有機性排水の生物処理方法および装置
【課題】微小動物の捕食作用を利用した多段活性汚泥法において、高負荷運転の場合の固液分離性の改善と、微小動物を保持する槽の流動床担体の充填量の低減を図り、安定した処理水質を維持した上でより一層の処理効率の向上と余剰汚泥発生量の低減を図る。
【解決手段】第一生物処理槽１に有機性排水を導入して細菌により生物処理し、第一生物処理槽１からの分散状態の細菌を含む第一生物処理水を流動床式の第二生物処理槽２に一過式で通水して第二生物処理水を得、第二生物処理水を浮遊式の第三生物処理槽３に通水して得た第三生物処理水を沈殿槽５で汚泥と処理水とに固液分離し、分離汚泥の一部を余剰汚泥として系外へ引き抜き、一部を返送汚泥として第三生物処理槽３に返送する。
【解決手段】第一生物処理槽１に有機性排水を導入して細菌により生物処理し、第一生物処理槽１からの分散状態の細菌を含む第一生物処理水を流動床式の第二生物処理槽２に一過式で通水して第二生物処理水を得、第二生物処理水を浮遊式の第三生物処理槽３に通水して得た第三生物処理水を沈殿槽５で汚泥と処理水とに固液分離し、分離汚泥の一部を余剰汚泥として系外へ引き抜き、一部を返送汚泥として第三生物処理槽３に返送する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生活排水、下水、食品工場やパルプ工場をはじめとした広い濃度範囲の有機性排水の処理に利用することができる有機性排水の生物処理方法および装置に関するものであり、特に、処理水質を悪化させることなく、処理効率を向上させ、かつ、余剰汚泥発生量の低減が可能な有機性排水の生物処理方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機性排水を生物処理する場合に用いられる活性汚泥法は、処理水質が良好で、メンテナンスが容易であるなどの利点から、下水処理や産業廃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容積負荷は０．５〜０．８ｋｇ／ｍ３／ｄ程度であるため、広い敷地面積が必要となる。また、分解したＢＯＤの２０％が菌体、即ち汚泥へと変換されるため、大量の余剰汚泥処理も問題となる。
【０００３】
有機性排水の高負荷処理に関しては、担体を添加した流動床法が知られている。この方法を用いた場合、３ｋｇ／ｍ３／ｄ以上のＢＯＤ容積負荷で運転することが可能となる。しかしながら、この方法では発生汚泥量は分解したＢＯＤの３０％程度で、通常の活性汚泥法より高くなることが欠点となっている。
【０００４】
特開昭５５−２０６４９号公報には、有機性排水をまず、第一処理槽で細菌により処理し、排水に含まれる有機物を酸化分解して非凝集性の細菌の菌体に変換した後、第二処理槽で固着性原生動物に捕食除去させることで余剰汚泥の減量化が可能になることが記載されている。さらに、この方法では高負荷運転が可能となり、活性汚泥法の処理効率も向上するとされている。
【０００５】
このように細菌の高位に位置する原生動物や後生動物の捕食を利用した廃水処理方法は、多数提案されている。
【０００６】
例えば、特開２０００−２１０６９２号公報では、特開昭５５−２０６４９号公報の処理方法で問題となる、原水の水質変動による処理性能悪化の対策が提案されている。具体的な方法としては、「被処理水のＢＯＤ変動を平均濃度の中央値から５０％以内に調整する」、「第一処理槽内および第一処理水の水質を経時的に測定する」、「第一処理水の水質悪化時には種汚泥又は微生物製剤を第一処理槽に添加する」等の方法が提案されている。
【０００７】
特公昭６０−２３８３２号公報では、細菌、酵母、放線菌、藻類、カビ類や廃水処理の初沈汚泥や余剰汚泥を、原生動物や後生動物に捕食させる際に、超音波処理または機械攪拌により、これらの餌のフロックサイズを動物の口より小さくさせる方法を提案している。
【０００８】
また、流動床と活性汚泥法の多段処理に関する発明としては、特許第３４１０６９９号公報に記載のものがある。この方法では、後段の活性汚泥法をＢＯＤ汚泥負荷０．１ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄの低負荷で運転することで、汚泥を自己酸化させ、汚泥引き抜き量を大幅に低減できるとしている。
【特許文献１】特開昭５５−２０６４９号公報
【特許文献２】特開２０００−２１０６９２号公報
【特許文献３】特公昭６０−２３８３２号公報
【特許文献４】特許第３４１０６９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このような微小動物の捕食作用を利用した多段活性汚泥法は、実際に有機性廃水処理に用いられており、対象とする排水によっては処理効率の向上、５０％程度の発生汚泥量の減量化が可能となっている。
しかしながら、この方法では、
(1) 負荷が高い場合、微小動物を保持する槽の汚泥濃度が高くなり、固液分
離が困難になる。
(2) 微小動物を保持する槽を流動床とすると、担体の充填量が多くなり、建
設費が高くなってしまう。
といった問題があった。
【００１０】
従って、本発明は、微小動物の捕食作用を利用した多段活性汚泥法において、高負荷運転の場合の固液分離性の改善と、微小動物を保持する槽の流動床担体の充填量の低減を図り、安定した処理水質を維持した上でより一層の処理効率の向上と余剰汚泥発生量の低減を図る有機性排水の生物処理方法および装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者は、上記課題を解決するべく鋭意検討を行った結果、分散菌を捕食する固着性の濾過捕食型微小動物を優先化させる槽の一部を流動床として、この流動床で、分散菌をあら取りし、さらに浮遊式の微小動物槽で汚泥の減量化を図ることにより、上記課題を解決することができることと見出した。
【００１２】
本発明は、このような知見に基いて達成されたものであり、以下を要旨とする。
【００１３】
［１］ 三段以上の多段に設けられた生物処理槽の第一生物処理槽に有機性排水を導入して細菌により生物処理し、第一生物処理槽からの分散状態の細菌を含む第一生物処理水を第二生物処理槽および第三生物処理槽に順次通水して生物処理する有機性排水の生物処理方法であって、該第二生物処理槽を流動床式生物処理槽、該第三生物処理槽を浮遊式生物処理槽とし、前記第一生物処理水を該第二生物処理槽に一過式で通水して第二生物処理水を得、該第二生物処理水を該第三生物処理槽に通水して得た第三生物処理水を汚泥と処理水とに固液分離し、分離汚泥の一部を余剰汚泥として系外に引き抜き、分離汚泥の残部の少なくとも一部を返送汚泥として該第三生物処理槽に返送することを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
【００１４】
［２］ ［１］において、前記第一生物処理槽が担体充填率１０％以下の流動床式生物処理槽であり、前記第二生物処理槽が担体充填率１０％以上の流動床式生物処理槽であることを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
【００１５】
［３］ ［１］または［２］において、前記第一生物処理槽の溶存酸素濃度を０．５ｍｇ／Ｌ以下に制御することを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
【００１６】
［４］ ［１］ないし［３］のいずれかにおいて、前記分離汚泥の少なくとも一部を、第四生物処理槽で生物処理して減量化することを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
