JP7830293B2 - 有機性排水の色度除去方法および色度除去装置 - Google Patents

Description

本発明は、食品排水、飲料排水、し尿、浄化槽汚泥等の有機性排水の色度を除去する技術に関する。

近年、河川等の水環境保全や安全性の観点から、放流水の色度に対する要求が高まっている。例えば、食品排水、飲料排水、し尿、浄化槽汚泥等の有機性排水は色度成分を含有することが多いため、放流の際に色度を除去することが求められる。しかしながら、食品製造工場や飲料製造工場などで発生する排水は、その生産品目および生産工程に応じて水量や水質が短時間のうちに大きく変動することから、安定した色度処理が困難である。

色度除去処理では、凝集剤を有機性排水に添加し、有機性排水中の色度成分である有機物質およびコロイド性物質を凝集させ、除去する手法が多く用いられる。凝集剤の添加量は、ジャーテストによる凝集試験結果から決定することが多い。ただし、ジャーテストで結果を求めるには時間を要するため、リアルタイムでの凝集剤添加率の反映はできない。

図４は、従来の色度処理装置の一例を示す模式図である。有機性排水は、まず、生物処理槽５０１にて生物処理される。その後、有機性排水は、色度処理槽５０２に送られ、ここで凝集剤が凝集剤添加装置５０３から有機性排水に添加され、色度処理が行われる。色度処理された有機性排水は、凝集沈殿槽５０４に送られ、凝集汚泥と凝集処理水に分離される。凝集処理水は放流水として放出される。凝集汚泥は汚泥処理装置５０５に送られ、ここで凝集汚泥から水が更に分離される。分離された水は生物処理槽５０１に返送され、再度処理される。

従来技術では、図４に示すように、放流水の色度を比色法または分光光度計で測定した後に、凝集剤の添加量を調整するフィードバック制御が採用されている。しかしながら、この制御方法では色度除去処理が間に合わず、放流水の色度が管理基準値を超える場合がある。そのため、放流水の色度が管理基準値を超えないようにするためには、急な高色度排水に対応できるように凝集剤を過剰に添加した状態で運転する必要があり、凝集剤コストおよび汚泥発生量の増大を招き、高い処理コストの要因となっている。

図４に示すような色度成分を対象とした凝集沈殿処理では、凝集剤としてポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）、塩化アルミニウム、硫酸バンドなどのアルミニウム系凝集剤が用いられる。飲料工場では色度成分を含む排水が間欠的にでるため、高色度排水の発生時に遅延なく対応するために常時アルミニウム系凝集剤を多量に添加して運転する必要があったが、アルミニウム系凝集剤の過剰添加によって以下の問題が発生していた。

図４に示すように、汚泥処理装置５０５で濃縮汚泥から分離された水を生物処理槽５０１へ返送し、分離水の再処理を行っている。しかしながら、アルミニウム系凝集剤が過剰であるために、分離水に過剰のアルミニウムが残留し、生物処理槽５０１内のアルミニウム濃度が数１０ｍｇ／Ｌと高くなる。これにより、生物処理槽５０１において、活性汚泥中にゲル状の水酸化アルミニウムとして蓄積し、生物処理を阻害することがある。

また、過剰のアルミニウム残留によって活性汚泥中に糸状性生物が多く発生し、糸状性バルキングが頻発することで後段の凝集沈澱槽において固液分離性能が著しく悪化する。
さらに、生物処理槽５０１内の排水中のリン酸塩などが過剰アルミニウムによって凝集し、生物処理での栄養塩が不足し、処理水質が悪化する。

特開平４-１９３３１１号公報 特開２０１８－１６１６３２号公報

特許文献１には、排水を色度計で測定し、その色度と排水量から凝集剤添加量を演算添加して脱色処理を行い、更に排水流出口の有機濃度を測定し、凝集剤添加量を補正することが記載されている。しかしながら、処理すべき排水は高濁度であるため色度計の適用が難しい。

特許文献２には、凝集処理水をろ過器でろ過し、ろ液の紫外吸光度（測定波長２００～４００ｎｍ）および可視光吸光度（測定波長４００～８００ｎｍ）を測定し、その測定値の差より有機濃度を演算し、凝集剤添加量を制御することが記載されている。しかし、色度除去処理後の処理水の色度を測定し、凝集剤添加量を制御するフィードバック制御方式であるため、高色度排水時には対処が遅れ、過剰注入の制御が困難である。また、色度ではなく有機濃度を測定することから、処理された水の色度が管理基準値を達成しているかどうかを確認することができない。

排水処理において生物処理を組み込む場合、残留アルミニウムの影響が大きいことから、色度除去と安定した排水処理を同時に行うためにアルミニウム系凝集剤の添加量の最適化が重要となる。

