JPH11290889A

JPH11290889A - 有機性廃水の処理方法

Info

Publication number: JPH11290889A
Application number: JP9463798A
Authority: JP
Inventors: Mikio Kitagawa; 幹夫北川; Akishi Hori; 晃士堀; Yoshimi Taguchi; 佳美田口
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 1998-04-07
Filing date: 1998-04-07
Publication date: 1999-10-26

Abstract

(57)【要約】【課題】嫌気性生物処理槽と、該嫌気性生物処理槽の
後段に設けられた好気性生物処理槽とで槽内液を循環さ
せて有機性廃水を処理する方法において、高度な維持管
理を行うことなく、循環による余剰汚泥の減容化、処理
水質の向上及び安定化を確実に達成すると共に、このよ
うに循環を行うことにより固液分離性が低下した汚泥の
分離を容易に行って、有機性廃水を効率的に処理する。【解決手段】嫌気性生物処理槽１から好気性生物処理
槽２への槽内液の循環比を２〜４とし、好気性生物処理
槽２内又は好気性生物処理槽の後段に設けられた槽内に
浸漬配置された分離膜３の透過水を処理水として取り出
す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は有機性廃水の処理方
法に係り、特に、嫌気性生物処理槽と該嫌気性生物処理
槽の後段に設けられた好気性生物処理槽とで槽内液を循
環させて有機性廃水を処理する方法において、高度な維
持管理を必要とすることなく、循環による余剰汚泥の減
容化、処理水質の向上及び安定化を確実に達成すると共
に、このように循環を行うことにより固液分離性が低下
した汚泥の分離を容易に行って、有機性廃水を効率的に
処理する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、産業廃棄物の投棄場所の減少、投
棄費用の増大に伴い、有機性廃水の処理分野において
は、余剰汚泥の発生量の低減に有効な、汚泥をグラニュ
ール状に増殖させるＵＡＳＢ（ＵｐｆｌｏｗＡｎａｅ
ｒｏｂｉｃＳｌｕｄｇｅＢｌａｎｋｅｔ；上向流嫌
気性汚泥床）方式や、反応槽内の流動担体や充填材の表
面に汚泥を高濃度で付着させる流動床方式又は固定床方
式等の嫌気性処理を、好気性処理の前処理として組み入
れた多種類の活性汚泥処理システムが開発され、広く採
用されつつある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの活性
汚泥処理システムは、嫌気性処理と好気性処理という機
構の異なった二つの処理装置を適正な条件下で運転管理
するため、維持管理に高度な専門性が要求されている。

【０００４】即ち、前段に用いられるＵＡＳＢ方式、流
動床方式、固定床方式等の嫌気性処理では、嫌気性汚泥
を良好なグラニュール状に増殖させたり、担体や充填材
の表面に汚泥を付着増殖させたりするために、廃水の性
状コントロールや負荷量の調整を含め、維持管理に高度
な専門性が求められる。

【０００５】また、後段の好気性処理においても、前段
の嫌気性処理装置の処理状況により、好気性処理の処理
性能が大きく変動し、高度な処理水を安定して得るため
には、より高度な維持管理が求められる。

【０００６】このように、従来の嫌気性処理を組み入れ
た活性汚泥処理システムは、余剰汚泥の低減や装置のコ
ンパクト化、省エネルギーの観点からは有望なシステム
ではあるが、目的通りの余剰汚泥の大幅な低減を図ると
共に安定した高度な処理水を得るには、より高度な維持
管理が必要となるという不具合がある。

【０００７】本発明は上記従来の問題点を解決し、嫌気
性生物処理槽と該嫌気性生物処理槽の後段に設けられた
好気性生物処理槽とで槽内液を循環させて有機性廃水を
処理する方法において、高度な維持管理を必要とするこ
となく、汚泥を含む槽内液の循環による汚泥の減容化、
処理水質の向上及び安定化を確実に達成することができ
る有機性廃水の処理方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の有機性廃水の処
理方法は、有機性廃水を嫌気性生物処理槽で処理した
後、該嫌気性生物処理槽の後段に配置された好気性生物
処理槽に導入して処理し、該好気性生物処理槽の槽内液
の一部を前記嫌気性生物処理槽に循環すると共に、該好
気性生物処理槽内又は該好気性生物処理槽の後段に設け
られた槽内に浸漬配置された分離膜の透過水を処理水と
して取り出す有機性廃水の処理方法であって、該嫌気性
生物処理槽から好気性生物処理槽への槽内液の循環移送
倍数を２〜４とすることを特徴とする。

