JPS5932998A - 有機性物質を含む廃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】 この発明は、水産加工廃水、人畜し尿廃水、農産加工廃
水などの有機性物質を含む廃水の生物学的処理方法に関
する。

周知のように、この種廃水の生物学的処理方法としては
、第１図のフローシートに示すような活性汚泥法が最も
一般的に使用されている。この方法は、廃水を調整槽（
Ａ）に溜めて、必要に応じて液性の均一化、栄養源の添
加、ＰＨ調節などの作業を施した後、その一定量を連続
的に曝気槽（Ｂ）へ給水する方式である。そして、この
曝気槽（Ｂ）に一定時間滞溜中に、廃水の有機性物質が
送風機（Ｃ）から送り込まれる空気により活発に活動し
ている好気性細菌によって酸化分解されて、活性汚泥が
形成され廃水の浄化が行なわれた後、この活性汚泥を含
む廃水が沈降分離槽（Ｄ）送られる。該沈降分離槽（Ｄ
）において一定時間滞留させて、活性汚泥と上澄液を分
離させ、上澄液は処理水として放流し、沈降した活性汚
泥は、汚泥ポンプ（Ｅ）によって−部を曝気槽（Ｂ）へ
循環返送して曝気槽（Ｂ）内の活性汚泥濃度を保持して
、好気性細菌による酸化分解に利用し、残余の活性汚泥
は余剰汚泥として、前記循環系外へ排出して汚泥脱水機
（Ｆ）等により液体と固体に分離してから、固体は埋立
・投棄等の処分をし、液体は再びこの循環系内へ戻して
再び廃水処理をするようにしている。

このような活性汚泥法においては、廃水の汚濁濃度が高
い場合には、曝気槽（Ｂ）における好気性細菌による酸
化分解が進行しないので、廃水の浄化が十分に行われな
い。このため、所定の汚濁濃度以上の廃水を活性汚泥で
処理する場合には、稀釈水を多量に加えて汚濁濃度を低
下させる必要があるが、この稀釈水による廃水量の増加
に伴い、曝気槽（Ｂ）等の諸施設が大型化し運転管理が
複雑になるのに加えて、稀釈水の給水施設等の諸経費の
増加、さらには曝気槽（Ｂ）における曝気量の増大に伴
う送風機（Ｃ）の動力費の増加などの種々の欠点を有し
ている。

この発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、廃
水の汚濁濃度のいかんにかかわらず、稀釈水を全く若し
くはほとんど必要とせず、極めて効率良く廃水処理する
ことにより、運転経費の軽減化、諸装置の簡素化、運転
管理の単純化を図ることを目的とする。

この発明の特徴とするところは、ある有機性物質を含む
廃水と、該廃水と同一又は類似の汚濁成分を含む廃水を
それぞれ溶存酸素濃度が０．３ｐｐｍ以下と該溶存酸素
濃度より０．１ｐｐｍ以上高い溶存酸素濃度となるよう
な異った曝気条件の元で生物学的処理することにより、
前記溶存酸素濃度が高い方の廃水において溶存酸素濃度
が低い方の廃水より相対的に好気的性質の強い細菌が活
発化した好気的汚泥を生成し、前記溶存酸素濃度が低い
方の廃水においては溶存酸素濃度が高い方の廃水より相
対的に嫌気的性質の強い細菌が活発化した嫌気的汚泥を
生成した後、これら２つの廃水を混合することによって
、前記好気的性質の強い細菌と嫌気的性質の強い細菌が
共に活発化した新たな汚泥を生成させて廃水を浄化する
ところにある。

この発明方法を更に詳細に以下説明する。

この発明方法で処理できる廃水は、水産加工廃水畜産し
尿廃水、農産加工廃水、その他の有機性物質を含む廃水
であればその種類を問わずにすべて処理することができ
る。

ここで、ある有機性物質を含む廃水と類似の汚濁成分を
含む廃水とは、例えば、サバ、イワシ等の水産加工工程
における煮汁、血汁等と一般工程廃水、生し尿と都市下
水や稀釈し尿、有機性物質を含む原廃水と該廃水を生物
学的処理したもの、などの関係にあるものをいう。

