JPH0768285A - 有機性排液の好気性処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 負荷および処理効率を低下させることなく、
余剰汚泥の生成を抑制し、しかも好気性微生物を一定量
保持して安定に処理することができ、場合によっては余
剰汚泥の発生量をゼロにすることができる有機性排液の
好気性処理方法を提案する。 【構成】 好気性処理系１において、スポンジ１３を投
入して活性汚泥を付着、担持させた曝気槽１１に被処理
液１４を導入して、スポンジ１３、返送汚泥１５、オゾ
ン処理汚泥２４および曝気槽１１内の浮遊活性汚泥と混
合し、好気性処理を行う。菌体を可溶化するためのオゾ
ン処理系２において、オゾン処理槽２１に曝気槽１１か
ら引抜汚泥２２を循環し、オゾンと接触させて酸化分解
した後、曝気槽１１に戻す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、有機性排液の好気性処
理方法、特に余剰汚泥の生成を抑制できる有機性排液の
処理方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】活性汚泥処理法などのように、好気性微
生物の作用を利用して、有機性排液を好気条件で処理す
る好気性処理方法では、難脱水性の余剰汚泥が大量に生
成し、その処理は困難である。従来、このような余剰汚
泥は投棄処分されていたが、その処分場の確保が困難と
なり、汚泥の減容化が必要となっている。

【０００３】好気性処理法の一つとして完全酸化法があ
る。この方法は、汚泥負荷を低くして、通常の方法と同
様に好気性処理する方法であり、汚泥の増殖量に対し汚
泥の自己消化量が多くなるため余剰汚泥を極めて少なく
できる。しかしこの方法では、槽負荷を低くする必要が
あり、排液量が多い場合には実用的ではない。

【０００４】これに対して、通常の好気性処理を行い、
生成する余剰汚泥を減容化する方法が行われている。こ
のような汚泥の減容化法として、嫌気性消化法および好
気性消化法が一般的である。これらは有機性排液の好気
性処理装置とは別に、汚泥の嫌気性消化装置または好気
性消化装置を設け、嫌気性または好気性条件で汚泥の消
化を行う方法である。

【０００５】しかし、これらの方法では、処理汚泥の約
５０％が分解されるにすぎず、残りは消化汚泥として排
出される。この消化汚泥は生物的に不活性な物質であっ
て、これ以上の減容化はできず、焼却または廃棄せざる
を得ない。

【０００６】余剰汚泥減容化の方法として、余剰汚泥を
オゾン処理等の物理化学的処理を行ったのち、好気性消
化装置に導いて、好気性消化を行う方法が提案されてい
る（特公昭５７−１９７１９号）。しかしこの方法で
は、オゾン処理等により好気性消化の消化速度は高くな
るが、従来の好気性消化法と本質的に違わないため、余
剰汚泥をなくすことはできず、別に汚泥消化用の装置が
必要であるという難点もある。

【０００７】これに対して、有機性排液の好気性処理に
より生成する余剰汚泥に、アルカリを添加して加熱する
ことにより加水分解して可溶化し、分解液を中和後好気
性処理装置に戻すようにした余剰汚泥の処理方法が提案
されている（特公昭４９−１１８１３号）。しかしこの
方法では、余剰汚泥の加水分解生成物が原水のＢＯＤ負
荷として加わるため、曝気槽内の汚泥の量も増えてい
く。このため余剰汚泥の一部を廃棄する必要があり、こ
の方法も余剰汚泥の減容化手段にすぎず、減容化率も低
い。そして余剰汚泥の生成量を少なくするために、加水
分解する汚泥の量を増すと、好気性処理に関与する活性
汚泥量が少なくなって、処理効率が低下するほか、分解
生成物中の難生物分解性有機物が分解できないなどの問
題点がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、負荷
および処理効率を低下させることなく、余剰汚泥の生成
を抑制し、分解によって生成する難生物分解性有機物も
処理することが可能な有機性排液の好気性処理方法を提
案することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、好気性微生物
を含む活性汚泥の存在下に、有機性排液を好気性処理す
る方法において、担体に活性汚泥を担持させて好気性処
理を行い、好気性処理系から浮遊活性汚泥を引抜き、引
抜汚泥を可溶化処理して好気性処理系に導入することを
特徴とする有機性排液の好気性処理方法である。

