JPH0227039B2

JPH0227039B2 -

Info

Publication number: JPH0227039B2
Application number: JP59085134A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Nanba
Original assignee: Sanki Engineering Co Ltd
Current assignee: Sanki Engineering Co Ltd
Priority date: 1984-04-28
Filing date: 1984-04-28
Publication date: 1990-06-14
Also published as: JPS60232296A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、下水、屎尿等のように窒素化合物を
含む有機排水を効率的に処理浄化する有機排水の
処理方法に関するものである。

従来より、脂肪、蛋白質、多糖類等の雑多な有
機物質を含んだ有機排水の処理浄化方法として
は、一般的に、第１図に示したように、有機物質
を含んだ有機排水を第一脱窒素槽Ａに導入し、こ
れに硝化槽Ｂ返送された一部の硝化液を混合し、
嫌気性雰囲気下で脱窒素微生物によつて脱窒素処
理を施行させ、この脱窒素処理施行後の排水を硝
化槽Ｂに導入し、該排水中の残留窒素成分を硝化
してから第二窒素槽Ｃに導入し、これにメタノー
ルの如き有機炭素源物質を供給系９により添加し
ながら、窒素成分を除去する処理の仕方が知られ
ている。この処理の仕方における第二脱窒素槽Ｃ
で有機炭素源物質を添加する目的は、その反応を
促進するためであるが、この有機炭素源物質とし
ては、周知の如く、合成メタノール等の市販薬品
を用いるので、薬品費が嵩む外、生成汚泥量の増
加やこれに関連してエネルギー費が増加するなど
の避け得ない難点があつた。

また、屎尿の如き高濃度の排水をそのまま、あ
るいは低希釈状態で高負荷処理する従来法では、
硝化槽においては、多量の通気のために甚だしい
発泡現象を伴い、曝気装置が閉塞しやすくなつ
て、安定した処理作業に支障をもたらすことがあ
るばかりでなく、特に夏期においては、生物反応
熱の蓄積も加わつて反応阻害を起しやすくなると
ころから、冷却が必要になるなどのもろもろの欠
点があつた。

本発明は、上述の如き従来技術の難点なり欠点
なりに鑑み、窒素化合物を含む有機排水を生物処
理するにあたつて、まずこのような有機排水をで
きるだけ曝気処理することなく、高濃度状態下で
有機質群を分離することにより、一方では脱窒素
工程の前処理である硝化工程の促進化と省エネ化
を計り、他方では脱窒素工程における添加剤とし
て使用することにより、脱窒素工程の効率化と経
済性を高め、これによつて排水処理設備の合理化
が企画し得られる窒素化合物を含んだ有機排水の
処理方法を提供せんとするものである。

上述の目的を達成するために、本発明は、窒素
化合物を含んだ有機排水を第一脱窒素槽に導入
し、これに硝化槽より返送された所要量の硝化液
を混合し、嫌気性雰囲気下で脱窒素微生物により
発酵させることによつて脱窒素させるとともに低
級有機物質を生成せしめる第一工程と、第一工程
施行後の排水を、該排水中の低級有機物質を高周
波振動せしめられる疎水性多孔質膜によつて分
離・濃縮する膜分離・濃縮槽部に導入し、前記排
水中の低級有機物質を分離・濃縮する第二工程
と、第二工程において低級有機物質が除去せられ
た排水を硝化槽に導入し、該排水中の未処理の窒
素成分を好気性雰囲気下で硝化する第三工程と、
第三工程施行後の残余の排水を第二脱窒素槽に導
入し、嫌気性雰囲気下でこれに前記第二工程にお
いて分離・濃縮された低級有機物質を添加しなが
ら、脱窒素微生物によつて脱窒素する第四工程と
から構成したことを特徴とする窒素化合物を含ん
だ有機排水の処理方法である。

