JP2016153118A - 生物処理槽、その運転方法及び有機性排水の処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】運転開始時など担体投入時に担体を早期に流動させることができ、起動時間が短いものとなる生物処理槽の運転方法及び有機性排水の処理方法及び生物処理槽を提供する。
【解決手段】有機性排水を生物処理槽で生物処理する装置であって、生物処理槽への担体投入時に散気管の一半側のみから散気して槽内に循環流を形成し、その後全ての散気管から散気を行う。生物処理槽は塔体を有しており、塔体の高さが６〜１１ｍであり、塔体の高さと直径の比が１．５〜５．０である。
【選択図】図１

Description

本発明は、生活排水、下水、食品工場、パルプ工場、半導体製造排水、液晶製造排水等の有機性排水の処理に広く利用することができる生物処理槽、その運転方法及び有機性排水の処理方法に関する。

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容積負荷は一般に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２０〜４０％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３０〜５０％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。

特許文献１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、多数考案されている。例えば、特許文献２には、特許文献１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記載されている。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」、「第一処理槽内およ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微生物製剤または種汚泥を第一処理槽に添加する」等の方法をあげている。

特許文献３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、捕食されるフロック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。

流動床と活性汚泥法の多段処理による有機性排水の生物処理方法としては、特許文献４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。

従来の生物処理槽の槽体としては、コンクリート水槽が用いられている。

コンクリート水槽には次の課題がある。
（イ）槽本体が現地土木工事となり、更に槽内部装置の設置が槽施工後となり、現地での工期が長くなる。施工・品質管理の面でも不安が残る。
（ロ）実用上で水深が通常４ｍ程度までであるため、現地での設置スペースが大きくなる。
（ハ）原水負荷増加に対応して設備を増強したい場合であっても、現地土木工事でかつ設置面積が大きいことから、増設が容易に出来ない。
（ニ）底部からの液漏れの点検がしづらい。
（ホ）槽内面ライニング補修を行う必要がある。

流動床方式の好気性生物処理槽を新たに設置して運転を開始する場合、新品の流動床担体を槽内に投入して曝気を開始する。この際、担体の全量を一度に槽に投入すると、担体の多くが浮上したままとなり、殆ど流動しない。さらには、全面爆気により水面に浮く担体群の層と水面との間に気相の層が形成され、担体が水に接触しない状態になり、かつ担体表面が疎水性になっているため水に馴染むのに長時間を要するものと推定される。これは、担体はスポンジなど、嵩比重が１よりも小さい素材よりなるためである。そのため、従来は担体を少しずつ投入時期を異ならせて槽内に投入し、担体の浮上を抑制しながら曝気により流動させるようにしており、担体の全量投入に長時間を要していた。また、同様に担体の補充や入れ替えの時も上記と同様の問題があった。

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

本発明は、このような問題を解決し、運転開始時や担体の補充や入れ替えの時に担体を早期に流動させることができ、起動時間が短いものとなる生物処理槽、その運転方法及び有機性排水の処理方法を提供することを目的とする。

また、本発明は、その一態様において、様々な原水水質や要求水質の変動、処理水量増大に容易に対応することができる有機性排水の処理装置を提供することを目的とする。

本発明の生物処理槽は、槽内の底部に散気管を備えた生物処理槽において、該散気管として、少なくとも、該生物処理槽の該底部の一半側に設けられた第１の散気管と、他半側に設けられた第２の散気管とを備えており、該第１の散気管にのみ気体を供給する第１の供給態様と、第１及び第２の散気管の双方に気体を供給する第２の供給態様とを切り替えるための気体供給切替手段を備えたことを特徴とするものである。

本発明の生物処理槽の運転方法は、嵩比重が１よりも小さい流動床担体を収容した生物処理槽内の底部に設けた散気管から曝気して該担体を流動させる生物処理槽の運転方法において、該生物処理槽内の底部の一半側に設けた散気管から曝気を行って塔体内に上下方向の循環流を形成する工程と、全ての散気管から曝気を行う工程とを含むことを特徴とするものである。

本発明の一態様では、塔体内に担体を投入した場合、該生物処理槽内の底部の一半側に設けた散気管から曝気を行って塔体内に上下方向の循環流を形成する。

本発明では、塔体内に散水してもよい。また、消泡剤含有水を散水してもよい。

本発明では、前記生物処理槽の槽体は、高さ（Ｈ）と直径（Ｄ）との比（Ｈ／Ｄ）が１．５〜５．０の筒形の塔体よりなることが好ましい。

本発明の有機性排水の生物処理方法は、有機性排水を１段または多段に設けられた生物処理槽で生物処理する方法において、少なくとも１つの生物処理槽をかかる本発明の運転方法によって起動させることを特徴とする。

