WO2025191997A1 - 有機性排水の生物処理方法 - Google Patents

有機性排水の生物処理方法

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繁樹 藤島
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    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/02Aerobic processes
    • C02F3/12Activated sludge processes
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10Biological treatment of water, waste water, or sewage

Definitions

  • the present invention relates to a biological treatment method for organic wastewater using the activated sludge method, and in particular to a biological treatment method for organic wastewater that utilizes the predatory action of microscopic animals.
  • One aspect of the present invention relates to a treatment flow for organic wastewater that can be used to treat a wide range of organic wastewater concentrations, including domestic wastewater, sewage, food factories, and pulp factories, and relates to a treatment method that improves treatment efficiency without deteriorating the quality of the treated water and can reduce the amount of excess sludge generated.
  • the activated sludge process which is used for biological treatment of organic wastewater, has advantages such as good treated water quality and easy maintenance, and is therefore widely used in sewage treatment, industrial wastewater treatment, etc.
  • the BOD volume load required for operation is about 0.5 to 0.8 kg/m 3 /d, so a large site area is required.
  • 20% of the decomposed BOD is converted into bacteria, i.e., sludge, the treatment of large amounts of excess sludge becomes a problem.
  • Patent Document 1 describes a multi-stage activated sludge process in which organic wastewater is first aerobically treated with bacteria in a first biological treatment tank, where the organic matter contained in the wastewater is oxidatively decomposed and converted into non-aggregating bacterial cells, and then the organic matter is fed to filter-feeding microorganisms in a second biological treatment tank, thereby reducing the volume of excess sludge.
  • the multi-stage activated sludge process which utilizes the feeding action of microscopic animals, can reduce the amount of sludge generated by around 50%, depending on the wastewater being treated.
  • the "filter-feeding microscopic animals" involved in sludge reduction in the multi-stage activated sludge process absorb and feed on bacteria, so they preferentially feed on dispersed bacteria.
  • the bacteria generated are larger than the diameter of the microscopic animals, they cannot be fed on, resulting in a low sludge reduction effect.
  • the objective of the present invention is to provide a biological treatment method for organic wastewater that achieves stable sludge reduction effects using filter-feeding microorganisms.
  • the gist of the present invention is as follows:
  • a biological treatment method for organic wastewater comprising: passing water to be treated, which is organic wastewater, through a first biological treatment tank that performs aerobic biological treatment, biologically treating the water with bacteria; introducing the first biologically treated water containing dispersed bacteria from the first biological treatment tank into a second biological treatment tank; and allowing microorganisms to feed on the bacteria;
  • the method for biological treatment of organic wastewater is characterized in that the first biological treatment tank is a fluidized bed, and when an increase in the organic matter load in the first biological treatment tank exceeds a predetermined level, adjustment measures are taken so that the average ratio of [amount of suspended sludge VSS]/[amount of carrier-adhered VSS] in the first biological treatment tank is 0.5 to 5.
  • [3] A biological treatment method for organic wastewater according to [1] or [2], in which the adjustment procedure is carried out when the organic matter load in the first biological treatment tank is 1.2 times or more the average organic matter load in the first biological treatment tank over the most recent specified period.
  • [4] A biological treatment method for organic wastewater according to any one of [1] to [3], in which the adjustment treatment involves adjusting the loading rate of the carrier.
  • [5] A biological treatment method for organic wastewater according to any one of [1] to [3], in which DO is adjusted as the adjustment treatment.
  • a biological treatment method for organic wastewater according to any one of [1] to [6], wherein the particle size distribution of SS in the treated water from the first biological treatment tank is measured, and if the relative amount of particles with a particle size of 5 ⁇ m or less is less than 20%, the adjustment measures are taken so that the ratio of [amount of suspended sludge VSS] to [amount of carrier-attached VSS] is between 2 and 5.
  • the present invention appropriately adjusts the ratio of suspended sludge VSS to carrier-adhered VSS in the first biological treatment tank, turning the bacteria produced in the first biological treatment tank into dispersed bacteria that are easily preyed upon by microscopic animals, even when the load on the first biological treatment tank fluctuates. This stabilizes the sludge reduction effect achieved by filter-preying microscopic animals.
  • Preferable methods for adjusting the ratio of [amount of suspended sludge VSS] to [amount of carrier-adhered VSS] include one or more of the following: adjusting the carrier filling rate, adjusting the DO (dissolved oxygen concentration) to reduce the amount of carrier adhesion, or adjusting the amount of water flow to prevent excessive adhesion to the carrier. This method makes it possible to stably maintain good treated water quality even if the load on the first biological treatment tank fluctuates, and also reduces the amount of sludge.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram of a biological treatment method for organic wastewater according to an embodiment.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram of a biological treatment method for organic wastewater according to an embodiment.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram of a conventional biological treatment method for organic wastewater.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram of a conventional biological treatment method for organic wastewater.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of the basic flow of the present invention.
