JPH0443717B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明はし尿系汚水を凝集処理および硝化脱
窒処理により処理する装置に関するものである。

〔従来技術〕

し尿処理では生物処理が主流を占め、その一環
として硝化脱窒処理が行われているが、希釈水の
不足、用地難、放流規制の強化などにより、低希
釈、高負荷、高度処理が要望されている。しかし
ながら、低希釈、高負荷で生物学的に硝化脱窒処
理を行うと、硝化槽内で発泡や発熱が起こり、こ
れを防止して硝化脱窒処理を正常に行わせるため
には、消泡剤の添加や大がかりな消泡および冷却
装置を必要とし、装置の維持管理も複雑になると
ともに、処理水のCODが高くなり、安定した処
理を行えないという問題点があつた。

このような問題点を解消するために、し尿を酸
性域で凝集処理したのち、分離液を生物学的に硝
化脱窒する方法が提案されている（特願昭58−
136562号）。しかしながら、この方法によれば、
低希釈、高負荷で発泡や発熱を伴うことなく、分
離液を生物学的硝化脱窒することができるが、高
い窒素除去率を安定して維持するには溶存酸素や
PHを適度な値に維持しなければならないという問
題点があつた。

〔発明の目的〕

この発明は通常の生物学的硝化脱窒において安
定した窒素除去率を得るためのもので、し尿系汚
水を、分離液のBOD／Ｎ比またはこれと等価の
値が所定範囲となるように凝集分離を行い、分離
液を生物学的硝化脱窒処理することにより、低希
釈、高負荷で効率よく生物学的硝化脱室を行い、
COD除去率および窒素除去率を高くすることが
できるし尿系汚水の処理装置を提案することを目
的としている。

〔発明の構成〕

この発明は、し尿系汚水に凝集剤を添加して凝
集分離を行う凝集分離装置、この凝集分離装置の
分離液を生物学的硝化脱窒処理する生物処理装
置、前記分離液のSSを測定する測定装置、およ
びこの測定装置で測定されたSSの測定値および
窒素量から分離液のBOD／Ｎ比またはこれと等
価の値を演算し、この値が所定値になるように凝
集分離装置における凝集剤の添加率または固液分
離におけるフロツク捕捉率を制御する演算制御装
置を備えたことを特徴とするし尿系汚水の処理装
置である。

この発明においてし尿系汚水とは、し尿を含む
汚水であり、例えば汲取りし尿、その除渣物、こ
れらと余剰汚泥等の他の汚水との混合物などがあ
る。

汲取し尿の全窒素は3000〜5000mg／であり、
その大部分はアンモニア性窒素である。このよう
なし尿を従来法のように酸性域で凝集分離し、分
離液を生物学的硝化脱窒処理する方法において、
窒素除去率が低下する原因を調べたところ、凝集
分離による分離液のBOD／Ｎ比が低いためであ
ることがわかつた。

すなわち、酸性域で凝集分離を行うと、し尿中
のSS性および高分子のBODが除去されてBODが
低くなり、BOD／Ｎ比が1.6程度になる。一般に
し尿の硝化脱窒処理におけるBOD／Ｎ比は硝酸
型で３、亜硝酸型で1.8程度である。上記分離液
は脱窒細菌に利用されやすい低分子の溶解性
BODが主体となるため硝化脱窒を行うことはで
きるが、亜硝酸型の脱窒条件に保持する必要があ
り、硝化槽で曝気量が多くなつたりして硝酸型に
なると、窒素除去率は低くなる。

そこで本発明では、し尿系汚水中のSS性およ
び高分子BODをすべて凝集分離で除去するので
はなく、汚水中のSSを分離液側に約1000〜10000
mg／になる程度にリークさせ、分離液のSSを
測定して、分離液のBOD／Ｎ比が所定値例えば
2.5〜3.5になるように凝集分離条件を制御して凝
集分離を行い、後続の生物学的硝化脱窒処理を効
率よく行うものである。上記の凝集分離は相当量
のSSを分離液側にリークさせるものであるから
不完全な凝集分離であり、凝集剤の添加率は完全
脱水に必要な添加率より低くなる。

