JPH0311836B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本考案は下水・し尿・産業廃水、その他の汚水
など、低濃度から高濃度に有機物質を含有する有
機性廃水を浄化処理する際に、メタン発酵処理と
好気性生物処理とを組み合わせて有機物質ならび
に浮遊物質を除去する方法に関するものである。 一般に、メタン発酵処理と好気性生物処理とを
組み合わせた方式は好気性生物処理単独に比べ、 (1) 省エネルギー的である。 (2) 汚泥発生量が少ない。 (3) 生成汚泥が肥料化し易い。 (4) 広範囲の有機物質が分解できる。 など、非常に優れた特質を有している。これらの
特質を有しながら、現在の有機性廃水処理方式は
好気性生物処理単独が主流となり、本処理方式は
わずかにし尿処理用に残されているばかりであ
り、し尿処理に関しても、本処理方式に変わつて
低希釈二段活性法が昨今では主流となつており、
本方式は影をひそめている状況にある。 本発明は、メタン発酵処理と好気性生物処理と
を組み合わせ方式が優れた特質を有しながら、な
ぜ一般に用いられないか、という素朴な疑問から
発したものであり、用いられない原因を取り除く
ことにより本方式の利点を最大限に発揮させ、社
会的な要請に答え得る有機性廃水の処理方法を提
供することを目的とする。 従来、メタン発酵処理と好気性生物処理とを組
み合わせた処理方式は、数千mg／以上の高濃度
の有機物質を含有する有機性廃水、とりわけし尿
などを処理する方法として用いられてきた。最も
一般的な処理方式は、メタン発酵処理装置とし
て、ガスもしくは機械撹拌式の消化槽（密閉槽）
を用い、好気性生物処理装置として活性汚処理装
置を用いている。 しかしながら、このように高濃度の有機物質を
含む有機性廃水には高濃度の有機態窒素・アンモ
ニア性窒素を含む場合が多く、せつかくメタン発
酵が良好に行なわれているにもかかわらず、好気
性生物処理の酸化槽において有機態窒素・アンモ
ニア性窒素が酸化性窒素（NOx−Ｎ）に変換し、
酸化槽に続く沈殿槽において酸化型窒素が窒素ガ
スに変換し、固液分離を阻害する。酸化型窒素生
成が著しい場合には、酸化槽PHが極端に低下し
（PH５以下）好気性微生物の活性をも低下させる
など、数々の弊害が生じることがしばしばあつ
た。また、この弊害は好気性生物処理装置として
回転円板装置や接触酸化装置もしくは散水ろ床装
置を用いても同様である。 昨近においては、窒素除去の社会的要請と相ま
つて窒素除去を組み込んだ本方式の改良型すなわ
ち低希釈二段活性泥法が主流をなし、本方式がか
えりみられなくなつている。ところが、窒素除去
を組み込んだ方式は単に有機物質を除去するため
の方式に比べ数倍のエネルギーを要し、同時に本
方式の最大の利点とするところの嫌気性生物処理
におけるメタン発生（すなわちエネルギーの創生
が）が抑制され、窒素除去という社会的要請には
答えられるものの、もう一つのエネルギーという
重要な社会的要請に対して残念ながら全く逆の方
向にむかつている。 一方、百から千mg／の有機物質を含有する低
濃度の有機性廃水に関しても、昨今ではメタン発
酵処理方式として砂・砂利・アンスラサイト・活
性炭・プラステツク材などの生物付着媒体を充填
した密閉槽を用いて反応槽を小型化し、常温でも
処理できるものが開発され、後段の好気性生物処
理装置として活性汚泥処理装置・回転円板装置・
接触酸化装置を用いる方式が各種提案されてい
る。 ところで、好気性生物処理装置として活性汚泥
処理装置を用いた場合は、メタン発酵処理水の有
機物濃度が低いところから活性汚泥の維持が困難
となり正常に運転するためには非常に高度な運転
管理が要求される。また、回転円板装置や接触酸
化装置においては、汚泥が生物付着媒体を閉塞さ
