JP5968419B2 - 活性汚泥処理方法および該方法を用いる既存排水処理設備の改修方法 - Google Patents
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Description
従来の活性汚泥処理法においては、食物連鎖を利用して土壌細菌から大型の原生動物に至るまで種々の微生物が利用されている。
既存の活性汚泥処理方法の一例を図4に示す。
排水は原水調整槽に導入され、必要に応じて前処理されて、加圧浮上槽で荒いものから微細なものまで原水中に分散していたものが除去される。油分の多い排水の場合、一次処理として凝集剤による分離・凝集が行なわれている。たとえば、硫酸バンドと称される硫酸アルミニウムやパックと称されるポリ塩化アルミニウムなどの無機系凝集剤、あるいはポリアクリルアミド系高分子などの有機系凝集剤を排液に添加してエマルジョン状態を破壊して油成分と水成分とに分離している。しかしこの場合は、この凝集剤が汚泥として多量に発生する。また、加圧浮上槽での処理の際に、原水中に含まれる汚濁物質が無機凝集剤に付着除去され、浮上スカムとなり汚泥として発生する。これら汚泥が汚泥貯留槽に集められる。
微生物処理に適した可溶性有機分を処理原水として曝気槽に送り、活性汚泥で曝気処理したのち、処理原水を活性汚泥から分離して放流し、濃縮分離した活性汚泥は汚泥貯留槽に集められると共に、その一部が返送汚泥として曝気槽で再循環使用される。
汚泥貯留槽に集められた汚泥は脱水装置に送られて脱水ケーキとなり埋め立てや菌体肥料や焼却処分されている。
(1)蛋白質・変成蛋白質やセルロース・澱粉や油脂分などの難分解性物質が多い原水の場合、悪臭を発生する脱水ケーキが余剰汚泥として多量に発生する。余剰汚泥を少なくするために、曝気槽を大きくして長時間曝気して消化させる方法が提案された(ラグーン方式・オキシデーションデッチ)。しかしこの方法は排水量が多くなったり負荷が大きい場合は膨大な容量の曝気槽が必要になるため、敷地がなかったり建設費が膨大になるなどの問題がある。また、一度バルキングや処理異常が発生すると、その回復に多大な費用と日数がかかり、工場の安定操業に問題がある。
(2)微生物処理を行なうに当たり、流入原水中の水素イオン濃度(以下、pHという)を中性にする必要がある。しかし、中性にするための薬品を添加すると薬品代がかかるのみならず設備の腐食を促進したりする問題がある。また、流入原水のpHを調整すると放流処理水のpHが大幅に変化する問題がある。
(3)活性汚泥法は活性汚泥を殺菌するような有害物質が流入すると、活性汚泥が損傷を受け、原水の浄化機能を失ったり糸状細菌性バルキングを引き起こしたりしやすい。しかし、少量の殺菌剤や活性汚泥に悪影響を与える物質を全く排水に流さないわけには行かずこれらの有害物質の除去が問題である。
(4)多量の有機汚濁物質を処理している活性汚泥処理場では以下の問題がある。夜間や休日に極端に流入水が減少する。また、工場の連休が多くなった場合、一定量の汚濁物質を与えられず良好な活性汚泥菌が過曝気で減少する。さらに、過負荷で汚泥が解体する。その結果、活性汚泥菌の安定な増殖が確保できないため、バルキングや汚泥の浮上の発生で、活性汚泥処理能力が低下しやすくなる。特に、流入処理原水の汚濁物質成分の変動が大きい場合や連休明けに急激に負荷が掛かる場合等はバルキングが発生しやすくなる。これを予防するために、大きな原水調整槽を造って、原水を多量に保存して、原水の均質化を図ったり、曝気槽への供給量を一定かつ連続的に供給したりすることがなされているが、敷地面積の制約と建設費用が増大する問題がある。
(5)高速エアレーション活性汚泥処理法は設置面積が少なくて高い効率を持つ排水処理方法であるが、活性汚泥と原水が常に同居している完全混合型であるので糸状細菌によるバルキングが発生しやすい問題がある。また、一般的には下水道の処理施設としては中級処理施設に分類されており、充分な処理ができない施設として近年はその姿を消している。
また、余剰汚泥の削減法の1つとして、余剰汚泥にオゾン処理を施した後、曝気槽へ返送する方法が開示されている(非特許文献1)。その他、高温菌で処理したり、機械的に破砕したり、化学的に処理したりした後に、曝気槽に返送する方法が知られている。
