JP2016123920A - 排水処理装置及び排水処理方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】汚泥発生量の増加を抑えながら、ＭＢＲ処理に用いられる膜の目詰まりを抑制することが可能な排水処理装置を提供する。【解決手段】第１生物処理槽１２と、第１生物処理槽１２で処理された第１処理水を生物処理する第２生物処理槽１４及び第２生物処理槽１４で処理された第２処理水を分離膜により汚泥と第３処理水とに分離する膜分離モジュール１６を有する膜分離生物処理ユニットと、第２生物処理槽１４内の汚泥を引き抜く汚泥引き抜き装置（２２，２４）と、を備え、汚泥引き抜き装置（２２，２４）は、第２生物処理槽１４での溶解性ＢＯＤ汚泥負荷が０．０５ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄ以上であって０．１０ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄ未満で運転されるように第２生物処理槽１４内の汚泥を引き抜き、当該汚泥を前記第１生物処理槽１２に返送することなく、前記膜分離生物処理ユニット外へ排出する排水処理装置１である。【選択図】図１
Description
本発明は、有機物含有排水を処理する排水処理装置及び排水処理方法の技術に関する。
近年、有機物含有排水の処理技術として用いられている活性汚泥法において、汚泥と処理水の固液分離を沈殿池ではなく膜により行う、膜分離活性汚泥法が開発され、普及しつつある。通常の活性汚泥法では、汚泥の沈降性が悪化すると、沈殿池での固液分離が不十分となり、処理水へＳＳ(Suspended Solids,懸濁物質)が流出し、処理水水質が悪化するという問題がある。一方、膜分離活性汚泥法では、膜により固液分離を行うため、汚泥の沈降性に依らず、清澄な処理水を得ることができるという利点がある。
また、有機物含有排水を高負荷処理する活性汚泥法として、槽内に添加した担体に微生物を付着させて排水処理を行う担体法も普及しつつある。一般的な活性汚泥法におけるＢＯＤ容積負荷は、０．５〜０．８ｋｇ／ｍ３／ｄであるが、担体法を用いると１．０ｋｇ／ｍ３／ｄ以上のＢＯＤ容積負荷で運転することが可能となる。
担体を用いた生物処理（以下、担体法と呼ぶ場合がある）と膜分離活性汚泥処理（以下、ＭＢＲ処理と呼ぶ場合がある）とを組み合わせた技術では、担体法による高速処理が可能であると共に、ＭＢＲ処理による清澄な処理水が得られるという２つの特長を持つことが可能となる。
例えば、特許文献１には、担体法とＭＢＲ処理とを組み合わせた排水処理装置において、担体法におけるＢＯＤ容積負荷を１ｋｇ／ｍ３・日以上で運転し、ＭＢＲ処理における溶解性ＢＯＤ汚泥負荷を０．１ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ・日以下で運転することが開示されている。そして、特許文献１のようにＭＢＲ処理の溶解性ＢＯＤ汚泥負荷を小さくすることで、汚泥の増加速度と汚泥の自己消化速度が釣り合い、汚泥の発生量を低減させることが可能となる。
しかし、発明者らによる検討の結果、ＭＢＲ処理の溶解性ＢＯＤ汚泥負荷を小さくすることで、汚泥の発生量を低減させることは可能であるものの、それと同時に汚泥の自己消化に伴う槽内ＴＯＣ成分(膜詰まり物質)の発生及び蓄積が起こり、そのＴＯＣ成分がＭＢＲ処理に用いられる膜に付着して、膜の目詰まりが起こり易くなるという問題が生じることが分かった。
そこで、本発明の目的は、担体法及びＭＢＲ処理を組み合わせた排水処理装置及び排水処理方法において、汚泥発生量の増加を抑えながら、ＭＢＲ処理に用いられる膜の目詰まりを抑制することが可能な排水処理装置及び排水処理方法を提供することである。
本発明の排水処理装置は、有機物含有排水を担体の存在下で生物処理する第１生物処理槽と、前記第１生物処理槽で処理された第１処理水を生物処理する第２生物処理槽、及び前記第２生物処理槽で処理された第２処理水を分離膜により汚泥と第３処理水とに分離する膜分離モジュールを有する膜分離生物処理ユニットと、前記第２生物処理槽内の汚泥を引き抜く汚泥引き抜き手段と、を備え、前記汚泥引き抜き手段は、前記第２生物処理槽での溶解性ＢＯＤ汚泥負荷が０．０５ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄ以上であって０．１０ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄ未満で運転されるように前記第２生物処理槽内の汚泥を引き抜き、当該汚泥を前記第１生物処理槽に返送することなく、前記膜分離生物処理ユニット外へ排出する排水処理装置である。
また、前記排水処理装置において、前記汚泥引き抜き手段は、前記第２生物処理槽内の汚泥濃度が３０００〜５０００ｍｇ／Ｌの範囲、汚泥滞留時間（ＳＲＴ）が１０〜１５日の範囲となるように、前記第２生物処理槽内の汚泥を引き抜くことが好ましい。
また、本発明の排水処理方法は、有機物含有排水を担体の存在下で生物処理する第１生物処理工程と、前記生物処理手段で処理された第１処理水を生物処理する第２生物処理工程、及び前記第２生物処理工程で処理された第２処理水を分離膜により汚泥と第３処理水とに分離する膜分離工程を有する膜分離生物処理工程と、前記第２生物処理工程で生成した汚泥を引き抜く汚泥引き抜き工程と、を備え、前記汚泥引き抜き工程では、第２生物処理工程における溶解性ＢＯＤ汚泥負荷が０．０５ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄ以上であって０．１０ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄ未満で運転されるように前記第２生物処理工程で生成した汚泥を引き抜き、当該汚泥を前記第１生物処理工程に返送することなく、前記膜分離生物処理工程外へ排出する排水処理方法である。
また、前記排水処理方法において、前記汚泥引き抜き工程では、前記第２生物処理工程における汚泥濃度が３０００〜５０００ｍｇ／Ｌの範囲、汚泥滞留時間（ＳＲＴ）が１０〜１５日の範囲となるように、前記第２生物処理工程で生成した汚泥を引き抜くことが好ましい。
本発明によれば、担体法及びＭＢＲ処理を組み合わせた排水処理装置及び排水処理方法において、汚泥発生量の増加を抑えながら、ＭＢＲ処理に用いられる膜の目詰まりを抑制することが可能となる。
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。
図１は、本実施形態に係る排水処理装置の構成の一例を示す模式図である。図１に示すように、排水処理装置１は、排水流入ライン（１０ａ，１０ｂ）、第１生物処理槽１２、第２生物処理槽１４及び分離膜モジュール１６を有する分離膜生物処理ユニット、処理水排出ライン１８、処理水排出ポンプ２０、汚泥排出ポンプ２２及び汚泥排出ライン２４を備える汚泥引き抜き装置（汚泥引き抜き手段）等から構成される。
