(57)【要約】【課題】窒素を含有する有機性排水の生物処理において、処理水中の窒素濃度の上昇を抑制することが可能な有機性排水の処理方法を提供する。【解決手段】本実施形態の有機性排水の処理方法は、直列に接続した第１生物処理装置１２と第２生物処理装置１４で、窒素を含有する有機性排水を生物処理する際に、第２生物処理装置１４における生物処理槽１４ａ内の溶存酸素濃度が閾値以上となった場合には、排水分配管１８ａから第１生物処理装置１２に供給する有機性排水の排水量を低下させ、排水分配管１８ｂから第２生物処理装置１４に供給する有機性排水の排水量を増加させる処理方法である。【選択図】図１
2019048254.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列２段以上の生物処理装置で、窒素を含有する有機性排水を生物処理する生物処理工程と、
前記有機性排水を前段生物処理装置及び後段生物処理装置に分配する分配工程と、
前記後段生物処理装置内の溶存酸素濃度（ＤＯ）を測定するＤＯ測定工程と、を備え、
測定した溶存酸素濃度が閾値以上となった場合、前記前段生物処理装置に分配する有機性排水量を低下させ、前記後段生物処理装置に分配する有機性排水量を増加させることを特徴とする有機性排水の処理方法。
【請求項２】
直列２段以上の生物処理装置のうち少なくとも前記前段生物処理装置は、担体流動床方式により前記有機性排水を生物処理することを特徴とする請求項１に記載の有機性排水の処理方法。
【請求項３】
前記生物処理工程の前段に、前記有機性排水を加圧浮上処理する前処理工程を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機性排水の処理方法。
【請求項４】
直列２段以上の生物処理装置を備え、窒素を含有する有機性排水を生物処理する生物処理システムと、
前記有機性排水を前段生物処理装置及び後段生物処理装置に分配する分配手段と、
前記後段生物処理装置内の溶存酸素濃度（ＤＯ）を測定するＤＯ測定手段と、
測定した溶存酸素濃度が閾値以上となった場合、前記前段生物処理装置に分配する有機性排水量を低下させ、前記後段生物処理装置に分配する有機性排水量を増加させる流量制御部と、を備えることを特徴とする有機性排水の処理装置。
【請求項５】
直列２段以上の生物処理装置のうち少なくとも前記前段生物処理装置は、担体流動床方式により前記有機性排水を生物処理することを特徴とする請求項４に記載の有機性排水の処理装置。
【請求項６】
前記生物処理システムの前段に、前記有機性排水を加圧浮上処理する前処理手段を備えることを特徴とする請求項４又は５に記載の有機性排水の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒素を含有する有機性排水の処理方法及び処理装置の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
飲料・食品製造工場等から排出される有機性排水は、活性汚泥法等の生物処理が行われ、生物処理した処理水が下水道等に放流される。通常、良好な水質を有する処理水を得るために、直列２段以上の生物処理槽で、有機性排水の生物処理が行われる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、好気性の第一生物処理槽に有機性排水を通水して細菌により分散菌を生成し、第１生物処理槽からの分散菌を含む第一生物処理水を、流動床担体を添加した好気性の第二生物処理槽に導入して微小動物に捕食させる有機性排水の生物処理方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２０８５６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
