WO2006009125A1

WO2006009125A1 - 余剰汚泥引き抜きの少ない排水処理方法

Info

Publication number: WO2006009125A1
Application number: PCT/JP2005/013186
Authority: WO
Inventors: Yasuhiro Baba; Hiroaki Fujii; Hidehiko Okabe; Goro Kobayashi
Original assignee: Kuraray Co., Ltd.
Priority date: 2004-07-16
Filing date: 2005-07-15
Publication date: 2006-01-26
Also published as: JP4958551B2; US7754081B2; EP1780179B1; CN1984847A; SI1780179T1; JPWO2006009125A1; US20090039015A1; CN1984847B; EP1780179A1; EP1780179A4

Abstract

　設備費およびランニングコストが小さく、高い効率で実施することが可能であり、さらに槽を小型化することが可能な、余剰汚泥の引き抜きの少ない、排水処理方法、つまり、好気性条件下で排水と担体粒子とが接触される曝気槽と全酸化槽および沈殿槽を備え、全酸化槽におけるＢＯＤ汚泥負荷が０．０８ｋｇ－ＢＯＤ／Ｋｇ－ＭＬＳＳ・日以下で運転し、沈殿槽での沈降性を改善するために全酸化槽に凝集剤を添加することを特徴とする余剰汚泥引き抜きの少ない排水処理方法を提供する。

Description

明細書

余剰汚泥引き抜きの少ない排水処理方法

技術分野

[0001] 本発明は余剰汚泥引き抜きの少ない排水処理方法に関する。

背景技術

[0002] 従来、活性汚泥法による排水処理方法では、排水を曝気槽にて好気条件下で活性汚泥と接触させ、沈殿槽で汚泥を沈降させ、一部を曝気槽に返送し、一部を余剰汚泥として引抜くことによって、 BOD容積負荷が 0. 3〜0. 8kg/m³-日程度の条件で定常的な運転を行うことが可能である (例えば、非特許文献 1 参照)。一方で、微生物を高濃度で保持することができる担体の開発が進んでおり、これを用いれば、 2 〜5kg/m³'日という高い BOD容積負荷をかけることができ、曝気槽を小型化することができる (例えば、非特許文献 2 参照)。

[0003] 従来の活性汚泥法では、 BOD容積負荷が 0. 3〜0. 8kg/m³-日程度の条件で運転しなければならず、大きな曝気槽を用いなければならない。活性汚泥法で高い BOD容積負荷での運転を実施した場合、処理が不十分になったり汚泥の沈降性が低下したりして後段の沈澱槽での汚泥分離が困難となり、安定的に運転を継続することが困難となる。また、従来の活性汚泥法では、除去した BODの約 50%が汚泥に転換すると言われており、このような所謂余剰汚泥と呼ばれる汚泥に対しては、外へ引き抜いて脱水の後埋め立てや焼却などの最終処分が必要となる。また、汚泥を引き抜かず、汚泥の増殖の速度と汚泥の自己酸ィ匕の速度とがつりあう全酸ィ匕の状態を作ることにより、理論的には余剰汚泥の発生しない系が構築できるが、活性汚泥槽で全酸化の状態を作ろうとすると、曝気槽での MLSSが非常に高くなるため、非常に大きな活性汚泥槽を設けなければならないという不都合が生じる。またこの場合、汚泥が微細化して自然沈降による汚泥分離ができなくなるという問題も生じる。

[0004] 汚泥の沈降分離ができなければ、処理水を排出することができないので活性汚泥槽の BOD汚泥負荷を 0. 08-0. 2kg— BODZkg— ss'日となるように、活性汚泥に負荷を与えて汚泥の沈降性を改善する運転が提案されて、る。しかし負荷をかける以上この方法では余剰汚泥の引き抜き量を減らすことは困難である。（例えば、特許文献 1 参照)。

[0005] また、排水処理のうち窒素を除去する方法として、 3段活性汚泥法、 Wuhmann法、 B arnad法などが知られてヽる。上記したヽずれも窒素を含む排水を硝化槽にて好気条件下で硝化菌と接触させて、アンモニア性窒素を亜硝酸性窒素 '硝酸性窒素に酸化する工程および脱窒槽にて嫌気性条件下で脱窒菌と接触させて、亜硝酸性窒素 · 硝酸性窒素を窒素ガスに還元する工程を有している（例えば、非特許文献 3 参照）

[0006] 従来の活性汚泥を用いる窒素を含有する排水の処理方法では、 BOD'窒素を除去する過程で余剰汚泥が発生し、これを系外へ引き抜、て脱水の後埋め立てや焼却などの最終処分が必要となる。また、汚泥を引き抜かず、汚泥の増殖の速度と汚泥の自己酸化の速度とがつりあう全酸化の状態を作ることにより、理論的には余剰汚泥の発生しない系が構築できるが、活性汚泥槽で全酸化の状態を作ろうとすると、曝気槽での MLSSが非常に高くなるため、非常に大きな活性汚泥槽を設けなければならないという不都合が生じる。またこの場合、汚泥が微細化して自然沈降による汚泥分離ができなくなるという問題も生じる。一般に沈殿槽において一時的な汚泥の処理のために凝集剤を添加して汚泥を沈降させる操作が行なわれているが、曝気槽等に凝集剤を添加されると汚泥が沈降して曝気槽内の曝気が十分に行われなくなること、及び沈殿槽で多量に沈降した汚泥は余剰汚泥として系外へ排出して、たので、余剰汚泥を減容する目的で用いられる全酸ィ匕槽において凝集剤が用いられることはなかつた o

