JP2008207094A - 有機物含有水の生物処理装置および生物処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】好気的生物処理全体を見直し、処理水の悪化を回避して汚泥減容化とＢＯＤ負荷向上とを可能とする。
【解決手段】第１の生物処理槽１１と第２の生物処理槽１２とを直列に並べ、第１の生物処理槽１１を高負荷で運転して分散性の細菌を増殖させる。第１の生物処理槽１１から流出する第１の処理液は、無機凝集剤を添加することなく第１の浮上分離槽２１で固液分離して分離汚泥と分離液とを得る。分離汚泥は消化槽１４で生物学的に減容し、分離液は低負荷で運転し担体１５を有する第２の生物処理槽１２で好気的に生物処理する。
【選択図】図１

Description

本発明は、有機物含有水を活性汚泥法により処理する有機物含有水の生物処理装置および生物処理方法に関し、特に、生物処理槽を２段以上、直列接続した多段式の生物処理装置および生物処理方法に関する。

有機物含有水の生物処理は、物理化学的処理に比べて処理に要するエネルギーが少ないため、経済性に優れる。有機物含有水の生物処理は、好気的処理と嫌気的処理に大別される。嫌気的処理は、処理に要するエネルギーが好気的処理に比べても少なく、有機物が微生物に転換されることで発生する余剰汚泥の発生量も少ない。このため、嫌気的処理は、好気的処理より経済性に優れる利点を有するが、適用可能な有機物含有水の範囲、条件は狭い。

一方、好気的処理は嫌気的処理に比べて様々な性状の有機物含有水に適用可能であり、メンテナンスも容易で、また良好な水質の処理水が得られることから、生物処理の中では好気的処理が広く用いられている。しかし、活性汚泥法に代表される好気的処理では、生物処理槽に導入される有機物含有水に含まれるＢＯＤ成分（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成分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。

また、好気的処理では、生物処理槽に酸素を供給する必要があるため、酸素を供給する曝気装置を駆動させるエネルギーが必要である。さらに、好気的処理では嫌気的処理に比べて生物処理槽の負荷が低いため、より大型の生物処理槽が必要になる。好気的処理における余剰汚泥の発生量、曝気用のエネルギー量、および生物処理槽容積は、有機物含有水のＢＯＤ濃度が高いほど大きくなり、処理コストが高くなる。

上記好気的処理の課題を解決するため、例えば、酸化剤や熱で余剰汚泥を可溶化させた後、生物学的消化処理を行うことで余剰汚泥の発生量を減らす汚泥減容化技術が開発されている。また、生物処理槽に、微生物を保持する担体を添加することで生物処理槽の微生物濃度を高めて槽容積の小型化を図る生物膜法も開発されている。

上記従来技術は、好気的生物処理における課題を個別に解決しようとするものである。例えば、汚泥を可溶化して減容すると、生物処理槽の負荷が高くなるため、生物処理槽の大型化を招く。生物処理槽に担体を添加する生物膜法ではＢＯＤ負荷を高くできるものの余剰汚泥の発生は浮遊式の通常の活性汚泥法より多くなる。

これら従来技術に対し、複数の生物処理槽を直列接続した多段式の好気的生物処理法も開発されている。多段式の好気的生物処理法では、例えば第１の生物処理槽と第２の生物処理槽とを直列に並べ、第１の生物処理槽をＢＯＤ成分容積負荷１ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ^３／日以上の高負荷で、第２の生物処理槽をＢＯＤ成分汚泥負荷１ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＶＳＳ／日以下の低負荷で運転する。このように、第１の生物処理槽を高負荷で運転することで、微生物を対数増殖させて分散性の細菌を増殖させる。一方、第２の生物処理槽では、原生動物による分散性細菌の捕食および微生物の自己消化を利用して、余剰汚泥を減量させるとともに微生物群集の凝集（フロック化）を進行させる。