しかしながら、排水処理の多様化が進み、環境負荷に対する規制が厳しくなるにつれて、上記各方法による排水処理においても余剰汚泥を少なくすることが困難になる場合がある。
特に食品工場の場合、排水に含まれている汚濁物質に油分が多く含まれている。従来方法の既存排水処理設備では、排水処理設備の敷地面積が大きく、かつ活性汚泥処理が十分でないため、油分を除去するために使用される硫酸バンドなどの無機系凝集剤に起因する余剰汚泥が多量に発生するという問題がある。
処理前の原水が供給される上記原水曝気調整槽に、上記微生物反応槽より発生する汚泥1を供給する工程1と、上記汚泥1が混合された原水を上記原水曝気調整槽にて、酸化還元電位が正の値になるように曝気調整した後、この調整された処理原水1を上記微生物反応槽に供給する工程2と、上記微生物反応槽からの放出水を放流水とする工程3とを有することを特徴とする。
また、本発明の活性汚泥処理方法に用いられる微生物反応槽は、外槽と、この外槽の内部に配置されて上下に開口部を有する円筒状内槽と、この円筒状内槽上部に設けられて被処理水の槽内循環率を制御する循環率制御装置と、円筒状内槽の上部外周に設けられて汚泥を沈降させるための円筒状制御板と、円筒状内槽の外側および内側に設けられた被処理水質測定装置と、外槽および内槽内を循環する被処理水の循環経路に設けられた原水供給口および外槽の上部に設けられた処理水放出口とを具備している。
微生物反応槽を構成する円筒状内槽は、中心部に連通孔を有する隔壁で円筒上部と円筒下部とに分割され、円筒上部は、上面および底面が開口した円錐台形状を頂部に有し、かつ該円筒上部内の連通孔周囲および隔壁周縁部に複数の空気吹込口が設けられた好気微生物処理槽であり、上記円筒下部は底面に開口部を有する嫌気微生物処理槽であり、好気微生物処理槽内および嫌気微生物処理槽内をそれぞれ撹拌する撹拌装置が設けられている。
微生物反応槽は、上記被処理水質測定装置により測定される被処理水のpH、酸化還元電位(以下、ORPという)および溶存酸素量(以下、DOという)から選ばれた少なくとも1つの測定値を検出する手段と、上記検出された測定値に応じて上記循環率制御装置に設けられた、液面調節バルブの開閉、液面調節制御板の上下動、および上記空気吹込口から吹込まれる空気量から選ばれる少なくとも1つの量を制御することにより、上記被処理水の槽内循環率を3〜20に制御する手段とを備えている。ここで、反応槽内の被処理水循環率とは、次式で定義される量をいう。
被処理水循環率=内槽上部から排出される被処理水量(m 3 /日)/原水供給量(m 3 /日)
微生物反応槽は、上記原水供給口より供給される原水が活性汚泥と共に上記円筒状内槽の内部と、上記円筒状内槽の外周面と、上記外槽下部に沈降した活性汚泥内を経て槽内を循環することで嫌気微生物処理および好気微生物処理が連続してなされることを特徴とする。
特に、原水供給口は、嫌気微生物処理槽の開口部の下部に配置された円環状原水供給部に設けられた複数の吐出口またはスリットであることを特徴とする。また、円筒下部は円筒上部の容積より1/10〜1倍の容積を有することを特徴とする。
該改修方法は、上記微生物反応槽を新設する工程と、この新設される微生物反応槽を介して上記本発明の活性汚泥処理方法により汚泥を循環させる循環工程とを設けることを特徴とする。
特に、上記排水処理設備が食品製造工場に設置されている既存排水処理設備であることを特徴とする。
また、請求項3記載の微生物反応槽を新設することで、改修される既存排水処理設備は、実質的に余剰汚泥量を排出しない排水処理が可能となる。特に食品工場での既存排水処理設備を改修するのに際して、汚泥貯留槽や脱水装置が不要になり、排水処理設備の設置面積を縮小できるので有効である。
排水は、微生物反応槽で発生する汚泥1が原水曝気調整槽との間で循環する過程で汚泥が消化され、実質的に余剰汚泥量が排出されない。以下、各工程を順に説明する。
工程1は、活性汚泥処理される排水の原水曝気調整槽に、微生物反応槽により発生する汚泥1を供給する工程である。
原水曝気調整槽は、既存排水処理設備を改修する場合は、既存の原水槽に空気吹き込み設備を追加することで得られる。
