(57)【要約】【課題】曝気に起因するスクリーンへのスライムやスケールの付着、閉塞を防止して安定した嫌気処理を行うと共に、処理水を循環する場合においても、処理水中の溶存酸素による嫌気処理効率の低下を防止することができる有機性排水の嫌気処理装置を提供する。【解決手段】槽内に担体を保有し、該担体に付着した嫌気性微生物により有機性排水を嫌気処理する流動床式嫌気反応槽と、嫌気処理水から担体を分離するスクリーンと、該スクリーンの下方に設けられ、該スクリーンを曝気洗浄するための曝気手段とを備えた有機性排水の嫌気処理装置において、該曝気手段の作動を前記スクリーンが設けられた槽の水位に応じて制御し、水位が所定値以上に上昇したときに曝気を行い、水位が所定値以下に低下したときには曝気を停止する間欠曝気を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
槽内に担体を保有し、該担体に付着した嫌気性微生物により有機性排水を嫌気処理する流動床式嫌気反応槽と、嫌気処理水から担体を分離するスクリーンと、該スクリーンの下方に設けられ、該スクリーンを曝気洗浄するための曝気手段とを備えた有機性排水の嫌気処理装置において、
該曝気手段の作動を、前記スクリーンが設けられた槽の水位に応じて制御する制御手段を有することを特徴とする有機性排水の嫌気処理装置。
【請求項２】
請求項１において、前記嫌気反応槽の流出水を受け入れる処理水槽を有し、前記スクリーンは、該処理水槽内に設けられており、前記制御手段は、該処理水槽の水位に応じて前記曝気手段の作動を制御することを特徴とする有機性排水の嫌気処理装置。
【請求項３】
請求項１において、前記スクリーンは、前記嫌気反応槽内に設けられており、前記制御手段は、該嫌気反応槽内の水位に応じて前記曝気手段の作動を制御することを特徴とする有機性排水の嫌気処理装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、前記制御手段は、前記水位が予め設定された第１の所定値以上に上昇したときに、前記曝気手段を作動させることを特徴とする有機性排水の嫌気処理装置。
【請求項５】
請求項４において、前記制御手段は、前記水位が予め設定された第２の所定値以下に低下したときに、前記曝気手段を停止させることを特徴とする有機性排水の嫌気処理装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項において、前記嫌気反応槽の前段に設けられた酸生成槽と、前記担体と分離された嫌気処理水の一部を該酸生成槽に循環する処理水循環手段とを有することを特徴とする有機性排水の嫌気処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は有機性排水の嫌気処理装置に係り、詳しくは、槽内に担体を保有し、該担体に付着した嫌気性微生物により有機性排水の嫌気性処理を行い、嫌気性処理水と担体とをスクリーンで分離して処理水を取り出すようにした有機性排水の嫌気処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
嫌気性処理において反応槽内の微生物濃度を高濃度に保ち、高負荷での処理を可能にするものとして、嫌気性微生物を流動担体に固定化して反応槽内を流動させる流動床方式が知られている（例えば、特許文献１）。流動床方式によれば、排水と接触する嫌気性微生物の濃度が高められ、処理速度が向上する。
【０００３】
一方、流動床方式においては、微生物が保持されている担体と処理水とを分離する必要があり、通常、そのために、処理水槽にスクリーンが設けられている（例えば、特許文献２、特許文献３）。この場合、担体によるスクリーンの閉塞を防止するために、スクリーン下部から常時曝気してスクリーンの曝気洗浄が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公平２−３２０３８号公報
【特許文献２】特開平６−２４６２８５号公報
【特許文献３】特開２０００−２４６２７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
嫌気処理での有機物除去率は一般に８０〜９０％に留まるため、嫌気性処理水中には有機物がまだ残存している。有機物を含む嫌気処理水が流入する処理水槽内で曝気を行うと、処理水槽内が好気条件となり、残存した有機物を基質として好気性微生物（スライム）がスクリーン表面に増殖してしまう。また、曝気により処理水に含まれる炭酸成分が気散し、ｐＨが上昇するため、高ｐＨ条件下で生成したスケールもスクリーン表面に付着するようになり、これらの付着物でスクリーンが閉塞してしまうという問題があった。
