(57)【要約】  【課題】  活性汚泥法による下水処理、廃水処理等で、沈殿池で活性汚泥と処理水とを分離する場合において、汚泥の沈降性を良好にする活性汚泥処理方法と処理設備の改良にに関し、特に生物処理槽の活性汚泥濃度を２５００ｍｇ／ｌ以上の高濃度とする、いわゆるステップ流入式多段硝化脱窒法等の活性汚泥法の変法において、糸状性微生物の増殖が見られない場合でも、汚泥の沈降性が悪化することのないような活性汚泥処理方法及び処理設備を提供することを課題とする。  【解決手段】  有機物質及び固形性成分を含む被処理水を最初沈殿池１にて固形性成分を沈殿分離するとともに、活性汚泥処理装置２で生物処理した後、沈殿池３で固液分離を行なう活性汚泥処理方法において、前記活性汚泥処理装置２に流入させる被処理水中の生物化学的酸素要求量のうち、該被処理水中の固形性成分に由来する生物化学的酸素要求量が、前記被処理水中の全生物化学的酸素要求量に対して６０％以上となる状態で、被処理水を前記活性汚泥処理装置２へ流入させることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機物質及び固形性成分を含む被処理水を最初沈殿池（１）にて固形性成分を沈殿分離するとともに、活性汚泥処理装置（２）で生物処理した後、沈殿池（３）で固液分離を行なう活性汚泥処理方法において、前記活性汚泥処理装置（２）に流入させる被処理水中の生物化学的酸素要求量のうち、該被処理水中の固形性成分に由来する生物化学的酸素要求量が、前記被処理水中の全生物化学的酸素要求量に対して６０％以上となる状態で、被処理水を前記活性汚泥処理装置（２）へ流入させることを特徴とする活性汚泥処理方法。
【請求項２】
被処理水のＳＳ（懸濁固形物濃度）が、１５０ｍｇ／ｌ以上となる状態で活性汚泥処理装置（２）へ流入させる請求項１記載の活性汚泥処理方法。
【請求項３】
被処理水の水温が、２３℃以下となる状態で活性汚泥処理装置（２）へ流入させる請求項１又は２記載の活性汚泥処理方法。
【請求項４】
有機物質及び固形性成分を含む被処理水の固形性成分を沈殿分離するための最初沈殿池（１）と、該最初沈殿池（１）で分離された被処理水を生物処理する活性汚泥処理装置（２）と、該活性汚泥処理装置（２）で生物処理された被処理水を固液分離する沈殿池（３）とを具備する活性汚泥処理設備において、前記被処理水の少なくとも一部を最初沈殿池（１）を介さずに前記活性汚泥処理装置（２）に流入させるための迂回流路（８）を有し、または最初沈殿池（１）で沈殿分離した固形性成分の一部を前記活性汚泥処理装置（２）に供給する被処理水に添加する初沈汚泥添加流路（１０）を有し、前記活性汚泥処理装置（２）に流入させる被処理水中の生物化学的酸素要求量のうち、該被処理水中の固形性成分に由来する生物化学的酸素要求量が、前記被処理水中の全生物化学的酸素要求量に対して６０％以上となる状態で、被処理水を前記活性汚泥処理装置（２）へ流入させうるように構成されていることを特徴とする活性汚泥処理設備。
【請求項５】
活性汚泥処理装置（２）へ流入させる被処理水のＳＳ（懸濁固形物濃度）が、１５０ｍｇ／ｌ以上となるように構成されている請求項４記載の活性汚泥処理設備。
【請求項６】
活性汚泥処理装置（２）へ流入させる被処理水の水温が、２３℃以下となるように構成されている請求項４又は５記載の活性汚泥処理設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、活性汚泥法による下水処理、廃水処理等で、沈殿池で活性汚泥と処理水とを分離する場合において、汚泥の沈降性を良好にする活性汚泥処理方法と処理設備の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、下水の標準活性汚泥法では、生物反応槽（活性汚泥処理槽）の活性汚泥量は２０００ｍｇ／ｌ程度であるが、近年においては、脱リン・脱窒素処理を行うために、ステップ流入式多段硝化脱窒法等の活性汚泥法の変法が実施されてきており、その生物処理槽の活性汚泥濃度は、２５００ｍｇ／ｌ以上の高濃度とするようになってきている。