【０００９】本発明では、好気性生物処理槽で発生した
余剰汚泥が嫌気性生物処理槽に循環返送されて嫌気性消
化が行われるため、処理システム全体として、余剰汚泥
の発生量をゼロにすることが可能となる。また、固液分
離手段として浸漬膜を採用することにより、嫌気性生物
処理槽内の嫌気性汚泥や好気性生物処理槽内の活性汚泥
の性状に係わらず、汚泥を高濃度に保持した上で、高度
に固液分離することができるようになるため、安定した
高度な処理水を得ることが可能となる。しかして、この
ように嫌気性生物処理槽と好気性生物処理槽とで槽内液
を循環させて有機性廃水を処理する方法において、固液
分離手段として浸漬膜を採用すると共に、循環移送倍数
を２〜４とすることにより、高度な維持管理を必要とす
ることなく、各槽での処理を安定かつ効率的に行うこと
ができるようになる。

【００１０】なお、本発明において、循環移送倍数と
は、嫌気性生物処理槽に導入される原水量に対する、嫌
気性生物処理槽から好気性生物処理槽へ移送される槽内
液の移送量の割合であり、各槽の槽内液の循環量は、原
水量及び処理水量（浸漬膜から取り出される透過水量）
と循環移送倍数とから次のように表される。

【００１１】嫌気性生物処理槽から好気性生物処理槽へ
の循環移送量＝ＲＱ好気性生物処理槽から嫌気性生物処理槽への循環返送量
＝（Ｒ−１）Ｑただし、Ｑ＝原水量＝処理水量Ｒ＝循環移送倍数＝２〜４なお、この場合、好気性生物処理槽内の汚泥濃縮率はＲ
／（Ｒ−１）であり、例えば、嫌気性生物処理槽内の汚
泥濃度を１００００ｍｇ／Ｌに設定したとき、Ｒ＝２で
は好気性生物処理槽内汚泥濃度は２００００ｍｇ／Ｌと
なり、Ｒ＝３では１５０００ｍｇ／Ｌとなる。

【００１２】このような本発明の有機性廃水の処理方法
では、処理システム全体の負荷量が高められるため、設
置面積が小さくコンパクトな装置とすることができ、こ
れにより、建設費も低減する。

【００１３】また、本発明で得られる処理水は膜透過水
であるため、ＳＳを含まない高度な処理水が得られる。

【００１４】ところで、一般的に、活性汚泥の固液分離
手段としては、沈降分離や、加圧浮上分離、遠心分離等
がある。これらの固液分離手段は、活性汚泥の自己凝集
性で汚泥がフロック化することを前提としている。

【００１５】しかし、本発明の方法のように、嫌気性生
物処理槽と好気性生物処理槽との間で槽内液を循環さ
せ、好気性生物処理槽から嫌気性生物処理槽に循環させ
た汚泥で嫌気性消化を行った場合、活性汚泥の一部を形
成する多糖類や高分子状の蛋白質成分が嫌気性消化時に
分解され、活性汚泥の自己凝集性は非常に低減する。従
って、汚泥のフロック化は期待できないことから、沈降
分離、浮上分離、遠心分離等の固液分離手段は好適では
ない。

【００１６】これに対して、本発明では、浸漬膜を適用
することで汚泥を効率的に固液分離することができる。
しかも、活性汚泥のバルキングや嫌気性汚泥の流出等の
トラブルが回避でき、維持管理が非常に容易となる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。

