JP3314205B2 - 高濃度汚水の処理装置及び処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、多数戸の住宅か
ら出る汚水をまとめて処理する集合処理施設の補充設備
として、また、工場廃水の処理設備として特に好適な高
濃度汚水の処理手段に関するもので、汚水の浄化ととも
に浄化処理中に生成する汚泥の大幅な減量を可能にした
処理装置および処理方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】菌を用いて汚水中の有機物を分解して清
澄な排水を得る活性汚泥法は周知であり、処理槽を多段
に設けてより清澄な排水を得るようにすることも周知で
ある。処理槽の主体となる曝気槽においては、槽の下部
に配置した散気装置から槽内に空気を散気して、好気性
雰囲気下で槽内の汚水中に自然に含まれる菌により、有
機物の分解を行う。槽内には、散気により生じた気泡が
槽内を上昇するのに伴って、緩い旋回流が生じており、
汚水中に懸濁している有機物に取り付いた菌は、繁殖し
て互いに集合してフロックを作る。このフロックが大き
くなると、沈降して槽の底部に汚泥となって堆積する。

【０００３】このような曝気槽を多段に設けた従来の処
理装置では、一般的には上澄水を前段の槽から後段の槽
へと移送するようにしている。すなわち、前段の槽に新
たに汚水が流入してくると、それによって生ずる水位の
上昇により、前段の槽から後段の槽へと上澄水が移動す
る。このようにして従来の装置では、各処理槽に未分解
有機物を汚泥として残したまま前段の槽から上澄水を後
段の槽に順次移送し、最後に沈澱槽を設けて残った懸濁
物を沈澱させたうえで上澄水を排水している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】処理槽や沈澱槽に沈澱
している汚泥は、余剰汚泥と呼ばれている。余剰汚泥は
脱水した後、焼却、炭化あるいは埋立て等の方法により
処理されている。従来の活性汚泥法での有機物の分解
は、一ケ月で８０％が可能かどうかであり、分解率をよ
り高めるためには、それ以上の日数が必要である。しか
し設置面積等の制約から、処理槽の容積が限られ、汚泥
の分解に必要な滞留時間が取れないのが実情である。そ
のため処理槽から上澄水を移送することにより、また凝
集沈澱剤を使用するなどして分解しきれなかった汚泥を
沈澱させて上澄水を放流しているのが実情である。従っ
て処理槽内に余剰汚泥が堆積していくので、適当な時期
に汚泥を抜き取る処理をしなければならなくなる。

【０００５】しかし槽の底部に堆積した汚泥は、その抜
取り作業が面倒であるばかりでなく、抜取り後の処分に
も労力と経費を必要とし、さらに臭気、排煙、埋立地の
確保など環境上の問題も大きい。

【０００６】この発明は、活性汚泥法による汚水ないし
汚泥の処理において、余剰汚泥の量を最小限にする技術
手段を得ることを課題としてなされたものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明の高濃度汚水の
処理方法は、複数の曝気槽を用いる高濃度汚水の処理方
法において、複数段を形成する各曝気槽への新規な汚水
の流入ないし投入及び処理水の移送を停止した状態で、
多量の空気を散気しながらかつ槽内の処理水にフロック
が形成されるのを妨げる撹拌を行いながら、所定時間の
処理を行い、所定時間の処理終了後、所定量の菌の残留
に必要な量を残した処理水の全量を、各曝気槽に沈澱し
た汚泥を含めて後段の処理槽に一括して移送する処理を
繰り返すことを特徴とする。

【０００８】汚水が継続的に流入ないし投入されるとき
は、第１段の曝気槽を２槽一組にし、所定の時間間隔で
対となる槽を交互に用いることにより、継続的に流入な
いし投入される汚水の所定量を貯留して所定時間の処理
を行い、その後所定量の菌の残留に必要な量を残した処
理水の全量を汚泥を含めて第２段の曝気槽に移送するよ
うにする。

【０００９】上記方法において、複数段設けた曝気槽の
うちの一部又は全部の槽を加温し、かつ当該槽に人工的
に選別培養した同種又は異種の菌を投入することがより
効果的である。

【００１０】上記方法を実施するために用いるこの発明
の高濃度汚水の処理装置は、底部に散気装置を有する複
数段の曝気槽を備えた高濃度汚水の処理装置において、
各槽は当該槽内でのフロックの形成を妨げるための処理
水の撹拌手段を備え、所定の時間間隔で運転することに
より、前段の処理槽の処理水の所定量を後段の処理槽に
一括して移送する移送手段を備えている。請求項４の方
法を実施するときは、第１段の曝気槽を２槽設け、この
２槽を交互に使用するための切換手段を設ける。