処理される排水中の大きな固形分はスクリーン等で除去し、処理される原水として原水曝気調整槽に蓄えられる。この原水曝気調整槽に微生物反応槽で発生する汚泥1を供給して、原水と攪拌混合して、原水中の難分解性物質や活性汚泥を破壊する有害物質など、活性汚泥の処理異常を与えやすい汚濁物質を汚泥1に接触吸着させる。この汚泥1は微生物反応槽で処理された汚泥であるので、処理されるべき排水に適した活性汚泥菌になっている。このため、汚泥1を原水に供給することにより、活性汚泥の活性を高い状態に保つので、微生物反応槽内での活性汚泥処理中の異常現象の発生が減り、処理を安定化することができる。
工程2は、汚泥1が混合された原水を原水曝気調整槽にて、原水のORPが正の値になるように曝気調整した後、該処理原水1を微生物反応槽に供給する工程である。正の値になるように曝気調整することで、悪臭の原因となる硫化水素、アンモニア、メルカプタンなどが酸化されて臭気が殆ど出ない活性汚泥処理ができる。
原水曝気調整槽での曝気処理は、原水の滞留時間が3時間以上、好ましくは5時間以上の曝気処理でなされる。汚泥1共存下にて曝気処理されて、汚泥を含む原水は微生物反応槽に供給される。
工程3は微生物反応槽からの放出水を放流水とする工程である。処理原水1は原水曝気調整槽での曝気処理を経ることで、微生物の持っているpH緩衝作用により、自然にpHの調整が行なわれるので、既存の加圧浮上濃縮分離槽が不要となり敷地が有効に使用できる。
本発明において、微生物反応槽における嫌気微生物処理とはDOが0.05mg/L未満の状態での処理をいい、好気微生物処理とはDOが0.05mg/L以上、好ましくは0.1mg/L以上、より好ましくは0.2mg/L以上の状態での処理をいう。さらに嫌気微生物処理においてはORPが−80mV未満、好気微生物処理においてはORPが−80mV以上、好ましくは正の状態で処理する操作をいう。
微生物反応槽は、処理原水1に含まれる汚泥を嫌気・好気消化して、汚泥が吸着した汚濁物質の殆どを分解して炭酸ガスや水や窒素ガスやメタンガスなどの気体にする。また、汚泥が微生物の増殖に使用されて、殆どが菌体に変化した消化汚泥となるため、著しく汚泥量が減少する。
微生物反応槽1は、外槽2と、この外槽2の内部に配置されている円筒状内槽3と、この円筒状内槽3の上部に設けられた循環率制御装置4と、円筒状内槽3の外周側に設けられた円筒状制御板5と、被処理水質測定装置6と、外槽2および内槽3内を循環する被処理水の循環経路に設けられた原水供給口10および外槽2の上部に設けられた処理水放出口11と、汚泥抜き出し口13とから構成されている。
また、外槽2の底部には原水供給口10が設けられている。原水供給口10は、円筒状内槽3の下部開口部3fの下方に配置された、円環状原水供給部10aに設けられた複数の吐出口10bまたはスリットで構成される。原水供給口10をこのように配置することにより、嫌気汚泥の撹拌が十分になされる。なお、この原水供給口10は被処理水の循環経路であれば、円筒状内槽3の下部以外にも設けることができる。
また、外槽2の上部には浄化された処理水放出口11が設けられ、外槽内面には、沈降した汚泥の沈降固定化を防止するための沈降固定化防止装置12が設けられている。
沈降固定化防止装置としては、(1)汚泥が沈降する外槽下部の内壁または外壁に設けられる振動装置、(2)内壁の近くに設けられる振動板と、外槽の上部に設けられて上記振動板に振動を伝達する振動発生器とを有する装置、(3)汚泥が沈降する外槽下部の内壁に設けられるスクレーパー、(4)外槽下部の内壁に沿って汚泥の撹拌流を発生させる撹拌流発生装置であり、特に内壁の傾斜面を移動しながら流体を吹き付ける移動式流体吹きつけノズルであるか、または内壁の傾斜面に所定の間隔で固定された流体吹きつけノズル、(5)撹拌流発生装置が内壁の傾斜面または下面に移動しながら外槽下部に沈降した汚泥を吸引して嫌気微生物処理槽内に吐出するポンプであるか、または内壁の傾斜面または下面に所定の間隔で固定され、外槽下部に沈降した汚泥を吸引して嫌気微生物処理槽内に吐出するポンプ等を挙げることができる。
横断面が略真円状の円筒状内槽3は、隔壁3aで円筒上部3cと円筒下部3dとに分割されている。隔壁3aの中心部には円筒上部3cと円筒下部3dとを連通する連通孔3bが設けられている。
この隔壁3aの存在により、微生物反応槽の容積が大きくなった場合でも、円筒上部3cと円筒下部3dとが十分に分離されており、それぞれの槽内で活性汚泥処理を行なうことができる。円筒上部3c内にて好気微生物処理反応を、円筒下部3d内にて嫌気微生物処理反応を、それぞれ十分に行なわせることができる。隔壁3aの面積が大きくなった場合、支持部材3g等で補強する。