通常、直列２段以上の生物処理槽で、窒素を含有する有機性排水の生物処理を行うと、生物汚泥中に窒素が取り込まれ、窒素濃度の低い処理水が得られる。
【０００６】
しかし、直列２段以上の生物処理槽に供給する有機性排水の排水量やＢＯＤ濃度が低下すると、処理水中の窒素濃度が上昇し、良好な水質の処理水が得られない場合がある。なお、この原因は十分に明らかでないが、以下のことが考えられる。
【０００７】
直列２段以上の生物処理槽に供給する有機性排水の排水量やＢＯＤ濃度が低下すると、後段の生物処理槽では、微生物の栄養源となる有機性成分等が不足する場合がある。その結果、後段の生物処理槽では、微生物が自己分解して、生物汚泥中に取り込まれていた窒素が、処理水中に溶解し、処理水中の窒素濃度が上昇すると考えられる。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、窒素を含有する有機性排水の生物処理において、処理水中の窒素濃度の上昇を抑制することが可能な有機性排水の処理方法及び処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本実施形態の有機性排水の処理方法は、直列２段以上の生物処理装置で、窒素を含有する有機性排水を生物処理する生物処理工程と、前記有機性排水を前段生物処理装置及び後段生物処理装置に分配する分配工程と、前記後段生物処理装置内の溶存酸素濃度（ＤＯ）を測定するＤＯ測定工程と、を備え、測定した溶存酸素濃度が閾値以上となった場合、前記前段生物処理装置に分配する有機性排水量を低下させ、前記後段生物処理装置に分配する有機性排水量を増加させる有機性排水の処理方法である。
【００１０】
また、前記有機性排水の処理方法において、直列２段以上の生物処理装置のうち少なくとも前記前段生物処理装置は、担体流動床方式により前記有機性排水を生物処理することが好ましい。
【００１１】
また、前記有機性排水の処理方法において、前記生物処理工程の前段に、前記有機性排水を加圧浮上処理する前処理工程を備えることが好ましい。
【００１２】
また、本実施形態の有機性排水の処理装置は、直列２段以上の生物処理装置を備え、窒素を含有する有機性排水を生物処理する生物処理システムと、前記有機性排水を前段生物処理装置及び後段生物処理装置に分配する分配手段と、前記後段生物処理装置内の溶存酸素濃度（ＤＯ）を測定するＤＯ測定手段と、測定した溶存酸素濃度が閾値以上となった場合、前記前段生物処理装置に分配する有機性排水量を低下させ、前記後段生物処理装置に分配する有機性排水量を増加させる流量制御部と、を備える有機性排水の処理装置である。
【００１３】
また、前記有機性排水の処理装置において、直列２段以上の生物処理装置のうち少なくとも前記前段生物処理装置は、担体流動床方式により前記有機性排水を生物処理することが好ましい。
【００１４】
また、前記有機性排水の処理装置において、前記生物処理システムの前段に、前記有機性排水を加圧浮上処理する前処理手段を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、窒素を含有する有機性排水の生物処理において、処理水中の窒素濃度の上昇を抑制することが可能な有機性排水の処理方法及び処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態に係る排水処理装置の構成の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の実施の形態について以下説明する。本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。
【００１８】
