JP5315118B2

JP5315118B2 - 有機性廃水処理施設の運転方法

Info

Publication number: JP5315118B2
Application number: JP2009102121A
Authority: JP
Inventors: 輝雄本郷; 恒明小林; 哲雄成田; 建佐藤
Original assignee: KOBELCO ECO-MAINTENANCE CO., LTD.
Current assignee: KOBELCO ECO-MAINTENANCE CO., LTD.
Priority date: 2009-04-20
Filing date: 2009-04-20
Publication date: 2013-10-16
Anticipated expiration: 2029-04-20
Also published as: JP2010247127A

Description

本発明は、集中豪雨等のために下水処理施設等の有機性廃水処理施設の原水量が短時間で急増した場合における運転方法に関する。

下水等の一般的な廃水処理方法では、まず処理すべき原水を最初沈殿槽（最初沈殿池）に流入させ、固形物を沈殿分離させる。固形物は最初沈殿槽の底部に蓄積され、上澄水は水面付近から流出され、生物処理槽へと供給される。次に、生物処理槽では、嫌気性及び／又は好気性微生物を用いて、生物処理槽内の処理水中の有機物が分解される。生物処理槽の上澄水は、最終沈殿槽（最終沈殿池）へと供給され、活性汚泥を沈殿分離する。そして、最終沈殿槽の水面付近から上澄水を取り出し、処理施設外へと放流される。

このような廃水処理方法では、負荷の変動に対する対策も必要となるが、例えば、特許文献１には、廃水の流入量増加に対して緩衝槽を設けることにより対処することが開示されている。また、特許文献２には、降雨等によって下水流量が急激に増加した場合、嫌気処理用の前段生物処理槽と好気処理用の後段生物処理槽との間で最終沈殿槽の上澄水を流通させ、上澄水の残部を、前段生物処理槽を経ることなく後段生物処理槽に流入させる方法が開示されている。

特開平５−１９２６８８号公報特開２００５−２６２１４０号公報

近年では、「ゲリラ豪雨」と俗称されるような局所的な集中豪雨が発生することがあり、廃水処理施設に流入する原水が、短時間のうちに急激に増加するケースも想定される。その場合、好気的生物処理槽の活性汚泥が最終沈殿槽に大量に流入し、上澄水と共に最終沈殿槽の堰（トラフ）から施設外へと流出するという事態が引き起こされる。

このような場合、廃水処理施設下流の水質が悪化するのみならず、原水流量が短時間で元に戻ったとしても、好気的生物処理槽から活性汚泥が流出してしまっているために、元の好気的処理能力を回復するために時間が掛かることになる。

ここで、特許文献２に開示されている方法では、最終沈殿槽からの汚泥流出は抑制しうるが、上澄水の残部を、前段生物処理槽を経ずに後段生物処理槽に流入させるので、後段生物処理槽の有機物負荷が通常よりも高くなり、曝気量を増加させる必要が生じてしまう。

本発明は、廃水処理施設に流入する原水が、短時間のうちに急激に増加した場合に、最終沈殿槽からの汚泥流出を抑制しつつ、処理水質の回復も早い、廃水処理施設の運転方法の提供を目的とする。

本発明者らは、原水流量が急激に増加した場合でも、好気的生物処理槽の曝気量を減少させることにより、好気的生物処理槽内の活性汚泥の撹拌を抑制すれば、最終沈殿槽へと流出する活性汚泥量を抑制しうることを見出し、本発明を完成させるに至った。

具体的に、本発明は、
原水中の固形物を沈殿除去する最初沈殿槽と、
最初沈殿槽の上澄水中の有機物を活性汚泥によって分解する直列に接続された複数個の好気的生物処理槽と、
好気的生物処理槽の生物処理水中から汚泥を沈殿除去する最終沈殿槽と、
を備える有機性廃水処理施設において、
原水の流量が有機性廃水処理施設の設計処理流量よりも50％超えた場合には、最後段の好気的生物処理槽の溶存酸素濃度が0.1mg/L以上0.4mg/L以下となるように、最後段の好気的生物処理槽の曝気量を減少させ、最終沈殿槽から流出する汚泥量を減少させることを特徴とする、有機性廃水処理施設の運転方法に関する。

原水流量が多少増加しても、最初沈殿槽の上流側に調整槽を設けることにより、処理水量の調整は可能である。しかし、急激に原水流量が増加すると、最初沈殿池から好気的生物処理槽へと供給される上澄水量及び好気的生物処理槽から最終沈殿槽へと供給される生物処理水量も急激に増加するため、通常の曝気処理を行ったままでは、活性汚泥が好気的生物処理槽から最終沈殿槽へと大量に流出する。その結果、最終沈殿槽における汚泥界面が上昇し、堰からあふれ出てしまう。

