(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022042385
(43)【公開日】2022-03-14
(54)【発明の名称】有機性排水の処理方法及び有機性排水の処理装置
(51)【国際特許分類】
C02F 3/02 20060101AFI20220307BHJP
C02F 3/08 20060101ALI20220307BHJP
【ＦＩ】
C02F3/02 Z
C02F3/08 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2020147800
(22)【出願日】2020-09-02
(71)【出願人】
【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】山本 太一
(72)【発明者】
【氏名】油井 啓徳
(72)【発明者】
【氏名】長谷部 吉昭
【テーマコード（参考）】
4D003
【Ｆターム（参考）】
4D003AA01
4D003AA14
4D003AB02
4D003BA02
4D003BA03
4D003CA02
4D003CA03
4D003DA29
4D003EA14
4D003EA18
4D003EA19
4D003EA20
4D003FA04
4D003FA05
(57)【要約】
【課題】担体を用いて有機性排水を生物処理する有機性排水の処理方法において、余剰汚泥の発生量を抑え、且つＢＯＤ除去速度の大幅な低下を抑制する。
【解決手段】本開示は、担体４４を備える反応槽１２により、好気条件で有機性排水を生物処理する有機性排水の処理方法であって、反応槽１２に流入する前記有機性排水のＢＯＤ：窒素の重量比が１００：１以上であり、反応槽１２内の溶解性窒素濃度が５ｍｇ／Ｌ以下に維持されるように、前記有機性排水に窒素源を添加し、且つ反応槽１２内の溶解性リン濃度を０．１ｍｇ／Ｌ以上に維持して、前記生物処理を行うことを特徴とする。
【選択図】図１
【解決手段】本開示は、担体４４を備える反応槽１２により、好気条件で有機性排水を生物処理する有機性排水の処理方法であって、反応槽１２に流入する前記有機性排水のＢＯＤ：窒素の重量比が１００：１以上であり、反応槽１２内の溶解性窒素濃度が５ｍｇ／Ｌ以下に維持されるように、前記有機性排水に窒素源を添加し、且つ反応槽１２内の溶解性リン濃度を０．１ｍｇ／Ｌ以上に維持して、前記生物処理を行うことを特徴とする。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
担体を備える反応槽により、好気条件で有機性排水を生物処理する有機性排水の処理方法であって、
前記反応槽に流入する前記有機性排水のＢＯＤ：窒素の重量比が１００：１以上であり、前記反応槽内の溶解性窒素濃度が５ｍｇ／Ｌ以下に維持されるように、前記有機性排水に窒素源を添加し、且つ前記反応槽内の溶解性リン濃度を０．１ｍｇ／Ｌ以上に維持して、前記生物処理を行うことを特徴とする有機性排水の処理方法。
前記反応槽に流入する前記有機性排水のＢＯＤ：窒素の重量比が１００：１以上であり、前記反応槽内の溶解性窒素濃度が５ｍｇ／Ｌ以下に維持されるように、前記有機性排水に窒素源を添加し、且つ前記反応槽内の溶解性リン濃度を０．１ｍｇ／Ｌ以上に維持して、前記生物処理を行うことを特徴とする有機性排水の処理方法。
【請求項2】
前記反応槽は、直列２段以上の反応槽から構成され、直列２段以上の反応槽のうちの少なくとも１つの反応槽において、前記反応槽に流入する前記有機性排水のＢＯＤ：窒素の重量比が１００：１以上であり、前記反応槽内の溶解性窒素濃度が５ｍｇ／Ｌ以下に維持されるように、前記有機性排水に窒素源を添加し、且つ前記反応槽内の溶解性リン濃度を０．１ｍｇ／Ｌ以上に維持して、前記生物処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の有機性排水の処理方法。
【請求項3】
前記反応槽は流動床式反応槽であり、前記反応槽のＢＯＤ容積負荷は１．５ｋｇ／ｍ３／ｄａｙ以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機性排水の処理方法。
【請求項4】
