(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排水を連続式生物処理槽に連続的に流入させながら、前記排水をグラニュール汚泥及び浮遊汚泥を含む生物汚泥により生物処理した後、生物処理液から前記生物汚泥を固液分離手段により分離する連続式生物処理工程と、
前記連続式生物処理工程で固液分離された前記生物汚泥に遠心力を作用させ、前記浮遊汚泥より前記グラニュール汚泥を多く含む第１画分と、前記グラニュール汚泥より前記浮遊汚泥を多く含む第２画分とに分離する遠心分離工程と、
前記遠心分離工程で分離された前記第１画分を前記連続式生物処理槽に供給する汚泥供給工程と、を備え、
前記グラニュール汚泥は２００μｍ以上の粒径を有し、前記浮遊汚泥は２００μｍ未満の粒径を有し、
前記遠心分離工程で分離される前記第１画分に対して、２００μｍ以上の粒径を有するグラニュール汚泥の割合は３０％以上であることを特徴とする排水処理方法。
【請求項２】
前記連続式生物処理工程で固液分離された前記生物汚泥の一部を前記連続式生物処理槽に返送する汚泥返送工程と、
前記連続式生物処理工程で固液分離された前記生物汚泥の残部を余剰汚泥として排出する余剰汚泥排出工程と、を備え、
前記遠心分離工程では、前記余剰汚泥排出工程で排出された前記余剰汚泥を遠心分離して、前記第１画分と、前記第２画分とに分離することを特徴とする請求項１記載の排水処理方法。
【請求項３】
排水を連続的に流入させながら、前記排水をグラニュール汚泥及び浮遊汚泥を含む生物汚泥により生物処理する連続式生物処理槽と、生物処理液から前記生物汚泥を固液分離する固液分離手段と、を備える連続式生物処理装置と、
前記連続式生物処理装置で固液分離された前記生物汚泥に遠心力を作用させ、前記浮遊汚泥より前記グラニュール汚泥を多く含む第１画分と、前記グラニュール汚泥より前記浮遊汚泥を多く含む第２画分とに分離する遠心分離手段と、
前記遠心分離手段で分離された前記第１画分を前記連続式生物処理槽に供給する汚泥供給手段と、を備え、
前記グラニュール汚泥は２００μｍ以上の粒径を有し、前記浮遊汚泥は２００μｍ未満の粒径を有し、
前記遠心分離手段で分離される前記第１画分に対して、２００μｍ以上の粒径を有するグラニュール汚泥の割合は３０％以上であ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の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機物等を含有する排水を生物学的に処理する方法として、フロック（浮遊汚泥）と呼ばれる微生物の集合体を利用した活性汚泥法が用いられてきた。しかし、活性汚泥法では、沈殿池でフロックと処理水とに分離する際、浮遊汚泥であるフロックは沈降速度が遅いため、沈殿池の表面積を非常に大きくしなければならないという問題点を有する場合がある。また、活性汚泥法の処理速度は、槽内の汚泥濃度に依存しており、汚泥濃度を高めることで処理速度を増加させることができるが、汚泥濃度は１５００ｍｇ／Ｌから、高くても５０００ｍｇ／Ｌ程度であり、それ以上に増加させようとすると、沈殿池での固液分離が困難となり、処理を維持することができなくなる場合がある。したがって、従来の活性汚泥法の槽容積当たりのＢＯＤ処理速度は、０．２〜０．８ｋｇ／ｍ３／ｄａｙ程度である。
【０００３】
嫌気性生物処理では、グラニュールと呼ばれる微生物が緻密に集合し粒状となった集合体（粒状の生物汚泥）を活用することが一般的である。グラニュールは非常に沈降速度が速く、微生物が緻密に集合しているため、処理槽内の汚泥濃度を高くすることができ、排水の高速処理を実現することが可能である。しかし、嫌気性生物処理は、好気性処理（活性汚泥法）に比べて処理対象の排水種が限られていることや、処理水温を３０〜３５℃に維持する必要がある等の問題点を有する場合がある。また、嫌気性生物処理単独では、処理水の水質が悪く、河川等へ放流する場合には、別途活性汚泥法等の好気性処理を実施することが必要となる場合もある。
【０００４】
近年、排水を間欠的に反応槽に流入させる半回分式処理装置を用いて処理を行い、さらに生物汚泥の沈降時間を短縮することで、嫌気性生物汚泥に限られず、好気性生物汚泥でもグラニュール化した生物汚泥（以下、グラニュール汚泥と称する場合がある）を形成できることが明らかとなってきた（例えば、特許文献１〜４参照）。なお、半回分式処理装置では、一般的に、１つの反応槽で（１）排水の流入、（２）排水の生物処理、（３）生物汚泥の沈降、（４）処理水の排出といった４つの工程を経ることによって処理が行われる。
【０００５】
上記のように、生物汚泥をグラニュール化させることで、高速処理を達成できるが、半回分式処理装置を例えば下水処理のような大規模排水処理設備に用いる場合には、巨大な排水貯留槽を設置しなければならない場合がある。
