(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列２段に設けた第１生物処理槽と第２生物処理槽とを備えた生物処理装置を用いて回分式運転で有機性排水を処理する有機性排水の生物処理方法であって、該回分式運転が、下記（１）〜（６）の工程を基本周期として繰り返し行う運転であって、
該第１生物処理槽のＣＯＤＣｒ容積負荷を２ｋｇ−ＣＯＤＣｒ／ｍ３／ｄａｙ以上とし、該第２生物処理槽から該第１生物処理槽への汚泥返送を行わないことを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
（１）  有機性排水を第１生物処理槽に導入する第１導入工程
（２）  該有機性排水の導入を停止し、該第１生物処理槽内を曝気して、該有機性排水を細菌により生物処理して有機物を分散菌に変換する第１生物処理工程
（３）  曝気を停止することにより汚泥を沈降させる静置工程を行わずに、該第１生物処理工程で得られた分散菌を含む第１生物処理水のうち、第１生物処理槽の槽内液量の１／２〜７／８量を、該第１生物処理槽から排出して第２生物処理槽に導入する第１排出及び第２導入工程
（４）  該第１生物処理水の導入を停止し、該第２生物処理槽内を曝気して、該第１生物処理水を生物処理して分散菌を微小動物に捕食させる第２生物処理工程
（５）  該第２生物処理槽の曝気を停止して、槽内汚泥を含む固形物を第２生物処理槽内で沈降させる静置工程
（６）  該静置工程後、該第２生物処理槽内の上澄水を排出する第２排出工程
【請求項２】
請求項１において、前記第２生物処理槽の溶解性ＢＯＤ汚泥負荷を０．０１ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄａｙ以上と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３】
請求項１又は２において、前記第１生物処理槽の溶存酸素濃度を１ｍｇ／Ｌ以下に制御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、前記第２生物処理槽のＳＲＴが１５〜６０ｄａｙとなるように槽内汚泥を引き抜くことを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
【請求項５】
直列２段に設けられた第１生物処理槽及び第２生物処理槽と、
該第１生物処理槽に有機性排水を導入する手段と、
該第１生物処理槽で生物処理して得られた第１生物処理水を第２生物処理槽に導入する手段と、
該第２生物処理槽内の水を排出する手段と、
該第２生物処理槽内の汚泥を排出する手段とを有する有機性排水の生物処理装置であって、
該第１生物処理槽は、ＣＯＤＣｒ容積負荷２ｋｇ−ＣＯＤＣｒ／ｍ３／ｄａｙ以上で、槽内に導入された有機性排水を細菌により生物処理することにより有機物を分散菌に変換する生物処理槽であり、
該第２生物処理槽は、第１生物処理槽からの分散菌を含む第１生物処理水内の分散菌を微小動物に捕食させる生物処理槽であり、
該第２生物処理槽から該第１生物処理槽への汚泥返送を行わずに、下記（１）〜（６）の工程を基本周期として繰り返す回分式運転を行うための制御手段を有することを特徴とする有機性排水の生物処理装置。
（１）  有機性排水を第１生物処理槽に導入する第１導入工程
（２）  該有機性排水の導入を停止し、該第１生物処理槽内を曝気して、該有機性排水を細菌により生物処理して有機物を分散菌に変換する第１生物処理工程
（３）  曝気を停止することにより汚泥を沈降させる静置工程を行わずに、該第１生物処理工程で得られた分散菌を含む第１生物処理水のうち、第１生物処理槽の槽内液量の１／２〜７／８量を、該第１生物処理槽から排出して第２生物処理槽に導入する第１排出及び第２導入工程
（４）  該第１生物処理水の導入を停止し、該第２生物処理槽内を曝気して、該第１生物処理水を生物処理して分散菌を微小動物に捕食させる第２生物処理工程
（５）  該第２生物処理槽の曝気を停止して、槽内汚泥を含む固形物を第２生物処理槽内で沈降させる静置工程
