JPH04505279A - 排水処理 - 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】 排水処理 都市排水または工業排水中の有機物、窒素、リン等を除去するための排水処理プ ラントが世界中に設けられている。これらの処理プラントは、主として生物学的 活性を利用してこれらの汚染物の除去および安定化を図っている。これらの生物 学的活性を有する物質の収集は沈殿またはエアーフローテーション等の物理的手 段によりおこなわれている。

過去において、この排水処理に必要な適当な種類および数の微生物はプラントに 導入される排水中に存在する微生物により賄われるものと考えられていた。しか し、最近、これと反対の情報が文献および国際会議などに報告されている。

事実、処理プラントのバクテリア培養（または接種）についての報告によれば、 有機質および窒素質の廃棄物の除去効率が改良され、水および有機物の処理能力 が増大し、エアレーションのためのコストの減少および処理プラントで生じる生 物学的固体の量の減少が図られるという結論が得られる。

処理プラントでの種々のバクテリアの培養と処理プラントの機能の変化には直接 的関係があり、除去効率が改良され、エネルギーの軽減、生物学的固体（スラッ ジ）生成量の減少が図られる。さらに、バクテリアの連続的培養の必要性は、こ の培養を中止すると、結果的にプラントの機能が培養前のレベルまで低下すると いう観察から実証された。

この観察によれば、プラントに入る微生物、プラントで成長し死滅する微生物、 プラントから出る微生物との動的関係を示す運動学的モデルが導き出される。こ れは明らかに種々のバクテリアは絶えず補給しない限り数的に不十分となり、プ ラントの性能に悪影響を及ぼす。

バクテリアが処理工程に導入され成長したのち排水処理プラントから消失するた めには幾つかの原因が存在する。たとえば、他のバクテリアとの競合により餓死 し、バイオマス中に存在する無数の動物体（−緒に機能している微生物の集団） により食われ、処理システムの完了後、流出水とともに流し出される。これらの 損失機構は全部または幾つかが同時に作用することがある。

これらを考慮したとき、排水処理施設において、動的システムが常に定常状態で 機能しつづけることは極めて希であることが理解しえよう。子なわち、プラント に流入する排水中に存在する食物、微生物の種類により規制されるバイオマスの 固体数の変化、バイオマス中に存在する微生物の成長、保持に関するプラント自 体の能力などが問題となる。

本発明は、排水処理施設におけるプロセスにおいて増殖しうる効果的な微生物、 特にバクテリアを培養し、連続的に供給することにより、処理プロセス中のバイ オマスを最適状態に保ち、これにより生物学的性能を改良し、操業コストの低減 を図ることができる方法を提供しようとするものである。

すなわち、本発明は、排水処理プラントからの流出水の一部を消毒前にて採り、 これを用い、成育タンクにて微生物またはバクテリア生体を成育し、排水処理の ためこの生体を成育タンクから該排水処理プラントに供給することを特徴とする 排水処理プラントにおける排水処理方法を提供するものである。

基質誘導認識の方法を用い、上記生体の効果を向上させ、または計画することも できる。この場合、この生体が成長するに従い、育成タンクに所定の有機物質ま たは工業生成物が供給される。この有機物質または工業生成物は粒状であっても よい。

好ましくは、毎日、育成タンクから上記プラントへ供給される上記生体含有水の 量は、プラントの一日当たりの流水に対し１１−２０ｐｐとする。一般には一日 当たり５−Ｌｏｐｐｍでよい。

さらに、育成タンクには上記生体のための適当に調合された食物を与え、暑気を 与えることが好ましい。また、育成タンクに補助的な微生物を供給するようにし てもよい。

さらに、本発明において、プラントから得られた微生物等を複数の育成タンクに て成育させてもよい。この場合、各タンクは環境、養分、前提条件について同一 または異なったものとしてもよい。また、各育成タンクの生成物はそれぞれ別々 に、または適当に組合わせて用い、排水処理プラントの条件のシステム的改良ま たは改善を図ってもよい。

以下図示の実施例を参照して説明する。この図は排水処理プラントのブロック図 である。

図中、 Ａは第１沈殿タンク； Ｂは暑気タンクまたは回転生物学的接触器または細流フィルター； Ｃは第２沈殿タンク； Ｄは嫌気性消化器； Ｅは塩素接触タンク； Ｆは返還活性化スラッジ； Ｇは老廃物活性化スラッジ； Ｈは第１スラッジ； ■は消化スラッジ； Ｊは流入廃水； には流出廃水； Ｌｌは第１成育タンク； Ｌ２は第２成育タンク； Ｌ３は第３成育タンク。

