JP2012115754A - 有機性排水の生物処理方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】生物処理槽からの余剰汚泥を受け入れて微小動物に捕食させる汚泥減量槽において、汚泥の減量化に有効な微小動物の増殖を促進して汚泥減量化効果を高める。
【解決手段】有機性排水を生物処理槽１に導入して活性汚泥処理し、生物処理水を固液分離して、固液分離汚泥の一部を生物処理槽１に返送し、生物処理槽１内汚泥及び／又は固液分離汚泥の一部を引き抜き、引き抜いた汚泥を汚泥減量槽３に導入して好気条件で酸化処理することにより汚泥の減量を行う有機性排水の生物処理方法において、有機性排水の一部を汚泥減量槽３に導入する。
【選択図】図１

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、処理効率を高く維持した上で、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号公報には、有機性排水をまず、第一処理槽で細菌により処理し、排水に含まれる有機物を酸化分解して非凝集性の細菌の菌体に変換した後、第二処理槽で固着性原生動物に捕食除去させることで余剰汚泥の減量化が可能になることが記載されている。さらに、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とされている。

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、多数提案されている。

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が提案されている。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種汚泥又は微生物製剤を第一処理槽に添加する」等の方法が提案されている。

特公昭６０−２３８３２号公報では、細菌、酵母、放線菌、藻類、カビ類や廃水処理の初沈汚泥や余剰汚泥を、原生動物や後生動物に捕食させる際に、超音波処理または機械攪拌により、これら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発明としては、特許第３４１０６９９号公報に記載のものがある。この方法では、後段の活性汚泥法をＢＯＤ汚泥負荷０．１ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄの低負荷で運転することで、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。

こ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、実際に有機性廃水処理に用いられており、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が可能となっている。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、標準活性汚泥法で発生する汚泥量を半減させる程度であり、また、安定した汚泥減量を長期にわたり維持できないのが現状である。

そこで、汚泥減量効果を高めるために、生物処理槽から引き抜いた余剰汚泥を別の生物処理槽（汚泥減量槽）に導入して、この槽内で微小動物に捕食させることにより、汚泥を減量する方法が試みられている。

例えば、特開２００６−５１４１４号公報では、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１生物処理槽内汚泥及び／又は該第２生物処理槽内汚泥を固液分離して得られる汚泥を汚泥減量槽である第３生物処理槽に導入して好気条件で酸化処理し、該第３生物処理槽の処理物の一部又は全部を該第２生物処理槽に返送する生物処理方法が提案されている。

この方法では、排水処理のための生物処理系統と汚泥減量のための生物処理系統とが分かれているため、それぞれの処理に悪影響を与えないという利点があるが、汚泥減量槽で、微小動物数を安定して維持できないことが課題とされている。これは、汚泥減量槽に導入される余剰汚泥が、自己消化の進んだ細菌で構成されており、これを捕食しても微小動物が増殖するのは困難なためである。

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 特開２００６−５１４１４号公報

本発明は上記従来の問題点を解決し、生物処理槽からの余剰汚泥を受け入れて微小動物に捕食させる汚泥減量槽において、汚泥の減量化に有効な微小動物の増殖を促進して汚泥減量化効果を高める有機性排水の生物処理方法及び装置を提供することを課題とする。

本発明者は、上記課題を解決するべく鋭意検討を行った結果、生物処理槽からの余剰汚泥を受け入れて微小動物に捕食させる汚泥減量槽に、原水である有機性排水を分注することにより、汚泥減量槽において微小動物を安定に維持して汚泥の大幅な減量化を図ることができることを見出した。

本発明は、このような知見に基いて達成されたものであり、以下を要旨とする。

［１］ 有機性排水を生物処理槽に導入して活性汚泥処理し、生物処理水を固液分離して固液分離汚泥の一部を該生物処理槽に返送する有機性排水の生物処理方法であって、該生物処理槽内汚泥及び／又は固液分離汚泥の一部を引き抜き、引き抜いた汚泥を前記生物処理槽とは別の生物処理槽（以下「汚泥減量槽」と称す。）に導入して好気条件で酸化処理することにより汚泥の減量を行う有機性排水の生物処理方法において、前記有機性排水の一部を該汚泥減量槽に導入することを特徴とする有機性排水の生物処理方法。

［２］ ［１］において、前記生物処理槽のＳＲＴが１５〜３０日となるように、前記生物処理槽内汚泥及び／又は固液分離汚泥の一部を引き抜き、前記汚泥減量槽のＳＲＴが５日以上となる条件で処理を行うことを特徴とする有機性排水の生物処理方法。

［３］ 二段以上の多段に設けられた生物処理槽に有機性排水を順次通水し、多段に設けられた生物処理槽のうちの第一生物処理槽に有機性排水を一過式で通水して細菌により生物処理し、第一生物処理槽からの細菌を含む第一生物処理水を第二生物処理槽で活性汚泥処理し、最終段の生物処理槽の生物処理水を固液分離して固液分離汚泥の一部を該第二生物処理槽以降の生物処理槽に返送する有機性排水の生物処理方法であって、該第二生物処理槽以降の生物処理槽内汚泥及び／又は固液分離汚泥の一部を前記多段に設けられた生物処理槽とは別の生物処理槽（以下「汚泥減量槽」と称す。）に導入して好気条件で酸化処理することにより汚泥の減量を行う有機性排水の生物処理方法において、前記有機性排水及び／又は第一生物処理水の一部を該汚泥減量槽に導入することを特徴とする有機性排水の生物処理方法。