担体を備える反応槽により、好気条件で有機性排水を生物処理する有機性排水の処理装置であって、
前記反応槽に流入する前記有機性排水のＢＯＤ：窒素の重量比が１００：１以上であり、前記反応槽内の溶解性窒素濃度が５ｍｇ／Ｌ以下に維持されるように、前記有機性排水に窒素源を添加し、且つ前記反応槽内の溶解性リン濃度を０．１ｍｇ／Ｌ以上に維持して、前記生物処理を行うことを特徴とする有機性排水の処理装置。
前記反応槽に流入する前記有機性排水のＢＯＤ：窒素の重量比が１００：１以上であり、前記反応槽内の溶解性窒素濃度が５ｍｇ／Ｌ以下に維持されるように、前記有機性排水に窒素源を添加し、且つ前記反応槽内の溶解性リン濃度を０．１ｍｇ／Ｌ以上に維持して、前記生物処理を行うことを特徴とする有機性排水の処理装置。
【請求項5】
前記反応槽は、直列２段以上の反応槽から構成され、直列２段以上の反応槽のうちの少なくとも１つの反応槽において、前記反応槽に流入する前記有機性排水のＢＯＤ：窒素の重量比が１００：１以上であり、前記反応槽内の溶解性窒素濃度が５ｍｇ／Ｌ以下に維持されるように、前記有機性排水に窒素源を添加し、且つ前記反応槽内の溶解性リン濃度を０．１ｍｇ／Ｌ以上に維持して、前記生物処理を行うことを特徴とする請求項４に記載の有機性排水の処理装置。
【請求項6】
前記反応槽は流動床式反応槽であり、前記反応槽のＢＯＤ容積負荷は１．５ｋｇ／ｍ３／ｄａｙ以上であることを特徴とする請求項４又は５に記載の有機性排水の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、有機性排水の処理方法及び有機性排水の処理装置に関する。
【背景技術】
【0002】
有機性排水の処理には一般的に活性汚泥法が用いられているが、ＢＯＤ容積負荷は０．５～１．０ｋｇ/ｍ３/ｄａｙ程度であるため、広い敷地面積が必要である。一方、担体を用いた生物処理法は、ＢＯＤ容積負荷１．５ｋｇ/ｍ３/ｄａｙ以上の高負荷化が可能で、敷地面積を削減することが出来る。
【0003】
例えば、特許文献１には、ＢＯＤに対する窒素およびリンの量が、ＢＯＤ：窒素：リンの重量比で１００：５：１よりも少ない有機性排水を処理する担体を用いた生物処理法において、原水中の窒素およびリンの量が、重量比でＢＯＤ：窒素：リンが１００：５：１以上になるように、不足する窒素および／またはリンを原水に添加する一方で、担体の容積負荷に対する菌体数を計測し、担体の菌体数がほぼ一定値になった後、原水に添加される窒素および／またはリンの量を、ＢＯＤ：窒素：リンの重量比で１００：２．５：０．５以下に減少させる処理方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２００１－１４９９７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、担体を用いた生物処理法では、余剰汚泥の発生量が多いことが問題となっている。また、余剰汚泥の発生量を抑えようとすると、ＢＯＤ除去速度が大幅に低下することも問題となっている。
【0006】
そこで、本開示の目的は、担体を用いて有機性排水を生物処理する有機性排水の処理方法及び処理装置において、余剰汚泥の発生量を抑え、且つＢＯＤ除去速度の大幅な低下を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本開示は、担体を備える反応槽により、好気条件で有機性排水を生物処理する有機性排水の処理方法であって、前記反応槽に流入する前記有機性排水のＢＯＤ：窒素の重量比が１００：１以上であり、前記反応槽内の溶解性窒素濃度が５ｍｇ／Ｌ以下に維持されるように、前記有機性排水に窒素源を添加し、且つ前記反応槽内の溶解性リン濃度を０．１ｍｇ／Ｌ以上に維持して、前記生物処理を行うことを特徴とする。
【0008】
また、前記有機性排水の処理方法において、前記反応槽は、直列２段以上の反応槽から構成され、直列２段以上の反応槽のうちの少なくとも１つの反応槽において、前記反応槽に流入する前記有機性排水のＢＯＤ：窒素の重量比が１００：１以上であり、前記反応槽内の溶解性窒素濃度が５ｍｇ／Ｌ以下に維持されるように、前記有機性排水に窒素源を添加し、且つ前記反応槽内の溶解性リン濃度を０．１ｍｇ／Ｌ以上に維持して、前記生物処理を行うことが好ましい。なお、本開示において、有機性排水のＢＯＤ：窒素の重量比が１００：１以上とは、有機性排水のＢＯＤ１００重量部に対して窒素が１重量部以上を意味している。
