JP3784002B2 - Bulking suppression type continuous activated sludge process - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機性排水を生物学的に処理する連続式活性汚泥法に関し、特に、糸状性細菌の増殖に起因する汚泥の沈降阻害(バルキング)を生じない、連続式活性汚泥法に関する。
【0002】
【従来技術】
産業排水や生活排水等の有機性排水を処理する方法として、現在では連続式活性汚泥法が最も広く使用されている。この方法は、図1に示される如く、流量調整槽10によって一定流量に調整された排水(原水1)を連続的にばっ気槽20に投入し、活性汚泥とともにばっ気処理した後、沈澱槽30で汚泥と処理水の分離を行うものである。この場合、沈澱した汚泥は通常ばっ気槽に返送されるが、ばっ気槽の汚泥濃度を一定に保つために、沈澱汚泥の一部は適宜引き抜かれて処分される。
【0003】
前記した如く、上記連続式活性汚泥法は、下水処理場などの生活排水処理施設及び産業排水処理施設にもっとも多く採用されている生物処理方法であるが、糸状性細菌が繁殖して汚泥の沈降性が悪化するバルキングと呼ばれる現象が生じ易いという大きな欠点があった。上記バルキングが発生すると、沈澱槽での汚泥分離が不十分となり、処理水に汚泥が混入することになるので、処理水質が著しく悪化する。
【0004】
従来、処理水質を許容範囲内に維持するために、バルキングが発生した場合には、酵素や微生物製剤など、糸状性細菌の増殖を抑制する薬剤を投入することが行われているが、このような手法は対症療法的であって抜本的解決策とはなり得ない上、薬剤費用が嵩むという欠点があった。そこで、初期BOD濃度を高くし、順次BOD濃度を低下させることにより糸状性細菌の繁殖を防止するという観点から、ばっ気槽を完全混合方式とするのではなく流路状に長くする押出し流れ方式とすることが試みられたが、ばっ気による強力な撹拌と汚泥のBOD吸着速度が速いということのために、実際の装置では十分な濃度変化を得ることができず、バルキングを解決するには至っていない。
【0005】
また、上記押出し流れ方式と同様の効果を得ることを目的とし、ばっ気槽を多くの仕切りで区切って直列多槽化することも試みられたが、十分なBOD濃度変化を得るためには非常に多くの槽に区切る必要があり、現実的ではないことが判明している。そこで、ばっ気槽を複数槽に分割し、沈澱槽の代わりに最終ばっ気槽内に膜モジュールを組み込み、該膜によってろ過した液を処理水として排水することが行われている。この場合、上記膜としてはUF又はMF膜が使用されるので、糸状性細菌の存在の有無にかかわらず極めて清澄な処理水を得ることができるが、膜の目詰まりのために定期的な洗浄や膜交換が必要となるので、イニシャルコストだけでなくランニングコストも高くなるという欠点があった。
【0006】
従って、通常、連続式活性汚泥法の設計BOD容積負荷は0.5kg/m3・日以下に抑えられているが、工場排水処理施設においては、生産量の増加等により設計負荷を越え、バルキングに悩まされている場合もある。斯る欠点は、通常のばっ気槽の前段に、BOD濃度が十分に高い状態で且つ汚泥にBODを十分吸着させることができるような、1槽〜数槽からなる小容積の吸着槽を設けることにより改善することができるものの、処理水質がやや悪くなることがあり、このような場合には、SS(浮遊固形物)が増加し、SS濃度が100mg/リットルを越えることもあった。
【0007】
ところで、従来型の活性汚泥法を採用した有機性排水処理の場合、沈殿槽における汚泥かき寄せ機は、通常沈殿物をかき乱さないようにできるだけ低速で運転するように設計されている。例えば、「下水道施設計画・設計指針と解説」(社団法人日本下水道協会編)によると、「最終沈殿池(=沈殿槽)の汚泥かき寄せ機の速度は、微細フロックの舞上がりを防ぐために、最初沈殿池に比べて小さく設定し、できれば可変速機能を有したものが望ましい。チェーンフライト式(かき寄せ板がチェーンで一方向に移動するタイプ)では30cmが一般的である。また、回転式では、かき寄せ板の外周速度が2.5m/分を越えないようにする。」とされている。
【0008】
このように一般的な活性汚泥法の場合、汚泥の沈降圧密性があまり良くない(SVIが200前後)ため、できるだけ攪拌しないようにかき寄せ機を運転する必要があった。尚、上記SVIとは、汚泥の沈降・圧密性を示す指標であり、以下の式から求められる。
SVI=SV30/MLSS×10,000 (ml/g)
