JP2002166289A

JP2002166289A - 有機性廃水の処理方法及びその処理装置

Info

Publication number: JP2002166289A
Application number: JP2001230869A
Authority: JP
Inventors: Susumu Hasegawa; 進長谷川; Akira Akashi; 昭赤司; Noriaki Shioda; 憲明塩田; Kiyoshi Nasu; 潔那須
Original assignee: Shinko Pantec Co Ltd
Current assignee: Shinko Pantec Co Ltd
Priority date: 2000-09-22
Filing date: 2001-07-31
Publication date: 2002-06-11

Abstract

(57)【要約】【課題】設備コストを上昇させることなく、処理水質
を改善することが可能な有機性廃水の処理方法を提供す
ること【解決手段】有機性廃水を生物処理槽２にて生物処理
をした後、生物処理槽２にて処理された処理液を沈殿槽
４にて処理水と汚泥に分離し、汚泥の一部を生物処理槽
２に返送するとともに、残りの汚泥を可溶化槽７で好熱
菌により可溶化し、可溶化処理後の処理液を生物処理槽
２に返送する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有機性廃水、例え
ば、下水、屎尿あるいは食品工場、化学工場などから排
出される有機性廃水を生物学的反応を利用して処理する
方法及びその処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従来
より、この種の有機性廃水の一般的な処理方法として、
まず、好気性消化法、嫌気性メタン発酵法などの好気性
または嫌気性の微生物分解により有機性廃水中の有機成
分を生物学的に消化して、有機物を炭酸ガス、メタンガ
スなどのガス成分にまで分解し、次いでかかる生物学的
消化により生じた微生物バイオマス（微生物菌体が主
体）及び未処理の残存汚泥を含んだ処理液を沈殿槽など
で固液分離して上澄としての処理水と濃縮液（汚泥）を
得、その汚泥は適宜の方法で処理されている。たとえ
ば、図１１に示すように、生物処理槽２に導入された下
水などの有機性廃水が、生物処理槽２において好気性条
件にて、微生物による酸化分解反応である生物酸化によ
って、二酸化炭素もしくは水などの無機物に分解され、
生物処理槽２にて処理された廃水は、沈殿槽４にて処理
水Ｃと汚泥Ｄに固液分離され、汚泥Ｄの一部は微生物源
として生物処理槽２に返送されるとともに、残りの汚泥
は余剰汚泥Ｅとして処理されているのが一般的である。

【０００３】ところが、この場合、沈殿槽４で固液分離
した有機性汚泥を含む沈殿固形物濃縮液（汚泥）は、濃
縮、消化、脱水、コンポスト化、焼却といった行程を経
て処理されるため、このような処理に費用と手間がかか
り好ましくなかった。

【０００４】このため、できるだけ汚泥のでない処理方
法として、曝気槽における汚泥の滞留時間を長くする長
時間曝気法、または汚泥を接触材表面に付着させること
により、汚泥を反応槽内に大量に保持する接触酸化法な
どが提案され、実用化されている（（社）日本下水道協
会発行、建設省都市局下水道部監修、「下水道施設計画
・設計指針と解説」後編、１９９４年版）。しかしなが
ら、これらの方法では、曝気槽における汚泥の滞留時間
を長くとるために曝気槽として広大な設置面積を必要と
し、また、長時間曝気法では、負荷の低下時に汚泥の拡
散が生じ、固液分離に支障をきたすこととなる。また、
接触酸化法では、負荷の上昇時に汚泥の目詰まりが発生
するなどの点から好ましくなかった。

【０００５】そこで、有機性汚泥を処理する活性汚泥処
理方法において、発生する余剰汚泥の量を低減できる活
性汚泥処理方法として、特開平９−２７６８８７号公報
には、「活性汚泥処理槽と、活性汚泥処理後の汚泥を固
液分離するための固液分離装置と分離汚泥の一部を活性
汚泥処理槽へ返送する汚泥返送手段と、残りの汚泥を４
０〜１００℃に加温するための加温装置と、加温した汚
泥を活性汚泥処理槽に返送するための汚泥返送手段とを
有する装置を用いて有機性汚水を処理する方法」が記載
されている。しかし、この公報に記載された方法では、
加温装置での汚泥の可溶化が加熱のみで行われるので、
可溶化処理液中にはＢＯＤ成分が多く含まれ、この高Ｂ
ＯＤ成分は無機化されずそのまま可溶化処理液中に残る
ことになるので、このＢＯＤ成分を多く含む可溶化処理
液を活性汚泥処理槽に返送すると、活性汚泥処理槽での
有機物負荷が過剰となり、活性汚泥処理槽での有機物の
酸化分解が不充分となり、その結果、処理水の水質が悪
化する。

