JP2007136364A - 粒状微生物汚泥生成方法及び粒状微生物汚泥生成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 粒状微生物汚泥をより早く生成可能な粒状微生物汚泥生成方法及び粒状微生物汚泥生成装置を提供する。
【解決手段】 粒状微生物汚泥生成方法は、有機排水を好気性処理するための微生物汚泥Ｇ１を粒状化して粒状微生物汚泥Ｇ２を生成する粒状微生物汚泥生成方法であって、微生物汚泥Ｇ１を含む曝気槽３内を曝気して、曝気槽３内に流入ラインＬ５を通して流入する原水としての有機排水を好気性処理する工程と、有機排水の好気性処理で得られた処理水から微生物汚泥を含む固形物を分離する工程と、その分離された固形物を返送ラインＬ４を通して曝気槽３に返送する工程と、を備える。そして、返送ラインＬ４と流入ラインＬ５とは、原水としての有機排水が曝気槽に流入する前に接続されており、流入ラインを流れる有機排水と固形物とが合流した後に、固形物が含まれた有機排水が曝気槽に流入する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、好気性の微生物汚泥から粒状微生物汚泥を生成する方法及びその方法を実施するための装置に関するものである。

有機排水を処理する生物学的処理方法として活性汚泥法が知られている。活性汚泥法では、好気性の活性汚泥である微生物汚泥を利用して有機排水を曝気槽内に導入し、有機排水中の有機物を分解せしめる。従って、処理性能は、曝気槽内に存在する微生物汚泥の量に依存する。この曝気槽内の微生物汚泥の量を保つために、従来では、曝気槽の後段に沈殿池を設け、曝気槽から流出した微生物汚泥を沈降分離して、流出した汚泥を曝気槽に返送している。

しかしながら、微生物汚泥の沈降速度は小さいため、大きな沈殿池が必要となり、設備の建設費が高くなるという問題がある。また、都市部では敷地に制約がある傾向にあり、上記のように大きな沈殿池を要する場合には、既設の処理能力を増強したくても増設が困難であるという問題がある。

このような問題を解決する方法の一つとして、微生物汚泥を粒状（グラニュール）にして排水処理に活用することが知られている。これまで、好気性の微生物汚泥では、粒状微生物汚泥を形成することは困難と考えられていたが、近年、例えば、回分式活性汚泥法などを利用して、微生物汚泥を粒状化したグラニュール汚泥（粒状微生物汚泥）を形成する方法がある（特許文献１〜３参照）。
国際公開第９８／３７０２７号パンフレット 特表２００５−５１７５３２号公報 特開平５−２６１３８５号公報

しかしながら、有機排水処理の初期段階では、微生物汚泥が粒状化していないため、固形物の沈降速度は依然として小さい。そのため、粒状微生物汚泥を形成するのに、例えば、１〜２ヶ月程度掛かっていた。このように粒状微生物汚泥の形成に時間を要すると、結果として、有機排水を効率的に処理できない虞がある。

そこで、本発明は、粒状微生物汚泥をより早く生成可能な粒状微生物汚泥生成方法及び粒状微生物汚泥生成装置を提供することを目的としている。

本発明に係る粒状微生物汚泥生成方法は、有機排水を好気性処理するための微生物汚泥を粒状化して粒状微生物汚泥を生成する粒状微生物汚泥生成方法であって、微生物汚泥を含む曝気槽内を曝気して、曝気槽内に流入ラインを通して流入する原水としての有機排水を好気性処理する工程と、有機排水の好気性処理で得られた処理水から微生物汚泥を含む固形物を分離する工程と、その分離された固形物を返送ラインを通して曝気槽に返送する工程と、を備え、返送ラインと流入ラインとは、原水としての有機排水が曝気槽に流入する前に接続されており、流入ラインを流れる有機排水と固形物とが合流した後に、固形物が含まれた有機排水が曝気槽に流入することをを特徴とする。

この方法によれば、微生物汚泥を含んだ曝気槽内を曝気して有機排水を好気性処理して得られた処理水中の固形物は返送ラインを通して返送される。そのため、微生物汚泥濃度が維持されやすく、微生物汚泥同士の会合が生じる確率も高くなるので、微生物汚泥が粒状化し易くなっている。

