(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バルキングの原因となる有害な糸状性微生物の生育を阻害するが、有用なフロック形成菌の生育は阻害しないという選択性を有するバルキング防除剤と、返送汚泥、汚水原水、曝気槽水、曝気処理水の１種又は２種以上からなる汚泥活性化媒体とを、混合槽中回分式又は連続式の通気撹拌条件下で、２４時間を超えて９６時間以下接触せしめて得られる汚泥活性化物を、曝気槽内で滞留時間がとれる場所に流入させることを特徴とする活性汚泥の活性化方法。
【請求項２】
曝気槽内で滞留時間がとれる場所が、曝気槽の原水流入側である請求項１に記載の活性汚泥の活性化方法。
【請求項３】
バルキング防除剤が、混合槽に定期的に補給されることを特徴とする請求項１又は２に記載の活性汚泥の活性化方法。
【請求項４】
バルキング防除剤が、好気性微生物及び／又は酵素剤と共に混合槽に定期的に補給されることを特徴とする請求項３記載の活性汚泥の活性化方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生活排水や産業排水・廃水等の汚水処理施設において、活性汚泥を活性化する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、有機物を含有する生活排水や産業排水・廃水等の汚水処理方法として活性汚泥法が広く採用されている。この活性汚泥法は、有機物含有汚水を曝気することにより、好気性のバクテリアや原生動物の凝集体であるフロックを形成させ、このフロックにより有機物を吸着・分解させたのち、重力によりこのフロックが沈殿する性質を利用することで上澄み水（処理水）を得るという汚水原水の処理方法である。この活性汚泥法は古くから都市下水の処理に利用され、産業排水・廃水等の汚水処理にも広く一般的に利用されている。
【０００３】
また、活性汚泥法において用いられる処理施設・装置は、第１次沈殿槽、曝気槽、最終沈殿槽及び汚泥返送手段等からなり、第１次沈殿槽は原水の汚濁の程度によって省略される場合もあり、また余剰の汚泥はさらに濃縮された後、脱水ケーキにされたり、燃焼されていた。
【０００４】
この活性汚泥法に関与する生物は、主としてバクテリアの集団であるが、この他、原生動物、後生動物等も出現することが知られている。また、沈降不良となった活性汚泥には有害な糸状性微生物が見出される。
【０００５】
かかる糸状性微生物が引き起こす、活性汚泥が沈降不良となるバルキング現象は、活性汚泥法における最大の問題であるといわれ、活性汚泥中の微生物相の生育バランスが崩れ、フロック形成菌よりも糸状性微生物が優勢となることがその原因であるといわれている。そして、ひとたびバルキングが発生すると、活性汚泥が膨化を起こし沈殿しにくくなり、沈殿槽において活性汚泥と処理水との界面を得ることが不可能となって、活性汚泥が流出し、環境汚染の原因となっていた。さらに、活性汚泥の流出により、曝気槽内の活性汚泥のＭＬＳＳ（曝気槽混合液内の浮遊物質）濃度が維持されず、排水・廃水中に溶解している有機物の活性汚泥による生物分解が不良となり、より一層の環境汚染をもたらしていた。
【０００６】
従来、バルキング現象が発生した場合、活性汚泥の沈降性を大きくする目的で、無機凝集剤や高分子凝集剤の投入などが行われるのが一般的であり、これら薬剤が廉価なこともあって、各廃水処理施設において多用されている。さらに、廉価な殺菌剤である塩素や各種バルキング防除剤などを曝気槽に直接投入することによるバルキングの防除も行われていた。
【０００７】
【発明が解決すべき課題】
活性汚泥処理システムへの凝集剤の添加は、活性汚泥の沈降性悪化を一時的に解決するが、単なる応急処置にすぎず、バルキングの原因である糸状性微生物の生育を抑制しているわけではないので、バルキングの再発防止には有効でない。また、塩素等の殺菌剤は選択性がないため、バルキングの原因となる糸状性微生物の生育のみならず、活性汚泥の有用な生物の生育に多大なる悪影響を与え、バルキング防除後に水質が極端に悪化してしまうことや、有用微生物の死滅によるバルキングの再発を誘発するという問題があった。
【０００８】
