説明

糸状性バルキングの抑制方法

【課題】 殺菌剤の添加方法を簡便なものとし、活性汚泥スラリーのMLSS濃度やBODの管理を行うことなく、糸状性バルキングを抑制する方法を提供する。
【解決手段】 有機性汚水と活性汚泥を接触させて生物処理を行う処理槽において、処理槽から抜き取った活性汚泥スラリーをトリクロロイソシアヌル酸成形物を充填した容器内を通過させることにより、トリクロロイソシアヌル酸成形物の充填層と接触させた後、該スラリーを処理槽に返送することにより糸状性バルキングを抑制する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、廃水処理施設における糸状性バルキングを抑制する方法に関する。
【背景技術】
【0002】
下水、し尿や有機性物質を含む有機性汚水の生物処理方法として、活性汚泥法が広く採用されている。この方法は汚水と活性汚泥とを接触させて汚水を浄化する曝気操作と、処理水と活性汚泥を分離する沈殿操作から成っているが、これらの操作を行う処理槽中において活性汚泥が膨化するという現象が頻繁に発生する。
なお、曝気操作と沈殿操作を1つの処理槽で行う方法を回分式活性汚泥法と云い、前記の2つの操作を各々の処理槽(曝気槽及び沈殿槽)で行う方法を連続式活性汚泥法と云う。
前者の方法は、装置が簡単であり、設備コストが安く維持管理も容易であるという利点があり、小規模の処理施設に適している。後者は処理操作が複雑であり、しかも設備コスト及び維持コストがかかるが、大量の汚水を連続的に処理することが可能であり、且つ処理効率が高いという特徴を有するので大規模処理施設に適している。
【0003】
ところで、この活性汚泥の膨化は、活性汚泥中に糸状性細菌が異常繁殖することによって惹き起こされるものであり、所謂バルキングと呼ばれている。そして、このような糸状性バルキングが発生した場合には、活性汚泥がフロック(集団)を形成せず、沈降性が低下するので、沈殿操作における処理水(上澄み水)と活性汚泥(濃縮汚泥)の分離が円滑に行えなくなり、活性汚泥が処理水と共に溢流して、河川に放流した場合には河川の水質汚染が発生するばかりか、廃水処理の実施自体が困難になる虞があった。
【0004】
このような糸状性バルキングを抑制する方法として、糸状性細菌を殺滅するために殺菌剤を使用する方法が種々検討されている。
例えば、特許文献1には、糸状牲バルキングが発生している活性汚泥中に含まれる浮遊物質(MLSS)100重量部に対して、糸状性細菌を殺滅するための薬剤(殺菌剤)として塩素化イソシアヌル酸化合物を0.5〜5重量部の割合で添加する糸状牲バルキングを抑制する方法が提案されている。
【0005】
この公報に記載された発明においては、活性汚泥に対する塩素化イソシアヌル酸化合物の添加量の管理が極めて重要であり、同公報に記載されているとおり、活性汚泥に対する塩素化イソシアヌル酸化合物の添加量が過剰になると、糸状性バルキングに対する作用は顕著に現れるが処理水中に活性塩素が残存し、活性汚泥中に含まれる優良な微生物が死滅するため、処理水の浄化作用に支障を来たし、また逆に汚泥に対する塩素化イソシアヌル酸化合物の添加量が適正量を下廻ると、糸状性バルキングの抑制が円滑に行われない。
【0006】
そこで、塩素化イソシアヌル酸化合物の添加量を決定するためのパラメータとして、活性汚泥濃度(MLSS濃度)に着目し、該濃度に一定の係数を乗じた量を塩素化イソシアヌル酸化合物の添加量としたのである。
しかしながら、汚水と活性汚泥が混合された活性汚泥スラリーの生物化学的酸素要求量(BOD)は処理条件によって変動し、また処理される汚水の種類によっても異なるものであるから、MLSS濃度をパラメータにして塩素化イソシアヌル酸化合物の添加量を決めたとしても、BODが高い場合には、塩素化イソシアヌル酸化合物が溶解して発生した活性塩素が有機物に消費されてしまい、糸状性細菌を殺滅することが出来ないという問題がある。
【0007】
