JP2739637B2

JP2739637B2 - 汚泥負荷調整方法及び装置並びに廃水の処理方法及び装置

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Publication number: JP2739637B2
Application number: JP7237043A
Authority: JP
Inventors: 弘栃木
Original assignee: アイ・シー・エス株式会社
Priority date: 1995-09-14
Filing date: 1995-09-14
Publication date: 1998-04-15
Anticipated expiration: 2015-09-14
Also published as: JPH0975973A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、廃水の汚泥負荷調
整法および汚泥負荷調整装置、更にそれを用いた廃水の
処理法、並びに廃水処理装置に関し、更に詳しくは効率
的且つ安定的に汚泥負荷を調整でき、更に経済的負担及
び設備を管理するための手間の軽減を実現した廃水の汚
泥負荷調整法および汚泥負荷調整装置、更にそれを用い
た有効な廃水の処理法、廃水処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】下水処理に代表される有機物を含む廃水
の浄化処理の主体は、生物処理としての活性汚泥処理法
が用いられる。活性汚泥処理を行う上で、最も問題とな
ることは、汚泥中の微生物の有機物処理能力の安定管理
である。活性汚泥中には種々の微生物が混在して、一種
の生態系を形成しており、僅かな環境変化でこの生態系
が崩れ、廃水処理に重大な悪影響を与えてしまう。具体
的には、環境変化することで、微生物の有機物処理能力
が低下し、処理水の水質が悪化する。また、ひどい場合
には微生物の変質・死滅等が起こり、処理システム全体
の再整備が必要とすることになる場合も生じてしまう。
従って、汚泥中の微生物の有機物処理能力の安定管理す
ることは、活性汚泥処理において極めて重要である。

【０００３】従来では、これを避け、汚泥中の微生物の
有機物処理能力の安定管理するために、１日数回汚泥負
荷の計測し、それにより汚泥負荷を微生物の有機物処理
能力が最善となるように調整することが行われている。
この汚泥負荷の値は通常０．２〜０．４が最適とされて
おり、この値に汚泥負荷を保つように管理されている。
ここで汚泥負荷とは、下記式で表されるものである。汚泥負荷＝BOD 容積負荷（Kg・BOD)／活性汚泥槽混合液
浮遊物質濃度（Kg・MLSS）

【０００４】汚泥負荷の測定結果に基づいて、汚泥負荷
を調整するには、活性汚泥槽に流入する負荷（ＢＯＤ
負荷）の調整、活性汚泥槽の浮遊物質濃度の調整、を
行う必要がある。汚泥負荷を調整する従来の方法を、従
来の活性汚泥を用いた廃水処理装置を示す図１を用いて
説明する。図１は、流入廃水１を先ず最初沈殿槽２に貯
留し、沈殿を除いた廃水を、最終沈殿槽４における沈殿
汚泥の一部である返送汚泥５とともに活性汚泥槽３に送
る。活性汚泥処理された廃水は、最終沈殿槽４に送ら
れ、固形分を沈殿させ、上澄みを処理水とする装置であ
る。上記として、通常図１に示すように、活性汚泥槽
３の前にＢＯＤ負荷調整のために最初沈殿槽２を設け
る。沈殿槽は固形分が沈殿するのに必要な容量（処理の
２〜３時間相当分）より大きくしておき、また、該槽に
流入する廃水量をＢＯＤ負荷調整のために変えた場合
に、総廃水量と処理水量との差が貯水できるように設定
する。上記として、返送汚泥５の量を調整して、活性
汚泥槽混合液浮遊物質（ＭＬＳＳ）を調整することを行
っている。ＭＬＳＳの量は、微生物の活動し易い適当な
範囲として、通常１５００〜２０００mg／リットルと言
われている。

