JP2002361279A - 廃水処理方法及び廃水処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 余剰汚泥の発生を皆無又は極力抑えるととも
に、無臭気で汚泥処理を実施できるようにする。 【解決手段】 廃水原水を流入槽２に流入するととも
に、この流入槽２に電子受容体調整水貯留槽１から微生
物の電子受容体調整水１１を混入し、溶存酸素量が実質
的に１ｍｇ／Ｌ以下の条件で曝気する。つぎにこの曝気
処理水を反応槽３に送り、溶存酸素量が実質的に１ｍｇ
／Ｌ以下の条件で曝気する。つぎに処理水を沈殿槽４で
汚泥を沈殿分離し、上澄水は放流する。つぎに沈殿汚泥
を汚泥消化槽５に送り、溶存酸素量が実質的に１ｍｇ／
Ｌ以下の条件で曝気する。この曝気処理水の上澄水を電
子受容体調整水１１として前記電子受容体調整水貯留槽
１に返送する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有機物を含む廃水
を微生物処理により浄化する廃水処理方法及び廃水処理
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】有機物を含む廃水を微生物処理により浄
化する方法として、活性汚泥処理法が下水処理、産業廃
水処理等で広く行なわれている。

【０００３】一般的な活性汚泥処理法のプロセスは、以
下の通りである。まず濾過・沈殿などの前処理をした流
入廃水を曝気槽に送り、活性汚泥を攪拌・曝気して廃水
中の水溶性有機化合物、コロイド状有機化合物等を無機
化処理する。

【０００４】次に、廃水を沈殿槽に送って汚泥を分離・
沈殿させ、上澄水を法定基準値以下となるように殺菌処
理した後、河川等に放水する。沈殿槽の下層に沈降した
汚泥は貯留槽に送り、所定量溜まったときに適当な処分
をしている。なお、必要により沈殿槽の汚泥の一部を曝
気槽に返送し、曝気槽内の汚泥の微生物濃度調整に使用
することもある。

【０００５】上述した従来の活性汚泥処理法は、一般に
好気性微生物を用い、曝気槽の溶存酸素量（ＤＯ）を高
い状態に保ち、好気性微生物の活性増殖を促進し、その
好気呼吸で、基質としての有機性汚物を酸化分解するも
のである。このため、微生物の死骸とともに廃水中の汚
物が凝集して大量の汚泥が発生することになる。

【０００６】この汚泥の一部は上述のように曝気槽内に
返送されてはいるが、多量の余剰汚泥は、これまで埋め
立て処理、焼却処理等が行われてきた。しかし、余剰汚
泥中には有害物質も含まれており、それ自身がさまざま
な環境汚染を引き起こすことにもなるため、余剰汚泥を
できるだけ出さないようにすることが望まれている。

【０００７】また、活性汚泥処理法は、各処理工程で臭
気の発生があるため、脱臭装置を設置しなければなら
ず、設備コスト、ランニングコスト等が負担になってい
た。

【０００８】一方、前述の活性汚泥処理法と組み合せ
て、嫌気性ないし通気嫌気性の微生物を用いた汚泥処理
法も知られているが、あらたに嫌気性処理装置が必要に
なるため、設備新設コストやそのランニングコストの負
担が増大するという問題がある。

【０００９】このようなことから、生成汚泥の減量化と
消臭対策を目的として様々な研究が行なわれており、そ
の一例として特開平１１−４７７８７号公報が提案され
ている。同廃水浄化システムは、嫌気性及び通気嫌気性
微生物を用いて廃水を微生物処理することを基本として
おり、通嫌気状態を保つため曝気槽の空気送給量を抑制
したり、また微生物生成条件を保つため、曝気槽の後に
設けられる沈殿槽の上澄水と沈降汚泥を所定の比率で曝
気槽に返送する方法が採られている。

