JP2005279551A - 有機性排水の生物処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】微小動物の捕食作用を利用した多段活性汚泥法において、安定した処理水質を維持した上でより一層の処理効率の向上と余剰汚泥発生量の低減を図る。
【解決手段】有機性排水を、第一生物処理槽１に導入し、非凝集性細菌により、ＢＯＤを酸化分解する。第一生物処理槽１の処理水を、第二生物処理槽２に導入し、残存している有機成分の酸化分解、非凝集性細菌の自己分解及び微小動物による捕食による汚泥の減量化を行う。第二生物処理槽２の処理水を沈殿槽３で固液分離し、分離水を処理水として系外へ排出し、分離汚泥の一部は嫌気性消化槽４に送給する。嫌気性消化槽４における嫌気性消化により、第二生物処理槽２で減量されない成分が変性ないし細分化され、嫌気性細菌の菌体や微小動物により捕食可能なものとなる。嫌気性消化槽４の処理物は、第一生物処理槽１及び／又は第二生物処理槽２に返送する。
【選択図】図１

Description

本発明は、生活排水、下水、食品工場やパルプ工場をはじめとした広い濃度範囲の有機性排水の処理に利用することができる有機性排水の生物処理方法に関するものであり、特に、処理水質を悪化させることなく、処理効率を向上させ、かつ、余剰汚泥発生量の低減が可能な有機性排水の生物処理方法に関する。

有機性排水を生物処理する場合に用いられる活性汚泥法は、処理水質が良好で、メンテナンスが容易であるなどの利点から、下水処理や産業廃水処理等に広く用いられている。しかしながら、活性汚泥法におけるＢＯＤ容積負荷は０．５〜０．８ｋｇ／ｍ^３／ｄ程度であるため、広い敷地面積が必要となる。また、分解したＢＯＤの２０％が菌体、即ち汚泥へと変換されるため、大量の余剰汚泥処理も問題となる。

有機性排水の高負荷処理に関しては、担体を添加した流動床法が知られている。この方法を用いた場合、３ｋｇ／ｍ^３／ｄ以上のＢＯＤ容積負荷で運転することが可能となる。しかしながら、この方法では発生汚泥量は分解したＢＯＤの３０％程度で、通常の活性汚泥法より高くなることが欠点となっている。

特公昭５５−２０６４９号公報では、有機性排水をまず第一処理槽で細菌処理して、排水に含まれる有機物を酸化分解し、非凝集性の細菌の菌体に変換した後、第二処理槽で固着性原生動物に捕食除去させることにより、余剰汚泥の減量化が可能になるとしている。更に、この方法では高負荷運転が可能となり、活性汚泥法の処理効率も向上する。

このように細菌の高位に位置する原生動物や後生動物の捕食を利用した廃水処理方法は、多数考案されており、例えば、特開２０００−２１０６９２号公報では、特公昭５５−２０６４９号公報の処理方法で問題となる原水の水質変動による処理性能悪化の対策を提案している。具体的な方法としては、「被処理水のＢＯＤ変動を平均濃度の中央値から５０％以内に調整する」、「第一処理槽内及び第一処理水の水質を経時的に測定する」、「第一処理水の水質悪化時には微生物製剤又は種汚泥を第一処理槽に添加する」等の方法を挙げている。

特公昭６０−２３８３２号公報では、細菌、酵母、放線菌、藻類、カビ類や廃水処理の初沈汚泥や余剰汚泥を原生動物や後生動物に捕食させる際に、超音波処理又は機械撹拌により、上記の餌のフロックサイズを動物の口より小さくさせる方法を提案している。

また、流動床と活性汚泥法の多段処理に関する技術が特許第３４１０６９９号公報に提案されており、この方法では、前段の生物処理を担体流動床式とし、後段の生物処理を多段活性汚泥処理とすることにより、余剰汚泥発生量を更に低減するとされている。この方法では後段の活性汚泥処理をＢＯＤ汚泥負荷０．１ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄの低負荷で運転することにより、汚泥を自己酸化させ、汚泥引き抜き量を大幅に低減できるとしている。
特公昭５５−２０６４９号公報 特開２０００−２１０６９２号公報 特公昭６０−２３８３２号公報 特許第３４１０６９９号公報

