(57)【要約】【課題】生物処理槽内の活性汚泥が多くも少なくもない丁度良い状態に維持でき、余剰汚泥の発生を抑制すると共に、処理水も良好な水質を得ることができる排水処理方法及び装置を提供する。【解決手段】排水処理装置１０において、調整手段３９でもって好適なリン流入比率に排水を調整し、生物処理槽１２に供給する。前記排水は、前記生物処理槽１２内で曝気装置２２からの曝気エアと混合し、好気的に生物処理する。活性汚泥量は汚泥濃度計２０で管理し、生物処理槽１２の上澄液が固液分離槽１４へと流出する。固液分離槽１４で分離された上澄液が導出し、沈降した活性汚泥は生物処理槽１２へ返送する。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生物処理槽に流入する排水を活性汚泥により好気的に処理する排水処理方法において、
前記流入する排水中のＢＯＤ含量に対するリン含量の比率を調整することにより活性汚泥発生量を制御することを特徴とする排水処理方法。
【請求項２】
前記比率を０．３〜０．５重量％の範囲に調整することを特徴とする請求項１の排水処理方法。
【請求項３】
生物処理槽内に流入する排水を活性汚泥により好気的に処理する排水処理装置において、
前記流入する排水中のＢＯＤ含量に対するリン含量の比率を調整する調整手段を設けたことを特徴とする排水処理装置。
【請求項４】
前記調整手段は、
前記生物処理槽に流入する前の排水中のリン含量を低減するリン除去装置と、
前記排水が前記リン除去装置を通って前記生物処理槽に至る第１の流路と、
前記排水が前記リン除去装置を通らずに前記生物処理槽に至る第２の流路と、
前記排水中のＢＯＤ含量に対するリン含量の比率に応じて排水を前記第１の流路及び前記第２の流路に分配する分配器と、を備えたことを特徴とする請求項３の排水処理装置。
【請求項５】
前記生物処理槽の後段に、該生物処理槽で処理された処理水と該処理水に同伴して流出する前記活性汚泥とを固液分離する固液分離槽を設け、該固液分離槽で上澄液として分離された処理水の水深と沈降分離された活性汚泥の高さとの割合に基づいて前記分配器での分配割合を制御することを特徴とする請求項４の排水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排水を活性汚泥により好気的に処理する排水処理方法及び装置に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
下水や産業排水等の排水は、主に活性汚泥を用いた生物処理槽で生物処理される。その際、  生物処理槽から流出した活性汚泥は、沈殿池で分離した後、返送汚泥として再び生物処理槽に戻される。
【０００３】
しかし、  生物処理槽内で増殖した微生物などが余剰の活性汚泥となって生成されてしまうので、余剰汚泥を排水処理の系外に引き抜かなくてはならず、  その処分が問題となっている。余剰汚泥処理方法としては、非特許文献１のようにオゾン処理、ビーズミル、超音波などを用いた方法が挙げられる。この方法は余剰汚泥内の菌体を破壊・可溶化し、生物分解性を高めてから生物処理槽に戻し、ＣＯ２  化を促進させて汚泥を減容化させることを可能としている。
【０００４】
【非特許文献１】
「新しい水処理シリーズ▲３▼  汚泥の減量化と発生防止技術」、株式会社エヌ・ティー・エス、２０００年１１月６日初版第１刷発行
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、オゾン処理及びミルなどによる汚泥減容方法では、汚泥の物理的及び化学的可溶化により生物処理槽から排出される処理水が褐色に濁る上、ＣＯＤ濃度が高くなり、水質が悪化するという欠点がある。また、処理水の水質低下だけでなく、これら処理は余剰汚泥を可溶化するだけなので、処理汚泥中のリンが処理されないという問題が生じる。
【０００６】
このように、生物処理槽内での微生物の増殖による余剰汚泥の発生は問題であるが、逆に生物処理槽内での活性汚泥濃度が低すぎると、排水を十分に処理することができない。従って、生物処理槽内の活性汚泥が多くも少なくもない丁度良い状態に維持でき、処理水も良好な水質であることが要望される。