図１は、本実施形態に係る排水処理装置の構成の一例を示す模式図である。図１に示す排水処理装置１は、加圧浮上槽１０、第１生物処理装置１２、第２生物処理装置１４、沈殿槽１６を備えている。第１生物処理装置１２は、３槽構成からなる生物処理槽１２ａ、ブロワー１２ｂ、散気装置１２ｃを備えている。第２生物処理装置１４も同様に、３槽構成からなる生物処理槽１４ａ、ブロワー１４ｂ、散気装置１４ｃを備えている。
【００１９】
図１に示す排水処理装置１は、窒素を含む有機性排水を第１生物処理装置１２及び第２生物処理装置１４に分配する排水分配管１８ａ，１８ｂを備えている。排水分配管１８ａ，１８ｂには、有機性排水の流量を調節する自動バルブ２０ａ，２０ｂが設けられている。排水分配管１８ａの一端は、加圧浮上槽１０の排水出口に接続され、他端は第１生物処理装置１２における生物処理槽１２ａの排水入口に接続されている。また、排水分配管１８ｂの一端は、排水分配管１８ａに接続され、他端は第２生物処理装置１４における生物処理槽１４ａの排水入口に接続されている。
【００２０】
図１に示す排水処理装置１は、第１生物処理装置１２で生物処理した処理水を第２生物処理装置１４へ供給するための処理水配管２２を備えている。処理水配管２２の一端は、第１生物処理装置１２における生物処理槽１２ａの排水出口に接続され、他端は第２生物処理装置１４における生物処理槽１４ａの排水入口に接続されている。
【００２１】
図１に示す排水処理装置１は、ＤＯ計２４を備えており、第２生物処理装置１４の生物処理槽１４ａに設置されている。図１に示す排水処理装置１では、生物処理槽１４ａの２段目の槽にＤＯ計２４を設置しているが、これに制限されるものではなく、１段目又は３段目の槽に設置してもよい。
【００２２】
図１に示す排水処理装置１は、制御装置２６を備えている。制御装置２６とＤＯ計２４、制御装置２６と排水分配管１８ａ，１８ｂに設置された自動バルブ２０ａ，２０ｂはそれぞれ、電気的に接続されている。制御装置２６は、プロセッサ及びメモリを備え、プロセッサは、プログラムメモリに記憶された処理プログラムに従い自動バルブ２０ａ，２０ｂの開閉を制御する。特に、本実施形態では、ＤＯ計２４で測定された溶存酸素濃度に基づいて、自動バルブ２０ａ，２０ｂの開閉タイミング等を制御する。なお、自動バルブの制御方法は処理プログラムから伝達される開閉時間に基づく方式でもよく、バルブ開度を調整する方式でもよい。
【００２３】
本実施形態に係る排水処理装置１の動作の一例について説明する。
【００２４】
本実施形態の処理対象排水は、窒素を含有する有機性排水である。窒素を含有する有機性排水とは、アンモニア成分や有機態窒素成分等の窒素成分、及び有機性成分等を含有する排水である。窒素を含有する有機性排水は、例えば、都市下水、固形分が除去されたし尿、飲料・食品工場等の排水等が挙げられる。
【００２５】
窒素を含有する有機性排水（以下、単に有機性排水と称する）は、加圧浮上槽１０の底部に接続された排水管２８から加圧浮上槽１０内に導入される。加圧浮上槽１０では、有機性排水の加圧浮上処理が行われ、有機性排水中の油脂が除去される。油脂が除去された有機性排水は加圧浮上槽１０から排水分配管１８ａへ排出される。ここで、制御装置２６により、排水分配管１８ａの自動バルブ２０ａが制御され、有機性排水が第１生物処理装置１２の生物処理槽１２ａに導入される。なお、排水分配管１８ｂの自動バルブ２０ｂも制御され、有機性排水の一部が第２生物処理装置１４の生物処理槽１４ａに導入されてもよい。
【００２６】
生物処理槽１２ａ内では、ブロワー１２ｂから散気装置１２ｃを介して空気が導入される。そして、生物処理槽１２ａ内では、好気条件下で、有機性排水の生物処理が行われ、有機性成分、窒素成分等が分解もしくは吸収される。生物処理槽１２ａで処理された処理水は、槽内の微生物と共に処理水配管２２から第２生物処理装置１４の生物処理槽１４ａに導入される。
【００２７】
