WO2017064982A1

WO2017064982A1 - 有機性排水の生物処理方法

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Publication number: WO2017064982A1
Application number: PCT/JP2016/077633
Authority: WO
Inventors: 繁樹藤島
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
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Filing date: 2016-09-20
Publication date: 2017-04-20
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Abstract

汚泥の沈降性が高められ、効率的な処理が行われる。有機性排水を第１槽に導入して分散菌により好気性生物処理して有機物を分散菌に変換させた第１生物処理水を生成させ、第２槽に導入して分散菌を微小動物に捕食させる。第２生物処理工程の１サイクル（下記第１～第３工程）を２～６ｈｒとし、第１工程の曝気時間を第２工程及び第３工程の合計時間の１．２～４倍とし、第２工程及び第３工程の合計時間を０．５～３ｈとし、第１工程における第１生物処理水の流入時間を第１工程の曝気時間の１／３～１倍とする。第１工程：第１生物処理水を第２生物処理槽に流入させると共に、第２生物処理槽内を曝気した状態とし、分散菌を含む第１生物処理水に含まれる分散菌を微小動物に捕食させる。第２工程：曝気を停止して、汚泥を静沈させる。第３工程：上澄み水を第２処理水として槽外に排出する。

Description

有機性排水の生物処理方法

　本発明は有機性排水の生物処理方法に関する。

　生物処理槽の後段の沈殿槽や汚泥返送配管を省略して装置設備、運転操作を簡略化できる生物処理法として、回分式活性汚泥法が知られている。回分式活性汚泥法は、１つの槽内で、原水投入、曝気、静置（沈殿）、上澄水（処理水）排出という４つの一連の工程を１サイクルとして、１日当たり所定のサイクル数を回分式運転で処理する方法である。即ち、より具体的には、以下の工程を繰り返し行うものであり、曝気槽が沈殿槽を兼ねているため、沈殿槽が不要となり、装置の構造が単純になるというメリットがある。
(1)　原水を曝気槽に投入する。
(2)　槽内を曝気することで、活性汚泥による有機物の生物分解を行う。
(3)　次いで、曝気を止めて静置し、活性汚泥を沈殿させる。
(4)　その後、上澄水を処理水として排出する。
(5)　その後また原水を曝気槽に投入し、上記の(1)～(4)を繰り返す処理を行う。

　特許文献１には、このような回分式活性汚泥法において、汚泥の沈降性を高めるために、汚泥の粒状化の初期段階において、曝気槽に微生物汚泥の粒状化を促進するための原生動物及び糸状菌を投入する微生物汚泥生成方法が提案されている。

　曝気槽における曝気を停止せずに行う連続式活性汚泥法において、細菌の高位に位置する原生動物や後生動物の捕食を利用した生物処理方法が、多数提案されている（例えば特許文献２～４）。この方法は、生物処理槽を２段に設け、有機性排水を１段目の生物処理槽に導入して細菌により生物処理し、１段目の生物処理槽からの分散状態の細菌を含む処理水を２段目の生物処理槽に導入して微小動物に捕食させ、２段目の生物処理槽の処理水を固液分離して処理水を得る。この方法では、微小動物の捕食作用で余剰汚泥の減量化が可能になると共に、高負荷運転が可能で処理効率も向上する。

特許第４８０４８８８号公報特開２００６－５１４１４号公報特開２０１２－２５４４１２号公報特開２０１３－１２１５５８号公報

　従来の回分式活性汚泥法では、汚泥の沈降速度が小さいために、(3)の静置による沈降工程に長時間を要し、有機性排水を効率的に処理することができないという問題があった。

　特許文献１では、汚泥の粒状化を促進して沈降性を高めることを目的として、曝気槽に原生動物及び糸状菌を投入しているが、この方法でも、安定した粒状化は困難であり、汚泥の沈降性を十分に高めることができないために、やはり沈降工程に時間がかかり、有機性排水を効率的に処理できていないのが現状である。

　本発明は、上記課題に鑑み、直列２段に設けた第１生物処理槽及び第２生物処理槽を用い、少なくとも第２生物処理槽を回分式とした活性汚泥法における汚泥の沈降性を高め、効率的な処理を行うことができる有機性排水の生物処理方法を提供することを目的とする。

　本発明者は、上記課題を解決すべき検討を重ねた結果、生物処理を、分散状態の細菌で有機物を分解する連続式又は回分式の第１生物処理槽と、難分解性有機物の分解と分散性細菌を濾過捕食型微小動物に捕食させる回分式の第２生物処理槽とに分け、第１生物処理槽からの処理水を第２生物処理槽に比較的ゆっくりと導入しながら該第２生物処理槽で曝気処理することにより、沈降性の良い汚泥を確実に生成させて、効率的な処理を行うことができることを見出した。

