(57)【要約】【課題】凝集剤の使用量を多くすることなく、処理水中のＣＯＤ成分およびリン酸を減少させることができる排水処理方法およびそれに用いる排水処理装置を提供する。【解決手段】第１脱窒素槽１、硝化槽２、第２脱窒素槽３、曝気槽４には汚泥微生物を装填し、これらを生物処理槽Ａとしている。第１脱窒素槽１、硝化槽２、第２脱窒素槽３、曝気槽４を原水Ｇが通過することによって、窒素とリンとが除去され混合液として排出される。混合液を固液分離手段である分離槽５に導く。微生物を多く含んだ沈殿物を第１脱窒素槽１に返送する一方、沈殿物の一部は、可溶化手段のひとつであるオゾン処理槽６に導く。分離槽５の下流側に凝集反応槽８および凝集沈殿槽９とを備え、凝集沈殿槽９では生物処理水の無機凝集剤による凝集処理によって生じた凝集物を沈殿させ、この凝集物を矢印ｅで示したように、生物処理槽Ａの第１脱窒素槽１に返送する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機物を含む原水を微生物で処理する生物処理工程と、生物処理工程の混合液を生物処理水と微生物とに固液分離する固液分離工程と、生物処理工程の混合液または固液分離工程で分離した微生物を可溶化する可溶化工程と、可溶化工程で可溶化した可溶化液を生物処理槽に返送する返送工程とを備えた排水処理方法において、生物処理槽に鉄またはアルミニウムの水酸化物を存在させる工程を具備することを特徴とする排水処理方法。
【請求項２】
有機物を含む原水を微生物で処理する生物処理槽と、生物処理槽の混合液を生物処理水と微生物とに固液分離する固液分離手段と、前記混合液または固液分離手段で分離した微生物を可溶化処理する可溶化手段と、可溶化手段で可溶解した可溶化液を生物処理槽に返送する返送手段と、前記生物処理槽へ無機凝集剤を添加する無機凝集剤添加手段とを具備することを特徴とする排水処理装置。
【請求項３】
有機物を含む原水を微生物で処理する生物処理槽と、生物処理槽の混合液を生物処理水と微生物とに固液分離する第１の固液分離手段と、前記混合液または第１の固液分離手段で分離した微生物を可溶化処理する可溶化手段と、可溶化手段で可溶化した可溶化液を生物処理槽に返送する返送手段と、前記生物処理水と無機凝集剤とを反応させる凝集反応槽と、凝集反応槽の反応液を凝集処理水と凝集物とに固液分離する第２の固液分離手段と、凝集物の一部または全部を前記生物処理槽へ送給する凝集物送給手段とを具備することを特徴とする排水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、有機物を含む原水を汚泥微生物などを用いて微生物処理するとともに、汚泥を減少させるのに適した排水処理方法およびそれに用いる排水処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２は、従来の排水処理装置を示したものである。図示した第１脱窒素槽１、硝化槽２、第２脱窒素槽３、曝気槽４には汚泥微生物を装填し、これらを生物処理槽Ａとしている。
図示したように、有機物を含む原水Ｇを、第１脱窒素槽１に導いている。この第１脱窒素槽１では、汚泥に含まれる脱窒素菌によって、窒素酸化物がＮ２に還元される。窒素酸化物が還元された原水Ｇは、硝化槽２に導かれる。
この硝化槽２では汚泥に含まれる硝化菌によって、原水のアンモニア態窒素が窒素酸化物に酸化される。さらに、この硝化槽２には水酸化ナトリウムを添加するようにしている。それは、この硝化槽２では上記アンモニア態窒素の酸化によってｐＨが低下するので、このｐＨの低下を防止するためにアルカリである水酸化ナトリウムを添加するのである。
【０００３】
また、上記硝化槽２で硝化された硝化液の一部は、第２脱窒素槽３に導かれるとともに、矢印ａで示したように、この硝化液を第１脱窒素槽１に返送するようにしている。このように、硝化槽２から第１脱窒素槽１に返送することによって、硝化槽２の硝化液中の硝化イオンおよび／または亜硝酸イオンが第１脱窒素槽１で脱窒素され、Ｎ２として大気中に放出されるようになる。
