(57)【要約】【課題】  排水処理装置のコンパクト化、小型化を可能とする全酸化槽、並びにそれを用いた排水処理装置および排水処理方法を提供すること。【解決手段】  汚泥を自己酸化させるための全酸化槽であって、内部に沈殿槽を設けた全酸化槽とそれを用いた排水処理装置、及び含油排水に酵素を添加した後、微生物固定化ゲル担体を流動させて排水と接触させ、内部に沈殿槽を設けた全酸化槽で処理する排水処理方法により上記課題を解決する。【選択図】  図２
2008110333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚泥を自己酸化させるための全酸化槽であって、内部に沈殿槽を設けたことを特徴とする全酸化槽。
【請求項２】
該沈殿槽が、底板に代えて回転可能な上下逆コーン形状円盤を備えた沈殿槽である請求項１記載の全酸化槽。
【請求項３】
該沈殿槽が、槽壁面に処理水導入口を備え、槽中央部水面に上澄水流出部を有する沈殿槽である請求項１記載の全酸化槽。
【請求項４】
微生物固定化ゲル担体を流動させて排水と接触させるための処理槽と、内部に沈殿槽を設けた全酸化槽から構成された排水処理装置。
【請求項５】
該処理槽が、ＢＯＤ処理槽、脱窒槽又は硝化槽である請求項４記載の排水処理装置。
【請求項６】
含油排水に酵素を添加した後、微生物固定化ゲル担体を流動させた処理槽で排水と接触させ、内部に沈殿槽を設けた全酸化槽で処理することを特徴とする排水処理方法。
【請求項７】
該処理槽が、ＢＯＤ処理槽、脱窒槽又は硝化槽である請求項６記載の排水処理方法。
【請求項８】
該沈殿槽が、底板に代えて回転可能な上下逆コーン形状円盤を備えた沈殿槽である請求項６または７記載の排水処理方法。
【請求項９】
該沈殿槽が、槽壁面に処理水導入口を備え、槽中央部水面に上澄水流出部を有する沈殿槽である請求項６または７記載の排水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全酸化槽、並びにそれを用いた排水処理装置および排水処理方法に関する。さらに詳しくは、汚泥を自己酸化させるための全酸化槽であって、内部に沈殿槽を設けたことを特徴とする全酸化槽、並びにそれを用いた排水処理装置および排水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、排水処理の分野において、排水処理に伴って生じる余剰汚泥の削減が重要課題になっており、その対策として、全酸化槽を設置した排水処理装置が提案されている（特許文献１）。ここに開示された排水処理装置は、好気性条件下で排水を担体粒子と接触させるための曝気槽と全酸化槽とを備え、全酸化槽内の液を分離膜で濾過することによって排水処理を行なうものであり、かかる排水処理装置によれば排水処理を効率よく行なうことができ、余剰汚泥を発生させないで排水を処理することが可能であると記載されている。
【特許文献１】特開２００１−２０５２９０公報
【０００３】
しかしながら、この排水処理装置は全酸化槽内の液を分離膜で濾過するものであり、膜設備の投資金額が大きくなることやメンテナンス費用が大きくなることから実用性の点で問題であることが指摘されている。
【０００４】
これを改善する排水処理方法として、排水を曝気槽にて好気性条件下で微生物固定化担体と接触させる曝気工程、全酸化槽にて好気性条件下ＢＯＤ汚泥負荷が０．０８ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ・日以下で汚泥を自己酸化させる全酸化工程及び沈殿槽にて汚泥を沈降させる沈殿工程をこの順で行い、全酸化槽に凝集剤を添加する余剰汚泥引き抜きの少ない排水処理方法が提案されている。
