JP7157285B2

JP7157285B2 - 汚水処理方法

Info

Publication number: JP7157285B2
Application number: JP2020105665A
Authority: JP
Inventors: 登廣山
Original assignee: 有限会社シー・エス
Priority date: 2020-05-22
Filing date: 2020-05-22
Publication date: 2022-10-20
Anticipated expiration: 2040-05-22
Also published as: JP2021183321A; JP7537064B2; JP2022159534A

Description

本発明は、汚水処理方法に関する。より具体的には、本発明は、活性汚泥法を用いた汚水処理方法に関する。

非特許文献１に記載されているように、一般的な活性汚泥法においては、第１に、曝気槽に汚水及び活性汚泥が供給される。第２に、曝気槽内において汚水及び活性汚泥の混合液が曝気される。これにより、活性汚泥に含まれる好気性微生物の作用により、汚水中の有機物が分解される。

第３に、曝気後の混合液が、沈殿槽に供給される。第４に、沈殿槽において、混合液が静置される。これにより、混合液が、沈殿物と上澄水とに分離される。この上澄水は、処理水として排出される。この沈殿物のうちの一部は、活性汚泥として、曝気槽で再利用される（以下においては、沈殿槽から曝気槽に供給される沈殿物を「返送汚泥」とする）。

特許文献１（特許第３６９９５７０号公報）には、改良された活性汚泥法が記載されている。特許文献１に記載の活性汚泥法においては、培養タンクにおいて返送汚泥を培養した後に、活性汚泥として曝気槽に供給される。培養タンクにおいて返送汚泥の培養が行われる際、返送汚泥には、微生物製剤が加えられる。

特許第３６９９５７０号公報

池上徹、「好気性微生物の働きを利用した活性汚泥法」、インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐｓ：／／ｋｃｒ．ｋｕｒｉｔａ．ｃｏ．ｊｐ／ｗｔｓｃｈｏｏｌ／０１６．ｈｔｍｌ＞

一般的な活性汚泥法においては、返送汚泥がそのまま活性汚泥として再利用されることになる。返送汚泥は、微生物のみならず、微生物の代謝により放出された有機物（ＢｉｏｍａｓｓＡｓｓｏｃｉａｔｅｄＰｒｏｄｕｃｔｓ、以下においては「ＢＡＰ」とする）及び微生物の死滅に伴って放出された有機物（ＵｔｉｌｉｚｉｎｇＡｓｓｏｃｉａｔｅｄＰｒｏｄｕｃｔｓ、以下においては「ＵＡＰ」とする）を含んでいる。

ＢＡＰ及びＵＡＰも汚水中の有機物とともに汚泥化されることになるため、一般的な活性汚泥法においては、余剰汚泥が大量に発生することになる。また、曝気槽にＢＡＰ及びＵＡＰが戻される結果、汚泥の沈降性が低下する。

特許文献１に記載の活性汚泥法によると、汚水処理能力が相対的に改善されることになる。しかしながら、特許文献１に記載の活性汚泥法においては、返送汚泥に微生物製剤が加えられるため、環境負荷が増大する。

本発明は、上記のような従来技術のような問題点に鑑みてなされたものである。より具体的には、本発明は、環境負荷を増大させることなく、汚水処理能力の改善、汚泥沈降性の改善及び余剰汚泥の低減が可能な汚水処理方法を提供するものである。

本発明の汚水処理方法は、汚水及び活性汚泥を曝気槽に供給するとともに、曝気槽において汚水及び活性汚泥を含む第１液に対して曝気を行う第１曝気工程と、第１液を沈殿槽に供給するとともに、沈殿槽において第１液を上澄水と沈殿物とに分離する分離工程と、上澄水及び沈殿物を培養タンクに供給するとともに、培養タンクにおいて上澄水及び沈殿物を含む第２液に対して曝気を行う第２曝気工程と、第２液を活性汚泥として曝気槽に供給する供給工程とを備える。

本発明の汚水処理方法においては、第２液に含まれる沈殿物中の微生物が培養された上で活性汚泥として利用されるため、汚水処理能力が改善される。

また、本発明者が見出した知見によると、分離工程において分離された沈殿物は、ＢＡＰ及びＵＡＰを含んでいるため、その沈殿物を含む第２液を第２曝気工程において培養することにより、ＢＡＰ及びＵＡＰを分解可能な微生物（より具体的には、ＢＡＰ及びＵＡＰを発生させた微生物）に選択圧が加わる。その結果、第２曝気工程においては、ＢＡＰ及びＵＡＰを分解可能な微生物が、優先的に増殖・進化される。そのため、本発明の汚水処理方法においては、ＢＡＰ及びＵＡＰを分解可能な微生物が活性汚泥に多く含まれることになり、ＢＡＰ及びＵＡＰに起因した余剰汚泥の発生及び沈降性悪化が抑制される。

