JP2001300581A

JP2001300581A - 廃水処理方法

Info

Publication number: JP2001300581A
Application number: JP2000123794A
Authority: JP
Inventors: Tadao Hasegawa; 忠雄長谷川; Tsuruichi Yamamoto; 鶴一山本
Original assignee: Mitsubishi Chemical Engineering Corp; Seiki KK; Seiki Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical Engineering Corp; Seiki KK; Seiki Co Ltd
Priority date: 2000-04-25
Filing date: 2000-04-25
Publication date: 2001-10-30

Abstract

(57)【要約】【課題】悪臭や水質悪化の問題を惹起させることなしに
汚泥の発生を著しく軽減し得る様に改良された、活性汚
泥処理装置による廃水処理方法を提供する。【解決手段】好気性曝気槽の後に処理槽が配置された活
性汚泥処理装置による廃水処理方法であって、上記の処
理槽として、多数の汚泥保持材から成る固定床が備えら
れた処理槽を使用し、そして、廃水により固定床を水没
させ、固定床に空気が混入しない様にエアーレーション
攪拌し、気泡を含有しない流水を固定床に通液する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、廃水処理方法に関
し、詳しくは、活性汚泥処理装置による工業的に有利な
廃水処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】活性汚泥処理装置による廃水処理方法は
周知の技術である。この方法は、本来的には、廃水を通
気状態で長時間処理した際に生じる活性汚泥（スラッ
ジ）、すなわち、廃水中の浮遊物、細菌、原生動物など
から構成される綿状塊により、廃水中の主として有機物
を分解してＢＯＤ（生物化学的酸素要求量）を低減させ
る方法である。具体的には、曝気槽において、流入され
て廃水をエアーレーション攪拌し、活性汚泥により廃水
中の有機物を分解除去しする。そして、活性汚泥を含む
処理水を沈殿池（又は沈殿分離槽）に導き、活性汚泥が
除去された上澄水をそのまま又は塩素殺菌の後処理を行
なった後に放流する。

【０００３】ところで、近侍、上記の様な通気状態で生
息する細菌（好気性菌）を利用する方法に対して嫌気性
菌を利用する方法が注目されている。何故ならば、嫌気
性菌を利用する方法は、エアーレーション攪拌を必要と
しないためエネルギーが掛からず、しかも、生じる汚泥
の量が少ないという利点があるからである。

【０００４】しかしながら、嫌気性菌を利用する方法
は、嫌気性菌による汚泥の分解作用により、悪臭が生じ
且つ水質が悪化するという問題があるため、汚泥の量が
少ないという利点があるにも拘らず、河川や海への直接
放流の処理法としては未だ利用されていない状況にあ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記実情に
鑑みなされたものであり、その目的は、悪臭や水質悪化
の問題を惹起させることなしに汚泥の発生を著しく軽減
し得る様に改良された、活性汚泥処理装置による廃水処
理方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意検討
を重ねた結果、好気性菌を利用する方法と嫌気性菌を利
用する方法とを巧みに組み合わせることにより、上記の
目的を容易に達成し得るとの知見を得、本発明の完成に
至った。

【０００７】すなわち、本発明の要旨は、好気性曝気槽
の後に処理槽が配置された活性汚泥処理装置による廃水
処理方法であって、上記の処理槽として、多数の汚泥保
持材から成る固定床が備えられた処理槽を使用し、そし
て、廃水により固定床を水没させ、固定床に空気が混入
しない様にエアーレーション攪拌し、気泡を含有しない
流水を固定床に通液する特徴とする廃水処理方法に存す
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を添付図面に基づき
詳細に説明する。図１は、本発明の廃水処理方法で使用
する活性汚泥処理装置の一例の断面説明図である。

【０００９】本発明は、好気性曝気槽の後に処理槽が配
置された活性汚泥処理装置による廃水処理方法である。

【００１０】上記の好気性曝気槽としては、特に制限さ
れず、一般的な活性汚泥処理装置において使用される通
常のものを使用することが出来る。図示した好気性曝気
槽（１）は、廃水流入管（１１）及び処理水流出管（オ
バーフロー管）（１２）とを有し且つ適当数のエアーレ
ーション攪拌装置（２）を備えて構成されている。そし
て、好気性曝気槽（１）は、処理水流出管（オバーフロ
ー管）（１２）により後述の処理槽（３）に連結されて
いる。

