特許 6173205 生物処理装置及び生物処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6173205

(24)【登録日】2017年7月14日

(45)【発行日】2017年8月2日

(54)【発明の名称】生物処理装置及び生物処理方法

(51)【国際特許分類】

   C02F 3/08 20060101AFI20170724BHJP

   C02F 3/12 20060101ALI20170724BHJP

【ＦＩ】

   C02F3/08 B

   C02F3/12 D

【請求項の数】2

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2013-261603(P2013-261603)

(22)【出願日】2013年12月18日

(65)【公開番号】特開2015-116537(P2015-116537A)

(43)【公開日】2015年6月25日

【審査請求日】2016年7月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004400

【氏名又は名称】オルガノ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】特許業務法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】油井 啓徳

(72)【発明者】

【氏名】嶌田 泰彦

(72)【発明者】

【氏名】江口 正浩

【審査官】 富永 正史

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−２９３４９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−３１３１３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２００６３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２０７７５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−０７４４９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−２０６０８７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０２Ｆ ３／００−３／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

微生物を保持する担体を収容し、有機物含有水を流動床式生物処理法により処理する生物処理槽と、
前記担体の肥大化が確認された際に、前記生物処理槽に鉄塩を添加する鉄塩添加手段と、を備え、
前記鉄塩添加手段は、前記担体の肥大化確認後の前記担体に付着している生物汚泥のＭＬＶＳＳ／ＭＬＳＳ（％）が２０％ポイント以上低下するように、前記生物処理槽に前記鉄塩を添加することを特徴とする生物処理装置。

【請求項2】

微生物を保持する担体を用いて、有機物含有水を流動床式生物処理方法により処理する生物処理工程を備え、
前記生物処理工程において、前記担体の肥大化が確認された際に、前記担体の肥大化確認後の前記担体に付着している生物汚泥のＭＬＶＳＳ／ＭＬＳＳ（％）が２０％ポイント以上低下するように、前記有機物含有水に鉄塩を添加することを特徴とする生物処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、有機物含有水を流動床式生物処理方法により処理する生物処理装置及び生物処理方法の技術に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、生物分解性のある有機物を含む排水を処理する方法として、活性汚泥法を代表とした好気性生物処理が知られている。活性汚泥は、安価、かつ処理水質が良好な処理であることから、広く普及している。しかし、ＢＯＤ容積負荷（処理速度）が０．５〜０．８ｋｇＢＯＤ／ｍ^３／ｄａｙ程度と比較的小さい。また、汚泥と処理水を分離するための沈澱槽の設置と、汚泥返送が必須であることから、広い設置スペースが必要となる。

【0003】

有機物含有水を高負荷処理する方法としては、反応槽内に、プラスチック充填材、繊維状充填材等の担体を固定して、生物処理する固定床式生物処理法が知られている。この方法を用いた場合、１ｋｇＢＯＤ／ｍ^３／ｄａｙ以上のＢＯＤ容積負荷で運転することが可能となる。また、生物処理水を固液分離する沈殿槽からの汚泥の返送が不要となるため、沈殿槽での汚泥管理の手間が省ける。しかし、固定床式生物処理法では、担体に付着する汚泥による槽内の閉塞の防止や槽内汚泥の均一化のために、空気による逆洗等を行う必要があり、維持管理に課題がある。また、固定床式生物処理法では、他の生物処理と比べて、反応槽に掛かる費用が増大する等のコスト面でも課題がある。

【0004】

近年では、有機物含有水を高負荷処理する方法として、微生物を保持する担体を用いた流動床式生物処理法が主流となってきている。なお、流動床式生物処理方法は、担体の流動、接触などにより、菌体剥離などに伴う微細汚泥が発生し、浮遊式の活性汚泥処理の水質に比較して処理水懸濁物質（ＳＳ）濃度が高くなるため、流動床式生物処理の後段に、凝集沈澱槽を設置したり、通常の活性汚泥処理を採用したりして、処理水質を向上させている（例えば、特許文献１、２参照）。

【0005】

例えば、特許文献１、２のような流動床式生物処理の後段に通常の活性汚泥処理を採用した多段処理では、１段目の流動床式生物処理で、有機物含有水を主に分散菌で生物処理すると共に非凝集性の細菌に変換した後、２段目の活性汚泥処理で、原生動物を主体とした生物処理で非凝集性細菌を捕食除去する。これにより、安定した高速処理が可能になる。

【0006】

また、例えば、流動床式生物処理槽に、硝酸（塩） 及び／ 又は亜硝酸（塩） 含有液を添加して高負荷処理を可能とした生物処理装置が知られている（例えば、特許文献３参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００２−２６３６７２号公報

【特許文献2】特開２００１−１４５８９４号公報

【特許文献3】特開２０１０−４６５７２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかし、特許文献１〜３の流動床式生物処理では、高負荷処理（例えば１〜１０ｋｇＢＯＤ／ｍ^３／ｄａｙ）が続くと、粘性の高い糸状性細菌や糸状菌が担体に大量に付着し、担体が肥大化するため、担体の流動性が悪化する場合や、担体から剥離した粘性の高い剥離汚泥等により、生物処理を行った処理水と担体とを分離するスクリーンの閉塞が引き起こされる場合等があり、生物処理装置の連続運転が困難となる。

