JP2012148217A - 廃水の生物学的処理方法及び廃水処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】既設設備などをできるだけ利用し、Ｎ_２Ｏの大気への放出を効果的に抑止できる方法及びシステムが要望されている。
【解決手段】原水を脱窒槽１１により無酸素状態にて脱窒菌により脱窒処理する。この脱窒槽１１を経た被処理水を硝化槽１２により曝気され好気状態にて好気性微生物により硝化処理を行う。硝化槽１２にて硝化処理された硝化液は、処理水と活性汚泥とに固液分離される。これらの過程で脱窒槽１１及び硝化槽１２から発生するＮ_２Ｏを含むガスをガス収集機構２１で収集する。収集されたガスは、生物酸化処理部２２によりを酸化処理され、Ｎ_２ＯがＮＯ_３に変化する。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、生物反応装置により原水を生物学的に処理する廃水の生物学的処理方法及び廃水処理装置に関する。

廃水中の窒素成分を生物学的に処理する廃水の処理方法及び装置では、無酸素状態の脱窒槽で脱窒菌により還元処理した後、好気状態の硝化槽で硝化菌により生物酸化処理を行っている。これらの処理過程では、反応副産物としてＮ_２Ｏ（亜酸化窒素）ガスが発生することが知られている。Ｎ_２Ｏガスは、二酸化炭素ガスの３１０倍の温室効果を有しているとされている。地球温暖化問題は国際的な問題となっており、温室効果ガスであるＮ_２Ｏガスの削減は、二酸化炭素ガスやメタンガスの削減とともに重要である。このような背景から、Ｎ_２Ｏの生成を抑制するための検討が行われてきた。

例えば、脱窒槽の前段に微好気性の生物反応槽を設け、硝化槽で発生するＮ_２Ｏ含有ガスを微好気槽に直接導入し、Ｎ_２Ｏを還元処理するものがある（例えば、特許文献１参照）。また、硝化槽で発生したＮ_２Ｏ含有ガスを酸素除去装置に送気し、含有ガスに混在する酸素をあらかじめ除去した脱酸素ガスを脱窒槽の廃水中に導入し、還元処理するものもある（例えば、特許文献２参照）。さらに、硝化槽で発生したＮ_２Ｏ含有ガスを回収槽に送気し、硝化液循環ラインで回収槽内に送水された硝化液中に散気することで、Ｎ_２Ｏガスを硝化液中に溶解させ、硝化液に溶解されたＮ_２Ｏを脱窒槽に送水し、還元処理する方式もある（例えば、特許文献３参照）。

特開２００７−７５８２１号公報 特開２０００−２４６０５５号公報 特開平１０−１２８３８９号公報

しかし、微好気槽を用いる方法では、この微好気槽を新設する必要があり、限られたスペースしかない下水処理場においては新たに微好気槽を設置することは困難となる可能性がある。また、酸素除去装置を用いる場合、最適な酸素除去装置として分子ふるい活性炭やガス分離膜が推奨されている。しかし、これらの装置は高価であるうえ、定期的に活性炭もしくは分離膜を交換する必要があり、手間もかかる。

このため、既設設備などをできるだけ利用し、Ｎ_２Ｏの大気への放出を効果的に抑止できる方法及びシステムが要望されてきた。

本発明の実施の形態による廃水の生物学的処理方法では、原水を無酸素状態の脱窒槽にて脱窒菌により還元処理し、この脱窒槽を経た被処理水を好気状態の硝化槽にて好気性微生物により生物酸化処理を行うに際し、前記生物学的処理過程で生じたＮ_２Ｏを含むガスをガス収集機構で収集し、このガス収集機構により収集されたガスを、生物酸化処理してＮ_２ＯをＮＯ_３に変化させることを特徴とする。

本発明の実施の形態による廃水処理装置は、原水を無酸素状態にて脱窒菌により還元処理する脱窒槽と、この脱窒槽を経た被処理水を、曝気による好気状態にて硝化菌により生物酸化処理を行う硝化槽と、硝化処理された硝化液を処理水と活性汚泥とに固液分離する固液分離装置とを有し、前記脱窒槽及び硝化槽での生物学的処理過程で生じたＮ_２Ｏを含むガスを収集し、Ｎ_２Ｏを生物酸化処理する生物反応送へと送るガス収集機構と、このガス収集機構により収集されたガスを生物酸化処理し、Ｎ_２ＯをＮＯ_３に変化させる生物酸化処理部とをさらに備えたことを特徴とする。

