JP2000070980A - 廃水の生物学的処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】生物反応槽内に後生動物を効率的に増殖させ
て、高濃度のＢＯＤ成分を有する廃水を効果的に浄化す
ることができ、生物反応槽以外に特別な装置を必要とし
ない廃水の生物学的処理方法を提供する。 【解決手段】微生物保持材１６を生物反応槽１２内に容
積添加率で１〜６％の範囲で少なく添加したので、微生
物保持材１６同士の接触頻度が減少し、接触による剪断
力で微生物保持材１６に付着した後生動物が剥離しにく
くなる。これにより、微生物保持材１６を多量に添加し
て接触頻度が多くなる場合に比較して生物反応槽１２か
ら流出する後生動物の流出量が減少するので、結果的に
増殖が促進される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、廃水の生物学的処
理方法に係り、特に、有機物を主体としたＢＯＤ成分濃
度の高い廃水を生物学的に処理する廃水の生物学的処理
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】食品工業廃水、化学工場廃水、半導体工
場廃水、畜産廃水のように有機物を主体としたＢＯＤ成
分濃度の高い廃水を生物学的に処理すると、処理水の透
視度が悪化したり、余剰汚泥発生量が顕著に増加してし
まうという問題がある。この対策として、汚泥の成分要
素である細菌、酵母、放線菌、藻類、カビ類等や粒子状
有機物質等の汚泥成分を摂食する原生動物や微小後生動
物（以下、こられの動物を「後生動物」と称す）を生物
反応槽内で積極的に増殖させる試みがなされている。

【０００３】例えば、後生動物が接触し易いろ材を生物
反応槽内に１０〜６０％の容積充填率になるように充填
することにより後生動物を増殖する方法がある。また、
別の方法としては、特公昭６０─２３８３２号公報に記
載されるように、後生動物の餌を培養する槽と生物反応
槽との間に餌を微細化する調整槽を設け、後生動物が餌
を食べ易くすることにより増殖する方法がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、生物反
応槽内にろ材を充填する方法は、後生動物の十分な増殖
が認められないという欠点がある。一方、特公昭６０─
２３８３２号公報の方法は、後生動物を培養する装置に
関するものであり、これを実際の廃水処理装置に適用し
た場合、培養した後生動物を生物反応槽内に如何に保持
するかという問題があると共に、廃水を処理する生物反
応槽の他に調整槽を必要とするために、そのための装置
スペースを確保しなくてはならないという問題がある。

【０００５】本発明は、このような事情に鑑みて成され
たもので、生物反応槽内に後生動物を効率的に増殖させ
て、高濃度のＢＯＤ成分を有する廃水を効果的に浄化す
ることができ、生物反応槽以外に特別な装置を必要とし
ない廃水の生物学的処理方法を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するために、有機性又は無機性の廃水を、微生物保持材
が添加された生物反応槽内で生物学的に処理する廃水の
生物学的処理方法において、前記微生物保持材を容積添
加率で１〜６％の範囲になるように前記生物反応槽に添
加したことを特徴とする。

【０００７】本発明によれば、微生物保持材を生物反応
槽内に容積添加率で１〜６％の範囲で少なく添加したの
で、微生物保持材同士の接触頻度が減少し、接触による
剪断力で微生物保持材に付着した後生動物が剥離しにく
くなる。これにより、微生物保持材を多量に添加して接
触頻度が多くなる場合に比較して生物反応槽から流出す
る後生動物の流出量が減少するので、結果的に増殖が促
進される。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、添付図面により本発明の廃
水の生物学的処理方法の好ましい実施の形態を詳説す
る。本発明の廃水の生物学的処理方法を説明する前に、
本発明の生物学的処理方法を構成するに至った理論的根
拠を説明する。

【０００９】図１は、生物反応槽内に添加する微生物保
持材添加率と後生動物生息数との関係を、生物反応槽の
廃水容積に対する微生物保持材の合計容積の％比率で示
したものである。図１における曲線Ａは、微生物保持材
添加率を増加していった時の後生動物生息数の推移を示
したものである。曲線Ｂは、微生物保持材添加率を増加
していった時の処理水の透視度の推移を示したものであ
る。曲線Ｃは、微生物保持材添加率を増加していった時
の汚泥発生量の推移を示したものである。

