(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性排水を、プラスチック成型担体を好気性生物反応槽に充填して空気を散気する固定床式生物処理法で処理後、その処理水を、好気性生物反応槽に充填された繊維状担体に空気を散気する固定床式生物処理法で処理することを特徴とする、排水の生物処理方法。
【請求項２】
前記プラスチック成型担体を好気性生物反応槽に充填して空気を散気する固定床式生物処理法が、２段処理の形態を備えている、請求項１に記載の排水の生物処理方法。
【請求項３】
前記プラスチック成型担体が、内部に汚泥を捕捉するための空間が成型された担体からなる、請求項１または２に記載の排水の生物処理方法。
【請求項４】
前記有機性排水が、ＢＯＤ濃度として500mg/L以上の高濃度有機性排水である、請求項１〜３のいずれかに記載の排水の生物処理方法。
【請求項５】
有機性排水を処理する、プラスチック成型担体を充填して空気を散気する好気性生物反応槽としての固定床式生物処理槽と、その処理水を処理する、充填された繊維状担体に空気を散気する好気性生物反応槽としての固定床式生物処理槽とを有することを特徴とする排水の生物処理装置。
【請求項６】
前記有機性排水が、ＢＯＤ濃度として500mg/L以上の高濃度有機性排水である、請求項５に記載の排水の生物処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排水中の有機物質を微生物を用いて生物化学的に処理する方法および装置に関し、特に、高濃度の有機性排水を安定して高速処理できる排水の生物処理方法および装置に関する。本発明は、例えば生活廃水の廃水処理のほか、食品工場や化学工場、電子産業工場、紙パルプ工場などで排出される有機物質の排水処理に適用可能なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、生分解性のある有機性物質を含む排水を処理する方法として、活性汚泥法を代表とした好気性生物処理が知られている。活性汚泥は、安価、かつ処理水質が良好な処理であることから、広く普及している。しかし、処理速度0.5〜0.8kgBOD/m3/d程度と比較的小さいこと、および汚泥と処理水を分離するための沈澱槽の設置と、汚泥返送が必須であることから、設置スペースが大きくなることが課題である。特に、排水量が多い大規模工場では、設置スペースが広大になることから、近年、２段活性汚泥法（特許文献１、２、３）や流動床式生物処理と活性汚泥を組み合わせた処理（特許文献４）が開発されている。
【０００３】
２段処理では、１段目の処理で有機性排水を主に分散菌で生物処理すると共に非凝集性の細菌に変換した後、２段目の処理で原生動物を主体とした生物処理で非凝集性細菌を捕食除去することで、安定した高速処理が可能になる。通常、１段目の生物処理装置にBOD負荷量として10kgBOD/m3/d程度で運転することにより50〜60％を除去し、２段目の活性汚泥で1kgBOD/m3/d程度で運転することで、設置スペースが従来の１段処理に比較して20％程度削減が可能とされている。
【特許文献１】特開昭55-28759公報
【特許文献２】特開2004-321899公報
【特許文献３】特許第3035569公報
【特許文献４】特開2002-263672公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、上記のような従来の２段処理、多段処理では、活性汚泥処理に伴い沈澱槽、汚泥返送が必要であるため、高負荷処理が可能であるという割には設置スペースが広大であり、運転管理に手間がかかっていた。そこで近年、微生物を付着する担体を用いた流動床式生物処理を採用し、高負荷運転による装置のコンパクト化、沈澱槽の削減が試みられている。しかし、流動床による生物処理は、担体の流動、接触などにより菌体剥離などに伴う微細汚泥が発生し、浮遊式の活性汚泥処理の水質に比較して処理水懸濁物質(ss)濃度が高くなるという課題がある。このため、流動床生物処理の後段に凝集沈澱槽を設置するか、２段処理の後段には通常の活性汚泥処理を採用し、浮遊菌を活性汚泥のフロックに取り込み処理することで、処理水質を向上している。