【０００５】しかしながら、上記のような技術では、幾
つかの問題点がある。上記汚泥負荷を計測して、結果を
出すのに、人手により通常約５日間必要としているた
め、廃水中のＢＯＤ値が急激な変化する場合には全く対
応できず、そのため、活性汚泥槽の微生物の有機物処理
能力の安定管理することは不可能となる。更に、上記汚
泥負荷の計測は、人手によるもので、かなり煩雑な操作
で、手間がかかるものであった。更にこれは、１日に数
回測定されるものであるから、人手による付きっ切りの
管理が必要で、極めて煩雑な操作を伴っていた。

【０００６】一方、流入廃水は時間的に、水量、ＢＯＤ
負荷とも一定でなく、最初沈殿槽の設置、及び返送汚泥
量の調整で管理できる範囲を超えることが多い。更に、
流入廃水の水質（ＢＯＤ濃度等）、水量は、処理対象地
区の経済活動、人口等の変化に伴い変化するため、当初
予定していた値より大きく変化することが多い。この場
合には、処理システムの増設または再構成等で対処する
必要がある。廃水のＢＯＤ負荷調整の方法として、廃水
を正常水で希釈するとか、予備の活性汚泥処理槽を設け
る等の方法も存在するが、いずれも設備費用場所、必要
水量等に莫大な費用が必要となり、経済性の観点から実
用性に乏しい。

【０００７】すなわち、廃水中に含まれるＢＯＤ負荷を
適切な汚泥負荷範囲に効率よく自動的に調整でき、経済
的負荷の軽減、並びに管理の煩雑さの軽減等の効果が優
れた廃水処理技術が望まれている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、廃水中の汚泥負荷を効率的且つ安定的に調整でき、
経済的負担及び設備を管理するための手間の軽減を実現
した廃水の汚泥負荷調整法および汚泥負荷調整装置、更
に効率的且つ安定的に廃水処理ができ、経済的負荷の軽
減、並びに管理の煩雑さの軽減を実現した廃水の処理法
及び廃水処理装置を提供するものである。

【０００９】本発明の更なる目的は、廃水中の汚泥負荷
を効率的、安定的且つ自動的に調整でき、経済的負担及
び設備を管理するための手間の軽減を実現した廃水の汚
泥負荷調整法および汚泥負荷調整装置、更に効率的且つ
安定的に廃水処理ができ、経済的負荷の軽減、並びに管
理の煩雑さの軽減を実現した廃水の処理法及び廃水処理
装置を提供するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】鋭意研究の結果、本発明
者らは、従来、電気分解処理による廃水の浄化作用の研
究過程において、ＢＯＤ負荷の自動調整の可能性が明ら
かとなり、更なる検討した結果見出したものである。即
ち、下記構成により本発明の目的を達成することが見出
された。（１）廃水を処理するときに、電解装置の電極により
廃水に通電すると同時に、廃水中のＢＯＤ負荷を測定
し、その測定された結果に基づいて該廃水内の通電量を
変動させて、廃水中の汚泥負荷を所望の範囲に調整する
ことを特徴とする汚泥負荷調整方法。（２）廃水中のＢＯＤ負荷を検知し、該検知された検
出信号と予め設定された閾値とが比較可能な制御手段か
ら出される制御信号により該廃水内の通電量を自動的に
変動させる上記（１）に記載の汚泥負荷調整方法。（３）廃水中のＢＯＤ負荷を検知する検知手段、及び
該検知手段による検知結果に基づいて廃水内の通電量を
変動することができる電解装置を有することを特徴とす
る汚泥負荷調整装置。（４）廃水中のＢＯＤ負荷を検知する検知手段、該検
知手段からの検出信号を入力するとともに、該検出信号
と予め設定された閾値とを比較して制御信号を出す制御
手段、及び該制御手段からの信号により廃水内の通電量
を自動的に変動することができる電解装置を有する請求
項３に記載の汚泥負荷調整装置。

