JPS61178093A - 汚水の処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「発明の目的」 本発明は汚水の処理方法に係るものであって、コンパク
トな装置により汚水処理を充分に効率化−シ することのできる方法を提供しよとするものである。

産業上の利用分野 汚水の浄化処理技術。

従来の技術 浮遊生物を用いた汚水処理方法として、活性汚泥法、オ
キシデーションデイフチ法、曝気式ラグーン法などが従
来から用いられて来た。即ち第３図は活性汚泥法の模式
図であって、原汚水１１を沈澱池１２からの返送汚泥１
３と共に曝気槽１４に導入し、曝気することによって生
物分解可能な汚濁物質を酸化処理した後の汚泥混合液を
沈澱池１２に導入し、固液分離し、分離水として処理水
１５を得るものである。原汚水ｌｌ中の汚濁物質成分は
原汚水の種類によって異るが、生物易分解性物質と生物
難分解性物質とが混在する場合にはその処理に当って問
題があり、即ち、易分解性物質分解菌と難分解性物質分
解菌とは分類学上の種類および性質の異るのが通常であ
って、易分解性物質分解菌は増殖速度および処理反応速
度が大であるのに対し、難分解性物質分解菌は増殖速度
及び処理反応速度が小であるからである。

このような問題に対処するための従来の方法として、第
３図に示したような活性汚泥法において、汚泥に対する
汚濁物質負荷を少なくすべく、曝気槽４の容積を大とし
滞留時間を長くするか、もしくは返送流量を大とするこ
とによって難分解性物質分解菌の増殖及び処理反応を確
保するという方法が一般的に用いられて来た。しかし、
曝気槽容積を大とすることは、建設費の上昇を招き、又
返送流量を大とすることは、運転費の上昇を招くので、
活性化汚泥法においてこのような問題を解決しようとし
て第４図に示したような２段活性化汚泥法も用いられて
来た。即ち、前段の曝気槽１４ａと沈澱槽１２ａによる
活性化汚泥処理で得た処理水に対して後段の曝気槽１４
ｂと沈澱槽１２ｂによる活性化汚泥処理を行うことによ
って処理水１５を得るもので、前段で易分解性物質の処
理、後段で難分解性物質の処理を行なうものである。

更に上記のような浮遊性物を用いた汚水処理方法の他に
、固着生物膜を利用した汚水処理方法もある。これは、
生物保持材の表面に自然に付着する生物膜を利用して汚
濁物質処理を行なうものである。即ちこの範ちゅうに入
る処理法としては、散水凛床法、接触曝気法、回転円板
法等がある。

第５図はこのような散水炉床法の模式図であり、原汚水
１１、散水を床１６及び沈澱池１２より成る。原汚水１
１は散水炉床１６に導入し、その内部の生物保持材１７
の表面に付着した生物膜と接触浄化した後、沈澱池１２
へ導入し、固液分離して処理水１５を得るものでこの方
法では沈澱汚泥を返送する必要がない。

また、この第５図のような敗水汗床法を更に改善したも
のとして第６図に示すように、処理水の一部１８を散水
炉床へ返送し、生物保持材間の水を通過速度を大とする
ことによって生物膜せん断力を確保し、通気性を維持す
るという方法も知られている。

発明が解決しようとする問題点 第４図に示すような方法は第３図に示す従来−触法の問
題点を解決するものと言え、その前段でＢＯＤ除去処理
、後断てアンモニア性窒素の硝化処理というような使い
方が可能であるが、活性汚泥処理設備を２組必要とする
ため建設費、運転費が何れも大となり、所要敷地面積も
大とならざるを得ない不利がある。

又第５図に示すように固着生物膜を用いた処理法におい
ても生物易分解性物質と生物難分解性物質とが混在して
いる汚水の処理においては、その固着生物が汚濁物質の
分解によって自己増殖するとしても成長しすぎて膜厚が
過大になると水の落下によるせん断力に抗し切れず、生
物膜は剥離する。即ち固着生物膜とは言え、断えず生物
は更新されており、特定の微生物が系内に留まるために
は一定以上の増殖速度をもっていなければならず、従っ
て生物難分解性物質の処理反応を確保し、難分解性物質
分解菌を系内に保持させるには汚濁物質負荷を少くする
ように生物保持材の面積を大とすることが必要であり、
そのため建設費が嵩む。

