(57)【要約】【課題】可燃性ガスの回収率を向上し、設備設置面積の狭い有機性排水の処理方法と装置を提供する。【解決手段】溶解性有機物を含有する排水８を、曝気層、固液分離槽２及び好気性ろ過槽３で順次浄化する処理方法において、前記１では、ＢＯＤ酸化菌を保持する担体５の存在下で、ＢＯＤ酸化菌が対数増殖期である状態を維持して処理し、該処理後の排水を２で固液分離した後、該分離水を３で好気性ろ床法で処理すると共に、該分離汚泥を嫌気性浄化工程で処理し、３の逆洗排水９を前記２あるいは１に返送して処理することとしたものであり、前記１では、ＢＯＤ酸化菌が対数増殖期である状態を維持するための条件として、担体あたりのＢＯＤ負荷を２０〜７０ｋｇ／（ｍ３担体・日）とすることができ、前記２には、凝集剤を添加することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶解性有機物を含有する排水を、曝気工程、固液分離工程及び好気性ろ過工程で順次浄化する処理方法において、前記曝気工程では、ＢＯＤ酸化菌を保持する担体の存在下で、ＢＯＤ酸化菌が対数増殖期である状態を維持して処理し、該処理後の排水を固液分離工程で固液分離した後、該分離水を好気性ろ過工程で好気性ろ床法で処理すると共に、該分離汚泥を嫌気性消化工程で処理し、前記好気性ろ過工程の逆洗排水を前記固液分離工程あるいは曝気工程に返送して処理することを特徴とする有機性排水の処理方法。
【請求項２】
前記曝気工程では、ＢＯＤ酸化菌が対数増殖期である状態を維持するための条件として、担体あたりのＢＯＤ負荷を２０〜７０ｋｇ／（ｍ３担体・日）とすることを特徴とする請求項１記載の有機性排水の処理方法。
【請求項３】
前記固液分離工程には、凝集剤を添加することを特徴とする請求項１又は２記載の有機性排水の処理方法。
【請求項４】
溶解性有機物を含有する排水を順次処理する曝気槽、固液分離槽及び好気性ろ過槽を直列に組合わせた処理装置において、前記曝気槽が、ＢＯＤ酸化菌を対数増殖期である状態を維持して保持する担体を内部に有し、前記固液分離槽は、分離水を好気性ろ過槽に、分離汚泥を嫌気性消化槽に導く経路を有し、前記好気性ろ過槽が、好気性固定床型生物ろ床と該ろ床の下方に空気を散気する手段及びろ床の逆洗排水受槽を有すると共に、該逆洗排水受槽から前記固液分離槽あるいは前記曝気槽に逆洗排水を循環する経路を有することを特徴とする有機性排水の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶解性有機物を有した排水の処理に係り、特に、下水、排水等の溶解性有機性排水を生物学的に処理する有機性排水の処理方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【非特許文献１】「水処理工学」−理論と応用−、Ｐ２０４〜２０７
（井出哲夫編著、技報堂出版株式会社）
有機性排水を浄化する処理方法で、発生汚泥を嫌気性消化処理する場合、従来の処理フローは図２の通りであり、最初沈殿池での発生汚泥と最終沈殿池での余剰汚泥とのいずれか、あるいは両方を、嫌気性消化処理する。この場合、原水中の溶解性有機物は、生物反応槽において酸化反応と微生物合成反応とによって、炭酸ガスと水と生物細胞に変化する。
最初沈殿池での発生汚泥は、原水中の比較的沈降速度の大きい固形物であり、原水中の溶解性有機物の除去には関与していない。一方、最終沈殿池で発生する汚泥の多くは、微生物合成反応によって生じた生物細胞である。即ち、原水に含まれている溶解性有機物は、生物反応槽で炭酸ガスと水と生物細胞とになり、生物細胞となった分のみが嫌気性消化処理の対象となる。
【０００３】
この処理方法では、次のような問題がある。
▲１▼原水に含まれる溶解性有機物は、嫌気性消化処理で可燃性ガスとして回収される割合が低い。これは、溶解性有機物が、生物反応槽で炭酸ガスと水と生物細胞に変換され、生物細胞となった分のみが嫌気性消化処理に供され、嫌気性消化処理で分解した生物細胞のみが、可燃性ガスとして回収されるという反応を経るためである。
▲２▼活性汚泥によって溶解性有機物を処理するため、最終沈殿池からの汚泥返送
設備が必要である。
▲３▼生物反応槽の負荷を増大させるためには、ＭＬＳＳ濃度を大きくすることが有効であるが、ＭＬＳＳの増加は沈殿池の増大を伴う。一般的なＭＬＳＳ濃度である２，０００〜３，０００ｍｇ／Ｌを維持して、溶解性有機物除去量を大きくするには、生物反応槽容量を大きくする必要がある。このため敷地面積が大きくなる。
