(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
微生物汚泥を用いて排水を処理する生物学的排水処理装置において、
密閉された第１槽を有し、排水である被処理水を前記第１槽内に導入し、前記被処理水に水素供与体を供給し、前記被処理水を前記第１槽外へ排出するコンディショニング装置と、
粒状に凝集された微生物を含む微生物汚泥床を収容して密閉された第２槽を有し、前記第１槽外へ排出された前記被処理水を前記第２槽内に導入し、前記被処理水を上昇させて前記第２槽内に上向流を形成し、前記被処理水を処理水として前記第２槽外へ排出する反応装置と、
前記第２槽外へ排出された前記処理水の一部を前記第１槽に戻す返送ラインと、
酸素含有ガスを前記第２槽内の下部に供給する散気手段と、を備えたことを特徴とする生物学的排水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微生物汚泥を用いて排水を処理する生物学的排水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有害物質を分解する微生物汚泥を用い、排水中の有害物質を除去する生物学的排水処理装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４００１５１４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、微生物汚泥は、有害物質を分解する際にメタノール等の水素供与体を必要とする。このため、生物学的排水処理装置では、水素供与体が排水に供給される。また、微生物汚泥は有機物質の分解に伴って増殖する。このため、生物学的排水処理装置では、余剰汚泥の廃棄処分が行われる。このような事情から、生物学的排水処理装置では、供給すべき水素供与体にかかるコスト及び余剰汚泥の廃棄処分にかかるコストが問題となっていた。
【０００５】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、水素供与体の供給量及び余剰汚泥の発生量を削減することが可能な生物学的排水処理装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ここで、本発明者等は、以下のような事象を見出した。微生物汚泥は、排水中の有害物質を分解して増殖する性質だけでなく、排水中の溶存酸素を吸収して増殖する性質を有し、溶存酸素を吸収する際にも水素供与体を消費する。このため、排水中の溶存酸素が多くなる（排水の溶存酸素濃度が高くなる）と、溶存酸素の吸収に多くの水素供与体が消費されると共に、溶存酸素の吸収によって多くの余剰汚泥が生じる。本発明者等は、上記事象に基づき本発明に至った。
【０００７】
そこで、本発明による生物学的排水処理装置は、微生物汚泥を用いて排水を処理する生物学的排水処理装置において、密閉された第１槽を有し、排水である被処理水を第１槽内に導入し、被処理水に水素供与体を供給し、被処理水を第１槽外へ排出するコンディショニング装置と、粒状に凝集された微生物を含む微生物汚泥床を収容して密閉された第２槽を有し、第１槽外へ排出された被処理水を第２槽内に導入し、被処理水を上昇させて第２槽内に上向流を形成し、被処理水を処理水として第２槽外へ排出する反応装置と、第２槽外へ排出された処理水の一部を第１槽に戻す返送ラインと、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
このような生物学的排水処理装置によれば、第１層及び第２槽が密閉されているため、各槽内の被処理水に、各槽を取り巻く空気中の酸素が溶け込むことはない。そして、第２槽内に導入された被処理水は第２槽内を上昇し、微生物汚泥床と向流接触する。この際、微生物汚泥床の働きによって排水中の溶存酸素が吸収されるため、第２槽外へ排出される処理水の溶存酸素濃度は低くなる。この処理水が返送ラインによって第１槽に戻され、第１槽内の被処理水と混合されるため、第１槽内の被処理水の溶存酸素濃度が低くなる。その結果、第１槽外へ排出されて第２槽内に導入される被処理水の溶存酸素濃度が低くなり、溶存酸素の吸収に消費される水素供与体と、溶存酸素の吸収に伴って生じる余剰汚泥とが削減される。また、第２槽から排出される処理水に残存している水素供与体が、返送ラインによって第１槽内に戻されて再利用されるため、水素供与体の供給量が削減される。
