JP2013202579A - 有機性廃水の生物処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】２相活性汚泥法で、処理を中断することなく継続運転でき、有機汚濁成分濃度が変動する実際の有機性廃水に対し、確実に安定して高い処理効率が得られ、しかも処理水（放流水）の水質を安定したものにできる簡便な技術の提供。
【解決手段】原水の濃度及び／又は流量に変動のある有機性廃水を曝気槽内の活性汚泥で処理し、処理後に沈殿槽或いは膜分離槽で固液分離し、必要に応じて、沈殿槽で沈殿した汚泥或いは膜分離槽内の汚泥を貯留槽に貯留する有機性廃水の処理方法で、被処理水を第１処理槽に導入し、非凝集性細菌を主体とする生物群により処理した後、該細菌を含む処理水を第２処理槽へと導入し、該細菌を捕食する原生動物が生育する曝気槽内で処理する工程と、曝気槽、膜分離槽、沈殿槽及び貯留槽の何れかの汚泥を第１処理槽に返送して、第１処理槽内のＭＬＳＳ濃度が２０〜３，０００ｍｇ／Ｌの範囲内になるように保持する有機性廃水の生物処理方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、有機性廃水の生物処理方法に関し、更に詳しくは、有機性廃水を、従来のいわゆる２相活性汚泥法で継続処理する場合に、有機性廃水（原水）に変動がある場合にも、常に安定した処理水質を得ることが可能な実用価値の高い有機性廃水の生物処理方法に関する。

有機性廃水を、好気性微生物を含む活性汚泥により処理する活性汚泥法は、浄化能力が高く、比較的に処理経費が少なくて済む等の利点があるため、活性汚泥法を利用した種々の水処理方法が提案され、下水処理や産業廃水処理等において広く一般に利用されている。しかし、活性汚泥法を利用した水処理方法では、低い処理効率と、大量に出される余剰汚泥の処理が問題となる。

これに対し、有機性廃水を、まず第１処理槽で、非凝集性細菌を主体とする生物群（主に分散菌）により生物処理することで、廃水中の有機物を酸化分解すると同時に非凝集性細菌に変換させ、その後、第２処理槽で、増殖した該非凝集性細菌を固着性原生動物に捕食させることによって、生物処理効率を向上させて高負荷状態での運転と、余剰汚泥の低減を可能とした、いわゆる２相活性汚泥法が提案されており（特許文献１参照）、実用化されている。また、２相活性汚泥法を利用して、ＢＯＤで示される有機汚濁成分濃度が日々或いは刻々と変動する実際の有機性廃水に対し、確実に安定して高い処理効率が得られ、しかも、原水の変動に迅速に対応しきれずに処理水（放流水）の水質が一時的に悪化するといった問題を解決する技術についての提案もある（特許文献２参照）。具体的には、第１処理槽における細菌処理の悪化を検知し、悪化した場合に、第１処理槽において回復処理を行った後に処理を再開するものである。さらに、第１処理槽における細菌処理の際の曝気を酸素濃度７０％以上の高濃度酸素ガスで行うことで、有機汚濁成分濃度の変動に対応できる技術についての提案もある（特許文献３参照）。

特公昭５６−４８２３５号公報 特開２０００−５１８８６号公報 特開２００６−３０５４４８号公報

しかしながら、上記した特許文献２に記載の方法によれば、処理水の水質を安定させることができるが、第１処理槽における細菌処理の悪化を検知することを要し、また、その回復処理のために、一時的に第１処理槽での処理を停止する必要があり、改善の余地があった。また、上記した特許文献３に記載の方法によれば、高負荷運転が可能な２相活性汚泥法を、更なる高負荷運転が可能なものとでき、しかも有機汚濁成分濃度の変動が著しい実際の有機性廃水の処理に対して有効に利用できるが、高濃度の酸素ガスを必要とするという課題がある。