【００１８】図１は本発明の有機性廃水の処理方法の実
施の形態を示す活性汚泥処理システムの系統図である。

【００１９】図１において、１は嫌気性反応槽、２は活
性汚泥曝気槽で槽内に分離膜３が浸漬設置され、分離膜
３の下方に散気管４が設けられている。

【００２０】曝気性反応槽１は、槽内にグラニュール状
や生物膜状として嫌気性汚泥を保持可能な構造を持つＵ
ＡＳＢ方式、固定床方式、又は流動床方式のものであ
り、この嫌気性反応槽１には、浮遊状態の槽内汚泥混合
液を後段の活性汚泥曝気槽２に循環移送できる移送配管
１２と循環ポンプＰ₁が設けられている。また、活性汚
泥曝気槽２の槽内液を嫌気性反応槽１に戻す返送配管１
３が設けられている。１１は原水導入配管である。

【００２１】この嫌気性反応槽１の原水滞留時間（ＨＲ
Ｔ）は、嫌気性分解効率の面から、後述の実験例１に示
されるように２４時間以上であることが好ましく、特に
好ましい滞留時間は３６時間以上である。

【００２２】活性汚泥曝気槽２は一般的には浮遊型の活
性汚泥を用いた曝気槽であるが、生物膜方式のものであ
っても良い。

【００２３】この活性汚泥曝気槽２には、分離膜（具体
的には精密濾過（ＭＦ）膜、限外濾過（ＵＦ）膜）３が
浸漬配置されており、この分離膜３により槽内液を固液
分離し、膜透過水を処理水ポンプＰ₂で引き抜き、配管
１４より処理水として取り出す。

【００２４】分離膜３は、その下方に設けられた散気管
４からの散気で膜表面からの汚染が低減され、膜の圧力
損失の増加による透過水量（フラックス）の低下が防止
される。

【００２５】この散気量は、曝気槽２底部の断面積当り
２０〜１００ｍ³／ｍ²／ｈｒとするのが好ましい。

【００２６】この分離膜３による膜分離条件は、使用し
た分離膜の種類によっても異なるが、分離性能が０．１
μｍ付近の中空糸状ＭＦ膜を使用した場合、処理水ポン
プＰ₂の吸引圧力は５０ｋＰａ以内が適当であり、膜フ
ラックスは０．２〜０．４ｍ³／ｍ²／ｄａｙが適当であ
る。

【００２７】なお、膜の圧力損失増加の防止の観点か
ら、処理水ポンプＰ₂は運転稼動５〜３０分、運転休止
１０秒〜５分の間欠運転とするのが好ましい。この間欠
運転の間隔は汚泥の性状、濃度や運転フラックス、分離
膜の性能等により異なる。また、処理水ポンプの運転休
止時に、処理水や工水を分離膜の透過水側から注入する
手段も圧力損失の増大防止に有効である。

【００２８】また、分離膜の膜表面が汚染され、膜の圧
力損失が増加したときには、分離膜を取り出して外部の
洗浄槽に入れ、その槽内にカセイソーダや次亜塩素酸ソ
ーダ、過酸化水素、又は塩酸、硫酸などの洗浄薬剤を注
入して、膜の薬品洗浄を行う。或いは、膜浸漬槽内の槽
内液を活性汚泥曝気槽に移送し、膜浸漬槽内に上記洗浄
薬剤液を注入して膜の薬品洗浄を行ってもよい。

【００２９】本発明においては、このような処理システ
ムにおいて、嫌気性反応槽１と活性汚泥曝気槽２とで槽
内液を循環移送倍数Ｒ２〜４で循環させる。即ち、嫌気
性反応槽１への原水流入量Ｑに対して、嫌気性反応槽１
から活性汚泥曝気槽２への槽内液の循環移送量をＲＱ、
活性汚泥曝気槽２から嫌気性反応槽1への槽内液の循環
返送量（Ｒ−１）Ｑ、分離膜３から引き抜く処理水量Ｑ
とする処理において、循環移送倍数Ｒを２〜４とする。

【００３０】後述の実験例２に示す如く、このような処
理において、循環移送倍数Ｒが４を超えると嫌気性反応
槽１に大量の好気性汚泥が流入することにより、嫌気性
汚泥の活性が低下して嫌気性分解効率が低下する。逆
に、循環移送倍数Ｒが２未満では活性汚泥曝気槽２内の
汚泥濃度が高くなり過ぎ、分離膜３による膜分離性能が
損なわれる。