このように、多段式活性汚泥法は生物処理槽の小型化と余剰汚泥減容化を図るものであるが、第２の生物処理槽で汚泥を減容化しつつフロック化を進行させる条件の維持は容易ではない。例えば、第１の生物処理槽で生物分解が容易なＢＯＤ成分のほとんどが除去されることで、第２の生物処理槽で必要とされる有機物量が不足してフロック化が進行しない場合がある。そこで、ＢＯＤ成分を多く含む有機物含有水の一部を、第１の生物処理水を迂回して第２の生物処理槽に直接導入することで、かかる問題の解決を図った技術も提案されている（特許文献１）。
特許第３２５８６００号公報

しかし、本発明者らは、特許文献１に記載された技術では、第２の生物処理槽から流出する第２の処理液中に有機物が残存し易くなることを知見した。このように、好気的生物処理における複数の課題を同時に解決することは困難である。このため、上述したとおり好気的処理においては、各要素技術を個別に向上させることを目的として（例えば汚泥減容のみを目的とする、あるいは負荷増大のみを目的として）技術開発が行われる傾向がある。

これに対し、本発明は好気的生物処理の一連の処理操作全体を調整して上記複数の課題を同時に解決することを目的とする。具体的には、多段式活性汚泥法全体の処理フローを見直して、ＢＯＤ容積負荷向上による処理槽の小型化および汚泥減容化を同時に実現し、かつ、処理水水質を悪化させない有機物含有水の生物処理装置を提供することを目的とする。

本発明者は、多段式生物処理法において、無機凝集剤を添加せずに第１の生物処理槽から流出する第１の処理液を固液分離した後、分離液を第２の生物処理槽で好気的に生物処理すると共に分離汚泥を生物学的に減容化させることで上記課題を達成できること見出し、本発明を完成した。具体的には、本発明は以下を提供する。

（１）有機物を含む有機物含有水が導入され好気的処理を行う第１の生物処理槽と、 前記第１の生物処理槽から流出する第１の処理液が導入され、無機凝集剤を用いることなく前記第１の処理液を分離液と分離汚泥とに固液分離する固液分離手段と、 前記分離液が導入され好気的処理を行う第２の生物処理槽と、 前記分離汚泥を生物学的に減容する減容手段と、を含む有機物含有水の生物処理装置。
（２）前記第２の生物処理槽は、担体流動床式である（１）に記載の有機物含有水の生物処理装置。
（３）前記第２の生物処理槽は、膜式活性汚泥方式である（１）に記載の有機物含有水の生物処理装置。
（４）前記固液分離手段は浮上分離槽である（１）から（３）のいずれかに記載の有機物含有水の生物処理装置。
（５）前記減容手段は、高温好気性消化槽を含む（１）から（４）のいずれかに記載の有機物含有水の生物処理装置。
（６）前記減容手段は、前記高温好気性消化槽から流出する消化液が導入され前記消化液を濃縮して濃縮汚泥と脱離液とを排出する濃縮機と、前記濃縮汚泥を前記高温好機性消化槽に返送する濃縮汚泥返送路と、前記脱離液を前記第１の生物処理槽に返送する脱離液返送路と、をさらに含む（５）に記載の有機物含有水の生物処理装置。
（７）前記第２生物処理槽から流出する第２の処理液を高度処理する高度処理手段をさらに含む（１）から（６）のいずれかに記載の有機物含有水の生物処理装置。
（８）有機物を含む有機物含有水を第１の生物処理槽で好気的に処理し、 前記第１の生物処理槽から流出する第１の処理液を、無機凝集剤を用いることなく分離液と分離汚泥とに固液分離し、 前記分離液を第２の生物処理槽で好気的に処理し、 前記分離汚泥を生物学的に減容する有機物含有水の生物処理方法。
（９）前記第２の生物処理槽は、担体流動床式である（８）に記載の有機物含有水の生物処理装置。
（１０）前記第２の生物処理槽は、膜式活性汚泥方式である（８）に記載の有機物含有水の生物処理装置。
（１１）前記第１の生物処理槽において、ＢＯＤ成分容積負荷２ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ^３／日以上の高負荷での好気的処理を行い、 前記第１の処理液を浮上分離する（８）から（１０）のいずれかに記載の有機物含有水の生物処理方法。