【特許文献２】ＷＯ２００６／００９１２５  Ａ１公報
【０００５】
しかしながら、これらに提案された排水処理装置は、標準活性汚泥法に用いられる活性汚泥装置に比べると、全酸化槽の分だけ設備が大きくなること、および沈殿槽からの汚泥返送量が大幅に多くなることから、設備設置費用やランニングコストが大きくなることは不可避である。特許文献２には、設備のコンパクト化の方法として、汚泥分離用の従来型の沈殿槽の代わりに浸漬膜による分離設備を設置することも開示されているが、上記したように、膜設備の投資金額が大きくなることやメンテナンス費用が大きくなることから実用性の点で問題があることは否めない。
【０００６】
一方、従来から排水処理は、嫌気性処理槽による方法または好気性処理槽による標準活性汚泥法、および両者の組み合わせにより実施されてきたが、いずれの場合でも詳細なプロセス仕様は個々の排水に合わせて最適な設計をする必要があり、かつ設置費用および運転費用が大きく、また運転面においては管理が容易でないため専任運転員が必要であった。そのため大量の排水を処理する大型設備の実例は多く見られるが、小型設備の実施例は少ない。
【０００７】
これまで、維持費用が安いだけでなく、運転面からも管理が容易で専任運転者が不要で、種々の排水に対応できる小型の万能排水処理設備が熱望されていたが、大型設備をそのまま小さくしただけでは技術面およびコスト面から問題が多く、実施に至っていないのが現状である。このような小型の万能排水処理設備を実施するためには、排水負荷の変動や阻害物質の蓄積に耐え得ること、かつ余剰汚泥の発生が少ないプロセスを構築することが不可欠である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このように、従来の全酸化槽を用いる排水処理方式は、全酸化槽の外部に沈殿槽を設置するか、沈殿槽の内部に膜を浸漬するものであり、排水処理装置のコンパクト化という点ではまだ問題点を残している。したがって、本発明の目的は、排水処理装置のコンパクト化、小型化を可能とする全酸化槽、並びにそれを用いた排水処理装置および排水処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前述した全酸化槽を使用する方法においては、標準活性汚泥法に比べて沈殿槽から曝気槽への汚泥返送量は多いが、汚泥返送を廃止することができれば、プロセス面、コスト面などから非常に効果が大きいこと、および標準活性汚泥法の曝気槽では汚泥分離が困難であるが、全酸化槽では汚泥分離が容易であるというメリットがある。
【００１０】
本発明者は上記の点に鑑み、全酸化槽の改良という観点から鋭意検討を重ね、全酸化槽の内部に沈殿槽を設置するという極めて簡単な構成により、上記目的を達成することができることを見出し、本発明に到達した。すなわち、本発明の第１の発明は、汚泥を自己酸化させるための全酸化槽であって、内部に沈殿槽を設けたことを特徴とする全酸化槽である。
【００１１】
また、本発明の第２の発明は、微生物固定化ゲル担体を流動させて排水と接触させるための処理槽と、内部に沈殿槽を設けた全酸化槽から構成された排水処理装置である。
【００１２】
また、本発明の第３の発明は、含油排水に酵素を添加した後、微生物固定化ゲル担体を流動させて排水と接触させ、内部に沈殿槽を設けた全酸化槽で処理することを特徴とする排水処理方法である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、内部に沈殿槽を設けた改良された全酸化槽を提供することができる。