JPH03270789A - 有機性汚水の生物学的処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、有機性汚水の処理方法に係り、特に、有機性
廃水の余剰汚泥量が少なく、かつ汚泥脱水性の良好なる
生物学的処理方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、有機性廃水の処理方法としては、生物学的処理が
最も普遍的な方法として採用され、広く普及している。

しかしながら、この方法では、多量の余剰汚泥が発生し
、その処分が問題となっている。

すなわち、有機性廃水が、生物学的処理工程へ導かれて
生物処理を受け、沈殿池にて活性汚泥が分離される。そ
して、余剰汚泥として引抜かれた汚泥は、脱水工程にお
いて、高分子凝集剤又は塩化第２鉄や消石灰などが添加
され、ベルトプレス、遠心脱水機、フィルタプレスなど
で機械脱水される。しかしながら、従来の生物処理工程
から排出される余剰汚泥の脱水性はきわめて悪く、また
、汚泥生成量も多いため、その処分に要するコストも高
額となる。

また、曝気槽の汚泥濃度を、１０．０００ｍｇ／　１以
上の高濃度で運転する場合には、沈殿池での汚泥分能が
容易でないため、遠心分離、ＵＦ膜などの機械的分離操
作を利用するのが一船的であった。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、前記のような従来技術の課題を解決し、有機
性汚水の処理において、余剰汚泥の脱水性のよい、また
、その生成量も少ない生物学的処理方法を提供すること
を目的とする。

［１１１１を解決するための手段〕 上記目的を達成するために、本発明では、有機性汚水を
、少なくともアルカリ性条件下での生物学的処理工程と
、中性条件下での生物学的処理工程との二工程によって
処理することを特徴とする有機性汚水の処理方法とした
ものである。

また、本発明では、有機性汚水を、少なくともアルカリ
性条件下での生物学的処理工程によって処理したのち、
中性条件下での生物学的処理工程で処理することを特徴
とする有機性汚水の処理方法としたものである。

上記処理方法において、中性条件下での生物学的処理工
程で発生する余剰汚泥の少なくとも一部を、アルカリ条
件下での生物学的処理工程に導くのがよい。

また、上記処理方法において、アルカリ性条件下として
は、ｐＨ８，５〜１１好ましくは９〜１０で行うのがよ
く、また、中性条件下としては、ｐ）１６．５〜８で行
うのがよい。

次に、本発明を図面を参照にして詳細に説明する。

第１図は、本発明の一例を示すフロー概略図である。

第１図において、有機性廃水１は、返送汚泥２とともに
、高ｐＨ（アルカリ性）処理工程５の曝気槽６に流入す
る。曝気槽６はｐＨ８，５以上に維持されており、ここ
で、原水中のＢＯＤは、ＢＯＤ酸化菌の作用により酸化
され、沈殿池７にて固液分離される。残部ＢＯＤ戒分手
分取分殿池７からの越流水は、返送汚泥３とともに、ｐ
Ｈ中性処理工程８の曝気槽９に流入し、ここで完全にＢ
ＯＤ成分を除去し、沈殿池１０にて固液分離された後、
放流水１７として放流される。

余剰汚泥は、高ｐＨ処理工程５およびＰＨ中性処理工程
８の各々の沈殿池７．１０から、別々に排泥しても構わ
ないが、ｐＨ中性処理工程８の沈殿池１０から、高ｐＨ
処理工程５の曝気槽６へ汚泥を返送する工程４を設け、
高ｐＨ処理工程５とｐＨ中性処理工程８への汚泥返送量
を調整することで、高ｐＨ処理工程５の沈殿池７のみか
ら排泥しても良い。高ｐＨ処理工程から排出される汚泥
は、脱水性、沈降性に優れ、また汚泥発生量も、従来の
ｐＨ中性域の生物処理に比べて２０〜ｂ廃水の生物処理
には、汚泥処理の面から著しい改善をもたらすものであ
る。

