JP2000229296A

JP2000229296A - 生物学的水処理装置

Info

Publication number: JP2000229296A
Application number: JP11109587A
Authority: JP
Inventors: Minoru Tomita; 実冨田
Original assignee: Organo Corp; Japan Organo Co Ltd
Current assignee: Organo Corp
Priority date: 1998-12-10
Filing date: 1999-04-16
Publication date: 2000-08-22

Abstract

(57)【要約】【課題】処理水を悪化させることなく、発生汚泥の減
量化を図る。【解決手段】原水槽１０からの原水は浸漬ろ床槽１２
において処理され、その後ろ過装置１８によってろ過処
理される。ろ過装置１８の逆洗排水は、可溶化処理槽２
２において、可溶化処理された後、原水槽１０に返送さ
れる。従って、可溶化処理された汚泥は浸漬ろ床槽１２
において、再度処理され、減量化される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有機性排水等の生
物学的処理装置、更に詳しくは、生物学的処理に際し発
生する余剰汚泥の処理に関する。

【０００２】

【従来の技術】有機性排水の生物学的排水処理において
は、活性汚泥法と、浸漬ろ床法の２つが主流をなしてい
る。活性汚泥法では、曝気槽において被処理水と微生物
汚泥を曝気混合する。そして、曝気槽からの曝気混合液
を沈降分離槽で沈降分離して処理水を得る。また、浸漬
ろ床法では、微生物が表面に着生した充填材からなる充
填層が形成された処理槽内に被処理水を流通して被処理
水を生物学的に処理して処理水を得る。

【０００３】また、これら活性汚泥法と浸漬ろ床法を組
み合わせた処理法も知られている。例えば、原水を浸漬
ろ床法により処理し、得られた浸漬ろ床処理水を活性汚
泥法で処理することにより、高容積負荷条件下において
良好な処理水質を維持し、且つ発生する汚泥量を少なく
する方法が知られている。

【０００４】一方、濁質（ＳＳ：浮遊固形物）を分離す
る装置として砂ろ過装置や、膜ろ過装置などのろ過装置
が知られており、これらろ過装置を利用することによっ
て、生物学的な処理において得られた処理水中の濁質を
さらに分離除去することができる。

【０００５】このろ過装置の１つに、例えば特開昭６３
−３１５１１０号公報や特開平１−３０４０１１号公報
に開示されているような、ろ材として例えば長さが０．
４〜３．０ｍ、太さが２０〜８０μの単繊維からなる長
繊維束を充填した超高速ろ過装置が知られている。この
超高速ろ過装置は、濁質の捕捉力が優れており濁質を高
速にろ過分離することができる。そして、この長繊維束
を充填した超高速ろ過装置を浸漬ろ床法の処理槽の後段
に接続することによって、ＳＳ含有量の少ない清澄な処
理水を効率的に得る装置も提案されている。

【０００６】このような、浸漬ろ床法とろ過処理を組み
合わせた処理装置では、活性汚泥法において必要な沈殿
池が不要であるというメリットがある。しかし、ろ過装
置は、ＳＳをろ材により捕捉除去するものであり、捕捉
した濁質が所定量に達した場合には逆洗する必要があ
る。そして、逆洗して得られる逆洗排水は高濃度の濁質
（汚泥）を含む。通常の場合、この逆洗排水について
は、凝集沈殿を行い、汚泥と上澄水とに分離している。

【０００７】従って、このろ過装置の逆洗排水の処理の
ために、新たな沈殿池が必要であった。また、この沈殿
池で発生した汚泥は、脱水などを行い、焼却や産業廃棄
物として処理されているが、この処分費が高騰してい
る。

