JPH02214596A - 汚水から窒素を除去する方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、下水、し尿あるいは産業廃水等の汚水から窒
素成分を生物学的に除去する方法及びその装置に関する
ものである。

〔従来の技術〕

従来、汚水中の窒素成分を生物学的に除去する方法とし
ては、硝化槽の後段に脱窒槽を設け、脱窒槽に水素供与
体としてメタノール等を添加する方法、水素供与体とし
ては外部からは何も与えずに脱窒槽の容積を大きくした
硝化・内生脱窒法が知られていた。

しかしながら、窒素除去率を８０％程度にするためには
、脱窒槽にメタノール等を添加する方法では薬剤のコス
トがかかり、前記硝化・内生脱窒法では脱窒槽の容積が
非常に大きくなり、都市の大規模な下水処理場などでは
不向きであった。

また、脱窒槽に後続させて硝化槽を設け、硝化槽から硝
化液の一部を脱窒槽へ循環させ、汚水中の有機物を水素
供与体として利用する循環式硝化脱窒法や、この循環式
硝化脱窒法の脱窒槽の前段に嫌気槽を設け、窒素成分と
リン成分を同時に除去するＡ、Ｏ法も知られていたが、
これらの方法では標準活性汚泥法の曝気槽よりもかなり
大きな容積や設置面積を必要とし、また窒素除去率は６
０〜７０％程度止りであった。

さらに設置面積を節減するために、第２図に示すように
、最初沈殿池１、最終沈殿池５から活性汚泥が返送され
る嫌気槽２、硝化槽４から硝化液の一部が循環される脱
窒槽３、硝化槽４、最終沈殿池５が直列に配置された＾
２０法の硝化槽４内に回転円板６を設け、この回転円板
６に硝化菌を多く付着させるハイブリッド生物処理法（
回転円板付活性汚泥法）なども開発されるようになった
。

また、最近では、第３図に示すように、汚水の一部を第
１段目の脱窒槽１３に導き、最終沈殿池５から返送され
た活性汚泥と第１段目の硝化槽１４から循環された硝化
液を混合して脱窒処理を行ったのち、第１段目の硝化槽
１４に導いてＢＯＤ酸化と硝化処理を行い、得られた硝
化液の一部を第１段目の脱窒槽１３に循環する一方、残
部の硝化液を第２段目の脱窒槽１５に導き、汚水の一部
と第２段目の硝化［１６から循環された硝化液を混合し
て脱窒処理を行ったのち、第２段目の硝化槽１６に導い
てＢＯＤ酸化と硝化処理を行い、得られた硝化液の一部
を第２段目の脱窒槽１５に循環する一方、残部の硝化液
を最終沈殿池５で固液分離するか、または、さらに第２
段目と同様の脱窒工程及び硝化工程を繰り返したのち、
最終段目の硝化工程で得られた残部の硝化液を最終沈殿
池５で固液分離し、分離された活性汚泥の一部を第１段
目の脱窒槽１３に返送するようにした、多段循環式硝化
脱窒法も開発されるに至った。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、前記第２図に示す従来のハイブリッド生
物処理法では、標準活性汚泥法の曝気槽程度の容積で済
むものの、これも窒素除去率は６０〜７０％止りであっ
た。さらに回転円板を用いているため、回転円板の重量
支持や駆動モータの設置スペース及び駆動源を要し、槽
上部に円板を取り出す際のスペースを設ける必要もある
ことから、汚水処理施設の上部に覆蓋をして、その覆蓋
上部を有効利用する場合などは汚水処理施設を非常に深
くする必要があるなどの問題点があった。

また、前記第３図に示す従来の多段循環式硝化脱窒法で
は、通常、硝化液の循環を硝化工程でのエアリフト効果
により行うために省エネルギーとなり、また窒素除去率
が８０％程度になるものの、標準活性汚泥法の曝気槽よ
りもかなり大きな容積や設置面積を必要としていた。

従って、従来、汚水から窒素成分を生物学的に除去する
方法及びその装置に関して、薬剤を使わずに窒素除去率
が８０％程度となり、かつ装置容積が標準活性汚泥法の
曝気槽程度ですむような生物学的窒素除去プロセスは皆
無であった。

