JP7052500B2

JP7052500B2 - 含油排水処理方法

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Publication number: JP7052500B2
Application number: JP2018071945A
Authority: JP
Inventors: 稔史浦崎; 希小林; 文隆加藤
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2018-04-03
Filing date: 2018-04-03
Publication date: 2022-04-12
Anticipated expiration: 2038-04-03
Also published as: JP2019181327A

Description

本発明は、含油排水処理方法に関する。

環境問題への関心の高まりから、水処理の分野においても、水質保全や環境負荷軽減を目指して各種の技術が開発されている。かかる技術の一つに、環境へと排出される排水に対する排水処理技術がある。

排水中には、その発生源となる施設の種別等に応じて、様々な物質が含有されており、含有されている物質に応じた排水処理を行うことが重要である。例えば、油分が含まれている排水（以下、「含油排水」とも称する。）に対する排水処理として、従来、以下のような処理技術が提案されている。

例えば以下の特許文献１には、含油排水に含まれる非水溶性油分を除去するための技術として、油分分離に最適な素材を用いた分離膜モジュールが提案されている。

含油排水に含まれる水溶性油分を分離除去する技術としては、以下の特許文献２に提案されているように、膜分離活性汚泥法を利用し、生物化学的酸素要求量（ＢｉｏｃｈｅｍｉｃａｌＯｘｙｇｅｎＤｅｍａｎｄ：ＢＯＤ）による生物分解性の評価や最適なＢＯＤ汚泥負荷を適切に行うことで、非水溶性油分及び水溶性油分を処理可能とする技術がある。

また、以下の特許文献３には、含油排水中に生息する微生物を単離培養するなどして得られる特殊な微生物を利用し、かつ、この特殊な微生物が活動的になる条件を再現することで、水溶性油分を含む含油排水を安定的に処理する技術が提案されている。

また、以下の特許文献４には、生物阻害性をもつ水溶性油分を含有する高濃度の含油排水を、生物分解性を有する水溶性油分を微生物分解するとともに、非生物分解性の水溶性油分を汚泥に吸着させて処理槽外へ排出し、かつ、非水溶性油分を膜により分離することを一つの処理槽内で実施する膜分離活性汚泥法が提案されている。

また、以下の特許文献５には、含油排水を原生動物の実質的不存在下、細菌によって好気的に処理を行い、次に活性汚泥槽で処理する方法が提案されている。

また、以下の特許文献６には、汚泥吸着効果により流入油分を膜分離活性汚泥槽内に保持し、Ｘ＜（ＨＲＴ／ＳＲＴ）Ｙとなるよう制御することで膜の詰まりを抑制する方法が提案されている。ここで、上記関係式において、Ｘは流入油分濃度であり、Ｙは保持油分濃度であり、ＨＲＴは水理学的滞留時間であり、ＳＲＴは汚泥滞留時間である。

国際公開第２０１１／１０１９６１号特開２０１１－１７７６０８号公報特開２０００－２７１５８９号公報特開２０１７－７０８９４号公報特開２０１４－１４０７９５号公報特開２０１１－１７７６０７号公報

しかしながら、上記特許文献１に提案されている技術は、物理的処理を用いて含油排水から非水溶性油分を除去する技術であるため、含油排水に含まれる水溶性油分を分離除去することはできない。

また、上記特許文献２に提案されている技術は、含油排水中の易生分解性油分が３００ｍｇ／Ｌ程度、又は、低生物分解性の油分が３０ｍｇ／Ｌ程度と、水溶性油分の濃度が低濃度である場合の処理方法であり、上記の濃度以上の高濃度領域では、含油排水が生物阻害性を発現して生物反応槽中活性汚泥の活性を低下させることで、処理能力が低下してしまう。そのため、希釈や前処理等といった工程が必要となり、非効率的であるという問題がある。

また、上記特許文献３に提案されている技術では、排水毎に特殊な微生物を単離培養することが必要となるため、莫大な時間と費用を要するとともに、処理水量が小さくなるため、非効率的であるという問題がある。