【０００６】そこで、可溶化処理によるＢＯＤ負荷増に
対応して活性汚泥処理槽での被処理液の滞留時間を長く
すること、すなわち、活性汚泥処理槽の容積を大きくす
ることが考えられるが、その場合、設備コストの上昇を
招くことになる。

【０００７】本発明は従来の技術の有するこのような問
題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、設備
コストを上昇させることなく、処理水質を改善すること
が可能な有機性廃水の処理方法及びその処理装置を提供
することにある。また、本発明の目的は、発生する余剰
汚泥の量を大幅に低減することが可能な有機性廃水の処
理方法及びその処理装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、汚泥を可溶化するに際して好熱菌を用いて
可溶化することにより、可溶化による汚泥の減量化を図
るとともに可溶化処理液中の有機物は好熱菌により分解
され、処理液のＢＯＤを低くすることができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明は、有機性廃水を生物学的
に処理する方法において、有機性廃水を生物処理装置に
て生物処理をした後、生物処理装置中の汚泥の一部を可
溶化処理装置で好熱菌により可溶化し、可溶化処理後の
処理液を生物処理装置に返送することを特徴とする有機
性廃水の処理方法をその要旨とする。

【００１０】ここで、生物処理装置として、好気性生物
処理あるいは嫌気性生物処理のいずれの方式のものも適
用できる。好気性生物処理に用いられる曝気処理装置
は、曝気手段を具備するものであれば散気方式でも機械
曝気方式でもよい。曝気処理は、好気性消化分解が許容
されるよう、好ましくは、０．１〜０．５ｖｖｍ（ｖｖ
ｍ＝曝気量／曝気槽容量／min.）の通気量で室温下にて
実施されるが、負荷によっては、これを上回る通気量
で、より高温にて処理してもよい。被処理液は、好まし
くは、５．０〜８．０のｐＨに調整されるとよい。ま
た、曝気処理装置には、好気的消化分解を促進するため
に、酵母等の微生物や、フロック形成を促進するための
硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、塩化第二
鉄、硫酸第一鉄などの凝集剤を添加してもよい。好気性
生物処理には、曝気処理装置以外の好気的処理の可能な
装置を使用することもできる。また、嫌気性生物処理に
用いられる装置としては、槽内の液を循環することによ
り攪拌する方法、生成ガスを循環曝気することにより攪
拌する方法、攪拌翼などの攪拌機を設置する方法、活性
微生物固定手段を有する方法など、活性微生物と処理対
象有機性廃液とを効率的に接触させる手段を具備したも
のであれば、使用可能である。

【００１１】可溶化工程では、好熱菌（例えば、好気性
好熱菌であるバチルス・ステアロサーモフィラス等の菌
体を添加してもよい）によって汚泥の分解が行われる
が、酵素分解（例えば、プロテアーゼ、リパーゼ、グリ
コシターゼなどを単独または組み合わせて添加したも
の）などの種々の方法と組み合わせて実施してもよい。

【００１２】可溶化処理装置における可溶化条件として
は、好熱菌が分泌する汚泥可溶化酵素と熱による可溶化
を促進するために、例えば、以下のような条件を採用す
ることができる。（１）温度：５０〜９０℃、好ましくは５５〜７５℃、
より好ましくは６０〜７０℃ （２）汚泥濃度：１０００mg／リットル以上、好ましくは３
０００mg／リットル以上、より好ましくは５０００〜２５０
００mg／リットル（３）ｐＨ：６〜９好ましくは７〜８．５より好ましく
は７〜８（４）環境：好気条件または微好気条件（５）滞留時間：可溶化率と汚泥の分解程度に基づく水
力学的滞留時間（ＨＲＴともいう）に基づいて決定す
る。ＨＲＴは、流入液量と反応槽の有効容積に基づいて
求められるもので、次の関係式で表される。

【００１３】ＨＲＴ＝反応槽容積（リッター）／単位時間当
たりの流入液量（リッター/hr）本発明によれば、可溶化処理装置において好熱菌により
汚泥の可溶化が行われるので、可溶化による汚泥の減量
とともに好熱菌により溶解性有機物が分解されて無機化
されるので、可溶化処理液のＢＯＤを低くすることがで
き、生物処理装置へ返送される処理液の生物負荷が低減
され、処理水質が向上する。

【００１４】さらに、好熱菌による汚泥の分解が良好に
行われ、処理水質を向上しうる具体的な条件は下記のと
おりである。

【００１５】可溶化処理装置でのＨＲＴが短いと、有機
物が十分に分解されず（無機化されず）、生物処理装置
へ返送される処理液のＢＯＤを低くできないので好まし
くない。一方、可溶化処理装置でのＨＲＴが長いと、好
熱菌の生育を阻害する物質が蓄積するので好ましくな
い。この点で、可溶化処理装置での可溶化のための水力
学的滞留時間は、１日〜８日とすることが好ましい。こ
のＨＲＴを制御するには、可溶化処理装置の前に濃縮手
段を設けて汚泥を濃縮し、可溶化処理装置に投入される
汚泥量を変化させる方法や可溶化処理装置内に処理液の
レベルを感知する液レベルセンサを設け、この液レベル
センサにより可溶化処理装置内の液位を調節する方法に
より、ＨＲＴを制御することができる。

