JP2002159991A - 廃水の処理方法および処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 窒素除去やリン除去を促進するとともにメタ
ノールの使用量を低減し、かつ余剰汚泥の脱水性の改
善、汚泥の分離・凝縮性の改善や脱水用の凝集剤の使用
量の削減を図り、増殖速度の小さい有用微生物を高濃度
で反応タンク内に保持して廃水の処理を行なうための処
理装置を提供する。 【解決手段】 有機系繊維質を含む物質（１０）を嫌気
性分解処理する繊維質分解処理装置（１１）を有し、前
記繊維質分解処理装置内のｐＨを調整するｐＨ調整手段
（２４，２５，２６）を具備することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、下水や工場廃水等
の水処理に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、下水や工場廃水等の水処理には活
性汚泥法に代表される微生物を利用した生物処理方法が
用いられてきた。この生物処理においては、廃水中の窒
素成分を除去するに際して、まず、硝化細菌の作用によ
りアンモニア性窒素をＮＯ₂−ＮやＮＯ₃−Ｎに酸化した
後、ＮＯ₂−ＮやＮＯ₃−ＮをＮ₂ガスに還元処理する方
法が一般的にとられてきている。また、リンの生物処理
方法は、微生物にリンを摂取させることにより廃水中の
リンを除去する方法であり、具体的には嫌気状態と好気
状態とに交互に微生物を曝すことによって行われる。こ
の場合、微生物は嫌気状態では有機物を利用してリンを
吐き出し、一方、好気状態では微生物は有機物を利用し
て体内にリンを過剰摂取する。微生物のこうした性質を
利用して、リンを生物処理する方法が開発されている。
リンの生物処理においては、流入水の有機物／リン比が
大きい方がリン除去率が高くなる。

【０００３】このように、有機物は脱窒反応の還元反応
を起こすための還元剤として、またリン除去効率向上の
ために有用である。こうした還元剤として作用する有機
物として、排水中に含まれている有機物やメタノールが
用いられてきた。また、汚泥を嫌気状態で分解処理して
有機酸を発生させ、この有機酸を還元剤として利用する
方法（以下、従来技術１と称する）も提案されている。

【０００４】また、活性汚泥法においては、最終沈殿池
で微生物（活性汚泥）と処理水とが分離され、沈降分離
された汚泥の一部は濃縮後、脱水処理が行われる。近
年、食生活の変化などにより汚泥の脱水性が低下する傾
向があるが、汚泥の脱水性を向上させ、脱水ケーキの含
水率を低下させる方法としては、脱水前に被脱水汚泥に
古紙を添加して脱水性を向上させる方法（特開平９−２
１６０００号公報：以下、従来技術２と称する）が提案
されており、一部で実用化されつつある。また、反応タ
ンクに古紙や木材のチップ等の粒状担体を投入する方法
（特開平１１−０１０１８２号公報：以下、従来技術３
と称する）も提案されている。

【０００５】さらに、セルロース等の有機系繊維質に対
して嫌気状態で生物処理を施して、アルコールやメタン
を発生させる方法（以下、従来技術４と称する）も提案
されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述したように従来の
微生物を用いた廃水中の窒素の除去法は、廃水中の窒素
成分を除去するに際して、ＮＯ₂−ＮやＮＯ₃−ＮをＮ₂
ガスに還元処理する方法である。この還元反応を起こす
ためには還元剤が必要とされるものの、一般的に廃水中
に含まれる有機物のみでは還元剤として不充分である。
一方、還元剤としてメタノールを利用（添加）する場合
にはメタノールの費用が必要となるので、処理費用が増
大するという問題点が生じる。

【０００７】また、従来技術１に示されるような汚泥を
嫌気分解する技術では、汚泥の分解に伴ってアンモニア
性窒素やリン酸が有機酸と同時に発生してしまう。生物
反応で発生する有機物の大部分は発生したアンモニア性
窒素の処理に用いられるので、窒素除去についての有機
物のメリットは相殺され、さらに発生したリンの除去も
必要となるという問題が生じる。

【０００８】従来技術２に示された技術では、脱水ケー
キの含水率は低下して脱水に要する凝集剤の使用量も低
下するものの、古紙の添加に際して古紙の微細化が必要
であり、そのために古紙溶解槽を設けなければならな
い。また、この方法は汚泥処理系等に適用される技術で
あり、脱水ケーキの含水率の低下および脱水に用いる凝
集剤の使用量の低下には効果があるが、廃水処理におけ
る窒素除去やリン除去に対する効果はない。

【０００９】従来技術３に示された技術では、脱水性の
改善と反応タンク内の汚泥濃度の向上というメリットが
得られるが、担体は最終沈殿池に持ち込まれた際に、嫌
気状態あるいは無酸素状態となってしまう。このような
状態は、好気性の微生物にとって好ましくないために、
担体に付着、固定化された好気性の微生物、例えば硝化
細菌は大きなダメージを受けてしまう。したがって、従
来技術３の方法では、担体を用いる大きなメリットであ
る硝化細菌の高濃度保持は達成されない。また、この方
法では、投入された古紙や木質チップは余剰汚泥として
引き抜かれて脱水処理がなされ、この際に、担体に固定
化された有用微生物も同時に反応タンク外に流出してし
まうことになる。

【００１０】なお、微生物を固定化するために担体を利
用するメリットは、増殖速度の小さい有用微生物を担体
に保持することにあり、このメリットは微生物（あるい
は反応タンク内の固形物）の滞留時間（一般にはＳＲ
Ｔ：Solid Retention Time）を大きくとることによって
得られるものである。従来技術３に記載された技術で
は、上述したように担体と浮遊汚泥とは、ほぼ同じ割合
で最終沈殿池にいたって、ほぼ同じ割合で引き抜かれて
しまう。さらに、従来技術３で述べられているような脱
水ケーキ含有率の低下というメリットを得るためには、
比較的大量の繊維質を投入しなければならない。具体的
には、投入しない場合の発生汚泥固形分量の１０％程度
以上の繊維質が必要とされるのでＳＲＴが短縮されてし
まう。したがって、担体を使用することによって得られ
るメリットは、従来技術３の場合には打ち消される。

【００１１】ＳＲＴを大とするために反応タンクの汚泥
濃度（ＭＬＳＳ）を高めに設定する方法も提案されてい
る。実際、これまでに開発された微生物固定化担体を用
いた方法は、担体が反応タンク外に流出しないように、
スクリーン等の担体分離手段を用いてＳＲＴを大として
きた。しかしながら従来技術３では、最終沈殿池に担体
が流出し、その分だけ最終沈殿池の固形物負荷が増大す
るため、ＭＬＳＳの増大によるＳＲＴの延長効果はほと
んどないか、極僅かである。なお、一般的な下水処理に
おいては、水温にもよるがＳＲＴは２日から５日程度に
設定され、硝化細菌を保持するためには３日以上に設定
される。従来技術３では担体の反応タンク内滞留時間は
浮遊汚泥とほぼ同程度の２日から５日程度またはそれ以
下となり、有機系繊維質が分解反応を受ける反応時間が
短いため、反応が起こらないうちに有機系繊維質は外部
に持ち出されてしまう。さらに、有機系繊維質の分解能
力を有する微生物が大量に保持されるようなプロセスに
なっていない。すなわち、有機系繊維質の分解能力を有
する微生物は、一般に増殖速度の小さい嫌気性微生物で
あるにもかかわらず、好気性の反応タンクを有する方式
では、好気状態で大きな増殖速度を有する好気性細菌が
大量に増殖する。したがって、好気性の反応タンクを有
する好気状態では、有機系繊維質の分解能力を有する微
生物は優先種となり得ない。このため、有機性繊維質の
分解はほとんど起こらないので有機物の生成は起こら
ず、窒素除去、リン除去の促進効果やメタノール使用量
の削減効果は得られない。