また、上記特許文献４、６に提案されている技術は、水溶性油分を吸着させた汚泥を処理槽外に排出した後に処分する必要がある。

また、上記特許文献５に提案されている技術は、活性汚泥槽の前段に細菌槽を設ける必要があり、プロセスが複雑になる。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、非生物分解性の水溶性油分を含有する排水を、より簡便に処理することが可能な、含油排水処理方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、生物分解性を有する水溶性油分を微生物分解する処理槽と、非水溶性油分を膜により分離する膜ろ過装置と、を用いて、膜分離活性汚泥法により含油排水を処理する含油排水処理方法であって、前記含油排水は、生物分解性を有する水溶性油分、非生物分解性を有する水溶性油分、及び、非水溶性油分を含み、処理開始時の前記処理槽内の汚泥濃度（ＭＬＳＳ濃度）を１００００ｍｇ／Ｌ以上とし、かつ、水温を２２℃以上３０℃以下とした後に、水溶性油濃度が１０００ｍｇ／Ｌ以下である前記含油排水を前記処理槽へと通水し、前記処理槽内における平均汚泥滞留時間（ＳＲＴ）を４０日以上とし、前記処理槽内における平均水理学的滞留時間（ＨＲＴ）を５日以上前記平均汚泥滞留時間（ＳＲＴ）未満とする、含油排水処理方法が提供される。

前記含油排水処理方法において、前記平均汚泥滞留時間（ＳＲＴ）を、４０日以上１２０日以下の範囲内とし、前記平均水理学的滞留時間（ＨＲＴ）を、５日以上７日以下の範囲内とすることが好ましい。

以上説明したように本発明によれば、非生物分解性の水溶性油分を含有する排水を、より簡便に処理することが可能となる。

本発明の実施形態に係る含油排水処理装置の構成の一例を模式的に示した説明図である。同実施形態に係る含油排水処理方法の流れの一例を示した流れ図である。試験例におけるＣＯＤ除去率の推移を示したグラフ図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

（含油排水中有機物成分の定義について）
含油排水中に存在する有機物成分は、非水溶性／水溶性という観点と、非生物分解性／生物分解性という観点とから、４つに大別することができる。ここで、非水溶性とは、水と混合したときに油膜を形成するような疎水性の大きい性質であり、水溶性とは、水と一様に混合するような親水性の大きい性質である。また、非生物分解性とは、微生物による代謝が困難な性質であり、生物分解性とは、微生物による代謝が容易な性質である。

上記特許文献４に開示されている技術では、非水溶性の油分は膜分離により分離され、水溶性の油分のうち生物分解性の油分は、微生物により処理される。しかしながら、上記特許文献４では、非生物分解性の油分は、汚泥に吸着させて系外に排出される旨が記載されている。

しかしながら、本発明者らは、上記４つに大別される含油排水中の有機物成分について、鋭意検討を行った結果、水溶性の油分のうち、上記特許文献４では系外排出される、非生物分解性とされていた油分であっても、平均水理学的滞留時間（ＨｙｄｒａｕｌｉｃＲｅｔｅｎｓｉｏｎＴｉｍｅ：ＨＲＴ）を５日以上とすることで、微生物による代謝で分解可能となることを、初めて見出した。かかる知見によれば、非水溶性の油分を膜分離により分離する一方で、水溶性の油分は、元来生物分解性とされていた水溶性の油分とあわせて、微生物による代謝で分解可能となる。すなわち、上記知見によれば、含油排水を、元来汚泥とともに外部に排出されていた油分も含め、膜分離活性汚泥法を用いて、より簡便に処理することが可能となる。本発明者らは、かかる知見に基づき更なる検討を行った結果、以下で詳述するような、本発明の実施形態に係る含油排水処理方法に想到した。

ここで、本発明の実施形態において、重要な因子となる平均水理学的滞留時間（ＨＲＴ）は、排水処理設備の広さに影響を与える因子であり、平均水理学的滞留時間（ＨＲＴ）を長くするということは、排水処理設備を広く拡張することを意味する。そのため、一般的な排水処理技術においては、平均水理学的滞留時間（ＨＲＴ）を如何に短くするかに着目して、技術開発が行われてきており、平均水理学的滞留時間（ＨＲＴ）は、大きく見積もっても３０時間程度とすることが多かった。一方、本発明の実施形態において利用する膜分離活性汚泥法は、排水処理設備を小型化するために用いられる手法である。従って、本発明の実施形態で行われるような、膜分離活性汚泥法を採用しつつ、平均水理学的滞留時間（ＨＲＴ）を長くするという操作は、排水処理設備の小型化を図りつつ、排水処理設備の拡張を考慮するということで、排水処理技術において一般的に実施される操作ではない点に注意されたい。

