JP5466864B2 - 水処理装置および水処理方法 - Google Patents
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Description
本発明は、水処理装置および水処理方法に関し、詳しくは、有機物等を含有する廃水を活性汚泥により生物処理する水処理装置および水処理方法に関する。
従来より、有機物等を含有する廃水を浄化処理する水処理方法としては、この廃水を槽内において活性汚泥により生物処理するものが知られている。斯かる水処理方法では、活性汚泥に含まれる微生物により廃水に含まれる有機物を分解させる。従って、この方法における廃水の処理能力は、槽内における活性汚泥の濃度に依存する。この槽内における活性汚泥の濃度を高めるために、従来では、この槽の下流側に沈殿池を設け、この槽から流出した活性汚泥を沈殿池で沈降分離してこの沈降した活性汚泥をこの槽に返送する方法がとられている。
しかるに、斯かる水処理方法では、通常、活性汚泥の沈降速度が小さいため、大規模な沈殿池が必要となってしまうという問題がある。
しかるに、斯かる水処理方法では、通常、活性汚泥の沈降速度が小さいため、大規模な沈殿池が必要となってしまうという問題がある。
斯かる観点から、活性汚泥の沈降速度を大きくすべく活性汚泥を凝集化させ、この凝集化した活性汚泥により廃水を生物処理する方法が提案されている。
例えば、担体により活性汚泥を凝集させる方法（例えば、特許文献１）や、凝集剤により活性汚泥を凝集させる方法（例えば、特許文献２）が提案されている。
例えば、担体により活性汚泥を凝集させる方法（例えば、特許文献１）や、凝集剤により活性汚泥を凝集させる方法（例えば、特許文献２）が提案されている。
しかしながら、活性汚泥に凝集剤を添加して活性汚泥を凝集させる従来の方法では、槽内に廃水が供給され槽内の水が排出されている状態においては、凝集剤が活性汚泥を凝集する前に槽内に供給された凝集剤がすぐに槽外へ排出されてしまい活性汚泥をあまり凝集させることができないという問題があり、一方で、槽内の水とともに活性汚泥が排出されないように槽への廃水の供給を止めた状態においては、活性汚泥が増殖に必要な有機物が供給されなくなってしまい、結果的に凝集した活性汚泥をあまり得ることができないという問題がある。
また、担体により活性汚泥を凝集させる方法では、廃水を槽内に供給しながら活性汚泥を凝集させることが可能であるが、活性汚泥が担体によって凝集される速度が遅いため、活性汚泥が十分に凝集するまでにはかなりの時間が費やされてしまうという問題がある。
また、担体により活性汚泥を凝集させる方法では、廃水を槽内に供給しながら活性汚泥を凝集させることが可能であるが、活性汚泥が担体によって凝集される速度が遅いため、活性汚泥が十分に凝集するまでにはかなりの時間が費やされてしまうという問題がある。
そこで、本発明は、凝集された活性汚泥を比較的効率良く生成させることを課題とする。
本発明者らが鋭意研究したところ、廃水を槽内に供給している状態において凝集剤のみで活性汚泥を凝集させようとしても凝集剤が活性汚泥を凝集させる作用が十分に発揮されないうちに槽内から該凝集剤が流出されてしまうが、凝集剤と担体とが併用されることによって、担体が活性汚泥を凝集するのを凝集剤が促進させ、その結果、凝集された活性汚泥が比較的効率良く生成されることを見出し、本発明の完成を想到するに至った。
即ち、本発明は、槽内で活性汚泥により廃水を生物処理する生物処理部を備えてなる水処理装置であって、
前記槽内に、活性汚泥を凝集させる担体が備えられ、
前記槽内に凝集剤を加える凝集剤添加手段を備え、
生物処理部が、該凝集剤添加手段により前記槽内に加えられた凝集剤と前記担体とによって前記槽内の活性汚泥が凝集されて凝集汚泥体が形成され該凝集汚泥体により廃水が生物処理されるように構成されてなることを特徴とする水処理装置にある。
前記槽内に、活性汚泥を凝集させる担体が備えられ、
前記槽内に凝集剤を加える凝集剤添加手段を備え、
生物処理部が、該凝集剤添加手段により前記槽内に加えられた凝集剤と前記担体とによって前記槽内の活性汚泥が凝集されて凝集汚泥体が形成され該凝集汚泥体により廃水が生物処理されるように構成されてなることを特徴とする水処理装置にある。
