(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理対象物質を含有する被処理水と好気性微生物とを含んでなる混合相が形成されている生物処理槽に酸素を供給して前記好気性微生物により前記処理対象物質を分解させるべく、供給された気体を表面に開口された多数の通気孔より放出させ得るよう形成され、しかも、気体の放出を停止しても前記通気孔の開口状態が維持されるよう形成された散気体を用いて、前記生物処理槽の槽底に配置された前記散気体を前記混合相中に浸漬させた状態で該散気体に酸素を含む気体を供給して前記通気孔から前記混合相中に気泡を放出させて散気体の周囲の被処理水に酸素を溶存させる散気工程を実施し、さらに、散気体の周囲の被処理水を無酸素状態にさせる嫌気工程を実施する生物処理方法であって、
前記生物処理槽の槽内を散気体によって散気される複数の散気エリアに分割し、各散気エリアの嫌気工程のタイミングが重ならないように散気エリアごとに散気工程と嫌気工程とを交互に実施し、しかも、一回の散気工程の期間が３０日以下となるようにして、前記散気工程を実施し、前記散気体からの散気を３０秒以上停止させることにより前記嫌気工程を実施することを特徴とする生物処理方法。
【請求項２】
前記散気体からの散気を３０分以下停止させることにより前記嫌気工程を実施する請求項１記載の生物処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
下水や工場排水などに含まれている有機成分やアンモニアなどの無機成分といった処理対象物質を微生物によって分解させる生物処理方法が従来広く用いられている。
この生物処理は、通常、好気性微生物や嫌気性微生物を、処理対象となる排水（以下「被処理水」ともいう）とともに槽（以下「生物処理槽」ともいう）に収容し、槽内に被処理水と微生物の混合相を形成させて実施されている。
そして、この生物処理槽は、収容する微生物を高活性な状態に維持すべく槽内環境が調整されており、例えば、好気性微生物を用いた生物処理が実施される生物処理槽においては、散気体を有する散気装置により空気などの酸素を含有する気体を混合相中に散気することが行われ、被処理水に酸素を溶存させることが行われている。
【０００２】
この散気体としては、供給された空気を内部に導入し、導入した空気を表面から気泡として放出させるべく、表面に開口された多数の通気孔を有するものが広く用いられている。
例えば、弾性体膜に気体を通すための多数の通気孔が設けられたメンブレンなどと呼ばれるものや、セラミックス、硬質樹脂、金属などの多孔質体が用いられたものが知られている。
これらの散気体は、通常、混合相中に浸漬させた状態で用いられることから、被処理水と接液する表面には、散気装置の運転時間の経過とともに付着物が発生し、この付着物により通気孔を閉塞させてしまうおそれを有する。
このような通気孔の閉塞が生じると散気経路における圧力損失が増大し、散気体に空気などを供給するための送風機の負荷が増大してしまって、生物処理に必要な動力が増大してしまうこととなる。
【０００３】
このような問題に対して、例えば、メンブレン弾性体膜には、弾性体膜の弾性変形により開孔状態と閉塞状態とを取り、且つ送風機から供給された空気により開孔状態となる多数の通気孔が設けられているため、一定の間隔で送風機の運転を停止するブローダウンと呼ばれる処理をすることで通気孔を塞ぎ、通気孔に入り込んだ目詰まりの原因となるものを混合相中に押し出して送風機の負荷の増大を抑制させることができる（下記特許文献１参照）。
一方でセラミックス、硬質樹脂、あるいは、金属などの多孔質体が用いられた散気体は、気体の放出を停止しても通気孔が開口状態のままで、メンブレン弾性体膜のような弾性変形をさせることができないことから、このような方法で目詰まりを解消することは困難である。
