JP5223219B2 - 有機性排水の処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、溶解性有機物を含有する有機性排水の処理装置に関し、特に、溶解性有機物を含有する排水を２段に設けた生物処理反応槽で生物処理するに当たり、処理水水質を維持した上で、生物処理の負荷を軽減すると共に、装置設置面積の削減を可能とする有機性排水の処理装置に関する。

有機性排水の処理には、一般的には生物処理が行われ、具体的には活性汚泥法や生物膜法が行われている。このような生物処理において、近年、環境負荷の低減や水回収による節水を目的として、より高度に処理された処理水が求められている。
生物処理水の水質の向上を目的として、従来、生物処理反応槽を分割して多段式とした多段式生物処理装置が提案されている（例えば、特許文献１，特許文献２）。多段式の生物処理装置は、１段式のものに比べて高水質な処理水を得ることができる。

しかしながら、単に生物処理反応槽を多段に設けた従来の多段式生物処理装置では、１段式のものよりも高度な処理水が得られるが、依然として広い設置面積と大量の曝気が必要となるという問題があった。しかして、その理由として次のことが明らかとなってきた。
即ち、１段目の生物処理反応槽で生成した微生物体が２段目の生物処理反応槽に流入し、２段目の生物処理反応槽の有機物負荷となるが、ＢＯＤが低い２段目の生物処理反応槽では、微生物体の自己消化が始まり、死滅微生物体の構成成分が溶出し、水質の悪化を起こす。死滅微生物体の構成成分は、フミン類などの難分解性有機物を含み、微生物的にこれらの有機物を分解するにはＨＲＴ（滞留時間）を長くする必要があり、設置面積が広くなる。
また、第２の生物処理反応槽において、微生物体内蓄積物質を酸化し、溶存酸素を消費するため、曝気動力を増大させる。

これに対して、多段式生物処理装置において、１段目の生物処理反応槽からの生物処理水を凝集処理し、固液分離手段で分離した分離水を２段目の生物処理反応槽で生物処理する方式が提案された（特許文献３）。
この方式では、１段目の生物処理反応槽の処理水を凝集処理して固液分離することにより、微生物体を除去することで、２段目の生物処理反応槽の有機物負荷を低減し、上述のような従来の多段式生物処理装置の問題を解決する。
特開昭５５−２８７５９号公報 特開２０００−４２５８４号公報 特願２００５−３６０６１９

しかしながら、特許文献３の方式では次のような不具合があった。
即ち、１段目の生物処理反応槽の処理水の凝集処理に、凝集剤として、無機凝集剤を使用した場合、これを固液分離して得られる分離水には溶解金属塩が残存し、これが２段目の生物処理反応槽の汚泥や散気管において析出する。
汚泥中での金属塩の析出は、汚泥の比重を増大させ、曝気など攪拌に必要な動力を増大させる。特に、担体による流動床式の生物処理反応槽においては、担体の比重が重くなることで、担体が反応槽下部に堆積し、充分な流動が得られなくなる。
また、散気管における金属塩の析出は、曝気量の低下による溶存酸素の不足、あるいは差圧の上昇による曝気動力の増大をもたらす。
有機凝集剤もその多くは生物難分解性であり、これが２段目の生物処理反応槽に流入した場合には、担体の表面に付着して、酸素透過の妨げや生物活性の低下の原因となる。

従って、本発明は、このような特許文献３に記載される多段式生物処理装置における凝集処理に起因する問題を解決する有機性排水の処理装置を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、１段目の生物処理反応槽で溶解性有機物の大部分を分解した後、この生物処理反応槽で生成した微生物体を無凝集で固液分離し、この微生物体が分離された分離水を更に２段目の生物処理反応槽で生物処理すること、このように微生物体を無凝集で固液分離しても、浮上分離方式であればこれを十分に分離除去することができ、凝集剤を用いないことにより、２段目の生物処理反応槽における有機物負荷の減少と凝集剤の析出の問題を回避すると共に、装置設置面積と曝気量を削減することが可能であることを見出した。

