(57)【要約】【課題】  膜ユニットの運転を停止した場合においても、好気槽での活性汚泥からのリンの再放出を防止し、活性汚泥のフロックの微細化を抑制する。【解決手段】リンを含有する有機性の廃水１８を嫌気槽１２，無酸素槽１４，好気槽１６の順に通水し、好気槽１６内に浸漬した膜ユニット２８によって処理水を分離する有機性廃水の処理方法において、好気槽１６では膜ユニット２８の運転が停止している時間帯に微細気泡散気手段３６から間欠的な散気を行う。間欠的な散気の時間比を０．０２〜０．２とすることが好ましく、間欠的な散気の程度を好気槽１６内の被処理液のリン濃度に基づいて制御することが好ましい。【特許請求の範囲】
【請求項１】
リンを含有する有機性廃水を嫌気槽，無酸素槽，好気槽の順に通水し、好気槽内に浸漬した膜ユニットによって処理水を分離する有機性廃水の処理方法において、前記好気槽では前記膜ユニットの運転が停止している時間帯に間欠的な散気を行うことを特徴とする有機性廃水の処理方法。
【請求項２】
前記膜ユニットの運転が停止している時間帯に対する前記間欠的な散気の時間比を０.０２〜０.２とすることを特徴とする請求項１に記載の有機性廃水の処理方法。
【請求項３】
前記間欠的な散気の程度を前記好気槽内の被処理液のリン濃度に基づいて制御することを特徴とする請求項１に記載の有機性廃水の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は有機性廃水の処理方法に係り、特にリンや窒素を含有する有機性の廃水を活性汚泥によって生物学的に処理する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、有機性廃水中のＢＯＤ成分，窒素，リンを除去する生物学的な処理方法として、Ａ2Ｏ法が周知である。この方法では廃水を嫌気槽，無酸素槽，好気槽，沈殿槽の順に通水し、沈殿槽で分離した汚泥を嫌気槽に返送するとともに、好気槽の処理液の一部を無酸素槽に循環させる。
【０００３】
嫌気槽では嫌気条件下で廃水中のＢＯＤ成分が沈殿槽から返送された活性汚泥に取り込まれるとともに、活性汚泥はリンを放出する。無酸素槽では無酸素条件下で活性汚泥中の脱窒菌によって脱窒処理が行われる。好気槽では好気条件下で活性汚泥にリンが取り込まれるとともに、活性汚泥中の硝化菌によって硝化処理が行われる。沈殿槽では好気槽からの被処理液が処理水と活性汚泥とに分離される。沈殿槽で分離した活性汚泥の大部分を上記各処理を行わせるために嫌気槽に返送し、残部のリンを高濃度に蓄積した活性汚泥を余剰汚泥として抜き出す。
【０００４】
一方、近年では反応槽内に浸漬した膜ユニットによって固液分離を行う膜分離式活性汚泥法が実用化されつつある。この膜分離式活性汚泥法は反応槽内の活性汚泥を含む処理液を膜ユニットで膜分離し、膜透過水を清澄な処理水として抜き出すとともに、活性汚泥を反応槽内に残存させる。この方法によれば沈殿槽が不要となり、装置のコンパクト化を図ることができる。また、活性汚泥を反応槽内に高濃度に保持できるため、活性汚泥による処理速度が速いという利点がある。
【０００５】
この膜分離式活性汚泥法の利点に着目し、従来のＡ2Ｏ法の好気槽に膜分離式活性汚泥法を適用する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この方法によれば、嫌気槽，無酸素槽，好気槽に循環させる活性汚泥の濃度を１０,０００ｍｇ／Ｌ程度に保持できるので、処理速度が飛躍的に向上し、嫌気槽，無酸素槽，好気槽の容量を小さくできる。また、沈殿槽が不要となるので、装置のコンパクト化を図ることができる。
【特許文献１】特開平２００１−３１４８９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、Ａ2Ｏ法の好気槽に膜分離式活性汚泥法を適用する方法は、前記したように好気槽内では活性汚泥が高濃度に保持され、高負荷の処理が行われるため、反応に伴う溶存酸素の消費が激しい。このため、好気槽内を好気状態に維持するために散気する空気の量が不足すると溶存酸素が枯渇し、嫌気状態に移行しやすい。好気槽が嫌気状態になると前記した活性汚泥によるリンの取り込み反応や硝化反応が進行せず、処理性能が著しく低下する。
【０００７】
