JP4786678B2 - 有機性排水の処理方法 - Google Patents

Description

本発明はＢＯＤ含有有機性排水を好気性微生物を用いて生物学的に処理する方法に関する。

ＢＯＤを含む有機性排水を活性汚泥で処理する方法は、従来から行われている代表的排水処理方法である。
この方法は、曝気しながら多量の空気を吹き込んで有機性排水を好気性生物汚泥で処理するものであり、曝気槽及び処理済み水と汚泥を分離するための沈澱槽を必要とするために相当な設置面積が必要であり、設置面積が確保できない場合には実施できない処理方法である。又、処理中に生成する余剰汚泥の処分にも経費が掛かる問題がある。

従って、本発明の目的は、高負荷処理が可能であり、少ない設置面積で済み、且つ曝気を必要としない好気性生物汚泥による有機性排水の処理方法を提供することである。

上記の目的は以下の本発明によって達成される。即ち、本発明は、硝酸イオン及び／又は亜硝酸イオンを添加したＢＯＤ含有有機性排水を生物学的に処理するに際し、硝酸イオン及び／又は亜硝酸イオンを加えた上記排水で馴養させた好気性生物汚泥を用い、処理槽内にタービン翼、スリットパドル翼及びこれらの組み合わせのいずれかの攪拌翼を有する攪拌機が設置された流動床装置で攪拌しながら処理した処理液を、さらに、活性汚泥法によって処理することを特徴とする有機性排水の処理方法である。

本発明によれば、従来の浮遊型活性汚泥法に比べて有機汚濁物質の高負荷処理が可能であり、設備面積が小さくて済み、装置のコンパクト化が可能な排水処理方法が提供される。

次に発明の好ましい実施態様を挙げて本発明を更に詳細に説明する。
本発明の特徴は、酸素源として硝酸イオン及び／又は亜硝酸イオンを使用してＢＯＤ含有排水を好気性生物汚泥で処理することである。

本発明で適用可能な排水は、処理すべきＢＯＤを含む有機性排水であれば特に制限されず、例えば、食品・飲料排水、製紙排水、発酵・醸造排水、化学・製薬排水、染色・精練排水等が挙げられる。該排水中のＢＯＤ濃度は特に制限されないが、通常ＢＯＤ濃度が１０００ｍｇ／ｌ程度までの排水はそのまま処理に供することができるが、さらに高度のＢＯＤ濃度の場合には希釈あるいは凝集沈澱処理等の前処理をすることで適用可能である。界面活性剤等の生物難分解性の有機物を含む場合には、本発明による処理後に吸着剤による処理等の他の方法で処理することができるが、本発明においては界面活性剤を含まない有機排水を使用することが好ましい。

本発明で上記の排水を処理するために使用する生物汚泥は、硝酸イオン及び／又は亜硝酸イオンを酸素源として有機物を分解する好気性生物汚泥であり、例えば、排水の脱窒汚泥、通常の活性汚泥を上記の排水とあるいは他の有機性排水と混合し、これらの排水を上記のイオンの存在下に処理して馴養させた汚泥等を用いることができる。このような生物汚泥は、そのままでも、あるいは担体に担持させて使用することもできる。本発明においては、担体を使用する場合には、従来から汚泥を担持するために使用されている担体はいずれも使用可能であり、特に制限されるものではない。又、担体の充填量も特に制限されず、ＢＯＤ処理負荷に応じて必要な量が充填される。処理槽に添加される生物汚泥の初期ＭＬＶＳＳは特に制限されないが、通常、公知の範囲を基に被処理排水が効果的に処理される濃度に設定される。

本発明では硝酸イオン及び亜硝酸イオン発生物質は被処理排水中及び／又は処理装置へ添加することができる。
硝酸イオン及び亜硝酸イオン発生物質としては、これらのイオンを発生する水溶解性化合物が好ましく、例えば、硝酸；硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、硝酸マグネシウム、硝酸アンモニウム等の硝酸塩；亜硝酸ナトリウム、亜硝酸カリウム、亜硝酸アンモニウム等の亜硝酸塩が挙げられる。これらは単独で、あるいは２種以上組み合わせて使用することができる。又、アンモニア含有排水の硝化液等も使用することができる。
硝酸イオン及び／又は亜硝酸イオンの添加量は、被処理排水中の全有機物質１Ｋｇに対して、通常、１／１０〜１／２Ｋｇ−Ｎ程度であり、被処理排水の処理の程度に応じて添加量を更に増減させることができる。