【０００４】
上記第２脱窒素槽３に導かれた硝化液は、第１脱窒素槽１と同様に、脱窒素菌によって窒素酸化物を還元しＮ２としている。この第２脱窒素槽３で発生したＮ２もまた、大気中に放出される。
また、この第２脱窒素槽３にはメタノールを添加するようにしている。それは、メタノールでを第２脱窒素漕３に供給することによって、不足する水素供与体を補うためである。
【０００５】
上記のように第２脱窒素槽３で窒素を除去した後、その流出液を第２脱窒素槽３から曝気槽４に導く。この曝気槽４では、曝気によって槽内を好気的条件に保ち過剰のメタノールを酸化分解する。また、原水中のリン酸は、微生物に転換された分だけ水中から除去される。
上記のように第１脱窒素槽１、硝化槽２、第２脱窒素槽３、曝気槽４を原水Ｇが通過することによって、窒素とリンとが除去され混合液として排出されるようにしている。
【０００６】
次に、上記混合液を固液分離手段である分離槽５に導くようにしている。この分離槽５は、沈殿によって、固体と液体とを分離するものであり、沈殿した固体には、微生物が多く含まれている。このような微生物を多く含んだ沈殿物を返送汚泥として第１脱窒素槽１に返送するようにしている。これを矢印ｂで示している。
上記沈殿物を第１脱窒素槽１に返送することによって、生物処理槽Ａの菌体の所定濃度を維持することができる。なお、分離槽５は、通常は沈殿槽であるが、分離膜モジュールを浸漬して分離膜から生物処理液を取り出す、いわゆる浸漬膜分離槽あってもよい。
【０００７】
また、沈殿物の一部は、上記第１脱窒素槽１に返送しないで、矢印ｃで示したように、可溶化手段のひとつであるオゾン処理槽６に導くようにしている。このオゾン処理槽６には、オゾン発生装置７で発生させたオゾンが供給され、上記汚泥をオゾン処理するようにしている。
上記のようなオゾン処理槽６では、汚泥をオゾン処理することによってこれを可溶化し、有機物とすることができる。このように汚泥を有機物にして、この有機物を上記生物処理槽Ａに供給するようにしている。
なお、他の可溶化手段としては、酸やアルカリの存在下で加熱して加水分解したり、高温高圧下に熱分解したり、ミルですりつぶしたり、電気で分解したり、その他公知の方法を採用できる。
【０００８】
上記のように汚泥を有機物に分解することによって、汚泥を発生させることがない。もし、上記汚泥が発生した場合には、これを乾燥させて燃やしたり、埋め立てたりしなければならないが、上記汚泥が発生しないので、燃やしたり埋め立てたりする必要がない。
【０００９】
上記のように汚泥を可溶化処理するためにオゾン処理をすると、当然のことながら、溶解性のＣＯＤ成分やリン酸が増加する。このようにＣＯＤ成分およびリン酸が増加することによって、生物処理槽Ａでは処理しきれないＣＯＤ成分およびリン酸が生物処理水に含まれてしまう。これらＣＯＤ成分およびリン酸を処理するために生物処理槽１を大きくすることも考えられるが、このように大きくすると設備費が嵩む。
【００１０】
そこで、これら処理しきれなかったＣＯＤ成分およびリン酸を除去するために、分離槽５の下流側に凝集反応槽８および凝集沈殿槽９とを備えている。上記凝集反応槽８には凝集剤として硫酸アルミニウムあるいは塩化第二鉄を添加する。このように生物処理水に凝集剤を添加すると、ＣＯＤ成分はこの凝集剤に吸着され、リン酸は、不溶化物であるリン酸アルミニウムあるいはリン酸鉄になって凝集する。この凝集物は、凝集沈殿槽９で沈殿分離され、矢印ｄで示したように、系外に排出される。
このようにＣＯＤ成分を吸着させ、リン酸を不溶化させることによって、生物処理水中のＣＯＤ成分およびリン酸量を低下させることができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例において、生物処理槽Ａで処理された生物処理水はアルカリ分を含んでいる。なぜなら、微生物が呼吸によってＣＯ２を発生し、このＣＯ２がアルカリ分であるＭＨＣＯ３になるからである。そして、このアルカリ分が、上記凝集剤である硫酸アルミニウムと中和反応を起こす。
