(57)【要約】【課題】含窒素有機性廃水を生物処理して窒素を除去する方法において、安定した窒素の除去を可能にし、また、発生する余剰汚泥の量を減少させることができ、経済性に優れた含窒素有機性廃水の処理方法およびそのための処理設備を提供する。【解決手段】含窒素有機性廃水が流入する脱窒槽２と、脱窒槽２からの液が流入する硝化槽３と、硝化槽３に浸漬して設けた浸漬型膜分離装置５と、硝化槽３の槽内液を脱窒槽２へ循環させるための循環流路４とを備え、脱窒槽２および／または硝化槽３から引き抜いた汚泥を可溶化するための汚泥可溶化装置７とを備えている。【選択図】図１
2007222830.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
含窒素有機性廃水を脱窒素工程に導入し、脱窒工程を経た液を次いで硝化工程に導入し、硝化工程を経た硝化液の一部を脱窒素工程に循環させ、硝化液の一部を固液分離して処理水を得る生物学的窒素除去法において、前記固液分離を膜分離装置によって行なうとともに、脱窒工程および／または硝化工程から汚泥を一部抜き出し、可溶化処理を施した後に脱窒工程および／または硝化工程に戻すことを特徴とする含窒素有機性廃水の処理方法。
【請求項２】
含窒素有機性廃水が流入する脱窒槽と、脱窒槽からの液が流入する硝化槽と、硝化槽に浸漬して設けた浸漬型膜分離装置と、硝化槽の槽内液を脱窒槽へ循環させるための循環流路とを備え、脱窒槽および／または硝化槽から引き抜いた汚泥を可溶化するための汚泥可溶化装置とを備えていることを特徴とする含窒素有機性廃水の処理設備。
【請求項３】
汚泥可溶化装置が、湿式媒体撹拌式ミルであることを特徴とする請求項２記載の含窒素有機性廃水の処理設備。
【請求項４】
硝化槽に汚泥濃度を測るための汚泥濃度計が設けられていることを特徴とする請求項２または３記載の含窒素有機性廃水の処理設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、含窒素有機性廃水を活性汚泥処理して廃水中の窒素を除去する処理方法およびそのための処理設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、硝化工程と脱窒工程からなる生物学的窒素除去法において、脱窒工程における脱窒細菌の水素供与体として破砕や可溶化した汚泥を用いることが行なわれており、例えば、余剰汚泥をアルカリ処理した後、遠心分離し、分離液を脱窒素工程へ返送する方法が例えば特許文献１などで知られている。
【０００３】
しかしながら、硝化工程で重要な役割を果たす硝化細菌は、増殖速度が比較的遅く、硝化細菌を系内で安定的に保持しようとすれば、好気的固形物滞留時間を長くする必要があり、破砕や可溶化量を多くできないため、結果的に汚泥の可溶化による減量効果としては低くなる問題が生じていた。逆に硝化槽の汚泥量に対して破砕や可溶化の汚泥量の比率を大きくして好気的固形物滞留時間を短くすると、特に低温期に硝化細菌を系内に保持することが困難となり、その結果処理水の窒素濃度が高くなるという問題が生じていた。
【０００４】
このようなことから、通常、硝化槽の汚泥濃度は１，０００ｍｇ／Ｌ〜４，０００ｍｇ／Ｌ程度とするのが適当とされ、余剰汚泥の発生を大幅に減らすと同時に、硝化細菌を系内に安定に保持するためには、硝化槽を大きくするしか方法がなく、そのようにすると設備費用が高くなるとともに、設置面積が大きくなってしまうという問題があった。
【０００５】
さらに、硝化槽の汚泥濃度を増加させた場合には、最終沈殿池での固形物負荷が上昇するとともに、汚泥の破砕手段として特に、湿式媒体撹拌式ミルなどの微粉砕機械を用いた場合には、汚泥フロックが分散する傾向を示すために汚泥の分離が困難になっていた。これを解消する手段として最終沈殿池の水面積負荷を低くすることが考えられるが、そのためには最終沈殿槽を大きくすることが必要となり、その結果、設備費用が高くなるとともに設置面積が大きくなるという問題があった。
