WO2007029509A1 - 有機性汚水の生物処理方法及び装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a biological treatment method and apparatus for organic wastewater.
- An activated sludge treatment method is widely practiced as a representative treatment method for biologically treating industrial wastewater and sewage. Therefore, in activated sludge treatment facilities equipped with aeration tanks and sedimentation tanks, sludge properties have a significant effect on water treatment functions and treatment costs. In order to maintain good treated water quality, it is extremely important to maintain good sludge sedimentation.
- the known activated sludge treatment method has a problem in that it is difficult to maintain the MLSS (Mixed Liquor Suspended Solids) concentration in the aeration tank at a high level, and bulky troubles are likely to occur in the activated sludge. is there.
- the known activated sludge treatment method inevitably makes it impossible to increase the BOD volume load of the aeration tank, which increases the volume of the aeration tank and the settling tank, which in turn generates excess sludge. Problems related to the quality of processing, such as a large amount, cannot be solved.
- the present invention is based on the recognition of the problem of whether the sedimentation and concentration of activated sludge can be reliably improved by biological means, regardless of the physicochemical method as described above. It has been made.
- the present invention is a new technology that can significantly improve the sediment concentration characteristics of suspended sludge by simple means, and as a result, the MLSS concentration in the aeration tank can be remarkably increased, and the B0D volumetric load of the aeration tank can be set large. This was completed by the discovery of the present inventors.
- the present inventor immerses microbial adhering material on the sewage inflow side of an aeration tank for performing an activated sludge process, and supplies raw water under a condition of a certain BOD volume load or more.
- the present inventors have found that the settleability and concentration of activated sludge can be significantly improved purely biologically without using chemicals, and the present invention has been completed based on this finding.
- an aeration tank for performing activated sludge treatment is divided into a raw water inflow portion and a portion downstream of the raw water inflow portion, and a microorganism is introduced into the raw water inflow portion.
- the adhering material is immersed, and the BD volume load on the microorganism adhering material is set to 1 kg / (m 3 'day) or more.
- the biological wastewater treatment apparatus of the present invention includes an aeration tank having a raw water inflow portion and a portion on the downstream side of the raw water inflow portion, and is immersed in the raw water inflow portion.
- BOD Comprises - (0 m 3) or more can be operated microorganisms adhering timber volume load LKG /.
- Activated sludge with excellent sedimentation and concentration can be generated by biological action without using inorganic mineral particles such as sand, chemicals such as flocculants and ozone. Bulking by filamentous fungi can also be prevented.
- MLSS of the standard activated sludge method is about 1000 to 2000 mg / L, and MLSS is 2000 to 5000 mg even in the oxidation ditch method.
- the technology of the present invention is a method for biological treatment of organic sewage, which can remarkably improve the settleability and concentration of floating sludge, and can significantly increase the MLSS concentration in the aeration tank.
- FIG. 1 is a diagram showing a biological treatment apparatus for organic wastewater according to an embodiment of the present invention.
- reference numeral 1 denotes an aeration tank, which is partitioned by a partition wall 2 into an upstream raw water inflow portion 3 and a downstream portion 4 downstream thereof.
- the downstream portion 4 is illustrated as having one stage, but the downstream portion 4 may be configured in multiple stages.
- the treated water generated by the treatment at the raw water inflow section 3 flows over the upper end of the partition wall 2 and flows into the downstream portion 4.
- 5 is a raw water supply channel, which can supply raw water to the raw water inflow section 3 and the downstream section 4.
- a settling tank 6 is provided on the downstream side of the aeration tank 1, and the settling tank 6 receives supply of treated water generated by processing in the downstream portion 4 of the aeration tank 1.
- the sludge sedimentation force 7 is a sludge return path for returning the settled sludge as return sludge to the aeration tank 1. In the example shown in the figure, it is communicated with the raw water supply path 5.
- Yes. 8 is a surplus sludge discharge channel, which is branched from the sludge return channel 7.
- 9 is a discharge path for treated water generated by precipitating sludge in the sedimentation tank 6.
- the raw water inflow portion 3 in the aeration tank 1 is provided with a microorganism adhering material 10 in an immersed state.
- This microorganism-adhering material 10 can be processed under conditions of a BOD volumetric load of 1 kg / (m 3 'day) or more.
- Adhesive members that perform treatment under such high load conditions are relatively limited. For contact materials such as known synthetic resin granules, cylinders, and rods, such high Processing under load conditions cannot be performed. Examples of suitable attachment members include those shown in JP-A-5-92196.