  • Organic wastewater raw water
  • oxygen-containing gas preferably air
  • Bacteria oxidatively decompose 70% or more, preferably 80% or more, and more preferably 90% or more of the organic components (soluble BOD, soluble COD Cr , soluble TOC).
  • the first biological treatment tank 1 is a transient type, and sludge is not returned from a subsequent stage except during start-up or when treatment deteriorates. If the volume of the first biological treatment tank 1 is large, multiple tanks may be connected in parallel or series.
  • the treated water from the first biological treatment tank 1 (first biological treatment water) is introduced into the second biological treatment tank 2.
  • oxygen-containing gas is also introduced through the aeration pipe 2b, resulting in biological treatment of organic components, autolysis of bacteria (mainly dispersed bacteria) produced in the first biological treatment tank, and reduction of excess sludge through predation by microscopic animals.
  • the second biological treatment tank 2 may be any of the following methods: activated sludge, membrane activated sludge, fluidized bed method, etc. If the tank is large, multiple tanks may be connected in parallel or series, as with the first biological treatment tank. In Figure 1, three tanks are connected in series.
  • the treated water from the second biological treatment tank 2 is introduced into the settling tank 3, where it is separated into supernatant water and settled sludge, and the supernatant water is extracted as treated water. Part of the settled sludge is returned to the second biological treatment tank 2, and the remainder is discharged outside the system as excess sludge.
  • the pH of the first biological treatment tank 1 is preferably 6 to 8. However, if the raw water contains a large amount of oil, the pH may be 8.0 or higher.
  • the BOD volume load to the first biological treatment tank 1 to 1 kg/m 3 /d or more, the COD Cr volume load to 2 kg/m 3 /d or more, and the HRT to 48 h or less, it is possible to obtain first biologically treated water in which dispersed bacteria (which are easily preyed upon by microscopic animals) that contribute to sludge reduction are dominant.
  • a state in which dispersed bacteria that are easily preyed upon by filter-feeding microorganisms are dominant refers to the state in which the first biologically treated water is passed through a sieve with a mesh size of approximately 1 to 5 mm, coarse debris is removed, and the particle size distribution is measured, and the relative amount of particles with a particle size of 5 ⁇ m or less is 20% or more, preferably 30% or more.
  • organic matter load refers to the flow rate (water volume load) of water to be treated flowing into the first biological treatment tank, the organic matter concentration of water to be treated flowing into the first biological treatment tank, or the product of the flow rate of water to be treated and the organic matter concentration of water to be treated.
  • the first biological treatment tank 1 is configured as a fluidized bed biological treatment tank with a fluidized bed of carriers 1a, as shown in Figure 1. This makes it possible to maintain more than 90% of the original organic matter removal capacity (removal rate) even when there are load increases such as those described above, and to maintain stable treated water quality and sludge reduction effects.
  • the carrier 1a may have any shape, such as a sphere, pellet, hollow cylinder, thread, plate, or square, and its size (diameter and length of one side) is approximately 0.1 to 10 mm.
  • the carrier material may be any natural material, inorganic material, or polymer material, and a gel-like substance may also be used.
  • the preferred carrier is a square polyurethane foam with a side length of 5 mm or less.
  • the attached matter can be removed from the carrier and measured in the same way as the SS and VSS concentrations of suspended sludge, or the protein can be dissolved from the carrier, the protein concentration measured, and the VSS amount determined from the protein concentration.
  • the amount of VSS attached to the carrier is calculated by multiplying the amount of attachment per carrier (mg-VSS/carrier) measured in this way by the number of carriers in the first biological treatment tank.
  • the amount of suspended sludge VSS is calculated by multiplying the VSS concentration (mg/L) in the first biological treatment tank by the capacity of the first biological treatment tank.
  • the first method for adjusting the ratio of [amount of suspended sludge VSS]/[amount of VSS attached to carrier] is to appropriately set the carrier packing rate.
  • the carrier packing rate is determined by conducting a water flow test in advance to determine the suspended sludge concentration (VSS) and the amount of VSS attached to carrier when water is passed through at the design load, i.e., the expected water quality, water volume, and load, and then setting the carrier packing rate so that the ratio of [amount of suspended sludge VSS]/[amount of VSS attached to carrier] is within the above range (0.5 to 5, preferably 2 to 5).
  • the first biological treatment tank 1 is preferably operated at a BOD volume load of 1 kg-BOD/m 3 /d or more (COD Cr volume load of 2 kg-COD Cr /m 3 /d or more, and TOC volume load of 0.7 kg-TOC/m 3 /d or more), more preferably at a BOD volume load of 2 kg-BOD/m 3 /d or more (COD Cr volume load of 4 kg-COD Cr /m 3 /d or more, and TOC volume load of 1.4 kg-TOC/m 3 /d or more), with a carrier filling rate of 5 to 20%, preferably 5 to 10%.