一般に汚泥の脱水処理の場合、脱水に必要な凝
集剤の最適添加率があり、これより低い添加率で
はSS回収率が低くなるとともに、脱水性も悪化
し、機械的脱水が不能となるが、し尿系汚水の場
合はSS成分の30〜50％は繊維質であるため、不
十分な凝集でも固液分離が容易に行えることがわ
かつた。本発明ではこのような性質を利用するも
のであり、不十分な凝集により分離液中にBOD
の一部をリークさせるように凝集分離し、分離液
を効率的に生物学的硝化脱窒処理できるようにす
る。

本発明では上記処理を行うために、し尿に凝集
剤を添加して凝集分離を行う凝集分離装置、およ
びその分離液を生物学的硝化脱窒処理する生物処
理装置を上記順序で設け、その中間に分離液の
SSを測定する測定装置を設けるとともに、その
測定値から分離液のBOD／Ｎ比またはこれと等
価の値を演算し、この値が所定値となるように凝
集分離装置における凝集剤の添加率または（およ
び）固液分離におけるフロツクの捕捉率を制御す
る演算制御装置を設けている。

分離液中のBOD／Ｎ比を生物処理に適した値
に維持するためには、BODおよび窒素を測定す
る必要があるが、し尿系汚水中の窒素はほぼ一定
値であるため、常に測定する必要はなく、手作業
で測定することもできる。これに対してBODは
凝集条件により変化するために常にこれをチエツ
クする必要がある。

ところでBODは測定操作が複雑で長時間を要
するが、分離液ではBODとSSが比例関係にある
ため、SSを測定することによりBODを測定でき
ることがわかつた。これはし尿系汚水のBODが
溶解性BODおよびSS性BODからなり、溶解性
BODは凝集分離条件に係わらずほぼ一定であり、
SS性BODは凝集分離によつて除去されあるいは
リークするSSと対応関係にあるためである。

そこで分離液のSSを測定することにより、
BODの値を測定することができ、これにより
BOD／Ｎ比を演算することができる。BOD／Ｎ
比は生物処理の指標であるから、これと等価の値
により実際の凝集分離条件を制御することもでき
る。

凝集分離条件を制御する方法としては、凝集剤
の添加率を制御したり、固液分離の条件を制御し
たりすることができる。凝集剤の添加率は凝集分
離効率に直接影響を与えるから、その制御により
SSのリーク量を制御することができる。添加率
を変えるためには凝集剤の注入量を変える方法
と、原水の供給量を変える方法がある。また固液
分離条件の制御は固液分離におけるフロツク捕捉
率の制御を意味し、例えば遠心脱水機の場合の回
転数の制御等によつて可能である。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を図面の実施例により説明する。
第１図は実施例の系統図である。図面において、
Ａは凝集分離装置であつて、第１反応槽１、第２
反応槽２および固液分離手段３を有する。P₁は
原水ポンプ、P₂〜P₄は薬注ポンプである。

Ｂは生物処理装置であつて、貯留槽４、脱窒槽
５、硝化槽６および固液分離槽７を有し、凝集分
離装置Ａの後に配置されている。P₅は給液ポン
プである。Ｃは脱水装置であつて、第３反応槽８
および脱水機９を有し、凝集分離装置Ａの分離汚
泥を脱水処理し、分離液を生物処理装置Ｂに送る
ように配置されている。

凝集分離装置Ａおよび生物処理装置Ｂの中間に
は、凝集分離装置Ａの分離液のSSおよびアンモ
ニアを測定する測定装置Ｄが設けられ、演算制御
装置Ｅに信号を送るように配置されている。演算
制御装置Ｅは測定装置ＤのSS信号から、分離液
のBOD／Ｎ比を所定値、例えば2.5〜3.5になるよ
うに凝集剤の添加率を演算して薬注ポンプP₂の
注入量を制御するか、あるいは固液分離条件を演
算して固液分離手段３を制御し、またアンモニア
信号から給液ポンプP₅の給液量を制御するよう
に配置されている。

