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、凝集体捕食型の微小動物の増殖を抑制し、濾過捕食型の微小動物を優占化させて、汚泥を減量すると共に良好な処理水質を得る。
【解決手段】二段以上の多段に設けられた好気性生物処理槽の第一生物処理槽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後段の生物処理槽２に通水して生物処理し、最後段の生物処理槽２の生物処理水を汚泥と処理水とに固液分離する有機性排水の生物処理方法において、後段の生物処理槽２に微小動物を保持する流動床担体２Ａを設けると共に、この生物処理槽２の曝気量を５０ｍ３−ａｉｒ／ｍ２−槽底面積／ｈ以下とする。
【解決手段】二段以上の多段に設けられた好気性生物処理槽の第一生物処理槽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後段の生物処理槽２に通水して生物処理し、最後段の生物処理槽２の生物処理水を汚泥と処理水とに固液分離する有機性排水の生物処理方法において、後段の生物処理槽２に微小動物を保持する流動床担体２Ａを設けると共に、この生物処理槽２の曝気量を５０ｍ３−ａｉｒ／ｍ２−槽底面積／ｈ以下とする。
【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。
【００１０】
この微小動物の捕食作用を利用した多段活性汚泥法における汚泥減量に寄与する微小動物には、濾過捕食型のものと凝集体捕食型のものがある。このうち、凝集体捕食型の微小動物は、フロック化した汚泥をかじりながら捕食することも可能であるため、こちらが優占化した場合、処理水質は悪化してしまう。
このため、処理水質の維持のためには、凝集体捕食型の微小動物よりも濾過捕食型の微小動物を優占化させることが望ましいが、現時点では、両者の微小動物のうちの一方を確実に優占化させる制御方法は提案されていない。このため、運転条件によっては、凝集体捕食型微小動物が優占化することにより、予期しない処理水質悪化の問題が発生することがあった。
【００１１】
また、生物処理水を膜分離処理する膜式活性汚泥法であれば、沈殿池での汚泥管理が不要で、良質な処理水質が得られるが、膜式活性汚泥法では、膜の閉塞が課題となっており、低負荷運転であっても、汚泥の解体で微細なＳＳが発生して膜を閉塞させる問題があった。また、水温、負荷、ＳＲＴにより、活性汚泥内でフロックを捕食する凝集体捕食型の微小動物が急増すると、汚泥の微細化が促進されて処理水質の悪化につながり、膜式活性汚泥法の運転管理が困難となる問題もあった。
【００１２】
本発明は上記従来の問題点を解決し、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、凝集体捕食型の微小動物の増殖を抑制し、濾過捕食型の微小動物を優占化させて、汚泥を減量すると共に良好な処理水質を得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】
【００１３】
本発明者らは、上記課題を解決するべく鋭意検討を行った結果、後段の生物処理槽に分散菌を捕食する固着性の濾過捕食型微小動物を優占化させるべく、微小動物を保持する担体を設けること、この際、固着型の濾過捕食型微小動物が分散菌を効率的に捕食することができるように担体を流動床担体とすること、そして曝気量を制御することにより流動床担体からの微小動物の脱落を抑制すること、により、濾過捕食型の微小動物を優占化させることができることを見出した。
【００１４】
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。
【００１５】
［１］ 二段以上の多段に設けられた好気性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後段の生物処理槽に通水して生物処理し、最後段の生物処理槽の生物処理水を汚泥と処理水とに固液分離する有機性排水の生物処理方法において、該後段の生物処理槽に微小動物を保持する流動床担体を設けると共に、該流動床担体を設けた生物処理槽の曝気量を５０ｍ３−ａｉｒ／ｍ２−槽底面積／ｈ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。
【００１６】
［２］ ［１］において、前記後段の生物処理槽が、二段以上の多段に設けられた生物処理槽よりなり、該多段に設けられた生物処理槽の少なくとも一槽に前記流動床担体を設けると共に、該流動床担体を設けた生物処理槽の曝気量を５０ｍ３−ａｉｒ／ｍ２−槽底面積／ｈ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。
【００１７】
［３］ ［１］又は［２］において、前記固液分離を膜分離により行うことを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
【００１８】
［４］ 二段以上の多段に設けられた好気性生物処理槽と、最後段の生物処理槽の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を備え、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、後段の生物処理槽は、第一生物処理槽から導入される分散状態の細菌を含む第一生物処理水を生物処理する槽であり、該後段の生物処理槽に微小動物を保持する流動床担体が設けられていると共に、該流動床担体が設けられた生物処理槽の曝気量が５０ｍ３−ａｉｒ／ｍ２−槽底面積／ｈ以下であることを特徴とする有機性排水の生物処理装置。
【００１９】
［５］ ［４］において、前記後段の生物処理槽は、二段以上の多段に設けられた生物処理槽よりなり、該多段に設けられた生物処理槽の少なくとも一槽に前記流動床担体が設けられていると共に、該流動床担体が設けられた生物処理槽の曝気量が５０ｍ３−ａｉｒ／ｍ２−槽底面積／ｈ以下であることを特徴とする有機性排水の生物処理装置。