【００１２】上述したように、窒素除去やリン除去を促
進するとともにメタノールの使用量を低減した廃水の処
理方法は、未だ得られていない。さらに、余剰汚泥の脱
水性の改善、汚泥の分離・凝縮性の改善や脱水用の凝集
剤の使用量の削減は、充分に達成されておらず、増殖速
度の小さい有用微生物を反応タンク内に高濃度で保持す
ることも、未だ達成されていないのが現状である。

【００１３】そこで本発明は、窒素除去やリン除去を促
進するとともにメタノールの使用量を低減し、かつ余剰
汚泥の脱水性の改善、汚泥の分離・凝縮性の改善や脱水
用の凝集剤の使用量の削減を図り、増殖速度の小さい有
用微生物を反応タンク内に高濃度で保持し得る廃水の処
理方法を提供することを目的とする。

【００１４】また本発明は、窒素除去やリン除去を促進
するとともにメタノールの使用量を低減し、かつ余剰汚
泥の脱水性の改善、汚泥の分離・凝縮性の改善や脱水用
の凝集剤の使用量を削減を図り、増殖速度の小さい有用
微生物を高濃度で反応タンク内に保持して廃水の処理を
行うための処理装置を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、有機系繊維質を含む物質に嫌気性分解処
理する繊維質分解処理工程を有する廃水の処理方法にお
いて、前記繊維質分解工程においてｐＨの調整を行なう
ことを特徴とする廃水の処理方法を提供する。

【００１６】また本発明は、有機系繊維質を含む物質を
嫌気性分解処理する繊維質分解処理装置を有し、前記繊
維質分解処理装置内のｐＨを調整するｐＨ調整手段を具
備することを特徴とする廃水の処理装置を提供する。

【００１７】本発明において、前記有機系繊維質を含む
物質は、古紙とすることができる。

【００１８】以下、本発明を詳細に説明する。

【００１９】本発明においては、まず、有機系物質を含
む物質を、嫌気性生物の作用により処理する。この処理
によって、有機系繊維質の主成分であるセルロースの少
なくとも一部が分解されて低分子化した有機物が得ら
れ、この分解生成物である有機物を用いて廃水の処理を
行なう。

【００２０】有機系繊維質の分解・低分子化により得ら
れた分解生成物は、廃水処理における脱窒反応や脱リン
反応に利用され、窒素除去の促進、窒素除去率の向上、
メタノール削減効果、リン除去率の向上効果が得られ
る。

【００２１】さらに、有機系繊維質の一部（一部のセル
ロースやリグニン等）は、未分解のまま汚泥処理工程に
いたって脱水されるので、脱水の効率化、安定化、脱水
ケーキの含水率低下効果、脱水用の凝集剤の低減効果が
得られる。

【００２２】本発明において有機系繊維質としては、有
機繊維質を主成分とする廃材、例えば古紙等を用いるこ
とが好ましい。このことは、廃材の処理費用を削減する
という効果があり、さらに、現在の社会的要望であるリ
サイクル、ゼロエミッションの面からみても有効であ
る。なお、古紙を用いた場合には、数センチ角の粒状で
投入した場合であっても反応タンク内で、ほとんど原型
を残さない程度にこなごなな状態となることが確認され
ているので、有機系繊維質の投入形態は、何等限定され
ない。しかしながら、反応速度の面からは事前に微細化
しておくことが好ましい。微細化処理を施すかどうかに
ついては、得られる効果と微細化処理のためのコストと
を総合的に判断して、適宜決定すればよい。

【００２３】嫌気性生物としては、セルロースを低分子
化する能力を有するか、セルロース分解酵素を産出する
能力を有する微生物を用いて、上述したような有機系繊
維質を含む物質を処理することができる。セルロース分
解能を有する微生物あるいはセルロース分解酵素を利用
することによって、セルロースを効率的に分解すること
ができるためである。

【００２４】嫌気性生物としては特に限定されないが、
例えば、メタン発酵槽汚泥、最初沈殿池汚泥、最終沈殿
池汚泥、し尿処理汚泥、家畜の消化器管内などの中に生
息する微生物群をそのまま、もしくは単離して培養した
後、有機繊維質分解反応タンク内に投入することができ
る。これらの微生物の例としては、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄ
ｅｓ属、Ｂｕｔｙｒｉｖｉｂｒｉｏ属、Ｃｌｏｓｔｒｉ
ｄｉｕｍ属、Ｅｕｂａｃｔｅｒｉｕｍ属、Ｆｉｂｒｏｂ
ａｃｔｅｒ属、Ｆｕｓｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ属、Ｐｅｐ
ｔｏｃｏｃｃｕｓ属、Ｒｕｍｉｎｏｃｏｃｃｕｓ属、Ｓ
ｅｌｅｎｏｓｏｍｏｎａｓ属、およびＡｃｅｔｉｖｉｂ
ｒｉｏ属などが挙げられる。これらの微生物を使用する
ことにより、装置立ち上げにかかる期間の短縮が図れる
場合もある。

【００２５】前述したような微生物あるいは微生物群に
は、それぞれ固有の最適なｐＨが存在するため、最適な
ｐＨに調整することが必要である。ｐＨの調整を行なう
ことによって、当該生物の最大セルロース分解速度を得
ることができる。また、当該生物の多くは、前述したよ
うな有機系繊維質の分解生成物として酢酸やプロピオン
酸などの有機酸を生成し、これらの有機酸がｐＨを低下
させることによって当該生物の活性を低下させることが
知られているため、ｐＨの調整は有機酸生成によるｐＨ
低下にも効果を発揮する。

【００２６】ｐＨの調整範囲としては、得られる有機系
繊維質の分解効率にもよるが、３から９の間で任意に調
整することができる。なお、好酸性の生物、もしくは好
アルカリ性の生物で、セルロースの分解能力を有する生
物を使用する場合にはこの限りではなく、前記好酸性生
物や前記好アルカリ性生物に適したｐＨに調整すること
ができる。

【００２７】例えば、嫌気性生物として、メタン発酵槽
汚泥や最初沈殿池汚泥，最終沈殿池汚泥、およびし尿処
理汚泥などをそのまま用いる場合は、ｐＨを５から８の
間で任意に設定することができる。この場合、前記有機
系繊維質の分解効率を鑑みて、調整するｐＨの幅を狭く
することができる。本発明においては、有機系繊維質の
分解に最適なｐＨとすることが反応速度の面で好ましい
が、多少最適ｐＨがずれていても比較的高い反応速度が
得られる場合には、ｐＨ調整アルカリ剤またはｐＨ調整
用酸性溶液の添加量を削減して、省コストを図ることも
可能である。

【００２８】前述したようなｐＨの調整は、有機繊維質
分解工程に寄与する生物の最適なｐＨの範囲内にできる
のであれば、いかなるｐＨ調整用酸性溶液あるいはｐＨ
調整用アルカリ剤をｐＨ調整剤として用いても構わな
い。どのようなｐＨ調整用酸性溶液、ｐＨ調整用アルカ
リ剤を用いるかは、得られる有機繊維質分解効率とコス
トとを総合的に考慮して判断すればよい。投入する方法
についても特に制限はなく、ｐＨ調整剤は有機繊維質分
解タンク内に直接投入するか、投入直前の有機繊維質に
混入することもできる。

