JPH0133237B2

JPH0133237B2 -

Info

Publication number: JPH0133237B2
Application number: JP12471181A
Authority: JP
Inventors: Izumi Hirasawa; Kazuo Shimada; Yoshiro Hayashi; Juichi Fuchu
Original assignee: Ebara Infilco Co Ltd
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1981-08-11
Filing date: 1981-08-11
Publication date: 1989-07-12
Also published as: JPS5827696A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、廃水中の窒素及びリンを除去する方
法に関するものである。従来、アンモニア性窒素の生物的硝化脱窒素を
粒状材充填槽で行なうことは知られており、ま
たリン酸カルシウム含有固体によつてリンを除去
する方法も知られているが、各々無関係なプロセ
スとして別個に実施されていたにすぎず、両プロ
セスの有機的関連性に着目し合理的に結合すると
いう概念には全く到達していなかつたのが現状で
ある。本発明は、粒状固体を用いた生物的照化工程と
粒状固体を用いた生物的脱窒素工程の間に、リン
酸カルシウム含有固体と接触せしめて処理する脱
リン工程を設けることにより極めて効率的にリ
ン、窒素が除去できることを見出して完成された
ものであり、合理的なリンと窒素の除去方法、特
にリン、窒素を含む排水の高度処理に好適なプロ
セスを提供することを目的とするものである。すなわち本発明は、リン、アンモニア性窒素を
含有する廃水を、粒状固体充填層に導入し好気的
条件下で流過せしめる工程を含む第一工程と、該
第一工程流出水をカルシウムイオンの存在下でリ
ン酸カルシウム含有固体と接触させる第二工程
と、該第二工程流出水を有機炭素源の存在下で粒
状固体と嫌気的に接触せしめる第三工程とからな
ることを特徴とする廃水中の窒素、リンの除去方
法である。次に本発明の一実施態様を第１図を参照しつつ
説明すれば、下水の活性汚泥処理水（二次処理
水）など、窒素とリンを含有する廃水１は、第一
工程として砂等の粒状固体４を充填した充填層３
頂部より流入させる。充填槽３の底部には散気管
が設けられており、空気などの酸素含有ガス５が
充填槽３内に供給され槽内は好気的条件に保たれ
ている。廃水１は充填槽３内を流過することによつて、
SSが除去されると同時に充填槽３内に繁殖した
硝化菌の生物学的作用によりアンモニア性窒素が
酸化されて硝酸イオンとなる。この硝化菌による
硝化反応の代表的な反応式を次に示す。 NH₄ ⁺＋2O₂＋OH^-＋HCO₃ ^- →NO₃ ^-＋3H₂O＋CO₂ ……(1) この硝化反応に於ては(1)式に示されているよう
に、重炭酸イオン（HCO₃ ^-）も除去されて炭酸
ガスを生ずるが、この炭酸ガスは充填槽３に供給
される酸素含有ガス５の気泡に同伴されて大気中
に放散される。また、この硝化反応では水酸イオ
ンも同時に消費されるため、アンモニア窒素の含
有量が多い場合には第一工程の流入水すなわち廃
水１にアルカリ剤２の添加が必要となる。アルカ
リ剤２としては、苛酸ソーダ、炭酸ソーダを使用
できるが、消石灰、生石灰等のカルシウム含有ア
ルカリ剤を使用すると次の脱リン工程（第二工
程）で必要とするカルシウムイオンの補給の目的
にもかなつており効果的である。次に第二工程では、第一工程からの流出水６に
必要に応じてカルシウム剤７を加えた後脱リン槽
８に導入し、槽内に充填されたリン鉱石などの、
リン酸カルシウムを含有する接触材９と接触さ
せることによつてリンの除去が行なわれる。通常
この接触材９によりリンを効率的に除去するに
は、流入水のSS及び炭酸物質を除去する前処理
工程を必要とするが、すでに第一工程の流出水６
はSS、炭酸物質が除去されているため、いわゆ
る前処理工程を必要としない。したがつて、リン
酸カルシウム含有固体の表面は常に清浄に保たれ
ており、この表面で以下の反応が効率的に進行し
リンが除去される。 5Ca²⁺＋OT^-＋3PO₄ ^3- →Ca₅（OH）（PO₄）₃ ……(2) 次の第三工程では、第二工程からの流出水１０
にメタノールなどの有機炭素源（水素供与体）１
１を添加して砂などの粒状固体１３を充填した脱
窒素槽１２頂部に嫌気的雰囲気下で通水すると、
該粒状固体表面に硝酸イオンを窒素ガスに変える
脱窒素菌が繁殖し、生物膜が形成される。この生物膜の形成に伴い生物膜内部において脱
窒素反応が進行し、液中の硝酸イオンは窒素ガス
に還元除去される。この反応を次式に示す。 2NO₃ ^-＋5H₂→N₂↑＋2OH^-＋4H₂O ……(3) また、第三工程においては脱窒素生物膜形成の
