JP2022177768A - 汚水処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】化学薬剤の使用を抑制しつつ、汚水処理能力の改善が可能な汚水処理方法を提供する。【解決手段】汚水処理方法は、汚水（Ｗ２）を第１曝気槽（２０）に供給し、第１曝気槽において汚水（Ｗ２）に対して曝気を行う第１曝気工程（Ｓ２）と、第１曝気工程を経た後の汚水（Ｗ６）を第２曝気槽（４０）に供給し、第２曝気槽において汚水に対して曝気を行う第２曝気工程（Ｓ４）とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、汚水処理方法に関する。より具体的には、本発明は、活性汚泥法を用いた汚水処理方法に関する。

非特許文献１に記載されているように、一般的な活性汚泥法においては、第１に、曝気槽に汚水及び活性汚泥が供給される。第２に、曝気槽内において汚水及び活性汚泥の混合液が曝気される。これにより、活性汚泥に含まれる好気性微生物の作用により、汚水中の有機物が分解される。

第３に、曝気後の混合液が、沈殿槽に供給される。第４に、沈殿槽において、混合液が静置される。これにより、混合液が、沈殿物と上澄水とに分離される。この上澄水は、処理水として排出される。この沈殿物のうちの一部は、活性汚泥として、曝気槽で再利用される（以下においては、沈殿槽から曝気槽に供給される沈殿物を「返送汚泥」とする）。

池上徹、「好気性微生物の働きを利用した活性汚泥法」、インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐｓ：／／ｋｃｒ．ｋｕｒｉｔａ．ｃｏ．ｊｐ／ｗｔｓｃｈｏｏｌ／０１６．ｈｔｍｌ＞

一般的な活性汚泥法においては、汚水中の有機物成分の濃度が高い場合、汚水は、有機物成分の濃度を下げた上で曝気槽に供給される。この際、汚水中の有機物成分の分離・除去には、化学薬剤が用いられる。より具体的には、苛性ソーダ、希硫酸等のｐＨ調整剤を用いて汚水中のｐＨを調整した上で、パック、アニオン、カチオン等の凝集剤を用いて汚水中の有機物を沈降させることにより、汚水中の有機物成分の濃度が下げられる。

上記の化学薬剤は、汚水中の微生物の活性環境（酸素環境や化学的環境）を悪化させることになるため、曝気槽における処理能力の低下につながるおそれがある。また、汚水から有機物成分を分離・除去するために化学薬剤を用いると、沈殿槽において分離される沈殿物にも化学薬剤が含まれることになるため、当該沈殿物の再利用・処分が困難となる。

本発明は、上記のような従来技術のような問題点に鑑みてなされたものである。より具体的には、本発明は、化学薬剤の使用を抑制しつつ、汚水処理能力の改善が可能な汚水処理方法を提供するものである。

本発明の汚水処理方法は、汚水を第１曝気槽に供給し、第１曝気槽において汚水に対して曝気を行う第１曝気工程と、第１曝気工程を経た後の汚水を第２曝気槽に供給し、第２曝気槽において汚水に対して曝気を行う第２曝気工程とを備えている。

本発明の汚水処理方法では、第１曝気工程が行われることにより、汚水中の微生物が汚水中の有機物成分を分解する。その結果、汚水中の有機物成分の濃度が低下するため、化学薬剤を用いて汚水中の有機物成分の濃度を下げる必要がなくなる。このように、本発明の汚水処理方法によると、化学薬剤の使用を抑制しつつ、汚水処理能力を改善することが可能である。

汚水処理システム１００の模式図である。 実施形態に係る汚水処理方法を示す工程図である。

本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。以下の図面においては、同一又は相当する部分に同一の参照符号を付し、重複する説明は繰り返さないものとする。

（実施形態に係る汚水処理システム）
以下に、実施形態に係る汚水処理システム（以下「汚水処理システム１００」とする）の構成を説明する。

図１は、汚水処理システム１００の模式図である。汚水処理システム１００は、図１に示されるように、異物分離槽１０と、第１曝気槽２０と、第１前処理槽３１、第２前処理槽３２及び第３前処理槽３３と、第２曝気槽４０と、第１後処理槽５１、第２後処理槽５２及び第３後処理槽５３と、沈殿槽６０と、培養タンク７０とを有している。汚水処理システム１００は、活性汚泥法により汚水処理を行うためのシステムである。

汚水Ｗ１は、例えば、有機物成分を含んでいる工場排水である。汚水Ｗ１は、異物分離槽１０に供給される。異物分離槽１０では、汚水Ｗ１中の異物がスクリーンにより除去される。このスクリーンは、バー式のスクリーン、掻き上げ式のスクリーン、傾斜ワイヤ式のスクリーン、回転ドラム式のスクリーン等である。異物分離槽１０での処理を経た汚水Ｗ１を、汚水Ｗ２とする。

