JPH06296991A

JPH06296991A - 窒素・リン含有有機性排水の処理方法

Info

Publication number: JPH06296991A
Application number: JP5108772A
Authority: JP
Inventors: Koji Mishima; 浩二三島; Takeshi Yoshizawa; 毅吉澤; Noboru Katsukura; 昇勝倉
Original assignee: Ebara Research Co Ltd; Ebara Infilco Co Ltd
Current assignee: Ebara Corp; Ebara Research Co Ltd
Priority date: 1993-04-13
Filing date: 1993-04-13
Publication date: 1994-10-25
Anticipated expiration: 2018-03-10
Also published as: JP3385063B2

Abstract

(57)【要約】【目的】嫌気・無酸素・好気法において、水温低下に
ともなう脱窒速度の低下を防止し、脱窒素及び脱リン能
力を増強、安定化することのできる処理方法を提供す
る。【構成】被処理水を嫌気工程１、無酸素工程２、好気
工程３、固液分離工程４に順次導入し、前記固液分離工
程４で分離した汚泥６を嫌気工程１に返送すると共に、
前記好気工程３処理液７を無酸素工程２へ循環する有機
性排水の脱窒素・脱リン方法において、被処理水５の一
部１０を無酸素工程２に分注することとしたものであ
り、前記好気工程及び／又は無酸素工程には、微生物固
定化担体を投入してもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、窒素・リン含有有機性
排水の処理方法に係り、特に、下水・し尿・産業排水な
どの窒素、リン含有有機性排水の生物学的処理におい
て、脱窒素及び脱リン能力を増強、安定化することので
きる処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、硝化液循環型脱窒素活性汚泥法と
嫌気好気活性汚泥法を基礎とする嫌気・無酸素・好気活
性汚泥法の発展により、生物処理プロセスで窒素・リン
を同時除去することが可能になった。さらに、硝化反応
を担う硝化細菌のウォッシュアウトを防ぎ、硝化反応を
高速化するために、好気槽に硝化細菌の固定化担体を投
入する方法も実用化段階にある。このような技術進歩に
より、近年では下水の脱窒素・脱リン処理は、生物反応
槽滞留時間１０時間程度で可能になりつつある。

【０００３】図３に、従来の嫌気・無酸素・好気活性汚
泥法のフローを示す。また、図４には従来の好気槽に硝
化細菌固定化担体を投入した嫌気・無酸素・好気活性汚
泥法のフローを示す。これらの方法によれば、下水中の
窒素、リン、及び有機物の除去が概ね可能であるが、下
記に示すような問題を有していることも明らかになって
いる。（ａ）低水温期の処理水中に、酸化態窒素（亜硝酸、硝
酸性窒素）が残留するケースが度々認められる。（ｂ）固液分離工程である最終沈殿池流出水中に活性汚
泥フロックが浮上する。（ｃ）担体を入れない方法では生物反応槽滞留時間が１
５〜１７時間必要であり、処理施設が大きくなる。担体
を入れた場合でも、滞留時間として１０時間が必要であ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の問題点の発生原
因を追求したところ、次のような原因が明らかになっ
た。（１）酸化態窒素の残留原因について、無酸素槽の水質
収支を詳細に調査したところ、低水温期の脱窒速度が低
下しており、脱窒不良に陥っている。（２）フロックの処理水浮上原因について、最終沈殿池
の水質収支を測定した結果、最終沈殿池内で脱窒素が起
こり、発生した窒素ガスがフロックに付着したために、
処理水中に活性汚泥フロックが浮上していた。

【０００５】すなわち、前記問題点の原因は、いずれも
水温低下に伴う無酸素槽の脱窒能力低下と考えられた。
本発明は、上記問題点を解消し、嫌気・無酸素・好気法
において、水温低下にともなう脱窒速度の低下を防止
し、従来法よりも短い生物反応槽滞留時間で安定した脱
窒素・脱リン能力をもつ処理方法を提供することを課題
とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、被処理水を嫌気工程、無酸素工程、好
気工程、固液分離工程に順次導入し、前記固液分離工程
で分離した汚泥を嫌気工程に返送すると共に、前記好気
工程処理液を無酸素工程へ循環する有機性排水の脱窒素
・脱リン方法において、被処理水の一部を無酸素工程に
分注することを特徴とする窒素・リン含有有機性排水の
処理方法としたものである。

