JP5189688B1 - 廃水処理システムとその処理方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】標準活性汚泥法の廃水処理設備にバチルス属細菌が高濃度に優占化した活性汚泥を利用して高度処理として発展させ、最初沈殿池を廃止して濃縮脱水する汚泥を余剰汚泥のみの１系統にすることによって、生汚泥から発生する腐食性ガスを除去し、システム全体の汚泥発生量と諸コストを削減する廃水処理システムとその処理方法を提供する。
【解決手段】最初沈殿池を通っていない廃水、即ち、廃水中に含まれる小サイズかつ小比重の固形物を生汚泥として分離せずにそのまま含んだ廃水が供給される嫌気領域と、仕切り壁の開口部を流路として連通させることによって連続的に形成された無酸素領域と好気領域と、を備え、返送汚泥率を３０〜６０％に、活性汚泥ＭＬＳＳ濃度を２６００ｍｇ／リットル以上５０００ｍｇ／リットル未満に、バチルス属細菌の濃度を１０８〜１０１０個／ミリリットルに維持することにより上記課題を解決する。
【選択図】図１
【解決手段】最初沈殿池を通っていない廃水、即ち、廃水中に含まれる小サイズかつ小比重の固形物を生汚泥として分離せずにそのまま含んだ廃水が供給される嫌気領域と、仕切り壁の開口部を流路として連通させることによって連続的に形成された無酸素領域と好気領域と、を備え、返送汚泥率を３０〜６０％に、活性汚泥ＭＬＳＳ濃度を２６００ｍｇ／リットル以上５０００ｍｇ／リットル未満に、バチルス属細菌の濃度を１０８〜１０１０個／ミリリットルに維持することにより上記課題を解決する。
【選択図】図１
Description
本発明は、下水、生活廃水、し尿、産業廃水などの廃水を生物学的に脱窒・脱リンを行う高度廃水処理システムとその処理方法に関し、特に標準活性汚泥法の廃水処理設備にバチルス属細菌が高濃度に優占化した活性汚泥を利用して高度処理として発展させた廃水処理システムとその処理方法に関する。
従来より、下水、生活廃水、し尿、産業廃水などの廃水を生物学的に処理する方法として、主に好気性微生物を浮遊滞留させて汚水を処理する浮遊生物法と、多様な微生物から成る生物膜を成長させて汚水を処理する生物膜法がある。また、前者の浮遊生物法の代表的なものとして標準活性汚泥法、オキシデーションディッチ（ＯＤ）法、膜分離活性汚泥法などが知られており、それらにはそれぞれ異なったシステム構成や処理方法が用いられている。
標準活性汚泥法を適用する廃水処理システムは、図４のように、基本的には最初沈殿池１０１と、反応槽１０２と、最終沈殿池１０３とから構成される。そして、標準活性汚泥法に従って、流路１１１を通って供給された廃水から最初沈殿池１０１で生汚泥１４１が分離された後、流路１１２を通って供給された廃水に対して反応槽１０２の中で曝気・エアレーションによって酸素を溶解させると同時に攪拌混合し、その中に主に好気性微生物からなる活性汚泥を浮遊滞留させた後、流路１１３を通って供給された最終沈殿池１０３で活性汚泥を沈殿させて、上澄みの水を放流水として流路１１４を通って流出させる。反応槽１０２は、曝気槽、反応タンク、エアレーションタンク、生物処理槽などと呼ばれることもあり、曝気時間は６〜８時間である。最終沈殿池１０３で沈殿した活性汚泥の一部は、返送汚泥１４２として流路１１５を通って再び反応槽１０２に戻されて、残りは余剰汚泥１４３として流路１１７を通って機械濃縮設備１０５で濃縮される。そして、最初沈殿池１０１で分離される生汚泥１４１が流路１１６を通って重力濃縮設備１０４で濃縮された後、機械濃縮設備１０５で濃縮された余剰汚泥１４３と混合槽１０６で混合されて脱水設備１０７にかけられる。
一方、窒素及びリンの除去を目的とした高度処理として、嫌気・無酸素・好気法（Ａ２０法）が知られている。これは、反応槽を嫌気槽、無酸素槽、好気槽の順に配置し、廃水と返送汚泥とを嫌気槽に流入させると同時に、好気槽内の硝化液を無酸素槽に循環させる方法である。
さらに、バチルス属細菌は、廃水処理施設の電気機械設備を腐食・劣化させ、労働環境の悪化等をもたらすと同時に、生物のエネルギー通貨といわれるアデノシン三リン酸（ＡＴＰ）の代謝を阻害し、しばしば微生物の活性を弱めて汚水処理等を不安定にさせる硫化水素等を特異に除去する能力、酵素活性が強く生物化学的難分解性有機物質（ＢＯＤ）を可溶化する能力、タンパク質、デンプンなどの優れた分解能力、および窒素除去能を持ち、また、細胞壁が粘着物質に覆われていることから最終沈殿池での固液分離を促進する等の優れた能力を備えた高機能微生物である。さらに、通常の活性汚泥は、水温の低下と共に活性能力が低下し、反応槽での窒素除去能力や最終沈殿池での固液分離を低下させることがあるのに対して、バチルス属細菌が高濃度に優占化した活性汚泥は、低温時でも安定した処理能力を持っている。そして、バチルス属細菌は、好気性及び通性嫌気性の両性の菌体であるため、好気槽だけでなく嫌気槽でも発酵エネルギーで増殖が可能であり、アンモニア性窒素等を同化するため、流路１１４を通って流出する放流水のアンモニア性窒素の排出濃度を著しく低減させる。
これらの標準活性汚泥法と嫌気・無酸素・好気法とバチルス属細菌とを組み合わせることによって、嫌気槽、無酸素槽、好気槽などをそれぞれ別個独立に準備する必要がなく、既存の排水処理設備であってもこれに大きな改変を加えることなしに実施することが可能で、脱窒、脱リン、等の廃水処理能力に優れ、運転コストの低減を図ることも可能な廃水処理方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
この特許文献１には、嫌気領域と好気領域とを連続的に形成していること、および反応槽内に配備されている活性汚泥の濃度（ＭＬＳＳ）を２０００〜２５００ｍｇ／リットルで管理し、この活性汚泥中におけるバチルス属細菌の濃度が１０８〜１０個／ミリリットルに高められ、この高濃度に保持されている状態で廃水処理することが開示されている。
また、嫌気・無酸素・好気法による有機性排水の生物処理方法において、余剰汚泥の生成そのものを大幅に抑制することが可能な有機性排水の処理方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
この特許文献２には、嫌気槽・無酸素槽・好気槽からなる生物処理槽内の汚泥を、バチルス属の菌が優占種である汚泥とすること、および生物処理槽の嫌気槽、無酸素槽、好気槽内の汚泥濃度は約４０００〜２００００ｍｇ／リットルに維持されることが開示されている。