本発明に係る廃水処理装置の第１の実施の形態を示す全体構成図である。 同上第１の実施の形態における生物酸化処理部に邪魔板を設けた変形例を示す部分構成図である。 同上第１の実施の形態における生物酸化処理部に担体を設けた変形例を示す全体構成図である。 本発明に係る廃水処理装置の、硝化槽を複数に区分した第２の実施の形態の全体構成図である。 同上第２の実施の形態におけるガスの吸収部分とガス成分溶解液の戻し場所を変えた変形例の全体構成図である。 同上第２の実施の形態におけるガスの吸収部分とガス成分溶解液の戻し場所をそれぞれの場所に適用可能とした変形例の全体構成図である。 図１で示した本発明の第１の実施の形態にＮ_２Ｏ測定装置を設けて測定値に応じた制御を可能とした変形例の全体構成図である。 本発明に係る廃水処理装置の、生物酸化処理部として生物反応槽を用いた第３の実施の形態を示す全体構成図である。 同上第３の実施の形態における生物反応槽の処理水の戻し場所を硝化槽に変えた変形例の全体構成図である。 同上第３の実施の形態における生物反応槽の処理水の戻し場所を原水槽に変えた変形例の全体構成図である。 同上第３の実施の形態における生物反応槽として、担体を有する構造のものを用いた変形例の全体構成図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明の廃水処理装置の第１の実施の形態を説明する構成図である。この実施の形態の廃水処理装置は、脱窒槽１１、硝化槽１２、及び固液分離装置としての最終沈殿池１３を備えている。脱窒槽１１には、下水などの廃水が原水として導入され、この原水を無酸素状態にて脱窒菌により還元処理する。硝化槽１２には、脱窒槽１１を経た被処理水が導入され、その底部に設けられた散気管１５によりブロワ１６から供給される空気を曝気し、好気状態に保つ。そして、この好気状態において、硝化菌により酸化処理を行う。最終沈殿池１３には、硝化槽１２にて酸化処理された硝化液が導入され、この硝化液を処理水と活性汚泥とに固液分離する。なお、硝化液の一部はポンプ１７により脱窒槽１１に戻される。また、最終沈殿池１３で固液分離された活性汚泥の一部はポンプ１８により脱窒槽１１に返送され、脱窒槽１１内の生物量を維持する。なお、残りの活性汚泥は、余剰汚泥として排出管を介して装置外に排出される。

上記脱窒槽１１及び硝化槽１２に対しては、ガス収集機構２１及び生物酸化処理部２２が設けられている。ガス収集機構２１は、脱窒槽１１及び硝化槽１２から、詳細を後述するＮ_２Ｏを含むガスを収集する。生物酸化処理部２２は、このガス収集機構２１により収集されたガスを生物酸化処理し、Ｎ_２ＯをＮＯ_３に変化させる。

この実施の形態では、生物酸化処理部２２として、ガス収集機構２１により収集されたガスに散水してガス成分を水中に溶解させる散水装置２３を有するものを用いている。そして、このガス成分を溶解した水を硝化槽１２に戻すことにより酸化処理し、Ｎ_２ＯをＮＯ_３に変化させる。

上記構成において、原水は無酸素状態の脱窒槽１１に流入し、有機物が分解された後、好気状態の硝化槽１２に送られる。この硝化槽１２で処理された硝化液の一部は循環路を介して脱窒槽１１に戻され、残りが最終沈殿池１３に送られる。硝化槽１２では、散気管１５によりブロワ１６から供給されたエアが散気され、好気性条件下で活性汚泥中の好気性微生物である硝化菌により廃水中のアンモニア性窒素が亜硝酸性窒素や硝酸性窒素に酸化処理される。また、脱窒槽１１で処理しきれなかった廃水中の有機物が水と二酸化炭素に分解される。