汚水Ｗ２は、第１曝気槽２０に供給される。第１曝気槽２０は、槽本体２１と、空気供給部２２とを有している。槽本体２１には、汚水Ｗ２が貯留される。空気供給部２２は、散気管２３と、ポンプ２４とを有している。散気管２３は、槽本体２１の内部に配置されている。ポンプ２４は、散気管２３に接続されている。ポンプ２４は、散気管２３を介して槽本体２１の内部に空気を供給する。第１曝気槽２０での処理を経た汚水Ｗ２を、汚水Ｗ３とする。

汚水Ｗ３は、第１前処理槽３１に供給される。第１前処理槽３１では、汚水Ｗ３から第１汚泥ＳＬ１が分離される。第１前処理槽３１での処理を経た汚水Ｗ３を、汚水Ｗ４とする。汚水Ｗ４は、第２前処理槽３２に供給される。第２前処理槽３２では、汚水Ｗ４から第２汚泥ＳＬ２が分離される。第２前処理槽３２での処理を経た汚水Ｗ４を、汚水Ｗ５とする。汚水Ｗ５は、第３前処理槽３３に供給される。第３前処理槽３３では、汚水Ｗ５から第３汚泥ＳＬ３が分離される。第３前処理槽３３での処理を経た汚水Ｗ５を、汚水Ｗ６とする。なお、汚水処理システム１００は、第１前処理槽３１、第２前処理槽３２及び第３前処理槽３３の一部又は全部を有していなくてもよい。

汚水Ｗ６は、第２曝気槽４０に供給される。汚水Ｗ６には、培養液Ｌが加えられる。第２曝気槽４０は、槽本体４１と、空気供給部４２とを有している。槽本体４１には、培養液Ｌが加えられた汚水Ｗ６が貯留される。空気供給部４２は、散気管４３と、ポンプ４４とを有している。散気管４３は、槽本体４１の内部に配置されている。ポンプ４４は、散気管２３に接続されている。ポンプ４４は、散気管４３を介して槽本体４１の内部に空気を供給する。第２曝気槽４０での処理を経た汚水Ｗ６を、汚水Ｗ７とする。

汚水Ｗ７は、第１後処理槽５１に供給される。第１後処理槽５１では、汚水Ｗ７から第４汚泥ＳＬ４が分離される。第１後処理槽５１での処理を経た汚水Ｗ７を、汚水Ｗ８とする。汚水Ｗ８は、第２後処理槽５２に供給される。第２後処理槽５２では、汚水Ｗ８から第５汚泥ＳＬ５が分離される。第２後処理槽５２での処理を経た汚水Ｗ８を、汚水Ｗ９とする。汚水Ｗ９は、第３後処理槽５３に供給される。第３後処理槽５３では、汚水Ｗ９から第６汚泥ＳＬ６が分離される。第３後処理槽５３での処理を経た汚水Ｗ９を、汚水Ｗ１０とする。なお、汚水処理システム１００は、第１後処理槽５１、第２後処理槽５２及び第３後処理槽５３の一部又は全部を有していなくてもよい。

沈殿槽６０には、汚水Ｗ１０が供給される。沈殿槽６０では、汚水Ｗ１０が上澄水Ｗ１１と第７汚泥ＳＬ７とに分離される。上澄水Ｗ１１の全部又は一部は、処理済みの水として放流される。

培養タンク７０は、タンク本体７１と、空気供給部７２とを有している。タンク本体７１には、培養種Ｓが貯留されている。培養種Ｓは、汚水Ｗ１、汚水Ｗ２、汚水Ｗ３、汚水Ｗ７、第１汚泥ＳＬ１、第２汚泥ＳＬ２、第３汚泥ＳＬ３、第４汚泥ＳＬ４、第５汚泥ＳＬ５、第６汚泥ＳＬ６及び第７汚泥ＳＬ７からなる群から選択される少なくとも１つ以上を含んでいる。培養種Ｓは、上澄水Ｗ１１をさらに含んでいてもよい。培養種Ｓには、微生物活性剤が添加されてもよい。

空気供給部７２は、散気管７３と、ポンプ７４とを有している。散気管７３は、タンク本体７１の内部に配置されている。ポンプ７４は、散気管７３に接続されている。ポンプ７４は、散気管７３を介してタンク本体７１の内部に空気を供給する。