【００１７】
［５］ ［１］ないし［４］のいずれかにおいて、第二段目以降の生物処理槽の少なくとも一槽の槽内ｐＨを７以下とすることを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
【００１８】
［６］ ［１］ないし［５］のいずれかにおいて、第二段目以降の生物処理槽の少なくとも一槽に栄養剤を添加することを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
【００１９】
［７］ ［１］ないし［６］のいずれかにおいて、前記第三生物処理槽に前記有機性排水の一部を直接導入することを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
【００２０】
［８］ 三段以上の多段に設けられた生物処理槽を備える有機性排水の生物処理装置において、第一生物処理槽は、有機性排水を細菌により生物処理する槽であり、第二生物処理槽は、第一生物処理槽からの分散状態の細菌を含む第一生物処理水が一過式で通水される流動床式生物処理槽であり、第三生物処理槽は、第二生物処理槽からの第二生物処理水が導入される浮遊式生物処理槽であり、第三生物処理槽からの第三生物処理水を汚泥と処理水とに固液分離する固液分離手段と、分離汚泥の一部を余剰汚泥として系外へ引き抜く手段と、分離汚泥の残部の少なくとも一部を返送汚泥として該第三生物処理槽に返送する手段とを備えることを特徴とする有機性排水の生物処理装置。
【００２１】
［９］ ［８］において、前記第一生物処理槽が担体充填率１０％以下の流動床式生物処理槽であり、前記第二生物処理槽が担体充填率１０％以上の流動床式生物処理槽であることを特徴とする有機性排水の生物処理装置。
【００２２】
［１０］ ［８］または［９］において、前記第一生物処理槽は溶存酸素濃度０．５ｍｇ／Ｌ以下に制御されることを特徴とする有機性排水の生物処理装置。
【００２３】
［１１］ ［８］ないし［１０］のいずれかにおいて、前記分離汚泥を生物処理して減量化する第四生物処理槽を有することを特徴とする有機性排水の生物処理装置。
【００２４】
［１２］ ［８］ないし［１１］のいずれかにおいて、第二段目以降の生物処理槽の少なくとも一槽の槽内ｐＨが７以下とされることを特徴とする有機性排水の生物処理装置。
【００２５】
［１３］ ［８］ないし［１２］のいずれかにおいて、第二段目以降の生物処理槽の少なくとも一槽に栄養剤が添加されることを特徴とする有機性排水の生物処理装置。
【００２６】
［１４］ ［８］ないし［１３］のいずれかにおいて、前記第三生物処理槽に前記有機性排水の一部を直接導入する手段を有することを特徴とする有機性排水の生物処理装置。
【発明の効果】
【００２７】
本発明では、微小動物の捕食作用を利用した多段活性汚泥法において、微小動物を保持する生物処理槽を、担体を添加した流動床式の第二生物処理槽と、浮遊式の第三生物処理槽とに分け、前段の流動床式生物処理槽で第一生物処理槽からの分散菌の大部分を捕食させ、残部を後段の浮遊式生物処理槽で更に除去することにより、全体としての担体充填量を抑えた上で、汚泥を効果的に減量化することが可能となる（請求項１，８）。
【００２８】
このため、本発明によれば、有機性排水の効率的な生物処理が可能になり、以下のような効果が奏される。
１）排水処理時に発生する汚泥の大幅な減量化
２）高負荷運転による処理効率の向上
３）安定した処理水質の維持
【００２９】
本発明において、第一生物処理槽では有機物の大部分を分解して、菌体へと安定して変換しておく必要があるため、第一生物処理槽は流動床式とすることが望ましいが、第一生物処理槽に添加する担体の充填率が高い場合、分散菌は生成せず、細菌は担体に付着するか、糸状性細菌が増殖するので、第一生物処理槽に添加する担体の充填率は１０％以下とすることが、原水の水質変動に影響されず、捕食しやすい分散菌の生成が可能になるため望ましい。一方、第二生物処理槽では、微小動物を維持するための、多量の足場が必要となることから、添加する担体の充填率は１０％以上とすることが望ましい（請求項２，９）。
【００３０】
また、第二生物処理槽で捕食されやすい分散菌を優占化させるべく、第一生物処理槽の溶存酸素濃度は０．５ｍｇ／Ｌ以下に制御することが好ましい（請求項３，１０）。
【００３１】
また、固液分離された分離汚泥を第四生物処理槽で更に生物処理して減量化しても良い（請求項４，１１）。
【００３２】
また、第二〜第四生物処理槽は、微小動物による捕食を促進させるために、ｐＨ７以下とすることが好ましい（請求項５，１２）。
【００３３】
また、第二〜第四生物処理槽に栄養剤を添加して、微小動物維持の安定化を図っても良い（請求項６，１３）。
【００３４】
また、後段の生物処理槽での適度な有機物負荷を確保するために、原水である有機性排水の一部を直接第三生物処理槽に導入するようにしても良い（請求項７，１４）。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下に図面を参照して本発明の有機性排水の生物処理方法および装置の実施の形態を詳細に説明する。
【００３６】
図１〜４は本発明の有機性排水の生物処理方法および装置の実施の形態を示す系統図である。
図１〜４において、１は第一生物処理槽、２は第二生物処理槽、３は第三生物処理槽、４は第四生物処理槽、５は沈殿槽であり、同一機能を奏する部材には同一符号を付してある。
【００３７】
図１の態様では、原水（有機性排水）は第一生物処理槽１に導入され、分散性細菌により、有機成分(溶解性ＢＯＤ)の７０％以上、望ましくは８０％以上、さらに望ましくは９０％以上が酸化分解される。この第一生物処理槽１のｐＨは６以上、望ましくは８以下とする。ただし、原水中に油分を多く含む場合にはｐＨは８以上としても良い。
また、第一生物処理槽１へのＢＯＤ容積負荷は１ｋｇ／ｍ３／ｄ以上、例えば１〜２０ｋｇ／ｍ３／ｄ、ＨＲＴ（原水滞留時間）は２４ｈ以下、例えば０．５〜２４ｈとすることで、分散性細菌が優占化した処理水を得ることができ、また、ＨＲＴを短くすることでＢＯＤ濃度の低い排水を高負荷で処理することができ、好ましい。
【００３８】
また、この第一生物処理槽１の溶存酸素濃度は０．５ｍｇ／Ｌ以下、特に０．１ｍｇ／Ｌ以下、とりわけ０．０５ｍｇ／Ｌ以下に制御することが好ましく、これにより、１〜５μｍ程度の大きさの分散菌が優占化し、これらは第二生物処理槽２で速やかに捕食される。
【００３９】
この第一生物処理槽には、後段生物処理槽からの汚泥の一部を返送したり、第一生物処理槽を二槽以上の多段構成としても良い。
【００４０】
なお、第一生物処理槽１のＨＲＴが最適値に比べて長くなると、糸状性細菌の優占化やフロックの形成につながり、後段の第二生物処理槽２で捕食されにくい細菌が生成してしまう。そこで、第一生物処理槽１のＨＲＴを一定に制御する必要がある。この最適ＨＲＴは原水の水質により異なるため、机上試験などから、有機成分の７０〜９０％を除去できるＨＲＴを求める必要がある。ＨＲＴを最適値に維持する方法としては、原水量減少時に、処理水の一部を返送して、第一生物処理槽１に流入する水量を一定にし、第一生物処理槽１のＨＲＴを安定させる方法や、原水量の変動に合わせて第一生物処理槽１の水位を変動させる方法がある。第一生物処理槽１のＨＲＴを安定させる幅は、机上試験で求めた最適ＨＲＴの０．７５〜１．５倍の範囲内に納めることが望ましい。
【００４１】