【０００４】
散気体を槽から引き上げたり槽を空にしたりして散気体を露出させて高圧水洗によって目詰まり物質を除去することも考え得るが、その場合には、目詰まり物質の除去作業に多大な手間が必要になるという問題を有する。
すなわち、セラミックス、硬質樹脂、あるいは、金属などの多孔質体が用いられた散気体を用いて散気を実施する従来の生物処理方法においては、動力負荷の増大を簡便な方法で抑制させることが困難であるという問題を有している。
【特許文献１】特開２００５−３２９３２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、セラミックス、硬質樹脂、あるいは、金属などの多孔質体が用いられた散気体のごとく気体の放出を停止しても通気孔が開口状態に維持される散気体を用いつつも簡便な方法で動力負荷の増大を抑制させ得る生物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】
【０００６】
本発明者らは、上記の課題を解決すべく散気体における目詰まり抑制方法について鋭意検討を行った結果、好気性微生物による生物処理においては、この好気性微生物に由来する付着物が多く発生して散気体の圧力損失を増大させていることを見出した。
また、散気体の周囲を無酸素状態にさせて散気体の周囲の好気性微生物の活性を低下させることにより目詰まりを解消させ得ることを見出し本発明の完成に到ったのである。
【０００７】
すなわち、本発明は、前記課題を解決すべく、処理対象物質を含有する被処理水と好気性微生物とを含んでなる混合相が形成されている生物処理槽に酸素を供給して前記好気性微生物により前記処理対象物質を分解させるべく、供給された気体を表面に開口された多数の通気孔より放出させ得るよう形成され、しかも、気体の放出を停止しても前記通気孔の開口状態が維持されるよう形成された散気体を用いて、前記生物処理槽の槽底に配置された前記散気体を前記混合相中に浸漬させた状態で該散気体に酸素を含む気体を供給して前記通気孔から前記混合相中に気泡を放出させて散気体の周囲の被処理水に酸素を溶存させる散気工程を実施し、さらに、散気体の周囲の被処理水を無酸素状態にさせる嫌気工程を実施する生物処理方法であって、前記生物処理槽の槽内を散気体によって散気される複数の散気エリアに分割し、各散気エリアの嫌気工程のタイミングが重ならないように散気エリアごとに散気工程と嫌気工程とを交互に実施し、しかも、一回の散気工程の期間が３０日以下となるようにして前記散気工程を実施し、前記散気体からの散気を３０秒以上停止させることにより前記嫌気工程を実施することを特徴とする生物処理方法を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、例えば、散気を所定時間停止させたり、酸素を含有していない気体を所定時間散気したりするなどといった簡便な方法で散気体の目詰まりを解消させ得る。
したがって、散気体を槽から引き上げたりするような大掛かりな作業を実施することなく動力負荷の増大を抑制させ得る。
すなわち、セラミックス、硬質樹脂、あるいは、金属などの多孔質体が用いられた散気体のごとく気体の放出を停止しても通気孔が開口状態に維持される散気体を用いつつも簡便な方法で動力負荷の増大を抑制させ得る生物処理方法を提供し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に、本発明の好ましい実施の形態について（添付図面に基づき）説明する。
【００１０】
図１は、本発明の生物処理方法を実施するための生物処理装置を表す概略斜視図であり、１０は、アンモニアなどの無機成分や有機成分といった処理対象物質を含有する被処理水Ｆが好気性微生物とともに収容されている生物処理槽を表しており、１１は、前記被処理水Ｆと好気性微生物とを貯留するための槽本体部である。
