特許 7228487 有機性廃水の処理方法及び有機性廃水の処理装置

(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】

(24)【登録日】2023-02-15

(45)【発行日】2023-02-24

(54)【発明の名称】有機性廃水の処理方法及び有機性廃水の処理装置

(51)【国際特許分類】

   C02F 3/12 20230101AFI20230216BHJP

【ＦＩ】

C02F3/12 B

C02F3/12 A

C02F3/12 H

C02F3/12 F

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2019131426

(22)【出願日】2019-07-16

(65)【公開番号】P2021013915

(43)【公開日】2021-02-12

【審査請求日】2021-11-10

(73)【特許権者】

【識別番号】591030651

【氏名又は名称】水ｉｎｇ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000523

【氏名又は名称】アクシス国際弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】葛 甬生

(72)【発明者】

【氏名】楠本 勝子

【審査官】山崎 直也

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－０６９４８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－１４１８０２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０２Ｆ ３／１２

Ｃ０２Ｆ １１／００－１１／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

有機物を含む原水を好気性処理槽内で好気的に処理して好気性処理液を得る好気性処理と、
前記好気性処理液を固液分離して処理水と分離汚泥とを得る固液分離処理と、
前記分離汚泥の一部を第１返送汚泥として引き抜いて前記好気性処理槽へ返送する第１返送処理と、
前記第１返送汚泥を引き抜いた後の前記分離汚泥の少なくとも一部を第２返送汚泥とし、前記第２返送汚泥を分解可能な微小動物を含む汚泥培養槽内に、前記第１返送汚泥の汚泥流量の２～３０流量％となるように供給し、前記汚泥培養槽内のＨＲＴが前記好気性処理槽のＨＲＴに対して０．１５～６倍となるように溶存酸素濃度１ｍｇ／Ｌ以上で曝気処理した後に、前記曝気処理後の前記微小動物を含む汚泥培養液を前記好気性処理槽へ返送する第２返送処理と
を含む有機性廃水の処理方法。

【請求項2】

前記好気性処理が、
前記原水を高負荷処理槽内で処理して高負荷処理液を得る高負荷処理と、
前記高負荷処理槽で得られる高負荷処理液を低負荷処理槽において前記高負荷処理槽の負荷条件よりも低い負荷条件で処理する低負荷処理と
を少なくとも含み、
前記第１返送処理が、
前記第１返送汚泥を少なくとも前記低負荷処理槽へ返送することを含み、
前記第２返送処理が、
前記第２返送汚泥を前記低負荷処理槽へ返送するとともに、前記汚泥培養槽のＨＲＴが前記低負荷処理槽のＨＲＴに対して０．１５～６倍となるように、溶存酸素濃度（ＤＯ）１ｍｇ／Ｌ以上、水温２０℃以上で曝気処理することを含む請求項１に記載の有機性廃水の処理方法。

【請求項3】

前記汚泥培養槽を２段以上直列に配置することを含む請求項１または２に記載の有機性廃水の処理方法。

【請求項4】

前記第１返送汚泥に対する前記第２返送汚泥の流量比を測定することと、
前記流量比が３０流量％を超える場合に前記第２返送汚泥の流量を低減させ、前記流量比が２流量％を下回る場合に前記第２返送汚泥の流量を増加させるように調整することを含む請求項１～３のいずれか１項に記載の有機性廃水の処理方法。

【請求項5】

前記好気性処理槽内及び前記汚泥培養液の少なくともいずれかに担体を添加することを含む請求項１～４のいずれか１項に記載の有機性廃水の処理方法。

【請求項6】

有機物を含む原水を好気的に処理して好気性処理液を得る好気性処理槽と、
前記好気性処理液を固液分離して処理水と分離汚泥とを得る固液分離槽と、
前記分離汚泥の一部を第１返送汚泥として引き抜いて前記好気性処理槽へ返送する第１返送手段と、
前記分離汚泥を分解可能な微小動物を含み、第１返送汚泥を引き抜いた後の前記分離汚泥の少なくとも一部を第２返送汚泥とし、前記第１返送汚泥の汚泥流量の２～３０流量％となるように供給して汚泥培養槽内のＨＲＴが前記好気性処理槽のＨＲＴに対して０．１５～６倍となるように溶存酸素濃度１ｍｇ／Ｌ以上で曝気処理する汚泥培養槽と、
前記曝気処理後の前記微小動物を含む汚泥培養液を前記汚泥培養槽から前記好気性処理槽へ返送する第２返送手段と
を備える有機性廃水の処理装置。

【請求項7】

前記原水の流量を測定する原水測定手段と、
前記第１返送汚泥の流量を測定する第１返送汚泥測定手段と、
前記第２返送汚泥の流量を測定する第２返送汚泥測定手段と、
少なくとも前記原水の流量変動が生じた場合に、前記第１返送汚泥に対する前記第２返送汚泥の流量比を測定し、前記流量比が３０流量％を超える場合に前記第２返送汚泥の流量を低減させ、前記流量比が２流量％を下回る場合に前記第２返送汚泥の流量を増加させるように制御する制御手段と
を備える請求項６に記載の有機性廃水の処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、有機性廃水の処理方法及び有機性廃水の処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）の高い有機性廃水処理としては一般的に活性汚泥処理が用いられる場合が多い。活性汚泥処理は維持管理が容易でありランニングコストが低い。活性汚泥処理は流入原水中のＢＯＤの安定除去が可能であり、常時良好な処理水質が得られる等の利点もある。そのため、活性汚泥処理は生活廃水、工場廃水等の種々の有機性廃水処理に多く用いられている。