【００１１】（５）ＢＯＤ負荷を検知する検知手段
が、電気抵抗検出センサーである上記（３）又は（４）
に記載の汚泥負荷調整装置。（６）活性汚泥を用いた廃水の処理方法において、活
性汚泥処理の前に、電解装置の電極により廃水に通電す
ると同時に、廃水内のＢＯＤ負荷を測定し、該測定結果
に基づいて該廃水内の通電量を変動させて廃水中の汚泥
負荷を活性汚泥処理に適した範囲にすることを特徴とす
る廃水の処理方法。（７）廃水内のＢＯＤ負荷を検知した検出信号と予め
設定された閾値とが比較可能な制御手段から出される制
御信号により該廃水内の通電量を自動的に変動させる上
記（６）に記載の廃水の処理方法。（８）廃水の処理工程に従って、上記（３）〜（５）
のいずれか１つに記載の汚泥負荷調整装置と、活性汚泥
処理槽とをこの順で設けたことを特徴とする廃水の処理
装置。

【００１２】本発明は、有機性物質を含む廃水に対し
て、下記、の関係が判明したことに基づいている。電解量とＢＯＤ負荷の除去量とは一定の関係で制御で
きる。〔電解量＝（電解電流×時間）／処理水量〕ＢＯＤを含む廃水の電気抵抗とＢＯＤ負荷の値との間
には、廃水ごとに一定の関係がある。即ち、図２は、Ｂ
ＯＤ負荷を含む廃水として代表的な米とぎ汁およびうど
んの茹で汁に対してのＢＯＤ濃度と電気抵抗（ｋΩ・ｃ
ｍ^-1）の関係の例を示したグラフである。これをみる
と、米とぎ汁およびうどんの茹で汁のいずれにおいても
ＢＯＤ負荷（相対濃度）が大きいと、電気抵抗が低くな
ることが判る。また、図３は、うどんの茹で汁における
電解量（クーロン／リットル）とＢＯＤ除去率（最初の
ＢＯＤ濃度に対する割合、値が小さい程ＢＯＤが除去さ
れている）との関係の例を示すグラフである。電解量が
大きいとＢＯＤが除去率が向上していることが判る。こ
こで、ＢＯＤの除去率は微量の電解促進剤（例えば、硫
酸バンド等）を加えることで広い範囲に変えることがで
きる。

【００１３】図２及び図３に示す２つのグラフに基づけ
ば、汚泥負荷が広い範囲に変化する流入廃水に対して、
電解処理を行うことにより、ＢＯＤ負荷を除去できると
同時に、廃水中のＢＯＤ負荷が電気抵抗、電流値等の電
気的な数値に見事に変換できることが判る。従って、本
発明のように、汚泥負荷が広い範囲に変化する流入廃水
に対して、電解装置により電解処理しつつ、該廃水のＢ
ＯＤ負荷を測定し、その測定した結果を電解処理にフィ
ードバックして、電解処理の通電量を調節することによ
り、汚泥負荷を活性汚泥処理に適した所望の変動範囲に
制御することが可能となる。本発明の方法及び装置は、
例え成分変化、濃度変化が発生する廃水に対しても、廃
水中のＢＯＤ負荷を検知し、該検知された検出信号を入
力するとともに該検出信号と予め設定された閾値とを比
較することが可能な制御手段の制御信号により該廃水内
の通電量を自動的に変動させることにより、自動的且つ
安定的に汚泥負荷の調整が可能となる。上記制御手段の
閾値は、廃水の成分、濃度等によって適宜設定すること
ができる。本発明において、電解装置の具体的構成とし
ては、例えば１つ以上の電極、通電量制御できる電源、
電解槽、必要により電解処理により発生する汚泥を除去
する手段（スクレーバー、濾過装置等）を有するもので
ある。

【００１４】本発明の方法及び装置は、各種油脂類、各
種染料、強酸性薬品、強アルカリ性薬品、タンパク質
類、塩類、界面活性剤類、重金属類、クローム類、その
他有機化合物及び無機化合物、並びにそれらの混合物を
種々の濃度で含む産業排水に適用できる。例えば、上記
排水成分の濃度が低い一般公共下水道水から該濃度が高
い皮革排水まで、使用することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を挙げて
本発明を具体的に説明するが、この形態は本発明を限定
するものではない。