また、好気槽内に浸漬した膜ユニットでは通常、分離膜の二次側を吸引ポンプによって吸引し、その吸引負圧力をエネルギとして膜分離を行うようにしている。吸引ポンプとしては定流量式のものが用いられる。このため、夜間など廃水の流入量が著しく減少するか、又は廃水の流入が停止した場合には吸引ポンプの稼動を一時的に止め、膜ユニットの運転を停止する。また、定常運転時においても吸引ポンプを間欠運転（例えば、１８分間の吸引と２分間の吸引停止とを繰り返す）する場合があり、このような間欠運転でも膜ユニットの運転は、短い時間ではあるが停止する。この膜ユニットの運転を停止した時間帯では散気エネルギの節約を図るために好気槽内への散気を停止するか、又は散気を継続するか二通りの方法がある。
【０００８】
本発明者らの知見によれば、膜ユニットの運転を停止した時間帯に好気槽内への散気を停止すると、上記したように好気槽が嫌気状態になり易く、活性汚泥は蓄積したリンを好気槽内で再放出する。このため、膜ユニットの運転を再開した時の処理水中のリン濃度が高くなるという問題点がある。逆に、膜ユニットの運転を停止した時間帯に好気槽内への散気を継続すると、散気エネルギが嵩む。また、活性汚泥のフロックが空曝気によって微細化し、膜ユニットの運転を再開した時に分離膜の閉塞を助長するという問題点がある。
【０００９】
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を改善し、膜ユニットの運転を停止した場合においても、活性汚泥からのリンの再放出を防止でき、また、活性汚泥のフロックの微細化を抑制することができる有機性廃水の処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明に係る有機性廃水の処理方法は、リンを含有する有機性廃水を嫌気槽，無酸素槽，好気槽の順に通水し、好気槽内に浸漬した膜ユニットによって処理水を分離する有機性廃水の処理方法において、前記好気槽では前記膜ユニットの運転が停止している時間帯に間欠的な散気を行うことを特徴とする。
【００１１】
なお、上記の方法においては、前記膜ユニットの運転が停止している時間帯に対する前記間欠的な散気の時間比を０．０２〜０．２とすることが好ましい。また、前記間欠的な散気の程度を前記好気槽内の被処理液のリン濃度に基づいて制御することを特徴とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、膜ユニットの運転が停止している時間帯に間欠的な散気を行うようにしたので、膜ユニットの運転が停止している時間帯に好気槽を微好気の状態に維持することができる。このため、活性汚泥からのリンの再放出を防止でき、また、活性汚泥のフロックの微細化を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は本発明に係る有機性廃水の処理方法を実施するための装置系統図である。当該装置１０は嫌気槽１２，無酸素槽１４，好気槽１６を備え、有機性廃水１８がこの順序で通水される。無酸素槽１４には第１の循環ポンプ２０が配設され、無酸素槽１４内の被処理液を管路２２を介して嫌気槽１２に循環させる。好気槽１６には第２の循環ポンプ２４が配設され、好気槽１６内の被処理液を管路２６を介して無酸素槽１４に循環させる。好気槽１６には膜ユニット２８が浸漬されている。膜ユニット２８の下方には粗大気泡散気手段３０が配設されている。ブロア３２によって昇圧された空気が管路３４を介して粗大気泡散気手段３０に供給され、粗大気泡散気手段３０からの粗大気泡が膜ユニット２８を構成する分離膜に向けて散気される。粗大気泡散気手段３０から散気される粗大気泡は浮力によって浮上する過程で分離膜と接触し、分離膜の膜面を洗浄する。また、粗大気泡の浮上エネルギによって好気槽１６内に被処理液の旋回流が生起され、活性汚泥と被処理水との混合攪拌が促進する。また、粗大気泡中の酸素が被処理液と接触することによって被処理液に溶存酸素として溶け込む。
【００１４】
ただし、粗大気泡はその比表面積が小さいので被処理液に対する酸素溶解効率が低い。このため、粗大気泡散気手段３０とは別位置の膜ユニット２８の側方に微細気泡散気手段３６が配設されている。ブロア３２によって昇圧された空気が管路３８を介して微細気泡散気手段３６に供給され、微細気泡散気手段３６からの微細気泡が散気される。微細気泡は比表面積が大きいので被処理液に対する酸素溶解効率が高い。このため、被処理液への溶存酸素の供給源として有効である。
【００１５】
膜ユニット２８の分離膜の二次側には管路４０が接続し、管路４０には吸引ポンプ４２が接続している。吸引ポンプ４２を稼動することによって、膜ユニット２８の分離膜の二次側が負圧となり、その吸引負圧力をエネルギとして膜分離が行われる。分離膜の透過水は管路４０を介して吸引ポンプ４２によって吸引され、清澄な処理水として系外に排出される。
