CN101328001B - 有机性排水的生物处理方法及装置 - Google Patents

Abstract

利用微小生物的捕食作用的多级活性污泥法，在维持了稳定的处理水质的同时，将实现处理效率的进一步提高和剩余污泥产生量的降低。该方法具有高负荷处理有机性排水中的BOD以使其转化为分散菌体的第1生物处理工序、和将经转化的分散菌体絮凝化的同时使微小生物共存的第2生物处理工序。第2生物处理工序在pH5～6的条件下进行。或者在pH5～6的条件下进行下述剩余污泥处理工序，即，固液分离第2生物处理工序的污泥和/或第2生物处理工序的污泥，在需氧条件下分解固液分离得到的污泥的至少一部分，将处理污泥回流至第1生物处理工序和/或第2生物处理工序。

Description

有机性排水的生物处理方法及装置

本申请是申请号为200580003851.0(PCT/JP2005/000891)、申请日 为2005年1月25日、发明名称为“有机性排水的生物处理方法及装置” 的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及有机性排水的生物处理方法及装置。

背景技术

现在希望一种可用于以生活排水、下水、食品工厂和纸浆工厂为代表的广泛浓度范围的有机性排水的处理的有机性排水的生物处理方法。特别希望不恶化处理水质，可提高处理效率且降低剩余污泥产生量的有机性排水的生物处理方法。

生物处理有机性排水时所使用的活性污泥法由于处理水质良好、维护容易等优点，广泛应用于下水处理、产业废水处理等。但是，由于活性污泥法中的BOD容积负荷约为0.5～0.8kg/m³/d左右，故需要广泛的用地面积。由于分解的BOD的20％转化为菌体、即污泥，故产生大量的剩余污泥处理。

关于有机性排水的高负荷处理，已知添加载体的流化床法。使用该方法时，可以以3kg/m³/d以上的BOD容积负荷运转。但是，该方法中污泥产生量为分解了的BOD的30％左右，比通常的活性污泥法还多。

日本特公昭56-48235号公报公开了下述方法，即，首先在第一处理槽中细菌处理有机性排水，氧化分解排水所含的有机物，转化为非凝集性的细菌的菌体后，在第二处理槽中被固着性原生动物捕食除去。该方法能减少剩余污泥量。在日本特公昭62-54073号中也记载了同样的2级生物处理。利用这些方法，可高负荷运转，也可提高活性污泥处理效率。

在日本专利第3360076号公报中，记载了下述方法，即，在这种2级生物处理法中，从生物处理槽中排出含有原生动物的活性污泥，在反应处理槽中进行杀菌和可溶化处理，再返回生物处理槽，由此可进一步减少剩余污泥产生量。

在日本专利第3410699号公报中，记载了下述方法，即，通过使前一级生物处理为载体流化床式，使后一级生物处理为多级活性污泥处理，可进一步减少剩余污泥产生量。在该方法中，通过以BOD污泥负荷为0.1kg-BOD/kg-MLSS/d的低负荷运转后一级的活性污泥处理，可使污泥自我氧化，大幅降低污泥排出量。

日本特公昭55-20649号公报公开了下述方法，即，首先在第一处理槽中细菌处理有机性排水，氧化分解排水所含的有机物，转化为非凝集性的细菌的菌体后，在第二处理槽中被固着性原生动物捕食除去，由此可减少剩余污泥量。利用该方法，还可高负荷运转，也可提高活性污泥处理效率。

例如，在日本特开2000-210692号公报中，提出日本特公昭55-20649号公报的处理方法中的原水的水质变动这一问题引起的处理性能恶化的对策。具体列举出了“将被处理水的BOD变动调整在距平均浓度的中央值50％以内”、“经时测定第一处理槽内和第一处理水的水质”、“第一处理水的水质恶化时在第一处理槽内添加微生物制剂或接种污泥”等方法。

在日本特公昭60-23832号公报中提出了下述方法，即，使原生动物、后生动物捕食细菌、酵母、放线菌、藻类、霉菌类或者废水处理的初沉污泥或者剩余污泥时，通过超声波处理或机械搅拌，使上述饵料的絮凝大小小于动物的嘴。

利用上述微小生物的捕食作用的多级活性污泥法已经应用于有机性排水处理，对于不同的排水对象，可提高处理效率、减少污泥产生量。

例如，利用微小动物捕食时，污泥减少效果虽然根据处理条件、排水的水质而不同，但是可以将用标准活性污泥法产生的污泥量降低至30～70％左右。

但是，污泥减少效果虽然根据处理条件、排水的水质而不同，但是可以将单槽式活性污泥法中产生的污泥量降低至一半左右。这是由于在用于捕食细菌主体的污泥的后一级的微小生物槽中，大部分污泥不被捕食而残留，或无法高浓度地维持与捕食有关的微小生物。

而且，由于与细菌相比，进行捕食的微小生物是高等生物，故寿命长(自我分解速度慢)，这使进一步减少污泥量变得困难。

微小动物不仅通过分裂进行增殖，有的也通过卵进行增殖。这种代表性的后生动物中有轮虫类。这种微小动物被认为对污泥减少有贡献，但并不是经常处于增殖状态(可产卵状态)，孵化后经十几天即不产卵，再过十几天后达到寿命而死亡。当这些微小动物占优势时，即使产卵，在充足量的成虫存在、或污泥的大部分光是粪块而成为饵料的细菌少时，有时无法孵化，因此有时槽内的微小动物一起死亡。这种后生动物的特点使得难于在利用微小动物的活性污泥法中长期稳定并维持低污泥产生量。

在利用细菌的自我消化的多级活性污泥法中，不论何种细菌状态(分散状态、絮凝、丝状)，与标准活性污泥法相比，均可降低50％左右的污泥产生量。但是，为了获得50％的污泥减少量，需要在进行自我消化的生物处理槽中将污泥滞留时间设定得长些，为此如果导入膜分离装置，则膜的维护费用将抵消污泥减少带来的操作费用的削减。

因此，为了利用已经设置的曝气槽以低操作成本达成50％以上的污泥减少率，微小动物的利用是有效的，为了使其稳定地进行，在前一级的生物处理槽中，需要稳定地生成易被微小动物捕食的细菌。

发明内容

本发明的目的在于提供有机性排水的生物处理方法和装置，其中在利用微小生物的捕食作用的多级活性污泥法中，在维持稳定的处理水质的同时实现处理效率的进一步提高和剩余污泥产生量的降低。

第1方面涉及有机性排水的生物处理方法和装置，其特征在于，在具有高负荷处理有机性排水中的BOD以使其转化为分散菌体的第1生物处理工序、和将经转化的分散菌体絮凝化的同时使微小生物共存的第2生物处理工序的有机性排水的生物处理方法和装置中，该第2生物处理工序在pH5～6的条件下进行。

第2方面涉及有机性排水的生物处理方法和装置，其特征在于，在具有高负荷处理有机性排水中的BOD以使其转化为分散菌体的第1生物处理工序、和将经转化的分散菌体絮凝化的同时使微小生物共存的第2生物处理工序的有机性排水的生物处理方法中，具有固液分离该第2生物处理工序的污泥和/或第2生物处理工序的污泥、在需氧条件下分解得到的污泥的至少一部分的剩余污泥处理工序，将该剩余污泥处理工序的处理污泥回流至所述第1生物处理工序和/或第2生物处理工序，该剩余污泥处理工序在pH5～6的条件下进行。

第3方面涉及有机性排水的生物处理方法和装置，其特征在于，在将有机性排水导入第一生物处理工序，通过非凝集性细菌进行生物处理，将含有来自该第一生物处理工序的非凝集性细菌的处理水导入第二生物处理工序进行活性污泥处理的生物处理方法和装置中，固液分离该第二生物处理工序的污泥、或该第二生物处理工序的污泥，在厌氧处理工序中导入固液分离得到的污泥的至少一部分，进行厌氧处理，将该厌氧处理工序的处理物回流至所述第一生物处理工序和/或第二生物处理工序。

第4方面涉及有机性排水的生物处理方法和装置，其特征在于，在将有机性排水导入第一生物处理工序，通过非凝集性细菌进行生物处理，将含有来自该第一生物处理工序的非凝集性细菌的处理水导入第二生物处理工序进行活性污泥处理的生物处理方法中，固液分离该第二生物处理工序的污泥、或该第二生物处理工序的污泥，在需氧处理工序中导入固液分离得到的污泥的至少一部分，在需氧条件下氧化，在厌氧处理工序中导入该需氧处理工序的处理物的至少一部分，进行厌氧处理，将该厌氧处理工序的处理物回流至选自所述第一生物处理工序、第二生物处理工序和需氧处理工序中的1道以上的工序。

第5方面涉及有机性排水的生物处理方法和装置，其特征在于，在将有机性排水导入第1生物处理工序，利用细菌进行生物处理，将含有来自该第1生物处理工序的细菌的处理液导入第2生物处理工序进行活性污泥处理，固液分离来自第2生物处理工序的处理液，将其分离为污泥和处理水，将该污泥的一部分回流至第2生物处理工序的生物处理方法和装置中，在第3生物处理工序中导入该第2生物处理工序内的污泥的一部分、和/或所述固液分离处理后的污泥的剩余部分，进行需氧处理后，脱水部分或全部经需氧处理的污泥，分离为固形分和水分，将固形分作为剩余污泥排出，将水分回流至所述第1生物处理工序和/或第2生物处理工序。

第6方面涉及有机性排水的生物处理方法和装置，其特征在于，在将有机性排水导入第1生物处理槽，利用细菌进行生物处理，将含有来自该第1生物处理槽的细菌的处理液导入第2生物处理槽进行活性污泥处理的生物处理方法和装置中，将该第2生物处理槽的污泥滞留时间控制在5～40天。

第7方面涉及有机性排水的生物处理方法和装置，其特征在于，为将有机性排水导入第1生物处理槽，利用细菌进行生物处理，将含有来自该第1生物处理槽的非凝集性细菌的处理液导入第2生物处理槽进行活性污泥处理，固液分离来自第2生物处理槽内污泥，在第3生物处理槽中导入固液分离得到的污泥，在需氧条件下进行氧化处理，将该部分或全部该第3生物处理槽的处理物回流至该第2生物处理槽的生物处理方法和装置，将该第2生物处理槽和该第3生物处理槽的污泥滞留时间各自控制在5～40天。

第8方面涉及有机性排水的生物处理方法和装置，其特征在于，在具有高负荷处理有机性排水中的BOD以使其转化为菌体的第1生物处理工序、和使转化的菌体与捕食该菌体的微小动物共存的第2生物处理工序的有机性排水的生物处理方法和装置中，求出作为标准的所述有机性排水中的大于等于70％小于100％的BOD转化为菌体所需的、所述第1生物处理工序中的水力滞留时间(HRT)，以该值作为标准HRT，在该第1生物处理工序中导入的所述有机性排水中添加液体，以使所述第1生物处理工序中的HRT达到该标准HRT的0.75～1.5倍的范围。

第9方面涉及有机性排水的生物处理方法和装置，其特征在于，在具有高负荷处理有机性排水中的BOD以使其转化为菌体的第1生物处理工序、和使转化的菌体与捕食该菌体的微小动物共存的第2生物处理工序的有机性排水的生物处理方法和装置中，求出作为标准的所述有机性排水中的大于等于70％小于100％的BOD转化为菌体所需的、所述第1生物处理工序中的水力滞留时间(HRT)，以该值作为标准HRT，使进行该第1生物处理工序的处理槽内的水量变动，以使所述第1生物处理工序中的HRT达到该标准HRT的0.75～1.5倍的范围。

在第8、9方面中，“作为标准的有机性排水”是指被生物处理的有机性排水，即，流量、温度、BOD浓度经时变动的有机性排水的、作为标准的温度、BOD浓度的有机性排水。该作为标准的温度、BOD浓度含义如下。