また、この公報には、使用し得る塩素化イソシアヌル酸化合物として、トリクロロイソシアヌル酸、ジクロロイソシアヌル酸ナトリウム及びその二水塩並びにジクロロイソシアヌル酸カリウムが例示され、水に対する溶解性が優れているジクロロイソシアヌル酸ナトリウムあるいはその二水塩が好適である点が記載されているが、実施例において使用された塩素化イソシアヌル酸化合物は、事実溶解性に劣るトリクロロイソシアヌル酸ではなくジクロルイソシアヌル酸ナトリウム及びジクロルイソシアヌル酸カリウムである。
【0008】
また、活性汚泥に塩素化シアヌル酸化合物を添加する方法として、投入回数を1日当たり1〜4回の割合として約5日に渡って間欠的に投入すべきである点、塩素化イソシアヌル酸化合物は水溶液とするか、粉末状あるいは顆粒状として直接投入すれば良い点、そして、曝気槽に限定されず返送汚泥ライン中に添加してもよいが、曝気槽に添加する際には、曝気槽表面全体に均一に添加する必要がある点が記載されているが、塩素化イソシアヌル酸化合物を間欠的にバッチ投入しなければならず、しかも曝気槽表面全体に行き渡るよう複数箇所に散布しなければならい等、甚だ作業の手間を要するという難点があった。
【0009】
なお、塩素化イソシアヌル酸化合物を曝気槽全体に均一に溶解させるためには、実施例おいてトリクロロイソシアヌル酸が使用されていないことからも明らかなとおり、溶解性が劣るトリクロロイソシアヌル酸の使用は好ましくなく、また返送汚泥ラインに添加する点についても、塩素化イソシアヌル酸化合物が添加された返送汚泥が曝気槽中の汚泥と均一に混合する迄に長時間を要することから好ましくない。
【0010】
【特許文献1】特開平4−126593号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
本発明は前記の事情に鑑みてなされたものであり、殺菌剤の添加方法を簡便なものとし、活性汚泥スラリーのMLSS濃度やBODの管理を行うことなく、糸状性バルキングを抑制する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明者等は、前記の課題を解決するために鋭意試験研究を行った結果、有機性汚水と活性汚泥を接触させて生物処理を行う処理槽において、処理槽から抜き取った活性汚泥スラリーをトリクロロイソシアヌル酸成形物を充填した容器内を通過させることにより、トリクロロイソシアヌル酸成形物の充填層と接触させた後、該スラリーを処理槽に返送することにより、所期の目的を達成することを見出し本発明を完遂するに至った。
【発明の効果】
【0013】
本発明においては、殺菌剤として、活性塩素を放出し酸性化合物であるトリクロロイソシアヌル酸成形物を使用し、該成形物の添加方法を糸状性細菌を含む活性汚泥スラリーをトリクロロイソシアヌル酸成形物の充填層と接触させる手段としたので、従来に比べて少量の塩素使用量で糸状性細菌を殺滅することができ、活性汚泥の糸状性バルキングを抑制することができる。
また、活性汚泥スラリーのMLSS濃度やBODの管理を行うことなく殺菌剤を使用することができ、しかも殺菌剤の添加をほぼ自動化することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0014】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を説明する。なお、本願の明細書中に表れる記号は、以下のとおりである。
・BOD(Biochemical
Oxygen Demand):生物化学的酸素要求量
・SS(Suspended
Solids):水中に懸濁している物質濃度
・MLSS(Mixed
Liquor Suspended Solids):活性汚泥スラリー中の活性汚泥濃度
・SVI(Sludge
Volume Index):活性汚泥1gあたりの容積(ml)
・SV30(Sludge
Volume):1lの活性汚泥スラリーを30分間静置させたときの沈降率(%)
