JPH0741260B2

JPH0741260B2 - 汚水の窒素除去方法

Info

Publication number: JPH0741260B2
Application number: JP17984090A
Authority: JP
Inventors: 銑一宝蔵
Original assignee: ベスト工業株式会社
Priority date: 1990-07-06
Filing date: 1990-07-06
Publication date: 1995-05-10
Anticipated expiration: 2010-05-10
Also published as: JPH0466195A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は汚水の窒素除去方法の改良に係り、担体流動型
曝気槽と沈殿槽との組合せにより、BOD除去と脱窒素を
効率的に行なえるようにした汚水の窒素除去方法に関す
るものである。

（従来の技術）汚水中に存在する窒素成分は、主に蛋白質が分解して生
成する有機態窒素（アミン類等）やこれが更に分解した
アンモニア態の窒素として存在する。

従って、従来一般に行なわれている生物学的な脱窒素方
法は、何れも（イ）硝化菌の作用により、有機態窒素又
はアンモニア態窒素を好気性環境下で硝酸態窒素又は亜
硝酸態窒素に変換する硝化工程と、（ロ）脱窒細菌の作
用により、硝化された窒素（NO₂−N,NO₃−Ｎ）を嫌気性
環境下で炭素源（有機物）の存在下に窒素ガスに変換す
る脱窒工程との組合せが基本となっており、三段活性汚
泥法（メタノール添加法）、硝化液循環法、嫌気・好気
循環法等と呼ばれる各種の脱窒素方法が開発されてい
る。

しかし、前記従前の脱窒素方法は、好気性環境下に於け
る硝化工程と嫌気性環境下に於ける脱窒工程を個別に行
なうものであるため、処理設備が大形化すると共に脱窒
処理槽への汚泥の返送や脱窒処理槽内の汚泥濃度の管理
に手数がかかり、安定した汚水処理を行ない難いと云う
欠点が内存する。

一方、これ等の問題を解決するため、脱窒菌を主体とす
る微生物を培養・付着せしめた多孔質充填物（スポンジ
の小片）を脱窒処理槽内へ充填し、酸素を含まないガス
流によって充填物と硝化処理後の汚水や添加したメタノ
ール等を強制撹拌することにより、汚泥の回収並びに補
給を不要とするようにした技術が開発されている（特開
昭51−150870号等）。

しかし、これ等の多孔質充填物（スポンジ小片）を使用
する処理技術に於いても脱窒槽工程の他に硝化工程を別
に必要とするため、処理設備の大幅な小形化がはかれな
いと云う問題が残されている。

また、多孔性坦体を使用する坦体流動型曝気処理槽には
各種のものが開発されているが、これ等は何れもBOD除
去を目的とするものであり、窒素除去には適用不可能な
ものである（特開昭49−39949号，特公昭55−51639号
等）。

（発明が解決しようとする課題）本発明は従前の汚水の窒素除去方法に於ける上述の如き
問題、即ち（イ）硝化工程と脱窒工程とを別個に必要と
するため、処理設備の小形化や処理操作の簡素化が計れ
ないと云う問題を解決せんとするものであり、特定の物
理的性質を有する多孔質充填物を使用することにより、
一基の主処理槽内で硝化工程と脱窒工程の両方を並列的
に行なわせ、これによって処理設備の大幅な小形化と処
理コストの削減を可能とした汚水の窒素除去方法を提供
するものである。

（課題を解決するための手段）ところで、本件発明者は、活性汚泥を付着せしめた多孔
性坦体を用いた流動型曝気処理装置の性能試験の過程に
於いて、ある種の多孔性坦体を使用した場合にはBODの
みならず汚水中の総窒素の方も大幅に減少することを見
出した。

第１表は前記試験の結果を示すものであり、試験２（試
料Ｄ）及び試験４（試料Ｃ）に於いては、坦体を不織布
小片NO2（15mm×15mm×10mm）及びポリウレタン小片NO1
（12mm×12mm×12mm）とすることにより、総窒素Ｔ−Ｎ
が120分間の曝気処理によって約40％位い除去されるこ
とが示されている。

尚、第１表の結果は多孔性坦体の充填率を30％（曝気槽
内容積に対して30VOL％の坦体を充填）とし、且つ曝気
強度を5.5Nm³／m³・Hrとした場合の値である。

前記第１表の結果からも明らかな様に、ある種の多孔性坦体を用いた場合には、好気性環境下にある曝
気処理槽に於いても窒素除去が行なわれるのであるか
ら、当該曝気処理槽では好気性環境下に於けるBOD除去
や硝化作用の他に、嫌気性環境下に於ける脱窒作用が併
せて同時に進行していることになる。

