JPH07115032B2 - 生物学的脱窒装置 - Google Patents
生物学的脱窒装置Info
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- JPH07115032B2 JPH07115032B2 JP9199787A JP9199787A JPH07115032B2 JP H07115032 B2 JPH07115032 B2 JP H07115032B2 JP 9199787 A JP9199787 A JP 9199787A JP 9199787 A JP9199787 A JP 9199787A JP H07115032 B2 JPH07115032 B2 JP H07115032B2
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Landscapes
- Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、汚水の生物学的脱窒装置に係わり、詳しくは
硝酸性窒素及び又は亜硝酸性窒素を含む汚水を有機物の
存在下で生物学的に脱窒処理する装置に関するものであ
る。
硝酸性窒素及び又は亜硝酸性窒素を含む汚水を有機物の
存在下で生物学的に脱窒処理する装置に関するものであ
る。
〈従来の技術〉 生物学的脱窒法は、脱窒菌がもつ硝酸呼吸能力を利用し
て、水中の硝酸性窒素(NO3 -1)、亜硝酸性窒素(N
O2 -1)をN2ガスに還元し、水中の窒素を除去する方法で
ある。
て、水中の硝酸性窒素(NO3 -1)、亜硝酸性窒素(N
O2 -1)をN2ガスに還元し、水中の窒素を除去する方法で
ある。
前記脱窒菌は、通常環境下では分子状酸素(O2)の存在
下で有機物を酸化して得られるエネルギーを、その増殖
と生体維持に利用する。また前記分子状酸素の無い嫌気
性(以下通性嫌気性という)下では、分子状酸素分子の
代わりにNO3 -1もしくはNO2 -1を用いて有機物を分解しエ
ネルギーを得る能力があり、前記生物学的脱窒法はこの
ことを利用した方法である。
下で有機物を酸化して得られるエネルギーを、その増殖
と生体維持に利用する。また前記分子状酸素の無い嫌気
性(以下通性嫌気性という)下では、分子状酸素分子の
代わりにNO3 -1もしくはNO2 -1を用いて有機物を分解しエ
ネルギーを得る能力があり、前記生物学的脱窒法はこの
ことを利用した方法である。
前記においてNO3 -1,NO2 -1は次式に示される反応を伴
って窒素ガス化される。
って窒素ガス化される。
2NO3 -1+10(H)→N2+2OH-+4H2O 2NO2 -1+6(H)→N2+2OH-+2H2O・・ この式中の水素(H)は、有機物の分解反応によって
与えられるものであり、したがって前記脱窒反応を行わ
せるためには有機物が必要で、この有機物は、前記汚水
中に生分解可能の形で含まれている場合にはそれが利用
されるが、一般的には、汚水中に脱窒反応に必要な有機
物が不足している場合が多く通常、外部からメタノール
等の有機物の適当量が添加される。
与えられるものであり、したがって前記脱窒反応を行わ
せるためには有機物が必要で、この有機物は、前記汚水
中に生分解可能の形で含まれている場合にはそれが利用
されるが、一般的には、汚水中に脱窒反応に必要な有機
物が不足している場合が多く通常、外部からメタノール
等の有機物の適当量が添加される。
脱窒反応はまた、次式の反応速度式 dN/dt=K・M・・・ ただしN:NO3 -1もしくはNO2 -1濃度 M:脱窒菌濃度 (通常汚泥濃度で代表される) K:脱窒速度定数 で表される。
この式によれば、脱窒速度dN/dtを高めるためには、
K値あるいはM値を高める操作を行えばよいことが分か
る。
K値あるいはM値を高める操作を行えばよいことが分か
る。
前記K値は、脱窒に必要な有機物の量、水温、pHなどの
各因子、あるいは脱窒菌の種類などで変化するものであ
って、一般的には0.2kgN/kg・ss日程度の値として与え
られ、装置の形式、運転方法等に直接的には関係しな
い。
各因子、あるいは脱窒菌の種類などで変化するものであ
って、一般的には0.2kgN/kg・ss日程度の値として与え
られ、装置の形式、運転方法等に直接的には関係しな
い。
他方前記M値は、脱窒装置の形式、運転方法等に直接的
に関係して変化する値であって、前述の如く通常は汚泥
濃度によって代表される。
に関係して変化する値であって、前述の如く通常は汚泥
濃度によって代表される。
ところで、工業的規模での脱窒処理を行うにあたって
は、出来るだけ前記反応速度dN/dtが高くとれること
が、装置の小型化等の点で望ましいことは言うまでもな
く、したがって、前記反応速度dN/dtを律速する値であ
ってかつ装置の形式(構造、容積等)に関係するM値
(前記の如く汚泥濃度で代表される)を、出来るだけ大
きな値とした装置の開発が脱窒装置における一つの大き
な課題になっていると言える。
は、出来るだけ前記反応速度dN/dtが高くとれること
が、装置の小型化等の点で望ましいことは言うまでもな
く、したがって、前記反応速度dN/dtを律速する値であ
ってかつ装置の形式(構造、容積等)に関係するM値
(前記の如く汚泥濃度で代表される)を、出来るだけ大
きな値とした装置の開発が脱窒装置における一つの大き
な課題になっていると言える。
そこで、前記式のM値(以下、M値=汚泥濃度と考え
る)を大きくするために、例えば槽内に脱窒菌が生育出
来る微生物担体(砂、石、カーボン、ハニカムチューブ
等)を入れて槽内の汚泥濃度(微生物保有量)を従来の
浮遊式脱窒装置(汚泥濃度は通常2,000〜5,000mg/l、最
