JPH049119B2

JPH049119B2 -

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Publication number: JPH049119B2
Application number: JP6435984A
Authority: JP
Priority date: 1984-03-30
Filing date: 1984-03-30
Publication date: 1992-02-19
Also published as: JPS60206494A

Description

【発明の詳細な説明】

（技術分野）本発明は下水や工場廃水などの被処理水から窒
素と燐を同時に除去する脱窒・脱燐活性汚泥法に
関する。（従来技術）水域富栄養化防止のために、下・廃水から窒素
や燐などの栄養塩の除去が緊急を要する課題とな
つている。下・廃水からの窒素や燐の除去法とし
ては、処理コストの安い生物学的除去法が有望視
され、各種処理法が開発されている。生物学的窒素除去と生物学的燐除去とは、その
除去機作の違いから、従来、別個にとり扱われて
きた。しかし、Bardenphoプロセス、A₂−Ｏプ
ロセスなどの窒素・燐の生物学的同時除去プロセ
スが開発されるに及び、現在では、窒素・燐を同
一プロセス内で除去する方法が主流となつてきて
いる。これまでに開発された窒素・燐の生物学的
同時除去プロセスでは、脱窒のために、好気硝化
槽から嫌気脱窒槽に汚泥混合液を多量返送（流入
廃水量の２〜４倍）する必要があり、そのポンプ
動力を考えた場合、必ずしも経済的なプロセスと
は言い難い。しかも、燐除去率が低い。汚泥混合
液の多量返送循環を行わない窒素除去法として
は、活性汚泥の内生脱窒能を利用する
Wuhrmamn法が古くから知られている。このプ
ロセスでは、汚泥の内生脱窒速度が低いことか
ら、一般的な窒素除去プロセスに比して、窒素除
去率が低いこと、硝化槽容量の２〜３倍の大容量
の脱窒槽が要求されるなどの欠点がある。（発明の目的）本発明は、窒素および燐を同時に、しかも、い
ずれも高除去効率で除去しうる脱窒・脱燐活性汚
泥法を提供することにある。本発明の他の目的
は、処理速度が大でかつランニングコストの低い
脱窒・脱燐活性汚泥法を提供することにある。本
発明のさらに他の目的は、副産物といて系外に放
出される高濃度燐酸溶液を肥料その他の資源とし
て活用できる脱窒・脱燐活性汚泥法を提供するこ
とにある。（発明の構成）本発明は、自然界に古くから生存する公知の硫
黄酸化細菌Thiobacillus denitrificansのもつ脱
窒能力を利用するものである。本菌は、酸素の存
在しない嫌気条件下で、NO₃−Ｏを最終Ｈ−
acceptorとして利用して還元ＳをSO₄ ^2-に酸化
し、その際得られるエネルギーを利用して無機炭
素を炭素源として生育する。次式に、一例として
単体Ｓを用いた場合のT.denitrificansの脱窒反応
を示す。 1.114S＋NO₃ ^-＋0.699H₂O＋0.337CO₂ ＋0.0842HCO₃ ^-＋0.0842H⁺ →0.0842C₅H₇NO₂ ＋0.5N₂＋1.114SO₄ ^2-＋1.228H⁺ このT.denitrificansの脱窒能を利用すべく、
Wuhrmamnプロセスの脱窒槽内に粒状単体Ｓを
補填し、T.denitrificansの作用する環境条件をと
とのえ、T.denitrificansを活性汚泥中に安定して
組み込めば、T.denitrificansの働きの分だけ脱窒
量が増え、Wuhrmamnプロセスの欠点である低
い窒素除去率が大幅に改善されるはずである。
T.denitrificansは、通常の活性汚泥微生物に比し
て、生育速度が遅いので、活性汚泥中に本菌を安
定して組み込むためには、T.denitrificansが系外
に流亡（Washout）しないように、汚泥の平均
滞留時間（SRT）を充分長くとる必要がある。
Ａ−Ｏ法やA₂−Ｏ法などの脱燐法は、活性汚泥
に嫌気stressを与え、活性汚泥内の燐含量を２〜
５％に高めて余剰汚泥の形で流入燐を除去する方
法であるため、活性汚泥のSRTを短くとる必要
がある。それゆえ、硫黄補填好気−嫌気活性汚泥
法にこのＡ−Ｏ法やA₂−Ｏ法の処理原理を組み
込むことは、T.denitrificansの流亡を招き、不合
