JP6512559B2 - 生物処理方法及び生物処理装置 - Google Patents

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本願発明は、日本国特許出願第２０１４−１５４２５３号（２０１４年７月２９日出願）の優先権に基づくものであり、その全記載内容は、引用をもって本書に繰込み記載されているものとみなされる。本発明は、微生物を用いて有機性廃水を生物学的に処理する生物処理方法及び生物処理装置に関する。有機性廃水は、活性汚泥によって生物処理可能な有機物を含有する廃水であり、有機物を含有する有機性排水(例えば、工場排水、農業施設からの排水等の各種の産業排水、下水、家庭からの排水等)も含むものとする。

活性汚泥法は、１９１４年イギリスで開発され発展し、有機物を含有する有機性廃水を処理するもので、今なお世界中で最も普遍的な処理方法である。これは活性汚泥法が好気性微生物の代謝作用を利用しているため、他の方法に比較して処理効率が高く、経済的であることによっている。

一般的な活性汚泥法の一例の工程の流れを図３に示す。処理対象の廃水は、原水槽３１に蓄えられ、調整槽３２でｐH等の液性を調整して、活性汚泥を含有する曝気槽３３に導入される。曝気槽３３には、エアーポンプ３４から空気を供給されるディフューザー３５が設けられており、常時曝気を行っている。曝気槽を経た処理液は、フロックが形成されているので、沈殿槽３６でフロック部分を沈殿させて清浄な処理水（上澄水）を得ることができる。なお、沈殿槽における沈殿物（余剰汚泥）の一部は、返送汚泥として曝気槽３３に返送される。残りの沈殿物（余剰汚泥）は、余剰汚泥処理設備３７で処理され汚泥として排出される。活性汚泥法の曝気槽における曝気工程についてより詳細に説明すると、次のとおりである。

活性汚泥法は、活性汚泥を含有する曝気槽において好気性条件を保ち、即ち、常時曝気を行い、曝気槽中の有機性廃水中に酸素を供給し、好気性微生物の代謝作用を利用して有機物を分解して減少させる方法であり、活性汚泥法に使用する施設は、処理対象の有機性廃水の量や水質（処理対象の有機性廃水の水質）に応じた能力の設備装置が必要となる。好気的排水処理法のプロセスは、活性汚泥を含有する曝気槽に有機性廃水を導入して行われる。即ち、有機性廃水は、活性汚泥を含有する曝気槽において酸素の供給を受け、有機性廃水中の有機物を活性汚泥中の微生物が栄養として摂取し、生育し、その結果としてBOD（生物化学的酸素要求量）を低下させ、フロック（微生物の凝集体、あるいは微生物を含む凝集体）を形成させる。

BODが低下しフロックが形成した廃水（処理水）は、曝気槽から沈殿槽に導入され、沈殿槽で静置して沈殿物と上澄水とに分離する固液分離を行う。即ち、沈殿槽では沈殿物が沈澱して、浄化され排水基準に合った処理水（浄化水）と、微生物と未分解有機物や鉱物等を含んだ余剰汚泥（沈殿物）を生じる。前記排水基準に合った処理水（浄化水）は、廃水処理施設から排出することができる。他方、沈殿槽で沈澱して得られた余剰汚泥は、その一部が曝気槽に返送されて、新たな廃水処理のための微生物体として再利用される。

特開平８-１６８７９１号公報 特開昭６３−２５６１９２号公報 特開平２−１７９９８号公報

しかしながら、上記のような活性汚泥法には、大きな問題点がある。即ち、前記沈殿槽では、フロックと水の比重差を利用してフロックを自然沈降させて上澄水を得ようとするものであるが、以下に説明するようなバルキングという現象が生じた処理液は、前記沈殿槽においてフロックの自然沈降が順調に進まなくなり上澄水を放出できなくなるという状況が発生することがある。

バルキングの発生原因の一例としては、上記活性汚泥法において、曝気槽中に糸状性菌が増殖し、菌糸がもつれ合って塊を形成し、炭酸ガス等の気体を含有して、液中に浮遊することにより、バルキングが生じる場合がある。また、同様に曝気槽中に放線菌が増殖したときもバルキングが生じる場合がある。バルキングは、フロックを上昇させ、前記沈殿槽における比重差による固液分離を困難にし、処理液中にフロックが浮遊する状況を生じさせる。そのため、バルキングが生じると、沈殿槽中での汚泥の沈降が妨げられ、廃水の処理効率が非常に低下し、目的としている適正な量の処理水（浄化水）を処理施設から排出できなくなる。

活性汚泥を構成する微生物種の変動によるバルキングは、曝気条件を調整する程度の対策ではなかなか解消されない。従来、糸状性菌の増殖によるバルキングが生じた場合には、処理水（浄化水）の水質を排出許容範囲に維持するために、糸状性菌の増殖を抑制する薬剤を投入することが行われている。同様に、放線菌類の増殖を抑制する薬剤、例えば粘土鉱物セピオライト、パリゴルスカイトを投入することが行われている（特許文献１）。しかし、このような手段は対症療法的であって根本的な解決策とはなり得ない。

また、バルキングを防止する方法の他の例として、化学物質、例えばソルビン酸塩を添加する方法（特許文献２）、活性汚泥曝気槽に沈降助剤としてカチオン系有機高分子凝集剤と無機剤（カオリン、ゼオライト、珪藻土等の水不溶性の物質）を添加する、活性汚泥の沈降性改良方法（特許文献３）が知られている。しかし、このような手段は対症療法的であって根本的な解決策とはなり得ない。

そこで、本願発明の目的は、第１の視点において、前記沈殿槽を用いる従来の活性汚泥法の問題点を根本的に解決し、バルキングを発生させない生物処理方法を提供することである。また、本願発明の目的は、第２の視点において、前記沈殿槽を有する従来の活性汚泥装置の問題点を根本的に解決し、バルキングを発生させない生物処理装置を提供することである。

