JPH0223239B2 - - Google Patents

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JPH0223239B2
JPH0223239B2 JP59143351A JP14335184A JPH0223239B2 JP H0223239 B2 JPH0223239 B2 JP H0223239B2 JP 59143351 A JP59143351 A JP 59143351A JP 14335184 A JP14335184 A JP 14335184A JP H0223239 B2 JPH0223239 B2 JP H0223239B2
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JP
Japan
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water
denitrification
microorganisms
biological
bed
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JP59143351A
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JPS6138696A (ja
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Kazuyuki Suzuki
Shogo Tsunoda
Koji Mishima
Akira Yamamoto
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
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Agency of Industrial Science and Technology
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10Biological treatment of water, waste water, or sewage

Landscapes

  • Biological Treatment Of Waste Water (AREA)
  • Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、排水中に存在するBOD、COD、
SS、窒素等を効率よく除去し、清澄な処理水を
得る生物学的硝化脱窒素処理方法に関するもので
ある。
〔従来の技術〕
公共用水域の水質汚濁を防止するために、下
水、工場排水中の汚濁物質を除去する技術開発が
すすめられており、就中、微生物を利用した排水
処理技術の開発が盛んに行われている。微生物利
用による排水処理方法としては、古くより活性汚
泥法がよく知られており、近年では、回転円板
法、接触酸化法など固体表面に微生物膜を付着さ
せた、いわゆる生物膜法も次第に広く行われるよ
うになつてきた。
これらの諸法は、BODを主体とする有機性物
質の除去に最も効果的であるとされてきたが、近
年公共用水域の富栄養化防止の立場から、これら
諸法による水中の窒素の除去が検討され、実用化
されてきている。水中の窒素(都市下水では、大
部分がアンモニア態窒素として存在する)を生物
学的に除去するためには、アンモニア態窒素を好
気的条件下で硝酸態又は亜硝酸態窒素に変換する
硝化細菌と、硝酸態、亜硝酸態窒素を嫌気的条件
下で窒素に還元除去する脱窒素細菌の2種の微生
物の作用に依らねばならず、この2種の微生物を
それぞれ最適な環境条件下で活動させるため、様
様なプロセスの開発がなされてきた。
し尿処理などの分野で多くみられる生物学的脱
窒素法は、し尿中のBOD、COD、SSのみなら
ず、窒素分をも効率よく除去できる方法として、
近年広く行われつつあるが、通常このプロセス
は、第1脱窒素工程、硝酸化工程、第2脱窒素工
程、沈殿工程より構成され、硝酸化工程の流出水
の一部を第1脱窒素工程に循環し、原水中の有機
炭素源を利用して大部分の酸化態窒素を除去する
方法が主流となつている。ところが、この方法で
は、沈殿工程にて沈殿した汚泥が前記各工程を順
次流過し、再び沈殿工程で沈殿する方式となつて
いて、汚泥中には硝化細菌、脱窒素細菌、BOD
酸化菌、不活性SSなどが混在しており、これら