【００３１】従って、循環移送倍数Ｒは２〜４、好まし
くは２〜３に維持する。

【００３２】なお、図１に示す処理システムでは、活性
汚泥曝気槽２内に分離膜３を浸漬配置しているが、活性
汚泥曝気槽２の後段に別途膜浸漬槽を設け、この膜浸漬
槽に分離膜を浸漬配置しても良い。しかし、この場合に
は、膜浸漬槽において膜表面の汚染防止のために曝気を
行って多量の槽内液を循環させる必要があり、運転動力
が多大となるという欠点がある。

【００３３】これに対して、図１に示す如く、活性汚泥
曝気槽２内に分離膜３を浸漬配置し、活性汚泥処理のた
めの曝気空気を膜表面の汚染防止に利用することで、必
要な運転動力を低減することができる。

【００３４】

【実施例】以下に、実験例、実施例及び比較例を挙げて
本発明をより具体的に説明する。

【００３５】実験例１図１に示す活性汚泥処理システムにおいて、嫌気性反応
槽の好適な滞留時間を調べる実験を行った。

【００３６】実験に用いた嫌気性反応槽１は、ＵＡＳＢ
方式のもので、保持されているグラニュール状汚泥濃度
３３０００ｍｇ／Ｌ、反応槽容量５０Ｌである。また、
活性汚泥曝気槽２は、浮遊状態の活性汚泥濃度２１００
０ｍｇ／Ｌで曝気槽容量２５Ｌのものであり、分離膜３
が浸漬配置されている。

【００３７】この処理システムに、ＢＯＤ濃度１０００
０ｍｇ／Ｌに調整した単糖類主体の模擬廃水を１日当た
り２５〜２００Ｌ通水し、嫌気性反応槽１から発生する
メタンガス量の、通水した模擬廃水中のＢＯＤが全て嫌
気性分解されたときに発生する理論上のメタンガス量に
対する割合（以下「メタンガス発生割合」と称す。）を
求めることにより、嫌気性分解が良好に行われる原水の
嫌気性反応槽の滞留時間を調べた。

【００３８】なお、循環移送倍数Ｒは３として処理を行
った。

【００３９】その結果、図２に示す如く、嫌気性分解が
良好に行われたと判断できる嫌気性反応槽の滞留時間は
１日以上であることが確認された。

【００４０】実験例２図１に示す活性汚泥処理システム
において、循環移送倍数Ｒの好適範囲を調べる実験を行
った。

【００４１】原水の嫌気性反応槽１の滞留時間を２４時
間とし、循環移送倍数Ｒを変えて嫌気性反応槽１からの
メタンガス発生量を調べ、結果を図３に示した。

【００４２】なお、処理した模擬廃水、嫌気性反応槽及
び活性汚泥曝気槽の仕様は実験例１と同様にした。

【００４３】図３より次のことが明らかである。

【００４４】即ち、メタンガスが特に正常に発生してい
る循環移送倍数Ｒは３以下であり、循環移送倍数Ｒが４
を超えるとメタンガス発生量は大きく低下してくる。こ
れは、循環移送倍数Ｒを高めたときには、曝気槽２内で
好気性条件となっている汚泥混合液が嫌気性反応槽１内
に大量（原水量のＲ−１倍量）に流入するため、嫌気性
反応槽１内の実質の滞留時間が短縮されたり、嫌気性反
応槽１内の嫌気性条件が保持できなくなり、その結果、
嫌気性反応槽１での汚泥の活性が低下し、メタンガスの
発生量が低下することによるものと推定される。

【００４５】一方、循環移送倍数Ｒを１．５倍以下に設
定した場合には、後段の活性汚泥曝気槽２内の汚泥濃度
が、分離膜３により濃縮され、嫌気性反応槽１の浮遊状
態の汚泥濃度の３倍以上となり、分離膜３の性能に影響
を与える。