ここでSV30とは、汚泥混合液をメスシリンダーに取り、30分間静置したのちに沈降濃縮した汚泥がしめる体積の割合(%)である。MLSSは汚泥混合液中の固形分濃度(mg/l)であり、SVIが小さいほど、汚泥の沈降・圧密性はよい。連続式における正常時の値は100〜200程度であるが、回分式では100以下になることもある。
【0009】
これに対し、前記した、吸着槽を設けたバルキング抑制型連続式活性汚泥法の場合には、汚泥の沈降圧密性が良くなる(SVIが低いときは50前後)ため、かき寄せ機が低速であると沈殿槽底部で汚泥が圧密状態となり、ほとんど流動性がなくなる。従って、むしろ汚泥が圧密状態にならない程度にかき寄せ機で適度に攪拌することが、前記したSS濃度の増加を防止するのに有効であることが判明した。
従って本発明の目的は、バルキングの発生や処理水中の浮遊固形物の発生を抑制することのできる連続式活性汚泥法を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記の目的は、ばっ気槽、該ばっ気槽の前段に設けられた吸着槽、及び沈殿槽を有する、有機性排水を生物学的に処理する連続式活性汚泥法であって、前記吸着槽が全ばっ気槽容積の1/200〜1/15の小容量のばっ気槽少なくとも1槽からなると共に、前記沈殿槽を、周速が2.5m/分を越え、8m/分以下となる回転速度で攪拌することを特徴とする、バルキング抑制型連続式活性汚泥法によって達成された。
【0011】
【発明の実施の形態】
図2は、本発明のバルキング抑制型連続式活性汚泥法を実施するための施設の1概念図である。
図中の符号7は、本発明においてばっ気槽20の前段に設けられた吸着槽であり、本図の場合には、内部の隔壁によって、それぞればっ気装置3を有する3槽構成とされている。また、符号8は、沈殿槽30内に設けられた攪拌翼である。ばっ気槽20には、適宜、公知の接触材21を配すことができる。ばっ気槽20を複数槽構成とし、最終ばっ気槽から汚泥を吸着槽に返送しても良い。尚、ばっ気槽20が複数構成となっている場合には、その全ての槽に接触材21を配しても、一部の槽のみに接触材を配しても良い。接触材21は、ひも状接触材、波板状接触材、浮遊担体等の公知の接触材の中から適宜選択して使用することができる。
【0012】
本発明における吸着槽7の効果をより高くする上から、該吸着槽は、設計時に想定する容積負荷時に、槽内の上澄みBOD濃度が30mg/l以上となると共に、BOD吸着量が50%以上となるように設計することが好ましい。吸着槽内の上澄みBODが30mg/l未満となると吸着槽内での糸状性細菌の増殖を十分に抑えることができない場合があり、また、上澄みBODが30mg/l以上であっても、該吸着槽迄のBOD吸着率が50%未満であると、後段のばっ気槽内における糸状性細菌の増殖を十分に抑えることができない場合がある。吸着槽が複数の槽からなる多段構成となっていたり、内部の隔壁によって区切られた多槽構成となっている場合には、その何れかの槽において、上澄みBOD濃度が30mg/l以上であり、且つ、それまでの合計BOD吸着率が50%以上となれば良い。この場合、設置した吸着槽の最終槽より前に、上記の条件が満足されるという情況も生ずる。
【0013】
本発明における吸着槽7は極く小容量のばっ気槽であり、その構造は、基本的に従来のばっ気槽と同じであるが、吸着槽7内は常に高負荷状態となるので接触材21を存在させないことが好ましい。本発明における吸着槽7の容積は全ばっ気槽容積の1/15〜1/200とすることが必要であり、特に1/30〜1/100程度とすることが好ましい。吸着槽7は一槽構成とすることも図2の如く多槽構成とすることもできるが、原水のBOD濃度、汚泥濃度、汚泥の性質、温度など、変動を避けることができない要因があるので、これらの変動要因を分散させ吸着槽としての前記条件を維持する上からは、吸着槽7を直列多槽構成とすることが好ましく、特に2〜4槽とすることが設計上からも好ましい。この場合、吸着槽第1槽(最上流槽)の容積は、全ばっ気槽容積の1/30〜1/100とすることが好ましい。
【0014】
本発明の最大の特徴は、沈殿槽30の攪拌を通常の速度以上で行う点にある。回転式の場合には、攪拌翼8の外周速度が2.5m/分を越え、8m/分以下となるように攪拌する。
本発明のような吸着槽7を有するバルキング抑制型連続式活性汚泥法の場合には、低速で攪拌したりかき寄せたりすると、沈殿槽底部で汚泥が圧密状態となり、殆ど流動性がなくなるので処理水のSS濃度の増加を引き起こすが、本発明のように通常以上の攪拌を行うことによって、SS濃度の増加を防止することができる。