　即ち、本発明は以下を要旨とする。

［１］　有機性排水を第１生物処理槽に導入して分散菌により好気性生物処理して有機物を分散菌に変換させた第１生物処理水を生成する第１生物処理工程と、
　第１生物処理水を第２生物処理槽に導入して分散菌を微小動物に捕食させて第２生物処理水を生成する第２生物処理工程とを有する有機排水の生物処理方法において、
　該第２生物処理工程は以下の第１工程～第３工程よりなるサイクルを繰り返す回分式で行うものであり、
　１サイクルの時間を２～６ｈｒとし、
　第１工程の曝気時間ｔ_１を第２工程及び第３工程の合計時間ｔ_２＋ｔ_３の１．２～４倍とし、
　第２工程及び第３工程の合計時間ｔ_２＋ｔ_３を０．５～３ｈとし、
　第１工程における第１生物処理水の流入時間ｔ_１’と第１工程の曝気時間ｔ_１の比ｔ_１’／ｔ_１を１／３～１倍とする
ことを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
　　第１工程：第１生物処理水を第２生物処理槽に流入させると共に、第２生物処理槽内を曝気して、分散菌を含む第１生物処理水に含まれる分散菌を微小動物に捕食させる。
　　第２工程：第１工程後、曝気を停止して、槽内汚泥を含む固形物を静置沈殿させる。
　　第３工程：第２工程後、曝気を停止したまま、上澄み水を第２処理水として槽外に排出する。

［２］　［１］において、第１生物処理槽の容積負荷（ＣＯＤ_Ｃｒ）を２～２０ｋｇ－ＣＯＤ_Ｃｒ／ｍ^３／ｄ、第２生物処理槽の溶解性有機物の容積負荷（ＣＯＤ_Ｃｒ）を０．０１～０．２０ｋｇ－ＣＯＤ_Ｃｒ／ｋｇ－ＳＳ／ｄａｙとすることを特徴とする有機性排水の生物処理方法。

［３］　［１］又は［２］において、第１生物処理槽の溶存酸素濃度を１ｍｇ／Ｌ以下に制御することを特徴とする有機性排水の生物処理方法。

［４］　［１］ないし［３］のいずれかにおいて、第２生物処理槽の汚泥滞留時間（ＳＲＴ）が１０～２０ｄａｙとなるように槽内汚泥を引き抜くことを特徴とする有機性排水の生物処理方法。

［５］　［１］ないし［４］のいずれかにおいて、第１生物処理槽の運転を、有機性排水を流入させる流入工程と、その後、槽内を曝気して前記有機性排水を細菌により生物処理する工程とを有する回分運転とすることを特徴とする有機性排水の生物処理方法。

［６］　［１］ないし［４］のいずれかにおいて、第１生物処理槽の運転を、有機性排水を連続して流入させながら曝気を行うか、又は有機性排水を連続して流入させながら曝気を行い、有機性排水の流入停止後も曝気を行う連続式運転とすることを特徴とする有機性排水の生物処理方法。

［７］　［１］ないし［６］のいずれかにおいて、第１生物処理槽を原水調整槽と兼用することを特徴とする有機性排水の生物処理方法。

［８］　［１］ないし［７］のいずれかにおいて、第２生物処理槽に固定担体を設置することを特徴とする有機性排水の生物処理方法。

［９］　直列２段に設けられた第１生物処理槽及び第２生物処理槽と、該第１生物処理槽に有機性排水を導入する手段と、該第１生物処理槽で生物処理して得られた第１生物処理水を第２生物処理槽に導入する手段と、該第２生物処理槽内の水を排出する手段と、該第２生物処理槽内の汚泥を排出する手段とを有する有機性排水の生物処理装置であって、該第１生物処理槽は、槽内に導入された有機性排水を細菌により生物処理することにより有機物を分散菌に変換する生物処理槽であり、該第２生物処理槽は、第１生物処理槽からの分散菌を含む第１生物処理水内の分散菌を微小動物に捕食させる生物処理槽である有機性排水の生物処理装置において、請求項１に記載の運転を行うための制御手段を有することを特徴とする有機性排水の生物処理装置。

　本発明は、生活排水、下水、食品工場やパルプ工場をはじめとした広い濃度範囲の有機性排水の処理に利用することができる有機性排水の生物処理方法に関するものであり、特に、処理水質を悪化させることなく、処理効率を向上させ、かつ、余剰汚泥発生量の低減が可能な有機性排水の生物処理方法に関する。