さらに、本発明の汚水処理方法においては、沈殿物中の微生物の培養に際して微生物製剤が用いられないため、汚水処理に伴う環境負荷の増加を抑制することができる。なお、本発明者が見出した知見によると、沈殿物への微生物製剤の追加は、培養タンクにおけるＢＡＰ及びＵＡＰを分解可能な微生物の培養の妨げにもなる。

第１実施形態に係る汚水処理システムの模式図である。第１実施形態に係る汚水処理方法を示す工程図である。汚水処理能力と実験開始後の経過月数との関係を示すグラフである。汚泥沈降性と実験開始後の経過月数との関係を示すグラフである。余剰汚泥量と実験開始からの経過月数との関係を示すグラフである。第２実施形態に係る汚水処理方法を示す工程図である。

本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。以下の図面においては、同一又は相当する部分に同一の参照符号を付し、重複する説明は繰り返さないものとする。

（第１実施形態に係る汚水処理システム）
以下に、第１実施形態に係る汚水処理システムの構成を説明する。

図１は、第１実施形態に係る汚水処理システムの模式図である。第１実施形態に係る汚水処理システムは、図１に示されるように、前処理槽１０と、曝気槽２０と、沈殿槽３０と、培養タンク４０と、制御装置５０とを有している。第１実施形態に係る汚水処理システムは、活性汚泥法により汚水処理を行うためのシステムである。第１実施形態に係る汚水処理システムにより処理される汚水Ｗ１は、有機物を含んでいる。汚水Ｗ１は、例えば工場排水である。

前処理槽１０には、汚水Ｗ１が貯留される。前処理槽１０においては、汚水Ｗ１から汚泥ＳＬ１が分離される。以下においては、前処理槽１０での前処理が行われた後の汚水Ｗ１を、前処理後汚水Ｗ２という。

曝気槽２０は、槽本体２１と、空気供給部２２とを有している。槽本体２１には、前処理後汚水Ｗ２及び活性汚泥ＳＬ２が貯留される。以下においては、前処理後汚水Ｗ２及び活性汚泥ＳＬ２を含む液体を、第１液Ｌ１という。空気供給部２２は、散気管２３と、ポンプ２４とを有している。散気管２３は、槽本体２１の内部に配置されている。ポンプ２４は、散気管２３に接続されている。ポンプ２４は、散気管２３を介して、槽本体２１の内部に空気を供給する。

沈殿槽３０には、曝気槽２０での曝気を経た第１液Ｌ１が貯留される。曝気槽２０において、第１液Ｌ１が、上澄水Ｗ３と沈殿物ＳＬ３とに分離される。なお、沈殿物ＳＬ３の一部は、培養タンク４０に供給され、沈殿物ＳＬ３の他の一部は活性汚泥ＳＬ２として曝気槽２０に供給され、沈殿物ＳＬ３の残部は廃棄される。

培養タンク４０は、タンク本体４１と、空気供給部４２とを有している。タンク本体４１には、上澄水Ｗ３の一部及び沈殿物ＳＬ３の一部が貯留される。以下においては、上澄水Ｗ３及び沈殿物ＳＬ３を含む液体を、第２液Ｌ２という。なお、タンク本体４１に貯留されない上澄水Ｗ３は、処理済の水として放流される。

空気供給部４２は、散気管４３と、ポンプ４４とを有している。散気管４３は、タンク本体４１の内部に配置されている。ポンプ４４は、散気管４３に接続されている。ポンプ４４は、散気管４３を介して、タンク本体４１の内部に空気を供給する。水位センサ４５は、タンク本体４１の内部に配置されている。水位センサ４５は、タンク本体４１の内部における第２液Ｌ２の水位を測定するとともに、測定結果に対応した信号を制御装置５０に出力する。第２液Ｌ２は、ポンプ４６を駆動することにより、培養タンク４０から曝気槽２０へと供給される。

制御装置５０は、例えば、プログラマブルコントローラ、マイクロコントローラ等を含む制御盤により構成されている。制御装置５０は、水位センサ４５からの出力信号が入力される。制御装置５０からの出力信号は、ポンプ４６に入力される。より具体的には、制御装置５０は、水位センサ４５により検知される第２液Ｌ２の水位が所定未満となったときにポンプ４６を停止し、曝気槽２０への第２液Ｌ２の供給を停止する。

