(57)【要約】【課題】均一な微細粒子を用いて、栄養細胞数（コロニーカウント）や硝化細菌数を増加させ、酸素消費速度や硝化速度を上昇させて処理活性を向上させた有機性廃水の処理方法を提供すること。【解決手段】本発明に係る有機性廃水の処理方法は、有機性廃水を好気性下で生物学的に処理する気液接触槽を備えた気液接触工程１と、該気液接触工程１から送られる汚泥懸濁液を汚泥と処理水に固液分離する固液分離手段を備えた固液分離工程２とを有する有機性廃水の処理方法において、前記有機性廃水又は気液接触工程１内の汚泥に、直接又は間接に、平均粒径（長径）１０μｍ以下で、その分布が±５μｍ以内に７０重量％以上ある無機固形物粉末を添加し共存することを特徴とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性廃水を好気性下で生物学的に処理する気液接触槽を備えた気液接触工程と、該気液接触工程から送られる汚泥懸濁液を汚泥と処理水に固液分離する固液分離手段を備えた固液分離工程とを有する有機性廃水の処理方法において、
前記有機性廃水又は気液接触工程内の汚泥に、直接又は間接に、平均粒径（長径）１０μｍ以下で、その分布が±５μｍ以内に７０重量％以上ある無機固形物粉末を添加し共存することを特徴とする有機性廃水の処理方法。
【請求項２】
有機性廃水に無機固形物粉末を添加し共存する際に、（１）有機性廃水を貯留する廃水槽を備え、該廃水槽に添加・共存する方法、又は（２）有機性廃水を気液接触槽に送る過程で添加し、共存させる方法を採用することを特徴とする請求項２記載の有機性廃水の処理方法。
【請求項３】
有機性廃水と無機固形物粉末を共存させる平均時間は、３時間〜１０日の範囲であることを特徴とする請求項１又は２記載の有機性廃水の処理方法。
【請求項４】
前記固液分離工程で分離された汚泥の一部を汚泥馴養槽に導入し、該汚泥馴養槽内の余剰汚泥に、平均粒径（長径）１０μｍ以下で、その分布が±５μｍ以内に７０重量％以上ある無機固形物粉末を添加して平均時間が３時間〜１０日の間共存させた後、前記気液接触槽に送ることを特徴とする請求項１、２又は３記載の有機性廃水の処理方法。
【請求項５】
汚泥馴養槽が、１０℃〜６０℃の範囲に温度調節されることを特徴とする請求項４記載の有機性廃水の処理方法。
【請求項６】
汚泥馴養槽が、標準水素電極電位基準の酸化還元電位＋０．１〜−０．１の範囲に好気度調節されることを特徴とする請求項４又は５記載の有機性廃水の処理方法。
【請求項７】
汚泥馴養槽に、鉄化合物、マグネシウム化合物及びカルシウム化合物の中から選ばれる少なくとも１種を添加することを特徴とする請求項４、５又は６記載の有機性廃水の処理方法。
【請求項８】
無機固形物粉末は、粘土質鉱物粉体又は貝殻粉末であることを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の有機性廃水の処理方法。
【請求項９】
無機固形物粉末のアルミニウム元素含有量が１５％以下であることを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載の有機性廃水の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機性廃水の処理方法に関し、詳しくは公共下水、農業集落排水、し尿処理、産業廃水など一般の有機性廃水処理の分野に適用できる有機性廃水の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明者らは、好気性下で生物学的に処理する廃水処理技術においては、栄養細胞数（コロニーカウント）や硝化細菌数の増加に注目し、酸素消費速度や硝化速度を上昇させて処理活性を向上させて有機性廃水の高性能処理を実現する廃水処理技術の開発を行っている。