斯かる水処理装置によれば、凝集剤と担体との併用によって活性汚泥が凝集されることにより、活性汚泥がまず担体に吸着し、活性汚泥に存在する生物種（例えば、細菌、原生動物、後生動物等）から排出される糊成分（生物外ポリマー）（例えば、生物種から排出される代謝物等）により活性汚泥どうしが結合して活性汚泥が凝集され、該凝集された活性汚泥が凝集剤によってより一層固まり凝集汚泥体が形成される。そして、該凝集汚泥体に浮遊する活性汚泥が吸着し前記糊成分によって、該凝集汚泥体が更により一層凝集されたものとなる。このようにして凝集されて粒径が大きくなった凝集汚泥体は、槽内において沈降されやすくなって槽から流出され難くなり、該凝集汚泥体と廃水とによって新たな活性汚泥が生成され、この新たな活性汚泥も凝集されて、活性汚泥を用いて廃水を生物処理する槽内に廃水を供給している状態においても凝集された活性汚泥が比較的効率良く生成される。
尚、本発明に於いて、活性汚泥による生物処理とは、生物種（例えば、細菌、原生動物、後生動物等）を有する活性汚泥と、有機物等を含有する廃水とを曝気しながら混合して、該有機物を前記生物種で分解させることである。
また、凝集剤は、活性汚泥を凝集させることができる薬剤である。
また、凝集剤は、活性汚泥を凝集させることができる薬剤である。
また、斯かる水処理装置においては、生物処理部が、前記槽内に加えられた凝集剤と前記担体とによって前記槽内の活性汚泥が凝集されて凝集汚泥体が形成され且つ該凝集汚泥体が前記担体から分離され、該担体から分離された凝集汚泥体により廃水が生物処理されるように構成されてなる。
斯かる水処理装置によれば、一の担体から凝集汚泥体を何度も生成することが可能であることにより、流動担体に比して活性汚泥を凝集させやすくなるため、凝集された活性汚泥がより一層効率良く生成される。
さらに、前記担体から分離された凝集汚泥体により廃水が生物処理されるように構成されてなる水処理装置においては、前記槽内に曝気する曝気手段が備えられ、前記担体が前記活性汚泥が付着される付着体と該付着体を支持する支持部とを備え、且つ前記曝気手段による曝気によって前記付着体が揺動するように構成されてなる。
斯かる水処理装置によれば、曝気手段が、前記槽内に水流を発生させて付着体を揺動して凝集汚泥体を前記担体から分離するとともに、活性汚泥が廃水の有機物を分解するのに必要な酸素も供給することができるため、凝集された活性汚泥がより一層効率良く生成される。
また、斯かる水処理装置においては、前記槽内には空気を気泡として孔から散気する散気部を有し、前記槽内を曝気する曝気手段が備えられ、前記担体は、前記活性汚泥が付着される付着体と該付着体を支持する支持部とを備え、且つ前記曝気手段による曝気によって前記付着体が揺動するように構成されてなり、
前記曝気手段は、空気を気泡として孔から散気する散気部を備え、
前記生物処理部は、さらに、前記担体が設けられる担体領域と前記散気部が設けられる散気部領域とに仕切り板で仕切られ、該仕切り板の上端側と下端側にはそれぞれ上端側開口部と下端側開口部とが形成されてなる。
また、斯かる水処理装置においては、前記槽内には空気を気泡として孔から散気する散気部を有し、前記槽内を曝気する曝気手段が備えられ、前記担体は、前記活性汚泥が付着される付着体と該付着体を支持する支持部とを備え、且つ前記曝気手段による曝気によって前記付着体が揺動するように構成されてなり、
前記曝気手段は、空気を気泡として孔から散気する散気部を備え、
前記生物処理部は、さらに、前記担体が設けられる担体領域と前記散気部が設けられる散気部領域とに仕切り板で仕切られ、該仕切り板の上端側と下端側にはそれぞれ上端側開口部と下端側開口部とが形成されてなる。
また、本発明に係る水処理装置においては、好ましくは、前記凝集剤がポリアミジンである。
斯かる水処理装置によれば、斯かる凝集剤と前記担体との更なる相乗効果によって、凝集された活性汚泥がより一層効率良く生成されやすくなる。
さらに、本発明に係る水処理装置においては、膜濾過を行う膜ユニットを有し、前記生物処理された廃水たる汚泥含有生物処理水から膜濾過によって透過水たる浄化処理水を得る浄化処理水生成部を備えてなる。
また、本発明は、槽内で活性汚泥により廃水を生物処理する水処理方法であって、
前記槽内に凝集剤を加える凝集剤添加工程を備え、
該凝集剤添加工程により前記槽内に加えられた凝集剤と、活性汚泥を凝集させる担体とよって前記槽内の活性汚泥を凝集し且つ該凝集汚泥体を前記担体から分離し、該担体から分離された活性汚泥により廃水を生物処理し、
前記担体は、前記活性汚泥が付着される付着体と該付着体を支持する支持部とを備えており、
