(57)【要約】【課題】処理液の滞留時間を変更することなく、フロック化槽内に一定量の微小生物を含む活性汚泥を安定的に保持し、かつ、余剰汚泥の発生量を充分に減量させることができる有機性廃水の生物処理方法および装置を提供する。【解決手段】高負荷で運転される高負荷処理槽２０と、高負荷処理槽２０の後段に設けられ低負荷で運転されるフロック化槽２２とを備え、多段式活性汚泥法による有機性廃水の生物処理方法であって、フロック化槽２２に保持される活性汚泥の現存量を維持できる有機物量を考慮して、高負荷処理槽２０で分解すべき有機物量を求める。高負荷処理槽２０に流入する液体は、高負荷処理槽２０で分解すべきＣＯＤｃｒ成分量の４〜６質量％とする。【選択図】図１
2007098231.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＯＤｃｒ成分を含む有機性廃水を生物処理槽に導入し活性汚泥法により処理する生物処理工程を含む生物処理方法であって、
前記生物処理工程は、前記有機性廃水を高負荷処理槽に導入し好気的に処理する高負荷処理工程と、前記高負荷処理槽から流出する高負荷処理液をフロック化槽に導入し前記高負荷処理液に含まれる細菌を微小生物に捕食させるフロック化工程と、を有し、
前記高負荷処理槽に対するＣＯＤｃｒ成分容積負荷を、前記フロック化槽に対するＣＯＤｃｒ成分容積負荷より高くし、かつ、前記高負荷処理槽の槽内液の窒素濃度を、前記有機性廃水のＣＯＤｃｒ成分量から前記フロック化槽に保持される活性汚泥の現存量を維持するために必要なＣＯＤｃｒ成分量を引くことにより求められる処理ＣＯＤ量の４質量％以上６質量％以下として前記高負荷処理工程を行う有機性廃水の生物処理方法。
【請求項２】
前記高負荷処理槽の槽内液のリン濃度を、前記処理ＣＯＤ量の０．７質量％以上０．９質量％以下として前記高負荷処理工程を行う請求項１に記載の有機性廃水の生物処理方法。
【請求項３】
ＣＯＤｃｒ成分を含む有機性廃水が導入され活性汚泥法による処理を行う有機性廃水の生物処理装置であって、
前記有機性廃水が導入され好気的処理を行う高負荷処理槽と、
前記高負荷処理槽から流出する高負荷処理液が導入され、前記高負荷処理槽より低いＣＯＤｃｒ容積負荷で運転して前記高負荷処理液に含まれる細菌を微小生物に捕食させるフロック化槽と、
前記高負荷処理槽の槽内液の窒素濃度を、前記有機性廃水のＣＯＤｃｒ成分量から前記フロック化槽に保持される活性汚泥の現存量を維持するために必要なＣＯＤｃｒ成分量を引くことにより求められる処理ＣＯＤ量の４質量％以上６質量％以下となるように窒素を添加する窒素添加手段と、を備える有機性廃水の生物処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機性廃水を活性汚泥法により処理する有機性廃水の生物処理方法および生物処理装置に関し、特に、微小生物が保持されるフロック化槽を備える多段活性汚泥法による有機性廃水の生物処理方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、有機性廃水の生物処理方法として、曝気槽と称される生物処理槽において有機物を好気的に生物分解させる活性汚泥法が知られている。活性汚泥法は、良好な水質の処理水が得られ、メンテナンスが容易であるといった利点を有するため、下水や産業廃水等の各種有機性廃水の処理に広く用いられている。
【０００３】
活性汚泥法では、曝気槽に導入される有機性廃水に含まれるＢＯＤ成分（生物化学的酸素消費量で表される有機物）の２０〜３０質量％が、活性汚泥を主として構成する細菌（以下、「活性汚泥構成菌」）の増殖に用いられる。ＢＯＤ成分を基質として増殖した細菌は余剰汚泥として排出されるため、通常の活性汚泥法では大量の余剰汚泥が発生し、余剰汚泥の処理が必要になる。
【０００４】
このため、余剰汚泥の発生量を低減することを目的として余剰汚泥を加熱処理する方法、オゾン処理する方法、または生物の食物連鎖を利用する方法等の様々な減容化方法が提案されている。こうした余剰汚泥の減容化方法の中でも、食物連鎖を利用する生態学的な減容化方法は、熱またはオゾンを発生させるための電力等のエネルギーを必要とする加熱処理等に比して安価であるという利点がある。