図１に示す第１生物処理槽１２内には担体２６が投入されている。また、図１に示す第１生物処理槽１２及び第２生物処理槽１４は、ブロワ（２８ａ，２８ｂ）及び空気流入ライン（３０ａ，３０ｂ）を有する曝気装置を備えている。図１に示す分離膜モジュール１６は第２生物処理槽１４内に設置されている。また、分離膜モジュール１６内には、不図示の分離膜が設けられている。
第１生物処理槽１２の排水入口には、排水流入ライン１０ａが接続されている。排水流入ライン１０ｂの一端は第１生物処理槽１２の処理水出口に接続され、他端は第２生物処理槽１４の処理水入口に接続されている。また、第２生物処理槽１４内に設置された分離膜モジュール１６の排出口には、処理水排出ライン１８が接続されている。処理水排出ライン１８には処理水排出ポンプ２０が介装されている。また、第１及び第２生物処理槽（１２，１４）の底部には、空気流入ライン（３０ａ，３０ｂ）が接続されている。空気流入ライン（３０ａ，３０ｂ）にはブロワ（２８ａ，２８ｂ）が介装されている。また、第２生物処理装置の汚泥排出口には、汚泥排出ライン２４が接続されている。汚泥排出ライン２４には汚泥排出ポンプ２２が介装されている。
本実施形態の処理対象である有機物含有排水は、一般的に生物処理可能な有機物を含む排水であれば特に制限されるものではなく、例えば、下水、電子産業排水や化学工場排水や食品工場排水等の工場排水等が挙げられる。処理対象となる排水中の有機物濃度は特に制限されるものではないが、生物処理速度の観点から、ＢＯＤ濃度で３００〜２０００ｍｇ／Ｌの範囲であることが好ましい。
以下に、本実施形態の排水処理装置１の動作について説明する。
有機物含有排水は、排水流入ライン１０ａを通り、第１生物処理槽１２に導入される。また、ブロワ２８ａを稼働させ、空気が空気流入ライン３０ａを通り、第１生物処理槽１２内に供給される。生物処理槽１２内では、好気性条件下で、排水中の有機物（溶解性ＢＯＤ）が、担体２６に付着した分散性細菌等により、酸化分解される（細菌の菌体や二酸化炭素等へと変化する）。第１生物処理槽１２で処理された第１処理水は排水流入ライン１０ｂを通り、第２生物処理槽１４に導入される。また、ブロワ２８ｂを稼働させ、空気が空気流入ライン３０ｂを通り、第２生物処理槽１４内に供給される。そして、第２生物処理槽１４では、好気性条件下で、第１処理水中に残存している有機物が分散性細菌等により酸化分解される。次に、処理水排出ポンプ２０を稼働させ、第２生物処理槽１４で処理された第２処理水を分離膜モジュール１６に通水する。第２処理水は分離膜モジュール１６内の分離膜により第３処理水と汚泥とに固液分離される。第３処理水は処理水排出ライン１８から系外へ排出される。また、汚泥排出ポンプ２２を稼働させ、第２生物処理槽１４内の汚泥が汚泥排出ライン２４から引き抜かれる。第２生物処理槽１４から引き抜かれた汚泥は、第１生物処理槽１２に返送されることなく、膜分離生物処理ユニットの系外へ排出され、脱水・乾燥処理等が行われる。
本実施形態では、第２生物処理槽１４の溶解性ＢＯＤ汚泥負荷（以下、単にＢＯＤ汚泥負荷と呼ぶ）が０．０５ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄ以上、好ましくは０．０５ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄ以上であって０．１０ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄ未満、より好ましくは０．０５ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄ以上であって０．０７ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄ未満で運転されるように、汚泥引き抜き装置により、第２生物処理槽１４内の汚泥が引き抜かれる。汚泥引き抜き装置により引き抜いた汚泥の一部または全部を第１生物処理槽１２に返送すると、引き抜き汚泥中の汚泥および膜詰まり要因となるＴＯＣ成分が再度第二生物処理槽へ戻ることとなり、上記のＢＯＤ汚泥負荷で運転することができなくなるため、本実施形態では、引き抜いた汚泥を第１生物処理槽１２に返送することなく、膜分離生物処理ユニットの系外へ排出する必要がある。
本発明者らは、第２生物処理槽１４のＢＯＤ汚泥負荷が０．０５ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄ未満で運転されることで、第２生物処理槽１４内の汚泥発生量は低い状態で維持されるが、汚泥の自己消化が促進され、槽内にＴＯＣ成分が発生することを見出した。また、このＴＯＣ成分は、第２生物処理槽１４内で処理されずに蓄積し、分離膜モジュール１６内の分離膜の目詰まりの原因になることも見出した。そこで、本実施形態のように、第２生物処理槽１４のＢＯＤ汚泥負荷が０．０５ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄ以上で運転されるように、第２生物処理槽１４内の汚泥を引き抜くことにより、汚泥発生量を抑えながら、汚泥の自己消化を抑制することが可能となる。その結果、槽内にＴＯＣ成分の発生・蓄積が抑制され、分離膜の目詰まりが抑えられる。特に、第２生物処理槽１４のＢＯＤ汚泥負荷が０．０５ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄ以上であって０．１０ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄ未満の範囲で運転されることにより、０．１０ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄ以上で運転される場合と比較して、より汚泥発生量が抑制され、０．０５〜０．１０ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄで運転されることにより、０．０５ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄ未満で運転される場合と比較して、槽内のＴＯＣ成分の発生量がより抑制される。
