JPH0655195A - し尿処理方法および装置 - Google Patents

し尿処理方法および装置

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JPH0655195A
JPH0655195A JP9816892A JP9816892A JPH0655195A JP H0655195 A JPH0655195 A JP H0655195A JP 9816892 A JP9816892 A JP 9816892A JP 9816892 A JP9816892 A JP 9816892A JP H0655195 A JPH0655195 A JP H0655195A
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denitrification
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ヴィレム コステル イマン
Abraham Klapwijk
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 し尿や廃水の処理を最適の条件で行うための
方法および装置を提供する。 【構成】 し尿、廃水などの被処理物をまず活性スラッ
ジを含む曝気槽内で硝化処理し、次に硝酸塩を窒素ガス
に転化できるバイオマスを含む高速脱窒槽内で脱窒処理
する。硝化槽への被処理物の供給量を、最適な硝化、脱
窒処理ができるように制御する。硝化槽からの流出液の
一部は、炭素源を加えた後硝化槽に送り、残りの部分は
分離装置に送り、そこでスラッジを除去する。分離装置
からの流出液には必要に応じて炭素源を加えた後別の脱
窒槽に送られ、脱窒処理後排出される。上記方法を実施
する装置も本発明は提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は第一の硝化工程と、第２
の脱窒工程によって、し尿、液状し尿、ケルダールＮ含
有廃水を処理する方法に関する。前記工程は硝化工程で
用いる硝化バクテリアを豊富に含む活性スラッジと、必
要に応じて加えられる酸中和剤を含む曝気槽と、硝酸塩
を窒素ガスに転化することができる非常に堅くしまった
バイオマスおよび脱窒工程で用いる有機基質を含む高速
脱窒槽内で行われる。
【０００２】
【従来の技術】この種の方法は特に１９８８年３月１４
日のＡｇｒａｒｉｓｃｈ Ｄａｇｂｌａｄから公知であ
る。この方法では醗酵した半液状のし尿の液状部分の処
理が行われる。嫌気性または醗酵した半液状し尿の液状
部分に含まれる生分解性物質や、硝化可能な窒素や燐の
大部分は取り除くことができる。この方法は、硝化槽内
でアンモニアをバクテリアによって酸化窒素に転化する
硝化工程と、脱窒槽内で酸化窒素をバクテリアによって
窒素ガスに転化する脱窒工程とからなり、これと同時に
液体に含まれる燐酸塩が化学沈澱物として槽内で凝縮さ
れる。アンモニアが酸化するとｐＨが低下する。これを
防ぐためにこの方法では所定量の石灰を供給したり、脱
窒槽から硝化槽に流出液を送ったりする。この方法の硝
化工程中に、活性スラッジの新しいセル内に窒素または
燐酸塩を供給することによって、窒素と燐酸塩も多少取
り除かれる。この窒素と燐酸塩がし尿の醗酵中に放出さ
れることによって、分解性物質はＣＯ2 とＣＨ4 を発生
する。この方法の場合、硝化槽は、バッチ式であるが、
連続式でもよい。次に処理材料をアンモニアが完全に消
化されるまで曝気する。その後曝気を一旦止めてスラッ
ジを沈ませる。硝化された液状し尿は脱窒処理を行うた
め排出する。一方活性スラッジは硝化槽内に残って次の
サイクルの処理が行われる。脱窒工程において、硝化槽
からの流出液はＵＳＢ（逆流スリブベッド）槽を通って
ポンプで上向きに送られる。この槽には硝酸塩を窒素ガ
スに転化できる非常に堅くしまったバイオマスが含まれ
ている。この工程を行うためには、メタノール等の有機
基質を槽に加えなければならない。脱窒工程中に酸が消
費される結果、細菌層のｐＨが上昇する。ｐＨが上昇す
ると、カルシウムイオンが液体中に存在する状態で不溶
性の燐酸塩沈澱物が生じる。し尿を醗酵させ、醗酵した
し尿を分離し、次に醗酵した半液状のし尿の液状部分の
処理をする上で述べた方法を実行する工程からなるし尿
処理方法を図１に示す。（この図およびその後の図の参
照番号の説明は表Ａにある）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】現在までにＰｒｏｍｅ
ｓｔ ｉｎ Ｈｅｌｍｏｎｄ等多くのし尿処理方法が開
発されている。これらの方法では半液状のし尿の水分を
蒸発させて乾燥させているが、半液状のし尿の水分は９
０％以上であるため乾燥させるのに大量のエネルギーを
必要とする。さらにこのような蒸発の技術は複雑であ
り、し尿の乾燥に応用するためにはまだ改良の余地が残
っている。したがってこのような処理方法を用いて製造
した粒状あるいは粉状し尿のコストはかなり高い。
