JP6071997B2 - 微生物反応槽および排水処理方法 - Google Patents

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Description

本発明は微生物反応槽および排水処理方法に関する。
生物化学的酸素要求量(以下、BODという)や浮遊物質濃度(以下、SSという)を高める高濃度の窒素成分やリン成分、有機物質などの汚濁物質が含まれる排水は、河川の汚染や赤潮発生等、環境汚染の原因となっている。従来、このような高濃度の汚濁物質を含む排水の処理方法として、好気嫌気循環法の一つである、いわゆる修正バーナード法が知られている。この方法は、脱窒反応の際に遊離するアルカリを硝化反応で再利用するために、活性汚泥処理工程において、脱窒工程を第一硝化槽の前後に位置する第一脱窒槽と第二脱窒槽と2段に分け、さらに第二脱窒槽の後に第二硝化槽を設け、第一および第二の硝化槽から流出する混合液を第一脱窒槽に循環する方法である。
しかし、この方法による排水処理には次のような問題がある。
(1)高濃度のアンモニア性窒素は、それ自身殺菌性を有するので、活性汚泥処理工程で活性汚泥の活性を阻害する場合が多い。このため、活性汚泥処理が不十分になる。
(2)いわゆる修正バーナード法などでは、硝化槽において硝化反応が進行すると水素イオン濃度(以下、pHという)が低下するが、硝化反応はpHに依存するのでpHが低下すると硝化反応が遅くなる。その結果、やはり活性汚泥処理が不十分になり、リンの除去なども不十分になる。
(3)活性汚泥処理が不十分で脱窒反応が遅くなると、残存アンモニアや硝酸イオン、亜硝酸イオン濃度等が高くなる結果、これら窒素化合物に依存するBODが高くなり、排水処理が不十分になる。
(4)高濃度汚濁物質含有排水では、高濃度の活性汚泥が必要となり、必然的に活性汚泥浮遊物質(以下、MLSSという)の濃度が高くなる傾向にある。そのため、酸素の供給が困難になると共に、活性汚泥の攪拌、および、沈澱槽での固液分離が困難になる。
(5)低い有機汚濁物質濃度にもかかわらず、高い窒素成分を有する排水を活性汚泥処理で脱窒ならびに脱硝を行なう場合、pH低下や脱窒による汚泥の浮上などの問題が生じる。
上記方法に対処するために、本発明者は、高濃度の窒素成分やリン成分、有機物質などの汚濁物質が含まれている排水の活性汚泥処理を効率的に行なうことのできる微生物反応槽およびそれを用いた排水処理方法を提案している(特許文献1)。この微生物反応槽は、タービン羽根により連結された硝化反応部と脱窒反応部とを上下に有する内槽を備えている。
特開平11−128987号
しかしながら、上記従来の微生物反応槽は、内槽下部に形成される脱窒反応を行なう嫌気槽と内槽上部に形成される硝化反応を行なう好気槽とがタービン羽根のみにより連結されていたので、反応槽の容量が大きくなると、それぞれの槽での撹拌が不十分となり嫌気または好気反応が十分に進まないという問題があった。また、反応槽の建設費用が高くなったり、内槽を外槽内に固定するための費用が高くなったりするという問題があった。
本発明はこのような問題に対処するためになされたもので、高濃度の汚濁物質が含まれている排水の活性汚泥処理を効率的に行なうことができると共に、反応槽の容量が大きくなっても嫌気・好気微生物処理を高い槽内循環率を維持して連続して行なうことができ、また、建設費用を抑えることができる微生物反応槽およびそれを用いた排水処理方法の提供を目的とする。
本発明の微生物反応槽は、外槽と、この外槽の内部に配置されて上下に開口部を有する円筒状内槽と、この円筒状内槽上部に設けられて被処理水の槽内循環率を制御する循環率制御装置と、円筒状内槽の上部外周の傾斜面に対して、開口している下面が接近して配置されて汚泥を沈降させるための円筒状制御板と、円筒状内槽の外側および内側に設けられた被処理水質測定装置と、外槽および内槽内を循環する被処理水の循環経路に設けられた原水供給口および外槽の上部に設けられた処理水放出口とを具備している。
