JP2007105630A

JP2007105630A - 有機性排水の処理方法

Info

Publication number: JP2007105630A
Application number: JP2005299043A
Authority: JP
Inventors: Kihachiro Misawa; 輝八郎三沢
Original assignee: Sumiju Environmental Engineering Co Ltd
Current assignee: Sumiju Environmental Engineering Co Ltd
Priority date: 2005-10-13
Filing date: 2005-10-13
Publication date: 2007-04-26

Abstract

【課題】嫌気・好気法あるいは嫌気・無酸素・好気法による有機性排水の生物処理方法において、余剰汚泥の生成そのものを大幅に抑制することが可能な有機性排水の処理方法を提供することを目的とする。
【解決手段】有機性排水を活性汚泥を用いて生物処理する方法において、嫌気槽・好気槽あるいは嫌気槽・無酸素槽・好気槽の順に配列された生物処理槽を設け、被処理水を嫌気槽に導入し、順次嫌気性処理・好気性処理あるいは嫌気性処理・無酸素処理・好気性処理を行うと共に、好気槽の後段に設けられた固液分離装置で処理水と汚泥を分離して、この分離された汚泥を嫌気槽に循環し、汚泥を嫌気状態と好気状態に繰り返し曝して生物処理槽内の汚泥を、バチルス属の菌が優占種である汚泥とするようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、下水や有機性の産業排水などを活性汚泥を用いて生物処理する有機性排水の処理方法に関する。

従来、下水や有機性の産業排水などの処理には、活性汚泥法に代表される微生物を利用した生物処理方法が用いられてきた。従来の活性汚泥処理法は分解性の有機物除去が中心であったが、近年河川や海、湖沼などの富栄養化によって藻類やアオコが異常発生しており、リンや窒素のような栄養塩類の除去も必要になっている
リンや窒素を除去する生物処理方法として、嫌気・好気法（ＡＯ法）によるリンの除去、硝化脱窒法による窒素の除去が広く知られており、さらに、脱リン法と硝化脱窒法を組み合わせた嫌気・無酸素・好気法（Ａ２Ｏ法）も知られている。

活性汚泥法の変法であるこれら嫌気・好気法あるいは嫌気・無酸素・好気法は、活性汚泥法における問題点の一つである糸状性バルキングの防止法としても有効である。
糸状性バルキングの原因となる糸状性細菌は、分子状酸素を必要とする好気性菌であり、嫌気性状態や無酸素状態では生存が困難であったり、あるいは生存し続けることはできない。そのため、嫌気・好気法あるいは嫌気・無酸素・好気法では糸状性細菌の増殖が抑制され、沈殿槽での分離が良好な沈降性のよい汚泥が生成するという特徴がある。

上述したように、嫌気・好気法あるいは嫌気・無酸素・好気法は糸状性バルキングの防止や窒素・リンの除去が可能であるが、しかしながら、従来の標準的活性汚泥法（好気的生物処理法）と同様に、有機性排水を処理する際に大量の余剰汚泥が発生する
余剰汚泥の処理や廃棄には手間と費用がかかることから、極力余剰汚泥を排出しないプロセスが切望されている。

余剰汚泥の減量化の方法としてオゾン処理法が知られている（例えば、特許文献１参照）。この技術は活性汚泥処理の余剰汚泥をオゾン処理により生物分解性に改質した後、改質汚泥を曝気槽に戻して好気性処理するものである。
また、余剰汚泥を好熱性細菌等の微生物を用いて改質処理した後、曝気槽に戻して処理する方法も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
その他、アルカリ処理、酸処理、加熱処理あるいは超音波処理等で汚泥を生物分解性に改質した後、活性汚泥処理等の生物処理槽に戻して処理する汚泥の減量化が可能な排水処理方法が検討されている。

しかし、このように汚泥に改質処理を施して減量化する場合、大量の薬剤や電気・熱などのエネルギーが必要になること、また、汚泥の改質によって分解された汚泥は新たにＢＯＤ（生物化学的酸素消費量）になるため、その増加したＢＯＤの処理のために設備の増設が必要になり、かつ、運転費用も嵩むという問題を有していた。

