JPH07308688A - 生物学的処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 有機物及び窒素化合物又は有機態窒素化合物
を含有する汚水を微生物の存在下に生物学的に処理する
ための生物学的処理装置である。酸化槽を複数の区画さ
れた槽から構成し、該槽にて有機物酸化菌と硝化菌の存
在下に有機物の酸化分解及びアンモニア性窒素等の窒素
化合物の酸化（硝化）を行う。 【効果】 酸化分解処理の進行に伴い、第１区画槽にお
いて有機物酸化菌が最も多く存在し、また他の区画槽に
おいて硝化菌が最も多く存在することとなり、このよう
にして有機物酸化菌と硝化菌の棲み分けが起こり、その
結果、硝化菌の増殖が有機物酸化菌によって阻害される
ことがない。従って、酸化槽の容積を小さくしても充分
な硝化反応が行われるため装置の小型化を実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は下水、産業廃水等の汚水
を槽内に流入させ、該汚水を好気的或いは嫌気的条件下
で生物学的に処理する生物学的処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】汚水に含まれている有機物（ＢＯＤ又は
ＣＯＤ）の除去及びアンモニア性窒素等の窒素化合物の
除去を行なうに当たり、微生物の働きを利用して有機物
及び窒素化合物を分解するいわゆる生物学的処理方法及
びその方法を実施するための生物学的処理装置は従来か
ら知られている。

【０００３】有機物の分解は好気的条件下で行なわれ、
微生物として好気性細菌（以下、有機物酸化菌という）
が用いられる。窒素化合物の分解は硝化工程と脱窒工程
とからなり、硝化工程は好気的条件下で行なわれ、微生
物として好気性細菌（以下、硝化菌という）が用いら
れ、アンモニア性窒素（ＮＨ₄ ⁺ ）を酸化分解して亜硝
酸性窒素（ＮＯ₂ ^- ）及び／又は硝酸性窒素（Ｎ
Ｏ₃ ^- ）を生成させる。更に、脱窒工程は嫌気的条件下
（厳密には無酸素条件下）で行なわれ、微生物として通
性嫌気性細菌（以下、脱窒菌という）が用いられ、硝化
工程で生成した亜硝酸性窒素（ＮＯ₂ ^- ）及び／又は硝
酸性窒素（ＮＯ₃ ^- ）を分解して窒素ガス（Ｎ₂）を生
成させ、かくして窒素除去が行なわれるものである。

【０００４】上記の如くアンモニア性窒素の硝化処理は
好気的条件下で行なわれ、脱窒処理は嫌気的条件下で行
なわれるため、両処理は工程上区分され、装置的にも硝
化槽と脱窒槽という別個の装置を各々配置する方式が従
来から採用されている。また有機物の酸化分解は好気的
条件下で行なわれるため、硝化槽内に硝化菌と共に有機
物酸化菌を共存させ、同槽内でアンモニア性窒素の硝化
と有機物の酸化分解とを行なわせる方式も従来から採用
されている（以下、有機物の酸化分解とアンモニア性窒
素等の窒素化合物の硝化とを行う装置を酸化槽とい
う）。

【０００５】この種の生物学的処理装置として、汚水
（被処理水）を最初に酸化槽に導き、ここで有機物の酸
化分解及びアンモニア性窒素の硝化を行なわせた後、次
いで被処理水を脱窒槽に導き、ここで亜硝酸性窒素又は
硝酸性窒素の分解即ち脱窒処理を行なわせるという機構
を備えた装置が従来から知られていた。

【０００６】しかしこのような従来装置においては、最
初の工程である酸化工程において有機物が酸化分解され
る結果、次工程としての脱窒工程において脱窒菌の培養
のためには新たに有機物を添加する必要があり（通常、
メタノールが添加される）、この場合該有機物は必要量
よりも過剰に添加されるため過剰分の有機物を分解する
ための有機物酸化槽を別個に設置しなければならず、装
置が大型化するという欠点があった。

【０００７】そこでこのような欠点を解消すべく改良さ
れた装置として、酸化槽と脱窒槽の配置順番を逆にした
構造の装置即ち、図６に示すように原水管４０より汚水
を脱窒槽４１に導き、次いで脱窒槽４１から流出する被
処理水を酸化槽４２に導き、ここで有機物の酸化分解及
びアンモニア性窒素の硝化を行なわせ、該酸化槽４２か
ら流出する被処理水の一部を環流管４３を通して原水管
４０に環流し、該環流水を原水としての汚水と共に前記
脱窒槽４１に流入せしめ脱窒を行ない、以後上記処理を
繰り返すという機構を備えた生物学的処理装置が知られ
ている。４４は処理水の出口管である。

【０００８】この装置によれば、脱窒菌を培養するため
の有機物源は汚水中に含まれる有機物（ＢＯＤ、ＣＯ
Ｄ）によって与えられるため、メタノール等の有機物を
別途添加する必要はなく、従ってまた添加有機物の過剰
分を分解するための装置（有機物酸化槽）も不要とな
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、汚水を
最初に酸化槽に導く方式の従来装置や汚水を最初に脱窒
槽に導く改良された方式の従来装置のいずれの装置にお
いても、酸化槽内に有機物酸化菌と硝化菌とが混在して
いるため、硝化菌の増殖が有機物酸化菌によって妨害さ
れるという問題がある。

【００１０】即ち、有機物酸化菌は硝化菌に比べて増殖
速度が大きく、有機物酸化菌の増殖が優先的に行なわれ
るため、有機物（ＢＯＤ、ＣＯＤ）の分解が終了する迄
の間硝化菌の増殖はほとんど進行しない。従って、硝化
菌の増殖を起こさせるには槽内で被処理水を長い時間滞
留させる必要があり、その結果、長時間の滞留を可能に
させる槽容積の大きな酸化槽が必要とされていた。

