JPH0154119B2 - - Google Patents

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JPH0154119B2
JPH0154119B2 JP19224287A JP19224287A JPH0154119B2 JP H0154119 B2 JPH0154119 B2 JP H0154119B2 JP 19224287 A JP19224287 A JP 19224287A JP 19224287 A JP19224287 A JP 19224287A JP H0154119 B2 JPH0154119 B2 JP H0154119B2
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NISHIHARA KANKYO EISEI KENKYUSHO KK
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Description

【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕 本発明は活性汚泥法及び生物膜法による汚水処
理方法に関する。また、本発明は、脱リン即ちリ
ン除去を行う標準活性汚泥方式、長時間曝気方
式、回分式間欠曝気方式、ラグーン方式、オキシ
デーシヨンデイツチ方式等の活性汚泥法並びに接
触曝気方式、回転円板方式、流動床方式等の生物
膜法による汚水処理方法に関し、特に鉄イオンの
存在下で汚水中のリンの除去或いは汚水中のリン
及び窒素の除去を行う活性汚泥法又は生物膜法に
よる汚水処理方法に関する。 〔従来の技術〕 近時、湖沼等の富栄養化対策の一つとして、汚
水中の、ポリリン酸、オルトリン酸、メタリン
酸、ピロリン酸等のリン酸或いはこれらの塩類等
のリン及び窒素を除去することが必要となつてき
ている。 その場合、リン除去については、凝集沈殿法、
生物学的脱リン法、晶析脱リン法等の方法が行わ
れており、窒素の除去は生物学的な脱窒法が広く
一般的に行われている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 上記のようなリン除去方法において、凝集沈殿
法の場合は脱リン処理の安定性は得られるが、凝
集剤の適量注入が難しいために、多量の凝集剤を
必要とすることにより、ランニングコストの上昇
や運転管理の面倒さをきたし、また汚泥の発生量
も多くなり、かつ脱水性が悪いという点等で問題
があつた。 また、活性汚泥法又は生物膜法等による生物学
的脱リン法の場合は、一見経済的なようにみえる
が、汚水の流入変動等により条件が変化すると、
脱リンが効果的に行われず、また、最終的なリン
除去が行うためには、微生物によつて過剰摂取さ
れた余剰汚泥中から再放出するのを防ぐ手段とし
て、化学的凝集脱リンを行うので、処理工程が複
雑となり、経済的な方法ではない。また脱窒処理
を合わせて行う場合は、脱窒処理の状況によつ
て、リン除去率が影響を受け処理が不安定になる
という点等で問題があつた。 さらに、晶析脱リン法の場合は効果的な処理を
行うため脱炭酸やPH調整等の条件が多く、前処理
に要する費用や複雑な操作に手間がかかるという
問題点等があつた。 本発明は、従来の標準活性汚泥方式、長時間曝
気方式、回分式間欠曝気方式、ラグーン方式、オ
キシデーシヨンデイツチ方式等の活性汚泥法や、
回転円板方式、接触曝気方式、流動床方式等の生
物膜法による汚水処理を行う場合の脱リン或い
は、脱リン及び脱窒に係る問題点を解決すること
を目的としている。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、電気化学的脱リン法の安定性と生物
化学的脱リン法の経済性の両方を持ち合わせた、
効果的な電気化学的かつ生物化学的反応による脱
リンが行え、また、前記脱リンと同時に安定した
脱窒も行うことができる活性汚泥法又は生物膜法
等の汚水処理方法を提供することを目的とする。 すなわち本発明は、汚水が流入する処理槽内に
金属鉄接触材を浸漬させ、活性汚泥或いは生物膜
