JP5176542B2 - 有機性廃水の生物処理方法及び生物処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、有機性廃水を活性汚泥法等により処理する有機性廃水の生物処理方法及び装置に関し、特に、有機性廃水の生物処理により発生する余剰汚泥を減量できる有機性廃水の生物処理方法及び装置に関する。

有機物を含む有機性廃水を生物処理する生物処理法の中でも活性汚泥法は、良好な水質の処理水が得られ、メンテナンスが容易であるといった利点を有するため、下水や産業廃水等の各種有機性廃水の処理方法として広く用いられている。しかし、活性汚泥処理を行なう活性汚泥槽に対するＢＯＤ（生物化学的酸素消費量で表される有機物）の容積負荷は０．５〜０．８ｋｇ／ｍ^３／日程度と低い。このため、高負荷に対応するためには活性汚泥槽を大きくする必要があり、広い設置面積が必要になるという問題がある。また、活性汚泥を構成する細菌に資化されるＢＯＤの大部分は細菌の呼吸基質として利用され二酸化炭素と水とに分解されるが、一部は細菌の増殖に用いられ、具体的には細菌に取り込まれたＢＯＤの約２０〜４０％が菌体合成に用いられる。すなわち、活性汚泥処理されたＢＯＤの約２０〜４０％は細菌に変換されるため、活性汚泥法による有機性廃水の処理では、ＢＯＤを基質として増殖した細菌が余剰汚泥として排出されるという問題もある。

そこで、活性汚泥槽に担体を添加する流動床方式が知られている。流動床方式では、担体に細菌が保持されることから、活性汚泥槽内の細菌の濃度を高くしてＢＯＤ容積負荷が３ｋｇ／ｍ^３／日程度の高負荷での処理ができる。しかし、流動床方式では、通常の活性汚泥法より多くの余剰汚泥が発生し、具体的には生物分解されたＢＯＤの約３０％の余剰汚泥が発生する。

このため、第１段処理槽（活性汚泥槽）の後段に、固着性原生動物を保持する第２段処理槽を設ける有機性廃水の生物処理方法が知られている（例えば特許文献１）。特許文献１に開示された方法では、第１段処理槽に高いＢＯＤ負荷をかけることで原生動物の増殖を抑制して細菌の凝集を防止し、分散性の細菌を含み第１段処理槽から流出する活性汚泥処理水を第２段処理槽に導入する。第２段処理槽には、分散性の細菌を捕食する原生動物が保持されているため、分散性の細菌が原生動物に捕食されることにより、余剰汚泥が減量されるとともに生物群集の凝集が進行する。このため、第２段処理槽では、沈降性のよい微生物集合体（汚泥）が形成され、第２段処理槽からの流出水を固液分離することにより、清澄な処理水が得られる。

このように、高負荷で運転される活性汚泥槽と、固着性原生動物を保持する微小生物保持槽とを組み合わせることにより、高負荷運転及び余剰汚泥の減量ができ、さらに清澄な処理水を得ることができる。このため、活性汚泥槽及び微小生物保持槽を用いた活性汚泥法について、種々の改良法が提案されている。例えば特許文献２には、活性汚泥槽と微小生物保持槽との間に餌微細化槽を設けた生物処理装置が開示されている。特許文献２に開示された装置では、餌微細化槽で超音波処理等を行なうことにより、フロック化した細菌を分散させて後段の微小生物保持槽に保持される原生動物による細菌の捕食を促進する。
特開昭５５−２０６４９号公報 特開昭５７−７４０８２号公報

ところで上記の従来技術では、微小生物保持槽内に一定量の微小生物を保持するため、微小生物保持槽に供給する細菌を分散させて微小生物が細菌を容易に捕食できるようにして微小生物の増殖を図っている。このため上記の従来技術では、余剰汚泥の減量は必ずしも充分ではない。一方、微小生物保持槽に供給する細菌がフロック化して微小生物の口より大きくなると微小生物による摂食が困難になり、微小生物が増殖するための餌が不足する結果、微小生物が減少して微小生物保持槽に一定量の微小生物を保持できなくなる。

本発明は上記課題に鑑みてなされ、微小生物保持槽内に一定量の微小生物を安定的に保持し、余剰汚泥の発生量を安定して減量させることができる有機性廃水の生物処理方法及び装置を提供することを目的とする。

本発明は、微小生物を保持する槽に、細菌の基質及び分散性の細菌のいずれか一方又は両方を供給して当該槽内に分散性の細菌を所定量、存在させることにより微小生物の餌を確保して微小生物を増殖させ、増殖させた微小生物を利用して余剰汚泥の減量を促進する。より具体的には、本発明は以下を提供する。