【０００５】
一方、高負荷処理に固定床式生物処理を採用する場合、処理水懸濁物質濃度が流動床式生物処理に比較して低くできるものの、高負荷処理に伴い生物汚泥が大量に発生して担体に付着するため、装置の閉塞がおきて安定した処理ができないという課題があった。
【０００６】
そこで本発明の課題は、固定床式生物処理における処理水懸濁物質濃度を低く抑えることができるという利点に着目しつつ、そのままでは高負荷処理に伴う問題が生じるという欠点を考慮し、基本的には固定床式生物処理でありながら、特定の複数段の処理とすることにより、上記利点を活かしつつ欠点を解消し、高負荷処理の場合にも安定して良好な処理が可能な排水の生物処理方法および装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係る排水の生物処理方法は、有機性排水を、プラスチック成型担体を好気性生物反応槽に充填して空気を散気する固定床式生物処理法で処理後、その処理水を、好気性生物反応槽に充填された繊維状担体に空気を散気する固定床式生物処理法で処理することを特徴とする方法からなる。プラスチック成型担体を充填した固定床式生物処理法で処理後、繊維状担体を充填した固定床式生物処理法での処理を含む限り、処理段数としては２段のみには限定されず、３段以上の多段処理も可能である。
【０００８】
この方法においては、上記プラスチック成型担体としては、内部に汚泥を捕捉するための空間が成型された担体からなることが好ましく、上記繊維状担体としては、汚泥を付着させるための表面を有する繊維の集合体で構成された担体からなることが好ましい。また、前段に用いるプラスチック成型担体は、たとえばポリプロピレン、ポリエステル製の鞍型フラップに突起を設けた担体、穴あき球状担体、網目円筒状担体などから構成できる。より好ましくは、径が３〜30cmかつ空隙率が90％以上であることが望ましい。後段に用いる繊維状担体は、ポリエステル、アクリル繊維などを繊維状に加工した担体などから構成できる。
【０００９】
また、本発明に係る排水の生物処理方法は、とくに、上記有機性排水が、ＢＯＤ濃度として500mg/L以上の高濃度有機性排水である場合に好適なものである。
【００１０】
本発明に係る排水の生物処理装置は、有機性排水を処理する、プラスチック成型担体を充填して空気を散気する好気性生物反応槽としての固定床式生物処理槽と、その処理水を処理する、充填された繊維状担体に空気を散気する好気性生物反応槽としての固定床式生物処理槽とを有することを特徴とするものからなる。この装置においても、処理槽の段数としては２段のみには限定されず、３段以上多段に処理槽を配設した構成を採ることも可能である。
【００１１】
上記プラスチック成型担体は、内部に汚泥を捕捉するための空間が成型された担体からなることが好ましく、上記繊維状担体は、汚泥を付着させるための表面を有する繊維の集合体で構成された担体からなることが好ましい。
【００１２】
また、この本発明に係る排水の生物処理装置も、とくに、上記有機性排水が、ＢＯＤ濃度として500mg/L以上の高濃度有機性排水である場合に好適なものである。
【００１３】
このような本発明に係る排水の生物処理方法および装置においては、前段のプラスチック成型担体を充填した固定床式生物処理に相対的に高濃度処理（高負荷処理）を行い、前段であるレベルまで処理した後に、後段の繊維状担体を充填した固定床式生物処理にて目標レベルまで処理する。
【００１４】
本発明者らは、高濃度有機性排水の高負荷処理について鋭意検討した結果、繊維状担体を用いた固定床式生物処理や流動性担体を充填した流動床式生物処理より、プラスチック成型担体を充填した生物処理の方が1.5倍程度高い除去速度を得られコンパクト化できることを見出した。プラスチック成型担体を充填した生物反応槽では、汚泥が担体に付着するだけでなく担体内に高濃度に捕捉されることで、他の繊維状担体や流動性担体のような汚泥付着型に比較して高負荷処理が可能であると考えられる。また、高負荷処理に伴い汚泥発生量は多いものの、汚泥捕捉型担体では水流路が広く、また空隙率も大きいことから、洗浄操作が容易であり、安定した運転が可能であることが判明した。