理である。そこで、本発明では、脱燐法として
は、汚泥のSRT値に左右されないPhostripの原
理をとり入れ、これに汚泥濃縮脱燐工程が付加さ
れる。本発明による硫黄補填好気−嫌気活性汚泥法に
よる廃水中の窒素・燐の同時除去法は、(1)被処理
水を最初沈澱池で固液分離する第１固液分離工程
と、(2)該固液分離処理水中の燐分を活性汚泥微生
物の燐蓄積作用により汚泥に取り込ませかつ該水
中の有機態窒素を汚泥微生物の生物学的硝化作用
により硝酸態・亜硝酸態窒素に変換する硝化工程
と、(3)該硝化工程からの水・汚泥混合液を処理し
て水中の硝酸態亜硝酸態窒素を汚泥微生物の生物
学的脱窒作用により脱窒する脱窒工程と、(4)該脱
窒工程における水・汚泥混合液を固液分離し、分
離液を処理水として系外へ放流する第２固液分離
工程と、(5)該第２固液分離工程における分離汚泥
を嫌気状態で濃縮し汚泥中に取り込まれた燐分を
放出させ、放出された燐分を高濃度で含有する脱
離液を系外へ放出する汚泥濃縮工程と、(6)該濃縮
汚泥を上記硝化工程へ返送する濃縮汚泥返送工程
と、を包含し、上記硝化工程における汚泥中には
大理石の粒子が含有され、そして上記脱窒工程に
おける汚泥中には硫黄の粒子が含有されてなり、
そのことにより上記目的が達成される。大理石
（炭酸カルシウム）と硫黄との粒子はそれぞれ粒
子径が５mm〜100mmの範囲にある。また、硝化工
程における好気槽および脱窒工程における密閉嫌
気脱窒槽の各槽内の汚泥混合液の中には、大理石
（炭酸カルシウム）と硫黄の各粒子（粒径５mm〜
100mm）がそれぞれ各槽の汚泥混合液容積に対し
て0.1〜２％に含ませてある。これら粒子の表面
上には硝化菌、燐蓄積菌、脱窒菌などの有用微生
物が付着する。それゆえ、硝化工程では、大理石
（炭酸カルシウム）による中和緩衝作用を含めて
硝化反応と燐蓄積反応が促進される。脱窒工程の
密閉嫌気脱窒槽では硫黄の脱窒促進作用を含めて
脱窒反応が促進される。炭酸カルシウムは硝化工
程にそして硫黄は脱窒工程にそれぞれ別個に配さ
れる。さらに、固液分離工程および濃縮工程では
活性汚泥の沈澱濃縮作用が促進される。これら炭
酸カルシウムと硫黄は、一度槽内に加えられると
半永久的にその槽内で循環保持され、その槽から
外に流出することはない。それゆえ、極めて経済
的に利用されうる。本発明において引き抜かれる汚泥量は、第１固
液分離工程へ供給される単位時間当りの被処理水
量をＱとすると、第２固液分離工程からの引抜き
量が0.1Q〜0.4Q、そして濃縮工程からの引抜き
量が0.05Q〜0.2Qである。本発明方法によれば、一連の処理により、窒素
および燐のいずれをも同時に除去できるのみなら
ず、好気槽の硝化工程と密閉嫌気脱窒槽の脱窒工
程における被処理水を含む混合液中の汚泥濃度
を、好気槽への濃縮汚泥の返送によつて充分高め
ることができ、脱窒効率および脱燐効率を著しく
向上させることができる。そのうえ、燐の取り込
まれた活性汚泥を、密閉嫌気脱窒槽の脱窒工程か
ら、沈澱槽の第２固液分離工程に供給して分離す
るから、汚泥濃縮工程に供給される活性汚泥中に
は硝酸性窒素分や亜硝酸性窒素分が残存しない。
しかも、この汚泥濃縮工程では、燐をはき出させ
るための嫌気状態を容易迅速にかつ良好に現出で
きるため、燐を能率良く除去できるとともにその
除去効率を著しく向上させることができる。ま
た、系外に放出される高濃度燐酸溶液は肥料にそ
の他の資源として極めて有用である。（実施例）以下、本発明方法を実施例により説明する。図に示すように、下水や工場廃水などの被処理
水を第１固液分離工程の最初沈澱池１に供給し、
固液の分離処理を行つて浮遊物を除去する。ゴミ
プラントなどの小規模処理場においてはこの最初
沈澱池１は除外されうる。この固液分離処理水
（最初沈澱池溢流水）を硝化工程の好気硝化槽２
に供給する。好気硝化槽２には、脱燐濃縮槽５に
おいて燐を放出した汚泥が0.05〜0.2Qsの流量で
返送される。最初沈澱池溢流水中のBOD成分は、
この好気槽２中で活性汚泥により吸着分解除去さ
れる。流入水中の窒素成分は、好気槽２中でアン
モニア化および／もしくは硝化を受け、ほぼ
NO₃−Ｎに変換される。流入水中の燐成分はPO₄
に分解された後、活性汚泥に摂取される。次い
で、この硝化工程の被処理水と活性汚泥との混合
液を活性汚泥中に燐分を取り込んだ状態で脱窒工