【００１０】有機性排液の好気性処理方法では、好気性
微生物を含む活性汚泥を好気性処理系に一定量保持し、
ここに有機性排液を導入して好気性下に接触させ、好気
性微生物の酸化作用により被処理液中のＢＯＤを分解す
る。このとき被処理液中のＢＯＤは同化されて、活性汚
泥は増殖する。

【００１１】従来は好気性処理系に一定量の活性汚泥を
保持するために、ＢＯＤの同化により増殖する汚泥量と
同量の活性汚泥を余剰汚泥として排出しており、排出さ
れた余剰汚泥について減容化が行われている。従って余
剰汚泥を加水分解等により分解して好気性処理系に戻し
ても、余剰汚泥は発生する。

【００１２】本発明では、担体に活性汚泥を担持させて
好気性処理を行い、被処理液中の浮遊活性汚泥の一部、
特に被処理液中のＢＯＤの同化により増殖する汚泥量よ
りも多い浮遊活性汚泥を好気性処理系より引抜き、これ
を可溶化処理して好気性処理系に戻すことにより、活性
汚泥の見かけ上の増殖を抑制する。これにより余剰汚泥
の量が減少し、条件によっては余剰汚泥の発生量をゼロ
にすることができる。

【００１３】活性汚泥を担持する担体としては、スポン
ジ、砂などの粒状ないし塊状の流動性担体を投入して使
用できる他、ハニカムチューブ、波板、ひも状接触材な
どの空隙の多い充填材を固定床式に充填して使用するこ
ともできる。これらの担体を好気性処理槽に投入して浮
遊活性汚泥とともに好気性処理を行うことにより、活性
汚泥は担体に付着して担持される。このような活性汚泥
を担持した担体は、スクリーン等により好気性処理槽か
ら流出しないように保持される。担体に付着した活性汚
泥は増殖により一部が剥離して浮遊活性汚泥となる。

【００１４】本発明では、担体に付着しない活性汚泥お
よび剥離した活性汚泥を含む浮遊活性汚泥の一部を好気
性処理系から引抜いて可溶化し、好気性処理系に戻す。
可溶化の手段としては、オゾン等による酸化処理、加熱
処理、アルカリ等による加水分解など、汚泥を生物分解
性に変換できる手段であればよいが、オゾン処理が好ま
しい。

【００１５】担体を用いない好気性処理、すなわち浮遊
性の活性汚泥のみにより好気性処理を行う好気性処理に
おいて、被処理液中のＢＯＤの同化により増殖する汚泥
量よりも多い浮遊性の活性汚泥を好気性処理系から引抜
き、これを可溶化して好気性処理系に戻すと、余剰汚泥
の量は減少する。すなわち、被処理液中のＢＯＤの同化
により増殖する汚泥量は従来の余剰汚泥量に相当するか
ら、これよりも多い量の浮遊汚泥を引抜き可溶化して戻
すと、余剰汚泥量は減少する。そして可溶化により生成
するＢＯＤから増殖する汚泥量をゼロにするだけの浮遊
汚泥量を引抜き可溶化して戻すと、生成する余剰汚泥量
はゼロになる。

【００１６】しかしこのような方法では、引抜汚泥量が
多くなるため、好気性処理に関与する活性汚泥量が少な
くなり、処理効率が低下する場合がある。そこで本発明
では好気性処理槽に担体を投入して活性汚泥を担持さ
せ、担体が好気性処理槽から流出しないようにして、好
気性処理に必要な活性汚泥を保持し、浮遊汚泥を引抜き
可溶化して好気性処理系に戻すことにより、好気性処理
の処理効率を高くし、かつ余剰汚泥量を減少させる。

