(57)【要約】【課題】余剰汚泥発生量を増やすことなく、膜透水性不良や発泡、スカムの発生、粘性増加などのトラブルを長期間、持続的に回避可能な、安定な、膜分離活性汚泥法による有機物含有液の処理方法および処理装置を提供すること。【解決手段】活性汚泥に凝集剤を添加する操作Ａと、活性汚泥に微小動物を作用させる操作Ｂとを含む膜分離活性汚泥法による有機性廃水の処理において、操作Ｂを、操作Ａの実施時期の３日以前から７日後までの間に少なくとも１回実施することを特徴とする有機性廃水の処理方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性汚泥に凝集剤を添加する操作Ａと、活性汚泥に微小動物を作用させる操作Ｂとを含む膜分離活性汚泥法による有機性廃水の処理において、操作Ｂを、操作Ａの実施時期の３日以前から７日後までの間に少なくとも１回実施することを特徴とする有機性廃水の処理方法。
【請求項２】
微小動物が、非ろ過捕食性主体の微小動物群で構成されることを特徴とする請求項１記載の有機性廃水の処理方法。
【請求項３】
ＢＯＤ汚泥負荷が０．１５ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＶＳＳ／ｄａｙ未満の条件であることを特徴とする、請求項１または２に記載の有機性廃水の処理方法。
【請求項４】
凝集剤が生分解性を有することを特徴とする、請求項１〜３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、食品工場などから排出される産業廃水や生活排水など、水に対して溶解性を示す有機物を含有する液体を、膜分離活性汚泥法により処理するにあたって、好適に採用することができる有機性廃水の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、有機性廃水は曝気槽と沈殿槽とで構成される活性汚泥法により処理されてきた。この方式は、比較的安価に廃水を処理可能であるが、重力沈降方式という固液分離上の制約から処理槽内に活性汚泥を高濃度に保持できず、一般に処理スペースが広くなるという課題があった。また、廃水中の有機物の一部は、処理される際に汚泥の増殖に利用されるため、産業廃棄物として処分に困窮している余剰汚泥の発生が余儀なくされるという問題があった。
【０００３】
近年、固液分離を精密ろ過膜または限外ろ過膜を用いて行う膜分離活性汚泥法が普及し始めている。本方式では、処理槽内に活性汚泥を高濃度に保持でき、また、沈殿槽も不要となるため、処理スペースのコンパクト化が可能であり、処理水質も改善するなどのメリットがある。また、廃水負荷に対して微生物を多く保持することで、汚泥の内生呼吸、自己酸化が促進され、余剰汚泥発生量も活性汚泥法に比べて減少するという利点を有する。しかしながら、膜分離活性汚泥法においても、膜透水性不良や発泡、スカムの発生、粘性増加などを伴うトラブルが発生することが挙げられ、課題として残っていた。
【０００４】
上記課題の解決に向けていくつかの手法が考案されている。
【０００５】
特許文献１には、凝集剤を添加する方法が示されている。これら文献に記載の方法では、膜透水性の改善や消泡、粘性低減においては、短期的には顕著な効果を有するが、凝集剤を長期間、繰り返し使用した場合、効力が低下する場合があった。また、凝集剤の添加量は少なくなく、かつ、添加される凝集剤が実質的にほとんど槽内に保持・蓄積されるため、凝集剤の添加は汚泥発生量の増大につながる。また、凝集剤の効力が低下した状態で凝集剤の添加を繰り返した場合、槽内の汚泥に占める凝集剤の割合が次第に増し生物活性が低下する結果、処理を維持するのに余剰汚泥の排出量を逆に増やす必要が生じ、膜分離活性汚泥法が本来有する低余剰汚泥発生の利点を損なう場合があった。
【０００６】
