(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
定常運転時には原水が順次に通水される第１ないし第ｎ（ｎは２以上の整数）の生物処理槽を有した生物処理装置であって、第１生物処理槽において分散性細菌が優先化した処理が行われ、後段の生物処理槽において微小動物の捕食による処理が行われる生物処理装置を立ち上げる立ち上げ工程を有する有機性排水の生物処理方法において、
立ち上げ時に、原水を第ｎの生物処理槽のみに供給して第ｎの生物処理槽を立ち上げる第ｎ生物処理槽立ち上げ工程を行うことを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
【請求項２】
請求項１において、第ｎ生物処理槽が原水中の有機物を９０％以上除去するようになるまで第ｎ生物処理槽立ち上げ工程を行うことを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、第ｎ生物処理槽立ち上げ工程において、定常運転時における生物処理装置への原水負荷の２０〜５０％の原水負荷にて第ｎ生物処理槽に原水を供給することを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、ｎは２であり、第２生物処理槽の立ち上げ工程後の定常運転では、原水の全量を第１生物処理槽に供給するか、又は原水を第１生物処理槽と第２生物処理槽とに供給することを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生活排水、下水、食品工場やパルプ工場をはじめとした広い濃度範囲の有機性排水の処理に利用することができる有機性排水の生物処理方法に関するものであり、特に、生物処理装置の立ち上げを短期間で行うことができる有機性排水の生物処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機性排水を生物処理する場合に用いられる活性汚泥法は、処理水質が良好で、メンテナンスが容易であるなどの利点から、下水処理や産業廃水処理等に広く用いられている。しかしながら、活性汚泥法におけるＢＯＤ容積負荷は一般に０．５〜０．８ｋｇ／ｍ３／ｄ程度であるため、広い敷地面積が必要となる。また、分解したＢＯＤの２０〜４０％が菌体、即ち汚泥へと変換されるため、大量の余剰汚泥処理も問題となる。
【０００３】
有機性排水の高負荷処理に関しては、反応槽に担体を添加した流動床法が知られている。この流動床法によると、３ｋｇ／ｍ３／ｄ以上のＢＯＤ容積負荷で運転することが可能となる。しかしながら、この方法では発生汚泥量は分解したＢＯＤの３０〜５０％程度であり、通常の活性汚泥法より高くなることが欠点となっている。
【０００４】
特許文献１，２には、有機性排水をまず、第一処理槽で細菌により処理し、排水に含まれる有機物を酸化分解して非凝集性の細菌の菌体に変換した後、第二処理槽で固着性原生動物に捕食除去させることで余剰汚泥の減量化が可能になることが記載されている。
【０００５】
生物処理装置への原水通水を開始してから定常運転に至るまでの装置の立ち上げ期間を短縮する方法として、特許文献３には、立ち上げ用原水として、被処理排水に硫酸アンモニウムを添加した高基質濃度原水を通水することが記載されている。特許文献３は処理槽を１槽のみ設置した単槽式生物処理槽の立ち上げ方法に関するものであり、多槽式生物処理槽の立ち上げ方法については記載がない。
【０００６】
担体への細菌の定着は、ある程度菌が定着すれば、その上に菌同士が層状に定着していくため、菌体保持量の増加は早い。しかしながら、多段処理では、後段生物処理に流入する成分が難分解性のため、担体表面に直接定着する菌の増殖が遅く、その結果、目標とする処理水質に到達する時間（立ち上げ時間）が単槽式の生物処理より遅くなってしまう。汚泥減量を促進する微小動物の担体への定着も、担体表面に菌が定着していなければ、安定定着は困難であり、汚泥減量効果を発揮するまでに時間がかかってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−５１４１４
【特許文献２】特開２００８−３６５８０
【特許文献３】特開平８−７１５７５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、多段式の生物処理装置の立ち上げ期間を短くすることができる有機性排水の生物処理方法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】
