JP3179725B2 - 有機物含有水の処理方法 - Google Patents

有機物含有水の処理方法

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JP3179725B2
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淳 川嶋
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    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10Biological treatment of water, waste water, or sewage

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  • Biological Treatment Of Waste Water (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、有機物含有水の処
理方法とその装置、さらに詳しくは、たとえば下水処理
場、し尿処理場等の下水処理プロセス、食品工場、化学
工業等の製造プロセス等から排出される有機性廃水等の
有機物含有水を好気性微生物を用いて生物学的に処理す
る方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、有機物含有水を生物学的に処理す
る方法として活性汚泥法が知られている。かかる方法
は、曝気槽で好気性微生物によって有機物を除去した後
に沈殿槽に移し、該沈殿槽で固液分離を行って処理水と
汚泥(微生物)に分離し、該汚泥の一部を曝気槽に返送
することにより有機物含有水を処理するものである。
【0003】しかしながら、従来の活性汚泥法にあって
は、当初設計された範囲内での有機物を処理する場合に
は、固液分離も良好で安定的な運転が可能であるが、有
機物含有量が多くなり負荷が高くなった場合には、固液
分離に支障を来たし運転不能になることがある。そこ
で、高負荷運転にも対応すべく、各種担体に微生物を付
着させて生物膜を形成し、微生物を生物処理槽に於いて
高濃度に保持する方法も知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、生物処
理槽に於いて高濃度に微生物を保持すると、酸素消費量
が大きくなり、高負荷運転の場合に、担体に付着した微
生物(本明細書に於いて「担体付着微生物」という)へ
の酸素供給量が不足し、十分に有機物を除去することが
できないという問題点があった。
【0005】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたもので、担体付着微生物を用いて生物処理
槽に於いて有機物を除去する処理方法に於いて、酸素供
給量を上げることなく高濃度に担体付着微生物を保持し
て効率的に有機物の除去を行うことができる有機物含有
水の処理方法を提供することを課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】担体を用いた場合には、
生物処理槽内では、担体付着微生物と、担体に付着しな
い微生物(本明細書に於いて「浮遊微生物」という)と
が併存しており、何れの微生物も有機物を除去する作用
を営んでいる。一般に、微生物が有機物を水や二酸化炭
素等に分解するまでの過程は、有機物の吸着、分解、吸
収、代謝に大別され、微生物は吸収・代謝時に大量に酸
素を消費する。
【0007】そして、本発明者は、かかる微生物の代謝
過程に着目した。つまり、微生物が有機物を吸収する前
に該微生物を生物処理槽から除去してやれば、その微生
物は、生物処理槽の酸素をあまり消費せず、且つ有機物
含有水中から有機物を除去することができるのである。
【0008】また、本発明者は、生物処理槽中の浮遊微
生物には、有機物を効率的に除去するものから酸素消費
が多いわりには有機物の除去量が少ない微生物等さまざ
まなものが含まれており、浮遊微生物の方が担体付着微
生物に比べて酸素消費量が多い点に着目した。
【0009】かかる着目点に基づき、本発明者は、上記
課題を解決するため以下の手段を講じたのである。即