（第１実施形態に係る汚水処理方法）
以下に、第１実施形態に係る汚水処理方法を説明する。

図２は、第１実施形態に係る汚水処理方法を示す工程図である。第１実施形態に係る汚水処理方法は、図２に示されるように、前処理工程Ｓ１と、第１曝気工程Ｓ２と、分離工程Ｓ３と、第２曝気工程Ｓ４と、供給工程Ｓ５とを有している。

前処理工程Ｓ１においては、前処理槽１０に汚水Ｗ１が供給され、貯留される。前処理槽１０において汚水Ｗ１が静置されることにより、汚水Ｗ１から汚泥ＳＬ１が分離され、分離された汚泥ＳＬ１が前処理槽１０の底部に溜まる。なお、汚泥ＳＬ１は、前処理槽１０に貯留されている汚水Ｗ１に対して空気を供給して浮き上がらせること等により、汚水Ｗ１から分離されてもよい。

第１曝気工程Ｓ２においては、第１に、曝気槽２０（槽本体２１）に前処理後汚水Ｗ２及び活性汚泥ＳＬ２を含む第１液Ｌ１が供給され、貯留される。第２に、第１液Ｌ１が曝気槽２０に貯留された状態で空気供給部２２が駆動されることにより、曝気槽２０の内部に空気が供給される。より具体的には、ポンプ２４を駆動することにより、散気管２３を介して曝気槽２０の内部に空気が供給される。これにより、第１液Ｌ１が、曝気槽２０の内部において曝気される。

活性汚泥ＳＬ２は、微生物を含んでいる。活性汚泥ＳＬ２中の微生物には、好気性の微生物が含まれている。第１液Ｌ１に含まれている有機物は、上記の微生物により酸化分解され、上記の微生物とともに塊状のフロックになる。

分離工程Ｓ３においては、第１に、沈殿槽３０に、第１曝気工程Ｓ２の曝気を経た第１液Ｌ１が供給され、貯留される。第２に、沈殿槽３０に貯留されている第１液Ｌ１が、静置される。これにより、第１液Ｌ１中のフロックが沈殿物ＳＬ３として沈殿槽３０の底部に沈殿し、第１液Ｌ１が上澄水Ｗ３と沈殿物ＳＬ３とに分離される。

沈殿物ＳＬ３中には、好気性の微生物が含まれている。また、沈殿物ＳＬ３中には、ＵＡＰ及びＢＡＰが含まれている。

第２曝気工程Ｓ４においては、第１に、培養タンク４０（タンク本体４１）に、上澄水Ｗ３及び沈殿物ＳＬ３を含む第２液Ｌ２が供給され、貯留される。第２に、第２液Ｌ２が培養タンク４０に貯留された状態で空気供給部４２が駆動されることにより、培養タンク４０の内部に空気が供給される。より具体的には、ポンプ４４を駆動することにより、散気管４３を介して培養タンク４０の内部に空気が供給される。

これにより、第２液Ｌ２の培養が行われる。すなわち、第２液Ｌ２中のＢＡＰ及びＵＡＰを分解可能な微生物（具体的には、そのＢＡＰ及びＵＡＰを発生させた微生物）が、第２液Ｌ２中のＢＡＰ及びＵＡＰを分解するとともに、活性化される。

第２曝気工程Ｓ４においては、第２液Ｌ２に対して微生物製剤が追加されない。第２曝気工程Ｓ４においては、第２液Ｌ２に対して栄養剤が追加されてもよい。この栄養剤は、例えば、汚泥ＳＬ１であってもよい。

供給工程Ｓ５においては、培養タンク４０で培養された第２液Ｌ２が、活性汚泥ＳＬ２として、曝気槽２０に供給される。好ましくは、培養タンク４０で培養された第２液Ｌ２の一部のみが、活性汚泥ＳＬ２として曝気槽２０に供給される。第２曝気工程Ｓ４及び供給工程Ｓ５は、上澄水Ｗ３及び沈殿物ＳＬ３を培養タンク４０に補充した上で、繰り返し行われる。水位センサ４５により検知される第２液Ｌ２の水位が所定未満となったときに制御装置５０がポンプ４６の動作を停止することにより、培養タンク４０で培養された第２液の一部のみが曝気槽２０に供給されることになる。