【０００７】上記、本発明の処理方法のフローを図１に
示す。また、本発明においては、硝化速度及び／又は脱
窒速度の増強・安定化のために、好気槽及び／又は無酸
素槽に微生物固定化担体を投入することも可能である。
この場合のフローを図２に示す。上記方法において、微
生物固定化担体としては、砂、活性炭、プラスチック、
スポンジ、親水性ゲルなどの粒状担体が適当であるが、
これらに限定されるものではない。その他に、ハニコ
ム、紐状ろ材などの固定床、回転円板などを利用するこ
とも可能である。なお、担体を流動床として利用する場
合には、投入した反応槽の入出口に、スクリーン等の固
定化担体の槽外流出防止手段を講じれば良い。また、回
収返送手段を設けても良い。

【０００８】微生物を固定化担体へ固定化する方法とし
ては、担体表面に自然付着させる付着固定化法（担体結
合法）を採用することが多いが、ゲル包括固定化法の適
用も可能である。本発明において、被処理水の嫌気槽と
無酸素槽への分注比率は同率であることが多いが、被処
理水の水質（ＢＯＤ、窒素、りん）、あるいは処理水の
目標水質等により、適宜調整する。

【０００９】

【作用】本発明の作用をより理解するために、まず従来
の嫌気好気法、嫌気・無酸素・好気活性汚泥法における
りん・窒素除去機構について説明する。りん除去のみを
目的とする嫌気好気活性汚泥法では、りん除去は脱りん
菌と総称される微生物により行われる。まず、嫌気槽に
おいて脱りん菌が菌体内に過剰蓄積していたりんを体外
へ放出すると共に、被処理水中の有機物を体内に吸収す
る。吸収された有機物は、嫌気槽ではＰＨＢやグリコー
ゲンのような菌体内貯蔵物質として蓄えられる。その後
に好気槽において、貯蔵有機物や被処理水中の残留有機
物が脱りん菌と他の好気性微生物により炭酸ガスまで酸
化分解され、りんは脱りん菌の体内にポリリン酸として
過剰蓄積される。

【００１０】嫌気・無酸素・好気法においては、りんは
脱りん菌により除去され、窒素は脱窒菌と硝化菌の相互
作用により除去される。まず、嫌気槽における反応は嫌
気好気法と同様であり、脱りん菌がりんを放出しつつ被
処理水中の有機物を吸収し、有機物を菌体内に貯蔵す
る。次に無酸素槽においては、脱窒菌が酸化態窒素を電
子受容体として硝酸呼吸（脱窒）を行う。この場合に水
素供与体として有機物が必要であるが、その時の有機物
は大部分が嫌気槽で脱りん菌に吸収された貯蔵物質とい
われる。このような知見から、脱りん菌と脱窒菌は同一
菌であると推定されるが、現段階ではその確証は得られ
ていない。また無酸素槽ではりんの一部が脱りん菌（あ
るいは脱窒菌）に吸収される。次に、好気工程では残留
有機物とアンモニア性窒素の酸化、及び脱りん菌による
りんの過剰蓄積が行われる。

【００１１】発明者らは、この嫌気・無酸素・好気法に
おいて、無酸素槽の活性汚泥の脱窒素能力、特に水素供
与体として菌体内貯蔵物質を使った場合と、被処理水中
の有機物を使った場合の脱窒素能力の違いについて検討
を行った。その結果、水素供与体として菌体内貯蔵物質
を利用する場合は、被処理水中の有機物を利用する場合
に比べて脱窒素能力が３０〜５０％低下することが明ら
かになった。この発見が、本発明に至る重要な知見とな
った。

【００１２】本発明では、嫌気槽において脱りん菌はり
んを放出しつつ、被処理水中の有機物を菌体内に吸収・
貯蔵する。次に無酸素槽においては、酸化態窒素を電子
受容体として、菌体内貯蔵物質又は分注された被処理水
中の有機物を、水素供与体とする２通りの硝酸呼吸（脱
窒）が行われる。このように、無酸素槽の脱窒反応にお
いて、水素供与体として被処理水中の有機物の一部を使
うことが、本発明のポイントである。無酸素槽では、一
部のりんが菌体に蓄積される。次に好気槽では、残留有
機物とアンモニア性窒素の酸化、及び残留りんの過剰蓄
積が行われる。

