(57)【要約】【課題】沈降性の高い生物汚泥を形成することが可能な生物処理方法及び生物処理装置を提供する。【解決手段】第１生物処理槽１２において、被処理水を生物汚泥により生物処理する第１生物処理工程と、第２生物処理槽１４において、前記第１生物処理工程で得られた第１処理水を生物汚泥により生物処理する第２生物処理工程と、沈殿槽１６において、前記第２生物処理工程で得られた第２処理水から生物汚泥を分離する固液分離工程と、前記固液分離工程における前記生物汚泥及び前記第２生物処理工程における前記生物汚泥のうち少なくともいずれか一方を前記第１生物処理槽１２に返送する汚泥返送工程と、を備え、第１生物処理槽１２における生物汚泥に対する前記被処理水のＢＯＤ負荷を時間変動させる生物処理方法である。【選択図】図１
2019025464.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１生物処理槽において、被処理水を生物汚泥により生物処理する第１生物処理工程と、
第２生物処理槽において、前記第１生物処理工程で得られた第１処理水を生物汚泥により生物処理する第２生物処理工程と、
前記第２生物処理工程で得られた第２処理水から生物汚泥を分離する固液分離工程と、
前記固液分離工程における前記生物汚泥及び前記第２生物処理工程における前記生物汚泥のうち少なくともいずれか一方を前記第１生物処理槽に返送する汚泥返送工程と、を備え、
前記第１生物処理槽における生物汚泥に対する前記被処理水のＢＯＤ負荷を時間変動させることを特徴とする生物処理方法。
【請求項２】
前記第１生物処理槽への前記被処理水の流入量を時間変動させることで、前記第１生物処理槽における生物汚泥に対する前記被処理水のＢＯＤ負荷を時間変動させることを特徴とする請求項１に記載の生物処理方法。
【請求項３】
前記被処理水は前記第１生物処理槽及び前記第２生物処理槽に流入され、
前記第１生物処理槽への前記被処理水の流入量と前記第２生物処理槽への流入量の比を時間変動させることで、前記第１生物処理槽における生物汚泥に対する前記被処理水のＢＯＤ負荷を時間変動させることを特徴とする請求項１に記載の生物処理方法。
【請求項４】
前記第１生物処理槽への前記生物汚泥の返送量を時間変動させることで、前記第１生物処理槽における生物汚泥に対する前記被処理水のＢＯＤ負荷を時間変動させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の生物処理方法。
【請求項５】
前記第１生物処理槽への前記被処理水の流入と前記第１生物処理槽への前記生物汚泥の返送を交互に繰り返すことで、前記第１生物処理槽における生物汚泥に対する前記被処理水のＢＯＤ負荷を時間変動させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の生物処理方法。
【請求項６】
前記第１生物処理槽へ返送する前記生物汚泥は、前記第２生物処理工程における前記生物汚泥であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の生物処理方法。
【請求項７】
被処理水を生物汚泥により生物処理する第１生物処理槽と、
前記第１生物処理槽で得られた第１処理水を生物汚泥により生物処理する第２生物処理槽と、
前記第２生物処理槽で得られた第２処理水から生物汚泥を分離する固液分離手段と、
前記固液分離手段における前記生物汚泥及び前記第２生物処理槽における前記生物汚泥のうち少なくともいずれか一方を前記第１生物処理槽に返送する汚泥返送手段と、
前記第１生物処理槽における生物汚泥に対する前記被処理水のＢＯＤ負荷を時間変動させる制御部と、を備えることを特徴とする生物処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生物処理方法及び生物処理装置の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、下水や工場排水等に含まれる有機成分を処理することを目的として、微生物の同化および異化反応を利用する活性汚泥法が広く用いられている。活性汚泥法には、微生物フロックを中心とする生物汚泥と、被処理水とを溶存酸素の存在下で接触させることにより、有機成分を二酸化炭素にまで酸化する好気性活性汚泥法がある。この好気性活性汚泥法は、設備が簡便であること、幅広い濃度の排水を処理可能であることから、下水、産業排水等を問わず広く使用されている。
【０００３】
また、近年では、反応槽内に充填材を投入して、この充填材に微生物を付着させ、被処理水を生物処理する手法が開発されている。この手法は、反応槽あたりの負荷を活性汚泥法より高くできること等の利点を有している。
