JP3667254B2

JP3667254B2 - 廃水処理方法及び廃水処理装置

Info

Publication number: JP3667254B2
Application number: JP2001175094A
Authority: JP
Inventors: 多美子定家
Original assignee: 株式会社若尾電気; 多美子定家; 若尾喜一
Priority date: 2001-06-11
Filing date: 2001-06-11
Publication date: 2005-07-06
Anticipated expiration: 2021-06-11
Also published as: KR20020095006A; JP2002361279A; KR100763640B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機物を含む廃水を微生物処理により浄化する廃水処理方法及び廃水処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
有機物を含む廃水を微生物処理により浄化する方法として、活性汚泥処理法が下水処理、産業廃水処理等で広く行なわれている。
【０００３】
一般的な活性汚泥処理法のプロセスは、以下の通りである。まず濾過・沈殿などの前処理をした流入廃水を曝気槽に送り、活性汚泥を攪拌・曝気して廃水中の水溶性有機化合物、コロイド状有機化合物等を無機化処理する。
【０００４】
次に、廃水を沈殿槽に送って汚泥を分離・沈殿させ、上澄水を法定基準値以下となるように殺菌処理した後、河川等に放水する。沈殿槽の下層に沈降した汚泥は貯留槽に送り、所定量溜まったときに適当な処分をしている。なお、必要により沈殿槽の汚泥の一部を曝気槽に返送し、曝気槽内の汚泥の微生物濃度調整に使用することもある。
【０００５】
上述した従来の活性汚泥処理法は、一般に好気性微生物を用い、曝気槽の溶存酸素量（ＤＯ）を高い状態に保ち、好気性微生物の活性増殖を促進し、その好気呼吸で、基質としての有機性汚物を酸化分解するものである。このため、微生物の死骸とともに廃水中の汚物が凝集して大量の汚泥が発生することになる。
【０００６】
この汚泥の一部は上述のように曝気槽内に返送されてはいるが、多量の余剰汚泥は、これまで埋め立て処理、焼却処理等が行われてきた。しかし、余剰汚泥中には有害物質も含まれており、それ自身がさまざまな環境汚染を引き起こすことにもなるため、余剰汚泥をできるだけ出さないようにすることが望まれている。
【０００７】
また、活性汚泥処理法は、各処理工程で臭気の発生があるため、脱臭装置を設置しなければならず、設備コスト、ランニングコスト等が負担になっていた。
【０００８】
一方、前述の活性汚泥処理法と組み合せて、嫌気性ないし通気嫌気性の微生物を用いた汚泥処理法も知られているが、あらたに嫌気性処理装置が必要になるため、設備新設コストやそのランニングコストの負担が増大するという問題がある。
【０００９】
このようなことから、生成汚泥の減量化と消臭対策を目的として様々な研究が行なわれており、その一例として特開平１１−４７７８７号公報が提案されている。同廃水浄化システムは、嫌気性及び通気嫌気性微生物を用いて廃水を微生物処理することを基本としており、通嫌気状態を保つため曝気槽の空気送給量を抑制したり、また微生物生成条件を保つため、曝気槽の後に設けられる沈殿槽の上澄水と沈降汚泥を所定の比率で曝気槽に返送する方法が採られている。
【００１０】
しかしこの廃水浄化システムは、廃水原水の流入条件、曝気条件等によっては充分な微生物量を維持することができず、安定した浄化処理ができないという問題がある。また、沈殿槽の上澄水と沈降汚泥を所定比率で曝気槽に返送するため、その制御システムが複雑化するなどの問題もある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述した現状に鑑みて提案されたものであり、その第１の課題は、余剰汚泥の発生を皆無もしくは極力抑えるとともに、無臭気で実施することができる廃水処理方法及び廃水処理装置を提供することである。