連通孔3bは、嫌気微生物処理された活性汚泥が円筒下部3dから好気微生物処理槽である円筒上部3cに移動できる大きさの直径を有する。この連通孔3bの径は微生物反応槽の容積、処理される原水の性質、量などによって調整される。
円筒上部3cは、内部に空気吹込口8および8aが設けられた好気微生物処理槽である。空気吹込口8は、中心軸7の周囲であって、連通孔3b周囲に設けられ、隔壁3a上に図示を省略した支持柱等により固定することができる。この空気吹込口8の空気噴出口は好ましくは下向きに配置されていることが、好気槽内の被処理水および汚泥の撹拌に寄与できるため好ましい。
空気吹込口8aは、円筒上部3c内の隔壁周縁部に平面視円環状に空気吹込部8bを配置して、この空気吹込部8bに複数個設けられた空気孔8cか、あるいは空気吹込部8bの上面または側面に形成されたスリットとすることができる。
空気吹込口8および8aより吹込まれる空気量と、後述する循環率制御装置の制御量とにより、循環ポンプを用いることなく、被処理水の循環量を3〜20の範囲内に変動させることができる。それにより適切な硝化条件による好気微生物処理および適切な脱窒条件による嫌気微生物処理が容易に設定できる。さらに、上記傾斜角を有する好気微生物処理槽外周面での強制沈降原理により汚泥の固液分離が極めて効率よくなされるので、好気・嫌気微生物処理反応を縦型の同一槽内で効率よく行なうことができる。
なお、好気槽内には、図示を省略したアルカリ供給口または酸の供給口を設けることができる。
また、原水中に水素供与体が少なく、硝酸塩の窒素をメタノールや酢酸等の水素供与体を供給して脱窒する場合には、嫌気微生物処理槽の容積を好気性微生物処理槽よりも大きくすることが好ましい。
円筒下部3dの形状は、円筒上部3cの開口部3eよりも面積が大きい開口部3fを有する逆円錐台形を円筒下部に有する形状である。すなわち、円筒部の先端が下部方向に所定の角度で縮径する形状である。開口部3fの面積を大きくすることにより嫌気微生物処理槽内での汚泥の撹拌を容易にできる。
円筒下部3dの形状を上記逆円錐台形とする場合には、外槽2の下部内面2gは上記所定の角度と同じ角度とすることが汚泥の沈降固定化を防止できるため好ましい。
撹拌装置としては、円筒状内槽3の中心に取り付けられた回転軸7に固定された撹拌翼7a、7bであることが好ましい。撹拌翼7aは円筒上部3c内に設けられ、好気微生物処理反応を十分に行なわせることができるタービン翼が好ましい。タービン翼以外にも、空気の吹き込み量により、曝気性能が著しく低下しない回転数が比較的少なくて、空気と水を混合できる形状のであれば、使用できる。
撹拌翼7bは円筒下部3d内に設けられ、嫌気微生物処理反応を十分に行なわせることができるプロペラ翼である。
円筒状内槽3はこの支持柱9による支えと、外槽2の上部に橋渡しされた支持具とにより、外槽内に保持されている。
反応槽内循環率の制御は、空気吹込口8および/または8aより吹込まれる空気量によっても制御することができる。吹込まれる空気量を多くすると循環率が増加する。液面調節バルブの開閉等および空気量調節を組み合わせることもできる。
嫌気微生物処理槽ならびに好気性微生物処理槽の大型化に伴って、汚泥の循環流量を維持することが曝気空気だけでは足らなくなったり、また、過剰な空気の吹込みによる弊害が発生したりすることがある。このような場合に備えて、図2の8aに示してある空気吹込口が必要になる。この曝気効率のよくない空気吹込口8aにより、空気吹き込み量とORPの調整が、格段に調整しやすくなる長所がある。空気吹込口8aは、例えば、隔壁3aの上面である好気部分に攪拌翼7aを中心として、外部の送風機等と連通している平面視円環状の空気吹込部8bを設置し、この空気吹込部8bに穴またはスリットが設けられている。これは、単純に空気量を増やすだけでなく、攪拌翼7aのバッフル効果も発揮され、効率的な攪拌がなされる相乗効果を発揮する。
微生物反応槽内には、被処理水質測定装置6が、円筒状内槽2の内外に設けられている。この被処理水質測定装置6は、被処理水のpH、ORP、DOを測定する装置である。