　本発明によれば、第１生物処理槽内を曝気して、有機性排水を細菌により生物処理して有機物を分散菌に変換する第１生物処理工程と、該第１生物処理工程で得られた分散菌を含む第１生物処理水を第２生物処理槽に導入し、該第２生物処理槽内を曝気して、該第１生物処理水を生物処理して分散菌を微小動物に捕食させる第２生物処理工程とを有する有機性排水の生物処理装置において、第２生物処理工程の処理条件を選定したことにより、汚泥の沈降性を高めて、効率的な生物処理を行うことが可能になる。

本発明の有機性排水の生物処理装置の実施の形態を示す系統図である。第１生物処理槽の別例図である。第２生物処理槽の別例図である。第２生物処理槽の別例図である。本発明による各工程を示すスケジュール図である。

　以下に本発明の有機性排水の生物処理方法及び生物処理装置の実施の形態を詳細に説明する。

　本発明においては、図１に示すように、２段直列に設けた第１生物処理槽１と第２生物処理槽２とを用い、第１生物処理槽１において、分散状態の細菌により有機物を分解し、第２生物処理槽２において、難分解性有機物の分解と分散性細菌を濾過捕食型微小動物に捕食させる第２生物処理を行う。少なくとも第２生物処理槽で回分式運転を行う。図１中、１Ａ，２Ａは散気管等の曝気手段、Ｐ_１，Ｐ_２はポンプである。図１及び後掲の図２中、「○」は曝気による気泡を表す。

　第１生物処理槽１や第２生物処理槽２に固定床を設置してもよい。この場合は、第１生物処理槽１では、設置した固定床の上端が第２生物処理槽２への第１生物処理水移送用配管の下端より低い位置になるように、第２生物処理槽２では、設置した固定床の上端が上澄水の排出用配管の下端より低い位置になるように設計する必要があり、好ましくは、各固定床の上端が、各配管の下端部からの水深の５０～９０％程度の高さとなるように調整する。

　第１生物処理槽１からの第１生物処理水の移送は、図１のようにポンプを用いてもよく、図２のように弁（例えば電動バルブ）１３ａ付き配管１３によって生物処理槽１，２間の水位差を利用して行ってもよい。

＜第１生物処理＞
　第１生物処理槽１における第１生物処理工程は、好ましくは以下のように実施される。

　原水の有機性排水を、第１生物処理槽１に導入し、細菌により好気性生物処理し、有機成分（溶解性ＢＯＤ）の７０％以上、望ましくは８０％以上、さらに望ましくは９０％以上を酸化分解して第１生物処理水を得る。第１生物処理槽１のｐＨは６～８．５とするのが好ましい。しかしながら、原水中に油分を多く含む場合は分解速度を上げるため、ｐＨを８．０～９．０としても良い。

　第１生物処理槽１の処理条件を、ＣＯＤ_Ｃｒ容積負荷２ｋｇ－ＣＯＤ_Ｃｒ／ｍ^３／ｄａｙ以上、好ましくは２～２０ｋｇ－ＣＯＤ_Ｃｒ／ｍ^３／ｄａｙ、特に好ましくは２～１５ｋｇ－ＣＯＤ_Ｃｒ／ｍ^３／ｄａｙ、ＨＲＴ（水理学的滞留時間）２４ｈｒ以下、望ましくは８ｈｒ以下、例えば２～６ｈｒとすることで、非凝集性細菌が優占化した第１生物処理水を得ることができる。ＨＲＴを短くすることで有機物濃度の低い排水を高負荷で処理することができる。処理水の水質悪化時（例えば溶解性有機物濃度が所定値以上になったとき）、後段の第２生物処理槽２からの汚泥の一部を返送してもよい。また、負荷変動に対応するために担体を添加してもよい。担体は流動床担体であってもよく、前述の通り、固定床担体であってもよい。

　第１生物処理槽１に流動床担体を添加する場合、用いる担体の形状は、球状、ペレット状、中空筒状、糸状、板状等任意であり、大きさも０．１～１０ｍｍ程度の径で良い。担体の材料は天然素材、無機素材、高分子素材等任意であり、ゲル状物質を用いても良い。流動床担体を用いる場合、第１生物処理槽１の排出部に担体流出防止用の分離スクリーンが必要となる。

　固定床担体は、担体の少なくとも一部が、第１生物処理槽１の底、側面、上部のいずれかに固定されているものである。第１生物処理槽１に固定床担体を設ける場合、担体の形状は糸状、板状、短冊状等任意であり、材料についても天然素材、無機素材、高分子素材等任意で、ゲル状物質を用いても良い。望ましくは多孔質のポリウレタンフォームであり、例えば、第２生物処理槽１の深さ方向の長さ５０～４００ｃｍ×幅５～２００ｃｍ×０．５～５ｃｍの短冊状又はシート状のものが好ましい。