［４］ ［３］において、前記第二生物処理槽以降の生物処理槽のＳＲＴが１５〜３０日となるように、前記第二生物処理槽以降の生物処理槽内汚泥及び／又は固液分離汚泥の一部を引き抜き、前記汚泥減量槽のＳＲＴが５日以上となる条件で処理を行うことを特徴とする有機性排水の生物処理方法。

［５］ ［１］ないし［４］のいずれかにおいて、前記汚泥減量槽の有機物汚泥負荷が０．１５ｇ−ＣＯＤ_Ｃｒ／ｇ−ＶＳＳ／ｄ以下となるように、該汚泥減量槽に前記有機性排水及び／又は第一生物処理水を導入することを特徴とする有機性排水の生物処理方法。

［６］ ［１］ないし［５］のいずれかにおいて、前記汚泥減量槽への生物処理槽内汚泥及び／又は固液分離汚泥の導入を間欠的に行い、汚泥の導入停止期間中に、該汚泥減量槽内の液を静置して沈降分離を行う有機性排水の生物処理方法であって、該沈降分離により得られる上澄水の一部を前記生物処理槽に返送するか或いは処理水として系外へ排出し、該沈降分離により得られる沈降汚泥の一部を前記生物処理槽に返送するか或いは系外へ排出することを特徴とする有機性排水の生物処理方法。

［７］ 有機性排水を受け入れて活性汚泥処理する生物処理槽と、該生物処理槽からの生物処理水を固液分離する固液分離手段と、該固液分離手段で分離された固液分離汚泥の一部を該生物処理槽に返送する汚泥返送手段と、該生物処理槽内汚泥及び／又は固液分離汚泥の一部を引き抜く汚泥引き抜き手段と、引き抜いた汚泥を受け入れて好気条件で酸化処理することにより汚泥の減量を行う、前記生物処理槽とは別に設けられた生物処理槽（以下「汚泥減量槽」と称す。）とを備える有機性排水の生物処理装置において、前記有機性排水の一部を該汚泥減量槽に導入する手段を有することを特徴とする有機性排水の生物処理装置。

［８］ ［７］において、前記生物処理槽のＳＲＴが１５〜３０日となるように、前記汚泥引き抜き手段により前記生物処理槽内汚泥及び／又は固液分離汚泥の一部が引き抜かれ、前記汚泥減量槽のＳＲＴが５日以上となる条件で処理が行われることを特徴とする有機性排水の生物処理装置。

［９］ 有機性排水が順次通水される、二段以上の多段に設けられた生物処理槽であって、多段に設けられた生物処理槽のうちの第一生物処理槽は、有機性排水が一過式で通水されて細菌により生物処理される槽であり、第二生物処理槽は、第一生物処理槽からの細菌を含む第一生物処理水が活性汚泥処理される槽である生物処理槽と、最終段の生物処理槽の生物処理水を固液分離する固液分離手段と、該固液分離手段で分離された固液分離汚泥の一部を該第二生物処理槽以降の生物処理槽に返送する汚泥返送手段と、該第二生物処理槽以降の生物処理槽内汚泥及び／又は固液分離汚泥の一部を引き抜く汚泥引き抜き手段と、引き抜いた汚泥を受け入れて好気条件で酸化処理することにより汚泥の減量を行う、前記多段に設けられた生物処理槽とは別に設けられた生物処理槽（以下「汚泥減量槽」と称す。）とを有する有機性排水の生物処理装置において、前記有機性排水及び／又は第一生物処理水の一部を該汚泥減量槽に導入する手段を有することを特徴とする有機性排水の生物処理装置。

［１０］ ［９］において、前記第二生物処理槽以降の生物処理槽のＳＲＴが１５〜３０日となるように、前記汚泥引き抜き手段により前記第二生物処理槽以降の生物処理槽内汚泥及び／又は固液分離汚泥の一部が引き抜かれ、前記汚泥減量槽のＳＲＴが５日以上となる条件で処理が行われることを特徴とする有機性排水の生物処理装置。

［１１］ ［７］ないし［１０］のいずれかにおいて、前記汚泥減量槽の有機物汚泥負荷が０．１５ｇ−ＣＯＤ_Ｃｒ／ｇ−ＶＳＳ／ｄ以下となるように、該汚泥減量槽に前記有機性排水及び／又は第一生物処理水が導入されることを特徴とする有機性排水の生物処理装置。

［１２］ ［７］ないし［１１］のいずれかにおいて、前記汚泥減量槽への生物処理槽内汚泥及び／又は固液分離汚泥の導入が間欠的に行われ、汚泥の導入停止期間中に、該汚泥減量槽内の液を静置して沈降分離が行われる有機性排水の生物処理装置であって、該沈降分離により得られる上澄水の一部を前記生物処理槽に返送する手段及び／又は該上澄水の一部を処理水として系外へ排出する手段と、該沈降分離により得られる沈降汚泥の一部を前記生物処理槽に返送する手段及び／又は該沈殿汚泥の一部を系外へ排出する手段とを有することを特徴とする有機性排水の生物処理装置。

