(57)【要約】【課題】有機性排水の生物処理工程で発生する余剰汚泥の減容化を経済的かつ容易に達成することのできる、有機性排水の処理方法を提供する。【解決手段】有機性排水を好気的に生物処理する工程１と、工程１からの流出液を固液分離により処理液及び分離汚泥に分離する工程２と、該分離汚泥の少なくとも一部を嫌気的な生物処理で酸発酵させ、有機酸を生成する工程３と、工程３からの有機酸含有液を曝気処理して有機酸を酸化分解する工程４と、工程４からの流出液を工程１に返送する工程５とを含む有機性排水の処理方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性排水を好気的に生物処理する工程１と、工程１からの流出液を固液分離により処理液及び分離汚泥に分離する工程２と、該分離汚泥の少なくとも一部を嫌気的な生物処理で酸発酵させ、有機酸を生成する工程３と、工程３からの有機酸含有液を曝気処理して有機酸を酸化分解する工程４と、工程４からの流出液を工程１に返送する工程５とを含む有機性排水の処理方法。
【請求項２】
工程４における曝気処理が回分式に行われる請求項１に記載の有機性排水の処理方法。
【請求項３】
工程４における曝気処理が夜間電力を利用して行われる請求項１又は２に記載の有機性排水の処理方法。
【請求項４】
工程３は充填材を充填した槽中で行われる請求項１〜３の何れか一項に記載の有機性排水の処理方法。
【請求項５】
工程２からの分離汚泥の一部を、工程３及び工程４の何れも経由せずに、工程１に返送する工程を含む請求項１〜４の何れか一項に記載の有機性排水の処理方法。
【請求項６】
工程１からの流出液を、工程２を経由せずに、工程３に供給する工程を含む請求項１〜５の何れか一項に記載の有機性排水の処理方法。
【請求項７】
工程２からの分離汚泥の一部を、工程３を経由せずに、工程４に供給する工程を含む請求項１〜６の何れか一項に記載の有機性排水の処理方法。
【請求項８】
工程４の酸化分解により発生した熱を工程３における酸発酵に利用する請求項１〜７の何れか一項に記載の有機性排水の処理方法。
【請求項９】
有機性排水を好気的に生物処理するための第一の曝気槽と、第一の曝気槽からの流出液を固液分離により処理液及び分離汚泥に分離するための固液分離装置と、該分離汚泥の少なくとも一部を嫌気的な生物処理で酸発酵させ、有機酸を生成するための酸発酵槽と、酸発酵槽から排出される有機酸含有液を曝気処理して有機酸を酸化分解するための第二の曝気槽と、第二の曝気槽からの流出液を第一の曝気槽に返送する手段とを備えた有機性排水の処理装置。
【請求項１０】
酸発酵槽には充填材が充填されている請求項９に記載の有機性排水の処理装置。
【請求項１１】
固液分離装置からの分離汚泥の一部を、酸発酵槽及び第二の曝気槽の何れも経由せずに、第一の曝気槽に返送する手段を備えた請求項９又は１０に記載の有機性排水の処理装置。
【請求項１２】
第一の曝気槽からの流出液を、酸発酵槽を経由せずに、第二の曝気槽に供給する手段を備えた請求項９〜１１の何れか一項に記載の有機性排水の処理装置。
【請求項１３】
固液分離装置からの分離汚泥の一部を、酸発酵槽を経由せずに、第二の曝気槽に供給する手段を備えた請求項９〜１２の何れか一項に記載の有機性排水の処理装置。
【請求項１４】
酸発酵槽と第二の曝気槽が熱的に接触している請求項９〜１３の何れか一項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】
発明は下水、屎尿、工場排水などの有機性排水の処理方法及び処理装置に関する。特に、本発明は有機性排水の生物処理において余剰汚泥の発生量の減少を目的とした、有機性排水の処理方法及び処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水などの有機性排水の活性汚泥法などの生物処理工程から大量の汚泥（生汚泥、余剰汚泥）が発生しており、この汚泥の処理処分が現在大きな問題になっている。従来これらの汚泥は脱水助剤（ポリマーなど）を添加し脱水機で脱水されたのち焼却等によって処理処分されているが、汚泥が大量な場合、脱水助剤添加費、脱水機、焼却炉規模が大規模なものになり、ユーザーにとって大きな負担になっている。また汚泥焼却灰の発生量も多く焼却灰の処分にも苦慮している。
