(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排水を受け入れるための調整槽と、前記調整槽から供給された排水を嫌気性処理して酸発酵を進める酸生成槽と、前記酸生成槽から供給された排水中に含まれる酸発酵でできたアルコールや有機酸を酢酸と水素に分解した後にメタンに転換する嫌気反応槽と、排水を汚泥と接触させるとともに間欠的に曝気して排水中の有機物を生物化学的に分解する曝気槽と、前記曝気槽から供給された汚泥混合液を汚泥と上澄み液に分離する沈殿槽とを備えた排水処理設備において排水処理を停止して再立上げする場合の排水処理方法であって、
排水処理を停止した状態で曝気槽に排水がある状態から排水処理を再開する場合に、曝気槽への排水の流入と曝気槽での曝気開始とを略同時に実施し、前記排水処理の再開時に、前記曝気槽において曝気による汚泥へのリンの取り込みと排水流入による汚泥によるＢＯＤの取り込みとを略同時に開始することを特徴とする排水処理方法。
【請求項２】
排水を受け入れるための調整槽と、前記調整槽から供給された排水を嫌気性処理して酸発酵を進める酸生成槽と、前記酸生成槽から供給された排水中に含まれる酸発酵でできたアルコールや有機酸を酢酸と水素に分解した後にメタンに転換する嫌気反応槽と、排水を汚泥と接触させるとともに間欠的に曝気して排水中の有機物を生物化学的に分解する曝気槽と、前記曝気槽から供給された汚泥混合液を汚泥と上澄み液に分離する沈殿槽とを備えた排水処理設備において排水処理を停止して再立上げする場合の排水処理装置であって、
曝気槽内の排水を曝気する曝気手段と、曝気槽へ排水を投入する投入手段と、曝気槽への排水の流入と曝気槽での曝気開始とを制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、排水処理を停止した状態で曝気槽に排水がある状態から排水処理を再開する場合に、曝気槽への排水の流入と曝気槽での曝気開始とを略同時に実施し、前記排水処理の再開時に、前記曝気槽において曝気による汚泥へのリンの取り込みと排水流入による汚泥によるＢＯＤの取り込みとを略同時に開始するようにしたことを特徴とする排水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、曝気槽内を所定時間毎に間欠的に曝気して排水の処理を行う排水処理方法および排水処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、排水の処理方法として、間欠曝気法が知られている。この間欠曝気法は、同一槽内で曝気と非曝気（曝気停止）を繰り返すことにより、好気状態と嫌気状態とを交互に作り、硝化脱窒を行う方法である。
このような、間欠曝気法に関する従来技術として、本件出願人は特許文献１および２において、嫌気性処理をした排水（嫌気処理水）を活性汚泥法で好気性処理する処理方法であって、嫌気処理水を活性汚泥槽に導き、該活性汚泥槽を断続的に曝気し、曝気停止時に無酸素状態を形成させて硝酸呼吸を行わせ、活性汚泥フロック形成を促進させることにより、活性汚泥処理水の水質を向上させ、かつ該活性汚泥槽において糸状性細菌や放線菌が優勢になるのを防ぎ、さらに前記活性汚泥槽の下流に設けられた沈殿槽への流入部のスカム、脱窒による浮上スカムを防止するようにした排水処理方法を開示している。
【０００３】
特許文献１および２では、嫌気処理水に対して行なう好気処理（活性汚泥処理）において、曝気を間欠的に行ないながら嫌気処理水のみを処理する場合（実施例１）、曝気を常時行ないながら嫌気処理水のみを処理する場合（比較例１）、および曝気を常時行ないながら嫌気処理水と総合排水（嫌気処理していない排水）との混合物を処理する場合（比較例２）の効果を比較し、各例における好気処理後の排水透視度の経時変化を検討し、段落［００１７］において、以下のように記載している。
【０００４】