従って、本発明の目的は、２相活性汚泥法による有機性廃水の処理方法において、処理を中断することなく継続して運転でき、しかも特別の設備等を必要とすることなく簡便な方法で、ＢＯＤで示される有機汚濁成分濃度が日々或いは刻々と変動する実際の有機性廃水に対し、確実に安定して高い処理効率を得、しかも、廃水の変動に迅速に対応しきれずに処理水（放流水）の水質が一時的に悪化するといった問題を解決する技術を提供することにある。

上記の目的は、下記の本発明によって達成される。すなわち、本発明は、有機性汚濁成分を含む原水の濃度及び／又は流量に変動のある有機性廃水を曝気槽内の活性汚泥で処理し、処理後に沈殿槽或いは膜分離槽で固液分離して処理水を得、必要に応じて、上記沈殿槽で沈殿した汚泥或いは膜分離槽内の汚泥を貯留槽に貯留する有機性廃水の処理方法において、上記原水を含む被処理水を第１処理槽に導入し、非凝集性細菌を主体とする生物群により生物処理を行った後、この非凝集性細菌を含む処理水を第２処理槽へと導入し、非凝集性細菌を捕食する原生動物が生育する曝気槽内の活性汚泥で処理する工程と、上記曝気槽、上記膜分離槽、上記沈殿槽及び上記貯留槽からなる群から選ばれる何れかの槽中の汚泥を第１処理槽に返送して、上記第１処理槽内のＭＬＳＳ濃度が２０〜３，０００ｍｇ／Ｌの範囲内になるように保持することを特徴とする有機性廃水の生物処理方法を提供する。

本発明の好ましい形態としては、下記のことが挙げられる。前記第１処理槽内のＭＬＳＳ濃度が２００〜２，０００ｍｇ／Ｌの範囲内になるように保持すること。前記汚泥を第１処理槽に返送する際に、その返送量が、第１処理槽に流入するＢＯＤ総量に対して、その乾燥重量で、５〜３０％になるようにすること。前記被処理水のＢＯＤ濃度が３００〜１０，０００ｍｇ／Ｌであること。前記第２処理槽内のＭＬＳＳ濃度が、２，０００ｍｇ／Ｌ以上であること。前記有機性汚濁成分が油脂を含有することである。

本発明によれば、高負荷運転が可能な２相活性汚泥法による有機性廃水の処理方法において、処理を中断することなく継続して運転でき、しかも、特別の設備等を必要とすることなく簡便な方法で、ＢＯＤで示される有機汚濁成分濃度が日々或いは刻々と変動する実際の有機性廃水に対し、確実に安定して高い処理効率が得られ、廃水の変動に迅速に対応しきれずに処理水（放流水）の水質が一時的に悪化するといったことがなく、安定した効率のよい処理を継続してできる有機性廃水の生物処理方法が提供される。

本発明の有機性廃水の生物処理方法の一例を示す概要システム図である。 本発明の有機性廃水の生物処理方法の別の一例を示す概要システム図である。 本発明の有機性廃水の生物処理方法の別の一例を示す概要システム図である。 本発明の有機性廃水の生物処理方法の別の一例を示す概要システム図である。 原水のＢＯＤが低濃度域の場合の処理における、本発明の有機性廃水の生物処理方法による処理と、従来の処理におけるＢＯＤ濃度の変動の違いを示すグラフである。 原水のＢＯＤが高濃度域の場合の処理における、本発明の有機性廃水の生物処理方法による処理と、従来の処理におけるＢＯＤ濃度の変動の違いを示すグラフである。 従来の有機性廃水の生物処理方法を示す概要システム図である。

以下、好ましい実施の形態を挙げて本発明を更に詳細に説明する。本発明者らは、特公昭５６−４８２３５号公報に記載されているような、２相活性汚泥法で実際の有機性廃水を高負荷で生物処理する場合に、原水のＢＯＤが日々或いは刻々と変動したとしても、継続処理を中断させることなく、より安定した処理を実現可能にすることについて鋭意検討した結果、本発明に至ったものである。ここで、２相活性汚泥法とは、非凝集性細菌を主体とする生物群（主に分散菌）により生物処理する細菌相（第１処理槽）と、該細菌相で増殖した該非凝集性細菌を含む処理水を導入し、増殖した非凝集性細菌を固着性原生動物に捕食させて生物処理する固着性原生動物相（第２処理槽）の、２相を用いた処理方法のことである。該２相活性汚泥法では、棲息する主たる微生物がそれぞれに異なる上記２種類の処理槽を用い、第１処理槽で溶解性の有機物を優先的に細菌に変換させることで処理効率を向上させることができるようにし、これによって、従来の活性汚泥槽（曝気槽）による生物処理と比べて高負荷状態での運転を可能とし、さらに余剰汚泥を格段に低減させることを可能にした優れた有機性廃水の生物処理方法である。

