JPH06206093A - 嫌気−好気活性汚泥処理の硝化促進方法及び装置 - Google Patents

嫌気−好気活性汚泥処理の硝化促進方法及び装置

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JPH06206093A
JPH06206093A JP365293A JP365293A JPH06206093A JP H06206093 A JPH06206093 A JP H06206093A JP 365293 A JP365293 A JP 365293A JP 365293 A JP365293 A JP 365293A JP H06206093 A JPH06206093 A JP H06206093A
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JP
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nitrification
anaerobic
aerobic
tank
alkalinity
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JP365293A
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Takahiro Konishi
隆裕 小西
Nobuyuki Wada
信行 和田
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 好気槽における硝化効率を向上させ、それに
伴って嫌気槽における脱窒効果を高めることができる嫌
気−好気活性汚泥処理の硝化促進方法及び装置を提供す
ることを目的とする。 【構成】 嫌気−好気活性汚泥処理において、好気槽2
aに設置したアルカリ度計12とアンモニア濃度計13
とによって液のアルカリ度とアンモニア濃度を測定し、
この測定結果からコントローラ14が硝化に必要とする
アルカリ度成分を演算により求めて、注入手段としての
流体ポンプ16によりタンク15から好気槽2aに不足
分のアルカリ度成分を注入して、好気槽における硝化効
率を高めるように運転制御するようにした嫌気−好気活
性汚泥処理の硝化促進方法と装置を提供する。上記アル
カリ度成分として炭酸水素ナトリウム(NaHCO3
を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は嫌気−好気活性汚泥処理
装置を用いて廃水中の有機物及び窒素を高効率に除去す
る際の硝化促進方法及び装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から下水等の廃水中の有機物を効率
的に除去するとともに、閉鎖性水域の富栄養化の原因物
質と考えられている窒素及びリンを除去する方法が種々
提案されている。この富栄養化とは、水域中のN,P等
の栄養塩類の濃度が増大し、これらを栄養素とする生物
活動が活発となって生態系が変化することを指してい
る。特に湖沼等に生活排水とか工場廃水が大量に流入す
ると、上記の富栄養化が急速に進行することが知られて
いる。
【0003】近時、窒素の除去率を高めることが要求さ
れており、窒素に関する規制も厳しくなることが予想さ
れるので、これを除去することができる高度処理プロセ
スを採用する施設が増加するものと考えられる。
【0004】廃水中の窒素とかリンを除去する手段とし
て、物理化学的な方法及び生物学的方法が提案されてい
るが、物理化学的方法はコストが嵩む関係から普及して
いない現状にある。例えば物理化学的方法として実用化
されているリン除去方法に凝集沈澱及び晶析手段がある
が、この手段はコストや維持管理面で難点がある。
【0005】一方、生物学的に窒素とリンを同時に除去
する方法として、従来の活性汚泥法の変法として嫌気−
好気活性汚泥法が注目されている。(例えば水質汚濁研
究、第12巻,第7号 441−448,1989を参
照。)この嫌気−好気活性汚泥法とは、例えば図2に示
したように、生物反応槽を溶存酸素(通常DOと略称)
の存在しない嫌気槽1a,1bとDOの存在する好気槽
2a,2b,2cとに仕切り、この嫌気槽1a,1bに
より、流入する廃水3を無酸素状態下で撹拌機構10に
よる撹拌を行って活性汚泥中の脱窒菌による脱窒を行
い、次に好気槽2a,2b,2cの内方に配置した散気
管4にブロワ5から空気を供給することにより、エアレ
ーションによる酸素の存在下で活性汚泥による有機物の
酸化分解と硝化菌によるアンモニアの硝化を行う。そし
て最終段の好気槽2cの硝化液を硝化液循環ポンプ6を