運転開始５日目（２月２５日）以降の透視度は、適正負荷時（０．１２ｋｇＢＯＤ／ｋｇＭＬＶＳＳ・日）および低負荷時（０．０６ｋｇＢＯＤ／ｋｇＭＬＶＳＳ・日）の双方において、実施例１＞比較例２＞比較例１の順に高かった。特に、低負荷時においては、実施例１と比較例１および２との間で透視度に顕著な差異が認められ、従って、実施例１の条件では低負荷時においても透視度が低下しないことがわかった。また、実施例１では休日の間（２〜３日間）は運転を完全休止したが、再立上げ後３日目以降における透視度は８０〜１００ｃｍで安定していた。ただし、再立上げ後２日目に透視度が一旦低下したが、その低下幅は、運転日数が経過するにつれて小さくなった。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１７４３１１号公報
【特許文献２】特開２００６−８８１５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した引用文献１および２にも記載されている通り、間欠曝気法においては、休日の間、排水処理を長時間停止し、その後、再立上げした場合、透視度が悪化する場合があるという問題がある。
【０００７】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたもので、排水処理を完全停止して再立上げした場合も、透視度に問題となるような影響を与えることなく、またＴ−Ｐ値を抑え、３次処理設備の稼働日数を減らしつつ、安定した排水処理を行うことができる排水処理方法および排水処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の排水処理方法は、排水を受け入れるための調整槽と、前記調整槽から供給された排水を嫌気性処理して酸発酵を進める酸生成槽と、前記酸生成槽から供給された排水中に含まれる酸発酵でできたアルコールや有機酸を酢酸と水素に分解した後にメタンに転換する嫌気反応槽と、排水を汚泥と接触させるとともに間欠的に曝気して排水中の有機物を生物化学的に分解する曝気槽と、前記曝気槽から供給された汚泥混合液を汚泥と上澄み液に分離する沈殿槽とを備えた排水処理設備において排水処理を停止して再立上げする場合の排水処理方法であって、排水処理を停止した状態で曝気槽に排水がある状態から排水処理を再開する場合に、曝気槽への排水の流入と曝気槽での曝気開始とを略同時に実施し、前記排水処理の再開時に、前記曝気槽において曝気による汚泥へのリンの取り込みと排水流入による汚泥によるＢＯＤの取り込みとを略同時に開始することを特徴とする。
本発明によれば、曝気を実施することで汚泥にリンが取り込まれる。排水投入を同時に実施することで、汚泥によるＢＯＤの取り込みも同時に開始される。そのため、一時的な自己硝化が回避でき、ピンフロックが減少する。ピンフロックの減少により、処理水中のＴ−Ｐの上昇が抑えられ、透視度に問題となるような影響を与えることなく安定した排水処理を行うことができる。
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の排水処理装置は、排水を受け入れるための調整槽と、前記調整槽から供給された排水を嫌気性処理して酸発酵を進める酸生成槽と、前記酸生成槽から供給された排水中に含まれる酸発酵でできたアルコールや有機酸を酢酸と水素に分解した後にメタンに転換する嫌気反応槽と、排水を汚泥と接触させるとともに間欠的に曝気して排水中の有機物を生物化学的に分解する曝気槽と、前記曝気槽から供給された汚泥混合液を汚泥と上澄み液に分離する沈殿槽とを備えた排水処理設備において排水処理を停止して再立上げする場合の排水処理装置であって、曝気槽内の排水を曝気する曝気手段と、曝気槽へ排水を投入する投入手段と、曝気槽への排水の流入と曝気槽での曝気開始とを制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、排水処理を停止した状態で曝気槽に排水がある状態から排水処理を再開する場合に、曝気槽への排水の流入と曝気槽での曝気開始とを略同時に実施し、前記排水処理の再開時に、前記曝気槽において曝気による汚泥へのリンの取り込みと排水流入による汚泥によるＢＯＤの取り込みとを略同時に開始するようにしたことを特徴とする。