上記のような廃水を異った曝気条件の元で生物学的処理
をする具体的方法としては、１つの曝気槽内で異った曝
気条件を形成する場合と、２つの曝気槽でそれぞれ曝気
量が異る曝気をする方法とがある。前者の場合は、同一
廃水を処理するのに適し、後者の場合には、ある有機性
物質を含む廃水とこの廃水と類似の汚濁成分を含む廃水
の２種の廃水を処理するのに適する。

１つの曝気槽内で異った曝気条件を形成する場合の更に
詳しい具体的方法としては、第２図に示すように、固定
床式曝気槽１の深さのほぼ中程から上部４分の１で送風
機２からの空気によって曝気する方法がある。なおこの
場合においても、固定床式曝気槽１の底部における弱い
曝気は、下層部における嫌気的性質を有する細菌の生存
環境を整えるためと、廃水中に含まれる汚泥の沈降を阻
止するために必要であるが、汚泥の沈降阻止のための機
能としては、曝気以外による攪拌であってもよい。中層
における曝気は、吹出口を水平に分布させて、底部にお
けるより強く行う必要がある。

この曝気によって、固定床式曝気槽１の上層部の廃水中
の溶存酸素濃度が増大して好気的性質を有する細菌の生
息環境が整えられ、一方、固定床式曝気槽１の下層部の
廃水中の溶存酸素濃度は、底部における曝気が相対的に
みて弱い曝気である関係から、相対的に低く保たれ、嫌
気的性質を有する細菌の生息環境が整えられる。上記の
ような強弱２段の曝気によって、上層部の廃水において
は、下層部の廃水と比較して相対的に好気的性質の強い
細菌が活発化した好気的汚泥が生成され、一方、下層部
の廃水においては上層部の廃水と比較して相対的に嫌気
的性質の強い細菌が活発化した嫌気的汚泥が生成される
。

このように、１つの固定床式曝気槽１内において、上層
部と下層部でそれぞれ種類の異る細菌が活発化し、しか
もこれら細菌を含む汚泥が生成されるが、例えば、下層
部の溶存酸素濃度が０．３ｐｐｍ以上に保たれる場合、
下層部の溶存酸素濃度が０．２ｐｐｍ以下で上層部の溶
存酸素濃度が０．５ｐｐｍ以上に保たれる場合のように
、下層部の廃水の溶存酸素濃度が０．３ｐｐｍ以下で、
上層部の廃水の溶存酸素濃度が下層部の溶存酸素濃度よ
り０．１ｐｐｍ以上最も好ましくは０．２ｐｐｍ以上高
く保たれる場合においては、上層部で生成された好気的
性質の強い細菌が活発化した好気的汚泥と、下層部で生
成された嫌気的性質の強い細菌が活発化した嫌気的汚泥
とは、強固な擬集力をお互に有しており、擬集によって
好気的性質の強い細菌と嫌気的性質の強い細菌が共に活
発化した新たな汚泥が生成される。

下層部の廃水の溶存酸素濃度が０．３ｐｐｍより大きく
、又は、上層部の廃水の溶存酸素濃度が前記下層部の廃
水の溶存酸素濃度より０．１ｐｐｍ以下の濃度差の場合
には、これら２つの廃水を混合しても強固な凝集力が生
ぜず、廃水の浄化は行われない。

従って、このような上層下層それぞれにおいて異った強
度の曝気がなされる固定床式曝気槽１においては、該曝
気槽１中の廃水がゆっくりと循環することにより、上層
部で生成された好気的性質の強い細菌が活発化した汚泥
は下層部の固定床に付着している嫌気的性質の強い細菌
が活発化した汚泥と、又、下層部で生成された嫌気的性
質の強い細菌が活発化した汚泥は上層部の固定床に付着
している好気的性質の強い細菌が活発化した汚泥と、擬
集し付着することにより、共に好気的性質の強い細菌並
びに嫌気的性質の強い細菌が活発化した新たな汚泥が生
成されて廃水が浄化される。

なお固定床式曝気槽１における廃水の循環は、上層並び
に下層の滞留時間が各１時間程度以上のゆっくりとした
速度が好ましく、又循環機能は図外の循環ポンプによる
圧送、固定床式曝気槽１における水平方向での曝気量の
差、など、どのような機械的物理的循環法であってもよ
い。