[0007] 本発明者らは既に、微生物固定化担体を使用した曝気槽と全酸化槽および分離膜とを組み合わせることにより余剰汚泥の発生しない排水の処理装置および排水処理方法を提案しているが、好適な分離膜の孔径は 0. 1ミクロン以下であるため透過流束が非常に小さぐ膜濾過装置が大きくなり設備費およびランニングコストが非常に大きいという問題がある (特許文献 2 参照)。また、窒素除去については言及していない。

[0008] この発明に関連する先行技術文献としては次のものがある。非特許文献 1：公害防止技術と法規編集委員会編、「五訂，公害防止の技術と法規（水質編)」、産業環境管理協会発行、第 7版、平成 13年 6月 12日、 P197

非特許文献 2 :「環境保全，廃棄物処理総合技術ガイド」、工業調査会、平成 14年 2 月 12日発行、 p. 70

非特許文献 3 :「バイオテクノロジー活用の高機能型活性汚泥法」、技報堂出版、平成元年 5月 1日発行、 p. 150。

特許文献 1：特開 2001— 347284号公報

特許文献 2：特開 2001— 205290号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0009] 本発明の目的は、設備費およびランニングコストが小さぐ高い効率で実施することが可能であり、さらに槽を小型化することが可能な、余剰汚泥の引き抜きの少ない、排水処理方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0010] 上記の課題を解決する本発明の排水処理方法は、排水を曝気槽にて好気性条件下で微生物固定ィ匕担体と接触させる曝気工程、全酸化槽にて好気性条件下 BOD 汚泥負荷が 0. 08kg— BODZKg— MLSS '日以下で汚泥を自己酸ィ匕させる全酸化工程および沈殿槽にて汚泥を沈降させる沈殿工程をこの順で行ヽ、全酸化槽に凝集剤を添加することを特徴とする。

[0011] 全酸ィ匕槽において、低い汚泥負荷で曝気することによって、汚泥の増殖と汚泥の自己酸ィ匕との速度をつりあわせ、汚泥の増加を防ぐことができる。そのためには、全酸化槽における s— BOD汚泥負荷が 0. 08kg— BODZkg— MLSS '日以下であることが必要で、 0. 05kg— BODZkg— MLSS '日以下であることがより好ましい。通常、このような低い汚泥負荷で運転した場合には、汚泥が分散化し自然沈降しなくなり、汚泥の分離が困難になるという問題が生じる。そこで、本発明の排水処理方法では、全酸ィ匕槽に凝集剤を添加して汚泥の沈降性を改善させ、その後沈降性が悪ィ匕した場合にはさらに凝集剤を添加する。しかし、凝集剤を添加しすぎるとこれが固形分となり引き抜き汚泥量が増加してしまうので、添加量は最小限にしなければならない。 [0012] また、上記の課題を解決する本発明の窒素を含有する排水の処理方法は、排水を硝化槽にて好気性条件下で硝化菌と接触させる硝化工程および脱窒槽にて嫌気性条件下で脱窒菌と接触させる脱窒工程を行った後、全酸ィ匕槽にて好気性条件下 BO D汚泥負荷が 0. 08kg— BODZKg— MLSS '日以下で汚泥を自己酸ィ匕させる全酸化工程を行い、沈殿槽にて汚泥と処理水を分離する沈殿工程を行い、全酸化工程にぉ、て凝集剤を添加することを特徴とする。

[0013] 窒素除去の後段に全酸化槽を設置し、低い汚泥負荷で曝気することによって、汚泥の増殖と汚泥の自己酸ィ匕との速度をつりあわせ、汚泥の増加を防ぐことができる。そのためには、全酸化槽における s— BOD汚泥負荷が 0. 08kg-BOD/kg-ML SS '日以下であることが必要で、 0. 05kg— BODZkg— MLSS '日以下であること力り好ましい。通常、このような低い汚泥負荷で運転した場合には、汚泥が分散化し自然沈降しなくなり、汚泥の分離が困難になるという問題が生じる。そこで、本発明の排水処理方法では、全酸ィ匕槽に凝集剤を添加して汚泥の沈降性を改善させ、その後沈降性が悪ィ匕した場合にはさらに凝集剤を添加する。しかし、凝集剤を添加しすぎるとこれが固形分となり引き抜き汚泥量が増カロしてしまうので、添加量は最小限にしなければならない。

[0014] さらに、上記の課題を解決する本発明の別の窒素を含有する排水の処理方法は、排水を硝化槽にて好気性条件下で硝化菌と接触させる硝化工程、脱窒槽にて嫌気性条件下で脱窒菌と接触させる脱窒工程、全酸化槽にて好気性条件下 BOD汚泥負荷が 0. 08kg— BODZKg— MLSS '日以下で汚泥を自己酸ィ匕させる全酸ィ匕ェ程および孔径 0. 1ミクロン以上 5ミクロン以下の分離膜で濾過する濾過工程をこの順で行、、全酸ィ匕工程にぉ、て凝集剤を添加することを特徴とする。

[0015] 窒素除去の後段に全酸化槽を設置し、低い汚泥負荷で曝気することによって、汚泥の増殖と汚泥の自己酸ィ匕との速度をつりあわせ、汚泥の増加を防ぐことができる。そのためには、全酸化槽における s— BOD汚泥負荷が 0. 08kg— BODZkg— ML SS '日以下であることが必要で、 0. 05kg— BODZkg— MLSS '日以下であること力り好ましい。通常、このような低い汚泥負荷で運転した場合には、汚泥が分散化し自然沈降しなくなり、汚泥の分離が困難になるという問題が生じる。その対策として分離膜を用いる場合でも汚泥が微細化すると汚泥が分離膜に付着し濾過性能が極度に低下してしまう。そこで、本発明の排水処理方法では、全酸化槽に凝集剤を添加して汚泥の沈降性を改善させ、その後沈降性が悪ィ匕した場合にはさらに凝集剤を添加する。しかし、凝集剤を添加しすぎるとこれが固形分となり引き抜き汚泥量が増加してしまうので、添力卩量は最小限にしなければならな!/、。