　第１生物処理槽１における担体の充填率が高い場合、分散菌は生成せず、細菌は担体に付着するか、糸状性細菌が増殖するので、第１生物処理槽１に担体を添加する場合、担体の充填率（槽容積に対する担体の容積率）は２０％以下、望ましくは５％以下とすることが好ましく、このように担体の充填率を小さくすることにより、濃度変化に影響されず、捕食しやすい分散菌の生成が可能となる。

　第１生物処理槽１の溶存酸素（ＤＯ）濃度は１ｍｇ／Ｌ以下、特に０．５ｍｇ／Ｌ以下、例えば０．０５～０．５ｍｇ／Ｌに制御することが好ましく、これにより、糸状性細菌の増殖が抑制される一方で、１～５μｍ程度の大きさの分散菌が優占化し、これらは第２生物処理槽２で速やかに捕食される。上記の溶存酸素濃度に維持するために、曝気出力を調整する、あるいは間欠曝気とするなどの制御を行う。

　第１生物処理槽は回分式でもよく、連続式でもよい。

　回分方式とする場合は、常時曝気を基本とするが、必要な処理が終われば曝気を停止しても良い。

　運転開始時には、好ましくは、原水の分解性（有機物の生物分解性。以下、同様）により、まず、初期汚泥を槽容積の１／８～１／２量添加し、原水を残りの槽容量分流入させる。

　処理時間は原水の分解性により異なるが、３０分以上２１時間以下とすることが望ましい。処理後に槽容積の１／２～７／８量の槽内液を第１生物処理水として第２生物処理槽２に移送し、減った容積分に原水を流入させ、次のサイクルを進める。第１生物処理水の移送量が少な過ぎると処理効率が低下するが、槽内液を過度に多く移送すると槽内の菌体も排出される結果、有機成分の分解効率が低下する。

　原水の受け入れ時間、第１生物処理水の第２生物処理槽２への移送時間は第２生物処理槽２のサイクルにあわせて調整する。

　第１生物処理槽１を回分式とする場合には、原水の導入、第１生物処理水の排出時及び排出終了から次の原水導入開始までの待ち時間には曝気を停止または低出力にしてもよい。曝気を停止または低出力にする場合は、曝気動力を削減することができ、一方、常時曝気する場合は、操作を簡略化することができると共に、原水導入及び／又は第１生物処理水の排出時や次の原水導入開始までの待ち時間にも生物処理を行って、処理効率を高めることができる。

　第１生物処理槽１を回分方式で運転する場合、工場からの廃水の流入スケジュールが明確な場合は、第１生物処理槽を原水槽と兼用させることにより、原水槽を省略しても良い。

　第１生物処理槽１を連続方式とする、つまり原水の流入を連続式とする（ただし原水そのものがない場合は停止する）ときは、第１生物槽処理水の第２生物処理槽への移送は、前述の通り、ポンプ又は電動バルブで行うことが望ましい。ポンプで移送する場合、第２生物処理槽曝気停止時には移送ポンプを停止するため、その分を考慮した移送量とする。移送ポンプを停止した間は、第１生物処理槽１の水位は上昇するので、かかる水位上昇を考慮した槽容積とする必要がある。

＜第２生物処理＞
　第２生物処理槽２における第２生物処理工程は、好ましくは以下のように実施される。

　第１生物処理槽１からの第１生物処理水を第２生物処理槽に導入し、ここで、残存している有機成分の酸化分解、分散性細菌の自己分解および微小動物による捕食による余剰汚泥の減量化を行う。第２生物処理槽２では細菌に比べ増殖速度の遅い微小動物の働きと細菌の自己分解を利用するため、微小動物と細菌が系内に留まるような運転条件および処理装置を採用する。例えば、第２生物処理槽２内に固定床担体を設けることで微小動物の槽内保持量を高めることができる。

　固定床担体は、担体の少なくとも一部が、第２生物処理槽２の底、側面、上部のいずれかに固定されているものである。担体の形状は糸状、板状、短冊状等任意であり、材料についても天然素材、無機素材、高分子素材等任意で、ゲル状物質を用いても良い。望ましくは多孔質のポリウレタンフォームであり、例えば、第２生物処理槽２の深さ方向の長さ１００～４００ｃｍ×幅５～２００ｃｍ×０．５～５ｃｍの短冊状又はシート状のものが好ましい。

　担体の充填率は０．１％以上、例えば０．２～５％とすることが望ましい。担体は好ましくはそのシート状ないし短冊状の長手方向が第２生物処理槽２の深さ方向となるように、シート状ないし短冊状の担体の板面が鉛直方向となるように、また、第２生物処理槽２に第１生物処理水が流入して第２生物処理槽２から流出する水の流れに対して、シート状ないし短冊状の担体のシート面方向が交差する（好ましくは直交する）方向となるように第２生物処理槽２内に設置される。