（６）  該静置工程後、該第２生物処理槽内の上澄水を排出する第２排出工程
【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及び生物処理装置に関するものであり、特に、処理水質を悪化させることなく、処理効率を向上させ、かつ、余剰汚泥発生量の低減が可能な有機性排水の生物処理方法及び生物処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
生物処理槽の後段の沈殿槽や汚泥返送配管を省略して装置設備、運転操作を簡略化できる生物処理法として、回分式活性汚泥法が知られている。回分式活性汚泥法は、１つの槽内で、原水投入、曝気、静置（沈殿）、上澄水（処理水）排出という４つの一連の工程を１サイクルとして、１日当たり所定のサイクル数を回分式運転で処理する方法である。即ち、より具体的には、以下の工程を繰り返し行うものであり、曝気槽が沈殿槽を兼ねているため、沈殿槽が不要となり、装置の構造が単純になるというメリットがある。
(1)  原水を曝気槽に投入する。
(2)  槽内を曝気することで、活性汚泥による有機物の生物分解を行う。
(3)  次いで、曝気を止めて静置し、活性汚泥を沈殿させる。
(4)  その後、上澄水を処理水として排出する。
(5)  その後また原水を曝気槽に投入し、上記の(1)〜(4)を繰り返す処理を行う。
【０００３】
特許文献１には、このような回分式活性汚泥法において、汚泥の沈降性を高めるために、汚泥の粒状化の初期段階において、曝気槽に微生物汚泥の粒状化を促進するための原生動物及び糸状菌を投入する微生物汚泥生成方法が提案されている。
【０００４】
一方、曝気槽における曝気を停止せずに行う連続式活性汚泥法において、細菌の高位に位置する原生動物や後生動物の捕食を利用した生物処理方法が、多数提案されている（例えば特許文献２〜４）。この方法は、生物処理槽を２段に設け、有機性排水を１段目の生物処理槽に導入して細菌により生物処理し、１段目の生物処理槽からの分散状態の細菌を含む処理水を２段目の生物処理槽に導入して微小動物に捕食させ、２段目の生物処理槽の処理水を固液分離して処理水を得る。この方法では、微小動物の捕食作用で余剰汚泥の減量化が可能になると共に、高負荷運転が可能で処理効率も向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４８０４８８８号公報
【特許文献２】特開２００６−５１４１４号公報
【特許文献３】特開２０１２−２５４４１２号公報
【特許文献４】特開２０１３−１２１５５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の回分式活性汚泥法では、汚泥の沈降速度が小さいために、(3)の静置による沈降工程に長時間を要し、有機性排水を効率的に処理することができないという問題があった。
【０００７】
特許文献１では、汚泥の粒状化を促進して沈降性を高めることを目的として、曝気槽に原生動物及び糸状菌を投入しているが、この方法でも、安定した粒状化は困難であり、汚泥の沈降性を十分に高めることができないために、やはり沈降工程に時間がかかり、有機性排水を効率的に処理できていないのが現状である。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑み、回分式活性汚泥法における汚泥の沈降性を高め、効率的な処理を行うことができる有機性排水の生物処理方法及び生物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】
【０００９】
本発明者は、上記課題を解決すべき検討を重ねた結果、回分方式の生物処理を、分散状態の細菌で有機物を分解する第１生物処理槽と、難分解性有機物の分解と分散性細菌を濾過捕食型微小動物に捕食させる第２生物処理槽とに分け、直列２段の生物処理槽でそれぞれ回分式運転を行うことにより、沈降性の良い汚泥を確実に生成させて、効率的な処理を行うことができることを見出した。
【００１０】