また、バルキング防除剤を活性汚泥処理施設における汚水処理能力の低下した曝気槽へ直接投入した場合、フロック形成菌等の生物活性の低下や活性汚泥の沈降性悪化を一時的に解決することができるが、単なる応急処置にすぎず、バルキング防除剤等の投入を中止すると再びフロック形成菌等の生物活性の低下や活性汚泥の沈降性悪化が生じるという問題があり、到底効率的かつ恒常的な汚水処理といい得るものではなかった。
【０００９】
本発明の課題は、生活排水や産業排水・廃水等の汚水処理施設において、水質を悪化させることなく、また、有用なフロック形成菌の生育を阻害することなく、バルキング現象の発生を防止し、曝気槽内の活性汚泥を恒常的に活性化することができる効率的かつ経済的な方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、バルキング現象発生のメカニズム解明という基礎的な研究を行っていた過程において、バルキング防除剤と返送汚泥とを汚泥培養槽中で長時間接触せしめたものを曝気槽内へ継続して還流させたところ、曝気槽内のフロック形成菌が生長・増殖し、バルキングの原因となる糸状性微生物が死滅していく現象を見出し、本発明を完成するに至った。
【００１１】
すなわち、本発明は、バルキング防除剤と返送汚泥、汚水原水、曝気槽水、曝気処理水等の汚泥活性化媒体とを混合槽中、回分式又は連続式の通気撹拌条件下等で２４時間を超えて９６時間以下接触せしめて得られる汚泥活性化物を、曝気槽の原水流入側等の曝気槽内で滞留時間がとれる場所に流入させることを特徴とする活性汚泥の活性化方法に関する。
【００１２】
さらに、本発明は、混合槽中に、バルキング防除剤の他に好気性微生物、酵素剤等を定期的に補給することを特徴とする上記活性汚泥の活性化方法に関する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明において汚水とは、生活排水や産業排水・廃水等の有機物などにより汚染された水をいい、また、本発明においては、活性汚泥処理装置に流入するこれら汚水を原水又は汚水原水ということがある。
【００１４】
本発明におけるバルキング防除剤としては、特公昭５８−１４２７４号公報に記載されたジチオカルバミン酸塩、特開昭５５−１１５３６号公報に記載されたヨードプロパギル誘導体、特開昭５５−１４７１９６号公報に記載されたビスビグアニド誘導体、特公昭６３−３９５６２号公報に記載された塩化ベンザルコニウムや塩化ベンゼトニウム、特公平１−３７３６４号公報に記載された塩酸クロロヘキシジンやグルコン酸クロルヘキシジン、特公平１−４９５６０号公報に記載されたアクリル酸ヒドラジド系高分子化合物やアミノ基又は第４級アンモニウム塩を含有する高分子化合物やスルファミン酸等酸又はその塩、特開昭６２−１６８５９９号公報に記載された第四級アンモニウム塩、チオシアネート類及びハロゲン化アセトキシアルケン類からなる殺菌剤等、特開平４−７４５９５号公報に記載された別々に添加されるアルキレンイミン重合体等と次亜塩素酸ナトリウム等、特開平５−１４６７９０号公報に記載されたシンナミックアルデヒド、アニスアルデヒド、オイゲノール等、特公平６−８８８８９号公報に記載されたイミダゾール化合物とエピハロヒドリンとの陽イオン性反応物、特開平６−１７０３８５号公報に記載されたインダゾール誘導体、特開平６−６３５８０号公報に記載されたイソフタロニトリル誘導体、特開平６−７１２８６号公報に記載された少量の凝集剤と少量の殺菌剤との混合物、特開平６−１４２６７６号公報に記載されたエピハロヒドリン等とアミンの反応で得られる水溶性重合体又はアルキレンイミン重合体と硫酸アルミニウム等と混合、特開平６−２０６０８９号公報に記載されたメチレンジチオシアネート、特開平７−８９８５号公報に記載されたテトラメチルアンモニウムクロライドやプロピルトリメチルアンモニウムブロマイド等、特開平６−３４３９８９号公報に記載された１−アルキルピリジニウムハライド、特開平７−２４４９０号公報に記載されたエピハロヒドリン等とアミンの反応で得られる水溶性重合体とアルキレンイミン重合体とテトラアルキルアンモニウムハライドや１−アルキルピリジニウムハライドとの混合物、特公平７−３８９９１号公報に記載されたソルビン酸及びその塩、特開平７−８０４９２号公報に記載された炭酸カルシウム等とフロック形成菌