【００１２】
また本発明の第２の課題は、常に必要な微生物量を維持することで、安定して効率的に浄化処理することができる、廃水処理方法及び廃水処理装置を提供することである。
【００１３】
さらに本発明の第３の課題は、余剰汚泥処理コストや脱臭装置の設置コストを削減することができ、簡単なシステム構成で、低コストで実施することができる廃水処理方法及び廃水処理装置を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明者は種々の研究を重ねた結果、微生物を含む廃液を微生物処理（嫌気性又は通性嫌気性微生物処理）するにあたって、微生物がエネルギー源として享受する電子受容体に着目し、該電子受容体を調整することで上記課題を解決できることを知得した。すなわち本発明の廃水処理方法は、
有機物を含む廃水原水に、微生物の電子受容体調整水を混入し、溶存酸素量が実質的に１ｍｇ／Ｌ以下の条件で曝気し、
ついで前記曝気処理水に含まれる汚泥を沈殿分離処理し、
ついで前記沈殿汚泥を、溶存酸素量が実質的に１ｍｇ／Ｌ以下の条件で曝気するとともに、上澄水を電子受容体調整水として前記廃水原水に返送することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の好ましい態様に限定された廃水処理方法は、
廃水原水に、電子受容体調整水を混入し、溶存酸素量が実質的に１ｍｇ／Ｌ以下の条件で曝気する第一工程と、
前記第一工程の処理水を、溶存酸素量が実質的に１ｍｇ／Ｌ以下の条件で曝気する第二工程と、
前記第二工程の処理水を沈殿分離処理する第三工程と、
前記第三工程の沈殿汚泥を、溶存酸素量が実質的に１ｍｇ／Ｌ以下の条件で曝気するとともに、上澄水を電子受容体調整水として前記第一工程に返送する第四工程、
から成ることを特徴とする。
【００１６】
本発明の廃水処理方法で処理される廃水は、屎尿廃水、家畜糞尿廃水、工場廃水等のあらゆる生活廃水又は産業廃水が含まれる。また本発明における曝気処理は、曝気槽の内部に空気を送給して内容物を攪拌曝気する通常の方法で充分であり、空気送給量を調節して曝気槽内の溶存酸素量（ＤＯ）を上述の範囲に維持する。
【００１７】
本発明で使用される電子受容体調整水とは、微生物がエネルギー源とする化学物質を多量に含んだ液体であり、具体的には、微生物学的に生成された硝酸塩、硫黄化合物、リン酸塩等を多量に含んだ無機溶液である。
【００１８】
本発明で溶存酸素量を実質的に１ｍｇ／Ｌ以下とした理由は、微生物に必要最小限の酸素を供給するとともに、酸素以外の電子受容体の消費を促がし、微生物の活性増殖を促がすためである。また１ｍｇ／Ｌ以上になると、好気性微生物が活性増殖し、酸素主働の活性汚泥処理法になるためである。
【００１９】
ここで「実質的に」としたのは、１ｍｇ／Ｌ以上であっても本発明と同等の効果を得られる微差範囲を含める趣旨である。なお、溶存酸素量は０であってもよい。これは微生物が、供給酸素量以上の酸素を消費している状態を含むことを意味している。
【００２０】
好ましい実施態様の第一工程において、消臭微生物の電子受容体は酸素主働である。前述した低い溶存酸素量の下では、消臭微生物は電子受容体調整水に含まれる硝酸塩を使い始め、その領域に入り込んでくる酸素も同時に使用される。
【００２１】
消臭微生物は、たとえば化学合成菌、メトファイル菌等であり、アンモニア、硫化メチル等のにおい成分を電子供与体として分解使用し、消臭する。第一工程で増殖した消臭微生物は全工程で使用され、全工程における臭気の発生を微生物学的に抑えることができる。なお、化学合成菌は硝酸を生成し、メトファイル菌は硫化物を合成する。これらは第二工程以降で使用される。
【００２２】
第一工程では、消臭微生物のほかに、第二工程で使用する発酵性微生物の増殖を促がす硫黄還元微生物（古細菌を含む）も増殖させている。この硫黄還元微生物の電子受容体は、前記電子受容体調整水に含まれる硫化物である。電子受容体調整水に含まれるリン酸塩は、消臭微生物や硫黄還元微生物の増殖をさらに促進させるのに有効である。
【００２３】