【００１６】本発明の汚泥負荷調整装置の一態様を図４
に示す。図４の汚泥負荷調整装置１０は、複数の電極板
１１（Ｅ₁〜Ｅ_n）を備えた電解処理槽１２、電解処理
水を貯留し、電気抵抗検出センサー１３を備えた電解処
理水貯留槽１４、電解処理により分離浮上した汚泥１５
を処理するスクレーバー１６、浮上分離した汚泥を貯留
する浮上汚泥槽１７、装置の電解処理用電圧、電流及び
電源の調整装置、廃水・汚泥等の搬送ポンプ用電源、流
入廃水及び電解処理水の電気抵抗検出器からの信号によ
り、電解装置を制御する回路等の汚泥負荷調整装置を制
御する制御装置１８から構成される。

【００１７】汚泥負荷調整装置１０の動作は以下の如く
である。まず、予め廃水中の汚泥負荷の最大、最小変動
範囲並びにその時の廃水の電気抵抗値を測定し、それに
基づき活性汚泥処理に適した変動範囲以内の汚泥負荷に
処理するように電解条件を決定し、装置の電解量を設定
する。また、汚泥負荷の調整を自動的に行う場合には、
廃水の電気抵抗値を測定した結果から、制御装置１８内
の電解装置を制御する回路の電気抵抗の閾値を設定す
る。流入廃水１は、搬送ポンプにより一定流量にて、電
解処理槽１２の下方から電解電極板１１の下方に流入さ
せる。流入した廃水は電極板１１からの通電により一定
時間電解処理され、一部のＢＯＤ成分が分離浮上し、浮
上汚泥１５となる。この浮上汚泥１５は、スクレーバー
１６により、浮上汚泥槽１７に送られ、最終的には従来
の活性汚泥処理システムの余剰汚泥と一緒に処理され
る。ここで、浮上汚泥１５の除去手段としては、他の方
法（濾過膜により濾過する方法、電解処理槽１２からオ
ーバーフローさせる方法等）により分離してもよい。し
かし、上記スクレーバー１６による除去が、操作上及び
設備コスト上好ましい。浮上汚泥が除去され、且つ電解
処理された廃水は、電解処理槽１２の上方から電解処理
水貯留槽１４に流入する。この貯留槽１４において、電
気抵抗検出センサー１３により廃水中の電気抵抗を測定
する。ここで、電気抵抗以外に電流値を検出してもよ
い。

【００１８】ここで、電気抵抗検出センサー１３により
電解処理水の抵抗値を検出し、抵抗値が一定値より大き
くなった場合（即ち、汚泥負荷が必要以上に小さくなっ
た場合）には、電解処理電源を切ったり、電解処理の電
流、電圧を小さくするように設定された抵抗上限値によ
り制御する。例えば、リミッタースウィッチ、メーター
スウィッチ等で自動制御することができる。更に、電気
抵抗検出センサー１３により電解処理水の抵抗値を検出
したり、電解処理する前の廃水に電気抵抗検出センサー
を別途設置して、流入廃水の汚泥負荷を検出し、汚泥負
荷が予定よりも大きくなる（廃水の抵抗値は小さくな
る）場合には、電解量を大きくするように、電解処理の
電流、電圧を大きくするように設定された抵抗下限値に
より調整する。このように、流入廃水中のＢＯＤ負荷が
著しく変動したとしても、廃水中の電気抵抗値を検知し
て、その情報を電解処理に人手あるいは自動的にフィー
ドバックすることにより、廃水中のＢＯＤ負荷を適切に
調節でき、その処理水を活性汚泥槽に送った場合、安定
的且つ有効に活性汚泥処理することができる。