すなわち、この生物処理槽１０の槽本体部１１においては、被処理水と好気性微生物とにより混合相が形成されている。
【００１１】
この槽本体部１１は、槽底１２が略平坦に形成されており、この槽底１２から上方に立設された側壁１３が四面に配されて内部に略直方体形状の収容スペースが形成されている。
また、槽本体部１１の収容スペースの上面に相当する部分は、四つの側壁１３の上端縁により画定された長方形の開口領域が形成されており、該開口領域は、生物処理装置の運転時には開放状態または覆蓋（図示せず）等で覆われた状態とされる。
【００１２】
２０は、散気装置を表しており、２１は、ブロアなどの送風機（図示せず）により圧送された空気が流通される本管であり、該本管２１は、前記槽本体部１１の側壁１３の上端部と略同一高さに位置し、槽本体部１１の上部開口領域の側方を槽本体部１１の一側壁に略平行して水平方向に延在されて配されている。
２２は、前記本管２１から分岐したライザー管であり、２３は、本管２１からライザー管２２を通じて導入される加圧空気を散気体に分配すべくライザー管２２に接続されたヘッダー管である。
さらに、２４は、該ヘッダー管２３に接続された散気体である。
【００１３】
本実施形態の生物処理装置においては、前記ライザー管２２には、本管２１から分岐して槽本体部１１の一側壁上縁部にいたる略水平に配置された区間（以下、「第一水平区間２２ａ」ともいう）、この第一水平区間２２ａに続いて槽本体部１１の一側壁の内壁面に沿って槽底１２に向かって垂直に下降する区間（以下、「垂直区間２２ｂ」ともいう）、この垂直区間２２ｂに続いて槽底１２に沿って略水平配置された区間（以下、「第二水平区間２２ｃ」ともいう）が形成されている。
そして、第一水平区間２２ａと垂直区間２２ｂとの交点が槽本体部１１の一側壁の上端略中央部に位置しており、垂直区間２２ｂと第二水平区間２２ｃとの交点が槽本体部１１の一側壁の下端略中央部に位置している。
さらに、第二水平区間２２ｃにおいては、ライザー管２２は、垂直区間２２ｂが配されている側壁と対峙する側壁の下端略中央部に向けて延在されている。
すなわち、垂直区間２２ｂにおけるライザー管２２は、槽底１２の略中央部を通って延在されている。
【００１４】
本実施形態の生物処理装置においては、合計８本のヘッダー管２３が備えられており、該ヘッダー管２３は、一端部が前記ライザー管２２の前記第二水平区間２２ｃに接続されている。
そして、このヘッダー管２３は、前記第二水平区間２２ｃに対して直交方向に延在されており、しかも、左右に対をなす状態で前記第二水平区間２２ｃに接続されている。
すなわち、前記ライザー管２２における第二水平区間２２ｃには、左右から一対の前記ヘッダー管２３が接続された接続箇所が４箇所形成されている。
【００１５】
本実施形態の生物処理装置においては、各ヘッダー管２３に、６本の中空円筒体形状の散気体２４が接続されており、該散気体２４は、多孔質体（例えば、高密度ポリエチレンなどの硬質樹脂粒子の焼結体、セラミック粒子焼結体、金属粒子焼結体）によって前記中空円筒体形状が形成されている。
より詳しくは、散気体２４は、一端部に開口端、他端部に閉塞端が形成された中空円筒体形状を有しており、この中空領域から外表面に通じる通気孔が複数形成されている。
しかも、この通気孔は、メンブレン弾性体膜の通気孔のごとく気体の放出を停止して閉塞させ得るものではなく、気体の放出を停止しても開口状態が維持されるよう形成されたものである。
すなわち、この散気体２４は、散気の停止によって閉塞されない通気孔が表面に多数開口されており、中空領域に供給された気体を、前記通気孔を通じて外表面から放出させ得るよう形成されている。
【００１６】
この散気体２４は、ヘッダー管２３から中空領域に散気する気体を供給させるべく前記開口端をヘッダー管２３に接続させた状態で備えられている。