- This attachment member has a core material made of a material difficult to attach microorganisms and a tufted yarn made of a material easy to attach microorganisms, and a large number of tufted yarns extend along the length of the core material. It is a string-like thing protruding from the material on the spiral radiation so as to be swingable. Specifically, for example, it is sold in Japan under the name of “NT”, and is sold as “Oscillating floor (registered trademark)” or “Bio fringe (registered trademark)”. The thing corresponds.
- the microorganism-adhering material 10 is preferably constituted by, for example, a structure in which a large number of string-like attachment members composed of such a core material and tufted yarn are arranged in the vertical direction inside the frame. It is. With such a special adhering member, it is possible to perform the treatment stably under the condition of the high load of the above-mentioned BD volume load lkg / (m 3 'day) or more.
- An air diffuser 1 such as a diffuser is provided on the side of the microbial adhering material 10 in the raw water inflow section 3. 1 is installed, and a circulating flow along the adhering member in the microorganism adhering material 10 is generated by the air lift effect by the bubbles ejected from the air diffuser 4.
- a blower 12 is provided outside the tank to supply air to the air diffuser 11.
- the downstream part 4 in the aeration tank 1 is not provided with the above-mentioned microorganism adhesion material 10. Instead, an air diffuser 13 for performing the aeration process is provided in the downstream portion 4. The air diffuser 13 is similarly supplied with air from the blower 12.
- the separation sludge generated in the raw water inflow portion 3 having a high BOD volumetric load in this way flows over the upper end of the partition wall 2 and flows into the downstream portion 4 of the aeration tank 1, and into the downstream portion 4 After flowing as floating sludge, it is sent to the settling tank 6 for reliable sedimentation.
- the downstream portion 4 of the aeration tank 1 is an area where the microorganism adhering material 10 is not provided, and the activated sludge floats and flows by aeration from the air diffuser 13 as in the normal activated sludge method. It is.
- a known fluid granular carrier such as a gel particle, a granular sponge, or a granular plastic may coexist.
- the partition wall 2 may be installed as necessary. In some cases, the partition wall 2 may be omitted. When installed, back mixing from the downstream portion 4 to the raw water inflow portion 3 is eliminated, and the BOD volumetric load in the raw water inflow portion 3 can be reliably maintained high. [0030] It is extremely important that the microorganism-adhering material 10 is immersed in the raw water inflow portion 3 in the aeration tank 1. Even if it is installed in the downstream portion 4, the effect of improving the sedimentation property of floating sludge cannot be obtained. .
- the BOD of the raw water is extremely high, if this raw water is flowed only into the inflow part 3, the BOD volumetric load on the microorganism adhesion material 10 becomes too high, for example, 10 kg / (m 3 'day) or more. In some cases, the oxygen supply is insufficient and the dissolved oxygen cannot be maintained. In that case, a part of the raw water may be distributed to the downstream part 4 in the subsequent stage.
- microorganism adhering material 10 is locally immersed in the raw water inflow part 3 of the aeration tank 1 and the raw water is positively brought into contact with the microorganism adhering material 10. Even if the microbial adhering material 10 is immersed in the downstream part 4 of the aeration tank 1, there is almost no improvement in sedimentation.
- the microorganism adhering material 10 is immersed in the raw water inflow portion 3 of the aeration tank 1 and the raw water is supplied so as to satisfy the predetermined B OD volumetric load condition and the operation is continued, the microorganism adhering material 10 is attached.
- a microbial membrane is formed on the surface of the landing member, and protozoa and micrometazoans also grow.
- the mucus that metabolizes a wide variety of microorganisms (probably mucopolysaccharides)
- a denser biofilm is formed than activated sludge flocs.
- This biofilm seems to have good sedimentation by including the above-mentioned mucilage.
- This dense biofilm is moderately separated by the turbulent flow of the adherent member 10 of the microorganism adhesion material 10, and the exfoliated sludge generated by the exfoliation floats in the downstream portion 4 of the downstream stage as a suspended activated sludge and has good sedimentation properties. It is presumed that the sample is sent to the settling tank 6 while maintaining the state and separated by precipitation.
- the aeration tank (volume 50 liters) and the precipitation tank used in the test of Example 1 were used.
- the aeration tank was filled with a biofried microbial adhesion material having the same configuration as in Example 1 but with a volume of 20 liters.
- a test was also carried out in the case where the microbial adhesion material was not filled.
- the BD volume load on the microorganism adhesion material was varied.
- BODlOOOOmgZL of corn steep liquor diluted in Example 1 was used as raw water.
- Table 2 shows the test results. As shown in Table 2, when the BOD volume load force in the microbial adhering material is less than 1 kgZ (m 3 'day), the concentration of the returned sludge from the sedimentation tank becomes lower, and the activated sludge sedimentation than in the case without the microbial adhering material. The effect of improving sex was not recognized.