前記生物処理では、空気を気泡として孔から散気する散気部を備えた曝気手段と、前記槽内を、前記担体が設けられる担体領域と前記散気部が設けられる散気部領域とに、上側開口部と下側開口部とが形成されるように仕切る仕切り板とを用い、前記散気部による散気によって前記槽内を曝気し、該曝気によって前記付着体を揺動させる水処理方法にある。
前記槽内に凝集剤を加える凝集剤添加工程を備え、
該凝集剤添加工程により前記槽内に加えられた凝集剤と、活性汚泥を凝集させる担体とよって前記槽内の活性汚泥を凝集し且つ該凝集汚泥体を前記担体から分離し、該担体から分離された活性汚泥により廃水を生物処理し、
前記担体は、前記活性汚泥が付着される付着体と該付着体を支持する支持部とを備えており、
前記生物処理では、空気を気泡として孔から散気する散気部を備えた曝気手段と、前記槽内を、前記担体が設けられる担体領域と前記散気部が設けられる散気部領域とに、上側開口部と下側開口部とが形成されるように仕切る仕切り板とを用い、前記散気部による散気によって前記槽内を曝気し、該曝気によって前記付着体を揺動させる水処理方法にある。
以上のように、本発明によれば、凝集された活性汚泥を比較的効率良く生成させることができる。
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の一実施形態について説明する。
図１に示すように、本実施形態の水処理装置１は、生物処理槽２１を有し、該生物処理槽２１内で活性汚泥により廃水を生物処理して汚泥含有生物処理水を生成する生物処理部２と、前記生物処理槽２１内に凝集剤を加える凝集剤添加手段３を備えてなる。
また、本実施形態の水処理装置１は、必要に応じて、膜濾過を行う膜ユニット４１を有し、前記汚泥含有生物処理水から膜濾過によって透過水たる浄化処理水を得る浄化処理水生成部４を備えてなる。
また、本実施形態の水処理装置１は、必要に応じて、膜濾過を行う膜ユニット４１を有し、前記汚泥含有生物処理水から膜濾過によって透過水たる浄化処理水を得る浄化処理水生成部４を備えてなる。
本実施形態の水処理装置１は、更に、廃水を貯留する廃水槽５を備え、該廃水槽５から廃水が生物処理槽２１内に移送されるように構成されてなる。
前記廃水は、生物分解することができる有機物等を含有する廃水であれば、特に限定されるものではないが、該廃水としては、例えば、生活廃水や、食品工場、化学工場、電子産業工場、パルプ工場等の工場の廃水等が挙げられる。
前記凝集剤添加手段３は、凝集剤を収容する凝集剤槽３１と、該凝集剤槽３１の凝集剤を生物処理槽２１内に凝集剤ポンプ３２を介して移送する凝集剤移送経路３３とを備えてなる。
前記凝集剤としては、従来公知の凝集剤を用いることができ、例えば、無機系凝集剤、高分子凝集剤等が挙げられる。
前記無機系凝集剤としては、例えば、ポリ塩化アルミニウム、塩化第二鉄、硫酸アルミニウム（硫酸バンド）等があげられる。
前記高分子凝集剤としては、陽イオン系凝集剤、陰イオン系凝集剤、非イオン系凝集剤が挙げられる。陽イオン系凝集剤としては、水溶性アニリン樹脂、ポリアミジン、ポリチオ尿素、ポリエチレンイミン、第四級アンモニウム塩、ポリビニルピリジン類等が挙げられる。陰イオン系凝集剤としては、アルギン酸ナトリウム、カルボキシメチルセルロースナトリウム塩（ＣＭＣナトリウム塩）、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリルアミドの部分加水分解塩、マレイン酸共重合物等が挙げられる。非イオン系凝集剤としては、ポリアクリルアミド、ポリオキシエチレン、カセイ化デンプン等が挙げられる。
前記凝集剤としては、負に帯電している活性汚泥の凝集を促進させやすいという観点から、陽イオン性ポリマーのポリアミジンが好適に用いられる。
前記無機系凝集剤としては、例えば、ポリ塩化アルミニウム、塩化第二鉄、硫酸アルミニウム（硫酸バンド）等があげられる。
前記高分子凝集剤としては、陽イオン系凝集剤、陰イオン系凝集剤、非イオン系凝集剤が挙げられる。陽イオン系凝集剤としては、水溶性アニリン樹脂、ポリアミジン、ポリチオ尿素、ポリエチレンイミン、第四級アンモニウム塩、ポリビニルピリジン類等が挙げられる。陰イオン系凝集剤としては、アルギン酸ナトリウム、カルボキシメチルセルロースナトリウム塩（ＣＭＣナトリウム塩）、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリルアミドの部分加水分解塩、マレイン酸共重合物等が挙げられる。非イオン系凝集剤としては、ポリアクリルアミド、ポリオキシエチレン、カセイ化デンプン等が挙げられる。