【００１７】本発明において、好気性処理系から引抜く
浮遊活性汚泥量を、被処理汚泥中のＢＯＤの同化により
増殖する汚泥量よりも多い量とすることにより、余剰汚
泥量は減少する。また可溶化によって生成するＢＯＤの
同化により増殖する汚泥量がゼロになるように浮遊汚泥
を引抜くと、余剰汚泥量はゼロになる。可溶化のための
浮遊活性汚泥の引抜は、曝気槽等の好気性処理槽から槽
内液の状態で引抜いてもよく、また沈澱槽等の汚泥分離
槽から濃縮汚泥の状態で引抜いてもよい。引抜汚泥を遠
心分離機で高濃度に濃縮して可溶化処理してもよい。

【００１８】このように担体を使用することにより、担
体に担持された好気性微生物は可溶化処理を受けなくな
るので、好気性処理槽には必ず一定量の活性汚泥が保持
される。これにより可溶化条件の変動によって浮遊汚泥
量が増減した場合でも、一定の活性が維持される。従っ
て、好気性処理は可溶化処理の影響を受けにくくなり、
安定した処理が可能となる。

【００１９】また、担体に付着した汚泥は浮遊汚泥より
も長いＳＲＴを有するので、可溶化処理により生成する
微量の難生物分解性のＣＯＤ成分も効率よく生物分解す
ることができる。さらに、ＳＲＴが長くなり、例えば５
日以上にすることができるので、硝化細菌を保持するこ
とも可能になり、好気性処理系において、有機物の分解
に加えて、硝化も同時に行うことが可能となり、生物学
的硝化脱窒処理を行う場合に有利となる。

【００２０】図１は本発明において余剰汚泥の生成を抑
制できる原理を説明するための模式図である。図におい
て、１は好気性処理系、２は可溶化処理系である。好気
性処理系１は、活性汚泥処理装置のように、有機性排液
を活性汚泥と接触させて好気的に分解する処理系であ
り、曝気槽（好気性処理槽）と汚泥分離部とが別に設け
られる場合があるが、これらを含めた全体の処理系とし
て図示されている。可溶化処理系２は、引抜汚泥を可溶
化し、ＢＯＤに変換する装置である。

【００２１】図１の好気性処理系１には、好気性処理を
行うために一定量の活性汚泥３ａが保持されている。こ
のような好気性処理系１に被処理液４を導入して好気性
処理を行うと、被処理液４に含まれるＢＯＤは活性汚泥
３ａに同化され、その増殖により新たに生成汚泥３ｂが
生成する。一方、系内の活性汚泥３ａは自己分解によ
り、自己分解分３ｃが消失する。従って定常状態では、
生成汚泥３ｂと自己分解分３ｃの差が増殖汚泥３ｄとし
て増殖する。

【００２２】従来の減容化法では、ここで発生する増殖
汚泥３ｄを余剰汚泥として系外に排出し、減容化を行っ
ていたので、その５０％がさらに消化汚泥として排出さ
れていた。または前記特公昭４９−１１８１３号では余
剰汚泥として排出されている増殖汚泥３ｄを加水分解し
て可溶化し、これを好気性処理系１に戻しているが、こ
の処理法では加水分解液として加わるＢＯＤが新たに生
成汚泥を生成し、処理の継続により、余剰汚泥が発生す
る。

【００２３】従来余剰汚泥として排出されていた増殖汚
泥３ｄを可溶化処理系２で処理する場合を、図１に破線
５で示しているが、増殖汚泥３ｄを可溶化処理して好気
性処理系１に戻すと、可溶化処理により生成するＢＯＤ
が汚泥に転換して、別の生成汚泥３ｅが生成し、この分
が実質的な汚泥増殖分となり、余剰汚泥として排出され
なければならない。このように増殖汚泥３ｄを可溶化処
理して好気性処理系に戻す場合の汚泥減容化率は増殖汚
泥３ｄの３０〜４０重量％であり、嫌気性または好気性
消化の場合よりも低い。