せたり生物膜の急激なはく離がおこり、安定な処
理が困難であることがしばしばある。同時に、回
転円板装置や接触酸化装置においては、メタン発
酵処理水の有機物質濃度が低い場合、例えば
BODで50mg／程度のときでも、有機物質を酸
化するために必要な動力以上の動力を、つまり円
板を回転するために、もしくは循環流を生じさせ
るために用いなければならず、本方式の特質が十
分生かされていないばかりでなく、固液分離が不
可能な微細粒子のSSが残存し、処理水の透視度
が悪いなどの欠点がある。 以上のように、メタン発酵処理と好気性生物処
理を組み合わせた処理方式は、メタン発酵処理の
あとを受け継ぐ好気性生物処理に問題がある場合
が多い。 本発明は、かかる問題点を克服するためにメタ
ン発酵処理のあとに続く好気性生物処理に生物膜
ろ過装置を設けることを特徴とする。ここで、生
物膜ろ過装置とは、微生物付着媒体として砂・砂
利・アンスラサイト・活性炭・プラステツク材な
どの粒状物を充填し好気性生物処理とろ過とを同
時に行い、かつ間欠的に洗浄を行うものである
（特開昭56−91889号公報を参照）。 生物膜ろ過装置を用いることにより、 (1) 生物膜ろ過装置内で有機態窒素もしくはアン
モニア態窒素の硝化が進行しても、生物処理と
ともにろ過作用があることから問題とならな
い。 (2) 送気量を調節することにより硝化の進行を抑
制できるため、処理液のPHが極端に低下するこ
とはなく、安定した生物処理が継続できる。 (3) 送気量は有機物質の酸化に必要な量だけで良
く、低濃度の有機性廃水の場合にも無駄な動力
を必要としない。 (4) 定期的に洗浄することから、目詰まりおよび
急激な生物膜のはく離の心配がない。 (5) BODが除去されるばかりでなく微細粒子の
SSも除去され、処理水が極めて清澄である。 などの利点であり、従来の好気性生物処理装置に
おける欠点を克服できる。 しかしながら、好気性生物処理装置として生物
膜ろ過装置を用いた場合では、該装置の逆流洗浄
排水の処理について配慮する必要がある。一般
に、この洗浄排水のSSは500〜1000mg／であ
り、10時間程度静置させることにより濃縮汚泥濃
度は10〜50ｇ／となる。一方、静置後の上澄水
の水質はSSで20〜60mg／、BODで30〜50mg／
である。また、洗浄排水を顕微鏡で調査する
と、VorticellaやAspidischaなどの原生動物や
Zooglea菌などの微生物が主成分となつている。 本発明のもう一つの目的は、これら洗浄廃水の
性状をふまえ最も効率的なフローを提供すること
にある。つまり、洗浄排水の性状を決める主な要
素は好気状態で増殖した微生物であり、洗浄排水
中の汚泥を嫌気状態にすることにより、メタン発
酵が可能であり、更に汚泥の発生量を低減させ、
同時に洗浄排水からもメタンを発生させ、エネル
ギーを回収しようとしするものである。 しかして、本発明は有機性廃水をメタン発酵処
理したのち好気性生物処理する方法において、好
気性生物処理の微生物付着媒体として砂・砂利・
アンスラサイト・プラステツク材、活性炭等の粒
状ろ材を充填して充填層を形成した生物膜ろ過装
置を用い、前記充填層の下部より空気を直接該充
填層内に吹き込みながら好気性生物処理とろ過処
理とを同時に行うと共に、該処理により前記充填
層における通水抵抗が増大した時点で該充填層の
逆流洗浄を行い、該生物膜ろ過装置の洗浄によつ
て排出される洗浄排水を固液分離し、濃縮汚泥を
前記有機性廃水のメタン発酵処理工程に返送し、
固液分離水を前記生物膜ろ過装置に返送すること
を特徴とする有機性廃水の処理方法である。 次に本発明の一実施態様を、有機性廃水中に殆
どSSを含まない場合を例にとつて図面により説
明する。 原水１すなわち有機性廃水は原水槽２にて貯留