即ち、本発明は以下を要旨とする。
【００１１】
［１］  直列２段に設けた第１生物処理槽と第２生物処理槽とを備えた生物処理装置を用いて回分式運転で有機性排水を処理する有機性排水の生物処理方法であって、該回分式運転が、下記（１）〜（６）の工程を基本周期として繰り返し行う運転であって、該第１生物処理槽のＣＯＤＣｒ容積負荷を２ｋｇ−ＣＯＤＣｒ／ｍ３／ｄａｙ以上とし、該第２生物処理槽から該第１生物処理槽への汚泥返送を行わないことを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
（１）  有機性排水を第１生物処理槽に導入する第１導入工程
（２）  該有機性排水の導入を停止し、該第１生物処理槽内を曝気して、該有機性排水を細菌により生物処理して有機物を分散菌に変換する第１生物処理工程
（３）  曝気を停止することにより汚泥を沈降させる静置工程を行わずに、該第１生物処理工程で得られた分散菌を含む第１生物処理水のうち、第１生物処理槽の槽内液量の１／２〜７／８量を、該第１生物処理槽から排出して第２生物処理槽に導入する第１排出及び第２導入工程
（４）  該第１生物処理水の導入を停止し、該第２生物処理槽内を曝気して、該第１生物処理水を生物処理して分散菌を微小動物に捕食させる第２生物処理工程
（５）  該第２生物処理槽の曝気を停止して、槽内汚泥を含む固形物を第２生物処理槽内で沈降させる静置工程
（６）  該静置工程後、該第２生物処理槽内の上澄水を排出する第２排出工程
【００１２】
［２］  ［１］において、前記第２生物処理槽の溶解性ＢＯＤ汚泥負荷を０．０１ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄａｙ以上とすることを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
【００１３】
［３］  ［１］又は［２］において、前記第１生物処理槽の溶存酸素濃度を１ｍｇ／Ｌ以下に制御することを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
【００１４】
［４］  ［１］ないし［３］のいずれかにおいて、前記第２生物処理槽のＳＲＴが１５〜６０ｄａｙとなるように槽内汚泥を引き抜くことを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
【００１５】
［５］  直列２段に設けられた第１生物処理槽及び第２生物処理槽と、該第１生物処理槽に有機性排水を導入する手段と、該第１生物処理槽で生物処理して得られた第１生物処理水を第２生物処理槽に導入する手段と、該第２生物処理槽内の水を排出する手段と、該第２生物処理槽内の汚泥を排出する手段とを有する有機性排水の生物処理装置であって、該第１生物処理槽は、ＣＯＤＣｒ容積負荷２ｋｇ−ＣＯＤＣｒ／ｍ３／ｄａｙ以上で、槽内に導入された有機性排水を細菌により生物処理することにより有機物を分散菌に変換する生物処理槽であり、該第２生物処理槽は、第１生物処理槽からの分散菌を含む第１生物処理水内の分散菌を微小動物に捕食させる生物処理槽であり、該第２生物処理槽から該第１生物処理槽への汚泥返送を行わずに、下記（１）〜（６）の工程を基本周期として繰り返す回分式運転を行うための制御手段を有することを特徴とする有機性排水の生物処理装置。
（１）  有機性排水を第１生物処理槽に導入する第１導入工程
（２）  該有機性排水の導入を停止し、該第１生物処理槽内を曝気して、該有機性排水を細菌により生物処理して有機物を分散菌に変換する第１生物処理工程
（３）  曝気を停止することにより汚泥を沈降させる静置工程を行わずに、該第１生物処理工程で得られた分散菌を含む第１生物処理水のうち、第１生物処理槽の槽内液量の１／２〜７／８量を、該第１生物処理槽から排出して第２生物処理槽に導入する第１排出及び第２導入工程
（４）  該第１生物処理水の導入を停止し、該第２生物処理槽内を曝気して、該第１生物処理水を生物処理して分散菌を微小動物に捕食させる第２生物処理工程