本発明では、第一段の生物処理槽において、分散菌による有機物の分解により分散菌の増加した第一生物処理水を生成させ、後段の第二生物処理槽において、第二生物処理水を生成させることが好ましい。また、第一生物処理槽及び第二生物処理槽は同一形状及び同一大きさの塔体を有しており、塔体の高さが６〜１１ｍであることが好ましい。

本発明では、第一生物処理槽及び第二生物処理槽を並列に複数設置してもよい。

本発明の生物処理槽及びその運転方法では、生物処理槽への流動床担体投入時に生物処理槽内の底部の一半側に設けられた散気管から曝気を行って生物処理槽内に上下方向の循環流を形成するので、嵩比重が１よりも小さい流動床担体であっても、速やかに水中に没して流動するようになる。このため、生物処理槽の起動を早期化することができる。

この起動時に生物処理槽内に散水を行うことにより、流動床担体をより早く水没させて流動させることができる。この場合、消泡剤含有水を散水することにより、担体の濡れ性が向上すると共に、曝気気泡が担体に絡みついて担体が浮上することを防止することができる。

なお、整流板やドラフトチューブ等の整流部材を内設すると、片面曝気の際にはエアリフト作用でよく混合されるが、全面曝気する際に混合の邪魔になるので、整流部材を生物処理槽内に設置しない構造とすることが好ましい。

本発明方法は、生物処理槽の比高（Ｈ／Ｄ）の大きい場合に適用するのに好適である。

本発明の一態様で用いる有機性排水の処理装置は、規格寸法（同一形状、同一大きさ）の塔体を有する水処理ユニットを複数個備えたものであり、各水処理ユニットは予め工場にて製作しておくことができる。また、各槽のサイズが統一されているので、装置の設計・施工も共通化され、簡易・迅速に行うことができる。また、槽同士の間のスペースを小さくすることもできる。さらに、生物処理槽の増設も容易である。

本発明の一態様では、生物処理槽を多段に設け、前段の生物処理槽を、有機物を分散菌に変換する分散菌槽とし、最後段の生物処理槽に、分散菌を捕食する固着性の濾過捕食型微小動物の足場として担体を設ける。この処理においては、微小動物を安定して維持し、処理水質を安定化させることができる。

実施の形態に係る有機性排水の処理装置の縦断面図である。 本発明の有機性排水の処理装置における水処理ユニット配置例を示す平面図である。 生物処理槽内の水循環説明図である。

以下に図面を参照して本発明の有機性排水の生物処理装置の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の有機性排水の生物処理装置の実施の形態を示すものであり、第一生物処理槽１と、第二生物処理槽２とが基礎３上に立設され、配管４によって直列に接続されている。

第一生物処理槽１は、円筒形の塔体１０と、該塔体１０の下部側面に設けられたフランジ構造の原水流入口１１ａと、該原水流入口１１ａに連なり、塔体１０内を上方に延在し、上端部が水面位よりも上位にて開放した原水導入管１１と、塔体１０内の底部に設けられた散気管１２ａ，１２ｂと、該塔体１０内の下部に設けられたスクリーンボックス１３と、下端が該スクリーンボックス１３に連なり、上端が水面位よりも上位にて開放した立上管１４と、該立上管１４の上端近傍の側面から分岐し、塔体１０内を立ち下り、塔体１０の下部において塔体１０外に引き出された流出配管１５と、塔体１０の上部に設けられた散水器１６等を備えている。

流出配管１５の上端部１５ａのレベルが塔体１０内の水面位となる。流出配管１５の末端１５ｂに前記配管４が接続されている。

塔体１０内には流動床担体Ｃが充填されている。スクリーンボックス１３は、塔体１０内の中央側を指向した前面がウェッジワイヤ等よりなるスクリーン面となっている。担体Ｃはこのスクリーン面を不通過となっている。

散気管１２ａは、塔体１０の底面の一半側に配置され、散気管１２ｂは該底面の他半側に配置されている。散気管１２ａを配置した前記一半側と散気管１２ｂを配置した前記他半側との中間を境界として塔体１０の底面を二分した場合、該一半側領域の面積は塔体１０の底面の面積の１５〜５０％好ましくは２０〜４５％となるように構成されている。