【００１１】好気性曝気槽（１）において汚泥濃度（Ｍ
ＬＳＳ）が５００〜５，０００ｍｇ／Ｌ（好ましくは
１，０００〜４，０００ｍｇ／Ｌ）の好気性微生物の存
在下に廃水を曝気処理して固形化する。すなわち、先
ず、廃水中の溶解性有機物を固形化（ＳＳ化）して汚泥
に変え、汚泥濃度（ＭＬＳＳ）を上記の範囲に維持す
る。一般に、ＳＳ化は好気性曝気槽に流入する有機物の
１／３〜１／５程度について行われ、流入する有機物の
濃度によって上記の汚泥濃度も変化する。しかしなが
ら、汚泥濃度が低過ぎる場合は処理水が十分に良好化せ
ず、高過ぎる場合は汚泥の減少化が不十分となる。従っ
て、本発明においては、上記の汚泥濃度が好適に採用さ
れる。この場合、上記の汚泥濃度の維持のため、数日に
１ないし数回の頻度で種汚泥を好気性曝気槽に添加して
もよい。

【００１２】上記の処理槽としては、多数の汚泥保持材
から成る固定床が備えられた処理槽を使用する。そし
て、本発明の好ましい態様においては、図示する様に、
気泡侵入防止用内壁（４）で区画された空間部（５）に
多数の汚泥保持材（６）が収納されてその固定床（７）
が形成されている処理槽（３）を使用する。

【００１３】図示した例の場合、空間部（５）は、処理
槽（１）の内壁面に沿って対向配置された鉄製の気泡侵
入防止用内壁（４）と処理槽（１）の内壁面に沿って水
平方向に配置された上下の金網（８）とで形成されてい
る。そして、上下の金網（８）により空間部（５）内に
汚泥保持材（６）が係留されて固定床（７）が形成され
る。固定床（７）の密度は、固定床（７）内部において
後述の酸化還元電位（ＯＲＰ）が達成される様に適宜決
定される。

【００１４】気泡侵入防止用内壁（４）は、適当な材
料、例えば、鉄板、プラスチック板、メッシュ材料など
で構成される。汚泥保持材（６）としては、嫌気性菌の
生息・保持が可能であれば、如何なる形状・構造のもの
であってもよく、汚泥保持材、汚泥接触材または気液接
触装置用充填体として知られているものを適宜選択して
使用することが出来る。特に、蒸留分野で使用する、サ
ドル型、テラレット状の充填剤、短めのチューブ物など
が好適であり、特公昭４７−４１２２５号公報に記載の
「気液接触装置用充填体」は特に好適に使用し得る一例
である。

【００１５】また、図示した処理槽（３）の場合、上記
の空間部（５）は処理槽（３）の内壁面に沿って形成さ
れ、後述のエアーレーション攪拌に必要なエアーレーシ
ョン攪拌装置（２）は空間部（５）から最も離れた位
置、すなわち、処理槽（３）の略中央部に配置されてい
る。

【００１６】処理槽（３）の配置個数は、適宜選択され
るが、実用的には３槽以上（特には５槽以上）であるこ
とが好ましく、その上限は通常２０槽である。図１に示
す性汚泥処理装置の場合、好気性曝気槽（１）の後に３
槽の処理槽（３）が配置され、各処理槽は、設置スペー
スの縮小化のために一体化されているが、分離構造であ
ってもよい。

【００１７】本発明の特徴は、（ａ）廃水（曝気槽から
の処理水）により固定床を水没させ、（ｂ）固定床に空
気が混入しない様にエアーレーション攪拌し、（ｃ）気
泡を含有しない流水を固定床に通液する点にある。斯か
る３つの条件を満足することは、言わば、好気性菌帯域
の内部に嫌気性菌帯域を形成すること、換言すれば、好
気性菌帯域で嫌気性菌帯域を包含することを意味してい
る。