＜第２曝気工程Ｓ４の詳細＞
第２曝気工程Ｓ４は、第１工程Ｓ４１と、第２工程Ｓ４２と、第３工程Ｓ４３とを有している。第１工程Ｓ４１においては、供給工程Ｓ５が行われた後の第２液Ｌ２の残部に対して、曝気が行われる。第２工程Ｓ４２においては、第２液Ｌ２の残部に対して上澄水Ｗ３を追加した上で、曝気が行われる。第３工程Ｓ４３においては、第２液Ｌ２の残部に対して沈殿物ＳＬ３を追加した上で、曝気が行われる。

第２工程Ｓ４２及び第３工程Ｓ４３は、第１工程Ｓ４１の後に行われる。第３工程Ｓ４３は、第２工程Ｓ４２の後に行われる。第３工程Ｓ４３は、第２工程Ｓ４２と同時に行われてもよい。すなわち、第２液Ｌ２の残部に対して上澄水Ｗ３及び沈殿物ＳＬ３の双方を追加した上で、曝気が行われてもよい。

第２工程Ｓ４２において追加される上澄水Ｗ３の体積をＶ_Ｗ３とし、第３工程Ｓ４３において追加される沈殿物ＳＬ３の体積をＶ_ＳＬ３とする。Ｖ_Ｗ３をＶ_ＳＬ３で除した値は、第２曝気工程Ｓ４の繰り返し回数が増加するにしたがって減少されることが好ましい。

Ｖ_Ｗ３をＶ_ＳＬ３で除した値は、第２曝気工程Ｓ４の繰り返し回数が増加するごとに減少されてもよく、第２曝気工程Ｓ４の繰り返し回数が２回以上の所定回数増加するごとに減少されてもよい。第２曝気工程Ｓ４の繰り返し回数が所定回数に達した後は、第２曝気工程Ｓ４の繰り返し回数が増加するにしたがってＶ_Ｗ３をＶ_ＳＬ３で除した値が減少されなくてもよい（一定とされてもよい）。

第１工程Ｓ４１が行われる時間をＴ_Ｓ４１とし、第２工程Ｓ４２が行われる時間をＴ_Ｓ４２とし、第３工程Ｓ４３が行われる時間をＴ_Ｓ４３とする。Ｔ_Ｓ４１、Ｔ_Ｓ４２及びＴ_Ｓ４３は、第２曝気工程Ｓ４の繰り返し回数が増加するにしたがって減少されることが好ましい。

Ｔ_Ｓ４１、Ｔ_Ｓ４２及びＴ_Ｓ４３は、第２曝気工程Ｓ４の繰り返し回数が増加するごとに減少されてもよく、第２曝気工程Ｓ４の繰り返し回数が２回以上の所定回数増加するごとに減少されてもよい。第２曝気工程Ｓ４の繰り返し回数が所定回数に達した後は、第２曝気工程Ｓ４の繰り返し回数が増加するにしたがってＴ_Ｓ４１、Ｔ_Ｓ４２及びＴ_Ｓ４３が減少されなくてもよい（一定とされてもよい）。

第１工程Ｓ４１において培養タンク４０（タンク本体４１）の内部に供給される空気量をＶ_ａｉｒ１とする。また、第２工程Ｓ４２において培養タンク４０の内部に供給される空気量を、Ｖ_ａｉｒ２とする。さらに、第３工程Ｓ４３において培養タンク４０の内部に供給される空気量を、Ｖ_ａｉｒ３とする。

Ｖ_ａｉｒ１、Ｖ_ａｉｒ２及びＶ_ａｉｒ３は、一定範囲内に維持されている。Ｖ_ａｉｒ１、Ｖ_ａｉｒ２及びＶ_ａｉｒ３に変動があっても、上限値及び下限値が所定の範囲内（例えば、制御目標値の±１０パーセントの範囲内）に収まっているときは、Ｖ_ａｉｒ１、Ｖ_ａｉｒ２及びＶ_ａｉｒ３が一定範囲に維持されていることになる。

（第１実施形態に係る汚水処理方法の効果）
以下に、第１実施形態に係る汚水処理方法の効果を説明する。

一般的な活性汚泥法では、沈殿槽３０の沈殿物がそのまま活性汚泥ＳＬ２として曝気槽２０に戻される。他方で、第１実施形態に係る汚水処理方法では、沈殿槽３０の沈殿物が第２曝気工程Ｓ４において培養された上で曝気槽２０に戻されることになる。そのため、第１実施形態に係る汚水処理方法によると、一般的な活性汚泥法と比較して、汚水処理能力が改善されている。