【００１１】

【作用】この発明の処理方法の第１の要点は、多段に設
けた曝気槽の各段において、槽内の菌による処理水の分
解処理と、槽内の未分解有機物を含む所定量の処理水の
後段への移送とを交互に行うようにしたことである。処
理水の分解処理を行っているときは、当該処理槽への新
たな汚水（前段の槽からの処理水）の流入を停止する。
一括して移送する処理水の量は、前段の槽に当該槽で活
動する菌の所望量が残るのに必要な量を残した後の全量
とする。

【００１２】このような操作により後段の槽での分解が
促進される。この作用の詳細は不明であるが、おおよそ
次のように考えることができる。汚水中には菌にとって
分解しやすさの異なる色々な有機物が含まれている。汚
水中の菌は分解しやすいものを好んで分解し、その結果
分解しにくいものを分解する機能が低下してしまう。そ
のため前段の槽では分解しやすいものが分解しつくされ
ると、その後の分解速度が急激に低下する。このように
なった処理水を一括して後段の槽へ送ると、後段の槽は
分解しにくいものしか残っていない処理水を常に受け取
るという環境に置かれる。このような環境下に置かれる
と、菌は、分解しにくい有機物を分解する機能が増強さ
れるようになる。新たに流入してきた処理水には分解し
にくい有機物が多量に含まれているから、後段の槽に残
っていた菌（分解しにくい有機物を分解する能力が高い
菌）が増殖して速やかな分解処理が行われることとなる
のである。上記の処理は、汚水に自然に含まれる菌で行
うことができるが、各曝気槽、特に高い分解能力が要求
される後段の曝気槽には、人工的に培養した菌を追加投
入するのが処理を早める上でより効果的である。

【００１３】従来装置のように、常時一部の処理水が前
段の槽から後段の槽へと流下するようにした装置では、
前段から分解しやすい有機物を含んだ処理水が流入して
くるため、後段の槽の菌も分解しにくい有機物を分解す
る機能が抑制された状態になり、従って後段の槽での処
理効率が低下してしまうと考えられる。

【００１４】第２の要点は、前段の槽で汚泥を沈降させ
ないで汚水中に積極的に懸濁させて後段の槽へ移送する
ようにしたことである。前段の槽における余剰汚泥は、
換言すれば分解しにくい有機物の塊である。上述した作
用により、後段の槽では分解しにくい有機物の分解能が
高まっているから、余剰汚泥を懸濁させた状態で処理水
を後段の槽に送っても、その汚泥は後段の槽で比較的速
やかに分解され、従来のように汚泥がいつまでも分解さ
れないで残るということは起こらない。そしてこのよう
にすることにより、汚水処理中に生ずる余剰汚泥の量を
画期的に減少させることが可能になるのである。

【００１５】さらにこの発明の方法により、上流側の槽
には余剰汚泥の堆積が生じないので、余剰汚泥は最後段
の沈澱槽でのみ処理すればよいこととなり、余剰汚泥の
抜取り等に要する手間や装置も大幅に簡易化することが
できる。

【００１６】継続的に生ずる汚水を所定の時間間隔で間
歇的に後段の槽へと移送するためには、第１段に２個一
組の曝気槽を設け、それを交互に使用することにより、
２段目以降の曝気槽で新たな汚水が流入しない状態で所
定時間の分解処理を行うことができる。また第１段の曝
気槽に流入ないし投入される汚水の濃度をほぼ一定にす
るための稀釈加水手段を備えることにより、菌の活動が
できるだけ一定の条件下で行われるよう、かつ負担を軽
減させるようにし、さらに複数段に設けた分解曝気槽の
下流側のものに人工的に選択培養された菌を投入すれ
ば、困難な分解機能を要求される下流側の槽において、
より機能の優れた菌による分解処理を行うことができ、
処理速度と最終処理水の水質とを向上させるのに有効で
ある。

【００１７】人工的に選択増殖した菌として、複数種の
好気性菌を含む菌群と、好気性菌によって生成された複
数種の酵素を含む酵素群との混合からなる複合性活性菌
群を用いるのが好適である。このような菌群を例示すれ
ば、バチルスズブチリス、ラクトバチルス、ストレプト
コッカス、ニトロソモナス、ニトロバクター、セルロモ
ナス、バチルスリケニフォルミス、リゾープス、アスペ
ルギス、ファクルタティブアナエロブ、シュードモナス
及びアグロバクテリウム等を挙げることができ、酵素群
を例示すれば、蛋白質分解酵素、澱粉分解酵素、乳糖分
解酵素、脂肪分解酵素、繊維分解酵素及びヘミセルロー
ス分解酵素等を挙げることができる。この種の菌群を活
発に増殖及び活動させるためには、充分な曝気とある程
度の加温が必要で、槽内の水温を３０度程度、好ましく
は３５〜３７度に上昇させて処理を行うのが有効であ
る。

