(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性廃水を嫌気槽に導入し、嫌気槽を経た後に好気槽に流入する有機性廃水の生物処理において、該好気槽から活性汚泥混合液を通水性ろ過体を浸漬、設置したろ過分離槽に供給し、該通水性ろ過体表面に汚泥のダイナミックろ過層を形成させ、ろ過水を得る一方、該ろ過分離槽から流出した活性汚泥混合液を上記嫌気槽に返送することを特徴とする有機性廃水の処理方法。
【請求項２】
前記有機性廃水は、下水であることを特徴とする請求項１記載の有機性廃水の処理方法。
【請求項３】
前記有機性廃水は、有機性工場廃水又は生活排水であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の有機性廃水の処理方法。
【請求項４】
有機性廃水を導入する嫌気槽、前記嫌気槽からの液を導入する好気槽、通水性ろ過体を浸漬、設置されてなり、前記好気槽からの活性汚泥混合液が導入されて、通水性ろ過体表面に沿って流れ、通水性ろ過体表面にダイナミックろ過層を形成させ、ろ過水を得るろ過分離槽と、該ろ過分離槽からの流出活性汚泥混合液を前記嫌気槽に返送させる配管を具備することを特徴とする有機性廃水の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、汚水処理に関するもので、特に廃水の生物処理に伴う余剰汚泥の生成量の削減に関するものであり、かつ活性汚泥の固液分離に関するものであり、有機性工場廃水や生活排水の処理に用いることができる有機性廃水の処理方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機性廃水の生物処理において、廃水中の窒素やリンの除去のために生物処理槽を、攪拌のみを行う嫌気槽と曝気を行う好気槽に分け、嫌気槽流出液を好気槽に供給し、好気槽流出液の一部を沈殿池に送って上澄水を処理水として得ると共に、好気槽流出液の他の一部を、嫌気槽へ循環する処理が実用化されている。例えば、廃水中の窒素除去にこの方法を適用した場合、好気槽ではＢＯＤ酸化菌による廃水中の有機物の酸化分解の他に、活性汚泥中の硝化菌によりアンモニア性窒素は硝酸に酸化される。好気槽から流出した液の一部である活性汚泥混合液が嫌気槽に入ると、嫌気槽で活性汚泥混合液中の硝酸性窒素を、活性汚泥中の脱窒菌が原水に含まれる有機物を用い窒素に還元する。以上の工程により廃水中のアンモニア性窒素は、気体窒素に還元され廃水中から除去される。
【０００３】
一方、活性汚泥法などの生物処理において、その処理工程で処理水を得るためには、汚泥混合液から活性汚泥の固液分離を行わなければならない。通常では、汚泥混合液を沈殿池に流入させ、重力沈降により活性汚泥を沈降させ、上澄水を処理水として沈殿池から流出させる方法が用いられる。しかし、この場合活性汚泥を沈降させるため、十分な広い沈降面積および長い滞留時間を有する沈殿池が必要であり、処理装置の大型化と設置容積の増大要因のとなっている。また、活性汚泥がバルキングなどにより沈降性が悪化した場合、沈殿池より汚泥が流出し、処理水の悪化を招く。
【０００４】
近年、沈殿池に変わる活性汚泥の固液分離方法として、好気槽に不織布や織布などの通水性シートからなるろ過体を浸漬させ、水頭圧でろ過水を得る方法が知られている。この場合、ろ過体表面に沿って活性汚泥混合液を流すことによりろ過体表面に形成される汚泥のダイナミックろ過層による分離で、清澄なろ過水が得られる。ろ過流束低下時には、ろ過体下部に設置した散気管により曝気することにより、層の厚さが増したダイナミックろ過層を剥離し、ダイナミックろ過に適したろ過層を再形成することにより、安定した流束が得られるとしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来の有機性廃水の生物処理においては、近年閉鎖性水域などでの水質悪化が問題となっており、従来行われてきた有機物類の除去だけでなく窒素などの除去も必要とされている。固液分離のためには大きな面積と滞留時間を有する沈殿池が必要であり、処理装置の大型化と設置容積が増大する原因となっている。また、活性汚泥の沈降性が悪化した場合には沈殿池より処理水と共に活性汚泥が流出し、処理水の悪化の原因となっている。沈殿池の代わりに、ダイナミックろ過槽を設置した場合、沈殿池から返送汚泥を送るための返送ラインと返送ポンプが不要となる。その代わり、ダイナミックろ過を行うために、ろ過体表面に活性汚泥混合液を流すために、循環ポンプが新たに必要となるため、結局ポンプやラインの数は変わらないことになる。