【０００６】
そこで、排水を連続的に流入させて処理する連続式生物処理槽と、好気性グラニュール汚泥を生成する半回分式生物処理槽とを備え、半回分式生物処理槽から好気性グラニュール汚泥を連続式生物処理槽に供給することで、連続式生物処理槽内の生物汚泥をグラニュール化する処理装置が提案されている（例えば、特許文献５及び６参照）。特許文献５及び６の装置によれば、沈殿池や反応槽を小型化でき、また、原水濃度にもよるが槽容積あたりのＢＯＤ処理速度を０．４〜１．６ｋｇ／ｍ３／ｄａｙにすることが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２００４／０２４６３８号公報
【特許文献２】特開２００８−２１２８７８号公報
【特許文献３】特開２００９−１８２６３号公報
【特許文献４】特開２００９−１８２６４号公報
【特許文献５】特開２００７−１３６３６７号公報
【特許文献６】特開２００８−２８４４２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献５及び６の処理装置においても、生物処理速度、生物汚泥の沈降性、生物処理の安定性等の更なる向上が求められており、これらの特性を向上させるには、連続式生物処理槽内の生物汚泥のうちグラニュール汚泥の割合をさらに高める必要がある。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、排水を連続式生物処理槽に連続的に流入させながら、前記排水を生物汚泥により生物処理する排水処理において、連続式生物処理槽内の生物汚泥のうちグラニュール汚泥の割合を向上させることが可能な排水処理方法及び排水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】
【００１０】
本発明の排水処理方法は、排水を連続式生物処理槽に連続的に流入させながら、前記排水をグラニュール汚泥及び浮遊汚泥を含む生物汚泥により生物処理した後、生物処理液から前記生物汚泥を固液分離手段により分離する連続式生物処理工程と、前記連続式生物処理工程で固液分離された前記生物汚泥に遠心力を作用させ、前記浮遊汚泥より前記グラニュール汚泥を多く含む第１画分と、前記グラニュール汚泥より前記浮遊汚泥を多く含む第２画分とに分離する遠心分離工程と、前記遠心分離工程で分離された前記第１画分を前記連続式生物処理槽に供給する汚泥供給工程と、を備え、前記グラニュール汚泥は２００μｍ以上の粒径を有し、前記浮遊汚泥は２００μｍ未満の粒径を有し、前記遠心分離工程で分離される前記第１画分に対して、２００μｍ以上の粒径を有するグラニュール汚泥の割合は３０％以上である。
【００１１】
また、前記排水処理方法において、前記連続式生物処理工程で固液分離された前記生物汚泥の一部を前記連続式生物処理槽に返送する汚泥返送工程と、前記連続式生物処理工程で固液分離された前記生物汚泥の残部を余剰汚泥として排出する余剰汚泥排出工程と、を備え、前記遠心分離工程では、前記余剰汚泥排出工程で排出された前記余剰汚泥を遠心分離して、前記第１画分と、前記第２画分とに分離することが好ましい。
【００１２】
また、本発明の排水処理装置は、排水を連続的に流入させながら、前記排水をグラニュール汚泥及び浮遊汚泥を含む生物汚泥により生物処理する連続式生物処理槽と、生物処理液から前記生物汚泥を固液分離する固液分離手段と、を備える連続式生物処理装置と、前記連続式生物処理装置で固液分離された前記生物汚泥に遠心力を作用させ、前記浮遊汚泥より前記グラニュール汚泥を多く含む第１画分と、前記グラニュール汚泥より前記浮遊汚泥を多く含む第２画分とに分離する遠心分離手段と、前記遠心分離手段で分離された前記第１画分を前記連続式生物処理槽に供給する汚泥供給手段と、を備え、前記グラニュール汚泥は２００μｍ以上の粒径を有し、前記浮遊汚泥は２００μｍ未満の粒径を有し、前記遠心分離手段で分離される前記第１画分に対して、２００μｍ以上の粒径を有するグラニュール汚泥の割合は３０％以上である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、排水を連続式生物処理槽に連続的に流入させながら、前記排水を生物汚泥により生物処理する排水処理において、連続式生物処理槽内の生物汚泥のうちグラニュール汚泥の割合を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【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。
【図２】図１の排水処理装置で用いられる半回分式生物処理槽の構成の一例を示す模式図である。
