(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（１）廃水フィード及び汚泥フィードを第一曝気槽の第一端に導入し、第一濃縮混合液と混合して第一混合液を生成するステップと、
（２）前記第一曝気槽の曝気段階において前記第一混合液を曝気処理し、前記第一曝気槽の第二端で第二混合液を生成するステップと、
（３）前記第二混合液を第一沈澱槽に導入して沈澱処理を行い、上清液と第一濃縮混合液を生成するステップと、
（４）前記上清液を排出するとともに、泥齢を50日、100日、300日、1000日、2000日、又は5000日より多くするために、前記第一濃縮混合液の少なくとも一部を、前記第一曝気槽の第一端に還流返還するステップと、
を有し、
前記ステップ（１）において、前記汚泥フィードは、汚水生物処理過程で生成された活性汚泥を含み、
前記ステップ（２）において、前記第一曝気槽における前記曝気処理の処理時間は、0.1〜4時間であり、かつ、生成した前記第二混合液の溶存酸素濃度が、0.1〜4mg/Lであり、
前記ステップ（３）において、前記第一沈澱槽における前記沈澱処理の処理時間を0.8〜6時間とすることで、溶存酸素濃度を0.1mg/L未満とし、
前記第一曝気槽における曝気処理の処理時間と前記第一沈澱槽における沈澱処理の処理時間との比は、1:0.5〜1:6である、
廃水予備処理方法。
【請求項２】
前記第一混合液の汚泥濃度が2000〜30000mg/L、2500〜20000mg/L、3000〜10000mg/L、又は3000〜7000mg/Lである、
請求項１に記載の廃水予備処理方法。
【請求項３】
前記第一曝気槽における曝気処理の処理時間が、前記0.1〜4時間に代えて、0.5〜2時間、又は0.5〜1.5時間であるとともに、
前記第一沈澱槽における沈澱処理の処理時間が、前記0.8〜6時間に代えて、1〜4時間、又は1〜3時間である、
請求項１又は請求項２に記載の廃水予備処理方法。
【請求項４】
前記第一曝気槽における曝気処理の処理時間と前記第一沈澱槽における沈澱処理の処理時間との比は、前記1:0.5〜1:6に代えて、1:1〜1:3、1:1.5〜1:2、又は1:2である、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の廃水予備処理方法。
【請求項５】
前記上清液の化学的酸素要求量（COD）は、30-500mg/L、50-250mg/L、又は80-150mg/Lである、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の廃水予備処理方法。
【請求項６】
さらに有機栄養物および/又は汚泥フィードを、前記第一曝気槽の第一端において、前記廃水フィードおよび前記第一濃縮混合液と一緒に混合して前記第一混合液を生成し、
前記有機栄養物が、生分解有機物を含有してもよい生活汚水、家畜製品を原料とする工業廃水に由来するもの、又は、メタノール、澱粉、若しくは糖蜜であるカーボン源である、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の廃水予備処理方法。
【請求項７】
前記ステップ（２）の曝気処理を、間欠的な曝気又は連続的な曝気の方式で行う、
請求項１〜６のいずれか１項に記載の廃水予備処理方法。
【請求項８】
前記ステップ（２）において生成した前記第二混合液の溶存酸素濃度が前記0.1〜4mg/Lに代えて、1.5〜3mg/L、又は2〜3mg/Lである、
請求項１〜７のいずれか１項に記載の廃水予備処理方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の廃水予備処理方法により生成した上清液を、汚水フィードとして用いる汚水処理方法。
【請求項１０】
前記上清液を前記汚水フィードとして、生物調整区、第二曝気区および第二沈澱区の順に通過させて、第一出水および第二濃縮混合液を生成し、
前記第二濃縮混合液の第一部分を前記生物調整区に還流返還し、
前記生物調整区は、嫌気段と、無酸素段とを含む、
請求項９に記載の汚水処理方法。
【請求項１１】
前記第二沈澱区はＳＢＲ方式で作動する、
請求項１０に記載の汚水処理方法。
【請求項１２】
前記生物調整区の流体滞留時間は、0.2〜2時間、0.5〜1.5時間、又は0.5〜1時間である、
請求項１０又は請求項１１に記載の汚水処理方法。
【請求項１３】
前記第二曝気区における曝気処理の処理時間は、0.5〜4時間、0.5〜2時間、又は1〜2時間である、
請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の汚水処理方法。
【請求項１４】
前記第二沈澱区における沈澱処理の処理時間は、0.8〜6時間、1〜4時間、又は1.5〜3時間である、
請求項１０〜１３のいずれか１項に記載の汚水処理方法。
【請求項１５】
前記生物調整区は嫌気段と無酸素段とを有し、
前記上清液と前記第二濃縮混合液の第一部分とを混合した後、嫌気段により第三混合液を生成し、
前記第三混合液と第五混合液の第一部分とを混合した後、無酸素段により第四混合液を生成し、
前記第四混合液を前記第二曝気区に導入して曝気処理を行い、前記第五混合液を生成し、
前記第五混合液の第一部分を無酸素段に還流返還するとともに、前記第五混合液の他の一部を前記第二沈澱区中に導入して分離し、前記第一出水および前記第二濃縮混合液を生成し、
前記第二濃縮混合液の余剰部分を前記嫌気段に還流返還する、
請求項１０〜１４のいずれか１項に記載の汚水処理方法。
【請求項１６】
前記生物調整区における前記嫌気段の流体滞留時間は、0.1〜1.5時間、又は0.5〜1時間である、
請求項１５に記載の汚水処理方法。
【請求項１７】
前記生物調整区における無酸素段の流体滞留時間は、0.1〜1.8時間、又は0.5〜1.5時間である、
請求項１５又は１６に記載の汚水処理方法。
【請求項１８】
前記生物調整区における前記嫌気段の流体滞留時間と、前記無酸素段の流体滞留時間との比は、1:0.5〜1:6、1:1〜1:3、1:1.5〜1:2、又は1:2である、
請求項１５〜１７のいずれか１項に記載の汚水処理方法。
【請求項１９】
前記第四混合液の汚泥濃度は、2000〜6000mg/L、2500〜5000mg/L、又は3000〜4000mg/Lである、
請求項１５〜１８のいずれか１項に記載の汚水処理方法。
【請求項２０】
前記第五混合液の第一部分の流量は、前記汚水フィードの流量の50%乃至100%である、
請求項１５〜１９のいずれか１項に記載の汚水処理方法。
【請求項２１】
前記第二濃縮混合液の第一部分の流量は、前記汚水フィードの流量の50%乃至100%である、
請求項１５〜２０のいずれか１項に記載の汚水処理方法。
【請求項２２】
少なくとも前記第二濃縮混合液の余剰部分を前記廃水処理方法における第一曝気槽の第一端に還流返還し、
