JP4680403B2

JP4680403B2 - 排水処理方法及び装置

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Publication number: JP4680403B2
Application number: JP2001067079A
Authority: JP
Inventors: 和義高橋; 慎一山田
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Environment Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Environment Co Ltd
Priority date: 2001-03-09
Filing date: 2001-03-09
Publication date: 2011-05-11
Anticipated expiration: 2021-03-09
Also published as: JP2002263676A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機性排水等を生物処理する排水処理方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、下水、産業廃水等の有機性排水（排水、汚水）の処理には、活性汚泥法が代表的な方法として用いられている。このような方法を用いた生物処理においては、排水中の有機物の処理に伴って余剰汚泥が大量に発生する傾向にある。通常、この余剰汚泥は、脱水された後、そのままの状態で投棄・廃棄処分されるか、焼却処分されている。しかし、近年、廃棄物処分場不足、燃焼に伴うダイオキシン等の有害な有機性塩素化合物の発生が大きな問題となっており、余剰汚泥の少ない生物処理技術が切望されている。
【０００３】
このような要求に応えるべく、余剰汚泥の減容化の方法として（ａ）オゾンを使用する方法、具体的には、有機性排水を活性汚泥で処理し、その処理水中の汚泥を固液分離し、分離された汚泥の一部を生物処理槽に返送すると共に、他部をオゾンと反応させて可溶化した後、生物処理槽に戻して処理する方法が知られている。この方法は、オゾンを用いて汚泥を可溶化した後、生物処理する方法であるが、これに代わる汚泥の可溶化法として、（ｂ）汚泥をフェントン酸化する方法、（ｃ）汚泥をアルカリ性叉は酸性に保持して可溶化する方法、（ｄ）汚泥を加熱処理して可溶化する方法、（ｅ）超音波を利用する方法、（ｆ）汚泥をミル破砕（硬質ビーズ等による機械的破砕）する方法等も知られている。
【０００４】
上記の方法は何れも発生汚泥の削減効果を有するが、汚泥を可溶化すると細胞内に濃縮されていた窒素、リン等が放出されるので、処理済水中の窒素やリン等の富栄養化成分の濃度が高くなるという問題がある。このような処理済水が、海洋、河川、湖沼等、特に閉鎖水域等に流入すると、水質悪化を引き起こす要因となり易い。
【０００５】
また、窒素やリンだけでなく、その他の種々の成分も溶出叉は放出される傾向にある。これらのうちＢＯＤ成分は、生物処理槽内の処理で分解され得るが、ＣＯＤ成分、着色物質等は分解処理され難く、これらの難分解性成分によっても処理済水の水質が悪化する傾向にある。さらに、微生物に吸着されていた重金属等の溶出もみられ、それらの濃度が増加するといった問題もある。
【０００６】
このような問題の解決、特にリン等の富栄養化成分の低減を図る方法として、例えば以下の方法が提案されている。
（ｇ）発生した余剰汚泥をオゾン処理した後、分離液と濃縮汚泥とを固液分離し、濃縮汚泥は生物処理槽へ返送し、分離液は無機凝集剤を添加してリン等を除去した後、生物処理槽に返送して処理する方法（例えば、特開平７−２６０２５３号公報、特開平９−９９２９２号公報等参照）。
（ｈ）発生した余剰汚泥を、オゾン処理した後、主ラインに設けた別の生物処理槽（曝気槽）に供給して更に好気性処理する。次いで、それを汚泥と分離液とに固液分離し、汚泥を最前段の生物処理槽に返送する一方、分離液に無機凝集剤を添加してリン等を除去し、凝集処理水として別に取り出す方法（例えば、特開平１０−１５６３８１号公報等参照）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記（ｇ）の方法では、分離液中のリン等を除去することが可能ではあるが、生物処理槽に返送した汚泥中のリン等は除去できないという課題がある。また、上記（ｈ）の方法は、上記（ｇ）の方法に比してリン等の除去性能の向上が期待されるものの、生物処理槽を少なくとも二つ必要とし、初期コストの増大だけでなく処理工程が複雑となってしまう問題点を有している。
