JPH0146199B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

「技術分野」 この発明は、有機性窒素、アンモニア性窒素、
亜硝酸性窒素、硝酸性窒素などの各種形態の窒
素、およびオルトリン酸塩、ポリリン酸塩など各
種形態のリンを、BOD成分と共に含有する生活
廃水、工場廃水、屎尿等の有機性廃水の処理に好
適に用いられる含窒素・リン廃水の処理方法に関
する。 「従来技術とその問題点」 今日、閉鎖系水域の富栄養化が問題となつてお
り、このため廃水中の窒素およびリンの除去が強
く求められている。 この窒素の除去およびリンの除去を同時に行う
廃水処理方法として、従来より、次の方法が知ら
れている。 第２図に示すものは、いわゆる凝集剤添加式循
環脱窒素法の工程図である。この方法は浮遊活性
汚泥を用いるもので、この方法に用いられる処理
装置は、脱窒素槽１、硝化槽２および沈殿槽３が
この順に連設されている。この方法では、まず脱
窒素槽１に廃水を流入せしめると共に、硝化槽２
で硝化処理された処理水の一部を再返送（循環）
する。そして、この脱窒素槽１では、活性汚泥中
の脱窒素菌が、硝化槽２から返送されてくる廃水
中に含まれている硝酸性窒素および亜硝酸性窒素
（NOx−Ｎ）に結合している酸素を利用して、原
廃水中のBOD成分（有機栄養源）を同化するの
で、NOx−Ｎの窒素は窒素ガスとして大気中に
放出され、これにより窒素が除去（脱窒素）され
る。 ついで、この脱窒素された廃水は、硝化槽２に
導入される。この脱窒素槽１から送られてくる廃
水には、原廃水中に含有されていた有機性窒素お
よびアンモニア性窒素（以下、これらを全ケルダ
ール性窒素と称し、TK−Ｎと略記する。）が含
まれており、硝化槽２では、活性汚泥中の亜硝酸
化菌、硝化菌によりこれらTK−Ｎの硝化が行わ
れる。この際、脱窒素槽１からの処理水はPH値が
高いので改めてアルカリ剤を添加してPHを調整す
る必要がない。この硝化槽２では、さらに凝集剤
を添加することによりリン分の除去を行う。この
ように処理された廃水は、一部脱窒素槽１に返送
（循環）され、残部は沈殿槽３に送られる。沈殿
槽３では、硝化槽２から送られてきた処理水中に
ある活性汚泥を沈殿分離し、上澄液を滅菌、希釈
等の処理を経て最終処理水として放流する。ま
た、分離された汚泥の一部は脱窒素槽１への返送
汚泥とされ、残部は余剰汚泥として別途処理され
る。 このような凝集剤添加式循環脱窒素法にあつて
は、リン分の除去のため凝集剤を添加するので、
次のような問題があつた。 ａ 硝化槽２に脱リン用の凝集剤を添加するの
で、硝化槽２のPH値の低下や、各槽１，２，３
中の脱窒素菌、亜硝酸化菌および硝化菌に対す
る凝集剤の薬害が心配される。 ｂ 凝集剤による沈殿汚泥が発生するので余剰汚
泥の発生量が増大する。 ｃ 凝集剤を用いるので、廃水処理のランニング
コストが増加する。 このように、凝集剤添加式循環脱窒素法にあつ
ては、リン分除去のために添加する凝集剤に起因
する問題が種々あるため、これを解決する廃水処
理法として、第３図に示す、いわゆる生物学的脱
窒素・脱リン法も考えられている。 この処理方法は、槽内の溶存酸素（DO）が低
下すると活性汚泥中の微生物はリンを放出し、つ
いで槽内のDOが増加すると微生物は放出した以
上のリンを取込むという微生物の性質を利用した
ものである。この方法に用いられる処理装置は、
第３図に示すように、嫌気性槽４が脱窒素槽１の
前に設けられており、原廃水および返送汚泥はこ
の嫌気性槽４に送られる。嫌気性槽４は、DOが
低く保たれた槽であつて、この槽４に送られた返
送汚泥中の微生物は、ここで廃水中にリンを放出
する。そして、この微生物は廃水の流れと共に、
硝化槽２へ送られる。この硝化槽２は、好気性状
態（DOが高い）であるので、ここに送られた活
性汚泥中の微生物は廃水中のリンを嫌気性槽４で
放出した以上に取込み、これにより、廃水中のリ
ン分が除去（脱リン）される。なお、この方法に
おいて、脱窒素は第２図に示した循環脱窒素法と
同様に行われる。 しかしながら、この生物学的脱窒素・脱リン法
にあつても、次の問題があつた。 ａ NOx−Ｎが存在すると活性汚泥中の微生物