【0009】
また、前記有機性排水の処理方法において、前記反応槽は流動床式反応槽であり、前記反応槽のＢＯＤ容積負荷は１．５ｋｇ／ｍ３／ｄａｙ以上であることが好ましい。
【0010】
また、本開示は、担体を備える反応槽により、好気条件で有機性排水を生物処理する有機性排水の処理装置であって、前記反応槽に流入する前記有機性排水のＢＯＤ：窒素の重量比が１００：１以上であり、前記反応槽内の溶解性窒素濃度が５ｍｇ／Ｌ以下に維持されるように、前記有機性排水に窒素源を添加し、且つ前記反応槽内の溶解性リン濃度を０．１ｍｇ／Ｌ以上に維持して、前記生物処理を行うことを特徴とする。
【0011】
また、前記有機性排水の処理装置において、前記反応槽は、直列２段以上の反応槽から構成され、直列２段以上の反応槽のうちの少なくとも１つの反応槽において、前記反応槽に流入する前記有機性排水のＢＯＤ：窒素の重量比が１００：１以上であり、前記反応槽内の溶解性窒素濃度が５ｍｇ／Ｌ以下に維持されるように、前記有機性排水に窒素源を添加し、且つ前記反応槽内の溶解性リン濃度を０．１ｍｇ／Ｌ以上に維持して、前記生物処理を行うことが好ましい。
【0012】
また、前記有機性排水の処理装置において、前記反応槽は流動床式反応槽であり、前記反応槽のＢＯＤ容積負荷は１．５ｋｇ／ｍ３／ｄａｙ以上であることが好ましい。
【発明の効果】
【0013】
本開示によれば、担体を用いて有機性排水を生物処理する有機性排水の処理方法及び処理装置において、余剰汚泥の発生量を抑え、且つＢＯＤ除去速度の大幅な低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【発明を実施するための形態】
【0015】
本開示の実施の形態について以下説明する。本実施形態は本開示を実施する一例であって、本開示は本実施形態に限定されるものではない。
【0016】
図１は、本実施形態に係る有機性排水の処理装置の構成の一例を示す模式図である。図１に示す処理装置１は、原水槽１０、反応槽１２、処理水槽１４、制御装置１６、原水ポンプ１８、検出器２０ａ，２０ｂ、流入ライン２２、処理水ライン２４を備える。また、図１に示す処理装置１は、反応槽１２に窒素源を供給する窒素源供給装置、反応槽１２にリン源を供給するリン源供給装置を備える。図１に示す窒素源供給装置は、塩化アンモニウム等の窒素源を収容する窒素源タンク２６、窒素源添加ライン２８、及び窒素源添加ライン２８に設置される窒素源添加ポンプ３０を備える。図１に示すリン源供給装置は、リン酸等のリン源を収容するリン源タンク３２、リン源添加ライン３４、及びリン源添加ライン３４に設置されるリン源添加ポンプ３６を備える。
【0017】
原水槽１０の原水出口には流入ライン２２の一端が接続され、反応槽１２の入口には流入ライン２２の他端が接続されている。流入ライン２２には原水ポンプ１８が設置されている。また、流入ライン２２には窒素源添加ライン２８の一端が接続され、窒素源タンク２６には窒素源添加ライン２８の他端が接続されている。また、流入ライン２２には、リン源添加ライン３４の一端が接続され、リン源タンク３２にはリン源添加ライン３４の他端が接続されている。反応槽１２の出口には処理水ライン２４の一端が接続され、処理水槽１４の入口には処理水ライン２４の他端が接続されている。制御装置１６と、各ポンプ及び各検出器とはそれぞれ、例えば電気的に接続されている。
【0018】
反応槽１２内には、微生物を保持した担体４４が充填されている。担体４４は、特に限定されるものではないが、例えば、プラスチック製担体、スポンジ状担体、ゲル状担体等が挙げられる。
【0019】
反応槽１２内の底部には、曝気装置４６が設置されている。曝気装置４６には、例えば、不図示のブロアが接続され、ブロアから供給される空気が、曝気装置４６から反応槽１２内に供給される。
【0020】
