JPH0938681A - 有機性排液の好気性処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 生物汚泥の沈降性を大きくして固液分離槽を
小形化できるとともに、系内の汚泥濃度を高くすること
ができ、これにより高負荷処理が可能になり、汚泥の改
質処理による減容化を行っても、曝気槽における汚泥令
を長くして処理水質の低下を防止することができ、また
無機質粒子の損失を少なくして高効率で処理を行うこと
ができる有機性排液の好気性処理方法を得る。 【解決手段】 曝気槽１に有機性排液５を導入して生物
汚泥の存在下に好気性処理し、混合液を固液分離槽２に
導入して固液分離し、分離液を処理液９として排出し、
分離汚泥の一部１１をオゾン処理等により改質処理し、
返送汚泥とともに曝気槽１に返送する際、砂等の無機質
粒子１５と高分子凝集剤１６を添加して、好気性微生物
と無機質粒子を一体化させ、重質の生物汚泥を形成し、
処理を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有機性排液を好気
性微生物を含む生物汚泥の存在下に好気性処理する方
法、特に生物汚泥を易生物分解性に改質処理して好気性
処理を行うようにした有機性排液の好気性処理方法であ
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
好気性処理方法は、他の処理法に比べて処理コストが安
く、処理性能が優れているが、難脱水性の多量の余剰汚
泥が生成する。このような処理方法において、汚泥の減
容化のために、特開平６−２０６０８８号には、好気性
処理系から引抜いた活性汚泥をオゾンにより酸化分解し
て易生物分解性に改質した後、改質汚泥を曝気槽に返送
して好気性処理する有機性排液の処理方法が記載されて
いる。また特公平５−６１９９４号には、引抜いた活性
汚泥に鉱酸を添加して加温することにより汚泥を易生物
分解性に改質することが記載され、特公昭４９−１１８
１３号には、引抜いた汚泥にアルカリを添加して加温す
ることにより汚泥を易生物分解性に改質することが記載
されている。

【０００３】このような処理法では、生物処理的に安定
化した生物汚泥を易生物分解性に改質して返送するた
め、例えば余剰汚泥発生量をゼロにする場合には、曝気
槽におけるＢＯＤ負荷は３０〜４０％程度高くなる。こ
のように多量のＢＯＤを生物汚泥で処理するためには、
系内の汚泥濃度を高くする必要があるが、汚泥濃度を高
くすると、固液分離性が悪化しやすくなる。

【０００４】一般に好気性処理では、沈澱槽を用いた重
力分離による固液分離が行われているが、活性汚泥は沈
降性が悪いので、大面積の沈澱槽を必要とし、バルキン
グ等の汚泥性状の変化が生じると、生物処理自体が困難
になる。このような処理法において、前述のような高汚
泥濃度運転を行うと、さらに沈降性が悪くなるなどの問
題点がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、生物
汚泥の沈降性を改善して固液分離槽を小形化できるとと
もに、系内の汚泥濃度を高くすることができ、これによ
り高負荷処理が可能となり、汚泥を改質処理による減容
化を行っても、水質低下を伴うことなく高効率で処理を
行うことができ、また無機質粒子の損失もなく、運転管
理も容易な有機性排液の好気性処理方法を提案すること
である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、次の有機性排
液の好気性処理方法である。 （１）有機性排液を曝気槽に導入して、好気性微生物を
含む生物汚泥の存在下に好気性処理する好気性処理工程
と、曝気槽の混合液を固液分離し、分離液を処理液とし
て排出し、分離汚泥の少なくとも一部を曝気槽に返送す
る固液分離工程と、分離汚泥の一部を引き抜いて、この
引抜汚泥を易生物分解性に改質する改質処理工程と、改
質汚泥を曝気槽に返送する返送工程とを含む処理方法に
おいて、系内に比重１．５〜５の無機質粒子を曝気槽濃
度として１，０００〜２０，０００ｍｇ／ｌとなるよう
に存在させて、好気性微生物と一体化させた生物汚泥を
用いて処理を行うことを特徴とする有機性排液の好気性
処理方法。 （２）改質処理がオゾン処理である上記（１）記載の方
法。

【０００７】本発明において処理の対象となる有機性排
液は、通常の好気性生物処理法により処理される有機物
を含有する排液であるが、難生物分解性の有機物または
無機物が含有されていてもよい。このような有機性排液
としては、下水、し尿、食品工場排水その他の産業排液
などがあげられる。