【図３】本実施形態に係る排水処理装置の構成の他の一例を示す模式図である。
【図４】本実施形態に係る排水処理装置の構成の他の一例を示す模式図である。
【図５】図４に示す排水処理装置に用いられる半回分式生物処理槽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】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、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。
【００１６】
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、連続式生物処理槽１０及び固液分離槽１４を備える連続式生物処理装置、半回分式生物処理槽１２、排水貯留槽１６、液体サイクロン１８を備えている。本明細書において、「連続式」とは、回分式に対する方式であり、半回分式のように、排水の流入、生物処理、汚泥の沈降、処理水の排出を一つの反応槽にて繰り返し行う半回分式処理と区別されるものである。また、本実施形態において、連続式は、連続して反応槽に排水を投入して運転する方式に限定されるものではなく、ダイヤフラムポンプ等の往復運動のような原理を利用したポンプにより、反応槽に排水を供給して運転する方式等であってもよいし、反応槽の前段に原水槽を設置し、その原水槽の水位に応じてポンプの稼動−停止を制御（水位が高い場合にはポンプを稼動、水位が低い場合にはポンプを停止）して、反応槽に排水を供給する模擬連続通水方式等であってもよい。
【００１７】
図１に示す排水処理装置１は、排水流入ライン２０ａ，２０ｂ，２０ｃ、処理水排出ライン２２ａ，２２ｂ、汚泥供給ライン２４、汚泥排出ライン２６ａ，２６ｂ、生物汚泥排出ライン２８を備えている。また、図１に示す排水処理装置１は、第１排水流入ポンプ３０、第２排水流入ポンプ３２、処理水排出ポンプ３４、汚泥排出ポンプ３６、汚泥供給ポンプ３８を備えている。第１排水流入ポンプ３０は排水流入ライン２０ａに設置され、第２排水流入ポンプ３２は排水流入ライン２０ｂに設置され、処理水排出ポンプ３４は処理水排出ライン２２ｂに設置され、汚泥排出ポンプ３６は生物汚泥排出ライン２８に設置され、汚泥供給ポンプ３８は汚泥供給ライン２４に設置されている。また、汚泥排出ライン２６ｂにはバルブ４０が設けられている。
【００１８】
排水流入ライン２０ａの一端は排水貯留槽１６の排水出口に接続され、他端は連続式生物処理槽１０の排水入口に接続されている。また、排水流入ライン２０ｂの一端は排水貯留槽１６の排水出口に接続され、他端は半回分式生物処理槽１２の排水入口に接続されている。また、排水流入ライン２０ｃの一端は連続式生物処理槽１０の排水出口に接続され、他端は固液分離槽１４の排水入口に接続されている。処理水排出ライン２２ａは固液分離槽１４の処理水出口に接続されている。汚泥排出ライン２６ａの一端は固液分離槽１４の汚泥出口に接続され、他端は液体サイクロン１８の汚泥入口に接続されている。汚泥供給ライン２４の一端は液体サイクロン１８の汚泥出口に接続され、他端は連続式生物処理槽１０の汚泥入口に接続されている。汚泥排出ライン２６ｂは汚泥排出ライン２６ａに接続されている。生物汚泥排出ライン２８の一端は半回分式生物処理槽１２の汚泥出口に接続され、他端は連続式生物処理槽１０の汚泥供給口に接続されている。処理水排出ライン２２ｂの一端は半回分式生物処理槽１２の処理水出口に接続され、他端は連続式生物処理槽１０の処理水入口に接続されている。
【００１９】
図２は、図１の排水処理装置で用いられる半回分式生物処理槽の構成の一例を示す模式図である。図２に示す半回分式生物処理槽１２では、（１）排水の流入、（２）生物汚泥による排水の生物処理、（３）生物汚泥の沈降、（４）処理水の排出といった４つの工程を繰り返すことでグラニュール汚泥が形成される。図２に示す半回分式生物処理槽１２は、撹拌装置４８、エアポンプ５０、散気装置５２を備えている。散気装置５２はエアポンプ５０に接続されており、エアポンプ５０から供給される空気が散気装置５２を通して槽内に供給される。また、撹拌装置４８は、モータの駆動により、モータに取り付けられたシャフトが回転し、シャフトの回転と共にシャフトの先端に取り付けられた撹拌羽根が回転する構造となっている。なお、撹拌装置４８は上記構成に制限されるものではない。半回分式生物処理槽１２には、排水入口１２ａ、処理水出口１２ｂが設けられ、排水入口１２ａには排水流入ライン２０ｂが接続され、処理水出口１２ｂには処理水排出ライン２２ｂが接続されている。また、半回分式生物処理槽１２には、汚泥出口１２ｃが設けられ、生物汚泥排出ライン２８が接続されている。
【００２０】