この硝化槽１２からは、ポンプ１７を有する循環路により前段の脱窒槽１１に液が循環されるので、脱窒槽１１では、亜硝酸性窒素及び硝酸性窒素が、脱窒菌により還元処理されて窒素ガスに還元する。

このような廃水処理の過程において、硝化槽１２での酸化処理の反応副産物として、また脱窒槽１１での還元処理の中間生成物として前述したＮ_２Ｏ（亜酸化窒素）が生成される。この中間生成物であるＮ_２Ｏガスは、常時生成されているわけではなく、脱窒槽１１では不完全脱窒（原因として、溶存酸素の混入、硝酸負荷が高すぎる、脱窒菌が利用する有機物不足、等で生じる。）が生じているときに発生する。また、硝化槽１１では不完全硝化（アンモニア・有機物負荷が高いことによる酸素不足）が生じているときに発生する。他の要因でＮ_２Ｏが生成される可能性はあるが、多くは上記２つが大きな要因であると考えられる。

生成されたＮ_２Ｏガスは硝化槽１２および脱窒槽１１のヘッドスペース部に空気、あるいは他の生成ガスと共に溜まる。このＮ_２Ｏガスが大気にそのまま放出されると前述のように地球温暖化対策上問題が生じる。そこで、その抑止を図るため、ガス収集機構２１により収集する。ガス収集機構２１により脱窒槽１１及び硝化槽１２から収集されたＮ_２Ｏ含有ガスは、生物酸化処理部２２へ送気される。

生物酸化処理部２２は、Ｎ_２Ｏ含有ガスの流通経路に散水装置２３を設置したものであり、この散水装置２３には硝化槽１２から排出される硝化液がポンプ２４により供給され、散水されている。このため、収集されたＮ_２Ｏ含有ガスのガス成分は散水されている硝化液中に溶解され、硝化槽１２に返送される。そして、この硝化槽１２で生物酸化処理されＮＯ_３となる。

このように、脱窒槽１１及び硝化槽１２内で発生したＮ_２Ｏ含有ガスは、生物酸化処理部２２を構成する散水装置２３により散水された硝化液中に溶解された後、硝化槽１２で再度硝化菌により酸化処理されることにより大幅に低減される。すなわち、ガス中のＮ_２Ｏを硝化・脱窒の処理系内で処理することができる。これにより、廃水処理装置から発生するＮ_２Ｏガスを無害化するための特別な装置を必要とすることなく、既存設備にガス収集機構２１、生物酸化処理部２２、および散水装置２３を追加するだけの簡単な構成により、Ｎ_２Ｏガスが大気に放出されるのを効果的に低減することができる。

なお、生物酸化処理部２２の散水装置２３から散水された水と、ガス収集機構２１によって収集されたガスとの接触部分に、これらの気液接触面積を増大させるため、例えば、図２で示すような邪魔板２５を設けてもよい。このように構成すれば、気液の接触面積が増大することにより、Ｎ_２Ｏ含有ガスの硝化液への溶解効率を上げることができる。また、ガス収集機構２１は、ガスをファンにより収集してもよい。さらに、散水する液体は硝化液に限らず、硝化液から固液分離された処理水、或いは通常の水道水でもよい。

図３は上記第１の実施の形態の変形例であり、生物酸化処理部２２は、散水装置２３からの散水によりガス成分を溶解した水を硝化槽１２に戻す経路中に、好気性微生物を付着させる担体２６を配置している。すなわち、図示のように、散水装置２３の下部に、好気性微生物を付着させるための担体２６を配したものである。担体２６の材質は何でもよく、例えば、表面を粗面に加工したプラスチック製小片の集合体ように、好気性微生物が効果的に付着される、通気性を有するものを用いるとよい。

このように構成すると、Ｎ_２Ｏ含有ガスを溶解した硝化液が担体２６に接触することで、担体に付着した好気性微生物によりＮ_２Ｏを処理することができ、Ｎ_２Ｏの分解除去率を向上させることができる。なお、散水した水が担体２６に接触する構成であれば、図示の構成によらずどのようであってもよい。