（５）  該第２生物処理槽の曝気を停止して、槽内汚泥を含む固形物を第２生物処理槽内で沈降させる静置工程
（６）  該静置工程後、該第２生物処理槽内の上澄水を排出する第２排出工程
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、回分式活性汚泥法による有機性排水の生物処理において、汚泥の沈降性を高めて、以下の効果のもとに、効率的な生物処理を行うことが可能になる。
【００１７】
１）  回分式運転をするので、沈殿槽や返送配管を省略することができ、運転操作も簡易になり、さらに第１生物処理槽と第２生物処理槽で曝気する時間が重複しないように運転工程のスケジュールを組むことにより、曝気にかかる電力を抑えるができる。また、ブロアを共通にすれば機器を削減することもできる。
２）  回分式運転でありながら、沈降性の高い汚泥を得ることができるため、安定した処理水質を維持しつつ高負荷運転することが可能になり、従来の回分式運転よりも処理効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の有機性排水の生物処理装置の実施の形態を示す系統図である。
【図２】本発明による各工程の流れを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に本発明の有機性排水の生物処理方法及び生物処理装置の実施の形態を詳細に説明する。
【００２０】
本発明においては、図１（ａ），（ｂ）に示すように、２段直列に設けた第１生物処理槽１と第２生物処理槽２とを用い、第１生物処理槽１において、分散状態の細菌により有機物を分解し、第２生物処理槽２において、難分解性有機物の分解と分散性細菌を濾過捕食型微小動物に捕食させる処理を行う２段生物処理を、それぞれ回分式運転で行う。
図１（ｂ）は、第１生物処理槽１、第２生物処理槽２に共に固定床を設置した場合の系統図を示すものである。
図１（ａ），（ｂ）中、１Ａ，２Ａは散気管等の曝気手段、Ｐ１，Ｐ２はポンプである。また、図１及び後掲の図２中、「○」は曝気による気泡を表す。
【００２１】
図１（ｂ）に示すように、第１生物処理槽１や第２生物処理槽２に固定床１Ｂ，２Ｂを設置する場合は、第１生物処理槽１では、設置した固定床１Ｂの上端が第２生物処理槽２への第１生物処理水移送用配管の下端１ａより低い位置になるように、第２生物処理槽２では、設置した固定床２Ｂの上端が上澄水の排出用配管の下端２ａより低い位置になるように設計する必要があり、好ましくは、各固定床の上端が、各配管の下端部からの水深の５０〜９０％程度の高さとなるように調整する。即ち、図１（ｂ）において、Ｗ２＝（０．５×０．９）×Ｗ１となるように設計することが好ましい。この場合は、固定床の上端が常に水面下にあるように、各槽の排出量や槽容積を調整する必要がある。
【００２２】
＜第１生物処理＞
第１生物処理槽１における第１生物処理工程は、好ましくは以下のように実施される。
【００２３】
原水の有機性排水を、第１生物処理槽１に導入し、細菌により好気性生物処理し、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％以上を酸化分解して第１生物処理水を得る。第１生物処理槽１のｐＨは６〜８．５とするのが好ましい。しかしながら、原水中に油分を多く含む場合は分解速度を上げるため、ｐＨを８．０〜９．０としても良い。
【００２４】
また、第１生物処理槽１の処理条件を、ＣＯＤＣｒ容積負荷２ｋｇ−ＣＯＤＣｒ／ｍ３／ｄａｙ以上、好ましくは２〜２０ｋｇ−ＣＯＤＣｒ／ｍ３／ｄａｙ、ＨＲＴ（水理学的滞留時間）２４ｈｒ以下、望ましくは８ｈｒ以下、例えば２〜６ｈｒとすることで、非凝集性細菌が優占化した第１生物処理水を得ることができる。また、ＨＲＴを短くすることで有機物濃度の薄い排水を高負荷で処理することができる。さらに、処理水の水質悪化時（例えば溶解性有機物濃度が所定値以上になったとき）、後段の第２生物処理槽２からの汚泥の一部を返送してもよい。また、負荷変動に対応するために担体を添加してもよい。担体は流動床担体であってもよく、固定床担体であってもよい。