このような全酸化槽は、排水処理装置のコンパクト化、小型化を可能にするものであり、設備投資金額の大幅な削減が可能になるとともに、沈殿槽からの汚泥返送が不要になることでランニングコストを減少させることができ、微生物固定化ゲル担体を流動させて排水と接触させるための処理槽と組み合わせて排水処理装置に好ましく用いられる。また、油脂を含む排水を処理する場合、酵素を添加することで微生物固定化ゲル担体の能力を低下させることなく効率よく排水処理を実施することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の改良された全酸化槽は、従来の全酸化槽内に沈殿槽を設置したものであるので、従来の排水処理装置における外部沈殿槽が不要となり、装置全体がコンパクト化され、設備投資金額の大幅な削減が可能になる。このような全酸化槽は、微生物固定化ゲル担体を流動させて排水と接触させるための処理槽と組み合わせた排水処理装置に好ましく使用される。
【００１５】
処理槽の具体例としては、ＢＯＤ処理槽、脱窒槽および硝化槽などを挙げることができるが、これらは排水の性状に応じて、例えば、嫌気槽（脱窒槽）−好気槽（硝化槽）−改良された全酸化槽、好気槽（硝化槽）−嫌気槽（脱窒槽）−改良された全酸化槽など適宜組み合わせて使用される。処理槽や全酸化槽は、通常耐腐食性鋼又はプラスチックで作製されるが、その他の部分を耐腐食性鋼又はプラスチックで作製してよいことは勿論である。
【００１６】
処理槽において用いられる微生物固定化ゲル担体としては、ポリビニルアルコール系、ポリエチレングリコール系、ポリアクリルアミド系などの高分子含水ゲル、アルギン酸カルシウム、カラギーナン、寒天などの高分子ゲルなどを例示することができるが、菌を付着させた場合、ＢＯＤ除去能力の点で高分子含水ゲルが好ましい。
【００１７】
なかでも、ポリビニルアルコール系の含水ゲルは、担体表面及び内部に網目構造を有しているため微生物が生息しやすく、かつ有機化合物の捕捉性に優れており、しかも機械的強度にも優れているので好ましい。このようなポリビニルアルコール系の含水ゲルの具体例としては、株式会社クラレ製の商品名クラゲールを挙げることができる。
【００１８】
処理すべき排水が油脂分を含む場合、排水に酵素を添加して処理すると、油脂分を含む排水でも含水ゲルの処理能力を低下させることなく、高い効率を維持することができ、好ましい。このような酵素としては、市販されている多くの酵素が使用可能であるが、天然由来の酵素を使用するのが環境の面で好ましい。
【００１９】
天然由来の酵素としては、例えば、商品名で、ＥＭ菌、宇山酵素、曽我部酵素、バイオセーバ、オイルバクスターなどを挙げることができる。具体的には、ＥＭ菌は琉球大学、宇山酵素は広島大学、曽我部酵素は愛媛大学、バイオセーバ、オイルバクスターは民間各社から入手することが可能である。なかでも曽我部酵素が好ましい。
【００２０】
酵素は単独で使用してもよいが、複数種類の酵素を混合した酵素を使用する方が効果が大きく好ましい。酵素の添加量は排水の性状によるので一概には決められないが、液状酵素で処理原水量の０．００１％もあれば大きく能力が向上する。
【００２１】
本発明の排水処理装置及び排水処理方法は、余剰汚泥の引き抜きの少ない排水処理システムが構築できる場合に適用可能である。また、全酸化槽に凝集剤を添加すると全酸化槽内に設置した沈殿槽の面積を小さくすることができる場合がある。
【００２２】
凝集剤としては従来公知の、例えば、硫酸アルミニウム（硫酸バン土）、アルミン酸ナトリウム、塩基性塩化アルミニウム、硫酸第一鉄、塩化第二鉄、硫酸第二鉄、塩素化コッパラスなどの無機凝集剤、アルギン酸ナトリウム、ＣＭＣナトリウム塩、ポリアクリル酸ナトリウム、マレイン酸共重合物、ポリエチレンイミン、第４級アンモニウム塩、ポリアクリルアミド、ポリオキシエチレンなどの有機高分子凝集剤などを挙げることができる。