また、返送ラインと流入ラインとが曝気槽に有機排水が流入する前に接続されているので、固形物及び有機排水は、それらが曝気槽内に入る前に合流する。そのため、微生物汚泥を含む固形物が確実に高濃度の有機排水に接することになる。そして、このように固形物が高濃度の有機排水に接することで、固形物に含まれている粒状化して粒径の大きくなってきた微生物汚泥においても、その内部に浸透する有機排水中の基質（有機物）の量が増える。そのため、微生物汚泥が増殖し易く、結果として、より早く粒状微生物汚泥を生成することが可能である。

また、本発明に係る粒状微生物汚泥生成方法では、返送ラインと流入ラインとは、有機排水及び固形物のうち一方を他方に分散させながら混合する混合手段を介して接続されていることが好ましい。これにより、固形物と有機排水とが混合されやすく、より多くの固形物が高濃度の有機排水に接する。

また、本発明に係る粒状微生物汚泥生成装置は、有機排水を好気性処理するための微生物汚泥を粒状化して粒状微生物汚泥を生成する粒状微生物汚泥生成装置であって、微生物汚泥を収容しており有機排水を好気性処理する曝気槽と、曝気槽に原水としての有機排水を流入する流入ラインと、曝気槽での有機排水の好気性処理で得られた処理水から微生物汚泥を含む固形物を分離する固液分離手段と、固液分離手段で分離された固形物を曝気槽に返送する返送ラインと、を備え、返送ラインと流入ラインとが、原水としての有機排水が曝気槽に流入する前に接続されていることを特徴とする。

この装置では、流入ラインを介して曝気槽内に流入した有機排水は、曝気槽内で好気性処理される。そして、好気性処理で得られた処理水中の固形物が固液分離手段で分離されて、返送ラインを通って曝気槽に返送される。このように、曝気槽から流出した微生物汚泥は、曝気槽内に返送されるので、微生物汚泥濃度が維持されやすい。そのため、微生物汚泥同士の会合が生じる確率が高くなるので、微生物汚泥が粒状化し易くなっている。

そして、返送ラインと流入ラインとは、有機排水が曝気槽に流入する前に接続されているので、曝気槽に返送される固形物は、流入ラインを流れる原水としての有機排水と混合されて曝気槽に流入することになる。これにより、微生物汚泥を含む固形物が高濃度の有機排水に接する確実性が向上する。そして、このように固形物が高濃度の有機排水に接することで、固形物に含まれており粒状化して粒径の大きくなってきた微生物汚泥においても、その内部に有機排水中の基質（有機物）がより確実に浸透する。そのため、微生物汚泥が増殖し易く、結果として、より早く粒状微生物汚泥を生成することが可能である。

また、本発明に係る粒状微生物汚泥生成装置では、返送ラインと流入ラインとは、有機排水及び固形物のうち一方を他方に分散させながら混合する混合手段を介して接続されていることが好ましい。これにより、固形物と有機排水とが混合されやすく、より多くの固形物が高濃度の有機排水に接する。

本発明の粒状微生物汚泥生成方法及び粒状微生物汚泥生成装置によれば、粒状微生物汚泥をより早く生成することが可能である。

以下、図面を参照して本発明に係る粒状微生物汚泥生成方法及び粒状微生物汚泥生成装置の実施形態について説明する。

図１は、本発明に係る粒状微生物汚泥生成装置の一実施形態の構成を示す概略図である。粒状微生物汚泥生成装置（以下、単に「汚泥生成装置」と称す）１は、連続式の活性汚泥法を実施して有機排水を処理する排水処理装置であり、活性汚泥法を実施しながらその初期段階で粒状微生物汚泥を生成するものである。なお、有機排水とは、例えば、食品工場や下水処理施設から排出され、有機物を含んでいる排水である。また、粒状微生物汚泥とは、好気性の微生物汚泥が粒状化したいわゆる好気性グラニュール汚泥である。以下では、微生物汚泥及び粒状微生物汚泥を含めて活性汚泥とも称す。

汚泥生成装置１は、活性汚泥Ｇを収容しており有機排水を好気性処理するための曝気槽３を有する。曝気槽３の下部には、ブロア５に接続された複数のノズル７が設けられており、ブロア５から送風された空気がノズル７から曝気槽３内に散気される。曝気槽３の後段には、固液分離槽（固液分離手段）９が配置されており、固液分離槽９には、曝気槽３における有機排水の好気性処理で得られた処理水が排水ラインＬ１を通して流入する。

