JPH07290088A - 有機性廃水の生物学的脱窒方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】脱窒菌をグラニュ−ル化して菌体を高い密度で
保持し、高容積負荷での運転により有機性排水中の窒素
酸化物を効率的に脱窒処理すると共に、安定したグラニ
ュ−ル汚泥床を維持し、また定常運転迄の期間を短縮で
きる生物学的脱窒方法を提供する。 【構成】窒素酸化物を含有する有機性廃水をグラニュ−
ル汚泥床を有する嫌気性処理槽に上向流で流通し、窒素
酸化物を生物学的に還元して脱窒処理する生物学的脱窒
処理方法において、嫌気性処理槽にメタン発酵菌のグラ
ニュ−ル汚泥を充填してスタ−トアップし、メタン発酵
菌グラニュ−ル汚泥の周囲に脱窒菌を繁殖させ、脱窒菌
着生のグラニュ−ル汚泥床を形成して脱窒処理する生物
学的脱窒方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、下水、し尿及び各種産
業廃水等の有機性廃水中の窒素酸化物を生物学的に還元
して脱窒処理する有機性廃水の生物学的脱窒方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、有機性廃水中に含有されるアンモ
ニア性窒素を除去するには、好気性処理槽で硝化菌の生
物学的作用によりアンモニア性窒素を酸化して、硝酸性
及び亜硝酸性等の窒素酸化物にした後、嫌気性処理槽で
脱窒菌の生物学的作用により窒素酸化物を還元し、窒素
として除去する生物学的硝化・脱窒方法が用いられてい
る。

【０００３】また、食品加工廃水等の有機物を含有する
廃水を浄化処理する装置として、上向流嫌気性汚泥床式
処理槽（以下ＵＡＳＢ処理槽という）が用いられてお
り、本処理槽は、嫌気性のメタン菌を選択的に自己造粒
又は微粒子への付着増殖等によりメタン菌のグラニュ−
ル汚泥を形成させ、廃水を上向流で流通させることによ
り、処理槽の下部に流動化したグラニュ−ル汚泥床を形
成して生物学的に嫌気性処理する装置である。

【０００４】上記ＵＡＳＢ処理槽は、菌体自体をグラニ
ュ−ル化することにより、菌体を高い密度で保持でき、
高容積負荷での運転が可能となるため、高濃度の有機性
廃水を効率的に処理することができ、装置の設置面積の
縮小化が図れ、また生物の代謝で生成されるメタンガス
の有効活用も図れるため、近年急速に普及してきてい
る。

【０００５】更に、嫌気性の脱窒菌を選択的に自己造粒
してグラニュ−ル汚泥を形成させ、廃水を上向流で流通
させることにより、処理槽内に流動化したグラニュ−ル
汚泥床を形成して生物学的に脱窒処理する装置も知られ
ている。（特開昭６２−２２５２９４号、特開昭６２−
２２５２９５号、特開昭６２−２２５２９６号等）

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の嫌気性の脱窒菌
を選択的に自己造粒してグラニュ−ル汚泥を形成させ、
廃水を上向流で流通させることにより、処理槽内に流動
化したグラニュ−ル汚泥床を形成して生物学的に脱窒処
理する装置においては、脱窒菌の形状が短円柱状の粒形
であるため、極めて凝集しにくく、通常のＵＡＳＢ装置
における条件では自己造粒しないため、特別な条件を設
定して造粒化を促進するが、手数及び設備費が嵩むと共
に、造粒に長期間必要とする等の欠点がある。

【０００７】また、嫌気性処理槽の上方においては、下
方における脱窒菌により窒素酸化物も無くなり、全く酸
素又は酸素化合物が無い絶対嫌気性状態となるため、通
性嫌気性菌である脱窒菌は、酸素の供給が停止されて衰
弱し、活性の低下や菌体の死滅を生じ、グラニュ−ル汚
泥全体の崩壊が惹起される恐れもある。