【００２９】また、前述したようなｐＨの調整方法の他
に、有機繊維質分解工程に窒素含有有機物を投入するこ
とによって、ｐＨの調整を行なうこともできる。この方
法は、嫌気性生物の作用によって窒素含有有機物が分解
され、分解過程で産出されるアンモニアをｐＨの調整に
利用するものである。窒素含有有機物としては、最初沈
殿池汚泥や最終沈殿汚泥、あるいはこれらの脱水汚泥を
用いることができる。しかしながら、アンモニアは当該
生物にとって有害である場合が多いため、窒素含有有機
物の投入量は、有機繊維質分解槽内のアンモニア濃度お
よびｐＨを適宜測定して、当該生物に有害な作用を及ぼ
さない範囲に収めなければならない。また、この場合、
生成したアンモニアは除去対象物質であり、除去のため
に有機繊維質分解生成物を消費してしまう。したがっ
て、この方法を選択する場合には、流入水質と要求する
水質、アンモニア生成量、および有機系繊維質分解生成
物などを鑑みて、慎重に適用しなければならない。

【００３０】本発明においては、有機系繊維質の分解生
成物を含む物質の全て、または一部は、嫌気状態および
／または無酸素状態の反応容器に導入される。導入する
過程の前に固液分離工程を設けて、分解生成物を含む物
質のうち、液状のものを多く含む部分のみを導入するこ
とも可能である。これによって、有機系繊維質の分解生
成物を、脱窒反応やリン除去反応に効果的に利用するこ
とができる。有機系繊維質の分解生成物を好気状態の反
応タンクに投入した場合には、好気タンクにおいて分解
生成物は好気的分解を受け、その多くが二酸化炭素と水
まで分解されてしまうために、脱窒反応やリン除去反応
のリンの吐き出し反応には利用されなくなるという不都
合が生じるが、これを防ぐことができる。また、有機系
繊維質の主成分はセルロースであり、セルロースは炭素
と水素と酸素とからなる分子であるために分解物質には
窒素やリンは含まれない。したがって、有機系繊維質の
分解によって生じた有機物によって廃水処理における窒
素負荷やリン負荷が増大するという従来技術１の問題も
クリアできる。

【００３１】有機系繊維質の分解生成物を含む物質は、
分離工程を経て、液状成分をより多く含む部分の少なく
とも一部は、前記嫌気状態および／または無酸素状態の
反応容器に導入され、固形物をより多く含む部分の一部
は汚泥処理工程に導入することが好ましい。このように
分離作用を行なうことによって、前記液状部分をより多
く含む部分および前記固形物をより多く含む部分の性状
を調整することができる。

【００３２】固形物をより多く含む部分には未分解の有
機系繊維質の大部分が含まれており、この固形物の一部
は廃水を処理する工程には導入されないので、廃水を処
理する工程におけるＳＲＴを大とすることができる。し
たがって、硝化細菌のような増殖速度の小さい細菌のよ
り安定した保持が可能となる。

【００３３】また、固形物をより多く含む部分の一部
は、前記有機系繊維質を分解して分解生成物を得る工程
に維持するか返送する。これによって、有機系繊維質の
有機系繊維質分解タンクにおける濃度および滞留時間を
大とすることができ、高い有機系繊維質の分解効率が得
られる。また、これによって、有機系繊維質の有機系繊
維質分解タンクにおける濃度および残留時間を制御する
ことができる。このことは、ＳＲＴと水理学的滞留時間
（一般的にはＨＲＴ：Ｈｙｄｒａｕｒｉｃ Ｒｅｔｅｎ
ｔｉｏｎ Ｔｉｍｅ）とを分け、任意に設定することが
できることを意味する。ＳＲＴとＨＲＴとを分けること
によって、ｐＨの変動要因である有機系繊維質の分解物
を、有機系繊維質分解タンクから速やかに排除すること
ができる。このため、ｐＨの調整に必要なｐＨ調整用ア
ルカリ剤またはｐＨ調整用酸性溶液の消費量を削減する
ことができる。具体的には、有機系繊維質の分解に伴な
って生成する有機酸によるｐＨの低下が抑制され、ｐＨ
調整用アルカリ剤の添加が抑制される。ただし、分離工
程を設けることによって処理費用がかさむ場合もあるた
め、必ずしも分離工程を設ける必要はない。

【００３４】廃水を処理する工程の少なくとも一部は、
好気状態の反応容器内で行なわれ、この好気状態の反応
容器は微生物固定化担体を収容していることが好まし
い。これによって、増殖速度が小さく、高濃度に維持す
ることが困難な硝化細菌、例えばアンモニア酸化細菌や
亜硝酸酸化細菌を、反応容器内に高濃度で維持すること
ができるので、よりいっそうの窒素成分処理の効率化が
達成される。すなわち、窒素除去率の向上、窒素除去の
安定化、反応タンクの小型化が達成される。この場合に
は、液状物質をより多く含む部分の投入に相当する分だ
け（より正確には、投入した有機質のうち分解された
後、微生物に再合成され固形化される部分と、一部の固
液分離し切れなかった未分解部分が未分解のまま流出す
る部分）、汚泥固形物の発生量が増大する。したがっ
て、液状物質をより多く含む部分の投入を行なわない場
合と比べて、ＳＲＴは若干短縮される。このため、硝化
細菌を反応タンクに高濃度に維持するという面では若干
不利になるおそれがある。しかしながら、微生物固定化
担体を反応タンクに投入することによって担体に硝化細
菌が高濃度に保持されるので、前述したような窒素除去
の効率化が達成できる。

【００３５】好気状態の反応容器に収容される微生物固
定化担体は、中空円筒状とすることが好ましく、この好
気状態の反応容器は目開きが２．０ｍｍ以上の微生物固
定化担体流出防止スクリーンを流出側に具備することが
好ましい。中空円筒状の微生物固定化担体を使用するこ
とによって、微生物固定化担体の単位容積当たりの表面
積を大とすることができるので、大量の硝化細菌を担体
表面に保持することができ、また担体の形状係数が小さ
く流動性も高くなる。ここで、好気状態の反応容器に有
機系繊維質を投入した場合には、有機系繊維質の分解
（化学的、生物学的、物理的）に伴なって、微細化され
た繊維質が発生し、この微細化された繊維質がスクリー
ンの閉塞を引き起こすおそれがある。これを避けるため
に、スクリーンの目幅はできるだけ大とすることが望ま
しい。実用的には、スクリーンの目幅は２ｍｍ以上、さ
らには２．５ｍｍ以上とすることが好ましいが、スクリ
ーンの目幅を大とすると、担体の大きさも大とせざるを
得ない。この際には担体の比表面積も減少してしまうた
め、比表面積を大とできる中空形状の担体を採用するこ
とが望まれる。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明を詳
細に説明する。

【００３７】図１は、本発明にかかる廃水処理装置の一
例の構成を表す概略図である。図示する廃水の処理装置
においては、まず、有機系繊維質反応タンク流入液１２
および有機系繊維質を含む物質１０が有機系繊維質反応
タンク１１に導入される。この有機系繊維質反応タンク
１１内では、嫌気性生物的処理により、有機系繊維質を
含む物質１０が処理される。なお、本発明において有機
系繊維質としては、古紙等の有機繊維質を主成分とする
廃材を用いることができる。

【００３８】嫌気性生物としては、例えばセルロース分
解能力のある生物であれば、任意の生物／生物群を用い
ることができる。例えば、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ属、
Ｂｕｔｙｒｉｖｉｂｒｉｏ属、Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ
属、Ｅｕｂａｃｔｅｒｉｕｍ属、Ｆｉｂｒｏｂａｃｔｅ
ｒ属、Ｆｕｓｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ属、Ｐｅｐｔｏｃｏ
ｃｃｕｓ属、Ｒｕｍｉｎｏｃｏｃｃｕｓ属、Ｓｅｌｅｎ
ｏｓｏｍｏｎａｓ属、およびＡｃｅｔｉｖｉｂｒｉｏ属
の微生物や嫌気性の菌類などの使用が考えられるが、特
にこれらの生物に限定するものではない。