【0015】
原水及び沈殿槽30からの返送汚泥4は、全量吸着槽7に投入しても良いが、一部をばっ気槽に投入することも不可能ではない。本発明におけるばっ気槽の形状は、完全混合型、押出し流れ型、深層型等、公知のものの中から適宜選択することができる。また、ばっ気槽は単槽である必要はなく、前記した如く複数の槽からなっていても良いし、前記した如く、ばっ気槽内には汚泥を付着させるための接触材を設置しても良い。
本発明においては、生物学的脱窒・脱リンをも行わせるために、嫌気槽を組み合わせるなど、目的に応じて適宜公知の手段を組み合わせることができる。
【0016】
【発明の効果】
本発明の連続式活性汚泥法においては、糸状性細菌の増殖が抑制されるのでバルキングが発生し難い。従って設計容積負荷を従来よりも大きくすることができるので、運転管理が容易となるだけでなく処理能力も向上する。このため、排水の処理水質を従来通りとすれば、当然処理施設の設置面積を縮小することもできる。また、SSの発生が少なく、処理水の水質も悪化しないので本発明は極めて有意義である。
【0017】
【実施例】
以下、本発明を実施例によって更に詳述するが、本発明はこれによって限定されるものではない。尚、処理装置としては、図2に示される処理施設と同様のものを使用した。但し、接触材は使用しなかった。吸着槽は0.25リットル×2槽、ばっ気槽は9.5リットル、沈殿槽は1.3リットル、沈殿槽の内径は95mmで、攪拌装置は幅85mm、高さ15mmの平板(攪拌翼)を、シャフトを介して上部のモーターで回転する構造とした(攪拌翼の回転半径は42.5mm)。比較のため同じ構造の装置を2組使用した。
【0018】
実施例及び比較例
攪拌翼の回転数を「A:常時2.5rpm」とする場合と、「B:5rpm(0〜13日目)、10rpm(13〜21日目)、20rpm(21〜35日目)」とする実験を行った。
尚、2.5rpmのときの攪拌翼外周速度は0.67m/分、5rpmで1.3m/分、10rpmで2.7m/分、20rpmでは5.3m/分となる。
【0019】
原水としては、人工排水(BOD100,000mg/リットル)を所定のBOD濃度になるように水道水で希釈して用い、25〜28℃でばっ気槽滞留時間が24時間となるように処理した。尚、上記人工排水は蒸留水1リットルに以下の試薬を添加溶解したものであり、使用時まで冷蔵保存した。
グルコース 110g
ポリペプトン 40g
KH2PO4 4.8g
NaCl 3.2g
MgSO4・7H2O 1.0g
【0020】
原水の濃度は、0〜28日目の間は600mg/リットル、28〜35日目の間は800mg/リットルとした。また、種汚泥としては、前記原水を使用して活性汚泥法で訓養した汚泥を用いた。更に、酸素の供給は、各槽の溶存酸素濃度が0.2mg/リットル以上になるように、吸着槽及びばっ気槽に、ばっ気による酸素供給を行った。尚、生成した汚泥は、ばっ気槽内のMLSSが4,500mg/リットルを越えないように、適宜引き抜いた。
【0021】
上記のように処理した後の、処理水のSS濃度の変化は図2に示した通りである。
常時攪拌回転速度を2.5rpmとしたAの場合には、原水BOD濃度が600mg/リットル(BOD容積負荷0.6kg/m3・日)のときは幾分濁っていた程度であったが、原水BOD濃度を800mg/リットル(BOD容積負荷0.8kg/m3・日)にする(28日目以降)と濁りが増し、SS濃度は100mg/リットル程度に迄達した。
一方回転数を5rpmから20rpmに上げたBの場合には、初期の10日目前後でやや濁りが見られたもののその後は濁りがなくなり、原水BOD濃度を800mg/リットル(BOD容積負荷0.8kg/m3・日)に上げた以降も、SS濃度は常に10mg/リットル以下と、処理水質を良好に維持することができた。これらの結果は本発明の有効性を実証するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の連続式活性汚泥法における処理施設の1例である。
【図2】吸着槽を具備するばっ気槽と沈澱槽部分からなる、本発明のバルキング抑制型連続式活性汚泥法における処理施設の例である。
【図3】沈殿槽における攪拌効果を実証するグラフである。
【符号の説明】
1 原水(排水)
2 処理水
3 ばっ気装置
4 返送汚泥
5 引き抜き汚泥
6 ブロア
7 吸着槽
8 攪拌翼
10 流量調整槽
20 ばっ気槽
21 接触材