标准温度：包括加温时的、一年中的最低温度。

标准BOD浓度：流入第1生物处理工序的排水的最大BOD浓度。

附图说明

[图1]为表示本发明的第1方面涉及的有机性排水的生物处理方法的实施方式的流程图。

[图2]为表示本发明的第2方面涉及的有机性排水的生物处理方法的其他实施方式的流程图。

[图3]为表示剩余污泥处理工序的其他实施方式的流程图。

[图4]图4a为表示实施例1中使用的实验装置的流程图，图4b为表示实施例2中使用的实验装置的流程图。

[图5]为表示实施例1、2和比较例1、2中投入的BOD量与剩余污泥产生量之间关系的图。

[图6]为表示本发明的第3方面涉及的有机性排水的生物处理方法的实施方式的流程图。

[图7]为表示本发明的第3方面涉及的有机性排水的生物处理方法的其他实施方式的流程图。

[图8]为表示本发明的第3方面涉及的有机性排水的生物处理方法的其他实施方式的流程图。

[图9]为表示本发明的第4方面涉及的有机性排水的生物处理方法的实施方式的流程图。

[图10]为表示本发明的第4方面涉及的有机性排水的生物处理方法的其他实施方式的流程图。

[图11]为表示比较例3、5中使用的实验装置的流程图。

[图12]为表示比较例4、6中使用的实验装置的流程图。

[图13]为表示实施例3、6、7和比较例3、4中投入的BOD量与剩余污泥产生量之间关系的图。

[图14]为表示本发明的第5方面的有机性排水的生物处理方法的实施方式的流程图。

[图15]为表示本发明的第5方面的有机性排水的生物处理方法的其他实施方式的流程图。

[图16]为表示实施例8、9和比较例5、6中投入的BOD量与剩余污泥产生量之间关系的图。

[图17]为表示本发明的有机性排水的生物处理方法的实施方式的流程图。

[图18]为表示实施例10和比较例8中第2生物处理槽内的微小动物数的经日变化的图。

[图19]为表示实施例10和比较例8中污泥转化率的经日变化的图。

[图20]为表示本发明的有机性排水的生物处理方法的实施方式的流程图。

[图21]为表示本发明的有机性排水的生物处理方法的其他实施方式的流程图。

[图22]为表示本发明的有机性排水的生物处理方法的其他实施方式的流程图。

[图23]为表示本发明的有机性排水的生物处理方法的不同实施方式的流程图。

[图24]为表示实施例12、13和比较例9、10中投入的BOD量与剩余污泥产生量之间关系(负荷变动前)的图。

[图25]为表示实施例12、13和比较例9、10中投入的BOD量与剩余污泥产生量之间关系(负荷变动后)的图。

具体实施方式

[第1和第2方面]

如果利用以往的单槽式活性污泥法在pH6以下的酸性区域进行有机性排水的需氧性处理，则菌类大量产生，成为污泥膨胀的原因。但是，像本发明方法一样，在pH6～8的中性区域内进行将BOD转化为分散菌体的第1生物处理工序，在pH5～6的酸性区域内进行用于减少污泥的第2生物处理工序或剩余污泥处理工序，由此可大幅减少污泥产生量。其原因如下，即，通过使微小生物共存的第2生物处理工序或剩余污泥处理工序的pH为5～6，可高效地捕食来自进行BOD处理的第1生物处理工序的非凝集污泥和凝集污泥，另一方面由于如果参与捕食的大部分的微小生物的增殖在pH5～8的范围内，则不受pH引起的影响，因此在第2生物处理工序或剩余污泥处理工序中，可将VSS中微小生物所占的比例提高至10％以上的高浓度。

根据第1和第2方面，通过用于处理BOD的第1生物处理工序和用于减少污泥的第2生物处理工序或剩余污泥处理工序，根据各自的机能优化环境条件，由此使二者的机能最大限度地发挥，由此可实现处理效率的提高和剩余污泥产生量的降低。

在第1方面中，第2生物处理工序包括2级以上的多级处理工序，在第2生物处理工序中，也可以在pH5～6的生物处理之后进行pH6以上的生物处理。

在第2方面中，剩余污泥处理工序可以为在生物处理槽的后一级设置固液分离装置，将固液分离了的污泥回流至该生物处理槽的污泥回流式生物处理工序，也可以是在生物处理槽内添加了载体的流化床式生物处理工序。

不论在第1还是第2方面中，第2生物处理工序都可以是在生物处理槽的后一级设置固液分离装置，将固液分离了的污泥回流至该生物处理槽的污泥回流式生物处理工序，在生物处理槽内添加了载体的流化床式生物处理工序，膜分离式生物处理工序中的任一个，也可以通过在生物处理槽内添加了载体的流化床式生物处理、或2级以上的多级处理进行第1生物处理工序。

利用第1和第2方面的有机性排水的生物处理方法和装置，在利用了微小生物的捕食作用的多级活性污泥法中，在维持了稳定的处理水质的同时，可实现处理效率的进一步提高和剩余污泥产生量的减少。

以下参照附图对第1和第2方面的优选实施方式进行详细的说明。

图1为表示本发明的第1方面涉及的有机性排水的生物处理方法的一实施方式的流程图，图2为表示本发明的第2方面涉及的有机性排水的生物处理方法的一个实施方式的流程图。

在图1的方法中，原水(有机性排水)首先被导入第一生物处理槽(分散菌槽)1，BOD(有机成分)的70％以上、希望为80％以上、更希望为90％以上被非凝集性细菌氧化分解。控制该第一生物处理槽1的pH在6以上，希望在pH6～8。通过使第一生物处理槽1中的BOD容积负荷为1kg/m³/d以上，例如1～20kg/m³/d，使HRT(原水滞留时间)为24h以下，例如0.5～24h，可得到非凝集性细菌占优势的处理水。通过缩短HRT可高负荷地处理BOD浓度低的排水，因此优选。通过添加载体可实现高负荷、缩短直流时间。

将第一生物处理槽1的处理水导入pH控制在5～6、希望控制在5～5.5的范围内的第二生物处理槽(微小生物槽)2，在此，进行残留的有机成分的氧化分解、非凝集性细菌的自我分解和通过微小生物进行的捕食来减少污泥。

在图1的方法中，使第二生物处理槽2为多级，串联设置2槽以上的生物处理槽，在前一级一侧的生物处理槽中，在pH为5～6、希望pH为5～5.5的条件下进行处理，也可以在后一级一侧的生物处理槽中，在pH为6以上、优选pH为6～6.8的条件下进行处理，通过这种多级处理，可在前一级一侧的生物处理槽中有效地进行污泥的捕食，在后一级一侧的生物处理槽中提高污泥的固液分离性，提高处理水水质。

第二生物处理槽2的处理水在沉淀槽3中经固液分离，分离水作为处理水被排出系统外。分离污泥的一部分作为剩余污泥被排出至系统外，剩余部分被回流至第一生物处理槽1和第二生物处理槽2。应说明的是，该污泥的回流是为了维持各生物处理槽中的污泥量而进行的，但也有不需要回流污泥的情况，例如使第一生物处理槽1和/或第二生物处理槽2为添加有后述载体的流化床式时就不需要回流污泥。第一生物处理槽1的BOD容积负荷低时，污泥可以仅回流至第二生物处理槽2。

在图2的方法中，原水(有机性排水)被依次导入共同被控制在pH6以上、pH6～8的第一生物处理槽1和第二生物处理槽2，与图1的方法同样地，在第一生物处理槽1中利用非凝集性细菌将有机成分的70％以上、希望80％以上、更希望90％氧化分解，然后在第二生物处理槽2中进行残留的有机成分的氧化分解、非凝集性细菌的自我分解和通过微小生物进行的捕食来减少污泥。第二生物处理槽2的处理水在沉淀槽3中被固液分离，分离水作为处理水被排出至系统外。由该第二生物处理槽2生成的产生污泥的至少一部分(图2中，导入第二生物处理槽2的处理水的沉淀槽3的分离污泥的一部分)被回流至pH被控制为5～6、优选5～5.5的范围内的剩余污泥处理槽4，在此通过需氧性消化被分解。该剩余污泥处理槽4的处理污泥被回流至第一生物处理槽1和/或第二生物处理槽2。在图2中，沉淀槽3的分离污泥的剩余部分中，一部分作为剩余污泥被排出至系统外，剩余部分被回流至第二生物处理槽2。

沉淀槽3的分离污泥中，送到剩余污泥处理槽4的污泥量和回流至第二生物处理槽2的污泥量的比率根据污泥产生量来适当的设定，以使能够维持后述的优选剩余污泥处理槽滞留时间。剩余污泥处理槽4的处理污泥中回流至第一、第二生物处理槽1、2的污泥量的比率，或者回流至哪个生物处理槽可适当设定，以使得能够维持各生物处理槽的污泥保持量。

在该剩余污泥处理槽4中，在装置运转的早期或污泥产生量高时，也可以投入产生污泥的总量的一半。该剩余污泥处理槽4不仅有减少污泥的效果，还有在第二生物处理槽2中供给微小生物的效果。

剩余污泥处理槽4的污泥滞留时间为6h以上，希望为12h以上，如12～240h，但是通过例如实施如图3所示的设置沉淀槽4B而且污泥被回流至剩余污泥处理槽4A的需氧处理法、添加了载体的流化床、或膜分离式需氧处理法，可进一步提高污泥滞留时间。作为剩余污泥处理槽4的载体，可使用后面叙述的作为第一生物处理槽的载体。

在图1、2的任何方法中，在被导入第二生物处理槽2的第一生物处理槽1的处理水中大量残留有有机物时，其氧化分解均在第二生物处理槽2中进行。如果在微小生物大量存在的第二生物处理槽2中发生细菌引起的有机物的氧化分解，则作为逃脱微小生物的捕食的对策，已知以难以被捕食的方式而增殖，这样增殖的细菌群不会被微小生物捕食，它们的分解仅仅依赖于自我消化，会降低污泥产生量减少的效果。在本发明方法中，在酸性区域设定第二生物处理槽2或剩余污泥处理槽4，当有机物大量残留时，菌类等利用该有机物增殖，引起污泥膨胀。

因此，如上所述，在第一生物处理槽1中，需要事先分解大部分有机物，即原水BOD的70％以上，希望80％以上，更希望90％，以转化为菌体。因此，如果用第二生物处理槽2中的溶解性BOD污泥负荷表示，运转优选在0.5kg-BOD/kg-MLSS/d以下、例如0.01～0.1kg-BOD/kg-MLSS/d进行。

图1、2的方法表示了第1、第2方面的一个例子，只要第1、第2方面不超出其要旨，并不限于任何图示的方法。

例如，为了高负荷处理，除了回流后一级的沉淀槽的分离污泥的一部分，第一生物处理槽也可以采用添加有载体的流化床方式、或者串联设置2槽以上的生物处理槽来进行多级处理。特别是通过添加载体，也可进行BOD容积负荷5kg/m³/d以上的高负荷处理，因此优选。此时，添加的载体的形状为球状、颗粒状、中空筒状、丝状等任意形状，大小也可以为0.1～10mm左右的直径。载体的材料为天然原材料、无机原材料、高分子原材料等任意材料，也可以使用凝胶状物质。

由于在第二生物处理槽2中利用比细菌增殖速度慢的微小生物的作用和细菌的自我分解，因此采用微小生物和细菌滞留在系统内的运转条件以及处理装置是重要的，为此，第二生物处理槽如图1、2所示，除了进行回流污泥的污泥回流式生物处理之外，还希望像后述实施例一样，在槽内浸渍分离膜进行膜分离式活性处理。

通过在曝气槽内添加载体可以提高微小生物的槽内保持量。作为此时的载体，可使用与前述添加在第一生物处理槽中的载体同样的载体。

第1和第2方面的实施例和比较例

下面列举实施例和比较例更加具体地说明第1和第2方面。

实施例1

如图4a所示，使用连接有作为第一生物处理槽11的容量为3.6L的活性污泥槽(不回流污泥)、和作为第二生物处理槽12的容量为15L的浸渍膜式活性污泥槽的实验装置，进行有机性排水(BOD630mg/L)的处理。在第二生物处理槽12中设置浸渍膜12a，作为处理水取出该浸渍膜12a的透过水。

