JP2017077523A

JP2017077523A - 生物学的廃水処理方法

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Publication number: JP2017077523A
Application number: JP2015206266A
Authority: JP
Inventors: 三浦　雅彦; Masahiko Miura; 雅彦三浦; 渡辺　直人; Naoto Watanabe; 直人渡辺; 紘史丸野; Hiroshi Maruno; 航介渡邉; Kosuke Watanabe
Original assignee: Kobelco Eco Solutions Co Ltd
Current assignee: Shinko Pantec Co Ltd
Priority date: 2015-10-20
Filing date: 2015-10-20
Publication date: 2017-04-27

Abstract

【課題】グラニュールを用いた生物学的廃水処理方法において、汚泥の脱水性をより改善することができる処理方法を提供すること。
【解決手段】有機性廃水と微生物汚泥とを無酸素性状態で混合して、微生物汚泥の粒状化を促進させる無酸素処理工程と、無酸素処理工程において得られた有機性廃水と微生物汚泥との混合液を曝気する曝気処理工程と、曝気処理工程を経た混合液中の汚泥を沈殿処理する沈殿処理工程と、を備える廃水処理方法において、前記無酸素処理工程における有機性廃水と微生物汚泥との混合液のＯＲＰを、−１００ｍＶ以下に保つ。
【選択図】図１

Description

本発明は、微生物汚泥を用いて有機性廃水を生物学的処理する方法に関する。

生物学的廃水処理方法の一つとして、標準活性汚泥法という公知の一般的な処理方法がある。この標準活性汚泥法によると、発生する余剰汚泥の脱水性が悪いことがあり、その脱水のために、無機系・有機系の薬剤（凝集剤）を大量に汚泥に添加する必要がある場合がある。

標準活性汚泥法を高度化した生物学的廃水処理方法として、微生物汚泥を粒状（グラニュール）にして廃水処理に適用する特許文献１に記載のような生物学的廃水処理方法がある。特許文献１に記載の生物学的廃水処理方法は、連続的に流入する排水を微生物汚泥と混合する混合工程と、混合工程で混合した混合液に、剪断力付与装置であるエアリフト曝気撹拌装置またはドラフトチューブを有する機械式曝気撹拌装置により剪断力を付与しながら好気性状態で処理する反応工程と、反応工程からの混合液を沈降速度の速い粒状の微生物汚泥と沈降速度の遅い浮遊性活性汚泥を含む処理水とに分離する分離工程と、分離した沈降速度の速い粒状の微生物汚泥を混合工程に移送する移送工程と、を有する処理方法である。

上記処理方法によると、粒状の好気性微生物汚泥（好気性グラニュール）を安定して生成・維持することができると、特許文献１において称されている。

特開２００７−１３６３６６号公報

ここで、粒状の微生物汚泥（グラニュール）はその「粒状」という形態から、脱水性が良いと推定される。しかしながら、グラニュールを用いた生物学的廃水処理方法において、汚泥の脱水性を改善するという観点からの研究はいまだなされていないようである。汚泥の脱水性が改善されれば、無機系・有機系の薬剤（凝集剤）を大量に汚泥に添加することなく、脱水処理により汚泥の含水率を低くすることができ（汚泥の容積を小さくすることができ）、これにより汚泥の処理が容易となる。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、グラニュールを用いた生物学的廃水処理方法において、汚泥の脱水性をより改善することができる処理方法を提供することである。

本発明は、有機性廃水と微生物汚泥とを無酸素性状態で混合して、微生物汚泥の粒状化を促進させる無酸素処理工程と、前記無酸素処理工程において得られた有機性廃水と微生物汚泥との混合液を曝気する曝気処理工程と、前記曝気処理工程を経た混合液中の汚泥を沈殿処理する沈殿処理工程と、を備える廃水処理方法において、前記無酸素処理工程における有機性廃水と微生物汚泥との混合液のＯＲＰを、−１００ｍＶ以下に保つことを特徴とする。

この構成によると、前記ＯＲＰを、−１００ｍＶ以下に保つことで、混合液のＤＯ（溶存酸素）は０ｍｇ／Ｌとなる。これにより、微生物汚泥中の菌は、アルギン酸を多く生成する。アルギン酸は高い粘性をもつ物質であるため、アルギン酸が多く存在すると汚泥の凝集性が高まり、その結果、汚泥の脱水性が改善される。