- the present invention was carried out in order to improve the activated sludge settling in an old facility in such a situation.
- the above-mentioned nano fringe is formed on the formwork on the raw water inflow side of the pre-stage aeration tank (volume 800 m 3 ), and a large number are formed without providing a substantial space between the bio fringes.
- a microbial adhering material (volume: 370 m 3 ) with the installed configuration was immersed.
- the mounting pitch of the bio-fringe (length per 3.5m) was 10mm.
- the volume of the formwork was 370 m 3 , and the total length of the biofringe attached to this formwork was 37000 m.
- Microbial adherent The ratio between the volume (370 m 3 ) and the actual total volume of the aeration tank (1525 m 3 ) was 0.24.
- the volumetric load on the microbial adherent was 1. 46 kgZ (m 3 'day).
- a microorganism-adhering material using neurofringe was installed in the raw water inflow portion of the aeration tank, but the other operation was performed under the same conditions as the original equipment. At the end of 3 months, the same measurement as in the old method was performed.
- Table 3 As shown in Table 3, according to the present invention, the settling and concentration of activated sludge is remarkably improved, and the concentration of returned sludge from the settling tank to the aeration tank is increased from 8500 mg / L of the conventional method to 15600 mg / L. Improved. As a result, the MLSS of the aeration tank increased to 110 00 mg / L, which is approximately twice that of the conventional 6000 mg / L force.
- the excess sludge conversion rate in the conventional equipment averaged 0.226 kg per removed BODlkg
- the excess sludge conversion rate can be reduced to an average of 0.058 kg per removed BODlkg. did it.
- the cause is thought to be due to the effect of halving the BOD 'sludge load and the sludge reduction effect by the food chain of the sludge adhering to the microorganism adhesion material.
- SVI Sud Volume Index
- SVI represents the settling property and compaction property of activated sludge, and is usually preferably around 100.
- the value is 300 or more.