反応槽１２には、検出器２０ａ，２０ｂが設置されている。検出器２０ａは、反応槽１２内の溶解性窒素濃度を検出する装置である。また、検出器２０ｂは、反応槽１２内の溶解性リン濃度を検出する装置である。検出器２０ａ，２０ｂは、処理水槽１４又は処理水ライン２４に設置されてもよい。そして、検出器２０ａ，２０ｂにより測定された処理水の溶解性窒素濃度や溶解性リン濃度を反応槽１２内の溶解性窒素濃度や溶解性リン濃度としてもよい。なお、溶解性窒素は、例えば、窒素源供給装置から供給された窒素源由来の窒素、排水中に当初から含まれていたアンモニア態窒素、硝酸態窒素、亜硝酸態窒素等である。また、溶解性リンは、例えば、リン源供給装置から供給されたリン源由来のリン、排水中に当初から含まれていたリン化合物等である。
【0021】
制御装置１６は、例えば、プログラムを演算するＣＰＵ、プログラムや演算結果を記憶するＲＯＭおよびＲＡＭから構成されるマイクロコンピュータと電子回路等で構成され、ＲＯＭ等に記憶された所定のプログラムを読み出し、当該プログラムを実行して、処理装置１の動作を制御する。例えば、制御装置１６は、原水ポンプ１８の稼働・停止を制御する。また、例えば、有機性排水中のＢＯＤや検出器２０ａにより検出された溶解性窒素濃度等に基づいて、窒素源添加ポンプ３０の稼働・停止を制御する。また、例えば、制御装置１６は、検出器２０ｂにより検出された溶解性リン濃度等に基づいて、リン源添加ポンプ３６の稼働・停止を制御する。
【0022】
次に、図１に示す処理装置１の動作について説明する。処理装置１で処理される有機性排水、すなわち原水槽１０内に投入される有機性排水は、有機性排水のＢＯＤ：窒素の重量比が１００：１未満の有機性排水である。
【0023】
制御装置１６により、原水ポンプ１８が稼働されると、原水槽１０内の有機性排水が流入ライン２２を通り、反応槽１２に供給される。そして、曝気装置４６から空気が反応槽１２に供給され、好気条件で、反応槽１２内で有機性排水中の有機物が、担体４４に付着した微生物等により生物処理される（生物処理工程）。反応槽１２で処理された処理水は、処理水ライン２４を通り処理水槽１４に供給される。
【0024】
ところで、有機性排水中のリンや窒素は、反応槽１２内の微生物の栄養源として、微生物の細胞内に取り込まれる。したがって、反応槽１２内の微生物の増殖、ひいては有機物の分解を促進する等の点で、有機性排水にリン源や窒素源を添加することが好ましい。ただし、本発明者らが鋭意検討したところ、有機物の分解に伴う余剰汚泥の発生量は、反応槽１２内の溶解性窒素濃度及び溶解性リン濃度に依存することを見出した。そこで、更なる検討を重ねたところ、ＢＯＤ除去速度の大幅な低下を抑制する点で、有機性排水のＢＯＤ：窒素の重量比が１００：１以上となるように有機性排水に窒素源を添加する必要はあるが、窒素源を添加し過ぎると、余剰汚泥の発生量増加に繋がるため、反応槽１２内の溶解性窒素濃度が５ｍｇ／Ｌ以下に維持されるように、好ましくは３ｍｇ／Ｌ以下に維持されるように、有機性排水に窒素源を添加することで、余剰汚泥の発生量を抑えることができることを見出した。一方、反応槽１２内の溶解性リン濃度が枯渇状態であると、微生物の生合成が制限され、窒素の消費量が低下するため、反応槽１２内の溶解性窒素濃度を５ｍｇ／Ｌ以下に維持することが困難となる。そこで、本発明者らが鋭意検討したところ、反応槽１２内の溶解性窒素濃度を５ｍｇ／Ｌ以下に安定して維持するには、反応槽１２内の溶解性リン濃度を０．１ｍｇ／Ｌ以上に維持すること、好ましくは０．５ｍｇ／Ｌ以上に維持することが必要であることを見出した。以下に、溶解性窒素濃度及び溶解性リン濃度の制御例について説明する。
【0025】
図１に示す処理装置１では、制御装置１６により、窒素源添加ポンプ３０を稼働して、窒素源を反応槽１２内に導入する。この際、制御装置１６は、有機性排水のＢＯＤ、有機性排水のＢＯＤ：窒素の重量比が１００：１以上の範囲で予め規定された規定重量比から、窒素源の供給量を算出し、算出した供給量の窒素源が反応槽１２内に供給されるように、窒素源添加ポンプ３０を制御する。有機性排水のＢＯＤの測定は、例えば、ＪＩＳ Ｋ０１０２に規定される方法に従って行われる。当該方法によるＢＯＤの測定は時間が掛かるため、処理装置１の運転前に予め行うことが望ましい。また、例えば、有機性排水のＴＯＣを検出し、検出したＴＯＣからＢＯＤを推定してもよい。ＴＯＣは速やかに測定できるため、ＴＯＣからＢＯＤを推定する方法により、処理装置１を運転しながら、随時、有機性排水のＢＯＤを求めることができる。測定したＢＯＤは、窒素源の供給量算出のために、制御装置１６に記憶される。また、必要に応じて、有機性排水の窒素量を測定してもよい。測定した窒素量は、窒素源の供給量算出のために、制御装置１６に記憶される。