微生物反応槽を構成する円筒状内槽は、中心部に連通孔を有する隔壁で円筒上部と円筒下部とに分割され、円筒上部は、上面および底面が開口した円錐台形状を頂部に有し、円錐台形の中心を通る高さ方向断面の傾斜角が40度から60度であり、かつ該円筒上部内の連通孔周囲および隔壁周縁部に複数の空気吹込口が設けられ、上記外槽の底面となる基盤に固定されて立設する支持柱により上記円筒状内槽内に設けられた上記隔壁が支えられることで、外槽内部に配置された好気微生物処理槽であり、上記円筒下部は底面に開口部を有する嫌気微生物処理槽であり、好気微生物処理槽内および嫌気微生物処理槽内を撹拌する撹拌装置が設けられている。
また、上記原水供給口は、上記嫌気微生物処理槽の開口部の下部に配置された円環状原水供給部に設けられた複数の吐出口またはスリットである。
微生物反応槽は、上記被処理水質測定装置により測定される被処理水のpH、酸化還元電位(以下、ORPという)および溶存酸素量(以下、DOという)から選ばれた少なくとも1つの測定値を検出する手段と、上記検出された測定値に応じて上記円筒状内槽上部に配置された上記循環率制御装置内に設けられた、被処理水の水位レベルが液面調節バルブの全開時に最も低くなるよう調節する液面調節バルブの開閉、被処理水の水位レベルが液面調節板の最下位時に最も低くなるよう調節する液面調節制御板の上下動、および前記空気吹込口から吹込まれる空気量から選ばれる少なくとも1つの量を制御することにより、上記被処理水の槽内循環率を3〜20に制御する手段とを備えている。ここで、反応槽内の被処理水循環率とは、次式で定義される量をいう。

被処理水循環率=内槽上部から排出される被処理水量(m3/日)/原水供給量(m3/日)

微生物反応槽は、上記原水供給口より供給される原水が活性汚泥と共に上記円筒状内槽の内部と、上記円筒状内槽の外周面と、上記外槽下部に沈降した活性汚泥内を経て槽内を循環することで嫌気微生物処理および好気微生物処理が連続してなされることを特徴とする。
また、円筒下部は円筒上部の容積より1/10〜1倍の容積を有することを特徴とする。
本発明の排水処理方法は、活性汚泥処理工程を含む処理工程により原水を処理する排水処理方法であって、この活性汚泥処理工程は、活性汚泥の循環流を形成させる汚泥循環工程と、この活性汚泥の循環流の中に原水を添加する原水添加工程とを含む。
上記活性汚泥の循環流は、嫌気微生物処理槽から該嫌気微生物処理槽の上部に配置された好気微生物処理槽を経由して循環し、該好気微生物処理槽の外周面に形成された汚泥沈殿部で処理水が分離すると共に汚泥濃縮がなされて、この濃縮された汚泥を上記嫌気微生物処理槽に送る循環流である。また、上記活性汚泥処理工程は、上述の微生物反応槽を用いて処理される汚泥循環工程および原水添加工程であることを特徴とする。
本発明の微生物反応槽は、内部に配置される円筒状内槽が中心部に連通孔を有する隔壁で円筒上部と円筒下部とに分割されているので、高濃度の汚濁物質が含まれている原水の嫌気・好気微生物処理を、高い槽内循環率を維持して連続して行なうことができる。また、円筒状内槽を簡易な形状とすることができるので、反応槽の容量が大きくなっても微生物反応槽の設置が容易になる。
本発明の排水処理方法は、従来の排水処理方法に比較して、以下の優れた特徴を有する。
従来の排水処理方法は、原水と返送汚泥とが一定の割合で混合されて曝気槽内に流入し、その時接触した返送汚泥と次の工程である沈殿槽内で汚泥と被処理水とが分離されるまで、最初に接触混合した活性汚泥と原水が放流されるまで、同じ活性汚泥菌とだけ接触して、原水が押し出され流れる方法である。
本発明の排水処理方法は、上下に循環する活性汚泥の循環流を形成させ、その循環流の中に原水を添加する方法である。活性汚泥の循環流を作るのに、循環ポンプを使用することなく、微生物処理に使用する曝気空気による上昇流を利用して、汚泥の循環流を形成させるので省エネルギーな排水処理方法である。さらに、好気微生物処理槽の曝気を効率よく実施できる処理方法である。
原水の添加位置は、循環流の経路内であればどこでもよいが、好ましくは好気微生物処理槽である。更に好ましくは、嫌気微生物処理槽が適している。本発明の排水処理方法における循環流を用いた処理の場合は、少なくともBODが800mg/L以上、全窒素量が(以下、T−Nという)40mg/L以上の原水であっても、処理水のBODは通常極めて低く20mg/L以下、一般的には放流水の水質として、BODが10mg/L以下での運転ができる。
