JP2007061743A - 有機性廃水の生物処理方法および生物処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】糸状性細菌の増殖を選択的に阻害し、糸状性細菌の増殖によるバルキングを抑制できる有機性排水の生物処理方法および装置を提供することを目的とする。
【解決手段】生物処理槽２２の槽内液のｐＨを高くすることで、糸状性細菌の増殖を選択的に抑制する。具体的には、活性汚泥により有機性排水を好気的に処理する生物処理槽２２に水酸化ナトリウム等のアルカリを添加するアルカリ添加装置２５等の糸状性細菌繁殖抑制手段を設ける。生物処理槽２２内で、糸状性細菌が分散性細菌より優占する糸状性バルキング現象が発生した場合、アルカリ添加装置２５から水酸化ナトリウムを添加する等して生物処理槽２２の槽内液のｐＨを上げ、この状態を所定時間保持する糸状性細菌繁殖抑制工程を実施する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、有機性廃水を活性汚泥法により処理する有機性廃水の生物処理方法および生物処理装置に関し、特に、多段式の活性汚泥法による生物処理方法および装置に関する。

従来、有機性廃水の生物処理方法として、曝気槽と称される生物処理槽において有機物を好気的に生物分解させる活性汚泥法が知られている。活性汚泥法は、良好な水質の処理水が得られ、メンテナンスが容易であるといった利点を有するため、下水や産業廃水等の各種有機性廃水の処理に広く用いられている。

このような活性汚泥法では、曝気槽において微生物相の構成が変化して、汚泥の沈降性が悪化するバルキング現象が発生する場合がある。バルキング現象が生じると、活性汚泥と処理水との固液分離が困難になり、処理水の水質が悪化するため、従来、様々なバルキング現象の防止策が提案されている。バルキング現象の防止策としては、例えば曝気槽に対するＢＯＤ負荷を調整する方法、曝気量を調整する方法、殺菌剤を添加する方法、および高分子凝集剤またはセメント等の汚泥沈降促進剤を添加する方法等が挙げられる（例えば特許文献１）。

また活性汚泥法では、曝気槽に導入される有機性廃水に含まれるＢＯＤ（生物化学的酸素消費量で表される有機物）の２０〜３０質量％が、活性汚泥を構成する細菌の増殖に用いられる。ＢＯＤを基質として増殖した細菌は余剰汚泥として排出されるため、通常の活性汚泥法では大量の余剰汚泥が発生し、余剰汚泥の処理が必要になるという問題がある。

このため、余剰汚泥の発生量を低減することを目的として、余剰汚泥を加熱処理する方法、オゾン処理する方法、または生物の食物連鎖を利用する方法等の様々な方法が提案されている。こうした余剰汚泥の減容化方法の中でも、食物連鎖を利用する生態学的な減容化方法は、熱またはオゾンを発生させるための電力等のエネルギーを必要とする加熱処理等に比して安価であるという利点がある。

上記生態学的な減容化方法としては、二段活性汚泥法等の多段活性汚泥法が知られており、例えば特許文献２には、曝気槽（第１生物処理槽）の後段に、固着性の原生動物を保持する生物処理槽（第２生物処理槽）を設けて、有機性廃水を多段階で処理する生物処理法が開示されている。特許文献２に開示された方法では、第１生物処理槽に高いＢＯＤ負荷をかけて分散性の細菌を優先的に増殖させ、分散性細菌を含む第１生物処理槽からの流出液を第２生物処理槽に導入する。第２段処理槽には、分散性細菌を捕食する原生動物等の微小生物が保持され、分散性細菌が微小生物に捕食されることにより、余剰汚泥が減量されるとともに生物群集の凝集（汚泥のフロック化）が進行する。このため、第２生物処理槽では、沈降性のよい微生物集合体（汚泥）が形成され、第２生物処理槽からの流出液を固液分離することにより、清澄な処理水が得られる。
特開２００１−１９８５９１号公報 特開昭５５−２０６４９号公報

ところで、上述した二段活性汚泥法の第２生物処理槽において、分散性細菌を捕食して汚泥の減容化および処理水の清澄化に寄与する微小生物は、長さが１〜数μｍ程度の細菌しか捕食できない。一方、二段活性汚泥法の第１生物処理槽において、被処理水の流量変動等に伴う処理条件が変動して、分散性細菌より糸状性細菌が優占する場合がある。糸状性細菌は、長さが数十μｍ〜１ｍｍ近くにも及ぶ糸状であるため、微小生物は糸状性細菌を捕食できない。このため、第１生物処理槽において糸状性細菌が優占すると汚泥の沈降性が悪化して処理水の水質が低下するばかりでなく、汚泥の減容化も図れなくなる。