【０００８】
さらに、上記（ｇ）及び（ｈ）の方法は、ともに余剰汚泥の可溶化に伴って溶出するリン等の除去に考慮がなされているのみであり、有機性排水の原水に元来含まれており生物処理工程すなわち生物処理槽と固液分離槽とでは除去できないリン等は、そのまま処理済水中に残存してしまうという根本的な問題がある。
【０００９】
そこで、本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、有機性排水の生物処理に伴って発生する余剰汚泥を十分に削減できると共に、処理済水の性状（水質）を改善できる排水処理方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明による排水処理方法は、（１）有機性排水を活性汚泥により生物処理する生物処理工程と、（２）有機性排水の生物処理で得られた処理済水と活性汚泥とを分離する固液分離工程と、（３）活性汚泥の少なくとも一部を可溶化する汚泥可溶化工程とを備える方法であって、（４）生物処理工程で処理される有機性排水に、叉は、生物処理工程が実施された後で且つ固液分離工程が実施される前の有機性排水に凝集剤を添加する凝集剤添加工程と、（５）汚泥可溶化工程で得られた溶液に含まれる凝集剤による凝集を行う凝集工程とを更に備えることを特徴とする。なお、固液分離工程からの活性汚泥の一部を生物処理工程へ返送するようにしてもよい。
【００１１】
このような構成を有する排水処理方法では、生物処理工程において有機性排水が活性汚泥により生物処理されて処理済水が得られる。この際、有機性排水には、凝集剤添加工程の実施によって凝集剤が添加され、有機性排水に含まれるリン等の富栄養化成分、ＣＯＤ成分、色度に関係する着色成分等が、不溶性リン酸化合物等の不溶性塩へと変換されて固形分となり、或いはその固形分や凝集物に取り込まれ、処理済水への移行が防止される。
【００１２】
次いで、固液分離工程において、この不溶性塩及び凝集物（沈殿、凝集体）を含んだ活性汚泥と処理済水とが固液分離される。活性汚泥の一部が生物処理工程へ返送される場合には、その汚泥は生物処理に循環使用される。このとき、返送された活性汚泥には、有機性排水に含まれていたリン等が可溶状態で取り込まれている可能性があり、生物処理工程で再び排水中に溶出叉は放出され得るが、上述の凝集剤の添加・凝集によって固形分となるので、このようなリン等が処理済水への移行することも防止される。
【００１３】
一方、活性汚泥は有機性排水中の有機物を栄養源として増殖する傾向にあり、生物処理工程を経たこの活性汚泥の少なくとも一部は余剰汚泥として引き抜かれ、汚泥可溶化工程において、その大部分が可溶化される。これにより、汚泥の生物細胞内に取り込まれたリンやその他の物質が溶液中に溶出する。このとき、リンを含む不溶性塩や凝集物の一部は、溶解したり、或いは微粒子状となって溶液中に分散する。こうして、汚泥可溶化工程で得られるリン等を含む溶液中には、凝集剤の一部が可溶成分叉は分散成分として存在する。
【００１４】
次いで、凝集工程において、例えば、液性を適宜調整することで、溶解叉は分散状態の凝集剤により再び凝集反応させる。このような凝集剤の言わば再凝集により、リン等の物質は凝集物中に包含され、これにより液相から回収除去される。この際、リン等の回収効率を高める観点からは、凝集剤による凝集（再凝集）を行う前に、溶液中の凝集物を可能な限り溶解させることが好ましい。さらに、得られた凝集物と溶液とを固液分離し、有機性排水に含まれていた或いは余剰汚泥に摂取されたリン等の富栄養化成分等を含む凝集物を系外へ排出し、且つ、リン等を含まない分離液が生物処理工程へ返送され得る。
【００１５】
より具体的には、固液分離工程においては、処理槽内に設置した浸漬型膜を用いて活性汚泥と処理済水とを膜分離し、且つ、その処理槽内において生物処理工程と固液分離工程とを実施すると好ましい。
【００１６】