（１） 有機物を含む有機性廃水を生物処理槽に導入して生物処理し、該生物処理槽からの流出液を汚泥と処理水とに固液分離する生物処理方法であって、 前記有機性廃水を前記生物処理槽において前記有機物を基質として細菌に変換する生物処理工程と、前記細菌を含む生成汚泥を汚泥処理槽に導入して微小生物に捕食させて汚泥を減量する汚泥減量工程と、を含み、 前記汚泥減量工程の汚泥処理槽に、細菌に資化される基質及び／又は前記有機物を基質として生成した分散性の細菌を添加する有機性廃水の生物処理方法。

（２） 前記生物処理工程は、有機物を含む有機性廃水を第１の生物処理槽に導入して前記有機物を基質として分散性の細菌を生成する生物処理を行なう第１の生物処理工程と、前記分散性の細菌を含有する前記第１の生物処理工程から流出する流出液を、第２の生物処理槽に導入して前記分散性の細菌を微小生物に捕食させるとともに、前記第１の生物処理工程において処理されずに残存した有機物を基質として細菌を生成する生物処理を行なう第２の生物処理工程と、を含み、 前記汚泥減量工程は、前記第２の生物処理工程における生成汚泥を前記汚泥処理槽に導入して微小生物に捕食させて汚泥を減量する工程であって、前記汚泥処理槽に、分散性の細菌に資化される基質及び／又は第１の生物処理槽で生成した分散性の細菌を添加する（１）に記載の有機性廃水の生物処理方法。

（３） 前記生物処理工程に導入する有機性廃水の一部及び／又は細菌に資化される基質を前記生物処理槽と並列な分散菌培養槽に導入し、分散性の細菌を生成する分散菌生成工程をさらに含み、 前記汚泥減量工程は、前記生物処理工程における生成汚泥の一部又は全部を前記汚泥処理槽に導入して微小生物に捕食させて汚泥を減量する工程であって、前記汚泥減量槽に、前記分散菌培養槽で生成した分散性の細菌を添加する（１）に記載の有機性廃水の生物処理方法。

（４） 前記有機性廃水の一部を、前記生物処理工程をバイパスさせて前記汚泥減量工程の汚泥処理槽に導入する（１）又は（２）に記載の有機性廃水の生物処理方法。

（５） 前記汚泥減量工程の汚泥処理槽に、前記微小生物用の栄養剤をさらに添加する（１）から（４）のいずれかに記載の有機性廃水の生物処理方法。

（６） 前記汚泥減量工程の汚泥処理槽に保持される槽内汚泥の平均滞留時間を２〜３０日とする（１）から（５）のいずれかに記載の有機性廃水の生物処理方法。

（７） 有機物を含む有機性廃水を導入し前記有機物を基質として細菌を生成する生物処理を行なう生物処理槽と、 前記生物処理槽から流出する処理液を固液分離して処理水と汚泥とを得る固液分離手段と、 微小生物を保持し、前記汚泥を導入して前記微小生物に捕食させる汚泥処理槽と、を備え、 前記汚泥処理槽に、細菌に資化される基質及び／又は前記有機物を基質として生成した分散性の細菌を添加する添加手段を設ける有機性廃水の生物処理装置。

ここで、生物処理槽は嫌気的条件下、有機物を生物的に分解する嫌気的生物処理槽としてもよく、好気的条件下、有機物を生物的に分解する好気的生物処理槽としてもよい。しかし嫌気的に有機物分解を行なう嫌気性細菌は増殖速度が遅いため、高い反応速度を得るためには好気的生物処理槽を用いることが好ましい。

生物処理工程における生物処理の方式としては、浮遊式、流動床式等の任意の方式を採用することができる。具体的には浮遊式としては、生物処理槽の後段に沈殿池を設ける活性汚泥法、浮遊汚泥を膜で濾過して固液分離する膜式活性汚泥法等が挙げられる。なお、生物処理槽の後段に沈殿池を設ける活性汚泥法には、沈殿池で固液分離された汚泥を返送汚泥として生物処理槽に返送する処理方式も含まれる。

また、流動床式の生物処理法では細菌を保持する担体として、種々の流動性の充填材を充填することができる。担体の材質に限定はなく、灰、砂、活性炭、及びセラミック等の無機物、並びに、合成樹脂、及びセルロース（セルロースの誘導体を含む）等の有機物がある。合成樹脂としては、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、及びポリビニルアルコール等があり、これらの合成樹脂に発泡剤等を適宜混合して発泡させた発泡体は網構造を備えた多孔性であり好適に用いることができる。また、ゲル状物質を素材とする担体を用いてもよい。

担体の形状も限定されず、粒状、筒状、ハニカム形、糸状、及び波形等が例示でき、粒状の担体形状としては球、ペレット、矩形等がある。担体の大きさは０．１〜１０ｍｍ程度のものを好適に使用できる。担体の充填率は生物処理槽当たり嵩容積で１〜２０％程度が好ましい。