このとき、好気的生物処理槽において曝気量を減少させると、好気性生物処理槽内の活性汚泥の循環が鈍り、槽の上部には活性汚泥が循環しにくくなる。その結果、好気的生物処理槽から生物処理水と共に最終沈殿槽へと流出する活性汚泥量を抑制することができる。また、好気的生物処理槽から最終沈殿槽へと供給される生物処理水量が増加しても、最終沈殿槽においては活性汚泥の界面上昇が抑制されるため、堰から廃水処理施設外へと流出する活性汚泥量も抑制することが可能である。

好気性生物処理槽から流出する活性汚泥が抑制されることにより、原水流量が元の水準に戻った場合、短時間で好気的生物処理能力が回復しうる。なお、最終沈殿槽に沈殿した活性汚泥は、適宜好気性生物処理槽へと返送することが好ましい。

本発明の有機性廃水処理施設の運転方法では、原水流量が有機性廃水処理施設の設計処理流量よりも50％超えた場合に、好気的生物処理槽の溶存酸素濃度を0.1mg/L以上0.4mg/L以下となるように曝気量を減少させる。

前記好気的生物処理槽は、直列に複数個設置されている。原水の流量が所定流量を超えた場合に、最後段の好気的生物処理槽の曝気量を所定量よりも減少させる。

最後段より前の好気的処理槽の曝気量を維持し、最後段の好気的生物処理槽の曝気量を減少させることにより、処理水質を良好に維持しつつ、好気的生物処理槽から最終沈殿槽へと流出する活性汚泥量を抑制することができる。

本発明の有機性廃水処理施設の運転方法によれば、特別な装置を用いることなく、原水流入量の急激に増加した場合に、有機性廃水処理施設からの活性汚泥流出を抑制しうる。また、その間の曝気動力も削減しうる。

有機性廃水処理施設における汚泥等の変化を表す概念図であり、(a)は通常時、(b)は増水時の従来施設、(c)は本発明の運転方法の増水時である。実施例の有機性廃水処理施設の構成を示す概念図である。

以下、本発明の実施の形態について、適宜図面を参酌しながら説明する。なお、本発明は、以下の記載に限定されない。

（通常時）
まず、最初沈殿槽、好気的生物処理槽及び最終沈殿槽を各１基備える有機性廃水処理施設としての下水処理場における増水時の活性汚泥流出について、図１に基づいて説明する。まず、図１(a)に示す通常時には、原水は経路１から最初沈殿槽２へと流入し、初沈汚泥（固形物）３は最初沈殿槽２の底面付近に沈殿する。この初沈汚泥３は、適宜、最初沈殿槽２の底面から排出される。次に、最初沈殿槽２の最初沈殿槽上澄水２１は、経路４から好気的生物処理槽５へと供給される。

好気的生物処理槽５では、曝気装置（図示せず）を用い、有機性廃水と活性汚泥の混合液に空気を吹き込むことによって曝気処理が行われる。曝気処理によって活性汚泥中の好気性微生物が増殖し、有機性廃水中の有機物が好気的に分解される。

次に、好気性生物処理槽５の生物処理水２２は、経路７から最終沈殿槽８へと供給される。ここでは、好気性生物処理槽５から生物処理水２２と共に流入した活性汚泥６は、最終沈殿槽８の底面付近に終沈汚泥９として沈殿する。最終沈殿槽８の最終沈殿槽上澄水２３は、堰１０から採取され、経路１１を経て有機性廃水処理施設外へと排出される。

なお、最終沈殿槽８の底面付近に沈殿した終沈汚泥９の一部は、好気性生物処理槽５の活性汚泥濃度を維持するために、適宜、汚泥返送経路１２及び経路４を通じて好気的生物処理槽５へと返送される。また、終沈汚泥９の一部は、適宜、汚泥経路１３を通じて槽外に排出される。

（急激な増水時）
図１(b)に示す急激な増水時には、経路１から最初沈殿槽２へと流入する原水、経路４から好気的生物処理槽５へと流入する最初沈殿槽２の最初沈殿槽上澄水２１、経路７から最終沈殿槽８へと流入する好気的生物処理槽５の生物処理水２２、及び経路１１を経て有機性廃水処理施設外へと排出される最終沈殿槽上澄水２３、それぞれの流量が急増する。このとき、好気的生物処理槽５では、経路７から最終沈殿槽８へと流出する生物処理水２２の流速増大に伴い、通常時よりも生物処理水２２と共に経路７から最終沈殿槽８へと流出する活性汚泥６の量が増加する。

このため、最終沈殿槽８では、終沈汚泥９の界面が上昇し、堰１０から流出する最終沈殿槽上澄水２３の流速増大に伴い、終沈汚泥９が堰１０へと流出しやすくなる。その結果、有機性廃水処理施設の処理水水質が低下する共に、終沈汚泥９が大量に流出することにより、原水流量が元の水準に戻った後も、好気的生物処理槽の処理能力の回復に長時間要することとなる。

（本発明）
一方、図１(c)に示す本発明では、急激な増水によって、原水流量が有機性廃水処理施設の設計処理流量の50％を超えた場合、好気的生物処理槽５の曝気量を減少させる。このとき、曝気量は、好気的生物処理槽５内の処理水の溶存酸素濃度が0.1mg/L以上0.4mg/L以下となるように調整することが好ましい。

