(57)【要約】【課題】  低コストで消化汚泥のような高濃度のＳＳ及び窒素を含有する有機性排液を処理できる生物学的処理方法と装置を提供する。【解決手段】  高濃度のＳＳ及び窒素を含有する有機性排液を生物学的に処理する方法において、前記有機性排液を、該排液中の汚泥を分離することなく直接脱窒槽に流入して処理し、該処理した脱窒槽の流出液は、硝化菌を保持させるための担体を投入した硝化槽で処理し、該処理液から担体を分離後の硝化液の一部は、前記脱窒槽に循環すると共に、該硝化液の残部は固液分離して、分離液を処理水とし、濃縮汚泥を余剰汚泥として排出することとしたものであり、前記有機性排液として消化汚泥が適用でき、前記固液分離は機械濃縮装置を用いるのがよい。【選択図】  図１
2005111408.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高濃度のＳＳ及び窒素を含有する有機性排液を生物学的に処理する方法において、前記有機性排液を、該排液中の汚泥を分離することなく直接脱窒槽に流入して処理し、該処理した脱窒槽の流出液は、硝化菌を保持させるための担体を投入した硝化槽で処理し、該処理液から担体を分離後の硝化液の一部は、前記脱窒槽に循環すると共に、該硝化液の残部は固液分離して、分離液を処理水とし、濃縮汚泥を余剰汚泥として排出することを特徴とする有機性排液の生物学的処理方法。
【請求項２】
前記有機性排液が、消化汚泥であることを特徴とする請求項１記載の有機性排液の生物学的処理方法。
【請求項３】
高濃度のＳＳ及び窒素を含有する有機性排液を生物学的に処理する装置において、該有機性排液を汚泥を分離することなく直接処理する脱窒槽と、該脱窒槽の流出液を処理する硝化菌を保持させる担体を投入した硝化槽と、該硝化槽に備えた担体分離手段と、該担体を分離した硝化液の一部を前記脱窒槽に循環する循環流路と、該硝化液の残部を固液分離する固液分離装置とを有することを特徴とする有機性排液の生物学的処理装置。
【請求項４】
前記固液分離装置が、機械濃縮装置であることを特徴とする請求項３記載の有機性排液の生物学的処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒素、ＳＳ含有有機性排液の生物学的処理方法に係り、特に、消化汚泥などの高濃度のＳＳ及び窒素を含有する有機性排液の生物学的処理方法と装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、消化汚泥中のＳＳ及び窒素を生物学的に処理する方法としては、図２に示すように、固液分離、脱窒槽、硝化槽、沈殿池の順番に処理施設を配置し、消化汚泥中のＳＳ分を固液分離して取り除いたのち、脱離液のみを脱窒槽に導き、この脱窒槽に沈殿池において濃縮・分離した活性汚泥を返送すると共に、硝化槽から流出した硝化液を循環し、ＳＳの除去及び脱窒を行う方法が挙げられる。しかし、近年、初期コスト及び運転コストの低減が強く求められており、消化汚泥のような高濃度のＳＳ及び窒素を含有する有機性排液を低コストで高効率に処理するフローについて検討する必要がある。
【特許文献１】特公平２−４７２７９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明者らは、消化汚泥を低コストで処理できる可能性を有するフローとして、消化汚泥を直接、脱窒槽に導く処理フローについて検討した。しかし、上記処理フローを検討していく上で、次の問題に遭遇した。消化汚泥を直接投入した場合、消化汚泥のＳＳ濃度が６，０００〜１０，０００ｍｇ／Ｌ、Ｔ−Ｎが３，０００〜６，０００ｍｇ／Ｌと高いため、硝化槽にかかる窒素容積負荷が大きくなってしまい、十分な平均汚泥滞留時間（Ａ−ＳＲＴ）を確保できず、硝化が良好に進行しない。