【０００５】
上記生態学的な減容化方法としては、生物処理槽を多段に設ける多段活性汚泥法が知られている。例えば特許文献１には、曝気槽の後段に、固着性の原生動物を保持する生物処理槽（「フロック化槽」とも称される）を設けて、有機性廃水を二段階で処理する二段活性汚泥法が開示されている。特許文献１に開示された方法では、一段目の生物処理槽を、高い有機物負荷をかけて分散性の細菌を優先的に増殖させる高負荷処理槽とし、分散性細菌を含む高負荷処理槽からの流出液をフロック化槽に導入する。フロック化槽には、分散性細菌を捕食する原生動物等の微小生物を多く含む活性汚泥が保持され、分散性細菌が微小生物に捕食されることにより、余剰汚泥が減量されるとともに生物群集の凝集、すなわち汚泥のフロック化が進行する。このため、フロック化槽では、沈降性のよい微生物集合体（汚泥）が形成され、フロック化槽からの流出液を固液分離することにより、清澄な処理水が得られる。
【特許文献１】特開昭５５−２０６４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、多段活性汚泥法では汚泥をフロック化させる後段側の生物処理槽（フロック化槽）で汚泥を十分に減容化するためには、フロック化槽での活性汚泥構成菌の過剰な増殖を防止して、フロック化槽において活性汚泥が増大しないようにする必要がある。そこで、多段活性汚泥法では、高負荷で運転される一段目の高負荷処理槽において有機物の大部分を除去するとともに、フロック化槽への有機物負荷を標準活性汚泥法の曝気槽への有機物負荷より低くして、フロック化槽での活性汚泥構成菌の増殖を抑制する。
【０００７】
一方、高負荷処理槽における有機物分解率が高すぎる場合、高負荷処理槽からの流出液（高負荷処理液）に含まれる有機物量が不足する。この結果、フロック化槽における活性汚泥構成菌の増殖量が、ワムシ等の微小生物群集の現存生物量を維持するための必要量を下回り、微小生物群集が維持できなくなる。また、フロック化槽への低負荷により、汚泥の解体や分散化が起こる等の悪影響が懸念される。このため、多段活性汚泥法では、高負荷処理槽で分解される有機物量を、フロック化槽で必要とされる有機物を考慮した適正な範囲とすることが重要となる。
【０００８】
このため、従来では、高負荷処理槽における有機物分解率を適正な範囲とする方法として、高負荷処理槽での被処理液の滞留時間を調整する方法が一般的に採用されてきた。
【０００９】
本発明は上記課題に鑑みてなされ、被処理液の滞留時間を変更することなく、フロック化槽内に一定量の微小生物を含む活性汚泥を安定的に保持し、かつ、余剰汚泥の発生量を充分に減量させることができる有機性廃水の生物処理方法および装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、多段活性汚泥法において、有機性廃水に含まれる化学的酸素消費量で表される有機物（ＣＯＤｃｒ成分）量から、フロック化槽に保持される活性汚泥の現存量を維持するために必要なＣＯＤｃｒ成分量（以下、「必要残存ＣＯＤ量」と称する）を引いた値である処理ＣＯＤ量を基準として、この処理ＣＯＤ量に対する窒素濃度を所定の範囲とすることで、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成した。具体的には、本発明では高負荷処理槽で処理される液体の窒素濃度を処理ＣＯＤ量の４質量％以上６質量％以下とする。
【００１１】
ここで、従来、活性汚泥法で処理する被処理液のＢＯＤ成分：窒素（Ｎ）：リン（Ｐ）の値は、１００：５：１であることが好ましいとされる。一方、ＢＯＤ成分は被処理液に含まれる有機物の一部に過ぎず、ＣＯＤｃｒ成分：ＢＯＤ成分の値は１．５〜１．８：１程度である。このため、有機性廃水のＣＯＤｃｒ成分：Ｎ：Ｐの値としては、ＣＯＤｃｒ成分：ＢＯＤ成分の値が１．６：１の場合で１００：３．１：０．６３となる。したがって、本来であれば高負荷処理槽で処理される液体の窒素濃度としては、高負荷処理槽で分解されるべきＣＯＤｃｒ成分量の３質量％程度の窒素があればよいと想定され、過剰の窒素の存在は、処理水への窒素の残留等の原因となり、むしろ好ましくないと考えられる。
【００１２】