【0015】
図1は、本発明を回分式活性汚泥法に適用した場合の処理工程の概略フロー図を示すものであり、処理槽1において、曝気操作と沈殿操作が行われる。まず、処理槽1には汚水2が流入し活性汚泥と混合され、活性汚泥スラリー3が調製される。また、空気ブロワー11から供給された空気が処理槽1の底部に設けられた散気管12から噴出され活性汚泥スラリーを曝気する。このような好気性の条件下において、活性汚泥は汚水中に含まれる有機物を消化する。
この際、処理槽1からは、活性汚泥スラリー3が汚泥抜取ポンプ13により連続的に抜き取られ、トリクロロイソシアヌル酸成形物を充填した容器20に供給される。そして、前記スラリーがトリクロロイソシアヌル酸成形物を充填した充填層に接触し、活性汚泥中に含まれている糸状性細菌が殺滅される。次いで、殺菌処理を経た活性汚泥スラリーは処理槽1へ返送される。
【0016】
汚水の浄化が終了した後、曝気操作及び殺菌処理を停止し、活性汚泥スラリーを静置して上澄み水と濃縮汚泥を分離する沈殿操作が行われる。なお、必要に応じて沈殿操作中であっても殺菌処理を行っても構わない。沈殿操作の終了後、前記上澄み水は処理水4として系外へ排出される。
【0017】
図2は、本発明を連続式活性汚泥法に適用した場合の処理工程の概略フロー図を示すものであり、曝気槽5には汚水2が連続的に流入し活性汚泥と混合され、活性汚泥スラリー3が調製されている。また、空気ブロワー11から供給された空気が曝気槽5の底部に設けられた散気管12から噴出され活性汚泥スラリー3を曝気する。このような好気性の条件下において、活性汚泥は汚水中に含まれる有機物を消化する。
この曝気槽5からは活性汚泥スラリー3が連続的に抜き取られ沈殿槽6に供給される。沈殿槽6においては、活性汚泥スラリー3が静置されることにより、処理水4(上澄み水)と濃縮汚泥7に分離されて処理水4は系外へ、また濃縮汚泥7は汚泥抜取ポンプ13により抜き取られ、一部が余剰汚泥9として系外へ排出され、残りは返送汚泥8としてトリクロロイソシアヌル酸成形物を充填した容器20へ供給される。そして、トリクロロイソシアヌル酸成形物の充填層と返送汚泥8が接触することにより、返送汚泥8中に含まれている糸状性細菌が殺滅される。次いで、殺菌処理を経た返送汚泥は曝気槽5へ返送される。
【0018】
トリクロロイソシアヌル酸成形物を容器に充填して形成される充填層は、隣り合う成形物同士が互いに接触する程度に充填された状態であれば、該充填層の形状に制限はない。しかしながら、接触効率のバラツキを出来る限り少なくした状態で接触時間を管理するためには、図3の(A)または(B)に示されるように、活性汚泥スラリーの流れ方向に対して、入側と出側の間の間隔を一定とした容器に、所定量のトリクロロイソシアヌル酸成形物を充填することが好ましい。
【0019】
図1および図2においては、トリクロロイソシアヌル酸成形物を充填した容器を活性汚泥の返送ラインに設けたが、簡便な方法としては、返送ラインに通常設置されている計量升(不図示)の内部を仕切る堰と堰の間にトリクロロイソシアヌル酸成形物を投入して充填層を形成することも可能である。また、処理槽1または曝気槽5水面の上部に設置した返送ラインの最終落ち口(不図示)にトリクロロイソシアヌル酸成形物を充填した籠または網状の袋を吊り下げる方法等が挙げられる。
【0020】
活性汚泥スラリーとトリクロロイソシアヌル酸成形物の充填層との接触時間は、充填層の容積を充填層を通過する活性汚泥の単位時間当たりの流量で除することにより算出することができる。
【0021】
活性汚泥スラリーと前記充填層との接触時間は、10〜30秒であることが好ましい。接触時間が10秒より短い場合には糸状性細菌の殺菌が十分に行えず、30秒より長い場合にはトリクロロイソシアヌル酸成形物の消費(溶解量)が増えるばかりか、活性汚泥にダメージを与える虞がある。
【0022】