▲４▼最終沈殿池での固液分離処理水のＳＳ濃度は、通常１０ｍｇ／Ｌ前後であるため、処理水を再利用するには、砂ろ過処理によるＳＳ濃度の低減が必要である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術の問題点を解消し、溶解性有機物を生物細胞に変換せずに嫌気性消化処理へ供することにより、可燃性ガスの回収率を向上し、設備設置面積の狭い有機性排水の処理方法と装置を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明では、溶解性有機物を含有する排水を、曝気工程、固液分離工程及び好気性ろ過工程で順次浄化する処理方法において、前記曝気工程では、ＢＯＤ酸化菌を保持する担体の存在下で、ＢＯＤ酸化菌が対数増殖期である状態を維持して処理し、該処理後の排水を固液分離工程で固液分離した後、該分離水を好気性ろ過工程で好気性ろ床法で処理すると共に、該分離汚泥を嫌気性消化工程で処理し、前記好気性ろ過工程の逆洗排水を前記固液分離工程あるいは曝気工程に返送して処理することを特徴とする有機性排水の処理方法としたものである。
前記処理方法において、前記曝気工程では、ＢＯＤ酸化菌が対数増殖期である状態を維持するための条件として、担体あたりのＢＯＤ負荷を２０〜７０ｋｇ／（ｍ３担体・日）とすることができ、また、前記固液分離工程には、凝集剤を添加することができる。
【０００６】
また、本発明では、溶解性有機物を含有する排水を順次処理する曝気槽、固液分離槽及び好気性ろ過槽を直列に組合わせた処理装置において、前記曝気槽が、ＢＯＤ酸化菌を対数増殖期である状態を維持して保持する担体を内部に有し、前記固液分離槽は、分離水を好気性ろ過槽に、分離汚泥を嫌気性消化槽に導く経路を有し、前記好気性ろ過槽が、好気性固定床型生物ろ床と該ろ床の下方に空気を散気する手段及びろ床の逆洗排水受槽を有すると共に、該逆洗排水受槽から前記固液分離槽あるいは前記曝気槽に逆洗排水を循環する経路を有することを特徴とする有機性排水の処理装置としたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明において、第１段は、ＢＯＤ酸化菌を保持する担体が存在する曝気槽であり、ＢＯＤ酸化菌が対数増殖期である状態を維持して処理を行う。第２段は、固液分離槽であり、引抜汚泥を嫌気性消化処理へ供する。第３段は、好気性ろ過槽であり、逆洗排水は第２段の固液分離槽あるいは第１段の曝気槽へ返送する。ＢＯＤ酸化菌による溶解性有機物の分解反応は、まず溶解性有機物がＢＯＤ酸化菌に吸着し、次いで吸着した有機物が酸化反応と微生物合成反応とにより、炭酸ガスと水と生物細胞に変換される。
本発明では、被処理水中の溶解性有機物をＢＯＤ酸化菌に吸着させ、吸着した有機物が炭酸ガスと水と生物細胞に変換される前に、固液分離を行い嫌気性消化処理へ供する。
即ち、本発明では、原水の溶解性有機物を生物細胞へ変換してではなく、生物細胞に吸着した状態で嫌気性消化処理に供する。このため、酸化分解による有機物の損失が少なくなり、嫌気性消化処理での消化の効率が高くなり、結果として、可燃性ガスの回収率を従来法よりも高くすることができる。
【０００８】
このために、本発明では、溶解性ＢＯＤ負荷を２０〜７０ｋｇ−ＢＯＤ／（ｍ３担体・日）以上にして、曝気槽をＢＯＤ酸化菌が対数増殖期である状態に維持する。
担体を用いず、浮遊状態の活性汚泥を用いた場合、ＢＯＤ負荷を大きくすると、曝気槽内にＢＯＤ酸化菌を保持することが困難となる。特に、下水のように水質や水量の変化が大きい場合は、浮遊状態の活性汚泥の沈降特性が変化し、後段の固液分離槽で沈降できなくなり、大部分の活性汚泥が好気性ろ床へ移動し、好気性ろ床の目詰まりの原因となることが頻繁に生じる。よって、本発明における第１段の曝気槽は、ＢＯＤ酸化担体を投入して、ＢＯＤ酸化菌を曝気槽内に保持するすることが重要である。したがって、本発明では、活性汚泥付着担体を用いることが不可欠である。
【０００９】
これにより、曝気槽容量を小さくして敷地面積の縮小を行う。
この場合、ＢＯＤ酸化担体は、曝気によって自由に流動していることが望ましい。担体の流動は、担体表面の拡散をよくして、基質が担体内部まで移動することを可能とすると共に、担体表面に成長する生物膜の剥離を促して、担体同士が生物膜により固着するのを防止する役目がある。
よって、曝気槽内には、生物膜として担体表面に付着した生物細胞と、担体から剥離した浮遊性の生物細胞が混在する。担体表面に付着した生物細胞は、曝気槽内に保持される一方、担体から剥離した浮遊性の生物細胞は、曝気槽から流出して固液分離槽で回収されて嫌気性消化処理に供される。
