JP4581174B2

JP4581174B2 - 生物処理方法

Info

Publication number: JP4581174B2
Application number: JP2000084751A
Authority: JP
Inventors: 総介西村
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 2000-03-22
Filing date: 2000-03-22
Publication date: 2010-11-17
Anticipated expiration: 2020-03-22
Also published as: JP2001259679A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は被処理液を嫌気性または好気性下に生物処理する方法、特にスカムの発生を防止する生物処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
有機性排液に含まれる有機物、栄養塩、窒素、リン等を除去するために、微生物の作用を利用して好気性または嫌気性下に生物反応を行う生物処理方法が広く行われている。このような生物処理では、反応工程において好気性または嫌気性下に生物処理を行い、反応液を固液分離工程において固液分離し、分離液は処理液として排出し、分離汚泥の一部を返送汚泥として反応工程に返送する処理方法が一般的である。
【０００３】
このような処理方法では、反応工程や固液分離工程において、汚泥と泡からなるスカムが液面に発生し、処理水質や作業上、衛生上、美観上の障害などを引き起こす場合があった。スカム発生の原因としては、Ｎｏｃａｒｄｉａ類や、Ｍｉｃｒｏｔｈｒｉｘ属として知られる親油性の糸状性細菌の増殖が挙げられている。このようなスカムの発生は固液分離槽において著しいが、好気性または嫌気性反応槽においても発生する。
【０００４】
従来のスカムの処理方法としては、発生したスカムをレーキなどで収集し、系外に排出して焼却等により処理する方法が一般的である。しかし濃縮、脱水等の操作を必要とし、補助燃料も必要になる。また反応槽の汚泥の一部を酸化剤などを用いて殺菌し、反応槽に戻す制御方法も知られているが、反応に用いる生物の増殖を阻害し好ましくない。このほか分離汚泥をオゾン処理して反応槽に供給し、汚泥引抜量を一時的に多くして汚泥滞留時間（ＳＲＴ）を短縮し、成長速度の遅い糸状性細菌の汚泥中の存在比率を低下させる方法も知られている（特開平９−２０６７８１号）。しかしこの方法では処理が不安定となり、処理水質が悪化するという問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、簡単な装置と操作により効果的にスカムの発生を防止することができ、しかも汚泥発生量も少なくすることが可能な生物処理方法を提案することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は次の生物処理方法である。
（１）被処理液を好気性または嫌気性下に生物処理する反応工程と、
反応工程の反応液を固液分離する固液分離工程と、
固液分離工程の分離汚泥の少なくとも一部を反応工程に返送する返送工程と、
反応工程および／または固液分離工程において液面に発生するスカムを収集するスカム収集工程と、
反応工程の反応液の一部および／または固液分離工程の分離汚泥の一部と収集スカムとを、ｐＨ５以下かつオゾン注入量０．００２〜０．１ｇ−Ｏ ₃ ／ｇ−ＳＳでオゾン処理して反応工程に供給するオゾン処理工程と
を含む生物処理方法。
【０００７】
本発明において処理の対象となる被処理液は生物処理が可能な被処理液であり、一般的には有機性排液が処理対象として例示できる。この有機性排液は、通常の好気性生物処理法により処理される有機物を含有する排液であるが、難生物分解性の有機物または無機物が含有されていてもよく、またアンモニア性窒素等が含有されていてもよい。このような有機性排液としては、下水、し尿、食品工場排水その他の産業排液などがあげられる。
【０００８】