特開平６−２０６０８８号公報特開平１１−９０４９３号公報

本発明は、嫌気・好気法あるいは嫌気・無酸素・好気法による有機性排水の生物処理方法において、余剰汚泥の生成そのものを大幅に抑制することが可能な有機性排水の処理方法を提供することを目的とする。

本発明は、上述した課題を達成するためになされたもので、以下の手段で解決された。有機性排水を活性汚泥（以下、単に汚泥と記す）を用いて生物処理する方法において、嫌気槽・好気槽あるいは嫌気槽・無酸素槽・好気槽の順に配列された生物処理槽を設け、被処理水を嫌気槽に導入し、順次嫌気性処理・好気性処理あるいは嫌気性処理・無酸素処理・好気性処理を行うと共に、好気槽の後段に設けられた固液分離装置で処理水と汚泥を分離して、この分離された汚泥を嫌気槽に循環し、汚泥を嫌気状態と好気状態に繰り返し曝して生物処理槽内の汚泥を、バチルス属の菌が優占種である汚泥とするようにした。

また、嫌気槽あるいは嫌気槽と無酸素槽とからなる嫌気部と好気槽からなる好気部における被処理水の滞留時間の比率を約１：１〜１：２とすること、生物処理槽の汚泥濃度を約４０００〜２００００ｍｇＭＬＳＳ／Ｌに維持すること、嫌気槽あるいは嫌気槽と無酸素槽からなる嫌気部の被処理水の酸化還元電位（以下、ＯＲＰと記す）を約−２００〜−４００ｍＶ、好気槽からなる好気部の被処理水の溶存酸素（以下、ＤＯと記す）を約０．１〜数ｐｐｍに維持することも特徴とする。

嫌気・好気法あるいは嫌気・無酸素・好気法によって有機性排水を処理する生物処理法において、嫌気槽・好気槽あるいは嫌気槽・無酸素槽・好気槽からなる生物処理槽内の汚泥を、バチルス属の菌が優占種である汚泥とすることにより、余剰汚泥の生成そのものを大幅に抑制でき、余剰汚泥の発生量を大幅に削減することが可能である。
特に、嫌気槽あるいは嫌気槽と無酸素槽からなる嫌気部と好気槽からなる好気部における被処理水の滞留時間の比率を約１：１〜１：２とし、生物処理槽の汚泥濃度を約４０００〜２００００ｍｇ／Ｌ、嫌気部の被処理水のＯＲＰを約−２００〜−４００ｍＶ、好気部の被処理水のＤＯを約０．１〜数ｐｐｍに維持することにより、余剰汚泥の効果的な削減を図ることが可能である。

このように発生汚泥量の大幅な削減により、排水処理コストの削減、作業性の改善、廃棄物削減に多大な効果を奏する。

以下、本発明に関する好適な実施形態を添付図面に従って説明するが、本発明は下記の実施の形態になんら限定されるものではなく、適宜変更して実施することが可能である。
図１は本発明による排水処理方法を実施するための処理装置の好適な一実施形態を模式的に示す構成図である。Ｍは嫌気槽１Ａと好気槽２をこの順に配設した生物処理槽である。３は処理水と汚泥とを分離する沈殿槽などの固液分離装置である。

沈殿槽やスクリーンなどの前処理設備（図示していない）で砂や固形物などの夾雑物が除去された下水や有機性の産業排水などの被処理水が、排水供給管Ｌ１を介して、生物処理槽Ｍの嫌気槽１Ａに供給される。嫌気槽１Ａでは、図示していない水中撹拌機などによって、空気中の酸素が溶解しないように無曝気の状態で撹拌が行われる。

この嫌気槽１Ａ内で嫌気処理された被処理水は、送液管Ｌ２を介して、空気あるいは酸素ガスが供給される好気槽２に導入され、好気処理される。好気槽２で処理された被処理水は送液管Ｌ３を介して固液分離装置３に導入される。

固液分離装置３で分離された汚泥は、汚泥引抜管Ｌ５を介して排出され、この排出汚泥の一部は、生物処理槽Mの各槽の汚泥濃度が所定の濃度になるように、汚泥返送管Ｌ７を介して嫌気槽１Ａに返送される。残部の排出汚泥は、余剰汚泥として余剰汚泥排出管Ｌ６を介して系外に排出される。