【０００６】
一方、微細な浮遊物までを除去し、水質の向上と施設規模の縮小を目的として、沈殿槽の代わりとして硝化槽に浸漬型膜分離装置を設置して固液分離を行なう膜分離活性汚泥法が例えば特許文献２などで知られている。
【０００７】
しかしながら、このような膜分離活性汚泥法では処理水の微細な浮遊物濃度は低く抑えられる反面、沈殿槽により固液分離する場合と比較して汚泥発生量を少なくすることができなかった。
【特許文献１】特公昭５９−４８６７７号公報
【特許文献２】特開２００１−２９９９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、含窒素有機性廃水を生物処理して窒素を除去する方法において、安定した窒素の除去を可能にし、また、発生する余剰汚泥の量を減少させることができ、経済性に優れた含窒素有機性廃水の処理方法およびそのための処理設備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】
【０００９】
本発明者らは、上記課題を解決するために、鋭意検討した結果、脱窒槽および／または硝化槽から汚泥を一部抜き出し可溶化して再び脱窒槽および／または硝化槽に戻すとともに、硝化槽に浸漬した膜分離装置により固液分離することにより上記した課題が解決できることを見出し、本発明に到達した。
【００１０】
すなわち、本発明の第一は、含窒素有機性廃水を脱窒素工程に導入し、脱窒工程を経た液を次いで硝化工程に導入し、硝化工程を経た硝化液の一部を脱窒素工程に循環させ、硝化液の一部を固液分離して処理水を得る生物学的窒素除去法において、前記固液分離を膜分離装置によって行なうとともに、脱窒工程および／または硝化工程から汚泥を一部抜き出し、可溶化処理を施した後に脱窒工程および／または硝化工程に戻すことを特徴とする含窒素有機性廃水の処理方法を要旨とするものである。
【００１１】
本発明の第二は、含窒素有機性廃水が流入する脱窒槽と、脱窒槽からの液が流入する硝化槽と、硝化槽に浸漬して設けた浸漬型膜分離装置と、硝化槽の槽内液を脱窒槽へ循環させるための循環流路とを備え、脱窒槽および／または硝化槽から引き抜いた汚泥を可溶化するための汚泥可溶化装置とを備えていることを特徴とする含窒素有機性廃水の処理設備を要旨とするものであり、好ましくは、汚泥可溶化装置が、湿式媒体撹拌式ミルである前記の含窒素有機性廃水の処理設備であり、また好ましくは、硝化槽に汚泥濃度を測るための汚泥濃度計が設けられている前記の含窒素有機性廃水の処理設備である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、浸漬型膜分離装置を用いることによって硝化槽内の汚泥濃度を高濃度に保持できるため、硝化細菌の活性をほとんど低下させずに安定した窒素の除去を可能とすることができ、また、特に硝化槽に設置した汚泥濃度計を用いることにより好気的固形物滞留時間を所定の時間以上に容易に制御することが可能となるため、より安定した窒素の除去が達成できる。また、本発明では浸漬型膜分離装置により処理水を得るため、処理水中のＳＳを低くでき、それに伴いＢＯＤ、ＣＯＤなどの成分も沈殿槽を有する活性汚泥法と比較して、良好な処理水質を経済的に得ることができる。さらに、本発明によれば脱窒槽および／または硝化槽から汚泥を一部抜き出し可溶化した後、脱窒槽および／または硝化槽に戻すことを行なっているため、余剰汚泥の発生量を安定して減少させることができる。
【００１３】