【００２５】
第１生物処理槽１に流動床担体を添加する場合、用いる担体の形状は、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。流動床担体を用いる場合、第１生物処理槽１の排出部に担体流出防止用の分離スクリーンが必要となる。
【００２６】
固定床担体は、担体の少なくとも一部が、第１生物処理槽１の底、側面、上部のいずれかに固定されているものである。第１生物処理槽１に固定床担体を設ける場合、担体の形状は糸状、板状、短冊状等任意であり、材料についても天然素材、無機素材、高分子素材等任意で、ゲル状物質を用いても良い。望ましくは多孔質のポリウレタンフォームであり、例えば、第２生物処理槽１の深さ方向の長さ５０〜４００ｃｍ×幅５〜２００ｃｍ×０．５〜５ｃｍの短冊状又は板状のものが好ましい。
【００２７】
また、第１生物処理槽１における担体の充填率が高い場合、分散菌は生成せず、細菌は担体に付着するか、糸状性細菌が増殖するので、第１生物処理槽１に担体を添加する場合、担体の充填率（槽容積に対する担体の容積率）は２０％以下、望ましくは５％以下とすることが好ましく、このように担体の充填率を小さくすることにより、濃度変化に影響されず、捕食しやすい分散菌の生成が可能となる。
【００２８】
また、第１生物処理槽１の溶存酸素（ＤＯ）濃度は１ｍｇ／Ｌ以下、特に０．５ｍｇ／Ｌ以下、例えば０．０５〜０．５ｍｇ／Ｌに制御することが好ましく、これにより、糸状性細菌の増殖が抑制される一方で、１〜５μｍ程度の大きさの分散菌が優占化し、これらは第２生物処理槽２で速やかに捕食される。
【００２９】
第１生物処理槽１は、常時曝気としてもよく、原水の導入、第１生物処理水の排出時及び排出終了から次の原水導入開始までの待ち時間には曝気を停止または低出力にしてもよい。曝気を停止または低出力にする場合は、曝気動力を削減することができ、一方、常時曝気する場合は、操作を簡略化することができると共に、原水導入及び／又は第１生物処理水の排出時や次の原水導入開始までの待ち時間にも生物処理を行って、処理効率を高めることができる。
本発明では、第１生物処理水の排出時から次の原水導入開始までの待ち時間が長いケースが多いので、少なくとも当該待ち時間は曝気を停止または低出力にすることが好ましい。
また、第１生物処理時においては、上記の溶存酸素濃度に維持するために曝気出力を調整する、あるいは間欠曝気とするなどの制御を行う必要がある。
【００３０】
第１生物処理槽１に原水を導入し、所定の時間生物処理した後、第１生物処理水を排出するが、その際の第１生物処理水の排出量は、第１生物処理槽１の槽内液量（第１生物処理槽１の有効容量）に対して１／２〜７／８程度とすることが好ましい。第１生物処理水の排出量が少な過ぎると処理効率が低下するが、槽内液を過度に多く排出すると槽内の菌体も排出される結果、有機成分の分解効率が低下する。この第１生物処理槽１における生物処理時間（第１生物処理工程の時間）は、原水の水質や、有機物の分解性、その他の処理条件によっても異なるが、通常３０分〜２１時間程度とすることが好ましい。
【００３１】
＜第２生物処理＞
第２生物処理槽２における第２生物処理工程は、好ましくは以下のように実施される。
【００３２】
第１生物処理槽１からの第１生物処理水を第２生物処理槽に導入し、ここで、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による捕食による余剰汚泥の減量化を行う。第２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採用する。例えば、第２生物処理槽２内に固定床担体を設けることで微小動物の槽内保持量を高めることができる。
【００３３】
固定床担体は、担体の少なくとも一部が、第２生物処理槽２の底、側面、上部のいずれかに固定されているものである。担体の形状は糸状、板状、短冊状等任意であり、材料についても天然素材、無機素材、高分子素材等任意で、ゲル状物質を用いても良い。望ましくは多孔質のポリウレタンフォームであり、例えば、第２生物処理槽２の深さ方向の長さ５０〜４００ｃｍ×幅５〜２００ｃｍ×０．５〜５ｃｍの短冊状又は板状のものが好ましい。