なお、第一生物処理槽１で溶解性有機物を完全に分解した場合、第二生物処理槽２ではフロックが形成されず、また、微小動物増殖のための栄養も不足し、圧密性の低い汚泥のみが優占化した生物処理槽となる。従って、第一生物処理槽１での有機成分の分解率は１００％ではなく、９５％以下となるようにすることが好ましい。
【００４２】
第一生物処理槽１の処理水（第一生物処理水）は、後段の第二生物処理槽２および第三生物処理槽３に順次通水して、ここで、残存している有機成分の酸化分解、分散性細菌の自己分解および微小動物の捕食による余剰汚泥の減量化を行う。
【００４３】
第二生物処理槽２では、細菌に比べ増殖速度の遅い微小動物の働きと細菌の自己分解を利用するため、微小動物と細菌が系内に留まるような運転条件および処理装置を用いる必要がある。そこで、本発明では、第二生物処理槽２は、曝気槽内に担体２Ａを添加した流動床を形成することにより、微小動物の槽内保持量を高める。第二生物処理槽２に添加する担体２Ａの形状は、球状、ペレット状、中空筒状、糸状等任意であり、大きさも０．１〜１０ｍｍ程度の径で良い。また、担体２Ａの材料は天然素材、無機素材、高分子素材等任意であり、ゲル状物質を用いても良い。
第二生物処理槽２では、微小動物を維持するための多量の足場が必要となることから、添加する担体の充填率は１０％以上、望ましくは２０％以上、例えば２０〜４０％とすることが望ましい。
【００４４】
この第二生物処理槽２には、第１生物処理水が一過式で通水され、第二生物処理槽２の処理水（第二生物処理水）は、次いで第三生物処理槽３に導入され、第二生物処理槽２で分解し切れなかった有機物、分散菌、原水由来の固形物を分解することで、さらに汚泥の減量化を図る。
【００４５】
この第三生物処理槽３からの処理水（第三生物処理水）は、次いで、沈殿槽５で汚泥と処理水とに固液分離され、分離汚泥の一部が返送汚泥として返送される。即ち、第三生物処理槽３は、担体を加えない浮遊式とされているため、微小動物は汚泥フロックを住処としている。そのため、沈殿槽５を設けて、汚泥返送を行い、第三生物処理槽３において５日以上３０日以下の汚泥滞留時間を確保する必要がある。
【００４６】
本発明において、第二生物処理槽２に導入する第一生物処理水中に有機物が多量に残存した場合、その酸化分解は第二生物処理槽２で行われることになる。しかし、微小動物が多量に存在する第二生物処理槽２で細菌による有機物の酸化分解が起こると、微小動物の捕食から逃れるための対策として、細菌は捕食されにくい形態で増殖することが知られており、このように増殖した細菌群は微小動物により捕食されず、これらの分解は自己消化のみに頼ることとなり、汚泥発生量低減の効果が下がってしまう。
そこで、前述の如く、第一生物処理槽１では原水中の有機成分の大部分、すなわち原水ＢＯＤの７０％以上、望ましくは８０％以上、さらに望ましくは９０％以上を分解し、菌体へと安定して変換しておく必要がある。そのため、図２に示す如く、第一生物処理槽１を、担体１Ａを充填した流動床式とすることが望ましい。しかし、第一生物処理槽１に添加する担体の充填率が高い場合、分散菌は生成せず、細菌は担体に付着するか、糸状性細菌が増殖するので、第一生物処理槽２に添加する担体の充填率は２０％以下、望ましくは１０％以下、例えば３〜１０％とすることが好ましく、これにより、濃度変動に影響されず、捕食しやすい分散菌の生成が可能となる。
【００４７】
なお、この第一生物処理槽１に充填する担体１Ａとしては特に制限はなく、前述の第二生物処理槽２に充填する担体２Ａと同様のものを用いることができる。
【００４８】
図２に示す態様は、第一生物処理槽１に担体１Ａを充填した点が図１に示す態様と異なり、その他の構成は図１に示す態様と同様である。
【００４９】
本発明では、図３に示すように、沈殿槽５で固液分離された汚泥を更に生物処理して減量化する第四生物処理槽４を設け、汚泥の減量化を促進しても良い。図４の態様では、分離汚泥の一部が第四生物処理槽４に導入されて処理された後、余剰汚泥として系外へ排出され、残部は返送汚泥として第三生物処理槽３に返送される。
【００５０】
図３に示す態様は、余剰汚泥を生物処理する第四生物処理槽４を設けた点が図１に示す態様と異なり、その他の構成は図１に示す態様と同様である。
【００５１】
また、前述の如く、第一生物処理槽１では、原水中の有機成分の大部分、すなわち原水ＢＯＤの７０％以上、望ましくは８０％以上、さらに望ましくは９０％以上を分解し、菌体へと変換しておく必要があるが、後段の生物処理槽でも適度な有機物負荷が必要となるため、図４に示すように、原水の一部をバイパスして、第三生物処理槽３に直接導入し、第三生物処理槽３での溶解性ＢＯＤによる汚泥負荷が０．０２５ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄ以上となるように運転することが望ましい。
【００５２】
図４に示す態様は、原水の一部を第三生物処理槽３に直接導入する配管を設けた点が図１に示す態様と異なり、その他の構成は図１に示す態様と同様である。
【００５３】
本発明においては、微小動物による捕食を促進させるために、第二〜第四生物処理槽２〜４のいずれか、特に、第二生物処理槽２においてはｐＨを７以下、例えばｐＨ５．５〜６．５の条件にすることが好ましい。
【００５４】
また、運転条件を微小動物の増殖に適したものに設定しても、原水中に微小動物の増殖に必須な成分が含まれていなければ、微小動物は増殖せず、汚泥減量効果も向上しない。そこで、第二〜第四生物処理槽２〜４、特に、第二生物処理槽２に栄養剤を添加して、微小動物を安定して維持させ、これにより汚泥減量の効果を安定させるようにしても良い。また、第三生物処理槽３に栄養剤を添加することで、減量効果を促進しても良い。この場合、栄養剤としてはリン脂質、遊離脂肪酸、リゾリン脂質、ステロールやこれらを含むレシチン、その他、液糖、米糠、ビールの絞り粕、植物性油の絞り粕、大豆抽出物、甜菜粕、貝殻粉、卵殻、野菜エキス、魚肉エキス、各種アミノ酸、各種ビタミン等の後生動物の増殖促進に効果のある栄養剤を用いることができる。これらは１種を単独で用いても良く、２種以上を混合して用いても良い。
これらの栄養剤を添加する場合、その添加量は原水中の有機物量の０．５〜１０％程度とすることが好ましい。
【００５５】
図１〜４の態様は本発明の実施の形態の一例を示すものであり、本発明はその要旨を超えない限り、何ら図示の方法に限定されるものではない。
【００５６】
例えば、第三生物処理水の固液分離手段としては、沈殿槽の他、膜分離装置や浮上分離槽等を用いても良い。また、第三生物処理槽を生物処理槽と固液分離手段とを兼ねる膜浸漬型生物処理槽として、膜分離式好気処理を行ってもよい。
【００５７】
また、図３に示すように第四生物処理槽４を設ける代りに、分離汚泥を嫌気処理、物理処理、化学処理のいずれかまたはこれらの組み合わせで処理して、微小動物を死滅させた後、第一生物処理槽１、第二生物処理槽２、第三生物処理槽３のいずれか一槽以上に返送するようにしても良い。
また、図３の態様において、更に第四生物処理槽４の処理水を固液分離する手段を設け、汚泥返送を行う好気処理法を行ったり、第四生物処理槽４を、担体を添加した流動床式または膜分離式好気処理法とすることで、第四生物処理槽４での汚泥滞留時間を長くするようにしても良い。
【実施例】
【００５８】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００５９】
実施例１