本発明は、上記従来の問題点を解決し、薬剤を使わずに
窒素除去率が８０％程度となり、しかも従来よりも小容
積で比較的設置面積を小さくし、標準活性汚泥法の曝気
槽程度ですむ生物学的窒素除去プロセス、ならびに既設
の活性汚泥処理装置を比較的簡単に改造して上記課題を
解決する装置を提供しようとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、脱窒工程に硝化工程を後続させた生物学的窒
素除去工程を複数段直列に連設し、各段の脱窒工程に汚
水を分配し、初段の脱窒工程では分配された汚水に返送
された活性汚泥と該段の硝化工程から循環された硝化液
とを混合して脱窒処理を行ったのち、該段の硝化工程に
導いてＢＯＤ酸化と硝化処理を行い、得られた硝化液の
一部を該段の脱窒工程に循環する一方、残部の硝化液を
流出させ、次段以降の各脱窒工程では分配されたｔη水
に前段の硝化工程から流出した硝化液と該段の硝化工程
から循環された硝化液とを混合して脱窒処理を行ったの
ち、該段の硝化工程に導いてＢＯＤ酸化と硝化処理を行
い、得られた硝化液の一部を該段の脱窒工程に循環する
一方、残部の硝化液を流出させ、最終段の硝化工程から
流出する硝化液を固液分離し、分離された活性汚泥の一
部を初段の脱窒工程に返送する多段循環式硝化脱窒法に
おいて、前記各段の硝化工程では硝化菌を固定化した担
体と該段の脱窒工程から導かれた活性汚泥混合液とを好
気的条件で接触せしめることを特徴とする汚水から窒素
を除去する方法であり、また曝気槽と後続する沈殿池を
主体とする活性汚泥処理装置において、前記曝気槽を汚
水の流入部側から順に攪拌のみを行う脱窒部と硝化菌を
固定化した担体を収容した硝化部を交互に複数段に区分
して連通せしめ、前記各脱窒部に汚水を分配４人する経
路を設けると共に後続する各硝化部からの硝化液を循環
する経路を設けたことを特徴とする汚水から窒素を除去
する装置であり、さらに前記各硝化菌を固定化した担体
が、固体粒子表面または多孔質固体粒子の孔内部にまで
硝化菌を付着固定化したもの、あるいは硝化菌を包括固
定化したものであることをも特徴とするものである。

〔作　用〕

本発明の作用を、−実施Ｂ様を示す第１図を参照しなが
ら説明する。

まず、処理すべき汚水を最初沈殿池１に導いて粗大固形
分を分離したのち、分注して各段の脱窒槽１３，１５へ
導く、第１段目の脱窒槽１３には最終沈殿池５から活性
汚泥が返送されるが、各段の脱窒槽１３，１５ではその
直後に隣接されたそれぞれの硝化槽２４．２５から循環
された硝化液が攪拌混合され、汚水中のＢＯＤを脱窒に
必要な水素供与体として利用して脱窒が行われ、その混
合液（活性汚泥混合液）は直後に隣接されたそれぞれの
硝化槽２４．２６へ導かれる。各硝化槽２４．２６には
、硝化菌を固定化した担体、例えば表面に硝化菌が付着
固定化した砂、アンスラサイト、粒状活性炭、プラスチ
ック粒子、または表面のみならず孔内部にまでも硝化菌
を付着固定化した多孔質プラスチック、多孔質セラミッ
クス等の固体粒子群、あるいは硝化菌を高分子ゲル等に
より包括固定化した担体が収容されており、この硝化菌
を固定化した担体と各段の脱窒槽１３．１５から導かれ
た混合液とを好気的条件で接触させて硝化処理が行われ
るが、表面積の大きな固体粒子群に多量の硝化菌が保持
されているか、または多量の硝化菌が包括固定化されて
いるので、硝化処理は小型の槽でもきわめて効率よく行
われる。

各硝化槽２４．２５の担体層は、固定層であってもよい
が、通水中に目詰まりを生じやすいため、担体を流動化
させて流動層を形成させるのが好ましく、さらに担体を
上向流通水と下部からの曝気により流動化する、固液気
の三相流動層方式とすることが最も好ましい。

かくて、各硝化槽２４．２６において、直前に隣接する
各脱窒槽１３，１５から導かれた混合液中のアンモニア
性窒素は、担体上または担体中の硝化菌の働きによって
、亜硝酸性窒素及び硝酸性窒素に硝化されて流出する。