【００１８】なお、後述する実施例では一部の曝気槽に
のみ加温装置を設けているが、これはランニングコスト
を減少させるためであって、経済性が許せば、全槽に加
温装置を設けた方が有効であることはいうまでもない。
加温装置を設けなくても攪拌装置や散気装置から発生す
る熱である程度加温されるので、厳寒期においても１５
℃程度の水温を保つことができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下図１を参照してこの発明の実
施形態を説明する。以下の実施形態の説明においては、
第１段の曝気槽を投入曝気槽、第２段の曝気槽を中間曝
気槽、第３段の曝気槽を加温曝気槽と称している。投入
曝気槽１、２は２個対にして設けられており、各投入曝
気槽に汚水流入パイプ又は投入ホース６、清水供給パイ
プ７及び調整槽５からの返送水供給パイプ８が開口して
いる。汚水は投入曝気槽１、２に流入ないし投入され、
清水は給水バルブ９を開くことによって投入曝気槽に流
入し、返送水は調整槽に設けたポンプ１０を運転するこ
とにより、投入曝気槽に流入する。各投入曝気槽１、２
の底部には、撹拌散気装置１１が配置されており、さら
に中間曝気槽３に処理水を送るためのポンプ１０が設け
られている。投入曝気槽１、２は悪臭を生ずるので、密
閉したうえで脱臭装置１３を設けてある。第１投入曝気
槽と第２投入曝気槽とは５日毎に交互に運転される。

【００２０】中間曝気槽３には第１及び第２投入曝気槽
からの送水管１２が開口しており、底部には撹拌散気装
置１１と加温曝気槽へ処理水を移送するポンプ１０とが
設けられている。加温曝気槽４には中間曝気槽３からの
処理水の移送管１４と余剰汚泥の脱水機１５で分離され
た水の返送水管１６とが開口しており、底部に撹拌散気
装置１１と異物スクリーン装置（コンベア付きフィル
タ）１７に処理水を供給するポンプ１０とが設けられて
いる。さらに槽内水を加温する加温パイプ２６が設置さ
れている。

【００２１】異物スクリーン装置１７を通過した処理水
は、移送管１８により後段の受け槽１９に導かれる。異
物スクリーン装置１７で捕捉された異物は、脱水機１５
で脱水された後、排出コンベア２０（図には１本の線で
示されている）で装置外へと排出される。

【００２２】受け槽１９はその上部に濾床２１を備えて
おり、濾床２１と受け槽１９との組が２段設けられてい
る。受け槽１９の底部には、散気管２２と循環パイプ２
３を通して濾床２１に処理水を送るポンプ１０と、後段
の槽へ処理水を送るポンプ１０とが設けられている。濾
床２１にはプラスチック製の接触濾材が充填されてお
り、この濾材に着床した菌により、加温曝気槽４までに
減量された有機物のさらなる分解と処理水の透明化とを
図っている。

【００２３】２段に設けた濾床と受け槽とを通過した処
理水は、移送管１８で調整槽５に送られる。調整槽の底
部には処理水を第１及び第２投入曝気槽１、２に返送す
るためのポンプ１０が設けられている。調整槽５には沈
澱槽２４が隣接しており、この沈澱槽には調整槽５から
上澄水が流入するようになっている。沈澱槽２４の底部
には沈澱した余剰汚泥を脱水機１５へ移送するためのス
ラリーポンプ２５が設けられており、また沈澱槽の上澄
水を調整槽５に返送するためのポンプ１０が設けられて
いる。

【００２４】投入曝気槽、中間曝気槽及び加温曝気槽に
設けた撹拌散気装置１１は、動力によって駆動される撹
拌羽根と、空気を強制的に供給するブロワとを兼ね備え
た装置で、撹拌量と空気の供給量とを個別に制御できる
装置を用いるのが好ましい。一般的には撹拌と空気の供
給とを合体させた装置で行うが、それぞれを別個の装置
で行ってもよい。

【００２５】汚泥の投入は、第１投入曝気槽又は第２投
入曝気槽へ行うが、両槽にはあらかじめ汚水を希釈する
ための清水又は処理水を注入しておく。運転開始時のみ
清水を必要とするが、次回からは調整槽から返送される
処理水で賄う。

【００２６】第１投入曝気槽と第２投入曝気槽とは、５
日毎に交互に運転し、汚泥を毎日又は隔日投入する。汚
泥の収集状況より過剰収集分解があった場合には、空い
ている槽へ投入しておく。両投入槽は投入汚泥に含まれ
る天然菌の再活性化を図る予備曝気槽としても利用し、
撹拌散気装置にて曝気を行う。また、有蓋密閉構造と
し、脱臭装置を設置して投入時の脱臭を行う。