図２に示す排水流入ライン２０ｂ及び第２排水流入ポンプ３２は、排水を半回分式生物処理槽１２に間欠的に供給する半回分式側排水供給装置として機能する。本実施形態では、第２排水流入ポンプ３２の稼働・停止により、排水の間欠供給が行われるが、例えば、排水流入ライン２０ｂにバルブ等を設置して、バルブの開閉により排水の間欠供給を行っても良い。
【００２１】
図２に示す処理水排出ライン２２ｂ及び処理水排出ポンプ３４は、処理水を連続式生物処理槽１０に供給する処理水供給装置として機能する。なお、適宜処理水排出ライン２２ｂにバルブ等を設置してもよい。本実施形態では、処理水排出ライン２２ｂが連続式生物処理槽１０に接続される構成となっているが、これに制限されず、固液分離槽１４や、処理水排出ライン２２ａに接続される構成としてもよい
【００２２】
図２に示す生物汚泥排出ライン２８及び汚泥排出ポンプ３６は、グラニュール汚泥を連続式生物処理槽１０に供給する汚泥供給装置として機能する。なお、適宜生物汚泥排出ライン２８にバルブ等を設置してもよい。
【００２３】
図１に示す排水流入ライン２０ａ及び第１排水流入ポンプ３０は、排水を連続式生物処理槽１０に供給する連続式側排水供給装置として機能する。
【００２４】
図１に示す連続式生物処理槽１０は、例えば、散気装置等によって排水を曝気する好気条件下で、且つ槽内の浮遊汚泥及びグラニュール汚泥を含む生物汚泥の存在下で、連続的に流入する排水を生物処理する（例えば、排水中の有機物を二酸化炭素にまで酸化処理する）ものである。
【００２５】
図１に示す固液分離槽１４は、生物汚泥を含む水（生物処理液）から生物汚泥と処理水とに分離するための分離装置であり、例えば、沈降分離、加圧浮上、濾過、膜分離等の分離装置が挙げられる。
【００２６】
図１に示す液体サイクロン１８は、下方に向かうに従って、徐々に縮径する円筒形状となっており、液体サイクロン１８の上端には、汚泥排出ライン２６ｃが接続され、下端には汚泥供給ライン２４が接続されている。
【００２７】
図１に示す液体サイクロン１８は、浮遊汚泥及びグラニュール汚泥を含む生物汚泥に遠心力を作用させ、浮遊汚泥よりグラニュール汚泥を多く含む第１画分と、グラニュール汚泥より浮遊汚泥を多く含む第２画分とに分離する遠心分離装置である。本実施形態では、液体サイクロン１８に限定されるものではなく、浮遊汚泥及びグラニュール汚泥を含む生物汚泥に遠心力を作用させ、該生物汚泥からグラニュール汚泥を分離濃縮することが可能な装置であればよく、例えば、分離板式デカンタ、直胴型、横型、スクリーンボール型等の遠心分離装置でもよい。
【００２８】
図１に示す汚泥供給ライン２４及び汚泥供給ポンプ３８は、液体サイクロン１８によって分離された第１画分を連続式生物処理槽１０に供給する汚泥供給装置として機能する。なお、適宜汚泥供給ライン２４にバルブ等を設置してもよい。
【００２９】
本実施形態では、例えば、ラインを通る排水や汚泥等を重力や押し出し流れで送液することが可能な装置構成、配管構成であれば、前述の各ポンプを必ずしも設置する必要はない。
【００３０】
本実施形態の排水処理装置１の動作の一例について説明する。
【００３１】
図１に示す排水貯留槽１６内には、処理対象となる排水が貯留されている。処理対象となる排水は、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、河川水等の排水が挙げられる。また、排水中には、一般的に生物分解性の有機物等が含まれている。なお、排水中に生物難分解性の有機物が含まれている場合には、予め浮上分離、凝集加圧浮上装置、吸着装置等の物理化学的処理を施し、除去することが望ましい。
【００３２】
まず、第１排水流入ポンプ３０を稼働させ、排水貯留槽１６内の処理対象排水を排水流入ライン２０ａから連続式生物処理槽１０に供給する。また、汚泥排出ポンプ３６を稼働させ、半回分式生物処理槽１２内で形成されたグラニュール汚泥を生物汚泥排出ライン２８から連続式生物処理槽１０に供給する。なお、半回分式生物処理槽１２によるグラニュール汚泥の形成については後述する。連続式生物処理槽１０では、槽内の浮遊汚泥及びグラニュール汚泥を含む生物汚泥により、好気条件下で、排水の生物処理を実施する。ここで、グラニュール汚泥とは、自己造粒が進んだ汚泥のことであり、例えば汚泥の平均粒径が２００μｍ以上、もしくは沈降性指標であるＳＶＩ５が８０ｍＬ／ｇ以下の生物汚泥のことである。また、浮遊汚泥とは、自己造粒の進んでいない通常の汚泥のことであり、例えば、汚泥の平均粒径が２００μｍ未満、もしくは沈降性指標であるＳＶＩ５が１５０ｍＬ／ｇ以上の生物汚泥のことである。
【００３３】