そこで、本発明は、最適な添加量でアルミニウム系凝集剤を添加することで、有機性排水の色度を除去する方法および装置を提供する。

一態様では、有機性排水を生物処理槽で生物処理することで、該有機性排水から有機物が除去された生物処理水を生成し、前記生物処理水を第１ろ過器でろ過し、前記第１ろ過器でろ過された前記生物処理水の色度を第１色度計で測定し、前記第１色度計で測定された色度に基づいてアルミニウム系凝集剤の添加量を決定し、前記決定された添加量のアルミニウム系凝集剤を前記生物処理水に添加して、色度処理水を生成し、前記色度処理水を第２ろ過器でろ過し、前記第２ろ過器でろ過された前記色度処理水の色度を第２色度計で測定し、前記第２色度計で測定された色度に基づいて前記アルミニウム系凝集剤の前記添加量を調節する、有機性排水の色度除去方法が提供される。

一態様では、前記色度除去方法は、前記調節された添加量の前記アルミニウム系凝集剤を、前記生物処理槽で生成された後続の生物処理水に添加することで、前記後続の生物処理水の色度を１００度以下にする工程をさらに含む。
一態様では、前記第１色度計は、第１波長における吸光度を測定し、前記第２色度計は、前記第１波長よりも短い第２波長における吸光度を測定する。
一態様では、前記色度除去方法は、前記生物処理水を前記第１ろ過器でろ過する前に、前記生物処理槽で生成された前記生物処理水を固液分離槽に導入して、前記生物処理水から汚泥を分離させ、前記分離した汚泥を前記生物処理槽に返送する工程をさらに含む。
一態様では、前記色度除去方法は、前記色度処理水にポリマー凝集剤を添加して、凝集処理水と凝集沈殿汚泥を生成し、前記凝集沈殿汚泥から水を分離し、前記分離した水を前記生物処理槽に返送する工程をさらに含む。

一態様では、有機性排水に対して、膜分離槽により膜分離活性汚泥法を行うことで、該有機性排水から有機物および濁質が除去された生物処理水を生成し、前記生物処理水の色度を第１色度計で測定し、前記第１色度計で測定された色度に基づいてアルミニウム系凝集剤の添加量を決定し、前記決定された添加量のアルミニウム系凝集剤を前記生物処理水に添加して、色度処理水を生成し、前記色度処理水をろ過器でろ過し、前記ろ過器でろ過された前記色度処理水の色度を第２色度計で測定し、前記第２色度計で測定された色度に基づいて前記アルミニウム系凝集剤の前記添加量を調節する、有機性排水の色度除去方法が提供される。

一態様では、前記色度除去方法は、前記調節された添加量の前記アルミニウム系凝集剤を、前記膜分離槽で生成された後続の生物処理水に添加することで、前記後続の生物処理水の色度を１００度以下にする工程をさらに含む。
一態様では、前記第１色度計は、第１波長における吸光度を測定し、前記第２色度計は、前記第１波長よりも短い第２波長における吸光度を測定する。
一態様では、前記色度除去方法は、前記色度処理水にポリマー凝集剤を添加して、凝集処理水と凝集沈殿汚泥を生成し、前記凝集沈殿汚泥から水を分離し、前記分離した水を前記膜分離槽に返送する工程をさらに含む。

一態様では、有機性排水を生物処理することで、該有機性排水から有機物が除去された生物処理水を生成する生物処理槽と、前記生物処理水をろ過する第１ろ過器と、前記第１ろ過器でろ過された前記生物処理水の色度を測定する第１色度計と、前記第１色度計で測定された色度に基づいてアルミニウム系凝集剤の添加量を決定する制御装置と、前記決定された添加量の前記アルミニウム系凝集剤を、前記生物処理水に添加するアルミニウム系凝集剤添加装置と、前記生物処理水と前記アルミニウム系凝集剤とを撹拌して、色度処理水を生成する色度処理槽と、前記色度処理水をろ過する第２ろ過器と、前記第２ろ過器でろ過された前記色度処理水の色度を測定する第２色度計を備え、前記制御装置は、前記第２色度計で測定された色度に基づいて前記アルミニウム系凝集剤の前記添加量を調節するように構成されている、有機性排水の色度除去装置が提供される。

一態様では、前記第１色度計は、第１波長における吸光度を測定するように構成され、前記第２色度計は、前記第１波長よりも短い第２波長における吸光度を測定するように構成されている。
一態様では、前記色度除去装置は、前記生物処理槽と前記第１ろ過器との間に配置され、前記第１ろ過器でろ過される前の前記生物処理水から汚泥を分離させる固液分離槽と、前記分離された汚泥を前記生物処理槽に返送する汚泥返送ラインをさらに備えている。
一態様では、前記色度除去装置は、前記色度処理水にポリマー凝集剤を添加するポリマー凝集剤添加装置と、前記色度処理水と前記ポリマー凝集剤を撹拌して、凝集処理水と凝集沈殿汚泥を生成する凝集沈殿槽と、前記凝集沈殿汚泥から水を分離する汚泥処理装置と、前記分離された水を前記生物処理槽に返送する分離水返送ラインをさらに備えている。

