JP4027217B2

JP4027217B2 - 畜産排水処理装置

Info

Publication number: JP4027217B2
Application number: JP2002359904A
Authority: JP
Inventors: 宗六大倉; 田中　　理; 隆則木虎
Original assignee: Maezawa Kasei Kogyo KK
Current assignee: Maezawa Kasei Kogyo KK
Priority date: 2002-12-11
Filing date: 2002-12-11
Publication date: 2007-12-26
Anticipated expiration: 2022-12-11
Also published as: JP2004188329A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、畜産排水を硝化および脱窒により処理する畜産排水処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、畜産の糞尿は、畜舎内で固液分離されたり、糞尿混合の状態で排水として排出されている。そして、固液分離後の糞は、発酵させることにより堆肥にできるが、例えば養豚の場合では一日に発生する糞の約二倍量に相当する尿が発生するので、畜産からの尿を液肥として土地還元する農地を所有していない場合や、還元する液肥の量が多すぎることにより土壌汚染となってしまい、処理に困っている。
【０００３】
ここで、具体的に養豚排水を例にとると、豚舎の構造や、おがくずを混合することにより排水濃度が変化するが、一般的には、生化学的酸素要求量(Biochemical Oxygen Demand:ＢＯＤ)および浮遊物質量(Suspended Solids:ＳＳ)のそれぞれが１００００mg/l以上となってしまう。特に、ＢＯＤにおいては、生活系排水(ＢＯＤ＝２００mg/l程度)の５０倍以上の濃度となってしまい、活性汚泥などの生物処理に係る負荷が非常に大きい。
【０００４】
このため、従来の畜産排水処理装置においては、ＢＯＤ負荷を低くして、大規模な排水処理施設で対応したり、また施設スペースがない場合には、ＢＯＤ負荷を高くし、施設の小型化を目的として、担体流動法や膜分離活性汚泥などの生物処理方式を用いる必要がある。このとき、ＢＯＤおよびＳＳのそれぞれを効率良く浄化しても、処理水中には高濃度の化学的酸素要求量(Chemical Oxygen Demand:ＣＯＤ)や窒素、およびリンが残存しており、これらが規制値である地域では、これらＣＯＤ、窒素およびリンを除去することも合わせて要求される。
【０００５】
さらに、この種の畜産排水処理装置に用いられる畜産排水処理技術としては、活性汚泥法や、ラグーン法、オキシデーションディッチ法(ＯＤ法)などが一般的に利用されている。
【０００６】
ところが、このような方法では、季節変動や、使用水量の相違、原水濃度の変動によって、バルキングによる汚泥沈降性の悪化や汚泥の浮上などにて処理水の水質が安定しにくい。
【０００７】
また、畜産排水は、他の事業系排水に比べて汚濁濃度が高く、排水処理施設の維持管理が容易ではないから、汚泥流出などせず、安定した処理水を得ることのできる畜産排水処理装置が切望されている。
【０００８】
一方、窒素(Ｎ)およびリン(Ｐ)に対する規制がなく、放流規制値が穏やかな地域において、ＢＯＤの処理のみを行っても、畜産排水中には高濃度の全窒素(Ｔ-Ｎ＝２０００〜５０００mg/l)が残存しており、この畜産排水中の栄養バランスであるＢＯＤやＴ-Ｎなどが極端に偏ってしまい、微生物活性に悪影響を及ぼす可能性が高い。したがって、このような畜産排水を処理するにあたって窒素除去をすることが必要不可欠となる。
【０００９】
また、環境関連法規の水質汚染防止法に基づいた各県の上乗せ条例では、総量規制であるＣＯＤや、窒素およびリンの規制が追加されており、窒素除去のみならず、ＣＯＤおよびリン除去まで考慮した排水処理装置の設置が義務付けられるようになったが、家畜を飼育する畜産農家が負担する排水処理設備費が膨大となり、法規制に追従することが容易ではないのが現状である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の活性汚泥法、ラグーン法およびオキシデーションディッチ法では、季節変動や、使用水量の相違、原水濃度の変動によって、処理水の水質が安定しにくく、特に、畜産排水は、汚濁濃度が高いので、維持管理が容易ではないとともに、安定した処理水を得ることが容易ではないという問題を有している。