（含油排水処理装置の構成について）
以下では、まず、本発明の実施形態に係る含油排水処理方法について説明するに先立ち、本実施形態に係る含油排水処理方法で利用される含油排水処理装置について、図１を参照しながら簡単に説明する。図１は、本実施形態に係る含油排水処理装置の構成の一例を模式的に示した説明図である。

本実施形態に係る含油排水処理装置１０は、図１に示したように、処理槽１０１と、曝気装置１０３と、膜ろ過装置１０５と、吸引ポンプ１０７と、排泥弁１０９と、を主に備える。

処理槽１０１は、本実施形態に係る含油排水処理装置１０において、膜分離活性汚泥法における生物反応槽兼膜分離水槽として機能する槽である。処理槽１０１の大きさについては、特に限定されるものではなく、かかる処理槽１０１を用いて処理を行いたい含油排水の量に応じて、適宜設定すればよい。この処理槽１０１の内部には、一般的な汚泥（例えば、下水汚泥等）が保持されており、かかる汚泥中には、排水中の有機物（本願の対象とする油分を含む有機物）を分解する微生物等といった様々な微生物が存在している。

本実施形態に係る含油排水処理方法の処理対象となる含油排水は、かかる処理槽１０１へと通水され、処理槽１０１中に存在する微生物によって微生物分解される。

かかる処理槽１０１の例えば底部には、曝気装置１０３が設けられている。曝気装置１０３は、処理槽１０１中に保持されている汚泥に対して酸素を供給することで、汚泥中に存在する微生物が増殖するために必要な酸素を供給するとともに、後述する膜ろ過装置１０５における分離膜表面に汚泥が付着することを防止する。

かかる曝気装置１０３としては、公知のものを利用することが可能である。また、曝気装置１０３から供給される酸素量についても、特に限定されず、後述する膜ろ過装置１０５の膜表面に汚泥が堆積せず、かつ、微生物増殖のために必要な一般的な酸素量を供給すればよい。このような酸素量として、例えば、溶存酸素量（ＤｉｓｓｏｌｖｅｄＯｘｙｇｅｎ：ＤＯ）が０．１ｍｇ／Ｌ以上となるような酸素量を挙げることができる。

本実施形態に係る含油排水処理装置では、曝気装置１０３から供給される酸素により、汚泥中の微生物による水溶性油分の微生物分解が促進される。これにより、含油排水のうち、生物分解性を有する水溶性油分は、活性汚泥によって分解される。

上記特許文献４では、含油排水のうち、生物分解性を有しない水溶性油分（非生物分解性の油分）は、活性汚泥では分解されずに活性汚泥に吸着されて、後述する排泥弁１０９から汚泥とともに処理槽１０１外へと排出する方法が提案されている。しかしながら、上記特許文献４で開示されている技術では、汚泥を引き抜くまでの時間（平均汚泥滞留時間、Ｓｌｕｄｇｅｒｅｔｅｎｔｉｏｎｔｉｍｅ：ＳＲＴ）が長くなるほど、非生物分解性の油分は処理槽内に滞留したままとなるため、微生物の活性化には好ましいＳＲＴの長時間化には、限界があった。

これに対し、本発明者らは鋭意検討を進めた結果、以下で詳述するように、平均水理学的滞留時間（ＨＲＴ）を５日以上に延ばすことで、処理槽１０１内において非生物分解性の油分をも除去できることを見出した。一定量の排水が発生する場合、平均水理学的滞留時間（ＨＲＴ）を長くするには処理槽１０１の容積を大きくする必要があるが、標準活性汚泥法よりも膜分離活性汚泥法の方が設備の小型化を図れるため、平均水理学的滞留時間（ＨＲＴ）の延長する場合であっても膜分離活性汚泥法を採用する利点があり、また、敷地制約がある場合においても有利となる。以下で詳述する本実施形態に係る含油排水処理方法を実施することで、従来、水溶性の油分のうち、非生物分解性とされていた油分であっても、活性汚泥により分解することが可能となる。

処理槽１０１内に配設された曝気装置１０３の上方には、膜ろ過装置１０５が配設される。膜ろ過装置１０５は、膜ろ過装置１０５内に侵入した排水を固液分離する装置である。この膜ろ過装置１０５の表面及び内部には、これら油分の除去された処理水を透過させる分離膜が設けられている。膜ろ過装置１０５に接続された吸引ポンプ１０７によって、膜ろ過装置１０５の内部を吸引ろ過することで、含油排水から微生物により水溶性油分（生物分解性及び非生物分解性）の分解された処理水が、処理槽１０１外へと排出されることとなる。