【0003】

しかしながら、活性汚泥処理ではＢＯＤ除去に伴う余剰汚泥が発生することが知られている。特にＢＯＤ濃度の高い排水は余剰汚泥の発生量も多くなるため、余剰汚泥の処分に伴うコストの処理全体に占める比率が高くなってきており、余剰汚泥の削減が大きな課題となってきている。

【0004】

余剰汚泥の削減方法としては、高負荷及び低負荷を組み合わせた多段処理を行う方法がある。例えば、前段の高負荷槽となる第１生物処理槽で分散菌を発生させ、後段の低負荷槽となる第２生物処理槽で原生動物や後生動物の分散菌の捕食を利用して汚泥減容を行う食物連鎖による汚泥減容化方法が開示されている（特開２０１０－６９４８２号公報）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１０－６９４８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１に記載される生物処理方法には、処理効率向上と余剰汚泥の発生量の低減を図るために第１生物処理槽と第２生物処理槽のＢＯＤ負荷及びｐＨを所定の範囲内に制御する必要があることが記載されている。この点、原水の性状が比較的安定している場合には、各生物処理槽のＢＯＤ負荷及びｐＨを制御することは比較的容易である。

【0007】

しかしながら、何らかの原因により原水に大きな濃度変動が生じると、生物処理槽のＢＯＤ負荷及びｐＨを制御することが難しくなり、第１の生物処理槽での分散菌の発生が不安定となる場合がある。その結果、分散菌捕食による食物連鎖の汚泥減容化の効果が十分に得られなくなる。また、原水の性状変動により、第１の生物処理槽で分散菌が発生しすぎて、第２の生物処理槽に分散菌が残留すると、処理水質の悪化を招くリスクがある。特許文献１には、第１、第２生物処理槽へ汚泥を返送することについても一応記載があるが、汚泥の返送比率及びいずれの生物処理槽に汚泥を返送するかについては適宜設定できるとの記載があるだけで具体的な提案はなく、原水の性状変動を考慮した設計もなされていない。

【0008】

上記課題を鑑み、本発明は、原水の性状変動が生じても常時安定した処理水質を維持でき、余剰汚泥の発生量の低減が可能な有機性廃水の処理方法及び有機性廃水の処理装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決するために本発明者らが鋭意検討した結果、原水の性状変動に大きく影響を受けることなく常時安定した処理水質を維持しながら余剰汚泥の発生量を低減するためには、好気性処理槽内に流入する原水中の有機物を分解する細菌と、この細菌を捕食する微生物とをバランス良く共存させることが重要であり、そのためには、余剰汚泥を処理して好気性処理槽へと返送する汚泥培養槽の処理条件を、好気性処理槽の処理条件との関係において、一定の関係を有するように制御することが有効であることを見出した。

【0010】

以上の知見を基礎として完成した本発明の実施の形態に係る有機性廃水の処理方法は一側面において、有機物を含む原水を好気性処理槽内で好気的に処理して好気性処理液を得る好気性処理と、好気性処理液を固液分離して処理水と分離汚泥とを得る固液分離処理と、分離汚泥の一部を第１返送汚泥として引き抜いて好気性処理槽へ返送する第１返送処理と、第１返送汚泥を引き抜いた後の分離汚泥の少なくとも一部を第２返送汚泥とし、第２返送汚泥を分解可能な微小動物を含む汚泥培養槽内に、第１返送汚泥の汚泥流量の２～３０流量％となる第２返送汚泥を供給し、汚泥培養槽内の水理学的滞留時間（ＨＲＴ）が好気性処理槽のＨＲＴに対して０．１５～６倍となるように曝気処理した後に、曝気処理後の微小動物を含む汚泥培養液を好気性処理槽へ返送する第２返送処理とを含む。

【0011】

本発明の実施の形態に係る有機性廃水の処理方法は一実施態様において、好気性処理が、原水を高負荷処理槽内で処理して高負荷処理液を得る高負荷処理と、高負荷処理槽で得られる高負荷処理液を低負荷処理槽において高負荷処理槽の負荷条件よりも低い負荷条件で処理する低負荷処理とを少なくとも含み、第１返送処理が、第１返送汚泥を少なくとも低負荷処理槽へ返送することを含み、第２返送処理が、第２返送汚泥を低負荷処理槽へ返送するとともに、汚泥培養槽のＨＲＴが低負荷処理槽のＨＲＴに対して０．１５～６倍となるように、溶存酸素濃度（ＤＯ）１ｍｇ／Ｌ以上、水温２０℃以上で曝気処理することを含む。

【0012】

本発明の実施の形態に係る有機性廃水の処理方法は別の一実施態様において、汚泥培養槽を２段以上直列に配置することを含む。

【0013】

本発明の実施の形態に係る有機性廃水の処理方法は更に別の一実施態様において、第１返送汚泥に対する第２返送汚泥の流量比を測定することと、流量比が３０流量％を超える場合に第２返送汚泥の流量を低減させ、流量比が２流量％を下回る場合に第２返送汚泥の流量を増加させるように調整することを含む。