【０００４】上記とは別の処理方法としては、半液状し
尿を従来の流出液処理装置を用いて処理する方法があ
る。現在この方法は液状の子牛のし尿の処理にも用いら
れている。このような従来のし尿処理方法には大量のス
ラッジ（過剰のバクテリア）が発生したり、燐酸塩の除
去ができないという大きな問題がある。このためスラッ
ジ処理および脱燐処理の工程を別に加えなければならな
い。また従来のし尿処理にはかなり大きなスペースが必
要とされる。
【０００５】１９８８年３月１７日のＡｇｒａｒｉｓｃ
ｈ Ｄａｇｂｌａｄで報告されているように、この方法
には比較的低コストで、また装置をコンパクトにできる
という利点がある。しかしこの方法を醗酵したし尿の処
理に用いる場合多くの問題が生じる。
【０００６】し尿および醗酵し尿またはケルダール−Ｎ
を含む廃水処理用のコンパクトなし尿処理装置を製造し
維持するためには、次の条件が満たされなければならな
い。
【０００７】ａ）硝化槽の硝化能力に見合う率で醗酵し
尿の液状部分を供給すること。硝化槽に負担がかかりす
ぎないようにしなければならないが、負担が軽すぎるの
もよくない。
【０００８】ｂ）脱窒槽内の硝酸塩投入量に見合う率で
メタノール（または他の炭素源）を供給すること。供給
量が少なすぎると硝酸塩を完全に除去できず、多すぎる
と排出する流出液中にメタノール（または他の炭素源）
が混じる。
【０００９】ｃ）脱窒槽から硝化槽へ再循環する流出液
を最適量に制御すること。再循環の量が少なすぎると、
硝酸塩が凝縮してバクテリアの増殖を抑えてしまう。
【００１０】上記条件は別々の装置を用いて達成でき
る。その場合様々な操作の内のあるものは手動で行う必
要がある。さらに様々な工程の結果を統合することがで
きず、また人間の手を全く借りずに制御を行うこともで
きない。さらに硝化槽から排出された流出液には、硝化
槽ではそれ以上分解不可能な有機成分が含まれている。
脱窒槽に送られた有機物は窒化アンモニウムを放出して
無機物になる。この窒化アンモニウムは（再循環の流れ
にのって送られない場合は）流出液と共に排出される。
【００１１】同時係属ヨーロッパ出願９０．２０２７０
８．３の目的はこれらの問題を解決することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】この発明はクレームの前
提部に記載されている方法において、以下のデータ：す
なわち、 −窒素投入量、 −ＷＡＺＵ呼吸メーター（オランダ特許出願No.８６０
０３９６、１９８６年２月１７日出願）からの情報、 −硝化槽９内のｐＨ値、ｐＨ値は６−８．５の範囲とす
る、 −空気要求量 −滞留時間 −硝化槽および脱窒槽内の温度、この温度を４０℃以内
に保つ、 −脱窒槽に向かう流入液中の被酸化窒素の濃度、この濃
度は０−４ｇＮ／ｌの範囲とする、 −硝化槽内の被酸化窒素の濃度、この濃度は槽内のスラ
ッジ／液体混合物中では０−４ｇＮ／ｌとする、 −脱窒槽からの流出液中の炭素源の濃度、 −脱窒槽内のガス発生量、 の内の一つ以上のデータに基づいて、硝化槽の処理量を
最適の硝化および脱窒反応が達成できるように制御する
方法に関する。
【００１３】この方法の特徴は、処理工程が完了する瞬
間の時間を判断することができ、被処理醗酵し尿の液状
部分中のケルダールＮ濃度および硝化槽からの流出液
（脱窒槽へ送られる液体）中の硝酸塩濃度を測定するこ
とができる呼吸メーター（ＷＡＺＵ呼吸メーター）を用
いることができることである。しかしそのような呼吸メ
ーターを用いることが必須の条件というわけではない。
上で述べた他のデータだけでも工程の制御は十分でき
る。液流および制御ラインと呼吸メーターとの関係を図
２に概略的に示す。呼吸メーターを設けることによっ
て、これによって照合、計算したデータに基づいて全工
程の管理を自動的に行うことが可能になる。しかし上で
述べたように呼吸メーターを用いることは必須の条件で
はない。
【００１４】硝化工程に続いて脱窒工程を行う。
【００１５】硝化槽および脱窒槽内での最適の処理条件
を調べた。硝化槽および脱窒槽内のバイオマスは熱を発
生する。両槽内ともバイオマスの濃度が高く、転化率が
高いために、何らの方策も講じなければ両槽内で過熱が
起きる。実験室テストで、硝化バクテリアの最適温度は
３１−３５℃であり、最大許容温度は４０℃であること
がわかった。一般的な科学知識に基づいて判断すれば、
上と同じ上限温度は脱窒バクテリアにも当てはまると思
われる。高温バクテリアは公知である。これらのバクテ
リアは５０℃以上の温度で活動する。しかし様々な理由
で高温生物を脱窒槽内で用いるのは好ましくない。高温
生物を用いると排出すべき流出液が非常に熱くなるが、
硝化槽に送る再循環流はあまり熱くはない。適当な手段
を用いるか、空気と接触できる構造にすることによっ
て、各槽の内容物を冷却できるようにしなければ、硝化
槽と脱窒槽の両方を作動させることは不可能である。
【００１６】本発明の方法の場合、硝酸塩が沈澱するよ
うに脱窒槽内の環境を設定する必要がある。燐酸塩の除
去効率は脱窒槽内のｐＨやＨＣＯ３／ＣＯ２比によって