本発明はこのような知見に基いて達成されたものであり、以下を要旨とする。

［１］ 有機性排水を生物処理する、生物膜を有する担体を用いた流動床式の第１の生物処理反応槽と、
該第１の生物処理反応槽から流出する生物処理水を固液分離する無凝集かつ浮上分離方式の第１の固液分離手段と、
該第１の固液分離手段で分離された分離水を生物処理する生物膜を有する担体を用いた流動床式の第２の生物処理反応槽と、
前記第２の生物処理反応槽から流出する生物処理水を固液分離する第２の固液分離手段と、
該第２の固液分離手段で分離された分離水に含まれる溶存物質を除去する高度処理手段と、
前記第２の固液分離手段で固液分離される水に凝集剤を添加する手段とを有することを特徴とする有機性排水の処理装置。

［２］ ［１］において、前記第１の生物処理反応槽の溶解性ＢＯＤ除去率が３０〜９９％であることを特徴とする有機性排水の処理装置。

［３］ ［１］又は［２］のいずれかにおいて、第１の固液分離手段で固液分離される水に浮上補助剤を添加する手段を有することを特徴とする有機性排水の処理装置。

［４］ ［１］ないし［３］のいずれかにおいて、前記高度処理手段が、膜分離手段を有することを特徴とする有機性排水の処理装置。

本発明によれば、第１の生物処理反応槽で溶解性有機物質の大部分を分解した後、第１の生物処理反応槽で生成した微生物体を第１の固液分離手段で無凝集にて分離し、この微生物体が除去された分離水を更に第２の生物処理反応槽で生物処理した後、第２の生物処理反応槽で生成した微生物体を第２の固液分離手段で分離する。このように生物処理・固液分離の２段処理を行うことにより、生物代謝物質量を低減して、高度処理手段に流入する有機物質濃度を低減して安定した排水処理を行うことができる。

しかも、第１の固液分離手段において、凝集剤を用いず、無凝集にて浮上分離を行うことにより、第１の生物処理反応槽からの処理水中のＳＳを効率的に除去し、凝集剤を用いた場合の第２の生物処理反応槽における有機物負荷の増大や凝集剤に起因する金属塩の析出の問題を回避し、また、凝集処理のための薬剤コストや装置設備を削減して、効率的な処理を行える。

本発明の有機性排水の処理装置は、このような２段の生物処理により、有機物質が十分に除去された水を更に高度処理する場合に有効であり、後続の高度処理により、水質の良好な処理水を得ることができる。この高度処理手段の処理水は極めて水質が良好であるため、そのまま再使用水として、あるいは純水、超純水の原水として回収することができる。

また、高度処理手段では、有機物質濃度が十分に低減された水を処理するため、高度処理の負荷が軽減され、高度処理手段が膜分離装置であれば、膜汚染が防止され、経時によるフラックスの低下が少なく、長期にわたり安定した処理を継続することができるようになる。また、イオン交換装置であれば、有機物負荷、有機汚染の低減により、処理水質の向上、樹脂再生頻度の低減、樹脂交換頻度の低減が可能となる。また、酸化装置の場合には、有機物負荷の低減により酸化剤使用量の節減、装置の小型化が可能となる。

以下に本発明の有機性排水の処理装置の処理方法の実施の形態を詳細に説明する。

［有機性排水］
本発明において、処理対象となる有機性排水は、通常生物処理される有機物含有排水であれば良く、特に限定されるものではないが、例えば、電子産業排水、化学工場排水、食品工場排水などが挙げられる。例えば、電子部品製造プロセスでは、現像工程、剥離工程、エッチング工程、洗浄工程などから各種の有機性排水が多量に発生し、しかも排水を回収して純水レベルに浄化して再使用することが望まれているので、これらの排水は本発明の処理対象排水として適している。

このような有機性排水としては例えば、イソプロピルアルコール、エチルアルコールなどを含有する有機性排水、モノエタノールアミン（ＭＥＡ）、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）などの有機態窒素、アンモニア態窒素を含有する有機性排水、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）などの有機硫黄化合物を含有する有機性排水が挙げられる。

本発明に係る有機性排水の有機物濃度は特に限定されないが、本発明は特に溶解性ＴＯＣが１００ｍｇ／Ｌ以上、例えば２００〜２５０００ｍｇ／Ｌの高濃度有機物含有排水の処理に適している。