第１の生物処理槽は、活性汚泥による江気的処理を行なう処理槽であって、有機物含有水に含まれるＢＯＤ成分の大部分（例えば６０％程度以上、特に７０〜８０％程度）を除去し、かつ、ＢＯＤ成分を基質として増殖した活性汚泥の自己消化が起こらないように運転される。具体的には、第１の生物処理槽は２〜２０ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ^３／日、特に４〜１５ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ^３／日、の負荷とするとよい。

第１の生物処理槽には、溶存酸素（ＤＯ）濃２ｍｇ／Ｌ程度となるように酸素を供給する。酸素の供給手段は限定されず、散気管等を槽内に設置して空気を吹き込めばよいが、高い負荷（例えば１０ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ^３／日以上）をかける場合、エジェクタを用いるか、空気に代えて純酸素を供給するとよい。

第１の生物処理槽の形式も限定されないが、高負荷条件下で菌体を安定的に保持するため、担体を添加して生物膜式とすることが好ましい。また、浮遊式とする場合は、第１の生物処理槽からの流出水が導入される固液分離手段（第１の固液分離手段）で分離された汚泥を返送するとよい。ｐＨや温度等のその他の条件は通常の活性汚泥法と同様でよい。

第１の生物処理槽は、固液分離手段（第１の固液分離手段）と接続し、第１の生物処理槽からの流出液（第１の処理液）を第１の固液分離手段で固液分離する。第１の固液分離手段としては、凝集剤、特に無機凝集剤を用いることなく固液分離が可能な装置を用いる。第１の処理液は、フロック化していない分散状態の微生物を含み、汚泥沈降性は例えばＳＶＩ（Sludge Volume Index）は２００を超える。なお、ＳＶＩとは汚泥１ｇあたりの沈降体積（ｍｌ）を意味し、数式１で示される。また数式１にＳＶ_３０おいては、汚泥を３０分間、静置したときの沈降体積（％）である。
（数式１）
ＳＶＩ＝ＳＶ_３０×１０^４／汚泥濃度（ＭＬＳＳ）

凝集沈殿槽や膜分離装置は、無機凝集剤を用いずに上述した性状の生物処理液を固液分離するには必ずしも適していないため、第１の固液分離手段としては浮上分離槽を使用することが好ましい。凝集剤を添加して凝集浮上分離を行う場合、凝集剤としては生物分解されやすい有機凝集剤、例えばキトサン類やポリアスパラギン酸塩を使用し、添加量は数〜５０ｍｇ／L程度とするとよい。

第１の固液分離手段は、第２の生物処理槽および減容手段と接続する。第１の固液分離手段で固形分と分離された液分（分離液）は第２の生物処理槽へ、液分と分離された固形分（分離汚泥）は減容手段へ供給して、減容化手段で減容する。

分離汚泥は無機凝集剤を添加せずに得られ、分離汚泥を構成する細菌はポリマー状物質を産生していない分散状態の菌体であり、生物分解性が高い。このため、減容化手段として消化槽を採用することで、生物の代謝反応を利用して汚泥減容に要するエネルギー消費を抑えて汚泥を減容化できる。消化速度を高くするため分離汚泥は高温消化するとよく、必要に応じて分離汚泥を濃縮して消化すれば、消化の際の反応熱を利用することで高温条件の維持に必要なエネルギーを低減できる。また、分離汚泥は酸化剤、加熱、機械的破壊等により可溶化して消化槽に供給して消化効率を上げるとよい。消化槽は、嫌気性であってもよいが、好気性消化槽は運転管理が容易であり、分散性細菌由来の分離汚泥の自己消化を促すため、本発明において好適に採用できる。

一方、分離液は第２の生物処理槽で処理する。第２の生物処理槽にはＢＯＤを含む原水（有機物含有水）のバイパス注入を行わず、第２の生物処理槽に導入する液のＢＯＤ濃度を低く（例えば５００ｍｇ／Ｌ以下）して分離液を処理すると、第２の生物処理槽で処理されて得られる処理液（第２の処理液）の水質を良好にできる。