本発明では、基本的に、従来より行われている細菌相とした第１処理槽と、固着性原生動物相とした第２処理槽とを用いた２相活性汚泥法によって有機性廃水を処理するものであり、これらの点においては何ら異なるところはない。本発明の特徴は、その際に、処理系のいずれかに存在している汚泥を取り出して第１処理槽に返送し、第１処理槽内のＭＬＳＳ濃度が２０〜３，０００ｍｇ／Ｌの範囲内になるように保持するようにした点にある。より好ましくは、第１処理槽内のＭＬＳＳ濃度が２００〜２，０００ｍｇ／Ｌの範囲内になるように保持するとよい。

本発明において返送する汚泥は、処理系の第１処理槽以外のいずれかに存在している汚泥であればいずれであってもよい。例えば、第２処理槽における処理後に沈殿槽で固液分離して処理水を得る場合は、図１に示したように、沈殿槽で沈殿した汚泥の一部を返送するようにしてもよいし、図２に示したように、第２処理槽中の汚泥の一部を返送するようにしてもよい。また、例えば、図３に示したように、第２処理槽における処理後に膜分離槽で固液分離して処理水を得る場合は、膜分離槽内の汚泥の一部を返送するようにしてもよい。さらに、図４に示したように、第２処理槽における処理後に沈殿槽で固液分離して処理水を得る場合に、分離した汚泥を貯留槽に貯留する場合は、貯留槽の汚泥の一部を返送するようにしてもよい。

本発明において重要なことは、第１処理槽内のＭＬＳＳ濃度を、常に、２０〜３，０００ｍｇ／Ｌの範囲内、より好ましくは２００〜２，０００ｍｇ／Ｌの範囲内になるように保持するように構成したことにある。このように構成することで、日々或いは刻々と、ＢＯＤで示される有機汚濁成分濃度が変動する実際の有機性廃水（原水）に対し、安定した状態で継続して良好な処理をすることが可能になった理由を、本発明者らは、以下のように考えている。先に述べたように第１処理槽内では、非凝集性細菌を主体とする生物群（主に分散菌、以下、単に細菌という）が、ＢＯＤで示される有機汚濁成分を生物分解し、増殖を続けるが、原水のＢＯＤが変動して有機汚濁成分濃度が変動すると、変動前の有機汚濁成分濃度で生育していた細菌はその濃度に適応できなくなり、細菌数が減少する。このように第１処理槽中の細菌が減少すると、その後に原水のＢＯＤが変動して原水中の有機汚濁成分が増加したとしても、細菌の増殖は直ちには回復せず、もと通りの分解速度になるには時間がかかる。このために、第１処理槽における生物分解の処理効率が一時的に低下し、この結果、第１処理槽の処理水が、処理が不十分なまま第２処理槽に導入され、このことが原因して最終処理水の水質が安定しないものとなっていたと考えられる。これに対し本発明では、第１処理槽内のＭＬＳＳ濃度が、常に一定の範囲内となるように構成しているため、第１処理槽における生物分解が安定なものになり、上記したような細菌の増殖速度が一時的に低下する事態を回避でき、この結果、最終処理水の水質を安定なものにすることを達成したものである。