大でも7,000〜8,000mg/l)のそれに比べて高く保持する
ことの出来るいわゆる固定床式(生物膜式)脱窒装置と
称されるものも実用に供されているが、当該装置におい
ても槽内汚泥濃度はせいぜい浮遊式のそれの1.5〜2倍
程度であり、しかも担体間の隙間があまり小さいと汚泥
等による閉塞の問題を招くので、定期的な洗浄を必要と
するという、メンテナンス上の配慮を要するものであ
る。
る)を大きくするために、例えば槽内に脱窒菌が生育出
来る微生物担体(砂、石、カーボン、ハニカムチューブ
等)を入れて槽内の汚泥濃度(微生物保有量)を従来の
浮遊式脱窒装置(汚泥濃度は通常2,000〜5,000mg/l、最
大でも7,000〜8,000mg/l)のそれに比べて高く保持する
ことの出来るいわゆる固定床式(生物膜式)脱窒装置と
称されるものも実用に供されているが、当該装置におい
ても槽内汚泥濃度はせいぜい浮遊式のそれの1.5〜2倍
程度であり、しかも担体間の隙間があまり小さいと汚泥
等による閉塞の問題を招くので、定期的な洗浄を必要と
するという、メンテナンス上の配慮を要するものであ
る。
これに対し、近年、槽内の汚泥濃度を従来より飛躍的に
高く保持することが出来る脱窒装置、仮に高濃度汚泥床
式(あるいはスラッジブランケット式)と称することが
出来るものが開発されている。当該高濃度汚泥床式脱窒
装置は、脱窒槽の内部に、脱窒菌が高濃度に凝集した粒
状物(通称クラニュールと呼ばれる汚泥粒)からなる汚
泥床(以下グラニュール汚泥床という)を形成させてな
るものであり、このグラニュール汚泥床に対して原汚水
を上昇流で通流させて脱窒処理するものであり、他の構
成は従来の浮遊式のものと同様である。
高く保持することが出来る脱窒装置、仮に高濃度汚泥床
式(あるいはスラッジブランケット式)と称することが
出来るものが開発されている。当該高濃度汚泥床式脱窒
装置は、脱窒槽の内部に、脱窒菌が高濃度に凝集した粒
状物(通称クラニュールと呼ばれる汚泥粒)からなる汚
泥床(以下グラニュール汚泥床という)を形成させてな
るものであり、このグラニュール汚泥床に対して原汚水
を上昇流で通流させて脱窒処理するものであり、他の構
成は従来の浮遊式のものと同様である。
前記グラニュール汚泥床の形成は、いわゆる活性汚泥を
種汚泥として脱窒槽に入れ、硝酸性窒素を含む汚水と有
機物を上昇流で適量通水させながら所定期間(通常1〜
2週間)馴養させて行われる。
種汚泥として脱窒槽に入れ、硝酸性窒素を含む汚水と有
機物を上昇流で適量通水させながら所定期間(通常1〜
2週間)馴養させて行われる。
なお、この際、汚水の上昇流線速度(LV)を2m/日以上
とするとよく、上昇LVがこれ以下ではグラニュール汚泥
の形成が良好になされない。
とするとよく、上昇LVがこれ以下ではグラニュール汚泥
の形成が良好になされない。
また当該馴養は必ず硝酸性窒素(NO3 -1N)を含む汚水
を通水して行うことが重要であり、例えば亜硝酸性窒素
(NO2 -N)のみを含有し硝酸性窒素を実質的に含まない
汚水を通水したのでは、グラニュール汚泥粒が形成され
ない。但し、馴養によってグラニュール汚泥粒からなる
汚泥床を脱窒槽内に形成させた後は、亜硝酸性窒素のみ
を含む汚水であっても、グラニュール汚泥床を維持しつ
つ脱窒処理することが可能である。
を通水して行うことが重要であり、例えば亜硝酸性窒素
(NO2 -N)のみを含有し硝酸性窒素を実質的に含まない
汚水を通水したのでは、グラニュール汚泥粒が形成され
ない。但し、馴養によってグラニュール汚泥粒からなる
汚泥床を脱窒槽内に形成させた後は、亜硝酸性窒素のみ
を含む汚水であっても、グラニュール汚泥床を維持しつ
つ脱窒処理することが可能である。
形成されたグラニュール汚泥粒は運転条件等によっても
異なるが0.5〜3mm程度の砂粒状になる。このグラニュー
ル汚泥床は原汚水が脱窒槽の下部から流入して上昇流で
通水されても、汚泥を洗い出す力(上昇LV)よりもグラ
ニュール汚泥の沈降LVが高いために該汚泥粒の流出は起
こらない。
異なるが0.5〜3mm程度の砂粒状になる。このグラニュー
ル汚泥床は原汚水が脱窒槽の下部から流入して上昇流で
通水されても、汚泥を洗い出す力(上昇LV)よりもグラ
ニュール汚泥の沈降LVが高いために該汚泥粒の流出は起
こらない。
このようなグラニュール汚泥床をもった脱窒槽における
汚泥濃度は、前記浮遊式脱窒槽におけるそれの10倍以上
である20,000〜100,000mg/lにまで達し、M値を大きく
とれる。すなわち、単純計算では、同一窒素負荷の場
合、浮遊式脱窒槽の1/10以下の容量の脱窒槽で処理出来
ることになる。又微生物担体を設けた固定床式の装置に
おける閉塞の虞れも、グラニュール汚泥粒同士の結合は
被処理水中のNO3 -1N及び又はNO2 -1Nの分解によって生
成するN2ガスの上昇流でほぐされるために、考慮する必
要がないという特徴もある。
汚泥濃度は、前記浮遊式脱窒槽におけるそれの10倍以上
である20,000〜100,000mg/lにまで達し、M値を大きく
とれる。すなわち、単純計算では、同一窒素負荷の場
合、浮遊式脱窒槽の1/10以下の容量の脱窒槽で処理出来
ることになる。又微生物担体を設けた固定床式の装置に
おける閉塞の虞れも、グラニュール汚泥粒同士の結合は
被処理水中のNO3 -1N及び又はNO2 -1Nの分解によって生
成するN2ガスの上昇流でほぐされるために、考慮する必
要がないという特徴もある。
なお、このようなグラニュール汚泥床の形成、維持のた
めには上昇流で通す汚水中にCa2+イオンを存在させるこ
とが重要であり、通常、Ca2+濃度として1mg/l以上存在
させるようにするとよい。
めには上昇流で通す汚水中にCa2+イオンを存在させるこ