【００１６】可溶化処理装置内の可溶化処理液のｐＨ
は、好熱菌の生育に適した６〜９の範囲にするのが好ま
しく、また、汚泥可溶化酵素の分泌並びに活性に適した
７〜８．５の範囲にするのがより好ましく、７〜８の範
囲にするのがさらに好ましい。このｐＨを調節するに
は、可溶化処理装置内または可溶化処理装置へ流入する
直前の処理液経路にｐＨセンサを設け、酸またはアルカ
リを処理液に適宜添加することによって変化したｐＨを
ｐＨセンサで感知する方法により、ｐＨを調節すること
ができる。

【００１７】可溶化処理装置内の可溶化処理液の温度
は、好熱菌の生育に適した５５〜７５℃に制御するのが
好ましい。この場合、可溶化温度が低いと、好熱菌の活
性が不十分となり、十分に高い可溶化率を得ることがで
きないことがある。一方、可溶化温度が高すぎると、熱
による物理化学的な熱分解が進行しても、好熱菌の活性
が低下するので、高い可溶化率を得ることができず、場
合によっては、好熱菌なしの場合より低い可溶化率にな
ることもある。そこで、後記する実施例で詳細に示すよ
うに、６０〜７０℃で好熱菌による微生物処理で汚泥を
可溶化することにより、極めて高い可溶化率を得ること
ができる。

【００１８】なお、生物処理装置で処理された処理液を
固液分離装置で処理水と汚泥に分離し、該汚泥の一部を
生物処理装置に返送するとともに、残りの汚泥を可溶化
処理装置で好熱菌により可溶化した後に、この可溶化処
理液を生物処理装置に返送することもできる。固液分離
装置とは、例えば、沈殿装置、浮上分離装置、遠心分離
装置、膜分離装置のごときものをいう。

【００１９】また、可溶化処理装置における処理汚泥量
を低減するために、固液分離装置から可溶化処理装置に
至る経路に濃縮装置を設けることもできる。この場合、
固液分離装置で分離された汚泥の一部を生物処理装置に
返送し、残りの汚泥の少なくとも一部を濃縮装置で濃縮
した後に可溶化処理装置で好熱菌により可溶化する方法
であれば、固液分離装置で分離された汚泥の少なくとも
一部は濃縮装置で濃縮した後に可溶化処理装置に送られ
るので、好熱菌の生育に適した栄養条件が得られ、可溶
化酵素の生成も行われることにより、高い可溶化率が得
られる。また、汚泥の少なくとも一部は濃縮した後に可
溶化処理装置に送られるので、可溶化処理装置に送られ
る処理汚泥量は少なくなり、可溶化処理装置を小型化す
ることが可能である。

【００２０】さらに、固液分離装置で分離された汚泥を
濃縮装置で濃縮した後、汚泥の一部を生物処理装置に返
送し、残りの汚泥の少なくとも一部を可溶化処理装置で
好熱菌により可溶化する方法であれば、固液分離装置で
分離された汚泥はすべて濃縮され、濃縮後の汚泥の一部
が可溶化処理装置に送られるので、上記と同様に高い可
溶化率の確保と可溶化処理装置の小型化が可能であると
いう効果に加えて、固液分離装置で分離された汚泥の一
部は濃縮後に生物処理装置に送られるので、生物処理装
置中の微生物量が多くなり、生物処理装置における微生
物量を高濃度に維持することが可能で、微生物による有
機物の分解反応が十分に行われるので、結果的に汚泥負
荷が小さくなるため、処理水質が改善されるという利点
がある。

【００２１】特に、後記する実施例で詳細に示すよう
に、汚泥を含水率９９％以下（汚泥濃度１％以上）まで
濃縮することにより、好熱菌の生育に好適な栄養条件が
得られるので、可溶化処理がより効率的に行われ、可溶
化処理装置の一層の小型化が可能となる。

【００２２】

【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。図１は、
本発明の有機性廃水の処理方法を適用することができる
有機性廃水処理装置の一実施例の概略構成図である。