【０００４】
また、溶存酸素を必要としない嫌気処理により、被処理水を生物処理する手法では、微生物自体を自己造粒させて、沈降性の高いグラニュールを形成し、反応槽内の微生物濃度を飛躍的に高めて処理速度を向上させる手法が知られている。グラニュールを形成する微生物群は、嫌気性メタン発酵により形成されることが知られている。また、近年では、好気処理における硝化菌群や半回分式リアクター（ＳＢＲ）による形成も確認されている（特許文献１〜４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６３−２５８６９５号公報
【特許文献２】特開平１−２６２９９６号公報
【特許文献３】特開２０００−５１８９３号公報
【特許文献４】特開２００３−２６６０９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来の生物処理方法では、グラニュールのような沈降性の高い生物汚泥を形成するための装置構成や処理条件が複雑であるため、実用上、沈降性の高い生物汚泥を形成することは困難である。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、沈降性の高い生物汚泥を形成することが可能な生物処理方法及び生物処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の生物処理方法は、第１生物処理槽において、被処理水を生物汚泥により生物処理する第１生物処理工程と、第２生物処理槽において、前記第１生物処理工程で得られた第１処理水を生物汚泥により生物処理する第２生物処理工程と、前記第２生物処理工程で得られた第２処理水から生物汚泥を分離する固液分離工程と、前記固液分離工程における前記生物汚泥及び前記第２生物処理工程における前記生物汚泥のうち少なくともいずれか一方を前記第１生物処理槽に返送する汚泥返送工程と、を備え、前記第１生物処理槽における生物汚泥に対する前記被処理水のＢＯＤ負荷を時間変動させることを特徴とする。
【０００９】
また、前記生物処理方法において、前記第１生物処理槽への前記被処理水の流入量を時間変動させることで、前記第１生物処理槽における生物汚泥に対する前記被処理水のＢＯＤ負荷を時間変動させることが好ましい。
【００１０】
また、前記生物処理方法において、前記被処理水は前記第１生物処理槽及び前記第２生物処理槽に流入され、前記第１生物処理槽への前記被処理水の流入量と前記第２生物処理槽への流入量の比を時間変動させることで、前記第１生物処理槽における生物汚泥に対する前記被処理水のＢＯＤ負荷を時間変動させることが好ましい。
【００１１】
また、前記生物処理方法において、前記第１生物処理槽への前記生物汚泥の返送量を時間変動させることで、前記第１生物処理槽における生物汚泥に対する前記被処理水のＢＯＤ負荷を時間変動させることが好ましい。
【００１２】
また、前記生物処理方法において、前記第１生物処理槽への前記被処理水の流入と前記第１生物処理槽への前記生物汚泥の返送を交互に繰り返すことで、前記第１生物処理槽における生物汚泥に対する前記被処理水のＢＯＤ負荷を時間変動させることが好ましい。
【００１３】
また、前記生物処理方法において、前記第１生物処理槽へ返送する前記生物汚泥は、前記第２生物処理工程における前記生物汚泥であることが好ましい。
【００１４】
また、本発明の生物処理装置は、被処理水を生物汚泥により生物処理する第１生物処理槽と、前記第１生物処理槽で得られた第１処理水を生物汚泥により生物処理する第２生物処理槽と、前記第２生物処理槽で得られた第２処理水から生物汚泥を分離する固液分離手段と、前記固液分離手段における前記生物汚泥及び前記第２生物処理槽における前記生物汚泥のうち少なくともいずれか一方を前記第１生物処理槽に返送する汚泥返送手段と、前記第１生物処理槽における生物汚泥に対する前記被処理水のＢＯＤ負荷を時間変動させる制御部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、沈降性の高い生物汚泥を形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る生物処理装置の概略構成図である。
【図２】実施例及び比較例で用いた生物処理装置の概略構成図である。
【図３】比較例、実施例１及び２におけるＳＶＩ５及びＳＶＩ３０の推移を示す図である。