とが重要であり、通常、Ca2+濃度として1mg/l以上存在
させるようにするとよい。
又、高濃度汚泥床式の脱窒装置においては、グラニュー
ル汚泥粒の粒径があまり大きくなり過ぎると、汚泥粒表
面だけで脱窒反応が行われるようになり、粒子内部の脱
窒菌は反応に関与出来なくなって、結果として脱窒槽全
体としての反応速度が小となり好ましくない。従って、
当該装置においてはグラニュール汚泥粒の過度な肥大化
を防止し、その径を好ましい粒径(1〜2mm)に維持す
ることが重要である。そのための一手段としては、NO3 -
N,NO2 -Nの窒素容積負荷を制御する方法が挙げられる。
すなわち、処理すべき原汚水中の窒素濃度C(NO3 -1N
とNO2 -Nとの合計)が0.2kg・N/m3(200mg/l)を越える
場合は、窒素容積負荷Lを6〜16kg・N/m3・日の範囲内
に制御し、窒素濃度Cが0.2kg・N/m3以下の場合には、
次式によって計算される容積負荷Lとすることによって
上記目標を達成することが出来る。
ル汚泥粒の粒径があまり大きくなり過ぎると、汚泥粒表
面だけで脱窒反応が行われるようになり、粒子内部の脱
窒菌は反応に関与出来なくなって、結果として脱窒槽全
体としての反応速度が小となり好ましくない。従って、
当該装置においてはグラニュール汚泥粒の過度な肥大化
を防止し、その径を好ましい粒径(1〜2mm)に維持す
ることが重要である。そのための一手段としては、NO3 -
N,NO2 -Nの窒素容積負荷を制御する方法が挙げられる。
すなわち、処理すべき原汚水中の窒素濃度C(NO3 -1N
とNO2 -Nとの合計)が0.2kg・N/m3(200mg/l)を越える
場合は、窒素容積負荷Lを6〜16kg・N/m3・日の範囲内
に制御し、窒素濃度Cが0.2kg・N/m3以下の場合には、
次式によって計算される容積負荷Lとすることによって
上記目標を達成することが出来る。
a×C≦L≦b×C 但し、a:定数、30〔1/日〕 b:定数、80〔1/日〕 このように優れた特徴を有する高濃度汚泥床式脱窒装置
を用いた従来の処理装置のフロー概要の一例を、第3図
に基づいて説明する。
を用いた従来の処理装置のフロー概要の一例を、第3図
に基づいて説明する。
第3図は槽内にグラニュール汚泥床を有する脱窒槽1
と、浮遊式の酸化槽2及び沈殿槽3とを組み合わせた方
式の装置であり、酸化槽2は、後述の如く、脱窒槽1で
脱窒処理された汚水中に残留する有機物を酸化分解する
ために設置するものである。
と、浮遊式の酸化槽2及び沈殿槽3とを組み合わせた方
式の装置であり、酸化槽2は、後述の如く、脱窒槽1で
脱窒処理された汚水中に残留する有機物を酸化分解する
ために設置するものである。
第3図に示したフローの装置によってNO3 -N、NO2 -N
(以下、硝酸性窒素と総称する)を含む原汚水を処理す
るには、先ず原汚水を汚水流入ライン4を介して脱窒槽
1の下部から槽内に供給して行うが、この際、脱窒反応
に必要な有機物(通常メタノール)を有機物注入ライン
5から原汚水に注入する。脱窒反応を速やかに完了させ
るためには、理論上必要な有機物量よりも過剰に注入す
る必要があり、一般には理論量の約1.2倍程度の有機物
量となるように注入する。又、必要に応じ、原汚水にpH
調整剤をpH調整剤注入ライン6から注入する。
(以下、硝酸性窒素と総称する)を含む原汚水を処理す
るには、先ず原汚水を汚水流入ライン4を介して脱窒槽
1の下部から槽内に供給して行うが、この際、脱窒反応
に必要な有機物(通常メタノール)を有機物注入ライン
5から原汚水に注入する。脱窒反応を速やかに完了させ
るためには、理論上必要な有機物量よりも過剰に注入す
る必要があり、一般には理論量の約1.2倍程度の有機物
量となるように注入する。又、必要に応じ、原汚水にpH
調整剤をpH調整剤注入ライン6から注入する。
有機物を注入された原汚水は脱窒槽1内に形成されたグ
ラニュール汚泥床7を上昇流で通過しながら脱窒処理さ
れ、硝酸性窒素はN2ガス化されて放散され、脱窒処理さ
れた汚水はオーバーフロー管8を介して後段の酸化槽2
に導かれる。
ラニュール汚泥床7を上昇流で通過しながら脱窒処理さ
れ、硝酸性窒素はN2ガス化されて放散され、脱窒処理さ
れた汚水はオーバーフロー管8を介して後段の酸化槽2
に導かれる。
脱窒槽1においては、原汚水に注入した有機物も、脱窒
された硝酸性窒素の量に見合った量だけ消費されるが、
原汚水には前述の如く、理論量より過剰の有機物を注入
しているので、脱窒処理された汚水中には脱窒反応で消
費されなかった余剰の有機物が残留しており、BOD、COD
が高く、当該水をこのまま放流することが出来ない。従
って、脱窒処理された汚水は、オーバーフロー管8を介
して後段の酸化槽2に導き、当該槽2内で残留有機物を
生物学的に酸化分解した後に放流する。すなわち、第3
図に示した酸化槽2は通常の浮遊式活性汚泥装置を示し
ており、オーバーフロー管8を介して導かれた汚水を活
性汚泥の存在下に、空気管9を介して散気装置10から供
給する空気により曝気することによって汚水中の有機物
を酸化分解し、更に槽内混合液をその後段の沈殿槽3に
導いて処理水と汚泥とに分解し、処理水は処理水ライン
11を介して不図示の処理水系に、一方、沈殿汚泥はその
一部を汚泥返送ライン12を介して酸化槽2に返送し、他
は不図示の汚泥処理系に送って処理する。なお、前記脱
窒槽1においても、必要に応じて、槽下部に設けた汚泥
引き抜きライン13より余剰汚泥を適宜引き抜き、引き抜
いた汚泥は同じく汚泥処理に送って処理する。
された硝酸性窒素の量に見合った量だけ消費されるが、
原汚水には前述の如く、理論量より過剰の有機物を注入
しているので、脱窒処理された汚水中には脱窒反応で消