用いて嫌気槽1aに送り込むことにより、嫌気槽1a,
1bの脱窒効果が促進される。
【0006】上記脱窒菌とは、嫌気条件下で硝酸呼吸に
よりN02−N及びN03−NをN2やNO2に還元する細
菌を指している。又、廃水中のリンは嫌気槽1a,1b
内で放出され、好気槽2a,2b,2c内で活性汚泥に
取り込まれて除去される。7は最終沈澱池であり、この
最終沈澱池7の上澄液は、図外の消毒槽等を経由してか
ら放流され、該最終沈澱池7内に沈降した汚泥の一部は
汚泥返送ポンプ8により嫌気槽1aに返送され、他の汚
泥は余剰汚泥ポンプ9から図外の余剰汚泥処理装置に送
り込まれて処理される。
【0007】かかる嫌気−好気活性汚泥処理装置を用い
ることにより、通常の標準活性汚泥法で達成される有機
物除去効果と同程度の効果が得られる上、窒素とリンに
関しては活性汚泥法よりも高い除去率が達成される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な従来の嫌気−好気活性汚泥処理法では、好気槽におけ
る硝化効率と、それに伴う嫌気槽における脱窒効果をと
もに充分に高めることが困難であるという課題があっ
た。
【0009】即ち、前記嫌気−好気活性汚泥法における
動作態様は、嫌気槽1a,1bにおける脱窒反応と、好
気槽2a,2b,2cにおける硝化反応とに大別するこ
とが出来るが、反応の律速となっているのは後者,即ち
硝化反応である。
【0010】特に嫌気−好気活性汚泥処理法によって効
率的に窒素を除去するためには、嫌気槽における脱窒と
好気槽における硝化を最適な運転条件に保持することが
要求される上、窒素除去工程は硝化工程に影響される度
合が高いため、良好な窒素除去を行うためには硝化工程
が良好に行われていることが必要である。この硝化反応
は、前記したように硝化菌によって引き起こされるが、
この硝化菌の活性は、pH,水温等の微妙な変化により
容易に影響を受けることが知られている。
【0011】更に硝化反応自体は有機物除去反応に比し
て反応速度が小さく、これをカバーするためには大きな
反応槽を用意しなければならないが、そのためには大き
な用地を確保しなければならず、特に都市部のように用
地確保が困難な地域では、スペース面での問題とも相俟
って嫌気−好気活性汚泥処理法及び装置が導入しにくい
情勢にある。
【0012】そこで本発明はこのような嫌気−好気活性
汚泥処理が有している課題を解消して、好気槽における
硝化効率を向上させ、それに伴って嫌気槽における脱窒
効果を高めることができる嫌気−好気活性汚泥処理の硝
化促進方法及び装置を提供することを目的とするもので
ある。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、下水等の廃水を嫌気槽で脱窒細菌により
脱窒を行う工程と、好気槽で硝化細菌により硝化を行う
工程と、沈澱槽で固液分離して上澄液を処理水として放
流する工程とを含む嫌気−好気活性汚泥処理において、
上記好気槽に設置したアルカリ度計とアンモニア濃度計
とによって液のアルカリ度とアンモニア濃度を測定し、
この測定結果から硝化に必要とするアルカリ度成分を演
算により求めて、好気槽に不足分のアルカリ度成分を注
入することにより、該好気槽における硝化効率を高める
ように運転制御するようにした嫌気−好気活性汚泥処理
の硝化促進方法と装置を提供する。又、上記アルカリ度
成分として炭酸水素ナトリウムを用いている。
【0014】
【作用】かかる硝化促進方法及び装置によれば、廃水が
嫌気槽で脱窒され、好気槽で曝気と硝化細菌の作用に基
づく硝化が行われる一方で、指標として好気槽に設置さ
れたアルカリ度計とアンモニア濃度計とによって液のア
ルカリ度とアンモニア濃度が測定され、この測定結果に
基づいてコントローラが硝化に必要とするアルカリ度成
分を演算し、この演算結果に基づいて注入手段により好
気槽に不足分のアルカリ度成分が供給される。
【0015】これによってアルカリ度の不足に起因する
硝化速度の低下を防止して好気槽内における硝化反応が
促進され、ひいては嫌気槽における窒素除去率が向上す
るという作用が得られる。
【0016】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明にかかる嫌気−
好気活性汚泥処理の硝化促進方法及び装置の一実施例
を、前記従来の構成部分と同一の構成部分に同一の符号
を付して詳述する。図1に示した概要図において、1
a,1bは廃水の脱窒を行うための嫌気槽、2a,2
b,2cは硝化を行うための好気槽であり、この嫌気槽
1a,1bと好気槽2a,2b,2cとは同一の生物反
応槽を仕切板11で区切って構成されている。嫌気槽1
