(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性排水を活性汚泥法を用いて処理する方法において、フェノール、カテコールから選ばれる少なくとも一種であるフェノール類およびプロピオン酸、酪酸、吉草酸、クロトン酸、安息香酸、レブリン酸から選ばれる少なくとも一種である有機酸から選ばれる少なくとも一種を含む化合物のばっ気槽における濃度を０．０１ｐｐｂ〜１００ｐｐｂとなるように保持することを特徴とする有機性排水の処理方法。
【請求項２】
前記化合物を流量調整槽及びばっ気槽の少なくとも一方に添加し、前記濃度を保持することを特徴とする請求項１に記載の有機性排水の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生活系排水、畜産排水、水産加工排水又は各種産業排水などの有機性排水の処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、有機性排水の生物化学的処理方法として、好気性微生物を含んだ活性汚泥により有機性排水を処理する活性汚泥法が採用されている。該方法は、浄化能力が高く、比較的に処理経費は少なくて済む等の利点があるため、これを利用した種々の方法が提案されており、下水処理場や産業排水処理等において広く一般に使用されている。
【０００３】
上記活性汚泥法では、図５に示すように流量調整槽等で排水の均一化等を行った後、有機性排水をばっ気槽へと導入し、このばっ気槽内で活性汚泥により有機性排水中の汚濁成分を分解させて浄化処理している。この際、分解した有機汚濁成分のうちの５０〜７０％は微生物の細胞維持エネルギーとして消費されるが、残りの３０〜５０％は菌体の増殖に使用されるので活性汚泥の量は次第に増加していく。このため、一般的には、図５に示したようにばっ気槽で処理された排水が沈殿槽へ移送された後、沈殿した活性汚泥の中から有機性排水の浄化処理に必要な量だけ返送汚泥としてばっ気槽内へと戻し、それ以外の活性汚泥を余剰汚泥として取り除いている。このように、活性汚泥を利用した有機性排水の処理方法では多量の余剰汚泥が発生するが、この余剰汚泥は悪臭を放ち含水率が高く脱水性が悪いこと等から非常に取り扱いにくく、また、その処分費用も２〜３万円／ｍ3と高く、有機性排水を活性汚泥法によって浄化処理する場合には常に余剰汚泥処理が問題となる。
【０００４】
これに対し、現在、一般的に行われている余剰汚泥の処理方法には、余剰汚泥を脱水して、脱水後の固形分を焼却するか或いは産業廃棄物として埋立て処分等する方法が挙げられる。
【０００５】
しかし、かかる方法では、余剰汚泥量が多いために、処理コストが著しく嵩むという問題がある。現在の汚泥の処分費は２〜３万円／ｍ3と高く、更に、この処分費は今後一層高騰する傾向にある。又、埋立て処分場の確保難や、汚泥焼却は焼却炉の温度を低下させる原因となるのでダイオキシンの発生も危惧されている。
【０００６】
他の方法としては、大規模処理場で行われているように、余剰汚泥を嫌気性消化処理して、メタンガス、二酸化炭素、水素、硫化水素に分解して減量化し、その後に分解されなかった余剰汚泥及びその他の固形物を脱水により分離し、固形分を焼却するか或いは産業廃棄物として処分する方法が挙げられる。
【０００７】
しかし、かかる方法においては、メタンガスがエネルギーとして利用できる利点があるものの、広い敷地面積を必要とすることや、消化に要する日数が２０〜４０日もかかり、余剰汚泥の分解率が６０％程度と低いので、更に未分解余剰汚泥及びその他の固形物を脱水機により分離し、焼却するか或いは産業廃棄物として処分しなければならないため、非効率で処理コストが嵩むという問題がある。更に、上記と同様に、地球環境に及ぼす影響の問題もある。
【０００８】
更に、近年では、余剰汚泥の減量化を目的として、余剰汚泥の一部をオゾン処理した後、オゾンによって可溶化した汚泥をばっ気槽に導入して好気性処理を行う方法が知られている（特開平７−８８４９５号公報）。
【０００９】
