JP2000061497A - 有機性廃水の処理方法及び有機性廃水の処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 既設の活性汚泥処理設備のＢＯＤ負荷量の増
加を招くことなく活性汚泥処理が行なえ、且つ、放流水
の水質を悪化を生じることなく余剰汚泥量を簡便な方法
で大幅に減量化できる、有機性廃水の処理方法、及び処
理装置の提供。 【解決手段】 有機性廃水を活性汚泥処理系で処理する
際に、活性汚泥の少なくとも一部を抜き出して被処理汚
泥とし、被処理汚泥を構成している微生物を殺菌及び可
溶化処理し、続いて殺菌及び可溶化処理した活性汚泥処
理物を、嫌気的雰囲気下、硝酸イオン及び／又は亜硝酸
イオンが存在する状態で好気性微生物及び／又は硝酸呼
吸性微生物を含む活性汚泥で処理した後、前記活性汚泥
処理系に再度導入して活性汚泥による浄化処理をする有
機性廃水の処理方法、及び有機性廃水の処理装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有機物を含有する
被処理水を活性汚泥により処理する有機性廃水の処理方
法に関し、更に詳しくは、放流される処理液の水質の悪
化を生じさせることなく、余剰汚泥の格段の減量化を達
成し、しかも既設処理設備のＢＯＤ負荷量の増加を生じ
ることのない簡易且つ経済的な有機性廃水の処理方法、
及び有機性廃水の処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】水中の汚濁物質は、河川や湖沼等の自然
の中で、沈殿、凝集、酸化、還元等の物理化学的、生物
学的な作用を受けて分解除去されて浄化される。特に有
機物を含んだ汚濁は、微生物によって生物学的な作用で
浄化され易い。これを利用した有機性廃水の浄化方法と
して、好気性微生物を含んだ活性汚泥により有機性廃水
を処理する活性汚泥法があるが、該方法は、浄化能力が
高く、比較的、処理経費が少なくて済む等の利点がある
ため、これを利用した種々の方法が提案されており、下
水処理や産業廃水処理等において広く一般に使用されて
いる。

【０００３】上記活性汚泥法では、調整槽等で廃水のｐ
Ｈ調整や均一化といった前処理を行なった後、有機性廃
水をエアレーションタンク（曝気槽）へと導き、この曝
気槽内で、活性汚泥によりＢＯＤで示される廃水中の有
機汚濁成分を分解させて浄化処理している（図５参
照）。この際、分解したＢＯＤのうちの５０〜７０％は
微生物の維持エネルギーとして消費されるが、残りの３
０〜５０％は菌体の増殖に使用されるので、処理に伴っ
て活性汚泥の量は次第に増加していく。このため、一般
的には、図５に示したように、曝気槽で処理された廃水
を沈澱槽へと導き、沈殿した活性汚泥の中から有機性廃
水の浄化処理に必要な量だけを返送汚泥として曝気槽内
へと戻し、返送されない余剰の活性汚泥は、余剰汚泥と
して取り除いている。このように、活性汚泥を利用した
浄化処理では多量の余剰汚泥が発生するという問題を抱
えている。この余剰汚泥は、生物難分解性物質等を含
み、粘性が高く、取り扱いにくいこと等の欠点があるた
め、有機性廃水を活性汚泥法によって浄化処理する場合
においては、常に余剰汚泥処理の問題がつきまとう。

【０００４】これに対し、現在、一般に行なわれている
余剰汚泥の処理方法には、余剰汚泥を脱水して水分を分
離し、固形分を焼却するか或いは産業廃棄物として埋め
立て処分する等の方法、或いは余剰汚泥を嫌気性消化処
理して、メタンガス、二酸化炭素、水素、硫化水素等に
分解して減量化し、その後に分解されなかった余剰汚泥
及びその他の固形物を脱水により分離し、固形分を焼却
するか或いは産業廃棄物として処分する方法等がある。
更に、近年では、余剰汚泥の減量化を目的として、余剰
汚泥の一部をオゾンにより処理した後、オゾン処理汚泥
を、再度、曝気槽に導入して好気的処理を行う方法が知
られている（特公昭５７−１９７１９号、特開平７−８
８４９５号公報参照）。

【０００５】しかしながら、上記した従来の余剰汚泥の
処理方法には、下記に述べる様な種々の問題がある。先
ず、余剰汚泥を嫌気性消化処理を行わずに脱水機により
濃縮し、焼却或いは産業廃棄物として処分する場合に
は、余剰汚泥量が多いために、処理コストが著しく嵩む
という問題がある。現在の汚泥の処分費は２〜３万円／
ｍ³と高く、更に、この処分費は今後一層高騰する傾向
にある。又、埋め立て処分場の確保の問題や、汚泥焼却
に伴うエネルギー消費の増加の問題等、地球規模での環
境劣化に及ぼす影響も看過できない。

【０００６】又、先に述べた嫌気性消化による余剰汚泥
の減量化方法においては、エネルギーがメタンガスとし
て回収される等の利点があるものの、消化に要する日数
が２０〜４０日と長く、余剰汚泥の分解率が６０％程度
と低いため、広い敷地面積が必要とされ、更に、未分解
余剰汚泥及びその他の固形物を脱水機により分離し、焼
却するか或いは産業廃棄物として処分しなければならな
いため、非効率で、処理コストが嵩むという問題があ
る。更に、上記と同様に、地球環境に及ぼす影響もあ
る。