を区分することができず、このため、各工程の最
適運転条件を決定することがきわめて困難で負荷
変動に容易に対処できず、勢い安全かつ過大な装
置を用いざるを得ず、また汚泥の沈降分離速度が
きわめて小さいために大規模な沈殿槽を必要とし
ていた。したがつて、高濃度でかつ処理水量の少
ないし尿の場合にはこの方法のメリツトも大きい
が、低濃度でかつ処理水量の大きな下水等の場合
には、設備が余りにも過大となつて、現在までそ
の実施例をみないのが実情である。
一方、回転円板法などの生物膜法では、プロセ
スの構成次第で固体表面に硝化菌、脱窒素菌など
を高濃度に増殖させることが可能で、このために
活性汚泥法に比べて高い負荷がかけられることに
なり、コンパクトな処理設備を実現することが可
能となる。しかしながら、これら従来の生物膜プ
ロセスは、微生物の付着に供する固体が固定され
ているため、微生物や原水中のSSによる目詰り
が起こり易く、これらが腐敗して生物膜の脱落を
引き起こしたり、スカム発生によるトラブルを引
き起こしたりしていた。また通常、これらの処理
水中には、相当量のSSが残留するため、沈殿池、
ろ過池、凝集沈殿池等の固液分離装置を必要とす
るが、これら生物膜プロセス処理水中に残留する
SSは固液分離性が悪く、その最終処理水も必ず
しも良好でないという難点があつたため、その実
施例もきわめて少ないのが現状である。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明は、従来の生物処理プロセスのもつ前記
欠点をすべて解決し、BOD、COD、SSのみらず
窒素をも効果的に除去し良好な処理水質を得るこ
とができ、しかも装置もきわめてコンパクト化し
ようとするものである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、沈殿工程、工向流通水によつて固体
粒子を流動化し、該固体粒子表面に付着した微生
物によつて水中の酸化態窒素を除去する脱窒素工
程、及び複数並列して配設された適宜流入量を分
配し得るようにし、かつ固定床化したろ材層に好
気的条件下に通水してろ材表面に付着した微生物
によつて水中のBODの分解除去、アンモニアの
酸化及び浮遊物の除去を行う生物ろ過工程に順次
通水し、これら工程の最終処理水を前記脱窒素工
程に循環返送するとともに前記生物ろ過工程の洗
浄排水を前記沈殿工程に循環返送することを特徴
とする生物学的硝化脱窒素処理方法である。
〔実施例〕
本発明の一実施例を図面を参照しながら詳述す
ると、第1図示例において、必要に応じて沈砂、
スクリーニングなどの前処理を受けた原水1は沈
殿工程2に流入し、ここで粗大SS及び後述する
生物ろ過工程5の洗浄排水12中の微生物フロツ
ク等を沈殿分離したのち、上澄水3は送水槽4に
流入する。この沈殿工程2における沈殿槽の規模
は、原水1及び洗浄排水12中のSSの沈降速度
により決定されるが、いずれも通常の活性汚泥フ
ロツク等に比して沈降速度が大きいため、活性汚
泥最終沈殿池の1/2程度の規模で十分である。
送水槽4では、後述する処理水槽10より循環
返送される循環水11と混合される。この循環水
11中には、後述の生物ろ過工程8における硝化
反応によつて生成した酸化態窒素が含有されてい
る。循環水11の水量Qrは、原水1の水量Qo、
原水1の窒素濃度Zo及び目標とする最終処理水
(処理水槽10に至る処理水9)の窒素濃度Zに
より一義的に決定される。例えば、Zo=20mg/
をZ=5mg/にまで処理したい場合には、 QoZo=(Qr+Qo)Zより Qr=(20−5/5)Qo=3Qo となり、原水量の3倍量を循環すればよいこと
になる。
送水槽4では沈殿工程2から流出する上澄水3
と循環水11とが混合され、その混合水5はQr
+Qoの水量で脱窒素工程6に供給される。脱窒
素工程6としては、上向流通水によつて固体粒子
を流動化し、該固体粒子表面に付着した微生物に
よつて水中の酸化態窒素を除去するものを採用す
る。例えば第2図に示すように、槽内下部に供給
した混合水5は分配器13によつて均一に分配さ
れ、充填されている微生物の付着した粒状固体1
4を流動化しつつ上向流にて通過する間に、粒状
固体14に付着している微生物の作用により、原
水中の有機物を水素供与体として水中の酸化態窒
素が還元除去され、上部から脱窒素水7として流
出する。ここでは、脱窒素に必要な水素供与体と
して、原水中の有機物が利用されるため、特別な
水素供与体(従来法では、一般にメタノール、酢