連続式生物処理槽１０で処理された生物処理液を排水流入ライン２０ｃから固液分離槽１４に供給して、生物処理液から生物汚泥を分離する。固液分離槽１４で分離された生物汚泥を汚泥排出ライン２６ａから液体サイクロン１８に供給する。液体サイクロン１８は、旋回流によって、生物汚泥に遠心力を作用させ、浮遊汚泥よりグラニュール汚泥を多く含む第１画分（グラニュール濃縮汚泥）と、グラニュール汚泥より浮遊汚泥を多く含む第２画分（グラニュール希薄汚泥）とに分離する。第１画分は、液体サイクロン１８内を旋回しながら、下方に移動し、汚泥供給ライン２４から排出され、汚泥供給ポンプ３８により、連続式生物処理槽１０に供給される。また、第２画分は、液体サイクロン１８の上部よりオーバーフローして汚泥排出ライン２６ｃから系外へ排出される。固液分離槽１４内の処理水は処理水排出ライン２２ａから系外へ排出される。なお、汚泥排出ライン２６ｂに設けられたバルブ４０を開放して、汚泥排出ライン２６ａを通る生物汚泥の一部を、汚泥排出ライン２６ｂから系外へ排出させてもよい。
【００３４】
このように、液体サイクロン１８でグラニュール汚泥を濃縮した第１画分を連続式生物処理槽１０に供給することで、固液分離槽１４内のグラニュール汚泥を有効に利用し、連続式生物処理槽１０内のグラニュール汚泥濃度を向上させることが可能となる。そして、本実施形態では、連続式生物処理槽１０内の生物汚泥のうち、例えば２００μｍ以上の粒径を有するグラニュール汚泥の割合を１０％以上、好ましくは３０％以上にして、生物処理を行うことが可能となる。その結果、生物処理速度、生物汚泥の沈降性、生物処理の安定性等を向上させることが可能となる。
【００３５】
以下に、半回分式生物処理槽１２によるグラニュール汚泥の形成方法の一例について説明する。
【００３６】
まず、第２排水流入ポンプ３２を稼働させ、排水貯留槽１６内の排水を排水流入ライン２０ｂから半回分式生物処理槽１２に供給する（（１）排水の流入）。半回分式生物処理槽１２に排水を所定量になるまで導入し、第２排水流入ポンプ３２を停止する。次に、エアポンプ５０を稼働し、散気装置５２から半回分式生物処理槽１２内に空気を導入すると共に、撹拌装置４８を稼働させ、半回分式生物処理槽１２内の排水を撹拌することで、排水の生物処理を行う（（２）排水の生物処理）。
【００３７】
排水の生物処理工程を所定時間実施した後、エアポンプ５０及び撹拌装置４８を停止し、生物処理工程を終了する。生物処理終了後、半回分式生物処理槽１２内の生物汚泥を所定時間沈降させ、半回分式生物処理槽１２内で、生物汚泥と処理水とに分離する（（３）生物汚泥の沈降）。次に  処理水排出ポンプ３４を稼働させ、半回分式生物処理槽１２内の処理水を処理水排出ライン２２ｂから排出させ（（４）処理水の排出）、処理水排出ライン２２ｂから連続式生物処理槽１０に供給する。そして、（１）〜（４）の工程を繰り返すことで、半回分式生物処理槽１２内の生物汚泥がグラニュール化され、グラニュール汚泥が形成される。
【００３８】
そして、汚泥排出ポンプ３６を稼働させ、半回分式生物処理槽１２内で形成されたグラニュール汚泥を生物汚泥排出ライン２８から連続式生物処理槽１０に供給する。なお、半回分式生物処理槽１２からのグラニュール汚泥の供給は、（３）生物汚泥の沈降工程で行ってもよいし、（２）排水の生物処理工程で行ってもよいし、（４）処理水の排出工程で行ってもよい。半回分式生物処理槽１２でグラニュール汚泥が形成されたか否かは、例えば汚泥の沈降性指標であるＳＶＩを測定することにより判断される。具体的には、半回分式生物処理槽１２内の汚泥の沈降性試験によりＳＶＩ値を定期的に測定し、５分沈降後の体積割合から算出されるＳＶＩ５の値が所定値以下（例えば８０ｍＬ／ｇ以下）となった段階で、グラニュール汚泥が形成されたと判断することが可能である。もしくは、半回分式生物処理槽１２内の汚泥の粒径分布を測定し、その平均粒径が所定値以上（例えば２００μｍ以上）となった段階で、グラニュール汚泥が形成されたと判断することが可能である（なお、ＳＶＩ値が低いほど、平均粒径が大きいほど良好なグラニュール汚泥であると判断可能である）。
【００３９】
半回分式生物処理槽１２のＭＬＳＳ濃度は、２０００〜２００００ｍｇ／Ｌの範囲で運転されることが望ましい。また、生物汚泥の健全性（沈降性、活性等）を維持するためには、適切な汚泥負荷に保つことが望ましく、好ましくは０．０５〜０．６０ｋｇＢＯＤ／ＭＬＳＳ／ｄａｙの範囲、より好ましくは０．１〜０．５ｋｇＢＯＤ／ＭＬＳＳ／ｄａｙの範囲に保たれるように、槽内からグラニュール汚泥を引き抜くことが望ましい。
【００４０】