このように膜分離による固液分離を行えば、生物処理を行うための処理槽叉は反応槽と、固液分離を行うための固液分離槽とを一つ叉は一種類の処理槽で兼ねることができ、しかも、生物処理工程と固液分離工程とを実質的に同時に行い得る。よって、装置叉は設備の縮小が図られると共に、処理効率が向上される。
【００１７】
さらに、凝集剤添加工程において使用する凝集剤としては、例えば、イオン性叉は非イオン性高分子凝集剤、無機系凝集剤等を用いることができ、なかでも、鉄系凝集剤（塩化第二鉄、ポリ硫酸第二鉄等）、アルミニウム系凝集剤（硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム等）、カルシウム系凝集剤（水酸化カルシウム、酸化カルシウム等）、等の無機系凝集剤を用いると好ましく、特に、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム等のアルミニウム化合物、叉は、塩化第二鉄、ポリ硫酸第二鉄等の鉄化合物を含むものを用いると一層好適である。
【００１８】
このようなアルミニウム化合物及び鉄化合物を含むものを凝集剤として用いた場合、凝集物（凝集体）は主として水酸化物沈殿で構成され、その優れた共沈作用によって溶液中のリン等の回収除去性能を更に向上できる利点がある。また、これらは工業上の利用性及び取扱性にも優れている点においても有利である。
【００１９】
またさらに、凝集工程が、汚泥可溶化工程を実施した後に上記溶液に、例えば硫酸、塩酸等の無機酸、叉は有機酸、等の酸を添加する酸添加ステップと、酸を添加したその溶液に、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム等の水酸化物、酸化物、炭酸塩、塩基性炭酸塩等のアルカリを添加するアルカリ添加ステップとを有することが望ましく、上述の如く凝集剤としてアルミニウム化合物叉は鉄化合物を用いた場合に特に有用である。
【００２０】
このような凝集工程を採用すれば、汚泥可溶化工程で溶解されなかった鉄やアルミニウムの水酸化物等の凝集物といった不溶解成分が、酸添加ステップにおいて溶解される。これにより、溶液中の凝集剤濃度が高められ、さらに、凝集物に物理的に吸着、吸蔵等されていたリン等も一旦溶液中に放出される。そして、アルカリ添加ステップを実行すれば、凝集剤による凝集（再凝集）が確実に行われ、溶液中のリン等が高効率で凝集物中に取り込まれる。
【００２１】
なお、酸添加ステップで添加する酸としては、それ自体がプロトンの供与体である必要はなく、溶解状態で酸を遊離する化合物、例えば無機酸叉は有機酸の塩を用いてもよく、その意味において、凝集剤としての鉄やアルミニウム等の硫酸塩や塩化物等を必要に応じて追加添加してもよい。
【００２２】
また、本発明による排水処理装置は、本発明の排水処理方法を有効に実施するためのものであり、（１）有機性排水が供給され、その有機性排水が活性汚泥により生物処理される生物処理部と、（２）生物処理部に接続されており、生物処理部で得られた処理済水と活性汚泥とが分離される固液分離部と、（３）固液分離部に接続されており、活性汚泥の少なくとも一部が供給され可溶化される汚泥可溶化部とを備えるものであって、（４）生物処理部よりも前段の部位、生物処理部、叉は、生物処理部と固液分離部との間の部位に凝集剤を添加する凝集剤添加部と、（５）汚泥可溶化部の後段に設けられており、汚泥可溶化部で得られた溶液に含まれる凝集剤による凝集が行われる凝集部とを更に備えることを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。また、図面の寸法比率は、図示の比率に限られるものではない。
【００２４】
図１は、本発明による排水処理装置の好適な一実施形態を模式的に示す構成図である。排水処理装置１０は、有機性排水である原水Ｗが配管ライン（以下、ラインという）Ｌ１を介して供給される生物処理槽１（生物処理部）と、この生物処理槽１にラインＬ２を介して接続された固液分離槽２（固液分離部）とを備えるものである。この生物処理槽１は、活性汚泥を含んでおり、ブロアＶに接続された散気管等の曝気機１ａが内部に設けられている。ブロアＶからは空気等の酸素ガスを含むガスが曝気機１ａを通して生物処理槽１内に供給されるようになっている。さらに、生物処理槽１と固液分離槽２とは、ラインＬ４によっても接続されている。
