JPH0130557B2

JPH0130557B2 -

Info

Publication number: JPH0130557B2
Application number: JP58110119A
Authority: JP
Inventors: Katsuyuki Kataoka
Original assignee: Ebara Infilco Co Ltd
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1983-06-21
Filing date: 1983-06-21
Publication date: 1989-06-20
Also published as: JPS605291A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は発泡性有機性廃水の生物処理装置に関
し、生物処理に要するエアレーシヨン動力を著し
く節減できる装置を提供することを目的とするも
のである。

有機性廃水の好気性生物処理において最も多量
にエネルギーを消費する工程は曝気工程である。
このため従来より、動力効率の良いエアレータの
開発に多大の努力が注がれているが、省エネルギ
ーの立場から評価して満足できるエアレータは未
だ登場していない。し尿のような高濃度の汚濁成
分を有する廃水の生物処理にはとくに大きな曝気
動力を要するので、曝気工程の省エネルギー化は
極めて重要で急を要する課題となつている。

本発明は、この課題に見事に答える、従来の装
置とは全く異なつた新発想に基づく生物処理装置
を提供するものである。

従来、し尿は10〜20倍という多量の希釈水を加
えて生物処理されるのがふつうであつたが、最近
水資源の節約を主な目的として無希釈ないし低希
釈処理が行なわれるようになつてきた。

しかし、し尿や畜産汚水のような発泡性の有機
性廃水を希釈倍率を少なくして生物処理する場
合、曝気層で激しい発泡が起り消泡対策をこうじ
ないと泡が溢れだすという重大トラブルを招く、
このため、従来は第１図のように消泡機１を設け
るか消泡剤２を添加しなければ安定してプロセス
が機能しなかつた。しかも第１図の曝気槽３底部
から供給される空気４についての酸素吸収効率は
約８％程度と少ないため、例えばし尿100Kg／日
を生物学的硝化脱窒素処理するのに必要な空気量
は約100万m³／日という膨大な値となり、必然的
に曝気プロワー５の所要動力が膨大なものとなつ
ていたのである。さらに前述した消泡機の動力、
消泡剤注入経費も無視できないものである。な
お、第１図中６は原水、７は散気管、８は水相
部、９は泡、１０は処理水である。

本発明者は、し尿の無希釈処理の実験遂行中に
曝気槽の発泡現象を詳しく観察した結果、次のよ
うに極めて重要なアイデアに到達し得た。

即ち、発泡がおきない液の場合曝気槽底部に供
給された空気泡は曝気槽内を高速度で上昇し、瞬
時のうちに水面に到達し大気中に散逸してしま
う。このため空気泡から酸素が水中に溶解する機
会はわずか数秒という極めて短時間にすぎない。
この結果酸素吸収効率が著しく小さい。本発明者
は曝気槽水面から大気中に散逸してしまう空気泡
をなんとか大気中に散逸させることなく捕捉でき
れば酸素吸収効率が向上するはずであると考え
種々検討中、次のような重要な現象を見い出し
た。

つまり、発泡性有機性廃水の場合は曝気槽水面
に到達した気泡は、そのまま大気中に散逸するこ
となく泡沫を形成し泡沫内部に閉じこめられてし
まう。しかも第２図に示したように、泡沫内の空
気気泡Ａの界面には活性汚泥などの好気性バクテ
リアＢが湿潤状態で多量に付着していることを発
見した。

好気性生物反応が進行するための必須要件は微
生物、酸素及び基質を含んだ水の三者が共存する
ことであるので、第２図の泡沫は好気性生物反応
が進行する条件を揃えているという重要な認識に
到達した。この認識から導き出される工業上最も
重要な事実は、泡沫内は酸素含有気泡が閉じこめ
られているため何ら曝気を行なうことなく、バク
テリアの呼吸に必要な酸素が泡沫内の気泡から自
動的に供給される点にある。つまり第１図のよう
な従来の生物処理法が曝気槽内のバクテリアにと
つて不可欠の酸素を供給するためには曝気操作の
継続が絶対条件であり、もしも曝気を止めるとた
ちまちのうちに溶存酸素が消費され好気性生成反
応が停止してしまうのに対し、本発明装置では一
旦泡沫が形成されれば曝気を続ける必要がなく好
気性バクテリアの呼吸に必要な酸素は泡沫内に閉
じこめられた気泡から充分に供給される。このこ
とが、本発明が曝気動力の著しい節約が可能にな
る理由であり、従来考えられなかつた新しい概念
である。

このように、本発明は従来生物処理を行なう上
で極めて好ましくない現象としてしか認識されて
いなかつた発泡による泡沫形成作用を逆に視点を
変え、曝気動力の節減という見地からは極めて好
ましい現象であると認識し、泡沫自体を好気性微
生物反応の進行の場として積極的に利用するとい
う新規な着想に基づいて完成されたものである。

