Water treatment method and sludge treatment method
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【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、微生物を利用した一般的な水処理方法と該水処理方法に関連する汚泥処理方法に係わり、特に水処理槽内に微生物固定化用の担体を投入する水処理方法と汚泥処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、活性汚泥法に代表される水処理装置において、処理槽内の微生物濃度を高め、活性汚泥と処理水との分離性を良くする為、微生物固定化用の接触ろ材や流動担体を処理槽内に投入する方法が多く採用されてきた。 接触ろ材や流動担体に固定化された活性汚泥は、その量が必要以上に多くなると逆洗などの操作によりその一部をろ材や担体から剥離し、余剰汚泥として系外に排出し、脱水処理する。 接触ろ材や流動担体には、
プラスチックや活性炭、アンスラサイト、ポリエチレングリコールなどを使用する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一般的な活性汚泥法や、ろ材や担体を用いた生物処理法から発生する余剰汚泥は、一般に脱水性が悪い。 従来の接触ろ材や流動担体は、脱水で圧力をかけても潰れにくい。 非常に縮まりにくい。 砕けたりいわゆるべちゃべちゃになったりする。
また、脱水には、例えばポリ鉄やＰＡＣ等の無機凝集剤と高分子凝集ポリマー等を併用する方式が一般的である。 その場合でもケーキ含水率にして８０％前後が限度で、それ以上には脱水効率を高められない場合が多かった。 しかもこれらの方式では、８０％前後も除去する場合には凝集剤を大量に使用する。 したがってランニングコストは非常に高くなるという問題点があった。
【０００４】これに加えて、ろ材や担体を用いる方式の場合、そうしたろ材や担体自体も高価である。 これに逆洗のための設備費も加えるとイニシャルコストは非常に高くなるという問題点があった。 また、活性汚泥法の場合、バルキングをはじめとする固液分離の安定性を維持することが不可欠であるため、それが運転管理操作を複雑化するという問題もあった。 本発明はこのような問題点を解決するもので、余剰汚泥の脱水性は極めて高く、
運転管理操作も容易で、処理コストも安い水処理方法及び汚泥処理方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を解決するために以下の手段を採った。 （１） 微生物が処理対象原水と接触し混合される処理槽内に、微生物の固定化用に有機系繊維質の比率の大きい粒状担体を含ませ、所定の滞留時間後に該担体の少なくとも一部を固液分離し、付着した微生物とともに余剰汚泥として系外に取り出し脱水を行うことを特徴とする水処理方法。 （２） 微生物の固定化用担体としてセルロース系の廃棄物を使用することを特徴とする上記（１）記載の水処理方法。 （３） 前記余剰汚泥の脱水を、無薬注または極めて少量の凝集剤を添加して行うことを特徴とする上記（１）
記載の水処理方法。 （４） 前記余剰汚泥の脱水を行った際に出る脱水ろ液の少なくとも一部を、前記処理槽内に返送することを特徴とする上記（１）記載の水処理方法。
【０００６】（５） 微生物が処理対象原水と接触し混合される処理槽内に、微生物の固定化用に有機系繊維質の比率の大きい粒状担体を含ませ、所定の滞留時間後に該担体の少なくとも一部を固液分離し、付着した微生物とともに余剰汚泥として系外に取り出し脱水を行うことを特徴とする汚泥処理方法。 （６） 微生物の固定化用担体としてセルロース系の廃棄物を使用することを特徴とする上記（５）記載の汚泥処理方法。 （７） 前記余剰汚泥の脱水を、無薬中または極めて少量の凝集剤を添加して行うことを特徴とする上記（５）