第２の生物処理槽としては、担体流動床式または膜式活性汚泥方式を採用し、第１の生物処理槽から流入する主として難分解性の物質を基質として資化する菌を優占種として保持する。第２の生物処理槽を担体流動床式とする場合には、第２の生物処理槽に担体を添加し、第１の生物処理槽より有機物負荷を低くする。担体の添加量は、３０容積％以上７０容積％以下程度とすればよい。第２の生物処理槽の負荷は、分離液の有機物濃度と目標水質に応じて設定すればよいが、概ね２ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ^３／日以下、特に１．５ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ^３／日以下の範囲に設定すればよい。第２の生物処理槽のＤＯ濃度、ｐＨ、温度条件は通常の活性汚泥法と同様でよく、酸素供給方法も特に限定されない。

膜式活性汚泥方式は、処理水と活性汚泥との固液分離に限外濾過膜、精密濾過膜等の分離膜を用いるもので、曝気槽内に分離膜を浸漬して設置する膜浸漬型と、曝気槽内の混合液を曝気槽外に設けた膜分離機で固液分離して分離汚泥を曝気槽に返送する非膜浸漬型とがある。第２の生物処理槽として、前述の担体流動床式に代えて、この膜式活性汚泥方式のものを採用することができる。

第２の生物処理槽から流出する第２の処理液は、第２の固液分離手段で固液分離し、処理水を得る。第２の固液分離手段は、第２の処理液の沈降性が悪い場合は浮上分離槽を用いればよく、凝集性がよければ無機凝集剤を使用する凝集沈殿池を用いてもよい。処理水を回収して再利用する等の理由で、処理水を活性炭や膜分離装置、イオン交換樹脂塔等に供給する場合は、凝集浮上濾過装置、凝集沈殿濾過装置、膜分離装置等を用いて高度処理するとよい。第２の固液分離手段で分離された汚泥は減容化手段に供給してもよいが、無機凝集剤の含有量が多い（例えば１，０００ｍｇ／Ｌ以上）場合は減容化手段へは供給しない。

本発明では、第１の生物処理槽で分散性の細菌を増殖させることでＢＯＤ負荷を高くして処理槽の容積を小さくできる。また、生分解しがたいポリマー状物質に覆われていない分散性の細菌を減容化するため、好気性消化が進行しやすく、減容化に要するエネルギー量を低減でき、余剰汚泥を減容することで余剰汚泥の処分コストも低減できる。このように、本発明によれば、生物処理槽の容積低減、および余剰汚泥発生量の低減等の複数の課題を同時に解決できる。

以下、本発明について図面を用いて詳細に説明する図１は、本発明の第１実施形態に係る有機物含有水の生物処理装置（以下、単に「処理装置」という）１の模式図である。処理装置１は、２つの生物処理槽が互いに直列に並べられた二段活性汚泥処理装置であり、第１の生物処理槽１１、第１の固液分離手段としての第１の浮上分離槽２１、第２の生物処理槽１２、第２の固液分離手段としての第２の浮上分離槽２２、および減容化手段４０を含む。

第１の生物処理槽１１には原水管３１が接続され、原水管３１を介して有機物含有水が第１の生物処理槽１１に導入される。有機物含有水は、従来用いられている活性汚泥法で処理される有機物含有水より有機物濃度が高くてよく、例えば全有機物（ＴＯＣ）濃度４００〜２，０００ｍｇ／Ｌ程度、ＢＯＤ濃度１，０００〜６，０００ｍｇ／Ｌ程度であってよい。このような有機物濃度が比較的高い有機物含有水は、従来法に係る活性汚泥法では処理コストが高くなるが本発明によれば後述するように、処理コストの増大を抑制できるためである。

第１の生物処理槽１１は高濃度の菌体を保持しており、高負荷で運転して分散性の細菌を増殖させる。第１の生物処理槽１１の好ましい運転条件は上述したとおりであり、本実施態様では担体１５を添加量３０容積％程度で添加した生物膜式としている。第１の生物処理槽１１には、酸素供給手段としてエジェクタ１６を設置して酸素の溶解効率を高めて、高負荷条件下でもＤＯ濃度２ｍｇ／Ｌ以上を維持できるようにしている。

