JP6366638B2 - 排水処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、排水処理装置に関する。さらに詳しくは、活性汚泥法により排水を処理する排水処理装置に関する。

排水処理は、排水から固形物を物理的操作で除去する一次処理と、溶解性物質を取り除く二次処理と、より厳しい放流基準を満たすために行われる三次処理と、により構成されている。活性汚泥を用いた活性汚泥法は、二次処理の一種であり、好気性の微生物により排水に含まれる溶解性有機物を取り除く方法である。この活性汚泥法を連続して実施するためには、供給された排水をばっ気し、活性汚泥により生物処理を行うばっ気槽と、該ばっ気槽からの処理水を受け、汚泥と上澄み液に分離する沈降槽と、該沈降槽で沈降した汚泥の一部をばっ気槽へ移送させる移送手段と、が備えられている必要がある。

ここで、排水に含まれる油分は、油水分離と言う形で上記の一次処理で除去されるのが望ましい。主には、オイルセパレータによる浮上油の分離、凝集剤を添加しての加圧浮上分離、もしくは凝集沈殿分離等が行われる。しかし、一次処理で油分を完全に取り除くことはできず、この残存する油分は、一次処理に続く二次処理で基準値以下まで除去される必要がある。除去の方法として、たとえば、油分解菌や酵素を絶えず加えることも可能であり、この方法の一例が特許文献１に開示されている。しかし、この方法を高効率で運用するためには油分解菌を絶えず供給する必要があり、そのためランニングコストが大きくなるという問題がある。また一次処理で残存する油分の、排水に占める割合は大きくないため、効率よく油分解菌を作用させることが難しいという問題もある。

これに対して、従来からの活性汚泥法により、排水に溶解している有機物を処理するのと同時に油分を処理する方法も採用されている。しかし、油分の処理は活性汚泥に大きな負荷となる。活性汚泥は、油分の吸着能力が高いものの、油分の処理には時間を要するため、同じ量の排水であっても含油排水の場合、沈降槽での汚泥の沈降性が悪化し、処理水の水質を落とすという問題がある。この問題を解決する方法として、装置の大型化を図ったり、新たな手段を活性汚泥法に追加したりすることが提案されている。特許文献２では、新たな手段として、沈降槽（沈降分離槽５）で分離された活性汚泥を、新たな槽（油分解槽９）に移送し、この新たな槽で、ばっ気を別途行うことで、油分を活性汚泥により分解して、活性汚泥の油分の処理能力を維持する方法が開示されている。

しかし、特許文献２に開示の方法だけでは、活性汚泥が油の吸着に使用される割合が高くなり、含油排水内の溶解性有機物の処理能力を十分に得ることができないという問題がある。

特開２００２−１２６７８５号公報 特開平６−１１４３９０号公報

本発明は上記事情に鑑み、排水に油分が含まれ、排水処理装置に要求される処理能力が高くなった場合でも、油分を除去することができるとともに、溶解性有機物を処理することが可能な排水処理装置、言い換えると、排水処理能力を上げることで、小型化した排水処理装置を提供することを目的とする。

第１発明の排水処理装置は、供給された含油排水をばっ気し、活性汚泥により生物処理を行うばっ気槽と、該ばっ気槽からの第１処理水を受け、油を吸着した油吸着汚泥と第２処理水とに分離する沈降槽と、前記油吸着汚泥を受けて、ばっ気により前記油吸着汚泥の油吸着能力を回復させる油分解槽と、が備えられており、前記油分解槽で処理された後の活性汚泥が、前記ばっ気槽に供給されることにより、連続して含油排水の処理を行う排水処理装置であって、前記ばっ気槽には、流動性担体が加えられているとともに、該流動性担体を前記第１処理水と分離する担体分離スクリーンが備えられていることを特徴とする。
第２発明の排水処理装置は、第１発明において、前記ばっ気槽は、供給された含油排水
を受ける第１ばっ気槽と、該第１ばっ気槽からの中間処理水を受け、該中間処理水をばっ気した後、前記沈降槽へ前記第１処理水を送る第２ばっ気槽と、から構成されており、前記第１ばっ気槽には、前記流動性担体が加えられているとともに、該流動性担体を前記中間処理水と分離する担体分離スクリーンが備えられ、前記第２ばっ気槽に、前記油分解槽で処理された後の活性汚泥が供給されることを特徴とする。
第３発明の排水処理装置は、第２発明において、前記第２ばっ気槽に、さらに前記流動性担体が加えられていることを特徴とする。
第４発明の排水処理装置は、第１発明から第３発明において、前記第２処理水を受け、該第２処理水を放流前に調質する調質槽が備えられ、該調質槽には、前記油分解槽で処理された後の活性汚泥が供給されることを特徴とする。