このように多段活性汚泥法では糸状性細菌の優占化の防止は特に重要であるが、糸状性細菌の繁殖防止を目的として第１生物処理槽に殺菌剤等を添加すると、第２生物処理槽における微小生物の活動に悪影響を与えるおそれがある。

本発明は上記課題に鑑みてなされ、糸状性細菌の増殖を選択的に阻害できる有機性廃水の生物処理方法および装置を提供することを目的とする。本発明は特に、多段活性汚泥法において原生動物等の微小生物を保持する生物処理槽の生物相への影響を阻害することを防止して、分散性細菌を増殖させる生物処理槽での糸状性細菌の繁殖を抑制できる生物処理方法および装置を提供することを目的とする。

本発明者は、活性汚泥により有機性廃水を好気的に処理する生物処理槽において、糸状性細菌が優占化する現象が発生した場合に、生物処理槽の槽内液のｐＨを上げることにより、糸状性細菌の増殖を選択的に抑制できることを見出し、本発明を完成した。具体的には、以下を提供する。

（１） 有機性廃水を生物処理槽に導入し活性汚泥法により処理する活性汚泥処理工程を含む生物処理方法であって、 前記活性汚泥処理工程において、前記生物処理槽内で糸状性細菌が非糸状性細菌より優占した場合に該生物処理槽の槽内液のｐＨを通常運転時より高くした状態とする糸状性細菌繁殖抑制工程を実施する有機性廃水の生物処理方法。

本発明は、糖類等の炭水化物、アミノ酸、蛋白質、または油脂等の有機物を含む下水または産業廃水等の有機性廃水の処理に用いられ、特に、ＢＯＤ濃度が５０〜２０，０００ｍｇ／Ｌ程度の有機性廃水を好適な被処理液とする。活性汚泥法は、有機性廃水の生物処理法の一種であり、異なる処理条件の複数の生物処理工程を含む多段活性汚泥法、および生物処理工程が他段階に分割されず単一の工程とされる標準活性汚泥法等がある。

本発明は、任意の方式の活性汚泥法に適用でき、特に多段階で生物処理工程を行う多段活性汚泥法に好適に適用できる。また、生物処理槽もプラグフロー式、ステップフィード式、または完全混合式等、任意の方式のものを用いることができる。活性汚泥法による生物処理が行われる生物処理槽は特に曝気槽とも称され、散気管等の酸素供給手段を備え、酸素供給手段から空気等の酸素含有気体を供給して好気的条件で活性汚泥により有機性廃水に含まれるＢＯＤ等の有機物を生物的に分解する。

活性汚泥は、有機物を基質として利用する種々の細菌、およびこれらの細菌を捕食する原生動物または後生動物等の微小生物等を含む微生物の集合体である。活性汚泥には、分散状態で増殖する分散性細菌や、凝集体を形成する凝集性細菌（以下、分散性細菌と凝集性細菌とをまとめて「非糸状性細菌」と称する）のみならず、糸状となる糸状性細菌も含まれるが、生物処理槽が通常の状態で運転されているときは、活性汚泥を構成する非糸状性細菌の増殖速度が糸状性細菌の増殖速度を上回り、非糸状性細菌が優占する。すなわち通常運転時は、生物処理槽における活性汚泥に占める非糸状性細菌の割合は糸状性細菌の割合より大きく、汚泥の沈降性も良好である。

一方、糸状性細菌が増殖した場合、すなわち糸状性細菌の増殖速度が非糸状性細菌の増殖速度を上回った場合、活性汚泥に占める糸状性細菌の割合が非糸状性細菌の割合を上回って糸状性細菌が優占し、汚泥の沈降性が悪化するバルキング現象が生じる。ここで、「バルキング現象」とは、活性汚泥の沈降性が悪化して、曝気槽から流出する活性汚泥処理液に含まれる活性汚泥と処理水との固液分離が困難となる現象をいう。バルキング現象には、糸状性細菌の増殖によるもの（以下、特に「糸状性バルキング現象」と称する）、活性汚泥を構成する細菌の凝集性が悪化することによるもの（以下、特に「分散性バルキング現象」）、またはフロック化した活性汚泥が再分散することによるもの（以下、特に「解体性バルキング現象」）等がある。

本発明では、特に糸状性バルキング現象を抑制することを目的とし、生物処理槽において糸状性細菌が増殖して優占した場合に生物処理槽の槽内液のｐＨを高くして一定時間保持する糸状性細菌繁殖抑制工程を行う。糸状性細菌繁殖抑制工程は、糸状性細菌が優占した時、すなわち活性汚泥における糸状性細菌の割合が非糸状性細菌の割合より大きくなった時に実施すればよい。