【０００７】又、余剰汚泥の一部をオゾンにより処理す
る方法は、余剰汚泥の量をかなり減少させることができ
るが、特別にオゾン発生装置を設ける必要がある。その
ため、小規模施設には不向きであり、設備費が高い上に
運転費が嵩み、処理コストが上昇し、経済性に劣るとい
う実用上の問題がある。更に、余剰汚泥の一部をオゾン
により処理した後、処理した活性汚泥処理物を既設の活
性汚泥処理設備に再度導入して処理するため、既設の活
性汚泥処理設備のＢＯＤ負荷量の増加を招き、負荷量を
高く設定している処理設備においては適用できないとい
った問題がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従って本発明の目的
は、活性汚泥法を利用した有機性廃水の処理方法におい
て、既設の活性汚泥処理設備のＢＯＤ負荷量の増加を招
くことなく、従来と同様の条件で活性汚泥処理を行なう
ことが可能で、且つ、最終段階で放流される処理水の水
質を悪化させることなく、更に、余剰汚泥量を簡便な方
法で大幅に減量化し、最適には余剰汚泥の発生をなくす
ことが可能な、簡易で且つ経済的な有機性廃水の処理方
法、及び有機性廃水の処理装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、下記の本
発明によって達成される。即ち、本発明は、有機性廃水
を好気性微生物を含む活性汚泥処理系により浄化処理す
る有機性廃水の処理方法において、活性汚泥の少なくと
も一部を抜き出して被処理汚泥とし、該被処理汚泥を構
成している微生物を殺菌及び可溶化処理し、続いて、殺
菌及び可溶化処理した活性汚泥処理物を、嫌気的雰囲気
下、硝酸イオン及び／又は亜硝酸イオンが存在する状態
で好気性微生物及び／又は硝酸呼吸性微生物を含む活性
汚泥で処理した後、前記活性汚泥処理系に再度導入して
活性汚泥による浄化処理をすることを特徴とする有機性
廃水の処理方法、及び有機性廃水の処理装置である。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の好ましい実施の形態を挙
げて本発明を詳細に説明する。本発明者らは、上記従来
技術の問題点を解決すべく鋭意研究の結果、有機性廃水
を、好気性微生物を含む活性汚泥法により浄化処理する
場合に、活性汚泥の少なくとも一部を抜き出し、この抜
き出した活性汚泥（以下、被処理汚泥と呼ぶ）を殺菌及
び可溶化処理した後、直ちに活性汚泥処理系に再度導入
せずに、殺菌及び可溶化処理した活性汚泥（以下、可溶
化活性汚泥と呼ぶ）を嫌気的雰囲気下、硝酸イオン及び
／又は亜硝酸イオンが存在する状態で、これらを酸素源
として好気性微生物を含む活性汚泥によって処理し、該
処理された活性汚泥（以下、活性汚泥処理物と呼ぶ）を
活性汚泥処理系に再度導入し、引き続き活性汚泥により
処理すれば、殺菌及び可溶化処理によって生じる活性汚
泥中のＢＯＤ成分が、予め酸化分解されるので、既設の
活性汚泥処理設備のＢＯＤ負荷量の増加を招くことがな
く、従来と同様の条件で効率的な活性汚泥処理すること
が可能であり、且つ、放流される処理水の水質を悪化さ
せることなく、特別に大規模な装置を必要とすることな
く、余剰汚泥の発生を格段に減少させることができるこ
とを知見して本発明に至った。更に、特に、殺菌或いは
可溶化の方法として、金属イオンを触媒とした酸化剤に
よる酸化分解による方法を用いれば、簡易な処理によっ
て顕著な効果が得られることがわかった。以下、本発明
の有機性廃水の処理方法の各処理段階における作用につ
いて更に詳細に説明する。

【００１１】活性汚泥による有機性廃水の生物処理にお
いて、廃水中の有機物は、活性汚泥中の細菌によって酸
化分解され、これに伴って細菌自体は有機物を栄養源と
して増殖していく。又、これらの細菌の一部は、活性汚
泥中の原生動物によって捕食されて、凝集性及び沈降性
のよい活性汚泥となって沈澱するので、活性汚泥の量は
次第に増加する。従って、本発明の有機性廃水の処理方
法では、先ず、沈澱分離された活性汚泥の一部を引き抜
いて被処理汚泥とし、該被処理汚泥を構成している細菌
（微生物）を殺菌し、或いは可溶化する過程を設けるこ
とによって、細菌自体をＢＯＤで示される有機汚濁成分
として細菌や原生動物の格好な餌となるように変換した
後、再度、生物処理することにより、生物処理によって
生じる活性汚泥の増加の抑制を図る。

【００１２】例えば、活性汚泥を構成している微生物を
殺菌及び可溶化処理する過程において、沈澱槽から送ら
れる返送汚泥の一部を引き抜いて被処理汚泥とし、該被
処理汚泥を金属イオンを触媒とした酸化剤による酸化分
解による方法で化学処理すると、明白ではないが、一つ
には、強力な酸化剤である・ＯＨ（ヒドロキシルラジカ
ル）が発生するため、該ヒドロキシルラジカルによって
活性汚泥を構成している微生物の細胞壁が分解或いは傷
つく結果、活性汚泥を構成している微生物が殺菌され、
或いは、細胞の一部が可溶化して細胞壁内の多糖類や蛋
白質等が溶け出る結果、微生物自体がＢＯＤ成分とな
る。従って、このようにして処理された可溶化活性汚泥
を再び曝気槽中に入れて生物的処理すると、殺菌された
細胞の一部や可溶化されて生成した有機物は、正常な微
生物による分解を受け易くなっているので、曝気槽内の
正常な微生物によって酸化分解される。この結果、余剰
汚泥の発生量を格段に減少させることが可能となる。