発明の効果

[0016] これにより、本発明の排水の処理方法又は窒素を含有する排水の処理方法では、余剰汚泥発生量が少な、運転を継続することが可能となる。通常の活性汚泥法で完全酸化の状態を作ろうとすると、前述のとおり、非常に大きな活性汚泥槽を設けなければならない。好適に用いられる本発明の排水処理方法においては、担体法を用いることにより、 2kg/m³'日以上、好ましくは 5kg/m³'日以上という高い BOD容積負荷をかけることができ、曝気槽をコンパクトにすることができる。曝気槽で排水中の大部分の BODを除去することができることから、大きな全酸ィ匕槽が不要であり、低い汚泥濃度で汚泥の増殖と汚泥の自己酸化との速度をつりあわせることができ、余剰汚泥の引き抜きを少なくすることができる。そして、凝集剤を添加することにより、汚泥の粒径が大きくなるため、沈殿槽又は膜分離での固液分離が可能となり、設備費やランユングコストを低く抑えることができる。さら〖こ、添加された凝集剤は、沈澱工程により系外に排出されることが抑制され、系外に排出される量が低下するため、凝集効果を維持するために追加して添加される凝集剤の量を低減させることができ、高、効率で処理を行うことが可能となり、凝集剤の効果が長期間維持される。

図面の簡単な説明

[0017] [図 1]実施例 1のフローを模式的に表した図である。

[図 2]実施例 2のフローを模式的に表した図である。

[図 3]実施例 3のフローを模式的に表した図である。

[図 4]実施例 4のフローを模式的に表した図である。

[図 5]分離膜の設置方法の一例である。

[図 6]分離膜の設置方法の他の一例である。

[図 7]分離膜の設置方法の他の一例である。 [図 8]比較例 1のフローを模式的に表した図である。

[図 9]比較例 2のフローを模式的に表した図である。

[図 10]比較例 3のフローを模式的に表した図である。

[図 11]比較例 4のフローを模式的に表した図である。

[図 12]比較例 5のフローを模式的に表した図である。

[図 13]実施例 5のフローを模式的に表した図である。

[図 14]比較例 6及び 7のフローを模式的に表した図である。

符号の説明

1 排水

2 脱窒槽

3 硝化槽

4 全酸化槽

5 沈殿槽

6 凝集剤

7 膜濾過水又は上澄み

8 硝化槽からの返送配管

9 膜濾過水又は上澄みの返送配管

10 返送汚泥

11 有機物

12 膜濾過装置

13 返送汚泥

14 ポンプ

発明を実施するための最良の形態

本発明において用いられる微生物固定ィ匕担体とは、微生物の住処となる細孔を有する固体でり、公知の各種の微生物固定ィ匕担体を使用することができるが、ゲル状担体、プラスチック担体および繊維状担体からなる群より選ばれた少なくとも 1種の微生物固定ィ匕担体を使用することが好ましい。その素材としては、ポリビニルアルコールと、つたビュルアルコール系榭脂、ポリエチレングリコールと、つたエーテル系榭脂、ポリメタクリル酸といったアクリル系榭脂、ポリアクリルアミドといったアクリルアミド系榭脂、ポリエチレン、ポリプロピレンといったォレフィン系榭脂、ポリスチレンといったスチレン系榭脂、ポリエチレンテレフタレートゃポリブチレンテレフタレートと、つたェステル系榭脂、ポリアクリロニトリルといったアクリロニトリル系榭脂、ポリウレタンスポンジといったウレタン系榭脂、アルギン酸カルシウム、 K (カツノ）カラギーナン、寒天、セルロース誘導体といった多糖類、ポリエステルエアタリレート、エポキシアタリレート、ウレタンアタリレートといった光硬化性榭脂、活性炭といった多孔質無機化合物などを例示することができる。より好適には、内部に至るまで多孔質で網目状となった構造を有する点、及びゲル内に多量の水を取り込むことができる点で、ポリビニルアルコール系含水ゲル、より好ましくは、ホルマール化ポリビュルアルコール系含水ゲルゃァセタール化ポリビュルアルコール系含水ゲルを挙げることができる。微生物固定化担体は、 1種類でも、組み合わせても使用することができる。その充填率としては、排水処理効率と担体流動性の観点から、槽容積の 5%以上 50%以下であることが好ましぐさらに 10%以上 30%以下であることがより好ましい。

[0020] 本発明の排水処理フローの一例を図 1に示す。このシステムにおいて、曝気槽を可能な限り小型化するために、曝気槽における溶解性 BOD容積負荷は lkg/m³'日以上であることが好ましい。ここで、溶解性 BODとは、孔径 0. 45 μのメンブレンフィルターで濾過した後に測定した BODのことであり、微生物を除!、た BODを意味する (以下、これを「s— BOD」と略記する。 ) ₀ s— BOD容積負荷が高いほど、曝気槽を小型化することができる。担体の種類や充填率を適宜選択することにより、 2kg/m³-日以上あるいは 5kgZm³'日以上で運転することも可能である。