【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、本発明の実施形態に係る生物処理装置の概略構成図である。図１に示す生物処理装置１は、原水槽１０、第１生物処理槽１２、第２生物処理槽１４、沈殿槽１６、制御部１８、被処理水配管２０ａ，２０ｂ、第１処理水配管２２、第２処理水配管２４、第３処理水配管２６、汚泥返送配管２８ａ，２８ｂ，２８ｃ、汚泥排出配管３０、被処理水ポンプ３２、汚泥ポンプ３４ａ，３４ｂ、電磁バルブ３６ａ，３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ、バルブ３８を備える。
【００１９】
被処理水配管２０ａの一端は原水槽１０に接続され、他端は、被処理水ポンプ３２、電磁バルブ３６ａを介して第１生物処理槽１２に接続されている。また、被処理水配管２０ｂの一端は被処理水配管２０ａに接続され、他端は電磁バルブ３６ｂを介して第２生物処理槽１４に接続されている。第１処理水配管２２の一端は第１生物処理槽１２に接続され、他端は第２生物処理槽１４に接続されている。第２処理水配管２４の一端は第２生物処理槽１４に接続され、他端は沈殿槽１６に接続されている。第３処理水配管２６は沈殿槽１６に接続されている。汚泥返送配管２８ａの一端は第２生物処理槽１４に接続され、他端は汚泥ポンプ３４ａを介して第１生物処理槽１２に接続されている。汚泥排出配管３０の一端は沈殿槽１６に接続され、他端はバルブ３８を介して、例えば不図示のタンクに接続されている。汚泥返送配管２８ｂの一端は汚泥排出配管３０に接続され、他端は、汚泥ポンプ３４ｂ、電磁バルブ３６ｃを介して第２生物処理槽１４に接続されている。汚泥返送配管２８ｃの一端は汚泥返送配管２８ｂに接続され、他端は、電磁バルブ３６ｄを介して第１生物処理槽１２に接続されている。
【００２０】
制御部１８は、被処理水ポンプ３２、汚泥ポンプ３４ａ，３４ｂ、電磁バルブ３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄと電気的に接続されている。制御部１８は、後述するように、各ポンプの稼働・停止、各電磁バルブ３６の開閉等を制御して、第１生物処理槽１２における生物汚泥に対する被処理水のＢＯＤ負荷を時間変動させる機能を有する。
【００２１】
図１に示す生物処理装置１の動作の一例を説明する。
【００２２】
被処理水は、例えば、食品加工工場排水、化学工場排水、半導体工場排水、機械工場排水、下水、し尿等、生物分解性有機物を含有した排水である。なお、排水中に生物難分解性の有機物が含まれる場合には、予め物理化学的処理を施し、生物分解性の物質に変換することが望ましい。
【００２３】
制御部１８により、被処理水ポンプ３２が稼働され、また、電磁バルブ３６ａが開放されて、原水槽１０内の被処理水が、被処理水配管２０ａから第１生物処理槽１２に供給される。第１生物処理槽１２内では、被処理水が生物汚泥により生物処理される（第１生物処理工程）。具体的には、好気条件下で、被処理水中の有機成分が酸化分解されたり窒素化合物が硝化処理されたり、又は嫌気条件下で窒素化合物が脱窒処理される。好気条件下で生物処理する場合には、第１生物処理槽１２内に、例えば、溶存酸素の存在下で分子状酸素を利用して代謝を行う好気性微生物等を含む生物汚泥を予め投入しておくことが望ましい。また、嫌気条件下で生物処理する場合には、第１生物処理槽１２内に、例えば、分子状酸素が存在しなくても硝酸や亜硝酸などの結合酸素を利用することでエネルギーを獲得することが可能な通性嫌気微生物等を含む生物汚泥を予め投入しておくことが望ましい。
【００２４】
第１生物処理槽１２で生物処理することにより得られた第１処理水は、第１処理水配管２２から第２生物処理槽１４に供給される。第２生物処理槽１４では、第１処理水が生物汚泥により生物処理される（第２生物処理工程）。上記同様に、好気条件で生物処理する場合には、第２生物処理槽１４内に好気性微生物等を含む生物汚泥を予め投入しておくことが望ましい。また、嫌気条件で生物処理する場合には、第２生物処理槽１４内に、通性嫌気微生物等を含む生物汚泥を予め投入しておくことが望ましい。
【００２５】
第２生物処理槽１４で生物処理することにより得られた第２処理水は、第２処理水配管２４から沈殿槽１６に供給され、第２処理水から生物汚泥が分離される（固液分離工程）。生物汚泥が分離された処理水（第３処理水）は、第３処理水配管２６から系外へ排出される。
【００２６】