【００１１】このように従来の生物学的処理装置にあっ
ては、装置の大型化が避けられず、その結果、容積負荷
が小さくなり、高負荷処理が行なえない、即ち単位容積
当たりの窒素除去率が小さいという欠点があった。

【００１２】また装置の大型化に伴い設備費用が高価と
なり経済的に不利となる欠点を免れなかった。

【００１３】更に、微生物を着生した微生物担持体を槽
内に充填した固定床式の装置においては、微生物の増殖
による生物膜の肥大化或いは被処理水中の懸濁物質の堆
積によって微生物担持体層が目詰まりを起こし、所定の
通水量が確保できなくなる場合があり、かかる場合、微
生物担持体層の下部から洗浄水や洗浄気体を流入させて
上記目詰まりを解消する、いわゆる逆洗洗浄を行なうも
のであるところ、従来装置の如き装置の大型化を招く
と、逆洗洗浄に要する手間が増え、煩雑になるという不
具合が生じる。

【００１４】本発明は上記従来装置の持つ欠点を解消す
るもので、槽容積を小さくでき且つ容積負荷を大きくで
きて高負荷処理が可能となる生物学的処理装置を提供す
ることを目的とする。

【００１５】本発明の他の目的は、装置の小型化を可能
とすることによって設備費用が安価で済み、しかも逆洗
洗浄の際その操作が容易となる生物学的処理装置を提供
することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、（１）有機物
及び窒素化合物を含有する被処理水を微生物の存在下に
生物学的に処理する生物学的処理装置において、該装置
は有機物の酸化及び窒素化合物の硝化を行なう酸化槽を
有し、該酸化槽は複数の区画された槽から構成され、各
槽内には微生物を着生した微生物担持体が充填されてい
ることを特徴とする生物学的処理装置、（２）有機態窒
素化合物を含有する被処理水を微生物の存在下に生物学
的に処理する生物学的処理装置において、該装置は有機
物の酸化及び窒素化合物の硝化を行なう酸化槽を有し、
該酸化槽は複数の区画された槽から構成され、各槽内に
は微生物を着生した微生物担持体が充填されていること
を特徴とする生物学的処理装置、（３）有機態窒素化合
物並びに有機物及び／又は窒素化合物を含有する被処理
水を微生物の存在下に生物学的に処理する生物学的処理
装置において、該装置は有機物の酸化及び窒素化合物の
硝化を行なう酸化槽を有し、該酸化槽は複数の区画され
た槽から構成され、各槽内には微生物を着生した微生物
担持体が充填されていることを特徴とする生物学的処理
装置、（４）原水供給側に脱窒槽を配置し、脱窒処理終
了後の被処理水を脱窒槽より酸化槽に導く被処理水供給
手段を設けると共に、硝化処理終了後の被処理水の一部
を原水供給側に還流する被処理水循環手段を設けてなる
上記（１）、（２）又は（３）記載の生物学的処理装
置、（５）脱窒槽の槽内には微生物を着生した微生物担
持体が充填されている上記（４）記載の生物学的処理装
置、（６）酸化槽における逆洗洗浄処理時の洗浄排水を
槽外に排出する排出管と該洗浄排水を貯留する貯留槽と
を設けてなる上記（１）、（２）、（３）、（４）又は
（５）記載の生物学的処理装置、（７）単繊維の多数本
を束ねて帯状に形成した長繊維束を槽内に蛇行状に架設
形成して微生物担持体を構成してなる上記（１）、
（２）、（３）、（４）、（５）又は（６）記載の生物
学的処理装置を要旨とする。

【００１７】本発明の生物学的処理装置は、有機物（Ｂ
ＯＤ、ＣＯＤ）の酸化及び窒素化合物の硝化を行なう酸
化槽を有する。有機物の酸化及び窒素化合物の硝化はい
ずれも好気的条件下で行なわれ、そのため一般的には空
気が槽内に供給される。

【００１８】酸化槽は複数の区画された槽から構成さ
れ、各槽には好気性細菌が含有されているが、この場合
微生物の含有形態としては固定床式が採用される。浮遊
式の場合には、各槽間に沈殿池を設けて１つの槽より流
出する被処理水を沈殿池に導き該被処理水中に含まれる
有機物酸化菌を分離除去する必要があり、装置の大型化
を招き好ましくない。固定床式の場合には被処理水中に
微生物が混入する虞はないため沈殿池を設ける必要がな
く、装置の小型化を図れる利点がある。

【００１９】酸化槽は通常、脱窒槽と組合せて用いられ
る。このように構成すれば亜硝酸性窒素又は硝酸性窒素
を更に分解して窒素ガスを生成せしめ、処理水の水質を
向上できる。上記組み合わせにおいて、通常、脱窒槽は
最初に原水の供給を受ける位置に置かれる。このように
構成すれば、原水中の有機物を脱窒菌生育のための有機
物源として利用することができ、別途、有機物を添加す
る必要がない。しかし本発明は有機物添加という不利を
問題にしないのであれば、酸化槽を最初に原水の供給を
受ける位置に置き、その後段に脱窒槽を配置してもよ
い。

【００２０】尚、アンモニア性窒素の分解除去を硝化処
理までにとどめ、最終的な脱窒処理までは目的としない
のであれば、本発明において脱窒槽は必ずしも必須のも
のではない。

【００２１】本発明装置に適用して生物学的処理の施さ
れる被処理水としては、１）有機物及び窒素化合物を含
有する被処理水、２）有機態窒素化合物を含有する被処
理水、３）有機態窒素化合物並びに有機物及び／又は窒
素化合物を含有する被処理水が挙げられる。

【００２２】即ち、本発明に適用される被処理水として
は、有機物と窒素化合物の双方を含有する被処理水であ
っても、或いは有機物であり、かつ窒素化合物でもある
有機態窒素化合物のみを含有する被処理水であってもよ
い。更には、有機態窒素化合物と有機物を含有する被処
理水、有機態窒素化合物と窒素化合物を含有する被処理
水、或いは有機態窒素化合物と有機物と窒素化合物のそ
れぞれを含有する被処理水もまた本発明に適用すること
ができる。