これに対し、本発明は高負荷処理槽における被処理液に、従来想定されている窒素量を大きく上回る過剰量の窒素を含ませることで、高負荷処理工程での有機物分解量を調整できることを見出し、完成されたものである。より具体的には、本発明は以下を提供する。
【００１３】
（１）  ＣＯＤｃｒ成分を含む有機性廃水を生物処理槽に導入し活性汚泥法により処理する生物処理工程を含む生物処理方法であって、  前記生物処理工程は、前記有機性廃水を高負荷処理槽に導入し好気的に処理する高負荷処理工程と、前記高負荷処理槽から流出する高負荷処理液をフロック化槽に導入し前記高負荷処理液に含まれる細菌を微小生物に捕食させるフロック化工程と、を有し、  前記高負荷処理槽に対するＣＯＤｃｒ成分容積負荷を、前記フロック化槽に対するＣＯＤｃｒ成分容積負荷より高くし、かつ、前記高負荷処理槽の槽内液の窒素濃度を、前記有機性廃水のＣＯＤｃｒ成分量から前記フロック化槽に保持される活性汚泥の現存量を維持するために必要なＣＯＤｃｒ成分量を引くことにより求められる処理ＣＯＤ量の４質量％以上６質量％以下として前記高負荷処理工程を行う有機性廃水の生物処理方法。
【００１４】
（２）  前記高負荷処理槽の槽内液のリン濃度を、前記処理ＣＯＤ量の０．７質量％以上０．９質量％以下として前記高負荷処理工程を行う（１）に記載の有機性廃水の生物処理方法。
【００１５】
（３）  ＣＯＤｃｒ成分を含む有機性廃水が導入され活性汚泥法による処理を行う有機性廃水の生物処理装置であって、  前記有機性廃水が導入され好気的処理を行う高負荷処理槽と、  前記高負荷処理槽から流出する高負荷処理液が導入され、前記高負荷処理槽より低いＣＯＤｃｒ容積負荷で運転して前記高負荷処理液に含まれる細菌を微小生物に捕食させるフロック化槽と、  前記高負荷処理槽の槽内液の窒素濃度を、前記有機性廃水のＣＯＤｃｒ成分量から前記フロック化槽に保持される活性汚泥の現存量を維持するために必要なＣＯＤｃｒ成分量を引くことにより求められる処理ＣＯＤ量の４質量％以上６質量％以下となるように窒素を添加する窒素添加手段と、を備える有機性廃水の生物処理装置。
【００１６】
本発明は、有機性廃水に含まれて高負荷処理槽に持ち込まれるＣＯＤｃｒ成分量（以下、「初発ＣＯＤ量」と称する）からフロック化槽に保持される活性汚泥の現存量を維持するために必要とされるＣＯＤｃｒ成分量（必要残存ＣＯＤ量）を引いたＣＯＤｃｒ成分量（処理ＣＯＤ量）を基準として、高負荷処理槽での被処理液の窒素濃度を所定値とする。具体的には、高負荷処理槽の槽内液の窒素濃度を処理ＣＯＤ量に対して４〜６質量％、好ましくは５．０質量％以上５．４質量％以下、さらに好ましくは５．２質量％とする。
【００１７】
ここで、初発ＣＯＤ量は、高負荷処理槽で処理される液体に含まれるＣＯＤｃｒ成分量、すなわち、本発明において処理される有機性廃水に含まれるＣＯＤｃｒ成分量である。一方、必要残存ＣＯＤ量はフロック化槽に保持される活性汚泥の現存量を維持するために必要なＣＯＤｃｒ成分量であり、フロック化槽において５，０００〜１００，０００Ｎ／Ｌ程度の数の微小生物の個体数が保持されるために必要なＣＯＤｃｒ成分量である。
【００１８】
必要残存ＣＯＤｃｒ量は、有機性廃水に含まれるＣＯＤｃｒ成分の種類、および濃度、フロック化槽容積等に基づき算出することができ、また予備実験により必要残存ＣＯＤｃｒ量を求めることもできる。具体的には、必要残存ＣＯＤｃｒ量は、フロック化槽への可溶性ＣＯＤｃｒ成分汚泥負荷を０．０２〜０．２ｇ−ＣＯＤｃｒ／ｇ−ＭＬＳＳ／ｄ、特に０．０５〜０．１ｇ−ＣＯＤｃｒ／ｇ−ＭＬＳＳ／ｄとできる量とすることが好ましい。
【００１９】
処理ＣＯＤ量は、初発ＣＯＤ量から必要残存ＣＯＤ量を引いた値であり、高負荷処理槽で処理される液体の窒素濃度を処理ＣＯＤ量の４〜６質量％とするためには、有機性廃水のＣＯＤｃｒ濃度、ＢＯＤ濃度、または全有機物（ＴＯＣ）濃度を指標とし、高負荷処理槽の槽内液の窒素濃度を調整すればよい。具体的には、高負荷処理槽からフロック化槽に流入させる液体（高負荷処理液）に含ませるべきＣＯＤｃｒ成分等の濃度（以下、「必要残存ＣＯＤ濃度」と称する）を前記必要残存ＣＯＤ量から求め、有機性廃水のＣＯＤｃｒ成分等の濃度必要残存ＣＯＤｃｒ濃度を差し引いた値に対し、前記有機性廃水の窒素濃度が４〜６質量％となるように窒素源を添加する等して窒素濃度を調整する。