[0021] 本発明では、上記曝気槽にて好気性条件下で微生物固定ィ匕担体と接触させた排水を全酸化槽へ導き、凝集剤を添加するが、凝集剤の種類は特に限定されることはなぐ通常の水処理に使用可能な無機および有機凝集剤を使用することができる。例えば無機凝集剤として、硫酸アルミニウム (硫酸ばん土）、ポリ塩ィ匕アルミニウム (P AC)、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、塩化第二鉄、塩化コッパラス、アルミン酸ナトリウム、アンモ-ゥムみょうばん、カリみようばん、消石灰、生石灰、ソーダ灰、炭酸ナトリウム、酸化マグネシウム、鉄—シリカ高分子などが挙げられる。有機（高分子)凝集剤としては、ポリアクリルアミド、アルギン酸ナトリウム、カルボキシメチルセルロースナトリウム塩、ポリアクリル酸ナトリウム、マレイン酸共重合物、水溶性ァ-リン、ポリチォ尿素、ポリエチレンィミン、第 4級アンモ-ゥム塩、ポリビュルピリジン類、ポリオキシエチレン、苛性ィ匕デンプンなどが挙げられる。

[0022] これらの凝集剤の添加量は、少なすぎると凝集効果が得られなヽし、多すぎると固形分が余剰汚泥となり、汚泥引き抜き量が多くなつてしまう。添加の方法としては汚泥の沈降性が改善されるまで添加し、その後は、沈降性が悪ィ匕するまで添加しないという間欠的な添加方法と、常に少量の凝集剤を添加する連続的な添加方法がある。

[0023] 凝集剤によっては、凝集に好適な pHや温度の範囲が指定されているものがあり、また添加することにより pHの変化を起こすものがあるため、必要に応じて pH調整などの凝集に適した水質管理を行うことが望ましい。

[0024] 本発明の窒素を含有する排水の処理方法において、窒素除去のフローは特に制約はなぐ Wuhmann法のような硝化槽、脱窒槽をこの順に配置してもよいし (例えば図 2, 3参照）、 Barnard法のような脱窒槽、硝化槽の順で、硝化槽から脱窒槽へ液を返送し、脱窒菌の栄養源としてメタノール等のような有機物を添加する方法でもよヽ（例えば図 4参照)。さらにこれらを組み合わせた方法も考えられる。例えば、硝化槽にて好気性条件下 BOD汚泥負荷が 0. 08kg— BODZKg— MLSS '日以下で硝化菌と接触させ、汚泥を自己酸化させる硝化および全酸化工程を一つの槽で行うことなどがあげられる。

[0025] 本発明の窒素を含有する排水の処理方法では、上記硝化槽で好気処理した排水を全酸化槽へ導き、凝集剤を添加するが、凝集剤の種類は特に限定されることはなく、通常の水処理に使用可能な例えば上記無機および有機凝集剤を使用することができる。

[0026] これらの凝集剤の添加量は、少なすぎると凝集効果が得られなヽし、多すぎると固形分が余剰汚泥となり、汚泥引き抜き量が多くなつてしまう。添加の方法としては汚泥の沈降性が改善されるまで添加し、その後は、沈降性が悪ィ匕するまで添加しないという間欠的な添加方法と、常に少量の凝集剤を添加する連続的な添加方法がある。

[0027] 全酸化槽で微生物が自己酸化を起こすことで、微生物由来の硝酸性および Zまたは亜硝酸性窒素が発生し、これが沈殿槽カも処理水に出ていくことになる。この硝酸性および Zまたは亜硝酸性窒素の量を減らすために処理水を脱窒槽へ返送してもよい。

[0028] また、本発明の窒素を含有する排水の処理方法において用いられる分離膜の形状としては特に限定されることはなぐ中空糸膜、管状膜、平膜などカゝら適宜選択して使用することができるが、中空糸膜を使用した場合、膜の単位容積あたりの膜面積を多く取ることができ、濾過装置全体を小型化できることから特に好ましい。

[0029] また、分離膜を構成する素材も特に限定されることはなぐ例えばポリオレフイン系、ポリスルホン系、ポリエーテルスルホン系、エチレンビュルアルコール共重合体系、ポリアクリロニトリル系、酢酸セルロース系、ポリフッ化ビ-リデン系、ポリパーフルォロエチレン系、ポリメタクリル酸エステル系、ポリエステル系、ポリアミド系などの有機高分子系の素材で構成された膜、セラミック系などの無機系の素材で構成された膜などを使用条件、所望する濾過性能などに応じて選択することができる。ポリビニルアルコール系榭脂により親水化処理されたポリスルホン系榭脂、親水性高分子が添加されたポリスルホン系榭脂、ポリビュルアルコール系榭脂、ポリアクリロニトリル系榭脂、酢酸セルロース系榭脂、親水化処理されたポリエチレン系榭脂などの親水性素材からなるものが、高い親水性を有するために SS成分の難付着性、付着した SS成分の剥離性に優れている点で好ましいが、他の素材で構成された中空糸膜を用いることもできる。有機高分子系の素材を使用する場合、複数の成分を共重合したもの、または複数の素材をブレンドしたものであってもよ、。

[0030] 分離膜の素材として有機高分子系の素材を使用する場合、製造方法は特に限定されることはなぐ素材の特性および所望する分離膜の形状や性能に応じて、公知の方法力適宜選択した方法を採用することができる。

[0031] 本発明で使用される分離膜の孔径は、汚泥と水との分離性能を考慮して 0. 1ミクロン以上 5ミクロン以下であることが好ましい。 0. 2ミクロン以上 3ミクロン以下であること力 Sさらに好ましい。ここでいう孔径とは、コロイダルシリカ、ェマルジヨン、ラテックスなどの粒子径が既知の各種基準物質を分離膜で濾過した際に、その 90%が排除される基準物質の粒子径をいう。 [0032] 本発明において、該分離膜はモジュール化されて濾過に使用される。分離膜の形状、濾過方法、濾過条件、洗浄方法などに応じてモジュールの形態を適宜選択することができ、 1本または複数本の膜エレメントを装着して中空糸膜モジュールを構成しても良い。例えば中空糸膜からなる膜モジュールの形態としては、例えば数十本から数十万本の中空糸膜を束ねてモジュール内で U字型にしたもの、中空糸繊維束の一端を適当なシール材により一括封止したもの、中空糸繊維束の一端を適当なシール材により 1本ずつ固定されて、な、状態 (フリー状態)で封止したもの、中空糸繊維束の両端を開口したものなどが挙げられる。また、形状も特に限定されることはなぐ例えば円筒状であってもスクリーン状であってもよい。

