特許 6557607 有機性排水の処理方法

(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】6557607

(24)【登録日】2019年7月19日

(45)【発行日】2019年8月7日

(54)【発明の名称】有機性排水の処理方法

(51)【国際特許分類】

   C02F 3/12 20060101AFI20190729BHJP

   C02F 3/10 20060101ALI20190729BHJP

【ＦＩ】

   C02F3/12 B

   C02F3/10 Z

【請求項の数】4

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2016-6459(P2016-6459)

(22)【出願日】2016年1月15日

(65)【公開番号】特開2017-124387(P2017-124387A)

(43)【公開日】2017年7月20日

【審査請求日】2018年7月27日

(73)【特許権者】

【識別番号】000192590

【氏名又は名称】株式会社神鋼環境ソリューション

(74)【代理人】

【識別番号】110001841

【氏名又は名称】特許業務法人梶・須原特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】渡邉 航介

(72)【発明者】

【氏名】丸野 紘史

(72)【発明者】

【氏名】三浦 雅彦

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 直人

【審査官】 ▲高▼ 美葉子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−０１８２６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１３６３６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２７５８４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１３６３６５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０２Ｆ ３／１２

Ｃ０２Ｆ ３／０２−３／１０

Ｃ０２Ｆ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

処理水を排出するための処理水排出口を備えるとともに好気性グラニュール状汚泥を収容する槽に、有機性排水を導入する排水導入工程と、
導入した有機性排水を曝気する曝気工程と、
前記曝気を停止して前記好気性グラニュール状汚泥を含む固形物を沈降させる静置工程と、
前記静置工程の後に前記処理水排出口から処理水を排出する排出工程と、
を備え、
前記排出工程の後、前記排水導入工程に戻りこれら一連の工程を繰り返すことで有機性排水を処理する排水処理方法において、
前記槽内の複数の水位レベルまで、前記槽内の処理水を排出できるようにし、
前記一連の工程が繰り返されるのに伴い、前記排出工程において、一つ前の前記排出工程における最終の水位レベルよりも高い水位レベルで処理水の排出をとめるようにすることを特徴とする、排水処理方法。

【請求項2】

請求項１に記載の排水処理方法において、
前記槽の高さ方向に複数の前記処理水排出口を設け、
前記一連の工程が繰り返されるのに伴い、前記排出工程で選択する前記処理水排出口を、一つ前の前記排出工程で選択した前記処理水排出口よりも高い位置の前記処理水排出口とすることを特徴とする、排水処理方法。

【請求項3】

請求項１または２に記載の排水処理方法において、
前記排出工程において、前記槽内の汚泥界面レベルと、一つ前の前記排出工程における最終の水位レベルとの差が、５００ｍｍ以下となったら、一つ前の前記排出工程における最終の水位レベルよりも高い水位レベルで処理水の排出をとめるようにすることを特徴とする、排水処理方法。

【請求項4】

請求項１〜３のいずれかに記載の排水処理方法において、
前記排出工程において、一つ前の前記排出工程により排出された処理水のＳＳが、１００ｍｇ／Ｌ以上となったら、一つ前の前記排出工程における最終の水位レベルよりも高い水位レベルで処理水の排出をとめるようにすることを特徴とする、排水処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、有機性排水の処理方法に関し、特に、有機性排水の回分式処理において好適に用いられる方法に関する。

【背景技術】

【0002】

有機性排水の処理方法に関し、従来よりその高効率化が望まれている。高効率化に有効な手段として、槽内に保持する微生物汚泥の高濃度化という手段がある。高濃度化の方法には、ポリマー等で包括的に微生物を固定化する方法、担体に微生物を付着させる方法、微生物汚泥を自己固定化（粒状化＝グラニュール化）させる方法などがある。これらの方法の中でも、固定化のための副資材が不要という観点から、微生物汚泥の自己固定化技術が注目されている。

