JP6202069B2 - 有機性排水の生物処理方法 - Google Patents
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Description
本発明は、生活排水、下水、食品工場やパルプ工場をはじめとした広い濃度範囲の有機性排水の処理に利用することができる有機性排水の生物処理方法に関するものであり、特に、処理水質を悪化させることなく、処理効率を向上させ、かつ、余剰汚泥発生量の低減が可能な有機性排水の生物処理方法に関する。
生物処理槽の後段の沈殿槽や汚泥返送配管を省略して装置設備、運転操作を簡略化できる生物処理法として、回分式活性汚泥法が知られている。回分式活性汚泥法は、1つの槽内で、原水投入、曝気、静置(沈殿)、上澄水(処理水)排出という4つの一連の工程を1サイクルとして、1日当たり所定のサイクル数を回分式運転で処理する方法である。即ち、より具体的には、以下の工程を繰り返し行うものであり、曝気槽が沈殿槽を兼ねているため、沈殿槽が不要となり、装置の構造が単純になるというメリットがある。
(1) 原水を曝気槽に投入する。
(2) 槽内を曝気することで、活性汚泥による有機物の生物分解を行う。
(3) 次いで、曝気を止めて静置し、活性汚泥を沈殿させる。
(4) その後、上澄水を処理水として排出する。
(5) その後また原水を曝気槽に投入し、上記の(1)〜(4)を繰り返す処理を行う。
(1) 原水を曝気槽に投入する。
(2) 槽内を曝気することで、活性汚泥による有機物の生物分解を行う。
(3) 次いで、曝気を止めて静置し、活性汚泥を沈殿させる。
(4) その後、上澄水を処理水として排出する。
(5) その後また原水を曝気槽に投入し、上記の(1)〜(4)を繰り返す処理を行う。
特許文献1には、このような回分式活性汚泥法において、汚泥の沈降性を高めるために、汚泥の粒状化の初期段階において、曝気槽に微生物汚泥の粒状化を促進するための原生動物及び糸状菌を投入する微生物汚泥生成方法が提案されている。
一方、曝気槽における曝気を停止せずに行う連続式活性汚泥法において、細菌の高位に位置する原生動物や後生動物の捕食を利用した生物処理方法が、多数提案されている(例えば特許文献2〜4)。この方法は、生物処理槽を2段に設け、有機性排水を1段目の生物処理槽に導入して細菌により生物処理し、1段目の生物処理槽からの分散状態の細菌を含む処理水を2段目の生物処理槽に導入して微小動物に捕食させ、2段目の生物処理槽の処理水を固液分離して処理水を得る。この方法では、微小動物の捕食作用で余剰汚泥の減量化が可能になると共に、高負荷運転が可能で処理効率も向上する。
従来の回分式活性汚泥法では、汚泥の沈降速度が小さいために、(3)の静置による沈降工程に長時間を要し、有機性排水を効率的に処理することができないという問題があった。
特許文献1では、汚泥の粒状化を促進して沈降性を高めることを目的として、曝気槽に原生動物及び糸状菌を投入しているが、この方法でも、安定した粒状化は困難であり、汚泥の沈降性を十分に高めることができないために、やはり沈降工程に時間がかかり、有機性排水を効率的に処理できていないのが現状である。
本発明は、上記課題に鑑み、直列2段に設けた第1生物処理槽及び第2生物処理槽を用い、少なくとも第2生物処理槽を回分式とした活性汚泥法における汚泥の沈降性を高め、効率的な処理を行うことができる有機性排水の生物処理方法を提供することを目的とする。
本発明者は、上記課題を解決すべき検討を重ねた結果、生物処理を、分散状態の細菌で有機物を分解する連続式又は回分式の第1生物処理槽と、難分解性有機物の分解と分散性細菌を濾過捕食型微小動物に捕食させる回分式の第2生物処理槽とに分け、第1生物処理槽からの処理水を第2生物処理槽に比較的ゆっくりと導入しながら該第2生物処理槽で曝気処理することにより、沈降性の良い汚泥を確実に生成させて、効率的な処理を行うことができることを見出した。
即ち、本発明は以下を要旨とする。
[1] 有機性排水を第1生物処理槽に導入して分散菌により好気性生物処理して有機物を分散菌に変換させた第1生物処理水を生成する第1生物処理工程と、
第1生物処理水を第2生物処理槽に導入して分散菌を微小動物に捕食させて第2生物処理水を生成する第2生物処理工程とを有する有機排水の生物処理方法において、