一態様では、有機性排水に対して膜分離活性汚泥法を行うことで、該有機性排水から有機物および濁質が除去された生物処理水を生成する膜分離槽と、前記生物処理水の色度を測定する第１色度計と、前記第１色度計で測定された色度に基づいてアルミニウム系凝集剤の添加量を決定する制御装置と、前記決定された添加量の前記アルミニウム系凝集剤を、前記生物処理水に添加するアルミニウム系凝集剤添加装置と、前記生物処理水と前記アルミニウム系凝集剤とを撹拌して、色度処理水を生成する色度処理槽と、前記色度処理水をろ過するろ過器と、前記ろ過器でろ過された前記色度処理水の色度を測定する第２色度計を備え、前記制御装置は、前記第２色度計で測定された色度に基づいて前記アルミニウム系凝集剤の前記添加量を調節するように構成されている、有機性排水の色度除去装置が提供される。

一態様では、前記第１色度計は、第１波長における吸光度を測定するように構成され、前記第２色度計は、前記第１波長よりも短い第２波長における吸光度を測定するように構成されている。
一態様では、前記色度除去装置は、前記色度処理水にポリマー凝集剤を添加するポリマー凝集剤添加装置と、前記色度処理水と前記ポリマー凝集剤を撹拌して、凝集処理水と凝集沈殿汚泥を生成する凝集沈殿槽と、前記凝集沈殿汚泥から水を分離する汚泥処理装置と、前記分離された水を前記膜分離槽に返送する分離水返送ラインをさらに備えている。

本発明に係る有機性排水の色度除去方法および色度除去装置によれば、有機性排水を生物処理した生物処理水の色度に基づいて、凝集剤の添加量を決定し、さらに色度処理された色度処理水の色度に基づいて、凝集剤の添加量を調節する。したがって、最適な凝集剤で有機性排水から色度を除去することができる。特に、第１色度計で測定される前に、第１ろ過器または膜分離槽は生物処理水をろ過するので、第１色度計は濁質が除去された生物処理水の色度を正確に測定することができる。同様に、第２色度計で測定される前に、第２ろ過器は色度処理水をろ過するので、第２色度計は濁質が除去された色度処理水の色度を正確に測定することができる。結果として、アルミニウム系凝集剤の最適な添加量を決定することができる。

有機性排水の色度除去装置の一実施形態を示す模式図である。 有機性排水の色度除去装置の他の実施形態を示す模式図である。 色度除去処理の実施結果を示す表である 従来の色度除去装置の一例を示す模式図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、有機性排水の色度除去装置の一実施形態を示す模式図である。色度除去装置は、有機性排水を生物処理することで、該有機性排水から有機物が除去された生物処理水を生成する生物処理槽１と、生物処理水をろ過する第１ろ過器５と、第１ろ過器５でろ過された生物処理水の色度を測定する第１色度計６と、第１色度計６で測定された色度に基づいてアルミニウム系凝集剤の添加量を決定する制御装置７と、決定された添加量のアルミニウム系凝集剤を、生物処理水に添加するアルミニウム系凝集剤添加装置８と、生物処理水とアルミニウム系凝集剤とを撹拌して、色度処理水を生成する色度処理槽１０と、色度処理水をろ過する第２ろ過器１２と、第２ろ過器１２でろ過された色度処理水の色度を測定する第２色度計１５を備える。制御装置７は、アルミニウム系凝集剤添加装置８の動作を制御するように構成されており、第１色度計６で測定された色度に基づいてアルミニウム系凝集剤の添加量を決定し、さらに第２色度計１５で測定された色度に基づいてアルミニウム系凝集剤の添加量を調節するように構成されている。

処理対象とする有機性排水は、有機性の有機物を含有する排水であれば特に限定されない。有機性排水の具体例としては、食品製造工場又は飲料製造工場で得られる排水、染色排水、あるいは、有機性廃棄物、汚泥、し尿、浄化槽汚泥、生ごみ等を含む排水が挙げられる。食品や飲料の製造工程で発生する食品製造排水または飲料製造排水を、本実施形態に係る有機性排水として用いた場合に高い色度除去効果が得られる。対象処理とする有機性排水の色度は、典型的には１００～１０００度であり、より典型的には２００～１０００度、更に典型的には２００～５００度である。

生物処理槽１は、活性汚泥法、生物膜法、嫌気性処理法、生物学的硝化脱窒法、多段式活性汚泥法、流動担体法等を行うための反応槽であり、必要に応じて曝気装置等が設けられてもよい。生物処理槽１内では、微生物を用いた生物処理が行われる。一実施形態では、生物処理槽１には、活性汚泥を内部に収容した活性汚泥槽が用いられる。

本実施形態では、図１に示すように、色度除去装置は、第１ろ過器５でろ過される前の生物処理水から汚泥を分離させる固液分離槽２と、分離された汚泥を生物処理槽１に返送する汚泥返送ライン１１をさらに備えている。固液分離槽２は、生物処理槽１と第１ろ過器５との間に配置されている。固液分離槽２は、生物処理槽１で得られた生物処理水から、生物処理により発生した汚泥を分離するために使用される。