記載の汚泥処理方法。 （８） 前記余剰汚泥の脱水を行った際に出る脱水ろ液の少なくとも一部を、前記処理槽に返送することを特徴とする上記（５）記載の汚泥処理方法。
【０００７】以上の方法の場合、処理槽内の微生物の量を高濃度に維持できる。 しかも、微生物と処理水の分離も比較的容易に行うことができ、投入する担体の生産コストは比較的小さく、発生する余剰汚泥の脱水性はきわめて高く、脱水処理に使用する凝集剤の量は少量でも運転が可能になる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、実施の形態を図１にしたがって説明するが、本発明はこれに限定されない。 図１
は、本発明の処理法を組み込んだ水処理および汚泥処理装置のフロー図である。 図中、１は曝気槽、２は固液分離槽、３は貯留槽、４は脱水機を示す。 曝気槽１には、
有機系繊維質の比率の大きい、つまりその値が４５％〜
９９％程度の粒状担体を流動状態で水中に浮遊させることで含ませてある。 この粒状担体には、活性汚泥である微生物を付着させてある。
【０００９】これに使用する粒状担体は、通常、処理対象の原水の性状、処理対象成分、処理水の水質、目標値などを考慮して選択するとよい。 しかも、余剰汚泥とともに系外に排出されて脱水され、余剰汚泥のみの脱水処理と比較して脱水効率を高める役割を同時にもつ素材であることが望ましい。 安価に入手でき、微生物が付着しやすい多孔性で、脱水時の脱水効率を高める繊維質を多く含み、微生物により比較的分解されにくく、処理対象成分の負荷をなるべく大きくしない性状の担体が適している。 その意味では、もみ殻などの農産物の廃材などをリサイクル利用するとよい。 もみ殻などは植物性繊維質が豊富で、水中で膨潤する。 活性汚泥微生物は、水中で膨潤して間隔の広がった繊維質の間隙に堆積する。 あるいは活性汚泥微生物によって分解された担体の一部分に徐々に堆積する。 膨潤した担体の内部は微生物に必要な酸素や基質等の浸透が十分でないために微生物の活性が低下するが、微生物自体は担体に保持されたままとなる。
【００１０】もみ殻以外では有機系繊維質しては、例えばセルロース系の廃棄物、例えばシュレッダーで裁断した古紙、木質チップなども挙げることができる。 前記の担体にこのような汚泥分解微生物を付着させる方法は特に問題とするところは無い。 例えば汚泥分解微生物が汚泥を分解している曝気槽１の中に、粒状担体１１を必要な量だけ断続的に投入するか、あらかじめ必要量含ませておけばよい。 微生物は、所定の滞留時間を経て担体の繊維状構造の間隙で自らが出す多糖類などの作用により担体に強固に付着する。 曝気槽１に投入した粒状担体を流動状態で浮遊させる方法としては、例えば曝気槽１の底部近くに送気管とポンプを使って大気を連続的に導入して攪拌するというような方法もある。
【００１１】汚泥等の源水１２は曝気槽１に直接投入する。 曝気槽１内では活性汚泥と担体が槽内で流動して、
浮遊している。 槽内で流動か浮遊している活性汚泥と担体に付着した活性汚泥は、原水中の主にＢＯＤ等の有機物成分を選択的に分解する。 曝気槽１で原水中有機物成分を分解処理した活性汚泥と担体の少なくとも一部は、
所定の滞留時間後に余剰汚泥として固液分離槽２に送る。 固液分離槽２では、活性汚泥やその担体などの固形分と水分とを分離する。 分離方法としてはたとえば、沈降分離、遠心分離、膜分離法などを挙げることができる。 その中でも沈降分離が最も好ましい。 固形分を沈降させて生じた上澄水は処理水１３として水路などに放流して除去する。
【００１２】固液分離槽２で沈降させた活性汚泥と担体の混合物の一部は、貯留槽３を経由し、これを余剰汚泥１４として脱水機４に送り循環させ脱水処理する。 貯留槽３に導入しなかった活性汚泥と担体の残部は曝気槽１