該第2生物処理工程は以下の第1工程〜第3工程よりなるサイクルを繰り返す回分式で行うものであり、
1サイクルの時間を2〜6hとし、
第1工程の曝気時間t1を第2工程及び第3工程の合計時間t2+t3の1.2〜4倍とし、
第2工程及び第3工程の合計時間t2+t3を0.5〜3hとし、
第1工程における第1生物処理水の流入時間t1’と第1工程の曝気時間t1の比t1’/t1を1/3〜1倍とする
ことを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
第1工程:第1生物処理水を第2生物処理槽に流入させると共に、第2生物処理槽内を曝気して、分散菌を含む第1生物処理水に含まれる分散菌を微小動物に捕食させる。
第2工程:第1工程後、曝気を停止して、槽内汚泥を含む固形物を静置沈殿させる。
第3工程:第2工程後、曝気を停止したまま、上澄み水を、第2生物処理槽の槽容積の2/3量以下、第2生物処理水として槽外に排出する。
第1生物処理水を第2生物処理槽に導入して分散菌を微小動物に捕食させて第2生物処理水を生成する第2生物処理工程とを有する有機排水の生物処理方法において、
該第2生物処理工程は以下の第1工程〜第3工程よりなるサイクルを繰り返す回分式で行うものであり、
1サイクルの時間を2〜6hとし、
第1工程の曝気時間t1を第2工程及び第3工程の合計時間t2+t3の1.2〜4倍とし、
第2工程及び第3工程の合計時間t2+t3を0.5〜3hとし、
第1工程における第1生物処理水の流入時間t1’と第1工程の曝気時間t1の比t1’/t1を1/3〜1倍とする
ことを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
第1工程:第1生物処理水を第2生物処理槽に流入させると共に、第2生物処理槽内を曝気して、分散菌を含む第1生物処理水に含まれる分散菌を微小動物に捕食させる。
第2工程:第1工程後、曝気を停止して、槽内汚泥を含む固形物を静置沈殿させる。
第3工程:第2工程後、曝気を停止したまま、上澄み水を、第2生物処理槽の槽容積の2/3量以下、第2生物処理水として槽外に排出する。
[2] [1]において、第1生物処理槽の容積負荷(CODCr)を2〜20kg−CODCr/m3/d、第2生物処理槽の溶解性有機物の容積負荷(CODCr)を0.01〜0.20kg−CODCr/kg−SS/dayとすることを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
[3] [1]又は[2]において、第1生物処理槽の溶存酸素濃度を1mg/L以下に制御することを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
[4] [1]ないし[3]のいずれかにおいて、第2生物処理槽の汚泥滞留時間(SRT)が10〜20dayとなるように槽内汚泥を引き抜くことを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
[5] [1]ないし[4]のいずれかにおいて、第1生物処理槽の運転を、有機性排水を流入させる流入工程と、その後、槽内を曝気して前記有機性排水を細菌により生物処理する工程とを有する回分運転とすることを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
[6] [1]ないし[4]のいずれかにおいて、第1生物処理槽の運転を、有機性排水を連続して流入させながら曝気を行うか、又は有機性排水を連続して流入させながら曝気を行い、有機性排水の流入停止後も曝気を行う連続式運転とすることを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
[7] [1]ないし[6]のいずれかにおいて、第1生物処理槽を原水調整槽と兼用することを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
[8] [1]ないし[7]のいずれかにおいて、第2生物処理槽に固定担体を設置することを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