しかも、一つのヘッダー管２３に接続されている６本の散気体２４は、その長手方向がヘッダー管２３に対して直交する方向に延在され、しかも、ヘッダー管２３に対して左右に対をなす状態で接続されている。
すなわち、本実施形態の生物処理装置には、一本のヘッダー管２３に空気を供給することにより６本の散気体２４から散気を実施させ得るように形成されており、この散気体２４によって散気される散気エリアが各ヘッダー管２３ごとに形成されている。
【００１７】
また、本実施形態の生物処理装置においては、これらの散気体２４での散気を制御するための開閉弁が複数設けられており、その一つとして、ライザー管２２の垂直区間２２ｂには、ライザー管２２の気体の流通を制御するための元バルブＢ０が備えられている。
さらに、ライザー管２２とヘッダー管２３との接続箇所近傍において気体の流通を制御して各散気エリアＡ１〜Ａ８の散気を制御し得るように制御バルブＢ１〜Ｂ８が各ヘッダー管２３に設けられている。
すなわち、本実施形態の生物処理装置は、ブロアから全散気体に供給される空気を元バルブＢ０によって一度に遮断し得るようになっている。
また、本実施形態の生物処理装置は、ヘッダー管２３と該ヘッダー管２３に接続された散気体２４とによって形成される各散気エリアＡ１〜Ａ８の散気を制御し得るようになっている。
しかも、本実施形態の生物処理装置には、タイマーなどによってこの制御弁Ｂ１〜Ｂ８の開閉のタイミングを制御し得るように制御装置（図示せず）が設けられている。
【００１８】
なお、ここでは詳述しないが、従来の生物処理装置に用いられている攪拌手段、各種センシング手段、制御手段など種々の構成を本実施形態の生物処理装置にも採用することができる。
【００１９】
（第一実施形態）
次いで、このような生物処理装置を用いた生物処理方法の第一の実施形態について説明する。
【００２０】
まず、槽本体部１１に好気性微生物とともに被処理水Ｆを収容して混合相を形成させるとともに、槽底１２に配置され前記混合相に浸漬させた状態の散気体２４に対してブロアから空気を供給する。
このとき元バルブＢ０と全ての制御バルブＢ１〜Ｂ８は、開状態としておき、全ての散気体２４から散気させて周囲の被処理水に酸素を溶存させる散気工程を実施する。
すなわち、ブロアから本管２１、ライザー管２２、ヘッダー管２３を通じ、散気体２４の中空領域に供給された空気を散気体の通気孔を通じて放出させて前記通気孔から前記混合相中に気泡を発生させる。
【００２１】
この散気工程を継続すると時間の経過とともに散気体２４の通気孔周辺に付着物が発生し、やがて、この付着物が通気孔を閉塞しはじめ、ブロアから本管２１、ライザー管２２、ヘッダー管２３を通じ散気体２４から放出されるまでの空気の経路における圧力損失が増大しブロアの負荷が増大することとなる。
このことを防止すべく本実施形態の生物処理方法においては、一旦元バルブＢ０を閉状態とし、散気体２４からの空気の放出を停止させることにより、散気体の周囲の被処理水を無酸素状態にさせる嫌気工程を所定の時間実施する。
その後、再び元バルブＢ０を開状態とし、散気工程を再び実施させる。
【００２２】
このようにして散気工程と散気工程との間に嫌気工程を実施することにより、はじめの散気工程において形成された付着物をこの嫌気工程の間に散気体表面から脱落し易い状態にさせることができ、嫌気工程後に散気工程を実施させた際に空気の放出とともに付着物を除去して混合相中に放出させることができる。
【００２３】
なお、本明細書における“無酸素状態”との用語は、“好気性微生物がその活性を十分低下させ得る程度に溶存酸素濃度が低下された状態”を意図するものであり“完全に溶存酸素濃度がゼロとなっている状態”を意図するものではない。
通常、溶存酸素濃度を０．１ｐｐｍ以下とすることで好気性微生物の活性を十分低下させ得ることができる。