【００１６】
好気槽１６には被処理液のリン濃度を検出可能なリン濃度計４４が取り付けられている。リン濃度計４４の検出信号が制御器４６に送信され、制御器４６は受信した被処理液のリン濃度に基づいてブロア３２の駆動を制御する。また、好気槽１６の下部には管路４８が接続し、管路４８には汚泥引抜ポンプ５０が接続している。
【００１７】
上記構成の装置１０において、通常運転時ではリンや窒素を含有する有機性の廃水１８が嫌気槽１２に流入する。また、嫌気槽１２には無酸素槽１４内の活性汚泥を高濃度に含む被処理液が第１の循環ポンプ２０によって管路２２を介し循環流入している。このため、嫌気槽１２では嫌気条件下で廃水中のＢＯＤ成分が循環流入した活性汚泥に取り込まれるとともに、活性汚泥はリンを放出する。嫌気槽１２を溢流した活性汚泥を含む被処理液は次段の無酸素槽１４に流れ込む。また、無酸素槽１４には好気槽１６内の活性汚泥を高濃度に含む被処理液が第２の循環ポンプ２４によって管路２６を介し循環流入している。このため、無酸素槽１４では無酸素条件下で活性汚泥中の脱窒菌によって脱窒処理が行われる。無酸素槽１４を溢流した活性汚泥を含む被処理液は次段の好気槽１６に流れ込む。好気槽１６では好気条件下で活性汚泥にリンが取り込まれるとともに、活性汚泥中の硝化菌によって硝化処理が行われる。好気槽１６内の被処理液は膜ユニット２８によって膜分離される。膜ユニット２８で分離された透過水は管路４０を介して吸引ポンプ４２によって吸引され、清澄な処理水として系外に排出される。また、好気槽１６の下部に沈積した活性汚泥が汚泥引抜ポンプ５０によって引き抜かれ、余剰汚泥として管路４８から系外に排出される。
【００１８】
好気槽１６を好気状態に維持するためにブロア３２によって昇圧された空気が管路３４，３８を介して粗大気泡散気手段３０と微細気泡散気手段３６とに供給される。好気槽１６内では活性汚泥が１０，０００ｍｇ／Ｌ程度の高濃度に保持され、高負荷の処理が行われるため、反応に伴う溶存酸素の消費が激しい。このため、各散気手段から散気する空気の量が不足すると好気槽１６内の一部領域が嫌気状態となる場合がある。好気槽１６内の少なくとも一部が嫌気状態になると前記した活性汚泥によるリンの取り込み反応や硝化反応が進行せず、処理性能が著しく低下する。そこで本実施形態ではリン濃度計４４で検出した被処理液のリン濃度に基づいてブロア３２の駆動を制御する。すなわち、被処理液のリン濃度が基準値をオーバーした時にはブロア３２の駆動を増強して散気する空気の量を増加させるように制御する。
【００１９】
以上の処理によって、処理対象である廃水中のＢＯＤ成分は主に嫌気槽１２と無酸素槽１４で除去され、窒素成分は無酸素槽１４での脱窒処理と好気槽１６での硝化処理によって除去される。また、廃水中のリン成分は主に好気槽１６での活性汚泥によるリンの取り込み作用によって除去され、最終的に汚泥引抜ポンプ５０によって引き抜かれた余剰汚泥中にリンが過剰に蓄積された状態で系外に排出される。
【００２０】
上述した処理方法において、夜間など廃水１８の流入量が著しく減少するか、又は廃水１８の流入が停止した場合、又は定常的な間欠運転の際には第１の循環ポンプ２０，第２の循環ポンプ２４及び吸引ポンプ４２の稼動を一時的に止めることによって、実質的に処理を停止する。その結果、膜ユニット２８の運転も停止することになる。本実施形態の処理方法においては、この膜ユニット２８の運転を停止した時間帯に好気槽１６では間欠的な散気を行う。間欠的な散気の方法としては大別して二通りの方法がある。
【００２１】
第１の方法はタイマーを用いて例えば１０分毎に１分間の割合で間欠的な散気を行う。この場合は膜ユニットの運転が停止している時間帯に対する間欠的な散気の時間比は０．１である。この際の散気はもっぱら微細気泡散気手段３６によって行うことが好ましい。すなわち、膜ユニット２８の運転を停止した時間帯では管路３４に設けた開閉弁５２を自動閉止し、管路３８に設けた開閉弁５４のみを開放する。するとブロア３２の間欠駆動によって微細気泡散気手段３６からの微細気泡のみが散気されることになり、粗大気泡散気手段３０からの散気は停止される。微細気泡は前記したように被処理液に対する酸素溶解効率が高いので、被処理液への溶存酸素の供給源として有効であり、散気エネルギの節約に寄与する。
【００２２】
