JPH0450075B2 - - Google Patents
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- JPH0450075B2 JPH0450075B2 JP23754284A JP23754284A JPH0450075B2 JP H0450075 B2 JPH0450075 B2 JP H0450075B2 JP 23754284 A JP23754284 A JP 23754284A JP 23754284 A JP23754284 A JP 23754284A JP H0450075 B2 JPH0450075 B2 JP H0450075B2
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Description
（産業上の利用分野）
本発明は、嫌気工程および好気工程を含む回分
式の活性汚泥法による排水生物学的処理方法に関
し、特に排水中の窒素と燐とを同時に生物学的に
処理して排水中から除去する方法に関する。 （従来の技術） 近年、内湾、内海、湖沼等の水域における窒素
および燐による富栄養化現象の進行は、水質汚濁
の主原因として大きな社会問題化し、これらの水
質汚染の原因となる一般家庭および工場排水に対
して、特に排水中に含まれる窒素および燐に対し
て厳しい規制が実施され、そのための排水処理方
法も種々提案されている。 排水処理方法としても最も一般的な方法は活性
汚泥法による生物学的処理方法であり、該方法に
よる窒素の除去は、好気条件下でBOD酸化菌と
硝化菌を利用して、排水中の各種窒素化合物を亜
硝酸または硝酸まで酸化する工程と、嫌気条件下
で脱窒菌を利用して、硝化工程で生成した硝酸ま
たは亜硝酸を窒素ガスに還元する脱窒工程の２工
程からなつている。 また、活性汚泥法により微生物反応を利用する
燐の除去方法は、生物学的燐除去法と呼ばれ、生
物学的処理の嫌気工程で放出された燐を好気工程
で微生物の細胞に過剰に取り込ませて、この燐を
取り込んだ微生物を余剰汚泥の形で処理系外に取
出す方法と、微生物により過剰に摂取された燐を
嫌気条件下で再び放出させて、燐の濃縮液とし、
これを化学的に凝集させて分離除去する方法に大
別されている。 （発明が解決しようとしている問題点） しかしながら、上記の如き従来の活性汚泥法に
より、窒素と燐を同時に除去しようとすること
は、嫌気処理と好気処理という互いに相反する微
生物代謝メカニズムを利用するものであるため、
従来の嫌気工程と好気工程とを組合せた活性汚泥
法では排水中の窒素と燐とを同時に効率的に除去
することは極めて困難であり、通常は、排水中の
窒素は全体の40〜60％しか除去できず、また燐で
は30〜50％程度が除去されるにすぎなかつた。 従つて、可能な限り簡単な方法で且つ効率のよ
い排水の生物学的処理方法が強く要望されている
のが実情である。 本発明者は上述の如き従来技術の欠点を解決
し、上記の要望に応えるべく、排水の生物学的処
理方法について鋭意研究の結果、排水を曝気槽へ
流入中の嫌気撹拌時と、脱窒処理時の嫌気撹拌時
の混合液の亜硝酸と硝酸との合計濃度を所定の値
に制御するのみで、従来の回分式の排水の生物学
的処理装置をそのまま利用して、従来方法では達
成し得なかつた高い効率で排水中の窒素と燐を容
易に且つ低コストで同時に処理し、除去できるこ
とを知見して本発明を完成した。 （問題点を解決するための手段） すなわち、本発明は、嫌気工程および好気工程
を含む回分式の活性汚泥法による排水の生物学的
処理方法において、排水の曝気槽への流入中は、
曝気槽内の排水と活性汚泥との混合液を、該混合
液の亜硝酸と硝酸との合計濃度を0.2mg／ｌ以下
に制御して嫌気撹拌を行い、且つ曝気処理後に行
う脱窒処理終了時の嫌気工程の曝気槽内の混合液
の亜硝酸と硝酸との合計濃度を0.2mg／ｌ〜1.0
mg／ｌの範囲に制御することを特徴とする排水の
生物学的処理方法である。 本発明を更に詳細に説明すると、本発明が主た
る第１の特徴とする点は、処理すべき排水を従来
の回分式の活性汚泥法により処理するに際して、
排水の曝気槽への流入中は、曝気槽内の排水と活
性汚泥との混合液を、該混合液の亜硝酸と硝酸と
の合計濃度を0.2mg／ｌ以下に制御して嫌気撹拌
を行うことであり、且つ第２の特徴とする点は、
曝気処理後に行う脱窒処理終了時の嫌気工程の曝
気槽内の混合液の亜硝酸と硝酸との合計濃度を
0.2mg／ｌ〜1.0mg／ｌの範囲に制御することであ
り、このような特徴点により、本発明の目的が主
として達成されたものである。 すなわち、本発明者の詳細な研究によれば、処
理すべき原排水を曝気槽に流入し、流入された原
排水と活性汚泥との混合液の亜硝酸と硝酸との合
計濃度を0.2mg／ｌ以下に制御して曝気槽中で嫌
気撹拌を行うことにより、混合液中のATPの加
水分解が速やかに進行して燐が放出され、続いて
行う曝気による好気条件下ではATPが効率的に
生産され、微生物が燐を過剰に摂取でき、一方、
続いて行う脱窒処理を、その終了時において曝気