図２に示す如く、容量が２．５Ｌの第一生物処理槽(汚泥返送なし)１と、容量が２．５Ｌの第二生物処理槽(汚泥返送なし)２と、容量が４．２Ｌの第三生物処理槽(汚泥返送有り)３と、容量が４Ｌの沈殿槽５とを連結させた実験装置を用いて、本発明による有機性排水（ＢＯＤ８００ｍｇ／Ｌ）の処理を行った。
各生物処理槽の処理条件は次の通りとした。
【００６０】
＜第１生物処理槽＞
ＤＯ：０．０１ｍｇ／Ｌ
担体充填率：５％
ＢＯＤ容積負荷：５．５ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ３／ｄ
ＨＲＴ：３．５ｈ
ｐＨ：７
＜第２生物処理槽＞
ＤＯ：２〜３ｍｇ／Ｌ
担体充填率：４０％
ＨＲＴ：２ｈ
ｐＨ：６．５
＜第３生物処理槽＞
ＤＯ：２〜３ｍｇ／Ｌ
ＨＲＴ：７．３ｈ
ｐＨ：７
汚泥滞留時間：２５ｄ
【００６１】
なお、第一生物処理槽１および第二生物処理槽２の担体１Ａ，２Ｂとしてはスポンジ担体を用いた。
また、装置全体でのＢＯＤ容積負荷は１．５ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ３／ｄであり、装置全体でのＨＲＴは１２．８ｈであった。
その結果、汚泥転換率は０．２５ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｋｇ−ＢＯＤであり、処理水ＢＯＤは検出限界以下であった。
【００６２】
比較例１
図５に示す如く、容量が２．５Ｌの第一生物処理槽（汚泥返送なし）１と、容量が６．７Ｌの第二生物処理槽（汚泥返送ない）２と、容量が４Ｌの沈殿槽５とを連結させた実験装置を用いて、有機性排水（ＢＯＤ８００ｍｇ／Ｌ）の処理を行った。
各生物処理槽の処理条件は次の通りとした。
【００６３】
＜第１生物処理槽＞
ＤＯ：０．０１ｍｇ／Ｌ
担体充填率：５％
ＢＯＤ容積負荷：５．５ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ３／ｄ
ＨＲＴ：３．５ｈ
ｐＨ：７
＜第２生物処理槽＞
ＤＯ：２〜３ｍｇ／Ｌ
ＨＲＴ：９．３ｈ
ｐＨ：７
【００６４】
なお、第一生物処理槽１の担体１Ａとしてはスポンジ担体を用いた。
また、装置全体でのＢＯＤ容積負荷は１．５ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ３／ｄであり、装置全体でのＨＲＴは１２．８ｈであった。
その結果、汚泥転換率は０．２５〜０．４ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｋｇ−ＢＯＤで変動し、汚泥発生量は安定しなかった。また、処理水ＢＯＤも変動し、汚泥発生量が減っている期間は処理水質が悪化していた。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明の有機性排水の生物処理方法は、生活排水、下水、食品工場やパルプ工場をはじめとした広い濃度範囲の有機性排水の処理に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の有機性排水の生物処理方法および装置の実施の形態を示す系統図である。
【図２】本発明の有機性排水の生物処理方法および装置の他の実施の形態を示す系統図である。
【図３】本発明の有機性排水の生物処理方法および装置の他の実施の形態を示す系統図である。
【図４】本発明の有機性排水の生物処理方法および装置の他の実施の形態を示す系統図である。
【図５】比較例１で用いた生物処理装置を示す系統図である。
【符号の説明】
【００６７】
１ 第一生物処理槽
２ 第二生物処理槽
３ 第三生物処理槽
４ 第四生物処理槽
５ 沈殿槽
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生活排水、下水、食品工場やパルプ工場をはじめとした広い濃度範囲の有機性排水の処理に利用することができる有機性排水の生物処理方法および装置に関するものであり、特に、処理水質を悪化させることなく、処理効率を向上させ、かつ、余剰汚泥発生量の低減が可能な有機性排水の生物処理方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機性排水を生物処理する場合に用いられる活性汚泥法は、処理水質が良好で、メンテナンスが容易であるなどの利点から、下水処理や産業廃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容積負荷は０．５〜０．８ｋｇ／ｍ３／ｄ程度であるため、広い敷地面積が必要となる。また、分解したＢＯＤの２０％が菌体、即ち汚泥へと変換されるため、大量の余剰汚泥処理も問題となる。
【０００３】
有機性排水の高負荷処理に関しては、担体を添加した流動床法が知られている。この方法を用いた場合、３ｋｇ／ｍ３／ｄ以上のＢＯＤ容積負荷で運転することが可能となる。しかしながら、この方法では発生汚泥量は分解したＢＯＤの３０％程度で、通常の活性汚泥法より高くなることが欠点となっている。
【０００４】
特開昭５５−２０６４９号公報には、有機性排水をまず、第一処理槽で細菌により処理し、排水に含まれる有機物を酸化分解して非凝集性の細菌の菌体に変換した後、第二処理槽で固着性原生動物に捕食除去させることで余剰汚泥の減量化が可能になることが記載されている。さらに、この方法では高負荷運転が可能となり、活性汚泥法の処理効率も向上するとされている。
【０００５】
このように細菌の高位に位置する原生動物や後生動物の捕食を利用した廃水処理方法は、多数提案されている。
【０００６】
例えば、特開２０００−２１０６９２号公報では、特開昭５５−２０６４９号公報の処理方法で問題となる、原水の水質変動による処理性能悪化の対策が提案されている。具体的な方法としては、「被処理水のＢＯＤ変動を平均濃度の中央値から５０％以内に調整する」、「第一処理槽内および第一処理水の水質を経時的に測定する」、「第一処理水の水質悪化時には種汚泥又は微生物製剤を第一処理槽に添加する」等の方法が提案されている。
【０００７】
特公昭６０−２３８３２号公報では、細菌、酵母、放線菌、藻類、カビ類や廃水処理の初沈汚泥や余剰汚泥を、原生動物や後生動物に捕食させる際に、超音波処理または機械攪拌により、これらの餌のフロックサイズを動物の口より小さくさせる方法を提案している。
【０００８】
また、流動床と活性汚泥法の多段処理に関する発明としては、特許第３４１０６９９号公報に記載のものがある。この方法では、後段の活性汚泥法をＢＯＤ汚泥負荷０．１ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄの低負荷で運転することで、汚泥を自己酸化させ、汚泥引き抜き量を大幅に低減できるとしている。
【特許文献１】特開昭５５−２０６４９号公報
【特許文献２】特開２０００−２１０６９２号公報
【特許文献３】特公昭６０−２３８３２号公報
【特許文献４】特許第３４１０６９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このような微小動物の捕食作用を利用した多段活性汚泥法は、実際に有機性廃水処理に用いられており、対象とする排水によっては処理効率の向上、５０％程度の発生汚泥量の減量化が可能となっている。
しかしながら、この方法では、
(1) 負荷が高い場合、微小動物を保持する槽の汚泥濃度が高くなり、固液分
離が困難になる。
(2) 微小動物を保持する槽を流動床とすると、担体の充填量が多くなり、建
設費が高くなってしまう。
といった問題があった。
【００１０】