- MLSS is high, SV rises due to the wall resistance of the graduated cylinder at the time of measurement. Therefore, the true SV is obtained by measuring SV after diluting 2-fold or 3-fold.
- This SV is a mixture of the aeration tank placed in a 1 liter graduated cylinder and allowed to stand. The amount of precipitated sludge after 30 minutes is expressed as a percentage of the total sample.
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Abstract
有機性汚水の生物処理方法である。活性汚泥処理を行う曝気槽を、原水流入部と、この原水流入部よりも下流側の部分とに区画する。原水流入部に微生物付着材を浸漬させて、微生物付着材におけるBOD容積負荷を1kg/(m3・日)以上とする。
Description
明 細 書
有機性汚水の生物処理方法及び装置
技術分野
[0001] 本発明は有機性汚水の生物処理方法及び装置に関する。
背景技術
[0002] 工場排水や下水などを生物処理するための代表的処理方法として、活性汚泥処理 法が広く実施されている。そのための曝気槽ゃ沈殿槽などを備えた活性汚泥処理設 備において、汚泥性状は水処理機能および処理費用に対し大きな影響を及ぼす。 また良好な処理水質を維持するためには、汚泥の沈降性を良好に保つことが極めて 重要である。
[0003] し力 ながら、周知のように活性汚泥の沈降性、濃縮性は大きくなレ、。このため、公 知の活性汚泥処理法においては、曝気槽の MLSS (Mixed Liquor Suspended Solids)の濃度を高濃度に維持することが困難であり、し力 活性汚泥のバルキン グトラブルが起きやすいという問題がある。この結果、公知の活性汚泥処理法におい ては、必然的に曝気槽の B〇D容積負荷を高くとることができないため、曝気槽およ び沈殿槽の容積が大きくなり、ひいては余剰汚泥の発生量が多いなどの、処理の本 質にかかわる問題点を解決できない。
[0004] これまで、活性汚泥の沈降性や濃縮性を生物学的に確実に制御する技術は、まつ たく知られていない。このため、活性汚泥の沈降性を向上させるための公知の技術に おいては、非常に微細な砂などの無機鉱物粒子を曝気槽に添加して、活性汚泥に 砂粒子を付着させることにより沈降性の良い汚泥にする方法や、被処理汚泥に高分 子凝集剤を添加して活性汚泥を凝集させることにより沈降性を向上させる方法や、返 送汚泥をオゾン処理して糸状菌を殺菌し、バルキングを防止する方法などの、物理 化学的手法を適用せざるを得ないのが実情である。
[0005] しかし、このような物理化学的技術にぉレ、て、砂などの無機鉱物粒子を曝気槽に添 加する方法では、たとえば砂粒子が曝気槽の底に沈降堆積するトラブルが起きやす ぐまた砂粒子が余剰汚泥とともに系外に排出されるため、砂粒子の補給が必要にな
るという欠点がある。一方、高分子凝集剤を添加する方法やオゾン処理する方法で は、高分子凝集剤の添加コストやオゾン発生コストが高額であるというコスト上の欠点 力 Sある。しかも、これらの処理方法は、浮遊汚泥自体の沈降性および濃縮性を改質 できる技術ではない。確実にバルキングを防止できる生物学的技術も、これまでは知 られていない。
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0006] 本発明は、前記のような物理化学的手法によらず、「生物学的手段によって、活性 汚泥の沈降性および濃縮性を確実に向上させることができないか?」という問題認識 に基づいてなされたものである。本発明は、簡単な手段によって浮遊汚泥の沈降濃 縮性状を顕著に改善でき、その結果、曝気槽の MLSS濃度を顕著に増加でき、曝気 槽の B〇D容積負荷を大きく設定できるという新技術を本発明者が見出したことによつ て完成された。
[0007] 公知の生物処理技術の一つとして、紐状生物付着材を、有機性汚水を生物処理 する曝気槽に浸漬し、生物付着材に付着した微生物(生物膜)によって、汚水を生物 学的に浄化する方法がある JP—A— 8— 206673)。
[0008] 本発明者は、このような生物膜処理装置において、活性汚泥法処理を行う曝気槽 の汚水流入側に微生物付着材を浸漬させ、一定の BOD容積負荷以上の条件で原 水を供給することによって、薬品などを使用することなぐ純粋に生物学的に、活性汚 泥の沈降性および濃縮性を顕著に改善できるという知見を見出し、この知見に基づ いて本発明を完成させた。
課題を解決するための手段
[0009] 本発明の有機性汚水の生物処理方法は、活性汚泥処理を行う曝気槽を、原水流 入部と、この原水流入部よりも下流側の部分とに区画し、前記原水流入部に微生物 付着材を浸漬させて、前記微生物付着材における B〇D容積負荷を lkg/ (m3'日) 以上とするものである。