費されなかった余剰の有機物が残留しており、BOD、COD
が高く、当該水をこのまま放流することが出来ない。従
って、脱窒処理された汚水は、オーバーフロー管8を介
して後段の酸化槽2に導き、当該槽2内で残留有機物を
生物学的に酸化分解した後に放流する。すなわち、第3
図に示した酸化槽2は通常の浮遊式活性汚泥装置を示し
ており、オーバーフロー管8を介して導かれた汚水を活
性汚泥の存在下に、空気管9を介して散気装置10から供
給する空気により曝気することによって汚水中の有機物
を酸化分解し、更に槽内混合液をその後段の沈殿槽3に
導いて処理水と汚泥とに分解し、処理水は処理水ライン
11を介して不図示の処理水系に、一方、沈殿汚泥はその
一部を汚泥返送ライン12を介して酸化槽2に返送し、他
は不図示の汚泥処理系に送って処理する。なお、前記脱
窒槽1においても、必要に応じて、槽下部に設けた汚泥
引き抜きライン13より余剰汚泥を適宜引き抜き、引き抜
いた汚泥は同じく汚泥処理に送って処理する。
又、酸化槽2として、槽内汚泥濃度を上述の浮遊式のも
のに比べてある程度高く保持することの出来る固定床式
(生物膜式)の酸化槽を使用する場合もあり、この場合
の酸化槽としては、前述の固定床式脱窒槽と同様なもの
で、槽内に微生物が生育出来る微生物担体を充填した構
造のものを用いる。
のに比べてある程度高く保持することの出来る固定床式
(生物膜式)の酸化槽を使用する場合もあり、この場合
の酸化槽としては、前述の固定床式脱窒槽と同様なもの
で、槽内に微生物が生育出来る微生物担体を充填した構
造のものを用いる。
〈発明が解決しようとする問題点〉 以上のように、グラニュール汚泥床を有する脱窒装置
は、脱窒槽の汚泥濃度、換言すればM値を従来の装置よ
りも飛躍的に大きくすることが出来、前記式の脱窒速
度dN/dtを著しく増大させることが出来るので、窒素成
分の高負荷処理が可能であり、脱窒槽の容量を極めて小
型化することが出来る。
は、脱窒槽の汚泥濃度、換言すればM値を従来の装置よ
りも飛躍的に大きくすることが出来、前記式の脱窒速
度dN/dtを著しく増大させることが出来るので、窒素成
分の高負荷処理が可能であり、脱窒槽の容量を極めて小
型化することが出来る。
しかしながら、このように優れた特徴を有する脱窒槽を
備えた従来の処理装置においては、脱窒槽自体の小型化
はなされるものの、残留有機物除去のために脱窒槽の後
段に設置する、いわゆる後処理装置としての酸化槽の容
量は依然として従来のままであって、脱窒槽に比べて大
きな容量を必要とする。すなわち、有機物の生物学的酸
化処理においても、脱窒処理の場合と全く同様に、酸化
槽の汚泥濃度を高めることが槽容量を小型化するための
条件となるが、従来の浮遊式酸化槽(活性汚泥処理装
置)における汚泥濃度は、前述の浮遊式脱窒槽の場合と
同様に、一般に2,000〜5,000mg/l程度であり、又、浮遊
式に比べて槽内汚泥濃度を高く保持することが出来る固
定床式の酸化槽の場合でも汚泥濃度はせいぜい浮遊式の
場合の1.5〜2倍程度であって、当該酸化槽の前段に設
置する、グラニュール汚泥床を形成させてなる脱窒槽の
汚泥濃度が前述の如く20,000〜100,000mg/lであるのと
比較すると著しい差があるといえる。
備えた従来の処理装置においては、脱窒槽自体の小型化
はなされるものの、残留有機物除去のために脱窒槽の後
段に設置する、いわゆる後処理装置としての酸化槽の容
量は依然として従来のままであって、脱窒槽に比べて大
きな容量を必要とする。すなわち、有機物の生物学的酸
化処理においても、脱窒処理の場合と全く同様に、酸化
槽の汚泥濃度を高めることが槽容量を小型化するための
条件となるが、従来の浮遊式酸化槽(活性汚泥処理装
置)における汚泥濃度は、前述の浮遊式脱窒槽の場合と
同様に、一般に2,000〜5,000mg/l程度であり、又、浮遊
式に比べて槽内汚泥濃度を高く保持することが出来る固
定床式の酸化槽の場合でも汚泥濃度はせいぜい浮遊式の
場合の1.5〜2倍程度であって、当該酸化槽の前段に設
置する、グラニュール汚泥床を形成させてなる脱窒槽の
汚泥濃度が前述の如く20,000〜100,000mg/lであるのと
比較すると著しい差があるといえる。
すなわち、脱窒槽として、その槽容量を極めて小さくす
ることの出来る高濃度汚泥床式のものを採用したとして
も、その後段に設置する酸化槽の容量は、依然として従
来のまま大きなものであるから、残留有機物の酸化処理
をも含めた処理装置全体の小型化はそれほどなされない
という問題点がある。
ることの出来る高濃度汚泥床式のものを採用したとして
も、その後段に設置する酸化槽の容量は、依然として従
来のまま大きなものであるから、残留有機物の酸化処理
をも含めた処理装置全体の小型化はそれほどなされない
という問題点がある。
又、従来の固定床式酸化槽は、浮遊式のものに比べて酸
化槽容量をある程度小さくすることが出来る反面、生物
担体からなる充填材層の閉塞を防止するために定期的な
洗浄を行わなければならないというメンテナンス上の問
題点もある。
化槽容量をある程度小さくすることが出来る反面、生物
担体からなる充填材層の閉塞を防止するために定期的な
洗浄を行わなければならないというメンテナンス上の問
題点もある。
本発明は以上の観点からみなされたもので、その最大の
目的は工業的実施規模の脱窒装置において、脱窒槽のみ
ならず残留有機物を酸化分解するための酸化層をも高濃
度汚泥化して高効率化し、処理装置全体を従来よりも更
に小型化するところにあり、更に閉塞等の問題のない装
置を提供するところにある。
目的は工業的実施規模の脱窒装置において、脱窒槽のみ
ならず残留有機物を酸化分解するための酸化層をも高濃