一般的に、廃水中に含まれる固形物は、その大きい順に、目幅５０ｍｍから１ｍｍぐらいまでのスリット状またはメッシュ状のスクリーン、砂・石などを分離する沈砂槽、および残りの固形物を沈殿させて生汚泥として分離する最初沈殿池で除去される。廃水中に含まれる固形物の種類と量によっては、沈砂槽が省略されることがある。
標準活性汚泥法は、図４のように、最初沈殿池１０１と最終沈殿池１０３とを備えており、最初沈殿池１０１で分離される生汚泥１４１と最終沈殿池１０３で分離される余剰汚泥１４３の２系統の汚泥を処理する必要があるため、運転維持管理が複雑になっている。また、最初沈殿池１０１で固液分離中の生汚泥１４１、流路１１６を通った後脱水設備１０７まで送られる生汚泥１４１、流路１１２と反応槽１０２と流路１１３を流動中の廃水、流路１１５を流動中の返送汚泥１４２、最終沈殿池１０３で固液分離中の活性汚泥、および流路１１７を通った後脱水設備１０７まで送られる余剰汚泥１４３から発生する硫化水素等の悪臭を有する腐食性ガスは、労働環境の悪化及び隣接地の環境悪化をもたらし、電気機械設備の劣化を招くが、これらのガスに対する対策は、通常、生物脱臭塔等による気相での対症療法的なものになるためコスト高となっている。
特許文献１に開示の廃水処理方法では、標準活性汚泥法と嫌気・無酸素・好気法とを組み合わせた上に、高濃度に優占化されて保持されたバチルス属細菌を含む活性汚泥を用いて廃水を分解することによって、余剰汚泥の臭気除去がなされた。即ち、上に列挙した６つの腐食性ガスの発生源の中で、図４の流路１１２と反応槽１０２と流路１１３を流動中の廃水、流路１１５を流動中の返送汚泥１４２、最終沈殿池１０３で固液分離中の活性汚泥、および流路１１７を通った後脱水設備１０７まで送られる余剰汚泥１４３の４つの発生源に対して臭気除去がなされた。また、最終沈殿池に沈殿した活性汚泥の一部が反応槽に返送されるだけでなく、残りの一部が最初沈殿池にも返送されるので、返送汚泥の中に含まれるバチルス属細菌の効果によって、図４の最初沈殿池１０１で固液分離中の生汚泥１４１、および流路１１６を通った後脱水設備１０７まで送られる生汚泥１４１の残り２つの発生源からの悪臭発生を抑制することが期待できた。しかしながら、バチルス属細菌の濃度低下などの理由で生汚泥からの悪臭発生を十分に抑制することができない場合には、この残り２つの発生源に対して、従来のように気相での対症療法的な悪臭対策を実施する必要があるという問題があった。また、生汚泥１４１と余剰汚泥１４３の２系統の汚泥を処理する必要があるという問題があった。
特許文献２に開示の廃水処理方法では、上記のような組み合わせとバチルス属細菌の効果によって、余剰汚泥の発生量削減がなされた。しかしながら、沈殿槽やスクリーンなどの前処理設備で除去された砂や固形物などの夾雑物の中で、特に沈殿槽で除去された夾雑物に対する悪臭対策を実施する必要があるという問題があった。また、この沈殿槽で除去された夾雑物から生じる生汚泥と余剰汚泥の２系統の汚泥を処理する必要があるという問題があった。
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、標準活性汚泥法の廃水処理設備にバチルス属細菌が高濃度に優占化した活性汚泥を利用して高度処理として発展させ、最初沈殿池を廃止して濃縮脱水する汚泥を余剰汚泥のみの１系統にし、生汚泥分の汚泥が含まれた廃水を、バチルス属細菌を含む活性汚泥が反応槽で分解することによって、生汚泥分から発生する硫化水素等の悪臭を有する腐食性ガスを除去することができるため、気相での対症療法的な悪臭対策を実施する必要がなくなり、電気機械設備等の延命化を確実に図ることができると同時に、労働環境も確実に改善することができ、生汚泥分の汚泥が最初沈殿池で分離されず、廃水に含まれたまま反応槽を通って分解されることによって減量化されるため、システム全体の汚泥発生量を従来比で８５〜９０％とし、１０〜１５％を削減することができ、重力濃縮設備１０４や混合槽１０６やそれらの関連配管が不要になった結果、汚泥処理の設備配置が非常にシンプルかつコンパクトになるので、システム全体のイニシャルコスト、メンテナンスコスト、および使用電力量や脱水ケーキの処分費用等を含めたランニングコストを削減することができる廃水処理システムとその処理方法を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明者は、鋭意研究を重ねた結果、まず、図５のように、最終沈殿池１０３に沈殿した活性汚泥の一部を返送汚泥１４２として流路１１５、１１５ａを通って反応槽１０２に返送するだけでなく、残りの全てを流路１１５、１１５ｂを通って最初沈殿池１０１に返送することにより余剰汚泥をなくし、濃縮脱水する汚泥を最初沈殿池１０１で分離されて流路１１６を通る混合汚泥１４４のみの１系統にすることを着想し、上記残り２つの発生源、即ち、最初沈殿池１０１で固液分離中の生汚泥１４１、および流路１１６を通った後脱水設備１０７まで送られる生汚泥１４１から発生する硫化水素等の悪臭を有する腐食性ガスを除去できることを知見したが、この混合汚泥１４４は、図４に示す従来の廃水処理システムにおける生汚泥１４１と余剰汚泥１４３とを単に混ぜただけのものであり、余剰汚泥１４３は廃水に含まれたまま反応槽１０２を通って分解されることによって減量化されたものであるのに対して、生汚泥１４１は反応槽１０２に流入する前に最初沈殿池１０１で分離された結果、生汚泥の分離時（反応槽１０２への流入前）の汚泥量に対して濃縮脱水時の汚泥量が削減されないため、図４の構成に対して図５のように濃縮脱水する汚泥を１系統にしてもシステム全体の汚泥発生量を削減することができないことを知見した。