糸状性細菌が優占したか否かを判定する手段としては、顕微鏡等を用いて活性汚泥を構成する微生物の形状を目視観察する等して微生物相の推移を把握する方法、例えば、顕微鏡等で観察した際、全細菌に占める糸状性細菌の割合が２０％以上となった場合に、糸状性細菌が優占したものと判定する方法が挙げられる。あるいは、粒度分布装置を用いて活性汚泥を構成する微生物の平均粒径を求めることにより、糸状性細菌の優占度合いを検知してもよい。粒度分布装置としてはレーザー回析式等、任意の方式のものを使用できる。また、活性汚泥の沈降性を測定し、この測定値に基づいて糸状性細菌の優占度合いを検知してもよい。活性汚泥の沈降性を示す値としては、例えば活性汚泥１ｇあたりの沈降体積（ｍｌ）を示すＳＶＩ（Ｓｌｕｄｇｅ Ｖｏｌｕｍｅ Ｉｎｄｅｘ）値が挙げられ、例えば、活性汚泥のＳＶＩ値が２００以上となった時点を糸状性細菌が優占した時点とみなして糸状性細菌繁殖抑制工程を開始してもよい。

本発明に従い、生物処理槽の槽内液のｐＨを通常運転時より高くするように変化させると、非糸状性細菌はｐＨの変化に係わらず増殖できる一方、糸状性細菌はｐＨ変化に対応できずに増殖速度が低下する。ｐＨを上げることによる糸状性細菌の増殖抑制効果は、特に、チオトリックス（Thiothrix）属、スファエロチルス（Sphaerotilus）属、ミクロトリックス（Microthrix）属、ノストコイダ（Nostocoida）属、フレクトバチルス（Flectobacillus）属、および形態観察によりＴｙｐｅ０２１Ｎ、またはＴｙｐｅ１７０１と称されるタイプに分類される糸状性細菌について顕著であり、本発明は、これらの糸状性細菌の増殖を原因とする糸状性バルキング現象の抑制に好適に用いられる。このように本発明によれば生物処理槽の槽内液のｐＨを通常運転時より高くするという簡易な操作で、糸状性細菌の増殖を選択的に阻害し、糸状性バルキング現象を抑制できる。

（２） 前記糸状性細菌繁殖抑制工程において、前記槽内液のｐＨを９以上にする（１）に記載の有機性廃水の生物処理方法。

生物処理槽は、通常運転時は、ＢＯＤ容積負荷０．３〜２ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ^３／日、槽内液の溶存酸素（ＤＯ）濃度１ｍｇ／Ｌ以上、特に２〜５ｍｇ／Ｌ程度、汚泥（ＭＬＳＳ）濃度２，０００〜５，０００ｍｇ／Ｌ程度、水理学的滞留時間（ＨＲＴ）１〜４日、ｐＨは５以上９未満とされ、特に６〜８とされる。このため、糸状性細菌繁殖抑制工程ではｐＨを９以上とすることが好ましく、特に９〜１０とすることが好ましい。

（３） 前記糸状性細菌繁殖抑制工程において、前記槽内液のｐＨを通常運転時より１以上高くする（１）または（２）に記載の有機性廃水の生物処理方法。

糸状性細菌繁殖抑制工程では、通常運転時に比べて槽内液のｐＨを一時的に高くするが、槽内液のｐＨ値の変動幅は１以上であることが好ましい。また、糸状性細菌の増殖抑制効果を確実に得るためには、槽内液のｐＨを９以上で、かつ、ｐＨの変動幅が１以上となるようにすることが好ましい。

（４） 前記活性汚泥処理工程は、前記有機性廃水を第１生物処理槽に導入しＢＯＤ容積負荷１ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ^３／日以上の高負荷で好気的に処理する第１工程と、前記第１生物処理槽から流出する活性汚泥処理液を第２生物処理槽に導入し前記活性汚泥処理液に含まれる細菌を微小生物に捕食させる第２工程と、を有し、 前記第１工程の第１生物処理槽において糸状性細菌が増殖した場合に前記糸状性細菌繁殖抑制工程を行う（１）から（３）のいずれかに記載の有機性廃水の生物処理方法。