【００１０】しかしこの廃水浄化システムは、廃水原水
の流入条件、曝気条件等によっては充分な微生物量を維
持することができず、安定した浄化処理ができないとい
う問題がある。また、沈殿槽の上澄水と沈降汚泥を所定
比率で曝気槽に返送するため、その制御システムが複雑
化するなどの問題もある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述した現状
に鑑みて提案されたものであり、その第１の課題は、余
剰汚泥の発生を皆無もしくは極力抑えるとともに、無臭
気で実施することができる廃水処理方法及び廃水処理装
置を提供することである。

【００１２】また本発明の第２の課題は、常に必要な微
生物量を維持することで、安定して効率的に浄化処理す
ることができる、廃水処理方法及び廃水処理装置を提供
することである。

【００１３】さらに本発明の第３の課題は、余剰汚泥処
理コストや脱臭装置の設置コストを削減することがで
き、簡単なシステム構成で、低コストで実施することが
できる廃水処理方法及び廃水処理装置を提供することで
ある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明者は種々の研究を
重ねた結果、微生物を含む廃液を微生物処理（嫌気性又
は通性嫌気性微生物処理）するにあったって、微生物が
エネルギー源として享受する電子受容体に着目し、該電
子受容体を調整することで上記課題を解決できることを
知得した。すなわち本発明の廃水処理方法は、有機物を
含む廃水原水に、微生物の電子受容体調整水を混入し、
溶存酸素量が実質的に１ｍｇ／Ｌ以下の条件で曝気し、
ついで前記曝気処理水に含まれる汚泥を沈殿分離処理
し、ついで前記沈殿汚泥を、溶存酸素量が実質的に１ｍ
ｇ／Ｌ以下の条件で曝気するとともに、上澄水を電子受
容体調整水として前記廃水原水に返送することを特徴と
する。

【００１５】また、本発明の好ましい態様に限定された
廃水処理方法は、有機物を含む廃水原水に、電子受容体
調整水を混入し、溶存酸素量が実質的に１ｍｇ／Ｌ以下
の条件で曝気して、消臭微生物を増殖させる第一工程
と、前記第一工程の処理水を、溶存酸素量が実質的に１
ｍｇ／Ｌ以下の条件で曝気して、発酵性微生物による脱
窒処理を行なう第二工程と、前記第二工程の処理水を沈
殿分離処理するとともに、リン吸収微生物により脱リン
処理する第三工程と、前記第三工程の沈殿汚泥を、溶存
酸素量が実質的に１ｍｇ／Ｌ以下の条件で曝気し、汚泥
消化性微生物により余剰汚泥を消化させるとともに、前
記第一工程に供給する電子受容体調整水を生成する第四
程、から成ることを特徴とする。

【００１６】本発明の廃水処理方法で処理される廃水
は、屎尿廃水、家畜糞尿廃水、工場廃水等のあらゆる生
活廃水又は産業廃水が含まれる。また本発明における曝
気処理は、曝気槽の内部に空気を送給して内容物を攪拌
曝気する通常の方法で充分であり、空気送給量を調節し
て曝気槽内の溶存酸素量（ＤＯ）を上述の範囲に維持す
る。

【００１７】本発明で使用される電子受容体調整水と
は、微生物がエネルギー源とする化学物質を多量に含ん
だ液体であり、具体的には、微生物学的に生成された硝
酸塩、硫黄化合物、リン酸塩等を多量に含んだ無機溶液
である。

【００１８】本発明で溶存酸素量を実質的に１ｍｇ／Ｌ
以下とした理由は、微生物に必要最小限の酸素を供給す
るとともに、酸素以外の電子受容体の消費を促がし、微
生物の活性増殖を促がすためである。また１ｍｇ／Ｌ以
上になると、好気性微生物が活性増殖し、酸素主働の活
性汚泥処理法になるためである。

【００１９】ここで「実質的に」としたのは、１ｍｇ／
Ｌ以上であっても本発明と同等の効果を得られる微差範
囲を含める趣旨である。なお、溶存酸素量は０であって
もよい。これは微生物が、供給酸素量以上の酸素を消費
している状態を含むことを意味している。

【００２０】好ましい実施態様の第一工程において、消
臭微生物の電子受容体は酸素主働である。前述した低い
溶存酸素量の下では、消臭微生物は電子受容体調整水に
含まれる硝酸塩を使い始め、その領域に入り込んでくる
酸素も同時に使用される。