尚、上述の如き硝化作用と脱窒作用が同時に進行すると
云う処理のメカニズムは未だ充分に解析されていない
が、好気性環境下に於けるBOD除去作用や硝酸態窒素等
の硝化作用は主として多孔性坦体の外層領域（即ち好気
性領域）に於いて行なわれ、且つ嫌気性環境下に於ける
脱窒作用は、主として多孔性坦体の内層領域（即ち嫌気
性領域）で行なわれているものと想定される。

本件発明は上述の様な知見に基づいて開発をされたもの
であり、使用する多孔性坦体の物理的性質や寸法、充填
率等を特定することにより、一基の坦体流動型曝気処理
槽と沈殿槽（若しくは一基の沈殿部付坦体流動型曝気処
理槽）により、BOD除去と窒素除去の両方を同時に可能
とするものである。

本願発明は、散気装置を備えた主処理槽内へ、厚さ10mm
及び風速2m/secの条件下に於ける気体濾過抵抗が５〜12
mmH₂Oのポリウレタン製又はポリエチレン製シートを切
断して形成した比重がほぼ１であって、一辺の長さが10
mm〜15mmの角柱状を呈し、且つ汚水中に於いて外層部が
好気性領域となると共に内層部が嫌気性領域となる多孔
性坦体を充填率20〜35％の割合で充填し、前記散気装置
からの噴出空気により汚水及び多孔性坦体を循環流動さ
せると共に、前記主処理槽からスクリーンを介して処理
汚水のみを沈殿槽へ移流せしめて汚泥の沈殿分離を行な
い、分離した汚泥の一部を計量装置により計量制御しつ
つ前記主処理槽内へ返送することを発明の基本構成とす
るものである。

（作用）汚水内のアンモニア態窒素や有機態窒素は、好気性環境
下にある多孔性坦体の外層部に於いて、これに付着する
汚泥中の硝化菌と接触することにより硝化作用を受け、
硝酸態窒素等に変換される。

変換された硝酸態窒素等は、引き続き嫌気性環境下にあ
る多孔性坦体の内層部に於いて、これに付着する汚泥中
の脱窒素菌と接触することにより脱窒作用を受け、窒素
除去が行なわれる。

処理された汚水はスクリーンを通して沈殿槽へ移流さ
れ、ここで汚泥が沈殿分離されたあと、消毒等の処理を
経て外部へ放流される。

沈殿分離された汚泥の一部は主処理槽内へ返送され、流
動中の多孔性坦体に吸着される。これによって、主処理
槽内の汚泥量は常に所定値に保持される。

（実施例）以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明する。

第１図は本発明の処理工程を示すものであり、図に於い
て1aは流水汚水、1bは放流水、２は坦体流動型の主処理
槽、３は沈殿槽、４は消毒槽、５は放流ポンプ槽、6aは
計量装置、６は汚泥返送路、７は汚泥濃縮貯留槽であ
る。

また、第２図乃至第５図は本発明の実施に使用する処理
装置の要部を示すものである。前記主処理槽２、消毒槽
４、放流ポンプ槽５等は槽本体Ａ内に一体的に形成され
ており、沈殿槽３（図示省略）は別体として設けられて
いる。

尚、第２図乃至第５図に於いて、８は散気管、９は散気
管固定台、10は着脱ユニオン、11は送気バルブ、12は配
管支持板、13はエアー逃し管、15は移流管、16はスクリ
ーン部、17は放流ポンプ架台、18は放流ポンプ、19は消
毒装置、20は仕切壁、21は移流壁、22は薬剤筒、23,24
は移流管、25は仕切壁である。

又、本実施例では沈殿槽３を主処理槽２と別体にしてい
るが、これを一体的に形成することも可能である。

前記主処理槽２内の底部には散気管８が設けられてお
り、コンプレッサー（図示省略）から供給されたエアー
が噴出されることにより、槽内の汚水並びに多孔性坦体
Ｂが矢印方向へ循環回流する。

また、主処理槽２内には外形寸法が12mm×12mm×12mmの
立方体形状を有するポリウレタン製の多孔性坦体Ｂが、
容積占有率が約30％となる様に充填されている。

前記多孔性坦体Ｂは、比重が略１で、且つ一辺の長さ寸
法が10〜15mm程度の角柱体が望ましい。何故なら比重が
１から大きく離れたり、或いは一辺の寸法が15mm以上に
なるとエアーレーションによる流動性が悪化し、また一
辺の寸法が10mm以下になると、後述する多孔性坦体Ｂの
嫌気性領域が減少し、脱窒能力が低下することになる。

