JPS6339310B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、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有機性廃水の生物処理方法
を提供することを目的とするものである。

有機性汚水の好気性生物処理において、最もエ
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
有する汚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
て重要で緊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。従来の方
法とは全く異なつた新発想にもとづくプロセスで
ある。

従来、し尿処理は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一般であつたが、最
近水資源の節約を主な目的として無希釈ないし低
希釈処理が行われるようになつてきた。

しかし、し尿のような発泡性有機性汚水を希釈
率を少なくして生物処理する場合、曝気槽で激し
い発泡が起り消泡対策を講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３１を設けるか、消泡剤を添
加しなければプロセスが機能しなかつた。しか
も、第１図の曝気槽３２底部から供給される空気
量は、酸素吸収効率が８％程度と少ないため、例
えばし尿100Kl／日を生物学的硝化脱窒素処理す
るに必要な空気量は約100万m³／日という膨大な
値となり、必然的に曝気ブロワー３３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
ないものであつた。なお、第１図３４は原水、３
５は空気、３６は散気管、３７は水相部、３８は
泡、３９は生物処理水である。

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、そのまま大気中に散
逸してしまう。このため空気泡から酸素が大中に
溶解するチヤンスはわずか数秒という極めて短時
間にすぎない。この結果、酸素吸収効率は著しく
小さいものとなつてしまう。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
かして大気中に散逸させることなく捕捉できる方
法はないかと考え種々検討中、次のような重要な
現象を見出した。

つまり、発泡性有機汚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図に示すように泡沫内の気泡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３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
進行する条件をそろ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、泡沫内に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
ら供給されることである。

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、本発明方法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
自動的に充分に供給される。このことが、本発明
が曝気動力の著しい節約が可能になつた原理であ
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確認し、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
利用するという着想にもと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。

即ち、本発明は生物処理対象液を発泡生起工程
において好気性微生物の共存下で酸素含有ガスと
気泡接触せしめることによつて発泡させて気泡の
界面に前記処理対象液と微生物が付着した泡沫を
形成させ、この泡沫を好気性生物反応工程内に所
要時間滞留せしめることによつて前記処理対象液
中の被除去成分を少なくとも前記泡沫内の微生物
によつて生物学的に除去したのち、該泡沫を前記
好気性生物反応工程から流出させることを特徴と
する有機性廃水の生物処理方法である。

次に、本発明の一実施態様をし尿処理を例にあ
げて説明する。

第３図において、し尿１を希釈水を加えること
なく発泡生起工程２に流入させ、活性汚泥の共存
下で空気２′で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３者が気液接触し発泡する方法な
らばどのようなものでもよい。尚、し尿の希釈倍
率は発泡に影響を与える重要因子であり無希釈処
理が最も発泡しやすいので最適であるが、これに
対し希釈倍率が５倍以上になると発泡し難くなる
ので避けるべきである。

また、発泡生起工程２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、発泡生起工程２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３が形成されるので、この泡沫３
を好気性生物反応工程４に導き、所要時間滞留さ
せる。

好気性生物反応工程４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、好気性生物反応工程４においてはエア
レーシヨン動力が不要になり、単に泡沫を流動さ
せながら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。

しかして、し尿１中の汚濁成分は好気性生物反
応工程４に滞留する過程で好気的に生物処理され
流出する泡沫５をそのまま畑、牧草地などに液肥
として散布するか又は必要に応じて固液分離工程
６にて活性汚泥７と生物処理水８に分離する。

固液分離工程６としては、破泡と固液分離が同
時に行なえる遠心分離機が好適である。また、活
性汚泥７の部を発泡生起工程２にリサイクルし
て、発泡生起工程２の微生物濃度を高めるように
するとさらに発泡が効果的に起るので、より好ま
しい。

他の実施態様として、本発明をし尿の生物学的
脱窒素プロセスに適用した場合を第４図に示す。

脱窒素槽１１において、活性汚泥はし尿１０中
のBODを有機炭素源として循環硝化液１７中の
NOx−Ｎを脱窒素する。しかるのち脱窒素工程
からの流出スラリー１２は発泡生起工程１３にお
いて酸素含有ガスによつて曝気され、激しく発泡
する。泡沫１４は生物学的硝化工程１５に流入
し、流出スラリー１２中に含まれるNH₃−Ｎが
硝化菌を含む活性汚泥と泡沫１４内の気泡中の酸
素によつてNOx−Ｎに酸化される。図示例の生
物学的硝化工程１５は、左右迂流式の通路を設け
て泡沫１４を流動させるようにしている。このよ
うに泡沫を流動させると泡沫内に閉じこめられた
気泡から活性汚泥（硝化菌など）への酸素拡散が
活発になり促進されるので、極めて好ましい。こ
のように本発明においては、生物学的硝化工程１
５において強制的にエアレーシヨンを行なう必要
がない（エアレーシヨンを行なつてはいけないと
いう意味ではない）。