生物処理工程で活性汚泥処理を行なう場合、生物処理槽の運転条件は標準活性汚泥法に準ずるが流動床、多段活性汚泥、膜式活性汚泥等、方法により適宜調整することができる。本明細書において、ＨＲＴ（水理学的滞留時間）とは、被処理水が生物処理槽に流入してから流出するまでの時間を指し、生物処理槽の容積（Ｌ）を被処理水の流量（Ｌ／時間）で除すことにより求められる。またＳＲＴ（汚泥の平均滞留時間）は数式１により求められる。

ここで槽内汚泥量とは、生物処理槽内の微生物（汚泥）の現存量であり、数式２により求められる。また、引抜き汚泥量とは、生物処理槽から排出される微生物（汚泥）の量であり、数式３により求められる。

生物処理工程から流出する流出液には有機性廃水に含まれる有機物を基質として増殖した細菌が含まれる。流出液は固液分離工程等で処理され、細菌が集合、つまりフロック化した生成汚泥が得られる。本発明では汚泥処理槽にはこの生成汚泥を供給するとともに、細菌に資化される基質及び／又は有機物が資化されて生成された分散性の細菌を添加して、微小生物が容易に捕食できる分散性の細菌を所定量、存在させる。これにより、所定量の微小生物を増殖させるために必要な餌が確保されるため、汚泥処理槽内の微小生物の減少を防止でき、安定した汚泥減量効果を得ることができる。

汚泥処理槽には所定量の微小生物を増殖させるために必要な量の分散性の細菌を添加することが好ましい。また、分散性の細菌に代えて、細菌に資化される基質を汚泥処理槽に添加することにより、汚泥処理槽で所定量の分散性の細菌を増殖させてもよい。基質としては、生物処理工程の被処理液である有機性廃水に含まれる有機物や、生物処理工程から流出する流出液に残存する有機物等を利用することができ、他の添加物を利用してもよい。さらに、基質及び分散性の汚泥の両方を汚泥処理槽に添加してもよい。

基質及び／又は分散性の細菌の添加量は、汚泥処理槽において所定量の微小生物を増殖させるに充分な分散性の細菌を生成させるために必要な量とすることが好ましい。具体的には汚泥処理槽に供給される汚泥のＣＯＤ（化学的酸素消費量で表される有機物）量の０．１重量％以上、特に５〜２０重量％の添加量とするとよい。

ここで本明細書において、汚泥処理槽に導入する「生成汚泥」とは、汚泥処理槽の前段に設けられた生物処理工程の生物処理槽で生成された汚泥を指す。

また、（２）に記載の発明では、生物処理工程を第１の生物処理工程と第２の生物処理工程とに分割し、第１の生物処理工程で分散性の細菌を増殖させる生物処理を行ない、次いで第２の生物処理工程において微小生物により、分散性の細菌を捕食させる。これにより汚泥減量がさらに効率的に実現する。

第２の生物処理工程では、分散性の細菌が微小生物により捕食され、細菌と微小生物とを含むフロック化した汚泥が生成される。

（２）記載の発明において、第２の生物処理工程で得られる生成汚泥は、第２の生物処理槽から直接引き抜かれ、又は、第２の生物処理槽後段に固液分離手段を設けることにより固液分離され、後段の汚泥減量化工程の汚泥処理槽に送られる。第２の生物処理工程では、第１の生物処理工程からの流出液に残存する有機物が細菌により分解される生物処理も行なわれるため、（２）記載の発明では、余剰汚泥を安定的かつ充分に減量できるばかりでなく、良好な処理水質が得られる。

本発明では汚泥処理槽には分散性の細菌それ自体又は分散性の細菌を生成させるための基質が添加されるが、これらとは別に（５）に記載の発明のように汚泥処理槽に微小生物の栄養剤となる物質を添加してもよい。栄養剤としては、脂質を含む物質が特に好ましく、脂質としては、リン脂質、遊離脂肪酸、及びステロール等が挙げられ、特にリゾリン脂質、レシチン等のリン脂質を含む物質を好適に使用できる。具体的には、米糠、ビール絞り粕、油の絞り粕、甜菜粕、貝殻粉、卵殻、野菜エキス、魚肉エキス、各種アミノ酸、及び各種ビタミン等を栄養剤として使用できる。

また、汚泥処理槽の汚泥の滞留時間は、微小生物の流出を防止するため比較的長くすることが好ましく、具体的には（６）に記載の発明のように２〜３０日とすることが好ましい。

比較的小容量の汚泥処理槽を採用する場合、滞留時間を確保するためには、例えば汚泥処理槽の後段に沈殿槽を設けて汚泥の返送を行なうことができる。また、脱水機や膜を利用して固液分離し、固形分のみを汚泥減量槽内に留まらせることもできる。膜としては例えば汚泥処理槽内に浸漬膜を設けることができる。

