(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性排水に窒素またはリンを含む栄養物質の量が適正量になるように栄養剤を添加して好気性生物処理を行う有機性排水の生物処理装置において、
処理対象排水の有機物濃度を測定する有機物濃度測定手段と、
測定された有機物濃度が所定値未満の場合に有機物に対する栄養物質の量がほぼ理論的適正量となるように栄養剤を添加し、測定された有機物濃度が所定値以上の高濃度である場合には有機物濃度に対する栄養物質の量が前記理論的な適正量より少なくなるように栄養剤を添加する栄養剤添加制御手段と、
を有することを特徴とする有機性排水の生物処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、
前記有機物濃度の所定値は、ＢＯＤとして２０００ｍｇ／Ｌであり、前記理論的な適正量より少ない量とは、ＢＯＤを１００とした場合に、窒素が３以下、リンが０．７以下であることを特徴とする有機性排水の生物処理装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の装置において、
前記好気性生物処理は、浸漬膜を利用して、微生物を好気性処理槽に保持し、処理水を透過水として得る浸漬膜利用型活性汚泥処理であることを特徴とする有機性排水の生物処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機性排水に窒素またはリンを含む栄養物質の量が適正量になるように栄養剤を添加して好気性生物処理を行う有機性排水の生物処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、有機性排水の処理として、活性汚泥法などの生物処理が広く採用されている。この活性汚泥法では、微生物からなる活性汚泥を収容するとともに、内部に空気が導入され曝気される曝気槽に排水を導入し、ここで有機物を微生物の作用によって分解する。そして、曝気槽の曝気混合液は、沈殿槽に導入され、汚泥が沈降分離されて曝気槽へ返送され、上澄みが処理水として放流される。
【０００３】
この活性汚泥法においては、曝気槽内における微生物が十分成育することが必要であり、このためには微生物に所定の有機物、酸素が供給されるだけでなく、微生物が生育するために必要な栄養物質が供給される必要がある。特に、特殊な有機性排水では、窒素やリンが不足する場合があり、この場合には曝気槽に窒素、リンを含む栄養剤を添加する必要がある。
【０００４】
微生物の適切な生育には、微生物体におけるＣ（炭素）：Ｎ（窒素）：Ｐ（リン）と同様な比で有機物とともに窒素、リンが供給される必要がある。そこで、従来から理論的な適正量として曝気槽流入排水中のＢＯＤ（生物化学的酸素要求量）：Ｎ：Ｐ＝１００：５：１となるように栄養剤を添加することが一般的に行われている。
【０００５】
これによって、微生物に適切な栄養物質が供給され、活性汚泥の沈降性の悪化や処理水悪化などを防止することができる。
【０００６】
なお、上述のようなことは、生物膜処理方法など活性汚泥法でない好気性生物処理においても同様である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、実際に処理を行ったところ、このような栄養剤の添加にも拘わらず、良好な処理が行えない場合が生じた。すなわち、処理対象となる排水の有機物濃度が高濃度となった場合において、栄養剤の添加を上述のような理論値通りに添加しても十分な処理が行えない場合が多く生じた。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、有機物濃度が高濃度の排水について十分良好な処理が行える有機性排水の生物処理装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、有機性排水に窒素またはリンを含む栄養物質の量が適正量になるように栄養剤を添加して好気性生物処理を行う有機性排水の生物処理装置において、処理対象排水の有機物濃度を測定する有機物濃度測定手段と、測定された有機物濃度が所定値未満の場合に有機物に対する栄養物質の量がほぼ理論的適正量となるように栄養剤を添加し、測定された有機物濃度が所定値以上の高濃度である場合には有機物濃度に対する栄養物質の量が前記理論的な適正量より少なくなるように栄養剤を添加する栄養剤添加制御手段と、を有することを特徴とする。このように、処理対象となる排水のＢＯＤ濃度が高い場合に、窒素、リンの添加量を減少する。これによって、添加する窒素、リンの量を適正なものに維持することができ、処理水質の向上、汚泥沈降性の改善を図ることができる。さらに、栄養剤の添加量を減少して運転コストを低減することができる。