【０００３】
余剰汚泥発生量を減少させる方法として、破砕法、熱処理法等の物理的処理法、オゾン処理、酸・アルカリ処理等の化学的処理法、及び両法を組合せた物理化学的処理方法が開発されている。一方、生物学的な減量化法には、従来の代表的な方法として嫌気性消化（メタン発酵）法があるが、長い滞留日数を必要とし、また発生するメタンを有効利用するためには脱硫装置、ガスタンク、燃焼装置（ボイラー、ガスエンジン等）が必要となるため装置設備費、人件費、薬品費、補修費等の維持管理費の費用が嵩み、規模的に嫌気性消化を採用できない施設が数多く存在する。
【０００４】
このような課題を解決する方法として、特開平９−２５３６８４号公報（特許文献１）には、好気的な生物処理工程を含む活性汚泥処理系から引き抜いた活性汚泥を嫌気性発酵工程にて酸発酵し、酸発酵後に活性汚泥処理系に返送することで、余剰汚泥を減容化する方法が開示されている。
また、汚泥をオゾンで減容化したのちに曝気する方法が特開平９−２０６７８２号公報（特許文献２）に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２５３６８４号公報
【特許文献２】特開平９−２０６７８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明者の検討結果によれば、特開平９−２５３６８４号公報に記載の方法においては、活性汚泥処理系に有機性排水のほか酸発酵液も流入して、活性汚泥処理系内の曝気槽のＢＯＤ負荷が上昇することに起因して、既設の活性汚泥処理装置に適用すると次のような問題が生ずることが分かった。
（１）曝気槽の容量不足となり十分な処理ができなくなる。
（２）酸素供給量の増加のため曝気風量を上げなければならないが、このため発泡が著しくなり槽外に泡が溢流する。
（３）曝気槽に対する負荷の増大により汚泥の沈降性が悪化し、沈殿槽で十分な固液分離ができなくなり、返送汚泥濃度も低下する。
また、新設の場合でも曝気風量の増加が必要となり、電力費用が大幅に上昇することになる。さらに水処理施設を新設する場合は敷地制約等により工事期間に廃水処理を停止しなければならないため、工場等の操業が不可能となるので、実用化の大きな障害となる。
【０００７】
また、特開平９−２０６７８２号公報に記載の方法については、この従来技術の効果を確認するため本発明者が試験したところ次のような問題点があることが分かった。
（１）オゾン酸化した後に酸素含有ガス（空気）で曝気したところ、汚泥中の微生物がオゾンによって滅菌されているため、酸化汚泥曝気部１Ａでは易生物分解性有機物（ＢＯＤ成分）がほとんど生物学的に酸化分解せずそのまま汚水処理曝気部１Ｂに流入するため、汚水処理曝気部１ＢのＢＯＤ負荷が大幅に上昇して正常な処理が不可能になった。
（２）生菌を補給するため返送汚泥の一部を酸化汚泥曝気部１Ａに注入する試験も行ったが、オゾン接触槽７から連続的に溶解性のオゾンが供給されるため、生菌が殺菌されてしまい、酸化汚泥曝気部１Ａではオゾン接触槽７から溶出したＢＯＤ成分を酸化分解することができなかった。
（３）酸化汚泥曝気部１Ａでは著しく発泡し、汚泥が槽外に流出した。これは酸化汚泥曝気部１Ａで発泡成分が生物学的に分解されなかったからであると推察された。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みて創作されたものであり、有機性排水の生物処理工程で発生する余剰汚泥の減容化を経済的かつ容易に達成することのできる、有機性排水の処理方法を提供することを課題とする。また、本発明はそのような処理方法を実施するための有機性排水の処理装置を提供することを別の課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は上記課題を解決するために鋭意研究したところ、特開平９−２５３６８４号公報に記載された有機性排水の処理方法において、酸発酵工程からの流出液を、予め曝気工程で酸化処理した後に、好気的な生物処理工程に返送する方法が有効であることを見いだした。
