(57)【要約】【課題】微生物のグラニュール化をより効率よく短期間に行わせ、グラニュールを使用した生物処理の利点を最大限に発揮させ、結果として低コストでの排水処理を可能にする方法を提供する。【解決手段】排水を直径０．５ｍｍ以下かつ比重１．０以上７．０以下の粉体を投入した容器内において微生物と共に接触させることを特徴とする排水の処理方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
排水を直径０．５ｍｍ以下かつ比重１．０以上７．０以下の粉体を投入した容器内において微生物と共に接触させることを特徴とする排水の処理方法。
【請求項２】
粉体が水中において４ｍ／ｈｒ以上の沈降速度を有することを特徴とする、請求項１に記載の排水の処理方法。
【請求項３】
粉体表面に微生物を付着させ、微生物の生物化学的作用により排水中の汚濁物質を処理することを特徴とする、請求項１または２に記載の排水の処理方法。
【請求項４】
粉体がケイ酸塩、土壌構成物質、活性炭、珪藻土、パーライト、酸化アルミニウム、二酸化マンガン、酸化マグネシウム、ゼオライトより選ばれることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の排水の処理方法。
【請求項５】
投入した粉体を核として微生物のグラニュールを形成させることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の排水の処理方法。
【請求項６】
排水の処理が好気性条件下で行われることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の排水の処理方法。
【請求項７】
排水が窒素を含むものからなる、請求項１〜６のいずれかに記載の排水の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種の生分解性を有する汚濁物質に汚染された排水の処理方法に関し、とくに、グラニュール状微生物造粒体（以下、単に「グラニュール」と呼ぶ。）を使用する排水処理に好適な方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、排水処理の分野においては微生物の生理活性を利用して排水中の汚濁物質を無害な物質に変化させて処理を行う生物処理が多用されている。一般的な生物処理法としては活性汚泥法が主流であるが、通常の活性汚泥法においては系内の微生物濃度の高濃度化が困難であり負荷を高く取ることができないため、大きな敷地面積が必要であること、生物相の管理が難しくバルキング等の処理性能悪化を生じやすいこと、大規模な沈殿設備が必要であること、余剰汚泥等の廃棄物発生量が多いことなどが問題視されてきた。これらの問題を解決する技術として、活性汚泥の固液分離を膜を用いて行う方法、スポンジや高分子担体等に微生物を付着させて処理を行う方法、微生物が自己造粒したいわゆるグラニュールを使用して処理を行う方法等が開発されてきた。中でもグラニュールを使用する方法は反応槽内に多量の微生物を保持しうるため、単位体積当たりの反応速度が速く、固液分離も容易なため注目されてきている（例えば、特許文献１、特許文献２）。
【特許文献１】特開２００２−３３６８８５号公報
【特許文献２】特開２００３−２４９８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、グラニュールを用いた処理においては、微生物のグラニュール化が非常に遅いため、初期の立ち上げ期間が通常の生物処理よりも長く必要なことが問題となっており、特にアンモニア性窒素を好気条件下で微生物によって処理する場合には、アンモニア酸化細菌および亜硝酸酸化細菌の増殖速度が非常に遅いためグラニュール化が非常に困難であり、ほとんど実用化されていない。
【０００４】
そこで本発明の課題は、微生物のグラニュール化をより効率よく短期間に行わせ、グラニュールを使用した生物処理の利点を最大限に発揮させ、結果として低コストでの排水処理を可能にする方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明に係る排水の処理方法は、排水を直径０．５ｍｍ以下かつ比重１．０以上７．０以下の粉体を投入した容器内において微生物と共に接触させることを特徴とする方法からなる。
【０００６】
すなわち、特定粒径以下、かつ特定範囲の比重の流動性の良い粉体を生物反応槽内に添加してグラニュール形成の核とすることにより、グラニュールの形成期間を飛躍的に短縮し、とくにこれまで困難であった硝化菌のグラニュールを確実にかつ迅速に形成させるようにしたものである。
【０００７】
上記本発明に係る排水の処理方法においては、粉体は水中において４ｍ／ｈｒ以上の沈降速度を有することが好ましい。
【０００８】
また、粉体表面に微生物を付着させ、微生物の生物化学的作用により排水中の汚濁物質を処理することが好ましく、これによって上述の如く、生物処理のためのグラニュールを短期間で形成させ、そのグラニュールを使用して望ましい生物処理を行うことが可能になる。
【０００９】
上記粉体としては、例えば、ケイ酸塩、土壌構成物質、活性炭、珪藻土、パーライト、酸化アルミニウム、二酸化マンガン、酸化マグネシウム、ゼオライトより選ぶことができる。
【００１０】
本発明では、前述の如き特定粒径以下、かつ特定範囲の比重の流動性の良い粉体が投入され、投入した粉体を核として微生物のグラニュールが形成される。
【００１１】
また、本発明に係る排水の処理方法は、とくに、排水の処理を好気性条件下で行うことができる。中でも、排水が窒素を含むものからなる場合に、本発明に係る排水の処理方法はとくに好適に使用できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る排水の処理方法によれば、これまで形成が困難であった系においてもグラニュール化が可能となり、効率のよく排水の生物処理を行うことが可能になる。したがって、本発明を適用することにより、生物処理の反応槽のコンパクト化、汚泥の脱水性の向上等が可能となり、結果として低コストでの排水処理を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明について、望ましい実施の形態とともに、詳細に説明する。