第二濃縮混合液の第一部分以外の第二濃縮混合液の全部を第二濃縮混合液の第二部分とし、前記廃水処理方法における第一曝気槽の第一端に還流返還する、
請求項１５〜２１のいずれか１項に記載の汚水処理方法。
【請求項２３】
前記上清液を前記汚水フィードとして、硝化内生脱窒法、Ａ/Ｏ法、バーデンホ法、ホレドックス法、Ａ2/Ｏ法、逆Ａ2/Ｏ法、ＵＣＴ法、ＭＵＣＴ法、ＶＩＰ法、OWASAプロセス、ＪＨＢプロセス、ＴＮＣＵ法、Dephanoxプロセス、ＢＣＦＳプロセス、ＭＳＢＲ法、ＳＢＲ法、ＡＢプロセス、酸化溝法、生物膜法および移動床法の中のいずれかの処理方法、またこれらの処理方法の組み合わせにより生物処理を行い、第一出水を生成する、
請求項９に記載の汚水処理方法。
【請求項２４】
前記第一出水を絮凝澄み槽に導入して凝集及び浄化処理を経た後、第二出水および絮凝汚泥を生成する、
請求項１０〜２３のいずれか１項に記載の汚水処理方法。
【請求項２５】
前記絮凝汚泥の少なくとも一部、又は全部を、前記第一曝気槽の第一端に還流返還する、
請求項２４に記載の汚水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は２００９年１２月１日に出願された、中国特許出願200910249722.X、及び本出願は２０１０年１月１５日に出願された、中国特許出願201010000737.5に基づく。本明細書中に中国特許出願200910249722.X、及び中国特許出願201010000737.5の明細書、特許請求の範囲、図面全体を参照して取り込むものとする。
【０００２】
本発明は、廃水の予備処理方法及びこの予備処理方法を用いた汚水処理方法に関し、特に、汚泥フィード化廃水の予備処理方法及びこの予備処理方法を用いた汚水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
中国では、都市汚水処理場は、廃水間接排出源の処置場所として、回収された各種廃水、特に工業廃水は、成分が日にちより複雑になる。2007年浙江省環境状況公報には、省内５０処理場が既に正常に運転している都市汚水処理場の排出は、標準に満たせる率が58.8％で、主に標準を超えた汚染因子が、アンモニアー窒素と総リンであることを示された。予備処理なしの工業汚水窒素リン負荷は、汚水処理場の処理能力を超え、汚水処理設備の正常な運転に影響し、部分集中汚水処理場の出水は、アンモニアー窒素と総リンが標準を超えた排出になるから、汚水処理場は、水体の窒素リンの重要来源に成らせる。従って、汚水処理場、特に汚水生物処理場の汚水要求に満たせるように、常に各種来源の廃水に対して予備処理を行う必要である。
【０００４】
現在、廃水の予備処理法として、主に希釈法が知られている。廃水中の汚染物濃度が生物処理の極限許可濃度を超えた時、生物処理の正常進行を保証するため、簡単な希釈法を用いることができ、廃水中の汚染物濃度を極限濃度以下に低下させる。最も簡単、経済の方法は、廃水希釈法で、即ち、異なる廃水及び/又は汚水を混合し、それぞれ希釈でき、汚染物濃度を極限許可濃度以下に低下させる。ある状況下では、処理過程中の出水で希釈又は清水で希釈にも用いる。しかし、廃水及び/又は汚水中の汚染物濃度が常により高く、混合しても汚染物濃度を極限許可濃度以下に低下することが難しい。また、処理過程中の出水で希釈又は清水で希釈することは、処理コストが大幅に増加する。
【０００５】
また、多数汚水生物処理場は、実際に運転する過程においては、さらに以下の問題が抱える。
（1）汚水の水量が不足することで、主に先進計画と汚水排水システム故障が汚水処理装置の運転に影響すること。
（2）汚水の水質が不安定で、主な原因は、工業廃水排入システム及び休日と季節変化等による生活習慣改変等が衝撃ロードを与えて汚水処理効果を影響すること。
（3）カーボン源が不足で、これは各汚水処理場が共同にかかる問題で、主に現代生活習慣によるもので、生物の栄養物がアンバランスにもたらせ、窒素とリンの除去効果を影響すること。
【０００６】
これらの問題に直面する時に、従来の活性汚泥法が以下の欠陥を示した。
（1）曝気槽に生物濃度が低い。
（2）水質、水量を耐える衝撃ロードの能力が劣り、運転が安定にならない。
（3）汚泥の膨らみが発生しやすい。
（4）汚泥の産量が大きい。
（5）基礎建設と運転費用が高く、敷地面積が大きい等。なお、運転費用とは、設備を運転するのに必要な、電力費、燃料費、消耗品の購入費、人件費その他の費用を意味する。
【０００７】
このように、予備処理後の廃水を、より好適に汚水生物処理方法に利用を用いて処理を行うために、依然として新しい廃水予備処理方法を開発する必要である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の観点に係る廃水予備処理方法は、（１）廃水フィードを第一曝気槽の第一端に導入し、第一濃縮混合液と混合して第一混合液を生成するステップと、（２）上記第一曝気槽の曝気段階において上記第一混合液を曝気処理し、上記第一曝気槽の第二端で第二混合液を生成するステップと、（３）上記第二混合液を第一沈澱槽に導入して沈澱処理を行い、上清液と第一濃縮混合液を生成するステップと、（４）上記上清液を排出するとともに、泥齢を50天より多く、好ましくは100天より多く、さらに好ましくは300天より多く、さらに好ましくは1000天より多く、さらに好ましくは2000天より多く、さらに好ましくは5000天より多くするために、上記第一濃縮混合液の少なくとも一部を、上記第一曝気槽の第一端に還流返還するステップと、を有する。
【０００９】
通常では、汚泥泥齢の延長と伴い、トータルシステムから排出の余剰汚泥が減少するので、環境保護を改善することと運転費用を減少することに有利である。
【００１０】
本発明に係る廃水予備処理方法の一実施方案によれば、廃水フィードを第一曝気槽の第一端に導入する前に、毎トン廃水の砂沈澱量を0.1リットル以下にする、好ましくは0.05リットル以下にする、さらに好ましくは0.03リットル以下にするために、廃水フィードに対して砂沈澱処理を行うことができる。
【００１１】
上記本発明の第１の観点に係る廃水予備処理方法において、上記第一混合液の汚泥濃度は2000〜30000mg/L、好ましくは2500〜20000mg/L、さらに好ましくは3000〜10000mg/L、さらに好ましくは3000〜7000mg/Lである。
【００１２】
例えば、第一混合液の活性汚泥有機性浮遊物（Mixed liquor volatile suspended solidｓ；ＭＬＶＳＳ）と活性汚泥浮遊物（Mixed liquor suspended solids；ＭＬＳＳ）との比値は、0.8より小さく、好ましくは0.7より小さく、さらに好ましくは0.5より小さい。
【００１３】