【0003】

微生物汚泥の自己固定化に関する技術として、例えば特許文献１，２に記載の技術がある。特許文献１に記載の方法は、ＳＳ（Suspended solids）が後段へ流出しないようにすることなどを目的とする自己固定化技術であって、二個以上の処理水排出口を槽の高さ方向に高さを変えて設け、一連の工程が繰り返されていくに伴って、徐々に、より低い位置の処理水排出口から処理水を排出する、という方法である。この方法により、好気性処理の反応性を高めるとともに、ランニングコストを低減し、且つ、ＳＳの後段への流出を防止できる、と文献中で称されている。

【0004】

特許文献２に記載の方法は、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、微生物汚泥を含む固形物が生成されて当該固形物が粒状化される初期段階において曝気槽に投入することを特徴とする方法である。この方法により、より早く粒状微生物汚泥を生成することができる、と文献中で称されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第４９７５５４１号公報

【特許文献2】特許第４８０４８８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ここで、特許文献１，２に記載の方法は、その目的は相互に異なるものの、いずれも、自己固定化した微生物汚泥、いわゆるグラニュール状汚泥（好気性グラニュール状汚泥）をつくるための方法である。

【0007】

グラニュール状汚泥をどのようにしてつくるかということも依然として重要な解決すべき課題ではあるが、つくられたグラニュール状汚泥を槽内において、いかにして高濃度で且つ安定に保持するかということも、有機性排水の処理の高効率化の達成にかかせない重要な解決すべき課題である。しかしながら、これら２つの課題のうち後半に記載の課題を解決しようとする技術文献は見当たらなかった。

【0008】

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、好気性グラニュール状汚泥を高濃度で且つ安定に槽内で保持することができる工程を有する有機性排水の処理方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は、処理水を排出するための処理水排出口を備えるとともに好気性グラニュール状汚泥を収容する槽に、有機性排水を導入する排水導入工程と、導入した有機性排水を曝気する曝気工程と、前記曝気を停止して前記好気性グラニュール状汚泥を含む固形物を沈降させる静置工程と、前記静置工程の後に前記処理水排出口から処理水を排出する排出工程と、を備え、前記排出工程の後、前記排水導入工程に戻りこれら一連の工程を繰り返すことで有機性排水を処理する排水処理方法において、前記槽内の複数の水位レベルまで、前記槽内の処理水を排出できるようにし、前記一連の工程が繰り返されるのに伴い、前記排出工程において、一つ前の前記排出工程における最終の水位レベルよりも高い水位レベルで処理水の排出をとめるようにすることを特徴とする。

【0010】

この構成によると、一連の工程（サイクル）が繰り返されるのにつれて、１サイクル当りの槽内への排水導入量が減少していく。これにより、好気性グラニュール状汚泥を含む槽内の汚泥へのＢＯＤ（Biochemical oxygen demand）負荷が小さくなっていき、且つ槽内におけるＢＯＤ負荷の変動幅が小さくなる。ＢＯＤ負荷が小さくなり、且つその変動幅が小さくなることで、槽内において安定した好気性グラニュール状汚泥の維持が可能となる。また、好気性グラニュール状汚泥を含む槽内の汚泥量が増えていくので、槽内のＭＬＳＳ（Mixed liquor suspended solids）は上昇していく。すなわち、好気性グラニュール状汚泥を高濃度で槽内に保持することができる。

【0011】

なお、１サイクル当りの排水処理量は減少するが、処理量減少に合わせて１サイクル当りの曝気時間を減少させることができるので、トータルの排水処理量は変わらないものとすることができる。また、槽内の汚泥が高濃度で保持されるため、余剰汚泥の発生量を抑制することができるという効果もある。

【0012】

また本発明において、前記槽の高さ方向に複数の前記処理水排出口を設け、前記一連の工程が繰り返されるのに伴い、前記排出工程で選択する前記処理水排出口を、一つ前の前記排出工程で選択した前記処理水排出口よりも高い位置の前記処理水排出口とすることが好ましい。