【００３９】上述したような嫌気性生物は、有機系繊維
質の分解を行なううえで、最適なｐＨの範囲を要求す
る。そのため、本発明においては、有機系繊維質反応タ
ンク１１内に設置したｐＨセンサ２４を用いて反応タン
ク内のｐＨを監視し、ｐＨ調整用アルカリ剤２５または
ｐＨ調整用酸性溶液２６を添加してｐＨの調整を行な
う。すなわち、ｐＨセンサ２４、ｐＨ調整用アルカリ剤
２５およびｐＨ調整用酸性溶液２６によって、本発明に
おけるｐＨ調整手段が構成される。ここで使用されるｐ
Ｈ調整用アルカリ剤２５およびｐＨ調整用酸性溶液２６
としては、水酸化ナトリウムと塩酸との組み合わせなど
が考えられるが、前記嫌気性生物に有害な成分を含まな
ければ、いかなるものを使用しても構わない。反応速度
を高める面からは、有機系繊維質の分解に最適なｐＨと
することが望ましいが、最適ｐＨから外れる場合でも比
較的高い反応速度が得られる場合には、ｐＨ調整用アル
カリ剤２５もしくはｐＨ調整用酸性溶液２６の添加量を
削減して省コストを図ることも可能である。

【００４０】この有機系繊維質反応タンク１１には、有
機系繊維質分解能力を有する微生物や酵素、酵母の類を
固定化した担体が収容されていてもよい。こうした担体
を収容した場合には、増殖速度の小さい“有機系繊維質
分解能力を有する微生物”を高濃度で有機系繊維質反応
タンクに保持することができる。これによって、有機系
繊維質反応タンクの小型化、有機系繊維質反応タンク内
の反応の安定化といったメリットが得られる。さらに、
システムの立ち上げ期間の短縮効果、システムの反応の
安定化効果なども得られる。なお、固定化担体を用いた
場合には、特に担体と有機系繊維質との接触効率を高め
ることが効果的であり、有機系繊維質を微細化、粉砕処
理をすることが好ましい。

【００４１】担体の形状としては、中空円筒状が好まし
いが、他の形状でも効果を得ることができる。中空円筒
状の担体を用いることによって、微生物固定化担体の単
位容積当たりの表面積を大とすることができ、また担体
の形状係数が小さく流動性も高くなるというメリットが
得られる。

【００４２】担体の材質としては、高分子系および無機
素材のいずれを用いることもできる。高分子系として
は、例えば、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリ
コール、ポリプロピレングリコール、ポリアクリルアミ
ド、ポリビニルフェルマール、ポリプロピレン、ポリエ
チレン、塩化ビニリデン、ナイロン、ポリ塩化ビニルお
よびこれらの混合物が挙げられ、無機素材としては、セ
ラミック系、砂、活性炭、およびアンスラサイトやゼオ
ライト等の鉱物などが挙げられる。さらに木材チップ等
を用いてもよい。

【００４３】こうした担体には、微生物のみならず酵素
を固定化してもよい。その際、ポリビニルアルコール、
ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、
およびポリアクリルアミド等のゲルの内部に酵素を固定
化することができる。

【００４４】さらに、有機系繊維質分解能力を有する微
生物の増殖のために必要となる栄養分（窒素成分、リン
成分）や微量元素を、有機系繊維質反応タンク１１に添
加することによって、分解効率のさらなる向上が認めら
れる場合がある。

【００４５】図示するように、有機系繊維質反応タンク
１１の下流側には、固液分離装置２１、嫌気タンク９、
無酸素タンク２、好気タンク４、沈殿池７、濃縮装置１
５および脱水装置１８が設けられており、これらによっ
て廃水処理プロセスが構成される。なお、こうしたタン
ク等の配置の順番は、図示する例に限定されるものでは
ない。

【００４６】有機系繊維質反応タンク１１からの有機系
繊維質反応タンク流出水は、まず、固液分離装置２１で
固液分離を受けて、固形物をあまり含まない液状物質を
より多く含む部分と固形物をより多く含む部分とに分離
される。その後、液状成分をより多く含む部分について
は、嫌気タンク９および無酸素タンク２に導入され、嫌
気タンク９には、処理される対象である流入水（廃水）
１および沈殿池７からの汚泥の一部が返送汚泥１３とし
て導入される。一方、固形物をより多く含む部分２３に
ついては、一部は汚泥処理系等に導入されて処理がなさ
れる。後述するように、有機系繊維質反応タンク１１に
おけるＳＲＴを大とするために、固形物をより多く含む
部分２３の一部を有機系繊維質反応タンク１１に戻して
もよい。図１に示す装置においては、脱水装置１８の前
に固形物をより多く含む部分２３を導入しているが、濃
縮装置１５や最終沈殿池７、あるいは図示されていない
が最初沈殿池およびこれらに導入される液の配管に導入
してもよい。

【００４７】また、これらの導入に先立って、固形物を
より多く含む部分を生物学的あるいは物理学的手法によ
って処理してもよい。これによって、汚泥処理系からの
返流水の水質を改善することができる。さらに、図示す
るように、濃縮装置１５からの濃縮分離液１７および脱
水装置１８からの脱水装置脱離液２０も嫌気タンク９に
返送してもよいが、これらの返送は必ずしも必要ではな
い。濃縮分離液１７および脱水装置脱離液２０は、場合
によっては専用の処理工程に導入され、あるいは最初沈
殿池や沈砂池に投入される場合もある。

【００４８】嫌気タンク９内では嫌気条件下で反応が進
行し、嫌気タンク９の流出液は、好気タンク４からの流
出液の一部である循環液３とともに無酸素タンク２に導
入される。この無酸素タンク２内においては無酸素条件
下で反応が進行し、無酸素タンク２の流出液は好気タン
ク４に導入される。

【００４９】好気タンク４には微生物固定化担体５が収
容されており、このタンクの流出側には担体流出防止
（担体分離）装置６が設置されているので、担体は好気
タンク４内に常に保持される。好気タンク４の流出液の
一部は、上述したように循環液３として無酸素タンク２
に循環され、残りは沈殿池７に導入される。好気タンク
４内に収容される微生物固定化担体５としては、すでに
説明したようなものを用いることができる。すなわち、
有機系繊維質反応タンク１１内に収容するものと同様の
微生物固定化担体を、好気タンク４内に収容することが
できる。担体分離装置６としてはスクリーンを用いるの
が一般的であるが、担体と好気タンク４の流出液とを分
離できるものであれば方式は特に限定されず、任意のも
のを用いることができる。すでに説明したような理由か
ら、スクリーン目幅は、実用的には２ｍｍ以上であり、
２．５ｍｍ以上が好ましい。

【００５０】なお、処理場の敷地に充分な余裕があり、
大型の好気タンクを設けて硝化細菌を高濃度に保持でき
る場合には、必ずしも好気タンク４内に担体５を用いる
必要はない。

【００５１】沈殿池７では、好気タンク４から導入され
た流出液が沈降分離されて汚泥が得られ、その一部は、
余剰汚泥１４として濃縮装置１５に導入され、汚泥の残
りの部分は返送汚泥１３として嫌気タンク９に導入され
る。一方、沈殿池７で固液分離された上澄み液は、処理
水８として排出される。なお、沈殿池７は、汚泥と処理
水とを分離するためのものであり、汚泥と処理水との分
離が可能であれば、他の方式（浮上分離、膜分離、濾
過、遠心分離等）を使用しても構わない。

【００５２】余剰汚泥１４が導入された濃縮装置１５で
は、この汚泥が濃縮されて濃縮汚泥１６として脱水装置
１８に導入された後、脱水処理を受けて脱水ケーキ１９
として排出される。また、脱水工程１８で発生する脱離
液２０は、濃縮工程で発生する分離液１７とともに嫌気
タンク９に返送・処理される。

