(57)【要約】【課題】  簡単な構成と操作により、効果的にバルキングを抑制することができるバルキング抑制方法を提案する。【解決の手段】  排水の活性汚泥処理系におけるバルキングした活性汚泥に、カチオン性高分子凝集剤とコロイダルシリカとを添加し、凝集させてバルキングを抑制する方法であり、活性汚泥処理系における曝気槽１に第１注入路１１からカチオン性高分子凝集剤を添加し、返送汚泥路４に第２注入路１２からコロイダルシリカを添加する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排水の活性汚泥処理系におけるバルキングした活性汚泥にカチオン性高分子凝集剤とコロイダルシリカとを添加することを特徴とするバルキング抑制方法。
【請求項２】
排水の活性汚泥処理系におけるバルキングした活性汚泥にカチオン性高分子凝集剤を添加した後、コロイダルシリカを添加する請求項１記載の方法。
【請求項３】
排水の活性汚泥処理系における曝気槽にカチオン性高分子凝集剤を添加し、返送汚泥にコロイダルシリカを添加して返送する請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
コロイダルシリカをバルキングした活性汚泥に対し５〜１００ｍｇ／Ｌ添加する請求項１ないし３のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、活性汚泥処理系におけるバルキング抑制方法、特に排水の活性汚泥処理系におけるバルキングした活性汚泥にカチオン性高分子凝集剤を添加してバルキングを抑制する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機性排水の活性汚泥処理法では、曝気槽において排水を活性汚泥と混合して曝気し、固液分離槽において汚泥を分離し、分離液を処理水として排出する一方、分離した汚泥の一部を返送汚泥として曝気槽に返送する。このような活性汚泥処理方法では、ズーグレア等の細菌類が優勢となった活性汚泥により、排水中の有機物が好気的に分解される。下水、その他の通常の有機性排水の処理では、活性汚泥中ではズーグレア等の細菌類が優勢となって、沈降性に優れた汚泥が生成し、汚泥は固液分離槽において沈降分離により容易に固液分離される。
【０００３】
しかし、原水の性状や各種処理条件によっては、活性汚泥中にSphaerotilus natans等の糸状性細菌が増殖する「糸状性バルキング」、汚泥フロックが形成されないで汚泥が分散する「分散バルキング」、ならびに物理的な力によって汚泥が解体される「解体バルキング」等のバルキングが発生し、汚泥の沈降性が悪化する。これらのバルキングが発生すると、固液分離槽における汚泥の分離が困難となり、汚泥が処理水とともに流出するため、十分な返送汚泥が確保することができず、処理性能は悪化する。
【０００４】
従来から活性汚泥のバルキング現象を解消するために種々の方法が提案されており、例えば殺菌剤、界面活性剤等により、バルキングの原因となる糸状性細菌等を生物学的または化学的に抑制、変性する方法、凝集剤、無機剤等により、活性汚泥を物理的に重質化する方法などがあるが、必ずしも満足できるものではない。
【０００５】
特許文献１（特開昭６２−１８６９９７号）には、カチオン性高分子凝集剤と無機質多孔性粉状微生物担体を添加する方法が提案されている。無機質多孔性粉状微生物担体としては、軽石、ケイ酸質鉱石、粘土等の粒径１０μｍ以下の微粒子が使用されている。この方法は、無機質多孔性粉状微生物担体を核とし、カチオン性高分子凝集剤により汚泥を凝集することによって汚泥沈降する方法であると理解される。しかしこの方法では、汚泥の圧密性が低く比重の軽い汚泥の場合、凝集しても沈降しないという問題点があった。
【０００６】
特許文献２（特開平８−２５７５８３号）には、カチオン性高分子凝集剤と粒径５００μｍ以下の砂を生物処理液に添加した後、沈殿槽に導入し、沈殿槽から取り出した余剰汚泥をサイクロンで汚泥と砂とに分離し、砂を循環再利用する方法が提案されている。この方法は、カチオンポリマーと砂とを併用添加することにより、砂が汚泥フロックに有効に取り込まれるようになり、汚泥フロックの沈降性は、確実かつ格段に高められ、沈殿槽で速やかに沈降するようになるとされている。しかしこの方法でも前記と同様の問題点があり、さらに効果的な方法が求められていた。