前記凝集剤としては、負に帯電している活性汚泥の凝集を促進させやすいという観点から、陽イオン性ポリマーのポリアミジンが好適に用いられる。
本実施形態の水処理装置１は、生物処理槽２１内に存在する活性汚泥の量や水の量にもよるが、生物処理槽２１の容積に対する凝集剤の移送量が、好ましくは、２０〜８０ｍｇ／Ｌ−容積／ｄとなるように構成されてなる。
また、本実施形態の水処理装置１は、好ましくは、凝集剤が１日に１〜４回添加されるように構成されてなる。
また、本実施形態の水処理装置１は、好ましくは、凝集剤が１日に１〜４回添加されるように構成されてなる。
前記生物処理部２は、図２に示すように、前記生物処理槽２１内に活性汚泥を凝集させる担体２２と、前記生物処理槽２１内を曝気する生物処理曝気手段２３とを備えてなる。
前記生物処理部２は、前記凝集剤添加手段３により前記生物処理槽２１内に加えられた凝集剤と前記担体２２とによって前記生物処理槽２１内の活性汚泥が凝集されて凝集汚泥体が形成され該凝集汚泥体により廃水が生物処理されるように構成されてなる。
また、前記生物処理部２は、前記生物処理槽２１内に加えられた凝集剤と前記担体２２とによって前記生物処理槽２１内の活性汚泥が凝集されて凝集汚泥体が形成され且つ該凝集汚泥体が前記担体２２から分離され、該担体２２から分離された凝集汚泥体により廃水が生物処理されるように構成されてなる。
前記凝集汚泥体の粒径は、好ましくは、１μｍ〜１０ｍｍであり、より好ましくは、１０μｍ〜１ｍｍであり、さらに好ましくは、５０μｍ〜５００μｍである。
本実施形態の水処理装置１は、凝集汚泥体の粒径が１μｍ以上であることにより、凝集汚泥体が沈降しやすくなり固液分離性が向上されるという利点があり、さらに、固液分離性が向上されることにより濾過膜の目詰まりが生じ難くなるという利点もある。また、凝集汚泥体の粒径が１０ｍｍ以下であることにより、該装置の曝気による十分な攪拌混合が行え、更に、凝集汚泥体による濾過膜間の閉塞が生じるのを抑制することができるという利点がある。
本実施形態の水処理装置１は、凝集汚泥体の粒径が１μｍ以上であることにより、凝集汚泥体が沈降しやすくなり固液分離性が向上されるという利点があり、さらに、固液分離性が向上されることにより濾過膜の目詰まりが生じ難くなるという利点もある。また、凝集汚泥体の粒径が１０ｍｍ以下であることにより、該装置の曝気による十分な攪拌混合が行え、更に、凝集汚泥体による濾過膜間の閉塞が生じるのを抑制することができるという利点がある。
前記担体２２は、前記活性汚泥が付着される付着体２２ａと該付着体２２ａを支持する支持部２２ｂとを備えてなる。また、前記担体２２は、前記生物処理曝気手段２３による曝気によって生じる水流で前記付着体２２ａが揺動するように構成されてなる。さらに、前記担体２２は、前記膜ユニット４１と離間するように配されてなる。
前記生物処理曝気手段２３は、空気Ａを気泡として孔から散気する散気部２３ａを備えてなる。
前記生物処理槽２１は、前記担体２２が設けられる担体領域２１ａと前記散気部２３ａが設けられる散気部領域２１ｂとに仕切り板２１ｃで仕切られてなる。該仕切り板２１ｃの上端側と下端側とには、それぞれ上端側開口部２１ｃ１と下端側開口部２１ｃ２とが形成されてなる。
前記生物処理部２は、散気部２３ａの孔から散気される気泡により水流が形成され、散気部領域２１ｂの水が上端側開口部２１ｃ１から担体領域２１ａに移送され、担体領域２１ａの水が下端側開口部２１ｃ２から散気部領域２１ｂに移送されるように構成されてなる。従って、前記生物処理部２は、散気部領域２１ｂが上昇流の領域となり、担体領域２１ａの領域が下降流の領域となるように構成されてなる。
前記付着体２２ａは、糸状に形成されてなる。
前記付着体２２ａを構成する材料は、前記活性汚泥が付着しやすいものであれば特に限定されるものではないが、該材料としては、例えば、アクリル樹脂、ポリエステル、ポリエチレン、炭素繊維等が挙げられる。
前記付着体２２ａを構成する材料は、前記活性汚泥が付着しやすいものであれば特に限定されるものではないが、該材料としては、例えば、アクリル樹脂、ポリエステル、ポリエチレン、炭素繊維等が挙げられる。
前記支持部２２ｂを構成する材料は、該付着体２２ａを支持するものであれば特に限定されるものではないが、該材料としては、例えば、ポリエステル、アクリル樹脂、ポリエチレン、炭素繊維等が挙げられる。