固定床式曝気槽１の上層部で活発化する好気的性質の強
い細菌としては、ズーグレア（Ｚｏｏｇｌｏｅａ）属に
属する好気性細菌が代表的であり、その他の好気的細菌
並びに酵母が含まれていてもよい。又、下層部で活発化
する嫌気的性質の強い細菌としては、偏差嫌気性細菌の
他、通性嫌気性細菌、例えば、乳酸菌（Ｌａｃｔｏｂａ
ｃｉｌｌｕｓ）属、ペディオコッカス（Ｐｅｄｉｏｃｏ
ｃｃｕｓ）属、ストレプトコッカス（Ｓｔｒ−ｅｐｔｏ
ｃｏｃｃｕｓ）属、バチルス（Ｂａｃｉｌｌｕｓ）属等
に属する細菌が含まれた嫌気性細菌群であればよい。な
お、好気的性質の強い細菌として、ズーグレア（Ｚｏｏ
ｇｌｏｅａ）属細菌が含まれる場合には、該属細菌によ
って生成される粘膜による粘着力の増大によって汚泥凝
集効果が特に顕著となり、又、嫌気的性質の強い細菌と
して通性嫌気性細菌が含まれる場合には、廃水の処理効
果が一段と高まると同時に廃水中の汚濁成分の腐敗が遅
延され、悪臭の発生が防止される。とくに、通性嫌気性
細菌として、乳酸菌が含まれる場合には上記効果が顕著
となる。

これら細菌は、原廃水中に自然に含まれている場合と、
人工的に投与する場合があるが、いずれの場合であって
もよい。人工的に投与する場合には、廃水処理の運転開
始前に曝気槽１の内部へ投入することにより以後はこの
曝気槽１の内部において自然増殖したものが使用される
。この場合、前記各種細菌が投入されて廃水と混合され
るので例えば、曝気槽１の上層部においては、好気性細
菌が活発化し、嫌気性細菌が潜在化した汚泥が最終的に
生成され、逆に下層部においては、嫌気性細菌が活発化
し、好気性細菌が潜在化した汚泥が最終的に生成される
が、この発明方法においては、この潜在化した細菌はほ
とんど廃水の浄化作用には影響がないので、潜在化の有
無は必須の要件ではない。これら２種類の細菌群を含む
汚泥は、それぞれ相反する物理化学的性質を有しており
、これら相反する物理化学的性質のうち、クーロン力、
ファンデルワールス力による好気的性質の細菌が活発比
した汚泥と嫌気的性質の細菌が活発化した汚泥との親和
性の増大並びに２つの汚泥間におけるある種の高分子間
結合反応の形成及び好気的性質の細菌により形成された
粘膜による粘着力などの相剰効果により、２つの汚泥間
における強固な擬集力がもたらされる。この強固な凝集
力並びに擬集の進行に伴う溶解成分の取り込み効果によ
って、好気的性質の細菌と嫌気的性質の細菌が共に活発
化した新たな汚泥が生成されると共に、廃水の浄化作用
が促進されるのである。ちなみに、同一又は類似の汚濁
成分の廃水から生成された好気的性質の細菌が活発化し
た汚泥と嫌気的性質の細菌が活発化した汚泥は、上記の
ような強固な凝集力を有するが、これに反して、汚濁成
分の全く異った廃水から生成された好気的性質の細菌が
活発化した汚泥と嫌気的性質の細菌が活発化した汚泥の
間には、ほとんど擬集力が生じないことが判明している
。このことは、擬集反応が、単にクーロン力、ファンデ
ルワールス力にのみによるものではなく、ある種の高分
子間結合反応の存在を示すものである。

１つの曝気槽内において別々に生成されている上記好気
的性質の強い細菌の汚泥を含む廃水と嫌気的性質の強い
細菌の汚泥を含む廃水を混合させる具体的手段としては
、上記固定床による方式の他、流動床による方式も可能
であるが、流動床の場合においては好奇的性質の強い細
菌の汚泥と嫌気的性質の強い細菌の汚泥との凝集機会を
増大するため、上下若しくは左右に隔壁を設けることが
望ましい。そして、相対的に好気的性質の強い細菌の汚
泥を含む廃水と相対的に嫌気的性質の強い細菌の汚泥を
含む廃水金生成したのち、混合して汚泥が生じるように
すればよい。