度汚泥化して高効率化し、処理装置全体を従来よりも更
に小型化するところにあり、更に閉塞等の問題のない装
置を提供するところにある。
〈問題点を解決するための手段〉 上述の問題点を解決するためになされた本発明の生物学
的脱窒装置の特徴は、硝酸性窒素及び又は亜硝酸性窒素
を含む汚水を対象とし、有機物の存在下で脱窒を行わせ
るための、脱窒菌が高濃度に凝集した粒状物の形成する
汚泥床を有する脱窒槽と、当該脱窒槽からの流出水中に
残留する有機物を生物学的に酸化分解するための酸化槽
とを備えた装置であって、前段の脱窒槽で形成させた高
濃度汚泥粒(以下、グラニュール汚泥粒という)を後段
の酸化槽に送給するための汚泥送給ラインを有する構成
としたところである。
的脱窒装置の特徴は、硝酸性窒素及び又は亜硝酸性窒素
を含む汚水を対象とし、有機物の存在下で脱窒を行わせ
るための、脱窒菌が高濃度に凝集した粒状物の形成する
汚泥床を有する脱窒槽と、当該脱窒槽からの流出水中に
残留する有機物を生物学的に酸化分解するための酸化槽
とを備えた装置であって、前段の脱窒槽で形成させた高
濃度汚泥粒(以下、グラニュール汚泥粒という)を後段
の酸化槽に送給するための汚泥送給ラインを有する構成
としたところである。
このような構成とした本発明の脱窒装置においては、前
段の脱窒槽で形成されたグラニュール汚泥粒の一部を、
汚泥送給ラインを経て後段の酸化槽に送給することによ
り、酸化槽における槽内汚泥濃度を従来の酸化槽のそれ
に比べて飛躍的に高く保持し、残留有機物の酸化分解に
必要な酸化槽容量を極力小型化しようとするものであ
る。
段の脱窒槽で形成されたグラニュール汚泥粒の一部を、
汚泥送給ラインを経て後段の酸化槽に送給することによ
り、酸化槽における槽内汚泥濃度を従来の酸化槽のそれ
に比べて飛躍的に高く保持し、残留有機物の酸化分解に
必要な酸化槽容量を極力小型化しようとするものであ
る。
以下に本発明を図面に基づいて説明する。
第1図は、本発明の実施態様の一例を示すフローの説明
図である。第1図において、1は槽内にグラニュール汚
泥床7を有する脱窒槽、51はその後段に設置した酸化槽
であり、本発明の特徴は、前段の脱窒槽1で形成させた
グラニュール汚泥粒を、後段の酸化槽51(以下、高濃度
汚泥式酸化槽51という)に送給するための汚泥送給ライ
ン52を有する構成とした点にある。本発明に使用する高
濃度汚泥式酸化槽51は、例えば空気管53と接続した散気
装置54を槽内に有するもので、構造的には従来の浮遊式
酸化槽と同様なものでよい。
図である。第1図において、1は槽内にグラニュール汚
泥床7を有する脱窒槽、51はその後段に設置した酸化槽
であり、本発明の特徴は、前段の脱窒槽1で形成させた
グラニュール汚泥粒を、後段の酸化槽51(以下、高濃度
汚泥式酸化槽51という)に送給するための汚泥送給ライ
ン52を有する構成とした点にある。本発明に使用する高
濃度汚泥式酸化槽51は、例えば空気管53と接続した散気
装置54を槽内に有するもので、構造的には従来の浮遊式
酸化槽と同様なものでよい。
なお、第1図において、3は沈殿池、4は汚水流入ライ
ン、5は有機物注入ライン、6はpH調整剤注入ライン、
8はオーバーフロー管、11は処理水ラインであり、これ
らは従来の装置の場合と同様であるが、本発明において
は、前記従来の装置(第3図)の如く、沈殿槽の沈殿汚
泥を酸化槽に返送するのではなく、沈殿汚泥を脱窒槽1
へ返送するような構成とするとよく、そのために、沈殿
槽3から脱窒槽1への汚泥返送ライン55を設けてある。
又、前記汚泥送給ライン52の途中には、汚泥送給ライン
52から分岐して余剰汚泥の引き抜きライン56を設けてあ
る。このような構成とすることによって、より一層効果
的な処理を行うことが出来るが、これについては後述す
る。
ン、5は有機物注入ライン、6はpH調整剤注入ライン、
8はオーバーフロー管、11は処理水ラインであり、これ
らは従来の装置の場合と同様であるが、本発明において
は、前記従来の装置(第3図)の如く、沈殿槽の沈殿汚
泥を酸化槽に返送するのではなく、沈殿汚泥を脱窒槽1
へ返送するような構成とするとよく、そのために、沈殿
槽3から脱窒槽1への汚泥返送ライン55を設けてある。
又、前記汚泥送給ライン52の途中には、汚泥送給ライン
52から分岐して余剰汚泥の引き抜きライン56を設けてあ
る。このような構成とすることによって、より一層効果
的な処理を行うことが出来るが、これについては後述す
る。
〈作用〉 上述のような構成とした脱窒装置を用いて、硝酸性窒素
を含む汚水を処理するには以下のようにして行う。
を含む汚水を処理するには以下のようにして行う。
すなわち、有機物注入ライン5を介して脱窒反応に必要
な所定量の有機物を注入した原汚水を、汚水注入ライン
4を介して脱窒槽1の下部に供給する。又、必要に応じ
て、pH調整剤注入ライン6からpH調整剤を原汚水に注入
する。
な所定量の有機物を注入した原汚水を、汚水注入ライン
4を介して脱窒槽1の下部に供給する。又、必要に応じ
て、pH調整剤注入ライン6からpH調整剤を原汚水に注入
する。
脱窒槽1内に注入した原汚水は、グラニュール汚泥床7
内を上昇流で通過しながら脱窒処理され、硝酸性窒素は
N2ガス化されて放散され、脱窒処理された汚水はオーバ
ーフロー管8を介して後段の高濃度汚泥酸化槽51に導か
れるが、本発明においては、この際、汚泥送給ライン52
を介して、脱窒槽1内に形成させたグラニュール汚泥粒
の一部を高濃度汚泥式酸化槽51に送給する。本発明にお
いては、このように脱窒槽1内で形成させた、汚泥濃度
が極めて高いグラニュール汚泥粒(前述の如く、その汚
泥濃度は20,000〜100,000mg/l)を高濃度汚泥式酸化槽5
