(57)【要約】【課題】  粒状微生物汚泥をより早く生成可能な粒状微生物汚泥生成方法を提供する。【解決手段】  粒状微生物汚泥生成方法は、有機排水を好気性処理するための微生物汚泥を粒状化して粒状微生物汚泥を生成する方法であり、微生物汚泥Ｇ１を含む曝気槽３に有機排水を流入せしめる流入工程Ｓ１と、曝気槽３内を曝気して有機排水を好気性処理する処理工程Ｓ２と、曝気を停止して微生物汚泥Ｇ１を含む固形物Ｇを曝気槽３に沈降させる静置工程Ｓ３と、有機排水の好気性処理で得られた処理水Ｗを静置工程Ｓ３後に曝気槽３から排出する排出工程Ｓ４と、を備え、流入工程Ｓ１では、曝気槽３の下部に沈降した固形物Ｇに有機排水を直接流入せしめる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機排水を好気性処理するための微生物汚泥を粒状化して粒状微生物汚泥を生成する粒状微生物汚泥生成方法であって、
前記微生物汚泥を含む曝気槽に前記有機排水を流入せしめる流入工程と、
前記曝気槽内を曝気して前記有機排水を前記好気性処理する処理工程と、
前記曝気を停止して前記微生物汚泥を含む固形物を前記曝気槽に沈降させる静置工程と、
前記有機排水の前記好気性処理で得られた処理水を前記静置工程後に前記曝気槽から排出する排出工程と、
を備え、
前記流入工程では、前記曝気槽の下部に沈降した前記固形物に前記有機排水を直接流入せしめることを特徴とする粒状微生物汚泥生成方法。
【請求項２】
前記流入工程では、前記曝気槽の底面から前記有機排水を流入せしめることで、前記固形物に前記有機排水を流入することを特徴とする請求項１に記載の粒状微生物汚泥生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、好気性の微生物汚泥から粒状微生物汚泥を生成する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機排水を処理する生物学的処理方法として活性汚泥法が知られている。活性汚泥法では、好気性の活性汚泥である微生物汚泥を利用して有機排水を曝気槽内に導入し、有機排水中の有機物を分解せしめる。従って、処理性能は、曝気槽内に存在する微生物汚泥の量に依存する。この曝気槽内の微生物汚泥の量を保つために、従来では、曝気槽の後段に沈殿池を設け、曝気槽から流出した微生物汚泥を沈降分離して、流出した汚泥を曝気槽に返送している。
【０００３】
しかしながら、微生物汚泥の沈降速度は小さいため、大きな沈殿池が必要となり、設備の建設費が高くなるという問題がある。また、都市部では敷地に制約がある傾向にあり、上記のように大きな沈殿池を要する場合には、既設の処理能力を増強したくても増設が困難であるという問題がある。
【０００４】
このような問題を解決する方法の一つとして、微生物汚泥を粒状（グラニュール）にして排水処理に活用することがある。これまで、好気性の微生物汚泥では、粒状微生物汚泥を形成することは困難と考えられていたが、近年、例えば、回分式活性汚泥法などを利用して、微生物汚泥を粒状化したグラニュール汚泥（粒状微生物汚泥）を形成する方法が知られている（特許文献１〜３参照）。
【特許文献１】国際公開第９８／３７０２７号パンフレット
【特許文献２】特表２００５−５１７５３２号公報
【特許文献３】特開平５−２６１３８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、排水処理装置を始動させはじめの段階では、微生物汚泥が粒状化していないため、固形物の沈降速度は小さい。そのため、粒状微生物汚泥を形成するのに、例えば、１〜２ヶ月程度掛かっていた。このように粒状微生物汚泥の形成に時間を要すると、結果として、有機排水を効率的に処理できない虞がある。
【０００６】