　第２生物処理槽２の容量が担体の寸法に対し大きい場合には、担体の上下面に留め具を取り付けたものを複数枚用意し、これを第２生物処理槽２の深さ方向及び／又は幅方向に所定の枚数を並列させ、ＳＵＳ等の材質よりなる枠材に担体を取り付けた留め具を固定してユニット化し、更に、この担体ユニットを必要に応じて複数枚設けるようにしてもよい。

　微小動物による捕食を促進させるために、第２生物処理槽２においてはｐＨを７以下、例えばｐＨ５．５～６．５の条件にすることが好ましい。また、第２生物処理槽２のＤＯ濃度は１～４ｍｇ／Ｌ程度とすることが好ましい。

　第２生物処理槽２では、分散状態の菌体を捕食する濾過捕食型微小動物だけでなく、フロック化した汚泥を捕食できる凝集体捕食型微小動物も増殖する。後者は遊泳しながら、フロックを捕食するため、優先化した場合、汚泥は食い荒らされ、微細化したフロック片が散在する汚泥となる。このフロック片により、得られる処理水（上澄水）の水質が悪化する。そこで、凝集体捕食型微小動物を間引くため、処理水ＳＳの流出とあわせ、ＳＲＴ（汚泥滞留時間）が３０ｄａｙ以下、望ましくは１０～２５ｄａｙ、さらに望ましくは１０～２０ｄａｙとなるように槽内汚泥を引き抜くことが望ましい。この時のＳＲＴの算出時には担体付着分の汚泥は含まない。

　全体のＢＯＤ容積負荷が１ｋｇ－ＢＯＤ／ｍ^３／ｄａｙ以下の場合はＳＲＴの範囲を１０～３０ｄａｙとすることが望ましい。このようにＳＲＴを短くすることにより回分式であっても凝集体捕食型が優占化することを抑制できる。

　第１生物処理槽１で溶解性有機物を完全に分解した場合、第２生物処理槽２ではフロックが形成されず、また、微小動物増殖のための栄養も不足し、圧密性の低い汚泥のみが優占化した生物処理槽となる。そこで、前述の通り、第１生物処理槽１では有機物の大部分、すなわち排水ＢＯＤの７０％以上、望ましくは８０％以上を分解し、菌体へと変換しておく必要があるが、適度の有機物負荷も必要となる。そのため、第２生物処理槽２への溶解性ＢＯＤによる汚泥負荷が０．０１ｋｇ－ＢＯＤ／ｋｇ－ＭＬＳＳ／ｄａｙ以上、望ましくは０．０１～０．１ｋｇ－ＢＯＤ／ｋｇ－ＭＬＳＳ／ｄａｙ、さらに望ましくは０．０２～０．０５ｋｇ－ＢＯＤ／ｋｇ－ＭＬＳＳ／ｄａｙとなるように運転することが望ましい。第２生物処理槽２の溶解性有機物負荷（ＣＯＤ_Ｃｒ負荷）を０．０１ｋｇ－ＣＯＤ_Ｃｒ／ｍ^３／ｄａｙ以上、特に０．０１～０．２ｋｇ－ＣＯＤ_Ｃｒ／ｍ^３／ｄａｙ、更に望ましくは０．０３～０．１５ｋｇ－ＣＯＤ_Ｃｒ／ｍ^３／ｄａｙとすることが好ましい。このため、原水の一部を直接第２生物処理槽２に供給するようにしても良い。この時のＭＬＳＳには担体付着分のＭＬＳＳも含む。

　第２生物処理槽２における回分式の運転は、図５の通り、曝気及び第１生物処理水流入（第１工程）、曝気停止による静置沈降（第２工程）、曝気停止した状態で処理水排出（第３工程）を１サイクルとし、これを繰り返す。第１生物処理槽処理水流入は曝気時であることが必要である。曝気開始と第１生物処理水の流入開始は同時でも良い。

　第１生物処理槽処理水の流入時間ｔ_１’は第２生物処理槽曝気時間ｔ_１の１／３～１倍とすることが望ましく、１／２～１倍とすることがさらに望ましい。流入時間ｔ_１’が過度に短い場合、一時的に高負荷となり、第２生物処理槽２で糸状性細菌が増え沈降性が悪化する。第１生物処理水の第２生物処理槽２への流入時間ｔ_１’が第２生物処理槽２の曝気時間ｔ_１の１／３～１倍となるように第２生物処理槽２への流入を行うことにより、急激な負荷変動を防ぎ、第２生物処理槽２での糸状菌増殖を抑制することができる。

