(57)【要約】【課題】シグナル物質による微生物の活性の調節をより効率的に行う。【解決手段】活性汚泥処理装置１００における通常の曝気処理中の曝気槽内の活性汚泥の濃度よりも濃度が高い状態にある活性汚泥に対してシグナル物質を添加する構成とすることで、曝気処理中に曝気槽２内に分散されている活性汚泥にシグナル物質を添加する場合と比較して、より濃縮された状態で活性汚泥に対してシグナル物質を添加するので、シグナル物質が分散する前に活性汚泥内の微生物に対して好適に作用することができ、その結果、シグナル物質による微生物の活性の調節をより効率的に行うことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排水を曝気槽で活性汚泥により曝気処理し、前記曝気槽からの活性汚泥を含む処理水を固液分離手段に導入して固液分離し、返送ラインを介して前記固液分離手段で分離した活性汚泥を前記曝気槽又はその上流に返送する活性汚泥処理方法において、
曝気処理中の前記曝気槽における活性汚泥の濃度よりも高い濃度の活性汚泥に対して、シグナル物質を添加する添加工程を備えることを特徴とする活性汚泥処理方法。
【請求項２】
前記添加工程において、前記曝気槽における曝気処理を停止した状態で前記曝気槽内の活性汚泥に対して前記シグナル物質を添加することを特徴とする請求項１記載の活性汚泥処理方法。
【請求項３】
前記添加工程において、前記返送ライン上に設けられた添加手段によって前記シグナル物質を添加することを特徴とする請求項１記載の活性汚泥処理方法。
【請求項４】
前記添加工程において、前記返送ラインに沿って複数設けられた前記添加手段から前記シグナル物質を添加することを特徴とする請求項３記載の活性汚泥処理方法。
【請求項５】
前記添加工程において、複数の前記添加手段における前記シグナル物質の添加量を互いに異ならせることを特徴とする請求項４記載の活性汚泥処理方法。
【請求項６】
前記添加工程において、前記返送ライン内を移動する活性汚泥の量及び／又は濃度に基づいて前記添加手段からの前記シグナル物質の添加量を決定することを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載の活性汚泥処理方法。
【請求項７】
前記添加工程において、前記固液分離手段内で前記処理水から分離された前記活性汚泥に対して前記シグナル物質を添加することを特徴とする請求項１記載の活性汚泥処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、活性汚泥処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、有機性排水を処理する最も有効なものとして活性汚泥処理が知られている。この活性汚泥処理には種々のものがあるが、中でも以下の特許文献１に記載されているように、曝気槽と沈殿槽を組み合わせ、有機性排水を曝気槽で曝気処理し、この曝気槽から汚泥を含む処理水を沈殿槽に導入して沈降分離し、沈降汚泥を返送汚泥として曝気槽に返送する標準活性汚泥処理が、適用範囲の広さと、処理水質の良さで、最も多用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１１４１６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、細胞間情報伝達物質（以下、「シグナル物質」）という）等を利用して、活性汚泥処理装置の曝気槽に存在する微生物の活性を調節する方法が種々検討されている。ここで、シグナル物質は高価な物質であることから、シグナル物質を効率よく添加することが望まれる。しかしながら、シグナル物質を曝気槽に投入するだけではシグナル物質投入量に対する微生物の活性調節効果を十分に得ることが困難であった。
【０００５】
本発明は上記を鑑みてなされたものであり、シグナル物質による微生物の活性の調節をより効率的に行うことができる活性汚泥処理方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明に係る活性汚泥処理方法は、排水を曝気槽で活性汚泥により曝気処理し、前記曝気槽からの活性汚泥を含む処理水を固液分離手段に導入して固液分離し、返送ラインを介して前記固液分離手段で分離した活性汚泥を前記曝気槽又はその上流に返送する活性汚泥処理方法において、曝気処理中の前記曝気槽における活性汚泥の濃度よりも高い濃度の活性汚泥に対して、シグナル物質を添加する添加工程を備えることを特徴とする。
【０００７】
上記の活性汚泥処理方法によれば、通常の曝気処理中の曝気槽内の活性汚泥の濃度よりも濃度が高い状態にある活性汚泥に対してシグナル物質を添加する構成とすることで、曝気処理中に曝気槽内に分散されている活性汚泥にシグナル物質を添加する場合と比較して、より濃縮された状態で活性汚泥に対してシグナル物質を添加するので、シグナル物質が分散する前に活性汚泥内の微生物に対して好適に作用することができ、その結果、シグナル物質による微生物の活性の調節をより効率的に行うことができる。なお「曝気処理中」とは、通常運転として曝気槽を用いて排水処理を行っている状況をいう。
【０００８】