［６］ ［４］又は［５］において、前記固液分離手段が膜分離手段であ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】
【００２０】
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後段の生物処理槽に担体を設けることにより、固着型の濾過捕食型微小動物をこの担体上に安定に保持して増殖させることができる。即ち、濾過捕食型微小動物は固着型であるため、濾過捕食型微小動物を優占化させるためにはその足場が必要となる。濾過捕食型微小動物は、槽内の汚泥フロックに固着することも可能であるが、汚泥は一定の滞留時間で系外へ引き抜かれるため、濾過捕食型微小動物が固着するための足場としての担体を設ける。本発明において、この担体は流動床担体であるため、担体上の微小動物は、担体と共に流動して槽内に流入してきた分散菌を効率的に捕食することができる。
しかし、担体が流動床担体であると、槽内の曝気による流動のための剪断力で、微小動物が担体から剥離、脱落し、担体上に微小動物を高濃度で安定に保持することができない。本発明では、流動床担体を設けた生物処理槽の曝気量を５０ｍ３−ａｉｒ／ｍ２−槽底面積／ｈ以下と小さくすることにより、担体の流動をある程度抑制し、流動床担体からの微小動物の脱落を防止して、生物処理槽内で濾過捕食型の微小動物を優占化させると共に、この優占化状態を安定に維持することができる（請求項１，４）。
【００２１】
本発明においては、後段の生物処理槽として二槽以上の生物処理槽を多段に設けてもよく、その場合において、多段に設けた生物処理槽の少なくとも一槽に流動床担体を設けると共に、この流動床担体を設けた生物処理槽の曝気量を５０ｍ３−ａｉｒ／ｍ２−槽底面積／ｈ以下とすることが好ましい（請求項２，５）。
【００２２】
また、最後段の生物処理水の固液分離を膜分離により行ってもよく、その場合には、膜の閉塞を引き起こす凝集体捕食型微小動物の増殖を抑制し、処理水質の向上に寄与する濾過捕食型微小動物を優先化させることにより、汚泥の微細化で微細なＳＳが発生することによる膜の閉塞を防止することができ、薬品洗浄頻度を低減して長期に亘り安定運転を維持することができる（請求項３，６）。
【００２３】
このようなことから、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
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
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。
【００２６】
図１〜３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１〜３において、１は第一生物処理槽、２は第二生物処理槽、３は沈殿槽、４は第三生物処理槽、５は膜分離装置、２Ａは流動床担体、１Ｂ，２Ｂ，４Ｂは散気管であり、同一機能を奏する部材には同一符号を付してある。
【００２７】
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、分解速度を上げるためにｐＨを８以上としても良い。
【００２８】
また、第一生物処理槽１への原水の通水は一過式とし、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、特に８ｈ以下、例えば０．５〜８ｈとすることで、分散性細菌（非凝集性細菌）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。
【００２９】
また、この第一生物処理槽１の溶存酸素（ＤＯ）濃度は１ｍｇ／Ｌ以下、特に０．５ｍｇ／Ｌ以下、例えば０．０５〜０．５ｍｇ／Ｌに制御することが好ましく、これにより、糸状性細菌の増殖が抑制される一方で、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。
【００３０】
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たり、第一生物処理槽に担体を添加してもよく、これによりＢＯＤ容積負荷５ｋｇ／ｍ３／ｄ以上の高負荷処理も可能となる。
【００３１】
第一生物処理槽に担体を添加する場合、用いる担体の形状は、球状、ペレット状、中空筒状、糸状、板状等任意であり、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。
【００３２】
また、第一生物処理槽におけ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、第一生物処理槽に担体を添加する場合、担体の充填率（槽容積に対する担体の容積率）は１０％以下、望ましくは５％以下とすることが好ましく、このように担体の充填率を小さくすることにより、濃度変化に影響されず、捕食しやすい分散菌の生成が可能となる。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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に通水して、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。
【００３６】
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。
本発明では、第二生物処理槽２は、槽内に担体２Ａを添加して流動床を形成した曝気槽とすることにより、濾過捕食型の微小動物の槽内保持量を高める。
【００３７】
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、板状等任意であり、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。
【００３８】