【0014】

本発明の実施の形態に係る有機性廃水の処理方法は更に別の一実施態様において、好気性処理槽内及び汚泥培養液の少なくともいずれかに担体を添加することを含む。

【0015】

本発明の実施の形態に係る有機性廃水の処理装置は一側面において、有機物を含む原水を好気的に処理して好気性処理液を得る好気性処理槽と、好気性処理液を固液分離して処理水と分離汚泥とを得る固液分離槽と、分離汚泥の一部を第１返送汚泥として引き抜いて好気性処理槽へ返送する第１返送手段と、分離汚泥を分解可能な微小動物を含み、第１返送汚泥を引き抜いた後の分離汚泥の少なくとも一部を第２返送汚泥とし、第１返送汚泥の汚泥流量の２～３０流量％となる第２返送汚泥を供給して汚泥培養槽内のＨＲＴが好気性処理槽のＨＲＴに対して０．１５～６倍となるように曝気処理する汚泥培養槽と、曝気処理後の微小動物を含む汚泥培養液を汚泥培養槽から好気性処理槽へ返送する第２返送手段とを備える。

【0016】

本発明の実施の形態に係る有機性廃水の処理装置は一実施態様において、原水の流量を測定する原水測定手段と、第１返送汚泥の流量を測定する第１返送汚泥測定手段と、第２返送汚泥の流量を測定する第２返送汚泥測定手段と、少なくとも原水の流量変動が生じた場合に、第１返送汚泥に対する第２返送汚泥の流量比を測定し、流量比が３０流量％を超える場合に第２返送汚泥の流量を低減させ、流量比が２流量％を下回る場合に第２返送汚泥の流量を増加させるように制御する制御手段とを備える。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、原水の性状変動が生じても常時安定した処理水質を維持でき、余剰汚泥の発生量の低減が可能な有機性廃水の処理方法及び有機性廃水の処理装置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】第１の実施の形態に係る有機性廃水の処理フローを表す概略図である。

【図2】第２の実施の形態に係る有機性廃水の処理フローを表す概略図である。

【図3】第３の実施の形態に係る有機性廃水の処理フローを表す概略図である。

【図4】汚泥培養槽の処理条件を変更する際の処理フローを表すフローチャートである。

【図5】従来の有機性廃水の処理フローを表す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであってこの発明の技術的思想は構成部品の構造、配置等を下記のものに特定するものではない。

【0020】

（第１の実施の形態）
本発明の実施の形態に係る有機性廃水の処理装置は、図１に示すように、原水を好気的に処理して好気性処理液を得る好気性処理槽１と、好気性処理液を固液分離して処理水と分離汚泥とを得る固液分離槽２と、分離汚泥の一部を第１返送汚泥として引き抜いて好気性処理槽へ返送する第１返送手段３と、第１返送汚泥を引き抜いた後の分離汚泥の少なくとも一部を第２返送汚泥とし、第２返送汚泥を供給して曝気処理する汚泥培養槽４と、曝気処理後の微小動物を含む汚泥培養液を汚泥培養槽４から好気性処理槽１へ返送する第２返送手段５とを備える。

【0021】

原水としては、生活廃水、下水、食品工場、化学工場、パルプ工場などの有機物を含有する種々の有機性廃水が用いられる。好気性処理槽１としては、好気性処理槽内に流入する原水中の有機物（ＢＯＤ）を分解可能な細菌、細菌を捕食する微生物等を含む活性汚泥が内部に収容され、曝気により原水を好適に処理して好気性処理液を得る装置であれば特に限定されないが、例えば、曝気槽が利用できる。原水の処理効率を向上させるために複数の好気性処理槽１を直列又は並列にして多段処理を行ってもよい。

【0022】

好気性処理槽１で処理された好気性処理液は、固液分離槽２へ供給され、固液分離槽２内において、処理水と分離汚泥とに分離される。分離汚泥の一部は、第一返送汚泥として、配管等で構成された第１返送手段３を介して好気性処理槽１へ返送される。第２返送手段５は、第１返送汚泥が引き抜かれた後の残りの余剰汚泥のうち、第１返送汚泥に対して予め設定された汚泥量を第２返送汚泥として汚泥培養槽へ供給する。分離汚泥の残部は余剰汚泥として系外へ排出される。

【0023】

汚泥培養槽４は、固液分離槽２で分離された分離汚泥を分解可能なアブラミミズ等の微小動物を含み、第１返送汚泥の汚泥流量の２～３０流量％となる第２返送汚泥を供給して汚泥培養槽４内のＨＲＴが好気性処理槽１のＨＲＴに対して０．１５～６倍となるように曝気処理する処理槽である。汚泥培養槽４内に収容されたアブラミミズ等の微小動物が第２返送汚泥を捕食することにより、余剰汚泥の発生量が著しく減少する。

【0024】

汚泥培養槽４では、アブラミミズ等の微小動物を増殖させるのに重要な水温、ＤＯ、ＨＲＴの諸条件を適切に維持することが極めて重要である。特に、原水の濃度、水温、流量等の変動を考慮した有機性廃水の処理を行うためには、汚泥培養処理液の返送先である好気性処理槽１との処理条件との関係において一定の条件を満たすように汚泥培養槽４の処理条件を調節することが重要である。

【0025】

汚泥培養槽４の役割としては、汚泥培養槽４で増殖させた微小動物によって汚泥培養槽４内の汚泥を捕食させて汚泥減容化を図ることにある。しかしながら、それ以上に、汚泥培養槽４で増殖させた微小動物を、有機物分解除去の主たる反応槽である好気性処理槽１に送り込んで、送り込んだ先の好気性処理槽１で汚泥を捕食させて余剰汚泥の増殖を抑制することもまた、常時安定した処理水質を維持でき、且つ余剰汚泥の発生量の低減可能とする点において特に重要である。