【0013】

この構成によると、簡易な構成で、排出工程において、一つ前の排出工程における最終の水位レベルよりも高い水位レベルまでしか処理水を排出しないようにすることができる。

【0014】

さらに本発明において、前記排出工程において、前記槽内の汚泥界面レベルと、一つ前の前記排出工程における最終の水位レベルとの差が、５００ｍｍ以下となったら、一つ前の前記排出工程における最終の水位レベルよりも高い水位レベルで処理水の排出をとめるようにすることが好ましい。

【0015】

この構成によると、好気性グラニュール状汚泥の槽内濃度をより迅速に高めることができる。また、ＳＳ（Suspended solids）の後段への流出量を抑制することができるという効果もある。

【0016】

さらに本発明において、前記排出工程において、一つ前の前記排出工程により排出された処理水のＳＳが、１００ｍｇ／Ｌ以上となったら、一つ前の前記排出工程における最終の水位レベルよりも高い水位レベルで処理水の排出をとめるようにすることが好ましい。

【0017】

この構成によると、ＳＳ（Suspended solids）の後段への流出量を抑制することができるとともに、ＳＳの後段への流出量を監視することができる。

【発明の効果】

【0018】

本発明によると、好気性グラニュール状汚泥を高濃度で且つ安定に槽内で保持することができる工程を有する有機性排水の処理方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の排水処理方法を実施するための排水処理設備の一実施形態を示す図である。

【図2】図１に示す排水処理設備の運転方法を説明するための図である。

【図3】図１に示す排水処理設備の運転方法を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。なお、本発明が処理対象とする有機性排水は、例えば、下水排水、食品工場などからの排水、汚泥処理における消化、濃縮、脱水などで生じる分離液からなる返流水である。

【0021】

（排水処理設備の構成）
図１に示す本発明の排水処理方法を実施するための一実施形態に係る排水処理設備１０１は、有機性排水を回分式（バッチ式）で処理する設備であって、回分式曝気槽１を備えている。この１つの槽（回分式曝気槽１）で、排水導入工程、曝気工程、静置工程、および排出工程で構成される一連の工程が繰り返される。回分式曝気槽１には、原水供給管１１、処理水排出口としての計３本の処理水排出管１２（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）、および汚泥引抜管１３が取り付けられている。また、回分式曝気槽１内の底部には、散気装置１ａが設置されている。計３本の処理水排出管１２のうちの第１処理水排出管１２ａは、回分式曝気槽１の側面であって、その高さ方向における槽の中央ぐらいのところに配置され、第１処理水排出管１２ａの上方に第２処理水排出管１２ｂが、さらにその上方に第３処理水排出管１２ｃが配置されている。汚泥引抜管１３は、回分式曝気槽１の底部に配置されている。

【0022】

排出工程の際、計３本の処理水排出管１２（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）のうちの１本を用いて回分式曝気槽１を槽外部と連通させることにより、排出工程の終了時、回分式曝気槽１内の水位を、ＷＬ１、ＷＬ２、ＷＬ３（ＷＬ１＜ＷＬ２＜ＷＬ３）という３つの異なる水位のいずれかにすることができるようになっている。計３本の処理水排出管１２（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）には、例えば、それぞれにバルブ（不図示）が直接または間接的に取り付けられており、当該バルブを閉から開にすることで、対応する処理水排出管１２（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）のうちの１本を用いて回分式曝気槽１を槽外部と連通させる。

【0023】

回分式曝気槽１は、例えば直方体形状の槽であり、複数の散気装置１ａは、例えば、回分式曝気槽１内の底部のうちの片側のみに配置される。これにより、散気装置１ａから回分式曝気槽１内に空気が吹き込まれると、槽内に旋回流が発生する。