  • a second method for adjusting the ratio of [suspended sludge VSS amount] to [carrier-adhered VSS amount] is to adjust the aeration volume to adjust the DO and reduce the carrier-adhered amount, thereby keeping it within a specified range.
  • this method by controlling the DO in the first biological treatment tank 1 to 0.5 mg/L or less, preferably 0.1 mg/L or less, and even more preferably 0.05 mg/L or less, dispersed bacteria of 1 to 5 ⁇ m become dominant. These dispersed bacteria of 1 to 5 ⁇ m are quickly consumed in the second biological treatment tank 2.
  • a third method for adjusting the [suspended sludge VSS amount]/[carrier-attached VSS amount] ratio is to adjust the flow rate of water being treated into the first biological treatment tank to suppress excessive adhesion to the carriers and adjust the [suspended sludge VSS amount]/[carrier-attached VSS amount] ratio.
  • One example of this method involves adding a portion of the dilute organic wastewater (raw water) from the concentrated organic wastewater and dilute organic wastewater (with an organic matter concentration of 20% or less of that of the raw water) bypassing the first biological treatment tank 1 directly to the second biological treatment tank 2, while allowing the remaining concentrated organic wastewater to flow into the first biological treatment tank 1 as the water being treated.
  • the HRT of the first biological treatment tank 1 allows the HRT of the first biological treatment tank 1 to be set to 2 hours or more, preferably 4 hours or more, without significantly reducing the organic matter load on the first biological treatment tank 1, thereby increasing the contribution of suspended sludge to organic matter removal.
  • An example of dilute organic wastewater is wastewater from the latter half of the cleaning process before it is combined with the raw water tank. It is desirable to bypass a portion of the dilute organic wastewater before the concentrated organic wastewater and the dilute organic wastewater mix to form the organic wastewater (raw water).
  • Two or more of these methods may be applied to adjust the ratio of [amount of suspended sludge VSS] to [amount of carrier-adhered VSS].
  • the particle size distribution of SS in the treated water (first biological treated water) of the first biological treatment tank 1 should be measured regularly, and when the relative amount of particles with a particle size of 5 ⁇ m or less falls below 20%, good treated water quality and volume reduction effects can be maintained by strictly managing the ratio of [amount of suspended sludge VSS]/[amount of carrier-adhered VSS] to be in the range of 2 to 5.