【００２３】図１に示すように、原廃水Ａが経路１を経
て生物処理槽２に導入され、生物処理槽２にて有機性廃
水である原廃水が好気性生物処理される。なお、好気性
生物処理とは、生物酸化によって有機物が二酸化炭素も
しくは水などの無機物に分解されることをいい、用いら
れる好気性微生物は、下水浄化のための活性汚泥法にお
いて用いられるグラム陰性またはグラム陽性桿菌、例え
ば、シュードモナス属およびバチルス属であり、これら
の接種菌体は、通常の下水浄化処理プラントから得られ
るものである。この場合、生物処理槽２の温度は、１０
〜５０℃、通常は、２０〜３０℃の温度範囲となるよう
に操作するが、より効率よく処理するには、高温の方が
好ましく、例えば、下水余剰汚泥から分離した中温菌を
用いる場合には、３５〜４５℃の温度範囲で操作するよ
うにする。いずれにしても、微生物による酸化分解反応
が効率よく十分に生じうるように、上記温度範囲の中か
ら最適な温度条件を選択して操作するようにする。な
お、この場合、生物処理槽２としては、バッチ式または
連続式のいずれでも使用可能である。

【００２４】ついで、このように生物処理槽２で処理さ
れた処理水Ｂは、経路３を経て固液分離装置としての沈
殿槽４に導入されて固液分離され、固液分離された上澄
液Ｃは放流先の放出基準に従い、必要であれば、硝化脱
窒もしくはオゾン処理などの三次処理を施し、河川放流
または修景用水などとして利用される。

【００２５】一方、沈殿槽４で分離された有機性固形物
である汚泥Ｄの一部は、経路５を経て経路１に合流して
原廃水Ａとともに生物処理槽２に導入されるようになっ
ている。なお、経路５を経て送られる汚泥量は生物処理
槽２での微生物の保持量により決定される。

【００２６】さらに、沈殿槽４で分離された残りの汚泥
Ｅは、経路６を経て可溶化槽７に導入される。可溶化槽
７では、高温条件で好気的に有機性固形物の可溶化が行
われる。この場合、高温条件にて用いられる好気性微生
物の接種菌体（好熱菌）は、例えば、従来の好気性消化
槽から微生物を培養することによって得られるものであ
る。また、可溶化槽７の最適温度は、好ましくは、５０
〜９０℃の温度範囲となるような条件で操作するが、そ
の高温処理対象である汚泥Ｅに含まれる有機性固形物を
分解する好熱菌の種類によって異なるものであり、例え
ば、下水余剰汚泥から分離した好熱菌の場合には、微生
物（好熱菌）による可溶化反応と熱による物理化学的な
熱分解の両作用が同時に効率よく十分に生じうるよう
に、高温条件における温度を５５〜７５℃の温度範囲、
酵素活性の点から最も好ましくは６０〜７０℃で操作す
るようにする。いずれにしても、微生物（好熱菌）によ
る可溶化反応と熱による物理化学的な熱分解の両作用が
同時に効率よく十分に生じうるように、微生物の種類に
応じて、５０〜９０℃の温度範囲となるように設定すれ
ばよい。

【００２７】また、可溶化槽７で好気的に微生物処理す
るための装置としては、従来の散気管を具備してなるも
のであれば、使用可能である。この場合、可溶化槽とし
ては、バッチ式、または連続式のいずれでも使用可能で
ある。

【００２８】このように、可溶化槽７で可溶化された処
理液Ｆは、経路８を経て経路１に合流して原廃水Ａとと
もに生物処理槽２に導入されて生物処理が行われる。

【００２９】次に、可溶化条件（好気性好熱菌の添加に
よる好気条件と好気性好熱菌を添加しない嫌気条件）と
ＨＲＴが１日または２日の場合について可溶化率および
処理水質の変化を調査した結果と、汚泥の濃縮率の違い
による可溶化率とプロテアーゼ活性の変化を調査した結
果と、可溶化温度と可溶化率の変化を調査した結果を説
明する。（１）可溶化率の調査有機性固形物濃度２重量％の下水処理場由来の余剰汚泥
に、前培養しておいた好気性好熱菌であるバチルス・ス
テアロサーモフィラスＳＰＴ２−１［FERMP-15395］を
植菌した後、有効容積２リットルのガラス製ジャーファ
メンターに投入し、６５℃にて通気量１．０リッター／mi
n.、攪拌速度３００rpm にて処理し（酸化還元電位＝５
０〜１００mV、ｐＨ＝８．１）、ＨＲＴ＝１日または２
日で可溶化試料を採取して、その揮発性固形物含有量
（ＶＳＳ₁）を測定し、処理前の揮発性固形物含有量
（ＶＳＳ₀）に基づいて、次式に従って各ＨＲＴにおけ
る可溶化率（％）を測定した。これらＶＳＳ₀とＶＳＳ₁
の測定は、ＪＩＳ−Ｋ−０１０２に従って行った。同時
に、同上汚泥を用い、同上可溶化温度で嫌気条件（好気
性好熱菌無添加）でＨＲＴが１日の場合において可溶化
率を調査した。