（４）記載の発明は、２以上の生物処理工程を有する多段活性汚泥法において糸状性細菌繁殖抑制工程を設けることを特徴とする。本明細書において「多段活性汚泥法」とは、処理条件の異なる複数の生物処理槽を直列に接続して構成される多段階の生物処理工程を有する活性汚泥法を意味するものとし、生物処理工程が単一である標準活性汚泥法およびその変形法と区別する。なお、標準活性汚泥法の変形法としては、例えば、モディファイドエアレーション法（またはハイレート法）、全酸化法（または長時間曝気法）、およびオキシデーションディッチ法等が挙げられる。

多段活性汚泥法は２以上の生物処理工程を有し、少なくとも、分散性細菌の増殖を促進する生物処理工程（第１工程）と、分散性細菌を捕食する微小生物の増殖を促進して余剰汚泥を減容化する生物処理工程（第２工程）とを有するものとする。（４）記載の発明では、第１工程を実施する第１生物処理槽に高いＢＯＤ容積負荷をかけることで第１生物処理槽における分散性細菌の優占的な増殖を促進し、第１工程において糸状性細菌の優占現象が生じたとき、（１）〜（３）のいずれかに記載の糸状性細菌繁殖抑制工程を行う。

標準活性汚泥法では、生物処理槽の運転条件は、通常運転時ではＢＯＤ容積負荷０．３〜０．６ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ^３／日程度であるのに対し、多段活性汚泥法の第１生物処理槽の運転条件は、通常運転時でＢＯＤ容積負荷１ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ^３／日以上とする。また通常運転時の槽内液のＤＯ濃度は、多段活性汚泥法の第１生物処理槽では１ｍｇ／Ｌ程度とする。さらに、通常運転時の槽内液のＭＬＳＳ濃度は２，０００〜３，０００ｍｇ／Ｌ程度、ＨＲＴは５〜３０日であるのに対し、多段活性汚泥法の第１生物処理槽の菌体濃度は２００〜１，５００ｍｇ／Ｌ程度、ＨＲＴは２〜８時間とする。一方、槽内液のｐＨは活性汚泥法の方式によらず概ね、ｐＨ５〜９、特に６〜８であり、多段活性汚泥法の第１生物処理槽においても通常運転時の槽内液のｐＨは５〜９とする。

第２工程を実施する第２生物処理槽は、ツリガネムシ、またはヒルガタワムシ等の原生動物および後生動物といった、細菌を捕食する微小生物の増殖を促進する。具体的には、第２生物処理槽の処理条件は、ＢＯＤ容積負荷０．１ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ^３／日以下、槽内液のＤＯ濃度１ｍｇ／Ｌ以上、特に２〜５ｍｇ／Ｌ程度、ＭＬＳＳ濃度３，０００〜８，０００ｍｇ／Ｌ程度、ＨＲＴ０．５〜３日程度、ｐＨは６〜８程度とされる。

多段活性汚泥法では、第１生物処理槽を非糸状性細菌の増殖に適した条件とするため、従来はバルキング現象が生じにくいとされている。しかし、バルキング現象が生じた場合、第１生物処理槽に殺菌剤等を添加すると、第２生物処理槽に保持されている微小生物の増殖等まで阻害するおそれがあった。これに対し本発明では、第１生物処理槽の槽内液のｐＨを一時的に高くすることで糸状性細菌の繁殖を抑制できるため、微小生物の増殖等を阻害するおそれを回避できる。

（５） 前記糸状性細菌繁殖抑制工程において、前記槽内液を高くした状態とする時間を、前記槽内液の水理学的滞留時間の１以上１０倍以下とする、（１）から（４）のいずれかに記載の有機性廃水の生物処理方法。

生物処理槽のｐＨを高くする時間は、槽内液のＨＲＴの１〜１０倍、特に２〜７倍、さらには３〜５倍であることが好ましい。ｐＨを高くする時間が短すぎると、糸状性細菌の増殖抑制効果が充分でない。一方、ｐＨを高くする時間を長くしすぎると、非糸状性細菌の増殖まで阻害してしまうため、通常運転時の処理条件に戻しても非糸状性細菌の活性を速やかに回復させることができなくなる。（５）記載の発明によれば、生物処理槽の槽内液のｐＨを通常運転時より高くしても非糸状性細菌の増殖を維持し、生物処理槽における有機性廃水の処理効率の低下を抑制できる。

（６） 有機物を含む有機性廃水が導入され好気的条件で前記有機物を活性汚泥法で処理する生物処理槽を備える有機性廃水の生物処理装置であって、 前記生物処理槽は、該生物処理槽において糸状性細菌が増殖した場合に該生物処理槽の槽内液を通常運転時より高くする糸状性細菌繁殖抑制手段を備える生物処理装置。