【００２４】本発明では引抜汚泥３ｆを好気性処理系１
から引抜き、可溶化処理系２で可溶化処理してＢＯＤに
転換し、可溶化処理汚泥６を好気性処理系１の好気性処
理槽に戻す。これにより可溶化処理で生成したＢＯＤか
ら別の生成汚泥３ｇが生成する。この場合、引抜汚泥３
ｆと生成汚泥３ｇとの差が無機化部分３ｈとなる。

【００２５】本発明では、増殖汚泥３ｄよりも多い量の
引抜汚泥３ｆを可溶化することができるので、増殖汚泥
３ｄのみをオゾン分解または加水分解する場合よりも、
無機化部分が多く、汚泥減容化率は高い。増殖汚泥３ｄ
と無機化部分３ｈとが等しくなるように引抜汚泥３ｆの
量を決めると、余剰汚泥は実質的にゼロになる。このよ
うな場合でも、好気性処理系１では好気性処理に必要な
活性汚泥が担体に担持されているので、安定した処理が
行われる。増殖汚泥３ｄが無機化部分３ｈより多い場合
は、その差が実質的な増加部分３ｉとなり、余剰汚泥７
として系外に排出される。８は好気性処理系１の処理液
である。

【００２６】上記好気性処理系１における好気性処理槽
容量をＶ、その活性汚泥濃度をＸ、汚泥収率をＹ、被処
理液流量（処理液流量）をＱ、被処理液の有機物濃度を
Ｃｉ、処理液の有機物濃度をＣｅ、生物処理された有機
物濃度を（Ｃｉ−Ｃｅ）、汚泥自己分解定数をＫｄ、余
剰汚泥排出量をｑ、可溶化槽への引抜量をＱ′、可溶化
処理された汚泥が活性汚泥に再変換された割合をｋとす
ると、物質収支は次の〔１〕式で表される。

【数１】 V dX/dt＝Y Q(Ci-Ce)-V Kd X-q X-Q′X+k Q′X 〔１〕

【００２７】〔１〕式において、Ｖ ｄＸ／ｄｔは好気
性処理系１における活性汚泥３ａの変化量、Ｙ Ｑ（Ｃ
ｉ−Ｃｅ）は生成汚泥３ｂの量、Ｖ Ｋｄ Ｘは自己分
解分３ｃの量、ｑＸは余剰汚泥７の排出量、Ｑ′Ｘは引
抜汚泥３ｆの量、ｋ Ｑ′Ｘは生成汚泥３ｇの量を示し
ている。

【００２８】ここでＱ （Ｃｉ−Ｃｅ）／Ｖ＝ＬＶ（槽
負荷）、ｑ／Ｖ＝１／ＳＲＴ（余剰汚泥滞留時間比）、
Ｑ′／Ｖ＝θ（可溶化処理系への活性汚泥の循環比）、
（１−ｋ）＝δ（無機化率）とおくと、定常状態では、
〔１〕式は次の〔２〕式のように簡略化される。

【数２】 Ｙ ＬＶ／Ｘ＝Ｋｄ＋１／ＳＲＴ＋δ θ 〔２〕

【００２９】可溶化処理系２が存在しない通常の好気性
処理系では、〔２〕式の第３項（δθ）がないので、汚
泥負荷を一定としたとき第２項で余剰汚泥量（Ｘ／ＳＲ
Ｔ）が決定される。これに対して可溶化処理系を組合せ
た処理系では、〔２〕式から明らかなように、第３項の
値により余剰汚泥が減容化する。そして第３項の値が第
２項の値に匹敵するような条件下では、余剰汚泥を排出
しなくても（１／ＳＲＴ＝０）、汚泥負荷を通常の値に
設定することが可能である。