第１の生物処理槽１１は、第１処理液管３２を介して第１の浮上分離槽２１と接続されている。第１の浮上分離槽２１は加圧浮上分離槽であり、凝集剤を用いることなく加圧気体を供給して大気圧開放することにより固形分を浮上させて液分から分離する。

第１の浮上分離槽２１は、分離液管３３を介して第２の生物処理槽１２と接続され、分離汚泥管４１を介して減容化手段４０の消化槽１４と接続されている。分離汚泥管４１の途中には後述する凝集分離汚泥管４３が接続され、さらに、遠心濃縮機２３が設けられている。なお、分離汚泥管４１は分岐させ、分岐先を第１の生物処理槽１１と接続することで分離汚泥の一部を第１の生物処理槽１１へ返送するようにしてもよい。

消化槽１４は、酸素供給手段としての散気管１８を有する高温好気性消化槽であり、第１の浮上分離槽２１から排出された分離汚泥は遠心濃縮機２３で濃縮して汚泥濃度を高くして消化槽１４に供給する。分離汚泥の濃縮により排出される濃縮濾液は、濃縮濾液管４２から第１の生物処理槽１１へ返送する。

遠心濃縮機２３で濃縮された分離汚泥は、濃縮分離汚泥管４７から消化槽１４へ送る。このように消化処理する汚泥濃度を高くすることで、消化槽１４の槽内液を消化する高温消化に要するエネルギー量を低減できる。消化槽１４には散気管１８から純酸素を吹き込めば、曝気による温度低下を防止できる。また、本実施態様では濃縮分離汚泥管４７の途中にオゾン反応槽１３を設け、濃縮した分離汚泥をオゾンで可溶化してから消化するようにしている。このように、分離汚泥を可溶化することで、消化効率を高めることができる。消化槽１４には、消化汚泥管４４が接続され、消化汚泥が消化汚泥管４４から適宜、排出される。

第２の生物処理槽１２は、担体１５が添加量５０％程度で添加された担体流動床式で、酸素供給手段として散気管１７が設置されている。第２の生物処理槽１２の好ましい運転条件は上述したとおりである。第２の生物処理槽１２は、第２処理液管３４を介して第２の浮上分離槽２２と接続されている。

第２の浮上分離槽２２は、凝集剤添加手段（図示せず）を有する凝集浮上槽である。凝集剤としては、上述した有機系のポリマーを用いることが好ましく、添加量は１〜５０ｍｇ／Ｌ程度とすることが好ましいが、これに限定されず、無機凝集剤を使用してもよい。

第２の浮上分離槽２２から排出される固形分（凝集分離汚泥）は、凝集分離汚泥管４３を介して排出する。本実施態様では、凝集分離汚泥管４３は、分離汚泥管４１と接続され、凝集分離汚泥が消化槽１４で消化されるように構成されている。凝集分離汚泥は、凝集剤を含むが、その発生量は、第１の浮上分離槽２１から排出される分離汚泥の量の５〜３０％と少なく、凝集分離汚泥を消化槽１４に供給しても凝集剤が消化を阻害するおそれは少なく、凝集分離汚泥を減容することで、生物処理装置１全体から排出される余剰汚泥量を低減できる。

第２の浮上分離槽２２で凝集分離汚泥と分離された液分は処理水として取り出すが、回収水等として再利用する場合は、高度処理を行う。図２は、本発明の第２実施態様に係る生物処理装置２の模式図である。生物処理装置２では、第２の固液分離手段を凝集沈殿池２２Ａと砂濾過装置２２Ｂとを含む高度処理手段として構成している。凝集沈殿池２２Ａと砂濾過装置２２Ｂとは接続管２２Ｃで接続し、凝集沈殿した液を砂濾過によってさらに清澄化する。