生物処理槽１４ａ内では、ブロワー１４ｂから散気装置１４ｃを介して空気が導入される。そして、生物処理槽１４ａ内では、好気条件下で、処理水の生物処理が行われ、処理水中に残存する有機性成分、窒素成分等が分解もしくは吸収される。生物処理槽１４ａで処理された処理水は、生物処理槽１４ａと沈殿槽１６との間に設けられた処理水配管３０から沈殿槽１６内に供給される。沈殿槽１６内では、処理水と汚泥とが固液分離される。汚泥が除去された処理水は、沈殿槽１６に接続された処理水配管３２から排出される。沈殿槽１６で分離された汚泥は、沈殿槽１６の底部に接続された汚泥配管３４から排出される。なお、汚泥配管３４を通る汚泥は、系外へ排出されてもよいし、生物処理槽１２ａや生物処理槽１４ａ等に返送されてもよい。
【００２８】
ところで、窒素を含有する有機性排水の排水量やＢＯＤ濃度は日によって変動する。そして、通常より低い排水量や低いＢＯＤ濃度の有機性排水を処理する場合、有機性排水中の多くの有機性成分等は、前段の第１生物処理装置１２により分解もしくは吸収され、第２生物処理装置１４に流入する処理水中には、有機性成分等がほとんど残存していない場合がある。このような状況になると、既述したように、第２生物処理装置１４の生物処理槽１４ａ内では、微生物の自己分解が進行して、生物汚泥中に取り込まれた窒素成分由来の窒素が処理水中に溶解して、処理水中の窒素濃度が上昇する場合がある。
【００２９】
本発明者らは鋭意検討した結果、第２生物処理装置１４の生物処理槽１４ａ内において、処理水中の窒素濃度が上昇する状況であるか否かを、生物処理槽１４ａ内の溶存酸素濃度で判断することができることを見出した。ここで、生物処理槽１４ａ内の有機性成分等の量が低下すると、生物処理の際に消費される酸素量も低下するため、ＤＯ計２４で計測される溶存酸素濃度は上昇する。
【００３０】
そこで、本実施形態では、ＤＯ計２４で計測された溶存酸素濃度が閾値以上である場合、制御装置２６により、自動バルブ２０ａ，２０ｂの開閉度が制御され、第１生物処理装置１２に分配する有機性排水量を減少させ、第２生物処理装置１４に分配する有機性排水量を増加させる。好ましくは、制御装置２６により、排水分配管１８ａの自動バルブ２０ａを閉じて、第１生物処理装置１２への有機性排水の供給を停止すると共に、排水分配管１８ｂの自動バルブ２０ｂを開放して、第２生物処理装置１４へ有機性排水を供給する。自動バルブ２０ａ，２０ｂの制御は、ＤＯ計２４で計測された溶存酸素濃度が閾値未満となるまで自動バルブ２０ｂの開状態を維持してもよいし、予め設定した開閉時間で繰り返してもよい。なお、閾値は、処理水中の窒素濃度の上昇を抑制することができる範囲で適宜設定されればよく、例えば、１ｍｇ／Ｌである。
【００３１】
このように、第２生物処理装置１４の生物処理槽１４ａ内の溶存酸素濃度が閾値以上である場合に、第１生物処理装置１２に分配する有機性排水量を減少させ、第２生物処理装置１４に分配する有機性排水量を増加させることで、第２生物処理装置１４にある程度の量の栄養源（有機性成分等）を流入させることが可能となる。その結果、微生物の自己分解が抑制され、処理水中への窒素溶解が抑制されるため、第２生物処理装置１４から排出される処理水中の窒素濃度の上昇が抑制される。
【００３２】
上記の説明は、本発明の実施形態の一例を示すものであり、本発明は何ら図示のものに限定されない。例えば、図１に示す排水処理装置１では、第１生物処理装置１２と第２生物処理装置１４を直列に接続した２段構成としたが、これに限定されず、第２生物処理装置１４の後段に第３生物処理装置等を直列に接続した３段以上の構成であってもよい。３段以上の構成とする場合には、例えば、第１生物処理装置１２を前段生物処理装置、第２生物処理装置１４以降の生物処理装置を後段生物処理装置としたり、最初の複数段の生物処理装置を前段生物処理装置とし、それ以降の生物処理装置を後段生物処理装置としたりして、前段と後段とを任意に区分けする。そして、既述したように、後段生物処理装置内の溶存酸素濃度に基づいて、有機性排水の分配量を前段及び後段生物処理装置の間で調整すればよい。また、図１に示す生物処理槽１２ａ，１４ａでは、３槽構成としたが、これに限定されず、単槽構成、２槽構成、或いは４槽以上の槽構成であってもよい。