【００１０】図１の曲線Ａから分かるように、微生物保
持材添加率を増加していくに従って後生動物生息数が急
激に増加し、微生物保持材添加率３％で後生動物生息数
がピークとなり、その後減少する。即ち、微生物保持材
添加率１％の時に後生動物生息数は約５（個／ｍｌ）、
添加率３％で生息数は約１００（個／ｍｌ）、添加率６
％で生息数は約５（個／ｍｌ）、添加率１０％で生息数
は約０．５（個／ｍｌ）であった。その後は減少程度が
緩やかになり、添加率２０％で生息数が約０．１（個／
ｍｌ）となった。また、図１には示さなかったが、添加
率２０％以上の場合も生息数が０．１（個／ｍｌ）で推
移した。

【００１１】この結果から、生物反応槽内に添加する微
生物保持材の添加率を１〜６％の範囲、好ましくは２〜
５％の範囲にすることにより生物反応槽内の後生動物の
生息数を高く維持することができ、逆に従来のような１
０〜６０％の大きな添加率は後生動物生息数を低減させ
るという知見を得た。従来のような１０〜６０％の大き
な添加率の場合には、微生物保持材同士の接触頻度が高
くなるために、接触による剪断力で微生物保持材に付着
した後生動物が剥離してしまい、生物反応槽内に保持で
きないためと考察される。

【００１２】これに対し、本発明の場合には、微生物保
持材を生物反応槽内に１〜６％と少なく添加したので、
微生物保持材同士の接触頻度が減少し、接触による剪断
力で微生物保持材に付着した後生動物が剥離しにくくな
る。これにより、微生物保持材を多量に添加して接触頻
度が多くなる場合に比較して生物反応槽から流出する後
生動物の流出量が減少するので、結果的に増殖が促進さ
れる。

【００１３】次に、後生動物生息数を高く維持した場合
に処理水の透視度及び汚泥発生量がどのように改良され
るかを説明する。先ず、透視度について説明すると、曲
線Ｂから分かるように、微生物保持材添加率を約１％程
度まで増加すると透視度は急激に良化し、微生物保持材
添加率６％程度まではその良好な状態を維持する。その
後、微生物保持材添加率を増加すると透視度は次第に悪
化した。即ち、微生物保持材添加率１％の時に透視度は
約９０（ｃｍ）、添加率３％で透視度は約１００（ｃ
ｍ）、添加率６％で透視度は約９０（ｃｍ）、添加率１
０％で透視度は約７５（ｃｍ）、添加率２０％で透視度
は約６０（ｃｍ）であった。また、図１には示さなかっ
たが、添加率２０％以上の場合も透視度は略６０（ｃ
ｍ）で推移した。

【００１４】次に、汚泥発生量について説明すると、曲
線Ｃから分かるように、微生物保持材添加率を１％以下
から３％程度まで増加するに従って汚泥発生量は急激に
減少してから増加方向に反転し、微生物保持材添加率１
２％程度まで汚泥発生量が増加した後、略増加が停止す
る。即ち、微生物保持材添加率１％の時に汚泥発生量は
約０．５７（kg-SS/kg-BOD・日) 、添加率３％で汚泥発
生量は約０．５２（kg-SS/kg-BOD・日) 、添加率６％で
汚泥発生量は約０．５４（kg-SS/kg-BOD・日)、添加率
１０％で汚泥発生量は約０．６２（kg-SS/kg-BOD・日)
、添加率２０％で汚泥発生量は約０．７０（kg-SS/kg-
BOD・日) であった。また、図１には示さなかったが、
添加率２０％以上の場合も汚泥発生量は略０．７０（kg
-SS/kg-BOD・日) で推移した。

【００１５】従って、後生動物生息数の高さに比例して
透視度が良くなると共に、汚泥発生量が減少し、微生物
保持材添加率を１〜６％の範囲に維持することにより、
透視度と汚泥発生量を顕著に改良することができる。こ
の場合、微生物保持材としては、プラスチック製、木
製、砂利等を使用することができるが、高分子ゲル製の
微生物保持材を使用すると、後生動物生息数を更に高く
することができる。この高分子ゲル製の微生物保持材の
形状はキュービック形状や球形状等に限定されないが、
表面積を大きくするために高分子ゲルの表面にディンプ
ルを形成するとよい。また、高分子ゲルの表面に後生動
物やその他の微生物を付着する付着型担体の形態で使用
することができるが、高分子ゲル内に硝化細菌等を包括
固定化した包括固定化型担体の形態とし、その表面に後
生動物等を付着させるようにすると、硝化細菌と後生動
物との棲み分けを行うことができるので、相互に干渉し
あうことがない。

【００１６】このように、透視度が良くなり汚泥発生量
が低減する理由は、後生動物が食物源として、細菌、酵
母、放線菌、藻類、カビ類等や粒子状有機物質等の汚泥
成分要素を摂食することにより、処理水の透視度が改良
され、また余剰汚泥発生量を低減するように働くためで
ある。従って、本発明の廃水の生物学的処理方法は、特
に、食品工業廃水、化学工場廃水、半導体工場廃水、畜
産廃水のように有機物を主体としたＢＯＤ成分濃度の高
い廃水のように汚泥成分の増殖し易い場合に適してい
る。