本発明に使用されるトリクロロイソシアヌル酸成形物は、その形状に制限はなく、成形時および実用上の不都合を生じない限り任意の形状で構わないが、例えば円柱状の錠剤の場合には、粉末状または顆粒状のトリクロロイソシアヌル酸を通常の打錠機を使用して500〜1500kg/cm程度の打錠圧下で成形することができ、またブリケットの場合には、2軸ロール方式の造粒機を使用して、ロール圧力(静圧力)4〜5tのプレス圧下で成形することができる。
また、トリクロロイソシアヌル酸成形物のサイズは、長径が5〜100mm(重量が5〜1000g)であることが好ましい。5mmより小さい場合には、活性汚泥スラリーがトリクロロイソシアヌル酸成形物の充填層を通過する際に、充填層が目詰まりを起こす虞があり、100mmより大きい場合には、前記充填層中の空隙部分が大きくなり、接触効率が低下し、糸状性細菌の殺菌が十分に行えない虞がある。
【0023】
トリクロロイソシアヌル酸は、塩素化イソシアヌル酸化合物に分類される化合物であるが、この塩素化イソシアヌル酸化合物は化学的に安定な固体の化合物であって、その取り扱いが容易であり、また水中に溶解させた場合には、加水分解して殺菌性を有する活性塩素を放出し、且つその活性塩素の安定性が優れ殺菌性能が長時間に渡って持続するところから、プール水や汚水、し尿処理装置(施設)からの放流水の殺菌消毒剤、また機械装置の冷却水等の殺藻や防藻剤として広く使用されている。
【0024】
このような塩素化イソシアヌル酸化合物としては、前記のトリクロロイソシアヌル酸以外にジクロロイソシアヌル酸、ジクロロイソシアヌル酸ナトリウム及びその水和物、ジクロロイソシアヌル酸カリウム等が代表的なものであり、これらの薬剤は工業的に容易に入手可能である。
【0025】
トリクロロイソシアヌル酸は、塩素化イソシアヌル酸化合物の中でも有効塩素含有量が約90%と最も高いが、水に対する溶解度が1.2gと低く溶解速度も遅いので、長期間に渡って少量の活性塩素を供給させる用途に使用されている。
一方、ジクロロイシシアヌル酸のナトリウム塩やカリウム塩は、有効塩素含有量が約60%と低いものの、水に対する溶解度が約25gと大きく溶解速度も速いので、高濃度の活性塩素を供給する用途に使用されているが、成形物とした場合であっても連続的に活性汚泥スラリーと接触させる本発明の使用には、活性汚泥スラリーへの活性塩素供給量が過多になり、薬剤コストが嵩むばかりか、活性汚泥をも死滅させてしまうので適さない。
【0026】
活性汚泥法を利用した一般的な廃水処理においては、糸状性バルキングが発生している活性汚泥に本発明を適用すると、標準活性汚泥方式の場合には通常2〜5日、長時間曝気方式の場合には通常5〜10日で、糸状性バルキングが抑制され、活性汚泥スラリーの沈降性が改善する。
【0027】
活性汚泥スラリーをトリクロロイソシアヌル酸成形物の表面に接触させた後に、一部を採取して顕微鏡で観察すると、糸状性細菌の鞘の中の細胞が破壊される様子が確認できる。
また、連続式活性汚泥法における系内の活性汚泥は、6〜24時間かけて、曝気槽と沈殿槽との間を循環しているため、糸状性細菌の鞘が切れ始めると、活性汚泥の沈降性を示すSV30とSVIが急速に下がり、活性汚泥スラリーは沈降性の良い正常な状態となる。
なお、糸状性細菌の死骸は活性汚泥に吸着・捕食される。
【実施例】
【0028】
以下、本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0029】
〔実施例1〕
網状の樹脂製袋にトリクロロイソシアヌル酸の錠剤(四国化成工業社製、商品名「ネオクロールミニ」、直径15mm、重さ2.5g、有効塩素含有量91%)を300mlの容量になるように充填し、この袋を直径60mm、高さ150mmの樹脂製円筒形状の容器に詰め入れて充填層とした薬筒を用意した。
この薬筒の底部に設けた流入口から、糸状性バルキングが発生している廃水処理施設から採取した返送汚泥スラリーを流量7.5〜60ml/秒(接触時間:5〜40秒)で流入させて、該スラリーを充填層に接触させて殺菌処理を行った後、薬筒の上部に設けた排出口から取り出した。