【０００６】
また、嫌気処理では、処理水の一部を原水と混合して嫌気反応槽（嫌気反応槽前段に酸生成槽を設ける場合は酸生成槽）に導入することで、処理水のアルカリ度を使用して酸生成時の中和用アルカリ使用量を削減することができるが、曝気による溶存酸素を含む処理水を循環した場合には、嫌気処理の効率が低下してしまうという問題があった。
なお、嫌気処理水を受け入れる処理水槽を設けず、嫌気反応槽内に直接スクリーンを取り付けて、嫌気反応槽内で担体を分離して嫌気処理水を取り出すようにした嫌気処理装置もあるが、このような嫌気処理装置においても、上記と同様の問題がある。
【０００７】
本発明は上記従来の問題点を解決し、曝気に起因するスクリーンへのスライムやスケールの付着、閉塞を防止して安定した嫌気処理を行うと共に、処理水を循環する場合においても、処理水中の溶存酸素による嫌気処理効率の低下を防止することができる有機性排水の嫌気処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、上記課題を解決すべく検討を行った結果、スクリーンを常時曝気することなく、槽内の水位が所定値以上に上昇したときだけ曝気を行い、水位が低い場合には曝気を停止するように、曝気のオン／オフ制御を行うことにより、常時曝気を行う場合に比べて、曝気によるスライムやスケールの生成を低減してスクリーンの閉塞を防止し、また、曝気停止時には溶存酸素を含まない処理水を循環することができ、溶存酸素による嫌気処理効率の低下を防止することができることを見出した。
【０００９】
本発明はこのような知見に基いて達成されたものであり、以下を要旨とする。
【００１０】
［１］  槽内に担体を保有し、該担体に付着した嫌気性微生物により有機性排水を嫌気処理する流動床式嫌気反応槽と、嫌気処理水から担体を分離するスクリーンと、該スクリーンの下方に設けられ、該スクリーンを曝気洗浄するための曝気手段とを備えた有機性排水の嫌気処理装置において、該曝気手段の作動を、前記スクリーンが設けられた槽の水位に応じて制御する制御手段を有することを特徴とする有機性排水の嫌気処理装置。
【００１１】
［２］  ［１］において、前記嫌気反応槽の流出水を受け入れる処理水槽を有し、前記スクリーンは、該処理水槽内に設けられており、前記制御手段は、該処理水槽の水位に応じて前記曝気手段の作動を制御することを特徴とする有機性排水の嫌気処理装置。
【００１２】
［３］  ［１］において、前記スクリーンは、前記嫌気反応槽内に設けられており、前記制御手段は、該嫌気反応槽内の水位に応じて前記曝気手段の作動を制御することを特徴とする有機性排水の嫌気処理装置。
【００１３】
［４］  ［１］ないし［３］のいずれかにおいて、前記制御手段は、前記水位が予め設定された第１の所定値以上に上昇したときに、前記曝気手段を作動させることを特徴とする有機性排水の嫌気処理装置。
【００１４】
［５］  ［４］において、前記制御手段は、前記水位が予め設定された第２の所定値以下に低下したときに、前記曝気手段を停止させることを特徴とする有機性排水の嫌気処理装置。
【００１５】
［６］  ［１］ないし［５］のいずれかにおいて、前記嫌気反応槽の前段に設けられた酸生成槽と、前記担体と分離された嫌気処理水の一部を該酸生成槽に循環する処理水循環手段とを有することを特徴とする有機性排水の嫌気処理装置。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、嫌気反応槽に担体を添加した流動床方式の嫌気処理装置において、担体と処理水を分離するスクリーンのスライムやスケールによる閉塞を防止して、安定した処理を行うことができる。
また、処理水を循環する場合においては、溶存酸素を含む処理水を循環させることが少なくなるため、処理水のアルカリ度を利用して中和剤の使用量を減らしながら、安定した嫌気処理を行うことができる。
また、本発明では、常時スクリーンの曝気を行う従来法に比べて、曝気を間欠的に行うことで、曝気のためのエネルギーコストを低減することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】（ａ）図は、本発明の有機性排水の嫌気処理装置の実施の形態を示す系統図であり、（ｂ）図は処理水槽の実施の形態を示す系統図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の有機性排水の嫌気処理装置の実施の形態を詳細に説明する。