従来の排水処理方法は、原水と返送汚泥とが一定の割合で混合されて曝気槽内に流入し、その時接触した返送汚泥と次の工程である沈殿槽内で汚泥と被処理水とが分離されるまで、原水が押し出され流れる方法である。
微生物反応槽1を用いる排水処理方法は、上下に循環する活性汚泥の循環流を形成させ、その循環流の中に原水を添加する方法である。活性汚泥の循環流を作るのに、循環ポンプを使用することなく、微生物処理に使用する曝気空気による上昇流を利用して、汚泥の循環流を形成させるので省エネルギーな排水処理方法である。さらに、好気微生物処理槽の曝気を効率よく実施できる処理方法である。
原水の添加位置は、循環流の経路内であればどこでもよいが、好ましくは好気微生物処理槽である。更に好ましくは、嫌気微生物処理槽が適している。本発明の排水処理方法における循環流を用いた処理の場合は、少なくともBODが800mg/L、全窒素量が(以下、T−Nという)40mg/L以上の原水であっても、処理水のBODは通常極めて低く20mg/L以下、一般的には放流水の水質として、BODが10mg/L以下での運転ができる。
なお、好気微生物処理槽である円筒状内槽の外周面に形成された、循環流経路内の汚泥沈殿部に原水を添加すると、汚泥と原水との接触が不十分になり、汚濁物質の吸着が不十分になる場合がある。その場合、処理水に一部未処理の原水中の汚濁物質が混入して、処理水の悪化をもたらす場合がある。しかしながら、水質規制値がゆるい場合において、例えばBODが300mg/L以下とか、600mg/L以下とかの下水道放流などの一次処理設備としての用途では、循環流経路内の汚泥沈殿部に原水を添加できる場合がある。
次いで空気が吹込まれている円筒上部3cに連通孔3bを通過して原水および活性汚泥が移動し、好気状態で円筒上部3c内の活性汚泥に接触しながら、撹拌翼の回転または空気吹込口よりの空気噴出により、円筒上部3c内を循環して好気微生物処理反応である硝化反応が進行する。硝化反応が進行するにつれ被処理水のpH等が低下する。被処理液のpH、ORP、DOが処理水質測定装置6で測定され、これらの値に基づき原水または被処理水の循環量が定められる。具体的には、ORPを、硝化反応がなされる好気反応処理槽において+10mV以上、脱窒反応がなされる嫌気反応処理槽において−10mV以下に維持できるように空気吹き込み量などを調整して被処理水を循環する。循環量は、循環ポンプなどを使用することなく、空気量および/または循環率制御装置を制御することにより容易に行なうことができる。このため本発明の排水処理方法は省エネルギー型の排水処理方法である。また、本発明の微生物反応槽を含む設備は、微生物反応の各ユニットをそれぞれ調整できるので、これらの制御を予めプログラム化し、無人で自動運転することが容易であり、省力化プラントとしての特徴を有している。
急速強制沈降した活性汚泥は外槽内面と内槽外周面との間に活性汚泥が濃縮されて堆積する。この堆積した活性汚泥は、被処理水と混合しながら嫌気微生物処理反応部へ移動して微生物反応槽内を循環する。
本発明の排水処理方法は、活性汚泥が濃縮されつつ嫌気・好気槽内を3〜20の循環率で循環することにより、原水の負荷変動を容易に吸収できる。また、循環率をこの範囲に維持するので、活性汚泥が馴養されて排水処理に最適な活性汚泥となる。なお、このような条件下において好気処理槽でのpHは4.5〜8.5、好ましくは5.5〜7.5の範囲となる。
チョコレート製造工場から排出される、チョコレートの洗浄排水を図1に示す方法で処理した。また、微生物反応槽は図2に示すものを用いた。
処理前の排水は、BODが3500mg/L、化学的酸素要求量(以下、CODという)が2200mg/L、T−Nが80mg/L、n‐Hexが2150mg/L、SSが2200mg/L、pHが7.1であり、被処理水量は70m3/日である。なお、この排水は、沈殿槽で無機凝集剤を用いて凝集沈殿による油分やSSを分離した後に、微生物処理に適した可溶性有機分を処理原水として曝気槽に送り、活性汚泥で曝気処理する従来の排水処理方法で処理されていた。このため、脱水ケーキが120トン/月発生していた。
微生物反応槽は、容積45m3の嫌気微生物処理槽と、容積140m3の好気微生物処理槽とを有している。微生物反応槽内の処理原水循環率は5〜8の範囲で循環させた。