また、膜分離活性汚泥法におけるろ過性を改善する目的で微小動物を適用した方法は見あたらないが、関連する情報として、特許文献２には、微小動物を用いた通常の活性汚泥法における余剰汚泥削減の方法が示されている。これら微小動物を用いた方法は、環境適合性や運転コスト面で利点を有すると考えられるが、微小動物による捕食の効率や持続性などの点に課題を有していた。また、場合によっては、健全なフロックが微小動物により捕食される結果、フロックが細分化され汚泥のろ過性が悪化する、処理水質が悪化する、などの事態に至る場合があるという課題を有していた。
【０００７】
以上の通り、従来技術には、膜分離活性汚泥法において、その利点である低余剰汚泥発生の効果を損なうことなく、長期に渡りトラブルが発生するリスクを低減することが可能な技術は皆無であったと言える。
【特許文献１】特開平８−３３２４８３号公報
【特許文献２】特開平１１−１０１９８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、従来技術における上記問題点を受けてなされたものであって、その目的は、余剰汚泥発生量を増やすことなく、膜透水性不良や発泡、スカムの発生、粘性増加などのトラブルを長期間、持続的に回避可能な、安定な、膜分離活性汚泥法による有機物含有液の処理方法および処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を有する。
【００１０】
（１）活性汚泥に凝集剤を添加する操作Ａと、活性汚泥に微小動物を作用させる操作Ｂとを含む膜分離活性汚泥法による有機性廃水の処理において、操作Ｂを、操作Ａの実施時期の３日以前から７日後までの間に少なくとも１回実施することを特徴とする有機性廃水の処理方法。
【００１１】
（２）微小動物が、非ろ過捕食性主体の微小動物群で構成されることを特徴とする（１）記載の有機性廃水の処理方法。
【００１２】
（３）ＢＯＤ汚泥負荷が０．１５ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＶＳＳ／ｄａｙ未満の条件であることを特徴とする、（１）または（２）に記載の有機性廃水の処理方法。
【００１３】
（４）凝集剤が生分解性を有することを特徴とする、（１）〜（３）記載の有機性廃水の処理方法。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、膜分離活性汚泥法において、余剰汚泥発生量を増やすことなく、膜透水性不良や発泡、スカムの発生、粘性増加などのトラブルを長期間、持続的に回避可能な、安定な処理が可能になる。
【００１５】
活性汚泥中に存在する分散性細菌や、微小化したフロック、溶解性微生物代謝産物（ＳＭＰ）、フロックから剥離した細胞外ポリマー（ＥＰＳ）等の物質が、膜透水性不良や発泡などの運転不安定性において、中心的な役割を果たす汚泥成分であり、これらの物質の濃度が増したとき、トラブルが発生するリスクが増すのであるが、本発明によれば、これらの物質をフロックに凝集させ、汚泥性状を悪化させる原因となる成分が高密度化された部分を優先的に微小動物に捕食させることにより、膜分離活性汚泥法において運転上悪影響を及ぼす汚泥成分を優先的に槽内から除去することが可能となり、運転トラブル発生リスクを効果的に減らすことができ、運転の安定性が大幅に向上する。
【００１６】
また、凝集剤を添加しても、運転上悪影響を及ぼす汚泥成分と一緒に微小動物によって分解されるため、余剰汚泥発生量の増加にはつながらず、また、添加した凝集剤が分解されることは、凝集剤の蓄積による汚泥の不活性化（これは、処理機能維持の観点からは余剰汚泥発生量の増大につながる）や凝集剤の効力低下という問題を回避できるという利点も有する。
【００１７】