固液分離装置３で汚泥が分離された処理水は、処理水排出管Ｌ４を介して排出され、図示しない設備において三次処理や滅菌処理などが行われた後、河川等に放流される。

上述のように、汚泥を嫌気槽１Ａと好気槽２及び固液分離装置3との間を循環させて、汚泥を嫌気状態と好気状態に繰り返し曝すことにより、好気性菌の一部は嫌気槽１Ａで死滅後可溶化され、その一部は他の菌体の合成に利用され、残りは分解される。嫌気性菌の一部は逆に、好気槽２で死滅後可溶化され、その一部は他の菌体の合成に利用され、残りは分解される。

一方、汚泥の菌体の一種である内生胞子を形成する好気性又は通性嫌気性桿菌のバチルス属の菌などは嫌気状態や好気状態に曝されても死滅することがなく、嫌気槽１Ａでは胞子を作って生き残り、好気槽２では発芽して菌の活性を取り戻して排水中の有機物を摂取し除去する働きをする。
また、バチルス族の菌、例えば、枯草菌などはタンパク質分解酵素やでん粉分解酵素などを多く生産するため嫌気状態や好気状態にて死滅した菌体の分解を促進し、汚泥の発生を抑制する。

以上のように、汚泥を嫌気状態と好気状態に繰り返し曝すことにより、バチルス属の菌は増殖し、排水を処理する汚泥の優占種となり、その他の菌は死滅・分解するので汚泥の生成量が削減される。

上記のようなバチルス属の菌を優占種とする汚泥にするためには、分子状酸素が存在しない嫌気槽１Ａや後述する無酸素槽１Ｂの嫌気部と、空気などを曝気して酸素を存在させる好気槽２の好気部における被処理水の滞留時間（水理学的滞留時間）の割合を調整する必要があり、その適した比率は約１：１〜１：２である。

下水処理などの嫌気・好気法における従来の標準的な生物処理槽の滞留時間は大略５〜７時間程度で、嫌気槽：好気槽の滞留時間の比は、約１：３である。また、嫌気・無酸素・好気法における従来の標準的な生物処理槽の滞留時間は大略７〜１２時間程度で、嫌気槽：無酸素槽：好気槽の滞留時間の比は、約１：２：６である。
すなわち、従来の嫌気・好気法あるいは嫌気・無酸素・好気法における嫌気部と好気部の比は約１：２〜１：３であり、好気部の方が嫌気部に比べて２〜３倍大きい。これに対して、本発明の方法では、好気部は嫌気部の約１〜２倍であり、従来の方法に比較して嫌気部の比を高く維持する必要がある。

また、生物処理槽Ｍの嫌気槽１Ａと好気槽２内の汚泥濃度は可能な限り、例えば約４０００〜２００００ｍｇＭＬＳＳ／Ｌと高く維持し、かつ、好気槽２内のＤＯを約０．１〜数ｐｐｍに維持して良好な好気状態を保つ必要がある。こうすることによって好気槽２内の汚泥の呼吸活性を高く維持することができ、好気槽２内での嫌気性菌の死滅・分解や汚泥の自己消化が促進され、汚泥の発生を抑制することができる。

また、好気槽2内の汚泥は呼吸活性が高いので、固液分離装置３に送られた後、固液分離装置３内の酸素を消費する。このため固液分離装置3で分離される汚泥中のＤＯはほとんどゼロになるので、このＤＯをほとんど含まない汚泥を嫌気槽１Ａに返送することにより、嫌気槽１Ａ内を良好な嫌気状態に維持することができる。良好な嫌気状態が維持された嫌気槽１Ａ内では、好気性菌の死滅・分解や酸発酵による汚泥の可溶化が促進され汚泥の発生を抑制することができる。