との混合物、特公平７−４１２６３号公報に記載されたジアルキルアミンとエピハロヒドリンとからの水溶性陽イオン性重合体、特開平７−１１６６８６号公報に記載されたアニオン性界面活性剤とノニオン性界面活性剤との混合物、特開平７−１１６６８７号公報に記載された第一乃至第三アミノ基を有するカチオン性界面活性剤と両性界面活性剤との混合物、特開平７−１３６６８４号公報に記載されたマクロライド系抗生物質、特開平７−２４１５９０号公報に記載された１−ヒドロキシ−２(１Ｈ)−ピリジンチオンアルカリ金属塩とカチオン系高分子凝集剤との混合物、特開平９−７０５９５号公報に記載されたアミノグリコシド系抗生物質等、従来公知のバルキング防除剤を例示することができる。
【００１５】
本発明におけるバルキング防除剤としては、上記従来公知のバルキング防除剤の中でも、バルキングの原因となる有害な糸状性微生物の生育を阻害するが、有用なフロック形成菌の生育は阻害しないという選択性を有するものが望ましく、かかる選択性を有するものとして、例えば上記特開平６−１７０３８５号公報に記載されている次の一般式（Ｉ）又は一般式（II）で示されるインダゾール誘導体又はそれらの塩の少なくとも１種を含有するものを挙げることができる。
【化１】
0003958409.tif 000002
（式中、Ｒ1 は水素原子、ハロゲン原子、アミノ基、低級アルキル基又はニトロ基を表し、Ｒ2 は水素原子、ハロゲン原子、低級アルキル基、水酸基又はメルカプト基を表し、Ｒ3 は水素原子又は低級アルキル基を表す。）
【００１６】
【化２】
0003958409.tif 000003
（式中、Ｒ4 は水素原子、ハロゲン原子、アミノ基、低級アルキル基又はニトロ基を表し、Ｒ5 は水素原子、ハロゲン原子、低級アルキル基、水酸基又はメルカプト基を表し、Ｒ6 は水素原子又は低級アルキル基を表す。）
【００１７】
上記インダゾール誘導体として、具体的には、３−クロロインダゾール、３−クロロ−５−ニトロインダゾール、３−クロロ−６−ニトロインダゾール、インダゾール、５−アミノインダゾール、６−アミノインダゾール、５−ニトロインダゾール、６−ニトロインダゾール、７−ニトロインダゾール、３−ヒドロキシインダゾール、３−ヒドロキシ−５−ニトロインダゾール、２−メチル−５−ニトロ−２Ｈ−インダゾール、Ｎ′−（６−インダゾリル）スファニルアミド、３−メチルインダゾール、５−メチルインダゾール、５−クロロインダゾール、７−クロロインダゾール、３−メルカプトインダゾール等を挙げることができる。
【００１８】
本発明においてバルキング防除剤と接触させられる汚泥活性化媒体としては、返送汚泥、汚水原水、曝気槽水、曝気処理水等を例示することができるが、これらのものを組み合わせて使用することもできる。これら汚泥活性化媒体の中で、活性汚泥の活性化効率、すなわちバルキング防除剤の使用量当たりの活性化効率の点で返送汚泥を使用することが特に好ましい。
【００１９】
また、原水がバルキングを発生させる糸状性微生物を含有する可能性がある場合や、未だバルキングが発生していない曝気槽におけるバルキング発生予防を目的とする場合等、原水を使用することが有利な場合もある。原水を使用する場合には、発泡が生じることがあるので、泡抜き処理や消泡処理をすることが望ましい。
【００２０】
本発明における好気性微生物としては、通気培養で増殖しうるものであればバクテリア、カビ、酵母等どのような微生物でも使用することができる。また、これら微生物は混合菌として用いてもよい。これら微生物の内でも、増殖速度が速く、菌体外酵素を多量に生産する微生物が好ましく、かかる微生物として、例えば枯草菌 （Bacillus subtilis）、ズーグレア等の活性汚泥菌、原水に油分が多い場合は油分解菌、原水に難分解性物質が多い場合は種々の難分解性物質分解菌等を例示することができる。
【００２１】
本発明において酵素剤とは、アミラーゼ、プロテアーゼ、セルラーゼ、リパーゼ等の酵素の１種又は２種以上を含むものをいう。この酵素剤としては、上記好気性微生物の培養物をそのまま用いてもよいし、他の微生物の培養物であってもよく、あるいは植物等から抽出したものでもよいが、単離・精製したものである必要はなく混合物でよい。好気性微生物の培養物をそのまま用いる場合、該培養物は微生物と各種酵素を共に含むことから、酵素・微生物製剤ということができる。