【００１８】本発明においては、上記の様に好気性菌を
利用する方法と嫌気性菌を利用する方法とを巧みに組み
合わせることにより、悪臭や水質悪化の問題を惹起させ
ることなしに汚泥の発生を著しく軽減することが出来
る。

【００１９】図示した処理槽（２）の場合、廃水（１
０）による固定床（７）の水没は、後述する処理水流出
管（オバーフロー管）（３１）の高さ調節により行わ
れ、固定床（７）に空気が混入しない様なエアーレーシ
ョン攪拌は、処理槽（３）の略中央部に配置されたエア
ーレーション攪拌装置（２）により行なわれ、気泡を含
有しない流水の固定床（７）への通液は、一端が固定床
（７）の内部に配置されたＬ字型の処理水流出管（オバ
ーフロー管）（３１）により促進される。

【００２０】上記の結果、本発明においては、固定床
（７）内部の酸化還元電位（ＯＲＰ）は、−２００ｍｖ
以下（好ましくは−３００ｍｖ以下）に保持されるか又
は汚泥が黒化して嫌気消化される。そして、上記のＯＲ
Ｐは、固定床（７）の密度によっても影響される。従っ
て、上記のＯＲＰの維持のため固定床（７）の密度を適
宜高めて汚泥保持材（６）に保持される汚泥量を高める
ことも必要である。なお、上記の汚泥の黒化は、固定床
（７）の内部の泥保持材（６）に保持された汚泥が嫌気
消化を受けた結果発生する硫化物によるものである。勿
論、固定床（７）の周辺部の水層は、エアーレーション
攪拌されて酸化雰囲気である。

【００２１】本発明においては、上記の様にして浮遊汚
泥の嫌気消化を行いつつ廃水処理処理を行なうため、複
数の処理槽を備えた活性汚泥処理装置においては、より
後の処理槽ほど汚泥濃度が小さい、すなわち、浮遊汚泥
の濃度が逐次減少する。本発明においては、好気性曝気
槽の後に配置される処理槽の数が３槽以上である活性汚
泥処理装置を使用し、最終の処理槽の出口における汚泥
濃度（ＭＬＳＳ）を好気性曝気槽の出口における汚泥濃
度（ＭＬＳＳ）の１／２以下にするのが好ましい。最終
の処理槽の出口における汚泥濃度（ＭＬＳＳ）が初期濃
度の１／２以下にならない場合は、最終の処理槽におけ
る嫌気消化がより多く進行する結果、嫌気消化で発生す
る分解成分が処理水に混入して処理水が悪化し易い。

【００２２】本発明においては、多数の汚泥保持材から
成る固定床が備えられた固液分離槽が最終の処理槽の後
に配置された活性汚泥処理装置を使用し、最終の処理槽
から排出される処理水を固液分離槽の固定床の下部より
流入させて上昇流として流出させることにより処理水中
の汚泥を固液分離するのが好ましい。

【００２３】図示した固液分離槽（９）は、逆円錐状の
底部を備え、胴部には、上下に配置された金網（８）で
形成された空間部（５）内に汚泥保持材（６）が係留さ
れて固定床（７）が形成されている。そして、最終の処
理槽（３）の処理水流出管（オバーフロー管）（３１）
から排出される処理水は、処理水固定床（７）の下部ま
で伸びた処理水流入管（９１）から流入され、処理水流
出管（オバーフロー管）（９２）から排出され、一部の
汚泥は、必要に応じ、固液分離槽（９）の下部の処理水
循環配管（９３）から好気性曝気槽（１）に返送され、
これにより、好気性曝気槽（１）のＭＬＳＳ濃度が調整
される。

【００２４】すなわち、本発明においては、前述の通
り、最終の処理槽に行くに従って汚泥濃度が低くなり且
つ最終の処理槽での汚泥濃度を高くする必要がない。従
って、本発明においては、通常の活性汚泥処理装置によ
る廃水処理方法の場合に必要な大掛かりな沈殿池（又は
沈殿分離槽）は不要であり、上記の様な比較的簡単な固
液分離槽による処理方式で浮遊固形分（ＳＳ）が容易に
除去されて良質な処理水が得られる。しかも、斯かる本
発明によれば次の様な利点がある。

