JP2002018467A - 有機性汚水の生物処理方法及び装置 - Google Patents

有機性汚水の生物処理方法及び装置

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Katsuyuki Kataoka
克之 片岡
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    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10Biological treatment of water, waste water, or sewage

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 不織布等の孔径が比較的大なろ過体を用い
て、混在する被ろ過物をろ過分離する固液分離法におい
て、ろ過体の孔の汚染問題を解決して、ろ過体の透過フ
ラックス水量を、安定させて、より大きくできる処理法
を提供する。 【解決手段】 生物反応槽内の活性汚泥混合液内に活性
汚泥をろ過するろ過体を浸漬配置し、前記ろ過体に生物
汚泥の付着物層を形成させてろ過する活性汚泥ろ過方法
において、間欠的にろ過体の処理水取り出し側からオゾ
ン気泡共存水を前記ろ過体の開孔を通して、前記生物反
応槽に吐出する有機性汚水の生物処理方法。生物反応槽
内にろ過体を設置し、前記ろ過体と処理水槽を処理水管
で接続し、前記ろ過体の下方部に散気管を配設し、前記
処理水管にオゾン気泡共存水の供給管を接続した有機性
汚水の生物処理装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、下水や有機性産業
排水等の有機性汚水を好気性生物処理する方法および装
置に係り、ろ過体として不織布等の孔径の大きな素材を
用いる有機性汚水の処理方法および処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、生活排廃水や工業用廃水の処
理に、活性汚泥法による処理が広く行われている。従来
の活性汚泥法による水処理において、最大の問題点の一
つは、生物処理それ自体に関わるものではなく、寧ろ、
処理物の固液分離工程にある。即ち、生物処理からの処
理物の固液分離工程にあっては、僅かな物理的条件の変
動によって、バルキング、発泡、スカム生成等が惹起す
る他、沈殿池からの汚泥のキャリオーバ、脱窒素作用に
より窒素気泡を抱き込んだ汚泥が浮上する等、固液分離
に係る各種の課題が発生し易い状況となる。
【0003】上記の実情に鑑み、最近にあっては沈殿手
段に代わる固−液分離手段として、或る種の膜を分離体
とする膜分離法が検討されている。しかし、膜分離法
は、膜透過フラックス(Flux;流束)水量が小であ
ることから、設備費と運転動力費が高額になり、規模の
小さな汚水処理施設にのみ適用可能で、大規模な汚水処
理施設には適用が困難であるという、解決を要する課題
を残していた。斯かる事情に対処して、UF膜、MF膜
等のろ過膜を使用せずに、より孔径が大きい、したがっ
て、フラックスが大きくなる不織布等のろ布をろ過面と
して活性汚泥をろ過分離する固液分離法の研究が種々な
されている。しかしながら、斯かる固液分離法の種々研
究においても、ろ布の孔を活性汚泥の粒子等が閉塞し
て、フラックス水量の良好な透過を阻害するという問題
があり、この問題を本質的に解決することができる方
法、装置等の有効手段が待たれていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明者等は、上記の
事情に鑑み、不織布等の孔径が比較的大なろ過体を用い
て、該ろ過体の面に活性汚泥の付着層を形成せしめ、こ
れに被処理水を通過させることにより、混在する被ろ過
物をろ過分離する固液分離法(「ダイナミックろ過法」
と呼称される)におけるろ過体の孔の汚染問題を効果的
に解決することによって、ろ過体の透過フラックス水量
を、従来よりも安定させて、より大きくすることのでき
る処理法を提供しようとするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の課題は、以下に記