本発明の反応工程はこのような被処理液を好気性または嫌気性下に生物処理を行って有機物その他の不純物を分解、除去する工程である。このような生物処理には一般に好気性処理及び嫌気性処理があげられる。好気性処理は、好気性微生物の作用により好気状態で処理を行う方法であり、活性汚泥法のように、被処理液と浮遊状態の活性汚泥を混合曝気する方法が一般的であるが、活性汚泥を担体に支持させて曝気する方法、その他スカムが発生する好気性処理が含まれる。嫌気性処理は嫌気性微生物の作用により嫌気性下に処理を行う方法であり、嫌気性消化のほか、ＵＡＳＢ法、流動床法などの高負荷嫌気性処理も含まれる。また好気性処理と嫌気性処理を組合せた処理もあり、嫌気性消化等の一般的な嫌気性処理と、活性汚泥処理法等の一般的な好気性処理の組合せのほか、生物学的な硝化と脱窒を組合せた硝化脱窒法なども含まれる。
【０００９】
本発明の処理系は上記のような反応工程のほかに固液分離工程および返送工程を含む。固液分離工程は反応系の反応液を固液分離し、分離液と分離汚泥に分離する工程である。分離液は処理液として排出される。返送工程は分離汚泥を返送汚泥として反応系に返送する工程である。この場合反応系が複数の反応槽、例えば好気性反応槽と嫌気性反応槽を有するときには、１または複数の反応槽に汚泥を返送することができる。
【００１０】
本発明ではこのような処理系において生成するスカムを収集工程において収集し、収集したスカムをオゾン処理工程でオゾン処理して反応工程に供給する。スカム収集工程は処理系のスカムの発生する部分からスカムを収集するように設けられる。このようなスカム発生部分としては、反応工程における反応槽としての好気性反応槽（例えば曝気槽、硝化槽）、嫌気性反応槽（例えば消化槽、嫌気槽、脱窒槽）、貯槽、その他の槽、ならびに固液分離工程における固液分離槽などがあげられるが、特に固液分離工程に設けるのが好ましい。スカム収集手段としてはレーキ等の掻取装置が一般的であるが、液面へのガス噴射等により一か所に集め、液を同伴した状態で抜き出すこともできる。
【００１１】
オゾン処理工程では、反応工程の反応液の一部および／または固液分離工程で分離される分離汚泥の一部と、収集スカムとを同時にオゾン処理して反応工程に供給する。これにより汚泥の減容化ができ、系外に排出する余剰汚泥を減少させ、場合によってはゼロにすることができる。
【００１２】
オゾン処理は、収集スカムおよびオゾン処理される一部の汚泥（以下、両者を併せて収集スカム・汚泥という）をオゾンと接触させればよく、オゾンの酸化作用により汚泥は易生物分解性に改質される。オゾン処理はｐＨ５以下の酸性領域で行うと酸化分解効率が高くなる。このときのｐＨの調整は、硫酸、塩酸または硝酸などの無機酸をｐＨ調整剤として収集スカム・汚泥に添加するか、収集スカム・汚泥を酸発酵処理して調整するか、あるいはこれらを組合せて行うのが好ましい。ｐＨ調整剤を添加する場合、ｐＨは３〜４に調整するのが好ましく、酸発酵処理を行う場合、ｐＨは４〜５となるように行うのが好ましい。
【００１３】
オゾン処理は、収集スカム・汚泥または酸発酵処理液をそのまま、または必要により遠心分離機などで濃縮した後ｐＨ５以下に調整し、オゾンと接触させることにより行うことができる。接触方法としては、オゾン処理槽に収集スカム・汚泥を導入してオゾンを吹込む方法、機械撹拌による方法、充填層を利用する方法などが採用できる。オゾンとしてはオゾンガスの他、オゾン含有空気、オゾン化空気などのオゾン含有ガスが使用できる。オゾンの使用は０．００２〜０．１ｇ−Ｏ₃／ｇ−ＳＳ、好ましくは０．０１〜０．０８ｇ−Ｏ₃／ｇ−ＳＳとする。オゾン処理により収集スカム・汚泥は酸化分解されて、ＢＯＤ成分に変換される。オゾン処理する汚泥乾物量はオゾン処理槽１ｍ³あたり０．７〜１５０ｋｇ−ＳＳ／ｈ、好ましくは１〜７５ｋｇ−ＳＳ／ｈ程度とする。
【００１４】
収集スカム・汚泥をオゾン処理して易生物分解性に改質した改質汚泥は反応工程に供給することにより、反応工程で生物処理を受け有機物が分解する。収集スカムの場合は構成微生物である糸状菌がオゾンにより殺菌されて反応工程に供給されるため、処理系全体の糸状菌が少なくなり、スカムの発生が少なくなる。スカムの回収およびオゾン処理を行わない場合には、処理系全体の糸状菌が多くなるほか、スカムの一部が剥離して液中に分散すると、糸状菌が植種されたことになり、糸状菌の増殖速度が大きくなる。また固液分離工程のスカムが剥離すると返送汚泥に混入して反応系へ返送されるため、糸状菌が処理系全体に植種されることになり、スカムの発生は多くなる。従って収集スカムは全量をオゾン処理して反応工程に供給するのが好ましい。
