JPS5814834B2 - 廃水の活性汚泥処理法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、汚泥生成量の少ない排水の処理方法に関する
。

活性汚泥法は、排水（本願に於では都市下水、各種の工
場排水、畜産廃水等の広範囲の排出水を一括して排水と
称する）の処理方法として広く実施されている。

しかしながら、従来の活性汚泥法に於では、汚泥の生成
量がかなり大きい為、汚泥の完全処理を如何に行うかが
大きな問題となっている。

生成汚泥を例えば肥料として使用する試みもなされてい
るが、コスト的にも技術的にも種々の問題があり、満足
すべきものとは言い難い。

従って最近になって汚泥の生成量そのものを押えること
により、汚泥処理の問題点を出来るだけ回避しようとす
る試みも行なわれるにいたっている。

例えば、排水処理槽を３個程度の密閉された処理域に分
割し、これ等処理域を通過する排水に順次高酸素濃度の
気体を機械的に攪拌混合させる方法が開発されている。

しかしながら、この方法に於では、密閉処理槽を使用す
る為、処理槽内に蓄積するＣＯ２に起因するｐＨ低下に
よる排水処理効率の低下や揮発性有機物の爆発の危険性
等の重大な問題点が存在する。

更に又、密閉槽内で高酸素濃度気体中又は液体中に可動
部を有する機械的攪拌機構を使用するので、その保守点
検及び維持管理が甚だ困難である。

そこで本発明者は、処理効率の低下や爆発の危険性を伴
うことなく、汚泥生成量を抑制し得る排水の処理方法を
確立すべく種々研究を重ねた結果、遂に前記特許請求の
範囲に記載の如き本発明を完成し、その目的を達成する
にいたったものである。

以下本発明の一態様のフローチャートを示す添附図面を
参照しつつ、本発明をより詳細に説明する。

本発明方法に於ては排水の曝気処理は、３つの曝気処理
域Ａ，Ｂ及びＣで行なわれる。

第１の処理域Ａでは、ライン２からの排水原水及びライ
ン３６を通っての沈降槽３２からの返送汚泥からなる混
合水（以下単に混合水と記す）が処理される。

第１の処理域Ａは、開放型であり、ここではライン４及
びボンプ６からの空気が散気管８から混合水中に激しい
勢いで吹込まれ、曝気を行なう。

空気と混合水との混合攪拌はエジエクター、プレミック
スノズル等により行なってもよい。

処理域Ａに於ける気体吹込みは、排水原水ＢＯＤの６０
係以上好ましくは７０％以上の除去を行うべく、混合水
中の溶存酸素濃度を０．５ｍｇ／ｌ以上に保持するとと
もに汚泥フロックの微細化により表面積を増大させ、そ
のフロック表面へのＢＯＤ成分の吸着及びＢＯＤ成分の
酸化の速度を増大させることを目的とする。

汚泥のフロックが十分に微細化されておれば、フロック
内への酸素移動速度よりも汚泥中の好気性微生物の呼吸
速度の方が混合水処理の律速となる。

従って溶存酸素濃度が０．５ｍ９／ｌ以上となれば十分
良好な排水処理効果が得られる。

更に第１の処理域Ａを開放型とすることにより、Ｃ０２
、揮発性有機物等の蓄積が防止されるので、前記の如き
混合水のｐＨの低下、爆発の危険性等の問題も完全に避
けられる。

尚、第１の処理域Ａに於ける吹込み気体は、コスト上昇
という難点はあるものの、空気よりも高濃度の酸素を含
有する気体であっても良い。

従って、例えば高濃度に酸素を含有するプラント廃ガス
等が大量且つ定常的に入手出来る場合には、該廃ガスを
単独で又は空気とともに使用することにより、コスト上
昇を伴うことなく処理効率を改善することが出来る。

第１の処理域Ａに於ける混合水の滞留時間は、排水原水
の量、排水原水の水質、汚泥濃度、吹込み気体量等に依
存して大きく変り得るが、通常１０〜６０分の範囲内に
ある。