このように上記凝集剤が生物処理水中のアルカリ分との反応に用いられると、本来の目的であるＣＯＤ成分あるいはリン酸を除去するための凝集剤が不足する。凝集剤が不足するので、上記ＣＯＤ成分およびリン酸が除去しきれずに、最終処理水中にこれらが残ってしまうという問題があった。
【００１２】
一方、上記ＣＯＤ成分およびリン酸を完全に除去しようとすると、凝集剤を不足分だけ多く使用しなければならない。凝集剤を多く使用する分、コストが高くなるという問題もあった。
この発明の目的は、凝集剤の使用量を多くすることなく、処理水中のＣＯＤ成分およびリン酸を減少させることができる排水処理方法およびそれに用いる排水処理装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、有機物を含む原水を微生物で処理する生物処理工程と、生物処理工程の混合液を生物処理水と微生物とに固液分離する固液分離工程と、生物処理工程の混合液または固液分離工程で分離した微生物を可溶化する可溶化工程と、可溶化工程で可溶化した可溶化液を生物処理槽に返送する返送工程とを備えた排水処理方法を前提とする。
そして、生物処理槽に鉄またはアルミニウムの水酸化物を存在させる工程を具備することを特徴とする。
【００１４】
第２の発明は、有機物を含む原水を微生物で処理する生物処理槽と、生物処理槽の混合液を生物処理水と微生物とに固液分離する固液分離手段と、前記混合液または固液分離手段で分離した微生物を可溶化処理する可溶化手段と、可溶化手段で可溶解した可溶化液を生物処理槽に返送する返送手段と、前記生物処理槽へ無機凝集剤を添加する無機凝集剤添加手段とを具備することを特徴とする。
【００１５】
第３の発明は、有機物を含む原水を微生物で処理する生物処理槽と、生物処理槽の混合液を生物処理水と微生物とに固液分離する第１の固液分離手段と、前記混合液または第１の固液分離手段で分離した微生物を可溶化処理する可溶化手段と、可溶化手段で可溶化した可溶化液を生物処理槽に返送する返送手段と、前記生物処理水と無機凝集剤とを反応させる凝集反応槽と、凝集反応槽の反応液を凝集処理水と凝集物とに固液分離する第２の固液分離手段と、凝集物の一部または全部を前記生物処理槽へ送給する凝集物送給手段とを具備することを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
凝集剤を生物処理水に添加することによって、ＣＯＤ成分が吸着され、リン酸が不溶化され、これらＣＯＤ成分およびリン酸が除去されることは従来例で説明したとおりである。
また、上記凝集剤として無機凝集剤を使用した場合には、この無機凝集剤が水和反応により水酸化物を生成するようになる。
ここで、本願発明者は、生物処理水中のＣＯＤ成分およびリン酸は、無機凝集剤と直接反応するだけでなく、凝集物に含まれる水酸化物とも時間をかけて反応するのではないかと推測した。
【００１７】
すなわち、上記凝集物である水酸化物を滞留時間の長い生物処理槽に添加することによって、この槽内の原水のＣＯＤ成分およびリン酸が水酸化アルミニウムと反応し、ＣＯＤ成分およびリン酸の量が減少するようになると推測した。
凝集物を添加することによって、上記ＣＯＤ成分およびリン酸の量を減少させることができるので、凝集剤で凝集させなければならないＣＯＤ成分およびリン酸の量が減少する。したがって、凝集剤の量を多くしなくても、ほとんどすべてのＣＯＤ成分およびリン酸を除去することができる。
【００１８】
図１は、この発明の実施例を示したものである。凝集沈殿槽９では、生物処理水の無機凝集剤による凝集処理によって生じた凝集物を沈殿させ、この凝集物を矢印ｅで示したように、生物処理槽Ａの第１脱窒素槽１に返送することを特徴とする。
