(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
微生物固定化担体が流動状態で収容された流動床式生物処理槽と、前記流動床式生物処理槽より排出された処理水が溜められる中間槽と、活性汚泥を含む液中に膜分離装置が設けられた膜分離活性汚泥処理槽とが個別に設けられ、廃水を前記流動床式生物処理槽によって生物処理し、前記流動床式生物処理槽よりオーバーフローして流下させた処理液を前記中間槽へ流入させ、該中間槽より処理水を前記膜分離活性汚泥処理槽へ流入させ、さらに前記膜分離活性汚泥処理槽で生物処理した後、前記膜分離装置を通して排出すべく構成されたことを特徴とする廃水処理装置。
【請求項２】
前記膜分離活性汚泥処理槽より汚泥を回収し、該汚泥を可溶化させた後、前記膜分離活性汚泥処理槽へ返送すベく構成された汚泥可溶化装置が設けられた請求項１記載の廃水処理装置。
【請求項３】
有機物含有廃水を、微生物固定化担体が流動状態で収容された流動床式生物処理槽によって生物処理し、さらに膜分離装置が設けられた膜分離活性汚泥処理槽内の活性汚泥によって生物処理し、前記膜分離装置を通して排出する廃水処理方法であって、前記膜分離活性汚泥処理槽よりオーバーフローして流下させた処理液を中間槽へ流入させ、該中間槽より処理水を前記膜分離活性汚泥処理槽へ流入させることにより、前記膜分離活性汚泥処理槽から前記流動床式生物処理槽へ逆流させることなく前記有機物含有廃水を処理することを特徴とする廃水処理方法。
【請求項４】
前記膜分離活性汚泥処理槽より汚泥を回収し、該汚泥を汚泥可溶化装置により可溶化させた後、前記膜分離活性汚泥処理槽へ返送する請求項３記載の廃水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として有機物を含有する廃水、特に、食品工場廃水、化学工場廃水、又はし尿等のように、高濃度で有機物を含有する廃水を処理するための廃水処理装置及び廃水処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、高濃度の有機物を含有する廃水を処理するための廃水処理法としては、微生物が固定化された担体（「微生物固定化担体」ともいう）が処理水中に流動状態で収容された流動床式生物処理槽によって生物処理を行う、いわゆる流動床式生物処理法が有効であることが知られている。
該流動床式生物処理法は、担体に担持された微生物によって前記廃水を効率的に生物処理した後、該生物処理に伴なう増殖汚泥等の余剰の浮遊性汚泥を処理水と共に下流側に設けた沈殿槽に流し、該沈殿槽にて浮遊性汚泥を沈降分離することにより、浄化された処理水を得るものである。
【０００３】
前記流動床式生物処理法によれば、担体に担持された微生物によって増殖した汚泥と旧来から付着していた汚泥との世代交代が担体上で行われ、単体上には常に新世代の活性の高い微生物が保持されると共に、旧来から付着していた汚泥及び増殖した一部の余剰汚泥が浮遊汚泥として処理水と共に下流側に設けた沈殿槽へ流出されることとなる。新世代の活性の高い微生物が担体に担持されることにより、より高負荷処理が可能となる。
従って、前記流動床生物処理槽からは比較的高濃度の活性汚泥が排出されることとなり、該活性汚泥を処理するために、多大な沈殿スペースを有する沈殿槽が必要となる。また、このような沈殿スペースを小さくするためには、凝集沈殿や加圧浮上を採用しなければならず、この場合には凝集剤を注入する必要がある。
【０００４】
一方、このような沈殿槽を必要としない方法として、膜分離活性汚泥処理法が知られている。該膜分離活性汚泥処理法とは、廃水を活性汚泥処理槽にて活性汚泥によって生物処理するとともに、活性汚泥処理槽中に設置した膜分離装置によって活性汚泥と処理水とを膜分離することにより浮遊性汚泥を含まない清澄な処理水が得られるという利点を有するものである。