【０００６】
本発明は、上記の問題点を解決するもので、嫌気＋好気の活性汚泥処理プロセスにおいて、容易に清澄なろ過水が得られるダイナミックろ過のできるろ過分離槽を設置することで安定したろ過水が得られ、さらに嫌気＋好気の活性汚泥処理プロセスの好気槽から嫌気槽への循環ラインの途中にダイナミックろ過槽を設置し、ろ過体表面の活性汚泥混合液を流すためのポンプや、好気槽から嫌気槽への循環ラインとしてのポンプなどに要するポンプの数を減らして、ポンプやラインの数を削減し、省エネルギー効果が期待できる処理方法および装置を提供する。また、本発明は、その際窒素除去もできる有機性廃水の処理方法および装置を提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、前記の課題より、高い膜透過流束と、良好な処理水質を安定して得ることと共に、原水に含まれる窒素成分を十分に除去する方法について種々研究した。
そして、生物処理後の活性汚泥と処理水との固液分離にダイナミックろ過を用い、かつろ過分離槽から流出する活性汚泥混合液を嫌気槽へ循環させれば、上記の要件を全て満たすことができることを見出した。
本発明は、このような知見に着目して完成されたものである。
【０００８】
本発明は、下記の手段により前記の課題を解決することができた。
（１）有機性廃水を嫌気槽に導入し、嫌気槽を経た後に好気槽に流入する有機性廃水の生物処理において、該好気槽から活性汚泥混合液を通水性ろ過体を浸漬、設置したろ過分離槽に供給し、該通水性ろ過体表面に汚泥のダイナミックろ過層を形成させ、ろ過水を得る一方、該ろ過分離槽から流出した活性汚泥混合液を上記嫌気槽に返送することを特徴とする有機性廃水の処理方法。
（２）前記有機性廃水は、下水であることを特徴とする請求項１記載の有機性廃水の処理方法。
（３）前記有機性廃水は、有機性工場廃水又は生活排水であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の有機性廃水の処理方法。
（４）有機性廃水を導入する嫌気槽、前記嫌気槽からの液を導入する好気槽、通水性ろ過体を浸漬、設置されてなり、前記好気槽からの活性汚泥混合液が導入されて、通水性ろ過体表面に沿って流れ、通水性ろ過体表面にダイナミックろ過層を形成させ、ろ過水を得るろ過分離槽と、該ろ過分離槽からの流出活性汚泥混合液を前記嫌気槽に返送させる配管を具備することを特徴とする有機性廃水の処理装置。
【０００９】
本発明の嫌気槽と好気槽を含む生物処理法としては、嫌気無酸素好気法、生物的リン除去法などが含まれる。
嫌気・好気の過程による脱窒素法では、窒素を含有する有機性廃水は嫌気槽において好気槽から循環されるＮＯ2 イオンを含有する硝化液（活性汚泥混合液の一部）と混合されて脱窒素の反応が行われ、嫌気槽の液は次に好気槽に送られ、好気性条件でＢＯＤ成分の生物学的分解と窒素成分の硝化が行われている。このため、従来の脱窒素法では好気槽から嫌気槽への硝化液の循環が不可欠であって、そのための液の循環ラインとそのためのポンプが必要としていた。
本発明では、嫌気槽と好気槽の後にダイナミックろ過層を形成するろ過分離槽を設け、ろ過分離槽の液を嫌気槽に送り、循環させることにより、前記液がＮＯ2 イオンを含有されるために、嫌気槽と好気槽で硝化・脱窒素を行うことができることが分かった。そして、この方法によれば、従来の好気槽から嫌気槽への硝化液の循環を行わなくても硝化・脱窒素を行うことができるので、硝化液の循環のためのラインとそのためのポンプが不要である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の処理方法により下水を処理する一実施例のフローシートを示す。