【００１０】
本発明は上記知見を基礎として完成したものであり、一側面において、有機性排水を好気的に生物処理する工程１と、工程１からの流出液を固液分離により処理液及び分離汚泥に分離する工程２と、該分離汚泥の少なくとも一部を嫌気的な生物処理で酸発酵させ、有機酸を生成する工程３と、工程３からの有機酸含有液を曝気処理して有機酸を酸化分解する工程４と、工程４からの流出液を工程１に返送する工程５とを含む有機性排水の処理方法である。
【００１１】
本発明に係る有機性排水の処理方法の一実施形態においては、工程４における曝気処理が回分式に行われる。
【００１２】
本発明に係る有機性排水の処理方法の別の一実施形態においては、工程４における曝気処理が夜間電力を利用して行われる。
【００１３】
本発明に係る有機性排水の処理方法の更に別の一実施形態においては、工程３は充填材を充填した槽中で行われる。
【００１４】
本発明に係る有機性排水の処理方法の更に別の一実施形態においては、工程２からの分離汚泥の一部を、工程３及び工程４の何れも経由せずに、工程１に返送する工程を含む。
【００１５】
本発明に係る有機性排水の処理方法の更に別の一実施形態においては、工程１からの流出液を、工程２を経由せずに、工程３に供給する工程を含む。
【００１６】
本発明に係る有機性排水の処理方法の更に別の一実施形態においては、工程２からの分離汚泥の一部を、工程３を経由せずに、工程４に供給する工程を含む。
【００１７】
本発明に係る有機性排水の処理方法の更に別の一実施形態においては、工程４の酸化分解により発生した熱を工程３における酸発酵に利用する。
【００１８】
本発明は別の一側面において、有機性排水を好気的に生物処理するための第一の曝気槽と、第一の曝気槽からの流出液を固液分離により処理液及び分離汚泥に分離するための固液分離装置と、該分離汚泥の少なくとも一部を嫌気的な生物処理で酸発酵させ、有機酸を生成するための酸発酵槽と、酸発酵槽から排出される有機酸含有液を曝気処理して有機酸を酸化分解するための第二の曝気槽と、第二の曝気槽からの流出液を第一の曝気槽に返送する手段とを備えた有機性排水の処理装置である。
【００１９】
本発明に係る有機性排水の処理装置の一実施形態においては、酸発酵槽には充填材が充填されている。
【００２０】
本発明に係る有機性排水の処理装置の別の一実施形態においては、固液分離装置からの分離汚泥の一部を、酸発酵槽及び第二の曝気槽の何れも経由せずに、第一の曝気槽に返送する手段を備える。
【００２１】
本発明に係る有機性排水の処理装置の更に別の一実施形態においては、第一の曝気槽からの流出液を、酸発酵槽を経由せずに、第二の曝気槽に供給する手段を備える。
【００２２】
本発明に係る有機性排水の処理装置の更に別の一実施形態においては、固液分離装置からの分離汚泥の一部を、酸発酵槽を経由せずに、第二の曝気槽に供給する手段を備える。
【００２３】
本発明に係る有機性排水の処理装置の更に別の一実施形態においては、酸発酵槽と第二の曝気槽が熱的に接触している。
【発明の効果】
【００２４】
１．本発明により通常の活性汚泥法で生成する余剰汚泥量を大幅に減少することができるので、従来の汚泥脱水工程、汚泥焼却工程が不要になるか、もしくは著しく小規模化できる。また汚泥焼却灰がほとんど発生しないかあるいはゼロになるので汚泥処分に要する費用を著しく圧縮することができる。
２．オゾン発生機等の大掛かりで複雑な機械が不要なのでコストダウンが可能であると共に、運転管理が容易であり、機械によるトラブルも生じない。