一般的に、第２生物処理槽１４に導入される第１処理水中のＢＯＤ濃度が一定であれば、生物処理に伴って、第２生物処理槽１４内の汚泥量が増加するため、第２生物処理槽１４のＢＯＤ汚泥負荷は低下していく傾向にある。したがって、本実施形態のように、汚泥引き抜き装置により、第２生物処理槽１４から連続的又は間欠的に汚泥を引き抜いて、第２生物処理槽１４のＢＯＤ汚泥負荷が０．０５ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄ以上で運転されるように調整する必要がある。なお、第１生物処理槽１２の前段に原水調整槽を設置して、排水中のＢＯＤ濃度を所定値に調整した上で、排水流入ライン１０ａに送液することが望ましい。これにより、第２生物処理槽１４に導入される第１処理水中のＢＯＤ濃度の変動を抑制することが可能となる。
本実施形態では、例えば、ＢＯＤ汚泥負荷を定期的に測定し（算出方法は実施例を参照）、その値に基づいて、汚泥引き抜き装置から引き抜く汚泥量を調節してもよいが、通常、第２生物処理槽１４に流入する第１処理水のＢＯＤ濃度はほとんど変動しないため、汚泥滞留時間及び汚泥濃度が以下に示す範囲となるように第２生物処理槽１４から汚泥を引き抜くことで、ＢＯＤ汚泥負荷を０．０５ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄ以上にして運転することが可能となる。
本実施形態では、ＢＯＤ汚泥負荷を０．０５ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄ以上とする観点から、第２生物処理槽１４内の汚泥滞留時間(ＳＲＴ)が、例えば５日から３０日範囲、好ましくは５日から２０日の範囲、より好ましくは１０日から１５日の範囲となるように第２生物処理槽１４内から汚泥の引き抜きを行う。引き抜きは常時一定量ずつ引き抜いても良いし、タイマーなどを用いて毎日または数日に一度、設定ＳＲＴとなるような量を引き抜いても良い。汚泥滞留時間の算出方法は実施例を参照。
また、本実施形態では、ＢＯＤ汚泥負荷を０．０５ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄ以上とする観点から、第２生物処理槽１４内の汚泥濃度（ＭＬＳＳ）が、例えば１００００ｍｇ／Ｌ以下、好ましくは３０００ｍｇ／Ｌから５０００ｍｇ／Ｌの範囲となるように第２生物処理槽１４内から汚泥の引き抜きを行う。汚泥濃度は例えば下水試験方法 活性汚泥浮遊物質測定方法(遠心分離法、ガラス繊維ろ紙法など)により測定される。
本実施形態では、担体法（第１生物処理槽）とＭＢＲ（分離膜生物処理ユニット）の組み合わせの技術において、ＭＢＲでの汚泥発生量を低減し、膜目詰まりを抑制することが可能となるため、全体ＢＯＤ容積負荷を１．５ｋｇ／ｍ３／ｄ以上、好ましくは１．０ｋｇ／ｍ３／ｄ以上で運転することが可能となる。全体ＢＯＤ容積負荷とは、第１生物処理槽１２と第２生物処理槽１４の槽容積の合計に対して１日に流入するＢＯＤ量のことであり、この値が高いと一日に多くの有機物を処理することが可能となる。全体ＢＯＤ容積負荷の算出方法は実施例を参照。
第１生物処理槽１２および第２生物処理槽１４のｐＨは、一般的な生物処理に適応する範囲であれば特に制限されるものではないが、例えば６〜９の範囲が好ましく、６．５〜７．５の範囲がより好ましい。第１生物処理槽１２や第２生物処理槽１４のｐＨ調整は、各槽にｐＨ調整剤を添加することにより行われる。ｐＨ調整剤としては、塩酸等の酸剤、水酸化ナトリウム等のアルカリ剤等が挙げられる。
第１生物処理槽１２および第２生物処理槽１４の溶存酸素（ＤＯ）は、一般的な生物処理に必要な酸素量であれば特に制限されるものではないが、例えば、０．５ｍｇ／Ｌ以上であることが好ましく、１ｍｇ／Ｌ以上であることがより好ましい。
第１生物処理槽１２および第２生物処理槽１４の水温は、一般的な生物処理に適応する範囲であれば特に制限されるものではないが、例えば、１５〜３５℃の範囲が好ましく、２０〜３０℃の範囲がより好ましい。
第１生物処理槽１２および第２生物処理槽１４に栄養剤を添加することが好ましい。栄養剤としては、微生物の分解活性を良好に維持するものであれば特に制限されるものではないが、例えば、窒素源、リン源、その他無機塩類などが挙げられる。
第１生物処理槽１２へ投入される担体２６は、とくに制限されるものではなく、公知の各種の担体が使用される。本実施形態では、担体２６が第１生物処理槽１２内を流動する流動式、又は担体２６を充填したカートリッジ等を第１生物処理槽１２内に設置する固定式のいずれでもよい。また、担体２６の形状、材質ともに制限されるものではないが、微生物の付着性の観点から多孔質の担体２６が望ましく、具体的には多孔質のポリウレタン製流動式スポンジ担体２６などが挙げられる。
本実施形態の膜分離生物処理ユニットは、分離膜モジュール１６を第２生物処理槽１４内に設置した槽内型の装置を例示しているが、これに制限されず、分離膜モジュール１６を第２生物処理槽１４外に設置した槽外型の装置であってもよい。これらのうち、装置の設置面積や運転動力の観点から槽内型の膜分離生物処理ユニットを使用することが望ましい。分離膜モジュール１６に設けられる分離膜は、従来から知られているもの等が使用されるが、設置面積を小さくすることが可能な点から、中空糸膜エレメントが望ましい。また、膜材質についても特に限定はないが、強度や薬品耐性に優れる点から、ポリフッ化ビニルデン多孔質膜が望ましい。
本実施形態では、第１生物処理槽１２及び第２生物処理槽１４に曝気装置を設置して、好気条件で生物処理を行う例について説明したが、これに制限されるものではなく、嫌気条件で生物処理を行っても良い。この場合、曝気装置に代えて、第１生物処理槽１２及び第２生物処理槽１４に撹拌装置を設置することが望ましい。
本実施形態の汚泥引き抜き装置は、第２生物処理槽１４から汚泥を引き抜くことができる装置構成であれば、図１に示す汚泥排出ポンプ２２及び汚泥排出ライン２４を備える装置構成に限定されるものではなく、例えば、汚泥排出ライン２４に開閉弁を設置し、開閉弁を開放することで、汚泥排出ライン２４から汚泥を自然流下させる装置構成としてもよい。
図２は、本実施形態に係る排水処理装置の構成の他の一例を示す模式図である。図２に示す排水処理装置２において、図１に示す排水処理装置１と同様の構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。図２に示す排水処理装置２は、排水流入ライン（１０ａ，１０ｂ，１０ｃ）、第１生物処理槽１２、第２生物処理槽（１４ａ、１４ｂ）及び分離膜モジュール１６を有する分離膜生物処理ユニット、処理水排出ライン１８、処理水排出ポンプ２０、汚泥排出ポンプ２２及び汚泥排出ライン２４を有する汚泥引き抜き装置、汚泥返送ポンプ３２及び汚泥返送ライン３４を有する汚泥返送装置等から構成される。
図２に示す第１生物処理槽１２内には担体２６が投入されている。また、図２に示す第１生物処理槽１２及び第２生物処理槽（１４ａ，１４ｂ）は、ブロワ（２８ａ，２８ｂ，２８ｃ）及び空気流入ライン（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ）を有する曝気装置を備えている。