程の密閉嫌気脱窒槽３へ供給する。嫌気脱窒槽３
は、完全密閉型のタンク等を用いて空気との接触
を断つ必要がある。嫌気脱窒槽３の混合撹拌に
は、嫌気ガス循環混合法や機械撹拌などが適当で
ある。嫌気脱窒槽３の底部には、10〜100mm程度
の粒径の硫黄粒子が敷きつめられている。前段好
気硝化槽２から流入するNO₃−Ｎは、活性汚泥
のもつ内生脱窒能と、T.denitrificansのもつ脱窒
能によつて、N₂ガスに脱窒除去される。脱窒槽
３での脱窒特性は、脱窒槽３での燐挙動、そして
後段の最終沈澱池４および脱燐濃縮槽５での汚泥
の挙動や燐挙動に影響するので、大切である。つ
まり完全にNO₃−Ｎが検出されなくなる条件下
で脱窒槽３を運転すると、槽３内は完全嫌気状態
となり、前段の好気硝化槽２で汚泥に摂取された
燐が液相に放出されてしまい、燐除去効率が低下
する。他方、不完全な脱窒では、残存NO₃−Ｎ
により、最終沈澱池４での汚泥の浮上や脱燐濃縮
槽５での不完全な嫌気度に起因する燐放出能の低
下を招く。それゆえ、嫌気脱窒槽３での残存NO₃−Ｎは
好ましくは２〜５mg／の範囲には入るよう脱窒
槽３を設計する必要がある。ベンチ・スケールの
実験の結果、最適な好気槽容量と嫌気槽容量の比
は２：３〜４であつた。以上のように、脱窒槽３を適切に運転する限り
においては、好気槽２で汚泥に取り込まれた燐は
脱窒槽３で再放出されない。次いで、脱窒槽３か
らの処理済み水と汚泥との混合液を第２固液分離
工程の最終沈澱槽４に供給し、固液分離処理を行
う。分離液は、そのままあるいは殺菌脱色等の後
処理を施した後、系外へ放流される。分離された
汚泥は、例えば、0.1〜0.4Qsの流量で汚泥濃縮工
程の脱燐濃縮槽５に供給される。ここでは、汚泥
を完全な嫌気状態で一定時間（例えば、４〜20時
間）維持する。これを濃縮処理して前記の窒素除
去過程で汚泥中に取り込まれた燐分を放出させ
る。この燐は、主として、PO₄の形で上澄み液中
に放出移行する。脱燐濃縮槽５での混合撹拌は、
嫌気ガスによるガス撹拌や機械式撹拌などにより
なされる。燐放出後の濃縮汚泥は、0.05〜0.2Qs
の流量で、好気硝化槽２に返送循環される。汚泥
からの燐放出を高めるために濃縮槽５に酸を加え
ることが効果的である。脱燐濃縮槽５から0.05〜0.2Qsで流出する脱燐
濃縮液には、30〜50mg／のPO₄ ^3-が含まれるの
で、この脱燐濃縮液は、肥料その他の資源として
有用である。この脱燐濃縮槽５は、例えば、図に示すよう
に、その内部にロート状のカバー部材６が設けら
れている。そして、このカバー部材６の上方部に
形成される密閉空間Ｓに沈澱槽４から汚泥を供給
するように構成されている。密閉空間Ｓと濃縮槽
５の下方部に設けたノズル７との間にはガス循環
路８が設けられている。空間Ｓにおいて汚泥から
発生する酸素ガスを含まないガスがこの循環路８
を通つてノズル７へ供給される。供給ガスはノズ
ル７から濃縮槽５内へ流入し汚泥を緩速撹拌して
嫌気状態での濃縮処理を良好に行わせる。ノズル
７からのガスによる汚泥の緩速撹拌は、通常の例
えば平円板タービン付き撹拌機による緩速撹拌
（10〜50rpm）によつても嫌気状態での濃縮処理
を良好に行わせることができる。この濃縮槽５を
用いると、汚泥を安定して一定時間（４〜20時
間）完全嫌気状態下に維持できるため、好気工程
のもとで汚泥が摂取した燐を効率的に脱離液中に
放出させることが可能である。濃縮槽５からの脱離液は、極めて清澄である。
その理由は、カバー部材６のすそ周辺にできる汚
泥ブリツジにより繊細な汚泥フロツク粒子が捕獲
されるためである。この脱離液は高濃度で燐酸
（30〜50ppm程度）を含有する。これは、それゆ
え、肥料や各種添加剤として有効に資源化でき
る。濃縮槽５から引き抜かれた濃縮汚泥をさらに濃
縮機で濃縮処理し、その含水量をより低減させて
から、濃縮汚泥を好機槽２に返送すると、より一
層効率の向上をはかることができる。実験例上記実施例にもとづき、第１表に示す運転条件
のもとで流入下水を連続的に活性汚泥処理した。
嫌機槽および脱燐槽はいづれも発泡スチロールを
水面に浮かべ、空気との接触を遮断された。脱燐
槽には1NHClが５ml／日の量で添加された。そ
の定常状態における処理成績を第２表に示す。第
２表から明らかなように、窒素と燐の除去率はい
づれも80％以上である。