しかして、硝化工程からの流出液１６（泡沫状
であつてもよい）の一部は、循環硝化液１７とし
て脱窒素槽１１にリサイクルされ、残部は固液分
離工程１８（フローテーシヨン、遠心分離などに
よる）において、活性汚泥１９と硝化脱窒素され
た生物処理水２０に分離され、生物処理水２０は
目標処理水質レベルに応じて凝集、オゾン、活性
炭などの高度処理工程２１でさらに処理される。

なお、発泡生起工程１３の槽容積は必要以上に
大きくすると充分な発泡を起すための所要空気量
が多くなるのでさけるべきである。少量の空気で
効率よく発泡させるためには、発泡生起工程１３
の槽断面積を小さくし、散気強度Ｇ（m³／air／
m²・min）を大きくすることが重要である。

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、有機性廃水処理の技術革
新が可能になる。

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
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。

本発明の所要空気量は、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。

なお、本発明はし尿だけでなく畜産汚水、発泡
性有機汚水にも有効に適用でき、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。

実施例 本発明をし尿の無希釈処理に適用した結果を述
べる。

神奈川県某し尿処理場において、処理量１Kl／
日の規模で本発明の効果を実証した。プロセスフ
ローは第４図に示したものを採用した。実験条件
を以下に示す。

第１脱窒素槽容積……２m³ 発泡生起工程容積……0.3m³ 泡沫による硝化工程容積……５m³ 発泡所要空気量……0.04〜0.1m³／min 発泡用気液接触法……微細気泡の散気による 固液分離法……遠心濃縮機（無薬注型） 循環硝化液量……20m³／日 この条件にて１ケ月テストを行なつた結果、し
尿のBOD10000〜15000mg／、Ｔ−N3500〜
4200mg／に対し、固液分離水のGFB液の
BODは20〜35mg／、Ｔ−N40〜60mg／と、
極めて良好な水質が得られた。

比較例として、生物学的硝化工程を第１図に示
した従来の消泡機を備えた曝気槽（水深３ｍ）を
用いた場合のテストも行なつたが、本発明と同等
の処理水質を得るためには曝気槽に吹込む空気量
を0.4〜0.5m³／min以上に設定しないと曝気槽内
が嫌気的になり多量のNH₃−Ｎが残留した。す
なわち、本発明の所要空気量は従来法の1/5〜1/1
０で充分であることが確認された。

【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図は本発明の一実施態
様を示すフローシート、第４図は他の実施態様を
示すフローシートである。 １，１０……し尿、２，１３……発泡生起工
程、２′……空気、３，５，１４……泡沫、４…
…好気性生物反応工程、６，１８……固液分離工
程、７，１９……活性汚泥、８，２０……生物処
理水、１１……脱窒素槽、１２……流出スラリ
ー、１５……生物学的硝化工程、１６……流出
液、１７……循環硝化液、２１……高度処理工
程、Ａ……気泡、Ｂ……好気性バクテリア。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 生物処理対象液を発泡生起工程において好気
   性微生物の共存下で酸素含有ガスと気泡接触せし
   めることによつて発泡させて気泡の界面に前記処
   理対象液と微生物が付着した泡沫を形成させ、こ
   の泡沫を好気性生物反応工程内に所要時間滞留せ
   しめることによつて前記処理対象液中の被除去成
   分を少なくとも前記泡沫内の微生物によつて生物
   学的に除去したのち、該泡沫を前記好気性生物反
   応工程から流出させることを特徴とする有機性廃
   水の生物処理方法。 ２ 前記好気性生物反応工程から流出する泡沫を
   微生物と生物処理水に分離する特許請求の範囲第
   １項記載の方法。 ３ 前記好気性生物反応工程から流出する泡沫よ
   り分離された微生物を前記発泡生起工程にリサイ
   クルする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の
   方法。