［生物処理反応槽］
＜第１の生物処理反応槽＞
排水を生物処理するための生物処理反応槽としては、有機物の分解効率に優れるものであれば良く、既知の好気性又は嫌気性の生物処理反応槽を採用することができるが、本発明においては、第１の生物処理反応槽としては、生物膜方式の流動床式の生物処理反応槽を用いる。好ましくは、第１の生物処理反応槽としては、担体を用いる生物処理反応槽である。

担体としては、活性炭、種々のプラスチック担体、スポンジ担体などがいずれも使用できるが、スポンジ担体が好ましい。スポンジ担体であれば微生物を高濃度に維持することができる。スポンジ素材としても特に限定されないが、エステル系ポリウレタンが好適である。担体の投入量としても特に制限はないが、通常、生物処理反応槽の槽容量に対する担体の見掛け容量で１０〜５０％程度、特に３０〜５０％程度とすることが好ましい。

好気性状態で微生物的に有機物を分解する好気性生物処理反応槽としては、槽内に酸素（空気）を供給するための散気管、曝気機などの酸素ガス（空気）供給手段が設けられた曝気槽を用いることができる。

一方、嫌気性状態で微生物的に有機物を分解する嫌気性生物処理反応槽としては、担体を保持した嫌気槽を用いることができる。

第１の生物処理反応槽は、好気性生物処理反応槽又は嫌気性生物処理反応槽の１槽式でも、好気性生物処理反応槽及び／又は嫌気性生物処理反応槽の多槽式でもよく、また、１槽式で槽内に仕切り壁を設けてもよい。即ち、本発明において、第１の生物処理反応槽として、多槽式のものを用いることもできる。

＜第２の生物処理反応槽＞
本発明において、第２の生物処理反応槽としては、流動床式の生物処理反応槽を用いる。流動床式生物処理反応槽については、上述の第１の生物処理反応槽における流動床式生物処理反応槽と同様であり、担体を有する生物膜式生物処理反応槽であっても良い。この場合、用いる担体の種類及びその投入量についても、上述の第１の生物処理反応槽における場合と同様である。

第２の生物処理反応槽として担体を用いる流動床式のものを採用することにより、難分解成分分解菌体の槽内保持が可能となり、効率的な処理を行える。

この第２の生物処理反応槽も、第１の生物処理反応槽と同様、好気性状態で微生物的に有機物を分解する好気性生物処理反応槽、（槽内に酸素（空気）を供給するための散気管、曝気機などの酸素ガス（空気）供給手段が設けられた曝気槽）であっても良く、嫌気性状態で微生物的に有機物を分解する嫌気性生物処理反応槽であっても良い。

第２の生物処理反応槽は、好気性生物処理反応槽又は嫌気性生物処理反応槽の１槽式でも、好気性生物処理反応槽及び／又は嫌気性生物処理反応槽の多槽式でもよく、また、１槽式で槽内に仕切り壁を設けてもよい。即ち、本発明において、第２の生物処理反応槽として、多槽式のものを用いることもできる。

［第１の固液分離手段］
本発明において、第１の生物処理反応槽からの生物処理水を固液分離する第１の固液分離手段としては、凝集剤を添加しない無凝集処理において、浮上分離方式の固液分離手段を採用する。浮上分離方式としては、特に加圧浮上分離方式が好ましく、浮上分離の安定化のために界面活性剤などの浮上補助剤を添加しても良い。

本発明によれば、無凝集における浮上分離で高効率に第１の生物処理反応槽からの生物処理汚泥を固液分離することができるが、その理由は、以下の通りである。
多段式生物処理装置の第１の生物処理反応槽は、反応槽分割により有機物負荷の高い条件となり、第１の生物処理反応槽で生成する微生物体は対数増殖期にある。対数増殖期の微生物体は、親水基を持つ細胞外多糖類の分泌量が少なく、疎水性が増した状態にある。疎水性の増した微生物体は、疎水的相互作用により気泡を容易に吸着し、無凝集であっても、浮上分離であれば沈降分離と比べて高い通水速度（ＬＶ）で固液分離が可能である。
なお、対数増殖期の微生物体はブロックを形成していないため水中では分散状態にあり、無凝集での沈降分離は極めて低ＬＶにしなくてはならず、処理効率が著しく劣る。

浮上分離、好ましくは加圧浮上分離における処理条件としては特に制限はないが、例えば通水ＬＶは５〜２５ｍ／ｈｒであることが好ましい。この範囲よりもＬＶが高いとＳＳが流出し、低いと経済的に不利である。