【０００５】
しかしながら、該膜分離活性汚泥処理法では、新世代汚泥とともに死活汚泥も一緒に槽内に含有しており、単位重量当たりの有機物除去能力が小さいため、低い有機物負荷で処理しなければならず、水槽を大型化しなければならないという問題がある。
【０００６】
このような問題に鑑みて、従来、例えば図６（ａ）又は（ｂ）に示すように、水槽３７をスクリーン３３によって複数領域に区分し、一方に微生物固定化担体３１を収容するとともに他方に膜分離装置３２を設けたような廃水処理装置も検討されている。かかる廃水処理装置は、流動状態で保持された担体３１によって高濃度の有機物含有廃水を効率良く生物処理するとともに、槽内に保持された活性汚泥によってさらに生物処理した後、膜分離装置３２によって活性汚泥と処理水とを分離して清澄な処理水を得ようとするものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような廃水処理装置は、微生物固定化担体３１の収容された領域と、膜分離装置３２の設けられた領域とが、単にスクリーン３３等によって区分されただけのものであり、膜分離装置３２によって高濃度となった活性汚泥と、微生物固定化担体３１とを別々の処理水中に収容することを意図して構成されたものではない。
即ち、微生物固定化担体３１と、高濃度の活性汚泥とは、（ｂ）のように同一の処理水中に共存した状態で収容されているか、あるいは（ａ）のように単にスクリーン３３によって区分された領域において、水槽３７内の流動状態によっては処理水がスクリーン３３を逆流して両者が混合される虞のある状態で収容されている。
【０００８】
このような従来の廃水処理装置によって高濃度の有機物含有の廃水を処理すれば、上述したように微生物固定化担体３１より発生する多量の活性汚泥が、膜分離装置３２によって濃縮されることとなるため、水槽３７内には高濃度の活性汚泥が保持されることとなる。
【０００９】
従って、（ｂ）のように、担体３１を収容した領域と高濃度の活性汚泥を収容した領域とを区分していない場合のみならず、（ａ）のように、単にスクリーン３３等によって該領域を区分した場合であっても、処理水の流動状態によっては高濃度の活性汚泥が担体３１を収容した領域に流入して該担体３１の表面を覆い、担体３１に付着している新世代の活性の高い微生物と被処理有機物との接触を妨げ、また底部に設置した散気装置４より散気した空気中の酸素と担体付着微生物との接触を妨げ、担体付着微生物への酸素供給が不足することによって、該微生物の活性を阻害する虞がある。このような場合には該廃水処理装置の処理能力が低下するか、あるいは処理水の水質が低下するという問題がある。
【００１０】
そこで、本発明は、上記の問題点に鑑み、高濃度の有機物含有廃水を効率的に生物処理することを課題とするものであり、より詳しくは、流動床式生物処理法と膜分離活性汚泥処理法の利点を生かすことによって高濃度の有機物含有廃水を効率的に生物処理することを課題とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の課題に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、以下の発明を完成するに至った。
【００１２】
即ち、本発明の解決手段は、微生物固定化担体が流動状態で収容された流動床式生物処理槽と、前記流動床式生物処理槽より排出された処理水が溜められる中間槽と、活性汚泥を含む液中に膜分離装置が設けられた膜分離活性汚泥処理槽とが個別に設けられ、廃水を前記流動床式生物処理槽によって生物処理し、前記流動床式生物処理槽よりオーバーフローして流下させた処理液を前記中間槽へ流入させ、該中間槽より処理水を前記膜分離活性汚泥処理槽へ流入させ、さらに前記膜分離活性汚泥処理槽で生物処理した後、前記膜分離装置を通して排出すべく構成されたことを特徴とする廃水処理装置にある。