そこで、本発明は、粒状微生物汚泥をより早く生成可能な粒状微生物汚泥生成方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係る粒状微生物汚泥生成方法は、有機排水を好気性処理するための微生物汚泥を粒状化して粒状微生物汚泥を生成する粒状微生物汚泥生成方法であって、微生物汚泥を含む曝気槽に有機排水を流入せしめる流入工程と、曝気槽内を曝気して有機排水を好気性処理する処理工程と、曝気を停止して微生物汚泥を含む固形物を曝気槽に沈降させる静置工程と、有機排水の好気性処理で得られた処理水を静置工程後に曝気槽から排出する排出工程と、を備え、流入工程では、曝気槽の下部に沈降した固形物に直接有機排水を流入せしめることを特徴とする。
【０００８】
この方法では、流入工程で曝気槽に流入させた有機排水を、処理工程で曝気することによって有機排水を好気性処理する。続く、静置工程で、曝気を止めて曝気槽を静置することで、微生物汚泥を含む固形物を沈降させる。次いで、排出工程では、静置工程で分離された処理水を曝気槽から排出する。
【０００９】
そして、流入工程では、曝気槽の下部に沈降した固形物に直接有機排水を流入せしめているので、固形物に含まれる微生物汚泥は高濃度の有機排水と接することになる。有機排水は、微生物汚泥を構成する微生物にとっては栄養素（基質）を含んでいるので、結果として、固形物に含まれる微生物汚泥は、より高濃度の基質に接することが可能となる。これにより、微生物汚泥が粒状化してその粒径が大きくなってきても、粒径の大きくなってきた微生物汚泥の内部にも栄養素を確実に浸透させることができる。その結果、微生物汚泥が細胞外ポリマーを形成し易くなるので、粒状化が促進されて粒状微生物汚泥が更に早く形成される。
【００１０】
また、本発明に係る粒状微生物汚泥生成方法における流入工程では、曝気槽の底面から有機排水を流入せしめることで、固形物に有機排水を流入することが好ましい。これにより、固形物に確実に有機排水が流入することになる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の粒状微生物汚泥生成方法によれば、より早く粒状微生物汚泥を生成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係る粒状微生物汚泥生成方法の実施形態について図面を利用して説明する。
【００１３】
本発明に係る粒状微生物汚泥生成方法の一実施形態について説明する。粒状微生物汚泥とは、好気性の微生物汚泥が粒状化したいわゆる好気性グラニュール汚泥である。以下では、微生物汚泥及び粒状微生物汚泥を含めて活性汚泥とも称す。
【００１４】
本実施形態における粒状微生物汚泥を生成する方法は、図１〜図４に示した排水処理装置１で実施する回分式活性汚泥法による有機排水処理の初期段階で行われる。先ず、排水処理装置１について説明する。
【００１５】
図１〜図４に示すように、排水処理装置１は、有機排水を好気性処理するための活性汚泥Ｇを収容する円筒状の曝気槽３を備えている。図１は、回分式活性汚泥法における基本周期（後述）を少なくとも１回実施し、活性汚泥Ｇ上に処理水Wの一部が上澄液として残っている状態を示している。また、活性汚泥Ｇのハッチングは、微生物汚泥Ｇ１やそれが粒状化した粒状微生物汚泥Ｇ２が沈殿し堆積した状態を示すものである。
【００１６】
曝気槽３の下部には、曝気槽３内に有機排水を流入するための流入口５が設けられている。また、曝気槽３は、有機排水の好気性処理で得られる処理水Wを排出する２つの排出口７，９を有する。排出口７と排出口９とは異なる高さに配置されている。排出口７，９のうち低い方の排出口９は、後述する静置工程Ｓ３（図５参照）で沈降した活性汚泥Ｇからなる堆積層よりも高ければよいが、活性汚泥Ｇがより高濃度の有機排水に接するようにする観点からより低い方が好ましい。また、流入口５は、排出口９より下方であって、静置工程Ｓ３で沈降し堆積した活性汚泥Ｇに有機排水が直接流入する位置に配置されている。なお、排出口７は設けなくてもよい。
【００１７】