【０００８】また、汚泥処理に関し、活性汚泥法などか
ら発生する余剰汚泥の減量化を目的として余剰汚泥の一
部をオゾンや過酸化水素などの酸化剤や、好熱性細菌、
または酵素や殺菌剤などの有機系の可溶化剤で可溶化
し、曝気槽に導入して好気性処理する方法が提案されて
いる。これによって、発生した汚泥をさらに生物処理
し、汚泥の減量化が達成される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、余剰汚
泥を可溶化するために添加する汚泥可溶化剤や、同じく
余剰汚泥を可溶化する好熱性細菌を培養するために必要
な熱源など運転費が嵩む問題があった。また、オゾン発
生装置やオゾン処理槽または好熱性細菌による汚泥可溶
化槽などの設備費も必要となる。

【００１０】さらに、可溶化して生物分解性が向上した
汚泥や添加した汚泥可溶化剤が曝気槽に導入され処理さ
れることによって、曝気槽の容積負荷が増加し、曝気風
量不足や汚泥負荷の増加により処理水質が悪化するとい
う問題があった。

【００１１】本発明の目的は、処理水の水質を悪化させ
ることなく余剰汚泥を簡便な方法で減量化することが可
能な生物学的水処理装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、微生物が表面
に着生した充填材からなる充填層内に被処理水を流通し
て被処理水を生物学的に処理する浸漬ろ床槽と、この浸
漬ろ床槽による浸漬ろ床処理水をろ過するろ過装置と、
このろ過装置を逆洗した際に発生する逆洗排水を前記浸
漬ろ床槽に返送する返送手段と、を備えることを特徴と
する。

【００１３】このように、本発明によれば、逆洗排水中
の汚泥を浸漬ろ床槽に導入する。これにより、返送され
た汚泥の一部が、浸漬ろ床槽内に保持されている微生物
によって分解される。

【００１４】従来から、浸漬ろ床槽では、汚泥発生量が
非常に少なくなることが知られている。これは、生物相
の食物連鎖が高次に形成されているからであるといわれ
ている。すなわち、浸漬ろ床槽では、排水中の有機物を
分解する細菌類と細菌類を補食する原生動物、さらに原
生動物を補食する後生動物が混在しており、このために
汚泥発生量が少なくなる。

【００１５】ここで、浸漬ろ床槽の充填層に存在してい
る微生物によって返送された汚泥が分解されると、それ
だけ酸素の消費量が増加する。しかし、浸漬ろ床処理装
置では、充填材を充填しており、気泡がこの充填材中を
通過する。このため、気泡の上昇速度が空塔に比較して
低下し、酸素溶解効率が上昇でき、酸素量が不足するこ
とを防止できる。特に、充填材として円筒網目状の充填
材を用いた場合には、この充填材により気泡を細分化し
気液接触面積を増大させることができ、酸素溶解効率を
著しく高め、十分な溶存酸素を確保することができる。

【００１６】本発明の装置の処理対象となる被処理水と
しては、下水、産業排水など各種の有機性排水が採用さ
れるが、河川水など用水処理の原水なども対象となる。

【００１７】また、前記逆洗水に含まれる汚泥を可溶化
処理する可溶化手段を有し、可溶化処理後の汚泥を前記
浸漬ろ床槽に返送することが好適である。

【００１８】逆洗排水中の汚泥を、オゾンや過酸化水素
などの酸化剤、好熱性細菌、酵素や殺菌剤などで可溶化
することで、浸漬ろ床槽における汚泥の分解率が向上
し、汚泥の発生量がさらに減少する。そこで、最適処理
を行えば究極的に汚泥の発生をゼロにすることも可能と
なる。なお、可溶化条件は、採用する可溶化方法におけ
る最適条件で行えばよい。

【００１９】また、前記浸漬ろ床槽における充填層を空
気洗浄する空気洗浄手段を有し、この空気洗浄手段によ
り空気洗浄を行っている際にも、充填層に対する被処理
水の流通を停止しないことが好適である。