また、多孔性坦体Ｂは耐摩耗性を有する必要があり、ポ
リウレタン製の多孔性坦体Ｂの場合にはエーテル系の連
泡性ポリウレタンが望ましい。

更に、多孔性坦体Ｂの充填率は20〜35％程度が最適であ
る。充填率が20％以下になると脱窒素効果が急激に低下
するからであり、また充填率が35％以上になるとエァー
レーションによる流動が困難になると共に、流動性を高
めるためにエァー量を増すと、脱窒作用が逆に相殺され
る結果となるからであり、これ等のことは何れも脱窒素
試験により確認されている。

前記多孔性坦体Ｂは前述の如く、外層部が好気性領域と
して作用し且つ内層部が嫌気性領域として作用すること
が必要であり、この点から単に連続発泡性であったり、
或いは気泡率が高いだけでは、BOD除去は可能であって
も優れた窒素除去作用を奏することが不可能である。

即ち、多孔性坦体の気泡が大きく且つ気泡の大部分が連
泡の場合には、空気泡が容易に水と共に坦体内部を通過
することになり、前記嫌気性領域がほぼ零になって脱窒
作用が得られなくなる。また、これとは逆に、空隙率が
如何に大きくても連泡状の気泡でない場合には、嫌気性
領域は増加するものの通水性に劣ることとなり、脱窒作
用が得られない。

従って、多孔性坦体Ｂとしては適当な気孔径で、しかも
適当な連泡率（望ましくは、外層領域の連泡率が比較的
大きく且つ内層領域の連泡率が比較的小さいもの）を有
することが必須の要件となり、この種の発泡体の特性を
示すものとして通常利用されるP.P.I値（１″幅当りの
気泡数）や気泡率（気泡容積／全容積）、連泡率（連泡
状の気泡数／全気泡数）等だけでは、本件発明の様な一
基の坦体流動型曝気槽により窒素除去を行なう際に最適
な多孔性坦体の物性を表現することは不可能である。

そこで、本件発明に於いては、多孔性坦体の濾過性能に
着目し、プラスチック通気体の基本特性である濾過性能
の評価試験方法として信頼性の高い、日本空気清浄協会
（JACA NO10）の第１性能試験方法を用いて、多孔性坦
体用の板材Ｃの濾過抵抗を測定した。

即ち、先ず角柱状の多孔性坦体Ｂの一辺の長さ（10mm）
に相当する厚さＬ＝10mmの多孔性板材Ｃを第６図の如く
に配設し、風速2m/sec下に於ける濾過抵抗Ｐを測定し
た。

尚、第６図は前記第１性能試験方法に於いて使用した垂
直形性能試験装置であり、図に於いてＣは試験体、Ｄは
マノメータ、Ｅは整流格子、Ｆは風量調整板、Ｇはファ
ン、Ｈはのぞき窓、Ｉは試験器本体、Ｊはオリフィスで
あり、風速計は省略されている。

次に、前記風速2m/sec下に於ける濾過抵抗Ｐ（mmH₂O）
の測定を終えた多孔性板材Ｃを所定寸法の立方体状に切
断して多孔性坦体Ｂを形成し、これを曝気処理槽へ夫々
30％の充填率で充填して一定時間脱窒素処理を行ない、
そのトータル窒素Ｔ−Ｎの除去率Ｑを実測した。尚、脱
窒素試験に供した被処理水の種類や量、処理時間、曝気
量等の試験条件が各多孔性坦体Ｂ毎に同一に設定されて
いることは勿論である。

その後、前記濾過抵抗Ｐと総窒素除去率Ｑとの対比を行
ない、この対比から高い窒素除去率Ｑを達成し得る濾過
抵抗Ｐの範囲を定めた。

第２表は、前記第６図の試験により測定した濾過抵抗Ｐ
の一例を示すものであり、ここで、濾過抵抗Ｐは風速2m
/sec下に濾過抵抗mmH₂Oで表わされている。

また、第７図は前記第２表の濾過抵抗Ｐと試料の目の粗
さの関係を半対数グラフに表わしたものであり、ウレタ
ン試料の場合には、１″当りの気孔（セル）数で表わし
た目の粗さと濾過抵抗Ｐとが対数直線の関係になってい
る。

前記第１表と第２表の結果を対比すると、試料記号Ｃの
多孔性坦体が約40％の窒素除去率を達成できることが判
る。この様にして、多数の多孔性坦体についての窒素除
去率Ｑと空気濾過抵抗Ｐの測定を行ない、両者の対比か
ら、多孔性板材の厚さＬが10〜15mmの範囲内に於いて、
試料厚さ10mm、風速2m/secに於ける濾過抵抗が5/12mmH₂
Oのものを、一辺の長さが10〜15mmの四角柱状に形成し
た多孔性坦体が、本件発明に於ける最適の多孔性坦体で
あることが判明した。