【００３０】可溶化率（％）＝（（ＶＳＳ₀−ＶＳＳ₁）
／ＶＳＳ₀）×１００その結果、次の表１に示す結果を得た。

【００３１】

【表１】

【００３２】表１に明らかなように、ＨＲＴが１日の場
合、嫌気条件による可溶化を行った場合の処理液のＢＯ
Ｄに比べて、好気性好熱菌による可溶化を行えば、処理
液のＢＯＤは約５５％に低減されることが分かる。さら
に、好気性好熱菌による可溶化をＨＲＴ＝２日で行え
ば、嫌気条件による可溶化の場合に比べて、処理液のＢ
ＯＤは約３０％に低減されることが分かる。（２）処理水質の変化図１に示す装置を構成するために、生物処理槽２として
は断面積８００cm²で高さ６０cmの有効容積４０リット
ルの透明塩化ビニル樹脂製の角槽を使用し、この生物処
理槽２に２５℃にて１０リッター／min.通気し、沈殿槽４と
しては断面積４００cm²で高さ４０cmの有効容積７リッ
トルの透明塩化ビニル樹脂製の下部角錐型角槽を使用
し、可溶化槽７としては内径１３cmで高さ２５cmの有効
容積２リットルのガラス円筒を使用し、有機性廃水の性
状としては、ペプトン：グルコース：イーストエキス＝
４：４：１のものを用い、０．４kgＢＯＤ／ｍ³／日の
負荷で、生物処理槽２の汚泥濃度が約３０００mg／リットル
になるように経路５に通入する汚泥量を調整し、可溶化
槽７において、同上好気性好熱菌の添加による好気条件
での可溶化処理（６５℃、通気量１．０リットル／min.、攪
拌速度３００rpm 、酸化還元電位＝５０〜１００mV、ｐ
Ｈ＝８．１）と嫌気条件での熱のみによる可溶化処理
（６５℃）を行った場合において、処理水質の変化を調
査した。

【００３３】その結果、次の表２に示す結果を得た。

【００３４】

【表２】

【００３５】表２に明らかなように、好気性好熱菌によ
る可溶化を行うことにより、処理水の水質は大幅に改善
されることが分かる。

【００３６】なお、汚泥を濃縮することにより、可溶化
槽への投入汚泥量が減少し、結果的に可溶化槽でもＨＲ
Ｔが長くなり、可溶化槽から生物処理槽に返送される処
理液のＢＯＤ量を大幅に低減することができるので、そ
のためには、例えば、図２に示すように、図１の装置に
濃縮装置９を付加した処理装置を使用することができ
る。濃縮装置９としては、膜濃縮、遠心濃縮、浮上濃
縮、蒸発濃縮および遊動リング積層方式の濃縮などの濃
縮装置を用いることができる。

【００３７】さらに、図３に示すように、沈殿槽４で分
離された汚泥Ｄをすべて濃縮装置９で濃縮した後、汚泥
の一部を経路５を経て生物処理槽２に返送し、残りの汚
泥を可溶化槽７で好熱菌により可溶化することもでき
る。（３）汚泥の濃縮率の違いによる可溶化率とプロテアー
ゼ活性の変化可溶化槽として５Ｌ（リットル）ガラス製ジャーファー
メンターを用い、処理対象汚泥として下水処理場の最終
沈殿池から採取した余剰汚泥を種々の濃度に濃縮したも
のを用いて、上記可溶化槽に濃度調整した汚泥２Ｌ（リ
ットル）を投入し、好熱菌培養液を容積比で１％添加
し、通気量１Ｌ／min 、撹拌速度３００rpm 、温度６５
℃で２４時間可溶化処理を行い、２４時間後のＶＳＳ
（有機性固形物）可溶化率および汚泥可溶化酵素の一つ
であるプロテアーゼ活性の測定を行った。その結果を図
４および図５に示す。ＶＳＳ可溶化率（％）は、２４時
間培養後の揮発性固形物含有量をＶＳＳ₁とし、培養
前の揮発性固形物含有量をＶＳＳ₀とすれば、次式で
定義され、ＶＳＳ₁とＶＳＳ₀の測定は、ＪＩＳ−Ｋ
−０１０２に従って行った。