第１発明によれば、ばっ気槽、沈降槽以外に油分解槽が備えられ、ばっ気槽には流動性担体が加えられていることにより、溶解性有機物については主に流動性担体により処理が行われ、油分については活性汚泥に付着され、ばっ気槽に加えて油分解槽でも分解されるので、排水に油分が含まれる負荷の高い排水であっても排水処理を行うことができる。すなわち、排水処理能力を上げることで、装置を小型化できる。また、担体分離スクリーンが設けられていることにより、処理水を排出する際に容易に流動性担体を分離できる。
第２発明によれば、ばっ気槽が、第１ばっ気槽と第２ばっ気槽とから構成されており、
第１ばっ気槽には、流動性担体が加えられており、第２ばっ気槽に油分解槽で処理された
後の活性汚泥が供給されることにより、第１ばっ気槽で溶解性有機物の処理、第２ばっ気
槽で油分の吸着というように、それぞれの槽での処理を確実に行えるようになり、排水に
油分が含まれ、かつ有機物濃度の高い排水であっても、より確実に排水処理を行うことが
できる。
第３発明によれば、第２ばっ気槽に、さらに流動性担体が加えられていることにより、
溶解性有機物の処理を、より確実に行うことができる。
第４発明によれば、沈降槽で分離させられた第２処理水を受け、該第２処理水を放流前に調質する調質槽に、油分解槽で処理された活性汚泥が供給されることにより、放流水質基準よりも第１処理水または第２処理水の水質が著しく低い場合、たとえば下水道における除害処理装置に使用する場合などに、油分解槽で増えすぎた余剰汚泥を混ぜて系外へ排出できることになり、余剰汚泥を低減することが可能となる。

本発明の第１実施形態に係る排水処理装置の模式図である。 本発明の第２実施形態に係る排水処理装置の模式図である。 本発明の第３実施形態に係る排水処理装置の模式図である。 図１の排水処理装置での実験結果のＢＯＤを示したグラフである。 図１の排水処理装置での実験結果のＳＳを示したグラフである。 図１の排水処理装置での実験結果のｎ−Ｈｅｘを示したグラフである。 図１の排水処理装置での実験結果のＳＶ等を示したグラフである。

つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
図１には、本発明の第１実施形態に係る排水処理装置の模式図を示す。本発明に係る排水処理装置１０は、活性汚泥法により排水を処理する装置である。なお説明を容易にするため排水処理装置１０を構成する各槽を別個に記載しているが、これらの槽が隣接して一体となっていても問題ない。また、図の中の矢印は、各槽から移送される液体の方向を表している。

本排水処理装置１０で処理される含油排水は、排水貯留槽１４に貯留され、排水ポンプ１５により、排水処理装置１０を構成しているばっ気槽１１に、一定量ずつ移送させられる。含油排水は、たとえば食品製造排水、厨房排水、生活排水などである。

含油排水が供給されるばっ気槽１１には、活性汚泥と、流動性担体２０が加えられている。活性汚泥は、人為的・工学的に培養・育成された好気性微生物群を含んだ浮遊性有機汚泥であり、本実施形態ではＭＬＳＳで概ね２０００ｍｇ／Ｌ程度を加える。なお活性汚泥は、ＭＬＳＳの範囲で３００ｍｇ／Ｌ以上３０００ｍｇ／Ｌ以下とする。３００ｍｇ／Ｌ未満であると油吸着能力が落ち、３０００ｍｇ／Ｌを越えると活性汚泥が適切に沈降しないからである。この範囲は、５００ｍｇ／Ｌ以上２０００ｍｇ／Ｌ以下がさらに好ましい。また流動性担体２０は、いわゆる微生物が付着させられているスポンジのようなもので、粒状または、小片の材料をいう。担体自身の材質として、ポリエチレン、ポリウレタン、ポリプロピレンなどの有機系物質が好適に使用される。なお本実施形態で、流動性担体２０は、数ｍｍ以上の目幅のスクリーンで容易に分離できるよう数ｍｍから１００ｍｍ程度の大きさを有するものであることが望ましい。