本発明によれば、曝気を実施することで汚泥にリンが取り込まれる。排水投入を同時に実施することで、汚泥によるＢＯＤの取り込みも同時に開始される。そのため、一時的な自己硝化が回避でき、ピンフロックが減少する。ピンフロックの減少により、処理水中のＴ−Ｐの上昇が抑えられ、透視度に問題となるような影響を与えることなく安定した排水処理を行うことができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、排水処理を停止した状態から排水処理を再開する場合、あるいは、排水負荷が低負荷の状態から高負荷の状態に切り替わる場合でも、透視度に問題となるような影響を与えることなく安定して排水処理することが可能である。また、Ｔ−Ｐ値を抑えることができ、３次処理設備の稼働日数を減らすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係る排水処理方法及び装置の実施の態様を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の排水処理装置を備えた排水処理設備を示す概略図である。
図１に示すように、排水処理設備は、ビール工場等の飲料製造工程等で発生した排水を受け入れるための調整槽１と、調整槽１から供給された排水を嫌気性処理して酸発酵を進める酸生成槽２と、酸生成槽２から供給された排水中に含まれる酸発酵でできたアルコールや有機酸を酢酸と水素に分解した後にメタンに転換する嫌気反応槽３と、排水を汚泥と接触させるとともに間欠的に曝気して排水中の有機物を生物化学的に分解する曝気槽４と、曝気槽４から供給された汚泥混合液を汚泥と上澄み液に分離する沈殿槽５と、沈殿槽５で凝集した汚泥を加圧浮上させて分離する加圧浮上分離槽６とを備えている。
【００１４】
図１に示すように、調整槽１、嫌気反応槽３、曝気槽４、沈殿槽５および加圧浮上分離槽６は、それぞれ２系統設けられている。
【００１５】
なお、調整槽１内の排水は、第１バイパス配管ＢＰ１によって酸生成槽２および嫌気反応槽３を経由しないで曝気槽４に供給できるようになっている。また、沈殿槽５で最終処理として、加圧浮上分離槽６における処理をしなくても済むように、第２バイパス配管ＢＰ２が設置されている。
【００１６】
図１に示すように構成された排水処理設備において、工場排水は、一旦、調整槽１に受け入れられ、調整槽１において流量調整と水質の均質化を行う。排水の発生する量は時間帯により異なるが、下流の各槽には、できるだけ一定流量で排水を注入するのが原則であるため、調整槽１において流量調整を行う。酸生成槽２では、調整槽１から一定流量で供給された排水を嫌気性処理して酸発酵を進める。すなわち、排水中の高分子有機物（炭水化物、たんぱく質、脂質）が加水分解や酸生成によって、糖、アルコール、有機酸、二酸化炭素等に分解される。酸生成までの段階では物質転換は進行するが、排水のＣＯＤ（化学的酸素要求量）は減らない。嫌気反応槽３では、酸生成槽２で出来た、アルコールや有機酸が酢酸と水素に分解された後、最終的に酢酸と水素がメタンに転換される。硫酸塩があれば、硫化水素への還元も並行して進む。このメタンガスへの転換により、有機物が排水中から除去され、排水のＣＯＤが減少する。
【００１７】
曝気槽４は、活性汚泥法による処理施設の中心をなす設備で、排水で汚泥と十分接触させ、さらに有機物の代謝に必要な酸素を供給するために曝気し、槽内に乱流状態を作り出す。このような条件のもとで有機物を生物化学的に分解して、排水を浄化する。活性汚泥法は、好気性微生物に排水中の有機物を処理させる方法であり、このとき微生物には酸素が必要なため、曝気槽の槽底部には散気管を設置し、散気管から空気を微細な気泡として槽内に噴出させることで、曝気槽内の排水に酸素を溶解させるようにしている。
【００１８】
曝気槽には、好気性微生物を多量に含んだ数十μｍ〜数ｍｍの塊が３５００〜５０００ｍｇ／ｌの濃度で浮遊している。この塊を活性汚泥のフロックと呼び、ここに含まれる微生物は、ズーグレア、シュードモナス、バチルスなど、多種類の細菌が主体であり、ほかにはツリガネ虫、ワムシなどの原生動物も含まれている。
【００１９】