糸状性細菌繁殖抑制手段としては、生物処理槽に水酸化ナトリウム等のｐＨを高くするアルカリを添加するアルカリ添加装置が挙げられる。また、生物処理槽には、粒度分布装置等で構成される糸状性細菌繁殖発生検知手段を設け、かかる検知手段により糸状性細菌が優占した場合に自動的にアルカリを添加するようにしてもよい。

なお、本発明は糸状性細菌が増殖した生物処理槽の槽内液のｐＨを高くすることで、糸状性の繁殖を抑制するものであるが、糸状性細菌繁殖抑制工程を実施する際、槽内液のｐＨを上げるとともに、他の糸状性細菌繁殖抑制手段を併用することは除外されない。他の糸状性細菌繁殖抑制手段としては、生物処理槽の槽内液の温度または塩類濃度等を変更する方法、および種々のバルキング抑制剤を添加する方法等がある。バルキング抑制剤としては、糸状性細菌を特異的に殺菌する殺菌剤および界面活性剤等がある。さらに、生物処理槽における分散性細菌による有機物分解を促進するため、糸状性細菌繁殖抑制工程実施時に微生物製剤、または栄養剤等を添加してもよい。

本発明によれば、主として非糸状性細菌を増殖させて有機性廃水を処理する生物処理槽における糸状性細菌の増殖を選択的に抑制できる。このため、分散性細菌を捕食する原生動物等の増殖を阻害することを回避して、バルキング現象を抑制できる。

以下、本発明について図面を用いて詳細に説明する。以下、同一部材には同一符号を付し、説明を省略又は簡略化する。図１は、本発明の第１実施形態に係る有機性廃水の生物処理装置（以下、単に「処理装置」という）１１の模式図である。処理装置１１は、生物処理槽２２と、固液分離手段としての沈殿池２４とを備える。

生物処理槽２２には流入管３１が接続され、有機性廃水が流入管３１から生物処理槽２２に導入される。また、生物処理槽２２と沈殿池２４とは処理液管３３および汚泥返送管３９で接続され、生物処理槽２２から流出する活性汚泥処理液は処理液管３３から沈殿池２４に送られる。沈殿池２４には汚泥返送管３９以外に処理水取出管３５と汚泥引抜管３７とが接続されている。沈殿池２４では、活性汚泥処理液が固液分離され、得られた固形分は一部が返送汚泥として汚泥返送管３９から生物処理槽２２に返送され、残部は余剰汚泥として汚泥引抜管３７から排出される。一方、固形分が分離されて得られる処理水は、処理水取出管３５から取り出される。

この処理装置１１では、標準活性汚泥法により有機性廃水が処理される。以下、処理方法について説明する。処理装置１１は、ＢＯＤ濃度が５０〜２，０００ｍｇ／Ｌ程度の有機性廃水の処理に適しており、こうした有機性廃水を処理装置１１の被処理液として流入管３１から生物処理槽２２に導入する。生物処理槽２２は、酸素供給手段としての散気管２３を備え、槽内に活性汚泥を保持する。かかる生物処理槽２２では、散気管２３から空気等の酸素含有気体を生物処理槽２２に供給しながら有機性廃水と活性汚泥とを混合し、好気的条件で有機物を生物的に分解する活性汚泥処理工程を行う。

生物処理槽２２は、糸状性細菌の優占していない間は、ＢＯＤ容積負荷０．３〜０．６ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ^３／日程度、槽内液のＤＯ濃度１ｍｇ／Ｌ程度、ＭＬＳＳ濃度２，０００〜３，０００ｍｇ／Ｌ程度、ＨＲＴ１〜３日程度、ｐＨ５以上９未満の条件で運転する通常運転を行う。一方、生物処理槽２２において糸状性細菌が優占した時は、生物処理槽２２に糸状性細菌繁殖抑制手段としてのアルカリ添加装置２５から水酸化ナトリウム等のアルカリを添加して糸状性細菌繁殖抑制工程を実施する。

糸状性細菌繁殖抑制工程では、アルカリを添加する等して、生物処理槽２２の槽内液のｐＨが通常運転時に比べて少なくとも１以上、高くなるようにして、その状態を一定時間保持する。糸状性細菌繁殖抑制工程では、生物処理槽２２の槽内液のｐＨを９以上で、かつ、通常運転時より１以上高くすることが好ましい。生物処理槽２２の槽内液のｐＨを高くする糸状性細菌繁殖抑制工程は、少なくとも１２〜１００時間とすることが好ましく、特に、生物処理槽２２のＨＲＴの１〜１０倍、好ましくは２〜７倍、特に好ましくは３〜５倍の時間とするとよい。