嫌気状態や好気状態の運転管理は、嫌気槽１Ａ内に設けられたＯＲＰセンサ（図示していない）や好気槽２内に設けられたＤＯセンサにより行われる。
嫌気槽１Ａ内のＯＲＰは約−２００〜−４００ｍＶに維持される。ＯＲＰが−２００ｍＶ以上では嫌気度が低く、好気性菌の死滅が不十分になったり酸発酵による汚泥の可溶化などが進みにくくなるので好ましくない。
また、ＯＲＰが−４００ｍＶ以下と嫌気度が高過ぎる状態では、地球温暖化ガスであるメタンなどが発生する可能性があるので好ましくない。

好気槽２内のＤＯは、約０．１〜数ｐｐｍに維持される。０．１ｐｐｍ以下では適した好気度が得られず、また、数ｐｐｍ以上にして好気度を上げても効果は頭打ちとなり、曝気に要するブロワの動力費が嵩むので好ましくない。

以上のように、嫌気槽１Ａ内及び好気槽２内のＯＲＰやＤＯを適正な値に維持して、汚泥を循環して嫌気状態と好気状態に繰り返し曝すことにより、生物処理槽Ｍの嫌気槽１Ａや好気槽２内の汚泥を、バチルス属の菌が優占種である汚泥とすることができ、余剰汚泥の生成そのものを大幅に抑制することができる。

バチルス属の菌を優占種とする汚泥にするのに必要な馴養期間は、排水の性状、温度、運転条件等によって異なるが、通常約１．５〜３ヶ月程度である。この馴養期間を短縮するために、胞子形成時に必要な薬剤やバチルス属の菌の増殖速度を促進させる薬剤を嫌気槽１Ａなどに添加することも可能である。

本発明による方法では、上述したように余剰汚泥の発生そのものを大幅に抑制することができるだけでなく、リンの効率的な除去も可能である。また、嫌気状態と好気状態の繰り返しにより、硫酸還元菌などの嫌気性菌の増殖が抑制されるので、被処理水からの硫化水素などの臭気性ガス・腐食性ガスの発生も抑制することができるという特徴がある。また発生汚泥の大幅な削減により、排出される汚泥からの臭気ガスの発生も抑制できる。

なお、図１の実施形態では、生物処理槽Ｍの嫌気槽１Ａ、好気槽２をそれぞれ別途に設けて排水を処理する場合を示したが、一つの槽内に仕切り壁を設けて、前段を嫌気槽、後段を好気槽として使用することも可能である。

また、既設の活性汚泥処理設備などを改造して本発明を実施することも可能である。
例えば、既設の設備が多段に仕切られた曝気槽を有するならば、前段部を嫌気槽として利用することにより、また、１槽のみの完全混合型の曝気槽あるいはオキシデーションディッチを有するならば、その前段に設けられた汚水調整槽あるいは流量調整槽などを嫌気槽として利用することが可能である。

次に、本発明の他の実施形態について説明する。図２は本発明の他の実施形態を模式的に示す構成図である。なお、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する
図２に示す実施形態は、嫌気・無酸素・好気法に関するもので、生物処理槽Ｎには、脱窒に有効な無酸素槽１Ｂが嫌気槽１Ａと好気槽２の間に配設されている。無酸素槽１Ｂは嫌気槽１Ａと同様に、嫌気状態を保持するために、図示していない水中撹拌機などによって、空気中の酸素が溶解しないように無曝気の状態で撹拌される。

この実施形態では、処理される有機性排水は嫌気槽１Ａ、無酸素槽１Ｂ、好気槽２の順に送られながら、それぞれの槽で嫌気性処理、無酸素処理、好気性処理が行われる。
好気槽２では、アンモニア態窒素の硝酸態窒素や亜硝酸態窒素への酸化が行われ、好気槽２の滞留液は返送管Ｌ１０を介して脱窒槽として作用する無酸素槽１Ｂへ循環導入されて脱窒が行われる。

好気槽２の流出液は送液管Ｌ３を介して固液分離装置３に送られる。固液分離装置３では汚泥と処理水が分離され、分離された汚泥の一部は、生物処理槽Nの各槽の汚泥濃度が所定の濃度になるように汚泥返送管Ｌ７を介して嫌気槽１Ａに返送される。また、有機物、窒素、リンなどが除去された処理水はＬ４を介して取り出される。
なお、必要に応じて、生物処理における被処理水の脱窒あるいは脱リンをより効果的に行うために無酸素槽１Ｂあるいは嫌気槽１Ａに、メタノールや有機酸などの有機物を添加することも可能である。