【００３８】ＶＳＳ可溶化率（％）＝（（ＶＳＳ₀−
ＶＳＳ₁）／ＶＳＳ₀）×１００図４に示すように、汚泥を含水率９９％以下（汚泥濃度
１％以上）まで濃縮することにより顕著に高い可溶化率
が得られることが分かる。また、図５に示すように、可
溶化率を裏付けるプロテアーゼ活性も含水率９９％以下
（汚泥濃度１％以上）では、高い活性を維持しているこ
とが分かる。このように、汚泥を含水率９９％以下まで
濃縮することにより、可溶化率を格段に向上することが
できるのである。すなわち、通気手段を備えた可溶化槽
中の好気性好熱菌の増殖と活性のために、好熱菌の栄養
源として可溶化槽中に有機物が溶解していることが必要
であり、汚泥を一定濃度以上（含水率９９％以下）に濃
縮し可溶化槽に投入することにより、濃縮汚泥が熱およ
び可溶化槽中に存在している好気性好熱菌の汚泥可溶化
酵素により可溶化し、その可溶化液が可溶化槽中の好気
性好熱菌の生育および汚泥可溶化酵素の生成に十分な基
質となるので、好気性好熱菌が十分に増殖し高い活性も
維持される。これにより大量の汚泥可溶化酵素が生成・
分泌されるため、好気性好熱菌による可溶化反応が十分
に且つ継続的に行われ、高い可溶化率を確保することが
可能になるのである。

【００３９】逆に、汚泥濃度１％以下（含水率９９％以
上）で可溶化槽に投入された場合は、好気性好熱菌の生
育および汚泥可溶化酵素の生成に必要な基質が不十分と
なり、好気性好熱菌の活性および汚泥可溶化酵素の分泌
もある程度しか期待できず、高い可溶化率が達成されな
い。なお、汚泥を含水率９０％以下まで濃縮しても、上
記した利点はそれほど享受できず、逆に流動性が悪化
し、可溶化槽を好気あるいは微好気で運転する場合は、
曝気による発泡現象が生じるという不利な点があるの
で、濃縮装置による汚泥の濃縮は、含水率９０〜９９％
の範囲とするのが好ましい。特に、好気条件の場合は、
汚泥の含水率は、９６〜９９％の範囲が好ましい。（４）可溶化温度と可溶化率対象汚泥としては、下水処理場の曝気槽から採取した汚
泥を重力濃縮により濃度１．５％に濃縮したものを用
い、５００ｍＬ坂口フラスコ５本に上記濃縮汚泥を各１
５０ｍＬ投入し、その各フラスコに種菌として前培養し
ておいた好気性好熱菌であるバチルス・ステアロサーモ
フィラスＳＰＴ２−１株〔FERMP-15395〕を５ｍＬ添加
し、各設定温度にて２４時間培養し、蒸発分の水を補給
しつつ、ＶＳＳを測定した。図６には、温度（℃）を横
軸にとって、縦軸にＶＳＳ可溶化率（％）を示す。

【００４０】また、比較のために、同上濃縮汚泥を用い
て、好熱菌を濃縮汚泥に添加せずに可溶化する実験も行
った。

【００４１】図６中の記号「○」は好熱菌ありで汚泥を
可溶化した場合を示し、記号「●」は好熱菌なしで汚泥
を可溶化した場合を示す。

【００４２】図６から明らかなように、６０〜７０℃で
好熱菌による微生物処理で可溶化することにより、可溶
化率を顕著に向上しうる。しかし、６０℃未満では、好
熱菌の活性が不十分であり、十分に高い可溶化率を確保
することができない。一方、可溶化温度が７０℃を超え
ると、熱による物理化学的な熱分解が進行しても、好熱
菌の活性が低下するので、高い可溶化率を得ることがで
きず、場合によっては、好熱菌なしの場合より低い可溶
化率になることもある。

【００４３】さらに、本発明の有機性廃水の処理方法を
適用することができる有機性廃水処理装置の別の実施例
について、図７〜１０を参照しながら説明する。

【００４４】図７は、生物処理槽２内に膜分離装置１０
を有する場合の例であり、生物処理と並行して膜分離装
置による固液分離が行われる。生物処理槽２内に配設さ
れる膜分離装置１０には、例えば、孔径０．１〜２．５
μｍ、好ましくは０．３〜０．５μｍを有する膜が使用
されるとよく、そして１以上の膜モジュール構造から形
成されているものが好適である。好ましい膜分離装置と
して、（株）ユアサコーポレーション製のＴ型フィルタ
ーエレメントを具備した浸漬型膜分離装置などが挙げら
れる。また、上記膜分離装置には、好ましくは、水圧、
空気圧等による加圧や擦掃、振動あるいは薬品注入等に
よる洗浄手段が内包または併設され、膜を通過しない物
質が膜表面へ接着することをできる限り回避する構造と
されるとよい。生物処理槽２から処理液の一部を次の可
溶化工程に付すために汚泥を引き抜くが、好ましくは、
生物処理槽２内の懸濁物質濃度(MLSS)を一定値、例え
ば、１００００〜２００００mg／リットルに保ち、好気的処
理による消化分解が円滑に行われるように、間欠的また
は定常的に量を制御しつつ汚泥を引き抜き、次の可溶化
工程に付すとよい。また、生物処理槽から引き抜いた汚
泥を可溶化工程に付す前に、濃縮装置により濃縮するこ
とも可能である。