また、上記第一曝気槽における曝気処理の処理時間は、0.1〜4時間、好ましくは0.5〜2時間、さらに好ましくは0.5〜1.5時間である。
【００１４】
また、上記第一沈澱槽における沈澱処理の処理時間は、0.8〜6時間、好ましくは1〜4時間、さらに好ましくは1〜3時間である。
【００１５】
また、上記第一曝気槽における曝気処理の処理時間と上記第一沈澱槽における沈澱処理の処理時間との比は、1:0.5〜1:6、好ましくは1:1〜1:3、さらに好ましくは1:1.5〜1:2、最も好ましくは1:2である。
【００１６】
また、上記上清液の化学的酸素要求量（COD；Chemical Oxygen Demand）は、30-500mg/L、好ましくは50-250mg/L、さらに好ましくは80-150mg/Lである。
【００１７】
また、さらに有機栄養物および/または汚泥フィードを、上記第一曝気槽の第一端において、上記廃水フィードおよび上記第一濃縮混合液と一緒に混合して上記第一混合液を生成する。上記有機栄養物は、生分解有機物を含有してもよい生活汚水、家畜製品を原料とする工業廃水に由来するもの又は適当なカーボン源例えばメタノール、澱粉、糖蜜等である。また、上記汚泥フィードは、汚水生物処理過程において生成された何れの活性汚泥を含有する汚泥であってもよい。
【００１８】
また、上記ステップ（２）の曝気処理を、間欠的な曝気または連続的な曝気の方式で行う。曝気と曝気率と時間を制御することにより、上清液のＣＯＤ値を所望の範囲内、例えば、汚水を都市下水道に排出できる水質標準に満たす範囲内に制御する。
【００１９】
また、上記ステップ（２）おいて生成した上記第二混合液の溶存酸素濃度は0.1〜4mg/L、好ましくは1.5〜3mg/L、さらに好ましくは2〜3mg/Lである。
【００２０】
また、通気微生物は、上記第一混合液、上記第二混合液および上記第一濃縮混合液中の優勢種類である。
【００２１】
また、上記第一曝気槽および上記第一沈澱槽は推進流動方式に基づいて運転する。
【００２２】
本発明の第２の観点に係る汚水処理方法は、上記本発明の第１の観点に係る廃水予備処理方法により生成した上清液を、汚水フィードとして用いるものである。
【００２３】
上記本発明の第２の観点に係る汚水処理方法において、上記上清液を上記汚水フィードとして、生物調整区、第二曝気区および第二沈澱区の順に通過させて、第一出水および第二濃縮混合液を生成し、この第二濃縮混合液の第一部分を上記生物調整区に還流返還する。
【００２４】
また、上記第二沈澱区はＳＢＲ方式で作動する。例えば、ＳＢＲ槽内の活性汚泥有機性浮遊物（MLVSS）と活性汚泥浮遊物（MLSS）との比値は、0.8より小さく、好ましくは0.7より小さく、さらに好ましくは0.5より小さい。
【００２５】
また、上記生物調整区の流体滞留時間は、0.2〜2時間であり、好ましくは0.5〜1.5時間、さらに好ましくは0.5〜1時間である。
【００２６】
また、上記第二曝気区における曝気処理の処理時間は、0.5〜4時間であり、好ましくは0.5〜2時間、さらに好ましくは１〜２時間である。
【００２７】
また、上記第二沈澱区における沈澱処理の処理時間は、0.8〜6時間であり、好ましくは1〜4時間、さらに好ましくは1.5〜3時間である。
【００２８】
また、上記生物調整区は嫌気段と無酸素段とを有し、上記上清液と上記第二濃縮混合液の第一部分とを混合した後、嫌気段により第三混合液を生成し、この第三混合液と第五混合液の第一部分とを混合した後、無酸素段により第四混合液を生成し、この第四混合液を上記第二曝気区に導入して曝気処理を行い、上記第五混合液を生成し、上記第五混合液の第一部分を無酸素段に還流返還するとともに、上記第五混合液の余剰部分を上記第二沈澱区中に導入して分離し、上記第一出水および上記第二濃縮混合液を生成し、上記第二濃縮混合液の第一部分を上記嫌気段に還流返還する。
【００２９】
また、上記生物調整区における嫌気段の流体滞留時間は、0.1時間〜1.5時間であり、好ましくは0.5時間〜1時間である。
【００３０】
また、上記生物調整区における無酸素段の流体滞留時間は、0.1〜1.8時間であり、好ましくは0.5〜1.5時間である。
【００３１】
また、上記生物調整区における上記嫌気段の流体滞留時間と、上記無酸素段の流体滞留時間との比は、1:0.5〜1:6であり、好ましくは1:1〜1:3、さらに好ましくは1:1.5〜1:2、最も好ましくは1:2である。
【００３２】
また、上記第四混合液の汚泥濃度は、2000〜6000mg/Lであり、好ましくは2500〜5000mg/L、さらに好ましくは3000〜4000mg/Lである。
【００３３】
また、上記第五混合液の第一部分の流量は、上記汚水フィードの流量の10%乃至150%であり、好ましくは50%乃至100%である。
【００３４】
また、上記第二濃縮混合液の第一部分の流量は、上記汚水フィードの流量の10%乃至150%であり、好ましくは50%乃至100%である。
【００３５】
また、第二濃縮混合液の少なくとも一部の余剰部分を前記廃水処理方法における第一曝気槽の第一端に還流返還する。例えば、第二濃縮混合液の第一部分以外の第二濃縮混合液の全部を第二濃縮混合液の第二部分として、前記廃水処理方法における第一曝気槽の第一端に還流返還する。
【００３６】
また、上記上清液を上記汚水フィードとして、硝化内生脱窒法（Wuhrmann process）、Ａ/Ｏ法（嫌気-好気法：A/O process）、バーデンホ法（Bardenpho process）、ホレドックス法(Phoredox process)、Ａ2/Ｏ法（嫌気-無酸素-好気法；Anaerobic Anoxic Oxic process）、逆Ａ2/Ｏ法（好気-無酸素-嫌気法；Oxic Anoxic Anaerobic process）、ＵＣＴ法（The University of Cape Town process）、ＭＵＣＴ法（The Modified University Cape Town process）、ＶＩＰ法（Virginia Initiative Plant process）、OWASAプロセス、ＪＨＢプロセス、ＴＮＣＵ法（the Taiwan National Central University Process）、Dephanoxプロセス、ＢＣＦＳプロセス、ＭＳＢＲ法（Modified Sequencing Batch Reactor；改良型回分式活性汚泥法）、ＳＢＲ法（Sequencing Batch Reactor Process；回分式活性汚泥法）、ＡＢプロセス、酸化溝法（oxidation ditch process）、生物膜法および移動床法の中のいずれかの処理方法、またはこれらの処理方法の組合により生物処理を行い、第一出水および任意選択できる余剰汚泥を生成する。また、上記任意選択できる余剰汚泥を、上記第一曝気槽の第一端に全部還流返還する場合もある。
【００３７】