【０００３】
反応槽から流出した活性汚泥は、後段の沈殿池で沈殿分離されるが、その汚泥フロックは軽いので、高濃度では良好な沈降分離が困難になる。さらに、その汚泥沈降性は水温に依存する傾向があり、夏期よりも冬期において沈降性が悪化し易いことが知られている。その沈降性を改善する方法として、たとえば下記特許文献１においては、活性汚泥フロック内に粒径１００μｍ以下の微細な粒状固形物（たとえば高炉水砕スラグの微粉）を添加することが開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平３−１７８３９５号公報
【０００５】
しかし、この特許文献１のように微細な粒状固形物を添加する方法では、そのような微細な粒状固形物を継続的に確保し、供給する必要があるとともに、それを貯留し添加する機械設備を設ける必要があり、処理場現場の負担が大きいと考えられる。
【０００６】
一方、下記非特許文献１にも記載されているように、活性汚泥の沈降性の悪化は、糸状性微生物の増殖によることも１つの要因であることが知られている。
【０００７】
【非特許文献１】下水道維持管理指針（ポンプ場・処理場施設編）
【０００８】
しかしながら、本発明者等が鋭意研究した結果、活性汚泥処理槽の活性汚泥濃度を２５００ｍｇ／ｌ以上の高濃度で運転するステップ流入式多段硝化脱窒法等の活性汚泥法の変法においては、糸状性微生物の増殖が見られない場合でも、汚泥の沈降性が悪化して最悪の場合には沈殿池から活性汚泥がオーバーフローしてしまうこともあることがわかった。このため、上記非特許文献１のように、糸状微生物の増殖を抑制する観点のみでは、汚泥沈降性の改善は必ずしも図ることができない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、特に生物処理槽の活性汚泥濃度を２５００ｍｇ／ｌ以上の高濃度とする、いわゆるステップ流入式多段硝化脱窒法等の活性汚泥法の変法において、糸状性微生物の増殖が見られない場合でも、汚泥の沈降性が悪化することのないような活性汚泥処理方法及び処理設備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】
【００１０】
本発明は、このような課題を解決するために、活性汚泥処理方法と処理設備としてなされたもので、活性汚泥処理方法に係る請求項１記載の発明は、有機物質及び固形性成分を含む被処理水を最初沈殿池１にて固形性成分を沈殿分離するとともに、活性汚泥処理装置２で生物処理した後、沈殿池３で固液分離を行なう活性汚泥処理方法において、前記活性汚泥処理装置２に流入させる被処理水中の生物化学的酸素要求量のうち、該被処理水中の固形性成分に由来する生物化学的酸素要求量が、前記被処理水中の全生物化学的酸素要求量に対して６０％以上となる状態で、被処理水を前記活性汚泥処理装置２へ流入させることを特徴とする。
【００１１】
また請求項２記載の発明は、請求項１記載の活性汚泥処理方法において、被処理水のＳＳ（懸濁固形物濃度）が、１５０ｍｇ／ｌ以上となる状態で活性汚泥処理装置２へ流入させることを特徴とする。さらに請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の活性汚泥処理方法において、被処理水の水温が、２３℃以下となる状態で活性汚泥処理装置２へ流入させることを特徴とする。
【００１２】