図１に示すように、本処理装置は嫌気槽と好気槽、ろ過分離槽、処理水槽からなる。下水１は、嫌気槽８又は好気槽９のいずれかに供給することができるが、図１の場合嫌気槽８に供給される。嫌気槽８では活性汚泥の沈降を防ぎ、槽内を均一に保つため攪拌機１２により攪拌を行う。嫌気槽８から流出した嫌気槽流出液２は好気槽９に供給される。好気槽９では槽内の攪拌と活性汚泥への酸素供給のため、曝気用ブロワ１８より散気管１３へ空気を供給し好気槽９の攪拌を行う。好気槽９から流出した好気槽流出液３は、好気槽流出液循環ポンプ１６によりろ過分離槽１０に供給される。
【００１１】
ろ過分離槽１０の下側より供給された好気槽流出液３は、通水性ろ過体１５の表面を上昇しながら、通水性ろ過体１５よりろ過され、ろ過された水は取水管２３、ろ過水ラインバルブ２０を経てろ過水４を得る。この時、通水性ろ過体１５表面における好気槽流出液３の平均流速が、通水性ろ過体１５に対し汚泥沈降速度以上０．０５ｍ／ｓ未満であることが望ましい。また、ろ過はろ過分離槽１０と取水管２３出口の間の水頭差を利用することが望ましい。ろ過水４は処理水槽１１に供給され、処理水槽１１からのオーバーフローを処理水７として得る。
一方、ろ過分離槽１０から流出した活性汚泥混合液は、循環液５として嫌気槽８へ返送、循環させられる。
なお、この循環液５の流れは、好気槽流出液循環ポンプ１６の１個の働きにより行うことができる。すなわち、この処理系において、嫌気槽８から好気槽９への嫌気槽流出液２の流れ及びろ過分離槽１０から嫌気槽８への活性汚泥混合液の流れを、各槽の液を次の槽へ水位差で送り込む方式を採用すれば、好気槽流出液循環ポンプ１６は、好気槽９からの好気槽流出液３をろ過分離槽１０へ送るだけの作用によって、この処理系全体の循環流を送る働きをすることができる。このため、処理系全体についての液の輸送を省エネルギーで行うことができる。
【００１２】
通水性ろ過体１５の洗浄は、一定時間ごとにろ過を停止し、ろ過水ラインバルブ２０を閉じ、空洗ブロワ１９よりろ過分離槽１０の下部より曝気し、生じた上向流により通水性ろ過体１５表面の洗浄を行う。その後、洗浄水ラインバルブ２１および洗浄排水ラインバルブ２５を開にして、処理水槽１１からろ過水４を洗浄水ポンプ１７により通水性ろ過体１５へ逆流させ、膜内部に浸入した汚泥などを除去する。洗浄後は、洗浄水ポンプ１７を停止、洗浄水ラインバルブ２１及び洗浄排水ラインバルブ２５を閉、ろ過水ラインバルブ２０を開にし、再び通常のろ過運転を行う。
【００１３】
【実施例】
以下において、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明は、この実施例により限定されるものではない。
【００１４】
実施例１
この実施例１においては、図１に示すようなフローにより団地下水の処理を行った。
団地下水は、嫌気槽８と好気槽９からなる生物処理槽に供給され、好気槽９からの好気槽流出液３はろ過分離槽１０の下部から供給される。ろ過分離槽１０内部では好気槽流出液の流れが均一になるように整流板を設けてある。ろ過分離槽１０内部に設置された通水性ろ過体１５により好気槽流出液はろ過され、ろ過水４を得る。ろ過水４は、ろ過分離槽１０と取水管２３の水頭差によりろ過される。
第１表に、生物処理槽の運転条件を示す。
【００１５】
【表１】
0003807945.tif 000002
【００１６】
第１表に示すように、本実施例の生物処理槽の容積は好気槽２ｍ3 、嫌気槽１ｍ3 であり、生物処理槽への原水流入量は１６ｍ3 ／ｄであった。ＭＬＳＳは約３０００ｍｇ／リットルであり、良好な汚泥沈降性であった。ろ過分離槽を除いた生物処理槽全体に対するＢＯＤ負荷は、約０．１３ｋｇ／ｋｇ・ｄとなった。好気槽からろ過分離槽を経て嫌気槽に循環する循環流量は、３２ｍ3 ／ｄに設定した。
【００１７】
なお、本実施例は本発明の一例である。流入原水ＢＯＤが、生物反応槽において完全分解除去されるＢＯＤ負荷であることが、本発明の効果を一層高める。ろ過分離槽を除いた生物処理槽のＢＯＤ負荷を、０．３ｋｇ／ｋｇ・ｄとするのが望ましい。この場合、ろ過分離槽に流入する好気槽流出液中に、原水に由来するＢＯＤが残留しないことから、ろ過体表面での生物膜形成が抑制され、長期にわたり安定した運転を行うことができる。
【００１８】
第２表に、通水性ろ過体の処理条件を示す。本実施例では、縦横それぞれ１．１ｍ、厚さ１０ｍｍ、ろ過体有効表面積２ｍ2 のろ過体モジュールを４枚用いた。ろ過体モジュール４枚の合計有効面積は８ｍ2 となる。織布にはポリエステル系繊維の織布を用いた。ろ過時の平均水頭差は、約１０ｃｍであった。