  • the dominance of dispersed bacteria of 1 to 5 ⁇ m is maintained in the first biological treatment tank 1 even under load fluctuations, resulting in stable production of good treated water quality and a sludge reduction effect of more than 50% compared to the standard activated sludge process.
  • the relative amount of particles with a particle size of 5 ⁇ m or less in the treated water SS of the first biological treatment tank 1 is 35% (after passing through a sieve with 2 mm openings).
  • the relative amount of SS particles with a particle size of 5 ⁇ m or less in the treated water of the first biological treatment tank 1 was 31% (after passing through a sieve with 2 mm openings).
  • COD Cr 1000mg/L
  • BOD 500mg/L
  • Raw water volume 25 L/d or 14 L/d (14 L/d of water is passed from midnight to 8 a.m., then the volume is increased to 25 L/d between 6 a.m.
  • the relative particle amount of SS with a particle size of 5 ⁇ m or less in the treated water of the first biological treatment tank 1 was 5% (after passing through a sieve with 2 mm openings), and filamentous bacteria had become dominant.

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Abstract

好気性生物処理を行う第一生物処理槽1に有機性排水よりなる被処理水を通水し、細菌により生物処理し、該第一生物処理槽からの分散状態の細菌を含む第一生物処理水を第二生物処理槽2に導入し、細菌を微小動物に捕食させる有機性排水の生物処理方法において、該第一生物処理槽1を流動床とし、該第一生物処理槽1の有機物負荷に所定以上の増加が発生する場合に、該第一生物処理槽1の平均[浮遊汚泥VSS量]/[担体付着VSS量]比が0.5~5となるように調整処置を行うことを特徴とする有機性排水の生物処理方法。

Description

有機性排水の生物処理方法
 本発明は、活性汚泥法による有機性排水の生物処理方法に係り、特に微小動物の捕食作用を利用した有機性排水の生物処理方法に関する。本発明の一態様は、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処理に利用することができる有機排水の処理フローに関するものであり、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処理方法に関する。
 有機性排水を生物処理する場合に用いられる活性汚泥法は、処理水質が良好で、メンテナンスが容易であるなどの利点から、下水処理や産業廃水処理等に広く用いられている。しかしながら、運転に用いられるBOD容積負荷は0.5~0.8kg/m/d程度であるため、広い敷地面積が必要となる。また、分解したBODの20%が菌体すなわち汚泥へと変換されるため、大量の余剰汚泥処理も問題となる。
 特許文献1には、有機性排水をまず、第一生物処理槽で好気的に細菌処理して、排水に含まれる有機物を酸化分解し、非凝集性の細菌の菌体に変換した後、第二生物処理槽で濾過捕食型微小動物に捕食除去させることで余剰汚泥の減量化を図る多段活性汚泥法が記載されている。
特開昭55-20649号公報
 上記の微小動物の捕食作用を利用した多段活性汚泥法によると、対象とする排水によっては、50%程度の発生汚泥量の減量化が可能である。しかしながら、この汚泥減量効果は安定しないという課題がある。これは、第一生物処理槽が高負荷で、かつ、浮遊汚泥主体の処理であるため、負荷変動、特に、水量変動により、処理の主体となる浮遊汚泥の保持量(VSS濃度)が変動し、分散状態の細菌(以下、分散菌ということがある。)への変換が安定せず、汚泥減量効果も変動してしまうためである。また、多段活性汚泥法で汚泥減量に関与する「濾過捕食型微小動物」が細菌を吸い取って捕食するため、分散状態の細菌を優先的に捕食するが、生成した細菌が微小動物の口径よりも大きい場合、捕食できず減量効果も低くなってしまうためである。