　１サイクルの時間（図５ではｔ_１＋ｔ_２＋ｔ_３）は２～１２時間、望ましくは２～６時間（さらに望ましくは２～５時間）、曝気停止時間ｔ_２＋ｔ_３（第２工程＋第３工程）は３０分以上、望ましくは４５分以上とする。これらの条件から外れると、汚泥の沈降性が向上せず、処理水にＳＳがリークする。汚泥は約５～１５分程度の曝気停止時間（嫌気状態での静置沈降時間）で固液分離されるが、沈降性の高い締まった汚泥を形成するためには嫌気状態でさらに静置沈降を継続して行うことが有効であり、曝気停止時間ｔ_２＋ｔ_３を３０分以上（好ましくは４５分以上１８０分以下）とすることで分離汚泥の沈降性を高めることができる。

　第２生物処理槽２の曝気時間／曝気停止時間比（ｔ_１／（ｔ_２＋ｔ_３））を１．２～４．０、望ましくは２．５～４．０とすることにより、十分に有機物・ＳＳ除去能を維持することができる。曝気時間／曝気停止時間比（ｔ_１／（ｔ_２＋ｔ_３））は、想定よりも負荷が低い場合や、立ち上げ時は、１．２未満となっても良い。

　汚泥を沈降分離して得た上澄み液を槽容積の１／８～２／３量排出することが好ましい。排出時間は１５～１２０分とすることが望ましい。なお、排出は汚泥の沈降中に開始しても良い。

　処理水の排出方法は任意である。例えば、複数の吸い込み位置があり、汚泥界面位置や時間差で順次交互に開きポンプによるくみ上げ（図１）、フロート式の排出装置（図３）、複数のバルブを汚泥界面位置や時間差で順次開く（図４）等いずれの方式を採用しても良い。

　図１では、バルブ１１ａを開くと、水中に浅く差し込まれた配管１１から処理水が排出され、バルブ１２ａを開くと、深く差し込まれた配管１２から処理水が排出される。

　図３では、取水口を有したフロート１４が水面に浮かんでおり、処理水は蛇腹式の配管１５から通常の配管１６を介して排出される。図４では、槽２の側面に、高さを異ならせて配管１７，１８，１９が接続されており、バルブ１７ａ，１８ａ又は１９ａを開くことにより、処理水が配管１７，１８又は１９から排出される。

　第２生物処理槽２には、立ち上げ時や毒物流入による活性低下時など、汚泥の沈降性が悪い場合に限り、沈降剤を添加しても良い。沈降剤は鉄系、アルミニウム系の無機凝集剤や錘となる無機物（カルシウムや鉄等）など任意であり、更に、汚泥の凝集を促進するために、カチオン、アニオン、両性の高分子凝集剤の１種又は２種以上を添加しても良い。

　第２生物処理槽２は、上記の好適条件で処理を行うために、槽有効容積を第１生物処理槽１の槽有効容積の１～１０倍とすることが好ましく、１～３倍とすることがより好ましい。

　第２生物処理槽２からの第２生物処理水について、凝集固液分離、膜分離、濾過等の後処理を施してもよい。

＜運転例＞
　以下、図１の生物処理装置を用いた運転の一例を図５を参照して、説明する。図５では、２サイクルのみが示されているが、その後、同じサイクルが繰り返し行われる。

　１つのサイクルにおいて、サイクル当初から、第１生物処理槽及び第２生物処理槽のいずれでも曝気が行われる。サイクル開始からｔ_１’時間の間は、第１生物処理槽に原水が導入され、生物処理反応が進行する。また、第１生物処理槽から第１生物処理水が第２生物処理槽に移送され、第２生物処理槽では、第１生物処理水を受け入れて生物処理反応が行われる。

　ｔ_１’時間が経過すると、第１生物処理水の移送が停止し、それ以降はサイクル終了まで第１生物処理槽では原水の流入と曝気下での生物処理反応（分散菌化）のみが行われる。第２生物処理槽では、ｔ_１’時間経過後、ｔ_１時間が経過するまでは第１生物処理水は流入せず、曝気下で微小動物による分散菌捕食が行われる。ｔ_１時間が経過すると、曝気が停止し、汚泥の静置沈降が開始する。

　静置沈降の途中で、上澄水（第２生物処理水）の排出が開始し、サイクル終了までｔ_３時間、この状態が維持され、ｔ_３時間経過後、第２生物処理水の排出が停止し、次サイクルを開始する。

　上記の運転は、第１生物処理槽１に原水を導入する配管、第１生物処理槽１から第２生物処理槽２に第１生物処理水を移送する配管、第２生物処理槽２から上澄水を排出する配管にそれぞれ設けたバルブの切り替えないしはポンプの作動を、各槽に設けた水位センサーに連動して制御するとともに、第１生物処理槽１の曝気手段と第２生物処理槽２の曝気手段のＯＮ、ＯＦＦ操作を制御する制御手段により、自動運転にて行うことができる。