1に送給するので、当該酸化槽51内の汚泥濃度を従来の
酸化槽におけるそれに比べて飛躍的に高く保持すること
が出来る。
内を上昇流で通過しながら脱窒処理され、硝酸性窒素は
N2ガス化されて放散され、脱窒処理された汚水はオーバ
ーフロー管8を介して後段の高濃度汚泥酸化槽51に導か
れるが、本発明においては、この際、汚泥送給ライン52
を介して、脱窒槽1内に形成させたグラニュール汚泥粒
の一部を高濃度汚泥式酸化槽51に送給する。本発明にお
いては、このように脱窒槽1内で形成させた、汚泥濃度
が極めて高いグラニュール汚泥粒(前述の如く、その汚
泥濃度は20,000〜100,000mg/l)を高濃度汚泥式酸化槽5
1に送給するので、当該酸化槽51内の汚泥濃度を従来の
酸化槽におけるそれに比べて飛躍的に高く保持すること
が出来る。
高濃度汚泥式酸化槽51では、このような高い槽内汚泥濃
度のもとに、空気管53を介して散気装置54から空気を供
給することによって、脱窒槽1からの流出水中の残留有
機物を酸化分解する。よって、高濃度汚泥式酸化槽51で
は、従来の酸化槽に比べて、有機物を極めて高負荷で処
理することが出来、当該酸化槽51の容量を従来より著し
く小型化することが出来る。
度のもとに、空気管53を介して散気装置54から空気を供
給することによって、脱窒槽1からの流出水中の残留有
機物を酸化分解する。よって、高濃度汚泥式酸化槽51で
は、従来の酸化槽に比べて、有機物を極めて高負荷で処
理することが出来、当該酸化槽51の容量を従来より著し
く小型化することが出来る。
本発明においては、上述の如く、脱窒槽1で形成され
た、脱窒菌が高濃度に凝集したグラニュール汚泥粒の一
部を高濃度汚泥式酸化槽51に送給し、当該汚泥粒を好気
性条件下で、有機物の酸化分解に利用するものである
が、このようなことが出来るのは以下の理由によるもの
である。
た、脱窒菌が高濃度に凝集したグラニュール汚泥粒の一
部を高濃度汚泥式酸化槽51に送給し、当該汚泥粒を好気
性条件下で、有機物の酸化分解に利用するものである
が、このようなことが出来るのは以下の理由によるもの
である。
すなわち、脱窒菌は、前述の如く、分子状酸素のない通
性嫌気性状態下(すなわち、溶存酸素のない状態)で
は、分子状酸素分子の代わりにNO3 -もしくはNO2 -を用い
て有機物を分解し、得られるエネルギーをその増殖と生
体維持に利用するが、分子状酸素が存在する好気性状態
下では、通常の好気性菌(いわゆる活性汚泥)と全く同
様に分子状酸素を用いて有機物を分解し、エネルギーを
得る能力を有するからである。
性嫌気性状態下(すなわち、溶存酸素のない状態)で
は、分子状酸素分子の代わりにNO3 -もしくはNO2 -を用い
て有機物を分解し、得られるエネルギーをその増殖と生
体維持に利用するが、分子状酸素が存在する好気性状態
下では、通常の好気性菌(いわゆる活性汚泥)と全く同
様に分子状酸素を用いて有機物を分解し、エネルギーを
得る能力を有するからである。
高濃度汚泥式酸化槽51で残留有機物の分解がなされた汚
水と汚泥との混合物を、次いで沈殿槽3へ導いて処理水
と汚泥とに分離し、処理水は処理水ライン11を介して系
外に排出し、一方、沈殿汚泥は、汚泥返送ライン55を介
して脱窒槽1へ返送する。従来の浮遊式酸化槽において
は、沈殿槽からの返送汚泥を酸化槽に返送しているが、
本発明においては、上述の如く、返送汚泥を脱窒槽1に
返送し、当該汚泥を再び脱窒反応に利用するとよく、こ
のような構成とすることにより、脱窒槽1での脱窒反応
をより効果的に行うことが出来る。というのは、高濃度
汚泥式に脱窒槽1においては、前述の如く、グラニュー
ル汚泥の粒径があまり大きくなり過ぎると、槽全体とし
ての反応速度が小となって好ましくないが、高濃度汚泥
式酸化槽51における曝気によってある程度細分化された
汚泥を、再び脱窒槽1に返送することにより、脱窒槽1
内でのグラニュール汚泥粒の肥大化を防止することが出
来るからである。又、このような構成とした本発明の装
置においては、系内の余剰汚泥の引き抜きに際して、従
来の如く、沈殿槽3内の汚泥を引き抜くのではなく、脱
窒槽1内の、グラニュール化された汚泥粒を引き抜くよ
うにするとよく、第1図においては、脱窒槽1から高濃
度汚泥式酸化槽51への汚泥送給ライン52から分岐して設
けた汚泥引き抜きライン56を介して余剰汚泥を引き抜く
ようにするとよい。というのは、沈殿槽3内に存在する
汚泥は、前述の如く、曝気によってある程度細分化され
ているので当該汚泥を直接脱水することは難しいが、脱
窒槽1内のグラニュール化された汚泥は脱水性が非常に
良好であり、例えば高分子凝集剤等の脱水助剤を加える
ことなく直接脱水することも可能であるからである。な
お、汚泥引き抜きライン56を、脱窒槽1に直接接続して
設けても良いことはいうまでもないことである。
水と汚泥との混合物を、次いで沈殿槽3へ導いて処理水
と汚泥とに分離し、処理水は処理水ライン11を介して系
外に排出し、一方、沈殿汚泥は、汚泥返送ライン55を介
して脱窒槽1へ返送する。従来の浮遊式酸化槽において
は、沈殿槽からの返送汚泥を酸化槽に返送しているが、
本発明においては、上述の如く、返送汚泥を脱窒槽1に
返送し、当該汚泥を再び脱窒反応に利用するとよく、こ
のような構成とすることにより、脱窒槽1での脱窒反応
をより効果的に行うことが出来る。というのは、高濃度
汚泥式に脱窒槽1においては、前述の如く、グラニュー
ル汚泥の粒径があまり大きくなり過ぎると、槽全体とし
ての反応速度が小となって好ましくないが、高濃度汚泥
式酸化槽51における曝気によってある程度細分化された
汚泥を、再び脱窒槽1に返送することにより、脱窒槽1
内でのグラニュール汚泥粒の肥大化を防止することが出