【００１１】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、維持管理が容易で安定した処理水を得ることのできる畜産排水処理装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の畜産排水処理装置は、畜産排水を脱窒処理する第１の脱窒槽と、この第１の脱窒槽にて脱窒処理された排水の生化学的酸素要求量を低下させる処理槽としてのバイオリアクタと、このバイオリアクタにて生化学的酸素要求量を低下させた排水を硝化処理する硝化槽と、この硝化槽内の汚泥を前記第１の脱窒槽へと返送させる第１の汚泥返送手段と、前記硝化槽にて硝化処理された排水を脱窒処理する第２の脱窒槽と、この第２の脱窒槽にて脱窒処理された排水を膜分離処理する膜分離槽と、この膜分離槽内の汚泥を前記第１の脱窒槽へと返送させる第２の汚泥返送手段と、前記膜分離槽にて膜分離処理された排水を脱窒処理する第３の脱窒槽と、この第３の脱窒槽にて脱窒処理された排水が流入され、この排水を凝集沈殿させて、この排水から無機物および高分子物質を除去する凝集沈殿槽とを具備したものである。
【００１３】
そして、第１の脱窒槽で畜産排水を脱窒処理した後、バイオリアクタで生化学的酸素要求量を低下した排水を硝化処理する硝化槽内の汚泥を第１の汚泥返送手段にて第１の脱窒槽へと返送させる。また、硝化槽で硝化処理した後、第２の脱窒槽で脱窒処理した排水を膜分離槽で膜分離処理する。このとき、この膜分離槽の汚泥を第２の汚泥返送手段にて第１の脱窒槽へと返送させる。さらに、この膜分離槽で膜分離処理した排水を第３の脱窒槽にて脱窒処理し、この第３の脱窒槽にて脱窒処理した排水を凝集沈殿槽に流入させて凝集沈殿させて、この排水から無機物および高分子物質を除去して処理水とする。この結果、これら第１の脱窒槽、バイオリアクタ、硝化槽、第２の脱窒槽、膜分離槽、第３の脱窒槽および凝集沈殿槽のそれぞれの容積を比較的小さくして高負荷にしても、試験的に、処理水の生化学的酸素要求量、化学的酸素要求量、浮遊性物質、窒素およびリンなどのそれぞれが効率良く低下されるので、維持管理が容易であるとともに、安定した処理水が容易に得られる。
【００１４】
さらに、第３の脱窒槽にて脱窒処理した排水を凝集沈殿槽に流入させることにより、膜分離槽内で排水中の有機性窒素が亜硝酸性窒素並びに硝酸性窒素となっても、この亜硝酸性窒素並びに硝酸性窒素を第３の脱窒槽による排水の脱窒処理により窒素ガスとして除去できるから、排水の脱窒処理がより確実になる。
【００１５】
請求項２記載の畜産排水処理装置は、請求項１記載の畜産排水処理装置において、第１の脱窒槽、バイオリアクタおよび硝化槽には、互いに異なる担体が充填されているものである。
【００１６】
そして、第１の脱窒槽、バイオリアクタおよび硝化槽に適した互いに異なる担体を充填することにより、これら第１の脱窒槽による排水の脱窒処理、バイオリアクタによる排水の生化学的酸素要求量の低下、および硝化槽による排水の硝化処理のそれぞれがより効率良くなるので、畜産排水の適切の処理がより効率良くなる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の畜産排水処理装置の一実施の形態の構成を図１および図２を参照して説明する。
【００１８】
図１および図２において、１は畜産排水処理装置としての畜産排水高度処理システムであり、この畜産排水高度処理システム１は、生化学的酸素要求量(Biochemical Oxygen Demand:ＢＯＤ)処理工程と脱窒処理工程とを複合したシステムである。
【００１９】
そして、この畜産排水高度処理システム１は、前処理槽としての調整槽２を備えており、この調整槽２には、０．５mmの微細目スクリーンを通過した、処理前の畜産排水Ｄ_０が希釈されずに貯留されている。この調整槽２は、処理前の畜産排水Ｄ_０の濃度や流入量を調整する。
【００２０】
ここで、この処理前の無希釈である原水としての畜産排水Ｄ_０は、平均すると、ＢＯＤが８５００〜１９０００mg/l程度であり、化学的酸素要求量(Chemical Oxygen Demand:ＣＯＤ)が４２００〜１２５００mg/l程度であり、浮遊物質量(Suspended Solids:ＳＳ)が９１００〜１５０００mg/l程度であり、全窒素(Ｔ-Ｎ)が２５００〜６６００mg/l程度であり、全リン(Ｔ-Ｐ)が２５０〜１０００mg/l程度である。
【００２１】
さらに、この調整槽２は、内部に畜産排水Ｄ_０が貯留される有底の槽本体３を備えており、この槽本体３の内部には、散気手段としてのディフューザが取り付けられている。このディフューザは、槽本体３内に貯留された畜産排水Ｄ_０を散気して、この畜産排水Ｄ_０の曝気により空気、特に酸素を供給するとともに循環させて濃度などを均一化させるとともに、この畜産排水Ｄ_０の腐敗を防止する。
【００２２】
また、この調整槽２の下流側には、この調整槽２にて前処理された畜産排水Ｄ_１が所定の流量で越流にて流入される第１の脱窒槽11が設置されている。この第１の脱窒槽11は、この第１の脱窒槽11内の畜産排水Ｄ_１中の亜硝酸性窒素並びに硝酸性窒素を、嫌気性細菌の働きにより窒素ガスとして除去、すなわち脱窒処理する。さらに、この第１の脱窒槽11は、調整槽２にて前処理された後の畜産排水Ｄ_１が貯留される槽本体12を備えており、この槽本体12内には、この槽本体12内の畜産排水Ｄ_１を攪拌させて均一化させる攪拌機13が取り付けられている。
【００２３】