槽内の混合液の亜硝酸との硝酸との合計濃度を前
記特定の範囲内となるように制御することによ
り、この脱窒工程の嫌気条件下では好ましい濃度
の亜硝酸または硝酸態の窒素が存在するために、
ポリ燐酸蓄積微生物は通常の呼吸代謝を維持する
ことができ、摂取した燐は放出されず、従つて一
連の生物学的処理工程を通して汚泥の燐含有率が
高濃度に維持され、結果として燐の除去効果が著
しく高く維持されることを知見したものである。 本発明において、曝気槽内の混合液の亜硝酸と
硝酸との合計濃度を一定の値以下、すなわち0.2
mg／ｌ以下とするには、排水の流入中に曝気槽内
の混合液を嫌気撹拌することにより、その時間と
ともに亜硝酸と硝酸との合計濃度が低下するの
で、排水の流入時間を長くするかあるいは排水を
短時間で流入させた場合は、混合液の亜硝酸と硝
酸との合計濃度が所定の値にまで低下するまで嫌
気撹拌を続けることによつて混合液の亜硝酸と硝
酸との合計濃度を0.2mg／ｌ以下とすることがで
きる。一般的には、このような嫌気状態を約１時
間以上保持することによつて、混合液の亜硝酸と
硝酸との合計濃度を0.2mg／ｌ以下とすることが
できる。 また、脱窒工程終了時における混合液の亜硝酸
と硝酸との合計濃度の制御も上記と同様に、脱窒
処理時の嫌気撹拌の時間を制御する方法あるいは
その撹拌時に水素供与体を添加する方法あるいは
両者を組合せる方法等により、混合液の亜硝酸と
硝酸との合計濃度を監視しつつ、その亜硝酸と硝
酸との合計濃度を0.2mg／ｌ〜1.0mg／ｌの範囲に
制御することができる。 このような混合液の亜硝酸と硝酸との合計濃度
の測定は、通常の硝酸濃度計および亜硝酸濃度計
により容易に行うことができる。 本発明において、窒素と燐とを同時に処理する
ことができる排水としては、食品工場排水をはじ
めとする工場排水、し尿および下水などの有機性
排水で、素と燐とを過剰に含有する排水であれ
ば、いずれの排水をも処理することができる。特
にBOD濃度100mg／ｌ以上5000mg／ｌ以下で、
BOD／窒素比が３以上の排水であれば、本発明
の処理効果が最も顕著となる。 本発明方法は以上の点を主たる特徴とし、それ
以外の生物学的処理工程は従来公知の工程でよ
い。上記の特徴を含有する本発明方法を本発明の
１実施態様を示す添付図面を参照して更に具体的
に説明すると、第１図に図解的に示す通り、処理
すべき原排水は、流入路１り貯留槽２に導かれ、
ここで一旦貯留される。この貯留槽中の原排水は
均質化の目的で曝気または機械的撹拌あるいは撹
拌ポンプ等によつて撹拌混合するのが好ましい。 次いで貯留槽中の原排水は、原排水ポンプ３に
より、流入路４を経て曝気槽５に流入される。前
述の通り、本発明の第１の特徴は、この原排水の
曝気槽中への流入中は、曝気槽中で曝気を行わ
ず、混合液の亜硝酸と硝酸との合計濃度を前述の
値以下に制御しつつそのまま撹拌混合、すなわち
嫌気撹拌を行うことである。制御方法は、亜硝酸
と硝酸濃度の測定値によつて、曝気槽内の嫌気撹
拌時間を調整することにより、混合液の亜硝酸と
硝酸濃度を常に0.2mg／ｌ以下に制御する。嫌気
撹拌時間の調整は、排水の流入量を減じることに
よつて排水流入工程の時間を調整することによつ
ても良いが、単に流入終了後の曝気を開始せずに
嫌気撹拌のみを行うことによる方法のいづれでも
良い。この嫌気撹拌によつて原排水と活性汚泥と
を十分に混合する。この嫌気撹拌によつて原排水
中のATPが加水分解され十分な燐の放出が生じ
る。このような嫌気撹拌は、撹拌ポンプ等による
機械的撹拌でもよいし、原排水の流入速度を利用
する撹拌方法のいずれでもよい。 原排水の流入が終了した後、混合液の亜硝酸と
硝酸との合計濃度が所定の値以下であるとを確認
した後、曝気槽中で曝気を開始する。曝気は、従
来公知のいずれの方法でもよく、例えば送風機７
により管路８を経て送られる空気によつて行うこ
とができる。この曝気工程により流入した原排水
中の窒素成分の硝化反応が進行し、窒素成分の大
部分は亜硝酸態あるいは硝酸態の窒素に酸化され
る。このような窒素成分の酸化が終了した時点
で、曝気を終了させるのが好ましく、従つて所定
の曝気時間内に酸化が丁度完了するように、負荷
量、曝気量等を設定するのが好ましい。また硝化
反応は酸生成反応であるので、曝気中にPHが低下
しすぎる場合にはアルカリ剤を薬注路９から曝気
槽中に添加するのが好ましい。処理終了時の曝気
液のPHは通常は6.5〜9.5に保持されていればよ
い。 硝化反応が終了し、曝気工程を終了した後は、
前述の本発明の特徴に従つて嫌気撹拌を行う。こ
の嫌気撹拌は、必要に応じて薬注路１０から水素
供与体を曝気槽中に添加するとともに曝気槽内の
撹拌ポンプ６により、曝気を行わずに嫌気撹拌を
行い、脱窒反応を進行させ、窒素を窒素ガスとし
て分離させる。脱窒工程中、曝気槽では、亜硝酸
計または硝酸計により混合液の亜硝酸と硝酸濃度
を測定し、脱工程終了時には常に0.2mg／ｌ以上
且つ1.0mg／ｌ以下の範囲の濃度となるように嫌
気撹拌工程を制御する。 制御方法は、亜硝酸計または硝酸計の測定値に