高ｐＨ処理工程から排出される汚泥の脱水性が優れてい
る理由は、現時点では明らかではないが、次のような理
由が考えられる。■高ｐＨ処理工程では、廃水中に含ま
れるマグネシウム、カルシウム、リン酸、溶存二酸化炭
素等が、不溶性の沈殿物を生じるため、これらが脱水助
剤として作用している。■高ｐＨ処理工程に出現する微
生物群は、従来のｐＨ中性処理の微生物群とは異なり、
脱水性に優れた特質を有する。■高ｐＨ条件では、微生
物表面の親水性バイオポリマが淡側に溶出してしまうた
め、結果として脱水性が向上する。

これらのうち、■については、汚泥の沈降性にも関与し
ていると思われる。第３図はｐｈの異なる条件で馴養し
た汚泥の沈降速度変化を示すグラフである。第３図の汚
泥沈降曲線から明らかなように、高ｐＨ条件で馴養した
汚泥は、高濃度であるにもかかわらず、沈降性は良好で
、遠心分離等の機械的濃縮操作を利用せずに容易に固液
分離できる。

第４図は、高ｐＨ処理工程のｐＨを変化させた場合の汚
泥発生量と含水率との関係を示すグラフである。図から
明らかなように、ｐＨ８，５を境に高ｐａｌになるほど
含水率および汚泥発生量ともに減少し、高ｐＨ処理の有
効性が確認された。

次に、本発明の他の一例を示すフロー概略図である第２
図について説明する。

第２図において、窒素含有有機性廃水１は、返送汚泥２
とともに脱窒槽１８に流入する。硝化槽１９はｐＨ８，
５以上に維持されており、ここで原水中のアンモニア態
窒素は硝化菌の作用により硝化されるが、高ｐＨのため
硝酸態窒素はほとんど生成されず、亜硝酸態窒素が蓄積
する。

この際、原水中に高濃度のアンモニア態窒素を含有する
廃水の場合、長期間高濃度の遊離アンモニアに汚泥がさ
らされると、硝化活性が失活する場合もあるので、後続
のｐＨ中性処理工程８からの返送汚泥の一部を、高ｐＨ
処理工程の脱窒槽１８に返送することで、安定的に硝化
反応が進行する。

生成された循環硝化液２３中の亜硝酸態窒素は、原水中
のＢＯＤＩｌｉｌＥ分を水素供与体として、脱窒Ｗ！１
８で脱窒される。残部のアンモニア態窒素は、後続の中
性処理工程８において、残部ＢＯＤとともに酸化され、
脱窒槽２１においてメタノール２４を水素供与体として
完全に除去される。脱窒液は再曝気槽２２、沈殿池１０
を経由して放流される。なお、原水中のアンモニア態窒
素の濃度が低い場合には、必ずしもｐＨ中性処理工程か
ら汚泥を返送する必要はない。

なお、前記の説明は、アルカリ条件下で処理したのち、
中性条件下で処理しているが、中性条件下での処理をし
たのち、アルカリ条件下での処理をするようにしてもよ
い。

〔作　用〕

ＢＯＤや窒素分の生物学的除去技術は、通常ｐＨ中性付
近の条件で行なわれていた。これは、ＢＯＤ酸化やアン
モニア態窒素の硝化（Ｉ！化）、さらにはＮＯｘ　（亜
硝酸態窒素、硝！！態窒素）の脱窒に関与する微生物の
至適ｐＨが一般に中性付近に存在するためである。

特に硝化反応は、炭素化合物を酸化する場合と異なり、
（１）式に示されるように、アンモニア１当量に対して
、２当量のＨ＋を生じる土酸反応である。硝化の進行に
伴ないｐＨは徐々に低下し、ｐｆ１５程度では硝化反応
はほとんど停止する。そのため、順調な硝化反応を維持
するためには、硝化槽のｐｌを中性に維持しなければな
らない。