【００１５】
一方、汚泥をオゾン処理すると易生物分解性に改質され、反応工程で資化されて無機化するため、汚泥減容化のためにも好ましい。固液分離工程で発生する余剰汚泥を全てオゾン処理して反応系へ供給すると、これが資化されて減容化するが、この資化に伴って微生物が増殖し、新しい汚泥が生成する。このときの汚泥の無機化率は約３０％とされているので汚泥増殖分の約３倍の汚泥を引き抜き、オゾン処理して反応工程に供給すると、実質的に余剰汚泥の生成をゼロにすることができる。
【００１６】
【発明の効果】
本発明によれば、スカムをオゾン処理して反応工程に供給することにより、簡単な装置と操作により効果的にスカムの発生を防止することができ、しかも汚泥発生量も少なくすることが可能である。
また固液分離工程のスカムをオゾン処理して反応工程に供給することにより、固液分離工程のスカムを少なくして、返送汚泥に混入する糸状菌数を少なくすることができ、これにより他の部分のスカムを収集およびオゾン処理しなくても処理系全体のスカムの発生を少なくすることができる。
さらに反応工程の反応液の一部および／または固液分離工程の分離汚泥をオゾン処理して反応工程に供給することにより、余剰汚泥を減容化し、場合によっては実質的にゼロにすることができる。
そして固液分離工程の収集スカムと、反応液の一部および／または分離汚泥の一部を同時にオゾン処理して反応工程に供給することにより、簡単な装置と操作でより効率よくスカムの発生と汚泥の減容化が達成できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面により説明する。
図１は実施形態の生物処理方法を示すフロー図であり、有機性およびアンモニア性窒素を含む有機性排液を生物学的硝化した硝化液を被処理液とする生物学的脱窒法に適用した例を示す。
図１において、１は反応槽で、脱窒槽２および曝気槽３から構成される。４は固液分離槽、５はスカム収集器、６はオゾン処理槽、７はオゾン発生器である。
【００１８】
有機性およびアンモニア性窒素を含む有機性排液を生物学的硝化した被処理液を、まず反応工程として反応槽１の脱窒槽２にライン１１から導入し、嫌気状態に保って攪拌機１３により撹拌し、脱窒菌の作用により生物学的な脱窒反応により硝酸性または亜硝酸性窒素を窒素ガスに還元して脱窒を行うとともに、改質汚泥を分解する。脱窒液はライン１４から曝気槽３に導入し、ライン１５から空気を散気管１６に送って曝気し、好気性微生物の作用により残留する未分解の改質汚泥を分解する。
【００１９】
曝気液は固液分離工程としてライン１７から固液分離槽４に送り、固液分離を行う。分離液はオーバーフロー樋１８から処理液としてライン１９に取り出す。分離汚泥の一部は返送工程においてライン２１から返送汚泥として脱窒槽２に返送する。分離汚泥の他の一部は引抜汚泥としてライン２２からオゾン処理槽６へ送る。固液分離槽４では液面に沿ってスカム収集器５としてのレーキを回転させることにより、液面に生成されるスカム２３を掻き集め、スカム受２４に収集してライン２５からオゾン処理槽６に送る。
【００２０】
オゾン処理槽６ではオゾン処理工程としてライン２２、２５から引抜汚泥と収集スカム（収集スカム・汚泥）を導入し、オゾン発生器７で発生するオゾン含有ガスをライン２６から注入してオゾン処理を行い、収集スカム・汚泥を酸化して易生物分解性に改質するとともに、スカム生成の原因となる糸状菌を殺菌する。
改質汚泥はライン１２から基質として脱窒槽２に供給する。
【００２１】
脱窒槽２では改質汚泥を基質とし、非処理液に含まれる硝化液の亜硝酸性または硝酸性窒素を酸素源として生物脱窒が行われ、有機物が分解する。ここでは収集スカム・汚泥をオゾン処理して易生物分解性に改質した改質汚泥も基質として資化されるため、汚泥発生量は少なくなる。前述のように汚泥増殖量の約３倍の分離汚泥をオゾン化して供給すると、余剰汚泥は実質的に発生しなくなり、スカム処理、汚泥処理の必要がなくなる。
【００２２】