　以下に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。

［実施例１］
　図１に示す生物処理装置により、ＣＯＤ_Ｃｒ２１００ｍｇ／Ｌ、ＢＯＤ１２００ｍｇ／Ｌの原水の生物処理を行った。

　第１生物処理槽１及び第２生物処理槽２の仕様及び処理条件は以下の通りとした。

＜第１生物処理槽＞
　　有効容量：１０Ｌ
　　ＤＯ：０．５ｍｇ／Ｌ
　　原水流入量：７０Ｌ／ｄ（２.９２Ｌ／ｈ）連続流入

＜第２生物処理槽＞
　　構造：図４
　　有効容量：３０Ｌ
　　ＤＯ：２～３ｍｇ／Ｌ
　　担体：なし
　　ｔ_１＝ｔ_１’：２．２５ｈ
　　ｔ_２＋ｔ_３：０．７５ｈ
　　ｔ_１’／ｔ_１＝２．２５／２．２５＝１
　　ｔ_１／（ｔ_２＋ｔ_３）＝２．２５／０．７５＝３

　装置全体でのＣＯＤ_Ｃｒ容積負荷は３.６８ｋｇ－ＣＯＤ_Ｃｒ／ｍ^３／ｄａｙ（２.１ｋｇ－ＢＯＤ／ｍ^３／ｄａｙ）である。

　第１生物処理槽１には原水を７０Ｌ／ｄａｙ（２.９２Ｌ／ｈ）で連続的に流入させ、常時曝気とした。第１生物処理槽１からは処理水を３．８９Ｌ／ｈ×２．２５ｈ流出、０．７５ｈ流出停止のサイクルにて第２生物処理槽２へ移送した。第１生物処理槽１の槽内の水量は７．８Ｌ～１０Ｌの間で変動（水位が上下）した。

　第２生物処理槽２では、曝気を開始すると同時に第１生物処理槽から処理水を上記の通り３．８９Ｌにて２．２５ｈ（合計８．７５Ｌ）導入した。

　２．２５ｈ曝気を継続して生物処理した後、曝気を停止し、０．７５ｈの曝気停止期間（静沈期間）とし、３時間１サイクルにて生物処理を行った。［曝気時間／曝気停止時間］比ｔ_１／（ｔ_２＋ｔ_３）は２．２５／０．７５＝３．０である。

　曝気停止（静沈開始）後、１０ｍｉｎ後に第１排出バルブ１７ａを開き、２０ｍｉｎ後に第２排出バルブ１８ａを開き、３０ｍｉｎ後に第３排出バルブ１９ａを開き、それぞれ処理水を取り出した。

　第２生物処理槽２からの汚泥引き抜き量は２Ｌ／ｄ（ＳＲＴ１５ｄａｙ）とした。

　その結果、第２生物処理槽２で非常に固液分離性の良い汚泥が生成し、処理水（第２生物処理槽２の上澄水）のＳＳは５０ｍｇ／Ｌ以下で、処理水ＳＳと引き抜き汚泥量をあわせた汚泥転換率は０．１ｋｇ－ＳＳ／ｋｇ－ＣＯＤ_Ｃｒとなった。

［実施例２］
　第２生物処理槽２にポリウレタン製のシート状担体（５０×９．６×０．５ｃｍ）を１枚（担体充填率０．８％）、シートの長手方向が上下方向となるように設置したこと以外は実施例１と同一条件で前記原水を処理した。固定床担体の上端が、最も下位の配管１９の下端からの水深の８０％の高さとなるように設定した。

　その結果、第２生物処理槽２で非常に固液分離性の良い汚泥が生成し、処理水（第２生物処理槽２の上澄水）のＳＳは４０ｍｇ／Ｌ以下で、処理水ＳＳと引き抜き汚泥をあわせた汚泥転換率は０．０６ｋｇ－ＳＳ／ｋｇ－ＣＯＤ_Ｃｒとなった。

［比較例１］
　第２生物処理槽２を移送時間ｔ_１’及び曝気時間ｔ_１を１時間、曝気停止時間ｔ_２＋ｔ_３を０．９時間とし、１．９時間を１サイクルとした。［曝気時間／曝気停止時間］比ｔ_１／（ｔ_２＋ｔ_３）は１／０．９＝１．１１である。

　第１生物処理槽１から第２生物処理槽への移送水量は５．１Ｌとした。ｔ_１’／ｔ_１＝１／１＝１である。その他の条件は実施例１と同一とした。

　その結果、第２生物処理槽２では、汚泥の固液分離性が悪化し、汚泥のリークが頻発し、処理水のＳＳは１００ｍｇ／Ｌ以上となった。処理水ＳＳと引き抜き汚泥量を合わせた汚泥転換率は０．３ｋｇ－ＳＳ／ｋｇ－ＣＯＤ_Ｃｒとなった。