【０００８】本発明は、菌体自体をグラニュ−ル化する
ことにより、菌体を高い密度で保持できるため高容積負
荷での運転が可能となり、有機性廃水を効率的に処理す
ることができ、装置の設置面積の縮小化が図れるＵＡＳ
Ｂ処理槽の利点を、硝酸や亜硝酸等の窒素酸化物を含有
する有機性廃水の脱窒処理に適用できるように、脱窒菌
を選択的に増殖して、一定の大きさの脱窒菌着生のグラ
ニュ−ル汚泥を短期間に形成すると共に、安定したグラ
ニュ−ル汚泥床を維持し、定常運転迄の期間を短縮さ
せ、また処理効率の高い脱窒処理方法を提供する目的で
成されたものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明の要旨は、窒素酸化物を含有する有機性廃水を
グラニュ−ル汚泥床を形成する嫌気性処理槽に上向流で
流通し、窒素酸化物を生物学的に還元して脱窒処理する
生物学的脱窒方法において、上記嫌気性処理槽にメタン
発酵菌グラニュ−ル汚泥を充填してスタ−トアップし、
上記メタン発酵菌グラニュ−ル汚泥の周囲に脱窒菌を繁
殖させ、脱窒菌着生のグラニュ−ル汚泥床を形成して脱
窒処理する有機性廃水の生物学的脱窒方法である。

【００１０】

【作用】食品加工廃水等のメタン発酵処理に用いられて
いるＵＡＳＢ処理槽からメタン菌のグラニュ−ル汚泥を
入手し、嫌気性処理槽に充填してスタ−トアップする。

【００１１】上記嫌気性処理槽に、硝酸や亜硝酸等の窒
素酸化物を含有する有機性廃水を上向流で供給し、槽内
に形成されたメタン菌グラニュ−ル汚泥の汚泥床を上向
流通させることにより、メタン菌グラニュ−ル汚泥の周
囲を覆うように、脱窒菌が選択的に着生増殖すると共
に、脱窒菌の生物学的作用により、窒素酸化物は、有機
物を水素供与体として還元され、窒素として放出除去さ
れる。

【００１２】尚、有機性廃水は、下水やし尿等のように
窒素化合物がアンモニア性窒素として含有されているた
め、通常は活性汚泥槽や硝化菌を高濃度に保持した硝化
槽等の好気性処理槽で酸化し、窒素酸化物を含有する有
機性廃水とされた後、嫌気性処理槽に供給される。

【００１３】

【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の一実施例の生物学的脱窒方法に用いられ
る嫌気性処理槽部の系統図である。

【００１４】１は嫌気性処理槽で、被処理水が嫌気性処
理槽１の横断面に対して略均一流で上向流通するよう
に、下部に被処理水供給手段５が設けられ、また上部に
は処理水排出流路６及び循環ポンプ８が付設された被処
理水循環流路７が夫々接続されている。

【００１５】更に、嫌気性処理槽１内には、メタン発酵
処理に用いられるＵＡＳＢ処理装置で生産された、菌体
自身又は粒径１ｍｍ以下のゼオライトや活性炭等の微粒
子に付着させ菌体等で粒子化した、粒径１〜３ｍｍ程度
のメタン菌から成るグラニュ−ル汚泥３が充填され、被
処理水の上向流通と共に、攪拌機４により緩速攪拌する
ことにより、一定の範囲で流動化するグラニュ−ル汚泥
床２が形成されている。

【００１６】また上記嫌気性処理槽１に付設されている
攪拌機４は、被処理水及び循環水等の流量を制御するこ
とにより、グラニュ−ル汚泥床２の均一流動化を制御す
ることも可能であり、必ずしも設けなくてもよい。

【００１７】次に、上記構成の嫌気性処理装置を用いて
有機性廃水を脱窒処理する作用について述べる。

【００１８】まず、食品加工廃水等のメタン発酵処理に
用いられているＵＡＳＢ処理槽からメタン菌のグラニュ
−ル汚泥３を入手し、嫌気性処理槽１に充填してスタ−
トアップする。