酸などが用いられている)の添加も必要なく、経
済的である。この脱窒素工程6では、微生物の付
着に供する担体として粒状固体14を用いる(通
常、砂、活性炭、アンスラサイト、プラスチツ
ク、ガラスビーズ等を用いる)ため、この担体の
比表面積(単位槽容積当りの担体表面積)を他の
生物膜法に比べて飛躍的に高くとることが可能で
あり、(回転円板法では120〜180m2/m3、ハニカ
ム接触酸化法では130〜400m2/m3、流動床法では
4000〜5000m2/m3)、また、汚泥の返送を行わな
いため、多量でかつ脱窒素能力の高い微生物を槽
内に確保することができることになり、他の脱窒
素方式に比べ飛躍的に高い処理能力を示し、装置
のコンパクト化、処理の高速化を実現している。
さらに流動床脱窒素では、微生物付着粒子が流動
状態にあるため、他の生物膜法で起こりがちな微
生物や流入水中のSSによる閉塞が全く起こらず、
腐敗やスカム発生、微生物の脱落に伴う処理水の
悪化などのトラブルが解消される。
流動床脱窒素処理の進行に伴う微生物の増殖に
より微生物付着粒子は次第に肥大化し、その密度
が低下するため、流動床は次第に膨張して床界面
が上昇し、遂には槽上部より溢流することにな
る。したがつて、これを防ぐために、適宜槽内よ
り粒子を抜出すか、又は槽内にて機械的作用によ
り粒子の一部から微生物膜を剥離し、流動床内の
微生物量が常に安定して確保されるようにするこ
とが必要である。
流動床脱窒素における通水速度は、担体として
用いる粒状固体の最小流動化速度以上で終末沈降
速度以下の値として決定されるが、この際微生物
の付着成長に伴う粒子の密度の低下、床の膨張を
考慮して決定しなくてはならない。すなわち、通
水速度が最小流動化速度以上であつても、比較的
小さい場合には、粒子同士の衝突が多く、微生物
の付着成長を抑制し、逆に、終末沈降速度以下で
あつても余り大きすぎると、床膨張率が大きくな
つて流動床が希薄となり、シヨートパスによる水
質悪化を引き起こしたり、脱窒素反応を十分進行
させるために必要な接触時間を保つために流動床
高を高くとらなくてはならなくなつて好ましくな
い。したがつて、流動床への通水速度は、流動床
高が静止床高に比して1.2〜2.0倍程度に保たれる
ように運転するのが好ましく、そのために通水速
度としては、担体として砂を用いる場合には、15
〜50m/hに保つとよい。また、スタート当初は
微生物付着のない状態から始まり、微生物の付着
が進んだ粒子が次第に床の上方へ置換されるよう
になつて、流動床内には上下方向に微生物付着の
程度による分布ができ、しかもこのいずれの粒子
をも流動化させる必要のあることから、流動床部
の底部断面積を上部より小さくし、底部の流速を
大きくとるような構造をとることも重要である。
また、本発明では、流動床を流動化たらしめる
に足る十分量の循環水11を確保することができ
るため、原水の水量変動に対しても、流動状態が
不安定になることなく、処理水槽10から送水槽
4への循環水11の水量を調節することで常に安
定した流動状態を保つことができる。他の流動床
方式では、安定した通水速度を保つため、流動床
の流出水を槽底に返送する個別循環を行わねばな
らなかつたが、本発明では、十分量の循環水11
が確保されるため、この個別循環も不必要となつ
て経済的である。
さて、脱窒素工程6から流出した脱窒素処理水
7は、引き続いて生物ろ過工程8に供給され、最
終的に得られた処理水9は、処理水槽10に至つ
たのち放流されるが、一部は前記循環水11とし
て送水槽4を介して脱窒素工程6へ循環返送され
る。また、生物ろ過工程8は定期的に洗浄され、
排出される洗浄排水12は前述のように沈殿工程
2に循環返送処理される。この生物ろ過工程8と
しては、固定床化したろ材層に好気的条件下に通
水してろ材表面に付着した微生物によつて水中の
BODの分解除去、アンモニアの酸化及び浮遊物
の除去を行うものを採用する。例えば第3図に示
すように、槽内には、微生物の付着に適し、また
流入水中の浮遊物を捕捉することができるろ材1
5(通常、礫、砂、アンスラサイト等が用いられ
る)が充填され、砂利等の支持材16に支持さ
れ、支持材16内又はその下部に設けられた散気
装置17から空気が吹き込まれ、槽内が好気的条
件に保たれている。そして、上部より流入した脱
窒素処理水7は、ろ材15の間隙を流下する間
に、ろ材15の表面に付着した微生物により
BOD,CODの分解除去、アンモニアの硝化作用