ばっ気槽１１から沈降槽１２へ自然流下する第１処理水から流動性担体２０を分離するために、第１処理水の出口には担体分離スクリーン１９が設けられている。この担体分離スクリーン１９の目の大きさは、流動性担体２０が通り抜けないよう十分小さくしている。

またばっ気槽１１内には、送風機１７からの空気を放出する散気装置１８が設けられている。この散気装置１８から空気が送り込まれることで、ばっ気槽１１内の含油排水がばっ気される。散気装置１８の形態は公知の物を使用することができる。

ばっ気槽１１でばっ気された含油排水を、本明細書では、第１処理水と称し、この第１処理水は、沈降槽１２へ自然流下する。この第１処理水は、流動性担体２０以外の、排水および汚泥からなるものである。この第１処理水を、沈降槽１２では、撹拌混合されない静置状態とする。静置状態となると、第１処理水は、上澄液と沈降物に分離され、沈降物は槽内に沈降する。なお、本明細書では、沈降したものを油吸着汚泥、上澄液を第２処理水と称する。

沈降槽１２で分離された第２処理水は、放流のための基準値を満たしている場合、そのまま排水処理装置１０の系外へ放流される。また、沈降槽１２で沈降した油吸着汚泥は、汚泥移送ポンプ１６により、油分解槽１３に移送される。

油分解槽１３には、ばっ気槽１１と同様、送風機１７からの空気を放出する散気装置１８が設けられている。この散気装置１８から空気が送り込まれることで、油分解槽１３内で、油吸着汚泥がばっ気される。油分解槽１３でばっ気された油吸着汚泥は油吸着能力を回復した活性汚泥となり、ばっ気槽１１へ自然流下する。

排水処理装置１０を構成する各槽での作用について説明する。ばっ気槽１１では、ばっ気が行われることで、流動性担体２０により、含油排水内の溶解性有機物が処理される。この流動性担体２０は、担体分離スクリーン１９により、ばっ気槽１１内にとどまる。加えてばっ気槽１１では、活性汚泥により含油排水の油成分を吸着するとともに、油成分を分解する。活性汚泥が油成分を吸着するので、排水内の油分は基準値以下に除去される。ただし、この油成分の分解は、ばっ気槽１１内で完全に行う必要はない。

沈降槽１２では、ばっ気槽１１からの第１処理水を受け、第１処理水を静置することで、上澄液である第２処理水と、沈降物である油吸着汚泥に分離させる。第１処理水内の汚泥内の微生物群は自ら大きなフロックに凝集して沈降することで、上澄液と分離される。

油分解槽１３には、汚泥移送ポンプ１６により油吸着汚泥が沈降槽１２から移送される。この油吸着汚泥には、油分が吸着され、かつ油分が分解されていないので、ばっ気により汚泥内の微生物群を活性化し、油分を分解させることで油吸着汚泥を、油吸着能力を回復した活性汚泥とする。この活性汚泥は、ばっ気槽１１へ自然流下する。

本排水処理装置１０は、ばっ気槽１１、沈降槽１２以外に油分解槽１３が備えられ、ばっ気槽１１には流動性担体２０が加えられていることにより、溶解性有機物については流動性担体２０により処理が行われる。そして、油分については活性汚泥に付着され、ばっ気槽１１に加えて油分解槽１３でも分解されるので、排水に油分が含まれる負荷の高い排水であっても排水処理を行うことができる。また、担体分離スクリーンが設けられていることにより、処理水を排出する際に容易にスクリーンで流動性担体を分離できる。

なお、油分を分解する油分解槽１３が設けられていることにより、油分の分解をばっ気槽１１で行う必要がないので、ばっ気槽１１を小型にすることができ、これにより排水処理装置１０全体を小型化できる。また油吸着汚泥は沈降により濃縮されていることから容積が排水よりも小さくなっており、油分解槽１３で滞留時間を長くしても排水処理装置１０全体を小型化できる。