しかもア材の形状、負荷量などによっては生物保持材の
間隙が生物膜で閉塞するという問題点をも有している。

このような生物膜の閉塞を解決したものが第６図のもの
であるけれども、この場合には水の通過速度を大きくす
ると処理に必要な物膜まで脱落し、処理性能が低下し又
不安定となる不利がある。

「説明の構成」 問題点を解決するための手段 生物学的に汚水を処理するに当り、生物保持材の少くと
も一部に高分子ゲルを使用して汚泥を固定したものを反
応器に内在し、しかも該反応器を通過中又は通過後の処
理水の一部を前記反応器に循環返送することを特徴とす
る汚水の処理方法。

作用 生物保持材の少くとも一部に高分子ゲルを用いて汚泥を
固定することによって生物反応が好ましぃものとなり、
通水によるせん断部力に適切に抵抗せしめる。又このよ
うな生物膜上に自然発生的成長する好ましくない生物膜
は通水によるせん断部力に対する抵抗性が弱く、従って
通水速度を適宜に高めてこの好ましくない生物膜を剥離
させ、常に好ましい生物膜と汚水とを接触せしめること
が可能である。

反応器通過中又は通過後の処理水の一部を該反応器に循
環返送することにより反応器内における汚水の流速を大
とすることができ、好ましい生物膜のせん断強度が大な
らしめられた条件下でこのように汚水流速が大ならしめ
られることにより好ましくない生物膜の前記したような
剥離を有効に達成する。又生物保持材の間隙に脱落した
生物塊による目詰りの発生も適切に回避される。

実施例 上記したような本発明について更に説明すると、本発明
者等は前述したような実情に鑑み、鋭意研究の結果、反
応系内における汚泥の保持方法と通水方法とを工夫する
ことによって、易分解性物質及び難分解性物質の同時除
去が可能で、効率的な汚水処理法を確立したものである
。

即ち、本発明は、生物保持材の少くとも一部として高分
子ゲルを使用して、好ましい生物組成を有する汚泥を固
定した生物保持材を反応器に内在させ、かつ反応器を通
過中もしくは通過後の処理水の一部を反応器へ循環返送
することを特徴とする、易分解性物質及び難分解性物質
の混在した汚水の処理可能な生物学的処理法である。

第１図は、このような本発明方法の１実施態様を示す系
統図であり、この系統図を基に本発明について詳述する
と、原汚水１は、反応器２内に保持した生物保持材３の
上に固定した汚泥と接触せしめ、反応器２よりの流出水
の一部４は、反応器２へ循環返送せしめ、また反応器２
よりの流出水の残部は、沈澱池５へ導き、固液分離せし
めて、分離水として処理水６を、又沈澱汚泥として余剰
汚泥７を得るものである。前記した反応器２への循環返
送する水としては、反応器２を通過する途中の処理水、
または固液分離したる後の処理水６の一部を用いること
もできる。生物保持材に付着した生物膜に作用する剪断
応力Ｔｓは、次の（１）式で表わされる。

ｇｃ−Ｔｓ＝ｆ　□ρ・μ”　　　−・−−−（１）こ
こで、ｇ、；重力換算係数 ｆ　；生物膜と汚水の摩擦係数 ρ　：汚水の密度 μ　；汚水の流速 即ち、本発明方法における如く、処理水の一部４を反応
器２内に循環返送通水することによって、反応器２内の
汚水の流速を大とし、汚泥膜の剪断応力を大とすること
ができるため、生物保持材３上に目的外の生物膜の成長
するのを防止できる。

また、このことにより、生物保持材３の間隙に、肥厚脱
落した生物塊が目詰りするということもなくなるため、
生物保持材３の間隙を小さくし、反応器２をコンパクト
化することが可能となる。