[0033] 分離膜は一般に目詰まりが進行して、濾過能力が低下するが、これを物理的、化学的に洗浄して再生することもできる。再生条件は分離膜モジュールを構成する素材、形状、孔径などにより適宜選択することができるが、例えば中空糸膜モジュールの物理洗浄方法としては、膜濾過水逆洗、気体逆洗、フラッシング、エアーパブリングなどがあげられ。またィヒ学洗浄方法としては、塩酸、硫酸、硝酸、シユウ酸およびクェン酸などの酸類で洗浄する方法、水酸ィ匕ナトリウムなどのアルカリ類で洗浄する方法、次亜塩素酸ナトリウムおよび過酸ィ匕水素などの酸化剤で洗浄する方法、エチレンジアミン 4酢酸などのキレート化剤で洗浄する方法などが挙げられる。

[0034] 本発明で採用することのできる、分離膜の設置例および膜濾過装置の構成例を図 5、図 6および図 7に示す。濾過の方式としては、図 5に示すように分離膜を含む膜モジュール等を全酸ィ匕槽の外部に設置し、汚泥を含む原液を循環させながらその一部を濾過する方式、図 6に示すように分離膜を含む膜モジュール等を全酸ィ匕槽の外部に設置し、汚泥を含む原液を膜モジュール等に供給して全量を濾過する方式、および図 7に示すように分離膜を含む膜モジュール等を全酸ィ匕槽の内部に浸漬し、吸弓 I 濾過する方式などがあげられる。また全酸ィ匕槽と膜モジュールの配置によっては、加圧ポンプや吸引ポンプの代わりに水頭差を利用することも可能である。なお、図 5に示すような方式では、一般に高透過流束での運転が可能であり、膜面積が少なくて済むと、う利点を有する力汚泥を含む原液を循環させるためのエネルギーが大きいという欠点を有する。一方、図 7に示すような方式では、設置スペースおよびエネルギ一が小さくて済むという利点を有するが、一般に透過流束が低ぐ大きい膜面積を必要とする欠点を有する。また、図 6に示すように分離膜を全酸ィ匕槽内部に浸漬し、吸引や水頭差によって濾過する方式を採用する場合は、散気装置の上部に分離膜を含む膜モジュール等を設置し、散気による膜表面洗浄の効果を利用して膜目詰まりを抑制することができる。本発明の実施のために排水処理設備を新設しても良いが、既設の排水処理設備を改造しても良い。

実施例

[0035] 以下、実施例により、本発明を詳細に説明する。

[0036] <実施例 1 >

図 1に示すフローに従い、容量が 320m³の担体流動曝気槽、容量が 240m³の全酸化槽および容量が 50m³の沈殿槽カもなる排水処理装置を用いて、 400m³Z日の化学排水の処理を行った。担体流動曝気槽には、ァセタール化ポリビュルアルコール系ゲル担体 (直径約 4mm)を 32m³投入した。また担体流動槽で処理された排水に対し lOmgZLのポリ塩ィ匕アルミニウム (無機凝集剤）を添加した。本発明に基づき、担体流動曝気槽における BOD容積負荷が 2. 5kg/m³-日で運転したところ、全酸化槽における MLSSが徐々に増加した力 BOD汚泥負荷が 0. 05kg-BOD/kg -MLSS -日になったときには、全酸化槽における MLSSが約 10000mg/Lでほぼ一定となった。

[0037] 凝集剤は、運転開始から約 1ヶ月間連続供給したが、その後は無添加とし、約 1ケ月間は汚泥引抜きなしで運転ができた。その際の全酸ィ匕槽内 MLSSは lOlOOmg ZLに微増していた。 MLSSが微増することから、数年に一度、汚泥の一部引き抜きは必要と推定されるが、大幅な余剰汚泥削減となる。 1ヶ月間での余剰汚泥発生率は原水 BOD量に対し約 1%であった。その時の処理水の BODは 5mgZL以下、 SS は約 20mgZL以下で良好な処理水であつた。

[0038] <比較例 1 >

図 8に示すフローに従い、各槽の容積、排水量、排水負荷を実施例と同じとし、凝集剤を添加せず全酸化槽の s - BOD汚泥負荷を 0. 05Kg - BOD/Kg - MLS S . 日以下として排水処理実験を行なった。その結果、汚泥が分散し沈殿槽で汚泥が分離できず、返送汚泥濃度が約 700mgZL程度まで低下し、全酸ィ匕槽内 MLSSは約 600mgZLとなった。また、処理水の BODは約 300mgZL、 SSは約 600mgZLと著しく悪力つた。

[0039] <比較例 2 >

図 9に示すフローに従い、各槽の容積、排水量、排水負荷を実施例と同じとし、実施例で示す全酸化槽を活性汚泥槽とし、凝集剤を添加せず、活性汚泥槽内で沈降性の良、汚泥を得るため活性汚泥槽の s— BOD汚泥負荷が 0. 15Kg— BOD/Kg -MLSS. 日になるように活性汚泥槽へ原水を一部分注して排水処理実験を行なつた。約 2ヶ月間の連続運転を実施した結果、活性汚泥槽の MLSSは約 3500mgZL を推移し沈降性の良い汚泥であった。また、活性汚泥槽内の S— BOD汚泥負荷は 0 . 10力ら 0. 15Kg - BOD/Kg - MLSS . 日であった。処理水の BODは 10mg/L 以下、 SSは約 20mgZL以下で良好であった。余剰汚泥発生率は原水 BOD量に対し約 15%であった。また、沈殿槽の汚泥界面が日々上昇するため、毎日汚泥の引抜きを行なう必要があった。