【0024】

処理水排出管１２（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）からの処理水の排出は、自然流下（水頭差）によりなされ、汚泥引抜管１３からの余剰汚泥の引き抜き（送泥）はポンプによりなされる。

【0025】

（排水処理設備の運転方法（排水処理方法））
以下、図２，３を参照しつつ回分式曝気槽１の運転方法（排水処理方法）について説明する。

【0026】

＜排水導入工程＞
図２中の排水導入工程と記載した部分を参照されたい。原水供給管１１から回分式曝気槽１内に有機性排水（原水）を流入させる。このとき、散気装置１ａは停止した状態であり、回分式曝気槽１内に空気（酸素）は供給されない。回分式曝気槽１内には好気性グラニュール状汚泥（粒状の好気性微生物汚泥）を含む微生物汚泥が存在しており（回分式曝気槽１内の下部のハッチング部分）、回分式曝気槽１内は無酸素状態となっている。有機性排水と微生物汚泥とを無酸素性状態で混合して、微生物汚泥の粒状化を促進させる。有機性排水（原水）の流入により発生する流れで、有機性排水と微生物汚泥とは混合される。なお、有機性排水と微生物汚泥とを混合する方法については特に限定されることはなく、有機性排水の導入による水流、撹拌翼を有する撹拌機、水中ポンプ式撹拌機、窒素等の不活性ガスによる間欠曝気等で、有機性排水と微生物汚泥とは撹拌・混合される。有機性排水を槽の底部から流入させる場合は有機性排水の導入により微生物汚泥と接触するため、撹拌機による攪拌や間欠曝気による混合等は必要ない。

【0027】

なお、上記した排水導入工程、ならびに後述する曝気工程、静置工程、および排出工程が回分式曝気槽１内で繰り返し実施されることで、好気性グラニュール状汚泥の生成およびその粒状化が進み、好気性グラニュール状汚泥の量が増えていく。これにより、回分式曝気槽１内の微生物汚泥中の好気性グラニュール状汚泥の比率が大きくなっていく。

【0028】

＜曝気工程＞
回分式曝気槽１内への原水の流入を止めるとともに散気装置１ａを動作させて、当該散気装置１ａからの空気により有機性排水と微生物汚泥との混合液を曝気する。好気性グラニュール状汚泥は、例えば旋回流によって攪拌され、これにより、好気性グラニュール状汚泥がさらに生成するとともに、その粒状化が促進される。

【0029】

＜静置工程＞
次に、図２中の静置工程と記載した部分に示すように、所定の時間が経過したら散気装置１ａによる曝気を停止して、回分式曝気槽１内の汚泥を沈める。

【0030】

＜排出工程＞
その後、当初は、計３本の処理水排出管１２（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）のうちの第１処理水排出管１２ａから処理水（有機物が除去された排水）を槽外部へ排出する。これにより、回分式曝気槽１内の水位は、ＷＬ１となり、その後、再び排水導入工程に戻る。なお、処理水は、例えば殺菌設備を経て放流される。処理水の一部は処理場内で利用されたりもする。

【0031】

ここで、排水導入工程、曝気工程、静置工程、および排出工程で構成される上記した一連の工程を繰り返していくと、槽内の汚泥の量が増加していき、槽内の汚泥界面レベルＳＬが徐々に上昇していく。図３中の右側の図に符号を付して示すように、槽内の汚泥界面レベルＳＬと、第１処理水排出管１２ａの管底レベル、すなわち、図２中の排出工程と記載した部分に示す一つ前の排出工程における最終の水位レベルＷＬ１との差Δｈが、例えば５００ｍｍ以下となったら（または、５００ｍｍとなった時点で）、一つ前の排出工程における最終の水位レベルＷＬ１よりも高い水位レベルＷＬ２までしか処理水を排出しないように（水位レベルＷＬ２で処理水の排出をとめるように）、排出工程で選択する処理水排出口（処理水排出管１２）を、一段高い位置の第２処理水排出管１２ｂとする。こうすると、図３中の左側の図に示すように、排出工程後の水位はＷＬ２（＞ＷＬ１）となる。