よつて、水素供与体の添加量を調整することによ
り脱窒工程終了時の混合液の亜硝酸と硝酸濃度を
常に0.2mg／ｌ以上且つ1.0mg／ｌ以下の範囲で制
御することによつても良いが、所定量の水素供与
体の添加後の脱窒工程の嫌気撹拌時間を調整する
ことによる方法のいづれでも良い。この嫌気工程
で使用する水素供与体としては、メタノール、エ
タノール、酢酸、イソプロピルアルコール等の工
業薬品あるいは流入排水組成に類似した窒素と燐
を過剰に含有しない廃液等が使用できる。この嫌
気撹拌工程における水素供与体の添加量は、硝化
反応によつて生成した亜硝酸、硝酸態の窒素が脱
窒反応により、窒素ガスとして系外に除去され、
前記の所定の濃度になる量で十分である。また嫌
気撹拌時間も硝酸および亜硝酸の合計濃度が前記
所定の濃度になるのに必要な時間にする。 以上の脱窒反応が終了すると、添加した水素供
与体が消費されず、１部残存することがあるの
で、この水素供与体を除去するために短時間の再
曝気処理を行い、再曝気処理終了後は、撹拌を停
止して活性汚泥を沈降分離させる沈澱工程に移
る。所定時間の沈澱工程が終了したら、放流路１
１によつて上澄水を処理済水として放流する。こ
の処理済水は、通常塩素または次亜塩素酸塩類等
の殺菌剤により滅菌消毒処理するのが好ましい。 以上の処理で燐を過剰に摂取した余剰汚泥は、
曝気槽５からの処理済水の放流と同時に、あるい
はその前後に排泥管１２から汚泥貯槽１３に所定
量を排泥し、管路１４あら、脱水等の処理を行う
かまたはそのまま搬出して処分する。余剰汚泥の
脱水方法は、通常行われている脱水助剤としての
鉄塩を用いる方法で燐を汚泥中に有効に固定する
ことが可能であるため、特別な脱水方法は不要で
ある。 （作用・効果） 以上の如き本発明方法では、従来公知の比較的
低コストの回分式の排水処理設備そのまま使用し
て、排水の処理に際して、原排水の曝気槽への流
入中は、原排水と活性汚泥との混合液の亜硝酸と
硝酸との合計濃度を0.2mg／ｌ以下に制御して嫌
気撹拌を行うことによつて、ATPの加水分解に
よる燐の放出が有効に行われ、次いで曝気による
好気状態でATPが生産され、汚泥が燐を効率的
に過剰に摂取できる状態に保持されている。ま
た、脱窒工程の嫌気状態は、一定範囲の亜硝酸と
硝酸との合計濃度に制御されているので、燐を過
剰に摂取した微生物は通常の呼吸代謝が行うこと
ができ、このような嫌気状態であつても、燐が放
出されない。従つて、本発明では従来の方法に比
較して、汚泥の燐含有率を最後まで高く維持でき
るため、最後に余剰汚泥を処分するのみで、燐を
安定的且つ高度に除去することができる。 また、本発明方法においては上記の燐の除去だ
けでなく、排水の流入工程における排水と活性汚
泥との混合液および脱窒工程での混合液の亜硝酸
と硝酸との合計濃度を前述の如き条件に保持して
も、生物学的な窒素の硝化処理および脱窒反応に
は何ら悪影響を及ぼさない。 従つて、本発明方法では、複雑で高価の設備を
要せずに、従来の回分式の設備をそのまま用い
て、排水中の窒素と燐を同時に効率的に処理して
分離することができる。 以上の如き優れた効果は、次の実験によつて証
明された。 曝気槽容量20l規模のベンチスケール実験装置
により、グルコール360mg／ｌ、スターチ200mg／
ｌ、ペプトン160mg／ｌ、燐酸２水素カリウム30
mg／ｌ、尿素58mg／ｌ、BOD500mg／ｌ、全窒素
40mg／ｌ、全燐12.5mg／ｌを含む合成排水を用い
て、燐の放出および脱窒反応の嫌気条件を検討し
た。実験では、曝気による硝化反応が終了し、活
性汚泥が燐を過剰に摂取した状態の曝気槽混合液
に、脱窒反応を目的とした水素供与体として流入
原水およびイソプロピルアルコールを添加するこ
とで嫌気状態を変化させて、嫌気撹拌中の酸化還
元電位および硝酸態窒素、正燐酸濃度の経時変化
を測定した。その結果を第２図に示す。 ここで、水素供与体を添加した場合のその添加
量は、排水中の硝酸態窒素の脱窒反応に必要な理
論当量の２倍とした。 この結果、水素供与体を添加せずに嫌気撹拌を
行つた場合では、その酸化還元電位は嫌気撹拌開
始後約２時間で−100mV、硝酸濃度も９mg／ｌ
程度であるし、５時間で−150mV、硝酸濃度4.0
mg／ｌと酸化還元電位の低下および脱窒反応が遅
く、５時間経過後も硝酸態窒素は４mg／ｌが残留
しており、活性汚泥からの燐の放出は観察されな
かつた。 一方、水素供与体を添加した場合、水素供与体
の種類により、酸化還元電位の低下および脱窒速
度、燐放出速度に差は認められるものの、脱窒反
応終了時は、酸化還元電位が−150mV〜−
250mV、すなわち硝酸濃度が１mg／ｌ以下且つ
0.2mg／ｌ以上の嫌気状態で燐の放出は起こらず、
活性汚泥からの燐の放出は、酸化還元電位が−
250mV以下、すなわち硝酸濃度が0.2mg／ｌ以下
の嫌気状態で進行するという結果が得られた。 このように、嫌気工程および好気工程を組合せ
て生物学的に脱窒素および脱燐を行う場合、嫌気