ここで、上記作用を効果的に奏する構成として、具体的には、前記添加工程において、前記曝気槽における曝気処理を停止した状態で前記曝気槽内の活性汚泥に対して前記シグナル物質を添加する態様が挙げられる。
【０００９】
また、上記作用を効果的に奏する他の構成として、具体的には、前記添加工程において、前記固液分離手段内で前記処理水から分離された前記活性汚泥に対して前記シグナル物質を添加する態様が挙げられる。
【００１０】
さらに、上記作用を効果的に奏する他の構成として、具体的には、前記添加工程において、前記返送ライン上に設けられた添加手段によって前記シグナル物質を添加する態様が挙げられる。
【００１１】
上記の態様において、前記添加工程において、前記返送ラインに沿って複数設けられた添加手段から前記シグナル物質を添加する構成とすることができる。この場合、返送ラインを移動する活性汚泥に対してより均一にシグナル物質を添加することができる。
【００１２】
また、前記添加工程において、複数の前記添加手段における前記シグナル物質の添加量が互いに異なる構成としてもよい。この場合、添加量を互いに異ならせることで、活性汚泥とシグナル物質との混合をより高めることができる。
【００１３】
さらに、前記返送ライン内を移動する活性汚泥の量及び／又は濃度に基づいて前記添加手段からの前記シグナル物質の添加量を決定する態様とすることもできる。この場合、活性汚泥の量及び／又は濃度に基づいてシグナル物質の添加量を制御できるため、例えばシグナル物質を過剰に投与することを防ぐことができ、シグナル物質による微生物の活性の調節をより効率的に行うことができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、シグナル物質による微生物の活性の調節をより効率的に行うことができる活性汚泥処理方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る活性汚泥処理装置を示す概略構成図である。
【図２】図２は、本発明の第２実施形態に係る活性汚泥処理装置を示す概略構成図である。
【図３】図３は、本発明の第３実施形態に係る活性汚泥処理装置を示す概略構成図である。
【図４】図４は、本発明の第４実施形態に係る活性汚泥処理装置を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１７】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る活性汚泥処理装置を示す概略構成図である。図１に示すように、活性汚泥処理装置１００は、調整槽１、曝気槽２、及び固液分離手段３を備える。
【００１８】
有機性排水は、有機性排水導入ラインＬ１を介してまず調整槽１に投入され、浮遊物等を取り除いた後に、ラインＬ２を介して曝気槽２に投入される。有機性排水を曝気槽２に導入し曝気処理することで活性汚泥（好気性微生物）により有機物を分解し、水、炭酸ガス、硫酸塩、硝酸塩等の安定物質を生成すると共に汚泥を増殖させる。曝気槽２において曝気処理された後の汚泥を含む処理水はラインＬ３を介して固液分離手段３に導入される。固液分離手段３では、汚泥と処理水とが固液分離され、分離処理水は処理水排出ラインＬ４から系外に排出されると共に、分離汚泥は返送汚泥として曝気槽２に戻すべく汚泥返送ラインＬ５を介して返送し、分離汚泥の一部は余剰汚泥として汚泥排出ラインＬ６から外部に排出するように構成されている。固液分離手段３は、ここでは、沈殿槽とされ、分離処理水を上澄みとし、分離汚泥を沈降汚泥としているが、固液分離できれば、例えば、膜分離装置や遠心分離装置等であっても良い。
【００１９】
ここで、本実施形態に係る活性汚泥処理装置１００では、曝気槽２に対して細胞間情報伝達物質（シグナル物質）を投入するシグナル物質添加手段４（添加手段）を備える。
【００２０】
シグナル物質としては、Ｎ−アシル−Ｌ−ホモセリンラクトン類、ＡＩ２（４，５−ジヒドロキシ−２，３−ペンタンジオン）、ＨＨＱ類（２−アルキル−４−キノロン）、ＰＱＳ類（２−アルキル−３−ヒドロキシ−４−キノロン）等のキノロン・キノリン類、インドール類、ペプチド、環状ジペプチド、ジケトピペラジン類等が挙げられる。Ｎ−アシル−Ｌ−ホモセリンラクトン類としては、例えば、Ｎ−ブタノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−３−オキソブタノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−３−ヒドロキシブタノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−ペンタノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−３−オキソペンタノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−３−ヒドロキシペンタノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−ヘキサノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−３−オキソヘキサノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−３−ヒドロキシヘキサノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−ヘプタノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−３−オキソヘプタノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−３−ヒドロキシヘプタノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−オクタノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−３−オキソオクタノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−３−ヒドロキシオクタノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−ノナノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−３−オキソノナノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−３−ヒドロキシノナノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−デカノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−３−オキソデカノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−３−ヒドロキシデカノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−ウンデカノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−３−オキソウンデカノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−３−ヒドロキシウンデカノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−ドデカノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−３−オキソドデカノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−３−ヒドロキシドデカノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−トリデカノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−３−オキソトリデカノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−３−ヒドロキシトリデカノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−テトラデカノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−３−オキソテトラデカノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−３−ヒドロキシテトラデカノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−ペンタデカノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−３−オキソペンタデカノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−３−ヒドロキシペンタデカノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−ヘキサデカノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−３−オキソヘキサデカノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン、Ｎ−３−ヒドロキシヘキサデカノイル−Ｌ−ホモセリンラクトン等のアシル基の炭素数が４〜１６であるＮ−アシル−Ｌ−ホモセリンラクトンが挙げられるが、これらに限定されない。
【００２１】
シグナル物質は、化学合成により調製してもよく、シグナル物質産生菌が培地中に分泌したシグナル物質を精製して調製してもよい。また、シグナル物質産生菌の培養物を、精製することなくシグナル物質として使用してもよい。シグナル物質産生菌としては、パラコッカス、バークホルデリア、シュードモナス、ビブリオ、アエロモナス、バチルス、ストレプトマイセス、ストレプトコッカス、ラクトバチルスなどのグラム陰性菌が例示できる。
【００２２】
