(57)【要約】【課題】被処理液の滞留時間を変更することなく、難分解性有機物の分解率を高め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】高い有機物負荷で分散性の細菌を主として増殖させる高負荷処理槽２０と、高負荷処理槽２０後段に設けられ低負荷で汚泥をフロック化させるフロック化槽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、高負荷処理槽２０に流入する液体のＣＯＤｃｒ成分に対する窒素濃度の比率を４質量％とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
難分解性有機物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てＢＯＤ成分容積負荷１ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ３／日以上の高負荷で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、
前記高負荷処理槽の槽内液のＣＯＤｃｒ成分に対する窒素濃度を４質量％以上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ＣＯＤｃｒ成分に対するリン濃度を０．４質量％以上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】
前記難分解性有機物は油である請求項１または２に記載の生物処理方法。
【請求項４】
難分解性有機物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生物処理槽を備える有機性廃水の生物処理装置であって、
前記生物処理槽は、前記有機性廃水が導入されＢＯＤ成分容積負荷１ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ３／日以上の高負荷での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、を有し、
前記高負荷処理槽の槽内液のＣＯＤｃｒ成分に対する窒素濃度が４質量％以上となるように窒素を添加する窒素調整手段をさらに備える生物処理装置。
【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、多段式の活性汚泥法により油等の難分解性有機物を含む有機性廃水を生物処理する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、活性汚泥を構成する細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）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（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。
【０００６】
ところで、糖類または蛋白質といった可溶性のＢＯＤ成分に比べて、油等の難分解性有機物は微生物に資化されにくい。このため、油等の難分解性有機物を含む有機性廃水を被処理液として上述した多段活性汚泥処理を行う場合、可溶性ＢＯＤ成分に比して分解率の低い油等は、一段目の高負荷処理槽では必ずしも十分に分解されない。このため、汚泥のフロック化を図る後段のフロック化槽に油が流入し、未分解の油を主体とする不溶性凝集物の発生、あるいは放線菌の増殖による発泡性スカムの発生といった問題が生じる場合がある。
【０００７】
このため、従来、油等の難分解性有機物を含む有機性廃水を多段活性汚泥法で処理する場合、高負荷で運転される一段目の生物処理槽における難分解性有機物の分解率を高めるため、被処理液の滞留時間を調整する方法が採用されてきた。
【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】
【０００８】
しかし、難分解性有機物の分解率を高めるために高負荷処理槽における被処理液の滞留時間を長くすると、単位時間当たりに処理できる被処理液量が少なくなる。このため、被処理液の滞留時間を調整することにより油の分解率を制御する方法では、高負荷処理槽における被処理液の滞留時間の変動を見越して高負荷処理槽を大型化させる必要があり、酸素を供給する散気管等の酸素供給手段に高い能力が必要となるといった問題がある。
【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、難分解性有機物の分解率を高め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。本発明は特に、多段活性汚泥法において被処理液の滞留時間を変更することを回避し、かつ、難分解性有機物の分解不足に起因する不溶性凝集物等の発生を防止して良好な水質の処理水を得ることができる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、高負荷で運転され主として分散性の細菌を増殖させる曝気槽（高負荷処理槽）へ導入される化学的酸素消費量で表される有機物（ＣＯＤｃｒ成分）に対する窒素濃度を調整することで、油等の難分解性有機物の分解率を高めることができることを見出し、本発明を完成した。具体的には、高負荷処理槽で処理される液体のＣＯＤｃｒ成分に対する窒素濃度を４質量％以上とする。