また、一般的な生物処理においては、通常、３０秒間以上散気を停止することで上記のような溶存酸素濃度０．１ｐｐｍ以下（無酸素状態）とすることができる。
【００２４】
このとき、散気体の通気孔の奥深く（中空領域近傍）にまで無酸素状態を形成させて、より内部の付着物をも除去させ得る点において、嫌気工程では、５分間以上散気を停止させることが好ましい。
また、あまり長く散気を停止させてもそれ以上付着物除去効果を向上させることが困難となるばかりか、生物処理槽内全体の好気性微生物の活性が低下してしまうおそれを有することから、散気の停止期間は３０分間以下であることが好ましい。
【００２５】
なお、要すれば、散気を停止させて嫌気工程を実施させる場合に代えて、散気体から、窒素ガスなどの酸素を含有していない気体を散気させて嫌気工程を実施させることも可能である。
さらには、ブロア側よりチオ硫酸ナトリウム水溶液などの還元剤溶液を供給して空気とともに通気孔から放出させることで酸素を含む気体を散気しつつも散気体の周囲の被処理水を無酸素状態にさせて嫌気工程を実施させることも可能である。
このように酸素を含有していない気体を散気する嫌気工程や還元剤を用いた嫌気工程は、ブロアの運転状態を散気工程と同じ状態に維持しつつ実施することが容易であり、ブロアを停止させたり、再び駆動させたりして余分な負荷が生じることを抑制させることができる。
【００２６】
一方で、散気を停止させる嫌気工程は、窒素ガスや還元剤といった資材を必要とせず、余分なコストがかかることを抑制しつつ実施することが容易である。
【００２７】
なお、嫌気工程を実施する前の散気工程において多大な付着物が発生した場合においては、上記のような嫌気工程を実施しても付着物を十分に除去することができなくなるおそれを有する。
通常、一回の散気工程の期間を１８０日以内とすることで上記のような事態となることを回避することができるが、付着物を十分除去することができなくなる事態をより確実に回避させ得る点において一回の散気工程の期間は３０日以下とすることが好ましい。
【００２８】
なお、再び元バルブＢ０を開状態として散気工程を再び実施させた後は、同様に、嫌気工程と散気工程とを交互に実施させることにより、散気体への付着物を除去しつつ生物処理を実施させることができる。
すなわち、上記のような簡便な方法によって動力負荷の増大を抑制させつつ生物処理を実施させることができる。
【００２９】
（第二実施形態）
次いで、上記のような生物処理装置を用いた生物処理方法の第二の実施形態について説明する。
第一実施形態においては、元バルブＢ０の開閉によって、槽内全体に散気工程と嫌気工程とを実施させる場合を挙げているが、この第二実施形態においては、制御バルブＢ１〜Ｂ８をタイマー制御により順番に開閉させて各散気エリアＡ１〜Ａ８ごとに散気工程と嫌気工程とを実施させる。
【００３０】
まず、第一実施形態と同様に、槽本体部１１に混合相を形成させて散気体２４に対してブロアから空気を供給することにより槽内全体において散気工程を実施する。
【００３１】
そのまま、槽内全体において２０日間散気工程を実施した後、一番目の制御バルブＢ１のみを１〜５分間閉止させこの制御バルブＢ１を通じて空気が供給されていた散気エリアＡ１において嫌気工程を実施させる。
その後、再び、制御バルブＢ１を開状態とし、槽内全体において散気工程を２０日間実施し、今度は、二番目の制御バルブＢ２のみを１〜５分間閉止させ制御バルブＢ１を通じて空気が供給されていた散気エリアＡ２において嫌気工程を実施させる。
さらに、再び、制御バルブＢ２を開状態とし、槽内全体において散気工程を実施し、三番目の制御バルブＢ３によって空気が供給されていた散気エリアＡ３、四番目の制御バルブＢ４によって空気が供給されていた散気エリアＡ４と２０日ごとに順番に嫌気工程を実施させる。
【００３２】