また、上記第一出水を絮凝澄み槽に導入して絮凝澄み処理を経た後、第二出水と絮凝汚泥を生成する。
【００３８】
絮凝澄み処理に用られる混凝剤は、金属塩類と高分子類との二種類の混凝剤により構成される。前者の金属塩類には、例えば、硫酸アルミニウム、塩化鉄及び硫酸第一鉄がある。また、後者の高分子類には、例えば、ポリ塩化アルミニウム及びポリアクリルアミド等がある。絮凝澄み処理を経て生成された第二出水は、水質がさらに高まる。
【００３９】
また、上記絮凝汚泥の少なくとも一部、好ましくは全部を、上記第一曝気槽の第一端に還流返還する。
【００４０】
上記廃水予備処理方法によれば、長期安定に運転することができ、また汚泥を排出する必要がなく、さらに汚泥を蓄積することがなく、しかも予備処理後の廃水（すなわち、上記上清液）を、汚水生物処理方法処理に適応することも可能になる。
【００４１】
上記廃水予備処理方法は、他の汚水生物処理方法と容易に組合せることができ、新しい汚水生物処理方法を形成することができる。特に、上記汚水生物処理方法により生成された余剰汚泥に対して、上記廃水予備処理方法を行うことで、この余剰汚泥を消化できる。
【００４２】
また、本発明の廃水予備処理方法により生成された出水（すなわち、上記上清液）は、通常では中性（すなわち、ｐＨ値が６〜８の間、特に6.5〜7.5の間である）に呈し、COD値が30-200mg/Lであるから、pH値を調節する必要がない。また、カーボン源濃度は、さらなる汚水生物処理によって、浄化出水の排出標準を満たすことができた。より特に、本発明の汚水生物処理方法は、基本的に汚泥を排出しない状況下で依然として良好なリン除去効果を収めた。
【００４３】
従来の汚水生物処理方法と比較すると、上記汚水生物処理方法は、顕著に減少させ、ひいては完全に汚泥排出を消去させるとともに、良好の汚水処理効果と出水水質、より小さい設備敷地面積、より小さい建設費用と運転費用および、より高い抗衝撃負荷能力と運転安定性をさらに有した。本発明の前記廃水予備処理方法又は汚泥減量化処理方法は、顕著な減少させ、ひいては完全に汚泥排出を消去させるように、各種現有の汚水生物処理装置を改造することにより特に適応した。
【００４４】
本発明における「廃水」および「汚水」とは、生物処理方法で任意処理できる有機汚染物を主に含有する汚水のことである。この「廃水」および「汚水」は、任意に好適な工業廃水、生活汚水及びこれらの任意組合せ、特に都市生活汚水を含む。
【００４５】
汚水としては、例えば、汚水の排出現場から直接採集した汚水と、下水道網トから採集した汚水と、採集した汚水を一定期間貯蔵して生成した汚水と、採集した汚水に対して、発酵、酸塩基調節、成分調節、濃度調節及び沈澱、ろ過、遠心分離等の生物、化学および/または物理処理を行って生成した汚水とがある。
【００４６】
《室外排水設計規範》（GB50014-2006）第6.4節第6.4.5項の規定によれば、“汚水の砂沈澱量は、立方メートル汚水毎に0.03リットルで計算することができる”。本発明に係る汚水の、立方メートル汚水毎の砂沈澱量は、通常では0.1リットル以下、好ましくは0.05リットル以下、さらに好ましくは0.03リットル以下である。
【００４７】
本発明における「汚水生物処理」は、微生物の代謝作用を利用し、汚水中の有機汚染物を安定な無害物質に転換させる過程を指す。この汚水生物処理は、微生物が酸素を必要とするか否かにより分類され、例えば、酸素を必要とする好気性生物処理と酸素を必要としない嫌気性生物処理に分類される。
【００４８】
好気性生物処理は、微生物が水中に存在する状態に基づき、活性汚泥法と生物膜法とが分けられる。活性汚泥法は、現在最も広く応用した汚水生物処理方法であって、その中には、有機物質を大量に含有する汚水に空気を吹き込み、一定の時間を経過後、水中にバイオフロク（bioflocs）活性汚泥を形成し、活性汚泥に大量の微生物が滞留、生活しており、これらの微生物は、水中の有機物質を食料とし、エネルギーを獲得するとともに、絶えずに成長繁殖することにより、汚水を浄化させる。活性汚泥法の基本的なフローは、図１のように示した。生物膜法は、汚水が固体フィラーに流れ通し、フィラー上に汚泥状の生物膜を生成し、生物膜上に繁殖している大量の微生物が、活性汚泥と同様の浄化汚水の作用を発揮する。生物膜法の施設は、生物ろ過槽、回転バイオディスク、生物接触酸化と生物流化床等を備える。
【００４９】
嫌気性生物処理（anaerobic biological treatment）とは、通気嫌気性菌（facultative anaerobes）と偏性嫌気性菌（obligate anaerobes）が、無酸素の条件下で有機汚染物を分解する処理である。嫌気性生物処理を行う装置は、普通消化槽、嫌気性ろ過槽、嫌気性汚泥床、嫌気性回転ディスクおよびバッフル嫌気性反応器等を備える。
【００５０】
汚水中に複数種の汚染物質が含まれる場合には、汚水を浄化するために、一般的に複数種の処理方法を組合せる必要がある。例えば、活性汚泥法、ＯＳＡ法（Oxic Settling Anaerobic process；好気性-沈降-嫌気性法）、嫌気性生物処理プロセス（例えば、嫌気性生物ろ過槽、嫌気性回転バイオディスク、嫌気性接触法（anaerobic contact process）、ＵＡＳＢ法（Up-flow Anaerobic Sludge Blanket process：上向流式嫌気性汚泥床法）と分段嫌気性消化法等）、硝化内生脱窒法、Ａ/Ｏ法、バーデンホ法、ホレドックス法、Ａ2/Ｏ法、逆Ａ2/Ｏ法、ＵＣＴ法、ＭＵＣＴ法、ＶＩＰ法、OWASAプロセス、ＪＨＢプロセス、ＴＮＣＵ法、Dephanoxプロセス、ＢＣＦＳプロセス、ＳＢＲ法、ＭＳＢＲ法、ＡＢプロセス、生物膜法、例えば、生物ろ過槽、回転バイオディスク、生物接触酸化法、生物流化床と曝気生物ろ過槽等、及び上記各種プロセスの任意好適な組合を含む。
【００５１】
本発明における「汚泥」とは、汚水生物処理過程において生成された活性汚泥を含有する汚泥のことである。活性汚泥とは、汚水中の生物が形成した絮凝体であり、主に水と各種微生物により構成される。各種微生物とは、例えば、好気性菌、嫌気性菌と通気菌、さらに真菌、藻類、原生動物等である。汚泥の馴養と所在環境の改変と伴い、生存環境に適応するために、汚泥中の各種微生物類群も、例えば、数量と比例の変化、ひいては基因変異等が発生することができる。
【００５２】
汚泥を生成方法により分類すると、汚泥の例として、生活汚水汚泥と工業廃水汚泥とを含む。
【００５３】
汚泥を生成方法により分類すると、汚泥の例として、通常では、活性汚泥法二次沈澱槽において生成された汚泥を排出する（余剰汚泥または余剰活性汚泥とも言い、主な成分が微生物と水である）もの、生物膜法二次沈澱において生成された汚泥を排出する（腐殖汚泥とも言い、主な成分が脱落の生物膜である）もの、汚水処理場初回沈澱槽において生成された汚泥を排出する（初回沈澱汚泥とも言い、主な成分が固体有機物と微生物等である）もの、廃水を嫌気性処理した後に排出の汚泥（嫌気性汚泥とも言う）、前記汚泥を消化した後の汚泥（消化汚泥または熟成汚泥とも言う）、及び化学沈澱槽において生成された汚泥（化学汚泥とも言う）等がある。