a,1bの内方には撹拌機構10,10が配置されてい
る。又、好気槽2a,2b,2cの底部にはエア吹出部
材としての散気管4,4,4が配置され、外部にエア供
給用のブロワ5が配備されている。
【0017】6は好気槽2cの硝化液を嫌気槽1aに送
り込む硝化液循環ポンプ、7は沈澱槽としての最終沈澱
池、8は最終沈澱池7内に沈降した汚泥の一部を嫌気槽
1aに返送する汚泥返送ポンプ8、9は余剰汚泥ポンプ
である。
【0018】本実施例では、このような嫌気−好気活性
汚泥処理装置の好気槽2aに、アルカリ度計12とアン
モニア濃度計13とが設置され、更に該アルカリ度計1
2とアンモニア濃度計13の測定データが入力されるコ
ントローラ14を配備してある。15はアルカリ度成分
としての炭酸水素ナトリウム(NaHCO3)を充填し
たタンクであり、前記コントローラ14からの制御出力
によって作動する流体ポンプ16の働きにより、タンク
15から所定量の炭酸水素ナトリウムが好気槽2aに注
入されるように構成されている。
【0019】かかる嫌気−好気活性汚泥処理装置の基本
的作用は以下の通りである。図1に示したように、先ず
廃棄物としての廃水3が嫌気槽1aへ流入し、水中にあ
る撹拌機構10の撹拌作用と脱窒細菌の作用に基づい
て、NO3−N、NO2−NイオンのN2への還元、即ち
脱窒が行われる。次に廃水が好気槽2a,2b,2cに
流入してブロワ5の駆動に伴って散気管4からのエアレ
ーションによる曝気が行われ、硝化細菌の作用に基づい
てアンモニア性窒素NH4−NのNO2−N又はNO3
Nへの酸化、即ち硝化が行われる。
【0020】この好気槽2cの硝化液は、硝化液循環ポ
ンプ6を用いて嫌気槽1aに送り込まれて嫌気槽1a,
1bの脱窒効果が促進される。廃水中のリンは嫌気槽1
a,1b内で放出され、好気槽2a,2b,2c内で活
性汚泥に取り込まれて除去される。又、最終沈澱池7内
に沈降した汚泥の一部は汚泥返送ポンプ8により嫌気槽
1aに返送され、他の汚泥は余剰汚泥ポンプ9から図外
の余剰汚泥処理装置に送り込まれて処理される。この最
終沈澱池7の上澄液は、図外の消毒槽等を経由してから
放流される。
【0021】本実施例ではこのような嫌気−好気活性汚
泥処理が進行している間に、指標として好気槽2aに設
置されたアルカリ度計12とアンモニア濃度計13とに
よって液のアルカリ度とアンモニア濃度を測定し、この
測定結果に基づいてコントローラ14が硝化に必要とす
る炭酸水素ナトリウムの分量を演算して、この演算結果
に基づいて注入手段としての流体ポンプ16を駆動し
て、タンク15から好気槽2aに不足分の炭酸水素ナト
リウム(NaHCO3)を注入することが動作上の大き
な特徴となっている。これにより、アルカリ度の不足に
起因する硝化速度の低下が防止され、好気槽2a,2
b,2c内における硝化反応を促進して、ひいては嫌気
槽1a,1bにおける窒素除去率を向上させることがで
きる。
【0022】これを理論的に説明すると以下の通りであ
る。即ち、硝化を引き起こす硝化菌(Nitrosomonas,Nit
robacter)は独立栄養菌であり、炭素同化作用の能力を
持つ細菌のうち、アンモニア又は亜硝酸を酸化して硝酸
とする菌である。酸化は NH3+3O2 → HNO2+H2O・・・・・・・・・(1) HNO2+1/2・O2 → HNO3・・・・・・・・・・・(2) の形式をとり、(1)はNitrosomonas,Nitrosococcusが
行い、(2)はNitrobacterが行う。
【0023】硝化菌は無機の窒素化合物を酸化すること
によって増殖に必要なエネルギーを獲得し、無機性の炭
素の細胞合成に利用される。これは以下の反応式で表現
することができる。
【0024】 NH4 ++1.86O2+1.98HCO3 - → 0.021C57NO2+1.041H2O+0.98NO3 -+1.88H2CO3・・・(3) 一方のアルカリ度とは、OH-,CO3 2-,HCO3 -等の
酸を消費する成分がどれだけ含まれているかを表わす方
法の1例として用いられ、通常試料液を酸標準溶液であ
る一定のpHになるまで中和滴定し、その際に要した滴
定量から試料液1リットル当たりのmg当量もしくはこ
れに相当するCaCO3のmg数に換算して表わす。ど
のpHまでの中和能力を表わすかによって何種類ものア
ルカリ度が存在するが、一般には「pH4.8アルカリ
度」がHCO3 -の尺度として取り扱われている。
【0025】前記(3)式に示したように、化学量論的
には NH4 +:HCO3 -=1:1.98・・・・・・・・・(4) の比で反応するが、実際には生物反応が絡んでいるため
に反応速度は小さい。
【0026】前記「pH4.8アルカリ度」はHCO3 -