本実施形態では、第２生物処理槽は２つの槽（１４ａ，１４ｂ）から構成されており、分離膜モジュール１６は後段の第２生物処理槽１４ｂに設置されている。なお、第２生物処理槽は３つ以上の槽から構成されていてもよい。また、分離膜モジュール１６は、第２生物処理槽を構成する各槽に設置されてもよいし、第２生物処理槽を構成する各槽のうちのいずれか１つに設置されてもよい。また、分離膜モジュール１６内には、不図示の分離膜が設けられている。
第１生物処理槽１２の排水入口には、排水流入ライン１０ａが接続されている。排水流入ライン１０ｂの一端は第１生物処理槽１２の処理水出口に接続され、他端は第２生物処理槽１４ａの処理水入口に接続されている。また、排水流入ライン１０ｃの一端は第２生物処理槽１４ａの処理水出口に接続され、他端は第２生物処理槽１４ｂの処理水入口に接続されている。また、第２生物処理槽１４ｂ内に設置された分離膜モジュール１６の排出口には、処理水排出ライン１８が接続されている。処理水排出ライン１８には処理水排出ポンプ２０が介装されている。また、第１及び第２生物処理槽（１２，１４ａ，１４ｂ）の底部には、空気流入ライン（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ）が接続されている。空気流入ライン（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ）にはブロワ（２８ａ，２８ｂ，２８ｃ）が介装されている。また、第２生物処理槽１４ｂの汚泥排出口には、汚泥排出ライン２４が接続されている。汚泥排出ライン２４には汚泥排出ポンプ２２が介装されている。また、汚泥返送ライン３４の一端が、第２生物処理槽１４ｂの汚泥返送出口に接続され、他端が第２生物処理槽１４ａの汚泥返送入口に接続されている。汚泥返送ライン３４には、汚泥返送ポンプ３２が介装されている。
有機物含有排水は、排水流入ライン１０ａを通り、第１生物処理槽１２に導入される。第１生物処理槽１２内では、好気性条件下で、排水中の有機物（溶解性ＢＯＤ）が、担体２６に付着した分散性細菌等により、酸化分解される（細菌の菌体や二酸化炭素等へと変化する）。第１生物処理槽１２で処理された第１処理水は排水流入ライン（１０ｂ，１０ｃ）を通り、第２生物処理槽（１４ａ，１４ｂ）に導入される。第２生物処理槽（１４ａ，１４ｂ）では、好気性条件下で、第１処理水中に残存している有機物が分散性細菌等により酸化分解される。次に、処理水排出ポンプ２０を稼働させ、第２生物処理槽１４ｂで処理された第２処理水を分離膜モジュール１６に通水する。第２処理水は分離膜モジュール１６内の分離膜により第３処理水と汚泥とに固液分離される。第３処理水は処理水排出ライン１８から系外へ排出される。また、汚泥排出ポンプ２２を稼働させ、第２生物処理槽１４ｂ内の汚泥が汚泥排出ライン２４から引き抜かれ、第１生物処理槽１２に返送されることなく系外へ排出される。また、本実施形態では、第２生物処理槽（１４ａ，１４ｂ）の汚泥濃度を均一化する等のために、汚泥返送ポンプ３２を稼働させ、後段の第２生物処理槽１４ｂ内の汚泥を汚泥返送ライン３４を通して、前段の第２生物処理槽１４ａに返送することが望ましい。なお、汚泥の返送量は特に制限されるものではないが、第２生物処理槽（１４ａ，１４ｂ）内の汚泥濃度を均一化する等の点で、分離膜モジュール１６の通水量の３倍以上とすること望ましい。
本実施形態のように第２生物処理槽が複数の槽（１４ａ，１４ｂ）から構成する場合、各槽のＢＯＤ汚泥負荷が０．０５ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄ以上で運転される必要がある。本実施形態では、汚泥返送装置により第２生物処理槽１４ａ及び第２生物処理槽１４ｂの汚泥濃度は均一化されているため、後段の第２生物処理槽１４ｂのＢＯＤ汚泥負荷が０．０５ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄ以上で運転されるように、汚泥引き抜き装置により、第２生物処理槽１４ｂ内の汚泥が引き抜かれれば、前段の第２生物処理槽１４ａのＢＯＤ汚泥負荷が０．０５ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄ以上で運転されることになる。なお、前段の第２生物処理槽１４ａにも、汚泥排出ポンプ２２及び汚泥排出ライン２４を有する汚泥引き抜き装置を設置して、第２生物処理槽１４ａのＢＯＤ汚泥負荷が０．０５ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄ以上で運転されるように、汚泥引き抜き装置により、第２生物処理槽１４ａ内の汚泥を引き抜いてもよい。
図３は、本実施形態に係る排水処理装置の構成の他の一例を示す模式図である。図３に示す排水処理装置３において、図１に示す排水処理装置１と同様の構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。図３に示す排水処理装置３は、排水流入ライン（１０ａ，１０ｂ）、第１生物処理槽１２、第２生物処理槽１４及び分離膜モジュール１６を有する分離膜生物処理ユニット、処理水排出ライン１８、処理水排出ポンプ２０、汚泥排出ポンプ２２及び汚泥排出ライン２４を有する汚泥引き抜き装置、排水バイパスライン３６等から構成される。図３に示す第１生物処理槽１２内には担体２６が投入されている。また、図３に示す第１生物処理槽１２及び第２生物処理槽１４は、ブロワ（２８ａ，２８ｂ）及び空気流入ライン（３０ａ，３０ｂ）を有する曝気装置を備えている。分離膜モジュール１６は第２生物処理槽１４に設置されている。また、分離膜モジュール１６内には、不図示の分離膜が設けられている。
図３に示す排水処理装置３では、排水バイパスライン３６の一端が排水流入ライン１０ａに接続され、他端が、第２生物処理槽１４に接続されている。その他の形態は図１の排水処理装置１と同様である。
図３に示す排水処理装置３では、例えば、第２生物処理槽１４内に流入する第１処理水中のＢＯＤ濃度が低下した場合、汚泥引き抜き装置による汚泥引き抜き量を抑えることで、第２生物処理槽１４内のＢＯＤ汚泥負荷が０．０５ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄ以上となるように運転することは可能であるが、さらに、排水バイパスライン３６から有機物含有排水を第２生物処理槽１４に直接供給し、第２生物処理槽１４内のＢＯＤ濃度を増加させることで、汚泥引き抜き量を変更することなく第２生物処理槽１４内のＢＯＤ汚泥負荷を０．０５ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄ以上とすることが可能となる。