【００３４】
担体の充填率は０．５％以上、例えば１〜２０％とすることが望ましい。担体は好ましくはその板状ないし短冊状の長手方向が第２生物処理槽２の深さ方向となるように、板状ないし短冊状の担体の板面が鉛直方向となるように、また、第２生物処理槽２に第１生物処理水が流入して第２生物処理槽２から流出する水の流れに対して、板状ないし短冊状の担体の板面が交叉する（好ましくは直交する）方向となるように第２生物処理槽２内に設置される。
【００３５】
第２生物処理槽２の容量が担体の寸法に対し大きい場合には、担体の上下面に留め具を取り付けたものを複数枚用意し、これを第２生物処理槽２の深さ方向及び／又は幅方向に所定の枚数を並列させ、ＳＵＳ等の材質よりなる枠材に担体を取り付けた留め具を固定してユニット化し、更に、この担体ユニットを必要に応じて複数枚設けるようにしてもよい。
【００３６】
微小動物による捕食を促進させるために、第２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。また、第２生物処理槽２のＤＯ濃度は１〜４ｍｇ／Ｌ程度とすることが好ましい。
【００３７】
第２生物処理槽２では、分散状態の菌体を捕食する濾過捕食型微小動物だけでなく、フロック化した汚泥を捕食できる凝集体捕食型微小動物も増殖する。後者は遊泳しながら、フロックを捕食するため、優先化した場合、汚泥は食い荒らされ、微細化したフロック片が散在する汚泥となる。このフロック片により、得られる処理水（上澄水）の水質が悪化する。そこで、凝集体捕食型微小動物を間引くため、処理水ＳＳの流出とあわせ、ＳＲＴ（汚泥滞留時間）が６０ｄａｙ以下、望ましくは４５ｄａｙ以下、さらに望ましくは１５〜３０ｄａｙとなるように槽内汚泥を引き抜くことが望ましい。この時のＳＲＴの算出時には担体付着分の汚泥は含まない。
【００３８】
さらに、第１生物処理槽１で溶解性有機物を完全に分解した場合、第２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。そこで、前述の通り、第１生物処理槽１では有機物の大部分、すなわち排水ＢＯＤの７０％以上、望ましくは８０％以上を分解し、菌体へと変換しておく必要がある。ここで、適度の有機物負荷も必要となるため、第２生物処理槽２への溶解性ＢＯＤによる汚泥負荷が０．０１ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄａｙ以上、望ましくは０．０２５〜０．１ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄａｙ、さらに望ましくは０．０２５〜０．０５ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄａｙとなるように運転することが望ましい。このため、原水の一部を直接第２生物処理槽２に供給するようにしても良い。この時のＭＬＳＳには担体付着分のＭＬＳＳも含む。
【００３９】
また、第２生物処理槽２には、立ち上げ時や毒物流入にいる活性低下時など、汚泥の沈降性が悪い場合に限り、沈降剤を添加しても良い。沈降剤は鉄系、アルミニウム系の無機凝集剤や錘となる無機物（カルシウムや鉄等）など任意であり、更に、汚泥の凝集を促進するために、カチオン、アニオン、両性の高分子凝集剤の１種又は２種以上を添加しても良い。
【００４０】
なお、第２生物処理槽２は、上記の好適条件で処理を行うために、槽有効容積を第１生物処理槽１の槽有効容積の１〜１０倍とすることが好ましい。
【００４１】
第２生物処理槽２は、第２生物処理工程で曝気を行い、静置工程と上澄水を排出する第２排出工程では曝気を停止するが、第１生物処理水の導入時は、曝気を停止しても曝気を行ってもどちらでもよい。
また、窒素濃度が高い場合は脱窒工程を、リン濃度が高い場合は生物脱リン用の嫌気工程を入れてもよい。この場合、静置工程とは別に曝気を停止または低出力にして曝気量を減らす工程となる。また、槽内を混ぜるための撹拌設備や有機物源を加える設備が必要になる場合もある。