第二生物処理槽２内の担体２Ａの充填率（槽容積に対する担体の容積率）が少な過ぎると濾過捕食型微小動物を十分に保持することができないが、多過ぎると汚泥が解体することから、第二生物処理槽２内の担体２Ａの充填率は５０％以下、特に５〜５０％とすることが好ましい。
【００３９】
また、この第二生物処理槽２は、前述の如く、担体の流動による剪断力で担体２Ａに固着した濾過捕食型微小動物が剥離、脱落することを防止するために、曝気量を５０ｍ３−ａｉｒ／ｍ２−槽底面積／ｈ以下とする。この曝気量が５０ｍ３−ａｉｒ／ｍ２−槽底面積／ｈを超えると、担体からの濾過捕食型微小動物の脱落、流出で、第二生物処理槽２内に濾過捕食型微小動物を優占化させることができなくなる。
ただし、曝気量が過度に少ないと担体が流動し難くなり、担体上の濾過捕食型微小動物が槽内に流入した分散菌を捕食しにくくなるため、曝気量は１〜４０ｍ３−ａｉｒ／ｍ２−槽底面積／ｈ、特に１〜２０ｍ３−ａｉｒ／ｍ２−槽底面積／ｈとすることが好ましい。
【００４０】
また、後段の生物処理槽では、分散状態の菌体を捕食する濾過捕食型微小動物だけでなく、フロック化した汚泥を捕食できる凝集体捕食型微小動物も増殖する。後者は遊泳しながら、フロックを捕食するため、これが優占化した場合、汚泥は食い荒らされ、微細化したフロック片が散在する汚泥となる。このフロック片により、処理水質が悪化すると共に、膜式活性汚泥法では、膜の目詰まりが発生する。
そこで、凝集体捕食型微小動物を間引くため、第二生物処理槽２のＳＲＴ（汚泥滞留時間）は６０日以下、特に４５日以下、とりわけ１０日以上３０日以下の範囲内で一定に制御することが望ましい。なお、このときのＳＲＴは浮遊汚泥の滞留時間を示し、担体付着分は含めない。
【００４１】
この第二生物処理槽２からの処理水は、次いで、沈殿槽３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、残部が余剰汚泥として系外へ排出される。
【００４２】
図２に示す態様は、後段の生物処理槽を第二生物処理槽２と第三生物処理槽４の多段構成とし、第二生物処理槽２に担体２Ａを添加して曝気量を前述の如く５０ｍ３−ａｉｒ／ｍ２−槽底面積／ｈ以下、好ましくは１〜４０ｍ３−ａｉｒ／ｍ２−槽底面積／ｈ、特に好ましくは１〜２０ｍ３−ａｉｒ／ｍ２−槽底面積／ｈとした点が図１に示す態様とは異なり、その他は図１に示す態様と同様である。
【００４３】
図２に示す態様において、第三生物処理槽４にも担体を添加してもよく、第二生物処理槽２に担体を添加せずに第三生物処理槽４のみに担体を添加してもよい。いずれの場合であっても担体を添加した生物処理槽の曝気量を上述の如く５０ｍ３−ａｉｒ／ｍ２−槽底面積／ｈ以下とする。
【００４４】
また、後段の生物処理槽は三段以上の多段構成としてもよく、その場合においても担体を添加する生物処理槽は１槽であってもよく、２槽以上、或いはすべての槽であってもよく、その槽数も槽の位置も任意であるが、過少曝気により槽内が嫌気性とならないように担体を添加する生物処理槽の位置と槽数を調整する必要がある。
【００４５】
図３に示す態様は、微小動物と細菌が系内に留まるように膜式活性汚泥方式とし、図１の態様において、沈殿槽３の代りに膜分離装置５を設け、膜分離装置５の透過水を処理水として抜き出し、濃縮水を第二生物処理槽２に返送して余剰汚泥を第二生物処理槽２から抜き出す点が異なり、その他は図１に示す態様と同様である。
【００４６】
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、第二生物処理槽２以降の後段の生物処理槽においては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。また、後段の生物処理槽２のＤＯ濃度は１〜４ｍｇ／Ｌ程度とすることが好ましい。
【００４７】
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、第二生物処理槽２以降の後段の生物処理槽、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４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。
【００４８】
図１〜３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。
【００４９】
例えば、後段の生物処理槽の生物処理水の固液分離手段としては、沈殿槽や膜分離装置の他、浮上分離槽等を用いても良い。また、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を用いて膜分離式好気処理を行ってもよい。
【００５０】
また、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。
このため、後段の第二生物処理槽２は、溶解性ＢＯＤによる汚泥負荷で表わすと０．０２５〜０．０５ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄで運転することが望ましい。このような負荷に調整するために、原水の一部を原水を第一生物処理槽をバイパスして、後段の第二生物処理槽に直接導入してもよい。なお、このとき、ＭＬＳＳは浮遊汚泥の汚泥濃度を示し、担体付着分は含めない。
【実施例】
【００５１】
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。
【００５２】
［実施例１］
図１に示す如く、容量が３．６Ｌの第一生物処理槽(汚泥返送なし)１と、容量が１５Ｌの第二生物処理槽(汚泥返送あり)２と、容量が５Ｌの沈殿槽３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の処理を行った。
原水には、ＣＯＤＣｒ２０００ｍｇ／Ｌ、ＢＯＤ１２８０ｍｇ／Ｌの人工基質を用い、各生物処理槽の処理条件は次の通りとした。
【００５３】
＜第一生物処理槽＞
ＤＯ：０．０１ｍｇ／Ｌ
溶解性ＢＯＤ容積負荷：７．７ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ３／ｄ
ＨＲＴ：４ｈ
