小規模事業場厨房排水処理への生物処理併用型 UFB 浮上分離法の適用○松浦拓実（高知工業高等専門学校専攻科）、山崎慎一（高知工業高等専門学校）
1. はじめに高速道路サービスエリアのレストランなどの小規模事業場から排出される厨房排水は、グリストラップやその後段の合併浄化槽に流入させて処理が行われている。しかし、排出量が 50m3/日未満の小規模事業場には排出基準の規制が適応されないため、排水の濃度が高くなるとグリストラップによる簡易処理後の放流水質が悪化し、周辺環境への影響や後段の合併浄化槽への過負荷が生じてしまう。そこで筆者らは、様々な分野で応用されてきているウルトラファインバブル（以下、UFB と記す）と呼ばれる微細気泡を用いた小規模事業場に設置が可能な新たな厨房排水処理技術の研究を行っている。これまでの研究では、UFB の水中への極めて高い酸素溶解性能や水表面への油脂固形物の浮上分離効果を確認し、凝集剤を添加することで浮上分離の時間短縮及び分離効果を促進できるという結果を得た 1)､2)。この結果を受けて、本研究では、有機物除去の促進を目的とした浮上分離と生物処理を組合せた処理性能の確認実験、実用化に向けた実証水槽による処理能力の確認実験、また、導入予定地である高速道路サービスエリア厨房施設の排水性状の調査を行った。
2. 実験方法
2.1 浮上分離と生物処理の性能確認実験
図 1 に試験水槽の概要を示す。実験には浮上分離槽と生物処理槽の 2 つの円筒形の試験水槽（水容量 50L）を使用した。浮上①⑥分離槽には UFB 発生装置（Ligaric 製 BUVITAS HYK-20-SD、空気供給量 300mL/min）を使用し、水温上昇を制御するために②冷却装置（トーマス科学器械製 TRL-117SFR、設定水温 25℃）を⑦設置した。生物処理槽には微生物付着スポンジ状担体（3.3cmφ⑤⑧×3.5cmH）を充填し、ミリバブル発生装置（テクノ高槻製 XP-30、③空気供給量 3L/min）で空気を供給した。
④④実験には高知高専学生寮厨房排水を使用した。排水を投入し①浮上分離槽 ②採水ポンプ ③冷却装置 ④排水ホース⑤ウルトラファインバブル発生装置 ⑥生物処理槽
た浮上分離槽に高分子凝集剤（液状カチオン性ポリアクリルアミ⑦微生物付着スポンジ担体 ⑧ミリバブル発生装置
ド、200 倍希釈液で 10mL/L）を添加して UFB 供給による浮上分離を行い、その後、水表面に形成されたスカムを除いた分離液を
図１ 試験水槽の概要
生物処理槽に移して生物処理を行った。浮上分離を 20 分（採水間隔 5 分）、生物処理を 60 分（採水間隔 15 分）とし、計 80 分間の処理を行った。浮上分離では、サンプル採水位置は水槽底部から 20cm とした。サンプルの水質分析は、pH（ガラス電極法）、SS 及び CODcr（吸光度分析法）、ノルマルヘキサン抽出物質（以下 n-Hex.と記す、抽出-重量分析法）とした。
2.2 実証水槽による処理能力確認実験
図 2 に実証水槽の概要を示す。実証水槽は 3 槽構造（浮上分③ ② ①離槽 49L、沈殿槽 27L、生物処理槽 49L）とし、付属する装置は④2.1 の性能確認実験と同じものを使用した。実験は実証水槽に厨房排水と高分子凝集剤を所定量投入して UFB を供給し、生物処⑥⑤
理槽通過後の排出口から循環ポンプ（10L/min）により排水を循環させて処理を行った。また、水槽内の水温上昇を防ぐため UFB①浮上分離槽 ②沈殿槽 ③生物処理槽 ④冷却装置
発生装置は間欠運転（運転 15 分、停止 30 分）とした。サンプル⑤循環ポンプ ⑥ウルトラファインバブル発生装置
採取は、実験開始後 1 時間は 30 分おきに行い、その後は 1 時間おきに行った。使用した厨房排水や水質分析項目は 2.1 の性
図２ 実証水槽の概要
能確認実験と同様とした。
2.3 高速道路サービスエリアの排水性状調査
対象とする高速道路サービスエリアはレストラン及びフードコートを有しており、厨房排水はグリストラップ処理後に合併浄化槽へ流入している。調査日は H30 年 4 月 30 日の 9 時から 20 時とし、1 時間おきにグリストラッ
プ流入部で流量、水温、pH の測定と水質分析用のサンプル採取を行った。

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3. 結果と考察
表 1 組合せ実験での水質及び除去率の経時変化
3.1 浮上分離と生物処理における処理性能
経過時間 CODcr [除去率]SS [除去率]n-Hex. [除去率]表 1 に浮上分離と生物処理の組合せ実験での水min
mg/L [%]
mg/L [%]
mg/L [%]
質 濃 度 の 変 化 を 示 す 。 20 分 の 浮 上 分 離 に よ り 、
01856 [ 0 ]430 [ 0 ]315 [ 0 ]浮 5
CODcr は 32%、SS は 74%、n-Hex.は 86%減少し、1318 [29]154 [64]
80 [75]
上60 分の生物処理では、さらに CODcr は 19%、SS は101264 [32]
129 [70]
75 [76]
分1254 [32]124 [71]
60 [81]
16%、n-Hex.は 9%減少した。生物処理を組み合わせ
離 15201265 [32]110 [74]
45 [86]
ることで処理能力の向上が確認できた。
201135 [39]99 [77]38 [88]
3.2 実証水槽による処理能力
生 351015 [45]74 [83]30 [90]物
表 2 に実証水槽による処理能力確認実験での水質50977 [47]
63 [85]28 [91]
処
65
938
[50]
54[87]
25 [92]濃度の変化を示す。実験は 2 回実施し、1 回目は低理
80
919
[51]
44[90]
15 [95]
濃 度 排 水 （ CODcr 660mg/L 、 SS 209mg/L 、 n-Hex.