図１（ａ）は、本発明の有機性排水の嫌気処理装置の実施の形態を示す系統図であり、図１（ｂ）は、処理水槽の実施の形態を示す系統図である。なお、図１（ｂ）において、嫌気反応槽３内の担体１０は図示を省略してある。
【００１９】
本発明の有機性排水の嫌気処理装置は、槽内に担体を保有し、該担体に付着した嫌気性微生物により有機性排水を嫌気処理する流動床式嫌気反応槽と、嫌気処理水から担体を分離するスクリーンと、該スクリーンの下方に設けられ、該スクリーンを曝気洗浄するための曝気手段とを備えた有機性排水の嫌気処理装置において、該曝気手段の作動を前記スクリーンが設けられた槽の水位に応じて制御する制御手段を有することを特徴とする。
【００２０】
即ち、本発明では、スクリーン洗浄用の曝気を、スクリーンを設置した水槽の水位が予め設定した所定値（以下「設定値」と称す。）以上の場合にのみ行い、設定値より低い場合には停止するように曝気手段の作動を制御して、常時曝気ではなく間欠曝気を行う。
【００２１】
嫌気反応槽内の担体は、微生物が付着していない投入初期に特に浮きやすく、嫌気反応槽から流出しやすいが、微生物が多く付着するにつれて重くなるため、流出量は少なくなる傾向にある。しかし、有機物負荷が高くなると、処理に伴い発生するガス（気泡）に随伴して浮上流出する担体が増えるなど、嫌気反応槽から流出する担体量は一定でないが、スクリーンが担体により閉塞して水槽の水位が設定値より上昇した場合のみ曝気洗浄を行うことでも、十分にスクリーンにより担体を分離することができ、また、このように必要時にのみ曝気を行うことにより、常時曝気する必要がなくなる。
その結果、スクリーンを曝気する頻度が少なくなり、スライムやスケール生成によるスクリーンの閉塞を防止することができる。また、溶存酸素を含む処理水を循環させることが少なくなるため、処理水のアルカリ度を利用して中和剤の使用量を減らしながら、安定した嫌気処理を行うことができる。
【００２２】
図１（ａ）の有機性排水の嫌気処理装置は、嫌気反応槽２の前段に酸生成槽１を有し、配管１１から導入された原水（有機性排水）は、配管１６からの循環処理水と共に、酸生成槽１で処理された後、担体１０を保有する嫌気反応槽２に導入され、担体１０に付着した嫌気性微生物により嫌気処理される。嫌気反応槽２で嫌気処理された嫌気処理水は、配管１３を経て処理水槽３に送給される。この嫌気処理水と共に嫌気反応槽２から担体が流出するが、嫌気処理水と共に嫌気反応槽２から流出した担体１０は、処理水槽３内で、スクリーン４により分離される。スクリーン４で分離され、処理水槽３内の底部に溜まった担体１０は水中ポンプ５により配管１７を経て嫌気反応槽２に返送される。一方、担体１０が分離された嫌気処理水は、配管１４より抜き出され、一部が配管１６を経て酸生成槽１に循環され、残部は配管１５より処理水として系外へ排出される。
【００２３】
処理水槽３内のスクリーン４の下方には、スクリーン４を曝気洗浄するための曝気手段としての散気管６が設けられている。６Ａはこの散気管６に曝気空気を送るブロワである。
【００２４】
図１（ｂ）に示す如く、処理水槽３内には水位計（レベルスイッチ）７が設けられており、この水位計７で検知される処理水槽３の水位に応じて、ブロワ６Ａが作動するように、ブロワ６Ａが水位計７に連動している。
【００２５】
即ち、ブロワ６Ａを停止して、曝気洗浄を行わずに処理を継続すると、スクリーン４が担体１０により閉塞し、スクリーン４の閉塞で処理水がスクリーン４から流出し難くなることにより、処理水槽３の水位が上昇してくる。処理水槽３の水位が設定値Ｈ１に達したことを水位計７が検知した場合には、ブロワ６Ａの作動信号を発信して曝気を開始する。曝気洗浄を継続することにより、スクリーン４の閉塞が解消され、スクリーン４から処理水が円滑に流出し、処理水３の水位が設定値Ｈ２まで低下したことを水位計７が検知した場合には、ブロワ６Ａの停止信号を発信して曝気を停止する。
【００２６】
このように、処理水槽３内の水位に応じて、曝気のオン／オフ制御を行って、処理水槽３内の水位を常に設定値Ｈ１と設定値Ｈ２との間に維持することにより、スクリーン４の閉塞防止に最低限必要な曝気洗浄を行った上で、安定かつ効率的な嫌気処理を行える。
【００２７】
なお、処理水槽３の水位の設定値Ｈ１，Ｈ２は、処理水槽の深さや処理水量などに応じて、スクリーンの閉塞で水位が上昇して水が溢れ出ないようにした上で、曝気間隔（曝気停止時間）が十分にとれるように適宜設定される。