【００２０】この空気洗浄により、充填材に過剰に付着
した微生物汚泥を剥離することができる。そして、剥離
した汚泥はろ過装置で捕捉され、再度浸漬ろ床槽へ戻り
さらに分解される。また、洗浄によって剥離した汚泥な
どはろ過装置でろ過されるため、特別な処理が不要であ
る。さらに、被処理水の流通を継続するため、流路の切
換なども不要となる。

【００２１】

【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。

【００２２】図１は、本発明に係る生物学的水処理装置
の一実施形態の構成を示す図であり、有機性排水などの
原水は、原水槽１０に流入され、ここに貯留される。原
水槽１０内の原水は浸漬ろ床槽１２に導入される。この
浸漬ろ床槽１２は、その内部に充填材が充填され、充填
層１４が形成されている。この充填層１４の充填材とし
ては、各種の材質、形状のものが使用できるが、本実施
形態では円筒網目状充填材が利用されている。この円筒
網目状充填材は、プラスチック製の網状材で作ったパイ
プ状のもので、充填層１４は、この充填材円筒の向きが
順次直行するようにして井桁状に積み上げて形成されて
いる。すなわち、１つの層では、円筒が同一の方向を向
くようにして並べ、その上の層ではこれに直行する方向
に円筒が向くように並べてある。

【００２３】この充填層１４の下方には、散気装置１６
が設けられており、ここから空気を噴出することで、浸
漬ろ床槽１２内を曝気する。散気装置１６から噴出され
た気泡は、充填層１４内を上昇する。このため、気泡の
上昇速度が空塔に比較して低下し、酸素溶解効率が上昇
する。特に、充填材として円筒網目状の充填材を用いて
おり、この充填材により気泡を細分化し気液接触面積を
増大させることができ、酸素溶解効率を著しく高めるこ
とができる。

【００２４】また、原水は、浸漬ろ床槽１２の下部に流
入され、充填層１４内を上昇して上部から浸漬ろ床処理
水が排出される。従って、原水は必ず充填層１４内を通
過し、ここにおいて充填材の表面に着生した微生物によ
り処理される。なお、浸漬ろ床槽への原水の流入は、こ
のような上昇流通水に限定されず、原水を槽の上部から
流入し、処理水を下部から排出する下降流通水や、長方
形の槽の長手方向の一端部から原水を流入し、他端から
処理水を排出する横流通水であってもよい。浸漬ろ床槽
１２において処理された浸漬ろ床処理水は、浸漬ろ床槽
１２の上部から取り出され、ろ過装置１８に導入され
る。このろ過装置１８には、ろ材として例えば長さが
０．４〜３．０ｍ、太さが２０〜８０μ程度の単繊維か
らなる長繊維束２０の多数本が、その下端を支持体２１
に固定され、上端を自由端とされた状態で充填されてお
り、この長繊維束２０間を通過することで、浸漬ろ床槽
１２の浸漬ろ床処理水がさらにろ過処理され、ＳＳ（濁
質）がさらに除去される。なお、このろ過装置１８は、
被処理水が下降流で流通され、また、長繊維２０は被処
理水を下降流で通水した際に全体的に直立するような充
填量で充填されている。そして、このろ過装置１８のろ
過処理水が処理水として排出される。

【００２５】ここで、このろ過装置１８は、長繊維束２
０が濁質を捕捉することで、徐々に目詰まりを起こす。
そこで、定期的に逆洗を行い、長繊維束２０の目詰まり
を解消する。この逆洗には、通常、ろ過処理水及び空気
を併用する。そして、逆洗排水は、可溶化処理槽２２に
導入される。

【００２６】この可溶化処理槽２２は、逆洗排水中に含
まれる汚泥を可溶化処理するもので、例えば、殺菌剤と
して、４級アンモニウム塩を含む殺菌剤を添加し可溶化
処理を行う。この場合、殺菌剤は、０．０１〜０．０５
ｇ／ｇＳＳ程度の添加量が好ましい。また、ｐＨは７以
上、好ましくは９以上がよい。