【００２５】
また、生物処理槽１には、凝集剤Ｘを保持する凝集剤供給槽９（凝集剤添加部）が接続されている。ここで、凝集剤Ｘとしては、例えば、イオン性叉は非イオン性高分子凝集剤、無機系凝集剤等を用いることができ、無機系凝集剤としては、鉄系凝集剤（塩化第二鉄、ポリ硫酸第二鉄等）、アルミニウム系凝集剤（硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム等）、カルシウム系凝集剤（水酸化カルシウム、酸化カルシウム等）、等が挙げられ、これらを単独で或いは二種以上混合して使用することができる。
【００２６】
これらのなかでは、共沈作用の優位性の観点から、特に、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム等のアルミニウム化合物、叉は、塩化第二鉄、ポリ硫酸第二鉄等の鉄化合物を含むものを用いることが望ましい。また、凝集剤Ｘの添加量は、活性汚泥Ｓの性状、原水Ｗの液性、凝集剤Ｘの性状や種類等に応じて適宜調節することができ、一例として、リン１モルあたり１〜１０モルの割合で添加し得る。
【００２７】
さらに、固液分離槽２には、オゾン含有ガスＧｏのガス供給源５に接続されたオゾン処理槽３（汚泥可溶化部）がラインＬ５を介して接続されている。また、オゾン処理槽３の後段には、酸を保持する酸供給槽Ａが接続された溶解槽４、アルカリを保持するアルカリ供給槽Ｂが接続された凝集槽６、及び固液分離槽７が、それぞれラインＬ６，Ｌ７，Ｌ８を介して連設されている。このように、酸供給槽Ａ、溶解槽４、アルカリ供給槽Ｂ、及び凝集槽６から凝集部が構成されている。
【００２８】
また、酸供給槽Ａの酸としては、例えば硫酸、塩酸等の無機酸、叉は有機酸を好ましく用いることができ、或いは、それ自体がプロトン供与体である必要はなく、溶解状態で酸を遊離する化合物、例えば無機酸叉は有機酸の塩を用いても構わず、上述したように鉄やアルミニウム等の硫酸塩や塩化物等を凝集剤Ｘとして使用する場合には、その凝集剤Ｘを酸源として酸供給槽Ａに貯留してもよい。一方、アルカリ供給槽Ｂのアルカリとしては、好ましくはナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム等の水酸化物、酸化物、炭酸塩、塩基性炭酸塩等のアルカリが適宜使用される。
【００２９】
このような構成を有する排水処理装置１０を用いた本発明の排水処理方法の一例について以下に説明する。まず、生物処理槽１にラインＬ１を通して有機性排水の原水Ｗを供給すると共に、その原水Ｗに凝集剤供給槽９から凝集剤Ｘを添加する（凝集剤添加工程）。次いで、ブロアＶを運転して生物処理槽１内に空気等を供給し、原水Ｗと活性汚泥との混合液である被処理水Ｗｋを攪拌曝気しながら好気性処理する（生物処理工程）。
【００３０】
添加された凝集剤Ｘは、被処理水Ｗｋの液性等の処理条件に応じて凝集作用を生じさせる。このとき、原水Ｗ中に含まれていた有機性排水に含まれるリン等の富栄養化成分、ＣＯＤ成分、色度に関係する成分等が、不溶性リン酸化合物等の不溶性塩へと固形化されたり、或いは凝集物（凝集体）に取り込まれる。具体的には、凝集剤Ｘとして例えば鉄やアルミニウムの化合物（塩化物、硫酸塩等）を用いた場合には、凝集物としてそれら金属の水酸化物が生じ易く、リンの不溶性塩として、リン酸鉄、リン酸アルミニウム等が生ずる。また、金属水酸化物の凝集作用によって、リン酸塩及び／叉はその他の物質も共沈する。
【００３１】
次に、処理が施こされた被処理水Ｗｋを、ラインＬ２を通して固液分離槽２へ移送し、液分である処理済水Ｗｓと、リン等の不溶性塩や凝集物を含んだ固形分としての活性汚泥Ｓとに分離する（固液分離工程）。この処理済水Ｗｓは、清澄水としてラインＬ３を通して外部へ取り出す。上述の如く、原水Ｗに元来含まれていたリン等の富栄養化成分、ＣＯＤ成分、色度に関係する成分等は、殆ど大部分が活性汚泥Ｓ側へ移行するので、処理済水Ｗｓのリン等の濃度が格段に低減される。
【００３２】