また本発明において、前記無酸素処理工程における有機性廃水と微生物汚泥との混合液のＴ−Ｎを、１０ｍｇ／Ｌ以下に保つことが好ましい。

この構成によると、微生物汚泥中の菌は、より多くのアルギン酸を生成する。これにより、汚泥の脱水性はより改善される。

さらに本発明において、前記無酸素処理工程において、有機性廃水と微生物汚泥との混合液に二価の金属陽イオンを添加することが好ましい。

この構成によると、二価の金属陽イオンがアルギン酸に吸着され、且つアルギン酸の圧密化が進むので、汚泥の脱水性はより改善される。

本発明によると、グラニュールを用いた生物学的廃水処理方法において、汚泥の脱水性をより改善することができる。

本発明の生物学的廃水処理方法を実施するための廃水処理設備の一実施形態を示すブロック図である。本発明の生物学的廃水処理方法を実施するための廃水処理設備の一実施形態を示すブロック図である。図２に示す廃水処理設備の運転方法を説明するための図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。なお、本発明が処理対象とする有機性廃水は、例えば、下水排水、食品工場などからの廃水である。

（廃水処理設備の構成）
図１に示す本発明の生物学的廃水処理方法を実施するための一実施形態に係る廃水処理設備１０１は、無酸素槽１、曝気槽２、グラニュール選抜槽３、および沈殿槽４が、この順で配置された、廃水を連続的に処理する設備である。

無酸素槽１へは原水流入路１１から有機性廃水が流入する。無酸素槽１と曝気槽２との間、曝気槽２とグラニュール選抜槽３との間、およびグラニュール選抜槽３と沈殿槽４との間は、それぞれ、流路１２、流路１３、および流路１５で接続されている。また、グラニュール選抜槽３と無酸素槽１とは配管１４で接続されている。沈殿槽４には、処理水流出路１６および汚泥引抜配管１７が接続されている。

（廃水処理設備の運転方法（廃水処理方法））
以下、廃水処理設備１０１を構成する各槽について説明しつつ、その運転方法（廃水処理方法）について説明する。

＜無酸素槽＞
無酸素槽１内には、攪拌機１ａが設置されている。原水流入路１１から無酸素槽１内に流入した有機性廃水は、攪拌機１ａによる攪拌により無酸素槽１内の微生物汚泥（好気性グラニュール（粒状の好気性微生物汚泥））と混合される。無酸素槽１内には空気（酸素）は供給されない。また、グラニュール選抜槽３の底部から引き抜かれた好気性グラニュール（粒状の好気性微生物汚泥）が配管１４を経由して無酸素槽１内に供給される。無酸素槽１内の微生物汚泥は、原水流入路１１からの有機性廃水と混合されることで、その粒状化（グラニュール化）が促進される。なお、微生物汚泥と有機性廃水の混合方法については特に限定されることはなく、有機性廃水の導入水流、撹拌翼を有する撹拌機、水中ポンプ式撹拌機、間欠曝気等で撹拌され混合される。

すなわち、有機性廃水と微生物汚泥とを無酸素性状態で混合して、微生物汚泥の粒状化を促進させる無酸素処理工程が無酸素槽１内にて行われる。

ここで、無酸素槽１内の有機性廃水と微生物汚泥との混合液のＯＲＰ（Oxidation-reduction potential）が、−１００ｍＶ以下に保たれるように、原水流入路１１からの原水流入量（有機性廃水流入量）ならびにグラニュール選抜槽３からの好気性グラニュールの供給量、ＨＲＴ（水理学的滞留時間）などが調整される。

上記ＯＲＰを−１００ｍＶ以下に保つと、混合液のＤＯ（溶存酸素）は０ｍｇ／Ｌとなる。これにより、微生物汚泥中の菌は、アルギン酸を多く生成する。アルギン酸は高い粘性をもつ物質であるため、アルギン酸が多く存在すると汚泥の凝集性が高まり、その結果、汚泥の脱水性が改善される。