従来の技術思想が泡沫の利用という発想に到達
しえなかつたのは、発泡即トラブルという視野の
狭い見方しか出きなかつたためであると考えられ
る。

泡沫を利用する本発明の効果は驚異的といつて
よく、曝気動力が従来の1/5〜1/10で済むのであ
る。

即ち、本発明は生物処理対象液を好気性微生物
により処理する生物処理槽内に、酸素含有ガスを
吹込む曝気装置を設置した液相部および該液相部
の上部に液相部の容積以上の容積を有する泡沫層
部を形成すると共に、前記泡沫層部または泡沫層
部と液相部の両方に泡沫、生物処理液を固液分離
装置に導く管路を設け、前記固液分離装置で分離
された活性汚泥を前記液相部に循環する管路を備
えてなる有機性廃水の生物処理装置である。

本発明で前記液相部とは、廃水が好気性微生物
の共存下で酸素含有ガスにより曝気されて、該微
生物が酸素含有ガスの気泡の界面に付着した泡沫
を発生する作用を行なう部分を云う。

本発明の一実施例を第３図に基づいて説明する
と、筒状の生物処理槽３０と固液分離装置１８を
設け、生物処理装置３０の下方部に原水供給管１
１、固液分離装置１８と連絡する生物処理液流出
管１６及び活性汚泥返送管１９を接続し、生物処
理槽３０内底部に曝気装置１２₁を設けると共に、
この曝気装置１２₁に酸素含有ガス供給源（図示
せず）に連なる曝気ガス供給管１２′を接続する。

さらに、生物処理槽３０の上方部に、ポンプ１
５を介在配備した泡沫返送管１５₁と泡沫流出管
１７を接続し、前者を生物処理槽３０の下方部
に、後者を前記固液分離装置１８に接続する。図
中２０は生物処理水流出管である。

次に、この生物処理装置によりし尿処理を行う
場合の態様と作用について説明すると、し尿を希
釈水を加えることなく原水供給管１１を経て生物
処理槽３０に流入させ液相部１２を形成させ、こ
の液相部１２において活性汚泥の共存下で曝気装
置１２₁からの空気により曝気し、激しく発泡さ
せる。曝気方法としては散気式の他に水面を機械
撹拌する方法、散気と機械撹拌を併用する方法な
どが採用でき、要するに処理対象液と好気性バク
テリアと酸素含有ガスの三者が気液接触し発泡す
る方法ならばよい。

し尿の希釈倍率は発泡に影響を与える重要因子
で、無希釈処理が最も発泡しやすいので最適であ
り、これに対し希釈倍率が５を超えると（希釈水
量がし尿の５倍量を超えると）発泡し難くなるの
で避けるべきである。なお、起泡剤を添加して発
泡を促進させてもよいことは言うまでもない。ま
た、生物処理槽３０の曝気処理部すなわち前記液
相部１２における好気性バクテリアの濃度も発泡
に大きな影響を与える因子であり、高濃度である
ほど発泡し易くなるので好ましい。

しかして、液相部１２において気泡の界面の周
囲に活性汚泥フロツクと処理対象液（し尿）が付
着した泡沫１３が形成されるので、この泡沫１３
を泡沫層部１４において所要時間滞留させる。

泡沫層部１４において活性汚泥などのバクテリ
アがBODなどの汚濁成分を資化除去するのに必
要な酸素は泡沫内部に閉じこめられた空気泡から
供給されるので、従来プロセスのように強制的に
エアレーシヨンを継続する必要がないという著し
い効果がある。従つて泡沫層部１４においてはエ
アレーシヨン動力が不要になり、単に泡沫を滞留
させるだけでよい。し尿の低希釈処理において発
生する泡沫の安定度は高く、数日間放置しておい
ても泡の破壊はほとんど進行せず空気泡は安定し
て好気性バクテリアと接触状態で維持される。

本発明においては泡沫層の容積つまり泡沫が占
める空間の容積V₁と、液相部１２の容積つまり
液相部を形成する液体の貯留量V₂との関係は極
めて重要で、V₁≧V₂の条件を満足しなければな
らない。なぜなら、本発明においては泡沫層部１
４を好気性生物処理反応が進行する主領域とする
ので、仮にV₁＜V₂であると好気性生物処理反応
が進行する主領域が液相部となり、従来の曝気層
を用いるプロセスとほぼ同様な状態となつてしま
うためである。

本発明における液相部１２は、ここで液相に溶
存酸素を供給し好気性生物処理の大部分を進行さ
せるのでは全くなく、単に発泡を起すだけでよい
こと及び水深は浅くてよく、従つて曝気ブロワー
の動力が著しく少なくなるという重要な効果があ
る。