図２には、本発明の第２実施形態に係る排水処理装置１０の模式図を示す。第２実施形態に係る排水処理装置１０は、第１実施形態の排水処理装置１０と同様、活性汚泥法により排水を処理する装置であり、主要部分の構成は第１実施形態の排水処理装置１０と同じである。

第１実施形態との相違点は、ばっ気するための散気装置１８を備えたばっ気槽１１が、第１ばっ気槽１１ａと、第２ばっ気槽１１ｂとから構成されている点である。第１ばっ気槽１１ａは、排水貯留槽１４から排水ポンプ１５により含油排水が供給される。そしてこの第１ばっ気槽１１ａには、流動性担体２０のみが加えられ、活性汚泥は加えられていない。さらに第１ばっ気槽１１ａには、流動性担体２０と中間処理水とを分離する担体分離スクリーン１９が加えられている。第２ばっ気槽１１ｂは、第１ばっ気槽からの中間処理水を受けるとともに、活性汚泥が加えられており、活性汚泥は、この第２ばっ気槽１１ｂ、沈降槽１２、油分解槽１３の間で循環する。

ばっ気槽１１が、第１ばっ気槽１１ａと第２ばっ気槽１１ｂとから構成されており、第１ばっ気槽１１ａには、流動性担体２０が加えられており、第２ばっ気槽１１ｂに油分解槽で処理された後の活性汚泥が供給されることにより、第１ばっ気槽１１ａで溶解性有機物の処理、第２ばっ気槽１１ｂで油分の吸着というように、それぞれの槽での処理を確実に行えるようになり、排水に油分が含まれる負荷の高い排水であっても、より確実に排水処理を行うことができる。

なお、第２ばっ気槽１１ｂに、流動性担体２０を加えることもできる。この場合、第２ばっ気槽１１ｂの流出口には、担体分離スクリーン１９が設けられる。第２ばっ気槽１１ｂに、さらに流動性担体２０が加えられていることにより、溶解性有機物の処理を、より確実に行うことができる。

図３には、本発明の第３実施形態に係る排水処理装置１０の模式図を示す。第３実施形態に係る排水処理装置１０は、第１実施形態の排水処理装置１０と同様、活性汚泥法により排水を処理する装置であり、主要部分の構成は第１実施形態の排水処理装置１０と同じである。

第１実施形態との相違点は、沈降槽１２における上澄液である第２処理水を受ける調質槽２１が設けられている点である。この調質槽２１には、油分解槽１３で処理された後の活性汚泥が供給される。

沈降槽１２で分離させられた第２処理水を受ける調質槽２１に、油分解槽１３で処理された活性汚泥が供給されることにより、放流水質基準よりも第１処理水または第２処理水の水質が著しく低い場合、たとえば下水道における除害処理装置に使用する場合などに、油分解槽で増えすぎた余剰汚泥を混ぜて系外へ排出できることになり、余剰汚泥を低減することが可能となる。

＜実施例＞
第１実施形態に係る排水処理装置の構成を持つ実験装置により、排水処理の実験を行い、発明の効果を確認した。実験装置では、油分を適切に排水に含ませる必要があるため、別途ポンプを準備し、排水に占める油分の量を調整できるようにした。また比較例として、流動性担体２０を含まずに排水処理の実験を行った。

含油排水の原水は、グルコースとコーンスチープリカーの混合液で、ＢＯＤ１０００ｍｇ／Ｌとなるように調製している。この原水に油分としてサラダ油をｎ−Ｈｅｘ濃度で１５０ｍｇ／Ｌとなるように供給した。含油排水の量は、１０Ｌ／日であり、実験装置の各槽の大きさは、ばっ気槽：２Ｌ、沈降槽２Ｌ、油分解槽：２Ｌである。この実験装置による排水処理の結果を図４〜７へ示す。