[0010] 本発明の有機性汚水の生物処理装置は、原水流入部と、この原水流入部よりも下 流側の部分とを有した曝気槽を備え、かつ、前記原水流入部に浸漬されて、 BOD容
積負荷 lkg/ (m3- 0 )以上で運転可能な微生物付着材を備える。
発明の効果
[0011] 本発明によれば次のような効果が得られる。
[0012] 1. 砂などの無機鉱物粒子や、凝集剤 ·オゾンなどの薬品を使うことなぐ生物学 的作用で沈降性および濃縮性に優れた活性汚泥を生成できる。糸状性菌によるバ ルキングも防止できる。
[0013] 2. その結果、曝気槽よりも下流側に沈殿槽を設けることによって、この沈殿槽で 確実に汚泥を沈殿でき、このため清澄な処理水を得ることができる。かつ返送汚泥濃 度が増加し、このため曝気槽の MLSSの濃度を増加できる。
[0014] 3. その結果、曝気槽の浮遊微生物量が増加し、さらに微生物付着材に付着した 微生物も汚水浄化に寄与するので、曝気槽の BOD容積負荷を高くとることができる。 従って、汚水の BOD濃度の増加や、汚水水量の増加に容易に対応することができる
[0015] 4. 糸状菌が万一発生しても、微生物付着材に捕捉されるかあるいは糸毬状にか たまるので、バルキングトラブルが発生しない。
[0016] 5. MLSS濃度が増加し、高 MLSS (10000mgZL以上)のもとでの運転を確実 に行うことができる。このため、また食物連鎖が活発になることによって、余剰汚泥の 発生量が減少する。
[0017] なお、公知の下水処理方法において、標準活性汚泥法の MLSSは 1000〜2000 mg/L程度であり、またォキシデーシヨンディツチ法でも MLSSは 2000〜5000mg
/L程度が多ぐこの事実から、本発明がいかに高濃度の MLSSのもとで汚水を処 理することができるかを理解することができる。
[0018] つまり本発明の技術は、有機性汚水を生物処理する方法であって、浮遊汚泥の沈 降性および濃縮性を著しく改善でき、曝気槽の MLSS濃度を顕著に高めることが可 能な技術である。
図面の簡単な説明
[0019] [図 1]本発明の実施例の有機性汚水の生物処理装置を示す図である。
発明を実施するための最良の形態
[0020] 本発明の代表的な実施例を、図 1を参照して説明する。
[0021] 図 1において 1は曝気槽であり、隔壁 2によって、上流側の原水流入部 3と、それより も下流側の下流側部分 4とに区画されている。図 1では、下流側部分 4が 1段のものを 例示したが、この下流側部分 4を多段に構成することもできる。原水流入部 3にて処 理が行われることにより生成された処理水は、隔壁 2の上端を越流して下流側部分 4 へ流入される。 5は原水供給路で、原水流入部 3と下流側部分 4とに原水を供給可能 である。曝気槽 1よりも下流側には沈殿槽 6が設けられており、この沈殿槽 6は、曝気 槽 1における下流側部分 4で処理が行われることにより生成された処理水の供給を受 ける。沈殿槽 6では汚泥の沈殿処理が行われる力 7は、その沈殿した汚泥を返送汚 泥として曝気槽 1に返送するための汚泥返送路で、図示の例では原水供給路 5に連 通されている。 8は余剰汚泥排出路で、汚泥返送路 7から分岐されている。 9は、沈殿 槽 6にて汚泥を沈殿させることにより生成した処理水の排出路である。
[0022] 曝気槽 1における原水流入部 3には、微生物付着材 10が浸漬状態で設けられてい る。この微生物付着材 10は、 BOD容積負荷 lkg/ (m3'日)以上の条件で処理を行 うことが可能なものである。このような高負荷の条件のもとで処理を行う付着部材は、 比較的限定されたものであり、公知の合成樹脂製の粒状、筒状、棒上などの接触材 では、このような高負荷の条件のもとでの処理を行うことはできない。適当な付着部材 として、たとえば JP—A— 5— 92196に示されるものが挙げられる。この付着部材は、 微生物の付着しにくい材料からなる芯材と微生物の付着しやすい材料からなる房状 糸とを有し、多数本の房状糸が、芯材の長さ方向にわたって、この芯材から螺旋放射 上に、かつ揺動可能に突出された紐状のものである。具体的には、たとえばェヌ 'ィ 一 ·ティ社から日本国内におレ、て「揺動床(登録商標)」あるいは「バイオフリンジ (登 録商標)」と称して販売されてレ、るものが該当する。
[0023] 微生物付着材 10は、たとえばこのような芯材及び房状糸により構成される紐状の付 着部材をフレームの内部に上下方向に多数本並べて配置したものにより構成するこ とが好適である。このような特殊な付着部材であると、前述の B〇D容積負荷 lkg/ ( m3'日)以上の高負荷の条件のもとで、安定して処理を行うことが可能である。
[0024] 原水流入部 3における微生物付着材 10の側方にはディフューザなどの散気装置 1
1が設置され、この散気装置 4から噴出される気泡によるエアリフト効果によって、微 生物付着材 10における付着部材に沿った循環流が発生される。 12は、散気装置 11 に空気を供給するために槽外に設けられたブロワである。