来るからである。又、このような構成とした本発明の装
置においては、系内の余剰汚泥の引き抜きに際して、従
来の如く、沈殿槽3内の汚泥を引き抜くのではなく、脱
窒槽1内の、グラニュール化された汚泥粒を引き抜くよ
うにするとよく、第1図においては、脱窒槽1から高濃
度汚泥式酸化槽51への汚泥送給ライン52から分岐して設
けた汚泥引き抜きライン56を介して余剰汚泥を引き抜く
ようにするとよい。というのは、沈殿槽3内に存在する
汚泥は、前述の如く、曝気によってある程度細分化され
ているので当該汚泥を直接脱水することは難しいが、脱
窒槽1内のグラニュール化された汚泥は脱水性が非常に
良好であり、例えば高分子凝集剤等の脱水助剤を加える
ことなく直接脱水することも可能であるからである。な
お、汚泥引き抜きライン56を、脱窒槽1に直接接続して
設けても良いことはいうまでもないことである。
第2図は、本発明の他の実施態様を示すフローの説明図
であり、脱窒槽1の後段に設置する高濃度汚泥式酸化槽
51として、その上方に気・液・固分離部57を一体に設け
た構成としたものを用いたもので、装置全体をよりコン
パクト化したものである。なお、58は気・液・固分離部
57内に設けた、例えば内筒からなる隔壁である。
であり、脱窒槽1の後段に設置する高濃度汚泥式酸化槽
51として、その上方に気・液・固分離部57を一体に設け
た構成としたものを用いたもので、装置全体をよりコン
パクト化したものである。なお、58は気・液・固分離部
57内に設けた、例えば内筒からなる隔壁である。
当該脱窒装置においては、高濃度汚泥式酸化槽51の上方
に一体に設けた気・液・固分離部57で処理水、空気、汚
泥の分離を行い、又、脱窒槽1への汚泥の返送は、汚泥
返送ライン55を介して高濃度汚泥式酸化槽51から直接返
送する。他の部分は第1図に示した装置と同様であるの
で詳しい説明は省略する。
に一体に設けた気・液・固分離部57で処理水、空気、汚
泥の分離を行い、又、脱窒槽1への汚泥の返送は、汚泥
返送ライン55を介して高濃度汚泥式酸化槽51から直接返
送する。他の部分は第1図に示した装置と同様であるの
で詳しい説明は省略する。
〈効果〉 以上説明した如く、本発明の脱窒装置は高濃度汚泥床式
脱窒槽における槽内汚泥の高濃度性を巧みに利用したも
ので、脱窒槽で形成された高濃度汚泥粒の一部を後段の
酸化槽へ送給する構成とすることによって、酸化槽の槽
内汚泥濃度を従来より飛躍的に高く維持することが出
来、それによって、酸化槽の容量を従来より極めて小型
化することが可能となり、脱窒槽及びその後処理ともい
うべき酸化槽を含めた脱窒装置全体を小型化することが
出来るという利点を有する。
脱窒槽における槽内汚泥の高濃度性を巧みに利用したも
ので、脱窒槽で形成された高濃度汚泥粒の一部を後段の
酸化槽へ送給する構成とすることによって、酸化槽の槽
内汚泥濃度を従来より飛躍的に高く維持することが出
来、それによって、酸化槽の容量を従来より極めて小型
化することが可能となり、脱窒槽及びその後処理ともい
うべき酸化槽を含めた脱窒装置全体を小型化することが
出来るという利点を有する。
更に、本発明においては、残留有機物の酸化に利用した
汚泥を再び脱窒槽に返送することによって脱窒槽におけ
る反応をより良好に行うことが出来、又装置系内の余剰
汚泥の引き抜きに際しては、脱窒槽内の、グラニュール
化されて極めて脱水性の良好な汚泥を引き抜くことによ
ってその後の汚泥処理を著しく容易にすることが出来る
ものである。
汚泥を再び脱窒槽に返送することによって脱窒槽におけ
る反応をより良好に行うことが出来、又装置系内の余剰
汚泥の引き抜きに際しては、脱窒槽内の、グラニュール
化されて極めて脱水性の良好な汚泥を引き抜くことによ
ってその後の汚泥処理を著しく容易にすることが出来る
ものである。
しかも、本発明においては、従来、残留有機物の酸化処
理に用いられていた固定床式酸化槽において考えられた
閉塞などが起こる虞れがなく、安定した処理水を得るこ
とが出来るため、工業的規模での実施が好適に実現出来
る効果があり、その有用性は極めて大きなものがある。
理に用いられていた固定床式酸化槽において考えられた
閉塞などが起こる虞れがなく、安定した処理水を得るこ
とが出来るため、工業的規模での実施が好適に実現出来
る効果があり、その有用性は極めて大きなものがある。
以下に、本発明の実施例を、比較例とともに説明する。
容量2lの高濃度汚泥床式脱窒槽と、気・液・固分離部一
体型の高濃度汚泥式酸化槽(分離部を除いた酸化槽容量
1.5l)とを備えた第2図に示したような本発明の脱窒装
置を用いて、硝酸性窒素を200mg/l含む原汚水を処理し
た結果を第1表に示す。なお、有機物としてはメタノー
ルを用い、原汚水中のメタノール濃度が600mg/lとなる
ように注入した。
体型の高濃度汚泥式酸化槽(分離部を除いた酸化槽容量
1.5l)とを備えた第2図に示したような本発明の脱窒装
置を用いて、硝酸性窒素を200mg/l含む原汚水を処理し
た結果を第1表に示す。なお、有機物としてはメタノー
ルを用い、原汚水中のメタノール濃度が600mg/lとなる
ように注入した。
比較例として、容量2lの脱窒槽(高濃度汚泥床式)と容
量1.5lの固定床式酸化槽(微生物担体;プラスチック
製、以下同じ)とからなる脱窒装置(比較例−1)、又
前記と同じ脱窒槽と容量5lの固定床式酸化槽とからなる
脱窒装置(比較例−2)、更に前記脱窒槽と容量10lの
固定床式酸化槽とからなる脱窒装置(比較例−3)の3
組の装置を用いて、実施例と同じ原汚水を処理した結果
を同じく第1表に示す。
量1.5lの固定床式酸化槽(微生物担体;プラスチック
製、以下同じ)とからなる脱窒装置(比較例−1)、又