また、処理済水Ｗｓと分離した活性汚泥Ｓを、固液分離槽２の底部から引き抜き、その一部を返送汚泥としてラインＬ４を通して生物処理槽１へ返送する。返送された活性汚泥Ｓは、生物処理槽１内において原水Ｗの生物処理に供され、循環使用される。返送された活性汚泥Ｓには、原水Ｗに含まれていたリン等が取り込まれている可能性があり、この場合には、生物処理槽１内の被処理水Ｗｋ中にリン等が放出され得る。しかし、これらのリン等は、上述した凝集剤Ｘの添加・凝集によって固形分とされるので、処理済水Ｗｓへの移行が防止される。
【００３３】
他方、固液分離槽２で分離された活性汚泥Ｓの残部を余剰汚泥としてラインＬ５を通してオゾン処理槽３へ導入する。それから、オゾン処理槽３内にガス供給源５からオゾン含有ガスＧｏを曝気供給する。このときのオゾン含有ガスＧｏの供給量としては、活性汚泥Ｓの１ｇあたり、好ましくは０．００５〜０．５ｇ−Ｏ₃、より好ましくは０．０１〜０．２ｇ−Ｏ₃のオゾン量となるようにすると好適である（［ｇ−Ｏ₃］は、オゾンの質量を示す。）。
【００３４】
オゾン処理槽３では、活性汚泥Ｓがオゾン含有ガスＧｏによる酸化反応によって分解され可溶化される（汚泥可溶化工程）。具体的には、活性汚泥Ｓが酸化分解により改質され、ＣＯ₂、Ｈ₂Ｏ等、叉は、炭水化物、蛋白質、それらの有機酸、低級炭化水素等へと変換される。移送される活性汚泥Ｓは通常スラリー状を成しており、活性汚泥Ｓのこのような分解・可溶化によって溶液状態となる。この溶液中には、活性汚泥Ｓの生物細胞内に取り込まれていたリンやその他の物質、更には活性汚泥Ｓを含む凝集物等に物理的に吸着等していたものが溶出叉は放出される。また、この際に、リンを含む不溶性塩や凝集物の一部がその溶液中に溶解したり、或いは微粒子状となって分散され得る。
【００３５】
なお、オゾン含有ガスＧｏ中のオゾンの含有率としては、特に限定されるものではないが、取扱性、入手容易性等を考慮すれば、数百ｐｐｍ〜数％程度が現実的に使用し易い範囲と考えられる。さらに、オゾン処理槽３における活性汚泥Ｓの滞留時間（保持時間）すなわち酸化処理時間は、オゾン含有ガスＧｏの種類、濃度、供給流量、活性汚泥Ｓの量等の各種条件によって適宜設定される。
【００３６】
次に、凝集物等の不溶解残渣を含む混合溶液をラインＬ６を通して溶解槽４へ供給すると共に、酸供給槽Ａから溶解槽４内へ酸を供給して溶液の液性を所定の酸性域のｐＨとする。これにより、溶液中の凝集物を溶解して凝集剤を溶出させる（酸添加ステップ）。例えば、水酸化アルミニウム等の水酸化物である凝集物を酸添加ステップにて溶解し、凝集剤として作用するアルミニウム化合物を溶出させる。また、この際に凝集作用で共沈していた物質や包含されていた不溶性塩等が溶液中に溶出、放出叉は分散される。
【００３７】
なお、前述したように、酸源として凝集剤Ｘを用いる場合には、凝集剤Ｘを構成する酸性分としての陰イオンが溶液中に供給されるため、その作用により水酸化物等の凝集物が溶解される。また、凝集剤Ｘが追加添加されることとなるので、後述する凝集工程でのリン等の回収効率がより向上される。さらに、他の酸に加えて凝集剤Ｘを追加添加した場合には、凝集物の溶解が促進されるので好ましい処理と言える。
【００３８】
次に、溶解槽４で得られた混合溶液をラインＬ７を通して凝集槽６へ移送すると共に、アルカリ供給槽Ｂから凝集槽６内へアルカリを供給して液性を先と異なる所定のｐＨ、好ましくは弱酸性から弱アルカリ性域のｐＨへ調整する（アルカリ添加ステップ）。これにより、溶液中の凝集剤の凝集作用でリン等は再び不溶性塩へ変換されると共に、再び水酸化物等の凝集物（凝集体）が生じ、言わば再凝集が行われる（凝集工程）。本工程で変換された、或いは、汚泥可溶化工程叉は酸添加ステップで溶出、放出若しくは分散されたリン等を含む不溶性塩、更には、他の富栄養化成分、難分解性のＣＯＤ成分、着色成分、重金属等は、凝集物と共沈し、それらが凝集物に包含された固形分が形成される。これにより、リン等は液相から殆ど除去される。
【００３９】
次いで、固液分離槽７で分離されたリン等を含む固形分Ｐを固液分離槽７から抜き出して系外へ排出し、回収して処分する。一方、固形分Ｐから分離された溶液成分としての分離液を、ラインＬ９を通して生物処理槽１へ戻入する。この溶液成分は、活性汚泥Ｓの分解生成物である有機物、ＢＯＤ成分等を含んでおり、これらは生物処理槽１内で活性汚泥Ｓの栄養分ともなって生物処理されるが、リン等の被除去成分は殆ど含まれないため、処理済水Ｗｓの水質が悪化するおそれはない。また、僅量のリン等が万一含まれていても、生物処理槽１内に供給される凝集剤Ｘによって共沈されるので、この点においても処理済水Ｗｓの性状（水質）の悪化が確実に防止される。