[0025] 曝気槽 1における下流側部分 4には、上述した微生物付着材 10は設けられていな レ、。それに代えて、この下流側部分 4には、曝気処理を行うための散気装置 13が設 けられている。散気装置 13も、同様にブロワ 12から空気の供給を受ける。
[0026] このような構成の生物処理装置を運転するときの詳細は、次の通りである。すなわ ち、曝気槽 1における好気性生物膜処理法にあっては、生物膜内部の嫌気性層が著 しく増大することは望ましくないため、生物膜の更新を早めることが重要である。この 目的のため、水流や気泡流が付着部材に乱れを生じさせたり付着部材に衝突したり することによって、付着部材から過剰な生物膜汚泥を剥離させ、生物膜汚泥の過剰 付着による付着部材の閉塞の発生を防止する。たとえば上述の JP—A— 5— 92196 に記載された紐状の付着部材では、さらに房状糸が芯材の位置を基端として被処理 水中で揺動可能であるため、この揺動効果によって、生物膜が適度の厚みに達する と剥離が起きるので、生物膜過剰付着防止効果が特に優れている。このような、いわ ゆる剪断剥離効果によって、生物膜が付着部材に過剰に付着する現象が効果的に 防止されて、生物膜の更新が効果的に行われる。剥離によって、剥離汚泥が多量に 発生する。
[0027] このようにして BOD容積負荷の高い原水流入部 3において発生した剥離汚泥は、 隔壁 2の上端部を越流して曝気槽 1の下流側部分 4に流入し、この下流側部分 4にお レ、て浮遊汚泥として流動したのち、沈殿槽 6へ送られて確実に沈降分離される。
[0028] 曝気槽 1の下流側部分 4は、微生物付着材 10が設けられていない領域であり、通 常の活性汚泥法のように散気装置 13からの曝気によって活性汚泥が浮遊流動する 領域である。この部分には、ゲル粒子、粒状スポンジ、粒状プラスチックなどの、公知 の流動粒状担体を共存させても良い。
[0029] 隔壁 2は必要に応じて設置すれば良 場合によっては設置しなくても良レ、。設置 すると、下流側部分 4から原水流入部 3へのバックミキシングがなくなり、原水流入部 3における BOD容積負荷を確実に高く維持することができる。
[0030] 微生物付着材 10は、曝気槽 1における原水流入部 3に浸漬することが極めて重要 であり、これを下流側部分 4に設置しても、浮遊汚泥の沈降性向上効果は得られない 。この理由は、下流側部分 4に微生物付着材 10を充填すると、原水 B〇Dは、微生物 付着材 10に接触する前に大部分が浮遊活性汚泥によって除去されてしまうため、微 生物付着材 10における生物膜の成長速度が小さくなつてしまい、そのため剥離汚泥 の発生量が少なくなつてしまうためであると思われる。
[0031] なお、原水の BODがきわめて高い場合は、この原水を流入部 3だけに流入させると 、微生物付着材 10への BOD容積負荷が例えば 10kg/ (m3'日)以上と高くなりすぎ 、酸素供給が不足して溶存酸素が維持できなくなるケースがある。その場合は、原水 の一部を後段の下流側部分 4に分配すれば良い。
[0032] 沈殿槽 6では、活性汚泥が沈降分離される。処理水は、越流して排出路 9へ送られ る。沈殿汚泥の一部または全部は、返送汚泥として、汚泥返送路 7を経て、曝気槽 1 の原水流入部 3に返送される。返送汚泥を曝気槽 1の下流側部分 4に返送することも できる。
[0033] 本発明者が、沈降性の良い剥離汚泥を効果的に生成でき、かつ曝気槽 1の活性汚 泥全体の沈降性をも良好にできる諸条件を実験的に追及した結果、次の事実が明ら かになつた。すなわち、
1.曝気槽 1の原水流入部 3に微生物付着材 10を局部的に浸漬させ、原水を微生 物付着材 10と積極的に接触させること。曝気槽 1の下流側部分 4に微生物付着材 10 を浸漬してもほとんど沈降性向上効果が認められないこと。
[0034] 2.沈降性のよい活性汚泥を生成させるためには、微生物付着材 10の体積に一定 条件が存在し、 (微生物付着材 10の体積 Z曝気槽 1の全容積)≥0. 1とすること。 ( 微生物付着材 10の体積/曝気槽 1の全容積) < 0. 1では、活性汚泥の沈降性の向 上効果がほとんど認められないこと。
[0035] 3.微生物付着材 10における B〇D容積負荷を lkg/ (m3'日)以上に設定すること
。これよりも低負荷であると、沈降性向上効果が小さくなるカ または効果がでないこ と。
[0036] 4. (微生物付着材 10の体積/曝気槽 1の全容積)≥0. 8としても、沈降性向上効
果はそれ以上ほとんど進まず、微生物付着材 10の設備費が嵩むだけの無意味な投 資になること。
[0037] 以上を満足する条件で汚水処理装置を運転すると、確実に沈降性 ·濃縮性に優れ た活性汚泥が生成されることが認められる。
[0038] 本発明によって活性汚泥の沈降性が顕著に向上するメカニズムの詳細は、現時点 では明らかではないが、次のように推定することができる。