固液分離槽９は、排水ラインＬ１を通して流入した処理水に含まれる固形物（活性汚泥Ｇ）を沈降させて固液分離する。固液分離槽９には、固液分離されて得られた上澄液を排出する液排出ラインＬ２が接続されている。また、固液分離槽９の下部には、沈降した余剰汚泥としての固形物を排出する汚泥排出ラインＬ３が接続されており、汚泥排出ラインＬ３には、固形物を曝気槽３に返送するための返送ラインＬ４が接続されている。なお、固形物には、微生物汚泥Ｇ１や、それが粒状化し粒径の大きくなった粒状微生物汚泥Ｇ２が含まれる。

返送ラインＬ４には、原水としての有機排水を曝気槽３に流入せしめるための流入ラインＬ５が接続されている。これにより、曝気槽３には、固形物が混合した有機排水が流入することになる。なお、このように流入ラインＬ５を流れる有機排水は、流入ラインＬ５と返送ラインＬ４との接続部より下流側を流れるため、返送ラインＬ４における上記接続部より下流側も流入ラインとして機能している。

次に、汚泥生成装置１を利用した粒状微生物汚泥Ｇ２の生成方法について説明する。

流入ラインＬ５及び返送ラインＬ４を通して原水としての有機排水を曝気槽３に流入させ、曝気槽３内で活性汚泥Ｇによって有機排水を好気性処理する。有機排水の好気性処理によって得られた処理水は、排水ラインＬ１を通って固液分離槽９に流入する。この固液分離槽９において、処理水は固液分離されて、その上澄液は液排出ラインＬ２から排出される。また、固液分離槽９において、沈降した固形物は余剰汚泥として汚泥排出ラインＬ３から排出され、その一部は、返送ラインＬ４を通して曝気槽３に返送される。この返送の際、返送ラインＬ４を流れる固形物に原水としての有機排水が合流する。これにより、有機排水と固形物とが混合され、固形物を含む有機排水が曝気槽３に流入する。

この方法では、曝気槽３で流出した微生物汚泥Ｇ１は、固液分離槽９で沈降し濃縮されて、曝気槽３に返送される。このように、微生物汚泥Ｇ１が汚泥生成装置１内を循環することで、曝気槽３内の微生物汚泥Ｇ１の濃度が維持される。そのため、曝気槽３内での微生物汚泥Ｇ１同士の会合が生じやすくなるので、粒状微生物汚泥Ｇ２の生成が早くなる。

ところで、微生物汚泥Ｇ１が粒状化し粒径が大きくなってくると、栄養素が、粒径の大きくなった微生物汚泥Ｇ１の内部まで浸透しにくくなる傾向にある。

これに対して、汚泥生成装置１では、返送ラインＬ４と流入ラインＬ５とを接続しているので、返送ラインＬ４に流れる固形物と、原水としての有機排水とが混合される。よって、曝気槽３に返送される前に、固形物に含まれる活性汚泥Ｇは高濃度の有機排水に接することになる。

そして、高濃度の有機排水に活性汚泥Ｇを接することができていると、活性汚泥Ｇに含まれており粒状化しつつある微生物汚泥Ｇ１の内部まで、有機排水に含まれる有機物（ＢＯＤ、ＣＯＤ、ＴＯＣ）や窒素、リン等が浸透する。また、固液分離槽９で固液分離される際に、微生物汚泥Ｇ１は飢餓状態になっているので、その後に、高濃度の有機排水に接することで、微生物汚泥Ｇ１が栄養素としての基質（有機物）を取得し易い。そのため、微生物汚泥Ｇ１に含まれる微生物がその周囲に細胞外ポリマーをより多く発現できる。その結果として、微生物汚泥Ｇ１の粒状化が促進され、粒状微生物汚泥Ｇ２の生成速度が向上する。これにより、従来よりも早く粒状微生物汚泥Ｇ２を得ることが可能である。

更に、前述したように微生物汚泥Ｇ１の粒状化が促進できると、固液分離槽９における固形物の沈降速度が速くなる。そのため、固液分離槽９を小さくすることが可能であり、汚泥生成装置１の小型化を図れるので、例えば、汚泥生成装置１の製造コストの低減が可能となる。