間欠散気の第２の方法は通常運転時と同様にリン濃度計４４で検出した被処理液のリン濃度に基づいてブロア３２の駆動を制御する。すなわち、被処理液のリン濃度が基準値をオーバーした時にはブロア３２の間欠駆動の頻度又は１回当たりの散気時間を増加させるように制御する。この方法においても散気はもっぱら微細気泡散気手段３６によって行うことが好ましい。
【００２３】
なお、上記第２の方法の場合、間欠散気の時間帯では好気槽１６内の被処理液が十分に流動していないため、リン濃度にバラツキが発生する可能性が高い。このため、リン濃度計４４で検出されるリン濃度が被処理液の平均的な値を示さない傾向があり、制御が不安定になることがある。したがって、間欠散気のより好ましい方法は、上記第１と第２の方法を組み合わせて行う。すなわち、第１の方法によってベースとなるタイマー制御を行い、リン濃度計４４で検出した被処理液のリン濃度が基準値をオーバーした時にのみ、臨時措置として散気の増強を行うようにすればよい。このような方法を採用することによって、膜ユニット２８の運転が停止している時間帯でも好気槽１６を確実に微好気の状態に維持することができる。このため、活性汚泥からのリンの再放出を防止できる。また、散気エネルギを最小限に抑えることができ、活性汚泥のフロックが空曝気によって微細化することも抑制することができる。
【実施例】
【００２４】
図２は間欠散気の時間比を変化させた時の実験結果の一例を示すグラフである。図２において、横軸は膜ユニット２８の運転が停止している時間帯に対する間欠的な散気の時間比を示している。実験は膜ユニット２８の運転が停止している時間帯に１０分間に１回の頻度で微細気泡散気手段３６によって間欠散気をし、１回当たりの散気時間を変化させることによって実施した。すなわち、１回当たりの散気時間を１分間とした時の間欠散気時間比は０．１であり、１回当たりの散気時間を２分間とした時の間欠散気時間比は０．２である。１回当たりの散気時間を１２秒間と短くした時の間欠散気時間比は０．０２である。このような間欠散気時間比をパラメータとして間欠散気時間比毎に、２時間の間欠散気の運転を行い、運転終了直後に好気槽１６内の被処理液のリン濃度と汚泥のろ過性を調べた。なお、測定は好気槽１６内の活性汚泥を高濃度に含む被処理液を各実験単位で５０ｍＬずつサンプリングし、この被処理液をＮｏ．５ｃのろ紙で５分間ろ過して行った。すなわち、このときのろ液のリン濃度を被処理液のリン濃度とし、ろ液量を汚泥のろ過性の指標とした。
【００２５】
図２において左縦軸は被処理液のリン濃度を示し、右縦軸は汚泥のろ過性を示す。図２から明らかなように、間欠散気時間比が０．０２未満の時には被処理液のリン濃度が急激に上昇する。このことは好気槽１６内の少なくとも一部が嫌気状態となり、活性汚泥からのリンの再放出が行われていることを裏付けている。間欠散気時間比を０．０２から上げていくと、被処理液のリン濃度が急激に低下し、間欠散気時間比が０．２になるとほぼ平衡に達する。このことは間欠散気を適正に選択すると好気槽１６内を安定な微好気の状態に維持することができ、活性汚泥からのリンの再放出を防止できることを裏付けている。一方、汚泥のろ過性は間欠散気時間比が０．２を越えると徐々に低下する。このことは間欠散気時間比が過大であると活性汚泥のフロックが空曝気によって微細化し、ろ過性が低下することを裏付けている。汚泥のろ過性が低下すると膜ユニット２８の運転再開時に分離膜の閉塞を助長するという新たな問題点が発生する。以上の実験結果から、間欠散気時間比を０．０２〜０．２に選定すると好ましいことが判明した。すなわち、間欠散気時間比をこの範囲に選定すると、活性汚泥からのリンの放出を防止でき、かつ活性汚泥のフロックが空曝気によって微細化することも抑制することができる。また、散気エネルギを最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る有機性廃水の処理方法を実施するための装置系統図である。
【図２】間欠散気の時間比を変化させた時の実験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２７】
１０………処理装置、１２………嫌気槽、１４………無酸素槽、１６………好気槽、１８………廃水、２０………第１の循環ポンプ、２４………第２の循環ポンプ、２８………膜ユニット、３０………粗大気泡散気手段、３２………ブロア、３６………微細気泡散気手段、４２………吸引ポンプ、４４………リン濃度計、４６………制御器、５０………汚泥引抜ポンプ。
【図１】
2005193102.tif 000002
【図２】
2005193102.tif 000003