[0039] すなわち、曝気槽 1の原水流入部 3に微生物付着材 10を浸漬し、原水を所定の B OD容積負荷条件を満たすように供給して、運転を続けると、微生物付着材 10の付 着部材の表面に微生物膜が形成され、原生動物、微小後生動物も増殖し、これらの 微生物の共生下で、多種多様な微生物の代謝する粘質物 (ムコ多糖類と思われる) によって、通常の活性汚泥フロックよりも緻密な生物膜が形成される。この生物膜は、 上記の粘質物を含むことによって、沈降性が良好であると思われる。この緻密生物膜 が乱流によって微生物付着材 10の付着部材カ 適度に剥離され、剥離により生じた 剥離汚泥は、浮遊活性汚泥として、後段の下流側部分 4の内部を浮遊し、沈降性が 良い状態を維持したままで沈殿槽 6に送られて沈殿分離されるものと推定される。
[0040] 微生物付着材 10における BOD容積負荷力 Slkg/ (m3'日)未満である場合に、浮 遊汚泥の沈降性の改善効果が認められない原因は、生物膜の成長速度が低くなり、 これによつて生物膜の剥離頻度が低くなり、また剥離生物膜 (剥離汚泥)の粒子径が 小さくなるためと推定される。
[0041] 剥離汚泥が、曝気槽 1の下流側部分 4で長時間滞留する過程で細分化され、沈降 性が悪化するのではないかとの懸念があつたが、実際は、下流側部分 4で曝気され ても、汚泥は細分化されることなく沈降性の良い状態を維持したまま沈殿槽 6に流入 してゆくことが実験的に確認された。
[0042] 微生物付着材 10において、上述の JP_A_ 5 _ 92196に記載された揺動式の付 着部材を適用した場合には、付着部材の房状糸の近傍の水流に多くの渦流 (カルマ ン渦)が形成されるため力 \付着部材からの剥離汚泥および活性汚泥が緻密なダラ 二ユール状汚泥となって、沈殿槽 6での活性汚泥の沈降分離性がさらに向上すること が認められた。上記の渦流作用によって、バルキングの原因になる糸状菌が糸毬状
に丸くなり、そのために沈降性が向上することも観察された。
実施例 1
[0043] [ (微生物付着材の体積) / (曝気槽の全容積)の適正比率の検討]
実験室規模の装置で、(微生物付着材の体積) / (曝気槽の全容積)の適正比率、 つまり活性汚泥の沈降性向上効果が得られるために必要な比率を検討した。下記に その詳細を説明する。
[0044] ェヌ'ィー.ティ社製のバイオフリンジを、長さ 40cmとして、表 1に示す種々の容積 の型枠に複数本、バイオフリンジどうしの間に実質的な空間を設けることなく密に装 着して、体積の異なる種々の微生物付着材を用意した。また、有効容積 50リットルの 曝気槽(奥行き 20cm、幅 50cm、水深 50cm)を複数製作し、それぞれの原水流入 部に、上述の体積の異なる各種の微生物付着材を浸漬した。微生物付着材を浸漬 しないもの (型枠容積 0リットル)も用意した。曝気槽よりも下流側には沈殿槽を設置し た。これらの槽の各々に、下水処理場から採取した活性汚泥を、 MLSS力 S5000mg ZUこなるように投入した。
[0045] これらの槽の各々に、コーンスティープリカ一を BODlOOOmgZUこなるように水道 水で希釈した人工原水(水温 22〜24°C)を、曝気槽全容積当たり lkgZ(m3'日)の 条件で流入させ、返送汚泥比 [ (返送汚泥流量) Z (原水流量) ] = 2の条件で、曝気 槽溶存酸素濃度 2mg/L以上、沈殿槽水面積負荷 8m2/ (m3,日)の条件で、 5ヶ月 運転を継続した。そして、そのときの、 4ヶ月経過後の、沈殿槽から曝気槽への返送 汚泥濃度の 1ヶ月間の平均値を測定した。その結果を表 1に示す。
[0046] [表 1]
(微生物付着材の擁
型枠额 (L) m . (mg u
0 0 8500
3 0.06 8620
5 0.1 9050
10 0.2 13000
25 0.5 15400
35 0.7 16300
40 0.8 16500
[0047] 表 1においては、返送汚泥濃度が高いほど、活性汚泥の沈降性 ·濃縮性が優れて レ、ることを意味する。
[0048] 表 1から、(微生物付着材の体積) / (曝気槽の全容積)の比が 0. 1未満では、沈降 性向上効果がほとんど認められなかった。一方、(微生物付着材の体積) / (曝気槽 の全容積)の比が 0. 0.:!〜 0. 7の範囲では、返送汚泥濃度が顕著に大きくなり、大 きな効果が認められた。しかし、(微生物付着材の体積) Z (曝気槽の全容積)の比が 0. 8以上の場合は、さらなる返送汚泥濃度増加効果は認められなかった。
実施例 2
[0049] [微生物付着材における BOD容積負荷の適正条件の検討]
実験室規模の装置で、微生物付着材における BOD容積負荷の適正条件の検討 を行った。
[0050] 実施例 1の試験に使用した曝気槽 (容積 50リットル)と沈殿槽とを使用した。曝気槽 に、実施例 1と同様の構成であるがその体積が 20リットルであるバイオフリンジ式の微 生物付着材を充填した。比較のため、微生物付着材を充填しない場合についても試 験した。そして、原水処理量を変化させることによって、微生物付着材への B〇D容積 負荷を種々変化させた。原水には、実施例 1で使用した BODlOOOmgZLのコーン スティープリカ一希釈水を用いた。