【００２３】
以下、本発明の脱窒用排水処理装置を図によりさらに具体的に説明する。図１は本発明の排水処理装置の一例を示す概略図であり、本質的に嫌気槽（脱窒槽）−好気槽（硝化槽）−全酸化槽から構成された例である。１は原水流入管であり、供給された原水は先ず嫌気槽である脱窒槽２へ導入される。脱窒槽には微生物固定化ゲル担体が脱窒槽容積の約１０％程度投入され、脱窒槽には好ましくは攪拌装置３を設けてゲル担体を十分に流動させる。脱窒槽において、排水は嫌気条件下に処理される。
【００２４】
排水が油脂分を含む場合は、脱窒槽に酵素を添加するのが好ましく、４はこのような酵素添加装置である。微生物固定化ゲル担体の流出を防ぐために、脱窒槽にスクリーン（図示せず）を設けるのが好ましい。微生物固定化ゲル担体としては、前述したような、株式会社クラレ製のアセタール化ポリビニルアルコールゲル担体（商品名クラゲール）が好適である。
【００２５】
脱窒処理水は、好気槽である硝化槽５へ導入される。硝化槽には上記した微生物固定化ゲル担体が硝化槽容積の約１０％程度投入され、硝化槽において散気装置６によりゲル担体を十分に流動させるとともに脱窒処理水を好気条件下に処理する。硝化処理水には硝酸性窒素が含まれるので、硝化処理水の一部を脱窒槽に返送して脱窒処理を行うと排水を効率よく処理することができる。排気は排気筒７から外部へ放出されるが、必要に応じ悪臭対策をするのが好ましい。
【００２６】
硝化処理水は、沈殿槽８を備えた全酸化槽９へ導入される。全酸化槽では曝気が行われ、硝化処理水を好気条件下に処理する。硝化槽にスクリーン（図示せず）を設けると微生物固定化ゲル担体の流出を防ぐことができ好ましい。全酸化槽で処理された酸化処理水は、流出管１０から系外へ抜き出される。処理後の水はそのまま放流してもよいが適宜滅菌処理などをして回収水としてもよい。１１はブロワーが設置された機械室であり、操作パネル１２により設備全体の運転制御がなされる。
【００２７】
以上は原水の導入側から処理槽を嫌気槽（脱窒槽）―好気槽（硝化槽）の順に配列した例であるが、好気槽（硝化槽）―嫌気槽（脱窒槽）の順に配列してもよい。この場合は脱窒菌の生育のために脱窒槽にメタノールなどの有機炭素源を補給する必要がある。脱窒槽の前に嫌気性処理を行うための嫌気濾過装置又は最初沈殿槽を設けると排水中の浮遊物などが除かれるのでさらに効果的である。処理槽がＢＯＤ処理槽であってもよいが、上述と実質的に同じであるので説明は省略する。
【００２８】
本発明における最大の特徴は、全酸化槽の内部に沈殿槽を設けたことにあり、このような構成とすることにより、全酸化槽を有する排水処理装置の設備全体がコンパクトになり、設備投資金額が大幅に削減されるとともに、沈殿槽からの汚泥返送が不要になり、ランニングコストも大幅に減少する。
【００２９】
通常、全酸化槽内に沈殿槽を設置した場合には、沈殿槽が排除する体積分だけ全酸化槽の能力が減少することになるので、沈殿槽廃止の利点を増大するとともに、全酸化槽の能力が減少しないようにすることが重要である。また、全酸化槽内は曝気状態にあり処理液が激しく流動しているので、沈殿槽内部では流れを沈静化することも重要になる。このような点から考えると、全酸化槽内に沈殿槽を設置する場合、従来の構造の沈殿槽をそのまま使用するよりは、従来と全く異なる構造の沈殿槽を開発する方がより好ましい全酸化槽を提供することができる。
【００３０】
先ず、沈殿槽の体積を小さくするためには、沈殿槽の面積および高さを小さくする必要があるが、面積は沈殿操作能力に比例するので原則として小さくすることは困難であるので、高さを小さくすることが解決に繋がる。次に、沈殿槽内部では流れを沈静化するために、全酸化槽との縁を切ることが必要である。