【００２０】
窒素源としては特に限定されず、有機または無機の窒素化合物を添加してもよく、窒素を含む廃水等を添加することもできる。窒素化合物としては、アミノ酸もしくは蛋白質等の有機態窒素、または、硫酸アンモニウム、硝酸アンモニウム、もしくは塩化アンモニウム等の塩、硝酸等の酸、アンモニア等の塩基といった無機態窒素等が挙げられる。
【００２１】
なお、活性汚泥とは、有機物を基質として利用する種々の細菌である活性汚泥構成菌を主として含む微生物の集合体であり、活性汚泥構成菌以外に活性汚泥構成菌等を捕食する原生動物または後生動物等の微小生物、これら生物が生産する粘質物、および無機物等を含む。活性汚泥はフロック化槽に保持される。一方、高負荷処理槽には、主として分散性の細菌が保持される。具体的には、高負荷処理槽には２００〜１，５００ｍｇ／Ｌ程度の分散性細菌が保持される。
【００２２】
一方、フロック化槽の活性汚泥は微小生物を多く含み、ＭＬＳＳ濃度は３，０００〜８，０００ｍｇ／Ｌ程度で、このうち活性汚泥構成菌が占める割合は８０〜９５％程度、活性汚泥の菌体濃度は２，５００〜７，５００ｍｇ／Ｌ程度で、微小生物の個体数は５，０００〜１００，０００Ｎ／ｍｌ程度である。なお、本明細書において「活性汚泥構成菌」とは活性汚泥を構成するズーグレア（Zoogloea）属細菌等の有機物を資化する好気性細菌を指すものとし、「微小生物」とは活性汚泥構成菌を捕食する原生生物および後生生物を指すものとする。
【００２３】
また、本明細書において「高負荷処理槽」とは、散気管等の酸素供給手段を備え、好気的条件で有機性廃水を生物処理する生物処理槽であって、特に、フロックを形成しない分散性の細菌を主として増殖させるために、高い有機物負荷で運転されるものを意味するものとする。一方、「フロック化槽」とは、高負荷処理槽に比して有機物負荷が低く、微小生物を多く含む活性汚泥を保持し、微小生物の捕食作用によって汚泥を減容するとともに汚泥のフロック化を促進する生物処理槽を意味するものとする。処理槽の形式は特に限定されず、プラグフロー式、ステップフィード式、または完全混合式等、任意の方式のものを用いることができる。
【００２４】
本発明では、高負荷処理工程の後にフロック化工程が行われるように高負荷処理槽とフロック化槽とはこの順に配置されればよい。すなわち、複数の高負荷処理槽を設けて高負荷処理工程を多段としたもの、または／および複数のフロック化槽を設けてフロック化工程を多段としたものも本発明から排除されない。
【００２５】
高負荷処理槽では、フロック化槽より高いＣＯＤｃｒ成分容積負荷をかけ、分散性の細菌を主として増殖させて有機物を分解させる高負荷処理工程を行う。具体的には、高負荷処理工程におけるＣＯＤｃｒ成分容積負荷は３ｋｇ−ＣＯＤｃｒ／ｍ３／日以上であることが好ましく、槽内液の溶存酸素（ＤＯ）濃度１ｍｇ／Ｌ以上、菌体濃度２００〜１，５００ｍｇ／Ｌ程度、水理学的滞留時間（ＨＲＴ）２〜８時間、ｐＨ６〜８の条件とすることが好ましい。
【００２６】
高負荷処理槽の槽内液の窒素濃度をより確実に上記範囲とするためには、窒素濃度が変動する廃水等ではなく、上述した窒素化合物のように工業的に製造された窒素含有物質を添加することが好ましい。特に、安定した濃度管理のためには窒素源として硫酸アンモニウムや塩化アンモニウム等の無機アンモニウム塩を用いることが好ましい。窒素源は、高負荷処理槽または／および高負荷処理槽への流入液に添加すればよく、添加場所は高負荷処理槽またはその前段であれば特に限定されない。具体的には、高負荷処理槽、高負荷処理槽前段の原水槽、および高負荷処理槽等に接続された配管等のいずれか一箇所または全部で窒素源を添加すればよい。
【００２７】
また、高負荷処理槽の槽内液は窒素濃度のみならず、リン濃度についても処理ＣＯＤ量との比率を所定の値とすることが好ましい。具体的には、リン濃度は処理ＣＯＤ量に対して０．７質量％以上０．９質量％以下、特に０．８質量％とすることが好ましい。リン源としてはリン含有水を用いてもよいが、リン酸ナトリウムもしくはリン酸カリウム等の無機塩、リン酸、または核酸などの有機物といった工業的に製造されるリン化合物を用いることが好ましい。