【００１０】
また、酸素含有ガスを第２槽内の下部に供給する散気手段を備えるので、反応装置の停止中や始動時等に、第２槽内の下部に酸素含有ガスを供給し、微生物汚泥床の硬化や嫌気性腐敗を防止することができる。
【発明の効果】
【００１１】
このように本発明によれば、水素供与体の供給量及び余剰汚泥の発生量を削減することが可能な生物学的排水処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る生物学的排水処理方法を採用した生物学的排水処理装置の概略構成図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る生物学的排水処理方法を採用した生物学的排水処理装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明による生物学的排水処理方法を採用した生物学的排水処理装置の好適な実施形態について添付図面を参照しながら説明する。なお、各図において、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１４】
先ず、本発明による生物学的排水処理装置の第１実施形態を説明する。図１は本発明の第１実施形態に係る生物学的排水処理方法を採用した生物学的排水処理装置の概略構成図であり、本実施形態では生物学的排水処理装置を生物学的脱窒処理装置として説明する。
【００１５】
生物学的脱窒処理装置１００は、排水である被処理水を収容する原水調整槽１と、被処理水に水素供与体（ここではメタノール）を供給するコンディショニング装置２と、メタノールの供給された被処理水の脱窒処理を行う反応装置３とを備えている。
【００１６】
また、生物学的脱窒処理装置１００は、原水調整槽１からコンディショニング装置２に被処理水を送るラインＬ１と、コンディショニング装置２から反応装置３に被処理水を送るラインＬ２と、脱窒処理のなされた被処理水を処理水として反応装置３から後段に送り出すラインＬ３と、反応装置３からコンディショニング装置２へ処理水の一部を戻す返送ラインであるラインＬ４と、コンディショニング装置２へメタノール等を供給するラインＬ５と、コンディショニング装置２及び反応装置３からガスを送り出すラインＬ６とを備えている。ラインＬ１やラインＬ２には、圧送用のポンプＰ１が設けられている。
【００１７】
コンディショニング装置２は、密閉された第１槽であるコンディショニング槽４を有している。コンディショニング装置２は、ラインＬ１を介し、原水調整槽１から排出された被処理水をコンディショニング槽４内に導入する。また、コンディショニング装置２は、ラインＬ５を介し、メタノールをコンディショニング槽４内に導入し、被処理水に供給する。さらに、コンディショニング装置２は、コンディショニング槽４内で発生したガスをラインＬ６に排出する。
【００１８】
コンディショニング槽４には、ｐＨ計５が付設されている。ｐＨ計５は、コンディショニング槽４内の液体のｐＨを測定する。ここで、ｐＨ計５の測定値が所定範囲にない場合には、ラインＬ５を介してコンディショニング槽４内の液体にｐＨ調整剤（ここでは塩化水素）を供給することが可能となっている。所定範囲とは、微生物（後述）の生息に適した範囲（例えば、ｐＨ６〜９．５）である。
【００１９】
反応装置３は、密閉された第２槽である反応槽６を有している。反応槽６内の下部には、粒状に凝集された微生物（ここでは脱窒菌）を含む微生物汚泥床９が収容されている。脱窒菌は、嫌気的条件下において、被処理水中の有害物質（ここでは窒素化合物）を分解してガス（ここでは窒素ガス）を生成し、増殖する。その際に、脱窒菌はメタノールを消費する。また、脱窒菌は、被処理水中の溶存酸素を吸収して増殖する。その際にも、脱窒菌はメタノールを消費する。
【００２０】
反応装置３は、ラインＬ２を介し、コンディショニング槽４から反応槽６の下部に被処理水を導入し、その被処理水を上昇させて反応槽６内に上向流を形成する。反応槽６内を上昇する被処理水は、微生物汚泥床９と向流接触し、微生物汚泥床９に含まれる脱窒菌の働きによって脱窒処理（窒素化合物を分解し、窒素ガスを発生する処理）がなされる。このように、反応槽６は、ＵＳＢ（Upflow Sludge Blanket）反応槽を構成している。
