JPS646837B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は有機性廃水の生物処理方法に関し、生
物処理に要するエアレーシヨン動力を著しく節減
できる方法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、従来の方
法とは全く異なつた新発想に基づくプロセスを提
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、曝気槽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100Kl／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
に曝気ブロワー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
消費され好気性生物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爆気
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
狭い見方しかで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。

しかも、発生した泡沫をラシヒリング、テラレ
ツトなどの粒状充填材または波板、ハニカムチユ
ーブなど散水床法で多用されている部材による
充填層に進入させると、泡沫界面に付着している
微生物と充填部材表面に付着している微生物の両
者によつて、さらに効果的に生物反応が進行する
ことが認められた。

さらに興味深いことには、泡沫が充填層内を通
過する過程で泡沫が変形を受け泡沫の気泡界面の
更新が起きるためか、一層良好に生物反応が進行
する。

すなわち本発明は、生物処理対象液を発泡生起
部にて好気性バクテリアの共存下で酸素含有ガス
と気液接触させて泡沫を形成し、該泡沫を好気性
バクテリアの付着用媒体を充填して形成した充填
層内に進入せしめ、前記泡沫の界面及び前記付着
用媒体の表面に付着した好気性バクテリアによつ
て前記生物処理対象液中の汚染成分を除去するこ
とを特徴とする有機性廃水の生物処理方法であ
る。

ここで、本発明において「発泡生起部」とは、
処理対象液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
う部位を言う。なお、発泡生起部に液相部が存在
しない場合もある。つまり、曝気を強力に行なう
と液相部が消滅して発泡生起部全体が泡沫のみと
なる場合である。

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１１を希釈
水を加えることなく発泡生起部１２（液相部）に
流入させ活性汚泥の共存下で空気１２′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、散気と機械撹拌を作
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易いので最適であ
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。

また、発泡生起部１２における微生物の濃度も
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、発泡生起部１２において微生物の付
着した泡沫１３が形成され、充填層１４に進入し
てゆく。

充填層１４内を泡沫１３が進入してゆく過程で
し尿中の汚染成分（BOD、NH₃−Ｎなど）が、
泡沫に付着している微生物および粒状固体表面に
付着している微生物の両者ならびに泡沫内の空気
によつて除去される。

なお、泡沫１３は、それ自身が上昇力をもつて
いるので充填層１４内を自動的に進入してゆくた
めポンプ動力は不要である。

充填層１４において微生物の呼吸に必要な酸素
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（第１図）のように強制的
な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。

し尿の無希釈ないし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、泡の破壊は殆ど進行せず、空気泡は安定して
好気性バクテリアと接触状態で維持でき、したが
つて、酸素の供給が不足になることはない。

本発明における発泡生起部１２は、ここで液相
に溶存酸素を供給し好気的生物処理の大部分を進
行させるのでは全くなく、単に発泡を生起させる
だけでよく、また水深は浅くてよい。従つて曝気
ブロワー１５の動力は従来プロセスより著しく少
なくてよい。

しかして、し尿１１中の汚染成分は泡沫が充満
された充填層１４において生物処理され、充填層
１４の上部より流出する泡沫１６は浮上分離、遠
心分離などの固液分離部１７において、汚染成分
が除去された生物処理水１８と濃縮汚泥１９に分
離される。

濃縮汚泥１９は発泡生起部１２にリサイクルさ
れる。２０は余剰活性汚泥であり、管路２０′か
ら抜き出してもよい。生物処理水１８は目標水質
により各種の高度処理工程で高度処理されること
もある。

なお、この実施態様においては充填層１４を発
泡生起部１２の上方に位置させたタイプを示した
が、各々別個の槽にしてもかまわない。

以上のような本発明によれば、次のような工業
上重要な効果が得られ、有機性廃水処理プロセス
を革新できる。

好気性生物処理において、従来必須要件であ
つた水相に溶存酸素を供給するための強制的な
エアレーシヨン操作が不要になり、所要空気は
発泡を起こすためのわずかの量でよいので、著
しい曝気動力の節減ができる。

すなわち本発明の所要動力は、従来プロセス
（曝気槽でエアレーシヨンする第１図のタイプ）
に比べ1/5〜1/10に節減される。

泡沫に付着した微生物および充填材表面に付
着した生物膜の両者によつて有機性汚染成分が
除去されるので、反応速度が促進される。

泡沫が充填層内を流通するときに泡沫内の気
泡が変形を受けるため気泡界面の更新が起こ
り、気泡内の酸素の微生物への拡散が促進され
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、このための消泡機動力、
消泡剤添加コストが大きかつたが、本発明では
むしろ意図的に発泡させるので、このような問
題点は全面的に解消する。

なお本発明は、し尿だけでなく畜産汚水など
種々の高濃度有機性廃水にも適用でき、好気性バ
クテリアを利用する発酵工業にも応用可能であ
る。

【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である。 １１……し尿、１２……発泡生起部、１２′…
…空気、１３，１６……泡沫、１４……充填層、
１５……曝気ブロワー、１７……固液分離部、１
８……生物処理水、１９……濃縮汚泥、２０……
余剰活性汚泥、２０′……管路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 生物処理対象液を発泡生起部にて好気性バク
   テリアの共存下で酸素含有ガスと気液接触させて
   泡沫を形成し、該泡沫を好気性バクテリアの付着
   用媒体を充填して形成した充填層内に進入せし
   め、前記泡沫の界面及び前記付着用媒体の表面に
   付着した好気性バクテリアによつて前記生物処理
   対象液中の汚染成分を除去することを特徴とする
   有機性廃水の生物処理方法。