【0026】

その際、汚泥培養槽４のＨＲＴが好気性処理槽１のＨＲＴに対して過少となり、特にその比が０．１５を下回る場合には、汚泥培養槽４内での処理が不足しすぎて、汚泥培養槽４において微小動物が十分増殖しない場合がある。また、たとえ汚泥培養槽４単独のＨＲＴが十分であったとしても、好気性処理槽１のＨＲＴが長すぎると、汚泥培養槽４から送り込んだ微小動物が、好気性処理槽１における他の微生物によって淘汰されてしまい、系全体として一定の微生物量を維持することが困難となる。

【0027】

一方で、汚泥培養槽４のＨＲＴが好気性処理槽１のＨＲＴに対して過大となり、特にその比が６を超えると、汚泥培養槽４の容積が増大し、設備コストの増大につながる。更にこの場合、処理系内微生物量の比率が高くなり、処理水質の不安定化を招く要因となる。

【0028】

汚泥培養槽４単独でみた場合の槽容量及びＨＲＴが適正であったとしても、好気性処理槽１のＨＲＴが短すぎると、汚泥培養槽４から送り込んだ微小動物が好気性処理槽１でも過剰に維持されてしまう。微小動物が多いと一見、汚泥減容が進んで良いように思われがちであるが、微小動物が多すぎると本来の水処理に必要な量の微生物まで捕食されてしまい、好気性処理槽１の微生物バランスが崩れて処理水質が悪化してしまう。即ち、汚泥培養槽４の処理条件を、好気性処理槽１の処理条件とのバランスにおいて適正に決定することが極めて重要であるといえる。

【0029】

このようなＨＲＴのバランスを考慮した上で汚泥培養槽４に供給する第２返送汚泥の汚泥量（汚泥流量）と第１返送汚泥の汚泥量（汚泥流量）とのバランスを考慮することもまた重要である。第２返送汚泥の汚泥流量が第１返送汚泥に対して少なすぎて、特に、第１汚泥の汚泥流量の２流量％を下回ってしまうと、系全体の汚泥が汚泥培養槽４を通過する割合が低すぎて、余剰汚泥の低減効果が得られる十分な微小動物を汚泥培養槽４内に維持することができない場合がある。

【0030】

一方で、第２返送汚泥の汚泥流量が第１返送汚泥の汚泥流量に対して多すぎる、特に、３０流量％を上回ってしまうと、系全体の微小動物の割合が多くなりすぎ、その結果、水処理に必要な細菌及び微生物が減ってしまい、処理水質を良好に維持できない場合がある。また、第２返送汚泥の汚泥流量が高すぎると、汚泥培養槽４のＨＲＴを適切に維持するためには容積を大きくせざるを得ず、装置のコスト高につながってしまう。

【0031】

本実施形態では、好気性処理槽１のＨＲＴに対する汚泥培養槽４内のＨＲＴの比（汚泥培養槽ＨＲＴ／好気性処理槽ＨＲＴ）は、０．３～６倍となるように調整することがより好ましく、更に好ましくは０．３～３倍である。第２返送汚泥は、汚泥培養槽ＨＲＴ／好気性処理槽ＨＲＴが０．１５～３倍の場合に、第１の返送汚泥の汚泥流量に対して３～３０流量％程度、より好ましくは４～１５流量％程度、汚泥培養槽４へ返送することが好ましい。汚泥培養槽ＨＲＴ／好気性処理槽ＨＲＴが３倍を超えて６倍以下の場合には、第１の返送汚泥の汚泥流量に対して２～１０流量％程度、汚泥培養槽４へ返送することが好ましい。このように汚泥培養槽４と好気性処理槽１の処理条件を調整することで、汚泥培養槽４内に収容されるアブラミミズ等の微小動物の安定増殖が可能となる。

【0032】

汚泥培養槽４へ供給される第２返送汚泥は、浮遊物質（ＭＬＳＳ）濃度が高いほど、供給する汚泥容量を少なくでき、汚泥培養槽４の容量をコンパクト化しながら必要なＨＲＴを確保することができ、高い汚泥減容効果が得られる。第２返送汚泥のＭＬＳＳは、６０００ｍｇ／Ｌ以上であることが好ましく、更に好ましくは８０００～１５０００ｍｇ／Ｌ以上である。

【0033】

汚泥培養槽４内でアブラミミズ等の微小動物を好気性処理槽１の返送に際してより安定的かつ確実に増殖させるためには、溶存酸素濃度（ＤＯ）を１ｍｇ／Ｌ以上とすることが好ましく、より好ましくは２～５ｍｇ／Ｌである。ＤＯが高いほどアブラミミズ等の微小動物が増殖しやすく、活性汚泥を十分に捕食し、高い汚泥減容効果が得られる。

【0034】

ＤＯ値は、好気性処理槽１の運転条件として調整してもよいが、汚泥培養槽４では好気性処理槽１よりも更にＤＯを厳密に制御することで、より好ましい微小動物の増殖効果及び高い汚泥減容効果が得られる。そのため、好気性処理槽１でＤＯ調整をするか否かにかかわらず、ＤＯ制御装置等を用いて汚泥培養槽４のＤＯ調整をすることが好ましい。

【0035】

汚泥培養槽４の水温は２０℃以上とすることが好ましく、より好ましくは２０～３５℃である。汚泥培養槽４の水温が高いほどアブラミミズ等の微小動物が増殖しやすく、微小動物が活性汚泥を十分に捕食できるため汚泥減容効果も高くなる。処理水温域は、好気性処理槽１の運転条件として調整してもよいが、汚泥培養槽４の水温域を調整する方が、より高い微小動物の増殖効果及び汚泥減容効果が得られる。例えば、汚泥培養槽４に水温制御装置を配置して、水温を２０℃以上となるように制御することが好ましい。