決まる。
【００１７】有機炭素源を用いて、化学的酸素比消費量
（ＣＯＣ）／全有機炭素量（ＴＯＣ）の比を調節するこ
とによって、脱窒槽内のｐＨを所定の値に制御できる。
脱窒反応の影響で脱窒槽内がアルカリ性（アルカリ、重
炭酸塩、炭酸塩）になる。アルカリ度は脱窒槽中の有機
Ｃ源のＣＯＣ／ＴＯＣ比によって決まる。通常有機Ｃ源
としてメタノールを用いる。メタノールのＣＯＣ／ＴＯ
Ｃ比は高いので、たとえばＣＯＣ／ＴＯＣ比がこれより
ずっと低いグルコース等を用いる場合よりも高いアルカ
リ度が得られる。実験の結果ＣＯＣ／ＴＯＣ比は３．７
５以下にしなければならないことがわかった。
【００１８】上で述べたように、アンモニアの酸化によ
って硝化槽内のｐＨ値が低下する。槽内の酸性化を防ぐ
ためには、アルカリを徐々に供給したり、脱窒槽からの
流出液を硝化槽に再循環させる等の方法がある。実験の
結果、硝化槽内のスラッジ／液体混合物中の被酸化窒素
の濃度は、０−４ｇＮ／ｌの範囲、より好ましくは０−
１．５ｇＮ／ｌの範囲とすべきであることがわかった。
また脱窒槽への流入液中の被酸化窒素の濃度は０−４ｇ
Ｎ／ｌの範囲、より好ましくは１−１．４ｇＮ／ｌの範
囲とすべきであることがわかった。この値を達成するた
めに、脱窒槽からの流出液を再循環させてもよい。この
再循環によって槽の供給部での被酸化窒素の濃度が低下
する。さらにこの再循環によって脱窒槽内の液体の流速
が高まり、槽内のバイオマスと基質との接触が促進され
る。流出液を直接脱窒槽に向かう流入液中に供給するこ
とによって再循環を行うことができる。また用いる脱窒
槽からの流出液の一部または全部を硝化槽を通して再循
環させてもよい（実際こちらのやり方のほうが全体の工
程を行う上でより好ましい）。これによって硝化槽内の
ｐＨ制御用薬品の消費量を抑え、硝化槽の内容物を薄め
て、被酸化窒素の含有量を常に４ｇＮ／ｌ以内に保つこ
とができる。
【００１９】もう一つの本発明の特徴は、硝化工程の後
で物理／化学凝集工程等や凝集分離器又は半透膜法等の
分離工程を行う点にある。このように脱窒槽に送る前に
分離工程を行うことによって、脱窒槽内で鉱化してアン
モニア窒素を発生させるコロイド状に浮遊している溶解
有機物を補集することができる。物理的／化学的凝集工
程および凝集分離工程を図３に概略的に示す。残留有機
物は、凝集物を流出液から除去する工程によって凝集ア
ジュバントを用いて流出液から除去できる。脱窒工程の
上流側に設けることによって、無機物に転化してアンモ
ニウム窒素が生じる前に有機物を取り除くことができ
る。この工程を行うことのもう一つの利点は、硝化槽か
らの流出液中の炭酸塩含有量が小さい（有機基質が加え
られる脱窒槽からの流出液中の炭酸塩含有量よりも小さ
い）ことである。これは炭酸塩とともに沈澱物を形成す
る凝集アジュバントを用いる場合有利である。燐酸塩と
ともに沈澱する陽イオンを含む凝集アジュバントを用い
れば、余分な燐酸塩を取り除くことができる。
【００２０】またこの同時係属出願は、 −曝気装置と、被処理液供給路と、酸中和剤供給路と、
硝化バクテリアを豊富に含む活性スラッジと、スラッジ
排出路と流出液排出路とを備える硝化槽と、 −硝化槽からの流出液を脱窒槽に送るための供給路と、 −硝化槽からの流出液供給用の通路と、炭素源供給路
と、逆流スリブベッド（ＵＳＢ）のコラムと、硝酸塩を
窒素ガスに転化することができる非常に堅くしまったバ
イオマスと、硝酸塩を豊富に含むスラッジの排出路と、
流出液排出路と、窒素ガス排出路とををなえた脱窒槽と −脱窒槽からの流出液を排出する通路とからなる、上で
述べた方法を実行するのに適した装置にも関する。
【００２１】
【実施例】本発明の装置の基本的な実施例は（図２に概
略的に示すように）、硝化槽９としての、バッチ式（流
入液７が各サイクルにつき１回供給される）あるいは連
続式（流入液が各サイクル中に徐々にあるいは何回かに
分けて供給される）と、脱窒槽１３としての、連続供給
逆流スリブベッド（ＵＳＢ）を備えている。２つの槽は
直列に配置されており、硝化槽９のバイパスは形成され
ていないが、脱窒槽１３から硝化槽９に続くバックミキ
シング通路３３を設けてもよい。
【００２２】槽９内のバイオマスの呼吸率の変化を測定
制御する装置である、ＷＡＺＵ呼吸メーター（オランダ
特許出願８６．００３９６）を用いるのが、同時係属出
願の特徴である。
【００２３】この装置の硝化槽９には曝気通路１０、被
処理液供給通路７、スラッジ排出通路１１流出液排出通
路が接続されている。さらに必要に応じて脱窒槽からの
流出液の供給通路３３を接続してもよい。これら通路の
開閉制御はＷＡＺＵ呼吸メーター１８（オランダ特許出
願８６．００３９６、出願日１９８６年２月６日）で行
う。また炭素源１４の脱窒槽１３への供給量の制御もこ
の呼吸メーターで行う。さらにこの脱窒槽には窒素ガス
排出通路１７と、流出液の再循環通路３３または排出路
１６が接続されている（図２、５参照）。
【００２４】同時係属出願の装置の別の実施例では（図
４に概略的に示すように）、脱窒槽１３からの流出液の