糸状性細菌繁殖抑制工程を開始するまでの時間（以下、「ｐＨ上昇時間」）、つまり生物処理槽２２内の槽内液のｐＨを、通常運転時の値（例えばｐＨ７）から糸状性細菌繁殖抑制工程実施時の値（例えばｐＨ９．５）に上げるまでの時間は、特に限定されない。

なお、本発明において槽内液のｐＨを高くする以外の糸状性細菌繁殖抑制手段を併用することは妨げられず、糸状性細菌繁殖抑制工程の途中、または糸状性細菌繁殖抑制工程の後で、他の糸状性細菌繁殖抑制手段を用いてさらに糸状性細菌の優占現象の抑制を図ってもよい。他の糸状性細菌繁殖抑制手段としては、殺菌剤、界面活性剤、凝集剤等のバルキング抑制効果を有する薬剤を添加する方法、および、槽内液の温度、塩濃度を変更する方法等が挙げられる。

また、糸状性細菌繁殖抑制工程の途中、または糸状性細菌繁殖抑制工程の後で、活性汚泥の活性を維持する操作を行なってもよい。活性汚泥の活性を維持する操作としては、ズーグレア（Zoogloea）属細菌等の分散性細菌を含む微生物製剤、または微生物用の栄養剤を添加する方法が挙げられる。微生物製剤は、細菌を乾燥させてなる乾燥微生物製剤、または液状微生物製剤等の任意のものを用いることができる。同様に、微生物用の栄養剤も任意のものを用いることができる。

上述した糸状性細菌繁殖抑制工程を実施した後、生物処理槽２２の槽内液のｐＨを通常運転時のｐＨに戻し、活性汚泥処理を行なう。槽内液のｐＨは、塩酸等の酸を添加することにより急激に通常運転時のｐＨに戻してもよく、流入管３１から被処理液を流入させながら処理液管３３から槽内液を取り出すことで槽内液のｐＨを徐々に低下させてもよい。

沈殿池２４では、生物処理槽２２からの流出液を処理液管３３から導入し、活性汚泥処理液に含まれる活性汚泥等の固形分を液分から分離する。固形分が分離された液体は処理水として処理水管３５から取り出し、固形分は一部を返送汚泥として汚泥返送管３９から生物処理槽２２に返送し、余剰分を余剰汚泥として汚泥引抜管３７から引抜き排出する。

図２は、本発明の第２実施形態に係る有機性廃水の生物処理装置（以下、単に「処理装置」という）１２の模式図である。処理装置１２は、互いに直列に接続された２つの生物処理槽を備える。具体的には、処理装置１２には第１生物処理槽２１と第２生物処理槽２２とが設けられ、多段活性汚泥法の一種である二段活性汚泥法による処理が行われる。

この処理装置１２では、被処理液を導入する流入管３１は第１生物処理槽２１に接続される。第１生物処理槽２１と第２生物処理槽２２とは、接続管３２で接続され、第１生物処理槽２１から流出する液体（以下、「第１工程処理液」）は接続管３２を介して第２生物処理槽２２に導入される。

処理装置１２は、第１生物処理槽２１に対して高いＢＯＤ負荷をかけて第１生物処理槽２１内で分散性細菌の増殖を促進して分散性細菌を優占させ、第２生物処理槽２２では増殖速度の遅い原生動物等の微小生物を優占させて汚泥のフロック化を図る。このため、処理装置１２は、ＢＯＤ濃度が５００〜２０，０００ｍｇ／Ｌ程度の有機性廃水の処理に適する。

第１生物処理槽２１では、分散性細菌の増殖に有利なように、基質濃度を高くした高負荷で活性汚泥処理を行なう第１工程を行う。具体的には、第１生物処理槽２１における通常運転時の処理条件は、ＢＯＤ容積負荷１〜１０ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ^３／日程度、菌体濃度２００〜１，５００ｍｇ／Ｌ程度、ＨＲＴ２〜８時間程度、ｐＨ５以上９未満の条件とすることが好ましい。第１生物処理槽２１では、高いＢＯＤ負荷で好気的に生物分解を進めるため、充分な量の酸素を供給することが好ましく、具体的には、槽内液のＤＯ濃度が１ｍｇ／Ｌ以上となるように、散気管２３から空気等の酸素含有気体を供給するとよい。

第２生物処理槽２２では、細菌を捕食する原生動物等を増殖させるため、基質濃度を低くした低負荷で活性汚泥処理を行なう第２工程を行う。具体的には、第２生物処理槽２２における通常運転時の処理条件は、ＢＯＤ容積負荷０．１ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ^３／日以下、槽内液のＤＯ濃度１ｍｇ／Ｌ程度、ＭＬＳＳ濃度３，０００〜８，０００ｍｇ／Ｌ程度、ＨＲＴ０．５〜３日程度、ｐＨ５以上９未満の条件とすることが好ましい。