分别调节第一生物处理槽11的pH为6.8、第二生物处理槽12的pH为5.0。

表1示出了实验开始4个月后的结果。相对于投入BOD的剩余污泥产生量(污泥转化率)如图5所示。

在本实施例中，运转条件为：第一生物处理槽11中的溶解性BOD容积负荷为3.5kg-BOD/m³/d、HRT为4h，第二生物处理槽12的溶解性BOD污泥负荷为0.022kg-BOD/kg-MLSS/d、HRT为17h，整体BOD容积负荷为0.75kg-BOD/m³/d、HRT为21h，结果污泥转化率为0.1kg-MLSS/kg-BOD，处理水BOD为检测限以下。

实施例2

如图4b所示，使用连接有作为第一生物处理槽11的容量为3.6L的活性污泥槽(不回流污泥)、作为第二生物处理槽12的容量为15L的浸渍膜式活性污泥槽、和容量为1L的剩余污泥处理槽13的实验装置，进行有机性排水(BOD630mg/L)的处理。与图4a一样，在第二生物处理槽12中设置浸渍膜12a，作为处理水取出该浸渍膜12a的透过水。

将第一生物处理槽11和第二生物处理槽12的pH均调节为6.8，将剩余污泥处理槽13的pH调节为5.0。从第二生物处理槽12中以0.5L/d的比例排出槽内污泥，导入剩余污泥处理槽13，从该剩余处理槽13中以0.5L/d的比例排出槽内污泥，将其回流至第二生物处理槽12。剩余污泥处理槽13的滞留时间为SRT＝HRT＝10天。

表1示出了实验开始4个月后的结果。相对于投入BOD的剩余污泥产生量(污泥转化率)如图5所示。

在本实施例中，运转条件为：第一生物处理槽11中的溶解性BOD容积负荷为3.85kg-BOD/m³/d、HRT为4h，第二生物处理槽12的溶解性BOD污泥负荷为0.022kg-BOD/kg-MLSS/d、HRT为17h，整体BOD容积负荷为0.75kg-BOD/m³/d、HRT为21h，结果污泥转化率为0.11kg-MLSS/kg-BOD，处理水BOD为检测限以下。

比较例1

在实施例1中，省略第一生物处理槽，使用仅包括第二生物处理槽的容量为15L的浸渍膜式活性污泥槽的实验装置，进行有机性排水(BOD630mg/L)的处理。表1示出了实验开始4个月后的结果。相对于投入BOD的剩余污泥产生量(污泥转化率)如图5所示。

在本比较例中，运转条件为：溶解性BOD容积负荷为0.76kg-BOD/m³/d、HRT为20h，结果如表1所示，虽然处理水水质良好，但是污泥转化率为0.40kg-MLSS/kg-BOD。

比较例2

将第一生物处理槽和第二生物处理槽的pH均调节为6.8，除此之外，其他操作与实施例1相同，进行有机性排水(BOD630mg/L)的处理。表1示出了实验开始4个月后的结果。相对于投入BOD的剩余污泥产生量(污泥转化率)如图5所示。

在本比较例中，运转条件为：第一生物处理槽11中的溶解性BOD容积负荷为3.85kg-BOD/m³/d、HRT为4h，第二生物处理槽12的溶解性BOD污泥负荷为0.022kg-BOD/kg-MLSS/d、HRT为17h，整体BOD容积负荷为0.75kg-BOD/m³/d、HRT为21h，结果如表1所示，虽然处理水水质良好，但是污泥转化率为0.2kg-MLSS/kg-BOD。

表1

实施例1、2和比较1、2的结果如下。

比较例1实施了以往的活性污泥法，比较例2实施了利用多级生物处理法进行的处理，该多级生物处理法未加入酸性区域内的生物处理工序。以往的活性污泥法(比较例1)中的污泥转化率为0.40kg-MLSS/kg-BOD，而正如比较例2所示，通过导入多级生物处理，污泥转化率变为0.20kg-MLSS/kg-BOD，可降低污泥产生量1/2。该污泥减少效果与至今报道的多级生物处理法的程度相同。

另一方面，像本发明一样在导入了酸性区域中的生物处理工序的实施例1、2中，污泥转化率为0.10、0.11kg-MLSS/kg-BOD，与以往方法相比，污泥产生量可降低至1/4，与以往的多级生物处理法相比污泥产生量可降低至1/2。

[第3和第4方面]

在第3方面中，在厌氧条件下利用厌氧性细菌的作用使来自进行分散菌的捕食的第二生物处理工序(微小动物槽)的污泥可溶化、有机氧化、变性，再次分散菌化和/或供微小动物捕食，由此可提高处理效率，降低剩余污泥产生量，其中所述分散菌来自进行有机物除去的第一生物处理工序(分散菌槽)。

在第4方面中，在该厌氧处理工序之前经过需氧处理工序，因此污泥中所占微小动物比例增加，在后一级的厌氧处理工序中污泥被可溶化。

因此，根据第3和第4方面的有机性排水的生物处理方法，在利用微小动物的捕食作用的多级活性污泥法中，可在维持稳定的处理水质的同时实现处理效率的进一步提高和剩余污泥产生量的降低。

下面参照附图详细地说明第3和第4方面的优选方式。

图6～8为表示本发明的第3方面涉及的有机性排水的生物处理方法和装置的实施方式的流程图，图9、10为表示本发明的第4方面涉及的有机性排水的生物处理方法的实施方式的流程图。在图6～10中，对起到同一功能的构件标注同一符号。

在图6的方法和装置中，原水(有机性排水)首先被导入第一生物处理槽(分散菌槽)1，BOD(有机成分)的70％以上、希望为80％以上、更希望为90％以上被非凝集性细菌氧化分解。控制该第一生物处理槽的pH在6以上，希望在pH6～8。通过使第一生物处理槽1中的BOD容积负荷为1kg/m³/d以上，例如1～20kg/m³/d，使HRT(原水滞留时间)为24h以下，例如0.5～24h，可得到非凝集性细菌占优势的处理水。通过缩短HRT可高负荷地处理BOD浓度低的排水，因此优选。通过添加载体可实现高负荷、缩短直流时间。

将第一生物处理槽1的处理水导入pH控制在6、希望控制在6～8的范围内的第二生物处理槽(微小生物槽)2，在此，进行残留的有机成分的氧化分解、非凝集性细菌的自我分解和通过微小生物进行的捕食来减少污泥。

由于在第二生物处理槽2中利用比细菌增殖速度慢的微小动物的作用和细菌的自我分解，因此必须使用微小动物和细菌滞留在系统内的运转条件以及处理装置。因此希望使用在第二生物处理槽2中进行污泥回流的活性污泥法或膜分离式活性污泥法。更希望通过在曝气槽内添加载体来提高微小动物的槽内保持量。

如图7所示，在图6方法中，使第二生物处理槽2为多级，串联设置2槽以上的生物处理槽2A、2B，在前一级处理槽2A中，在pH为5～6、希望pH为5～5.5的条件下进行处理，也可以在后一级处理槽2B中，在pH为6以上、优选pH为6～8的条件下进行处理，通过这种多级处理，可在前一级处理槽2A中有效地进行污泥的捕食，在后一级处理槽2B中可实现污泥的固液分离性的提高、处理水水质的提高。图7的方法仅与图6中使第二生物处理槽2多级化这一点不同，其他采用同样的构成。应说明的是，为了减少第二生物处理槽2中的污泥产生量，也可以不像图7一样设置间隔，而在如图6般的单槽中将第二生物处理槽2的pH设定在6以下，但这时需要在排出处理水之前进行中和。

第二生物处理槽2的处理水在沉淀槽3中经固液分离，分离水作为处理水被排出系统外。分离污泥的一部分作为剩余污泥被排出至系统外，一部分被回流至第二生物处理槽2，剩余部分被送至厌氧性消化槽24。分离污泥的第二生物处理槽2和厌氧性消化槽24的污泥回流比率只要可维持下面的厌氧性消化槽24中的污泥滞留时间即可，可根据污泥产生量进行任意的变化。

在第3方面中，在厌氧性消化槽24中导入微小动物进行了分散菌的捕食的第二生物处理槽2内的污泥或者将其固液分离得到的污泥的至少一部分，在厌氧条件下进行污泥的可溶化、向低级有机酸或低级醇的有机氧化、变性。因此，也可以向厌氧性消化槽24中导入从第二生物处理槽2排出的污泥而不导入沉淀槽3的分离污泥。

第二生物处理槽2内污泥中微小动物所占的比例高，至少占SS的5％以上，根据运转条件可占30％以上。与细菌相比微小动物在厌氧条件下容易死亡、被可溶化、被酸生成细菌有机氧化，因此厌氧性消化槽24中的污泥滞留时间(SRT)为0.5天以上，例如0.5～5天，是足够的。为了防止厌氧性消化槽24中生成的有机酸和醇由于甲烷生成细菌的作用转化为甲烷，因此希望在厌氧性消化槽24中使pH为6.0以下、希望为5.5以下、如5～5.5，或者将温度设定为30℃以下、希望设定为25℃以下、如20～25℃。但是，将转化为有机酸、醇的有机物转化为甲烷并作为能源回收或处置时，也可以使厌氧性消化槽24的pH为6.0以上，或温度为30℃以上。通过该厌氧性消化槽24中的厌氧性消化，第二生物处理槽2中的微小动物、未被捕食而残留的细菌转化为有机酸、醇。作为其他的SS成分的微小动物的粪、尸体、细菌等在第二生物处理槽2中未减少的成分也在该厌氧性消化槽24中变性或被细分化，或者转化为厌氧性细菌的菌体，因此变得可被微小动物捕食。

在图6、7中，将该厌氧性消化槽24的处理物直接回流至第一生物处理槽1和/或第二生物处理槽2。

该厌氧性消化槽24的处理物，也可如图8所示，在浓缩机或脱水机等固液分离装置25中固液分离，将含有有机酸和醇的分离水(厌氧处理水)回流至第一生物处理槽1，再次转化为分散菌，将固形分(污泥)回流至第二生物处理槽2，使之被微小动物捕食，由此可进一步减少污泥。此时，剩余污泥的排出可以从沉淀槽3进行，也可以从厌氧性消化槽24的后一级的固液分离装置25进行。不将该固液分离装置25中固液分离的固形分全部回流至第二生物处理槽2，而再度返回厌氧性消化槽24，由此在厌氧性消化槽24中，可进行高浓度厌氧性消化，延长SRT，可促进可溶化。也可以不设置浓缩机这样的固液分离装置，通过在厌氧性消化槽24内设置浸渍膜，或者通过添加载体进行固液分离或高浓度消化。

图9所示的方法在将需氧性消化槽26设置在厌氧性消化槽24的前一级这一点上与图6所示的方法不同，第一生物处理槽1、第二生物处理槽2、沉淀槽3和厌氧性消化槽24中的处理同样地进行。

在第4方面中，在需氧性消化槽26中导入第二生物处理槽2内的污泥或者将其固液分离而得到的污泥的至少一部分，在pH6以下、希望为pH5～5.5的条件下进行需氧性消化，将处理污泥和处理水的至少一部分输送至厌氧性消化槽24，在厌氧条件下使其可溶化、有机氧化、变性。此时，分离污泥的向需氧性消化槽26和第二生物处理槽2的污泥回流比率只要可维持下面所示的在需氧性消化槽26中的污泥滞留时间即可，可根据污泥产生量进行任意的变化。