 負荷変動対策として、第一生物処理槽に担体を添加すること(担体付着菌を系内に維持すること)で、処理の安定性を強化することはできる。しかしながら、担体を過剰に添加すると、担体付着菌による処理への寄与度が増え、担体から剥離した汚泥の塊が第一生物処理槽SSの主体となり、濾過捕食型微小動物が捕食可能な分散菌の生成比率が減少し、汚泥減量効果が減少する。
 本発明は、濾過捕食型微小動物による汚泥減量効果が安定する有機性排水の生物処理方法を提供することを課題とする。
 本発明の要旨は、次の通りである。
[1] 好気性生物処理を行う第一生物処理槽に有機性排水よりなる被処理水を通水し、細菌により生物処理し、該第一生物処理槽からの分散状態の細菌を含む第一生物処理水を第二生物処理槽に導入し、細菌を微小動物に捕食させる有機性排水の生物処理方法において、
 該第一生物処理槽を流動床とし、該第一生物処理槽の有機物負荷に所定以上の増加が発生する場合に、該第一生物処理槽の平均[浮遊汚泥VSS量]/[担体付着VSS量]比が0.5~5となるように調整処置を行うことを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
[2] 前記有機物負荷は、第一生物処理槽へ流入する被処理水の通水量、第一生物処理槽へ流入する被処理水の有機物濃度、又は、被処理水の通水量と被処理水の有機物濃度との積である[1]の有機性排水の生物処理方法。
[3] 前記第一生物処理槽の有機物負荷が、直近の所定時間における前記第一生物処理槽の有機物負荷の平均値の1.2倍以上となる場合に前記調整処置を行う[1]又は[2]の有機性排水の生物処理方法。
[4] 前記調整処置として、担体の充填率を調整する[1]~[3]のいずれかの有機性排水の生物処理方法。
[5] 前記調整処置として、DOを調整する[1]~[3]のいずれかの有機性排水の生物処理方法。
[6] 前記調整処置として、第一生物処理槽へ流入する被処理水の通水量を調整する[1]の有機性排水の生物処理方法。
[7] 前記第一生物処理槽の処理水中のSSの粒径分布を測定し、粒径5μm以下の相対粒子量が20%未満となった場合に、[浮遊汚泥VSS量]/[担体付着VSS量]比が2~5となるように前記調整処置を行う[1]~[6]のいずれかの有機性排水の生物処理方法。
 本発明は、第一生物処理槽の浮遊汚泥VSSと担体付着VSSの比率を適切に調整し、第一生物処理槽の負荷変動がある場合でも第一生物処理槽で生成する細菌を微小動物が捕食しやすい分散菌とする。これにより、濾過捕食型微小動物による汚泥減量効果が安定する。
 [浮遊汚泥VSS量]/[担体付着VSS量]比を調整する方法としては、担体充填率を調整することや、DO(溶存酸素濃度)を調整し担体付着量を減らすこと、通水量を調整し担体への過剰付着を抑制することの1又は2以上が好適である。この方法によると、第一生物処理槽の負荷変動があっても、良好な処理水質を安定して維持することが可能であり、かつ、汚泥が減量される。
実施の形態に係る有機性排水の生物処理方法の説明図である。 実施の形態に係る有機性排水の生物処理方法の説明図である。 従来の有機性排水の生物処理方法の説明図である。 従来の有機性排水の生物処理方法の説明図である。
 図1は本発明の基本フローの概略図である。有機性排水(原水)は第一生物処理槽1に被処理水として導入され、散気管1bにより酸素を含む気体(好ましくは空気)を通気(曝気)し、細菌により、有機成分(溶解性BOD、溶解性CODCr、溶解性TOC)の70%以上、望ましくは80%以上、さらに望ましくは90%以上が酸化分解される。第一生物処理槽1は一過式とし、後段からの汚泥返送は立ち上げ時及び処理悪化時を除き、実施しない。なお、第一生物処理槽1の容積が大きい場合は、複数槽を並列または直列に繋いでも良い。
 第一生物処理槽1の処理水(第一生物処理水)は第二生物処理槽2に導入しされる。第二生物処理槽2においても、酸素を含む気体を散気管2bで通気し、有機成分の生物処理、第一生物処理槽で生成した細菌(主に分散菌)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。なお、第二生物処理槽2は活性汚泥、膜式活性汚泥、流動床法等のいずれの方式でも良い。槽が大きい場合は、第一生物処理槽と同様、複数槽を並列または直列に繋いでも良い。図1では、3槽を直列に繋いでいる。
 第二生物処理槽2の処理水は、沈殿槽3に導入され、上澄水と沈殿汚泥とに固液分離され、上澄水は処理水として取り出される。沈降した汚泥の一部は第二生物処理槽2に返送され、残部は余剰汚泥として系外に排出される。
 第一生物処理槽1のpHは6~8とすることが好ましい。しかしながら、原水中に油分を多く含む場合は、pHは8.0以上としても良い。第一生物処理槽1へのBOD容積負荷は1kg/m/d以上、CODCr容積負荷は2kg/m/d以上、HRTは48h以下とすることで、汚泥減量に寄与する(微小動物により捕食されやすい)分散菌が優占化した第一生物処理水を得ることが出来る。
 なお、本発明において、濾過捕食型微小動物により捕食されやすい分散菌が優占化した状態とは、第一生物処理水を目開き1~5mm程度のふるいを通し、粗大ごみを取り除いた後に、粒径分布を測定し、粒径5μm以下の相対粒子量が20%以上、望ましくは30%以上となった場合を指す。