【００２１】消臭微生物は、たとえば化学合成菌、メト
ファイル菌等であり、アンモニア、硫化メチル等のにお
い成分を電子供与体として分解使用し、消臭する。第一
工程で増殖した消臭微生物は全工程で使用され、全工程
における臭気の発生を微生物学的に抑えることができ
る。なお、化学合成菌は硝酸を生成し、メトファイル菌
は硫化物を合成する。これらは第二工程以降で使用され
る。

【００２２】第一工程では、消臭微生物のほかに、第二
工程で使用する発酵性微生物の増殖を促がす硫黄還元微
生物（古細菌を含む）も増殖させている。この硫黄還元
微生物の電子受容体は、前記電子受容体調整水に含まれ
る硫化物である。電子受容体調整水に含まれるリン酸塩
は、消臭微生物や硫黄還元微生物の増殖をさらに促進さ
せるのに有効である。

【００２３】前記第二工程では、発酵性微生物により第
一工程から移送された処理水に含まれる有機物のほどん
どが発酵消化される。発酵性微生物とは、たとえば酵
母、バシラス、アルカリゲネス、クロストリジウム、シ
ュードモナス、乳酸菌等である。これらは電子受容体調
整液に含まれる硝酸塩を電子受容体とし、脱窒素（Ｎ₂
ガスの生成放出）作用が行われる。電子供与体は有機物
であり、より分子量の小さい有機物に分解される。また
発酵による揮発性物質であるにおい物質は前述の消臭微
生物により消費される。

【００２４】また発酵性微生物を増殖するために、発酵
性微生物が生成したＨ₂、ＣＯ₂等の生成物、特にＨ
₂は、硫黄還元微生物等の硫黄化合物を電子受容体とす
るにより分解され、これにより発酵性微生物の活性増殖
が促進され、発酵性微生物を常に高濃度に維持すること
ができる。

【００２５】前記第三工程では、前記第二工程の処理水
を所定時間静置することにより、処理水中の汚泥が沈殿
し上澄水と分離される。この第三工程では発酵性微生物
により有機物が消費尽くされており、曝気による酸素供
給もないため、微生物環境的には嫌気状態にあり、発酵
性微生物の増殖が止まる。かわりに前記第一工程及び第
二工程を経て増加した硫黄化合物を電子受容体とする硫
黄還元微生物等が増殖し、これら微生物により汚泥が消
化されるため、汚泥量が少なくなる。また、硫黄化合物
を電子受容体とするリン吸収性微生物が増殖して脱リン
処理が行われる。

【００２６】第三工程で処理された上澄水は、必要とあ
ればさらに殺菌処理等がなされた後、河川等に放流され
る。また沈殿汚泥は次の第四工程に移送される。

【００２７】前記第四工程では、第三工程で生成された
沈殿汚泥が貯留され、酸素、硫黄化合物等を電子受容体
とした汚泥消化性微生物が活性増殖される。汚泥消化性
微生物としては、メタン生成菌、硫黄還元菌、化学合成
菌、メトファイル菌等であり、これらが活性増殖するこ
とにより、汚泥の消化がさらに進み、余剰汚泥の減量が
進行する。

【００２８】第四工程は、汚泥中の有機物のほとんどが
消化された状態の無機溶液であり、発酵性微生物の活性
増殖は殆ど無いため、実質的に無臭である。また前述の
汚泥消化性微生物が汚泥を消化することにより、硝酸
塩、硫黄化合物、リン酸塩等が生成され、これらの成分
に富んだ無機溶液が生成される。この第四工程の生成さ
れた上澄水は電子受容体調整水として直接前記第一工程
に返送され、又は一旦専用貯留槽に回収された後、必要
により濃度調整されたものが所定量第一工程に返送され
る。以下、上述したサイクルで廃液が浄化処理される。