【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、活性汚泥法で処理できる油等の難分解性有機物を含む有機性廃水の場合、ＣＯＤｃｒ成分：ＢＯＤ成分の値は１．５〜１．８：１程度であるため、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。このため、本来であればＣＯＤｃｒ成分に対して３質量％程度の窒素があればよく、過剰の窒素の存在は、処理水への窒素の残留または高負荷処理を行う曝気槽の生物相のバランスを崩す原因ともなると考えられる。
【００１２】
これに対し、本発明は有機性廃水に難分解性有機物が含まれる場合、高負荷処理を行う生物処理工程において、被処理液の窒素濃度を過剰とすることで難分解性有機物の分解率を高めることに寄与することを見出し、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）  難分解性有機物を含む有機性廃水を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てＢＯＤ成分容積負荷１ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ３／日以上の高負荷で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、  前記高負荷処理槽の槽内液のＣＯＤｃｒ成分に対する窒素濃度を４質量％以上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ＣＯＤｃｒ成分に対するリン濃度を０．４質量％以上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）  前記難分解性有機物は油である（１）または（２）に記載の生物処理方法。
【００１６】
（４）  難分解性有機物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、  前記生物処理槽は、前記有機性廃水が導入されＢＯＤ成分容積負荷１ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ３／日以上の高負荷での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ＣＯＤｃｒ成分に対する窒素濃度が４質量％以上となるように窒素を添加する窒素添加手段と、を備える生物処理装置。
【００１７】
本発明は、糖類等の炭水化物、アミノ酸、および蛋白質等の可溶性ＢＯＤ成分以外に難分解性有機物を含む有機性廃水の処理に用いられる。ここで本明細書において、「難分解性有機物」とは、可溶性ＢＯＤ成分に比して活性汚泥法による生物分解に要する時間が長い有機物を意味するものとする。
【００１８】
難分解性有機物の具体例としては、油、フェノール、およびポリビニルアルコール等の高分子有機化合物等が挙げられる。油の種類は特に限定されず、動物性油脂、植物性油脂、鉱物油、および合成油等が含まれる。有機性廃水に含まれる難分解性有機物の量は、特に限定されないが、例えばＣＯＤｃｒ成分に対して１０〜１００質量％程度の濃度とすることができる。難分解性有機物のＣＯＤｃｒ成分に対する割合が１０質量％未満であれば、窒素濃度を調整する必要性は低く、むしろ窒素濃度を４質量％以上とすることで処理水に窒素が残留するおそれもある。
【００１９】
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、高負荷処理槽で有機物を資化して増殖した分散性の細菌等を捕食する微小生物を主として増殖させて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。
【００２０】
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。
【００２１】
高負荷処理槽では、ＢＯＤ成分容積負荷１ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ３／日以上、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の条件で、分散状態で増殖する分散性細菌を主として増殖させる高負荷処理工程が行われる。
【００２２】
本発明では、高負荷処理槽の槽内液のＣＯＤｃｒ成分に対する窒素濃度を４質量％以上として高負荷処理工程を行う。具体的には、高負荷処理槽に導入される被処理液の窒素濃度がＣＯＤｃｒ成分の４質量％未満の場合、前記被処理液の窒素濃度がＣＯＤｃｒ成分の４質量％となるように窒素源を添加する。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。
【００２３】
高負荷処理槽の槽内液の窒素濃度をより確実に４質量％以上とするためには、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。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。
【００２４】
