JP2006247494A - 有機性排水の生物処理方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】単槽式活性汚泥法又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。
【解決手段】有機性排水を第１生物処理槽１Ａに導入して細菌により生物処理し、第１生物処理槽１Ａからの細菌を含む処理液を第２生物処理槽１Ｂに導入して活性汚泥処理し、第２生物処理槽１Ａからの処理液を汚泥と処理水とに固液分離する生物処理において、第２生物処理槽内１Ｂの汚泥の一部及び／又は分離汚泥の少なくとも一部を、槽内に孔径５〜１００μｍの浸漬膜４を設けた汚泥処理槽３に導入して好気性生物処理し、浸漬膜４の透過液を第１生物処理槽１Ａ及び／又は第２生物処理槽１Ｂに返送する。汚泥処理槽３で微小動物により汚泥減量を行い、食べ残された微細成分を浸漬膜４を透過させて、再度、濾過捕食型微小動物槽１Ｂに返送して捕食させることにより、高い汚泥減量効果と良好な処理水質の両立が可能となる。
【選択図】図３

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及び装置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及び装置に関する。

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。

特開昭５５−２０６４９号公報では、有機性排水をまず第１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２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、多数考案されている。例えば、特開２０００−２１０６９２号公報では、特開昭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、廃水処理の初沈汚泥や余剰汚泥等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いる。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。
特開昭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。

即ち、多段活性汚泥法で汚泥減量に関与する「濾過捕食型微小動物」は、細菌を吸い取って捕食するため、分散状態の細菌の捕食を得意とするが、フロック化した細菌の捕食は得意ではない。一方、細菌をかじって捕食する「凝集体捕食型微小動物」は、汚泥減量効果を高める効果があるが、フロックを解体させるため、処理水が白濁するという欠点があり、これまでの多段活性汚泥法には用いられていない。

本発明は、単槽式活性汚泥法又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。

請求項１の有機性排水の生物処理方法は、有機性排水を生物処理槽に導入して活性汚泥処理し、該生物処理槽の処理液を汚泥と処理水とに固液分離する生物処理方法において、該生物処理槽内の汚泥の一部及び／又は該分離汚泥の少なくとも一部を、槽内に孔径５〜１００μｍの浸漬濾材を設けた汚泥処理槽に導入して好気性生物処理し、該浸漬濾材の透過液を前記生物処理槽に返送することを特徴とする。

請求項２の有機性排水の生物処理方法は、請求項１において、前記汚泥処理槽に、前記有機性排水の一部及び／又は前記有機性排水で培養した細菌を添加することを特徴とする。

請求項３の有機性排水の生物処理方法は、有機性排水を第１生物処理槽に導入して細菌により生物処理し、該第１生物処理槽からの細菌を含む処理液を第２生物処理槽に導入して活性汚泥処理し、該第２生物処理槽の処理液を汚泥と処理水とに固液分離する生物処理方法において、該第２生物処理槽内の汚泥の一部及び／又は該分離汚泥の少なくとも一部を、槽内に孔径５〜１００μｍの浸漬濾材を設けた汚泥処理槽に導入して好気性生物処理し、該浸漬濾材の透過液を前記第１生物処理槽及び／又は第２生物処理槽に返送することを特徴とする。

請求項４の有機性排水の生物処理方法は、請求項３において、前記汚泥処理槽に、前記有機性排水の一部及び／又は前記第１生物処理槽の処理液の一部を添加することを特徴とする。

請求項５の有機性排水の生物処理方法は、請求項１ないし４のいずれか１項において、前記汚泥処理槽に栄養剤を添加することを特徴とする。

請求項６の有機性排水の生物処理装置は、有機性排水を活性汚泥処理する生物処理槽と、該生物処理槽の処理液を汚泥と処理水とに分離する固液分離手段とを備えてなる生物処理装置において、槽内に孔径５〜１００μｍの浸漬濾材を設けた汚泥処理槽と、該汚泥処理槽に、前記生物処理槽内の汚泥の一部及び／又は前記分離汚泥の少なくとも一部を導入する手段と、該汚泥処理槽内で好気性生物処理され、かつ浸漬濾材を透過した透過液を前記生物処理槽に返送する手段とを設けたことを特徴とする。

請求項７の有機性排水の生物処理装置は、請求項６において、前記汚泥処理槽に前記有機性排水の一部及び／又は前記有機性排水で培養した細菌を添加する手段を設けたことを特徴とする。