上述のような微小動物の捕食作用を利用した多段活性汚泥法は、有機性排水処理に既に実用化されており、対象とする排水によっては処理効率の向上、発生汚泥量の減量化は可能である。

しかしながら、汚泥減量効果は処理条件や排水の水質によっては異なるものの、単槽式活性汚泥法で発生する汚泥量を半減させる程度であり、また、安定した汚泥減量を長期にわたり維持できないのが現状である。これは、細菌主体の汚泥を捕食するための後段の微小動物槽において、汚泥の多くが捕食されず残存したり、捕食に関与する微小動物を高濃度で維持できないことが原因である。その上、捕食を行う微小動物は細菌に比べ高等な生物であるため、寿命が長く（自己分解速度が遅く）、このことが更に汚泥を減量化させるのを困難にしている。

従って、本発明は、微小動物の捕食作用を利用した多段活性汚泥法において、安定した処理水質を維持した上でより一層の処理効率の向上と余剰汚泥発生量の低減を図る有機性排水の生物処理方法を提供することを目的とする。

本発明の有機性排水の生物処理方法の第１の態様は、有機性排水を第一生物処理工程に導入して非凝集性細菌により生物処理し、該第一生物処理工程からの非凝集性細菌を含む処理水を第二生物処理工程に導入して活性汚泥処理する生物処理方法において、該第二生物処理工程の汚泥、又は該第二生物処理工程の汚泥を固液分離して得られた汚泥の少なくとも一部を嫌気処理工程に導入して嫌気処理し、該嫌気処理工程の処理物を前記第一生物処理工程及び／又は第二生物処理工程に返送することを特徴とする。

本発明の有機性排水の生物処理方法の第２の態様は、有機性排水を第一生物処理工程に導入して非凝集性細菌により生物処理し、該第一生物処理工程からの非凝集性細菌を含む処理水を第二生物処理工程に導入して活性汚泥処理する生物処理方法において、該第二生物処理工程の汚泥、又は該第二生物処理工程の汚泥を固液分離して得られた汚泥の少なくとも一部を好気処理工程に導入して好気条件で酸化し、該好気処理工程の処理物の少なくとも一部を嫌気処理工程に導入して嫌気処理し、該嫌気処理工程の処理物を前記第一生物処理工程、第二生物処理工程及び好気処理工程よりなる群から選ばれる１以上の工程に返送することを特徴とする。

本発明の第１の態様では、有機物除去を行う第一生物処理工程（分散菌槽）からの分散菌の捕食を行う第二生物処理工程（微小動物槽）からの汚泥を、嫌気条件下で嫌気性細菌の働きにより可溶化、有機酸化、変性させて再度、分散菌化及び／又は微小動物への捕食に供することにより、処理効率の向上と余剰汚泥発生量の低減を図る。

本発明の第２の態様では、この嫌気処理工程に先立ち好気処理工程を経由することで、汚泥中に占める微小動物割合が高くなり、後段の嫌気処理工程での汚泥の可溶化が容易となる。

本発明の有機性排水の生物処理方法によれば、微小動物の捕食作用を利用した多段活性汚泥法において、安定した処理水質を維持した上でより一層の処理効率の向上と余剰汚泥発生量の低減を図ることができる。

以下に図面を参照して本発明の有機性排水の生物処理方法の実施の形態を詳細に説明する。

図１〜３は本発明の第１の態様に係る有機性排水の生物処理方法の実施の形態を示す系統図であり、図４，５は本発明の第２の態様に係る有機性排水の生物処理方法の実施の形態を示す系統図である。図１〜５において、同一機能を奏する部材には同一符号を付してある。