【０００３】
かかる開発研究の結果、均一な固体微粒子と汚泥との接触混合によって有機性廃水の高性能処理を実現することを見いだした。
【０００４】
従来、無機固形物粉末を凝集剤あるいは凝集助剤として水処理へ利用する技術が知られているが、汚泥の沈降性に着目するもので、栄養細胞数（コロニーカウント）や硝化細菌数の増加に着目した技術ではない。
【０００５】
また固定化微生物の担体としての利用技術も知られている。特許文献１には、粒径が１〜２００μｍの石炭燃焼灰（微生物固定化微粒子担体）を曝気槽に投入して微生物を付着（凝集）させる技術が提案されている。
【０００６】
特許文献２には、粒径が、０．１〜１０００μｍである微生物固定化微粒子担体が開示されている。この技術では、微生物固定化微粒子担体として、石炭燃焼灰や汚泥燃焼灰等の燃焼灰、活性アルミナ、ゼオライト、酸化チタン、フェライト、各種炭素材（活性炭、木炭等）等や、それらの使用済み廃棄物が挙げられている。
【特許文献１】特開平９−１３１１７８号公報
【特許文献２】特開２００５−２３０７８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１、２に記載の粒子は、石炭燃焼灰などの微粒子を使用しているが、粒径分布が広いために、栄養細胞数（コロニーカウント）や硝化細菌数の増加が十分でない欠点があった。
【０００８】
そこで、本発明は、均一な微細粒子を用いて、栄養細胞数（コロニーカウント）や硝化細菌数を増加させ、酸素消費速度や硝化速度を上昇させて処理活性を向上させた有機性廃水の処理方法を提供することを課題とする。
【０００９】
また本発明の他の課題は、以下の記載によって明らかとなる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の上記課題は、以下の各発明によって解決される。
【００１１】
（請求項１）
有機性廃水を好気性下で生物学的に処理する気液接触槽を備えた気液接触工程と、該気液接触工程から送られる汚泥懸濁液を汚泥と処理水に固液分離する固液分離手段を備えた固液分離工程とを有する有機性廃水の処理方法において、
前記有機性廃水又は気液接触工程内の汚泥に、直接又は間接に、平均粒径（長径）１０μｍ以下で、その分布が±５μｍ以内に７０重量％以上ある無機固形物粉末を添加し共存することを特徴とする有機性廃水の処理方法。
【００１２】
（請求項２）
有機性廃水に無機固形物粉末を添加し共存する際に、（１）有機性廃水を貯留する廃水槽を備え、該廃水槽に添加・共存する方法、又は（２）有機性廃水を気液接触槽に送る過程で添加し、共存させる方法を採用することを特徴とする請求項２記載の有機性廃水の処理方法。
【００１３】
（請求項３）
有機性廃水と無機固形物粉末を共存させる平均時間は、３時間〜１０日の範囲であることを特徴とする請求項１又は２記載の有機性廃水の処理方法。
【００１４】
（請求項４）
前記固液分離工程で分離された汚泥の一部を汚泥馴養槽に導入し、該汚泥馴養槽内の余剰汚泥に、平均粒径（長径）１０μｍ以下で、その分布が±５μｍ以内に７０重量％以上ある無機固形物粉末を添加して平均時間が３時間〜１０日の間共存させた後、前記気液接触槽に送ることを特徴とする請求項１、２又は３記載の有機性廃水の処理方法。
【００１５】
（請求項５）
汚泥馴養槽が、１０℃〜６０℃の範囲に温度調節されることを特徴とする請求項４記載の有機性廃水の処理方法。
【００１６】
（請求項６）