を受けるとともに、微生物膜あるいはろ材間隙に
捕捉されて水中の有機物が除去され、支持材16
の層を経て下部から清澄な処理水9として流出す
る。固定床生物ろ過では、処理すべき水と空気泡
が向流接触し、かつろ材15間隙を蛇行して気泡
が上昇するために気泡の滞留時間が長く、したが
つて酸素吸収効率は、従来の活性汚泥法における
曝気装置の7〜10%に対して、15〜25%ときわめ
て高く、このためコンパクトな装置で高負荷処理
性能を発揮させることが可能である。固定床生物
ろ過では、処理に伴うSSの捕捉あるいは付着微
生物の増殖によつてろ材15間隙に目詰まりが生
じ、ろ過抵抗の上昇となつて現われるため、定期
的に逆流洗浄を行つてこれらを槽外へ排出する必
要がある。この洗浄用水としては通常処理水9が
用いられるが、空気による洗浄を併用することも
また効果的である。その洗浄排水12は、前記の
沈殿工程2に送られ、排水中のSSが沈殿分離さ
れる。固定床生物ろ過によつて処理された処理水
9は、BOD、COD、SSが高い効率で除去されて
いるとともに、アンモニアが酸化された酸化態窒
素を多く含んでいるため、この大半を送水槽4へ
循環し、続く脱窒素工程6にて脱窒素処理を受け
ることになる。
また、生物ろ過工程8では、前述のように定期
的に洗浄を行う必要があるため、洗浄期間中の処
理が中断状態となる。そこで、生物ろ過工程8を
複数並列して配設し、処理/洗浄のサイクルを適
宜有機的に組合わせるが、その際、遊休施設を持
たずかつ処理が中断することなく、連続して安定
に行われるように、そのうちの一つが洗浄中は、
それに分配されてた水量分を他に均等に振り分け
て分配することができるように、例えば流量分配
機構を有するものとする。
〔発明の効果〕
以上詳述したように本発明によれば、次に列挙
するような多くのすぐれた効果を有するものであ
る。
排水をきわめて合理的に効率よく処理し、き
わめて良好な処理水を得ることができる。
きわめてコンパクトで高性能な脱窒素プロセ
スが実現される。
原水中の有機物を水素供与体として脱窒素を
行うことにより、特別に水素供与体を添加する
必要がなく、経済的である。
最終処理水の循環により、原水量の変動に対
しても安定した運転を行うことが可能となる。
前段に沈殿工程を設けたことで、脱窒素工
程、生物ろ過工程へのSS負荷を軽減すること
ができ、かつ生物ろ過工程の逆洗排水を沈殿工
程に導くことで、洗浄排水中の窒素分をも効果
的に脱窒素することができる。
生物ろ過工程を複数並列して配設したことに
より、処理を中断することなく、連続して安定
した処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の一実施例を示し、第1図は全体
の系統説明図、第2図は流動床脱窒素工程の一例
を示す断面説明図、第3図は固定床生物ろ過工程
の一例を示す断面説明図である。 1…原水、2…沈殿工程、3…上澄水、4…送
水槽、5…混合水、6…脱窒素工程、7…脱窒素
処理水、8…生物ろ過工程、9…処理水、10…
処理水槽、11…循環水、12…洗浄排水、13
…分配器、14…粒状固体、15…ろ材、16…
支持材、17…散気装置。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 沈殿工程、上向流通水によつて固体粒子を流
    動化し、該固体粒子表面に付着した微生物によつ
    て水中の酸化態窒素を除去する脱窒素工程、及び
    複数並列して配設され適宜流入量を分配し得るよ
    うにし、かつ固定床化したろ材層に好気的条件下
    に通水してろ材表面に付着した微生物によつて水
    中のBODの分解除去、アンモニアの酸化及び浮
    遊物の除去を行う生物ろ過工程に順次通水し、こ
    れら工程の最終処理水を前記脱窒素工程に循環返
    送するとともに前記生物ろ過工程の洗浄排水を前
    記沈殿工程に循環返送することを特徴とする生物
    学的硝化脱窒素処理方法。 2 前記脱窒素工程の上向流通水の流速を、流動
    床高が静止床高に比して1.2〜2.0倍程度に保つよ
    うにするものである特許請求の範囲第1項記載の
    生物学的硝化脱窒素処理方法。
JP59143351A 1984-07-12 1984-07-12 生物学的硝化脱窒素処理方法 Granted JPS6138696A (ja)

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