そこで、本発明者は、さらに鋭意研究を重ねた結果、特許文献１のように、無酸素領域と好気領域とを連続的に形成すると同時に、バチルス属細菌の能力を強化するために、反応槽２が備える活性汚泥のＭＬＳＳ濃度を、特許文献１に記載の２０００〜２５００ｍｇ／リットルよりもさらに一層高め、特許文献２に記載の約４０００〜２００００ｍｇ／リットルよりも低く、２６００ｍｇ／リットル以上５０００ｍｇ／リットル未満のＭＬＳＳ濃度で維持管理し、より好ましくは３０００ｍｇ／リットル以上４０００ｍｇ／リットル未満のＭＬＳＳ濃度で維持管理すると同時に、好気領域の滞留時間に対する嫌気領域と無酸素領域の合計滞留時間の比率を１．０〜２．０の範囲内で維持管理し、より好ましくは１．１〜１．９の範囲内で維持管理することによって、最初沈殿池を廃止することができることを知見した。さらに、上述のように図５の構成では、生汚泥の分離時（反応槽１０２への流入前）の汚泥量に対して濃縮脱水時の汚泥量が削減されないので、生汚泥量自体を削減することができなかったのに対して、最初沈殿池の廃止により生汚泥をなくし、濃縮脱水する汚泥を最終沈殿池で分離される余剰汚泥のみの１系統にすることによって、生汚泥分の汚泥が最初沈殿池１０１で分離されず、廃水に含まれたまま反応槽１０２を通って分解されることによって減量化されるので、生汚泥分の余剰汚泥量を削減することができ、システム全体の汚泥発生量を削減することができる、上記目的を達成できる廃水処理システムとその処理方法を提供できることを知見し、本発明に至ったものである。即ち、本発明と特許文献１に開示の廃水処理方法との主要な相違点は、最初沈殿池１０１の有無、反応槽２が備える活性汚泥のＭＬＳＳ濃度の値、および好気領域の滞留時間に対する嫌気領域と無酸素領域の合計滞留時間の比率に関する記載の有無であり、本発明と特許文献２に開示の廃水処理方法との主要な相違点は、これら３点に加えて、本発明では無酸素領域と好気領域とが連続的に形成された反応槽を使用する点、および本発明ではバチルス属細菌の濃度を所定の濃度範囲内に維持するためにミネラル粉体添加手段を使用する点である。
即ち、上記目的を達成するために、本発明の第１の態様は、嫌気領域、無酸素領域および好気領域を有し、該嫌気領域、無酸素領域および好気領域の順番で、１０８〜１０１０個／ミリリットルの第１濃度のバチルス属細菌を含む、２６００ｍｇ／リットル以上、５０００ｍｇ／リットル未満の第２濃度の活性汚泥を用いて、廃水に含まれる生汚泥を分解するとともに、該廃水から窒素およびリンを除去する処理を行う反応槽と、前記反応槽から排出された処理後の廃水中に含まれる活性汚泥を沈殿させて分離する沈殿池と、前記反応槽内の活性汚泥を第２濃度に維持するために、前記沈殿池で分離された活性汚泥から所定の割合を返送汚泥として前記反応槽に返送する汚泥返送手段と、前記沈殿池で分離された活性汚泥の残分を余剰汚泥として濃縮脱水する濃縮脱水手段と、前記沈殿池から返送された活性汚泥中のバチルス属細菌を前記第１濃度に維持するために、前記反応槽内に供給される廃水の濃度に基づいて、ケイ酸を主体としたミネラル粉体を、前記反応槽に供給される廃水に添加するミネラル粉体添加手段と、を備える廃水処理システムを提供するものである。
また、上記目的を達成するために、本発明の第２の態様は、嫌気領域、無酸素領域および好気領域を有する反応槽により、該嫌気領域、無酸素領域および好気領域の順番で、１０８〜１０１０個／ミリリットルの第１濃度のバチルス属細菌を含む、２６００ｍｇ／リットル以上、５０００ｍｇ／リットル未満の第２濃度の活性汚泥を用いて、廃水に含まれる生汚泥を分解するとともに、該廃水から窒素およびリンを除去する処理を行い、沈殿池により、前記反応槽から排出された処理後の廃水中に含まれる活性汚泥を沈殿させて分離し、前記反応槽内の活性汚泥を第２濃度に維持するために、汚泥返送手段により、前記沈殿池で分離された活性汚泥から所定の割合を返送汚泥として前記反応槽に返送し、濃縮脱水手段により、前記沈殿池で分離された活性汚泥の残分を余剰汚泥として濃縮脱水し、前記沈殿池から返送された活性汚泥中のバチルス属細菌を前記第１濃度に維持するために、ミネラル粉体添加手段により、前記反応槽内に供給される廃水の濃度に基づいて、ケイ酸を主体としたミネラル粉体を、前記反応槽に供給される廃水に添加する廃水処理方法を提供するものである。
ここで、上記第１及び第２の態様においては、前記汚泥返送手段は、前記返送汚泥を前記反応槽に返送することにより、該反応槽内の活性汚泥を、３０００ｍｇ／リットル以上、４０００ｍｇ／リットル未満の濃度で維持するものであるのがより好ましい。
前記汚泥返送手段は、前記沈殿池で分離された活性汚泥に対する返送汚泥の割合を３０〜６０％の範囲内に調整するものであるのが好ましい。
また、前記嫌気領域、前記無酸素領域、前記好気領域における廃水の滞留時間は、それぞれ１．５〜２．０時間、３．５〜４．５時間、３．５〜４．５時間であるのが好ましい。
さらに、前記嫌気領域の酸化還元電位を−１５０〜−３５０ｍＶ、前記好気領域における廃水中の溶存酸素量を２．０〜３．５ｍｇ／リットルに維持する制御手段を備えるのが好ましい。
前記反応槽は、前記無酸素領域と前記好気領域とを仕切る仕切り壁を有し、前記仕切り壁は、前記好気領域において行われるエアレーションによって該好気領域の水面付近の廃水を前記無酸素領域に逆流させるための開口部を有するのが好ましい。
前記反応槽は、前記嫌気領域を有する第１の反応槽と、前記無酸素領域および前記好気領域を有する前記第２の反応槽と、前記第１の反応槽の嫌気領域から排出された廃水を前記第２の反応槽の無酸素領域に供給する流路と、を備えるものであるのが好ましい。
前記汚泥返送手段は、前記沈殿池で分離された活性汚泥に対する返送汚泥の割合を３０〜６０％の範囲内に調整するものであるのが好ましい。
また、前記嫌気領域、前記無酸素領域、前記好気領域における廃水の滞留時間は、それぞれ１．５〜２．０時間、３．５〜４．５時間、３．５〜４．５時間であるのが好ましい。
さらに、前記嫌気領域の酸化還元電位を−１５０〜−３５０ｍＶ、前記好気領域における廃水中の溶存酸素量を２．０〜３．５ｍｇ／リットルに維持する制御手段を備えるのが好ましい。
前記反応槽は、前記無酸素領域と前記好気領域とを仕切る仕切り壁を有し、前記仕切り壁は、前記好気領域において行われるエアレーションによって該好気領域の水面付近の廃水を前記無酸素領域に逆流させるための開口部を有するのが好ましい。
前記反応槽は、前記嫌気領域を有する第１の反応槽と、前記無酸素領域および前記好気領域を有する前記第２の反応槽と、前記第１の反応槽の嫌気領域から排出された廃水を前記第２の反応槽の無酸素領域に供給する流路と、を備えるものであるのが好ましい。
廃水や汚泥の処理中に発生する硫化水素等は、悪臭を有する腐食性ガスである。本発明の廃水処理システムとその処理方法では、標準活性汚泥法の廃水処理設備にバチルス属細菌が高濃度に優占化した活性汚泥を利用して高度処理として発展させ、最初沈殿池を廃止して濃縮脱水する汚泥を余剰汚泥のみの１系統にし、生汚泥分の汚泥が含まれた廃水を、バチルス属細菌を含む活性汚泥が反応槽で分解することによって、生汚泥分から発生する硫化水素等の悪臭を有する腐食性ガスを除去することができるため、気相での対症療法的な悪臭対策を実施する必要がなくなり、電気機械設備等の延命化を確実に図ることができると同時に、労働環境も確実に改善することができる。
