(57)【要約】【課題】高濃度ＢＯＤ排水を効率的に分解処理することができ、余剰汚泥の発生を抑え、バルキングや悪臭の発生をも抑制することができる、好気性生物処理法の提供を目的とする。【解決手段】有機性排水を曝気槽に供給して有機性排水中の有機成分を分解処理する好気性生物処理法であって、溶解性ＢＯＤが５０ｍｇ／Ｌ以下で、ＭＬＶＳＳが２０００ｍｇ／Ｌ以上であるという条件の下で、酸素消費指数〔(ＢＯＤ−溶解性ＢＯＤ)／ＭＬＶＳＳ〕が０．０１以上、０．１５以下を示す活性汚泥混合液を構成する微生物を充填した曝気槽を用いて排水処理を行う。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性排水を曝気槽に供給して有機性排水中の有機成分を分解処理する好気性生物処理法であって、溶解性ＢＯＤが５０ｍｇ／Ｌ以下で、ＭＬＶＳＳが２０００ｍｇ／Ｌ以上であるという条件の下で、酸素消費指数〔(ＢＯＤ−溶解性ＢＯＤ)／ＭＬＶＳＳ〕が０．０１以上、０．１５以下を示す活性汚泥混合液を構成する微生物を充填した曝気槽を用いることを特徴とする好気性生物処理法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高濃度ＢＯＤ排水を微生物により効率的に分解処理する好気性生物処理法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＢＯＤ成分を含有する排水（ＢＯＤ排水）を処理するためには、生物処理が一般に用いられてきた（例えば、特許文献１，２参照）。また、有機成分の含有濃度がかなり高い排水については、廃棄物として回収し、炉において燃焼処理される場合もあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３４９３７８３号公報
【特許文献２】特開２００３−４７９８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の生物処理法において、ＢＯＤ濃度が極めて高い排水（高濃度ＢＯＤ排水）を処理しようとすると、曝気処理においてバルキングを起こし、その後の固液分離処理を良好に行うことができず、浮遊物質が流出したり、曝気槽でのＢＯＤの処理不足により処理水の水質が悪化したり、悪臭が発生する等の難点があった。また、高濃度ＢＯＤ排水を生物処理する際には、多量の余剰汚泥が発生するため、それら余剰汚泥を廃棄物として排水処理設備外へ搬出する必要があり、環境保全上、経済上の大きな負担となっていた。
【０００５】
一方、上記のように排水を廃棄物として回収し、炉において燃焼処理する場合には、燃焼のために多大なエネルギーを要し、燃料費等がかさむとともに、燃焼処理により二酸化炭素が多量に発生するため、これらのことも環境保全上、経済上の大きな負担となっていた。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、高濃度ＢＯＤ排水を効率的に分解処理することができ、余剰汚泥の発生を抑え、バルキングや悪臭の発生をも抑制することができる、好気性生物処理法の提供をその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明の好気性生物処理法は、有機性排水を曝気槽に供給して有機性排水中の有機成分を分解処理する好気性生物処理法であって、溶解性ＢＯＤが５０ｍｇ／Ｌ以下で、ＭＬＶＳＳが２０００ｍｇ／Ｌ以上であるという条件の下で、酸素消費指数〔(ＢＯＤ−溶解性ＢＯＤ)／ＭＬＶＳＳ〕が０．０１以上、０．１５以下を示す活性汚泥混合液を構成する微生物を充填した曝気槽を用いるという構成をとる。
【０００８】