ｐＨ：７
＜第二生物処理槽＞
ＤＯ：２〜３ｍｇ／Ｌ
担体：ポリウレタンフォームの立方体型流動床担体（５ｍｍ×５ｍｍ×５ｍｍ）
担体充填率：１０％
曝気量：１０Ｌ／ｍｉｎ（２０ｍ３−ａｉｒ／ｍ２−槽底面積／ｈ）
ＨＲＴ：１７ｈ
ＳＲＴ：２５日
溶解性ＢＯＤ容積負荷：０．０４０ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄ
ｐＨ：６．５
【００５４】
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２１ｈであった。
その結果、第二生物処理槽２の汚泥フロック、担体には固着性の濾過捕食型微小動物（ツリガネムシ、ヒルガタワムシ）が優占化し、汚泥転換率は０．１０ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｋｇ−ＣＯＤＣｒとなった。処理水質は、ＣＯＤＣｒ濃度＜３０ｍｇ／Ｌ、ＳＳ＜１０ｍｇ／Ｌと、試験期間中、常時良好な状態を維持していた。
【００５５】
［実施例２］
第二生物処理槽の曝気量を２０Ｌ／ｍｉｎ（４０ｍ３−ａｉｒ／ｍ２−槽底面積／ｈ）としたこと以外は実施例１と同条件で原水の処理を行った。その結果、第二生物処理槽の汚泥フロック、担体には濾過捕食型微小動物が優占化し、汚泥転換率は０．１０ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｋｇ−ＣＯＤＣｒとなった。処理水質は、ＣＯＤＣｒ濃度＜５０ｍｇ／Ｌ、ＳＳ＜２０ｍｇ／Ｌと、試験期間中、常時良好な状態を維持していた。
【００５６】
［比較例１］
容量が１８．６Ｌの生物処理槽（担体無し）と５Ｌの沈殿池を連結させた実験装置を用いて比較実験を実施した。処理した原水、装置全体でのＢＯＤ容積負荷、ＨＲＴは実施例１と同一である。
その結果、汚泥転換率は０．３０ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｋｇ−ＣＯＤＣｒとなった。また、糸状性細菌が大量に発生し、沈殿池での固液分離が困難となった。
【００５７】
［比較例２］
第二生物処理槽に担体を添加しなかったこと以外は実施例１と同条件で原水の処理を行った。その結果、汚泥転換率は０．１０ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｋｇ−ＣＯＤＣｒとなった。しかしながら、第二生物処理槽で凝集体捕食型微小動物が優占化したことで、処理水質は悪化し、試験期間を通じて、処理水のＣＯＤＣｒ濃度は８０ｍｇ／Ｌ以上、ＳＳ濃度は５０ｍｇ／Ｌ以上と悪かった。
【００５８】
［比較例３］
第二生物処理槽の曝気量を３０Ｌ／ｍｉｎ（６０ｍ３−ａｉｒ／ｍ２−槽底面積／ｈ）としたこと以外は実施例１と同条件で原水の処理を行った。その結果、汚泥転換率は０．１０ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｋｇ−ＣＯＤＣｒとなった。しかしながら、第二生物処理槽で凝集体捕食型微小動物が優占化したことで処理水質は悪化し、試験期間を通じて、処理水のＣＯＤＣｒ濃度は５０ｍｇ／Ｌ以上、ＳＳ濃度は２０ｍｇ／Ｌ以上と実施例１に比べ悪かった。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
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。
【符号の説明】
【００６０】
１ 第一生物処理槽
２ 第二生物処理槽
２Ａ 担体
３ 沈殿槽
４ 第三生物処理槽
４Ａ 担体
５ 膜分離装置
【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。
【００１０】
この微小動物の捕食作用を利用した多段活性汚泥法における汚泥減量に寄与する微小動物には、濾過捕食型のものと凝集体捕食型のものがある。このうち、凝集体捕食型の微小動物は、フロック化した汚泥をかじりながら捕食することも可能であるため、こちらが優占化した場合、処理水質は悪化してしまう。
このため、処理水質の維持のためには、凝集体捕食型の微小動物よりも濾過捕食型の微小動物を優占化させることが望ましいが、現時点では、両者の微小動物のうちの一方を確実に優占化させる制御方法は提案されていない。このため、運転条件によっては、凝集体捕食型微小動物が優占化することにより、予期しない処理水質悪化の問題が発生することがあった。
【００１１】
また、生物処理水を膜分離処理する膜式活性汚泥法であれば、沈殿池での汚泥管理が不要で、良質な処理水質が得られるが、膜式活性汚泥法では、膜の閉塞が課題となっており、低負荷運転であっても、汚泥の解体で微細なＳＳが発生して膜を閉塞させる問題があった。また、水温、負荷、ＳＲＴにより、活性汚泥内でフロックを捕食する凝集体捕食型の微小動物が急増すると、汚泥の微細化が促進されて処理水質の悪化につながり、膜式活性汚泥法の運転管理が困難となる問題もあった。
【００１２】
本発明は上記従来の問題点を解決し、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、凝集体捕食型の微小動物の増殖を抑制し、濾過捕食型の微小動物を優占化させて、汚泥を減量すると共に良好な処理水質を得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】
【００１３】
本発明者らは、上記課題を解決するべく鋭意検討を行った結果、後段の生物処理槽に分散菌を捕食する固着性の濾過捕食型微小動物を優占化させるべく、微小動物を保持する担体を設けること、この際、固着型の濾過捕食型微小動物が分散菌を効率的に捕食することができるように担体を流動床担体とすること、そして曝気量を制御することにより流動床担体からの微小動物の脱落を抑制すること、により、濾過捕食型の微小動物を優占化させることができることを見出した。
【００１４】
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。
【００１５】