本発明によれば、原生動物等の微小生物を保持する汚泥処理槽に、細菌に資化される基質及び／又は分散性の細菌を添加することにより、微小生物の減少を防止して余剰汚泥の高い減量率を得るとともに、安定した処理を行うことができる。

本発明の第１実施形態に係る生物処理装置の模式図である。 本発明の第２実施形態に係る生物処理装置の模式図である。 本発明の第３実施形態に係る生物処理装置の模式図である。 本発明の第４実施形態に係る生物処理装置の模式図である。

発明を実施するための形態

以下、本発明について図面を用いて詳細に説明する。以下、同一部材には同一符号を付し、説明を省略又は簡略化する。図１は、本発明の第１実施形態に係る有機性廃水の生物処理装置（以下、単に「処理装置」という）１１の模式図である。処理装置１１は、生物処理槽としての第１の活性汚泥槽２１と、第２の活性汚泥槽３１と、固液分離手段としての沈殿池４１と、汚泥処理槽５１と、を備える。第１の活性汚泥槽２１及び第２の活性汚泥槽３１は第１接続管３５で、第２の活性汚泥槽３１及び沈殿池４１は第２接続管４５で、沈殿池４１及び汚泥処理槽５１は汚泥路６６で、それぞれ相互に直列接続されている。

また、第１の活性汚泥槽２１の入り口側には原水路２５が接続され、この原水路２５から添加手段としてのバイパス路２６が分岐し、バイパス路２６の末端は汚泥処理槽５１に接続されている。汚泥路６６の途中には、第１排泥路６７及び返送汚泥路６８が接続され、返送汚泥路６８の末端は第２の活性汚泥槽３１に接続されている。なお、バイパス路２６に代えて、原水とは別の有機性廃水等を供給する配管を添加手段として汚泥処理槽５１に接続してもよい。

次に、この処理装置１１を用いた有機性廃水の処理方法について説明する。まず、下水や産業廃水等の有機性廃水を被処理水として原水路２５から第１の活性汚泥槽２１に導入する。次いで、有機性廃水を第１の活性汚泥槽２１内に保持された活性汚泥と混合し、有機性廃水に含まれる有機物を生物分解する第１の生物処理（活性汚泥処理）工程を実施する。処理装置１１は第２の活性汚泥槽３１を備えることから、第１の活性汚泥槽２１は好ましくはｐＨ６〜８、ＢＯＤ容積負荷１ｋｇ／ｍ^３／日以上、ＨＲＴ２４時間以下で、散気管やエジェクタ等の気体供給手段（図示せず）から空気等の酸素含有ガスを供給して好気的条件で高負荷運転する。

第１の生物処理工程では、被処理水として導入された有機性廃水に含まれる有機物の大部分（本実施形態では７０％以上）が生物分解される。本実施形態では第１の活性汚泥槽２１は小型で高負荷運転されるため、有機物を資化して増殖した細菌はフロック化せずに分散状態で流出液に含まれて第１の活性汚泥槽２１から流出する。この流出液は第１接続管３５を介して第２の活性汚泥槽３１に導入し第２の生物処理（活性汚泥処理）工程を行う。

第２の活性汚泥槽３１はツリガネムシやワムシといった微小生物も存在し、好ましくはｐＨ６〜８、ＢＯＤ汚泥負荷０．１ｋｇ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／日以下で、気体供給手段（図示せず）から酸素含有ガスを供給して好気的条件で運転する。第２の活性汚泥槽３１は増殖速度の遅い微小生物を増殖させるために、ＳＲＴ４０日以下、好ましくは３０日以下、さらに好ましくは１０〜３０日程度の一定範囲内となるように低負荷で運転される。第２の活性汚泥槽３１には、後段の沈殿池４１で液分から分離された固形分の一部を返送汚泥として循環させることが好ましい。あるいは、第２の活性汚泥槽３１に分離膜を設けることにより、槽内汚泥を保持する膜分離方式で運転してもよい。また、第２の活性汚泥槽３１に担体を添加してもよく、固定床や流動床に微小生物及び細菌を担持させて運転してもよい。なお、第２の活性汚泥槽３１の槽内汚泥は、４０日、特に３０日に一度は入れ替えることにより、過剰に増殖した微小生物やその糞等を除去することが好ましい。

第１の活性汚泥槽２１からの流出液に含まれる残存有機物はこの第２の活性汚泥槽３１で生物分解され、分散性の細菌は微小生物による捕食や自己消化により減少する。第２の活性汚泥槽３１はＳＲＴが長く、微小生物が存在することから第２の活性汚泥槽３１内の細菌はフロック化し、微小生物をも含むフロック化した生成汚泥である混合汚泥が生成される。