また、図１に示す生物処理装置１では、第２生物処理槽１４内の生物汚泥及び沈殿槽１６内の生物汚泥のうち少なくともいずれか一方が、第１生物処理槽１２へ返送される（汚泥返送工程）。具体的には、制御部１８による汚泥ポンプ３４ａの稼働により、第２生物処理槽１４内の生物汚泥が汚泥返送配管２８ａから第１生物処理槽１２に返送されたり、制御部１８による汚泥ポンプ３４ｂの稼働及び電磁バルブ３６ｄの開放により、沈殿槽１６内の生物汚泥が汚泥返送配管２８ｃから第１生物処理槽１２に返送されたりする。なお、沈殿槽１６内の生物汚泥の一部は、必要に応じて、汚泥排出配管３０に設置されたバルブ３８の開放により、汚泥排出配管３０から排出される。また、沈殿槽１６内の生物汚泥の一部は、必要に応じて、制御部１８による電磁バルブ３６ｃの開放により、汚泥返送配管２８ｂから第２生物処理槽１４に返送される。
【００２７】
ここで、本発明者らが鋭意検討した結果、上記のような第１生物処理工程、第２生物処理工程、固液分離工程及び汚泥返送工程を実施しながら、第１生物処理槽１２における生物汚泥に対する被処理水のＢＯＤ負荷（ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄ）を時間変動させることで、沈降性の高い生物汚泥を形成することができることを見出した。ＢＯＤ負荷の時間変動とは、時間によってＢＯＤ負荷を増減させることを意味し、ＢＯＤ負荷を増加させるだけ又は減少させるだけを意味するものではない。
【００２８】
ＢＯＤ負荷の時間変動により、沈降性の高い生物汚泥が形成されるメカニズムは十分にあきらかでないが、以下のことが考えられる。ＢＯＤ負荷を時間変動させることで、第１生物処理槽１２内の生物汚泥に含まれる微生物は、処理対象物質（有機成分や窒素化合物等）が豊富に存在する飽食状態と、処理対象物質が少ない飢餓状態とを繰り返し経験する。そして、飽食状態と飢餓状態を微生物が繰り返し経験することにより、微生物の自己造粒化が促進され、沈降性の高い生物汚泥が形成されると考えられる。
【００２９】
以下に、第１生物処理槽１２におけるＢＯＤ負荷の時間変動の具体例について説明する。
【００３０】
第１の手法としては、第１生物処理槽１２への被処理水の流入量を時間変動させることで、第１生物処理槽１２における生物汚泥に対する被処理水のＢＯＤ負荷を時間変動させる手法である。具体的には、制御部１８によって電磁バルブ３６ａの開閉度を制御し、第１生物処理槽１２に流入する被処理水の流入量を所定量まで増加させる流入量増加工程と、第１生物処理槽１２に流入する被処理水の流入量を所定量まで減少させる流入量減少工程とを繰り返し行い、第１生物処理槽１２への被処理水の流入量を時間によって増減させる。流入量増加工程では、第１生物処理槽１２の処理対象物質の流入量が増えるため、第１生物処理槽１２における生物汚泥に対する被処理水のＢＯＤ負荷が減少する。また、流入量減少工程では、第１生物処理槽１２への処理対象物質（有機成分や窒素化合物等）の流入量が減るため、第１生物処理槽１２における生物汚泥に対する被処理水のＢＯＤ負荷が上昇する。このようなＢＯＤ負荷の時間変動により、沈降性の高い生物汚泥が形成される。流入量増加工程における被処理水の流入量／流入量減少工程における被処理水の流入量の比は、例えば、３以上であることが好ましく、５以上であることがより好ましい。
【００３１】
流入量増加工程及び流入量減少工程の時間は、ＢＯＤ負荷の時間変動によって生じるＢＯＤ負荷の差（最大ＢＯＤ負荷−最小ＢＯＤ負荷）が広くなるように設定されることが望ましい。例えば、流入量増加工程の時間は、被処理水の流入量が第１生物処理槽１２の容積の２５％〜３００％となるような時間であることが好ましく、５０％〜１５０％となるような時間であることがより好ましい。流入量減少工程の時間は、ＢＯＤ負荷の差をより広げる点で、流入量増加工程で設定される時間と同程度又は長い時間に設定されることが望ましいが、流入量増加工程で設定される時間より短い時間に設定されてもよい。なお、流入量減少工程では、電磁バルブ３６ａを閉じる等により、第１生物処理槽１２への被処理水の流入を停止しても良い。
【００３２】
第２の手法としては、第１生物処理槽１２への被処理水の流入量と第２生物処理槽１４への被処理水の流入量との比を時間変動させることで、第１生物処理槽１２における生物汚泥に対する被処理水のＢＯＤ負荷（ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄ）を時間変動させる手法である。具体的には、制御部１８によって電磁バルブ３６ａの開閉度を制御して、被処理水配管２０ａから第１生物処理槽１２に流入する被処理水の流入量を所定量まで減少させると共に、制御部１８によって電磁バルブ３６ｂの開閉度を制御して、被処理水配管２０ｂから第２生物処理槽１４に流入する被処理水の流入量を所定量まで増加させる第１処理槽流入量減少工程と、制御部１８によって電磁バルブ３６ａの開閉度を制御して、被処理水配管２０ａから第１生物処理槽１２に流入する被処理水の流入量を所定量まで増加させると共に、制御部１８によって電磁バルブ３６ｂの開閉度を制御して、被処理水配管２０ｂから第２生物処理槽１４に流入する被処理水の流入量を所定量まで減少させる第１処理槽流入量増加工程とを繰り返し行い、第１生物処理槽１２への被処理水の流入量を時間によって増減させる。