30 沈澱槽[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a continuous activated sludge method for biologically treating organic wastewater, and more particularly to a continuous activated sludge method that does not cause sludge sedimentation inhibition (bulking) due to growth of filamentous bacteria.
[0002]
[Prior art]
At present, the continuous activated sludge method is most widely used as a method for treating organic wastewater such as industrial wastewater and domestic wastewater. In this method, as shown in FIG. 1, waste water (raw water 1) adjusted to a constant flow rate by a flow
[0003]
As described above, the continuous activated sludge method is a biological treatment method that is most often adopted in domestic wastewater treatment facilities such as sewage treatment plants and industrial wastewater treatment facilities. There has been a major drawback that a phenomenon called bulking is likely to occur. When the above bulking occurs, sludge separation in the sedimentation tank becomes insufficient, and sludge is mixed into the treated water, so that the quality of the treated water is remarkably deteriorated.
[0004]
Conventionally, in order to maintain the quality of treated water within an acceptable range, when bulking occurs, it has been practiced to introduce drugs that inhibit the growth of filamentous bacteria such as enzymes and microbial preparations. However, this method is symptomatic and cannot be a radical solution, and has the disadvantage of increasing the cost of the drug. Therefore, from the standpoint of preventing the growth of filamentous bacteria by increasing the initial BOD concentration and decreasing the BOD concentration sequentially, the extrusion flow method makes the aeration tank longer in the shape of a flow path rather than a complete mixing method. However, due to the strong stirring by aeration and the BOD adsorption rate of sludge being fast, the actual apparatus cannot obtain a sufficient concentration change, and to solve the bulking Not reached.