汚水処理システム１００は、さらに、第３曝気槽８０を有していてもよい。第３曝気槽８０は、槽本体８１と、空気供給部８２とを有している。槽本体８１には、第１曝気槽２０での処理を経た汚水Ｗ２が貯留される。空気供給部８２は、散気管８３と、ポンプ８４とを有している。散気管８３は、槽本体８１の内部に配置されている。ポンプ８４は、散気管８３に接続されている。ポンプ８４は、散気管８３を介して槽本体８１の内部に空気を供給する。

第３曝気槽８０には、汚水Ｗ１２が供給されてもよい。汚水Ｗ１２は、例えば汚水Ｗ１よりも有機物成分の濃度が低い工場排水である。汚水Ｗ１２が第３曝気槽８０に供給される前に、汚水Ｗ１２中からスクリーンにより異物が除去されてもよい。汚水処理システム１００が第３曝気槽８０を有している場合、第３曝気槽８０での処理を経た汚水Ｗ２が、汚水Ｗ３となる。

第１曝気槽２０に貯留されている汚水Ｗ２には、汚水Ｗ１、汚水Ｗ３、汚水Ｗ７、第１汚泥ＳＬ１、第２汚泥ＳＬ２、第３汚泥ＳＬ３、第４汚泥ＳＬ４、第５汚泥ＳＬ５、第６汚泥ＳＬ６及び第７汚泥ＳＬ７からなる群から選択される少なくとも１つ以上が供給されてもよい。また、第１曝気槽２０に貯留されている汚水Ｗ２には、上澄水Ｗ１１がさらに供給されてもよい。この場合には、第１曝気槽２０での処理を経た汚水Ｗ２が、培養液Ｌとなる。すなわち、この場合には、第１曝気槽２０が培養タンク７０としても機能するため、第１曝気槽２０とは別に培養タンク７０を設けることを省略することができる。

（実施形態に係る汚水処理方法）
以下に、実施形態に係る汚水処理方法を説明する。

図２は、実施形態に係る汚水処理方法を示す工程図である。実施形態に係る汚水処理方法は、図２に示されるように、異物除去工程Ｓ１と、第１曝気工程Ｓ２と、前処理工程Ｓ３と、第２曝気工程Ｓ４と、後処理工程Ｓ５と、分離工程Ｓ６と、培養工程Ｓ７と、供給工程Ｓ８とを有している。なお、前処理工程Ｓ３は、第１工程Ｓ３１と、第２工程Ｓ３２と、第３工程Ｓ３３とを有している。後処理工程Ｓ５は、第４工程Ｓ５１と、第５工程Ｓ５２と、第６工程Ｓ５３とを有している。

異物除去工程Ｓ１では、汚水Ｗ１中の異物がスクリーンにより除去される。第１曝気工程Ｓ２では、空気供給部２２（ポンプ２４）が駆動されることにより、汚水Ｗ２に対する曝気が行われる。汚水Ｗ２には、好気性の微生物が含まれている。汚水Ｗ２に含まれている有機物は、上記の微生物により酸化分解され、上記の微生物とともに塊状のフロックになる。なお、汚水処理システム１００が第３曝気槽８０を有している場合、第１曝気工程Ｓ２を経た汚水Ｗ２は、第３曝気槽８０に供給されるとともに汚水Ｗ１２と混合され、第３曝気槽８０において再度曝気される。

第１工程Ｓ３１では、汚水Ｗ３から第１汚泥ＳＬ１が沈殿分離される。第１汚泥ＳＬ１の沈殿分離は、汚水Ｗ３を静置することにより行われる。汚水Ｗ３中のフロックは、汚水Ｗ３を静置することにより、第１前処理槽３１の底部に沈殿し、第１汚泥ＳＬ１として分離される。第２工程Ｓ３２では、汚水Ｗ４から第２汚泥ＳＬ２が浮上分離される。第２汚泥ＳＬ２の浮上分離は、汚水Ｗ４に気泡を供給し、当該気泡の浮力により汚水Ｗ４中のフロックを浮上させることにより行われる。第３工程Ｓ３３では、汚水Ｗ５から第３汚泥ＳＬ３が膜分離される。第３汚泥ＳＬ３の膜分離は、汚水Ｗ５中のフロックを捕捉可能なフィルタに汚水Ｗ５を通すことにより行われる。

第２曝気工程Ｓ４では、空気供給部４２（ポンプ４４）が駆動されることにより、培養液Ｌが加えられた汚水Ｗ６に対する曝気が行われる。培養液Ｌが加えられた汚水Ｗ６及び培養液Ｌには、好気性の微生物が含まれている。培養液Ｌが加えられた汚水Ｗ６に含まれている有機物は、上記の微生物により酸化分解され、上記の微生物とともに塊状のフロックになる。