[0040] <比較例 3 >

図 10に示すフローに従い、担体流動槽および全酸化槽の槽容積、排水量、排水負荷を実施例と同じとし、凝集剤を添加せず、全酸化槽に膜濾過装置を設置し、濾過水を処理水として放流する設備にお!ヽて排水処理試験を実施した。全酸化槽内 MLSSは試験開始から徐々に増加した力 s— BOD汚泥負荷が 0. 05Kg— BOD /Kg -MLSS. 日になったときには全酸化槽内 MLSSは約 lOOOOmgZLでほぼ一定となった。その後、 1ヶ月間汚泥引抜きなしで運転したところ全酸ィ匕槽内 MLSS は約 10100mgZLとなった。その際の処理水 BODは 5mgZL以下、 SSは OmgZL であった。しかし、排水量 400m³Z日を濾過するため 33m²の中空糸膜が 12本必要であり、ランニングコストは凝集剤を添加する場合の約 5倍であった。

[0041] <実施例 2>

図 2に示すフローに従い、容量が 30m³の脱窒槽、容量が 30m³の硝化槽、容量が 2 5m³の全酸ィ匕槽および容量が 25m³の沈殿槽カもなる排水処理装置を用いて、アンモ-ァ性窒素が 50mgZL、 BODが 200mgZL、排水量が 200m³Z日の化学排水の処理を行った。脱窒槽および硝化槽には、ァセタールイ匕ポリビニルアルコール系ゲル担体（直径約 4mm)を各 3. 3m³投入し、硝化槽力脱窒槽へは 600m³Z日で排水を返送した。また硝化槽で処理された排水に対し 10mg/Lのポリ塩ィ匕アルミ- ゥム (無機凝集剤）を添加した。さらに、沈殿槽出ロカ、ら脱窒槽へは 600m³Z日で排水を返送した。本発明に基づき、脱窒槽および硝化槽の窒素容積負荷が 0. 3kg/ m³-日で運転したところ、全酸ィ匕槽における MLSSが徐々に増加した力全酸化槽における BOD汚泥負荷が 0. 05kg - BOD/kg - MLSS -日になったときには、全酸ィ匕槽における MLSSが約 5000mgZLでほぼ一定となった。凝集剤は、運転開始力も約 1ヶ月間連続供給したが、その後は無添加とし、約 1ヶ月間は汚泥引抜きなしで運転ができた。その際の全酸ィ匕槽内 MLSSは 5050mg/Lに微増していた。 ML SSが微増することから、数年に一度、汚泥の一部引き抜きは必要と推定されるが、大幅な余剰汚泥削減となる。 1ヶ月間での余剰汚泥発生率は原水 BOD量に対し約 1% であった。その時の処理水の全窒素は 12. 5mgZL以下、 BODは 5mgZL以下、 S Sは約 20mgZL以下で良好な処理水であつた。

<実施例 3 >

図 3に示すフローに従い、容量が 270m³の脱窒槽、容量が 270m³の硝化槽、容量が 100m³の全酸ィ匕槽および容量が 250m³の沈殿槽カもなる排水処理装置を用いて、アンモニア性窒素が 40mg/L、 BODが 160mg/L、排水量力 2000m³Z日のィ匕学排水の処理を行った。脱窒槽および硝化槽には、ァセタールイ匕ポリビニルアルコール系ゲル担体 (直径約 4mm)を各 27m³投入した。また硝化槽で処理された排水に対し lOmgZLの硫酸アルミニウム（無機凝集剤）を添加した。さらに、沈殿槽出口力も脱窒槽へは 6000m³/日で排水を返送した。本発明に基づき、脱窒槽および硝化槽の窒素容積負荷が 0. 3kg/m³-日で運転したところ、全酸ィ匕槽における MLSS が徐々に増加した力全酸ィ匕槽における BOD汚泥負荷が 0. 05kg -BOD/kg - MLSS -日になったときには、全酸化槽における MLSSが約 10000mg/Lでほぼ一定となった。凝集剤は、運転開始から約 1ヶ月間連続供給したが、その後は無添加とし、約 1. 5ヶ月間は汚泥引抜きなしで運転ができた。その際の全酸ィ匕槽内 MLSS は 10150mgZLに微増していた。 MLSSが微増することから、数年に一度、汚泥の一部引き抜きは必要と推定されるが、大幅な余剰汚泥削減となる。 1. 5ヶ月間での余剰汚泥発生率は原水 BOD量に対し約 1%であった。その時の処理水の全窒素は 10 mgZL以下、 BODは 5mgZL以下、 SSは約 20mgZL以下で良好な処理水であつた。