また、曝気槽３内には内筒１１が配置されており、内筒１１の下部には曝気槽３内を曝気するための散気手段として散気球１３が設けられている。散気球１３には、ブロア１５が接続されており、ブロア１５からの空気が散気球１３に送風されることで曝気槽３内に散気される。散気量は、２Ｎｌ／ｍｉｎや、４Ｎｌ／ｍｉｎが例示される。内筒１１を設け、その下部に散気球１３を配置することで、曝気槽３内を有機排水が循環するので活性汚泥Ｇがより攪拌される。なお、内筒１１は、曝気槽３に設けられていなくてもよい。
【００１８】
次に、排水処理装置１を利用して微生物汚泥Ｇ１から粒状微生物汚泥Ｇ２を生成する方法について説明する。前述したように、粒状微生物汚泥Ｇ２の生成は、図５に示すように、流入工程Ｓ１、処理工程Ｓ２、静置工程Ｓ３及び排出工程Ｓ４からなる基本周期を繰り返すことで有機排水を処理する回分式活性汚泥法の初期段階で行われるものである。
【００１９】
以下、各工程について説明する。
【００２０】
流入工程Ｓ１では、図１に示すように、活性汚泥Ｇを有する曝気槽３内に流入口５を通して有機排水を流入せしめる。この際、有機排水は、曝気槽３の下部に沈降した活性汚泥Ｇに直接流入する。活性汚泥Ｇには、微生物汚泥Ｇ１及びそれが粒状化した粒状微生物汚泥Ｇ２が含まれるとしているが、排水処理装置１の立ち上げ時では、曝気槽３内の活性汚泥Ｇには、微生物汚泥Ｇ１のみが含まれるとしてもよい。
【００２１】
続く、処理工程Ｓ２では、図２に示すように、ブロア１５を駆動して散気球１３に送風し、散気球１３から散気せしめて有機排水を曝気する。
【００２２】
処理工程Ｓ２の後の静置工程Ｓ３では、図３に示すように、ブロア１５を停止して曝気を止めて静置する。これにより、有機排水が好気性処理されて得られた処理水Ｗに浮遊する固形物（活性汚泥Ｇ）が沈降し、処理水Ｗと活性汚泥Ｇとが固液分離される。続いて、排出工程Ｓ４では、図４に示すように、固液分離された後の上澄液である処理水Ｗを排出口７，９から排出する。
【００２３】
そして、上記流入工程Ｓ１、処理工程Ｓ２、静置工程Ｓ３及び排出工程Ｓ４からなる基本周期を繰り返す。このように基本周期を繰り返すことで、処理工程Ｓ２で曝気された際に、微生物汚泥Ｇ１が自己造粒して粒径の大きな粒状微生物汚泥Ｇ２が生成される。
【００２４】
回分式活性汚泥法では、曝気槽３に有機排水がパルス的に投入されることから、微生物汚泥Ｇ１には、有機排水に含有されている栄養素としての基質（有機物）が付与されている状態（飽食状態）と付与されていない状態（飢餓状態）とが繰り返し与えられることになる。このように、飢餓状態を経た後に飽食状態となることで、微生物汚泥Ｇ１がより多くの栄養素を摂取するので、細胞外ポリマーが形成され易く、微生物汚泥Ｇ１が自己造粒し易くなっている。
【００２５】
上記方法では、流入工程Ｓ１において、静置工程Ｓ３及び排出工程Ｓ４を経て排出口９より下側に沈降した固形物に原水としての有機排水が直接流入するので、固形物は、高濃度の有機排水に接することになる。高濃度の有機排水に固形物が接すると、固形物に含まれており粒状化しつつある微生物汚泥Ｇ１の内部にも有機排水に含まれる基質（有機物）が確実に浸透する。
【００２６】
これにより、粒径の大きな微生物汚泥Ｇ１の内部の微生物汚泥Ｇ１でも細胞外ポリマーが発現し易くなり、微生物汚泥Ｇ１の粒状化が更に促進される。よって、粒状微生物汚泥Ｇ２の生成速度が向上する。その結果、従来、粒状微生物汚泥Ｇ２の生成に１〜２ヶ月要していたのに対して、例えば、１〜２週間で粒状微生物汚泥Ｇ２を生成できるように、従来よりもより早く粒状微生物汚泥Ｇ２を生成可能である。
【００２７】
また、微生物汚泥Ｇ１の粒状化が促進できると、固液分離槽９における固形物の沈降速度が速くなり、静置工程Ｓ３においてより多くの固形物が沈降する。そのため、固形物の濃縮率が向上し、曝気槽３内の微生物汚泥Ｇ１の濃度が高く維持されることから、有機排水の好気性処理の効率がよくなる。よって、排水処理装置１で実施される有機排水の好気性処理のランニングコストが低減される。更に、曝気槽３に沈降した固形物に有機排水を直接流入させることは、流入口５の位置を調整することで容易に実現できている。このように、流入口５の位置調整によって排水処理装置１の処理能力の向上が図れるため、例えば、既設の排水処理装置の処理能力を容易に向上させることが可能である。