本発明によれば、第１の視点において、少なくとも微生物と有機性廃水を混合して得られる生物処理液に酸素を含有する気体を供給して前記生物処理液に含まれる有機物を分解する生物処理工程を有し、前記生物処理工程において、前記生物処理液を均質化してフロックの形成を抑止する生物処理方法により、上記目的を達成することができる。本発明の生物処理方法では、次のようにすることができる。

前記生物処理工程において、前記生物処理液として分散菌を含む生物処理液を用いることができる。前記分散菌とは、粘性物質を生成しない又はフロックを形成しない菌であり、これを用いることができる。
前記生物処理工程において、前記生物処理液をマイクロバブル発生機で均質化してフロックの形成を抑止することができる。前記生物処理工程の後に、前記生物処理工程で得られた処理液から微細な不溶物を分離して浄化水を得る固液分離工程を有することができる。前記生物処理工程の後に、前記生物処理工程で得られた処理液に含まれる微細な不溶物を凝集させる凝集工程と、前記凝集工程で得られた凝集物を含む処理液を加圧浮上処理して浄化水を得る加圧浮上分離工程を有することができる。前記生物処理工程の後に、前記生物処理工程で得られた処理液に含まれる微細な不溶物を凝集させる凝集工程と、前記凝集工程で得られた凝集物を含む処理液を分離膜で分離して浄化水を得る膜分離工程を有することができる。前記加圧浮上分離工程又は前記膜分離工程で分離された凝集物を処理する凝集物処理工程を有することができる。前記マイクロバブル発生機を通過させる処理液の量は、１日あたり処理する廃水量の１／３日から１０日倍量であるようにすることができる。

本発明によれば、第２の視点において、少なくとも活性汚泥と有機性廃水を混合して得られる生物処理液に酸素を含有する気体を供給して前記生物処理液に含まれる有機物を分解する生物処理手段を有し、前記生物処理手段は、前記生物処理液を均質化してフロックの形成を抑止するフロック形成抑止手段を具備する生物処理装置により、上記目的を達成することができる。本発明の生物処理装置では、次のようにすることができる。

前記生物処理液は、分散菌を含むことができる。前記分散菌とは、粘性物質を生成しない又はフロックを形成しない菌である。
前記フロック形成抑止手段は、前記生物処理液をマイクロバブル発生機で均質化するマイクロバブル発生手段を具備することができる。前記生物処理手段で得られた処理液から微細な不溶物を分離して浄化水を得る固液分離手段を有することができる。前記生物処理手段で得られた処理液に含まれる微細な不溶物を凝集させる凝集手段と、前記凝集手段で得られた凝集物を含む処理液を加圧浮上処理して浄化水を得る加圧浮上分離手段を有することができる。前記生物処理手段で得られた処理液に含まれる微細な不溶物を凝集させる凝集手段と、前記凝集手段で得られた凝集物を含む処理液を分離膜で分離して浄化水を得る膜分離手段を有することができる。前記加圧浮上分離手段又は前記膜分離手段で分離された凝集物を処理する凝集物処理手段を有することができる。前記マイクロバブル発生機を通過させる処理液の量は、１日あたり処理する廃水量の１／３日から１０日倍量であるようにすることができる。

本発明の生物処理方法は、上記構成を有するものであり、有機物が分解されていると共にフロックが見られない生物処理液を前記生物処理工程で得ることができる。フロックが見られない生物処理液は、フロックを形成するはずだった水不溶物（フロックを形成する微生物、未分解有機物等）が生物処理液中に微細な寸法で均一に分散しているので、沈殿槽を用いる以外の固液分離方法（例えば、凝集剤で水不溶物を凝集させ、加圧浮上分離法で固液分離する方法、あるいは固液分離膜を使用する固液分離方法等）で簡単に固液分離して浄化水を得ることができる。

また、本発明の生物処理方法は、前記生物処理工程において、前記生物処理液を均質化してフロックの形成を抑止するので、バルキングを生じさせる原因の微生物（例えば、糸状性菌、放線菌等）が増殖しても、菌糸がもつれ合って塊が形成されるようなことも同様に抑止されるので、バルキングが見られない生物処理液を前記生物処理工程で得ることができる。

本発明の生物処理装置は、上記構成を有するものであり、有機物が分解されていると共にフロックが見られない生物処理液を得ることができる。フロックが見られない生物処理液は、フロックを形成するはずだった水不溶物（フロックを形成する微生物、未分解有機物等）が生物処理液中に微細な寸法で均一に分散しているので、沈殿槽以外の固液分離手段（例えば、凝集剤で水不溶物を凝集させ、加圧浮上分離手段で固液分離する方法、あるいは固液分離膜を使用する固液分離手段等）で簡単に固液分離して浄化水を得ることができる。したがって、本発明の生物処理装置によれば、一般的に大径、大容量の沈殿槽が不要になるので、装置を小型化できる。

また、本発明の生物処理装置は、前記生物処理手段が、前記生物処理液を均質化してフロックの形成を抑止するフロック形成抑止手段を具備するので、バルキングを生じさせる原因の微生物（例えば、糸状性菌、放線菌等）が増殖しても、菌糸がもつれ合って塊が形成されるようなことも同様に抑止されるので、バルキングが見られない生物処理液を得ることができる。

本発明の生物処理方法の一例の工程の流れを示す概略図である。 本発明の生物処理方法に使用できる曝気槽の他の一例を示す概略斜視図である。 沈殿槽を用いる従来の一般的な活性汚泥法の一例の工程の流れを示す概略図である。 −の一例を示す写真である。 ＋＋の一例を示す写真である。 ＋＋＋の一例を示す写真である。