【００２７】投入曝気槽で５日間運転後、処理水は中間
曝気槽へ移送される。中間曝気槽では、投入曝気槽で再
活性された天然菌により分解処理を行う。曝気は撹拌曝
気にて行い、同様に５日間運転後、加温曝気槽へ処理水
を移送する。

【００２８】加温曝気槽は、中間曝気槽における天然菌
による分解処理がほぼ限界に達した処理水を、人工的に
選別培養した菌を投入することによりさらに分解処理を
進める処理槽である。この槽の水温は約３０℃に定温加
温をし、菌の働きを促進させる。曝気は撹拌曝気にて行
い、同様に５日間運転後、異物スクリーン装置を経て第
１濾床の受け槽へ処理水を移送する。この加温曝気槽で
の処理後、汚水ないし汚泥の有機分の分解はほぼ９０％
に達する。

【００２９】異物スクリーン装置は、処理水に混入して
いる一定大きさ（目幅１ｍｍ）以上の分解不能異物を除
去する。除去物は併設される脱水機で直ちに脱水し、残
渣として排出する。低ＢＯＤ値の汚水の分解処理は、撹
拌曝気による曝気のみではなかなか進まないので、濾床
を採用して打開を図る。この濾床には、プラスチック接
触濾材を用い、この濾材に菌を定着させ、有機物のさら
なる分解と処理水の透明化を図る。循環ポンプにより受
け槽より汚水を汲み上げ、１分間に約６回転する散水装
置で濾床に散水する。第１濾床では循環回数を５日間で
約１０回、第２濾床では浮遊物がさらに微粒子化されて
いるので、５日間で１〜２回の低速循環とする。また、
いずれの受け槽にも散気管を設け、ブロワによる曝気を
行う。特に第２濾床の受け槽では、より強力な曝気を行
い完全硝化をめざすとともに、できるだけ汚泥の減量を
図る。

【００３０】第２濾床とその受け槽で処理を終えた処理
水を、調整槽へ移送する。この調整槽は、５日毎に次槽
へ移送するための一時貯留槽であり、この槽に一時貯留
された処理水は投入槽へ返送して、希釈水として再利用
する。また、処理水の一部をオーバーフローさせて沈澱
槽へ流入させ、微粒子化した未分解及び分解不能残渣と
増殖した余剰菌（死滅菌を含む）からなる浮遊物を沈澱
させる。この上澄水は希釈水その他として再利用するの
で、余剰処理水はほとんど出ないが、やむを得ない時
は、ＢＯＤ値を規定値以下にして排出する。但し、沈澱
速度が非常に遅いので、沈澱には充分な時間を要する。

【００３１】異物スクリーン装置により除去された異物
及び沈澱槽に堆積した汚泥は脱水機により脱水し、水分
率８０％程度の残渣として排出する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を説明する模式図

【符号の説明】

10 ポンプ 12 送水管 14 移送管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C02F 3/12

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数段の曝気槽を備えた高濃度汚水の処理
   装置において、複数段を形成する各曝気槽が浮遊物のフ
   ロック形成を妨げ得る撹拌力を有する攪拌手段と散気手
   段とを併せ備え、かつ所定量の処理水を後段の処理槽
   に、所定の処理時間間隔で移送する移送手段を備えてい
   ることを特徴とする、高濃度汚水の処理装置。
2. 【請求項２】第１段に投入用曝気槽を２槽備え、この２
   槽を交互に使用するための切換手段と、投入用曝気槽の
   汚水を一定濃度に稀釈するための加水手段とを備えてい
   ることを特徴とする、請求項１記載の高濃度汚水の処理
   装置。
3. 【請求項３】複数段の曝気槽を用いる高濃度汚水の処理
   方法において、複数段を形成する各槽への汚水ないし汚
   泥の移送を停止した状態で、多量の空気を散気しながら
   かつ槽内の処理水にフロックが形成されるのを妨げる撹
   拌を行いながら、所定時間の処理を行った後、所定量の
   菌の残留に必要な量を残した処理水の全量を、各曝気槽
   に沈澱した汚泥を含めて後段の処理槽に一括して移送す
   ることを特徴とする、高濃度汚水の処理方法。
4. 【請求項４】第１段の曝気槽を２槽１組にして備え、所
   定の時間間隔で対となる槽を交互に用いることにより、
   継続的に流入ないし投入される汚水の所定量を貯留して
   所定時間の処理を行った後、所定量の菌の残留に必要な
   量を残した処理水の全量を、各曝気槽に沈澱した汚泥を
   含めて第２段の処理槽に一括して移送することを特徴と
   する、請求項３記載の高濃度汚水の処理方法。