図４及び図５は本発明の第２の実施の形態を示すものである。この実施の形態では、硝化槽１２を、処理方向に対して複数に区分している。図の例では、処理方向に対して前後２つに区分したので前段部１２Ａ及び後段部１２Ｂとする。これら前段部１２Ａ及び後段部１２Ｂは、被処理水が流通可能に構成されている。また、散気管１５は前段部１２Ａ及び後段部１２Ｂに対して共通に設けている。

図４では、ガス収集機構２１は硝化槽１２の前段部１２Ａからガスを収集する。生物酸化処理部２２は、収集されたガスに対して散水装置２３により散水し、ガス成分を溶解させた後、このガス成分を溶解した水を硝化槽１２の後段部１２Ｂに戻すように構成している。また、図５では、ガス収集機構２１は硝化槽１２の後段部１２Ｂからガスを収集する。生物酸化処理部２２は、収集されたガスに対して散水装置２３により散水し、ガス成分を溶解させた後、このガス成分を溶解した水を硝化槽１２の前段部１２Ａに戻すように構成している。

ここで、図４のように硝化槽１２の前段部１２Ａでガスを収集し、後段部１２Ｂにガスを溶解した水を戻すのは、前段部１２Ａの方が後段部１２ＢよりＮ_２Ｏ含有ガスの発生量が多い場合である。すなわち、脱窒槽１１で不完全反応が起こっている場合、前述のようにＮ_２Ｏが生成される。このＮ_２Ｏの一部は被処理水中に溶解され、硝化槽１２の前段部１２Ａに流入する。そして、この前段部１２Ａにおいては、水中に溶解していたＮ_２Ｏが、散気管１５によるバブリングにより気体中に放出され、Ｎ_２Ｏ含有ガスとなる。このため脱窒槽１１に近い前段部１２ＡからのＮ_２Ｏ含有ガスの発生量が多くなる。このような場合は、図４のような構成とすることで、脱窒反応過程で生じたＮ_２Ｏを効率良く処理することが可能となり、Ｎ_２Ｏの放出量を効果的に抑制できる。

これに対して、図５のように硝化槽１２の後段部１２Ｂでガスを収集し、前段部１２Ａにガスを溶解した水を戻すのは、後段部１２Ｂの方が前段部１２ＡよりＮ_２Ｏ含有ガスの発生量が多い場合である。すなわち、硝化槽１２においては有機物の酸化が生じ、後段に進むほど硝化反応が進む。この硝化反応の進行に伴ってＮ_２Ｏ含有ガスが発生することが報告されている（例えば、前記特許文献３等）。このため図５では、後段部１２Ｂで生じたＮ_２Ｏガスを集めて、前段部１２Ａに戻すことによって、Ｎ_２Ｏの酸化を狙ったものである。この方式によれば、硝化過程で生じたＮ_２Ｏを効率よく酸化処理することが可能となる。

上述した図４の構成及び図５の構成のいずれを採用するかは、廃水処理装置としての個々の特性に応じて決めればよい。いずれにおいても、Ｎ_２Ｏを液中に溶解させ、硝化槽１２に流下させることにより、再溶解させたＮ_２Ｏを硝酸に酸化させることが可能となる。

なお、Ｎ_２Ｏを液中に溶解させ硝化液を硝化槽１２に流下させる管路には、図示のようにＵ字状部を設けて満水構造とし、流下側からのガスの逆流を防いでいる。

なお、硝化槽１２の、図４における後段部１２Ｂ、及び図５における前段部１２Ａは、それぞれの図では密閉状態で描かれているが、実際には散気管１５から噴出した空気を外部に逃がす逃げ部が形成されているものとする。

図6は、上述した第２の実施の形態の変形例を示すものである。この例でも硝化槽１２は、処理方向に対して複数に区分され、前段部１２Ａと後段部１２Ｂとを有するものとする。また、これら区分された前段部１２Ａと後段部１２Ｂとは被処理水が流通可能に構成されている。

これら前段部１２Ａ及び後段部１２Ｂに対しては、それぞれガス収集機構２１Ａ，２１Ｂを設けている。これらガス収集機構２１Ａ，２１Ｂは、それぞれ対応する開閉弁３１Ａ，３１Ｂを介して硝化槽１２の区分された前段部１２Ａ及び後段部１２Ｂにそれぞれ連結して、いずれかからもガスを収集可能に構成している。