塔体１０の頂部に開口１７が設けられ、大気連通管１７の一端が接続されている。大気連通管１７は、塔体１０内を通って下方に延設され、下端が基礎３の直近において塔体１０外に引き出され、大気に向って開放している。

図示は省略するが、塔体１０の頂部には開閉可能な予備座が設けられ、下部にはマンホール及び予備座が設けられている。

第二生物処理槽２は、塔体１０と同一形状、同一大きさの円筒形の塔体２０と、該塔体２０の下部側面に設けられたフランジ構造の流入口２１と、塔体２０内の底部に設けられた散気管２２ａ，２２ｂと、該塔体２０内の上下方向中間よりも若干下位に設置されたストレーナ２３と、下端が該ストレーナ２３に連なり、上端が水面位よりも上位にて開放した立上管２４と、該立上管２４の上端近傍の側面から分岐し、塔体２０内を立ち下り、塔体２０の下部において塔体２０外に引き出された流出配管２５と、塔体２０の上部に設けられた散水器２６等を備えている。

流出配管２５の上端部２５ａのレベルが塔体２０内の水面位となる。

塔体２０内には流動床担体Ｃが充填されている。担体Ｃはストレーナ２３を不通過となっている。

散気管２２ａは、塔体２０の底面の一半側に配置され、散気管２２ｂは該底面の他半側に配置されている。散気管２２ａを配置した前記一半側と散気管２２ｂを配置した前記他半側との中間を境界として塔体２０の底面を二分した場合、該一半側領域の面積は塔体２０の底面の面積の１５〜５０％好ましくは２０〜４５％となるように構成されている。

散気管１２ａ，１２ｂ，２２ａ，２２ｂは、それぞれバルブ（図示略）を介して図示しないブロワに接続されている。各バルブを操作することにより、散気管１２ａ，２２ａのみへの空気供給態様（第１の供給態様）と、散気管１２ａ，１２ｂの双方、散気管２２ａ，２２ｂの双方への空気供給態様（第２の供給態様）とを切り替えることができる。つまり、散気管１２ａのバルブを開、散気管１２ｂのバルブを閉とすることにより、散気管１２ａのみへ空気を供給して片面爆気することができ、散気管１２ａ，１２ｂのバルブを共に開とすることにより、散気管１２ａ，１２ｂへ空気を供給して全面爆気することができる。ブロワとしては、水位が高い場合には、スクリューブロワ、ターボブロワ等の吐出圧力６０ｋＰａ以上の能力を備える高圧ブロワが好ましい。

塔体２０の頂部に開口２７ａが設けられ、大気連通管２７の一端が接続されている。大気連通管２７は、塔体２０内を下方に延設され、下端２７ｅは基礎３の直近において塔体２０外に引き出され、大気に向って開放している。

塔体２０の頂部には開閉可能な予備座が設けられ、下部にはマンホール及び予備座が設けられている。

各塔体１０，２０は、ライニングを不要とするためＦＲＰ等の樹脂製が好ましいが、水質によっては鋼板であってもよい。ＦＲＰの場合には紫外線による劣化の防止、耐食性の向上を目的として耐候性塗料を塗布するのが好ましい。

なお、第一及び第二生物処理槽１，２には余剰汚泥の取出管、ドレン管、配線挿通口、サンプリング口（図示略）等が設けられている。槽内の監視は、カメラ又は動画撮影機能を備えた撮影機材（望ましくは照明付きもしくは赤外線カメラ）で行う。撮影データは無線又は有線にて送信する。撮影機材に撮影データを保管してもよい。塔体に予め保温材を巻いておいてもよい。

必要に応じ、水槽或いは周辺設備、配管等に、水位計、圧力計、流量計、水温計、水質計等の測定器を設置し、運転状況の監視や運転制御、運用管理等に用いる。また、付帯設備（例えば、送水、加温、薬品注入、曝気、脱水機能等を備えた設備）との組合せにより、水槽における処理を最適化するために利用する。

＜通常運転時＞
この有機性排水の処理装置によって有機性排水を処理するには、導入管１１を介して原水（有機性排水）を第一生物処理槽１に導入し、散気管１２ａ，１２ｂで曝気し、分散性細菌（非凝集性細菌）により、有機成分(溶解性ＢＯＤ)の７０％以上、望ましくは８０％以上、さらに望ましくは８５％以上を酸化分解する。この第一生物処理槽１のｐＨは好ましくは６〜８．５とする。ただし、食品製造排水など原水中に油分を多く含む場合や、半導体製造排水や液晶製造排水など原水中に有機性の溶媒や洗浄剤を多く含む場合には分解速度を高くするため、ｐＨは８〜９としても良い。