【００１３】本発明において、被処理水の無酸素槽への
分注率は２０〜５０％にすることが多いが、被処理水の
性状（ＢＯＤ、Ｎ、Ｐ）や処理水の浄化目標値によって
調節すると良い。すなわち、嫌気槽ではりんの放出が制
限されない量の有機物を添加する必要があり、無酸素槽
では３０〜５０％低下した脱窒素能力を回復できる量の
有機物を添加する必要がある。ここで、脱窒素に必要な
有機物は、理論量としては酸化態窒素１ｇあたり２．８
６ｇ（通常３ｇ程度）と計算される。しかし、嫌気槽に
おけるりんの放出量に共役する有機物の吸収量は、りん
１ｇあたり１〜６ｇとばらつきが多い。これは、主に被
処理水の有機物組成の違いに起因するものと考えられて
いる。

【００１４】従って、被処理水の分注率は、まず脱窒素
能力の復元に必要な量に基いて式１から決定し、その後
に被処理水の性状に合わせて適宜調節していく方法が有
効である。（無酸素槽分注率）＝｛（被処理水ケルダール性窒素−処理水酸化態窒素）×３^*×０．４^**｝／被処理水溶解性ＢＯＤ）・・・（式１）注（*) ＢＯＤ／酸化態窒素の比率（**) ０．３〜０．５の平均値として採用

【００１５】本発明で無酸素槽に微生物固定化担体を投
入する場合は、脱りん反応とは無関係な脱窒菌、すなわ
ち水素供与体として被処理水中の有機物を専門に利用す
る脱窒菌の存在量を増加できるので、脱窒速度を飛躍的
に向上することができる。好気槽に微生物固定化担体を
投入する場合は、硝化速度を飛躍的に向上できる。本発
明によれば、担体を使用しない場合の生物反応槽滞留時
間は、従来法よりも１５〜３０％削減でき、担体を使用
する場合には４０〜６０％程度削減できる。その結果、
下水を本発明で処理する場合、生物反応槽滞留時間８時
間で窒素・りん除去が安定して行われる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
るが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。実施例１（ａ）被処理有機性排水（下水）の水質・流入水質：ＢＯＤ＝１６０ｍｇ／リットル、溶解性Ｂ
ＯＤ＝８０ｍｇ／リットル、ケルダール窒素＝３０ｍｇ
／リットル、酸化態窒素＝ｔｒ、全りん＝３ｍｇ／リッ
トル、ＳＳ＝１００ｍｇ／リットル・処理目標：ＢＯＤ＜１０ｍｇ／リットル、ケルダール
窒素＜３ｍｇ／リットル、酸化態窒素＜７ｍｇ／リット
ル、Ｔ−Ｐ＜１ｍｇ／リットル、ＳＳ＜１０ｍｇ／リッ
トル・水温：１３〜１５℃

【００１７】（ｂ）処理方法：図１のフローによる。・工程：嫌気槽・・・１．５ｍ³（ＨＲＴ＝１．５時間）無酸素槽・・・４．５ｍ³（ＨＲＴ＝４．５時間）好気槽・・・７．０ｍ³（ＨＲＴ＝７．０時間） ────────────────────────── 計１３ｍ³（ＨＲＴ＝１３時間）・処理水量：１．０ｍ³／時・返送汚泥量：０．３ｍ³／時・硝化液循環量：２．０ｍ³／時・通気量：３０Ｎｍ³／時・ＭＬＳＳ：２５００ｍｇ／リットル・被処理水分注率は、式１に基づき、嫌気：無酸素＝６
５％：３５％

【００１８】（ｃ）処理結果処理水の水質は、Ｔ−Ｎ：９〜１１ｍｇ／リットル（ア
ンモニア：０〜１．５ｍｇ／リットル、酸化態窒素：６
〜８ｍｇ／リットル）、Ｔ−Ｐ：０．５〜１．０ｍｇ／
リットルであった。

【００１９】実施例２（ａ）被処理有機性排水（下水）の水質実施例１の（ａ）と同じ（ｂ）処理方法：図２のフローによる。・工程：嫌気槽・・・１．５ｍ³（ＨＲＴ＝１．５時間）無酸素槽・・・３．５ｍ³（ＨＲＴ＝３．５時間）好気槽・・・３．０ｍ³（ＨＲＴ＝３．０時間） ────────────────────────── 計８．０ｍ³（ＨＲＴ＝８．０時間）