汚泥馴養槽が、標準水素電極電位基準の酸化還元電位＋０．１〜−０．１の範囲に好気度調節されることを特徴とする請求項４又は５記載の有機性廃水の処理方法。
【００１７】
（請求項７）
汚泥馴養槽に、鉄化合物、マグネシウム化合物及びカルシウム化合物の中から選ばれる少なくとも１種を添加することを特徴とする請求項４、５又は６記載の有機性廃水の処理方法。
【００１８】
（請求項８）
無機固形物粉末は、粘土質鉱物粉体又は貝殻粉末であることを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の有機性廃水の処理方法。
【００１９】
（請求項９）
無機固形物粉末のアルミニウム元素含有量が１５％以下であることを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載の有機性廃水の処理方法。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、均一な微細粒子を用いて、栄養細胞数（コロニーカウント）や硝化細菌数の増加させ、酸素消費速度や硝化速度を上昇させて処理活性を向上させた有機性廃水の処理方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００２２】
図１は本発明に係る有機性廃水の処理方法を実施する装置の一例を示す説明図であり、１は、有機性廃水を導入して好気性下で生物学的に処理する気液接触工程であり、気液接触槽（曝気槽）を備えている。２は気液接触工程１から送られる懸濁液を活性汚泥と処理水に固液分離する固液分離工程であり、例えば沈殿槽（沈殿池）や膜処理装置などの固液分離手段によって構成される。以下の説明では沈殿槽（沈殿池）を用いた例について説明する。
【００２３】
固液分離工程２で沈降分離された汚泥は、そのほとんどが返送管３を介して気液接触工程１に返送され、一部は余剰汚泥として図示しない汚泥処理設備に送られる。
【００２４】
気液接触工程１に返送される汚泥の一部（余剰汚泥ともいう）は、汚泥馴養槽４に送られる。
【００２５】
本発明では、有機性廃水又は気液接触工程内の汚泥に、直接又は間接に、平均粒径（長径）１０μｍ以下で、その分布が±５μｍ以内に７０重量％以上ある無機固形物粉末を添加し共存させる処理を行う。
【００２６】
有機性廃水に無機固形物粉末を添加・共存する際に、（１）有機性廃水を貯留する廃水槽を備え、該廃水槽に添加・共存する方法、又は（２）有機性廃水を気液接触槽に送る過程で添加し、共存させる方法を採用することができる。
【００２７】
前者の（１）の方法では廃水槽の容量として、廃水と無機固形物粉末との共存時間を確実に確保できるように設計することが好ましい。廃水と無機固形物粉末を共存させる平均時間は、３時間〜１０日の範囲であることが廃水（原水）および汚泥の生物学的処理という効果を発揮させる上で好ましい。
【００２８】
また廃水槽に曝気手段を採用すると、廃水と無機固形物粉末の接触を十分にすることができ、有機物の酸化分解を促進する上で好ましい。
【００２９】
後者の（２）の方法では、有機性廃水を気液接触槽に送る過程にラインミキサーのような静的混合器を設けて廃水と無機固形物粉末を混合攪拌することもできる。
【００３０】
気液接触工程内の汚泥に、無機固形物粉末を添加・共存させるには、曝気槽に直接添加してもよいが、曝気槽に返送される汚泥を汚泥馴養槽に一旦受け入れ、その汚泥馴養槽に無機固形物粉末を添加し、その添加された汚泥を曝気槽に返送し、間接的に添加・共存させることもできる。
【００３１】