【００２３】本発明において窒素化合物としてはアンモ
ニア性窒素を有する化合物（例えば塩化アンモニウム）
等が挙げられ、また有機態窒素化合物としてはエチレン
シアンヒドリン、尿素、アミノ酸等が挙げられる。

【００２４】以下、図面に基づき本発明を詳細に説明す
る。図１に示す本発明の生物学的処理装置は、有機物
（ＢＯＤ、ＣＯＤ）の酸化及びアンモニア性窒素（ＮＨ
₄ ⁺ ）の硝化を行なう酸化槽１と亜硝酸性窒素（ＮＯ₂
^- ）及び／又は硝酸性窒素（ＮＯ₃ ^- ）の分解を行なう
脱窒槽２とを備えている。この実施例では、脱窒槽２は
最初に原水の供給を受ける位置に配置され、従って原水
としての汚水を供給する原水管３は脱窒槽２に連結さ
れ、この脱窒槽２の後段に酸化槽１が配置されている。

【００２５】脱窒槽２の被処理水流出口には送水管４が
連結され、該送水管４の他端は酸化槽１の被処理水流入
口に連結されている。酸化槽１の被処理水流出口には出
口管５が連結され、該出口管５には分岐した形で環流管
６が連結され、該環流管６の他端は原水管３に連結され
ている。環流管６は酸化槽１から流出する被処理水、す
なわち、酸化槽１の処理水の一部を脱窒槽２に戻すため
のものであるが、この被処理水循環に当たっては、環流
管６を出口管５と並列的に酸化槽１の被処理水流出口に
連結してもよく、また環流管６の他端を原水管３と並列
的に脱窒槽２の原水流入口に連結するようにしてもよ
い。

【００２６】被処理水を脱窒槽２に通水する方式として
は、該槽２の下部から被処理水を流入して上向流で通水
させる方式でも或いは該槽２の上部から被処理水を流入
して下向流で通水させる方式のいずれでもよい。従っ
て、原水管３の脱窒槽２に対する取り付け位置はいずれ
の方式を採用するかによって定まる。脱窒処理の終了し
た被処理水を槽外に流出させるに当たってその流出口は
通常、槽の上部に設けられ、従って送水管４は一般的に
は脱窒槽２の上部に連結される。

【００２７】脱窒処理の終了した被処理水を酸化槽１に
通水する方式は脱窒槽における場合と同様、上向流通水
方式でも或いは下向流通水方式でもよく、いずれを選択
するかにより送水管４は酸化槽１の上部位置或いは下部
位置のいずれかに取付けられる。

【００２８】有機物の酸化及びアンモニア性窒素の硝化
処理終了後、被処理水は通常、酸化槽１の上部より排出
される。従って、出口管５は一般的には上記槽１の上部
に連結される。

【００２９】有機物の酸化及びアンモニア性窒素の硝化
は好気的条件下で行なわれるため、酸化槽１の下部には
槽内に空気を供給するための空気管７が連結されてい
る。空気の代わりに酸素ガス、或いは酸素富化空気等を
供給してもよい。

【００３０】８は逆洗洗浄を行なうための洗浄水貯留槽
で、該貯留槽８には洗浄水を酸化槽１に供給するための
供給管９が設けられ、該供給管の他端は酸化槽１の下部
に連結されている。洗浄水としては、出口管５より排出
される酸化槽１の処理水の一部が利用される。即ち、出
口管５に分岐状に循環用管１０が連結され、該循環用管
１０の他端を上記貯留槽８に連結して処理水の一部を上
記貯留槽８内に送るように構成されている。このように
構成することにより、処理水の一部を洗浄水として有効
に利用することができ、運転コストを低減できる利点が
ある。しかし本発明はこのような構成に限定されず、洗
浄水として処理水以外の水、例えば通常の水道水を水道
水供給源より上記貯留槽８に供給するようにしてもよ
い。

【００３１】１１は逆洗洗浄した際の洗浄排水を排出す
るための排出管で、その一端は酸化槽１の上部に連結さ
れ、他端は洗浄排水貯留槽１２に連結され、該貯留槽１
２に洗浄排水が貯留されるように構成されている。上記
貯留槽１２における洗浄排水はそのまま廃棄してもよい
が、廃棄せずにこれを原水管３に送給し、脱窒槽２に循
環供給させるようにしてもよい。このように構成するこ
とにより、洗浄排水のままで廃棄するよりもより水質の
向上した処理水として系外に排出することができ、環境
汚染防止の見地から有益である。そのため本実施例にお
いては、上記貯留槽１２と原水管３との間に送給管１３
を連結し、上記貯留槽１２より原水管３に洗浄排水を送
給するように構成してある。

【００３２】尚、脱窒槽２が固定床式である場合には該
槽２にも同様に排出管３８を取付けて、該排出管３８を
通して脱窒槽における洗浄排水を貯留槽１２に導くよう
に構成することもできる。

【００３３】酸化槽１や脱窒槽２から排出された洗浄排
水中には、前記各槽内の微生物担持体から剥離された余
剰の微生物や懸濁物質が混入されており、従ってこの状
態のまま送給管１３、原水管３を通して脱窒槽２に洗浄
排水を送給すると、有機物酸化菌が脱窒菌と混合するこ
ととなって好ましくないばかりか、脱窒槽２内の微生物
担持体層が目詰まりを起こす虞れがある。

【００３４】そこで上記の不具合を生じないようにする
ため、貯留槽１２に固液分離槽としての機能を持たせ、
該槽にて固液分離を行ない、固液分離後の処理水を脱窒
槽２に送給するように構成することが好ましい。或い
は、必要に応じて貯留槽１２に濾過器（図示せず）を連
結し、該濾過器にて洗浄排水の濾過処理を行なった後、
脱窒槽２に送給するようにしてもよい。