のリンの放出が阻害されるため、通常、脱リン
効率が低下するが、この方法にあつては、沈殿
槽３で分離される汚泥中へのNOx−Ｎの混入
を防止することができず、従つて、この汚泥が
嫌気性槽４へ返送されることにより、嫌気性槽
４でのリン放出が阻害され脱リン効率が低下す
る恐れがある。 ｂ この方法にあつては、浮遊する活性汚泥を用
いるので、放流する最終処理水中に微細フロツ
クが混入して、得られる処理水のSS値が高く
なる傾向がある。 ｃ この方法にあつては、浮遊活性汚泥を用いて
いるので、良好な廃水処理を行うためには、沈
殿槽３で沈降分離し易くかつ各槽１，２，４で
各廃水処理を効率良くなし得るように活性汚泥
を維持しなければならず、その管理に高度な知
識を必要とする。 ｄ また、汚泥は処理中の廃水と共に流されるの
で、汚泥が硝化槽２に滞留する時間が短かく、
硝化菌の増殖に必要な汚泥令を充分に取ること
ができない。 ｅ 浮遊汚泥を用いるので、流入する原廃水の流
入量およびその性状に応じた汚泥の返送を行わ
ねばならず、装置の運転に注意を要する。 「問題を解決するための手段」 この発明の含窒素・リンン廃水の処理方法は、 原廃水中の窒素を、固着汚泥中の亜硝酸化
菌、硝化菌および脱窒素菌を利用した循環脱窒
素法により除去し、 原廃水中のリンを、固定汚泥中の微生物に溶
存酸素（DO）の低高のストレスを与えること
で取込ませ除去する方法であつて、 この処理方法にあつては、この，の処理
を行うために、汚泥が表面に固着された充填材
を収さめた４槽以上の槽を４つの槽群に分け、
次に示す第１工程と第２工程の処理を繰返し行
う。 まず、第１工程では原廃水を第１槽群に流入
せしめると共に、この槽群に処理水の一部を返
送（循環）導入する。第１槽群は第１表に示す
ように、嫌気性状態にあり、ここで廃水は脱窒
素処理された後、第２槽群に送られる。第２槽
群は嫌気性状態にあり、汚泥中からリンが放出
されている。そして、この放出されたリンは第
１槽群からの廃水に溶解しこれと共に第３槽に
送られる。第３槽群は、嫌気性状態にあり、こ
この汚泥はリン取込み状態にあるので、ここに
流入した廃水中のリンはこの第３槽群で除去さ
れる。廃水はこの後、第４槽群に送られる。第
４槽群は好気性状態にあり、ここでは汚泥中の
亜硝酸化菌、硝化菌により廃水中のTK−Ｎの
硝化が行われる。ここで得られた処理水は、一
部第１槽群へ循環され、残部は処理水として滅
菌、希釈等の処理を受けた後放流される。

【表】 ついで、第２工程にあつては、上記第１工程
と反対に、原廃水を第４槽群に流入せしめると
共にこの槽群に処理水の一部を循環導入する。
第２工程においては、第４槽群は嫌気性状態と
されており、この第４槽群では上記第１工程に
おける第１槽群の処理が行われる。 以下、第１表に示すように、この第２工程の
第３槽群では第１工程の第２槽群の処理が、第
２槽群では第３槽群の処理が、第１槽群では第
４槽群の処理が行われる。 このように、この廃水の処理方法では、上記
第１工程と第２工程を交互に繰返すことによ
り、第２槽群および第３槽群中に固定されてい
る汚泥に溶存酸素（DO）の底高、つまり、嫌
気状態−好気状態のストレスを与えリンの除去
を行うと共に、第１槽群と第４槽群中の汚泥に
より窒素の除去を行う。 「発明の具体的構成」 以下、図面を参照してこの発明を詳しく説明す
る。 第１図は、この発明の含窒素、リン廃水の処理
方法の一実施例に好ましく用いられる処理装置の
概略を示すもので、図中符号１１は第１槽、１２
は第２槽、１３は第３槽、１４は第４槽である。
これらの槽１１ないし１４は、それぞれ第１表に
示すように、第１槽１１は脱窒素一硝化機能を、
第２槽はリン放出−リン取込み機能を、第３槽は
リン取込み−リン放出機能を、第４槽は硝化−脱
窒素機能を行う。 これらの槽１１ないし１４は、ほぼ同様の構造
を有しており、その内部には、それぞれ汚泥が付
着された充填材１５，１６，１７，１８が設けら
れると共に、散気装置１９…および槽内廃水循環
装置２０…が設けられている。散気装置１９…
は、各々槽１１ないし１４に空気を吹き込むもの
で、各々弁２１…を介してブロワ２２に連設され
ている。また、槽内廃水循環装置２０…は、槽内