【００２２】
本発明において用いられる混合槽としては、バルキング防除剤と汚泥活性化媒体とを充分に接触することができるものであればどのようなものでも使用し得るが、通気撹拌機構を備えたものを用いることが望ましい。通気撹拌機構としては、通気量、通気により生じる気泡の大きさ、撹拌の速さ等を調整しうるものが好ましい。また、撹拌翼や邪魔板を備えたものであってもよいが、通気管や散気管等により撹拌できる場合には撹拌翼等を備えていなくとも良い。また、混合槽として、従来公知の通気撹拌機構を備えた培養タンク等を用いることもできる。なお、返送汚泥等の粘度が高い場合や液量が少なく混合槽への汚泥活性化媒体の定量導入が困難な場合には高濃度定量ポンプを使用することもできる。
【００２３】
混合槽の容量は、適用する活性汚泥処理施設の大きさにもよるが、通常は２〜５ｍ3 程度の容積のものが用いられ、かかる混合槽における通気量としては、通常、単位時間当たり、培養タンクの容積の１〜５倍程度が望ましい。また、混合槽の設置場所は、通常原水流入側曝気槽付近で、作業等に便利で安全な場所に設置される。
【００２４】
混合槽におけるバルキング防除剤と汚泥活性化媒体との接触は、通気撹拌条件下で行うことが好ましい。そして、汚泥活性化媒体の混合槽への導入は回分（バッチ）式又は連続式のいずれでも良く、連続式の場合、汚泥活性化媒体は混合槽の有効容積の１／２程度を２４時間で連続的に導入することが望ましい。いずれにしても、混合槽中でのバルキング防除剤と汚泥活性化媒体との接触時間は２４〜９６時間程度が必要である。２４時間より少ないと、曝気槽中の活性汚泥を活性化することができる汚泥活性化物が得られず、９６時間を超えても、曝気槽中の活性汚泥を活性化することができる汚泥活性化物が得られない。
【００２５】
混合槽から得られる汚泥活性化物を曝気槽へ流入させる場所としては、曝気槽内で滞留時間がとれる場所、例えば曝気槽の原水流入側が望ましいが、流入原水に流入させることも可能である。そして、混合槽から得られる汚泥活性化物の曝気槽へ流入は、連続流入であっても、間歇流入であっても良いが、汚泥活性化物の流入を継続、例えば少なくとも５日以上継続することが特に望まれる。
【００２６】
次に、汚泥活性化媒体として返送汚泥を用いた場合の活性汚泥処理施設におけるレイアウトの概略を図１に示す。汚水原水１は第１次沈殿槽２を経由して曝気槽３に流入し、曝気槽内で曝気処理を受けた後、最終沈殿槽４で沈殿処理が施され、上澄み部分は曝気処理水５となり、沈殿部分はその一部が余剰汚泥６として取り除かれ、残りの部分が返送汚泥７として、混合槽８に導入され、活性化処理を受けた後、曝気槽３に流入するようになっている。また、返送汚泥７は、混合槽８を経由することなく、曝気槽３に直接返送するバイパス９が設けられている。そして、曝気槽３や混合槽８には通気装置１０から空気が送られる。
【００２７】
通気撹拌機構を備えた混合槽においては、バルキング防除剤の他に、好気性微生物や酵素を併用して適用することもできる。この場合、バルキング防除剤としては好気性微生物の増殖を阻害するものは好ましくない。酵素や混合槽内で増殖した好気性微生物をも含む汚泥活性化物は、曝気槽へ流入されることになる。
【００２８】
混合槽には、バルキング防除剤や、必要に応じて酵素・微生物製剤を定期的に補給することが望ましい。これらバルキング防除剤や酵素・微生物製剤が、粉立ちを防止するために定量ずつ水溶性フィルムにパックされている場合には混合槽にそのまま投入することができる。バルキング防除剤は、その種類にもよるが、毎日１０〜３０００ｇ／ｍ3 程度、好ましくは４００〜２０００ｇ／ｍ3 程度投入することが望ましい。かかる混合槽へのバルキング防除剤の補給は、曝気槽へのバルキング防除剤の直接投入に比して、きわめて少量で済むことから格段に経済的である。
【００２９】
【実施例】
以下に、実施例を掲げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明の技術的範囲はこれら実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
バルキングの発生