図１の方法では、原水（有機性排水）は、まず第一生物処理槽（分散菌槽）１に導入され、非凝集性細菌により、ＢＯＤ（有機成分）の７０％以上、望ましくは８０％以上、更に望ましくは９０％以上が酸化分解される。この第一生物処理槽１のｐＨは６以上、望ましくはｐＨ６〜８とする。また、第一生物処理槽１へのＢＯＤ容積負荷は１ｋｇ／ｍ^３／ｄ以上、例えば１〜２０ｋｇ／ｍ^３／ｄ、ＨＲＴ（原水滞留時間）は２４ｈ以下、例えば０．５〜２４ｈとすることで、非凝集性細菌が優占化した処理水を得ることができ、また、ＨＲＴを短くすることでＢＯＤ濃度の低い排水を高負荷で処理することができ、好ましい。また、担体を添加することにより、高負荷、滞留時間の短縮が可能になる。

第一生物処理槽１の処理水は、ｐＨ６以上、望ましくはｐＨ６〜８の範囲に制御された第二生物処理槽（微小動物槽）２に導入され、ここで、残存している有機成分の酸化分解、非凝集性細菌の自己分解及び微小動物による捕食による汚泥の減量化が行われる。

この第二生物処理槽２では細菌に比べ増殖速度の遅い微小動物の働きと細菌の自己分解を利用するため、微小動物と細菌が系内に留まるような運転条件及び処理装置を用いなければならない。そこで第二生物処理槽２には汚泥返送を行う活性汚泥法又は膜分離式活性汚泥法を用いることが望ましい。更に望ましくは曝気槽内に担体を添加することで微小動物の槽内保持量を高めることができる。

また、図２に示す如く、図１の方法において、第二生物処理槽２を多段化し、２槽以上の生物処理槽２Ａ，２Ｂを直列に設け、前段処理槽２ＡでｐＨ５〜６、望ましくはｐＨ５〜５．５の条件で処理を行い、後段処理槽２ＢでｐＨ６以上、好ましくはｐＨ６〜８の条件で処理を行うようにしても良く、このような多段処理により、前段処理槽２Ａで汚泥の捕食を効果的に行い、後段処理槽２Ｂで汚泥の固液分離性の向上、処理水水質の向上を図ることができる。図２の方法は、図１において、第二生物処理槽２を多段化した点のみが異なり、その他は同様の構成とされている。なお、第二生物処理槽２での汚泥発生量を減らすため、図２のように仕切を作らず、図１のような単槽で第二生物処理槽２のｐＨを６以下に設定しても良いが、この場合には、処理水を放流する前には中和が必要となる。

第二生物処理槽２の処理水は沈殿槽３で固液分離され、分離水は処理水として系外へ排出される。また、分離汚泥の一部は余剰汚泥として系外へ排出され、一部は第二生物処理槽２に返送され、残部は嫌気性消化槽４に送給される。分離汚泥の第二生物処理槽２と嫌気性消化槽４への汚泥返送比率は、以下の嫌気性消化槽４での汚泥滞留時間を維持できれば良く、発生汚泥量にあわせて任意に変化させることができる。

即ち、本発明の第１態様では、微小動物が分散菌の捕食を行っている第二生物処理槽２内の汚泥又はこれを固液分離して得られる汚泥の少なくとも一部を嫌気性消化槽４に導入して、嫌気条件にて、汚泥の可溶化、低級有機酸や低級アルコールへの有機酸化、ないし変性を行う。従って、嫌気性消化槽４へは、沈殿槽３の分離汚泥ではなく、第二生物処理槽２から引き抜いた汚泥を導入しても良い。

第二生物処理槽２内汚泥は微小動物の占める割合が高く、少なくともＳＳの１０％以上、運転条件によっては３０％以上を占めている。微小動物は細菌に比べ嫌気条件下で容易に死滅し、可溶化され、酸生成細菌により有機酸化されるため、嫌気性消化槽４での汚泥滞留時間（ＳＲＴ）は０．５日以上、例えば０．５〜５日で十分である。また、嫌気性消化槽４で生成した有機酸やアルコールがメタン生成細菌の働きにより、メタンに変換されるのを防ぐため、嫌気性消化槽４ではｐＨを６．０以下、望ましくは５．５以下、例えば５〜５．５にするか、温度を３０℃以下、望ましくは２５℃以下、例えば２０〜２５℃に設定することが望ましい。ただし、有機酸やアルコールに変換した有機物をメタンに変換し、エネルギーとして回収又は処分する場合は、嫌気性消化槽４をｐＨ６．０以上、又は温度３０℃以上としても良い。この嫌気性消化槽４における嫌気性消化により、第二生物処理槽２中の微小動物や捕食されずに残存していた細菌は、有機酸やアルコールへと変換される。また、その他のＳＳ分である微小動物の糞や死骸、細菌など、第二生物処理槽２で減量されない成分も、この嫌気性消化槽４で変性ないし細分化され、また嫌気性細菌の菌体へ変換されるため、微小動物により捕食可能なものとなる。