[0005]
Also, for the purpose of obtaining the same effect as the above-described extrusion flow method, an attempt was made to divide the aeration tank into a number of series tanks by dividing it into many partitions, but in order to obtain a sufficient BOD concentration change, Has to be divided into many tanks and has proved unrealistic. Therefore, the aeration tank is divided into a plurality of tanks, a membrane module is incorporated in the final aeration tank instead of the precipitation tank, and the liquid filtered through the membrane is drained as treated water. In this case, since a UF or MF membrane is used as the membrane, an extremely clear treated water can be obtained regardless of the presence or absence of filamentous bacteria. However, regular cleaning is required to clog the membrane. Further, since membrane replacement is required, there is a disadvantage that not only the initial cost but also the running cost is increased.
[0006]
Therefore, usually designed BOD volume load of a continuous activated sludge method is kept below 3-days 0.5 kg / m, in the industrial wastewater treatment facilities, exceed the design load due to an increase in production volume, bulking You may be bothered by. Such a drawback is that an adsorption tank having a small volume consisting of one tank to several tanks is provided in the front stage of a normal aeration tank so that BOD concentration is sufficiently high and BOD can be sufficiently adsorbed by sludge. However, the quality of the treated water may be slightly deteriorated. In such a case, SS (floating solids) increased, and the SS concentration sometimes exceeded 100 mg / liter.
[0007]
By the way, in the case of organic wastewater treatment employing the conventional activated sludge method, the sludge squeezer in the sedimentation tank is usually designed to operate at the lowest possible speed so as not to disturb the sediment. For example, according to “Sewage Sewerage Facility Planning and Design Guidelines and Explanation” (edited by the Japan Sewerage Association), “The speed of the sludge collector in the final sedimentation basin (= sedimentation tank) Smaller than the pond, preferably with a variable speed function, preferably 30cm for the chain flight type (type in which the scraping plate moves in one direction with the chain). The outer peripheral speed of the plate should not exceed 2.5 m / min. "
[0008]
Thus, in the case of a general activated sludge method, since the sedimentation compaction property of sludge is not so good (SVI is around 200), it was necessary to operate the scraper so as not to stir as much as possible. The SVI is an index indicating the sedimentation / consolidation property of sludge and is obtained from the following equation.
SVI = SV 30 / MLSS × 10,000 (ml / g)
Here, SV 30 is the ratio (%) of the volume that sludge settled and concentrated after taking the sludge mixed liquid in a graduated cylinder and allowing it to stand for 30 minutes. MLSS is the solid content concentration (mg / l) in the sludge mixed solution, and the smaller the SVI, the better the sludge settling / consolidation. The normal value in the continuous method is about 100 to 200, but may be 100 or less in the batch method.
[0009]
On the other hand, in the case of the above-described bulking-suppressed continuous activated sludge method provided with an adsorption tank, the sedimentation / consolidation property of the sludge is improved (around 50 when the SVI is low), so the scraper is slow. And the sludge becomes consolidated at the bottom of the sedimentation tank, and the fluidity is almost lost. Accordingly, it has been found that it is effective to prevent the increase in the SS concentration as described above by appropriately stirring with a scraper to such an extent that the sludge does not become a compacted state.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a continuous activated sludge method capable of suppressing the occurrence of bulking and the generation of suspended solids in treated water.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The above object of the present invention is a continuous activated sludge process for biologically treating organic wastewater, comprising an aeration tank, an adsorption tank provided in the front stage of the aeration tank, and a sedimentation tank, The adsorption tank comprises at least one aeration tank having a small capacity of 1/200 to 1/15 of the total aeration tank volume, and the peripheral speed of the precipitation tank exceeds 2.5 m / min, and 8 m / min. and wherein the agitation to Turkey at a rotational speed equal to or less than was achieved by bulking inhibitory continuous activated sludge method.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 2 is a conceptual diagram of a facility for carrying out the bulking-suppressing continuous activated sludge method of the present invention.