第２生物処理槽２２から流出する液体（以下、「第２工程処理液」）は処理液管３３を介して沈殿池２４に導入する。沈殿池２４では第１実施形態に係る処理装置１１の場合と同様に第２工程処理液を固液分離し、得られた処理水を処理水管３５から取り出し、汚泥の一部を汚泥返送管３９から第２生物処理槽２２に返送し、余剰汚泥を汚泥引抜管３７から排出する。

本実施形態のように、活性汚泥処理工程を多段階で行う多段活性汚泥法では、分散性細菌の増殖を促進する生物処理槽（本実施形態では第１生物処理槽２１）において、糸状性細菌の優占が認められた場合に糸状性細菌繁殖抑制工程を実施する。すなわち、本実施形態では、第１生物処理槽２１に糸状性細菌繁殖抑制手段としてのアルカリ添加装置２５を設け、第１生物処理槽２１において、糸状性細菌が優占した場合、第１生物処理槽２１の槽内液のｐＨを高くして、糸状性細菌繁殖抑制工程を開始する。

本発明によれば、第１生物処理槽２１の槽内液のｐＨを高くすることで糸状性細菌を抑制するため、第２生物処理槽２２に保持された微小生物にダメージを与えることが防止できる。従って、糸状性細菌繁殖抑制工程を終了した後、速やかに良好な水質の処理水を得ることができる。

[実施例]
以下、実施例に基づき本発明をさらに詳しく説明する。実施例で用いる有機性廃水として、肉エキス、魚肉エキス、および液糖の混合物を用い、化学的酸素消費量で表される有機物（ＣＯＤｃｒ）濃度が１，０００ｍｇ／Ｌの人工廃水を調製した。また、分散性細菌としては、厨房施設の生物処理槽内の活性汚泥を種菌とし、この種菌を培養したものを用いた。種菌は、ペプトン０．５質量％、酵母エキス０．２質量％、オリーブ油０．２質量％、およびリン酸二ナトリウム（Ｎａ_２ＨＰＯ_４）０．２質量％を含む培地（初発ｐＨを８．０としたもの）中で、２５℃、４８時間、フラスコ培養した。

実施例では図２の処理装置１２における第１生物処理槽２１を模した実験装置を用い、上記条件で培養した分散性細菌を投入し、以下の条件で上記の人口廃水を被処理液とした実験を行なった。
［生物処理槽条件］
容量 ；３，７５０ｍＬ
ＣＯＤ容積負荷；４．０ｋｇ／ｍ^３／日
ＨＲＴ ；６時間
通気量 ；１ｖｖｍ
［槽内液条件（通常運転時）］
菌体濃度 ；３００ｍｇ／Ｌ
ｐＨ ；７．０
ＤＯ ；４〜５ｍｇ／Ｌ
温度 ；２５℃

上記条件で実験を行なったところ、実験開始から７日目に生物処理槽内に糸状性細菌が増殖し始め、実験開始後１０日目には糸状性細菌が優占化した。そこで、生物処理槽に水酸化ナトリウムを添加することにより、槽内液のｐＨを９．５とした状態で２４時間運転を継続する糸状性細菌繁殖抑制工程を実施した。その後、塩酸を添加することにより槽内液のｐＨを７．０に戻して、通常の活性汚泥処理工程を再開し、糸状性細菌繁殖抑制工程終了前後の生物処理槽２２内の糸状性細菌の個数および菌糸長、並びに糸状性でない分散性の細菌（一般細菌）の菌数を計測することから本発明の効果を検討した。

一般細菌の菌数は、Ｒ２Ａ寒天培地を用いて２５℃、７日間の培養を行い、培地上に生育したコロニー数を計測することから求めた。糸状性細菌については、顕微鏡観察により、以下の階級に分けて各階級の糸状性細菌の個数を求め、カッコ内に示す各階級の中央値を各階級の糸状性細菌の平均菌糸長として、糸状菌の個数と平均菌糸長とを乗じて菌糸長を求めた。
［菌糸長（平均菌糸長）］
１０μｍ以上５０μｍ未満 （３０μｍ）
５０μｍ以上２００μｍ未満 （１２５μｍ）
２００μｍ以上５００μｍ未満 （３５０μｍ）
５００μｍ以上１，０００μｍ未満（７５０μｍ）