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ＣＯＤｃｒ成分との比率を所定の値以上とすることが好ましい。具体的には、リン濃度はＣＯＤｃｒ成分に対して０．４質量％以上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、または核酸等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。
【００２５】
本発明は、高負荷処理槽において、ＣＯＤｃｒ成分比に対する窒素濃度を本来必要と考えられる値より高くすることで難分解性有機物の分解を促進するものである。しかし、処理水質に対する窒素または／およびリンの残留等を防止するためには、ＣＯＤｃｒ成分に対する窒素濃度は６質量％を上限とし、リン濃度は１質量％を上限とすることが好ましい。
【００２６】
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。
【００２７】
フロック化槽では、ＢＯＤ成分汚泥負荷０．１ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＳＳ／日以下、槽内液のＤＯ濃度１ｍｇ／Ｌ以上、汚泥（ＭＬＳＳ）濃度３，０００〜８，０００ｍｇ／Ｌ程度、ＨＲＴ０．５〜３日程度、ｐＨ６〜８の条件で、フロック化工程が行われる。フロック化工程では、有機物容積負荷を高負荷処理槽に比して低くしてフロックを形成する凝集性細菌、および分散性細菌を主として捕食するワムシ等の原生動物または後生動物といった微小生物を主として増殖させる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、主として分散性細菌を増殖させて有機性廃水を処理する高負荷処理槽において、ＣＯＤｃｒ成分に対する窒素濃度を４質量％以上とすることで、被処理液の滞留時間を変更することなく、油等の難分解性有機物の分解率を高めることができる。このため、生物処理装置の大型化を回避し、かつ、難分解性有機物の残存によるフロック化工程のトラブルを抑制し、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】
【００２９】
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。
【００３０】
高負荷処理槽２０には流入管３１が接続され、油等の難分解性有機物と、炭水化物等の可溶性ＢＯＤ成分と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、ＣＯＤｃｒ成分の１０〜１００質量％程度が難分解性有機物であるような有機性廃水が挙げられ、特に、ＣＯＤｃｒ成分の１０質量％以上の難分解性物質と、ＣＯＤｃｒ成分の１０質量％以上のＢＯＤ成分とを含む有機性廃水が挙げられる。
【００３１】
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（以下、「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。
【００３２】
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。
【００３３】
本発明では、高負荷処理槽２０内の槽内液のＣＯＤｃｒ成分と窒素との割合が、ＣＯＤｃｒ成分に対して窒素濃度４質量％以上となるようにする。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。
【００３４】
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にし、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ＣＯＤｃｒの０．４質量％以上に調整してもよい。
【００３５】
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。
【００３６】
このように、高負荷処理槽２０の槽内液の窒素濃度をＣＯＤｃｒに対して４質量％以上とすることで、分散性細菌等の活性を高め、高負荷処理槽２０で油等の難分解性有機物の分解を進めることができる。このため、フロック化槽２２に流入する油等の難分解性有機物量を低減し、フロック化槽２２以降の工程での不溶性凝集物の発生等のトラブルを防止し、良好な水質の処理水を得ることができる。
【実施例】
【００３７】
[実施例１]
以下、実施例に基づき本発明をさらに詳しく説明する。実施例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」）と、難分解性有機物であるオリーブ油とを用い、人工廃水を調製した。人工廃水は、混合物由来のＣＯＤｃｒ成分をＣＯＤｃｒ成分濃度６００ｍｇ／Ｌ、オリーブ油由来のＣＯＤｃｒ成分をＣＯＤｃｒ成分濃度５８０ｍｇ／Ｌで含み、全体ではＣＯＤｃｒ濃度１，１８０ｍｇ／Ｌとなるように調整されたものである。オリーブ油は６０ｇ／Ｌとなるように水に溶解し、さらに乳化剤としてポリオキシエチレン（２０）ソルビタンモノオレート（キシダ化学株式会社製）を０．６ｇ／Ｌの添加量で添加してホモジナイザーで乳化させたものを原液とした。一方、混合物は脱塩素水道水に溶解し、オリーブ油濃度が２００ｍｇ／Ｌ（ＣＯＤｃｒ成分濃度としては５８０ｍｇ−ＣＯＤｃｒ／Ｌ）となるようにオリーブ油の原液と混合して、人工廃水とした。
【００３８】