開放型の第２の処理域Ｂに於では、第１の処理域Ａから
連通部１０を経て流入する混合水に空気又は酸素含有気
体がライン１２及びポンプ１４を経て散気管１６から吹
込まれ、再度曝気が行なわれる。

処理域Ｂに於ける気体吹込みは、排水原水ＢＯＤの７０
％以上好ましくは８０％以上の除去を行なうべく汚泥の
混合状態を均一に保持し且つ汚泥のフロック化を行なう
ことを目的とする。

従つて気体吹込みは、混合水中の汚泥の混合状態が均一
に保持出来る程度に緩やかに行なうことが望ましく、且
つ汚泥のフロック化進行とそれに伴うＢＯＤ成分酸化の
為の十分な酸素を供給すべく混合水中の溶存酸素濃度が
２ｍ９／ｌ以上となる様に行なう必要がある。

処理域Ｂで使用する吹込み気体は、空気であっても良く
、その他の酸素含有ガスであっても良く、又両者の混合
気体であっても良い。

酸素含有ガスとしては、第１処理域Ａに於けると同様に
プラント廃ガス等を例示することが出来、更には第３の
処理域Ｃからの排出ガスを使用しても良い。

尚第２の処理域Ｂに於ては、生成したＣＯ２が開放下の
曝気により系外に放散除去される為、混合水のｐＨ低下
は生じない。

更に又、揮発性有機物質等の蓄積による爆発の危険も完
全に防止される。

又、混合水を常に中性若しくは弱アルカリ性（ｐＨ７〜
８．５程度）に保持することを必須とし、しかも活性汚
泥による処理速度が小なる物質を含む廃水（例えばチオ
シアン酸イオンＳＣＮを含むコークス炉廃水等）を処理
する場合、比較的滞留時間の短い第１の処理域Ａだけで
は十分に処理し切れない場合もあるが、本発明では開放
型の第２の処理域Ｂを使用することによりＣ０２が放散
されるので、第２の処理域に於ける混合水を容易に中性
又は弱アルカリ性に保持することが出来、従って廃水中
に存在する或いは汚泥に吸着された状態で存在する上記
物質を十分良好に処理することが出来る。

第２の処理域に於ける混合水の滞留時間も他の因子に依
存して大きく変り得るが、通常２０〜８０分の範囲内に
ある。

密閉型の第３の処理域Ｃに於では、第２の処理域Ｂから
連通部１８を経て流入する混合水に酸素含有気体が散気
管２６から吹込まれ、更に曝気が行なわれる。

処理域Ｃに於ける気体吹込みは、汚泥のフロック化を更
に促進するとともに、汚泥の自己酸化による汚泥の大巾
な体積減少を目的とする。

従って、混合水中の汚泥の混合状態を均一に保持シつつ
、フロックの大型化の為汚泥内部までをも好気性に保持
するには、処理域Ｂの場合に比してより高い溶存酸素濃
度を必要とする。

この為には混合水中の溶存酸素濃度を５ｍｇ／ｌ以上と
する必要があるが、一方では溶存酸素濃度があまり大と
なると、過度な自己酸化により汚泥が微細化する為、沈
降分離に長時間を要するとともに微細汚泥が処理済中に
流出する欠点があるので、１５■／ｌを上限とする。

溶存酸素５〜１５ｍ９／ｌの範囲内では、汚泥内部が嫌
気性となった場合に生ずるガス発生、糸状菌発生等によ
る汚泥の沈降性悪化も完全に防止される。

第３の処理域Ｃに於て汚泥のフロック化を促進する為に
は、溶存酸素濃度を５〜１５ｍ９／１に維持しつつ混合
水が均一になる程度に緩やかに攪拌を行なう必要があり
、この為には循環吹込み気体中の酸素濃度を３５〜５５
ｖｏｌ％とする必要がある。

即ち、可動部が液中又は高酸素濃度気体中にある機械的
攪拌機構を使用することなく、気体の曝気のみにより液
の攪拌を行なう場合、酸素濃度が５５ｖｏｌ％を上回る
気体により汚泥の十分な混合状態を保持しようとすれば
、酸素供給が過剰となって溶存酸素濃度は１５ｍＩ？，
＃を越えてしまう。