前述のような生物保持材３上に汚泥を固定する方法とし
ては、汚泥を生物保持材３上に動かぬようにすると共に
、固定した汚泥を増殖させるような方法を用いる。即ち
、固定化剤としては、微生物によって分解されにくいも
のを用いるのが好ましく、例えば、寒天、Ｋ−カラギー
ナンなどの多Ｗ類を用いて、熱変性もしくはイオン強度
による変性によってゲル化させるか、あるいは、アクリ
ルアミド、ビニルアルコール、光硬化樹脂などの合成分
子モノマーを重合反応させて、高分子ゲル化させること
によって、そのゲル中の汚泥菌体を包括させるような方
法を用いる。

固定化する汚泥としては、純粋培養した菌を単独もしく
は混合で用いるか、あるいは好ましい汚水処理状態を示
している処理設備からの汚泥を用いる。

斯くして、好ましい汚泥を固定化した生物保持材３を充
填した反応器２を用いることにより、生物反応は好まし
いものとなり、固定化した生物膜の強度条件を固定化剤
の使用条件によって選ぶことにより、固定化した生物膜
をして、通水による剪断応力に対し抵抗させることがで
きる。固定化した生物膜の強度条件は、汚水の性状、水
温等によっても異るが、一般的には７．０ｋｇ／ｎ（以
上の剪断応力に耐えるものであることが好ましい。

然して、固定した生物膜は、通水による剪断応力に対し
て抵抗性を持つ一方、汚水を通水することによって、固
定した生物膜上に自然発生的に成長する好ましくない生
物膜は、通水による剪断応力に対する抵抗性が弱い。従
って、反応器２内、即ち生物保持材３表面の通水速度を
上げることにより、好ましくない生物膜を剥離させ、常
に、好ましい生物膜と汚水とを接触せしめることが可能
となり、好ましい生物膜と汚濁物質との接触効率、また
好気性処理の場合には、好ましい生物膜と酸素との接触
効率、そして生物処理の効果を生ずるＣＯ２、アンモニ
ア等の老廃物の排除効率を向上させることが可能となる
。

斯かる方法を用いることにより、汚泥の増殖速度や粘着
性に依存することなく、好ましい汚泥を反応器２内に保
持することができるため、特に難分解性物質と易分解性
物質との混在する汚水の処理においては、反応時間の短
縮、反応器２のコンパクト化をはかることができる。

第１図は、散水ｉ戸、床方式の反応器６２の例であるが
、生物保持材３を浸漬し、必要により曝気を行うことに
より浸漬炉床方式の反応器２においても本発明方法を適
用することができる。

第２図は、本発明方法を実施する設備の別の実施態様を
示す系統図である。即ちこの実施態様においては、生物
保持材３ａとして回転円板を用いている。反応器２より
の流出水の一部４は、回転円板３ａ上に散水返送する。

斯かる生物保持材３ａ上での汚泥の固定方法は、第１図
において説明したものと同様である。

第２図の実施態様では、すべての回転円板３ａ上へ流出
水を散水返送したが、これを一部の回転円板３ａ上への
み返送することも可能であり、返送水の出口をいずれか
の回転円板槽２のみとすることも可能である。

またこの第２図の態様では、生物保持材３ａとして回転
円板を用いたが、この代りに、粒状、管状、網状、もし
くは輪状の生物保持材を充填した充填塔、もしくはこれ
らの生物保持材を篭状の容器に充填した回転酒床を反応
器２として用いる場合にも本発明方法を適用することが
できる。更に上記したような第１図、第２図の例におい
て、沈澱池５を用いたフローを示したが、必要とされる
処理水６の水質によっては、沈澱池５を除いたフローで
本発明方法を適用することも可能である。

本発明方法において用いる固定化汚泥は、生物保持材３
上で増殖するため、処理水６中には増殖した汚泥が混入
する。従って、８８分の少ない良好な汚泥を得るために
は、反応器２の後工程で沈澱池５等の固液分離手段を備
えることが好ましい。