さらに活性汚泥処理設備に係る請求項４記載の発明は、有機物質及び固形性成分を含む被処理水の固形性成分を沈殿分離するための最初沈殿池１と、該最初沈殿池１で分離された被処理水を生物処理する活性汚泥処理装置２と、該活性汚泥処理装置２で生物処理された被処理水を固液分離する沈殿池３とを具備する活性汚泥処理設備において、前記被処理水の少なくとも一部を最初沈殿池１を介さずに前記活性汚泥処理装置２に流入させるための迂回流路８を有し、または最初沈殿池１で沈殿分離した固形性成分の一部を前記活性汚泥処理装置２に供給する被処理水に添加する初沈汚泥添加流路１０を有し、前記活性汚泥処理装置２に流入させる被処理水中の生物化学的酸素要求量のうち、該被処理水中の固形性成分に由来する生物化学的酸素要求量が、前記被処理水中の全生物化学的酸素要求量に対して６０％以上となる状態で、被処理水を前記活性汚泥処理装置２へ流入させうるように構成されていることを特徴とする。
【００１３】
さらに請求項５記載の発明は、請求項４記載の活性汚泥処理設備において、活性汚泥処理装置２へ流入させる被処理水のＳＳ（懸濁固形物濃度）が、１５０ｍｇ／ｌ以上となるように構成されていることを特徴とする。さらに請求項６記載の発明は、請求項４又は５記載の活性汚泥処理設備において、活性汚泥処理装置２へ流入させる被処理水の水温が、２３℃以下となるように構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、上述のように、有機物質及び固形性成分を含む被処理水を最初沈殿池にて固形性成分を沈殿分離するとともに、活性汚泥処理装置で生物処理した後、沈殿池で固液分離を行なう活性汚泥処理方法において、前記活性汚泥処理装置に流入させる被処理水中の生物化学的酸素要求量のうち、該被処理水中の固形性成分に由来する生物化学的酸素要求量が、前記被処理水中の全生物化学的酸素要求量に対して６０％以上となる状態で、被処理水を前記活性汚泥処理装置へ流入させるものであるため、最終沈殿池等、後段の沈殿池における汚泥の沈降性が非常に良好となる効果がある。
【００１５】
また被処理水のＳＳ（懸濁固形物濃度）を１５０ｍｇ／ｌ以上となる状態で活性汚泥処理装置へ流入させる場合には、汚泥の沈降性がより良好となる効果がある。
【００１６】
さらに被処理水の水温を、２３℃以下となる状態で活性汚泥処理装置へ流入させる場合には、汚泥の沈降性がより良好となる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について、図面に従って説明する。
【００１８】
本実施形態の活性汚泥処理設備は、図１に示すように、最初沈殿池１と、活性汚泥処理装置２と、第二沈殿池としての最終沈殿池３とを具備している。活性汚泥処理装置２は好気槽で構成されている。
【００１９】
活性汚泥処理装置２は、原水としての有機物質及び固形性成分を含有する下水、有機性廃水又は最初沈殿池１で固液分離された初沈上澄み液を、曝気攪拌によって好気的に生物処理するものであり、原水中の有機物等を酸化分解するためのものである。
【００２０】
この活性汚泥処理装置２での曝気手段は問うものではなく、たとえば散気管等を用いることができる。
【００２１】
本実施形態の活性汚泥処理設備においては、原水である下水を最初沈殿池１で固液分離した後、その初沈上澄み液を活性汚泥処理装置２へ供給する初沈上澄み液供給流路７と、前記原水である下水を前記最初沈殿池１を経由させずに直接活性汚泥処理装置２へ供給する迂回流路８とが具備されている。
【００２２】
最終沈殿池３は、前記活性汚泥処理装置２で生物処理された処理液を固液分離するためのものであり、分離された液分は処理水としてさらに砂濾過や消毒等の処理を施されて再利用若しくは放流され、分離、沈殿した固形分である汚泥は、一部は返送汚泥として返送汚泥流路９を介して活性汚泥処理装置２へ返送されるとともに、残りはたとえば、固形物残渣（余剰汚泥）として処理される。
