(57)【要約】【課題】余剰汚泥の発生を大幅に減少できる排水処理方法及び装置を提供する。【解決手段】有機性排水を嫌気槽１で嫌気性処理し、嫌気槽１からの活性汚泥を含む処理水を好気槽２で好気性処理し、好気槽２からの活性汚泥を含む処理水を固液分離手段３で固液分離し、固液分離手段３で分離した活性汚泥を汚泥返送ラインＬ２を介して嫌気槽１又は当該嫌気槽１より上流に返送する一方で、嫌気槽１の汚泥濃度を１００００〜１５０００ｍｇＭＬＳＳ／ｌとすると共に酸化還元電位を−４００〜−４５０ｍｖとする。このような汚泥濃度及び酸化還元電位とすることによって、バチルス菌が一般細菌に比して優勢化し、余剰汚泥の発生を大幅に減少できるようになる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性排水を嫌気槽に導入して嫌気性処理し、前記嫌気槽から活性汚泥を含む処理水を好気槽に導入して好気性処理し、前記好気槽から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、前記固液分離手段で分離した活性汚泥を返送汚泥として汚泥返送ラインを介して前記嫌気槽又は当該嫌気槽より上流に返送する排水処理方法であって、
前記嫌気槽の汚泥濃度を１００００〜１５０００ｍｇＭＬＳＳ／ｌとすると共に酸化還元電位を−４００〜−４５０ｍｖとして、嫌気性処理することを特徴とする排水処理方法。
【請求項２】
有機性排水を導入し嫌気性処理する嫌気槽と、この嫌気槽から活性汚泥を含む処理水を導入し好気性処理する好気槽と、この好気槽から活性汚泥を含む処理水を導入し固液分離する固液分離手段と、この固液分離手段で分離された活性汚泥を返送汚泥として前記嫌気槽又は当該嫌気槽より上流に返送する汚泥返送ラインと、を具備した排水処理装置であって、
前記嫌気槽は、その汚泥濃度が１００００〜１５０００ｍｇＭＬＳＳ／ｌ、その酸化還元電位が−４００〜−４５０ｍｖとされていることを特徴とする排水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排水処理方法及び排水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、有機性排水を処理する標準活性汚泥処理が知られている。この標準活性汚泥処理は、以下の非特許文献１記載されているように、有機性排水を、活性汚泥を有する反応タンク（好気槽）に導入して排水中の有機物を微生物により分解し、この反応タンクからの活性汚泥を含む処理水を沈殿池に導入して沈降分離（固液分離）し、この沈殿池で分離した活性汚泥を返送汚泥として反応タンクに返送するものである。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】建設省都市局下水道部監修「下水道施設計画・設計指針と解説  後編  ２００１年版」社団法人日本下水道協会、第４章水処理施設、ｐ８７−ｐ８８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記標準活性汚泥処理にあっては、微生物が有機物を分解した結果として多量の余剰汚泥が発生するという問題点がある。
【０００５】
本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、余剰汚泥の発生が著しく減少する排水処理方法及び排水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】
【０００６】
本発明による排水処理方法は、有機性排水を嫌気槽に導入して嫌気性処理し、嫌気槽から活性汚泥を含む処理水を好気槽に導入して好気性処理し、好気槽から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、固液分離手段で分離した活性汚泥を返送汚泥として汚泥返送ラインを介して嫌気槽又は当該嫌気槽より上流に返送する排水処理方法であって、嫌気槽の汚泥濃度を１００００〜１５０００ｍｇＭＬＳＳ／ｌとすると共に酸化還元電位を−４００〜−４５０ｍｖとして、嫌気性処理することを特徴としている。
【０００７】