３．本発明に係る有機性排水の処理方法は、既設の活性汚泥処理装置を改善することにより実施可能であり、しかも既設の活性汚泥処理装置を停止することなく改善できる。そのため、排水源となる工場等の操業を停止することなく、容易に改善工事を実施することが可能である。
４．既設の活性汚泥処理装置を改善することにより本発明を適用する場合であっても、既設曝気槽の曝気風量を増加する必要はないので発泡等のトラブルを生じない。
５．酸発酵で上昇したＢＯＤ成分を含む流出液に対して回分的に曝気処理することにより生物処理工程全体の汚泥の沈降性を改善できるので、重力式固液分離が安定し、ＳＳ濃度の低い良好な処理水を得ることができる。
６．酸発酵工程からの流出液を回分的に曝気処理する場合は、深夜余剰電力を有効活用することにより、曝気動力費を低廉に抑えることができ、かつエネルギーの合理的利用が可能となるため、地球環境保全に貢献する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る有機性排水の処理装置の一例を説明するための模式図である。
【図２】従来法に係る有機性排水の処理装置を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図１を参照しながら、本発明の作用原理を説明する。
【００２７】
本発明に係る有機性排水の処理方法は一実施形態において、有機性排水を好気的に生物処理する工程１と、工程１からの流出液を固液分離により処理液及び分離汚泥に分離する工程２と、該分離汚泥の少なくとも一部を嫌気的な生物処理で酸発酵させ、有機酸を生成する工程３と、工程３からの有機酸含有液を曝気処理して有機酸を酸化分解する工程４と、工程４からの流出液を工程１に返送する工程５とを含む。
【００２８】
本発明に係る有機性排水の処理方法を実施するのに好適な排水処理装置は一実施形態において、有機性排水１を好気的に生物処理するための第一の曝気槽３と、第一の曝気槽３からの流出液を固液分離により処理液及び分離汚泥に分離するための固液分離装置４と、該分離汚泥の少なくとも一部を嫌気的な生物処理で酸発酵させ、有機酸を生成するための酸発酵槽７と、酸発酵槽７から排出される有機酸含有液を曝気処理して有機酸を酸化分解するための第二の曝気槽９と、第二の曝気槽９からの流出液を第一の曝気槽３に返送する手段とを備える。
【００２９】
（工程１）
工程１は有機性排水を好気的に生物処理する工程である。「好気的に生物処理する」という用語は、活性汚泥法、生物学的硝化脱窒素法、嫌気好気活性汚泥法、生物膜法、固定担体充填法、流動担体添加法など好気的な生物を用いて有機性排水を処理する方法を本工程内の少なくとも一部に利用するという意味で用いている。工程１により有機排水中のＢＯＤ成分等が酸化分解処理を受ける。好気的に生物処理する方法の中では、例えばＢＯＤ、ＳＳを処理する場合は活性汚泥法が好ましく、ＢＯＤ、ＳＳに加えて窒素分を処理する場合は生物学的硝化脱窒素法が好ましい。工程１は、例えば、有機性排水を好気的に生物処理するための第一の曝気槽３（典型的には活性汚泥曝気槽）を用いて実施することができる。
【００３０】
有機性排水としては、特に制限はないが、例えば、下水、屎尿、工場排水が挙げられる。工場排水としては食品工場排水、化学工場排水、製紙工場排水などが挙げられる。本発明に係る排水処理方法は、汚泥減容化率を上げるため、有機性排水の中でも、難生物分解性ＳＳ濃度の低い排水に特に好適に適用できる。
【００３１】
（工程２）
工程２では、工程１からの流出液を固液分離により処理液及び分離汚泥に分離する。固液分離の方法としては特に制限はないが、沈澱分離、凝集分離、遠心分離、膜分離などの公知の方法が挙げられる。これらの中でも、汎用されている沈澱分離、膜分離が好ましい。工程２は、例えば、第一の曝気槽３からの流出液を固液分離により処理液及び分離汚泥に分離するための固液分離装置４（典型的には沈殿槽）を用いて実施することができる。工程１からの流出液の一部は工程２の固液分離工程を経由せずに、工程３の酸発酵工程に供給してもよく、これによって固液分離工程への水量負荷を軽減することができる。従って、本発明に係る処理装置は一実施形態において、第一の曝気槽３からの流出液の一部を、固液分離装置４を経由せずに、酸発酵槽７に供給する手段を備えることができる。そのような手段としては、第一の曝気槽３の出口と酸発酵槽７の入口を連結する配管（例：活性汚泥混合液注入バイパス管１３）を配備すればよい。