従来の最終沈殿池を有する生物学的窒素除去法においては、硝化槽の汚泥濃度は通常１，０００ｍｇ／Ｌ〜４，０００ｍｇ／Ｌ程度であり、例えば３，０００ｍｇ／Ｌとした場合、原水量１００ｍ３／日で汚泥発生量が４ｋｇ／日の施設において、汚泥可溶化量を１２ｋｇ／日とし、処理水中のＳＳおよび余剰汚泥量が０ｋｇ／日、硝化細菌の保持のために好気的固形物滞留時間が１０日必要であった場合では、１日当たり２４時間曝気したときでは必要とされる硝化槽の容積は４０ｍ３となる。従って、脱窒槽と硝化槽の容積が同じとすれば、全体で８０ｍ３の容積が必要となる。一方、本発明によれば、例えば汚泥濃度を１５，０００ｍｇ／Ｌとした場合では、硝化槽の容積は８ｍ３、脱窒槽と硝化槽の容積が同じとすれば、全体で１６ｍ３の容積でよく、硝化槽の汚泥濃度の逆数に比例して容積は小さくて済むことになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明において処理の対象となる含窒素有機性廃水としては、通常の活性汚泥法によって処理される有機物を含有する廃水であれば特に限定されるものではなく、下水、し尿、食料品製造業廃水などの産業廃水、汚泥などが挙げられる。
【００１５】
以下、本発明の処理方法について図面を参照しながら説明する。
図１において、含窒素有機性廃水１（以下、廃水という）は先ず、脱窒工程が行なわれる脱窒槽２に流入する。ここで、好ましくは攪拌が行なわれ、所定の槽内滞留時間を経る間に槽内の脱窒細菌の働きにより硝酸態窒素または亜硝酸態窒素から分子状窒素が除去される。アンモニア態窒素を含んだ廃水は、次に硝化工程が行なわれる硝化槽３へ送られ、ここでは曝気がされることにより好気条件下で、所定の槽内滞留時間を経る間に槽内の活性汚泥の生物反応によって有機物が分解されるとともに硝化細菌の働きにより硝酸化または亜硝酸化される。次に硝化槽３内に設置されたポンプなどにより、一部の硝化液は硝化槽３から循環流路４を通って脱窒槽２へ戻り、系内を循環する。
【００１６】
ここで、循環させる硝化液の量としては、通常、廃水導入量の１〜５倍量とし、目的の窒素除去率となるように設定する。
本発明においては、硝化液はまた硝化槽３内に浸漬して設けた浸漬型膜分離装置５に導入され、膜を透過した液が処理水６として系外に排出される。浸漬型膜分離装置５が重力、あるいは吸引ポンプ装置の吸引圧を受けて硝化槽３内の槽内液をろ過し、重力、あるいは吸引ポンプ装置により処理水は系外へ排出される。
【００１７】
本発明においては、さらに、脱窒槽２および／または硝化槽３から汚泥を一部抜き出し、汚泥可溶化装置７へ導入し、可溶化した汚泥を再び脱窒槽２および／または硝化槽３へ戻すことを行なう。具体的には例えば、脱窒槽２および／または硝化槽３の汚泥の一部は汚泥供給ポンプを用いて汚泥可溶化装置７に送られ、可溶化して生分解性を高めて脱窒槽２および／または硝化槽３へ返送される。
【００１８】
汚泥可溶化装置７で破砕などの可溶化を施す汚泥の量としては、汚水のＢＯＤの同化により増殖する汚泥の固形物量と、可溶化処理した汚泥の一部は生物処理により再度汚泥になるため、その増殖量とを考慮して目標の減量化率になるように適宜設定すればよく、通常、汚泥が可溶化しない場合の余剰汚泥発生量の２〜４倍量程度の汚泥を可溶化することが好ましい。
【００１９】
また、可溶化された汚泥を戻す時間帯としては、廃水の流入量が少なく脱窒のための有機分が少なくなる、夜間などに行なうことが好ましい。
この際、汚泥を抜き出す槽としては、脱窒槽２または硝化槽３のどちらでもよいが、硝化槽３の汚泥濃度が通常、脱窒槽２よりも高いことから、汚泥可溶化装置７がコンパクトになり、また効率よく運転できるという理由から、硝化槽３の方が好ましい。また、可溶化した汚泥を戻す槽としては、脱窒槽２または硝化槽３のどちらでもよいが、脱窒槽２に返送した場合には脱窒のための有機物として可溶化汚泥を有効に利用することができることから、脱窒槽２の方が好ましい。
【００２０】
このような処理を行ない、なお発生する汚泥を余剰汚泥８として硝化槽３または脱窒槽２から排出することとなる。
次に、図２に基づき上記した処理方法を好適に実施し得る設備の第１の例について説明すると、この処理設備の主な構成としては、脱窒槽２、硝化槽３および汚泥可溶化装置７からなり、硝化槽３は槽内に浸漬型膜分離装置５および散気装置９を備えており、脱窒槽２から硝化槽３への流路、硝化槽３から脱窒槽２への循環流路４、汚泥可溶化装置７と脱窒槽２と硝化槽３との間の流路などがある。