【００２９】上述した本発明の廃液処理方法を有効に実
施する廃液処理装置は、有機物を含む廃水原水を貯留す
るとともに、微生物の電子受容体調整水を混入し、溶存
酸素量を実質的に１ｍｇ／Ｌ以下にして曝気する第一曝
気槽と、前記第一曝気槽の処理水を沈澱処理する沈殿槽
と、前記沈殿槽の沈殿汚泥を、溶存酸素量が実質的に１
ｍｇ／Ｌ以下の条件で曝気する第二曝気槽と、前記前記
第二曝気槽で生成された上澄水を電子受容体調整水とし
て前記第一曝気槽に返送する手段、とから成っている。

【００３０】また本発明の好ましい実施形態に従った廃
液処理装置は、廃水原水を貯留し、該廃水原水を溶存酸
素量が実質的に１ｍｇ／Ｌ以下の条件で曝気する流入槽
と、前記流入槽の処理水を溶存酸素量が実質的に１ｍｇ
／Ｌ以下の条件で曝気し、脱窒処理する反応槽と、前記
反応槽の処理水を沈澱処理する沈殿槽と、前記沈殿槽の
沈殿汚泥を、溶存酸素量が実質的に１ｍｇ／Ｌ以下の条
件で曝気する汚泥消化槽と、前記汚泥消化槽で生成され
た上澄水を電子受容体調整水として貯留し、所定量の電
子受容体調整水を前記流入槽に混入するための電子受容
体調整水貯留槽、とから成っている。

【００３１】前記電子受容体調整水貯留槽、前記排水原
水の流入槽の手前に設けても、前記汚泥消化槽の後側に
設けてもよい。また、溶存酸素量を前述の範囲に維持す
るために、各槽に溶存酸素量測定手段を設け、各槽に送
給する空気送給手段の空気送給量を、この溶存酸素量測
定手段から出力される情報に応じて所定の溶存酸素量と
なるように制御する。

【００３２】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施形態を図１に従
って説明する。同図において１は電子受容体調整水貯留
槽、２は廃水原水流入槽、３は反応槽、４は沈殿槽、５
は汚泥消化槽である。

【００３３】電子受容体調整水貯留槽１には、汚泥消化
槽５から返送された電子受容体調整水１１が貯留されて
いる。電子受容体調整水１１は、硝酸塩、硫黄化合物、
リン酸塩を多量含んだ無機溶液であり、必要により適当
な濃度に薄めて使用される。汚泥処理装置の立ち上げ時
には、別の汚泥処理装置で生成された電子受容体調整水
１１が投入される。

【００３４】廃水原水流入槽２には、処理すべき廃水原
水１０が流入され、スクリーニング処理等の前処理がさ
れるとともに、廃水原水１０を一旦貯留することで、刻
々変化する廃水原水の流量調節がなされる。また、流入
槽２には前記電子受容体調整水貯留槽１から所定量の電
子受容体調整水１１が混入され、溶存酸素量が１ｍｇ／
Ｌ以下の条件で曝気処理される。これにより、上述のよ
うに酸素を電子受容体とし、また電子受容体調整水１１
に含まれる硝酸塩等を消費しつつ消臭微生物が増殖する
ことになる。

【００３５】廃水原水処理槽２の処理水は反応槽２に移
送され、廃水原水流入槽２と同じように溶存酸素量が１
ｍｇ／Ｌ以下の条件で所定時間（日数）曝気処理され
る。反応槽２では、硝酸塩を電子受容体として発酵性微
生物が処理水中の有機物の殆どを発酵消化し、窒素を生
成放出する（脱窒）。また発酵性微生物の生成物、特に
Ｈ₂は、メトファイル菌、古細菌、硫黄還元菌等により
消費され、発酵性微生物の増殖と、これに伴う有機物の
消化が促進される。なお、発酵性微生物により生成され
たにおい成分は、流入槽２で増殖され、移送された消臭
微生物により消費される。

【００３６】このような微生物の生態サイクルにより、
処理液中の大量の有機物が分解消費されるとともに、反
応槽２の微生物量を安定に保つことができる。実験で
は、反応槽２のＭＬＳＳ（混合液懸濁浮遊物質）を１０
０００ｍｇ／Ｌ前後に維持することができた。