ここで、膜ろ過装置１０５に設けられる分離膜については、特に限定するものではなく、平膜や中空糸膜等の形状を有する公知の各種精密ろ過膜を利用することが可能である。このような分離膜の素材となる多孔質膜の具体例としては、例えば、ポリアクリロニトリル多孔質膜、ポリイミド多孔質膜、ポリエーテルスルホン多孔質膜、ポリフェニレンスルフィドスルホン多孔質膜、ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜、ポリフッ化ビニリデン多孔質膜、ポリプロピレン多孔質膜、ポリエチレン多孔質膜等を挙げることができる。また、これらの多孔質膜に対して、機能層として、架橋型シリコーン、ポリブタジエン、ポリアクリロニトリルブタジエン、エチレンプロピレンラバー、ネオプレンゴム等のゴム状高分子を複合化した複合膜を利用することも可能である。

また、処理槽１０１に通水される含油排水の流量は、処理槽１０１の大きさに応じて、処理槽１０１が溢れないような流量を適宜設定すればよい。処理槽１０１に対して一定流量の含油排水が連続通水されるように、処理槽１０１の前段に、含油排水を一定量切り出して処理槽１０１へと通水させる流量調整槽を設けるようにしてもよい。

以上、図１を参照しながら、本実施形態に係る含油排水処理方法で用いられる含油排水処理装置の構成について、詳細に説明した。

（含油排水処理方法について）
続いて、本発明の実施形態に係る含油排水処理方法について、図２を参照しながら詳細に説明する。

＜本発明者らが行った検討の詳細な内容＞
本発明者らは、水溶性油濃度が１０００ｍｇ／Ｌ以下の含油排水を、膜分離活性汚泥法を利用して排水処理することを目的として、鋭意検討を行った。

上記特許文献４では、処理槽１０１内における平均汚泥滞留時間（ＳＲＴ）を長期化させることにより、汚泥由来の微生物が含油排水により増殖する時間を確保して、増殖させることで活性汚泥の活性を確保する方法が開示されている。ここで、上記特許文献４で開示されている方法では、含油排水に含まれる水溶性の非生物分解性の油分は、汚泥に吸着させて引き抜くことにより処理槽１０１外に排出するとしている。

一方、本発明者らは、汚泥濃度（ＭｉｘｅｄＬｉｑｕｏｒＳｕｓｐｅｎｄｅｄＳｏｌｉｄｓ：ＭＬＳＳ濃度）が高い場合には、活性汚泥の活性は低下するものの一定程度に抑えられ、更に、処理槽１０１内の水理学的滞留時間（ＨＲＴ）を長期化することで、従来微生物により分解が困難である非生物分解性とされていた油分を分解できるようになるのではないかと考えた。すなわち、汚泥濃度（ＭＬＳＳ濃度）を高く保持した上で、水理学的滞留時間（ＨＲＴ）を長期化することで、従来、非生物分解性とされていた油分を、分解は容易ではないものの微生物によって分解可能である油分（いわば、難生物分解性油分）と再定義できるのではないかと考えた。

かかる着想は、（ａ）膜分離活性汚泥法を用いた含油排水処理装置によりＭＬＳＳ濃度を高濃度に保持できることから、標準活性汚泥法と比べて汚泥の流出が抑制できること、かつ、（ｂ）平均汚泥滞留時間（ＳＲＴ）を長期化することで汚泥が処理槽１０１内に保持されることから、微生物叢は非常に多様になり、非生物分解性とされてきた油分を分解可能な微生物が保持されている可能性があること、を想到したことによる。

更には、上記のような微生物が存在するのであれば、従来の標準活性汚泥法では処理槽１０１内で増殖しづらいことから増殖速度が遅いことが想定されたため、分解速度も遅いことが想定された。そのため、（ｃ）処理槽１０１内の水理学的滞留時間（ＨＲＴ、換言すれば、微生物の処理時間）を長期化することで、汚泥由来の微生物による処理時間を確保して、非生物分解性とされていた油分を難生物分解性油分として分解させることができるのではないかと想到したことによる。