また、本発明の廃水処理システムとその処理方法では、生汚泥分の汚泥が最初沈殿池で分離されず、廃水に含まれたまま反応槽を通って分解されることによって減量化されるため、システム全体の汚泥発生量を従来比で８５〜９０％とし、１０〜１５％を削減することができる。
さらに、本発明の廃水処理システムとその処理方法では、重力濃縮設備１０４や混合槽１０６やそれらの関連配管が不要になった結果、汚泥処理の設備配置が非常にシンプルかつコンパクトになるので、システム全体のイニシャルコスト、メンテナンスコスト、および使用電力量や脱水ケーキの処分費用等を含めたランニングコストを削減することができる。
本発明に係る廃水処理システムとその処理方法を添付の図面に示す好適実施形態に基づいて以下に詳細に説明する。
図１（ａ）は、本発明に係る廃水処理システムの第１の実施形態を模式的に示す構成図である。本発明は、標準活性汚泥法の廃水処理設備にバチルス属細菌が高濃度に優占化した活性汚泥を利用して高度処理として発展させ、濃縮脱水する汚泥を１系統にすることによってシステム全体の汚泥発生量を削減する廃水処理システムであり、反応槽２と、沈殿池３と、汚泥返送手段と、濃縮手段５と、脱水手段７と、ミネラル粉体添加手段８と、を備える。
反応槽２は、その内部が第１および第２の仕切り壁２ｅ、２ｆにより仕切られた嫌気領域２ｂ、無酸素領域２ｃ、好気領域２ｄの各領域を有する。反応槽２は、嫌気領域２ｂ、無酸素領域２ｃおよび好気領域２ｄの順番で、１０８〜１０１０個／ミリリットルの濃度のバチルス属細菌を含む、２６００ｍｇ／リットル以上、５０００ｍｇ／リットル未満の濃度の活性汚泥を用いて、廃水に含まれる生汚泥を分解するとともに、該廃水から窒素およびリンを除去する処理を行うものである。
第１の仕切り壁２ｅは、嫌気領域２ｂと無酸素領域２ｃとの間を仕切るものであり、嫌気領域２ｂから無酸素領域２ｃへ流れる廃水の流路として連通させた開口部を有する。
第２の仕切り壁２ｆは、無酸素領域２ｃと好気領域２ｄとの間を仕切るものであり、好気領域２ｄにおいて行われるエアレーションによって好気領域２ｄの水面付近の廃水を無酸素領域２ｃに逆流させるための開口部を有し、この開口部により無酸素領域２ｃと好気領域２ｄとは連続的に形成されている。
即ち、第２の仕切り壁２ｆは、図１（ｂ）に示すように、無酸素領域２ｃと好気領域２ｄとの間を仕切る中間部に配置され、中間部の上端から中間部の高さの一部まで高さ方向に伸び、かつ全ての幅方向に渡り、流路として連通している開口部２ｉを有する。好気領域２ｄの水面２ｈの高さはエアレーションによって上昇し、その上昇量はエアレーションの程度によって変化する。
また、第２の仕切り壁２ｆは、図１（ｃ）に示すように、中間部の幅方向の一端から中間部の幅の一部まで幅方向に伸び、かつ全ての高さ方向に渡る開口部２ｊを有しても良い。図１（ｃ）に示すような開口部２ｊを有する第２の仕切り壁２ｆは、廃水の澱みを防ぐために、例えば嫌気領域２ｂと無酸素領域２ｃとの間の開口部を上から見て左側に、無酸素領域２ｃと好気領域２ｄとの間の開口部を上から見て右側に、流路を蛇行させる場合に適用される。
第２の仕切り壁２ｆは、無酸素領域２ｃと好気領域２ｄとの間を仕切るものであり、好気領域２ｄにおいて行われるエアレーションによって好気領域２ｄの水面付近の廃水を無酸素領域２ｃに逆流させるための開口部を有し、この開口部により無酸素領域２ｃと好気領域２ｄとは連続的に形成されている。
即ち、第２の仕切り壁２ｆは、図１（ｂ）に示すように、無酸素領域２ｃと好気領域２ｄとの間を仕切る中間部に配置され、中間部の上端から中間部の高さの一部まで高さ方向に伸び、かつ全ての幅方向に渡り、流路として連通している開口部２ｉを有する。好気領域２ｄの水面２ｈの高さはエアレーションによって上昇し、その上昇量はエアレーションの程度によって変化する。
また、第２の仕切り壁２ｆは、図１（ｃ）に示すように、中間部の幅方向の一端から中間部の幅の一部まで幅方向に伸び、かつ全ての高さ方向に渡る開口部２ｊを有しても良い。図１（ｃ）に示すような開口部２ｊを有する第２の仕切り壁２ｆは、廃水の澱みを防ぐために、例えば嫌気領域２ｂと無酸素領域２ｃとの間の開口部を上から見て左側に、無酸素領域２ｃと好気領域２ｄとの間の開口部を上から見て右側に、流路を蛇行させる場合に適用される。
前述のように、一般的に、廃水中に含まれる固形物は、サイズと比重に基づいてスクリーンと沈砂槽で除去され、その残りの比較的サイズが小さくかつ砂よりも比重が小さい固形物（以下、小サイズかつ小比重の固形物という）を含んだ廃水が最初沈殿池に供給され、生汚泥として分離される。本発明では、最初沈殿池を廃止したので、嫌気領域２ｂに設けられた流入口２ａには、最初沈殿池を通っていない廃水、即ち、廃水中に含まれる小サイズかつ小比重の固形物を生汚泥として分離せずにそのまま含んだ廃水が供給される。
嫌気領域２ｂ、無酸素領域２ｃ、好気領域２ｄの各領域は、反応槽２内において、流路１１を介して嫌気領域２ｂに設けられた流入口２ａから供給された廃水が上流側から下流側に流れる順に配列されている。各領域は、流入口２ａから供給された廃水を分解するバチルス属細菌が高濃度に優占化した活性汚泥をそれぞれ備えるものであり、小サイズかつ小比重の固形物を含んだ廃水が各領域に滞留する間に、生汚泥（固形物）の分解、脱窒、脱リン等の処理が行われる。
即ち、嫌気領域２ｂでは、バチルス属細菌を含む通性嫌気性細菌が混合液中の炭水化物、タンパク質等の有機物を酵素によってアンモニア等に低分子化し、生体構成要素として利用しつつ、リン蓄積細菌は体内に蓄えていたリンを放出する。無酸素領域２ｃでは、脱窒細菌が混合液中のＢＯＤを水素供与体として硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素を窒素ガスに還元する。
好気領域２ｄでは、廃水に含まれるアンモニア性窒素が硝化細菌により亜硝酸性窒素や硝酸性窒素に酸化され、リン蓄積細菌がリンを体内に再摂取することによって、廃水からリンが除去される。
このため、嫌気領域２ｂ・無酸素領域２ｃでは積極的なエアレーションが行われず、反応槽２内に澱みを作らないようにする目的で、攪拌機９を用いて少量の撹拌が行われる。この撹拌の程度は、嫌気領域２ｂ及び無酸素領域２ｃにおける活性汚泥中のバチルス属細菌などの微生物の働きによる廃水中の脱窒、脱リン等の作用を妨げない程度である。これに対して、好気領域２ｄでは散気装置１０を介してエアレーションが行われる。