【００１３】しかしながら、上記のように、可溶化活性
汚泥は、殺菌及び可溶化処理によってＢＯＤ成分となっ
ているので、これを再び既設の活性汚泥処理設備（曝気
槽）中に入れると、通常の状態よりも曝気槽のＢＯＤ負
荷量を増加させることになる。この場合に、ＢＯＤ負荷
量を差程高く設定していない処理設備においては何ら問
題ないが、有機性廃水の種類によっては、既設の活性汚
泥処理設備のＢＯＤ負荷量が増加し過ぎてしまい、従来
と同様の条件での活性汚泥処理では処理が不充分となる
恐れが生じる。即ち、例えば、食品工場からの有機性廃
水等を扱っているＢＯＤ負荷量の高い処理設備において
は、被処理汚泥が殺菌及び可溶化処理されてＢＯＤ成分
へと変換した状態の可溶化活性汚泥が再導入されると、
ＢＯＤ負荷量の増加によって充分な生物的処理が行なわ
れなくなることが懸念される。そして、この場合には、
最終段階で放流される処理水が、ＢＯＤの高い水質の悪
い処理水になってしまうことが生じる。

【００１４】そこで、本発明の有機廃水の処理方法にお
いては、殺菌及び可溶化処理することによって微生物が
ＢＯＤ成分（微生物分解を受ける成分）へと変換された
可溶化活性汚泥を直ちに既設の活性汚泥処理系を構成し
ている活性汚泥処理設備（曝気槽）に再導入するのでは
なく、予め、嫌気的雰囲気下、硝酸イオン及び／又は亜
硝酸イオンが存在する状態で好気性微生物及び／又は硝
酸呼吸性微生物を含む活性汚泥で処理し、その後、既設
の活性汚泥処理設備に導入するように構成する。即ち、
このようにすれば、可溶化活性汚泥のＢＯＤ成分が、硝
酸イオン及び／又は亜硝酸イオンを酸素源とする好気性
微生物及び／又は硝酸呼吸性微生物を含む活性汚泥で処
理されて酸化分解されるので、既設の活性汚泥処理設備
へ再度導入してもＢＯＤ負荷量の増加を招くことがな
い。この結果、既設の活性汚泥処理設備（曝気槽）にお
いて従来と同様の条件で、同様の処理を行なっているに
もかかわらず、放流する処理水の水質を悪化させること
なく、且つ、余剰汚泥の発生量を格段に減少させること
が可能となる。更に、可溶化活性汚泥の処理を嫌気的雰
囲気下で行なえるので、曝気装置が不要であり、装置が
大型化したり、運転コストが大幅に増加することもな
い。

【００１５】以上説明したように、活性汚泥処理系から
抜き出された被処理汚泥は、殺菌及び可溶化処理の段階
で、被処理汚泥を構成している微生物が殺菌されると共
に、細胞の一部が可溶化されて、殺菌された細胞の一部
や可溶化されて生成した有機物からなるＢＯＤ成分に変
換した可溶化活性汚泥になる。この可溶化活性汚泥中の
ＢＯＤ成分は、次の、硝酸イオン及び／又は亜硝酸イオ
ンの存在下での活性汚泥処理の過程で酸化分解されるの
で、活性汚泥処理物を曝気槽に再度導入しても、そのＢ
ＯＤ負荷量を著しく増加させることはなく、しかも、余
剰汚泥の発生を格段に減量化することができる。上記の
ような処理が行なわれる本発明の有機性廃水の処理方法
では、活性汚泥の処理能力や余剰汚泥の発生量を加味し
て、上記した殺菌及び可溶化処理、それに続く硝酸イオ
ン及び／又は亜硝酸イオンの存在下での活性汚泥処理を
行うために活性汚泥系から抜き出す被処理汚泥の量を決
定すれば、理論的には、余剰汚泥の発生を１００％抑制
することも可能となる。

【００１６】上記では、殺菌及び可溶化処理の方法とし
て、金属イオンを触媒とした酸化剤による酸化分解によ
る方法を例として挙げたが、本発明はこれに限定され
ず、処理される活性汚泥を構成している微生物の細胞壁
が分解或いは傷つき、被処理汚泥を構成している微生物
が殺菌されると共に細胞の一部が可溶化されて、可溶化
活性汚泥が、正常な微生物によって捕食され易い状態と
なり得るものであればいずれの方法でもよい。

【００１７】本発明の有機性廃水の処理方法の具体的な
態様について、図を参照しながら詳細に説明する。本発
明の有機性廃水の処理方法では、基本的には、通常の活
性汚泥法による処理フローとほぼ同様のフローによって
有機性廃水の処理が行われる。例えば、図１に示したよ
うに、通常の場合は、沈澱槽で沈澱した活性汚泥の少な
くとも一部を返送汚泥として曝気槽へと戻しているが、
本発明の有機性廃水の処理方法の特徴は、例えば、この
返送汚泥の一部を抜き出して、抜き出した被処理汚泥
を、何らの前処理をすることなく殺菌及び可溶化処理工
程へと導いて処理して、被処理汚泥を構成している微生
物をＢＯＤ成分に変換した後、更に、この殺菌及び可溶
化処理された可溶化活性汚泥を硝酸イオン及び／又は亜
硝酸イオンの存在下で行なう活性汚泥処理（以下、単に
可溶化汚泥処理とも呼ぶ）工程へと導き、可溶化活性汚
泥中のＢＯＤ成分を酸化分解した後、処理された活性汚
泥処理物を再び曝気槽へと戻すことにある。