第２の手法によれば、第１の手法と比べて、装置全体として処理できる被処理水の量を多くすることができる。また、第２生物処理槽１４においても、ＢＯＤ負荷の時間変動が生じるため、第１の手法と比較して、より沈降性の高い生物汚泥を形成することが可能となる。第１生物処理槽流入量増加工程における第１生物処理槽への被処理水の流入量／第１生物処理槽流入量減少工程における第１生物処理槽への被処理水の流入量の比は、前述と同様に、例えば、３以上であることが好ましく、５以上であることがより好ましい。
【００３３】
第２の手法における第１処理槽流入量増加工程及び第１処理槽流入量減少工程の時間は、第１の手法と同様に設定されることが望ましい。なお、第１処理槽流入量減少工程では、電磁バルブ３６ａを閉じる等により、第１生物処理槽１２への被処理水の流入を停止しても良く、また、第１処理槽流入量増加工程では、電磁バルブ３６ｂを閉じる等により、第２生物処理槽１４への被処理水の流入を停止しても良い。
【００３４】
第３の手法としては、上記返送工程において、第１生物処理槽１２に返送する生物汚泥の返送量を時間変動させることで、第１生物処理槽１２における生物汚泥に対する被処理水のＢＯＤ負荷（ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄ）を時間変動させる手法である。具体的には、制御部１８によって汚泥ポンプ３４ａの出力を制御して、第２生物処理槽１４から汚泥返送配管２８ａを通って第１生物処理槽１２へ返送する生物汚泥の返送量を所定量まで増加させる返送量増加工程と、第２生物処理槽１４から汚泥返送配管２８ａを通って第１生物処理槽１２へ返送する生物汚泥の返送量を所定量まで減少させる返送量減少工程とを繰り返し行い、第１生物処理槽１２への生物汚泥の返送量を時間によって増減させる。或いは、制御部１８によって電磁バルブ３６ｄの開閉度を制御して、沈殿槽１６から汚泥返送配管２８ｃを通って第１生物処理槽１２へ返送する生物汚泥の返送量を所定量まで増加させる返送量増加工程と、沈殿槽１６から汚泥返送配管２８ｃを通って第１生物処理槽１２へ返送する生物汚泥の返送量を所定量まで減少させる返送量減少工程とを繰り返し行い、第１生物処理槽１２への生物汚泥の返送量を時間によって増減させる。返送量増加工程では、第１生物処理槽１２のＭＬＳＳが増加するため、第１生物処理槽１２における生物汚泥に対する被処理水のＢＯＤ負荷が減少する。また、返送量減少工程では、第１生物処理槽１２のＭＬＳＳが減るため、第１生物処理槽１２における生物汚泥に対する被処理水のＢＯＤ負荷が上昇する。このようなＢＯＤ負荷の時間変動により、沈降性の高い生物汚泥が形成される。返送量増加工程における第１生物処理槽への汚泥返送量／返送量減少工程における第１生物処理槽への汚泥返送量の比は、例えば、３以上であることが好ましく、５以上であることがより好ましい。
【００３５】
返送量増加工程及び返送量減少工程の時間は、ＢＯＤ負荷の時間変動によって生じるＢＯＤ負荷の差（最大ＢＯＤ負荷−最小ＢＯＤ負荷）が広くなるように設定されることが望ましい。返送量増加工程の時間は、例えば、第１生物処理槽内の汚泥濃度上昇時の汚泥返送量／第１生物処理槽内の汚泥濃度低下時の汚泥返送量の比が３以上となるような時間であることが好ましく、５以上となるような時間であることがより好ましい。ここで、汚泥濃度上昇時とは返送量増加工程時のことであり、汚泥濃度低下時とは返送量減少工程時のことである。返送量減少工程の時間は、ＢＯＤ負荷の差をより広げる点で、返送量増加工程で設定される時間と同程度又は長い時間に設定されることが望ましいが、返送量増加工程で設定される時間より短い時間に設定されてもよい。なお、返送量減少工程では、電磁バルブ３６ｄを閉じる、汚泥ポンプ３４ａを停止する等により、第１生物処理槽１２への生物汚泥の返送を停止しても良い。
【００３６】
また、返送量増加工程の時間は、ＢＯＤ負荷の差をより広げる点で、第１生物処理槽１２の汚泥濃度が第２生物処理槽１４の汚泥濃度に対して７５％以上となるような時間であることが好ましく、６０％以上となるような時間であることがより好ましい。
【００３７】