曝気槽４と連結している沈殿槽５は、曝気槽４で有機物を分解した処理水と活性汚泥のフロックを自然沈降によって分離させる役割をもっている。すなわち、沈殿槽５において、汚泥混合液を所定時間静置させ、活性汚泥のフロックを沈降させ、上澄み液を処理水として放流する。沈殿槽５に堆積した活性汚泥の一部は、汚泥ポンプ（図示せず）により曝気槽４に返送され、再度、種汚泥として処理に使用される。また、沈殿槽５に堆積した活性汚泥の一部は、余剰汚泥として系外に取り出される。
【００２０】
加圧浮上分離槽６は、凝集した汚泥を加圧浮上させ、水から分離する。加圧浮上法は、加圧水に含まれている微細な空気により懸濁質を包み、フロックを水より軽くして浮上分離させ除去しようとするものである。
【００２１】
図２は、曝気槽４およびその周辺機器を備えた排水処理装置の詳細を示す模式的な概略図である。図２に示すように、曝気槽４は、３パス構成になっており、曝気槽４に流入した排水は、１パス、２パス、３パスの順に流れるようになっている。曝気槽４内の各パスには、多数の散気管１１が設けられており、各散気管１１は管路２１および開閉バルブＶ１，Ｖ２を介して曝気用ブロワ１２に接続されている。散気管１１および曝気用ブロワ１２は、曝気槽４内の排水を曝気する曝気手段を構成している。また、曝気槽４内の１パスおよび２パスには、多数の攪拌機１３が設けられている。
【００２２】
曝気槽４には、曝気槽４内の各パスに排水（原水）を投入するための多数の投入口１４が設けられている。また各投入口１４には、管路２２および流入弁ＶＩＮ−１，ＶＩＮ−２を介して排水（原水）を供給するようになっている。投入口１４および流入弁ＶＩＮ−１，ＶＩＮ−２は、曝気槽４へ排水を投入する投入手段を構成している。曝気用ブロワ１２、攪拌機１３、開閉バルブＶ１，Ｖ２および流入弁ＶＩＮ−１，ＶＩＮ−２は、制御装置１５によって、それらの作動が制御されるようになっている。なお、図２においては、稼働中の散気管１１、攪拌機１３および投入口１４をそれぞれ実線で示し、停止中の散気管１１、攪拌機１３および投入口１４をそれぞれ点線で示している。
【００２３】
図２に示すように構成された排水処理装置において、制御装置１５は、流入弁ＶＩＮ−１又はＶＩＮ−２の開動作と曝気用ブロワ１２の始動とを同時又は略同時に行うように制御する。この制御により、曝気槽４への排水の流入と曝気槽４での曝気開始とを同時又は略同時に実施することができる。この制御は、排水処理を停止した状態から排水処理を再開する場合に行うと効果的である。すなわち、排水処理を停止した状態から排水処理を再開する場合に、制御装置１５は、流入弁ＶＩＮ−１又はＶＩＮ−２の開動作と曝気用ブロワ１２の始動とを同時又は略同時に行うように制御し、曝気槽４への排水の流入と曝気槽４での曝気開始とを同時又は略同時に実施する。
【００２４】
次に、排水処理を停止した状態から排水処理を再開する場合について、従来の処理方法と本発明とを比較して説明する。
図１および図２に示す排水処理設備において、通常の連続処理の際は、放流水の水質に変化はなかったが、間欠処理後の立上げ時にＴ−Ｐ（ｔｏｔａｌ  ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ：総リン）が上昇する傾向が見られた。
当初は立上げ時には、曝気を先行し、目標ＤＯ（溶存酸素）に達した時点で排水（原水）の投入を実施していた。
各種試験を実施したところ、曝気と原水投入（排水投入）を同時に実施する（ＤＯが目標値にいかないうちに原水を投入する）ことにより、Ｔ−Ｐの上昇が抑えられ、３次処理設備（加圧浮上分離槽）を使用しなくても良くなった。なお、今回の全量嫌気処理テスト中、放流水のＴ−Ｐを抑えつつ透視度も安定し処理状況は良好であった。
【００２５】
曝気と原水投入を同時に実施することでＴ−Ｐの上昇が抑えられたのは、下記の汚泥メカニズムが理由であると考えられる。
すなわち、通常処理（好気状態）時には、リンは汚泥に取り込まれている。処理停止（嫌気状態）時には、汚泥に取り込まれていたリンが放出される。
【００２６】
従来の処理方法においては、曝気を実施することで汚泥にリンが取り込まれる。目標ＤＯ値になるまで原水を投入しない（負荷がない）ため、汚泥の自己硝化が一時的に発生する。その結果、汚泥が解体し、ピンフロックが増加する。ピンフロック内にはリンが取り込まれているため、処理水のＴ−Ｐが上昇する。
【００２７】