在图9中，需氧性消化槽26不仅具有减少污泥的效果，还具有下述优点，即经过该需氧性消化槽26，污泥中微小动物所占的比例变得更高，在后一级厌氧性消化槽24中的污泥的可溶化变得更容易。需氧性消化槽26的污泥滞留时间为12小时以上，希望为24小时以上，例如24～240小时，但通过设置固液分离装置回流污泥的需氧处理法或者添加载体的流化床和膜分离式需氧处理法，可进一步增加污泥滞留时间。也可以不经过厌氧性消化槽24直接将来自需氧性消化槽26的污泥的一部分回流至第二生物处理槽2，由此对于第二生物处理槽2的微小动物的补充也有好处。

图10所示的方法与图9的方法中如图8所示的在厌氧性消化槽24的后一级设置固液分离装置25这一点不同，与图8一样进行厌氧性消化槽24的处理物的固液分离、分离水和分离污泥的回流。在此，固液分离装置25的分离污泥也可以进一步回流至需氧性消化槽26。

图6～10的方法表示了第3和第4方面的一个例子，只要第3、第4方面不超出其要旨，并不限于任何图示的方法。

例如，为了高负荷处理，除了回流至后一级的沉淀槽的分离污泥的一部分，第一生物处理槽也可以采用添加有载体的流化床方式、或者串联设置2槽以上的生物处理槽来进行多级处理。特别是通过添加载体，也可进行BOD容积负荷5kg/m³/d以上的高负荷处理，因此优选。此时，添加的载体的形状为球状、颗粒状、中空筒状、丝状等任意形状，大小也可以为0.1～10mm左右的直径。载体的材料为天然原材料、无机原材料、高分子原材料等任意材料，也可以使用凝胶状物质。由于在第二生物处理槽2中利用比细菌增殖速度慢的微小动物的作用和细菌的自我分解，因此采用微小动物和细菌滞留在系统内的运转条件以及处理装置是重要的，为此，第二生物处理槽如图6～10所示，除了进行回流污泥的污泥回流式生物处理之外，还希望在槽内浸渍分离膜进行膜分离式活性处理。更希望通过在曝气槽内添加载体可以提高微小动物的槽内保持量。作为此时的载体，可使用与前述添加在第一生物处理槽中的载体同样的载体。

在排水处理中，除了来自生物处理的污泥以外还由最初沉淀池、加压浮上槽等产生污泥。对它们进行了厌氧处理时，与来自生物处理的污泥相比易于分解，因此50％以上的可溶化、转化为有机酸是可能的。未可溶化的成分也被细分化，可被微小动物捕食。因此，在第3、第4方面中，在导入第二生物处理槽的污泥的厌氧处理工序(厌氧性消化槽)中加入初沉污泥、加压浮上污泥，使微小动物捕食未可溶化的SS成分，由此也可减少从整个工厂排出的剩余污泥量。

第3、第4方面的实施例和比较例

下面列举实施例和比较例更加具体地说明第3、第4方面。

实施例3

如图6所示，使用使容量为3.6L的第一生物处理槽(活性污泥槽(不回流污泥))1、容量为15L的第二生物处理槽(活性污泥槽)2和沉淀槽3，与容量为1L的厌氧性消化槽24连接的实验装置，进行本发明的有机性排水(BOD630mg/L)的处理。分别调节第一生物处理槽1的pH为6.8、第二生物处理槽2的pH为6.8、厌氧性消化槽24的pH为6.0。在下述条件下运转：第一生物处理槽1中的溶解性BOD容积负荷为3.85kg-BOD/m³/d、HRT为4h，第二生物处理槽2中的溶解性BOD污泥负荷为0.022kg-BOD/kg-MLSS/d、HRT为17h，整体BOD容积负荷为0.75kg-BOD/m³/d、HRT为21h。

第二生物处理槽2内的SS为5000mg/L，从沉淀槽3中排出的污泥被浓缩至10000mg/L。以250ml/d的比例排出该浓缩污泥，添加至厌氧性消化槽24。将250ml/d作为剩余污泥排出至系统外，将所有剩余的污泥回流至第二生物处理槽2。将厌氧性消化槽24的HRT和SRT设定为4天，将厌氧性消化槽24的处理污泥回流至第二生物处理槽2。

在该条件下连续运转4个月之后，厌氧性消化槽24的处理水中的溶解性BOD浓度为4000mg-BOD/L，醋酸占55％，丙酸占40％。由第二生物处理槽2排出的污泥量算出的污泥转化率为0.12kg-MLSS/kg-BOD。

实施例4

如图7所示，除了使第二生物处理槽2为容量为5L的前一级处理槽2A、和容量为10L的后一级处理槽2B的二级活性污泥槽(5L+10L)以外，使用与实施例3同样的实验装置，与实施例3同样地进行有机性排水(BOD630mg/L)的处理。应说明的是，将前一级处理槽的pH调节为5.0，将后一级处理槽的pH调节为6.8。其他条件与实施例3相同。

第二生物处理槽2内的SS为5000mg/L，从沉淀槽3中排出的污泥被浓缩至10000mg/L。排出该浓缩污泥的250ml/d，添加至厌氧性消化槽24。将208ml/d作为剩余污泥排出至系统外，将所有剩余的污泥回流至第二生物处理槽2。将厌氧性消化槽24的HRT和SRT设定为4天，将厌氧性消化槽24的处理污泥回流至第二生物处理槽2。

在该条件下连续运转4个月之后，厌氧性消化槽24的处理水中的溶解性BOD浓度为6500mg-BOD/L，醋酸占55％，丙酸占35％。由第二生物处理槽2排出的污泥量算出的污泥转化率为0.10kg-MLSS/kg-BOD。

实施例5

如图9所示，除了在厌氧性消化槽24的前一级设置容量2L的需氧性消化槽26以外，使用与实施例3同样的实验装置，与实施例3同样地进行有机性排水(BOD630mg/L)的处理。应说明的是，将需氧性处理槽的pH调节为5.0。其他条件与实施例3相同。

第二生物处理槽2内的SS为5000mg/L，从沉淀槽3中排出的污泥被浓缩至10000mg/L。将该浓缩污泥的250ml/d添加至需氧性消化槽26，从需氧性消化槽26排出等量的污泥，添加至厌氧性消化槽24，将所有剩余的浓缩污泥回流至第二生物处理槽2。将需氧性消化槽26的HRT和SRT设定为8天。将厌氧性消化槽24的HRT和SRT设定为4天，将厌氧性消化槽24的处理污泥回流至第二生物处理槽2。

在该条件下连续运转4个月之后，厌氧性消化槽24的处理水中的溶解性BOD浓度为6500mg-BOD/L，醋酸占55％，丙酸占35％。由第二生物处理槽2排出的污泥量(185ml/d)算出的污泥转化率为0.09kg-MLSS/kg-BOD。

实施例6

如图8所示，除了在厌氧性消化槽24的后一级设置固液分离装置25以外，使用与实施例3同样的实验装置，与实施例3同样地进行有机性排水(BOD630mg/L)的处理。各槽的pH条件、负荷条件等与实施例3相同。

第二生物处理槽2内的SS为5000mg/L，从沉淀槽3中排出的污泥被浓缩至10000mg/L。将该浓缩污泥的250ml/d添加至厌氧性消化槽24，将所有剩余的浓缩污泥回流至第二生物处理槽2，由此不用从第一、第二生物处理槽1、2排出污泥即可将槽内SS保持为一定。将厌氧性消化槽24的HRT设定为4天，用固液分离装置25固液分离厌氧性消化槽24的处理物，将处理水回流至第一生物处理槽1，将分离污泥的一半回流至第二生物处理槽2，将分离污泥的1/4回流至厌氧性消化槽24，将分离污泥的1/4作为剩余污泥排出。

在该条件下连续运转4个月之后，厌氧性消化槽24的处理水中的溶解性BOD浓度为4000mg-BOD/L，醋酸占55％，丙酸占40％。由厌氧性消化槽24排出的污泥量算出的污泥转化率为0.10kg-MLSS/kg-BOD。

实施例7

如图10所示，除了在厌氧性消化槽24的前一级设置容量为2L的需氧性消化槽26以外，使用与实施例6同样的实验装置，与实施例6同样地进行有机性排水(BOD630mg/L)的处理。应说明的是，将需氧性消化槽26的pH调节为5.0。其他条件与实施例6相同。

第一、第二生物处理槽1、2内的SS为5000mg/L，从沉淀槽3中排出的污泥被浓缩至10000mg/L。将该浓缩污泥的250ml/d添加至需氧性消化槽26，从需氧性消化槽26排出等量的污泥，添加至厌氧性消化槽24，将所有剩余的浓缩污泥回流至第二生物处理槽2，由此不用从第一、第二生物处理槽1、2排出污泥即可将槽内SS保持为一定。将需氧性消化槽26的HRT和SRT设定为8天。将厌氧性消化槽24的HRT设为4天，用固液分离装置25固液分离厌氧性消化槽24的处理污泥，将处理水回流至第一生物处理槽1，将固形分的一半回流至第二生物处理槽2，剩余的3/8回流至厌氧性消化槽24，将剩余的1/8作为剩余污泥排出。

在该条件下连续运转4个月之后，厌氧性消化槽24的处理水中的溶解性BOD浓度为6500mg-BOD/L，醋酸占55％，丙酸占35％。由厌氧性消化槽24排出的污泥量算出的污泥转化率为0.07kg-MLSS/kg-BOD。

比较例3

如图11所示，使用具有容量15L的生物处理槽(活性污泥槽)2’和沉淀槽3的实验装置，进行有机性排水(BOD630mg/L)的处理。在下述条件下连续运转4个月：生物处理槽2’的溶解性BOD容积负荷为0.76kg-BOD/m³/d、HRT为20h，pH6.8，结果虽然处理水良好，但是污泥转化率为0.40kg-MLSS/kg-BOD。

比较例4

如图12所示，除了省略了厌氧性消化槽24之外，使用与实施例3同样的实验装置，与实施例3同样地进行有机性排水(BOD630mg/L)的处理。各槽的pH条件、负荷条件等与实施例3一样。

在该条件下连续运转4个月，结果虽然处理水良好，但是由从第二生物处理槽2排出的污泥量算出的污泥转化率为0.20kg-MLSS/kg-BOD。第二生物处理槽2的VSS中微小动物所占的比例约为25％(w/w)。

图13表示相对于实施例3、6、7和比较例3、4中投入的BOD的剩余污泥产生量(污泥转化率)。实施例6、7和比较例3、4的实验开始4个月后的运转状况见表2。

表2

^*1：括号内为合流厌氧性消化槽处理水后的值

^*2：括号内为需氧性消化槽内的值

由以上结果可得出如下结论。

比较例3实施了以往的活性污泥法，比较例4实施了利用以往的二级生物处理法的处理。以往的活性污泥法(比较例1)中的污泥转化率为0.40kg-MLSS/kg-BOD，而正如比较例2所示，通过导入多级生物处理，污泥转化率变为0.20kg-MLSS/kg-BOD，可降低污泥产生量1/2。该污泥减少效果与至今报道的二级生物处理法的程度相同。

另一方面，像本发明一样在导入厌氧性消化工序、特别是污泥减少效果显著的实施例7中，污泥转化率为0.07kg-MLSS/kg-BOD，与以往方法相比，污泥产生量可降低至1/6。实施例7中污泥显著减少的原因在于，通过将pH设定在5的需氧性消化槽内的微小动物的捕食，在污泥VSS中微小动物所占的比例在第二生物处理槽2中为32％(w/w)，而在该需氧性消化槽中最大可达到60％。高微小动物比例的污泥的可溶化容易，在实施例3、4、5的厌氧性消化槽24中的可溶化率可达65％，与可溶化率最大只能达到40％(投入至厌氧性消化槽24的污泥VSS的微小动物比例：30(w/w))的实施例3、4相比，具有高污泥较少效果。通过进一步固液分离厌氧性消化污泥，再次在第一生物处理槽1中将溶解性COD成分转化为分散菌，在实施例7中，可达到以往方法的1/6的污泥减少效果。