載する各種の手段により解決される。 (1)生物反応槽内の活性汚泥混合液内に活性汚泥をろ
過するろ過体を浸漬配置し、前記ろ過体に生物汚泥の付
着物層を形成させてろ過する活性汚泥ろ過方法におい
て、間欠的にろ過体の処理水取り出し側からオゾン気泡
共存水を前記ろ過体の開孔を通して、前記生物反応槽に
吐出することを特徴とする有機性汚水の生物処理方法。
【0006】(2)生物反応槽内にろ過体を垂下設置
し、前記ろ過体と処理水槽を処理水配管で接続し、前記
ろ過体の下方部に散気管を配設し、これに空気の供給管
を接続し、前記生物反応槽の上方部には有機性汚水の供
給管が接続し、前記処理水配管にオゾン気泡共存水の供
給管を接続したことを特徴とする有機性汚水の生物処理
装置。 (3)ろ過体が、高分子材料製不織布からなる、金属製
又はプラスチック製微細多孔質の筒状体からなることを
特徴とする前記(2)記載の有機性汚水の生物処理装
置。
【0007】本発明は、不織布等の孔径の大きなろ過体
を使用して活性汚泥をろ過する方法において、ろ過体を
通して活性汚泥をろ別して清澄な処理水を取り出す操作
を継続していくにつれて、ろ過体の孔が、活性汚泥が分
泌する菌体外高分子、コロイド状粒子等によって閉塞し
て、通水抵抗が増加する現象を確実に防止する方法を追
及する過程で見出された新規の知見に基づいてなされた
ものである。即ち、ろ過体から、ろ過水を取り出す操作
を間欠的に停止して、ろ過体のろ過水取り出し側からオ
ゾン気泡含有水をろ過体を通して生物反応槽内に吐出さ
せると、ろ過体の表面に付着した汚染物が、オゾン気泡
がろ過体の孔を通過するときの強力な化学酸化作用によ
って酸化分解され、除去されることを見出し、それを基
礎として本発明を完成した。
【0008】オゾン含有気泡をろ過体を通して吐出させ
る場合、オゾンガスのみを供給すると、ろ過体の流通抵
抗のより小な孔のみを通して、オゾン気泡が吐出されて
しまうので、ろ過体の汚染物の除去効果が落ちる。従っ
て、ろ過体の処理水の取り出し側から、水にオゾンの極
めて微細な気泡(粒径が数μm)を多量に分散させた状
態(オゾンの気泡によって水が白濁したように見える状
態−このような状態の微細気泡を形成する方法として
は、高速回転羽根によって気泡を剪断する方法が好まし
い。)にするか、或は、水にオゾンを1気圧以上の加圧
下で多量に溶解したものを圧入し、ろ過体を通過させる
際に減圧して、加圧状態で溶解していたオゾンを気泡状
態に戻しつつ生物反応槽内にオゾンの微細な気泡を吐出
させるようにする方法が推奨できる。
【0009】このように、ろ過体の孔を通過する際にオ
ゾン含有気泡が存在すると、気泡の膨張作用の他に、溶
存オゾンと同時に気相のオゾンにより直接、ろ過体の汚
染物を酸化分解することができるので、洗浄効果が大き
くなると推定される。なお、予め大気圧で、オゾンを水
に溶解したオゾン溶解水(オゾンの気泡が存在しない)
を圧入しても、溶存オゾンの濃度は6mg/リットル程
度にすぎないので、ろ過体の開孔を閉塞する汚染物の除
去作用は低いものとなる。生物反応槽内に吐出されたオ
ゾンは、活性汚泥の粒子と接触して分解し、酸素ガスに
還元され、生成した酸素が活性汚泥の呼吸に利用され
る。この際、オゾンの酸化作用によって、活性汚泥粒子
の菌体外高分子が低分子化するためか、ろ過体の菌体外
高分子による汚染の進行度が軽減する傾向が認められ
た。その上、余剰活性汚泥の発生量が減少する効果があ
る。これは、オゾンによって活性汚泥粒子自体の生分解
性が向上するためによるものである。
【0010】オゾンの微細な気泡を含んだ水を吐出する
サイクルは、活性汚泥の性状、ろ過体のろ過速度によっ
て変化するが、通常は、ろ過水を採取する操作を3〜6
時間継続し、ろ過体のフラックス量が低下し始める段階
で、ろ過水の取り出しを止め、5〜20分の間、オゾン
の微細気泡含有水をろ過体を通して生物反応槽内に吐出
させる処理サイクルが推奨できる。オゾン気泡の水に対
する容積比率は、1〜5%(v/v)が好適である。こ
の範囲以下の場合にはろ過体の汚染物の除去効果が低下
し、また、前記範囲以上の場合には、その効果の向上が
さほど向上せず、オゾンを浪費することになる。本発明
に使用するろ過体としては、ポリエステル、ポリプロピ