また、生物処理装置２では、消化槽１４の後段に消化汚泥濃縮機２４を設け、消化汚泥管４４を介して消化槽１４から排出される消化汚泥を消化汚泥濃縮機２４に供給する。消化汚泥濃縮機２４で濃縮された固形分は濃縮消化汚泥管４５から排出する。濃縮汚泥管４５は、消化槽１４に接続して濃縮した消化汚泥をさらに消化し、一部は余剰汚泥として排出すればよい。液分（消化脱離液）は、消化脱離液管４６から取り出す。消化脱離液管４６は、濃縮濾液管４２と接続することで、消化脱離液管４６と濃縮濾液管４２とを脱離液返送路として、消化脱離液を第１の生物処理槽１１で生物処理するように構成している。

このように構成すれば、消化槽１４での生物処理残渣であって無機成分等が濃縮された汚泥（余剰汚泥）を消化槽１４から排出し、濃縮することで含水率を低下させることができるため、生物処理装置２全体から排出される余剰汚泥量をさらに低減できる。

図３は、本発明の第３実施態様に係る生物処理装置３の模式図である。生物処理装置３では、分離汚泥管４１および凝集分離汚泥管４３を汚泥供給管４８に接続し、汚泥供給管４８を遠心濃縮機２３に接続する。第１の浮上分離槽２１から排出される分離汚泥と第２の浮上分離槽２２から排出される凝集分離汚泥を遠心濃縮機２３で濃縮する。遠心濃縮機２３で濃縮された濃縮汚泥は、濃縮分離汚泥管４７を介して消化槽１４に供給して減容化する。

消化槽１４からは適宜、余剰汚泥を排出するが、本実施態様では、消化槽１４から消化汚泥を引き抜く消化汚泥管４４を汚泥供給管４８に接続することで消化汚泥を遠心濃縮機２３で濃縮する。余剰汚泥は、遠心濃縮機２３に取り付けた余剰汚泥管４５から排出する。遠心濃縮機２３から排出される濃縮濾液は消化脱離液管４６を介して第１の生物処理槽１１に送る（図示せず）。

生物処理装置３における汚泥減容処理は、バッチ処理で行えばよい。生物処理装置３では１台の濃縮機により、消化槽１４に供給する分離汚泥の濃度を高くし、かつ、消化槽１４から排出される余剰汚泥の含水率を低下させることができる。このため、生物処理装置２に比べて簡易な装置で装置全体から発生する余剰汚泥の量を低減できる。

本発明では、第１の生物処理槽において高い負荷をかけることで処理槽あたりのＢＯＤ除去効率（ＢＯＤ除去量／処理槽容積ｍ^３／日）を高める。第１の生物処理槽を高負荷で運転すると、細菌の自己消化が起こらないため余剰汚泥の発生量は多くなるが、フロック化しない分散性の細菌が増殖する。このような分散性の細菌は、ポリマー状の物質で包まれていないため濃縮しやすく高温消化により容易に減容化できる。本発明では、凝集剤を用いずに分散性の細菌を液分から分離し、好ましくは濃縮して高温消化により減容化することで、高いＢＯＤ除去効率を得つつ、余剰汚泥の減容化を可能とする。

また、第２の生物処理槽に供給する液分は、第１の固液分離手段により固形分と分離されているため、第２の生物処理槽でのＢＯＤ分解負荷が低い。このため、第２の生物処理槽では、ＢＯＤ以外の有機物、例えば難分解性有機物と呼ばれる界面活性剤のような有機物を分解する微生物が増殖しやすくなり、第２の生物処理槽で処理された処理水の水質が向上する。さらに、第２の生物処理槽に担体を添加することで、増殖速度が遅い原生動物等も第２の生物処理槽に保持できるため、原生動物の捕食作用による汚泥減容も図ることができる。

〈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物含有水は流量２４ｍ^３／日、ＢＯＤ濃度２，０００ｍｇ／Ｌ、全窒素濃度３００ｍｇ／Ｌ、全リン濃度２５ｍｇ／Ｌ、導電率５０ｍｇ／ｍ、ｐＨ８、温度２５℃、不溶解性懸濁物（ＳＳ）濃度１ｍｇ／Ｌ未満であった。

実施例では、図１に示す処理装置１を模した実験装置を用いた。第１の生物処理槽および第２の生物処理槽は、いずれもポリウレタン製の角型担体を容積比４０％で添加した担体添加流動床式である。その他の装置の仕様および処理条件を以下に記載する。