【表】

【表】（発明の効果）本発明は、次のような効果を奏しうる。嫌気脱窒槽の底部に粒状硫黄を敷きつめてい
るため嫌気脱窒槽中でのT.denitrificansの働く
環境条件が充分に設定されている。従来の窒素除去プロセスにみられるような、
好気硝化槽から嫌気脱窒槽への汚泥混合液の多
量返送循環が不要なため、低コストでの窒素除
去が可能である。生育速度の遅いT.denitrificansを安定して活
性汚泥中に組み込むため、汚泥のSRT値を大
きくとつている。それゆえ、余剰汚泥の生成が
ほとんどなく、汚泥処理コストが大幅に軽減さ
れうる。脱燐濃縮槽で汚泥に嫌気シヨツクを与えてい
るため、汚泥のSVI値を長期間にわたり低く維
持できるという利点がある。窒素除去機作と燐除去機作とを独立させてい
る本プロセスでは、他のA₂−Ｏプロセス、
BardenphoプロセスおよびPhoredoxプロセス
のような窒素・燐同時除去プロセスに比較し
て、窒素および燐を安定して除去することが可
能である。脱燐濃縮槽内部に設けたロート状のカサの効
果で汚泥が良好に濃縮され、澄明な脱燐液が得
られる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の窒素・燐同時除去法の一実施例を
示すフローシートである。１……最初沈澱池、２……好気硝化槽、３……
密閉嫌気脱窒槽、４……最終沈澱槽、５……汚泥
脱燐濃縮槽。

Claims

【特許請求の範囲】１ (1) 被処理水を最初沈澱池で固液分離する第
１固液分離工程と、 (2) 該固液分離処理水中の燐分を活性汚泥微生物
の燐蓄積作用により汚泥に取り込ませかつ該水
中の有機態窒素を汚泥微生物の生物学的硝化作
用により硝酸態・亜硝酸態窒素に変換する硝化
工程と、 (3) 該硝化工程からの水・汚泥混合液を処理して
水中の硝酸態亜硝酸態窒素を汚泥微生物の生物
学的脱窒作用により脱窒する脱窒工程と、 (4) 該脱窒工程における水・汚泥混合液を固液分
離し、分離液を処理水として系外へ放流する第
２固液分離工程と、 (5) 該第２固液分離工程における分離汚泥を嫌気
状態で濃縮し汚泥中に取り込まれた燐分を放出
させ、放出された燐分を高濃度で含有する脱離
液を系外へ放出する汚泥濃縮工程と、 (6) 該濃縮汚泥を上記硝化工程へ返送する濃縮汚
泥返送工程と、を包含し、上記硝化工程における汚泥中には大理石の粒子
が含有され、そして上記脱窒工程における汚泥中
には硫黄の粒子が含有されてなる硫黄補填好気−
嫌気活性汚泥法による廃水中の窒素・燐の同時除
去法。２前記大理石と硫黄との粒子がそれぞれ粒子径
５mm〜100mmの範囲にある特許請求の範囲第１項
に記載の除去法。３前記大理石の粒子が硝化工程においてそして
前記硫黄の粒子が脱窒工程において、それぞれ、
その水・汚泥混合液容量の約0.1〜約２％含有さ
れる特許請求の範囲第２項に記載の除去法。