【００２５】沈殿池（又は沈殿分離槽）では重力分離が
行なわれるが、その場合は、汚泥の沈降性が水質汚濁の
重要な因子となり、バルキング（ｂｕｌｋｉｎｇ）−汚
泥の沈降前後の容積差を意味し、水質汚濁防止のために
十分に沈降させることが必要−が問題となる。これに対
し、本発明によれば高濃度の汚泥を固液分離しないため
バルキング問題が起きない。

【００２６】また、本発明においては、多数の汚泥保持
材から成る固定床が備えられた酸化槽が曝気槽の後また
は複数の処理槽の間に配置された活性汚泥処理装置を使
用し、上記酸化槽のＯＲＰを１００ｍｖ以上に保持して
廃水の脱窒処理を行なうことが出来る。すなわち、本発
明における処理槽は嫌気状況下であるために硝酸や亜硝
酸が必然的に還元されることとなる。従って、曝気量を
高めて少なくともＯＲＰ１００ｍｖ以上の酸化槽を設
け、微生物の作用により、アンモニア等の窒素化合物お
よび亜硝酸の酸化を行なった後に、後段の処理槽で還元
処理すれば、廃水中の窒素の処理（脱窒処理）が可能と
なる。

【００２７】更に、本発明によれば、最終の処理槽にリ
ン反応剤を添加して廃水の脱リン処理を行なうことが出
来る。リン反応剤としては、硫酸バンド、ポリ塩化アル
ミニウム等の無機凝集剤の他、炭酸カルシウム等が挙げ
られる。最終の処理槽においては汚泥の濃度が低いた
め、汚泥に影響を与えることなくリン反応剤の添加が可
能となる。従って、本発明によれば、容易に脱リン処理
を行なうことが出来る。

【００２８】本発明が対象とする廃水は、特に制限され
ず、工場廃水、集落廃水、畜産関係廃水などが挙げられ
る。また、本発明は、屎尿処理や下水処理としても利用
される。

【００２９】

【実施例】以下、本発明を実施例により更に詳細に説明
するが、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実
施例に限定されるものではない。

【００３０】実施例１＜活性汚泥処理装置＞活性汚泥処理装置として、表１に
示す様に、好気性曝気槽、処理槽（１１槽）、固液分離
槽が順次に配置された図１に示す装置と同様の構造の装
置を使用した。なお、汚泥保持材としては、気液接触装
置用充填体として特公昭４７−４１２２５号公報に記載
されたものと同様の構造のプラスチック製のものを使用
した。各処理槽においては、処理槽の内壁面に沿って対
向配置された鉄製の気泡侵入防止用内壁と処理槽の内壁
面に沿って水平方向に配置された上下の金網とで形成さ
れた空間部に汚泥保持材を収納してその固定床を形成し
た。

【００３１】

【表１】

【００３２】＜被処理廃水＞ポリエチレングリコール及
び界面活性剤の原料を製造している化学工場の廃水であ
って且つ火力発電設備から排出されるフェノール、シア
ン等が含有された廃水が混合された混合廃水を処理し
た。この混合廃水の水質は、クロム法によるＣＯＤが
３，０００〜１０，０００ｍｇ／Ｌ、ＢＯＤが１，００
０〜５，０００ｍｇ／Ｌの範囲で日間変動している。な
お、ＣＯＤ値に対してＢＯＤ値が小さいことから、上記
の混合廃水は、本質的に難分解物が多いと判断される。
特に、フェノールやシアンは、難分解性であり、好気性
の活性汚泥では処理が困難とされている。また、他の測
定値は、全窒素が１５０〜３００ｍｇ／Ｌ、全燐が５〜
１０ｍｇ／Ｌである。

【００３３】＜好気性曝気槽＞好気性曝気槽に流入する
水量は１，５００〜２，０００ｍ³／ｄａｙであり、従
って、１日当たり６〜１５ｔ（平均１０ｔ）のＣＯＤ負
荷と１日当たり２〜１０ｔ（平均７ｔ）のＢＯＤ負荷と
なる。好気性曝気槽において、ＭＬＳＳ濃度が１，５０
０〜３，０００ｍｇ／Ｌとなる様に、固液分離槽から返
送される汚泥流量を調整しつつ曝気処理し、ＤＯ値を約
２．５〜５．０ｍｇ／Ｌ、ＯＲＰ値を１５０〜２００ｍ
ｖの範囲に維持した。