さらに、凝集剤を添加した後に微小動物を加えることで、硝化菌などの増殖が遅いが有用な菌は運転上悪影響を及ぼす汚泥成分と凝集剤の層により微小動物の捕食から保護され、処理水質は損なわれないという利点も有する。また、凝集剤を添加した後に微小動物を加えることにより、分散性細菌や微小フロック、ＳＭＰ、剥離したＥＰＳがフロックに凝集され、酸素溶解性が増し微小動物の成育に好適な環境を準備した上で、該環境下に微小動物を作用させることができるようになり、微小動物利用の観点からも効率が向上する。
【００１８】
このように、本発明は有機性廃水の処理における運転安定性を根本から高めるものであるため、汚泥滞留時間をより長くして汚泥負荷をより下げる、といった特殊な運転をする場合にもより安定に行え、膜分離活性汚泥法が元来有する余剰汚泥発生抑制機能をいっそう強化することが可能となり、余剰汚泥発生量を一層低減させることが可能になる。
【００１９】
なお、水に対する溶解性の程度によらず、糖含有廃水においてトラブルが発生するリスクが高いため、本発明は、とりわけ糖含有廃水へ適用に効果的である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を詳細かつ具体的に説明する。
【００２１】
本発明においては、廃水などの有機性廃水が、例えば、図１に示す処理装置にて処理され、最終的に得られる清澄液中に含まれている溶解性有機物（水に対して溶解性を示す有機物）は、河川等にそのまま放流することができる程度にまで分解処理される。ここで、本発明の処理方法により処理される有機性廃水としては産業廃水や生活排水が挙げられ、食品工場などから排出される産業廃水に対してより好適に用いることができる。また、多糖を主成分とする有機性廃水に対してさらに好適に用いることができる。
【００２２】
図１に示す処理装置は、微生物を含有する活性汚泥を収容した生物反応槽１と、その生物反応槽１に原液を供給する原液供給ポンプ４と、生物処理された処理液を固液分離する膜分離装置２と、固液分離の際に分離液を吸引する吸引ポンプ３と、微小動物保管槽８と、微小動物供給ポンプ１０と、凝集剤保管槽７と凝集剤供給ポンプ１１とを備えている。膜分離装置２は、生物反応槽１内の処理液に浸漬されており、その膜分離装置２の下方には、酸素を供給し、好気処理を進行させるとともに、膜面の洗浄を行うブロワー６に接続された曝気装置５が設けられている。また、生物反応槽１の下方には、余剰汚泥を引き抜く汚泥引き抜きポンプ９が設置されている。膜分離装置２が固液分離用の専用の槽として、別の生物処理槽、例えば、嫌気槽、無酸素槽、微細気泡発生装置を備えた好気処理槽などと独立に設けられていても良い。
【００２３】
生物反応槽１には、微生物を含有する活性汚泥が収容されており、この微生物が、有機物の分解菌、さらには当該有機物の分解菌が微生物の分解菌として作用し、生物処理を行う。従って、生物反応槽１は、汚泥が部分的に偏在することがないように、内表面に角がないものや凹凸がないものが好ましい。この結果、生物反応槽１内では処理液の温度やｐＨが均一になる。
【００２４】
また、活性汚泥に含有される微生物は、細菌類、酵母およびカビを含む真菌類など、溶解性有機物などの分解に寄与するもので、土壌、堆肥、汚泥など、自然界から集積培養及び馴養によって取得される。またこの馴養液から分解に関与する主要な微生物群を単離して用いることも可能である。
【００２５】
生物反応槽１には、その他、微生物の生育に必要な成分が収容されていなければならない。そのため、例えば窒素、リン、カリウム、ナトリウム、マグネシウムその他の金属塩を、原液中に既に含まれている場合を除き、生物反応槽に添加する。
【００２６】
そして、生物反応槽１に設けられている膜分離装置２としては、精密ろ過膜、限外ろ過膜、ナノろ過膜、逆浸透膜などを用いて形成されたモジュールを用いることができる。経済性の観点からは、ろ過速度が高くコンパクト化が可能で、メンテナンスが容易である精密ろ過膜、限外ろ過膜を用いたモジュールが好ましい。膜の形状は平膜、中空糸膜等のものが用いられる。モジュールの形態も特に限定されないが、本実施態様においては省スペース化のため浸漬型の膜モジュールを使用している。なお、浸漬型の場合は、曝気装置や撹拌装置との組合せ、配置により、ファウリング物質がうまく除去できるような形状であることが好ましい。さらに、膜分離装置２におけるろ過方法としては、クロスフロー方式や全量ろ過方式があるが、クロスフロー方式を採用すれば膜面の汚れを取りながらろ過できる。