【００２７】ここで、この可溶化処理は、殺菌剤による
ものでなくてもよい。例えば、オゾン処理が採用可能で
ある。この際のオゾンの添加量は０．０３〜０．０５ｇ
Ｏ_３／ｇＳＳが好ましく、ｐＨは５以下が好ましい。ま
た、可溶化処理槽２２の反応槽の圧力をゲージ圧で０．
５〜２ｋｇｆ／ｃｍ^２とするとよい。さらに、４０〜８
０℃に加温すると反応速度が高まる。また、過酸化水素
の添加も採用できる。この場合、過酸化水素では０．１
〜０．００１ｇＨ_２Ｏ_２／ｇＳＳが好ましく、触媒とし
て鉄イオンを０．２〜１０ｇＦｅ／ｇＨ_２Ｏ_２添加する
と良い。ｐＨは４以下で、水温は４０〜８０℃が好まし
い。さらに、好熱性細菌による処理や、次亜塩素酸ナト
リウムの添加、ＵＶ照射処理、超音波処理、或いは機械
的な破壊や、これらの組み合わせによる処理を行うこと
も好ましい。

【００２８】なお、既設の装置を改造する場合であって
既に逆洗排水槽がある場合にはそこを可溶化処理槽２２
に兼用しても良い。

【００２９】可溶化して生物分解性が向上した汚泥は、
原水槽１０を介し浸漬ろ床槽１２に返送（なお、原水槽
１０を介さずに直接浸漬ろ床槽１２に返送してもよい）
され、浸漬ろ床に保持されている微生物によって分解処
理される。浸漬ろ床槽１２では、排水中の有機物を分解
する細菌類と細菌類を捕食する原生動物、さらに原生動
物を捕食する後生動物が混在しており、生物相の食物連
鎖が高次に形成されているため、汚泥発生量が少なくな
る。

【００３０】この返送される汚泥や薬品由来のＢＯＤ
（生物化学的酸素要求量）により、浸漬ろ床槽１２のＢ
ＯＤ負荷が増加するが、浸漬ろ床槽１２は、高濃度に汚
泥を保持し、酸素溶解効率を高く維持できるので、浸漬
ろ床処理水の水質は悪化しない。

【００３１】ここで、浸漬ろ床槽１２に返送する汚泥の
量は、原水を浸漬ろ床槽１２で処理することによって本
来発生する余剰汚泥分かそれ以上とすることが好まし
い。特に、系全体における汚泥の発生をゼロにするため
には余剰汚泥が分解され新たに汚泥が構成される分を見
越して、返送汚泥量を余剰汚泥の発生量よりも多くしな
ければならない。なお、無機汚泥分は引き抜かなくては
ならないが、ろ過処理水中に含まれる無機物の量が発生
分に見合う量になれば、発生汚泥量を完全にゼロにする
ことができる。

【００３２】なお、汚泥の可溶化処理を利用する従来の
汚泥減量方法でも、同じく余剰汚泥分かそれ以上の汚泥
量を分解して曝気槽へと返送していた。しかし、従来提
案の処理法では活性汚泥処理を採用していた。活性汚泥
のＢＯＤ基準の汚泥転換率は４０〜６０％と非常に高
く、これに対応した酸化剤や薬品の添加、可溶化処理槽
の大きさが必要であった。

【００３３】本発明では、浸漬ろ床を採用することによ
って、汚泥の転換率は５〜２０％と非常に低いため、酸
化剤や薬品の添加量が少なくて済み、可溶化処理槽２２
も小さくて済む。