［生物処理方法における生物処理工程］
本発明の生物処理方法における生物処理工程は、少なくとも微生物と有機性廃水を混合して得られる生物処理液に酸素を含有する気体を供給して（好ましくは、酸素を含有する気体を常時連続的に供給して）前記生物処理液に含まれる有機物を分解する生物処理工程（曝気工程）である。生物処理工程における処理対象（被処理液）は、少なくとも微生物と有機性廃水を混合して得られる生物処理液である。有機性廃水は、微生物によって生物処理可能な有機物を含有する廃水である。生物処理工程では、生物処理液に対して、酸素を含有する気体を供給することにより、生物処理液に含まれる有機物が微生物により分解される。酸素を含有する気体は、通常は空気でよいが、必要に応じて空気よりも酸素濃度の高い気体（例えば、酸素を２０体積％以上含有する気体、場合によっては、酸素１００体積％）にすることができる。

このような生物処理工程において、本発明では生物処理液を均質化してフロックの形成を抑止する。生物処理液を均質化してフロックの形成を抑止するためには、好ましくは、生物処理液の中にフロックの形成を抑止することが可能な程度の（より好ましくは、抑止するのに十分な強さの）水流及びマイクロバブル発生機構を要する。マイクロバブルの気体には、生物処理液に含まれる有機物を分解するための酸素を含有させる必要はないが、有機物の分解をより促進しやすいように酸素を含有する気体（通常は空気）を用いることができる。

生物処理工程において、本発明では生物処理液を均質化してフロックの形成を抑止するので、バルキングを生じさせる原因の微生物（例えば、糸状性菌、放線菌等）を含む活性汚泥を用いた場合でも、バルキングが見られない生物処理液を得ることができる。

〈マイクロバブル〉
本発明におけるマイクロバブルは、径の寸法が極めて小さな気泡（直径がミクロン単位の気泡）のことである。具体的には、径が１μｍ〜１０００μｍのものであるが、径がナノ単位の気泡（具体的には、１ｎｍ〜１０００ｎｍ）も含まれる。

マイクロバブルないしナノバブルのような微細な径を有する微細気泡を液状体に発生させるための方法には、（１）微細な孔を有するもの（例えば、ニードル、多孔質材料、散気膜等）に気体を通過させる方法、（２）せん断流による気液界面の不安定化による方法（具体的には、ベンチュリー管、オリフィス方式等のような管の径を絞る絞り機構を用いる方法）、（３）加圧下で気体を溶解させ低圧で開放する加圧溶解法、（４）液体に超音波を発してキャビテーションを起こす方法、（５）炭酸塩と酸から炭酸ガスを発生させる等の化学反応法などがある。

一般的なマイクロバブルとしては、例えば、直径数十μｍ程度のものがあり、市販のマイクロバブル発生機で得ることができ、一般的に利用されている。このようなマイクロバブルは、肉眼でも確認でき、直径１μｍ〜１００μｍのマイクロバブルであれば、多量に発生させると白濁することで確認できる。

［生物処理方法における固液分離工程］
本発明の生物処理方法における固液分離工程は、前記生物処理工程よりも後に設けられる工程であり、前記生物処理工程で得られた処理液から微細な不溶物を分離して浄化水を得る固液分離工程である。

前記生物処理工程で得られた処理液の固液分離は、好ましくは、（ａ）凝集工程と加圧浮上分離工程、又は（ｂ）凝集工程と膜分離工程によって行うことができる。凝集工程は、前記生物処理工程で得られた処理液に含まれる微細な不溶物を凝集させる凝集工程である。加圧浮上分離工程は、前記凝集工程で得られた凝集物を含む処理液を加圧浮上処理して浄化水を得る加圧浮上分離工程である。膜分離工程は、前記凝集工程で得られた凝集物を含む処理液を分離膜で分離して浄化水を得る膜分離工程である。本発明の生物処理方法は、前記加圧浮上分離工程又は前記膜分離工程で分離された凝集物を処理する凝集物処理工程を有することができる。

なお、本発明の生物処理方法の生物処理工程でマイクロバブル発生機を用いる場合、マイクロバブル発生機を通過させる生物処理液の量は、１日あたり処理する廃水量の１／３日から１０日倍量にすることができる。

［生物処理装置における生物処理手段］
本発明の生物処理装置における生物処理手段は、少なくとも微生物と有機性廃水を混合して得られる生物処理液に酸素を含有する気体を供給して前記生物処理液に含まれる有機物を分解する生物処理手段である。このような生物処理手段としては、例えば、前記生物処理液を滞留させることができる槽ないし容器と、前記槽ないし容器に滞留する生物処理液に酸素を含有する気体を供給する酸素供給手段とを有するものがある。

酸素供給手段としては、例えば、エアーポンプ（ブロワ）に連結させたディフューザーがあり、このディフューザー部分のみを前記槽ないし容器の底に設ける。よって、前記槽ないし容器に滞留する前記生物処理液に酸素を供給することができる。より詳細に説明すれば、ディフューザーは、気体の入口から気体の出口に向けて気体流路の断面積（気体の流れ方向に対して直角方向の断面積）を徐々に拡大した流路部を有するものであり、前記気体の入口側に配管を介してエアーポンプに連結させているので、エアーポンプから供給された空気は、前記気体の出口からディフューザーの外部に流出する。

［生物処理装置におけるフロック形成抑止手段］
前記生物処理手段は、フロック形成抑止手段を具備する。フロック形成抑止手段は、前記生物処理液を均質化してフロックの形成を抑止する手段である。生物処理液を均質化してフロックの形成を抑止するためには、好ましくは、生物処理液の中にフロックの形成を抑止することが可能な程度の（より好ましくは、抑止するのに十分な強さの）水流及びマイクロバブル流のいずれか一方又は双方を発生させることのできる手段を適宜選択する。フロック形成抑止手段は、好ましくは、マイクロバブル発生装置（好ましくは、ベンチュリータイプやオリフィスタイプのマイクバブル発生機）や均質機（好ましくは、プランジャータイプのホモジナイザー）にすることができる。これらのマイクロバブル発生装置や均質機は、市販品を用いることができる。市販のマイクロバブル発生装置としては、例えば、株式会社 日本水処理技研製（MAB）、エンバイロ・ビジョン株式会社製（YJ-ノズル）を用いることができる。また市販の均質機としては、株式会社イズミフーズマシナリー製（ホモジナイザー）、三和エンジニアリング株式会社製（ホモゲナイザーH１２０型）を用いることができる。