この人工廃水には、ＣＯＤｃｒ成分に対して混合物由来の窒素も含めた全窒素濃度が約４．５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５３ｍｇ／Ｌ（ＣＯＤｃｒ成分に対する窒素濃度約４．４９質量％）とした。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（ＣＯＤｃｒ成分に対して約０．８５質量％）とした。
【００３９】
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％、オリーブ油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８．０としたもの）中で、２５℃、４８時間、フラスコ培養した。
【００４０】
実施例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
ＣＯＤｃｒ成分容積負荷；４．７ｋｇ／ｍ３／日
ＨＲＴ                ；６時間
通気量                ；１ｖｖｍ
ｐＨ                  ；８．５
ＤＯ                  ；２〜３ｍｇ／Ｌ
温度                  ；２５℃
【００４１】
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１４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、高負荷処理液の油分、可溶性ＣＯＤｃｒ、および全窒素濃度を測定した。油分濃度はノルマルヘキサン抽出物としての濃度、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。
【００４２】
[実施例２〜４]
実施例２〜４として、塩化アンモニウムの添加量を変えた以外は実施例１と同じ条件の実験を行なった。具体的には実施例２については、人工廃水全体の窒素濃度を５９ｍｇ／Ｌ（ＣＯＤｃｒ成分に対する窒素濃度５質量％）とした。実施例３については、人工廃水全体の窒素濃度を６７ｍｇ／Ｌ（ＣＯＤｃｒ成分に対する窒素濃度約５．６８質量％）とした。実施例４については、人工廃水全体の窒素濃度を１０４ｍｇ／Ｌ（ＣＯＤｃｒ成分に対する窒素濃度約８．８１質量％）とした。
【００４３】
[比較例１]
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３５ｍｇ／Ｌ（ＣＯＤｃｒ成分に対する窒素濃度約２．９７質量％）とした以外は実施例１と同じ条件の実験を行った。
【００４４】
[比較例２]
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４１ｍｇ／Ｌ（ＣＯＤｃｒ成分に対する窒素濃度約３．４７質量％）とした以外は実施例１と同じ条件の実験を行った。
【００４５】
[比較例３]
比較例３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４５ｍｇ／Ｌ（ＣＯＤｃｒ成分に対する窒素濃度約３．８１質量％）とした以外は実施例１と同じ条件の実験を行った。
【００４６】
表１に、実施例１〜４および比較例１〜３の実験結果を示す。高負荷処理液水質は、実験開始後１４日目、１７日目、２０日目の各測定日における測定値の平均値として示す。表中、窒素は「Ｎ」、オリーブ油は「油」と表示し、Ｓ−ＣＯＤはＣＯＤｃｒ成分のうち可溶性のものを意味するものとする。また高負荷処理槽における処理の結果、除去されたＣＯＤｃｒ成分量を「全除去ＣＯＤ」と表示する。なお、比較例２および比較例３については、全除去ＣＯＤの測定を省略した。
【００４７】
【表１】
2007098230.tif 000003
【００４８】
表１に示すとおり、実施例１〜４および比較例１〜３ともＣＯＤｃｒ成分の除去率は９１％程度であったが、油分については実施例１〜４ではいずれも除去率が７７〜８０％程度であったのに対し、比較例１〜３では２０〜２５％程度の除去率しか得られず、高負荷処理槽の表面に未分解の油に起因するスカムの発生も認められた。
【００４９】
［実施例５〜８］
実施例５〜８として、人工廃水全体の窒素濃度は６０ｍｇ／Ｌで一定とし、人口廃水の全ＣＯＤｃｒ成分に対するリン濃度を変化させた実験を行なった。具体的には、実施例５については、人工廃水全体のリン濃度を５ｍｇ／Ｌ（ＣＯＤｃｒ成分に対するリン濃度０．４２質量％）とした。実施例６については、人工廃水全体のリン濃度を８ｍｇ／Ｌ（ＣＯＤｃｒ成分に対するリン濃度０．６８質量％）とした。実施例７については、人工廃水全体のリン濃度を１１ｍｇ／Ｌ（ＣＯＤｃｒ成分に対する窒素濃度０．９３質量％）とした。実施例８については、人工廃水全体のリン濃度を１３ｍｇ／Ｌ（ＣＯＤｃｒ成分に対する窒素濃度１．１質量％）とした。実施例５〜８について、人工廃水全体の窒素およびリン濃度以外の条件は実施例１と同じとした。
【００５０】
上記条件で約３週間、実施例１と同様の実験を行い、実験開始から１５日目、１７日目、および２１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、処理液の油分、および可溶性ＣＯＤｃｒを実施例１と同様に測定し、全リン濃度を下水道試験法（青モリブデン法）に基づいて測定した。実験結果を、実験開始後１５日目、１７日目、２１日目の各測定日における測定値の平均値として表２に示す。
【００５１】
【表２】