しかし、かかる方法は、余剰汚泥の一部をかなり減少させることができるが、特別にオゾン発生装置を設ける必要がある。そのため、設備費や運転費が嵩み処理コストが上昇し経済性に劣る。更に、可溶化した汚泥を再度ばっ気槽に導入することから、処理水質が悪化傾向にあるという問題がある。
【００１０】
また、アルカリ剤、酸又は廃酸、活性汚泥に対して殺菌作用または滅菌作用を有する化合物から選ばれる少なくとも１種をばっ気槽とは別に設けた処理槽内に添加することによって余剰汚泥を減少化する方法が知られている（特開２０００−６１４８８号公報）。
【００１１】
しかし、かかる方法は、特別な装置は必要としないが、本発明者らによれば有機性排水を処理する工程中に上記化合物を直接添加し、ばっ気槽の活性汚泥に作用させた場合には浄化機能を有する活性汚泥中の微生物が死滅し、その結果、水質を悪化させるという排水処理を行う上で根本的な欠陥があることが分かった。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上のような問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、放流水の水質を良好に保ち、汚泥の発生量を大きく抑制し、更に汚泥の沈降性を向上させることができる、有機性排水の処理方法を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意得検討した結果、フェノール類および有機酸から選ばれる少なくとも一種を含む化合物のばっ気槽における濃度を特定範囲に制御することにより、放流水の水質を良好に保ちつつ、汚泥の発生量を大きく抑制し、更に汚泥の沈降性を向上させることができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１４】
即ち、本発明は、有機性排水を活性汚泥法を用いて処理する方法において、フェノール、カテコールから選ばれる少なくとも一種であるフェノール類およびプロピオン酸、酪酸、吉草酸、クロトン酸、安息香酸、レブリン酸から選ばれる少なくとも一種である有機酸から選ばれる少なくとも一種を含む化合物のばっ気槽における濃度を０．０１ｐｐｂ〜１００ｐｐｂとなるように保持することを特徴とする。
【００１５】
本発明においては、前記化合物を流量調整槽及びばっ気槽の少なくとも一方に添加し、前記濃度を保持することが好ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明においては、フェノール類および有機酸から選ばれる少なくとも一種の化合物が用いられる。フェノール類としては特に限定されないが、フェノール、カテコールが好ましい。また、有機酸としては特に限定されないが、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、クロトン酸、安息香酸、レブリン酸が好ましい。
【００１８】
前記化合物のばっ気槽における濃度は、０．０１ｐｐｂ〜１００ｐｐｂ、好ましくは０．５ｐｐｂ〜１０ｐｐｂに保持される。ばっ気槽における前記化合物の濃度が０．０１ｐｐｂより小さいと発生汚泥の抑制効果は殆どなく、また１００ｐｐｂより大きいと活性汚泥に対する殺菌剤となり、放流水の水質を悪化させる恐れがある。
【００１９】
前記化合物のばっ気槽における濃度を保持する方法は特に限定されないが、汚泥は図５に示したばっ気槽において増殖し、前記化合物はこの過程においてより効果的に作用することから、前記化合物を流量調整槽及びばっ気槽の少なくとも一方に添加することにより濃度を保持することが好ましい。流量調整槽は流入排水を一定の割合でばっ気槽へ移送するために一時的に滞留する機能を有するので、流入排水量を流量計から読み取り、その流量によって定量的に前記化合物を添加することができる。
【００２０】
なお、活性汚泥法においては、通常、図５に示した沈殿槽から処理液の一部がばっ気槽に還流されるため、これらの工程中において前記化合物を添加した場合にも、同様の効果を得ることができる。但し、前記化合物を生物処理工程に使用されるばっ気槽あるいは前処理工程に使用される流量調整槽に直接添加する場合に比べて効率は低下する。