一般的な活性汚泥法では、沈殿槽３０の沈殿物がそのまま活性汚泥ＳＬ２として曝気槽２０に戻される。ＢＡＰ及びＵＡＰも汚水中の有機物とともに汚泥化されることになるため、一般的な活性汚泥法では、余剰汚泥が大量に発生する。また、曝気槽２０にＢＡＰ及びＵＡＰが戻される結果、汚泥の沈降性が低下する。

本発明者が見出した知見によると、汚泥中のＢＡＰ及びＵＡＰは、そのＢＡＰ及びＵＡＰを発生させた微生物によってのみ分解されることになるため、第１実施形態に係る汚水処理方法では、第２曝気工程Ｓ４において第２液Ｌ２が曝気される際に、第２液Ｌ２中のＢＡＰ及びＵＡＰを分解可能な微生物に選択圧が加わる。

また、第１実施形態に係る汚水処理方法では、第２曝気工程Ｓ４における曝気が第２液Ｌ２に上澄水Ｗ３が加えられた状態で行われるため、第２液Ｌ２中の酸素環境が改善されている。そのため、第２曝気工程Ｓ４が行われている間に、第２液Ｌ２中のＢＡＰ及びＵＡＰを分解可能な微生物が、優先的に増殖・進化されることになる。

その結果、第１実施形態に係る汚水処理方法によると、ＢＡＰ及びＵＡＰを分解可能な微生物を多く含む活性汚泥ＳＬ２が曝気槽２０に戻されることになり、ＢＡＰ及びＵＡＰに起因した余剰汚泥の発生及び沈降性悪化が抑制される。

第２液Ｌ２に微生物製剤が追加される場合、環境負荷が増大される（例えば、微生物製剤に含まれる微生物種により、汚水処理方法が実施されている場所の生態系が破壊されるおそれがある）。他方で、第１実施形態に係る汚水処理方法においては、第２液Ｌ２に微生物製剤が追加されないため、環境負荷の増大が抑制される。

なお、本発明者らが見出した知見によると、微生物製剤の追加によりＵＡＰ及びＢＡＰを分解可能な微生物に対する選択圧が低下するため、ＵＡＰ及びＢＡＰを分解可能な微生物の優先的な増殖・進化が抑制されることになる。

第１実施形態に係る汚水処理方法において、第２曝気工程Ｓ４を経た第２液Ｌ２の一部のみが活性汚泥ＳＬ２として曝気槽２０に戻されるとともに、上澄水Ｗ３及び沈殿物ＳＬ３を追加した上で第２曝気工程Ｓ４が繰り返し行われる場合、曝気槽２０に戻されなかった第２液Ｌ２の残部が種菌として作用するため、第２曝気工程Ｓ４でのＵＡＰ及びＢＡＰを分解可能な微生物の活性化を円滑に行うことができる。

第１工程Ｓ４１では、ＵＡＰ及びＢＡＰを分解可能な微生物の活性化が進む。第２工程Ｓ４２では、上澄水Ｗ３が追加された上で曝気が行われるため、酸素環境が改善され、ＵＡＰ及びＢＡＰを分解可能な微生物の活性化がさらに進む。第３工程Ｓ４３では、沈殿物ＳＬ３が追加されるため、ＵＡＰ及びＢＡＰを分解可能な微生物の活性化が進んだ状態で第２液Ｌ２にＵＡＰ及びＢＡＰが供給されることになる。

そのため、第２曝気工程Ｓ４が第１工程Ｓ４１、第２工程Ｓ４２及び第３工程Ｓ４３を有している場合、ＵＡＰ及びＢＡＰを分解可能な微生物に対する選択圧が大きくなり、第２曝気工程Ｓ４でのＵＡＰ及びＢＡＰを分解可能な微生物の活性化をより円滑に行うことができる。

第２曝気工程Ｓ４の繰り返し回数が増加するにしたがってＵＡＰ及びＢＡＰを分解可能な微生物の活性化が進むため、Ｖ_Ｗ３をＶ_ＳＬ３で除した値を小さくしても（すなわち、培養タンク４０に貯留されている第２液Ｌ２中における酸素環境を悪化させても）、ＵＡＰ及びＢＡＰを分解可能な微生物の活性化を進めることができる。そして、Ｖ_Ｗ３をＶ_ＳＬ３で除した値が小さくされる（すなわち、第２液Ｌ２に供給されるＵＡＰ及びＢＡＰの量及び濃度が増加される）結果、第２液Ｌ２中のＵＡＰ及びＢＡＰを分解可能な微生物に対する選択圧がさらに高くなる。