の尺度とされているが、その他にもCO3 2-,OH-等を
若干含んでいる。よってNH4 +:HCO3 -=1:3程度
になるまで炭酸水素ナトリウム(NaHCO3)を補給
することが本発明の主眼点となっている。
【0027】アルカリ度成分として用いる炭酸水素ナト
リウム(Sodium hydrogencarbonate)は重炭酸ナトリウ
ム、或は重炭酸ソーダとも呼称され、アンモニアソーダ
法による炭酸ナトリウム製造の中間生成物として多量に
作られるが、純粋な炭酸ナトリウムの飽和水溶液に二酸
化炭素を通じて結晶を析出させ、濾過してから二酸化炭
素気流中で乾燥して得られる。不純物として塩化ナトリ
ウム,塩化アンモニウムを有しているため、水溶液から
再結晶によって生成する。
【0028】加熱すると二酸化炭素と水を放出して分解
し、270℃以上では無水の炭酸ナトリウムとなる。水
溶液は加水分解のため微アルカリ性を示す。
【0029】 NaHCO3+H2O → H2CO3+NaOH・・・・・(5) 従って炭酸水素ナトリウム(NaHCO3)を前記好気
槽2aに補給することにより、該好気槽2a,2b,2
c内におけるアルカリ度の不足が解消され、前記したよ
うに好気槽内での硝化反応を促進することが出来る。
【0030】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明にか
かる嫌気−好気活性汚泥処理の硝化促進方法及び装置に
よれば、嫌気槽での脱窒と好気槽での曝気及び硝化細菌
の作用に基づく硝化が行われる一方で、好気槽内のアル
カリ度とアンモニア濃度が測定され、この測定結果に基
づいてコントローラが硝化に必要とするアルカリ度成分
を演算し、この演算結果に基づいて注入手段により好気
槽に不足分のアルカリ度成分が供給されるので、アルカ
リ度の不足に起因する硝化速度の低下が防止されて、反
応の律速となっている好気槽内における硝化反応が促進
され、これに伴って嫌気槽における窒素除去率を向上さ
せることができる。
【0031】又、硝化反応速度を高めるために格別大き
な反応槽を用意する必要がなく、且つ大きな用地を要し
ないので、特に都市部のように用地確保が困難な地域で
も嫌気−好気活性汚泥処理装置を導入可能であるという
大きな効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の基本的実施例を示す概要図。
【図2】従来の嫌気−好気活性汚泥処理の具体例を示す
概要図。
【符号の説明】
1a,1b…嫌気槽 2a,2b,2c…好気槽 4…散気管 5…ブロワ 6…硝化液循環ポンプ 7…最終沈澱池 8…汚泥返送ポンプ 9…余剰汚泥ポンプ 10…撹拌機構 12…アルカリ度計 13…アンモニア濃度計 14…コントローラ 15…(アルカリ度成分の)タンク 16…流体ポンプ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下水等の廃水を嫌気槽で脱窒細菌により
    脱窒を行う工程と、好気槽で硝化細菌により硝化を行う
    工程と、沈澱槽で固液分離して上澄液を処理水として放
    流する工程とを含む嫌気−好気活性汚泥処理において、 上記好気槽に設置したアルカリ度計とアンモニア濃度計
    とによって液のアルカリ度とアンモニア濃度を測定し、
    この測定結果から硝化に必要とするアルカリ度成分を演
    算により求めて、好気槽に不足分のアルカリ度成分を注
    入することにより、該好気槽における硝化効率を高める
    ように運転制御することを特徴とする嫌気−好気活性汚
    泥処理の硝化促進方法。
  2. 【請求項2】 前記アルカリ度成分が炭酸水素ナトリウ
    ムである請求項1記載の嫌気−好気活性汚泥処理の硝化
    促進方法。
  3. 【請求項3】 好気槽に設置されたアルカリ度計及びア
    ンモニア濃度計と、該アルカリ度計とアンモニア濃度計
    の測定データに基づいて、硝化に必要とするアルカリ度
    成分を演算により求めるコントローラと、該コントロー
    ラの制御出力により、不足分のアルカリ度成分を好気槽
    に供給する注入手段とを具備してなることを特徴とする
    嫌気−好気活性汚泥処理の硝化促進装置。
JP365293A 1993-01-13 1993-01-13 嫌気−好気活性汚泥処理の硝化促進方法及び装置 Pending JPH06206093A (ja)

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Cited By (3)

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