［１］ 二段以上の多段に設けられた好気性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後段の生物処理槽に通水して生物処理し、最後段の生物処理槽の生物処理水を汚泥と処理水とに固液分離する有機性排水の生物処理方法において、該後段の生物処理槽に微小動物を保持する流動床担体を設けると共に、該流動床担体を設けた生物処理槽の曝気量を５０ｍ３−ａｉｒ／ｍ２−槽底面積／ｈ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。
【００１６】
［２］ ［１］において、前記後段の生物処理槽が、二段以上の多段に設けられた生物処理槽よりなり、該多段に設けられた生物処理槽の少なくとも一槽に前記流動床担体を設けると共に、該流動床担体を設けた生物処理槽の曝気量を５０ｍ３−ａｉｒ／ｍ２−槽底面積／ｈ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。
【００１７】
［３］ ［１］又は［２］において、前記固液分離を膜分離により行うことを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
【００１８】
［４］ 二段以上の多段に設けられた好気性生物処理槽と、最後段の生物処理槽の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を備え、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、後段の生物処理槽は、第一生物処理槽から導入される分散状態の細菌を含む第一生物処理水を生物処理する槽であり、該後段の生物処理槽に微小動物を保持する流動床担体が設けられていると共に、該流動床担体が設けられた生物処理槽の曝気量が５０ｍ３−ａｉｒ／ｍ２−槽底面積／ｈ以下であることを特徴とする有機性排水の生物処理装置。
【００１９】
［５］ ［４］において、前記後段の生物処理槽は、二段以上の多段に設けられた生物処理槽よりなり、該多段に設けられた生物処理槽の少なくとも一槽に前記流動床担体が設けられていると共に、該流動床担体が設けられた生物処理槽の曝気量が５０ｍ３−ａｉｒ／ｍ２−槽底面積／ｈ以下であることを特徴とする有機性排水の生物処理装置。
［６］ ［４］又は［５］において、前記固液分離手段が膜分離手段であ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】
【００２０】
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後段の生物処理槽に担体を設けることにより、固着型の濾過捕食型微小動物をこの担体上に安定に保持して増殖させることができる。即ち、濾過捕食型微小動物は固着型であるため、濾過捕食型微小動物を優占化させるためにはその足場が必要となる。濾過捕食型微小動物は、槽内の汚泥フロックに固着することも可能であるが、汚泥は一定の滞留時間で系外へ引き抜かれるため、濾過捕食型微小動物が固着するための足場としての担体を設ける。本発明において、この担体は流動床担体であるため、担体上の微小動物は、担体と共に流動して槽内に流入してきた分散菌を効率的に捕食することができる。
しかし、担体が流動床担体であると、槽内の曝気による流動のための剪断力で、微小動物が担体から剥離、脱落し、担体上に微小動物を高濃度で安定に保持することができない。本発明では、流動床担体を設けた生物処理槽の曝気量を５０ｍ３−ａｉｒ／ｍ２−槽底面積／ｈ以下と小さくすることにより、担体の流動をある程度抑制し、流動床担体からの微小動物の脱落を防止して、生物処理槽内で濾過捕食型の微小動物を優占化させると共に、この優占化状態を安定に維持することができる（請求項１，４）。
【００２１】
本発明においては、後段の生物処理槽として二槽以上の生物処理槽を多段に設けてもよく、その場合において、多段に設けた生物処理槽の少なくとも一槽に流動床担体を設けると共に、この流動床担体を設けた生物処理槽の曝気量を５０ｍ３−ａｉｒ／ｍ２−槽底面積／ｈ以下とすることが好ましい（請求項２，５）。
【００２２】
また、最後段の生物処理水の固液分離を膜分離により行ってもよく、その場合には、膜の閉塞を引き起こす凝集体捕食型微小動物の増殖を抑制し、処理水質の向上に寄与する濾過捕食型微小動物を優先化させることにより、汚泥の微細化で微細なＳＳが発生することによる膜の閉塞を防止することができ、薬品洗浄頻度を低減して長期に亘り安定運転を維持することができる（請求項３，６）。
【００２３】
このようなことから、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
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
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。
【００２６】
図１〜３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１〜３において、１は第一生物処理槽、２は第二生物処理槽、３は沈殿槽、４は第三生物処理槽、５は膜分離装置、２Ａは流動床担体、１Ｂ，２Ｂ，４Ｂは散気管であり、同一機能を奏する部材には同一符号を付してある。
【００２７】
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、分解速度を上げるためにｐＨを８以上としても良い。
【００２８】
また、第一生物処理槽１への原水の通水は一過式とし、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、特に８ｈ以下、例えば０．５〜８ｈとすることで、分散性細菌（非凝集性細菌）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。
【００２９】