この殺菌処理を行った活性汚泥スラリーの一部を採取して振蕩機にて3時間撹拌した後に、SV30と上澄水SSを測定した。また、試験に使用したトリクロロイソシアヌル酸錠剤の試験前後の重量を測定し、その減量値から塩素の溶解量(Cl換算量)を算出した。
試験に使用した活性汚泥スラリーは、表1に示したものであり、殺菌処理の試験結果は表2に示したとおりであった。
なお、SV30を測定した活性汚泥スラリーについて、顕微鏡により活性汚泥中の糸状性細菌の様子を目視にて観察すると、試験2〜5の何れの場合も、糸状性細菌の鞘中の細胞が収縮し折れ曲がったり、切断している様子が見られた。試験1の活性汚泥については、糸状性細菌の殺滅効果が十分に表れていない為か、前記のような状態が確認出来なかった。
【0030】
【表1】

【0031】
【表2】

【0032】
試験1の試験結果によれば、SV30は殺菌処理前の活性汚泥と同じく100%であるが、SVIは僅かに低下しており、糸状性バルキングの抑制効果が表れ始めている。また、試験5の場合は、接触時間を40秒としたものであるが、試験4の接触時間が30秒の場合に比べて、沈降性(SV30、SVI)が悪くなっている。この理由は、接触時間を長くし過ぎた為に、活性汚泥までもがダメージを受けて死滅し始めたのである。
試験2〜4については、活性汚泥にダメージを与えることなく、糸状性バルキングがほぼ完全に抑制され、活性汚泥の沈降性が良好なものとなった。
なお、糸状性バルキングの発生が無く良好に管理された活性汚泥のSVIは、通常約200mg/l以下である。
また、上澄水SSの数値も接触時間が長い程高くなっているが、この理由は糸状性細菌が活性塩素の作用により死滅しその死骸がSSとなって表れたものである。試験5の場合には、ダメージを受けた活性汚泥の死骸もSSとなって表れた。
これらの試験結果によれば、糸状性バルキングが発生している活性汚泥とトリクロロイソシアヌル酸成形物の充填層との接触時間が長い程、該汚泥の沈降性が改善されバルキングが抑制されているものと認められるが、糸状性バルキングを確実に抑制し、且つ活性汚泥にダメージを与えないためには、接触時間が10〜30秒であることが好ましい。
【0033】
〔実施例2〕
糸状性バルキングが発生している廃水処理施設の活性汚泥スラリーを用いて、殺菌処理試験を行った。
使用した殺菌剤が、トリクロロイソシアヌル酸錠剤(実施例1で使用ものと同じ)の場合は、実施例1と同様の方法で殺菌処理試験を行った。使用した薬剤がトリクロロイソシアヌル酸粉末(四国化成工業社製、商品名「ネオクロール 90P」、有効塩素含有量91%)、ジクロロイソシアヌル酸ナトリウム顆粒品(四国化成工業社製、商品名「ネオクロール 60G」、有効塩素含有量63%)及び、次亜塩素酸ナトリウム水溶液(和光純薬工業社製、化学用試薬、有効塩素含有量5%)の場合については、所定量を活性汚泥スラリーに直接添加した後、実施例1と同様にして振蕩機にて3時間撹拌した後に、SV30と上澄水SSを測定した。
試験に使用した活性汚泥スラリーは、表3に示したものであり、殺菌処理の試験結果は表4に示したとおりであった。
【0034】
【表3】

【0035】
【表4】

【0036】
試験2と試験3の試験結果を比較すると、両者共使用した殺菌剤はトリクロロイソシアヌル酸であり、また各々38mg/l、40mg/lの塩素が溶解されており、活性汚泥スラリーに添加した塩素量は略同じである。ところが、前記スラリーをトリクロロイソシアヌル酸錠剤に接触させた試験2の場合には、トリクロロイソシアヌル酸粉末をスラリーに添加した試験3の場合に比べて、明らかに糸状性バルキングの抑制効果が大きく、活性汚泥スラリーの沈降性が良好な状態であった。