【００３３】
直列２段以上の生物処理装置のうち少なくとも前段生物処理装置は、担体流動床方式により有機性排水を生物処理する装置であることが好ましい。具体的には、少なくとも前段生物処理装置の生物処理槽（例えば、図１に示す生物処理槽１２ａ）に担体を添加し、好気条件下で、有機性排水を生物処理する。これにより、前段生物処理装置にかかる有機物負荷（ＢＯＤ容積負荷）を高く設定することができ、結果として排水処理設備全体をコンパクトにすることができる。また、前段担体流動床から流出する細菌が後段活性汚泥で捕食されることにより、発生汚泥の低減も期待できる。
【００３４】
担体としては、球状、ペレット状、中空筒状、糸状などの各種形状のものを用いることができる。担体の径は、例えば０．１〜１０ｍｍ程度であることが好ましい。担体の材料は、天然素材、無機素材、高分子素材、ゲル状物質等任意である。
【００３５】
本実施形態においては、全体のＢＯＤ汚泥負荷が０．４ｋｇＢＯＤ／ｋｇＭＬＳＳ／ｄ以下となるように運転することが好ましい。全体のＢＯＤ汚泥負荷の調整は、例えば、生物処理槽内（例えば、図１に示す生物処理槽１２ａ，１４ａ内）の汚泥量、担体量等を調整することにより行われる。
【００３６】
また、後段生物処理装置における生物処理槽内の溶存酸素濃度が閾値以上の場合には、後段生物処理装置（例えば、図１に示す第２生物処理装置１４）のＢＯＤ汚泥負荷が０．０５〜０．２ｋｇＢＯＤ／ｋｇＭＬＳＳ／ｄとなるように、前段生物処理装置に分配する有機性排水量、後段生物処理装置に分配する有機性排水量を設定することが好ましい。これにより、処理水中の窒素濃度の上昇をより抑制することが可能となる。
【００３７】
後段生物処理装置における生物処理槽内の溶存酸素濃度が閾値未満の場合には、排水処理装置に供給する有機性排水の全量を、前段生物処理装置に供給することが好ましいが、後段生物処理装置に供給する空気量を増加させてもよい。
【００３８】
後段生物処理装置における生物処理槽内の溶存酸素濃度が閾値以上の場合、排水処理装置に供給する有機性排水の全量を、後段生物処理装置に供給してもよいが、前段生物処理装置の活性維持を目的として一定量は前段生物処理装置に供給することが望ましい。
【００３９】
有機性排水の供給方式は、連続供給でも間欠供給でもよい。例えば、前段生物処理装置及び後段生物処理装置がそれぞれ設定した排水量（ｍ３／ｄ）となるように、各自動バルブ（例えば、図１に示す自動バルブ２０ａ，２０ｂ）の開度を制御して、各生物処理装置に有機性排水を連続的に供給してもよいし、設定したバルブ開閉時間に基づいて各自動バルブの開閉を繰り返し行い、各生物処理装置に有機性排水を間欠的に供給してもよい。
【００４０】
本実施形態において、後段生物処理装置からの処理水を固液分離する手段としては、図１に示す沈殿槽１６の他、例えば、凝集沈殿、凝集加圧浮上、膜分離等でもよい。
【００４１】
また、本実施形態では、前段生物処理装置と後段生物処理装置との間に脱窒槽或いは硝化脱窒槽を設置してもよいし、後段生物処理装置の生物処理槽が２槽以上である場合には、最初の槽を脱窒槽或いは硝化脱窒槽としてもよい。
【００４２】
また、一般的に油脂成分は生物処理に時間を要する。このため、油脂を多く含む有機性排水に本実施形態を適用する場合には、生物処理設備の前段に、加圧浮上処理設備を設置することが好ましい。これにより、生物処理設備の前段に、加圧浮上処理設備を設置しない場合と比較して、油脂を適切に分解処理することができる。