された後、密閉型のメタン発酵処理槽４に至る。
メタン発酵処理槽４には充填材５として砂・砂
利・アンスラサイト・活性炭・プラステツク片・
ハニコム材などから選ばれたものが充填されてお
り、充填材５の表面に付着した生物膜により、メ
タン発酵処理が行なわれ、メタン発酵処理水６と
して、生物膜ろ過装置８に至る。生物膜ろ過装置
８には砂・砂利・アンスラサイト・活性炭もしく
はプラスチツク材から選ばれた粒状ろ材により充
填層９が形成されている。この生物膜ろ過装置８
では充填層９の下部より空気１０を直接吹き込む
ことにより、常に、好気状態が維持され、前記粒
状ろ材の表面に付着した生物膜により好気性生物
処理とろ過作用が同時に行なわれ、処理水１２は
処理水槽１３に至り、放流水１４として系外に流
出する。 処理の継続にともない、生物膜ろ過装置８すな
わち充填層９での通水抵抗が増大するため、定期
的に洗浄を行なう必要がある。洗浄は逆洗ポンプ
１５を作動させ、充填層９の下部から処理水１２
を流入させる。また、このとき空気１０を同時に
用いれば、より効果的な洗浄が行なえる。汚泥を
含む洗浄排水１７は生物膜ろ過装置８の上部より
流出し、回分式沈殿槽１８に至る。 回分式沈殿槽１８では数時間、望ましくは７〜
８時間静置させた後、上澄水２０を数時間詳しく
は次の洗浄周期がくるまでの時間をかけて定量的
にメタン発酵処理水６と混合し、生物膜ろ過装置
８に導びく。また、洗浄排水１７中の汚泥を濃縮
した濃縮汚泥２１の全量を前記メタン発酵処理槽
４に返送するが、長時間継続して濃縮汚泥２１の
全量を返送すると系内の汚泥蓄積量が増大してく
るので、適宜に濃縮汚泥２１の一部を系外に排出
する。なお図中、３，１９はポンプ、７，１１及
び１６は配管、２４はメタンをそれぞれ示してい
る。 ここで、洗浄排水１７を固液分離する際の手段
として回分式沈殿槽１８を用いたが、生物膜ろ過
装置８が複数個ある場合など静置時間に制約が生
じるときには、洗浄排水１７を一度貯留した後、
洗浄排水１７を連続的に沈殿池に導びき、常時上
澄水２０をメタン発酵処理水６と混合する連続的
な固液分離を行なつた方が良い場合もある。 上記上澄水２０の性状は先に示した通り、一般
にSSで20〜60mg／，BODで30〜50mg／と低
濃度であるため、原水槽２において原水１と混合
してしまうとメタン発酵処理槽４の浄化効率を低
下させるため好ましくない。 以上は、有機性廃水中にSSが殆ど含まれてい
ない場合の実施態様であるが、下水などの様に有
機物性のSSを多量に含む場合には、最初沈殿池
図示せずにより有機物性のSSを沈降させ、上澄
水を図示したメタン発酵処理槽４に導びいても良
い。 次に、し尿などのように有機性のSSが多いに
もかかわらず沈降性の著しく悪いSSを含む有機
性廃水の場合では、上記メタン発酵処理槽４とし
て砂・砂利・アンスラサイト・プラスチツク片・
ハニコム材などを充填したものは好ましくなく、
機械撹拌もしくはガス撹拌式の消化槽を用いる必
要がある。この場合ではメタン発酵処理槽４で固
液分離することが可能になる。 次に、本発明と従来法との比較実験例を示す。 比較実験例 本発明のフローは前述した図面に従がうものと
し、従来法はメタン発酵槽と接触酸化槽とを組み
合わせた方式とした。両者の主な仕様を第１表に
示す。

【表】 なお、第１表において充填容積とは、充填材を
充填したときの容積を意味する。 次に、比較実験に用いた原水はシヨ糖を気質と
した人工試水とした。その組成を第２表に示す。

【表】 実験は処理水量10／ｄから始め、その後徐々
に水量を増加させる方法で馴致を行なつた。約３
ケ月後に本発明法および従来法ともに処理水量は
100／ｄとなつたため定常負荷と判断し、その
後約６ケ月間、同一条件で処理を行なつた。代表