本発明によれば、生物処理槽からの余剰汚泥を受け入れて微小動物に捕食させる汚泥減量槽に、原水の有機性排水を分注することにより、微小動物の増殖に有効な餌となる基質を供給することができ、汚泥減量槽において微小動物を増殖させて、その数を安定に維持して汚泥の大幅な減量化を図ることができ、以下のような優れた効果のもとに、有機性排水の効率的な生物処理が可能となる。
１） 排水処理時に発生する汚泥の大幅な減量化
２） 高負荷運転による処理効率の向上
３） 安定した処理水質の維持

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。

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１，２は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。
図１，２において、１は生物処理槽、１Ａは第一生物処理槽、１Ｂは第二生物処理槽、２は沈殿槽、３は汚泥減量槽であり、同一機能を奏する部材には同一符号を付してある。

［第１態様］
図１は本発明の第１態様を示し、有機性排水（原水）の一部は汚泥減量槽３に導入され、残部は生物処理槽１に導入されて活性汚泥処理され、この生物処理槽１の生物処理水は沈殿槽２に導入されて固液分離され、分離水は処理水として系外へ排出される。一方、分離汚泥の一部は返送汚泥として生物処理槽１に返送され、残部は引き抜き汚泥として汚泥減量槽３に導入され、汚泥減量槽３内において、好気条件で酸化処理され汚泥の減量が行われる。この汚泥減量槽３の処理条件、好適な処理方式については後述する。

生物処理槽１のｐＨは５．５〜８、特に６．５〜７．５とすることが好ましく、溶存酸素（ＤＯ）濃度は０．５ｍｇ／Ｌ以上とすることが好ましい。

生物処理槽１は、従来の標準活性汚泥処理法またはその各種変法の活性汚泥処理槽を採用できるが、高負荷処理を行うために、生物処理槽１は、担体を充填した流動床式とすることが望ましい。

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。
生物処理槽１に添加する担体の充填率は流動性の点で５０％以下が好ましい。

図１の態様において、沈殿槽２の分離汚泥を生物処理槽１に返送する活性汚泥法の代りに、生物処理槽１内に膜モジュールを浸漬する膜分離活性汚泥法を採用してもよく、この場合においても、生物処理槽１の生物処理水を固液分離して、分離汚泥が生物処理槽１に返送されたことになる。

なお、図１において、汚泥減量槽３には、沈殿槽２の固液分離汚泥の代りに、生物処理槽１から直接引き抜いた汚泥を導入してもよく、沈殿槽２の固液分離汚泥と、生物処理槽１から引き抜いた汚泥の両方を導入してもよい。

［第２態様］
図２は、本発明の第２態様を示し、有機性排水（原水）の一部は汚泥減量槽３に導入され、残部は、第一生物処理槽１Ａに導入されて、分散性細菌により、有機成分の７０％以上、望ましくは８０％以上、さらに望ましくは９０％以上が酸化分解される。この第一生物処理槽１ＡのｐＨは６以上、望ましくは８以下とする。ただし、原水中に油分を多く含む場合にはｐＨは８以上としても良い。

また、第一生物処理槽１ＡへのＣＯＤ_Ｃｒ容積負荷は１ｋｇ−ＣＯＤ_Ｃｒ／ｍ^３／ｄ以上、例えば１〜２０ｋｇ−ＣＯＤ_Ｃｒ／ｍ^３／ｄ、ＨＲＴは２４ｈ以下、例えば０．５〜２４ｈとすることで、非凝集性の分散性細菌が優占化した処理水を得ることができ、また、ＨＲＴを短くすることで有機物濃度の低い排水を高負荷で処理することができ、好ましい。

また、この第一生物処理槽１ＡのＤＯ濃度は０．５ｍｇ／Ｌ以下、特に０．０５〜０．５ｍｇ／Ｌに制御することが好ましく、これにより、１〜５μｍ程度の大きさの分散菌が優占化し、これらは第二生物処理槽１Ｂで速やかに捕食される。

この第一生物処理槽１Ａには、後段生物処理槽からの汚泥の一部を返送したり、第一生物処理槽を二槽以上の多段構成としても良い。

なお、第一生物処理槽１ＡのＨＲＴが最適値に比べて長くなると、糸状性細菌の優占化やフロックの形成につながり、後段の第二生物処理槽１Ｂで捕食されにくい細菌が生成してしまう。そこで、第一生物処理槽１ＡのＨＲＴを一定に制御する必要がある。この最適ＨＲＴは原水の水質により異なるため、机上試験などから、有機成分の７０〜９０％を除去できるＨＲＴを求める必要がある。ＨＲＴを最適値に維持する方法としては、原水量減少時に、処理水の一部を返送して、第一生物処理槽１Ａに流入する水量を一定にし、第一生物処理槽１ＡのＨＲＴを安定させる方法や、原水量の変動に合わせて第一生物処理槽１Ａの水位を変動させる方法がある。第一生物処理槽１ＡのＨＲＴを安定させる幅は、机上試験で求めた最適ＨＲＴの０．７５〜１．５倍の範囲内に納めることが望ましい。

本発明において、第二生物処理槽１Ｂに導入する第一生物処理水中に有機物が多量に残存した場合、その酸化分解は第二生物処理槽１Ｂで行われることになる。しかし、微小動物が多量に存在する第二生物処理槽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おり、このように増殖した細菌群は微小動物により捕食されず、これらの分解は自己消化のみに頼ることとなり、汚泥発生量低減の効果が下がってしまう。