【００３７】反応槽３の処理水は、ついで沈殿槽４に移
送され、所定時間（日数）処理水を静置することによ
り、処理水に含まれる汚泥を沈殿させ、上澄水と分離す
る。沈殿槽４では、有機物は無機化し、また微生物の電
子受容体となる酸素や硝酸塩が不足し嫌気状態となって
おり、発酵性微生物の活性増殖が止まった状態となって
いる。

【００３８】また、沈殿槽４では流入槽２及び反応槽３
を経て硫酸が増加しており、これを電子受容体とする硫
黄還元性微生物が活性増殖し、これらが沈殿汚泥を消化
するため、汚泥容量が小さくなる。さらにはリン吸収微
生物が活性増殖してリンを消費し（脱リン）、上澄水の
リン成分が少なくなる。

【００３９】沈殿槽４の沈殿汚泥の一部は、必要により
反応槽３に返送され、反応槽３の微生物濃度調整に供さ
れ、残りの沈殿汚泥は次の汚泥消化槽５に移送される。
また上澄水は必要により殺菌処理された後、放流１２さ
れる。

【００４０】汚泥消化槽５では、反応槽３から移送され
た余剰汚泥を溶存酸素量１ｍｇ／Ｌ以下の条件で曝気処
理することにより、酸素、硫黄化合物を電子受容体とし
て汚泥消化性微生物を活性化させ、余剰汚泥を消化、減
量させる。この汚泥消化槽５では硝酸塩、硫黄化合物、
リン酸塩等を含む電子受容体調整水が生成され、この電
子受容体調整水が前記電子受容体調整水貯留槽１に送給
される。

【００４１】上述した廃水処理装置では、廃水原水の流
入槽２と反応槽３が別々に設けられているが、廃水原水
の流量が一定であれば流入槽２を省略し、反応槽３に流
入槽２の機能を持たせるようにしてもよい。

【００４２】また、電子受容体調整水貯留槽１は廃水原
水流入槽２の手前に設けられているが、汚泥消化槽５の
後側に設けてもよい。さらに必要であれば、電子受容体
調整水貯留槽１の下層に沈殿したわずかな残存汚泥を汚
泥消化槽４に返送し、再消化処理するようにしてもよ
い。

【００４３】なお、本発明は流入槽２でのＢＯＤは１０
０００ｍｇ／Ｌ以上でも処理可能であるし、ＢＯＤ２０
０ｍｇ／Ｌ程度の一般的な廃水でも処理可能である。

【００４４】

【実施例】本発明による具体的な実施例を表１に示す。
同表は本発明による廃水処理前と処理後の環境測定値を
示したものであり、流入槽２に投入される廃水原水と、
汚泥消化槽４からの放流水（上澄水）の測定値を比較し
ている。

【００４５】

【表１】

【００４６】上表に示すように、本発明による処理水
は、河川放流可能な基準値をクリアしている。また全処
理工程においてほとんど無臭であり、余剰汚泥も従来に
比べて大幅に軽減することができた。さらに、ＭＬＳＳ
を常時５６００以上維持することができた（従来は閑散
期に曝気槽の微生物が減少）。

【００４７】

【発明の効果】以上説明した本発明によれば、微生物の
電子受容体を調整し、各処理工程で必要な微生物の活性
増殖を図ることにより、廃水を環境基準値以下まで浄化
するとともに、余剰汚泥の発生を皆無もしくは極力抑え
ることができる。また全処理工程を無臭気状態で実施す
ることができる。このため、汚泥処理コストや脱臭装置
などの設備コストを軽減することができる。

【００４８】また本発明によれば、処理工程、特に反応
槽での微生物量を安定した状態に保つことができるた
め、ＢＯＤ濃度の低い廃水であっても、安定して効率的
に浄化処理することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施するための廃水処理装置の一例を
示す概略図である。

【符号の説明】

１は電子受容体調整水貯留槽 ２は廃水原水流入槽 ３は反応槽 ４は沈殿槽 ５は汚泥消化槽

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 定家 多美子 静岡県三島市大場1086−152 Ｆターム(参考） 4D028 AB00 BD06 BD13 BD16 CA07 CC07 CC09 4D040 BB02 BB32 BB91 DD01 DD14 DD18 4D059 AA06 BA09 BA21 CA28 DA70