【0009】

そこで、本発明は、流動床式生物処理において担体の肥大化を改善することが可能な生物処理装置及び生物処理方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の生物処理装置は、微生物を保持する担体を収容し、有機物含有水を流動床式生物処理法により処理する生物処理槽と、前記担体の肥大化が確認された際に、前記生物処理槽に鉄塩を添加する鉄塩添加手段と、を備え、前記鉄塩添加手段は、前記担体の肥大化確認後の前記担体に付着している生物汚泥のＭＬＶＳＳ／ＭＬＳＳ（％）が２０％ポイント以上低下するように、前記生物処理槽に前記鉄塩を添加する。

【0012】

また、本発明の生物処理方法は、微生物を保持する担体を用いて、有機物含有水を流動床式生物処理方法により処理する生物処理工程を備え、前記生物処理工程において、前記担体の肥大化が確認された際に、前記担体の肥大化確認後の前記担体に付着している生物汚泥のＭＬＶＳＳ／ＭＬＳＳ（％）が２０％ポイント以上低下するように、前記有機物含有水に鉄塩を添加する。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、流動床式生物処理において担体の肥大化を改善することが可能な生物処理装置及び生物処理方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本実施形態に係る生物処理装置の構成の一例を示す模式図である。

【図2】本実施形態に係る生物処理装置の他の構成の一例を示す模式図である。

【図3】本実施形態に係る生物処理装置の他の構成の一例を示す模式図である。

【図4】本実施形態に係る生物処理装置の他の構成の一例を示す模式図である。

【図5】実施例２の肥大化前、肥大化後、鉄塩添加開始後（２日目、８日目、１１日目）の担体、比較例２の肥大化後２１日目の担体の写真である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。

【0017】

図１は、本実施形態に係る生物処理装置の構成の一例を示す模式図である。図１に示すように、生物処理装置１は、生物処理槽１０、鉄塩添加装置１２、原水流入ライン１４、処理水排出ライン１６を備えている。図１に示す生物処理槽１０は、曝気装置１８、スクリーン２０を備えている。生物処理槽１０の流入口には、原水流入ライン１４が接続され、生物処理槽１０の排出口には、処理水排出ライン１６が接続されている。

【0018】

図１に示す鉄塩添加装置１２は、生物処理槽１０に鉄塩を添加するためのものであり、例えば、鉄塩を収容するタンク、鉄塩を吐出するためのポンプ、鉄塩を生物処理槽１０へ送液するための配管等から構成されている。鉄塩の添加効果が得られやすい点から、鉄塩を生物処理槽１０へ直接添加することが好ましく、この場合、鉄塩を生物処理槽１０へ送液するための配管を生物処理槽１０に直接接続させる。但し、生物処理槽１０に鉄塩を供給する形態としては、鉄塩を生物処理槽１０に直接添加する場合に制限されるものではなく、例えば、鉄塩を生物処理槽１０へ送液するための配管を原水流入ライン１４に接続し、原水流入ライン１４を介して、鉄塩を生物処理槽１０に添加する場合等でもよい。

【0019】

生物処理槽１０は、微生物を保持するための担体２２を収容し、有機物含有水を流動床式生物処理法により処理する流動床式生物処理槽である。流動床式生物処理法とは、槽内の有機物含有水中に担体２２を流動させながら、好気条件下で、担体２２に付着した微生物等で有機物含有水を生物処理する方法である。本実施形態では、担体２２の流動を、曝気装置１８から供給される空気等のガスにより行っているが、撹拌装置等によって担体２２の流動を行っても良い。担体２２は、微生物の付着性、流動性等が得られるものであれば特に制限されるものではないが、例えば、スポンジ状担体、ゲル状担体、中空筒状担体等が挙げられ、具体的には、多孔質のポリウレタン製スポンジ担体等が挙げられる。担体２２は、微生物の付着性の点で、多孔質性の担体であることが好ましく、流動性の向上の点で、比重が１に近い担体であることが好ましい。担体２２の大きさは、微生物の付着性、流動性の点から、直径が３ｍｍ〜２０ｍｍの範囲が好ましい。

【0020】

生物処理槽１０に設置されるスクリーン２０は、生物処理槽１０から処理水排出ライン１６へ担体２２が流出することを防ぐもの（すなわち、生物処理された処理水と担体２２とを固液分離するためのもの）であり、例えば、生物処理槽１０の排出口を囲むように設置される。スクリーン２０は、処理水と担体２２とを固液分離することができるものであれば特に制限されるものではないが、例えば、ウエッジワイヤースクリーン、金網、パンチングメタル等が挙げられる。