【００４６】これらの結果から明らかなように、循環移
送倍数Ｒは２〜４倍、好ましくは２〜３倍に設定するこ
とが必要である。

【００４７】実施例１実際に嫌気性処理（ＵＡＳＢ方式）を行った後活性汚泥
処理を行い、その後沈殿槽で固液分離することにより処
理しているＢＯＤ２００００〜３００００ｍｇ／Ｌの廃
棄清涼飲料廃水を原水とし、本発明方式による処理効果
の確認試験を行った。

【００４８】なお、実装置の嫌気性反応槽の滞留時間は
通水原水量に対し２日間であり、容量当たりの負荷量は
１０〜１５ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ³／ｄａｙである。この嫌
気性反応槽内の汚泥は粒径が０．５〜３ｍｍのグラニュ
ール状であり、汚泥濃度は２２０００ｍｇ／Ｌである。
嫌気性処理水水質は、ＳＳ８８０〜１１３０ｍｇ／Ｌ、
ＢＯＤ２３００〜４７００ｍｇ／Ｌである。後処理の活
性汚泥処理は曝気槽の滞留時間が４日間であり、ＢＯＤ
負荷量は０．５７〜１．２ｋｇ／ｍ³／ｄａｙである。
曝気槽内の汚泥性状は、糸状性の細菌が生育したバルキ
ング状態を示しており、３０分間の沈降汚泥の割合（Ｓ
Ｖ）は９０％以上であるため、汚泥濃度は３５００ｍｇ
／Ｌが上限であった。そのため、適宜、沈殿槽から余剰
汚泥の引抜きを行っており、余剰汚泥の発生量は原水Ｂ
ＯＤ量に対し１８％に達していた。更に、沈殿槽では十
分な固液分離が困難であったため、活性汚泥処理水水質
はＳＳ３５〜６５ｍｇ／Ｌ、ＢＯＤ４０〜７５ｍｇ／Ｌ
と高度な処理水が得られていない状況であった。そし
て、活性汚泥の性状がバルキング状態であり、また、余
剰汚泥の発生量も多いため、汚泥の性状管理と余剰汚泥
処理に関与する維持管理が煩雑となっている。

【００４９】本方式の確認試験に用いた嫌気性反応槽は
直径３００ｍｍ、高さ１０００ｍｍ（有効容量５０Ｌ）
の密閉槽であり、浮遊汚泥を用いた機械攪拌方式の反応
槽である。反応槽内には温度計と連動したヒーターを設
置し、槽内温度を実装置と同じく３７℃に調整した。ま
た、ｐＨ計と連動したＮａＯＨ注入設備により、槽内液
のｐＨを実装置と同じく７．２付近に調整した。嫌気性
反応槽には循環ポンプを設置し、嫌気性反応槽から後段
の活性汚泥曝気槽に槽内液を通水原水量の３倍量移送／
循環した（即ち、循環移送倍数Ｒ＝３）。

【００５０】活性汚泥曝気槽は長さ５００ｍｍ、幅１０
０ｍｍ、高さ１０００ｍｍ（有効容量２５Ｌ）であり、
槽内に有効面積０．５ｍ²の三菱レイヨン（株）製テス
ト用中空糸ＭＦ膜（ステラポアーＬ、分離性能０．１μ
ｍ、膜素材ポリエチレン）を１枚設置した。

【００５１】曝気槽底部には散気管を全面に設置し、曝
気槽底面当たり３０ｍ³／ｍ²／ｈｒに相当する２５Ｌ／
ｍｉｎで、空気を噴出させた。中空糸膜からの透過水は
流量計及び圧力計を経由して処理水ポンプで引抜き、処
理水とした。なお、処理水ポンプは８分間運転、２分間
休止の間欠運転とした。

【００５２】連続運転に当たっては、実装置の嫌気性反
応槽から採取したグラニュール状汚泥を、実装置と同じ
汚泥濃度２２０００ｍｇ／Ｌに調整して嫌気性反応槽内
に投入した。

【００５３】通水原水量、処理水水量は５０Ｌ／ｄａｙ
に設定し、上述の如く、嫌気性反応槽から活性汚泥曝気
槽への循環移送水量は通水原水量の３倍に当たる１５０
Ｌ／ｄａｙに設定した（循環移送倍数Ｒ＝３）。