［好適な実施の形態］
本発明の生物処理方法の一例の工程の流れを示す概略図を図１に示す。処理対象の廃水は、活性汚泥を含有する曝気槽１に導入される。曝気槽１は、生物処理工程及び生物処理手段である。曝気槽１には、エアーポンプ２から空気を供給されるディフューザー３が設けられており、常時曝気を行っている。また、曝気槽１には、水中ポンプ４から吸引した処理水を空気と混合してマイクロバブルを発生させるマイクロバブル発生装置５が設けられおり、マイクロバブル発生装置５は、曝気槽１の被処理液にマイクロバブルを供給して曝気槽１の被処理液を均質化してフロックの形成を抑止している。

曝気槽の他の一例を図２に示す。図２の曝気槽には、コンプレッサーから空気を供給され空気を発生する曝気用配管（気泡発生機）が槽の底面のほぼ全面に設けられており、常時曝気を行っている。また、図２の曝気槽には、槽の底に設けられた水中ポンプから被処理水を吸引して空気と混合してマイクロバブルを発生させるマイクロバブル発生装置が被処理水に浸らない曝気槽のコンクリート内壁面の上部に設けられている。このマイクロバブル発生装置のマイクロバブル発生口は、曝気槽の底の近傍に開口して曝気槽の底面に向かってマイクロバブル流を排出している。マイクロバブル発生装置の設置位置は、前述の位置に限定されず、任意の位置に設置することができる。

曝気槽に滞留する被処理水を均質化してフロックの形成を抑止するためには、曝気槽の容積や形状と、曝気槽への被処理液の流入量、フロック形成抑止手段のフロック形成抑止能力を考慮して、被処理水を均質化してフロックの形成を抑止することができるように、フロック形成抑止手段の配設位置及び配設個数を設定する（必要であれば、実験を行って設定する）。一例として廃水容積３００トン、流入量１２．５トン／時間の曝気槽に対して、フロック形成抑止手段として、マイクロバブル発生機にポンプから送る処理水の量は１００トン／日から３０００トン／日送ればよいが、好ましくは３００トン／日から１５００／トン日送れば良い。即ち、マイクロバブル発生機に通す処理水の流量は、必要に応じ、適宜設定すればよい。
マイクロバブル発生装置を用いる場合、マイクロバブル発生装置を曝気槽中の水中に置くことも陸上に設置することもできるが、マイクロバブルの吐出位置はマイクロバブルが曝気槽底部に届くことが望ましい。また、前記曝気槽に対して、フロック形成抑止手段として、均質化能力が１０MPaで吐出量が３０トン／時間の均質機を用いる場合、均質機はマイクロバブル発生機と同様に設置し、配置すれば良いが、曝気槽中の処理水が循環するような位置に設置することが望ましい。

これらの曝気槽に一定時間滞留した後の被処理液は、有機物が分解されていると共にフロックが見られない。この被処理液には、水に不溶で微細な寸法の物質が均一に分散している。このような被処理水は、凝集槽６に導入され、水に不溶で微細な寸法の物質は、凝集剤で凝集される。凝集剤としては、それ自体公知のものも用いることができ、一般的に無機系凝集剤と有機系凝集剤がある。無機系凝集剤としては、鉄系凝集剤（例えば、ポリ鉄、塩化第二鉄等）及びアルミ系凝集剤（例えば、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）等）がある。有機系凝集剤としては、例えば、カチオン性高分子凝集剤、アニオン性高分子凝集剤、ノニオン性高分子凝集剤及び両性高分子凝集剤がある。これらの凝集剤は、被処理水の種類、ｐH等の液性に応じて適宜選択して用いることができ、必要に応じて無機系凝集剤と有機系凝集剤を併用することもできる。具体的には、市販の凝集剤（例えば、無機系凝集剤としては太明化学株式会社製 対パック（ポリ塩化アルミニウム）、有機系凝集剤としてはMTアクアポリマー株式会社製 アコフロック（ポリアクリルアミド系））にすることができる。

凝集物を含有する被処理液は、加圧浮上分離装置７で分離され清浄な処理水を得ることができる。加圧浮上分離装置としては、市販品を用いることができ、例えば、三葉化工株式会社製 SF式 加圧浮上装置を用いることができる。残りの凝集物は、脱水機等の凝集物処理装置８で脱水されて排出される。なお、前記凝集物を含有する被処理液は、分離膜モジュール等の膜分離装置９で分離して清浄な処理水を得ることもできる。分離膜モジュールは、膜エレメント（膜とその支持体および流路材などの部材を一体化したもの）をケーシングに収納したものである。前記分離膜モジュールの膜としては、好ましくは、ＵＦ（限外ろ過）膜又はＭＦ（精密ろ過）膜を使用する。

なお、本発明の生物処理方法における生物処理工程よりも前の工程として、必要に応じて、従来の曝気工程の前に設けられていた被処理液の前処理工程（例えば、ｐＨ調整工程等）を設けることができる。

本発明の実施例を説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。

［実施例１（実施例１−１、１−２）及び比較例１］
容積２００リットルの容器内に１００リットルのモデル原水を作成し、フロックを形成している活性汚泥原液１リットルを前記モデル原水に加えて混合液を得て、前記混合液にディフューザーから空気を供給し、前記混合液が空気により攪拌される量（１．２〜２．０ｍｇ 酸素／リットル）を供給し、３５℃で培養した。モデル源水は、脱脂粉乳４ｋｇ及び無機塩類（（NH_４）₂SO₄：５００ｇ、Na₂HPO₄：５０ｇ、MgSO₄・７H₂O：２５ｇ、CaCO₃：５００ｇ）を水に溶解して調整した。このモデル原水の培養液を(a) ディフューザーのみ（比較例１）、（ｂ）ディフューザーとホモジナイザー（プランジャータイプの均質機）（実施例１−１）、又は（ｃ）ディフューザーとマイクロバブル発生器（ベンチュリー管）（実施例１−２）を用いてそれぞれ個々に循環させた。