にある廃水を循環し、充填材１５ないし１８に付
着した汚泥に廃水を接触させるもので、槽１１な
いし１４の底部側に設けられた抜液配管２０ａ
と、上部側に延びて開口する吐出配管２０ｂと、
抜液配管２０ａと吐出配管２０ｂとの間に介在さ
れたポンプ２０ｃとからなる。第１槽１１と第４
槽１４には、それぞれ原廃水を流入せしめるため
の流入路２３，２４が連設されており、また、第
１槽１１と第４槽１４との間には、第４槽１４で
硝化処理された廃水を第１槽１１へ、あるいは第
１槽１１で硝化処理された廃水を第４槽１４へ返
送するための循環路２５，２６が設けられてい
る。 次に、このような処理装置で行われる本発明の
処理方法を説明する。 この処理方法の第１工程における各槽１１ない
し１４の主要な機能は、上記第１表に示すよう
に、第１槽１１が脱窒素、第２槽１２がリン放
出、第３槽１３がリン取込み、第４槽１４が硝化
とされている。また、第１工程では、第１槽１１
に原廃水が送られると共に第４槽１４で硝化処理
された廃水の一部が返送される。 第１工程において、第１槽１１は嫌気性状態に
保たれており、ここでは槽１１内の廃水を槽内廃
水循環装置２０により循環せしめて、充填材１５
の表面の汚泥と接触させている。この第１槽１１
では、汚泥中の脱窒素菌が第４槽１４から送られ
てくる廃水中に含まれているNOx−Ｎに結合し
ている酸素を利用して原廃水中に含まれている
BOD成分（有機栄養源）の同化を行うので、
NOx−Ｎの窒素が窒素ガスとして大気中に放出
されて窒素の除去（脱窒素）が行われると共に
BOD成分の除去が行われる。この脱窒素された
廃水は、第２槽１２へ送られる。 第１工程において第２槽１２は、嫌気性状態に
保たれており、この槽１２内の廃水は、第１槽１
１と同様、槽内廃水循環装置２０によつて充填材
１６に付着する汚泥に循環接触されている。この
槽１２内では、嫌気性の廃水の循環により、汚泥
中に含まれる微生物の細胞内のリンが廃水中に放
出される。この際、廃水中のNOx−Ｎが第１槽
１１での脱窒素処理により除去されているので、
リン放出が効率良く行われる。この第２槽１２で
リンを溶解せしめられた廃水は、次に第３槽１３
へ送られる。 第１工程において第３槽１３は、好気性状態
（DO：0.5〜2ppm程度）に保たれており、ここで
は散気装置１９から吹き込まれる空気の気泡によ
つて槽１３内の廃水が循環されている。この第３
槽１３にあつては、充填材１７に付着した汚泥中
の微生物により、廃水中のBOD成分が除去され
ると共に、原廃水中に含まれていたリンおよび第
２槽１２の微生物から放出されたリンが微生物体
内に取込まれ、廃水中から除去される。この第３
槽１３でリンが除去された（脱リン）廃水は第４
槽へ送られる。 第１工程において第４槽１４は、好気性状態
（DO：2.5〜6ppm程度）に保たれており、第３槽
１３と同様、散気装置１９により廃水の循環が行
われている。この第４槽１４にあつては、充填材
１８に付着した汚泥中の硝化菌、亜硝酸化菌によ
り、廃水中の全ケルダール性窒素（TK−Ｎ）が
硝化されNOx−Ｎとなる。 この第４槽１４で硝化処理された廃水の一部
は、循環路２５を介して第１槽１１へ返送され、
残部は処理水として滅菌、希釈などの操作を経た
後放流される。 このような第１工程が所定時間行われた後、こ
の処理方法にあつては、第２工程が行われる。 第２工程は、上記第１表に示すように第１工程
とは逆に、第４槽１４に脱窒素、第３槽１３にリ
ン放出、第２槽１２にリン取込み、第１槽１１に
硝化の機能を行わせる工程で、この第２工程にあ
つては、第４槽１４に、原廃水が送られると共に
第１槽で硝化処理された水の一部を返送し、処理
水は第１槽１１から滅菌、希釈等の処理を受けた
後放出される。この際、各槽１１ないし１４の状
態も、第１工程と反対に、第４，３槽１４，１３
が嫌気性状態、第２，１槽１２，１１が好気性状
態とされる。なお、各槽１１ないし１４で行われ
る処理の詳細は、上記第１工程の同一機能を果し
ている槽１１ないし１４と同様なので省略する。 このような第２工程が所定時間行われた後、こ
の処理方法にあつては、第１工程が行なわれる。
このように、この処理方法にあつては、第１工程