半回分式生物処理槽１２でのグラニュール汚泥の形成においては、沈降時間の管理と１バッチあたりの排水流入率を適切にコントロールすることが望ましい。攪拌（曝気による攪拌を含む）を停止して汚泥を沈降させる沈降時間は水面から目的とする汚泥界面位置までの距離と汚泥の沈降速度とから計算され、例えば、４分／ｍから１５分／ｍの間で設定されることが好ましく、５分／ｍから１０分／ｍの間で設定されることがより好ましい。また、排水流入率（反応時有効容積に対する流入水の割合）は、例えば２０％以上１５０％以下の範囲であることが好ましく、４０％以上１２０％以下の範囲であることがより好ましい。処理対象物質である有機物濃度が非常に高い状態（流入工程の直後、飽食状態）と有機物濃度が非常に低い状態（生物処理工程の終盤、飢餓状態）を汚泥が繰り返し経験することによって、汚泥のグラニュール化が進行すると考えられているため、グラニュール汚泥を形成する観点では排水流入率は出来るだけ高くとった方が良いが、その一方で、排水流入率を高くすればする程、流入ポンプの容量が大きくなりコスト高となる。そのため、グラニュール汚泥の形成及びコスト削減の点で、排水流入率は４０％以上１２０％以下の範囲が好ましい。
【００４１】
半回分式生物処理槽１２内のｐＨは、一般的な生物処理に適する６〜９の範囲に調整することが好ましく、６．５〜７．５の範囲に調整することがより好ましい。ｐＨ値が前記範囲外となる場合は酸、アルカリを利用してｐＨ調整を実施することが好ましい。半回分式生物処理槽１２においてｐＨ調整を実施する場合、ｐＨ値を適切に測定する点で、半回分式生物処理槽１２が撹拌されていない状態より、撹拌されている状態でｐＨ調整を実施することが望ましい。半回分式生物処理槽１２内の溶存酸素（ＤＯ）は、一般的な生物処理に適する０．５ｍｇ／Ｌ以上とすることが好ましく、１ｍｇ／Ｌ以上とすることがより好ましい。
【００４２】
本実施形態では、（１）排水の流入、（２）排水の生物処理、（３）生物汚泥の沈降、（４）処理水の排出を繰り返し行って、グラニュール汚泥を形成する半回分式生物処理槽１２を用いているが、必ずしも当該半回分式生物処理槽１２を用いる必要はない。半回分式生物処理槽１２以外にも、グラニュール汚泥を形成することが可能な装置（グラニュール汚泥形成装置）であればよい。このような装置としては、例えば、特開２０１１−５６３８３号公報に記載されているように、硝化部、脱窒部（第１脱窒部や第２脱窒部）、必要に応じて設けられる酸化部等から構成される装置であって、脱窒部に添加する水素供与体の添加を制御することによりグラニュールを形成させる装置等が挙げられる。また、水素供与体の添加を制御することによりグラニュールを形成する装置としては、その他に、例えば、特開２０１０−２９７４９号公報、特開２０１０−１２４０４号公報等に記載の装置等が挙げられる。これらの装置は、排水の連続処理でグラニュールの形成を可能とするものであるため、連続式生物処理槽１０に適用して、連続式生物処理槽１０でグラニュールを形成してもよい。また、グラニュールを形成するその他の方法としては、嫌気グラニュールを投入する方法等が挙げられる。
【００４３】
また、本実施形態の排水処理装置１では、例えば、半回分式生物処理槽１２のようなグラニュール汚泥形成装置を備えているが、必ずしもグラニュール汚泥形成装置を備える必要はない。例えば、別系統の排水処理システムにおいて、グラニュール汚泥が形成されている場合には、そのグラニュール汚泥を、排水処理の立ち上げ時に予め連続式生物処理槽１０に投入しておいてもよいし、或いは、別系統の排水処理システムで形成されたグラニュール汚泥が継続的に連続式生物処理槽１０に供給されるように、生物汚泥供給装置（生物汚泥排出ライン２８）を設置してもよい。
【００４４】
連続式生物処理槽１０では、有機物等を処理対象とした標準活性汚泥法により生物処理を行う形態を例に説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、Ａ２Ｏ（Ａｎａｅｒｏｂｉｃ−Ａｎｏｘｉｃ−Ｏｘｉｃ  Ｐｒｏｃｅｓｓ）やＡＯ（Ａｎａｅｒｏｂｉｃ−Ｏｘｉｃ  Ｐｒｏｃｅｓｓ）等の栄養塩除去型システム（無酸素処理槽や嫌気処理槽を設置するシステム）、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システムにより生物処理を行う装置であってもよい。また、ポリウレタン、プラスチック、樹脂等の担体の存在下で、生物処理を行う装置であってもよい。
【００４５】
連続式生物処理槽１０は、例えば槽内の汚泥濃度が１０００〜２００００ｍｇ／Ｌの範囲で運転されることが望ましい。また、生物汚泥の健全性（沈降性、活性等）を維持するために、汚泥負荷は、０．０５〜０．６ｋｇＢＯＤ／ＭＬＳＳ／ｄａｙの範囲にすることが好ましく、０．１〜０．５ｋｇＢＯＤ／ＭＬＳＳ／ｄａｙの範囲にすることがより好ましい。
【００４６】