本実施形態では、第２生物処理槽１４を単槽としているが、図２に示すように複数の槽から構成されるものであってもよい。この場合、排水バイパスライン３６は排水流入ライン１０ａから各第２生物処理槽へ接続される。排水バイパスライン３６を通る排水の流入量は、第２生物処理槽１４のＢＯＤ汚泥負荷により適宜設定されるものであるが、排水流入ライン１０ａを通る排水の流入量の１０％〜３０％の範囲とすることが望ましい。
以下、実施例及び比較例を挙げ、本発明をより具体的に詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
実施例１では、図１に示す排水処理装置を用いた。実施例１では、容積１２Ｌの第１生物処理槽と、容積２６Ｌの第２生物処理槽とを準備した。第１生物処理槽にはスポンジ担体を２．４Ｌ投入した。分離膜モジュールに設けられる分離膜として、ＰＶＤＦ中空糸膜を使用した。処理対象となる有機物含有排水（原水）はＢＯＤ濃度１０００ｍｇ／Ｌの人工基質を含むものであり、６０Ｌ／ｄの通水量とした。実施例１では、第２生物処理槽の汚泥濃度が３０００〜５０００ｍｇ／Ｌの範囲、第２生物処理槽の汚泥滞留時間が５〜１０日の範囲となるように汚泥を引き抜き、第２生物処理槽のＢＯＤ汚泥負荷を０．０５ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄ以上であって０．０９ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄ未満の範囲にして運転した。
実施例１では、図１に示す排水処理装置を用いた。実施例１では、容積１２Ｌの第１生物処理槽と、容積２６Ｌの第２生物処理槽とを準備した。第１生物処理槽にはスポンジ担体を２．４Ｌ投入した。分離膜モジュールに設けられる分離膜として、ＰＶＤＦ中空糸膜を使用した。処理対象となる有機物含有排水（原水）はＢＯＤ濃度１０００ｍｇ／Ｌの人工基質を含むものであり、６０Ｌ／ｄの通水量とした。実施例１では、第２生物処理槽の汚泥濃度が３０００〜５０００ｍｇ／Ｌの範囲、第２生物処理槽の汚泥滞留時間が５〜１０日の範囲となるように汚泥を引き抜き、第２生物処理槽のＢＯＤ汚泥負荷を０．０５ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄ以上であって０．０９ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄ未満の範囲にして運転した。
＜排水処理装置の運転条件＞
全体ＢＯＤ容積負荷：１．５ｋｇ／ｍ３／ｄ
ろ過Ｆｌｕｘ：０．４ｍ／ｄ
第２生物処理槽の汚泥濃度（ＭＢＲのＭＬＳＳ）：３０００〜５０００ｍｇ／Ｌ
第２生物処理槽の汚泥滞留時間（ＭＢＲのＳＲＴ）：５〜１０日
第２生物処理槽のＢＯＤ汚泥負荷（ＭＢＲのＢＯＤ汚泥負荷）：０．０５ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄ以上〜０．０９ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄ未満
全体ＢＯＤ容積負荷：１．５ｋｇ／ｍ３／ｄ
ろ過Ｆｌｕｘ：０．４ｍ／ｄ
第２生物処理槽の汚泥濃度（ＭＢＲのＭＬＳＳ）：３０００〜５０００ｍｇ／Ｌ
第２生物処理槽の汚泥滞留時間（ＭＢＲのＳＲＴ）：５〜１０日
第２生物処理槽のＢＯＤ汚泥負荷（ＭＢＲのＢＯＤ汚泥負荷）：０．０５ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄ以上〜０．０９ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄ未満
全体ＢＯＤ容積負荷とは、第１生物処理槽及び第２生物処理槽の合計槽容積に対して１日に流入するＢＯＤ量であり、以下のように算出される。
全体ＢＯＤ容積負荷＝ＢＯＤ濃度×流入水量(又は処理水量)／合計槽容積
なお、ＢＯＤ濃度×流入水量はＢＯＤ流入量となる。
全体ＢＯＤ容積負荷＝ＢＯＤ濃度×流入水量(又は処理水量)／合計槽容積
なお、ＢＯＤ濃度×流入水量はＢＯＤ流入量となる。
ＭＢＲのＢＯＤ汚泥負荷とは、第２生物処理槽(ＭＢＲ槽)内の汚泥に対して１日に流入するＢＯＤ量であり、以下のように算出される。
ＭＢＲのＢＯＤ汚泥負荷＝（ＭＢＲ槽に流入する流入水のＢＯＤ濃度×流入水量(又は処理水量)）／（汚泥濃度(ＭＬＳＳ)×槽容積）
なお、汚泥濃度(ＭＬＳＳ)×槽容積は槽内汚泥量となる。
ＭＢＲのＢＯＤ汚泥負荷＝（ＭＢＲ槽に流入する流入水のＢＯＤ濃度×流入水量(又は処理水量)）／（汚泥濃度(ＭＬＳＳ)×槽容積）
なお、汚泥濃度(ＭＬＳＳ)×槽容積は槽内汚泥量となる。
ＳＲＴは、槽内の汚泥が余剰汚泥(引抜汚泥)として系外へ排出されるまでの時間であり、以下のように算出される。
ＳＲＴ＝（槽内汚泥濃度×槽容積）／（(引抜汚泥濃度×引抜水量)＋(処理水中のＳＳ×処理水量)）
ここで、第２生物処理槽では、膜分離により汚泥が除去されるため、通常処理水中のＳＳはゼロであるから、汚泥滞留時間は、以下のようになる。
ＭＢＲのＳＲＴ＝（槽内汚泥濃度×槽容積）／（引抜汚泥濃度×引抜水量）
ＳＲＴ＝（槽内汚泥濃度×槽容積）／（(引抜汚泥濃度×引抜水量)＋(処理水中のＳＳ×処理水量)）
ここで、第２生物処理槽では、膜分離により汚泥が除去されるため、通常処理水中のＳＳはゼロであるから、汚泥滞留時間は、以下のようになる。
ＭＢＲのＳＲＴ＝（槽内汚泥濃度×槽容積）／（引抜汚泥濃度×引抜水量）
ろ過Ｆｌｕｘは、分離膜の単位膜面積当たりの処理水量であり、以下のように算出される。
ろ過Ｆｌｕｘ＝処理水流量／分離膜の膜面積
ろ過Ｆｌｕｘ＝処理水流量／分離膜の膜面積
（比較例１）
比較例１では第２生物処理槽の汚泥濃度（ＭＢＲのＭＬＳＳ）が１００００ｍｇ／Ｌ、第２生物処理槽の汚泥滞留時間（ＭＢＲのＳＲＴ）が３０日となるように汚泥を引き抜き、第２生物処理装置のＢＯＤ汚泥負荷（ＭＢＲのＢＯＤ汚泥負荷）を０．０１ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄ以下にして運転した。それ以外の条件は、実施例１と同様の条件とした。
比較例１では第２生物処理槽の汚泥濃度（ＭＢＲのＭＬＳＳ）が１００００ｍｇ／Ｌ、第２生物処理槽の汚泥滞留時間（ＭＢＲのＳＲＴ）が３０日となるように汚泥を引き抜き、第２生物処理装置のＢＯＤ汚泥負荷（ＭＢＲのＢＯＤ汚泥負荷）を０．０１ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄ以下にして運転した。それ以外の条件は、実施例１と同様の条件とした。
（比較例２）
