JP2000271588A - 微生物を利用する廃水処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【解決手段】 廃棄物を投入する原水槽２４、原水槽の
汚水を投入する誘導曝気槽３０、誘導曝気槽の第一次処
理水を投入する対数増殖曝気槽３８、対数増殖曝気槽の
第二次処理水を沈殿する沈殿槽５０、対数増殖曝気槽の
処理途中水を採取する採取槽４０、採取槽での採取水を
誘導曝気槽に返送する手段４５を備える。 【効果】 微生物が生まれ増殖し、そして停滞し死滅し
て行く生物学的事実に注目し、対数増殖する段階での微
生物を種菌として使い、従来の活性汚泥法では処理でき
なかったＢＯＤの極端に高い泥水、ないし廃水を処理す
ることができる。また、その結果廃棄汚泥自体を発生さ
せず、沈殿槽に沈殿したものも原水槽に返送して、この
処理システムの中で消化することで汚泥の廃棄処理をな
くすことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】 本発明は微生物の働きを用い、
畜糞尿や下水等の有機廃水などを、中水もしくは浄水の
レベルまで処理する廃水処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】 図２はある行政の下水処理場で採用さ
れている活性汚泥法の処理プロセスである。スクリーン
（２）では大きな浮遊物質や夾雑物を機械的に除去す
る。スクリーンかすは機械的にかき上げられる。沈砂池
（４）では比重が２．０〜２．５、粒径０．２ｍｍ以上
のものを沈殿させる。

【０００３】最初沈殿池（６）では凝集剤などを用い浮
遊物質を沈殿させ、越流した流入汚水を曝気槽（８）に
送る。生下水をスクリーン（２）から最初沈殿池（６）
で処理するまでが活性汚泥法の前処理となる。曝気槽
（８）から最終沈殿池（１０）までを活性汚泥法とい
い、ここでは好気性微生物を用い可溶性の有機物の除去
を行う。

【０００４】曝気槽（８）では流入汚水と最終沈殿池
（１０）からの返送汚泥を混ぜて、３〜８時間エアレー
ションし、有機物を微生物の餌として除去する。標準的
な活性汚泥法では返送汚泥量を下水量の２５％とする。
曝気槽（８）から送られてきた処理水は最終沈殿池（１
０）で活性汚泥と処理水に分離する。

【０００５】活性汚泥は濃縮槽（１２）に送られ、水分
を９５％に減らした上で消化槽（１４）に送る。消化槽
（１４）では２０〜３０日間嫌気性微生物によって有機
物を分解し、消化汚泥・脱離液・ガスに分離し、ガス中
のメタンはガスタンク（２２）に貯留する。

【０００６】消化汚泥は洗浄槽（１６）で洗浄してから
凝集剤を加え、貯留槽（１８）に貯えたうえ脱水機（２
０）で真空ろ過脱水し、脱水した汚泥ケーキは埋め立て
処分したり焼却処分してきた。ここで、脱離水や洗浄排
水及び脱水炉液は最初沈殿池（６）に戻し下水とともに
処理する。

【０００７】ＢＯＤ（生物化学的酸素要求量）で見たと
き、１００ｐｐｍ程度の都市下水の処理でも活性汚泥法
では、前処理に加え発生する汚泥を処理するために、濃
縮槽（１２）からガスタンク（２２）まで備えなければ
ならなかった。そして、処理の結果生み出される汚泥ケ
ーキも、現在では捨てる埋め立て地もなく、燃やすとダ
イオキシンが出るため、その処理は大変困難でコストも
かかるものとなっていた。

【０００８】日本全国で家庭から出る一般ごみは年間５
０００万トンと言われ、牛や豚の畜糞尿はこの７倍近く
出るといわれている。この畜糞尿はＢＯＤで言うと数万
〜１０数万ｐｐｍとなり、都市下水の処理ですら持て余
していたこれまでの活性汚泥法ではなすすべも無く、処
理しきれなくなった汚水を山すその原野に廃棄する光景
も見られ、周辺を臭気で包み地下水や河川の汚染を引き
起こす事態も起きている。

【０００９】図３はこれまでの活性汚泥法の模式図であ
る。曝気槽（２４）では流入汚水の有機物を好気性微生
物で分解するため、曝気によって汚水中の溶存酸素を増
すようにしている。ここでの微生物の働きを増援するた
めに、沈殿槽（２６）の下に貯まった沈殿汚泥（２８）
を、返送汚泥（３０）として送り返している。

【００１０】この沈殿汚泥（２８）には、曝気槽（２
４）で有機物を分解するのに働いた活性微生物が含まれ
ていて、これを送り返すことにより微生物による処理を
強めるのである。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】 従来の、微生物を利
用した廃水処理方法としての活性汚泥法では処理し得な
かった、ＢＯＤの高い汚水を処理し、しかも廃棄汚泥の
発生を極力抑えほぼゼロにする、微生物を利用した廃水
処理装置を提供する。

【００１２】

【課題を解決するための技術】 図４は微生物の増殖曲
線を示す図である。横軸は培養時間、縦軸は菌数（対
数）である。微生物を含む細菌はこのような増殖曲線を
描きながら数を増やし、定常期に入り減少する過程をた
どる。