したがって、第１処理槽内のＭＬＳＳ濃度範囲の設定は、処理対象の原水のＢＯＤとの兼ね合いで適宜に決定すればよいが、第１処理槽内の細菌の生命活動が安定して維持できる状態が確保されるように汚泥を第１処理槽内に返送すればよい。本発明者らの検討によれば、汚泥を第１処理槽に返送する際に、その返送量が、第１処理槽に流入するＢＯＤ総量に対して、その乾燥重量で５〜３０％になるようにすることが好ましい。上記したように、本発明の方法は、特別の設備等を必要とすることなく、その濁度によって簡便に検知できる第１処理槽内のＭＬＳＳ濃度を、汚泥を返送するという簡便な手段で特定の範囲内に保持するだけでよく、極めて簡便であり、その実用価値は極めて高い。すなわち、後述する実施例で示したように、本発明の生物処理方法は、上記したような簡便な方法でありながら、日々或いは刻々と、ＢＯＤで示される有機汚濁成分濃度が変動する実際の有機性廃水に対し、最終処理水の水質を常に安定させることができるという顕著な効果が得られる。

上記した構成を有する本発明の有機性廃水の生物処理方法によれば、例えば、被処理水のＢＯＤ濃度が３００〜１０，０００ｍｇ／Ｌの広い範囲で変動する、油脂分等が断続的に混入される食品工場等からの有機性廃水の処理を、運転を停止することなく継続して行え、しかも最終処理水の水質が常に安定した状態になるようにして行うことができる。

次に、実施例及び比較例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、これらの実施例は本発明の例示であって、本発明の限定を意図するものではない。

［実施例］
図１に示したフローにしたがって、表−１に示した性状を示す食品工場廃水を試験原水とし、廃水量５００Ｌ／日規模のパイロットプラントを使用した通水試験（試験期間：２０日）を行った。具体的には、第１処理槽として、１００Ｌの容積の、非凝集性細菌を主体とする生物群が棲息している細菌槽を用い、第２処理槽として、４００Ｌの容積の、非凝集性細菌を捕食する原生動物が生育する曝気槽を用い、図１に示したように、沈殿槽で沈殿した汚泥の一部を第１処理槽の細菌槽へと返送しつつ継続処理を行った。その際に、返送する汚泥の量を、変動する原水の性状によって変化させ、第１処理槽内のＭＬＳＳ濃度が２００〜２，０００ｍｇ／Ｌの範囲内に維持されるようにした。

上記のようにして処理を継続した結果を、表−２にまとめて示した。表−２では、継続処理している間における原水の性状の違いから、原水のＢＯＤ濃度が１００〜５００ｍｇ／Ｌと低い場合と、２，０００〜８，０００ｍｇ／Ｌと高い場合に分けて結果を示した。結果は、第１処理槽での処理が終了し、第２処理槽へと導入される第１処理槽処理水水質と、第２処理槽での処理が終了した最終処理水水質でそれぞれ示した。

［比較例］
図７に示したフローにしたがって、実施例での処理に並行して、同様の試験原水について第１処理槽の細菌槽へと返送を行わない通常の処理を連続して行った。そして、結果を実施例と同様にして表２に示した。

２０日間の通水試験を行った結果、表−２に示した通り、いずれの濃度域においても、比較例の場合と比べて実施例の方が、安定して良好な処理が行えることが確認された。より詳細に述べれば、比較例の汚泥を返送しない系で処理した場合は、ＢＯＤ値が、ＢＯＤ値＝１００〜５００ｍｇ／Ｌ（平均３００ｍｇ／Ｌ）と比較的低い原水に対して、第１処理槽の溶解性ＢＯＤの値は、８０〜３３０ｍｇ／Ｌとかなり変動し、また、第１処理槽での処理におけるＢＯＤ除去率は、試験期間を通しての平均値で３１．４％に留まった。そして、最終処理水のＢＯＤ値は、この第１処理槽の処理性の変動に伴い１０〜２０ｍｇ／Ｌとなり、実施例の場合と比較して明らかに安定した水質が得られなかった。