【００３４】＜処理槽＞各処理槽において、廃水により
固定床を水没させ、固定床に空気が混入しない様にエア
ーレーション攪拌し、気泡を含有しない流水を固定床に
通液して運転を行なった。そして、各処理槽の水層部の
ＤＯ値は３〜７ｍｇ／Ｌ、固定床に接した付近のＯＲＰ
値は−２００〜−３００ｍｇ／Ｌであり、固定床の内部
では好気性処理がなされていないことが確認された。そ
して、水層部は着色の汚泥であるが、固定床の汚泥保持
材に保持された汚泥は全て真っ黒になっており、嫌気消
化を受けていることが確認された。

【００３５】＜固液分離槽＞固液分離槽から排出される
処理水の水質は、クロム法によるＣＯＤが通常１００ｍ
ｇ／Ｌ以下（多い場合で２００ｍｇ／Ｌ程度）、ＢＯＤ
が通常５ｍｇ／Ｌ以下（多い場合で１２ｍｇ／Ｌ程度）
であり、順調に運転されていることが確認された。そし
て、長期間の運転においても余剰汚泥は発生しなかっ
た。

【００３６】実施例２＜活性汚泥処理装置＞活性汚泥処理装置として、表２に
示す様に、好気性曝気槽、処理槽（５槽）、固液分離槽
が順次に配置された図１に示す装置と同様の構造の装置
を使用した。なお、汚泥保持材およびその固定床の形成
は実施例１と同様とした。

【００３７】

【表２】

【００３８】＜被処理廃水＞界面活性剤を製造している
化学工場の廃水であって、ノニルフェノール・エトキシ
レート、その他の非イオン系界面活性剤の原料、副生物
などを含み、反応器洗浄時の排水（残製品含有）が合体
された廃水を処理した。この廃水の水質は、クロム法に
よるＣＯＤが約８００ｍｇ／Ｌ、ＢＯＤが約２５０ｍｇ
／Ｌ、ノニルフェノール６ｍｇ／Ｌである。

【００３９】＜好気性曝気槽＞好気性曝気槽に流入する
水量は２５０ｍ³／ｄａｙとした。好気性曝気槽におい
て、ＭＬＳＳ濃度が１，０００ｍｇ／Ｌとなる様に、固
液分離槽から返送される流量を調整しつつ曝気処理し、
ＤＯ値を約４ｍｇ／Ｌ、ＯＲＰ値を約１００ｍｖの範囲
に維持した。

【００４０】＜処理槽＞各処理槽において、廃水により
固定床を水没させ、固定床に空気が混入しない様にエア
ーレーション攪拌し、気泡を含有しない流水を固定床に
通液して運転を行なった。そして、各処理槽の水層部の
ＤＯ値は３〜６ｍｇ／Ｌ、固定床に接した付近のＯＲＰ
値は−１５０〜−３００ｍｇ／Ｌであり、固定床の内部
では好気性処理がなされていないことが確認された。そ
して、水層部は着色の汚泥であるが、固定床の汚泥保持
材に保持された汚泥は全て真っ黒になっており、嫌気消
化を受けていることが確認された。

【００４１】＜固液分離槽＞固液分離槽から排出される
処理水の水質は、クロム法によるＣＯＤが通常１００ｍ
ｇ／Ｌ以下、ＢＯＤが通常１０ｍｇ／Ｌ以下、ノニルフ
ェノールが約０．０４ｍｇ／Ｌであり、順調に運転され
ていることが確認された。そして、長期間の運転におい
ても余剰汚泥は発生しなかった。