すなわち、本発明者は、高濃度ＢＯＤ排水を効率的に分解処理することができ、余剰汚泥の発生を抑え、バルキングや悪臭の発生をも抑制することができる好気性生物処理法を得るため、鋭意研究を重ねた。その研究の過程で、本発明者は、有機汚濁排水（ＢＯＤ排水）を処理し得る微生物を含有する活性汚泥混合液において、微生物がどれだけ酸素を消費するかを示す指標である酸素消費指数〔(ＢＯＤ−溶解性ＢＯＤ)／ＭＬＶＳＳ〕に着目した。この酸素消費指数は、ある一群の微生物を特定するために、本発明者が見出した指数であるが、溶解性ＢＯＤが５０ｍｇ／Ｌ以下で、ＭＬＶＳＳが２０００ｍｇ／Ｌ以上という特殊な条件の下で、酸素消費指数〔(ＢＯＤ−溶解性ＢＯＤ)／ＭＬＶＳＳ〕が０．０１以上、０．１５以下を示す活性汚泥混合液を構成する微生物を充填（占有）した曝気槽に、処理対象となる有機性排水を供給して有機性排水中の有機成分を分解処理すると、上記酸素消費指数を示さない活性汚泥混合液を充填した従来の曝気槽に比べて、排水中の有機成分の分解処理能力が飛躍的に向上することを見いだし、本発明に到達した。
【発明の効果】
【０００９】
このように、本発明の好気性生物処理法によれば、酸素消費量が極めて少ない微生物群を曝気槽内に予め充填することにより、従来の好気性生物処理法よりも少ない酸素供給量で、排水中の有機成分を効率的に分解処理することができる。また、上記酸素消費指数を示す微生物（菌）は、通常の活性汚泥菌に比べて酸素消費量が少ないため、曝気槽内に微生物を高濃度で保有でき、これら多量の微生物で排水中に含有する高濃度の有機成分を効率的に分解することが可能となる。そのため、本発明によれば、従来の方法に比べて、曝気槽の小型化を図ることができる。さらに、上記酸素消費指数を示す微生物は、同化作用よりも異化作用が大きいため、ＢＯＤ分解する時に増殖する一方で、速やかに消化されていく、よって余剰汚泥の発生を大幅に抑えることができる。また、上記酸素消費指数を示す微生物は、増殖期にある菌とは異なり、内生呼吸期にある菌であるため、高濃度ＢＯＤ排水を処理しても、糸状菌等の過剰増殖もなく、バルキングや悪臭の発生をも抑制することができる。すなわち、本発明によれば、従来に比べ排水中の有機成分をより良好に処理することができると同時に、従来のように、余剰汚泥を廃棄物として排水処理設備外へ搬出する必要もなく、また排水を廃棄物として回収し、炉において燃焼処理する必要もないため、環境保全上、経済上の負担を大幅に軽減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の好気性生物処理法の一例を示す説明図である。
【図２】本発明の好気性生物処理法の他の一例を示す説明図である。
【図３】回分槽において曝気を停止して汚泥を重力沈降させた状態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
つぎに、本発明の実施の形態について詳しく説明する。ただし、本発明は、この実施の形態に限られるものではない。
【００１２】
本発明の好気性生物処理法は、有機性排水を曝気槽に供給して有機性排水中の有機成分を分解処理する好気性生物処理法であって、溶解性ＢＯＤが５０ｍｇ／Ｌ以下で、ＭＬＶＳＳが２０００ｍｇ／Ｌ以上であるという条件の下で、酸素消費指数〔(ＢＯＤ−溶解性ＢＯＤ)／ＭＬＶＳＳ〕（以下、単に「酸素消費指数」という場合もある）が０．０１以上、０．１５以下を示す活性汚泥混合液を構成する微生物を充填した曝気槽を用いることを特徴とする。
【００１３】