本実施形態では、この生成汚泥を含む液が第２の活性汚泥槽３１から流出して第２接続管４５から沈殿池４１に導入され、生成汚泥が沈殿池４１で処理水と分離される。処理水は沈殿池４１出口側に接続された処理水路５５から取り出され、生成汚泥の少なくとも一部は汚泥路６６から汚泥処理槽５１に送られる。本実施形態では第２の活性汚泥槽３１でも生物分解が起こることにより、良好な水質の処理水を得ることができる。

なお、第２の活性汚泥槽３１及び汚泥処理槽５１を接続する接続管を設ける場合は、第２の活性汚泥槽３１及び沈殿池４１の両方で分離された生成汚泥を汚泥処理槽５１に導入してもよい。処理装置１１においては、沈殿池４１で分離された汚泥の一部は、汚泥路６６から分岐する返送路６８を介して返送汚泥として第２の活性汚泥槽３１に循環される。また、汚泥は第２の活性汚泥槽３１又は沈殿地４１から第１の活性汚泥槽２１に返送汚泥として返送してもよい。

汚泥処理槽５１には第２の活性汚泥槽３１と同様に微小生物が保持され、バイパス路２６から有機性廃水が導入されることにより、有機性廃水に含まれる有機物が基質として添加されながら生成汚泥を減量する汚泥減量工程が実施される。基質の添加量は、汚泥処理槽５１に供給される生成汚泥のＣＯＤ量の０．１重量％以上、特に１〜２０重量％が好ましい。本実施形態では、汚泥処理槽５１に添加される基質源として、生物処理工程をバイパスさせた被処理水を用いているが、第１の生物処理工程から流出する液（以下「活性汚泥処理水」）を用いてもよい。活性汚泥処理水には基質としての有機物のみならず分散性の細菌も含まれる。また、汚泥処理槽５１には生物処理により増殖させた分散性の細菌をそのまま又は濃縮して添加してもよい。

汚泥処理槽５１は、ｐＨ４〜８、ＳＲＴ１２時間以上、特に４８時間〜３０日で、気体供給手段（図示せず）から酸素含有ガスを供給して好気的条件で運転される。汚泥処理槽５１のｐＨを６以下にすると特に汚泥の減量効果が高い。

汚泥処理槽５１のＳＲＴは、沈殿池４１で分離された生成汚泥の返送比率（第２の活性汚泥槽３１への返送量：汚泥処理槽５１への供給量）を調整すること等によって調整でき、処理装置１１の立ち上げ時や第１の活性汚泥槽２１で生成される汚泥量が多い場合は、生成された汚泥の半量〜全量の生成汚泥を汚泥処理槽５１に供給してもよく、一部を余剰汚泥として第１排泥路６７から排出してもよい。

汚泥処理槽５１から流出する汚泥（以下、「減量処理汚泥」）はそのまま、あるいは固液分離して第２の活性汚泥槽３１に送ってもよく、汚泥処理槽５１に接続された第２排泥路６５から排出してもよい。減量処理汚泥を固液分離する場合、液分を第１の活性汚泥槽２１へ送り活性汚泥処理すると、汚泥の更なる減量化及び処理水のＣＯＤ濃度の低減が促進され、好ましい。また、減量処理汚泥は汚泥処理槽５１に返送してもよい。

汚泥処理槽５１にはまた、基質及び／又は分散性の細菌とは別に、微小生物の増殖を促進する栄養剤を添加してもよい。栄養剤としては脂質を含む物質等が使用でき、添加量は槽容積あたり０．０１ｍｇ／Ｌ／日以上、特に０．１〜１０ｍｇ／Ｌ日が好ましい。

第１の活性汚泥槽２１として２槽以上の生物処理槽を直列に設けて多段処理を行なっても良い。さらに、第１の活性汚泥槽２１には担体を添加しても良く、担体を添加した流動床としても良い。これにより、ＢＯＤ容積負荷５ｋｇ／ｍ^３／日以上の高負荷処理も可能となる。

第２の活性汚泥槽３１では、細菌に比べ増殖速度の遅い微小生物の働きと細菌の自己分解を利用するため、微小生物と細菌が系内に留まるような運転条件及び処理装置を採用することが重要であり、このために、第２の活性汚泥槽３１は、汚泥の返送を行う活性汚泥処理方式又は膜分離式活性汚泥処理方式で行なうのが好ましい。この場合、曝気槽内に担体を添加することで微小生物の槽内保持量を高めることができる。

また、汚泥処理槽１についても担体を添加することで微小生物の槽内保持量を高めることができる。

第１の活性汚泥槽２１、第２の活性汚泥槽３１、汚泥処理槽５１に添加する担体の形状は、球状、ペレット状、中空筒状、糸状等任意であり、大きさも０．１〜１０ｍｍ程度の径で良い。また、担体の材料は天然素材、無機素材、高分子素材等任意であり、ゲル状物質を用いてもよい。