そして、この攪拌機13は、槽本体12の上方に設置された駆動手段としてのモータ14を備えており、このモータ14には、軸体としてのシャフト15を介してファン16が回転可能に取り付けられている。このファン16は、槽本体12内における下方中央部に設置されている。さらに、この槽本体12内には、親水性ポリエチレンにて成形された多孔質な発泡体である複数の脱窒用の第１の担体17が槽本体12の容積の３０％となるように充填されており、この第１の担体17には、畜産廃水Ｄ_１中の亜硝酸性窒素並びに硝酸性窒素を脱窒させて窒素ガスとする脱窒菌が固定される。この第１の担体17は、畜産排水Ｄ_１の脱窒処理に適した脱窒用の担体であり、槽本体12内において嫌気条件下にて流動接触させて脱窒素反応を促進させる。
【００２４】
さらに、この槽本体12の下流側には、この槽本体12内に貯留されて脱窒処理された排水が越流する越流部18が形成されている。この越流部18には、槽本体12内の第１の担体17や、比較的大きな浮遊物質などの越流を防止する格子状である網状のスクリーン19が取り付けられている。また、このスクリーン19の下方である槽本体12の内部には、このスクリーン19への浮遊物質の付着などを曝気により防止する散気手段としての洗浄装置20が取り付けられている。そして、この洗浄装置20には、空気を吐出して供給する第２の曝気ブロワ21の吐出口に接続された第２の空気管22の先端部に接続されている。さらに、この第２の空気管22の基端部は、第１の曝気ブロワ５の吐出口に接続されている。
【００２５】
次いで、第１の脱窒槽11の下流側には、この第１の脱窒槽11にて脱窒処理された排水Ｄ_２中の有機性窒素を生物処理して、この排水Ｄ_２の特にＢＯＤを低下させる処理槽としてのバイオリアクタ26が設置されている。また、このバイオリアクタ26は、第１の脱窒槽11の越流部18から越流した排水Ｄ_２が流入されて貯留される有底の槽本体27を備えており、この槽本体27の内部には、ディフューザ４が取り付けられている。このディフューザ４は、槽本体27内の排水Ｄ_２を散気して、この排水Ｄ_２中に空気、特に酸素を供給して、好気性細菌による排水の生物分解を活発化させて、この排水Ｄ_２のＢＯＤを低減させるとともに、この排水Ｄ_２を槽本体27内で循環させる。
【００２６】
また、この槽本体27の内部には、バイオキャリアプラスチック、例えばポリプロピレンと活性炭とにて成形された多孔質な発泡体である複数の第２の担体28が槽本体27の容積の２０％となるように充填されており、この第２の担体28には、排水Ｄ_２のＢＯＤを低下させる生物処理をするＢＯＤ酸化菌などが固定される。この第２の担体28は、第１の担体17とは異なる生物処理に適したＢＯＤ処理用の担体であり、槽本体27内において好気条件下にて流動接触させてＢＯＤ酸化反応を促進させる。また、この槽本体27の下流側には、スクリーン19および洗浄装置20が取り付けられた越流部18が設けられている。
【００２７】
さらに、バイオリアクタ26の下流側には、このバイオリアクタ26にて生物処理された排水Ｄ_３中の特にアンモニア性窒素を亜硝酸性窒素並びに硝酸性窒素に硝化処理する硝化槽31が設置されている。また、この硝化槽31は、バイオリアクタ26の越流部18から越流した排水Ｄ_３が流入されて貯留される有底の槽本体32を備えており、この槽本体32の内部には、この槽本体32内に貯留された排水Ｄ_３を散気して、この排水Ｄ_３中に空気、特に酸素を供給して、好気性細菌による排水の硝化を活発化させるとともに、この排水Ｄ_３を槽本体32内で循環させるディフューザ４が取り付けられている。
【００２８】
また、この槽本体32の内部には、親水性ポリウレタンにて成形された多孔質な発泡体としての複数の第３の担体33が槽本体32の容積の２０％となるように充填されており、この第３の担体33には、排水Ｄ_３中のアンモニア性窒素を亜硝酸性窒素並びに硝酸性窒素に硝化処理する硝化菌などが固定される。この第３の担体33は、第１の担体17および第２の担体28とは異なる硝化処理に適した硝化用の担体であり、槽本体32内において好気条件下にて流動接触させてアンモニア性窒素を亜硝酸性窒素並びに硝酸性窒素にする。また、この槽本体32の下流側には、スクリーン19および洗浄装置20が取り付けられた越流部18が設けられている。
【００２９】
さらに、この硝化槽31の槽本体32の内部には、この槽本体32内の図示しない活性汚泥を第１の脱窒槽11の槽本体12内へと返送させる第１の汚泥返送手段としての第１の循環ポンプ34が設置されている。この第１の循環ポンプ34は、槽本体32内におけるスクリーン19の下方に設置されている。また、この第１の循環ポンプ34の吐出口には汚泥返送ラインとしての汚泥返送管35の基端部が接続されており、この汚泥返送管35の先端部は、第１の脱窒槽11の槽本体12の上方に位置している。
【００３０】
次いで、この硝化槽31の下流側には、この硝化槽31にて硝化処理された排水Ｄ_４を脱窒処理する第２の脱窒槽37が設置されている。この第２の脱窒槽37は、第１の脱窒槽11と同様に構成されている。
【００３１】