本発明によれば、第1生物処理槽内を曝気して、有機性排水を細菌により生物処理して有機物を分散菌に変換する第1生物処理工程と、該第1生物処理工程で得られた分散菌を含む第1生物処理水を第2生物処理槽に導入し、該第2生物処理槽内を曝気して、該第1生物処理水を生物処理して分散菌を微小動物に捕食させる第2生物処理工程とを有する有機性排水の生物処理装置において、第2生物処理工程の処理条件を選定したことにより、汚泥の沈降性を高めて、効率的な生物処理を行うことが可能になる。
以下に本発明の有機性排水の生物処理方法及び生物処理装置の実施の形態を詳細に説明する。
本発明においては、図1に示すように、2段直列に設けた第1生物処理槽1と第2生物処理槽2とを用い、第1生物処理槽1において、分散状態の細菌により有機物を分解し、第2生物処理槽2において、難分解性有機物の分解と分散性細菌を濾過捕食型微小動物に捕食させる第2生物処理を行う。そして、少なくとも第2生物処理槽で回分式運転を行う。図1中、1A,2Aは散気管等の曝気手段、P1,P2はポンプである。また、図1及び後掲の図2中、「○」は曝気による気泡を表す。
第1生物処理槽1や第2生物処理槽2に固定床を設置してもよい。この場合は、第1生物処理槽1では、設置した固定床の上端が第2生物処理槽2への第1生物処理水移送用配管の下端より低い位置になるように、第2生物処理槽2では、設置した固定床の上端が上澄水の排出用配管の下端より低い位置になるように設計する必要があり、好ましくは、各固定床の上端が、各配管の下端部からの水深の50〜90%程度の高さとなるように調整する。
第1生物処理槽1からの第1生物処理水の移送は、図1のようにポンプを用いてもよく、図2のように弁(例えば電動バルブ)13a付き配管13によって生物処理槽1,2間の水位差を利用して行ってもよい。
<第1生物処理>
第1生物処理槽1における第1生物処理工程は、好ましくは以下のように実施される。
第1生物処理槽1における第1生物処理工程は、好ましくは以下のように実施される。
原水の有機性排水を、第1生物処理槽1に導入し、細菌により好気性生物処理し、有機成分(溶解性BOD)の70%以上、望ましくは80%以上、さらに望ましくは90%以上を酸化分解して第1生物処理水を得る。第1生物処理槽1のpHは6〜8.5とするのが好ましい。しかしながら、原水中に油分を多く含む場合は分解速度を上げるため、pHを8.0〜9.0としても良い。
また、第1生物処理槽1の処理条件を、CODCr容積負荷2kg−CODCr/m3/day以上、好ましくは2〜20kg−CODCr/m3/day、特に好ましくは2〜15kg−CODCr/m3/day、HRT(水理学的滞留時間)24hr以下、望ましくは8hr以下、例えば2〜6hrとすることで、非凝集性細菌が優占化した第1生物処理水を得ることができる。また、HRTを短くすることで有機物濃度の低い排水を高負荷で処理することができる。さらに、処理水の水質悪化時(例えば溶解性有機物濃度が所定値以上になったとき)、後段の第2生物処理槽2からの汚泥の一部を返送してもよい。また、負荷変動に対応するために担体を添加してもよい。担体は流動床担体であってもよく、前述の通り、固定床担体であってもよい。
第1生物処理槽1に流動床担体を添加する場合、用いる担体の形状は、球状、ペレット状、中空筒状、糸状、板状等任意であり、大きさも0.1〜10mm程度の径で良い。また、担体の材料は天然素材、無機素材、高分子素材等任意であり、ゲル状物質を用いても良い。流動床担体を用いる場合、第1生物処理槽1の排出部に担体流出防止用の分離スクリーンが必要となる。
固定床担体は、担体の少なくとも一部が、第1生物処理槽1の底、側面、上部のいずれかに固定されているものである。第1生物処理槽1に固定床担体を設ける場合、担体の形状は糸状、板状、短冊状等任意であり、材料についても天然素材、無機素材、高分子素材等任意で、ゲル状物質を用いても良い。望ましくは多孔質のポリウレタンフォームであり、例えば、第2生物処理槽1の深さ方向の長さ50〜400cm×幅5〜200cm×0.5〜5cmの短冊状又はシート状のものが好ましい。