【００３０】可溶化処理としてオゾン処理を採用する場
合、オゾン処理汚泥の生分解性（生分解速度）は、図２
に示すように、汚泥に対するオゾン注入率が低い領域で
は悪化する傾向にあり、０．０２ｇ−Ｏ₃／ｇ−ＳＳ未
満では著しく低下する。従ってオゾン注入率の下限は
０．０２ｇ−Ｏ₃／ｇ−ＳＳとし、上限は制限はない
が、コスト的な面から０．２ｇ−Ｏ₃／ｇ−ＳＳとする
のが好ましい。

【００３１】好気性処理系１における活性汚泥の汚泥活
性は、オゾン注入率の低い段階で低下するので、オゾン
処理は好気性処理系１から引抜いた引抜汚泥について行
う必要がある。好気性処理系から汚泥を引抜く場所は、
好気性処理槽、汚泥分離部のいずれでもよい。好気性処
理槽から引抜く場合は、低濃度であるが、比較的定量の
汚泥を引抜くことができる。汚泥分離部から引抜く場合
は、高濃度ではあるが、汚泥量が一定しない傾向があ
る。

【００３２】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
３および図４はそれぞれ実施例の有機性排液の好気性処
理方法を示すフローシートであり、図３は曝気槽から汚
泥を引抜き、可溶化処理としてオゾン処理を行う例、図
４は汚泥分離部から汚泥を引抜き、可溶化処理としてオ
ゾン処理を行う例を示している。図において、１１は曝
気槽、１２は汚泥分離部、１３は担体としてのスポン
ジ、２１は可溶化のためのオゾン処理槽である。

【００３３】図３の処理方法は、まずスポンジ１３が投
入され、活性汚泥を付着して担持している曝気槽１１に
被処理液１４を導入し、スポンジ１３、返送汚泥１５、
オゾン処理汚泥２４および曝気槽１１内の浮遊活性汚泥
と混合し、空気供給管１６から空気を送り、散気装置１
７から散気して曝気を行い、好気性処理を行う。スポン
ジ１３の投入量は曝気槽１１容量の５〜４０％、好まし
くは１０〜３０％とするのが望ましい。曝気槽１１の混
合液の一部は、スポンジ１３が流出しないように、スク
リーン１８を通して汚泥分離部１２に導き、固液分離を
行う。分離液は処理液１９として排出し、分離汚泥は返
送汚泥１５として、ポンプＰ₁により曝気槽１１に返送
する。

【００３４】一方、曝気槽１１からスクリーン１８を介
して浮遊汚泥を引抜汚泥２２として引抜き、ポンプＰ₂
によりオゾン処理槽２１に導入し、オゾン供給路２３か
らオゾンを供給してオゾンと接触させ、オゾン処理を行
う。オゾン処理汚泥２４は曝気槽１１に戻し（循環
し）、負荷として好気性処理する。オゾン排ガスは排オ
ゾン路２５から排出する。ここでは、引抜汚泥２２はオ
ゾンにより酸化分解されＢＯＤおよび微量の難生物分解
性のＣＯＤに変換される。

【００３５】図４の処理方法は、曝気槽１１から浮遊活
性汚泥を引抜く代わりに、汚泥分離部１２で分離した分
離汚泥の一部を引抜汚泥２２としてオゾン処理槽２１に
循環してオゾン処理する。それ以外は図３の場合と同様
にして処理する。

【００３６】図３および図４のいずれの場合も、前記
〔１〕式におけるＶは曝気槽１１の容量、ＸはＶに対す
る曝気槽１１および汚泥分離部１２に保持された全汚泥
の濃度、Ｑ′は曝気槽１１内または汚泥分離部１２にお
ける濃縮汚泥の汚泥濃度をＸに換算したときの容量とし
て算出される。これにより、図３および図４のいずれの
場合も、図１に示すように、好気性処理系１として、そ
れぞれの値を決めることができる。

【００３７】図３および図４において、余剰汚泥がゼロ
でない場合は、余剰汚泥２０を系外に排出する。増殖汚
泥より多い活性汚泥を引抜いて、増殖部分と無機化部分
が同じになるように引抜汚泥２２の量を決めると、余剰
汚泥２０の発生量はゼロになる。