上記の構成において、凝集分離装置Ａでは、原
水ポンプP₁によりし尿系汚水１０を第１反応槽
１に導入し、薬注ポンプP₂により無機凝集剤お
よび／またはカチオン性有機凝集剤１１を注入す
るとともに、必要により薬注ポンプP₃によりPH
調整剤１２を注入し攪拌して凝集反応を行い、次
に第２反応槽２において必要により薬注ポンプ
P₄によりノニオン性またはアニオン性有機凝集
剤１３を注入し攪拌してフロツクを成長させ、濃
縮機等の固液分離手段３において固液分離を行
う。

凝集処理に使用する凝集剤１１としては無機凝
集剤、有機凝集剤のいずれでもよく、また両者を
併用することもできる。好ましくはカチオン性の
有機凝集剤を使用するのがよく、少量の添加量で
効果的にSS、BOD成分を除去できる。無機凝集
剤としては塩化アルミニウム、ポリ塩化アルミニ
ウム、硫酸アルミニウム、塩化鉄（）、硫酸鉄
（）、塩化鉄（）、硫酸鉄（）、塩化コツパラ
ス、ポリ塩化鉄、ポリ硫酸鉄などがあり、１種ま
たは数種の使用が可能である。

有機凝集剤としては、アミノアルキルアクリレ
ートもしくはアミノアルキルメタクリレートの単
独重合体またはアクリルアミドあるいは他のモノ
マーとの共重合体、構成単位としてアクリルアミ
ドもしくはメタクリルアミドを含む重合体のマン
ニツヒ変性物またはホフマン分解物、ポリアミド
ポリアミン、ポリビニルイミダゾリル、ポリエチ
レンイミン、ポリジアルキルジアリルアンモニウ
ム塩などのカチオン性有機凝集剤が使用でき、こ
れらは１種または数種の使用が可能である。

これらの無機凝集剤および／またはカチオン性
の有機凝集剤を生し尿に添加し、中性または酸性
域で攪拌を行うと凝集が起こり、フロツクが生成
する。このときフロツクを成長させるために、さ
らにノニオン性またはアニオン性の有機凝集剤１
３を添加して攪拌を行うことができる。ノニオン
性またはアニオン性の有機凝集剤としては、ポリ
アクリルアミド、ポリアクリルアミド部分加水分
解物、ポリアクリル酸ナトリウムなどがある。

凝集剤の添加率は、無機凝集剤の場合は５〜30
重量％／SS、カチオン性有機凝集剤の場合は1.3
重量％／SS以下、好ましくは0.3〜１重量％／SS
程度であり、両者を併用する場合はその比率に応
じて添加率を減少する。

凝集処理のPHは特に限定されないが、中性また
は酸性域（PH4.5〜８）とするのが好ましい。す
なわちし尿系汚水はPH調整を行うことなく凝集処
理を行つてもよいが、PH調整剤１２を添加して上
記範囲に調整することができる。攪拌条件その他
の凝集条件は通常の凝集処理と同様でよい。

固液分離手段３としては、沈殿槽、加圧浮上
槽、濃縮機等があるが、ロータリースクリーン、
ウエツジワイヤースクリーン、遠心分離機などの
濃縮機が好ましい。遠心分離機を用いるときは遠
心力Ｇを小さくして分離液のSS量をコントロー
ルすることができる。

生物処理装置Ｂでは、固液分離手段３の分離液
１４を貯留槽４に一時貯留したのち、給液ポンプ
P₅により脱窒槽５に導入し、このとき返送汚泥
１５および返送硝化液１６をともに脱窒槽５に導
入し、槽内の脱窒細菌を含む活性汚泥と混合し
て、酸素を遮断した状態で緩やかに攪拌し、脱窒
処理を行う。ここでは分離液中のBODを水素供
与体として、返送硝化液中の硝酸または亜硝酸イ
オンを窒素に還元する脱窒細菌が優勢となり、分
離液中の窒素成分が除去される。