【００４２】
第２生物処理槽２に第１生物処理水を導入し、所定の時間生物処理した後、静時後、上澄水を排出するが、その際の上澄水の排出量は、第２生物処理槽２の槽内液（第２生物処理槽２の有効容量）に対して１／８〜１／３程度とすることが好ましい。上澄水の排出量が多過ぎると排出水のＳＳ濃度が高くなり、少な過ぎると処理効率が低下する。
この第２生物処理槽２における生物処理時間（第２生物処理工程の時間）は、後述の如く、１時間以上、好ましくは３〜４８時間程度とする。
【００４３】
＜回分式運転＞
以下、図１の生物処理装置を用いた回分式運転の一例を図２を参照して、説明する。
図２において、水が流れている配管は太実線で示してある。
【００４４】
（１）  第１導入工程（図２（１））
装置立ち上げ時には、原水の分解性に応じて、第１生物処理槽１に、初期汚泥を槽有効容量の１／８〜１／２量添加し、原水を残りの槽容量分流入させる。
また、１サイクル終了したときの第１導入工程においては、第１生物処理水を排出して減った容量分だけ原水を導入する。即ち、導入する原水量と、排出する第１生物処理水量とは同量とする。
原水の導入時間は第１生物処理工程の処理時間の１／１０以下、例えば１〜１２０分とすることが好ましい。
また、第１生物処理工程は、第２生物処理工程より負荷が高いので、第１生物処理槽１内は、原水の流入時に既に曝気を行っていることが望ましい。
原水の導入量は、水位センサーを用いて第１生物処理槽１の水位で管理することが好ましい。
【００４５】
（２）  第１生物処理工程（図２（２））
原水の導入後、第１生物処理槽１において、曝気下、第１生物処理工程を行う。処理時間は原水の分解性により異なるが、３０分以上２１時間以下とすることが望ましい。
【００４６】
（３）  第１排出及び第２導入工程（図２（３））
第１生物処理工程後、第１生物処理槽１の有効容量（槽内液量）の１／２〜７／８量の第１生物処理水を第１生物処理槽１から第２生物処理槽２に移送する。ここで、第１生物処理水の排出及び第２生物処理槽２への導入時間は、それぞれの生物処理槽における生物処理時間の１／１０以下、例えば１０〜１２０分とすることが望ましい。
この第１排出及び第２導入工程においても、水位センサーを用いて第１生物処理槽１の水位及び／又は第２生物処理槽２の水位で排出量、導入量を管理することが好ましい。
この第１生物処理水の排出時、第１生物処理槽１は曝気を行っていても曝気を停止してもよいが、第１導入工程と同様の理由から、好ましくは曝気を行う。
また、第２生物処理槽２において、第１生物処理水の導入時は曝気を行ってもよく、曝気を停止したままでもよい。
【００４７】
（４）  第２生物処理工程（図２（４））
第１生物処理水の導入後、第２生物処理槽２において、曝気下、第２生物処理工程を行う。
第２生物処理槽２における生物処理時間は、第１生物処理水の導入完了後から少なくとも１時間以上、好ましくは３〜４８時間とする必要がある。この時間が１時間未満では静置工程での沈降分離により分散菌が流出する恐れがある。
【００４８】
（５）  静置工程（図２（５））
曝気を停止し、上記の第２生物処理工程を終了し、３〜６０分、好ましくは３〜３０分程度静置して、汚泥を沈降させる。この静置工程において、本発明では、第１生物処理槽１と第２生物処理槽２との２段処理を行うことで、沈降性の良い汚泥を形成することができるため、静置時間を、従来の回分式活性汚泥法の場合に比べて大幅に短縮することができる。
【００４９】
（６）  第２排出工程（図２（６））
静置工程で汚泥が沈降分離された上澄水を第２生物処理槽２の有効容量（槽内液量）の１／８〜１／３量程度排出する。この上澄水排出量は、第２生物処理槽２への第１生物処理水の導入量と同量であることが好ましい。また、上澄水の排出時間は３〜６０分程度とすることが好ましい。
この上澄水排出時も、水位センサーを用いて、第２生物処理槽２の水位で排出量を管理することが好ましい。
【００５０】