本実施形態の水処理装置１は、活性汚泥を凝集させる際に、廃水が生物処理槽２１に常時移送されるように構成されてなる。また、本実施形態の水処理装置１は、生物処理槽２１の容積（生物処理槽２１内に収容され得る水の容量）に対する廃水中の有機物の移送量が、好ましくは、２．０〜４．０ｋｇＢＯＤ／ｍ3 −容積／ｄとなるように構成されてなる。
前記浄化処理水生成部４は、図１に示すように、凝集汚泥体の重力沈降により、前記汚泥含有生物処理水から凝集汚泥体が前記汚泥含有生物処理水よりも濃縮された汚泥濃縮水と凝集汚泥体の含有率が前記汚泥含有生物処理水よりも少ない上澄水とを生成する重力沈降槽４２を備え、前記膜ユニット４１は、該上澄水を膜濾過することによって透過水を生成するように構成されてなる。
本実施形態の水処理装置１は、汚泥含有生物処理水が浄化処理水生成部４に、透過水が浄化処理水として浄化処理水槽６に、汚泥濃縮水が汚泥濃縮水槽７及び／又は汚泥含有生物処理水の一部として生物処理部２に移送されるように構成されてなる。
前記膜ユニット４１が有する濾過膜の種類としては、特に限定されるものではないが、例えば、逆浸透膜（ＲＯ膜）、限外濾過膜（ＵＦ膜）、精密濾過膜（ＭＦ膜）等が挙げられる。
前記濾過膜の構造としては、酢酸セルロース、芳香族ポリアミド、ポリビニールアルコール、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレンなどの素材により形成された直径数ｍｍの中空糸状に形成されたいわゆる中空糸膜などと呼ばれるタイプのものや、薄い板状の膜たる平膜と呼ばれるタイプのものなど従来公知のものを採用することができる。
前記平膜は、膜のクリアランスが通常１０ｍｍ程度であることから、前記濾過膜の構造が平膜である場合には、凝集汚泥体による該隙間の閉塞を抑制するという観点から、前記凝集汚泥体の粒径は、１０ｍｍ以下であることが好ましい。
前記中空糸膜は、糸間の隙間が１ｍｍ程度であることから、前記濾過膜の構造が中空糸膜である場合には、凝集汚泥体による該隙間の閉塞を抑制するという観点から、前記凝集汚泥体の粒径は、１ｍｍ以下であることが好ましい。
前記平膜は、膜のクリアランスが通常１０ｍｍ程度であることから、前記濾過膜の構造が平膜である場合には、凝集汚泥体による該隙間の閉塞を抑制するという観点から、前記凝集汚泥体の粒径は、１０ｍｍ以下であることが好ましい。
前記中空糸膜は、糸間の隙間が１ｍｍ程度であることから、前記濾過膜の構造が中空糸膜である場合には、凝集汚泥体による該隙間の閉塞を抑制するという観点から、前記凝集汚泥体の粒径は、１ｍｍ以下であることが好ましい。
前記膜ユニット４１は、前記重力沈降槽４２内の液面下に浸漬膜として設置されてなる。
前記膜ユニット４１は、空気Ａを気泡として送り込むことにより濾過膜を常時あるいは間欠的に曝気して該濾過膜に付着した凝集汚泥体等の汚れを取り除く膜曝気手段（図示せず）を備えてなる。
本実施形態の水処理装置は、上記の如く構成されてなるが、次ぎに、本実施形態の水処理方法について説明する。
本実施形態の水処理方法では、前記生物処理槽２１内に凝集剤を加える凝集剤添加工程を備え、該凝集剤添加工程により前記生物処理槽２１内に加えられた凝集剤と前記担体２２とよって前記生物処理槽２１内の活性汚泥を凝集し該凝集された活性汚泥により廃水を生物処理する。
本実施形態の水処理装置及び水処理方法は、上記のように構成されているので、以下の利点を有するものである。
即ち、本実施形態は、前記重力沈降槽４２を備え、前記膜ユニット４１が、該上澄水を膜濾過することによって前記浄化処理水を生成するように構成されてなることにより、凝集汚泥体を容易に沈降させることができるため、上澄水を容易に形成することができ、また、該上澄水を膜ユニットで濾過することにより、濾過膜の目詰まりをより一層抑制することができるという利点がある。従って、濾過膜の洗浄頻度や膜洗浄のための曝気量を低減することができる。
また、本実施形態は、前記膜ユニット４１が、前記重力沈降槽４２内の液面下に浸漬膜として設置されてなることにより、装置の構造を簡単にし、また、装置を小型化することができるという利点がある。
さらに、本実施形態は、前記担体２２が前記膜ユニット４１と離間するように配されてなることにより、濾過膜を担体で損傷させてしまうことがないという利点がある。
尚、本実施形態の水処理装置及び水処理方法は、上記構成により、上記利点を有するものであったが、本発明の水処理装置及び水処理方法は、上記構成に限定されず、適宜設計変更可能である。