連続式生物処理槽１０内のｐＨは、一般的な生物処理に適する６〜９の範囲に調整することが好ましく、６．５〜７．５の範囲に調整することがより好ましい。また、連続式生物処理槽１０内の溶存酸素（ＤＯ）は、一般的な生物処理に適する０．５ｍｇ／Ｌ以上とすることが好ましく、１ｍｇ／Ｌ以上とすることがより好ましい。
【００４７】
本実施形態の連続式生物処理装置は、生物処理と固液分離を別々の槽で行う形態であるが、これに制限されるものではなく、例えば、生物処理と固液分離を１つの槽で行う浸漬型膜分離装置であってもよい。浸漬型膜分離装置は、例えば、連続式生物処理槽と、連続式生物処理槽内に設置される固液分離手段としての浸漬膜モジュールとから構成される。
【００４８】
液体サイクロン１８により分離される第１画分（グラニュール濃縮汚泥）に対するグラニュール汚泥の割合は、第１画分に対する浮遊汚泥の割合より高ければ特に制限されるものではないが、第１画分（グラニュール濃縮汚泥）に対するグラニュール汚泥の割合は１０％以上であることが好ましく、３０％以上であることがより好ましい。グラニュール汚泥の割合はレーザー式粒度分布計等により測定される。
【００４９】
図３は、本実施形態に係る排水処理装置の構成の他の一例を示す模式図である。図３の排水処理装置２において、図１に示す排水処理装置１と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。図３に示す排水処理装置２は、汚泥返送ライン１９、余剰汚泥排出ライン２１ａ，２１ｂを備えている。汚泥返送ライン１９の一端は固液分離槽１４に接続され、他端は連続式生物処理槽１０に接続されている。また、余剰汚泥排出ライン２１ａの一端は汚泥返送ライン１９に接続され、他端は液体サイクロン１８に接続されている。また、余剰汚泥排出ライン２１ｂは、余剰汚泥排出ライン２１ａに接続されている。図３に示す排水処理装置２では、汚泥供給ライン２４の一端が液体サイクロン１８に接続され、他端は汚泥返送ライン１９に接続されている。
【００５０】
図３に示す排水処理装置２では、固液分離槽１４で固液分離された生物汚泥の一部が汚泥返送ライン１９を通して連続式生物処理槽１０に返送される。また、生物汚泥の残部は余剰汚泥として、余剰汚泥排出ライン２１ａから液体サイクロン１８に供給され、遠心力の作用により、上記第１画分（グラニュール濃縮汚泥）と上記第２画分（グラニュール希薄汚泥）とに分離される。第１画分は汚泥供給ライン２４、汚泥返送ライン１９を介して連続式生物処理槽１０に供給され、第２画分は汚泥排出ライン２６ｃから系外へ排出される。なお、余剰汚泥排出ライン２１ｂに設けられたバルブ４０を開放して、余剰汚泥排出ライン２１ａを通る余剰汚泥の一部を余剰汚泥排出ライン２１ｂから系外へ排出してもよい。
【００５１】
図３に示す排水処理装置２でも、液体サイクロン１８でグラニュール汚泥を濃縮した第１画分を連続式生物処理槽１０に供給しているため、固液分離槽１４内のグラニュール汚泥を有効に利用し、連続式生物処理槽１０内のグラニュール汚泥濃度を向上させることが可能となる。
【００５２】
図４は、本実施形態に係る排水処理装置の構成の他の一例を示す模式図である。図４の排水処理装置３において、図１に示す排水処理装置１と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。図４に示す排水処理装置３では、排水流入ライン２０ａに排水流入ポンプ３１及びバルブ４４が設けられ、排水流入ライン２０ｂには、バルブ４６が設けられている。そして、排水流入ライン２０ｂの一端は、排水流入ポンプ３１とバルブ４４の間の排水流入ライン２０ａに接続され、他端は半回分式生物処理槽１５の排水入口に接続されている。また、図４に示す排水処理装置３は、半回分式生物処理槽１５から排出される処理水及びグラニュール汚泥を連続式生物処理槽１０に排出する汚泥処理水排出ライン５８を備えている。汚泥処理水排出ライン５８には、バルブ６０が設けられている。
【００５３】
図５は、図４に示す排水処理装置に用いられる半回分式生物処理槽の構成の一例を示す模式図である。図５に示す半回分式生物処理槽１５において、図２に示す半回分式生物処理槽１２と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。図５に示す半回分式生物処理槽１５では、処理水及びグラニュール汚泥を排出する汚泥処理水出口１２ｄが設けられ、汚泥処理水出口１２ｄに、汚泥処理水排出ライン５８の一端が接続されている。汚泥処理水排出ライン５８の他端は、連続式生物処理槽１０に接続されている。図５に示す半回分式生物処理槽１５では、排水が流入する排水入口１２ａは、汚泥処理水出口１２ｄより低い位置に設けられている。
【００５４】