本発明の排水処理における処理槽としては、固定床及び流動床（上向流及び下向流式）のいずれも使用可能であり、曝気を必要としない点で従来の好気処理とは異なっている。流動床式装置は設置面積が少なくて済むというメリットがあり好ましいが、設置面積が確保できる場合には従来の曝気槽を用いることもできる。
又、処理槽における被処理排水の処理は、被処理排水と生物汚泥との接触を充分に行わせて処理効率を高めるために撹拌下に行うことが好ましい。
以下では、本発明の排水処理方法を流動床式装置を用いる場合を例に説明するが、本発明はこの例に限定されるものではない。流動床式装置においては、被処理排水は、上向流又は下向流を形成するように装置内に供給することができる。

図１に本発明で使用する装置の一例である上向流好気性流動床装置を示す。この装置も流動床式装置の一例である。
被処理排水（原水）２は、上向流好気性流動床装置１の下部に原水流入管３より上向流を形成するように供給される。硝酸イオン及び／又は亜硝酸イオンは酸素源供給配管４により被処理排水に添加される。該装置内で被処理排水は、硝酸イオン及び／又は亜硝酸イオン及び担体担持生物汚泥５とともに攪拌機６によって超緩速で攪拌され、被処理排水は該汚泥５と接触して処理されるとともに上向流が形成される。処理水は処理水集積部７に上昇し、処理水排出管８より下水に放流され、あるいは次の処理に送られる。

攪拌機６は、該装置の内容物をできる限り超緩速での攪拌が可能で、デッドスペースを可能な限り少なくするとともにチャネリングを防ぎ得るタイプのものが好ましく、例えば、攪拌翼がタービン翼、あるいはスリットパドル翼及びこれらを組み合わせたもの等が挙げられる。攪拌速度は、該装置の大きさによって異なるが、例えば、０．１〜５ｒｐｍ程度である。
このような攪拌翼を取り付けた攪拌機を使用することにより、微生物と原水との接触効率が著しく向上し、処理槽容積当たりの処理能力を向上させることが可能となる。

図１に示す装置は上記の攪拌機を設置した例であるが、攪拌機を設置しない装置も使用することができる。上向流の形成は、例えば、上記例と同様に装置の下端部から上向流を形成するように原水を供給する方法、装置を下端部で相互に連通した内管及び外管から構成し、内管の上部から原水を下向きに供給し、外管の下端から上向きの上昇流を形成する方法等が挙げられるが、これらの方法に限定されるものではない。又、下向流であっても構わない。

尚、上記の装置を使用する場合には、好気性生物汚泥を担体に担持させずに使用することもできるが、好気性生物汚泥を担体に担持させることによって、排水の装置への流入速度が速く、装置内の上向流速度が上昇した場合や排水中の有機物質の処理により炭酸ガス等の気体が発生した場合でも、汚泥の装置上部からの流出は防止され、装置内には汚泥が高濃度に保持され、高負荷処理が可能となるので、該微生物を担体に担持させて使用することが好ましい。

以上の本発明方法を利用すれば、下水道放流等の処理水質の規制が緩やかなところでは処理後直接放流することが可能となる。
又、後段に生物処理を行う必要がある場合では、前処理として本発明方法を適用すると後段の生物処理、例えば、活性汚泥法単独で処理する場合よりも効率が上がるとともに処理性が向上する。

次に実施例、参考例及び比較例を挙げて本発明を更に具体的に説明する。
実施例１
図２に示す装置（上向流式スラッジブランケット法反応器）を用いて排水の処理を行った。
この装置において、ガラス製円筒反応器は、直径８ｃｍ、直胴部の長さ７７ｃｍ（容積は約４リットル）、沈澱部の長さ２６ｃｍ（容積は約２．５リットル）である。反応器内の回転軸には２枚のメッシュ状攪拌翼を４段に設置し、周速度が１ｃｍ／ｓｅｃとなるようにモーター（Ｍ）で回転させる。
原水タンク中の被処理排水は、反応器の下部にポンプ（Ｐ₁、Ｐ₂）で１０ｍ／ｈｒの上向流となるように０．８４ｌ／ｄａｙの流量で供給される。処理されて沈澱部に上昇した処理水はオーバーフローして処理水槽に送られる。処理水槽の処理水の一部は、反応器の下部にポンプ（Ｐ₂）で上記と同じ上向流となるように供給される。