【００２８】
本発明に係る生物処理方法を実施するためには、生物処理装置において、高負荷処理槽の槽内液または／および高負荷処理槽への流入液に、少なくとも窒素を添加する窒素添加手段を設ける。窒素添加手段は、例えば窒素化合物等の窒素源を貯留する窒素源貯槽、および窒素源貯槽と高負荷処理槽等を接続して高負荷処理槽等に窒素を添加する配管（窒素添加路）で構成できる。あるいは、窒素源として窒素含有水を用いる場合であれば、窒素含有水を高負荷処理槽等に供給する窒素水路を窒素添加手段とすることもできる。高負荷処理槽の槽内液の窒素濃度をより確実に所定の値とするためには、高負荷処理槽等に窒素濃度計を設けて被処理液の性状変動に応じて窒素添加量を変動させるようにしてもよい。
【００２９】
フロック化槽では、ＣＯＤｃｒ成分容積負荷を高負荷処理槽より低くして、汚泥のフロック化を促進するとともに、微小生物による汚泥の減溶化を図るフロック化工程を実施する。具体的にはフロック化工程では、ＣＯＤｃｒ成分汚泥負荷０．０２〜０．２ｋｇ−ＣＯＤｃｒ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／日以下であることが好ましく、槽内液のＤＯ濃度は１ｍｇ／Ｌ以上、ＭＬＳＳ濃度３，０００〜８，０００ｍｇ／Ｌ程度、ＨＲＴ０．５〜３日程度、ｐＨ６〜８の条件とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、高負荷処理槽の槽内液の窒素濃度を、この高負荷処理槽において分解すべき処理ＣＯＤ量に対して４質量％以上６質量％以下とすることで、被処理液の滞留時間を変更することなく、高負荷処理槽での有機物分解率を調整できる。このため、本発明によれば後段のフロック化槽における微小生物による汚泥減容を促進して余剰汚泥の発生量を抑制し、かつ、良好な水質の処理水を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明について図面を用いて詳細に説明する図１は、本発明の第１実施形態に係る有機性廃水の生物処理装置（以下、単に「処理装置」という）１１の模式図である。処理装置１１は、２つの生物処理槽が互いに直列に接続されて構成される二段活性汚泥処理装置であり、高負荷処理槽２０と、フロック化槽２２と、固液分離手段としての沈殿池２４とを備える。
【００３２】
高負荷処理槽２０には流入管３１が接続され、炭水化物等の可溶性ＢＯＤ成分等の有機物を含む有機性廃水が流入管３１から高負荷処理槽２０に導入される。本発明による処理に適した有機性廃水としては、例えば、ＣＯＤｃｒ成分濃度が０．０５〜０．５質量％であるような有機性廃水が挙げられる。
【００３３】
高負荷処理槽２０とフロック化槽２２とは、接続管３２で接続され、高負荷処理槽２０から流出する液体（高負荷処理液）は接続管３２を介してフロック化槽２２に導入される。フロック化槽２２と沈殿池２４とは処理液管３３および汚泥返送管３９で接続され、フロック化槽２２から流出する液体（以下、「活性汚泥処理液」）は処理液管３３から沈殿池２４に送られる。沈殿池２４には、汚泥返送管３９が接続される汚泥引抜管３７と、処理水取出管３５とがさらに接続されている。沈殿池２４では、活性汚泥処理液が固液分離され、得られた固形分は一部が返送汚泥として汚泥返送管３９からフロック化槽２２に返送され、残部は余剰汚泥として汚泥引抜管３７から排出される。一方、固形分が分離されて得られる処理水は、処理水取出管３５から取り出される。
【００３４】
高負荷処理槽２０およびフロック化槽２２は、どちらも酸素供給手段としての散気管２３を備え、散気管２３から空気等の酸素含有気体を槽内液に供給しながら、好気的条件で有機物を生物的に分解する。高負荷処理槽２０は、フロック化槽２２より高い有機物負荷をかけ、主として分散性細菌を増殖させる一方、フロック化槽２２は高負荷処理槽２０より低い有機物負荷で高負荷処理液の生物処理を行うとともに汚泥のフロック化を促進する。高負荷処理槽２０およびフロック化槽２２における高負荷処理工程およびフロック化工程の好ましい処理条件は、上述したとおりである。
【００３５】