的な処理結果を第３表に示す。

【表】 質である。
第３表に示す通り、本発明法は従来法に比べ好
気性生物処理装置において高負荷運転が可能であ
るばかりでなく、BOD・SSの除去効果が高い。
特に処理水の清澄度の指標として透視度を用いる
と、従来法では透視度が15〜25cm程度であるのに
対し本発明法では常時50cm以上であり、外観にお
いても著しい差がある。 また、送気量を除去BOD量あたりに換算する
と、本発明は従来法の1/4〜1/5程度となり、極め
て省エネルギー的である。 ６ケ月間の定常運転において、本発明法では大
きなトラブルもなく安定した処理状況が得られ
た。しかしながら、従来法では接触酸化のハニカ
ムに目詰りが生じ、１ケ月間に１回程度、ハニカ
ムを取り出し洗浄する必要があつた。このハニカ
ムの洗浄を行うたびに約１週間程度処理水質が悪
化するなど、維持管理が困難であつた。 一方、本発明法においては、生物膜ろ過装置か
ら間欠的に排出される洗浄排水を濃縮したのち、
該濃縮汚泥をメタン発酵処理槽に返送しメタン発
酵させることをも考慮していることもあり、汚泥
発生量（シヨ糖のSS転換比）も従来法に比べ20
％程度低下するとともに、メタン発生量も全体で
10％程度増大した。以上述べた様に本発明は、メ
タン発酵処理と好気性生物処理を組み合わせるプ
ロセスにおいて、好気性生物処理装置として生物
膜ろ過装置を用い、かつ生物膜ろ過装置から排出
される洗浄排水を固液分離し、濃縮汚泥を前記メ
タン発酵処理工程に返送して処理すると共に、固
液分離水を前記生物膜ろ過装置に返送して処理す
るようにしたから、メタン発酵処理槽内の有機物
濃度が上がつてメタン発酵反応が促進されるうえ
エネルギー回収率も向上し、また前記固液分離工
程からの固液分離水によつて生物膜ろ過装置への
流入水の汚濁物質濃度が希釈されて生物膜ろ過の
処理効果が一層増大するものであり、従来の諸欠
点が解消され、両者の利点が十分に発揮されるば
かりでなく、従来法に比べ安定した処理が行な
え、良好な水質の処理水が得られるとともに送気
量が著しく少なくて済み省エネルギー的であり、
汚泥発生量も少なく、同時にメタン発生量も増大
するためエネルギー回収にも秀れているなど、多
大の利点を有するものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施態様を示すフローシート
である。 １……原水、２……原水槽、３……ポンプ、４
……メタン発酵処理槽、５……充填材、６……メ
タン発酵処理水、７……配管、８……生物膜ろ過
装置、９……充填層、１０……空気、１１……配
管、１２……処理水、１３……処理水槽、１４…
…放流水、１５……逆洗ポンプ、１６……配管、
１７……洗浄排水、１８……回分式沈殿槽、１９
……ポンプ、２０……上澄水、２１……濃縮汚
泥、２４……メタン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 有機性廃水をメタン発酵処理したのち好気性
   生物処理する方法において、好気性生物処理の微
   生物付着媒体として砂、砂利、アンスラサイト、
   プラスチツク材、活性炭等の粒状ろ材を充填して
   充填層を形成した生物膜ろ過装置を用い、前記充
   填層の下部より空気を直接該充填層内に吹き込み
   ながら好気性生物処理とろ過装置とを同時に行う
   と共に、該処理により前記充填層における通水抵
   抗が増大した時点で該充填層の逆流洗浄を行い、
   該生物膜ろ過装置の洗浄によつて排出される洗浄
   排水を固液分離し、濃縮汚泥を前記有機性廃水の
   メタン発酵処理工程に返送し、固液分離水を前記
   生物膜ろ過装置に返送することを特徴とする有機
   性廃水の処理方法。