【００１０】
また、前記有機物濃度の所定値は、ＢＯＤとして２０００ｍｇ／Ｌであり、前記理論的な適正量より少ない量とは、ＢＯＤを１００とした場合に、窒素が３以下、リンが０．７以下であることが好適である。ＢＯＤ濃度が低い場合には、微生物の増殖の際に必要な理論値通りの栄養源が必要であり、高濃度の場合には汚泥の自己酸化が進み、窒素、リンの添加量が少なくて済むものと考えられる。
【００１１】
また、前記好気性生物処理は、浸漬膜を利用して、微生物を好気性処理槽に保持し、処理水を透過水として得る浸漬膜利用型活性汚泥処理であることが好適である。浸漬膜利用型活性汚泥処理により、活性汚泥濃度を高濃度として高濃度有機性排水について効率的な処理が行える。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）について、図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１は、実施形態の有機性排水処理装置の構成を示す図であり、処理対象となる原水は、原水槽１０に導入される。ここで、この原水は、紙パルプ工場排水や、有機溶媒を吸着した活性炭のスチーム再生において発生する排水など有機物を多く含むが、窒素、リン等の栄養源をほとんど含まない排水である。
【００１４】
この原水槽１０内の原水は、原水ポンプ１２によって原水供給管３６を介して曝気槽１４に導入される。この曝気槽１４の底部には、散気管１６が配置されている。この散気管１６には、ブロアなどからの圧縮空気が供給され、散気管１６から気泡が噴出され、曝気槽１４内が曝気される。これによって、曝気槽１４内は、好気的条件に維持され、原水中の有機物を酸化する好気性微生物からなる活性汚泥は増殖する。
【００１５】
また、この曝気槽１４内には、浸漬膜分離装置１８が配置されている。この浸漬膜分離装置１８は、高分子膜などの活性汚泥を分離できる微細孔径の膜によって、内部空間を曝気槽１４内から仕切るものであり、その内部空間には、吸引ポンプ２０が接続されている。従って、浸漬膜分離装置１８の内部空間に膜ろ過されたろ過処理水が得られ、これが吸引ポンプ２０によって、処理水として系外に排出される。なお、浸漬膜分離装置１８の下方に、散気管１６の一部が設けられており、浸漬膜分離装置１８における膜の洗浄がなされるようになっている。また、膜が目詰まりしたときには、浸漬膜分離装置１８を引き上げ、薬品で膜を洗浄する。
【００１６】
また、原水槽１０には、ＢＯＤ分析計２２が設けられており、原水槽１０内のＢＯＤ濃度が常時検出される。ここで、ＢＯＤ分析計２２としては、電極法の連続式ＢＯＤ分析計などを採用できるが、ＴＯＣ（全有機炭素）、ＣＯＤ（化学的酸素要求量）分析計等をＢＯＤ分析計の代わりに使用し、検出値をＢＯＤ換算してもよく、またＴＯＤ（全酸素要求量）計でもよい。
【００１７】
ＢＯＤ分析計２２の検出値は、制御装置２４に供給される。また、原水ポンプ１２により曝気槽１４に供給される原水量は流量計２６によって測定され、測定された原水量も制御装置２４に供給されるようになっている。
【００１８】
そして、この制御装置２４は、ＢＯＤ分析計２２の検出値と、流量計２６の検出値に基づいて、窒素を含む栄養剤を貯留する窒素貯槽２８と、リンを含む栄養剤を貯留するリン貯槽３０から窒素、リンを、原水供給管３６内を流れる原水に供給する窒素ポンプ３２、リンポンプ３４を制御する。すなわち、制御装置２４は、ＢＯＤ分析計２２の検出値と、流量計２６の所定期間の流量を乗算することによって、所定期間における曝気槽１４へのＢＯＤ流入量の積算値を演算算出する。そして、このＢＯＤ流入量に対応する窒素、リンが原水供給管３６内を流れる原水に添加されるように窒素ポンプ３２、リンポンプ３４を制御する。
【００１９】
ここで、所定期間の積算値を制御に用いたのは、曝気槽１４への窒素、リンの添加量は時々刻々制御する必要はなく、一方窒素ポンプ３２、リンポンプ３４の流量はあまり変動させない方が安定した制御が行えるからである。例えば、数時間の積算値を用いることが好ましい。
【００２０】
なお、原水中の窒素、リンは基本的に０または変動しないことを前提としているため、原水中の窒素、リン濃度は計測していない。しかし、原水中の窒素、リン濃度が変動するのであれば、これら濃度を計測して、窒素、リンの添加量を算出することが好適である。
【００２１】