また、浮上補助剤を用いる場合、浮上補助剤としては、不飽和脂肪酸塩等の１種又は２種以上を用いることができ、その添加量は、原水に対して０．１〜１０ｍｇ／Ｌ程度とすることが好ましい。なお、浮上補助剤は通常加圧浮上分離前において添加される。

一般に、汚泥の固液分離は、従来法では凝集剤を添加する凝集処理を行うが、本発明においては、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）や塩化鉄（III）等の無機凝集剤や有機凝集剤を添加した場合に発生する問題を回避するために、以下の理由から無凝集での浮上分離を行う。
即ち、無機凝集剤を添加すると、前述の如く、凝集処理の処理水には無機凝集剤由来の溶解金属塩が残存し、第２の生物処理反応槽において、担体や散気管において析出を起こす。
溶解金属塩の担体における析出は、微生物体の付着部を減少させ、付着微生物量が減少するため、有機物分解速度の低下が起きる。また、担体の比重が重くなることで、担体が第２の生物処理反応槽下部に堆積し、充分な流動が得られず、曝気など、攪拌に必要な動力が増大する。
さらに、散気管における金属塩の析出は、曝気量の低下による溶存酸素の不足、あるいは差圧の上昇による曝気動力の増大をもたらす。
一方で、凝集剤が不足して凝集が不十分である場合、微小フロックが増大し、固液分離手段の分離水へのフロックの流出が増大する。第２の生物処理反応槽がＭＢＲ方式の場合は、凝集剤のリーク分が膜面に付着し、膜面が閉塞する。
このように溶解金属塩の存在は、第２の生物処理反応槽の機能を損なう重大な問題を起こす可能性があり、従って、本発明では第１の固液分離手段において、無機凝集剤を使用しない。
また、有機凝集剤もその多くは生物難分解性であり、これが生物処理反応槽に流入した場合には、前述の如く、担体の表面に付着して、酸素透過の妨げや生物活性の低下の原因となるため、本発明においては、第１の固液分離手段においては、無機凝集剤と同様に有機凝集剤も添加しない。
第１の固液分離手段を無凝集で行うことにより、凝集剤とｐＨ調整のための薬品及び凝集反応に必要な反応槽と計器を含む設備を削減することができるという効果も奏される。

また、原水ＴＯＣ濃度が１００ｍｇ／Ｌ以上の高濃度有機物含有排水を生物処理する場合、懸濁物質濃度が増大し、凝集沈殿分離においては凝集剤を大量に添加するためにスラッジ容積が増大して汚泥界面が高くなり、固液分離が困難となるが、本発明における無凝集の浮上分離ではスラッジ容積は増大せず、容易に固液分離することができる。

［第２の固液分離手段］
第２の生物処理反応槽からの生物処理水の固液分離に際しては、第２の固液分離手段で微生物体と高分子有機物質を確実に除去するために、固液分離に先立ち、凝集処理する。特に後段で高度処理を行う場合は、凝集剤を添加して凝集処理を行うことが好ましい。

生物処理水の凝集処理には、通常の凝集処理装置が用いられる。この凝集処理装置の凝集槽は１槽のみでも良く、２槽以上を多段に設けてもよい。

凝集処理装置は一般に凝集剤を被処理水に十分に接触させるための急速撹拌槽と凝集フロックを成長させる緩速撹拌槽で構成される。従って、２槽以上の凝集槽を多段に設ける場合、前段の凝集槽を急速撹拌槽とし、後段の凝集槽を緩速撹拌槽とすることが好ましい。

凝集処理に用いる無機凝集剤としては、塩化第二鉄、ポリ硫酸鉄などの鉄系凝集剤、硫酸アルミニウム、塩化アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム等のアルミニウム系凝集剤が例示できるが、凝集効果の面からは鉄系凝集剤が好ましい。これらの無機凝集剤は、１種を単独で用いても良く、２種以上を併用しても良い。