【００１３】誘導期は適応期とも言い、新たな培養条件
に対して微生物が適応し、増殖を準備する期間。この時
期、菌体が老化したものや傷ついたものを使うと、細胞
分裂や菌数増加が遅れ時間がかかる。

【００１４】対数期は分裂を開始した微生物が、分裂を
繰り返し対数的に増加する。この時期の菌体の生理活性
は盛んで、細胞分裂の速度も最高となる。この対数的に
増殖する中で菌体集団は不均質増殖し、栄養の欠乏や代
謝物の蓄積、及びｐＨの変化などによって増殖速度が低
下し定常期に移る。

【００１５】定常期は静止期とも言い、菌数が一定に保
持され分裂増殖する菌数と死滅菌数とが平衡状態とな
る。菌体分裂は続行しているが、菌体量の増加は停止し
ていて菌体は小さい。

【００１６】減少期は死滅期とも言うが、菌体は自己消
化や自己融解が起こり、次第に菌数が減少し死滅する。
増殖の時と同じく指数関数的に減少する。

【００１７】活性汚泥法では図３に見る曝気槽（２４）
で、有機物がほぼなくなるまで曝気し、分解に関与した
微生物及びその死骸が汚泥として現れることになる。従
って、曝気が済み沈殿槽（２６）に送られる時の微生物
は、この図４の増殖曲線で言えば、定常期から減少期へ
と移る時であると言える。沈殿槽（２６）の底に貯まる
沈殿汚泥中の微生物は、いわば対数期を過ぎた活性なら
ざる不活性一歩手前の微生物を返送汚泥として利用し、
流入する汚水を処理してきたのである。

【００１８】そこで本願ではこの微生物の増殖曲線を念
頭に入れ、対数期の最も生理活性の盛んな微生物を利用
して汚水を分解することを考え、そのために曝気槽を
「誘導曝気槽」と「対数増殖曝気槽」に分け、この対数
増殖曝気槽の処理途中水を採取する採取槽を設け、この
採取槽での採取水を誘導槽に返送する処理システムを考
えた。

【００１９】

【発明の具体的な実施例】 以下、本発明の具体例を図
面によって説明する。図１は本発明による微生物を利用
した廃水の処理装置である。原水槽（２４）には汚水の
原水を投入貯留し、ここからポンプ（２６）で生汚水
（２８）として誘導曝気槽（３０）に投入する。この誘
導曝気槽（３０）では底の方に置かれたポンプ（３２）
で常時汚水を汲み上げ、切換弁（３４）を介して陣笠状
の板状部材（以下陣笠と言う）（３６）の頂点上に汚水
（３５）を落下させる。この陣笠（３６）の表面を汚水
が落下する過程で空気を巻き込み、汚水中の溶存酸素を
増やす。

【００２０】また曝気口（３７）からは空気が送り込ま
れ、この誘導曝気槽（３０）内の汚水を曝気し、浮上す
る泡は陣笠（３６）で受け止められるとともに、陣笠
（３６）をはみ出して汚水面上に浮かび上がろうとする
泡は、陣笠（３６）の表面を落下する汚水によって消泡
される。

【００２１】誘導曝気槽（３０）には採取槽（４０）で
汲み上げられ返送されてくる返送汚水（４５）も投入さ
れ、曝気と陣笠（３６）を介した空気の取り込みが行わ
れ、好気性微生物の活性化が計られる。この誘導曝気槽
（３０）では一例として、原水槽（２４）からの生汚水
（２８）が「１００」に対し、返送汚水（４５）が「５
０」の割合で投入され処理される。

【００２２】返送汚水（４５）中の微生物は誘導曝気槽
（３０）に投入後、図４で言えばこの誘導曝気槽（３
０）内での処理によって、爆発的に対数増殖するための
誘導期としての準備期間を過ごすことになる。一定時間
の処理の後、ポンプ（３２）によって切換弁（３４）を
介し、第一次処理水（３９）として対数増殖曝気槽（３
８）に送られる。

【００２３】誘導曝気槽（３０）での処理によって、図
４で言えば誘導期を終え対数期に入ろうとする微生物
が、一次処理水（３９）として対数増殖曝気槽（３８）
に送られてくるが、ここでも曝気口（４１）と陣笠（４
６）によって空気の取り込みが行われる。

【００２４】陣笠（４６）へは汲み上げポンプ（４２）
によって汲み上げられた処理途中の汚水が、切換弁（４
４）を介し汚水（４７）として送られる。

【００２５】この対数増殖曝気槽（３８）では誘導曝気
槽（３０）で活性化のための準備期間（時間）を過ご
し、対数的な増殖に入ろうとする微生物とともに、誘導
曝気槽（３０）内ではまだまだ有機物の分解を充分に行
っていない、その意味で栄養分豊かな汚水を含む第一次
処理水が投入され、曝気と陣笠によって充分な空気・酸
素供給が行われるため、微生物は対数的な増殖を計って
行く。