さらに、図１では曝気槽４から流出する混合液を分離槽５を介してオゾン処理槽６に導くか、または、上記混合液を直接オゾン処理槽６に導く構成としている。ここでは、曝気槽４から直接導くラインと分離槽５を介して導くラインとの２つを記載しているが、通常はどちらか一方のラインを選択する。
これら以外については、従来例と同様である。この従来例と同様の構成要素については、従来例と同じ符号を用い、その詳細な説明を省略する。
【００１９】
原水として、除渣後の屎尿と浄化槽汚泥との混合物を用い、これを生物処理槽Ａの第１脱窒素槽１に流入した。混合比は、屎尿約１０％、浄化槽汚泥約９０％とした。
また、生物処理槽Ａの全容量を約５００Ｌとし、全体の水理学的滞留時間（ＨＲＴ）を約５〜６日とした。
上記のような排水処理装置の運転条件を混合液懸濁物質濃度（ＭＬＳＳ）を６０００〜８０００ｍｇ／Ｌ、汚泥滞留時間（ＳＲＴ）を１０〜１５日、オゾン酸化による汚泥の減容率を４０〜５０％とした。また、凝集剤として、硫酸アルミニウムを用い、生物処理水に対して約３００〜４００ｍｇ−硫酸アルミニウム／Ｌとなるようにした。そして、この凝集剤の添加によって得た凝集物の全量を第１脱窒素槽１に流入した。
【００２０】
そして、分離槽５から流出した生物処理水の水質を測定した。水質の指標として、懸濁物質濃度（ＳＳ）、ＢＯＤ、ＣＯＤＭｎ、色度、ＰＯ４−Ｐをそれぞれ測定した。また、比較例として、凝集物を第１脱窒素槽１に流入しない場合についても測定した。
これらの結果を表１に示している。表１においてＢＯＤおよびＣＯＤＭｎのトータルというのは懸濁物質と溶解性物質との両方を含む値であり、溶解性というのは溶解性物質のみの値である。
【表１】
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【００２１】
上記表１に示したように、実施例の懸濁物質濃度（ＳＳ）は比較例に比べて約半分に減少した。この結果から、凝集物を第１脱窒素槽１に流入させたこの実施例では、上記凝集物に懸濁物質が吸着されたことが分かる。
また、ＢＯＤは懸濁物質と溶解性物質との両方を含むトータルで、約１／３〜１／２に減少している。一方、溶解性物質だけではほとんど差はなかった。この結果から、凝集物は懸濁物質のＢＯＤを除去するが、溶解性物質のＢＯＤには関与しないことが明らかになった。
【００２２】
さらに、ＣＯＤＭｎは懸濁物質と溶解性物質との両方を含むトータルで、比較例に比べて実施例では約半分に減少し、溶解性物質でも約半分に減少した。したがって、凝集物は懸濁物質および溶解性物質の両方のＣＯＤＭｎを減少させることができるが、溶解性物質に関してより一層減少能力を発揮することが分かった。
また、色度は比較例３５０度に対して、実施例では１１０〜１３０度であり、約１／３にまで減少した。この結果から、凝集物は、色度成分を著しく吸着することが推測される。
しかも、ＰＯ４−Ｐは比較例５〜１０ｍｇ／Ｌであり、実施例１ｍｇ／Ｌ以下であった。このように凝集物はＰＯ４−Ｐに対して高い反応性を有することが分かった。
【００２３】
なお、上記表１では示していないが、生物処理槽Ａでの脱窒素および硝化の処理能力は上記凝集物の添加の影響を受けることがなく、最終処理水のＮＨ４−Ｎは１ｍｇ／Ｌ以下であり、ＮＯｘ−Ｎは５ｍｇ／Ｌ以下の良好なものであった。また、汚泥のＳＶＩは比較例で１４０ｍｇ／Ｌであり、実施例では１００ｍｇ／Ｌと、やや改善された程度であった。
【００２４】
次に、第２の固液分離手段である凝集沈殿槽９から流出した凝集処理水の水質を測定したところ表２の通りであった。また、比較例として、凝集物を第１脱窒素槽１に流入しない場合についても測定した。
【表２】
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【００２５】