従って、本発明は、微小動物の捕食作用を利用した多段活性汚泥法において、高負荷運転の場合の固液分離性の改善と、微小動物を保持する槽の流動床担体の充填量の低減を図り、安定した処理水質を維持した上でより一層の処理効率の向上と余剰汚泥発生量の低減を図る有機性排水の生物処理方法および装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者は、上記課題を解決するべく鋭意検討を行った結果、分散菌を捕食する固着性の濾過捕食型微小動物を優先化させる槽の一部を流動床として、この流動床で、分散菌をあら取りし、さらに浮遊式の微小動物槽で汚泥の減量化を図ることにより、上記課題を解決することができることと見出した。
【００１２】
本発明は、このような知見に基いて達成されたものであり、以下を要旨とする。
【００１３】
［１］ 三段以上の多段に設けられた生物処理槽の第一生物処理槽に有機性排水を導入して細菌により生物処理し、第一生物処理槽からの分散状態の細菌を含む第一生物処理水を第二生物処理槽および第三生物処理槽に順次通水して生物処理する有機性排水の生物処理方法であって、該第二生物処理槽を流動床式生物処理槽、該第三生物処理槽を浮遊式生物処理槽とし、前記第一生物処理水を該第二生物処理槽に一過式で通水して第二生物処理水を得、該第二生物処理水を該第三生物処理槽に通水して得た第三生物処理水を汚泥と処理水とに固液分離し、分離汚泥の一部を余剰汚泥として系外に引き抜き、分離汚泥の残部の少なくとも一部を返送汚泥として該第三生物処理槽に返送することを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
【００１４】
［２］ ［１］において、前記第一生物処理槽が担体充填率１０％以下の流動床式生物処理槽であり、前記第二生物処理槽が担体充填率１０％以上の流動床式生物処理槽であることを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
【００１５】
［３］ ［１］または［２］において、前記第一生物処理槽の溶存酸素濃度を０．５ｍｇ／Ｌ以下に制御することを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
【００１６】
［４］ ［１］ないし［３］のいずれかにおいて、前記分離汚泥の少なくとも一部を、第四生物処理槽で生物処理して減量化することを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
【００１７】
［５］ ［１］ないし［４］のいずれかにおいて、第二段目以降の生物処理槽の少なくとも一槽の槽内ｐＨを７以下とすることを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
【００１８】
［６］ ［１］ないし［５］のいずれかにおいて、第二段目以降の生物処理槽の少なくとも一槽に栄養剤を添加することを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
【００１９】
［７］ ［１］ないし［６］のいずれかにおいて、前記第三生物処理槽に前記有機性排水の一部を直接導入することを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
【００２０】
［８］ 三段以上の多段に設けられた生物処理槽を備える有機性排水の生物処理装置において、第一生物処理槽は、有機性排水を細菌により生物処理する槽であり、第二生物処理槽は、第一生物処理槽からの分散状態の細菌を含む第一生物処理水が一過式で通水される流動床式生物処理槽であり、第三生物処理槽は、第二生物処理槽からの第二生物処理水が導入される浮遊式生物処理槽であり、第三生物処理槽からの第三生物処理水を汚泥と処理水とに固液分離する固液分離手段と、分離汚泥の一部を余剰汚泥として系外へ引き抜く手段と、分離汚泥の残部の少なくとも一部を返送汚泥として該第三生物処理槽に返送する手段とを備えることを特徴とする有機性排水の生物処理装置。
【００２１】
［９］ ［８］において、前記第一生物処理槽が担体充填率１０％以下の流動床式生物処理槽であり、前記第二生物処理槽が担体充填率１０％以上の流動床式生物処理槽であることを特徴とする有機性排水の生物処理装置。
【００２２】
［１０］ ［８］または［９］において、前記第一生物処理槽は溶存酸素濃度０．５ｍｇ／Ｌ以下に制御されることを特徴とする有機性排水の生物処理装置。
【００２３】
［１１］ ［８］ないし［１０］のいずれかにおいて、前記分離汚泥を生物処理して減量化する第四生物処理槽を有することを特徴とする有機性排水の生物処理装置。
【００２４】
［１２］ ［８］ないし［１１］のいずれかにおいて、第二段目以降の生物処理槽の少なくとも一槽の槽内ｐＨが７以下とされることを特徴とする有機性排水の生物処理装置。
【００２５】
［１３］ ［８］ないし［１２］のいずれかにおいて、第二段目以降の生物処理槽の少なくとも一槽に栄養剤が添加されることを特徴とする有機性排水の生物処理装置。
【００２６】
［１４］ ［８］ないし［１３］のいずれかにおいて、前記第三生物処理槽に前記有機性排水の一部を直接導入する手段を有することを特徴とする有機性排水の生物処理装置。
【発明の効果】
【００２７】
本発明では、微小動物の捕食作用を利用した多段活性汚泥法において、微小動物を保持する生物処理槽を、担体を添加した流動床式の第二生物処理槽と、浮遊式の第三生物処理槽とに分け、前段の流動床式生物処理槽で第一生物処理槽からの分散菌の大部分を捕食させ、残部を後段の浮遊式生物処理槽で更に除去することにより、全体としての担体充填量を抑えた上で、汚泥を効果的に減量化することが可能となる（請求項１，８）。
【００２８】
このため、本発明によれば、有機性排水の効率的な生物処理が可能になり、以下のような効果が奏される。
１）排水処理時に発生する汚泥の大幅な減量化
２）高負荷運転による処理効率の向上
３）安定した処理水質の維持
【００２９】
本発明において、第一生物処理槽では有機物の大部分を分解して、菌体へと安定して変換しておく必要があるため、第一生物処理槽は流動床式とすることが望ましいが、第一生物処理槽に添加する担体の充填率が高い場合、分散菌は生成せず、細菌は担体に付着するか、糸状性細菌が増殖するので、第一生物処理槽に添加する担体の充填率は１０％以下とすることが、原水の水質変動に影響されず、捕食しやすい分散菌の生成が可能になるため望ましい。一方、第二生物処理槽では、微小動物を維持するための、多量の足場が必要となることから、添加する担体の充填率は１０％以上とすることが望ましい（請求項２，９）。
【００３０】
また、第二生物処理槽で捕食されやすい分散菌を優占化させるべく、第一生物処理槽の溶存酸素濃度は０．５ｍｇ／Ｌ以下に制御することが好ましい（請求項３，１０）。
【００３１】
また、固液分離された分離汚泥を第四生物処理槽で更に生物処理して減量化しても良い（請求項４，１１）。
【００３２】
また、第二〜第四生物処理槽は、微小動物による捕食を促進させるために、ｐＨ７以下とすることが好ましい（請求項５，１２）。
【００３３】
また、第二〜第四生物処理槽に栄養剤を添加して、微小動物維持の安定化を図っても良い（請求項６，１３）。
【００３４】
また、後段の生物処理槽での適度な有機物負荷を確保するために、原水である有機性排水の一部を直接第三生物処理槽に導入するようにしても良い（請求項７，１４）。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下に図面を参照して本発明の有機性排水の生物処理方法および装置の実施の形態を詳細に説明する。
【００３６】