【００２１】
図２において、脱窒槽２は、廃水が流入するとともに、硝化槽３から循環液が流入し、循環液に含まれる硝酸態窒素、亜硝酸態窒素が脱窒細菌の働きにより窒素ガスとして系外に除去される槽である。脱窒槽２内には槽内の液を攪拌するために攪拌装置１０が設置されているのが好ましい。ここで用いられる攪拌装置１０としては、水中ミキサや水中ポンプなどが挙げられる。
【００２２】
硝化槽３は、脱窒槽２からの液が導入される槽であって、槽内では硝化細菌による生物反応によってアンモニア態窒素が硝酸態または亜硝酸態窒素に硝化される。硝化槽３には、一部の槽内液を脱窒槽２へ返送するための循環ポンプ装置１１が備わっており、これにより脱窒槽２と硝化槽３との間で汚泥液が循環することになる。循環する液量としては、目的とする窒素除去率にもよるが、通常廃水の導入量（日平均汚水量Ｑ）の数倍（１Ｑ〜５Ｑ程度）に設定することが好ましい。
【００２３】
本発明においては、硝化槽３内には浸漬型膜分離装置５が設けられ、浸漬型膜分離装置５の下方に散気装置９が配置されている。浸漬型膜分離装置５は、その形式は特に限定されないが、例えば複数のろ過膜カートリッジを所定間隔で平行に配置したものが挙げられ、散気装置９から噴出する曝気空気が気液混相流で膜面に沿ってクロスフローで流れて膜面を洗浄するようなものが好ましい。
【００２４】
この浸漬型膜分離装置５により、ろ過膜を透過した処理水は、重力または吸引ポンプ装置１２により系外に取り出されることとなる。吸引ポンプ装置１２としては、脱窒槽２に受け入れる廃水の日平均汚水量Ｑに対して１Ｑ〜３Ｑの範囲で処理水量を調整できるものであれば好ましい。また、浸漬型膜分離装置５は、最大で日平均汚水量Ｑの３倍の処理水を取り出すことが可能なろ過膜面積および膜カートリッジ数の処理能力を有していれば好ましく使用できる。
【００２５】
本発明において、硝化槽３にはまた余剰汚泥を系外に排出するための汚泥引抜ポンプ１３、汚泥可溶化装置７へ汚泥を送るための汚泥供給ポンプ１４が備わっていることが好ましい。
【００２６】
なお、上記のような硝化槽３が複数あってもよく、その場合は、脱窒槽２からの液を並列に流入させる。
また、本発明においては、硝化槽３内に汚泥濃度を測定するための汚泥濃度計１５が備えられていることが好ましい。汚泥濃度計１５としては、透過光式、散乱光式、マイクロ波式、超音波式など各種方式が挙げられる。また、粘度計など汚泥濃度と相関関係にある計器を用いてもよく、もちろん手分析により測定しても良い。なお、汚泥濃度計１５は、脱窒槽２および硝化槽３の両方に設置することが望ましいが、片方に設置し相関関係を求めてその値を用いてもよい。片方に汚泥濃度計１５を設置する場合は硝化槽３に設置する方が好ましい。
【００２７】
本発明の処理設備においては、汚泥可溶化装置７が脱窒槽２および／または硝化槽３の槽内に存在する汚泥の一部を可溶化するために設置されている。槽内の汚泥を汚泥可溶化装置７に送るために、汚泥供給ポンプ１４が脱窒槽２および／または硝化槽３に浸漬されていることが好ましい。破砕などの可溶化処理を施された汚泥は再び脱窒槽２および／または硝化槽３へ返送されることとなる。この際、汚泥を抜き出す槽としては、上述したように、脱窒槽２または硝化槽３のどちらでもよいが、硝化槽３の汚泥濃度が通常、脱窒槽２よりも高いことから、汚泥可溶化装置７がコンパクトになり、また効率よく運転できるという理由から、硝化槽３の方が好ましい。また、可溶化した汚泥を戻す槽としては、脱窒槽２または硝化槽３のどちらでもよいが、脱窒槽２に返送した場合には脱窒のための有機物として可溶化汚泥を有効に利用することができるため、脱窒槽２の方が好ましい。
【００２８】
本発明の処理設備において用いられる汚泥可溶化装置７としては、汚泥を可溶化できるものであれば特にその方式に限定されるものではないが、例えば、湿式媒体撹拌式ミル、超音波、ホモジナイザー、ミキサーなどによる機械破砕処理装置の他、酸化剤やアルカリ処理などの化学的可溶化処理装置、熱処理装置などによって汚泥を破砕や可溶化する方法を用いた装置を挙げることができ、これらを単独、あるいは組み合わせて用いることができる。