比較例２では、図３に示す排水処理装置を用いた。比較例２で用いた第１生物処理槽及び第２生物処理槽の容積は、実施例１と同じとした。比較例２では、流量５〜８Ｌ／ｄの原水を排水バイパスラインから第２生物処理槽へ直接供給した。また、第２生物処理槽の汚泥濃度（ＭＢＲのＭＬＳＳ）が１００００ｍｇ／Ｌ、第２生物処理槽の汚泥滞留時間（ＭＢＲのＳＲＴ）が３０日となるように汚泥を引き抜き、第２生物処理装置のＢＯＤ汚泥負荷（ＭＢＲのＢＯＤ汚泥負荷）を０．０３〜０．０４ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄの範囲にして運転した。それ以外の条件は、実施例１と同様の条件とした。
比較例２では、図３に示す排水処理装置を用いた。比較例２で用いた第１生物処理槽及び第２生物処理槽の容積は、実施例１と同じとした。比較例２では、流量５〜８Ｌ／ｄの原水を排水バイパスラインから第２生物処理槽へ直接供給した。また、第２生物処理槽の汚泥濃度（ＭＢＲのＭＬＳＳ）が１００００ｍｇ／Ｌ、第２生物処理槽の汚泥滞留時間（ＭＢＲのＳＲＴ）が３０日となるように汚泥を引き抜き、第２生物処理装置のＢＯＤ汚泥負荷（ＭＢＲのＢＯＤ汚泥負荷）を０．０３〜０．０４ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄの範囲にして運転した。それ以外の条件は、実施例１と同様の条件とした。
表１に実施例１及び比較例１〜２の運転条件をまとめた。
表２に実施例１及び比較例１〜２の処理水水質と汚泥転換率（ｇ−ＭＬＳＳ／ｇ−ＢＯＤ）をまとめた。汚泥転換率はＢＯＤ処理量に対する第２生物処理槽で発生する汚泥量であり、以下のように表される。なお、以下の全ての実施例及び比較例も同様である。
汚泥転換率＝第２生物処理槽の発生汚泥量／ＢＯＤ処理量
発生汚泥量＝（（所定期間経過後の第２生物処理槽の汚泥濃度−初期の第２生物処理槽の汚泥濃度）×第２生物処理槽の槽容積）＋（引抜汚泥濃度×引抜水量）
ＢＯＤ処理量＝（原水ＢＯＤ濃度−第２生物処理から排出される処理水ＢＯＤ濃度）×処理流量
ここで、実施例１及び比較例１〜２の所定期間経過後の第２生物処理槽の汚泥濃度は、１２日目の第２生物処理槽の汚泥濃度である。
汚泥転換率＝第２生物処理槽の発生汚泥量／ＢＯＤ処理量
発生汚泥量＝（（所定期間経過後の第２生物処理槽の汚泥濃度−初期の第２生物処理槽の汚泥濃度）×第２生物処理槽の槽容積）＋（引抜汚泥濃度×引抜水量）
ＢＯＤ処理量＝（原水ＢＯＤ濃度−第２生物処理から排出される処理水ＢＯＤ濃度）×処理流量
ここで、実施例１及び比較例１〜２の所定期間経過後の第２生物処理槽の汚泥濃度は、１２日目の第２生物処理槽の汚泥濃度である。
図４は、実施例１及び比較例１〜２の膜モジュールの膜吸引圧力の推移を示す図である。膜モジュールの膜吸引圧力は、処理水排出ラインに設置した圧力計（長野計器社製、ＧＣ６７型）により測定した値である。
また、実施例１及び比較例１〜２の第２生物処理槽内の汚泥を５Ｃのろ紙でろ過し、得られたろ液中のＴＯＣ濃度を測定した。
図５は、実施例１及び比較例１〜２の第２生物処理槽内の汚泥をろ過して得られたろ液中のＴＯＣ濃度の推移を示す図である。図５の横軸の運転日数は装置の運転日数を表している。なお、以下の全ての実施例及び比較例も上記同様に測定してＴＯＣ濃度を求めた。
実施例１では、表２から分かるように、処理水ＢＯＤは１０ｍｇ／Ｌ未満、処理水ＴＯＣは１５ｍｇ／Ｌ、汚泥転換率は０．２１２（ｇ−ＭＬＳＳ／ｇ−ＢＯＤ）であった。また、実施例１では、図４から分かるように、運転日数１２日間の間、膜吸引圧力の上昇は見られず、安定した運転を行うことができた。さらに、実施例１では、図５から分かるように、運転日数１２日間の間、第２生物処理槽内の汚泥をろ過して得られたろ液中のＴＯＣは１００ｍｇ／Ｌ程度で安定していた。
比較例１では、表２から分かるように、処理水ＢＯＤは１０ｍｇ／Ｌ未満、処理水ＴＯＣは１７ｍｇ／Ｌ、汚泥転換率は０．２０７であり、実施例１と同様の値を示した。しかし、比較例１では、図４から分かるように、運転日数１２日間の間に、膜吸引圧力が上昇し、安定した運転を行うことができなかった。さらに、比較例１では、図５から分かるように、運転日数１２日間の間に、第２生物処理槽内の汚泥をろ過して得られたろ液中のＴＯＣは上昇し、３００ｍｇ／Ｌ程度まで達した。なお、運転４日目の第２生物処理槽内の汚泥をビーカーに３００ｍＬ採水し、エアストーンにて２Ｌ/ｍｉｎで曝気し、曝気直後、曝気開始から１時間後、曝気開始から３日後の汚泥を、５Ｃろ紙でろ過して得られたろ液中のＴＯＣ濃度を測定した。曝気開始直後のＴＯＣ濃度は１５１ｍｇ/Ｌであった。曝気開始から１時間後のＴＯＣ濃度は１５０ｍｇ/Ｌであり、曝気開始直後のＴＯＣ濃度と変化が無かったが、３日後のＴＯＣ濃度は１９１ｍｇ/Ｌであり、曝気開始直後のＴＯＣ濃度より増加していた。このことから、第２生物処理槽内で一度発生したＴＯＣ成分は、生物分解されること無く第２生物処理槽内に蓄積されることがわかった。
比較例２も、表２からわかるように、処理水水質及び汚泥転換率は実施例１と同様の結果であった。しかし、図４から分かるように、運転日数１２日間の間に、膜吸引圧力が上昇し、安定した運転を行うことができなかった。さらに、比較例２では、図５から分かるように、運転日数１２日間の間に、第２生物処理槽内の汚泥をろ過して得られたろ液中のＴＯＣは上昇し、３００ｍｇ／Ｌ程度まで達した。
以上のように、実施例１及び比較例１〜２のいずれも汚泥転換率が低く抑えられている（汚泥発生量の増加がおさえられている）が、実施例１のように、第２生物処理槽から汚泥を排出し、第２生物処理装置のＢＯＤ汚泥負荷を０．０５ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄ以上にして運転することで、比較例１及び２のように第２生物処理装置のＢＯＤ汚泥負荷（ＭＢＲのＢＯＤ汚泥負荷）を０．０５ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄ未満にして運転する場合と比較して、分離膜の目詰まりを抑制することができた。これは、第２生物処理装置のＢＯＤ汚泥負荷を０．０５ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄ以上にして運転することで、ＴＯＣ成分が第２生物処理槽内に蓄積されることが抑えられたため、ＴＯＣ成分が分離膜に付着する量が少なくなり、膜の目詰まりの発生が抑えられたと考えられる。
（実施例２）
実施例２では、図１に示す排水処理装置を用いた。実施例２では、容積０．９Ｌの第１生物処理槽と、容積１．５Ｌの第２生物処理槽とを準備した。第１生物処理槽にはスポンジ担体を０．１Ｌ投入した。分離膜モジュールに設けられる分離膜として、ＰＶＤＦ中空糸膜を使用した。処理対象となる有機物含有排水はＢＯＤ濃度１２０ｍｇ／Ｌの人工基質を含むものであり、３０Ｌ／ｄの通水量とした。実施例２では、第２生物処理槽の汚泥濃度が５０００ｍｇ／Ｌ、第２生物処理槽内の汚泥滞留時間が１０日となるように汚泥の引き抜きを行い、第２生物処理槽のＢＯＤ汚泥負荷を０．０９ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄ以上であって０．１０ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄ未満の範囲にして運転した。