ち、生物処理槽1で有機物含有水を浮遊微生物及び担体
付着微生物を用いて好気的に処理する方法であって、前
記生物処理槽1に於ける全微生物に対する担体付着微生
物の占有率を調節することにより有機物含有水から有機
物を除去するという手段を用いたことにある。
【0010】上記処理方法によれば、通常の負荷(当初
の設計範囲内)を越え高負荷運転をする場合には、生物
処理槽1内の微生物を調節することにより酸素消費量の
少ない微生物、即ち、担体付着微生物の占有率を高める
ことができる。このように担体付着微生物の占有率を上
げる、換言すれば浮遊微生物の占有率を相対的に下げる
ことにより、生物処理槽1内に於ける酸素消費量が少な
くなり、且つ担体付着微生物の有機物の吸収が良好とな
るので、担体付着微生物の増殖が促進され、酸素供給量
を上げることなく高負荷運転に対応することができる。
従って、例えば、既存の廃水理設備を利用してその処理
能力を越える有機物含有水を処理したい場合、その設備
のエアーポンプ等の曝気装置を交換することなく当初の
設計範囲を越える有機物含有水を処理することも可能と
なる。
【0011】尚、前記占有率としては、60%以上に調
整することが好ましい。
【0012】また、請求項3記載の手段は、生物処理槽
1内の水力学的滞留時間を調整することによって前記占
有率を調節することにある。ここで「水力学的滞留時
間」とは、一定個所に滞留している水の時間をいい、例
えば、生物処理槽の水力学的滞留時間が3時間という場
合には、生物処理槽内に存在する水が平均して3時間の
間にその槽から流出することを意味する。かかる水力学
的滞留時間は、生物処理槽容積と生物処理槽への流入水
量から次式によって求められる。 水力学的滞留時間(h)=生物処理槽容積(m3)/流入
水量(m3/h)生物処理槽1内に於ける滞留時間を調整
するという手段によれば、前記占有率を簡単に調節する
ことができる。
【0013】尚、前記水力学的滞留時間としては、5時
間以下に調整することが好ましい。
【0014】上記手段によれば、生物処理槽1内に於け
る滞留時間が短くなるので、有機物を吸着した浮遊微生
物を、有機物を吸収する前に生物処理槽1から流出させ
ることができる。つまり、上記手段によれば、酸素消費
量の少ない微生物を選択的に生物処理槽1に蓄積でき、
又、吸着された有機物が浮遊微生物と共に生物処理槽1
から排出される。従って、有機物の除去量を低下させる
ことなく生物処理槽1内の酸素消費量を抑えることがで
きる。
【0015】さらに、請求項5記載の手段のように、有
機物含有水を処理水などの有機物を含有しない水を用い
て希釈することにより前記水力学的滞留時間を操作すれ
ば、生物処理槽1内に流入する有機物含有水の有機物濃
度が低下するので、生物処理槽1内の負荷を上げること
なく前記浮遊微生物を生物処理槽1から早期に流出させ
ることができる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図面に従って説明する。図1は、一実施形態として
の有機物含有水の処理装置の概略側面図を示す。
【0017】図1において、1は、エアーを流入して曝
気撹拌する曝気装置が具備された生物処理槽で、該生物
処理槽1には、被処理水路1aを通じて有機性含有水(被
処理水)が流入する。
【0018】また、生物処理槽1内には、好気性微生物
が付着した担体を浮遊させている。担体は、微生物の成
育床として生物処理槽1から流出しないものを用い、担
体2の一例としては、図2に示すように、正面側は、略
十字状の中央部3の周囲に円弧状の周辺部4が連設さ
れ、その周辺部4の周囲に複数のフィン5が等角間隔に
突設された形状からなり、側面側は、図示しないが略長
方形状に形成されている。
【0019】6は、前記生物処理槽1で有機物が除去され
た被処理水から汚泥を沈殿させ、汚泥と処理水とに分離
するための沈殿槽で、この沈殿槽6で沈澱した汚泥(浮
遊微生物等)は、系外に余剰汚泥として引き抜かれて適
当な方法で処理される。8は、被処理水を希釈すべく水
を供給する水供給路で、沈殿槽6で得られた処理水を循
環させて使用する。
【0020】次に、上記のような構成からなる有機物含
有水の処理装置で被処理水としての有機性含有水を処理
する方法について説明する。