また、窒素源としては尿素、硫安などが好適であり、リン源としてはリン酸ソーダ（ＮａＨ２ＰＯ４またはＮａ２ＨＰＯ４）、リン酸（Ｈ３ＰＯ４）等が好適であり、窒素とリンの両方を供給できるリン酸アンモニウム（（ＮＨ４）３ＰＯ４）も好適である。
【００２２】
そして、本実施形態においては、ＢＯＤ分析計２２の分析値に応じて、制御装置２４が目標とする栄養剤の添加量を変更する。すなわち、制御装置２４は、原水のＢＯＤ濃度が２０００ｍｇ／Ｌ未満の場合には、曝気槽１４に流入される原水がＢＯＤ：Ｎ：Ｐ＝１００：５：１となるように、窒素ポンプ３２、リンポンプ３４を制御する。一方、原水のＢＯＤ濃度が２０００ｍｇ／Ｌ以上の場合には、曝気槽１４に流入される原水がＢＯＤ：Ｎ：Ｐ＝１００：３：０．７、または窒素、リンの比率がそれ以下になるように、窒素ポンプ３２、リンポンプ３４を制御する。
【００２３】
このように、原水ＢＯＤ濃度により、曝気槽１４に流入する原水のＢＯＤ：Ｎ：Ｐ比を変更することで、より好適な処理が行える。
【００２４】
ここで、このように原水中のＢＯＤ濃度が高い場合に栄養源の添加量を少なくした方がよい理由は、活性汚泥の自己酸化に起因するものと考えられる。すなわち、原水ＢＯＤ濃度が高い場合には、それだけ曝気槽内の汚泥（微生物）濃度を高く保って、処理を行う。このため、処理系内のＳＲＴ（汚泥滞留時間）が長くなり、汚泥の自己酸化が進む。そして、汚泥の自己酸化により、微生物細胞中の窒素、リンが溶出するため、添加する窒素、リンの量は少なくて済むためと考えられる。特に、窒素が過剰であると微生物の発育阻害も生じる。
【００２５】
このため、原水のＢＯＤ濃度が大きいときに添加する窒素、リンの量を減少する本実施形態の装置により、栄養剤の添加量を減らして経済的な運転が行えるだけでなく、適切な窒素、リン濃度により処理水質および汚泥沈降性の向上という効果も得られる。
【００２６】
なお、高濃度排水の処理を行う場合には、空気による曝気に代えて高濃度の酸素を含む酸素富化ガスを利用して曝気することも好適である。また、余剰汚泥は曝気槽１４から直接引き抜かれるが、ＳＲＴを長くすることで、余剰汚泥量を少なくでき、好適な場合には０にすることも可能である。
【００２７】
【実施例】
図１に記載の浸漬膜型活性汚泥処理装置により、原水ＢＯＤ濃度が２０００ｍｇ／Ｌの場合（実施例１）には、ＢＯＤ：Ｎ：Ｐ＝１００：３：０．７となるように栄養剤を添加し、原水ＢＯＤ濃度が１００００ｍｇ／Ｌの場合（実施例２）には、ＢＯＤ：Ｎ：Ｐ＝１００：２：０．５となるように栄養剤を添加して処理を行った。
【００２８】
また、比較例として、図１に記載の浸漬膜型活性汚泥処理装置で、原水ＢＯＤ濃度が２０００ｍｇ／Ｌ（比較例１）、１００００ｍｇ／Ｌ（比較例２）の場合のいずれにおいてもＢＯＤ：Ｎ：Ｐ＝１００：５：１となるように栄養剤を添加して処理を行った。
【００２９】
これらの条件を表１に示す。
【００３０】
【表１】
0004392111.tif 000002
【００３１】
それぞれの場合における処理水窒素濃度、リン濃度、ＣＯＤ濃度、ろ過速度、スカム発生の有無を表２に示す。ここで、ろ過速度は、汚泥の沈降性に対応する指標であり、所定の濾紙（５種Ｃ、ＪＩＳ  Ｐ３８０１）によって、曝気混合液をろ過したときの単位時間（５分）におけるろ過水量を示している。
【００３２】
【表２】
0004392111.tif 000003
【００３３】
表１、表２から明らかなように、本実施形態により、原水ＢＯＤ濃度が高い場合に、栄養剤（窒素、リン）の添加量を理論値より減少することで、処理水質、汚泥性状（ろ過処理性）などが改善できることが理解される。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、処理対象となる排水のＢＯＤ濃度が高い場合に、窒素、リンの添加量を理論的な適正量より減少する。これによって、添加する窒素、リンの量を適正なものに維持することができ、処理水質の向上、汚泥沈降性の改善を図ることができる。さらに、栄養剤の添加量を減少して運転コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施形態の装置の構成を示す概略図である。
【符号の説明】
１０  原水槽、１２  原水ポンプ、１４  曝気槽、１６  散気管、１８  浸漬膜分離装置、２０  吸引ポンプ、２２  ＢＯＤ分析計、２４  制御装置、２６  流量計、２８  窒素貯槽、３０  リン貯槽、３２  窒素ポンプ、３４  リンポンプ。
【図１】
0004392111.tif 000004