【００２１】
本発明の詳細な作用機構は明らかでないが、フェノール類および有機酸はごく微少濃度の場合に限り、活性汚泥中の微生物に対するストレスとして作用し、従来に比較して活性汚泥中の微生物は自らの細胞を維持するエネルギーが大きくなり、従って細胞合成に利用されるエネルギーが少なくなる。その結果、水質が従来と同等であるにもかかわらず発生する汚泥量が減少するのである。また、細胞合成に利用されるエネルギーが小さくなると、当然のことながら多糖類、蛋白、核酸等から構成される活性汚泥ポリマーの生産量も少なくなり、活性汚泥の膨潤が解消される。すなわち、汚泥の沈降性が向上するのである。
【００２２】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００２３】
（実施例１〜９）
汚泥は、有機性排水を処理する工程中のばっ気槽で増殖する。言い換えれば、有機性排水が栄養源としてばっ気槽へ投入され、汚泥が培養されるのである。よって、ここでは三角フラスコをばっ気槽に見立て、汚泥の培養を行った。
【００２４】
培養方法は、５００ｍｌの三角フラスコに、肉エキスとポリペプトンからなる有機性排水（ＢＯＤ３５６０ｐｐｍ）２５ｍｌに予め８ヶ月間馴養した活性汚泥（９４００ｐｐｍ）を５０ｍｌ加え、これが２５０ｍｌとなるように蒸留水でメスアップし、フェノール（実施例１）、カテコール（実施例２）、酢酸（実施例３）、プロピオン酸（実施例４）、酪酸（実施例５）、吉草酸（実施例６）、安息香酸（実施例７）をそれぞれ１．０ｐｐｂの濃度となるように添加し、また、カテコールと酢酸（実施例８）が各々０．５ｐｐｂ、カテコールと酪酸（実施例９）が各々０．５ｐｐｂの濃度となるように添加し、２３℃、１３０ｒｐｍの条件下で８時間回転振盪培養を行った。
【００２５】
（比較例１）
化合物を何も添加せず、実施例１と同様の培養を行った。
【００２６】
この培養前後の汚泥濃度を測定した結果とＢＯＤが表１に示されている。尚、汚泥増加率とは、比較例１の汚泥増加率を１００％とし、各実施例の汚泥増加濃度を比較例１の汚泥増加濃度で割り％表示したものである。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
表１より、いずれの化合物を添加した場合も何も添加しない場合（比較例１）と比べて汚泥の発生を１５〜４０％減少させる効果が確認され、更に処理水質はＢＯＤが５．４〜６．７ｐｐｍと良好であった。
【００２９】
（実施例１０〜１４、比較例２，３）
５００ｍｌの三角フラスコに、肉エキスとポリペプトンからなる有機性排水（ＢＯＤ３４３０ｐｐｍ）２５ｍｌに予め８ヶ月間馴養した活性汚泥（１５７００ｐｐｍ）を５０ｍｌ加え、これが２５０ｍｌとなるように蒸留水でメスアップし、カテコールを０．０１ｐｐｂ（実施例１０）、０．１ｐｐｂ（実施例１１）、１ｐｐｂ（実施例１２）、１０ｐｐｂ（実施例１３）、１００ｐｐｂ（実施例１４）の濃度となるように添加し、２３℃、１３０ｒｐｍの条件下で８時間回転振盪培養を行った。
【００３０】
また、比較例として、カテコールを添加しない場合（比較例２）と、カテコールを１ｐｐｍの濃度となるように添加した場合（比較例３）で培養を行った。これらの結果を表２に示し、更に図１にグラフ化した。
【００３１】
尚、汚泥増加率とは、比較例２の汚泥増加率を１００％とし、各実施例、比較例の汚泥増加濃度を比較例２の汚泥増加濃度で割り％表示したものである。
【００３２】
【表２】
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【００３３】
（実施例１５）
図６に示される装置より構成される活性汚泥連続実験装置を用いて、カテコールがばっ気槽３で１ｐｐｂとなるように流量調整槽１へ添加し、下記実験条件により連続実験を行った。余剰汚泥はばっ気槽３の活性汚泥濃度が２０００ｍｇ／Ｌとなる様に搬出１０した。処理した排水は放流水５として全量確保し、水質試験に用いた。
【００３４】
実験条件