さらに、この第２の脱窒槽37の下流側には、この第２の脱窒槽37にて脱窒処理した排水Ｄ_５を膜分離処理して処理水とする膜分離槽であるマイクロフィルタ(ＭＦ)膜槽41が設置されている。このＭＦ膜槽41は、第２の脱窒槽37の越流部18から越流した排水Ｄ_５が流入されて貯留される有底の槽本体42を備えており、この槽本体42の内部には、この槽本体42内に貯留した排水Ｄ_５を曝気する散気装置43が取り付けられており、この散気装置43は、第２の空気管22に接続されている。
【００３２】
また、この槽本体42の内部には、この槽本体42内の排水Ｄ_５から排水である膜分離水としての１次処理水Ｗ_１を精密濾過膜としての図示しないマイクロフィルタ膜にて膜分離させる膜分離手段としての液中膜ユニット44が設置されている。この液中膜ユニット44は、槽本体42内の下流側に設置されている。ここで、この液中膜ユニット44のマイクロフィルタ膜は、塩素化ポリエチレン製であり、０．４５μｍ以上の粒子、特に有機性窒素の成分粒子を固液分離するように設定されており、この有機性窒素の１次処理水Ｗ_１への流出を確実かつ効率良く防止して、この１次処理水Ｗ_１から生成される放流水Ｗ_３のＴ-Ｎを効率良く低減させる。
【００３３】
さらに、この液中膜ユニット44の内部には、この液中膜ユニット44にて膜分離する排水Ｄ_５を曝気する散気装置45が取り付けられている。そして、この散気装置45は、膜用ブロワ46の吐出口に接続された第３の空気管47に接続されている。ここで、膜用ブロワ46の吐出口は、第１の曝気ブロワ５および第２の曝気ブロワ21それぞれの吐出口に接続されている。
【００３４】
また、ＭＦ膜槽41の槽本体42の内部には、この槽本体42内を上流側と下流側とに仕切る仕切体としてのバッフル48が取り付けられている。このバッフル48は、槽本体42内に貯留される排水Ｄ_５の上側のみを仕切って、この槽本体42内における排水Ｄ_５の上側の流れを規制する。そして、このバッフル48よりも槽本体42内の上流側には、この槽本体42内の液中膜ユニット44による膜分離にて分離された図示しない活性汚泥を第１の脱窒槽11の槽本体12内へと返送させる第２の汚泥返送手段としての第２の循環ポンプ51が設置されている。この第２の循環ポンプ51は、汚泥返送管35の基端部に接続されている。また、バッフル48よりも槽本体42内の上流側には、この槽本体42内の活性汚泥を引き抜いて図示しない汚泥貯留槽へと移送させる引抜ポンプ52が設置されている。
【００３５】
ここで、液中膜ユニット44の上側部には、この液中膜ユニット44にて膜分離した後の１次処理水Ｗ_１を外部へと排出させる排水管53が接続されている。ここで、この１次処理水Ｗ_１は、平均すると、ＢＯＤが２〜１２mg/l程度であり、ＣＯＤが９８〜４００mg/l程度であり、ＳＳが５〜１０mg/l程度であり、Ｔ-Ｎが２７〜４５mg/l程度であり、Ｔ-Ｐが６〜１０mg/l程度である。
【００３６】
さらに、排水管53には、この排水管53中の１次処理水Ｗ_１の圧力を測定する負圧計54が取り付けられている。また、この負圧計54よりも排水管53の下流側には、液中膜ユニット44にて膜分離した１次処理水Ｗ_１を引き抜く１次処理水排出ポンプ55が取り付けられている。さらに、この１次処理水排出ポンプ55の下流側の排水管53には、定流量弁56および流量計57が取り付けられている。
【００３７】
そして、これら定流量弁56および流量計57が取り付けられた排水管53の下流側には、ＭＦ膜槽41にて膜分離された１次処理水Ｗ_１を脱窒処理して２次処理水Ｗ_２とする第３の脱窒槽61が設置されている。この第３の脱窒槽61は、第１の脱窒槽11と同様に構成されており、ＭＦ膜槽41内に貯留された排水Ｄ_５中の有機性窒素が亜硝酸性窒素並びに硝酸性窒素となってしまった場合に、この亜硝酸性窒素並びに硝酸性窒素を脱窒処理して窒素ガスとして除去させる。
【００３８】
さらに、この第３の脱窒槽61の槽本体12には、この槽本体12内の１次処理水Ｗ_１に薬液を注入させる薬液注入手段62が取り付けられている。この薬液注入手段62は、メタノールなどの薬液が内部に貯留された薬液タンク63を備えており、この薬液タンク63には、この薬液タンク63内の薬液を第３の脱窒槽61の槽本体12内の亜硝酸性窒素並びに硝酸性窒素の２．５倍程度、この槽本体12内へと注入させる薬液注入ポンプ64が取り付けられている。
【００３９】
一方、この第３の脱窒槽61の下流側には、この第３の脱窒槽61にて脱窒処理された２次処理水Ｗ_２中のリン(Ｐ)などの無機物を凝集反応させる第１の凝集反応槽71が設置されている。この第１の凝集反応槽71は、第３の脱窒槽61の越流部18から越流した２次処理水Ｗ_２が流入されて貯留される槽本体72を備えており、この槽本体72には、攪拌機13が取り付けられている。
【００４０】
また、この槽本体72には、この槽本体72内の２次処理水Ｗ_２に、好ましくは塩鉄などの無機凝集剤を注入させる第１の凝集剤注入手段73が取り付けられている。この第１の凝集剤注入手段73は、内部に凝集剤が貯留される凝集剤タンク74を備えており、この凝集剤タンク74には、この凝集剤タンク74内の凝集剤を槽本体72内へと、例えば４００mg/lの流量で注入させる薬液注入ポンプ64が取り付けられている。