本発明では、有機性廃水のＣＯＤｃｒ成分量（初発ＣＯＤ量）からフロック化槽２２に保持される活性汚泥構成菌の現存量を維持するために必要なＣＯＤｃｒ成分量（必要残存ＣＯＤ量）を差し引いたＣＯＤｃｒ成分量（処理ＣＯＤ量）を基準として、高負荷処理槽２０内の槽内液の窒素濃度がこの処理ＣＯＤ量に対して４質量％以上で６質量％以下となるようにする。具体的には本実施形態では、窒素化合物として例えば塩化アンモニウムを高負荷処理槽２０に添加するように、塩化アンモニウムを貯留する窒素源貯槽２６が処理装置１１に設けられている。窒素源貯槽２６と高負荷処理槽２０とは窒素添加路３６を構成する配管で接続され、窒素源貯槽２６から塩化アンモニウムが高負荷処理槽２０に供給されることにより、高負荷処理槽２０の槽内液の窒素濃度が調整される。
【００３６】
窒素添加路３６の一端は、高負荷処理槽２０ではなく流入管３１に接続してもよい。また、処理装置１１内には窒素源貯槽２６とは別に、リン酸カリウム等のリン源を貯留するリン源貯槽２８をさらに設け、リン源貯槽２８から高負荷処理槽２０または／および流入管３１にリン添加路３８を介してリン酸カリウム等を添加することにより、高負荷処理槽２０の槽内液のリン濃度を処理ＣＯＤ量の０．７質量％以上０．９質量％以下に調整してもよい。
【００３７】
窒素添加路３６およびリン添加路３８は、高負荷処理槽２０または高負荷処理槽２０の前段の任意の位置に接続することができ、例えば図１に示した場所の他、流入管３１に接続してもよい。また、流入管３１の途中に、被処理液を一時的に貯留する原水槽（図示せず）を設ける場合は、この原水槽に窒素添加路３６等を接続してもよい。
【００３８】
このように、高負荷処理槽２０の槽内液の窒素濃度を処理ＣＯＤ量に対して４質量％以上とすることで、高負荷処理槽２０での有機物の分解率を調整して後段側のフロック化槽２２に適度な量の有機物を供給できる。このため、フロック化槽２２内では活性汚泥構成菌の過剰な増殖を抑制しつつ、微小生物の現存量を維持するために必要な量の活性汚泥構成菌を増殖させ、活性汚泥の現存量を維持することができる。したがって、フロック化槽２２内に５，０００〜１００，０００Ｎ／Ｌ程度の微小生物群集を含む活性汚泥を維持し、安定して余剰汚泥を減容できる。また、高負荷処理槽２０の槽内液の窒素濃度を処理ＣＯＤ量に対して６質量％以下とすることで窒素の残留を防止し、良好な水質の処理水を得ることができる。
【実施例】
【００３９】
［実施例１］
実施例１として、図１の処理装置１１と同じ構成とした実験装置を用いて実験を行った。実験で用いる有機性廃水として、肉エキス、魚肉エキス、および液糖の混合物（以下、単に「混合物」）を用い、人工廃水を調製した。人工廃水は、混合物由来のＣＯＤｃｒ成分を濃度９００ｍｇ−ＣＯＤｃｒ／Ｌとなるように調整されたものである。
【００４０】
実施例１では、予備実験によりフロック化槽２２で必要とされる必要残存ＣＯＤ量を人工廃水に含まれる有機物（ＣＯＤｃｒ成分）のおよそ１／４と算出した。すなわち、実施例１ではフロック化槽２２に流入する高負荷処理液のＣＯＤｃｒ成分量をおよそ２２５ｍｇ−ＣＯＤｃｒ／Ｌとするものとし、高負荷処理槽２０において分解すべき処理ＣＯＤ量を６７５ｍｇ−ＣＯＤｃｒと設定した。そして上記人工廃水に、混合物由来の窒素も含めた全窒素濃度が３５質量％（処理ＣＯＤ量の約５．２質量％）となるように塩化アンモニウム（ＮＨ４Ｃｌ）を添加した。また、リン酸１ナトリウム（ＮａＨＰＯ４）を添加することにより人工廃水のリン濃度を１０ｍｇ／Ｌ（処理ＣＯＤ量の１．８質量％）とした。
【００４１】
高負荷処理槽２０に投入する分散菌として、厨房施設の生物処理槽内の活性汚泥を種菌とし、この種菌を培養したものを用いた。種菌は、ペプトン０．５質量％、酵母エキス０．２質量％、およびリン酸２ナトリウム（Ｎａ２ＨＰＯ４）０．２質量％を含む培地（初発ｐＨを７．０としたもの）中で、２５℃、４８時間、フラスコ培養した。
【００４２】
この人工廃水を、１Ｌ／ｈの通液量で高負荷処理槽２０に導入して、以下の条件で４０日間、実験を行なった。
［高負荷処理槽条件］
有効容積      ；６Ｌ
ＣＯＤ容積負荷；３．６ｋｇ／ｍ３／日
ＨＲＴ        ；６時間
通気量        ；０．８ｖｖｍ
ｐＨ          ；７
ＤＯ          ；２〜３ｍｇ／Ｌ