この流出する硝化液の一部は前述のように直前に隣接さ
れた各脱窒槽１３．１４に循環され、液中の亜硝酸性窒
素及び硝酸性窒素は、原水中のＢＯＤが水素供与体とし
て利用されて脱窒菌によって窒素ガスに還元されて除去
される。

前記硝化液の循環率は、大きいほど窒素除去率は向上す
る。一般の循環式硝化脱窒法、Ａ！０法及びハイブリッ
ド生物処理法では、通常、硝化液をポンプにより循環さ
せるため、エネルギー動力をかなり必要とし、また窒素
除去率は６０〜７０％程度止りとなってしまう、しかし
、従来の多段循環式硝化脱窒法では、硝化液を各硝化槽
のエアリフト効果により液面を高めて直前に隣接する脱
窒槽に自然流下で循環できるため、省エネルギーとなり
、また窒素除去率を８０％程度にすることができる。

本発明でも、硝化槽のエアリフト効果により液面を高め
て硝化液を自然流下でＷｉ環でき、省エネルギーとなる
だけでな（、窒素除去率を少な（とも従来の多段循環式
硝化脱窒法と同一の高い脱窒効果を得ることができる。

そのために本発明では、比重が１よりも大きい担体を硝
化槽内に収容するものであるが、硝化槽にエアリフト効
果を持たせるためには、担体、活性汚泥混合液及び曝気
用空気の〔比重×槽内体積比〕の総和が活性汚泥混合液
の比重よりも小さくする必要があり、担体としては、比
重のなるべく小さいもの、例えば、アンスラサイトや活
性炭など、または、比重が大きくても多孔質などのため
硝化菌を多量に担持でき槽内体積比すなわち充填量が少
なくても本発明の所要の目的が達せられる担体、例えば
セラミック系多孔質担体などがより望ましい。

また、第２段目の硝化槽２６で得られた硝化液の一部は
前述のように直前の脱窒槽１５に循環されるが、その残
部は最終沈殿池５で固液分離され、分離された活性汚泥
の一部は前述のように第１段目の脱窒槽１３に返送され
、分離水は処理水として系外に導かれる。

なお、脱窒槽と硝化槽を交互に３段以上に連設した場合
には、第２段目と同様の脱窒槽と硝化槽による処理を第
３段目以降で繰り返したのち、最終段目の硝化槽からの
循環量を除いた残部の硝化液を最終沈殿池５で固液分離
し、分離された活性汚泥の一部を第１段目の脱窒槽１３
に返送する。

従来、循環式硝化脱窒法、Ａｇｏ法及び多段循環式硝化
脱窒法では、活性汚泥の中に硝化菌を保持させる必要が
あり、硝化菌が余剰汚泥として引き抜かれることを極力
抑えるために、曝気槽にある活性汚泥量を多くする必要
があったが、本発明の上記の硝化処理においては、硝化
菌は担体上または担体中に固定化されているので系外に
引き抜かれることはなく、冬期においても各硝化槽では
安定した硝化が行われる。そのため、最初沈殿池１から
最終沈殿池５までの槽容積は、標準活性汚泥法の槽容積
と同程度でよく、従来の循環式硝化脱窒法、＾！０法及
び多段循環式硝化脱窒法よりも容積や設置面積が少なく
て済む。

以上のように、本発明は、薬剤を使用することなく、小
容積の装置で窒素除去率を８０％程度まで高めるもので
ある。また、既設の活性汚泥処理装置の曝気槽を汚水の
流入部側から順に第１段目の脱窒槽１３、第１段目の硝
化槽２４、第２段目の脱窒槽１５、第２段目の硝化槽２
６に区分するか、またはさらに同様に脱窒槽、硝化槽を
繰り返す形で、多段に区分して連通せしめ、前記各脱窒
槽には攪拌機を設置して曝気は行わず、各硝化槽には硝
化菌を固定化した担体を収容し、汚水を前記各脱窒槽に
分配して導入する経路と、前記各脱窒槽の直後に隣接す
る硝化槽から当該脱窒槽に硝化液を循環する経路を付設
することにより、既設の活性汚泥処理装置を比較的節単
に改造し、全体の容積及び設置面積を変えることなく、
窒素除去率８０％程度の高い窒素除去効果を得ることが
できる。