生物酸化処理部２２は、ガス収集機構２１Ａ，２１Ｂのいずれかにより収集されたガスに散水する散水装置２３を有する。この散水装置２３の下流側は、満水部を経たのち、それぞれ対応する開閉弁３２Ａ，３２Ｂを介して硝化槽１２の後段部１２Ｂ及び前段部１２Ｂにそれぞれ連結している。つまり、これらのいずれにもガス成分を溶解した水を戻せるように構成している。また、この生物酸化処理部２２の散水装置２３を経た反対側は、それぞれ対応する排気弁３３Ａ，３３Ｂを介して外部の脱臭設備などに通じている。

さらに、硝化槽１２の前段部１２Ａ及び後段部１２Ｂから生じるガスに含まれるＮ_２Ｏ濃度を測定する測定装置３５を設ける。この測定装置３５は、前段部１２Ａからのガスに含まれるＮ_２Ｏ濃度が後段部１２Ｂからのガスより高い場合は、図示しないコントローラにより、前段部１２Ａに通じるガス収集機構２１Ａの開閉弁３１Ａを開いて、前段部１２Ａからのガスを収集させる。また、生物酸化処理部２２の、後段部１２Ｂに通じる開閉弁３２Ａを開放して、この後段部１２Ｂにガス成分を溶解した水を戻す。さらに対応する排気弁３３Ａを開き、散水装置２３をとおり、ガス成分が溶出されたガスを脱臭装置などへ排気させる。

これに対して、後段部１２Ｂからのガスに含まれるＮ_２Ｏ濃度が前段部１２Ａからのガスより高い場合、測定装置３５は、図示しないコントローラにより、後段部１２Ｂに通じるガス収集機構２１Ｂの開閉弁３１Ｂを開放して、後段部１２Ｂからのガスを収集させる。また、生物酸化処理部２２の、前段部１２Ａに通じる開閉弁３２Ｂを開放して、この前段部１２Ａにガス成分を溶解した水を戻す。さらに対応する排気弁３３Ｂを開き、散水装置２３をとおり、ガス成分が溶出されたガスを脱臭装置などへ排気させる。

すなわち、前段の硝化槽１２Ａおよび後段の硝化槽１２Ｂからの収集ガス中のＮ_２Ｏ濃度を測定し、測定値が高い方の硝化槽１２Ａ又は１２Ｂより発生ガスを収集して液中に溶解させ、測定値が低い方の硝化槽１２Ｂ又は１２Ａへ流下させるようにした。これにより、脱窒反応過程および硝化反応過程で発生するＮ_２Ｏを効率良く処理することができる。

なお、前段の硝化槽１２Ａおよび後段の硝化槽１２Ｂからの収集ガス中のＮ_２Ｏ濃度を測定し、ガスの収集先と、散水した水の返送先を硝化槽の前段１２Ａと後段１２Ｂのいずれかに決定する構成であれば図示構成に限らず、どのようなものであってもよい。

上記実施の形態では、硝化槽１２の区分数を２つとした場合を例示したが、もちろん３つ以上に区分してもよい。この場合、前段部とは、脱窒槽１１に近い側の区分であればどこでもよく、必ずしも脱窒槽１１に隣接した区分を指すものではない。同様に、後段部とは、前段部に対する後段部であればどこでもよく、必ずしも硝化槽１２の排出部分を指すものではない。

また、この第２の実施形態では図示しなかったが、第１の実施の形態で変形例として説明した気液面積増大用の邪魔板２５や、好気性微生物の担体２６を、設置してもよいことは勿論である。

図７は、前述した図１の実施形態の変形例であり、ガス収集機構２１が収集するガスのＮ_２Ｏ濃度を測定する測定装置３７を設けている。この測定装置３７で測定されたＮ_２Ｏ濃度はコントローラ（制御部）３８に入力され、予め設定した値（Ｎ_２Ｏ濃度目標値）と比較される。コントローラ３８は、Ｎ_２Ｏ濃度測定値が、予め設定した値以上の場合、散水装置２３による散水を実行させるべくポンプ２４を起動制御する。すなわち、収集ガス中のＮ_２Ｏ濃度を測定し、測定値が設定した目標値よりも高いときのみ、散水用のポンプ２４を作動させて、Ｎ_２Ｏガスを再溶解させるものである。これにより、散水用のポンプ２４のランニングコストを低減することができる。