以下、上述の本発明に係る窒素化合物を含んだ
有機排水の処理方法を、第２図以降に図示した図
示の実施例によつて、詳細に説明することとす
る。

まず、第２図に示したように、窒素化合物を多
量に含んだ下水等の如き有機排水を、硝化槽Ｂに
おいて処理され硝化液返送管６によつて返送され
た硝化液とともに有機排水導入管１により第一脱
窒素槽Ａに導入する一方、汚泥分離槽Ｄで分離さ
れ、汚泥返送管８で返送された一部の汚泥を加え
て通性嫌気性の微生物を植種し、この第一脱窒素
槽Ａ内では、嫌気性雰囲気下で返送された硝化液
の脱窒素処理を行なうと同時に、排水中の有機物
質を低級有機物質に変える処理を行なわせるので
ある。

ところで、通性嫌気性の微生物としては、通常
の活性汚泥に含まれる微生物で、例えばシユード
モナスデニトリフイカンス、クロストリデイウ
ム等の脱窒素菌等があるが、これらの微生物は、
排水中の脂肪、蛋白質、多糖類やその他これらの
分解物等の複雑な有機物質混合物を栄養源として
排水中の硝酸イオン、または亜硝酸イオンを窒素
ガスに変えて脱窒素するとともに、これら有機物
質から酢酸等の揮発性脂肪酸、アルコール、アル
デヒド、ケトン、アンモニア、炭酸ガス、水素、
水等の小種類の常温で液状、または気体状の低分
子物質を生成する。

すなわち、これが第一工程である。

上記第一工程において脱窒素され、かつ低級有
機物質を含んだ排水は送液管２₁によつて膜分
離・濃縮槽Ｘに供給され、この膜分離・濃縮槽Ｘ
に内装されていて、高周波振動せしめられる疎水
性多孔質膜Ｓにより低分子有機物質を発酵液から
選択的に分離・濃縮する。

これが第二工程である。

ところで、第一工程施工後の排水は、発酵液中
に含まれている酢酸、アルコール、ケトン等の低
級有機物質が発酵液中の水高分子と水素結合した
状態にあるものであるが、この状態の低級有機物
質を効率的に分離・濃縮させるための疎水性多孔
質膜Ｓとしては、例えば第３図の概略図に示した
ように、ポリテトラフルオロエチレン膜１１等
に、強誘電性があり、必要に応じて二重結合を適
当に分布させたポリフツ化ビニリデン膜１２，１
２を、ポリテトラフルオロエチレン膜等をラジカ
ル化処理したラジカル化膜１３，１３を介してク
ラツドして疎水性多孔質膜Ｓとなし、この多孔質
膜Ｓにおけるラジカル化膜１３，１３に炭素繊維
等の導電体を電極材として使用し、この電極１
４，１４を高周波電源に接続して前記ラジカル化
膜１３，１３に455KHz，250V前後の高周波ドラ
イブを印加することにより、前記疎水性多孔質膜
Ｓの表面に2GHz前後の高調マイクロ波を発生さ
せるようにしたものが用いられる。そして、これ
らの詳細な構成は、本特許出願人が先に出願した
特願昭58−221443号（特開昭60−114303号）にて
開示した「平板型膜分離装置」と同様である。

さらに、分離されるべき低級有機物質がイオン
性物質の場合は、疎水性多孔質膜Ｓの外方に電位
差付与用の電極１５，１５を設け、多孔質膜Ｓ通
過を促進させることができる。

上記の如く、低級有機物質が分離除去された排
水は、送液管２₂によつて硝化槽Ｂに送られ、硝
化処理が施される。これが第三工程である。

すなわち、この硝化工程は、後続の脱窒素工程
の前処理となるもので、硝化槽Ｂ内に導入された
上記の如き排水中に含まれているアンモエア性窒
素等の窒素成分を硝化するものである。そして、
この硝化を行なうために、周知の如く、硝化槽Ｂ
には空気供給装置が設けられ、好気性雰囲気を保
つようになされているが、本発明においては、第
二工程において酢酸等の低級脂肪酸やメチルアル
コール等の低級アルコール等の低級有機物質は分
離除去されていので、硝化槽Ｂにおける硝化反応
は、比較的少ない空気吹込み量でも迅速に行なわ
れるほか、発泡が少なく、空気供給装置の目詰り
並びに汚泥の生成量が少なく、夏期においても過
度の温度上昇を起すことがなく、運転や汚泥処理
が極めて容易となる。