図１，２では、この嫌気性消化槽４の処理物をそのまま第一生物処理槽１及び／又は第二生物処理槽２に返送する。

この嫌気性消化槽４の処理物は、図３に示す如く、濃縮機又は脱水機等の固液分離装置５で固液分離し、有機酸やアルコールを含む分離水（嫌気処理水）を第一生物処理槽１に返送して再度分散菌に変換し、固形分（汚泥）を第二生物処理槽２に返送して微小動物に捕食させるようにしても良く、これにより汚泥の更なる減量化が可能となる。この場合、余剰汚泥の引抜きは沈殿槽３から行っても良いが、嫌気性消化槽４の後段の固液分離装置５から行っても良い。また、この固液分離装置５で固液分離された固形分をすべて第二生物処理槽２に返送せず、再度嫌気性消化槽４に戻すことにより、嫌気性消化槽４において、高濃度嫌気性消化が可能となり、ＳＲＴを長くし、可溶化を促進することができる。また、濃縮機のような固液分離装置を設けずに、嫌気性消化槽４内に浸漬膜を設けるか、或いは担体を添加することで、固液分離又は高濃度消化を行うこともできる。

図４に示す方法は、嫌気性消化槽４の前段に好気性消化槽６を設けた点が図１に示す方法と異なり、第一生物処理槽１、第二生物処理槽２、沈殿槽３及び嫌気性消化槽４における処理は同様に行われる。

即ち、本発明の第２態様では、第二生物処理槽２内の汚泥又はこれを固液分離して得られる汚泥の少なくとも一部を好気性消化槽６に導入して、ｐＨ６以下、望ましくはｐＨ５〜５．５の条件で好気性消化を行い、処理汚泥及び処理水の少なくとも一部を嫌気性消化槽４に送給して嫌気条件下で可溶化、有機酸化ないし変性させる。この場合においても、分離汚泥の好気性消化槽６及び第二生物処理槽２への返送汚泥比率は、以下に示す好気性消化槽６での汚泥滞留時間を維持できれば、発生汚泥量にあわせて任意に変化させることができる。

図４において、好気性消化槽６は、汚泥減量効果だけではなく、この好気性消化槽６を経由することで、汚泥に占める微小動物割合が更に高くなり、後段の嫌気性消化槽４での汚泥の可溶化が容易となる点で優れる。好気性消化槽６の汚泥滞留時間は１２時間以上、望ましくは２４時間以上、例えば２４〜２４０時間であるが、固液分離装置を設けて汚泥返送を行う好気処理法又は担体を添加した流動床又は膜分離式好気処理法とすることで汚泥滞留時間を更に高めることが可能となる。好気性消化槽６からの汚泥の一部を嫌気性消化槽４を経由せずに直接第二生物処理槽２に返送しても良く、これにより第二生物処理槽２の微小動物の補充にも役立つ。

図５に示す方法は、図４の方法において、図３に示す如く、嫌気性消化槽４の後段に固液分離装置５を設けた点が異なり、図３におけると同様に嫌気性消化槽４の処理物の固液分離、分離水及び分離汚泥の返送が行われる。ここで、固液分離装置５の分離汚泥は、更に好気性消化槽６に返送しても良い。