【００５４】
汚泥処理の過程で分類すると、例えば、生汚泥、新鮮汚泥（すなわち、任意の処理を行っていない汚泥）、濃縮汚泥、消化汚泥、脱水汚泥およびドライ汚泥のいずれかに分類される。
【００５５】
本発明の汚泥は、上記任意の汚泥及びそれらの組合せでもよく、特に含水量が90%以上、95%以上、好ましくは97%以上の余剰汚泥、好ましくは新鮮汚泥である。
【００５６】
本発明における「混合液」とは、上記汚泥および水より構成された混合物のことであり、泥水混合物または泥水混合液とも呼ばれる。好適な混合液中の汚泥は、良好の沈降性能を有し、特に曝気と沈澱過程で汚泥膨脹または汚泥上浮を発生しない。一般的に、混合液の汚泥体積指数ＳＶＩ（以下、混合液を1000mLメスシリンダで30分静かに置いた後、1g活性汚泥懸濁固体が占める体積ＳＶＩ３０とする。）は、酸素供給処理時に発生した汚泥膨脹の最小値より有利的に小さく、例えば、ＳＶＩ３０は、200ml/gより小さく、150ml/gより小さく、100ml/gより小さく、または50ml/gより小さくても良い。
【００５７】
本発明における「濃縮混合液」とは、前記混合液内の水の少なくとも一部を分離除去して生成した、汚泥の濃度を高めた混合液のことであり、単に「汚泥」という場合もある。例えば、第一濃縮混合液を、第一汚泥という場合がある。上述した水の分離には、例えば、沈澱分離法、遠心分離法およびろ過分離法のいずれかの方法を用いることができる。例えば、沈澱分離法を用いる場合には、混合液内の汚泥はだんだんと沈下し、上清液が混合液上部に生成され、汚泥濃度が増加した濃縮混合液が混合液下部に生成される。例えば、混合液全体の体積に占める5〜85%（例えば、5〜10%、10〜15%、15〜20%、20〜25%、25〜30%、30〜35%、35〜40%、40〜45%、45〜50%、50〜55%、55〜60%、65〜70%、70〜75%、75〜80%、80〜85%）の下部混合液を濃縮混合液とする。
【００５８】
本発明における「汚泥量」、「汚泥含量」又は「汚泥濃度」とは、汚泥、汚水、混合液および濃縮混合液のいずれかに含まれる固体含量または懸濁物含量のことである。固体または懸濁物とは、一般的に、主な生物体と有機固体物質（生物分解できる有機物質と生物分解できない有機物質とを含む）を含むものである。例えば、汚泥量は、ＭＬＳＳの総量で表すことができる。ＭＬＳＳとは、上述のとおり活性汚泥浮遊物のことであり、混合液懸濁固体濃度または混合液汚泥濃度とも呼ばれる。このＭＬＳＳは、曝気槽容積ごとの混合液に含まれた活性汚泥固体物（または活性汚泥浮遊物）の総重量（mg/L)で表す。
【００５９】
本発明における「泥齢」とは、活性汚泥の平均滞留時間を意味するものであり、一般的にＳＲＴにより表示される。ＳＲＴは下記数式１を用いて求められる。
【００６０】
（数式１）
（曝気槽有効容積×曝気槽内の混合液の汚泥濃度）/（単位時間内排出汚泥の体積×排出汚泥の汚泥濃度）
【００６１】
通常では、泥齢をコントロールすることは、活性汚泥システム中微生物種類を選択する一種方法である。もしある種微生物の世代期間が活性汚泥システムより長いと、該類微生物は、次世代微生物を繁殖する前に、余剰活性汚泥の方式で排出され、該類微生物就が永遠にシステム内で繁殖できない。
【００６２】
一方、ある種微生物の世代期間は、活性汚泥システムの泥齢より短いと、該種微生物が余剰活性汚泥の形式で排出される前に、次世代を繁殖でき、従って、該種微生物は、活性汚泥システム内に生存できるとともに、繁殖でき、汚水を処理することに用いられる。ＳＴＲは、直接に活性汚泥システム中微生物の年齢大きさを決定し、一般的に年齢若い活性汚泥が、有機汚染物を分解代謝する能力が強いが、凝聚沈降性が悪く、年齢古い活性汚泥を分解代謝する能力が悪いが、凝聚性がより良い。
【００６３】
本発明における「酸素供給処理」とは、酸素と混合液とを接触させ、特に酸素含有気体（例えば、空気）と混合液を接触させることを指す。本発明においては、「酸素供給処理」は、酸素含有気体と混合液とを接触させる任意の方法により実現させ、例えば酸素含有気体を、流動のまたは流動せずの混合液中に流れ込みんで行い、特に酸素含有気体を用いて混合液を曝気させることで実現する。好気性処理は、典型的な酸素供給処理である。酸素供給処理は、任意の好適な条件下、任意の好適な方式で行い、例えば在常圧、加圧、常温、低温および/または昇温条件下、エアブラスト曝気、機械曝気、ジェット曝気等の方式で好適な設備例えば曝気槽、酸化溝、流化床、移動床または膜設備等で行うことができる。好ましくは曝気槽を用いて曝気させる。任意の好適な酸素含有気体は、全て曝気に用いられ、好ましくは空気を用いて曝気させる。
【００６４】
酸素供給処理では、混合液の溶存酸素濃度は、だんだんと所望値に昇る。酸素供給処理の時間は、一般的に、混合液が酸素供給処理装置中の滞留時間（または混合液が酸素と接触する時間）及び流れ込んだ酸素含有気体の量で確定される。通常では、酸素供給処理では、好気性生物と通気生物とが成長させるが、嫌気性生物が抑制される。
【００６５】
本発明における「無酸素処理（anoxic process：アノキシク処理）」とは、酸素含有気体と混合液との接触を避ける処理のことである。この無酸素処理は、基本的に酸素含有気体と混合液との接触を避ける方法を用いて行い、例えば、曝気を停止する方法または脱気を行う方法を用いて行う。
【００６６】
本発明には、ニトレート窒素が存在するかどうか、基本的に溶存酸素さえ存在せず、例えば溶存酸素レベルが0.1mg/Lより低い時、無酸素処理状態にあると認められる。つまり、ある文献に記載の無酸素条件（ニトレート窒素があり、溶存酸素がなし）と嫌気性条件（ニトレート窒素がなし、溶存酸素がなし）下で全て本発明の無酸素処理を行うことができる。ある状況では、酸素含有気体の飛出しと溶存酸素の消耗と伴い、溶存酸素濃度はだんだんと所望値に低下し、例えば約イコール０mg/Lのレベルである。
【００６７】
特に、無酸素処理は、曝気を停止した状況下で混合液を沈澱槽でゆっくりに流動させる方式で実現する。好適な沈澱槽は、横流式、縦流式と径流式沈澱槽である。無酸素処理の時間は、一般的に混合液が無酸素処理装置中の滞留時間で確定される。通常に、無酸素処理では、嫌気性生物と通気生物が成長するが、好気性生物が抑制される。
【００６８】
本発明の発明者は驚くほどのことを実現した。すなわち、長期運転を行う時、基本的に全部の第一濃縮混合液を第一曝気槽の第一端に還流返還しても、第一混合液中の汚泥量は、依然として相対安定ななレベルに保持するが、無制限に成長することがない。好ましい実施方案では、本発明の廃水予備処理方法は、廃水フィードを連続的に導入する状況下で、長期に安定した運転を行い、汚泥を排出する必要がないから、汚泥の排出がなくなる。従って、本発明の廃水予備処理方法は、汚泥減量化処理方法である。