【００５３】なお、濃縮設備１５および脱水設備１８と
しては、種々の方式のものを用いることができ、例え
ば、遠心濃縮装置、濾過式濃縮装置、浮上式濃縮装置
や、ベルトプレス式脱水機、遠心脱水機、フィルタープ
レス式脱水機、およびロータリープレス式脱水機等を用
いてもよい。また、処理施設によっては、汚泥処理設備
を保有せず、汚泥の集約処理や移動式汚泥処理設備によ
る処理等が行なわれる場合もあるが、その場合も本発明
の効果は何等変わらず維持される。

【００５４】上述したプロセスにおける主な反応は、有
機系繊維質反応タンク１１内での有機系繊維質の分解・
低分子化反応；嫌気タンク９内でのリンの吐き出し反
応；無酸素タンク２内での脱窒反応；および好気タンク
４内での有機物分解反応、硝化反応、リン吸収反応であ
る。

【００５５】廃水中の窒素成分は、好気タンク４内での
硝化細菌の作用によって、アンモニア性窒素や有機性窒
素からＮＯ₂−ＮやＮＯ₃−Ｎに変換される。ここでの硝
化細菌とは、浮遊しているものと担体５に固定化されて
いるものとの両方をさす。その後、好気タンク４からの
流出液の一部は、循環水３として無酸素タンク２に循環
され、無酸素タンク２内でＮＯ₂−ＮやＮＯ₃−ＮがＮ₂
ガスに還元される。こうして得られたＮ₂ガスが大気放
散されることによって、廃水中の窒素成分が除去され
る。

【００５６】この還元反応における還元剤としては、流
入水１に含まれる有機物が用いられる。さらに、有機系
繊維質反応タンク１１で生成し、無酸素タンク２に導入
された有機物もまた、還元剤として作用する。廃水中の
リンは、微生物の次のような作用によって除去される。
まず、微生物は嫌気タンク９で有機物を利用して体内の
リンを吐き出し、その後、リンを吐き出した微生物が主
に好気タンク４において吐き出した量以上のリンを体内
に吸収する。こうして、廃水中のリンが微生物の体内に
吸収されることによって、廃水中のリンが除去される。

【００５７】嫌気タンク９内において有機物を利用して
微生物が体内のリンの吐き出す反応が生じる際には、有
機物がエネルギー源として必要とされる。この有機物と
して、有機系酸素質反応タンク１１で生成し、嫌気タン
ク９に導入された有機物が用いられる。

【００５８】また、リンを吐き出した微生物が好気タン
ク４においてリンを吸収する反応の際にも、有機物をエ
ネルギー源として必要とする。このエネルギー源として
の有機物が不足する場合には、有機系繊維質反応タンク
１１で生成した分解生成物である有機物の一部を好気タ
ンク４に導入することによって、エネルギー源としての
効果を得ることができる。

【００５９】本発明においては、上述したような酸化還
元反応により廃水中の窒素が除去され、リンの過剰摂取
により廃水中のリンが除去される。さらに本発明におい
ては、有機系繊維質の分解によって生じた物質を利用し
た生物反応にともなって生物が増殖し、その際に水中の
リン化合物および窒素化合物を微生物が生体内に摂取す
る。こうして、本発明のプロセスを経ることにより、処
理水中のリン濃度および窒素濃度はさらに低減される。

【００６０】なお、有機系繊維質反応タンク１１内では
有機系繊維質の少なくとも一部が分解されるので、未分
解の有機系繊維質が残留する可能性もある。本発明にお
いては、有機系繊維質反応タンク１１で生成した有機系
繊維質の分解生成物と未分解物質とを分離している。具
体的な分離手段としては、遠心分離、浮上分離、膜分
離、沈殿濃縮分離、およびろ過分離などが挙げられる。
また、簡易的な分離手法としては、１）有機系繊維質反
応タンク１１を穏やかに攪拌する、２）有機系繊維質反
応タンク１１の流出口に有機系繊維質の流出防止装置を
設ける、３）有機系繊維質反応タンク１１を回分操作と
して、有機系繊維質を沈殿あるいは浮上させるといった
方法もある。固液分離に際して凝集剤を添加してもよ
い。このように固液分離を行なうことによって、液状成
分をより多く含む部分と固形物を多く含む部分とに分け
られるので、液状成分、すなわち脱窒反応やリン除去反
応に有用な成分を多く含む部分を水処理工程に導入する
ことができる。さらに、固形物をより多く含む部分を汚
泥処理系統に導入することにより、固形物を多く含む部
分が水処理系に導入されないので、水処理系におけるＳ
ＲＴを大きくすることができる。これによって、硝化細
菌のような増殖速度の小さい有用微生物を安定的に保持
することが可能となる。

【００６１】なお、固形物を多く含む部分の一部あるい
は全部を水処理系に導入しても水処理系の機能が損なわ
れない場合には、固形物を多く含む部分も水処理系に導
入することもできる。また、固液分離せずに有機系繊維
質の分解生成物と未分解物質（液状成分と固形状成分と
の混合物）を水処理系に導入してもよい。あるいは、有
機系繊維質反応タンクの流入水の量を減らして、有機系
繊維質反応タンクにおける反応を固体培養系に近い状態
としてもよく、その場合は有機系繊維質反応タンクにお
ける反応物は固液分離せず水処理系に導入すればよい。

【００６２】さらに、未分解の有機系繊維質は、汚泥の
脱水性を向上させるので、脱水装置１８からの脱水ケー
キ１９の含水率が低下し、脱水ケーキを焼却する際の補
助燃料のコストを大幅に削減できるという利点もある。
脱水性が向上し、脱水ケーキの含水率が低下することに
より、下水汚泥ケーキの容積を減少させることができる
ので、運搬費用などの取り扱いの面でメリットがある。
加えて、脱水性の向上にともなって脱水用の凝集剤の使
用量を低減できるというメリットも発生する。

【００６３】本発明において、有機系繊維質反応タンク
１１に導入される有機系繊維質１０の形状は特に限定さ
れるものではなく、粒状、粉状、糸状、および紙片状の
いずれとしてもよい。反応効率や反応速度の観点から
は、有機系繊維質は微細であるほど有利であるものの、
この場合には費用、処理のための維持管理等が必要とさ
れる。したがって、その必要性や効果等を総合して、有
機系繊維質の投入形態を適宜決定すればよい。

【００６４】なお、有機系繊維質としては、古紙（オフ
ィスなどで発生するシュレッダー屑や、シュレッダー屑
を圧縮・成形したもの、古紙を粒状に成形したものな
ど）、木片（建設廃材を含む）、もみ殻、厨芥等および
これらのうちの２種以上の混合物を利用することができ
る。ただし、厨芥等については、窒素、リン成分濃度が
高いものは本発明の効果を減ずるので好ましくない。ま
た、有機系繊維質濃度や有機物濃度が高く、かつ窒素、
リン成分濃度が低いものであれば、工場や事業所等から
発生する廃棄物や廃水を原料として利用することも可能
である。古紙の場合、紙として再生利用しようとした場
合には、通常事前に分別が必要とされる。これに対し
て、本発明では分別は特に必要なく、現在もっとも分別
が困難で紙としての再利用が難しく、大きな問題となっ
ているいわゆるミックス古紙も利用することができる。
ミックス古紙中の上質紙の部分にはセルロースが多く含
まれ、これは分解、低分子化されて窒素除去、リン除去
に用いられる。一方、ミックス古紙中の低質紙の部分は
リグニン等の難分解性成分を多く含んでいるが、未分解
部分は汚泥の沈降性や濃縮性、あるいは脱水性の向上に
寄与する。