本発明に用いる無機固形物粉末は、平均粒径（長径）１０μｍ以下で、その分布が±５μｍ以内に７０重量％以上あるものが使用される。すなわち、「その分布が±５μｍ以内に７０重量％以上あるもの」というのは、粒径が微細かつ均一であることを意味しており、±５μｍ以内のものが７０重量％未満では、本発明による生物処理の処理効率が低下する粗大粒子が多くなり過ぎたり、あるいは逆に凝集性の極めて不良な微細すぎる粒子の割合が多くなり過ぎて、いずれも本発明の目的を達成できない。
【００３２】
無機固形物粉末としては、粘板岩、火成岩、深成岩、堆積岩、人工鉱物から選ばれる鉱物性粉体、あるいはカキ殻、ホタテ貝、獣骨などのカルシウム粉末が好ましい。
【００３３】
無機固形物粉末のアルミニウム元素含有量は１５％以下であることが好ましい。１５％を越えると、アルミニウムが菌の代謝を阻害する影響が大きくなるためである。
【００３４】
平均粒径（長径）１０μｍ以下の無機固形物粉末を製造するには、粉砕機などを使用できるが、中でも米国特許第５８３９６７１号に記載の粉末化装置を使用することが好ましい。この装置の特徴は、１０μｍ以下の微粉砕化を比較的狭い粒径範囲で粉末化できるという点にある。
【００３５】
平均粒径（長径）１０μｍ以下の無機固形物粉末を、粒度分布が±５ｍ以内に７０重量％であるようにするには、最終工程としてサイクロンなどを用いて調製できる。
【００３６】
有機性廃水に無機固形物粉末を添加する際の混合比は、有機物負荷に応じて１ｇ／Ｌ〜１ｍｇ／Ｌ（１０００ｐｐｍ〜１ｐｐｍ）の範囲が好ましく、より好ましくは十分な添加効果が得られる０．１ｇ／Ｌ〜３ｍｇ／Ｌ（１００ｐｐｍ〜３ｐｐｍ）の範囲である。
【００３７】
次に、図２に基づいて、汚泥馴養槽の構成例を説明する。
【００３８】
無機固形物粉末は、汚泥馴養槽４の上方に設けられたホッパー４００に貯留されており、調整弁４０１を開放して所定量汚泥馴養槽４に供給される。
【００３９】
汚泥馴養槽４で馴養対象となる汚泥は固液分離手段で沈降分離された汚泥のうち余剰汚泥として汚泥処理の対象となる汚泥が好ましい。この汚泥馴養槽４で処理されると、汚泥が減量するので、余剰汚泥を処理すると汚泥処理施設の負荷の軽減を図れるからである。
【００４０】
汚泥馴養槽４は、攪拌機４０２、ｐＨ計４０３、酸化還元電位計（ＯＲＰ計）４０４を備えている。
【００４１】
４０５は温度調節装置であり、図示の例では温水供給管を用いた温度調節装置が用いられているが、温度調節できる構成であれば特に限定されない。汚泥馴養槽４内の温度は１０℃〜６０℃の範囲に温度調節されることが微粉体表面（生物膜）における生物学的な処理を効果的に行う上で好ましい。
【００４２】
４０６は空気供給手段の一例であるブロアであり、汚泥馴養槽４内に空気を供給する配管４０７に接続されている。汚泥馴養槽４内に空気を供給することにより、好気性環境を形成できる。本発明において、汚泥馴養槽の好気度は、酸化還元電位によって規定される。
【００４３】
好ましい好気度は、標準水素電極電位基準の酸化還元電位＋０．１〜−０．１の範囲であり、かかる範囲に調節するにはブロア４０６の空気供給量を調整すればよい。
【００４４】
汚泥馴養槽４内のｐＨは、特に限定されないが、好ましいｐＨは６〜９の範囲である。かかる範囲にあると、有機物の好気性生物学的処理を効果的に行う上で好ましい。
【００４５】
本発明においては、汚泥馴養槽４に鉄化合物、マグネシウム化合物及びカルシウム化合物の中から選ばれる少なくとも１種を添加することが汚泥の減量率を向上させる上で好ましい。これらの化合物は粉末で添加しても良いが流量制御などの運転の容易性を考慮すると液状の方が好ましい。
【００４６】