【特許文献１】特開昭６２−１８６９９７号
【特許文献２】特開平８−２５７５８３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、簡単な構成と操作により、効果的にバルキングを抑制することができるバルキング抑制方法を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、次のバルキング抑制方法である。
（１）  排水の活性汚泥処理系におけるバルキングした活性汚泥にカチオン性高分子凝集剤とコロイダルシリカとを添加することを特徴とするバルキング抑制方法。
（２）  排水の活性汚泥処理系におけるバルキングした活性汚泥にカチオン性高分子凝集剤を添加した後、コロイダルシリカを添加する上記（１）記載の方法。
（３）  排水の活性汚泥処理系における曝気槽にカチオン性高分子凝集剤を添加し、返送汚泥にコロイダルシリカを添加して返送する上記（１）または（２）記載の方法。
（４）  コロイダルシリカをバルキングした活性汚泥に対し５〜１００ｍｇ／Ｌ添加する上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の方法。
【０００９】
本発明において、バルキング抑制の対象となるのは、活性汚泥処理系におけるバルキング汚泥、特に排水の活性汚泥処理系におけるバルキングした活性汚泥である。バルキングには、前述の「糸状性バルキング」、「分散バルキング」、ならびに「解体バルキング」等の汚泥が分散してフロックが形成すべてのバルキングが含まれ、汚泥の圧密性が低く比重の軽い汚泥の場合も有効である。ここでＳＶＩ値が３００以上の汚泥をバルキング汚泥とすることができる。
【００１０】
本発明で用いるカチオン性高分子凝集剤は、カチオン性を有する高分子凝集剤であり、従来より用いられているものが用いられるが、カチオン性基を有する水溶性線状高分子化合物が好ましい。このようなカチオン性高分子凝集剤は、数平均分子量５００万〜２０００万、好ましくは１０００万〜１５００万、コロイド当量値２．５〜５．０ｍｅｑ／Ｌ、好ましくは４．０〜５．０ｍｅｑ／Ｌの高カチオン性のものが好ましい。本発明に用いられる「カチオン性高分子凝集剤」の代表的なものとしては、ジアルキルアミノエチル（メタ）アクリレート重合物の第四アンモニウム塩、ジアルキルアミノプロピル（メタ）アクリルアミド重合物の第四アンモニウム塩、ポリアミンの第四アンモニウム塩などが挙げられ、特にジメチルアミノエチルメタクリレートのメチルクロライド第四アンモニウム塩の単独重合体が好ましい。カチオン性高分子凝集剤は０．１〜０．２重量％の水溶液として添加することができる。
【００１１】
本発明で用いるコロイダルシリカは、粒子径５〜１００ｎｍ、好ましくは１０〜２０ｎｍ程度のシリカ（無水ケイ酸）の超微粒子がコロイド状に分散した水性分散液であり、シリカ濃度２０〜４０重量％のものが市販されており、市販品を用いることができる。コロイダルシリカは上記の水溶液をそのまま添加することができる。
【００１２】
本発明では、排水の活性汚泥処理系におけるバルキングした活性汚泥に、上記のカチオン性高分子凝集剤とコロイダルシリカとを添加して凝集させることにより、バルキングを抑制する。カチオン性高分子凝集剤とコロイダルシリカの添加は、バルキングが発生した段階で活性汚泥に添加するのが好ましい。カチオン性高分子凝集剤およびコロイダルシリカ以外に、ｐＨ調整剤、その他の補助剤を、任意の段階で添加することは差し支えない。
【００１３】
カチオン性高分子凝集剤とコロイダルシリカは、バルキングした活性汚泥に、カチオン性高分子凝集剤を添加して攪拌後、コロイダルシリカを添加してさらに攪拌するのが好ましい。これらは汚泥処理系の任意の場所に添加することができるが、それぞれ別の場所に添加するのが好ましい。上記の順序で添加する場合、曝気槽にカチオン性高分子凝集剤を添加して曝気により攪拌し、コロイダルシリカは返送汚泥と混合して曝気槽に返送することにより、カチオン性高分子凝集剤を添加した後の汚泥に添加することができ、さらに曝気により攪拌することにより、凝集を完了させることができる。
【００１４】
カチオン性高分子凝集剤とコロイダルシリカの添加量は、添加位置、ｍＬＳＳ、ＳＶＩ値によっても異なるが、一般的には活性汚泥を含む液、例えば曝気槽内の混合液に対してカチオン性高分子凝集剤を５〜２００ｍｇ／Ｌ、好ましくは１０〜１００ｍｇ／Ｌ、コロイダルシリ力５〜１００ｍｇ／Ｌ、好ましくは１０〜５０ｍｇ／Ｌ（いずれも純分として）が適当である。添加量はあらかじめジャーテスト等により沈降性を測定し事前評価して決定することができる。