【0036】

汚泥培養槽４には少量の原水を流入させてもよいが、但し、原水中の未分解の有機物が汚泥培養槽４に残留すると微小動物の増殖に影響する場合があるため、原水を汚泥培養槽４中に流入させる場合には、流入原水量を厳密に制御する必要がある。汚泥培養槽４と好気性処理槽１のＤＯ、水温、ＨＲＴが適切な範囲で制御されていたとしても、原水を流入させる汚泥培養槽４の方が、汚泥培養槽４には原水を流入させない場合に比べて微小動物の増殖効果と汚泥減容効果の両者のバランスをとることが難しくなるためである。

【0037】

汚泥培養槽４は、２段以上直列に配置することが好ましい。汚泥培養槽４を２段以上直列に配置した場合、第２返送汚泥中に未分解の有機物が残留していても、前段の汚泥培養槽４で分解されることから、後段の汚泥培養槽４がアブラミミズ等の微小動物にとって好ましい増殖環境となる。これにより、微小動物をより安定して増殖でき、これにより余剰汚泥の系外への排出量を少なくしながらより効率の良い処理を行うことができる。

【0038】

汚泥培養槽４の汚泥はなるべく有機物が残存しない環境におく方が微小動物の増殖及び活性化に有利であるため、第２返送汚泥の返送の際には、好気性処理槽１のうち、比較的ＢＯＤの残留が少ない下流側部分に流入させることが好ましい。即ち、汚泥培養槽４から好気性処理槽１へと供給される第２返送汚泥は、第１返送汚泥の返送位置よりも下流の位置となるように返送位置が定められることが好ましい。好気性処理槽１が一槽の場合は、第２返送汚泥は好気性処理槽１の処理後半部に流入させることが好ましい。好気性処理槽１が多段の場合は、汚泥培養槽４からの第２返送汚泥の少なくとも一部を２段目以降の好気性処理槽１に流入させることが好ましい。

【0039】

好気性処理槽１は活性汚泥方式を採用することが可能であるが、微生物担体を投入した流動担体方式としても同様な汚泥減容効果が得られる。

【0040】

微生物担体として、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリアクリルアミド、光硬化性樹脂等の合成高分子、カラギーナン、アルギン酸ソーダ等の高分子を用いたゲル担体、ポリエチレンやポリウレタン、ポリポロピレン等からなる流動担体が挙げられる。

【0041】

担体の形状としては球形、四角形、円筒形の何れも使用可能であり、その有効径は好気性処理槽１の出口に設けられるスクリーンより安定して分離できる３～１０ｍｍが好ましい。担体比重は曝気状態において均一に流動可能となる１．０１～１．０５であるものが好ましい。また、担体充填量は生物反応槽に対し、均一に混合流動可能となる、５～３０Ｖ／Ｖ％、好ましくは１０～２０Ｖ／Ｖ％とすることが効果的である。

【0042】

（処理方法）
第１の実施の形態に係る有機性廃水の処理方法は、まず、原水を好気性処理槽１内へ供給し、好気性処理槽１において原水を好気的に処理する。好気性処理槽１では、以下に限定されないが、例えば、ＨＲＴが０．５～１．５日、ＤＯが１．０～４．０ｍｇ／Ｌ、ＭＬＳＳ２５００～５０００として原水を好気的に処理して好気性処理液を得る。好気性処理液は、固液分離により処理水と分離汚泥とに分離する。

【0043】

余剰汚泥の一部は第１返送汚泥として好気性処理槽１へ返送する。汚泥培養槽４には、第１返送汚泥の汚泥流量に対して２～３０流量％となる第２返送汚泥を供給する。汚泥培養槽４では典型的にはＤＯが１ｍｇ／Ｌ以上、ＨＲＴが好気性処理槽１のＨＲＴに対して０．１５～６倍となるように曝気処理が行われて、曝気処理後の微小動物を含む汚泥培養液が汚泥培養槽４から好気性処理槽１へと送られる。

【0044】

本発明の第１の実施の形態に係る有機性廃水の処理装置及び処理方法によれば、第２返送汚泥を分解可能な微小動物を含む汚泥培養槽４内に、第１返送汚泥の汚泥流量の２～３０流量％となる第２返送汚泥を供給し、汚泥培養槽４内のＨＲＴが好気性処理槽１のＨＲＴに対して０．１５～６倍となるように曝気処理した後に、曝気処理後の微小動物を含む汚泥培養液を好気性処理槽１へ返送する第２返送処理を行う。これにより、ＢＯＤを除去する活性汚泥と活性汚泥を捕食する微小動物を一定量、かつ、それぞれが活性の高い状態で好気性処理槽１内に維持することができる。また、ＢＯＤを除去する活性汚泥が常に一定量、高活性で好気性処理槽１内に維持されるため、原水の流量・濃度変動によってＢＯＤ負荷が変動しても安定した好気性処理が可能である。ＢＯＤの除去量によって余剰汚泥の発生量も変動するが、本発明の第１の実施の形態に係る有機性廃水の処理装置及び処理方法によれば、活性汚泥を捕食する微小動物も一定量、高活性で維持されているため、原水の流量・濃度変動によって余剰汚泥の発生量が変動しても安定した汚泥減容が可能となる。その結果、原水の性状変動が生じても好気性処理槽１内における処理を安定化することができ、常時安定した処理水質を維持しながら余剰汚泥の発生量の低減が可能となる。