【００１５】
さらに、後段の低濃度処理についても同様に検討した結果、除去速度自体はどの担体でも有意な差は見られなかったものの、処理水ss濃度の点から繊維状担体などの汚泥付着型固定床担体を充填した生物処理では良好な処理水質が得られた。
【００１６】
これらの結果から、１段目で（前段で）汚泥捕捉型担体であるプラスチック成型担体を充填した高負荷型生物処理を行い、２段目で（後段で）低濃度になった状態で付着型固定床担体である繊維状担体を充填した固定床式生物処理を行うようにした、組み合わせによる多段処理を行うことで、従来の方法、装置に比較してよりコンパクトで安定した処理が可能となった。
【発明の効果】
【００１７】
このように、本発明に係る排水の生物処理方法および装置によれば、前段のプラスチック成型担体充填生物処理と後段の繊維状担体充填生物処理を組み合わせることにより、高負荷処理の場合にも、問題を生じることなく安定して所望の水質レベルまでの良好に排水処理を行うことが可能となる。本発明はとくに有機性排水をコンパクトな好気性生物処理装置で安定して良好な処理水を得るのに有効であり、中でも高濃度有機物処理の高負荷処理に好適に使用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、排水中の有機物の処理を、本発明を用いて処理する場合に関して説明する。
図１に本発明の好適な一実施例を示す。図１に示す排水の生物処理装置は、１段目の、例えば図２に示すような鞍型フラップに突起を設けたポリプロピレン製のプラスチック成型担体１（図示例は、オルガノ（株）販売「アクチライトスーパーＩＩ」）を充填した固定床式生物処理槽２（好気性生物反応槽）と、その処理水をさらに処理する、２段目の、繊維状担体３（例えば、ポリエステル製の長尺単繊維）を充填した固定床式生物処理槽４（好気性生物反応槽）からなるシステムとして構成されている。被処理水としての原水５は、１段目の固定床式生物処理槽２内で処理された後、２段目の固定床式生物処理槽４内で処理され、処理水６として排出される。空気７は、両反応槽２、４とも反応槽下部から直接散気されればよい。
【００１９】
１段目の生物反応槽２に充填されるプラスチック成型担体１としては、図２に示すような鞍型の担体（充填材「アクチライトスーパーＩＩ」（オルガノ（株）販売））などを充填することが好ましいが、内部に汚泥を捕捉するための空間が成型されたプラスチック成型担体であれば他の担体も使用可能である。ここで用いる担体「アクチライトスーパーＩＩ」は、ポリプロピレン製で直径が約10cm、比重が0.92、空隙率が95％、比表面積が75m2/m3である。従来から充填材として使用されている径が2cm以下のものを担体を用いた場合には、高負荷で有機物を処理した場合、充填材の目詰まりが早く、洗浄操作をしても汚泥が剥離しにくいが、本充填材は径が大きいため汚泥を充填材内部に捕捉できるにもかかわらず、洗浄操作をした際に余剰の汚泥を剥離しやすいことが特徴である。
【００２０】
２段目の生物反応槽４に充填される繊維状担体としては、図３に示すような充填材８「アクチライトファイバー」（オルガノ（株）販売）や、図４に示すような他の繊維状担体９「揺動床バイオフリンジ」（エヌ・イー・ティ（株）製）などを充填することが好ましい。この「揺動床バイオフリンジ」と呼ばれる繊維状担体９は、ポリエステル製の長尺繊維を集合して長繊維束１０を形成し、その長繊維束１０を微生物保持材として処理槽内で支持体１１に固定化したものである。このような繊維状担体８、９は、１段目に用いる充填材からなるプラスチック成型担体１に比較して比表面積が例えば800m2/m3程度と大きいことから、汚泥が大量に発生しない中、低濃度負荷でも汚泥を高濃度に保持でき、処理水質を良好にすることが可能である。
【００２１】
本発明では、上記のような２段処理に限らず、３段以上の処理形態も可能である。例えば図５に示すように、プラスチック成型担体１を充填した固定床式生物処理槽として処理槽２ａ、２ｂを２段に設け、その後段に繊維状担体３を充填した固定床式生物処理槽４を配置したシステムとして構成することができる。