また、この第一生物処理槽１の溶存酸素（ＤＯ）濃度は１ｍｇ／Ｌ以下、特に０．５ｍｇ／Ｌ以下、例えば０．０５〜０．５ｍｇ／Ｌに制御することが好ましく、これにより、糸状性細菌の増殖が抑制される一方で、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。
【００３０】
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たり、第一生物処理槽に担体を添加してもよく、これによりＢＯＤ容積負荷５ｋｇ／ｍ３／ｄ以上の高負荷処理も可能となる。
【００３１】
第一生物処理槽に担体を添加する場合、用いる担体の形状は、球状、ペレット状、中空筒状、糸状、板状等任意であり、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。
【００３２】
また、第一生物処理槽におけ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、第一生物処理槽に担体を添加する場合、担体の充填率（槽容積に対する担体の容積率）は１０％以下、望ましくは５％以下とすることが好ましく、このように担体の充填率を小さくすることにより、濃度変化に影響されず、捕食しやすい分散菌の生成が可能となる。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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に通水して、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。
【００３６】
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。
本発明では、第二生物処理槽２は、槽内に担体２Ａを添加して流動床を形成した曝気槽とすることにより、濾過捕食型の微小動物の槽内保持量を高める。
【００３７】
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、板状等任意であり、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。
【００３８】
第二生物処理槽２内の担体２Ａの充填率（槽容積に対する担体の容積率）が少な過ぎると濾過捕食型微小動物を十分に保持することができないが、多過ぎると汚泥が解体することから、第二生物処理槽２内の担体２Ａの充填率は５０％以下、特に５〜５０％とすることが好ましい。
【００３９】
また、この第二生物処理槽２は、前述の如く、担体の流動による剪断力で担体２Ａに固着した濾過捕食型微小動物が剥離、脱落することを防止するために、曝気量を５０ｍ３−ａｉｒ／ｍ２−槽底面積／ｈ以下とする。この曝気量が５０ｍ３−ａｉｒ／ｍ２−槽底面積／ｈを超えると、担体からの濾過捕食型微小動物の脱落、流出で、第二生物処理槽２内に濾過捕食型微小動物を優占化させることができなくなる。
ただし、曝気量が過度に少ないと担体が流動し難くなり、担体上の濾過捕食型微小動物が槽内に流入した分散菌を捕食しにくくなるため、曝気量は１〜４０ｍ３−ａｉｒ／ｍ２−槽底面積／ｈ、特に１〜２０ｍ３−ａｉｒ／ｍ２−槽底面積／ｈとすることが好ましい。
【００４０】
また、後段の生物処理槽では、分散状態の菌体を捕食する濾過捕食型微小動物だけでなく、フロック化した汚泥を捕食できる凝集体捕食型微小動物も増殖する。後者は遊泳しながら、フロックを捕食するため、これが優占化した場合、汚泥は食い荒らされ、微細化したフロック片が散在する汚泥となる。このフロック片により、処理水質が悪化すると共に、膜式活性汚泥法では、膜の目詰まりが発生する。
そこで、凝集体捕食型微小動物を間引くため、第二生物処理槽２のＳＲＴ（汚泥滞留時間）は６０日以下、特に４５日以下、とりわけ１０日以上３０日以下の範囲内で一定に制御することが望ましい。なお、このときのＳＲＴは浮遊汚泥の滞留時間を示し、担体付着分は含めない。
【００４１】
この第二生物処理槽２からの処理水は、次いで、沈殿槽３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、残部が余剰汚泥として系外へ排出される。
【００４２】
図２に示す態様は、後段の生物処理槽を第二生物処理槽２と第三生物処理槽４の多段構成とし、第二生物処理槽２に担体２Ａを添加して曝気量を前述の如く５０ｍ３−ａｉｒ／ｍ２−槽底面積／ｈ以下、好ましくは１〜４０ｍ３−ａｉｒ／ｍ２−槽底面積／ｈ、特に好ましくは１〜２０ｍ３−ａｉｒ／ｍ２−槽底面積／ｈとした点が図１に示す態様とは異なり、その他は図１に示す態様と同様である。
【００４３】
図２に示す態様において、第三生物処理槽４にも担体を添加してもよく、第二生物処理槽２に担体を添加せずに第三生物処理槽４のみに担体を添加してもよい。いずれの場合であっても担体を添加した生物処理槽の曝気量を上述の如く５０ｍ３−ａｉｒ／ｍ２−槽底面積／ｈ以下とする。
【００４４】
また、後段の生物処理槽は三段以上の多段構成としてもよく、その場合においても担体を添加する生物処理槽は１槽であってもよく、２槽以上、或いはすべての槽であってもよく、その槽数も槽の位置も任意であるが、過少曝気により槽内が嫌気性とならないように担体を添加する生物処理槽の位置と槽数を調整する必要がある。
【００４５】
図３に示す態様は、微小動物と細菌が系内に留まるように膜式活性汚泥方式とし、図１の態様において、沈殿槽３の代りに膜分離装置５を設け、膜分離装置５の透過水を処理水として抜き出し、濃縮水を第二生物処理槽２に返送して余剰汚泥を第二生物処理槽２から抜き出す点が異なり、その他は図１に示す態様と同様である。
【００４６】
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、第二生物処理槽２以降の後段の生物処理槽においては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。また、後段の生物処理槽２のＤＯ濃度は１〜４ｍｇ／Ｌ程度とすることが好ましい。
【００４７】