Ａ−ＳＲＴを確保するためには、（１）反応時間を長くするかあるいは槽容積を大きくする、（２）硝化槽及び脱窒槽のＭＬＳＳを高くする、の２つの解決法が考えられる。しかし、（１）の解決法では処理装置が大きくなり、（２）の解決法では硝化槽内のＭＬＳＳを高く維持できるほど、十分に濃縮・分離ができないため、濃縮に初期コスト及び運転コストの高い膜分離装置を使用することになる。そこで、本発明では、低コストで消化汚泥のような高濃度のＳＳ及び窒素を含有する有機性排液を処理できる生物学的処理方法と装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の課題を解決するために、本発明では、高濃度のＳＳ及び窒素を含有する有機性排液を生物学的に処理する方法において、前記有機性排液を、該排液中の汚泥を分離することなく直接脱窒槽に流入して処理し、該処理した脱窒槽の流出液は、硝化菌を保持させるための担体を投入した硝化槽で処理し、該処理液から担体を分離後の硝化液の一部は、前記脱窒槽に循環すると共に、該硝化液の残部は固液分離して、分離液を処理水とし、濃縮汚泥を余剰汚泥として排出することを特徴とする有機性排液の生物学的処理方法としたものである。
前記処理方法において、有機性排液としては消化汚泥を用いることができる。
また、本発明では、高濃度のＳＳ及び窒素を含有する有機性排液を生物学的に処理する装置において、該有機性排液を汚泥を分離することなく直接処理する脱窒槽と、該脱窒槽の流出液を処理する硝化菌を保持させる担体を投入した硝化槽と、該硝化槽に備えた担体分離手段と、該担体を分離した硝化液の一部を前記脱窒槽に循環する循環流路と、該硝化液の残部を固液分離する固液分離装置とを有することを特徴とする有機性排液の生物学的処理装置としたものである。
前記処理装置において、固液分離装置は機械濃縮装置を用いるのがよい。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、消化汚泥のような高濃度のＳＳ及び窒素を含有する有機性排液を固液分離することなく、省スペースで高効率な生物処理が可能となる。また、消化汚泥のような高濃度のＳＳ及び窒素を含有する有機性排液を固液分離することなく、直接脱窒槽に流入させることから、汚泥発生量を低減でき、ポリマー等の薬品使用量を抑えることができるため、低コスト化が実現できる。また、余剰汚泥の濃縮操作を、活性汚泥混合液の固液分離操作をもって行うことができるため、濃縮操作を省くことができ、低コスト化が実現できる。本発明は、現在の消化汚泥の処理フローにとってかわる新たな処理方法となるものと確信する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
次に、本発明の構成を詳細に説明する。本発明で提案する処理フローは、図１に示すように、脱窒槽、硝化槽、固液分離の順番に処理施設を配置する。消化汚泥は固液分離することなく、直接脱窒槽に流入させ、脱窒槽の流出液は硝化菌を保持させるための担体を投入した硝化槽で処理する。すなわち、従来法では、消化汚泥を固液分離した後、生物処理を行っていたが、本発明では、消化汚泥を固液分離することなく、直接脱窒槽に流入させて生物処理を行うことから、生物処理工程において消化汚泥中のＳＳの一部が分解され、汚泥発生量を低減でき、ポリマー等の薬品使用量を抑えることができるため、低コスト化が実現できる。また、本発明によれば、１２，０００ｍｇ／Ｌ程度の高濃度ＭＬＳＳにおいても、担体による硝化性能の向上が見られるため、消化汚泥を直接処理しても硝化槽の容積をコンパクトにできる。
【０００７】