【００１３】
かかる構成の廃水処理装置によれば、流動床式生物処理槽と膜分離活性汚泥処理槽とが個別に設けられているため、両処理槽内に保有される処理水が不用意に混じる虞がなく、よって担体に担持された微生物の働きが高濃度の活性汚泥によって阻害されることなく効率的に生物処理を行うことができるため、流動床式生物処理と膜分離活性汚泥処理のそれぞれの利点を生かしつつ高濃度の有機物含有廃水を生物処理することができる。
【００１７】
しかも、流動床式生物処理槽より排出された処理水を溜める中間槽が設けられたことにより、膜分離活性汚泥処理槽から流動床式生物処理槽への逆流を確実に防止できるとともに、流動床式生物処理槽から不用意に微生物固定化担体が流出した際にも、膜分離活性汚泥処理槽へ流入する前に該中間槽において回収することができ、膜分離装置の損傷を防止することができる。また、流動床式生物処理槽からの水量の変動を緩和して膜分離活性汚泥処理槽へ送ることができるため、膜分離活性汚泥処理槽に対する負荷変動を少なくし、より水質の高い処理水を得ることができる。さらに、膜分離装置は周期的な薬品洗浄を施す必要があり、このような薬品洗浄を行う際にも、中間槽を設けることによって流動床式生物処理槽の運転は可能となり、原水流入を停止することなく廃水処理を継続することが可能となる。
【００１８】
また、本発明の解決手段は、前記膜分離活性汚泥処理槽より汚泥を回収し、該汚泥を可溶化させた後、前記膜分離活性汚泥処理槽へ返送すベく構成された汚泥可溶化装置が設けられた前記廃水処理装置にある。
【００１９】
高濃度の有機物含有廃水を処理する前記廃水処理装置では、前記膜分離活性汚泥処理槽において余剰の活性汚泥が生じることとなるため、該汚泥可溶化処理装置によって汚泥を可溶化して汚泥処理量を適宜減量することは、系外で特別な汚泥処理を行う必要がないという点で好ましい。また、膜分離活性汚泥槽の活性汚泥濃度を容易に調整できる点で好ましい。
【００２０】
さらに、本発明の解決手段は、有機物含有廃水を、微生物固定化担体が流動状態で収容された流動床式生物処理槽によって生物処理し、さらに膜分離装置が設けられた膜分離活性汚泥処理槽内の活性汚泥によって生物処理し、前記膜分離装置を通して排出する廃水処理方法であって、前記膜分離活性汚泥処理槽よりオーバーフローして流下させた処理液を中間槽へ流入させ、該中間槽より流下させた処理水を前記膜分離活性汚泥処理槽へ流入させることにより、前記膜分離活性汚泥処理槽内の処理水を前記流動床式生物処理槽へ逆流させることなく前記有機物含有廃水を処理することを特徴とする廃水処理方法にある。
また、前記膜分離活性汚泥処理槽より汚泥を回収し、該汚泥を汚泥可溶化装置により可溶化させた後、前記膜分離活性汚泥処理槽へ返送する前記廃水処理方法にある。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る廃水処理装置の実施形態とともに、その廃水処理方法について、図面を参照しつつ説明する。
【００２２】
図１に示すように、本発明に係る廃水処理装置１の実施形態は、流動床式生物処理槽２と膜分離活性汚泥処理槽３とが隣接して配置されてなり、前記流動床式生物処理槽２には、送風機９より空気Ａが供給される散気装置６、及びスクリーン７が設けられ、さらに多数の微生物固定化担体４、４…が流動状態で収容されて構成され、一方、前記膜分離活性汚泥処理槽３には活性汚泥を含んだ処理水中に、同じく送風機９より空気Ａが供給される散気装置６、及びポンプ８によって処理水を吸引する膜分離装置５が設けられて構成されている。