即ち、本実施形態の水処理装置は、前記付着体２２ａが糸状に形成されてなるが、例えば、前記付着体２２ａが球状に形成され且つ前記曝気手段による曝気によって前記支持部２２ｂが揺動することにより付着体２２ａが揺動するように構成されてもよい。
また、本実施形態の水処理装置は、凝集汚泥体が前記担体２２から分離され、該担体２２から分離された凝集汚泥体により廃水が生物処理されるように構成されてなるが、凝集汚泥体が前記担体２２から分離されずに該担体２２とともに浮遊するように構成されてもよい。即ち、本実施形態の水処理装置は、前記付着体２２が支持部２３に支持されずに浮遊するものであってもよい。
更に、本実施形態の水処理装置は、前記膜ユニット４１が該上澄水を膜濾過することによって透過水を生成するように構成され、更に、透過水が浄化処理水として浄化処理水６に移送されるように構成されてなるが、図３に示すように、前記膜ユニット４１が備えられておらず、前記上澄水が浄化処理水として浄化処理水槽６に移送されるように構成されてもよい。
次に、実施例および比較例を挙げて本発明についてさらに具体的に説明する。
（実施例１）
生物処理槽（水を収容できる容積（担体領域：１１５ｍｍ（幅）×１１５ｍｍ（奥行き）×６４０ｍｍ（高さ）、散気部領域：４０ｍｍ（幅）×１１５ｍｍ（奥行き）×６４０ｍｍ（高さ）））、担体（付着体：アクリル樹脂製、支持部：ポリエステル製）（バイオフリンジ（登録商標）（エヌ・イー・ティ社製）、凝集剤（ポリアミジン）、及び生物処理曝気手段としてポンプを用いて活性汚泥及び廃水を混合して凝集汚泥体を生成し実施例１の汚泥含有生物処理水を生成した。
具体的には、まず、生物処理槽内に担体を配し、活性汚泥が約２０００ｍｇ／Ｌとなるように生物処理槽内に廃水（魚肉エキス・ペプトンを主成分としたＢＯＤを１０００ｍｇ／Ｌ含有し且つｐＨ緩衝成分としてのＮａＨＣＯ3でｐＨ７．０に調整された廃水）及び活性汚泥（種汚泥）を入れた（このときを以下「初期供給時」という）。
そして、生物処理曝気手段によって、６Ｌ／分で曝気して廃水と活性汚泥とを十分に混合した後、凝集剤としてのポリアミジンを活性汚泥の乾燥重量当たりの添加量３３ｍｇ／ｇ添加した。
その後、ＢＯＤ負荷量を図９に示すように増加しながら廃水を供給し、前記凝集剤を１日１回２０ｍｇ／Ｌ−容積で供給しつつ、６Ｌ／分で曝気して運転を実施した。
尚、廃水が生物処理槽に供給されることで生物処理槽内に収容しきれない汚泥含有生物処理水は、重力沈殿槽（水を収容できる容積：１６ｃｍ（直径）×３０ｃｍ（高さ））に移送した。また、重力沈殿槽の上澄水を浄化処理水として浄化処理水槽に移送した。
生物処理槽（水を収容できる容積（担体領域：１１５ｍｍ（幅）×１１５ｍｍ（奥行き）×６４０ｍｍ（高さ）、散気部領域：４０ｍｍ（幅）×１１５ｍｍ（奥行き）×６４０ｍｍ（高さ）））、担体（付着体：アクリル樹脂製、支持部：ポリエステル製）（バイオフリンジ（登録商標）（エヌ・イー・ティ社製）、凝集剤（ポリアミジン）、及び生物処理曝気手段としてポンプを用いて活性汚泥及び廃水を混合して凝集汚泥体を生成し実施例１の汚泥含有生物処理水を生成した。
具体的には、まず、生物処理槽内に担体を配し、活性汚泥が約２０００ｍｇ／Ｌとなるように生物処理槽内に廃水（魚肉エキス・ペプトンを主成分としたＢＯＤを１０００ｍｇ／Ｌ含有し且つｐＨ緩衝成分としてのＮａＨＣＯ3でｐＨ７．０に調整された廃水）及び活性汚泥（種汚泥）を入れた（このときを以下「初期供給時」という）。
そして、生物処理曝気手段によって、６Ｌ／分で曝気して廃水と活性汚泥とを十分に混合した後、凝集剤としてのポリアミジンを活性汚泥の乾燥重量当たりの添加量３３ｍｇ／ｇ添加した。
その後、ＢＯＤ負荷量を図９に示すように増加しながら廃水を供給し、前記凝集剤を１日１回２０ｍｇ／Ｌ−容積で供給しつつ、６Ｌ／分で曝気して運転を実施した。
尚、廃水が生物処理槽に供給されることで生物処理槽内に収容しきれない汚泥含有生物処理水は、重力沈殿槽（水を収容できる容積：１６ｃｍ（直径）×３０ｃｍ（高さ））に移送した。また、重力沈殿槽の上澄水を浄化処理水として浄化処理水槽に移送した。
（比較例１）
凝集剤の添加を実施しなかったこと以外は、実施例１と同様にして汚泥含有生物処理水及び浄化処理水を生成した。
尚、図９に示すように、実施例１と同程度にＢＯＤ負荷量を増加しながら、廃水を供給した。