〈フロック形成の有無の評価方法及び評価結果〉
ベンチスケールによる、曝気槽のフロック形成化を測定したところ、ディフューザーのみのものはフロックを形成したが、ディフューザーとホモジナイザー（プランジャータイプの均質機）の併用（実施例１−１）、ディフューザーとマイクロバブル発生器の併用（実施例１−２）のものは、フロックの形成が見られなかった。フロック形成の有無は、顕微鏡（倍率：４０×１０倍）にて判定したものであり、下記表１に示す。なお、面積の計測は、顕微鏡写真を５枚撮り、フロック部分を切り取り平均重量により求めて視野中のフロック面積の割合を求め、下記の評価基準に従い判定した。

評価基準
＋＋＋：一視野中フロック面積が３０％以上を占める
＋＋ ：一視野中フロック面積が１０％〜３０％未満を占める
＋ ：一視野中フロック面積が１％〜１０％未満を占める
− ：一視野中フロック面積が１％未満を占める
参考までに評価−、＋＋、＋＋＋の場合の各一例を夫々図４，５，６に示す。

［参考例２（参考例２−１〜２−４）及び比較例２］
１リットルのメスシリンダーに８００ｍｌの排水原液を入れて、フロックを形成しない分散菌である放線菌（PR−４）（参考例２−１）、バチルス菌（NITE BP−１２７７）（参考例２−２）、酵母（YH−０１ 日之出産業（株）（参考例２−３）、シュードモナス菌（Pseudomonas alcaligenes JCM２０５６１）（参考例２−４）を各々加えて、３５℃、４８時間、好気条件で培養した。比較例２として、フロック形成菌を含む汚泥を同様に培養した。排水原液の組成は、無機塩（（NH_４）₂SO₄：５．０ｇ、Na₂HPO₄：０．５ｇ、MgSO₄・７H₂O：０．２５ｇ、CaCO₃：５．０ｇ）を水に溶解し８８０ｇとし、これと牛乳１００ｇとを混合し合わせて９８０ｇとした。

加えた菌は、それぞれ普通ブイヨン培地を規定通りに調整し、定法にて滅菌・冷却後３５℃にて１８時間予備培養したものを２０g加えた。空気は、エアーストーンを通して溶液が循環する強さ（１．２〜２．０ｍｇ 酸素／リットル）で供給した。但し、このエアーストーンを用いた撹拌条件では、前記溶液を均質化できないと考えられる。比較試験（比較例２）として、加えた菌株２０mlの代わりに乳業メーカーの排水処理施設の曝気槽から採取したフロックを形成している液を２０ml加える以外は、前述した参考例２と同様にて行った。以上のようにして、分散菌は、フロックを形成しうる培養条件下であってもフロックを形成しないということを確認した。

〈フロック形成の有無の評価結果〉
参考例２−１〜参考例２−４の結果は、下記の表２の通りであり、時間経過ごとに位相差顕微鏡（４００倍）にてフロックの形成を観察・確認した。フロックの面積の計測方法は、上記実施例１の場合と同様である。曝気槽液を使用した場合以外（参考例２−１〜参考例２−４）は、２４、４８、７２時間後のすべてにおいてフロックを形成せず、これらの菌は、培養液にきれいに分散している状態であった。しかし、曝気槽液を使用した場合（比較例２）は、２４時間後にてフロックの形成が多くなり、４８時間以降はより多くのフロックが見られた。従って、フロックを形成するか否かは、即ち分散状にて増殖するかは菌種によって異なることが明確になった。

［実施例３（実施例３−１、３−２）及び比較例３（比較例３−１、３−２）］
容積２００リットルのタンクに９８リットルの排水原液を入れて、(a) フロック形成菌１リットル、又は（ｂ）分散菌及び放線菌（PR−４）１リットル＋ フロック形成菌１リットルを加え、３５℃、７２時間、マイクロバブル発生機（日之出HMB）を使用して生物処理液を均質化して好気条件で培養した。フロック形成菌は、活性汚泥の曝気槽（菓子製造会社）から採取し、放線菌は普通ブイヨン培地にて１０^７〜１０^８／ｍｌレベルの予備培養液を使用した。排水原液の組成は、グルコース１００ｇと牛乳１0kgに対して、無機塩（（NH_４）₂SO₄：５０ｇ、Na₂HPO₄：５ｇ、MgSO₄・７H₂O：２.５ｇ、CaCO₃：５０ｇ）を水に溶解した水溶液を混合して100リットルとした。

これら（a）（ｂ）液は、ディフューザーだけで空気を供給した場合（比較例３−１、３−２）フロックを形成する（データは省略）が、ディフューザーと共にマイクロバブル発生機を併用（実施例３−１，３−２）すると菌が生育してもフロックを形成するものは無く、これはマイクロバブル発生機の均質効果により分散菌のみの場合同様、フロック形成菌を加えたものも、24時間、48時間、72時間後もフロックの形成は見られなかった。なお、フロック形成の有無の評価方法は、実施例１の場合と同様である。

［実施例４］
本実施例では、本発明の生物処理方法を食品工場の排水に適用した。この工場は、コンビニエンスストアに納入する食品の加工工場であり、より詳細には、製造品として、お弁当、おにぎり、うどん、そば、から揚げのような揚げ物、カット野菜やサラダ類等を製造している工場であり、下記のような排水を本発明の生物処理方法で生物処理することとなった。即ち、排水処理量： 250ｍ³／日、流入原水： pH5〜9、 BOD 2,500mg／Ｌ、 ＳＳ（懸濁物質または浮遊物質） 1000mg／Ｌ、 ヘキサン抽出物 350mg／Ｌであった。