硝化・脱窒の反応過程を化学量論的に表わすと、次式の
ようになる。

〔硝化反応（好気的条件）〕

ＮＯ２−＋　０．５０２→　ＮＯ，−・・・硝酸菌（２
）〔脱窒反応（嫌気的条件）〕 Ｎ０ｓ−＋［２→　ＮＯ２−＋　Ｈ２Ｏ・・・脱窒菌（
３）硝化工程では、通常アンモニア態窒素を硝酸態窒素
にまで硝化しているが、上記（１）〜（４）式かられか
るように、硝化には酸素、脱窒には水素供与体の供給が
必要となるため、硝酸態窒素にまで硝化することは、亜
硝酸窒素への硝化にとどめる場合に比べて、多くの酸素
供給動力費、メタノール等の水素供与体、ｐＨ調整用の
薬品代など、有価な工業製品を消費することになり、運
転経費のうえから大きな問題となっている。

特に、生し尿等の多量の窒素分を含有する廃水を処理す
る場合には、その経済的デメリットは大きい。したがっ
て、硝化を、亜硝酸窒素でとどめて脱窒処理する方が、
硝化のための酸素供給量、脱窒のための水素供与体供給
量ともに少なくて済み、運転経費の点で有利である。す
なわち、ＮＯ，型硝化の酸素量はＮＯｓ型硝化の３／４
（１，５０ａ／　２０２）で済み、また、脱窒反応で消
費される水素供与体量も、ＮＯ，はＮＯ３の３１５　（
１，５Ｈ２／２、５Ｈ，）で足りる。

自然界には、高ｐＨ（アルカリ性）域の生息条件を好む
微生物が多数存在する。第５図は、５１の反応槽を用い
て、１か月間、回分的に生し尿を添加し、ｐＨ７および
ｐＨ１０のｐＨ条件で曝気した際の、微生物呼吸活性を
調べたグラフである。

第５図から明らかなように、ｐ）１１０の条件でも、ｐ
Ｈ７系と同等の呼吸活性があり、耐アルカリ性の微生物
が出現しているのではなく、好アルカリ性の微生物が優
占していることがわかる。

また、ｐＨ７の肉汁培地とｐＨ１０の肉汁培地（１％炭
酸ナトリウム添加）をそれぞれ調整し、各汚泥中の細菌
相を調べたところ、ｐＨ７の培地では、バチルス（Ｂａ
ｃｉｌｌｕｓ）Ｘ！Ｑやシュードモナス（Ｐｓｅｕｄｏ
ｍｏｎａｓ）属等が優占種として出現したが、ｐ）１１
０では黄色のコロニーを生じるフラボバクテリウム（Ｆ
ｌａｖｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ）属が特徴的に出現し、ｐ
Ｈ７系とは異なる細菌相を示した。一般に、好アルカリ
性細菌としては、バチルス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ）属が高
頻度に出現すると言われているが、生し尿を原水として
馴養した汚泥の場合、そのような傾向は認められなかっ
た。

また、一般に好アルカリ性細菌は、その生息環境を自ら
の至適ｐＨ条件に変えてしまう性質をもつと言われてい
る。ｐＨ１０で馴養した汚泥を、ｐＨ指示薬であるＢＴ
Ｂ　（ブロモチモールブルー）を含む肉汁培地（ｐＨ７
）に接種したところ、コロニーの生長とともに培地の色
調は、緑色（中性）から濃青色（アルカリ性）に変化し
た。これは微生物が自らの至適ｐＨ条件であるアルカリ
性に、培地のｐＨを変えてしまったためと思われる。

このように好アルカリ性細菌を利用すれば、有価なアル
カリ剤を多量に消費することなく、反応槽のｐＨをアル
カリ側に維持することができる。しかしながら、生し尿
等緩衝能が強い廃水の場合には、微生物だけでは所定の
ｐＨ条件を維持することが出来ない場合があるため、Ｎ
ａ叶等のアルカリ剤を添加する必要がある。この際、経
済性と効果の点からｐＨ９前後が望ましい。