一部を、脱窒槽１３に送られる流入液すなわち硝化槽９
からの流出液１２中に再循環させるための通路３２と、
硝化槽９に１種類以上の酸中和剤を供給するための通路
８が設けてある。
【００２５】また上記２つの装置（図４、５）を、図６
に示すように組み合わせて用いることもできる。この場
合脱窒槽１３からの流出液の一部を、それぞれ硝化槽９
および硝化槽９からの流出液、すなわち脱窒槽１３に送
られる流入液１２中に再循環させるための通路３３、３
２を設ける。
【００２６】図４、５、６に示す３種類の装置には（図
７に示すように）、燐酸塩を沈澱させるための薬剤を供
給するための通路２０を設けてもよい。
【００２７】さらにこれらの装置（図４、５、６、７に
示す装置）には、分離または凝集装置１９を１個以上設
けてもよい。このような凝集装置を図３に概略的に示
す。
【００２８】この凝集装置は、上で説明した同時係属出
願の装置の様々な場所に取り付けることができる（図
８、９、１０）。図８の装置の場合、凝集装置１９（図
３）は再循環通路３４、３５または排出通路２２の上流
側で、脱窒槽１３からの流出液１６が通過するような位
置に設ける。
【００２９】図９の装置の場合、凝集装置１９は脱窒槽
１３からの流出液１６のうち、排出すべきものだけが通
過するような位置に設ける。
【００３０】最も好ましい実施例である図１０の装置の
場合、凝集装置１９は硝化槽９からの流出液１２が脱窒
槽に流入する前に通過するような位置に設ける。
【００３１】硝化槽に脱窒槽からの流出液の供給路（３
３または３４）を設けた同時係属出願の装置には、脱窒
槽１３からの流出液（３３または３４）を硝化槽９中に
スプレーすることによって泡の発生を防止するためのス
プレー装置（図１０の２５）を設けてもよい。
【００３２】さらにこの同時係属出願のすべての装置に
はバッファータンク２３（図１０）を１つ以上設けても
よい。
【００３３】上記の工程において硝化槽からの流出液１
２はすべて分離部１９を通過するので、分離部には大き
な負荷がかかる。
【００３４】硝化槽９からの流出液の一部を脱窒槽１３
に再供給して、再循環脱窒槽１３に送る流出液１２に炭
素源を添加して、硝化槽９からの流出液１２の一部を分
離器１９に送りスラッジを分離することによって好まし
い結果が得られることがわかった。この場合分離部１９
からの流出液３６は別の脱窒槽３７に送る。以降この脱
窒槽３７を排出路脱窒槽３７という。必要に応じて炭素
源を脱窒槽３７に加える。排出ライン脱窒槽３７からの
流出液３８は捨ててよい。
【００３５】驚いたことに、再循環脱窒槽１３から硝化
槽９に送られる流出液１２中に存在するスラッジは、処
理工程に何ら悪影響を及ぼさないことがわかった。
【００３６】２つの異なる種類の脱窒槽、すなわち排出
ライン脱窒槽３７および再循環脱窒槽を用いることによ
って、上記の方法の改善が図れる。硝化槽９からの流出
液１２の一部は、硝化槽から再循環脱窒槽１３に再供給
される。有機炭素源をこの脱窒槽１３への流入液に加え
て、前記槽１３内での脱窒反応に適した有機炭素基質を
形成するようにしてもよい。
【００３７】本発明の装置の構成によると、再循環脱窒
槽１３からの流出液中に少量の硝酸塩が含まれていても
悪影響はない。これはこの槽１３からの流出液３３を硝
化槽９に送るためである。この脱窒槽１３内での有機炭
素源の供給量は、同時係属出願の方法の場合ほど重要で
はない。硝化槽９からの流出液１２の残りの部分は排出
ライン脱窒槽３７に送られる。
【００３８】有機炭素源を排出ライン脱窒槽３７への流
入液中に加えてもよい。もちろん本発明においては処理
すべき流入液の一部を用いるのは望ましくない。なぜな
らこの排出ライン脱窒槽からの流出液３８としての炭素
源は、除去すべきケルダール窒素をまだ含んでいるので
捨てなければならないからである。システムへの流入液
の一部を用いるこの実施例は再循環脱窒槽１３内に限ら
れる。流路を図１２に示す。上で説明したように、分離
装置を用いて燐酸塩とコロイド状懸濁溶解成分を除去す
ることができる。再循環脱窒槽１３と排出ライン脱窒槽
３７を用いる本発明の方法の場合、分離装置１９を排出
ライン脱窒槽３７より前方で、かつ硝化槽９からの流出
液１２が流入液の流れ３９に分岐する地点よりも後方に
設けることができる。したがって分離装置の水圧は同時
係属出願の場合よりもずっと低い。このことは図１３か
らわかる。しかし分離装置１９を排出ライン脱窒槽の下
流側に設けた場合でも、再循環脱窒槽１３内で有機成分
から少量のアンモニウムと生分解性の可溶有機物が生じ
る。このような生分解性可溶有機物とアンモニウムはそ
のまま分離装置１９を通過して捨てられる。分離装置１
９を排出ライン脱窒槽３７の上流側に設けると、排出ラ
イン脱窒槽３７を通過する前に有機物を除去できるの
で、アンモニウムや可溶有機物が槽内で発生することが
ない。これは図１４からわかる。
【００３９】２つの種類が異なる脱窒槽を用いることに
よって、再循環脱窒槽１３への流入液の通路、すなわち
硝化槽９からの流出液１２が１２、１９に分岐する地点