上記のような着想のもと、本発明者らが実験に基づき検討を行った結果、上記のような処理開始時における処理槽１０１中の汚泥濃度の調整、処理槽１０１内における平均汚泥滞留時間（ＳＲＴ）の長期化に加え、平均水理学的滞留時間（ＨＲＴ）を長期化すればよいことを新たに知見した。以下では、上記特許文献４における非生物分解性油分を、難生物分解性油分と再定義する。

なお、含油排水を比較的長い平均水理学的滞留時間（ＨＲＴ）で処理するという内容に関して、上記特許文献６の実施例では、平均水理学的滞留時間（ＨＲＴ）＝３．５日と記載されている。そこで、以下では、本発明者らによる着想に基づく本技術と、上記特許文献６に開示されている技術と、の違いについて、簡単に言及しておく。

上記特許文献６は、油分を汚泥に吸着させ、汚泥を引き抜くことで油分を除去することを前提としており、流入油分濃度Ｘと、保持油分濃度Ｙと、を利用して、平均水理学的滞留時間（ＨＲＴ）と、平均汚泥滞留時間（ＳＲＴ）との比を、Ｘ＜（ＨＲＴ／ＳＲＴ）Ｙと規定している。上記式は、（ＳＲＴ／ＨＲＴ）＜（Ｙ／Ｘ）と変換できるが、本実施形態では、油分を微生物により分解するため、Ｘ＞Ｙとなることから、（ＳＲＴ／ＨＲＴ）＜（Ｙ／Ｘ）＜１となる。ここから、ＳＲＴ＜ＨＲＴという関係が得られる。ここで、平均水理学的滞留時間（ＨＲＴ）、及び、平均汚泥滞留時間（ＳＲＴ）の定義から、上記のＳＲＴ＜ＨＲＴという関係は、流入水量＜汚泥引抜流量となることを意味しており、ひいては、「処理槽１０１に流入してきた排水を、ただ引き抜いているだけ」という排水処理を実施することを意味している。しかしながら、本発明者らによる着想に基づく本技術は、処理槽１０１に流入してきた排水をただ引き抜くという処理を行うものではなく、本発明者らによる着想に基づく本技術と、上記特許文献６に開示されている技術とは、異なるものである。また、仮に上記特許文献６に開示されている関係式を、以下で詳述する本実施形態に係る含油排水処理方法に適用したとしても、難生物分解性油分を分解することはできない。

＜含油排水処理方法の詳細＞
以下、本発明者らによる着想に基づく、本実施形態に係る含油排水処理方法について、詳細に説明する。

まず、本実施形態において、着目する含油排水の水溶性油濃度は、以下のようにして特定することが可能である。分析手法は、公知の方法（例えば、ＪＩＳＫ０１０２「工場排水試験方法」に規定されている方法）とし、まず、含油排水中に含まれるｎ－ヘキサン抽出物の量を公知の方法により測定するとともに、同じ含油排水中に含まれる懸濁物質（ＳｕｓｐｅｎｄｅｄＳｏｌｉｄｓ：ＳＳ）濃度を公知の方法により測定する。含油排水中に含まれるＳＳ成分は、ほぼ非水溶性油分とみなせるため、ｎ－ヘキサン抽出物量からＳＳ濃度を差し引くことで得られた値を、含油排水の水溶性油濃度として取り扱うことができる。

すなわち、本実施形態において、ｎ－ヘキサン抽出物の量は、含油排水中に含まれる油分全体の量に対応しており、含油排水に含まれる非水溶性油分は、懸濁物質として抽出されると考えられる。そのため、ｎ－ヘキサン抽出物量からＳＳ濃度を差し引くことで、含油排水中の水溶性油濃度を得ることが可能となる。この水溶性油濃度を代替可能な指標として、例えば、公知の方法により測定される化学的酸素要求量（ＣｈｅｍｉｃａｌＯｘｙｇｅｎＤｅｍａｎｄ：ＣＯＤＭｎ）を挙げることができる。水溶性油濃度に替えて化学的酸素要求量（ＣＯＤＭｎ）を用いることで、水溶性油濃度に対応する濃度を、より簡易的に測定することが可能となる。

また、本実施形態で着目する「平均汚泥滞留時間（ＳＲＴ）」とは、図１に示したような処理槽１０１の容量［単位：ｍ^３］を、汚泥引抜流量［単位：ｍ^３／日］で除した値であり、「平均水理学的滞留時間（ＨＲＴ）」とは、図１に示したような処理槽１０１の容量［単位：ｍ^３］を、処理槽１０１への流入水量［単位：ｍ^３／日］で除した値である。