また、嫌気領域２ｂ、無酸素領域２ｃ、好気領域２ｄの各領域において、バチルス属細菌が生汚泥に含まれる硫黄化合物（硫化水素、メチルメルカプタン、硫化メチル、二硫化メチル）を分解することによって、悪臭を除去する。そして、好気領域２ｄを流動後の廃水が好気領域２ｄを流動後の活性汚泥を含んだ状態で好気領域２ｄに設けられた流出口２ｇから排出される。
即ち、嫌気領域２ｂでは、バチルス属細菌を含む通性嫌気性細菌が混合液中の炭水化物、タンパク質等の有機物を酵素によってアンモニア等に低分子化し、生体構成要素として利用しつつ、リン蓄積細菌は体内に蓄えていたリンを放出する。無酸素領域２ｃでは、脱窒細菌が混合液中のＢＯＤを水素供与体として硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素を窒素ガスに還元する。
好気領域２ｄでは、廃水に含まれるアンモニア性窒素が硝化細菌により亜硝酸性窒素や硝酸性窒素に酸化され、リン蓄積細菌がリンを体内に再摂取することによって、廃水からリンが除去される。
このため、嫌気領域２ｂ・無酸素領域２ｃでは積極的なエアレーションが行われず、反応槽２内に澱みを作らないようにする目的で、攪拌機９を用いて少量の撹拌が行われる。この撹拌の程度は、嫌気領域２ｂ及び無酸素領域２ｃにおける活性汚泥中のバチルス属細菌などの微生物の働きによる廃水中の脱窒、脱リン等の作用を妨げない程度である。これに対して、好気領域２ｄでは散気装置１０を介してエアレーションが行われる。
また、嫌気領域２ｂ、無酸素領域２ｃ、好気領域２ｄの各領域において、バチルス属細菌が生汚泥に含まれる硫黄化合物（硫化水素、メチルメルカプタン、硫化メチル、二硫化メチル）を分解することによって、悪臭を除去する。そして、好気領域２ｄを流動後の廃水が好気領域２ｄを流動後の活性汚泥を含んだ状態で好気領域２ｄに設けられた流出口２ｇから排出される。
バチルス属細菌は、通性嫌気性部分での処理能力が非常に高いため、嫌気領域２ｂおよび無酸素領域２ｃにおける廃水の滞留時間を、好気領域２ｄにおける廃水の滞留時間よりも長くすることが好ましい。嫌気領域２ｂ、無酸素領域２ｃ、好気領域２ｄにおける廃水の滞留時間は、本実施形態の場合、それぞれ１．５〜２．０時間、３．５〜４．５時間、３．５〜４．５時間の範囲内で調整される。各滞留時間がこの範囲よりも短い場合には廃水の分解が不十分となって余剰汚泥量が増加する一方、この範囲よりも長い場合には処理の長時間化によってシステム全体の廃水処理能力が低下する。好気領域の滞留時間に対する嫌気領域と無酸素領域の合計滞留時間の比率は、１．０〜２．０の範囲内で維持管理されるのが好ましい。また、この比率は１．１〜１．９の範囲内で維持管理されるのがより好ましい。この比率がこの範囲よりも低い場合には廃水の分解が不十分となって余剰汚泥量が増加する一方、この範囲よりも高い場合にも廃水の分解が不十分となって余剰汚泥量が増加する。特に、上記範囲を外れた場合には、廃水に含まれる窒素の除去能力が著しく低下する。
反応槽２内の活性汚泥は、後述するミネラル粉体の添加量を調整することによって、流入口２ａから供給された廃水を分解するバチルス属細菌を１０８〜１０１０個／ミリリットルの濃度で含む状態、即ち、バチルス属細菌が高濃度に優占化した状態で維持管理されるのが好ましい。バチルス属細菌の濃度がこの範囲よりも低い場合には廃水の分解が不十分となって余剰汚泥量が増加する一方、この範囲よりも高い場合にはミネラル粉体の添加量の過剰な増加によってシステム全体のランニングコストが必要以上に上昇する。
反応槽２内の活性汚泥は、後述するミネラル粉体の添加量を調整することによって、流入口２ａから供給された廃水を分解するバチルス属細菌を１０８〜１０１０個／ミリリットルの濃度で含む状態、即ち、バチルス属細菌が高濃度に優占化した状態で維持管理されるのが好ましい。バチルス属細菌の濃度がこの範囲よりも低い場合には廃水の分解が不十分となって余剰汚泥量が増加する一方、この範囲よりも高い場合にはミネラル粉体の添加量の過剰な増加によってシステム全体のランニングコストが必要以上に上昇する。
処理すべき廃水中の窒素濃度、リン濃度などにもよるが、図示していない制御手段により、散気装置１０を介したエアレーションの状態を調整することによって、ＯＲＰ計３２で確認した嫌気領域２ｂの酸化還元電位が−１５０〜−３５０ｍＶとなり、ＤＯ計３３で確認した好気領域２ｄにおける廃水中の溶存酸素量が２．０〜３．５ｍｇ／リットルとなるように維持管理されるのが好ましい。酸化還元電位がこの範囲よりも低い場合（−３５０ｍＶより下）には、硫化水素等の発生により硝化細菌の活性が低下して水質が悪化する一方、高い場合（−１５０ｍＶより上）には、嫌気度が低いため脱リン反応が不十分となって水質が悪化する。溶存酸素量がこの範囲よりも低い場合には廃水の分解が不十分となって余剰汚泥量が増加する一方、この範囲よりも高い場合にはエアレーション量の過剰な増加によってシステム全体のランニングコストが必要以上に上昇する。
続いて、沈殿池３は、反応槽２の下流側に設けられ、反応槽２の流出口２ｇから排出された処理後の廃水中に含まれる活性汚泥を沈殿させて分離するものである。
ここで、本実施形態の廃水処理システムには、反応槽２の流入口２ａへの流路１１に、反応槽２に対する負荷を確認するための浮遊物質（ＳＳ）計３１、嫌気領域２ｂには酸化還元電位を確認するための酸化還元電位（ＯＲＰ）計３２、好気領域２ｄには廃水中の溶存酸素量を確認するための溶存酸素（ＤＯ）計３３とＭＬＳＳ計３４、反応槽２と沈殿池３の間の流路１３にリン自動測定器３５、沈殿池３からの放流用の流路１４には窒素、リン排出濃度を監視するための全窒素（Ｔ−Ｎ）・全リン（Ｔ−Ｐ）自動測定器３６と化学的酸素要求量排出濃度を監視するための化学的酸素要求量（ＣＯＤ）計３７、が設置されており、各々監視制御されている。
汚泥返送手段は、沈殿池３の下流側と反応槽２の上流側の流入口２ａ付近との間に接続された返送流路１５、汚泥を搬送するための図示していないポンプ等を備えている。汚泥返送手段は、ＭＬＳＳ計３４で測定した反応槽２内の活性汚泥のＭＬＳＳ濃度を後述する所定の範囲内に維持するために、ポンプ等により、沈殿池３で分離後の活性汚泥から所定の割合を返送汚泥４２として沈殿池３の下流側から返送流路１５を介して反応槽２の上流側に返送するものである。
上述した沈殿池３で分離後の活性汚泥に対する返送汚泥４２の比率を３０〜６０％の範囲内で調整することによって、反応槽２内の活性汚泥は、２６００ｍｇ／リットル以上５０００ｍｇ／リットル未満のＭＬＳＳ濃度で維持管理されるのが好ましい。また、反応槽２内の活性汚泥は、３０００ｍｇ／リットル以上４０００ｍｇ／リットル未満のＭＬＳＳ濃度で維持管理されるのがより好ましい。活性汚泥のＭＬＳＳ濃度がこの範囲よりも低い場合には廃水の分解が不十分となって余剰汚泥量が増加する一方、この範囲よりも高い場合には返送汚泥量の過剰な増加によってシステム全体のランニングコストが必要以上に上昇する。また、沈殿池３の容量が不足して水質が悪化する場合もある。