【0032】

なお、上記した差Δｈが、５００ｍｍ以下とならない間は、第１処理水排出管１２ａを用いて処理水を排出する。

【0033】

また、図示を省略するが、槽内の汚泥界面レベルＳＬがさらに上昇して、当該汚泥界面レベルＳＬと、第２処理水排出管１２ｂの管底レベル、すなわち、一つ前の排出工程における最終の水位レベルＷＬ２との差が、例えば５００ｍｍ以下となったら（または、５００ｍｍとなった時点で）、一つ前の排出工程における最終の水位レベルＷＬ２よりも高い水位レベルＷＬ３（図１参照）までしか処理水を排出しないように（水位レベルＷＬ３で処理水の排出をとめるように）、排出工程で選択する処理水排出口（処理水排出管１２）を、さらに一段高い位置の第３処理水排出管１２ｃとする。なお、汚泥界面レベルＳＬと第２処理水排出管１２ｂの管底レベルとの差が、５００ｍｍ以下とならない間は、第２処理水排出管１２ｂを用いて処理水を排出する。

【0034】

その後は、例えば、槽内の汚泥界面レベルＳＬが、第３処理水排出管１２ｃの管底レベルを超えないように、すなわち、排出工程において、選択されている第３処理水排出管１２ｃから処理水とともに汚泥が流出しないように、汚泥引抜管１３から汚泥を引き抜いて、槽内の汚泥量を調整する。なお、汚泥引抜管１３から引き抜かれた汚泥は、余剰汚泥として濃縮設備、脱水設備などへ送られる。

【0035】

なお、槽内の汚泥界面レベルＳＬが、第２処理水排出管１２ｂの管底レベルを超えないように、汚泥引抜管１３から汚泥を引き抜いて、槽内の汚泥量を調整してもよい。

【0036】

上記した方法によると、一連の工程（サイクル）が繰り返されるのにつれて、好気性グラニュール状汚泥を含む槽内の汚泥量が増えていくので、曝気工程において槽内のＭＬＳＳ（Mixed liquor suspended solids）は上昇していく。すなわち、好気性グラニュール状汚泥を含む槽内の汚泥濃度が高まっていく。また、一連の工程が繰り返されるのにつれて、槽内の水位（排出工程終了時の水位）が上がっていくので、１サイクル当りの槽内への排水導入量（排水導入工程で槽内に供給される排水（原水）の供給量）は減少していく。これにより、好気性グラニュール状汚泥を含む槽内の汚泥への１サイクル当りのＢＯＤ（Biochemical oxygen demand）負荷、およびその変動幅が従来よりも小さくなっていく。１サイクル当りのＢＯＤ負荷が小さくなり、且つその変動幅が小さくなることで、槽内において安定した好気性グラニュール状汚泥の維持が可能となる。好気性グラニュール状汚泥の維持が安定することで、糸状菌の発生を防止することができる。

【0037】

また、槽内のＭＬＳＳに対するＢＯＤ負荷が小さいと汚泥が発生しにくいということや、槽内の微生物汚泥中の好気性グラニュール状汚泥の比率が大きくなっていくことで、槽内の汚泥が高濃度で保持され、余剰汚泥の発生量を抑制することもできる。さらには、ＳＳ（Suspended solids）の後段への流出量を抑制することができるという効果もある。

【0038】

なお、１サイクル当りの排水処理量は減少するが、処理量減少に合わせて１サイクル当りの曝気時間を減少させることができるので、トータルの排水処理量は従来と変わらないものとすることができる。