以上のように、有機性廃水を高ｐＨ条件で処理すること
により、汚泥処理および窒素除去の点で、著しく改善が
もたらされるが、ｐＨ１１，０以上では微生物がほとん
ど失活してしまうため、本発明のごとく、ＰＨ８，５〜
１１．０に維持することが必要となる。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発
明はこれらの実施例に限定されない。

実施例−１ 本発明の１実施例について説明する。第１図において、
高ｐＨ処理工程５とＰＩ（中性処理工程８の各々の沈殿
池７、ｌＯから余剰汚泥を引き抜き、中性処理工程８の
沈殿池１０から、高ｐＨ処理工程５の曝気塔に汚泥を返
送しないフローで実験を行なった。実施の条件は次のと
おりである。

〔１）原水　　Ｋ県に市の団地下水（ＢＯＤ　２００〜
２５０ｍｇ／　１、ＳＳ　２００〜３００ｍｇ／　１（
２）ｐＨ調整用薬剤　　ＮａＯＨ溶液、Ｈ２ＳＯ，溶液
（３）装置　　第１図において、高ｐＨ処理工程および
ｐＨ中性処理工程ともに１０１容の曝気槽を用いた。

（４）流量　　原水流入量は１０１／日とし、汚泥返送
量は高ｐＨ処理工程５Ａ／日、ｐｌ中性処理工程１０１
／日とした。

（５）設定ｐＨ高ｐＨ処理工程ｐＨ９，０、Ｉ）Ｈ中性
処理工程７，０ （６）反応槽温度　　高ｐＨ，ＰＩ（中性処理工程とも
に２０℃ 実施結果を表−１に示す。

表−１ このとき、高ｐＨ処理工程沈殿池から引抜いた余剰汚泥
の含水率は７７．１％であり、高ｐＨ処理工程での汚泥
発生量は０．２２５　ｇＭＬＳＳ／　ｇΔＢＯＢであっ
た。このように、水質的には高ｐＨ処理工程のみでは、
ＢＯＤで約１０％ＳＳでは約２０％が残存するが、ｐＨ
中性処理と組み合わせることで、従来の中性処理単独の
処理方法と同等の水質が得られた。一方、汚泥処理の面
からは、高ｐＨ処理工程で生成する汚泥は、含水率で約
３〜７％、汚泥発生量として、約２０〜４０％従来法よ
り値が低いため、著しい改善かもたらされた。

実施例−２ 本発明の他の実施例について説明する。第２図において
、中性処理工程８から排泥１２は行なわず、返送汚泥の
一部を高ｐ）ｌ処理工程５へ導入するフローで実験を行
なった。実施の条件は次のとおりである。

（１）原水　　Ｋ県Ｚ市し尿処理場に搬入される生し尿
（ＢＯＤ　９．００（１〜１２．０００ａ＋ｇ／　１　
、　ＳＳ４、５００〜６．５００ｍｇ／　ｌ　、　ＰＯ
，”−Ｐ　１９０〜２１０ｍｇ／　１、ＮＨ，−８２，
３００〜２．５００ｍｇ／Ｊ）を原水として供した。

（２）ｐＨｉ整用薬用薬剤Ｎａ叶溶液、Ｈ，ＳＯ，溶液
（３）水素供与体　　メタノール（中性処理工程での脱
窒に使用） （４）装置　　第２図において、高ｐＨ処理工程は２０
１（硝化槽、脱窒槽各々１０１）、中 性処理工程は３０１（硝化槽、脱窒槽、再曝気槽各々１
０１）とした。