【００１８】上記で説明した図１には、沈澱槽から曝気
槽への返送汚泥の一部を被処理汚泥として取り出す例を
示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、沈澱槽
を設けない回分式の活性汚泥法の場合には、活性汚泥を
含む有機性廃水の一部を曝気槽内から取り出して被処理
汚泥としてもよい。上記したようにすれば、種々の形態
がある現状の活性汚泥処理による有機廃水の処理フロー
に大きな変更を加えることなく、上記した殺菌及び可溶
化処理工程及び可溶化汚泥処理工程を簡便に組み入れる
ことができる。

【００１９】以下、本発明の有機性廃水の処理方法にけ
る殺菌及び可溶化処理工程について詳細に説明する。先
ず、殺菌及び可溶化処理工程へと導く被処理汚泥の量
は、対象とする有機性廃水の種類や、殺菌及び可溶化処
理工程における処理条件にもよるが、１日に生成する活
性汚泥量に対して１〜１０倍程度とするのが好ましい。
この結果、本発明の処理方法で有機性廃水を処理した場
合に、従来の様な余剰汚泥が発生することが殆どなくな
り、余剰汚泥の抜き出し、及びこれに続く煩雑な余剰汚
泥処理を不要とできる。加えて、本発明によって処理さ
れた処理水の水質は、従来一般に行われている活性汚泥
法によって処理された処理水に比べて劣ることなく、処
理水の水質の悪化が生じることもない。

【００２０】本発明の有機性廃水の処理方法において、
被処理汚泥を殺菌及び可溶化処理する方法の好ましい一
例である金属イオンを触媒とした酸化剤による酸化分
解、更に好ましくは、反応液を加温した状態での金属イ
オンを触媒とした酸化剤による酸化分解処理について詳
細に説明する。

【００２１】酸化処理において使用する酸化剤は、従来
公知の化学酸化方法において使用されている酸化剤、例
えば、過酸化水素、過酸化カルシウム、過硫酸アンモニ
ウム、アルキルヒドロペルオキシド、過酸化エステル、
過酸化ジアルキル又はジアシル等が使用されるが、コス
トや副生物等の点からみて過酸化水素が最も好ましい。
過酸化水素等の酸化剤の使用量は、特に限定されず処理
する汚泥の内容によって変化するが、好ましい使用量と
しては、汚泥１ｇ（乾燥重量）に対して０．１〜０．０
０１ｇとなる範囲である。

【００２２】触媒として使用する金属イオンとしては、
鉄、チタン、セリウム、銅、マンガン、コバルト、バナ
ジウム、クロム、鉛のイオン等が挙げられ、これらの金
属イオンを有すれば、その形態は、金属、金属酸化物、
金属塩及び錯体等いずれのものでもよい。本発明におい
て特に好ましいものは鉄イオンである。鉄イオンには、
従来技術においては第一鉄イオンが使用されたが、本発
明においては第一鉄イオンは勿論、第二鉄イオンも有効
であり、更に鉄屑等の如き金属鉄や鉄イオンをイオン交
換樹脂等で固定した固定鉄イオンも使用することができ
る。この触媒としての鉄イオンの使用量は、過酸化水素
等の酸化剤１００ｍｇ／ｌ当たり約２０〜１０００ｍｇ
／ｌで十分な処理効果を挙げることができる。

【００２３】図２に、金属イオンを触媒とした酸化剤に
よる酸化分解に使用する反応処理槽の部分を図解的に示
したが、被処理汚泥は、先ず、触媒再生槽に導入され
る。該触媒再生槽では、触媒が加えられ、更に、槽内が
ｐＨ４以下の酸性に保たれ、且つ４０〜１００℃程度に
加温されて、触媒として加えた金属等が金属イオンとな
って活性を有するように処理される。次に、この状態の
金属イオンを含む被処理汚泥は、反応槽へと導かれ、こ
こで過酸化水素等の酸化剤が適宜な濃度となるように添
加されて酸化処理される。

【００２４】この際、被処理汚泥を含む反応液のｐＨが
約２〜３．５に保たれるように調節して反応を行なうこ
とが好ましい。この際に使用するｐＨ調整剤として硝酸
を用いれば、可溶化処理汚泥を、嫌気的雰囲気下におい
て硝酸呼吸性微生物を含む活性汚泥で処理する際に加え
る硝酸イオンの添加を省くことができる。更に、酸化反
応は反応液を加温して行うことが好ましい。加温温度と
しては、好ましくは４０℃〜１００℃の範囲、更に好ま
しくは５０℃〜８０℃の範囲である。処理温度が４０℃
未満である場合には、酸化に時間がかかり、酸化効率が
不十分で且つ過酸化水素等の酸化剤の利用効率が不十分
である。又、１００℃を超える温度としても、それ以上
の処理効果を期待することができず、更に過酸化水素等
の酸化剤の自己分解が大きくなり、利用効率が低下する
と共に、加熱エネルギー消費が大になるだけで特別の利
点はない。被処理汚泥を含む反応液を加熱する手段とし
ては、水蒸気等の吹込み、工場における他の温水等によ
る熱交換等、任意の手段を利用することができ、反応液
が適宜の温度に加温され維持されれば、加温方法は特に
限定されない。