と第２工程とを交互に繰返すことにより、原廃水
の処理を連続して行う。 この第１工程あるいは第２工程の行われる時間
は、嫌気性状態−好気性状態に汚泥をさらしてリ
ンを除去するいわゆる生物脱リン法において、嫌
気性状態の槽の滞留時間を１〜２時間、好気性状
態の槽の滞留時間を３〜４時間に設定するのが一
般的であることから、各々４時間程度でも良い
が、第１工程における第３槽１３、第２工程にお
ける第２槽１２では、リンの取込みと共に硝化が
若干行われており、この硝化により発生した
NOx−Ｎが、工程が切替えられた際第３槽１３
または第２槽１２で行われることになる汚泥のリ
ン放出を阻害するので、工程切替え後このNOx
−Ｎが槽１３，１２内で脱窒素され除去されるの
に要する時間を勘案して、各工程の時間は６〜10
時間程度とすることが望ましい。 「発明の具体的作用効果」 この発明の処理方法は、固着活性汚泥を用いて
第１工程と第２工程とを交互に繰返す方法なの
で、第２槽１２および第３槽１３の汚泥に嫌気性
状態−好気性状態のストレスを与えることがで
き、従つて、第２槽１２および第３槽１３の汚泥
中の微生物のリン取込み能力の向上が図れる。 また、この処理方法にあつては、リンを放出せ
しめる槽（第１工程の第２槽１２、第２工程の第
３槽１３）の前段で廃水の脱窒素処理を行うの
で、リン放出を行う槽１２あるいは１３にNOx
−Ｎが流入して汚泥中の微生物のリン放出が阻害
されることがなく、これらの槽１２，１３の微生
物は充分にリン放出を行うことができる。従つ
て、この汚泥は、工程が切替えられた後のリン取
込み能力が高くなり、廃水中のリンの除去を効率
良くなし得る。さらに、この処理方法では、リン
取込みを行う槽１３あるいは１２の前段にリン放
出を行う槽１２あるいは１３を設けるので、これ
により廃水は、リン濃度が高められた状態でリン
取込みを行う槽１３あるいは１２へ送られる。よ
つて、これらの槽１３，１２の汚泥中の微生物は
より活発にリン取込みを行うことになるので、こ
の処理方法はさらに脱リン効率の高いものとな
る。 またさらに、この処理方法にあつては、充填材
１５ないし１８に付着された汚泥（固着汚泥）を
用いているので、放流する最終処理水中に汚泥の
微細フロツクが混入する恐れがなく、得られる処
理水の水質が良好なものとなる。また、浮遊活性
汚泥を用いる場合のように、汚泥の沈降性をも勘
案して汚泥管理を行う必要がなく、各槽１１ない
し１４での処理機能を充分果すように汚泥を管理
すれば良く、従つて、この処理方法にあつては、
汚泥の維持管理を容易に行うことができると共
に、原廃水の負荷変動に対しても強く、安定した
廃水処理を行うことができる。さらに、汚泥を返
送する必要がないので、原廃水の流入量や性状に
応じて汚泥返送量を決定する等の煩雑な作業が不
要となり、装置の運転が容易となる。さらにま
た、固着汚泥を用いているので、第１槽１１ある
いは第４槽１４では、汚泥中の硝化菌の増殖に必
要な汚泥令を充分に取ることができ、よつて、こ
れらの槽１１あるいは１４における硝化処理は効
率良く行われる。 また、この処理方法にあつては第１工程と第２
工程とを繰返すので、第１槽１１および第４槽１
４に収容された汚泥は、これらの槽１１，１４で
脱窒素処理を行う際に肥厚化しても、これらの槽
１１，１４で硝化処理を行う際に自己消化により
減少する。従つて、この処理方法は、これらの槽
１１，１４の充填材１５，１８の逆洗を要すまで
の期間を、通常の単に浮遊汚泥を用いた活性汚泥
処理法に比べてはるかに長期とすることができ、
廃水処理を長時間継続して行うことができる。 さらに、この処理方法にあつては、第１工程と
第２工程との切替時各槽１１ないし１４の状態を
逆転（好気性状態嫌気性状態）させなければな
らない問題があるが、第１工程から第２工程への
切替を例にとると、第３槽１３と第４槽１４で連
続して散気装置１９，１９により廃水中に空気を
吹き込むことにより、第４槽１４のDOは2.5〜
6ppmと割合高くなるが、第２工程ではこの第４
槽１４に原廃水を流入せしめるので短時間で第４
槽を嫌気性状態にすることができ、従つて、この
処理方法によれば、工程切替時の移行も円滑にで