[第5方面]

利用第5方面的有机性排水的生物处理方法和装置，在利用了微小生物的捕食作用的多级活性污泥法中，在维持了稳定的处理水质的同时，可实现处理效率的进一步提高和剩余污泥产生量的减少。有机性排水被导入第1生物处理槽，有机成分的大不部分(例如70％以上)被细菌氧化分解或者转化为细菌的菌体。该第1生物处理槽的处理液被导入第2生物处理槽，进行残存的有机成分的氧化分解、细菌的自我分解和微小动物的捕食，污泥量减少。

第2生物处理槽的处理液经过固液分离处理被分离为处理水和污泥。处理水被取出至系统外。污泥的一部分被回流至第2生物处理槽。

在第5方面中，将该经固液分离的污泥的剩余部分或上述第2生物处理槽内的污泥的一部分导入第3处理处理槽，进行需氧处理。接着，脱水部分或全部该经需氧处理的污泥，将其分离为固形分和水分。将该固形分作为剩余污泥排出，将水分回流至第1生物处理槽和/或第2生物处理槽。

通过在该第3生物处理槽内的微小动物的捕食，污泥减少。通过将第3生物处理槽的pH控制在6以下、特别是5～5.5，污泥可充分减少。

在第5方面中，优选使第2生物处理槽和第3生物处理槽的SRT为40以下，例如10～40天，特别是15～30天。由此，槽内的微小生物或代谢产物被适度减少，可在槽内维持活性高的微小动物。

以下参照附图对第5方面的优选实施方式进行详细的说明。

图14、15分别为表示第5方面优选方式的流程图。

在图14的方法中，原水(有机性排水)首先被导入第1生物处理槽(细菌槽)1，BOD(有机成分)的70％以上、希望为80％以上、更希望为90％以上被细菌氧化分解或转化为细菌的菌体。控制该第1生物处理槽1的pH在6以上，希望在pH6～8。通过使第1生物处理槽1中的BOD容积负荷为1kg/m³/d以上，例如1～20kg/m³/d，使HRT(原水滞留时间)为24h以下，例如0.5～24h，可得到非凝集性细菌占优势的处理水，而通过缩短HRT可高负荷地处理BOD浓度低的排水。

将第1生物处理槽1的处理水被导入第2生物处理槽(微小生物槽)2，在此，进行残留的有机成分的氧化分解、细菌的自我分解和通过微小生物进行的捕食来减少污泥。

第2生物处理槽2内污泥中微小动物所占的比例高，至少占SS的5％以上，根据运转条件微小动物可占30％以上。

由于在该第2生物处理槽2中利用比细菌增殖速度慢的微小动物的作用和细菌的自我分解，因此必须采用微小动物和细菌滞留在系统内的运转条件以及处理装置。为此，希望使用在第2生物处理槽2中进行污泥回流的活性污泥法或膜分离式活性污泥法。更希望为了提高微小动物的槽内保持量，使第2生物处理槽为添加有载体的曝气槽。

在该第2生物处理槽2中，通过使pH为6以下，例如pH为5～6，优选5～5.5的酸性，可高效地进行微小动物对细菌的捕食。

当被导入第2生物处理槽2的来自第1生物处理槽1的处理液中大量残留有有机物时，其氧化分解在第2生物处理槽2中进行。如果在微小生物大量存在的第2生物处理槽2中发生细菌引起的有机物的氧化分解，则作为逃脱微小生物的捕食的对策，已知以难以被捕食的方式而增殖。这样以难以被捕食的方式增殖的细菌群不会被微小生物捕食，它们的分解仅仅依赖于自我消化，在第2生物处理槽2和后述的第3生物处理槽34中污泥变得难于减少。将第2生物处理槽2设定在pH为6以下的酸性区域时，如果有机物大量残留，菌类等利用该有机物增殖，引起污泥膨胀。如上所述，在第1处理槽1中，优选事先分解大部分有机物，即原水BOD的70％以上，希望80％以上，以转化为菌体。优选第2生物处理槽2中的溶解性BOD污泥负荷为0.1kg-BOD/kg-MLSS/d以下。

第2生物处理槽2的处理液在沉淀槽3中经固液分离，分离水作为处理水被排出系统外。分离污泥的一部分被回流至第2生物处理槽2和第二生物处理槽2，剩余部分被送至第3生物处理槽34，经需氧处理而减少。

来自沉淀槽3的分离污泥的第2生物处理槽2和第3生物处理槽34的污泥回流比率只要可维持下面的第3生物处理槽34中的污泥滞留时间即可，可根据污泥产生量进行任意的变化。

该排水处理装置运转开始时、或第1、第2生物处理槽中的污泥产生量高时，也可以将沉淀槽3中分离的污泥的半数以上供给第3生物处理槽34。第3生物处理槽34的污泥滞留时间(SRT)优选12小时以上，特别希望为24小时以上，例如24～960小时。

与第2生物处理槽一样，第3生物处理槽34中的污泥减少效果依靠微小动物的捕食。为此，通过将该第3生物处理槽34的pH维持在6以下、希望为5～5.5的范围，可获得更高的污泥减少效果。但是，使第3生物处理槽34的pH为该条件时，由于污泥减少效果高，故第3生物处理槽34内的污泥浓度过度低下，有时会使利用下面的脱水机35进行的污泥脱水变得困难。这时，也可通过将设置沉淀池进行污泥回流的需氧处理槽、添加有载体的流化床或膜分离式需氧处理槽作为第3生物处理槽34来提高污泥浓度。

第3生物处理槽34的污泥滞留时间(SRT)为12小时以上，希望为24小时以上，例如24～960小时，可通过将设置固液分离装置进行污泥回流的需氧处理法、添加有载体的流化床或膜分离式需氧处理法来进一步提高污泥滞留时间。

第3生物处理槽34中减少的污泥被导入脱水机35，被固液分离处理。应说明的是，也可不将来自第3生物处理槽34的污泥的一部分导入脱水机35，而导入第2生物处理槽2。经脱水机35脱水的污泥(固形分)作为剩余污泥被排出至系统外。脱水滤液(水分)被供给至第1生物处理槽1和/或第2生物处理槽2。

由此，通过该图14的有机性排水的生物处理方法，可高效地处理有机性排水，同时可减少剩余污泥产生量。

在本发明中，如图15所示，使第2生物处理槽2为多级。具体来讲，串联设置2槽的生物处理槽2A、2B，在前一级处理槽2A中，在pH为5～6、希望pH为5～5.5的条件下进行处理，也可以在后一级处理槽2B中，在pH为6以上、优选pH为6～8的条件下进行处理。通过这种多级处理，可在前一级处理槽2A中有效地进行污泥的捕食，在后一级处理槽2B中可实现污泥的固液分离性的提高、处理水水质的提高。图15的方法仅与图14中使第2生物处理槽2多级化这一点不同，其他的构成与图14相同，同一符号表示同一部分。

应说明的是，为了减少第2生物处理槽2中的污泥产生量，也可以不像图15一样设置间隔，而将如图14般的单槽方式的将第2生物处理槽2的pH设定在6以下，这时需要在排出处理水之前进行中和。

图14、15的方法表示了第5方面的一个例子，只要第5方面不超出其要旨，并不限于任何图示的方法。

也可将从第2生物处理槽2中排出的污泥，而不是沉淀槽3的分离污泥(或与沉淀槽3的分离污泥的一部分一起)导入第3生物处理槽34。

通过每天从第2生物处理槽和第3生物处理槽排出槽内污泥的1/40、希望为1/30以上的污泥，可进一步稳定污泥减少。这决定了将SRT控制为40天、希望30以下来运转。作为在这种条件下运转的效果，槽内的微小生物或代谢产物被适度减少，可在槽内维持活性高的微小动物。

为了在第1生物处理槽1中进行高负荷处理，可以将后一级的沉淀槽3的分离污泥的一部分回流至第1生物处理槽1，第1生物处理槽1也可以串联设置2槽以上的生物处理槽来进行多级处理。

第1生物处理槽1中可以添加载体，也可以是添加有载体的流化床。由此可进行BOD容积负荷5kg/m³/d以上的高负荷处理。

由于在第2生物处理槽2中利用比细菌增殖速度慢的微小动物的作用和细菌的自我分解，因此采用微小动物和细菌滞留在系统内的运转条件以及处理装置是重要的，为此，第2生物处理槽2如图14、15所示，优选进行回流污泥的活性污泥处理或进行膜分离式活性污泥处理。此时，通过在曝气槽内添加载体可以提高微小动物的槽内保持量。

第1生物处理槽1、第2生物处理槽2中添加的载体的形状球状、颗粒状、中空筒状、丝状等任意形状，大小也可以为0.1～10mm左右的直径。载体的材料为天然原材料、无机原材料、高分子原材料等任意材料，也可以使用凝胶状物质。

第5方面的实施例和比较例

下面列举实施例和比较例更加具体地说明第5方面。

实施例8

如图14所示，使用使容量为3.6L的第1生物处理槽(活性污泥槽(不回流污泥))1、容量为15L的第2生物处理槽(活性污泥槽)2和沉淀槽3，与容量为4L的第3生物处理槽34连接的实验装置，以22L/d的比例进行本发明的有机性排水(BOD630mg/L)的处理。将各生物处理槽1、2、4的pH均调节为6.8。在下述条件下运转：第1生物处理槽1中的溶解性BOD容积负荷为3.85kg-BOD/m³/d、HRT为4h，第2生物处理槽2中的溶解性BOD污泥负荷为0.022kg-BOD/kg-MLSS/d、HRT为17h，整体BOD容积负荷为0.75kg-BOD/m³/d、HRT为21h。

第2生物处理槽2内的SS为4000mg/L，沉淀槽3中沉降的污泥被浓缩至10000mg/L。从该沉淀槽3排出浓缩污泥，在第3生物处理槽34中导入排出污泥中的250ml/d，将剩余的污泥回流至第2生物处理槽2。将第3生物处理槽34的HRT和SRT设定为16天。第3生物处理槽34的处理污泥经脱水机35脱水处理，脱水污泥作为剩余污泥排出，脱水滤液被回流至第2生物处理槽2。

在该条件下连续运转4个月之后，污泥转化率为0.14kg-MLSS/kg-BOD。从沉淀槽3流出的上清水的BOD在检测限以下。

实施例9

使用与实施例8同样的实验装置，与实施例8同样地进行有机性排水(BOD630mg/L)的处理。应说明的是，将生物处理槽1、2的pH调节为6.8，将第3生物处理槽的pH调节为5.0。第2生物处理槽2内的SS为5000mg/L。其他条件与实施例8相同。

与实施例8一样，从沉淀槽3中排出的污泥被浓缩至10000mg/L。

在该条件下连续运转4个月之后，由第2生物处理槽2排出的污泥量算出的污泥转化率为0.08kg-MLSS/kg-BOD。

比较例5

如图11所示，使用具有容量15L的生物处理槽(活性污泥槽)2’和沉淀槽3的实验装置，以18L/d的比例进行有机性排水(BOD630mg/L)的处理。剩余污泥排出量为250mL/d，运转条件为：生物处理槽2’的溶解性BOD容积负荷为0.76kg-BOD/m³/d、HRT为20h，pH6.8，在该条件下连续运转4个月，结果虽然处理水良好，但是污泥转化率为0.40kg-MLSS/kg-BOD。

比较例6

如图12所示，除了省略第3生物处理槽4以外，使用与实施例1同样的实验装置，以22L/d的比例与实施例1同样地进行有机性排水(BOD630mg/L)的处理。剩余污泥排出量为250mL/d，各槽的pH条件，负荷条件等与实施例1相同。

在该条件下连续运转4个月之后，结果虽然处理水良好，但是由第2生物处理槽2排出的污泥量算出的污泥转化率为0.20kg-MLSS/kg-BOD。第2生物处理槽2的VSS中微小动物所占比率约为25％(w/w)。