際に、液中のリンを取り込むので、第二工程の流
出水１０中の残存リンをさらに除去できる。な
お、第１図１４は処理水である。前記第二工程への流入水に添加するカルシウム
剤の種類は、塩化カルシウム、硫酸カルシウム、
消石灰のような水溶性のものであれば良い。カル
シウム剤の添加位置は第二工程の内部に直接また
は流入配管中に添加しても良い。なお、第一工程
に添加するアルカリ剤として消石灰、生石灰を用
いると第二工程で必要とするカルシウムの補給に
目的にもかなつており効果的である。一方、有機
炭素源の添加は第三工程内に直接または流入配管
中でも良く、添加量はNO₃−N1モルに対して水
素供与体3.5モル以上で、メタノールの場合
CH₃OH／NO₃−Ｎ＝2.0〜3.0〔ｇ／ｇ〕以上が好
ましい。また、前記第一工程の充填槽は粒状固体
を浸液したものが好ましく、流過する液の流れは
上向流でも下向流でも良い。該粒状固体としては
砂のほかアンスラサイト、活性炭が使用できる。第二工程で使用するリン酸カルシウム含有固体
は粒状でも板状でも良く、その種類はリン鉱石や
骨炭などのリン酸カルシウムを含有する鉱物で
も、リン酸カルシウムを含有しない固体にリン酸
カルシウム、またはこれを含有する物質を担持さ
せたものでも良い。液の流れは上向流でも下向流
でも良く、液がリン酸カルシウム含有固体と接触
するものであれば良い。該含有固体の状態は固定
層、流動層、懸濁状態のいずれでも良い。さらに、第三工程は液を粒状固体と接触せしめ
る工程で、粒状固体は固定層、流動層、懸濁状態
のいずれでも良い。ただし第三工程でSSも除去
する必要がある場合においても第一工程と同様に
粒状固体を浸液した充填層が好ましい。第三工程
用に粒状固体としては砂、アンスラサイト、ある
いは活性炭が使用できる。前記第１図示例は第一〜第三の工程から成る
が、通常脱窒素を行なう第三工程の流出水中の
BODを除去するために、第三工程の後に再曝気
槽を設けることが好ましいが、これも本発明の具
体例の一つであり、本発明の技術思想に含まれる
ものである。このように本発明によれば、次に示すような顕
著な効果を得ることができ、廃水中のリン、窒素
の除去を極めて合理的に行なうことができる。 (1) 従来の処理工程を著しく簡略化できる。すな
わち、従来の処理工程は第２図に示すように粒
状固体を用いた生物的硝化、脱窒素工程の後に
脱リン工程を設けたものである。この場合リン
除去率を高く維持するには硫酸を添加して空気
と接触させる脱炭酸工程とSSを除去する砂
過工程が必要となる。これに対し、本発明では第３図に示すよう
に、脱リンのための前処理が不要となるため、
わずか３つの工程でリン、窒素の除去を効率的
に行なうことができる。また、本発明では第４図に示すような処理工
程にすると、さらにアルカリ、有機炭素源が節
約できる。この窒素工程は脱リン工程前の第一
工程を、前記第１図例の第三工程と同様に処理
する前段工程としての脱窒素工程と後段工程と
しての硝化過工程によつて構成したものであ
る。この場合、脱窒素を行なう第一工程ではア
ルカリが遊離するため、次の第二工程で必要と
するPH制御用のアルカリ剤を節約できる。ま
た、第一工程の水素供与体として廃水中BOD
成分が利用できるので水素供与体として添加す
る薬品量が節約される。さらには第一工程で有
機物が硝酸呼吸により酸化分解されるので硝化
を行なう第二工程にかかるBODの負荷が軽減
され、その分第二工程で供給すべき酸素量が軽
減される。 (2) 処理装置がコンパクトにできる。すなわち、
生物処理を行なう工程はいずれも装置容積当た
りの微生物濃度を高くできるので高い窒素負荷
がとれ、また脱リン工程においてもリン酸カル
シウム含有固体による高いリン除去性能によつ
てリンの負荷を高くとれる。しかも脱リン工程
では汚泥の発生がないため、汚泥の処理が不要
となる。 (3) 脱リン工程に充填されたリン酸カルシウム含
有固体の表面は常に清浄に保たれ、該固体にリ
ン除去性能の低下は無く、半永久的に使用でき
る。 (4) 脱窒素を行なう第三工程で、第二工程からの
残存リンをさらに生物的に除去できる。次に、本発明実施例を示す。実施例小型下水処理場の二次処理水を用いて脱窒素、
脱リン処理を行なつた。処理工程は第３図のとお
りである。原水に消石灰40mg／を添加した後、粒径３mm
の砂を２ｍ充填した径400mm、高さ3000mmの槽に
LV2.5ｍ／ｈで下向流に通水した。槽の底部より
空気を原水流量と等量で供給した。該槽の流出水
を粒径0.44mmの北アフリカ産リン鉱石を２ｍ充填
した径280mm、高さ3000mmの脱リン槽にLV5〜６
ｍ／ｈで下向流通水した。該流出水にメタノール
をNO₃濃度の３倍量すなわち30mg／添加した
後粒径３mmの砂を２ｍ充填し頂部を密閉した径
200mm、高さ3000mmの脱窒素槽にLV5〜６ｍ／ｈ
で下向流通水した。全工程の滞留時間はわずか
1.6時間であつた。原水水質と処理水水質を下表
に示す。