【0026】
そして、制御装置１６は、検出器２０ａにより測定された溶解性窒素濃度が、５ｍｇ／Ｌ以下であれば、例えば、上記算出した窒素源の供給量が維持されるように、窒素源添加ポンプ３０を制御する、また、制御装置１６は、検出器２０ａにより測定された溶解性窒素濃度が、５ｍｇ／Ｌを超える場合には、窒素源添加ポンプ３０の出力を制限し、有機性排水のＢＯＤ：窒素の重量比が１００：１以上の範囲で、窒素源の供給量を低減する。
【0027】
また、有機性排水中のリン濃度が低く、検出器２０ｂにより測定された溶解性リン濃度が０．１ｍｇ／Ｌ未満の場合には、制御装置１６は、リン源添加ポンプ３６を稼働させ、リン源を反応槽１２内に導入する。また、有機性排水中のリン濃度が高く、検出器２０ｂにより測定された溶解性リン濃度が０．１ｍｇ／Ｌを超えるような場合であっても、リン源添加ポンプ３６を稼働させ、リン源を反応槽１２内に導入してもよい。ただし、放流基準等を考慮すれば、反応槽１２内の溶解性リン濃度の上限は８ｍｇ／Ｌ以下に維持することが好ましく、４ｍｇ／Ｌ以下に維持することがより好ましい。
【0028】
反応槽１２内の溶解性リン濃度及び溶解性窒素濃度は、検出器によるオンライン分析が望ましいが、検出器を設置しない場合には、作業者によるマニュアル分析でもよい。
【0029】
また、例えば、検出器２０ｂを原水槽１０に設置し、有機性排水の溶解性リン濃度から、反応槽１２内の溶解性リン濃度を推定してもよい。この場合、例えば、予め実験等により、有機性排水の溶解性リン濃度と反応槽１２内の溶解性リン濃度の相関を示すマップ（或いは式やテーブル等）を作成し、これを制御装置１６に記憶させる。そして、制御装置１６は、検出器２０ｂにより測定された有機性排水の溶解性リン濃度を上記マップ等に当てはめて、反応槽１２内の溶解性リン濃度を推定する。制御装置１６は、推定した反応槽１２内の溶解性リン濃度が０．１ｍｇ／Ｌ未満の場合には、リン源添加ポンプ３６を稼働させ、リン源を反応槽１２に導入する。
【0030】
また、例えば、検出器２０ａを原水槽１０に設置し、有機性排水の溶解性窒素濃度等から、反応槽１２内の溶解性窒素濃度を推定してもよい。この場合、例えば、予め実験等により、有機性排水の溶解性窒素濃度と反応槽１２内の溶解性窒素濃度の相関を示すマップ（或いは式やテーブル等）を作成し、これを制御装置１６に記憶させる。そして、制御装置１６は、検出器２０ａにより測定された有機性排水の溶解性窒素濃度と、有機性排水のＢＯＤ：窒素の重量比が１００：１以上の範囲で設定された窒素源の供給量から求められる溶解性窒素濃度との和を、上記マップ等に当てはめて、反応槽１２内の溶解性窒素濃度を推定する。制御装置１６は、推定した反応槽１２内の溶解性窒素濃度が５ｍｇ／Ｌを超える場合には、窒素源添加ポンプ３０の出力を制限し、有機性排水のＢＯＤ：窒素の重量比が１００：１以上の範囲で、窒素源の供給量を低減する。
【0031】
図２は、本実施形態に係る有機性排水の処理装置の構成の他の一例を示す模式図である。図２の処理装置２において、図１の処理装置１と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。図２の処理装置２は、第１反応槽１２ａ及び第２反応槽１２ｂを有する反応槽群を備える。反応槽群は、第１反応槽１２ａを前段とし、第２反応槽１２ｂを後段として、第１反応槽１２ａ及び第２反応槽１２ｂを直列配置した構成となっている。なお、反応槽群は、反応槽を３段以上に直列配置した構成でもよい。
【0032】