曝気槽（２ｌ）と沈殿槽（０．５ｌ）が分離している培養装置に、人工合成廃水（グルコース８７０ｍｇ／ｌ、ペプトン２５０ｍｇ／ｌ、塩化ナトリウム３００ｍｇ／ｌ、リン酸二カリウム３９ｍｇ／ｌ、硝酸アンモニウム４３ｍｇ／ｌ）を連続的に供給し、活性汚泥を培養した。合成廃水の流入量１ｌ／日、ＭＬＳＳ濃度２０００ｍｇ／ｌ、室温２０〜２５℃の条件で糸状性バルキングを発生させ、以下の実験を行った。尚、この時発生していた糸状性微生物は、ＴＹＰＥ０２１Ｎ、スフェロチルス  ナタンス、ＴＹＰＥ１７０１、ＴＹＰＥ１７０２、であった（Ｅｉｋｅｌｂｏｏｍ  Ｄ．Ｈ．  Ｆｉｌａｍｅｎｔｏｕｓ  ｏｒｇａｎｉｓｍｓ  ｏｂｓｅｒｖｅｄ  ｉｎ  ａｃｔｉｖａｔｅｄ  ｓｌｕｄｇｅ．  Ｗａｔｅｒ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  ｖｏｌ．９：３６５−３８８（１９７５）に記載された方法で糸状性微生物の分類を行った。）。
【００３０】
試験方法
試験区として、薬剤を何も添加しない区（対照区）、５−ニトロインダゾールを有効成分とするバルキング防除剤（日本曹達株式会社製「バルキック」）を４０ｍｇ／日の割合で毎日曝気槽に添加した区、３００ｍｌの三角フラスコに曝気槽水１００ｍｌを取り、そこにバルキックを４０ｍｇ添加し、４、２４又は４８時間撹拌後、その混合物を毎日曝気槽に添加した区を設けた。試験開始後７日目にバルキング抑制効果の判定を行った。バルキング抑制効果の判定は、顕微鏡観察による糸状性微生物の生育判断（非常に多い＝＋＋＋＞＋＋＞＋＞±＝非常に少ない）により行った。結果を表１に示す。
【００３１】
【表１】
0003958409.tif 000004
【００３２】
表１からもわかるように、バルキング防除剤を添加していない対照区では、糸状性細菌が全く減少しなかったのに対し、曝気槽に直接バルキング防除剤を添加した区では、わずかに糸状性細菌が減少していた。一方、バルキング防除剤と曝気槽水を混ぜ、任意の時間撹拌した区において、４時間撹拌区では、曝気槽に直接バルキング防除剤を添加した区と同程度の糸状性細菌の減少度であったが、驚いたことに、バルキックと曝気槽水を混ぜ、２４時間又は４８時間撹拌後、その混合物を曝気槽に添加した区では、糸状性細菌が大幅に減少していることが確認することができた。
【００３３】
（実施例２）
廃水処理施設（曝気槽１５００トン）の返送汚泥配管途中からバイパス配管を３トンの容量を持つ混合槽に接続した。混合槽は一日に３トンの返送汚泥水が連続的に混合槽内に流入し、同量の活性化された汚泥が混合槽から流出するように設定されている。そして、混合槽の中に毎日５００グラムの５−ニトロインダゾールを有効成分とするバルキング防除剤（日本曹達株式会社製「バルキック」）を添加した。活性化された汚泥は、曝気槽の原水流入側に流入させた。
【００３４】
バルキック添加前の曝気槽水の顕微鏡観察を行ったところ、密度が低く、形の小さいフロック周辺に糸状性細菌ＴＹＰＥ１７０２が多数存在していた。バルキックを添加後、２週間目に再度曝気槽水の顕微鏡観察を行ったところ、バルキック投与前と比較して密度が高く、形の大きいフロックが多数観察され、しかも糸状性細菌が明らかに減少していた。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の活性汚泥の活性化方法によると、生活排水や産業排水・廃水等の汚水処理施設において、水質を悪化させることなく、また、有用なフロック形成菌の生育を阻害することなく、バルキング現象の発生を防止し、曝気槽内の活性汚泥を恒常的に活性化することができる。また、バルキング防除剤を直接曝気槽に投入する従来法に比べてランニングコストが安く、効率的かつ経済的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明において汚泥活性化媒体として返送汚泥を用いた場合の活性汚泥処理施設におけるレイアウトの概略図である。
【符号の説明】
１  汚水原水
２  第１次沈殿槽
３  曝気槽
４  最終沈殿槽
５  曝気処理水
６  余剰汚泥
７  返送汚泥
８  混合槽
９  バイパス
１０  通気装置
【図１】
0003958409.tif 000005