また、該廃水処理装置１は、膜分離活性汚泥処理槽３において高濃度に濃縮される活性汚泥を含んだ液が流動床式生物処理槽１へ流入するのを防ぐための逆流防止手段として、膜分離活性汚泥処理槽３の水面よりも、流動床式生物処理槽２の水面が高い位置に保持されており、流動床式生物処理槽２よりスクリーン７を通過してオーバーフローした処理水が膜分離活性汚泥処理槽３へ流下するよう構成されている。
【００２３】
さらに、流動床式生物処理槽２と膜分離活性汚泥処理槽３との間には、中間槽１０が設けられており、流動床式生物処理槽２より流下した処理水は、一旦中間槽１０へ溜められた後、さらに膜分離活性汚泥処理槽３へ流下するよう構成されている。
【００２４】
かかる廃水処理装置１による処理水の流れについて説明すれば、高濃度の有機物含有廃水Ｘが配管２０より流動床式生物処理槽２に注入され（注入された後は「処理水」という）、主として担体４に担持された微生物によって生物処理された後、スクリーン７によって該担体４と分離されて流下し、中間槽１０を経由して膜分離活性汚泥処理槽３へ流下する。該処理水は、膜分離活性汚泥処理槽３の液中に存在する高濃度の活性汚泥によってさらに生物処理された後、膜分離装置５によって活性汚泥と分離ろ過されて、ポンプ８を介して配管２１より浄化された処理水Ｙとして排出される。また、膜分離活性汚泥処理槽３内の活性汚泥濃度を調整するために、配管２２からは余剰汚泥Ｚが適宜引き抜かれる。
【００２５】
かかる構成の廃水処理装置１によれば、逆流防止手段として膜分離活性汚泥処理槽３の水面よりも、流動床式生物処理槽２の水面が高い位置に保持されいるため、膜分離活性汚泥処理槽３の高濃度の活性汚泥を含んだ処理水が、流動床式生物処理槽２へ流入する虞がなく、担体４に担持された微生物の活性を阻害する虞がない。従って、流動床式生物処理槽２においては、担体４に担持された微生物によって高濃度の有機物含有廃水を効率的に生物処理することが可能となり、且つ膜分離活性汚泥処理槽３によって高濃度の活性汚泥による生物処理を行うとともに膜分離装置５によって水質の良い処理水Ｙを得ることが可能となる。
即ち、上記構成による廃水処理装置１によれば、各々の処理方式の利点を生かしつつ効率的に高濃度の有機物含有廃水を処理することが可能となる。
【００２６】
また、前記廃水処理装置１には中間槽１０が設けられているため、流動床式生物処理槽２より排出される処理水の流量が変動した場合にも、かかる変動を緩衝させることができるとともに、万一、担体４がスクリーン７を通過して流下した場合にも該中間槽１０で捕獲することが可能となり、担体４が膜分離装置５に吸引されて該装置を破損することを防止でき、さらには、逆流防止を確実に図ることができる。そして、膜分離装置を薬剤によって洗浄する際には、一時的に処理水を溜めることがかできるため、廃水の処理を中断する必要がないという利点がある。
【００２７】
さらに、本発明には含まれない廃水処理装置１の他の形態としては、図２に示したように、流動床式生物処理槽２と、その下流側に設けられた膜分離活性汚泥処理槽３とから構成されたものを例示することができる。ここで、流動床式生物処理槽２及び膜分離活性汚泥処理槽３は、前記第１実施形態と同様に構成されており、説明を省略するとともに図番は適宜援用する。
【００２８】
本形態における逆流防止手段は、処理水を一方向にのみ流通させるポンプ８’及び配管１１によって構成されており、前記流動床生物処理槽２よりスクリーン７を通して排出された処理水が、前記ポンプ８'及び配管１１を介して膜分離活性汚泥処理槽３の方向にのみ流通可能となるように構成されている。
【００２９】
かかる構成による廃水処理装置１によれば、逆流防止手段である前記ポンプ８’及び配管１１によって、流動床式生物処理槽２から膜分離活性汚泥処理槽３へのみ流通可能に構成されているため、前記と同様に高濃度の活性汚泥を含んだ処理水が逆流する虞がない。
【００３０】
