JP3290621B2 - 有機性廃水の処理方法及びその処理装置 - Google Patents

有機性廃水の処理方法及びその処理装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、下水処理場、屎尿
処理場などの下水処理プロセス、食品工場、化学工場な
どの廃水処理プロセスなど、有機性廃水を生物消化によ
り処理するプロセスに関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従来
より、有機性廃水を処理する方法としては、活性汚泥法
と呼ばれる好気性生物処理法が、最も一般的に実施され
ている。この方法は、図５に示すように、有機性廃水貯
留槽１から曝気槽３に導入された下水などの有機性廃水
が、曝気槽３において好気性条件にて、微生物による酸
化分解反応である生物酸化によって、二酸化炭素もしく
は水などの無機物に分解される方法である。そして、曝
気槽３にて処理された廃水は、沈殿槽５にて処理水Ｃと
汚泥Ｄに固液分離され、汚泥Ｄの一部は微生物源として
曝気槽３に返送されるとともに、残りの汚泥は余剰汚泥
Ｅとして処理されているのが一般的である。
【０００３】ところが、この場合、沈殿槽５で固液分離
した有機性固形物を含む沈殿固形物濃縮液（汚泥）は、
濃縮、消化、脱水、コンポスト化、焼却といった工程を
経て処理されるため、このような処理に手間と費用がか
かり好ましくなかった。
【０００４】このため、できるだけ汚泥のでない処理方
法として、汚泥の滞留時間を長くする長時間曝気法、ま
たは汚泥を接触材表面に付着させることにより、汚泥を
反応槽内に大量に保持する接触酸化法などが提案され実
用化されている（（社）日本下水道協会発行、建設省都
市局下水道部監修、「下水道施設計画・設計指針と解
説」後編、１９９４年版）。しかしながら、これらの方
法では、滞留時間を長くとるために広大な設置面積を必
要とし、また、長時間曝気法は、負荷の低下時に汚泥の
分散が生じ、固液分離に支障をきたすこととなる。ま
た、接触酸化法では、負荷の上昇時に汚泥の目詰まりが
発生するなどの点から好ましくなかった。さらに、これ
らの問題を解決するために、余剰汚泥を一時貯留してお
いて、嫌気消化法によって汚泥を減容化して汚泥量を減
少し、廃棄処理の負担を少なくする方法も提案されてい
るが、この方法では、処理時間が２０〜３０日と長く、
有機性汚泥の減容率も３０〜５０％程度と充分であると
は言い難いものである。
【０００５】また、特開平６−２０６０８８号公報で
は、有機性廃液を好気性処理をした後に、固液分離した
汚泥をオゾン酸化塔で酸化処理することによって余剰汚
泥を低減する方法が開示されている。しかしながら、こ
の方法では、オゾン酸化塔の取り扱いが熟練を要する
上、残存オゾンの処理問題がある他、オゾン酸化塔での
余剰汚泥の分解率も未だ満足できる値ではない。
【０００６】そこで、有機性廃水を処理する活性汚泥処
理方法において、発生する余剰汚泥の量を極めて低減で
きる活性汚泥処理方法として、特開平９−１０７９１号
公報には、「有機廃水を曝気処理装置にて好気性生物処
理をした後、曝気処理装置にて処理された処理液を沈殿
装置にて処理水と汚泥に固液分離し、沈殿装置で分離さ
れた汚泥の一部を環流経路を介して曝気処理装置に返送
し、沈殿装置で分離された汚泥のうち余剰汚泥を可溶化
処理装置にて高温で可溶化し、可溶化処理装置で可溶化
された処理液を返送経路を介して曝気処理装置に返送す
ることを特徴とする活性汚泥処理方法」が開示されてい
る。
【０００７】ところで、同じ固形物量をある一定時間で
処理する場合に、沈殿槽の汚泥濃度（可溶化槽の入口汚
泥濃度）が低くなると可溶化槽で処理すべき汚泥量は増
加させ、逆に沈殿槽の汚泥濃度が高くなると可溶化槽で
処理すべき汚泥量は減少させる必要がある。この場合、
上記公報に記載された方法では、沈殿槽の濃度が変動し
た場合においても可溶化槽で処理される汚泥量は一定で