【００２７】
微小動物を作用させる手段とは、微小動物の培養槽と該培養槽中の培養液を曝気槽に添加する装置、微小動物の保存槽と該保存槽中の液を曝気槽に添加する装置、担体などを浸漬し微小動物を優占化した槽と、該担体などを浸漬し微小動物を優占化した槽に含まれる液と他の生物処理槽に含まれる液を循環させるのに必要なポンプ、配管等で構成される装置などを例示することができる。また、微小動物の作用を強化する目的から、微小動物の生育補助剤を添加しても良い。なお、ここで言う微小動物の作用の強化とは、その他の微小動物の添加、微小動物処理槽と他生物処理槽との間の汚泥の循環液流量の増加、微小動物に好適な運転環境への変更、微小動物生育の足場となる担体の投入などを指す。
【００２８】
凝集剤の添加位置は、特に限定されるものではないが、分散性細菌や、微小フロック、ＳＭＰ、剥離したＥＰＳの濃度が最も高く、かつ添加した凝集剤が汚泥液と良く混ざる地点が効果的であり、曝気槽が適しているが、廃水供給用の配管や脱窒槽など、最終的に凝集剤が活性汚泥と混ざることに結びつく場所に添加しても良い。
【００２９】
本発明で使用する凝集剤は、分散性細菌や微小化したフロック、ＳＭＰ、剥離したＥＰＳなどをフロックに適度な強度で凝集させる力を有するものであれば、カチオン系、ノニオン系、アニオン系の高分子凝集剤が適宜使用可能であるが、薬剤の添加量あたりの効果が最も高いという点でカチオン性の高分子凝集剤が最も適している。また、微小動物による汚泥性状を悪化させる原因となる成分の捕食機能への親和性や環境影響を考慮すると、生分解性を有するものが適している。なお、ここで言う生分解性とは、自然界に存在する微生物によって、水と二酸化炭素を主体とする成分にまで分解可能であるという性質を意味する。
【００３０】
凝集剤の使用量は、被処理汚泥の性状にもよるが、汚泥のＭＬＳＳ濃度に対して、０．１〜５％となる量が好ましい。凝集剤の量が少なすぎると、凝集力が不十分で効果が発揮されない。他方、凝集剤を過剰量添加した場合、凝集力に変化はない、あるいは、却って悪化する場合があり、また、コストが高くつくので好ましくない。凝集剤の最適添加量は、簡単なジャーテストで汚泥液に凝集剤を量を変えて一連に添加し、ろ紙を用いたろ過性や、添加後液の沈降または遠心上清の全有機炭素（ＴＯＣ）濃度やＣＯＤ濃度など元に判断し、それぞれ、５０ｍｌの汚泥を５分間ろ過した時のろ過液量が１５ｍｌ以上となるのに必要な添加量、沈降または遠心上清の全有機炭素濃度やＣＯＤ濃度が最低となるのに必要な添加量、と同程度の割合で添加すればよい。
【００３１】
凝集剤添加のタイミングは、膜の差圧や粘性、汚泥濃度の上昇、発泡の観測、上清ＴＯＣ濃度の測定結果を元に添加してもよいし、監視項目に基づかないで定期的な間隔で添加しても良い。
【００３２】
微小動物とは、鞭毛虫や繊毛虫、肉質虫などの原生動物や、袋形動物や環形動物などを含む微小後生動物であり、体長１０ｍｍ以下の生物を指す。
【００３３】
本発明で用いる微小動物は、汚泥性状悪化原因成分の捕食機能に優れるものであれば特に限定しないが、非ろ過捕食性主体の後生動物が好適である。ここで、ろ過捕食性とは、細胞の口付近に付着している繊毛の運動により細胞の口の周囲に水流を起こし、その水流に随伴される細菌を体内に取り込みろ過することで細菌を食する性質を指し、非ろ過捕食性とはこれと異なり、かじるように細菌を捕食する性質を指し、例えば、袋形動物、軟体動物、環形動物、緩歩動物などを例示することができる。特に、効果が高い微小動物としては、線虫などを例示することができる。また、後生動物とは多細胞で構成される動物であることを意味し、主体とは非ろ過捕食性の動物がろ過捕食性の動物より数多く存在することを意味し、微小動物群とは微小動物の種類が１種類以上であることを意味する。