人工排水流入量：１０Ｌ／日
人工排水組成：肉エキス  ２．２％、ポリペプトン  １．５％、尿素  ０．３７％、Ｎａ２ＨＰＯ４  ０．３７％、ＮａＣｌ  ０．０１％、ＫＣｌ  ０．００５％、ＣａＣｌ２  ０．００５％、ＭｇＳＯ４  ０．００４％、水道水
ＢＯＤ：２５０ｐｐｍ
ＤＯ：１〜２ｍｇ／Ｌ（ＤＯコントローラー制御）
ばっ気槽活性汚泥濃度：２０００ｍｇ／Ｌ
返送率：５０％
（比較例４）
カテコールを添加せず、実施例１５と同様に連続実験を行った。
【００３５】
この実験開始から６０日間の余剰汚泥積算量（乾燥）が図２に、放流水のＢＯＤ，ＳＳをそれぞれ図３、図４に示した。
【００３６】
図２から、カテコールを添加した場合には添加しない場合に比べて汚泥増加率が３０％程度低いことが分かる。一方、図３、図４から放流水のＢＯＤ，ＳＳ共にカテコールを添加した場合は比較例４と同様の傾向を示し、排水が安定に処理されたことが分かる。
【００３７】
また、本実験において、実験開始時と実験開始６０日目の汚泥沈降性の調査と汚泥が含有するポリマー（多糖類、蛋白）の分析を行った。
【００３８】
汚泥の沈降性は活性汚泥濃度（ＭＬＳＳ）と活性汚泥沈降率（ＳＶ）を測定し、汚泥容量指標（ＳＶＩ）を算出した。ＳＶＩとは１ｇの活性汚泥浮遊物質が占める容積をｍｌ数で示したものである。
【００３９】
ポリマーはそれぞれアルカリ（１Ｎ−ＮａＯＨ）抽出、フェノール抽出、水蒸気抽出によって得られたものを蛋白および多糖類について分析した。蛋白はローリン・フォリン法、多糖類はフェノール硫酸法に従い比色定量を行った。
【００４０】
両者の結果が表３、表４に示されている。
【００４１】
【表３】
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【００４２】
【表４】
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【００４３】
表３より、カテコールを１ｐｐｂ添加した場合、カテコールを添加しない場合と比べて汚泥沈降性が著しく向上したことを確認した。また、表４より、カテコールを１ｐｐｂ添加した場合の汚泥が含有する蛋白および多糖類は、カテコールを添加しなかった汚泥と比較して少ない傾向であった。
【００４４】
この結果から、フェノール類および有機酸が活性汚泥中の微生物に対するストレスとして作用し、活性汚泥中の微生物の細胞維持エネルギーが大きくなり、従って細胞合成に利用されるエネルギーが少なくなった結果、多糖類、蛋白等から構成される活性汚泥ポリマーの生産量も少なくなり、活性汚泥の膨潤が解消され、汚泥の沈降性が向上することが確認できた。
【００４５】
【発明の効果】
本発明の有機性排水の処理方法によれば、従来と同等の処理水質を維持しながら、発生する余剰汚泥を従来に比較して大幅に減少させることができ、汚泥の沈降性も格段に向上する。その結果、膨潤による汚泥の流出が防がれ、余剰汚泥処分地の確保難や処分にかかる費用を軽減し、処分汚泥の投棄による環境の悪化を防止することができる。また、他の方法と比べて、大規模な装置や設備を必要とせず、低コストで済む。
【図面の簡単な説明】
【図１】カテコールの添加量が汚泥増殖に与える影響について示したグラフである。
【図２】連続実験における余剰汚泥の乾燥積算重量を示したグラフである。
【図３】連続実験における放流水のＢＯＤを示したグラフである。
【図４】連続実験における放流水のＳＳを示したグラフである。
【図５】一般的な有機性排水の処理フローチャートを示したものである。
【図６】連続実験装置の構成とその処理フローを示したものである。
【符号の説明】
１  流量調整槽
２  有機性排水
３  ばっ気槽
４  沈殿槽
５  放流水
６  定量ポンプ
７  汚泥返送ポンプ
８  散気装置
９  ＤＯコントローラー
１０  搬出
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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