脱窒処理を行つた混合液は硝化槽６に導入し、
硝化細菌を含む活性汚泥と混合して曝気すること
により、残留するBODを除去するとともに、窒
素成分を硝酸または亜硝酸イオンにまで硝化す
る。硝化を終つた混合液の一部は返送硝化液１６
として脱窒槽５に返送し、残部は固液分離槽７に
おいて固液分離する。固液分離槽７の分離液は処
理水１７としてそのまま放流するか、あるいは凝
集処理等の三次処理をしたのち再利用される。分
離した活性汚泥１８は一部を返送汚泥１５として
脱窒槽５へ返送し、残部は余剰汚泥１９として排
出する。

凝集分離装置Ａの処理条件を、分離液１４の
BOD／Ｎ比が所定値、例えば2.5〜3.5となるよう
に予め設定しておけば、得られる分離液１４は原
則的にはBOD／Ｎ比が上記範囲になり、かつ含
まれるBODは溶解性のものが中心で生物分解性
が良いから、生物処理装置Ｂにおいて無希釈で効
率よく生物学的硝化脱窒を行うことができる。こ
の場合、無希釈でも曝気に際して発泡や発熱が起
らず、BODおよび窒素が除去される。ここで希
釈とは、意図的に工業用水、河川水、海水、処理
水等を分離液に混合することをいい、曝気時にお
ける消泡水、ポンプのシール水、冷却水、雑用水
等の系内混入や、汚泥脱水の濾液、脱水機の洗浄
廃水等の系内返送は許容される。

脱水装置Ｃにおいては、固液分離手段３の分離
汚泥２０を第３反応槽８に導入して、カチオン性
有機凝集剤等の凝集剤２１を注入して凝集処理を
行う。凝集フロツクは脱水機９に供給して脱水処
理を行い、分離液２２は脱窒槽５に導入し、脱水
ケーキ２３は乾燥、焼却、堆肥化等の後処理を行
う。

分離汚泥２０は凝集剤２１を添加することなく
脱水してもよいが、さらに凝集剤２１を添加して
凝集を行い脱水処理するのが好ましい。添加する
凝集剤は前記と同じものが使用できるが、特にカ
チオン性有機凝集剤が好ましい。凝集剤の添加率
はカチオン性有機凝集剤として0.1〜0.8重量％／
SS（原し尿系汚水のSS、以下同）、好ましくは0.2
〜0.4重量％／SS程度である、凝集条件は通常の
汚泥脱水と同様である。脱水機９としてはベルト
プレス、フイルタプレス、遠心脱水機、スクリユ
ウプレス、真空脱水機等が使用でき、予め濃縮し
て脱水してもよい。余剰汚泥１９および三次処理
汚泥は第３反応槽８に導入してもよいが、第１反
応槽１に導入してし尿系汚水１０と混合処理する
のが好ましい。

以上の処理は、分離液１４のBOD／Ｎ比が所
定値となるような凝集分離条件を予め設定してお
けば、原則的には所期の処理効果をあげることが
できるが、実際の処理ではし尿系汚水１０中の
SSが経時的に変動するため、分離液中のSSも大
幅に変動し、これに伴つてBOD／Ｎ比も変動し、
生物処理の効率が低下する。

そこで測定装置Ｄにより分離液１４のSSおよ
びアンモニアを測定し、演算制御装置Ｅにより演
算制御を行う。測定装置Ｄは図面上は１個だけ図
示されているが、SS用およびアンモニア用のも
のが別々に設けられている。SS用の測定装置Ｄ
としては、汚泥濃度計例えば反射光または透過光
を利用した光電式濁度計が使用可能である。第２
図はし尿の凝集分離液のSSとBODを測定した結
果の一例を示す関係図であり、分離液のSSと
BODが比例関係にあることがわかる。このため
分離液のSSを測定すればBODを測定することが
可能である。

またアンモニア測定用の測定装置Ｄはイオンメ
ータ、比色計などがあり、これらにより分離液中
のアンモニアを測定し、この値から分離液中の窒
素量を得ることができる。し尿系汚水中のアンモ
ニアの量はほぼ一定であるので、アンモニアの量
は必ずしも測定しなくてもよいが、これを測定す
ることによりさらに精度の高い制御を行うことが
できる。