また、コントローラ３８は、Ｎ_２Ｏの測定値と目標値の偏差に応じて散水量を演算し、散水用のポンプ２４を制御して、散水量を調整するものでもよい。さらに、測定されたＮ_２Ｏ濃度に応じて、ブロワ１６を制御し、硝化槽１２に対する曝気量を調整するようにしてもよい。

これらは、収集ガス中に含まれるＮ_２Ｏの測定値に応じた制御を行うものであり、無駄な運転を防止して効率的な運用が可能となる。

図８は第３の実施の形態を示している。なお、前述した各実施の形態と同じ装置及び部材には同符号を付して説明する。

脱窒槽１１、硝化槽１２、固液分離装置としての最終沈殿池１３、硝化槽１２から脱窒槽１１への循環路については、前述した各実施の形態と同様であり、これらと同じ装置及び部材には同符号を付している。

この実施の形態では、生物酸化処理部２２として、被処理水を生物学処理する生物反応槽２２Ａを用いている。この生物反応槽２２Ａの被処理水に対しては、槽内底部に設けられた散気管４５により、ブロワ４６から送風される空気が曝気される。

脱窒槽１１及び硝化槽１２から生じたガスは、ガス収集機構２１により収集され、ファン４８により生物反応槽２２Ａ内の被処理水中に吹き込まれる。なお、生物反応槽２２Ａ内の被処理水には、別途用意した被処理水や、図８で示すように脱窒槽１１内の被処理水を、或いは、図９で示すように硝化槽１２内の被処理液を、バッチ式で取り入れてもよい。

このように、硝化槽１２での硝化反応、及び脱窒槽１１での脱窒反応の中間物質として生成したＮ_２Ｏガスならびに臭気ガスを、ガス収集機構２１のガス経路を介して生物反応槽２２Ａに直接導入するようにした。また、生物反応槽２２Ａでの生物反応による処理水は、バッチ式で脱窒槽１１又は硝化槽１２へ戻すように構成した。

上記構成によると、生物反応槽２２ＡではＮ_２Ｏを酸化すると共に、発生した硫化水素ガスやアンモニアガス等の臭気ガスも酸化脱臭できる。これにより、Ｎ_２Ｏの処理と臭気ガスの脱臭処理を同時に行うことができる。生物反応槽２２Ａの有機物負荷や窒素負荷は硝化槽１２に比べて低いことから不完全酸化が起こりにくく、より完全なＮ_２Ｏの酸化処理が期待できる。なお、処理水の返送場所は図１０のように原水槽(図示せず)であってもよい。

図１１は上述した第３の実施の形態の変形例であり、生物酸化処理部２２としての生物反応槽２２Ｂは、槽内の高さ方向中間部に、好気生微生物を付着させた担体５１を配置し、その上部に散水装置５２を設けたものである。この散水装置５２は、最終沈殿池１３にて硝化液から分離された処理水を散水する。脱窒槽１１及び硝化槽１２から生じたガスは、ガス収集機構２１により収集され、ファン４８により担体５１の下方空間に供給し、この担体５１の配置部分を上向流で通過する。

ここで、担体５１は、前述のように硝化菌をはじめとする好気性微生物を付着させたものであり、収集したＮ_２Ｏ含有ガスを反応槽２２Ｂの内部に上向流で通気させることにより、担体５１に付着させた好気性微生物によりＮ_２Ｏを効率良く酸化処理することができる。この場合、ガス収集機構２１により収集されたガスは、担体５１の下方空間に吹き込まれるので、液中に吹き込む場合に比べ、ファン４８の容量を小さくでき、運転コストの低減が期待できる。

なお、生物反応槽２２Ｂで発生した処理水は脱窒槽１１返送するように構成した。この他、処理水の返送場所は硝化槽や原水槽でも良い。

上述の各実施の形態では、硝化槽１２で硝化菌により酸化処理された硝化液を、最終沈殿池１３により処理水と活性汚泥とに固液分離していたが、最終沈殿池１３を用いないで固液分離する膜分離活性汚泥法を用いてもよい。