図１〜４は本発明の有機性排水の生物処理方法および装置の実施の形態を示す系統図である。
図１〜４において、１は第一生物処理槽、２は第二生物処理槽、３は第三生物処理槽、４は第四生物処理槽、５は沈殿槽であり、同一機能を奏する部材には同一符号を付してある。
【００３７】
図１の態様では、原水（有機性排水）は第一生物処理槽１に導入され、分散性細菌により、有機成分(溶解性ＢＯＤ)の７０％以上、望ましくは８０％以上、さらに望ましくは９０％以上が酸化分解される。この第一生物処理槽１のｐＨは６以上、望ましくは８以下とする。ただし、原水中に油分を多く含む場合にはｐＨは８以上としても良い。
また、第一生物処理槽１へのＢＯＤ容積負荷は１ｋｇ／ｍ３／ｄ以上、例えば１〜２０ｋｇ／ｍ３／ｄ、ＨＲＴ（原水滞留時間）は２４ｈ以下、例えば０．５〜２４ｈとすることで、分散性細菌が優占化した処理水を得ることができ、また、ＨＲＴを短くすることでＢＯＤ濃度の低い排水を高負荷で処理することができ、好ましい。
【００３８】
また、この第一生物処理槽１の溶存酸素濃度は０．５ｍｇ／Ｌ以下、特に０．１ｍｇ／Ｌ以下、とりわけ０．０５ｍｇ／Ｌ以下に制御することが好ましく、これにより、１〜５μｍ程度の大きさの分散菌が優占化し、これらは第二生物処理槽２で速やかに捕食される。
【００３９】
この第一生物処理槽には、後段生物処理槽からの汚泥の一部を返送したり、第一生物処理槽を二槽以上の多段構成としても良い。
【００４０】
なお、第一生物処理槽１のＨＲＴが最適値に比べて長くなると、糸状性細菌の優占化やフロックの形成につながり、後段の第二生物処理槽２で捕食されにくい細菌が生成してしまう。そこで、第一生物処理槽１のＨＲＴを一定に制御する必要がある。この最適ＨＲＴは原水の水質により異なるため、机上試験などから、有機成分の７０〜９０％を除去できるＨＲＴを求める必要がある。ＨＲＴを最適値に維持する方法としては、原水量減少時に、処理水の一部を返送して、第一生物処理槽１に流入する水量を一定にし、第一生物処理槽１のＨＲＴを安定させる方法や、原水量の変動に合わせて第一生物処理槽１の水位を変動させる方法がある。第一生物処理槽１のＨＲＴを安定させる幅は、机上試験で求めた最適ＨＲＴの０．７５〜１．５倍の範囲内に納めることが望ましい。
【００４１】
なお、第一生物処理槽１で溶解性有機物を完全に分解した場合、第二生物処理槽２ではフロックが形成されず、また、微小動物増殖のための栄養も不足し、圧密性の低い汚泥のみが優占化した生物処理槽となる。従って、第一生物処理槽１での有機成分の分解率は１００％ではなく、９５％以下となるようにすることが好ましい。
【００４２】
第一生物処理槽１の処理水（第一生物処理水）は、後段の第二生物処理槽２および第三生物処理槽３に順次通水して、ここで、残存している有機成分の酸化分解、分散性細菌の自己分解および微小動物の捕食による余剰汚泥の減量化を行う。
【００４３】
第二生物処理槽２では、細菌に比べ増殖速度の遅い微小動物の働きと細菌の自己分解を利用するため、微小動物と細菌が系内に留まるような運転条件および処理装置を用いる必要がある。そこで、本発明では、第二生物処理槽２は、曝気槽内に担体２Ａを添加した流動床を形成することにより、微小動物の槽内保持量を高める。第二生物処理槽２に添加する担体２Ａの形状は、球状、ペレット状、中空筒状、糸状等任意であり、大きさも０．１〜１０ｍｍ程度の径で良い。また、担体２Ａの材料は天然素材、無機素材、高分子素材等任意であり、ゲル状物質を用いても良い。
第二生物処理槽２では、微小動物を維持するための多量の足場が必要となることから、添加する担体の充填率は１０％以上、望ましくは２０％以上、例えば２０〜４０％とすることが望ましい。
【００４４】
この第二生物処理槽２には、第１生物処理水が一過式で通水され、第二生物処理槽２の処理水（第二生物処理水）は、次いで第三生物処理槽３に導入され、第二生物処理槽２で分解し切れなかった有機物、分散菌、原水由来の固形物を分解することで、さらに汚泥の減量化を図る。
【００４５】
この第三生物処理槽３からの処理水（第三生物処理水）は、次いで、沈殿槽５で汚泥と処理水とに固液分離され、分離汚泥の一部が返送汚泥として返送される。即ち、第三生物処理槽３は、担体を加えない浮遊式とされているため、微小動物は汚泥フロックを住処としている。そのため、沈殿槽５を設けて、汚泥返送を行い、第三生物処理槽３において５日以上３０日以下の汚泥滞留時間を確保する必要がある。
【００４６】
本発明において、第二生物処理槽２に導入する第一生物処理水中に有機物が多量に残存した場合、その酸化分解は第二生物処理槽２で行われることになる。しかし、微小動物が多量に存在する第二生物処理槽２で細菌による有機物の酸化分解が起こると、微小動物の捕食から逃れるための対策として、細菌は捕食されにくい形態で増殖することが知られており、このように増殖した細菌群は微小動物により捕食されず、これらの分解は自己消化のみに頼ることとなり、汚泥発生量低減の効果が下がってしまう。
そこで、前述の如く、第一生物処理槽１では原水中の有機成分の大部分、すなわち原水ＢＯＤの７０％以上、望ましくは８０％以上、さらに望ましくは９０％以上を分解し、菌体へと安定して変換しておく必要がある。そのため、図２に示す如く、第一生物処理槽１を、担体１Ａを充填した流動床式とすることが望ましい。しかし、第一生物処理槽１に添加する担体の充填率が高い場合、分散菌は生成せず、細菌は担体に付着するか、糸状性細菌が増殖するので、第一生物処理槽２に添加する担体の充填率は２０％以下、望ましくは１０％以下、例えば３〜１０％とすることが好ましく、これにより、濃度変動に影響されず、捕食しやすい分散菌の生成が可能となる。
【００４７】
なお、この第一生物処理槽１に充填する担体１Ａとしては特に制限はなく、前述の第二生物処理槽２に充填する担体２Ａと同様のものを用いることができる。
【００４８】
図２に示す態様は、第一生物処理槽１に担体１Ａを充填した点が図１に示す態様と異なり、その他の構成は図１に示す態様と同様である。
【００４９】
本発明では、図３に示すように、沈殿槽５で固液分離された汚泥を更に生物処理して減量化する第四生物処理槽４を設け、汚泥の減量化を促進しても良い。図４の態様では、分離汚泥の一部が第四生物処理槽４に導入されて処理された後、余剰汚泥として系外へ排出され、残部は返送汚泥として第三生物処理槽３に返送される。
【００５０】
図３に示す態様は、余剰汚泥を生物処理する第四生物処理槽４を設けた点が図１に示す態様と異なり、その他の構成は図１に示す態様と同様である。
【００５１】
また、前述の如く、第一生物処理槽１では、原水中の有機成分の大部分、すなわち原水ＢＯＤの７０％以上、望ましくは８０％以上、さらに望ましくは９０％以上を分解し、菌体へと変換しておく必要があるが、後段の生物処理槽でも適度な有機物負荷が必要となるため、図４に示すように、原水の一部をバイパスして、第三生物処理槽３に直接導入し、第三生物処理槽３での溶解性ＢＯＤによる汚泥負荷が０．０２５ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄ以上となるように運転することが望ましい。
【００５２】
図４に示す態様は、原水の一部を第三生物処理槽３に直接導入する配管を設けた点が図１に示す態様と異なり、その他の構成は図１に示す態様と同様である。
【００５３】
本発明においては、微小動物による捕食を促進させるために、第二〜第四生物処理槽２〜４のいずれか、特に、第二生物処理槽２においてはｐＨを７以下、例えばｐＨ５．５〜６．５の条件にすることが好ましい。
【００５４】