図１〜５の方法は本発明の実施の形態の一例を示すものであり、本発明はその要旨を超えない限り、何ら図示の方法に限定されるものではない。

例えば、第一生物処理槽は、高負荷処理のために、後段の沈殿槽の分離汚泥の一部を返送する他、担体を添加した流動床方式としたり、２槽以上の生物処理槽を直列に設けて多段処理を行っても良い。特に、担体の添加により、ＢＯＤ容積負荷５ｋｇ／ｍ^３／ｄ以上の高負荷処理も可能となり、好ましい。この場合、添加する担体の形状は球状、ペレット状、中空筒状、糸状等任意であり、大きさも０．１〜１０ｍｍ程度の径で良い。また、担体の材料は天然素材、無機素材、高分子素材等任意であり、ゲル状物質を用いても良い。また、第二生物処理槽２では、細菌に比べ増殖速度の遅い微小動物の働きと細菌の自己分解を利用するため、微小動物と細菌が系内に留まるような運転条件及び処理装置を採用することが重要であり、このために、第二生物処理槽は、図１〜５に示すように、汚泥の返送を行う汚泥返送式生物処理を行う他、槽内に分離膜を浸漬して膜分離式活性汚泥処理を行うことも望ましい。更に望ましくは、曝気槽内に担体を添加することで微小動物の槽内保持量を高めることができる。この場合の担体としては、第一生物処理槽に添加する担体として前述したものと同様のものを用いることができる。

ところで、排水処理では、生物処理由来の汚泥以外にも最初沈殿池や加圧浮上槽などからも汚泥が発生する。これらを嫌気処理した場合、生物処理由来の汚泥に比べ、分解しやすいため５０％以上の可溶化、有機酸への変換が可能である。また、可溶化しない成分も細分化されており、微小動物による捕食が可能である。従って、本発明においては、第二生物処理槽の汚泥が導入される嫌気処理工程（嫌気性消化槽）に初沈汚泥や加圧浮上汚泥を加え、可溶化しないＳＳ分を微小動物に捕食させることで工場全体から排出される余剰汚泥量を低減することも可能となる。

以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。

実施例１
図１に示す如く、容量が３．６Ｌの第一生物処理槽（活性汚泥槽（汚泥返送なし））１と容量が１５Ｌの第二生物処理槽（活性汚泥槽）２及び沈殿槽３と、容量が１Ｌの嫌気性消化槽４を連結させた実験装置を用いて、本発明による有機性排水（ＢＯＤ６３０ｍｇ／Ｌ）の処理を行った。第一生物処理槽１のｐＨは６．８、第二生物処理槽２のｐＨは６．８、嫌気性消化槽４のｐＨは６．０にそれぞれ調整した。第一生物処理槽１に対する溶解性ＢＯＤ容積負荷は３．８５ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ^３／ｄでＨＲＴ４ｈ、第二生物処理槽２への溶解性ＢＯＤ汚泥負荷は０．０２２ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄでＨＲＴ１７ｈ、全体でのＢＯＤ容積負荷は０．７５ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ^３／ｄでＨＲＴ２１ｈの条件で運転した。

第一，第二生物処理槽１，２内のＳＳは５０００ｍｇ／Ｌであり、沈殿槽３からの引抜き汚泥は１００００ｍｇ／Ｌに濃縮された。この濃縮汚泥を２５０ｍl／ｄの割合で引抜き、嫌気性消化槽４に添加した。また、２５０ｍｌ／ｄを余剰汚泥として系外へ排出し、残りすべての汚泥を第二生物処理槽２に返送した。嫌気性消化槽４のＨＲＴ及びＳＲＴは４日に設定し、嫌気性消化槽４の処理汚泥は第二生物処理槽２に返送した。

この条件で４ヶ月間連続運転したところ、嫌気性消化槽４の処理水中の溶解性ＢＯＤ濃度は４０００ｍｇ−ＢＯＤ／Ｌで酢酸が５５％、プロピオン酸が４０％を占めていた。第二生物処理槽２から引き抜いた汚泥量から算出した汚泥転換率は０．１２ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｋｇ−ＢＯＤとなった。

実施例２
図２に示す如く、第二生物処理槽２を容量５Ｌの前段処理槽２Ａと、容量１０Ｌの後段処理槽２Ｂとの二段活性汚泥槽（５Ｌ＋１０Ｌ）としたこと以外は実施例１と同様の実験装置を用いて実施例１と同様に有機性排水（ＢＯＤ６３０ｍｇ／Ｌ）の処理を行った。なお、前段処理槽のｐＨは５．０、後段処理槽のｐＨは６．８に調整した。その他の条件は、実施例１におけると同様である。