 分散菌が優占化した状態においても、分散菌は浮遊状態で系内に存在するため、設計条件の範囲内でも、負荷変動により一時的に負荷が上がると、(具体的には、第一生物処理槽の有機物負荷が、ある時間から直近の所定時間(例えば6時間以内)における第一生物処理槽の有機物負荷の平均値の1.2倍以上(例えば1.2~2倍)になるような変動が生じると、)分散菌のウォッシュアウト(washout)や後段への有機物のリークに繋がり、処理水質や汚泥減量効果が悪化する。なお本発明における有機物負荷とは、第一生物処理槽へ流入する被処理水の通水量(水量負荷)、第一生物処理槽へ流入する被処理水の有機物濃度、又は、被処理水の通水量と被処理水の有機物濃度との積を指すものとする。
 そこで、負荷変動があるときには、図1のように、第一生物処理槽1を、担体1aの流動床が形成された流動床生物処理槽とする。これにより、上記のような負荷増加があっても、本来の有機物除去能(除去率)の9割以上を維持することができ、処理水質および汚泥減量効果を安定に保つことができる。
 担体1aの形状は、球状、ペレット状、中空筒状、糸状、板状、角型等の任意であり、大きさ(径、一辺の長さ)は0.1~10mm程度である。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。望ましい担体は、ポリウレタンフォームで一辺が5mm以下の角型のものである。
 なお、第一生物処理槽1に担体を過度に多量に添加すると、第一生物処理槽1内は、分散菌ではなく、担体1a上または担体1aを経由し増殖した細菌が優占化してしまう。そのため、第一生物処理槽1の[浮遊汚泥VSS量]/[担体付着VSS量]比が0.5~5、望ましくは2~5に調整する調整処置を行うことにより、粒径5μm以下の分散菌が優占化した状態を維持する。
 担体付着VSS量の測定を行うには、担体から付着物を剥がし、浮遊汚泥のSS、VSS濃度と同様に測定しても良いし、担体からタンパク質を溶解させ、タンパク質濃度を測定し、タンパク質濃度からVSS量を求めても良い。このようにして測定した担体1個当たりの付着量(mg-VSS/個)に第一生物処理槽内の担体個数を掛けて(乗算して)担体付着VSS量を算出する。なお、浮遊汚泥VSS量は、第一生物処理槽内のVSS濃度(mg/L)に第一生物処理槽容量を掛けて算出する。
 [浮遊汚泥VSS量]/[担体付着VSS量]比を調整する第1の方法としては、担体充填率を適切に設定する方法がある。担体充填率は事前に通水試験等を実施し、設計負荷つまり想定する水質・水量・負荷での通水において、浮遊汚泥濃度(VSS)および担体付着VSS量を把握し、[浮遊汚泥VSS量]/[担体付着VSS量]比が上記の範囲内(0.5~5、好ましくは2~5)になるように担体充填率を設定する。第一生物処理槽1は、望ましくはBOD容積負荷で1kg-BOD/m/d以上(CODCr容積負荷で2kg-CODCr/m/d以上、TOC容積負荷で0.7kg-TOC/m/d以上)、更に望ましくはBOD容積負荷で2kg-BOD/m/d以上(CODCr容積負荷で4kg-CODCr/m/d以上、TOC容積負荷で1.4kg-TOC/m/d以上)で運転し、その際の担体充填率は5~20%、望ましくは5~10%とする。
 [浮遊汚泥VSS量]/[担体付着VSS量]比を調整する第2の方法としては、曝気量を調整してDOを調整し、担体付着量を減らすことで、所定の範囲内に収める方法がある。この方法において、第一生物処理槽1のDOを0.5mg/L以下、望ましくは0.1mg/L以下、さらに望ましくは0.05mg/L以下に制御することにより、1~5μmの分散菌が優占化する。この1~5μmの分散菌は、第二生物処理槽2で速やかに捕食される。
 [浮遊汚泥VSS量]/[担体付着VSS量]比を調整する第3の方法としては、第一生物処理槽への被処理水の通水量を調整することで、担体への過剰付着を抑制し、[浮遊汚泥VSS量]/[担体付着VSS量]比を調整する方法がある。その方法の一例としては、図2の通り、有機物排水(原水)を構成する濃厚有機物排水と希薄有機物排水(有機物濃度が原水の有機物濃度の2割以下)のうち希薄有機物排水の一部を、第一生物処理槽1をバイパスして直接第二生物処理槽2へ添加し、残部の濃厚有機物排水を被処理水として第一生物処理槽1に流入させることで、第一生物処理槽1への有機物負荷を大幅に下げず、第一生物処理槽1のHRTを2h以上、望ましくは4h以上とし、有機物除去への浮遊汚泥の寄与度を上げるものである。希薄有機物排水としては原水槽で合流前の洗浄工程後半の排水などが例示される。なお、濃厚有機物排水と希薄有機物排水とが混合して有機物排水(原水)を形成する前に希薄有機物排水の一部をバイパスしておくことが望ましい。
 [浮遊汚泥VSS量]/[担体付着VSS量]比の調整には、これらの方法を2以上適用しても良い。
 なお、食品や飲料等の産業排水処理の現場では、水質、水量、負荷は当初の想定と異なることが多く、実際に運用開始した後、負荷変動により汚泥減量効果が低減する場合がある。そのような設備では、第一生物処理槽1の処理水(第一生物処理水)のSSの粒径分布を定期的に測定し、粒径5μm以下の相対粒子量が20%以下となった場合は、[浮遊汚泥VSS量]/[担体付着VSS量]比が2~5の範囲となるように、厳格に管理することにより、良好な処理水質と減量効果を維持することができる。
 以上の方法で原水を生物処理することにより、負荷変動下でも第一生物処理槽1で1~5μmの分散菌優占化が維持され、良好な処理水質と標準活性汚泥法に比べ50%以上の汚泥減量効果を安定して得ることが出来る。
 以下、参考例、比較例及び実施例について説明する。
[参考例1]
 図3の通り、第1生物処理槽1として、担体1aを添加しない第1生物処理槽が設置されていること以外は図1と同様のフローの生物処理装置を次の条件で運転した。なお、以下のS.CODCrは可溶性CODCrを表わす。
<運転条件>
 第一生物処理槽(担体無し)1の容積:2.5L
 第二生物処理槽2の容積:10L