前処理として原水曝気調整槽にて、ORPが正の値になるように前曝気後の曝気調整された処理原水を微生物反応槽へ送り処理した。微生物反応槽内において、嫌気微生物処理部でのpHは6.9、ORPは‐350mV、DOは0、好気微生物処理部でのpHは7.3、ORPは+260mV、DOは1.5mg/Lであった。好気性微生物処理槽と嫌気性微生物処理部の微生物濃度は8700mg/Lであった。また、この時使用したブロワーは11Kwブロワー1台使用して、インバーターで空気量を調整しながら運転した。また循環量を確保するために、好気性微生物処理槽の隔壁の上部に直径6mの円形の散気管として空気吹込口を設置して、3m3/分の空気をこの散気管から均一に吹き出せるように、散気管の下部にスリットの形状を加工して、送風して攪拌バッフル効果を高めた空気配管を別に設けた。通常の曝気用の空気吹込量は8m3/分であった。
微生物反応槽よりの排出される放流水の水質は、BODが8mg/L、CODが20mg/L、n‐Hexが0.8mg/L、T−Nが2mg/L、SSが20mg/Lであった。
また、脱水ケーキの発生は実質的にみられなかった。
実施例1と同じ工場において、本発明方法を実施する前の処理状況を比較例1として示す。
処理前の原排水の水質は、BODが3500mg/L、CODが2200mg/L、T−Nが80mg/L、n‐Hexが2150mg/L、SSが2200mg/Lであり、被処理水量は70m3/日である。チョコレート製造工場から排出される排水を、20m3の原水調整槽で原水流量調整を実施した後、凝集反応槽で、塩化鉄5850mg/Lと25重量%苛性ソーダ1580mg/L、アニオン系高分子凝集剤4.5mg/L添加して、凝集フロックを作ったものを、15m3の沈殿槽にて、凝集フロックを沈降分離して、油分とSSを除去した後、70m3の押し出し流れ方式の好気活性汚泥処理槽で処理した後30m3の沈殿槽で汚泥と処理水を分離して放流していた。曝気槽の出口付近での溶存酸素濃度を1.5mg/L以上に保つために、7.5kwの曝気ブロワーを3台使用していた。凝集沈殿処理後の処理水質は、BODが1200mg/L、CODが350mg/L、T−Nが50mg/L、n‐Hexが10mg/L、SSが20mg/Lであった。また、凝集沈殿分離した沈殿汚泥は、含水率が95重量%の汚泥が7.6トン/日発生し、それをカチオン系高分子凝集剤とアニオン系高分子凝集剤を用いて、毎日含水率が85重量%の脱水ケーキが2.5トン発生したしたので、毎日汚泥処分が必要であり、毎月60トン以上の脱水ケーキの外部委託処分が必要であった。
実施例1で用いた排水を、実施例1においては、70m3の原水曝気調整槽を設けて、バイオアルシーの沈殿部から汚泥を常時2m3/時、定量的に移送して運転した例を示してあるが、この70m3の原水曝気調整槽を用いないで、単にこの原水曝気調整槽を原水調整槽として運用して、微生物反応槽と組み合わせた例を示す。
その他の条件は全く同様に実施した。つまり、微生物反応槽は、容積45m3の嫌気微生物処理槽と、容積140m3の好気微生物処理槽とを有している。微生物反応槽内の処理原水循環率は5〜8の範囲で循環させた。
微生物反応槽内において、嫌気微生物処理槽でのpHは6.9、ORPは‐350mV、DOは0、好気微生物処理槽でのpHは7.3、ORPは+260mV、DOは1.5mg/Lを保つには原水供給量を2m3/時、以上に上げることはできなかった。また、好気性微生物処理槽と嫌気性微生物処理槽のMLSSは6000mg/Lまでしか上げることができなかった。これは、活性汚泥中に未分解状態の水に不溶な油分の存在量が増加して、汚泥の沈降性が悪化して、沈殿部での汚泥の濃縮性が悪化したために、汚泥の循環率は同じであっても、微生物濃度が低下した。そのため、微生物処理槽の処理能力が大幅に低下してきた。
また、この時使用したブロワーは11Kwブロワー1台使用して、インバーターで空気量を調整しながら運転したが、ORPがプラスになりにくくフル曝気をしてもORPは低下傾向にあった。
比較例2と実施例1とを比較して明らかなように、原水調整をなくして、原水曝気調整槽に改造することにより、処理能力の大幅な能力向上が図れた。これは、特に原水中に動植物油が多く含まれる原排水を処理するときは、微生物反応槽と原水曝気調整槽とを組み合わせる本発明方法により、従来極めて異常と思われる効果が発現することを発見して本発明に至ったものである。