実施例２では、図１に示す排水処理装置を用いた。実施例２では、容積０．９Ｌの第１生物処理槽と、容積１．５Ｌの第２生物処理槽とを準備した。第１生物処理槽にはスポンジ担体を０．１Ｌ投入した。分離膜モジュールに設けられる分離膜として、ＰＶＤＦ中空糸膜を使用した。処理対象となる有機物含有排水はＢＯＤ濃度１２０ｍｇ／Ｌの人工基質を含むものであり、３０Ｌ／ｄの通水量とした。実施例２では、第２生物処理槽の汚泥濃度が５０００ｍｇ／Ｌ、第２生物処理槽内の汚泥滞留時間が１０日となるように汚泥の引き抜きを行い、第２生物処理槽のＢＯＤ汚泥負荷を０．０９ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄ以上であって０．１０ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄ未満の範囲にして運転した。
＜排水処理装置の運転条件＞
全体ＢＯＤ容積負荷：１．５ｋｇ／ｍ３／ｄ
ろ過Ｆｌｕｘ：０．５ｍ／ｄ
第２生物処理槽の汚泥濃度（ＭＢＲのＭＬＳＳ）：５０００ｍｇ／Ｌ
第２生物処理槽の汚泥滞留時間（ＭＢＲのＳＲＴ）：１０日
第２生物処理槽のＢＯＤ汚泥負荷（ＭＢＲのＢＯＤ汚泥負荷）：０．０９ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄ以上〜０．１０ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄ未満
全体ＢＯＤ容積負荷：１．５ｋｇ／ｍ３／ｄ
ろ過Ｆｌｕｘ：０．５ｍ／ｄ
第２生物処理槽の汚泥濃度（ＭＢＲのＭＬＳＳ）：５０００ｍｇ／Ｌ
第２生物処理槽の汚泥滞留時間（ＭＢＲのＳＲＴ）：１０日
第２生物処理槽のＢＯＤ汚泥負荷（ＭＢＲのＢＯＤ汚泥負荷）：０．０９ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄ以上〜０．１０ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄ未満
表３に実施例２の運転条件をまとめた。
表４に実施例２の処理水水質と汚泥転換率（ｇ−ＭＬＳＳ／ｇ−ＢＯＤ）をまとめた。
図６は、実施例２の膜モジュールの膜吸引圧力の推移を示す図である。また、図７は、実施例２の第２生物処理槽内の汚泥をろ過して得られたろ液中のＴＯＣ濃度の推移を示す図である。
実施例２では、表４から分かるように、処理水ＢＯＤは５ｍｇ／Ｌ未満、処理水ＴＯＣは２ｍｇ／Ｌ、汚泥転換率は０．１８６（ｇ−ＭＬＳＳ／ｇ−ＢＯＤ）であった。また、実施例２では、図６から分かるように、運転日数２０日間の間、膜吸引圧力の上昇は見られず、安定した運転を行うことができた。さらに、実施例２では、図７から分かるように、運転日数２０日間の間、第２生物処理槽内の汚泥をろ過して得られたろ液中のＴＯＣは２０ｍｇ／Ｌ程度で安定していた。
以下の比較例３及び４において、第２生物処理槽のＢＯＤ容積負荷、ＭＬＳＳ、ＳＲＴを変更し、第２生物処理槽で発生する汚泥量の影響を検討した。
（比較例３）
比較例３では、第２生物処理槽のみから構成される排水処理装置を用いて試験を行った。比較例３では、５０Ｌの容積の第２生物処理槽のみを準備した。分離膜モジュールに設けられる分離膜として、ＰＶＤＦ中空糸膜を使用した。処理対象となる有機物含有排水はＢＯＤ濃度１０００ｍｇ／Ｌの人工基質を含むものであり、６０Ｌ／ｄの通水量とした。比較例３では、第２生物処理槽の汚泥濃度が１００００ｍｇ／Ｌ、第２生物処理槽の汚泥滞留時間が３０日となるように汚泥を引き抜き、第２生物処理槽のＢＯＤ汚泥負荷を０．１２ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄ以上にして運転した。
比較例３では、第２生物処理槽のみから構成される排水処理装置を用いて試験を行った。比較例３では、５０Ｌの容積の第２生物処理槽のみを準備した。分離膜モジュールに設けられる分離膜として、ＰＶＤＦ中空糸膜を使用した。処理対象となる有機物含有排水はＢＯＤ濃度１０００ｍｇ／Ｌの人工基質を含むものであり、６０Ｌ／ｄの通水量とした。比較例３では、第２生物処理槽の汚泥濃度が１００００ｍｇ／Ｌ、第２生物処理槽の汚泥滞留時間が３０日となるように汚泥を引き抜き、第２生物処理槽のＢＯＤ汚泥負荷を０．１２ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄ以上にして運転した。
＜排水処理装置の運転条件＞
全体ＢＯＤ容積負荷（第２生物処理槽ＢＯＤ容積負荷）：１．２ｋｇ／ｍ３／ｄ
ろ過Ｆｌｕｘ：０．４ｍ／ｄ
第２生物処理槽の汚泥濃度（ＭＢＲのＭＬＳＳ）：１００００ｍｇ／Ｌ
第２生物処理槽の汚泥滞留時間（ＭＢＲのＳＲＴ）：３０日
第２生物処理槽のＢＯＤ汚泥負荷（ＭＢＲのＢＯＤ汚泥負荷）：０．１２ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄ以上
全体ＢＯＤ容積負荷（第２生物処理槽ＢＯＤ容積負荷）：１．２ｋｇ／ｍ３／ｄ
ろ過Ｆｌｕｘ：０．４ｍ／ｄ
第２生物処理槽の汚泥濃度（ＭＢＲのＭＬＳＳ）：１００００ｍｇ／Ｌ
第２生物処理槽の汚泥滞留時間（ＭＢＲのＳＲＴ）：３０日
第２生物処理槽のＢＯＤ汚泥負荷（ＭＢＲのＢＯＤ汚泥負荷）：０．１２ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄ以上
表５に比較例３の運転条件をまとめた。
表６に比較例３の処理水水質と汚泥転換率（ｇ−ＭＬＳＳ／ｇ−ＢＯＤ）をまとめた。
図８は、比較例３の膜モジュールの膜吸引圧力の推移を示す図である。
比較例３では、表６から分かるように、処理水ＢＯＤは１０ｍｇ／Ｌ未満、処理水ＴＯＣは１８ｍｇ／Ｌであった。しかし、汚泥転換率は０．３９４（ｇ−ＭＬＳＳ／ｇ−ＢＯＤ）であり、実施例１と比較して高い汚泥変換率となった。これは、実施例１と比較して、高いＢＯＤ汚泥負荷で運転したことにより、第２生物処理槽内での汚泥発生量が増加したためであると考えられる。但し、比較例３では、図８から分かるように、運転日数１２日間の間、膜吸引圧力の上昇は見られず、安定した運転を行うことができた。これは、比較例３のように高いＢＯＤ汚泥負荷で運転することにより、第２生物処理槽内で汚泥の自己分解に伴うＴＯＣ成分の発生が抑制されたためであると考えられる。
（実施例３）