また、本発明による排水処理装置は、有機性排水を導入し嫌気性処理する嫌気槽と、この嫌気槽から活性汚泥を含む処理水を導入し好気性処理する好気槽と、この好気槽から活性汚泥を含む処理水を導入し固液分離する固液分離手段と、この固液分離手段で分離された活性汚泥を返送汚泥として嫌気槽又は当該嫌気槽より上流に返送する汚泥返送ラインと、を具備した排水処理装置であって、嫌気槽は、その汚泥濃度が１００００〜１５０００ｍｇＭＬＳＳ／ｌ、その酸化還元電位が−４００〜−４５０ｍｖとされていることを特徴としている。
【０００８】
このような本発明による作用・効果は以下の通りである。すなわち、活性汚泥は、嫌気槽に導入されて当該嫌気槽で強い嫌気性の条件に曝されると、一般の好気性菌は活動を停止し（失活し）細胞壁の一部が破壊されることがある一方で、好気性菌の一部であるバチルス菌は胞子を形成し環境悪化に耐えようとし、また、活性汚泥中の嫌気性菌は活性化し好気性菌の周りの外部粘質物質（例えばポリサッカライド、ポリペプチド等）や細胞壁が破壊された好気性菌の細胞内物質を低級脂肪酸やメタンガスに分解する。このような活性汚泥が、好気槽に導入されて当該好気槽で好気性の条件に曝されると、バチルス菌は発芽し活性を取り戻す一方で、生き残った好気性菌も活性を取り戻すが、相対的には活性が弱く増殖能力にも劣る。そして、このような活性汚泥が、嫌気槽、好気槽、固液分離手段、汚泥返送ラインを介して嫌気槽に返送されてこれらを繰り返し循環すると、バチルス菌が優勢化していきバチルス菌を選択的に培養することが可能となるが、一般細菌に対してバチルス菌の優勢化がはっきりするのは、本発明者の試験（実験）によれば、嫌気槽での汚泥濃度が１００００ＭＬＳＳ／ｌを越え、且つ、酸化還元電位が−４００ｍｖを下回ってからであり、このような条件とすることでバチルス菌が優勢となる。
【０００９】
ここで、バチルス菌は、有機物を分解する際の菌体合成の割合が特に少なく且つ好気性菌の分解や部分的滅菌を行う特性があるため、このようなバチルス菌が優勢化することにより、上述した嫌気性菌による好気性菌の分解と相俟って、余剰汚泥の発生が著しく減少することになる。加えて、このようにバチルス菌が優位であると活性汚泥の沈降性が高くなり、さらに嫌気槽での汚泥濃度が上述のように非常に高いと活性汚泥の沈降性が高くなるため、系内の汚泥濃度が高濃度に維持され、活性汚泥当たりの有機物負荷が低下し、これによって余剰汚泥の発生が一層減少することになる。因みに、本発明者の試験によると、嫌気槽の汚泥濃度は１５０００ｍｇＭＬＳＳ／ｌが濃縮限界であり、酸化還元電位は−４５０ｍｖが下限値であった。
【発明の効果】
【００１０】
このように本発明によれば、余剰汚泥の発生を大幅に減少できる排水処理方法及び排水処理装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る排水処理方法を適用した排水処理装置を示す構成図である。
【図２】本発明者による試験結果を示す図であり、嫌気槽での汚泥濃度と酸化還元電位との関係図である。
【図３】本発明者による試験結果を示す図であり、嫌気槽での酸化還元電位と一般細菌、バチルス菌の存在数との関係図である。
【図４】本発明者による試験結果を示す図であり、比較例、試験例での一般細菌、バチルス菌の存在数を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明による排水処理方法及び排水処理装置の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る排水処理方法を適用した排水処理装置を示す構成図である。
【００１３】
図１に示すように、排水処理装置１００は、有機性排水導入ラインＬ１を介して有機性排水を導入し嫌気性処理する嫌気槽１と、この嫌気槽１から活性汚泥を含む処理水を導入し好気性処理する好気槽２と、この好気槽２から活性汚泥を含む処理水を導入し固液分離する固液分離手段３と、この固液分離手段３で分離された活性汚泥を返送汚泥として嫌気槽１に返送する汚泥返送ラインＬ２と、固液分離手段３で分離された処理水を後段に供給する処理水供給ラインＬ３と、固液分離手段３で分離された一部の活性汚泥を余剰汚泥として外部に排出する余剰汚泥排出ラインＬ４と、を備えている。なお、固液分離手段３は、ここでは、沈殿槽とされ、上澄みを分離処理水とし、沈降汚泥を分離汚泥としているが、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。
【００１４】