工程における脱窒素菌と脱燐菌の至適嫌気度には
大きな差が認められることから、安定して脱窒、
脱燐を行うためには、硝化工程中において脱窒素
菌および脱燐菌の至適嫌気に維持する必要があ
る。そこで、本発明においては、原水流入時の嫌
気工程において、亜硝酸と硝酸との合計濃度を
0.2mg／ｌ以下に制御することで、脱燐菌の至適
嫌気度を形成し、水素供与体添加時の嫌気工程に
おいては脱窒工程終了時には亜硝酸と硝酸との合
計濃度を0.2mg／ｌ〜1.0mg／ｌに制御することで
脱窒素菌の至適嫌気度を形成することにより、脱
窒素菌および脱燐菌の活性度を高く維持すること
が可能となり、安定した窒素、燐同時処理効果が
達成できる。 次に実施例を挙げて、本発明を更に具体的に説
明する。 実施例 処理能力２m2／日のパイロツトプラントによ
り、醤油製造工場排水の連続通水処理試験を実施
した。この連続通水処理試験期間中の供試排水の
性状は、下記の通りであり、処理期間中のBOD、
素、燐の排水組成には大きな変化は観察されず、
また、BOD：窒素：燐＝100：10.5：2.0と窒素と
燐が過剰であることから、通常の活性汚泥法によ
る処理では、処理水中に窒素と燐とが残留する排
水組成である。
式の活性汚泥法による排水生物学的処理方法に関
し、特に排水中の窒素と燐とを同時に生物学的に
処理して排水中から除去する方法に関する。 （従来の技術） 近年、内湾、内海、湖沼等の水域における窒素
および燐による富栄養化現象の進行は、水質汚濁
の主原因として大きな社会問題化し、これらの水
質汚染の原因となる一般家庭および工場排水に対
して、特に排水中に含まれる窒素および燐に対し
て厳しい規制が実施され、そのための排水処理方
法も種々提案されている。 排水処理方法としても最も一般的な方法は活性
汚泥法による生物学的処理方法であり、該方法に
よる窒素の除去は、好気条件下でBOD酸化菌と
硝化菌を利用して、排水中の各種窒素化合物を亜
硝酸または硝酸まで酸化する工程と、嫌気条件下
で脱窒菌を利用して、硝化工程で生成した硝酸ま
たは亜硝酸を窒素ガスに還元する脱窒工程の２工
程からなつている。 また、活性汚泥法により微生物反応を利用する
燐の除去方法は、生物学的燐除去法と呼ばれ、生
物学的処理の嫌気工程で放出された燐を好気工程
で微生物の細胞に過剰に取り込ませて、この燐を
取り込んだ微生物を余剰汚泥の形で処理系外に取
出す方法と、微生物により過剰に摂取された燐を
嫌気条件下で再び放出させて、燐の濃縮液とし、
これを化学的に凝集させて分離除去する方法に大
別されている。 （発明が解決しようとしている問題点） しかしながら、上記の如き従来の活性汚泥法に
より、窒素と燐を同時に除去しようとすること
は、嫌気処理と好気処理という互いに相反する微
生物代謝メカニズムを利用するものであるため、
従来の嫌気工程と好気工程とを組合せた活性汚泥
法では排水中の窒素と燐とを同時に効率的に除去
することは極めて困難であり、通常は、排水中の
窒素は全体の40〜60％しか除去できず、また燐で
は30〜50％程度が除去されるにすぎなかつた。 従つて、可能な限り簡単な方法で且つ効率のよ
い排水の生物学的処理方法が強く要望されている
のが実情である。 本発明者は上述の如き従来技術の欠点を解決
し、上記の要望に応えるべく、排水の生物学的処
理方法について鋭意研究の結果、排水を曝気槽へ
流入中の嫌気撹拌時と、脱窒処理時の嫌気撹拌時
の混合液の亜硝酸と硝酸との合計濃度を所定の値
に制御するのみで、従来の回分式の排水の生物学
的処理装置をそのまま利用して、従来方法では達
成し得なかつた高い効率で排水中の窒素と燐を容
易に且つ低コストで同時に処理し、除去できるこ
とを知見して本発明を完成した。 （問題点を解決するための手段） すなわち、本発明は、嫌気工程および好気工程
を含む回分式の活性汚泥法による排水の生物学的
処理方法において、排水の曝気槽への流入中は、
曝気槽内の排水と活性汚泥との混合液を、該混合
液の亜硝酸と硝酸との合計濃度を0.2mg／ｌ以下
に制御して嫌気撹拌を行い、且つ曝気処理後に行
う脱窒処理終了時の嫌気工程の曝気槽内の混合液
の亜硝酸と硝酸との合計濃度を0.2mg／ｌ〜1.0
mg／ｌの範囲に制御することを特徴とする排水の
生物学的処理方法である。 本発明を更に詳細に説明すると、本発明が主た
る第１の特徴とする点は、処理すべき排水を従来
の回分式の活性汚泥法により処理するに際して、
排水の曝気槽への流入中は、曝気槽内の排水と活
性汚泥との混合液を、該混合液の亜硝酸と硝酸と
の合計濃度を0.2mg／ｌ以下に制御して嫌気撹拌
を行うことであり、且つ第２の特徴とする点は、
曝気処理後に行う脱窒処理終了時の嫌気工程の曝
気槽内の混合液の亜硝酸と硝酸との合計濃度を
0.2mg／ｌ〜1.0mg／ｌの範囲に制御することであ
り、このような特徴点により、本発明の目的が主
として達成されたものである。 すなわち、本発明者の詳細な研究によれば、処
理すべき原排水を曝気槽に流入し、流入された原
排水と活性汚泥との混合液の亜硝酸と硝酸との合
計濃度を0.2mg／ｌ以下に制御して曝気槽中で嫌