と再循環脱窒槽１３との間に別の供給通路を接続するこ
とが可能になる。これによってこの供給通路内の有機物
を、脱窒工程用の炭素源として利用できるので、再循環
脱窒槽１３より前に別の炭素源１４を設ける必要がなく
なる。供給通路内のアンモニウムは変質せずに再循環脱
窒槽１３を通過して、再循環液の流れ３３にのって硝化
槽９に送られる。ここでアンモニウムは酸化して硝酸塩
になる。供給通路の流れの中の大半の被酸化性有機物が
脱窒反応で使われる。再循環脱窒槽１３からの流出液３
３中に被酸化性有機物が残っていても、この有機物は硝
化槽９内で酸化する。
【００４０】硝化槽９からの流出液１２の一部は再循環
脱窒槽１３に送られる。この再瞬間脱窒槽１３に向かう
流出液１２に有機物およびアンモニウムを加えることに
よって、硝化槽９からの流出液１２のこの部分に存在す
る硝酸塩の脱窒がここで行われる。汚染防止の観点から
必要と思われる場合は、硝化槽９からの流出液１２の残
りの部分を分離装置１９に送ってもよい。炭素源（たと
えばメタノール）が分離装置からの流出液３６に加えら
れる。この液体の流れは次に排出ライン脱窒槽３７に送
られ、ここで硝酸塩が窒素ガスに変わる。次のこの槽か
らの流出液３８を廃棄する。この工程を図１５に示す。
【００４１】再循環槽１３へ送る液体の流入率（再循環
脱窒槽１３へ送る流入液の量）は、次の点を考慮して決
める。
【００４２】−硝化槽９内の硝酸塩の濃度は１．５ｇＮ
／１未満とする、 −再循環脱窒槽１３内の流出液３３のアルカリ性度は、
硝化槽９内の酸性化を抑えるのに充分な程度とする、 −外部炭素源（たとえばメタノール）の使用は制限す
る、 −硝化槽９と再循環脱窒槽１３の液圧は大きすぎないこ
と。
【００４３】これらの条件を満たすためには、硝化槽９
への供給物質の一部を再循環脱窒槽１３への流入液に加
える必要があるかもしれない。この場合メタノールなど
の外部炭素源１４も再循環脱窒槽１３に加える必要があ
る（図１６参照）。この工程には分離装置を用いても用
いなくてもどちらでもよい。
【００４４】さらにこの工程には１個以上のバッファー
タンクを設けてもよい。硝化槽９からの流出液１２を集
めるためのバッファータンク２３は沈降タンクであって
もよい。この場合硝化槽９からの余剰スラッジはこのタ
ンク内で沈降させて除去できる。バッファータンクから
の流出液の一部は再循環脱窒槽１３に、また残りの一部
は分離装置１９に送られる。
【００４５】再循環脱窒槽１３からの流出液３３をバッ
ファータンク２３に集めてもよい。このバッファータン
ク２３は沈降タンクとしての機能を備えるものであって
もよい。これによって再循環脱窒槽１３からの流出液３
３中にまだ存在するスラッジを沈降させることができ
る。このスラッジ４１は槽に戻すか、余剰スラッジとし
て捨ててもよい。バッファータンクからの流出液は硝化
槽に送られる。
【００４６】排出ライン脱窒槽１３からの流出液３３を
沈降タンク内に集めるようにしてもよい。こうすれば排
出ライン脱窒槽からの流出液３３中にまだ存在するスラ
ッジを沈降させて、脱窒槽４１に送り返したり、余剰ス
ラッジ４２として捨てたりできる。この沈降タンクから
の流出液は外部に排出する。この工程を図１７に概略的
に示す。
【００４７】上記の様々な装置のレイアウトはすべての
実施例に用いることができる。本発明の好ましい実施例
では、流入液の一部を炭素源として用いることができ
る。
【００４８】本発明の分離装置１９の場合、従来の分離
方法、たとえば遠心分離法、沈降分離法等や、さらには
半透膜分離法も用いることができる。この場合、まず濾
過を行い次に沈澱により燐酸塩を取り除く。
【００４９】有機物を取り除く別の方法としては、たと
えばオゾンや、過酸化水素などを用いた化学酸化法が挙
げられる。
【００５０】この発明を説明するために以下に例を挙げ
るが、これらは説明のためだけのものであり、発明の範
囲を制限するためのものではない。
【００５１】例 醗酵し尿（すなわち遠心分離によって得られた豚の嫌気
醗酵液状し尿の液体部分）を図１１の装置を用いて処理
した。
【００５２】醗酵し尿を分析した結果、ＣＯＤ濃度が２
１０００ｍｇ／ｌ、窒素濃度が６５００ｍｇＮ／１、燐
酸塩濃度が２７５ｍｇＰ／１であることがわかった。
【００５３】図１１に示す装置は、有効容積５０ｍ3 の
硝化槽９と、互いに並列に配置されており、有効スラッ
ジベッド容積がそれぞれ１０ｍ3 の再循環脱窒槽１３を
２台と、少なくともパイプ形凝集器３８と遠心分離機１
９とからなる分離装置と、有効スラッジベッド容積が５
ｍ3 の排出ライン脱窒槽１台とを備えている。
【００５４】この例の硝化槽は醗酵し尿を段階的に（一
回に０．５ｍ3 ）加えるフィードバッチ型である。４回
の工程で合計２ｍ3 が投入される。
【００５５】硝化槽の１サイクル中に、再循環硝化槽か
らの流出液３３が８ｍ3 噴霧機から均等な割合で供給さ
れる。合計２ｍ3 の醗酵し尿が硝化槽に投入され、アン
モニウム窒素がすべて硝化されると、曝気工程が終わ
り、活性スラッジが６０分かけて沈降する。この沈降工