【００３２】
（工程３）
工程３では、工程２で得られた分離汚泥の少なくとも一部を、嫌気的な生物処理により酸発酵する。酸発酵により汚泥は低分子化され、プロピオン酸、酢酸等の有機酸、すなわち易生物分解溶解性有機物に変換され、減容化される。工程３は、例えば、分離汚泥の少なくとも一部を嫌気的な生物処理で酸発酵させ、有機酸を生成するための酸発酵槽７を用いて実施することができる。酸発酵槽７に導入する分離汚泥の量としては、第一の曝気槽３で発生する活性汚泥の増殖量の２倍〜４倍が好ましい。この倍数は活性汚泥の自己分解性よって異なるものであり、余剰汚泥発生量をゼロにするためには、例えば活性汚泥の酸発酵槽７における自己分解率が１００％の場合は２倍、自己分解率が５０％の場合は４倍が目安となる。これは第二の曝気槽９において酸発酵槽７で自己分解によって生成した有機物の約５０％が活性汚泥に転換するからである。固液分離装置４の出口及び酸発酵槽７の入口は輸送管６で連結することができ、ポンプなどの輸送手段により固液分離装置４から酸発酵槽７まで分離汚泥を輸送することができる。
【００３３】
分離汚泥の一部は、工程３及び工程４の何れも経由せずに、工程１に返送することもできる。従って、本発明に係る処理装置の一実施形態においては、固液分離装置４からの分離汚泥の一部を、酸発酵槽７及び第二の曝気槽９の何れも経由せずに、第一の曝気槽３に返送する手段を備える。そのような手段としては、固液分離装置４の出口と第一の曝気槽３の入口を連結する配管（例：返送汚泥輸送管２）及びポンプの組み合わせが挙げられる。分離汚泥は余剰部分を余剰汚泥１５として系外に排出することも可能である。
【００３４】
酸発酵による汚泥の減容化は、従来のメタン発酵によるバイオガス化と異なり滞留時間が短くて済み、また、槽を小さくできるという利点があるが、生成した有機酸を活性汚泥処理系等の好気性生物処理で分解しなければならないので酸素消費量が増加し曝気ブロワー動力が増加するので電力費が増加するという問題を生ずる。本発明の好ましい実施形態では工程３の後に工程４を実施するとともに、電力費の低廉な夜間電力を回分式に工程４に利用することによって、この経済的な問題解決することができる。
【００３５】
工程３における汚泥の水力学的滞留時間（ＨＲＴ）は、２日以上であることが好ましく、５日以上であることがより好ましい。ＨＲＴが短い場合、これは例えば１日程度では、酸発酵菌が洗出（ウォッシュアウト）してしまい、以降の酸発酵に支障を生ずるおそれがあるからである。難生物分解性成分の含有率が多く酸発酵速度が遅くなるような汚泥はＨＲＴをさらに長くする必要があるが、発酵速度については排水の性状によって異なるので試験によって確認すればよい。一方で、工程３におけるＨＲＴを過度に長くすると、メタン発酵が生じ可燃性ガスであるメタンが発生する恐れがあることから、一般的には１０日以下であり、好ましくは７日以下が良い。好ましい一実施形態においては、酸発酵の滞留時間（ＨＲＴ）は５〜７日に設定することができる。酸発酵工程の容積を増加せずにＨＲＴを増加するには、生物汚泥をあらかじめ遠心分離などの手段によって濃縮し液量を減少すればよい。
【００３６】
分離汚泥を酸発酵処理する量を多くするほど、汚泥の減容率は高くなる。汚泥の減容化率は、汚泥の構成成分によって異なる。例えば排水中にセルロース繊維のような難生物分解性成分が多い場合は酸発酵をしても有機酸に転換するためには長時間を有する。したがって、難生物分解性成分が多い場合、長時間の酸発酵処理を行えるように酸発酵槽７の容積を確保することが、減容化率を高める上では好ましい。このような場合、経済的に、敷地的に制約がない場合は酸発酵槽７のＨＲＴを３０〜６０日にしてもよい。一方、排水中に易生物分解性有機物が多い場合には、増殖する汚泥はほとんどが微生物のみによって構成されるため減容化率が向上し、酸発酵槽７の容量を大きくしなくても、余剰汚泥量を実質的にゼロにすることが可能である。