【０００８】本発明における好気性処理は、有機性排液
を好気性微生物を含む生物汚泥の存在下に好気性処理を
行う。このような処理としては、有機性排液を曝気槽で
活性汚泥と混合して曝気し、混合液を固液分離装置で固
液分離し、分離汚泥の一部を曝気槽に返送する標準活性
汚泥処理法における好気性生物処理が一般的であるが、
これを変形した他の処理でもよい。上記の生物汚泥とし
て、本発明では、系内に比重１．５〜５の無機質粒子を
曝気槽濃度として１，０００〜２０，０００ｍｇ／ｌと
なるように存在させて、好気性微生物と一体化させた生
物汚泥を用いて処理を行う。

【０００９】本発明では、このような好気性処理におけ
る処理系から生物汚泥の一部を引抜き、この引抜汚泥を
改質処理槽において易生物分解性に改質するための改質
処理を行う。生物汚泥を引抜く場合、固液分離装置で分
離された分離汚泥の一部を引抜くのが好ましいが、曝気
槽から混合液の状態で引抜いてもよい。分離汚泥から引
抜く場合、余剰汚泥として排出される部分の一部または
全部を引抜汚泥として引抜くことができるが、排出され
る余剰汚泥に加えて、返送汚泥として曝気槽に返送され
る汚泥の一部を過剰に引抜いて改質処理することもで
き、これにより余剰汚泥の発生量をより少なくすること
ができる。この場合曝気槽における見かけの増殖量に対
応する量を引抜いて改質処理すると、余剰汚泥発生量を
ゼロにすることができる。

【００１０】引抜汚泥を生物が分解し易い性状に改質す
る改質処理方法としては、任意の方法を採用することが
できる。例えば、オゾン処理による改質処理、酸処理に
よる改質処理、アルカリ処理による改質処理、加熱処理
による改質処理、これらを組合せた改質処理等を採用す
ることができる。これらの中ではオゾン処理による改質
処理が、処理操作が簡単かつ処理効率が高いため好まし
い。

【００１１】このような改質処理のうち、まずオゾン処
理について説明する。改質処理としてのオゾン処理は、
好気性生物処理系から引抜いた汚泥をオゾン処理槽に導
いてオゾンと接触させればよく、オゾンの酸化作用によ
り汚泥は易生物分解性に改質される。オゾン処理はｐＨ
５以下の酸性領域で行うと酸化分解効率が高くなる。こ
のときのｐＨの調整は、硫酸、塩酸または硝酸などの無
機酸をｐＨ調整剤として生物汚泥に添加するか、生物汚
泥を酸発酵処理して調整するか、あるいはこれらを組合
せて行うのが好ましい。ｐＨ調整剤を添加する場合、ｐ
Ｈは３〜４に調整するのが好ましく、酸発酵処理を行う
場合、ｐＨは４〜５となるように行うのが好ましい。

【００１２】オゾン処理は、引抜汚泥または酸発酵処理
液をそのまま、または必要により遠心分離機などで濃縮
した後ｐＨ５以下に調整し、オゾンと接触させることに
より行うことができる。接触方法としては、オゾン処理
槽に汚泥を導入してオゾンを吹込む方法、機械攪拌によ
る方法、充填層を利用する方法などが採用できる。オゾ
ンとしてはオゾンガスの他、オゾン含有空気、オゾン化
空気などのオゾン含有ガスが使用できる。オゾンの使用
量は０．００２〜０．０５ｇ−Ｏ₃／ｇ−ＶＳＳ、好ま
しくは０．００５〜０．０３ｇ−Ｏ₃／ｇ−ＶＳＳとす
るのが望ましい。オゾン処理により生物汚泥は酸化分解
されて、ＢＯＤ成分に変換される。

【００１３】次に引抜汚泥を易生物分解性に改質する他
の方法としての酸処理について説明すると、酸処理で
は、好気性生物処理系から引抜いた引抜汚泥を改質槽に
導き、塩酸、硫酸などの鉱酸を加え、ｐＨ２．５以下、
好ましくはｐＨ１〜２の酸性条件下で所定時間滞留させ
ればよい。滞留時間としては、例えば５〜２４時間とす
る。この際、汚泥を加熱、例えば５０〜１００℃に加熱
すると改質が促進されるので好ましい。このような酸に
よる処理により汚泥は易生物分解性となり、好気性生物
処理系に戻すことにより容易に分解除去できるようにな
る。

【００１４】また、汚泥の改質処理としてのアルカリ処
理について説明すると、アルカリ処理では、好気性生物
処理系から引抜いた引抜汚泥を改質槽に導き、水酸化ナ
トリウム、水酸化カリウム等のアルカリを汚泥に対して
０．１〜１重量％加え、所定時間滞留させればよい。滞
留時間は０．５〜２時間程度で汚泥は易生物分解性に改
質される。この際、汚泥を加熱し、例えば５０〜１００
℃に加熱すると改質が促進されるので好ましい。