図２に示す実施形態では、すでに述べたように嫌気槽１Ａと無酸素槽１Ｂからなる嫌気部と好気槽２からなる好気部における被処理水の滞留時間の適した比率は約１：１〜１：２である。
また、生物処理槽Ｎの嫌気槽１Ａ、無酸素槽１Ｂ、好気槽２内の汚泥濃度は約４０００〜２００００ｍｇ／Ｌ、嫌気部のＯＲＰは約−２００〜−４００ｍＶ、好気部のＤＯは約０．１〜数ｐｐｍにそれぞれ維持される。

この嫌気・無酸素・好気法による排水の処理方法においても、汚泥は嫌気槽１Ａ・無酸素槽１Ｂにおける嫌気状態と好気槽２における好気状態に繰り返し曝されることにより、バチルス属の菌を優占種とする汚泥となり、その他の菌は死滅・分解されるので、汚泥の発生そのものを大幅に抑制することが可能である。
また、効率よく脱窒、脱リンを行うことができ、硫化水素などの臭気性ガス・腐食性ガスの発生も抑制することができる。

以上のように、本発明によれば、有機性排水を生物処理する際に発生する余剰汚泥の生成そのものを大幅に抑制できるので、従来のような汚泥の可溶化処理や可溶化処理物の処理をする必要がなく、また、必要であっても発生する余剰汚泥量が少ないので、その処理・処分の負荷を大幅に低減することができる。さらに、排水処理設備で問題となる臭気性ガスや腐食性ガスの発生も抑制することが可能である。

以下、本発明の実施例について説明する。
図１に示すような嫌気槽と好気槽からなる生物処理槽と、処理水と汚泥を分離する沈殿槽を有する排水処理装置を用い、有機性排水である下水及びし尿の処理を行った。
なお、被処理水の嫌気槽と好気槽での水理学的滞留時間の比率を１：１．５とし、汚泥濃度を約６０００ｍｇ／Ｌ、嫌気槽のＯＲＰを−３００ｍＶ、好気槽のＤＯを１ｐｐｍにそれぞれ維持して運転を行った。その結果、いずれの条件でも馴養期間２ヶ月で、汚泥の菌はバチルス属が優占種となり、従来の方法に比べて余剰汚泥の発生量が約５０〜９０％削減することが可能であった。

本発明の一実施形態を模式的に示す構成図である。本発明の他の実施形態を模式的に示す構成図である。

符号の説明

１Ａ嫌気槽
１Ｂ無酸素槽
２好気槽
３固液分離装置
Ｍ生物処理槽
Ｎ生物処理槽

Claims

有機性排水を活性汚泥を用いて生物処理する方法において、嫌気槽・好気槽あるいは嫌気槽・無酸素槽・好気槽の順に配列された生物処理槽を設け、被処理水を嫌気槽に導入し、順次嫌気性処理・好気性処理あるいは嫌気性処理・無酸素処理・好気性処理を行うと共に、好気槽の後段に設けられた固液分離装置で処理水と活性汚泥を分離して、この分離された活性汚泥を嫌気槽に循環し、活性汚泥を嫌気状態と好気状態に繰り返し曝して生物処理槽内の活性汚泥を、バチルス属の菌が優占種である活性汚泥とすることを特徴とする有機性排水の処理方法。
嫌気槽あるいは嫌気槽と無酸素槽とからなる嫌気部と好気槽からなる好気部における被処理水の滞留時間の比率を約１：１〜１：２とすることを特徴とする請求項１記載の有機性排水の処理方法。
生物処理槽の汚泥濃度を約４０００〜２００００ｍｇＭＬＳＳ／Ｌに維持することを特徴とする請求項１、請求項２記載の有機性排水の処理方法。
嫌気槽あるいは嫌気槽と無酸素槽からなる嫌気部の被処理水の酸化還元電位を約−２００〜−４００ｍＶ、好気槽からなる好気部の被処理液の溶存酸素を約０．１〜数ｐｐｍに維持することを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３記載の有機性排水の処理方法。