【００４０】
このように構成された排水処理装置１０及びそれを用いた排水処理方法によれば、生物処理槽１における生物処理工程が行われる原水Ｗに凝集剤Ｘが添加され、原水Ｗ中に含まれるリン等の可溶化成分、ＣＯＤ成分、色度に関係する着色成分、更には重金属等が固形分として除去されるので、従来に比して処理済水Ｗｓ中のこれらの被除去成分の濃度を格段に低減できる。よって、処理済水Ｗｓの性状（水質）を顕著に改善でき、ひいては処理済水Ｗｓが流入する水域等の水質の悪化を抑制できる。
【００４１】
また、生物処理槽１に返送された活性汚泥Ｓにリン等の成分が取り込まれており且つ生物処理槽１での生物処理に際してこのようなリン等の被除去成分が被処理水Ｗｋ中に放出されても、凝集剤Ｘの添加によって、処理済水Ｗｓとの分離除去がなされるので、返送された活性汚泥Ｓに起因する処理済水Ｗｓ中のリン等の濃度の増大が十分に抑えられる。これにより、処理済水Ｗｓの水質が悪化することを防止できる。
【００４２】
さらに、固液分離槽７から生物処理槽１へ戻入される溶液成分にリン等が僅かに含まれていたとしても、上記と同様に、生物処理槽１へ添加された凝集剤Ｘとの反応、共沈によって処理済水Ｗｓへの移行が抑止される。したがって、この場合にも処理済水Ｗｓ中のリン等の濃度上昇が抑えられ、処理済水Ｗｓの水質悪化を一層防止できる利点がある。
【００４３】
またさらに、活性汚泥Ｓのうちの一部が余剰汚泥としてオゾン処理槽３で可溶化処理されるので、余剰汚泥の十分な削減及び減容が達成される。それと共に、活性汚泥Ｓの可溶化に伴って汚泥細胞内から溶出するリン等が、溶解槽４及び凝集槽６における凝集剤の凝集作用によって液相から分離・除去されるので、生物処理槽１へ戻入される分離液中にリン等が殆ど混入することがない。万一混入しても、上述の如く被処理水Ｗｋから分離・除去されるので、処理済水Ｗｓの水質を良好に維持できる。
【００４４】
さらにまた、凝集剤Ｘとして無機系凝集剤、特に鉄系叉はアルミニウム系の凝集剤を用いると、その優れた共沈作用によって凝集効率つまりリン等の分離・除去効率を有意に向上できる。その結果、処理済水Ｗｓ中のリン等の被除去成分の濃度をより一層低減し、その水質を更に改善できる。
【００４５】
しかも、凝集工程として、溶解槽４において不溶解成分を酸によって一旦溶解させた後、凝集槽６で再凝集させるので、凝集効果が高く、液中のリン等を固相へ確実に移行させ易くなる。これにより、可溶化された活性汚泥Ｓに含まれていたリン等の分離・除去性能を高めることができる。加えて、原水Ｗに無機系固形分等の不溶解成分が元々含まれている場合に、その無機系固形分をも有効に凝集させて除去できる。よって、このような不溶解成分が処理済水Ｗｓに流出してしまうことも防止できる。
【００４６】
図２は、本発明による排水処理装置の他の実施形態を模式的に示す構成図である。排水処理装置２０は、（i）生物処理槽１内にラインＬ２３が接続された膜分離装置２１（固液分離部）が設けられており、（ii）生物処理槽１とオゾン処理槽３とがラインＬ２５で接続されており、且つ、（iii）ラインＬ２〜Ｌ４及び固液分離槽２を有しない、こと以外は図１に示す排水処理装置１０と同様に構成されたものである。
【００４７】
膜分離装置２１としては、例えば、浸漬膜を有する膜分離モジュールを備える浸漬型のもの等を用いることができる。この浸漬膜としては、中空糸、チューブラー、平膜等の膜を用いることができ、通常は、精密ろ過膜、限外ろ過膜等が使用される。
【００４８】
このような構成の排水処理装置２０では、生物処理槽１において、活性汚泥Ｓによる原水Ｗの生物処理及び凝集剤Ｘの添加が行われると共に、膜分離装置２１によって連続的叉は断続的に固液分離が行われる（固液分離工程）。膜分離によって得られたろ液は、凝集剤Ｘの凝集作用によってリン等の被除去成分が十分に除去されており、処理済水ＷｓとしてラインＬ２３を通して系外へ排出される。また、生物処理槽１内の活性汚泥Ｓは、必要に応じて随時オゾン処理槽３へ導入されて可溶化され、溶解槽４及び凝集槽６における凝集工程が施される。
【００４９】