【０００９】
本発明の有機性排水の生物処理方法は、定常運転時には原水が順次に通水される第１ないし第ｎ（ｎは２以上の整数）の生物処理槽を有した生物処理装置であって、第１生物処理槽において分散性細菌が優先化した処理が行われ、後段の生物処理槽において微小動物の捕食による処理が行われる生物処理装置を立ち上げる立ち上げ工程を有する有機性排水の生物処理方法において、立ち上げ時に、原水を第ｎの生物処理槽のみに供給して第ｎの生物処理槽を立ち上げる第ｎ生物処理槽立ち上げ工程を行うことを特徴とするものである。
【００１０】
本発明では、第ｎ生物処理槽が原水中の有機物を９０％以上除去するようになるまで第ｎ生物処理槽立ち上げ工程を行うことが好ましい。
【００１１】
また、第ｎ生物処理槽立ち上げ工程において、定常運転時における生物処理装置への原水負荷の２０〜５０％の負荷にて第ｎ生物処理槽に原水を供給することが好ましい。
【００１２】
生物処理装置が第１生物処理槽と第２生物処理槽との２槽から成る場合には、まず第２生物処理槽を立ち上げ、その後、第１生物処理槽から第２生物処理槽の順に原水を通水し、定常運転に移行する。なお、この定常運転に際しては、原水の全量を第１生物処理槽に供給してもよく、原水の大部分を第１生物処理槽に供給し、原水の一部を第２生物処理槽に供給してもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明では、立ち上げ時に、原水の少なくとも一部を後段の生物処理槽に直接に供給する。そして、ある程度、細菌が担体に定着した後に、第１生物処理槽から第ｎ生物処理槽の順に通水する直列通水運転に移行し、好ましくは徐々に負荷を増大させる。これにより、後段側の生物処理槽での難分解性有機物分解細菌や微小動物の定着を促進させ、生物処理装置全体における立ち上げ期間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態に係る有機性排水の生物処理方法の説明図である。
【図２】実施の形態に係る有機性排水の生物処理方法の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に図面を参照して本発明の有機性排水の生物処理方法および装置の実施の形態を詳細に説明する。
【００１６】
図１は本発明の有機性排水の生物処理方法を示す系統図であり、（ａ）図は立ち上げ時、（ｂ）図は別の立ち上げ時、（ｃ）図は定常運転時を示す。
【００１７】
まず、（ｃ）図を参照して定常運転時について説明する。原水（有機性排水）は第一生物処理槽１に導入され、分散性細菌により、有機成分(溶解性ＢＯＤ)の７０％以上、望ましくは８０％以上、さらに望ましくは９０％以上が酸化分解される。この第一生物処理槽１のｐＨは６以上、望ましくは８以下とする。ただし、原水中に油分を多く含む場合にはｐＨは８以上としても良い。
【００１８】
第一生物処理槽１へのＢＯＤ容積負荷は１ｋｇ／ｍ３／ｄ以上、例えば１〜２０ｋｇ／ｍ３／ｄ、ＨＲＴ（原水滞留時間）は２４ｈ以下、例えば０．５〜２４ｈとすることで、分散性細菌が優占化した処理水を得ることができ、また、ＨＲＴを短くすることでＢＯＤ濃度の低い排水を高負荷で処理することができ、好ましい。
【００１９】
また、この第一生物処理槽１の溶存酸素濃度は１ｍｇ／Ｌ以下、特に０．５ｍｇ／Ｌ以下、とりわけ０．１ｍｇ／Ｌ以下に制御することが好ましく、これにより、１〜５μｍ程度の大きさの分散性細菌が優占化し、これらは第二生物処理槽２で微小動物により速やかに捕食される。
【００２０】
この第一生物処理槽１には、第２生物処理槽２や、それ以降の固液分離槽などからの汚泥の一部を返送してもよい。
【００２１】
なお、第一生物処理槽１のＨＲＴが最適値に比べて長くなると、糸状性細菌の優占化やフロックの形成につながり、後段の第二生物処理槽２で微小動物により捕食されにくい細菌が生成してしまう。そこで、第一生物処理槽１のＨＲＴを一定に制御するのが好ましい。この最適ＨＲＴは原水の水質により異なるため、机上試験などから、有機成分の７０〜９５％を除去できるＨＲＴを求めるのが好ましい。ＨＲＴを最適値に維持する方法としては、原水流量減少時に、処理水の一部を返送して、第一生物処理槽１に流入する水量を一定にすることで、第一生物処理槽１のＨＲＴを安定させる方法や、原水流量の変動に合わせて第一生物処理槽１の水位を変動させる方法がある。第一生物処理槽１のＨＲＴを安定させる幅は、机上試験で求めた最適ＨＲＴの０．７５〜１．５倍の範囲内に納めることが望ましい。