第一，第二生物処理槽１，２内のＳＳは５０００ｍｇ／Ｌであり、沈殿槽３からの引抜き汚泥は１００００ｍｇ／Ｌに濃縮された。この濃縮汚泥の内２５０ｍl／ｄを引抜き、嫌気性消化槽４に添加した。また、２０８ｍｌ／ｄを余剰汚泥として系外へ排出し、残りすべての汚泥を第二生物処理槽２に返送した。嫌気性消化槽４のＨＲＴ及びＳＲＴは４日に設定し、嫌気性消化槽４の処理汚泥は第二生物処理槽２に返送した。

この条件で４ヶ月間連続運転したところ、嫌気性消化槽４の処理水中の溶解性ＢＯＤ濃度は６５００ｍｇ−ＢＯＤ／Ｌで酢酸が５５％、プロピオン酸が３５％を占めていた。第二生物処理槽２から引き抜いた汚泥量から算出した汚泥転換率は０．１０ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｋｇ−ＢＯＤとなった。

実施例３
図４に示す如く、嫌気性消化槽４の前段に容量２Ｌの好気性消化槽６を設けたこと以外は実施例１と同様の実験装置を用いて実施例１と同様に有機性排水（ＢＯＤ６３０ｍｇ／Ｌ）の処理を行った。なお、好気性処理槽のｐＨは５．０に調整した。その他の条件は実施例１におけると同様である。

第一，第二生物処理槽１，２内のＳＳは５０００ｍｇ／Ｌであり、沈殿槽３からの引抜き汚泥は１００００ｍｇ／Ｌに濃縮された。この濃縮汚泥の２５０ｍl／ｄを好気性消化槽６に添加し、同量を好気性消化槽６から引き抜き嫌気性消化槽４に添加し、残りすべての濃縮汚泥を第二生物処理槽２に返送した。好気性消化槽６のＨＲＴ及びＳＲＴは８日とした。また、嫌気性消化槽４のＨＲＴ及びＳＲＴは４日とし、嫌気性消化槽４の処理汚泥は第二生物処理槽２に返送した。

この条件で４ヶ月間連続運転したところ、嫌気性消化槽４の処理水中の溶解性ＢＯＤ濃度は６５００ｍｇ−ＢＯＤ／Ｌで酢酸が５５％、プロピオン酸が３５％を占めていた。第二生物処理槽２から引き抜いた汚泥量（１８５ｍｌ／ｄ）から算出した汚泥転換率は０．０９ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｋｇ−ＢＯＤとなった。

実施例４
図３に示す如く、嫌気性消化槽４の後段に固液分離装置５を設けた以外は実施例１と同様の実験装置を用いて実施例１と同様に有機性排水（ＢＯＤ６３０ｍｇ／Ｌ）の処理を行った。各槽のｐＨ条件、負荷条件等は実施例１におけると同様である。

第一，第二生物処理槽１，２内のＳＳは５０００ｍｇ／Ｌであり、沈殿槽３からの引抜き汚泥は１００００ｍｇ／Ｌに濃縮された。この濃縮汚泥の２５０ｍl／ｄを嫌気性消化槽４に添加し、残りすべての濃縮汚泥を第二生物処理槽２に返送することで、第一，第二生物処理槽１，２から汚泥を引き抜かずに槽内ＳＳを一定に保つことができた。嫌気性消化槽４のＨＲＴは４日とし、嫌気性消化槽４の処理物は固液分離装置５で固液分離し、処理水は第一生物処理槽１に、分離汚泥の半量は第二生物処理槽２に、１／４量は嫌気性消化槽４に返送し、１／４量は余剰汚泥として引き抜いた。

この条件で４ヶ月間連続運転したところ、嫌気性消化槽４の処理水中の溶解性ＢＯＤ濃度は４０００ｍｇ−ＢＯＤ／Ｌで酢酸が５５％、プロピオン酸が４０％を占めていた。嫌気性消化槽４から引き抜いた汚泥量から算出した汚泥転換率は０．１０ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｋｇ−ＢＯＤとなった。