原水槽１０の原水出口には流入ライン２２ａの一端が接続され、第１反応槽１２ａの入口には流入ライン２２ａの他端が接続されている。第１反応槽１２ａの出口には流入ライン２２ｂの一端が接続され、第２反応槽１２ｂの入口には流入ライン２２ｂの他端が接続されている。第２反応槽１２ｂの出口には処理水ライン２４の一端が接続され、処理水槽１４の入口には処理水ライン２４の他端が接続されている。また、流入ライン２２ａには、窒素源添加ライン２８ａの一端が接続され、窒素源タンク２６ａには窒素源添加ライン２８ａの他端が接続されている。また、流入ライン２２ａには、リン源添加ライン３４ａの一端が接続され、リン源タンク３２ａにはリン源添加ライン３４ａの他端が接続されている。また、流入ライン２２ｂには、窒素源添加ライン２８ｂの一端が接続され、窒素源タンク２６ｂには窒素源添加ライン２８ｂの他端が接続されている。また、流入ライン２２ｂには、リン源添加ライン３４ｂの一端が接続され、リン源タンク３２ｂにはリン源添加ライン３４ｂの他端が接続されている。
【0033】
次に、図２に示す処理装置２の動作について説明する。
【0034】
制御装置１６により、原水ポンプ１８が稼働され、原水槽１０内の有機性排水が流入ライン２２ａを通り、第１反応槽１２ａに供給される。そして、曝気装置４６から空気が第１反応槽１２ａに供給され、好気条件で、第１反応槽１２ａ内で有機性排水中の有機物が、担体４４に付着した微生物等により生物処理される（第１生物処理工程）。第１反応槽１２ａで処理された第１処理水は、流入ライン２２ｂを通り、第２反応槽１２ｂに供給される。そして、曝気装置４６から空気が第２反応槽１２ｂに供給され、好気条件で、第２反応槽１２ｂ内で第１処理水中の有機物が、担体４４に付着した微生物等により生物処理される（第２生物処理工程）。第２反応槽１２ｂで処理された処理水は、処理水ライン２４を通り処理水槽１４に供給される。
【0035】
ここで、反応槽が２段以上で構成されている場合には、そのうちの少なくとも１つの反応槽において、反応槽に流入する有機性排水のＢＯＤ：窒素の重量比が１００：１以上であり、反応槽内の溶解性窒素濃度が５ｍｇ／Ｌ以下に維持されるように、好ましくは３ｍｇ／Ｌ以下に維持されるように、有機性排水に窒素源を添加し、且つ反応槽内の溶解性リン濃度を０．１ｍｇ／Ｌ以上に維持すること、好ましくは０．５ｍｇ／Ｌ以上に維持すればよい。これにより、余剰汚泥の発生量を抑え、ＢＯＤ除去速度の大幅な低下を抑制できる。なお、反応槽が２段以上で構成されている場合には、１段目の反応槽に流入する有機性排水のＢＯＤ：窒素の重量比が１００：１以上であり、１段目の反応槽内の溶解性窒素濃度が５ｍｇ／Ｌ以下に維持されるように、有機性排水に窒素源を添加し、１段目の反応槽内の溶解性リン濃度を０．１ｍｇ／Ｌ以上に維持することが好ましい。この場合、１段目の反応槽で有機物の大半が除去されて、２段目の反応槽内で除去する有機物は少なくなるため、２段目以降の反応槽で、溶解性窒素濃度を５ｍｇ／Ｌ以下にする制御を行わなくても、システム全体での余剰汚泥量を抑えることができる。
【0036】
以下、本実施形態の処理装置の運転条件等を説明する。
【0037】
反応槽内のｐＨは、微生物の育成等の点から、例えば、弱酸性～弱アルカリ性に調整されることが好ましく、ｐＨ６～８の範囲に調整されることがより好ましい。
【0038】
反応槽内の溶存酸素濃度は、例えば、０．５ ｍｇ／Ｌ以上であることが好ましく、１ ｍｇ／Ｌ以上であることがより好ましい。
【0039】
反応槽の後段には、固液分離装置を設置してもよい。特に、処理水を河川放流する場合には、反応槽の後段に固液分離装置を設置することが好ましい。固液分離装置は、従来公知の装置等であり、例えば、沈澱池、加圧浮上装置、除濁膜装置、ＭＢＲ等が挙げられる。
【0040】
反応槽は、担体が流動しない固定床式、担体が流動する流動床式のいずれでもよい。流動床式は原水のショートパスがおきにくい、メンテナンス性に優れる、導入コストが低い等といったメリットがある。
【0041】
また、反応槽のＢＯＤ容積負荷（反応槽群の場合は全反応槽のＢＯＤ容積負荷）は、１．５ｋｇ／ｍ３／ｄａｙ以上が好ましく、２．０ｋｇ／ｍ３／ｄａｙ以上がより好ましい。
【0042】
窒素源としては、窒素化合物であれば特に制限はないが、例えば、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、リン酸水素二アンモニウム、尿素等が挙げられる。工場で発生した余剰の廃硫酸アンモニウム等も適用可能である。
【0043】
リン源としては、リン酸及びリン化合物であれば特に制限はないが、例えば、リン酸二カリウム、リン酸二ナトリウム、リン酸一カリウム、リン酸一ナトリウム、リン酸アンモニウム等が挙げられる。