【００２３】
次に、上記のような構成からなる活性汚泥処理設備によって、原水として下水を処理する活性汚泥処理方法の実施形態について説明する。
【００２４】
先ず、原水である下水の一部を最初沈殿池１に供給し、下水中の固形性成分の少なくとも一部を沈降分離するとともに、残りの一部を活性汚泥処理装置２へ供給する。
【００２５】
これによって、原水の一部は初沈上澄み液供給流路７を通過することなく、迂回流路８のみを通過して活性汚泥処理装置２へ供給されることとなる。尚、活性汚泥処理装置２へ供給される被処理中の生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）のうち、該被処理水中の固形性成分に由来するＢＯＤが、前記被処理水中の全ＢＯＤに対して６０％以上となる状態で、被処理水が前記活性汚泥処理装置２へ供給される。
【００２６】
また、活性汚泥処理装置２へ供給される被処理水中のＳＳ（懸濁固形物濃度）は、１５０ｍｇ／ｌ以上となるように調整される。また、活性汚泥処理装置２へ供給される原水の水温は、２３℃以下とされる。
【００２７】
次に、迂回流路８を通過する原水は、活性汚泥処理装置２へ供給される。この活性汚泥処理装置２では、被処理水が曝気攪拌されつつ好気的に処理されることとなる。そしてこの曝気攪拌による好気的な処理によって被処理水中の有機物等が酸化処理されることとなる。
【００２８】
活性汚泥処理装置２で好気的に処理された処理液は、最終沈殿池３へ供給される。この最終沈殿池３では固液分離がされ、分離された液分は処理水としてさらに砂濾過や消毒等の処理も施されて再利用若しくは放流され、また分離、沈殿した固形分は、一部は返送汚泥として返送汚泥流路９を介して返送されるとともに、残りはたとえば固形物残渣（余剰汚泥）として回収される。
【００２９】
このように、本実施形態では、原水である下水を最初沈殿池１で固液分離した後、その初沈上澄み液を活性汚泥処理装置２へ供給する初沈上澄み液供給流路７と、最初沈殿池１を経由させずに下水を直接活性汚泥処理装置２へ供給する迂回流路８との双方の流路を１つの設備に具備させているので、最終沈殿池３における汚泥の沈降性が悪い場合には、活性汚泥処理装置２への原水の流路を閉塞し、迂回流路８を介して原水の少なくとも一部を直接活性汚泥処理装置２へ供給し、また汚泥の沈降性が良好な場合には、原水である下水を最初沈殿池１で固液分離した後、初沈上澄み液供給流路７を介して初沈上澄み液を活性汚泥処理装置２へ供給する等、最終沈殿池３における汚泥の性状に応じて、２つの流路を使い分けて活性汚泥処理を行なうことができる。
【００３０】
この場合、最終沈殿池３の汚泥の沈降性に応じて、原水が２つの流路を選択的に流通しうるように構成することも可能である。たとえば汚泥の沈降性に応じて選択的に液が流通しうるように制御するような手段や、自動切換弁のようなものを設けるごときである。
【００３１】
尚、上記実施形態では、原水を最初沈殿池１で固液分離した後、その初沈上澄み液を活性汚泥処理装置２へ供給する初沈上澄み液供給流路７と、最初沈殿池１を通過させずに原水を直接活性汚泥処理装置２へ供給する迂回流路８との双方の流路を設けたため、上述のような好ましい効果が得られたが、このような双方の流路を設けることは本発明に必須の条件ではない。たとえば図２に示すように、原水の迂回経路８に代えて、最初沈殿池１に沈降した汚泥の一部（最初沈殿池１で沈殿分離した固形性成分の一部）を前記活性汚泥処理装置２に供給する被処理水に添加する初沈汚泥添加流路１０を設けてもよい。
【００３２】