第２曝気工程Ｓ４の繰り返し回数が増加するにしたがってＵＡＰ及びＢＡＰを分解可能な微生物の活性化が進むため、Ｔ_Ｓ４１、Ｔ_Ｓ４２及びＴ_Ｓ４３を減少させても、ＵＡＰ及びＢＡＰを分解可能な微生物の活性化を進めることができる。その結果、単位時間あたりに培養タンク４０から供給可能な活性汚泥ＳＬ２の量を増加させることができる。

第１工程Ｓ４１、第２工程Ｓ４２及び第３工程Ｓ４３の順に第２曝気工程Ｓ４が進行するにしたがって、培養タンク４０の容積に対する第２液Ｌ２の体積の比率が増加することになる。Ｖ_ａｉｒ１、Ｖ_ａｉｒ２及びＶ_ａｉｒ３が一定範囲内に維持されている場合、第１工程Ｓ４１、第２工程Ｓ４２及び第３工程Ｓ４３の順に第２曝気工程Ｓ４が進行するにしたがって、第２液Ｌ２の体積あたりの空気の供給量が減少される。その結果、第２液Ｌ２中のＵＡＰ及びＢＡＰを分解可能な微生物に対する選択圧がさらに高くなる。

第２曝気工程Ｓ４において第２液Ｌ２に汚泥ＳＬ１等の栄養剤が追加される場合、その栄養剤中の有機物が第２液Ｌ２中の微生物の栄養源となるため、第２液Ｌ２中の微生物の活性化をさらに進めることができる。

＜実験例＞
以下に、第１実施形態に係る汚水処理方法の効果を確認するために行った汚水処理実験を説明する。

図３は、汚水処理能力と実験開始後の経過月数との関係を示すグラフである。図３中において、汚水処理能力は、ＢＯＤ（ＢｉｏｃｈｅｍｉｃａｌＯｘｙｇｅｎＤｅｍａｎｄ）負荷容量により評価されている。ＢＯＤ負荷容量の値が高いほど、汚水処理能力が高いことになる。図３に示されるように、第１実施形態に係る汚水処理方法にしたがって汚水の処理を行った場合、ＢＯＤ負荷容量は、１．８ｋｇ／ｍ^３以上３．８ｋｇ／ｍ^３の範囲内になり、ＢＯＤ負荷容量の平均値は、２．７ｋｇ／ｍ^３であった。

他方で、一般的な活性汚泥法にしたがって汚水の処理を行った場合におけるＢＯＤ容量は、０．５ｋｇ／ｍ^３から１．０ｋｇ／ｍ^３程度である。この比較から、第１実施形態に係る汚水処理方法は、一般的な活性汚泥法と比較して、３倍程度の汚水処理能力がある。

図４は、汚泥沈降性と実験開始後の経過月数との関係を示すグラフである。図４中において、汚泥沈降性は、ＳＶＩ（ＳｌｕｄｇｅＶｏｌｕｍｅＩｎｄｅｘ）により評価されている。ＳＶＩの値が小さいほど、汚泥沈降性がよいことになる。図４に示されるように、第１実施形態に係る汚水処理方法にしたがって汚水の処理を行った場合、４０か月の実験期間のうちの１９か月の間、ＳＶＩの値が、連続して１００（良好と考えられているＳＶＩの値）未満となっていた。また、この場合、４０か月の実験期間のうちの３９か月の間、ＳＶＩの値が、連続して２００（不良と考えられているＳＶＩの値）未満となっていた。

他方で、一般的な活性汚泥法にしたがって汚水の処理を行った場合、４か月以上連続してＳＶＩの値が１００未満となることはなかった。また、この場合、連続してＳＶＩの値が２００未満となる期間は、最大で１８か月であった。

図５は、余剰汚泥量と実験開始からの経過月数との関係を示すグラフである。図５中において、余剰汚泥量は、ＣＯＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＯｘｙｇｅｎＤｅｍａｎｄ）単位汚泥量により評価されている。ＣＯＤ単位汚泥量は、汚泥の重量を汚水中に含まれる有機物の重量で除した値である。ＣＯＤ単位汚泥量の値が低いほど、余剰汚泥の量が少ないことになる。図５に示されるように、第１実施形態に係る汚水処理方法にしたがって汚水の処理を行った場合、ＣＯＤ単位汚泥量の平均値は、６．２であった。

他方で、一般的な活性汚泥法にしたがって汚水の処理を行った場合、ＣＯＤ単位汚泥量の平均値は、１１．５であった。この比較から、第１実施形態に係る汚水処理方法によると、一般的な活性汚泥法と比較して、余剰汚泥が約４０パーセント減容されていた。