【００４５】図８は、微生物により有機性廃水中のリン
成分の除去を行う場合の例であり、嫌気槽２ａにおいて
微生物からリン放出が行われ、次に、好気槽２ｂにおい
て好気的な微生物消化および微生物によるリン成分の摂
取（体内貯留）を行う。次いで、生物処理された処理液
を沈殿槽４において、リン成分が濃縮された一次汚泥ｘ
と一次処理水ａとに分離する。一次汚泥ｘ中の微生物か
らリン成分を放出させるために、次なるリン放出装置１
１において、嫌気処理、加熱処理、超音波処理、オゾン
処理、アルカリ処理等によってリン成分を液相に放出さ
せ、沈降分離、浮上分離、遠心分離、膜分離（脱水機に
よる分離も含む）等により、リン成分高含有二次処理水
ｂと二次汚泥ｚとに分離する。この場合、リン放出は、
嫌気処理、熱処理（６０〜９０℃）が好ましく、固液分
離は沈降分離、浮上分離が好ましい。次いで、二次処理
水ｂに凝集剤を添加し、リン分離装置１２において、リ
ン成分を固形成分として凝集させて、リン成分を実質的
に含まない三次処理水ｃと固形リン成分ｙを得る。この
固形リン成分ｙは、肥料やリン化合物製造のための原料
として利用できるものである。上記二次汚泥ｚは、さら
に汚泥成分の減容化のために、可溶化槽７で可溶化処理
される。

【００４６】図９は、熱エネルギーの損失が少なく、処
理系外に排出される処理水中の含窒有機分または含窒無
機分が少なく、大気中に放散される排ガスの除臭が可能
である場合の例であり、生物処理槽２に至る処理液経路
には、硝化装置１３と脱窒装置１４が配置されており、
沈殿槽４で分離された汚泥の一部は環流経路１５を経て
硝化装置１３に返送されており、可溶化槽７で可溶化さ
れた処理液は、熱交換器１６と返送経路１７を経て脱窒
装置１４に返送される。また、経路１８を経て可溶化槽
７に通入された空気は経路１９を経て硝化装置１３に通
入される。有機性廃水中のＮＨ₄ ⁺分は、硝化装置１３に
おいて硝化菌によりＮＯ₂ ^-またはＮＯ₃ ^-に変えられ、こ
のＮＯ₂ ^-またはＮＯ₃ ^-は脱窒装置１４において脱窒菌お
よび水素供与剤の作用により、Ｎ₂に変えられる。可溶
化槽７から排出されるガス（主としてＮＨ₃を含むガ
ス）は硝化装置１３に導入された後に大気中に放散さ
れるので、大気中に放散されるガスの臭いは著しく弱め
られ、可溶化槽７から排出されるガスの熱は硝化装置１
３において硝化処理に有効に利用されるので熱エネルギ
ーの損失が少ない。また、処理系外に排出される処理水
中の含窒有機分または含窒無機分は実質的にゼロであ
る。原水中の有機分がそれほど多くない場合には、図９
に示すように、硝化装置で硝化した後に脱窒装置で脱窒
するのが好ましい。

【００４７】しかし、原水中の有機分が多量の場合、有
機分を酸化分解する微生物が増えて硝化菌の硝化作用が
阻害されるので、まず、脱窒装置において原水中の有機
分を除去を行い、その後に硝化装置において硝化菌によ
る硝化処理を行うのが好ましい。そして、硝化処理後の
処理液を脱窒装置へ返送することにより、窒素分をほと
んど含まない処理水を沈殿槽４から外部へ放出すること
ができる。

【００４８】図１０は、有機性廃水を生物学的に処理す
るに際して供給空気量を低減することができる場合の例
であり、可溶化槽７ａを密閉状態とし、可溶化槽７ａの
近傍にコンプレッサー２０を設置し、コンプレッサー２
０から可溶化槽７ａに通入された高圧空気により可溶化
処理後の処理液は管路２１を経て高圧空気とともに生物
処理槽２ｃに導入される方式であり、可溶化槽７ａには
高圧空気が通入されるので、可溶化槽７ａ内の可溶化処
理液中の酸素溶解効率が大きくなるため、供給空気量を
低減することができ、排ガスとともに大気中に持ち出さ
れる可溶化槽の保有熱量を削減することができる。この
場合、可溶化槽７ａの処理液を、高圧空気とは別に生物
処理槽２ｃに導入することも可能である。生物処理槽２
ｃに可溶化槽７ａからの熱をもったガスが供給されるこ
とにより、生物処理槽２ｃの生物活性が高まり、処理水
質を向上することができる。

【００４９】

【発明の効果】本発明は上記のとおり構成されているの
で、次の効果を奏する。

【００５０】請求項１記載の発明によれば、可溶化によ
る汚泥の減量化とともに好熱菌により溶解性有機物が分
解され無機化されるので、生物処理装置のコンパクト化
と処理水質の向上を同時に達成しうる。