また、無酸素槽１内では、上記した微生物汚泥中の脱窒菌の作用により脱窒反応が起こる。ここで、ＯＲＰが−１００ｍＶ以下に保たれることに加えて、無酸素槽１内の上記混合液のＴ−Ｎ（全窒素）が、１０ｍｇ／Ｌ以下に保たれるように、原水流入路１１からの原水流入量（有機性廃水流入量）ならびにグラニュール選抜槽３からの好気性グラニュールの供給量、ＨＲＴ（水理学的滞留時間）などを調整することが好ましい。こうすることで、より多くのアルギン酸を微生物汚泥中の菌が生成するようになる。

さらには、無酸素槽１内の上記混合液に二価の金属陽イオンを添加することが好ましい。二価の金属陽イオンとしては、Ｃａ²⁺、Ｍｇ²⁺、Ｆｅ²⁺などを挙げることができる。二価の金属陽イオンを添加すると、当該二価の金属陽イオンがアルギン酸に吸着されて微生物汚泥の重みが増し、且つアルギン酸の圧密化が進むので、汚泥の脱水性がより改善される。

＜曝気槽＞
曝気槽２内には、散気装置２ａが設置されている。流路１２を介して無酸素槽１から（無酸素処理工程を経て）曝気槽２内に流入した有機性廃水と微生物汚泥との混合液は、散気装置２ａからの空気により曝気される（曝気処理工程）。これにより、好気性グラニュール（粒状の好気性微生物汚泥）が生成するとともに、その粒状化がさらに促進される。

なお、曝気槽２内では、微生物汚泥中の硝化菌の作用により硝化反応が起こり、廃水中のアンモニア（アンモニウムイオン）は硝酸（硝酸イオン）になる。

＜グラニュール選抜槽＞
流路１３を介して曝気槽２から（曝気処理工程を経て）グラニュール選抜槽３内に流入した混合液は、当該グラニュール選抜槽３内にて、好気性グラニュール（粒状の好気性微生物汚泥）と、分散汚泥（細かい汚泥）とに沈降分離される。好気性グラニュールは沈降性が良く、一方、分散汚泥は沈降性が悪いため、好気性グラニュールはグラニュール選抜槽３の底部に沈み、分散汚泥は好気性グラニュールの上方に位置することになる。

グラニュール選抜槽３内の分散汚泥を含む液体は流路１５から沈殿槽４へ送られる。一方、前記したように、グラニュール選抜槽３の底部から引き抜かれた好気性グラニュール（粒状の好気性微生物汚泥）は配管１４を経由して無酸素槽１内に供給される。なお、無酸素槽１と曝気槽２とグラニュール選抜槽３との間を好気性グラニュールが循環を繰り返すことで、好気性グラニュール（粒状の好気性微生物汚泥）の生成およびその粒状化が進み、好気性グラニュールの量が増えていくので、分散汚泥だけでなく好気性グラニュールも沈殿槽４へ流出し、やがて、好気性グラニュールの比率が大きい汚泥が定常的に沈殿槽４へ流出するようになる。また、グラニュール選抜槽３の容積は曝気槽２に比べて小さいので、この点からも、好気性グラニュールの比率が大きい汚泥が定常的に沈殿槽４へ流出する。

＜沈殿槽＞
沈殿槽４内に流入した汚泥（分散汚泥および好気性グラニュール）を含む液体のうち、汚泥は沈殿槽４の底部に沈む（沈殿処理工程）。沈んだ汚泥は汚泥引抜配管１７から引き抜かれ、濃縮設備、脱水設備などへ送られる。有機物が除去された処理水は、処理水流出路１６から流出し、例えば殺菌設備を経て放流される。処理水の一部は処理場内で利用されたりもする。

（廃水処理設備の他の実施形態）
図２、３は、図１に示した廃水処理設備１０１の変形例に係る廃水処理設備１０２である。図１に示す廃水処理設備１０１は、有機性廃水を連続的に処理する設備であり、図２、３に示す廃水処理設備１０２は、有機性廃水を回分式（バッチ式）で処理する設備である。
本発明の生物学的廃水処理方法は、有機性廃水を連続的に処理する設備にも、有機性廃水を回分式（バッチ式）で処理する設備にも、適用することができる。