【００３１】
以上の観点から、本発明者らはさらに検討を重ね、全酸化槽内部に設置するための沈殿槽として、回転可能な上下逆コーン形状円盤を備えた沈殿槽が好ましいことを見出した。回転可能な上下逆コーン形状円盤は図２に示すように、コーン形状の２つの円盤を底部で接合させたような形状である。
【００３２】
沈殿槽内に、このような上下逆コーン形状円盤を備えることにより、下方からの上昇液流や曝気の動きを止めると共に、それらをスムーズに上方に逃がしてやることが可能となる。下側の円盤は、上昇してくる液流や曝気をスムーズに上方に逃がす機能があり、上側の円盤は、スラッジがスムーズに流れ落ちるようにする機能を果たす。また、沈殿槽の下部には、処理液の沈静化を達成するために遮蔽板を取り付けることが好ましい。
【００３３】
改良された全酸化槽について、図によりさらに具体的に説明する。図２は改良された全酸化槽の概略図であり、２０は改良された全酸化槽、２１は処理水流入管、２２は散気装置、２３は全酸化槽内に設置された沈殿槽である。沈殿槽を全酸化槽に固定するためのブラケットなどは図示省略している。
【００３４】
２４は上下逆コーン形状円盤であり、上に頂点を有する円錐状円盤と、下に頂点を有する円錐状円盤とが底部で接合されたような構造のものであり、回転可能に構成されている。２５はコーン形状円盤を回転させるための駆動機である。
【００３５】
円盤の回転速度は、頂角の角度にもよるが、遠心力により円盤上に堆積した汚泥の流下の程度で決めればよく、通常５〜６０ｒｐｍ程度で実施される。２６は直胴折り返しであり、処理水はこの上部円盤と折り返しとの間隙を通って沈殿槽内部へ流入し、２７の流出管から系外へ抜き出される。２８は全酸化槽の液面である。
【００３６】
上に頂点を有する上部円錐状円盤の頂角は、汚泥排出の点から１０〜３０度、下に頂点を有する下部円錐状円盤の頂角は、液の上昇流れをスムーズにする観点から５〜１０度とするのが好ましい。処理後水は、水面部に設置した流出管から系外へ抜き出され、スラッジは上部円錐状円盤に沿って、全酸化槽内に落下して行く。この間隙は処理水の性状や処理速度に関係して一概に決めることはできないが、通常３０〜１００ｍｍである。円盤の径は直胴部の径より大きくする必要が有り、直胴部の径の１．１〜１．２倍で実施される。
【００３７】
槽内での液の流れの影響や曝気エヤーの影響を受けると、汚泥分離装置内での液流が乱れることになるので、直胴部の下部に折り返しをつけて、全酸化槽内での液の流れの影響を受けないようにすることが好ましい。沈殿槽全体が揺れると汚泥分離に悪影響が出るので、揺れないように設備の大きさに合わせて適当な肉厚の部材を使用して直胴部や円盤の強度を保つのが好ましい。
【００３８】
図３は改良された全酸化槽の別の態様を示す概略図である。処理水流入管２９から流入した処理水は改良された全酸化槽３０に流入する。全酸化槽の処理水は、沈殿槽への流入管３１から導入口３２を通り、沈殿槽３４へ流入する。導入口は、槽壁面に多数設けるのが好ましい。
【００３９】
処理水は沈殿槽で上澄水と汚泥含有液とに分離され、上澄水は流出ポンプ３６により、流出管３７から系外へ排出される。３５は上澄水流出部である。一方、汚泥含有液は、汚泥排出ポンプ３８により、汚泥排出管３９〜４０から排出される。図３において、４１は全酸化槽の液面、３３はレーキサポート、４２はレーキ、４３は散気装置である。
【００４０】
本発明において、改良された全酸化槽を用いて排水処理を行なうと、沈殿槽からの汚泥返送が不要になり、コンパクトで効率よく排水処理を実施することができる。この理由を明確に説明することはできないが、改良された全酸化槽では汚泥の性状が汚泥分離の容易な方向に変化することと、一般に全酸化槽は設置面積が大きいので、沈殿槽の占める設置面積が全酸化槽に比べて比較的小さく、沈殿槽を設置するデメリットが小さいことが考えられる。以下、実施例によって本発明をさらに具体的に説明する。