そこで、第一生物処理槽１Ａでは原水中の有機成分の大部分、すなわち原水ＢＯＤの７０％以上、望ましくは８０％以上、さらに望ましくは９０％以上を分解し、菌体へと安定して変換しておく必要がある。そのため、第一生物処理槽１Ａは、担体を充填した流動床式とすることが望ましい。しかし、第一生物処理槽１Ａに添加する担体の充填率が高い場合、分散菌は生成せず、細菌は担体に付着するか、糸状性細菌が増殖するので、第一生物処理槽１Ａに添加する担体の充填率は２０％以下、望ましくは１０％以下、例えば３〜１０％とすることが好ましく、これにより、濃度変動に影響されず、捕食しやすい分散菌の生成が可能となる。

第一生物処理槽１Ａ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。

なお、第一生物処理槽１Ａで溶解性有機物を完全に分解した場合、第二生物処理槽１Ｂではフロックが形成されず、また、微小動物増殖のための栄養も不足し、圧密性の低い汚泥のみが優占化した生物処理槽となる。従って、第一生物処理槽１Ａでの有機成分の分解率は１００％ではなく、９５％以下となるようにすることが好ましい。

第一生物処理槽１Ａの処理水（第一生物処理水）は、第二生物処理槽１Ｂに通水して、ここで、残存している有機成分の酸化分解、分散性細菌の自己分解及び微小動物の捕食による余剰汚泥の減量化を行う。この第二生物処理槽１ＢのＤＯ濃度は、微小動物保持の点で１ｍｇ／Ｌ以上とすることが好ましく、またｐＨは６〜８、特に６．５〜７．５の範囲が好ましい。

第二生物処理槽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用いる必要がある。そこで第二生物処理槽１Ｂに、沈殿槽２の分離汚泥の一部を返送する活性汚泥法を行う。なお、沈殿槽２の代りに、第二生物処理槽１Ｂ内に膜モジュールを浸漬して第二生物処理槽１Ｂ内の生物処理水を固液分離する膜分離式活性汚泥法を採用してもよい。この場合であっても、第二生物処理槽１Ｂの生物処理水が固液分離され、固液分離汚泥の一部が第二生物処理槽１Ｂに返送されたことになる。

また、第二生物処理槽１Ｂは、曝気槽内に担体を添加した流動床を形成することにより、微小動物の槽内保持量を高めることができる。第二生物処理槽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。

第二生物処理槽１Ｂでは、微小動物を維持するための多量の足場が必要となることから、添加する担体の充填率は１０％以上、望ましくは２０％以上、例えば２０〜４０％とすることが望ましい。

この第二生物処理槽１Ｂでは、微小動物槽汚泥（第二生物処理槽汚泥）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を１５〜３０日の範囲内で一定に制御することが望ましい。第二生物処理槽１ＢのＳＲＴが短か過ぎると汚泥減量に有効な濾過捕食型微小動物を十分に増殖させることができず、長過ぎると凝集体捕食型微小動物が発生し、処理水にＳＳが増加する。第二生物処理槽１ＢのＳＲＴが上記範囲内であることにより、第二生物処理槽１Ｂ内の微小動物は濾過捕食型微小動物が優勢となり、処理水質を高く維持した上で汚泥の減量化が可能となる。

この第二生物処理槽１Ｂからの処理水（第二生物処理水）は、次いで、沈殿槽２で固液分離され、分離汚泥の一部が返送汚泥として第二生物処理槽１Ｂに返送され、分離水は処理水として系外へ排出される。

図２の態様では、この沈殿槽２で固液分離された汚泥の一部を引き抜いて、引き抜き汚泥を汚泥減量槽３に導入して好気条件で酸化処理することにより汚泥の更なる減量を行う。この汚泥減量槽３の処理条件、好適な処理方式については以下に説明する。

なお、図２の態様において、汚泥減量槽３には、有機性排水の代りに第一生物処理水の一部を導入してもよく、有機性排水の一部と第一生物処理水の一部とを導入してもよい。

また、汚泥減量槽３には、沈殿槽２の固液分離汚泥の代りに、第二生物処理槽１Ｂから直接引き抜いた汚泥を導入してもよく、第二生物処理槽１Ｂから引き抜いた汚泥と沈殿槽２の固液分離汚泥との両方を導入してもよい。

［汚泥減量槽の処理条件、処理方式］
図１，２において、汚泥減量槽３では、沈殿槽２の固液分離汚泥の一部が導入され（前述の如く、生物処理槽から引き抜いた汚泥であってもよい。）、導入された汚泥を好気条件で酸化処理することにより、汚泥の更なる減量が行われる。

本発明では、汚泥減量槽３に原水である有機性排水の一部を添加することにより（前述の如く、図２の態様にあっては第一生物処理水であってもよい。）、槽内の微小動物に栄養を与え、また、微小動物が捕食し易い細菌を汚泥減量槽３内で増殖させることで、汚泥減量槽３内に汚泥の減量に有効な微小動物を増殖させて安定した汚泥の減量を行うことができる。

即ち、図１の生物処理槽１又は図２の第二生物処理槽１Ｂの汚泥或いはその固液分離汚泥は、フロック化したものが多く、このような汚泥が汚泥減量槽３に導入されると微小動物の増殖が遅くなる。
本発明においては、有機性排水の一部（及び／又は第一生物処理水の一部）を汚泥減量槽３に直接添加することで、この問題を解決する。