廃水処理プラントの設計上、そのプロセス内で成育する生物学的生成物の維持は 濃縮沈殿物（一般に［返還活性化スラッジ（ＲＡＳ）Ｊと呼ばれている）を返還 するなどして、リサイクルシステムを介して行われる。このシステムはバクテリ アを含めて全ての生物学的生成物が沈殿の間に濃縮されるという考えに基づいて いる。濃縮されない生物学的生成物は流出または排出廃水とともに失われる。

固定フィルムタイプの廃水処理プラント（細流フィルターおよび回転生物学的接 触器）の場合においても、処理用生物学的フィルムに付着しない、または捕捉さ れない微生物は排出廃水とともにプラントから失われる。

排出廃水自体を再培養の方法に使用することは不可能である。すなわち、水力学 上の圧迫および流入廃液を清浄化するために必要な微生物との適当な接触時間を 要することなどから不可能である。

しかし、もしこの流出排水を微生物またはバクテリアの培養のため用い、この培 養を適当な大きさの成育タンクを用いておこない、培養した微生物等を処理プラ ントへ処理水が流入する位置（図１の点Ｊ）に戻すようにすれば、微生物または バクテリアの集団または種の損失の問題を、大量の排水を処理プラントへ導入す ることな（、解決することができる。

このシステムは、沈積濃縮物となり難く、排水工業で現在実施されている従来の 方法により戻される微生物の損失を防止するのに有効であり。

このシステムは、処理プラント内ですでに成育し、繁殖している微生物およびバ クテリアの損失を防止する手段を提供する。しかし、処理プラントへの処理水ま たは処理プロセスに存在していない別の微生物またはバクテリアの導入をもたら すものではない。排出排水に見られる微生物またはバクテリアを成育するのに用 いられる成育タンクＬ１にて、天然資源（例えば腐植土、上層土壌）に存在する 土壌微生物、バクテリア、または市販されている製剤を培養することにより、極 めて多種の微生物および潜在的培養物を生成させることができる。これにより、 排水処理プラントの効率、コスト軽減に適した最も広い範囲の生物活性を、プラ ントの場所、機能、処理水の種類に関係なく、期待することができる。

このシステムは多量の有機物、水量の導入による変化、混乱に対しても殆ど影響 を受けない。また、別のタイプの微生物に起因する変化、処理プラント内の条件 に基づく、または処理プラントの操業時の標準的物理的および生物学的プロセス によっても濃縮されないバクテリアの寿命に基づく微生物の損失による変化に対 しても殆ど影響を受けない。

多くの処理プラントにおいて、工業排水に含まれる異常なレベルの量のグリース などの有機質物質、その他の物質が間欠的にまたは比較的高濃度で導入される場 合があるが、その場合、処理プラントの処理工程に供給される微生物およびバク テリアを予備コンデショニングすることは、極めて有利であり、これにより微生 物およびバクテリアの成育が良好となり、処理プラントへの廃液中の物質の代謝 が、微生物およびバクテリアの導入時および暑気タンクなどのプラントの操業時 において、最も急速におこなうことができる。

下記の成育システムに組込まれる方法であって、処理プラントへ導入される前の 特定の有機物質または工業的生成物のバクテリアに対する初期認識を与える方法 は「基質誘導認識」（Ｓ　Ｉ　Ｒ）と呼ばれ、この方法は廃液中に見られる特定 の有機物質または工業的生成物または同様の化合物を微生物およびバクテリアの ための培養媒体に成育に必要な適当レベルまたは濃度で与える方法である。

例えば、グリースの場合、オリーブ油のごとき可食オイルを使用し、炭化水素が 存在する場合は例えば２燃料油を使用し、これらの基材または食べ物の上で微生 物およびバクテリアの成育を誘導することは、処理プラントの機能的部分に、処 理水中のこれらの物質と似たまたは同一のものによりすでに活動的に成育してい る微生物およびバクテリアを与えることを意味する。

基質誘導認識（ＳＩＲ）を与えるこのような化合物添加の例は、０．０５％（０ ，５ｇ／ｌ）のオリーブ油であり、これは下記の成育、コンデショニング媒体に 加えられる。

この［基質誘導認識Ｊ（ＳＩＲ）は微生物およびバクテリアの能力を著しく高め 、処理水中に存在する基質に関連する特定の廃棄物の利用（代謝）の速度を認識 、加速するのに役立つ。

この導入は化合物が微生物中の酵素の合成を開始させる方法であり、これにより セルに導入を生じさせる化合物またはこれに似た化学物質をより急速に同定し代 謝させる能力が与えられる。これにより、暑気タンク中において酸素および化合 物の酸化を最大に利用し、問題の物質の除去効率、速度の向上が図られる。