また、第1生物処理槽1における担体の充填率が高い場合、分散菌は生成せず、細菌は担体に付着するか、糸状性細菌が増殖するので、第1生物処理槽1に担体を添加する場合、担体の充填率(槽容積に対する担体の容積率)は20%以下、望ましくは5%以下とすることが好ましく、このように担体の充填率を小さくすることにより、濃度変化に影響されず、捕食しやすい分散菌の生成が可能となる。
また、第1生物処理槽1の溶存酸素(DO)濃度は1mg/L以下、特に0.5mg/L以下、例えば0.05〜0.5mg/Lに制御することが好ましく、これにより、糸状性細菌の増殖が抑制される一方で、1〜5μm程度の大きさの分散菌が優占化し、これらは第2生物処理槽2で速やかに捕食される。上記の溶存酸素濃度に維持するために、曝気出力を調整する、あるいは間欠曝気とするなどの制御を行う。
第1生物処理槽は回分式でもよく、連続式でもよい。
回分方式とする場合は、常時曝気を基本とするが、必要な処理が終われば曝気を停止しても良い。
運転開始時には、好ましくは、原水の分解性(有機物の生物分解性。以下、同様)により、まず、初期汚泥を槽容積の1/8〜1/2量添加し、原水を残りの槽容量分流入させる。
処理時間は原水の分解性により異なるが、30分以上21時間以下とすることが望ましい。処理後に槽容積の1/2〜7/8量の槽内液を第1生物処理水として第2生物処理槽2に移送し、減った容積分に原水を流入させ、次のサイクルを進める。第1生物処理水の移送量が少な過ぎると処理効率が低下するが、槽内液を過度に多く移送すると槽内の菌体も排出される結果、有機成分の分解効率が低下する。
原水の受け入れ時間、第1生物処理水の第2生物処理槽2への移送時間は第2生物処理槽2のサイクルにあわせて調整する。
第1生物処理槽1を回分式とする場合には、原水の導入、第1生物処理水の排出時及び排出終了から次の原水導入開始までの待ち時間には曝気を停止または低出力にしてもよい。曝気を停止または低出力にする場合は、曝気動力を削減することができ、一方、常時曝気する場合は、操作を簡略化することができると共に、原水導入及び/又は第1生物処理水の排出時や次の原水導入開始までの待ち時間にも生物処理を行って、処理効率を高めることができる。
第1生物処理槽1を回分方式で運転する場合、工場からの廃水の流入スケジュールが明確な場合は、第1生物処理槽を原水槽と兼用させることにより、原水槽を省略しても良い。
第1生物処理槽1を連続方式とする、つまり原水の流入を連続式とする(ただし原水そのものがない場合は停止する)ときは、第1生物槽処理水の第2生物処理槽への移送は、前述の通り、ポンプ又は電動バルブで行うことが望ましい。ポンプで移送する場合、第2生物処理槽曝気停止時には移送ポンプを停止するため、その分を考慮した移送量とする。移送ポンプを停止した間は、第1生物処理槽1の水位は上昇するので、かかる水位上昇を考慮した槽容積とする必要がある。
<第2生物処理>
第2生物処理槽2における第2生物処理工程は、好ましくは以下のように実施される。
第2生物処理槽2における第2生物処理工程は、好ましくは以下のように実施される。
第1生物処理槽1からの第1生物処理水を第2生物処理槽に導入し、ここで、残存している有機成分の酸化分解、分散性細菌の自己分解および微小動物による捕食による余剰汚泥の減量化を行う。第2生物処理槽2では細菌に比べ増殖速度の遅い微小動物の働きと細菌の自己分解を利用するため、微小動物と細菌が系内に留まるような運転条件および処理装置を採用する。例えば、第2生物処理槽2内に固定床担体を設けることで微小動物の槽内保持量を高めることができる。
固定床担体は、担体の少なくとも一部が、第2生物処理槽2の底、側面、上部のいずれかに固定されているものである。担体の形状は糸状、板状、短冊状等任意であり、材料についても天然素材、無機素材、高分子素材等任意で、ゲル状物質を用いても良い。望ましくは多孔質のポリウレタンフォームであり、例えば、第2生物処理槽2の深さ方向の長さ100〜400cm×幅5〜200cm×0.5〜5cmの短冊状又はシート状のものが好ましい。
担体の充填率は0.1%以上、例えば0.2〜5%とすることが望ましい。担体は好ましくはそのシート状ないし短冊状の長手方向が第2生物処理槽2の深さ方向となるように、シート状ないし短冊状の担体の板面が鉛直方向となるように、また、第2生物処理槽2に第1生物処理水が流入して第2生物処理槽2から流出する水の流れに対して、シート状ないし短冊状の担体のシート面方向が交差する(好ましくは直交する)方向となるように第2生物処理槽2内に設置される。