汚泥減量槽３への有機性排水及び／又は第一生物処理水の添加は、汚泥減量槽３の有機物汚泥負荷が０．１５ｇ−ＣＯＤ_Ｃｒ／ｇ−ＶＳＳ／ｄ以下、特に０．０５ｇ−ＣＯＤ_Ｃｒ／ｇ−ＶＳＳ／ｄ以下となるように添加することが望ましい。汚泥減量槽３の有機物汚泥負荷が、高過ぎると汚泥が発生してしまう。

また、汚泥減量槽３において、汚泥の減量に有効な微小動物を増殖させるために、汚泥減量槽３のｐＨは６以下、特に５．０〜６とすることが好ましく、汚泥減量槽３のＳＲＴは５日以上、特に５〜３０日、とりわけ５〜２０日とすることが好ましい。

汚泥減量槽３においても、前述の生物処理槽１や第二生物処理槽１Ｂと同様に、ＳＲＴが短か過ぎると汚泥減量に有効な濾過捕食型微小動物を十分に増殖させることができず、長過ぎると凝集体捕食型微小動物が発生し、処理水ＳＳが増加する。汚泥減量槽３のＳＲＴが上記範囲内であることにより、汚泥減量槽３内の微小動物は濾過捕食型微小動物が優勢となり、処理水質を高く維持した上で汚泥の減量化が可能となる。

汚泥減量槽３を大型化することなく、このような長いＳＲＴを確保するために、汚泥減量槽３においては、生物処理槽内汚泥及び／又は固液分離汚泥の導入を間欠的に行い、汚泥の導入停止期間中に、汚泥減量槽３内の液を静置して沈降分離を行い、沈降分離により得られる上澄水の一部を生物処理槽に返送するか或いは処理水として系外へ排出し、沈降分離により得られる沈降汚泥の一部を生物処理槽に返送するか或いは系外へ排出する半連続方式（ＳＢＲ）で運転を行うことが好ましい。

汚泥減量槽３の上澄水は、既に生物処理されたものであり、十分に良好な処理水質であるため、処理水として放流することができる。ここで、汚泥減量槽３の上澄水は、その一部を生物処理槽に返送し、一部を処理水として系外へ排出するものでもよい。
また、汚泥減量槽３の上澄水を生物処理槽へ返送する場合、図２の態様においては、第一生物処理槽１Ａに返送しても第二生物処理槽１Ｂに返送してもよいが、好ましくは第二生物処理槽１Ｂに返送する。汚泥減量槽３の上澄水を生物処理槽に返送することは、処理水質をさらに向上させる点で好ましい。

一方、汚泥減量槽３の沈降汚泥は、十分に減量、濃縮されたものであるため、このまま余剰汚泥として系外へ排出して脱水処理に供することができる。この場合、系全体の余剰汚泥は、汚泥減量槽３のみから引き抜くことが好ましい。汚泥減量槽３の沈降汚泥は、その一部を生物処理槽に返送すると共に、一部を系外に排出してもよい。汚泥減量槽３の沈降汚泥を生物処理槽に返送する場合、図２の態様では、第二生物処理槽に返送することが濾過捕食型微小動物保持の点で好ましい。

このような汚泥減量槽３における半連続方式（ＳＢＲ）での処理の周期については特に制限はなく、汚泥減量槽３に必要なＳＲＴを確保できる程度でよいが、通常、１〜２日に１回の頻度で沈降分離を行うことが好ましい。

［他の態様］
図１，２の態様は本発明の実施の形態の一例を示すものであり、本発明はその要旨を超えない限り、何ら図示の方法に限定されるものではない。

例えば、生物処理水の固液分離手段としては、沈殿槽の他、膜分離装置や浮上分離槽等を用いても良い。また、前述の如く、生物処理槽と固液分離手段とを兼ねる膜浸漬型生物処理槽を用いて膜分離式活性汚泥処理を行ってもよい。

また、図２に示す第２態様において、排水処理系の生物処理槽は２槽以上であればよく、３槽以上を多段に設けてもよい。この場合、第二生物処理槽以降の生物処理槽、好ましくは最後段の生物処理槽から引き抜いた汚泥及び／又は固液分離汚泥が汚泥減量槽に導入される。また、汚泥減量槽の沈降汚泥が返送される場合、第二生物処理槽以降の生物処理槽に返送され、汚泥減量槽から上澄水が返送される場合、好ましくは第一生物処理槽に返送される。

また、有機性排水（及び／又は第一生物処理水）を汚泥減量槽３に添加する際に、別の合成排水と共に添加してもよい。更に、後述の栄養剤と共に添加してもよい。

また、有機性排水及び／又は第一生物処理水を受け入れる更に別の生物処理槽を分散槽として設け、そこで、微小動物に捕食されやすい細菌を生成させ、これを汚泥減量槽に添加することで、微小動物の増殖をより促進させ、汚泥減量効果をより一層向上させることもできる。この分散菌槽では非凝集性細菌が優占化した処理水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よい。分散菌槽の細菌はそのまま添加しても良いし、濃縮して添加してもよい。