請求項８の有機性排水の生物処理装置は、有機性排水を細菌により生物処理する第１生物処理槽と、該第１生物処理槽からの細菌を含む処理液を活性汚泥処理する第２生物処理槽と、該第２生物処理槽の処理液を汚泥と処理水とに分離する固液分離手段とを備えてなる生物処理装置において、槽内に孔径５〜１００μｍの浸漬濾材を設けた汚泥処理槽と、該汚泥処理槽に前記第２生物処理槽内の汚泥の一部及び／又は前記分離汚泥の少なくとも一部を導入する手段と、該汚泥処理槽内で好気性生物処理され、かつ浸漬濾材を透過した透過液を前記第１生物処理槽及び／又は第２生物処理槽に返送する手段とを設けたことを特徴とする。

請求項９の有機性排水の生物処理装置は、請求項８において、前記汚泥処理槽に前記有機性排水の一部及び／又は前記第１生物処理槽の処理液の一部を添加する手段を設けたことを特徴とする。

請求項１０の有機性排水の生物処理装置は、請求項６ないし９のいずれか１項において、前記汚泥処理槽に栄養剤を添加する手段を設けたことを特徴とする。

本発明の有機性排水の生物処理方法及び装置によれば、単槽式活性汚泥法又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高負荷運転による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。

即ち、本発明では、微小動物により汚泥減量を行う汚泥処理槽を別途設け、そこで食べ残された微細成分を該汚泥処理槽内に設けた浸漬濾材を透過させて、再度、生物処理槽に返送してフロック化又は捕食させることにより、汚泥減量効果の向上と処理水質の向上の両立が可能となる。

本発明に係る単槽式活性汚泥において、汚泥処理槽に有機性排水の一部及び／又は有機性排水で培養した細菌を添加することにより、また、本発明に係る多段活性汚泥法において、汚泥処理槽に有機性排水の一部及び／又は第１生物処理槽の処理液の一部を添加することにより、微小動物に捕食され易い細菌を汚泥処理槽に添加することができ、汚泥処理槽内の微小動物量を増加させて、安定した汚泥の減量化効果を得ることができる。

また、いずれの場合においても、汚泥処理槽に栄養剤を添加することにより、微小動物の増殖を促進して汚泥の減量化効果をより一層高めることができる。

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及び装置の実施の形態を詳細に説明する。

図１〜４は本発明に係る有機性排水の生物処理方法及び装置の実施の形態を示す系統図である。

図１の方法では、原水（有機性排水）は、まず生物処理槽（活性汚泥槽）１に導入され、活性汚泥処理される。この生物処理槽１のｐＨは６以上、望ましくはｐＨ６〜８とする。

生物処理槽１の処理液は沈殿槽２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、分離汚泥の一部は生物処理槽１に返送され、残部は余剰汚泥として系外へ排出されるが、図１では、分離汚泥の一部を汚泥処理槽３へ送給して好気性生物処理して減容化する。

この汚泥処理槽３は浸漬膜４を有する膜分離式好気処理槽である。この汚泥処理槽３に設けられる浸漬膜４は、大型の後生動物やフロックの通過を阻止する一方で、ピンフロックや捕食しきれなかった分散菌は通過し得るように、孔径５〜１００μｍ、好ましくは３０〜１００μｍ程度とし、この浸漬濾材を通過した液を生物処理槽１に返送する。このようにすることで、生物処理槽１では分散菌の捕食及びフロック化、汚泥処理槽３ではフロック状汚泥の捕食及び解体と、これらの槽で役割を分担することができ、汚泥減量効果を高めることができる。このため、後述の図３，４のように、生物処理槽の前段に分散菌槽を設けない単槽式活性汚泥処理であっても、従来の単槽式活性汚泥処理に比べて、５０％程度の汚泥減量化効果を得ることができる。なお、汚泥処理槽３内の浸漬濾材は膜に限らず、プランクトンネットのようなものを用いることもできる。

図１において、沈殿槽２で分離された汚泥のうち、汚泥処理槽３に送給する汚泥量は、発生汚泥量や必要とする汚泥減量効果等に応じて適宜決定される。通常の場合、分離汚泥のうち生物処理槽１内の汚泥の１／５〜１／４０に相当する汚泥量を沈殿槽２から引き抜いて汚泥処理槽３へ送給し、残部は生物処理槽１へ返送する。余剰汚泥は、適宜汚泥処理槽３から引き抜く。