実施例５
図５に示す如く、嫌気性消化槽４の前段に容量２Ｌの好気性消化槽６を設けたこと以外は実施例４と同様の実験装置を用いて実施例４と同様に有機性排水（ＢＯＤ６３０ｍｇ／Ｌ）の処理を行った。なお、好気性消化槽６のｐＨは５．０に調整した。その他の条件は実施例４におけるものと同様である。

第一，第二生物処理槽１，２内のＳＳは５０００ｍｇ／Ｌであり、沈殿槽３からの引抜き汚泥は１００００ｍｇ／Ｌに濃縮された。この濃縮汚泥の２５０ｍl／ｄの割合を好気性消化槽６に添加し、同量を好気性消化槽６から引き抜き嫌気性消化槽４に添加し、残りすべての濃縮汚泥を第二生物処理槽２に返送することで、第一，第二生物処理槽１，２から汚泥を引き抜かずに槽内ＳＳを一定に保つことができた。好気性消化槽６のＨＲＴ及びＳＲＴは８日とした。また、嫌気性消化槽４のＨＲＴは４日とし、嫌気性消化槽４の処理汚泥は固液分離装置５で固液分離し、処理水は第一生物処理槽１に、固形分の半量は第二生物処理槽２に、残りの３／８量は嫌気性消化槽４に返送し、残りの１／８量は余剰汚泥として引き抜いた。

この条件で４ヶ月間連続運転したところ、嫌気性処理槽４の処理水中の溶解性ＢＯＤ濃度は６５００ｍｇ−ＢＯＤ／Ｌで酢酸が５５％、プロピオン酸が３５％を占めていた。嫌気性消化槽４から引き抜いた汚泥量から算出した汚泥転換率は０．０７ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｋｇ−ＢＯＤとなった。

比較例１
図６に示す如く、容量１５Ｌの生物処理槽（活性汚泥槽）２’と沈殿槽３とからなる実験装置を用いて、有機性排水（ＢＯＤ６３０ｍｇ／Ｌ）の処理を行った。生物処理槽２’の溶解性ＢＯＤ容積負荷は０．７６ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ^３／ｄで、ＨＲＴ２０ｈ、ｐＨ６．８の条件で４ヶ月間連続運転したところ、処理水は良好だったものの、汚泥転換率は０．４０ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｋｇ−ＢＯＤとなった。

比較例２
図７に示す如く、嫌気性消化槽４を省略した以外は実施例１と同様の実験装置を用いて、実施例１と同様に有機性排水（ＢＯＤ６３０ｍｇ／Ｌ）の処理を行った。各槽のｐＨ条件、負荷条件等は実施例１におけると同様である。

この条件で４ヶ月間連続運転したところ、処理水は良好だったものの、第二生物処理槽２から引き抜いた汚泥量から算出した汚泥転換率は０．２０ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｋｇ−ＢＯＤとなった。また、第二生物処理槽２のＶＳＳに占める微小動物割合は約２５％（ｗ／ｗ）であった。

実施例１，４，５及び比較例１，２における投入ＢＯＤに対する余剰汚泥発生量（汚泥転換率）を図８に示す。また、実施例４，５と比較例１，２の実験開始４ヶ月後の運転状況を表１に示す。

以上の結果から次のことが分かる。

比較例１は従来の活性汚泥法、比較例２は従来の二段生物処理法による処理を実施したものである。従来の活性汚泥法（比較例１）では汚泥転換率は０．４０ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｋｇ−ＢＯＤとなっていたが、比較例２の様に多段生物処理を導入することで汚泥転換率は０．２０ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｋｇ−ＢＯＤとなり、汚泥発生量を１／２に低減することができた。この汚泥減量効果はこれまでに報告されている二段生物処理法と同程度のものである。