また、ジクロロイソシアヌル酸ナトリウムを使用した試験5と、次亜塩素酸ナトリウム水溶液を使用した試験8の試験結果によれば、両者共40mg/lの塩素が添加されているが、両者共前述の試験3の場合よりも活性汚泥スラリーの沈降性改善の程度が低い。
試験1〜9の処理汚泥のpHは、何れの場合も6.6〜6.7でありほぼ中性域であるが、トリクロロイソシアヌル酸は酸性の化合物であり(1%水溶液のpHは2.9である)、ジクロロイソシアヌル酸ナトリウムは中性の化合物であり、安定化剤として水酸化ナトリウムを含有する次亜塩素酸ナトリウム水溶液はアルカリ性であることから、これらの塩素系殺菌剤の塩基度が僅かながらも活性塩素の殺菌効果に影響を与えているものと思われる。
ところで、トリクロロイソシアヌル酸成形物の表面近傍においては、トリクロロイソシアヌル酸が溶解して、ほぼその飽和濃度(溶解度が1.2gであるので1.2%の濃度、pHは2.9以下)に達しているものと推測され、このような塩素が高濃度であって且つ低pH域の水溶液に糸状性細菌が触れるので、塩素溶解量および処理汚泥のpH値からは想像し難い著しい殺菌効果が得られたものと推測される。
【0037】
〔実施例3〕
連続式活性汚泥法にて廃水処理を行っている処理施設にて、殺菌処理試験を実施した。
トリクロルイソシアヌル酸錠剤(四国化成工業社製、商品名「ネオクロール200TAB」、直径75mm、重量200g、有効塩素含有量91%)を、上部が開放された籠状の樹脂製容器(30cm×40cm×30cm、この容器の側面および底面は格子状に形成されたものであるので、活性汚泥スラリーは容器内に流入出自在となっている)に一杯になるまで充填した。
この容器を返送汚泥ラインの計量升の三角堰の上流側に設置した。なお、トリクロロイソシアヌル酸錠剤は徐々に溶解し消費されるので、定期的にその溶解量を測定した際に容器が一杯になるように該錠剤を補給した。
処理条件および試験結果は表5に示したとおりであるが、試験を開始して3日後には汚泥の沈降性が改善し始め、7日後には糸状性バルキングはほぼ完全に抑制され、沈降性も良好なものとなった。
【0038】
【表5】

【図面の簡単な説明】
【0039】
【図1】本発明を回分式活性汚泥法に適用した場合の処理工程の概略フロー図である。
【図2】本発明を連続式活性汚泥法に適用した場合の処理工程の概略フロー図である。
【図3】活性汚泥スラリーがトリクロロイソシアヌル酸成形物を充填した容器を通過する様子を表す概念図である。
【符号の説明】
【0040】
1 処理槽
2 汚水
3 活性汚泥スラリー
4 処理水
5 曝気槽
6 沈殿槽
7 濃縮汚泥
8 返送汚泥
9 余剰汚泥
11 空気ブロワー
12 散気管
13 汚泥抜取ポンプ
20 トリクロロイソシアヌル酸成形物を充填した容器


【特許請求の範囲】
【請求項1】
有機性汚水と活性汚泥を接触させて生物処理を行う処理槽において、処理槽から抜き取った活性汚泥スラリーをトリクロロイソシアヌル酸成形物を充填した容器内を通過させることにより、トリクロロイソシアヌル酸成形物の充填層と接触させた後、該スラリーを処理槽に返送することを特徴とする糸状性バルキングの抑制方法。
【請求項2】
活性汚泥スラリーとトリクロロイソシアヌル酸成形物の充填層の接触時間が10〜30秒であることを特徴とする請求項1記載の糸状性バルキングの抑制方法。
【請求項3】
トリクロロイソシアヌル酸成形物の長径が5〜100mmであることを特徴とする請求項1または請求項2記載の糸状性バルキングの抑制方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2006−272258(P2006−272258A)
【公開日】平成18年10月12日(2006.10.12)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−98732(P2005−98732)
【出願日】平成17年3月30日(2005.3.30)
【出願人】(000180302)四国化成工業株式会社 (167)
【Fターム(参考)】