また、汚泥減量槽の処理水を固液分離する手段を設け、汚泥返送を行う好気処理法を行ったり、汚泥減量槽を、担体を添加した流動床式または膜分離式好気処理法とすることで、汚泥減量槽での汚泥滞留時間を長くするようにしても良い。

また、運転条件を微小動物の増殖に適したものに設定しても、原水中に微小動物の増殖に必須な成分が含まれていなければ、微小動物は増殖せず、汚泥減量効果も向上しない。そこで、第二生物処理槽以降の生物処理槽や汚泥減量槽に栄養剤を添加して、微小動物を安定して維持させ、これにより汚泥減量の効果を安定させるようにしても良い。この場合、栄養剤としてはリン脂質、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、大豆抽出物、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を用いることができる。これらは１種を単独で用いても良く、２種以上を混合して用いても良い。
これらの栄養剤を添加する場合、その添加量は原水中の有機物量の０．５〜１０％程度とすることが好ましい。

また、汚泥減量槽では、微小動物の割合が高いため、この汚泥減量槽から引き抜いた汚泥を受け入れる別の槽を設け、嫌気処理、物理処理、化学処理のいずれかまたはこれらを組み合わせて処理することで汚泥を可溶化し、さらなる減量化を図ることも可能である。

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２に示す如く、容量が３．６Ｌの第一生物処理槽（汚泥返送なし、一過式）１Ａと、容量が１５Ｌの第二生物処理槽（沈殿槽２からの汚泥返送あり）１Ｂと、容量が５Ｌの沈殿槽２と、容量が３Ｌの汚泥減量槽３を連結させた実験装置を用いて、本発明に従って有機性排水（ＣＯＤ_Ｃｒ濃度：１０００ｍｇ−ＣＯＤ_Ｃｒ／Ｌ）を０．９Ｌ／ｈの流量で処理した。各生物処理槽の処理条件は次の通りとした。

＜第１生物処理槽１Ａ＞
ＤＯ：０．５ｍｇ／Ｌ
担体充填率：５％
ＣＯＤ_Ｃｒ容積負荷：６ｋｇ−ＣＯＤ_Ｃｒ／ｍ^３／ｄ
ＨＲＴ：４ｈ
ｐＨ：６．８
＜第２生物処理槽１Ｂ＞
ＤＯ：４ｍｇ／Ｌ
担体充填率：０％（なし）
ＨＲＴ：１６．７ｈ
ＳＲＴ：２３ｄ
ｐＨ：６．８
＜汚泥減量槽３＞
ＤＯ：４ｍｇ／Ｌ
ＨＲＴ：９６ｈ
ＳＲＴ：１６ｄ
ｐＨ：６．０

なお、第一生物処理槽１Ａの担体としてはスポンジ担体を用いた。
また、装置全体でのＣＯＤ_Ｃｒ容積負荷は１．１６ｋｇ−ＣＯＤ_Ｃｒ／ｍ^３／ｄであり、装置全体でのＨＲＴは２０．７ｈで運転を行った。

汚泥減量槽３には、基質として原水である有機性排水を、１００ｍＬ／ｄ添加した。汚泥減量槽３に有機性排水を添加することにより、汚泥減量槽３の有機物汚泥負荷は０．００８ｇ−ＣＯＤ_Ｃｒ／ｇ−ＶＳＳ／ｄとなった。

第二生物処理槽１Ｂからは槽内汚泥（ＭＬＳＳ＝４０００ｍｇ／Ｌ）を０．６５Ｌ／ｄ（２．６ｇ−ＳＳ／ｄ、ＳＲＴ＝２３ｄ）引き抜き、汚泥減量槽３に添加した。ただし、一日一回、汚泥減量槽３の曝気を止め、汚泥を沈降させ、沈降汚泥（ＭＬＳＳ＝１００００ｍｇ／Ｌ）を０．１５Ｌ／ｄ（１．５ｇ−ＳＳ／ｄ、ＳＲＴ＝１６ｄ）引き抜き、系外へ排出した。また、上澄水を６００ｍＬ／ｄ引き抜いて、沈殿槽２の分離水と共に処理水として放流した。

その結果、一ヶ月以上の連続運転において、汚泥転換率は０．０７ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｋｇ−ＣＯＤ_Ｃｒであり、処理水のＳＳは２０ｍｇ／Ｌ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１と、容量が５Ｌの沈殿槽２と、容量が３Ｌの汚泥減量槽３を連結させた実験装置を用いて、本発明に従って、有機性排水（ＣＯＤ_Ｃｒ濃度：１０００ｍｇ−ＣＯＤ_Ｃｒ／Ｌ）を０．７２５Ｌ／ｈの流量で処理した。

＜生物処理槽１＞
ＤＯ：４ｍｇ／Ｌ
担体充填率：０％（なし）
ＣＯＤ_Ｃｒ容積負荷：１．１６ｋｇ−ＣＯＤ_Ｃｒ／ｍ^３／ｄ
ＨＲＴ：２０．７ｈ
ＳＲＴ：１５ｄ
ｐＨ：６．８
＜汚泥減量槽３＞
ＤＯ：４ｍｇ／Ｌ
ＨＲＴ：６０ｈ
ＳＲＴ：１０ｄ
ｐＨ：６．０