尚、上記実施形態では、活性汚泥処理装置２へ供給される被処理中の生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）のうち、該被処理水中の固形性成分に由来するＢＯＤが、前記被処理水中の全ＢＯＤに対して６０％以上となる状態としたが、該被処理水中の固形性成分に由来するＢＯＤが、前記被処理水中の全ＢＯＤに対して該被処理水中の固形性成分に由来するＢＯＤが８５％を超えると、活性汚泥処理槽の有機物負荷が高くなり、空気の曝気量が増加し運転コストが増加するので、前記被処理水中の全ＢＯＤに対して該被処理水中の固形性成分に由来するＢＯＤが８５％以下となるようにするのが好ましい。
【００３３】
また、上記実施形態では、活性汚泥処理装置２が、１槽（１段）の好気槽のみで構成されたものを採用したが、活性汚泥処理装置２の構成はこれに限定されるものではない。
【００３４】
たとえば、嫌気槽及び好気槽をそれぞれ１槽又は複数槽（たとえば、それぞれ２〜４槽）具備して、嫌気処理と好気処理とを交互に行なう活性汚泥処理装置を採用することも可能である。
【００３５】
嫌気槽及び好気槽をそれぞれ複数槽交互に設けた場合は、原水を複数の嫌気槽に供給するステップ流入式処理を採用することも可能である。
【００３６】
さらには、活性汚泥処理装置２は、原水中のリン成分を除去するためのＡ２Ｏ法（嫌気槽、無酸素槽、好気槽）を実施するものであってもよい。
【００３７】
さらに、活性汚泥処理装置２内の汚泥濃度は特に限定されるものではないが、２段以上のステップ流入式硝化脱窒処理装置に適用する観点から、或いは糸状性微生物の増殖が見られない場合でも汚泥の沈降性を悪化させない観点からは、２５００ｍｇ／ｌ以上の高濃度の場合に、本発明を適用する実益がある。
【００３８】
さらに、上記実施形態では、原水として下水を用いる場合について説明したが、原水の種類はこれに限定されるものではない。
【実施例】
【００３９】
（実施例１）
上記図１の実施形態の設備を用いて、活性汚泥処理装置２へ供給される原水中のＢＯＤのうち、該原水の固形性成分に由来するＢＯＤ濃度と水温を変えて十数回測定し、最終沈殿池３の汚泥の沈降性を調べた。
【００４０】
活性汚泥処理装置２内のＭＬＳＳ濃度は、２５００〜４０００ｍｇ／Lの範囲であり、活性汚泥処理装置２を構成する好気槽の原水の水理学的滞留時間は１０〜１２時間であった。
【００４１】
その結果を図３に示す。図３において「初沈バイパス時の固形性ＢＯＤ」とは、
最初沈殿池１を経由せずに迂回流路８を経由して原水を活性汚泥処理装置２へ供給する場合の固形性成分に由来するＢＯＤ濃度であり、「初沈使用時の固形性ＢＯＤ」とは、最初沈殿池１を経由して固液分離した分離液を、初沈上澄み液供給流路７を経て活性汚泥処理装置２へ供給する分離液中の固形性成分に由来するＢＯＤ濃度である。
【００４２】
図３において点線で包囲した部分におけるプロットの測定値が、最終沈殿池３において汚泥の沈降性悪化が生じた測定値である。図３からも明らかなように、固形性ＢＯＤが１００ｍｇ／ｌ未満の場合に汚泥の沈降性悪化が生じた。また２３℃未満の温度で沈降性悪化が生じた。しかし固形性ＢＯＤが１００ｍｇ／ｌ以上の場合には、２３℃未満の温度でも沈降性悪化が生じなかった。さらに初沈使用時の場合に汚泥の沈降性悪化が生じ、初沈バイパス時の場合には生じなかった。
【００４３】
本実施例において上述のように沈降性悪化が生じた状態では、ＳＶＩ（Sludge Volume Index)が３００以上であった。ここでＳＶＩ（Sludge Volume Index)とは、汚泥沈降性の指標であり、汚泥１リットルを３０分間静置し、底に沈降した汚泥の体積を、もとの汚泥の固形分濃度で除して得られる値である。固形分１ｇが占めている容積（ｍｌ）を示し、汚泥の沈降性の指標として用いられる。汚泥の体積を汚泥の固形分濃度で除して得られる値であるので、数値は小さい方が、沈降性が良好であることになる。
【００４４】
（実施例２）