【０００７】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、生物処理槽内の活性汚泥が多くも少なくもない丁度良い状態に維持でき、余剰汚泥の発生を抑制すると共に処理水も良好な水質を得ることができる排水処理方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１は前記目的を達成するために、生物処理槽に流入する排水を活性汚泥により好気的に処理する排水処理方法において、前記流入する排水中のＢＯＤ含量に対するリン含量の比率を調整することにより前記活性汚泥発生量を制御することを特徴としている。
【０００９】
また、本発明の請求項３は前記目的を達成するために、生物処理槽内に流入する排水を活性汚泥により好気的に処理する排水処理装置において、前記流入する排水中のＢＯＤ含量に対するリン含量の比率を調整する調整手段を設けたことを特徴としている。
【００１０】
本発明は、生物処理槽内に流入する排水中のＢＯＤ含量に対するリン含量の比率（以下「リン流入比率」という）を調整することにより、生物処理槽内で微生物が増殖することにより新たに発生する活性汚泥発生量を制御することができるという知見に基づいてなされたもので、リン流入比率を適切に制御することで、生物処理槽内の活性汚泥が多くも少なくもない丁度良い状態に維持できる。そして、請求項２のように、リン流入比率を０．３〜０．５重量％の範囲に調整することで、処理水のＢＯＤ含量を低く保ったまま余剰汚泥を発生を抑制できると共に、生物処理槽での生物分解能力を落とさないようにすることができる。
【００１１】
また、本発明の請求項４は、請求項３において、前記調整手段は、前記生物処理槽に流入する前の排水中のリン含量を低減するリン除去装置と、前記排水が前記リン除去装置を通って前記生物処理槽に至る第１の流路と、前記排水が前記リン除去装置を通らずに前記生物処理槽に至る第２の流路と、前記排水中のＢＯＤ含量に対するリン含量の比率に応じて排水を前記第１の流路及び前記第２の流路に分配する分配器とを備えたことを特徴としている。
【００１２】
生物処理槽に流入する排水のリン流入比率が０．５重量％を超えて上昇した場合は、分配器でリン除去装置を通過する排水量の分配比率を上げて、生物処理槽に流入する排水のリン流入比率を下げる。これにより、生物処理槽での活性汚泥発生量が低減するので、余剰汚泥の発生が抑制される。また、リン流入比率が０．３重量％未満に低下した場合は、分配器でリン除去装置に流れる排水量の分配比率を下げて、生物処理槽に流入する排水のリン流入比率を上げる。これにより、生物処理槽での活性汚泥発生量が増加するので、生物処理槽の生物処理性能の低下を抑制できる。
【００１３】
本発明の請求項５は、前記生物処理槽の後段に、該生物処理槽で処理された処理水と該処理水に同伴して流出する前記活性汚泥とを固液分離する固液分離槽を設け、該固液分離槽で上澄液として分離された処理水の水深と沈降分離された活性汚泥の高さとの割合に基づいて前記分配器での分配割合を制御することを特徴としている。
【００１４】
このように、固液分離槽内において沈降分離された活性汚泥の増減を把握することで、生物処理槽内での活性汚泥発生量の増減を的確に把握することができる。従って、これに基づいて分配器での分配割合を制御することにより、生物処理槽内の活性汚泥濃度が一定になるように制御することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って，本発明に係わる排水処理方法及び装置の好ましい形態について詳説する。
【００１６】
図１及び図２は、本発明の排水処理方法及び装置の理論的根拠を説明する説明図である。
【００１７】