に活性汚泥１５として返送する。 脱水機４に導入した余剰汚泥は、脱水機４で無薬注、または非常に少量の凝集剤を添加して脱水する。 具体的には例えばスクリュウープレスなどを用いるとよい。 有機系繊維質の豊富な粒状担体は余剰汚泥とよく絡み合い、しかも加圧すると収縮しやすい。 従来の担体との大きな違いである。 脱水で体積が減少した脱水ケーキ１６は、含水率が非常に小さいものとなり適宜処理される。 脱水ろ液１７は曝気槽１に返送する。
【００１３】
【実施例】以下、実施例を説明するが、本発明はこれに限定されない。 食品工場から出る夾雑物の比較的少ない排水について試験期間４か月に渡り、上記の図１で示した方法と従来の担体を用いない方法の両方を実施し、比較した。 原水流入量は平均８０リットル／ｈ、原水のＢ
ＯＤ濃度は約６００〜１３００ｍｇ／リットルであった。 投入担体には粒径約１０ｍｍのもみ殻を使用し、投入量は曝気槽１の有効容量の８％に維持した。 沈殿槽から引き抜かれた担体と汚泥の混合物の一部は必要に応じて貯留槽３を経由して脱水機４で処理した。
【００１４】脱水工程は無薬注で脱水機４はスクリュープレスを使用した。 脱水ろ液はその全量を曝気槽１に戻した。 従来の方法の場合、余剰汚泥は無薬注で脱水することができないため、無機凝集剤および両性ポリマーにより凝集して脱水した。 処理結果を表１に示す。
【００１５】
【表１】
【００１６】＊： 貯留槽汚泥濃度は担体重量を除いた汚泥濃度とした。 実施例と従来例の成績を比べると、処理水ＢＯＤ濃度はほとんど差がなかった。 処理水ＳＳ濃度は多少実施例の方が小さくなった。 また、貯留槽汚泥濃度は実施例の方が従来例より平均で６．７ｇ／リットル大きく、約２０
ｇ／リットルまで濃縮された。 処理水ＳＳ濃度と貯留槽汚泥濃度が実施例と従来例で差が生じたのは、実施例の活性汚泥の大部分が担体に付着しており、粒径が約１０
ｍｍであり、固液分離槽２で沈降性がよいことに起因していると考えられる。
【００１７】脱水ケーキの含水率は無薬注の実施例の方が平均で１５ポイント小さく６４．８％であった。 脱水機ＳＳ回収率は実施例の方が平均で４３．６ポイント大きく、８５．２％であった。 従来例の方は４１．６％で非常に小さく、ケーキの大部分がパンチングプレートからところてん状にリークした。 実施例と従来例の比較でケーキ含水率、ＳＳ回収率はともに大きな差が生じた。
薬注の有無も併せて考慮するとコスト的にみて実施例の方がはるかに有利な方式であると言える。
【００１８】
【発明の効果】本発明は、微生物の固定化用にセルロース系の廃棄物などでなる担体を含ませ、その後、該担体の少なくとも一部を固液分離して脱水を行う。 凝集剤はほとんどなくても足りる。 そのため、余剰汚泥の発生量は小さく、処理コストも安い水処理方法及び汚泥処理方法を提供することができる。 すなわち、担体投入型水処理システム及び汚泥処理システム方法を採用することで、余剰汚泥を無薬注もしくは非常に少量の凝集剤で脱水することが可能になり、脱水ケーキの含水率は通常の余剰汚泥の脱水ケーキと比較して大幅に低下させることが可能になる。 すなわち、脱水機のランニングコストの大部分を占める薬品代が大幅に減少することになる。 また、農産物の廃材などを有効利用することにより、高価な担体を購入する必要がなく、ゼロエミッションの思想にもつながることから、広く言えば地球環境にやさしい処理法であるといえる。
【図１】汚水処理のフローを示す図である。
１ 曝気槽 ２ 固液分離槽 ３ 貯留槽 ４ 脱水機 １１ 担体 １２ 原水 １３ 処理水除去 １４ 余剰汚泥 １５ 返送汚泥 １６ 脱水ケーキ １７ 脱水ろ液
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