これに対し、本発明においては、曝気を実施することで汚泥にリンが取り込まれる。原水投入を同時に実施することで、汚泥によるＢＯＤの取り込みも同時に開始される。そのため、一時的な自己硝化が回避でき、ピンフロックが減少する。ピンフロックの減少により、処理水中のＴ−Ｐの上昇が抑えられ、透視度に問題となるような影響を与えることなく安定した排水処理を行うことができる。
【００２８】
また、上述の制御は、排水負荷が低負荷の状態から高負荷に切り替わる場合に行うと効果的である。すなわち、排水負荷が低負荷の状態から高負荷に切り替わる場合に、制御装置１５は、流入弁ＶＩＮ−１又はＶＩＮ−２の開動作と曝気用ブロワ１２の始動とを同時又は略同時に行うように制御する。この制御により、曝気槽４への排水の流入と曝気槽４での曝気開始とを同時又は略同時に実施する。この場合にも、上述したように、処理水中のＴ−Ｐの上昇が抑えられ、透視度に問題となるような影響を与えることなく安定した排水処理を行うことができる。
【００２９】
（実施例及び比較例）
本実施例及び比較例における排水処理後の放流水中の平均Ｔ−Ｐ（総リン）量、３次処理量、３次処理設備（加圧浮上装置）の稼働日数、透視度、立上げ時の透視度のデータを表１に示す。この比較試験は２００６年３月から１２月に行った。
実施例では、間欠処理における立ち上げ時に、曝気槽において曝気と原水の投入を同時に実施、すなわちＤＯ値が目標値に達する前に原水を投入した（８月から１２月実施）。
比較例では、間欠処理の立ち上げ時に、曝気を先行して行い目標ＤＯ値に達した時点で原水を投入した（３月から７月実施）。
ここでは、容積が３，５５０ｍ３の曝気槽を２系統使用し、沈殿槽は面積が７５４ｍ２と４５２ｍ２のものを使用した。なお、調整槽の容積は２系統の合計で９，８００ｍ３、酸生成槽の容積は３，５００ｍ３、嫌気反応槽は２系統使用し１系統の容積が１，５００ｍ３であった。３次処理設備としては加圧浮上分離槽を用いた。
【表１】
0005139033.tif 000002
表１に示されるように、放流水の月平均Ｔ−Ｐ（ｐｐｍ）は、１０月を除き０．９ｐｐｍから１．５ｐｐｍの範囲に入っており、処理水中の総リン量の上昇が抑えられている。３次処理設備（加圧浮上装置）の稼働タイミングは、比較例である３月から７月の間は４月を除き、週初めの立上げ時にはほとんど稼働させた。一方、実施例である８月から１２月の間は、設備を保護するための暖機目的で稼働する時及び処理状況が悪化した時のみ３次処理設備を稼働させた。また透視度（月平均）の数値も比較的安定した透視度が得られた。立上げ時の透視度も、月平均の透視度と比較してみるとほぼ同様の数値が得られ、排水処理を完全に停止した後に再度立上げても透視度が落ちなかった。
実施例中の１０月のデータに関しては、良好な結果が得られなかったが、これは春、秋に水温の変化などにより汚泥菌相が変化したためと考えられる。図３に、上記のものと同様の設備で２００５年及び２００６年に実施された排水処理の際の透視度の変化をグラフで示す。２００５年は、上記比較例とほぼ同様の立上げ方法で実施した。図３の２００５年（破線で示す）、２００６年（実線で示す）の年間の透視度変化を表すグラフから明らかであるように、春先また秋、特に１０月の透視度が低くなる傾向があった。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、本発明の排水処理装置を備えた排水処理設備を示す概略図である。
【図２】図２は、曝気槽およびその周辺機器を備えた排水処理装置の詳細を示す模式的な概略図である。
【図３】図３は、透視度の通年変化を表すグラフである。
【符号の説明】
【００３１】
１  調整槽
２  酸生成槽
３  嫌気反応槽
４  曝気槽
５  沈殿槽
６  加圧浮上分離槽
１１  散気管
１２  曝気用ブロワ
１３  攪拌機
１４  投入口
１５  制御装置
２１，２２  管路
Ｖ１，Ｖ２  開閉バルブ
ＶＩＮ−１，ＶＩＮ−２  流入弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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