なお、好気微生物処理槽である円筒状内槽の外周面に形成された、循環流経路内の汚泥沈殿部に原水を添加すると、汚泥と原水との接触が不十分になり、汚濁物質の吸着が不十分になる場合がある。その場合、処理水に一部未処理の原水中の汚濁物質が混入して、処理水の悪化をもたらす場合がある。しかしながら、水質規制値がゆるい場合において、例えばBODが300mg/L以下とか、600mg/L以下とかの下水道放流などの一次処理設備としての用途では、循環流経路内の汚泥沈殿部に原水を添加できる場合がある。
微生物反応槽の断面図である。 微生物反応槽における被処理水および活性汚泥の循環経路を示す図である。
本発明の微生物反応槽を図1により説明する。図1は微生物反応槽の断面図である。
微生物反応槽1は、外槽2と、この外槽2の内部に配置されている円筒状内槽3と、この円筒状内槽3の上部に設けられた循環率制御装置4と、円筒状内槽3の外周側に設けられた円筒状制御板5と、被処理水質測定装置6と、外槽2および内槽3内を循環する被処理水の循環経路に設けられた原水供給口10および外槽2の上部に設けられた処理水放出口11とから構成されている。なお、汚泥抜き出し口13を設けることができる。
本発明で、微生物処理設備の水槽容積を限定するものではなく、小規模のものから、大規模のものまで適応できるが、その効果が著しく発揮されるのは、微生物反応槽1が20m3以上、好ましくは30〜6000m3の内容積を有する微生物反応槽に適用した場合である。処理槽の容積が6000m3を超えるようになると循環流を作るのが困難になる。また、20m3に満たない小規模の場合は、微生物反応槽1内で汚泥を上下に循環させる優位性が少なくなる。
外槽2は、底面となる基盤2aに円筒形側面2bおよび上面部2cからなる真円筒状の外観を有している。円筒の中心には撹拌翼等を取り付けるための回転軸7が設けられている。この回転軸7は、基盤2aの円中心に設けられた架台2dおよび上面部2cの円中心に設けられた軸受2eにより回転自在に固定されている。また、回転軸7は駆動装置2fにより回転される。上面部2cは回転軸7を回転自在に固定すると共に、円筒状内槽3を支持具等で保持している。
また、外槽2の底部には原水供給口10が設けられている。原水供給口10は、円筒状内槽3の下部開口部3fの下方に配置された、円環状原水供給部10aに設けられた複数の吐出口10bまたはスリットで構成される。原水供給口10をこのように配置することにより、嫌気汚泥の撹拌が十分になされる。なお、この原水供給口10は被処理水の循環経路であれば、円筒状内槽3の下部以外にも設けることができる。
また、外槽2の上部には浄化された処理水放出口11が設けられ、外槽内面には、沈降した汚泥の沈降固定化を防止するための沈降固定化防止装置12が設けられている。
横断面が略真円状の円筒状内槽3は、隔壁3aで円筒上部3cと円筒下部3dとに分割されている。隔壁3aの中心部には円筒上部3cと円筒下部3dとを連通する連通孔3bが設けられている。
この隔壁3aの存在により、微生物反応槽の容積が大きくなった場合でも、円筒上部3cと円筒下部3dとが十分に分離されており、それぞれの槽内で活性汚泥処理を行なうことができる。円筒上部3c内にて好気微生物処理反応を、円筒下部3d内にて嫌気微生物処理反応を、それぞれ十分に行なわせることができる。隔壁3aの面積が大きくなった場合、支持部材3g等で補強する。
連通孔3bは、嫌気微生物処理された活性汚泥が円筒下部3dから好気微生物処理槽である円筒上部3cに移動できる大きさの直径を有する。この連通孔3bの径は微生物反応槽の容積、処理される原水の性質、量などによって調整される。
円筒上部3cは、上面および底面が開口した円錐台形状の頂部を有する。すなわち、円筒部の先端が高さ方向に所定の角度で縮径する形状である。円錐台形の中心を通る高さ方向断面の傾斜角は40度から60度、好ましくは45度である。傾斜角をこの範囲にすることにより、好気槽上部から排出する被処理水に含まれる汚泥が円錐台形外面を流れ落ちることで凝集しやすくなり汚泥の急速強制沈降が可能となる。また、汚泥が凝集することにより、汚泥と浄化された処理水との分離が容易になる。