以上のような知見に基づき完成された、本実施形態に係る含油排水処理方法は、含油排水を微生物分解し、膜による汚泥と処理水の固液分離とを実施する、膜分離活性汚泥法による含油排水処理方法である。

本実施形態に係る含油排水処理方法では、処理開始時の処理槽１０１内の汚泥濃度（ＭＬＳＳ）を、１００００ｍｇ／Ｌ以上とし、水温を、２２℃以上とする。その後、水溶性油濃度が１０００ｍｇ／Ｌ以下である含油排水を処理槽１０１へと通水し、処理槽１０１内における平均汚泥滞留時間（ＳＲＴ）を、４０日以上とするとともに、平均水理学的滞留時間（ＨＲＴ）を、５日以上平均汚泥滞留時間（ＳＲＴ）未満とする。かかる処理を行うことで、生物分解性の水溶性油分はもとより、難生物分解性の水溶性油分についても、特別な種汚泥や薬品を用いることなく、より効率的かつ簡便に、安定して処理することが可能となる。

ここで、本実施形態に係る含油排水処理方法では、図１に示したような含油排水処理装置１０を利用するが、処理槽１０１の内部には、活性汚泥として、一般的な下水汚泥が保持されているものとする。この際、処理槽１０１に保持されている下水汚泥の温度（水温）は、上記のように、２２℃以上とする。処理槽１０１に保持されている下水汚泥の温度（水温）が２２℃未満である場合には、含油排水の処理性が低下してしまう。一方、処理槽１０１に保持されている下水汚泥の温度（水温）の上限は、特に規定するものではないが、水温が高くなりすぎると微生物の活性の低下が生じる可能性がある。そのため、処理槽１０１に保持されている下水汚泥の温度（水温）は、例えば３０℃以下とすることが好ましい。

なお、処理槽１０１に通水される含油排水の温度（水温）は、処理槽１０１に保持されている下水汚泥の温度を必要以上に低下させないようにするために、２２℃以上とすることが好ましい。処理槽１０１に通水される含油排水の水温が２２℃未満であった場合には、ヒーター等を用いて加温することが好ましい。

本実施形態に係る含油排水処理方法では、図２に示したように、含油排水の処理槽１０１への通水に先立って、処理槽１０１内の汚泥濃度が調整される（ステップＳ１０１）。具体的には、処理開始時における処理槽１０１内の汚泥濃度（ＭＬＳＳ濃度）が１００００ｍｇ／Ｌ以上となるように、処理槽１０１内に存在する汚泥が必要に応じて濃縮される。

ここで、処理開始時の汚泥濃度（ＭＬＳＳ濃度）が１００００ｍｇ／Ｌ未満である場合には、高い水溶性油濃度を有する含油排水が処理槽１０１へと通水された際に、活性汚泥の活性の低下が顕著となり、含油排水を効率的に処理することができない。一方、処理開始時の汚泥濃度（ＭＬＳＳ濃度）が１００００ｍｇ／Ｌ以上であれば、高い水溶性油濃度を有する含油排水が通水された際に一時的に活性汚泥の活性が低下したとしても、後述する平均汚泥滞留時間（ＳＲＴ）を適切な範囲に設定することで、活性汚泥の活性を回復させることが可能となる。その結果、高い水溶性油濃度を有する含油排水が通水された場合であっても、かかる含油排水を処理することが可能となる。なお、処理開始時の汚泥濃度（ＭＬＳＳ濃度）は、１００００ｍｇ／Ｌ以上であれば、高ければ高いほど良く、その上限は特に規定するものではない。

本実施形態に係る含油排水処理方法では、処理槽１０１内の汚泥濃度（ＭＬＳＳ濃度）が１００００ｍｇ／Ｌ以上となった後に、水溶性油濃度を含む含油排水を、処理槽１０１内へと連続的に通水する（ステップＳ１０３）。水溶性油濃度はどの範囲でも良く、水溶性油濃度が低い場合は当然処理が可能であるが、特に高い濃度でも有効である。処理槽１０１に連続的に通水される含油排水の水溶性油濃度は、好ましくは４００～１０００ｍｇ／Ｌである。