【００３７】
酸発酵反応は静止状態でも進行するが攪拌を行う方が反応速度が上昇するので好ましい。酸発酵槽７および第二の曝気槽９内のガスが悪臭成分を含有する場合はガスを脱臭装置あるいは、ブロワー１２の吸気側に導入すればよい。ブロワー１２からの吸気悪臭ガスは曝気槽に送風され、微生物によって酸化分解される。
【００３８】
酸発酵時のｐＨは、高すぎるとメタン生成菌が活性化して蓄積有機酸がメタン化しやすくなるので、安全性の観点から４〜６に調整することが好ましく、４．５〜５．５に調整することがより好ましい。ｐＨの調整は一般には流入する分離汚泥と流出する酸発酵液の流量バランスを調整することにより行うことが可能である。そのため、酸発酵槽７においては、定期的あるいは自動的にｐＨを測定し、ｐＨが所定の値になるように導入汚泥量を調整すればよい。
【００３９】
酸発酵では無加温よりも加温することにより可溶化率が向上する。一方で、酸発酵時の温度が高すぎると酸生成菌の活性が低下するという問題が生じるおそれがある。そのため、酸発酵は常温２０〜８０℃程度で実施するのが好ましくは、２５〜４０℃程度で実施するのがより好ましい。
【００４０】
有機酸生成により生物分解性有機物濃度が上昇しているので、次工程の曝気処理では有機酸の酸化分解時に発生する熱により液温が上昇する。従って、この熱を酸発酵工程での加温に利用することで、エネルギー消費を抑えながら酸発酵の促進を図ることができる。例えば、第二の曝気槽９で発生した熱が酸発酵槽７に伝導するように、曝気槽９と酸発酵槽７を熱的に接触させることができる。一例としては、両者を一枚の隔壁で仕切る方法が挙げられる。隔壁を介して両槽内液の熱が移動することができる。隔壁の材質としては、例えば、熱伝導率の高い鋼板を使用することが好ましい。
【００４１】
酸発酵槽７において酸生成に関与する通性嫌気性菌により、次の工程４では酸発酵で生成した有機酸は好気的に酸化分解される。但し、嫌気性から好気性へ変化する際の代謝の切り替えに起因した酵素的遅れもありうるので、工程２からの分離汚泥の一部を、工程３を経由せずに、工程４に供給することにより好気性菌を補填して酸化速度を向上しても良い。従って、本発明に係る処理装置の一実施形態においては、固液分離装置４からの分離汚泥の一部を、酸発酵槽７を経由せずに、第二の曝気槽９に供給する手段を備える。そのような手段としては、固液分離装置４の出口と第二の曝気槽９の入口を連結する配管を配備すればよい。
【００４２】
酸発酵槽７には充填材が充填されていることが望ましい。充填材間隙に汚泥が濃縮して酸発酵槽７における汚泥滞留時間が長くなり、酸発酵・可溶化が促進されるからである。充填材の材質としては特に制限はないが、例えばプラスチック、カーボン、グラファイト、セラミック、ガラスなどの成形可能な材質が好ましい。充填材の形状には特に制限はないが、くら型、筒型及びこれらと同様の特性を持たせた間隙の多い形状がより高い効果を得る上で好ましい。
【００４３】
（工程４）
工程４では、工程３からの有機酸含有液を曝気処理して有機酸を酸化分解する。工程４は、例えば、酸発酵槽７から排出される有機酸含有液を曝気処理して有機酸を酸化分解するための第二の曝気槽９を用いて実施することができる。酸発酵槽７の出口及び第二の曝気槽９の入口は輸送管８で連結することができ、ポンプなどの輸送手段により酸発酵槽７から第二の曝気槽９まで分離汚泥を輸送することができる。好ましくは、輸送管８の閉塞等のトラブルを回避するため、酸発酵槽７から曝気槽９へ液が溢流する構造とすることが推奨される。
【００４４】