第2生物処理槽2の容量が担体の寸法に対し大きい場合には、担体の上下面に留め具を取り付けたものを複数枚用意し、これを第2生物処理槽2の深さ方向及び/又は幅方向に所定の枚数を並列させ、SUS等の材質よりなる枠材に担体を取り付けた留め具を固定してユニット化し、更に、この担体ユニットを必要に応じて複数枚設けるようにしてもよい。
微小動物による捕食を促進させるために、第2生物処理槽2においてはpHを7以下、例えばpH5.5〜6.5の条件にすることが好ましい。また、第2生物処理槽2のDO濃度は1〜4mg/L程度とすることが好ましい。
第2生物処理槽2では、分散状態の菌体を捕食する濾過捕食型微小動物だけでなく、フロック化した汚泥を捕食できる凝集体捕食型微小動物も増殖する。後者は遊泳しながら、フロックを捕食するため、優先化した場合、汚泥は食い荒らされ、微細化したフロック片が散在する汚泥となる。このフロック片により、得られる処理水(上澄水)の水質が悪化する。そこで、凝集体捕食型微小動物を間引くため、処理水SSの流出とあわせ、SRT(汚泥滞留時間)が30day以下、望ましくは10〜25day、さらに望ましくは10〜20dayとなるように槽内汚泥を引き抜くことが望ましい。この時のSRTの算出時には担体付着分の汚泥は含まない。
また、全体のBOD容積負荷が1kg−BOD/m3/day以下の場合はSRTの範囲を10〜30dayとすることが望ましい。このようにSRTを短くすることにより回分式であっても凝集体捕食型が優占化することを抑制できる。
さらに、第1生物処理槽1で溶解性有機物を完全に分解した場合、第2生物処理槽2ではフロックが形成されず、また、微小動物増殖のための栄養も不足し、圧密性の低い汚泥のみが優占化した生物処理槽となる。そこで、前述の通り、第1生物処理槽1では有機物の大部分、すなわち排水BODの70%以上、望ましくは80%以上を分解し、菌体へと変換しておく必要があるが、適度の有機物負荷も必要となる。そのため、第2生物処理槽2への溶解性BODによる汚泥負荷が0.01kg−BOD/kg−MLSS/day以上、望ましくは0.01〜0.1kg−BOD/kg−MLSS/day、さらに望ましくは0.02〜0.05kg−BOD/kg−MLSS/dayとなるように運転することが望ましい。また、第2生物処理槽2の溶解性有機物負荷(CODCr負荷)を0.01kg−CODCr/m3/day以上、特に0.01〜0.2kg−CODCr/m3/day、更に望ましくは0.03〜0.15kg−CODCr/m3/dayとすることが好ましい。このため、原水の一部を直接第2生物処理槽2に供給するようにしても良い。この時のMLSSには担体付着分のMLSSも含む。
第2生物処理槽2における回分式の運転は、図5の通り、曝気及び第1生物処理水流入(第1工程)、曝気停止による静置沈降(第2工程)、曝気停止した状態で処理水排出(第3工程)を1サイクルとし、これを繰り返す。第1生物処理槽処理水流入は曝気時であることが必要である。曝気開始と第1生物処理水の流入開始は同時でも良い。
第1生物処理槽処理水の流入時間t1’は第2生物処理槽曝気時間t1の1/3〜1倍とすることが望ましく、1/2〜1倍とすることがさらに望ましい。流入時間t1’が過度に短い場合、一時的に高負荷となり、第2生物処理槽2で糸状性細菌が増え沈降性が悪化する。第1生物処理水の第2生物処理槽2への流入時間t1’が第2生物処理槽2の曝気時間t1の1/3〜1倍となるように第2生物処理槽2への流入を行うことにより、急激な負荷変動を防ぎ、第2生物処理槽2での糸状菌増殖を抑制することができる。
1サイクルの時間(図5ではt1+t2+t3)は2〜12時間、望ましくは2〜6時間(さらに望ましくは2〜5時間)、曝気停止時間t2+t3(第2工程+第3工程)は30分以上、望ましくは45分以上とする。これらの条件から外れると、汚泥の沈降性が向上せず、処理水にSSがリークする。汚泥は約5〜15分程度の曝気停止時間(嫌気状態での静置沈降時間)で固液分離されるが、沈降性の高い締まった汚泥を形成するためには嫌気状態でさらに静置沈降を継続して行うことが有効であり、曝気停止時間t2+t3を30分以上(好ましくは45分以上180分以下)とすることで分離汚泥の沈降性を高めることができる。