【００２０】・処理水量：１．０ｍ³／時・返送汚泥量：０．３ｍ³／時・硝化液循環量：２．０ｍ³／時・通気量：３０Ｎｍ³／時・ＭＬＳＳ：２５００ｍｇ／リットル・固定化担体無酸素槽・・・φ３０ｍｍ×Ｌ２０００ｍｍの紐状担体
を固定床として１０ｖｏｌ％投入好気槽・・・粒径５ｍｍの親水性ゲル（主成分ポリエ
チレングリコール）を１５ｖｏｌ％投入し、流動床とし
て使用。・被処理水分注率は、式１より、嫌気：無酸素＝６５
％：３５％とした。

【００２１】（ｃ）処理結果処理水の水質は、処理水Ｔ−Ｎ：９〜１０ｍｇ／リット
ル（アンモニア：常に０．５ｍｇ／リットル以下、酸化
態窒素：６〜７ｍｇ／リットル）、Ｔ−Ｐ：０．５〜
１．０ｍｇ／リットルであった。

【００２２】比較例１（ａ）被処理有機性排水（下水）の水質実施例１の（ａ）と同じ（ｂ）処理方法：図３のフローによる。・工程：嫌気槽・・・１．５ｍ³（ＨＲＴ＝１．５時間）無酸素槽・・・７．５ｍ³（ＨＲＴ＝７．５時間）好気槽・・・７．５ｍ³（ＨＲＴ＝７．５時間） ────────────────────────── 計１６．５ｍ³（ＨＲＴ＝１６．５時間）

【００２３】・処理水量：１ｍ³／時・返送汚泥量：０．３ｍ³／時・硝化液循環量：２．０ｍ³／時・通気量：３０Ｎｍ³／時・ＭＬＳＳ：２５００ｍｇ／リットル・被処理水は１００％を嫌気槽へ流入した。

【００２４】（ｃ）処理結果処理水の水質は、Ｔ−Ｎ：１０〜２０ｍｇ／リットル
（アンモニア：２〜５ｍｇ／リットル、酸化態窒素：８
〜１３ｍｇ／リットル残留）、Ｔ−Ｐ：０．５〜１．２
ｍｇ／リットルであった。さらに、従来法の処理水量を
増加して滞留時間を１３時間として処理したところ、処
理水Ｔ−Ｎは１８〜２５ｍｇ／リットル（アンモニアは
９〜１７ｍｇ／リットル、酸化態窒素は６〜１２ｍｇ／
リットル）、Ｔ−Ｐ：０．５〜１．５ｍｇ／リットルで
あった。

【００２５】このように、本発明により従来法の５０〜
８０％の滞留時間で、窒素・りんを安定して処理するこ
とができた。また、無酸素槽汚泥の脱窒速度を従来法と
本発明の実施例１で比較したところ、従来法０．８〜
１．０ｍｇ／（ｇ・ｈｒ）に対して、本発明では１．２
〜１．６ｍｇ／（ｇ・ｈｒ）であり、本発明によって活
性汚泥の脱窒能力が向上したことが確認された。なお、
本発明のりん除去能力は、従来法よりも安定していた。

【００２６】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば窒
素、リン含有有機性排水の処理において、安定した脱窒
素、脱リンが可能である。また、脱窒素・脱りんに要す
る反応槽滞留時間は、担体を用いない場合で１５〜３０
％削減、担体を用いる場合では４０〜６０％削減でき、
高速の処理が行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の処理方法を示すフロー図。

【図２】本発明の他の処理方法を示すフロー図。

【図３】従来の処理方法を示すフロー図。

【図４】従来の他の処理方法を示すフロー図。

【符号の説明】

１：嫌気工程、２：無酸素工程、３：好気工程、４：固
液分離工程、５：被処理水流入管、６：返送汚泥管、
７：循環ライン、８：処理水管、９：空気配管、１０：
被処理水分注管、１１：無酸素槽微生物担体、１２：好
気槽微生物担体、１３：余剰汚泥管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者勝倉昇東京都港区港南１丁目６番27号荏原インフィルコ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被処理水を嫌気工程、無酸素工程、好気
工程、固液分離工程に順次導入し、前記固液分離工程で
分離した汚泥を嫌気工程に返送すると共に、前記好気工
程処理液を無酸素工程へ循環する有機性排水の脱窒素・
脱リン方法において、被処理水の一部を無酸素工程に分
注することを特徴とする窒素・リン含有有機性排水の処
理方法。
【請求項２】前記好気工程及び／又は無酸素工程は、
微生物固定化担体を用いることを特徴とする請求項１記
載の窒素・リン含有有機性排水の処理方法。