円筒上部3cは、内部に空気吹込口8および8aが設けられた好気微生物処理槽である。空気吹込口8は、中心軸7の周囲であって、連通孔3b周囲に設けられ、隔壁3a上に図示を省略した支持柱等により固定することができる。この空気吹込口8の空気噴出口は好ましくは下向きに配置されていることが、好気槽内の被処理水および汚泥の撹拌に寄与できるため好ましい。
空気吹込口8aは、円筒上部3c内の隔壁周縁部に平面視円環状に空気吹込部8bを隔壁表面または隔壁上方に配置して、この空気吹込部8bに複数個設けられた空気孔8cか、あるいは空気吹込部8bの表面に、好ましくは下面に形成されたスリットとすることができる。
空気吹込口8および8aより吹込まれる空気量と、後述する循環率制御装置の制御量とにより、循環ポンプを用いることなく、被処理水の循環量を3〜20の範囲内に変動させることができる。それにより適切な硝化条件による好気微生物処理および適切な脱窒条件による嫌気微生物処理が容易に設定できる。さらに、上記傾斜角を有する好気微生物処理槽外周面での強制沈降原理により汚泥の固液分離が極めて効率よくなされるので、好気・嫌気微生物処理反応を縦型の同一槽内で効率よく行なうことができる。
なお、好気槽内には、図示を省略したアルカリ供給口または酸の供給口を設けることができる。
円筒下部3dは、円筒上部の容積より1/10〜1倍の容積を有する嫌気微生物処理槽である。この容積範囲内であると、例えば高濃度窒素含有汚濁物質を含有する原水の好気微生物処理反応および嫌気微生物処理反応を効率よく行なうことができる。なお、嫌気微生物処理槽内には、図示を省略した脱窒菌栄養物供給口を設けることができる。
また、原水中に水素供与体が少なく、硝酸塩の窒素をメタノールや酢酸等の水素供与体を供給して脱窒する場合には、嫌気微生物処理槽の容積を好気性微生物処理槽よりも大きくすることが好ましい。
円筒下部3dの形状は、円筒上部3cの開口部3eよりも面積が大きい開口部3fを有する逆円錐台形を円筒下部に有する形状である。すなわち、円筒部の先端が下部方向に所定の角度で縮径する形状である。開口部3fの面積を大きくすることにより嫌気微生物処理槽内での汚泥の撹拌を容易にできる。
円筒下部3dの形状を上記逆円錐台形とする場合には、外槽2の下部内面2gは上記所定の角度と同じ角度とすることが汚泥の沈降固定化を防止できるため好ましい。
円筒状内槽3は、円筒上部3cである好気微生物処理槽内および円筒下部3dである嫌気微生物処理槽内において、被処理水と活性汚泥との処理反応を十分に行なうための撹拌装置が設けられている。
撹拌装置としては、円筒状内槽3の中心に取り付けられた回転軸7に固定された撹拌翼7aまたは7bであることが好ましい。撹拌翼7aは円筒上部3c内に設けられ、好気微生物処理反応を十分に行なわせることができるタービン翼が好ましい。タービン翼以外にも、空気の吹き込み量により、曝気性能が著しく低下しない回転数が比較的少なくて、空気と水を混合できる形状のであれば、使用できる。
撹拌翼7bは円筒下部3d内に設けられ、嫌気微生物処理反応を十分に行なわせることができる撹拌翼ならば、いずれも使用できるが、タービン翼やプロペラ翼が好ましい。
円筒状内槽3内に設けられた隔壁3aは、外槽2の底面となる基盤2aに固定されて立設する支持柱9により支えられる。
円筒状内槽3はこの支持柱9による支えと、外槽2の上部に橋渡しされた支持具とにより、外槽内に保持されている。
円筒状内槽3の上部に被処理水の反応槽内循環率を制御する循環率制御装置4が設けられている。循環率制御装置4による被処理水の反応槽内循環率の制御は、具体的には液面調節バルブの開閉、あるいは液面調節板の上下動等によりなされる。液面調節バルブの全開時、または液面調節板の最下位時に、被処理水の水位レベルが最も低くなる。水位レベルをAで示す。