また、固形物の沈降速度が速くなることで固形物が濃縮されやすく、返送される固形物の量が多くなる。これによって、曝気槽３内の微生物汚泥Ｇ１の濃度が更に高く維持されることから、有機排水の好気性処理の効率が向上し、汚泥生成装置１で同時に実施されている有機排水の好気性処理のランニングコストが低減される。更に、返送ラインＬ４と流入ラインＬ５とを、原水としての有機排水が曝気槽３に流入する前に接続することで、微生物汚泥Ｇ１の粒状化を促進でき、汚泥生成装置１の処理能力の向上が図れるため、例えば、既設の排水処理装置の処理能力を容易に向上させることが可能である。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、図２に示すように、返送ラインＬ４と流入ラインＬ５とを、混合手段１１によって接続してもよい。混合手段１１は、有機排水を固形物中に分散させながら混合することで、有機排水を固形物に合流させるものであって、例えば、エジェクターやラインミキサーである。この場合、返送ラインＬ４を流れる固形物中に有機排水が攪拌され分散された状態で流れ込むので、より多くの固形物が高濃度の有機排水に接することになる。その結果、粒径が大きくなってきた微生物汚泥が有機物をより確実に摂取できるので、粒状微生物汚泥Ｇ２がより早く生成される。

また、上記実施形態では、返送ラインＬ４上に流入ラインＬ５が接続されているとしたが、流入ラインＬ５に返送ラインＬ４が接続されていてもよい。この場合に例えば混合手段１１を配置するときには、有機排水中に固形物が分散状態で合流することになる。また、固液分離手段は、固液分離槽としたが、処理水から固形物を分離できれば特に限定されず、遠心分離器なども使用可能である。

本発明に係る粒状微生物汚泥生成装置の一実施形態の構成を示す概略図である。 本発明に係る粒状微生物汚泥生成装置の他の実施形態の構成を示す概略図である。

符号の説明

１…粒状微生物汚泥生成装置、３…曝気槽、５…ブロア、７…ノズル、９…固液分離槽（固液分離手段）、１１…混合手段、Ｌ１…排水ライン、Ｌ２…液排出ライン、Ｌ３…汚泥排出ライン、Ｌ４…返送ライン、Ｌ５…流入ライン。

Claims (4)

1. 有機排水を好気性処理するための微生物汚泥を粒状化して粒状微生物汚泥を生成する粒状微生物汚泥生成方法であって、
   前記微生物汚泥を含む曝気槽内を曝気して、前記曝気槽内に流入ラインを通して流入する原水としての有機排水を前記好気性処理する工程と、
   前記有機排水の前記好気性処理で得られた処理水から前記微生物汚泥を含む固形物を分離する工程と、
   その分離された前記固形物を返送ラインを通して前記曝気槽に返送する工程と、
   を備え、
   前記返送ラインと前記流入ラインとは、前記原水としての前記有機排水が前記曝気槽に流入する前に接続されており、前記流入ラインを流れる有機排水と前記固形物とが合流した後に、前記固形物が含まれた有機排水が前記曝気槽に流入することを特徴とする粒状微生物汚泥生成方法。
2. 前記返送ラインと前記流入ラインとは、前記有機排水及び前記固形物のうち一方を他方に分散させながら混合する混合手段を介して接続されていることを特徴とする請求項１に記載の粒状微生物汚泥生成方法。
3. 有機排水を好気性処理するための微生物汚泥を粒状化して粒状微生物汚泥を生成する粒状微生物汚泥生成装置であって、
   前記微生物汚泥を収容しており前記有機排水を好気性処理する曝気槽と、
   前記曝気槽に原水としての有機排水を流入する流入ラインと、
   前記曝気槽での前記有機排水の前記好気性処理で得られた処理水から前記微生物汚泥を含む固形物を分離する固液分離手段と、
   前記固液分離手段で分離された前記固形物を前記曝気槽に返送する返送ラインと、
   を備え、
   前記返送ラインと前記流入ラインとが、前記原水としての前記有機排水が前記曝気槽に流入する前に接続されていることを特徴とする粒状微生物汚泥生成装置。
4. 前記返送ラインと前記流入ラインとは、前記有機排水及び前記固形物のうち一方を他方に分散させながら混合する混合手段を介して接続されていることを特徴とする請求項３に記載の粒状微生物汚泥生成装置。

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