第2生物処理槽2の曝気時間/曝気停止時間比(t1/(t2+t3))を1.2〜4.0、望ましくは2.5〜4.0とすることにより、十分に有機物・SS除去能を維持することができる。曝気時間/曝気停止時間比(t1/(t2+t3))は、想定よりも負荷が低い場合や、立ち上げ時は、1.2未満となっても良い。
汚泥を沈降分離して得た上澄み液を槽容積の1/8〜2/3量排出することが好ましい。排出時間は15〜120分とすることが望ましい。なお、排出は汚泥の沈降中に開始しても良い。
処理水の排出方法は任意である。例えば、複数の吸い込み位置があり、汚泥界面位置や時間差で順次交互に開きポンプによるくみ上げ(図1)、フロート式の排出装置(図3)、複数のバルブを汚泥界面位置や時間差で順次開く(図4)等いずれの方式を採用しても良い。
図1では、バルブ11aを開くと、水中に浅く差し込まれた配管11から処理水が排出され、バルブ12aを開くと、深く差し込まれた配管12から処理水が排出される。
図3では、取水口を有したフロート14が水面に浮かんでおり、処理水は蛇腹式の配管15から通常の配管16を介して排出される。図4では、槽2の側面に、高さを異ならせて配管17,18,19が接続されており、バルブ17a,18a又は19aを開くことにより、処理水が配管17,18又は19から排出される。
また、第2生物処理槽2には、立ち上げ時や毒物流入による活性低下時など、汚泥の沈降性が悪い場合に限り、沈降剤を添加しても良い。沈降剤は鉄系、アルミニウム系の無機凝集剤や錘となる無機物(カルシウムや鉄等)など任意であり、更に、汚泥の凝集を促進するために、カチオン、アニオン、両性の高分子凝集剤の1種又は2種以上を添加しても良い。
なお、第2生物処理槽2は、上記の好適条件で処理を行うために、槽有効容積を第1生物処理槽1の槽有効容積の1〜10倍とすることが好ましく、1〜3倍とすることがより好ましい。
第2生物処理槽2からの第2生物処理水について、凝集固液分離、膜分離、濾過等の後処理を施してもよい。
<運転例>
以下、図1の生物処理装置を用いた運転の一例を図5を参照して、説明する。図5では、2サイクルのみが示されているが、その後、同じサイクルが繰り返し行われる。
以下、図1の生物処理装置を用いた運転の一例を図5を参照して、説明する。図5では、2サイクルのみが示されているが、その後、同じサイクルが繰り返し行われる。
1つのサイクルにおいて、サイクル当初から、第1生物処理槽及び第2生物処理槽のいずれでも曝気が行われる。サイクル開始からt1’時間の間は、第1生物処理槽に原水が導入され、生物処理反応が進行する。また、第1生物処理槽から第1生物処理水が第2生物処理槽に移送され、第2生物処理槽では、第1生物処理水を受け入れて生物処理反応が行われる。
t1’時間が経過すると、第1生物処理水の移送が停止し、それ以降はサイクル終了まで第1生物処理槽では原水の流入と曝気下での生物処理反応(分散菌化)のみが行われる。第2生物処理槽では、t1’時間経過後、t1時間が経過するまでは第1生物処理水は流入せず、曝気下で微小動物による分散菌捕食が行われる。t1時間が経過すると、曝気が停止し、汚泥の静置沈降が開始する。
静置沈降の途中で、上澄水(第2生物処理水)の排出が開始し、サイクル終了までt3時間、この状態が維持され、t3時間経過後、第2生物処理水の排出が停止し、次サイクルを開始する。
上記の運転は、第1生物処理槽1に原水を導入する配管、第1生物処理槽1から第2生物処理槽2に第1生物処理水を移送する配管、第2生物処理槽2から上澄水を排出する配管にそれぞれ設けたバルブの切り替えないしはポンプの作動を、各槽に設けた水位センサーに連動して制御するとともに、第1生物処理槽1の曝気手段と第2生物処理槽2の曝気手段のON、OFF操作を制御する制御手段により、自動運転にて行うことができる。
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
[実施例1]
図1に示す生物処理装置により、CODCr2100mg/L、BOD1200mg/Lの原水の生物処理を行った。