【００２９】
これらの装置のうち、湿式媒体撹拌式ミルは、取り扱いが容易である他、難分解性の有機物の発生が少ないなどの点で優れているため、汚泥の破砕、可溶化装置として好ましい。
【００３０】
なお、汚泥の可溶化に酸化剤を用いる装置において、脱窒槽２の汚泥を処理する場合では、嫌気性の汚泥を好気的な状態にするために、より多くの酸化剤が必要であるため、硝化槽３の汚泥を処理した方がよい。
【００３１】
以下、湿式媒体撹拌式ミルについて詳しく説明する。
使用される破砕媒体（ビーズ）としては、ガラス、アルミナ、ジルコニアなどのビーズが挙げられ、真比重２．０〜７．０のビーズであることが好ましい。真比重が２．０より小さいと微生物の破砕が十分にできにくくなり、また真比重を７．０より大きくしても汚泥の破砕効果の向上がほとんどなく、撹拌に必要な動力が大きくなるので好ましくない。
【００３２】
また、破砕媒体の粒径としては、０．０５〜２．０ｍｍφが好ましく、特に０．２５〜１．０ｍｍφが好ましい。ビーズの粒径が２．０ｍｍφより大きいと、ビーズ間の空隙が大きくなるため汚泥を構成する数μｍ〜数十μｍのバクテリアなどの微生物を破砕しにくくなるために好ましくない。また、ビーズの粒径が０．０５ｍｍφより小さいと、スクリーンなどのビーズ分離部で分離することが困難となるため好ましくない。
【００３３】
ビーズ充填率としては、破砕効果および消費電力の点から５０〜１００％、特に７０〜９０％が好ましく、ディスク（ピン）先端周速としては、３〜３０ｍ／秒、特に５〜２０ｍ／秒が好ましい。また、ミル室の向きとしては、縦型、横型のいずれでもよく、破砕媒体を撹拌するための撹拌装置としてはディスク型、ピン型、ピンディスク型などが挙げられる。
【００３４】
湿式媒体撹拌式ミル処理における汚泥の滞留時間は、導入する汚泥濃度や用いる破砕媒体などによって適宜設定されるものであり、特に限定されるものではないが、通常２０秒〜２０分が好ましく、特に３０秒〜１０分が好ましい。滞留時間が２０秒よりも短いと汚泥が十分に破砕されていない可能性があり、また、２０分より長くしても消費電力が増大するだけで、破砕効果はさほど向上しない。
【００３５】
また、処理温度としては、６０℃以下が好ましく、特に４〜４０℃が好ましい。処理温度が６０℃より高いと、汚泥成分の一部が熱変性して難分解性物質となり、処理水の水質が悪化する可能性があるために好ましくない。
【００３６】
通常、ミル処理により破砕した汚泥の温度は、処理前の汚泥に比べて１０〜３０℃程度上昇するため、夏場のように温度が高く処理温度が６０℃以上になる場合では、冷却水を用いて冷却することが好ましい。
【００３７】
また、ミル処理終了後は、次の運転立ち上げを容易に行なうために、ミル室内を水により洗浄することが望ましい。洗浄する水としては、水道水、処理水、汚水などを用いて行なえばよい。洗浄する水の量および時間は適宜設定すればよいが、洗浄水の汚泥濃度が１重量％以下になるまで洗浄することが好ましい。
【００３８】
湿式媒体撹拌式ミル処理では汚泥が流動する状態であれば、汚泥の破砕効果は汚泥濃度にあまり左右されない。従って、破砕処理する汚泥の濃度は汚泥が流動する状態であれば汚泥濃度が高い方が好ましい。
【００３９】
従って、固液分離に沈殿槽を用いる場合では、固液分離後の分離汚泥の汚泥濃度は通常０．２〜１質量％程度と低いため、処理液を直接処理した場合、湿式媒体撹拌式ミルが大きくなるとともに処理量が多いため、経済的に汚泥を破砕するためには、分離汚泥は汚泥濃縮装置を用いて濃縮しておくことが望ましい。
【００４０】
しかしながら、本発明においては、硝化槽３内の汚泥濃度は通常１質量％以上と高いため、通常はこれらの汚泥は汚泥濃縮装置を用いて濃縮する必要がなく、設備全体の設置スペースの縮小化が図れるとともに経済性に優れる。