【００６５】また、有機系繊維質反応タンク１１内で分
解・低分子化される前の有機系繊維質に、前処理を予め
施すことによって、反応効率および反応速度を向上させ
ることができる。前処理としては、例えば、酸処理、ア
ルカリ処理、オゾン処理、過酸化物処理、温度処理、超
音波処理、加圧処理およびこれらの組み合わせなどが挙
げられる。こうした処理を施すかどうかについても処理
費用、処理のための維持管理の必要性、効果等を総合的
に判断して適宜決定することができる。

【００６６】有機系繊維質反応タンク１１における有機
系繊維質１０の平均滞留時間は０．５日以上、望ましく
は１日以上とする。これは、有機系繊維質を分解するこ
とのできる微生物の増殖速度が小さく、このような微生
物を高濃度に反応タンク内に保持するためにはこの程度
の滞留時間が必要であるため、および有機系繊維質の分
解速度が小さく、長い反応時間が必要とされるためであ
る。

【００６７】有機系繊維質１０の有機系繊維質反応タン
ク１１における滞留時間を大とするには、次のような方
法を採用することができる。１）有機系繊維質反応タン
ク１１を穏やかに撹拌して、有機系繊維質反応タンク１
１からの分解生成物および未分解有機系繊維質の流出量
を低減する、２）有機系繊維質反応タンク１１の流出口
に有機系繊維質の流出防止装置を設ける、３）有機系繊
維質反応タンク１１への有機系繊維質反応タンク流入液
１２の投入量を調節（低減）したり、汚泥の引き抜き量
を調節（低減）する、４）有機系繊維質反応タンク１１
を回分操作として、有機系繊維質を沈殿あるいは浮上さ
せた後、液状成分をより多く含み、固形成分濃度の低い
箇所から内容物を引き抜く、５）固形物をより多く含む
部分２３の一部を有機系繊維質反応タンク１１に戻すと
いった方法である。５）の方法を行なうことによって、
ＳＲＴとＨＲＴとを任意に設定することができる。この
ことにより、ｐＨの変動要因である有機系繊維質の分解
生成物の一つ、有機酸を有機系繊維質反応タンクから速
やかに排除することができ、ｐＨ調整用アルカリ剤２５
またはｐＨ調整用酸性溶液２６の添加量を削減すること
ができる。

【００６８】１）の有機系繊維質反応タンク１１を穏や
かに撹拌する方法としては、機械的撹拌装置を用いるこ
とが一般的であるが、気体を吹き込んで撹拌してもよ
い。一般には、有機系繊維質の生物学的分解速度は、嫌
気反応（酸素のない状態での反応）や無酸素反応（溶存
している酸素のない状態での反応）の方が、好気反応
（酸素のある状態での反応）の場合より大となる。した
がって、気体を吹き込んで撹拌する場合には、酸素濃度
の低い気体を吹き込む；気体の吹き込み量を撹拌可能な
最低限に抑える；気体の吹き込みを間欠的に行なう；散
気装置として酸素溶解効率の低い装置（例えば、粗大気
泡を発生させる装置）などによって、有機系繊維質反応
タンク１１内を嫌気状態に維持することが望まれる。

【００６９】２）の有機系繊維質反応タンク１１の流出
口に有機系繊維質の流出防止装置を設ける方法として
は、有機系繊維質が粒状等の塊状である場合にはスクリ
ーンを用いることができる。また、比重差を利用して沈
殿あるいは浮上設備を設けることもできる。

【００７０】３）の有機系繊維質反応タンク１１への流
入水１２の投入量の調節（低減）や、有機系繊維質反応
タンク１１からの低分子化された有機系繊維質および未
分解分の引き抜き量の調節（低減）には、汚泥が有機系
繊維質反応タンクにある程度蓄積された段階での引き抜
き操作が必要となる。これは、一般的に有機系繊維質反
応タンク１１には未分解の有機系繊維質が蓄積してくる
ためである。なお、流入水１２の投入量を低減したり、
汚泥の引き抜き量を低めに設定することによっても有機
系繊維質反応タンク１１内における有機系繊維質の滞留
時間を大とすることができる。

【００７１】有機系繊維質反応タンク１１に難分解性の
有機質が蓄積した場合には、これらを引き抜くことが必
要となる。未分解の有機系繊維質を含む汚泥の引き抜き
操作としては、例えば、有機系繊維質反応タンク１１か
ら難分解性の有機質を直接引き抜く方法を採用すること
ができ、具体的には、配管を設けるあるいはバキューム
カー等により引き抜くことができる。引き抜いた汚泥は
沈殿池７、あるいは濃縮装置１５に導入される。さら
に、図示してはいないが、引き抜いた汚泥を最初沈殿池
に導入することもできる。

【００７２】ここで引き抜かれた汚泥に特に粒子状のも
のがない場合には、嫌気タンク９や無酸素タンク２、好
気タンク４にこれを導入してもよい。場合によっては、
有機系繊維質反応タンク１１に投入される有機系繊維質
量と、有機系繊維質反応タンク１１から流出する有機系
繊維質を含む固形物量とのバランスがとれて、汚泥の引
き抜きを行なう必要がないこともある。また、有機系繊
維質反応タンク１１の撹拌強度を調節することによって
有機系繊維質反応タンク１１から有機系繊維質を含む固
形物を流出させることができ、これによって有機系繊維
質反応タンク１１からの引き抜き汚泥量や、有機系繊維
質の有機系繊維質反応タンク１１内の滞留時間を調整す
ることが可能である。

【００７３】有機系繊維質反応タンク１１に導入される
有機系繊維質１０の量は、流入水１の水質、水量、要求
される処理水８の水質によって変化する。一般的には、
所望される処理水の窒素濃度やリン濃度が低い値の場
合；流入水のＢＯＤ／窒素比やＢＯＤ／リン比が小さい
場合；脱水ケーキの含水率を低下させたい場合には、導
入する有機系繊維質１０の量を大とする必要がある。一
般的な下水を処理する場合には、投入量は流入下水１ｍ
³当たり１０ｇから５００ｇ程度となる。有機系繊維質
の種類や、反応条件、あるいは流入水質と要求処理水質
から計算される有機系繊維質導入量と、要求脱水ケーキ
含水率から計算される有機系繊維質投入量とが一致する
ことが好ましい。すなわち、有機系固形廃棄物の分解率
が高ければメタノール代替有機物の量は増大するが、脱
水ケーキの含水率の低減効果は薄れることになり、ま
た、有機系固形廃棄物の分解率が低ければその逆のパタ
ーンとなる。

【００７４】ここで、メタノール代替有機物合成に必要
とされる有機系繊維質分解物量と、脱水性改善のために
必要とされる有機系繊維質残存量との整合性をとる必要
が生じるが、このことは、結局、有機系繊維質の分解率
を所定の値に制御することに他ならない。有機系繊維質
の分解率を所定の値に制御するための操作因子、影響因
子には温度、原料の分解性、微生物の種類および濃度、
反応時間があり、温度は一定条件とし、原料も一定であ
るとすれば、最も容易に制御できる項目は反応時間であ
る。反応時間は、反応速度、反応タンク容積、および反
応タンクへの原料（有機系繊維質および水）の投入速度
の関数であるので、要求される分解率と、メタノール代
替有機物の発生量（速度）および未分解有機系繊維質の
発生量（速度）から、反応タンク容積と反応タンクへの
原料（有機系繊維質および水）の投入速度を決めればよ
い。なお、温度や原料の組成を変化させることができる
場合には、これらも制御因子に加えることができる。