[0051] その試験結果を表 2に示す。表 2に示すように、微生物付着材における BOD容積 負荷力 lkgZ (m3'日)未満になると、沈殿槽からの返送汚泥濃度が低くなり、微生物 付着材なしの場合に比べて、活性汚泥沈降性の向上効果が認められなかった。
[0052] [表 2]
微生物付着材 返送漲離
BOD容賴荷
(kg/ms.日) (kg/m3-日) (mg/L)
付着材なし 0.12 8400
0.4 0.16 8600
0.8 0.32 9200
1.0 0.4 11850
2.0 0.8 16200
3.0 1.2 17100
4.0 1.6 19800
5.0 2.0 23000
7.0 2.8 22700 実施例 3
[0053] [実際の施設への適用結果]
製菓工場の排水処理施設に本発明を適用した実施例を説明する。
[0054] 過去において、この工場では、水深 5mの曝気槽が 2段直列に配置され、各容積が 800m3, 750m3である活性汚泥処理設備によって、表 3の旧来法の欄に示す水質( 平均値)の原水を、返送汚泥比 2. 4で活性汚泥処理していた。その結果は、表 3に 示すとおりであった。その場合は、表 3に示すように、活性汚泥の沈降性が良くない ため、曝気槽の MLSSを 6000mg/L以上に増加させることが困難であった。また排 水処理量を 450m3/日以上に増加すると、沈殿槽から活性汚泥が流出してしまうた め、排水処理量をこれ以上に増加することができなかった。
[0055] このような状況にある旧来からの設備における活性汚泥沈降性を向上させるため、 本発明を実施した。
[0056] すなわち、既設の前段の曝気槽 (容積 800m3)の原水流入側に、型枠に、上述の ノ ィオフリンジを、バイオフリンジどうしの間に実質的な空間を設けることなぐ密に多 数本装着した構成の微生物付着材 (体積 370m3)を浸漬した。バイオフリンジ (一本 あたりの長さ 3. 5m)の取り付けピッチは 10mmとした。型枠の容積は 370m3であり、 この型枠に装着されたバイオフリンジの全長は 37000mであった。微生物付着材の
体積(370m3)と曝気槽の実質的な全容積(1525m3)との比率は、 0. 24であった。 微生物付着材における容積負荷は、 1. 46kgZ (m3'日)であった。
[0057] このように、本発明にしたがい、ノ ィオフリンジを用いた微生物付着材を曝気槽の 原水流入部に設置したが、それ以外は元の設備と同一条件で運転した。そして、 3ケ 月経過した時点で、旧来法の場合と同様の測定を行った。その結果を表 3に示す。 表 3に示すように、本発明によれば、活性汚泥の沈降性 ·濃縮性が顕著に向上し、沈 殿槽から曝気槽への返送汚泥濃度が従来法の 8500mg/Lから 15600mg/Lに 向上した。この結果、曝気槽の MLSSが、旧来法の 6000mg/L力ら、約 2倍の 110 00mg/Lに増加した。
[0058] これによつて、 BOD'汚泥負荷は、旧来法の 1/2以下に低下させることができた。
また、旧来の設備における余剰汚泥転換率は、除去 BODlkg当たり平均 0. 26kgで あつたのに対し、本発明によれば、余剰汚泥転換率は、除去 BODlkg当たり平均 0. 058kgまで低下させることができた。その原因は、 BOD '汚泥負荷が半減した効果と 、微生物付着材への付着汚泥の食物連鎖による汚泥減量効果とによるもの考えられ る。
[0059] [表 3]
[0060] 表 3において、 SVI (Sludge Volume Index)とは、曝気槽における混合液を 30 分間静置したときに、 1グラムの MLS Sが占める容積をミリリットル数で表したものをい
5。
[0061] SVI = SV30 X 10000/MLSS
の関係がある。
[0062] 詳しくは、 SVIは、活性汚泥の沈降性、圧密性を表し、通常は 100前後が望ましい ものである。曝気槽における混合液がバルキング状態にあるとき、すなわちいわゆる 軽い汚泥のときは、 300以上の値になる。 MLSSが高いときは、測定時のメスシリンダ 一の管壁抵抗により SVが上昇するので、 2倍希釈、 3倍希釈して SVを測定すること で、真の SVを求める。
[0063] 上記において、 SV (Sludge Volume)は、活性汚泥の沈殿率を示すものである。
この SVは、曝気槽の混合液を 1リットルのメスシリンダーに取って静置し、 30分経過 後の沈殿汚泥量をサンプル全体に対する百分率で表したものである。
Claims
[1] 有機性汚水の生物処理方法であって、
活性汚泥処理を行う曝気槽を、原水流入部と、この原水流入部よりも下流側の部分 とに区画し、
前記原水流入部に微生物付着材を浸漬させて、前記微生物付着材における BOD 容積負荷を lkg/ (m3'日)以上とする。
[2] 有機性汚水の生物処理装置であって、
原水流入部と、この原水流入部よりも下流側の部分とを有した曝気槽を備え、 前記原水流入部に浸漬されて、 BOD容積負荷 lkg/ (m3'日)以上で運転可能な 微生物付着材を備える。
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