【００２５】又、酸化反応時間は、酸化処理槽のサイ
ズ、撹拌機の性能、温度等によって異なるが、例えば、
返送汚泥の一部を抜き出した被処理汚泥（固形分約１重
量％）の量が１０ｍ³で酸化温度が５０℃で充分な撹拌
が行われる場合には、約０．５〜３時間の反応温度で充
分であり、このようにすれば、被処理汚泥を構成してい
る微生物の殆どが死滅し、ＢＯＤ成分に変換することが
確認できた。

【００２６】次に、処理された活性汚泥を含む反応液を
中和槽へと導入し、水酸化ナトリウム等のアルカリを加
えて反応液をｐＨ５．０〜７．５にして中和する。本発
明においては、図２に示したように、その後、中和した
反応液を細菌槽内に導入して細菌処理した後、通常の活
性汚泥処理系へと戻して、原水として導入されてくる有
機性廃水と共に活性汚泥処理を行なう（図１参照）。細
菌処理の詳細については、後述する。

【００２７】上記に挙げた金属イオンを触媒とした酸化
剤による酸化分解による方法の他、本発明において用い
ることのできる、簡易に被処理汚泥を殺菌及び可溶化処
理する他の方法としては、上記した例えば、超音波発生
機による超音波処理が挙げられる。この場合には、被処
理汚泥に、超音波発生機による超音波を用いて、処理出
力０．１〜１０ｋＷ程度で、処理時間１〜３０分間、処
理温度２０℃〜１００℃、処理ｐＨ３〜１０の条件で処
理することが好ましい。

【００２８】又、本発明においては、被処理汚泥を殺菌
及び可溶化処理する方法として、酵素処理による方法を
用いることができる。この際に使用される酵素として
は、プロテアーゼ、α−アミラーゼ、リパーゼ、グルカ
ナーゼ、セルラーゼ等を使用し、処理温度１０〜１００
℃、処理ｐＨ４〜１０の範囲で行なうことが好ましい。
酵素の添加量は、酵素の種類や処理汚泥の種類によって
異なるが、被処理汚泥（固形分約１重量％）の量が１０
ｍ³の場合、酵素の添加量を約０．００１〜１ｋｇ程度
とすることが好ましい。

【００２９】その他、被処理汚泥の殺菌及び可溶化処理
の方法としては、例えば、オゾンにより処理する方法、
次亜塩素酸ナトリウムの添加、ＵＶ照射処理、光酸化触
媒を添加して行うＵＶ照射処理、或いは機械的な破壊等
が挙げられる。又、これらの方法は単独で用いても勿論
よいが、上記で挙げた各種の処理を組み合わせて用いて
もよい。例えば、オゾンにより処理した後、先に挙げた
金属イオンを触媒とした酸化剤による酸化分解する方法
や、或いは、被処理汚泥（固形分約１重量％）の量が１
０ｍ³の場合に、０．０５〜１ｋｇの範囲内で、次亜塩
素酸ナトリウムを添加して超音波処理したり、酵素を添
加して酵素処理を行う共に超音波処理を行うことも好ま
しい。

【００３０】次に、本発明の有機性廃水の処理方法にお
ける上記した殺菌及び可溶化処理に引き続いて行われ
る、嫌気的雰囲気下、硝酸イオン及び／又は亜硝酸イオ
ンが存在する状態で好気性微生物及び／又は硝酸呼吸性
微生物を含む活性汚泥で処理する可溶化汚泥処理工程に
ついて説明する。上記の可溶化汚泥処理工程で使用する
活性汚泥としては、硝酸イオン及び／又は亜硝酸イオン
を酸素源として有機物を分解する好気性微生物及び／又
は硝酸呼吸性微生物を含む活性汚泥を使用することが好
ましい。例えば、排水の脱窒汚泥、通常の活性汚泥を上
記の排水と或いは他の有機性排水と混合し、これらの排
水を上記のイオンの存在下に処理して馴養させた活性汚
泥等を用いることができる。このような活性汚泥は、そ
のままでも、担体に担持させて使用してもよい。担体を
使用する場合には、従来から活性汚泥を担持するために
使用されている担体をいずれも使用することができ、特
に制限されない。又、担体の充填量も、ＢＯＤ処理負荷
に応じて適宜に必要量を充填すればよい。

【００３１】上記の可溶化汚泥処理工程で使用する硝酸
イオン及び亜硝酸イオンの発生物質としては、これらの
イオンを発生する水溶解性化合物が好ましく、例えば、
硝酸；硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、硝酸マグネシウ
ム、硝酸アンモニウム等の硝酸塩；亜硝酸ナトリウム、
亜硝酸カリウム、亜硝酸アンモニウム等の亜硝酸塩が挙
げられる。これらは単独で、或いは２種以上組み合わせ
て使用することができる。又、アンモニア含有排水の硝
化液等も使用することができる。更に、経済性を考慮す
ると、所謂、廃硝酸を用いることが好ましい。廃硝酸と
は、鉄鋼・鋼材製造業におけるステンレス硝酸洗浄工程
排水、有機合成におけるニトロ化工程の濾過廃液等の有
機合成化学工場排水等として発生するもの、或いは、排
水中の硝酸が中和処理されて硝酸塩として含まれている
ものをいう。本発明においては、これらの廃硝酸の中で
も、特に、中和処理されているものを用いることが好ま
しい。廃硝酸を原料として製品化されて市販されている
ものとしては、例えば、ハイポックスＮＡ（環境エンジ
ニアリング社製）等がある。これらの化合物から発生す
る硝酸イオン及び／又は亜硝酸イオンの使用量として
は、余剰汚泥の種類により異なるが、およそ可溶化活性
汚泥中の全有機物質に対して、通常、０．２〜５０％程
度とすることが好ましいが、可溶化活性汚泥中のＢＯＤ
成分の状態に応じて添加量を適宜に調整すればよい。