鉄化合物としては、塩化鉄などの水溶液が好ましい。マグネシウム化合物としては水酸化マグネシウムなどのような水酸化物水溶液が好ましい。カルシウム化合物としては、水酸化カルシウムのような水酸化物水溶液が好ましい。鉄化合物、マグネシウム化合物及びカルシウム化合物はそれらの１種を用いてもよいが、２種以上を組み合わせて使用することも好ましい。
【００４７】
図示の例は、塩化鉄水溶液（２０〜３５％水溶液）と、水酸化マグネシウム水溶液（２０〜４０％水溶液）を併用した例であり、４０８は塩化鉄水溶液タンク、４０９は供給ポンプであり、４１０は水酸化マグネシウム水溶液タンク、４１１は攪拌機、４１２は供給ポンプである。
【００４８】
鉄化合物水溶液、マグネシウム化合物水溶液及びカルシウム化合物水溶液の汚泥に対する配合比は１〜５０ｐｐｍの範囲が好ましい。
【００４９】
汚泥馴養槽４内の汚泥に無機固形物粉末を添加する際の混合比は、重量の割合としてＭＬＳＳ当り数％〜数ｐｐｍの範囲が好ましく、より好ましくは０．１％〜１０ｐｐｍの範囲である。
【００５０】
汚泥馴養槽４内で、汚泥と無機固形物粉末を共存させる平均時間は、３時間〜１０日の範囲が、本発明の効果を発揮する上で好ましい。１０日を過ぎると、有機性成分の分解が進み、活性度が低下する。
【００５１】
次に、図３を用いて本発明の処理方法を実施する好ましい装置の一例を説明する。
【００５２】
図３に示すように、無機固形物は粉砕機５に送られ粉砕された後、サイクロン６で極めて微細な粒子を除去して、平均粒径（長径）１０μｍ以下で、粒度分布が±５μｍ以内に７０重量％以上あるような無機固形物粉末（以下、必要により均一無機固形物粉末という）を得る。得られた均一無機固形物粉末は、ホッパー７に貯留される。ホッパー７内の均一無機固形物粉末は、調整弁８の開閉調整によって所定量汚泥馴養槽４に供給される。
【００５３】
一方、下水などの有機廃水はスクリーン９で粗い夾雑物が分離除去され、最初沈殿池１０に送られ固液分離され、砂などの重量物が分離除去される。その後廃水は曝気槽１１に送られ、好気性下で微生物処理される。本発明では主に好気性硝化反応が促進される。
【００５４】
曝気槽１１で処理された汚泥懸濁液は最終沈殿池１２で固液分離され、清澄な処理水と汚泥に分離される。沈降した汚泥の大部分は返送管１３を介して曝気槽１１に返送され、一部は余剰汚泥として前記汚泥馴養槽４に送られ、またその余の余剰汚泥は図示しない汚泥処理施設に送られ処理される。
【００５５】
汚泥馴養槽４に送られた余剰汚泥は、ブロア４０６によって好気度調整されており、また温度調節装置４０５によって温度調節されている。
【００５６】
また塩化鉄水溶液タンク４０８から塩化鉄水溶液が供給され、水酸化マグネシウム水溶液タンク４１０から水酸化マグネシウム水溶液が供給される。
【００５７】
汚泥馴養槽４における汚泥と無機固形物粉末を共存させる平均時間は、３時間〜１０日の範囲であり、更に好ましくは１０時間〜１０日の範囲である。
【実施例】
【００５８】
以下に、本発明の実施例を説明するが、本発明はかかる実施例によって限定されない。
【００５９】
実施例１−４及び比較例１−３
ＭＫ市の原水処理場で、図３に示すプロセスにより、以下の条件で廃水処理を行った。
【００６０】
処理対象廃水は１７ｍ３／Ｄの下水とし、その廃水性状は、ＢＯＤ：１７０ｍｇ／Ｌ、ＣＯＤ：９０ｍｇ／Ｌ、ＳＳ：１７０ｍｇ／Ｌ、Ｔ−Ｎ：３４ｍｇ／Ｌ、Ｔ−Ｐ：４ｍｇ／Ｌであった。
【００６１】
曝気槽は容量６ｍ３とし、曝気槽内汚泥濃度（ＭＬＳＳ）は約３０００ｍｇ／Ｌとした。また汚泥馴養槽は容量１．５ｍ３とした。
【００６２】