あるから、以下のような不都合な点がある。すなわち、
いま沈殿槽の汚泥濃度（可溶化槽の入口汚泥濃度）をＣ
0（ｋｇ／ｍ3）とし、可溶化槽で処理する汚泥量をＬ0
（ｍ3／日）とする。このとき、沈殿槽の汚泥濃度Ｃ1
がＣ0 より低くなると、可溶化槽で処理する汚泥量Ｌ1
はＬ0 より増加させなければならないので、可溶化槽に
おける汚泥の滞留時間は短くなり、汚泥の可溶化が充分
に行われないことになる。一方、沈殿槽の汚泥濃度Ｃ2
がＣ0 より高くなると、可溶化槽で処理する汚泥量Ｌ2
はＬ0 より減少させるべきであるにもかかわらず、可溶
化槽に流入する汚泥量は多いままであるから、必要以上
の汚泥を減容化することになり、曝気槽内活性汚泥濃度
が減少するため、処理効率が低下し、その結果、処理水
質が悪化する可能性がある。
【０００８】本発明は従来の技術の有するこのような問
題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、処理
水質が悪化せず、しかも効率的に汚泥を処理することが
可能な有機性廃水の処理方法及びその処理装置を提供す
ることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、所定の処理時間を確保できるように、沈殿
槽で分離された汚泥の濃度に対応して可溶化槽で処理す
る余剰汚泥の量を調整することにより、処理水質が悪化
せず、しかも効率的に有機性廃水を処理することができ
る。
【００１０】
【発明の実施の形態】すなわち、本発明は、有機性廃水
を生物学的に処理する方法において、有機性廃水を曝気
槽にて好気性生物処理をした後、曝気槽にて処理された
処理液を固液分離装置にて処理水と汚泥に固液分離し、
固液分離装置で分離された汚泥の一部を曝気槽に返送
し、固液分離装置で分離された汚泥のうち余剰汚泥を可
溶化槽にて可溶化し、可溶化槽で可溶化された処理液を
曝気槽に返送する有機性廃水の処理方法において、同一
固形物量を一定時間で可溶化処理しうるように、固液分
離装置で分離された余剰汚泥の濃度が高くなった場合は
可溶化槽で可溶化処理する余剰汚泥量を少なくし、固液
分離装置で分離された余剰汚泥の濃度が低くなった場合
は可溶化槽で可溶化処理する余剰汚泥量を多くすること
を特徴とする有機性廃水の処理方法を第一の発明とし、
有機性廃水を生物学的に処理する装置において、有機性
廃水を好気性生物処理するための曝気槽と、この曝気槽
で処理された処理液を処理水と汚泥に固液分離するため
の固液分離装置と、この固液分離装置で分離された汚泥
の一部を曝気槽に返送するための経路と、固液分離装置
で分離された汚泥のうち余剰汚泥を可溶化するための可
溶化槽と、この可溶化槽で可溶化された処理液を曝気槽
に返送するための経路とを有する有機性廃水の処理装置
であって、固液分離装置で分離された汚泥の濃度を測定
するための汚泥濃度測定装置を設け、同一固形物量を一
定時間で可溶化処理しうるように、上記可溶化槽が、上
記汚泥濃度測定装置で測定された余剰汚泥の濃度が高く
なった場合は可溶化処理する余剰汚泥量を少なくし、上
記汚泥濃度測定装置で測定された余剰汚泥の濃度が低く
なった場合は可溶化処理する余剰汚泥量を多くするよう
に、容量を可変とした可溶化槽であることを特徴とする
有機性廃水の処理装置を第二の発明とする。
【００１１】上記のように構成される本発明によれば、
沈殿槽で分離された汚泥の濃度に対応して可溶化槽で処
理する余剰汚泥量を調整することにより、流入する汚泥
の濃度変化に追随させて可溶化槽の処理汚泥量を任意に
調整し、可溶化槽における所定の滞留時間を確保するこ
とができるので、処理水質を一定レベルに維持するとと
もに効率的に汚泥を処理することが可能になる。
【００１２】
【実施例】以下に本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。 （実施例） 図１は、本発明の有機性廃水の処理方法
を実施するに好適である有機性廃水処理装置の一実施例
の概略構成図である。