【００７５】なお、有機系繊維質の分解には、有機系繊
維質の分解能力を有する微生物や酵素（セルラーゼ等）
が存在していることが好ましく、反応開始時点において
これらを反応タンクに供給することが望まれる。前述の
ように返送汚泥等の一部を、有機系繊維質の分解を行な
う反応タンク１１に導入する場合には、これらの中に有
機系繊維質の分解能力を有する微生物が含まれていれ
ば、酵素や微生物の反応タンクへの導入は特に必要ない
場合もある。しかしながら、反応の立ち上がりを迅速に
行なうためにも、反応開始時点においてこれらを添加す
ることは有効である。反応開始時点のみ添加するか、常
に添加を継続するか、添加は行なわないか、あるいは添
加量をどの程度にするかについては、前述のように地域
性や工場廃水に流入の有無等によって異なる。また、要
求される有機物の低分子化の程度および脱水ケーキの含
水率などに応じて、酵素や微生物の添加の条件は異な
る。したがって、反応の安定性や得られる反応速度等と
経済性も考慮したうえで、酵素や微生物の添加に関して
は適宜決定することができる。

【００７６】なお、図１のフローは本発明の廃水処理装
置の一例を示したものであり、本発明はこのフローに限
定されるものではない。図１における嫌気タンク９、無
酸素タンク２、好気タンク４、好気タンク循環液３、沈
殿池７、および返送汚泥１３によって水処理工程が構成
されており、この工程は嫌気無酸素好気法と呼ばれる代
表的な下水高度処理フローである。水処理工程を、嫌気
無酸素好気法以外の処理方法に置き換えても、本発明の
効果はほとんど変わらず得ることができる。例えば、水
処理工程を標準活性汚泥法のフローとした場合には、標
準活性汚泥法自体が窒素除去やリンの過剰摂取によるリ
ン除去を想定したフローとはなっていないため、窒素除
去やリン除去に関する促進効果という効果は薄れる。し
かしながら、この場合でも、有機系繊維質の分解によっ
て生じた物質を利用した生物反応が起こり、これにとも
なって生物が増殖し、その際に水中のリン化合物および
窒素化合物を微生物が生体内に摂取する。こうして、処
理水のリン濃度および窒素濃度は低減される。さらに、
メタノール使用量の低減、余剰汚泥の脱水性の改善、脱
水用の凝集剤の使用量削減、および汚泥の分離・濃縮性
の向上といった全ての効果は、何等変わらず維持され
る。

【００７７】また、図１に示した装置における水処理工
程を、循環式硝化脱窒法、嫌気−好気法、バーデンホ
法、修正バーデンホ法、ステップ流入式硝化脱窒法、硝
化−内生脱窒法、および嫌気−硝化−内生脱窒法等のほ
とんど全ての生物処理フローおよびこれらの担体投入法
フローに置き換えることもできる。いずれの場合も、本
発明の効果はほとんど維持される。これらの方法を採用
した場合、有機系繊維質反応タンク流出液は、フロー中
の嫌気タンクや無酸素タンク等の酸素を吹き込まないタ
ンクや、微好気タンクのような溶存酸素濃度の低いタン
クの少なくとも一つに導入することができる。また、前
述したようにリンの吸収を促進するために、好気タンク
に有機系繊維質反応タンク流出液の一部を導入してもよ
い。また、水処理工程が回分操作されている場合には、
溶存酸素濃度の低い時間帯に有機系繊維質反応タンク流
出液を導入するのが好ましいが、必ずしもこの時間帯だ
けに限る必要はない。

【００７８】本発明は、基本的に有機系繊維質反応タン
ク１１において、ｐＨを調整しつつ有機系繊維質を分解
し、その分解生成物を生物反応に利用することによって
窒素除去やリン除去の促進を行なうとともに、有機系繊
維質の未分解物質を利用して、汚泥の分離・濃縮・脱水
性の改善を図るものであり、このような考え方に基づく
処理フローは全て本発明の範囲に含まれる。

【００７９】また、分解される有機系繊維質の種類によ
っては生物学的手法を前段に配置し、オゾン吹き込み等
の化学的あるいは物理的手段を後段に配置してもよく、
また、その順番を逆にすることも可能である。有機系繊
維質の分解・低分子化を行なう有機系繊維質反応タンク
１１を複数設けることもまた、可能である。

【００８０】さらに、各タンクに導入する配管は、各タ
ンクに直接導入する必要はなく、タンクに導入される配
管と結合して、その液と混合してからタンクに投入して
も、得られる効果は変わらない。

【００８１】

【実施例】以下、具体例および比較例を示して本発明を
さらに詳細に説明する。

【００８２】まず、図１に示したフローにおいて、有機
系繊維質反応タンク１１内に最初沈殿池汚泥を投入し
た。有機系繊維質分解反応タンク１１内には、ｐＨセン
サ２４を設置し、ｐＨ調整用アルカリ剤２５としての１
規定の水酸化ナトリウムと、ｐＨ調整用酸性溶液２６と
しての１規定の塩酸とを用いて、有機系繊維質分解反応
タンク１１内のｐＨを６．５〜７．０に調整した。有機
系繊維質反応タンク１１の後段には固液分離装置２１を
設け、この固液分離装置２１からの流出液（液状成分を
より多く含む部分）を、嫌気タンク９と無酸素タンク２
とに半分ずつ導入する装置を構成し、これを用いて廃水
の処理を行なって実施例１とした。

【００８３】なお、この実施例１においては、好気タン
ク４に比重１．０１、長さ５ｍｍ、外径４ｍｍ、内径３
ｍｍの発泡ポリプロピレン製中空円筒状担体５を、真容
積基準で７％収容し、担体流出防止装置６として目幅
２．５ｍｍのウェッジワイヤースクリーンを好気タンク
４の出口に設置した。また、固液分離用装置２１として
は、連続遠心分離装置を用いた。

【００８４】また、好気タンク４中から微生物固定化担
体５を取り除いた以外は、前述の実施例１の場合と同様
の装置を構成し、これを用いて廃水の処理を行ない、実
施例２とした。

【００８５】これらの実施例１および２においては、有
機系繊維質反応タンク１１の容積は５リットルとした。

【００８６】さらに、窒素・リン除去の促進、汚泥の分
離・濃縮・脱水性に関して比較するために、比較例１〜
４として次のような手法により廃水の処理を行なった。
比較例１〜４のいずれにおいても、有機系繊維質分解反
応タンク１１内のｐＨの調整は行なわなかった。

【００８７】嫌気無酸素好気法により廃水を処理して、
比較例１とした。この方法は、実施例２において有機系
繊維質反応タンク１１および固液分離装置２１を設置し
ない場合に相当する。

【００８８】嫌気無酸素好気法において、脱水前に微細
化した古紙を混入させる方法により廃水を処理して比較
例２とした。この方法は、嫌気無酸素好気法である比較
例１の手法に、従来技術２をさらに適用したフローに相
当する。

【００８９】最初沈殿池汚泥と余剰汚泥との混合汚泥を
酸発酵した後、嫌気タンクと無酸素タンクに半分ずつ投
入する方法により廃水を処理して比較例３とした。好気
タンク４には担体は投入していない。この方法は、従来
技術１を嫌気無酸素好気法に適用したフローである。

【００９０】反応タンクに粒状の古紙を投入した従来技
術の３の技術において、反応タンクに嫌気無酸素好気法
を採用した方法により廃水を処理して、比較例４とし
た。好気タンク４には担体は投入していない。

【００９１】上述の実施例１，２および比較例１〜４に
用いた原水は、生活排水処理場の最初沈殿池流出水であ
り、以下に示す測定値は、１０ヶ月間での１０回の測定
の平均値である。各処理において共通する事項として
は、流入水質、水温、流入水流量（１００Ｌ／ｈｒ）、
無酸素タンク２の容積（３００Ｌ）、好気タンク４の容
積（２００Ｌ）、最終沈殿池水面積負荷（１００ｍ／
日）、循環水量比（２００％）、返送汚泥比（５０％）
である。また、汚泥の引き抜き量は、比較例４のみ、好
気タンク４の汚泥濃度が３０００ｍｇ／Ｌとなるように
し、それ以外（実施例１，２、比較例１〜３）において
は、好気タンク４の汚泥濃度が２０００ｍｇ／Ｌとなる
ように実施した。