色度処理槽１０は、生物処理槽１で生成され、固液分離槽２で固液分離処理された生物処理水と、アルミニウム系凝集剤とを撹拌機で撹拌して、色度が低減または除去された色度処理水を生成するように構成されている。アルミニウム系凝集剤添加装置８は、色度処理槽１０に接続されている。色度処理槽１０には固液分離槽２で汚泥が分離された生物処理水が導入され、生物処理水とアルミニウム系凝集剤が混合撹拌されることで、色度成分を持つ有機物質やコロイド性物質が除去され、色度が低減または除去される。アルミニウム系凝集剤はＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム）、塩化アルミニウム、硫酸バンドなどのいずれでもよく、中でもＰＡＣまたは塩化アルミニウムを使用した場合に色度除去効果が高く得られる。

第１ろ過器５は、固液分離槽２と色度処理槽１０との間の配管、または色度処理槽１０の入口に接続される。第１ろ過器５としては、砂ろ過、膜ろ過、繊維や高分子素材からなるろ材を使用したろ過器が利用できる。特に、膜ろ過を使用することが、色度測定に必要なろ過水の清澄性を得ることができる点から望ましい。第１ろ過器５のろ過孔径は０．４～５μｍ、好ましくは０．４～２μｍ、より好ましくは０．４～１μｍである。

第１ろ過器５には、第１ろ過器５でろ過された生物処理水の色度を測定するための第１色度計６が接続されている。第１色度計６は、第１波長における生物処理水の吸光度を測定するように構成されている。より具体的には、第１色度計６は、２５０～５００ｎｍの範囲内の波長、好ましくは４００～５００ｎｍの範囲内の波長、特に好ましくは波長４７０ｎｍにおける吸光度を測定する。

第２ろ過器１２は、色度処理槽１０の出口に接続される。第２ろ過器１２は、第１ろ過器５と同様に、砂ろ過処理、膜ろ過処理、繊維や高分子素材からなるろ材を使用したろ過器が利用できる。特に、膜ろ過処理を使用することが、色度測定に必要なろ過水の清澄性を得ることができる点から望ましい。第２ろ過器１２のろ過孔径は、第１ろ過器５のろ過孔径よりも小さく、０．０２～５μｍ、好ましくは０．０２～２μｍ、より好ましくは０．０２～１μｍである。

第２ろ過器１２には、第２ろ過器１２でろ過された色度処理水の色度を測定するための第２色度計１５が接続されている。第２色度計１５は、第１色度計６で使用される第１波長よりも短い第２波長における色度処理水の吸光度を測定するように構成されている。第２色度計１５は、２５０～５００ｎｍの範囲内の波長、好ましくは２５０～４００ｎｍの範囲内の波長、特に好ましくは波長３９０ｎｍにおける吸光度を測定する。第２色度計１５は、より短い波長での吸光度を測定するように構成されているので、低い色度であっても高い精度で色度処理水の色度を測定することが可能となる。

制御装置７は、第１色度計６、アルミニウム系凝集剤添加装置８、第２色度計１５に接続されており、第１色度計６および第２色度計１５によって測定された色度に基づいて、アルミニウム系凝集剤の添加率を決定するように構成される。例えば、制御装置７は、第１色度計６によって測定された生物処理水の色度と、放流水の管理基準値との差分で表される必要除去色度を算出し、残留アルミニウム濃度が１ｍｇ／Ｌを超えないアルミニウム系凝集剤の添加量を算定する。加えて、制御装置７は、第２色度計１５によって測定された色度処理水の色度が、設定した管理基準値を超えた場合には、アルミニウム系凝集剤の添加量を調節し、これによりアルミニウム系凝集剤添加装置８は、放流水の管理基準値以下となるために必要なアルミニウム系凝集剤を供給することができる。

制御装置７は、少なくとも１台のコンピュータから構成されている。制御装置７は、アルミニウム系凝集剤の最適な添加量を決定するためのプログラムが格納された記憶装置７ａと、プログラムに含まれる命令に従って演算を実行する処理装置７ｂを備えている。記憶装置７ａは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などの主記憶装置と、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）などの補助記憶装置を備えている。処理装置７ｂの例としては、ＣＰＵ（中央処理装置）、ＧＰＵ（グラフィックプロセッシングユニット）が挙げられる。ただし、制御装置７の具体的構成はこれらの例に限定されない。

制御装置７は、その記憶装置７ａ内に、アルミニウム系凝集剤の添加量を決定するための第１算定式を格納している。制御装置７は、第１色度計６によって測定された色度を第１算定式に入力し、第１算定式に従って演算を実行することで、アルミニウム系凝集剤の添加量を決定（算定）する。