【００１３】図１に示すように、有機性廃水貯留槽１に
貯留された原廃水Ａが経路２を経て曝気槽３に導入さ
れ、曝気槽３にて有機性廃水である原廃水が好気性生物
処理される。なお、好気性生物処理とは、生物酸化によ
って有機物が二酸化炭素もしくは水などの無機物に分解
され、用いられる好気性微生物としては、下水浄化のた
めの活性汚泥法において用いられるグラム陰性またはグ
ラム陽性桿菌、例えば、シュードモナス（Pseudomonas)
属およびバチルス（Bacillus）属であり、これらの接種
菌体は、通常の下水浄化処理プラントから得られるもの
である。この場合、曝気槽３の温度は、１０〜５０℃、
通常は、２０〜３０℃の温度範囲となるように操作する
が、より効率よく処理するには、高温の方が好ましく、
例えば、下水余剰汚泥から分離した中温菌を用いる場合
には、３５〜４０℃の範囲で操作するようにする。いず
れにしても、微生物による酸化分解反応が効率よく充分
に生じうるように、上記温度範囲の中から最適な温度条
件を選択して操作するようにする。また、曝気槽３で好
気性で微生物分解をするための装置としては、特に限定
されるものでなく、要するに、散気装置を具備してなる
ものであれば使用可能である。なお、この場合、曝気槽
としては、バッチ式でも、連続方式のいずれでも使用可
能である。
【００１４】次いで、このように曝気槽３で処理された
処理水Ｂは、経路４を経て沈殿槽５に導入されて固液分
離され、固液分離された上澄液Ｃは放流先の排出基準に
従い、必要であれば、硝化脱窒もしくはオゾン処理など
の三次処理を施し、河川放流または修景用水などとして
利用されるようになっている。
【００１５】一方、沈殿槽５で分離された汚泥Ｄの一部
は、経路６を経て経路２に合流して原廃水Ａとともに曝
気槽３に導入されるようになっている。なお、経路６を
経て送られる汚泥量は曝気槽３での微生物の保持量によ
り決定される。
【００１６】さらに、沈殿槽５で分離された残りの余剰
汚泥Ｅは、経路７を経て可溶化槽８に導入される。そし
て、可溶化槽８内における所定の処理時間を確保しうる
ように、濃度計９で測定した汚泥の濃度に対応して可溶
化槽８の容量を可変とし、可溶化槽８で処理する汚泥量
を調整することができるように、可溶化槽８は構成され
ている。
【００１７】可溶化槽８では、高温条件で嫌気的もしく
は好気的に有機性汚泥の可溶化が行われる。この場合、
高温条件において用いられる嫌気性もしくは好気性微生
物の接種菌体（好熱菌）は、例えば、従来の嫌気性もし
くは好気性消化槽から微生物を培養することによって得
られるものである。また、可溶化槽８の最適温度は、好
ましくは、５０〜９０℃の温度範囲となるような条件で
操作するが、その高温処理対象である余剰汚泥Ｅに含ま
れる有機性固形物を分解する好熱菌の種類によって異な
るものであり、例えば、下水余剰汚泥から分離した好熱
菌の場合には、微生物（好熱菌）による可溶化反応と熱
による物理化学的な熱分解の両作用が同時に効率よく充
分に生じうるように、高温条件における温度を５５〜７
５℃の範囲、好ましくは約６５℃で操作するようにす
る。いずれにしても、微生物（好熱菌）による可溶化反
応と熱による物理化学的な熱分解の両作用が同時に効率
よく充分に生じうるように、微生物の種類に応じて、５
０〜９０℃の温度範囲となるように設定すればよい。
【００１８】また、可溶化槽８で好気的に微生物分解を
するための装置として、従来の散気管を具備してなるも
の、嫌気性で微生物分解をするための装置としては、槽
内の液を循環することにより攪拌する方法、生成ガスを
循環曝気することにより攪拌する方法、攪拌翼などの攪
拌機を設置する方法、活性微生物固定手段を有する方法
など、活性微生物と処理対象汚泥とを効率的に接触させ
る手段を具備したものであれば使用可能である。なお、
この場合、可溶化槽としては、バッチ式でも、連続方式
のいずれでも使用可能である。
【００１９】このように、可溶化槽８で可溶化した処理
液Ｆは、経路１０を経て経路２に合流して原廃水Ａとと