[0043] <実施例 4>

図 4に示すフローに従い、容量が 270m³の硝化槽、容量が 270m³の脱窒槽、容量が 100m³の全酸ィ匕槽および容量が 250m³の沈殿槽カもなる排水処理装置を用いて、アンモニア性窒素が 40mgZL、排水量が 2000m³Z日の化学排水による処理実験を実施した。硝化槽および脱窒槽には、ァセタールイ匕ポリビュルアルコール系ゲル担体 (直径約 4mm)を各 27m³投入し、脱窒槽へはメタノールを 24KgZ日で添カロした。また硝化槽で処理された排水に対し lOmgZLの硫酸アルミニウム (無機凝集剤）を添加した。さらに、沈殿槽出ロカも脱窒槽へは 6000m³Z日で排水を返送した。本発明に基づき、硝化槽および脱窒槽の窒素容積負荷が 0. 3kg/m³-日で運転したところ、全酸ィ匕槽における MLSSが徐々に増加した力全酸ィ匕槽における BOD 汚泥負荷が 0. 05kg - BOD/kg - MLSS -日になったときには、全酸化槽における MLSSが約 lOOOOmgZLでほぼ一定となった。凝集剤は、運転開始から約 1ヶ月間連続供給したが、その後は無添加とし、約 1. 5ヶ月間は汚泥引抜きなしで運転ができた。その際の全酸ィ匕槽内 MLSSは 10150mgZLに微増していた。 MLSSが微増することから、数年に一度、汚泥の一部引き抜きは必要と推定されるが、大幅な余剰汚泥削減となる。 1. 5ヶ月間での余剰汚泥発生率は原水 BOD量に対し約 1%であった。その時の処理水の全窒素は lOmgZL以下、 BODは 5mgZL以下、 SSは約 20mgZL以下で良好な処理水であつた。

[0044] <比較例 4>

図 11に示すフローに従い、各槽の容積、排水量、排水負荷を実施例 2と同じとし、凝集剤を添加せず全酸化槽の s BOD汚泥負荷を 0. 05Kg BOD/Kg MLS S. 日以下として排水処理実験を行なった。その結果、汚泥が分散し沈殿槽で汚泥が分離できず、返送汚泥濃度が約 700mgZL程度まで低下し、全酸化槽内 MLSS は約 600mgZLとなった。また、処理水の全窒素は約 90mgZL、 BODは約 300mg ZL、 SSは約 600mgZLと著しく悪かった。

[0045] <比較例 5 >

図 12に示すフローに従い、硝化槽、脱窒槽および全酸化槽の槽容積、排水量、排水負荷を実施例 4と同じとし、凝集剤を添加せず、全酸化槽に膜濾過装置を設置し、濾過水を処理水として放流する設備にお！ヽて排水処理試験を実施した。全酸化槽内 MLSSは試験開始から徐々に増加した力 s— BOD汚泥負荷が 0. 05Kg-BO D/Kg-MLSS. 日になったときには全酸化槽内 MLSSは約 lOOOOmgZLでほぼ一定となった。その後、 1ヶ月間汚泥引抜きなしで運転したところ全酸ィ匕槽内 MLS Sは約 lOlOOmgZLとなった。その際の処理水全窒素は lOmgZL以下、 BODは 5 mgZL以下、 SSは OmgZLであった。し力し、排水量 2000m³Z日を濾過するため 33m²の中空糸膜が 60本必要であり、ランニングコストは凝集剤を添加する場合の約 5倍であった。

[0046] <実施例 5 >

図 13に示すフローに従い、容量が 30m³の脱窒槽、容量が 30m³の硝化槽、容量が 25m³の全酸化槽、および膜濾過装置からなる排水処理装置を用いて、アンモニア性窒素が 50mgZL、 BODが 200mgZL、排水量が 200m³Z日の排水の処理を行つた。脱窒槽および硝化槽には、ァセタールイ匕ポリビニルアルコール系ゲル担体（直径約 4mm)を各 3. 3m³投入し、硝化槽からの返送配管を通じて脱窒槽へ 600m³Z 日で処理水を返送した。また硝化槽で処理された処理水に対し凝集剤として lOmg ZLのポリ塩ィ匕アルミニウム (無機凝集剤)を添加した。さらに、膜濾過水の返送配管を通じて膜濾過水の一部を脱窒槽へ 600m³Z日で返送した。分離膜としては孔径 2 ミクロンの中空糸膜を使用した。本発明に基づき、脱窒槽および硝化槽の窒素容積負荷が 0. 3kg/m³-日で運転したところ、全酸ィ匕槽における MLSSが徐々に増加した力全酸化槽における BOD汚泥負荷が 0. 05kg - BOD/kg - MLSS -日になつたときには、全酸ィ匕槽における MLSSが約 5000mgZLでほぼ一定となった。凝集剤は、運転開始から約 1ヶ月間連続供給したが、その後は無添加とし、約 1ヶ月間は汚泥引抜きなしで運転ができた。その際の全酸ィ匕槽内 MLSSは 5050mgZLに微増していた。 MLSSが微増することから、数年に一度、汚泥の一部引き抜きは必要と推定されるが、大幅な余剰汚泥削減となる。 1ヶ月間での余剰汚泥発生率は原水 BO D量に対し約 1%であった。その時の処理水の全窒素は 12. 5mgZL以下、 BODは 5mgZL以下、 SSは OmgZLで良好な処理水であった。また、分離膜 lm²あたりの濾過水量は 5m³Z日であった。

[0047] <比較例 6 >

図 14に示すフローに従い、各槽の容積、分離膜孔径、排水量、排水負荷を実施例 5と同じとし、凝集剤を添加せず全酸化槽の s— BOD汚泥負荷を 0. 05Kg— BOD /Kg-MLSS. 日以下として排水処理実験を行なった。その結果、汚泥が分散し分離膜の濾過表面が直ぐに詰まってしまい処理水が得られず運転不能となった。