一方、酸素濃度３５ｖｏｌ％未満の循環気体により溶存
酸素濃度を５ｍ９／ｌ以上に維持しようとすれば、循環
を激しく行なう必要があり、汚泥フロックが微細化して
その沈降性が悪化するのである。

処理域Ｃに於ける循環吹込み気体の酸素濃度を３５〜５
５ｖｏｌ％に保持し且つライン２８から排出される気体
量を補うためライン２０から高濃度酸素含有気体を適宜
補給する。

補給ガスの酸素濃度及び量は、処理域Ｂ及びＣに於ける
酸素溶存量、処理域Ｃに於ける酸素消費量、処理域Ｂ及
びＣに於ける混合水の組成及び濃度、ライン２８からの
排出量等により定められるが、酸素濃度は４０ｖｏｌ％
以上とすることが好ましい。

処理域Ｃに於では、吹込み気体は、ポンプ２２、ライン
２４及び散気管２６を経て循環吹込みされる。

第３の処理域に於ける混合水の滞留時間も大巾に変り得
るが、通常２０〜１２０分の範囲内にある。

フロック化及び自己酸化を終えた汚泥を含む混合水は、
次いで第３の処理域Ｃからライン３０を経て沈降槽３２
に送られ、沈降処理を受ける。

上澄水はライン３４から系外に排出され、必要ならば更
に処理を行なう。

沈降した汚泥は沈降槽３２からライン３６及びポンプ３
８を経て取出され、その大部分は第１の処理域Ａに返送
され、少量の余剰汚泥（０．２〜０．５ｋｇＭＬｓｓ／
ｋｇＢＯＤ程度）がライン４０から系外に排出される。

本発明に於ける各種のコントロール因子（滞留時間、吹
込み気体の量及び酸素濃度等）は次の様にして定められ
る。

先ず処理すべき排水原水の水質（ＢＯＤ値、ＢＯＤ成分
の組成等）から、第１の処理域で除去すべきＢＯＤ及び
溶存酸素濃度０．５〜／ｌ以上という条件を考慮しつつ
、第１の処理域での滞留時間及び空気吹込量を決定する
。

次いで第２及び第３の処理域でのＢＯＤ除去量、必要溶
存酸素濃度（夫々２ ｍ９／ ｌ以上及び５〜１５７％
ｌ／ｌ）、フロック形成及び自己酸化に要する時間、及
び両処理域での曝気状況を総合的に考慮して、両処理域
での滞留時間、両処理域での吹込み気体の酸素濃度並び
に第３の処理域への補給気体の酸素濃度及び供給量を定
める。

一般に反応性の大なる食品工場廃水等の場合には、第１
の処理域での攪拌を非常に激しく行ないつつ滞留時間を
短縮する一方で、第２及び第３の処理域での滞留時間を
長くして汚泥フロックの成長及び自己酸化を十分に行な
うことが望ましいのに対し、反応性の小なる化学工場排
水（例えは製鉄工場排水等）の場合には、第１の処理域
での滞留時間を長くする一方で、第２及び第３の処理域
での滞留時間を比較的短くすることが望ましい。

いずれにせよ、処理に要する全時間は従来法に比して大
巾に減少する。

本発明方法によれば、以下の如き効果が達成される。

（１）余剰汚泥の生成量が極めて少ない。

（２）高濃度酸素を使用する全密閉処理方法とは異なっ
て、ＣＯ２及び揮発性有機物の蓄積は生じないので、爆
発の危険性なく常に高い処理効率を保持し得る。

（３）活性汚泥処理中に混合水を常に中性又は弱アルカ
リに保持することを必須とし、しかも活性汚泥による処
理速度が小なる物質を含む廃水も十分に処理することが
出来る。

（４）高濃度酸素のみを使用する全密閉処理方法に比し
て、より低濃度の酸素含有気体を使用することが出来且
つ空気をも併用し得るので、コストの大巾低下が達成さ
れる。