前記と同じ脱窒槽と容量5lの固定床式酸化槽とからなる
脱窒装置(比較例−2)、更に前記脱窒槽と容量10lの
固定床式酸化槽とからなる脱窒装置(比較例−3)の3
組の装置を用いて、実施例と同じ原汚水を処理した結果
を同じく第1表に示す。
但し、水温はすべて20℃にコントロールし、又、各酸化
槽における溶存酸素がすべて2mg/l以上となるように曝
気を行った。
槽における溶存酸素がすべて2mg/l以上となるように曝
気を行った。
以上の如く、本発明においては酸化槽におけるBOD負荷
を極めて高くすることが出来、その結果、脱窒槽、酸化
槽を合わせて3.5lの容量で、脱窒、BOD除去とも良好に
行われている。これに対し、酸化槽として、従来の固定
床式酸化槽(第3図に示した浮遊式酸化槽よりも小型化
出来るもの)を用いた比較例においては、同程度の処理
水を得るために、比較例−3に示す如く、全容量として
12l(脱窒槽2l、酸化槽10l)が必要であり、本発明の装
置は従来装置に比べて非常に小型化できることがわか
る。
を極めて高くすることが出来、その結果、脱窒槽、酸化
槽を合わせて3.5lの容量で、脱窒、BOD除去とも良好に
行われている。これに対し、酸化槽として、従来の固定
床式酸化槽(第3図に示した浮遊式酸化槽よりも小型化
出来るもの)を用いた比較例においては、同程度の処理
水を得るために、比較例−3に示す如く、全容量として
12l(脱窒槽2l、酸化槽10l)が必要であり、本発明の装
置は従来装置に比べて非常に小型化できることがわか
る。
第1図は本発明の生物学的脱窒装置の実施態様の一例を
示すフローの説明図、第2図は本発明の他の実施態様を
示すフローの説明図であり、第3図は従来装置のフロー
を示す説明図である。 1……脱窒槽、2……酸化槽 3……沈殿池、4……汚水流入ライン 5……有機物注入ライン 6……pH調整剤注入ライン 7……グラニュール汚泥床 8……オーバーフロー管 9、53……空気管、10、54……散気装置 11……処理水ライン 12、55……汚泥返送ライン 13、56……汚泥引き抜きライン 51……高濃度汚泥式酸化槽(酸化槽) 52……汚泥送給ライン 57……気・液・固分離部 58……隔壁
示すフローの説明図、第2図は本発明の他の実施態様を
示すフローの説明図であり、第3図は従来装置のフロー
を示す説明図である。 1……脱窒槽、2……酸化槽 3……沈殿池、4……汚水流入ライン 5……有機物注入ライン 6……pH調整剤注入ライン 7……グラニュール汚泥床 8……オーバーフロー管 9、53……空気管、10、54……散気装置 11……処理水ライン 12、55……汚泥返送ライン 13、56……汚泥引き抜きライン 51……高濃度汚泥式酸化槽(酸化槽) 52……汚泥送給ライン 57……気・液・固分離部 58……隔壁
Claims (1)
- 【請求項1】硝酸性窒素及び又は亜硝酸性窒素を含む汚
水を対象とし、有機物の存在下で脱窒を行わせるため
の、脱窒菌が高濃度に凝集した粒状物の形成する汚泥床
を有する脱窒槽と、当該脱窒槽からの流出水中に残留す
る有機物を生物学的に酸化分解するための酸化槽とを備
えた装置であって、前段の脱窒槽で形成させた高濃度汚
泥粒を、後段の酸化槽へ送給するための汚泥送給ライン
を有することを特徴とする生物学的脱窒装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9199787A JPH07115032B2 (ja) | 1987-04-16 | 1987-04-16 | 生物学的脱窒装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9199787A JPH07115032B2 (ja) | 1987-04-16 | 1987-04-16 | 生物学的脱窒装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63258696A JPS63258696A (ja) | 1988-10-26 |
| JPH07115032B2 true JPH07115032B2 (ja) | 1995-12-13 |
Family
ID=14042067
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9199787A Expired - Fee Related JPH07115032B2 (ja) | 1987-04-16 | 1987-04-16 | 生物学的脱窒装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07115032B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0849229A1 (en) * | 1996-12-17 | 1998-06-24 | Biothane Systems International B.V. | Process for the aerobic biological purification of water |
| JP4524897B2 (ja) * | 2000-10-05 | 2010-08-18 | 栗田工業株式会社 | 生物学的脱窒装置 |
-
1987
- 1987-04-16 JP JP9199787A patent/JPH07115032B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63258696A (ja) | 1988-10-26 |
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