とともに特に硫酸塩還元細菌を共存させ、金属鉄
接触材表面の撹拌流速を10乃至20センチメート
ル／秒の範囲の流れとさせながら、好気的処理の
状態では、処理槽内の溶存酸素濃度を１乃至3.2
ミリグラム／リツトル、酸化還元電位を−200乃
至−400ミリボルトの範囲で、金属鉄接触材表面
の酸素濃淡電池による電気化学的鉄腐食を利用し
て、金属鉄接触材から鉄イオンを溶出させ、また
嫌気的処理の状態では、処理槽内の溶存酸素濃度
０ミリグラム／リツトルの条件で、金属鉄接触材
面の微生物腐食を利用して鉄イオンを溶出させ、
かくして、前記好気的或いは嫌気的状態で金属鉄
接触材面より溶出する鉄イオンと汚水中のリン酸
イオンを結合させ、不溶性リン酸鉄塩として汚水
中のリン除去を行うことを特徴とする汚水処理方
法である。 本発明においては、処理槽内に浸漬される金属
鉄接触材としては、鉄製板状体、鉄製粒状体、鉄
製網状体、鉄製管状体、鉄製棒状体、鉄製円板等
の金属鉄接触材を使用することができる。鉄イオ
ンの溶出は、金属鉄接触材の表面積に比例するの
で、金属鉄接触材としては、接触表面積ができる
限り大きい形状の接触材を使用するのが好まし
い。 さらに、この金属鉄接触材の処理槽内の浸漬位
置は、活性汚泥法の場合には、溶存酸素濃度が１
乃至3.2mg／範囲内の部位に浸漬するのが好ま
しい。また生物膜法の場合には通常多段式を採用
するので、溶存酸素濃度が１乃至2.5mg／範囲
の第１槽目等に金属鉄接触材を浸漬するのが好ま
しい。 本発明においては、鉄の腐食条件最適領域内に
なるよう金属鉄接触材を浸漬することが必要であ
り、鉄の不動態域を避けて、溶存酸素濃度、酸化
還元電位が決定される。よつて、好気的処理状態
では、腐食による鉄イオン溶出条件としては、溶
存酸素濃度は１乃至3.2mg／、酸化還元電位は
−200乃至−400mVとする。この範囲に入らない
場合は、金属鉄は不動態域に入り、表面に酸化鉄
被膜が形成されて、鉄イオンの溶出が激減するの
で好ましくない。嫌気的処理状態では、活性汚泥
或いは生物膜とともに共存させた硫酸塩還元細菌
を積極的に活用させ、微生物腐食によつて鉄イオ
ンを溶出させるよう、無酸素状態で、かつ硫酸塩
還元細菌を105乃至106個／ml共存させる。 ここで、金属鉄接触材の表面積に対するリンの
負荷が0.3乃至1.0ｇ／m2日の範囲内にすることに
より、効果的なリン除去が行える。 本発明においては、金属鉄の腐食による鉄イオ
ンの溶出を促進させるために、活性汚泥又は生物
膜に本来含まれる濃度より高い濃度の硫酸塩還元
細菌、例えば好ましくは105乃至106個／mlを、金
属鉄接触材及び活性汚泥又は生物膜と共存させて
行われる。 このため、活性汚泥又は生物膜とともに特に硫
酸塩還元細菌を十分馴養させるのが好ましい。例
えば、運転初期に硫酸塩還元細菌は、水田の土等
に多量に存在しているので、これらを処理槽内に
混入する等により馴養するのが好ましい。 金属鉄接触材表面の撹拌流速が適切でない状態
では、金属鉄接触材面にリン酸鉄塩、リン酸カル
シウム等の化合物を晶析し、被覆膜ができて鉄イ
オンの溶出反応を阻害するので、金属鉄接触材表
面の撹拌流速を10cm／sec乃至20cm／secに設定
し、腐食が進んで鉄イオンが溶出し易く、かつ、
鉄イオンと汚水中のリン酸イオンが速やかに反応
して不溶性リン酸鉄塩となることを促進させる。 本発明において活性汚泥法による処理槽内の混
合液浮遊物質濃度の条件範囲は、3000乃至6000
mg／とされる。この条件範囲以外の場合は、混
合液浮遊物を余剰生物汚泥として系外に排除する
等混合液浮遊物質濃度が条件範囲に収まるように
調整する必要がある。 〔作用〕 本発明は、処理槽内に浸漬した金属鉄接触材及
び硫酸塩還元細菌を共存させ、かつ金属鉄接触材
表面の撹拌流速を10乃至20cm／secの範囲の流れ
とさせながら、金属鉄接触材の最適腐食条件下
で、好気的処理状態では酸素濃淡電池による腐
食、嫌気的処理状態では微生物腐食により、反応
に適した量の鉄イオンの溶出が行われる。この鉄
イオンと汚水中のリン酸イオンが反応してリン酸