例えば、水位の上限設定値（第１の設定値）Ｈ１は、スクリーンが設けられている水槽の有効水位よりも１０〜２０ｃｍ程度低い位置とし、下限設定値（第２の設定値）Ｈ２は、このＨ１より１０〜２０ｃｍ程度低い位置であって、有効水位を同等もしくは０〜５ｃｍ程度の高さの位置とすることが好ましい。
【００２８】
本発明の有機性排水の嫌気処理装置は、このように、水位に応じてスクリーンの間欠曝気を行うこと以外は、嫌気反応槽及びその担体、その他の処理条件については、通常の嫌気処理条件を採用することができる。
【００２９】
嫌気反応槽に添加する担体の素材、形状、大きさは特に指定されないが、ポリプロピレン等のポリオレフィンなどの樹脂製のものが好ましく、その比重は１．１〜１．３前後の水より若干大きいものがよい。担体の大きさは、平均粒径１〜３０ｍｍ、特に３〜１０ｍｍ程度のものが好ましい。
【００３０】
嫌気反応槽への担体の充填率（槽有効容積に対する担体の見掛けの体積割合）としては、１０〜６０％、特に４０〜６０％程度とすることが好ましい。
【００３１】
担体分離用のスクリーンの材質は、耐腐食性に優れた樹脂製が好ましい。スクリーンの形状は特に限定されず、板状、筒状のいずれでもよく、樹脂製のウェッジワイヤー、パンチングメタル、織金網などが用いられる。スクリーンの目開きは担体の平均粒径の８０％以下であることが好ましく、また、スクリーンの透過流速は、８０ｍ３／ｍ２−スクリーン／ｈｒ以下、特に１５〜５０ｍ３／ｍ２−スクリーン／ｈｒが好ましい。
スクリーンを曝気洗浄する際の曝気洗浄空気量は２〜２０ｍ３／ｍ２−スクリーン／ｈｒ、特に５〜１０ｍ３／ｍ２−スクリーン／ｈｒが好ましい。
【００３２】
図１においては、嫌気反応槽２の前段に酸生成槽１が設けられているが、この酸生成槽１は省略してもよい。いずれの場合においても、嫌気処理水を原水に対して０．５〜１０倍量循環して原水と混合して酸生成槽又は嫌気反応槽に導入することで、嫌気処理水のアルカリ度を使用して酸生成時の中和用アルカリ使用量を削減することができる。
【００３３】
図１では、嫌気反応槽とは別に処理水槽を設け、処理水槽において、スクリーンで処理水と担体とを分離しているが、処理水槽を省略して嫌気反応槽内の上部流出口部分にスクリーンを設け、このスクリーンの下方に曝気手段を設けるようにしてもよい。この場合、曝気用のガスとしては空気ではなく、窒素ガス等の酸素を含まないガスを用いてもよく、また、スクリーンの近傍に仕切板を設け、曝気空気がスクリーン近傍にのみ散気されるようにすることもできる。
【実施例】
【００３４】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００３５】
＜実施例１＞
図１に示す有機性排水の嫌気処理装置により液晶製造工場排水（ＴＯＣ１５０ｍｇ／Ｌの水）を嫌気処理した。
嫌気反応槽には、比重１．２、平均粒径５ｍｍのポリプロピレン製担体を充填率５０％で添加した。
【００３６】
処理水槽の有効水位は４００ｃｍであり、この処理水槽に対して上限設定値Ｈ１を底面から４２０ｃｍ、下限設定値Ｈ２を底面から４０３ｃｍの高さとした。
スクリーンとしては目開き３．５ｍｍのポリプロピレン製の網を用い、スクリーンは有効水位から３５ｃｍの高さまで設置した。スクリーンの透過流速は３０ｍ３／ｍ２−スクリーン／ｈｒとし、曝気洗浄時の曝気空気量は１０ｍ３／ｍ２−スクリーン／ｈｒとした。
処理水槽からの嫌気処理水の循環水量は原水に対して４倍とした。
【００３７】
上記の条件で、設定値Ｈ１以上でスクリーンの曝気洗浄を行い、設定値Ｈ２以下で曝気洗浄を停止する制御を行って３ヶ月間嫌気処理を行ったところ、スクリーンの曝気洗浄は多いときでも１月に２〜３回、２０〜３０分間曝気を行うのみでよく、安定に嫌気処理を継続することができた。
この嫌気処理において、原水の有機物濃度と得られた嫌気処理水の有機物濃度とから算出した有機物除去率の平均は８８％であった。
【００３８】
＜比較例１＞
実施例１において、スクリーンの曝気洗浄を常時継続して行ったこと以外は同様にして嫌気処理を行ったところ、１ヶ月が経過した頃からスクリーンにスライムやスケールが付着して、処理水槽の水位は大きく上昇し、３８日目にはスクリーンもオーバーフローするようになり、一部担体が流出した。
また、曝気により溶存酸素を含む処理水が常時酸生成槽に循環されることにより、嫌気処理効率が低下し、有機物除去率の平均は６７％となった。
【符号の説明】
【００３９】
１  酸生成槽
２  嫌気反応槽
３  処理水槽
４  スクリーン
５  水中ポンプ
６  散気管
６Ａ  ブロワ
７  水位計
【図１】
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