【0021】水供給路8を通じて処理水を被処理水路1a
に導入することにより原水である被処理水を希釈しなが
ら生物処理槽1に供給し、この生物処理槽1内の担体付
着微生物及び浮遊微生物によって被処理水中の有機物を
除去し、浮遊微生物を含む被処理水は、沈殿槽6に流出
し、汚泥と処理水に分離される。
【0022】かかる被処理水の希釈は、生物処理槽1内
の水力学的滞留時間を調整することを主たる目的とし、
併せて、原液を希釈して生物処理槽1内に供給すること
によって生物処理槽1内にかかる局所的な負荷の上昇を
防止する緩衝作用も期待される。
【0023】具体例を挙げると、生物処理槽1の容量が
1000m3で、且つ被処理水路1aから供給される被処
理水が100m3/hの処理装置の場合には、生物処理
槽1内の水力学的滞留時間は10時間であるが、これに
300m3/hの水を加えると原液は4倍に希釈され生
物処理槽1内の水力学的滞留時間は2.5時間に調整さ
れる。このように希釈水の量は、処理装置の生物処理槽
1の容量や被処理水供給量と、調整しようとする水力学
的滞留時間との関係で決定される。
【0024】水力学的滞留時間の範囲は、短すぎては生
物処理槽1内の浮遊微生物や担体付着微生物が被処理水
中の有機物を十分に吸着できず処理水質が低下するので
好ましくなく、一方、長過ぎては浮遊微生物の存在量が
増加してそれらが有機物の吸収を行い酸素を大量に消費
するので好ましくない。
【0025】かかる点を勘案すれば、水力学的滞留時間
の範囲は、被処理水の性状にもよるが概ね0.5時間以
上5時間以下の範囲、より好ましくは2時間以上4時間
以下に調整することが好ましい。なぜなら、かかる範囲
内であれば、浮遊微生物が有機物を吸収する前に該微生
物を生物処理槽1から流出させることができるので生物
処理槽1内の酸素消費量も少なくなり、生物処理槽1内に
於ける担体付着微生物の占有率(担体付着微生物の占有
率とは、生物処理槽1内の全微生物(浮遊微生物と担体
付着微生物の和)に対する担体付着微生物が占める割合
をいう)を60%以上100%未満の範囲に調整でき、
酸素消費量が少ない担体付着微生物を高濃度に保持でき
るからである。
【0026】このように浮遊微生物に比して酸素消費量
の少ない担体付着微生物の占有率を高めると、生物処理
槽1内での酸素消費量が少なくなり、高負荷運転をする
場合でも効率良く有機物を除去することができる。
【0027】尚、上記実施形態に於いては、水力学的滞
留時間を調整するという手段によって担体付着微生物の
占有率を調節したが、必ずしも水力学的滞留時間を調整
することによって該占有率を調節する方法に限定される
ものではない。
【0028】また、上記実施形態に於いて、被処理水を
希釈する水として処理水を用いているが、例えば、水道
水、工業用水などを用いてもよく、有機物の含有濃度が
低ければ、特に限定されるものではない。但し、処理水
を用いる方がランニングコスト面等から好ましい。
【0029】
【実施例】
実施例1 本実施例では、生物処理槽として有効容積40L の透明
なポリ塩化ビニル樹脂製の角槽を用いた。
【0030】供試廃液は、所定濃度のPGY培地(ペプ
トン:グルコース:イースト=1:1:0.25)を用い
た。BOD負荷は、全反応槽容積に対し、4kg−BOD/m
3/dとした。
【0031】担体としては、ポリプロピレン製で直径1
0mm、長さ7mmの円柱状の担体で上記実施形態のような
形状からなるものを用いた。
【0032】実験温度は、20℃で行い、通気量は、
0.3 〜0.5vvmの範囲で溶存酸素濃度DOを2mg/
L以上に維持した。
【0033】従来法(比較例)として、水力学的滞留時
間を9時間に設定し、一方、本発明に係る実施例とし
て、原液を水道水で希釈して水力学的滞留時間を3時間
に調整した。即ち、有機物の負荷、酸素供給量を同等に
維持しながら、水力学的滞留時間のみを変更し、両者を
比較した。その結果を表1に示す。
【0034】
【表1】
【0035】尚、表中、微生物濃度は、比較例及び実施
例の生物処理槽に含まれる浮遊微生物及び担体付着微生
物の量を示し、生物処理槽から無作為に取り出した被処
理水中に含まれる浮遊微生物及び担体付着微生物の重量
(g)をm3当たりに換算して表している。また、微生物酸
素消費量は、各微生物が消費する酸素の量を示し、1時