本発明においては、処理対象となる汚濁物質は生物分解性を有する有機化合物および無機化合物であるが、本発明に係る方法は、特にこれまでグラニュールの形成が困難であったアンモニア性窒素の処理に対して好適に使用することができる。したがって、以下に、排水中のアンモニア性窒素を処理する場合について詳細に説明する。
【００１４】
＜グラニュールの形成方法＞
硝化の場合には硝化菌の増殖に溶存酸素を必要とするため、グラニュール反応槽（容器）下部より空気もしくは酸素を供給する。装置形状に特に指定はなく、円筒状もしくは角型槽等の一般的なものが使用できるが、グラニュールを形成するためのせん断力を確保するため、グラニュールを形成する槽においては縦横比は１：１以上を確保することが望ましい。初期の立ち上げ時にはアンモニア性窒素を含有した排水を回分もしくは連続的に通水して一定期間運転することによりグラニュールを形成することができるが、槽内に直径０．５ｍｍ以下（より望ましくは０．１ｍｍ以下）、望ましくは０．０１ｍｍ以上、かつ比重１．０以上７．０以下（より望ましくは１．２以上５．０以下）の粉体を投入することによって、グラニュールの形成を促進し、立ち上げ期間を大幅に短縮することができる。
【００１５】
また、粉体は反応槽内に適切に維持されることが必要なため、ある一定以上の沈降速度を有することが必要とされる。この沈降速度は比重、粒径等のデータからストークスの式で与えられ、必要とされる沈降速度は反応槽の形状や固−気−液分離装置（ＧＳＳとも呼ばれる。）の性能等によっても異なるが、４ｍ／ｈｒ以上の沈降速度を有している粒子を選択することが望ましい。この際、硝化菌の増殖速度は非常に小さいため、初期に下水処理場や他の装置より汚泥等を添加することによって立ち上げに要する期間をさらに短縮することができる。粉体の種類としては様々なものが使用できるが、特にケイ酸塩、土壌構成物質、活性炭、珪藻土、パーライト、酸化アルミニウム、二酸化マンガン、酸化マグネシウム、ゼオライト等を好適に使用することができる。
【００１６】
立ち上げ初期にはグラニュールが十分に形成されておらず、汚泥の比重が小さいため、汚泥は系外に流出する。このような汚泥は沈殿槽等によって濃縮して反応槽内に返送することが望ましい。また、反応槽上部に十分な大きさの固−気−液分離装置（ＧＳＳ）を設置した場合には沈殿槽を省略することもできる。
【００１７】
＜装置の構成＞
アンモニア性窒素を含有した排水は，通常反応装置内への負荷を安定化させるため、調整槽に一旦滞留させた後、一定流量で硝化反応槽へ送られる。排水中にアンモニア性窒素以外の有機物質や阻害物質がある場合にはあらかじめ問題のない程度まで処理を施しておくことが望ましい。また、ｐＨは中性〜弱アルカリ性で処理することが望ましいため、必要に応じて排水のｐＨを調整する。
【００１８】
硝化反応槽内には添加した粉体を核とする硝化菌を含むグラニュールが充填されており、硝化反応は好気性条件下で進行するため、反応槽下部から空気もしくは酸素による曝気を行う。また、アンモニア性窒素の硝化に伴いアルカリ度を消費し、ｐＨが低下するため、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムなどのアルカリを添加する設備を設けることが望ましい。反応槽上部にはグラニュールの流出を防止するため図に示すような固−気−液分離装置を設置することが望ましい。このように硝化菌グラニュールとアンモニア性窒素を含有する排水とを接触させることにより、アンモニア性窒素を硝酸もしくは亜硝酸にまで硝化することができる。硝酸もしくは亜硝酸は必要に応じて一般的な脱窒装置を使用することによって窒素ガスにまで変化させて系外へ放出することができる。
【実施例】
【００１９】
以下に本発明を用いて行った実施例を示す。なお、この実施例は本発明の範囲を限定するものではない。
【００２０】
実施例１
内径50mm、高さ3000mm、上部にGSSを設置した反応槽を作製し、内部に下水処理場の活性汚泥および粉末活性炭をそれぞれ2000mg/Lとなるように投入した。この際、粉末活性炭は三菱化学カルゴン（株）製”ダイアホープ”００６（粒径106 μｍ以下）を使用した。本反応槽にアンモニア性窒素およびカルシウムをそれぞれ500mg/L含む排水を通水し、0.5L/minで曝気を行いながらグラニュールを作製した。なお、反応槽より流出した汚泥に関しては適宜反応槽に返送した。
【００２１】
比較例１
実施例１と同様の条件下で粉末活性炭のみを添加しない条件で通水を行い、グラニュールの形成を観察した。
【００２２】
｛結果｝
実験開始からの粉末活性炭添加によるSVI（汚泥容量指標）の変化を表１に示した。粉末活性炭添加系においては初期SVIの低下およびその後のSVIの低下も顕著に確認された。また、内部汚泥の顕微鏡観察により、約一ヶ月経過後において実施例１においてはグラニュール化が確認され、二ヵ月後には約200μmのグラニュールが形成された。比較例１においては通水開始から二ヶ月間で若干SVIの低下も確認されたが、実施例１と比較してその低下は少なく、またグラニュール化も確認されなかった。
【００２３】
【表１】
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【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明に係る排水の処理方法は、例えば生活排水の排水処理のほか、半導体製造工程によって排出される産業排水の排水処理等、各種分野における排水処理に適用可能である。