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JP3536366B2 - 生物膜濾過装置の立ち上げ方法 - Google Patents
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JP3536366B2 - 生物膜濾過装置の立ち上げ方法 - Google Patents

生物膜濾過装置の立ち上げ方法

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JP3536366B2
JP3536366B2 JP21378394A JP21378394A JP3536366B2 JP 3536366 B2 JP3536366 B2 JP 3536366B2 JP 21378394 A JP21378394 A JP 21378394A JP 21378394 A JP21378394 A JP 21378394A JP 3536366 B2 JP3536366 B2 JP 3536366B2
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biofilm filtration
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    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10Biological treatment of water, waste water, or sewage

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  • Biological Treatment Of Waste Water (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は生物膜濾過装置の立ち上
げ方法に係り、特に、生物膜濾過装置を短期間で容易か
つ効率的に立ち上げる方法に関する。
【0002】
【従来の技術】担体(濾材)表面に微生物を付着させ、
この微生物付着担体の濾材層を形成した生物膜濾過槽に
排水を通水して処理する生物膜濾過処理法は、排水中の
溶解性有機物及びSSを除去するのに適した方法であ
り、近年では更に窒素やリン除去等にも適用され、工業
的に極めて有用な技術となってきている。
【0003】生物膜濾過処理法では、有用な微生物の生
物膜を担体上に形成することが必要であることから、従
来においては、処理の開始に先立ち、装置の立ち上げ運
転として、被処理排水又はそれに準じた模擬排水を、当
該生物膜濾過装置の設計負荷で通水し、担体上に予め生
物膜を形成させている。ここで、模擬排水を用いる理由
は次の通りである。即ち、生物膜濾過装置の立ち上げ時
は、菌の状態が不安定であるため、水質変動の大きい産
業排水の処理を行う場合には、被処理排水ではなく、安
定水質の工業用水を用いた模擬排水を通水して立ち上げ
を行う。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このように生物膜濾過
装置においては、生物膜形成のための立ち上げ運転が必
要であるが、この立ち上げに要する期間は、処理効率の
向上、使用水量及びエネルギーコストの低減等の面か
ら、可能な限り短いことが要求されている。特に、立ち
上げに工業用水を用いる場合、立ち上げ期間が長期に及
ぶと大量の工業用水を使用することとなるため、立ち上
げ期間の短縮がより一層望まれる。
【0005】しかしながら、従来の生物膜濾過装置の立
ち上げ方法では、立ち上げに長期間を要するという問題
がある。特に、硝化細菌のように増殖速度の小さい菌を
用いる場合には、生物膜の形成速度が遅く、立ち上げ期
間は長期におよぶ場合が多い。
【0006】この立ち上げ期間を短縮するためには、有
用な菌のみを多量に植種する等の方法が考えられるが、
特定の有用な菌のみを大量に入手することは困難であ
り、現実的ではない。
【0007】本発明は上記従来の問題点を解決し、生物
膜濾過装置内に充填された担体に、有用な微生物を効果
的に増殖、付着させて、装置を短期間で容易かつ効率的
に立ち上げる方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1の生物膜濾過装
置の立ち上げ方法は、排水を生物膜濾過処理するため
の、微生物を担持した担体を充填した生物膜濾過装置
に、立ち上げ用原水を通水して該装置を立ち上げる方法
において、立ち上げ用原水として、被処理排水よりも高
基質濃度の原水を通水すると共に、流出水の一部を該装
置に循環通水する循環水の、原水に対する割合(循環
比)を、立ち上げ後の定常運転時における循環比よりも
大きくすることを特徴とする。請求項2の生物膜濾過装
置の立ち上げ方法は、被処理排水を生物膜濾過処理する
ための、微生物を担持した担体を充填した生物膜濾過装
置に、立ち上げ用原水を通水して該装置を立ち上げる方
法において、立ち上げ用原水として、被処理排水よりも
高基質濃度の原水を通水すると共に、流出水の一部を該
装置に循環通水する循環水の、原水に対する割合(循環
比)を、立ち上げ後の定常運転時における循環比よりも
大きくして、該装置への負荷及び線速度(LV)は立ち