程の終了後、１０ｍ3 の上澄み液を硝化槽の流出液１２
として排出する。この後次のサイクルが始まり、醗酵し
尿２ｍ3 、脱窒工程の流出液８ｍ3 が再び投入される。
【００５６】硝化槽に取り付けたＷＡＺＵ呼吸メーター
（商標ＲＡ−１０００，Ｍａｎｏｔｈｅｒｍ製）で、実
際の呼吸速度を監視する。さらに硝化槽内の酸素濃度を
酸素センサーで監視する。
【００５７】空気中の酸素を供給するために用いる送風
機は、硝化槽内の酸素濃度によって制御される。酸素濃
度は２．０ｍｇ／ｌに保つ。
【００５８】醗酵し尿を０．５ｍ3 加えると、実際の呼
吸速度が増加するが、それにともなって送風機の送風速
度も増すので酸素濃度は２．０ｍｇ／ｌに保たれる。醗
酵し尿とともに加えられたアンモニウムが硝化される
と、実呼吸速度が基礎レベルまで低下するので、送風機
の速度も落とさなければならない。呼吸速度および／あ
るいは送風機速度が設定点を下回ると、醗酵し尿を０．
５ｍ3 硝化槽に加える。図１８に時間の関数としての酸
素濃度及び送風機速度を示す。この硝化槽への醗酵し尿
の投入量はこのテストでは一日平均６ｍ3 であった。
【００５９】また硝化工程中のｐＨ値の測定も行った。
ｐＨ値が６．５を下回ると石灰乳を加えた。また温度を
監視して、熱交換器によって温度を３３℃未満に保っ
た。
【００６０】硝化槽９からの流出液１２の硝酸塩−Ｎ濃
度は１１００ｍｇＮ／１、燐酸塩−Ｐ濃度は１２５ｍｇ
Ｐ／１であった。硝酸塩−Ｎ濃度は、槽の内容物を脱窒
槽からの流出液で稀釈する場合に予想される値よりも低
かった。これは沈降工程中に硝化槽内で小規模の脱窒反
応が起こるためと、バイオマスに窒素を加えるためであ
る。
【００６１】硝化槽からの流出液１２はバッファータン
ク２３に集められる。このタンクは沈降タンクであるの
で、硝化槽からの流出液１２中にまだ残っているスラッ
ジをここで沈降させることができる。
【００６２】バッファータンクの内容物の５分の４は、
並列に配置した２つの再循環脱窒槽１３に送る。再循環
脱窒槽１３への流入液中の硝酸塩−Ｎ−濃度に応じてメ
タノールを加える。硝化槽への流入液の量に対するメタ
ノールの添加量は１．６５ｋｇ／ｍ3 とする。この脱窒
工程をガス発生量（１６３０ｌ／ｈ）によって監視す
る。再循環脱窒槽内のｐＨ値は９．０から９．３であ
る。温度は熱交換器によって３５℃以内に保つ。
【００６３】これら２基の脱窒槽からの流出液３３はバ
ッファータンク２３に集められる。このバッファータン
クからの流出液は、硝化槽の上部に設けたスプレヤーか
ら硝化槽中にポンプで送られる。
【００６４】硝化槽９からの流出液１２の５分の１は流
入液として使われ、少なくともパイプ凝集器からなる分
離装置中をポンプで送られる。この凝集器の入口部分に
３８ｗ％（重量／重量）のＦｅＣｌ３（塩化鉄（ＩＩ
Ｉ））の水溶液を、硝化槽９からの流出液に対して１０
ｌ／ｍ3 の割合で加える。パイプ凝集器の中間部に、
石灰乳または苛性ソーダをｐＨ値が５．５になるまで加
える。凝集器の出口部分には高分子電解質を（硝化槽の
流出液に対して１８０ｇ／ｍ2 の割合で）加える。次の
この液体は遠心分離器に送られ、液体流３６とスラッジ
流２９に分けられる。スラッジの発生量は約０．３６ｍ
3 ／ｄである。遠心分離器からの流出液の硝酸塩−Ｎ濃
度と燐酸塩−Ｐ濃度はそれぞれ１１００ｍｇＮ／ｌ，
０．５ｍｇＰ／ｌである。
【００６５】分離装置１９からの流出液３６は次に排出
ライン脱窒槽３７に送られる。この流入液中の硝酸塩−
Ｎの濃度に応じてメタノールを加える。ガス発生量（４
０８ｌ／ｈ）によって脱窒工程を監視する。ｐＨ値は
９．０以内にする。温度は熱交換器によって３５℃以内
に保つ。
【００６６】脱窒工程３７からの流出液３８は沈降タン
クに送られ、排出される。
【００６７】
【発明の効果】上で述べたように、この発明では、窒素
投入量、ＷＡＺＵ呼吸メーター（図示省略）からの情
報、硝化槽内の酸素濃度、硝化槽内のｐＨ値、空気要求
量、滞留時間、硝化槽および脱窒槽内の温度。脱窒槽に
向かう流入液中の被酸化窒素の濃度、硝化槽内の被酸化
窒素の濃度、脱窒槽からの流出液中の炭素源の濃度、脱
窒槽内のガス発生量の内の一つ以上のデータに基づい
て、硝化槽の処理量を最適の硝化および脱窒反応が達成
できるように制御する。このため硝化槽の硝化能力に適
した量の被処理物を制御して供給することができ、また
脱窒槽内の硝酸塩投入量に見合った割合でメタノール等
の炭素源を供給できる。このためメタノールの供給量が
少なすぎて硝酸塩を完全に除去できなかったり、供給量
が多すぎてメタノールが流出液に混じったりする恐れが
ない。さらに、脱窒槽から硝化槽へ再循環させる流出液
の量を最適の値に制御できるので、再循環量が少なすぎ
ることにより、硝酸塩が凝縮してバクテリアの増殖を抑
えてしまうのを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のし尿処理装置の一実施例を示す概略図
【図２】本発明のし尿処理装置の別の実施例を示す概略
図
【図３】本発明のし尿処理装置の別の実施例を示す概略
図