図５に示す半回分式生物処理槽１５では、排水の流入と処理水の排出が同時に行われる。すなわち、排水の流入及び処理水の排出、処理対象物質の生物処理、生物汚泥の沈降といった工程が繰り返し行われる。図５に示す半回分式生物処理槽１５の動作の一例については、図４に示す排水処理装置２の動作と共に、以下に説明する。
【００５５】
まず、排水流入ポンプ３１を稼働させると共に、バルブ４４を開放し、排水貯留槽１６内の処理対象排水を排水流入ライン２０ａから連続式生物処理槽１０に連続的に供給する。連続式生物処理槽１０において排水の生物処理を実施した後、処理水を排水流入ライン２０ｃから固液分離槽１４に供給する。そして、半回分式生物処理槽１５を稼働させる場合には、バルブ４６及びバルブ６０を開放し、排水を排水流入ライン２０ｂから半回分式生物処理槽１５に供給すると共に、半回分式生物処理槽１５内の処理水及びグラニュール汚泥を汚泥処理水排出ライン５８から連続式生物処理槽１０に供給する（排水の流入／処理水の排出）。この際、撹拌装置４８を稼働させることで、半回分式生物処理槽１５内のグラニュール汚泥を効率的に汚泥処理水排出ライン５８から連続式生物処理槽１０に供給することが可能となる。そして、バルブ４６及びバルブ６０を閉じ、撹拌装置４８を稼働させたまま、エアポンプ５０を稼働させ、半回分式生物処理槽１５内に空気の供給を開始し、排水の生物処理を行う（生物処理工程）。
【００５６】
所定時間経過後、エアポンプ５０の動作を停止することで空気の供給を停止し、また、撹拌装置４８を停止することで、生物処理を終了する。生物処理終了後、半回分式生物処理槽１５内の生物汚泥を所定時間沈降させ、半回分式生物処理槽１５内で、生物汚泥と処理水とに分離する（生物汚泥の沈降）。そして、再度、排水の流入／処理水の排出工程に移行する。
【００５７】
本実施形態では、半回分式生物処理槽１５に設けられる排水入口１２ａが汚泥処理水出口１２ｄより低い位置に配置されているため、半回分式生物処理槽１５内に流入した排水が生物処理されることなく半回分式生物処理槽１５から排出される（排水のショートカット）ことが抑制される。その結果、半回分式生物処理槽１５で効率的にグラニュール汚泥を形成することが可能となる。また、半回分式生物処理槽１５内の処理水は、流入してくる排水により押し上げられる形で排出されるため、沈降性の低い生物汚泥（グラニュール化していない汚泥等）を積極的に系外に排出することが可能となる。その結果、沈降性の高い生物汚泥が半回分式生物処理槽１５内に残るため、より効率的にグラニュール汚泥を形成することが可能となる。
【実施例】
【００５８】
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。
【００５９】
実施例では  グラニュール汚泥及び浮遊汚泥を投入した連続式生物処理槽を用いて、産業排水を模擬した排水に対して生物処理を行った後、沈殿槽により、生物処理液から生物汚泥を固液分離した。該生物汚泥を液体サイクロン（村田工業株式会社製  Ｔ−８０型）に投入し、遠心分離を行い、液体サイクロンの下部から排出された汚泥（第１画分）及び上部から排出された汚泥（第２画分）を採取した。それぞれの汚泥に対するグラニュール汚泥の割合をレーザー式粒度分布計により測定した。その結果、第１画分においては、２００μｍ以上の粒径を有するグラニュール汚泥は、第１画分の汚泥全量に対して５６％であった。また、第２画分においては、２００μｍ以上の粒径を有するグラニュール汚泥は、第２画分の汚泥全量に対して４％であった。
【００６０】
この結果から、液体サイクロンによって分離された第１画分の汚泥を連続式生物処理槽に供給することで、連続式生物処理槽内の生物汚泥のうちグラニュール汚泥の割合を向上させることが可能であると言える。
【符号の説明】
【００６１】
１〜３  排水処理装置、１０  連続式生物処理槽、１２，１５  半回分式生物処理槽、１２ａ  排水入口、１２ｂ  処理水出口、１２ｃ  汚泥出口、１２ｄ  汚泥処理水出口、１４  固液分離槽、１６  排水貯留槽、１８  液体サイクロン、１９  汚泥返送ライン、２０ａ，２０ｂ，２０ｃ  排水流入ライン、２１ａ，２１ｂ  余剰汚泥排出ライン、２２ａ，２２ｂ  処理水排出ライン、２４  汚泥供給ライン、２６ａ，２６ｂ，２６ｃ  汚泥排出ライン、２８  生物汚泥排出ライン、３０  第１排水流入ポンプ、３１  排水流入ポンプ、３２  第２排水流入ポンプ、３４  処理水排出ポンプ、３６  汚泥排出ポンプ、３８  汚泥供給ポンプ、４０，４４，４６，６０  バルブ、４８  撹拌装置、５０  エアポンプ、５２  散気装置、５８  汚泥処理水排出ライン。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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