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【００５２】
表２に示すとおり、油分の除去率は実施例５〜８のすべてについて６０％以上と比較例１の２倍以上と良好であった。また、人口廃水のＣＯＤｃｒに対してリン濃度を０．６質量％以上とした実施例６〜８では、油の除去率は約８０％に達し、特に、実施例６では、処理液へのリンの残留も認められなかった。
【００５３】
［実施例９］
実施例９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。実験に用いた被処理液は、実施例１で用いた混合物由来のＣＯＤｃｒ成分を４２０ｍｇ−ＣＯＤｃｒ／Ｌと、実施例１で用いたオリーブ油の原液（すなわち、実施例１と同じ手順で乳化させたもの）を２００ｍｇ／Ｌ（ＣＯＤｃｒ成分としては５８０ｍｇ−ＣＯＤｃｒ／Ｌ）と、を混合して調整した人工廃水とした。この人工廃水には、全体の窒素濃度が５２ｍｇ／Ｌとなるように実施例１と同様に塩化アンモニウムを加え、さらに、全体の窒素濃度が１０ｍｇ／Ｌとなるようにリン酸１ナトリウム（ＮａＨ２ＰＯ４）を添加した。
【００５４】
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、以下の条件で高負荷処理工程行った。なお、高負荷処理槽２０には、５ｍｍ角のスポンジ担体を容積比５％で充填した。
［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          ；８．５
ＤＯ          ；２〜３ｍｇ／Ｌ
温度          ；２５℃
【００５５】
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。なお、フロック化槽２２には、槽内に保持されている活性汚泥を維持するために、高負荷処理槽２０から流出した高負荷処理液のみならず、前述した混合物を１，０００−ＣＯＤｃｒｍｇ／Ｌの濃度とした液体を５０ｍｌ／ｈの通液量で供給した。
［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℃
【００５６】
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成分除去率について９４％、油分除去率について９７％となった。また、処理水については同じく、平均値で全ＣＯＤｃｒ除去率が９８％、油分除去率は９９％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。
【００５７】
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０．１２ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｋｇ−ＣＯＤｃｒで、余剰汚泥発生量を少なくできた。
【００５８】
[比較例４]
比較例４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３５ｍｇ／Ｌ（ＣＯＤｃｒ成分に対する窒素濃度約２．９７質量％）とした以外は実施例９と同じ条件で実験を行った。
【００５９】
比較例４では、実験開始から２０日を経過した時点から、高負荷処理槽２０の液面および壁面に白色の油塊が浮かぶようになった。さらに、実験開始から３０日後にはフロック化槽２２および沈殿池２４に放線菌由来の顕著な発泡性スカムが認められ、処理が不可能になった。実験開始から３０日目までの高負荷処理槽２０での可溶性ＣＯＤｃｒ成分除去率の平均値は６８％、油分除去率の平均値は５６％であった。また、処理水については同じく実験開始から３０日目までの平均値で、全ＣＯＤｃｒ除去率が９６％、油分除去率は８９％、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１０，０００〜３０，０００Ｎ／ｍｌ、汚泥への転換率は０．１４ｋｇ−ＭＬＳＳ／ｋｇ−ＣＯＤｃｒで実施例９に比べて余剰汚泥発生量が多くなった。
【００６０】
表３に実施例９および比較例４の実験結果を示す。
【００６１】
【表３】
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【００６２】
比較例２により、高負荷処理槽で油分が十分分解されずにフロック化槽に油分が流入すると、高負荷処理槽での油塊の発生、フロック化槽または／および沈殿池での発泡性スカムの発生といった問題があることが示された。一方、実施例９から本発明に従い、高負荷処理槽での窒素濃度をＣＯＤｃｒ成分に対して適切な量とすることで、高負荷処理槽で油分を充分に分解でき、発泡性スカムの発生、処理水水質の悪化等の問題を防止できることが示された。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、油等の生物分解されにくい難分解性有機物を含む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】
【００６４】
【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】
【００６５】
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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