温度          ；２５℃
【００４３】
高負荷処理槽２０からの流出液は、フロック化槽２２に導入し、以下の条件でフロック化工程を行った。
［フロック化槽条件］
有効容積      ；１５Ｌ
ＣＯＤ汚泥負荷；０．１ｋｇ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／日
ＨＲＴ        ；１５時間
通気量        ；０．８ｖｖｍ
ＭＬＳＳ濃度  ；４，０００ｍｇ／Ｌ
ｐＨ          ；７
ＤＯ          ；１〜２ｍｇ／Ｌ
温度          ；２５℃
【００４４】
フロック化槽２２からの流出液は沈殿池２４に導入し、固液分離することにより、処理水を得た。上記実験を４０日間継続した結果の平均値は、高負荷処理槽２０での可溶性ＣＯＤｃｒ成分除去率は７３％となり、人工廃水のＣＯＤ量（初発ＣＯＤ量）のほぼ３／４を除去できた。また、処理水については同じく平均値で全ＣＯＤｃｒ除去率は９８％で、汚泥性状は固液分離性がよく良好で、処理水質も良好であった。
【００４５】
さらに、フロック化槽２２に保持された微小生物（ヒルガタワムシとツリガネムシ）の数は３０，０００〜５０，０００Ｎ／ｍｌに達した。この結果、汚泥引抜管３７から排出された余剰汚泥量を基にして求めた汚泥への転換率（処理装置に持ち込まれたＣＯＤｃｒ成分のうち、余剰汚泥として処理装置から排出された有機物量）は０．１１ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｋｇ−ＣＯＤｃｒで、余剰汚泥発生量を少なくできた。
【００４６】
[比較例１、比較例２]
比較例１として、塩化アンモニウムの添加量を変えて人工廃水全体の窒素濃度を２５ｍｇ／Ｌ（処理ＣＯＤ量に対する窒素濃度約３．７質量％）とした以外は実施例１と同じ条件で実験を行い、実施例１と同様の測定を行った。
【００４７】
比較例２として、塩化アンモニウムの添加量を変えて人工廃水全体の窒素濃度を５０ｍｇ／Ｌ（処理ＣＯＤ量に対する窒素濃度約７．４質量％）とした以外は実施例１と同じ条件で実験を行い、実施例１と同様の測定を行った。
【００４８】
実施例１、比較例１および比較例２についての実験結果を表１に示す。なお、表中「ＣＯＤ除去率」とは各処理槽でのＣＯＤｃｒ成分の除去率を意味し、高負荷処理槽２０は「高負荷槽」、フロック化槽２２は「フロック槽」と省略する。さらに「微小生物」とはフロック化槽２２における微小生物（ヒルガタワムシとツリガネムシ）の個体数（Ｎ／ｍｌ）、汚泥転換率とは人工廃水中のＣＯＤｃｒ成分のうち、余剰汚泥として排出されたものの割合を示す。
【００４９】
【表１】
2007098231.tif 000003
【００５０】
表１に示すように、処理ＣＯＤ量に対する窒素濃度が４質量％に満たなかった比較例１では、必要残存ＣＯＤ量を大きく上回る有機物を含む高負荷処理液がフロック化槽２２に供給された。この結果、フロック化槽２２で活性汚泥構成菌の増殖が著しく、沈殿池２４から取り出された処理水水質は良好であった。しかし、微小生物の個体数は実施例１に比して少なく、汚泥転換率は実施例１に比して高くなった結果、余剰汚泥の発生量が多くなった。
【００５１】
一方、処理ＣＯＤ量に対する窒素濃度が６質量％を超えた比較例２では、実験開始後３５日程度からフロック化槽２２において活性汚泥が解体気味に微細化して沈殿池２４での汚泥の固液分離性が悪化し、処理水にピンフロックが観察されて水質が悪くなった。さらに、フロック化槽２２において活性汚泥が微細化した結果、微小生物数も低減し、汚泥の減溶効果が低減した。
【００５２】
このように、本発明によれば処理ＣＯＤ量を求め、この処理ＣＯＤ量に対する窒素濃度を所定範囲とすることで、高負荷処理槽２０での有機物分解率を適正化し、良好な処理と汚泥の減溶化を同時に図ることができることが示された。
【００５３】
[参考例１]
高負荷処理槽の槽内液のＣＯＤｃｒ成分量に対する窒素濃度の割合が、高負荷処理槽での有機物分解率に与える影響を評価するため、実験を行なった。以下、詳細に述べる。
【００５４】