続いて、濃縮手段５と脱水手段７は、沈殿池３の下流側に設けられ、沈殿池３で分離後の活性汚泥から返送汚泥４２を返送した残分を余剰汚泥４３として濃縮脱水するものである。流路１７を通って濃縮手段５に供給される余剰汚泥４３は、バチルス属細菌が高濃度に優占化していて腐敗しにくいため、汚泥処理が容易である。
最後に、ミネラル粉体添加手段８は、反応槽２の上流側の流入口２ａ付近に設けられ、ＳＳ計３１で測定してＢＯＤ濃度換算して得た反応槽２内に供給される廃水のＢＯＤ濃度に基づいて、この廃水が反応槽２内に供給された時に、沈殿池３から返送されて反応槽２内に供給された活性汚泥中のバチルス属細菌の濃度を前述の所定の範囲内に維持するために、ケイ酸を主体としたミネラル粉体を反応槽２に供給される廃水に添加するものである。
本発明に係る廃水処理システムは、基本的に以上のように構成される。
本発明に係る廃水処理システムは、基本的に以上のように構成される。
次に、本発明に係る廃水処理方法について説明する。
図３は、本発明に係る廃水処理方法の手順の一実施例を示すフローチャートである。本発明は、標準活性汚泥法の廃水処理設備にバチルス属細菌が高濃度に優占化した活性汚泥を利用して高度処理として発展させ、濃縮脱水する汚泥を１系統にすることによってシステム全体の汚泥発生量を削減する廃水処理方法であり、ステップＳ１０〜Ｓ２８で構成される。
図３は、本発明に係る廃水処理方法の手順の一実施例を示すフローチャートである。本発明は、標準活性汚泥法の廃水処理設備にバチルス属細菌が高濃度に優占化した活性汚泥を利用して高度処理として発展させ、濃縮脱水する汚泥を１系統にすることによってシステム全体の汚泥発生量を削減する廃水処理方法であり、ステップＳ１０〜Ｓ２８で構成される。
まず、ステップＳ１０において、廃水中に含まれる小サイズかつ小比重の固形物を沈殿させて生汚泥として分離する最初沈殿池を通っていない廃水、即ち、廃水中に含まれる小サイズかつ小比重の固形物を生汚泥として分離せずにそのまま含んだ廃水が流路１１を介して流入口２ａから反応槽２内に供給される。
反応槽２内には、反応槽２内に供給された廃水が上流側から下流側に流れる順に嫌気領域２ｂ、無酸素領域２ｃ、好気領域２ｄの各領域が配列され、各領域は反応槽２内に供給された廃水を分解するバチルス属細菌が高濃度に優占化した活性汚泥を備えている。本実施形態の場合、反応槽２に備えられる活性汚泥は、２６００ｍｇ／リットル以上５０００ｍｇ／リットル未満のＭＬＳＳ濃度で維持管理され、活性汚泥に含まれるバチルス属細菌は、１０８〜１０１０個／ミリリットルの濃度で維持管理される。
反応槽２内には、反応槽２内に供給された廃水が上流側から下流側に流れる順に嫌気領域２ｂ、無酸素領域２ｃ、好気領域２ｄの各領域が配列され、各領域は反応槽２内に供給された廃水を分解するバチルス属細菌が高濃度に優占化した活性汚泥を備えている。本実施形態の場合、反応槽２に備えられる活性汚泥は、２６００ｍｇ／リットル以上５０００ｍｇ／リットル未満のＭＬＳＳ濃度で維持管理され、活性汚泥に含まれるバチルス属細菌は、１０８〜１０１０個／ミリリットルの濃度で維持管理される。
次に、ステップＳ１２において、ステップＳ１０で嫌気領域２ｂ内に供給された廃水が嫌気領域２ｂに備えられた活性汚泥を含んで嫌気領域２ｂを１．５〜２．０時間かけて流れる間に、嫌気領域２ｂを流動中の活性汚泥に含まれるバチルス属細菌が嫌気領域２ｂを流動中の廃水を分解する。具体的には、反応槽２内にある活性汚泥中のバチルス属細菌は、廃水中における硫黄化合物（硫化水素、メチルメルカプタン、硫化メチル、二硫化メチル）の除去に優れた能力を発揮するので、上記廃水処理によって同時に悪臭が除去される。また、ＮＨ４−Ｎ（アンモニア性窒素）が定量下限値以下にまで除去される。
また、反応槽２内にある活性汚泥中のバチルス属細菌は、窒素除去能を持ち、エアレーションが行われていないことにより酸素不足状態にある嫌気領域２ｂでは、他の一般細菌より増殖時間が速く、アンモニア性窒素を生体構成要素として利用する。さらに、反応槽２内にある活性汚泥中のリン蓄積細菌の働きにより、嫌気領域２ｂでリン蓄積細菌が体内に蓄えていたリンを放出する。
また、反応槽２内にある活性汚泥中のバチルス属細菌は、窒素除去能を持ち、エアレーションが行われていないことにより酸素不足状態にある嫌気領域２ｂでは、他の一般細菌より増殖時間が速く、アンモニア性窒素を生体構成要素として利用する。さらに、反応槽２内にある活性汚泥中のリン蓄積細菌の働きにより、嫌気領域２ｂでリン蓄積細菌が体内に蓄えていたリンを放出する。
次に、ステップＳ１４において、無酸素領域２ｃにおいて、ステップＳ１２で嫌気領域２ｂを流動後の廃水が嫌気領域２ｂを流動後の活性汚泥を含んで仕切り壁２ｅの開口部を介して無酸素領域２ｃに供給され、無酸素領域２ｃを３．５〜４．５時間かけて流れる間に、無酸素領域２ｃを流動中の活性汚泥に含まれるバチルス属細菌が無酸素領域２ｃを流動中の廃水を分解する。具体的には、バチルス属細菌は、無酸素領域２ｃでも同様に、硫黄化合物を分解することによって、悪臭を除去する。また、バチルス属細菌は、エアレーションが行われていないことにより酸素不足状態にある無酸素領域２ｃでも同様に、アンモニア性窒素を生体構成要素として利用する。
次に、ステップＳ１６において、好気領域２ｄにおいて、ステップＳ１４で無酸素領域２ｃを流動後の廃水が無酸素領域２ｃを流動後の活性汚泥を含んで仕切り壁２ｆの開口部を介して好気領域２ｄに供給され、好気領域２ｄを３．５〜４．５時間かけて流れる間に、好気領域２ｄを流動中の活性汚泥に含まれるバチルス属細菌が好気領域２ｄを流動中の廃水を分解する。具体的には、バチルス属細菌は、好気領域２ｄでも同様に、硫黄化合物を分解することによって、悪臭を除去する。また、エアレーションが行われている好気領域２ｄでは、前述したバチルス属細菌の働きに活性汚泥中の硝化細菌の働き（アンモニアを硝酸塩にまで酸化する）が加わり、硝化が促進され、廃水に含まれるアンモニア性窒素が硝化細菌により亜硝酸性窒素や硝酸性窒素に酸化される。さらに、好気領域２ｄでリン蓄積細菌が嫌気領域２ｂで放出したよりも多くのリンを体内に再摂取することによって、廃水からリンが除去される。