そして、図１に示す排水処理装置１００にあっては、有機性排水が嫌気槽１で嫌気性処理され、この嫌気槽１からの活性汚泥を含む処理水が好気槽２で好気性処理され、この好気槽２からの活性汚泥を含む処理水が沈殿槽３で固液分離され、この沈殿槽３で分離され沈降した活性汚泥が汚泥返送ラインＬ２を介して嫌気槽１に返送される一方で、沈殿槽３で分離され上澄みとされた処理水が後段に供給されると共に、沈殿槽３で分離された一部の活性汚泥が余剰汚泥として外部に排出される。
【００１５】
ここで、嫌気槽１は、その汚泥濃度が１００００〜１５０００ｍｇＭＬＳＳ／ｌ、その酸化還元電位が−４００〜−４５０ｍｖとされている。
【００１６】
このような数値とした理由を、以下、本発明者が行った試験に基づき説明する。図２及び図３は、本発明者による試験結果を示す図であり、図２は、嫌気槽での汚泥濃度と酸化還元電位との関係図、図３は、嫌気槽での酸化還元電位と一般細菌、バチルス菌の存在数との関係図である。図３中、実線は、汚泥濃度に対応する総菌数を示し、点線は一般細菌を示し、一点鎖線はバチルス菌を示す。なお、以下の図２〜図４に示す試験では、ＢＯＤ：２５０ｍｇ／ｌ、Ｐ：５ｍｇ／ｌ、Ｎ：１５ｍｇ／ｌという合成排水を使用した。
【００１７】
図１に示す排水処理装置１００を用い、嫌気槽１の汚泥濃度を徐々に高めて運転するようにすると、図２に示すように、嫌気槽１の酸化還元電位も徐々に低下し、図２及び図３に示すように、嫌気槽１での汚泥濃度が１００００ｍｇＭＬＳＳ／ｌを越えると共に、酸化還元電位が−４００ｍｖを下回るようになると、活性汚泥中で一般細菌に対して劣勢であった（存在数が少ない）バチルス菌が、初めて一般細菌を上回るようになった。
【００１８】
このようにバチルス菌が優勢化する現象のメカニズムを考察すると以下の通りである。すなわち、活性汚泥は、嫌気槽１に導入されて当該嫌気槽１で強い嫌気性の条件に曝されると、一般の好気性菌は活動を停止し（失活し）細胞壁の一部が破壊されることがある一方で、好気性菌の一部であるバチルス菌は胞子を形成し環境悪化に耐えようとし、また、活性汚泥中の嫌気性菌は活性化し好気性菌の周りの外部粘質物質（例えばポリサッカライド、ポリペプチド等）や細胞壁が破壊された好気性菌の細胞内物質を低級脂肪酸やメタンガスに分解する。このような活性汚泥が、好気槽２に導入されて当該好気槽２で好気性の条件に曝されると、バチルス菌は発芽し活性を取り戻す一方で、生き残った好気性菌も活性を取り戻すが、相対的には活性が弱く増殖能力にも劣る。そして、このような活性汚泥が、嫌気槽１、好気槽２、沈殿槽３、汚泥返送ラインＬ２を介して嫌気槽１に返送されてこれらを繰り返し循環すると、バチルス菌が優勢化していきバチルス菌を選択的に培養することが可能となる。
【００１９】
そして、一般細菌に対してバチルス菌の優勢化がはっきりするのは、前述した試験結果で分かるように、嫌気槽１での汚泥濃度が１００００ＭＬＳＳ／ｌを越え、且つ、酸化還元電位が−４００ｍｖを下回ってからであり、このような条件とすることでバチルス菌が優勢となる。
【００２０】
ここで、バチルス菌は、有機物を分解する際の菌体合成の割合が特に少なく且つ好気性菌の分解や部分的滅菌を行う特性があるため、このようなバチルス菌が優勢化することにより、上述した嫌気性菌による好気性菌の分解と相俟って、余剰汚泥の発生が著しく減少することになる。加えて、このようにバチルス菌が優位であると活性汚泥の沈降性が高くなり、さらに嫌気槽１での汚泥濃度が上述のように非常に高いと活性汚泥の沈降性が高くなるため、系内の汚泥濃度が高濃度に維持され、活性汚泥当たりの有機物負荷が低下し、これによって余剰汚泥の発生が一層減少することになる。
【００２１】
なお、本発明者の試験によると、嫌気槽１の汚泥濃度は１５０００ｍｇＭＬＳＳ／ｌが濃縮限界であり、酸化還元電位は−４５０ｍｖが下限値であった。
【００２２】
因みに、前述したように、嫌気槽１で汚泥濃度を徐々に高めると共に、酸化還元電位を徐々に低下させていくのは、排水処理装置１００での運転初期にあっては、前述したような高濃度の活性汚泥（汚泥濃度１００００〜１５０００ｍｇＭＬＳＳ）を維持し、強い嫌気性（酸化還元電位−４００〜−４５０ｍｖ）の条件を形成できないからである。
【００２３】