鉄塩のアモルフアスを形成し、汚泥と共に沈殿さ
せて汚水中のリン除去を行う。 特に、回転円板方式、接触曝気方式、流動床方
式等の生物膜法の場合には、第１槽目等に浸漬し
た金属鉄接触材表面の生物膜が、薄い時には好気
状態の酸素濃淡電池による腐食現象により鉄イオ
ンを溶出する。生物膜が厚くなると、金属鉄接触
材表面側の生物膜が嫌気的状態となるので、硫酸
塩還元細菌による微生物腐食が金属鉄接触材面に
起こり、鉄イオンを溶出する。 このような場合、硫酸塩還元細菌が105乃至106
個／ml共存すると、硫酸塩還元細菌が共存しない
場合に比して、３倍以上の鉄イオンが溶出され
る。 このようにして、溶出した鉄イオンは、処理槽
内に流入した汚水中のリン酸イオンと結合して不
溶性のリン酸鉄塩を形成し、汚泥中に取り込まれ
るので、活性汚泥法の場合は汚泥の凝集性を高
め、また、生物膜法の場合は、剥離汚泥の凝集性
を高めて汚泥の沈降性を良くする。したがつて、
処理槽内の混合液浮遊物質濃度を従来の生物処理
法より高くすることができるので、流入条件の変
動に対して緩衝力が強く、安定した処理機能を保
つことができる。 また、鉄イオンの溶出は、回分式間欠曝気方式
のように、曝気、非曝気工程を繰返して、脱リン
と硝化脱窒を同時に行う場合においては、汚水中
に溶出した鉄イオンが、アルカリ度の消費を抑
え、PHを硝化・脱窒の至適範囲内に保つて、硝
化・脱窒も促進することができるので、従来の活
性汚泥法や生物膜法に比して、本願発明は、リン
除去のみならず、窒素除去も大巾に向上する。 〔実施例〕 以下に、添付図面を参照して本発明の実施の態
様の一例を説明するが、本発明は、以下の説明及
び例示によつて何ら制限されるものではない。 第１図は、本発明の一実施例に係る長時間曝気
方式による活性汚泥法の汚水処理装置の概略的な
流れ図である。 第２図は、他の実施例に係る回転円板方式によ
る生物膜法の汚水処理装置の概略的な流れ図であ
る。 第３図は、もう一つの実施例に係る回分式間欠
曝気方式の汚水処理装置の概略的な流れ図であ
る。 第４図は、第３図で示す汚水処理装置の脱窒脱
リン同時の処理工程図である。 第５図は、第３図で示される汚水処理装置にお
ける平板状鋼製接触材に対するリン負荷とリン除
去率の関係図である。 第１図において、１は活性汚泥を保持する処理
槽、２は処理槽１内底部に配置された曝気装置、
３は処理槽１内に適切な間隔で浸漬された複数の
平板状鋼製接触材を示す。４は処理槽１の混合液
を固液分離するための沈殿槽、５は沈殿槽４の沈
殿汚泥を処理槽１の流入部へ戻す返送汚泥管、６
は処理槽１の混合液を沈殿槽へ移送する移送管、
７は沈殿槽の上澄液を排出する排出管である。 処理槽１に流入された汚水は、処理槽１と沈殿
槽４と組合わされた装置で、リン、BOD，COD，
SS（浮遊物質）が除去され、沈殿槽４で、混合液
は上澄液と汚泥に沈殿分離され、上澄液は排出管
７より排出される。沈殿槽４で沈殿分離された生
物汚泥は、処理槽１に戻され、一部は余剰生物汚
泥として系外に適宜引き抜かれて、処理槽１内の
混合液浮遊物質濃度が適切に保たれる。 本発明の一実施例の長時間曝気方式による活性
汚泥法の処理装置によつて、リン除去の比較実験
を行つた。混合液浮遊物質濃度、3400mg／、溶
存酸素濃度2.0mg／、酸化還元電位を−240mV
とした時、平板状鋼製接触材を使用しなかつた場
合は、リン除去率が０乃至８％であり、一方、平
板状鋼製接触材を浸漬させた場合は、リン除去率
が95％で、かつ、活性汚泥の凝集性が良くなり、
BOD，COD及びSSの除去率もきわめて良くなる
とともに、透視度も50度以上となり良好な結果が
得られた。この例におけるように、長時間曝気方
式では平板状鋼製接触材を浸漬使用しなければ、
リン除去率は期待できないし、処理水質も格段の
向上は期待できない。 第２図において、８は回転円板処理槽、９は処
理槽８内に浸漬された鋼製回転円板接触材、１０
は沈殿槽、１１は回転円板処理槽８の混合液を沈
殿槽１０に移送する移送管、１２は沈殿槽１０の
上澄液を排出する排出管、１３は回転円板処理槽
８内に浸漬されたプラスチツク製接触材、１４は