【００３２】上記可溶化汚泥処理工程で使用する汚泥処
理槽は、完全混合式、固定床及び流動床（上向流及び下
向流式）のいずれも使用可能であり、例えば、図３に示
したような嫌気槽で行なってもよいし、図４に示したよ
うな上向流好気性流動床装置を用いてもよい。流動床式
装置とすると、設置面積が少なくて済むというメリット
がある。又、図３及び図４のいずれの汚泥処理槽を用い
る場合にも、処理対象の可溶化活性汚泥と活性汚泥との
接触を充分に行わせて処理効率を高めるため、撹拌下で
行ってもよい。このような処理槽を用い、本発明の有機
性廃水の処理方法を構成する可溶化汚泥処理工程で行な
う活性汚泥処理は、硝酸イオン及び／又は亜硝酸イオン
を酸素源として嫌気的雰囲気下で処理を行ない、曝気を
必要としない点で通常の好気処理とは異なっている。即
ち、曝気処理に要する設備や運転コストを要さないの
で、経済的な処理が可能である。

【００３３】図３に、本発明で使用することのできる汚
泥処理槽の一例である嫌気槽を示した。本発明において
は、通常の嫌気性分解処理を行なう嫌気槽をいずれも使
用することができる。嫌気槽は酸素を補給する必要がな
いので、深い槽とすることができ、広い敷地を要さない
というメリットがある。本発明においては、図３に示し
たように、このような嫌気槽中に可溶化汚泥を導入し、
硝酸イオン及び／又は亜硝酸イオンを添加した状態で、
好気性微生物及び／又は硝酸呼吸性微生物を含む活性汚
泥で処理する。

【００３４】又、図４に、本発明で使用することのでき
る汚泥処理槽の一例である上向流好気性流動床装置を示
した。以下これについて説明する。可溶化活性汚泥は、
ポンプ等によって上向流好気性流動床装置１の下部に流
入管３より上向流を形成するように供給される。硝酸イ
オン及び／又は亜硝酸イオンは、流入される前に、酸素
源供給配管４によって被処理物である可溶化活性汚泥中
に添加される。装置内に入った可溶化活性汚泥は、硝酸
イオン及び／又は亜硝酸イオン及び担体に担持されてい
る活性汚泥５と共に攪拌機６によって超緩速で攪拌され
る。この結果、可溶化活性汚泥中のＢＯＤ成分が、活性
汚泥５と接触して生物処理されると共に、可溶化活性汚
泥の上向流が形成される。処理された可溶化活性汚泥は
集積部７に上昇し、排出管８より出され、通常の活性汚
泥処理系の曝気槽内へと送られる。

【００３５】図４に示した上向流好気性流動床装置１内
にある攪拌機６は、装置の内容物をできる限り超緩速で
の攪拌が可能で、デッドスペースを可能な限り少なくす
るとともにチャネリングを防ぎ得るタイプのものを使用
することが好ましい。このようなものとしては、例え
ば、攪拌翼がタービン翼、或いはスリットパドル翼及び
これらを組み合わせたもの等が挙げられる。攪拌速度
は、装置の大きさによっても異なるが、例えば、０．１
〜５ｒｐｍ程度とすればよい。このような攪拌翼を取り
付けた攪拌機を使用すれば、可溶化活性汚泥中のＢＯＤ
成分と活性汚泥との接触効率を著しく向上させることが
できるので、処理槽容積当たりの処理能力が向上する。
図４に示した装置は、上記の攪拌機を設置した例である
が、攪拌機を設置しない装置を使用することもできる。

【００３６】上記の装置を使用する場合には、好気性微
生物及び／又は硝酸呼吸性微生物を含む活性汚泥を担体
に担持させずに使用することもできる。好気性微生物及
び／又は硝酸呼吸性微生物を含む活性汚泥を担体に担持
させることによって、可溶化活性汚泥の装置への流入速
度が速くなって装置内の上向流速度が上昇した場合や、
可溶化活性汚泥中のＢＯＤ成分の処理によって炭酸ガス
等の気体が発生した場合でも、装置上部から活性汚泥が
流出することが防止されるので、装置内の活性汚泥濃度
が高濃度に保持され、高負荷処理が可能となる。従っ
て、活性汚泥を担体に担持させて使用することが好まし
い。

【００３７】次に、本発明の有機性廃水の処理装置につ
いて説明する。本発明の有機性廃水の処理装置では、以
上で説明した本発明の有機廃水の処理方法が適用され
る。即ち、本発明の有機性廃水の処理装置は、活性汚泥
処理槽と、殺菌及び可溶化処理する反応処理槽と、反応
処理槽で処理された活性汚泥を処理対象とし、嫌気的雰
囲気下、硝酸イオン及び／又は亜硝酸イオンが存在する
状態で好気性微生物及び／又は硝酸呼吸性微生物を含む
活性汚泥で処理する活性汚泥処理槽とを少なくとも有
し、反応処理槽は、活性汚泥処理槽及び／又は該活性汚
泥処理槽に接続されている沈澱槽から少なくとも一部を
抜き出した活性汚泥を処理するものであって、該活性汚
泥を構成している微生物を殺菌及び可溶化処理するため
に設けられており、更に、活性汚泥処理槽は、反応処理
槽で処理された可溶化活性汚泥を更に処理するものであ
って、硝酸イオン及び／又は亜硝酸イオンを構成してい
る酸素を酸素源として好気性微生物及び／又は硝酸呼吸
性微生物を含む活性汚泥で処理するために設けられてい
る。更に、本発明の有機性廃水の処理装置においては、
これら２つの処理槽での処理を終了した活性汚泥処理物
を再度活性汚泥処理槽へと戻すように構成されている。