反応槽内循環率の制御は、空気吹込口8および/または8aより吹込まれる空気量によっても制御することができる。吹込まれる空気量を多くすると循環率が増加する。液面調節バルブの開閉および空気量調節を組み合わせることもできる。
嫌気微生物処理槽ならびに好気性微生物処理槽の大型化に伴って、汚泥の循環流量を維持することが曝気空気だけでは足らなくなったり、また、過剰な空気の吹込みによる弊害が発生したりすることがある。このような場合に備えて、図1の8aに示してある空気吹込口が必要になる。この曝気効率のよくない空気吹込口8aにより、空気吹込量とORPの調整が、格段に調整しやすくなる長所がある。空気吹込口8aは、例えば、隔壁3aの上面である好気部分に攪拌翼7aを中心として、外部の送風機等と連通している平面視円環状の空気吹込部8bを設置し、この空気吹込部8bに穴またはスリットが設けられている。これは、単純に空気量を増やすだけでなく、攪拌翼7aのバッフル効果も発揮され、効率的な攪拌がなされる相乗効果を発揮する。
液面調節バルブの開閉等および/または空気吹込量を調節することにより、被処理水の循環率をポンプを用いることなく変動させることができる。被処理水は、後述するように、好気微生物処理槽3cからこの槽の外側に配置された円筒状制御板5を経て嫌気微生物処理槽3dへ、さらに嫌気微生物処理槽3dから好気微生物処理槽3cへと循環することにより、脱窒、脱リン等が行なわれる。したがって、被処理水の循環率を検出値に応じて所定の制御プログラムに基づき制御することにより、最適な脱窒、脱リン等を行なうことができる。
円筒状内槽3の上部外周に円筒状制御板5が配置されている。円筒状制御板5は上面および下面が開口している筒であり、円筒状制御板5の下面5aは円筒状内槽3の傾斜面に対して接近して配置されている。この接近して配置されている傾斜面部分において汚泥沈殿部が形成され、汚泥濃縮がなされると共に処理水が分離される。また、下面5aを接近して配置することにより汚泥の急速強制沈降が可能になる。円筒状内槽3の傾斜面に対して下面5aの距離の大小は調節できることが好ましい。また、円筒状制御板5の形状は、上面および下面の開口面が同一面積の直円筒状、または上面の開口面積が下面の開口面積よりも大きい逆円錐台形状とすることができる。
微生物反応槽内には、被処理水質測定装置6が、円筒状内槽2の内外に設けられている。この被処理水質測定装置6は、被処理水のpH、ORP、DOを測定する装置である。
本発明の微生物反応槽内での被処理水循環率は3〜20、好ましくは5〜20である。被処理水循環率が3未満であると、好気微生物処理反応がより起こりやすくなり、また、20をこえると好気微生物処理反応と嫌気微生物処理反応とのバランスが崩れ、原水の脱窒、脱リンを行なうことができなくなる。すなわち、被処理水循環率をこの範囲とすることにより、被処理水質測定装置により測定される被処理水のORPを、嫌気微生物処理反応槽において−10mV以下、好ましくは−50mV以下、好気微生物処理反応槽において+10mV以上、好ましくは+100mV以上に維持することができる。その結果、好気微生物処理反応および嫌気微生物処理反応が十分に行なわれ、脱窒、脱リンが連続的になされる。なお、このような条件下において好気微生物処理反応槽でのpHは4.5〜8.5、好ましくは5.5〜7.5の範囲となる。
以下、微生物反応槽1を用いる排水処理方法について図2により説明する。図2は微生物反応槽1における被処理水および活性汚泥の循環経路を示す図である。図2において、斜線部分は活性汚泥の濃度が高い部分であり、矢印は被処理水および活性汚泥の循環方向を表す。
ウェジワイヤースクリーンなどで固形分が分離された汚濁物質を含む被処理水としての原水は、微生物反応槽1の最下部に設けられている原水供給口10より連続的に供給される。なお、供給される原水のBODおよびSSは、あらかじめ測定しておくことが好ましい。本発明の微生物反応槽1を用いる排水処理方法は、食品工場から排出される排水の処理に好適であり、そのような原水としては、たとえばBODが800mg/L以上、化学的酸素要求量(以下、CODという)が300mg/L以上、T−Nが40mg/L以上含有する原水である。また、ノルマルヘキサン抽出油分濃度(以下、n−Hexという)が50mg/L以上の範囲を含む原水の処理にも好適である。