【0021】

本実施形態の生物処理装置１の動作の一例について、図１を用いて説明する。

【0022】

有機物含有水（原水）は、原水流入ライン１４から生物処理槽１０に導入される。また、曝気装置１８により、生物処理槽１０内に空気等のガスが供給される。生物処理槽１０内の微生物を保持した担体２２は、曝気装置１８により供給された空気等の流れによって流動すると共に、有機物含有水と接触する。原水中の有機物は、生物処理槽１０内の浮遊細菌及び担体２２に保持された細菌等により、好気条件で酸化分解される（生物処理される）。所定の滞留時間で生物処理された処理水は、スクリーン２０によって、担体２２と分離され、処理水排出ライン１６から排出される。

【0023】

通常、流動床式生物処理槽において、高負荷処理（例えば１〜１０ｋｇＢＯＤ／ｍ^３／ｄａｙ）が続くと、糸状性細菌や糸状菌等が、担体へ大量付着し、担体の肥大化が生じる。担体が肥大化すると、前述したように、担体の流動性が低下し、また、担体から剥離した汚泥により、スクリーンの閉塞等が起こり、高負荷処理での連続運転が困難となる場合がる。

【0024】

そこで、本実施形態では、担体２２の肥大化が確認された場合に、鉄塩添加装置１２から生物処理槽１０内に鉄塩が添加される。鉄塩添加によって、担体２２の肥大化が改善される。鉄塩添加による担体２２の肥大化改善メカニズムとしては、例えば以下のことが考えられる。生物処理槽１０内に添加された一部の鉄塩が、肥大化した担体２２に付着し、該担体２２の比重が増加する。そうすると、生物処理槽１０内で流動接触する担体２２間のせん断力が向上するため、担体２２から肥大化した汚泥の剥離が促進され、担体２２の肥大化が改善される。そして、担体２２は肥大化前の状態に戻り、担体２２の流動性が回復する。また、生物処理槽１０内に添加された一部の鉄塩の凝集効果により、担体２２から剥離した汚泥の圧密性が向上するため（汚泥が小粒径化されるため）、スクリーン２０の閉塞が抑制される。したがって、高負荷処理での連続運転が可能となる。

【0025】

ここで、担体２２の肥大化とは、生物汚泥が担体２２に付着することにより、担体２２が自身の大きさよりも大きくなる現象のことである。担体２２が肥大化したか否かの判断は、ＢＯＤ容積負荷、処理水の有機物濃度、曝気や撹拌による担体へのせん断力等により適宜変更されるものであるが、担体２２の流動性の観点から、例えば、担体２２に付着する生物汚泥の膜の厚さが、１ｍｍ以上になった場合（担体２２表面から外側方向に１ｍｍ以上厚くなった場合）、担体２２が肥大化したと判断することが好ましい。通常、原水の種類・濃度に関係なく、ＢＯＤ容積負荷を１〜１０ｋｇＢＯＤ／ｍ^３／ｄａｙにすると、すなわち、高負荷処理を実施すると、担体の肥大化が顕著となる。また、担体の肥大化は原水の種類・濃度に関係なく、生物処理槽内に投入した担体のかさ体積あたりのＢＯＤ負荷として１０ｋｇＢＯＤ／ｍ^３／ｄａｙ程度から確認される。しかし、本実施形態では、鉄塩添加により担体２２の肥大化が改善されるため、例えば、ＢＯＤ容積負荷１〜１０ｋｇＢＯＤ／ｍ^３／ｄａｙ、担体のかさ体積あたりのＢＯＤ負荷として１０ｋｇＢＯＤ／ｍ^３／ｄａｙ以上の高負荷処理で原水の処理が可能となる。ＢＯＤ容積負荷とは、生物処理槽１０の槽容積あたりのＢＯＤ負荷であり、担体のかさ体積あたりのＢＯＤ負荷とは、生物処理槽１０内に投入した担体２２のかさ体積あたりのＢＯＤ負荷である。

【0026】

担体２２の肥大化の確認方法としては、例えば、作業者等が、生物処理槽１０内の担体２２を３０〜１００個取り出し、取り出した担体２２表面の生物汚泥の膜をノギス等により測定し、膜厚の平均値が、例えば、１ｍｍ以上であった場合、担体２２の肥大化が確認されたと判断する。また、その他の方法としては、担体２２表面の生物汚泥の膜厚と原水ＢＯＤ濃度に対する処理水の懸濁物質濃度（ＳＳ濃度）との関係を表すマップ（テーブル等でもよい）を予め実験等により求めておき、生物処理槽１０出口に設置したＳＳ計による値を上記マップに当てはめ、担体２２表面の生物汚泥の膜厚を推定し、その膜厚の推定値が、例えば、１ｍｍ以上であった場合、担体２２の肥大化が確認されたと判断する等でもよい。なお、上記膜厚の推定は作業者等によって行われてもよいが、予め実験等で求めた担体２２表面の生物汚泥の膜厚と処理水ＳＳ濃度との関係を表すマップを制御装置に記憶させておき、制御装置によって、ＳＳ計による値及び上記マップから、担体２２表面の生物汚泥の膜厚が推定され、担体２２の肥大化が判断されてもよい。いずれにしろ、担体２２の肥大化が確認された場合には、作業者又は制御装置によって鉄塩添加装置１２が起動され、生物処理槽１０に鉄塩が添加される。