【００２２】
なお、第一生物処理槽１で溶解性有機物を完全に分解した場合、第二生物処理槽２ではフロックが形成されず、また、微小動物増殖のための栄養も不足し、圧密性の低い汚泥のみが優占化した生物処理槽となる。従って、第一生物処理槽１での有機成分の分解率は１００％ではなく、９５％以下となるようにすることが好ましい。
【００２３】
第一生物処理槽１の処理水（第一生物処理水）については、後段の第二生物処理槽２に導入し、残存している有機成分の酸化分解、分散性細菌の自己分解および微小動物の捕食による余剰汚泥の減量化を行う。
【００２４】
第二生物処理槽２では、細菌に比べ増殖速度の遅い微小動物の働きと細菌の自己分解を利用するため、微小動物と細菌が系内に留まるような運転条件および処理装置を用いることが好ましい。そこで、第二生物処理槽２は、曝気槽内に担体を添加した流動床を形成することにより、微小動物の槽内保持量を高めるのが望ましい。第二生物処理槽２に添加する担体の形状は、球状、ペレット状、中空筒状、糸状、板状等任意であり、大きさも０．１〜１０ｍｍ程度の径で良い。また、担体の材料は天然素材、無機素材、高分子素材等任意であり、ゲル状物質を用いても良い。
【００２５】
第二生物処理槽２では、微小動物を維持するための多量の足場が必要となることから、添加する担体の充填率は１０％以上、望ましくは２０％以上、例えば２０〜４０％とすることが望ましい。
【００２６】
本発明において、第二生物処理槽２に導入する第一生物処理水中に有機物が多量に残存した場合、その酸化分解は第二生物処理槽２で行われることになる。しかし、微小動物が多量に存在する第二生物処理槽２で細菌による有機物の酸化分解が起こると、微小動物の捕食から逃れるための対策として、細菌は捕食されにくい形態で増殖することが知られており、このように増殖した細菌群は微小動物により捕食されず、これらの分解は自己消化のみに頼ることとなり、汚泥発生量低減の効果が下がってしまう。
【００２７】
そこで、前述の如く、第一生物処理槽１では原水中の有機成分の大部分、すなわち原水ＢＯＤの７０％以上、望ましくは８０％以上を分解し、菌体へと安定して変換しておくのが好ましい。そのため、第一生物処理槽１を、担体を充填した流動床式とすることが望ましい。しかし、第一生物処理槽１に添加する担体の充填率が高い場合、分散性細菌は生成せず、細菌は担体に付着するか、糸状性細菌が増殖するので、第一生物処理槽１に添加する担体の充填率は２０％以下、望ましくは１０％以下、例えば３〜１０％とすることが好ましく、これにより、濃度変動に影響されず、捕食しやすい分散性細菌の生成が可能となる。
【００２８】
なお、この第一生物処理槽１に充填する担体としては特に制限はないが、前述の第二生物処理槽２に充填する担体と同様のものを用いることができる。
【００２９】
また、前述の如く、第一生物処理槽１では、原水中の有機成分の大部分、すなわち原水ＢＯＤの７０％以上、望ましくは８０％以上、さらに望ましくは９０％以上を分解し、菌体へと変換しておくのが好ましいが、第２生物処理槽でも適度な有機物負荷が必要となるため、原水の一部を第二生物処理槽２に直接導入し、第二生物処理槽２での溶解性ＢＯＤによる汚泥負荷が０．０１〜０．０５ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄとなるように運転することが望ましい。
【００３０】
図示は省略するが、第二生物処理槽２の処理水（第二生物処理水）を第三生物処理槽に導入し、第二生物処理槽２で分解し切れなかった有機物、分散性細菌、原水由来の固形物を分解することで、さらに汚泥の減量化を図るようにしてもよい。この場合には、第三生物処理槽を最初に立ち上げ、次に第二生物処理槽→第三生物処理槽の順に原水を通水して第二生物処理槽を立ち上げ、その後、第一生物処理槽、第二生物処理槽、第三生物処理槽の順に通水し、第一生物処理槽を立ち上げ、定常運転に移行する。
【００３１】
本発明においては、微小動物による捕食を促進させるために、第二以降の生物処理槽、特に第二生物処理槽２においては、ｐＨを７以下、例えばｐＨ５．５〜６．５の条件にすることが好ましい。