一方、本発明のように嫌気性消化工程を導入し、特に汚泥減量効果が顕著だった実施例５では、汚泥転換率がそれぞれ、０．０７ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｋｇ−ＢＯＤとなっており、従来法に比べ、発生汚泥量を１／６に低減することができた。実施例５で汚泥減量が顕著な原因は、ｐＨ５に設定した好気性消化槽での微小動物の捕食により、汚泥ＶＳＳに占める微小動物割合が第二生物処理槽２では３２％（ｗ／ｗ）であるのに対し、この好気性消化槽では最大で６０％にまで達していたことにある。高微小動物割合の汚泥の可溶化は容易で実施例２，３，５の嫌気性消化槽４での可溶化率は６５％にまで達しており、可溶化率が最大で４０％（嫌気性消化槽４に投入する汚泥ＶＳＳの微小動物割合：３０％（ｗ／ｗ））にまでしか達しなかった実施例１，４に比べ、高い汚泥減量効果に繋がった。更に嫌気性消化汚泥を固液分離し、溶解性ＣＯＤ成分を再度、第一生物処理槽１で分散菌に変換することで、実施例５では、従来法の１／６の汚泥減量効果を達成することができた。

本発明の有機性排水の生物処理方法は、生活排水、下水、食品工場やパルプ工場をはじめとした広い濃度範囲の有機性排水の処理に利用することができる。

本発明の第１の態様に係る有機性排水の生物処理方法の実施の形態を示す系統図である。 本発明の第１の態様に係る有機性排水の生物処理方法の他の実施の形態を示す系統図である。 本発明の第１の態様に係る有機性排水の生物処理方法の別の実施の形態を示す系統図である。 本発明の第２の態様に係る有機性排水の生物処理方法の実施の形態を示す系統図である。 本発明の第２の態様に係る有機性排水の生物処理方法の他の実施の形態を示す系統図である。 比較例１で用いた実験装置を示す系統図である。 比較例２で用いた実験装置を示す系統図である。 実施例１，４，５及び比較例１，２における投入ＢＯＤ量と余剰汚泥発生量との関係を示すグラフである。

符号の説明

１ 第一生物処理槽
２ 第二生物処理槽
３ 沈殿槽
４ 嫌気性消化槽
５ 固液分離装置
６ 好気性消化槽

Claims (6)

1. 有機性排水を第一生物処理工程に導入して非凝集性細菌により生物処理し、該第一生物処理工程からの非凝集性細菌を含む処理水を第二生物処理工程に導入して活性汚泥処理する生物処理方法において、
   該第二生物処理工程の汚泥、又は該第二生物処理工程の汚泥を固液分離して得られた汚泥の少なくとも一部を嫌気処理工程に導入して嫌気処理し、該嫌気処理工程の処理物を前記第一生物処理工程及び／又は第二生物処理工程に返送することを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
2. 請求項１において、前記第二生物処理工程のｐＨを６以下とすることを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
3. 請求項１において、前記第二生物処理工程を２段以上の多段処理とし、ｐＨ６以下の生物処理後に、ｐＨ６以上の生物処理を行うことを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項において、前記嫌気処理工程の処理物を固液分離し、分離液を前記第一生物処理工程に返送すると共に、分離汚泥を前記第二生物処理工程に返送することを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
5. 有機性排水を第一生物処理工程に導入して非凝集性細菌により生物処理し、該第一生物処理工程からの非凝集性細菌を含む処理水を第二生物処理工程に導入して活性汚泥処理する生物処理方法において、
   該第二生物処理工程の汚泥、又は該第二生物処理工程の汚泥を固液分離して得られた汚泥の少なくとも一部を好気処理工程に導入して好気条件で酸化し、該好気処理工程の処理物の少なくとも一部を嫌気処理工程に導入して嫌気処理し、該嫌気処理工程の処理物を前記第一生物処理工程、第二生物処理工程及び好気処理工程よりなる群から選ばれる１以上の工程に返送することを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
6. 請求項５において、前記嫌気処理工程の処理物を固液分離し、分離液を前記第一生物処理工程に返送すると共に、分離汚泥を前記第二生物処理工程、嫌気処理工程及び好気処理工程よりなる群から選ばれる１以上の工程に返送することを特徴とする有機性排水の生物処理方法。

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