次に、図２により本発明の第２実施形態に係る処理装置１２について説明する。図２は処理装置１２の模式図であり、処理装置１２は生物処理槽としての活性汚泥槽２２と、沈殿池４１と、汚泥処理槽５１と、を備える。活性汚泥槽２２は、第１接続管３５を介して沈殿池４１と接続されている。すなわち、第２実施形態の処理装置１２は、第１実施形態の処理装置１１とは異なり第１の生物処理槽２１を備えず、第２実施形態の処理装置１２の返送路６８は活性汚泥槽２２と接続されている。

この処理装置１２の活性汚泥槽２２は、第１実施形態の処理装置１１の活性汚泥槽２１より大型である。運転条件は標準活性汚泥法に準ずるが、流動床、多段活性汚泥、膜式活性汚泥等、方法により適宜調整することができる。活性汚泥槽２２内では細菌が生成され、生成された細菌はフロック化され、フロック化した状態で沈殿池４１に入る。沈殿池４１では比重が大きいフロックが自然沈降により液分から分離され、生成汚泥が得られるとともに、液分が処理水として処理水路５５から取り出される。

沈殿池４１で得られた生成汚泥は、汚泥路６６から汚泥処理槽５１に供給する。本実施形態では、生成汚泥の一部は返送路６８を介して活性汚泥槽２２に返送されるようになっている。このように、本実施形態の処理装置１２は装置構成が第１実施形態の処理装置１１に比べ簡略化されている。

図３は本発明の第３実施形態に係る処理装置１３の模式図であり、処理装置１３は第１実施形態の処理装置１１と同じく、第１の活性汚泥槽２１と、第２の活性汚泥槽３１と、沈殿池４１と、汚泥処理槽５１と、を備え、処理装置１１とほぼ同じ構成となっている。ただし、第１実施形態の処理装置１１において原水をバイパスさせるバイパス路２６は処理装置１３では設けられず、代わりに添加手段としての分岐路２７が設けられている。分岐路２７は、一端が第１接続管３５の途中に接続され、他端が汚泥処理槽５１に接続され、第１の活性汚泥槽２１から流出する流出液に含まれる有機物を基質として汚泥処理槽５１に供給する。

図４は、本発明の第４実施形態に係る処理装置１４の模式図であり、生物処理槽としての活性汚泥槽２３と、分散菌培養槽２４と、沈殿池４１と、汚泥処理槽５１と、を備える。活性汚泥槽２３は第１実施形態の処理装置１１の活性汚泥槽２１よりは大きい。運転条件には特に制限はなく、例えば標準活性汚泥法に準ずることができる。活性汚泥槽２３で増殖した細菌は、第２実施形態の場合と同様にフロック化した状態で沈殿池４１に入り、沈殿池４１で固液分離された生成汚泥は少なくとも一部が汚泥路６６から汚泥処理槽５１に供給され、残りの部分が返送路６８を介して活性汚泥槽２３に返送される。

一方、原水路２５の途中には、第２実施形態の処理装置１２のバイパス路２６に代え、第２原水路２８が接続され、第２原水路２８の末端が分散菌培養槽２４の入り口側に接続されている。分散菌培養槽２４は、第１実施形態の処理装置１１の第１の活性汚泥槽２１より小型で、好ましくはｐＨ６〜８、ＢＯＤ容積負荷１ｋｇ／ｍ^３／日以上、ＨＲＴ２４時間以下で運転され、分散性の細菌を生成する。分散菌培養槽２４は第３接続管２９を介して汚泥処理槽５１と接続されており、分散菌培養槽２４で生成された分散性の細菌が第３接続管２９を介して、汚泥処理槽５１に添加される。ここで、本実施形態においては、第３接続管２９が添加手段として機能する。

[実施例１]
以下、実施例に基づき本発明をさらに詳しく説明する。実施例１として、図１に示す処理装置１１を用い、模擬廃水（ＣＯＤｃｒ濃度１，０００ｍｇ／Ｌ、ＢＯＤ濃度６６０ｍｇ／Ｌ）を被処理水として実験した。第１の活性汚泥槽２１は容量３．６Ｌで、ｐＨ６．８、ＢＯＤ容積負荷３．８５ｋｇ／ｍ^３／日、ＨＲＴ４時間、返送汚泥なしで運転した。第２の活性汚泥槽３１は容量１５Ｌで、ｐＨ６．８、槽内の汚泥量に対するＢＯＤ汚泥負荷０．０２２ｋｇ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／日、ＨＲＴ１７時間で運転した。実施例１では、第１の活性汚泥槽２１と第２の活性汚泥槽３１とで被処理水に含まれる有機物のほとんど全てが生物分解され、第１の活性汚泥槽２１及び第２の活性汚泥槽３１を合わせた生物処理槽全体での被処理水の処理条件としては、ＢＯＤ容積負荷０．７５ｋｇ／ｍ^３／日、ＨＲＴ２１時間とした。