上記したような本発明方法によるものについて、その具
体的な操業例について説明すると以下の如くである。

操業例１ 給食センター廃水を原水とし、第１図に示したような浸
漬５方法型の反応器を用いて、本発明方法と従来方法と
の比較のための処理操業を行なった。

用いた反応器の容量は、それぞれ４５１である。

従来方法における充填材としては、直径２．８　ｃｍの
ガラス球１２０個を使用した。これに対し本発明方法に
おけるガラス球は、次のような前処理を行なった後使用
したもので、即ち良好な硝化処理を行なっている活性汚
泥混合液（濃度１９０００■／Ｊ）１００Ｎと、１．５
ｗｔ％のアルギン酸ソーダ水溶液１１と、直径２．８　
ｃｍのガラス球１２０個とを混ぜた後、ガラス球表面に
アルギン酸ソーダ及び汚泥が付いたままの状態でガラス
球を引き上げ、１６．７ｗｔ％の塩化カルシウム水溶液
（ｐＨ６，０）　５０１に漬け、ポンプによって該水溶
液を弱攪拌しつつ５℃にて１晩放置しゲル化させた。

原水流量は、それぞれ７４１／日とし、曝気風量は、そ
れぞれ１．５１／ｍｉｎとした。操業前期には、反応器
よりの流出水の返送流量をそれぞれ１１ＯＮ／日とし、
操業後期には、それぞれ返送流量をＯとした。処理水は
、反応器流出水の３０分間静置上澄水として分析した。

それぞれの実験においては、処理水々質が安定した後の
データを検討に供した。原水およびそれぞれの実験より
得た処理水の分析結果は次の第１表に示す通りである。

即ち本発明方法においては、炉材の汚泥による目詰り、
あるいは返送による、好ましい汚泥の剥離がなく、前記
第１表に見られるように、ＢＯＤ除去および硝化の処理
成績は、従来方法の何れによるものよりも良好であった
。

操業例２ 生活廃水を原水として、第２図に示したような回転円板
型の反応器を用いて、本発明方法と従来方法との比較の
ための処理操業を行なった。

使用した回転円板装置は、１段当り、直径４０口の円板
を２５枚備えたもの（有効容量３０１）で、これを３段
連結しており、円板の浸漬率は３７％である。従来方法
における円板は、塩化ビニル製のものをそのまま使用し
たが、本発明方法における円板は、次のように前処理を
行なった。

即ち５０ｗｔ％の光硬化樹脂液２００容と、光重合開始
剤１容と、良好な硝化処理を示している活性汚泥（ＭＬ
ＳＳ２０３００■／１）１００容とを流延し、百ツこれ
に３００〜４００ｎｍの波長光を出す低圧水銀灯を３分
間照射したもので、このような操作をすべての円板の表
裏両面に対して行なった。

原水流量は、それぞれ１．５ｍ／Ｂとし、円板回転速度
は、６　ｒｐｍとした。操業前期には、それぞれの回転
円板槽よりの流出水を、第１ステージおよび第２ステー
ジの回転円板上へ、計２．０ｍ／日の流量で均等に返送
し、操業後期には、それぞれの返送を行なわなかった。

処理水は、反応器流出水の３０分間静置上澄水として分
析した。約１ケ月間の馴養予備運転の後の原水およびそ
れぞれの実験より得た処理水の分析結果は次の第２表に
示す如くであった。

即ちと−のパ第２表に見られるように、本発明方法によ
るものは従来方法によるよりも良好な処理水水質を得て
いることは操業例１のものと同じである。

「発明の効果」 以上説明したような本発明によるときは反応系内におけ
る汚泥の保持および通水を改善することによって易分解
性物質および難分解性物質の同時除去を可能とし、効率
的に好ましい汚水処理を実現し得るものであって、工業
的にその効果の大きい発明である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の技術的内容を示すものであって、第１図
は本発明方法の１つの実施形態を示した系統図、第２図
はその別の実施形態を示した第１図と同様な系統図、第
３図から第６図はそれぞれ従来法によるものの模式図で
ある。 然してこれらの図面において、１は原汚水、２．２ａは
反応器、３．３ａは生物保持材、４は反応器からの流出
水一部、５は沈澱池、６は処理水、７は余剰汚泥を示す
ものである。 特許出願人　　　　日本鋼管株式、会社発明者　　池幅
　隆夫 同　　　　武智　辰夫 同　　　　藤沢　能成 同　　　　弁上　正純

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 生物学的に汚水を処理するに当り、生物保持材の少くと
   も一部に高分子ゲルを使用して汚泥を固定したものを反
   応器に内在し、しかも該反応器を通過中又は通過後の処
   理水の一部を前記反応器に循環返送することを特徴とす
   る汚水の処理方法。