図1に示す生物処理装置により、CODCr2100mg/L、BOD1200mg/Lの原水の生物処理を行った。
第1生物処理槽1及び第2生物処理槽2の仕様及び処理条件は以下の通りとした。
<第1生物処理槽>
有効容量:10L
DO:0.5mg/L
原水流入量:70L/d(2.92L/h)連続流入
有効容量:10L
DO:0.5mg/L
原水流入量:70L/d(2.92L/h)連続流入
<第2生物処理槽>
構造:図4
有効容量:30L
DO:2〜3mg/L
担体:なし
t1=t1’:2.25h
t2+t3:0.75h
t1’/t1=2.25/2.25=1
t1/(t2+t3)=2.25/0.75=3
構造:図4
有効容量:30L
DO:2〜3mg/L
担体:なし
t1=t1’:2.25h
t2+t3:0.75h
t1’/t1=2.25/2.25=1
t1/(t2+t3)=2.25/0.75=3
装置全体でのCODCr容積負荷は3.68kg−CODCr/m3/day(2.1kg−BOD/m3/day)である。
第1生物処理槽1には原水を70L/day(2.92L/h)で連続的に流入させ、常時曝気とした。第1生物処理槽1からは処理水を3.89L/h×2.25h流出、0.75h流出停止のサイクルにて第2生物処理槽2へ移送した。第1生物処理槽1の槽内の水量は7.8L〜10Lの間で変動(水位が上下)した。
第2生物処理槽2では、曝気を開始すると同時に第1生物処理槽から処理水を上記の通り3.89L/hにて2.25h(合計8.75L)導入した。
2.25h曝気を継続して生物処理した後、曝気を停止し、0.75hの曝気停止期間(静沈期間)とし、3時間1サイクルにて生物処理を行った。[曝気時間/曝気停止時間]比t1/(t2+t3)は2.25/0.75=3.0である。
曝気停止(静沈開始)後、10min後に第1排出バルブ17aを開き、20min後に第2排出バルブ18aを開き、30min後に第3排出バルブ19aを開き、それぞれ処理水を取り出した。
第2生物処理槽2からの汚泥引き抜き量は2L/d(SRT15day)とした。
その結果、第2生物処理槽2で非常に固液分離性の良い汚泥が生成し、処理水(第2生物処理槽2の上澄水)のSSは50mg/L以下で、処理水SSと引き抜き汚泥量をあわせた汚泥転換率は0.1kg−SS/kg−CODCrとなった。
[実施例2]
第2生物処理槽2にポリウレタン製のシート状担体(50×9.6×0.5cm)を1枚(担体充填率0.8%)、シートの長手方向が上下方向となるように設置したこと以外は実施例1と同一条件で前記原水を処理した。固定床担体の上端が、最も下位の配管19の下端からの水深の80%の高さとなるように設定した。
第2生物処理槽2にポリウレタン製のシート状担体(50×9.6×0.5cm)を1枚(担体充填率0.8%)、シートの長手方向が上下方向となるように設置したこと以外は実施例1と同一条件で前記原水を処理した。固定床担体の上端が、最も下位の配管19の下端からの水深の80%の高さとなるように設定した。
その結果、第2生物処理槽2で非常に固液分離性の良い汚泥が生成し、処理水(第2生物処理槽2の上澄水)のSSは40mg/L以下で、処理水SSと引き抜き汚泥をあわせた汚泥転換率は0.06kg−SS/kg−CODCrとなった。
[比較例1]
第2生物処理槽2を移送時間t1’及び曝気時間t1を1時間、曝気停止時間t2+t3を0.9時間とし、1.9時間を1サイクルとした。[曝気時間/曝気停止時間]比t1/(t2+t3)は1/0.9=1.11である。
第2生物処理槽2を移送時間t1’及び曝気時間t1を1時間、曝気停止時間t2+t3を0.9時間とし、1.9時間を1サイクルとした。[曝気時間/曝気停止時間]比t1/(t2+t3)は1/0.9=1.11である。
第1生物処理槽1から第2生物処理槽への移送水量は5.1Lとした。t1’/t1=1/1=1である。その他の条件は実施例1と同一とした。
その結果、第2生物処理槽2では、汚泥の固液分離性が悪化し、汚泥のリークが頻発し、処理水のSSは100mg/L以上となった。処理水SSと引き抜き汚泥量を合わせた汚泥転換率は0.3kg−SS/kg−CODCrとなった。
[比較例2]
