(57)【要約】【課題】  本発明の解決すべき課題は、余剰汚泥の発生量が少なく、且つ短時間処理が可能な単塔式嫌気好気併用型生物処理装置を提供することにある。【解決手段】  原水が下部より流入し、処理水が上部より流出する処理槽１４と、  前記処理槽下部に配置された嫌気ゾーン３４と、前記嫌気ゾーン上部に配置された好気ゾーン３６と、前記嫌気ゾーン３４と好気ゾーン３６の間に配置され、好気ゾーン３６に下方より空気を供給する曝気手段３８と、を備え、  前記嫌気ゾーン３４は、好気ゾーン３６、嫌気ゾーン３４の合計容量に対し１５〜２５％の容量を有し、  前記好気ゾーン３６に充填される担体は、平均粒径５〜１０ｍｍ、空隙率３０〜５０％、ヨウ素吸着量３００〜７００ｍｇ／ｇの褐炭であることを特徴とする単塔式嫌気好気併用型生物処理装置。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水が下部より流入し、処理水が上部より流出する処理槽と、
前記処理槽下部に配置された嫌気ゾーンと、
前記嫌気ゾーン上部に配置された好気ゾーンと、
前記嫌気ゾーンと好気ゾーンの間に配置され、好気ゾーンに下方より空気を供給する曝気手段と、
を備え、
前記嫌気ゾーンは、好気ゾーン、嫌気ゾーンの合計容量に対し１５〜２５％の容量を有し、
前記好気ゾーンに充填される担体は、平均粒径５〜１０ｍｍ、空隙率３０〜５０％、ヨウ素吸着量３００〜７００ｍｇ／ｇの褐炭であることを特徴とする単塔式嫌気好気併用型生物処理装置。
【請求項２】
請求項１記載の生物処理装置において、処理水量は、担体空隙容量の３０〜２００％／時間であることを特徴とする単塔式嫌気好気併用型生物処理装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の生物処理装置において、曝気空気量は、担体空隙容量の１０〜２５倍／時間であることを特徴とする単塔式嫌気好気併用型生物処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は単塔式嫌気好気併用型生物処理装置、特にその担体の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
食品工場や化学工場など、工場内で排出される排水及び生活排水は、通常多くの有機物を含み、これらがそのまま河川等に排出されれば環境に甚大な悪影響を与える。
このため、代表的な有機排水処理として多く採用されてきたのが活性汚泥法である。活性汚泥は単に汚泥とも呼ばれ、排水を浄化（有機物を分解）する能力のある微生物を意味する。そして、人為的・工業的に培養・育成された好気性微生物群を主成分とする「生きた浮遊性有機汚泥」を用いた排水・汚水の浄化手段として、下水処理場、し尿処理場、浄化槽などで広く利用されている。
活性汚泥法は、排水に対し空気を供給、曝気しつつ、活性汚泥中に存在している多種類の好気性微生物を活性化させ、排水中の有機物を二酸化炭素と水に分解し、窒素を含む多くの成分を菌体として固定する。
このように、活性汚泥法は、曝気して好気的な微生物に汚濁物質を分解させるとともに、汚濁物質濃度と曝気量を適切に管理することで細菌を凝集させて沈降分離し、きれいな処理水を得るものである。
ここで、菌体の沈降分離には、活性汚泥と汚濁物質の量的なバランスが重要で、加えて曝気槽の活性汚泥濃度（ＭＬＳＳ）、投入排水のＢＯＤ濃度、流入するＢＯＤ量と曝気槽の容積の比（ＢＯＤ容積負荷）、処理時間（日数）など、適切な設定が必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３８３１０５５号
【特許文献２】特開平９−２９９９８８号
【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、従来の活性汚泥法にあっては、
曝気槽の活性汚泥濃度（ＭＬＳＳ）、投入排水のＢＯＤ濃度、曝気量の量的バランスが崩れると微生物層の変調でバルキングやライジングが発生し処理性に影響を与え、安定した処理ができなくなる場合がある。
短時間での処理が難しい。
微生物が増殖するため、大量の余剰汚泥が発生する。
曝気する空気量が大きいため、消費電力が大きい。
等の問題がある。