本発明において、酸素消費指数〔(ＢＯＤ−溶解性ＢＯＤ)／ＭＬＶＳＳ〕とは、前述したように、有機汚濁排水を処理し得る微生物を含有する活性汚泥混合液において、微生物がどれだけ酸素を消費するかを示す指標であり、ある一群の微生物を特定するために、本発明者が見出した指数である。このように、混合液のＢＯＤから溶解性ＢＯＤを減じ、微生物の分解対象である水溶した有機物の要素を混合液全体のＢＯＤから除くことにより、微生物群起因の酸素消費量のみをより正確に表すことができる。
【００１４】
本発明における酸素消費指数は、０．０１以上、０．１５以下であり、好ましくは０．０２以上、０．１０以下である。上記酸素消費指数が下限未満であると、過曝気により活性汚泥の解体が起こり、かえって処理水質を悪化させてしまい、上記酸素消費指数が上限を超えると、有機性排水中の有機成分の分解処理能力が劣り、余剰汚泥も発生しやすくなる。
【００１５】
ここで、ＢＯＤ（Biochemical Oxygen Demand）とは、排水等に含まれる有機物の量を示す指標であり、微生物が有機物を分解する際に消費される酸素量で表したものである。また、溶解性ＢＯＤとは、微生物と混合されている水に溶解しているＢＯＤ成分、すなわち活性汚泥混合液に溶解しているＢＯＤ成分の量をいう。さらに、ＭＬＶＳＳ（Mixed Liquor Volatile Suspended Solids）とは、汚泥処理槽内の固液混合物における有機性浮遊物質をいう。
【００１６】
上記ＢＯＤは微生物が多く存在し、微生物が分解する対象である溶解した有機物が液中に少ない場合においては、混合液中に存在する微生物群自体の酸素消費の傾向を示す指標となる。よって、上記酸素消費指数を測定する際には、微生物含有量が多い状態である「ＭＬＶＳＳ  ２０００ｍｇ／Ｌ以上」という条件、および微生物が分解する対象である水に溶解した有機物が少ない状態である「溶解性ＢＯＤ  ５０ｍｇ／Ｌ以下」という特殊な条件が、前提条件となる。すなわち、上記溶解性ＢＯＤが高すぎると、混合液を構成する水に溶解した有機成分が容易に混合液中の微生物に吸着されたり、その内部に取り込まれてしまうため、微生物自体の酸素消費特性を見極めることが困難になるからである。また、上記ＭＬＶＳＳが低すぎると、測定の対象となる微生物量が少なくなり、測定された酸素消費指数の精度が下がるからである。
【００１７】
上記のように混合液の溶解性ＢＯＤが５０ｍｇ／Ｌ以下で、ＭＬＶＳＳが２０００ｍｇ／Ｌ以上という条件を満たす活性汚泥混合液を得るには、曝気槽のＢＯＤ負荷を無くした状態で、曝気槽内の混合液を採取することが適切である。そのためには、有機性排水を曝気槽に流入（供給）する前の状態、もしくは有機性排水を曝気槽に流入した後に充分曝気処理し水溶液中に溶解した有機成分を除去し尽くした状態で、曝気槽から混合液を採取することが適切である。
【００１８】
本発明においては、前述したように、好気性処理において、溶解性ＢＯＤが５０ｍｇ／Ｌ以下で、ＭＬＶＳＳが２０００ｍｇ／Ｌ以上であるという条件の下で、酸素消費指数〔(ＢＯＤ−溶解性ＢＯＤ)／ＭＬＶＳＳ〕が０．０１以上、０．１５以下を示す活性汚泥混合液を構成する微生物を充填した曝気槽を用いることが最大の特徴である。
【００１９】
本発明において曝気槽内に所定の微生物を充填させる方法（準備方法）としては、つぎの２つの態様例をあげることができる。
【００２０】
〔第１の態様〕
処理対象となる有機性排水を流入する曝気槽にて、前処理を行う態様。すなわち、実施例において後述する図２のような好気性処理方法において、処理対象となる有機性排水を曝気槽１′内に流入させる前に、従来から使用されている一般的な活性汚泥を曝気槽１′内に投入する。つぎに、曝気槽１′に投入した活性汚泥を長時間曝気し、活性汚泥混合液の酸素消費指数〔(ＢＯＤ−溶解性ＢＯＤ)／ＭＬＶＳＳ〕が０．０１以上、０．１５以下になるまで、曝気を継続する。この準備のために活性汚泥になされる曝気は、数週間もしくは数ヶ月に及ぶこともある。