また、汚泥処理槽３の浸漬膜４の透過液は、槽内の液量を一定に保つような割合で生物処理槽１に返送することが好ましい。

なお、汚泥処理槽３での汚泥減量効果は、微小動物の捕食によるものであるため、この汚泥処理槽３のｐＨは６以下望ましくは５〜５．５の範囲に維持することが、一層高い汚泥減量効果を得る上で好ましい。この汚泥処理槽３ではｐＨをこの条件にして、高い汚泥減量効果を得ても、汚泥処理槽３は浸漬膜４を設けた膜分離式好気処理槽であるため、高い汚泥濃度を維持することができる。

図１において、余剰汚泥として沈殿槽２の分離汚泥を引き抜いているが、汚泥処理槽３内の汚泥を余剰汚泥として引き抜いても良い。この場合、余剰汚泥引き抜き量は１日当たり汚泥処理槽３容量の１／２以下、好ましくは１／５以下とし、引き抜いた汚泥を固液分離して分離水は生物処理槽１に返送しても良い。また、生物処理槽１から余剰汚泥を引き抜いても良い。余剰汚泥は、これらのうちの２以上の箇所から引き抜いても良い。

また、汚泥処理槽３へは、沈殿槽２の分離汚泥ではなく、生物処理槽１から引き抜いた汚泥を直接導入しても良く、また、生物処理槽１の汚泥と沈殿槽２の分離汚泥の両方を導入しても良い。

ところで、汚泥処理槽３に導入される生物処理槽１の汚泥或いは沈殿槽３の分離汚泥は、フロック化したものが多く、これを捕食する汚泥処理槽３での微小動物の増殖が遅くなることがある。そこで、図２に示す如く、有機性排水の一部を受け入れて培養する培養槽５を設け、この培養槽５で微小動物に捕食されやすい細菌を生成させ、この培養槽５の液を汚泥処理槽３に添加することにより、汚泥処理槽３における微小動物の増殖を促進し、これにより汚泥減量化効果を向上させることができる。この場合、培養槽５に添加するＢＯＤ源は有機性排水の一部であっても良く、他の合成排水であっても良い。この培養槽５は、非凝集性細菌が優占化した処理液を得ることができれば、運転方法は任意で良く、ｐＨ、温度、滞留時間等に制約はない。また、好気処理、嫌気処理いずれでも良い。また、連続培養でも回分培養でも良い。また、培養槽５の処理液を図２に示す如くそのまま汚泥処理槽３に添加しても良く、この処理液を分離膜、遠心分離機、凝集分離装置等により濃縮し、濃縮液を添加しても良い。また、培養槽５の処理液の代りに、有機性排水の一部を直接汚泥処理槽３に添加しても良く、これによっても汚泥処理槽３において微小動物が捕食し易い細菌を増殖させることができる。また、有機性排水の一部と培養槽５の処理液の一部との両方を汚泥処理槽３に添加しても良い。いずれの場合においても、汚泥処理槽３への添加量は、ＣＯＤとして、汚泥処理槽に添加される汚泥（沈殿槽２の分離汚泥及び／又は生物処理槽１の汚泥）のＣＯＤの５％以上、特に５〜２５％程度とすることが好ましい。

図１，２において、生物処理槽１に担体を添加しても良く、担体を添加した流動床としても良い。これにより、ＢＯＤ容積負荷５ｋｇ／ｍ^３／ｄ以上の高負荷処理も可能となる。この生物処理槽１は図１，２に示すような汚泥の返送を行う活性汚泥処理方式に限らず膜分離式活性汚泥処理方式であっても良く、いずれの場合であっても、曝気槽内に担体を添加することで高負荷処理が可能となる。また、生物処理槽１を複数直列に多段化して設けてもよい。

生物処理槽１に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。

図３の方法では、原水（有機性排水）は、まず第１生物処理槽（分散菌槽）１Ａに導入され、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％以上が酸化分解もしくは細菌の菌体に変換される。この第１生物処理槽１ＡのｐＨは６以上、望ましくはｐＨ６〜８とする。また、第１生物処理槽１Ａ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１〜２４ｈ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る。