凝集剤の添加を実施しなかったこと以外は、実施例１と同様にして汚泥含有生物処理水及び浄化処理水を生成した。
尚、図９に示すように、実施例１と同程度にＢＯＤ負荷量を増加しながら、廃水を供給した。
（比較例２）
生物処理槽内に担体を設置しなかったこと以外は、実施例１と同様にして汚泥含有生物処理水及び浄化処理水を生成した。
尚、図９に示すように、実施例１と同程度にＢＯＤ負荷量を増加しながら、廃水を供給した。
生物処理槽内に担体を設置しなかったこと以外は、実施例１と同様にして汚泥含有生物処理水及び浄化処理水を生成した。
尚、図９に示すように、実施例１と同程度にＢＯＤ負荷量を増加しながら、廃水を供給した。
実施例及び比較例の汚泥含有生物処理水及び浄化処理水を下記の試験に供した。
（汚泥含有生物処理水のＭＬＳＳ濃度）
実施例及び比較例で得られた汚泥含有生物処理水のＭＬＳＳ濃度は、ＪＩＳ Ｂ ９９４４（「活性汚泥処理装置の試験方法」）に従って初期供給時から数日おきに測定した。
実施例及び比較例で得られた汚泥含有生物処理水のＭＬＳＳ濃度は、ＪＩＳ Ｂ ９９４４（「活性汚泥処理装置の試験方法」）に従って初期供給時から数日おきに測定した。
（浄化処理水のＳＳ濃度）
実施例及び比較例で得られた浄化処理水のＳＳ濃度は、ＪＩＳ Ｋ ０１０２（「工場廃水試験方法」）に従って初期供給時から数日おきに測定した。
実施例及び比較例で得られた浄化処理水のＳＳ濃度は、ＪＩＳ Ｋ ０１０２（「工場廃水試験方法」）に従って初期供給時から数日おきに測定した。
（廃水及び浄化処理水のＴＯＣ濃度）
実施例で用いた廃水及び実施例で得られた浄化処理水を初期供給時から数日おきに回収しそれぞれ０．１μｍの濾紙（アドバンテック社製）でろ過して濾液を得た。これらの濾液に含まれる全有機炭素（ＴＯＣ）濃度をＴＯＣ計（商品名：ＴＯＣ−５０００Ａ、島津製作所社製）で測定した。
実施例で用いた廃水及び実施例で得られた浄化処理水を初期供給時から数日おきに回収しそれぞれ０．１μｍの濾紙（アドバンテック社製）でろ過して濾液を得た。これらの濾液に含まれる全有機炭素（ＴＯＣ）濃度をＴＯＣ計（商品名：ＴＯＣ−５０００Ａ、島津製作所社製）で測定した。
上記の試験結果を図４〜１０に示す。
尚、運転日数０日目は、上記初期供給時の属する日を意味する。
ＴＯＣ除去率は、下記式（１）より算出した。
ＴＯＣ除去率（％）＝ （廃水のＴＯＣ濃度（ｍｇ／Ｌ）−浄化処理水のＴＯＣ濃度（ｍｇ／Ｌ））／廃水のＴＯＣ濃度（ｍｇ／Ｌ）×１００ （１）
尚、運転日数０日目は、上記初期供給時の属する日を意味する。
ＴＯＣ除去率は、下記式（１）より算出した。
ＴＯＣ除去率（％）＝ （廃水のＴＯＣ濃度（ｍｇ／Ｌ）−浄化処理水のＴＯＣ濃度（ｍｇ／Ｌ））／廃水のＴＯＣ濃度（ｍｇ／Ｌ）×１００ （１）
本発明の範囲内である実施例１では、同じ運転日数で比べると、凝集剤を添加しなかった比較例１、及び生物処理槽内に担体を設置しなかった比較例２に比して、図４、５に示すように、汚泥含有生物処理水のＭＬＳＳ濃度が高い値を示した。さらに、実施例１では、比較例１に比して、図６に示すように、浄化処理水のＳＳ濃度が低い値を示した。また、実施例１では、図７に示すように、浄化処理水のＳＳ濃度が比較例２と同程度ではあったが、比較例２に比して、汚泥自体の圧密性が良好であり、重力沈殿槽での汚泥界面が低いことが目視で確認された。これは、実施例１に於いては、比較例１及び比較例２に比して、活性汚泥が凝集されて重力沈殿槽において沈降分離されやすくなっていたからであると思われる。
また、本発明の範囲内である実施例１では、図８に示すように、運転日数３０日以降の廃水におけるＴＯＣ濃度の平均値が６１５ｍｇ／Ｌ、同時期の浄化処理水におけるＴＯＣ濃度の平均値が４２．８ｍｇ／Ｌであった。従って、この時期におけるＴＯＣの除去率は９３．０％であり、実施例１では、良好な処理水質が得られることが判明した。
さらに、本発明の範囲内である実施例１では、図９に示すように、段階的に負荷を増やすことができ、約４０日後には、２．５ｋｇＢＯＤ／ｍ3 ／ｄにすることができた。容積負荷を上げるには、そのＢＯＤ容積負荷に見合った量のＭＬＳＳの増加が必要となるが、実施例１のように、生物処理槽内に担体を設置し且つ凝集剤を添加した場合、浄化処理水とともにＳＳが流出してしまうことが抑制され、ＭＬＳＳ濃度の増加が早くなったことから、早期にＢＯＤの高負荷での実施が可能となったと考えられる。従って、高負荷運転の早期立ち上げに有利であることが明らかとなった。尚、「ＢＯＤ容積負荷を増加することができた」とは、容積負荷を増加した後に、処理性能が悪化せず（ＴＯＣ除去率が悪化せず、試験ではＴＯＣ除去率≧８０％とした。）運転を継続できたことを意味する。