【0045】

（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態に係る有機性廃水の処理装置は、図２に示すように、好気性処理を行う処理槽として原水を高負荷処理槽内で処理して高負荷処理液を得る高負荷処理槽１ａと、高負荷処理槽１ａで得られる高負荷処理液を高負荷処理槽１ａの負荷条件よりも低い負荷条件で処理する低負荷処理槽１ｂとを含む。

【0046】

第１返送手段３は、第１の返送汚泥を少なくとも低負荷処理槽１ｂへ返送する。第１返送手段３は、第１の返送汚泥を必要に応じて更に高負荷処理槽１ａへ返送してもよい。第２返送手段５は、第２返送汚泥を低負荷処理槽１ｂへ返送する。汚泥培養槽４内のＨＲＴは、低負荷処理槽１ｂのＨＲＴに対して０．１５～６倍となるように調整され、汚泥培養槽４は、溶存酸素量（ＤＯ）１ｍｇ／Ｌ以上、水温２０℃以上で曝気処理される。他は第１の実施の形態に係る有機性廃水の処理装置と同様であるので記載を省略する。

【0047】

高負荷処理槽１ａでは、原水中のＢＯＤ（有機成分）の約５０％以上を酸化分解するための処理が行われ、高負荷処理液が得られる。例えば、高負荷処理槽１ａのＢＯＤ負荷条件を、１～１０ｋｇ－ＢＯＤ／ｍ³／ｄとし、より具体的には３．０～８．０ｋｇ－ＢＯＤ／ｍ³／ｄ、更に具体的には３．０～５．０ｋｇ－ＢＯＤ／ｍ³／ｄとする。高負荷処理槽１ａでは、活性汚泥の共存下で、ＤＯ１．０ｍｇ／Ｌ以上で曝気処理することにより、原水中のＢＯＤが酸化除去される。高負荷処理槽１ａ内に第１の実施の形態で説明した微生物担体を収容してもよい。

【0048】

低負荷処理槽１ｂ内には高負荷処理槽１ａで処理された高負荷処理液が供給され、アブラミミズ等の微小動物の捕食により高負荷処理液中の汚泥を減容化処理するとともに高負荷処理液中のＴ－Ｎ（全窒素）を除去することを目的とした処理が行われる。例えば、低負荷処理槽１ｂのＢＯＤ負荷条件を、０．０５～１．５ｋｇ－ＢＯＤ／ｍ³／ｄとし、より具体的には０．１～１．２ｋｇ－ＢＯＤ／ｍ³／ｄ、更に具体的には０．１～１．０ｋｇ－ＢＯＤ／ｍ³／ｄとする。低負荷処理槽１ｂ内においても第１の実施の形態で説明した微生物担体を収容してもよい。

【0049】

（処理方法）
第２の実施の形態に係る有機性廃水の処理方法は、まず、原水を高負荷処理槽１ａへ供給し、高負荷処理槽１ａ内において例えばＢＯＤ負荷条件２～２０ｋｇ－ＢＯＤ／ｍ³／ｄ、ＨＲＴ０．１～１．０日、ＭＬＳＳ５００～２０００ｍｇ／Ｌで処理を行って、高負荷処理液を得る。この高負荷処理液を、低負荷処理槽１ｂ内で例えばＢＯＤ負荷条件１～５ｋｇ－ＢＯＤ／ｍ³／ｄ、ＨＲＴ０．２～２．０日、ＭＬＳＳ２０００～１００００ｍｇ／Ｌで処理を行って低負荷処理液を得る。低負荷処理液は固液分離槽２内で固液分離されて処理水と分離汚泥が得られる。

【0050】

分離汚泥の一部は第１返送汚泥として低負荷処理槽１ｂ及び／又は高負荷処理槽１ａへ供給される。汚泥培養槽４内には、第１返送汚泥の汚泥流量に対して２～３０流量％となる第２返送汚泥が供給される。汚泥培養槽４では、典型的にはＤＯが１ｍｇ／Ｌ以上、ＨＲＴが低負荷処理槽１ｂのＨＲＴに対して０．１５～６倍となるように曝気処理が行われて、汚泥培養液が得られる。汚泥培養液は低負荷処理槽１ｂへ返送される。

【0051】

第２の実施の形態に係る有機性廃水の処理装置によれば、好気性処理を高負荷処理槽１ａと低負荷処理槽１ｂとで多段に処理することによって、有機性廃水の処理をより安定的に行うことができる。

【0052】

（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態に係る有機性廃水の処理装置は、図３に示すように、原水の流量及び濃度の少なくともいずれか測定する原水測定手段５１と、第１返送汚泥の流量を測定する第１返送汚泥測定手段５３と、第２返送汚泥の流量を測定する第２返送汚泥測定手段５４と、制御手段６とを備える点が、図２に示す処理装置と異なる。他は第２の実施の形態に係る有機性廃水の処理装置と同様であるので記載を省略する。

【0053】

原水測定手段５１としては、一般的に利用可能な流量計、ＭＬＳＳ計等が利用可能である。原水測定手段５１により、原水の流量及び原水中の有機物の濃度の変動を測定することが可能である。原水測定手段５１は制御手段６に電気的に接続されており、測定結果が制御手段６へ送られるようになっている。