前記第二工程では、発酵性微生物により第一工程から移送された処理水に含まれる有機物のほとんどが発酵消化される。発酵性微生物とは、たとえば酵母、バシラス、アルカリゲネス、クロストリジウム、シュードモナス、乳酸菌等である。これらは電子受容体調整水に含まれる硝酸塩を電子受容体とし、脱窒素（Ｎ₂ガスの生成放出）作用が行われる。電子供与体は有機物であり、より分子量の小さい有機物に分解される。また発酵による揮発性物質であるにおい物質は前述の消臭微生物により消費される。
【００２４】
また発酵性微生物を増殖するために、発酵性微生物が生成したＨ₂、ＣＯ₂等の生成物、特にＨ₂は、硫黄化合物を電子受容体とする硫黄還元微生物等により分解され、これにより発酵性微生物の活性増殖が促進され、発酵性微生物を常に高濃度に維持することができる。
【００２５】
前記第三工程では、前記第二工程の処理水を所定時間静置することにより、処理水中の汚泥が沈殿し上澄水と分離される。この第三工程では発酵性微生物により有機物が消費尽くされており、曝気による酸素供給もないため、微生物環境的には嫌気状態にあり、発酵性微生物の増殖が止まる。かわりに前記第一工程及び第二工程を経て増加した硫黄化合物を電子受容体とする硫黄還元微生物等が増殖し、これら微生物により汚泥が消化されるため、汚泥量が少なくなる。また、硫黄化合物を電子受容体とするリン吸収性微生物が増殖して脱リン処理が行われる。
【００２６】
第三工程で処理された上澄水は、必要とあればさらに殺菌処理等がなされた後、河川等に放流される。また沈殿汚泥は次の第四工程に移送される。
【００２７】
前記第四工程では、第三工程で生成された沈殿汚泥が貯留され、酸素、硫黄化合物等を電子受容体とした汚泥消化性微生物が活性増殖される。汚泥消化性微生物としては、メタン生成菌、硫黄還元菌、化学合成菌、メトファイル菌等であり、これらが活性増殖することにより、汚泥の消化がさらに進み、余剰汚泥の減量が進行する。
【００２８】
第四工程は、汚泥中の有機物のほとんどが消化された状態の無機溶液であり、発酵性微生物の活性増殖は殆ど無いため、実質的に無臭である。また前述の汚泥消化性微生物が汚泥を消化することにより、硝酸塩、硫黄化合物、リン酸塩等が生成され、これらの成分に富んだ無機溶液が生成される。この第四工程の生成された上澄水は電子受容体調整水として直接前記第一工程に返送され、又は一旦専用貯留槽に回収された後、必要により濃度調整されたものが所定量第一工程に返送される。以下、上述したサイクルで廃液が浄化処理される。
【００２９】
上述した本発明の廃液処理方法を有効に実施する廃液処理装置は、
有機物を含む廃水原水を貯留するとともに、微生物の電子受容体調整水を混入し、溶存酸素量を実質的に１ｍｇ／Ｌ以下にして曝気する第一曝気槽と、
前記第一曝気槽の処理水を沈澱処理する沈殿槽と、
前記沈殿槽の沈殿汚泥を、溶存酸素量が実質的に１ｍｇ／Ｌ以下の条件で曝気する第二曝気槽と、
前記前記第二曝気槽で生成された上澄水を電子受容体調整水として前記第一曝気槽に返送する手段、とから成っている。
【００３０】
また本発明の好ましい実施形態に従った廃液処理装置は、
廃水原水を貯留し、該廃水原水を溶存酸素量が実質的に１ｍｇ／Ｌ以下の条件で曝気する流入槽と、
前記流入槽の処理水を溶存酸素量が実質的に１ｍｇ／Ｌ以下の条件で曝気する反応槽と、
前記反応槽の処理水を沈澱処理する沈殿槽と、
前記沈殿槽の沈殿汚泥を、溶存酸素量が実質的に１ｍｇ／Ｌ以下の条件で曝気する汚泥消化槽と、
前記汚泥消化槽で生成された上澄水を電子受容体調整水として貯留し、所定量の電子受容体調整水を前記流入槽に混入するための電子受容体調整水貯留槽、とから成っている。
【００３１】
前記電子受容体調整水貯留槽は、前記排水原水の流入槽の手前に設けても、前記汚泥消化槽の後側に設けてもよい。また、溶存酸素量を前述の範囲に維持するために、各槽に溶存酸素量測定手段を設け、各槽に送給する空気送給手段の空気送給量を、この溶存酸素量測定手段から出力される情報に応じて所定の溶存酸素量となるように制御する。