【００５４】嫌気性反応槽の通水原水量当たりの滞留時
間は実装置の１／２である２４時間、容量当たりのＢＯ
Ｄ負荷量は実装置の２倍に当たる２０〜３０ｋｇ−ＢＯ
Ｄ／ｍ³／ｄａｙである。

【００５５】活性汚泥曝気槽には、実装置の曝気槽より
バルキング状態の活性汚泥を採取し、遠心処理により濃
縮し汚泥濃度５０００ｍｇ／Ｌに調整して投入した。曝
気槽内の中空糸ＭＦ膜からの透過水量（フラックス）は
処理水引抜きポンプ稼動時で０．２５ｍ³／ｍ²／ｄａｙ
である。

【００５６】上記試験装置及び運転条件で３０日間の連
続運転を行い、運転開始時、運転経過１０日後、２０日
後、３０日後の嫌気性反応槽内汚泥濃度、活性汚泥曝気
槽内汚泥濃度、全汚泥保持量、運転開始時に比べた全汚
泥保持量の増減、嫌気性反応槽からのメタンガス発生
量、活性汚泥処理水水質（ＢＯＤ）、中空糸ＦＭ膜の圧
力損失を調べ、結果を表１に示した。

【００５７】なお、中空糸ＭＦ膜の圧力損失は、連続運
転３０日後にても２５ｋＰａであったため、中空糸ＭＦ
膜の洗浄は行わなかった。また、両槽からは余剰汚泥の
引抜きも行わなかった。

【００５８】この試験結果から明らかなように、本発明
の方法によれば、ＢＯＤ３〜８ｍｇ／ＬのＳＳを含まな
い高度な処理水が安定して得ることができる。また、実
装置においては原水ＢＯＤ量に対する余剰汚泥発生率が
１８％であったにもかかわらず、本発明の方法では余剰
汚泥の発生量はゼロとすることができる。

【００５９】

【表１】

【００６０】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の有機性廃水
の処理方法によれば、所定の循環移送倍数で嫌気性生物
処理槽と好気性生物処理槽とで槽内液を循環させて処理
を行い、浸漬膜で汚泥を分離して処理水を得ることによ
り、余剰汚泥の発生量を大幅に低減することができ、余
剰汚泥が全く発生しない条件での処理も可能となる。

【００６１】嫌気性生物処理槽及び好気性生物処理
槽に高活性汚泥を高濃度で維持することができるため、
汚泥性状や原水水質変動、原水水量変動に係りなく、安
定な処理を行える。

【００６２】よりメンテナンスが容易となる。

【００６３】より、維持管理に高度な専門技術が
必要とされなくなる。

【００６４】高濃度汚泥の維持で高負荷運転が可能
となるため、処理システムのコンパクト化が達成され、
装置の設置面積、建設費を低減できる。

【００６５】汚泥を効率的に分離して、ＳＳを含ま
ない高度な処理水を安定かつ確実に得ることができる。

【００６６】といった効果が奏され、有機性廃水を工業
的に有利に処理することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の有機性廃水の処理方法の実施の形態を
示す活性汚泥処理システムの系統図である。

【図２】実験例１で求めた、嫌気性反応槽の滞留時間と
メタンガス発生割合との関係を示すグラフである。

【図３】実験例２で求めた、循環移送倍数Ｒとメタンガ
ス発生量との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１嫌気性反応槽２活性汚泥曝気槽３分離膜４散気管

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】有機性廃水を嫌気性生物処理槽で処理し
た後、該嫌気性生物処理槽の後段に配置された好気性生
物処理槽に導入して処理し、該好気性生物処理槽の槽内
液の一部を前記嫌気性生物処理槽に循環すると共に、該
好気性生物処理槽内又は該好気性生物処理槽の後段に設
けられた槽内に浸漬配置された分離膜の透過水を処理水
として取り出す有機性廃水の処理方法であって、該嫌気性生物処理槽から好気性生物処理槽への槽内液の
循環移送倍数を２〜４とすることを特徴とする有機性廃
水の処理方法。