第３図は、廃水を１つの曝気槽で異った曝気条件の元で
生物学的処哩するのに代えて、２つの曝気槽１ａ、１ｂ
で別々の曝気条件の元に送風機２からの空気によって曝
気するものである。すなわち、１つの曝気槽１ａにおい
ては、他の曝気槽１ｂにおけるよりも強い曝気をするこ
とによって、相対的に好気的性質の強い細菌を含む汚泥
を生成し、他方の曝気槽１ｂにおいても、もう１つの曝
気槽１ａにおけるよりも弱い曝気をすることによって、
相対的に嫌気的性質の強い細菌を含む汚泥を生成し、こ
れら２種類の汚泥を含む廃水を混合槽３等において混合
して、好気的性質の強い細菌と嫌気的性質の強い細菌が
共に活発化した汚泥を生成させて、廃水の浄化を行うも
のである。この場合における各曝気槽１ａ、１ｂでの各
細菌の生育及び混合槽３等による混合によって汚泥が生
成される理由は、前記固定床式曝気槽槽１の場合と同様
である。尚、混合槽３における汚泥生成効率を向上させ
るために、同槽３において擬集剤を補助的に使用しても
よい。

以上の説明からも明らかなように、この発明方法による
と、廃水を異った曝気条件の元で生物学的処理すること
によって、一方の廃水が他方の廃水より相対的に好気的
性質の強い細菌が活発化した好気的汚泥を生成し、他方
の廃水が一方の廃水より相対的に嫌気的性質の強い細菌
が活発化した嫌気的汚泥を生成して、これら２つの種類
の異る汚泥を混合して新たな汚泥を生成して廃水を浄化
するものであるから、従来の活性汚泥法と比較して、稀
釈水が全く若しくはほとんと不必要なことから、諸装置
の小型化を図ることができると共に運転管理が簡素化さ
れ、しかも処埋時間内の大幅な短縮化を図ることができ
る。更に、曝気量も少くてよいことから、送風機の電力
費等のランニングコストの低減化も図ることができる。

この発明方法の実施例を以下記する。

（１）固定床式曝気槽の場合。

廃水・・・ムラサキイカの総合工程廃水、５００ｔ／日
ＣＯＤ濃度４０００ｐｐｍ、ＢＯＤ濃度４８００ｐｐｍ
（ＢＯＤ＝１．２ＣＯＤ） 固定床式曝気槽１における廃水の滞留循環による変化。

ＣＯＤ４０００ｐｐｍ　溶存酸素濃度０．１ｐｐｍ　溶
存酸素濃度０．４ｐｐｍ廃水→下層部（嫌気）→上層部
（好気）約４時間滞留約４時間滞留 ＣＯＤ１５００ｐｐｍＣＯＤ４００ｐｐｍ→下層部（嫌
気）→上層部（好気） 約４時間滞留約４時間滞留 ＣＯＤ１００ｐｐｍ以下 →排出。

送風機の風量計算 ＢＯＤ濃度１Ｋｇ処理するのに要する空気量を５０ｍ３
／ＢＯＤＫｇとして、 上層部における曝気量＝５００ｔ／日×１．８ＢＯＤＫ
ｇ×５０ｍ３÷２４時間÷６０分＝３１．２５ｍ３／分
下層部におりる曝気量＝５００ｔ／日×４．８ＢＯＤＫ
ｇ×５０ｍ３÷２４時間÷６０分×１／１０＝８．３ｍ
３／分上層部＋下層部＝３９．５５ｍ３／分 従来の活性汚泥法による風量計算 曝気量＝５００ｔ／日×４．８ＢＯＤＫｇ×５０ｍ３÷
２４時間÷６０分＝８３．３ｍ３／分 この計算例から明らかなように、固定床式曝気槽におけ
る曝気量は、従来の活性汚泥法と比較して２分の１以下
でよいので、送風機の電力消費量もこれに比例して安く
なる。尚、従来の活性汚泥法においては、ＢＯＤ濃度が
２０００ｐｐｍ以上の場合には処理ができないので、稀
釈水によって濃度を低下させるか又は擬集分離して濃度
を低下させた後生物処理にかける必要があるが、この処
理のために、稀釈水の必要性、装置の大型化、複雑化、
運転管理の複雑化などの種々の欠点が伴う。