【００１９】上記図４に示す装置を用いて、うどんの茹
で汁中のＢＯＤ（mg／リットル）を６０００から２４０
００に変動させて、電解処理を行った。電解量を０．１
×３６００クーロン／リットル（図５のグラフの鎖
線）、０．２５×３６００クーロン／リットル（図５の
グラフの破線）または０．５×３６００クーロン／リッ
トル（図５のグラフの実線）にして、汚泥負荷を調整し
た。このとき、電解処理前の廃水の電気抵抗は１４００
０〜１８０００ｋΩ・ｃｍ^-1であった。

【００２０】その結果を図５に示した。図５に示すよう
に、各々の電解量で、電解処理水が１１００〜２９００
mg／リットル、６００〜１６５０mg／リットル、２５０
〜５００mg／リットルのＢＯＤ値に調整できた。これ
は、ＢＯＤ値が１５０００±９０００変動しても、２０
００±９００、１１２５±５２５、３７５±１２５の変
動巾までＢＯＤ値が除去されている。これらの結果か
ら、該電解処理水中のＢＯＤ負荷を電気抵抗の測定の結
果から、活性汚泥処理する好適な条件に効率的、安定的
且つ自動的に適宜調整でき、廃水処理が効果的に且つ安
定的にできることが判る。

【００２１】上記図４に示すような本発明の汚泥負荷調
整装置は、好ましくは活性汚泥槽の前に設置する。しか
し、活性汚泥槽以外にも汚泥負荷の調整が必要な処理の
前に設置することができる。即ち、本発明の汚泥負荷調
整装置により、廃水の汚泥負荷を所望に調整し、該調整
された廃水を活性汚泥処理のような次の工程に供給し
て、効率的で且つ安定的な廃水処理が可能となる。次
に、本発明の汚泥負荷調整装置を活性汚泥による廃水の
処理装置と組み合わせて使用する場合の装置の態様を図
６及び図７に示す。図６は、前記図４に示すような本発
明の汚泥負荷調整装置を図１に示す装置の最初沈殿槽２
と活性汚泥槽３の間に組み入れた装置を示す。最初沈殿
槽２からの廃水を汚泥負荷調整装置により汚泥負荷を活
性汚泥処理に好適な範囲に調整し、その電解処理水を次
の工程である活性汚泥槽３に送液する。また、汚泥負荷
調整装置内に設置された電気抵抗を測定するセンサー１
３の他に、最初沈殿槽２の廃水の電気抵抗を測定するセ
ンサー２０を設置し、汚泥負荷調整装置に流入する廃水
の汚泥負荷を測定し、汚泥負荷が大きく変動した場合に
は、電解処理の電極に流す電流、電圧をその変化に合わ
せて変動させる。この場合、該電気抵抗を測定するセン
サー２０により検知した検出信号を、汚泥負荷調整装置
内の電解処理の制御装置に送り、電気抵抗の変化に合わ
せて電解処理の通電量を自動的に変動させることが好ま
しい。図６に示す装置は、廃水中の汚泥負荷の値、及び
該値の変動範囲も大きい場合に好ましい装置であり、流
入廃水全量を電解装置にて制御している。

【００２２】図７に示す装置は、図６に示す装置におい
て、汚泥負荷調整装置１０の前に流入廃水を分配する分
配弁２１を設け、汚泥負荷が調整された廃水と該処理が
されていない廃水を廃水混合槽２２で混合して、汚泥負
荷調整装置１０に流入する廃水量を調整する。それによ
り、汚泥負荷が調整された廃水と未処理の廃水との混合
廃水が適当な負荷範囲になるようにする。また、この場
合に電気抵抗を測定するセンサー１３を廃水混合槽２２
の廃水に設置し、活性汚泥槽３に流入する直前の廃水の
電気抵抗を検知して、その検出信号を汚泥負荷調整装置
１０の電解処理の制御装置に送り、電気抵抗の変化に合
わせて電解処理の通電量を自動的に変動させることが好
ましい。他の装置構成、工程は前記図６と同様である。
図７に示す装置は、廃水中の汚泥負荷の値が比較的大き
くない場合か、あるいは該値の変動範囲が短時間だけ大
きくなる場合に好ましい装置の態様である。この場合に
は、負荷制御用電解装置の必要処理水量が小さくできる
ため、装置の費用が軽減できる。