 原水:食品製造排水(CODCr=2000mg/L(S.CODCr=2000mg/L)、BOD=1000mg/L)
 原水量:12.5L/d
 第一生物処理槽1の槽内汚泥濃度:SS=1000mg/L(VSS=950mg/L)
 第一生物処理槽1の処理水SSの粒径5μm以下の相対粒子量は35%(目開き2mmのふるいを通過後)
 第二生物処理槽2の槽内汚泥濃度:SS=5500mg/L(VSS=5000mg/L)
 処理水:CODCr=30mg/L、SS=10mg/L
 汚泥転換率:0.1g-VSS/g-除去CODCr
 SRT:21日
<結果>
 汚泥転換率は0.1g-VSS/g-除去CODCrと低く、処理水はCODCr=30mg/L、SS=10mg/Lと良好な処理水質を得ることができた。
[参考例2]
 図4の通り、担体を添加しない好気生物処理槽1’と沈殿槽3とからなる生物処理装置を用いた標準活性汚泥法を次の条件で運転した。
<運転条件>
 好気生物処理槽1’の容積:10L
 原水:食品製造排水(CODCr=2000mg/L(S.CODCr=2000mg/L)、BOD=1000mg/L)、
 原水量:10L/d
 生物処理槽1’の槽内汚泥濃度:SS=5500mg/L(VSS=5000mg/L)
 処理水:CODCr=30mg/L、SS=10mg/L
 汚泥転換率:0.2g-VSS/g-除去CODCr
 SRT=10.5日
<結果>
 処理水はCODCr=30mg/L、SS=10mg/Lと良好な処理水質を得ることができたが、汚泥転換率は0.2g-VSS/g-除去CODCrと参考例1に比べ高かった。
[比較例1]
 図3(参考例1で用いたものと同一)の生物処理装置を、以下のように「原水量変動あり」の条件で運転した。
<運転条件>
 第一生物処理槽(担体無し)1の容積:2.5L
 第二生物処理槽2の容積:10L
 原水:食品製造排水(CODCr=2000mg/L(S.CODCr=2000mg/L)、BOD=1000mg/L)
 原水量:12.5L/d又は7L/d(一日の内、0~8時を一日当りの換算水量7L/dで通水し、6~12時の間で水量を12.5L/dまで上げ24時まで通水し、再度7L/dに戻す運転を繰り返す)
 第一生物処理槽1の槽内汚泥濃度:SS=1000mg/L(VSS=950mg/L)
 第二生物処理槽2の槽内汚泥濃度:SS=5500mg/L(VSS=5000mg/L)
 12.5L/d通水時の平均処理水:CODCr=50mg/L、SS=30mg/L
 汚泥転換率:0.16g-VSS/g-除去CODCr
<結果>
 参考例1に比べ、汚泥転換率は0.16g-VSS/g-除去CODCrと高く、処理水はCODCr=50mg/L、SS=30mg/Lと悪化した。なお、第一生物処理槽1の処理水中のSSの粒径5μm以下の相対粒子量は19%(目開き2mmのふるいを通過後)となっていた。
[実施例1]
 図1の生物処理装置を以下の条件(原水量変動あり)で運転した。
<運転条件>
 第一生物処理槽(担体有)1の容積:2.5L
 担体充填率:5%(3.5mm角のポリウレタンフォーム担体)
 第二生物処理槽2の容積:10L
 原水:食品製造排水(CODCr=2000mg/L(S.CODCr=2000mg/L)、BOD=1000mg/L)
 原水量:12.5L/d又は7L/d(一日の内、0~8時間を水量7L/dで通水し、6~12時の間で水量を12.5L/dまで上げ24時まで通水し、再度7L/dに戻す運転を繰り返す)
 第一生物処理槽1の槽内汚泥濃度(浮遊汚泥):SS=600mg/L(VSS=570mg/L)
 担体1個当たりの付着汚泥量:0.7g-VSS
 第一生物処理槽1のDO:1.0mg/L
 変動を含む通水時の平均[浮遊汚泥VSS量]/[担体付着VSS量]:1.4
 第二生物処理槽2の槽内汚泥濃度:SS=5000mg/L(VSS=4600mg/L)
 12.5L/d通水時の平均処理水:CODCr=25mg/L、SS<10mg/L
 汚泥転換率:0.10g-VSS/g-除去CODCr
<結果>
 比較例1に比べ、変動があるにもかかわらず、汚泥転換率は0.1g-VSS/g-除去CODCrと同程度を維持し、処理水もCODCr=25mg/L、SS<10mg/Lと非常に良好な状態を維持した。なお、第一生物処理槽1の処理水中のSSの粒径5μm以下の相対粒子量は25%(目開き2mmのふるいを通過後)となっていた。
[実施例2]
 実施例1と同一の生物処理装置を以下の条件で運転した。
<運転条件>
 原水:食品製造排水(CODCr=2000mg/L(S.CODCr=2000mg/L)、BOD=1000mg/L)
 原水量:12.5L/d又は7L/d(一日の内、0~8時を水量7L/dで通水し、6~12時の間で水量を12.5L/dまで上げ24時まで通水し、再度7L/dに戻す運転を繰り返す)
 第一生物処理槽1のDO:0.5mg/L
 第一生物処理槽1の槽内汚泥濃度(浮遊汚泥):SS=600mg/L(VSS=570mg/L)
 担体充填率5%(3.5mm角のポリウレタンフォーム担体)
 担体1個当たりの付着汚泥量:0.7g-VSS
 変動を含む通水時の平均[浮遊汚泥VSS量]/[担体付着VSS量]:2.04
 第二生物処理槽2の槽内汚泥濃度:SS=4800mg/L(VSS=4500mg/L)
 12.5L/d通水時の平均処理水:CODCr=25mg/L、SS<10mg/L
 汚泥転換率:0.09g-VSS/g-除去CODCr
<結果>
 負荷変動があるにもかかわらず、汚泥転換率は0.09g-VSS/g-除去CODCrと比較例1に比べ非常に低く、処理水もCODCr=25mg/L、SS<10mg/Lと非常に良好な状態を維持した。なお、第一生物処理槽1の処理水中のSSの粒径5μm以下の相対粒子量は31%(目開き2mmのふるいを通過後)となっていた。