【0039】

ここで、上記した、汚泥界面レベルＳＬと一つ前の排出工程における最終の水位レベルとの差Δｈに基づいて、処理水排出口を選択することに加えて、またはこれに代えて、一つ前の排出工程により排出された処理水のＳＳが、２００ｍｇ／Ｌ以上、望ましくは１００ｍｇ／Ｌ以上となったら（または、２００ｍｇ／Ｌあるいは１００ｍｇ／Ｌとなった時点で）、一つ前の排出工程における最終の水位レベルよりも高い水位レベルで、次の排出工程において処理水の排出をとめるようにすることが好ましい。これによると、処理水のＳＳを測定するので、ＳＳの後段への流出量を抑制することができるとともに、ＳＳの後段への流出量を監視することができる。

【0040】

（変形例）
前記した実施形態では、汚泥界面レベルＳＬと、第１処理水排出管１２ａの管底レベル（または第２処理水排出管１２ｂの管底レベル）、すなわち、一つ前の排出工程における最終の水位レベルとの差が、５００ｍｍ以下となったら（または、５００ｍｍとなった時点で）、一段階、処理水の排出高さを上げたが、一段階、処理水の排出高さを上げる閾値である上記差は、５００ｍｍに限られることはない。

【0041】

前記した実施形態では、排出工程において、一つ前の排出工程により排出された処理水のＳＳが、２００ｍｇ／Ｌ以上、望ましくは１００ｍｇ／Ｌ以上となったら（または、２００ｍｇ／Ｌあるいは１００ｍｇ／Ｌとなった時点で）、一段階、処理水の排出高さを上げる例を示したが、一段階、処理水の排出高さを上げる閾値である上記ＳＳ濃度は、２００ｍｇ／Ｌ、１００ｍｇ／Ｌに限られることはない。

【0042】

回分式曝気槽１に関し、曝気工程において槽内に旋回流が発生する例を記載したが、全面曝気方式の回分式曝気槽であってもよい。

【0043】

前記した実施形態では、計３本の処理水排出管１２（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）としたが、処理水排出管は複数本であればよい。すなわち、処理水排出口は、３つではなく２つ以上であればよい。

【0044】

吸込口または吐出口の高さを変更することができる構造の処理水排出管であれば、処理水排出管は１本のみであってもよい。すなわち、処理水排出口を可変式とすれば、処理水排出口は１つだけであってもよい。

【0045】

処理水排出管を、処理水排出管１２ａの１本のみとし、ポンプによる動力で処理水を排出するようにしてもよい。水位ＷＬ２、ＷＬ３で処理水の排出をとめる場合は、その水位でポンプを停止させ、処理水排出管１２ａに直接または間接的に取り付けたバルブを開から閉にすれば、水位ＷＬ２、ＷＬ３で処理水の排出をとめることができる。処理水の排出は、水位計を設置して目標とする水位となるようにポンプやバルブを自動運転するようにしてもよく、また、手動運転としてもよい。

【0046】

処理水排出口として「管」を用いることに代えて、排出トラフなどの溝形状の流路を処理水排出口として用いてもよい。

【0047】

前記した実施形態では、１つの槽で排水導入工程、曝気工程、静置工程、排出工程を順に行う回分式処理としているが、これに代えて、排水導入工程を実施する槽、曝気工程を実施する槽、静置工程と排水工程を実施する槽を設けて各工程を同時並行で行う連続式処理としてもよい。この場合、静置工程と排水工程を実施する槽に複数の処理水排出口、または可変式の処理水排水口を設ける。

【0048】

その他に、当業者が想定できる範囲で種々の変更を行えることは勿論である。

【符号の説明】

【0049】

１：回分式曝気槽
１ａ：散気装置
１１：原水供給管
１２：処理水排出管（処理水排出口）
１２ａ：第１処理水排出管（処理水排出口）
１２ｂ：第２処理水排出管（処理水排出口）
１２ｃ：第３処理水排出管（処理水排出口）
１３：汚泥引抜管
１０１：排水処理設備

【図1】

【図2】

【図3】