実施例３では、図３に示す排水処理装置を用いた。実施例３では、容積１２Ｌの第１生物処理槽と、容積２６Ｌの第２生物処理槽とを準備した。第１生物処理槽にはスポンジ担体を２．４Ｌ投入した。分離膜モジュールに設けられる分離膜として、ＰＶＤＦ中空糸膜を使用した。処理対象となる有機物含有排水はＢＯＤ濃度１０００ｍｇ／Ｌの人工基質を含むものであり、６０Ｌ／ｄの通水量とした。実施例３では、流量８〜１０Ｌ／ｄの排水を排水バイパスラインから第２生物処理槽へ直接供給した。そして、実施例３では、第２生物処理槽の汚泥濃度が９０００ｍｇ／Ｌ、第２生物処理槽の汚泥滞留時間が３０日となるように汚泥を引き抜き、第２生物処理槽のＢＯＤ汚泥負荷を０．０６ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄにして運転した。
実施例３では、図３に示す排水処理装置を用いた。実施例３では、容積１２Ｌの第１生物処理槽と、容積２６Ｌの第２生物処理槽とを準備した。第１生物処理槽にはスポンジ担体を２．４Ｌ投入した。分離膜モジュールに設けられる分離膜として、ＰＶＤＦ中空糸膜を使用した。処理対象となる有機物含有排水はＢＯＤ濃度１０００ｍｇ／Ｌの人工基質を含むものであり、６０Ｌ／ｄの通水量とした。実施例３では、流量８〜１０Ｌ／ｄの排水を排水バイパスラインから第２生物処理槽へ直接供給した。そして、実施例３では、第２生物処理槽の汚泥濃度が９０００ｍｇ／Ｌ、第２生物処理槽の汚泥滞留時間が３０日となるように汚泥を引き抜き、第２生物処理槽のＢＯＤ汚泥負荷を０．０６ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄにして運転した。
＜排水処理装置の運転条件＞
全体ＢＯＤ容積負荷：１．５ｋｇ／ｍ３／ｄ
ろ過Ｆｌｕｘ：０．４ｍ／ｄ
第２生物処理槽の汚泥濃度（ＭＢＲのＭＬＳＳ）：９０００ｍｇ／Ｌ
第２生物処理槽の汚泥滞留時間（ＭＢＲのＳＲＴ）：３０日
第２生物処理槽のＢＯＤ汚泥負荷（ＭＢＲのＢＯＤ汚泥負荷）：０．０６ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄ
全体ＢＯＤ容積負荷：１．５ｋｇ／ｍ３／ｄ
ろ過Ｆｌｕｘ：０．４ｍ／ｄ
第２生物処理槽の汚泥濃度（ＭＢＲのＭＬＳＳ）：９０００ｍｇ／Ｌ
第２生物処理槽の汚泥滞留時間（ＭＢＲのＳＲＴ）：３０日
第２生物処理槽のＢＯＤ汚泥負荷（ＭＢＲのＢＯＤ汚泥負荷）：０．０６ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄ
表７に実施例３の運転条件をまとめた。
表８に実施例３の処理水水質と汚泥転換率（ｇ−ＭＬＳＳ／ｇ−ＢＯＤ）をまとめた。
図９は、実施例３の膜モジュールの膜吸引圧力の推移を示す図である。また、図１０は、実施例３の第２生物処理槽内の汚泥をろ過して得られたろ液中のＴＯＣ濃度の推移を示す図である。
実施例３では、表８から分かるように、処理水ＢＯＤは１０ｍｇ／Ｌ未満、処理水ＴＯＣは１７ｍｇ／Ｌ、汚泥転換率は０．２０７（ｇ−ＭＬＳＳ／ｇ−ＢＯＤ）であった。また、実施例３では、図９から分かるように、運転日数５日間の間、膜吸引圧力の上昇は見られず、安定した運転を行うことができた。さらに、実施例３では、図１０から分かるように、運転日数５日間の間、第２生物処理槽内の汚泥をろ過して得られたろ液中のＴＯＣは１２０ｍｇ／Ｌ程度で安定していた。但し、実施例１よりＳＲＴおよびＭＬＳＳが高い状態ある実施例３の方が、膜吸引圧力の上昇およびろ液中のＴＯＣいずれも高くなった。また、汚泥変換率が上昇した比較例３の結果も考慮すれば、分離膜の目詰まりの抑制及び汚泥発生量の低減の点で、ＢＯＤ汚泥負荷を０．０５〜０．１の範囲、及びＳＲＴを１０〜１５の範囲、ＭＬＳＳを３０００〜５０００の範囲とすることが好ましい。
１〜３ 排水処理装置、１０ａ，１０ｂ，１０ｃ 排水流入ライン、１２ 第１生物処理槽、１４，１４ａ，１４ｂ第２生物処理槽、１６ 分離膜モジュール、１８ 処理水排出ライン、２０ 処理水排出ポンプ、２２ 汚泥排出ポンプ、２４ 汚泥排出ライン、２６ 担体、２８ａ，２８ｂ ブロワ、３０ａ，３０ｂ 空気流入ライン、３２ 汚泥返送ポンプ、３４ 汚泥返送ライン、３６ 排水バイパスライン。
Claims (4)
- 有機物含有排水を担体の存在下で生物処理する第１生物処理槽と、
前記第１生物処理槽で処理された第１処理水を生物処理する第２生物処理槽、及び前記第２生物処理槽で処理された第２処理水を分離膜により汚泥と第３処理水とに分離する膜分離モジュールを有する膜分離生物処理ユニットと、
前記第２生物処理槽内の汚泥を引き抜く汚泥引き抜き手段と、を備え、
前記汚泥引き抜き手段は、前記第２生物処理槽での溶解性ＢＯＤ汚泥負荷が０．０５ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄ以上であって０．１０ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄ未満で運転されるように前記第２生物処理槽内の汚泥を引き抜き、当該汚泥を前記第１生物処理槽に返送することなく、前記膜分離生物処理ユニット外へ排出することを特徴とする排水処理装置。 - 前記汚泥引き抜き手段は、前記第２生物処理槽内の汚泥濃度が３０００〜５０００ｍｇ／Ｌの範囲、汚泥滞留時間（ＳＲＴ）が１０〜１５日の範囲となるように、前記第２生物処理槽内の汚泥を引き抜くことを特徴とする請求項１記載の排水処理装置。
- 有機物含有排水を担体の存在下で生物処理する第１生物処理工程と、
前記生物処理手段で処理された第１処理水を生物処理する第２生物処理工程、及び前記第２生物処理工程で処理された第２処理水を分離膜により汚泥と第３処理水とに分離する膜分離工程を有する膜分離生物処理工程と、
前記第２生物処理工程で生成した汚泥を引き抜く汚泥引き抜き工程と、を備え、
前記汚泥引き抜き工程では、第２生物処理工程における溶解性ＢＯＤ汚泥負荷が０．０５ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄ以上であって０．１０ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄ未満で運転されるように前記第２生物処理工程で生成した汚泥を引き抜き、当該汚泥を前記第１生物処理工程に返送することなく、前記膜分離生物処理工程外へ排出することを特徴とする排水処理方法。 - 前記汚泥引き抜き工程では、前記第２生物処理工程における汚泥濃度が３０００〜５０００ｍｇ／Ｌの範囲、汚泥滞留時間（ＳＲＴ）が１０〜１５日の範囲となるように、前記第２生物処理工程で生成した汚泥を引き抜くことを特徴とする請求項３記載の排水処理方法。
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