【００４１】
以上、説明してきたように、本発明の処理設備を用いることにより、本発明の処理方法を実施することができるが、この際、増殖速度の遅い硝化細菌を系内に安定的に保持し、窒素を十分に除去するためには、硝化槽３での好気的固形物滞留時間を所定の時間以上になるように系内の各条件を制御することが好ましい。なお、計算を容易にするために、余剰汚泥を引き抜く槽と可溶化処理する汚泥を引き抜く槽は、通常同じ槽にすることが好ましい。
【００４２】
ところで、高度処理施設設計マニュアル（案）（社団法人  日本下水道協会  平成６年）では、好気的固形物滞留時間（θＸＡ）は以下の式（１）で示されることとなるが、硝化細菌を系内に保持するためには、好気的固形物滞留時間（θＸＡ）が以下の式（２）を満たしている必要があり、また、循環式硝化脱窒法では好気的固形物滞留時間（θＸＡ）は水温と関係式（３）の式が成立することが示されている。
【００４３】
θＸＡ＝θＸ・ｔＡ／ｔ  …式（１）
θＸＡ；好気的固形物滞留時間（日）
θＸ；固形物滞留時間（日）
ｔＡ；硝化槽滞留時間（時間）
ｔ；活性汚泥槽（脱窒槽＋硝化槽）滞留時間（時間）
θＸＡ＝１／μ  …式（２）
μ；硝化細菌の比増殖速度（水温Ｔ（℃）の関数）（１／日）
θＸＡ＝δ・２０．６ｅ（−０．０６２７Ｔ）  …式（３）
δ；流入水Ｔ−Ｎの変動に対する補正係数  １．２〜１．５
Ｔ；水温Ｔ（℃）
ここで、本発明においては、通常の活性汚泥法と比較して汚泥発生量を減少させるために、通常、汚泥可溶化しない場合の余剰汚泥発生量の２〜４倍量程度の汚泥を可溶化することとなり、その可溶化された汚泥のほとんどは死滅するため、好気的固形物滞留時間が短くなる。
【００４４】
本発明では、沈殿槽を有する活性汚泥法と比較して、膜分離活性汚泥法であるため汚泥濃度を高くでき、従って、低水温期においても硝化細菌を系内に保持するための、系内の好気的固形物滞留時間を一定以上にすることが有利である。
【００４５】
しかしながら、沈殿槽を有する活性汚泥法と同様に水温と汚泥濃度計の数値に基づいて、汚泥濃度、汚泥可溶化量、余剰汚泥量、曝気時間を十分注意して設定し、系内に硝化細菌を保持する必要がある。
【００４６】
可溶化処理を行なった場合の好気的固形物滞留時間（θＸＡ）の計算は破砕や可溶化処理する汚泥のうち、硝化細菌が死滅した汚泥については系外へ流出する汚泥として算出すると、式（４）で示される。
θＸＡ＝ｔＢ／２４・（ＶＡ・ＸＡ）／（ＱＷ・ＸＷ＋（Ｑ−ＱＷ）・ＸＥ＋α・ＱＭ・ＸＭ）  …式（４）
ＶＡ；硝化槽の容量（ｍ３）
ＸＡ；硝化槽の汚泥濃度（ｋｇ／ｍ３）
ＸＷ；余剰汚泥の汚泥濃度（ｋｇ／ｍ３）
ＸＭ；汚泥可溶化する汚泥の汚泥濃度（ｋｇ／ｍ３）
ＸＥ；処理水中のＳＳ濃度（ｋｇ／ｍ３）
Ｑ；流入汚水量（ｍ３／日）
ＱＷ；余剰汚泥量（ｍ３／日）
ＱＭ；汚泥可溶化量（ｍ３／日）
ｔＢ；曝気時間（時間）
α；汚泥可溶化による硝化細菌の死滅割合（−）
また、本処理設備では、膜処理により処理水を得るため、処理水のＳＳ濃度を無視することができるため、式（４）は式（５）で示される。
θＸＡ＝ｔＢ／２４・（ＶＡ・ＸＡ）／（ＱＷ・ＸＷ＋α・ＱＭ・ＸＭ）  …式（５）
従って、本発明では式（３）よりＴ（℃）における必要好気的固形物滞留時間（日）を求め、式（５）の計算値がそれ以上となるように、硝化槽３の汚泥重量（ＶＡ・ＸＡ）、汚泥可溶化重量（ＱＭ・ＸＭ）、余剰汚泥重量（ＱＷ・ＸＷ）、曝気時間（ｔＢ）の各値を設定して運転することが好ましい。なお、通常は式（５）の計算値が式（３）の計算値よりも２日以上長いように設定するのが好ましく、さらには５日以上長いように設定することがより好ましい。
【００４７】
本発明の処理設備において、余剰汚泥の引き抜きと、汚泥破砕する汚泥の引き抜きを硝化槽から直接行なう場合には、硝化槽３内のＭＬＳＳ濃度を測定することにより、上記の算出が容易にできるという利点がある。
【００４８】
次に、本処理設備の運転条件における各設定値の決め方の一例を以下に示す。