第１生物処理槽１２へ返送する生物汚泥は、第２生物処理槽１４内の生物汚泥及び沈殿槽１６内の生物汚泥のうち少なくともいずれか一方であればよいが、第２生物処理槽１４内の生物汚泥とすることが好ましい。すなわち、第２生物処理槽１４から第１生物処理槽１２へ返送する生物汚泥の返送量を時間変動させることが好ましい。なお、第１生物処理槽１２を無酸素条件で運転した場合、第２生物処理槽１４で生成した硝酸イオンを第１生物処理槽１２へ返送することで脱窒反応が促進され、ここで生成した脱窒菌はグラニュール形成を促進すると考えられる。
【００３８】
本実施形態では、第１の手法〜第３の手法のうちの少なくともいずれか１つの手法を単独で行う場合に限定されず、第１の手法と第３の手法又は第２の手法と第３の手法を組み合わせて、第１生物処理槽１２における生物汚泥に対する被処理水のＢＯＤ負荷を時間変動させてもよい。具体的には、第１の手法の流入量増加工程や第２の手法の第１生物処理槽流入量増加工程を行い、第１生物処理槽１２に流入する被処理水の流入量を増加させると共に、第３の手法の返送量減少工程を行い、第１生物処理槽１２への汚泥返送量を減少させる第１工程と、第１の手法の流入量減少工程や第２の手法の第１生物処理槽流入量減少工程を行い、第１生物処理槽１２に流入する被処理水の流入量を減少させると共に、第３の手法の返送量増加工程を行い、第１生物処理槽１２への汚泥返送量を増加させる第２工程とを繰り返し行う。これにより、第１の手法、第２の手法、又は第３の手法を単独で行った場合と比較して、第１生物処理槽１２における生物汚泥に対する被処理水のＢＯＤ負荷の差（最大ＢＯＤ負荷−最小ＢＯＤ負荷）を大きくすることが可能となり、沈降性の高い生物汚泥の形成が容易となる。
【００３９】
第１工程の時間及び第２工程の時間は、ＢＯＤ負荷の時間変動によって生じるＢＯＤ負荷の差（最大ＢＯＤ負荷−最小ＢＯＤ負荷）が広くなるように設定されることが望ましい。例えば、第１工程の時間は、第１生物処理槽１２への被処理水の流入量が第１生物処理槽１２の容積の２５％〜３００％となるような時間であることが好ましく、５０％〜１５０％となるような時間であることがより好ましい。第２工程の時間は、例えば、第１生物処理槽内の汚泥濃度上昇時の汚泥返送量／第１生物処理槽内の汚泥濃度低下時の汚泥返送量の比が３以上となるような時間であることが好ましく、５以上となるような時間であることがより好ましい。或いは、第２工程の時間は、第１生物処理槽１２の汚泥濃度が第２生物処理槽１４の汚泥濃度に対して６０％以上となるような時間であることが好ましく、７５％以上となるような時間であることがより好ましい。
【００４０】
第４の手法としては、第１生物処理槽１２への被処理水の流入と、第１生物処理槽１２への生物汚泥の返送を交互に行うことで、第１生物処理槽１２における生物汚泥に対する被処理水のＢＯＤ負荷（ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｄ）を時間変動させる手法である。具体的には、制御部１８によって電磁バルブ３６ａを開放して、被処理水配管２０ａから第１生物処理槽１２に被処理水を流入させている間、制御部１８によって汚泥ポンプ３４ａ，３４ｂを停止して、第２生物処理槽１４や沈殿槽１６から第１生物処理槽１２への生物汚泥の返送を停止する第１工程と、制御部１８によって電磁バルブ３６ａを閉じる（この際電磁バルブ３６ｂを開放させても良い）又は被処理水ポンプ３２を停止して、第１生物処理槽１２への被処理水の流入を停止している間、制御部１８によって、汚泥ポンプ３４ａを稼働させ、又は汚泥ポンプ３４ｂを稼働させると共に電磁バルブ３６ｄを開放して、第２生物処理槽１４や沈殿槽１６から第１生物処理槽１２へ生物汚泥を返送する第２工程とを繰り返し行う。このように、第１生物処理槽１２への被処理水の流入と生物汚泥の返送を交互に行うことで、第１生物処理槽１２への処理対象物質の流入量やＭＬＳＳ量が変動するため、第１生物処理槽１２における生物汚泥に対する被処理水のＢＯＤ負荷が時間変動し、沈降性の高い生物汚泥を形成することが可能となる。
【００４１】
第１生物処理槽１２における生物汚泥に対する被処理水のＢＯＤ負荷を時間変動させた時の最大ＢＯＤ負荷／最小ＢＯＤ負荷の比は、３以上とすることが好ましく、５以上とすることがより好ましい。言い換えれば、最大ＢＯＤ負荷／最小ＢＯＤ負荷の比が３以上となるように、ＢＯＤ負荷を時間変動させることが好ましく、５以上となるように、ＢＯＤ負荷を時間変動させることがより好ましい。最大ＢＯＤ負荷／最小ＢＯＤ負荷の比を３以上とすることで、３未満の場合と比較して、より沈降性の高い生物汚泥を形成することが可能となる。
【００４２】