以下に本発明のシステムで成育された微生物およびバクテリアの導入のための実 例について説明する。

容量部の微生物およびバクテリアが排水処理プラントの処理システムに応じて１ 日に１度または２度に供給される。例えば１日当たり２０００万リツトル（２０ Ｘ１０６）の平均水量を処理する排水処理プラントにおいて、微生物およびバク テリアを１００−２００リツトル供給するシステムで十分と思われる。

上記のシステムにおいて、準備、成育、得られた培養物の添加の具体的工程を以 下に説明する。

１）　処理プラント流出水（消毒前）２００＋ルツトルに対して、 ａ）　下記塩からなる無機質媒体： ０．１％の塩化アンモニュウムまたは硫酸アンモニュウム； ０．１％のリン酸二ナトリウムまたはリン酸二カリウム； ０．５％のエプソン塩（硫酸マグネシウム）。

ｂ）　下記養分からなる有機質媒体： ０．１％のアセテート、プロピオネート、ラクテート、ブチレート等の短鎖脂肪 酸のナトリウム塩またはカリウム塩； ０．１％のペプトン、トリプトンまたはイースト抽出物。

ｃ）　３０ｇないし１／２ｋｇの土壌接種源または他の土壌バクテリア源（市販 の製剤を含む） ２）　上記成分を添加したのち、システムの全体を収容した成育タンクＬ１の暑 気を開始する。暑気は０．００６−０゜０１５立方米／分を使用する拡散エアー システムを用いることにより行われる。２００リツトルタンクに対しては、この 程度の通気量で十分である。

３）　暑気は適当時間継続される。ついで、タンク内の内８物は排水処理施設の 適当な部位に添加される。この添加はタンク内の内容物の１／２が所定の間隔（ たとえば１２時間）で排水処理施設の適当な部位に添加される。

適用方法 上記の成育工程の間に生成された微生物およびバクテリア培養物の使用について は幾つかの方法が可能である。これらの適用に際しては、条件、適用位置、評価 等を別々に検討する必要がある。

Ａ）　促進処理（生化学的酸素要求：ｌ［ＢＯＤ］および懸濁固相［Ｓ　Ｓ］の 改良された除去効率）：培養物は処理用廃水がプラントに入る位置（図１の位置 Ｊ）に添加するか、暑気タンクにおける第２工程（図１の位置Ｂ）で添加すべき である。

Ｂ）　水量または有機物質の付加能力の増大：培養物は処理用廃水がプラントに 入る位置（図１の位置Ｊ）に添加すべきである。

Ｃ）　生粉学的固相（スラッジ）の生成量の減少：培養物は生物学的固相が最大 の濃度を示す位置（例えば返還スラッジライン、図１の位置Ｆ）に添加すべきで ある。また、もし、第１次固相の処理に関心があり、第１分級器および第２シス テムからの固相が混合することがなく、プラントの流通部位内で接触するような 場合は、第１分級器にて、または処理用廃水がプラントに入る位置（図１の位置 Ｊ）にて添加してもよい。

Ｄ）　グリースおよび浮き滓の制御：培養物は処理用廃水がプラントに入る位置 （図１の位置Ｊ）、または実際に可能であれば、下水道の上部ラインに添加すべ きである。場合によっては、プラント以外の位置で培養をおこない、これを下水 道に直接注入してもよい。

Ｅ）　硝化、脱窒素、養分除去：これらのプロセスの各々に対する培養物の成育 は、異なる成育タンクＬＬ、Ｌ２．Ｌ３等を用いずに上記の物理的装置を用いて おこなうこともできる。これら培養物のための養分混合物は異なったものであり 、上記Ａの「促進処理」のプロセスとの関連で使用しなければならない。したが って、「促進処理」のために用意されたバクテリア培養混合物と、「硝化」のた めに用意されたバクテリア培養混合物は処理用廃水がプラントに入る位置（図１ の位置Ｊ）にて添加しなければならない。これにより排水処理プラント内でのア ンモニアの著しい除去、すなわち硝化が達成される。

硝化を提供または増強するために使用される種培養用成長培地は、有機物質を含 んでいてはならない。そのような成長用溶液の例は、以下の通りである。

塩、例えば、 ０．０５％塩化アンモニウムまたは硫酸アンモニウム０．０５％リン酸二ナトリ ウムまたはニカリウム０．０１％エプソン塩（硫酸マグネシウム）０．１％石灰 石または白亜粒子栄養混合物、例えば、０．０．１％ソーダ灰またはソーダの重 炭酸塩からなる からなる無機培地。