【0027】

鉄塩は、生物処理槽１０に連続的に添加されてもよいし、生物処理槽１０に間欠的に添加（添加する時間を制御）されてもよいが、担体２２に付着している生物汚泥のＭＬＶＳＳ／ＭＬＳＳ（％）に基づいて鉄塩の添加を制御することが好ましい。ＭＬＶＳＳは活性汚泥有機性浮遊物質（Mixed Liquor Volatile Suspended Solidであり、ＭＬＳＳは活性汚泥浮遊物質（Mixed Liquor Suspended Solids）である。ＭＬＶＳＳ／ＭＬＳＳ（％）は、担体２２に付着した生物汚泥中の有機物の比率を表しており、ＭＬＶＳＳ／ＭＬＳＳ（％）が低下していけば、担体２２の肥大化が改善されていることを示している。担体に付着している生物汚泥のＭＬＳＳ、ＭＬＶＳＳの測定方法は、例えば、以下の方法が挙げられる。例えば、生物処理槽１０内の担体２２を３０〜１００個取り出し、取り出した担体に付着している生物汚泥を薬さじやガラス棒等で剥離させ、剥離した汚泥のＭＬＳＳとＭＬＶＳＳを下水試験法上巻（日本下水道協会著）に記載の方法に従い測定する方法等である。

【0028】

そこで、本実施形態では、担体２２の肥大化確認後の担体２２に付着している生物汚泥のＭＬＶＳＳ／ＭＬＳＳ（％）が、２０％ポイント以上低下するように、鉄塩を添加することが好ましい。すなわち、担体２２の肥大化確認後、鉄塩の添加（連続添加又は間欠添加）を開始し、担体２２の肥大化確認後のＭＬＶＳＳ／ＭＬＳＳ（％）が２０％ポイント以上低下した際に、鉄塩の添加（連続添加又は間欠添加）を停止することが好ましい。ＭＬＶＳＳ／ＭＬＳＳ（％）が、２０％ポイント未満の低下で鉄塩の添加を停止させると、担体２２の肥大化が十分に改善されず、短時間で担体２２の肥大化が確認される場合がある。担体２２の肥大化確認後の担体２２に付着している生物汚泥のＭＬＶＳＳ／ＭＬＳＳ（％）が２０％ポイント以上低下するように鉄塩を添加することにより、鉄塩添加による担体２２の肥大化改善効果が長い時間維持される。なお、再び担体２２の肥大化が確認された場合には、鉄塩の添加を開始すればよい。また、鉄塩の添加量を多くすれば、ＭＬＶＳＳ／ＭＬＳＳ（％）も低下するが、鉄塩の添加量を多くし過ぎると、酸化鉄、炭酸鉄等の微粒子が増加するため、ＭＬＶＳＳ／ＭＬＳＳ（％）が２０％ポイント以上２５％ポイント以下低下するように鉄塩を添加することがより好ましい。

【0029】

添加する鉄塩の濃度は、特に制限されるものではないが、原水流量に対し５〜１５ｍｇＦｅ／Ｌの範囲とすることが望ましい。

【0030】

本実施形態で用いられる鉄塩は、特に制限されるものではなく、塩化第二鉄、塩化第一鉄、ポリ硫酸第二鉄などの鉄塩が挙げられる。これらの鉄塩は、１種を単独で用いても良く、２種以上を併用しても良い。また、鉄塩の性状は、粉体、液体のどちらでもよく、凝集性の観点から適宜選択されればよい。なお、鉄塩に代えて、無機凝集剤としてはＰＡＣや硫酸アルミニウム等のアルミニウム塩系の無機凝集剤の添加も考えられるが、アルミニウム塩系の無機凝集剤の単独添加は、鉄塩添加より、担体２２の比重が増加し難いため、担体２２の肥大化の改善に時間が掛かる。また、鉄塩添加に比べて、微生物の活性に与える影響が大きいため、高負荷処理を維持しながら、担体２２の肥大化を改善することは難しい。

【0031】

本実施形態において、ＢＯＤ容積負荷は、特に制限されるものではないが、１〜１０ｋｇＢＯＤ／ｍ^３／ｄａｙの範囲とすることが好ましく、２〜５ｋｇＢＯＤ／ｍ^３／ｄａｙの範囲とすることがより好ましい。

【0032】

生物処理槽１０内の処理水滞留時間は、特に制限されるものではないが、有機物を効率的に生物処理する観点から、例えば、１〜２４時間の範囲に設定されることが好ましい。

【0033】

生物処理槽１０内の担体充填率（生物処理槽１０の有効容積に対する担体２２のかさ堆積）は、特に制限されるものではないが、５〜５０％の範囲が好ましく、２０〜４０％の範囲がより好ましい。