なお、硝化槽から脱窒槽に硝化液を循環する経路として
は、循環用のポンプを備えた配管等を配設することがで
きるが、前述のように硝化槽にエアリフト効果を持たせ
自然流下で循環させる時には、脱窒槽と硝化槽間の仕切
に溝等を設けるのみでよい。

〔実施例〕

次に本発明の一実施例を示す。

２段式の本発明の実施態様において、各々の硝化種に有
効径０．６ｆｉ、均等係数１．４以下のアンスラサイト
を充填・し、平均全窒素濃度３０■／ｌの生下水を１．
０％／ｄで通水させた。第１表に、本発明と第２図の従
来のハイプリント生物処理法（比較例１）、第３図の従
来の２段式循環式硝化脱窒法（比較例２）について、全
窒素除去率、各種の処理時間、装置容積比を示す、なお
、処理時間は、装置容積を生下水の水量で割った値であ
り、装置容積比は、標準活性汚泥法の最初沈殿池、曝気
槽、最終沈殿池の容積の合計を１００としたときの比率
である。

比較例１では、装置容積比は小さいが、全窒素除去率は
低くなり、また比較例２では、全窒素除去率は高いが、
装置容積比は大きくなった。しかしながら、本発明によ
れば、全窒素除去率が高くかつ装置容積比を小さくする
という、従来になかった両方の効果を同時に充たすこと
ができた。

第　　１　　表 〔発明の効果〕 以上述べたように、本発明によれば、薬剤を使わずに窒
素除去率を高めた安定した窒素除去が可能であり、小容
積で設置面積も節減され、敷地面積に制約がある場所、
覆蓋構造の処理施設への適用、既設の活性汚泥装置の改
造等においても、極めて顕著な効果を有するものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施態様を示す系統説明図で、第２
図及び第３図はそれぞれ従来の実施態様を示す系統説明
図である。 １・・・最初沈殿池、２・・・嫌気槽、３，１３．１５
・・・脱窒槽、４，１４．１６，２４．２６・・・硝化
槽、５・・・最終沈殿槽、６・・・回転円板。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）脱窒工程に硝化工程を後続させた生物学的窒素除
   去工程を複数段直列に連設し、各段の脱窒工程に汚水を
   分配し、初段の脱窒工程では分配された汚水に返送され
   た活性汚泥と該段の硝化工程から循環された硝化液とを
   混合して脱窒処理を行ったのち、該段の硝化工程に導い
   てＢＯＤ酸化と硝化処理を行い、得られた硝化液の一部
   を該段の脱窒工程に循環する一方、残部の硝化液を流出
   させ、次段以降の各脱窒工程では分配された汚水に前段
   の硝化工程から流出した硝化液と該段の硝化工程から循
   環された硝化液とを混合して脱窒処理を行ったのち、該
   段の硝化工程に導いてＢＯＤ酸化と硝化処理を行い、得
   られた硝化液の一部を該段の脱窒工程に循環する一方、
   残部の硝化液を流出させ、最終段の硝化工程から流出す
   る硝化液を固液分離し、分離された活性汚泥の一部を初
   段の脱窒工程に返送する多段循環式硝化脱窒法において
   、前記各段の硝化工程では硝化菌を固定化した担体と該
   段の脱窒工程から導かれた活性汚泥混合液とを好気的条
   件で接触せしめることを特徴とする汚水から窒素を除去
   する方法。
2. （２）前記硝化菌を固定化した担体が、固体粒子表面ま
   たは多孔質固体粒子の孔内部にまで硝化菌を付着固定化
   したもの、あるいは硝化菌を包括固定化したものである
   請求項１記載の汚水から窒素を除去する方法。
3. （３）曝気槽と後続する沈殿池を主体とする活性汚泥処
   理装置において、前記曝気槽を汚水の流入部側から順に
   攪拌のみを行う脱窒部と硝化菌を固定化した担体を収容
   した硝化部を交互に複数段に区分して連通せしめ、前記
   各脱窒部に汚水を分配導入する経路を設けると共に後続
   する各硝化部からの硝化液を循環する経路を設けたこと
   を特徴とする汚水から窒素を除去する装置。
4. （４）前記硝化菌を固定化した担体が、固体粒子表面ま
   たは多孔質固体粒子の孔内部に硝化菌を付着固定化した
   もの、あるいは硝化菌を包括固定化したものである請求
   項３記載の汚水から窒素を除去する装置。