【００４１】
さらに、この第１の凝集反応槽71の下流側には、この第１の凝集反応槽71にて無機物が凝集反応された２次処理水Ｗ_２中の蛋白質などの高分子物質を凝集反応させて、この２次処理水Ｗ_２のＣＯＤを低下させる第２の凝集反応槽76が設置されている。この第２の凝集反応槽76は、第１の凝集反応槽71から越流した２次処理水Ｗ_２が流入されて貯留される槽本体77を備えており、この槽本体77には、攪拌機13が取り付けられている。
【００４２】
また、この槽本体77には、この槽本体77内の２次処理水Ｗ_２に、好ましくは両性カチオン系高分子物質凝集剤、より好ましくはT-766(商品名)などのカチオン系の凝集剤を注入させる第２の凝集剤注入手段78が取り付けられている。この第２の凝集剤注入手段78は、内部にカチオン系の凝集剤が貯留される凝集剤タンク74を備えており、この凝集剤タンク74には、この凝集剤タンク74内のカチオン系の凝集剤を槽本体77内へと注入させる薬液注入ポンプ64が取り付けられている。
【００４３】
さらに、第２の凝集反応槽76の下流側には、この第２の凝集反応槽76にて高分子物質が凝集反応されて脱色された２次処理水Ｗ_２中の無機物や高分子物質などを凝集沈殿させて放流水Ｗ_３とする凝集沈殿槽81が設置されている。この凝集沈殿槽81は、第２の凝集反応槽76から越流した２次処理水Ｗ_２が流入されて貯留される有底の槽本体82を備えており、この槽本体82の内部には、この槽本体82内の２次処理水Ｗ_２中の凝集反応させて凝集沈殿させた無機物や高分子物質などの汚物を揚水させるエアリフトポンプ83が取り付けられている。このエアリフトポンプ83は、第２の空気管22に接続されている。
【００４４】
また、この槽本体82の内部には、エアリフトポンプ83の曝気による攪拌により発生したスカムを除去するスカムスキマ84が取り付けられている。ここで、エアリフトポンプ83による曝気にて生じるスカムは、２次処理水Ｗ_２中の凝集反応した無機物や高分子物質などが凝集沈殿することにより生じたものである。さらに、このスカムスキマ84もまた、第２の空気管22に接続されている。また、このスカムスキマ84にて除去されたスカムは、図示しない汚泥貯留槽へと移送される。
【００４５】
さらに、凝集沈殿槽81の槽本体82内における下流側には、この槽本体82内で無機物や高分子物質などが凝集沈殿された後の放流水Ｗ_３を外部へと越流させる越流堰85が設けられている。そして、この越流堰85の下流側には、この越流堰85から越流した放流水Ｗ_３を貯留させて消毒する消毒槽91が設置されている。この消毒槽91は、放流水Ｗ_３が貯留される有底の槽本体92を備えており、この槽本体92内には、この槽本体92内に貯留させた放流水Ｗ_３を消毒する消毒器93が取り付けられている。
【００４６】
また、この消毒槽91の下流側には、この消毒槽91にて消毒された放流水Ｗ_３が貯留される放流ポンプ槽94が隣接されて設置されている。この放流ポンプ槽94は、消毒槽91にて消毒された放流水Ｗ_３が内部に貯留される槽本体95を備えている。この槽本体95の内部には、この槽本体95内に貯留された放流水Ｗ_３を、図示しない河川などに放流させる放流ポンプ96が設置されている。
【００４７】
次に、上記一実施の形態の畜産排水処理方法について説明する。
【００４８】
まず、０．５mmの微細目スクリーンを通過し、調整槽２の槽本体３内に無希釈の状態で貯留された畜産排水Ｄ_０は、この槽本体３内のディフューザ４による散気により攪拌されつつ曝気されて、この槽本体３内の畜産排水Ｄ_０の濃度や流出量が調整されて畜産排水Ｄ_１とされる。
【００４９】
次いで、この畜産排水Ｄ_１は、この調整槽２の槽本体３から越流して第１の脱窒槽11の槽本体12内に貯留される。このとき、この畜産排水Ｄ_１は、槽本体12内において攪拌機13によって攪拌されるとともに、この槽本体12内の複数の第１の担体17に固定した脱窒菌の作用により脱窒処理されて排水Ｄ_２となる。
【００５０】
そして、この排水Ｄ_２は、この第１の脱窒槽11のスクリーン19を通過しつつ越流部18から越流してバイオリアクタ26の槽本体27内に貯留される。このとき、この排水Ｄ_２は、槽本体27内においてディフューザ４にて曝気されるとともに、この槽本体27内の第２の担体28に固定したＢＯＤ酸化菌の作用により生物処理されてＢＯＤが低下して排水Ｄ_３となる。
【００５１】
さらに、この排水Ｄ_３は、このバイオリアクタ26のスクリーン19を通過しつつ越流部18から越流して硝化槽31の槽本体32内に貯留される。このとき、この排水Ｄ_３は、槽本体32内においてディフューザ４にて曝気されるとともに、この槽本体32内の第３の担体33に固定した硝化菌の作用により、この排水Ｄ_３中のアンモニア性窒素が亜硝酸性窒素並びに硝酸性窒素へと硝化処理されて排水Ｄ_４となる。
【００５２】
なお、この硝化槽31内の活性汚泥は、第１の循環ポンプ34により汚泥返送管35を介して第１の脱窒槽11へと返送される。
【００５３】