【００６９】
また、本発明の発明者は、さらに以下の驚くほどのことを実現した。すんわち、廃水フィードは、より高い含量のカーボン、窒素とリンを有する場合であっても、何れの第一濃縮混合液を排出せず、上清液中のカーボン、窒素とリンの含量もより低いレベルに保持することができる。つまり、本発明の廃水予備処理方法は、カーボン、窒素とリンを除去するという顕著な効果を奏する。
【００７０】
どのような理論の拘束も受けず、本発明の発明者が考えられる本発明の廃水予備処理方法は長期に安定した運転を行い、汚泥の排出を必要としない要因の一部が以下の通りである。
【００７１】
まず、廃水中に栄養物を含有するとともに上清液中の栄養物濃度が降下し、更には、安定した運転を行っている中で、混合液の汚泥濃度が大変高いにもかかわらず、持続的に増加せず、高いレベル下で安定を保持し、従って、混合液中の生物類群が消化−成長バランスの状態にあり、即ち新増の汚泥量（廃水フィードの汚泥量と混合液中の生物が繁殖して増加した汚泥量を含む）と死亡して消化の汚泥量が動態的な平衡になるとともに、高濃度の活性汚泥が快速かつ有効に大量の栄養物を消耗するため、汚泥量の浄成長がないと考えられる。
【００７２】
本発明の廃水予備処理方法には、排出の上清液に溶解性有機物の濃度がより高いレベルにあり、従って、繊維状菌の増殖を制限することに有利であり、酸素需要量（例えば曝気量）を低下させるため、酸素供給処理例えば曝気時に発生する汚泥膨脹の可能性を減小した。また、より高いレベルの溶解性有機物は、生物体に充分な栄養を提供し、生物の代謝、繁殖とプロセス死亡に有利な環境を形成し、汚泥中の生物体が大量に繁殖する同時、大量に消化もさせる。
【００７３】
また、本発明の廃水予備処理方法では、汚泥が交替し、繰り返して酸素供給処理と無酸素処理とを経て、ゾーグレアの増殖に対して有利になり、汚泥の沈み速度と澄み効果を高めた。従って、本発明の廃水予備処理方法は、高汚泥濃度で汚泥膨脹を発生しないことを実現した。
【００７４】
さらに、第一濃縮混合液が通常にステップ（１）に大量にひいては全部還流返還して泥齢が相対的に長く（例えば数ヶ月、数年ひいては長い）、従って、繁殖速率がより遅く、分解難い物質が分解できる微生物が正常に生長させ、汚泥の分解作用を増強した。その同時に、高汚泥濃度条件下で、酸素供給処理と無酸素処理をこの順で経て、混合液中の生分解物質と難生物分解物質（死亡の生物体を含む）は、全て高速度かつ効果的消化し、カーボン、窒素、リン等を含む化合物は、溶解性有機物になって上清液と共に排出するまたは揮発性物質になって飛出す。
【００７５】
上記のとおり、本発明の廃水予備処理方法によれば、混合液中の汚泥は、優れた沈降性能とより低い酸素需要量（例えば曝気量）を有するとともに、各種有機物質（死亡生物体を含む）を分解でき、水溶性物質または気態物質にさせ、従って、混合液は、充分に高い汚泥濃度を有することができ、生物類群が消化−成長バランス状態にあって汚泥膨脹を発生せず、従って、本発明の廃水予備処理方法は、長期に安定した運転を行い、汚泥の排出を減少ひいては完全に消去することできる。
【００７６】
ある実施形態では、第一濃縮混合液の流量の、廃水フィード流量（他の栄養物および/または汚泥フィードが存在する状況下で、それらの総流量である）に対する割合は、の10％〜1000%でもよく、例えば10〜20％、20〜30％、30〜40％、40〜60％、60〜80％、80〜100％、100〜150％、150〜200％、200〜400％、400〜600％、600〜800％、800〜1000％である。該比例は、第一濃縮混合液の還流比ともいう。好適な還流比は、酸素供給処理時間および/または無酸素処理時間を所望の値することに有利である。ある状況下では、好適な還流比はより小さくてもよい。例えば、10〜20％、20〜30％、30〜40％、40〜60％とすることで、効果的に電力消耗、燃料消耗または他のエネルギー消耗を節約することができる。他の状況下では、好適な還流比はより大きくてもよく、例えば60〜80％、80〜100％、100〜150％、150〜200％、200〜400％、400〜600％、600〜800％、800〜1000％で、より短い酸素供給処理時間及び/または無酸素処理時間を獲得する。好ましい還流比は50〜150%である。
【００７７】
本発明の廃水予備処理方法のある実施方案において、ステップ（２）における酸素供給処理の処理時間を、好気性微生物が優勢類群になる時間（例えば好気性微生物の世代周期より小さく、例えば、約５時間より小さい）より小さくするとともに、ステップ（３）における無酸素処理の処理時間を、嫌気性微生物が優勢類群になる時間（例えば嫌気性微生物の世代周期より小さくし、例えば約４０時間より小さい）より小くすることができる。どのような理論の拘束も受けず、常温下で通気微生物の世代周期が約0.2〜0.5時間で、通気微生物が優勢類群になる汚泥は、交替の酸素供給処理（好気性条件）と無酸素処理（無酸素条件及び/または嫌気性条件）時に大量の生物増殖と生物プロセス死亡が発生するため、各種有機物質（死亡生物を含む）を大量に消化と分解（主に代謝と加水分解を含む）し、溶解性化合物になって上清液と共に排出するまたは気態化合物になって飛出し、これが高汚泥濃度条件下で特に明確であると考えられる。
【００７８】
ある実施形態では、ステップ（２）における酸素供給処理の処理時間は、例えば、5時間より小さくてもよく、好気性微生物が優勢類群になることを避け、その同時に、例えば0.1時間より多くてもよく、通気微生物は充分に増殖するとともに、充分に嫌気性微生物の増殖を抑制し、通気微生物が優勢類群になるのに有利である。
【００７９】
例えば、酸素供給処理の処理時間は、0.1〜4時間であり、好ましくは0.5〜2時間であり、さらに好ましくは0.5〜1.5時間である。この酸素供給処理の処理時間は、例えば、0.1〜0.2時間、0.2〜0.3時間、0.3〜0.4時間、0.4〜0.5時間、0.5〜0.6時間、0.6〜0.8時間、0.8〜1時間、1〜1.2時間、1.2〜1.5時間、1.5〜1.8時間、1.8〜2時間、2〜2.2時間、2.2〜2.5時間、2.5〜3時間と3.5〜4時間の中から選択される。
【００８０】
例えば、ステップ（２）の酸素供給処理は、間欠的な方式または連続的な方式で行い、例えば、間欠的な曝気または連続的な曝気の方式で行う。
【００８１】