［第１の生物処理槽］
容積 ；４ｍ^３
ＭＬＳＳ濃度 ；５，０００ｍｇ／Ｌ
ＢＯＤ槽負荷 ；１２ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ^３／日
ＨＲＴ ；４時間
［第２の生物処理槽］
容積 ；９ｍ^３
ＭＬＳＳ濃度 ；２，５００ｍｇ／Ｌ
ＢＯＤ槽負荷 ；１ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ^３／日
ＨＲＴ ；９時間
［第１の生物処理槽および第２の生物処理槽を合せた生物処理槽全体］
処理水量 ；２４ｍ^３／日

減容手段としては、高温好気消化槽を用い、遠心濃縮機で第１の浮上分離槽および第２の浮上分離槽から送られた分離汚泥を濃縮して消化槽に供給した。消化槽に供給する濃縮汚泥は、オゾン反応槽でオゾン処理して可溶化した。可溶化処理および減容手段での減容処理の条件は以下である。
［消化槽］
容積 ；４．８ｍ^３
［オゾン反応槽］
容積 ；４．８ｍ^３
オゾン供給量 ；０．６ｋｇ／日

第１の浮上分離槽および第２の浮上分離槽では加圧浮上を行うこととした。詳細を以下に記載する。
［第１の浮上分離槽］
容積 ；０．５ｍ^３
凝集剤 ；添加なし
［第１の浮上分離槽］
容積 ；０．５ｍ^３
凝集剤 ；あり

実施例において、第１の生物処理槽および第２の生物処理槽それぞれから発生した汚泥量は１日あたりそれぞれ１２ｋｇ、０．９ｋｇであり、生物処理装置全体から発生した余剰汚泥量は１日あたり１ｋｇであった。また、第１の生物処理槽から流出し、第１の浮上分離槽で固液分離された分離液の水質（ＴＯＣ濃度）は１５０ｍｇ／Ｌ、および第２の生物処理槽から流出し、第２の浮上分離槽で固液分離された処理水の水質（ＴＯＣ濃度）は５ｍｇ／Ｌとなった。

〈比較例１〉
比較例１では、図４に示す生物処理装置４を模した実験装置を用いた。生物処理装置４は原水管３１から分岐したバイパス管３０が第２の生物処理槽１２と接続され、原水の一部が第１の生物処理槽１１を迂回して第２の生物処理槽１２に添加されるようになっている。また、第１の固液分離手段２１´および第２の固液分離手段２２´´は、凝集沈殿池であり、凝集剤貯槽２０に貯留された凝集剤（ポリ塩化アルミニウム、以下「ＰＡＣ」）を添加した。詳細を以下に記載する。

［第２の生物処理装置］
原水分注量 ；５ｍ^３／日
［第１の固液分離手段］
容積 ；０．５ｍ^３
凝集剤（ＰＡＣ）添加量 ；５００ｍｇ／Ｌ
［第２の固液分離手段］
容積 ；０．５ｍ^３
凝集剤（ＰＡＣ）添加量 ；１００ｍｇ／Ｌ

比較例１では、原水をバイパスさせたことと、凝集剤を用いて第１の処理液および第２の処理液を固液分離したこと以外は実施例と同じ条件で試験を行った。その結果、第１の生物処理槽および第２の生物処理槽それぞれから発生した汚泥量はそれぞれ１日あたり９．８ｋｇ、３．１ｋｇであり、生物処理装置全体から発生した余剰汚泥量は１日あたり２．３ｋｇであった。また、第１の生物処理槽から流出し、第１の固液分離手段で固液分離された分離液の水質（ＴＯＣ濃度）は１２０ｍｇ／Ｌ、および第２の生物処理槽から流出し、第２の固液分離手段で固液分離された処理水の水質（ＴＯＣ濃度）は２０ｍｇ／Ｌとなった。