【００２８】
また、回分式活性汚泥法の初期段階で速やかに粒状微生物汚泥を形成できると、有機排水の処理効率が高まることから、効率的に有機排水を好気性処理できる。
【００２９】
以上、本発明の最良の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、曝気槽３の下部に沈降した固形物に確実に原水としての有機排水を流入せしめる観点から、曝気槽３の底面３ａに流入口５を設けることは好ましい。
【実施例】
【００３０】
以下、本発明の粒状微生物汚泥生成方法について実施例及び比較例を参照してより具体的に説明する。なお、本発明は、以下の実施例に限定されない。
【００３１】
実施例として、次に示す大きさの曝気槽３を利用した。すなわち、有効容積３Ｌ、内径６３ｍｍ、高さ１３００ｍｍ (水面高さ１１００mm) の曝気槽３を利用した。この曝気槽３では、排出口５は、底面３ａからの高さが５００ｍｍの位置に設け、排出口９は底面３ａから３００ｍｍの高さに設けた。また、流入口５は、底面３ａからの高さが１０ｍｍの位置に設けた。更に、曝気槽３内には、内径が４０ｍｍの内筒１１を配置し、その下部に散気球１３を配置した。散気球１３からの散気量は、４Ｎｌ／ｍｉｎとした。
【００３２】
また、上述した大きさの曝気槽３を有する排水処理装置１を利用して回分式活性汚泥方法を実施するときの基本周期における各工程の時間は、表１の通りとした。
【表１】
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【００３３】
また、実施例では、曝気槽汚泥濃度が３０００ｍｇ／ｌ、基質濃度が５８６ｍｇ−ＣＯＤＣｒ／ｌ、容積負荷が２．５ｋｇ−ＣＯＤＣｒ／ｍ３／ｄとなるようにした。
【００３４】
また、比較例として、有機排水を曝気槽の上端部から流入させた点以外は、実施例と同じ条件で有機排水処理を実施した。
【００３５】
上記実施例及び比較例において、活性汚泥ＧのＳＶＩ（汚泥容量指数・汚泥容量指標：sludge volume index）、活性汚泥Ｇの沈降速度、及び、粒状微生物汚泥Ｇ２ができるまでの時間を、同じ条件で測定した。
【００３６】
その結果、比較例では、活性汚泥ＧのＳＶＩが９８ｍｌ／ｇであったものが、実施例では６０ｍｌ／ｇとなっていた。また、比較例では、活性汚泥Ｇの沈降速度が３．７ｍ／ｈであったものが、実施例では１３ｍ／ｈとなっていた。そして、所定量の粒状微生物汚泥Ｇ２が生成されるまで、比較例では、約２ヶ月掛かったのに対して、実施例では、同じ量の粒状微生物汚泥Ｇ２が生成されるのに、１週間であった。
【００３７】
以上実施例及び比較例の比較から理解されるように、静置工程Ｓ３で沈降しており微生物汚泥Ｇ１及びそれが粒状化したものを含む固形物に、原水としての有機排水を直接流入することで、活性汚泥ＧのＳＶＩ及び沈降速度が改善され、粒状微生物汚泥Ｇ２の生成速度が非常に早まっていることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】回分式活性汚泥法における流入工程での排水処理装置の状態を示す図である。
【図２】回分式活性汚泥法における処理工程での排水処理装置の状態を示す図である。
【図３】回分式活性汚泥法における静置工程での排水処理装置の状態を示す図である。
【図４】回分式活性汚泥法における排出工程での排水処理装置の状態を示す図である。
【図５】回分式活性汚泥法の基本周期を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３９】
１…排水処理装置、３…曝気槽、５…流入口、７…排出口、９…排出口、１１…内筒、１３…散気球、１５…ブロア、Ｇ…活性汚泥（固形物）、Ｇ１…微生物汚泥、Ｇ２…粒状微生物汚泥。
【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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