【００３４】さらに、浸漬ろ床槽１２においては、処理
に伴い充填層１４の汚泥量が増加する。そこで、定期的
に汚泥を剥離除去する必要がある。本実施形態では、定
期的に散気装置１６からの空気量を通常処理時の空気量
より増加させて、充填層１４の洗浄を行う。ここで、こ
の空気洗浄時において、原水の流入は継続する。従っ
て、剥離汚泥を含む浸漬ろ床処理水が浸漬ろ床槽１２か
ら排出される。しかし、浸漬ろ床槽１２の後段にはろ過
装置１８が設けられている。そこで、剥離汚泥はろ過装
置１８において、捕捉除去され、ろ過処理水の水質に悪
影響はない。そして、この剥離汚泥は、ろ過装置１８の
逆洗によって、逆洗排水として、可溶化処理槽２２に導
入され処理される。

【００３５】なお、空気洗浄時において、原水の流入を
一時停止し、浸漬ろ床槽１２の下部から別途洗浄用水を
導入して充填層１４の洗浄を行ってもよいが、このよう
にすると洗浄用水の貯槽や洗浄水ポンプを別に設けなけ
ればならないので不経済である。

【００３６】このような構成により、浸漬ろ床槽１２の
洗浄排水について、別途処理する必要がなくなる。そこ
で、装置が全体として簡略化できる。また、ろ過装置１
８によって、浸漬ろ床槽１２の洗浄排水について濃縮処
理が行え、汚泥の処理が効率的に行える。さらに、浸漬
ろ床槽１２への原水の流入を停止する必要がなくなるた
め、処理工程の管理が容易となるというメリットも得ら
れる。

【００３７】なお、浸漬ろ床槽１２への酸素の供給源
は、空気だけではなく、高濃度の酸素ガスを利用しても
よい。

【００３８】また、返送された汚泥により充填層１４の
充填材間が閉塞されてしまうという懸念があるが、円筒
網目状充填材のような空隙率が９０％以上の充填材を用
いることによって解決される。さらに、この高空隙の充
填材を用いることで、汚泥の保持量が高くなり、結果的
に汚泥の処理系内における滞留時間が長くなり、汚泥の
分解が更に進むという効果も得られる。

【００３９】なお、ろ過装置の逆洗排水は一時的に排水
槽に貯留してもいいし、原水槽に余裕がある場合には原
水槽に送っても良い。また、ろ過器の逆洗は、空気とろ
過処理水の両方で行うことが好適である。

【００４０】浸漬ろ床槽１２に返送されないろ過装置の
逆洗排水は、凝集沈殿され、汚泥と上澄水とに分離する
とよい。この場合、逆先排水の全量を処理する場合より
も凝集沈殿池が小さくなり、添加する凝集剤費用も少な
くて済む。凝集沈殿して得られた上澄水は、原水と混合
してもいいし、水質によってはろ過処理水と混合しても
良い。

【００４１】本生物学的水処理装置は、各種有機性排水
の処理に好適であり、河川水などの用水処理にも利用で
きる。

【００４２】また、上述の実施形態においては、可溶化
処理槽２２を設けたが、この可溶化処理槽２２は必ずし
も設けなくてもよい。

【００４３】

【実施例】次に、本実施形態の装置を用いて行った実施
例について説明する。

【００４４】「実施例」古紙製造排水を被処理水（原
水）として用い実験を行った。まず、比較例１として浸
漬ろ床槽と長繊維を充填した超高速ろ過装置（ろ過器）
とを組み合わせた処理を行った。ろ過装置の逆洗排水
は、系外に排除した。また、実施例１及び２では、超高
速ろ過装置の逆洗排水を浸漬ろ床槽へ返送した。ここ
で、実施例１では、逆洗排水について汚泥の可溶化を行
わず、実施例２では可溶化処理を行ってから浸漬ろ床槽
へ返送した。なお、浸漬ろ床の充填材にはポリエチレン
製、直径７ｃｍ、目開き１ｃｍの円筒網目状充填材を用
いた。

【００４５】また、ろ過装置のろ材としては、太さ３５
μ、長さ１ｍのアクリル繊維からなる長繊維束を用い、
該長繊維束を充填密度７５ｋｇ／ｍ^２の割合でろ過器内
に充填した。