第一生物処理槽１への通水は、一過式とする。第一生物処理槽１のＢＯＤ容積負荷を１ｋｇ／ｍ^３／ｄ以上、例えば１〜２０ｋｇ／ｍ^３／ｄ、ＨＲＴ（原水滞留時間）を２４ｈ以下、好ましくは８ｈ以下、例えば０．５〜８ｈとすることにより、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ＢＯＤ濃度の低い排水を高負荷で処理することができる。

第一生物処理槽１には、後段の生物処理槽からの汚泥の一部を返送したり、この第一生物処理槽１を二槽以上の多段構成とすることにより、ＢＯＤ容積負荷５ｋｇ／ｍ^３／ｄ以上の高負荷処理も可能となる。

第一生物処理槽１におけ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。そこで、第一生物処理槽１に添加する担体の充填率を、流動床担体の場合は１０％以下、例えば１〜１０％とすることで、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になる。

第一生物処理槽１の溶存酸素（ＤＯ）濃度を１ｍｇ／Ｌ以下、好ましくは０．５ｍｇ／Ｌ以下として、糸状性細菌の増殖を抑制しても良い。

第一生物処理槽１の処理水（第一生物処理水）を、配管１４，１５，４、流入口２１を介して後段の第二生物処理槽２に導入し、曝気し、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。

第二生物処理槽２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、この実施の形態では、第二生物処理槽２には、流動床担体Ｃを充填して微小動物の槽内保持量を高めている。

流動床担体Ｃの形状は、球状、ペレット状、中空筒状、糸状、板状等の任意であり、大きさ（径）は０．１〜１０ｍｍ程度である。担体Ｃ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、担体Ｃは、乾燥状態において嵩比重が１よりも小さいものであり、具体的にはスポンジ担体が好適である。

第二生物処理槽２には、流動床担体のほかにさらに揺動床担体を充填してもよい。

第二生物処理槽２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が、過度に担体の充填率が多いと槽内の混合不足、汚泥の腐敗などが起こるため、添加する担体の充填率は、０．５〜３０％、特に１〜１０％程度とすることが望ましい。

微小動物による捕食を促進させるため、第二生物処理槽２のｐＨを７．０以下としても良い。

第二生物処理槽２では、分散状態の菌体を捕食する濾過捕食型微小動物だけでなく、フロック化した汚泥を捕食できる凝集体捕食型微小動物も増殖する。後者は遊泳しながらフロックを捕食するため、優先化した場合、汚泥は食い荒らされ、微細化したフロック片が散在する汚泥（沈降性の悪い汚泥）となる。また、このフロック片により、特に後段で膜分離を行う膜式活性汚泥法では膜の目詰まりが発生する。そこで、凝集体捕食型微小動物を間引くため、ＳＲＴを６０日以下望ましくは４５日以下の範囲内で一定に制御することが望ましい。ただし１５日未満では不必要に頻繁すぎて凝集体捕食型微小動物だけでなく濾過捕食型微小動物の数が減少しすぎるので１５日以上とするのが好ましい。

第一生物処理槽１では有機物の大部分、すなわち排水ＢＯＤの７０％以上、望ましくは８０％以上を分解し、菌体へと変換しておく必要があるが、第一生物処理槽１で溶解性有機物を完全に分解した場合、第二生物処理槽２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（沈降性の悪い汚泥）のみが優占化した生物処理槽となる。そこで、原水の一部をバイパスして第二生物処理槽２に供給し、第二生物処理槽２への溶解性ＢＯＤによる汚泥負荷が０．０２５ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄ以上となるように運転してもよい。この時のＭＬＳＳには担体付着分のＭＬＳＳも含む。

第二生物処理槽２からストレーナ２３及び配管２４，２５を介して取り出される処理水に対して、より高度な処理水水質を得るために固液分離として膜分離、凝集沈殿、加圧浮上のいずれを行ってもよい。なお、凝集沈殿や加圧浮上を行うときは、凝集剤の添加量の低減することができる。第二生物処理槽２からの沈降分離水を凝集槽で凝集処理し、次いで固液分離槽（沈殿槽）で沈殿処理して処理水と沈降汚泥とに分離してもよい。