【００１５】改質処理としての加熱処理は、加熱処理単
独で行うこともできるが、酸処理またはアルカリ処理と
組合せて行うのが好ましい。加熱処理単独で行う場合
は、例えば温度７０〜１００℃、滞留時間２〜３時間と
することができる。

【００１６】このようにして易生物分解性に改質した改
質汚泥を好気性処理工程の曝気槽に導入して好気性処理
を行うことにより、改質処理によって易生物分解性にな
った汚泥は、ＢＯＤ成分として曝気槽内の生物汚泥によ
り分解される。本発明では上記のような処理方法におい
て、生物汚泥として、系内に無機質粒子を存在させて好
気性微生物と一体化させた生物汚泥を用いて処理を行う
が、無機質粒子を好気性微生物と一体化させるために
は、高分子凝集剤を添加して処理を行うのが好ましい。

【００１７】添加する無機質粒子としては比重１．５〜
５、好ましくは２〜４、粒径５〜２５０μｍ、好ましく
は１０〜１５０μｍのものが使用でき、砂が好ましい
が、鉱砕、セラミックス粒子その他の無機質粒子でもよ
い。比重が５を超え、あるいは粒径が２５０μｍを超え
ると、汚泥と粒子が分離しやすく、また比重が１．５未
満では沈降促進効果が少なく、粒径が５μｍ未満では微
量ずつ分散して処理水とともに流失しやすい。

【００１８】このような無機質粒子は曝気槽濃度として
１，０００〜２０，０００ｍｇ／ｌ、好ましくは２，０
００〜１０，０００ｍｇ／ｌとなるように系内に存在さ
せる。この無機質粒子は好気性微生物と一体化して生物
汚泥が形成されるため、余剰汚泥ゼロの状態で運転する
場合は、無機質粒子は常に系内に保持されることになる
ので、処理水中に流出する微量の無機質粒子を補給する
だけでよいが、余剰汚泥を排出する場合は、余剰汚泥と
ともに排出される分を補給する。

【００１９】無機質粒子を単に添加しただけでは汚泥と
一体化しにくいが、高分子凝集剤を添加して処理を行う
と、無機質粒子は容易に好気性微生物と一体化して重質
の生物汚泥が形成される。高分子凝集剤としては、一般
に凝集沈殿、汚泥脱水等に使用されているものが使用で
き、カチオン性のものが好ましいが、ノニオン性または
アニオン性のものでもよい。カチオン性のものとしては
ポリ（メタ）アクリルアミドのマンニッヒ変性物、アク
リルアミド／アルキルアミノ（メタ）アクレレート共重
合体などが使用できる。

【００２０】高分子凝集剤の添加量は、最初に無機質粒
子を添加する場合曝気槽濃度として０．５〜５０ｍｇ／
ｌ、好ましくは１〜１０ｍｇ／ｌ程度である。無機質粒
子を一体化した後は、改善処理した汚泥に対して高分子
凝集剤を添加するのが好ましい。このときの高分子凝集
剤の添加量は０．０１〜１ｍｇ／ｌ程度である。

【００２１】無機質粒子および高分子凝集剤は処理系に
添加して処理を行うことにより、無機質粒子を好気性微
生物と一体化させ、沈降性に優れた生物汚泥を形成する
ことができる。この場合、両者を直接曝気槽に添加して
もよいが、より一体化を促進するためには、別途設けた
攪拌槽に生物汚泥と無機質粒子と高分子凝集剤を添加し
て十分攪拌、混合したのち曝気槽に投入するのが好まし
い。

【００２２】無機質粒子のみを添加しても、無機質粒子
は沈降して一体化が困難であるが、高分子凝集剤を加え
ることにより、好気性微生物を含む汚泥粒子と無機質粒
子が高分子凝集剤により架橋されて一体化しやすくな
る。この場合、カチオン性高分子凝集剤を添加すると汚
泥の電荷が中和されて一体化が促進される。この状態で
処理を続けることにより、生物汚泥外表面に存在する粘
質物が無機質粒子を取込んで結合が強固になる。