第１生物処理槽１Ａの処理水は、第２生物処理槽（微小動物槽）１Ｂ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２生物処理槽１ＢはｐＨ６以上、好ましくはｐＨ６〜８の条件で処理を行う。

この第２生物処理槽１Ｂの汚泥（微小動物槽汚泥）を定期的に入れ替える、即ち、微小動物や糞を間引くため、ＳＲＴ（汚泥滞留時間）を４０日以下、望ましくは３０日以下、さらに望ましくは１０日〜３０日の範囲内で一定に制御することが望ましい。

また、第２生物処理槽１Ｂへ導入される第１生物処理槽１Ａからの処理液中に有機物が多量に残存した場合、その酸化分解は第２生物処理槽１Ｂで行われることになる。微小動物が多量に存在する第２生物処理槽１Ｂで細菌による有機物の酸化分解が起こると、微小動物の捕食から逃れるための対策として、細菌は捕食されにくい形態で増殖することが知られている。このように捕食されにくい形態で増殖した細菌群は、微小動物により捕食されず、これらの細菌の分解は自己消化のみに頼ることとなり、第２生物処理槽１Ｂや後述の汚泥処理槽３で汚泥が減容されにくくなる。そこで先にも述べたように、第１生物処理槽１Ａで有機物の大部分、即ち排水ＢＯＤの７０％以上、望ましくは８０％以上を分解し、菌体へと変換しておくのが好ましい。第２生物処理槽１Ｂへの溶解性ＢＯＤによる汚泥負荷は、０．１ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄ以下、特に０．３５〜０．７１ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄであることが好ましい。

第２生物処理槽１Ｂの処理液は沈殿槽２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、分離汚泥の一部は第２生物処理槽１Ｂに返送され、残部は余剰汚泥として系外へ排出されるが、図３では、分離汚泥の一部を汚泥処理槽４へ送給して好気性生物処理して減容化する。

この汚泥処理槽３は図１，２におけると同様、浸漬膜４を有する膜分離式好気処理槽である。この汚泥処理槽３に設けられる浸漬膜４は、大型の後生動物やフロックの通過を阻止する一方で、ピンフロックや捕食しきれなかった分散菌は通過し得るように、孔径５〜１００μｍ、好ましくは３０〜１００μｍ程度とし、この浸漬膜４を通過した液を第２生物処理槽１Ｂに返送する。このようにすることで、第２生物処理槽１Ｂでは分散菌の捕食及びフロック化、汚泥処理槽３ではフロック状汚泥の捕食及び解体と、これらの槽で役割を分担することができ、汚泥減量効果を更に高めることができる。なお、汚泥処理槽３内の浸漬濾材は膜に限らず、前述の如く、プランクトンネットのようなものを用いることもできる。

図３において、沈殿槽２で分離された汚泥のうち、汚泥処理槽３に送給する汚泥量は、発生汚泥量や必要とする汚泥減量効果等に応じて適宜決定される。通常の場合、分離汚泥のうち第２生物処理槽１Ｂ内の汚泥の１／５〜１／４０に相当する汚泥量を沈殿槽２から引き抜いて汚泥処理槽３へ送給し、残部は第２生物処理槽１Ｂへ返送する。余剰汚泥は、適宜、汚泥処理槽３から引き抜く。

また、汚泥処理槽３の浸漬膜４の透過液は、槽内の液量を一定に保つような割合で第２生物処理槽１Ｂに返送することが好ましい。

なお、汚泥処理槽３での汚泥減量効果は、微小動物の捕食によるものである。このため、この汚泥処理槽３のｐＨは６以下望ましくは５〜５．５の範囲に維持することが、一層高い汚泥減量効果を得る上で好ましい。この汚泥処理槽３ではｐＨをこの条件にして、高い汚泥減量効果を得ても、汚泥処理槽３は浸漬膜４を設けた膜分離式好気処理槽であるため、高い汚泥濃度を維持することができる。

図３において、余剰汚泥として沈殿槽２の分離汚泥を引き抜いているが、汚泥処理槽３内の汚泥を余剰汚泥として引き抜いても良い。この場合、余剰汚泥引き抜き量は１日当たり汚泥処理槽３容量の１／２以下、好ましくは１／５以下とし、引き抜いた汚泥を固液分離して分離水は第１生物処理槽１Ａ及び／又は第２生物処理槽１Ｂに返送しても良い。また、第２生物処理槽１Ｂから余剰汚泥を引き抜いても良い。余剰汚泥は、これらのうちの２以上の箇所から引き抜いても良い。