图16表示相对于实施例8、9和比较例5、6中投入的BOD的剩余污泥产生量(污泥转化率)。实施例8、9和比较例5、6的实验开始4个月后的运转状况见表3。

表3

由以上结果可得出如下结论。

比较例5实施了以往的活性污泥法，比较例6实施了利用以往的二级生物处理法的处理。以往的活性污泥法(比较例5)中的污泥转化率为0.40kg-MLSS/kg-BOD，而正如比较例6所示，通过导入多级生物处理，污泥转化率变为0.20kg-MLSS/kg-BOD，可降低污泥产生量1/2。该污泥减少效果与至今报道的二级生物处理法的程度相同。

另一方面，在设置了第3生物处理槽34的实施例8、9中，污泥转化率分别为0.14和0.08kg-MLSS/kg-BOD，与以往方法相比，污泥产生量可大幅减少。特别是使第3生物处理槽34的pH为5.0的实施例2中，可将污泥减少至以往方法的1/5。

[第6和第7方面]

利用第6、7方面的有机性排水的生物处理方法和装置，在利用了微小生物的捕食作用的多级活性污泥法中，在维持了稳定的处理水质的同时，也可实现处理效率的进一步提高和剩余污泥产生量的减少。

有机性排水被导入第1生物处理槽，有机成分的大不部分(例如70％以上)被非凝集性细菌氧化分解。该第1生物处理槽的处理液被导入第2生物处理槽，进行残存的有机成分的氧化分解、非凝集性细菌的自我分解和微小动物的捕食，污泥量减少。

在第6方面中，将该第2生物处理槽的污泥滞留时间(SRT)控制为5～40天。即，为了使第2生物处理槽的SRT为5～40天，每天排出第2生物处理槽内的污泥的1/5～1/40。通过如此排出第2生物处理槽内的污泥的规定量，减少第2生物处理槽内存在的微小动物、粪，可以以较高的比例在第2生物处理槽内经常维持一定量的可产卵状态的微小动物，可获得良好的污泥减少作用。

这样，与通常的活性污泥相比，微小动物的比例比较高的第2生物处理槽的污泥，在物理、化学、生物学的任何处理中均可容易地进行可溶化，通过可溶化，可进一步实现污泥的减少。

在需氧条件下在第3生物处理槽中氧化处理第2生物处理槽的污泥的第7方面中，通过为了使第2生物处理槽和第3生物处理槽的SRT为5～40天而排出各槽的污泥，在两槽中可大量维持微小动物，实现高效的污泥减少。

以下参照附图对第6、7方面的有机性排水的生物处理方法的优选实施方式进行详细的说明。

图17为表示本发明涉及的有机性排水的生物处理方法的实施方式的流程图。

在图17的方法中，原水(有机性排水)首先被导入第1生物处理槽(分散菌槽)1D，BOD(有机成分)的70％以上、希望为80％以上、更希望为90％以上被非凝集性细菌氧化分解。控制该第1生物处理槽1D的pH在6以上，希望在pH6～8。通过使第1生物处理槽1D中的BOD容积负荷为1kg/m³/d以上，例如1～20kg/m³/d，使HRT(原水滞留时间)为24h以下，例如0.5～24h，可得到非凝集性细菌占优势的处理水，通过缩短HRT可高负荷地处理BOD浓度低的排水。

将第1生物处理槽1D的处理水导入第2生物处理槽(微小生物槽)2D，在此，进行残留的有机成分的氧化分解、非凝集性细菌的自我分解和通过微小生物进行的捕食来减少污泥。

由于在该第2生物处理槽2D中利用比细菌增殖速度慢的微小动物的作用和细菌的自我分解，因此必须采用微小生物和细菌滞留在系统内的运转条件以及处理装置。为此，希望在第2生物处理槽2D中使用进行污泥回流的活性污泥法或膜分离式活性处理。更希望为了提高微小动物的槽内保持量，将第2生物处理槽2D作为添加有载体的曝气槽。

在该第2生物处理槽2D中，通过使pH为6以下，例如pH5～6，优选5～5.5的酸性，可高效地进行利用微小动物来进行细菌的捕食。

由此，可将污泥产生量降低至通常的50％，但是当减少第2生物处理槽的污泥排出量、即延长SRT时，如前所述，即使在槽内有足够量的微小动物，其也不产卵，或污泥的大部分光是粪块而成为饵料的细菌也减少，有时槽内的微小动物到了寿命一起死亡。这样，如果第2生物处理槽2D内的微小动物大幅减少，则达到需要一个月以上。为了避免这种问题，需要定期地更换第2生物处理槽2D的污泥，即，减少微小动物和粪。为此，在第6方面中，为了使第2生物处理槽2D的SRT在5～40天、希望10～30天、更希望20～30的范围内的范围内达到一定，排出第2生物处理槽2D内的污泥。即，每天以1/40～1/5、优选1/30～1/10、更优选1/20～1/30的比例排出第2生物处理槽2D内的污泥。通过在这种条件下运转第2生物处理槽2D，可将槽内SS中微小动物所占的比例维持在10％以上，优选15～30％，由此，可经常将污泥产生量少的状态维持稳定。

与通常的单槽式处理时的活性污泥、或在多级活性污泥法中仅仅提高第2生物处理槽的污泥浓度时的活性污泥相比，由于从该第2生物处理槽2D排出的污泥是微小动物的比例高的污泥，即使用物理、化学、生物的任何处理都可容易地可溶化，因此优选用这些处理进行可溶化。作为该可溶化处理方法，有超声波处理、臭氧处理、气蚀、酸碱处理、氧化剂处理、高温处理、厌氧性消化等，但是用任何方法都能以少的能量、少的处理时间容易地将第2生物处理槽2D的排出污泥可溶化。在此可溶化的污泥可回流至第2生物处理槽2D，也可经固液分离而将分离水回流至第1生物处理槽1D和/或第2生物处理槽2D，固形分回流至第2生物处理槽2D。固形分的一部分或全部也可作为剩余污泥排出。可溶化装置为厌氧性消化这样的生物学方法时，通过固液分离后，将污泥回流至该厌氧性消化污泥槽，延长SRT，可进一步促进可溶化和无机化。

应说明的是，在本发明中，来自导入第2生物处理槽2D的第1生物处理槽1D的处理液中有机物大量残留时，此氧化分解在第2生物处理槽2D中进行。如果在微小生物大量存在的第2生物处理槽2D中发生细菌引起的有机物的氧化分解，则作为逃脱微小生物的捕食的对策，已知细菌以难以被捕食的方式增殖。这样以难以被捕食的方式增殖的细菌群不会被微小生物捕食，这些细菌的分解仅仅依赖于自我消化，污泥变得难于减少。将第2生物处理槽2D设定在pH为6以下的酸性区域时，如果有机物大量残留，菌类等利用该有机物增殖，引起污泥膨胀。因此，如上所述，在第1生物处理槽1D中，优选事先分解大部分有机物，即原水BOD的70％以上，希望80％以上，以转化为菌体。优选第2生物处理槽2D中的溶解性BOD污泥负荷为0.1kg-BOD/kg-MLSS/d以下。

第2生物处理槽2D的处理水在沉淀槽3D中经固液分离，分离水作为处理水被排出系统外。分离污泥的一部分作为剩余污泥被排出至系统外，剩余部分被回流至第2生物处理槽2D。

在本发明中，也可设置再次在需氧条件下氧化处理分离污泥(图17中的沉淀槽3D的分离污泥)的需氧性消化槽作为第3生物处理槽(图17中未示出)，该分离污泥是固液分离从第2生物处理槽2D排出的污泥或第2生物处理槽的污泥而得到的。在该情况下，也基于与第2生物处理槽中相同的理由，希望不仅对于第2生物处理槽、而且对于第3生物处理槽，在5～40天、希望10～30天、更希望10～20天的范围内将SRT控制为一定。对于该第3生物处理槽，也可在满足这种SRT的同时，通过设置沉淀槽进行污泥回流的需氧处理法、添加有载体的流化床处理、或膜分离式需氧处理法延长SRT。可将来自第3生物处理槽的处理污泥的一部分或全部回流至第2生物处理槽，也可将其固液分离而将处理水回流至第1生物处理槽和/或第2生物处理槽，固形分回流至第2生物处理槽。固形分的一部分或全部也可作为剩余污泥排出。

该第3生物处理槽的污泥送给量只要可维持上述的第3生物处理槽中的SRT即可，可根据污泥产生量进行任意的变化。

与第2生物处理槽一样，该第3生物处理槽中的污泥减少效果依靠微小动物的捕食。为此，通过将该第3生物处理槽的pH维持在6以下、希望为5～5.5的范围，可获得更高的污泥减少效果。但是，使第3生物处理槽的pH为该条件时，由于污泥减少效果高，故有时第3生物处理槽34内的污泥浓度过度低下。这时，特别是如上所述，优选通过将设置沉淀池进行污泥回流的需氧处理槽、添加有载体的流化床或膜分离式需氧处理槽来提高污泥浓度。

通过这种第6、7方面的有机性排水的生物处理方法，可高效地处理有机性排水，同时可长期稳定地减少剩余污泥产生量。

应说明的是，图17的方法表示了第6方面的实施方式的一个例子，只要第6、7方面不超出其要旨，并不限于任何图示的方法。

例如，也可以使第二生物处理槽2为多级。具体地，串联设置2槽的生物处理槽，在前一级处理槽中，在pH为5～6、希望pH为5～5.5的条件下进行处理，也可以在后一级处理槽中，在pH为6、希望pH为6～8的条件下进行处理。通过这种多级处理，可在前一级处理槽中有效地进行污泥的捕食，在后一级处理槽中提高污泥的固液分离性，提高处理水水质。

为了在第1生物处理槽1D中进行高负荷处理，可以将后一级的沉淀槽3D的分离污泥的一部分回流，或作为第1生物处理槽1D也可以串联设置2槽以上的生物处理槽来进行多级处理。

第1生物处理槽1D中可以添加载体，也可以是添加有载体的流化床。由此也可进行BOD容积负荷5kg/m³/d以上的高负荷处理。

由于在第2生物处理槽2D中利用比细菌增殖速度慢的微小动物的作用和细菌的自我分解，因此采用微小动物和细菌滞留在系统内的运转条件以及处理装置是重要的，为此，第2生物处理槽如图1所示，优选进行回流污泥的活性污泥处理或进行膜分离式活性污泥处理。此时，通过在曝气槽内添加载体可以提高微小动物的槽内保持量。

第1生物处理槽、第2生物处理槽中添加的载体的形状球状、颗粒状、中空筒状、丝状等任意形状，大小也可以为0.1～10mm左右的直径。载体的材料为天然原材料、无机原材料、高分子原材料等任意材料，也可以使用凝胶状物质。

第6、第7方面的实施例和比较例

下面列举实施例和比较例更加具体地说明第6、7方面。

实施例10

如图17所示，使用使容量为3.6L的第1生物处理槽(活性污泥槽(不回流污泥))1D、容量为15L的第2生物处理槽(活性污泥槽)2D和沉淀槽3D连接的实验装置，以22L/d的比例进行本发明的有机性排水(BOD630mg/L)的处理。将各生物处理槽1D、2D的pH均调节为6.8。在下述条件下运转：第1生物处理槽1D中的溶解性BOD容积负荷为3.85kg-BOD/m³/d、HRT为4h，第2生物处理槽2D中的溶解性BOD污泥负荷为0.022kg-BOD/kg-MLSS/d、HRT为17h，整体BOD容积负荷为0.75kg-BOD/m³/d、HRT为21h。从第2生物处理槽2D每天排出槽内污泥的1/25，以使SRT为25天，将排出的污泥排出至系统外。