図１は、生物処理槽に流入する排水中のＢＯＤ含量に対するリン含量の比率であるリン流入比率を調整することにより、生物処理槽内での活性汚泥発生量がどのように変化するかを調べた試験であり、活性汚泥発生量の指標として汚泥転換率で示した。合わせて、リン流入比率と処理水のＢＯＤとの関係を調べた。
【００１８】
試験は、実容積が２Ｌの生物処理槽と、固液分離槽とを組み合わせた試験装置を使用した。試験に供した排水は、グルコースを基質とする合成排水に塩化アンモニウムをＢＯＤ濃度とＮ濃度の比率が１００：５になるよう調整したものを用いた。合成排水にはリンを添加せず、生物処理槽に直接添加することにより前記したリン流入比率を変化させた。リン流入比率の目安としては、通常の排水処理の基準比率であるＢＯＤ：Ｐ＝１００：１（井出哲夫著、水処理工学、Ｐ２３０、技報堂出版参照）を使用し、リン流入比率比率が０（添加なし）〜１．０重量％の間で変化するように設定した。
【００１９】
図１の横軸はリン流入比率（重量％）を示し、左側の縦軸は汚泥転換率（ｇ−ＳＳ／ｇ−ＢＯＤ）を示し、右側の縦軸は処理水のＢＯＤ濃度（ｍｇ／Ｌ）を示している。各プロットは●が汚泥転換率、▲が処理水のＢＯＤ濃度である。
【００２０】
図１から分かるように、リン流入比率が１．０重量％のときは汚泥転換率が約０．４であり、ＢＯＤの約４０％が汚泥に転換されている。リン流入比率を０．６重量％以下に減少させるに従って汚泥転換率は低下し、０．５〜０．４重量％付近で一旦横ばいとなるが再び低下し、リン流入比率が０．２重量％以下でほぼ一定になった。一方、処理水のＢＯＤ濃度は、リン流入比率が０．３重量％以上では５ｍｇ／Ｌ以下の低濃度でほぼ安定するが、０．３重量％未満になると徐々に上昇し始め、０．２重量％以下になると急激に増加した。
【００２１】
この汚泥転換率と処理水のＢＯＤ濃度の結果から、生物処理槽内での汚泥発生量を抑制し、且つ処理水の水質を悪化させないためのリン流入比率としては、０．３〜０．５重量％であることが好ましいとの知見を得た。なお、リン流入比率の下限値は、グラフから両グラフが交わる約０．２５重量％とすることも可能であるが、処理水のＢＯＤ濃度が０．３重量％未満になると上昇しており、処理水の悪化が懸念されるので、安全を見て０．３重量％に設定することが好ましい。
【００２２】
図２は、リン流入比率の調整効果を確認するための試験であり、リン流入比率を調整する本発明法と調整しない従来法とで２０日間連続処理した場合に、生物処理槽内の汚泥濃度がどのように異なるかを調べたものである。
【００２３】
試験は、ＢＯＤ濃度が２００ｍｇ／ＬでＰ濃度が２ｍｇ／Ｌの合成排水を使用した。そして、本発明法の場合には、図１の試験で使用した生物処理槽の前段にリン除去カラムを設け、合成排水の２／３がリン除去カラムを通って生物処理槽に流入させると共に、１／３がリン除去カラムを通らずに生物処理槽に流入させることにより、生物処理槽に流入する合成排水のリン流入比率が約０．３重量％になるようにした。一方、従来法の場合には、合成排水の全量をリン除去カラムを通らずに生物処理槽に流入させ、生物処理槽でのリン流入比率が１．０重量％になるようにした。
【００２４】
図２の横軸は処理日数（日）、縦軸は生物処理槽内における汚泥濃度（ｍｇ−ＳＳ／Ｌ）を示している。プロットは○が本発明法の結果であり、■が従来法の結果である。
【００２５】
図２から分かるように、従来法の場合には２０日間の連続処理中に汚泥濃度が右肩上がりに上昇したのに対し、本発明法の場合には２０日経過しても運転開始時と同じ汚泥濃度であり、汚泥濃度が上昇しなかった。例えば、処理２０日目の汚泥濃度で比べた場合、従来法は本発明法の２倍以上の汚泥濃度になっており、それだけ余剰汚泥が発生したことになる。このように、本発明法を用いることで、生物処理槽内の活性汚泥が多くも少なくもない丁度良い状態に維持でき、余剰汚泥の発生を効果的に抑制することができ、余剰汚泥が全く発生しないようにすることも可能であるとの知見を得た。
【００２６】
本発明は、図１及び図２によって得られた知見に基づいて成されたもので、本発明の排水処理装置の構成を以下に説明する。
【００２７】