【図４】本発明のし尿処理装置の別の実施例を示す概略
図
【図５】本発明のし尿処理装置の別の実施例を示す概略
図
【図６】本発明のし尿処理装置の別の実施例を示す概略
図
【図７】本発明のし尿処理装置の別の実施例を示す概略
図
【図８】本発明のし尿処理装置の別の実施例を示す概略
図
【図９】本発明のし尿処理装置の別の実施例を示す概略
図
【図１０】本発明のし尿処理装置の別の実施例を示す概
略図
【図１１】本発明のし尿処理装置の別の実施例を示す概
略図
【図１２】本発明のし尿処理方法の一実施例を示す概略
図
【図１３】本発明のし尿処理方法の別の実施例を示す概
略図
【図１４】本発明のし尿処理方法の別の実施例を示す概
略図
【図１５】本発明のし尿処理方法の別の実施例を示す概
略図
【図１６】本発明のし尿処理方法の別の実施例を示す概
略図
【図１７】本発明のし尿処理方法の別の実施例を示す概
略図
【図１８】送風機の速度と硝化槽内の酸素濃度の関係を
示すグラフ
【符号の説明】
７ 被処理液供給路 ８ 酸中和剤供給路 ９ 硝化槽 １０ 曝気装置 １１ スラッジ排出路 １２ 流出液排出路 １３ 再循環脱窒槽 １４ 炭素源供給路 １６ 流出液排出路 １７ 窒素排出手段 １８ スラッジ １９ 分離装置 ２０ 薬剤供給路 ２３ バッファータンク ３６ 排出路 ３７ 排出ライン脱窒槽 ３８ 流出液排出路 ３９ 排出路

Claims (29)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 硝化工程で用いる硝化バクテリアを豊富
    に含む活性スラッジを含み、また必要に応じて酸中和剤
    が添加されるようになっている曝気硝化槽９内で硝化反
    応させ、次に硝酸塩を窒素ガスに転化することができる
    非常に堅くしまったバイオマスを含み、また硝化槽９内
    での硝化工程によって得られた有機物が供給されるよう
    になっている高速脱窒槽１３で脱窒反応させることによ
    って、し尿、液状し尿、ケルダール−Ｎを含む廃水など
    を処理する方法において、以下のデータ：すなわち −窒素投入量、 −ＷＡＺＵ呼吸メーターからの情報、 −硝化槽内の酸素濃度、 −硝化槽９内のｐＨ値、ｐＨ値は６−８．５の範囲とす
    る、 −空気要求量 −滞留時間 −硝化槽９および再循環脱窒槽１３内の温度を４０℃以
    内に保つ、 −再循環脱窒槽１３に向かう流入液中の被酸化窒素の濃
    度、この濃度は０−４ｇＮ／ｌの範囲とする、 −硝化槽９内の被酸化窒素の濃度、この濃度は硝化槽内
    のスラッジ／液体混合物中では０−４ｇＮ／ｌとする、 −再循環脱窒槽１３からの流出液中の炭素源の濃度、 −再循環脱窒槽１３内のガス発生量、 の内の一つ以上のデータに基づいて、硝化槽９の処理量
    を最適の硝化および脱窒反応が達成できるように制御す
    る工程と、 −硝化槽９からの流出液の一部を再循環脱窒槽１３に送
    り、再循環脱窒槽１３に向かう流出液に炭素源を加え、
    硝化槽９からの流出液の残りの部分を分離装置１９に供
    給して、スラッジ１８を分離し、分離装置１９からの流
    出液を、必要に応じて炭素源を加えてから排出ライン脱
    窒槽３７に送る工程とからなり、排出ライン脱窒槽３７
    には流出液排出路３８と窒素排出路１７とを設けたこと
    を特徴とする処理方法。
  2. 【請求項２】 硝化槽９からの流出液を、最初にバッフ
    ァータンク２３に送ること、および前記バッファータン
    ク２３にはａ）スラッジ除去手段と、ｂ）排出ライン脱
    窒槽３７に接続されている排出路３６を備えた分離装置
    １９に接続されている排出路３９と、ｃ）再循環脱窒槽
    １３への流出液供給路１２に続いている排出路を設ける
    ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 再循環脱窒槽１３からの液体を硝化槽９
    に再循環させることを特徴とする請求項１または２に記
    載の方法。
  4. 【請求項４】 分離装置１９に送られる硝化槽９からの
    流出液１２を、物理化学的に処理することを特徴とする
    請求項２または３に記載の方法。
  5. 【請求項５】 燐酸塩と共に沈澱可能な陽イオンを含
    む、塩化鉄などの凝集物質を添加することを特徴とする
    請求項４に記載の方法。
  6. 【請求項６】 塩化鉄を用いることを特徴とする請求項
    ５に記載の方法。
  7. 【請求項７】 再循環させた液体を、スプレー装置を通
    して硝化槽９に送ることを特徴とする請求項２−６のい
    ずれかに記載の方法。
  8. 【請求項８】 供給路１２を通過する流出液の一部を再
    循環脱窒槽１３への流入液中にも再循環させることを特
    徴とする請求項２−７のいずれかに記載の方法。
  9. 【請求項９】 硝化槽９が連続式又はバッチ式であるこ
    とを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の方法。