【００２１】
反応槽６内の上部には、気固液分離部８が設けられている。気固液分離部８は、微生物等の固形物と、反応槽６内で発生した窒素ガス等のガスと、脱窒処理のなされた処理水とを分離する。反応装置３は、ラインＬ３を介し、気固液分離部８によって分離された処理水を反応槽６外へ排出する。また、反応装置３は、ラインＬ４を介し、気固液分離部８によって分離された処理水の一部をコンディショニング槽４へ戻す。また、反応装置３は、気固液分離部８によって分離されたガスをラインＬ６へ排出する。
【００２２】
生物学的脱窒処理装置１００は、酸素含有ガスを反応槽６内の下部に供給する散気手段７を備えている。散気手段７は、反応槽６内の下部に設けられた複数のノズル７ａと、ノズル７ａに酸素含有ガスを供給するラインＬ７とを有している。また、散気手段７は、酸素含有ガスの供給の有無を自在に切り替える開閉装置（不図示）を有している。
【００２３】
続いて、このように構成された生物学的脱窒処理装置１００の作用について説明する。原水調整槽１に収容された被処理水は、コンディショニング槽４内に導入され、その被処理水にメタノールが供給される。コンディショニング槽４は密閉されているため、コンディショニング槽４を取り巻く空気中の酸素が被処理水に溶け込むことはない。
【００２４】
コンディショニング槽４でメタノールが供給された被処理水は、反応槽６内に導入され、反応槽６内を上昇する。その際、微生物汚泥床９と向流接触し、微生物汚泥床９に含まれる脱窒菌の働きによって脱窒処理される。また、脱窒菌の働きによって被処理水中の溶存酸素が吸収される。反応槽６は密閉されているため、反応槽６を取り巻く空気中の酸素が被処理水に溶け込むことはない。反応槽６内を上昇して脱窒処理された処理水は、気固液分離部８によって窒素ガスや微生物等から分離され、反応槽６外へ排出される。
【００２５】
反応槽６から排出された処理水の一部は、ラインＬ４を介してコンディショニング槽４に戻され、コンディショニング槽４内の被処理水と混合される。処理水の溶存酸素濃度は、上記脱窒菌の働きによって低くなっているため、処理水と混合された被処理水の溶存酸素濃度は低くなる。その結果、コンディショニング槽４外へ排出されて反応槽６内に導入される被処理水の溶存酸素濃度が低くなり、溶存酸素の吸収に消費されるメタノールと、溶存酸素の吸収に伴って生じる余剰汚泥とが削減される。
【００２６】
また、反応槽６から排出される処理水に残存しているメタノールが、ラインＬ４によってコンディショニング槽４内に戻されて再利用されるため、メタノールの供給量が削減される。
【００２７】
このように、本実施形態においては、メタノールの供給量及び余剰汚泥の発生量を削減することができる。
【００２８】
なお、反応装置３が停止し、微生物汚泥床９の硬化や嫌気性腐敗のおそれがある場合には、散気手段７により、反応槽６内の下部に酸素含有ガスが供給される。散気手段７による酸素含有ガスの供給は、例えば、反応装置３の停止中や始動時に行われる。これにより、微生物汚泥床９の硬化や嫌気性腐敗を防止することができる。散気手段７は、酸素含有ガスの供給の有無を自在に切り替える開閉装置を有しており、脱窒処理に必要な嫌気的条件は維持される。
【００２９】
また、反応槽６は、ＵＳＢ反応槽を構成し、脱窒処理を高負荷とすることができるため、反応槽６の設置面積を小さくすることができる。
【００３０】
次に、本発明による生物学的排水処理装置の第２実施形態を説明する。図２は、本発明の第２実施形態に係る生物学的排水処理方法を採用した生物学的排水処理装置の概略構成図であり、本実施形態では生物学的排水処理装置を生物学的脱窒処理装置として説明する。
【００３１】
第２実施形態の生物学的脱窒処理装置２００が第１実施形態の生物学的脱窒処理装置１００と違う点は、ラインＬ３に排出された処理水に残存する水素供与体（ここではメタノール）を微生物汚泥によって除去する水素供与体除去装置２０を備えた点である。
【００３２】