一方、スカムの収集とオゾン処理により、スカムを形成する糸状菌は殺菌され、全体の菌類に対する糸状菌の割合は低くなり、スカムの発生が防止される。このため固液分離工程のスカムのみを収集してオゾン処理することにより、脱窒槽や硝化槽等の他の反応槽等におけるスカム発生も抑制することができる。脱窒槽や曝気槽等のスカムも収集してオゾン処理してもよく、これによりさらにスカム発生抑制効果は高くなる。
【００２３】
なお、上記の例では反応工程として脱窒槽２と曝気槽３からなる反応槽１を用いる例を示したが、反応槽１としては硝化槽のような嫌気性処理槽や曝気槽のような好気性処理槽の単独の槽でもよく、またこれらを組合せた複合の槽でもよい。また処理系として反応槽１と固液分離槽４からなる例を示したが、他の槽をさらに設けてもよい。
【００２４】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。各例中％は重量％である。
【００２５】
実施例１、比較例１
容量６００Ｌ（liter）の脱窒槽、容量１００Ｌの曝気槽、容量３００Ｌの固液分離槽から構成される図１の処理装置を２系列用いて、し尿を硝化処理した処理液上澄液を処理した。被処理液はし尿を好気処理して有機性およびアンモニア性窒素を硝酸性窒素に酸化させた硝化液の上澄液であり、水道水で希釈して硝酸性窒素を５００ｍｇ−Ｎ／Ｌ含むように調整した。ここではスカムの発生が起きやすくするため、意図的に微量（５ｍｇ／Ｌ）のタービンオイルを被処理液に加えた。上記被処理液をポンプを用いて１，０００Ｌ／ｄの流量で脱窒槽に流入させた。脱窒槽にはＯＲＰ計を設け、ＯＲＰが−１００〜−５００ｍＶとなるように、５０％メタノール液を自動的に注入した。脱窒槽および曝気槽はｐＨ６．８〜７．８の範囲内に有るように調整を行った。一方の系列には固液分離槽水面にレーキ状のスカム収集装置を設け、収集したスカムと、固液分離槽の引抜汚泥７０Ｌ／ｄを、希塩酸を用いてｐＨ３．０〜３．５に調整してから、オゾン処理槽でオゾンと反応させ、脱窒槽に供給した（実施例１）。オゾンの注入量は、汚泥ＶＳＳの２％とした。
他方の系列では、スカムの収集・オゾン処理を行わず、固液分離槽濃縮汚泥のみをオゾン処理するとした（比較例１）。処理水にスカムが流出したが、そのまま処理を続行した。
【００２６】
スカムの発生量は脱窒槽、曝気槽、固液分離槽のそれぞれの水面積に占めるスカムの面積を目測で一日一回記録し、また、スカムの厚さを一日一回測定して記録した。
上記２系列の処理について約６０日間の連続運転を行い、処理水の水質分析を週５回行った。処理水の窒素濃度は実施例１および比較例１の系列とも常に５ｍｇ／Ｌ以下であり、窒素除去は良好であった。
一方、処理水ＳＳ濃度は、実施例１が５０ｍｇ／Ｌ以下であったのに対し、比較例１では時々スカムが処理水に流出し、平均で１００ｍｇ／Ｌ、最大では５６０ｍｇ／Ｌに達した。
脱窒槽、曝気槽の汚泥濃度は、実施例１、比較例１共に４，０００〜５，２００ｍｇ−ＶＳＳ／Ｌの範囲内で安定していた。両方の系とも余剰汚泥の引抜は行わなかった。
脱窒槽のスカム面積および厚さを図２（ａ）、（ｂ）に示し、曝気槽のスカム面積および厚さを図３（ａ）、（ｂ）に示した。これらの図から、スカムをオゾン処理することにより、スカムの発生量が抑制されたことが明らかであった。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態の生物処理方法を示すフロー図である。
【図２】（ａ）は実施例１および比較例１の脱窒槽のスカム面積、（ｂ）はスカム厚さを示すグラフである。
【図３】（ａ）は実施例１および比較例１の曝気槽のスカム面積、（ｂ）はスカム厚さを示すグラフである。
【符号の説明】
１反応槽
２脱窒槽
３曝気槽
４固液分離槽
５スカム収集器
６オゾン処理槽
７オゾン発生器
１３撹拌機
１６散気管
１８オーバーフロー樋
２３スカム
２４スカム受

Claims

被処理液を好気性または嫌気性下に生物処理する反応工程と、
反応工程の反応液を固液分離する固液分離工程と、
固液分離工程の分離汚泥の少なくとも一部を反応工程に返送する返送工程と、
反応工程および／または固液分離工程において液面に発生するスカムを収集するスカム収集工程と、
反応工程の反応液の一部および／または固液分離工程の分離汚泥の一部と収集スカムとを、ｐＨ５以下かつオゾン注入量０．００２〜０．１ｇ−Ｏ _３／ｇ−ＳＳでオゾン処理して反応工程に供給するオゾン処理工程と
を含む生物処理方法。