【００３５】酸化槽１は複数の区画された槽、即ち、第
１区画槽１４、第２区画槽１５、第３区画槽１６から構
成されている。図１には３つの区画槽１４、１５、１６
に区画された態様が示されているが、その区画槽の数は
２でもよく或いは４以上でもよく特に限定されない。ア
ンモニア性窒素の硝化反応を促進して水質良好な処理水
を得るためには区画槽の数は多い方がよいが、操業能率
をも勘案すると通常その数は２〜４が好ましい。

【００３６】酸化槽１の具体的な構成例は図２に示され
ている。同図は酸化槽１が３つの区画槽１４、１５、１
６から構成される態様を示しており、各区画槽１４、１
５、１６は相互に隣接して設けられ且つ第１区画槽１４
から第３区画槽１６にかけて順次下方にその位置がずれ
ており、全体的に階段状に設けられている。

【００３７】各区画槽１４、１５、１６内には微生物
（有機物酸化菌、硝化菌）を着生した微生物担持体が充
填されており、それにより各区画槽内に微生物担持体層
１７、１８、１９が形成されている。好気性菌を用いる
酸化槽１は通常、上方が大気に曝された開放型の構造を
有するが、密閉型構造としても差支えない。微生物担持
体としては砂利、砕石、多孔性の人工石（焼成骨材）、
アンスラサイト等の無機物、ハニカム状等の各種形状を
なしたプラスチック、或いは図４に示す如き長繊維束を
上下に蛇行させた形態のもの等が使用される。

【００３８】ここで図４に示す微生物担持体について説
明すると、単繊維の多数本を束ねて帯状の長繊維束２０
を構成し、この長繊維束２０を酸化槽１内の上方に設け
た複数本の支持棒２１と酸化槽１内の下方に設けた複数
本の押え棒２２との間に架け渡し、全体として長繊維束
２０を酸化槽１内に蛇行状に架設形成したものである。
長繊維束２０の素材としては例えばアクリル繊維、ポリ
エステル繊維、ポリアミド繊維等の合成繊維、或いは
綿、羊毛等の天然繊維が用いられる。

【００３９】このような長繊維束蛇行形態のものを微生
物担持体として用いると、１）他の微生物担持体に比べ
て表面積が大きく、そのため微生物保持量が大きくな
り、装置の小型化に寄与できる、２）空隙率が他の微生
物担持体に比べて大きいため目詰まりしにくい、３）逆
洗洗浄の際、洗浄水或いは洗浄気体の流入により長繊維
束を容易に振動させることができ、従って長繊維束を構
成している各単繊維の表面に着生した余剰の微生物や堆
積した懸濁物質を効果的に剥離することができ、逆洗洗
浄が容易である、等の利点を生じる。

【００４０】酸化槽の第１区画槽１４においては、微生
物担持体層１７の下部に、多数の孔を穿設してなる散水
管２３及び散気管２４がそれぞれ多数本設けられ、散水
管２３は送水管４に連結され、散気管２４は空気管７に
連結されている。また第２区画槽１５、第３区画槽１６
においては微生物担持体層１８、１９の下部に散気管２
５、２６がそれぞれ設けられるのみで、散水管は設けら
れない。散気管２５、２６は上記散気管２４と同様、空
気管７に連結されている。

【００４１】酸化槽の第１区画槽１４における微生物担
持体層１７の上部には被処理水を第２区画槽１５に導く
送水手段としての流出管２７及び該流出管２７に連通し
たトラフ２８がそれぞれ設けられ、上記流出管２７は第
２区画槽１５の上方位置に臨んでいる。第２区画槽１
５、第３区画槽１６においても同様にそれぞれ微生物担
持体層１８、１９の上部に流出管２９、３０及びそれら
の流出管２９、３０に連通したトラフ３１、３２がそれ
ぞれ設けられ、また流出管２９は第３区画槽１６の上方
位置に臨んでいる。

【００４２】このように被処理水を第１区画槽１４の流
出管２７から第２区画槽１５へ、また第２区画槽１５の
流出管２９から第３区画槽１６へそれぞれ自然流下方式
で送水するようにするため、酸化槽１は各区画槽１４、
１５、１６が順次下方位置にずれた形で階段状に設けら
れている。第３区画槽１６における流出管３０は出口管
５に連結されている。

【００４３】区画槽のうち第１区画槽１４においては、
送水管４及び散水管２３を経て被処理水が槽内に供給さ
れ、微生物担持体層１７に対して上向流で被処理水が流
れる方式の構造となっており、また、第２区画槽１５、
第３区画槽１６においては、それぞれ流出管２７、２９
より槽内に被処理水が供給され、微生物担持体層１８、
１９に対して下向流で被処理水が流れる方式の構造とな
っている。

【００４４】上記実施例において酸化槽は、被処理水を
自然流下方式で１つの区画槽から他の区画槽へ送水する
構造としたが、自然流下方式とせず、各区画槽間に送水
用配管を施して、ポンプ等の圧力付与による送水手段に
より送水するようにしてもよい。このような構造とすれ
ば、たとえ各区画槽が隣接する態様であっても必ずしも
酸化槽を階段状に設ける必要がなく、各区画槽が水平状
に横並びした構造のものとして構成することができる。
勿論この場合、第２区画槽、第３区画槽への通水方式を
上向流通水方式とすることも可能である。

【００４５】尚、上記実施例に示す本発明装置は原水、
被処理水を送水するための各種配管を有しているが、こ
れらの配管における送水は通常、ポンプ等の圧力付与に
よる送水手段により行われる。また上記実施例では、酸
化槽を構成する各区画槽１４、１５、１６は相互に隣接
して設けられているが、本発明はこのような態様に限定
されず、各区画槽は互いに離間して設けられていてもよ
い。