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、第二生物処理槽２以降の後段の生物処理槽、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４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。
【００４８】
図１〜３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。
【００４９】
例えば、後段の生物処理槽の生物処理水の固液分離手段としては、沈殿槽や膜分離装置の他、浮上分離槽等を用いても良い。また、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を用いて膜分離式好気処理を行ってもよい。
【００５０】
また、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。
このため、後段の第二生物処理槽２は、溶解性ＢＯＤによる汚泥負荷で表わすと０．０２５〜０．０５ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄで運転することが望ましい。このような負荷に調整するために、原水の一部を原水を第一生物処理槽をバイパスして、後段の第二生物処理槽に直接導入してもよい。なお、このとき、ＭＬＳＳは浮遊汚泥の汚泥濃度を示し、担体付着分は含めない。
【実施例】
【００５１】
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。
【００５２】
［実施例１］
図１に示す如く、容量が３．６Ｌの第一生物処理槽(汚泥返送なし)１と、容量が１５Ｌの第二生物処理槽(汚泥返送あり)２と、容量が５Ｌの沈殿槽３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の処理を行った。
原水には、ＣＯＤＣｒ２０００ｍｇ／Ｌ、ＢＯＤ１２８０ｍｇ／Ｌの人工基質を用い、各生物処理槽の処理条件は次の通りとした。
【００５３】
＜第一生物処理槽＞
ＤＯ：０．０１ｍｇ／Ｌ
溶解性ＢＯＤ容積負荷：７．７ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ３／ｄ
ＨＲＴ：４ｈ
ｐＨ：７
＜第二生物処理槽＞
ＤＯ：２〜３ｍｇ／Ｌ
担体：ポリウレタンフォームの立方体型流動床担体（５ｍｍ×５ｍｍ×５ｍｍ）
担体充填率：１０％
曝気量：１０Ｌ／ｍｉｎ（２０ｍ３−ａｉｒ／ｍ２−槽底面積／ｈ）
ＨＲＴ：１７ｈ
ＳＲＴ：２５日
溶解性ＢＯＤ容積負荷：０．０４０ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄ
ｐＨ：６．５
【００５４】
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２１ｈであった。
その結果、第二生物処理槽２の汚泥フロック、担体には固着性の濾過捕食型微小動物（ツリガネムシ、ヒルガタワムシ）が優占化し、汚泥転換率は０．１０ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｋｇ−ＣＯＤＣｒとなった。処理水質は、ＣＯＤＣｒ濃度＜３０ｍｇ／Ｌ、ＳＳ＜１０ｍｇ／Ｌと、試験期間中、常時良好な状態を維持していた。
【００５５】
［実施例２］
第二生物処理槽の曝気量を２０Ｌ／ｍｉｎ（４０ｍ３−ａｉｒ／ｍ２−槽底面積／ｈ）としたこと以外は実施例１と同条件で原水の処理を行った。その結果、第二生物処理槽の汚泥フロック、担体には濾過捕食型微小動物が優占化し、汚泥転換率は０．１０ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｋｇ−ＣＯＤＣｒとなった。処理水質は、ＣＯＤＣｒ濃度＜５０ｍｇ／Ｌ、ＳＳ＜２０ｍｇ／Ｌと、試験期間中、常時良好な状態を維持していた。
【００５６】
［比較例１］
容量が１８．６Ｌの生物処理槽（担体無し）と５Ｌの沈殿池を連結させた実験装置を用いて比較実験を実施した。処理した原水、装置全体でのＢＯＤ容積負荷、ＨＲＴは実施例１と同一である。
その結果、汚泥転換率は０．３０ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｋｇ−ＣＯＤＣｒとなった。また、糸状性細菌が大量に発生し、沈殿池での固液分離が困難となった。
【００５７】
［比較例２］
第二生物処理槽に担体を添加しなかったこと以外は実施例１と同条件で原水の処理を行った。その結果、汚泥転換率は０．１０ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｋｇ−ＣＯＤＣｒとなった。しかしながら、第二生物処理槽で凝集体捕食型微小動物が優占化したことで、処理水質は悪化し、試験期間を通じて、処理水のＣＯＤＣｒ濃度は８０ｍｇ／Ｌ以上、ＳＳ濃度は５０ｍｇ／Ｌ以上と悪かった。
【００５８】
［比較例３］
第二生物処理槽の曝気量を３０Ｌ／ｍｉｎ（６０ｍ３−ａｉｒ／ｍ２−槽底面積／ｈ）としたこと以外は実施例１と同条件で原水の処理を行った。その結果、汚泥転換率は０．１０ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｋｇ−ＣＯＤＣｒとなった。しかしながら、第二生物処理槽で凝集体捕食型微小動物が優占化したことで処理水質は悪化し、試験期間を通じて、処理水のＣＯＤＣｒ濃度は５０ｍｇ／Ｌ以上、ＳＳ濃度は２０ｍｇ／Ｌ以上と実施例１に比べ悪かった。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
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。
【符号の説明】
【００６０】
１ 第一生物処理槽
２ 第二生物処理槽
２Ａ 担体
３ 沈殿槽
４ 第三生物処理槽
４Ａ 担体