（５）流量　　原水流入量は５１／日、循環硝化液量１
５０１／日、ｉ％ｐｔｌ処理工程からの汚泥返送量５１
７日、中性処理工程 沈殿から高ｐＨ処理工程脱窒槽への汚 泥返送量３１／日、同じく中性処理 硝化槽への汚泥返送量２１／日 （６）設定ｐＨ高ｐＨ処理工程ｐＨ９，０、ｐＨ中性処
理工程７．０ 高ｐＨ，ｐＨ中性処理工程ともに ３２℃ 高ｐＨ処理工程はｐＨ７，０から実験 を開始し、十分な硝化活性を確 認した後、徐々にｐＨを上げて、 約４週間後にｐＨ９，０とし、その 状態で更に６ケ月間実験を継続 した。

実施結果を表−２に示す。

（７）反応槽温度 （８）実験方法 表−２ 生し尿等の高濃度有機物、窒素含有廃水を高ｐａ１条件
で処理し、かつｐａｌ中性工程から汚泥を一部返送する
ことで、長期間安定に亜硝酸型硝化が維持され、取り残
されたＢＯＤ、窒素分も後続の中性処理工程においてほ
とんどが除去され、処理水中のＳＳ量も大幅に低減でき
た。また、高ｐＨ処理工程から引抜いた余剰汚泥の含水
率および高ｐＨ処理工程での汚泥発生量は、それぞれ７
７．２％および０．３４２　ｇＭＬＳＳ／　ｇΔＢＯＤ
であり、従来のし尿処理方法と比較して、含水率で約４
〜６％、汚泥発生量は２０〜４０％低い値いであった。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明により有機性廃水の処理方法を次
のように経済的に改良することができた。

■高ｐＨ処理工程から排出される余剰汚泥の脱水性は、
著しく良好で、汚泥発生量も従来の処理法に比べ、２０
〜４０％低い、そのため後続の汚泥処理工程の負担を大
幅に改善できた。

■高ｐＨ条件では、高濃度の曝気槽汚泥でも、その沈降
性は良好で、遠心分離等の機械的濃縮操作は不要であり
、重力沈殿のみで固液分離が可能であった。

■末法を硝化脱窒処理に適用した場合には、硝化型式が
亜硝酸型になるため、硝化に必要な酸素消費量が少なく
、酸素供給動力費を節減することができ、メタノール添
加量も減少することができた。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、本発明の一例を示すフロー概略図
であり、第３図は、ＰＨの異なる条件で馴養した汚泥の
沈降速度の変化を示すグラフであり、第４図は、汚泥発
生量と含水率との関係を示すグラフであり、第５図は、
ＰＨ条件による微生物呼吸活性を示すグラフである。 １・・・原水、２．３．４・・・返送汚泥、５・・・高
ｐＨ処理工程、６・・・曝気槽、７・・・沈殿池、８・
・・ｐＨ中性処理工程、９・・・曝気槽、１０・・・沈
殿池、１１．１２・・・余剰汚泥、１３・・・アルカリ
剤、１４・・・酸、１５．１６−・・散気板、１７・・
・処理水、１８．２１・・・脱窒槽、１９．２０−・・
硝化槽、２２・・・再曝気槽、２３・・・循環硝化液、
２４・・・メタノール、２５．２６．２７・・・散気板

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、有機性汚水を、少なくともアルカリ性条件下での生
   物学的処理工程と、中性条件下での生物学的処理工程と
   の二工程によって処理することを特徴とする有機性汚水
   の処理方法。 ２、有機性汚水を、少なくともアルカリ性条件下での生
   物学的処理工程によって処理したのち、中性条件下での
   生物学的処理工程で処理することを特徴とする有機性汚
   水の処理方法。 ３、前記中性条件下での生物学的処理工程で発生する余
   剰汚泥の少なくとも一部を、前記アルカリ条件下での生
   物学的処理工程に導くことを特徴とする請求項１又は２
   記載の有機性汚水の処理方法。