第１算定式は、以下のように表される。
アルミニウム系凝集剤添加量（ｍｇ／Ｌ）＝Ａ×ａ＋ｂ
ただし、Ａは第１色度計６によって測定された色度であり、ａおよびｂは定数である。
定数ａおよびｂは、実験または実際の運転などから予め決定される。より具体的には、色度処理槽１０で得られた色度処理水の色度が１００度以下であって、かつ色度処理水中の残留アルミニウム濃度が１ｍｇ／Ｌ以下となる数値である。

制御装置７は、アルミニウム系凝集剤添加装置８に指令を与えて、上記第１算定式により決定された添加量のアルミニウム系凝集剤を色度処理槽１０に添加させる。アルミニウム系凝集剤添加装置８は、必要な量のアルミニウム系凝集剤だけ供給することができるため、色度除去装置は、アルミニウム系凝集剤の使用量を低減しながら安定的な色度除去処理を行うことができる。

生物処理槽１に流入した有機性排水の色度が想定外に高い場合、色度処理槽１０で得られた色度処理水の色度が１００度を超えることがある。そこで、制御装置７は、次の第２算定式を用いて、上記第１算定式で得られた添加量を調節（すなわち補正）する。
補正量（ｍｇ／Ｌ）＝（Ｂ－管理基準値）×ｃ＋ｄ
ただし、Ｂは第２色度計１５によって測定された色度であり、ｃおよびｄは定数である。管理基準値は、例えば１００である。上記第２算定式は、制御装置７の記憶装置７ａ内に格納されている。制御装置７は、第１算定式で得られた添加量に、第２算定式で得られた補正量を加算することで、アルミニウム系凝集剤の添加量を調節する。

定数ｃおよびｄは、実験または実際の運転などから予め決定される。より具体的には、第１算定式で得られた添加量に、第２算定式で得られた補正量を加算して得られた、調節された添加量のアルミニウム系凝集剤を生物処理水に添加したときに、色度処理槽１０で得られた色度処理水の色度が１００度以下であって、かつ色度処理水中の残留アルミニウム濃度が１ｍｇ／Ｌ以下となる数値である。

図１に示すように、本実施形態の色度除去装置は、色度処理槽１０で得られた色度処理水にポリマー凝集剤を添加するポリマー凝集剤添加装置１７と、色度処理水とポリマー凝集剤を撹拌して、凝集処理水と凝集沈殿汚泥を生成する凝集沈殿槽１９と、凝集沈殿汚泥から水を分離する汚泥処理装置２１と、汚泥処理装置２１で分離された水を生物処理槽１に返送する分離水返送ライン２２をさらに備えている。第２ろ過器１２は、色度処理槽１０と凝集沈殿槽１９との間の配管、または凝集沈殿槽１９の入口に接続されてもよい。

ポリマー凝集剤添加装置１７は、凝集沈殿槽１９に接続されており、凝集沈殿槽１９内の色度処理水にポリマー凝集剤を添加することで、凝集フロックを形成する。凝集フロックは、凝集沈殿槽１９内で沈降し、凝集沈殿汚泥を形成する。したがって、凝集沈殿槽１９では、色度処理水は、凝集処理水と凝集沈殿汚泥とに分離される。使用する高分子凝集剤の例としては、カチオン系高分子凝集剤、アニオン系高分子凝集剤、およびノニオン系高分子凝集剤等が挙げられる。ポリマー凝集剤に加えて、フロック形成助剤、アルカリ剤（例えば、消石灰、水酸化ナトリウム、ソーダ灰など）、および／または凝集助剤等を色度処理水に添加してもよく、これにより微生物を含む生物処理由来の浮遊物質（ＳＳ）をより確実に除去することができる。

凝集沈殿槽１９で得られた凝集沈殿汚泥は、汚泥処理装置２１へ移送され、汚泥処理装置２１にて凝集沈殿汚泥を脱水する。汚泥処理装置２１には汚泥脱水機や濃縮装置等が使用できる。汚泥処理装置２１で得られた分離水は、色度成分の再処理のため、分離水返送ライン２２を通じて生物処理槽１へ返送される。汚泥から色度成分が分離水に再溶出することがあり、また分離水中にＳＳ成分が多いことから、分離水は生物処理槽１に返送され、再処理される。

以下、上記色度除去装置を用いて有機性排水から色度を除去する方法の一実施形態を説明する。

＜生物処理＞
有機性排水はまず生物処理槽１に導入され、微生物を用いた生物処理が行われる。生物処理槽１では、微生物が捕食可能な物質、基本的にはＢＯＤ（生物化学的酸素要求量）が有機性排水から除去され、ＢＯＤの一部としてＣＯＤ（化学的酸素要求量）および色度成分が除去される。有機性排水に生物処理を行うことによって、有機性排水中に含まれる生物的に分解可能なＢＯＤを確実に除去することができ、これによりＣＯＤおよび色度成分も除去される。この生物処理を色度除去の前処理として行うことにより、後述する色度除去処理におけるアルミニウム系凝集剤の添加量を低減でき、より効率良く色度除去を行うことが可能となる。生物処理としては、例えば、活性汚泥法、生物膜法、嫌気性処理法、生物的硝化脱窒法、多段式活性汚泥法、流動担体法等が利用できる。