凝集処理時は、必要に応じてｐＨ調整剤を添加して用いた無機凝集剤に好適なｐＨに調整する。即ち、ｐＨ条件としては、例えば、鉄系凝集剤ではｐＨ４〜８で反応させることが効果的であり、アルミニウム系凝集剤ではｐＨ５．０以下で反応させた後、ｐＨ６．０以上に調整すると効果的であるため、必要に応じて、塩酸（ＨＣｌ）、硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）等の酸や、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）等のアルカリを添加してｐＨ調整を行うことが好ましい。このようなｐＨ条件における凝集処理により、良好な処理水質が得られる理由の詳細は明らかになっていないが、生物代謝物中のタンパク成分の電荷が中和されることが関係しているものと推定される。

凝集処理により、生物処理水中の溶解性有機物や懸濁物はフロック化する。この凝集フロックを成長させるために、第１凝集槽で無機凝集剤を添加して、第２凝集槽で高分子凝集剤を添加しても良い。

第２の生物処理反応槽の生物処理水を凝集処理して得られる凝集処理水を固液分離する第２の固液分離手段としては、沈殿槽、浮上槽、遠心分離機等特に限定されないが、生物処理水の凝集フロックは浮上分離しやすく、また沈殿槽に比べ、小さい面積の装置で良いことから、特に加圧浮上槽が好ましい。また、特に第２の固液分離手段としては浸漬膜等の膜分離手段を用いても良い。この場合、前述の如く、第２の生物処理反応槽として浸漬型ＭＢＲを用いることにより、第２の固液分離手段としての浸漬膜を第２の生物処理反応槽内に配置する形として装置の小型化を図ることができる。

［高度処理手段］
本発明においては、更に、第２の生物処理反応槽の生物処理水を固液分離して得られた分離水に含まれる溶存物質を除去するための高度処理を行っても良い。
高度処理手段は、排水中の有機物を第１、第２の生物処理手段、第１、第２の固液分離手段で除去して得た処理水中に残留する溶存有機物を更に除去するものでも良く、また、処理水中に含まれる溶媒塩類を除去するものでも良く、両者を除去するものでも良い。

高度処理手段としては、次のようなものが挙げられる。
膜分離装置：例えば、有機物除去や脱塩のための、ＲＯ膜（逆浸透膜）、ＮＦ膜
（ナノ濾過膜）、ＵＦ膜（限外濾過膜）分離装置等
イオン交換装置：例えば、脱塩や有機物除去のための、アニオン交換樹脂塔、カチオ
ン交換樹脂塔、カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂とを混合充填
した混床塔、電気脱塩装置等
酸化装置：例えば、有機物除去のための、オゾン酸化装置、過酸化水素酸化装置、塩
素酸化装置、紫外線酸化装置等、或いはこれらを併用した酸化装置。なお
、この酸化装置の後段には、通常、イオン交換、膜分離等の装置が設けら
れることが多い。

これらの高度処理手段は適宜２以上を組み合わせて用いることもできる。また、高度処理手段の一部として、濾過装置や活性炭処理装置等の他の処理装置を更に追加しても良い。

特に、高度処理手段としてＲＯ膜分離装置を用いる場合、ＲＯ膜分離装置の前段に濾過装置を設けて、水中のＳＳを除去することが好ましい。濾過装置としては、砂、アンスラサイト等の濾材を充填した充填層型濾過装置、ＭＦ膜（精密濾過膜）、ＵＦ膜などの膜を用いた膜濾過装置等を用いることができる。

［有機性排水の処理装置］
以下に図面を参照して本発明の有機性排水の処理装置の一例を説明する。

図１（ａ）は、本発明の有機性排水の処理装置の実施の形態を示す系統図である。なお、図１（ａ）は本発明の有機性排水の処理装置の一例であって、本発明の有機性排水の処理装置は何ら図１（ａ）に示すものに限定されない。例えば、高度処理手段はＲＯ膜分離装置に限らず、イオン交換装置や酸化装置であっても良く、生物処理反応槽は曝気槽に限らず、嫌気性生物処理反応槽であっても良い。

図１（ａ）の有機性排水の処理装置は、第１の生物処理反応槽としての曝気槽（以下「第１生物処理反応槽」と称す。）１、第１生物処理反応槽１からの生物処理水を無凝集で、即ち、凝集剤を一切添加することなく固液分離する第１の浮上槽（以下「第１浮上槽」と称す。）と、第１浮上槽２からの分離水が導入される第２の生物処理反応槽としての曝気槽（以下「第２生物処理反応槽」と称す。）３、第２生物処理反応槽３からの生物処理水を凝集処理する凝集槽４及び凝集槽４からの凝集処理水を固液分離する第２の固液分離手段としての浮上槽（以下「第２浮上槽」と称す。）５と、第２浮上槽の分離水が導入される濾過装置６と、濾過装置６の濾過水が導入される高度処理手段としてのＲＯ膜分離装置７とで構成される。