【００１７】図２は、生物反応槽内の廃水中のＤＯ濃度
と後生動物生息数との関係を示したものである。図２か
ら分かるように、ＤＯ濃度を０（ｐｐｍ）の時に後生動
物生息数が１（個／ｍｌ）程度であったものが、ＤＯ濃
度１（ｐｐｍ）で２０（個／ｍｌ）まで増加し、ＤＯ濃
度２（ｐｐｍ）では９０（個／ｍｌ）、ＤＯ濃度４（ｐ
ｐｍ）で１００個まで増加した。その後ＤＯ濃度を増加
しても後生動物生息数は略１００（個／ｍｌ）で推移し
た。

【００１８】この結果から、生物反応槽内の廃水中のＤ
Ｏ濃度を２（ｐｐｍ）以上、好ましくは４（ｐｐｍ）以
上にすることにより、生物反応槽内の後生動物の生息数
が高くなるための環境を形成することができるという知
見を得た。図３は、生物反応槽内の廃水の水理学的滞留
時間（以下、「ＨＲＴ」と称す）と後生動物生息数との
関係を示したものである。

【００１９】図３から分かるように、ＨＲＴが１（時
間）の時に後生動物生息数が０．３（個／ｍｌ）程度で
あったものが、ＨＲＴ２（時間）で７０（個／ｍｌ）ま
で増加し、ＨＲＴ３（時間）では９０（個／ｍｌ）、Ｈ
ＲＴ４（時間）では１００個まで増加した。その後ＨＲ
Ｔを長くしても後生動物生息数は略１００（個／ｍｌ）
で推移した。

【００２０】この結果から、生物反応槽内の廃水のＨＲ
Ｔ時間を２（時間）以上、好ましくは４（時間）以上に
することにより、生物反応槽内の後生動物の生息数が高
くなるための環境を形成することができるという知見を
得た。図４は、上記知見に基づいて構成された本発明の
廃水の生物学的処理方法を適用した装置の第１の実施の
形態である。

【００２１】図４に示すように、生物学的処理装置１０
は生物反応槽１２と処理水を固液分離する固液分離槽１
４とで構成され、生物反応槽１２内にはキュービック状
に形成された高分子ゲル製の微生物保持材１６、１６…
が容積添加率で１〜６％の範囲になるように添加されて
いる。また、生物反応槽１２内の低部には散気板１８が
設けられ、エア配管２０を介して図示しない圧縮エア供
給源に接続される。これにより、生物反応槽１２内の廃
水中には、エアが曝気され、廃水中のＤＯ濃度が２ｐｐ
ｍ以上になるように設定される。また、生物反応槽１２
から固液分離槽１４への排出口にはスクリーン１５が設
けられ、微生物保持材１６の流出が防止される。

【００２２】そして、原水配管２２から生物反応槽１２
内に流入するＢＯＤ成分の高い廃水は、生物反応槽１２
において活性汚泥により生物学的に処理される。処理水
に同伴して固液分離槽１４に流入した汚泥は沈降分離さ
れて汚泥返送管２４を介して生物反応槽１２の入口に戻
される。この廃水の生物学的処理において、生物反応槽
１２内には、高分子ゲル製の微生物保持材１６が容積添
加率で１〜６％の範囲に入るように添加されているの
で、処理水の透視度が略１００ｃｍと良好となると共
に、発生汚泥量が減少される。従って、処理水の水質を
向上させることができると共に、固液分離槽１４で沈降
した汚泥のうち、余剰汚泥として系外に引き抜く引抜き
汚泥量を少なくすることができる。この場合、生物反応
槽１２内のＤＯ濃度は２％以上、ＨＲＴは２時間以上に
なるようにすると更に好ましい。

【００２３】ちなみに、従来のように、生物反応槽１２
に微生物保持材を１０〜２０％添加した場合には、処理
水の透視度が悪く６０ｃｍ程度のものしか得られなかっ
た。また、引抜き汚泥量も本発明に比べて約２倍となっ
た。図５は、本発明の廃水の生物学的処理方法を適用し
た装置の第２の実施の形態であり、ＢＯＤ成分の他にア
ンモニア性窒素を含む廃水の生物学的処理装置として構
成したものである。