この排水処理装置２０によれば、生物処理工程と固液分離工程とが同一の処理槽、つまり生物処理槽１内で実行され、これにより、別の固液分離槽（例えば、図１に示す固液分離槽２）が不要となる。よって、排水処理装置２０の装置構成を簡略化でき、経済性を向上できる。また、生物処理工程と固液分離工程とを実質的に一工程とし得るので、工程数を削減した場合と同様な効果すなわち処理効率の向上、及び、工程管理の平易化を図ることができる。
【００５０】
なお、上述した各実施形態において、固液分離槽２，７としては、沈殿槽、浮上槽等、或いは、膜分離槽、ろ過槽等の各種のものを用いることができる。また、膜分離装置２１としては、浸漬型のもの以外にケーシング型のもの等を用いてもよい。さらに、凝集剤ＸをラインＬ１，Ｌ４，Ｌ９に添加してもよい。この場合にも、凝集剤Ｘは生物処理槽１に導入され、原水Ｗ中のリン等と十分に反応させたり、凝集物と共沈させることができる。またさらに、凝集剤ＸをラインＬ２に添加しても構わない。こうしても、固液分離槽２において、処理済水Ｗｓ中のリン等と凝集剤Ｘとを反応させ、更に共沈させ得る。よって、処理済水Ｗｓへのリン等の移行叉は混入を防止できる利点がある。
【００５１】
さらにまた、汚泥可溶化部として、ガス供給源５及びオゾン処理槽３に代えて、フェントン酸化処理、熱処理、アルカリ処理、酸処理、超音波処理、叉は、機械的破砕処理装置を設けてもよく、オゾン処理を含めてこれらの処理を二以上組合わせて実施してもよい。これらの方法は、汚泥の可溶化に一般的に用いられている方法であり、本発明においても有効な汚泥可溶化手段である。さらに、これらの可溶化方法に、曝気等による好気性処理、嫌気性処理、等の他の処理を組み合わせても好適である。
【００５２】
また、本発明による排水処理方法は、排水処理装置１０，２０を用いた形態に限定されるものではなく、生物学的硝化脱窒素法、すなわち嫌気的生物処理及び好気的生物処理の組み合わせ、叉は、それらを更に複数段繰り返す多段の生物処理法にも適用できる。これらのプロセスは、原水Ｗの性状等に応じて適宜組み合わせることができ、その場合には、下水、産業廃水等に含まれる窒素成分を十分に処理することが可能となる。
【００５３】
【実施例】
以下、本発明に係る具体的な実施例について説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００５４】
〈実施例１〉
図１に示す排水処理装置１０と同等の構成を有する装置を用い、ＢＯＤを１００ｍｇ／Ｌ（リットル；以下同様）、ＣＯＤを５０ｍｇ／Ｌ、リンを３．０ｍｇ／Ｌ含有する下水（有機性排水）を原水Ｗとして生物処理槽１に供給すると共に、凝集剤Ｘとしてポリ塩化アルミニウムから成る無機凝集剤を濃度（Ａｌ添加量相当）１０ｐｐｍとなるように添加した。これを、ＭＬＳＳ濃度３０００ｍｇ／Ｌ、滞留時間６時間で生物処理した後、固液分離槽２に移送し、処理済水Ｗｓと濃縮汚泥（活性汚泥Ｓ）とに分離した。
【００５５】
次に、濃縮汚泥（汚泥濃度約６５００ｍｇ／Ｌ）の大部分を生物処理槽１へ返送する一方、残部をオゾン処理槽３へ導入して可溶化した。次いで、オゾン処理槽３からの流出水（流出溶液）を溶解槽４へ導入し、硫酸を添加してｐＨが略３となるように調整し、これにより、凝集物等を溶解せしめた。その後、その溶解液を凝集槽６へ移送し、水酸化ナトリウムを添加してｐＨが略６となるように調整し、凝集剤Ｘによる凝集（再凝集）を行った。さらに、この凝集物を含む混合溶液を固液分離槽７に送り、リン酸アルミニウム、水酸化アルミニウム等を含む固形分を液相から分離除去し、得られた分離液を生物処理槽１へ戻入して処理した。
【００５６】
〈比較例１〉
溶解槽４及び凝集槽６を省いた装置を用いたこと、つまり凝集工程を実施しなかったこと以外は、実施例１と同様にして原水Ｗの処理を実施した。
【００５７】
〈比較例２〉
生物処理槽１に凝集剤Ｘを添加する代りに、溶解槽４に凝集剤Ｘを濃度１５００ｐｐｍとなるように添加したこと以外は、実施例１と同様にして原水Ｗの処理を実施した。
【００５８】
〈実施例２〉
排水処理装置１０の代りに、図２に示す排水処理装置２０と同等の構成を有する装置を用い、且つ、活性汚泥ＳのＭＬＳＳ濃度を６５００ｍｇ／Ｌとしたこと以外は、実施例１と同様にして原水Ｗの処理を実施した。なお、膜分離装置２１としては、浸漬型膜分離装置（浸漬平膜、ポリオレフィン製精密ろ過膜）を用いた。
【００５９】
〈処理済水の性状（水質）測定〉