なお、図１（ａ）及び図１（ｂ）において、第１生物処理反応槽１及び第２浮上槽２はそれぞれ２段以上に配置して、生物処理反応槽→浮上槽→生物処理反応槽→浮上槽の順で多段処理しても良い。

原水（有機性排水）は、第１生物処理反応槽１に導入され、散気管１Ａからの曝気下、好気性生物処理される。この第１生物処理反応槽１においては、原水中の溶解性有機物質（Ｓ−ＴＯＣ）の大部分を除去することにより、後段の第２生物処理反応槽３に流入する溶解性有機物質濃度を低減する。この第１生物処理反応槽１は、最前段の生物処理槽であるために槽内の微生物量当たりのＢＯＤ負荷量が高くなるので、微生物間の食物連鎖による自己分解の進行が抑制される。

第１生物処理反応槽１の好ましい運転形態は、原水中に含まれる有機物質の分解性により若干異なるが、ＢＯＤ槽負荷１．５〜６０Ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ^３／ｄａｙ，ＴＯＣ槽負荷０．６〜２４Ｋｇ−Ｃ／ｍ^３／ｄａｙで、原水中の溶解性ＢＯＤ（Ｓ−ＢＯＤ）の３０〜９９％が除去される負荷量が良い。

また、第１生物処理反応槽１でこうした高負荷運転を行うと、沈降性の良い微生物フロックができにくいため、図示の如く、微生物量を安定して保持できるように、担体１０を槽内に投入することが好ましい。担体を添加した場合の保持汚泥量は担体及び充填率によって異なるが、一般的なスポンジ状の担体を見かけ容量で槽容量の３０〜５０％充填した場合は、槽あたりの汚泥保持量は２５００〜６０００ｍｇ−ＶＳＳ／Ｌ程度となるので、槽負荷として１．５〜６０Ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ^３／ｄａｙの場合、汚泥負荷としては０．５〜１０Ｋｇ−ＢＯＤ／Ｋｇ−ＶＳＳ／ｄａｙとなり、分散菌の発生領域となる。

第１生物処理反応槽１からの生物処理水は、次いで第１浮上槽２で無凝集にて浮上補助剤を添加して浮上分離され、第１浮上槽２の分離水は、次いで第２生物処理反応槽３に導入され、散気管３Ａからの曝気下、好気性生物処理される。この第２生物処理反応槽３においては、第１生物処理反応槽１での生物処理で残留した溶解性有機物質を分解する。この第２生物処理反応槽３では、後段の高度処理手段であるＲＯ膜分離装置７に流入する有機物濃度をできるだけ低減できるよう、確実な分解が進行することが望ましい。この第２生物処理反応槽３は、特に低負荷でも微生物量を安定して保持できるように、担体１０を槽内に保持するものである。この第２生物処理反応槽３の槽負荷は０．０３〜２Ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ^３／ｄａｙ、特に０．１〜１．２Ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ^３／ｄａｙが好適である。また、担体を使用する生物処理反応槽の場合、担体を見かけ容量で槽容量の３０〜５０％充填するのが好ましい。

第２生物処理反応槽３からの生物処理水は、次いで凝集槽４に導入される。この凝集槽４は、生物処理水が導入される第１凝集部（後掲の表１においては「Ｎｏ．２−１凝集部」と記す。）４Ａと第１凝集部４Ａからの水が導入される第２凝集部４Ｂ（後掲の表１においては「Ｎｏ．２−２凝集部」と記す。）との２槽式のものであり、生物処理水は、まず、第１凝集部４Ａで無機凝集剤が添加されて凝集処理された後、更に第２凝集部４ＢでｐＨ調整剤及び／又は高分子凝集剤が添加されてフロックが粗大化され、凝集処理水は次いで第２浮上槽５に送給され、浮上補助剤を添加して浮上法にて凝集フロックが固液分離される。