【００３２】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施形態を図１に従って説明する。同図において１は電子受容体調整水貯留槽、２は廃水原水流入槽、３は反応槽、４は沈殿槽、５は汚泥消化槽である。
【００３３】
電子受容体調整水貯留槽１には、汚泥消化槽５から返送された電子受容体調整水１１が貯留されている。電子受容体調整水１１は、硝酸塩、硫黄化合物、リン酸塩を多量含んだ無機溶液であり、必要により適当な濃度に薄めて使用される。汚泥処理装置の立ち上げ時には、別の汚泥処理装置で生成された電子受容体調整水１１が投入される。
【００３４】
廃水原水流入槽２には、処理すべき廃水原水１０が流入され、スクリーニング処理等の前処理がされるとともに、廃水原水１０を一旦貯留することで、刻々変化する廃水原水の流量調節がなされる。また、流入槽２には前記電子受容体調整水貯留槽１から所定量の電子受容体調整水１１が混入され、溶存酸素量が１ｍｇ／Ｌ以下の条件で曝気処理される。これにより、上述のように酸素を電子受容体とし、また電子受容体調整水１１に含まれる硝酸塩等を消費しつつ消臭微生物が増殖することになる。
【００３５】
廃水原水流入槽２の処理水は反応槽３に移送され、廃水原水流入槽２と同じように溶存酸素量が１ｍｇ／Ｌ以下の条件で所定時間（日数）曝気処理される。反応槽３では、硝酸塩を電子受容体として発酵性微生物が処理水中の有機物の殆どを発酵消化し、窒素を生成放出する（脱窒）。また発酵性微生物の生成物、特にＨ₂は、メトファイル菌、古細菌、硫黄還元菌等により消費され、発酵性微生物の増殖と、これに伴う有機物の消化が促進される。なお、発酵性微生物により生成されたにおい成分は、流入槽２で増殖され、移送された消臭微生物により消費される。
【００３６】
このような微生物の生態サイクルにより、処理液中の大量の有機物が分解消費されるとともに、反応槽３の微生物量を安定に保つことができる。
【００３７】
反応槽３の処理水は、ついで沈殿槽４に移送され、所定時間（日数）処理水を静置することにより、処理水に含まれる汚泥を沈殿させ、上澄水と分離する。沈殿槽４では、有機物は無機化し、また微生物の電子受容体となる酸素や硝酸塩が不足し嫌気状態となっており、発酵性微生物の活性増殖が止まった状態となっている。
【００３８】
また、沈殿槽４では流入槽２及び反応槽３を経て硫酸が増加しており、これを電子受容体とする硫黄還元性微生物が活性増殖し、これらが沈殿汚泥を消化するため、汚泥容量が小さくなる。さらにはリン吸収微生物が活性増殖してリンを消費し（脱リン）、上澄水のリン成分が少なくなる。
【００３９】
沈殿槽４の沈殿汚泥の一部は、必要により反応槽３に返送され、反応槽３の微生物濃度調整に供され、残りの沈殿汚泥は次の汚泥消化槽５に移送される。また上澄水は必要により殺菌処理された後、放流１２される。
【００４０】
汚泥消化槽５では、沈殿槽４から移送された余剰汚泥を溶存酸素量１ｍｇ／Ｌ以下の条件で曝気処理することにより、酸素、硫黄化合物を電子受容体として汚泥消化性微生物を活性化させ、余剰汚泥を消化、減量させる。この汚泥消化槽５では硝酸塩、硫黄化合物、リン酸塩等を含む電子受容体調整水が生成され、この電子受容体調整水が前記電子受容体調整水貯留槽１に送給される。
【００４１】
上述した廃水処理装置では、廃水原水の流入槽２と反応槽３が別々に設けられているが、廃水原水の流量が一定であれば流入槽２を省略し、反応槽３に流入槽２の機能を持たせるようにしてもよい。
【００４２】
また、電子受容体調整水貯留槽１は廃水原水流入槽２の手前に設けられているが、汚泥消化槽５の後側に設けてもよい。さらに必要であれば、電子受容体調整水貯留槽１の下層に沈殿したわずかな残存汚泥を汚泥消化槽４に返送し、再消化処理するようにしてもよい。
【００４３】
なお、本発明は流入槽２でのＢＯＤは１００００ｍｇ／Ｌ以上でも処理可能であるし、ＢＯＤ２００ｍｇ／Ｌ程度の一般的な廃水でも処理可能である。
【００４４】
【実施例】
本発明による具体的な実施例を表１に示す。同表は本発明による廃水処理前と処理後の環境測定値を示したものであり、流入槽２に投入される廃水原水と、沈殿槽４からの放流水（上澄水）の測定値を比較している。
【００４５】
【表１】

【００４６】