以降は、上記の（１）〜（６）の工程を繰り返し行う。
なお、本発明においては、下記表１に示すようなタイムスケジュールとして、第１生物処理槽１と第２生物処理槽２とで曝気時間が重ならないようにスケジュールを組むことで、曝気に要する電力を抑えることができる。また、この場合において、曝気用のブロアを第１生物処理槽１と第２生物処理槽２とで共用して、機器を削減することもできる。
【００５１】
【表１】
0005850097.tif 000002
【００５２】
上記の回分式運転は、第１生物処理槽１に原水を導入する配管、第１生物処理槽１から第２生物処理槽２に第１生物処理水を移送する配管、第２生物処理槽２から上澄水を排出する配管にそれぞれ設けたバルブの切り替えないしはポンプの作動を、各槽に設けた水位センサーに連動して制御するとともに、第１生物処理槽１の曝気手段と第２生物処理槽２の曝気手段のＯＮ、ＯＦＦ操作を制御する制御手段により、自動運転にて行うことができる。
【実施例】
【００５３】
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。
【００５４】
［実施例１］
図１に示す生物処理装置により、ＣＯＤＣｒ１２５０ｍｇ／Ｌ、ＢＯＤ８００ｍｇ／Ｌの原水の生物処理を行った。
第１生物処理槽１及び第２生物処理槽２の仕様及び処理条件は以下の通りとした。
【００５５】
＜第１生物処理槽＞
有効容量：６０Ｌ
ＤＯ：０．５ｍｇ／Ｌ
ＣＯＤＣｒ容積負荷：７．５ｋｇ−ＣＯＤＣｒ／ｍ３／ｄａｙ
ＨＲＴ：４ｈｒ
ｐＨ：７
＜第２生物処理槽＞
有効容量：１２０Ｌ（高さ８００×幅３００×５００ｍｍ）
ＤＯ：２〜３ｍｇ／Ｌ
担体：ポリウレタンフォーム型固定床担体（５６０×１２０×１０ｍｍの板状）
担体充填率：０．５％
ＨＲＴ：８ｈｒ
ＳＲＴ：３０ｄａｙ
溶解性ＢＯＤ汚泥負荷：０．０５ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄａｙ
ｐＨ：６．５
【００５６】
装置全体でのＣＯＤＣｒ容積負荷は２．５ｋｇ−ＣＯＤＣｒ／ｍ３／ｄａｙであり、装置全体でのＨＲＴは１２ｈｒであり、原水処理量は１５Ｌ／ｈｒである。
【００５７】
第１生物処理槽１では、槽内容液のうちの３０Ｌを３分で排出し、その後、原水３０Ｌを３分で導入した後、１１４分生物処理を行うサイクルを実施した。運転期間中曝気は停止せず、常時曝気とした。
第２生物処理槽２では、曝気を停止し、５分静置した後に、上澄水３０Ｌを３分で排出し、その後、第１生物槽処理水を３分で３０Ｌ導入して曝気を再開し、１０９分間生物処理を行うサイクルを実施した。
第２生物処理槽２からは適宜汚泥を引き抜いた。
各槽のタイムスケジュールは下記表２の通りである。
【００５８】
【表２】
0005850097.tif 000003
【００５９】
その結果、第２生物処理槽２で非常に固液分離性の良い汚泥が生成し、処理水（第２生物処理槽２の上澄水）のＳＳは３０ｍｇ／Ｌ以下で、処理水ＳＳと引き抜き汚泥量をあわせた汚泥転換率は０．１５ｋｇ−ＳＳ／ｋｇ−ＣＯＤＣｒとなった。
【００６０】
［比較例１］
容量が１８０Ｌの生物処理槽１槽のみを用いて、従来の回分方式運転を実施した。生物処理槽のＤＯは２〜３ｍｇ／Ｌとした。原水水質、原水量、装置全体のＣＯＤＣｒ容積負荷及びＨＲＴは実施例１と同一条件とした。
生物処理槽では、曝気を停止した後、３０分静置し、その後、３０Ｌの上澄水を３分で排出した後、原水を３分で３０Ｌ導入し、曝気を再開して８４分間生物処理を行うサイクルを繰り返す運転を実施した。
その結果、固液分離性の良い汚泥が生成せず、固液分離に時間がかかり、静置時間を長く要したため、生物処理時間が減少し、処理水のＳＳは６０ｍｇ／Ｌで、処理水ＳＳと引き抜き汚泥量をあわせた汚泥転換率は０．２７ｋｇ−ＳＳ／ｋｇ−ＣＯＤＣｒとなった。
【符号の説明】
【００６１】
１  第１生物処理槽
２  第２生物処理槽
【図１】
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【図２】
0005850097.tif 000005