（２）２つの曝気槽の場合 廃水・・・一方の曝気槽１ａはサバ、イワシ加工工程廃
水の好気性生物処理後の余剰汚泥、ＣＯＤ１００ｐｐｍ
、１０ｔ／日。

他方の曝気槽１ｂは同じサバ、イワシ 加工廃水のメタン脱離後、ＣＯＤ１２，０００ｐｐｍ、
ＢＯＤ６０００ｐｐｍ、１０ｔ／日。

送風機の風量計算 ＢＯＤ濃度１Ｋｇ処理するのに要する空気量５０ｍ３／
ＢＯＤＫｇとして、 一方の曝気槽（溶存酸素濃度０．４ｐｐｍ）における曝
気量 ＝１０ｔ／日×０．１２ＢＯＤＫｇ×５０ｍ３÷２４時
間÷６０分＝０．０４２ｍ３／分 他方の曝気槽（溶存酸素濃度０．１５ｐｐｍ）における
曝気量 ＝１０ｔ／日×６．０ＢＯＤＫｇ×５０ｍ３÷２４時間
÷６０分×１／１０＝０．２ｍ３／分 曝気量合計＝０．０４２ｍ３／分＋０．２ｍ３／分＝０
．２４２ｍ３／分尚、混合槽３出口においては、補助的
に、塩化第二鉄１５００ｐｐｍ、液体硫酸バンド７．５
％溶液５００ｐｐｍからなる凝集剤を使用した。

この結果、混合槽３から排出された廃水を強制脱水した
後の処理水濃度はＣＯＤ３５０ｐｐｍとなった。

従来の活性汚泥法による風量計算 曝気量＝（１０ｔ／日×０．１２ＢＯＤＫｇ＋１０ｔ／
日×６．０ＢＯＤＫｇ）×５０ｍ３÷２４時間÷６０分
＝２．１ｍ３／分この計算例から明らかなように、２つ
の曝気槽を使用した場合における曝気量は、従来の活性
汚泥法と比較して約１０分の１でよいので、送風機の電
力消費量もこれに比例して安くなる。又、従来の活性汚
泥法においては、ＣＯＤ濃度が１２０００の場合には処
理ができないので、通常１０〜２０倍に稀釈しなければ
ならず、このために、稀釈水が大量に必要となると共に
、この稀釈水による原液廃水の増加に伴い、曝気槽等の
諸設備の大型化、運転管理の複雑化が必要となるが、こ
の発明方法によるとこれら欠点をすべて解決することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の活性汚泥法の最も一般的なフローシ一ト
例、第２図はこの発明方法を固定床式曝気槽で具体化す
る場合の説明図、第３図はこの発明方法を２つの曝気槽
で具体化する場合の説明図をそれぞれ示す。 特許出願人　内水　護

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. １．有機性物質を含む廃水と、該廃水と同一又は類似の
   汚濁成分を含む廃水をそれぞれ溶存酸素濃度が０．３ｐ
   ｐｍ以下と該溶存酸素濃度より０．１ｐｐｍ以上高い溶
   存酸素濃度となるような異った曝気条件の元で生物学的
   処理することにより、前記溶存酸素濃度が高い方の廃水
   において溶存酸素濃度が低い方の廃水より相対的に好気
   的性質の強い細菌が活発化した好気的汚泥を生成し、前
   記溶存酸素濃度が低い方の廃水においては溶存酸素濃度
   が高い方の廃水より相対的に嫌気的性質の強い細菌が活
   発化した嫌気的汚泥を生成した後、これら２つの廃水を
   混合することによって、前記好気的性質の強い細菌と嫌
   気的性質の強い細菌が共に活発化した新たな汚泥を生成
   させて廃水を浄化することを特徴とする有機性物質を含
   む廃水の生物学的処理方法。
2. ２．前記相対的に好気的性質の強い細菌がズーグレア（
   Ｚｏｏｇｌｏｅａ）属細菌を含む好気性細菌を含む細菌
   である特許請求の範囲第１項記載の有機性物質を含む廃
   水の生物学的処理方法。
3. ３．前記相対的に嫌気的性質の強い細菌が通性嫌気性細
   菌を主体とした嫌気性細菌を含む細菌である特許請求の
   範囲第１項記載の有機性物質を含む廃水の生物学的処理
   方法。
4. ４．前記通性嫌気性細菌が乳酸菌属細菌を含むものであ
   る特許請求の範囲第３項記憶の有機性物質を含む廃水の
   生物学的処理方法。