【００４６】図３には、このような各区画槽を離間して
設けた態様の実施例が示されている。また同図は酸化槽
が２つの区画槽から構成される態様をも表している。同
図において、酸化槽１は第１区画槽１４と第２区画槽１
５とからなり、それらの区画槽は相互に離間して設けら
れると共に、両区画槽１４、１５間には送水のための接
続管３３が連結されている。即ち第１区画槽１４上部に
設けたトラフ２８に連通して接続管３３が設けられ、該
接続管３３の他端は第２区画槽１５の下部に設けた散水
管３４に連結されている。この図３に示す第２区画槽１
５は上向流通水方式の構造となっているが、接続管３３
を第２区画槽１５の上部に連結して下向流通水方式の構
造としてもよい。

【００４７】脱窒槽２は従来公知の構造のものが使用さ
れ、嫌気性菌を用いることから通常、密閉構造の槽とし
て構成され、図２、図３に示す如く槽内には脱窒菌を着
生した微生物担持体が充填され、微生物担持体層３５が
形成されている。尚、脱窒槽２は必ずしも密閉構造であ
る必要はなく、開放型であってもよい。３６は原水管３
に連結された、多数の孔を有する散水管である。微生物
担持体層３５の上部に送水管４が連結され、該送水管４
の他端は酸化槽における第１区画槽１４の散水管２３に
連結されている。また脱窒槽上部には、脱窒処理時に発
生する窒素ガスを槽外に放出するための放出管３７が設
けられている。脱窒槽における微生物担持体は、砂利、
多孔性人工石、長繊維束を用いたもの等、前述した如き
酸化槽において用いられる微生物担持体の例示として挙
げられたものを同様に用いることができる。

【００４８】脱窒槽２における微生物の含有形態として
は上記した固定床式に限定されず、浮遊式であってもよ
いが固定床式が好ましい。。固定床式を採用すれば、沈
澱池を設ける必要がなく、装置の小型化を図れる利点が
ある。

【００４９】尚、本発明において散水管２３、３４、３
６や散気管２４、２５、２６は必須のものではなく、原
水管３、送水管４、空気管７等から直接、槽内に原水、
被処理水、空気を流入させるようにしてもよい。

【００５０】

【作用】次に本発明装置の作用を図２に基づき説明す
る。有機物（ＢＯＤ、ＣＯＤ）及びアンモニア性窒素
（ＮＨ₄ ⁺ ）を含有する汚水（原水）と、環流管６を介
して後述の酸化槽１から送られる酸化槽１の処理水とを
原水管３を通して脱窒槽２に導き、散水管３６を経て槽
内に上向流通水方式により通水する。原水と酸化槽１の
処理水との混合液は、脱窒槽２の被処理水として槽内を
上昇し、送水管４より流出する。尚、脱窒槽２内におい
ては脱窒菌の働きによって脱窒処理が行われるが、これ
については後述する。被処理水は送水管４を通って次に
酸化槽の第１区画槽１４に流入し、散水管２３を経て槽
内を上昇する。同時に空気管７より散気管２４を経て空
気が槽内に送り込まれる。被処理水が微生物担持体層１
７内を上昇する間に微生物担持体の表面に着生した微生
物（有機物酸化菌、硝化菌）の働きによって被処理水中
の有機物及びアンモニア性窒素が生物学的に酸化分解さ
れる。この酸化分解処理の行なわれた被処理水はトラフ
２８を介して流出管２７より流出し、第２区画槽１５の
上部に供給される。

【００５１】被処理水は第２区画槽１５内を下向流で下
降し、同時に空気管７より散気管２５を経て空気が槽内
に送り込まれる。被処理水が微生物担持体層１８内を下
降する間に微生物の働きによって上記と同様の酸化分解
処理が行われ、この酸化分解の行われた被処理水は堰３
１を介して流出管２９より流出し、第３区画槽１６の上
部に供給される。この第３区画槽１６においても第２区
画槽１５におけると同様、被処理水が微生物担持体層１
９内を下降する間に酸化分解処理が行われる。

【００５２】酸化槽の各区画槽１４、１５、１６におけ
る微生物（有機物酸化菌、硝化菌）の分布状態（微生物
担持体への着生量）は概略以下のようになる。

【００５３】即ち、有機物を多く含む被処理水が最初に
供給される第１区画槽１４においては、有機物酸化菌の
増殖速度が硝化菌のそれに比べて大きいため硝化菌の増
殖が妨害され、有機物酸化菌の増殖が優先的に行われ、
硝化菌の増殖は極めて僅かしか進行しない。そのため、
第１区画槽１４においては有機物の酸化分解が活発に行
われ、その結果、第１区画槽１４から第２区画槽１５に
送給される被処理水中の有機物含有量は大幅に減少して
いる。

【００５４】第２区画槽１５においては、前述した如く
有機物含有量の大幅に減少した被処理水が供給されるた
め、有機物酸化菌の成育のための有機物源が欠乏し有機
物酸化菌は僅かしか増殖しない。そのため硝化菌の増殖
は有機物酸化菌の増殖によって妨害されることがなく、
硝化菌の活発な増殖が行われ、それに伴いこの第２区画
槽１５においてはアンモニア性窒素の酸化分解（硝化）
が大きく進行する。しかし、有機物の酸化分解は僅かな
がら行われているため、第２区画槽１５から第３区画槽
１６に送給される被処理水中の有機物含有量は、第１区
画槽１４から第２区画槽１５に送給されたときの被処理
水中の有機物含有量よりも更に減少しており、この区画
槽１６において有機物酸化菌は第２区画槽１５における
よりも増殖度合いが更に一段と低下する。一方、それに
伴い、この第３区画槽１６においては、ほとんど硝化菌
のみが増殖するようになり、残留するアンモニア性窒素
の硝化を効率良く行うことができる。