（１）汚泥可溶化量を設定する。汚泥可溶化量は固定値とするか、あるいは流入水量および流入水質によって変化させる。なお、流入水質が安定している場合では流入水量と比例して増減させてもよい。通常、汚泥可溶化量は、汚泥可溶化しない場合に発生する余剰汚泥量の２〜４倍量程度とすればよい。
【００４９】
（２）１日あたりの最低曝気時間を設定する。最低曝気時間としては特に制限されないが、１日当たり６時間以上が好ましく、さらには８時間以上が好ましい。
（３）設定硝化槽汚泥濃度を設定する。設定硝化槽汚泥濃度としては１０，０００ｍｇ／Ｌ〜２０，０００ｍｇ／Ｌが好ましく、さらには１０，０００ｍｇ／Ｌ〜１５，０００ｍｇ／Ｌがより好ましい。
【００５０】
（４）水温（固定値、あるいは実測値）から式（３）により必要好気的固形物滞留時間（日）を求める。水温を固定値とする場合では、当該処理場の最低水温を用いることが好ましく、通常は１２℃程度である。また、δの値は１．２〜１．５とするが、安全側を見て１．５に設定する方が好ましい。
【００５１】
（５）汚泥可溶化装置７の運転を開始する。但し、式（５）の計算値が必要好気的固形物滞留時間（日）以下になる場合は、硝化槽汚泥濃度を上昇させてから汚泥可溶化装置７の運転を開始する。なお、式（５）のαは汚泥の種類や汚泥の可溶化方法および汚泥可溶化装置７の運転条件により異なるため、あらかじめ、当該処理場の汚泥を用いて実験により求めておくことが好ましく、実験できない場合では安全側を見てα＝１と設定することが好ましい。
【００５２】
（６）設定硝化槽汚泥濃度に達した段階で、汚泥濃度がほぼ一定になるように、余剰汚泥の引き抜きを開始する。通常、汚泥可溶化しない場合の余剰汚泥発生量の０〜０．５倍量程度である。
【００５３】
（７）式（５）の計算値が必要好気的固形物滞留時間（日）以下になった場合は、曝気時間を延長する。
（８）水温低下などにより、１日あたりの曝気時間を２４時間とした場合でも、式（５）の計算値が必要好気的固形物滞留時間（日）以下になった場合は、必要好気的固形物滞留時間（日）になるように汚泥可溶化量を減少させるか、または汚泥可溶化条件を変更し、硝化細菌の死滅割合を小さくする。
【００５４】
（９）再度、式（５）の計算値が必要好気的固形物滞留時間（日）以上になれば、設定汚泥可溶化量まで汚泥可溶化量を増加させるか、または汚泥可溶化条件を変更し、硝化細菌の死滅割合を大きくする。
（１０）設定汚泥可溶化量とした場合でも、必要好気的固形物滞留時間（日）以上になれば、１日あたりの曝気時間を減少させる。
【００５５】
なお、以上の制御については、プログラムを組むことにより自動的に制御することができる。また、式（５）の計算値が必要好気的固形物滞留時間（日）よりも２日以上長いように制御するのが好ましく、さらには５日以上となるよう制御する方がより好ましい。
【００５６】
なお、本制御方法では硝化槽の容積を一定のものとして計算しているが、場合によっては、水面高さを変化させることなどにより、その容積を変化させても当然かまわない。また、余剰汚泥および汚泥可溶化するための汚泥を硝化槽３から引き抜いた場合では、計算はさらに容易なものとなる。
【００５７】
このようにして硝化細菌を保持するように、好気的固形物滞留時間を設定すれば、汚泥発生量を減少させると共に、安定して汚水中の窒素を除去することができる。
なお、硝化細菌を系内に保持するように好気的固形物滞留時間を設定すれば、通常は汚水中の有機物および破砕や可溶化処理した汚泥は槽内において十分に分解処理ができる。
【００５８】
また、汚泥発生量が減少することにより、通常、処理水のリン濃度が上昇するため、脱窒槽あるいは、また硝化槽に塩化第２鉄などの凝集剤添加をしてリンを除去する方法や、処理水に凝集剤なとを添加して除去する方法を行なうことが好ましい。
【００５９】