【0034】

生物処理槽１０内のｐＨは、微生物の活性が維持される範囲に設定されていれば、特に制限されるものではないが、ｐＨ６〜９の範囲に設定されることが好ましく、ｐＨ６．５〜７．５の範囲に設定されることがより好ましい。

【0035】

生物処理槽１０内の溶存酸素濃度は、特に制限されるものではないが、槽内の微生物の活性の観点から、０．５ｍｇ／Ｌ以上が好ましく、１ｍｇ／Ｌ以上がより好ましい。

【0036】

本実施形態の処理対象である有機物含有水は、例えば、生活廃水、食品工場、化学工場、電子産業工場、紙パルプ工場などの工場から排出される排水等である。本実施形態の生物処理で処理される有機物含有水のＢＯＤ濃度は、特に制限されるものではないが、例えば、５０００ｍｇ／Ｌ以下であることが好ましく、２０００ｍｇ／Ｌ以下であることがより好ましい。

【0037】

本実施形態では、これまで、一槽式の生物処理を例に説明してきたが、これに制限されず、多段式の生物処理であってもよい。以下に、多段式の生物処理の形態について説明する。

【0038】

図２は、本実施形態に係る生物処理装置の他の構成の一例を示す模式図である。図２の生物処理装置２において、図１に示す生物処理装置１と同様の構成については同一の符号を付している。図２に示す生物処理装置２は、第１生物処理槽１０、第２生物処理槽２４、鉄塩添加装置１２、原水流入ライン１４、１次処理水排出ライン２６、処理水排出ライン１６を備えている。第１生物処理槽１０及び第２生物処理槽２４は、微生物を保持するための担体２２を収容し、有機物含有水を流動床式生物処理法により処理する流動床式生物処理槽であり、曝気装置１８ａ，１８ｂ、スクリーン２０ａ，２０ｂを備えている。図２に示す第１生物処理槽１０は、鉄塩添加装置１２により鉄塩が供給される構成となっている。

【0039】

第１生物処理槽１０の流入口には、原水流入ライン１４が接続されている。また、１次処理水排出ライン２６の一端は、第１生物処理槽１０の排出口に接続され、他端は、第２生物処理槽２４の流入口に接続されている。第２生物処理槽２４の排出口には、処理水排出ライン１６が接続されている。

【0040】

図２に示す生物処理装置２の動作の一例について説明する。有機物含有水（原水）は、原水流入ライン１４から第１生物処理槽１０に導入される。また、曝気装置１８ａにより、第１生物処理槽１０内に空気等が供給される。第１生物処理槽１０内の微生物を保持した担体２２は、曝気装置１８ａにより供給された空気等の流れによって流動すると共に、有機物含有水と接触する。原水中の有機物は、生物処理槽１０内の浮遊細菌及び担体２２に保持された細菌等により、好気条件で酸化分解される（生物処理される）。第１生物処理槽１０において、所定の滞留時間で生物処理された処理水は、スクリーン２０ａによって、担体２２と分離され、１次処理水として１次処理水排出ライン２６から排出され、第２生物処理槽２４に供給される。また、１次処理水中の有機物は、第２生物処理槽２４内で第１生物処理槽１０と同様に生物処理される。第２生物処理槽２４において、所定の滞留時間で生物処理された処理水は、スクリーン２０ｂによって、担体２２と分離され、最終処理水として処理水排出ライン１６から排出される。

【0041】

また、第１生物処理槽１０内の担体２２の肥大化が確認された場合に、鉄塩添加装置１２から第１生物処理槽１０内に鉄塩が添加され、第１生物処理槽１０内の担体２２の肥大化が改善される。その結果、担体の流動性が回復され、スクリーンの閉塞が抑制される。

【0042】

本実施形態のように、複数の流動床式生物処理槽を備える多段式の生物処理装置の場合には、担体の肥大化改善の観点から、少なくとも第１段目の生物処理槽（第１生物処理槽１０）に鉄塩を添加する構成とすることが好ましいが、後段の生物処理槽のみ（第２生物処理槽２４のみ）に鉄塩を添加する構成を制限するものではない。

【0043】

第１生物処理槽１０及び第２生物処理槽２４の担体充填率（第２生物処理槽２４の有効容積に対する担体２２のかさ堆積）は、５〜５０％の範囲が好ましく、２０〜４０％の範囲がより好ましい。

【0044】

図３は、本実施形態に係る生物処理装置の他の構成の一例を示す模式図である。図３の生物処理装置３において、図１に示す生物処理装置１と同様の構成については同一の符号を付している。図３に示す生物処理装置３は、第１生物処理槽１０、第２生物処理槽２８、沈殿槽３０、鉄塩添加装置１２、原水流入ライン１４、１次処理水排出ライン２６、汚泥排出ライン３２、汚泥返送ライン３４、処理水排出ライン１６を備えている。第１生物処理槽１０は、微生物を保持するための担体２２を収容し、有機物含有水を流動床式生物処理法により処理する流動床式生物処理槽であり、曝気装置１８ａ、スクリーン２０ａを備えている。第２生物処理槽２８は、主に浮遊細菌により有機物含有水を生物処理する活性汚泥式の生物処理槽であり、曝気装置１８ｂ、スクリーン２０ｂを備えている。図３に示す第１生物処理槽１０は、鉄塩添加装置１２により鉄塩が供給される構成となっている。