また、嫌気槽１の嫌気度を強めるためには、嫌気槽１での滞留時間を６時間以上とするのが望ましく、嫌気槽１での汚泥濃度を高めるには返送汚泥の濃度を高めるべく沈殿槽３の滞留時間も６時間以上、深さは３ｍ以上とするのが望ましい。そして、このような設備により比較的短期間で上記の条件を形成することができるが、必ずしも設備の大きさ、深さ等を規定するものではない。
【００２４】
図４は、本発明者による試験結果を示す図であり、比較例、試験例での一般細菌、バチルス菌の存在数を示す図である。図中、符号Ａは一般細菌を示し、符号Ｂはバチルス菌を示す。
【００２５】
比較例１は、図１に示す装置の嫌気槽も曝気して好気槽とし、この好気槽と後段の好気槽での汚泥濃度を３０００ｍｇＭＬＳＳ／ｌに維持し、全体を標準活性汚泥法による運転としたものである。
【００２６】
比較例２は、図１に示す装置を用い、嫌気槽の汚泥濃度を３０００ｍｇＭＬＳＳ／ｌに維持し、全体を生物脱燐法による運転としたものである。結果的に、酸化還元電位は−２００ｍｖ前後を示した。また、燐除去率は９０％と高率であった。
【００２７】
試験例は、図２で説明した試験のサンプリング結果を示すものであり、左側は、嫌気槽での汚泥濃度が６０００ｍｇＭＬＳＳ／ｌ、酸化還元電位が−３４０ｍｖのものであり、右側は、嫌気槽での汚泥濃度が１４５００ｍｇＭＬＳＳ／ｌ、酸化還元電位が−４４０ｍｖのものである。
【００２８】
図４に示すように、標準活性汚泥法（比較例１）、生物脱燐法（比較例２）の何れもバチルス菌Ｂに比して一般細菌Ａの方が多く、また、余剰汚泥の減少も見られなかった。
【００２９】
また、試験例の左側のように、嫌気槽での汚泥濃度が６０００ｍｇＭＬＳＳ／ｌ、酸化還元電位が−３４０ｍｖというように、前述した条件、すなわち、嫌気槽での汚泥濃度が１００００〜１５０００ｍｇＭＬＳＳ／ｌ、酸化還元電位が−４００〜−４５０ｍｖの範囲外の場合には、図４に示すように、バチルス菌Ｂに比して一般細菌Ａの方が多く、また、余剰汚泥の減少も見られなかった。
【００３０】
一方、試験例の右側のように、嫌気槽での汚泥濃度が１４５００ｍｇＭＬＳＳ／ｌ、酸化還元電位が−４４０ｍｖというように、前述した条件、すなわち、嫌気槽での汚泥濃度が１００００〜１５０００ｍｇＭＬＳＳ／ｌ、酸化還元電位が−４００〜−４５０ｍｖの範囲内の場合には、バチルス菌Ｂが一般細菌Ａを上回ることになり、また、余剰汚泥の発生率も標準活性汚泥法による場合の４０％減であった。また、このような汚泥減容効果の他に、バチルス菌の優勢化により、活性汚泥に特有の臭気の発生も抑制された。
【００３１】
このように、本発明によれば、嫌気槽１、好気槽２、固液分離手段３をこの順に備えると共に、固液分離手段３で分離された活性汚泥を嫌気槽１に返送する汚泥返送ラインＬ２を備える構成にあって、嫌気槽１の汚泥濃度を１００００〜１５０００ｍｇＭＬＳＳ／ｌとすると共に酸化還元電位を−４００〜−４５０ｍｖとしているため、バチルス菌が一般細菌に比して優勢化するという前述した作用に従って、余剰汚泥の発生を大幅に減少できる。
【００３２】
因みに、前述した生物脱燐法であるが、この生物脱燐法は、あくまで好気性菌に嫌気性の軽い刺激を与えて好気性菌の燐含有率を上げるというもので、好気性菌を失活させるほど強い嫌気状態には曝さないものであり、通常、嫌気槽での滞留時間は２〜３時間、嫌気槽の酸化還元電位は−１００〜−２００ｍｖ、嫌気槽の汚泥濃度は３０００〜６０００ｍｇＭＬＳＳ／ｌ程度で運転されるものである。従って、このような条件での運転により燐の除去率は上がるが、バチルス菌は優勢とはならず、汚泥減容効果は殆ど無いが、一方、本発明は、前述したように、バチルス菌が優勢化し、汚泥減容効果が顕著となるものである。但し、必ずしも燐除去効果は高まらないという違いがある。
【００３３】
以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、上記実施形態においては、返送汚泥を汚泥返送ラインＬ２により直接嫌気槽１に返送するようにしているが、嫌気槽１より上流の有機性排水導入ラインＬ１に返送するようにしても勿論良い。
【符号の説明】
【００３４】
１…嫌気槽、２…好気槽、３…沈殿槽（固液分離手段）、１００…排水処理装置、Ｌ１…有機性排水導入ライン、Ｌ２…汚泥返送ライン。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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