また、図３では、汚泥処理槽３の浸漬膜４の透過液を第２生物処理槽１Ｂに返送しているが、この透過液は第１生物処理槽１Ａに返送しても良く、第１生物処理槽１Ａと第２生物処理槽１Ｂとの両方に返送しても良い。また、汚泥処理槽３へは、沈殿槽２の分離汚泥ではなく、第２生物処理槽１Ｂから引き抜いた汚泥を直接導入しても良く、また、第２生物処理槽１Ｂの汚泥と沈殿槽２の分離汚泥の両方を導入しても良い。

ところで、汚泥処理槽３に導入される第２生物処理槽１Ｂの汚泥或いは沈殿槽２の分離汚泥は、フロック化したものが多く、これを捕食する汚泥処理槽３での微小動物の増殖が遅くなることがある。そこで、図４に示す如く、第１生物処理槽１Ａの処理液を汚泥処理槽３に導入することにより、微小動物により捕食しやすい第１生物処理槽１Ａの細菌の一部を汚泥処理槽４に添加して、汚泥処理槽４において微小動物の増殖を促進し、汚泥の減量化効果を高めることができる。この場合、第１生物処理槽１Ａの処理液を図４に示す如くそのまま汚泥処理槽３に添加しても良く、この処理液を分離膜、遠心分離機、凝集分離装置等により濃縮し、濃縮液を添加しても良い。また、第１生物処理槽１Ａの処理液の代りに、有機性排水の一部を直接汚泥処理槽３に添加しても良く、これによっても汚泥処理槽３において微小動物が捕食し易い細菌を増殖させることができる。また、有機性排水の一部と第１生物処理槽１Ａの処理液の一部との両方を汚泥処理槽３に添加しても良い。いずれの場合においても、汚泥処理槽３への添加量は、ＣＯＤとして、汚泥処理槽３に添加される汚泥（沈殿槽２の分離汚泥及び／又は第２生物処理槽１Ｂの汚泥）のＣＯＤの５％以上、特に５〜２５％程度とすることが好ましい。

図３，４において、第１生物処理槽１Ａで高負荷処理を行うために、後段の沈殿槽２の分離汚泥の一部を第１生物処理槽１Ａに返送しても良く、また第１生物処理槽１Ａとして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。更に、第１生物処理槽１Ａに担体を添加しても良く、担体を添加した流動床としても良いし、第１生物処理槽１Ａを複数直列に多段化して設けてもよい。これにより、ＢＯＤ容積負荷５ｋｇ／ｍ^３／ｄ以上の高負荷処理も可能となる。

第２生物処理槽１Ｂ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２生物処理槽１Ｂは、図３，４に示すように、汚泥の返送を行う活性汚泥処理方式又は膜分離式活性汚泥処理方式で行うのが好ましい。この場合、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。

第１生物処理槽１Ａ、第２生物処理槽１Ｂに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。

本発明において、汚泥減量を行う汚泥処理槽３に、リン脂質、遊離脂肪酸、リゾリン脂質、ステロールやこれらを含むレシチン、その他、液糖、米糠、ビールの絞り粕、植物性油の絞り粕、甜菜粕、貝殻粉、卵殻、野菜エキス、魚肉エキス、各種アミノ酸、各種ビタミン等の後生動物の増殖促進に効果のある栄養剤の１種を単独で或いは２種以上を混合して添加することは、汚泥の減量化効果をより一層高めるために好ましい。これらの栄養剤の添加量には特に制限はないが、栄養剤の添加直後の汚泥処理槽内濃度で０．０１〜１００ｍｇ／Ｌ程度となるように１日〜７日の間に１回添加することが好ましい。この添加量が少な過ぎると十分な添加効果が得られず、多過ぎると微小動物への阻害や汚泥発生量の増加につながる。

また、本発明において系外へ引き抜かれる余剰汚泥は、微小動物の割合が高いため、引き抜いた余剰汚泥を処理する余剰汚泥処理槽を設け、嫌気処理、物理処理、化学処理のいずれか又はこれらの組み合わせにより処理することでこれを容易に可溶化し、可溶化汚泥を生物処理槽（２段活性汚泥法においては第１生物処理槽及び／又は第２生物処理槽）及び汚泥処理槽のいずれかの槽に返送することにより、より一層の汚泥の減量化を図ることができる。