【００１９】
【表２】
0003807945.tif 000003
【００２０】
ろ過体の洗浄は、最初ろ過水ラインバルブ２０を閉じ、空洗用ブロワ１９からの空気を、散気管１４より送り空洗を２分間行う。その後、洗浄水ラインバルブ２１および洗浄排水ラインバルブ２５を開け、ろ過水を洗浄水ポンプ１７よりろ過体モジュール内に送り、逆流洗浄を２分間行う。これにより、ろ過体モジュール内部に入り込んだ汚泥を、ろ過体モジュール外へ排出することができ、定常ろ過時の水質の悪化を抑えることができる。逆流洗浄終了後、洗浄水ラインバルブ２１および洗浄排水ラインバルブ２５を閉、ろ過水ラインバルブ２０を開に定常ろ過を開始する。その後３時間ろ過運転を行った後、再び上記洗浄工程を行うことにより、ろ過水量を回復させた。上記の定常ろ過と洗浄工程を行いながら、約２ヶ月間の連続運転を行った。この時の原水と処理水の平均水質を第３表にまとめて示す。
【００２１】
【表３】
0003807945.tif 000004
【００２２】
第３表に、処理結果を示す。原水のｐＨが７．５、濁度１２０度、ＳＳ５６．１ｍｇ／リットルであるのに対し、処理水はｐＨ７．６、濁度４．１度、ＳＳ９．６ｇ／リットルであり、通水性ろ過体によるろ過で清澄な処理水を得ることができた。また、ＢＯＤについて原水７２．０ｍｇ／リットルに対し処理水５ｍｇ／リットル以下、ＣＯＤについて原水４４．７ｍｇ／リットルに対し処理水９．８ｍｇ／リットルと良好な処理水を得ることができた。
さらに、アンモニア性窒素（ＮＨ4-Ｎ）について原水１７．９ｍｇ／リットルに対し処理水０．１ｍｇ／リットル以下とほぼ完全に硝化され、全窒素（Ｔ−Ｎ）について原水２５．７ｍｇ／リットルに対し処理水８．２ｍｇ／リットルと、全窒素の３分の１を除去することができた。
【００２３】
図２に、本実施例におけるろ過流束の時間経過を示す。初期ろ過から約３時間経過してもろ過流束の低下が少なく、約２ｍ／ｄ以上を維持でき、安定した処理が行えた。
図３に、本実施例での処理水濁度の経過を示す。ろ過開始から１０分後には濁度は１０度以下となり、その後３０分以降は濁度５度以下で安定しており、ろ過体表面に汚泥のダイナミックろ過槽が短時間で形成し、安定処理したことが認められた。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、有機性の工場廃水や生活排水の処理において、生物処理後の活性汚泥と処理水との固液分離に、ダイナミックろ過を用いることにより、精密ろ過や限外ろ過と比較し、高い膜透過流束による膜分離が可能となり、ろ過分離槽に必要な面積を削減できる可能性がある。また、固液分離に膜分離法を用いることにより、沈殿池と比較して良好な処理水水質を安定して得ることが期待できる。
また、活性汚泥混合液を、好気槽からろ過分離槽を経て嫌気槽へ循環させるため、原水に含まれる窒素成分を除去することができる。従来の好気槽から硝化液を嫌気槽へ循環させる手段が不要となり、循環ライン及びポンプが省略でき、省エネルギーに貢献する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の有機性廃水の処理装置の一実施例のフローシートである。
【図２】本発明の一実施例の経過時間とろ過流束の関係を示すグラフである。
【図３】本発明の一実施例の経過時間と処理水濁度の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１  下水
２  嫌気槽流出液
３  好気槽流出液
４  ろ過水
５  循環液
６  洗浄水
７  処理水
８  嫌気槽
９  好気槽
１０  ろ過分離槽
１１  処理水槽
１２  攪拌機
１３  散気管
１４  散気管
１５  通水性ろ過体
１６  好気槽流出液循環ポンプ
１７  洗浄水ポンプ
１８  曝気用ブロワ
１９  空洗用ブロワ
２０  ろ過水ラインバルブ
２１  洗浄水ラインバルブ
２２  排泥管
２３  取水管
２４  洗浄排水ライン
２５  洗浄排水ラインバルブ
【図１】
0003807945.tif 000005
【図２】
0003807945.tif 000006
【図３】
0003807945.tif 000007