５ 膜分離装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二段以上の多段に設けられた好気性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後段の生物処理槽に通水して生物処理し、最後段の生物処理槽の生物処理水を汚泥と処理水とに固液分離する有機性排水の生物処理方法において、
該後段の生物処理槽に微小動物を保持する流動床担体を設けると共に、該流動床担体を設けた生物処理槽の曝気量を５０ｍ３−ａｉｒ／ｍ２−槽底面積／ｈ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２】
請求項１において、前記後段の生物処理槽が、二段以上の多段に設けられた生物処理槽よりなり、該多段に設けられた生物処理槽の少なくとも一槽に前記流動床担体を設けると共に、該流動床担体を設けた生物処理槽の曝気量を５０ｍ３−ａｉｒ／ｍ２−槽底面積／ｈ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３】
請求項１又は２において、前記固液分離を膜分離により行うことを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
【請求項４】
二段以上の多段に設けられた好気性生物処理槽と、最後段の生物処理槽の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を備え、
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、
後段の生物処理槽は、第一生物処理槽から導入される分散状態の細菌を含む第一生物処理水を生物処理する槽であり、
該後段の生物処理槽に微小動物を保持する流動床担体が設けられていると共に、該流動床担体が設けられた生物処理槽の曝気量が５０ｍ３−ａｉｒ／ｍ２−槽底面積／ｈ以下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５】
請求項４において、前記後段の生物処理槽は、二段以上の多段に設けられた生物処理槽よりなり、該多段に設けられた生物処理槽の少なくとも一槽に前記流動床担体が設けられていると共に、該流動床担体が設けられた生物処理槽の曝気量が５０ｍ３−ａｉｒ／ｍ２−槽底面積／ｈ以下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６】
請求項４又は５において、前記固液分離手段が膜分離手段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１】
二段以上の多段に設けられた好気性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後段の生物処理槽に通水して生物処理し、最後段の生物処理槽の生物処理水を汚泥と処理水とに固液分離する有機性排水の生物処理方法において、
該後段の生物処理槽に微小動物を保持する流動床担体を設けると共に、該流動床担体を設けた生物処理槽の曝気量を５０ｍ３−ａｉｒ／ｍ２−槽底面積／ｈ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２】
請求項１において、前記後段の生物処理槽が、二段以上の多段に設けられた生物処理槽よりなり、該多段に設けられた生物処理槽の少なくとも一槽に前記流動床担体を設けると共に、該流動床担体を設けた生物処理槽の曝気量を５０ｍ３−ａｉｒ／ｍ２−槽底面積／ｈ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３】
請求項１又は２において、前記固液分離を膜分離により行うことを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
【請求項４】
二段以上の多段に設けられた好気性生物処理槽と、最後段の生物処理槽の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を備え、
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、
後段の生物処理槽は、第一生物処理槽から導入される分散状態の細菌を含む第一生物処理水を生物処理する槽であり、
該後段の生物処理槽に微小動物を保持する流動床担体が設けられていると共に、該流動床担体が設けられた生物処理槽の曝気量が５０ｍ３−ａｉｒ／ｍ２−槽底面積／ｈ以下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５】
請求項４において、前記後段の生物処理槽は、二段以上の多段に設けられた生物処理槽よりなり、該多段に設けられた生物処理槽の少なくとも一槽に前記流動床担体が設けられていると共に、該流動床担体が設けられた生物処理槽の曝気量が５０ｍ３−ａｉｒ／ｍ２−槽底面積／ｈ以下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６】
請求項４又は５において、前記固液分離手段が膜分離手段であ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２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−２５４４１２（Ｐ２０１２−２５４４１２Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２９２５９（Ｐ２０１１−１２９２５９）
【出願日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【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２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【出願人】（０００００１０６３）栗田工業株式会社 (1,536)
【Ｆターム（参考）】
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