しかして、し尿中の汚濁成分は泡沫層部１４に
滞留する過程で好気的に生物処理される。また泡
沫層部１４の上部より泡沫をポンプ１５により泡
沫返送管１５₁を介して抜き出して液相部１２へ
リサイクルすると処理対象液の希釈効果及び泡沫
発生の向上効果があるので好ましい。なお、泡沫
１３は泡沫層部１４に滞留する間に一部が破泡し
液状となつて流下し液相部１２に再び流下し再度
発泡して泡沫となつて上昇するという内部循環現
象もおきている。

しかして、液相部１２の生物処理液及び泡沫層
部１４上方の泡沫１３は、それぞれ生物処理液流
出管１６、泡沫流出管１７を経て固液分離装置１
８に流入し、該固液分離装置１８において好気性
微生物すなわち活性汚泥と生物処理水に分離され
る。なお、固液分離装置１８に流入する泡沫中の
水分は生物処理により充分浄化されているが、消
泡してから固液分離装置１８に流入させてもよ
い。

前記固液分離装置１８としては、破泡と固液分
離が同時に行なえる遠心分離機または泡沫の浮上
性を利用した浮上分離機が好適な型式であり、分
離された活性汚泥などの微生物を活性汚泥返送管
１９により前記液相部１２へリサイクルさせ、さ
らに発泡をおき易くする。

以上のような本発明によれば、次のような工業
上著大な効果が得られる。

好気性生物処理において、従来必須条件であ
つたエアレーシヨンが不要になり、必要な空気
（等）は発泡を起させるためのわずかの空気量
だけでよいので、著しい省エネルギー化が可能
となる。

本発明による場合、所要空気量は従来プロセ
ス（曝気槽でエアレーシヨンするタイプ）に比
べ1/5〜1/10に節減される。

従来プロセスでは発泡を防止するための消泡
対策が不可欠であり、このための消泡機の動
力、消泡剤の添加コストが大きかつたが、本発
明は意図的に発泡させるので消泡機、消泡剤が
不要になる。

液相部の上部に、該液相部の容積以上の容積
を有する泡沫層部を形成することにより、充分
な泡沫層容積、すなわち生物反応を充分に進行
させるに足る反応槽容積を確保できるうえ、泡
沫層部で破泡しても、これが液相部に流下し、
再び泡沫となつて泡沫層部に戻るので生物反応
効率が高まる。

前記泡沫層部、液相部のうち少なくとも前者
を管路を介して固液分離装置に連絡したこと及
び前記固液分離装置と液相部を活性汚泥返送管
を介して連絡したことにより、活性汚泥と生物
処理水の混合液が固液分離されて清澄な生物処
理水が分離されると共に、活性汚泥が液相部に
返送され泡沫層の形成及び該泡沫層における生
物反応を効率良く進行させることができる。

なお、本発明はし尿だけでなく畜産汚水など
種々の発泡性の有機性廃水にも問題なく適用で
き、また廃水処理分野でなく好気性バクテリアを
利用する発酵工業にも応用できることは当然であ
る。

実験例生し尿（BOD15000〜20000mg／）を希釈水
を加えることなく液相部容積500、泡沫層部容
積3000、液相部水深１ｍの第３図に示した装置
に処理し尿量500／日の条件で供給し、液相部
に2.4m³・air／Hrの空気を供給したところ激しく
発泡した。

固液分離装置としてデカンター型遠心濃縮機
（無薬注タイプ）を採用して濃縮汚泥（濃度４〜
５％）を液相部にリサイクルした。液相部の水温
は微生物の発酵熱によつて生し尿の温度よりも20
〜30℃上昇した。なお、液相部内のMLSS濃度は
20000〜25000mg／に維持した。

以上の条件で３ケ月間運転を続けた結果、遠心
濃縮機分離水（これがし尿の無希釈生物処理水に
相当する）のワツトマンGFB紙による液の
BODは30〜43mg／と、極めて高度にBODが除
去されていた。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来法のフローシート、第２図は泡沫
の構造を示す断面図、第３図は本発明の実施例を
示すフローシートである。１１……原水供給管、１２……液相部、１２₁
……曝気装置、１２′……曝気ガス供給管、１３
……泡沫、１４……泡沫層部、１５……ポンプ、
１５₁……泡沫返送管、１６……生物処理液流出
管、１７……泡沫流出管、１８……固液分離装
置、１９……活性汚泥返送管、２０……生物処理
水流出管、３０……生物処理槽、Ａ……空気気
泡、Ｂ……好気性バクテリア。

Claims

【特許請求の範囲】１生物処理対象液を好気性微生物により処理す
る生物処理槽内に、酸素含有ガスを吹込む曝気装
置を設置した液相部および該液相部の上部に液相
部の容積以上の容積を有する泡沫層部を形成する
と共に、前記泡沫層部または泡沫層部と液相部の
両方に泡沫、生物処理液を固液分離装置に導く管
路を設け、前記固液分離装置で分離された活性汚
泥を前記液相部に循環する管路を備えてなる有機
性廃水の生物処理装置。２前記泡沫層部と液相部を管路で連絡した特許
請求の範囲第１項記載の生物処理装置。