さらに、本発明に係る廃水処理装置の他の実施形態としては、図３に示したように、配管１１の途中に中間槽１０を設けたものであり、中間槽１０を設けることによって上記と同様の効果を奏することができる。
【００３１】
また、該廃水処理装置１においては、図４に示したように、膜分離活性汚泥処理槽３に汚泥可溶化装置１２を設けることが好ましい。該汚泥可溶化装置１２は、膜分離活性汚泥処理槽３において発生する高濃度の活性汚泥を、例えばオゾン、酸、アルカリ、熱、酵素又は微生物（例えば好熱菌）の作用により、特に好ましくは好気性好熱菌の作用により可溶化処理するものである。オゾン、酸、アルカリを用いた場合には、処理液に残存するオゾン、酸、アルカリにより膜分離活性汚泥処理槽中の活性汚泥に悪影響を及ぼすために、これらを除去あるいは中和する必要が生じるが、好気性好熱菌を用いた場合には、そのような悪影響を及ぼす虞がないために好ましい。
【００３２】
汚泥可溶化装置１２を設けることによって、高濃度の有機物含有廃水を流動床式生物処理槽２で生物処理する際に多量の活性汚泥が発生し、さらに膜分離活性汚泥処理槽３で高濃度に濃縮された場合にも、該汚泥可溶化装置１２によって該活性汚泥を適宜可溶化することが可能となり、膜分離活性汚泥処理槽３の活性汚泥濃度を調整することが可能となる。
【００３３】
尚、本発明の廃水処理装置において使用される微生物固定化担体としては、特に限定されるものではなく、種々の形状および大きさによって形成された公知のものを使用することができるが、中でも図５に示したように、円筒形の担体本体４ａの内側に十字状の隔壁４ｂが設けられてなり、さらに担体本体４ａの外側に該円筒の中心軸に対して平行な複数のフィン４ｃが形成されてなる微生物固定化担体４を好適に使用することができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る廃水処理装置によれば、流動床式生物処理における処理水と膜分離活性汚泥処理における処理水とが混ざる虞がないために、両者の利点を生かしつつ高濃度の有機物含有廃水を効率的に生物処理することが可能となる。
【００３５】
また、中間槽を設けることによって、膜分離活性汚泥処理槽から流動床式生物処理槽への逆流をより確実に防止できるとともに、微生物固定化担体が膜分離活性汚泥処理槽へ流入することを防止することができる。
【００３６】
さらに、汚泥可溶化装置を設けることによって、該廃水処理装置において発生する高濃度の活性汚泥を可溶化させることが可能となるため、系外で処理すべき汚泥処理を減らすことが可能となるという点において特に好ましいものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る廃水処理装置の一実施形態を示した概略図。
【図２】  本発明に含まれない廃水処理装置の他の形態を示した概略図。
【図３】本発明に係る廃水処理装置の他の実施形態を示した概略図。
【図４】本発明に係る廃水処理装置の他の実施形態を示した概略図。
【図５】本発明の廃水処理装置に使用される微生物固定化担体の一例を示した斜視図。
【図６】（ａ）従来の廃水処理装置の一例を示した概略図。
（ｂ）従来の廃水処理装置の他の一例を示した概略図。
【符号の説明】
１…廃水処理装置、２…流動床式生物処理槽、３…膜分離活性汚泥処理槽、４…微生物固定化担体、５…膜分離装置、６…散気装置、７…スクリーン、８…ポンプ、９…送風機、１０…中間槽、１１、２０、２１…配管、１２…汚泥可溶化処理装置、Ｘ…有機物含有廃水、Ｙ…処理水、Ｚ…余剰汚泥、Ａ…空気
【図１】
0004290854.tif 000002
【図２】
0004290854.tif 000003
【図３】
0004290854.tif 000004
【図４】
0004290854.tif 000005
【図５】
0004290854.tif 000006
【図６】
0004290854.tif 000007