第一、第二生物処理槽１，２において、曝気に伴って発泡が生じたときには、散水器１６，２６から消泡剤水溶液を散水して発泡を防止することが好ましい。

図１は、本発明の実施の形態の一例を示すものであり、本発明は何ら図示のものに限定されない。例えば、第一生物処理槽１、第二生物処理槽２の後段に第三生物処理槽を設けるなどして、生物処理槽を３段以上に設けてもよい。また、逆に生物処理を例えば流動床担体による１段処理のみにすることも可能である。

図２は、第一生物処理槽１、第二生物処理槽２の種々の配置パターンを示す平面図である。図２（ａ）は、第一生物処理槽１、第二生物処理槽２を１基ずつ設置して直列に接続したものである。図２（ｂ）は、第一生物処理槽１を１基設置し、第二生物処理槽２を並列に複数基設置したものである。図２（ｃ）は、第一生物処理槽１を並列に複数基設置し、第二生物処理槽２を１基設置したものである。図２（ｄ）は、第一生物処理槽１及び第二生物処理槽２の直列接続体を並列に複数列設置したものである。

図２（ｅ）、（ｆ）は、第一生物処理槽１を並列に複数基設置し、第二生物処理槽２を並列に複数基設置したものであり、（ｅ）では第一生物処理槽１の数が第二生物処理槽２よりも多く、（ｆ）では第二生物処理槽２の数が第一生物処理槽１よりも多い。図示は省略するが、第一生物処理槽１と第二生物処理槽２の数が同数でもよい。

図２（ｇ）は、第二生物処理槽２，２’を直列に複数基設置したものである。図２（ｈ）は、図２（ｇ）のものを並列に複数設置したものである。

第一生物処理槽又は第二生物処理槽を並列に設置した場合には、一部の第一生物処理槽又は第二生物処理槽で運転を停止してメンテナンスしながら残りの第一生物処理槽、第二生物処理槽を用いて有機性排水の処理装置の運転を継続させることもできる。

図２の通り、本発明によると、第一生物処理槽１と第二生物処理槽２を種々のパターンにて設置することができ、現場での原水の水量や水質に応じて所望の配列とすることができる。また、既存の本発明構造の有機性排水の処理装置に対して第一生物処理槽及び第二生物処理槽の少なくとも一方を並列又は直列に追加設置して原水流量の増大や水質変動に対応することができる。

この実施の形態では、塔体１０，２０が同一形状、同一大きさであるため、各塔体１０，２０を多数設置する場合でも各塔体を近接して設置し、塔体間のスペースを小さくし、有機性排水処理装置全体の設置スペースを小さくすることができる。また、塔体１０，２０の製造コストも安価となる。複数の塔体を並列に設置する場合、各塔体の構成が同一であるから、塔体の据付作業や各塔体の配管接続作業が同じとなり、作業効率が向上し、工期の短縮を図ることができる。

各塔体１０，２０は、直径が２．２〜３．６ｍ、特に２．４〜３．３ｍであり、高さが６〜１１ｍ、特に８〜１１ｍであり、高さＨと直径Ｄとの比Ｈ／Ｄが１．５〜５．０特に３．０〜４．５であることが好ましい。また、主要な配管の接続部やマンホール、ストレーナ２３、散気管１２ａ，１２ｂ，２２ａ，２２ｂなどは、基礎３からの高さが４ｍ以下、特に３．０ｍ以下であることが好ましい。このように配管接続部、マンホール、ストレーナ２３、散気管１２ａ，１２ｂ，２２ａ，２２ｂなどを低位置に設けることにより、配管接続作業や機器設置作業、各種メンテナンス作業が高所作業ではなくなり、作業効率及び安全性が向上する。

本発明では、第一生物処理槽１の前段に嫌気処理槽を設置し、嫌気処理槽の処理水を第一生物処理槽に導入するようにしてもよい。この嫌気処理槽の塔体の大きさも塔体１０，２０と同一としてもよい。

本発明では、嫌気又は好気処理槽の最前段に調整槽を設置してもよい。この調整槽としては、原水流量を平準化するための原水槽、固形物を沈降させるための沈降槽、加圧浮上装置などが例示されるが、これに限定されない。

本発明では、各生物処理槽は、予め塔体に散気管などの付属機器を工場で取り付けておき、現場に移送し、基礎上に据え付けるように施工を行うのが好ましい。これにより、現場作業数を減少させ、工期の短縮や、組み立て精度の向上などを図ることができる。