もに曝気槽２に導入されて好気性生物処理が行われる。
以降、上記した処理サイクルが繰り返される。
【００２０】次に、本発明の効果を確認するために、曝
気槽としては断面積８００ｃｍ2 で高さ６０ｃｍの有効
容積４０リットルの透明塩化ビニル樹脂製の角槽を使用
し、この曝気槽に０．３ｖｖｍ通気した。また、沈殿槽
としては図２に示すような形状のものを使用した。図２
において、１１はモータ、１２はモータ１１により回転
する回転軸であり、回転軸１２にはステンレス鋼製の多
数の丸棒１３が矢羽根状に取りつけられている。回転軸
１２の回転数を変化させることにより、沈殿槽から排出
される汚泥の濃度を変化させた。可溶化槽としては内径
１３ｃｍで高さ２５ｃｍの有効容積２リットルの図３ま
たは図４に示すようなガラス円筒を使用し、この可溶化
槽に０．５ｖｖｍ通気した。図３において、１４は汚泥
の濃度を測定する濃度計９の指示値に対応して回動可能
なハンドルであり、ハンドル１４は外面にねじ切りされ
た支持桿１５に螺合しており、濃度計９の指示値に対応
して回転するハンドル１４に螺合する支持桿１５が上下
することにより、これと一体となって伸縮管１６も上下
し、図３（ａ）または（ｂ）のように液面をＬ1 または
Ｌ2 に変化させることができる。すなわち、汚泥濃度が
低い場合は液面を上昇させ、汚泥濃度が高い場合は液面
を降下させて可溶化槽の処理汚泥量を変化させることが
できる。図４において、１７は濃度計９の指示値に対応
して回転するモータであり、このモータ軸１８に嵌着さ
れたウインチ１９を一方あるいは他方に回転させて、ワ
イヤ２０を巻き取るかまたは巻き戻すことにより、ワイ
ヤ２０と一体となって伸縮管１６も上下し、図４（ａ）
または（ｂ）のように液面をＬ1 またはＬ2 に変化させ
ることができる。すなわち、汚泥濃度が低い場合は液面
を上昇させ、汚泥濃度が高い場合は液面を降下させて可
溶化槽の処理汚泥量を変化させることができる。
【００２１】また、有機性廃水（原廃水）の性状として
はペプトン：グルコース：イーストエキス＝４：４：１
のものを用い、０．４ｋｇＢＯＤ／ｍ3／日 の負荷で、
図１に示す曝気槽３の汚泥濃度が約３０００ｍｇ／Ｌに
なるように、経路６に通入する汚泥量を調整し、沈殿槽
５の回転軸１２の回転数を変化させて沈殿槽から排出さ
れる汚泥濃度を高濃度と低濃度の２種類に変化させ、ま
た、高汚泥濃度の場合には可溶化槽で処理する汚泥量を
相対的に少なくし、低汚泥濃度の場合には可溶化槽で処
理する汚泥量を相対的に多くし、いずれの濃度において
も所定の処理時間を確保して一定レベルの処理水質が得
られるようにした。なお、１ｖｖｍとは、「５リットル
空気量／５リットル反応槽容積／ｍｉｎ．」の意であ
る。また、上記実施例において、固液分離のために沈殿
槽を用いたが、例えば、膜分離装置等の通常固液分離に
用いられる装置を使用できることは言うまでもない。 （２）比較例 また、比較のために、図１に示す装置
において、可溶化槽８の処理汚泥量を可変にできない場
合について、同上有機性廃水を用いて同上負荷で、曝気
槽３の汚泥濃度が約３０００ｍｇ／Ｌになるように経路
６に通入する汚泥量を調整して運転を行った。
【００２２】その結果、次の表１に示すような結果が得
られた。
【００２３】
【表１】
【００２４】表１より以下の点が明らかである。
【００２５】本実施例によれば、沈殿槽から排出される
汚泥濃度に対応して可溶化槽の容積と処理する汚泥量を
変化させたので、可溶化槽における所定の処理時間は確
保され、余剰汚泥を引き抜くことなく、一定品質の処理
水質を維持することができる。
【００２６】しかし、比較例のように、可溶化槽の容量
が固定されたものでは、低汚泥濃度の場合には高汚泥濃
度の場合に比べて約２０％滞留時間が短くなるので、可
溶化不充分により処理水質が実施例に比して悪化し、ま
た、汚泥の減容化が不充分で、曝気槽汚泥濃度を３００
０（ｍｇ／ｌ）に維持するために、若干量の汚泥の引き
抜きが必要であった。