＜固液分離＞
固液分離槽２では、生物処理槽１で得られた生物処理水から、生物処理により発生した汚泥が分離される。
＜第１色度測定＞
生物処理が行われた生物処理水は色度処理槽１０へ移送される。本実施形態では、生物処理槽１と色度処理槽１０との間に固液分離槽２が配置されているので、固液分離槽２にて汚泥が分離された生物処理水が色度処理槽１０に移送される。このとき生物処理水の一部は、第１ろ過器５へ移送され、第１ろ過器５で浮遊物質（ＳＳ）などの濁質が生物処理水から除去される。第１ろ過器５でろ過された生物処理水は、第１色度計６へ導入され、第１波長における生物処理水の吸光度が第１色度計６により測定される。第１波長における生物処理水の吸光度は、生物処理水の色度を表す。

＜色度除去＞
色度処理槽１０において、アルミニウム系凝集剤を生物処理水に添加し、図示しない撹拌機によりアルミニウム系凝集剤と生物処理水を混合する。これにより、色度成分を持つ有機物質やコロイド性物質が生物処理水から除去され、色度が除去された色度処理水が得られる。一実施形態では、色度処理槽１０では、ｐＨ調整剤を生物処理水に添加し、色度除去処理を、ｐＨ５．０～８．０、好ましくはｐＨ６．５～７．５、特に好ましくはｐＨ７．０で行う。

＜第２色度測定＞
色度除去処理を行って得られた色度処理水の一部は、第２ろ過器１２へ移送され、第２ろ過器１２で浮遊物質（ＳＳ）などの濁質が色度処理水から除去される。第２ろ過器１２でろ過された色度処理水は、第２色度計１５へ導入され、第１波長よりも短い第２波長における色度処理水の吸光度が第２色度計１５により測定される。第２波長における色度処理水の吸光度は、色度処理水の色度を表す。

第１色度計６によって測定された色度に基づいた、アルミニウム系凝集剤の添加量の最適化は、アルミニウム系凝集剤の添加のフィードフォワード制御である。第２色度計１５によって測定された色度は、アルミニウム系凝集剤が添加された結果得られた色度処理水の色度監視に用いられる。色度除去が不十分である場合は、第２色度計１５によって測定された色度に基づいて凝集剤添加量が調節（補正）される。

＜凝集沈澱処理＞
色度処理水は、凝集沈殿槽１９に移送され、凝集フロックを大きくするためにポリマー凝集剤が色度処理水に添加される。ポリマー凝集剤に加え、フロック形成助剤、アルカリ剤（例えば、消石灰、水酸化ナトリウム、ソーダ灰など）、および／または凝集助剤等を色度処理水に添加してもよく、これにより、微生物を含む生物処理由来のＳＳをより確実に除去することができる。凝集沈殿槽１９で得られた凝集沈殿汚泥の一部を色度処理槽１０に返送してもよい。これにより、凝集沈殿槽１９の凝集フロックを安定して大きくすることができ、良好な固液分離が可能となる。

＜汚泥処理＞
凝集沈殿処理で得られた凝集沈殿汚泥は、汚泥処理装置２１へ移送され、脱水される。汚泥処理装置２１で得られた分離水は、色度成分の再処理のため、生物処理槽１へ返送される。一般に分離水中の色度は、生物処理槽１に導入される有機性排水の色度よりも低く、分離水を生物処理槽１に返送することで、生物処理槽１内の有機性排水を希釈し、有機性排水の色度が低下する。結果として、使用すべきアルミニウム系凝集剤の添加量を少なくすることができる。

上述した実施形態によれば、色度処理水内の残留アルミニウムが１ｍｇ／Ｌ以下に抑えられるので、汚泥処理装置２１で得られた分離水を生物処理槽１へ返送しても、生物処理槽１内のアルミニウム濃度を低く維持することができ、生物処理槽１内の活性汚泥中へのアルミニウム蓄積が抑制される。活性汚泥中へのアルミニウム蓄積が抑制されることで、汚泥のろ過性向上、糸状性バルキングの抑制、生物処理槽１内での栄養塩の維持が達成され、安定的な生物処理が行われる。

また、アルミニウム系凝集剤の添加量の最適化により、流入水質が頻繁に変化するような状況であってもアルミニウム系凝集剤の過剰添加が抑えられ、アルミニウム系凝集剤のコストや汚泥発生量の削減ができる。さらに、第２色度計１５で色度のモニタリングを行うことで、放流水の管理基準値を確実に遵守することができる。

次に、色度除去装置の他の実施形態について、図２を参照して説明する。特に説明しない本実施形態の構成および動作は、図１を参照して説明した上記実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。