間に微生物1kgが消費する酸素の重量(kg)に換算して表
している。さらに、培養液酸素消費量は、微生物濃度×
微生物酸素消費量の数値で示す。占有率は、担体付着微
生物量/(担体付着微生物量+浮遊微生物量)の重量百
分率で示す。
【0036】上記表1からも明らかなように、本発明に
係る処理方法(実施例)は、従来法(比較例)に比べ
て、担体付着微生物の占有率が高くなり、担体付着微生
物の占有率が高い程、全酸素消費量は少ないという結果
を得た。
【0037】これは水力学的滞留時間を短くするという
手段を講ずることにより、酸素消費量の多い浮遊微生物
(浮遊微生物の酸素消費量は、実施例及び従来例共に同
等の数値を示す)を早く生物処理槽から流出させ、酸素
消費量の少ない微生物が選択的に生物処理槽に蓄積する
ので担体付着微生物の増殖が促進され、この担体付着微
生物が増殖すればする程、生物処理槽内の酸素消費量は
相対的に少なくなるという相乗効果によるものと考えら
れる。尚、生物処理槽の全微生物濃度は、実施例と比較
例とはほとんど差が見られず、両者とも処理水は同程度
に有機物を除去することができた。
【0038】同様に水力学的滞留時間を変えて担体付着
微生物の占有率を求めてグラフにプロットしたものを図
3に示す。これらの結果より、担体付着微生物の占有率
を60%以上に調節すれば、従来法に比して高負荷運転
時にも良好に処理を行える。但し、当該占有率が100
%(生物処理槽内に浮遊微生物が皆無の状態)というの
は実際あり得ないと考えられるが、酸素消費量を少なく
するには可能な限り当該占有率を100%に近づける方
が良いので、生物処理槽1内に於ける担体付着微生物の
占有率の範囲は、概ね60%以上100%未満、実験結
果等を考慮すると65以上100%未満がより好ましい
と考えられる。また、流入してきた有機物を吸着して生
物処理槽1から排出するためには、ある程度浮遊微生物
が存在浮遊微生物が存在していた方が良いので、更には
65%以上90%以下の範囲に調整することがより好ま
しいと考えられる。一方、占有率を前記範囲に調節する
手段として水力学的滞留時間を調整するという手段を用
いた場合には、上述の理由から0.5時間以上5時間以
下に調整することが好ましい。
【0039】
【発明の効果】以上のように本発明にかかる有機物含有
水の処理方法によれば、生物処理槽に於ける担体付着微
生物の占有率を調節することにより、酸素消費量の少な
い微生物、即ち、担体付着微生物の占有率を高めること
ができ、従来法に比して少ない酸素供給量で以て有機物
含有水を処理することができる。従って、生物処理槽の
容量や曝気装置の能力を高めることなく高負荷運転を行
うことができることとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施形態としての有機物含有水の処理装置の
概略側面図。
【図2】生物処理槽に浮遊される担体の拡大正面図。
【図3】水力学的滞留時間と担体付着微生物の占有率の
関係を示すグラフ。
【符号の説明】
1…生物処理槽

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 生物処理槽(1)で有機物含有水を浮遊微
    生物及び担体付着微生物を用いて好気的に処理する方法
    であって、前記生物処理槽(1)に於ける全微生物に対す
    る担体付着微生物の占有率を調節することにより有機物
    含有水から有機物を除去することを特徴とする有機物含
    有水の処理方法。
  2. 【請求項2】 前記占有率を60%以上に調整する請求
    項1記載の有機物含有水の処理方法。
  3. 【請求項3】 前記占有率を調節する手段が、生物処理
    槽(1)内の水力学的滞留時間を調整することである請求
    項1又は2記載の有機物含有水の処理方法。
  4. 【請求項4】 前記水力学的滞留時間を5時間以下に調
    整する請求項3記載の有機物含有水の処理方法。
  5. 【請求項5】 前記水力学的滞留時間を調整する手段
    が、水を用いて前記有機物含有水を希釈することである
    請求項3又は4記載の有機物含有水の処理方法。
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