【0044】
窒素源やリン源以外の栄養塩及び微量元素を原水中に添加してもよく、例えば、カルシウム、マグネシウム、鉄、銅、亜鉛、マンガン等が挙げられる。
【0045】
担体は、例えば、プラスチック製担体、スポンジ状担体、ゲル状担体等が挙げられるが、これらの中では、コストや耐久性の点で、スポンジ状担体が好ましい。
【0046】
担体のセル数（細孔の数）は、生物処理の処理速度を向上させる点で、好ましくは３０個/２５ｍｍ以上であり、より好ましくは３０個/２５ｍｍ以上、１００個/２５ｍｍ以下であり、さらに好ましくは４０個/２５ｍｍ以上、１００個/２５ｍｍ以下であり、特に好ましくは４６個/２５ｍｍ以上、１００個/２５ｍｍ以下である。担体のセル数は、例えば、ＪＩＳ Ｋ ６５４００－１（附属書１）に基づいて求められる。
【0047】
担体の表面積は、生物処理の処理速度を向上させる点で、好ましくは３０００ｍ２/ｍ３以上であり、より好ましくは３５００ｍ２/ｍ３以上であり、さらに好ましくは４０００ｍ２/ｍ３以上であり、特に好ましくは４５００ｍ２/ｍ３以上である。担体の表面積の上限は、セル数や担体の大きさ等を考慮して決めればよく、特に制限はない。
【0048】
担体の生物付着量は、生物処理の処理速度を向上させる点で、５００ｍｇ/Ｌ以上であることが好ましく、１０００ｍｇ/Ｌ以上であることがより好ましい。担体の生物付着量は多ければ多い方がよく、特に上限はないが、上限は、例えば、５０００ｍｇ/Ｌである。
【0049】
担体の形状は、特に限定されず、立方体状等の四角体状、粒状、球状、ペレット状、円筒状、繊維状、フィルム状等が挙げられる。
【0050】
担体の大きさは、特に限定されず、反応槽の大きさや担体の形状等に応じて、適宜設定されればよく、例えば、立方体状であれば、一辺の長さが３～２０ｍｍの範囲が好ましく、球状であれば、径が０．５～２０ｍｍ程度の範囲が好ましい。担体の大きさは、ノギスまたはマイクロスコープ等を用いて測定することができる。
【0051】
担体の比重は、反応槽内部で流動状態を形成するために、少なくとも１．０より大きく、真比重として、１．１以上、または見かけ比重として、１．０１以上のものが好ましい。
【0052】
反応槽への担体の投入量は、反応槽の容積に対して１０～７０％の範囲が好ましい。担体の投入量が反応槽の容積に対して１０％未満であると反応速度が小さくなる場合があり、７０％を超えると担体が流動しにくくなり、長期運転において汚泥による閉塞等で原水がショートパスし処理水質が悪くなる場合がある。
【実施例0053】
以下、実施例および比較例を挙げ、本開示をより具体的に詳細に説明するが、本開示は、以下の実施例に限定されるものではない。
【0054】
下記に示す試験条件で、単一の反応槽に、イソプロピルアルコール含有排水を通水し、生物処理を行った。
【0055】
＜試験条件＞
反応槽の容積：２Ｌ
担体：疎水性ポリウレタン製のスポンジ担体
担体充填率：嵩体積として２０％充填
滞留時間：６時間
イソプロピルアルコール含有排水：ＢＯＤが約８００ｍｇ／Ｌ、Ｎが２ｍｇ／Ｌ以下、Ｐが０．１ｍｇ／Ｌ以下
ＢＯＤ容積負荷：約３．２ｋｇ／ｍ３／ｄａｙ
水温：約２０℃
槽内ＤＯ：２ｍｇ／Ｌ以上
槽内ｐＨ：６．５～８．０
反応槽の容積：２Ｌ
担体：疎水性ポリウレタン製のスポンジ担体
担体充填率：嵩体積として２０％充填
滞留時間：６時間
イソプロピルアルコール含有排水：ＢＯＤが約８００ｍｇ／Ｌ、Ｎが２ｍｇ／Ｌ以下、Ｐが０．１ｍｇ／Ｌ以下
ＢＯＤ容積負荷：約３．２ｋｇ／ｍ３／ｄａｙ
水温：約２０℃
槽内ＤＯ：２ｍｇ／Ｌ以上
槽内ｐＨ：６．５～８．０
【0056】
＜比較例１＞
イソプロピルアルコール含有排水に塩化アンモニウムとリン酸を添加し、Ｎ濃度５７ｍｇ／Ｌ、Ｐ濃度９．９ｍｇ／Ｌ、ＢＯＤ：Ｎ：Ｐ＝１００：７．１：１．２として、反応槽へ流入させ、生物処理を行ったところ、反応槽内の溶解性窒素濃度は２６ｍｇ/Ｌ、溶解性リン濃度は５．５ｍｇ/Ｌとなった。その結果、除去ＢＯＤあたりの汚泥生成率は３２％、ＢＯＤ除去速度は２．９ｋｇ／ｍ３／ｄａｙであった。