上表に示すように、本発明による処理水は、河川放流可能な基準値をクリアしている。また全処理工程においてほとんど無臭であり、余剰汚泥も従来に比べて大幅に軽減することができた。さらに、ＭＬＳＳを常時５６００以上維持することができた（従来は閑散期に曝気槽の微生物が減少）。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明した本発明によれば、微生物の電子受容体を調整し、各処理工程で必要な微生物の活性増殖を図ることにより、廃水を環境基準値以下まで浄化するとともに、余剰汚泥の発生を皆無もしくは極力抑えることができる。また全処理工程を無臭気状態で実施することができる。このため、汚泥処理コストや脱臭装置などの設備コストを軽減することができる。
【００４８】
また本発明によれば、処理工程、特に反応槽での微生物量を安定した状態に保つことができるため、ＢＯＤ濃度の低い廃水であっても、安定して効率的に浄化処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施するための廃水処理装置の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
１は電子受容体調整水貯留槽
２は廃水原水流入槽
３は反応槽
４は沈殿槽
５は汚泥消化槽

Claims

有機物を含む廃水の処理方法において、
廃水原水に、微生物の電子受容体調整水を混入し、溶存酸素量が実質的に１ｍｇ／Ｌ以下の条件で曝気し、
ついで前記曝気処理水に含まれる汚泥を沈殿分離処理し、
ついで前記沈殿汚泥を、溶存酸素量が実質的に１ｍｇ／Ｌ以下の条件で曝気するとともに、上澄水を電子受容体調整水として前記廃水原水に返送することを特徴とする廃水処理方法。
有機物を含む廃水の処理方法において、
廃水原水に、電子受容体調整水を混入し、溶存酸素量が実質的に１ｍｇ／Ｌ以下の条件で曝気する第一工程と、
前記第一工程の処理水を、溶存酸素量が実質的に１ｍｇ／Ｌ以下の条件で曝気する第二工程と、
前記第二工程の処理水を沈殿分離処理する第三工程と、
前記第三工程の沈殿汚泥を、溶存酸素量が実質的に１ｍｇ／Ｌ以下の条件で曝気するとともに、上澄水を電子受容体調整水として前記第一工程に返送する第四工程、
を有する廃水処理方法。
前記電子受容体調整水は、微生物処理により生成された硝酸塩、硫黄化合物を含む無機溶液であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の廃水処理方法。
前記電子受容体調整水は、リン酸塩を含んでいることを特徴とする請求項３に記載の廃水処理方法。
前記第四工程で産出された電子受容体調整水を、貯留槽に回収したのち、該貯留槽から必要量の電子受容体調整水を前記第一工程に混入することを特徴とする請求項２に記載の廃水処理方法。
有機物を含む廃水の処理装置において、
廃水原水を貯留するとともに、微生物の電子受容体調整水を混入し、溶存酸素量を実質的に１ｍｇ／Ｌ以下にして曝気する第一曝気槽と、
前記第一曝気槽の処理水を沈澱処理する沈殿槽と、
前記沈殿槽の沈殿汚泥を、溶存酸素量が実質的に１ｍｇ／Ｌ以下の条件で曝気する第二曝気槽と、
前記前記第二曝気槽で生成された上澄水を電子受容体調整水として前記第一曝気槽に返送する手段、
を備えた廃水処理装置。
有機物を含む廃水の処理装置において、
廃水原水を貯留し、該廃水原水を溶存酸素量が実質的に１ｍｇ／Ｌ以下の条件で曝気する流入槽と、
前記流入槽の処理水を溶存酸素量が実質的に１ｍｇ／Ｌ以下の条件で曝気する反応槽と、
前記反応槽の処理水を沈澱処理する沈殿槽と、
前記沈殿槽の沈殿汚泥を、溶存酸素量が実質的に１ｍｇ／Ｌ以下の条件で曝気する汚泥消化槽と、
前記汚泥消化槽で生成された上澄水を電子受容体調整水として貯留し、所定量の電子受容体調整水を前記流入槽に混入するための電子受容体調整水貯留槽、
を備えた廃水処理装置。
前記電子受容体調整水貯留槽を前記流入槽の手前に設けたことを特徴とする請求項７に記載の廃水処理装置。
前記電子受容体調整水貯留槽を前記汚泥消化槽の後側に設けたことを特徴とする請求項７に記載の廃水処理装置。