図３は、本発明の排水処理装置の第１の実施の形態の構成図であり、排水中のリン流入比率が０．５重量％を超えた高い領域で推移する場合に好適な排水処理装置の例である。
【００２８】
図３に示すように、排水処理装置１０は、主として排水を生物学的に処理する生物処理槽１２と、固液分離する固液分離槽１４と、生物処理槽１２に流入する排水のリン流入比率を調整する調整手段３９とで構成される。
【００２９】
排水は、流入管１６から生物処理槽１２に流入され、生物処理槽１２において、曝気装置２２からの曝気エアによる好気性条件下において、排水と生物処理槽１２内の活性汚泥や汚泥返送管１８から返送される返送汚泥とが接触する。これにより、排水は好気的に生物処理される。生物処理槽１２で処理された処理水と活性汚泥の汚泥混合液は、  生物処理槽１２から流出管２４を介して固液分離槽１４に流出される。固液分離槽１４では、活性汚泥が沈降分離され、上澄液が処理水として処理水排出管２６から導出される。なお、  曝気装置２２は、ブロア２２ａと、このブロア２２ａのエアを散気する散気管２２ｂとから構成される。また、  生物処理槽１２内には生物処理槽１２内の汚泥濃度を測定する汚泥濃度計２０が設置される。
【００３０】
固液分離槽１４で沈降分離された活性汚泥は、汚泥移送ポンプ２８を駆動することによって、汚泥返送管１８を介して生物処理槽１２に返送される。
【００３１】
調整手段３９は、流入管１６が２本の流路１６ａ、１６ｂに分岐され、分岐位置に分配器３０が設けられると共に、流路１６ａにリン除去装置４０を設けて構成される。また、２本の流路１６ａ、１６ｂはリン除去装置４０の出口側で再び合流し、生物処理槽１２に接続される。リン除去装置４０の内部には吸着剤および晶析剤が充填されており、それらによる化学的処理で排水中のリンを除去する。また、分配器３０の上流側の流入管１６には、排水中のリン濃度を測定するリン濃度計４２が設けられる。
【００３２】
次に、上記の如く構成された本発明の第１の実施の形態における排水処理装置１０の作用について説明する。
【００３３】
流入管１６から生物処理槽１２に流入された排水は、生物処理槽１２で活性汚泥と好気性条件下で接触して生物処理される。
【００３４】
かかる生物処理において、予め排水中のＢＯＤ含量とリン含量を測定し、生物処理槽１２に流入するリン流入比率が０．３〜０．５重量％の真ん中の約０．４重量％になるように、リン除去装置４０を有する流路１６ａとリン除去装置４０を有しない流路１６ｂ側に流す排水の分配比率を分配器３０に設定する。そして、リン濃度計４２で測定される排水中のリン濃度が大きくなる方向に振れた場合には、リン除去装置４０に流す排水量を増やすように分配器３０の分配比率を調整する。これにより、生物処理槽１２に流入する排水のリン流入比率が低下するので、微生物の増殖に必要なリンが不足し、微生物が飢餓状態となる。この結果、微生物の増殖速度は低下し、生物処理槽１２での活性汚泥の発生量が低減するので、余剰汚泥を減容させることができる。この場合、ＢＯＤ負荷量にもよるが、活性汚泥の発生量と自己分解量が同じになれば、余剰汚泥を全く発生させないことも可能である。
【００３５】
逆に、リン濃度計４２で測定される排水中のリン濃度が小さくなる方向に振れた場合には、リン除去装置４０に流す排水量を減らすように分配器３０の分配比率を調整する。これにより、生物処理槽１２に流入するリン流入比率が増大するので、微生物の増殖に必要なリンが十分に生物処理槽１２に供給されることになる。この結果、微生物の増殖速度が上昇し、生物処理槽１２での活性汚泥の発生量が増加するので、生物処理槽１２での処理性能が低下することがない。
【００３６】