図１に示す生物処理装置１は、第１生物処理槽１２と第２生物処理槽１４の２つの反応槽から構成されているが、これに制限されるものではなく、第１生物処理槽１２及び第２生物処理槽１４はそれぞれ複数の槽から構成されていてもよい。第１生物処理槽１２及び第２生物処理槽１４は、従来知られている生物処理システムを利用することが可能であり、例えば、有機物等を処理対象とした標準活性汚泥法による生物処理システムでもよいし、Ａ２Ｏ（Ａｎａｅｒｏｂｉｃ−Ａｎｏｘｉｃ−Ｏｘｉｃ  Ｐｒｏｃｅｓｓ）やＡＯ（Ａｎａｅｒｏｂｉｃ−Ｏｘｉｃ  Ｐｒｏｃｅｓｓ）等の栄養塩除去型システムでもよいし、オキシデーションディッチ法、ステップ流入型多段活性汚泥法等の生物処理システムであってもよい。また、ポリウレタン、プラスチック、樹脂等の担体を利用した生物処理システムでもよい。
【００４３】
図１に示す生物処理装置１は、必要に応じて、第１生物処理槽１２や第２生物処理槽１４に、ｐＨ調整剤や微生物栄養剤等の薬品を添加する薬品添加装置を備えていても良い。また、図１に示す第１生物処理槽１２及び第２生物処理槽１４は、必要に応じて、攪拌機等の撹拌装置や曝気装置等が設置されてもよい。
【００４４】
図１に示す生物処理装置１では、第２処理水から生物汚泥を分離する固液分離を沈殿槽１６により行っているが、固液分離は沈殿槽１６に限定されるものではなく、加圧浮上装置、膜ろ過装置等の公知の固液分離装置であればよい。
【実施例】
【００４５】
以下、実施例を挙げ、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。
【００４６】
図２は、実施例及び比較例で用いた生物処理装置の概略構成図である。図２に示す生物処理装置２は、原水槽１０、容積４Ｌの第１生物処理槽１２、容積２２Ｌの第２生物処理槽１４、直径１００ｍｍの沈殿槽１６、被処理水配管２０ａ，２０ｂ、第１処理水配管２２、第２処理水配管２４、第３処理水配管２６、汚泥返送配管２８ａ，２８ｂ，被処理水ポンプ３２、汚泥ポンプ３４ａ，３４ｂ、バルブ３５ａ，３５ｂ，３５ｃを備える。
【００４７】
被処理水配管２０ａの一端は原水槽１０に接続され、他端は、被処理水ポンプ３２、バルブ３５ａを介して第１生物処理槽１２に接続されている。また、被処理水配管２０ｂの一端は被処理水配管２０ａに接続され、他端はバルブ３５ｂを介して第２生物処理槽１４に接続されている。第１処理水配管２２の一端は第１生物処理槽１２に接続され、他端は第２生物処理槽１４に接続されている。第２処理水配管２４の一端は第２生物処理槽１４に接続され、他端は沈殿槽１６に接続されている。第３処理水配管２６は沈殿槽１６に接続されている。汚泥返送配管２８ａの一端は第２生物処理槽１４に接続され、他端は汚泥ポンプ３４ａを介して第１生物処理槽１２に接続されている。汚泥返送配管２８ｂの一端は沈殿槽１６に接続され、他端は、汚泥ポンプ３４ｂを介して第２生物処理槽１４に接続されている。
【００４８】
＜比較例＞
図２に示す生物処理装置２を用いて、模擬排水の生物処理を実施した。模擬排水としては、カツオエキスとペプトンを主体とするＢＯＤ１００ｍｇ／Ｌの模擬排水を使用した。第１生物処理槽１２及び第２生物処理槽１４に、汚泥濃度が１５００ｍｇ／Ｌとなるように下水処理場から採取した生物汚泥を投入した上で、被処理水ポンプ３２を稼働させ、バルブ３５ａを開放して、模擬排水を１３．７ｍＬ／分の流量で、被処理水配管２０ａから第１生物処理槽１２に連続通水した。第１生物処理槽１２では、不図示の撹拌装置による撹拌を行いながら、模擬排水の生物処理を実施した。第２生物処理槽１４では、空気を供給して溶存酸素濃度を１〜５ｍｇ／Ｌに制御した状態で、第１生物処理槽１２から連続的に流入する第１処理水の生物処理を実施した。沈殿槽１６では、第２生物処理槽１４から連続的に流入する第２処理水から生物汚泥を分離した。また、汚泥ポンプ３４ｂを稼働させて、分離した生物汚泥を６ｍＬ／分の返送流量で、汚泥返送配管２８ｂから第２生物処理槽１４に供給した。
【００４９】
比較例では、模擬排水の通水開始から２４日目まで上記運転を実施した。第１生物処理槽１２における生物汚泥に対する模擬排水のＢＯＤ負荷は、模擬排水の通水開始から２４日目まで０．１〜０．１５ｋｇＢＯＤ／ｋｇＭＬＳＳ／ｄａｙであった。なお、第２生物処理槽１４における生物汚泥に対する排水のＢＯＤ負荷は、模擬排水の通水開始から２４日まで０．０２〜０．０３ｋｇＢＯＤ／ｋｇＭＬＳＳ／ｄａｙであった。上記ＢＯＤ負荷は、模擬排水流入量、槽内汚泥濃度（ＭＬＳＳ）及び模擬排水ＢＯＤ濃度から計算した。
【００５０】
＜実施例１＞