ロールケーキやケーキなどを製造している工場から排出される、製造工程の洗浄排水を図1に示す本発明方法にて処理した。
処理前の排水は、BODが3900mg/L、CODが1800mg/L、T−Nが80mg/L、n‐Hexが1950mg/L、SSが1200mg/L、pHが7.1であり、被処理水量は50m3/日である。なお、この排水は、沈殿槽で無機凝集剤を用いて凝集沈殿による油分やSSを分離した後に、微生物処理に適した可溶性有機分を処理原水として曝気槽に送り、活性汚泥で曝気処理する従来の排水処理方法で従来処理されていた。このため、脱水ケーキが80トン/月発生していた。
微生物反応槽は、容積45m3の嫌気微生物処理槽と、容積140m3の好気微生物処理槽とを有している。微生物反応槽内の処理原水循環率は6〜9の範囲で循環させた。
前処理として原水曝気調整槽にて、ORPが正の値になるように前曝気後の曝気調整された処理原水を微生物反応槽へ送り処理した。微生物反応槽内において、嫌気微生物処理槽でのpHは7.0、ORPは‐350mV、DOは0、好気微生物処理槽でのpHは7.3、ORPは+260mV、DOは2.0mg/Lであった。好気微生物処理槽と嫌気微生物処理槽のMLSSは8900mg/Lであった。また、この時使用したブロワーは11Kwブロワー1台使用して、インバーターで空気量を調整しながら運転した。また循環量を確保するために、好気微生物処理槽の隔壁の上部に直径6mの円形の散気管として空気吹込口を設置して、3m3/分の空気をこの散気管から均一に吹き出せるように、散気管の下部にスリットの形状を加工して、送風して攪拌バッフル効果を高めた空気配管を別に設けた。通常の曝気用の空気吹き込み量は8m3/分であった。
微生物反応槽よりの排出される放流水の水質は、BODが11mg/L、CODが20mg/L、n‐Hexが0.2mg/L、T−Nが5mg/L、SSが20mg/Lであった。
また、脱水ケーキの発生は実質的にみられなかった。
実施例2と同じ工場において、本発明方法を実施する前の処理状況を比較例3として示す。処理前の原水の水質は、BODが3900mg/L、CODが1800mg/L、T−Nが80mg/L、n‐Hexが1950mg/L、SSが1200mg/Lであり、被処理水量は50m3/日である。
この製造工場から排出される排水を、20m3の原水調整槽で原水流量調整を実施した後、凝集反応槽で、硫酸バンド7500mg/Lと25重量%苛性ソーダ3800mg/L、アニオン系高分子凝集剤5.5mg/L添加して、凝集フロックを作ったものを、15m3の沈殿槽にて、凝集フロックを沈降分離して、油分とSSを除去した後、150m3の浮遊性のメディアを入れた、押し出し流れ方式の曝気槽で、曝気した後、メディアを含まない浮遊汚泥と処理水を30m3の沈殿槽で汚泥と処理水を分離して放流していた。曝気槽の出口付近でのDOを1.5mg/L以上に保つために、7.5kwの曝気ブロワーを3台使用していた。凝集沈殿処理後の処理水質は、BODが2200mg/L、CODが750mg/L、T−Nが70mg/L、n‐Hexが10mg/L、SSが20mg/Lであった。また、凝集沈殿分離した沈殿汚泥は、含水率が97重量%の汚泥が9.7トン/日発生し、それをカチオン系高分子凝集剤とアニオン系高分子凝集剤を用いて、毎日含水率が85重量%の脱水ケーキが2.0トン発生したしたので、毎月50トン以上の脱水ケーキを外部委託処分していた。
本発明の処理を行なうと、脱水ケーキの発生が無いので、また、処理が微生物処理で安定的に実施されるために、悪臭を発生する場所がなく、本設備を使用して排水処理をする場合には、特別悪臭に対する対策が不要である。また、近隣住民に対しても、グリンーンファクトリーのイメージを与えるので、都会の中の工場には本排水処理設備および方法は特に適していると考えられる。
実施例2においては、50m3の原水曝気調整槽を設けて、バイオアルシーの沈殿部から汚泥を常時2m3/時、定量的に移送して運転した例を示してあるが、この50m3の原水曝気調整槽を用いないで、単にこの原水曝気調整槽を原水調整槽として運用して、微生物反応槽と組み合わせた例を比較例4として示す。
その他の条件は実施例2と同様に実施した。すなわち、微生物反応槽は、容積45m3の嫌気微生物処理槽と、容積140m3の好気微生物処理槽とを有している。微生物反応槽内の処理原水循環率は6〜9の範囲で循環させた。