本実施例では、活性汚泥処理装置２へ供給される原水中のＢＯＤのうち、原水の固形性成分に由来するＢＯＤの、原水中の全ＢＯＤに対する割合と、水温を変えて十数回測定し、最終沈殿池３の汚泥の沈降性を調べた。
【００４５】
その結果を図４に示す。図４において「初沈バイパス時の固形性ＢＯＤ」と「初沈使用時の固形性ＢＯＤ」との意義は実施例１の場合と同様である。図４において点線で包囲した部分におけるプロットの測定値が、最終沈殿池３において汚泥の沈降性悪化が生じた測定値である。図４からも明らかなように、固形性ＢＯＤの割合が６０％未満の場合に汚泥の沈降性悪化が生じた。また２３℃未満の温度で沈降性悪化が生じた。しかし固形性ＢＯＤの割合が６０％以上の場合には、２３℃未満の温度でも沈降性悪化が生じなかった。さらに初沈使用時の場合に汚泥の沈降性悪化が生じ、初沈バイパス時の場合には生じなかった。本実施例においても、沈降性悪化が生じた状態では、ＳＶＩが３００以上であった。
【００４６】
（実施例３）
本実施例では、活性汚泥処理装置２へ供給される原水中のＢＯＤのうち、原水のＳＳ（懸濁固形物濃度）と水温を変えて十数回測定し、最終沈殿池３の汚泥の沈降性を調べた。
【００４７】
その結果を図５に示す。図５において「初沈バイパス時の固形性ＳＳ」とは、最初沈殿池１を経由せずに迂回流路８を経由して原水を活性汚泥処理装置２へ供給する場合の被処理水のＳＳ（懸濁固形物濃度）であり、「初沈使用時の固形性ＳＳ」とは、最初沈殿池１を経由して固液分離した分離液を、初沈上澄み液供給流路７を経て活性汚泥処理装置２へ供給する場合の分離液のＳＳ（懸濁固形物濃度）である。
【００４８】
図５において点線で包囲した部分におけるプロットの測定値が、最終沈殿池３において汚泥の沈降性悪化が生じた測定値である。図５からも明らかなように、ＳＳが１５０ｍｇ／ｌ以下の場合に汚泥の沈降性悪化が生じた。また２３℃未満の温度で沈降性悪化が生じた。しかしＳＳが１５０ｍｇ／ｌ以上の場合には、２３℃未満の温度でも沈降性悪化が生じなかった。さらに初沈使用時の場合に汚泥の沈降性悪化が生じ、初沈バイパス時の場合には生じなかった。本実施例においても、沈降性悪化が生じた状態では、ＳＶＩが３００以上であった。
【００４９】
（総括）
以上の実施例の結果からも明らかなように、活性汚泥処理装置２へ供給される原水の固形性ＢＯＤが１００ｍｇ／ｌ以上の場合に汚泥の沈降性悪化が生じることがなく、活性汚泥処理装置２へ供給される原水の全ＢＯＤに対する固形性ＢＯＤの割合が６０％以上の場合に汚泥の沈降性悪化が生じることがないことがわかった。また２３℃以上の温度では沈降性悪化が生じることがなかったが、固形性ＢＯＤが１００ｍｇ／ｌ以上の場合、又は固形性ＢＯＤの割合が６０％以上の場合には、２３℃未満の温度でも沈降性悪化が生じることがなく、これらの条件に設定することで低い温度でも汚泥の沈降性悪化を防止できることがわかった。
【００５０】
また、初沈使用よりも初沈バイパスの方が汚泥の沈降性が良好となることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】一実施形態としての活性汚泥処理設備を示す概略ブロック図。
【図２】他実施形態の活性汚泥処理設備を示す概略ブロック図。
【図３】原水の固形性成分のＢＯＤ濃度に応じた汚泥沈降性の状態を示すグラフ。
【図４】原水の固形性成分に由来するＢＯＤの、原水中の全ＢＯＤに対する割合に応じた汚泥沈降性の状態を示すグラフ。
【図５】原水のＳＳに応じた汚泥沈降性の状態を示すグラフ。
【符号の説明】
【００５２】
１…最初沈殿池            ２…活性汚泥処理装置
３…最終沈殿池
【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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