＜担体の投入及び運転開始時＞
次に、各生物処理槽１，２の運転を開始する際の流動床担体Ｃの投入方法を説明する。

担体Ｃがスポンジ担体等である場合、塔体１０又は２０内に投入しても浮上したままであり、各散気管から一斉に曝気を行っても殆ど水没しない。

そこで、この実施の形態では、担体を塔体１０又は２０内に投入した後、（又は投入に先立って、）散気管１２ａ又は２２ａのみから曝気（片面曝気）を行う。散気管１２ａ、２２ａは塔体１０，２０内の底部の一半側に偏って配置されているため、該散気管１２ａ又は２２ａから曝気すると、気泡は主として塔体１０又は２０内の内周面のうち一半側の内周面に沿って上昇するので、塔体１０又は２０内には、該一半側に沿う上昇流が形成され、他半側では下降流が形成され、これにより塔体１０又は２０内に上下方向の循環流が形成される。塔体１０又は２０内に投入された担体Ｃは、この下降流によって水中に引き込まれ、水と親和し、塔体１０，２０内で流動するようになる。

この点ついて図３を参照してさらに詳細に説明する。

嵩比重が１未満の流動床担体（まだ微生物は付着してないドライ時）を生物反応槽内に添加して運転を開始するとき、全面曝気では担体が浮いてしまう。恐らく担体表面は疎水性になっており、そのままでは表面に泡膜が形成されて浮く上に、担体の層と水面との間に散気による気相の層が形成されて担体が水に触れない状態になってしまう。そこで、片面曝気を行うことにより、槽内に大きな渦流を形成する。この渦流の下向流に引き込まれる形で流動床担体が槽内部まで混合される。槽の水深が深ければ図３のように縦方向に複数の渦流が形成される場合がある。本発明ではこれらの１つまたは複数の上下方向の渦流を総じて「上下方向の循環流」と称する。

本発明では槽内に一時的に下向流を形成して担体を強制的に槽内に引き込むことにより担体が水に馴染みやすくなり、特に担体表面が疎水性であった場合も水に強制的に馴染みやすくし、また担体がスポンジ担体など多孔質担体の場合は担体内部に水が強制的に染み込みやすくなり担体内部のガスが水に置換されやすくなるものと推定される。なお多孔質担体は担体内部のガスが水に置換されて担体内に水分が蓄積することにより嵩比重（ウェット時）が大きくなり、沈降性が上がると考えられる。

本発明の起動方法によると、担体全量をまとめて塔体１０，２０内に投入しても、担体が速やかに水中に分散し、流動を開始するようになる。片面曝気中に担体投入し、投入が完了した時点から、または担体投入した後に、片面曝気を開始した時点からの所定時間（例えば５分〜４日）経過して担体が水中に流動するようになれば、すぐに、または低負荷でしばらく運転を継続した後に（例えば５分〜１０日）、すべての散気管１２ａ，２２ａから曝気を行う全面爆気に移行する。

運転停止時（通水停止、散気停止）には担体が沈降して互いに固着してしまう場合があり、この固着した担体が運転再開時に散気の気泡を多く取り込んで浮上して十分に混合できない恐れがあるが、本発明を転用して、運転再開時には一時的に片面曝気を行って固着した担体をほぐしながら混合して十分に混合された後に全面爆気に切り替えることで担体の浮上を防止しつつ十分に混合することができる。全面爆気を行っている場合などであっても、担体を新たに塔体１０又は２０に投入したときには、片面曝気を行い、その後全面爆気を再開するようにしてもよい。

なお、この起動時に、散水器１６から水を散水し、担体に水を注ぎかけることにより担体の水没を促進することができる。すなわち、担体に散水することにより、表面が乾燥して疎水性の状態の担体を強制的に水に馴染ませることができる上に、担体に水が付着または浸透することで重みをつけることができる。この水は、原水であってもよく、処理水であってもよい。

起動時に散水器１６から消泡剤含有水を散水することにより、曝気気泡を粗大化させ、微細な気泡が担体に絡みついて担体が浮上することを防止する効果も得られる。消泡剤を添加することで、担体の濡れ性が改善されて水がより馴染みやすくなる。すなわち、担体内の気泡が会合して大きくなることで担体外に排出されて水が担体内に侵入しやすくなる。なお、消泡剤の組成は特に限定されず水中油型エマルションを含む消泡剤組成物を用いることができる。

担体が流動を開始した後は、全ての散気管１２ａ，１２ｂ、散気管２２ａ，２２ｂから散気する全面曝気に移行する。全面曝気時の散気量は好ましくは３２０〜６００Ｎｍ^３／ｈである。片面曝気は全面曝気と比べて散気量が少ない。例えば片面曝気による一半側領域の面積が塔底面積の５０％の場合は、片面曝気の散気量は半分の１６０〜３００Ｎｍ^３／ｈとなる。