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３に示す如く、容量が３．６Ｌの第１生物処理槽（活性汚泥槽（汚泥返送なし））１Ａと、容量が１５Ｌの第２生物処理槽（活性汚泥槽）１Ｂと、沈殿槽２と、容量が３Ｌの汚泥処理槽３と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の処理を行った。汚泥処理槽３内には孔径１０μｍの浸漬膜４を設けた。第１生物処理槽１Ａ及び第２生物処理槽１ＢのｐＨは６．８に調整し、汚泥処理槽３のｐＨは５．０に調整した。沈殿槽２の分離汚泥のうち０．５Ｌ／ｄを汚泥処理槽３に送給し、それ以外は、第２生物処理槽１Ｂに返送した。余剰汚泥は０．２Ｌ／ｄを汚泥処理槽３から引き抜き、浸漬膜４からは透過液を０．３Ｌ／ｄで第２生物処理槽１Ｂに送給した。この汚泥処理槽３には、栄養剤としてレシチンを添加直後の槽内濃度が１ｍｇ／Ｌとなるよう１日１回添加した。第１生物処理槽１Ａに対する溶解性ＢＯＤ容積負荷は３．８５ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ^３／ｄでＨＲＴ４ｈ、第２生物処理槽１Ｂへの溶解性ＢＯＤ汚泥負荷は０．０２２ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄでＨＲＴ１７ｈ、ＳＲＴ１５ｄ、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。

この条件で１ヶ月間連続運転したところ、汚泥転換率は０．１０ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｋｇ−ＢＯＤとなった。処理水（沈殿槽２から流出する上澄水）のＢＯＤは検出限界以下であった。

実施例２
図１に示す如く、容量が１５Ｌの生物処理槽（活性汚泥槽）１と、沈殿槽２と、容量が３Ｌの汚泥処理槽３と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の処理を行った。汚泥処理槽３内には孔径１０μｍの浸漬膜４を設けた。生物処理槽１のｐＨは６．８に調整し、汚泥処理槽３のｐＨは５．０に調整した。沈殿槽２の分離汚泥のうち０．５Ｌ／ｄを汚泥処理槽３に送給し、それ以外は生物処理槽１に返送した。余剰汚泥は０．３６Ｌ／ｄを汚泥処理槽３から引き抜き、浸漬膜４からは透過液を０．１４Ｌ／ｄで生物処理槽１に送給した。この汚泥処理槽３には、栄養剤としてレシチンを添加直後の槽内濃度が１ｍｇ／Ｌとなるよう１日１回添加した。生物処理槽１に対する溶解性ＢＯＤ容積負荷は０．７６ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ^３／ｄでＨＲＴ２０ｈの条件で運転した。

この条件で１ヶ月間連続運転したところ、汚泥転換率は０．１８ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｋｇ−ＢＯＤとなった。処理水（沈殿槽２から流出する上澄水）のＢＯＤは検出限界以下であった。

実施例３
実施例１において、第１生物処理槽１Ａの処理液の一部を１２０００ｒｐｍで５分間遠心分離することにより濃縮し、濃縮液を１０５ｍｇ−ＣＯＤ／ｄ（汚泥処理槽３に添加される分離汚泥のＣＯＤの５％）の割合で汚泥処理槽３に添加した（なお、濃縮により生じた希薄液は第２生物処理槽１Ｂに送給した。）こと以外は、同様の条件で処理を行ったところ、汚泥転換率は０．０８ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｋｇ−ＢＯＤとなった。処理水（沈殿槽２から流出する上澄水）のＢＯＤは検出限界以下であった。

比較例１
実施例２において、汚泥処理槽３を設けず、生物処理槽１の溶解性ＢＯＤ容積負荷及びＨＲＴを同条件として１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
実施例１において、汚泥処理槽３を設けず、第１生物処理槽１Ａ及び第２生物処理槽１Ｂの溶解性ＢＯＤ容積負荷及びＨＲＴ、全体でのＢＯＤ容積負荷、ＨＲＴを同条件として１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０．２０ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｋｇ−ＢＯＤとなった。

以上の結果から次のことが分かる。
比較例１は従来の単槽式活性汚泥法、比較例２は従来の２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２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２段生物処理法と同程度のものである。