微生物反応槽1には活性汚泥が固形分換算で5,000〜12,000mg/L入れられており、原水は、まず円筒下部3d内にて嫌気状態で活性汚泥に接触し、脱窒反応が行なわれる。原水供給口10より供給される被処理水となる原水および循環している活性汚泥は、撹拌翼の回転または散気管よりの空気噴出により、円筒下部3d内を循環して嫌気微生物処理反応がなされる。
次いで空気が吹込まれている円筒上部3cに連通孔3bを通過して原水および活性汚泥が移動し、好気状態で円筒上部3c内の活性汚泥に接触しながら、撹拌翼の回転または空気吹込口よりの空気噴出により、円筒上部3c内を循環して好気微生物処理反応である硝化反応が進行する。硝化反応が進行するにつれ被処理水のpH等が低下する。被処理液のpH値、ORP、DOが処理水質測定装置6で測定され、これらの値に基づき原水または被処理水の循環量が定められる。具体的には、ORPを、硝化反応がなされる好気反応処理槽において+10mV以上、脱窒反応がなされる嫌気反応処理槽において−10mV以下に維持できるように空気吹込量などを調整して被処理水を循環する。循環量は、循環ポンプなどを使用することなく、空気量および/または循環率制御装置を制御することにより容易に行なうことができる。このため本発明の排水処理方法は省エネルギー型の排水処理方法である。また、本発明の微生物反応槽を含む設備は、微生物反応の各ユニットをそれぞれ調整できるので、これらの制御を予めプログラム化し、無人で自動運転することが容易であり、省力化プラントとしての特徴を有している。
循環率制御装置4により循環率が制御されて、円筒上部3cの上部から排出する被処理水および活性汚泥の一部は、45度の傾斜角度を有する円錐台形外周面を流れ落ちる。この流出した被処理水および活性汚泥は、円錐台形外周面の傾斜面に対して接近して配置されている円筒状制御板5と上記傾斜面で形成される汚泥濃縮部5bを通過することにより、活性汚泥の急速強制沈降が可能となる。また浄化された処理水と活性汚泥との分離が容易となり、分離された処理水が処理水放出口11より放流される。
急速強制沈降した活性汚泥は外槽内面と内槽外周面との間に活性汚泥が濃縮されて堆積する。この堆積した活性汚泥は、被処理水と混合しながら嫌気微生物処理反応部へ移動して微生物反応槽内を循環する。
本発明の排水処理方法は、活性汚泥が濃縮されつつ嫌気・好気槽内を3〜20の循環率で循環することにより、原水の負荷変動を容易に吸収できる。また、循環率をこの範囲に維持するので、活性汚泥が馴養されて排水処理に最適な活性汚泥となる。
微生物反応槽において、原水のBOD負荷が小さいにもかかわらず、窒素分濃度が高い場合は、プロトン供与体などの有機物質からなる脱窒菌栄養物、たとえばメタノールを嫌気反応処理槽に添加して処理することが好ましく、この場合、処理水のpHが上昇しやすいので、塩酸などの鉱酸を添加することが好ましい。
本発明の排水処理方法は、微生物反応槽を1槽用いてもよいが、また複数槽用いることもできる。この場合、第1槽からの放流水を第2槽の原水供給口に導入する。また、たとえば2つの微生物反応槽を直列で連結する場合は、第2槽における硝化反応部の容積と脱窒反応部の容積との比率を第1槽における比率と変えることにより、より効果的に排水処理を行なうことができる。具体的には、容積比を第1槽のそれより小さくすることにより、脱窒・脱リンを行なうことができる。
また、本発明の排水処理方法を、従来の排水処理方法と組合わせて行うことができる。たとえば、既設の好気硝化槽と嫌気脱窒槽の連結からなる排水処理設備において、それぞれの槽からの流出液を本発明の微生物反応槽に供給することにより、より効果的に汚泥負荷の消化ならびに脱窒・脱リンを行なうことができる。
実施例
食品製造工場から排出される排水を図1に示す微生物反応槽を用いて処理した。
処理前の排水は、BODが1200mg/L、化学的酸素要求量(以下、CODという)が750mg/L、T−Nが130mg/L、n‐Hexが250mg/L、SSが200mg/Lであり、被処理水量は1500m3/日である。