以上の汚水処理実験の結果から、第１実施形態に係る汚水処理方法によると汚水処理能力の改善、汚泥沈降性の改善及び余剰汚泥の低減が可能であることが、実験的にも明らかにされた。

（第２実施形態に係る汚水処理システム）
第２実施形態に係る汚水処理システムの構成は、第１汚水処理システムの構成と共通している。そのため、ここでは、第２実施形態に係る汚水処理システムの構成に関する説明を省略する。

（第２実施形態に係る汚水処理方法）
以下に、第２実施形態に係る汚水処理方法を説明する。ここでは、第１実施形態に係る汚水処理方法と異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さないものとする。

図６は、第２実施形態に係る汚水処理方法を示す工程図である。第２実施形態に係る汚水処理方法は、図６に示されるように、前処理工程Ｓ１と、第１曝気工程Ｓ２と、分離工程Ｓ３と、第２曝気工程Ｓ４と、供給工程Ｓ５とを有している。この点に関して、第２実施形態に係る汚水処理方法は、第１実施形態に係る汚水処理方法と共通している。しかしながら、第２実施形態に係る汚水処理方法は、第２曝気工程Ｓ４の詳細に関して、第１実施形態に係る汚水処理方法と異なっている。

より具体的には、第２実施形態に係る汚水処理方法の第２曝気工程Ｓ４は、第１工程Ｓ４１、第２工程Ｓ４２及び第３工程Ｓ４３に分割されていない。第２実施形態に係る汚水処理方法の第２曝気工程Ｓ４は、第２曝気工程Ｓ４が行われている間に上澄水Ｗ３及び沈殿物ＳＬ３が連続的に追加されながら、繰り返される。

第２曝気工程Ｓ４において追加される単位時間あたりの上澄水Ｗ３の体積を、Ｑ_Ｗ３とする。また、第２曝気工程Ｓ４において追加される単位時間当たりの沈殿物ＳＬ３の体積を、Ｑ_ＳＬ３とする。Ｑ_Ｗ３をＱ_ＳＬ３で除した値は、第２曝気工程Ｓ４の繰り返し回数が増加するにしたがって減少されることが好ましい。

Ｑ_Ｗ３をＱ_ＳＬ３で除した値は、第２曝気工程Ｓ４の繰り返し回数が増加するごとに減少されてもよく、第２曝気工程Ｓ４の繰り返し回数が２回以上の所定回数増加するごとに減少されてもよい。第２曝気工程Ｓ４の繰り返し回数が所定回数に達した後は、第２曝気工程Ｓ４の繰り返し回数が増加するにしたがってＱ_Ｗ３をＱ_ＳＬ３で除した値が減少されなくてもよい（一定とされてもよい）。

第２曝気工程Ｓ４が行われる時間を、Ｔ_Ｓ４とする。Ｔ_Ｓ４は、第２曝気工程Ｓ４の繰り返し回数が増加するにしたがって減少されることが好ましい。Ｔ_Ｓ４は、第２曝気工程Ｓ４の繰り返し回数が増加するごとに減少されてもよく、第２曝気工程Ｓ４の繰り返し回数が２回以上の所定回数増加するごとに減少されてもよい。第２曝気工程Ｓ４の繰り返し回数が所定回数に達した後は、第２曝気工程Ｓ４の繰り返し回数が増加するにしたがってＴ_Ｓ４が減少されなくてもよい（一定とされてもよい）。

（第２実施形態に係る汚水処理方法の効果）
以下に、第２実施形態に係る汚水処理方法の効果を説明する。ここでは、第１実施形態に係る汚水処理方法の効果と異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さないものとする。

第２実施形態に係る汚水処理方法は、第１実施形態に係る汚水処理方法と同様に、第２曝気工程Ｓ４及び供給工程Ｓ５を有している。そのため、第２実施形態に係る汚水処理方法も、第１実施形態に係る汚水処理方法と同様に、環境負荷を増大させることなく、汚水処理能力の改善、汚泥沈降性の改善及び余剰汚泥の低減が可能である。

第２曝気工程Ｓ４の繰り返し回数が増加するにしたがってＵＡＰ及びＢＡＰを分解可能な微生物の活性化が進むため、Ｑ_Ｗ３をＱ_ＳＬ３で除した値を小さくしても（すなわち、培養タンク４０に貯留されている第２液Ｌ２中における酸素環境を悪化させても）、ＵＡＰ及びＢＡＰを分解可能な微生物の活性化を進めることができる。そして、Ｑ_Ｗ３をＱ_ＳＬ３で除した値が小さくされる（すなわち、第２液Ｌ２に供給されるＵＡＰ及びＢＡＰの量及び濃度が増加される）結果、第２液Ｌ２中のＵＡＰ及びＢＡＰを分解可能な微生物に対する選択圧がさらに高くなる。