上記処理水槽の処理水の一部は、後段に設置した生物反応装置（不図示）（容積２０リットルの曝気槽）に送られ、ここで浮遊型活性汚泥法により更に処理した。浮遊型活性汚泥装置への処理水の供給量は、滞留時間が１０時間となるように４８ｌ／ｄａｙの流量で供給した。

尚、上記処理に使用した原水は、化学工場から排出される実排水を水道水で１０倍に希釈した下記組成の排水にＮａＮＯ₃を添加したものを用いた。

使用した汚泥は、既設排水処理設備の余剰汚泥を種汚泥として、上記の原水で十分に馴養させたものを使用した。
汚泥の初期ＭＬＶＳＳ（混合液中の微生物量）は、前段及び後段の処理とも５０００ｍｇ／ｌに調整した。又、上向流ブランケット装置には、初期立上げ時に担体としてガーネットを５０ｇ／ｌ使用した。
被処理水の上記の各装置における処理は、３０℃で６０日間連続して行った。連続処理における各装置における被処理水の滞留時間、及び各処理水の平均ＣＯＤ負荷、平均ＢＯＤ負荷、平均ＣＯＤ除去率及び平均ＢＯＤ除去率を表１に示す。

参考例１
図２の装置において攪拌機を使用しない以外は実施例１と同様にして被処理排水を処理した。結果を表１に示す。

比較例１
図３に示す生物処理装置（嫌気槽の容積２５リットル、の曝気槽の容積２０リットル）を用い、浮遊型活性汚泥法により実施例１と同じ原水を処理した。実施例１と同じ種汚泥を用い、初期ＭＬＶＳＳは５０００ｍｇ／ｌに調整した。処理は３０℃で６０日間連続して行った。処理結果を表１に示す。

表１から明らかなように、比較例１の従来の浮遊型活性汚泥法による処理に比べ、本発明法（実施例１）による処理では、ＣＯＤ及びＢＯＤの有機物負荷が１０数倍と高負荷処理が可能であることがわかる。又、処理水を更に活性汚泥処理することにより、従来の活性汚泥のみによる処理（比較例１）と比べて、ＣＯＤ及びＢＯＤの有機物負荷は２倍に、処理水のＣＯＤ除去率も一段とそれぞれ向上し、良好な最終処理水質が得られることが明らかとなった。
尚、参考例１は実施例１の前段の処理を攪拌機を使用せずに実施した結果であるが、従来の活性汚泥法（比較例１）と比べて被処理水の処理槽滞留時間は１／１２であることを考慮すると、同じ滞留時間となるように処理すれば、従来法に比べて優れた処理効率で被処理排水の処理が可能であることは明らかである。

以上の本発明によれば、従来の浮遊型活性汚泥法に比べて有機汚濁物質の高負荷処理が可能であり、設備面積が小さくて済み、装置のコンパクト化が可能な排水処理方法が提供される。

本発明で使用する処理装置の一例を示す図である。 実施例、参考例で使用する処理装置を示す図である。 比較例２で使用する従来の処理槽を示す図である。

符号の説明

１：上向流好気性流動床装置
２：被処理排水（原水）
３：原水流入管
４：酸素源供給配管
５：担体担持生物汚泥
６：撹拌機
７：処理水集積部
８：処理水排出管
Ｍ：モーター
Ｐ₁、Ｐ₂：ポンプ

Claims (1)

1. 硝酸イオン及び／又は亜硝酸イオンを添加したＢＯＤ含有有機性排水を生物学的に処理するに際し、硝酸イオン及び／又は亜硝酸イオンを加えた上記排水で馴養させた好気性生物汚泥を用い、処理槽内にタービン翼、スリットパドル翼及びこれらの組み合わせのいずれかの攪拌翼を有する攪拌機が設置された流動床装置で攪拌しながら処理した処理液を、さらに、活性汚泥法によって処理することを特徴とする有機性排水の処理方法。

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