工程のフローを説明すると下記のごとくである。即ち、工場排水→スクリーン（異物ろ過）→原水槽（6 m³）→調整槽（10 m³）→生物処理槽（290 m³）→凝集反応槽→加圧浮上装置→処理水。加圧浮上時の汚泥は、汚泥貯留槽から脱水機にて脱水して、廃棄処理する。

生物処理槽には、本実施例では水中ポンプ（70 m³／時間）から処理水をマイクロバブル発生装置（Hｉｎｏｄｅ Ｍｉｃｒｏ Ｂｕｂｂｌｅｒ、形式：ＨＭＢ-78-Ｔ-5.5）を１台設置し常時稼働させ、ディフューザーを設置し、２機の曝気ブロワから空気を送った。

使用したマイクロバブル発生装置（Ｈｉｎｏｄｅ Ｍｉｃｒｏ Ｂｕｂｂｌｅｒ、形式：ＨＭＢ-78-Ｔ-5.5）は、下記の吸引風量を有する。なお、揚程 ：0mとする。

流入原水、生物処理後の処理水及び放流水のそれぞれの水質（一ヶ月の平均値）を表５に示す。

流入原水の汚染度として、BOD１１４１mg／Lであったものが、生物処理にて４４２mg／Lと減少し６１．３％のカット率で、この値であれば下水道放流の規制値内であり放流できる。他の項目においては、二次処理をすることで、環境に関する規制値を超えるものは無い。従って、分散菌処理に関する効果が十分になされ、溶存酸素への供給効率が上昇したために、ディフューザーに送る空気量が半減し、運転管理費も減少して省エネルギー効果が高まった。すなわち、沈殿槽を除いた施設になり、イニシャルコストもランニングコストも安価になる、経済的環境に良い設備である。

近隣住宅が多く存在するため、環境測定法にて順次悪臭の発生具合を６か月間、月初に測定し比較検討した。臭気を比較した設備は、本実施例４の生物処理方法の上記工程フローにおける調整槽（即ち、原水槽の下流側且つ生物処理槽の上流側に設けられている原水調整槽）、生物処理槽（曝気槽）、凝集反応槽（前記生物処理槽の下流側に設けられており、凝集浮上槽と呼称することもある）であり、「人の感覚による評価基準（日本健康住宅協会）」により、においの強度の分類の6段階臭気強度表示法を用い７名にて測定した。臭気強度は下記の数字にて評価した。０：無臭 １：やっと感知できる（検知閾値濃度） ２：何のにおいであるかわかる弱いにおい（認知閾値濃度） ３：楽に感知できるにおい ４：強いにおい ５：強烈なにおい

7名による6回の集計法は、一回ごとに測定槽の7名の総合点を7にて除して平均を取り、その合計を6で除して少数第一位まで表したものである。従来の標準活性汚泥法の曝気槽では排水処理特有の臭気があり、近隣の住宅での苦情が聞こえる傾向が強く、原因はフロック中の嫌気性菌が悪臭を呈するのに対し、本発明の生物処理（分散菌処理）槽は好気性を保ち、好気性菌のみの酸化反応であり、炭酸ガスと水の発生で悪臭を感じないものと思われる。においの強度の分類の6段階臭気強度表示法による、評価対象の槽とその評価点を表６に示す。

本発明は、上記実施形態に基づいて説明されているが、上記実施形態に限定されることなく、本発明の全開示の範囲内において、かつ本発明の基本的技術思想に基づいて、上記実施形態に対し種々の変形、変更及び改良を含むことができることはいうまでもない。また、本発明の全開示の枠内において、種々の開示要素の多様な組み合わせ・置換ないし選択が可能である。さらに、本願において記載された数値範囲ないし数値限定は、明示を省いた場合にもそれに属する任意の小範囲、任意の数値の開示があるものとみなされる。