実験で用いる有機性廃水としては、実施例１の混合物を用い、ＣＯＤｃｒ成分濃度が１，０００ｍｇ−ＣＯＤｃｒ／Ｌとした人工廃水を調製した。参考例１ではこの人工廃水に、混合物由来の窒素も含めた全窒素濃度が３０質量％となるように塩化アンモニウム（ＮＨ４Ｃｌ）を添加した。具体的には、混合物の窒素濃度を測定した上で、塩化アンモニウムを添加して、人工廃水全体の窒素濃度を３０ｍｇ／Ｌとした。この窒素濃度は、後述する本参考例における処理ＣＯＤ量の４質量％であった。また、リン酸２水素カリウム（ＫＨ２ＰＯ４）を添加することにより、人工廃水のリン濃度を１０ｍｇ／Ｌ（処理ＣＯＤ量の約０．１３質量％）とした。
【００５５】
実験には、図１の処理装置１１の高負荷処理槽２０を模した処理槽（高負荷処理槽）を用い、この高負荷処理槽に投入する活性汚泥として、実施例１で用いたものと同じ種汚泥の培養物を用いた。
【００５６】
参考例１での高負荷処理槽における高負荷処理工程の処理条件は、以下とした。
［高負荷処理槽条件］
有効容積      ；５Ｌ
ＣＯＤ容積負荷；４．０ｋｇ／ｍ３／日
ＨＲＴ        ；６時間
通気量        ；１ｖｖｍ
ｐＨ          ；７
ＤＯ          ；２〜３ｍｇ／Ｌ
温度          ；２５℃
【００５７】
上記条件で約３週間、ケモスタット方式で実験を行い、実験開始から１５日目、１７日目、および２０日目のそれぞれの時点で高負荷処理槽からの流出液を処理液（高負荷処理液）として採取し、高負荷処理液の可溶性ＣＯＤｃｒ、および全窒素濃度を測定した。全窒素濃度は、ケルダール窒素、亜硝酸態窒素、および硝酸態窒素の合計濃度であり、下水道試験法に基づいて測定した。
【００５８】
[参考例２〜５]
参考例２〜５として、塩化アンモニウムの添加量を変えた以外は参考例１と同じ条件の実験を行なった。具体的には参考例２については、人工廃水全体の窒素濃度を４０ｍｇ／Ｌ（処理ＣＯＤ量の約５．３質量％）とした。参考例３については、人工廃水全体の窒素濃度を５０ｍｇ／Ｌ（処理ＣＯＤ量の約６．７質量％）とした。参考例４については、人工廃水全体の窒素濃度を６０ｍｇ／Ｌ（処理ＣＯＤ量の８質量％）とした。参考例５については、人工廃水全体の窒素濃度を６８ｍｇ／Ｌ（処理ＣＯＤ量の９．１質量％）とした。
【００５９】
表２に、上記条件での実験を３週間継続した結果を示す。表２には、高負荷処理液の可溶性ＣＯＤｃｒ（Ｓ−ＣＯＤ）濃度および窒素（Ｎ）濃度、高負荷処理槽での可溶性ＣＯＤｃｒ除去率、および高負荷処理槽で処理されたＣＯＤ量（除去ＣＯＤｃｒ）を示す。なお、参考例１〜５に用いた人工廃水を処理装置１１で処理する場合の必要残存ＣＯＤ量は、２５０ｍｇ−ＣＯＤｃｒ／Ｌであり、高負荷処理槽で分解すべき有機物量、すなわち処理ＣＯＤ量は７５０ｍｇ／Ｌであった。表２には、処理ＣＯＤ量と実際に高負荷処理槽で分解されたＣＯＤｃｒ成分量との差を「分解過不足」として示す。
【００６０】
【表２】
2007098231.tif 000004
【００６１】
表２に示すとおり、参考例２では高負荷処理槽での有機物分解が適正であり、この高負荷処理液を後段のフロック化槽に導入すれば、実施例１と同様の結果が得られると予想された。一方、参考例１では高負荷処理槽での有機物分解がやや不十分で、この高負荷処理液を後段のフロック化槽に導入すると、余剰汚泥の発生量が多くなる場合もあると予想された。また、参考例３〜５については、高負荷処理槽で有機物分解が過剰に進行し、この高負荷処理液を後段のフロック化槽に導入した場合には、比較例２と同様の結果となる場合もあると予想された。これらの結果から、高負荷処理槽の槽内液の窒素濃度は処理ＣＯＤ量に対し特に５質量％前後とすることが好ましいことが示された。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、多段式の活性汚泥法による有機性廃水の処理に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の一実施形態に係る生物処理装置の模式図である。
【符号の説明】
【００６４】
１１  生物処理装置
２０  高負荷処理槽
２２  フロック化槽
２４  沈殿池
２６  窒素添加手段
【図１】
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