汚泥減量槽３には、基質として原水である有機性排水を、２００ｍＬ／ｄで添加した。汚泥減量槽３に有機性排水を添加することにより、汚泥減量槽３の有機物汚泥負荷は０．０１ｇ−ＣＯＤ_Ｃｒ／ｇ−ＶＳＳ／ｄとなった。

生物処理槽１からは槽内汚泥（ＭＬＳＳ＝４０００ｍｇ／Ｌ）を１．００Ｌ／ｄ（４．０ｇ−ＳＳ／ｄ、ＳＲＴ＝１５ｄ）引き抜き、汚泥減量槽３に添加した。ただし、一日一回、汚泥減量槽３の曝気を止め、汚泥を沈降させ、沈降汚泥（ＭＬＳＳ＝１００００ｍｇ／Ｌ）を０．２０Ｌ／ｄ（２．０ｇ−ＳＳ／ｄ、ＳＲＴ＝１０ｄ）引き抜き、系外へ排出した。また、上澄水１０００ｍＬ／ｄを引き抜きいて、沈殿槽２の分離水と共に処理水として放流した。

その結果、一ヶ月以上の連続運転において、汚泥転換率は０．１５ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｋｇ−ＣＯＤ_Ｃｒであり、処理水ＳＳは２０ｍｇ／Ｌであった。

比較例１
実施例１において、有機性排水を汚泥減量槽３に分注せず、汚泥減量槽３の曝気停止時に沈降分離された上澄水の系外放流量を５００ｍＬ／ｄとしたこと以外は同様にして処理を行ったところ、処理水は良好だったものの、汚泥転換率は０．１１ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｋｇ−ＣＯＤ_Ｃｒであった。

比較例２
実施例２において、有機性排水を汚泥減量槽３に分注せず、汚泥減量槽３の曝気停止時に沈降分離された上澄水の系外放流量を８００ｍＬ／ｄとしたこと以外は同様にして処理を行ったところ、処理水は良好だったものの、汚泥転換率は０．２０ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｋｇ−ＣＯＤ_Ｃｒであった。

比較例３
実施例２において、汚泥減量槽を設けずに、生物処理槽のＳＲＴを１２．５ｄとしたこと以外は同様にして一ヶ月以上連続運転したところ、処理水質は良好だったものの、生物処理槽内に微小動物はほとんど発生せず、汚泥転換率は０．３０ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｋｇ−ＣＯＤ_Ｃｒとなった。

比較例４
実施例２において、汚泥減量槽を設けずに、生物処理槽のＳＲＴを４０ｄとしたこと以外は同様にして一ヶ月以上連続運転したところ、汚泥転換率は０．１９ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｋｇ−ＣＯＤ_Ｃｒと比較例３よりはやや減少したものの、槽内汚泥中に凝集体捕食型微小動物であるハオリワムシが２００００個／ｍＬ発生し、処理水ＳＳが５０ｍｇ／Ｌと悪化した。

比較例５
実施例１において、汚泥減量槽を設けずに、第二生物処理槽のＳＲＴを１２．５ｄとしたこと以外は同様にして一ヶ月以上連続運転したところ、処理水質は良好だったものの、第二生物処理槽内の濾過捕食型微小動物数であるヒルガタワムシ数は、３０００個／ｍＬに留まり、汚泥転換率は０．２１ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｋｇ−ＣＯＤ_Ｃｒとなった。

比較例６
実施例１において、汚泥減量槽を設けずに、生物処理槽のＳＲＴを４０ｄとしたこと以外は同様にして一ヶ月以上連続運転したところ、汚泥転換率は０．１２ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｋｇ−ＣＯＤ_Ｃｒと比較例５よりは減少したものの、第二生物処理槽内汚泥中に凝集体捕食型微小動物であるハオリワムシが３００００個／ｍＬ発生し、処理水ＳＳが７０ｍｇ／Ｌと悪化した。

上記実施例１，２及び比較例１〜６の結果を表１にまとめる。

以上の結果から、本発明によれば、処理水質、処理効率を高く維持した上で、余剰汚泥発生量の大幅な低減が可能であることが分かる。

本発明の有機性排水の生物処理方法は、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。

１ 生物処理槽
１Ａ 第一生物処理槽
１Ｂ 第二生物処理槽
２ 沈殿槽
３ 汚泥減量槽

Claims (12)