気撹拌を行うことにより、混合液中のATPの加
水分解が速やかに進行して燐が放出され、続いて
行う曝気による好気条件下ではATPが効率的に
生産され、微生物が燐を過剰に摂取でき、一方、
続いて行う脱窒処理を、その終了時において曝気
槽内の混合液の亜硝酸との硝酸との合計濃度を前
記特定の範囲内となるように制御することによ
り、この脱窒工程の嫌気条件下では好ましい濃度
の亜硝酸または硝酸態の窒素が存在するために、
ポリ燐酸蓄積微生物は通常の呼吸代謝を維持する
ことができ、摂取した燐は放出されず、従つて一
連の生物学的処理工程を通して汚泥の燐含有率が
高濃度に維持され、結果として燐の除去効果が著
しく高く維持されることを知見したものである。 本発明において、曝気槽内の混合液の亜硝酸と
硝酸との合計濃度を一定の値以下、すなわち0.2
mg／ｌ以下とするには、排水の流入中に曝気槽内
の混合液を嫌気撹拌することにより、その時間と
ともに亜硝酸と硝酸との合計濃度が低下するの
で、排水の流入時間を長くするかあるいは排水を
短時間で流入させた場合は、混合液の亜硝酸と硝
酸との合計濃度が所定の値にまで低下するまで嫌
気撹拌を続けることによつて混合液の亜硝酸と硝
酸との合計濃度を0.2mg／ｌ以下とすることがで
きる。一般的には、このような嫌気状態を約１時
間以上保持することによつて、混合液の亜硝酸と
硝酸との合計濃度を0.2mg／ｌ以下とすることが
できる。 また、脱窒工程終了時における混合液の亜硝酸
と硝酸との合計濃度の制御も上記と同様に、脱窒
処理時の嫌気撹拌の時間を制御する方法あるいは
その撹拌時に水素供与体を添加する方法あるいは
両者を組合せる方法等により、混合液の亜硝酸と
硝酸との合計濃度を監視しつつ、その亜硝酸と硝
酸との合計濃度を0.2mg／ｌ〜1.0mg／ｌの範囲に
制御することができる。 このような混合液の亜硝酸と硝酸との合計濃度
の測定は、通常の硝酸濃度計および亜硝酸濃度計
により容易に行うことができる。 本発明において、窒素と燐とを同時に処理する
ことができる排水としては、食品工場排水をはじ
めとする工場排水、し尿および下水などの有機性
排水で、素と燐とを過剰に含有する排水であれ
ば、いずれの排水をも処理することができる。特
にBOD濃度100mg／ｌ以上5000mg／ｌ以下で、
BOD／窒素比が３以上の排水であれば、本発明
の処理効果が最も顕著となる。 本発明方法は以上の点を主たる特徴とし、それ
以外の生物学的処理工程は従来公知の工程でよ
い。上記の特徴を含有する本発明方法を本発明の
１実施態様を示す添付図面を参照して更に具体的
に説明すると、第１図に図解的に示す通り、処理
すべき原排水は、流入路１り貯留槽２に導かれ、
ここで一旦貯留される。この貯留槽中の原排水は
均質化の目的で曝気または機械的撹拌あるいは撹
拌ポンプ等によつて撹拌混合するのが好ましい。 次いで貯留槽中の原排水は、原排水ポンプ３に
より、流入路４を経て曝気槽５に流入される。前
述の通り、本発明の第１の特徴は、この原排水の
曝気槽中への流入中は、曝気槽中で曝気を行わ
ず、混合液の亜硝酸と硝酸との合計濃度を前述の
値以下に制御しつつそのまま撹拌混合、すなわち
嫌気撹拌を行うことである。制御方法は、亜硝酸
と硝酸濃度の測定値によつて、曝気槽内の嫌気撹
拌時間を調整することにより、混合液の亜硝酸と
硝酸濃度を常に0.2mg／ｌ以下に制御する。嫌気
撹拌時間の調整は、排水の流入量を減じることに
よつて排水流入工程の時間を調整することによつ
ても良いが、単に流入終了後の曝気を開始せずに
嫌気撹拌のみを行うことによる方法のいづれでも
良い。この嫌気撹拌によつて原排水と活性汚泥と
を十分に混合する。この嫌気撹拌によつて原排水
中のATPが加水分解され十分な燐の放出が生じ
る。このような嫌気撹拌は、撹拌ポンプ等による
機械的撹拌でもよいし、原排水の流入速度を利用
する撹拌方法のいずれでもよい。 原排水の流入が終了した後、混合液の亜硝酸と
硝酸との合計濃度が所定の値以下であるとを確認
した後、曝気槽中で曝気を開始する。曝気は、従
来公知のいずれの方法でもよく、例えば送風機７
により管路８を経て送られる空気によつて行うこ
とができる。この曝気工程により流入した原排水
中の窒素成分の硝化反応が進行し、窒素成分の大
部分は亜硝酸態あるいは硝酸態の窒素に酸化され
る。このような窒素成分の酸化が終了した時点
で、曝気を終了させるのが好ましく、従つて所定
の曝気時間内に酸化が丁度完了するように、負荷
量、曝気量等を設定するのが好ましい。また硝化
反応は酸生成反応であるので、曝気中にPHが低下
しすぎる場合にはアルカリ剤を薬注路９から曝気
槽中に添加するのが好ましい。処理終了時の曝気
液のPHは通常は6.5〜9.5に保持されていればよ
い。 硝化反応が終了し、曝気工程を終了した後は、
前述の本発明の特徴に従つて嫌気撹拌を行う。こ
の嫌気撹拌は、必要に応じて薬注路１０から水素
供与体を曝気槽中に添加するとともに曝気槽内の
撹拌ポンプ６により、曝気を行わずに嫌気撹拌を
行い、脱窒反応を進行させ、窒素を窒素ガスとし