【００５５】このようにして、酸化分解反応の進行に伴
い、有機物酸化菌の存在比率（有機物酸化菌と硝化菌の
合量に対する有機物酸化菌の比率）は第１区画槽１４に
おいて最も多く、第２区画槽１５、第３区画槽１６の順
にその比率が減少し、反対に各槽内における硝化菌の存
在比率は第１区画槽１４においてその比率が最も少な
く、第２区画槽１５、第３区画槽１６の順にその比率が
増大するという微生物分布状態が生じ、それにより有機
物酸化菌と硝化菌の棲み分けが起こる。その結果、第２
区画槽１５、第３区画槽１６において硝化菌が活発に活
動できることになり、硝化処理を行うために必要な装置
容量を低減できる。

【００５６】而して、アンモニア性窒素の酸化分解によ
り、亜硝酸性窒素（ＮＯ₂ ^- ）及び／又は硝酸性窒素
（ＮＯ₃ ^- ）が生成する。

【００５７】酸化槽１における区画数（即ち区画槽の
数）が多ければ多い程、有機物酸化菌と硝化菌の棲み分
けが進行するため有機物とアンモニア性窒素の酸化分解
がそれぞれ理想的に進行し、その結果、処理水の水質を
一段と向上できる。

【００５８】上記の如く、酸化槽１にて有機物及びアン
モニア性窒素の酸化分解が行われ、酸化分解終了後の被
処理水は第３区画槽１６上部より堰３２を介して流出管
３０より流出し、その一部は処理水として出口管５を経
て系外に排出され、残部は環流管６を経て原水管３に戻
される。

【００５９】環流された被処理水は原水（汚水）と混合
されて上述した脱窒槽２に導かれ、槽内を上昇する。被
処理水と原水との混合液が微生物担持体層３５内を上昇
する間に微生物（脱窒菌）の働きによって上記混合液中
の亜硝酸性窒素及び／又は硝酸性窒素が生物学的に分解
され窒素ガス（Ｎ₂ ）が生成し、この窒素ガスは放出管
３７を経て槽外に放出される。このようにして脱窒処理
が行なわれる。

【００６０】脱窒処理の終了した上記混合液（以下、被
処理水という）は上述した通り送水管４を経て酸化槽１
に流入し、ここで上述の如く被処理水中の有機物及びア
ンモニア性窒素の酸化分解が行なわれ、浄化された被処
理水の一部は処理水として出口管５より排出され、残部
は環流管６を経て原水管３に戻され、以後同様の処理が
繰り返される。尚、出口管５より被処理水の一部が洗浄
水貯留槽８に導かれる。

【００６１】微生物担持体に着生した生物膜の肥大化等
により微生物担持体層が目詰まりを起こした場合には逆
洗洗浄が行なわれる。この処理を酸化槽の第１区画槽１
４について述べると、まず該槽１４への通水を停止した
後、空気管７より散気管２４を介して、通水時における
供給空気流量より大なる流量の洗浄空気を槽内に流入さ
せる。当該空気の流入により槽内の水が攪拌され、微生
物担持体に着生した余剰の微生物や微生物担持体層に付
着した被処理水中の懸濁物質が剥離される。

【００６２】次いで、空気の流入を続行したまま、或い
は空気の流入を停止した後、洗浄水貯留槽８より供給管
９、送水管４及び散水管２３を介して槽内に洗浄水を流
入させる。流入した洗浄水の上昇流により、剥離した余
剰の微生物や懸濁物質は微生物担持体層１７より追い出
され、この余剰の微生物等を含む洗浄排水は排出管１１
を経て洗浄排水貯留槽１２に排出される。排出管１１及
び上記貯留槽１２を設けることにより洗浄排水が第２区
画槽１５や第３区画槽１６内に流入することがなくな
り、その結果、洗浄排水中の有機物酸化菌が上記区画槽
１５、１６内の硝化菌と混じり合う量を低減でき、硝化
菌の増殖を良好に行なわせることができる。

【００６３】この場合、洗浄排水が第２区画槽１５内に
流入しないように流出管２７を閉じる必要があり、その
ため流出管２７には例えば弁体（図示せず）を取付けて
管通路を開閉できる機構を設ける。

【００６４】尚、上記貯留槽１２内の洗浄排水は送給管
１３を介して原水管３に送られる。

【００６５】硝化菌は比反応速度は高いが、有機物酸化
菌に比較して増殖速度が遅いことから生物膜が肥大化し
難いため、逆洗洗浄に当たっては空気洗浄のみで充分で
ある。従って、有機物酸化菌の含有量が少なく、硝化菌
の含有量が多い第２区画槽１５及び第３区画槽１６にお
いては、逆洗洗浄を行うに当たって、空気管７よりそれ
ぞれ散気管２５、２６を介して通常処理時より大なる流
量の洗浄空気を槽内に流入させて余剰の微生物を剥離除
去し、その後、直ちに被処理水を通水して通常処理に移
行するようにすればよい。

【００６６】尚、脱窒槽２における逆洗洗浄は、洗浄空
気は用いられず、通常、洗浄水のみによって行なわれ
る。

【００６７】以上、有機物及びアンモニア性窒素を含有
する被処理水を用いたときの本発明の作用について説明
したが、有機態窒素化合物を含有する被処理水を用いた
場合にも同様の作用が生じる。

【００６８】即ち、脱窒槽２において、脱窒菌の働きに
より、被処理水中の亜硝酸性窒素及び／又は硝酸性窒素
が分解され窒素ガスが生成し、また酸化槽１において、
有機物酸化菌の働きにより、被処理水中の有機態窒素化
合物が酸化分解されると共に、同時にアンモニア性窒素
が生成する。この生成したアンモニア性窒素は同槽１内
で硝化菌の働きにより酸化分解され亜硝酸性窒素及び／
又は硝酸性窒素が生成する。

【００６９】そして各反応が進行することにより、酸化
槽１の各区画槽１４、１５、１６における微生物（有機
物酸化菌、硝化菌）の分布状態は上記に述べたと同様の
分布状態となり、同様に有機物酸化菌と硝化菌の棲み分
けが起こる。