【００３８】本発明の有機性廃水の処理装置において
は、反応処理槽で、活性汚泥処理系から抜き出した活性
汚泥を殺菌及び可溶化処理し、活性汚泥を構成している
微生物を殺菌すると共に細胞の一部を可溶化してＢＯＤ
成分に変換させる。次に、この処理された可溶化活性汚
泥を、反応処理槽から活性汚泥処理槽へと導入し、該処
理槽において、硝酸イオン及び／又は亜硝酸イオンを構
成している酸素を酸素源として好気性微生物及び／又は
硝酸呼吸性微生物を含む活性汚泥で処理する。更に、こ
れらの処理がなされた活性汚泥を、既設の活性汚泥処理
槽に再度導入して生物処理を行なう。従って、上記のよ
うに構成された本発明の有機性廃水の処理装置は、既設
の活性汚泥処理槽のＢＯＤ負荷量を著しく増加させるこ
とはなく、しかも活性汚泥の増加を効率よく抑制できる
ので、従来の装置に比べて余剰汚泥量を格段に減量化す
ることができる。

【００３９】

【実施例】次に本発明の実施例及び比較例を挙げて本発
明を更に詳細に説明する。実施例１ 図１に示したフローに従って建設した５００リットル／
ｄａｙ規模のパイロットプラントを使用して、有機性廃
水の活性汚泥処理を行った。下記の表１に処理に用いた
原水の性状を示したが、原水として、食品工場からの有
機性廃水を用いた。又、本実施例では、図１に示した処
理フローの殺菌或いは可溶化処理工程に、金属イオンを
触媒とした酸化剤による酸化分解手段を用いた。触媒と
しては、鉄触媒を用い、試験開始当初の活性汚泥処理槽
中に鉄イオンとして１００ｍｇ／ｌになるようにＦｅ
(ＯＨ)₃を添加した。酸化剤としては過酸化水素を用い
た。又、酸化分解反応槽の反応液の温度は、ヒータによ
って５０℃に加温した。

【００４０】表１ 原水性状（食品工場の廃水）

【００４１】先ず、上記の原水について、ｐＨ７．０、
ＢＯＤ負荷量１．０ｋｇ／ｍ³、ＨＲＴ２．０日の運転
条件で活性汚泥処理を行った。その際に、沈澱槽から活
性汚泥処理系への返送汚泥ライン中に設けられている図
２に示した様な構造の反応処理槽に、返送汚泥の一部を
導いて熱酸化処理を行った。そして、これらの処理が終
了した後、殺菌及び可溶化された可溶化活性汚泥を、硝
酸イオンの存在下、嫌気的雰囲気の汚泥処理槽へと導入
して、好気性微生物及び／又は硝酸呼吸性微生物を含む
活性汚泥で生物処理した。更に、図１に示したように、
上記の処理が終了した活性汚泥処理物を、通常の活性汚
泥処理槽（曝気槽）内へと再び戻し、活性汚泥処理を連
続的に行った。

【００４２】図２に本実施例で使用した反応処理槽の概
略図を示したが、該反応槽では、汚泥を含む反応液中の
過酸化水素の濃度が１００ｍｇ／ｌになるように過酸化
水素を添加し、ｐＨ３．５に保つように、ハイポックス
ＮＡ（環境エンジニアリング社製）を添加した。滞留時
間を６０分間として反応させた。反応前後の汚泥の生菌
数を測定したところ、反応前が１０⁹cells／ｍｌであっ
たのに対し、反応後は、１０⁴cells／ｍｌであり、殆ど
の微生物が死滅し、可溶化が進行していることが確認で
きた。

【００４３】図２に示したように、上記のようにして反
応処理槽で処理された可溶化活性汚泥は、続いて硝酸イ
オン及び／又は亜硝酸イオン下で好気性微生物及び／又
は硝酸呼吸性微生物を含む活性汚泥で処理がなされる。
本実施例では、図３に示した嫌気槽からなる容積１０リ
ットルの汚泥処理槽へと導入し、返送汚泥の一部を抜き
出し種汚泥として導入し、好気性微生物及び／又は硝酸
呼吸性微生物を含む活性汚泥で処理した。又、使用した
汚泥は、既設排水処理設備の余剰汚泥を種汚泥とした。
上記の可溶化汚泥処理が終了した活性汚泥処理物は、活
性汚泥処理槽内へと再び戻し、活性汚泥処理を連続的に
行った。

【００４４】上記した処理が行なわれ、最終的に放流さ
れる処理水について、投入ＢＯＤ当たりの汚泥生成量を
測定して表３に示した。この結果、余分な活性汚泥の生
成が全く見られず、余剰汚泥を抜き出して除去する必要
がなかった。従って、従来の処理から余剰汚泥の処理工
程を省略することが可能であることがわかった。又、最
終的な処理水の水質は、後述する通常の活性汚泥法によ
る処理を行なった比較例１の場合と比べて、ＢＯＤ値及
びＳＳ値共に遜色なく、放流水の水質が悪化することも
なかった。