レン等の高分子材料製不織布からなる多孔管、金属製、
又はプラスチック製微細多孔管等が好適であり、その孔
径は20〜1500μm、厚さが3mm以下のものが好
ましい。また、本発明に用いるろ過体は、中空糸膜や精
密ろ過膜であってもよい。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を参照
して詳しく説明する。図1は、本発明を実施する装置の
概略説明図であり、3は生物反応槽で、生物反応槽3の
上方部には処理対象の汚水1の供給管2を接続して、生
物反応槽3内に汚水1を供給する。生物反応槽3内にろ
過体4が設けられ、それに接続された取出管6が生物反
応槽3の外部に設けられた処理水槽7にまで延長して配
設され、処理水槽7に処理水5を排出する。この場合、
処理水槽7は生物反応槽3の下端近くに設けられ、水位
差を利用してろ過体4内の処理水5が排出されるように
なっている。生物反応槽3の内部下方部には、ろ過体4
の下方に適宜な手段で散気管8を設置し、空気9の供給
管10を接続する。前記の処理水5の取出管6の、後記
するオゾン気泡含有水12の供給管14の接続部以降の
部所に仕切り弁11を設ける。13はオゾン気泡含有水
12の貯槽で、供給管14により前記処理水4の取出管
6に接続し、この供給管14に、流れの方向の順に、そ
れぞれ、仕切り弁16、オゾン気泡含有水供給ポンプ1
5を配設する。
【0012】上記において、処理対象の汚水1が流入す
る生物反応槽3には、活性汚泥の呼吸用の酸素を供給す
る空気9が供給管10により散気管8を通して均一に分
散、供給されて、賦活した活性汚泥が良好に懸濁流動し
ている。生物反応槽3内には、不織布などの濾布を表面
に被覆したろ過体(面状、管状)4が、散気管8の所望
の上方部に複数個浸漬して、散気管8による曝気気泡に
よって、ろ過体4の濾布表面に乱流が及ぶようになって
いる。生物反応槽3内で活性汚泥によって浄化処理され
た処理水は、このろ過体4のろ布を通して汚泥を分離
し、処理水取出管6により処理水槽7に取り出される。
この場合のろ過体4による汚水1の浄化作用をもたらす
ろ過の駆動力は、生物反応槽3の水位と処理水取出管6
との水位差によって確保される。
【0013】このような処理方法で処理水5の取り出し
を継続すると、ろ過体4の不織布などのろ布の表面に付
着した活性汚泥が圧密化してろ過抵抗が増加するので、
間欠的に、例えば、数時間に1回等のように、処理水取
出管6に付設する仕切り弁11を閉め、オゾン気泡含有
水供給弁16を開け、ポンプ15を稼動してオゾン気泡
含有水貯槽13のオゾン気泡含有水12をろ過体4の内
部から生物反応槽3内の被処理水側に向けて10〜20
分程圧入する。
【0014】この処理により、ろ過体4の濾布表面に圧
密されていた活性汚泥のケーキ層が剥離し、かつ濾布の
孔に詰まっていた微細SS、菌体外高分子等がオゾンの
酸化作用によって分解除去され、濾布孔の目詰まりが解
消する。この場合に、オゾン気泡含有水12の圧入を複
数のユニットのろ過体の全部もしくは多数に一度に行な
うと、均等な流通がなされないので、数ユニット、例え
ば1〜2ユニットのろ過体毎に圧入処理し、次のユニッ
トに移るようにすることが好ましい。上記のように、ろ
過処理とオゾン気泡含有水の圧入処理のサイクルを反復
すると、驚くべきことに、1年間ろ過処理を継続しても
ろ過体の透過水量(フラックス;m/d)が、当初のろ
布によるろ過体のフラックスに同等、もしくは5〜10
%の些少減の値に維持されていることが認められた。
【0015】
【実施例】以下に本発明を実施例により具体的に説明す
るが、本発明はこれによって制限されるものではない。
【0016】実施例1 A団地の下水の活性汚泥処理装置(MLSS:4500
mg/リットル)の曝気槽内に外径5cm、内径3c
m、長さ1mの円筒多孔管(孔径:2mm)に、ポリプ
ロピレン製不織布(平均孔径:500μm)を巻いたも
のからなるろ過体10本を垂直に浸漬し、活性汚泥混合
液を水頭差(500mm)によって吸引ろ過し、清澄な
生物処理水を採取した。当初のろ過体のろ過フラックス
は7.3m/dであった。
【0017】ろ過水の取り出しを5時間行なった後、ろ