第４工程Ｓ５１、第５工程Ｓ５２及び第６工程Ｓ５３では、それぞれ第１工程Ｓ３１、第２工程Ｓ３２及び第３工程Ｓ３３と同様の処理が行われる。これにより、第４工程Ｓ５１では汚水Ｗ７から第４汚泥ＳＬ４が沈殿分離され、第５工程Ｓ５２では汚水Ｗ８から第５汚泥ＳＬ５が浮上分離され、第６工程Ｓ５３では第６汚泥ＳＬ６が膜分離される。

分離工程Ｓ６では、汚水Ｗ１０が上澄水Ｗ１１と第７汚泥ＳＬ７とに沈殿分離される。第７汚泥ＳＬ７の沈殿分離は、汚水Ｗ１０を静置することにより行われる。汚水Ｗ１０中のフロックは、汚水Ｗ１０を静置することにより、沈殿槽６０の底部に沈殿し、第７汚泥ＳＬ７として分離される。

培養工程Ｓ７では、空気供給部７２（ポンプ７４）が駆動されることにより、培養種Ｓに対する曝気が行われる。これにより、培養種Ｓの培養が行われ、培養液Ｌとなる。供給工程Ｓ８では、培養液Ｌが第２曝気槽４０に供給される。なお、培養工程Ｓ７は、培養タンク７０ではなく、第１曝気槽２０において行われてもよい。すなわち、第１曝気工程Ｓ２が培養工程Ｓ７を兼ねていてもよい。

（実施形態に係る汚水処理方法の効果）
以下に、実施形態に係る汚水処理方法の効果を説明する。

一般的な活性汚泥法では、汚水Ｗ２中の有機物成分の濃度が高い場合、汚水Ｗ２は、有機物成分の濃度を下げた上で第２曝気槽４０に供給される。この際、汚水Ｗ２中の有機物成分の濃度を下げるために、化学薬剤が用いられる。汚水Ｗ２中の有機物成分の濃度を下げるために化学薬剤を用いると、沈殿槽６０において分離される第７汚泥ＳＬ７にも化学薬剤が含まれることになるため、汚泥の再利用・処分が困難となる。また、汚水Ｗ２中の有機物成分の濃度を下げるために化学薬剤を用いると、第２曝気工程Ｓ４における微生物の活性が低下するおそれがある。

実施形態に係る汚水処理方法では、第１曝気工程Ｓ２が行われることにより、汚水Ｗ２中の微生物が汚水Ｗ２中の有機物成分を分解するため、汚水Ｗ２中の有機物成分の濃度が低下される。分解された有機物成分は、塊状のフロックになるため、化学薬剤を用いることなく前処理工程Ｓ３により除去できる。そのため、実施形態に係る汚水処理方法においては、化学薬剤の使用を抑制しながら汚水Ｗ２中の有機物成分の濃度を低下させることができる。そして、化学薬剤の使用が抑制される結果、第２曝気工程Ｓ４における微生物の活性も高まる。このように、実施形態に係る汚水処理方法によると、化学薬剤の使用を抑制しつつ、汚水処理能力の改善が可能である。

一般的な活性汚泥法においては、沈殿槽６０において分離される第７汚泥ＳＬ７がそのまま第２曝気槽４０に戻されることになる。第７汚泥ＳＬ７には、ＢＡＰ（Ｂｉｏｍａｓｓ Ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ、微生物の死滅に伴って放出された有機物）及びＵＡＰ（Ｕｔｉｌｉｚｉｎｇ Ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ、微生物の代謝により放出された有機物）が含まれている。ＢＡＰ及びＵＡＰも汚水中の有機物とともに汚泥化されることになるため、一般的な活性汚泥法においては、余剰汚泥が大量に発生する。また、一般的な活性汚泥法においては、第２曝気槽４０にＢＡＰ及びＵＡＰが戻される結果、汚泥の沈降性が低下する。

本発明者が見出した知見によると、ＢＡＰ及びＵＡＰは、そのＢＡＰ及びＵＡＰを発生させた微生物によってのみ分解されるため、実施形態に係る汚水処理方法では、培養工程Ｓ７において培養種Ｓが曝気される際に、培養種Ｓ中のＢＡＰ及びＵＡＰを分解可能な微生物に選択圧が加わり、培養種Ｓ中のＢＡＰ及びＵＡＰを分解可能な微生物が、優先的に増殖されることになる。

その結果、実施形態に係る汚水処理方法によると、ＢＡＰ及びＵＡＰを分解可能な微生物を多く含む培養液Ｌが第２曝気槽４０に戻されることになり、ＢＡＰ及びＵＡＰに起因した余剰汚泥の発生及び沈降性悪化が抑制される。