ある実施形態では、通気微生物を優勢類群にするため、ステップ（３）における無酸素処理の処理時間は、例えば、６時間より小さくてもよく、嫌気性微生物が優勢類群になることを避けるとともに、装置を小型化するのに有利であり、それと同時に、例えば、0.1時間より大きくてもよく、通気微生物が充分に増殖するとともに、充分に好気性微生物の増殖を抑制する。無酸素処理の処理時間は、0.8〜6時間であり、好ましくは1〜4時間であり、さらに好ましくは１〜３時間である。この無酸素処理の処理時間は、例えば、0.8〜1時間、1〜1.2時間、1.2〜1.4時間、1.4〜1.6時間、1.6〜1.8時間、1.8〜2時間、2〜2.5時間、2.5〜3時間、3〜3.5時間、3.5〜4時間、4〜4.5時間、4.5〜5時間、5〜5.5時間と5.5〜6時間の中から選択される。
【００８２】
ある実施形態では、ステップ（３）の無酸素処理は、沈澱方式により行うことができる。無酸素処理を沈澱方式により行う場合、無酸素処理の処理時間は、有利的に0.5時間より大きく、特に有利的に１時間より大きく、沈澱が充分に完成させ、その同時に有利的に４時間より小さく、装置が小型化される。
【００８３】
ある実施形態では、有利的に通気微生物が優勢類群になるため、酸素供給処理の処理時間と無酸素処理の処理時間との比は、1:0.5〜1:6であり、好ましくは1:1〜1:3、さらに好ましくは1:1.5〜1:2、最も好ましくは1:2である。この酸素供給処理の処理時間と無酸素処理の処理時間との比は、例えば1:0.5〜1:0.6、1:0.6〜1:0.7、1:0.7〜1:0.8、1:0.8〜1:0.9、1:0.9〜1:1、1:1〜1:1.1、1:1.1〜1:1.2、1:1.2〜1:1.3、1:1.3〜1:1.4、1:1.4〜1:1.5、1:1.5〜1:1.6、1:1.6〜1:1.7、1:1.7〜1:1.8、1:1.8〜1:1.9、1:1.9〜1:2、1:2〜1:2.1、1:2.1〜1:2.2、1:2.3〜1:2.4、1:2.4〜1:2.5、1:2.5〜1:2.6、1:2.6〜1:2.8、1:2.8〜1:3、1:3〜1:3.2、1:3.2〜1:3.4、1:3.4〜1:3.6、1:3.6〜1:3.8、1:3.8〜1:4、1:4〜1:4.5、1:4.5〜1:5、1:5〜1:5.5と1:5.5〜1:6の中から選択される。
【００８４】
ある実施形態では、汚泥が充分な酸素供給処理を経て、効果的に通気微生物が優勢類群にするとともに、汚泥の消化と加水分解を促進するため、ステップ（２）における第二混合液の溶存酸素濃度は、0.1〜4mg/Lであり、好ましくは1.5〜3mg/L、さらに好ましくは2〜3mg/Lである。この第二混合液の溶存酸素濃度は、例えば、0.1〜0.3mg/L、0.3〜0.5mg/L、0.5〜0.7mg/L、0.7〜0.9mg/L、0.9〜1.1mg/L、1.1〜1.3mg/L、1.3〜1.5mg/L、1.5〜1.7mg/L、1.7〜1.9mg/L、1.9〜2.1mg/L、2.1〜2.3mg/L、2.3〜2.5mg/L、2.5〜2.7mg/L、2.7〜2.9mg/L、2.9〜3.1mg/L、3.1〜3.3mg/L、3.3〜3.5mg/L、3.5〜3.7mg/Lと3.7〜3.9mg/Lの中から選択される。
【００８５】
ある実施形態では、ステップ（１）の前に廃水フィードに酸素供給処理を行う。どのような理論の拘束も受けず、このように通気微生物が優勢類群になることにさらに有利であると考えられる。
【００８６】
ある実施形態では、廃水フィード酸素供給処理の時間は、例えば、0.1〜0.5時間、0.5〜1時間、1〜1.5時間、1.5〜2時間と2〜2.5時間の中から選択される。また、処理後廃水フィードの溶存酸素濃度は、例えば、0.1〜0.5mg/L、0.5〜1mg/L、1〜1.5mg/L、1.5〜2mg/L、2〜2.5mg/L、2.5〜3mg/L、3〜3.5mg/Lと3.5〜4mg/Lの中から選択される。
【００８７】
ある実施形態では、このような酸素供給処理は、間欠的な方式または連続的な方式で行い、例えば、間欠的な曝気の方式または連続的な曝気の方式で行う。
【００８８】
ある実施方形態では、汚泥が充分の無酸素処理を経て、効果的に通気微生物を優勢類群にするとともに、汚泥の消化と加水分解を促進するため、ステップ（２）とステップ（３）との間で第三混合液に脱酸素処理を行う。例えば、脱気槽で脱酸素処理を行い、その中では混合液中の含酸素気泡が浮上し、混合液の溶存酸素含量が増加せず、その後の無酸素処理を実行可能に用意する。
【００８９】
本発明に係る汚泥処理方法の一実施形態によれば、脱酸素処理の時間は、例えば、0.1〜0.2時間、0.2〜0.3時間、0.3〜0.5時間、0.5〜0.8時間と0.8〜1時間の中から選択される。また、処理後の第二混合液の溶存酸素濃度は、0.1mg/Lより小さくし、好ましくは0.05mg/Lより小くし、さらに好ましくは約0mg/Lとする。
【００９０】
ある実施形態では、酸素供給処理の処理時間：脱酸素処理の処理時間：無酸素処理の処理時間の比は、1:（0.1〜0.5）：（0.5〜4）であり、好ましくは1:（0.1〜0.3）：（1〜3）であり、さらに好ましくは1:（0.1〜0.2）：（1.5〜2.5）である。この酸素供給処理の処理時間：脱酸素処理の処理時間：無酸素処理の処理時間の比は、例えば、1:0.1：1または1:0.15：2とすることもできる。
【００９１】
ある実施形態では、ステップ（２）における第二混合液の汚泥体積指数ＳＶＩ３０は、酸素供給処理時に発生した汚泥膨脹の最小値より小さくすべきである。また、本発明に係る廃水予備処理方法の一実施形態によれば、汚泥体積指数ＳＶＩ３０は、300ml/gより小さく、200ml/gより小さく、150ml/gより小さく、100ml/gより小さくもよい。
【００９２】
ある実施形態では、ステップ（１）における第二混合液の汚泥濃度は、生物が消化−成長バランス状態時にある濃度でもよい。ある実施方案に基づき、ステップ（１）における第二混合液の汚泥濃度は、少なくとも約2000〜2500mg/L、2500〜3000mg/L、3000〜3500mg/L、3500〜4000mg/L、4000〜4500mg/L、4500〜5000mg/L、5000〜5500mg/L、5500〜6000mg/L、6000〜6500mg/L、6500〜7000mg/L、7000〜7500mg/L、7500〜8000mg/L、8000〜8500mg/L、8500〜9000mg/L、9000〜9500mg/L、9500〜10000mg/L、10000〜12000mg/L、12000〜14000mg/L、14000〜16000mg/L、16000〜18000mg/L、18000〜20000mg/L又は少なくとも約20000mg/Lの中から選択され、好ましくは2000〜10000mg/Lであり、さらに好ましくは2500〜6000mg/Lである。
【００９３】