第２曝気工程Ｓ４の繰り返し回数が増加するにしたがってＵＡＰ及びＢＡＰを分解可能な微生物の活性化が進むため、Ｔ_Ｓ４を減少させても、ＵＡＰ及びＢＡＰを分解可能な微生物の活性化を進めることができる。その結果、単位時間あたりに培養タンク４０から供給可能な活性汚泥ＳＬ２の量を増加させることができる。

上記のように本発明の実施形態について説明を行ったが、上述の実施形態を様々に変形することも可能である。また、本発明の範囲は、上述の実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むことが意図される。

上記の各実施形態は、有機物を含む排水の処理に特に有利に適用される。

１０前処理槽、２０曝気槽、２１槽本体、２２空気供給部、２３散気管、２４ポンプ、３０沈殿槽、４０培養タンク、４１タンク本体、４２空気供給部、４３散気管、４４ポンプ、４５水位センサ、５０制御装置、Ｌ１第１液、Ｌ２第２液、Ｓ１前処理工程、Ｓ２第１曝気工程、Ｓ３分離工程、Ｓ４第２曝気工程、Ｓ５供給工程、Ｓ４１第１工程、Ｓ４２第２工程、Ｓ４３第３工程、ＳＬ１汚泥、ＳＬ２活性汚泥、ＳＬ３沈殿物、Ｗ１汚水、Ｗ２前処理後汚水、Ｗ３上澄水。

Claims

汚水に対して前処理を行う前処理工程と、
前記前処理工程で前記前処理が行われた後の前処理後汚水及び活性汚泥を曝気槽に供給するとともに、前記曝気槽において前記前処理後汚水及び前記活性汚泥を含む第１液に対して曝気を行う第１曝気工程と、
前記第１液を沈殿槽に供給するとともに、前記沈殿槽において前記第１液を上澄水と沈殿物とに分離する分離工程と、
前記上澄水及び前記沈殿物を培養タンクに供給するとともに、前記培養タンクにおいて前記上澄水及び前記沈殿物を含む第２液に対して曝気を行う第２曝気工程と、
前記第２液を前記活性汚泥として前記曝気槽に供給する供給工程とを備え、
前記第２曝気工程は、栄養剤が追加された上で行われ、
前記栄養剤は、前記前処理により前記汚水から分離された汚泥である、汚水処理方法。
前記供給工程において、前記第２液の一部のみが前記曝気槽に前記活性汚泥として供給され、
前記第２曝気工程及び前記供給工程は、前記上澄水及び前記沈殿物を前記培養タンクに追加した上で繰り返し行われる、請求項１に記載の汚水処理方法。
前記第２液の一部のみが前記曝気槽に前記活性汚泥として供給された後の前記第２曝気工程は、前記第２液の残部に対して曝気を行う第１工程と、前記上澄水を追加した上で曝気を行う第２工程と、前記沈殿物を追加した上で曝気を行う第３工程とを有し、
前記第３工程は、前記第２工程の後又は前記第２工程と同時に行われる、請求項２に記載の汚水処理方法。
前記第２工程において追加される前記上澄水の体積を前記第３工程において追加される前記沈殿物の体積で除した値は、前記第２曝気工程の繰り返し回数が増加するに伴って減少される、請求項３に記載の汚水処理方法。
前記第１工程が行われる時間、前記第２工程が行われる時間及び前記第３工程が行われる時間は、前記第２曝気工程の繰り返し回数が増加するに伴って減少される、請求項３又は請求項４に記載の汚水処理方法。
前記第１工程において前記培養タンクに供給される空気量、前記第２工程において前記培養タンクに供給される空気量及び前記第３工程において前記培養タンクに供給される空気量は、一定範囲内に維持される、請求項３～請求項５のいずれか１項に記載の汚水処理方法。
前記上澄水及び前記沈殿物の追加は、曝気が行われている間に連続的に行われる、請求項２に記載の汚水処理方法。
追加される前記上澄水の体積を追加される前記沈殿物の体積で除した値は、前記第２曝気工程の繰り返し回数が増加するに伴って減少される、請求項７に記載の汚水処理方法。
前記第２曝気工程が行われる時間は、前記第２曝気工程の繰り返し回数が増加するに伴って減少される、請求項７又は請求項８に記載の汚水処理方法。