上記のように本発明の実施形態について説明を行ったが、上述の実施形態を様々に変形することも可能である。また、本発明の範囲は、上述の実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むことが意図される。

上記の各実施形態は、有機物を含む排水の処理に特に有利に適用される。

１０ 異物分離槽、２０ 第１曝気槽、２１ 槽本体、２２ 空気供給部、２３ 散気管、２４ ポンプ、３１ 第１前処理槽、３２ 第２前処理槽、３３ 第３前処理槽、４０ 第２曝気槽、４１ 槽本体、４２ 空気供給部、４３ 散気管、４４ ポンプ、５１ 第１後処理槽、５２ 第２後処理槽、５３ 第３後処理槽、６０ 沈殿槽、７０ 培養タンク、７１ タンク本体、７２ 空気供給部、７３ 散気管、７４ ポンプ、８０ 第３曝気槽、８１ 槽本体、８２ 空気供給部、８３ 散気管、８４ ポンプ、１００ 汚水処理システム、Ｌ 培養液、Ｓ 培養種、Ｓ１ 異物除去工程、Ｓ２ 第１曝気工程、Ｓ３ 前処理工程、Ｓ４ 第２曝気工程、Ｓ５ 後処理工程、Ｓ６ 分離工程、Ｓ７ 培養工程、Ｓ８ 供給工程、Ｓ３１ 第１工程、Ｓ３２ 第２工程、Ｓ３３ 第３工程、Ｓ５１ 第４工程、Ｓ５２ 第５工程、Ｓ５３ 第６工程、ＳＬ１ 第１汚泥、ＳＬ２ 第２汚泥、ＳＬ３ 第３汚泥、ＳＬ４ 第４汚泥、ＳＬ５ 第５汚泥、ＳＬ６ 第６汚泥、ＳＬ７ 第７汚泥、Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４，Ｗ５，Ｗ６，Ｗ７，Ｗ８，Ｗ９，Ｗ１０，Ｗ１２ 汚水、Ｗ１１ 上澄水。

Claims (8)

1. 汚水を第１曝気槽に供給し、前記第１曝気槽において前記汚水に対して曝気を行う第１曝気工程と、
   前記第１曝気工程を経た後の前記汚水を第２曝気槽に供給し、前記第２曝気槽において前記汚水に対して曝気を行う第２曝気工程とを備える、汚水処理方法。
2. 前記第１曝気工程を経る前の前記汚水に対して、前記汚水中の異物をスクリーンにより除去する異物除去工程をさらに備える、請求項１に記載の汚水処理方法。
3. 前記第１曝気工程を経た後の前記汚水に対して前処理を行う前処理工程をさらに備え、
   前記前処理工程は、前記汚水から第１汚泥を沈殿分離する第１工程、前記汚水から第２汚泥を浮上分離する第２工程及び前記汚水から第３汚泥を膜分離する第３工程の少なくともいずれかを有する、請求項２に記載の汚水処理方法。
4. 前記第２曝気工程を経た後の前記汚水に対して後処理を行う後処理工程をさらに備え、
   前記後処理工程は、前記汚水から第４汚泥を沈殿分離する第４工程、前記汚水から第５汚泥を浮上分離する第５工程及び前記汚水から第６汚泥を膜分離する第６工程の少なくともいずれかを有する、請求項３に記載の汚水処理方法。
5. 前記第２曝気工程を経た前記汚水を沈殿槽に供給し、前記沈殿槽において前記汚水を上澄水と第７汚泥とに沈殿分離する分離工程をさらに備える、請求項４に記載の汚水処理方法。
6. 培養タンクにおいて培養液を培養する培養工程をさらに備え、
   前記培養工程は、前記培養タンクに前記異物除去工程を経る前の前記汚水、前記第１曝気工程を経る前の前記汚水、前記第１曝気工程を経た後の前記汚水、前記第２曝気工程を経た後の前記汚水、前記第１汚泥、前記第２汚泥、前記第３汚泥、前記第４汚泥、前記第５汚泥、前記第６汚泥及び前記第７汚泥からなる群から選択された少なくとも１つを含む培養種に供給するとともに、前記培養タンクにおいて前記培養種を曝気することにより行われ、
   前記培養液は、前記第２曝気槽に供給される、請求項５に記載の汚水処理方法。
7. 前記培養種には、前記上澄水が含まれる、請求項６に記載の汚水処理方法。
8. 前記培養種には、微生物活性剤が添加される、請求項６又は請求項７に記載の汚水処理方法。

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