次に、ステップＳ２０において、好気領域２ｄを流動後の廃水が好気領域２ｄを流動後の活性汚泥を含んで反応槽２の流出口２ｇから排出される。
反応槽２内にある活性汚泥中のバチルス属細菌は、前述したように反応槽２内で処理が進むと貧栄養状態になって細胞の中に胞子が形成され、その状態で反応槽２から沈殿池３に流入する。このバチルス属細菌の胞子の細胞壁は粘着物質で覆われているため、吸着性があり、フロック形成が容易となり、凝集性が向上する。また、前述したように廃水に添加されるミネラル粉体の中のケイ酸が汚泥の核となることにより、活性汚泥の比重が高まって汚泥の沈降性が増す。
次に、ステップＳ２２において、ステップＳ２０で反応槽２から排出され、沈殿池３に流入した廃水からその廃水中に含まれる活性汚泥を沈殿させて分離し、流路１４を介して外部へ放流する。以上のように、反応槽２と沈殿池３において廃水が処理される。
次に、ステップＳ２４において、返送汚泥の返送「Ｙ」（はい）で示すように、反応槽２に備えられる活性汚泥のＭＬＳＳ濃度を上記濃度範囲内に維持するために、汚泥返送手段により、ステップＳ２２で分離後の活性汚泥の一部を、この活性汚泥に対する返送比率を３０〜６０％の範囲内で調整しながら、返送汚泥４２として沈殿池３の下流側から返送流路１５を介して反応槽２の上流側に返送する。
次に、ステップＳ２６において、ステップＳ２４で沈殿池３から返送汚泥４２として返送されて反応槽２内に供給される活性汚泥中のバチルス属細菌の濃度を上記濃度範囲内に維持するために、ＳＳ計３１で測定してＢＯＤ濃度換算して得たステップＳ１０で反応槽２内に供給される廃水のＢＯＤ濃度に基づいて、ケイ酸を主体としたミネラル粉体の添加量を調整しながら、反応槽２の上流側にこのミネラル粉体を添加する。返送汚泥４２は、反応槽２の上流側から反応槽２内に流入した後活性汚泥として嫌気領域２ｂに備えられる。そして、これ以降はステップＳ１２に戻って実行される。
一方、ステップＳ２４で返送汚泥の返送「Ｎ」（いいえ）で示すように、ステップＳ２８において、返送汚泥を返送した残分の活性汚泥を流路１７を介して濃縮手段５に供給し、この残分の活性汚泥を、濃縮手段５および脱水手段７により、余剰汚泥４３として濃縮脱水する。
本発明に係る廃水処理方法は、基本的に以上のようなステップで構成される。
本発明に係る廃水処理方法は、基本的に以上のようなステップで構成される。
本実施形態の廃水処理システムでは、最初沈殿池の廃止により生汚泥をなくし、濃縮脱水する汚泥を最終沈殿池で分離される余剰汚泥のみの１系統にする。これにより、生汚泥分の汚泥が最初沈殿池で分離されず、廃水に含まれたまま反応槽を通って分解されて減量化されるので、生汚泥分の余剰汚泥量を削減することができ、システム全体の汚泥発生量を削減することができる。
また、上記のように最初沈殿池を廃止して濃縮脱水する汚泥を余剰汚泥のみの１系統にし、バチルス属細菌が高濃度に優占化した活性汚泥を利用して廃水を分解することによって、生汚泥から発生する硫化水素等の悪臭を有する腐食性ガスを除去することができる。そのため、気相での対症療法的な悪臭対策を実施する必要がなくなり、電気機械設備等の延命化を確実に図り、労働環境も確実に改善することができる。
また、生汚泥分の汚泥が最初沈殿池で分離されず、廃水に含まれたまま反応槽を通って分解されることによって減量化されるため、システム全体の汚泥発生量を従来比で８５〜９０％とし、１０〜１５％を削減することができる。
さらに、従来の廃水処理システムと比べて、重力濃縮設備や混合槽やそれらの関連配管が不要になった結果、汚泥処理の設備配置が非常にシンプルかつコンパクトになる。そのため、システム全体のイニシャルコスト、メンテナンスコスト、および使用電力量や脱水ケーキの処分費用等を含めたランニングコストを大幅に削減することができる。
次に、本発明の第２の実施形態の廃水処理システムについて説明する。
図２は、本発明に係る廃水処理システムの第２の実施形態を模式的に示す構成図であり、標準活性汚泥法が採用されている既存の廃水処理システムに対して、本発明を適用する場合の実施形態である。図２に示された反応槽は、標準活性汚泥法における最初沈殿池から改造された第１の反応槽２１と、標準活性汚泥法における反応槽から改造された第２の反応槽２２と、両者の間の流路１２と、からなる。第１の反応槽２１は、流入口２ａから供給された廃水が流れる上流側にあり、この内部に嫌気領域２ｂが設けられる。第２の反応槽２２は、第１の反応槽２１の下流側に設けられ、この内部の上流側半分と下流側半分に無酸素領域２ｃと好気領域２ｄがそれぞれ設けられる。つまり、第１の反応槽２１と第２の反応槽２２とは別々の槽として分離され、第２の反応槽２２内の無酸素領域２ｃと好気領域２ｄとの間は第２の仕切り壁２ｆによって仕切られている。その他の部分は図１（ａ）に示された本発明の第１の実施形態に係る廃水処理システムと同一である。
図２は、本発明に係る廃水処理システムの第２の実施形態を模式的に示す構成図であり、標準活性汚泥法が採用されている既存の廃水処理システムに対して、本発明を適用する場合の実施形態である。図２に示された反応槽は、標準活性汚泥法における最初沈殿池から改造された第１の反応槽２１と、標準活性汚泥法における反応槽から改造された第２の反応槽２２と、両者の間の流路１２と、からなる。第１の反応槽２１は、流入口２ａから供給された廃水が流れる上流側にあり、この内部に嫌気領域２ｂが設けられる。第２の反応槽２２は、第１の反応槽２１の下流側に設けられ、この内部の上流側半分と下流側半分に無酸素領域２ｃと好気領域２ｄがそれぞれ設けられる。つまり、第１の反応槽２１と第２の反応槽２２とは別々の槽として分離され、第２の反応槽２２内の無酸素領域２ｃと好気領域２ｄとの間は第２の仕切り壁２ｆによって仕切られている。その他の部分は図１（ａ）に示された本発明の第１の実施形態に係る廃水処理システムと同一である。
前述のように、嫌気領域２ｂ、無酸素領域２ｃ、好気領域２ｄの滞留時間は、１．５〜２．０時間、３．５〜４．５時間、３．５〜４．５時間であるが、標準活性汚泥法が採用されている既存の廃水処理システムの最初沈殿池と反応槽の容積比は、約１：４〜５なので、最初沈殿池は嫌気領域２ｂとして、反応槽は無酸素領域２ｃおよび好気領域２ｄとして使用することができる。また、無酸素領域２ｃと好気領域２ｄの滞留時間は、略同一なので、それぞれの容積も略同一にする。
第２の実施形態の廃水処理システムの作用は、第１の反応槽２１で処理された廃水が、第１の反応槽２１から排出され、流路１２を介して第２の反応槽２２に供給される点を除いて、第１の実施形態の廃水処理システムの場合と同じである。
