図である。
【符号の説明】
【００５３】
１Ａ 嫌気槽
１Ｂ 無酸素槽
２ 好気槽
３ 固液分離装置
４ 汚泥嫌気槽
５ 汚泥好気槽
６ 固液分離装置
７ 反応剤供給装置
Ｍ 生物処理槽
Ｎ 生物処理槽
Ｓ 汚泥処理槽
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性排水を活性汚泥を用いて生物処理する方法において、嫌気槽・好気槽あるいは嫌気槽・無酸素槽・好気槽の順に配列された生物処理槽の嫌気槽に被処理水を導入し、順次嫌気性処理・好気性処理あるいは嫌気性処理・無酸素処理・好気性処理を行うと共に、好気槽の後段に設けられた固液分離装置で処理水と活性汚泥を分離して、この分離された活性汚泥の一部を嫌気槽に循環し、排水を処理すると共に、残部の余剰の汚活性汚泥を嫌気性処理する汚泥嫌気槽と好気性処理する汚泥好気槽の順に配列された汚泥処理槽の汚泥嫌気槽に供給して、順次嫌気性処理・好気性処理を行うと共に、汚泥好気槽で好気性処理された汚泥を汚泥嫌気槽に循環して、汚泥を嫌気状態と好気状態に繰り返し曝して処理することを特徴とする有機性排水の処理方法。
【請求項２】
汚泥嫌気槽及び汚泥好気槽における汚泥の滞留時間を、それぞれ約１〜１０日とすることを特徴とする請求項１記載の有機性排水の処理方法。
【請求項３】
汚泥嫌気槽及び汚泥好気槽における汚泥の処理温度を約１５℃以上とすることを特徴とする請求項１、請求項２記載の有機性排水の処理方法。
【請求項４】
汚泥嫌気槽あるいは汚泥好気槽に反応剤を添加して汚泥の昇温を行うことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３記載の有機性排水の処理方法。
【請求項５】
有機性排水を活性汚泥を用いて生物処理する装置において、撹拌手段を備えた嫌気槽あるいはそれぞれ撹拌手段を備えた嫌気槽と無酸素槽と、曝気手段を備えた好気槽をこの順に配列してなる生物処理槽と、該生物処理槽の後段に配設される固液分離装置と、該固液分離装置で分離された活性汚泥の一部を嫌気槽へ循環する循環手段と、残部の余剰汚泥を嫌気性処理する撹拌手段を備えた汚泥嫌気槽と好気性処理する曝気手段を備えた汚泥好気槽をこの順に配列してなる汚泥処理槽に輸送する輸送手段と、汚泥好気槽から汚泥嫌気槽に汚泥を循環する循環手段とを設けることを特徴とする有機性排水の処理装置。
【請求項６】
汚泥嫌気槽あるいは汚泥好気槽に反応剤を供給する反応剤供給装置を設けることを特徴とする請求項５記載の有機性排水の処理装置。
【請求項１】
有機性排水を活性汚泥を用いて生物処理する方法において、嫌気槽・好気槽あるいは嫌気槽・無酸素槽・好気槽の順に配列された生物処理槽の嫌気槽に被処理水を導入し、順次嫌気性処理・好気性処理あるいは嫌気性処理・無酸素処理・好気性処理を行うと共に、好気槽の後段に設けられた固液分離装置で処理水と活性汚泥を分離して、この分離された活性汚泥の一部を嫌気槽に循環し、排水を処理すると共に、残部の余剰の汚活性汚泥を嫌気性処理する汚泥嫌気槽と好気性処理する汚泥好気槽の順に配列された汚泥処理槽の汚泥嫌気槽に供給して、順次嫌気性処理・好気性処理を行うと共に、汚泥好気槽で好気性処理された汚泥を汚泥嫌気槽に循環して、汚泥を嫌気状態と好気状態に繰り返し曝して処理することを特徴とする有機性排水の処理方法。
【請求項２】
汚泥嫌気槽及び汚泥好気槽における汚泥の滞留時間を、それぞれ約１〜１０日とすることを特徴とする請求項１記載の有機性排水の処理方法。
【請求項３】
汚泥嫌気槽及び汚泥好気槽における汚泥の処理温度を約１５℃以上とすることを特徴とする請求項１、請求項２記載の有機性排水の処理方法。
【請求項４】
汚泥嫌気槽あるいは汚泥好気槽に反応剤を添加して汚泥の昇温を行うことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３記載の有機性排水の処理方法。
【請求項５】
有機性排水を活性汚泥を用いて生物処理する装置において、撹拌手段を備えた嫌気槽あるいはそれぞれ撹拌手段を備えた嫌気槽と無酸素槽と、曝気手段を備えた好気槽をこの順に配列してなる生物処理槽と、該生物処理槽の後段に配設される固液分離装置と、該固液分離装置で分離された活性汚泥の一部を嫌気槽へ循環する循環手段と、残部の余剰汚泥を嫌気性処理する撹拌手段を備えた汚泥嫌気槽と好気性処理する曝気手段を備えた汚泥好気槽をこの順に配列してなる汚泥処理槽に輸送する輸送手段と、汚泥好気槽から汚泥嫌気槽に汚泥を循環する循環手段とを設けることを特徴とする有機性排水の処理装置。
【請求項６】
汚泥嫌気槽あるいは汚泥好気槽に反応剤を供給する反応剤供給装置を設けることを特徴とする請求項５記載の有機性排水の処理装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００７−１０５６３１（Ｐ２００７−１０５６３１Ａ）
【公開日】平成１９年４月２６日（２００７．４．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２９９０４４（Ｐ２００５−２９９０４４）
【出願日】平成１７年１０月１３日（２００５．１０．１３）
【出願人】（５９８０６７６０３）住重環境エンジニアリング株式会社 (36)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年４月２６日（２００７．４．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１０月１３日（２００５．１０．１３）
【出願人】（５９８０６７６０３）住重環境エンジニアリング株式会社 (36)
【Ｆターム（参考）】
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