イソプロピルアルコール含有排水に塩化アンモニウムとリン酸を添加し、Ｎ濃度５７ｍｇ／Ｌ、Ｐ濃度９．９ｍｇ／Ｌ、ＢＯＤ：Ｎ：Ｐ＝１００：７．１：１．２として、反応槽へ流入させ、生物処理を行ったところ、反応槽内の溶解性窒素濃度は２６ｍｇ/Ｌ、溶解性リン濃度は５．５ｍｇ/Ｌとなった。その結果、除去ＢＯＤあたりの汚泥生成率は３２％、ＢＯＤ除去速度は２．９ｋｇ／ｍ３／ｄａｙであった。
【0057】
＜実施例１＞
イソプロピルアルコール含有排水に塩化アンモニウムとリン酸を添加し、Ｎ濃度８．３ｍｇ／Ｌ、Ｐ濃度６．５ｍｇ／Ｌ、ＢＯＤ：Ｎ：Ｐ＝１００：１．０：０．８１として、反応槽へ流入させ、生物処理を行ったところ、反応槽内の溶解性窒素濃度は２．６ｍｇ／Ｌ（アンモニア性窒素濃度０．４ｍｇ／Ｌ）となり、溶解性リン濃度は５．３ｍｇ／Ｌとなった。その結果、除去ＢＯＤあたりの汚泥生成率は２１～２６％（平均２４％）、ＢＯＤ除去速度は２．１ｋｇ／ｍ３／ｄａｙであった。
イソプロピルアルコール含有排水に塩化アンモニウムとリン酸を添加し、Ｎ濃度８．３ｍｇ／Ｌ、Ｐ濃度６．５ｍｇ／Ｌ、ＢＯＤ：Ｎ：Ｐ＝１００：１．０：０．８１として、反応槽へ流入させ、生物処理を行ったところ、反応槽内の溶解性窒素濃度は２．６ｍｇ／Ｌ（アンモニア性窒素濃度０．４ｍｇ／Ｌ）となり、溶解性リン濃度は５．３ｍｇ／Ｌとなった。その結果、除去ＢＯＤあたりの汚泥生成率は２１～２６％（平均２４％）、ＢＯＤ除去速度は２．１ｋｇ／ｍ３／ｄａｙであった。
【0058】
＜実施例２＞
イソプロピルアルコール含有排水に塩化アンモニウムとリン酸を添加し、Ｎ濃度１５ｍｇ／Ｌ、Ｐ濃度６．９ｍｇ／Ｌ、ＢＯＤ：Ｎ：Ｐ＝１００：１．９：０．８６として、反応槽へ流入させ、生物処理を行ったところ、反応槽内の溶解性窒素濃度は１．０ｍｇ／Ｌ（アンモニア性窒素濃度０．２ｍｇ／Ｌ）となり、溶解性リン濃度は３．６ｍｇ／Ｌとなった。その結果、除去ＢＯＤあたりの汚泥生成率は１９～２６％（平均２３％）、ＢＯＤ除去速度は２．４ｋｇ／ｍ３／ｄａｙであった。
イソプロピルアルコール含有排水に塩化アンモニウムとリン酸を添加し、Ｎ濃度１５ｍｇ／Ｌ、Ｐ濃度６．９ｍｇ／Ｌ、ＢＯＤ：Ｎ：Ｐ＝１００：１．９：０．８６として、反応槽へ流入させ、生物処理を行ったところ、反応槽内の溶解性窒素濃度は１．０ｍｇ／Ｌ（アンモニア性窒素濃度０．２ｍｇ／Ｌ）となり、溶解性リン濃度は３．６ｍｇ／Ｌとなった。その結果、除去ＢＯＤあたりの汚泥生成率は１９～２６％（平均２３％）、ＢＯＤ除去速度は２．４ｋｇ／ｍ３／ｄａｙであった。
【0059】
＜比較例２＞
イソプロピルアルコール含有排水にリン酸を添加し、Ｎ濃度１．４ｍｇ／Ｌ、Ｐ濃度６．７ｍｇ／Ｌ、ＢＯＤ：Ｎ：Ｐ＝１００：０．１８：０．８４として、反応槽へ流入させ、生物処理を行ったところ、反応槽内の溶解性窒素濃度は１．６ｍｇ／Ｌとなり、溶解性リン濃度は６．５ｍｇ／Ｌとなった。その結果、除去ＢＯＤあたりの汚泥生成率は１９～３９％（平均２９％）、ＢＯＤ除去速度は１．３ｋｇ／ｍ３／ｄａｙであった。
イソプロピルアルコール含有排水にリン酸を添加し、Ｎ濃度１．４ｍｇ／Ｌ、Ｐ濃度６．７ｍｇ／Ｌ、ＢＯＤ：Ｎ：Ｐ＝１００：０．１８：０．８４として、反応槽へ流入させ、生物処理を行ったところ、反応槽内の溶解性窒素濃度は１．６ｍｇ／Ｌとなり、溶解性リン濃度は６．５ｍｇ／Ｌとなった。その結果、除去ＢＯＤあたりの汚泥生成率は１９～３９％（平均２９％）、ＢＯＤ除去速度は１．３ｋｇ／ｍ３／ｄａｙであった。
【0060】
実施例及び比較例の結果から、反応槽に流入する有機性排水のＢＯＤ：窒素の重量比が１００：１以上であり、反応槽内の溶解性窒素濃度が５ｍｇ／Ｌ以下に維持されるように、有機性排水に窒素源を添加し、且つ反応槽内の溶解性リン濃度を０．１ｍｇ／Ｌ以上に維持して、生物処理を行うことで、余剰汚泥の発生量を抑え、ＢＯＤ除去速度の大幅な低下を抑制することができると言える。
【符号の説明】
【0061】
１，２ 処理装置、１０ 原水槽、１２ 反応槽、１２ａ 第１反応槽、１２ｂ 第２反応槽、１４ 処理水槽、１６ 制御装置、１８ 原水ポンプ、２０ａ，２０ｂ 検出器、２２，２２ａ，２２ｂ 流入ライン、２４ 処理水ライン、２６，２６ａ，２６ｂ 窒素源タンク、２８，２８ａ，２８ｂ 窒素源添加ライン、３０，３０ａ，３０ｂ 窒素源添加ポンプ、３２，３２ａ，３２ｂ リン源タンク、３４，３４ａ，３４ｂ リン源添加ライン、３６，３６ａ，３６ｂ リン源添加ポンプ、４４ 担体、４６ 曝気装置。
【図1】
【図2】