【００２６】このため、従来では処理不可能と思われる
ようなＢＯＤの高い汚水も、ここで処理できることとな
る。この対数増殖曝気槽（３８）は、下の方に穴を開け
た壁（４３）によて２つの部分に分かれているが、ここ
で対数増殖している活発な微生物は、汲み上げポンプ
（４２）によって汲み上げられ、切換弁（４４）を介し
て返送汚水（４５）として誘導曝気槽（３０）に送るよ
うにしている。この返送汚水（４５）が送られる時に
は、汲み上げポンプ（４２）が設置されている部分は、
対数増殖曝気槽（３８）の処理途中の処理水を採取する
採取槽（４０）としての機能構成を持つことになる。

【００２７】対数増殖曝気槽（３８）での処理によって
処理された処理水は、この採取槽（４０）の上部に設け
られた取水口（４９）を越流して、第二次処理水として
沈殿槽（５０）に貯えられる。

【００２８】従来の活性汚泥法では、曝気処理を終え沈
澱処理した汚泥中の微生物を、返送汚泥として生汚水や
流入汚水と撹拌し、いわば種菌として使う方式を取って
きた。しかし、これは図４の微生物の増殖曲線の実験事
実からすれば、最も活性力の発揮する状態で微生物を利
用するのではなく、ほとんど死滅期に入った元気のない
微生物を種菌として利用する方法だった。

【００２９】有機物による汚れの高さは、栄養分が豊富
にあるということの裏返しの表現である。従来の活性汚
泥法では元気のない微生物を使ったため、ＢＯＤでせい
ぜい１００ｐｐｍの汚水ないし廃水の処理しかできなか
った。その結果微生物に充分な栄養補給をすることがで
きないといった面もあった。

【００３０】この本願発明による汚水（広い意味での廃
水）の処理装置では、曝気槽を誘導曝気槽（３０）と対
数増殖曝気槽（３８）と言う風にその機能・働きに対応
して分けた。すなわち、生汚水など原水槽（２４）から
直接送られてくる負荷の高い廃水が流入し、投入微生物
が対数増殖するまでの時間を誘導するための曝気槽とし
て誘導曝気槽（３０）を設け、一定の処理した処理水を
ベースにして、微生物の対数増殖が計られる条件整備を
した対数増殖曝気槽（３８）という位置づけである。

【００３１】この対数増殖を計れる処理槽を作ることに
より、その処理槽での処理途中のいわば生きの良い微生
物を種菌として誘導曝気槽（３０）に導入し、時間をか
けて育成することが可能となった。

【００３２】実際この実験用プラントを使い牛の糞尿の
処理を行ったが、ＢＯＤが数万〜１０万ｐｐｍのものを
８００〜２４００ｐｐｍに落とし、沈殿槽（５０）の処
理済水として取り出すことができた。また、この本願発
明による処理システムを使うことにより、このようにＢ
ＯＤが高濃度汚水を、低濃度処理水に変えることができ
るだけでなく、汚泥は返送汚水の中に含まれ、循環する
システムの中で自己処理できるため発生する廃棄汚泥も
ゼロとすることができた。

【００３３】また、別の実験用プラントとして強力な曝
気装置を設けた上に、陣笠ではなく別口で汲み上げた汚
水を、消泡のために散布する方法を取ったものでも同様
の結果を出すことができた。

【００３４】

【発明の効果】 以上説明してきたように、本願発明は
微生物が生まれ増殖し、そして停滞し死滅して行く生物
学的事実に注目し、対数増殖する段階での微生物を種菌
として使い、従来の活性汚泥法では処理できなかったＢ
ＯＤの極端に高い汚水、ないし廃水を処理することがで
きた。また、その結果廃棄汚泥自体を発生させず、図１
で言えば沈殿槽（５０）に沈殿したものも原水槽に返送
して、この処理システムの中で消化することで汚泥の廃
棄処理をなくすことができた。尚、本願発明の実施例は
あくまでも一実施例であり、この実施例にとらわれるも
のではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】は本願発明による廃水処理装置の一実施例の概
略図である。

【図２】は従来の活性汚泥法による処理プロセスを示す
図である。

【図３】は図２に於ける活性汚泥処理部分の模式図であ
る。

【図４】は微生物の一般的増殖曲線の図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】廃棄物を投入する原水槽、原水槽の汚水を
   投入する誘導曝気槽、該誘導曝気槽の第一次処理水を投
   入する対数増殖曝気槽、該対数増殖曝気槽の第二次処理
   水を沈殿する沈殿槽、該対数増殖曝気槽の処理途中水を
   採取する採取槽、該採取槽での採取水を前記誘導曝気槽
   に返送する手段を備えたことを特徴とする、微生物を利
   用する廃水処理装置。
2. 【請求項２】前記誘導曝気槽及び前記対数増殖曝気槽
   は、それぞれ汲み上げポンプを備え、陣笠式落下装置に
   よって、該汲み上げた処理水を落下させるように構成し
   たことを特徴とする、特許請求の範囲第一項の廃水処理
   装置。
3. 【請求項３】前記対数増殖曝気槽と前記採取槽を兼用し
   たことを特徴とする、特許請求の範囲第一項の廃水処理
   装置。