【００２１】
〔第２の態様〕
図１のように処理対象となる有機性排水を流入させ処理する曝気槽（曝気槽１）とは別に、もう１つの曝気槽（汚泥処理槽１０）を準備し、その汚泥処理槽にて汚泥の曝気処理を行う態様。すなわち、曝気槽１とは異なる曝気槽（汚泥処理槽１０）を準備し、汚泥処理槽１０で上記第１の態様と同様に活性汚泥に対し長時間曝気処理を行い、所定の酸素消費指数を満たした活性汚泥混合液を作製し、曝気槽１に導入して曝気槽１内の活性汚泥混合液が所定の酸素消費指数になるように調整していくという態様。
【００２２】
本発明においては、排水処理するために曝気槽内に準備した活性汚泥混合液は、ＭＬＶＳＳを２０００ｍｇ／Ｌ以上にする必要があり、好ましくは２５００〜２５０００ｍｇ／Ｌである。最適なＭＬＶＳＳについては、排水の有機汚濁状態、曝気槽への酸素供給能力、曝気処理後の固液分離能力等を考慮して設備毎もしくは排水毎に設定すべきである。
【００２３】
排水処理を開始した後に、曝気槽内の活性汚泥混合液が本発明で定める酸素消費指数を示すものに適合しているかどうかの確認は、曝気槽内の有機成分を曝気により処理し尽くし、溶解性ＢＯＤが５０ｍｇ／Ｌ以下、ＭＬＶＳＳが２０００ｍｇ／Ｌ以上という条件に適合したときに、酸素消費指数が０．０１以上、０．１５以下に該当するか否かにより確認することができる。
【００２４】
本発明においては、前述したような処理工程を行うことで作製した特定の酸素消費指数を示す微生物を充填した曝気槽を用いることが最大の特徴であり、それ以外については、従来の好気性生物処理法で使用する方式、設備、施設等を使用することが可能である。本発明の好気性生物処理法は、例えば、標準活性汚泥方式、長時間曝気方式、接触曝気方式、回分式活性汚泥方式、膜分離活性汚泥方式、オキシデーションディッチ方式等の好気性生物処理法において適用することができる。
【００２５】
本発明における曝気槽への有機性排水の流入（供給）および処理の方法としては、例えば、少量の高濃度有機性排水を流入させた後、長時間曝気処理するバッチ式処理方法、もしくは連続的に中程度の濃度であるが多量に発生する有機性排水を曝気槽に連続的に徐々に流入させて処理する連続式処理方法等があげられる。
【００２６】
図１は、本発明の好気性生物処理法の一例を示す工程図である。
図１の工程は、曝気槽１での有機性排水中の有機成分の分解処理に並行して、汚泥処理槽１０において酸素消費指数が０．０１以上、０．１５以下を示す活性汚泥混合液を構成する微生物を作製し、上記曝気槽１内に供給し充填させるものである。
【００２７】
図１の工程を詳しく説明すると、まず処理対象排水であるＢＯＤ成分等の有機物質を含む有機性排水は、排水流入ライン３を通じて、流量調整槽４から所定流量が曝気槽１に流入するようになっている。上記曝気槽１には、ブロワにより空気を吹き込むようにした曝気装置２が設けられており、その作動によって、槽底部から空気を吹き込むことにより、流入排水が曝気処理され、活性汚泥の存在下において、生物学的に好気処理されるようになっている。すなわち、曝気槽１において、流入排水中の有機物質が、微生物（活性汚泥）に捕食されて、浄化されることとなるとともに、上記微生物は、曝気槽１において増殖し、浮遊物質として、処理液中に含有された状態において、固液分離槽５に導かれるようになっている。
【００２８】
上記固液分離槽５は、曝気槽１から導かれた処理液に対して、沈降（沈殿）分離操作が施されて、清澄な上澄み水（処理水）６と汚泥７とに分離されるようになっている。上澄み水６は、排出ライン８を通じて、施設外に排出される。一方、沈降した汚泥７は、固液分離槽５の底部から取り出され、その一部が汚泥返送ライン９を通じて、返送汚泥として、曝気槽１に戻される一方、一部の汚泥が、汚泥処理槽１０に導入されるようになっている。