したがって、第一番目の制御バルブＢ１を通じて空気が供給されていた散気エリアＡ１では、１６０日経過後に再び嫌気工程が実施されることとなる。
このようにして、全ての散気エリアＡ１〜Ａ８において１６０日間の散気工程と１〜５分間の嫌気工程とを交互に実施させる。
しかも、互いの嫌気工程のタイミングが重ならないように設定されていることから、槽内の微生物群全体に嫌気工程の影響が及ぶことを抑制しつつ嫌気工程による付着物除去効果を発揮させることができる。
【００３３】
なお、この第二実施形態の生物処理方法においても、第一実施形態において説明したような、酸素を含有していない気体を散気する嫌気工程や還元剤を用いた嫌気工程を、散気を停止させる嫌気工程に代えて採用することも可能である。
【実施例】
【００３４】
次に実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
本発明の生物処理方法が有する効果については、以下のようにして検証した。
【００３５】
（嫌気運転による圧力損失低下の検証）
硬質樹脂製の多孔質体が用いられた中空円筒形状の散気体を用いて散気をしている生物処理装置において、散気工程と散気工程との間に数分間散気を停止させる嫌気工程を実施し、この嫌気運転前後の圧力損失の変化を観察した。
測定は、嫌気工程直前の圧力損失と、嫌気工程後２４時間における圧力損失とを比較した。
５０回以上の測定において、５０ｍｍＡｑ以上の圧力損失低下は約５８％で観察された。
このことからも本発明によれば、簡便な方法で動力負荷の増大を抑制させ得る生物処理方法を提供し得ることがわかる。
【００３６】
次いで、以下の生物処理条件の生物処理槽を２系統用いて、一方（第一系統）は、散気工程を連続的に実施し、他方（第二系統）は、槽内を複数の散気エリアに分割し、２週間ごとに全体の内の十数％に相当する散気エリアにおいて数分間の嫌気工程を実施させた。
また、嫌気工程を実施するエリアを順番に移動させることにより、一つのエリアにおける嫌気工程の頻度は十数週間に一度となるようにした。
【００３７】
（生物処理条件）
生物処理槽容量：１７００ｍ3
流入被処理水ＢＯＤ濃度：１００〜２００（ｍｇ／Ｌ）
流入被処理水ＳＳ：２００〜２５０（ｍｇ）
流入被処理水量：３０００〜３３００（ｍ3／日）
生物処理槽内ＭＬＳＳ濃度：２５００〜３０００（ｍｇ／Ｌ）
容積負荷：０．２８〜０．４２（ｋｇ・ＢＯＤ／ｍ3・日）
【００３８】
以上のようにして求めた圧力損失の変化を図２に示す。
この図２からもわかるように本発明によれば、簡便な方法で動力負荷の増大を抑制させ得る。
【００３９】
さらに、嫌気工程を実施した場合の散気体の様子（図３）と、嫌気工程を実施せず連続的に散気工程を実施させた場合の散気体の様子（図４）とを外観写真により比較した。
この図３、図４の比較からも嫌気工程を実施しない従来の生物処理方法によれば、散気体に多くの付着物が発生しているのに対し、本発明にかかる生物処理方法によれば、散気体への付着物の発生が抑制されていることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】生物処理装置を示す斜視図。
【図２】圧力損失評価データを示すグラフ。
【図３】散気体外観写真（嫌気工程あり）。
【図４】散気体外観写真（嫌気工程なし）。
【符号の説明】
【００４１】
１０：生物処理槽、１１：槽本体部、１２：槽底、１３：側壁、２０：散気装置、２１：本管、２２：ライザー管、２２ａ：第一水平区間、２２ｂ：垂直区間、２２ｃ：第二水平区間、２３：ヘッダー管、２４：散気体、Ａ１〜Ａ８：散気エリア、Ｂ０：元バルブ、Ｂ１〜Ｂ８：制御バルブ
【図１】
0004406022.tif 000002
【図２】
0004406022.tif 000003
【図３】
0004406022.tif 000004
【図４】
0004406022.tif 000005