また、曝気量は、活性汚泥６の活性汚泥沈殿率（sludge volume：ＳＶ）が30％以上45％以下であれば通常運転時の1/2程度、45％以上60％以下であれば通常運転時の1/3以上1/2以下の範囲に減少させることが好ましい。ここでいう「活性汚泥沈降率」とは、好気的生物処理槽内の活性汚泥６の状態を知るための指標であり、好気的生物処理槽内の処理液１Lを容量１Lのメスシリンダーに入れ、30分間静置した後の沈降汚泥の容積（ｍＬ）の割合（％）を示すものである。

好気的生物処理槽５の曝気量を減少させることにより、好気的生物処理槽５内における活性汚泥６の循環量も減少し、活性汚泥６は好気的生物処理槽５の水面付近には存在しにくくなる。その結果、経路７から最終沈殿槽８へと流出する生物処理水２２の流速が増大しても、最終沈殿槽８へと流入する活性汚泥６は増加しにくい。

最終沈殿槽８へと流入する活性汚泥６が減少することにより、最終沈殿槽８内に沈殿する終沈汚泥９の界面は、図１(b)の場合と比較して上昇しにくく、堰１０から流出する最終沈殿槽上澄水２３の流速が増大しても、終沈汚泥９が堰１０へと流出しにくい。

その結果、有機性廃水処理施設の処理水水質の低下が最小限に抑制される共に、活性汚泥６の流出が抑制されることにより、原水流量が元の水準に戻った後、好気的生物処理槽の処理能力の回復が早い。

［実施例］
図２に示す構成の有機性廃水処理施設において、下水流入量を増加させた場合に好気的生物処理槽の曝気量を減少させた。このとき、好気的生物処理槽の溶存酸素濃度（Dissolved Oxygen：DO）及び活性汚泥浮遊物質濃度（Mixed Liquor Suspended Solid：MLSS）と、処理水（最終沈殿槽からの放流水）の化学的酸素要求量Chemical Oxygen Demand：COD）を測定した。

最初沈殿槽等の容積等は、表１に示す条件とした。経路１における原水の流入水量は、流量計１４によって計測し、有機性廃水処理施設の設計流量（3時間最大流量）を50％超過すれば、ブロア１５の出力を制御して曝気装置１６の曝気量を通常運転時の約1/2に減少させた。なお、この有機性廃水処理施設の活性汚泥沈降率は、60％であった。

［比較例］
増水時にも通常運転時と同じ曝気量を継続したこと以外、すべて実施例と同様に操作した。

実施例及び比較例のDO、曝気量、MLSS、処理水CODの測定結果を、表２に示す。

比較例では、好気的生物処理槽から最終沈殿槽へと流出する活性汚泥量は増加し、好気的生物処理槽内のMLSSが減少すると共に、処理水CODは通常運転時の約2倍に増加した。曝気量は通常運転時と同じであるが、好気性生物処理槽内のDOは通常運転時の約3倍となったことから、処理水へと流出する活性汚泥が多いために、好気性生物処理槽内の酸素濃度が過剰となっていることが確認された。さらに、2時間経過後、下水流入量を通常運転時に戻しても、処理水CODが通常運転時と同程度に回復するまでに16時間を要した。

一方、実施例では、好気的生物処理槽から最終沈殿槽へと流出する活性汚泥量が比較例よりも少なく、好気的生物処理槽内のMLSS減少は10％に抑制できた。また、処理水CODも通常運転時の約1.5倍であった。さらに、2時間経過後、下水流入量を通常運転時に戻した場合に、処理水CODが通常運転時と同程度に回復するまで要する時間は8時間であり、比較例の半分の時間で処理能力が回復した。

本発明の有機性廃水処理施設の運転方法は、降雨によって原水流入量が急激に増加した場合の運転方法として、廃水処理分野において有用である。

１，４，７，１１：経路
２：最初沈殿槽
３：初沈汚泥
５：好気的生物処理槽
６：活性汚泥
８：最終沈殿槽
９：終沈汚泥
１０：堰
１２：汚泥返送経路
１３：汚泥経路
１４：流量計
１５：ブロア
１６：曝気装置（散気装置）
２１：最初沈殿槽上澄水
２２：生物処理水
２３：最終沈殿槽上澄水

Claims

原水中の固形物を沈殿除去する最初沈殿槽と、
最初沈殿槽の上澄水中の有機物を活性汚泥によって分解する直列に接続された複数個の好気的生物処理槽と、
好気的生物処理槽の生物処理水中から汚泥を沈殿除去する最終沈殿槽と、
を備える有機性廃水処理施設において、
原水の流量が有機性廃水処理施設の設計処理流量よりも50％超えた場合には、最後段の好気的生物処理槽の溶存酸素濃度が0.1mg/L以上0.4mg/L以下となるように、最後段の好気的生物処理槽の曝気量を減少させ、最終沈殿槽から流出する汚泥量を減少させることを特徴とする、有機性廃水処理施設の運転方法。