また、リン濃度計４２で測定された排水中のリン濃度に基づいて分配器３０での分配比率を調整するようにしたが、リン流入比率を０．３〜０．５重量％の範囲に精度良く維持するためには、リン濃度計４２とＢＯＤ濃度計の両方を設けて、リン流入比率を演算し、演算結果に基づいて分配器３０の分配比率を調整することが一層好ましい。更には、汚泥濃度計２０で測定される生物処理槽１２内の汚泥濃度をも考慮して分配器３０の分配比率を調整することが好ましい。この場合、生物処理槽１２に汚泥濃度計２０を設けないで、固液分離槽１４で上澄液として分離された処理水の水深と沈降分離された活性汚泥の高さとの割合に基づいて分配器３０での分配比率を調整するようにしてもよい。即ち、固液分離槽１４内に沈降汚泥の高さを測定する測定装置（図示せず）および上澄液の水深を測定する測定装置（図示せず）を設け、これらの測定装置の測定結果から、生物処理槽１２から固液分離槽１４に流出する活性汚泥量の増減を把握し、この増減に応じて分配器３０での分配比率を調整する。
【００３７】
図４は、本発明の排水処理装置の第２の実施の形態の構成図であり、排水中のリン流入比率が０．３重量％未満の低い領域で推移する場合に好適な排水処理装置の例である。
【００３８】
第１の実施の形態との相違点は、調整手段３９としてリン除去装置４０等の代わりに、生物処理槽１２にリンを注入するリン注入装置５１を設けたものである。リン注入装置５１は、リン水溶液を貯留するリン貯留タンク５４と、リン添加配管５０に設けられてリン水溶液を生物処理槽１２に注入するリン注入ポンプ５２とで構成される。
【００３９】
本発明の第２の実施の形態によれば、排水中のリン流入比率が０．３重量％未満の低い領域で推移する場合でも、リン注入装置５１で生物処理槽１２にリンを注入して、生物処理槽１２に流入する排水のリン流入比率を０．３〜０．５重量％になるように調整することができる。これにより、生物処理槽１２での生物処理性能を向上させることができるので、良好な処理水を得ることができ、しかもリン流入比率が０．３〜０．５重量％の範囲であれば、余剰汚泥の発生を抑制することができる。また、処理水も良好な水質を得ることができる。
【００４０】
図５は、本発明の排水処理装置の第３の実施の形態の構成図であり、排水中のリン流入比率が０．３重量％未満の低い領域から０．５重量％を超える高い領域まで幅広く変動する場合に好適な排水処理装置の例である。
【００４１】
第３の実施の形態は、調整手段３９として、第１の実施の形態のリン除去装置４０等と、第２の実施の形態のリン注入装置５１の両方を備えるようにしたものである。これにより、排水中のリン流入比率が０．３重量％未満の低い領域から０．５重量％を超える高い領域まで幅広く変動する場合にも、生物処理槽１２内のリン流入比率を０．３〜０．５重量％の範囲に調整することができるので、余剰汚泥の発生を抑制することができると共に処理水も良好な水質を得ることができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、  本発明の排水処理方法及び装置によれば、生物処理槽内の活性汚泥が多くも少なくもない丁度良い状態に維持でき、余剰汚泥の発生を抑制すると共に処理水も良好な水質を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】生物処理槽に流入する排水中のリン流入比率と、汚泥転換率及び処理水中のＢＯＤ濃度との関係を説明する説明図
【図２】リン流入比率を調整する本発明法と調整しない従来法とにおける生物処理槽内の汚泥濃度の違いを説明する説明図
【図３】本発明の排水処理装置の第１の実施の形態の構成図
【図４】本発明の排水処理装置の第２の実施の形態の構成図
【図５】本発明の排水処理装置の第２の実施の形態の構成図
【符号の説明】
１０…排水処理装置、１２…生物処理槽、１４…固液分離槽、１６…流入管、１６ａ…流路、１６ｂ…流路、１８…汚泥返送管、２０…汚泥濃度計、２２…曝気装置、２４…流出管、３０…分配器、３９…調整手段、４０…リン除去装置、４２…リン濃度計、５０…リン添加配管、５１…リン注入装置、５２…リン注入ポンプ、５４…リン貯留タンク
【図１】
2004181318.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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