図２に示す色度除去装置は、生物処理を行う装置として、膜分離活性汚泥法を行う膜分離槽（ＭＢＲ槽）２７を備えている。この膜分離槽（ＭＢＲ槽）２７は、有機性排水に対して膜分離活性汚泥法を行うことで、該有機性排水から有機物および濁質が除去された生物処理水を生成するように構成されている。膜分離槽（ＭＢＲ槽）２７は、生物処理を行うのみならず、浮遊物質（ＳＳ）などの濁質を除去するろ過機能を有しているので、図１に示す固液分離槽２および第１ろ過器５が不要である。結果として、色度除去装置のコンパクト化が可能となる。

膜分離槽（ＭＢＲ槽）２７を備えた色度除去装置は、沈殿池使用時と比較して活性汚泥浮遊物質（ＭＬＳＳ）濃度を高く設定することが可能である。膜分離槽（ＭＢＲ槽）２７内のＭＬＳＳ濃度を高く維持することで、生物処理工程での色度除去が更に効果的に行われ、色度処理槽１０への流入する生物処理水の色度を低くすることができる。処理対象の色度が低いことでアルミニウム系凝集剤の添加量を削減することができる。

次に、有機性排水の色度除去処理の実施結果について説明する。
（実施例１）
図２に示す色度除去装置を用いた有機性排水の色度除去処理を行った。色度３００度の飲料排水を有機性排水に使用し、この有機性排水に対して膜分離槽２７において膜分離活性汚泥方式による生物処理を行って生物処理水を得た。この膜分離活性汚泥方式による生物処理は、有効ろ過径０．４μｍの中空糸膜を用いたので、図１に示す第１ろ過器５によるろ過処理と同様のろ過処理を含むものである。第１色度計６によって波長４７０ｎｍでの吸光度を測定し、生物処理水の色度を決定した。さらに、アルミニウム系凝集剤として塩化アルミニウムの添加量を色度測定結果から決定した。

得られた生物処理水を色度処理槽１０に移送し、ｐＨ７．０となるように硫酸および水酸化ナトリウムでｐＨを調整した。色度処理槽１０内に設置した撹拌機にて生物処理水を撹拌しながら塩化アルミニウムを所定量添加した。その後色度処理槽１０内の色度処理水を一部採取し、０．４μｍの中空糸膜を持つろ過器１２にてろ過を行った後、第２色度計１５によって波長３９０ｎｍでの吸光度を測定し、色度処理水の色度を決定した。

図３は、色度除去処理の実施結果を示す表である。生物処理水の色度を第１色度計６で測定したところ１２２～１５８度であった。この測定値から、必要な塩化アルミニウム添加量が５８～８２ｍｇ／Ｌと算出された。塩化アルミニウム添加量がこの範囲内の値となるように塩化アルミニウム添加量を制御したところ、色度処理後の色度は４９～６７度となり、管理基準値１００度以下であった。また、色度処理水中のアルミニウム濃度は０．１ｍｇ／Ｌ程度と、管理基準値１ｍｇ／Ｌ以下であった。生物処理槽１における活性汚泥の水酸化アルミニウム含有率は５～８％であり、汚泥のろ過性評価の指標となる５分間でのろ紙ろ過量は２０～２８．４ｍＬであった。５分間でのろ紙ろ過量は１０ｍＬ以上であれば汚泥のろ過性は良いとされることから、本実施形態の色度除去装置および色度処理方法によって汚泥のろ過性が良好な状態に維持されることが示された。

（比較例１）
図４に示すように色度計を使用しない従来の色度除去処理方法で有機性排水の色度除去処理を行った。塩化アルミニウム添加量を１０５ｍｇ／Ｌ一定として色度１２２～１５８度の生物処理水の色度処理を行ったところ、処理水色度は３８～４５度となり、管理基準値１００度以下であった。しかしながら、色度処理水中のアルミニウム濃度が０．４～１．４ｍｇ／Ｌであった。生物処理水の色度が低い場合に凝集剤が過剰となり、色度処理水中のアルミニウム濃度の管理基準値１ｍｇ／Ｌ以上となった。このときの生物処理槽１における活性汚泥の水酸化アルミニウム含有率は２０～３０％であり、処理水質の悪化、バルキングの発生が確認された。また、汚泥のろ過性評価の指標となる５分間でのろ紙ろ過量は４．７～８．２ｍＬであり、汚泥のろ過性は不良であった。

実施例１では、比較例１と比べると、凝集剤添加量を有機性排水の色度に応じて変更することにより、凝集剤添加量が２２～４５％削減されたことから、本発明の色度除去処理よって処理コストの低下が実現できたことが示された。また、膜分離槽（ＭＢＲ槽）２７における活性汚泥中のアルミニウム含有率が低下し、糸状性生物の発生抑制により糸状性バルキング現象が解消された。膜分離槽２７内のＭＬＳＳ濃度を一定に保つことができるようになり、生物処理の安定化にもつながった。