（５）吹込み気体循環機構を備えた密閉型の第２の処理
域に於て比較的低酸素濃度の気体（例えば酸素３５ｖｏ
ｌ％以下）を循環使用する場合には、設備費が著るしく
大となり且つＣ０２蓄積によるｐＨ以下の防止及び設備
の維持管理が困難となる。

これに対し、開放型の第２の処理域を使用する本発明は
、設備費も安価で、ｐＨ低下も生ぜず、維持管理も極め
て容易であり、気体の使い捨てによるデメリットを十分
に補って余りあるものとなる。

（６）第３の処理域Ｃの如き密閉槽内で、高酸素濃度気
体中又は液中に可動部を有する機械的攪拌機構を使用す
る場合には、その保守点検及び維持管理が甚だ困難であ
るが、本発明では気体吹込みにより酸素の溶解と攪拌と
を同時に行なうので、その様な難点は存在しない。

（７）開放型の第１及び第２の処理域と密閉型の第３の
処理域との併用、並びに各処理域に於ける最適溶存酸素
量の採用により処理時間が大巾に短縮される。

以下に本発明の実施例を示し、本発明の特徴とするとこ
ろをより明確ならしめるものとする。

実施例 １ １ｍ×１．５ｍ×２．５ｍの開放型第１曝気槽、同寸法
の開放型第２曝気槽及び１ｍ×３ｍ×２．５ｍの密閉型
第３曝気槽を使用してコークス炉廃水を工活性汚泥処理
した。

予備沈澱池で一次処理された廃水（ＢＯＤＩ ９ ８ｐ
ｐｍ， ｓｃＮ−濃度２ ０ｐｐｍ、ｐＨ ７． ３
）約４ ｍ３／Ｈに返送汚泥（汚泥濃度１８０００ｍｇ
／ｌ）約２ ｍ３／ Ｈを加え、第１曝気槽に於で水温
２５°Ｃで１５０Ｎｍ３／Ｈの空気を吹込み、溶存酸素
濃度（Ｄ．０．）を約０．８ｍｇ／ｌに保持しつつ汚泥
を微細化した。

第１曝気槽での滞留時間は約３０分であり、第１曝気槽
から第２曝気槽に排出される混合水の水質は、ＢＯＤ約
５０ｐｐｍ、ＳＣＮ ｌｐｐｍ， ｐＨ７． ２であっ
た。

第２曝気槽には４０Ｎｍ３／Ｈの空気が散気管から吹込
まれ、曝気攪拌が行なわれた。

第２槽中では緩やかな攪拌により混合水中のＤ．０．を
約２．１■／ｌに保持しつつフロックの形成を行なった
。

滞留時間は３０分であった。

第２曝気槽から第３ご曝気槽に排出される混合水の水質
は、ＢＯＤ約３４ｐｐｍ、ＳＣＮは検出されず、ｐＨは
７，２であった。

第３曝気槽には酸素濃度５０ｖｏｌ％の気体が供給され
、循環曝気が行なわれた。

循環ガスの酸素濃度は約４１ｖｏｌ％、循環ガス量約１
５Ｎｍ３／Ｈで、緩やかな攪拌により混合水中のＤ．０
．を約６． ２ ｍＩ？／ ７に保持しつつ、滞留時間
６０分でフロック形成及び汚泥の自己酸化を行なった。

第３曝気槽出口での混合水の水質は、ＢｏＤ２４ｐｐｍ
、ＳＣＮは検出されず、ｐＨは７．１であった。

第３曝気槽を出た混合水は、沈降層に導かれ、汚泥と処
理済水とが分離された。

汚泥の沈降性を示す指環であるＳＶＩは、第３曝気槽流
出混合水に於て４６であり、余剰汚泥発生量は０． ２
８ ｋｇＭＬｓｓ／ｋＰＢＯＤであった。

実施例 ２ １ｍ×１．５ｍ×３ｍの開放型第１曝気槽、１ｍ×１．
５ｍ×２ｍの開放型第２曝気槽及び１ｍ×１．５ｍ×２
ｍの密閉型第３曝気槽を使用して都市下水を活性汚泥処
理した。