[0012]
In order to further enhance the effect of the
[0013]
The
[0014]
The greatest feature of the present invention is that the settling
In the case of the bulking-suppressing continuous activated sludge method having the
[0015]
The whole amount of the raw water and the returned sludge 4 from the settling
In the present invention, in order to perform biological denitrification and dephosphorization, known means can be appropriately combined depending on the purpose, such as combining an anaerobic tank.
[0016]
【The invention's effect】
In the continuous activated sludge method of the present invention, bulking hardly occurs because the growth of filamentous bacteria is suppressed. Therefore, since the design volume load can be increased as compared with the conventional case, not only the operation management becomes easy, but also the processing capacity is improved. For this reason, if the quality of the treated wastewater is the same as before, the installation area of the treatment facility can naturally be reduced. Further, since the occurrence of SS is small and the quality of treated water is not deteriorated, the present invention is extremely significant.
[0017]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in full detail, this invention is not limited by this. In addition, as a processing apparatus, the thing similar to the processing facility shown in FIG. 2 was used. However, no contact material was used. The adsorption tank is 0.25
[0018]
Examples and Comparative Examples When the rotation speed of the stirring blade is “A: always 2.5 rpm”, “B: 5 rpm (0 to 13 days), 10 rpm (13 to 21 days), 20 rpm (21 to 35) Day)) ”.
The outer peripheral speed of the stirring blade at 2.5 rpm is 0.67 m / min, 1.3 m / min at 5 rpm, 2.7 m / min at 10 rpm, and 5.3 m / min at 20 rpm.
[0019]
As raw water, artificial waste water (BOD 100,000 mg / liter) was diluted with tap water so as to have a predetermined BOD concentration and treated at 25 to 28 ° C. so that the aeration tank residence time was 24 hours. The artificial drainage was prepared by adding and dissolving the following reagents in 1 liter of distilled water, and stored refrigerated until use.
110g glucose
Polypeptone 40g
KH 2 PO 4 4.8 g
NaCl 3.2g
MgSO 4 · 7H 2 O 1.0g
[0020]
The concentration of the raw water was 600 mg / liter during the 0-28th day and 800 mg / liter during the 28-35th day. Moreover, as seed sludge, sludge trained by the activated sludge method using the raw water was used. Further, oxygen was supplied by aeration to the adsorption tank and the aeration tank so that the dissolved oxygen concentration in each tank was 0.2 mg / liter or more. In addition, the produced | generated sludge was suitably extracted so that MLSS in an aeration tank may not exceed 4,500 mg / liter.
[0021]
The change in the SS concentration of the treated water after the treatment as described above is as shown in FIG.
In the case of A with a constant stirring rotation speed of 2.5 rpm, when the raw water BOD concentration was 600 mg / liter (BOD volumetric load 0.6 kg / m 3 · day), it was somewhat cloudy. When the raw water BOD concentration was 800 mg / liter (BOD volumetric load 0.8 kg / m 3 · day) (after the 28th day), the turbidity increased and the SS concentration reached about 100 mg / liter.
On the other hand, in the case of B where the number of revolutions was increased from 5 rpm to 20 rpm, although some turbidity was observed around the first 10 days, the turbidity disappeared thereafter, and the raw water BOD concentration was 800 mg / liter (BOD volume load 0.8 kg). / M 3 · day), the SS concentration was always 10 mg / liter or less, and the quality of the treated water could be maintained well. These results demonstrate the effectiveness of the present invention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an example of a treatment facility in a conventional continuous activated sludge process.
FIG. 2 is an example of a treatment facility in the bulking-suppressing continuous activated sludge method of the present invention, which comprises an aeration tank equipped with an adsorption tank and a sedimentation tank.
FIG. 3 is a graph demonstrating the stirring effect in the settling tank.
[Explanation of symbols]
1 Raw water (drainage)
2
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