また、本実施形態に係る含油排水処理方法において、含油排水を処理槽１０１内に連続的に通水する際には、処理槽１０１の平均水理学的滞留時間（ＨＲＴ）が５日以上平均汚泥滞留時間（ＳＲＴ）未満となるように、処理槽１０１への流入水量を制御する。

ここで、処理槽１０１の平均水理学的滞留時間（ＨＲＴ）が５日未満である場合には、処理時間が短すぎるために通水された含油排水中の難生物分解性油分を十分に分解させることができず、含油排水を効率的に処理することができない。一方、平均水理学的滞留時間（ＨＲＴ）を５日以上平均汚泥滞留時間（ＳＲＴ）未満とすることで、膜分離活性汚泥装置により馴養・保持された含油排水の微生物による難生物分解性油分の分解時間が十分に確保でき、含油排水中の油分を分解させることが可能となる。

なお、処理槽１０１内の平均汚泥滞留時間（ＨＲＴ）の実質的な上限については、その値が平均汚泥滞留時間（ＳＲＴ）未満となるものであれば特に規定するものではなく、敷地制約に影響を与えない範囲で、長ければ長いほど良い。このような平均水理学的滞留時間（ＨＲＴ）として、例えば、５日～７日程度の期間を設定することが好ましい。

含油排水が処理槽１０１内へと通水された後、曝気装置１０３を用いて微生物増殖に必要な酸素を供給して、水溶性油分の微生物分解を促進させるとともに、曝気装置１０３から供給される酸素を利用して、膜ろ過装置１０５の膜表面に堆積する膜閉塞物質を除去していく。これにより、含油排水中に含まれる水溶性油分は、微生物によって分解される。

また、含油排水中に含まれる非水溶性油分は、処理槽１０１に保持されている活性汚泥に吸着される。

膜ろ過装置１０５では、吸引ポンプ１０７により膜ろ過装置１０５の内部が連続的に吸引されており、膜ろ過装置１０５が有する分離膜によって、汚泥及び微生物と、処理水とが分離される。その結果、これら油分の除去された処理水が、系外へと排出される。

ここで、本実施形態に係る含油排水処理方法では、処理槽１０１内での平均汚泥滞留時間（ＳＲＴ）が４０日以上となるように、排泥弁１０９からの排泥が実施される（ステップＳ１０５）。かかる排泥により、汚泥に吸着されている油分が、系外へと排出される。

平均汚泥滞留時間（ＳＲＴ）が４０日未満である場合には、馴養時間が短すぎるために通水された含油排水によって微生物を十分に増殖させることができずに、微生物が減少した状態で微生物が安定化してしまい、含油排水を効率的に処理することができない。一方、平均汚泥滞留時間（ＳＲＴ）を４０日以上とすることで、微生物を系内に長く保持し含油排水で馴養させることができ、増殖させることが可能となる。なお、処理槽１０１内の平均汚泥滞留時間（ＳＲＴ）の上限については、特に規定するものではなく、排水処理全体に影響を与えない範囲で、長ければ長いほど良い。このような平均汚泥滞留時間（ＳＲＴ）として、例えば、４０日～１２０日程度の期間を設定することが好ましい。

このように、本実施形態に係る含油排水処理方法では、処理開始時の汚泥濃度（ＭＬＳＳ濃度）を１００００ｍｇ／Ｌ以上とし、水温を２２℃以上とした上で、平均汚泥滞留時間（ＳＲＴ）を４０日以上とし、かつ、平均水理学的滞留時間（ＨＲＴ）を５日以上平均汚泥滞留時間（ＳＲＴ）未満とする。これにより、本実施形態に係る含油排水処理方法では、特殊な微生物の探索及び培養を行うことなく、含油排水の化学的酸素要求量（ＣＯＤＭｎ）やｎ－ヘキサン抽出物の安定処理が可能となる。

以下では、実施例及び比較例を示しながら、本発明に係る含油排水処理方法について、具体的に説明する。なお、以下に示す実施例は、本発明に係る含油排水処理方法のあくまでも一例であって、本発明に係る含油排水処理方法が下記の例に限定されるものではない。

本試験例では、図１に示した含油排水処理装置の処理槽１０１として、容量が１．７ｍ^３の処理槽１０１を準備し、かかる処理槽１０１の外部に、曝気装置１０３及び膜ろ過装置１０５を設置した。