第２浮上槽５の分離水は、次いで濾過装置６で残留ＳＳが除去された後ＲＯ膜分離装置７でＲＯ膜分離処理され、透過水が処理水として取り出される。

図１（ｂ）の有機性排水の処理装置は、図１（ａ）において、第２生物処理反応槽３の曝気槽の代りに、第２生物処理反応槽８として、散気管８Ａと槽外に膜モジュール２０を備える槽外型ＭＢＲ方式生物処理反応槽を設け、ポンプＰにより、第２の生物処理反応槽８の混合液を膜モジュール２０に送給して濃縮、循環させ、凝集槽４と第２浮上槽を省略したものであり、その他の構成は図１（ａ）に示す装置と同様である。図１（ｂ）において、図１（ａ）に示す部材と同一機能を奏する部材には同一符号を付してある。

図１（ｂ）の有機性排水の処理装置では、第１浮上槽２の分離水は、第２生物処理反応槽８である槽外型ＭＢＲ方式生物処理反応槽に導入され、同様に処理される。この槽外型ＭＢＲ方式生物処理反応槽における処理条件については、ＭＬＳＳ濃度５０００ｍｇ／Ｌ、槽負荷１．０Ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ^３／ｄａｙ、フラックス０．４ｍ^３／ｍ^２・ｄａｙとするのが好ましい。

この槽外型ＭＢＲ方式生物処理反応槽８からの生物処理水は、生物処理後槽外の膜モジュール２０で膜濾過された水であるため、図１（ａ）のように凝集処理、浮上分離を行うことなく、これを直接ＲＯ膜分離装置７に導入して処理することができる。

図１（ａ），（ｂ）の装置では、ＲＯ膜分離装置７の前段で２段の生物処理と固液分離を行うことにより、高水質の処理水を得ることができる上に、ＦＩ値の低い水をＲＯ膜分離装置７に給水することができるので、ＲＯ膜分離装置７の膜フラックスの低下を抑制して、長期間安定して処理水を得ることができる。

なお、ＦＩ値とは、水をＲＯ膜分離装置に通水して脱イオン処理する際のＲＯ膜分離装置への給水の水質がＲＯ膜処理に適しているか否かを判断する指標として用いられるものである。水中の溶存有機物やＳＳの量は概ね同等であっても、これをＲＯ膜処理すると膜フラックスが早期に低下するときとそうでないときがあり、そのような場合、ＲＯ給水のＦＩ値では差が生じている。

ＦＩ値は、所定の孔径を有するメンブレンフィルタに試料水を通水して所定量を濾過するに要する時間を計測する操作を行って、初期の所要時間と、所定時間通水後の所要時間とから求めることができ、膜汚染、膜目詰まりを起こし易い又は起こし難い水質かを判定するのに用いられる。一般に、ＦＩ値５以下の水質でもＲＯ給水として許容されることがあるが、通常、ＦＩ値３以下の水質であることが望まれている。従って、本発明では、高度処理手段としてＲＯ膜分離装置を用いる場合、２段の生物処理と固液分離でＦＩ値３以下の水を得、これをＲＯ膜分離装置の給水とすることが好ましい。

以下に実施例、参考例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。

［実施例１］
図１（ａ）に示す装置で、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）を主成分とする下記水質の工場排水を原水として、２０００Ｌ／ｄａｙの処理水量で処理を行った。なお、この原水の生物処理には、リンの不足が想定されたので、リン酸をＴＯＣ：Ｐ＝１００：３となるように原水に添加して処理を行った。なお、浮上補助剤としては、オレイン酸カリウムを用いた。

＜原水水質＞
Ｓ−ＴＯＣ：３２８ｍｇ／Ｌ
Ｋｊ−Ｎ：７６ｍｇ／Ｌ
ＰＯ_４−Ｐ：０．８ｍｇ／Ｌ

表１に、用いた装置の仕様及び処理条件を示す。
また、表２に各部の水質を、表３に第１，第２生物処理反応槽に添加した担体の比重を示す。

［参考例１］
図１（ｂ）に示す装置で、実施例１で処理したものと同じ工場排水を原水として、２０００Ｌ／ｄａｙの処理水量で処理を行った。なお、この原水の生物処理には、リンの不足が想定されたので、リン酸をＴＯＣ：Ｐ＝１００：３となるように原水に添加して処理を行った。浮上補助剤として、実施例１と同様に、オレイン酸カリウムを用いた。
表１に、用いた装置の仕様及び処理条件を示す。
また、表２に各部の水質を、表３に第１生物処理反応槽に添加した担体の比重を示す。