【0045】

第１生物処理槽１０の流入口には、原水流入ライン１４が接続されている。なお、原水流入ライン１４を分岐させて、第２生物処理槽２８に接続させ、原水の一部を第２生物処理槽２８に流入させてもよい。また、１次処理水排出ライン２６の一端は、第１生物処理槽１０の排出口に接続され、他端は、第２生物処理槽２８の流入口に接続されている。また、第２生物処理槽２８の排出口と沈殿槽３０の流入口とが接続されている。沈殿槽３０の処理水排出口には処理水排出ライン１６が接続されており、沈殿槽３０の汚泥排出口には汚泥排出ライン３２が接続されている。また、汚泥返送ライン３４の一端は、汚泥排出ライン３２に接続され、他端は、第２生物処理槽２８の汚泥流入口に接続されている。

【0046】

図３に示す生物処理装置３の動作の一例について説明する。有機物含有水（原水）は、原水流入ライン１４から第１生物処理槽１０に導入される。また、曝気装置１８ａにより、第１生物処理槽１０内に空気等が供給される。第１生物処理槽１０内の微生物を保持した担体２２は、曝気装置１８ａにより供給された空気等の流れによって流動すると共に、有機物含有水と接触する。原水中の有機物は、第１生物処理槽１０内の浮遊細菌及び担体２２に保持された細菌により、好気条件で酸化分解される（生物処理される）。第１生物処理槽１０において、所定の滞留時間で生物処理された処理水は、スクリーン２０ａによって、担体２２と分離され、１次処理水として１次処理水排出ライン２６から排出され、第２生物処理槽２８に供給される。曝気装置１８ｂにより第２生物処理槽２８内に空気等が供給され、１次処理水中の有機物が、槽内の浮遊細菌により生物処理される。第２生物処理槽２８において、所定の滞留時間で生物処理された２次処理水は、スクリーン２０ｂを通って、沈殿槽３０に供給される。沈殿槽３０では、生物汚泥と処理水とに固液分離され、沈殿槽３０内の上澄水が最終処理水として、処理水排出ライン１６から排出される。また、沈殿槽３０の底部に堆積した生物汚泥は、例えば定期的に、汚泥排出ライン３２から排出され、生物汚泥の一部は、汚泥返送ライン３４から第２生物処理槽２８へ返送される。

【0047】

また、第１生物処理槽１０内の担体２２の肥大化が確認された場合に、鉄塩添加装置１２から第１生物処理槽１０内に鉄塩が添加され、担体２２の肥大化が改善される。その結果、担体の流動性が回復し、スクリーンの閉塞が抑制される。

【0048】

本実施形態のように、流動床式生物処理槽と活性汚泥式の生物処理槽の組み合わせによる多段式の生物処理装置の場合には、担体の肥大化改善の観点から、少なくとも流動床式生物処理槽に鉄塩を添加すればよい。

【0049】

本実施形態の第２生物処理槽２８は、担体２２を用いていない活性汚泥式の生物処理槽であるが、第１生物処理槽１０と同様に、微生物を保持する担体２２を投入してもよい。第２生物処理槽２８の担体充填率（第２生物処理槽２８の有効容積に対する担体２２のかさ堆積）は、５〜５０％の範囲が好ましく、２０〜４０％の範囲がより好ましい。

【0050】

図４は、本実施形態に係る生物処理装置の他の構成の一例を示す模式図である。図４の生物処理装置４において、図１に示す生物処理装置１と同様の構成については同一の符号を付している。図４に示す生物処理装置４は、第１生物処理槽１０、第２生物処理槽３６、鉄塩添加装置１２、原水流入ライン１４、１次処理水排出ライン２６、処理水排出ライン１６、汚泥排出ライン３２を備えている。第１生物処理槽１０は、微生物を保持するための担体２２を収容し、有機物含有水を流動床式生物処理法により処理する流動床式生物処理槽であり、曝気装置１８ａ、スクリーン２０ａを備えている。第２生物処理槽３６は、主に浮遊細菌により有機物含有水を生物処理し、浸漬型分離膜により生物処理水を膜ろ過処理する膜分離活性汚泥槽であり、曝気装置１８ｂ、浸漬型分離膜モジュール３８を備えている。図４に示す第１生物処理槽１０は、鉄塩添加装置１２により鉄塩が供給される構成となっている。

【0051】

第２生物処理槽３６内に設置された浸漬型分離膜モジュール３８内には、浸漬型分離膜が設けられている。浸漬型分離膜は、従来から知られているものが用いられるが、設置面積を小さくすることが可能な点から、中空糸膜エレメントが望ましい。また、浸漬型分離膜の材質についても特に限定はないが、強度や薬品耐性に優れる点からポリフッ化ビニルデン多孔質膜が望ましい。