担体分離後の硝化液の一部は、目標の処理水窒素濃度に応じた量を脱窒槽に循環すると共に、残りは処理水と余剰汚泥に固液分離する。固液分離には、膜分離装置なども使用できるが、遠心濃縮機などの機械濃縮装置を用いることで、汚泥処理工程の濃縮操作を兼ねることができる。すなわち、従来法では、余剰汚泥は濃縮した後、脱水処理を行っていたのに対し、本発明では、濃縮操作を活性汚泥混合液の固液分離操作で行うことができるため、濃縮操作の工程を省くことができ、低コスト化が実現できる。また、生物処理槽の活性汚泥濃度（ＭＬＳＳ）を高めたい場合には、濃縮汚泥の一部を脱窒槽に返送してもよい。分離液は、下水放流などの場合には、直接処理水として放流可能であるが、より清澄な処理水が要求される場合には、必要に応じて凝集処理やろ過処理装置などを追加すればよい。
【０００８】
なお、本発明で硝化槽に入れる担体は、粒径１〜１５ｍｍ程度の粒状の親水性ゲル、プラスチック片、スポンジ、発泡性セラミック、高分子担体などが使用でき、担体が安定して流動できる粒径及び担体の材質であればよいが、高濃度のＭＬＳＳでの流動状態を考えると、スポンジが好ましい。また、担体の充填率は、硝化槽の構造、曝気風量、担体の形状ならびに性状に応じて変動するが、担体の流動性を考慮して３０％以下であることが好ましい。
脱窒槽には、担体を入れなくてもかまわないが、微生物固定化担体を入れた方が脱窒速度の上昇が期待できるため、すみやかに硝化脱窒を行う場合には入れた方が好ましい。
【実施例】
【０００９】
以下に、本発明を実施例で具体的に説明する。
実施例１
（ａ）原液
生ごみメタン発酵により発生した消化汚泥（Ｒｗ）；Ｓ−ＢＯＤ：１１，０００ｍｇ／Ｌ、ＳＳ：８，２００ｍｇ／Ｌ、ＮＨ４−Ｎ：４，１００ｍｇ／Ｌ、
水量；０．３ｍ３／ｄ、
（ｂ）循環式硝化脱窒槽
硝化槽；有効容量：１．０ｍ３、水理学的滞留時間（ＨＲＴ）：３．３ｄａｙ、
脱窒槽；有効容量：０．５ｍ３、ＨＲＴ：１．６７ｄａｙ、
設定循環比；４０Ｑ、
（ｃ）微生物固定化担体
形状；１ｃｍ角スポンジ状、
投入量；嵩体積として０．２ｍ３（充填率２０ｖ／ｖ％）、
【００１０】
（ｄ）運転結果
表１に運転終了後の硝化槽及び脱窒槽の最終水質（Ｔｗ）を示す。硝化槽のろ液のＮＨ４−Ｎは１３ｍｇ／Ｌ、ＮＯｘ−Ｎは４７ｍｇ／Ｌ、Ｔ−Ｎは７６ｍｇ／Ｌ、Ｓ−ＢＯＤは１６ｍｇ／Ｌとなり、きわめて良好に消化汚泥の硝化脱窒が進行した。
【表１】
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【００１１】
比較例１
以下に比較例として従来法を示す。
本発明と同等の処理水質を得るためには、前処理として固液分離を行い、かつ、硝化槽７ｄａｙ、脱窒槽３ｄａｙと処理時間を長くする必要がある。また、後処理として汚泥を濃縮し、一部を返送し、残りを余剰汚泥として処理する必要がある。
（ａ）原液
生ごみメタン発酵により発生した消化汚泥を固液分離した脱離液（Ｒｗ’）；Ｓ−ＢＯＤ：５，０００ｍｇ／Ｌ、Ｔ−Ｎ：２，５００ｍｇ／Ｌ、ＳＳ：３００ｍｇ／Ｌ、
水量：０．３ｍ３／ｄ
（ｂ）循環式硝化脱窒槽
硝化槽；有効容量：１．０ｍ３、Ａ−ＳＲＴ  ７ｄａｙ
脱窒槽；有効容量：０．５ｍ３、Ａ−ＳＲＴ  ３ｄａｙ
設定循環比；２５Ｑ、ＭＬＳＳ＝４０００ｍｇ／Ｌ
【００１２】
（ｃ）運転結果
表２に運転終了後の硝化槽及び脱窒槽の最終水質（Ｔｗ’）を示す。
Ｔ−Ｎは８５ｍｇ／Ｌ、Ｓ−ＢＯＤは１０ｍｇ／Ｌとなった。
【表２】
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【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の処理方法の一例を示すフロー構成図。
【図２】従来の処理方法のフロー構成図。
【図１】
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【図２】
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