［比較例１］
実施例１において、第１浮上槽の代りに沈殿槽（以下「第１沈殿槽」と称す。）を設け、第１生物処理反応槽の生物処理水を沈殿槽で固液分離したこと以外は同様に処理を行った。
表１に、用いた装置の仕様及び処理条件を示す。
また、表２に各部の水質を、表３に第１，第２生物処理反応槽に添加した担体の比重を示す。

［比較例２］
実施例１において、第１浮上槽の代りに凝集槽と沈殿槽（第１沈殿槽）を設け、第１生物処理反応槽１の生物処理水を凝集槽（第１の凝集部（後掲の表１においては「Ｎｏ．１−１凝集部」と記す。）と第２の凝集部（後掲の表１においては「Ｎｏ．１−２凝集部」と記す。）を有する２槽式の凝集槽）で凝集処理した後、沈殿槽で固液分離したこと以外は同様に処理を行った。
表１に、用いた装置の仕様及び処理条件を示す。
また、表２に各部の水質を、表３に第１，第２生物処理反応槽に添加した担体の比重を示す。

以上の結果から次のことが明らかである。
実施例１では、第１生物処理反応槽１において、原水中の有機物の大部分を除去するとともに、自己消化が進行する前に微生物体をＳＳとして無凝集で第１浮上槽２において固液分離して除去することができる。そして、実施例１では、第１生物処理反応槽１の無凝集による分離水をさらに第２生物処理反応槽３で処理することにより、溶解金属塩の析出による担体の比重増加と担体沈降を回避し、残留した有機物をさらに高度に分解するとともに、第２浮上槽５でＳＳを除去することにより、結果として比較例１及び２よりもＳ−ＴＯＣが低い処理水を得ることができる。

これに対して、比較例１では、浮上槽ではなく沈殿槽を用いたため、ＳＳの分離性が悪く、後段の生物処理の負荷となるため、有機物の除去性や凝集、濾過性が悪化する。比較例２では、浮上槽の代りに凝集槽と沈殿槽とを用いたため、ＳＳの除去性は良いが、後段の担体流動性が著しく悪化するためにＳ−ＴＯＣは劣るものとなる。

なお、第２生物処理反応槽として槽外型ＭＢＲ方式生物処理反応槽を用いた参考例１ではＳ−ＴＯＣの除去性及びＲＯ膜処理水質は良好であり、またフラックス（透過流束）も安定していた。

図１（ａ）は、本発明の有機性排水の処理装置の実施の形態を示す系統図であり、図１（ｂ）は参考例に係る有機性排水の処理装置の系統図である。

１ 第１生物処理反応槽
１Ａ 散気管
２ 第１浮上槽
３ 第２生物処理反応槽
３Ａ 散気管
４ 凝集槽
５ 第２浮上槽
６ 濾過装置
７ ＲＯ膜分離装置
８ 第２生物処理反応槽
８Ａ 散気管
１０ 担体
２０ 槽外膜モジュール

Claims (4)

1. 有機性排水を生物処理する、生物膜を有する担体を用いた流動床式の第１の生物処理反応槽と、
   該第１の生物処理反応槽から流出する生物処理水を固液分離する無凝集かつ浮上分離方式の第１の固液分離手段と、
   該第１の固液分離手段で分離された分離水を生物処理する生物膜を有する担体を用いた流動床式の第２の生物処理反応槽と、
   前記第２の生物処理反応槽から流出する生物処理水を固液分離する第２の固液分離手段と、
   該第２の固液分離手段で分離された分離水に含まれる溶存物質を除去する高度処理手段と、
   前記第２の固液分離手段で固液分離される水に凝集剤を添加する手段とを有することを特徴とする有機性排水の処理装置。
2. 請求項１において、前記第１の生物処理反応槽の溶解性ＢＯＤ除去率が３０〜９９％であることを特徴とする有機性排水の処理装置。
3. 請求項１又は２において、第１の固液分離手段で固液分離される水に浮上補助剤を添加する手段を有することを特徴とする有機性排水の処理装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項において、前記高度処理手段が、膜分離手段を有することを特徴とする有機性排水の処理装置。

Images