ところで、以上述べた第１の例における処理設備では、汚泥水を循環させる方法として、通常、硝化槽３に循環ポンプ装置１１を配置し、脱窒槽２へ汚泥水を送り、脱窒槽２の槽内水は自然流下にて硝化槽３へ送るようにしてあるが、図３に示す第２の例における処理設備のように循環ポンプ装置１１を脱窒槽２に配置して、硝化槽３へ脱窒槽２の槽内水を送り、硝化槽３の槽内水を自然流下にて脱窒槽２へ循環させるようにしてもよい。また、この第２の例における処理設備では汚泥引抜ポンプ１３および汚泥供給ポンプ１４は循環ポンプ装置１１とともに、脱窒槽２に配置されている。他の構成は図２に示す第１の例における処理設備と同様である。
［実施例］
【００６０】
実施例１
図３に示すような処理フローの容積５２ｍ３の脱窒槽２および容積１８ｍ３の硝化槽３が２槽（図３では１槽を図示）からなる本発明の処理設備にて、９８ｍ３／日の生活廃水１を１９６日間処理した。浸漬型膜分離装置５としては、有機平膜（０．８ｍ２／枚×７５枚／基×６基、（株）クボタ製）を使用した。汚泥可溶化装置７としては、湿式媒体攪拌式ミル（２５Ｖ−ＳＰ、アシザワ（株）製）を用いた。
【００６１】
期間中の硝化槽水温は１８℃〜２７℃であり、必要好気的固形物滞留時間（日）は式（３）よりδ＝１．５とした場合、５．７日〜１０．０日であった。
それに対して、式（５）より、α＝０．７０として、好気的固形物滞留時間（日）が式（３）より求めた値以上となるように運転を行なった。すなわち、期間中の平均的運転条件は以下のとおりである。廃水を脱窒槽２へ流入させ、脱窒槽２の汚泥は循環ポンプ装置１１にて４００ｍ３／日で硝化槽３へ供給した。硝化槽３の汚泥（汚泥濃度１５ｇ／Ｌ）は、散気装置９で曝気（１９時間／日）し、浸漬型膜分離装置５により廃水導入量と同量の処理水６を分離した。残りの硝化槽汚泥はオーバーフローとして脱窒槽２へ返送した。また、脱窒槽２の汚泥（汚泥濃度１２ｇ／Ｌ）の一部（４３ｋｇ／日）を汚泥可溶化装置７としての湿式媒体撹拌式ミルに供給し破砕処理を行なった。また、余剰汚泥は汚泥引抜ポンプ１３にて汚泥貯留槽に排出した。
【００６２】
比較例１
実施例１の処理方法において、汚泥破砕を行なわない以外は実施例１と同様の方法で１３１日間排水処理を行なった。
【００６３】
図４は固形物汚泥発生量を示す図である。比較例１では１２ｋｇ／日の固形物汚泥が発生しているのに対し、その３．６倍を汚泥可溶化装置で処理した実施例１では５．１ｋｇ／日であり、比較例１に対して固形物汚泥発生量は減少していた。
【００６４】
また、表１に廃水と処理水の水質を示す。
【００６５】
【表１】
2007222830.tif 000003
表１から実施例１では比較例１と同等の良好な水質が得られていることが分かる。
【００６６】
以上のとおり、本発明の処理設備にて、硝化槽の汚泥量、余剰汚泥量、汚泥可溶化量、曝気時間を適切に制御することにより汚泥発生量を減少させることができるとともに、安定して汚水中の窒素などを除去することができた。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の処理方法の概略フロー図を示す図である。
【図２】本発明の第１の例における処理設備の構成を示す概略図である。
【図３】本発明の第２の例における処理設備の構成を示す概略図である。
【図４】実施例１および比較例１における余剰汚泥の発生量を示す図である。
【符号の説明】
【００６８】
１    含窒素有機性廃水
２    脱窒槽
３    硝化槽
４    循環流路
５    浸漬型膜分離装置
６    処理水
７    汚泥可溶化装置
８    余剰汚泥
９    散気装置
１０    撹拌装置
１１    循環ポンプ装置
１２    吸引ポンプ装置
１３    汚泥引抜ポンプ
１４    汚泥供給ポンプ
１５    汚泥濃度計
【図１】
2007222830.tif 000004
【図２】
2007222830.tif 000005
【図３】
2007222830.tif 000006
【図４】
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