【００４５】実施例２ 可溶化活性汚泥に対して生物処理するための汚泥処理槽
として図４に示した上向流好気性流動床装置を用いる以
外は実施例１と同様にして、活性汚泥処理試験を行っ
た。そして、最終的に放流される処理水の水質、及び汚
泥転換率を実施例１と同様に測定して表２に示した。

【００４６】比較例１ 汚泥の返送ラインに、汚泥の返送ラインから抜き出した
被処理汚泥を処理するための加熱反応槽及び汚泥処理槽
を設けない以外は実施例１と同様にして、図５に示した
従来のフローに従って活性汚泥処理試験を行った。そし
て、最終的に放流される処理水の水質、及び汚泥転換率
を実施例１と同様に測定して表２に示した。

【００４７】比較例２ 可溶化活性汚泥を生物処理する汚泥処理槽を設けない以
外は実施例１と同様にして、活性汚泥処理試験を行っ
た。得られた処理水の水質及び汚泥転換率を実施例１と
同様に測定し、表２に示した。

【００４８】表２ 処理結果

【００４９】

【発明の効果】上記に説明したように、本発明によれ
ば、既設の活性汚泥処理設備のＢＯＤ負荷量の増加を招
くことなく、従来と同様の条件で活性汚泥処理を行なう
ことができ、且つ、最終段階で放流される処理水の水質
を悪化させることなく、余剰汚泥の量を簡易な方法で且
つ大幅に減量化させることができ、最適には余剰汚泥の
発生をなくすことが可能である、簡易且つ経済的な活性
汚泥法を利用した有機性廃水の処理方法が提供される。
更に、本発明によれば、従来の処理装置に大幅な変更を
加えることなく、運転コストの増大を生じることなく上
記した優れた効果を有する有機性廃水の処理装置が提供
される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の有機性廃水の処理方法の処理フローの
一例である。

【図２】本発明の有機性廃水の処理方法に使用される反
応処理槽及び汚泥処理槽の概略図である。

【図３】本発明の有機性廃水の処理方法に使用される汚
泥処理槽の一例を示す図である。

【図４】本発明の有機性廃水の処理方法に使用される汚
泥処理槽の一例を示す図である。

【図５】従来の有機性廃水の処理方法の処理フローの一
例である。

【符号の説明】

１：上向流好気性流動床装置 ３：可溶化汚泥流入管 ４：酸素源供給配管 ５：担体に担持された活性汚泥 ６：撹拌機 ７：集積部 ８：排出管 Ｍ：モーター Ｐ：ポンプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 和義 東京都千代田区東神田１−９−８ 環境エ ンジニアリング株式会社内 Ｆターム(参考） 4D028 AB01 BB07 BC18 BD06 BD11 BD16 BE01 BE08 4D059 AA03 BA03 BA11 BA22 BA34 BA50 BA60 BC05 BF02 BF12 BF13 BJ09 BK12 BK13 BK22 BK24 BK30 CA01 CB30 DA22 DA44 DA45 DA70 DB31 DB40 EB06 EB11

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有機性廃水を好気性微生物を含む活性汚
   泥処理系により浄化処理する有機性廃水の処理方法にお
   いて、活性汚泥の少なくとも一部を抜き出して被処理汚
   泥とし、該被処理汚泥を構成している微生物を殺菌及び
   可溶化処理し、続いて、殺菌及び可溶化処理した活性汚
   泥処理物を、嫌気的雰囲気下、硝酸イオン及び／又は亜
   硝酸イオンが存在する状態で好気性微生物及び／又は硝
   酸呼吸性微生物を含む活性汚泥で処理した後、前記活性
   汚泥処理系に再度導入して活性汚泥による浄化処理をす
   ることを特徴とする有機性廃水の処理方法。
2. 【請求項２】 殺菌及び可溶化処理の方法が、金属イオ
   ンを触媒とした酸化剤による酸化分解である請求項１に
   記載の有機性廃水の処理方法。
3. 【請求項３】 酸化分解を、金属イオンが鉄イオンで、
   酸化剤が過酸化水素であり、且つ被処理液を４０〜１０
   ０℃に加温した条件で行う請求項２に記載の有機性廃水
   の処理方法。
4. 【請求項４】 有機性廃水を好気性微生物を含む活性汚
   泥処理系により浄化処理する有機性廃水の処理装置にお
   いて、活性汚泥処理槽と、殺菌及び可溶化処理する反応
   処理槽と、該反応処理槽で処理した活性汚泥を処理する
   ための汚泥処理槽とを少なくとも有し、上記反応処理槽
   が、活性汚泥処理槽及び／又は該活性汚泥処理槽に接続
   されている沈澱槽から少なくとも一部を抜き出した活性
   汚泥を処理対象とし、該活性汚泥を構成している微生物
   を殺菌及び可溶化処理するためのものであって、且つ上
   記汚泥処理槽が、反応処理槽で処理された活性汚泥を、
   嫌気的雰囲気下、硝酸イオン及び／又は亜硝酸イオンが
   存在する状態で好気性微生物及び／又は硝酸呼吸性微生
   物を含む活性汚泥で処理するためのものであり、更に、
   上記２つの処理槽での処理が終了した活性汚泥処理物を
   再度活性汚泥処理槽へと戻すように構成されていること
   を特徴とする有機性廃水の処理装置。