低分子の有機酸は生物学的にきわめて容易に酸化分解される。典型的には、低分子の有機酸は酸化分解されることによって二酸化炭素及び水に変化する。その結果、工程４からの流出液中のＢＯＤ濃度は減少する。処理対象となる排水の性状にもよるが、一実施形態においては、工程４からの流出液中の溶解性ＢＯＤ濃度を２００ｍｇ／Ｌ以下にすることができ、また、別の一実施形態においては、工程４からの流出液中のＢＯＤ濃度を６０ｍｇ／Ｌ以下にすることができる。
【００４５】
工程１のみならず、工程４においても曝気処理を行うことで、必要な動力が従来の処理装置と比較して加算される。そのため、曝気費用の増加を抑制するため夜間の余剰電力を利用すると良い。即ち、工程４における曝気処理を夜間電力を利用して行い、昼間電力は工程１のみに利用することによって曝気動力費用を大幅に軽減することができる。また夜間余剰電力を利用することにより電力需要の平準化にも貢献することができる。
【００４６】
その場合、工程４における曝気処理は昼間は行わないため、回分式での実施になる。酸発酵で上昇したＢＯＤ成分を含む流出液に対して回分的に曝気処理することにより生物処理工程全体の汚泥の沈降性を改善できるので、重力式固液分離が安定し、ＳＳ濃度の低い良好な処理水を得ることができるという利点も得られる。
【００４７】
工程４の曝気処理を回分式で実施する場合、曝気時間が短すぎると酸化分解に十分な時間が確保できないことから、１日当たり８時間以上曝気処理を行うことが好ましく、１日当たり１２時間以上曝気処理を行うことがより好ましい。なお、当然ながら、昼間電力を利用して工程４を実施することもできるし、工程４を２４時間／日で連続的に曝気することもできる。
【００４８】
（工程５）
工程５では、工程４からの流出液を工程１に返送する。工程５は、第二の曝気槽９からの流出液を第一の曝気槽３に返送する手段により実施することができる。そのような手段としては、第二の曝気槽９の出口と第一の曝気槽３の入口を連結する配管（例：曝気処理後発酵汚泥輸送管１０）及びポンプの組み合わせが挙げられる。好ましくは、輸送管８の閉塞等のトラブルを回避するため、酸発酵槽７から曝気槽９へ液が溢流する構造とすることが推奨される。工程３の後、工程４を経たことにより、流出液の工程１に対するＢＯＤ負荷は大幅に低減する。
【００４９】
好気的条件下における溶解性有機物の汚泥転換量は約４０％であるため、酸発酵槽で汚泥の４０％が低分子化され、低分子化された有機物の汚泥転換率４０％とした場合、第二の曝気槽９を経由して第一の曝気槽３に循環される汚泥の減容化率は、酸発酵槽へ導入される汚泥に対して２４％［１００−｛（１００−４０）＋４０×０．４｝］になる。
【実施例】
【００５０】
＜例１（比較）＞
有機性排水１として食品工場排水を図２に示す一般の活性汚泥方式で処理した。表１に処理開始１ヵ月経過後から１０日間の処理に供した食品工場排水水質と処理水質を示す。水質測定は１０日間、１回／日で毎日行い、表１には測定結果の最小値と最大値を記載した。ＢＯＤ及びＳＳはＪＩＳ  Ｋ０１０２：２００８に準拠して測定した。また、処理条件及び処理装置の仕様をそれぞれ表２、３に示す。
【００５１】
【表１】
2014091081.tif 000003
【００５２】
【表２】
2014091081.tif 000004
【００５３】
【表３】
2014091081.tif 000005
【００５４】
１０日間の活性汚泥曝気槽３からの活性汚泥混合液のＳＶＩ（日本下水道協会  下水試験方法（１９９７））は最小２８０ｍＬ／ｇから最大３５０ｍＬ／ｇで高めであった。ＭＬＳＳ濃度（ＪＩＳ  Ｂ９９４４−１９８７）を５８００ｍｇ／Ｌ程度に保つため引き抜いた余剰汚泥１５は、１０日間で０．２６ｍ3（ＭＬＳＳ＝１０５００ｍｇ／Ｌ）であった。
【００５５】
＜例２（発明例）＞