なお、顕微鏡観察とＲ２Ａ寒天培地で培養したコロニーの１６ＳｒＤＮＡを指標とした遺伝子解析とから、本実施例で優占化した糸状性細菌はスファエロチルス属の細菌（Sphaerotilus sp.）とフレクトバチルス属の細菌（Flectobacilus sp.）と同定された。前者はＲ２Ａ寒天培地上で綿状の特徴的なコロニーを形成し、後者は桃色のコロニーを形成することから一般細菌と区別できた。菌糸長は、前者については概ね５０〜５００μｍで、後者については１０〜１００μｍ程度であった。また、槽内液を遠心分離した後、孔径０．４５ｍｍのフィルターで固形物を除去した液体の可溶性のＣＯＤｃｒを測定した。なお、ここでは糸状性細菌の菌数が、一般細菌の菌数を上回ることを「糸状性細菌が優占化する」こととした。

[比較例]
比較例として、実施例と同じ条件の実験を行ない、実施例と同様に実験開始後１０日目に糸状性細菌が優占化した後、生物処理槽２２の処理条件を変更することなく、つまり、槽内液のｐＨを７．０とした運転を継続した実験を行なった。

表１に、実施例と比較例について、糸状性細菌および一般細菌の菌数、糸状性細菌の菌糸長、分離液の可溶性ＣＯＤｃｒについて、実験開始後１０日目（実施例について、糸状性細菌繁殖抑制工程実施直前）、実験開始後１１日目（実施例について、糸状性細菌繁殖抑制工程終了後２４日目）、実験開始後１３日目（実施例について、糸状性細菌繁殖抑制工程終了後７２時間）での計測値を示す。なお、表中、スファエロチルス属細菌は「Ｓｐ」、フレクトバチルス属細菌は「Ｆｌ」と省略する。

表１に示すとおり、糸状性細菌繁殖抑制工程を実施した実施例では糸状性細菌を抑制でき、糸状性細菌繁殖抑制工程終了後も糸状性細菌を抑制できた。また、糸状性細菌繁殖抑制工程の実施により、生物処理槽での生物活動全体の活性低下並びに処理水質の悪化が見られたが、糸状性細菌繁殖抑制工程後は速やかに生物活動を活性化させ、良好な処理を行なうことができた。一方、糸状性細菌繁殖抑制工程を実施しなかった比較例では、糸状性細菌が優占化した状態が継続した。

本発明は、下水等の有機性廃水の生物処理に用いることができる。

本発明の第１実施形態に係る生物処理装置の模式図である。 本発明の第２実施形態に係る生物処理装置の模式図である。

符号の説明

１１、１２ 生物処理装置
２１、２２ 生物処理槽
２４ 沈殿池
２５ バルキング抑制手段（アルカリ添加装置）

Claims (6)

1. 有機性廃水を生物処理槽に導入し活性汚泥法により処理する活性汚泥処理工程を含む生物処理方法であって、
   前記活性汚泥処理工程において、前記生物処理槽で糸状性細菌が非糸状性細菌より優占した場合に該生物処理槽の槽内液のｐＨを通常運転時より高くした状態とする糸状性細菌繁殖抑制工程を実施する有機性廃水の生物処理方法。
2. 前記糸状性細菌繁殖抑制工程において、前記槽内液のｐＨを９以上にする請求項１に記載の有機性廃水の生物処理方法。
3. 前記糸状性細菌繁殖抑制工程において、前記槽内液のｐＨを通常運転時より１以上高くする請求項１または２に記載の有機性廃水の生物処理方法。
4. 前記活性汚泥処理工程は、前記有機性廃水を第１生物処理槽に導入しＢＯＤ容積負荷１ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ^３／日以上の高負荷で好気的に処理する第１工程と、前記第１生物処理槽から流出する活性汚泥処理液を第２生物処理槽に導入し前記活性汚泥処理液に含まれる細菌を微小生物に捕食させる第２工程と、を有し、
   前記第１工程の第１生物処理槽において糸状性細菌が増殖した場合に前記糸状性細菌繁殖抑制工程を行う請求項１から３のいずれかに記載の有機性廃水の生物処理方法。
5. 前記糸状性細菌繁殖抑制工程において、前記槽内液を高くした状態とする時間を、前記槽内液の水理学的滞留時間の１以上１０倍以下とする、請求項１から４のいずれかに記載の有機性廃水の生物処理方法。
6. 有機物を含む有機性廃水が導入され好気的条件で前記有機物を活性汚泥法で処理する生物処理槽を備える有機性廃水の生物処理装置であって、
   前記生物処理槽は、該生物処理槽において糸状性細菌が増殖した場合に該生物処理槽の槽内液を通常運転時より高くする糸状性細菌繁殖抑制手段を備える生物処理装置。

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