上記表２に示したように、懸濁物質濃度（ＳＳ）は、実施例および比較例ともに５ｍｇ／Ｌ以下であり、ＰＯ４−Ｐは実施例および比較例ともに１ｍｇ／Ｌ以下であった。したがって、上記懸濁物質濃度およびＰＯ４−Ｐでは、実施例と比較例との間で差異は認められず、両者ともに、良好な結果であった。
また、ＣＯＤＭｎは、比較例に比べて実施例では約２／３〜１／２に減少した。さらに、色度は比較例４０〜５０度に対して、実施例では２５〜３０度まで減少した。
【００２６】
以上の結果から、生物処理水にさらに凝集剤を添加することによって、生物処理槽Ａでは除去しきれなかったＣＯＤおよび色度を低下させることができる。すなわち、上記除去しきれなかったＣＯＤ成分および色度を凝集沈殿槽９によって、再度処理することができる。
【００２７】
上記のように、凝集剤を添加したときの凝集物を生物処理槽Ａに返送することによって、この凝集物でＣＯＤ成分およびリン酸を予め減少させることができる。言い換えれば、凝集剤としてＣＯＤ成分およびリン酸を除去した後、凝集物もこれらを除去することができ、凝集剤の一回の投与で２回にわたって、ＣＯＤ成分とリン酸とを除去することができる。したがって、汚泥のオゾン酸化によってＣＯＤ成分およびリン酸が増加したとしても、凝集反応槽８で添加する凝集剤の量を多くすることなく、最終処理水である凝集処理水中のＣＯＤ成分およびリン酸の量を減少させることができる。
【００２８】
なお、上記実施例では凝集剤として硫酸アルミニウムを使用しているが、これが無機のものであれば何でもよい。例えば、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）のような、他のアルミ系の凝集剤でもよいし、塩化第二鉄、ポリ硫酸第二鉄などの鉄系の凝集剤でもよい。
また、凝集物を第１脱窒素槽１に流入させるようにしているが、生物処理槽Ａ内であればどこで流入させてもよい。ただし、第１脱窒素槽１に流入させることによって、水酸化物とＣＯＤ成分あるいは水酸化物とリン酸との反応時間を長くすることができる。反応時間が長いと、その分上記ＣＯＤ成分およびリン酸を多く除去することができる。
【００２９】
さらに、上記凝集物を生物処理槽Ａに流入させるのではなく、水酸化物を別に生物処理槽Ａに添加するようにしてもよい。また、凝集剤を直接生物処理槽Ａに添加してもよい。ただし、上記凝集剤を直接生物処理槽Ａに添加する場合には、生物処理槽Ａ内のｐＨが低下し、生物処理を阻害することがあるので、この場合にはアルカリを添加する必要がある。
【００３０】
【発明の効果】
第１の発明によれば、有機物を含む原水を微生物で処理する生物処理槽に鉄またはアルミニウムの水酸化物を存在させることとしたので、この水酸化物によって、原水中のＣＯＤ成分やリン酸を減少させることができる。ＣＯＤ成分とリン酸を減少させることができるので、後に添加する凝集剤の使用量を多くしなくても、上記ＣＯＤ成分とリン酸とを効果的に除去することができる。
【００３１】
第２の発明によれば、無機凝集剤は滞留時間の長い生物処理槽に直接添加することとしたので、生成する水酸化物がより効果的にＣＯＤ成分およびリン酸を除去することができる。。
【００３２】
第３の発明によれば、生物処理水の無機凝集剤による凝集処理で生じる凝集物を生物処理槽に流入させることとしたので、水酸化物を特別に添加する必要がない。したがって、無機凝集剤の使用量を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例の全体概要図である。
【図２】従来例の全体概要図である。
【符号の説明】
１　　第１脱窒素槽
２　　硝化槽
３　　第２脱窒素槽
４　　曝気槽
５　　分離槽
６　　オゾン処理槽
８　　凝集反応槽
Ａ　　生物処理槽
Ｇ　　原水
【図１】
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【図２】
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