使用した無機固形物粉末の種類及びその配合比は表１に記載の通りであり、また粒径も表１に記載した。粒度分布は１００粒子を実測して平均粒径±５μｍの以内に何粒子があるかを算出し、その粒子存在割合を求め、表１に示した。
【００６３】
＜評価＞
栄養細胞数
汚泥サンプルをホモジナイザーで１５０００ｒｐｍ、1分間分散させ、０．７％の生理食塩水で希釈した後、デンプンを含むニュートリエントロブロス寒天培地上に平板塗株し、３２℃にて４８時間培養後、生育した後、生育したコロニーを計数して栄養細胞数とした。
【００６４】
栄養細胞数は汚泥中の有機成分（Ｖｓｓ）ｍｇ当りのカウント数で表し、その結果を表１に示した。
【００６５】
amoA
リアルタイム定量ＰＣＲにより、アンモニア酸化細菌の機能遺伝子であるamoＡの定量を行った。amoＡ(アンモニア酸化機能遺伝子)のコピー数については、汚泥（Ｖｓｓ）ｍｇ当りのamoAのコピー数で表し、その結果を表１に示した。
【００６６】
廃水処理のための酸素消費速度
単位時間当り、汚泥（Ｖｓｓ）１ｇによって消費される酸素量（ｍｇ）を求め、その結果を表１に示した。
【００６７】
硝化速度
単位時間当り、汚泥（Ｖｓｓ）１ｇによって硝化される窒素量（ｍｇ）を求め、その結果を表１に示した。
【００６８】
【表１】
2007260496.tif 000003
【００６９】
表１の結果から、無機固形物微粒子の粒径を小さくし、しかも均一に粒度分布にすることにより、栄養細胞数や硝化細菌数の増加がもたらされ、結果として酸素消費速度と硝化速度が向上した。即ち、粒径の微小化による菌体濃度の上昇によって処理活性が向上し、有機物処理や窒素処理に有効となることがわかる。
【００７０】
実施例５及び比較例４
実施例２で用いた粘板岩粉末（平均粒径８μｍ、粒度分布±５μｍ以内に７０重量％）と比較例１で用いた粘板岩粉末（平均粒径２０μｍ、粒度分布±５μｍ以内に５０重量％）をそれぞれ固形物濃度２．８％濃縮汚泥５Ｌに０．３重量％添加して、空気注入による攪拌を行って、汚泥固形分の減量率を測定した。
【００７１】
空気通気量は標準水素電極電位基準の酸化還元電位＋０．１〜−０．１の範囲になるように調整した。
【００７２】
また塩化鉄水溶液、水酸化マグネシウム水溶液、水酸化カルシウム水溶液及び塩化鉄水溶液と水酸化マグネシウム水溶液の混合溶液を表２の添加量となるように添加した。
【００７３】
汚泥減量率の結果は表２に示す通りである。  
【００７４】
【表２】
2007260496.tif 000004
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明に係る有機性廃水の処理方法を実施する装置の一例を示す説明図
【図２】汚泥馴養槽の構成例を示す図
【図３】本発明の処理方法を実施する好ましい装置の一例を示す図
【符号の説明】
【００７６】
１：気液接触工程
２：固液分離工程
３：返送管
４：汚泥馴養槽
４００：ホッパー
４０１：調整弁
４０２：攪拌機
４０３：ｐＨ計
４０４：酸化還元電位計（ＯＲＰ計）
４０５：温度調節装置
４０６：ブロア
４０７：配管
４０８：塩化鉄水溶液タンク
４０９：供給ポンプ
４１０：水酸化マグネシウム水溶液タンク
４１１：攪拌機
４１２：供給ポンプ
５：粉砕機
６：サイクロン
７：ホッパー
８：調整弁
９：スクリーン
１０：最初沈殿池
１１：曝気槽
１２：最終沈殿池
１３：返送管
【図１】
2007260496.tif 000005
【図２】
2007260496.tif 000006
【図３】
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