成長中に、種培養物が成長している溶液は、酸性となる、すなわち、ｐＨが低下 する。これは、いずれかの塩基性無機溶液（例えば、好ましいところの、水酸化 アンモニウム）の秤量量を加えて、成長する種培養物のｐＨを７ないし８に維持 し、付加的な成長栄養を提供することによって補正される。

この培養物の添加は、「増強処理」のための種培養物と共におこなうことができ る。

Ｆ）液圧衝撃または有機衝撃負荷からのプラントの安定性または回復：この状態 は、ｐＨ１温度または無機溶質濃度における大きな変動からも生じ得る。種培養 物は、流入液がプラントに入る点（第１図の点Ｊ）に加えるべきである。種培養 物の添加は、種培養物が衝撃負荷との接触を経験しいていなかったであろうこと から、予期される負荷問題を切り抜けて維持されるべきである。存在するバイオ マスは、状態衝撃を経験する期間において成長および代謝を停止するので、プラ ントに入ると直ぐに成長および再生し得る微生物を持つことが、衝撃からの回収 の鍵である。

Ｇ）有害微生物（例えば、繊維状バクテリア）との競合：ある群またはタイプの 微生物が、系中で支配的となろう。それらは、好む環境を見いだし、他の存在す る生物学的形態よりもより成長する能力を有するからであ。迅速に成長し、生化 学的に異なる微生物の連続的播種を排水処理プラントのプロセスにおこなうこと により、単一種のノくクチリアまたは微生物が優勢となりあるいは増殖する機会 が最小となる。流入液がプラントに入る点（第１図の点Ｊ）に種培養物を添加す ることは、生物学的に可能な限り、有害微生物（例えば、繊維状バクテリア）が 優勢となることを制御するであろう。

上記Ａ−Ｇで述べた種培養物の各適用は、排水処理プラントの種々の機能部分で 増殖し得る微生物を提供するであろう。

処理プラント中のバクテリア数の直接決定は、寒天培地を用いて存在するバクテ リアを数えるという希釈平板培養等の簡単な微生物学的手法により可能である。

微生物学的種培養物を排水処理プラントに導入する効果を確認するため、および 処理プラントについて得られた結果を、評価すべき処理システム内の微生物学的 およびバクテリアフロラの数および多様性の変化と関連付けるために、これらタ イプの分析をおこなうことは、有用な試みである。このようにして、処理プラン トプロセス内の微生物の量および多用性を直接観察できる。

バクテリアの数の実際の決定、および本明細書で論じたこれらの決定のための、 ペトリ皿の使用等の分析系の準備のための手法は、本発明の範囲外である。

国際調査報告 １．ｌｌｅ、、ｍａ＊＋ｌ　ＡＩ繭１，１゜、。ＰＣＴ／ＧＢ　９０１０１０９ ２国際調査報告 ＰＣＴ／ＧＢ　９０１０１０９２ Ｓ＾　３８６０３

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. １．処理プラントからの流出水の一部を消毒前にて採り、該一部の流出水におい て微生物またはバクテリア生体を使用して成育タンク中での生体の成育を播種し 、排水処理のためこの生体を該成育タンクから該プラントの流入液に供給するこ とを特徴とする処理プラントにおける排水の処理方法。
2. ２．成育タンクからの微生物をプラントの流入液に供給する請求の範囲第１項記 載の方法。
3. ３．微生物の効果を増強しおよびプログラムするために、基質誘導認識を使用し 、微生物が成育する間に所定の有機物質および／または産業生成物を成育タンク に供給する請求の範囲第２項記載の方法。
4. ４．所定の有機および／または産業生成物が粒状である請求の範囲第３項記載の 方法。
5. ５．成育タンクからプラントヘ１日当りに返還供給される微生物含有水の体積が 、プラントの１日の流れ百万部当り１ないし２０部である請求の範囲第１項ない し第４項のいずれか１項記載の方法。
6. ６．成育タンクからプラントヘ１日当りに返還供給される微生物含有水の体積が 、プラントの１日の流れ百万部当り５ないし１０部である請求の範囲第５項記載 の方法。
7. ７．成育タンクが、微生物のための適切に配合された食料を備え、かつ通気され ている請求の範囲第１項ないし第６項のいずれか１項記載の方法。
8. ８．成育タンクが、追加の微生物を備えている請求の範囲第１項ないし第７項の いずれか１項記載の方法。
9. ９．プラントから由来する微生物を、同一のまたは異なる環境、および／または 食料および／または予備状態調節の条件にある複数の成育タンク中で成育させ、 成育タンクの生成物を、独立にまたは所定の組み合わせで使用して、特定の系の 改良または排水処理プラントにおける状態の改善を提供する請求の範囲第１項な いし第８項のいずれか１項記載の方法。