【００３４】
活性汚泥に凝集剤を添加する操作Ａと、活性汚泥に微小動物を作用させる操作Ｂとの実施のタイミングについては、操作Ａの実施時期の３日以前から７日後までの間に、操作Ｂを少なくとも１回行うことが必要である。３日以上前だと、微小動物添加によりろ過性悪化などがかえって生じる可能性がある。また、凝集剤添加後、７日以上経過すると、凝集力が低下し効率的でなくなる可能性がある。より好ましくは、操作Ａの実施時期の１日以前から３日後までの間に、操作Ｂを少なくとも１回行うことである。
【００３５】
本発明を適用すれば、本発明は有機性廃水の処理における運転安定性を根本から高めることができるため、汚泥滞留時間をより長くして汚泥負荷をより下げる、といった特殊な運転をする場合にもより安定に行え、膜分離活性汚泥法が元来有する余剰汚泥発生抑制機能をいっそう強化することが可能となり、余剰汚泥発生量を一層低減させることが可能になる。このような効果を狙うときは、ＢＯＤ汚泥負荷が０．１５ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＶＳＳ／ｄａｙ未満の条件で、本発明を適用するとよい。なお、ＢＯＤ汚泥負荷とは、廃水処理の供給されるＢＯＤの流入量を、すべての廃水処理の槽内に存在する汚泥量で割ったものである。
【実施例】
【００３６】
以下、本発明を、実施例を用いてさらに詳細に説明する。なお、本発明は以下に実施例に限定されるものではない。なお、評価は以下の方法に基づいて行った。
【００３７】
［ろ紙ろ過性の評価］
ろ紙ろ過性は、汚泥液５０ｍｌを孔径０．１ミクロンのろ紙で５分ろ過した時の液量を測定し、評価した。液量が１５ｍｌ以上の汚泥は、ろ過性が良好と判断される。
【００３８】
［ＭＬＳＳ濃度の測定］
ＭＬＳＳ濃度は、汚泥試料１ｍｌを分取し、下水道試験法に記載の遠心分離法により測定した。
（実施例１）
３０Ｌの膜分離活性汚泥装置を用いてＢＯＤ濃度１，０００ｐｐｍの食品工場模擬廃水を水滞留時間１日の条件で処理したところ、ＭＬＳＳ濃度が１３ｇ／Ｌを超えた時点で汚泥のろ過性状が悪化し、差圧が急激に上昇しはじめた。この時点の汚泥液５０ｍｌを０．１ミクロンのろ紙で５分ろ過した時の液量は約３ｍｌであった。
【００３９】
このときの汚泥を７００ｍｌの小型ＭＢＲ４つに分注し、１槽には生分解性凝集剤（株式会社共和テクノス社製  フローナックＮ）を０．２ｇ／Ｌの濃度で添加（Ｂ槽）、１槽には線虫が優占化した微小動物培養液（実体顕微鏡で活性汚泥より単離し、大腸菌で培養した液）を添加（Ｃ槽）、１槽には生分解性凝集剤（株式会社共和テクノス社製  フローナックＮ）を０．２ｇ／Ｌの濃度で添加し、３時間後に線虫が優占化した微小動物培養液（実体顕微鏡で活性汚泥より単離し、大腸菌で培養した液）を添加した（Ｄ槽）。何も添加しない１槽（Ａ槽）と併せて、４系列を運転したところ、ろ紙ろ過性は、汚泥濃度、表１に示す通りとなった。
【００４０】
【表１】
2007090300.tif 000002
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の有機性廃水の処理方法に用いられる処理装置の一実施態様を示す概略図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  生物反応槽
２  膜分離装置
３  吸引ポンプ
４  原液供給ポンプ
５  曝気装置
６  ブロワー
７  凝集剤保管槽
８  微小動物保管槽
９  汚泥引き抜きポンプ
１０  微小動物供給ポンプ
１１  凝集剤供給ポンプ
【図１】
2007090300.tif 000003