回転円板処理槽８の隔壁、１５は隔壁１４にあけ
られた連通孔である。回転円板処理槽８に流入さ
れた汚水は、回転円板処理槽８と沈殿槽１０と組
合わされた装置で、リン、BOD，COD，SSが除
去され、沈殿槽１０で混合液は上澄液と汚泥に沈
殿分離され、上澄液は排出管１２より排出され
る。 本発明による実施例では、回転円板接触方式に
よる生物膜法の処理装置によつて、流入水のリン
濃度が４乃至16.9mg／の時、リン除去率は90％
以上で、処理水中のリン濃度は常に１mg／以下
の結果が得られた。この時、回転円板処理槽８の
第１槽１６に面積の凡そ1/2を浸漬した鋼製回転
円板接触材の表面積は0.48m2（10枚）、回転円板
処理槽８の第２槽１７以下に浸漬したプラスチツ
ク製回転円板接触材表面積は1.44m2（30枚）、回
転円板の回転数は20回／分とした。この時、第１
槽の溶存酸素濃度は2.2mg／、酸化還元電位は
−330mV、流入水量は20／日であつた。この
実施例は、回転円板処理槽を４槽で形成し、特に
前段第１槽に鋼製回転円板接触材の面積の凡そ1/
２を浸漬し、後段３槽にプラスチツク製回転円板
接触材を浸漬させたが、鋼製回転円板接触材を浸
漬させる槽の数及びその使用枚数は適宜増減する
ことができる。 さらに、本発明の方法を実施するためのもう一
つの汚水処理装置について述べる。 第３図において、１８は活性汚泥を保持する処
理槽で、バツフル１９は、汚水が流入される流入
ゾーン２０と前記汚水の処理ゾーン２１とを仕切
つている。２２は上澄液排出装置であり、処理槽
１８の排出側端部に支軸２３を介して上下動可能
に設けられており、上澄液排出装置２２は、排出
工程時に上澄液を排出しながら液面とともに下降
する。２４は処理槽１８内の底部に配置されて処
理槽１８内に空気を噴出するための曝気装置であ
る。本例においては、気液混合液を噴射するジエ
ツトエアレーシヨン装置が、目詰りしにくく、処
理槽混合液のみを噴射することにより、撹拌も行
えるので、曝気装置２４として使用されている。
２５は処理槽１８内の処理ゾーン２１に適切な間
隔で浸漬されている平板状鋼製接触材である。処
理槽１８は、第４図に示すように、撹拌工程、曝
気工程、沈殿工程、排出工程を順次繰り返すよう
に運転制御される。 まず、処理槽１８内の流入ゾーン２０に汚水が
流入される。この流入された汚水は処理槽１８内
でリンとともにBOD，COD，SS及び窒素が除去
される。撹拌工程では、処理槽１８内は嫌気的撹
拌状態となり、曝気工程では曝気装置２４より処
理槽１８内に空気が供給されるので、処理槽１８
内は好気的状態となる。 そして、沈殿工程では混合液浮遊物質が処理槽
１８内に沈殿し、次の排出工程では、上澄液が上
澄液排出装置２２から排出される。そして、余剰
生物汚泥が適宜引き抜かれることにより、混合液
浮遊物質濃度が適切に保たれる。 第３図に示されるような、本発明の一実施例の
回分式間欠曝気方式による処理装置によつて、次
の表１に示される実験結果が得られた。この時、
曝気工程は30分、非曝気工程は１時間、混合液浮
遊物質濃度は5100mg／であつた。
〔発明の効果〕
本発明においては、処理槽内に金属鉄接触材を
浸漬し、硫酸塩還元細菌を共存させ、金属鉄接触
材表面に撹拌流速を与えながら、溶存酸素濃度ま
たは酸化還元電位を制御することにより、金属鉄
の至適腐食条件を保つて、好気的処理状態では、
酸素濃淡電池による電気化学的腐食を、嫌気的処
理状態では、硫酸塩還元細菌による微生物腐食に
より、処理槽混合液中に鉄イオンを溶出させるの
で、汚水中のリン酸イオンは、溶出した鉄イオン
と結合して不溶性のリン酸鉄塩のアモルフアスを
形成して再溶出し難くなる。このため、本発明に
よる汚水処理方法では、従来の活性汚泥法や生物
膜法でのリン除去率が、０乃至30％であるのに対
し、80乃至95％が達成でき、大巾にリン除去率が
向上するので、顕著な効果の差がみられる。とり
わけ余剰汚泥が嫌気的状態におかれても、従来の
生物学的脱リン法による処理装置のように余剰生
物汚泥からリンを溶出することがなくなるので、
従来法による問題点を解決し、安定して高効率の