【００２３】

【発明の効果】本発明により、廃水中の汚泥負荷を効率
的且つ安定的に調整でき、経済的負担及び設備を管理す
るための手間の軽減を実現した廃水の汚泥負荷調整法お
よび汚泥負荷調整装置、更に効率的且つ安定的に廃水処
理ができ、経済的負荷の軽減、並びに管理の煩雑さの軽
減を実現した廃水の処理法及び廃水処理装置を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の活性汚泥を用いた廃水処理装置を示す図
である。

【図２】廃水中のＢＯＤ濃度と電気抵抗の関係を示すグ
ラフである。

【図３】廃水の電解量と電気抵抗の関係を示すグラフで
ある。

【図４】本発明の汚泥負荷調整装置の一態様を示す図で
ある。

【図５】本発明により廃水の汚泥負荷を調整した結果を
示すグラフである。

【図６】本発明の廃水処理装置の一態様を示す図であ
る。

【図７】本発明の廃水処理装置の一態様を示す図であ
る。

【符号の説明】

１流入廃水２最初沈殿槽３活性汚泥槽４最終沈殿槽５返送汚泥１０汚泥負荷調整装置１１電極１２電解処理槽１３電気抵抗検出センサー１４電解処理水貯留槽１５浮上汚泥１６スクレーバー１７浮上汚泥槽１８制御装置２０電気抵抗検出センサー２１分配弁２２廃水混合槽

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】廃水を処理するときに、電解装置の電極
により廃水に通電すると同時に、廃水中のＢＯＤ負荷を
測定し、その測定された結果に基づいて該廃水内の通電
量を変動させて、廃水中の汚泥負荷を所望の範囲に調整
することを特徴とする汚泥負荷調整方法。
【請求項２】廃水中のＢＯＤ負荷を検知し、該検知さ
れた検出信号と予め設定された閾値とが比較可能な制御
手段から出される制御信号により該廃水内の通電量を自
動的に変動させる請求項１に記載の汚泥負荷調整方法。
【請求項３】廃水中のＢＯＤ負荷を検知する検知手
段、及び該検知手段による検知結果に基づいて廃水内の
通電量を変動することができる電解装置を有することを
特徴とする汚泥負荷調整装置。
【請求項４】廃水中のＢＯＤ負荷を検知する検知手
段、該検知手段からの検出信号を入力するとともに、該
検出信号と予め設定された閾値とを比較して制御信号を
出す制御手段、及び該制御手段からの信号により廃水内
の通電量を自動的に変動することができる電解装置を有
する請求項３に記載の汚泥負荷調整装置。
【請求項５】ＢＯＤ負荷を検知する検知手段が、電気
抵抗検出センサーである請求項３又は４に記載の汚泥負
荷調整装置。
【請求項６】活性汚泥を用いた廃水の処理方法におい
て、活性汚泥処理の前に、電解装置の電極により廃水に
通電すると同時に、廃水内のＢＯＤ負荷を測定し、該測
定結果に基づいて該廃水内の通電量を変動させて廃水中
の汚泥負荷を活性汚泥処理に適した範囲にすることを特
徴とする廃水の処理方法。
【請求項７】廃水内のＢＯＤ負荷を検知した検出信号
と予め設定された閾値とが比較可能な制御手段から出さ
れる制御信号により該廃水内の通電量を自動的に変動さ
せる請求項６に記載の廃水の処理方法。
【請求項８】廃水の処理工程に従って、請求項３〜５
のいずれか１項に記載の汚泥負荷調整装置と、活性汚泥
処理槽とをこの順で設けたことを特徴とする廃水の処理
装置。