【００３２】
また、運転条件を微小動物の増殖に適したものに設定しても、原水中に微小動物の増殖に必須な成分が含まれていなければ、微小動物は増殖せず、汚泥減量効果も向上しない。そこで、第二以降の生物処理槽、特に、第二生物処理槽２に栄養剤を添加して、微小動物を安定して維持させ、これにより汚泥減量の効果を安定させるようにしても良い。また、第三生物処理槽が設置されている場合には、第三生物処理槽に栄養剤を添加することにより、減量効果を促進しても良い。栄養剤としてはリン脂質、遊離脂肪酸、リゾリン脂質、ステロールやこれらを含むレシチン、その他、液糖、米糠、ビールの絞り粕、植物性油の絞り粕、大豆抽出物、甜菜粕、貝殻粉、卵殻、野菜エキス、魚肉エキス、各種アミノ酸、各種ビタミン等の後生動物の増殖促進に効果のある栄養剤を用いることができる。これらは１種を単独で用いても良く、２種以上を混合して用いても良い。
【００３３】
これらの栄養剤を添加する場合、その添加量は原水中の有機物量の０．５〜１０重量％程度とすることが好ましい。
【００３４】
次に立ち上げ運転方法について説明する。
【００３５】
立ち上げ時に原水の流量が少なかったり原水中の有機物濃度が低く負荷が低い場合は、まず図１（ａ）のように、原水の全量を第二生物処理槽２に通水して第二生物処理槽２を立ち上げる。原水の流量が多かったり原水中の有機物濃度が高く負荷が高い場合は、原水の一部を第二生物処理槽２に直接流入させ、菌の初期定着を促進させると共に原水の残部を第一生物処理槽１に導入するのが好ましい。
【００３６】
第二生物処理槽２に流入させる原水負荷は想定原水負荷×(第２生物処理槽容積／第１及び第２生物処理槽の合計容積)以下とすることが望ましい。想定原水負荷とは、定常運転時における原水負荷（原水流量と溶解性有機物濃度との積）である。このように後段に積極的に負荷を掛け、想定原水負荷の２０％以上望ましくは３０〜５０％の負荷で原水中の有機物を９０％以上望ましくは９５％以上除去できる有機物除去能を獲得した後に、定常運転の多段直列運転に移行することにより、菌の定着は促進され、想定負荷での目標有機物除去能や汚泥減量率の目標達成までの期間を短縮できる。
【００３７】
第三以降の生物処理槽が設置されている場合は、最も下流側の生物処理槽に最初に高負荷をかけて立ち上げ、その後、順次に上流側の生物処理槽を立ち上げていくように運転すればよい。
【００３８】
第二生物処理槽２を立ち上げる場合、図１（ｂ）のように、原水の一部を第一生物処理１に供給してもよい。この場合、第二生物処理槽２に流入させる原水負荷は想定原水負荷の２０％以上、望ましくは３０〜５０％の負荷とし、また第二生物処理槽２に直接に供給する原水供給量を第一生物処理槽１への原水供給流量よりも多くする（例えば１．２〜５倍量）。
【００３９】
第二生物処理槽２を立ち上げる場合、図２のように、第二生物処理槽２の流出水を凝集槽３に導入し、塩化第二鉄、ＰＡＣなどの無機凝集剤と高分子凝集剤を添加した後、沈降槽４に導入して固液分離し、上澄水を処理水として取り出し、沈降した濃縮汚泥の一部を第二生物処理槽２に返送してもよい。これにより、立ち上げ時間をさらに短縮することができる。また、固液分離は加圧浮上分離であってもよい。
【実施例】
【００４０】
原水として食品加工排水（ＢＯＤ８００ｍｇ／Ｌ、ｐＨ６）を用いて以下の実施例及び比較例を行った。
【００４１】
実施例１（図１）
図１（ａ）に示す通水方法によって立ち上げを行った。第一生物処理槽１(汚泥返送なし)の容量は２．５Ｌであり、第二生物処理槽２(汚泥返送なし)の容量は４．４Ｌである。第一生物処理槽１のＤＯを０．５ｍｇ/Ｌとし、第二の生物処理槽２のＤＯを２〜３ｍｇ/Ｌとして運転した。また、第一生物処理槽１には担体充填率５％の流動床を形成し、第二生物処理槽には充填率４０％で担体を添加して流動床とした。担体は共に５ｍｍ角のウレタンフォームである。通水開始前に種汚泥として、排水処理場汚泥(ＭＬＳＳ２０００ｍｇ／Ｌ)を各槽に５００ｍｌずつ添加した。
【００４２】