き廃水処理に支障をきたすことがない。 「実施例」 第１図に示した処理装置を用いて、この発明の
処理方法を実施した。装置の運転条件を下記に示
す。 各槽の滞留時間 ６時間 硝化処理水の循環率 原廃水に対し300％ 第１工程と第２工程との切替時間 ８時間 この処理により得られた処理水の水質を第２表
に示す。

【表】 第２表からこの発明の処理方法によれば、充分
高度な廃水の処理を行い得ることがわかる。 なお、以上の説明では、各槽１１ないし１４の
果す機能を分けて説明したが、各槽１１ないし１
４の機能は明確に区分できるものではなく、例え
ば、第１工程における第３槽１３のリン取込み機
能、BOD除去機能と第４槽１４の硝化機能など
は、程度の差のみでいずれの槽１３および１４で
も行われている。 また、第１工程における第１槽１１、第２槽１
２などのように嫌気性状態にある槽には、密閉式
の上蓋を設けることとすれば、これらの槽１１，
１２はより嫌気性の状態となるのでそれぞれの槽
１１，１２における脱窒素、リン放出の効率が高
まり、効率の良い廃水処理を行うことができる。 「発明の効果」 以上説明したように、この発明の含窒素・リン
廃水の処理方法は、固着汚泥が収容された槽を４
槽以上設けてこれらを４つの槽群に分け、第１槽
群で脱窒素処理、第２槽群でリン放出、第３槽群
でリン取込み、第４槽群で硝化処理を行う第１工
程と、第４槽群で脱窒素処理、第３槽群でリン放
出、第２槽群でリン取込み、第１槽群で硝化処理
を行う第２工程とを所定時間ごとに繰返し行う方
法なので、廃水処理に際してPH調整剤や有機栄養
源、無機凝集剤を添加することなく脱窒素・脱リ
ン、BOD除去を効率良く行うことができる。従
つて、ランニングコストの低減が図れる。 また、この処理方法は、固着汚泥を用いている
ので、汚泥の沈降性の維持や返送汚泥量に注意を
要すことがなく汚泥の維持管理が容易であるう
え、原廃水の負荷変動にも強く、しかも余剰汚泥
の発生量も極めて少なく、従つて、この処理方法
によれば容易に安定した廃水処理を行うことがで
きる。 さらに、この処理方法では、廃水中のNOx−
Ｎを脱窒素処理して除去した後汚泥中の微生物の
リン放出を行わせるので微生物に充分リン放出を
行わしめることができる。従つて、この微生物は
リン取込み能力に優れたものとなるので、この処
理方法は、廃水中のリンを効率良く除去し得るも
のとなる等、種々の利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の廃水処理方法に用いられる
処理装置の一例を示す概略構成図、第２図および
第３図はそれぞれ従来の処理方法を示す工程図で
ある。 １１……第１槽、１２……第２槽、１３……第
３槽、１４……第４槽、１５，１６，１７，１８
……充填材、２３，２４……流入路、２５，２６
……循環路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 汚泥が表面に固着された充填材を収さめた槽
   を４槽以上設けて、これらを４つの槽群に分け、 まず、嫌気性状態にある第１の槽群に原廃水と
   処理水の一部を送りこれを脱窒素処理した後、こ
   れを嫌気性状態にあり汚泥がリン放出状態にある
   第２の槽群に送つて汚泥からのリンを廃水に溶解
   せしめ、これを好気性状態にあり汚泥がリン取込
   み状態にある第３の槽群に送つてリン除去を行つ
   た後、これを好気性状態とした第４の槽群に送り
   硝化処理して、この処理水の一部を第１の槽群に
   送り、残部を放流する第１工程を所定時間行つた
   後、 次に嫌気性状態にある第４の槽群に原廃水と処
   理水の一部を送りこれを脱窒素処理した後、これ
   を嫌気性状態にあり汚泥がリン放出状態にある第
   ３の槽群に送つて汚泥からのリンを廃水に溶解せ
   しめ、これを好気性状態にあり汚泥がリン取込み
   状態にある第２の槽群に送つてリン除去を行つた
   後、 これを好気性状態とした第１の槽群に送り硝化
   処理して、この処理水の一部を第４の槽群に送
   り、残部を放流する第２工程を所定時間行い、 以降第１工程と第２工程とを交互に繰返すこと
   を特徴とする含窒素・リン廃水の処理方法。