一方、汚泥処理槽５１は容量３Ｌで、ｐＨ５．０、ＨＲＴ６日、ＳＲＴ６日で運転した。汚泥処理槽５１には、第２の活性汚泥槽３１から引き抜いた汚泥（ＣＯＤ濃度７，０００ｍｇ／Ｌ）を０．５Ｌ／日の供給量で導入した。また、汚泥処理槽５１の槽内汚泥を０．５Ｌ／日で引抜いた。また、汚泥処理槽５１には細菌に資化される基質源として、バイパス路２６からバイパスさせた被処理水をＣＯＤ濃度として１０．５ｍｇ／日の添加量で添加した。

上記条件で、被処理水の処理を行った結果、被処理水に含まれるＢＯＤの汚泥転換率は０．１２ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｋｇ−ＢＯＤであった。

[実施例２]
実施例１の構成・条件に加えて、汚泥処理槽５１に栄養剤としてレシチンを１日１回、添加直後の汚泥処理槽５１内での濃度が１ｍｇ／Ｌとなるように添加した。その結果、被処理水に含まれるＢＯＤの汚泥転換率はＢＯＤとして０．０８ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｋｇ−ＢＯＤであった。また、汚泥処理槽５１内の微小生物濃度は実施例１と比較して安定していた。

[実施例３]
実施例３は、図４に示す処理装置１４を用い、実施例１と同様の模擬廃水を被処理水として実験した。活性汚泥槽２３は容量１５Ｌで、ｐＨ６．８、ＢＯＤ容積負荷０．７６ｋｇ／ｍ^３／日、ＨＲＴ２０時間で運転した。また、汚泥処理槽５１は容量３Ｌで、ｐＨ５．０、ＨＲＴ６日、ＳＲＴ６日で運転した。汚泥処理槽５１には、活性汚泥槽２３から引き抜いた汚泥を０．５Ｌ／日の供給量で導入した。また、汚泥処理槽５１の槽内汚泥を０．５Ｌ／日で引抜いた。

実施例３では、実施例１においてバイパス路２６から被処理水を供給する代わりに、分散菌培養槽２４で生成させた分散菌を主とする濃縮汚泥を、第３接続管２９を介して汚泥処理槽５１へ添加した。すなわち、基質として、バイパス路２８からバイパスさせた被処理水を分散菌培養槽２４に添加することにより分散菌を生成させ、分散菌培養槽２４の槽内汚泥を濃縮することにより得られる分散菌主体の濃縮汚泥を１７．５ｍｇ−ＣＯＤ／日の添加量で汚泥処理槽５１に添加した。汚泥処理槽５１には、さらに、栄養剤としてレシチンを１日１回、添加直後の汚泥処理槽５１内での濃度が１ｍｇ／Ｌとなるように添加した。

上記条件で、被処理水の処理を１ヶ月間行った結果、被処理水に含まれるＢＯＤの汚泥転換率は０．１６ｋｇ−ＭＬＳＳ／kｇ−ＢＯＤであった。

[実施例４]
実施例４として、図２に示す処理装置１２を用い、実施例１と同様の模擬廃水を被処理水として実験した。活性汚泥槽２２は容量１５Ｌで、ｐＨ６．８、ＢＯＤ容積負荷０．７６ｋｇ／ｍ^３／日、ＨＲＴ２０時間で運転した。また、汚泥処理槽５１は容量３Ｌで、ｐＨ５．０、ＨＲＴ６日、ＳＲＴ６日で運転した。汚泥処理槽５１には、活性汚泥槽２２から引抜いた汚泥を０．５Ｌ／日の供給量で導入した。また、汚泥処理槽５１の槽内汚泥を０．５Ｌ／日で引抜いた。

実施例４では、実施例１と同様にバイパス路２６から被処理水の一部をバイパスさせて基質源として添加した。さらに、汚泥処理槽５１に栄養剤としてレシチンを１日１回、添加直後の汚泥処理槽５１内での濃度が１ｍｇ／Ｌとなるように添加した。その結果、被処理水に含まれるＢＯＤの汚泥転換率はＢＯＤとして０．２５ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｋｇ−ＢＯＤであった。

[実施例５]
実施例５として、図３に示す処理装置１３を用い、実施例１と同様の模擬廃水を被処理水として実験した。第１の活性汚泥槽２１、第２の活性汚泥槽３１、汚泥処理槽５１の容量及び運転条件は実施例１と同じとした。ただし実施例５では、図３の処理装置１３に従い、汚泥処理槽５１に添加する基質源としては被処理水ではなく、第１の活性汚泥槽２１の槽内汚泥を濃縮したものを用い、これを分岐路２７から汚泥処理槽５１にＣＯＤ濃度として１０．５ｍｇ／日の添加量で添加した。