また、運転条件を微小動物の増殖に適したものに設定しても、原水中に微小動物の増殖に必須な成分が含まれていなければ、微小動物は増殖せず、汚泥減量効果も向上しない。そこで、第二〜第四生物処理槽２〜４、特に、第二生物処理槽２に栄養剤を添加して、微小動物を安定して維持させ、これにより汚泥減量の効果を安定させるようにしても良い。また、第三生物処理槽３に栄養剤を添加することで、減量効果を促進しても良い。この場合、栄養剤としてはリン脂質、遊離脂肪酸、リゾリン脂質、ステロールやこれらを含むレシチン、その他、液糖、米糠、ビールの絞り粕、植物性油の絞り粕、大豆抽出物、甜菜粕、貝殻粉、卵殻、野菜エキス、魚肉エキス、各種アミノ酸、各種ビタミン等の後生動物の増殖促進に効果のある栄養剤を用いることができる。これらは１種を単独で用いても良く、２種以上を混合して用いても良い。
これらの栄養剤を添加する場合、その添加量は原水中の有機物量の０．５〜１０％程度とすることが好ましい。
【００５５】
図１〜４の態様は本発明の実施の形態の一例を示すものであり、本発明はその要旨を超えない限り、何ら図示の方法に限定されるものではない。
【００５６】
例えば、第三生物処理水の固液分離手段としては、沈殿槽の他、膜分離装置や浮上分離槽等を用いても良い。また、第三生物処理槽を生物処理槽と固液分離手段とを兼ねる膜浸漬型生物処理槽として、膜分離式好気処理を行ってもよい。
【００５７】
また、図３に示すように第四生物処理槽４を設ける代りに、分離汚泥を嫌気処理、物理処理、化学処理のいずれかまたはこれらの組み合わせで処理して、微小動物を死滅させた後、第一生物処理槽１、第二生物処理槽２、第三生物処理槽３のいずれか一槽以上に返送するようにしても良い。
また、図３の態様において、更に第四生物処理槽４の処理水を固液分離する手段を設け、汚泥返送を行う好気処理法を行ったり、第四生物処理槽４を、担体を添加した流動床式または膜分離式好気処理法とすることで、第四生物処理槽４での汚泥滞留時間を長くするようにしても良い。
【実施例】
【００５８】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００５９】
実施例１
図２に示す如く、容量が２．５Ｌの第一生物処理槽(汚泥返送なし)１と、容量が２．５Ｌの第二生物処理槽(汚泥返送なし)２と、容量が４．２Ｌの第三生物処理槽(汚泥返送有り)３と、容量が４Ｌの沈殿槽５とを連結させた実験装置を用いて、本発明による有機性排水（ＢＯＤ８００ｍｇ／Ｌ）の処理を行った。
各生物処理槽の処理条件は次の通りとした。
【００６０】
＜第１生物処理槽＞
ＤＯ：０．０１ｍｇ／Ｌ
担体充填率：５％
ＢＯＤ容積負荷：５．５ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ３／ｄ
ＨＲＴ：３．５ｈ
ｐＨ：７
＜第２生物処理槽＞
ＤＯ：２〜３ｍｇ／Ｌ
担体充填率：４０％
ＨＲＴ：２ｈ
ｐＨ：６．５
＜第３生物処理槽＞
ＤＯ：２〜３ｍｇ／Ｌ
ＨＲＴ：７．３ｈ
ｐＨ：７
汚泥滞留時間：２５ｄ
【００６１】
なお、第一生物処理槽１および第二生物処理槽２の担体１Ａ，２Ｂとしてはスポンジ担体を用いた。
また、装置全体でのＢＯＤ容積負荷は１．５ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ３／ｄであり、装置全体でのＨＲＴは１２．８ｈであった。
その結果、汚泥転換率は０．２５ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｋｇ−ＢＯＤであり、処理水ＢＯＤは検出限界以下であった。
【００６２】
比較例１
図５に示す如く、容量が２．５Ｌの第一生物処理槽（汚泥返送なし）１と、容量が６．７Ｌの第二生物処理槽（汚泥返送ない）２と、容量が４Ｌの沈殿槽５とを連結させた実験装置を用いて、有機性排水（ＢＯＤ８００ｍｇ／Ｌ）の処理を行った。
各生物処理槽の処理条件は次の通りとした。
【００６３】
＜第１生物処理槽＞
ＤＯ：０．０１ｍｇ／Ｌ
担体充填率：５％
ＢＯＤ容積負荷：５．５ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ３／ｄ
ＨＲＴ：３．５ｈ
ｐＨ：７
＜第２生物処理槽＞
ＤＯ：２〜３ｍｇ／Ｌ
ＨＲＴ：９．３ｈ
ｐＨ：７
【００６４】
なお、第一生物処理槽１の担体１Ａとしてはスポンジ担体を用いた。
また、装置全体でのＢＯＤ容積負荷は１．５ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ３／ｄであり、装置全体でのＨＲＴは１２．８ｈであった。
その結果、汚泥転換率は０．２５〜０．４ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｋｇ−ＢＯＤで変動し、汚泥発生量は安定しなかった。また、処理水ＢＯＤも変動し、汚泥発生量が減っている期間は処理水質が悪化していた。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明の有機性排水の生物処理方法は、生活排水、下水、食品工場やパルプ工場をはじめとした広い濃度範囲の有機性排水の処理に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の有機性排水の生物処理方法および装置の実施の形態を示す系統図である。
【図２】本発明の有機性排水の生物処理方法および装置の他の実施の形態を示す系統図である。
【図３】本発明の有機性排水の生物処理方法および装置の他の実施の形態を示す系統図である。
【図４】本発明の有機性排水の生物処理方法および装置の他の実施の形態を示す系統図である。
【図５】比較例１で用いた生物処理装置を示す系統図である。
【符号の説明】
【００６７】
１ 第一生物処理槽
２ 第二生物処理槽
３ 第三生物処理槽
４ 第四生物処理槽
５ 沈殿槽
【特許請求の範囲】
【請求項１】
三段以上の多段に設けられた生物処理槽の第一生物処理槽に有機性排水を導入して細菌により生物処理し、第一生物処理槽からの分散状態の細菌を含む第一生物処理水を第二生物処理槽および第三生物処理槽に順次通水して生物処理する有機性排水の生物処理方法であって、
該第二生物処理槽を流動床式生物処理槽、該第三生物処理槽を浮遊式生物処理槽とし、
前記第一生物処理水を該第二生物処理槽に一過式で通水して第二生物処理水を得、
該第二生物処理水を該第三生物処理槽に通水して得た第三生物処理水を汚泥と処理水とに固液分離し、分離汚泥の一部を余剰汚泥として系外に引き抜き、分離汚泥の残部の少なくとも一部を返送汚泥として該第三生物処理槽に返送することを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
【請求項２】
請求項１において、前記第一生物処理槽が担体充填率１０％以下の流動床式生物処理槽であり、前記第二生物処理槽が担体充填率１０％以上の流動床式生物処理槽であることを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
【請求項３】