【表】比較例実施例１と同一の原水を用いて脱窒素、脱リン
処理を行なつた。処理工程は第２図のとおりであ
る。原水に消石灰20mg／を添加した後、粒径３mm
の砂を２ｍ充填した径400mm、高さ3000mmのカラ
ムにLV2.5ｍ／ｈで下向流通水した。カラムの底
部より空気を原水流量と等量で供給した。該カラ
ムの流出水にメタノールを30mg／添加した後、
粒径３mmの砂を２ｍ充填し頂部を密閉した径200
mm、高さ3000mmの脱窒素槽にLV5〜６ｍ／ｈで下
向流通水した。さらに、該脱窒素槽からの流出水
に硫酸70mg／を添加した後、径300mm、高さ
1000mmの脱炭酸槽に流入させ、槽底部より空気を
原水流量の３倍量で吹き込んだ。さらに該脱炭酸
槽の流出水に消石灰40mg／を添加した後、有効
径0.6mmの砂を１ｍ充填した径280mm、高さ２ｍの
砂過槽にLV5ｍ／ｈで下向流に通水した。さら
にこの流出水を有効径0.44mmの北アフリカ産リン
鉱石を２ｍ充填した径280mm、高さ3000mmの脱リ
ン槽にLV5〜６ｍ／ｈで下向流通水した。処理結
果を前記の表に併記した。なお、全工程の滞留時
間は2.4時間であつた。

【図面の簡単な説明】

第１図、第３図及び第４図は本発明の各実施態
様を示す系統説明図、第２図は従来法を示す系統
説明図である。１……廃水、２……アルカリ剤、３……充填
槽、４……粒状固体、５……酸素含有ガス、６…
…流出水、７……カルシウム剤、８……脱リン
槽、９……接触材、１０……流出水、１１……
有機炭素源、１２……脱窒素槽、１３……粒状固
体、１４……処理水。

Claims

【特許請求の範囲】１リン、アンモニア性窒素を含有する廃水を、
粒状固体充填層に導入し好気的条件下で流過せし
める工程を含む第一工程と、該第一工程流出水を
カルシウムイオンの存在下でリン酸カルシウム含
有固体と接触させる第二工程と、該第二工程流出
水を有機炭素源の存在下で粒状固体と嫌気的に接
触せしめる第三工程とからなることを特徴とする
廃水中の窒素、リンの除去方法。２前記第一工程が、廃水を粒状固体と嫌気的に
接触せしめる前段工程と該前段工程流出水を粒状
固体充填層に導入し好気的条件下で流過せしめる
後段工程とからなるものであつて、該後段工程流
出水の一部を前記前段工程に返送して処理するも
のである特許請求の範囲第１項記載の方法。