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。

１ 生物処理槽
２ 固液分離槽
５ 第１ろ過器
６ 第１色度計
７ 制御装置
８ アルミニウム系凝集剤添加装置
１０ 色度処理槽
１２ 第２ろ過器
１５ 第２色度計
１１ 汚泥返送ライン
１７ ポリマー凝集剤添加装置
１９ 凝集沈殿槽
２１ 汚泥処理装置
２２ 分離水返送ライン
２７ 膜分離槽（ＭＢＲ槽）

Claims (7)

1. 有機性排水を生物処理槽で生物処理することで、該有機性排水から有機物が除去された生物処理水を生成し、
   前記生物処理水を第１ろ過器でろ過し、
   前記第１ろ過器でろ過された前記生物処理水の色度を第１色度計で測定し、
   前記第１色度計で測定された色度に基づいてアルミニウム系凝集剤の添加量を決定し、
   前記決定された添加量のアルミニウム系凝集剤を前記生物処理水に添加して、色度処理水を生成し、
   前記色度処理水を第２ろ過器でろ過し、
   前記第２ろ過器でろ過された前記色度処理水の色度を第２色度計で測定し、
   前記第２色度計で測定された色度に基づいて前記アルミニウム系凝集剤の前記添加量を調節し、
   前記第１色度計は、第１波長における吸光度を測定し、前記第２色度計は、前記第１波長よりも短い第２波長における吸光度を測定する、有機性排水の色度除去方法。
2. 有機性排水に対して、膜分離槽により膜分離活性汚泥法を行うことで、該有機性排水から有機物および濁質が除去された生物処理水を生成し、
   前記生物処理水の色度を第１色度計で測定し、
   前記第１色度計で測定された色度に基づいてアルミニウム系凝集剤の添加量を決定し、
   前記決定された添加量のアルミニウム系凝集剤を前記生物処理水に添加して、色度処理水を生成し、
   前記色度処理水をろ過器でろ過し、
   前記ろ過器でろ過された前記色度処理水の色度を第２色度計で測定し、
   前記第２色度計で測定された色度に基づいて前記アルミニウム系凝集剤の前記添加量を調節する、有機性排水の色度除去方法。
3. 前記調節された添加量の前記アルミニウム系凝集剤を、前記膜分離槽で生成された後続の生物処理水に添加することで、前記後続の生物処理水の色度を１００度以下にする工程をさらに含む、請求項２に記載の有機性排水の色度除去方法。
4. 前記第１色度計は、第１波長における吸光度を測定し、前記第２色度計は、前記第１波長よりも短い第２波長における吸光度を測定する、請求項２に記載の有機性排水の色度除去方法。
5. 有機性排水を生物処理することで、該有機性排水から有機物が除去された生物処理水を生成する生物処理槽と、
   前記生物処理水をろ過する第１ろ過器と、
   前記第１ろ過器でろ過された前記生物処理水の色度を測定する第１色度計と、
   前記第１色度計で測定された色度に基づいてアルミニウム系凝集剤の添加量を決定する制御装置と、
   前記決定された添加量の前記アルミニウム系凝集剤を、前記生物処理水に添加するアルミニウム系凝集剤添加装置と、
   前記生物処理水と前記アルミニウム系凝集剤とを撹拌して、色度処理水を生成する色度処理槽と、
   前記色度処理水をろ過する第２ろ過器と、
   前記第２ろ過器でろ過された前記色度処理水の色度を測定する第２色度計を備え、
   前記制御装置は、前記第２色度計で測定された色度に基づいて前記アルミニウム系凝集剤の前記添加量を調節するように構成されており、
   前記第１色度計は、第１波長における吸光度を測定するように構成され、前記第２色度計は、前記第１波長よりも短い第２波長における吸光度を測定するように構成されている、有機性排水の色度除去装置。
6. 有機性排水に対して膜分離活性汚泥法を行うことで、該有機性排水から有機物および濁質が除去された生物処理水を生成する膜分離槽と、
   前記生物処理水の色度を測定する第１色度計と、
   前記第１色度計で測定された色度に基づいてアルミニウム系凝集剤の添加量を決定する制御装置と、
   前記決定された添加量の前記アルミニウム系凝集剤を、前記生物処理水に添加するアルミニウム系凝集剤添加装置と、
   前記生物処理水と前記アルミニウム系凝集剤とを撹拌して、色度処理水を生成する色度処理槽と、
   前記色度処理水をろ過するろ過器と、
   前記ろ過器でろ過された前記色度処理水の色度を測定する第２色度計を備え、
   前記制御装置は、前記第２色度計で測定された色度に基づいて前記アルミニウム系凝集剤の前記添加量を調節するように構成されている、有機性排水の色度除去装置。
7. 前記第１色度計は、第１波長における吸光度を測定するように構成され、前記第２色度計は、前記第１波長よりも短い第２波長における吸光度を測定するように構成されている、請求項６に記載の有機性排水の色度除去装置。