第2生物処理槽2からの汚泥引き抜き量を1.36L/d(SRT22day)としたこと以外は実施例1と同様の方法で上記原水を処理した。
第2生物処理槽2からの汚泥引き抜き量を1.36L/d(SRT22day)としたこと以外は実施例1と同様の方法で上記原水を処理した。
その結果、第2生物処理槽2では、凝集体捕食型微小動物が次第に増殖し、微細汚泥リークにより第2生物処理水のSSは50〜100mg/L以上となった。
以上の実施例及び比較例より、本発明によると、排水処理時に発生する汚泥の大幅な減量化、高負荷運転による処理効率の向上、及び安定した処理水質の維持が実現されることが認められた。
1 第1生物処理槽
2 第2生物処理槽
2 第2生物処理槽
Claims (8)
- 有機性排水を第1生物処理槽に導入して分散菌により好気性生物処理して有機物を分散菌に変換させた第1生物処理水を生成する第1生物処理工程と、
第1生物処理水を第2生物処理槽に導入して分散菌を微小動物に捕食させて第2生物処理水を生成する第2生物処理工程とを有する有機排水の生物処理方法において、
該第2生物処理工程は以下の第1工程〜第3工程よりなるサイクルを繰り返す回分式で行うものであり、
1サイクルの時間を2〜6hとし、
第1工程の曝気時間t1を第2工程及び第3工程の合計時間t2+t3の1.2〜4倍とし、
第2工程及び第3工程の合計時間t2+t3を0.5〜3hとし、
第1工程における第1生物処理水の流入時間t1’と第1工程の曝気時間t1の比t1’/t1を1/3〜1倍とする
ことを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
第1工程:第1生物処理水を第2生物処理槽に流入させると共に、第2生物処理槽内を曝気して、分散菌を含む第1生物処理水に含まれる分散菌を微小動物に捕食させる。
第2工程:第1工程後、曝気を停止して、槽内汚泥を含む固形物を静置沈殿させる。
第3工程:第2工程後、曝気を停止したまま、上澄み水を、第2生物処理槽の槽容積の2/3量以下、第2生物処理水として槽外に排出する。 - 請求項1において、第1生物処理槽の容積負荷(CODCr)を2〜20kg−CODCr/m3/day、第2生物処理槽の溶解性有機物の容積負荷(CODCr)を0.01〜0.20kg−CODCr/kg−SS/day以上とすることを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
- 請求項1又は2において、第1生物処理槽の溶存酸素濃度を1mg/L以下に制御することを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
- 請求項1ないし3のいずれか1項において、第2生物処理槽の汚泥滞留時間(SRT)が10〜20dayとなるように槽内汚泥を引き抜くことを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
- 請求項1ないし4のいずれか1項において、第1生物処理槽の運転を、有機性排水を流入させる流入工程と、その後、槽内を曝気して前記有機性排水を細菌により生物処理する工程とを有する回分運転とすることを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
- 請求項1ないし4のいずれか1項において、第1生物処理槽の運転を、有機性排水を連続して流入させながら曝気を行うか、又は有機性排水を連続して流入させながら曝気を行い、有機性排水の流入停止後も曝気を行う連続式運転とすることを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
- 請求項1ないし6のいずれか1項において、第1生物処理槽を原水調整槽と兼用することを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
- 請求項1ないし7のいずれか1項において、第2生物処理槽に固定担体を設置することを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
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