模擬排水の通水２５日目〜３９日目までは、以下の運転条件に変更して、模擬排水の生物処理を実施した。被処理水ポンプ３２を稼働させ、バルブ３５ａを開放して、模擬排水を１３．７ｍＬ／分の流量で、被処理水配管２０ａから第１生物処理槽１２に通水する第１工程と、バルブ３５ａを閉じ、バルブ３５ｂを開放して、模擬排水を１３．７ｍＬ／分の流量で、被処理水配管２０ｂから第２生物処理槽１４に通水しながら、汚泥ポンプ３４ａを稼働させ、第２生物処理槽１４内の生物汚泥を５０ｍＬ／分の返送流量で、汚泥返送配管２８ａから第１生物処理槽１２に供給する第２工程とを繰り返し行った。第１工程の時間は、模擬排水の流入量が第１生物処理槽１２の容積の１倍（１００％）となるような時間であり、２９３分に設定した。また、第２工程の時間は、第２生物処理槽１４からの生物汚泥の返送量が第１生物処理槽１２の容積の１倍（１００％）となるような時間であり、８０分に設定した。なお、実施例１においては、上記第１工程及び第２工程を実施している間、沈殿槽１６で分離した生物汚泥を６ｍＬ／分の返送流量で、汚泥返送配管２８ｂから第２生物処理槽１４に供給している。
【００５１】
第１工程では、第１生物処理槽１２における生物汚泥に対する模擬排水のＢＯＤ負荷は、０．５ｋｇＢＯＤ／ｋｇＭＬＳＳ／ｄａｙまで上昇し（最大ＢＯＤ負荷）、第２工程では、第１生物処理槽１２における生物汚泥に対する模擬排水のＢＯＤ負荷は、０．１ｋｇＢＯＤ／ｋｇＭＬＳＳ／ｄａｙまで減少した（最小ＢＯＤ負荷）。なお、第２生物処理槽１４における生物汚泥に対する排水のＢＯＤ負荷は、比較例と同程度で、０．０２〜０．０３ｋｇＢＯＤ／ｋｇＭＬＳＳ／ｄａｙあった。
【００５２】
＜実施例２＞
模擬排水の通水４０日目〜６０日目までは、上記第１工程の時間を４４０分に変更したこと以外は、実施例１と同様の運転条件で、模擬排水の生物処理を実施した。なお、上記第１工程の時間は、模擬排水の流入量が第１生物処理槽１２の容積の１．５倍（１５０％）となるような時間である。
【００５３】
第１工程では、第１生物処理槽１２における生物汚泥に対する模擬排水のＢＯＤ負荷は、１．０ｋｇＢＯＤ／ｋｇＭＬＳＳ／ｄａｙまで上昇し（最大ＢＯＤ負荷）、第２工程では、第１生物処理槽１２における生物汚泥に対する模擬排水のＢＯＤ負荷は０．１ｋｇＢＯＤ／ｋｇＭＬＳＳ／ｄａｙまで減少した（最小ＢＯＤ負荷）。なお、第２生物処理槽１４における生物汚泥に対する排水のＢＯＤ負荷は、比較例と同程度で、０．０２〜０．０３ｋｇＢＯＤ／ｋｇＭＬＳＳ／ｄａｙであった。
【００５４】
比較例、実施例１及び２の運転中に、定期的に第１生物処理槽１２内の生物汚泥を採取し、生物汚泥の沈降性指標であるＳＶＩ５及びＳＶＩ３０を以下の方法で測定した。まず、１Ｌのメスシリンダに１Ｌの生物汚泥を投入し、汚泥濃度ができるだけ均一となるように緩やかに撹拌した後、ＳＶＩ５の測定では５分、ＳＶＩ３０の測定では３０分間静置させ、その状態でのメスシリンダにおける生物汚泥の占める体積率（％）を計算する。次に、生物汚泥のＭＬＳＳ（ｍｇ／Ｌ）を測定する。これらを下記式に当てはめて、ＳＶＩ５及びＳＶＩ３０を算出する。ＳＶＩ５又はＳＶＩ３０の値が小さいほど、沈降性が高い生物汚泥であることを示している。
ＳＶＩ５（ｍｇ／Ｌ）＝５分静置後の生物汚泥の占める体積率×１０，０００／ＭＬＳＳ
ＳＶＩ３０（ｍＬ／ｇ）＝３０分静置後の生物汚泥の占める体積率×１０，０００／ＭＬＳＳ
【００５５】
図３は、比較例、実施例１及び２におけるＳＶＩ５及びＳＶＩ３０の推移を示す図である。図３に示すように、比較例では、ＳＶＩ５、ＳＶＩ３０ともに上昇傾向となり、生物汚泥の沈降性が悪化した。実施例１のＳＶＩ５は、比較例より低い値を示した。したがって、比較例１より、沈降性の高い生物汚泥が得られたと言える。さらに、実施例２のＳＶＩ５及びＳＶＩ３０はいずれも、実施例１より低い値を示した。したがって、実施例２の条件によれば、より沈降性の高い生物汚泥が得られたと言える。なお、実施例２の生物汚泥はグラニュール化していた。
【符号の説明】
【００５６】
１，２  生物処理装置、１０  原水槽、１２  第１生物処理槽、１４  第２生物処理槽、１６  沈殿槽、１８  制御部、２０ａ，２０ｂ  被処理水配管、２２  第１処理水配管、２４  第２処理水配管、２６  第３処理水配管、２８ａ，２８ｂ，２８ｃ  汚泥返送配管、３０  汚泥排出配管、３２  被処理水ポンプ、３４ａ，３４ｂ  汚泥ポンプ、３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３８  バルブ、３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄ  電磁バルブ。
【図１】
2019025464.tif 000003
【図２】
2019025464.tif 000004
【図３】
2019025464.tif 000005