【００２９】
上記汚泥処理槽１０においては、その底部に、ブロワにより空気を吹き込むようにした曝気装置１１が設けられており、この曝気装置１１により、空気を吹き込みつつ、移送された濃縮汚泥に対して、常温下において、所定の曝気処理が施されるようになっている。なお、この汚泥処理槽１０において処理して得られた汚泥処理液は、汚泥処理液返送ライン１２を通じて、流量調整槽４に戻されるようになっている。
【００３０】
このような構成からなる生物学的処理施設において、排水流入ライン３を通じて導かれた、処理されるべき所定の排水は、流量調整槽４において貯められて、所定の流量にて曝気槽１に供給される。そして、排水中の有機物質が、曝気状態下において、微生物により生物学的に好気処理されて、排水の浄化が行なわれた後、そこで生じた処理液が、固液分離槽５において、固液分離されて、固形分としての汚泥７が水相より取り出されることとなる。
【００３１】
上記汚泥処理槽１０において、汚泥処理することによって生じた汚泥処理液は、その汚泥処理液返送ライン１２を通じて、流量調整槽４に順次返されることとなるが、その流量調整槽４に送られた汚泥処理液は、流量調整されて、次の曝気槽１に移され、そこで、汚泥分解が更に進行し、結果的に、排水処理施設から発生する汚泥が、可及的に削減されることとなる。なお、汚泥処理槽１０からの汚泥処理液は、曝気槽１に導入され、排水処理に対しても有効に働くために、処理水質は適正に保持されるようになっている。
【実施例】
【００３２】
つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。ただし、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００３３】
〔実施例１，２〕
回分槽を用い、バッチ式で排水処理を行った。まず、ＢＯＤ負荷を無くした空の回分槽を準備し、別の生物処理施設の固液分離槽（沈殿槽）から持ってきた活性汚泥を、図２に示すような回分槽（曝気槽）１′に投入し、曝気装置（ブロワ）２′により、常温下で１ヶ月間もしくは２ヶ月間曝気を継続して、活性汚泥混合液の前処理を行った。そして、前処理後の回分槽１′内の活性汚泥混合液（排水投入前）のＢＯＤ、溶解性ＢＯＤおよびＭＬＶＳＳを測定し、これらの測定値から、活性汚泥混合液の酸素消費指数〔(ＢＯＤ−溶解性ＢＯＤ)／ＭＬＶＳＳ〕を算出した。これらの結果を、下記の表１に併せて示した。
【００３４】
【表１】
2013071086.tif 000002
【００３５】
上記表１の結果から、実施例１，２の酸素消費指数はそれぞれ０．１５、０．０１１であり、また実施例１，２はいずれも溶解性ＢＯＤが５０ｍｇ／Ｌ以下、ＭＬＶＳＳが２０００ｍｇ／Ｌ以上であった。このことから、上記前処理により、本発明で使用する特定の酸素消費指数を示す活性汚泥混合液を充填した回分槽（曝気槽）が準備できたことがわかる。
【００３６】
つぎに、極めてＢＯＤ濃度の高い処理対象排水（高濃度ＢＯＤ排水）を、上記回分槽（曝気槽）１′に投入し、曝気槽１′内の活性汚泥混合液（排水投入直後）の溶解性ＢＯＤを実施例１が３５００ｍｇ／Ｌ、実施例２が３６００ｍｇ／Ｌに上げた。
【００３７】
排水投入後も回分槽１′内の曝気処理を続け、週毎に活性汚泥混合液の溶解性ＢＯＤ、ＭＬＶＳＳを測定した。その結果、溶解性ＢＯＤは２週間後には実施例１が３５０ｍｇ／Ｌ、実施例２が２１０ｍｇ／Ｌと大幅に低減し、３週間後には実施例１が１５ｍｇ／Ｌ、実施例２が７．６ｍｇ／Ｌとさらに低減し、ほぼ完全に排水投入前の状態まで浄化された。
【００３８】