上げ後の定常運転時とほぼ同一とすることを特徴とす
る。
【0009】なお、以下において、生物膜濾過装置に立
ち上げ用原水の通水を行って、装置の立ち上げを行うこ
とを「立ち上げ運転」と称し、被処理排水を通水して、
排水の生物膜濾過処理を行うことを「定常運転」と称
す。
【0010】また、生物膜濾過装置に導入する原水(被
処理排水)に対する、生物膜濾過装置の流出水(処理
水)のうち当該装置に循環通水する循環水の割合(体積
比)を「循環比」と称す。
【0011】
【作用】生物膜濾過装置において、菌を効率的に増殖さ
せて、生物膜を円滑に担体に付着させるためには、菌の
増殖速度を高めると共に、菌の流出を防止することが必
要となる。
【0012】ところで、生物膜濾過装置においては、負
荷が同一であれば、原水濃度に係わりなく、菌の単位時
間当りの増殖速度は同一と考えられる。一方、菌の剥離
速度は、生物膜厚をM,線速度(LV)をvとしたと
き、剥離速度=KMeK2v(ただし、 ,K
定数)であることが提案されており、線速度(LV)が
増加すると剥離速度が高くなることが知られている。
【0013】本発明においては、立ち上げ用原水とし
て、被処理排水よりも高基質濃度の原水を用い、流出水
の一部を循環通水し、立ち上げ運転時の循環比は、定常
運転時よりも大きくすることにより、菌の流出を防止す
ると共に、生物膜濾過装置内に菌を効率的に増殖させ
て、担体への生物膜の付着、増殖を促進する。また、
物膜濾過装置への負荷及び線速度(LV)は立ち上げ運
転時と定常運転時とでほぼ同一とし、立ち上げ運転時の
菌の増殖速度及び剥離速度は、定常運転時と同一とす
【0014】即ち、本発明の方法は、下記定常運転条件
に設定された生物膜濾過装置(濾過層の断面積をSと
し、体積をVとする。)に対して、下記立ち上げ運転条
件で立ち上げ運転を行う。
【0015】定常運転条件 被処理排水基質濃度:C 被処理排水処理量 :Q 循環比 :r 循環水量 :rQ 負荷 :CQ/V 線速度(LV):(Q+rQ)/S=(1+r)Q/S立ち上げ運転条件 立ち上げ用原水基質濃度:KC 立ち上げ用原水処理量 :Q/K 循環比 :K(1+r)−1 循環水量 :{K(1+r)−1}Q/K 負荷 :KC×Q/K÷V=CQ/V 線速度(LV):[Q/K+{K(1+r)−1}×Q
/K]÷S=(1+r)Q/S 上記立ち上げ運転条件であれば、定常運転時と、負荷及
び線速度が同一であるため、菌の増殖速度及び生物膜の
膜厚当りの剥離速度は同一となる。
【0016】しかしながら、立ち上げ運転と定常運転と
では、循環比が異なるため、流出割合が異なるものとな
る。即ち、菌の流出割合は、生物膜濾過装置から系外へ
排出される水量(処理水量、即ち、この水量は被処理水
又は原水の処理量と等しい。)を、生物膜濾過装置に導
入される水量(処理量と循環水量との合計)で除した値
で示されるため、定常運転時における菌の流出割合は、
【0017】
【数1】
【0018】となる。
【0019】一方、立ち上げ運転時における菌の流出割
合は
【0020】
【数2】
【0021】となる。従って、菌の流出割合を、定常運
転時の1/Kに低減することができる。
【0022】因みに、定常運転時に循環比r=2で運転
を行う生物膜濾過装置に対して、立ち上げ用原水とし
て、被処理排水の10倍(即ち、K=10)の基質濃度
のものを用い、上記立ち上げ運転条件で立ち上げ運転を
行った場合には、定常運転時の菌の流出割合
【0023】
【数3】
【0024】に対して、立ち上げ運転時の菌の流出割合
は、
【0025】
【数4】
【0026】となり、菌の流出割合は1/10に低減さ
れる。
【0027】従って、装置内での菌の増殖を促進して生
物膜の成長を加速すると共に、装置内で増殖した菌の流
出を抑制して、効率的な立ち上げ運転を行える。
【0028】特に、立ち上げ用原水の基質濃度を被処理
排水の基質濃度の50〜100倍(即ち、K=50〜1
00)といった高濃度原水を用いた場合には、立ち上げ
運転に用いる原水量の低減をして、原水の調製に用いる
工業用水の使用量の低減を図ることができ、極めて有利
である。
【0029】なお、本発明において、高基質濃度の立ち
上げ用原水を用いる際、基質及び基質の生物処理による
副生成物等が、装置内での生物反応を阻害しないような
濃度となるように循環比を設定することが重要である。
【0030】因みに、硝化細菌は、アンモニア濃度が1
00ppm以上になると活性が低下する。従って、立ち
上げ用原水を循環水で希釈することにより、装置内の濾
過層に流入するNH4 −N濃度が100ppm以上とな
らないように、循環比を設定する必要がある。
【0031】また、立ち上げ用原水の通水により、高濃
度の塩類の流入による浸透圧の変化が菌に悪影響を及ぼ
すことを防止するために、立ち上げ用原水の基質濃度は
徐々に高めてゆくのが好ましい。
【0032】以下に本発明に好適な立ち上げ運転条件の
設定方法に付いて説明する。
【0033】(i) 立ち上げ用原水の基質濃度 立ち上げ用原水の基質濃度が低いと、本発明による効果
が十分に得られず、逆に過度に高いと、菌に悪影響を及
ぼす可能性があることから、定常運転時の被処理排水の
基質濃度Cの2〜100倍、特に5〜50倍、即ち、立
ち上げ用原水の基質濃度KCにおいて、K=20〜10
0,時に5〜50とするのが好ましい。