【００３８】このような場合でも曝気槽１１には、スポ
ンジ１３に担持されて一定量の好気性微生物が保持され
ているので、好気性処理性能は低下せず、安定した処理
が行われる。また、オゾン処理により生成する難生物分
解性のＣＯＤ成分もＳＲＴの長い担持汚泥により効率よ
く分解することができる。なお、砂などの無機質が蓄積
される系では、増殖による余剰汚泥の生成がゼロの場合
でも若干の汚泥を排出することもできる。担体に担持さ
れた活性汚泥が増殖すると、担体から剥離して浮遊活性
汚泥になるが、このように剥離した活性汚泥もオゾン処
理槽２１で可溶化される。

【００３９】図３、図４の実施例では、汚泥分離部１２
として、沈澱槽を図示したが、膜分離装置、その他の汚
泥分離装置でもよい。また好気性処理系１としては標準
活性汚泥処理に限らず、他の好気性処理装置を採用する
ことができる。また曝気槽１１において硝化細菌を含む
活性汚泥を生成させ、ＢＯＤの酸化分解とアンモニア性
窒素の硝化を行い、これを脱窒装置と組合せることによ
り、硝化脱窒処理を行うこともできる。

【００４０】実施例１ 図１の処理方法により、表１に示す条件で、オゾン処理
槽２１への引抜汚泥の循環比（曝気槽２１容量に対する
比）を０％、１０％または３０％として有機性排液の好
気性処理を行った。担体としてはスポンジ１３を用い、
曝気槽１１容量に対して２０％添加し、２か月間連続運
転した。また対照系としてスポンジを添加しないで、浮
遊汚泥だけで同様の処理を行った。処理水質の結果を表
２に示す。

【００４１】

【表１】

【００４２】

【表２】

【００４３】表２の結果から、対照系では汚泥減容率が
高くなるに従って処理液のＣＯＤ_Mnが上昇したが、実施
例１では減容率が高くなっても処理液の水質はほとんど
変化しないことがわかる。

【００４４】

【発明の効果】本発明では、担体に活性汚泥を担持させ
て好気性処理を行い、好気性処理系から浮遊活性汚泥を
引抜き、この引抜汚泥を可溶化処理して、好気性処理槽
に循環して処理するようにしたので、負荷および処理効
率を低下させることなく、余剰汚泥の生成を抑制し、し
かも安定して処理することができ、場合によっては余剰
汚泥の発生をゼロにすることも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明において余剰汚泥の生成を抑制できる原
理を説明するための模式図である。

【図２】オゾン注入率と生分解速度の関係を示すグラフ
である。

【図３】実施例の処理方法を示すフローシートである。

【図４】他の実施例の処理方法を示すフローシートであ
る。

【符号の説明】

１ 好気性処理系 ２ 可溶化処理系 ３ａ 活性汚泥 ３ｂ、３ｅ、３ｇ 生成汚泥 ３ｃ 自己分解分 ３ｄ 増殖汚泥 ３ｆ、２２ 引抜汚泥 ３ｈ 無機化部分 ３ｉ 増加部分 ４、１４ 被処理液 ６ 可溶化処理汚泥 ７、２０ 余剰汚泥 ８、１９ 処理液 １１ 曝気槽 １２ 汚泥分離部 １３ スポンジ １５ 返送汚泥 １６ 空気供給路 １７ 散気装置 １８ スクリーン ２１ オゾン処理槽 ２３ オゾン供給路 ２４ オゾン処理汚泥 ２５ 排オゾン路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 好気性微生物を含む活性汚泥の存在下
   に、有機性排液を好気性処理する方法において、 担体に活性汚泥を担持させて好気性処理を行い、 好気性処理系から浮遊活性汚泥を引抜き、 引抜汚泥を可溶化処理して好気性処理系に導入すること
   を特徴とする有機性排液の好気性処理方法。