請求項１または２において、前記第一生物処理槽の溶存酸素濃度を０．５ｍｇ／Ｌ以下に制御することを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、前記分離汚泥の少なくとも一部を、第四生物処理槽で生物処理して減量化することを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項において、第二段目以降の生物処理槽の少なくとも一槽の槽内ｐＨを７以下とすることを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項において、第二段目以降の生物処理槽の少なくとも一槽に栄養剤を添加することを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項において、前記第三生物処理槽に前記有機性排水の一部を直接導入することを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
【請求項８】
三段以上の多段に設けられた生物処理槽を備える有機性排水の生物処理装置において、
第一生物処理槽は、有機性排水を細菌により生物処理する槽であり、
第二生物処理槽は、第一生物処理槽からの分散状態の細菌を含む第一生物処理水が一過式で通水される流動床式生物処理槽であり、
第三生物処理槽は、第二生物処理槽からの第二生物処理水が導入される浮遊式生物処理槽であり、
第三生物処理槽からの第三生物処理水を汚泥と処理水とに固液分離する固液分離手段と、分離汚泥の一部を余剰汚泥として系外へ引き抜く手段と、分離汚泥の残部の少なくとも一部を返送汚泥として該第三生物処理槽に返送する手段とを備えることを特徴とする有機性排水の生物処理装置。
【請求項９】
請求項８において、前記第一生物処理槽が担体充填率１０％以下の流動床式生物処理槽であり、前記第二生物処理槽が担体充填率１０％以上の流動床式生物処理槽であることを特徴とする有機性排水の生物処理装置。
【請求項１０】
請求項８または９において、前記第一生物処理槽は溶存酸素濃度０．５ｍｇ／Ｌ以下に制御されることを特徴とする有機性排水の生物処理装置。
【請求項１１】
請求項８ないし１０のいずれか１項において、前記分離汚泥を生物処理して減量化する第四生物処理槽を有することを特徴とする有機性排水の生物処理装置。
【請求項１２】
請求項８ないし１１のいずれか１項において、第二段目以降の生物処理槽の少なくとも一槽の槽内ｐＨが７以下とされることを特徴とする有機性排水の生物処理装置。
【請求項１３】
請求項８ないし１２のいずれか１項において、第二段目以降の生物処理槽の少なくとも一槽に栄養剤が添加されることを特徴とする有機性排水の生物処理装置。
【請求項１４】
請求項８ないし１３のいずれか１項において、前記第三生物処理槽に前記有機性排水の一部を直接導入する手段を有することを特徴とする有機性排水の生物処理装置。
【請求項１】
三段以上の多段に設けられた生物処理槽の第一生物処理槽に有機性排水を導入して細菌により生物処理し、第一生物処理槽からの分散状態の細菌を含む第一生物処理水を第二生物処理槽および第三生物処理槽に順次通水して生物処理する有機性排水の生物処理方法であって、
該第二生物処理槽を流動床式生物処理槽、該第三生物処理槽を浮遊式生物処理槽とし、
前記第一生物処理水を該第二生物処理槽に一過式で通水して第二生物処理水を得、
該第二生物処理水を該第三生物処理槽に通水して得た第三生物処理水を汚泥と処理水とに固液分離し、分離汚泥の一部を余剰汚泥として系外に引き抜き、分離汚泥の残部の少なくとも一部を返送汚泥として該第三生物処理槽に返送することを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
【請求項２】
請求項１において、前記第一生物処理槽が担体充填率１０％以下の流動床式生物処理槽であり、前記第二生物処理槽が担体充填率１０％以上の流動床式生物処理槽であることを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
【請求項３】
請求項１または２において、前記第一生物処理槽の溶存酸素濃度を０．５ｍｇ／Ｌ以下に制御することを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、前記分離汚泥の少なくとも一部を、第四生物処理槽で生物処理して減量化することを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項において、第二段目以降の生物処理槽の少なくとも一槽の槽内ｐＨを７以下とすることを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項において、第二段目以降の生物処理槽の少なくとも一槽に栄養剤を添加することを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項において、前記第三生物処理槽に前記有機性排水の一部を直接導入することを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
【請求項８】
三段以上の多段に設けられた生物処理槽を備える有機性排水の生物処理装置において、
第一生物処理槽は、有機性排水を細菌により生物処理する槽であり、
第二生物処理槽は、第一生物処理槽からの分散状態の細菌を含む第一生物処理水が一過式で通水される流動床式生物処理槽であり、
第三生物処理槽は、第二生物処理槽からの第二生物処理水が導入される浮遊式生物処理槽であり、
第三生物処理槽からの第三生物処理水を汚泥と処理水とに固液分離する固液分離手段と、分離汚泥の一部を余剰汚泥として系外へ引き抜く手段と、分離汚泥の残部の少なくとも一部を返送汚泥として該第三生物処理槽に返送する手段とを備えることを特徴とする有機性排水の生物処理装置。
【請求項９】
請求項８において、前記第一生物処理槽が担体充填率１０％以下の流動床式生物処理槽であり、前記第二生物処理槽が担体充填率１０％以上の流動床式生物処理槽であることを特徴とする有機性排水の生物処理装置。
【請求項１０】
請求項８または９において、前記第一生物処理槽は溶存酸素濃度０．５ｍｇ／Ｌ以下に制御されることを特徴とする有機性排水の生物処理装置。
【請求項１１】
請求項８ないし１０のいずれか１項において、前記分離汚泥を生物処理して減量化する第四生物処理槽を有することを特徴とする有機性排水の生物処理装置。
【請求項１２】
請求項８ないし１１のいずれか１項において、第二段目以降の生物処理槽の少なくとも一槽の槽内ｐＨが７以下とされることを特徴とする有機性排水の生物処理装置。
【請求項１３】
請求項８ないし１２のいずれか１項において、第二段目以降の生物処理槽の少なくとも一槽に栄養剤が添加されることを特徴とする有機性排水の生物処理装置。
【請求項１４】
請求項８ないし１３のいずれか１項において、前記第三生物処理槽に前記有機性排水の一部を直接導入する手段を有することを特徴とする有機性排水の生物処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−２０２１１５（Ｐ２００９−２０２１１５Ａ）
【公開日】平成２１年９月１０日（２００９．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−４８０８９（Ｐ２００８−４８０８９）
【出願日】平成２０年２月２８日（２００８．２．２８）
【出願人】（０００００１０６３）栗田工業株式会社 (1,536)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月１０日（２００９．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月２８日（２００８．２．２８）
【出願人】（０００００１０６３）栗田工業株式会社 (1,536)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]