水素供与体除去装置２０は、水素供与体の除去処理を行う曝気槽２１と、被処理液から微生物汚泥を分離して沈殿させる沈殿槽２２とを有している。また、水素供与体除去装置２０は、曝気槽２１から沈殿槽２２に被処理液を送るラインＬ２１と、沈殿槽２２から処理液を後段に送り出すラインＬ２２と、沈殿槽２２から曝気槽２１へ後述の凝集フロックを戻すラインＬ２３とを有している。
【００３３】
曝気槽２１は、微生物汚泥を収容し、反応槽６から排出された処理水を被処理液として導入する。曝気槽２１に収容された微生物汚泥は、好気的条件下においてメタノールを消費して増殖する。曝気槽２１の下部には複数のノズル２１ａが設けられており、ラインＬ７から分岐して曝気槽２１内に酸素含有ガスが供給される。ノズル２１ａから供給される酸素含有ガスによって、曝気槽２１内の被処理液と微生物汚泥とが撹拌され、メタノールの好気性処理がなされる。
【００３４】
沈殿槽２２は、高速凝集沈殿槽と称されるもので、その内部にミキシングチャンバ２３を有している。ミキシングチャンバ２３は、沈殿槽２２内に直立状態で配置され、微生物汚泥を含む被処理液を収容し、収容された被処理液に凝集剤を添加し、撹拌翼２３ｂの回転により撹拌混合することで微生物汚泥の凝集フロックを形成するものである。ミキシングチャンバ２３には、ラインＬ２１を介し、曝気槽２１から被処理液が導入される。ミキシングチャンバ２３の底部には、水平且つ放射状に延び、回転する分配管２３ａが設けられており、ミキシングチャンバ２３内の被処理液が凝集フロックと共に分配管２３ａから排出される。分配管２３ａから排出された凝集フロックは被処理液から分離して沈殿し、被処理液は上昇して処理液となる。沈殿槽２２の下部には、凝集フロックの濃縮汚泥層２４が形成され、上部には、処理液の上澄層２５が形成される。上澄層２５の処理液は、ラインＬ２２を介して沈殿槽２２から後段に排出される。濃縮汚泥層２４の凝集フロックは、ラインＬ２３を介して曝気槽２１に戻される。
【００３５】
続いて、このように構成された生物学的脱窒処理装置２００の作用について説明する。反応槽６から排出された処理水は、被処理液として曝気槽２１に導入され、被処理液中に残存していたメタノールが除去される。曝気槽２１においてメタノールが除去された被処理液は、沈殿槽２２において濃縮汚泥層２４と上澄層２５とに分離され、上澄層２５の処理液は、適宜排出される。濃縮汚泥層２４の凝集フロックは、ラインＬ２３を介して曝気槽２１に戻され、曝気槽２１内の微生物濃度が高く保たれる。
【００３６】
このように、生物学的脱窒処理装置２００では、反応槽６による脱窒処理後の処理水に残存しているメタノールが、水素供与体除去装置２０によって確実に除去される。
【００３７】
また、水素供与体除去装置２０の沈殿槽２２は高速凝集沈殿槽を構成するため、沈殿槽２２の設置面積を小さくすることができる。また、曝気槽２１には、微生物の凝集した凝集フロックが戻されるため、曝気槽２１内の微生物濃度が高くなる。このため、曝気槽２１内のメタノールの除去処理を高負荷とすることができ、曝気槽２１の設置面積を小さくすることができる。従って、水素供与体除去装置２０を付設することに伴う設置面積の増加を小さく抑えることができる。
【００３８】
なお、本実施形態では、水素供与体除去装置２０として、曝気槽２１と沈殿槽２２を有する構成を示したが、この限りではない。例えば、下向流スポンジキューブ懸垂型（Downflow Hanging Sponge：DHS）リアクターを用いた構成としてもよい。
【００３９】
以上、第１〜第２実施形態では生物学的排水処理装置を生物学的脱窒処理装置として説明したが、本発明は必ずしも脱窒処理に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で他の様々な排水処理への適用が可能である。
【００４０】
また、水素供与体はメタノールに限られるものではなく、例えば、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）や、酢酸及び廃糖蜜等の有機廃液を用いることができる。
【符号の説明】
【００４１】
２…コンディショニング装置、３…反応装置、４…コンディショニング槽、６…反応槽、７…散気手段、９…微生物汚泥床、２２…高速凝集沈殿槽、１００…生物学的脱窒処理装置、Ｌ４…ライン。
【図１】
0005329495.tif 000002
【図２】
0005329495.tif 000003