微生物反応槽は、容積250m3の嫌気微生物処理槽と、容積650m3の好気微生物処理槽とを有している。微生物反応槽内の処理原水循環率は3〜6の範囲で循環させた。
前処理として原水曝気調整槽にて、ORPが正の値になるように曝気調整された処理原水を微生物反応槽へ送り処理した。微生物反応槽内において、嫌気微生物処理槽でのpHは6.9、ORPは−350mV、DOは0、好気微生物処理槽でのpHは7.1、ORPは+210mV、DOは1.1mg/Lであった。好気微生物処理槽と嫌気微生物処理槽の微生物濃度は6400mg/Lであった。また、この時使用したブロワーは25Kwブロワー2台使用して、1台は商用運転で空気吹込口8aの配管に接続し、他の1台はインバーターで空気量を調整しながら散気設備である空気吹込口8に接続し運転した。通常の空気吹込量は2台で18m3/分であった。
微生物反応槽より放出される放流水の水質は、BODが8mg/L、CODが11mg/L、n‐Hexが0.8mg/L、T−Nが2mg/L、SSが8mg/Lであった。
また、脱水ケーキの発生は実質的にみられなかった。
上記方法による排水処理は、微生物反応槽において、有害ガスの発生を抑制して嫌気好気運転ができるので菌体の自己消化能率が向上する。また、汚泥の循環を通じて、原水中の汚泥物質を選択的に分解できる菌体が馴養されて難分解性汚濁物質が容易に処理できる。その結果、脱水ケーキの排出量を殆ど0にできる効果がみられた。
また、この実施例による排水処理は、下記比較例に示す通常の押し流れの処理方式に比較して、曝気風量を少なくできるので、少なくとも電気代が約半分程度で同量を処理できるので、省エネルギーにも大きく貢献できた。
比較例
実施例と同じ工場において、本発明の微生物反応槽を導入する前の処理状況を本発明の比較例として示す。処理前の原排水の水質は実施例と同じであり、BODが1200mg/L、CODが750mg/L、T−Nが130mg/L、n‐Hexが250mg/L、SSが200mg/Lであり、被処理水量は1500m3/日である。
食品製造工場から排出される排水を、500m3の原水調整槽で原水流量調整を実施した後、凝集反応槽で、ポリ塩化アルミニウム(PAC)850mg/Lと25重量%苛性ソーダ380mg/L、アニオン系高分子凝集剤1.5mg/L添加して、凝集フロックを作ったものを、120m3の加圧浮上槽にて、凝集フロックを浮上分離して、油分とSSを除去した後、1400m3の押し出し流れ方式の好気活性汚泥処理槽で処理した後350m3の沈殿槽で汚泥と処理水を分離して放流していた。曝気槽の出口付近での溶存酸素濃度を1.5mg/L以上に保つために、25kwの曝気ブロワーを4台使用していた。加圧浮上処理後の処理水質は、BODが900mg/L、CODが550mg/L、T-Nが130mg/L、n‐Hexが10mg/L、SSが20mg/Lであった。また、加圧浮上分離した浮上スカムは、含水率が96重量%の汚泥が22.8トン/日発生し、それをカチオン系高分子凝集剤とアニオン系高分子凝集剤を用いて、毎日含水率が85重量%の脱水ケーキが6トン発生したので、毎日汚泥処分が必要であり、毎月150トン以上の脱水ケーキの外部委託処分が必要であった。
沈殿槽で分離された放流水の水質は、BODが18mg/L、CODが25mg/L、n‐Hexが1mg/L、T−Nが25mg/L、SSが5mg/Lであった。処理水のpHが、曝気条件と、原水変動により、放流水のBODを20mg/L以下にしようとすると、常時pH6以上を維持するのが難しいことが多かった。
本発明の微生物反応槽は、実質的に余剰汚泥量を排出することなく、反応槽の容量が大きい場合でも簡易な形状で原水の嫌気・好気微生物処理を連続して行なうことができるので、高濃度の汚濁物質が含まれている排水処理設備として利用できる。
また、本発明の排水処理方法は、上記微生物反応槽を用いるので、環境破壊が少なくかつ地球に優しい排水処理方法として利用できる。
従来の押し流れ方式の活性汚泥処理法に比べて、曝気風量が少なくて、処理水質が良好でありかつ余剰汚泥の発生が殆どなく電気消費量が少ないので、クリーンファクトリーを目指す国際的な商品を製造している工場では、特に好ましい排水処理設備として、利用できる。