過水の取り出しを停止し、水1リットル当たり100c
cのオゾン(オゾン濃度:16g/m3 )を吹き込んで
高圧回転羽根によってオゾン気泡を微細化(気泡平均径
500μm)した状態の微細気泡共存水を20分間ろ過
体内に圧入し、活性汚泥混合液側に吐出した。微細気泡
共存水のろ過体の透過速度は2m/dとした。その後、
ろ過水の取り出しの作業を再開する。この処理サイクル
を1年間継続し、2ケ月毎のフラックスを測定した結果
を第1表に示す。
【0018】
【表1】
【0019】比較例1 オゾン気泡含有水を使用せずに、単に水だけを同様なサ
イクルで間欠的にろ過体に注入する方法を採用して実施
例1と同様に処理した。 比較例2 オゾン気泡含有水ではなく、気泡が共存しないオゾン溶
解水(溶存オゾン濃度5mg/リットル)を使用して実
施例1と同様に処理した。第1表から、本発明では1年
経過後もフラックスが殆ど低下しないのに比べ、比較例
1では、大幅なフラックス低下が見られる。比較例2で
は、比較例1よりはフラックス低下が少ないものの、本
発明に比べて、なお効果が低い。なお、ポリプロピレン
製の不織巾の耐オゾン性を懸念していたが、1年後に取
り出して観察した結果では、特に破損は認められなかっ
た。
【0020】
【発明の効果】本発明は、以上において説明したように
構成されているので、以下に記載するような効果を奏す
る。 (1)活性汚泥ろ過体のろ過孔の汚染によるフラックス
低下を確実に防止できる。 (2)ろ過体を通してオゾンの気泡が生物処理槽の活性
汚泥粒子と接触するため、活性汚泥の菌体外高分子(ろ
過体汚染物の一つ)が低分子化し、ろ過体の汚染進行を
軽減する。 (3)原水中の色度成分、COD成分がオゾンによって
分解するので処理水の水質が向上する。また、余剰活性
汚泥の生成量が減少する傾向にある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の有機性汚水の生物処理を実施する装置
の概略説明図を示す。
【符号の説明】
1 汚水 2 供給管 3 生物反応槽 4 ろ過体 5 処理水 6 取出管 7 処理水槽 8 散気管 9 空気 10 空気供給管 11 仕切り弁 12 オゾン気泡含有水 13 オゾン気泡含有水貯槽 14 オゾン気泡含有水供給管 15 オゾン気泡含有水供給ポンプ 16 仕切弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B01D 29/10 520B 530A 29/38 510C 520C

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 生物反応槽内の活性汚泥混合液内に活性
    汚泥をろ過するろ過体を浸漬配置し、前記ろ過体に生物
    汚泥の付着物層を形成させてろ過する活性汚泥ろ過方法
    において、間欠的にろ過体の処理水取り出し側からオゾ
    ン気泡共存水を前記ろ過体の開孔を通して、前記生物反
    応槽に吐出することを特徴とする有機性汚水の生物処理
    方法。
  2. 【請求項2】 生物反応槽内にろ過体を垂下設置し、前
    記ろ過体と処理水槽を処理水配管で接続し、前記ろ過体
    の下方部に散気管を配設し、これに空気の供給管を接続
    し、前記生物反応槽の上方部には有機性汚水の供給管が
    接続し、前記処理水配管にオゾン気泡共存水の供給管を
    接続したことを特徴とする有機性汚水の生物処理装置。
  3. 【請求項3】 ろ過体が、高分子材料製不織布からなる
    か、若しくは金属製又はプラスチック製微細多孔質の筒
    状体からなることを特徴とする請求項2記載の有機性汚
    水の生物処理装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2016117599A1 (ja) * 2015-01-20 2016-07-28 三菱化学エンジニアリング株式会社 酸素を含有するマイクロナノバブル及びオゾン等の殺菌性を有する気体を含有するマイクロナノバブルを供給する装置を備えた生物反応装置
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