予備沈澱池で一次処理され、ＢＯＤ約１３６ｐｐｍとな
った原水（ ｐＨ ７． ２、水温２６℃）１０ｍ３／
Ｈに返送汚泥（汚泥濃度１４０００ｍｇ／ｌを返送汚泥
率４０％で加え、第１曝気槽に於て散気管により７０Ｎ
ｍ３／Ｈの空気を吹込み、Ｄ．０．を約０．９ｍｇ／ｌ
に保持しつつ汚泥を微細化した。

第１曝気槽内での滞留時間は４０分であり、第１曝気槽
から第２曝気槽に排出される混合水のＢＯＤは約３２ｐ
ｐｍ、ｐＨは７．１であった。

第２曝気槽には第３曝気槽からの排出ガスと空気との混
合ガス約１５Ｎｍ３／Ｈが散気管により吹込まれ、混合
水中のＤ．０．を２． １ｍ９／ｌに保持しつつフロッ
クの形成を行なった。

第２曝気槽から第３曝気槽に排出される混合水のＢＯＤ
は約２５ｐｐｍ、ｐＨは７．１であり、第２曝気槽に於
ける滞留時間は約４０分であった。

第３曝気槽には酸素濃度５ｖｏｌ％の気体１Ｎｍ／Ｈが
供給され、循環曝気が行なわれた。

循環ガスの酸素濃度は約３６ｖｏｌ％で、循環ガス量約
１２Ｎｍ／Ｈの緩やかな攪拌により混合水中のＤ．０．
を約５．３ｍｇ／ｌに保持しつつ、フロック形成及び汚
泥の自己酸化を行なった。

第３曝気槽での滞留時間は４０分間で、第３曝気槽を出
た混合水（ Ｂ ０１） ２ ０ｐｐｍ， ｐＨ６．９
）は、沈降槽に導かれ、汚泥と処理水とが分離された
。

ＳＶＩは、第３曝気槽流出混合水に於で４３であった。

又、余剰汚泥発生量は０． ３ ２ ｋｙＭＬｓｓ／ｋ
ｇＢＯＤであった。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明方法の大要を示すフローチャートである。 Ａ・・・・・・開放型の第１の処理域、Ｂ・・・・・・
開放型の第２の処理域、Ｃ・・・・・・密閉型の第３の
処理域、２・・・・・・排水原水供給ライン、４，１２
・・・・・・空気供給ライン、６，１４，２２・・・・
・・ポンプ、８，１６，２６・・・・・・散気管、２０
・・・・・・酸素供給ライン、２４・・・・・・酸素含
有気体吹込みライン、３０・・・・・・曝気処理水送り
出しライン、３２・・・・・・沈降槽、３４・・・・・
・上澄水排出ライン、３６・・・・・・汚泥取出しライ
ン、３８・・・・・・ポンプ、４０・・・・・・余剰汚
泥排出ライン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ３つの曝気処理域を使用し、廃水及び沈降槽からの
   返送汚泥からなる混合水を収容する開放型の第１の処理
   域に於では空気吹込みによる攪拌下に該混合水中の溶存
   酸素量を０．５ｍｇ／１以上に保持しつつ汚泥を微細化
   させ、該第１の処理域に続く開放型の第２の処理域では
   空気又は酸素含有ガスの吹込みによる攪拌下に前記第１
   の処理域からの流入水中の溶存酸素量を２ｍｇ／ｌ以上
   に保持しつつ汚泥のフロック形成を行なわせ、該第２の
   処理域に続く密閉型の第３の処理域では酸素濃度３５〜
   ５５ｖｏｌ％の気体の吹込みによる攪拌下に前記第２の
   処理域からの流入水中の溶存酸素量を５〜１５■／ｌに
   保持しつつ汚泥のフロック化の増進及びフロックの自己
   酸化を行なわせ、該第３の処理域からの流出水を沈降槽
   に導いて汚泥を沈降させつつ上澄水を系外に放流すると
   ともに該沈降汚泥の一部を前記第１の処理域に返送する
   ことを特徴とする廃水の活性汚泥処理方法。