演算制御装置Ｅでは、測定装置Ｄからの信号を
受け、その測定値からBOD／Ｎ比を演算して設
定値と比較し、設定値から外れた場合には設定値
に戻すのに必要な添加率または固液分離条件の補
正量を演算し、薬注ポンプP₂または固液分離手
段３を制御する。これらの場合、演算装置Ｅで
は、BOD／Ｎ比を演算し、このBOD／Ｎ比を設
定値に保つために、ポンプP₁，P₂の給液量また
は固液分離手段のフロツク捕捉量をフイードバツ
ク制御することもできる。添加率を変えるために
は原水ポンプP₁を制御してもよい。第３図は有
機凝集剤単独添加の場合、ならびに無機有機凝集
剤併用の場合について、凝集剤添加率と分離液
SSおよび分離液BODの関係の一例を示す関係図
であり、この関係図に従つて凝集条件の演算制御
を行うことができる。

測定装置Ｄでアンモニアを測定した場合は、そ
の測定値により凝集条件の制御が行えるほか、分
離液のアンモニア量の変動の場合に、生物処理装
置Ｂの負荷を一定にするように給液ポンプP₅の
給液量を演算し制御する。このとき、給液ポンプ
P₅がない場合には原水ポンプP₁を制御してもよ
い。

なお、以上の説明において、BOD／Ｎ比によ
る演算制御について説明したが、これと等価の値
であつてもよく、例えばSS／Ｎ比、BOD／NH₄
−Ｎ比、場合によつてはSSの値を一定にするよ
うに演算制御してもよい。また凝集分離装置Ａ、
生物処理装置Ｂ等の構成は任意に変更可能であ
る。

次に運転例について説明する。

除渣し尿（SS＝12500mg／、BOD＝12100
mg／、Ｎ＝2740mg／）を、第１図に従つてカ
チオン性有機凝集剤（アミノアルキルメタクリレ
ートのメチルクロライド４級化物とアクリルアミ
ドとの共重合体）を０〜200mg／の範囲で添加
し、ロータリースクリーンで固液分離し、分離液
を硝化脱窒処理し、BOD／Ｎ比を2.5〜3.5にする
ように凝集剤注入量を制御したところ、処理水の
COD_Moは250mg／、窒素除去率は95％であつ
た。

比較例として上記凝集剤の添加量を250mg／
として制御を行うことなく処理を行つたところ、
処理水のCOD_Moは210mg／、窒素除去率は80％
であつた。

〔発明の効果〕

本発明によれば、分離液のSSおよび窒素量か
らBOD／Ｎ比またはこれと等価の値を演算し、
この値が所定値になるように凝集分離装置におけ
る凝集剤の添加率または固液分離におけるフロツ
ク捕捉率を制御するようにしたので、分離液の
BOD／Ｎ比を一定に保ち、これにより生物学的
硝化脱窒を効率よく行い、COD除去率および窒
素除去率を高くすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す系統図、第２
図は分離液のSSとBODの関係図、第３図は凝集
剤添加率と分離液SSおよび分離液BODの関係図
であり、Ａは凝集分離装置、Ｂは生物処理装置、
Ｃは脱水装置、Ｄは測定装置、Ｅは演算制御装
置、１は第１反応槽、２は第２反応槽、３は固液
分離手段、４は貯留槽、５は脱窒槽、６は硝化
槽、７は固液分離槽、８は第３反応槽、９は脱水
機である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ し尿系汚水に凝集剤を添加して凝集分離を行
   う凝集分離装置、この凝集分離装置の分離液を生
   物学的硝化脱窒処理する生物処理装置、前記分離
   液のSSを測定する測定装置、およびこの測定装
   置で測定されたSSの測定値および窒素量から分
   離液のBOD／Ｎ比またはこれと等価の値を演算
   し、この値が所定値になるように凝集分離装置に
   おける凝集剤の添加率または固液分離におけるフ
   ロツク捕捉率を制御する演算制御装置を備えたこ
   とを特徴とするし尿系汚水の処理装置。