【００２３】無機質汚泥と一体化した生物汚泥は重質と
なって沈降性、圧密性が高くなり、固液分離槽における
固液分離が良好になる。このため曝気槽における汚泥濃
度ＭＬＳＳを従来の３，０００〜４，０００ｍｇ／ｌか
ら５，０００〜２０，０００ｍｇ／ｌに高くすることが
できる。無機質粒子の添加により無機性ＭＬＳＳも増加
するが、無機質を除いた生物汚泥濃度に相当するＭＬＶ
ＳＳを従来の２，５００〜３，５００ｍｇ／ｌから３，
０００〜１０，０００ｍｇ／ｌに高くすることができ
る。

【００２４】曝気槽における有機物の処理能力はＭＬＶ
ＳＳに比例するから、上記のＭＬＶＳＳの上昇により従
来法の２〜４倍の処理能力が得られ、高負荷処理が可能
になる。この場合、余剰汚泥の発生量より多い生物汚泥
を改質処理してＢＯＤ化しても、それに見合う量以上の
汚泥量を系内に保持できるから、処理効率を高く維持す
ることができる。

【００２５】さらに沈降性の改善により固液分離槽にお
ける水面積負荷を従来の１０〜２０ｍ／日から５０〜２
００ｍ／日に高くすることができ、固液分離槽の設置面
積を従来の１／２．５〜１／２０に小さくすることがで
きる。そしてバルキングが防止されるため、運転管理が
容易になる。

【００２６】汚泥の改質化処理は、固液分離工程で分離
される分離汚泥のうち、返送汚泥として曝気槽へ返送す
る部分以外の部分を改質装置に導いて、オゾン処理等の
改質処理を行う。オゾン処理する場合、オゾン処理装置
としては、汚泥含有液中の汚泥にオゾンを接触させて酸
化反応させるためのオゾン処理槽、およびオゾン処理液
を曝気槽に返送する手段を有している装置であればどの
ような構成の装置でも使用することができる。

【００２７】オゾン処理槽にオゾンを吹込んでオゾン処
理を行うと発泡が生じるが、この発泡によるトラブルを
防止するために、オゾン処理槽内に消泡用の液散布手段
を設けることができる。液散布手段としては、オゾン処
理槽内の汚泥を含む槽内液を引抜いて、この引抜液を消
泡用水としてオゾン処理槽内の液面に散布するように構
成された装置が好ましい。

【００２８】またオゾン処理槽として、槽の下部に液相
の汚泥含有液にオゾンを吹込んで気液接触させる液相接
触域が形成され、その上部に発泡した泡沫とオゾンとを
接触させる泡沫接触域が形成されるように構成されたオ
ゾン処理槽を使用すると、オゾン処理効率はさらに高く
なる。液相接触域の高さは０．２〜３ｍ、好ましくは
０．５〜１．５ｍとする。泡沫接触域の高さは液相接触
域の汚泥含有液の液面より１ｍ以上の高さであればよい
が、好ましくは１〜１０ｍ、さらに好ましくは２〜５ｍ
の高さとする。

【００２９】改質処理を行うと、無機質粒子と一体化し
た生物汚泥の一部が可溶化してＢＯＤ成分に転換される
が、大部分の汚泥は無機質粒子と一体化した状態で曝気
槽に返送される。返送する改質汚泥は高分子凝集剤を加
えて攪拌、混合して曝気槽に返送することにより、曝気
槽内の汚泥と一体化する。この場合、改質汚泥および改
質しない返送汚泥を高分子凝集剤と混合して返送するの
が好ましい。

【００３０】改質処理によって生成したＢＯＤ成分は曝
気槽で好気処理を受け分解される。改質処理により難生
物分解性のＣＯＤ成分も生成するが、曝気槽内の生物汚
泥は無機粒子との一体化により汚泥令が長くなっている
ため、ＳＲＴを長くとることができ、難分解性のＣＯＤ
も除去され、水質低下が防止される。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
により説明する。図１は好ましい実施の一形態による有
機性排液の好気性処理方法を示す系統図である。図１に
おいて、１は曝気槽、２は固液分離槽、３は改質処理
槽、４は混合槽である。

【００３２】処理方法は被処理液路５から被処理液を曝
気槽１に導入するとともに、混合汚泥路６から混合汚泥
を導入し、散気装置７から空気を散気して曝気し、好気
性微生物の存在下に好気性処理を行う。曝気条件等の具
体的な処理条件は通常の好気性処理と同様である。

【００３３】曝気槽１内の混合液は移送路８から固液分
離槽２に導入して、ここで沈降分離により固液分離し、
分離液は処理液路９から処理液として排出する。分離汚
泥は汚泥取出路１０から取出し、一部は汚泥引抜路１１
から改質処理槽３に導入し、残部は汚泥返送路１２から
混合槽４に導入する。改質処理槽３では散気装置１３か
らオゾンを散気してオゾン処理による改質処理を行い、
生物汚泥の一部をＢＯＤ成分に転換する。改質汚泥は移
送路１４から混合槽４に移送する。