本発明は前記従来技術に鑑みなされたものであり、その解決すべき課題は、余剰汚泥の発生量が少なく、且つ短時間処理が可能な単塔式嫌気好気併用型生物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】
【０００５】
前記課題を解決するために、本発明にかかる単塔式嫌気好気併用型生物処理装置は、
原水が下部より流入し、処理水が上部より流出する処理槽と、
前記処理槽下部に配置された嫌気ゾーンと、
前記嫌気ゾーン上部に配置された好気ゾーンと、
前記嫌気ゾーンと好気ゾーンの間に配置され、好気ゾーンに下方より空気を供給する曝気手段と、
を備え、
前記嫌気ゾーンは、好気ゾーン、嫌気ゾーンの合計容量に対し１５〜２５％の容量を有し、
前記好気ゾーンに充填される担体は、平均粒径５〜１０ｍｍ、空隙率３０〜５０％、ヨウ素吸着量３００〜７００ｍｇ／ｇの褐炭であることを特徴とする。
本発明において、処理水量は、担体空隙容量の３０〜２００％／時であることが好適である。
また、本発明において、曝気空気量は、担体空隙容量の１０〜２５倍／時であることが好適である。
本発明において特徴的な担体である褐炭は、石炭の中で最も石炭化度が低く、水分が重量の半分以上を占める。また、褐炭は石炭化度が低い半面、腐食酸、官能基、灰分にも富む。活性化処理を施されたいわゆる活性炭に比較すれば吸着能は低いが、前記水分量からも明らかなように細孔容積は大きい。
本発明において、褐炭を担体として用いることにより、負荷変動に対してバルキングやライジングなどの問題を起こすことなく、安定した処理が可能になり、且つ汚泥の発生量を低減することができる。
なお、褐炭を担体とした場合の、特有の機能の発生機構は不明な点も多い。しかし、活性炭は有機物質の吸着量は高いものの細孔径が小さく、細孔中には、微生物の生息には利用されないものも多いのに対し、褐炭は水分の流入、流出、微生物の生息に有効な細孔径の空隙が大きく、細孔への有機物の吸着と微生物の保持能力のバランスが取れるものと考えられる。
加えて、微生物による有機物の消費量が大きく、菌体の増殖に利用される有機物量が相対的に減少するため、汚泥の発生量の低減が図られると考えられる。
【発明の効果】
【０００６】
以上説明したように、本発明にかかる単塔式嫌気好気併用型生物処理装置によれば、担体として特定の褐炭を用いることにより、原水負荷の変動、生物活動阻害物質の流入に対して安定性の高い排水処理が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施形態にかかる単塔式嫌気好気併用型生物処理装置を用いた排水処理システムの説明図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる生物処理装置に適用された排水原水のＣＯＤ月間変化を示す説明図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる生物処理装置により、図２の原水を処理した結果（処理水ＣＯＤ月間変化）の説明図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかる生物処理装置による、日間処理状態の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面に基づき本発明の好適な実施形態について説明する。
図１は本発明の一実施形態にかかる排水処理システム１０の構成が示されている。
同図に示すシステム１０は、未処理の排水原水が貯留される原水槽１２と、該原水槽１２より送出される原水が処理される単塔式嫌気好気併用型生物処理装置１４と、生物処理装置１４で処理された処理水が貯留される処理水槽１６と、を備える。
そして、原水槽１２に貯留された原水は、バルブ１８、ポンプ２０、逆止弁２２、バルブ２４、流量計２６、バルブ２８を介して生物処理装置１４底部（入水部）に導入される。
生物処理装置１４は、パンチングメタルプレート３０を有し、プレート３０の上方には担体が充填され好気ゾーン３６を構成し、プレート３０下部が嫌気ゾーン３４を構成する。
そして、前記プレート３０の直上には曝気管３８が配置され、導入された空気は好気ゾーン３６全体に供給される。
生物処理装置１４の上部は解放され、オーバーフローした処理水が受水部４０により集水され、バルブ４２を介して処理水槽１６に送られる。