かかる処理槽１０１の内部に一般的な下水汚泥を注入し、膜ろ過装置１０５及び吸引ポンプ１０７を用いて、処理開始時の汚泥濃度（ＭＬＳＳ濃度）が１０，０００ｍｇ／Ｌとなるまで、汚泥の濃縮を行った。なお、下水汚泥の温度は、２３～２９℃に、平均汚泥滞留時間（ＳＲＴ）は、４０日以上に制御した。

かかる処理槽１０１に通水される含油排水として、薄板工場から排出される含油排水を利用した。薄板工場では、原板となる鋼材に対して各種の潤滑油等が利用され、製造される薄板を冷却する際にも各種の油分が利用されており、これらの油分が、排水に含有されている。かかる含油排水に含まれるＣＯＤ及びｎ－ヘキサン抽出物量を、ＪＩＳＫ０１０２に基づき測定したところ、ＣＯＤＭｎは、２１００～２９００ｍｇ／Ｌであり、ｎ－ヘキサン抽出物量は、４００～１０００ｍｇ／Ｌであった。別途、ＪＩＳＫ０１０２に基づき測定した含油排水のＳＳ濃度は、０～６０ｍｇ／Ｌであり、対象とした含油排水の水溶性油濃度は、４００～１０００ｍｇ／Ｌであった。

上記のような水溶性油濃度を有する含油排水（水温：２２～２９℃）を、平均水理学的滞留時間（ＨＲＴ）が３．７日となる条件、及び、５日となる条件で、処理槽１０１に対して連続通水した。この際、曝気装置から、溶存酸素量（ＤＯ）が０．１ｍｇ／Ｌ以上となるように酸素を供給し、膜分離活性汚泥法による排水処理を実施した。

得られた結果を、図３にまとめて示した。水溶性油分濃度は、ＣＯＤＭｎ濃度と比例関係にあり、本試験例においては、ＣＯＤＭｎ濃度を、水溶性油分濃度の代替指標とした。

図３に示したように、平均水理学的滞留時間（ＨＲＴ）を３．７日と設定した場合には、試験開始時のＣＯＤＭｎ除去率が３１％であったものが、わずか２週間程度で１０％程度まで低下し、目視による汚泥性状の悪化も確認されたことから、試験を中断した。

一方、平均水理学的滞留時間（ＨＲＴ）を５日に設定した場合には、試験開始時のＣＯＤＭｎ除去率が２７％であったものが、３週間で５６％まで上昇し、その後２カ月の馴致後７０％となり、大幅な改善効果が認められた。別の視点から見れば、かかる試験例における処理水ＣＯＤＭｎ濃度は、２０００ｍｇ／Ｌから８７０ｍｇ／Ｌまで低下したことを意味し、発生水量が一定とするとＣＯＤ負荷として６割近くが削減されるという、水質管理上大きな効果が認められた。

以上のように、本発明に係る含油排水処理方法を利用することで、難生物分解性の水溶性油分を含有する排水であっても、より効率的かつ簡便に処理可能であることが分かった。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１０含油排水処理装置
１０１生物反応槽兼膜分離水槽（処理槽）
１０３曝気装置
１０５膜ろ過装置
１０７吸引ポンプ
１０９排泥弁

Claims

生物分解性を有する水溶性油分を微生物分解する処理槽と、非水溶性油分を膜により分離する膜ろ過装置と、を用いて、膜分離活性汚泥法により含油排水を処理する含油排水処理方法であって、
前記含油排水は、生物分解性を有する水溶性油分、非生物分解性を有する水溶性油分、及び、非水溶性油分を含み、
処理開始時の前記処理槽内の汚泥濃度（ＭＬＳＳ濃度）を１００００ｍｇ／Ｌ以上とし、かつ、水温を２２℃以上３０℃以下とした後に、水溶性油濃度が１０００ｍｇ／Ｌ以下である前記含油排水を前記処理槽へと通水し、
前記処理槽内における平均汚泥滞留時間（ＳＲＴ）を４０日以上とし、前記処理槽内における平均水理学的滞留時間（ＨＲＴ）を５日以上前記平均汚泥滞留時間（ＳＲＴ）未満とする、含油排水処理方法。
前記平均汚泥滞留時間（ＳＲＴ）を、４０日以上１２０日以下の範囲内とし、
前記平均水理学的滞留時間（ＨＲＴ）を、５日以上７日以下の範囲内とする、請求項１に記載の含油排水処理方法。