【００９２】有機系繊維質１０としては古紙を用い、具
体的には事務系オフィスのシュレッダーダストを２ｍｍ
角に裁断したものを用いた。実施例１，２および比較例
４においては３．６ｇ／ｈｒの古紙を有機系繊維質反応
タンク１１に添加し、比較例２においては１．８ｇ／ｈ
ｒ相当分の古紙を脱水前に添加した。実施例１、２にお
いては、古紙は処理水中に古紙濃度が３％となるように
分散させ、有機系繊維質反応タンク１１に添加した。

【００９３】各実施例および比較例においては、全長２
８ｃｍ、高さ８ｃｍの長方形の撹拌翼を反応タンク１１
底部より５ｃｍのクリアランスとなるように上部から設
置し、ほぼ反応タンク内が均一な撹拌状態となる３５ｒ
ｐｍで撹拌した。

【００９４】上述の実施例１，２および比較例１〜４に
より廃水を処理した後、処理水の水質、汚泥の沈降分離
性、および脱水ケーキ含水率を調べ、得られた結果を下
記表１にまとめる。

【００９５】また、汚泥の脱水性は、ジャーテストによ
り高分子凝集剤の適性添加量を決定した後、凝集、重力
脱水後の汚泥を加圧試験機によりベルトプレス脱水機の
ろ布間で２分間、１．５ｋｇ／ｃｍ²で加圧脱水して脱
水ケーキの含水率を測定して評価した。

【００９６】

【表１】

【００９７】表１に示されるように、実施例１，２で
は、処理水質は、Ｔ−Ｎ、Ｔ−Ｐともに明らかに優れて
おり、脱水ケーキの含水率も低い値である。これらの効
果は、有機系繊維質を嫌気性分解処理する際にｐＨの調
整を行なうことによって、最大セルロース分解速度が得
られたこと、有機物の導入によって脱窒反応、脱リン反
応が促進されたこと、有機物のみが添加され窒素成分リ
ン成分は添加されないこと、および未分解の有機質が汚
泥の脱水性に好影響を与えることといった本発明の特徴
によってもたらされたものである。

【００９８】特に、好気タンク４に微生物固定化担体５
を収容した実施例１の結果に示されているように、この
場合のみＮＨ₄−Ｎが完全に除去されている。ＮＨ₄−Ｎ
の酸化により生じたＮＯ_x−Ｎも低い値を示しており、
これは、微生物固定化担体５の投入により硝化細菌が高
濃度に維持されたこと、さらに、有機系繊維質の分解に
よって生じた有機物の添加によって脱窒反応も促進され
たことによるものである。

【００９９】実施例２では、ＮＨ₄−Ｎの除去は完全で
はないものの、有機系繊維質の分解によって生じた有機
物を添加したことに起因して、生成したＮＯ_x−Ｎの除
去反応（脱窒反応）が促進されている。このため、処理
水中のＮＯ_x−Ｎが小さい値となり、結果としてＴ−Ｎ
が実施例１についで小さな値となったものである。

【０１００】これに対して、比較例１〜４のいずれも、
本発明のような効果は得られていない。比較例１では、
処理水中のＴ−ＮおよびＴ−Ｐのいずれも高く、脱水ケ
ーキ含水率も高い。比較例２では、脱水ケーキ含水率に
多少の改善がみられているものの、処理水の水質は比較
例１と大きな変化はない。

【０１０１】比較例３では、有機物が投入された分の効
果は、処理水のＮＯ₃−Ｎがほとんどないことに現れて
いるが、Ｔ−ＮやＴ−Ｐの値が低いわけではない。これ
は、汚泥の分解により生成した窒素成分、リン成分が有
機物とともに処理系に流入しているためである。

【０１０２】比較例４では、脱水ケーキの含水率の低減
に多少の効果が得られているのみであり、処理水質は比
較例１と同程度であり大きな変化はない。

【０１０３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、窒
素除去やリン除去を促進するとともにメタノールの使用
量を低減し、かつ余剰汚泥の脱水性の改善、脱水用の凝
集剤の使用量の削減を図り、増殖速度の小さい有用微生
物を反応タンク内に高濃度で保持し得る廃水の処理方法
が提供される。また、本発明によれば、窒素除去やリン
除去を促進するとともにメタノールの使用量を低減し、
かつ余剰汚泥の脱水性の改善、汚泥の分離・凝縮性の改
善や脱水用の凝集剤の使用量を削減し、増殖速度の小さ
い有用微生物を高濃度で反応タンク内に保持して廃水の
処理を行なうための処理装置装置が提供される。

【０１０４】本発明においては、窒素やリン等の成分を
ほとんど含まない古紙等の有機系繊維の一部を、ｐＨを
調整しつつ分解して、発生した分解生成物である有機物
を廃水処理における窒素除去、リン除去に利用できるの
で、廃水の高度処理（窒素リン除去）が達成され、未分
解の有機系繊維質が汚泥の分離性、濃縮性、脱水性を向
上させる。また、メタノールを添加する方法に比較し
て、処理費用の低減が可能という利点が得られる。さら
に、好気タンクに微生物固定化担体を収容した場合に
は、高度処理の処理効率の向上（除去率の向上や反応タ
ンク容積の縮減）と処理の安定化がなされる。加えて、
廃棄物である古紙等を利用することにより、資源の有効
活用、廃棄物処理の面でも効果があり、その工業的価値
は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる廃水処理装置の一例の構成を表
す概略図。

【符号の説明】

１…流入水 ２…無酸素タンク ３…好気タンク循環液 ４…好気タンク ５…担体 ６…担体流出防止装置 ７…沈殿池 ８…処理水 ９…嫌気タンク １０…投入有機系繊維質 １１…有機系繊維質反応タンク １２…有機系繊維質反応タンク流入液 １３…返送汚泥 １４…余剰汚泥 １５…濃縮装置 １６…濃縮汚泥 １７…濃縮装置脱離液 １８…脱水装置 １９…脱水ケーキ ２０…脱水装置分離液 ２１…固液分離装置 ２２…固液分離後の液状成分をより多く含む部分 ２３…固液分離後の固形成分をより多く含む部分 ２４…ｐＨセンサ ２５…ｐＨ調整用アルカリ剤 ２６…ｐＨ調整用酸性溶液

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ１２Ｎ 1/20 Ｃ１２Ｎ 1/20 Ｄ Ｆ //(Ｃ１２Ｍ 1/00 (Ｃ１２Ｍ 1/00 Ｈ Ｃ１２Ｒ 1:01） Ｃ１２Ｒ 1:01） (Ｃ１２Ｎ 1/20 (Ｃ１２Ｎ 1/20 Ｄ Ｃ１２Ｒ 1:01） Ｃ１２Ｒ 1:01） (72)発明者 宮田 純 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 水野 健一郎 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 Ｆターム(参考） 4B029 AA02 AA21 BB02 CC01 CC03 DA07 DF02 DF05 DG06 4B065 AA01X AA99X AC20 BA22 BB40 BC02 BC41 CA55 4D040 BB02 BB32 BB52 BB72 BB93 DD01 DD11 DD18

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有機系繊維質を含む物質に嫌気性分解処
   理する繊維質分解処理工程を有する廃水の処理方法にお
   いて、前記繊維質分解工程においてｐＨの調整を行なう
   ことを特徴とする廃水の処理方法。
2. 【請求項２】 前記有機系繊維を含む物質が、古紙であ
   ることを特徴とする請求項１に記載の廃水の処理方法。
3. 【請求項３】 有機系繊維質を含む物質を嫌気性分解処
   理する繊維質分解処理装置を有し、前記繊維質分解処理
   装置内のｐＨを調整するｐＨ調整手段を具備することを
   特徴とする廃水の処理装置。