運転開始〜５日目まで原水を第二生物処理槽２にのみ流量０．２２Ｌ／ｈｒ（想定原水負荷の３０％）で通水した。運転開始５日後、溶解性有機物除去率が９０％以上に達したため、原水流量を０．４３Ｌ／ｈｒ（想定原水負荷の６０％）にて第一生物処理槽１から第二生物処理槽２に直列通水した。直列通水移行後２日（運転開始後７日）で９０％以上の溶解性有機物除去率に達したため、運転開始後８日目に原水流量を０．７２Ｌ／ｈｒ（想定原水負荷の１００％）とし、第一生物処理槽１のＢＯＤ容積負荷５．５ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ３／ｄ、ＨＲＴ３．５ｈ、全体でのＢＯＤ容積負荷２．０ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ３／ｄ、ＨＲＴ９．６ｈの条件で運転した。運転開始後１０日以降は、常に溶解性有機物除去率９５％を維持し、汚泥転換率も０．２０ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｋｇ−ＢＯＤとなった。従って、所定の性能を得るのにかかった日数（生物処理装置全体の立ち上げ所要日数）は１０日であった。
【００４３】
実施例２（図２）
実施例１において、第二生物処理槽２の立ち上げに際し、立ち上げ開始２日目以降は第二生物処理槽２から流出する処理水を図２の通り凝集槽３に導入し、凝集剤としてＰＡＣを２００ｍｇ／Ｌ添加した後、沈降槽４に導入し、固液分離し、上澄水を処理水として取り出し、汚泥の一部を第二生物処理槽２に返送した。それ以外の条件は実施例１と同様にして立ち上げを開始した。
【００４４】
具体的には、通水開始前に種汚泥として、排水処理場汚泥(ＭＬＳＳ２０００ｍｇ／Ｌ)を各槽に５００ｍｌずつ添加し、運転開始から１日目の間は、実施例１と同じく原水流量を０．２２Ｌ／ｈｒ（想定原水負荷の３０％）にて第二生物処理槽２にのみ供給した。運転開始２日目からは、沈降槽４で固液分離した濃縮汚泥２０００ｍｇ−ＳＳ／Ｌを２００ｍＬ／ｈｒにて第二生物処理槽２に返送した。運転開始３日後、溶解性有機物除去率が９０％以上に達したため、原水流量を０．４３Ｌ／ｈｒ（想定原水負荷の６０％）にて第一生物処理槽１から第二生物処理槽２に直列通水した。濃縮汚泥の返送は同様にして行った。直列通水への移行後は９０％以上の溶解性有機物除去率を達成したため、運転開始後５日目に原水流量を０．７２Ｌ／ｈｒ（想定原水負荷の１００％）とし、第一生物処理槽１のＢＯＤ容積負荷５．５ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ３／ｄ、ＨＲＴ３．５ｈ、全体でのＢＯＤ容積負荷２．０ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ３／ｄ、ＨＲＴ９．６ｈの条件で運転した。その後は、常に溶解性有機物除去率９５％を維持し、汚泥転換率も０．２０ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｋｇ−ＢＯＤとなった。従って、所定の性能を得るのにかかった日数（生物処理装置全体の立ち上げ所要日数）は５日であった。
【００４５】
比較例１（直列通水による立ち上げ）
実施例１において、運転開始直後から原水を第一生物処理槽１から第二生物処理槽２に直列に通水した。なお、実施例１と同じく、第一生物処理槽１のＤＯを０．５ｍｇ／Ｌとし、第二生物処理槽２のＤＯを２〜３ｍｇ／Ｌとした。また、第一生物処理槽１及び第二生物処理槽２には実施例１と同一条件にて担体を添加し、通水開始前に種汚泥として、排水処理場汚泥(ＭＬＳＳ２０００ｍｇ／Ｌ)を各槽に５００ｍｌずつ添加した。
【００４６】
運転開始直後は、０．２２Ｌ／ｈｒ（想定原水負荷の３０％）の原水流量で運転し、運転開始７日後、溶解性有機物除去率が９０％以上に達したため、原水流量０．４３Ｌ／ｈｒ（想定原水負荷の６０％）での通水に移行した。その後７日（運転開始から１４日）で９０％以上の溶解性有機物除去率に達したため、運転開始から１５日目に原水流量０．７２Ｌ／ｈｒ（想定原水負荷の１００％）へ移行した。想定原水負荷１００％通水移行後、常に溶解性有機物除去率９５％を維持するようになるまでにかかった日数は１０日であった。また、汚泥転換率が０．２０ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｋｇ−ＢＯＤとなるのには１００％通水以降後１５日かかった。従って、所定の性能を得るのにかかった立ち上げ所要日数は３０日であった。
【符号の説明】
【００４７】
１  第一生物処理槽
２  第二生物処理槽
３  凝集槽
４  沈降槽
【図１】
0005887874.tif 000002
【図２】
0005887874.tif 000003