さらに、この硝化槽31にて硝化処理された排水Ｄ_４は、この硝化槽31のスクリーン19を通過しつつ越流部18から越流して第２の脱窒槽37の槽本体12内に貯留される。このとき、この排水Ｄ_４は、槽本体12内において攪拌機13により攪拌されるとともに、この槽本体12内の複数の第１の担体17に固定した脱窒菌の作用により脱窒処理されて排水Ｄ_５となる。
【００５４】
また、この排水Ｄ_５は、この第２の脱窒槽37のスクリーン19を通過しつつ越流部18から越流してＭＦ膜槽41の槽本体42内に貯留される。そして、この排水Ｄ_５は、槽本体42内において散気装置43により曝気されるとともに、この槽本体42内の液中膜ユニット44による膜分離により１次処理水Ｗ_１と活性汚泥とに固液分離される。
【００５５】
なお、この液中膜ユニット44による膜分離により生じた活性汚泥は、槽本体42内に沈殿して堆積する。そして、この活性汚泥は、第２の循環ポンプ51により汚泥返送管35を介して第１の脱窒槽11へと返送されるとともに、引抜ポンプ52にて汚泥貯留槽へと引き抜かれて貯留される。
【００５６】
さらに、この液中膜ユニット44にて膜分離された１次処理水Ｗ_１は、１次処理水排水ポンプ55により排水管53を介して第３の脱窒槽61の槽本体12内へと排出されて貯留される。このとき、この１次処理水Ｗ_１は、槽本体12内おいて攪拌機13にて攪拌されるとともに、この槽本体12内の複数の第１の担体17に固定した脱窒菌の作用により、この１次処理水Ｗ_１中の亜硝酸性窒素並びに硝酸性窒素が脱窒処理されて２次処理水Ｗ_２となる。
【００５７】
そして、この２次処理水Ｗ_２は、第３の脱窒槽61のスクリーン19を通過しつつ越流部18から越流して第１の凝集反応槽71の槽本体72内に貯留されて、この２次処理水Ｗ_２中のリンなどの無機物を凝集反応させた後、第２の凝集反応槽76の槽本体77内に貯留されて、この２次処理水Ｗ_２中の蛋白質などの高分子物質を凝集反応させる。
【００５８】
この後、第２の凝集反応槽76にて高分子物質が凝集反応された２次処理水Ｗ_２は、凝集沈殿槽81の槽本体82内に貯留されて、エアリフトポンプ83による曝気にて攪拌されて、この２次処理水Ｗ_２中の凝集反応した無機物や高分子物質などが凝集沈殿してスカムとなり、このスカムがスカムスキマ84により除去されて放流水Ｗ_３となる。
【００５９】
そして、この放流水Ｗ_３は、凝集沈殿槽81の越流堰85から越流して消毒槽91の槽本体92内に貯留されて消毒器93により消毒された後、放流ポンプ槽94の槽本体95内に貯留されて放流ポンプ96により河川などへと放流される。
【００６０】
上述したように、上記一実施の形態によれば、前処理した畜産排水Ｄ_１を無希釈な状態で第１の脱窒槽11にて脱窒処理した後、バイオリアクタ26にて生物処理して硝化槽31にて硝化処理する。このとき、この硝化槽31内の活性汚泥を第１の循環ポンプ34にて汚泥返送管35を介して第１の脱窒槽11へと返送させるとともに、この硝化槽31にて硝化処理された排水Ｄ_４を、第２の脱窒槽37にて脱窒処理した後、ＭＦ膜槽41の液中膜ユニット44にて１次処理水Ｗ_１と活性汚泥とに膜分離させる。
【００６１】
さらに、このＭＦ膜槽41での膜分離にて生成された活性汚泥を第２の循環ポンプ51にて汚泥返送管35を介して第１の脱窒槽11へと返送させるとともに、このＭＦ膜槽41での膜分離による１次処理水Ｗ_１を、第３の脱窒槽61にて脱窒処理して２次処理水Ｗ_２とした後、第１の凝集反応槽71にてリンなどの無機物を凝集反応させるとともに、第２の凝集反応槽76にて蛋白質などの高分子物質を凝集反応させる。
【００６２】
この後、これら無機物および高分子物質が凝集反応した２次処理水Ｗ_２を凝集沈殿槽81にて凝集沈殿させて、この２次処理水Ｗ_２のＣＯＤを低下させるとともに脱リンして放流水Ｗ_３とする。
【００６３】
この結果、従来では、バイオリアクタ、脱窒槽および硝化槽にて構成された畜産排水処理装置のバイオリアクタでのＢＯＤ容積負荷が０．３〜０．５kg/m³・day程度に設定され、脱窒槽での負荷が０．１２〜０．３kg/m³・day程度に設定され、さらに硝化槽での負荷が０．０６〜０．２５kg/m³・day程度に設定されていた。
【００６４】
これに対し、上記一実施の形態において、３３ｌ／日の排水量の畜産排水高度処理システム１の第１の脱窒槽11のＮＯ_Ｘ-Ｎ負荷を０．５〜１．５kg/m³・day程度に設定し、バイオリアクタ26および硝化槽31でのＢＯＤ容積負荷を１．５〜２．３kg/m³・day程度に設定し、この硝化槽31のＮＨ_４-Ｎ負荷を０．３〜０．７kg/m³・day程度に設定し、さらにこの硝化槽31から第１の脱窒槽11への汚泥返送比としての硝化液循環比を３〜７程度に設定するとともに、第２の脱窒槽37のＮＯ_Ｘ-Ｎ負荷を０．３〜１．５kg/m³・day程度に設定し、ＭＦ膜槽41でのＢＯＤ容積負荷を１〜２kg/m³・day程度に設定し、このＭＦ膜槽41から第１の脱窒槽11への汚泥返送比を２〜５程度に設定し、第３の脱窒槽61のＮＯ_Ｘ-Ｎ負荷を０．２〜１．５kg/m³・day程度に設定する。
【００６５】