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】有機物汚泥を含む廃水の処理方法におい
   て、 廃水原水に、微生物の電子受容体調整水を混入し、溶存
   酸素量が実質的に１ｍｇ／Ｌ以下の条件で曝気し、 ついで前記曝気処理水に含まれる汚泥を沈殿分離処理
   し、 ついで前記沈殿汚泥を、溶存酸素量が実質的に１ｍｇ／
   Ｌ以下の条件で曝気するとともに、上澄水を電子受容体
   調整水として前記廃水原水に返送することを特徴とする
   廃水処理方法。
2. 【請求項２】有機物汚泥を含む廃水の処理方法におい
   て、 廃水原水に、電子受容体調整水を混入し、溶存酸素量が
   実質的に１ｍｇ／Ｌ以下の条件で曝気して、消臭微生物
   を増殖させる第一工程と、 前記第一工程の処理水を、溶存酸素量が実質的に１ｍｇ
   ／Ｌ以下の条件で曝気して、発酵性微生物による脱窒処
   理を行なう第二工程と、 前記第二工程の処理水を沈殿分離処理するとともに、リ
   ン吸収微生物により脱リン処理する第三工程と、 前記第三工程の沈殿汚泥を、溶存酸素量が実質的に１ｍ
   ｇ／Ｌ以下の条件で曝気し、汚泥消化性微生物により余
   剰汚泥を消化させるとともに、前記第一工程に供給する
   電子受容体調整水を生成する第四程、 を有する廃水処理方法。
3. 【請求項３】前記電子受容体調整水は、微生物処理によ
   り生成された硝酸塩、硫黄化合物を含む無機溶液である
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の廃水処
   理方法。
4. 【請求項４】前記電子受容体調整水は、リン酸塩を含ん
   でいることを特徴とする請求項３に記載の廃水処理方
   法。
5. 【請求項５】前記第四工程で産出された電子受容体調整
   水を、貯留槽に回収したのち、該貯留槽から必要量の電
   子受容体調整水を前記第一工程に混入することを特徴と
   する請求項２に記載の廃水処理方法。
6. 【請求項６】有機物汚泥を含む廃水の処理装置におい
   て、 廃水原水を貯留するとともに、微生物の電子受容体調整
   水を混入し、溶存酸素量を実質的に１ｍｇ／Ｌ以下にし
   て曝気する第一曝気槽と、 前記第一曝気槽の処理水を沈澱処理する沈殿槽と、 前記沈殿槽の沈殿汚泥を、溶存酸素量が実質的に１ｍｇ
   ／Ｌ以下の条件で曝気する第二曝気槽と、 前記前記第二曝気槽で生成された上澄水を電子受容体調
   整水として前記第一曝気槽に返送する手段、 を備えた廃水処理装置。
7. 【請求項７】有機物汚泥を含む廃水の処理装置におい
   て、 廃水原水を貯留し、該廃水原水を溶存酸素量が実質的に
   １ｍｇ／Ｌ以下の条件で曝気する流入槽と、 前記流入槽の処理水を溶存酸素量が実質的に１ｍｇ／Ｌ
   以下の条件で曝気し、脱窒処理する反応槽と、 前記反応槽の処理水を沈澱処理する沈殿槽と、 前記沈殿槽の沈殿汚泥を、溶存酸素量が実質的に１ｍｇ
   ／Ｌ以下の条件で曝気する汚泥消化槽と、 前記汚泥消化槽で生成された上澄水を電子受容体調整水
   として貯留し、所定量の電子受容体調整水を前記流入槽
   に混入するための電子受容体調整水貯留槽、 を備えた廃水処理装置。
8. 【請求項８】前記電子受容体調整水貯留槽を前記流入槽
   の手前に設けたことを特徴とする請求項７に記載の廃水
   処理装置。
9. 【請求項９】前記電子受容体調整水貯留槽を前記汚泥消
   化槽の後側に設けたことを特徴とする請求項７に記載の
   廃水処理装置。