図４は排水処理実験結果のうち、ＢＯＤ（生物化学的酸素要求量）を表したものである。横軸には経過日数が、縦軸にはＢＯＤの測定結果が示されている。比較例では、ＢＯＤの値は早期に低下したが、徐々に値が上昇した。これに対し、実施例では、実験開始当初は、ＢＯＤの値が高いものの、日数の経過とともにＢＯＤの値が低下し、２０日を超えると、比較例よりも低いＢＯＤを示すようになった。実験開始当初にＢＯＤの値が高いのは、流動性担体の生物膜の付着量が少ないことが原因と考えられ、流動性担体の生物膜が付着すると、実施例の方が、処理能力が高くなっていることがわかる。

図５は排水処理実験結果のうち、ＳＳ（浮遊物質量）の値を表したものである。横軸には経過日数が、縦軸にはＳＳの測定結果が示されている。実施例と比較例との間で、ＳＳについては大きな差は生じず、実施例も比較例と同じ処理能力があることがわかる。

図６は排水処理実験結果のうち、ｎ−Ｈｅｘ（ノルマルヘキサン抽出物質量）の値を表したものである。横軸には経過日数が、縦軸にはｎ−Ｈｅｘの測定結果が示されている。ｎ−Ｈｅｘについても、図４と同様、日数の経過とともに実施例の方が比較例よりも低い値を示すようになった。比較例では、２５日目で下水放流基準である３０ｍｇ／Ｌの値を上回る結果となり、比較例では処理能力が不十分であるが、実施例では処理能力が十分であることがわかる。

図７は、ばっ気槽１１における沈降性を示す指標であるＳＶ（活性汚泥沈殿率）、およびＳＶＩ（汚泥容量指標）の値を示したものである。横軸には経過日数が、縦軸にはＳＶとＳＶＩの測定結果が示されている。なお、ＳＶの単位は[％]、ＳＶＩの単位は[ｍｌ／ｇ]であり、同じ縦軸上に表している。比較例では、ＳＶの値、およびＳＶＩの値が経過日数とともに上昇し、ＳＶは、９９％に達した。比較例で汚泥のキャリーオーバーは見られなかったものの、製品レベルの大きさになった場合には、汚泥がキャリーオーバーする事態になる可能性は高く、その場合、排水の基準値を守ることができない。これに対し、実施例ではＳＶは１０％前後であり、汚泥の界面は常に低い位置にあった。またＳＶＩについても上昇傾向を示すことがなく、実施例では汚泥の沈降性が高いことが分かった。

１０ 排水処理装置
１１ ばっ気槽
１１ａ 第１ばっ気槽
１１ｂ 第２ばっ気槽
１２ 沈降槽
１３ 油分解槽
２０ 流動性担体
２１ 調質槽

Claims (4)

1. 供給された含油排水をばっ気し、活性汚泥により生物処理を行うばっ気槽と、
   該ばっ気槽からの第１処理水を受け、油を吸着した油吸着汚泥と第２処理水とに分離する沈降槽と、
   前記油吸着汚泥を受けて、ばっ気により前記油吸着汚泥の油吸着能力を回復させる油分解槽と、が備えられており、
   前記油分解槽で処理された後の活性汚泥が、前記ばっ気槽に供給されることにより、連続して含油排水の処理を行う排水処理装置であって、
   前記ばっ気槽には、流動性担体が加えられているとともに、該流動性担体を前記第１処理水と分離する担体分離スクリーンが備えられている、
   ことを特徴とする排水処理装置。
2. 前記ばっ気槽は、
   供給された含油排水を受ける第１ばっ気槽と、
   該第１ばっ気槽からの中間処理水を受け、該中間処理水をばっ気した後、前記沈降槽へ前記第１処理水を送る第２ばっ気槽と、から構成されており、
   前記第１ばっ気槽には、前記流動性担体が加えられているとともに、
   該流動性担体を前記中間処理水と分離する担体分離スクリーンが備えられ、
   前記第２ばっ気槽に、前記油分解槽で処理された後の活性汚泥が供給される、
   ことを特徴とする請求項１記載の排水処理装置。
3. 前記第２ばっ気槽に、さらに前記流動性担体が加えられている、
   ことを特徴とする請求項２記載の排水処理装置。
4. 前記第２処理水を受け、該第２処理水を放流前に調質する調質槽が備えられ、
   該調質槽には、前記油分解槽で処理された後の活性汚泥が供給される、
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の排水処理装置。