この膜分離活性汚泥法では、硝化槽１２内の下流部分に膜ろ過装置を設け、この膜ろ過装置により硝化槽１２内で固液分離を行い、分離された処理液を取り出すものである。この場合、硝化槽１２からは前述した各実施の形態と同様に硝化液の一部が脱窒槽１１に返送される。また、硝化槽１２内には、膜ろ過装置により固液分離された活性汚泥が蓄積されるので、硝化槽１２内から、この蓄積された活性汚泥を引き抜く。引き抜かれた活性汚泥は、前述した各実施の形態と同様に、その一部は脱窒槽１１に返送され、残りは余剰汚泥として装置外に排出される。

このように、本発明の各実施の形態では、原水を無酸素状態の脱窒槽にて脱窒菌により還元処理し、この脱窒槽を経た被処理水を曝気され好気状態の硝化槽にて硝化菌により酸化処理を行うに際し、生物学的処理過程で生じたＮ_２Ｏを含むガスをガス収集機構で収集し、このガス収集機構により収集されたガスを、酸化処理してＮ_２ＯをＮＯ_３に変化させるので、既存設備の利用によりＮ_２Ｏの大気への放出を効果的に抑制することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他のさまざまな形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１１・・・脱窒槽
１２・・・硝化槽
２１・・・ガス収集機構
２２・・・生物酸化処理部
２２Ａ，２２Ｂ・・・生物反応槽
２３…散水装置
２５…邪魔板
２６…担体

Claims (18)