図２、３に示す廃水処理設備１０２は、回分式曝気槽５を備え、この１つの槽で、無酸素処理工程、曝気処理工程、および沈殿処理工程が行われる。回分式曝気槽５には、原水流入路１８、処理水流出路１９、および汚泥引抜配管２０が接続されている。また、回分式曝気槽５内には、散気装置５ａが設置されている。以下、図３を参照しつつ回分式曝気槽５の運転方法（廃水処理方法）について説明する。

図３中の無酸素処理工程と記載した部分をまず参照されたい。原水流入路１８から回分式曝気槽５内に有機性廃水（原水）を流入させる。このとき、散気装置５ａは停止した状態であり、回分式曝気槽５内には空気（酸素）は供給されない。回分式曝気槽５内には好気性グラニュール（粒状の好気性微生物汚泥）を含む微生物汚泥が存在しており、回分式曝気槽５内は無酸素状態となっている。有機性廃水と微生物汚泥とを無酸素性状態で混合して、微生物汚泥の粒状化を促進させる（無酸素処理工程）。有機性廃水（原水）の流入により発生する流れで、有機性廃水と微生物汚泥とは混合される。なお、有機性廃水と微生物汚泥の混合方法については特に限定されることはなく、有機性廃水の導入水流、撹拌翼を有する撹拌機、水中ポンプ式撹拌機、間欠曝気等で撹拌され混合される。

なお、無酸素処理工程、ならびに後述する曝気処理工程、および沈殿処理工程が回分式曝気槽５内で繰り返し実施されることで、好気性グラニュール（粒状の好気性微生物汚泥）の生成およびその粒状化が進み、好気性グラニュールの量が増えていくので、やがて、好気性グラニュールの比率が大きい汚泥が回分式曝気槽５内に存在するようになる。有機物が除去された処理水は、流入する原水に押し出される形で、処理水流出路１９から流出する。

ここで説明する回分式（バッチ式）処理においても、連続的処理の場合と同様に、無酸素処理工程における有機性廃水と微生物汚泥との混合液のＯＲＰを、−１００ｍＶ以下に保つようにする。また、有機性廃水と微生物汚泥との混合液のＴ−Ｎを、１０ｍｇ／Ｌ以下に保つことが好ましく。さらには、当該混合液に、二価の金属陽イオンを添加することが好ましい。

図３中の曝気処理工程と記載した部分に示すように、上記した無酸素処理工程後、回分式曝気槽５内への原水の流入を止めるとともに散気装置５ａを動作させて、当該散気装置５ａからの空気により有機性廃水と微生物汚泥との混合液を曝気する（曝気処理工程）。これにより、好気性グラニュール（粒状の好気性微生物汚泥）が生成するとともに、その粒状化がさらに促進される。

次に、図３中の沈殿処理工程と記載した部分に示すように、所定の時間が経過したら散気装置５ａによる曝気を停止して、回分式曝気槽５内の底部に汚泥を沈める（沈殿処理工程）。回分式曝気槽５の底部に沈降した汚泥は、汚泥引抜配管２０から引き抜かれる。その後、無酸素処理工程に戻る。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することが可能なものである。

１：無酸素槽
２：曝気槽
３：グラニュール選抜槽
４：沈殿槽
５：回分式曝気槽
１０１、１０２：廃水処理設備

Claims

有機性廃水と微生物汚泥とを無酸素性状態で混合して、微生物汚泥の粒状化を促進させる無酸素処理工程と、
前記無酸素処理工程において得られた有機性廃水と微生物汚泥との混合液を曝気する曝気処理工程と、
前記曝気処理工程を経た混合液中の汚泥を沈殿処理する沈殿処理工程と、
を備える廃水処理方法において、
前記無酸素処理工程における有機性廃水と微生物汚泥との混合液のＯＲＰを、−１００ｍＶ以下に保つことを特徴とする、生物学的廃水処理方法。
請求項１に記載の生物学的廃水処理方法において、
前記無酸素処理工程における有機性廃水と微生物汚泥との混合液のＴ−Ｎを、１０ｍｇ／Ｌ以下に保つことを特徴とする、生物学的廃水処理方法。
請求項１または２に記載の生物学的廃水処理方法において、
前記無酸素処理工程において、有機性廃水と微生物汚泥との混合液に二価の金属陽イオンを添加することを特徴とする、生物学的廃水処理方法。