この結果、このように第１の脱窒槽11、バイオリアクタ26、硝化槽31、第２の脱窒槽37、ＭＦ膜槽41、第３の脱窒槽61のそれぞれを高負荷な状態に設定しても、試験的な結果として、温度が１７〜２０℃程度の畜産排水高度処理システム１にて処理された放流水Ｗ_３のＢＯＤ、ＣＯＤ、ＳＳ、Ｔ-ＮおよびＴ-Ｐのそれぞれが効率良く低下する。
【００６６】
ここで、ＮＯ_Ｘ-Ｎとは、亜硝酸性窒素(ＮＯ_２-Ｎ)および硝酸性窒素(ＮＯ_３-Ｎ)のそれぞれを含む。さらに、ＮＨ_４-Ｎとは、アンモニア性窒素である。また、このときの硝化槽31中の排水Ｄ_３は、ｐＨが７．３〜８．８程度で、混合液中の浮遊物質量(Mixed Liquor Suspended Solids:ＭＬＳＳ)が７９００〜２８０００mg/l程度で、溶存酸素量(Dissolved Oxygen:ＤＯ)が２〜３mg/lである。さらに、このときの第１の脱窒槽11中の畜産排水Ｄ_１および第２の脱窒槽37中の排水Ｄ_４のそれぞれは、ｐＨが７〜９程度で、ＤＯが０〜０．３mg/l程度である。
【００６７】
したがって、これら第１の脱窒槽11、バイオリアクタ26、硝化槽31、第２の脱窒槽37、ＭＦ膜槽41、第３の脱窒槽61、第１の凝集反応槽71、第２の凝集反応槽76および凝集沈殿槽81のそれぞれの容積を比較的小さくして高負荷な状態としても、試験的に、畜産排水Ｄ_０を処理した後の放流水Ｗ_３のＢＯＤ、ＣＯＤ、ＳＳ、Ｔ-ＮおよびＴ-Ｐのそれぞれを効率良く低下できる。よって、畜産排水高度処理システム１の維持管理を容易にできるとともに、この畜産排水高度処理システム１により安定した放流水Ｗ_３を容易に得ることができる。
【００６８】
また、これら第１の脱窒槽11、バイオリアクタ26、硝化槽31、第２の脱窒槽37、ＭＦ膜槽41、第３の脱窒槽61、第１の凝集反応槽71、第２の凝集反応槽76および凝集沈殿槽81のそれぞれの容積を比較的小さくしてコンパクト化することにより、各ディフューザ４および各洗浄装置20へと空気を送る第１の曝気ブロワ５および第２の曝気ブロワ21や、各攪拌機13を駆動させるモータ14、液中膜ユニット44へと空気を送る膜用ブロワ46などのそれぞれを小型化できる。よって、これら第１の曝気ブロワ５や、モータ14、第２の曝気ブロワ21、膜用ブロワ46などの機器施設のランニングコストを低減できるから、畜産排水高度処理システム１の維持管理をより容易にできる。
【００６９】
さらに、ＭＦ膜槽41で膜分離した１次処理水Ｗ_１を第３の脱窒槽61にて脱窒処理して２次処理水Ｗ_２としてから、この２次処理水Ｗ_２を第１の凝集反応槽71および第２の凝集反応槽76にて無機物および高分子物質を凝集反応させて、これら無機物および高分子物質を凝集沈殿槽81にて凝集沈殿させて放流水Ｗ_３とするので、ＭＦ膜槽41内で排水Ｄ_５中の有機性窒素が亜硝酸性窒素並びに硝酸性窒素となってしまった場合であっても、この排水Ｄ_５中の亜硝酸性窒素並びに硝酸性窒素を第３の脱窒槽61による脱窒処理によって窒素ガスとして除去できるから、畜産排水Ｄ_０の脱窒処理をより確実にできる。
【００７０】
また、脱窒処理に適した第１の担体17を第１の脱窒槽11、第２の脱窒槽37および第３の脱窒槽61のそれぞれに充填し、この第１の担体17とは異なる生物処理に適した第２の担体28をバイオリアクタ26に充填し、さらに、これら第１の担体17および第２の担体28のそれぞれとは異なる硝化処理に適した第３の担体33を硝化槽31に充填したので、これら第１の脱窒槽11、第２の脱窒槽37および第３の脱窒槽61での脱窒処理、バイオリアクタ26での生物処理、および硝化槽31での硝化処理のそれぞれを互いにより効率良くできるので、畜産排水Ｄ_０の適切の処理を確実かつより効率良くできる。
【００７１】
さらに、一般的に畜産排水Ｄ_０に含まれる有機性窒素の成分粒子は殆どが０．４５μｍを超えるものであるから、ＭＦ膜槽41の液中膜ユニット44のマイクロフィルタ膜を、０．４５μｍとすることにより、ＭＦ膜槽41内の排水Ｄ_５から的確かつ効率良く有機性窒素を膜分離して１次処理水Ｗ_１にできる。このため、この１次処理水Ｗ₁への有機性窒素の流出を防止できるとともに、この１次処理水Ｗ_１からの放流水Ｗ_３の窒素量を効率良く低減させてＴ-Ｎを抑制できる。
【００７２】
なお、上記一実施の形態では、ＭＦ膜槽41と第１の凝集反応槽71との間に第３の脱窒槽61を設けて、ＭＦ膜槽41内で排水Ｄ_５中の有機性窒素が亜硝酸性窒素並びに硝酸性窒素となってしまった場合に、この排水Ｄ_５中の亜硝酸性窒素並びに硝酸性窒素を第３の脱窒槽61による脱窒処理によって窒素ガスとして除去させたが、このＭＦ膜槽41内で排水Ｄ_５中の有機性窒素が亜硝酸性窒素並びに硝酸性窒素となるおそれがない場合には、この第３の脱窒槽61を設けなくてもよい。
【００７３】
【実施例】
以下、上記一実施の形態における畜産排水高度処理システム１の一実施例を説明する。
【００７４】
まず、調整槽２の槽本体３内に貯留された処理前の無希釈の畜産排水Ｄ_０を測定したところ、ＢＯＤが８５６７mg/lであり、ＣＯＤが４２００mg/lであり、ＳＳが９１００mg/lであり、Ｔ-Ｎが２５３３mg/lであり、Ｔ-Ｐが２５７mg/lであった。