シグナル物質添加手段４によって添加されるシグナル物質は、例えば、運搬媒体によって内包された状態や、運搬媒体と結合して複合体を形成した状態であってもよい。シグナル物質を運搬する運搬媒体としては、例えば、リポソーム、ベシクル、ミセル、エマルション、ペプチド、タンパク質、金属ナノ粒子、カーボンナノチューブ、ポリマー等が挙げられる。これらは１種類を単独で又は複数種類を組み合わせて使用することができる。
【００２３】
本実施形態に係る活性汚泥処理装置１００では、曝気槽２に対して、シグナル物質添加手段４によってシグナル物質を添加する際に、活性汚泥処理装置１００のうち少なくとも曝気槽２の運転を停止させて、曝気槽２内の活性汚泥が槽内下部に沈降した状態で、シグナル物質を活性汚泥に対して添加することを特徴とする。
【００２４】
曝気槽２内の下部に沈降した状態の活性汚泥は、曝気処理運転中の曝気槽２内における活性汚泥の濃度よりもその濃度が高い。このように、通常運転中の曝気槽２内の活性汚泥の濃度よりも濃度が高い状態にある活性汚泥に対してシグナル物質を添加する構成とすることで、より濃縮された活性汚泥に対してシグナル物質を添加することができる。
【００２５】
一般的に、好気排水処理において、主体となって基質を処理する微生物が活性汚泥は、曝気処理運転中は、曝気槽２において排水と混合して分散している。このため、このような運転中の曝気槽２に対してシグナル物質を添加したとしても、シグナル物質は、曝気槽２内で希釈化された微生物との結合を好適に行うことができず、微生物に対して効果的に作用することが難しい。
【００２６】
これに対して、本実施形態に係る活性汚泥処理装置１００においては、曝気槽２の運転を停止することで活性汚泥を沈降して濃縮した状態とし、運転時よりも濃度が高められた活性汚泥に対してシグナル物質を添加する構成とする。これによって、シグナル物質を活性汚泥中の微生物に対して効果的に到達させることができるため、シグナル物質による微生物の活性の調節をより効率的に行うことができる。
【００２７】
この点について、例えば、容積が５００ｍ３である曝気槽２に対してシグナル物質を添加する場合について考える。ここでは、運転中の曝気槽２においてシグナル物質を添加する場合には微生物の活性の調節を好適に行うためには、分子量が１０，０００ＭＷであるシグナル物質を１μｍｏｌ／Ｌ投与する必要があるとする。この場合、５ｋｇのシグナル物質を曝気槽２に添加する必要がある。これに対して、曝気槽２の運転を停止して活性汚泥を自然沈降させることで、活性汚泥の体積が運転中に比べて３０％となるまで小さくなったとする。この場合、沈降濃縮した活性汚泥に対して、シグナル物質を濃度が１μｍｏｌ／Ｌとなるように投与すると仮定すると、シグナル物質は１，５ｋｇで十分となり、より少ないシグナル物質によって、曝気槽２で活動する微生物の活性の調節を行うことができる。
【００２８】
このように、本実施形態に係る活性汚泥処理装置１００を用いた活性汚泥処理方法においては、曝気槽における活性汚泥の濃度よりも高い濃度の活性汚泥に対して、シグナル物質を添加する添加工程として、曝気槽２における曝気処理を停止した状態で曝気槽２内の活性汚泥に対してシグナル物質を添加する構成を備えることで、シグナル物質をより効果的に微生物に作用させて活性を調節するという効果を得ることができる。
【００２９】
なお、上記実施形態では、曝気槽２における曝気処理を停止してシグナル物質を添加する構成について説明したが、曝気処理を完全に止めずに、例えば運転動力を低下させることで通常運転時に比べて活性汚泥が槽内下方に貯留するような状態とし、貯留した活性汚泥に対してシグナル物質を添加する構成とすることもできる。この場合であっても、シグナル物質をより効果的に微生物に作用させて活性を調節するという効果を得ることができる。
【００３０】
なお、本発明では曝気槽における活性汚泥の濃度よりも高い濃度の活性汚泥に対して、シグナル物質を添加する添加工程を備えることを特徴としているが、添加工程をどのように行うかについては、上記第１実施形態の態様に限定されない。以下、第２〜第４実施形態を用いて、添加工程に係る他の態様について説明する。
【００３１】
（第２実施形態）
図２は、本発明の第２実施形態に係る活性汚泥処理装置を示す概略構成図である。活性汚泥処理装置２００が第１実施形態に係る活性汚泥処理装置１００と相違する点は以下の点である。すなわち、シグナル物質添加手段４に代えて、シグナル物質添加手段４１，４２が設けられている点である。
【００３２】
シグナル物質添加手段４１は、固液分離手段３によって固液分離された後の活性汚泥に対してシグナル物質を添加する構成を示している。固液分離後の活性汚泥は、曝気運転中の槽内の活性汚泥と比較して、濃縮されている。このような固液分離後の濃縮された活性汚泥は、返送ラインＬ５を経て曝気槽２に返送されるので、固液分離手段３において分離された活性汚泥に対してシグナル物質を添加することで、曝気処理運転中の曝気槽２に対してシグナル物質を添加する構成と比較して、シグナル物質による微生物の活性の調節をより効率的に行うことができる。
【００３３】