本発明の廃水予備処理方法によれば、特に廃水生成地がその現地で廃水予備処理を行うことに用いられることに有利であり、予備処理後の廃水が通常の汚水処理場処理に好適する。また、本発明の廃水予備処理方法も、現有の各種活性汚泥法を利用する汚水処理装置を改造することに好適され、廃水を予備処理した後、生成した上清液を現有の汚水処理装置を導入して処理を行う。その同時、現有汚水処理装置の余剰汚泥と廃水フィードとを混合した後、さらに本発明の廃水予備処理方法基づいて処理を行う。このように、本発明の廃水予備処理方法を利用して、改造後の汚水処理装置が基本的に汚泥を排出せずに現有汚水処理装置の余剰汚泥を基本的に完全に消化する。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の一実施形態に係る廃水の予備処理装置の構造概略図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る汚水予備処理装置の構造概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００９５】
本発明の実施形態について、以下に図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は、下記実施形態及び図面によって限定されるものではない。
【００９６】
図１は、本発明の実施形態に係る廃水の予備処理装置の構造概略図である。図１に示すように、予備処理装置の中では、廃水フィードとする汚水が中心曝気槽Ａ１に導入され、沈澱槽（Ｓ１とＳ２）で生成された還流汚泥（即ち、第一濃縮混合液）と混合し、第一混合液が生成される。次に、第一混合液が、中心曝気槽Ａ１、Ａ２、Ａ３とＡ４にこの順で曝気して第二混合液が生成される。次に、第二混合液が、沈澱槽Ｓ１，Ｓ２に流入し、還流汚泥と出水（即ち、上清液）に分離される。図１中の破線矢印は、汚泥の流動方向を示し、実線矢印は、混合液の流通方向を示す。図１に示した予備処理装置では、経済的に廃水中の汚染物を、都市下水道に排出可能なレベルに低下させるように、特に廃水（有機廃水）生成地で廃水予備処理を行うことに好適し、汚水処理場を利用して処理する。図１に与えた同心円形式の廃水予備処理装置は、さらに現有の汚水処理装置を改造することに用いれる、又は汚水処理装置を新たに建設することに用いられる。
【００９７】
図２は、本発明の汚水処理方法に基づく汚水処理装置の構造概略図であり、その中では、廃水フィードとする汚水がＡ段曝気槽に導入されて曝気処理を行い、その後、Ａ段沈澱槽で分離して第一上清液と汚泥還流１を生成するとともに、汚泥還流１をＡ段曝気槽に戻し、これによって本発明に基づく廃水予備処理方法を実現した。Ａ段沈澱槽に離れた第一上清液（即ち、Ａ段出水）が、嫌気段、無酸素段１と無酸素段２と構成された生物調整区をこの順で通過し、曝気槽１と２に入って曝気処理を行い、曝気槽１と２中の部分混合液を還流させて生物調整区の無酸素段１、曝気槽１と２中に入った他の混合液が、それぞれＳＢＲ槽１と２に入って分離し、第二上清液（即ち、二級出水）とＳＢＲ余剰汚泥を生成し、部分ＳＢＲ余剰汚泥とする汚泥還流２が生物調整区の嫌気段に戻し、第二上清液が絮凝澄み槽に入って化学脱リンを行って出水（即ち、三級出水）と絮凝澄み余剰汚泥を生成し、絮凝澄み余剰汚泥と他のＳＢＲ余剰汚泥とする余剰汚泥をA段曝気槽に戻す。
【００９８】
本文実施例においては、符号tはトンを示す。また符合ＤＳは、ドライ汚泥を示す。またｍ3は、立方メートル（単位）を示す。またｄは、天（単位）を示す。
【００９９】
実施例１
図２に示した汚水処理装置に基づき、汚水処理能力が20000m3/dである汚水処理場を建設し、1845天の連続運転に成功したときの運転条件が以下である。平均処理水量が約9000m3/dであり、汚水ＣＯＤ波動範囲が647.7±195.9mg/Lであり、汚水アンモニアー窒素波動範囲が25.45±6.07mg/Lであり、汚水総窒素波動範囲が44.12±11.43mg/Lであり、汚水総リン波動範囲が1.85±0.85mg/Lであり、汚水懸浮固体（SS）の波動範囲が291.8±129.8mg/Lであり、汚水揮発性懸浮固体（VSS）の波動範囲が159.0±76.1mg/Lであり、絮凝澄み槽内の混凝剤の投入量が30mg硫酸第一鉄/リットルであり、装置全体は運転期間に基本的に何の汚泥も排出しない。
【０１００】
運転過程では、Ａ段曝気槽の活性汚泥有機性浮遊物（MLVSS）と活性汚泥浮遊物（MLSS）の範囲が、それぞれ2844±681mg/Lと6623±1593mg/Lである。ＳＢＲ槽のMLVSSとMLSSの範囲が、それぞれ2148±334mg/Lと5372±891mg/Lである。
【０１０１】
この結果から分かるように、第一上清液のＣＯＤ波動範囲が102±19.9mg/Lである。第二上清液のＣＯＤ範囲が43.6±14.0mg/Lである。出水のCOD範囲が29.3±9.3mg/Lである。第二上清液のアンモニアー窒素範囲が0.67±0.52mg/Lである。出水のアンモニアー窒素範囲が0.26±0.29mg/Lである。第二上清液の総窒素範囲が11.84±2.32mg/Lである。出水の総窒素範囲が116.1±1.68mg/Lである。第二上清液の総リン範囲が0.14±0.10mg/Lである。出水の総リン範囲が0.04±0.03mg/Lである。第二上清液の懸浮固体が16.7±4.5mg/Lである。出水の懸浮固体が2.1±1.0mg/Lである。第二上清液の揮発性懸浮固体が10.1±4.7mg/Lである。出水の揮発性懸浮固体が1.5±0.8mg/Lである。装置全体には、明確な沈積物の形成が見られない。
【０１０２】
以下のことを示した。本発明が提供した廃水予備処理方法を使用し、汚水処理システムを新たに建設又は現有の常規汚水処理装置を改造することにより、汚泥の沈降性能を改善でき、汚泥膨張を抑制するから、高汚泥濃度下で作動でき、廃水中汚染物の含量を低下させて汚泥生物処理の要求に満たせる。それ同時に、さらに余剰汚泥の消化を実現し、汚水処理システム全体において生成される余剰汚泥を減量し、ひいては汚泥の排出量を０にすることになる。
【０１０３】
以上、本実施形態に係る汚水処理装置の具体的な説明を行った。明細書と請求の範囲で述べた方法の各ステップを指す番号は、特別な指示または前後文章から唯一に確定できるものを除いて、各ステップの順序を示す訳ではない。
【０１０４】
本文では、具体的な例を応用して本発明の原理及び実施方式に対して解釈を行っているが、以上実施例の説明は、本発明の方法及びその核心思想を理解する助けをしているだけである。当業者は、本発明原理の前提下から脱離せず、本発明に対して若干の改良と修飾を行うことができること、これらの改良と修飾も本発明の請求の範囲内に入ることを明記する。
【図１】
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【図２】
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