脱リン効果が得られる。 また、本発明においては、金属鉄接触材表面の
撹拌流速を10乃至20cm／secの範囲の流れとさせ
ているので、金属鉄接触材面の腐食を進行させ、
鉄イオンの溶出を促進し、汚水中のリン酸イオン
と結合する機会を多くするから、効果的に反応し
て不溶性リン酸鉄塩となることにより、リン除去
率が著しく高く、かつ安定する。 さらに、一般的な凝集沈殿法で鉄塩により汚水
中のリン除去を行うには、理論的な必要量の３乃
至５倍程度の添加が必要であるが、本発明では制
御された最適な条件下で、腐食によつて鉄イオン
を溶出させ、直ちに汚水中のリン酸イオンと効果
的に反応させるので、鉄イオンの必要量が略理論
量で足り、経済的でかつ運転が容易であり、汚泥
の濃縮性も良いので余剰汚泥量も少なくなるなど
といつた利点がある。 本発明の余剰生物汚泥は、リンの再溶出等が起
こり難いので、従来法の余剰汚泥のリン含有量が
例えば汚泥乾物中1.0乃至1.5％でであるのに対
し、本発明では、3.0％以上のリン含有量となる
ので、農業利用する時、高リン含有量のすぐれた
汚泥肥料が得られることになる。 また、従来の活性汚泥法や生物膜法による汚水
処理装置では、流入条件の変化に対応した運転管
理の手法が難しいのでリン除去率が変動し、安定
したリン除去率を期待することが難しいが、本発
明では、至適範囲内の運転で確実に脱リン処理が
できる。 本発明による汚水処理方法は、従来法より処理
槽内の溶存酸素濃度を低くして運転するので、省
エネルギーが期待できる。尚、前記のように、曝
気、非曝気工程によつて脱リンとともに脱窒をも
期待することができる汚水処理方法である。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の一実施例に係る長時間曝気
方式による活性汚泥の汚水処理装置の概略的な流
れ図である。第２図は、他の実施例に係る回転円
板方式による生物膜法の汚水処理装置の概略的な
流れ図である。第３図はもう一つの実施例に係る
回分式間欠曝気方式の汚水処理装置の概略的な流
れ図である。第４図は、第３図で示す汚水処理装
置の脱窒脱リン同時の処理工程図である。第５図
は、第３図で示される汚水処理装置における平板
状鋼製接触材表面積に対するリン負荷とリン除去
率の関係図である。 図中の符号については、１は処理槽、２は曝気
装置、３は平板状鋼接触材、４は沈殿槽、５は辺
送汚泥管、６は移送管、７は排出管、８は回転円
板処理槽、９は鋼製回転円板接触材、１０は沈殿
槽、１１は移送管、１２は排出管、１３はプラス
チツク製回転円板接触材、１４は隔壁、１５は連
通孔、１６は回転円板処理槽８の第１槽、１７は
回転円板処理槽８の第２槽、１８は処理槽、１９
はバツフル、２０は流入ゾーン、２１は処理ゾー
ン、２２は上澄液排出装置、２３は支軸、２４は
曝気装置、２５は平板状鋼製接触材である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 汚水が流入する処理槽内に金属鉄接触材を浸
    漬させ、活性汚泥或いは生物膜とともに特に硫酸
    塩還元細菌を共存させ、金属鉄接触材表面の撹拌
    流速を10乃至20センチメートル／秒の範囲の流れ
    とさせながら、好気的処理の状態では、処理槽内
    の溶存酸素濃度を１乃至3.2ミリグラム／リツト
    ル、酸化還元電位を−200乃至−400ミリボルトの
    範囲で、金属鉄接触材表面の酸素濃淡電池による
    電気化学的鉄腐食を利用して、金属鉄接触材から
    鉄イオンを溶出させ、また、嫌気的処理の状態で
    は、処理槽内の溶存酸素濃度０ミリグラム／リツ
    トルの条件で、金属鉄接触材面の微生物腐食を利
    用して鉄イオンを溶出させ、かくして、前記好気
    的或いは嫌気的状態で金属鉄接触材面より溶出す
    る鉄イオンと汚水中のリン酸イオンを結合させ、
    不溶性リン酸鉄塩として汚水中のリン除去を行う
    ことを特徴とする汚水処理方法。
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