３週間後に曝気を３時間停止して、図３に示すように、汚泥７′を重力沈降させたところ、実施例１，２とも、汚泥界面Ｂが水面Ａより０．３ｍ低い位置に確認され、沈降性が良好であること、また上澄み水６′が清澄であることを確認した。
【００３９】
続いて、曝気を再開し更に２週間曝気を継続したところ、活性汚泥混合液（排水投入５週間後）のＭＬＶＳＳは実施例１が９３００ｍｇ／Ｌ、実施例２が８１００ｍｇ／Ｌと、排水投入前とほぼ同等の状態となった。このことから、実施例では、排水処理をしたにも関わらず、汚泥の増加を抑えられていることが確認できた。また、これら排水処理している間、実施例１，２ともに、バルキングや悪臭の発生は無かった。
【００４０】
なお、上記実施例においては、バッチ式で排水処理を行ったが、連続的にＢＯＤ排水を流入させて排水処理した場合も、バッチ式と同様の優れた効果が得られることを本発明者は実験により確認している。
【００４１】
〔比較例１〕
活性汚泥混合液の長時間曝気という前処理を行わずに排水処理を実施した以外は、実施例１と同様にして、排水処理を行った。すなわち、まず、ＢＯＤ負荷を無くした空の回分槽を準備し、別の生物処理施設の固液分離槽（沈殿槽）から持ってきた活性汚泥を、図２に示すような回分槽１′に投入し、その直後に、回分槽１′内の曝気を開始した。そして、回分槽１′内の活性汚泥混合液（排水投入前）のＢＯＤ、溶解性ＢＯＤおよびＭＬＶＳＳを測定し、これらの測定値から、活性汚泥混合液の酸素消費指数〔(ＢＯＤ−溶解性ＢＯＤ)／ＭＬＶＳＳ〕を算出した。これらの結果を、上記表１に併せて示した。
【００４２】
上記表１の結果から、比較例１の酸素消費指数は０．２３であり、本発明で使用する微生物の酸素消費指数の上限（０．１５以下）を超えていた。
このことから、比較例１においては、本発明で述べる特定の酸素消費指数を示す活性汚泥混合液を、回分槽内に充填できていないことがわかる。
【００４３】
つぎに、極めてＢＯＤ濃度の高い処理対象排水（高濃度ＢＯＤ排水）を、上記回分槽（曝気槽）１′に投入し、曝気槽１′内の活性汚泥混合液（排水投入直後）の溶解性ＢＯＤを３４００ｍｇ／Ｌに上げた。
【００４４】
排水投入後も回分槽１′内の曝気処理を続け、週毎に活性汚泥混合液の溶解性ＢＯＤ、ＭＬＶＳＳを測定した。その結果、溶解性ＢＯＤは排水投入後３週間経っても２５００ｍｇ／Ｌと高い値を示し、浄化されていなかった。
【００４５】
３週間後に曝気を３時間停止して、図３に示すように、汚泥７′を重力沈降させたところ、汚泥界面Ｂが水面Ａより０．１ｍ低い位置に確認され、実施例１，２の０．３ｍに比べて汚泥界面Ｂが高く、またその際に採取した上澄み水６′も白濁していた。このことから、活性汚泥が膨化し、沈降性、固液分離性が悪化していることが確認された。
【００４６】
続いて、曝気を再開し更に２週間曝気を継続したところ、活性汚泥混合液（排水投入５週間後）のＭＬＶＳＳは１０５００ｍｇ／Ｌであり、排水投入前に比べて増加していた。また、これら排水処理の間、バルキングによる悪臭の発生も確認された。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明の好気性生物処理法は、高濃度ＢＯＤ排水を微生物により効率的に分解処理するものであり、例えば、グリコールを高濃度に含有した自動車のクーラント廃液等の処理に使用することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１  曝気槽
２  曝気装置
５  固液分離槽
１０  汚泥処理槽
１１  曝気装置
【図１】
2013071086.tif 000003
【図２】
2013071086.tif 000004
【図３】
2013071086.tif 000005