1. 原水を無酸素状態の脱窒槽にて脱窒菌により還元処理し、この脱窒槽を経た被処理水を好気状態の硝化槽にて硝化菌により酸化処理を行う廃水の生物学的処理方法であって、
   前記生物学的処理過程で生じたＮ_２Ｏを含むガスをガス収集機構で収集し、このガス収集機構により収集されたガスを、液中に溶解させ酸化処理し、Ｎ_２ＯをＮＯ_３に変化させる
   ことを特徴とする廃水の生物学的処理方法。
2. 原水を無酸素状態にて脱窒菌により還元処理する脱窒槽と、この脱窒槽を経た被処理水を、曝気による好気状態にて硝化菌により酸化処理を行う硝化槽と、酸化処理された硝化液を処理水と活性汚泥とに固液分離する固液分離装置とを有する廃水処理装置であって、
   前記脱窒槽及び硝化槽での生物学的処理過程で生じたＮ_２Ｏを含むガスを収集するガス収集機構と、
   このガス収集機構により収集されたガスを液中に溶解させ酸化処理し、Ｎ_２ＯをＮＯ_３に変化させる生物酸化処理部と、
   を備えたことを特徴とする廃水処理装置。
3. 前記生物酸化処理部は、前記ガス収集機構により収集されたガスに散水してガス成分を水中に溶解させる散水装置を有し、このガス成分が溶解した水を前記硝化槽に戻し、硝化槽で酸化するように構成されたことを特徴とする請求項２に記載の廃水処理装置。
4. 前記硝化槽は、処理方向に対して複数に区分され、これら区分された処理方向に対する前段部及び後段部は、被処理水が流通可能に構成され、
   前記ガス収集機構は硝化槽の前記前段部からガスを収集し、前記生物酸化処理部は、ガス成分を溶解した水を硝化槽の前記後段部に戻し、硝化槽で酸化する
   ことを特徴とする請求項３に記載の廃水処理装置。
5. 前記硝化槽は、処理方向に対して複数に区分され、これら区分された処理方向に対する前段部及び後段部は、被処理水が流通可能に構成され、
   前記ガス収集機構は硝化槽の前記後段部からガスを収集し、前記生物酸化処理部は、ガス成分を溶解した水を硝化槽の前記前段部に戻し、硝化槽で酸化する
   ことを特徴とする請求項３に記載の廃水処理装置。
6. 前記硝化槽は、処理方向に対して複数に区分され、これら区分された処理方向に対する前段部及び後段部は、被処理水が流通可能に構成され、
   前記ガス収集機構はそれぞれ開閉弁を介して前記硝化槽の前記前段部及び後段部にそれぞれ連結し、これらのいずれかからもガスを収集可能であり、前記生物酸化処理部はそれぞれ開閉弁を介して前記硝化槽の前記後段部及び前段部にそれぞれ連結し、これらのいずれにもガス成分を溶解した水を戻すことが可能な構成で、硝化槽で酸化する、
   ことを特徴とする請求項３に記載の廃水処理装置。
7. 前記硝化槽の前記前段部及び後段部から生じるガスのＮ_２Ｏ濃度を測定する測定装置を有し、この測定装置は、
   前記硝化槽の前記前段部からのガスのＮ_２Ｏ濃度が前記後段部からのガスより高い場合は、前記前段部に通じる前記ガス収集機構の開閉弁を開いてこの前段部からのガスを収集させ、かつ前記生物酸化処理部は、前記後段部に通じる開閉弁を開いてこの後段部にガス成分を溶解した水を戻させ、
   前記硝化槽の前記後段部からのガスのＮ_２Ｏ濃度が前記前段部からのガスより高い場合は、前記後段部に通じる前記ガス収集機構の開閉弁を開いてこの後段部からのガスを収集させ、かつ前記生物酸化処理部は、前記前段部に通じる開閉弁を開いてこの前段部にガス成分を溶解した水を戻させる
   ことを特徴とする請求項６に記載の廃水処理装置。
8. 前記生物酸化処理部は、散水された水と前記ガス収集機構によって収集されたガスとの接触部分に、これらの気液接触面積を向上させるための邪魔板を有することを特徴とする請求項３乃至請求項７のいずれかに記載の廃水処理装置。
9. 前記生物酸化処理部は、ガス成分を溶解した水を硝化槽に戻す経路中に、好気性微生物を付着させる担体を配置したことを特徴とする請求項３乃至請求項７のいずれかに記載の廃水処理装置。
10. 前記散水装置が散水する水は、前記硝化槽から取り出された硝化液であることを特徴とする請求項３乃至請求項９のいずれかに記載の廃水処理装置。
11. 前記散水装置が散水する水は、前記硝化液から固液分離された処理水であることを特徴とする請求項３乃至請求項９のいずれかに記載の廃水処理装置。
12. 前記ガス収集機構が収集するガスのＮ_２Ｏ濃度を測定する測定装置を有し、測定されたＮ_２Ｏ濃度が予め設定した値以上の場合、前記散水装置による散水を実行させる制御部を有することを特徴とする請求項３乃至請求項１１のいずれかに記載の廃水処理装置。
13. 前記ガス収集機構が収集するガスのＮ_２Ｏ濃度を測定する測定装置を有し、測定されたＮ_２Ｏ濃度に応じて前記散水装置による散水量を調整する制御部を有することを特徴とする請求項３乃至請求項１１のいずれかに記載の廃水処理装置。
14. 前記ガス収集機構が収集するガス体のＮ_２Ｏ濃度を測定する測定装置を有し、測定されたＮ_２Ｏ濃度に応じて硝化槽に対する曝気量を調整する制御部を有することを特徴とする請求項３乃至請求項１３のいずれかに記載の廃水処理装置。
15. 前記生物酸化処理部として、被処理水を曝気して生物処理する生物反応槽を用い、前記ガス収集機構により収集されたガスは、この生物反応槽内の被処理水中に吹き込まれることを特徴とする請求項２に記載の廃水処理装置。
16. 前記生物酸化処理部として用いられる生物反応槽の被処理水には、前記脱窒槽内の液体を用いることを特徴とする請求項１５に記載の廃水処理装置。
17. 前記生物酸化処理部として用いられる生物反応槽の被処理水には、前記硝化槽内の液体を用いることを特徴とする請求項１５に記載の廃水処理装置。
18. 前記生物酸化処理部として、槽内の高さ方向中間部に、好気性微生物を付着させた担体を配置し、前記硝化液から分離された処理水を上部から散水する散水装置を備えた生物反応槽を用い、前記ガス収集機構により収集したガスを、この生物反応槽内の前記担体の下方空間に供給し、この担体配置部分を上向流で通過させる構造であることを特徴とする請求項２に記載の廃水処理装置。

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