【００１９】尚、上記メタン菌のグラニュ−ル汚泥３
は、メタン菌が糸状菌であるため、相互の菌体が絡まり
あい凝集造粒しやすく、ＵＡＳＢ処理槽で効率よく生産
され、またＵＡＳＢ装置の設置基数も多いため、容易に
多量のグラニュ−ルを入手することができる。

【００２０】硝酸や亜硝酸等の窒素酸化物を含有する有
機性廃水を、供給手段５から嫌気性処理槽１に供給し、
攪拌機４で緩速攪拌され、一定の範囲で流動化する汚泥
床を形成したメタン菌のグラニュ−ル汚泥床２に、一定
速度の略均一な上向流で流通させることによって、メタ
ン菌グラニュ−ル汚泥３の周囲を覆うように、脱窒菌が
選択的に着生増殖される。

【００２１】供給される有機性廃水は、通常、下水やし
尿等のように窒素化合物がアンモニア性窒素として含有
されているため、活性汚泥槽や硝化菌を高濃度に保持し
た硝化槽等の好気性処理槽で酸化し、窒素酸化物を含有
する有機性廃水とされた後、嫌気性処理槽１に供給され
る。

【００２２】有機性廃水中の硝酸や亜硝酸等の窒素酸化
物は、嫌気性処理槽１内に形成された脱窒菌着生のグラ
ニュ−ル汚泥床２を上向流通する間に、脱窒菌の生物学
的作用により、有機物を還元のための水素供与体とし
て、窒素に還元され、処理水と共に処理水排出流路６か
ら排出される。

【００２３】被処理水の性状及び処理水によっては、一
過流で処理される場合もあるが、通常は、被処理水を循
環ポンプ８で抜き出して循環流路７から供給手段５に循
環し、新たな被処理水と共に循環処理して確実な脱窒処
理がされると共に、グラニュ−ル汚泥床２の流動化安定
のための流量確保が図られる。

【００２４】上記において、嫌気性処理槽１内に空気が
流入、又は被処理水中の窒素酸化物濃度が上昇し好気的
雰囲気となっても、絶対嫌気性のメタン菌の周囲を通性
嫌気性の脱窒菌が覆っているため、メタン菌のグラニュ
−ル汚泥３には影響が及ばず、グラニュ−ル汚泥３の全
体が崩壊する恐れがない。

【００２５】上記とは逆に、被処理水中の窒素酸化物濃
度が薄くなる等によっては、汚泥床２の下方で酸素化合
物が全くなくなり、絶対嫌気性雰囲気となる恐れがある
が、グラニュ−ル汚泥自体は絶対嫌気性のメタン菌であ
るため、充填及び汚泥床形成に時間と手間がかかるグラ
ニュ−ル汚泥３の全体が崩壊する恐れがない。

【００２６】次に、本発明の生物学的脱窒処理方法によ
り合成廃水を脱窒処理した実施例と包括固定化担体を用
いた比較例、及び、自己造粒による脱窒菌グラニュ−ル
汚泥の製造と脱窒処理についてテストした比較例を述べ
る。

【００２７】（実施例）ビ−ル排水処理に用いられたＵ
ＡＳＢ処理装置から得られたメタン菌のグラニュ−ル汚
泥を汚泥濃度が６０，０００ｍｇ／ｌ−ｖｓｓで充填
し、被処理水を上昇速度１ｍ／ｈｒで上向流通して脱窒
処理した。

【００２８】尚、被処理水性状はＢＯＤ：６００ｍｇ／
ｌ、ＮＯ₃ −Ｎ：２００ｍｇ／ｌ、ＰＨ：６．０、温
度：３０℃（室温）であり、また運転初期においては硝
酸態窒素負荷量を０．２ｋｇ／ｍ³ ・ｄで供給した。

【００２９】上記テストの結果、１日後にはＮＯ₃ −Ｎ
の除去率は５０％となり、約１５日後には、略１００％
の除去率が得られた。その後、硝酸態窒素負荷量を０．
６ｋｇ／ｍ³ ・ｄで供給したが、除去率の低下はみられ
ず、また通常の脱窒処理における脱窒速度の約６倍の速
度が得られた。