【００３４】混合槽４では汚泥返送路１２から導入する
返送汚泥と、移送路１４から導入する改質汚泥に、無機
質粒子供給路１５から砂を供給するとともに、高分子凝
集剤供給路１６から高分子凝集剤を供給して、攪拌機１
７により攪拌、混合し、混合汚泥路６から混合汚泥を曝
気槽１に返送する。装置立上げ時における必要量の砂の
供給が終った後は無機質粒子供給路１５からの砂の供給
は必要な補給量に減少させ、これに伴って高分子凝集剤
供給路１６から供給する高分子凝集剤の供給量も減少さ
せる。また汚泥返送路１２は混合槽４を通らずに、直接
曝気槽に戻してもよい。

【００３５】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。 実施例１ 図１の装置において、曝気槽１として１ｍ³容量、固液
分離槽２として直径０．５ｍのものを用い、ＢＯＤ＝３
００ｍｇ／ｌ、ＳＳ＝５０ｍｇ／ｌの飲料水製造排水を
２か月間にわたって連続処理した。混合槽においては、
無機質粒子粒径１００〜１５０μｍの砂を添加し、また
高分子凝集剤としてカチオン系のジメチルアミノエチル
アクリレートの塩化メチル四級化物とアクリルアミドと
の共重合体を添加した。処理条件および処理結果を表１
に示す。表１中、高分子凝集剤の添加量は、運転開始時
において砂の添加と同時に添加した時の濃度である。

【００３６】比較例１〜３ 実施例１において、砂を添加せず高分子凝集剤のみを添
加した場合（比較例１）、砂および高分子凝集剤を添加
しなかった場合（比較例２）、ならびにオゾン処理を行
わず、砂および高分子凝集剤を添加しない場合（比較例
３・・・・通常の活性汚泥処理法に相当）について、処理条
件および処理結果を表１に示す。

【００３７】

【表１】

【００３８】上記の結果より、実施例１のように砂およ
び高分子凝集剤を添加することにより、汚泥沈降速度が
約６倍に高まり、これにより曝気槽ＭＬＳＳを高濃度で
運転でき、余剰汚泥ゼロの条件で運転しても通常の活性
汚泥法（比較例３）とほぼ同等の処理水が得られること
がわかる。これに対し、比較例１のように高分子凝集剤
のみの添加では、汚泥沈降性はわずかに改善されるが、
十分ではなく、処理水質も添加しない場合と比べてほと
んど改善されないことがわかる。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、生物汚泥を改質処理し
て返送するようにした有機性排液の好気性処理におい
て、無機質粒子と好気性微生物を一体化させた生物汚泥
を用いて処理するようにしたので、生物汚泥の沈降性を
大きくして固液分離槽を小形化できるとともに、系内の
汚泥濃度を高くすることができ、これにより高負荷処理
が可能になり、汚泥の改質処理による減容化を行って
も、曝気槽における汚泥令を長くして処理水質の低下を
防止することができ、また無機質粒子の損失を少なくし
て高効率で処理を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】好ましい実施の形態を示す系統図である。

【符号の説明】

１ 曝気槽 ２ 固液分離槽 ３ 改質処理槽 ４ 混合槽 ５ 被処理液路 ６ 混合汚泥路 ７、１３ 散気装置 ８、１４ 移送路 ９ 処理液路 １０ 汚泥取出路 １１ 汚泥引抜路 １２ 汚泥返送路 １５ 無機質粒子供給路 １６ 高分子凝集剤供給路 １７ 攪拌機

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【手続補正書】

【提出日】平成７年８月１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有機性排液を曝気槽に導入して、好気性
   微生物を含む生物汚泥の存在下に好気性処理する好気性
   処理工程と、 曝気槽の混合液を固液分離し、分離液を処理液として排
   出し、分離汚泥の少なくとも一部を曝気槽に返送する固
   液分離工程と、 分離汚泥の一部を引き抜いて、この引抜汚泥を易生物分
   解性に改質する改質処理工程と、 改質汚泥を曝気槽に返送する返送工程とを含む処理方法
   において、 系内に比重１．５〜５の無機質粒子を曝気槽濃度として
   １，０００〜２０，０００ｍｇ／ｌとなるように存在さ
   せて、好気性微生物と一体化させた生物汚泥を用いて処
   理を行うことを特徴とする有機性排液の好気性処理方
   法。
2. 【請求項２】 改質処理がオゾン処理である請求項１記
   載の方法。