【００７０】このような作用に関しては、被処理水とし
て有機態窒素化合物並びに有機物及び／又は窒素化合物
を含有する被処理水を用いる場合にも同様のことがい
え、上記と同じような反応が進行し、同様な作用が生じ
る。

【００７１】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。 実施例１ 図５Ａに示すように、酸化槽１を２つに区画して第１区
画槽１４と第２区画槽１５とから構成してなる本発明装
置を用いて、下記組成の原水を処理して処理水質を測定
した。両区画槽１４、１５に充填する微生物担持体とし
てはアクチライト（商品名（オルガノ（株）製）、多孔
性の焼成骨材で、直径１０〜１５ｍｍのもの）を用い、
見掛け容量１．５リットルで各区画槽内に充填した。 原水組成： グルコース ６００ｍｇ／リットル（５００ｍｇＢＯＤ／リットル） 塩化アンモニウム １９１ｍｇ／リットル（５０ｍｇＮＨ₄ ⁺ −Ｎ／リット
ル） リン酸一カリウム ２２ｍｇ／リットル 炭酸水素ナトリウム ６００ｍｇ／リットル 以上の成分を水道水に溶解して原水を調製した。

【００７２】両区画槽１４、１５はいずれも容量２リッ
トルで、酸化槽１全体として４リットルの容量となるよ
うにした。ＢＯＤ負荷条件は全ＢＯＤ負荷（酸化槽全体
としての負荷）で１．７ｋｇＢＯＤ／ｍ³ ／ｄａｙとし
た。

【００７３】上記組成の原水を第１区画槽１４−第２区
画槽１５の順に流し、空気を両区画槽内に供給して有機
物（ＢＯＤ）の酸化分解処理及びアンモニア性窒素（Ｎ
Ｈ₄ ⁺ ）の酸化分解（硝化）処理を行なった。上記処理
に当たっては、原水を連続的に通水し、通水期間は２ヵ
月間とした。逆洗洗浄は２日おきに第１区画槽１４につ
いてのみ行い、第２区画槽１５については行なわなかっ
た。洗浄排水は系外に排出した。

【００７４】比較のため、図５Ｂに示す如き、有機物の
酸化と硝化を同一の槽にて行なう従来の酸化槽４２を用
いて、上記と同一の条件にて同様に処理を行ない、処理
水質を測定した。但し、この従来装置の容量は２リット
ルとした。そこで本発明装置と同一のＢＯＤ負荷条件と
するため原水の流量は本発明装置の場合の１／２とし
た。

【００７５】測定の結果、ＢＯＤ除去に関する処理水質
は、本発明装置による処理水、従来装置による処理水の
いずれにおいても＜５ｍｇＢＯＤ／リットルであり、良
好な処理水質が得られた。一方、窒素除去に関する処理
水質は、本発明装置による処理水において＜１ｍｇＮＨ
₄ ⁺ −Ｎ／リットル、従来装置による処理水において７
〜１０ｍｇＮＨ₄ ⁺ −Ｎ／リットルであり、従来装置に
比較して本発明装置の方がより確実に硝化が進み、良好
な処理水質が得られることが判った。

【００７６】実施例２ 本発明装置及び従来装置について実施例１と同一条件に
て同一内容の処理を行なった。本発明装置については実
施例１と同一条件にて第１区画槽１４についてのみ逆洗
洗浄を行ない、従来装置については逆洗洗浄を行なわ
ず、両装置の稼働状況を観察した。

【００７７】その結果、本発明装置の第２区画槽１５は
２ヵ月間逆洗洗浄を行なわなくても何ら問題がなく、硝
化処理が支障なく行なわれた。これに対し、従来装置は
１週間で微生物担持体層が目詰まりを起こし、逆洗洗浄
をしないと処理操作の続行が不可能であった。

【００７８】実施例３ 本発明装置及び従来装置について実施例１と同一条件に
て同一内容の処理を行なった後、連続処理を止め、両装
置の酸化槽に、適量の塩化アンモニウムを添加し、バッ
チ実験により硝化速度を測定した。

【００７９】測定により求めた硝化速度を表１に示す。
これらの結果を基に、本発明装置及び従来装置におい
て、アンモニア性窒素濃度（ＮＨ₄ ⁺ −Ｎ／リットル）
が５０ｍｇ／リットルの原水を１０００ｍ³ ／ｄａｙ
（従って、総窒素負荷量は５０ｋｇ・Ｎ／ｄａｙ）で、
処理を行なった時良好な処理水質を得るために必要とさ
れる装置容積を計算により求めた。ここで装置容積は、
総窒素負荷量（５０ｋｇＮ／ｄａｙ）を硝化速度で割っ
た値として求められる。結果を同表に示す。

【００８０】

【表１】

【００８１】上記結果から明らかなように、同一の処理
水質を得るのに本発明装置の方が従来装置よりも装置容
積が小さくて済み、従って本発明装置によれば容積負荷
が大きく、高負荷処理が行なえることが判る。

【００８２】実施例４ 図３に示すように、脱窒槽２と、相互に離間して設けら
れた２つの区画槽（第１区画槽１４及び第２区画槽１
５）からなる酸化槽１とから構成してなる本発明装置を
用いて、ＢＯＤ濃度２０００〜４０００ｍｇ／リット
ル、有機態窒素濃度５００〜１０００ｍｇＮ／リットル
のエチレンシアンヒドリン含有排水を処理した。脱窒槽
及び両区画槽に充填した微生物担持体は、実施例１に使
用したものと同じであり、また、各槽の容量はいずれも
２リットルで、微生物担持体を各槽内に１．５リットル
づつ充填した。

【００８３】上記組成のエチレンシアンヒドリン含有排
水を、脱窒槽２、第１区画槽１４、第２区画槽１５の順
に連続的に流すと共に、第２区画槽１５の出口水の一部
を脱窒槽２に循環しながら処理を行なった。なお、脱窒
槽２は空気逆洗洗浄を毎日、空気と水による逆洗洗浄を
週１回行ない、また、第１区画槽１４は空気と水による
逆洗洗浄を毎日行なうと共に、この際発生する逆洗洗浄
排水は洗浄排水貯留槽１２に一旦受けて固液分離をした
後、原水と混合して処理した。