また、シグナル物質添加手段４２は、固液分離手段３によって固液分離された活性汚泥を曝気槽２に返送するための返送ラインＬ５内を移動する活性汚泥に対してシグナル物質を添加する構成を示している。返送ラインＬ５内を移動する活性汚泥は、曝気運転中の槽内の活性汚泥と比較して、濃縮されている。返送ラインＬ５を経て曝気槽２に返送される活性汚泥に対してシグナル物質を添加することで、曝気処理運転中の曝気槽２に対してシグナル物質を添加する構成と比較して、シグナル物質による微生物の活性の調節をより効率的に行うことができる。
【００３４】
なお、活性汚泥処理装置２００では、２つのシグナル物質添加手段４１，４２が設けられた構成を示しているが、シグナル物質添加手段４１，４２のうち一方のみを備えていればよい。そして、活性汚泥処理方法においてシグナル物質添加手段によりシグナル物質を添加する工程を備える態様とすることで、シグナル物質による微生物の活性の調節をより効率的に行うことができる。
【００３５】
（第３実施形態）
図３は、本発明の第３実施形態に係る活性汚泥処理装置を示す概略構成図である。活性汚泥処理装置３００が第１実施形態に係る活性汚泥処理装置１００と相違する点は以下の点である。すなわち、シグナル物質添加手段４に代えて、返送ラインＬ５に沿って互いに異なる位置に複数のシグナル物質添加手段４３〜４５が設けられている点である。
【００３６】
また、シグナル物質添加手段４３〜４５は、返送ラインＬ５に沿って、互いに異なる位置に設けられて、固液分離手段３によって固液分離された活性汚泥を曝気槽２に返送するための返送ラインＬ５内を移動する活性汚泥に対してシグナル物質を添加する機能を有する。また、シグナル物質添加手段４３〜４５によるシグナル物質の添加量は互いに異なる構成とされている。図３では、その一例として、シグナル物質添加手段４３，４４，４５の順に添加量が増えていく構成を、矢印の大きさで示している。
【００３７】
このように、返送ラインＬ５に沿って互いに異なる位置に複数のシグナル物質添加手段４３〜４５を設けることで、返送ラインＬ５内を移動する曝気槽２内の運転中における濃度よりも高濃度の活性汚泥に対してシグナル物質を添加することによるシグナル物質による微生物の活性の調節効果の向上に加えて、シグナル物質を活性汚泥に対してより均一に添加することができるため、シグナル物質による微生物の活性をより効率的に調節することができる。
【００３８】
さらに、複数のシグナル物質添加手段４３〜４５におけるシグナル物質の添加量を互いに異ならせる構成とすることで、例えば、返送ラインＬ５内での活性汚泥の流れ方等活性汚泥の状況に応じてシグナル物質の添加量を調整することもでき、シグナル物質を活性汚泥に対してより均一に添加することが可能となり、シグナル物質による微生物の活性をより効率的に調節することができる。
【００３９】
なお、複数のシグナル物質添加手段４３〜４５から添加するシグナル物質の種類を互いに異ならせる構成としてもよい。
【００４０】
（第４実施形態）
図４は、本発明の第４実施形態に係る活性汚泥処理装置を示す概略構成図である。活性汚泥処理装置４００が第１実施形態に係る活性汚泥処理装置１００と相違する点は以下の点である。すなわち、シグナル物質添加手段４に代えて、返送ラインＬ５に汚泥量検出手段５１が設けられ、シグナル物質添加手段４６が汚泥量検出手段５１により検出された結果に基づいてシグナル物質を添加する構成とされている点である。
【００４１】
汚泥量検出手段５１は、返送ラインＬ５を経て曝気槽２に返送される返送汚泥（活性汚泥）の量を計測する手段であり、例えば、返送ラインＬ５内を流れる汚泥の流量を計測する流量計や、汚泥の濃度を検出する濃度計を適用することができる。また、流量計と濃度計との両方を用いてもよい。
【００４２】
また、シグナル物質添加手段４６は、返送ラインＬ５において汚泥量検出手段５１よりも下流側に設けられ、汚泥量検出手段５１によって検出された汚泥の量（流量及び／又は濃度）に基づいて、シグナル物質の添加量を調節して添加する機能を有する。
【００４３】
上記の活性汚泥処理装置４００による活性汚泥処理方法では、シグナル物質の添加工程において、汚泥量検出手段５１によって検出された活性汚泥の流量及び／又は濃度に基づいてシグナル物質添加手段４６からシグナル物質が添加される。このように、活性汚泥の流量及び／又は濃度に基づいてシグナル物質の添加量を変化させる構成とすることで、活性汚泥の返送量に応じてシグナル物質の添加量を適切に制御することができ、シグナル物質による微生物の活性をより効率的に調節することができる。
【００４４】
以上、本発明の好適な実施形態について説明してきたが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で様々な変更が可能である。
【００４５】
例えば、上記実施形態においては、返送汚泥を曝気槽２より上流のラインＬ２に返送するようにしているが、曝気槽２に直接返送するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１…調整槽、２…曝気槽、３…固液分離槽、４，４１〜４６…シグナル物質添加手段、１００，２００，３００，４００…活性汚泥処理装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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