【0054】

第１返送汚泥測定手段５３及び第２返送汚泥測定手段５４としては汚泥流量を測定するための流量計等が利用可能である。第１返送汚泥測定手段５３及び第２返送汚泥測定手段５４は制御手段６に電気的に接続されており、測定結果が制御手段６へ送られるようになっている。低負荷処理槽１ｂには、槽内のＭＬＳＳ濃度等を測定するためのＭＬＳＳ計などの測定手段５２が配置されていてもよい。測定手段５２で測定された低負荷処理槽１ｂ内のＭＬＳＳ濃度に基づいて、第１返送汚泥の汚泥流量が最適化されてもよい。

【0055】

制御手段６は、原水測定手段５１の測定結果に基づいて、少なくとも原水の流量の変動が生じた場合に、第１返送汚泥に対する第２返送汚泥の流量比を測定し、第１返送汚泥に対する第２返送汚泥の流量比が２～３０流量％の範囲となるように第２返送汚泥の汚泥流量を制御するように構成されている。

【0056】

例えば、原水の流量の測定結果が予め設定された閾値を超える場合に、制御手段６が、原水の流量「変動」が生じたと判断し、第１返送汚泥に対する第２返送汚泥の流量比を測定するようにしてもよい。その結果、流量比が３０流量％を超える場合に、制御手段６は第２返送汚泥の流量を低減させ、流量比が２流量％を下回る場合に制御手段６は第２返送汚泥の流量を増加させるように、第２返送汚泥の汚泥流量を制御することが好ましい。これにより、原水の性状変動が生じても常時安定した処理水質を維持でき、余剰汚泥の発生量の減容化も図れる。

【0057】

本発明の第３の実施の形態に係る有機性廃水の処理方法における処理フローを図４のフローチャートを用いて説明する。原水が図３の高負荷処理槽１ａ、低負荷処理槽１ｂ、固液分離槽２へと供給されて処理水と分離汚泥が生成される間、ステップＳ１において、制御手段６は、原水測定手段５１により測定された測定結果と、第１返送汚泥測定手段５３により測定された第１返送汚泥の汚泥流量を測定する。

【0058】

ステップＳ２において、制御手段６が、好気性処理槽１（図３の場合では低負荷処理槽１ｂ）のＨＲＴを算出する。ステップＳ３において、制御手段６が、汚泥培養槽４へ供給する第１返送汚泥に対する第２返送汚泥の汚泥流量を算出する。なお第１返送汚泥の流量はここでは一定とすることができる。ステップＳ４において、制御手段６が、第２返送汚泥流量／第１返送汚泥流量で表される流量比Ｒ１を算出する。ステップＳ５において、制御手段６は、流量比Ｒ１が２～３０流量％の範囲に収まるか否かを判断する。ステップＳ６において、流量比Ｒ１が２～３０流量％の範囲外である場合は、ステップＳ３に戻り、第２返送汚泥の汚泥流量を再設定を行った後、ステップＳ４～Ｓ６を繰り返す。ステップＳ６において、流量比Ｒ１が２～３０％の範囲内である場合は、設定が完了する。

【0059】

ステップＳ３において、第２返送汚泥の汚泥流量が設定された後は、更にステップＳ８へも進み、制御手段６が、汚泥培養槽ＨＲＴ／好気性処理槽ＨＲＴ（図３の場合は汚泥培養槽ＨＲＴ／低負荷処理槽ＨＲＴ）で表される比率Ｒ２を算出する。ステップＳ９において、比率Ｒ２が０．１５～６．０倍の範囲内となるか否かを判断する。ステップＳ９においてＲ２が０．１５～６．０倍の範囲内に無い場合は、ステップＳ３に戻り、第２返送汚泥の汚泥流量を再設定する。ステップＳ９において、比率Ｒ２が０．１５～６．０倍の範囲内にある場合には、ステップＳ１０へ進み、設定が完了する。

【0060】

第３の実施の形態に係る有機性廃水の処理装置及び処理方法によれば、制御手段６が、原水の性状変動に応じてより好適な処理条件を調整することができるため、原水の性状変動が比較的大きな場合であっても、原水の性状に応じた最適な処理条件に早期に追従させることが可能となる。

【実施例】

【0061】

以下に本発明の実施例を比較例と共に示すが、これらの実施例は本発明及びその利点をよりよく理解するために提供するものであり、発明が限定されることを意図するものではない。

【0062】

有機物（ＢＯＤ）濃度が５００ｍｇ／Ｌの有機性廃水を原水とし、図１に示す有機性廃水の処理装置を使用して、表１に示す基本処理条件で廃水処理を行った。即ち、実施例１では、原水の供給流量を５０Ｌ／ｄとし、好気性処理槽においてはＢＯＤ－ＳＳ負荷を０．３０ｋｇ／ｋｇ／ｄ、ＭＬＳＳ濃度４０００ｍｇ／Ｌ、ＤＯ３．０ｍｇ／Ｌとなる条件で好気的に処理を行った後、固液分離槽にて固液分離を行い、得られた分離汚泥の一部を第１返送汚泥として５０Ｌ／ｄで好気性処理槽へ返送した。実施例１では、表１に示すように、汚泥培養槽のＨＲＴ比が好気性処理槽に対して０．１５倍となるように、且つ第２返送汚泥の第１返送汚泥に対する流量比（第２返送汚泥流量／第１返送汚泥流量）が１０流量％となるように、第２返送汚泥の汚泥流量を調整して汚泥培養槽へ第２返送汚泥を供給し、処理後の汚泥培養液を好気性処理槽１へ返送した。第１返送汚泥及び第２返送汚泥のＭＬＳＳは８０００ｍｇ／Ｌであった。