て分離させる。脱窒工程中、曝気槽では、亜硝酸
計または硝酸計により混合液の亜硝酸と硝酸濃度
を測定し、脱工程終了時には常に0.2mg／ｌ以上
且つ1.0mg／ｌ以下の範囲の濃度となるように嫌
気撹拌工程を制御する。 制御方法は、亜硝酸計または硝酸計の測定値に
よつて、水素供与体の添加量を調整することによ
り脱窒工程終了時の混合液の亜硝酸と硝酸濃度を
常に0.2mg／ｌ以上且つ1.0mg／ｌ以下の範囲で制
御することによつても良いが、所定量の水素供与
体の添加後の脱窒工程の嫌気撹拌時間を調整する
ことによる方法のいづれでも良い。この嫌気工程
で使用する水素供与体としては、メタノール、エ
タノール、酢酸、イソプロピルアルコール等の工
業薬品あるいは流入排水組成に類似した窒素と燐
を過剰に含有しない廃液等が使用できる。この嫌
気撹拌工程における水素供与体の添加量は、硝化
反応によつて生成した亜硝酸、硝酸態の窒素が脱
窒反応により、窒素ガスとして系外に除去され、
前記の所定の濃度になる量で十分である。また嫌
気撹拌時間も硝酸および亜硝酸の合計濃度が前記
所定の濃度になるのに必要な時間にする。 以上の脱窒反応が終了すると、添加した水素供
与体が消費されず、１部残存することがあるの
で、この水素供与体を除去するために短時間の再
曝気処理を行い、再曝気処理終了後は、撹拌を停
止して活性汚泥を沈降分離させる沈澱工程に移
る。所定時間の沈澱工程が終了したら、放流路１
１によつて上澄水を処理済水として放流する。こ
の処理済水は、通常塩素または次亜塩素酸塩類等
の殺菌剤により滅菌消毒処理するのが好ましい。 以上の処理で燐を過剰に摂取した余剰汚泥は、
曝気槽５からの処理済水の放流と同時に、あるい
はその前後に排泥管１２から汚泥貯槽１３に所定
量を排泥し、管路１４あら、脱水等の処理を行う
かまたはそのまま搬出して処分する。余剰汚泥の
脱水方法は、通常行われている脱水助剤としての
鉄塩を用いる方法で燐を汚泥中に有効に固定する
ことが可能であるため、特別な脱水方法は不要で
ある。 （作用・効果） 以上の如き本発明方法では、従来公知の比較的
低コストの回分式の排水処理設備そのまま使用し
て、排水の処理に際して、原排水の曝気槽への流
入中は、原排水と活性汚泥との混合液の亜硝酸と
硝酸との合計濃度を0.2mg／ｌ以下に制御して嫌
気撹拌を行うことによつて、ATPの加水分解に
よる燐の放出が有効に行われ、次いで曝気による
好気状態でATPが生産され、汚泥が燐を効率的
に過剰に摂取できる状態に保持されている。ま
た、脱窒工程の嫌気状態は、一定範囲の亜硝酸と
硝酸との合計濃度に制御されているので、燐を過
剰に摂取した微生物は通常の呼吸代謝が行うこと
ができ、このような嫌気状態であつても、燐が放
出されない。従つて、本発明では従来の方法に比
較して、汚泥の燐含有率を最後まで高く維持でき
るため、最後に余剰汚泥を処分するのみで、燐を
安定的且つ高度に除去することができる。 また、本発明方法においては上記の燐の除去だ
けでなく、排水の流入工程における排水と活性汚
泥との混合液および脱窒工程での混合液の亜硝酸
と硝酸との合計濃度を前述の如き条件に保持して
も、生物学的な窒素の硝化処理および脱窒反応に
は何ら悪影響を及ぼさない。 従つて、本発明方法では、複雑で高価の設備を
要せずに、従来の回分式の設備をそのまま用い
て、排水中の窒素と燐を同時に効率的に処理して
分離することができる。 以上の如き優れた効果は、次の実験によつて証
明された。 曝気槽容量20l規模のベンチスケール実験装置
により、グルコール360mg／ｌ、スターチ200mg／
ｌ、ペプトン160mg／ｌ、燐酸２水素カリウム30
mg／ｌ、尿素58mg／ｌ、BOD500mg／ｌ、全窒素
40mg／ｌ、全燐12.5mg／ｌを含む合成排水を用い
て、燐の放出および脱窒反応の嫌気条件を検討し
た。実験では、曝気による硝化反応が終了し、活
性汚泥が燐を過剰に摂取した状態の曝気槽混合液
に、脱窒反応を目的とした水素供与体として流入
原水およびイソプロピルアルコールを添加するこ
とで嫌気状態を変化させて、嫌気撹拌中の酸化還
元電位および硝酸態窒素、正燐酸濃度の経時変化
を測定した。その結果を第２図に示す。 ここで、水素供与体を添加した場合のその添加
量は、排水中の硝酸態窒素の脱窒反応に必要な理
論当量の２倍とした。 この結果、水素供与体を添加せずに嫌気撹拌を
行つた場合では、その酸化還元電位は嫌気撹拌開
始後約２時間で−100mV、硝酸濃度も９mg／ｌ
程度であるし、５時間で−150mV、硝酸濃度4.0
mg／ｌと酸化還元電位の低下および脱窒反応が遅
く、５時間経過後も硝酸態窒素は４mg／ｌが残留
しており、活性汚泥からの燐の放出は観察されな
かつた。 一方、水素供与体を添加した場合、水素供与体
の種類により、酸化還元電位の低下および脱窒速
度、燐放出速度に差は認められるものの、脱窒反
応終了時は、酸化還元電位が−150mV〜−
250mV、すなわち硝酸濃度が１mg／ｌ以下且つ
0.2mg／ｌ以上の嫌気状態で燐の放出は起こらず、
活性汚泥からの燐の放出は、酸化還元電位が−