上記の如くして硝化反応の完了した排水、すな
わち処理液は、嫌気性雰囲気に保たれた第二脱窒
素槽Ｃへと送液管３にて送られ、排水中の脱窒素
微生物によつて脱窒素される。これが第四工程で
ある。

ところで、上記の脱窒素微生物としては、前記
通常の活性汚泥、シユードモナス、デニトリフイ
カンス、チオバチルス、デニトリフイカンス等が
あり、これらの脱窒素微生物による生物化学的反
応を促進するために、これも周知の如く、その栄
養源となる有機炭素源物質をこの第二脱窒素槽Ｃ
に添加する必要があるが、この栄養源として、本
発明においては、第二工程において分離・濃縮し
た低級脂肪酸、低級アルコール、ケトン等の低級
有機物質溶液を、その給送管２₃によつて供給利
用する。

上述の如くして処理された排水は、これも周知
の如く、さらに遠心分離機や凝集濃縮部を備えた
汚泥分離槽Ｄへと送られ、汚泥を分離し、これに
よつて浄化された処理水は系外へと放流管５によ
り放流されるのである。

なお、本発明においては、硝化槽Ｂにおける硝
化反応を有効に行なわせる目的をもつて、第一脱
窒素槽Ａに供給される排水中の窒素化合物の濃度
等に応じて硝化槽Ｂにて処理された硝化液の第一
脱窒素槽Ａへの返送量を適宜調節することができ
る。また、各工程の生物処理に必要な微生物は、
汚泥分離槽Ｄから排出される汚泥を返送管８によ
つて環流させ、第一工程、第二工程、第三工程お
よび第四工程へと順次流動させるようにして供
給、補給するようにすることもできる。

さらに、また排水に対しての処理作用を営む微
生物は、第一脱窒素槽Ａ、硝化槽Ｂおよび第二脱
窒素槽Ｃ内のそれぞれに予め固定しておいてもよ
い。これは、これらの各槽内に微生物が付着する
砂、ハニカム等の充填材を装填しておき、通常の
下水処理場の沈澱槽等より排出される余剰汚泥を
植種した後、しばらく有機排水を流通させ、充填
材の表面にそれぞれの工程施行用槽で必要とする
微生物を付着・固定させるようにするのである
が、この充填材の形状、サイズ、あるいは排水の
流動速度や方向等を調節することにより、微生物
を固定せしめる充填材を固定床用としてではな
く、流動床用として使用するようにしてもよい。
その他、微生物の固定方法としては、カラギーナ
ン等の天然高分子物質を用いる手法が限外過膜
を用いる手段等があるが、いずれも本発明に用い
ることができる。そして、このような手法、手段
によるときは、当然のことながら、前記の返送管
８は必要不可欠のものではなくなる。

その他、本発明の処理方法、従来からの排水処
理方法を適宜取捨選択して任意に付加することも
できる。例えば、第二脱窒素槽Ｃの後に再曝気槽
を設置し、第二脱窒素槽Ｃでの処理施行後の処理
液に空気を飽和させることにより、第二脱窒素槽
Ｃにて過剰に添加された有機炭素源物質の除去を
計ることなどの手法、手段を適宜付加し、処理の
万全化を計るようにしてもよいことは勿論のこと
である。

以上の記載、説明から明らかなように、本発明
に係る処理方法によれば、窒素化合物を含んだ有
機排水を、後続処理工程にて処理された硝化液の
相当量とともに第一脱窒素槽に導入し、嫌気性雰
囲気下で脱窒素微生物による発酵により脱窒素さ
せるとともに低級有機物質を生成し、この低級有
機物質を膜分離によつて選択的、かつ高効率的に
分離・濃縮除去してから排水を硝化し、この硝化
された排水、すなわち硝化液に脱窒素処理を施す
際に、脱窒素微生物の栄養源として前記分離・濃
縮した低級有機物質を利用するようになしたるが
故に、排水処理に要するエネルギーと時間とを節
約できるばかりでなく、既に記述したように、発
泡と発熱の抑制、さらに処理施設の簡素化、小型
化等をも図り得ることとなつた。