1 微生物反応槽
2 外槽
3 円筒状内槽
4 循環率制御装置
5 円筒状制御板
6 被処理水質測定装置
7 回転軸
8 空気吹込口
9 支持柱
10 原水供給口
11 処理水放出口
12 沈降固定化防止装置
13 汚泥抜き出し口

Claims (6)

  1. 外槽と、この外槽の内部に配置されて上下に開口部を有する円筒状内槽と、この円筒状内槽上部に設けられて被処理水の槽内循環率を制御する循環率制御装置と、前記円筒状内槽の上部外周の傾斜面に対して、開口している下面が接近して配置されて汚泥を沈降させるための円筒状制御板と、前記円筒状内槽の外側および内側に設けられた被処理水質測定装置と、前記外槽および内槽内を循環する被処理水の循環経路に設けられた原水供給口および前記外槽の上部に設けられた処理水放出口とを具備してなる微生物反応槽であって、
    前記円筒状内槽は、中心部に連通孔を有する隔壁で円筒上部と円筒下部とに分割され、
    前記円筒上部は、上面および底面が開口した円錐台形状の頂部を有し、該円錐台形の中心を通る高さ方向断面の傾斜角が40度から60度であり、かつ該円筒上部内の前記連通孔周囲および前記隔壁周縁部に複数の空気吹込口が設けられ、前記外槽の底面となる基盤に固定されて立設する支持柱により前記円筒状内槽内に設けられた前記隔壁が支えられることで、外槽内部に配置された好気微生物処理槽であり、
    前記円筒下部は底面に開口部を有する嫌気微生物処理槽であり、
    前記原水供給口は、前記嫌気微生物処理槽の開口部の下部に配置された円環状原水供給部に設けられた複数の吐出口またはスリットであり、
    前記好気微生物処理槽内および前記嫌気微生物処理槽内を撹拌する撹拌装置が設けられ、
    前記被処理水質測定装置により測定される被処理水の水素イオン濃度、酸化還元電位および溶存酸素量から選ばれた少なくとも1つの測定値を検出する手段と、前記検出された測定値に応じて前記円筒状内槽上部に配置された前記循環率制御装置内に設けられた、被処理水の水位レベルが液面調節バルブの全開時に最も低くなるよう調節する液面調節バルブの開閉、被処理水の水位レベルが液面調節板の最下位時に最も低くなるよう調節する液面調節制御板の上下動、および前記空気吹込口から吹込まれる空気量から選ばれる少なくとも1つの量を制御することにより、前記被処理水の槽内循環率を3〜20に制御する手段とを備え、
    前記原水供給口より供給される原水が活性汚泥と共に前記円筒状内槽の内部と、前記円筒状内槽の外周面と、前記外槽下部に沈降した活性汚泥内とを経て槽内を循環することで嫌気微生物処理および好気微生物処理が連続してなされることを特徴とする微生物反応槽。
  2. 前記円筒下部は前記円筒上部の容積より1/10〜1倍の容積を有することを特徴とする請求項1記載の微生物反応槽。
  3. 前記撹拌装置が前記円筒状内槽の中心軸に取り付けられた撹拌翼であることを特徴とする請求項1記載の微生物反応槽。
  4. 前記円筒下部は、前記円筒上部の開口部よりも面積が大きい開口部を有する逆円錐台形状であることを特徴とする請求項1記載の微生物反応槽。
  5. 活性汚泥処理工程を含む処理工程により原水を処理する排水処理方法であって、
    前記活性汚泥処理工程は、活性汚泥の循環流を形成させる汚泥循環工程と、この活性汚泥の循環流の中に原水を添加する原水添加工程とを含み、
    前記活性汚泥の循環流は、嫌気微生物処理槽から該嫌気微生物処理槽の上部に配置された好気微生物処理槽を経由して、該好気微生物処理槽の外周面に形成された汚泥沈殿部で処理水が分離すると共に汚泥濃縮がなされて、この濃縮された汚泥を前記嫌気微生物処理槽に送る循環流であり、
    前記活性汚泥処理工程は、請求項1記載の微生物反応槽を用いて処理される前記汚泥循環工程および原水添加工程であることを特徴とする排水処理方法。
  6. 前記原水添加工程が嫌気微生物処理槽に原水を添加する工程であることを特徴とする請求項5記載の排水処理方法。
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