【0063】

実施例２では、図１の処理装置において、汚泥培養槽のＨＲＴ比が６．０倍となるように、且つ第２返送汚泥の第１返送汚泥に対する流量比（第２返送汚泥流量／第１返送汚泥流量）が２流量％となるようにし、実施例３では、図１の処理装置において汚泥培養槽のＨＲＴ比が０．４となるように、且つ第２返送汚泥の第１返送汚泥に対する流量比（第２返送汚泥流量／第１返送汚泥流量）が３０％となるように、第２返送汚泥の汚泥流量を調整して汚泥培養槽へ第２返送汚泥を供給し、処理後の汚泥培養液を好気性処理槽１へ返送した以外は、それぞれ実施例１と同様の処理とした。

【0064】

実施例４では、図２の処理装置を用いて、容量が５Ｌの高負荷処理槽と容量が１６Ｌの低負荷処理槽を使用し、高負荷処理槽のＢＯＤ－ＳＳ負荷を５．０ｋｇ／ｋｇ／ｄとし、全体のＢＯＤ－ＳＳ負荷が０．３０ｋｇ／ｋｇ／ｄとなるように低負荷処理槽のＢＯＤ－ＳＳ負荷を調整して処理を行い、汚泥培養槽のＨＲＴ比及び第２返送汚泥の流量比を表２に示す条件とするとともに、更に高負荷処理槽に５Ｌ／ｄの返送汚泥を返送した。

【0065】

比較例１は汚泥培養槽を設置しない図５の従来の処理フローに基づいて処理を行った。比較例２～５は図１に示す処理装置を用いて、表１及び表２に示す条件で廃水処理を行ったものである。

【0066】

表２中の「微小動物出現頻度」は、好気性処理槽又は低負荷処理槽の入口側から供給される汚泥を一定量サンプリングして顕微鏡で観察した結果、微小動物が適正な場合を◎、〇、×で段階付けした結果を表す。処理水質についてはＢＯＤ及びＣＯＤ_Mnを測定した結果最も良好なものから順に◎、〇、×で差異をつけた結果を表す。汚泥削減効果は系外へ排出される汚泥流量（Ｌ／ｄ）及び汚泥濃度より算出した汚泥量（ｇ／ｄ）を評価した結果、余剰汚泥の発生量が最も少ないものから順に◎、〇、×をつけた結果を示す。総合評価は、微小動物出現頻度、処理水質、汚泥減容効果の各効果を総合的に勘案した評価結果である。

【0067】

【表1】

【0068】

【表2】

【0069】

比較例１は汚泥培養槽を有しない従来の活性汚泥処理方式であったため、余剰汚泥削減に寄与する微小動物が殆ど見られず、汚泥削減効果がほぼ無かった。比較例２～４は汚泥培養槽を有するものの、第２返送汚泥の第１返送汚泥に対する汚泥流量の流量比が２～３０％、且つ、汚泥培養槽の好気性処理槽に対するＨＲＴ比が０．１５～６倍を外れた結果、活性汚泥系内にとってバランスの良い微小動物の維持が出来ず、良好な汚泥減容化効果、もしくは安定した処理水質を得ることが出来なかった。

【0070】

実施例１～４は第２返送汚泥の第１返送汚泥に対する汚泥流量の流量比が２～３０％、汚泥培養槽の好気性処理槽に対するＨＲＴ比が０．１５～６倍の好適な範囲に調整された結果を示す。実施例１～４では、系内の微小動物、とくに低負荷処理槽内において適切な量が維持されたことから、汚泥減容効果を良好な処理水質が安定して得られた。特に実施例４では、高負荷処理槽へ第１返送汚泥の一部（５Ｌ／ｄ）を更に返送することで、高負荷処理槽のＢＯＤ－ＳＳ負荷が低下し、低負荷処理槽へ流入する溶解性ＢＯＤ（Ｓ－ＢＯＤ）が大きく低下し、より良好な処理水質が得られることが分かった。

【0071】

このように、本発明の実施の形態に係る有機性廃水の処理装置及び処理方法によれば、有機性廃水を好気的に処理する好気性処理槽、または高負荷処理槽と低負荷槽処理より構成する２槽式生物反応槽において、好気性処理槽または低負荷処理槽から固液分離した汚泥を第１返送汚泥の汚泥流量の２～３０流量％となる流量で別個の汚泥培養槽に供給し、水温２０～３５℃、ＤＯ１ｍｇ／Ｌ以上、ＨＲＴ比０．１５～６．０倍の条件で曝気処理を行うと、汚泥培養槽においてアブラミミズ等の微小動物が安定して増殖する。このアブラミミズ等の微小動物を低負荷処理槽に供給すれば、低負荷処理槽において、活性汚泥を捕食し、余剰汚泥の発生を抑制することが可能となる。

【0072】

更に、汚泥培養槽ＨＲＴを好気性処理槽（低負荷処理槽）ＨＲＴの０．１５～６倍とすることで汚泥培養槽でのアブラミミズ等の微小動物増殖量、曝気槽でのアブラミミズ等の微小動物による余剰汚泥捕食量及び曝気槽での活性汚泥保持量がバランスよく維持されることから、系内全体において、安定した余剰汚泥量の抑制と良好な処理水質が同時に得られることが可能となる。

【符号の説明】

【0073】

１…好気性処理槽
１ａ…高負荷処理槽
１ｂ…低負荷処理槽
２…固液分離槽
３…第１返送手段
４…汚泥培養槽
５…第２返送手段
６…制御手段
５１…原水測定手段
５２…測定手段
５３…第１返送汚泥測定手段
５４…第２返送汚泥測定手段

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】