実施例下水処理場の最初沈澱池上澄水の浄化処理を本
発明の処理法により行なつた。

上澄水は、BOD140ppm、不活性浮遊固形分
60ppm、全窒素30ppmであつた。

一方、処理装置として、第２図における各処理
槽の有効容積が第一脱窒素槽３、硝化槽８、
第二脱窒素槽２となるようにしたものを作り、
前記上澄水50／日、硝化槽流出液150／日、
さらに汚泥分離槽より排出される固形分
12000ppmの分離流出の汚泥50／日のいずれを
も第一脱窒素槽に供給するようにする。他方、硝
化槽流出液の一部100／日は第二脱窒素槽に供
給し、脱窒素処理後、汚泥分離槽を経て処理水50
／日と分離流出汚泥50／日とした。

そして、第一脱窒素槽流出液は、膜表面積が50
cm²で、455KHz、250Vの高周波ドライブを印加
し、2GHz前後の高調マイクロ波を膜表面に発生
させてある疎水性多孔質膜に接触せしめ、BOD
にして２ｇ／日の割合いで、酢酸を主成分とする
約10％の水分を含む濃縮された低級有機物質を
得、これを有機炭素源として第二脱窒素槽に加え
た。また、硝化槽に対しては、毎分0.1の割合
いで空気を吹込んで硝化した。

こうして、BOD18ppm、浮遊固形分30ppm、
全窒素3.5ppmの処理水を得た。硝化槽における
発泡は全く認められなかつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来よりの窒素化合物を含む有機排水
の処理の仕方を示すフローシートで、第２図は本
発明に係る窒素化合物を含む有機排水の処理方法
を示すフローシートであり、第３図はその膜分
離・濃縮槽部の内部構成説明用概略図である。な
お、図中の同一符号は同一または均等な構成部分
を示すものである。Ａ；第一脱窒素槽、Ｂ；硝化槽、Ｃ；第二脱窒
素槽、Ｄ；汚泥分離槽、１；有機排水導入管、
２，２₁，２₂，３，４；送液管、５；放流管、
６；硝化液返送管、８；汚泥返送管、９；有機炭
素源物質の供給系、Ｘ；膜分離・濃縮槽、２₃；
給送管、Ｓ；疎水性多孔質膜、１１；ポリテトラ
フルオロエチレン膜、１２；ポリフツ化ビニリデ
ン膜、１３；ポリテトラフルオロエチレン膜等を
ラジカル化処理したラジカル化膜、１４，１５；
電極。

Claims

【特許請求の範囲】

１窒素化合物を含む有機排水を第一脱窒素槽に
導入し、これに硝化槽より返送された所要量の硝
化液を混合し、嫌気性雰囲気下で脱窒素微生物に
よつて発酵させることにより脱窒素させるととも
に低級有機物質を生成せしめる第一工程と、第一
工程施工後の排水を、該排水中の低級有機物質を
高周波振動せしめられる疎水性多孔質膜により分
離・濃縮する膜分離・濃縮槽に導入し、前記排水
中の低級有機物質を分離・濃縮除去する第二工程
と、第二工程において低級有機物質が除去せられ
た排水を硝化槽に導入し、該排水中の未処理の窒
素成分を好気性雰囲気下で硝化する第三工程と、
第三工程施工後の残余の排水を第二脱窒素槽に導
入し、嫌気性雰囲気下でこれに前記第二工程にお
いて分離・濃縮された低級有機物質を添加しなが
ら、脱窒素微生物によつて脱窒素する第四工程と
からなることを特徴とする窒素化合物を含む有機
排水の処理方法。