本発明のさらなる課題、目的及び展開形態は、請求の範囲を含む本発明の全開示事項からも明らかにされる。
なお、本発明は、以下のようにも記載される。
（付記１）
少なくとも微生物と有機性廃水を混合して得られる生物処理液に酸素を含有する気体を供給して前記生物処理液に含まれる有機物を分解する生物処理工程を有し、
前記生物処理工程において、前記生物処理液を均質化してフロックの形成を抑止することを特徴とする生物処理方法。
（付記２）
前記生物処理工程において、前記生物処理液として分散菌を含む生物処理液を用いることを特徴とする付記１に記載の生物処理方法。
（付記３）
前記分散菌として、粘性物質を生成しない分散菌を用いることを特徴とする付記２に記載の生物処理方法。
（付記４）
前記生物処理工程において、前記生物処理液をマイクロバブル発生機で均質化してフロックの形成を抑止することを特徴とする付記１に記載の生物処理方法。
（付記５）
前記生物処理工程の後に、前記生物処理工程で得られた処理液から微細な不溶物を分離して浄化水を得る固液分離工程を有することを特徴とする付記１〜４のいずれか一に記載の生物処理方法。
（付記６）
前記生物処理工程の後に、前記生物処理工程で得られた処理液に含まれる微細な不溶物を凝集させる凝集工程と、前記凝集工程で得られた凝集物を含む処理液を加圧浮上処理して浄化水を得る加圧浮上分離工程を有することを特徴とする付記１〜４のいずれか一に記載の生物処理方法。
（付記７）
前記生物処理工程の後に、前記生物処理工程で得られた処理液に含まれる微細な不溶物を凝集させる凝集工程と、前記凝集工程で得られた凝集物を含む処理液を分離膜で分離して浄化水を得る膜分離工程を有することを特徴とする付記１〜４のいずれか一に記載の生物処理方法。
（付記８）
前記加圧浮上分離工程又は前記膜分離工程で分離された凝集物を処理する凝集物処理工程を有することを特徴とする付記６又は７に記載の生物処理方法。
（付記９）
付記４に記載のマイクロバブル発生機を通過させる処理液の量は、１日あたり処理する廃水量の１／３日から１０日倍量であることを特徴とする付記４〜８に記載の生物処理方法。
（付記１０）
少なくとも微生物と有機性廃水を混合して得られる生物処理液に酸素を含有する気体を供給して前記生物処理液に含まれる有機物を分解する生物処理手段を有し、
前記生物処理手段は、前記生物処理液を均質化してフロックの形成を抑止するフロック形成抑止手段を具備することを特徴とする生物処理装置。
（付記１１）
前記生物処理液は、分散菌を含むことを特徴とする付記１０に記載の生物処理装置。
（付記１２）
前記分散菌は、粘性物質を生成しない分散菌であることを特徴とする付記１１に記載の生物処理装置。
（付記１３）
前記フロック形成抑止手段は、前記生物処理液をマイクロバブル発生機で均質化するマイクロバブル発生手段を具備することを特徴とする付記１０に記載の生物処理装置。
（付記１４）
前記生物処理手段で得られた処理液から微細な不溶物を分離して浄化水を得る固液分離手段を有することを特徴とする付記１０〜１３のいずれか一に記載の生物処理装置。
（付記１５）
前記生物処理手段で得られた処理液に含まれる微細な不溶物を凝集させる凝集手段と、前記凝集手段で得られた凝集物を含む処理液を加圧浮上処理して浄化水を得る加圧浮上分離手段を有することを特徴とする付記１０〜１３のいずれか一に記載の生物処理装置。
（付記１６）
前記生物処理手段で得られた処理液に含まれる微細な不溶物を凝集させる凝集手段と、前記凝集手段で得られた凝集物を含む処理液を分離膜で分離して浄化水を得る膜分離手段を有することを特徴とする付記１０〜１３のいずれか一に記載の生物処理装置。
（付記１７）
前記加圧浮上分離手段又は前記膜分離手段で分離された凝集物を処理する凝集物処理手段を有することを特徴とする付記１５又は１６に記載の生物処理装置。
（付記１８）
付記１３に記載のマイクロバブル発生機を通過させる処理液の量は、１日あたり処理する廃水量の１／３日から１０日倍量であることを特徴とする付記１３〜１７に記載の生物処理装置。
また、本発明は、以下の好ましい形態も有する。
（形態１）
生物処理工程におけるバルキングを発生させない生物処理方法であって、
少なくとも微生物と有機性廃水を混合して得られる生物処理液に酸素を含有する気体を供給して前記生物処理液に含まれる有機物を分解する生物処理工程を有し、前記生物処理工程において、前記生物処理液に対して分散菌を添加するとともに前記生物処理液を均質化してフロックの形成を抑止すること、但し、前記生物処理工程において前記生物処理液にはフロックが形成されず、かつ返送汚泥がないことを特徴とする生物処理方法。
（形態２）
前記生物処理液は、バルキングを生じさせる原因の微生物を含有することを特徴とする形態１に記載の生物処理方法。
（形態３）
前記分散菌として、粘性物質を生成しない分散菌を用いることを特徴とする形態１に記載の生物処理方法。
（形態４）
前記生物処理工程において、前記生物処理液をマイクロバブル発生機で均質化してフロックの形成を抑止することを特徴とする形態１に記載の生物処理方法。
（形態５）
前記生物処理工程の後に、前記生物処理工程で得られた処理液から微細な不溶物を分離して浄化水を得る固液分離工程を有することを特徴とする形態１〜４のいずれか一に記載の生物処理方法。
（形態６）
前記生物処理工程の後に、前記生物処理工程で得られた処理液に含まれる微細な不溶物を凝集させる凝集工程と、前記凝集工程で得られた凝集物を含む処理液を加圧浮上処理して浄化水を得る加圧浮上分離工程を有することを特徴とする形態１〜４のいずれか一に記載の生物処理方法。
（形態７）
前記生物処理工程の後に、前記生物処理工程で得られた処理液に含まれる微細な不溶物を凝集させる凝集工程と、前記凝集工程で得られた凝集物を含む処理液を分離膜で分離して浄化水を得る膜分離工程を有することを特徴とする形態１〜４のいずれか一に記載の生物処理方法。
（形態８）
前記加圧浮上分離工程又は前記膜分離工程で分離された凝集物を処理する凝集物処理工程を有することを特徴とする形態６又は７に記載の生物処理方法。
（形態９）
形態４に記載のマイクロバブル発生機を通過させる処理液の量は、１日あたり処理する廃水量の１／３日から１０日倍量であることを特徴とする形態４〜８のいずれか一に記載の生物処理方法。
（形態１０）
生物処理工程におけるバルキングを発生させない生物処理装置であって、
少なくとも微生物と有機性廃水を混合して得られる生物処理液に酸素を含有する気体を供給して前記生物処理液に含まれる有機物を分解する生物処理手段を有し、
前記生物処理手段は、前記生物処理液を均質化してフロックの形成を抑止するフロック形成抑止手段を具備し、
前記生物処理液は分散菌が添加されたものであり、
前記生物処理液にはフロックが形成されず、かつ返送汚泥がないこと、
を特徴とする生物処理装置。
（形態１１）
前記生物処理液は、バルキングを生じさせる原因の微生物を含有することを特徴とする形態１０に記載の生物処理装置。
（形態１２）
前記分散菌は、粘性物質を生成しない分散菌であることを特徴とする形態１０に記載の生物処理装置。
（形態１３）
前記フロック形成抑止手段は、前記生物処理液をマイクロバブル発生機で均質化するマイクロバブル発生手段を具備することを特徴とする形態１０に記載の生物処理装置。
（形態１４）
前記生物処理手段で得られた処理液から微細な不溶物を分離して浄化水を得る固液分離手段を有することを特徴とする形態１０〜１３のいずれか一に記載の生物処理装置。
（形態１５）
前記生物処理手段で得られた処理液に含まれる微細な不溶物を凝集させる凝集手段と、前記凝集手段で得られた凝集物を含む処理液を加圧浮上処理して浄化水を得る加圧浮上分離手段を有することを特徴とする形態１０〜１３のいずれか一に記載の生物処理装置。
（形態１６）
前記生物処理手段で得られた処理液に含まれる微細な不溶物を凝集させる凝集手段と、前記凝集手段で得られた凝集物を含む処理液を分離膜で分離して浄化水を得る膜分離手段を有することを特徴とする形態１０〜１３のいずれか一に記載の生物処理装置。
（形態１７）
前記加圧浮上分離手段又は前記膜分離手段で分離された凝集物を処理する凝集物処理手段を有することを特徴とする形態１５又は１６に記載の生物処理装置。
（形態１８）
形態１５に記載のマイクロバブル発生機を通過させる処理液の量は、１日あたり処理する廃水量の１／３日から１０日倍量であることを特徴とする形態１３〜１７のいずれか一に記載の生物処理装置。