【００２２】
比較のために、図６、７に従来例を示す。図６は１段目、２段目共に浮遊式活性汚泥処理槽２１ａ、２１ｂを配置し、その後段に沈殿槽２２を配置した処理システムを示している。図７は、１段目にスポンジ担体３１を充填した流動床式生物処理槽３２、２段目に浮遊式活性汚泥処理槽３３を配置し、その後段に沈殿槽３４を配置した処理システムを示している。従来は、いずれも後段に浮遊式活性汚泥処理を組み合わせるシステムのため、汚泥を分離するための沈殿槽、汚泥返送ポンプ、ラインが必要であり、高負荷処理が可能である割にスペース削減が充分ではなかった。
【００２３】
以下、実施例により、本発明をさらに詳細に説明する。
容量1.5Lの各カラムに下記の担体を充填し、人工下水（下記に組成を示す）を原水とし原水濃度をBOD1000mg/Lになるように調整後、カラム下部から空気を散気し連続通水試験を行った。なお、比較例におけるスポンジ担体は有効容積に対してかさ体積が20％になるように充填した。
人工下水：BOD1,000mg/L
ペプトン：720mg/L
カツオエキス：480mg/L
塩化ナトリウム：380mg/L
Na2HPO4 ：60mg/L
を水道水で溶解して調整したもの。
【００２４】
実施例１：「アクチライトスーパーＩＩ」を充填した固定床式生物処理装置＋「アクチラ          イトファイバー」を充填した固定床式生物処理装置
比較例１：「アクチライトスーパーＩＩ」を充填した固定床式生物処理装置＋「アクチラ          イトスーパーＩＩ」」を充填した固定床式生物処理装置
比較例２：「アクチライトファイバー」を充填した固定床式生物処理装置＋「アクチライ          トファイバー」を充填した固定床式生物処理装置
比較例３：スポンジ担体を充填した流動床式生物処理装置＋スポンジ担体を充填した流動          床式生物処理装置
【００２５】
BOD容積負荷を生物処理システム全体として5kgBOD/m3/日（１段目に対しては10kgBOD/m3/日）の条件で性能評価を実施した際の結果を表１に示す。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
この結果から、本発明の実施例１では、BOD1000mg/Lの高濃度有機性排水処理において、いずれの比較例よりも、処理水BOD、および処理水ss濃度がともに低い値が得られた。したがって、高負荷処理でも安定した処理が可能であることが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施例に係る排水の処理装置の概略構成図である。
【図２】図１の装置に用いるプラスチック成型担体の一例を示す斜視図である。
【図３】図１の装置に用いる繊維状担体の一例を示す側面図である。
【図４】繊維状担体の別の例を示す側面図である。
【図５】本発明で処理槽を３段配置する場合の一例を示す概略構成図である。
【図６】従来の処理装置の概略構成図である。
【図７】従来の別の処理装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  プラスチック成型担体
２、２ａ、２ｂ  プラスチック成型担体を充填した固定床式生物処理槽
３  繊維状担体
４  繊維状担体を充填した固定床式生物処理槽
５  被処理水としての原水
６  処理水
７  空気
８  繊維状担体としての充填材
９  他の繊維状担体
１０  長繊維束
１１  支持体
【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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【図６】
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【図７】
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