【００４６】いずれの例においても、浸漬ろ床槽への通
常時の曝気ＬＶは２０ｍ^３／ｍ^２／Ｈ、空気洗浄時の洗
浄空気ＬＶは５０ｍ^３／ｍ^２／Ｈ、洗浄回数は４回／
日、洗浄時間１５分／回とし、また、浸漬ろ床槽の空気
洗浄時も被処理水の流入を継続した。

【００４７】可溶化処理として、４級アンモニウム塩を
含む殺菌剤を用い、これを０．０５ｇ／ｇＳＳになるよ
うに添加した。可溶化処理のｐＨは９とし、反応時間は
６時間とした。

【００４８】なお、定常状態になるまで、余剰汚泥の引
き抜き量や浸漬ろ床槽への返送汚泥量を調節した。

【００４９】実験条件を表１に示す。

【００５０】

【表１】定常状態での各々の処理条件及び処理水質を表２に示
す。

【００５１】

【表２】逆洗排水を返送するため、浸漬ろ床槽の容積負荷は、比
較例１に比較して実施例１、２で上昇した。これに伴っ
て実施例２の浸漬ろ床槽の浸漬ろ床処理水質が若干悪化
したが、これは可溶用の薬剤の影響と考えられる。

【００５２】実施例１では可溶化は行わなかったが、浸
漬ろ床槽への返送汚泥量を０．０２４５ｍ^３／ｄとす
ることによって、汚泥転換率を比較例１の１／４にする
ことができた。また、返送せずに凝集処理に移行させた
逆洗排水の量も約１／４にすることができ、凝集剤のラ
ンニングコストが低減できることが明らかになった。

【００５３】実施例２では、可溶化することによって汚
泥発生率はゼロにすることができた。したがって、浸漬
ろ床槽の洗浄排水を凝集処理する場合に必要な凝集剤な
どの薬品や汚泥処理は全く必要なくなった。また、可溶
化した汚泥を浸漬ろ床槽に戻したので、容積負荷は上が
ったが、浸漬ろ床処理水水質はほとんど悪化しなかっ
た。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ろ過装置の逆洗排水を浸漬ろ床槽に返送することで、逆
洗排水中に含まれる汚泥を処理することができる。そこ
で、処理水の水質を悪化させることなく余剰汚泥を簡便
な方法で減量化することが可能となった。また、汚泥を
可溶化処理することによって、発生汚泥量をさらに少な
くできる。さらに、浸漬ろ床槽において、空気洗浄を行
い、剥離汚泥を含む浸漬ろ床処理水をろ過装置に導入す
ることによって、浸漬ろ床槽からの洗浄排水の処理が不
要になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態に係る生物学的水処理装置の構成を
示す図である。

【符号の説明】

１０原水槽、１２浸漬ろ床槽、１４充填層、１６
散気装置、１８ろ過装置、２０長繊維束、２２
可溶化処理槽。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】微生物が表面に着生した充填材からなる
充填層内に被処理水を流通して被処理水を生物学的に処
理する浸漬ろ床槽と、この浸漬ろ床槽による浸漬ろ床処理水をろ過するろ過装
置と、このろ過装置を逆洗した際に発生する逆洗排水を前記浸
漬ろ床槽に返送する返送手段と、を備えることを特徴とする生物学的水処理装置。
【請求項２】請求項１に記載の装置において、前記逆洗水に含まれる汚泥を可溶化処理する可溶化手段
を有し、可溶化処理後の汚泥を前記浸漬ろ床槽に返送す
ることを特徴とする生物学的水処理装置。
【請求項３】請求項１または２に記載の装置におい
て、前記浸漬ろ床槽における充填層を空気洗浄する空気洗浄
手段を有し、この空気洗浄手段により空気洗浄を行っている際にも、
充填層に対する被処理水の流通を停止しないことを特徴
とする生物学的水処理装置。