［比較例２］
　第２生物処理槽２からの汚泥引き抜き量を１．３６Ｌ／ｄ（ＳＲＴ２２ｄａｙ）としたこと以外は実施例１と同様の方法で上記原水を処理した。

　その結果、第２生物処理槽２では、凝集体捕食型微小動物が次第に増殖し、微細汚泥リークにより第２生物処理水のＳＳは５０～１００ｍｇ／Ｌ以上となった。

　以上の実施例及び比較例より、本発明によると、排水処理時に発生する汚泥の大幅な減量化、高負荷運転による処理効率の向上、及び安定した処理水質の維持が実現されることが認められた。

　本発明を特定の態様を用いて詳細に説明したが、本発明の意図と範囲を離れることなく様々な変更が可能であることは当業者に明らかである。
　本出願は、２０１５年１０月１６日付で出願された日本特許出願２０１５－２０４７５２に基づいており、その全体が引用により援用される。

　１　第１生物処理槽
　２　第２生物処理槽

Claims

　有機性排水を第１生物処理槽に導入して分散菌により好気性生物処理して有機物を分散菌に変換させた第１生物処理水を生成する第１生物処理工程と、
　第１生物処理水を第２生物処理槽に導入して分散菌を微小動物に捕食させて第２生物処理水を生成する第２生物処理工程とを有する有機排水の生物処理方法において、
　該第２生物処理工程は以下の第１工程～第３工程よりなるサイクルを繰り返す回分式で行うものであり、
　１サイクルの時間を２～６ｈｒとし、
　第１工程の曝気時間ｔ_１を第２工程及び第３工程の合計時間ｔ_２＋ｔ_３の１．２～４倍とし、
　第２工程及び第３工程の合計時間ｔ_２＋ｔ_３を０．５～３ｈとし、
　第１工程における第１生物処理水の流入時間ｔ_１’と第１工程の曝気時間ｔ_１の比ｔ_１’／ｔ_１を１／３～１倍とする
ことを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
　　第１工程：第１生物処理水を第２生物処理槽に流入させると共に、第２生物処理槽内を曝気して、分散菌を含む第１生物処理水に含まれる分散菌を微小動物に捕食させる。
　　第２工程：第１工程後、曝気を停止して、槽内汚泥を含む固形物を静置沈殿させる。
　　第３工程：第２工程後、曝気を停止したまま、上澄み水を第２処理水として槽外に排出する。
　請求項１において、第１生物処理槽の容積負荷（ＣＯＤ_Ｃｒ）を２～２０ｋｇ－ＣＯＤ_Ｃｒ／ｍ^３／ｄａｙ、第２生物処理槽の溶解性有機物の容積負荷（ＣＯＤ_Ｃｒ）を０．０１～０．２０ｋｇ－ＣＯＤ_Ｃｒ／ｋｇ－ＳＳ／ｄａｙ以上とすることを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
　請求項１又は２において、第１生物処理槽の溶存酸素濃度を１ｍｇ／Ｌ以下に制御することを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
　請求項１ないし３のいずれか１項において、第２生物処理槽の汚泥滞留時間（ＳＲＴ）が１０～２０ｄａｙとなるように槽内汚泥を引き抜くことを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
　請求項１ないし４のいずれか１項において、第１生物処理槽の運転を、有機性排水を流入させる流入工程と、その後、槽内を曝気して前記有機性排水を細菌により生物処理する工程とを有する回分運転とすることを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
　請求項１ないし４のいずれか１項において、第１生物処理槽の運転を、有機性排水を連続して流入させながら曝気を行うか、又は有機性排水を連続して流入させながら曝気を行い、有機性排水の流入停止後も曝気を行う連続式運転とすることを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
　請求項１ないし６のいずれか１項において、第１生物処理槽を原水調整槽と兼用することを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
　請求項１ないし７のいずれか１項において、第２生物処理槽に固定担体を設置することを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
　直列２段に設けられた第１生物処理槽及び第２生物処理槽と、
　該第１生物処理槽に有機性排水を導入する手段と、
　該第１生物処理槽で生物処理して得られた第１生物処理水を第２生物処理槽に導入する手段と、
　該第２生物処理槽内の水を排出する手段と、
　該第２生物処理槽内の汚泥を排出する手段とを有する有機性排水の生物処理装置であって、
　該第１生物処理槽は、槽内に導入された有機性排水を細菌により生物処理することにより有機物を分散菌に変換する生物処理槽であり、
　該第２生物処理槽は、第１生物処理槽からの分散菌を含む第１生物処理水内の分散菌を微小動物に捕食させる生物処理槽である
有機性排水の生物処理装置において、
　請求項１に記載の運転を行うための制御手段を有することを特徴とする有機性排水の生物処理装置。