【００２７】
【発明の効果】本発明は上記のとおり構成されているの
で、処理水質が悪化せず、しかも効率的に処理すること
が可能な有機性廃水の処理方法及びその処理装置を提供
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の有機性廃水の処理方法を実施するに好
適である有機性廃水処理装置の一実施例の概略構成図で
ある。
【図２】沈殿槽の一実施例の側断面図である。
【図３】本発明の可溶化槽の一実施例の側断面図であ
る。
【図４】本発明の可溶化槽の別の実施例の側断面図であ
る。
【図５】従来の有機性廃水処理装置の概略構成図であ
る。
【符号の説明】
１…有機性廃水貯留槽 ２、４、６、７、１０…経路 ３…曝気槽 ５…沈殿槽 ８…可溶化槽 ９…濃度計
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 赤司 昭 兵庫県明石市二見町西二見2014番地の15 Ｂ703 (72)発明者 福井 孝博 兵庫県川西市新田１丁目10番20号 (56)参考文献 特開 平９−136097（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−122679（ＪＰ，Ａ) 社団法人日本工業用水協会，水処理実 験法、コロナ社，1977年 ９月20日, 266 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C02F 11/02

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 有機性廃水を生物学的に処理する方法に
    おいて、有機性廃水を曝気槽にて好気性生物処理をした
    後、曝気槽にて処理された処理液を固液分離装置にて処
    理水と汚泥に固液分離し、固液分離装置で分離された汚
    泥の一部を曝気槽に返送し、固液分離装置で分離された
    汚泥のうち余剰汚泥を可溶化槽にて可溶化し、可溶化槽
    で可溶化された処理液を曝気槽に返送する有機性廃水の
    処理方法において、同一固形物量を一定時間で可溶化処
    理しうるように、固液分離装置で分離された余剰汚泥の
    濃度が高くなった場合は可溶化槽で可溶化処理する余剰
    汚泥量を少なくし、固液分離装置で分離された余剰汚泥
    の濃度が低くなった場合は可溶化槽で可溶化処理する余
    剰汚泥量を多くすることを特徴とする有機性廃水の処理
    方法。
  2. 【請求項２】 有機性廃水を生物学的に処理する装置に
    おいて、有機性廃水を好気性生物処理するための曝気槽
    と、この曝気槽で処理された処理液を処理水と汚泥に固
    液分離するための固液分離装置と、この固液分離装置で
    分離された汚泥の一部を曝気槽に返送するための経路
    と、固液分離装置で分離された汚泥のうち余剰汚泥を可
    溶化するための可溶化槽と、この可溶化槽で可溶化され
    た処理液を曝気槽に返送するための経路とを有する有機
    性廃水の処理装置であって、固液分離装置で分離された
    汚泥の濃度を測定するための汚泥濃度測定装置を設け、
    同一固形物量を一定時間で可溶化処理しうるように、上
    記可溶化槽が、上記汚泥濃度測定装置で測定された余剰
    汚泥の濃度が高くなった場合は可溶化処理する余剰汚泥
    量を少なくし、上記汚泥濃度測定装置で測定された余剰
    汚泥の濃度が低くなった場合は可溶化処理する余剰汚泥
    量を多くするように、容量を可変とした可溶化槽である
    ことを特徴とする有機性廃水の処理装置。
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社団法人日本工業用水協会，水処理実験法、コロナ社，１９７７年 ９月２０日，２６６

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