55mg/L）、2 回目は高濃度排水（CODcr 1985mg/L、SS 644mg/L、n-Hex. 525mg/L）を投入して実験を行っ
表 2 処理能力確認実験での水質の経時変化た。実験開始から 1 時間後の各水質項目において、
SS [mg/L]
n-Hex. [mg/L]
経過時間 CODcr [mg/L]
3.1 の組合せ実験と同様に顕著な減少が確認でき、[hr]
1回目 2回目 1回目 2回目 1回目 2回目
その後も緩やかな減少傾向が確認した。最も減少率
0660
1985
20964455525が低い CODcr 濃度において、実験開始から 30 分間
0.53601047116
18057013261057
115
156<560の減少率から処理能力を算出すると、低濃度排水時
237198693133<560は 0.6g/L･hr、高濃度排水時に 1.9g/L･hr の処理能力
3292963
83122<555が得られた。
433595762119<555
3.3 高速道路サービスエリアの排水性状
526597588121<520629893982112<520
表 3 に高速道路サービスエリアの排水性状の調査結果を 示す。 排水の 流 量 は著し く変 動し 、 9:00 ～20:00 の調査時間帯で平均するとおよそ 1.3m3/hr で
表 3 高速道路サービスエリアの排水性状調査結果あった。各水質項目も時刻によって変動しており、
水温
pH
CODcr
SS
n-Hex.
CODcr 濃度は 173～6300mg/L（平均 1175mg/L）、
時刻
[℃]
[-]
[mg/L][mg/L][mg/L]
SS 濃度は 46～697mg/L（平均 149mg/L）、n-Hex.濃
9:00
22.96.61
275
108
度は 14～235mg/L（平均 93mg/L）であった。
10:00
22.7
6.39
21061
この排水性状の調査結果から、調査時間帯におけ
11:00
25.96.77173
72235
12:00
26.1
7.015949755
る発生負荷量を平均流量と平均 CODcr 濃度を乗じ
13:00
28.4
7.116300
697
171て計算すると約 1.5kg/hr の値を得た。今回調査した
14:00
28.1
6.97651
79
高速道路サービスエリアの厨房排水を 2.2 の実証水
15:00
28.7
6.95
586
106
槽によって処理する場合、処理能力が低かった低濃
16:00
26.7
6.882465
300
度排水の処理を想定すると水槽容量は約 2.5m3 にな
17:00
26.8
6.96405
46
14
18:00
23.6
6.88
462
78
44ることが確認された。
19:00
23.2
6.53
402
50
38
4. まとめ
20:00
24.8
6.60
1580
88
本研究よって得られた知見を以下にまとめる。
25.76.811175
14993平均1） 凝集剤を添加した浮上分離に生物処理を組み合わせることで、各水質項目において 9～19%の減少が確認でき、処理能力の向上を確認することができた。
2） 実証水槽を用いて排水を循環させて処理を行った結果、浮上分離と生物処理の組合せ実験と同様の処理性能が確認でき、排水濃度に応じた CODcr の処理能力を算出することができた。
3） 高速道路サービスエリアの厨房施設から排出される厨房排水の流量及び水質を確認し、発生負荷量と必要な水槽容量を算出することができた。
なお、本研究は株式会社 Ligaric の受託研究で実施されたものである。
参考文献
1) 松浦拓実、矢野川昴生、山崎慎一、ウルトラファインバブルによるグリストラップ油脂分離における凝集剤添加の効果、第 7 回流域圏学会学術研究発表会、2017.9
2) 松浦拓実、山崎慎一、UFB 浮上分離と生物処理を用いた食堂厨房排水の処理、第 73 回土木学会年次学術講演会、Ⅶ-119、2018.828