【００２４】図５に示すように、生物学的処理装置３０
は、主として、生物反応槽３２と固液分離槽１４で構成
されると共に、生物反応槽３２を、第１の脱窒槽３６、
硝化槽３８、第２の脱窒槽４０と再曝気槽４２とで構成
した。第１及び第２の脱窒槽３６、４０内には攪拌器４
４、４４が設けられ、脱窒槽３６、４０内をゆっくりと
攪拌することにより、嫌気性条件を形成する。硝化槽３
８内には高分子ゲル製の微生物保持材１６、１６…が容
積添加率で１〜６％の範囲に入るように添加され、この
高分子ゲル内には硝化細菌が包括固定されている。ま
た、硝化槽３８と再曝気槽４２の低部には、それぞれ散
気板１８が設けられ、エア配管２０を介して図示しない
圧縮エア供給源に接続される。これにより、硝化槽３８
内の廃水中のＤＯ濃度が２ｐｐｍ以上になるように設定
される。また、再曝気槽４２のＤＯ濃度は有機物の分解
に適切なＤＯ濃度に設定されるのが好ましい。硝化槽３
８内から第２の脱窒槽４０への排出口にはスクリーン１
５が設けられ、微生物保持材１６の流出を防止する。ま
た、排出口から第１の脱窒槽３６に硝化液循環路４６が
形成され、硝化槽３８で硝化処理された硝化液の一部は
第１の脱窒槽３６に循環される。

【００２５】そして、原水配管２２から生物反応槽３２
の第１の脱窒槽３６に流入する廃水に含有されるアンモ
ニア性窒素は、硝化槽３８において硝化細菌により硝化
処理されて亜硝酸や硝酸に返還された後、第１の脱窒槽
３６及び第２の脱窒槽４０で脱窒細菌により脱窒処理さ
れて窒素ガスになる。また、廃水中のＢＯＤ成分は、硝
化槽３８及び再曝気槽４２で従属栄養細菌により代謝さ
れると共に、第１及び第２の脱窒槽３６、４０で脱窒細
菌の栄養源として消費される。処理水に同伴して固液分
離槽１４に流入した汚泥は、第１の実施の形態と同様に
沈降分離されて汚泥返送管２４を介して生物反応槽３２
の入口に戻される。

【００２６】このように、廃水中のＢＯＤ成分とアンモ
ニア性窒素を同時に処理する生物学的処理装置３０にお
いても、第１の実施の形態と同様に、処理水の透視度が
良好となると共に、発生汚泥量が減少される。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の廃水の生
物学的処理方法によれば、生物反応槽内に後生動物を効
率的に増殖させて、高濃度のＢＯＤ成分を有する廃水を
効果的に浄化することができるので、処理水の水質を向
上させることができると共に、固液分離槽で沈降した汚
泥のうち、余剰汚泥として系外に引き抜く引抜き汚泥量
を少なくすることができる。

【００２８】この際、生物反応槽以外に特別な装置を必
要としないので、装置をコンパクト化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】生物反応槽内に添加する微生物保持材添加率と
後生動物生息数との関係を、生物反応槽の廃水容積に対
する微生物保持材の合計容積の％比率で示したグラフ

【図２】生物反応槽内の廃水中のＤＯ濃度と後生動物生
息数との関係を示したグラフ

【図３】生物反応槽内の廃水のＨＲＴと後生動物生息数
との関係を示したグラフ

【図４】本発明の廃水の生物学的処理方法を適用した装
置の第１の実施の形態の構成を示した断面図

【図５】本発明の廃水の生物学的処理方法を適用した装
置の第２の実施の形態の構成を示した断面図

【符号の説明】

１０、３０…生物学的処理装置 １２、３２…生物反応槽 １４…固液分離槽 １６…微生物保持材 １８…散気板 ２０…原水配管 ２４…汚泥返送管 ３６…第１の脱窒槽 ３８…硝化槽 ４０…第２の脱窒槽 ４２…再曝気槽 ４４…攪拌器

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】有機性又は無機性の廃水を、微生物保持材
   が添加された生物反応槽内で生物学的に処理する廃水の
   生物学的処理方法において、 前記微生物保持材を容積添加率で１〜６％になるように
   前記生物反応槽に添加したことを特徴とする廃水の生物
   学的処理方法。
2. 【請求項２】前記生物反応槽内の前記廃水中の溶存酸素
   濃度を２ｐｐｍ以上、好ましくは４ｐｐｍ以上になるよ
   うにすることを特徴とする請求項１の廃水の生物学的処
   理方法。
3. 【請求項３】前記廃水の前記生物反応槽内における滞留
   時間を２時間以上、好ましくは４時間以上確保すること
   を特徴とする請求項１又は２の廃水の生物学的処理方
   法。