【００７５】
そして、排水量が３３ｌ／日である畜産排水高度処理システム１の第１の脱窒槽11のＮＯ_Ｘ-Ｎ負荷を１．４８kg/m³・dayに設定し、バイオリアクタ26および硝化槽31でのＢＯＤ容積負荷を１．６９kg/m³・dayに設定し、この硝化槽31のＮＨ_４-Ｎ負荷を０．５８kg/m³・dayに設定するとともに、この硝化槽31から第１の脱窒槽11への硝化液循環比を３．２２に設定する。
【００７６】
また、第２の脱窒槽37のＮＯ_Ｘ-Ｎ負荷を１．２５kg/m³・day程度に設定し、ＭＦ膜槽41でのＢＯＤ容積負荷を２．００kg/m³・dayに設定し、このＭＦ膜槽41から第１の脱窒槽11への汚泥返送比を４．３６に設定し、第３の脱窒槽61のＮＯ_Ｘ-Ｎ負荷を１．００kg/m³・dayに設定する。
【００７７】
この状態で、この畜産排水高度処理システム１を運転した結果、第１の脱窒槽11の入口での畜産排水Ｄ_１のＢＯＤは、計算値で１４００mg/lであった。
【００７８】
このとき、第２の脱窒槽37の入口での排水Ｄ_４は、分析値でＢＯＤが４５３mg/lであり、ＣＯＤが２２００mg/lであり、ＳＳが４６８７mg/lであり、Ｔ-Ｎが６４３mg/lであり、Ｔ-Ｐが２４０mg/lであった。
【００７９】
また、ＭＦ膜槽41にて膜分離処理された後の１次処理水Ｗ_１は、分析値でＢＯＤが２．３mg/lであり、ＣＯＤが１６０mg/lであり、ＳＳが５mg/lであり、Ｔ-Ｎが２６８mg/lであり、Ｔ-Ｐが１２８mg/lであった。
【００８０】
さらに、凝集沈殿槽81にて無機物および高分子物質が凝集沈殿にて除去された後の放流水Ｗ_３は、分析値でＢＯＤが２．０mg/lであり、ＣＯＤが９８mg/lであり、ＳＳが５mg/lであり、Ｔ-Ｎが２７mg/lであり、Ｔ-Ｐが６．４mg/lであった。
【００８１】
したがって、上述のように、第１の脱窒槽11、バイオリアクタ26、硝化槽31、第２の脱窒槽37、ＭＦ膜槽41、第３の脱窒槽61のそれぞれの容積を比較的小さくしつつ高負荷な状態に設定しても、試験的な結果として、この畜産排水高度処理システム１にて処理された放流水Ｗ_３のＢＯＤ、ＣＯＤ、ＳＳ、Ｔ-ＮおよびＴ-Ｐのそれぞれを効力良く低下できる。
【００８２】
【発明の効果】
請求項１記載の畜産排水処理装置によれば、第１の脱窒槽、バイオリアクタ、硝化槽、第２の脱窒槽、膜分離槽、第３の脱窒槽および凝集沈殿槽のそれぞれの容積を比較的小さくして高負荷にしても、試験的に、処理水の生化学的酸素要求量、化学的酸素要求量、浮遊性物質、窒素およびリンなどのそれぞれを効力良く低下できるので、維持管理を容易にでき、安定した処理水を容易に得ることができる。
【００８３】
さらに、膜分離槽内で排水中の有機性窒素が亜硝酸性窒素並びに硝酸性窒素となっても、この亜硝酸性窒素並びに硝酸性窒素を第３の脱窒槽による排水の脱窒処理により窒素ガスとして除去できるから、排水の脱窒処理をより確実にできる。
【００８４】
請求項２記載の畜産排水処理装置によれば、請求項１記載の畜産排水処置装置の効果に加え、第１の脱窒槽、バイオリアクタおよび硝化槽に適した互いに異なる担体の充填により、これら第１の脱窒槽による排水の脱窒処理、バイオリアクタによる排水の生化学的酸素要求量の低下、および硝化槽による排水の硝化処理のそれぞれをより効率良くできるので、畜産排水の適切な処理をより効率良くできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の畜産排水処理装置の一実施の形態の一部を示す説明図である。
【図２】同上畜産排水処理装置の一部を示す説明図である。
【符号の説明】
１畜産排水処理装置としての畜産排水高度処理システム
11 第１の脱窒槽
17 担体としての第１の担体
26 処理槽としてのバイオリアクタ
28 担体としての第２の担体
31 硝化槽
33 担体としての第３の担体
34 第１の汚泥返送手段としての第１の循環ポンプ
37 第２の脱窒槽
41 膜分離槽としてのＭＦ膜槽
51 第２の汚泥返送手段としての第２の循環ポンプ
61 第３の脱窒槽
81 凝集沈殿槽

Claims

畜産排水を脱窒処理する第１の脱窒槽と、
この第１の脱窒槽にて脱窒処理された排水の生化学的酸素要求量を低下させる処理槽としてのバイオリアクタと、
このバイオリアクタにて生化学的酸素要求量を低下させた排水を硝化処理する硝化槽と、
この硝化槽内の汚泥を前記第１の脱窒槽へと返送させる第１の汚泥返送手段と、
前記硝化槽にて硝化処理された排水を脱窒処理する第２の脱窒槽と、
この第２の脱窒槽にて脱窒処理された排水を膜分離処理する膜分離槽と、
この膜分離槽内の汚泥を前記第１の脱窒槽へと返送させる第２の汚泥返送手段と、
前記膜分離槽にて膜分離処理された排水を脱窒処理する第３の脱窒槽と、
この第３の脱窒槽にて脱窒処理された排水が流入され、この排水を凝集沈殿させて、この排水から無機物および高分子物質を除去する凝集沈殿槽と
を具備したことを特徴とした畜産排水処理装置。
第１の脱窒槽、バイオリアクタおよび硝化槽には、互いに異なる担体が充填されている
ことを特徴とした請求項１記載の畜産排水処理装置。