图18表示此时的第2生物处理槽内2D的微小动物数的经日变化，图19表示污泥转化率的经日变化。

第2生物处理槽2D内的SS为3500mg/L，槽内的微小动物的优势种类为须足轮虫、蛭轮虫，分别为约30000个/ml、约35000个/ml，槽内SS中微小动物所占的比例约为50％，该状态可稳定地维持5个月以上。污泥转化率为O.15kg-MLSS/kg-BOD，而后述的利用单槽处理进行的比较例7时的污泥转化率为0.37kg-MLSS/kg-BOD，与后者相比可稳定地维持在60％的污泥减少效果。应说明的是，由沉淀槽3D得到的处理水的BOD为检测限以下。

如果在SRT为15天的条件下厌氧性消化第2生物处理槽2D的排出污泥，可将COD的50％转化为甲烷。如果考虑到该效果，可以说与以往方法相比可减少75％以上的污泥。

比较例7

如图11所示，使用包括容量为15L的生物处理槽(活性污泥槽)2’、和沉淀槽3的实验装置，以18L/d的比例进行有机性排水(BOD630mg/L)的处理。在下述条件下连续运转：回流污泥量为250mL/d，剩余污泥排出量为250mL/d，生物处理槽2’的溶解性BOD容积负荷为0.76kg-BOD/m³/d，HRT为20h，pH为6.8，虽然处理水水质良好，但是污泥转化率为0.37kg-MLSS/kg-BOD。

比较例8

除了使来自第2生物处理槽2D的污泥排出量每天为槽内污泥的1/45以使SRT为45天之外，在与实施例10相同的条件下进行运转。

图18表示此时的第2生物处理槽内2D的微小动物数的经日变化，图19表示污泥转化率的经日变化。

在该比较例8中，来自第2生物处理槽2D的污泥排出量比实施例10少，因此第2生物处理槽2D内的SS高，为5000mg/L，为可活性污泥处理的污泥浓度。第2生物处理槽2D内的微小动物的优势种类为蛭轮虫，其量不断变化，为0～50000个/ml，槽内SS中微小动物所占的比例约为0～25％，在该条件下约每隔40天发生微小动物的大量死亡，每次污泥转化率增高。为此，虽然处理水水质良好，但是平均污泥转化率为0.20kg-MLSS/kg-BOD，与比较例7相比污泥减少效果停留在45％左右。

即使在SRT为15天的条件下厌氧性消化第2生物处理槽2D的排出污泥，微小动物的含有比例低，因此，仅有30％的COD可转化为甲烷，即使考虑到该效果，与以往方法相比污泥减少效果也停留在60％左右。

由以上结果，可得出如下结论。即，通过导入二级生物处理法，可平均减少污泥产生量45％左右，但是如比较例8所示，如果为了增高第2生物处理槽内污泥浓度而过于延长SRT，则无法使第2生物处理槽内的微小动物数稳定，污泥转化率依然不断变动，结果无法获得充分的污泥减少效果。

但是，像实施例10一样，通过根据想要维持在第2生物处理槽2D内的微小动物的生活周期来定期排出第2生物处理槽内污泥，污泥减少率提高至60％，该剩余污泥大量含有轮虫这种后生动物，因此与通常的污泥相比，利用厌氧性消化的减少也容易，故可进一步减少污泥。

实施例11

将沉淀槽3D的分离污泥中的一部分600mL/d回流至容量为6L的第3生物处理槽，将剩余部分回流至第2生物处理槽2D，在第3生物处理槽中固液分离经需氧性消化的污泥，将分离水回流至第1生物处理槽1D，将分离污泥回流至第2生物处理槽2D，除此之外与实施例10同样地进行处理。

使第3生物处理槽的pH为5.0，每天排出槽内污泥的1/10以使SRT为10天，将排出的污泥排出系统外。结果，由沉淀槽得到的处理水的BOD为检测限以下，污泥转化率为0.7kg-MLSS/kg-BOD。

参考例1

每天排出槽内污泥的1/45以使第3生物处理槽的SRT为45天，除此之外与实施例11同样的条件进行运转，结果处理水水质与实施例2一样，但是污泥转化率为0.11kg-MLSS/kg-BOD，通过设置第3生物处理槽导致的污泥减少效果降低。

由实施例11和参考例1可知，通过设置第3生物处理槽进一步进行需氧性消化，可实现进一步的污泥减少，但是如果该第3生物处理槽中的SRT过长，则第3生物处理槽引起的污泥减少效果降低。

[第8和第9方面]

根据第8、9方面的有机性排水的生物处理方法，在以下的作用效果的基础上利用微小动物的捕食作用的多级活性污泥法中，可在维持稳定的处理水质的同时可实现处理效率的进一步提高和剩余污泥产生量的减少。

在进行有机物除去的第1生物处理工序中生成的细菌的状态中，最易于被微小动物捕食的是分散状态的细菌。即使是絮凝化了的细菌，在第2生物处理工序中除了过滤捕食型微小动物如果存在凝集体捕食型微小动物，则可充分捕食。但是，为了细菌被微小动物迅速捕食，单个细菌小于微小动物的口径是有利的，不论细菌是分散状态、还是絮凝状态，细菌丝状化时，虽然可被微小动物捕食，但是捕食速度低下，污泥减少效果也降低。

为了解决以上问题，第8、9方面中，在不使第1生物处理工序中生成的细菌丝状化的条件下进行运转。

即，控制第1生物处理工序的HRT，以使作为标准的有机性排水中的有机成分(BOD)的大于等于70％小于100％达到被氧化分解所需的标准HRT的0.75～1.5倍的范围。

在此，使标准HRT的BOD氧化分解率不足100％并使BOD不完全氧化分解，是为了防止在系统内BOD不存在的条件下非凝集性细菌具有丝状化、絮凝化的倾向。使标准HRT的BOD氧化分解率为70％是为了防止超过30％的BOD进入第2生物处理工序。超过30％的BOD进入第2生物处理工序时，无法享受充分的污泥减少效果。这是由于在第2生物处理工序中，非凝集性细菌丝状化并分解超过该30％的BOD，为此微小动物变得难于捕食结果无法获得充分的污泥减少效果。

有机性排水量虽然经时变动，但是由于HRT是处理槽容积(L)除以处理水流量(L/h)得到的，因此有机性排水量减少时HRT变长，发生非凝集性细菌的絮凝化或丝状化，在第2生物处理工序中的捕食速度低下，污泥减少效果也低下。

因此，在第8方面中有机性排水量减少时，通过在供给于第1生物处理工序的有机性排水中添加液体，使流入第1生物处理工序中的被处理水量一定，使第1生物处理工序中的HRT稳定。作为该液体，与权利要求2一样，优选使用经过第2生物处理工序的处理水。

在第9方面中，通过根据有机性排水量的变动使进行第1生物处理工序的处理槽内的水量变动，使第1生物处理工序的HRT稳定化。

由此，根据第8、9方面，通过控制第1生物处理工序的HRT为标准HRT的0.75～1.5倍的范围内以满足作为标准的有机性排水的BOD氧化分解率大于等于30％小于100％，不丝状化、絮凝化第1生物处理工序中生成的非凝集性细菌，即将其可回流至第2生物处理工序，在第2生物处理工序中，可高浓度地稳定化微小动物浓度，获得良好的污泥减少效果。

应说明的是，第1生物处理工序的HRT优选控制为标准HRT，但一般在标准HRT的0.75～1.5倍范围内，可充分获得本发明的效果。但是，优选将第1生物处理工序的HRT控制在标准HRT的0.9～1.2倍、特别是0.95～1.05倍的范围内。

有机性排水的BOD浓度发生大的变动时，即使将第1生物处理工序的HRT控制在相对于作为标准的有机性排水制定的标准HRT的0.75～1.5倍的范围内，有时会发生下面的问题。即，有机性排水的BOD浓度降低为作为标准的有机性排水的BOD浓度的50％以下，之后再次恢复作为标准的BOD浓度时，在第1生物处理工序中，可追踪BOD向细菌的变动，在第1生物处理工序中不能分解而残留的BOD将流入第2生物处理工序。流入至第2生物处理工序的BOD在第2生物处理工序中被氧化分解，但是如果在微小动物大量存在的第2生物处理工序中发生细菌引起的BOD的氧化分解，则作为细菌逃脱微小生物的捕食的对策，已知以难以被捕食的方式而增殖，这样增殖的细菌群不会被微小生物捕食，它们的分解仅仅依赖于自我消化，会降低污泥产生量减少的效果。

通过将在处理槽内添加了载体的流化床式生物处理工序作为第1生物处理工序，附着在载体上的生物膜作为负荷低下时减少的第1生物处理工序内的细菌的供给源，再次恢复负荷时，细菌迅速增殖，可使第1生物处理工序中的BOD除去率稳定，因此可解决有机性排水的BOD浓度变动引起的上述问题。

下面参照附图详细说明第8、9方面的有机性排水的生物处理方法的优选方式。

图20～23为表示第8、第9方面的有机性排水的生物处理方法的优选方式的流程图。在图20～23中，1为第1生物处理槽，2为第2生物处理槽，3为沉淀槽，54为流量计，55为调节槽，55A为原水贮槽，55B为处理水槽，56为原水泵，57为水位调节用泵，58为载体分离用筛网，59为载体。

在任何方法中，原水(有机性排水)均是首先被导入第1生物处理槽(分散菌槽)1，BOD(有机成分)的70％以上、希望为80％以上、更希望为90％以上被非凝集性细菌氧化分解。控制该第1生物处理槽1的pH在6以上，希望在pH6～8。第1生物处理槽1中的BOD容积负荷为1kg/m³/d以上，例如1～20kg/m³/d，HRT(原水滞留时间)为24h以下，例如0.5～24h的范围，通过使HRT为用后述的方法预先制定的标准HRT的0.75～1.5倍的范围内，可得到非凝集性细菌占优势的处理水，而且通过缩短HRT可高负荷地处理BOD浓度低的排水，因此优选。

将第1生物处理槽1的处理水导入第2生物处理槽(微小生物槽)2，在此，进行残留的有机成分的氧化分解、非凝集性细菌的自我分解和通过微小生物进行的捕食来减少污泥。该第2生物处理槽2在pH 6以上、优选pH6～8的条件下进行处理。

第2生物处理槽2的处理水在沉淀槽3中经固液分离，分离水作为处理水被排出系统外。分离污泥的一部分作为剩余污泥被排出至系统外，剩余部分被回流至第2生物处理槽2。应说明的是，该污泥的回流是为了维持各生物处理槽中的污泥量而进行的，但也有不需要回流污泥的情况，例如使第1生物处理槽1和/或第2生物处理槽2为添加有后述载体的流化床式时就不需要回流污泥。第1生物处理槽1的BOD容积负荷低时，如图所示，污泥可以仅回流至第2生物处理槽2，也可以回流至第1生物处理槽1，还可以回流至第1生物处理槽1和第2生物处理槽2二者。也可以设置第3生物处理槽，处理从第2生物处理槽或沉淀槽排出的污泥，进一步减少污泥。从这里排出的污泥可以直接回流至第1和/或第2生物处理槽，也可以固液分离作为剩余污泥处理。此时，也可以将脱离液的一部分或者全部回流至第1和/或第2生物处理槽。另外，可以将固形分的一部分或者全部回流至第1和/或第2生物处理槽，也可以作为脱水污泥处理。生物处理方法可以是厌氧性处理、需氧性处理的任何一种。

在第8、9方面中，通过桌上试验等预先求出标准HRT，控制第1生物处理槽1的HRT以使其达到该标准HRT的0.75～1.5倍的范围。

作为求出标准HRT的桌上试验的方法，可如下进行。即，以同一速度连续将作为对象的有机性排水供给、排出培养槽，细菌的增殖和有机性排水的供给导致的细菌的稀释达到平衡状态，由使此时残留的排水BOD达到排水的初始BOD的30％以下、希望20％以下的排水的供给速度求出最佳滞留时间(HRT)。另外在上述连续实验以外也可以由分次实验求出作为对象的排水的分解速度，由该结果求出最佳HRT。排水中大量含有难分解性成分、最佳HRT变长或大量含有分解速度有差别的成分时，希望对对象排水进行一些处理，促进难分解性成分的分解，在HRT24h以下、希望12h以下分解70％以上、希望80％以上的排水中的有机成分。作为难分解性成分的分解促进方法，也可使用利用酸、碱等的药品进行的化学处理、利用特定细菌或酶的利用等进行的生物处理、物理处理中的任一种。