[0048] <比較例 7 >

図 14に示すフローに従い、各槽の容積および構成、排水量、排水負荷を実施例 5と同じとし、凝集剤を添加せず分離膜の孔径を 0. 005ミクロンとし排水処理試験を実施した。全酸ィ匕槽内 MLSSは試験開始力徐々に増加した力 s— BOD汚泥負荷が 0. 05Kg - BOD/Kg - MLS S . 日になったときには全酸化槽内 MLSSは約 50 OOmgZLでほぼ一定となった。その際の処理水 BODは 5mgZL以下、 SSは Omg ZLであった。しかし、膜 lm²あたりの濾過水量は lm³Z日であり、凝集剤を添加し分離膜孔径 2ミクロンを使用した場合と比較して約 5倍の膜面積が必要であった。

Claims

請求の範囲

[1] 排水を曝気槽にて好気性条件下で微生物固定化担体と接触させる曝気工程、全酸化槽にて好気性条件下 BOD汚泥負荷が 0. 08kg— BODZKg— MLSS '日以下で汚泥を自己酸化させる全酸化工程および沈殿槽にて汚泥を沈降させる沈殿ェ程をこの順で行い、全酸ィ匕槽に凝集剤を添加することを特徴とする余剰汚泥引き抜きの少な!/、排水処理方法。

[2] 微生物固定化担体が、ゲル状担体、プラスチック担体および繊維状担体力なる群より選ばれた少なくとも 1種である請求項 1に記載の余剰汚泥引き抜きの少な、排水処理方法。

[3] 微生物固定化担体がァセタール化ポリビュルアルコール系ゲルである請求項 2に記載の排水の余剰汚泥引き抜きの少ない排水処理方法。

[4] 全酸化槽における BOD汚泥負荷が 0. 05kg— BODZKg— MLSS '日以下で運転する請求項 1に記載の排水処理方法。

[5] 排水を硝化槽にて好気性条件下で硝化菌と接触させる硝化工程および脱窒槽にて嫌気性条件下で脱窒菌と接触させる脱窒工程を行った後、全酸ィ匕槽にて好気性条件下 BOD汚泥負荷が 0. 08kg— BODZKg— MLSS '日以下で汚泥を自己酸化させる全酸化工程を行！ヽ、沈殿槽にて汚泥と処理水を分離する沈殿工程を行ヽ、全酸ィ匕工程において凝集剤を添加することを特徴とする余剰汚泥引き抜きの少ない窒素を含有する排水の処理方法。

[6] 排水を脱窒槽にて嫌気性条件下で脱窒菌と接触させる脱窒工程、硝化槽にて好気性条件下 BOD汚泥負荷が 0. 08kg— BODZKg— MLSS '日以下で硝化菌と接触させ、汚泥を自己酸化させる硝化および全酸化工程および沈殿槽にて汚泥と処理水を分離する沈殿工程をこの順で行ヽ、硝化および全酸化工程にお!ヽて凝集剤を添加することを特徴とする余剰汚泥引き抜きの少ない窒素を含有する排水の処理方法。

[7] 硝化槽、脱窒槽および全酸ィ匕槽より選ばれた少なくとも 1槽において菌体が微生物固定ィ匕担体により固定ィ匕されているものを使用する請求項 5又は 6に記載の窒素を含有する排水の処理方法。

[8] 微生物固定化担体が、ゲル状担体、プラスチック担体および繊維状担体力なる群より選ばれた少なくとも 1種の微生物固定ィ匕担体である請求項 7に記載の窒素を含有する排水の処理方法。

[9] 微生物固定化担体がァセタール化ポリビュルアルコール系ゲルである請求項 8に記載の窒素を含有する排水の処理方法。

[10] 全酸化槽における BOD汚泥負荷が 0. 05kg— BODZKg— MLSS '日以下で運転する請求項 5又は 6に記載の窒素を含有する排水の処理方法。

[11] 排水を硝化槽にて好気性条件下で硝化菌と接触させる硝化工程および脱窒槽にて嫌気性条件下で脱窒菌と接触させる脱窒工程を行った後、好気性条件下 BOD汚泥負荷が 0. 08kg— BODZKg— MLSS '日以下で汚泥を自己酸ィ匕させる全酸ィ匕工程を行い、孔径 0. 1ミクロン以上 5ミクロン以下の分離膜で濾過する濾過工程をこの順で行い、全酸ィ匕工程において凝集剤を添加することを特徴とする余剰汚泥引き抜きの少な!/、窒素を含有する排水の処理方法。

[12] 排水を脱窒槽にて嫌気性条件下で脱窒菌と接触させる脱窒工程、硝化槽にて好気性条件下 BOD汚泥負荷が 0. 08kg— BODZKg— MLSS '日以下で硝化菌と接触させ、汚泥を自己酸化させる硝化および全酸化工程、および孔径 0. 1ミクロン以上 5ミクロン以下の分離膜で濾過する濾過工程をこの順で行ヽ、硝化および全酸化工程において凝集剤を添加することを特徴とする余剰汚泥引き抜きの少ない窒素を含有する排水の処理方法。

[13] 硝化槽、脱窒槽および全酸ィ匕槽より選ばれた少なくとも 1槽において菌体が微生物固定化担体により固定ィ匕されて、るものを使用する請求項 11又は 12に記載の窒素を含有する排水の処理方法。

[14] 微生物固定化担体が、ゲル状担体、プラスチック担体および繊維状担体力なる群より選ばれた少なくとも 1種の微生物固定ィ匕担体である請求項 13に記載の窒素を含有する排水の処理方法。

[15] 微生物固定化担体がァセタール化ポリビュルアルコール系ゲルである請求項 14に記載の窒素を含有する排水の処理方法。

[16] 分離膜が中空糸膜である請求項 11又は 12に記載の窒素を含有する排水の処理方法。

全酸ィ匕槽における BOD汚泥負荷が 0. 05kg— BODZKg— MLSS ·日以下で運転する請求項 11又は 12に記載の窒素を含有する排水の処理方法。