【0052】

第１生物処理槽１０の流入口には、原水流入ライン１４が接続されている。なお、原水流入ライン１４を分岐させて、第２生物処理槽３６に接続させ、原水の一部を第２生物処理槽３６に流入させてもよい。また、１次処理水排出ライン２６の一端は、第１生物処理槽１０の排出口に接続され、他端は、第２生物処理槽３６の流入口に接続されている。浸漬型分離膜モジュール３８の排出口には、処理水排出ライン１６が接続されている。また、第２生物処理槽３６の汚泥排出口には、汚泥排出ライン３２が接続されている。

【0053】

図４に示す生物処理装置４の動作の一例について説明する。有機物含有水（原水）は、原水流入ライン１４から第１生物処理槽１０に導入される。また、曝気装置１８ａにより、第１生物処理槽１０内に空気等が供給される。第１生物処理槽１０内の微生物を保持した担体２２は、曝気装置１８ａにより供給された空気等の流れによって流動すると共に、有機物含有水と接触する。原水中の有機物は、第１生物処理槽１０内の浮遊細菌及び担体２２に保持された細菌等により、好気条件で酸化分解される（生物処理される）。第１生物処理槽１０において、所定の滞留時間で生物処理された処理水は、スクリーン２０ａによって、担体２２と分離され、１次処理水として１次処理水排出ライン２６から排出され、第２生物処理槽３６に供給される。曝気装置１８ｂにより第２生物処理槽３６内に空気等が供給され、１次処理水中の有機物が、槽内の浮遊細菌により生物処理される。第２生物処理槽３６において、所定の滞留時間で生物処理された２次処理水は、浸漬型分離膜モジュール３８によって膜ろ過処理される。膜ろ過処理された処理水が最終処理水として、処理水排出ライン１６から排出される。また、第２生物処理槽３６に堆積した生物汚泥は、例えば、定期的に汚泥排出ライン３２から排出される。

【0054】

また、第１生物処理槽１０内の担体２２の肥大化が確認された場合に、鉄塩添加装置１２から第１生物処理槽１０内に鉄塩が添加され、担体２２の肥大化が改善される。その結果、担体の流動性が回復し、スクリーンの閉塞が抑制される。

【0055】

本実施形態のように、流動床式生物処理槽と膜分離活性汚泥槽の組み合わせによる多段式の生物処理装置の場合には、担体の肥大化改善の観点から、少なくとも流動床式生物処理槽に鉄塩を添加すればよい。

【実施例】

【0056】

以下、実施例を挙げ、本発明をより具体的に詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。

【0057】

（実施例１）
図１に示す生物処理装置を用いて試験を行った。容量６．７Ｌの生物処理槽にスポンジ担体を充填した。下記に示す組成の人工排水を原水とし、ＢＯＤ濃度を５００ｍｇ／Ｌに調整した。生物処理槽に空気を供給しながら、ＢＯＤ調整後の原水を連続通水させた。そして、担体の肥大化確認後、塩化第一鉄を原水流量に対して、５ｍｇＦｅ／Ｌとなるように添加した。担体の肥大化は、定期的に槽内の担体を３０個取り出し、担体表面に付着した生物汚泥の膜厚をノギスにより測定し、３０個の膜厚の平均値が、１ｍｍとなった時点とした。
＜原水＞
原水は、ＢＯＤ濃度が５００ｍｇ／Ｌとなるように、下記４種類を水道水に溶解して調整したものである。
ペプトン：３８０ｍｇ／Ｌ
カツオエキス：２５０ｍｇ／Ｌ
塩化ナトリウム：２００ｍｇ／Ｌ
Ｎａ_２ＨＰＯ_４：５０ｍｇ／Ｌ
＜試験条件＞
試験期間中のＢＯＤ容積負荷：５ｋｇ／ｍ^３／ｄａｙ
供給空気量：１．４Ｌ／ｍｉｎ
担体充填率：２０％（生物処理槽の有効容積に対する担体のかさ堆積）

【0058】

（比較例１）
担体の肥大化が確認された後も鉄塩を添加しないこと以外は、実施例１と同じ条件で試験を行った。

【0059】

実施例１及び比較例１では、通水開始から２０日目に、担体の肥大化が確認された。実施例１では、担体の肥大化確認後、鉄塩を連続添加することにより、鉄塩添加開始直後から、生物汚泥が担体から剥離していくのが目視により観察され、鉄塩添加開始後１５日目には、生物汚泥が担体の表面からほとんど全て剥離しているのが目視により観察された。したがって、担体の肥大化確認後、鉄塩を添加することにより、担体の肥大化が改善されたと言える。なお、鉄塩添加開始後２５日目においても、担体の肥大化が確認されず、また、スクリーンの目詰まりや担体が底部に沈み流動しない等のトラブルも起きずに連続運転が可能であった。一方、比較例１では、担体の肥大化が確認されてから２５日目までの間に、担体の肥大化が更に進行し、スクリーンの目詰まりや担体が底部に沈み流動しない等のトラブルが頻発した。