一方、汚泥処理槽３を設けた実施例１〜３では、汚泥転換率がそれぞれ、０．１０、０．１８及び０．０８ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｋｇ−ＢＯＤとなっており、従来法に比べ、発生汚泥量を大幅に低減することができた。特に、汚泥処理槽３を設け、第１生物処理槽１Ａの処理液の一部を汚泥処理槽３に添加した実施例３では、従来法の１／５にまで汚泥を減量することができた。

本発明の有機性排水の生物処理方法及び装置の実施の形態を示す系統図である。 本発明の有機性排水の生物処理方法及び装置の他の実施の形態を示す系統図である。 本発明の有機性排水の生物処理方法及び装置の別の実施の形態を示す系統図である。 本発明の有機性排水の生物処理方法及び装置の別の実施の形態を示す系統図である。

符号の説明

１ 生物処理槽
１Ａ 第１生物処理槽
１Ｂ 第２生物処理槽
２ 沈殿槽
３ 汚泥処理槽
４ 浸漬膜
５ 培養槽

Claims (10)

1. 有機性排水を生物処理槽に導入して活性汚泥処理し、該生物処理槽の処理液を汚泥と処理水とに固液分離する生物処理方法において、
   該生物処理槽内の汚泥の一部及び／又は該分離汚泥の少なくとも一部を、槽内に孔径５〜１００μｍの浸漬濾材を設けた汚泥処理槽に導入して好気性生物処理し、該浸漬濾材の透過液を前記生物処理槽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、前記汚泥処理槽に、前記有機性排水の一部及び／又は前記有機性排水で培養した細菌を添加することを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
3. 有機性排水を第１生物処理槽に導入して細菌により生物処理し、該第１生物処理槽からの細菌を含む処理液を第２生物処理槽に導入して活性汚泥処理し、該第２生物処理槽の処理液を汚泥と処理水とに固液分離する生物処理方法において、
   該第２生物処理槽内の汚泥の一部及び／又は該分離汚泥の少なくとも一部を、槽内に孔径５〜１００μｍの浸漬濾材を設けた汚泥処理槽に導入して好気性生物処理し、該浸漬濾材の透過液を前記第１生物処理槽及び／又は第２生物処理槽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。
4. 請求項３において、前記汚泥処理槽に、前記有機性排水の一部及び／又は前記第１生物処理槽の処理液の一部を添加することを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項において、前記汚泥処理槽に栄養剤を添加することを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
6. 有機性排水を活性汚泥処理する生物処理槽と、
   該生物処理槽の処理液を汚泥と処理水とに分離する固液分離手段と
   を備えてなる生物処理装置において、
   槽内に孔径５〜１００μｍの浸漬濾材を設けた汚泥処理槽と、
   該汚泥処理槽に、前記生物処理槽内の汚泥の一部及び／又は前記分離汚泥の少なくとも一部を導入する手段と、
   該汚泥処理槽内で好気性生物処理され、かつ浸漬濾材を透過した透過液を前記生物処理槽に返送する手段と
   を設けたことを特徴とする有機性排水の生物処理装置。
7. 請求項６において、前記汚泥処理槽に前記有機性排水の一部及び／又は前記有機性排水で培養した細菌を添加する手段を設けたことを特徴とする有機性排水の生物処理装置。
8. 有機性排水を細菌により生物処理する第１生物処理槽と、
   該第１生物処理槽からの細菌を含む処理液を活性汚泥処理する第２生物処理槽と、
   該第２生物処理槽の処理液を汚泥と処理水とに分離する固液分離手段と
   を備えてなる生物処理装置において、
   槽内に孔径５〜１００μｍの浸漬濾材を設けた汚泥処理槽と、
   該汚泥処理槽に前記第２生物処理槽内の汚泥の一部及び／又は前記分離汚泥の少なくとも一部を導入する手段と、
   該汚泥処理槽内で好気性生物処理され、かつ浸漬濾材を透過した透過液を前記第１生物処理槽及び／又は第２生物処理槽に返送する手段と
   を設けたことを特徴とする有機性排水の生物処理装置。
9. 請求項８において、前記汚泥処理槽に前記有機性排水の一部及び／又は前記第１生物処理槽の処理液の一部を添加する手段を設けたことを特徴とする有機性排水の生物処理装置。
10. 請求項６ないし９のいずれか１項において、前記汚泥処理槽に栄養剤を添加する手段を設けたことを特徴とする有機性排水の生物処理装置。

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