在第8、9方面中，标准HRT为作为标准的有机性排水的大于等于70％小于100％的BOD转化为菌体所需的HRT，但是优选设定为该BOD的75％以上、特别是80～95％转化为菌体所需的HRT。

如上所述，优选将第1生物处理槽1的HRT控制在标准HRT的0.9～1.2倍、特别是0.95～1.05倍的范围内。

在图20的方法中，将沉淀槽2的处理水回流至第1生物处理槽1的原水导入侧，以使第1生物处理槽1的HRT达到规定值。

即，用流量计54测定原水的流量，原水量不够确保规定的HRT时，用处理水补充其不足部分，以原水量和回流至处理水量的合计将第1生物处理槽1的HRT控制在规定范围。

用图21所示的方法也可以控制流入第1生物处理槽1的液体量。在图21中，设置原水贮槽55A和处理水槽55B相邻而设的调节槽55，从该调节槽55用原水泵56以规定量的水量将被处理水供给第1生物处理槽1。该调节槽55根据原水贮槽55A的水位，设置在两槽间具有液体流通部的隔壁，以使处理水槽55B内的处理水流入原水贮槽55A内，用该调整槽55吸收原水量的增减，以一定的水量将原水、或原水和处理水回流至第1生物处理槽1，由此可将第1生物处理槽1的HRT维持在规定范围。在该图21的方法中，通过设置调节槽55，可省略图20中的流量计54和处理水回流泵(图20中未示出)，简化HRT的控制。

在图22所示的方法中，在第1生物处理槽1中设置水位调节用泵57，流入第1生物处理槽1的原水量少，第1生物处理槽1的HRT有变长的倾向时，用该水位调节用泵57将第1生物处理槽1内的水强制性地移送至第2生物处理槽2，使第1生物处理槽1的表观保水量减少，由此可将第1生物处理槽1的HRT维持在规定的范围。

图23所示的方法，是在图22所示的方法中，在第1生物处理槽1中设置载体分离用筛网58，将载体59投入该筛网58的原水导入侧，同时在筛网58的处理水排出侧设置水位调节用泵57，与图22所示的方法相同，用该水位调节用泵57强制性地将第1生物处理槽1内的水移送至第2生物处理槽2，使第1生物处理槽1的表观保水量减少，由此可将第1生物处理槽1的HRT维持在规定的范围。

在图23所示的方法中，通过在第1生物处理槽1中投入载体59，如上所述，可以使第1生物处理槽1中的BOD除去率相对于原水BOD浓度的变动稳定。

载体在第1生物处理槽1中的添加率(以下称为“槽内填充率”)相对于第1生物处理槽1的有效容积优选为0.1～20％，更优选1～10％，特别优选2～5％。添加的载体的形状为球状、颗粒状、中空筒状、丝状等任意形状，大小也可以为0.1～10mm左右的直径。载体的材料为天然原材料、无机原材料、高分子原材料等任意材料，也可以使用凝胶状物质。

不言而喻的是，在图20、21的方法中，也可以在第1生物处理槽1中添加载体。采用利用水位调节用泵57将第1生物处理槽1内的水移送至第2生物处理槽2的结构时，如图23所示，需要直到第1生物处理槽1的底部设置载体分离用筛网58。此时，为了防止从载体剥离下来的生物膜塞住筛网58、妨碍SS的流出，防止污泥滞留时间变长，希望筛网58的开孔为5mm以上，在这种情况下，希望添加的载体59的直径为5mm以上。

应说明的是，图20～23所示的方法为第8、9方面的一个例子，只要第8、第9方面不超出其要旨，并不限于图示的任何方式。例如，用于控制HRT而添加在原水中的液体除了处理水之外，可使用工业用水、井水、城市用水、河水等，优选使用处理水。

载体不仅可以添加于第1生物处理槽1，也可添加于第2生物处理槽2。第1生物处理槽1、第2生物处理槽2可以采用串联配置2槽以上的生物处理槽的多级处理，也可以采用在槽内浸渍有分离膜的膜分离式活性污泥处理。

但是，细菌的活性、即BOD分解能力随着温度增高而增高，随着温度降低而降低。总之，获得规定的BOD氧化分解率所需的第1生物处理槽的HRT随着温度变高而缩短，随着温度变低而延长。因此，关于原水的温度变化高于作为基准的温度5℃以上的原水，优选事先由桌上试验确认温度引起的最佳HRT的变化，预先设定温度变动时考虑了温度的影响的标准HRT，相对于该标准HRT，将第1生物处理槽的HRT控制在0.75～1.5倍、更优选0.9～1.2倍、特别优选0.95～1.05倍的范围内。

同样地，原水的BOD浓度变化相对于作为基准的BOD浓度发生大的变动时，也优选预先设定基于该BOD浓度变动的标准HRT，相对于该标准HRT，将第1生物处理槽的HRT控制在0.75～1.5倍、更优选0.9～1.2倍、特别优选0.95～1.05倍的范围内。

由此，根据将第1生物处理槽1的HRT控制在规定的范围内的本发明的有机性排水的生物处理方法，第2生物处理槽2中的微小动物密度增高，槽内SS中微小动物所占的比例被维持在10％以上，由后述的实施例的结果可知，与标准活性污泥法相比可稳定地获得50％以上的污泥减少效果。

第8、第9方面的实施例和比较例

下面列举实施例和比较例更加具体地说明第8、第9方面。

实施例12

使用连接有作为第1生物处理槽1的容量为3.6L的活性污泥槽(不回流污泥)、和作为第2生物处理槽1的容量为15L的活性污泥槽的实验装置，用图1所示的本发明的方法实施有机性排水的处理。分别调节第一生物处理槽11的pH为6.8、第二生物处理槽12的pH为6.8。在下列条件下运转，即第1生物处理槽1中的溶解性BOD容积负荷为3.85kg-BOD/m³/d、HRT为4h，第2生物处理槽2中的溶解性BOD污泥负荷为0.022kg-BOD/kg-MLSS/d、HRT为17h，整体BOD容积负荷为0.75kg-BOD/m³/d、HRT为21h。实验在20℃的恒温室内下进行。结果污泥转化率为0.18kg-MLSS/kg-BOD。应说明的是，氧化分解预先通过桌上试验求出的原水中的BOD的75％所需的第1生物处理槽1的HRT为4h。

从运转开始1个月后，在与上述相同的条件下运转12h，之后进行将基质流量减少至一半并用处理水补充减少部分的水量的运转(此间将BOD容积负荷减半)，进行交替12h重复上述运转的试验(负荷变动运转)，结果可将第1生物处理槽1的HRT维持在约4h，第1生物处理槽1中的细菌也被维持在分散状态。但是，负荷减半时分散菌浓度减少，负荷恢复时分散菌的再增殖来不及，排水中的有机物不分解，有时流入至第2生物处理槽2。为此，污泥转化率增加若干，达到0.28kg-SS/kg-BOD。

运转期间中的第2生物处理槽2内蛭轮虫占优势，负荷变动运转前的微小动物数为55000～70000个/ml，槽内SS中所占的比例为20％，但是负荷变动运转开始后，微小动物数停留在30000个/ml左右。

实施例13

在第1生物处理槽1中以5％的槽内填充率添加粒径为5mm的海绵，在第1生物处理槽中，进行流化床式活性污泥处理，除此之外，在与实施例1相同的条件下进行运转。

结果，负荷变动运转开始后，也可将第1生物处理槽1的HRT维持在约4h，第1生物处理槽1中的细菌也被维持在分散状态。而且，污泥转化率也可维持在0.18kg-SS/kg-BOD。

运转期间中，在高负荷变动的前后，第2生物处理槽2中蛭轮虫均占优势，微小动物数为55000～70000个/ml，槽内SS中所占的比例为20％。

比较例9

在实施例12中，省略第1生物处理槽，使用仅包括容量为15L的第2生物处理槽的实验装置，进行处理。实验在20℃的恒温室内下进行，在溶解性BOD容积负荷为0.76kg-BOD/m³/d、HRT为20h的条件下连续运转1个月，结果虽然处理水质良好，但是污泥转化率为0.40kg-SS/kg-BOD。

与实施例12一样，进行将基质流量减少至一半的运转(此间将BOD容积负荷减半)12h，进行每12h交替重复上述运转的负荷变动运转试验，结果污泥转化率不变，达到0.40kg-SS/kg-BOD。运转期间中，在活性污泥槽中，可观察到3000个/ml的蛭轮虫、10000个/ml的须足轮虫，槽内SS中微小动物所占的比例经常为5％以下。

比较例10

负荷变动运转后，将基质流量减少至一半后不进行处理水的回流，除此之外，在与实施例12相同的条件下进行运转。

结果，负荷变动运转前，与实施例1一样，污泥转化率为0.18kg-SS/kg-BOD，负荷变动运转开始后，第1生物处理槽1中，分散状态的丝状性细菌(长50～1000μm)占优势，第2生物处理槽2中使负荷变动前占优势的蛭轮虫由50000个/ml减少为0个/ml，污泥转化率也上升至0.34kg-SS/kg-BOD。

图24表示以上实施例12、13和比较例9、10中的、负荷变动运转前的投入BOD量与剩余污泥产生量(产生VSS：污泥转化率)之间的关系，图25表示负荷变动运转开始后的投入BOD量与剩余污泥产生量(产生VSS：污泥转化率)之间关系。

由图24、25可知，不论负荷变动前后，利用微小动物的捕食作用的多级活性污泥法可获得更高的污泥减少效果，但是在利用多级活性污泥法进行处理中，根据本发明，通过将第1生物处理槽的HRT维持在规定范围内，进而通过在第1生物处理槽中添加载体进行流化床式活性污泥处理，由此不论负荷如何变动，均可获得稳定的污泥减少效果。

Claims (4)

1.有机性排水的生物处理方法，该方法具有：高负荷处理有机性排水中的BOD以使70％以上的BOD转化为分散菌体的第1生物处理槽，和在将转化后的分散菌体絮凝化的同时使微小生物共存的第2生物处理槽，

其特征在于：在上述方法的基础上，具有将所述第2生物处理槽的污泥和/或固液分离该第2生物处理槽的污泥而得到的污泥的至少一部分通过需氧性消化分解的剩余污泥处理工序，并将该剩余污泥处理工序的处理污泥回流至所述第1生物处理槽和/或第2生物处理槽，

所述剩余污泥处理工序在剩余污泥处理槽内进行，所述剩余污泥处理工序在pH5～6的条件下进行，所述第1生物处理槽在pH6～8的条件下进行处理，所述第2生物处理槽在pH6～8的条件下进行处理，剩余污泥处理的污泥滞留时间为12～240h，用所述第2生物处理槽中的溶解性BOD污泥负荷表示，运转在0.01～0.1kg BOD/kgMLSS/d进行。

2.如权利要求1所述的有机性排水的生物处理方法，其特征在于，所述剩余污泥处理工序的处理方式是在剩余污泥处理槽内添加了载体的流化床式生物处理方式。

3.如权利要求1所述的有机性排水的生物处理方法，其特征在于，所述第2生物处理槽的处理方式是在生物处理槽的后段设置固液分离装置、将经固液分离的污泥的一部分回流至该生物处理槽的污泥回流式生物处理方式，在生物处理槽内添加了载体的流化床式生物处理方式，或膜分离式生物处理方式。

4.如权利要求1所述的有机性排水的生物处理方法，其特征在于，利用在生物处理槽内添加了载体的流化床式生物处理方式、或2级以上的多级处理方式，进行所述第1生物处理槽的处理方式。

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