［実施例１］
内径２．５ｍ、高さ１０ｍ、水面高さ９ｍの図１に示す構成の塔体１０内に担体として３ｍｍ角、嵩比重０．０４ｇ／ｃｍ^３のスポンジ担体７０４ｋｇを投入し、散気管１２ａから曝気量２４０Ｎｍ^３／ｈにて曝気したところ、１０ｍｉｎ以内にすべての担体が流動を開始した。なお、散気管１２ａを配置した一半側の領域の面積は、塔体１０の底面積の５０％である。

［実施例２］
実施例１において、さらに散水器１６から消泡剤として高級アルコール系エマルション型消泡剤「クリレス６５３」（栗田工業製）を１００Ｌ／ｍｉｎにて散水したところ、５ｍｉｎ以内にすべての担体が流動を開始した。

［比較例１］
実施例１において、散気管１２ａ，１２ｂから合計曝気量２４０Ｎｍ^３／ｈにて曝気したところ、殆どの担体が水面より上に浮いてしまい７日経過しても流動しなかった。

［比較例２］
実施例２において、散気管１２ａ，１２ｂから合計曝気量２４０Ｎｍ^３／ｈにて曝気したところ、すべての担体が流動を開始するまでに７日を要した。

［比較例３］
比較例１において、散気管１２ａ，１２ｂからの合計曝気量を４８０Ｎｍ^３／ｈとしたところ、殆どの担体が水面より上に浮いてしまい７日経過しても流動しなかった。

［比較例４］
比較例２において、散気管１２ａ，１２ｂからの合計曝気量を４８０Ｎｍ^３／ｈとしたところ、すべての担体が流動を開始するまでに５日を要した。

以上の実施例及び比較例より、本発明によると、生物処理装置の担体投入時の起動を著しく早期化できることが認められた。

１ 第一生物処理槽
２ 第二生物処理槽
１０，２０ 塔体
１２ａ，１２ｂ，２２ａ，２２ｂ 散気管
２３ ストレーナ

流動床方式の好気性生物処理槽を新たに設置して運転を開始する場合、新品の流動床担体を槽内に投入して曝気を開始する。この際、担体の全量を一度に槽に投入すると、担体の多くが浮上したままとなり、殆ど流動しない。さらには、全面曝気により水面に浮く担体群の層と水面との間に気相の層が形成され、担体が水に接触しない状態になり、かつ担体表面が疎水性になっているため水に馴染むのに長時間を要するものと推定される。これは、担体はスポンジなど、嵩比重が１よりも小さい素材よりなるためである。そのため、従来は担体を少しずつ投入時期を異ならせて槽内に投入し、担体の浮上を抑制しながら曝気により流動させるようにしており、担体の全量投入に長時間を要していた。また、同様に担体の補充や入れ替えの時も上記と同様の問題があった。

本発明の生物処理槽は、槽内の底部に散気管を備えた生物処理槽において、該生物処理槽の槽体は、高さ（Ｈ）と直径（Ｄ）との比（Ｈ／Ｄ）が１．５〜５．０の筒形の塔体よりなり、該塔体の高さは６〜１１ｍであり、該散気管として、少なくとも、該生物処理槽の該底部の一半側に設けられた第１の散気管と、他半側に設けられた第２の散気管とを備えており、該塔体内への、微生物が付着していないドライな担体の投入時、及び／又は、該生物処理槽の運転停止後の運転再開時に、該第１の散気管にのみ気体を供給する第１の供給態様で気体を供給した後、第１及び第２の散気管の双方に気体を供給する第２の供給態様で気体の供給を行う気体供給切替手段を備えたことを特徴とするものである。

本発明の生物処理槽の運転方法は、嵩比重が１よりも小さい流動床担体を収容した生物処理槽内の底部に設けた散気管から曝気して該担体を流動させる生物処理槽の運転方法において、該生物処理槽の槽体は、高さ（Ｈ）と直径（Ｄ）との比（Ｈ／Ｄ）が１．５〜５．０の筒形の塔体よりなり、該塔体の高さは６〜１１ｍであり、該塔体内への、微生物が付着していないドライな担体の投入時、及び／又は、該生物処理槽の運転停止後の運転再開時に、該生物処理槽内の底部の一半側に設けた散気管から曝気を行って塔体内に上下方向の循環流を形成する工程を行った後、全ての散気管から曝気を行う工程を行うことを特徴とするものである。