【００４３】
例えば、本発明では後段生物処理として沈殿槽を有する活性汚泥法を採用することができるが、活性汚泥に油脂成分が流入すると、バルキング等の固液分離障害を生じる場合がある。このような事態を回避する方法として、油脂を多く含む有機性排水に本実施形態を適用する場合には、生物処理設備の前段に、加圧浮上処理設備を設置することが好ましい。この場合、油脂成分を除去した加圧浮上処理水を排水原水として後段生物処理に分配することで、後段生物処理を活性汚泥とした場合でも固液分離障害の発生を防止しつつ、本発明による効果、即ち、低負荷時における処理水窒素濃度の上昇抑制を発揮することができる。
【実施例】
【００４４】
以下、実施例および比較例を挙げ、本発明をより具体的に詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
【００４５】
（実施例）
図１に示す第１生物処理装置、第２生物処理装置、沈殿槽を備える処理装置を用いて、窒素を含有する有機性排水の処理を行った。有機性排水の処理条件は以下の通りである。
【００４６】
・有機性排水
ＢＯＤ濃度：２０００ｍｇ／Ｌ
全窒素濃度（Ｔ−Ｎ）：６０ｍｇ／Ｌ
・第１生物処理装置
生物処理槽容積：１５０Ｌ（５０Ｌ×３槽）
担体：ポリウレタン、担体充填率：２０％
・第２生物処理装置
生物処理槽容積：１５０Ｌ（５０Ｌ×３槽）
ＤＯ計：東亜ディーケーケー（株）製ＤＯ−３１Ｐ
溶存酸素濃度の閾値：１ｍｇ／Ｌ
・沈殿槽
塔径：１００ｍｍ
【００４７】
第１生物処理装置に供給する有機性排水の排水量を１００Ｌ／ｄとし、第２生物処理装置に供給する有機性排水の排水量を０Ｌ／ｄとして、処理装置の運転を行った。その結果、沈殿槽から得られた処理水のＢＯＤ濃度は１０ｍｇ／Ｌ以下、全窒素濃度は１０ｍｇ／Ｌ以下となり、良好な処理水質を維持した。
【００４８】
次に、第１生物処理装置に供給する有機性排水の排水量を４０Ｌ／ｄとし、第２生物処理装置に供給する有機性排水の排水量を１０Ｌ／ｄとして、処理装置の運転を行った。運転開始から２日後に、第２生物処理装置に設置したＤＯ計の溶存酸素濃度が１ｍｇ／Ｌを超える値を示したので、第１生物処理装置に供給する有機性排水の排水量を３０Ｌ／ｄに下げ、第２生物処理装置に供給する有機性排水の排水量を２０Ｌ／ｄに上げて、処理装置の運転を行った。その結果、排水量変更前後のいずれにおいても、沈殿槽から得られた処理水のＢＯＤ濃度は１０ｍｇ／Ｌ以下、全窒素濃度は１０ｍｇ／Ｌ以下となり、良好な処理水質を維持した。
【００４９】
（比較例）
第２生物処理装置の溶存酸素濃度に関わらず、第１生物処理装置に供給する有機性排水の排水量を５０Ｌ／ｄとし、第２生物処理装置に供給する有機性排水の排水量を０Ｌ／ｄとして、処理装置の運転を行った。その結果、運転開始から２日までは、処理水のＢＯＤ濃度は１０ｍｇ／Ｌ以下、全窒素濃度は１０ｍｇ／Ｌ以下であったが、その後、処理水中の全窒素濃度は上昇し、５日以後では、処理水の全窒素濃度は１８ｍｇ／Ｌとなり、良好な処理水質が得られなかった。
【００５０】
これらの結果から、後段生物処理装置内の溶存酸素濃度が閾値以上となった場合、前段生物処理装置に分配する有機性排水量を低下させ、後段生物処理装置に分配する有機性排水量を増加させることにより、処理水中の窒素濃度の上昇を抑制することが可能であると言える。
【符号の説明】
【００５１】
１  排水処理装置、１０  加圧浮上槽、１２  第１生物処理装置、１２ａ，１４ａ  生物処理槽、１２ｂ，１４ｂ  ブロワー、１２ｃ，１４ｃ  散気装置、１４  第２生物処理装置、１６  沈殿槽、１８ａ，１８ｂ  排水分配管、２０ａ，２０ｂ  自動バルブ、２２，３０，３２  処理水配管、２４  ＤＯ計、２６  制御装置、２８  排水管、３４  汚泥配管。
【図１】
2019048254.tif 000003