【００３０】更に硝酸態窒素負荷量を上昇させ、最終的
には２〜３ｋｇ／ｍ³ ・ｄまで負荷量を高めたが、除去
率の低下は見られず、引き続き略１００％の除去率が得
られ、長期にわたり安定した処理が確保された。

【００３１】（比較例１）ポリビニ−ルアルコ−ル（Ｐ
ＶＡ）に脱窒菌を担持した包括固定化担体を充填し、硝
酸態窒素負荷量以外は実施例と略同じ条件でテストし
た。

【００３２】上記において、運転初期においては硝酸態
窒素負荷量を０．１ｋｇ／ｍ³ ・ｄで供給し、ＮＯ₃ −
Ｎの除去率を観察しながら徐々に増加し、最終的には
０．３ｋｇ／ｍ³ ・ｄまで負荷量を高めたが、除去率が
９０％以下に低下してきたため、それ以上高めることが
できなかった。

【００３３】（比較例２）自己造粒による脱窒菌グラニ
ュ−ル汚泥の製造と脱窒処理についてテストした。
尚、被処理水性状はＢＯＤ：２００ｍｇ／ｌ、ＮＯ₃ −
Ｎ：４０ｍｇ／ｌ、ＰＨ：６．５〜７．０、温度：３０
℃（室温）であり、また被処理水を上昇速度２ｍ／ｈｒ
で上向流通して脱窒処理した。

【００３４】上記において、運転初期から暫くは、硝酸
態窒素負荷量を０．０６ｋｇ／ｍ³・ｄで供給してテス
トしたところ、ＮＯ₃ −Ｎの除去率は約２０日後に９０
％以上に達成したので、負荷を高めるテストを行った
が、負荷量を高めると、除去率が９０％以下に低下し、
安定した処理がてきないため、それ以上高めることがで
きなかった。

【００３５】また、上記の条件で運転を数カ月継続して
脱窒菌のグラニュ−ル汚泥形成を観察したが、グラニュ
−ル汚泥形成は全く確認できず、上記通常の条件では脱
窒菌の自己造粒によるグラニュ−ル汚泥形成は困難であ
ることが判明した。

【００３６】尚、実施例で用いられたグラニュ−ル汚泥
を電子顕微鏡で観察した結果、中心部にメタン菌のメタ
ノサルシナ属とメタノスリックス属が凝集し、その周囲
を脱窒菌が覆うように着生し、粒子径も初期メタン菌グ
ラニュ−ルの約２倍となっていた。

【００３７】

【発明の効果】本発明の有機性廃水の脱窒処理方法によ
れば、ＵＡＳＢ処理槽の利点を、高濃度の硝酸や亜硝酸
等の窒素酸化物を含有する有機性廃水の脱窒処理に適用
できるため、脱窒菌を高い密度で保持でき、高容積負荷
での運転を可能とし、有機性廃水を効率的に脱窒処理す
ることができ、装置の設置面積の縮小化が図れる脱窒処
理方法であり、脱窒菌の増殖造粒化を促進して、一定の
大きさの安定したグラニュ−ル汚泥床を形成すると共に
維持でき、また定常運転迄の期間を短縮することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に用いられる嫌気性処理槽部
の系統図

【符号の説明】

１：嫌気性処理槽 ２：グラニュ−ル汚泥床 ３：グラニュ−ル汚泥 ４：攪拌機 ５：被処理水供給手段 ６：処理水排出流路 ７：被処理水循環流路 ８：循環ポンプ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】窒素酸化物を含有する有機性廃水をグラニ
   ュ−ル汚泥床を形成する嫌気性処理槽に上向流で流通
   し、窒素酸化物を生物学的に還元して脱窒処理する生物
   学的脱窒方法において、上記嫌気性処理槽にメタン発酵
   菌グラニュ−ル汚泥を充填してスタ−トアップし、上記
   メタン発酵菌グラニュ−ル汚泥の周囲に脱窒菌を繁殖さ
   せ、脱窒菌着生のグラニュ−ル汚泥床を形成して脱窒処
   理する有機性廃水の生物学的脱窒方法。