【００８４】以上のような処理を３ヵ月間連続して行な
ったところ、脱窒槽における脱窒負荷３ｋｇＮ／ｍ³ ／
ｄａｙ、第１区画槽１４におけるＢＯＤ負荷５ｋｇ／ｍ
³ ／ｄａｙ、第２区画槽１５における硝化負荷１．５ｋ
ｇＮ／ｍ³ ／ｄａｙという極めて高負荷条件において、
溶解性ＢＯＤ濃度５ｍｇ／リットル以下、アンモニア性
窒素濃度２ｍｇＮ／リットル以下、有機態窒素濃度５ｍ
ｇＮ／リットル以下、硝酸性窒素濃度１ｍｇＮ／リット
ル以下、亜硝酸性窒素濃度１ｍｇＮ／リットル以下の良
好な処理水を安定して得ることができた。

【００８５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は有機物の
酸化及び窒素化合物の硝化を行う酸化槽を複数の区画さ
れた槽から構成したので、１つの区画槽と他の区画槽と
の間において有機物酸化菌と硝化菌の棲み分けが起こ
り、その結果、有機物酸化菌の優先的な増殖によって硝
化菌の増殖が阻害されるという従来の問題点を解消で
き、硝化菌の増殖を活発に行なわせることができる。

【００８６】従って本発明装置によれば、従来装置のよ
うに装置を大型化して被処理水の滞留時間を長くし、そ
れにより硝化菌の増殖を図るという必要はなく、そのた
め装置の小型化を実現できる効果がある。而して、装置
を小型化できる結果、容積負荷が大となり、高負荷処理
が可能となり、有機物除去率及び窒素除去率に優れた装
置を提供できる。

【００８７】また装置の小型化が可能となるに伴ない、
設備費用が安価となり、経済的に有利である。

【００８８】更に本発明装置によれば、酸化槽を複数の
区画された槽から構成したので、逆洗洗浄を行なうに当
たり各区画槽を別個に操作することが可能となる。ここ
において、硝化菌の増殖速度は有機物酸化菌に比較して
遅いので生物膜が肥大化し難く、そのため有機物酸化菌
の含有量（着生量）が少ない区画槽（第２区画槽等）の
逆洗洗浄は相当期間行なわなくても支障がなく、また洗
浄操作も空気洗浄のみで充分であり、このように本発明
装置における逆洗洗浄は極めて簡単容易なものとなり、
操作性良好なものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置を示す略図である。

【図２】本発明装置の具体的態様を示す図である。

【図３】本発明装置の別の具体的態様を示す図である。

【図４】微生物担持体の一例を示す一部切欠斜視図であ
る。

【図５】実施例、比較例における実験に用いた装置を示
すもので、図５（Ａ）は本発明装置を示す略図、図５
（Ｂ）は従来装置を示す略図である。

【図６】従来装置を示す略図である。

【符号の説明】

１ 酸化槽 ２ 脱窒槽 ３ 原水管 ４ 送水管 ６ 環流管 １１ 排出管 １２ 洗浄排水貯留槽 １４ 第１区画槽 １５ 第２区画槽 １６ 第３区画槽 ２０ 長繊維束

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 角田 ふで子 埼玉県戸田市川岸１丁目４番９号 オルガ ノ株式会社総合研究所内 (72)発明者 冨田 実 埼玉県戸田市川岸１丁目４番９号 オルガ ノ株式会社総合研究所内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有機物及び窒素化合物を含有する被処理
   水を微生物の存在下に生物学的に処理する生物学的処理
   装置において、該装置は有機物の酸化及び窒素化合物の
   硝化を行なう酸化槽を有し、該酸化槽は複数の区画され
   た槽から構成され、各槽内には微生物を着生した微生物
   担持体が充填されていることを特徴とする生物学的処理
   装置。
2. 【請求項２】 有機態窒素化合物を含有する被処理水を
   微生物の存在下に生物学的に処理する生物学的処理装置
   において、該装置は有機物の酸化及び窒素化合物の硝化
   を行なう酸化槽を有し、該酸化槽は複数の区画された槽
   から構成され、各槽内には微生物を着生した微生物担持
   体が充填されていることを特徴とする生物学的処理装
   置。
3. 【請求項３】 有機態窒素化合物並びに有機物及び／又
   は窒素化合物を含有する被処理水を微生物の存在下に生
   物学的に処理する生物学的処理装置において、該装置は
   有機物の酸化及び窒素化合物の硝化を行なう酸化槽を有
   し、該酸化槽は複数の区画された槽から構成され、各槽
   内には微生物を着生した微生物担持体が充填されている
   ことを特徴とする生物学的処理装置。
4. 【請求項４】 原水供給側に脱窒槽を配置し、脱窒処理
   終了後の被処理水を脱窒槽より酸化槽に導く被処理水供
   給手段を設けると共に、硝化処理終了後の被処理水の一
   部を原水供給側に還流する被処理水循環手段を設けてな
   る請求項１、２又は３記載の生物学的処理装置。
5. 【請求項５】 脱窒槽の槽内には微生物を着生した微生
   物担持体が充填されている請求項４記載の生物学的処理
   装置。
6. 【請求項６】 酸化槽における逆洗洗浄処理時の洗浄排
   水を槽外に排出する排出管と該洗浄排水を貯留する貯留
   槽とを設けてなる請求項１、２、３、４又は５記載の生
   物学的処理装置。
7. 【請求項７】 単繊維の多数本を束ねて帯状に形成した
   長繊維束を槽内に蛇行状に架設形成して微生物担持体を
   構成してなる請求項１、２、３、４、５又は６記載の生
   物学的処理装置。