【0060】

実施例１において、担体の肥大化前、肥大化確認後、鉄塩添加開始後２日目、８日目、１５日目、２５日目のＭＬＳＳ，ＭＬＶＳＳ，ＭＬＶＳＳ／ＭＬＳＳを求め、表１にまとめた。また、比較例１においても、担体の肥大化前、肥大化確認後、担体の肥大化確認後から２５日目（実施例１における鉄塩添加後２５日目に相当）のＭＬＳＳ，ＭＬＶＳＳ，ＭＬＶＳＳ／ＭＬＳＳを求め、表１にまとめた。ＭＬＳＳ及びＭＬＶＳＳは、槽内に投入した担体を３０個取り出し、付着しているＳＳを剥離させ、下水試験法に記載の方法により測定した値である。

【0061】

【表1】

【0062】

実施例１では、担体の肥大化確認後のＭＬＶＳＳ／ＭＬＳＳは９８％であったが、担体から生物汚泥がほとんど剥離された鉄塩添加後１５日目のＭＬＶＳＳ／ＭＬＳＳは７８％となり、担体の肥大化確認後のＭＬＶＳＳ／ＭＬＳＳ（％）から２０％ポイント低下した。なお、比較例１では、担体の肥大化確認後から２５日目のＭＬＶＳＳ、ＭＬＳＳ濃度は肥大化確認後のＭＬＶＳＳ、ＭＬＳＳの値より増加していた。このことからも、担体の肥大化が進行していることがわかる。

【0063】

（実施例２）
ＢＯＤ濃度が５００ｍｇ／Ｌとなるように、スクロース、窒素、リンその他微量元素を水道水に溶解して調整した原水を用いたこと以外は、実施例１と同様の条件で試験した。
原水に溶解したスクロース：８３０ｍｇ／Ｌ
原水に溶解した窒素：２５ｍｇ／Ｌ
原水に溶解したリン：５ｍｇ／Ｌ

【0064】

（比較例２）
担体の肥大化が確認された後も鉄塩を添加しないこと以外は、実施例２と同じ条件で試験を行った。

【0065】

図５は、実施例２の肥大化前、肥大化後、鉄塩添加開始後（２日目、８日目、１１日目）の担体、比較例２の肥大化後２１日目の担体の写真である。実施例２及び比較例２では、通水開始から１０日目に、担体の肥大化が確認された。図５に示すように、実施例２では、担体の肥大化確認後、鉄塩を添加することにより、鉄塩添加開始後１１日目で、生物汚泥が担体の表面からほとんど全て剥離しているのが観察された。したがって、担体の肥大化確認後、鉄塩を添加することにより、担体の肥大化が改善されたと言える。なお、鉄塩添加開始後２１日目においても、担体の肥大化が確認されず、また、スクリーンの目詰まりや担体が底部に沈み流動しない等のトラブルも起きずに連続運転が可能であった。一方、比較例２では、担体の肥大化が確認されてから２１日目までの間に、担体の肥大化が更に進行し、スクリーンの目詰まりや担体が底部に沈み流動しない等のトラブルが頻発した。

【0066】

実施例２において、担体の肥大化前、肥大化確認後、鉄塩添加開始後２日目、８日目、１１日目、２１日目のＭＬＳＳ，ＭＬＶＳＳ，ＭＬＶＳＳ／ＭＬＳＳを求め、表２にまとめた。また、比較例２においても、担体の肥大化前、肥大化確認後、担体の肥大化確認後から２１日目（実施例２における鉄塩添加開始後２１日目に相当）のＭＬＳＳ，ＭＬＶＳＳ，ＭＬＶＳＳ／ＭＬＳＳを求め、表２にまとめた。ＭＬＳＳ及びＭＬＶＳＳは、槽内に投入した担体を３０個取り出し、付着しているＳＳを剥離させ、下水試験法に記載の方法により測定した値である。

【0067】

【表2】

【0068】

実施例２では、担体の肥大化確認後のＭＬＶＳＳ／ＭＬＳＳは９８％であったが、担体から生物汚泥がほとんど剥離された鉄塩添加開始後１１日目のＭＬＶＳＳ／ＭＬＳＳは８０％となった。なお、比較例２では、担体の肥大化確認後から２１日目のＭＬＶＳＳ、ＭＬＳＳ濃度は、担体の肥大化確認後のＭＬＶＳＳ、ＭＬＳＳ濃度の値より増加していた。このことからも、担体の肥大化が進行していることがわかる。

【符号の説明】

【0069】

１〜４ 生物処理装置、１０ 生物処理槽又は第１生物処理槽、１２ 鉄塩添加装置、１４ 原水流入ライン、１６ 処理水排出ライン、１８，１８ａ，１８ｂ 曝気装置、２０，２０ａ，２０ｂ スクリーン、２２ 担体、２４，２８，３６ 第２生物処理槽、２６ 一次処理水排出ライン、３０ 沈殿槽、３２ 汚泥排出ライン、３４ 汚泥返送ライン、３８ 浸漬型分離膜モジュール。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】