また、本発明の範囲内である実施例１では、比較例１及び比較例２に比して、図１０に示すように、ＴＯＣの除去率が高い値を示し、良好な処理水質が得られることが判明した。
また、本発明の範囲内である実施例１では、図８に示すように、運転日数３０日以降の廃水におけるＴＯＣ濃度の平均値が６１５ｍｇ／Ｌ、同時期の浄化処理水におけるＴＯＣ濃度の平均値が４２．８ｍｇ／Ｌであった。従って、この時期におけるＴＯＣの除去率は９３．０％であり、実施例１では、良好な処理水質が得られることが判明した。
さらに、本発明の範囲内である実施例１では、図９に示すように、段階的に負荷を増やすことができ、約４０日後には、２．５ｋｇＢＯＤ／ｍ3 ／ｄにすることができた。容積負荷を上げるには、そのＢＯＤ容積負荷に見合った量のＭＬＳＳの増加が必要となるが、実施例１のように、生物処理槽内に担体を設置し且つ凝集剤を添加した場合、浄化処理水とともにＳＳが流出してしまうことが抑制され、ＭＬＳＳ濃度の増加が早くなったことから、早期にＢＯＤの高負荷での実施が可能となったと考えられる。従って、高負荷運転の早期立ち上げに有利であることが明らかとなった。尚、「ＢＯＤ容積負荷を増加することができた」とは、容積負荷を増加した後に、処理性能が悪化せず（ＴＯＣ除去率が悪化せず、試験ではＴＯＣ除去率≧８０％とした。）運転を継続できたことを意味する。
また、本発明の範囲内である実施例１では、比較例１及び比較例２に比して、図１０に示すように、ＴＯＣの除去率が高い値を示し、良好な処理水質が得られることが判明した。
１：水処理装置、２：生物処理部、３：凝集剤添加手段、４：浄化処理水生成部、５：廃水槽、６：浄化処理水槽、７：汚泥濃縮水槽、２１：生物処理槽、２１ａ：担体領域、２１ｂ：散気部領域、２１ｃ１：上端側開口部、２１ｃ２：下端側開口部、２２：担体、２２ａ：付着体、２２ｂ：支持部、２３：生物処理曝気手段、３１：凝集剤槽、３２：凝集剤ポンプ、３３：凝集剤移送経路、４１：膜ユニット、４２：重力沈降槽、Ａ：空気
Claims (4)
- 槽内で活性汚泥により廃水を生物処理する生物処理部を備えてなる水処理装置であって、
前記槽内には、活性汚泥を凝集させる担体が備えられ、
前記槽内に凝集剤を加える凝集剤添加手段を備え、
前記生物処理部は、該凝集剤添加手段により前記槽内に加えられた凝集剤と前記担体とによって前記槽内の活性汚泥が凝集されて凝集汚泥体が形成され且つ該凝集汚泥体が前記担体から分離され、該担体から分離された凝集汚泥体により廃水が生物処理されるように構成されてなり、
前記槽内には曝気する曝気手段が備えられ、前記担体は、前記活性汚泥が付着される付着体と該付着体を支持する支持部とを備え、且つ前記曝気手段による曝気によって前記付着体が揺動するように構成されてなり、
前記曝気手段は、空気を気泡として孔から散気する散気部を備え、
前記生物処理部は、さらに、前記担体が設けられる担体領域と前記散気部が設けられる散気部領域とに仕切り板で仕切られ、該仕切り板の上端側と下端側にはそれぞれ上端側開口部と下端側開口部とが形成されてなることを特徴とする水処理装置。 - 前記凝集剤がポリアミジンである請求項１に記載の水処理装置。
- 膜濾過を行う膜ユニットを有し、前記生物処理された廃水たる汚泥含有生物処理水から膜濾過によって透過水たる浄化処理水を得る浄化処理水生成部を備えてなる請求項１または２に記載の水処理装置。
- 槽内で活性汚泥により廃水を生物処理する水処理方法であって、
前記槽内に凝集剤を加える凝集剤添加工程を備え、
該凝集剤添加工程により前記槽内に加えられた凝集剤と、活性汚泥を凝集させる担体とよって前記槽内の活性汚泥を凝集し且つ該凝集汚泥体を前記担体から分離し、該担体から分離された活性汚泥により廃水を生物処理し、
前記担体は、前記活性汚泥が付着される付着体と該付着体を支持する支持部とを備えており、
前記生物処理では、空気を気泡として孔から散気する散気部を備えた曝気手段と、前記槽内を、前記担体が設けられる担体領域と前記散気部が設けられる散気部領域とに、上側開口部と下側開口部とが形成されるように仕切る仕切り板とを用い、前記散気部による散気によって前記槽内を曝気し、該曝気によって前記付着体を揺動させる水処理方法。
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