【００１５】
評価方法としては、それぞれの薬剤を適用する汚泥液を１Ｌのビーカーに入れ、カチオン性高分子凝集剤０．２％水溶液を添加しジャーテスターにて１８０ｒｐｍを１分間した後、コロイダルシリカを添加し、再度ジャーテスターにて同条件で撹拌し、その試料を１Ｌメスシリンダーに移してＳＶＩ値を測定し、沈降性を確認することができる。ＳＶＩ値が３００以下、好ましくは１５０以下となるようにそれぞれの添加量を決定することが望ましい。
【００１６】
本発明では、排水の活性汚泥処理系におけるバルキングした活性汚泥に、上記のカチオン性高分子凝集剤とコロイダルシリカとを添加して凝集させることにより、汚泥の沈降性を改善し、バルキングを抑制することができる。このときコロイダルシリカは他の無機剤よりも比重が軽いため、汚泥フロックに保持されやすく、底部に沈殿しない。そのため、添加量も少なく、ハンドリング性に優れる。また、コロイダルシリカは液体であるため、添加の際に飛散する可能性が非常に少ない。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、排水の活性汚泥処理系におけるバルキングした活性汚泥にカチオン性高分子凝集剤とコロイダルシリカとを添加することにより、簡単な構成と操作により、効果的にバルキングを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の実施の形態を図面により説明する。図１は実施形態における排水の活性汚泥処理系フロー図であり、１は曝気槽、２は固液分離槽である。図１の活性汚泥処理系では、曝気槽１に原水路３より排水を導入するとともに、返送汚泥路４より返送汚泥を導入し、送気路５から空気を送って散気装置６から散気して、混合曝気を行う。曝気槽１から移送路７を通して混合液の一部を固液分離槽２へ送って固液分離し、分離液を処理水として処理水路８から排出する。分離汚泥の一部は余剰汚泥路９より排出し、残部を返送汚泥として返送汚泥路４より曝気槽１に返送する。
【００１９】
活性汚泥処理系においてバルキングが発生したときは、第１注入路１１よりカチオン性高分子凝集剤を曝気槽１に注入してバルキングした活性汚泥に添加し、曝気により攪拌混合し、さらに第２注入路１２よりコロイダルシリカを返送汚泥路４の返送汚泥に注入してスタティックミキサ１３で混合して曝気槽１に返送し、カチオン性高分子凝集剤により凝集したフロックと混合してフロックを成長させる。これにより活性汚泥フロックは沈降性を増して、固液分離槽２における固液分離が良好に行われ、バルキングは抑制される。
【００２０】
図２（ａ）は他の実施形態における排水の活性汚泥処理系フロー図、（ｂ）は流量測定用三角堰の斜視図である。流量測定用三角堰１４は通常返送汚泥路４に設けられており、その落下部に第２注入路１２を連絡してコロイダルシリカを返送汚泥に添加し、返送汚泥の落下により混合して曝気槽１に返送するように構成されている。これによりスタティックミキサ１３の替わりに既設の装置を利用してコロイダルシリカを添加し、バルキング抑制を行うことができる。
【実施例】
【００２１】
以下、本発明の実施例について説明する。各例において、％は重量％を示す。
【００２２】
＜実施例１＞：
食品産業排水の活性汚泥処理系において、糸状性細菌が優占化したバルキング汚泥（曝気槽の混合液）を１Ｌのビーカーに入れ、０．２％の水溶液となるように溶解した高カチオン性高分子凝集剤（ジメチルアミノエチルメタクリレートのメチルクロライド第四アンモニウム塩の単独重合体、数平均分子量１２００万）を、純分として５０ｍｇ／Ｌとなるように添加した。ジャーテスター（宮本製作所社製）にて１８０ｒｐｍで１分間撹拌した後、コロイダルシリカ（粒子径１０〜２０ｎｍ、３０％水溶液）を純分として５０ｍｇ／Ｌ添加し、再度ジャーテスターにて同条件で撹拌した。それらの試料を１Ｌメスシリンダーに移し、沈降性として、ＳＶ（汚泥容量）、およびＳＶＩ（汚泥１ｇが占める容積）を測定した。ＳＶおよびＳＶＩは、元の汚泥が４４００ｍｇ／Ｌと高濃度なので、２倍希釈して汚泥濃度を２２００ｍｇ／Ｌとして測定した。結果を表１に示す。
【００２３】
＜比較例１〜８＞：