1. 有機性排水を生物処理槽に導入して活性汚泥処理し、生物処理水を固液分離して固液分離汚泥の一部を該生物処理槽に返送する有機性排水の生物処理方法であって、該生物処理槽内汚泥及び／又は固液分離汚泥の一部を引き抜き、引き抜いた汚泥を前記生物処理槽とは別の生物処理槽（以下「汚泥減量槽」と称す。）に導入して好気条件で酸化処理することにより汚泥の減量を行う有機性排水の生物処理方法において、
   前記有機性排水の一部を該汚泥減量槽に導入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、前記生物処理槽のＳＲＴが１５〜３０日となるように、前記生物処理槽内汚泥及び／又は固液分離汚泥の一部を引き抜き、前記汚泥減量槽のＳＲＴが５日以上となる条件で処理を行うことを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
3. 二段以上の多段に設けられた生物処理槽に有機性排水を順次通水し、多段に設けられた生物処理槽のうちの第一生物処理槽に有機性排水を一過式で通水して細菌により生物処理し、第一生物処理槽からの細菌を含む第一生物処理水を第二生物処理槽で活性汚泥処理し、最終段の生物処理槽の生物処理水を固液分離して固液分離汚泥の一部を該第二生物処理槽以降の生物処理槽に返送する有機性排水の生物処理方法であって、
   該第二生物処理槽以降の生物処理槽内汚泥及び／又は固液分離汚泥の一部を前記多段に設けられた生物処理槽とは別の生物処理槽（以下「汚泥減量槽」と称す。）に導入して好気条件で酸化処理することにより汚泥の減量を行う有機性排水の生物処理方法において、
   前記有機性排水及び／又は第一生物処理水の一部を該汚泥減量槽に導入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、前記第二生物処理槽以降の生物処理槽のＳＲＴが１５〜３０日となるように、前記第二生物処理槽以降の生物処理槽内汚泥及び／又は固液分離汚泥の一部を引き抜き、前記汚泥減量槽のＳＲＴが５日以上となる条件で処理を行う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、前記汚泥減量槽の有機物汚泥負荷が０．１５ｇ−ＣＯＤ_Ｃｒ／ｇ−ＶＳＳ／ｄ以下となるように、該汚泥減量槽に前記有機性排水及び／又は第一生物処理水を導入することを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項において、前記汚泥減量槽への生物処理槽内汚泥及び／又は固液分離汚泥の導入を間欠的に行い、汚泥の導入停止期間中に、該汚泥減量槽内の液を静置して沈降分離を行う有機性排水の生物処理方法であって、該沈降分離により得られる上澄水の一部を前記生物処理槽に返送するか或いは処理水として系外へ排出し、該沈降分離により得られる沈降汚泥の一部を前記生物処理槽に返送するか或いは系外へ排出することを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
7. 有機性排水を受け入れて活性汚泥処理する生物処理槽と、該生物処理槽からの生物処理水を固液分離する固液分離手段と、該固液分離手段で分離された固液分離汚泥の一部を該生物処理槽に返送する汚泥返送手段と、該生物処理槽内汚泥及び／又は固液分離汚泥の一部を引き抜く汚泥引き抜き手段と、引き抜いた汚泥を受け入れて好気条件で酸化処理することにより汚泥の減量を行う、前記生物処理槽とは別に設けられた生物処理槽（以下「汚泥減量槽」と称す。）とを備える有機性排水の生物処理装置において、
   前記有機性排水の一部を該汚泥減量槽に導入する手段を有することを特徴とする有機性排水の生物処理装置。
8. 請求項７において、前記生物処理槽のＳＲＴが１５〜３０日となるように、前記汚泥引き抜き手段により前記生物処理槽内汚泥及び／又は固液分離汚泥の一部が引き抜かれ、前記汚泥減量槽のＳＲＴが５日以上となる条件で処理が行われることを特徴とする有機性排水の生物処理装置。
9. 有機性排水が順次通水される、二段以上の多段に設けられた生物処理槽であって、多段に設けられた生物処理槽のうちの第一生物処理槽は、有機性排水が一過式で通水されて細菌により生物処理される槽であり、第二生物処理槽は、第一生物処理槽からの細菌を含む第一生物処理水が活性汚泥処理される槽である生物処理槽と、最終段の生物処理槽の生物処理水を固液分離する固液分離手段と、該固液分離手段で分離された固液分離汚泥の一部を該第二生物処理槽以降の生物処理槽に返送する汚泥返送手段と、該第二生物処理槽以降の生物処理槽内汚泥及び／又は固液分離汚泥の一部を引き抜く汚泥引き抜き手段と、引き抜いた汚泥を受け入れて好気条件で酸化処理することにより汚泥の減量を行う、前記多段に設けられた生物処理槽とは別に設けられた生物処理槽（以下「汚泥減量槽」と称す。）とを有する有機性排水の生物処理装置において、
   前記有機性排水及び／又は第一生物処理水の一部を該汚泥減量槽に導入する手段を有することを特徴とする有機性排水の生物処理装置。
10. 請求項９において、前記第二生物処理槽以降の生物処理槽のＳＲＴが１５〜３０日となるように、前記汚泥引き抜き手段により前記第二生物処理槽以降の生物処理槽内汚泥及び／又は固液分離汚泥の一部が引き抜かれ、前記汚泥減量槽のＳＲＴが５日以上となる条件で処理が行われることを特徴とする有機性排水の生物処理装置。
11. 請求項７ないし１０のいずれか１項において、前記汚泥減量槽の有機物汚泥負荷が０．１５ｇ−ＣＯＤ_Ｃｒ／ｇ−ＶＳＳ／ｄ以下となるように、該汚泥減量槽に前記有機性排水及び／又は第一生物処理水が導入されることを特徴とする有機性排水の生物処理装置。
12. 請求項７ないし１１のいずれか１項において、前記汚泥減量槽への生物処理槽内汚泥及び／又は固液分離汚泥の導入が間欠的に行われ、汚泥の導入停止期間中に、該汚泥減量槽内の液を静置して沈降分離が行われる有機性排水の生物処理装置であって、該沈降分離により得られる上澄水の一部を前記生物処理槽に返送する手段及び／又は該上澄水の一部を処理水として系外へ排出する手段と、該沈降分離により得られる沈降汚泥の一部を前記生物処理槽に返送する手段及び／又は該沈殿汚泥の一部を系外へ排出する手段とを有することを特徴とする有機性排水の生物処理装置。

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