[比較例2]
 実施例1と同一の生物処理装置を、以下の負荷変動ありの条件で運転した。
<運転条件>
 原水:食品製造排水(CODCr=1000mg/L(S.CODCr=1000mg/L)、BOD=500mg/L)
 原水量:25L/d又は14L/d(一日の内、0~8時を水量14L/dで通水し、6~12時の間で水量を25L/dまで上げ24時まで通水し、再度14L/dに戻す運転を繰り返す。)
 第一生物処理槽の槽内汚泥濃度(浮遊汚泥):SS=750mg/L(VSS=275mg/L)
 担体充填率:5%(3.5mm角のポリウレタン担体)
 担体1個当たりの付着汚泥量:1.4g-VSS
 第一生物処理槽1のDO:1.0mg/L
 変動を含む通水時の平均[浮遊汚泥VSS量]/[担体付着VSS量]:0.49
 第二生物処理槽2の槽内汚泥濃度:SS=4800mg/L(VSS=4500mg/L)
 25L/d通水時の平均処理水:CODCr=50mg/L、SS>30mg/L
 汚泥転換率:0.18g-VSS/g-除去CODCr
<結果>
 汚泥転換率は0.18g-VSS/g-除去CODCrまで悪化し、処理水もCODCr=50mg/L、SS>30mg/LとSSのリークが発生していた。なお、第一生物処理槽1の処理水中のSSの粒径5μm以下の相対粒子量は5%(目開き2mmのふるいを通過後)となっており、糸状の細菌が優占化していた。
[実施例3]
 実施例1と同一の生物処理装置を図2のフロー(希薄有機物排水の一部を第二生物処理槽2に直接添加)にて、以下の負荷変動ありの条件で運転した。
<運転条件>
 原水:食品製造排水(CODCr=1000mg/L(S.CODCr=1000mg/L)、BOD=500mg/L)
 希薄有機物排水:洗浄工程後半の排水(CODCr<50mg/L(S.CODCr<50mg/L)、BOD<30mg/L)
 原水量:第一生物処理槽1に原水を25L/d又は14L/d(一日の内、0~8時を水量14L/dで通水し、6~12時の間で水量を25L/dまで上げ24時まで通水し、再度14L/dに戻す運転を繰り返す)ただし、25L/d通水時に原水のうち希薄有機物排水(CODCr<50mg/L)7.5L/d分をバイパスして第二生物処理槽2に直接添加する。よってバイパスした水量だけ第一生物処理槽1への被処理水の通水量は低下して17.5L/d相当となる。
 第一生物処理槽1の槽内汚泥濃度(浮遊汚泥):SS=420mg/L(VSS=400mg/L)
 担体充填率:5%(3.5mm角のポリウレタン担体)
 担体1個当たりの付着汚泥量:0.5g-VSS
 第一生物処理槽1のDO:0.2mg/L
 変動を含む通水時の平均[浮遊汚泥VSS量]/[担体付着VSS量]:2.00
 第二生物処理槽2の槽内汚泥濃度:SS=4800mg/L(VSS=4500mg/L)
 25L/d通水時の平均処理水:CODCr=15mg/L、SS<10mg/L
 汚泥転換率:0.08g-VSS/g-除去CODCr
<結果>
 汚泥転換率は0.08g-VSS/g-除去CODCrと非常に低く、処理水もCODCr=15mg/L、SS<10mg/Lと非常に良好な状態を維持していた。なお、第一生物処理槽1の処理水中のSSの粒径5μm以下の相対粒子量は34%(目開き2mmのふるいを通過後)となっていた。
 本発明を特定の態様を用いて詳細に説明したが、発明の効果が奏される範囲内で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、2024年3月12日付で出願された日本特許出願2024-038252に基づいており、その全体が引用により援用される。
 1,1’ 第一生物処理槽
 2 第二生物処理槽
 3 沈殿槽

Claims (7)

  1.  好気性生物処理を行う第一生物処理槽に有機性排水よりなる被処理水を通水し、細菌により生物処理し、該第一生物処理槽からの分散状態の細菌を含む第一生物処理水を第二生物処理槽に導入し、細菌を微小動物に捕食させる有機性排水の生物処理方法において、
     該第一生物処理槽を流動床とし、該第一生物処理槽の有機物負荷に所定以上の増加が発生する場合に、該第一生物処理槽の平均[浮遊汚泥VSS量]/[担体付着VSS量]比が0.5~5となるように調整処置を行うことを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
  2.  前記有機物負荷は、第一生物処理槽へ流入する被処理水の通水量、第一生物処理槽へ流入する被処理水の有機物濃度、又は、被処理水の通水量と被処理水の有機物濃度との積である請求項1の有機性排水の生物処理方法。
  3.  前記第一生物処理槽の有機物負荷が、直近の所定時間における前記第一生物処理槽の有機物負荷の平均値の1.2倍以上となる場合に前記調整処置を行う請求項1の有機性排水の生物処理方法。
  4.  前記調整処置として、担体の充填率を調整する請求項1の有機性排水の生物処理方法。
  5.  前記調整処置として、DOを調整する請求項1の有機性排水の生物処理方法。
  6.  前記調整処置として、第一生物処理槽へ流入する被処理水の通水量を調整する請求項1の有機性排水の生物処理方法。
  7.  前記第一生物処理槽の処理水中のSSの粒径分布を測定し、粒径5μm以下の相対粒子量が20%未満となった場合に、[浮遊汚泥VSS量]/[担体付着VSS量]比が2~5となるように前記調整処置を行う請求項1~6のいずれかの有機性排水の生物処理方法。
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