表１に実施例および比較例１の結果を示す。

表１に示すように、本発明によれば比較例に比べて処理装置全体から発生する汚泥発生量が少なく、処理水水質も良好となることが示された。

〈比較例２〉
比較例２として、実施例において生物処理槽を１段とした実験を行った。図５に比較例２で用いた実験装置の模式図を示し、装置仕様および処理条件を以下に記載する。
［生物処理槽］
容積 ；３２ｍ^３
ＭＬＳＳ濃度 ；４，０００ｍｇ／Ｌ
ＢＯＤ槽泥負荷 ；１．５ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ^３／日
ＨＲＴ ；３２時間

比較例２では、固液分離手段も１台にした。その他の条件は、実施例と同じにした結果、処理装置５全体から発生した余剰汚泥量は生物処理槽から発生した余剰汚泥量は１日あたり９．６ｋｇ、処理装置５全体の余剰汚泥発生量は１．１２ｋｇ／日であり、処理水質（ＴＯＣ濃度）は３０ｍｇ／Ｌであった。

以上のように、本発明によれば高い有機物負荷で生物処理槽の容積を小型化しつつ余剰汚泥の発生量を低減し、かつ、良好な水質の処理水を得ることができた。

本発明は、有機物含有水の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。 本発明の第２実施形態に係る生物処理装置の模式図。 本発明の第３実施形態に係る生物処理装置の模式図。 比較例１で用いた生物処理装置の模式図。 比較例２で用いた生物処理装置の模式図。

符号の説明

１〜５ 生物処理装置
１１ 第１の生物処理装置
１２ 第２の生物処理装置
１３ オゾン反応槽
１４ 消化槽
１５ 担体
２１ 第１の固液分離手段
２２ 第２の固液分離手段
２３ 遠心濃縮機
２４ 消化汚泥濃縮機

Claims (11)

1. 有機物を含む有機物含有水が導入され好気的処理を行う第１の生物処理槽と、
   前記第１の生物処理槽から流出する第１の処理液が導入され、無機凝集剤を用いることなく前記第１の処理液を分離液と分離汚泥とに固液分離する固液分離手段と、
   前記分離液が導入され好気的処理を行う第２の生物処理槽と、
   前記分離汚泥を生物学的に減容する減容手段と、を含む有機物含有水の生物処理装置。
2. 前記第２の生物処理槽は、担体流動床式である請求項１に記載の有機物含有水の生物処理装置。
3. 前記第２の生物処理槽は、膜式活性汚泥方式である請求項１に記載の有機物含有水の生物処理装置。
4. 前記固液分離手段は浮上分離槽である請求項１から３のいずれかに記載の有機物含有水の生物処理装置。
5. 前記減容手段は、高温好気性消化槽を含む請求項１から４のいずれかに記載の有機物含有水の生物処理装置。
6. 前記減容手段は、前記高温好気性消化槽から流出する消化液が導入され前記消化液を濃縮して濃縮汚泥と脱離液とを排出する濃縮機と、前記濃縮汚泥を前記高温好機性消化槽に返送する濃縮汚泥返送路と、前記脱離液を前記第１の生物処理槽に返送する脱離液返送路と、をさらに含む請求項５に記載の有機物含有水の生物処理装置。
7. 前記第２生物処理槽から流出する第２の処理液を高度処理する高度処理手段をさらに含む請求項１から６のいずれかに記載の有機物含有水の生物処理装置。
8. 有機物を含む有機物含有水を第１の生物処理槽で好気的に処理し、
   前記第１の生物処理槽から流出する第１の処理液を、無機凝集剤を用いることなく分離液と分離汚泥とに固液分離し、
   前記分離液を第２の生物処理槽で好気的に処理し、
   前記分離汚泥を生物学的に減容する有機物含有水の生物処理方法。
9. 前記第２の生物処理槽は、担体流動床式である請求項８に記載の有機物含有水の生物処理方法。
10. 前記第２の生物処理槽は、膜式活性汚泥方式である請求項８に記載の有機物含有水の生物処理方法。
11. 前記第１の生物処理槽において、ＢＯＤ成分容積負荷２ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ^３／日以上の高負荷での好気的処理を行い、
    前記第１の処理液を浮上分離する請求項８から１０のいずれかに記載の有機物含有水の生物処理方法。

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