【００４１】
実施例１
厚さ４ｍｍの耐腐食性鋼で２０ｍ３の脱窒槽、２４ｍ３の硝化槽、４０ｍ３の全酸化槽を作製し、排水処理装置を構成した。全酸化槽内には、直胴部の直径が約３ｍの沈殿槽を設置し、面積負荷が９ｍ３／日・ｍ２となるように運転した。沈殿槽には、頂角３０度の上部円錐状円盤、および頂角１０度の下部円錐状円盤からなる直径３．４ｍの上下逆コーン形状円盤を設け、１０ｒｐｍで回転させた。
【００４２】
図１のフローに従ってＢＯＤ約８００ｍｇ／Ｌ、総窒素約１００ｍｇ／Ｌの排水を６０ｍ３／日で３ケ月連続処理したところ、処理済水のＢＯＤは５０ｍｇ／Ｌ以下、ＳＳは２０〜４０ｍｇ／Ｌと安定していた。また、処理水は上部円盤と折り返しとの間隙から沈殿槽内部に流入し、処理後水は液面レベルと同じ位置に設置された流出管より系外へ流出させたが、汚泥の分離は良好であった。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明の全酸化槽を用いた排水処理装置は、排水処理装置のコンパクト化、小型化を可能にするものであり、設備投資金額の大幅な削減が可能になる。また、本発明の排水処理方法によれば、沈殿槽からの汚泥返送が不要になることでランニングコストを大幅に減少させることができる。さらに、排水が油脂を含む場合、酵素を添加することで微生物固定化ゲル担体の能力を低下させることなく効率よく排水処理を実施することができるので産業上の有用性が大きい。
【００４４】
本発明の排水処理装置は、既存の排水処理設備を改造して処理能力を増強させる場合に大きな威力を発揮する。つまり処理流量が増加する場合は沈殿槽の増強が必要になり、一般に設置場所の不足や費用の面から沈殿槽の増設が困難な場合が多いが、本発明の排水処理装置では、処理流量が多少増加しても、沈殿槽を増設せずに対応することができる。
【００４５】
本発明の排水処理装置は、設備コストが安く、設備設置面積が小さく、汚泥処理が不要であるので、排水が５０ｍ3／日以下の少量の工場排水や、レストラン、うどん店などの小型事業者の排水処理に好ましく適用され、専任の運転管理者が不要である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の排水処理装置を脱窒槽−硝化槽−全酸化槽の順に配列した全体概略図である。
【図２】本発明の改良された全酸化槽の概略図である。
【図３】本発明の改良された別の全酸化槽の概略図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  原水流入管
２  脱窒槽
３  攪拌装置
４  酵素添加装置
５  硝化槽
６  散気装置
７  排気筒
８  沈殿槽
９  全酸化槽
１０  流出管
１１  機械室
１２  操作パネル
２０  全酸化槽
２１  処理水流入管
２２  散気装置
２３  沈殿槽
２４  上下逆コーン形状円盤
２５  駆動機
２６  直胴折り返し
２７  流出管
２８  全酸化槽液面
２９  処理水流入管
３０  全酸化槽
３１  流入管
３２  導入口
３３  レーキサポート
３４  沈殿槽
３５  上澄水流出部
３６  流出ポンプ
３７  流出管
３８  汚泥排出ポンプ
３９  汚泥排出管
４０  汚泥排出管
４１  全酸化槽の液面
４２  レーキ
４３  散気装置
【図１】
2008110333.tif 000003
【図２】
2008110333.tif 000004
【図３】
2008110333.tif 000005