各実施例及び比較例で得た処理済水Ｗｓの性状（水質）として、ＢＯＤ濃度、ＣＯＤ濃度、及びリン濃度を測定した。結果をまとめて表１に示す。
【００６０】
【表１】

【００６１】
これらの結果より、実施例の処理条件で得られた処理済水Ｗｓ中のＣＯＤ濃度は、比較例で得られた処理済水に比して有意に減少しており、リン濃度に至っては格別な低濃度化が達成されることが確認された。また、実施例１と比較例１とは生物処理槽１に凝集剤Ｘを添加する点で共通するものの、これらの結果の比較より、汚泥可溶化後に凝集工程を行う本発明による実施例１の処理方法が、処理済水Ｗｓ中のリン及びＣＯＤ濃度の低減に極めて有効であることが判明した。
【００６２】
さらに、実施例１と比較例２とは凝集剤Ｘを添加する部位（位置）が異なっており、これらの結果の比較から、汚泥可溶化後ではなく生物処理の段階で凝集剤Ｘを添加する実施例１の処理方法が、処理済水Ｗｓ中のリン及びＣＯＤ濃度の低減に非常に効果的であることが確認された。また、実施例２と実施例１とは活性汚泥ＳのＭＬＳＳ濃度が相違するものの、膜分離を用いた場合、工程及び装置構成の簡略化が達成されるのみならず、処理済水Ｗｓの更なる水質改善にも貢献し得ることが確認された。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の排水処理方法及び装置によれば、有機性排水の生物処理に伴って発生する余剰汚泥を十分に削減できると共に、処理済水の性状（水質）を格段に改善することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による排水処理装置の好適な一実施形態を模式的に示す構成図である。
【図２】本発明による排水処理装置の他の実施形態を模式的に示す構成図である。
【符号の説明】
１…生物処理槽（生物処理部）、２…固液分離槽（固液分離部）、３…オゾン処理槽（汚泥可溶化部）、４…溶解槽（凝集部）、５…ガス供給源、６…凝集槽（凝集部）、７…固液分離槽、９…凝集剤供給槽（凝集剤添加部）、１０，２０…排水処理装置、２１…膜分離装置（固液分離部）、Ａ…酸供給槽（凝集部）、Ｂ…アルカリ供給槽（凝集部）、Ｓ…活性汚泥、Ｗ…原水（有機性排水）、Ｗｓ…処理済水、Ｘ…凝集剤。

Claims

有機性排水を活性汚泥により生物処理する生物処理工程と、
前記有機性排水の生物処理で得られた処理済水と前記活性汚泥とを分離する固液分離工程と、
前記活性汚泥の少なくとも一部を可溶化する汚泥可溶化工程と、
を備える排水処理方法であって、
前記生物処理工程で処理される前記有機性排水に、叉は、該生物処理工程が実施された後で且つ前記固液分離工程が実施される前の前記有機性排水に凝集剤を添加する凝集剤添加工程と、
前記汚泥可溶化工程で得られた溶液に含まれる前記凝集剤による凝集を行う凝集工程と、
を更に備えることを特徴とする排水処理方法。
前記固液分離工程においては、処理槽内に設置した浸漬型膜を用いて前記活性汚泥と前記処理済水とを膜分離し、
該処理槽内において前記生物処理工程と該固液分離工程とを実施する、
ことを特徴とする請求項１記載の排水処理方法。
前記凝集剤添加工程においては、前記凝集剤として、アルミニウム化合物叉は鉄化合物を含む無機凝集剤を用いる、
ことを特徴とする請求項１叉は２に記載の排水処理方法。
前記凝集工程は、
前記汚泥可溶化工程を実施した後に前記溶液に酸を添加する酸添加ステップと、
前記酸を添加した前記溶液にアルカリを添加するアルカリ添加ステップと、
を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の排水処理方法。
有機性排水が供給され、該有機性排水が活性汚泥により生物処理される生物処理部と、
前記生物処理部に接続されており、該生物処理部で得られた処理済水と前記活性汚泥とが分離される固液分離部と、
前記固液分離部に接続されており、前記活性汚泥の少なくとも一部が供給され可溶化される汚泥可溶化部と、
を備える排水処理装置であって、
前記生物処理部よりも前段の部位、前記生物処理部、叉は、該生物処理部と前記固液分離部との間の部位に凝集剤を添加する凝集剤添加部と、
前記汚泥可溶化部の後段に設けられており、該汚泥可溶化部で得られた溶液に含まれる前記凝集剤による凝集が行われる凝集部と、
を更に備えることを特徴とする排水処理装置。