250mV以下、すなわち硝酸濃度が0.2mg／ｌ以下
の嫌気状態で進行するという結果が得られた。 このように、嫌気工程および好気工程を組合せ
て生物学的に脱窒素および脱燐を行う場合、嫌気
工程における脱窒素菌と脱燐菌の至適嫌気度には
大きな差が認められることから、安定して脱窒、
脱燐を行うためには、硝化工程中において脱窒素
菌および脱燐菌の至適嫌気に維持する必要があ
る。そこで、本発明においては、原水流入時の嫌
気工程において、亜硝酸と硝酸との合計濃度を
0.2mg／ｌ以下に制御することで、脱燐菌の至適
嫌気度を形成し、水素供与体添加時の嫌気工程に
おいては脱窒工程終了時には亜硝酸と硝酸との合
計濃度を0.2mg／ｌ〜1.0mg／ｌに制御することで
脱窒素菌の至適嫌気度を形成することにより、脱
窒素菌および脱燐菌の活性度を高く維持すること
が可能となり、安定した窒素、燐同時処理効果が
達成できる。 次に実施例を挙げて、本発明を更に具体的に説
明する。 実施例 処理能力２m2／日のパイロツトプラントによ
り、醤油製造工場排水の連続通水処理試験を実施
した。この連続通水処理試験期間中の供試排水の
性状は、下記の通りであり、処理期間中のBOD、
素、燐の排水組成には大きな変化は観察されず、
また、BOD：窒素：燐＝100：10.5：2.0と窒素と
燐が過剰であることから、通常の活性汚泥法によ
る処理では、処理水中に窒素と燐とが残留する排
水組成である。
【表】
脱窒工程での水素供与体としては、イソプロピ
ルアルコールを使用し、注入量は脱窒に必要な理
論当量とした。 処理のタイムスケジユールは次の通りである。
すなわち、まず、排水を貯留槽から２時間以内で
曝気槽に流入させ、連続測定が可能な硝酸および
亜硝酸の測定計による制御方法で、流入時間中は
嫌気撹拌により亜硝酸と硝酸との合計濃度を0.2
mg／ｌ以下に制御し、活性汚泥中に過剰摂取され
た燐を放出させる。 その後12時間の曝気工程中に排水中の燐を活性
汚泥に過剰摂取させるとともに、排水中の窒素成
分を亜硝酸あるいは硝酸まで酸化分解させる。 次に、水素供与体としてイソプロピルアルコー
ルを添加し、次いで６時間の嫌気撹拌により脱窒
反応を進行させ、亜硝酸と硝酸との合計濃度を
0.2mg／ｌ〜1.0mg／ｌに制御し、脱窒反応を終了
させる。その後、再曝気１時間、沈澱２時間、処
理水放流１時間および汚泥の引抜き0.5時間を行
い、１日24時間で１回の処理が完了する。 連続通水実験は、約１ケ月間実施し、本処理期
間中の亜硝酸と硝酸との合計濃度および窒素、燐
濃度の１日の経時変化の１例を第３図に示す。 第３図において、原水の流入時の嫌気工程で
は、曝気槽混合液の亜硝酸と硝酸との合計濃度
は、0.2mg／ｌ以下に制御され、活性汚泥から燐
の放出が認められ、次の曝気による好気工程で
は、燐の摂取および硝化反応が速やかに進行し、
水素供与体添加による嫌気工程においても、脱窒
工程終了時の混合液の亜硝酸と硝酸との合計濃度
は設定値である0.2mg／ｌ〜1.0mg／ｌに制御され
ており、脱窒反応は速やかに進行しているが、活
性汚泥からの燐の放出は起こつていないことが示
されている。 この様な処理条件における処理試験結果の経日
変化を第４図に示す。本実験期間中の処理成績
は、BOD成分については、除去率は98〜99％を
示し、処理水BOD濃度は、常に20mg／ｌ以下を
示した。 窒素成分においても、除去率95〜98％を示し、
処理水中のＴ−Ｎ濃度は常に10mg／ｌ以下を示し
た。 また、燐成分についても除去率94〜98％を示
し、処理水中の燐濃度は、常に１mg／ｌ以下を示
した。 以上の結果から、本発明方法の生物学的処理に
よる窒素と燐の同時処理方法は、極めて安定した
処理効果を発揮することが明らかである。
ルアルコールを使用し、注入量は脱窒に必要な理
論当量とした。 処理のタイムスケジユールは次の通りである。
すなわち、まず、排水を貯留槽から２時間以内で
曝気槽に流入させ、連続測定が可能な硝酸および
亜硝酸の測定計による制御方法で、流入時間中は
嫌気撹拌により亜硝酸と硝酸との合計濃度を0.2
mg／ｌ以下に制御し、活性汚泥中に過剰摂取され
た燐を放出させる。 その後12時間の曝気工程中に排水中の燐を活性
汚泥に過剰摂取させるとともに、排水中の窒素成
分を亜硝酸あるいは硝酸まで酸化分解させる。 次に、水素供与体としてイソプロピルアルコー
ルを添加し、次いで６時間の嫌気撹拌により脱窒
反応を進行させ、亜硝酸と硝酸との合計濃度を
0.2mg／ｌ〜1.0mg／ｌに制御し、脱窒反応を終了
させる。その後、再曝気１時間、沈澱２時間、処
理水放流１時間および汚泥の引抜き0.5時間を行
い、１日24時間で１回の処理が完了する。 連続通水実験は、約１ケ月間実施し、本処理期
間中の亜硝酸と硝酸との合計濃度および窒素、燐
濃度の１日の経時変化の１例を第３図に示す。 第３図において、原水の流入時の嫌気工程で
は、曝気槽混合液の亜硝酸と硝酸との合計濃度
は、0.2mg／ｌ以下に制御され、活性汚泥から燐
の放出が認められ、次の曝気による好気工程で