第２の実施形態の廃水処理システムは、標準活性汚泥法が採用されている既存の廃水処理システムに対して本発明を適用したものであり、第１の実施形態の廃水処理システムの効果に加えて、さらに、既存の設備を有効利用することでコストダウンを図ることができるというメリットがある。
第２の実施形態の廃水処理システムは、標準活性汚泥法が採用されている既存の廃水処理システムに対して本発明を適用したものであり、第１の実施形態の廃水処理システムの効果に加えて、さらに、既存の設備を有効利用することでコストダウンを図ることができるというメリットがある。
以上、本発明に係る廃水処理システムとその処理方法について実施形態及び実施例を挙げて詳細に説明したが、本発明は上記実施形態及び実施例に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
２、２１、２２ 反応槽
２ａ 流入口
２ｂ 嫌気領域
２ｃ 無酸素領域
２ｄ 好気領域
２ｅ、２ｆ 仕切り壁
２ｇ 流出口
２ｈ 水面
２ｉ、２ｊ 開口部
３ 沈殿池
５ 濃縮手段
７ 脱水手段
８ ミネラル粉体添加手段
９ 攪拌機
１０ 散気装置
１１、１２、１３、１４、１７ 流路
１５ 返送流路
３１ ＳＳ計
３２ ＯＲＰ計
３３ ＤＯ計
３４ ＭＬＳＳ計
３５ リン自動測定器
３６ Ｔ−Ｎ・Ｔ−Ｐ自動測定器
３７ ＣＯＤ計
４２ 返送汚泥
４３ 余剰汚泥
１０１ 最初沈殿池
１０２ 反応槽
１０３ 最終沈殿池
１０４ 重力濃縮設備
１０５ 機械濃縮設備
１０６ 混合槽
１０７ 脱水設備
１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１１５ａ、１１５ｂ、１１６、１１７ 流路
１４１ 生汚泥
１４２ 返送汚泥
１４３ 余剰汚泥
１４４ 混合汚泥
２ａ 流入口
２ｂ 嫌気領域
２ｃ 無酸素領域
２ｄ 好気領域
２ｅ、２ｆ 仕切り壁
２ｇ 流出口
２ｈ 水面
２ｉ、２ｊ 開口部
３ 沈殿池
５ 濃縮手段
７ 脱水手段
８ ミネラル粉体添加手段
９ 攪拌機
１０ 散気装置
１１、１２、１３、１４、１７ 流路
１５ 返送流路
３１ ＳＳ計
３２ ＯＲＰ計
３３ ＤＯ計
３４ ＭＬＳＳ計
３５ リン自動測定器
３６ Ｔ−Ｎ・Ｔ−Ｐ自動測定器
３７ ＣＯＤ計
４２ 返送汚泥
４３ 余剰汚泥
１０１ 最初沈殿池
１０２ 反応槽
１０３ 最終沈殿池
１０４ 重力濃縮設備
１０５ 機械濃縮設備
１０６ 混合槽
１０７ 脱水設備
１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１１５ａ、１１５ｂ、１１６、１１７ 流路
１４１ 生汚泥
１４２ 返送汚泥
１４３ 余剰汚泥
１４４ 混合汚泥
Claims (8)
- 嫌気領域、無酸素領域および好気領域を有し、該嫌気領域、無酸素領域および好気領域の順番で、１０８〜１０１０個／ミリリットルの第１濃度のバチルス属細菌を含む、２６００ｍｇ／リットル以上、５０００ｍｇ／リットル未満の第２濃度の活性汚泥を用いて、廃水に含まれる生汚泥を分解するとともに、該廃水から窒素およびリンを除去する処理を行う反応槽と、
前記反応槽から排出された処理後の廃水中に含まれる活性汚泥を沈殿させて分離する沈殿池と、
前記反応槽内の活性汚泥を第２濃度に維持するために、前記沈殿池で分離された活性汚泥から所定の割合を返送汚泥として前記反応槽に返送する汚泥返送手段と、
前記沈殿池で分離された活性汚泥の残分を余剰汚泥として濃縮脱水する濃縮脱水手段と、
前記沈殿池から返送された活性汚泥中のバチルス属細菌を前記第１濃度に維持するために、前記反応槽内に供給される廃水の濃度に基づいて、ケイ酸を主体としたミネラル粉体を、前記反応槽に供給される廃水に添加するミネラル粉体添加手段と、を備えることを特徴とする廃水処理システム。 - 前記汚泥返送手段は、前記返送汚泥を前記反応槽に返送することにより、該反応槽内の活性汚泥を、３０００ｍｇ／リットル以上、４０００ｍｇ／リットル未満の濃度で維持するものである請求項１に記載の廃水処理システム。
- 前記汚泥返送手段は、前記沈殿池で分離された活性汚泥に対する返送汚泥の割合を３０〜６０％の範囲内に調整するものである請求項１または２に記載の廃水処理システム。
- 前記嫌気領域、前記無酸素領域、前記好気領域における廃水の滞留時間は、それぞれ１．５〜２．０時間、３．５〜４．５時間、３．５〜４．５時間である請求項１〜３のいずれかに記載の廃水処理システム。
- さらに、前記嫌気領域の酸化還元電位を−１５０〜−３５０ｍＶ、前記好気領域における廃水中の溶存酸素量を２．０〜３．５ｍｇ／リットルに維持する制御手段を備える請求項１〜４のいずれかに記載の廃水処理システム。
- 前記反応槽は、前記無酸素領域と前記好気領域とを仕切る仕切り壁を有し、
前記仕切り壁は、前記好気領域において行われるエアレーションによって該好気領域の水面付近の廃水を前記無酸素領域に逆流させるための開口部を有する請求項１〜５のいずれかに記載の廃水処理システム。 - 前記反応槽は、前記嫌気領域を有する第１の反応槽と、前記無酸素領域および前記好気領域を有する前記第２の反応槽と、前記第１の反応槽の嫌気領域から排出された廃水を前記第２の反応槽の無酸素領域に供給する流路と、を備えるものである請求項１〜６のいずれかに記載の廃水処理システム。
- 嫌気領域、無酸素領域および好気領域を有する反応槽により、該嫌気領域、無酸素領域および好気領域の順番で、１０８〜１０１０個／ミリリットルの第１濃度のバチルス属細菌を含む、２６００ｍｇ／リットル以上、５０００ｍｇ／リットル未満の第２濃度の活性汚泥を用いて、廃水に含まれる生汚泥を分解するとともに、該廃水から窒素およびリンを除去する処理を行い、
沈殿池により、前記反応槽から排出された処理後の廃水中に含まれる活性汚泥を沈殿させて分離し、
前記反応槽内の活性汚泥を第２濃度に維持するために、汚泥返送手段により、前記沈殿池で分離された活性汚泥から所定の割合を返送汚泥として前記反応槽に返送し、
濃縮脱水手段により、前記沈殿池で分離された活性汚泥の残分を余剰汚泥として濃縮脱水し、
前記沈殿池から返送された活性汚泥中のバチルス属細菌を前記第１濃度に維持するために、ミネラル粉体添加手段により、前記反応槽内に供給される廃水の濃度に基づいて、ケイ酸を主体としたミネラル粉体を、前記反応槽に供給される廃水に添加することを特徴とする廃水処理方法。
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