曝気槽容積に対する担体の投入量は、曝気槽内で担体が自由に流動するために４０％以下にすることが望ましく、ＢＯＤ酸化菌を保持するために１０％以上にすることが望ましい。
【００１０】
第２段の固液分離槽は、溶解性有機物が吸着した生物細胞を回収して嫌気性消化処理へ供する工程であり、無機凝集剤あるいは高分子凝集剤を添加して回収率を高めることが可能である。
第３段の好気性ろ過槽は、第１段の曝気槽で除去しきれない溶解性有機物と、第２段の固液分離槽で除去しきれない懸濁物質とを除去するための工程である。第３段で用いる好気性ろ床法は、酸素吸収効率が高いためブロワー動力費が低くできると共に、ろ過処理を兼ねるために、処理水は清澄であり、そのままで再利用が可能である。
本発明では、ＢＯＤ酸化担体を有した曝気槽と、好気性ろ過槽を併用することによって、活性汚泥を用いる必要が無くなり、このため汚泥返送用設備が不要となる。
【００１１】
次に、本発明の有機性排水の処理装置の一例を示す図１のフロー構成図を用いて本発明を説明する。
図１において、１は内部にＢＯＤ酸化担体５が浮遊し、流出口に担体分離スクリーン６を有する曝気槽であり、２は固液分離槽であり、３は内部にろ材層７を有する好気性ろ過槽であり、４は処理水槽である。
被処理水８は、好気性ろ過槽の逆洗排水９と共に曝気槽１に流入する。曝気槽１には、担体５と共に担体から剥離した生物フロックと好気性ろ床の逆洗排水に含まれる生物フロックが浮遊しており、被処理水８に含まれる溶解性有機物は、担体５表面の生物膜及び生物フロックに吸着する。
【００１２】
曝気槽処理水と生物フロックは、スクリーン６により担体５と分離された後に、固液分離槽２へ流入する。
固液分離槽２では、溶解性有機物が吸着した生物細胞を沈降分離し、濃縮汚泥１０として嫌気性消化処理へ供する。
好気性ろ過槽３では、曝気槽１で除去しきれなかった溶解性有機物の分解を行うと共に、固液分離槽２で除去しきれなかった懸濁物質を、生物膜ろ過作用により除去し、処理水槽４を経て処理水１１として放流される。
本発明では、曝気槽処理水に凝集剤１２を添加して、固液分離槽における懸濁物質除去効率を向上することも可能である。
【００１３】
【実施例】
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。
実施例１
図１の処理フローを用いた場合の処理性能を表１に示す。但し、本例は、好気性ろ過槽の逆洗排水を、曝気槽１へ返送した場合のものである。曝気槽の処理条件は、担体充填率＝３０％、溶解性ＢＯＤ負荷＝４０ｋｇ／（ｍ３担体・ｄ）であり、溶解性ＢＯＤの７０％は生物細胞に吸着して固液分離槽へ移行し、１０％は炭酸ガスと水と生物細胞に変換する。固液分離槽の処理条件は、ＳＳ除去率６０％である。この場合、嫌気性消化処理によるメタンガス発生量は４，０００Ｎ−ｍ３／ｄとなる。
一方、曝気槽における溶解性有機物除去率を８０％とし、除去された全量が炭酸ガスと水と生物細胞に変換した場合には、嫌気性消化処理によるメタンガス発生量は３，３００Ｎ−ｍ３／ｄである。
【００１４】
【表１】
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【００１５】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）溶解性有機物を生物細胞に変換することなく嫌気性消化処理へ供することができ、嫌気性消化処理における可燃性ガスの回収率を高くすることができる。
（２）浮遊式活性汚泥を用いないため、沈殿池と汚泥返送用設備が不要である。
（３）ＢＯＤ酸化菌を担体に付着させることによって、曝気槽内に保持することができ、安定した処理が可能であると共に、曝気槽容積を小さし、装置の敷地面積を狭くすることができる。
（４）好気性ろ床法は、酸素吸収効率が高いためブロワー動力費が低くできると共に、ろ過処理を兼ねるために処理水は清澄であり、そのままで再利用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の処理装置の一例を示すフロー構成図。
【図２】従来の処理装置を示すフロー構成図。
【符号の説明】
１：曝気槽、２：固液分離槽、３：好気性ろ過槽、４：処理水槽、５：担体、６：スクリーン、７：ろ材層、８：被処理水、９：好気性ろ過槽逆洗排水、１０：濃縮汚泥、１１：処理水、１２：凝集剤
【図１】
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【図２】
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