なお、曝気管３８には、ブロワ４４より逆止弁４６、バルブ４８、流量計５０、バルブ５１を介して空気が供給されている。
また、プレート３０下方の入水部には洗浄管５２が配置されており、該洗浄管５２は、バルブ５４，ポンプ５６，逆止弁５８，バルブ６０，流量計６２を介して、処理槽１６と接続されており、バルブ５４，６０，６３及びポンプ５６の操作により処理水を高圧で生物処理槽１４の下部に供給し、余剰汚泥の排出などを行うことができる。
本発明において特徴的なことは、好気ゾーン３６には褐炭を担体として用いることである。そして、本実施形態においては、褐炭として粒径５〜１０ｍｍ、空隙率４０％前後、ヨウ素吸着量５００ｍｇ／ｇのものを使用した。
以下に、本発明にかかる単塔式嫌気好気併用型生物処理装置の実運用例を示す。
なお、表１に示すように、試験に供された排水は、以下の特徴を有する。
ＣＯＤ濃度が４２０〜２０００ｍｇ／Ｌと高く、且つ変動が大きい。
生物活動に必要な栄養源であるリン含有量が非検出レベルである場合が多い。
生物活動の阻害因子である塩化物イオンが５２０〜１０，０００ｍｇ／Ｌと高く、且つ変動が大きい。
生物活動の阻害因子である亜鉛が２０〜２１０ｍｇ／Ｌ含まれていることがある。
以上のような特徴を有する化学工場系の排水について、２０１２／２／２より処理を開始し、安定化後の６／６より処理水についての分析を行った。なお、担体量（褐炭）は１，２００Ｌ、空隙率０．４、空隙水量４２０Ｌ、通水量１６０Ｌ／Ｈ、平均処理時間３時間である。
結果を表１に示す。
【０００９】
【表１】
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前記表１より明らかなように、処理水の変動、高塩化物イオン濃度、亜鉛の頻繁な混入によっても処理能力は安定していることが理解される。
そこで、本発明者らはさらに連続運用を２０１２／６／１より２０１２／９／１１の期間行った。
６月の運用結果を次の表２及び図２，３に示す。なお、７，８月の運用も、ほぼ同様に安定したものであった。
【００１０】
【表２】
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連続運用試験では、原水ＣＯＤ濃度が７００〜２，５００ｍｇ／Ｌ（自動計測）と大きく変動しており、しかも３時間という短時間処理であるにもかかわらず、処理水ＣＯＤ濃度は３００〜６００ｍｇ／Ｌ（平均４００ｍｇ／Ｌ）と安定していた。
さらに、塩化物イオン濃度は１，２００〜１４，４００ｍｇ／Ｌの範囲で変動しているにもかかわらず、その影響をほとんど受けていない。
なお、連続運用中、６５日間の処理ＢＯＤ量及び汚泥発生量は、それぞれ３１１ｋｇ、３４ｋｇとなり、汚泥変換率は約０．１であった。一般的な活性汚泥法のＢＯＤ汚泥変換率０．３と比較すると、汚泥発生量は約１／３であった。
また、曝気量を抑制することができ、消費電力を約３０％低減することができた。
また、図４には１日の原水及び処理水ＣＯＤ変化を示している（処理水測定は９〜１６時）。同図より明らかなように、原水ＣＯＤ値は９０６ｍｇ／Ｌ〜２３３６ｍｇ／Ｌまで変化しているが、処理水のＣＯＤ値は３６０ｍｇ／Ｌ〜４８０ｍｇ／Ｌと極めて安定しており、特段の安定化処理を行うことなく、短時間変動に対しての耐性もあることが理解される。
なお、本発明にかかる単塔式嫌気好気併用型生物処理装置は、負荷変動に強く、しかも短時間処理が可能であるため、処理水の要求水質によっては一般の活性汚泥処理装置の前段に設置し、活性汚泥処理装置の弱点である負荷変動を緩和することも好適である。この場合、後段の活性汚泥装置の曝気量は約３０％低減可能である。
【符号の説明】
【００１１】
１４      生物処理装置
３４      嫌気ゾーン
３６      好気ゾーン
３８      曝気管
【図１】
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【図２】
2016107192.tif 000006
【図３】
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【図４】
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