【0034】(ii) 立ち上げ用原水の処理量 定常運転の負荷CQ/Vと等しくするために、上記基質
濃度KCに対して、処理量はQ/Kとする。
【0035】(iii) 循環比 定常運転の線速度(LV)=(1+r)Q/Sと等しく
するために、上記処理量Q/Kに対して、循環比を次の
ようにする。即ち、処理量Q/Kで循環比をr’とした
場合、線速度は下記の通りである。
【0036】(処理量+循環水量)÷断面積=(Q/K
+r’・Q/K)/S これを(1+r)Q/Sと等しくするのであるから、
r’は下記の通りとなる。
【0037】 (Q/K+r’・Q/K)/S=(1+r)Q/S Q/K+r’・Q/K=(1+r)Q 1/K+r’/K=1+r r’/K=1+r−1/K r’=K(1+r)−1 なお、本発明において、生物膜濾過装置の型式には特に
制限はなく、後掲の図1に示すような浮上性濾材を用い
た上向流式生物膜濾過装置であっても、沈降性濾材を用
いた下向流式生物膜濾過装置であっても良い。
【0038】
【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明する。
【0039】実施例1 図1に示す如く、直径400mm,高さ3000mmの
生物膜濾過装置内に浮上性濾材(粒径3.5mm)を充
填して濾過層1Aを形成した。この生物膜濾過装置は、
被処理排水のNH4 −N:50mg/l,循環比r=3
の定常運転条件で運転するものである。
【0040】この生物膜濾過装置に、まず、し尿硝化汚
泥を、濾材層1Aの容積当り3000mg/l植種した
後、基質として硫酸アンモニウムを添加した表1に示す
濃度の立ち上げ用原水を、配管11より、表1に示す流
量で通水し、循環すると共に、残部を配管13より系外
へ排出した。なお、硫酸アンモニウム濃度は、硝化速度
の上昇に応じて徐々に増量し、7日後に1300mg/
lとした。
【0041】その結果、硝化速度の経日変化は図2に示
す通りであった。
【0042】比較例1 立ち上げ用原水の基質濃度、通水量及び循環比を表1に
示す通りとして、実施例1と同様にして、生物膜濾過装
置の立ち上げを行った。
【0043】その結果、硝化速度の経日変化は図2に示
す通りであった。
【0044】
【表1】
【0045】図2より、NH4 −N:50mg/lの原
水を用いた比較例1に対して、実施例1では約2倍の速
さで硝化変化が上昇し、一週間後には1kg-N/m3・dayに
達することが明らかである。なお、比較例1では、14
日に0.9kg-N/m3・dayとなった。
【0046】実施例1における立ち上げ日数を7日,比
較例1における立ち上げ日数を14日とした場合、立ち
上げ運転に用いた水量は下記の通りであり、本発明によ
れば、使用水量を98%以上も低減できることが明らか
である。
【0047】実施例1: 2.02m3 比較例1:104.8 m
【0048】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の生物膜濾過
装置の立ち上げ方法によれば、菌を効率的に増殖すると
共に、その流出を防止して生物膜の成長を促進すること
ができることから、生物膜濾過装置の立ち上げに要する
期間を大幅に短縮すると共に立ち上げに必要とする水量
を大幅に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1で立ち上げを行った生物膜濾過装置を
示す系統図である。
【図2】実施例1及び比較例1の結果を示すグラフであ
る。
【符号の説明】
1 生物膜濾過装置 1A 濾過層
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−216688(JP,A) 特開 平3−123687(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C02F 3/06 ZAB

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被処理排水を生物膜濾過処理するため
    の、微生物を担持した担体を充填した生物膜濾過装置
    に、立ち上げ用原水を通水して該装置を立ち上げる方法
    において、 立ち上げ用原水として、被処理排水よりも高基質濃度の
    原水を通水すると共に、流出水の一部を該装置に循環通
    水する循環水の、原水に対する割合(循環比)を、立ち
    上げ後の定常運転時における循環比よりも大きくする
    とを特徴とする生物膜濾過装置の立ち上げ方法。
  2. 【請求項2】 被処理排水を生物膜濾過処理するため
    の、微生物を担持した担体を充填した生物膜濾過装置
    に、立ち上げ用原水を通水して該装置を立ち上げる方法
    において、 立ち上げ用原水として、被処理排水よりも高基質濃度の
    原水を通水すると共に、流出水の一部を該装置に循環通
    水する循環水の、原水に対する割合(循環比)を、立ち
    上げ後の定常運転時における循環比よりも大きくして、
    該装置への負荷及び線速度(LV)は立ち上げ後の定常
    運転時とほぼ同一とすることを特徴とする生物膜濾過装
    置の立ち上げ方法。
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