本発明の有機性排水の生物処理方法は、有機性排水を１段または多段に設けられた生物処理槽で生物処理する方法において、少なくとも１つの生物処理槽をかかる本発明の運転方法によって運転することを特徴とする。

散気管１２ａ，１２ｂ，２２ａ，２２ｂは、それぞれバルブ（図示略）を介して図示しないブロワに接続されている。各バルブを操作することにより、散気管１２ａ，２２ａのみへの空気供給態様（第１の供給態様）と、散気管１２ａ，１２ｂの双方、散気管２２ａ，２２ｂの双方への空気供給態様（第２の供給態様）とを切り替えることができる。つまり、散気管１２ａのバルブを開、散気管１２ｂのバルブを閉とすることにより、散気管１２ａのみへ空気を供給して片面曝気することができ、散気管１２ａ，１２ｂのバルブを共に開とすることにより、散気管１２ａ，１２ｂへ空気を供給して全面曝爆気することができる。ブロワとしては、水位が高い場合には、スクリューブロワ、ターボブロワ等の吐出圧力６０ｋＰａ以上の能力を備える高圧ブロワが好ましい。

本発明の起動方法によると、担体全量をまとめて塔体１０，２０内に投入しても、担体が速やかに水中に分散し、流動を開始するようになる。片面曝気中に担体投入し、投入が完了した時点から、または担体投入した後に、片面曝気を開始した時点からの所定時間（例えば５分〜４日）経過して担体が水中に流動するようになれば、すぐに、または低負荷でしばらく運転を継続した後に（例えば５分〜１０日）、すべての散気管１２ａ，２２ａから曝気を行う全面曝気に移行する。

運転停止時（通水停止、散気停止）には担体が沈降して互いに固着してしまう場合があり、この固着した担体が運転再開時に散気の気泡を多く取り込んで浮上して十分に混合できない恐れがあるが、本発明を転用して、運転再開時には一時的に片面曝気を行って固着した担体をほぐしながら混合して十分に混合された後に全面曝気に切り替えることで担体の浮上を防止しつつ十分に混合することができる。全面曝気を行っている場合などであっても、担体を新たに塔体１０又は２０に投入したときには、片面曝気を行い、その後全面曝気を再開するようにしてもよい。

Claims (10)

1. 嵩比重が１よりも小さい流動床担体を収容した生物処理槽内の底部に設けた散気管から曝気して該担体を流動させる生物処理槽の運転方法において、
   該生物処理槽内の底部の一半側に設けた散気管から曝気を行って塔体内に上下方向の循環流を形成する工程と、全ての散気管から曝気を行う工程とを含むことを特徴とする生物処理槽の運転方法。
2. 請求項１において、塔体内に担体を投入した場合、該生物処理槽内の底部の一半側に設けた散気管から曝気を行って塔体内に上下方向の循環流を形成することを特徴とする生物処理槽の運転方法。
3. 請求項１又は２において、前記塔体内に整流機構が不存在であることを特徴とする生物処理槽の運転方法。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項において、塔体内に散水することを特徴とする生物処理槽の運転方法。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項において、消泡剤含有水を散水することを特徴とする生物処理槽の運転方法。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項において、前記生物処理槽の槽体は、高さ（Ｈ）と直径（Ｄ）との比（Ｈ／Ｄ）が１．５〜５．０の筒形の塔体よりなることを特徴とする生物処理槽の運転方法。
7. 有機性排水を１段または多段に設けられた生物処理槽で生物処理する方法において、
   少なくとも１つの生物処理槽を請求項１ないし６のいずれか１項に記載の方法によって起動させることを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
8. 請求項７において、第一段の生物処理槽において、分散菌による有機物の分解により分散菌の増加した第一生物処理水を生成させ、
   後段の第二生物処理槽において、第二生物処理水を生成させることを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
9. 請求項８において、第一生物処理槽及び第二生物処理槽は同一形状及び同一大きさの槽体を有しており、該槽体の高さが６〜１１ｍであることを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
10. 槽内の底部に散気管を備えた生物処理槽において、
    該散気管として、少なくとも、該生物処理槽の該底部の一半側に設けられた第１の散気管と、他半側に設けられた第２の散気管とを備えており、
    該第１の散気管にのみ気体を供給する第１の供給態様と、第１及び第２の散気管の双方に気体を供給する第２の供給態様とを切り替えるための気体供給切替手段を備えたことを特徴とする生物処理槽。

Images