また、汚泥を返送しない比較例の系で処理した場合は、ＢＯＤ値が、ＢＯＤ値＝２，０００〜８，０００ｍｇ／Ｌ（平均５，００ｍｇ／Ｌ）と高い原水に対しても、第１処理槽の溶解性ＢＯＤの値は、先に述べた低い領域の場合と同様に、第１処理槽の溶解性ＢＯＤの値は、８８０〜４，５００ｍｇ／Ｌと大きく変動し、また、第１処理槽での処理におけるＢＯＤ除去率は、試験期間を通しての平均値で４０．４％に留まった。そして、最終処理水のＢＯＤ値は、この第１処理槽の処理性の変動に伴い１５〜２５ｍｇ／Ｌであり、実施例の場合と比較して明らかに安定した水質が得られなかった。

上記した比較例に対し、本発明の第１処理槽に汚泥を返送しながら処理した実施例の場合は、ＢＯＤ値が、ＢＯＤ値＝１００〜５００ｍｇ／Ｌ（平均３００ｍｇ／Ｌ）と比較的低い原水に対して、試験開始当初、比較例と同様に原水濃度の変動により処理が不安定であったが、試験４日目以降は、第１処理槽及び第２処理槽の処理水水質はいずれも安定した。そして、第１処理槽処理水の溶解性ＢＯＤの値は、５０〜１３０ｍｇ／Ｌと変動が少なく、また、第１処理槽での処理におけるＢＯＤ除去率は、試験期間を通しての平均値で６６．７％であり、比較例の場合に比べて格段に高くできた。そして、最終処理水のＢＯＤ値は、１０ｍｇ／Ｌ以下であり、安定した水質となることを確認した。

一方、ＢＯＤ値が、ＢＯＤ値＝２，０００〜８，０００ｍｇ／Ｌ（平均５，００ｍｇ／Ｌ）と高い原水に対しては、試験開始直後から原水濃度に変動があったにも関わらず、第１処理槽及び第２処理槽の水質は安定していた。そして、第１処理槽処理水の溶解性ＢＯＤの値は、５３０〜２，５００ｍｇ／Ｌと変動が少なく、また、第１処理槽での処理におけるＢＯＤ除去率は、試験期間を通しての平均値で７４．０％であり、比較例の場合に比べて格段に高くできた。そして、最終処理水のＢＯＤ値は、１０ｍｇ／Ｌ以下であり、安定した水質となることを確認した。

Claims (6)

1. 有機性汚濁成分を含む原水の濃度及び／又は流量に変動のある有機性廃水を曝気槽内の活性汚泥で処理し、処理後に沈殿槽或いは膜分離槽で固液分離して処理水を得、必要に応じて、上記沈殿槽で沈殿した汚泥或いは膜分離槽内の汚泥を貯留槽に貯留する有機性廃水の処理方法において、
   上記原水を含む被処理水を第１処理槽に導入し、非凝集性細菌を主体とする生物群により生物処理を行った後、この非凝集性細菌を含む処理水を第２処理槽へと導入し、非凝集性細菌を捕食する原生動物が生育する曝気槽内の活性汚泥で処理する工程と、
   上記曝気槽、上記膜分離槽、上記沈殿槽及び上記貯留槽からなる群から選ばれる何れかの槽中の汚泥を第１処理槽に返送して、上記第１処理槽内のＭＬＳＳ濃度が２０〜３，０００ｍｇ／Ｌの範囲内になるように保持することを特徴とする有機性廃水の生物処理方法。
2. 前記第１処理槽内のＭＬＳＳ濃度が２００〜２，０００ｍｇ／Ｌの範囲内になるように保持する請求項１に記載の有機性廃水の生物処理方法。
3. 前記汚泥を第１処理槽に返送する際に、その返送量が、第１処理槽に流入するＢＯＤ総量に対して、その乾燥重量で５〜３０％になるようにする請求項１又は２に記載の有機性廃水の生物処理方法。
4. 前記被処理水のＢＯＤ濃度が３００〜１０，０００ｍｇ／Ｌである請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機性廃水の生物処理方法。
5. 前記第２処理槽内のＭＬＳＳ濃度が、２，０００ｍｇ／Ｌ以上である請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機性廃水の生物処理方法。
6. 前記有機性汚濁成分が、油脂を含有する請求項１〜５のいずれか１項に記載の有機性廃水の生物処理方法。

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