食品工場排水を対象に図１に示す構成を有する処理装置に従って本発明の処理を行った。実施例１の処理後、４ヵ月経過後から１０日間の処理に供した食品工場排水水質と処理水質を表４示す。酸発酵槽７の排出液（酸発酵液）及び酸発酵液曝気槽９の排出液（酸化分解液）の水質についても表４に示す。水質測定は１０日間、１回／日で毎日行い、表４には測定結果の最小値と最大値を記載した。ＢＯＤ及びＳＳはＪＩＳ  Ｋ０１０２：２００８に準拠して測定した。また、処理条件及び処理装置の仕様をそれぞれ表５、６に示す。
【００５６】
【表４】
2014091081.tif 000006
【００５７】
【表５】
2014091081.tif 000007
【００５８】
【表６】
2014091081.tif 000008
【００５９】
処理水質は従来の活性汚泥処理の例１と同様に良好であった。また１０日間の曝気槽３における活性汚泥混合液のＳＶＩ（日本下水道協会  下水試験方法（１９９７））は最小１５０ｍＬ／ｇから最大１９０ｍＬ／ｇであり、改善された。１０日間の活性汚泥曝気槽３の活性汚泥混合液のＭＬＳＳ濃度は１日目と１０日目で変化がなく、活性汚泥が増加しなかったので、余剰汚泥１５の引き抜きは行わなかった。即ち余剰汚泥発生量はゼロであった。表４に示したごとく酸発酵液の溶解性ＢＯＤは酸発酵液曝気槽９で大幅に減少した。これは酸発酵が好気的にも、嫌気的に活性を有する通性嫌気性菌が優占種となっているために、酸発酵槽及び酸発酵液曝気槽のいずれにおいても反応が進行したからだと考えられる。この点、オゾン槽が滅菌槽となる特開平９−２０６７８２号公報と基本的に異なるところである。
【００６０】
＜例３（発明例）＞
例２の酸発酵槽流入汚泥量０．１０ｍ3／日を分岐（酸発酵工程導入汚泥輸送管６から０．０８ｍ3／日、活性汚泥混合液注入バイパス管１３から０．０２ｍ3／日）し、さらに酸発酵液曝気槽流入汚泥量０．１２ｍ3／日を分岐（返送汚泥注入管１４から０．２ｍ3／日、酸発酵処理後汚泥輸送管８から０．１０ｍ3／日）した以外は、例２と同様の実験を行った。その結果例２と同様の余剰汚泥発生量、処理水質を得ることができた。
【００６１】
＜例４（発明例）＞
酸発酵槽の容積を０．３０ｍ3に縮小した以外は例２と同様の実験を行った。余剰汚泥発生量はゼロにはならなかったが、例１に比較して余剰汚泥発生量を６０％減少することができた。
【００６２】
＜例５（発明例）＞
酸発酵液曝気槽容積を１．０ｍ3に増加し、酸発酵曝気槽の曝気を夜間ＰＭ１１−ＡＭ７の８時間のみの回分方式で行い、そのほかは例２と同様の条件で処理を行った。その結果、余剰汚泥発生量は例２と同様にゼロになり、処理水質は例２の表４と同様の結果になったが、ＳＶＩ（日本下水道協会  下水試験方法（１９９７））は最小１００ｍＬ／ｇから最大１２０ｍＬ／ｇであり、大幅に改善された。これは、本発明の酸発酵液曝気槽９の曝気が夜間のみの回分曝気（ＰＭ１１−ＡＭ７）であったからであると思料される。
【００６３】
＜例６（発明例）＞
例４の装置の酸発酵槽０．３ｍ3の中に筒型プラスチック製充填材（長さ１５ｍｍ、φ１２ｍｍ）を充填（充填率５０％）して同様の処理を行った。その結果、余剰汚泥発生量を例１に比較して８０％減少することができた。これは充填材間隙に汚泥が濃縮して酸発酵槽における汚泥滞留時間が長くなり、酸発酵・可溶化が促進したからであると思料される。
【００６４】
上記の発明例では汚泥発生量がゼロあるいは従来の活性汚泥方式に比較して大幅に減少したが、排水の種類、酸発酵槽の運転条件で汚泥の減容化率が変わるので、予め試験により設計値を決定することが重要である。
【符号の説明】
【００６５】
１    有機性排水
２    返送汚泥輸送管
３    第一の曝気槽（活性汚泥曝気槽）
４    固液分離装置（沈澱槽）
５    処理水
６    酸発発酵工程導入汚泥輸送管
７    酸発酵槽
８    酸発酵処理後汚泥輸送管
９    第二の曝気槽（酸発酵液曝気槽）
１０  曝気処理後発酵汚泥輸送管
１１  曝気用空気供給管
１２  ブロワー
１３  活性汚泥混合液注入バイパス管
１４  返送汚泥注入管
１５  余剰汚泥
【図１】
2014091081.tif 000009
【図２】
2014091081.tif 000010