微生物反応槽内において、嫌気微生物処理槽でのpHは7.0、ORPは‐350mV、DOは0、好気微生物処理部でのpHは7.3、ORPは+260mV、DOは1.5mg/Lを保つには原水供給量を1.3m3/時、以上に上げることはできなかった。また、好気微生物処理槽と嫌気微生物処理槽のMLSSは5500mg/Lまでしか上げることができなかった。これは、活性汚泥中に未分解状態の水に不溶な油分やSSの存在量が増加して、汚泥の沈降性が悪化して、沈殿部での汚泥の濃縮性が悪化したために、汚泥の循環率は、同じであっても、微生物濃度が低下した。そのため、微生物処理槽の処理能力が大幅に低下してきた。
また、この時使用したブロワーは11Kwブロワー1台使用して、インバーターで空気量を調整しながら運転したが、ORPがプラスになりにくくフル曝気をしてもORPは低下傾向にあった。
2 外槽
3 円筒状内槽
4 循環率制御装置
5 円筒状制御板
6 被処理水質測定装置
7 回転軸
8 空気吹込口
9 支持柱
10 原水供給口
11 処理水放出口
12 沈降固定化防止装置
13 汚泥抜き出し口
Claims (4)
- 原水曝気調整槽および微生物反応槽を備え、前記微生物反応槽で発生する汚泥を前記原水曝気調整槽へ循環する循環システムにより排水を処理する活性汚泥処理方法であって、
処理前の原水が供給される前記原水曝気調整槽に、前記微生物反応槽より発生する汚泥1を供給する工程1と、
前記汚泥1が混合された原水を前記原水曝気調整槽にて、酸化還元電位が正の値になるように曝気調整した後、この調整された処理原水1を前記微生物反応槽に供給する工程2と、
前記微生物反応槽からの放出水を放流水とする工程3とを有し、
前記微生物反応槽は、外槽と、この外槽の内部に配置されて上下に開口部を有する円筒状内槽と、この円筒状内槽上部に設けられて被処理水の槽内循環率を制御する循環率制御装置と、前記円筒状内槽の上部外周に設けられて汚泥を沈降させるための円筒状制御板と、前記円筒状内槽の外側および内側に設けられた被処理水質測定装置と、前記外槽および内槽内を循環する被処理水の循環経路に設けられた原水供給口および前記外槽の上部に設けられた処理水放出口とを具備してなり、
前記円筒状内槽は、中心部に連通孔を有する隔壁で円筒上部と円筒下部とに分割され、前記円筒上部は、上面および底面が開口した円錐台形状の頂部を有し、かつ該円筒上部内の前記連通孔周囲および前記隔壁周縁部に複数の空気吹込口が設けられた好気微生物処理槽であり、前記円筒下部は底面に開口部を有する嫌気微生物処理槽であり、
前記好気微生物処理槽内および前記嫌気微生物処理槽内をそれぞれ撹拌する撹拌装置が設けられ、
前記被処理水質測定装置により測定される被処理水の水素イオン濃度、酸化還元電位および溶存酸素量から選ばれた少なくとも1つの測定値を検出する手段と、前記検出された測定値に応じて前記循環率制御装置に設けられた、液面調節バルブの開閉、液面調節制御板の上下動、および前記空気吹込口から吹込まれる空気量から選ばれる少なくとも1つの量を制御することにより、前記被処理水の槽内循環率を3〜20に制御する手段とを備え、
前記原水供給口より供給される原水が活性汚泥と共に前記円筒状内槽の内部と、前記円筒状内槽の外周面と、前記外槽下部に沈降した活性汚泥内とを経て槽内を循環することで嫌気微生物処理および好気微生物処理が連続してなされることを特徴とする活性汚泥処理方法。 - 前記原水曝気調整槽に供給される汚泥1は、前記原水曝気調整槽内の汚泥濃度が活性汚泥浮遊物質として、500〜8000mg/Lとなる範囲で供給されることを特徴とする請求項1記載の活性汚泥処理方法。
- 排水処理設備で発生する汚泥の量を、既存排水処理設備で発生する汚泥の量より低減する既存排水処理設備の改修方法であって、
該改修方法は、請求項1記載の微生物反応槽を新設する工程と、
前記新設される微生物反応槽を介して請求項1記載の方法により汚泥を循環させる循環工程とを設けることを特徴とする既存排水処理設備の改修方法。 - 前記排水処理設備が食品製造工場に設置されている既存排水処理設備であることを特徴とする請求項3記載の既存排水処理設備の改修方法。
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