  10. 【請求項１０】 燐酸塩を沈澱させるための薬剤を脱窒
    槽１３、３７の少なくとも一方に加えることを特徴とす
    る前記請求項のいずれかに記載の方法。
  11. 【請求項１１】 Ｃａ＋２＋，Ｆｅ＋２＋ｅ，Ｆｅ３＋
    Ｍ２＋，Ａｌ ３＋のいずれか一種以上を用いることを
    特徴とする請求項１０に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 脱窒槽１３又は３７の少なくとも一方
    に、有機基質としてメタノールを添加することを特徴と
    する請求項１−１０のいずれかに記載の方法。
  13. 【請求項１３】 脱窒槽１３又は３７の少なくとも一方
    に、有機基質としてグリコールを添加することを特徴と
    する請求項１−１１のいずれかに記載の方法。
  14. 【請求項１４】 有機物一種類あるいは複数種の有機物
    の混合物を脱窒槽１３又は３７の少なくとも一方に加え
    る、請求項１−１３のいずれかに記載の方法において、
    化学的酸素消費量と合計有機炭素量との割合を３．７５
    以下に維持することを特徴とする請求項１−１３のいず
    れかに記載の方法。
  15. 【請求項１５】 被処理流入液の全部または一部を再循
    環脱窒槽１３に供給することを特徴とする請求項１−１
    ４のいずれかに記載の方法。
  16. 【請求項１６】 硝化槽９に一種類以上の酸中和剤を添
    加することを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の
    方法。
  17. 【請求項１７】 石灰を加えることを特徴とする、請求
    項１６に記載の方法。
  18. 【請求項１８】 硝化槽内のｐＨ値を７−８に維持する
    ことを特徴とする請求項１−１５のいずれかに記載の方
    法。
  19. 【請求項１９】 硝化槽９および脱窒槽１３及び３７内
    の温度を摂氏２０−３５°に保持することを特徴とする
    前記請求項のいずれかに記載の方法。
  20. 【請求項２０】 脱窒槽への流入液中の被酸化窒素の濃
    度を、１．０−１．４ｇＮ／ｌに保持することを特徴と
    する請求項１−１９のいずれかに記載の方法。
  21. 【請求項２１】 硝化槽中の被酸化窒素の濃度を、１．
    ０−１．４ｇＮ／ｌに保持することを特徴とする請求項
    １−１９のいずれかに記載の方法。
  22. 【請求項２２】 −曝気装置１０と、被処理液供給路７
    と、酸中和剤供給路８と、硝化バクテリアを豊富に含む
    活性スラッジと、スラッジ排出路１１と流出液供給路１
    ２とを備える硝化槽９と、 −硝化槽９からの流出液の一部を再循環脱窒槽１３に送
    るための供給路１２と、 −硝化槽９からの流出液供給用の通路１２と、炭素源供
    給路１４と、排出路１７と、槽９へ向かう流出液の排出
    路（１６、３３、３４のいずれか）とを備える再循環脱
    窒槽１３からなる、前記請求項のいずれかに記載の方法
    を実施するのに適した装置において、 槽９からの流出液の一部が再循環脱窒槽１３に送られ、
    また別の部分は流出液排出路３８と窒素排出路１７を備
    える排出ライン脱窒槽３７に接続されたスラッジ排出路
    ２９と流出液排出路３６を有する分離装置１９に送られ
    るようにしたことを特徴とする装置。
  23. 【請求項２３】 燐酸塩を沈澱させるための薬剤の供給
    路２０を設けたことを特徴とする請求項２２に記載の装
    置。
  24. 【請求項２４】 バッファータンク２３を設けたことを
    特徴とする請求項２２または２３に記載の装置。
  25. 【請求項２５】 燐酸塩を沈澱させるための手段（図示
    省略）を、分離装置１９と排出ライン脱窒槽３７との間
    に設けたことを特徴とする請求項２２−２４のいずれか
    に記載の装置。
  26. 【請求項２６】 スラッジを補集する手段をバッファー
    タンクまたは脱窒槽の後方に設けたことを特徴とする請
    求項２２−２５のいずれかに記載の装置。
  27. 【請求項２７】 バッファータンクにスラッジ除去手段
    を設けたことを特徴とする請求項２２−２６のいずれか
    に記載の装置。
  28. 【請求項２８】 排出ライン脱窒槽の排出路３８にスラ
    ッジ除去手段を設けたことを特徴とする請求項２１−２
    ７のいずれかに記載の装置。
  29. 【請求項２９】 スラッジを、バッファータンクから再
    循環脱窒槽１３へ、あるいはバッファータンクから硝化
    槽９へ、あるいは排出ライン脱窒槽３７からこの排出ラ
    イン脱窒槽３７へ再循環させるための手段を設けたこと
    を特徴とする請求項２２−２８のいずれかに記載の装
    置。
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