上記条件で、被処理水の処理を行った結果、被処理水に含まれるＢＯＤの汚泥転換率はＢＯＤとして０．１０ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｋｇ−ＢＯＤであった。

[実施例６]
実施例６として、実施例５の構成・条件に加え、汚泥処理槽５１に栄養剤としてレシチンを１日１回、添加直後の汚泥処理槽５１内での濃度が１ｍｇ／Ｌとなるように添加した。その他は、実施例５と同じ条件で処理を継続した結果、被処理水に含まれるＢＯＤの汚泥転換率はＢＯＤとして０．１５ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｋｇ−ＢＯＤであった。また、汚泥処理槽５１内の微小生物濃度は実施例５と比較して安定していた。

[比較例１]
比較例１として、１５Ｌの活性汚泥槽に実施例１で用いた模擬廃水を被処理水として導入し、ｐＨ６．８、ＢＯＤ容積負荷０．７６ｋｇ／ｍ^３／日、ＨＲＴ２０時間で１ヶ月間運転した。活性汚泥槽後段に実施例３と同様の沈殿池４１を設けて固液分離して得られた処理水の水質は良好であったが、被処理水に含まれるＢＯＤの汚泥転換率はＢＯＤとして０．４０ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｋｇ−ＢＯＤであった。

このように、実施例１〜６では、標準活性汚泥法である比較例１に対して余剰汚泥の発生量を半分以下に減らすことができた。また、いずれの実施例においても、汚泥減量を行う汚泥処理槽での微小生物の減少は防止でき、安定した汚泥減量効果が得られた。さらに、いずれの実施例においても沈殿池４１から得られる処理水の水質は良好であり、高い処理効率が得られた。

本発明は、下水等の有機性廃水の生物処理に用いることができる。

Claims (5)

1. 有機物を含む有機性廃水を生物処理槽に導入して生物処理し、該生物処理槽からの流出液を汚泥と処理水とに固液分離する生物処理方法であって、
   有機物を含む有機性廃水を微小生物が保持されていない第１の生物処理槽に導入して前記有機物を基質として、浮遊式又は流動床式により、嫌気的又は好気的に有機物分解を行なう分散性の細菌を生成する生物処理を行なう第１の生物処理工程と、
   前記分散性の細菌を含有する前記第１の生物処理工程から流出する流出液を、槽内汚泥の平均滞留時間が１０〜３０日の一定範囲内となるように運転される第２の生物処理槽に導入して前記分散性の細菌を微小生物に捕食させるとともに、前記第１の生物処理工程において処理されずに残存した有機物を基質として細菌を生成する生物処理を行なう第２の生物処理工程と、
   前記第２の生物処理工程における生成汚泥を汚泥処理槽に導入して微小生物に捕食させて汚泥を減量する工程であって、前記汚泥処理槽に、細菌に資化される基質及び／又は第１の生物処理槽で生成した分散性の細菌を添加する汚泥減量工程と、を含む有機性廃水の生物処理方法。
2. 前記有機性廃水の一部を、前記生物処理工程をバイパスさせて前記汚泥減量工程の汚泥処理槽に導入する請求項１に記載の有機性廃水の生物処理方法。
3. 前記汚泥減量工程の汚泥処理槽に、脂質を含む物質である前記微小生物用の栄養剤をさらに添加する請求項１または２に記載の有機性廃水の生物処理方法。
4. 前記汚泥減量工程の汚泥処理槽に保持される槽内汚泥の平均滞留時間を２〜３０日とする請求項１から３のいずれかに記載の有機性廃水の生物処理方法。
5. 有機物を含む有機性廃水を導入し前記有機物を基質として、浮遊式又は流動床式により、嫌気的又は好気的に有機物分解を行なう分散性の細菌を生成する生物処理を行なう微小生物が保持されていない第１の生物処理槽と、
   前記分散性の細菌を含有する前記第１の生物処理槽から流出する流出液を導入して前記分散性の細菌を微小生物に捕食させるとともに、前記第１の生物処理槽において処理されずに残存した有機物を基質として細菌を生成する生物処理を行なう、槽内汚泥の平均滞留時間が１０〜３０日の一定範囲内となるように運転される第２の生物処理槽と、
   前記第２の生物処理槽から流出する処理液を固液分離して処理水と汚泥とを得る固液分離手段と、
   微小生物を保持し、前記第２の生物処理槽における生成汚泥を導入して前記微小生物に捕食させる汚泥処理槽と、を備え、
   前記汚泥処理槽に、分散性の細菌に資化される基質及び／又は前記第１の生物処理槽で生成した分散性の細菌を添加する添加手段を設ける有機性廃水の生物処理装置。

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