は、燐の摂取および硝化反応が速やかに進行し、
水素供与体添加による嫌気工程においても、脱窒
工程終了時の混合液の亜硝酸と硝酸との合計濃度
は設定値である0.2mg／ｌ〜1.0mg／ｌに制御され
ており、脱窒反応は速やかに進行しているが、活
性汚泥からの燐の放出は起こつていないことが示
されている。 この様な処理条件における処理試験結果の経日
変化を第４図に示す。本実験期間中の処理成績
は、BOD成分については、除去率は98〜99％を
示し、処理水BOD濃度は、常に20mg／ｌ以下を
示した。 窒素成分においても、除去率95〜98％を示し、
処理水中のＴ−Ｎ濃度は常に10mg／ｌ以下を示し
た。 また、燐成分についても除去率94〜98％を示
し、処理水中の燐濃度は、常に１mg／ｌ以下を示
した。 以上の結果から、本発明方法の生物学的処理に
よる窒素と燐の同時処理方法は、極めて安定した
処理効果を発揮することが明らかである。
第１図は、本発明の処理工程を図解的に示すも
のであり、第２図は、本発明の実施例における嫌
気撹拌中の酸化還元電位および硝酸態窒素、正燐
酸の濃度の経時変化を示し、第３図は、実施例に
おける酸化還元電位および窒素、燐濃度の１日の
経時変化を示し、第４図は、実施例における処理
試験の経日変化を示している。 １……流入路、２……貯留槽、３……ポンプ、
４……流路、５……曝気槽、６……撹拌ポンプ、
７……送風機、８……管路、９……薬注路、１０
……薬注路、１１……放流路、１２……排泥管、
１３……汚泥貯槽、１４……管路。
のであり、第２図は、本発明の実施例における嫌
気撹拌中の酸化還元電位および硝酸態窒素、正燐
酸の濃度の経時変化を示し、第３図は、実施例に
おける酸化還元電位および窒素、燐濃度の１日の
経時変化を示し、第４図は、実施例における処理
試験の経日変化を示している。 １……流入路、２……貯留槽、３……ポンプ、
４……流路、５……曝気槽、６……撹拌ポンプ、
７……送風機、８……管路、９……薬注路、１０
……薬注路、１１……放流路、１２……排泥管、
１３……汚泥貯槽、１４……管路。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 嫌気工程および好気工程を含む回分式の活性
汚泥法による排水の生物学的処理方法において、
排水の曝気槽への流入中は、曝気槽内の排水と活
性汚泥との混合液を、該混合液の亜硝酸と硝酸と
の合計濃度を0.2mg／ｌ以下に制御して嫌気撹拌
を行い、且つ曝気処理後に行う脱窒処理終了時の
嫌気工程の曝気槽内の混合液の亜硝酸と硝酸との
合計濃度を0.2mg／ｌ〜1.0mg／ｌの範囲に制御す
ることを特徴とする排水の生物学的処理方法。 ２ 亜硝酸と硝酸との合計濃度の制御を、曝気槽
内の嫌気撹拌の時間の制御または水素供与体の添
加量の制御により行う特許請求の範囲第１項に記
載の排水の生物学的処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23754284A JPS61118197A (ja) | 1984-11-13 | 1984-11-13 | 排水の生物学的処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23754284A JPS61118197A (ja) | 1984-11-13 | 1984-11-13 | 排水の生物学的処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61118197A JPS61118197A (ja) | 1986-06-05 |
| JPH0450075B2 true JPH0450075B2 (ja) | 1992-08-13 |
Family
ID=17016871
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23754284A Granted JPS61118197A (ja) | 1984-11-13 | 1984-11-13 | 排水の生物学的処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61118197A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0691997B2 (ja) * | 1986-08-30 | 1994-11-16 | 環境エンジニアリング株式会社 | 生物学的排水処理方法 |
-
1984
- 1984-11-13 JP JP23754284A patent/JPS61118197A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61118197A (ja) | 1986-06-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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