【００４２】

【発明の効果】以上説明した本発明によれば次の様な効
果が奏せられる。

【００４３】（１）余剰汚泥が全く発生しないか又は殆
ど発生しないため、余剰汚泥処理設備としての脱水設
備、焼却設備などが不要となる。

【００４４】（２）大掛かりな設備である沈殿分離層が
省略できるため、通常の活性汚泥処理で問題となる汚泥
のバルキング（ｂｕｌｋｉｎｇ）問題が発生せず、汚泥
の沈降性を気にする必要がなく、従って、運転管理が極
めて簡便化される。

【００４５】（３）嫌気性生物処理では不可能なレベル
まで処理水が良好となるため、処理水の河川や海域への
直接放流が可能である。

【００４６】（４）一般的な好気性生物処理（活性汚泥
法、生物膜法など）では処理が困難とされているノニル
フェノール・エトキシレート含有廃水、シアン含有廃
水、アクリロニトリル含有廃水、水溶性セルロース含有
廃水などを容易に処理することが出来る。特に、クロム
法によるＣＯＤ値がＢＯＤ値の倍以上の値を示す難分解
な廃水の処理にも適用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の廃水処理方法で使用する活性汚泥処理
装置の一例の断面説明図

【符号の説明】

１：好気性曝気槽１１：廃水流入管１２：処理水流出管（オバーフロー管）２：エアーレーション攪拌装置３：処理槽４：気泡侵入防止用内壁５：空間部６：汚泥保持材７：固定床８：金網９：固液分離槽９１：処理水流入管９２：処理水流出管（オバーフロー管）９３：処理水循環配管１０：廃水

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【手続補正書】

【提出日】平成１２年５月２２日（２０００．５．２
２）

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山本鶴一奈良県生駒郡三郷町立野南二丁目１番５号株式会社誠起内Ｆターム(参考） 4D003 AA01 AB07 AB10 BA02 BA04 CA03 CA08 DA11 DA19 EA14 EA30 FA02 FA06 4D040 BB02 BB25 BB32 BB42 BB72 BB82 BB91 BB92

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】好気性曝気槽の後に処理槽が配置された
活性汚泥処理装置による廃水処理方法であって、上記の
処理槽として、多数の汚泥保持材から成る固定床が備え
られた処理槽を使用し、そして、廃水により固定床を水
没させ、固定床に空気が混入しない様にエアーレーショ
ン攪拌し、気泡を含有しない流水を固定床に通液する特
徴とする廃水処理方法。
【請求項２】好気性曝気槽において汚泥濃度（ＭＬＳ
Ｓ）が５００〜５，０００ｍｇ／Ｌの条件下に廃水を曝
気処理して固形化する請求項１に記載の廃水処理方法。
【請求項３】処理槽として、気泡侵入防止用内壁で区
画された空間部に多数の汚泥保持材が収納されてその固
定床が形成されている処理槽を使用する請求項１又は２
に記載の廃水処理方法。
【請求項４】処理槽内において固定床内部の酸化還元
電位を−２００ｍｖ以下に保持するか又は汚泥を黒化し
て嫌気消化する請求項１〜３に記載の廃水処理方法。
【請求項５】好気性曝気槽の後に配置される処理槽の
数が３槽以上である活性汚泥処理装置を使用し、最終の
処理槽の出口における汚泥濃度（ＭＬＳＳ）を好気性曝
気槽の出口における汚泥濃度（ＭＬＳＳ）の１／２以下
にする請求項１〜４の何れかに記載の廃水処理方法。
【請求項６】多数の汚泥保持材から成る固定床が備え
られた固液分離槽が最終の処理槽の後に配置された活性
汚泥処理装置を使用し、最終の処理槽から排出される処
理水を固液分離槽の固定床の下部より流入させて上昇流
として流出させることにより処理水中の汚泥を固液分離
する請求項１〜５の何れかに記載の廃水処理方法。
【請求項７】多数の汚泥保持材から成る固定床が備え
られた酸化槽が曝気槽の後または複数の処理槽の間に配
置された活性汚泥処理装置を使用し、上記酸化槽の酸化
還元電位を１００ｍｖ以上に保持して廃水の脱窒処理を
行なう請求項１〜６の何れかに記載の廃水処理方法。
【請求項８】最終の処理槽にリン反応剤を添加して廃
水の脱リン処理を行なう請求項１〜７の何れかに記載の
廃水処理方法。