１ 曝気槽（生物処理手段）
５ マイクロバブル発生装置（フロック形成抑止手段）
６ 凝集槽
７ 加圧浮上分離装置
９ 膜分離装置

Claims (18)

1. 生物処理工程におけるバルキングを発生させない生物処理方法であって、
   少なくとも微生物と有機性廃水を混合して得られる生物処理液に酸素を含有する気体を供給して前記生物処理液に含まれる有機物を分解する生物処理工程を有し、
   前記生物処理工程において、前記生物処理液に分散菌を含むとともに前記生物処理液を均質化してフロックの形成を抑止すること、但し、前記生物処理工程において前記生物処理液にはフロックが形成されず、かつ返送汚泥がないことを特徴とする生物処理方法。
2. 前記生物処理液は、バルキングを生じさせる原因の微生物を含有することを特徴とする請求項１に記載の生物処理方法。
3. 前記分散菌として、粘性物質を生成しない分散菌を用いることを特徴とする請求項１に記載の生物処理方法。
4. 前記生物処理工程において、前記生物処理液をマイクロバブル発生機で均質化してフロックの形成を抑止することを特徴とする請求項１に記載の生物処理方法。
5. 前記生物処理工程の後に、前記生物処理工程で得られた処理液から微細な不溶物を分離して浄化水を得る固液分離工程を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一に記載の生物処理方法。
6. 前記生物処理工程の後に、前記生物処理工程で得られた処理液に含まれる微細な不溶物を凝集させる凝集工程と、前記凝集工程で得られた凝集物を含む処理液を加圧浮上処理して浄化水を得る加圧浮上分離工程を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一に記載の生物処理方法。
7. 前記生物処理工程の後に、前記生物処理工程で得られた処理液に含まれる微細な不溶物を凝集させる凝集工程と、前記凝集工程で得られた凝集物を含む処理液を分離膜で分離して浄化水を得る膜分離工程を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一に記載の生物処理方法。
8. 前記加圧浮上分離工程又は前記膜分離工程で分離された凝集物を処理する凝集物処理工程を有することを特徴とする請求項６又は７に記載の生物処理方法。
9. 請求項４に記載のマイクロバブル発生機を通過させる処理液の量は、１日あたり処理する廃水量の１／３日から１０日倍量であることを特徴とする請求項４〜８のいずれか一に記載の生物処理方法。
10. 生物処理工程におけるバルキングを発生させない生物処理装置であって、
    少なくとも微生物と有機性廃水を混合して得られる生物処理液に酸素を含有する気体を供給して前記生物処理液に含まれる有機物を分解する生物処理手段を有し、
    前記生物処理手段は、前記生物処理液を均質化してフロックの形成を抑止するフロック形成抑止手段を具備し、
    前記生物処理液に分散菌を含み、
    前記生物処理液にはフロックが形成されず、かつ返送汚泥がないこと、
    を特徴とする生物処理装置。
11. 前記生物処理液は、バルキングを生じさせる原因の微生物を含有することを特徴とする請求項１０に記載の生物処理装置。
12. 前記分散菌は、粘性物質を生成しない分散菌であることを特徴とする請求項１０に記載の生物処理装置。
13. 前記フロック形成抑止手段は、前記生物処理液をマイクロバブル発生機で均質化するマイクロバブル発生手段を具備することを特徴とする請求項１０に記載の生物処理装置。
14. 前記生物処理手段で得られた処理液から微細な不溶物を分離して浄化水を得る固液分離手段を有することを特徴とする請求項１０〜１３のいずれか一に記載の生物処理装置。
15. 前記生物処理手段で得られた処理液に含まれる微細な不溶物を凝集させる凝集手段と、前記凝集手段で得られた凝集物を含む処理液を加圧浮上処理して浄化水を得る加圧浮上分離手段を有することを特徴とする請求項１０〜１３のいずれか一に記載の生物処理装置。
16. 前記生物処理手段で得られた処理液に含まれる微細な不溶物を凝集させる凝集手段と、前記凝集手段で得られた凝集物を含む処理液を分離膜で分離して浄化水を得る膜分離手段を有することを特徴とする請求項１０〜１３のいずれか一に記載の生物処理装置。
17. 前記加圧浮上分離手段又は前記膜分離手段で分離された凝集物を処理する凝集物処理手段を有することを特徴とする請求項１５又は１６に記載の生物処理装置。
18. 請求項１５に記載のマイクロバブル発生機を通過させる処理液の量は、１日あたり処理する廃水量の１／３日から１０日倍量であることを特徴とする請求項１３〜１７のいずれか一に記載の生物処理装置。

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