実施例１において、コロイダルシリカに替えて、表１に示す添加剤を添加し、同様に試験した。結果を表１に示す。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
表１より、カチオン性高分子凝集剤と無機剤を併用した系はすべて、カチオン性高分子凝集剤単独使用の系よりも良い沈降性が確認された。シリカを含む化合物を添加した系はより良い沈降性が得られたが、コロイダルシリカを添加した系の沈降性の改善はより著しくなった。この結果、カチオン性高分子凝集剤とコロイダルシリカを添加した系は、従来の砂、その他の無機剤を併用する系よりも優れた効果が得られることが分かる。
【００２６】
＜実施例２，３、比較例９，１０＞：
実施例１における糸状性細菌が優占化した糸状性バルキング汚泥と、他の食品産業排水の活性汚泥処理系において汚泥が分散した分散性バルキング汚泥を、それぞれ１Ｌのビーカーに入れ、０．２％の水溶液となるように溶解した高カチオン性高分子凝集剤を、５０ｍｇ／Ｌとなるように添加した。ジャーテスター（宮本製作所社製）にて１８０ｒｐｍで１分間撹拌した後、コロイダルシリカを５０ｍｇ／Ｌ添加し、再度ジャーテスターにて同条件で撹拌した。その試料を１Ｌメスシリンダーに移し沈降性を測定した。結果を表２に示す。
【００２７】
【表２】
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【００２８】
表２より、糸状性バルキング、分散性バルキングともに、カチオン性高分子凝集剤とコロイダルシリカを併用し、個別添加することによって良好な沈降性が得られており、バルキングの種類に関係なく、本発明が適用できることが分かる。
【００２９】
＜実施例４〜１１、比較例１１＞：
実施例１における糸状性細菌が優占化したバルキング汚泥を１Ｌのビーカーに入れ、０．２％の水溶液となるように溶解した高カチオン性高分子凝集剤を表３に示す濃度を添加した。ジャーテスター（宮本製作所社製）にて１８０ｒｐｍを１分間した後、コロイダルシリカ表３に示す薬剤をそれぞれ５０ｍｇ／ｍＬ添加し、再度ジャーテスターにて同条件で撹拌した。それらの試料を１Ｌメスシリンダーに移し沈降性を測定した。結果を表３に示す。
【００３０】
【表３】
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【００３１】
表３より、コロイダルシリカが０〜５０ｍｇ／Ｌまでは添加濃度増加することでアニオン架橋が増加し、それに比例して沈降性は改善された。しかし、コロイダルシリカが１２５ｍｇ／Ｌ以上では沈降性の改善効果は少なく、バルキングした活性汚泥に対するコロイダルシリカの添加量を５〜１００ｍｇ／Ｌとするのが好ましいことが分かる。
【００３２】
＜実施例１２>：
実施例１において、薬剤の添加順序を変えて試験を行った。その結果を、実施例１および比較例７、８の結果とともに表４に示す。
【００３３】
【表４】
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【００３４】
表４の結果より、高カチオン性高分子凝集剤を添加後、コロイダルシリカを添加する方が、逆の順序よりも優れた効果を示すことが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、排水の活性汚泥処理系におけるバルキングした活性汚泥の沈降性を改善し、バルキングを抑制する方法に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】実施形態における排水の活性汚泥処理系フロー図である。
【図２】（ａ）は他の実施形態における排水の活性汚泥処理系フロー図、（ｂ）は流量測定用三角堰の斜視図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  曝気槽、
２  固液分離槽
３  原水路
４  返送汚泥路
５  送気路
６  散気装置
７  移送路
８  処理水路
９  余剰汚泥路
１１  第１注入路
１２  第２注入路
１３  スタティックミキサ
１４  流量測定用三角堰
【図１】
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【図２】
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