【００５１】請求項２〜４記載の発明によれば、好熱菌
の生育に適した条件が示され、処理水質を大幅に改善す
ることができる。

【００５２】請求項５、６記載の発明によれば、極めて
高い可溶化率を確保し、発生する余剰汚泥の量を大幅に
低減し、可溶化処理装置を一層小型化することが可能で
ある。

【００５３】請求項７、８記載の発明によれば、請求項
１〜４記載の処理方法を実施するに好適な処理装置を提
供することができる。

【００５４】請求項９記載の発明によれば、請求項５、
６記載の処理方法を実施するに好適な処理装置を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の有機性廃水の処理方法を適用すること
ができる有機性廃水処理装置の一実施例の概略構成図で
ある。

【図２】本発明の有機性廃水の処理方法を適用すること
ができる有機性廃水処理装置の別の実施例の概略構成図
である。

【図３】本発明の有機性廃水の処理方法を適用すること
ができる有機性廃水処理装置のさらに別の実施例の概略
構成図である。

【図４】汚泥の濃縮率の違いによる可溶化率の変化を示
す図である。

【図５】汚泥の濃縮率の違いによるプロテアーゼ活性の
変化を示す図である。

【図６】可溶化温度と可溶化率の変化を示す図である。

【図７】本発明の有機性廃水の処理方法を適用すること
ができる有機性廃水処理装置のさらに別の実施例の概略
構成図である。

【図８】本発明の有機性廃水の処理方法を適用すること
ができる有機性廃水処理装置のさらに別の実施例の概略
構成図である。

【図９】本発明の有機性廃水の処理方法を適用すること
ができる有機性廃水処理装置のさらに別の実施例の概略
構成図である。

【図１０】本発明の有機性廃水の処理方法を適用するこ
とができる有機性廃水処理装置のさらに別の実施例の概
略構成図である。

【図１１】従来の有機性廃水処理装置の概略構成図であ
る。

【符号の説明】

２、２ｃ…生物処理槽４…沈殿槽７、７ａ…可溶化槽９…濃縮装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者塩田憲明兵庫県神戸市東灘区甲南町２−３−20− 406 (72)発明者那須潔大阪府豊中市箕輪１−24−13 Ｆターム(参考） 4D006 GA02 KA01 KA71 KB22 KB23 MA21 PA02 PC64 4D028 AC01 BC17 BC19 BC28 BD16 BE00 BE01 4D059 AA05 BA01 BE37 BE41 BE42 CA28 EA20 EB20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】有機性廃水を生物学的に処理する方法で
あって、有機性廃水を生物処理装置にて生物処理をした
後、生物処理装置中の汚泥の一部を可溶化処理装置で好
熱菌により可溶化し、可溶化処理後の処理液を生物処理
装置に返送することを特徴とする有機性廃水の処理方
法。
【請求項２】可溶化処理装置での可溶化のための水力
学的滞留時間が１日〜８日であることを特徴とする請求
項１記載の有機性廃水の処理方法。
【請求項３】可溶化処理装置内の可溶化処理液のｐＨ
が６〜９であることを特徴とする請求項１または２記載
の有機性廃水の処理方法。
【請求項４】可溶化処理装置内の可溶化処理液の温度
を５５〜７５℃に制御することを特徴とする請求項１、
２または３記載の有機性廃水の処理方法。
【請求項５】可溶化処理装置に投入される汚泥の含水
率が９９％以下であることを特徴とする請求項１、２、
３または４記載の有機性廃水の処理方法。
【請求項６】可溶化処理装置で好熱菌により６０〜７
０℃で可溶化することを特徴とする請求項５記載の有機
性廃水の処理方法。
【請求項７】有機性廃水を生物学的に処理する装置で
あって、有機性廃水を生物処理するための生物処理装置
と、有機性固形物を好熱菌により可溶化するための可溶
化処理装置を有し、生物処理装置から可溶化処理装置を
経て再び生物処理装置に至る処理液の経路を設けたこと
を特徴とする有機性廃水の処理装置。
【請求項８】有機性廃水を生物学的に処理する装置で
あって、有機性廃水を生物処理するための生物処理装置
と、有機性固形物を好熱菌により可溶化するための可溶
化処理装置を有し、処理液を処理水と汚泥に分離するた
めの固液分離装置を生物処理装置に後続する処理液の経
路に配し、上記固液分離装置から生物処理装置に至る処
理液の経路と、固液分離装置から可溶化処理装置を経て
生物処理装置に至る処理液の経路を設けたことを特徴と
する有機性廃水の処理装置。
【請求項９】固液分離装置から可溶化処理装置に至る
処理液の経路に濃縮装置を設けたことを特徴とする請求
項８記載の有機性廃水の処理装置。