次に、本発明による汚水の窒素除去処理方法を説明す
る。

第１図乃至第５図を参照して、被処理水は先ず移流管15
から主処理槽２内へ入り、活性汚泥を内部に保持した多
孔性坦体Ｂや浮遊活性汚泥と共に、散気管８から噴出す
る空気流によって槽２内を循環回流する。

槽２内を循環する間に活性汚泥による生物学的処理によ
り、汚水内のBODの約90％が除去される。

また、汚水が多孔性坦体の外層部の好気性領域及び浮遊
汚泥中の硝化菌に触れることにより、アンモニヤ態窒素
等の硝化処理が行なわれる。更に、多孔性坦体の内層部
の嫌気性領域に於いて、硝化された硝酸態窒素が汚泥中
の脱窒細菌に触れることにより、脱窒処理が行なわれ、
総窒素の約70％以上が除去される。

尚、本実施例に於いては、BOD負荷が0.8〜3kgBOD/m³・
日、活性汚泥量5.0kg以上／m³、日、平均流入総窒素0.0
4kg/kg（活性汚泥）及び0.2kg以下／m³（槽容積）、曝
気強度9.0m³／m³・Hrに夫々設定されている。

また、多孔性坦体Ｂには12mm×12mm×12mmのウレタン製
多孔体（空気濾過抵抗Ｐ＝5.7）が約17,200個／m³（充
填率30％）の割合で使用されており、槽２内周面近傍に
於ける流動速度は60〜100cm/sec、槽２中央部に於ける
流動速度は５〜10cm/sec程度である。

主処理槽２からの活性汚泥と坦体の混合液は、スクリー
ン部16によって多孔性坦体Ｂの流出が防止され、活性汚
泥混合液のみが移流管23を通して沈殿槽３へ送られ、こ
こで汚泥の沈殿分離が行なわれる。

汚泥が分離された処理水は移流管24を通して消毒槽４へ
戻され、消毒された処理水は放流ポンプ槽５を介して放
流ポンプ18により槽外へ放流されて行く。

また、前記沈殿槽４に於いて分離された汚泥は、計量装
置6aで自動計量されたうえ、必要量が汚泥返送管６を通
して主処理槽２内へ戻され、主処理槽中の活性汚泥量が
設定値になるように調整されている。

（発明の効果）本発明に於いては、多孔性坦体Ｂの外層部に形成される
好気性領域とその内層部に形成される嫌気性領域とを機
能的に活用し、一基の坦体流動型曝気処理層によって窒
素除去とBOD除去を行なう構成としているため、従前の
硝化工程と脱窒工程とを分離する形式の処理方法に比較
して、大幅な処理装置の小形化と処理操作の簡素化を計
ることが出来る。

また、本発明では使用する多孔性坦体Ｂの外形寸法やそ
の空気濾過抵抗Ｐ、坦体Ｂの充填率を最適値に選定して
いるため、好気性領域に於ける硝化作用と嫌気性領域に
於ける脱窒作用とがバランス良く果され、従前の単なる
発泡ウレタン等の多孔性坦体Ｂを充填した装置に比較し
て優れた脱窒素効果を発揮することが出来る。

更に、本発明では沈殿槽で分離した活性汚泥の一部を主
処理槽内へ戻し、流動中の多孔性坦体内へ吸着せしめる
ことによって主処理槽内の活性汚泥量を所定値に保持す
るようにしているため、長期に亘って良好な処理作用が
発揮されることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本件発明による汚水の処理工程図である。第２図は、本件発明の実施に使用する処理装置の要部を
示す平面図、第３図は、第２図のＡ−Ａ視断面図、第４
図は第２図のＢ−Ｂ視断面図、第５図は第２図のＢ′−
Ｂ′視断面図である。第６図は、多孔性坦体の空気濾過抵抗Ｐの測定方法の説
明図であり、第７図は空気濾過抵抗Ｐと試料の目の粗さ
との関係を示すものである。Ａ……主処理槽本体、Ｂ……多孔性坦体２……主処理槽、３……沈殿槽４……消毒槽、６……汚泥辺送路 6a……自動計量装置、８……散気管 16……スクリーン部Ｐ……多孔性坦体の空気濾過抵抗

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】散気装置を備えた主処理槽内へ、厚さ10mm
及び風速2m/secの条件下に於ける気体濾過抵抗が５〜12
mmH₂Oのポリウレタン製又はポリエチレン製シートを切
断して形成した比重がほぼ１であって、一辺の長さが10
mm〜15mmの角柱状を呈し、且つ汚水中に於いて外層部が
好気性領域となると共に内層部が嫌気性領域となる多孔
性担体を充填率20〜35％の割合で充填し、前記散気装置
からの噴出空気により汚水及び多孔性担体を循環流動さ
せると共に、前記主処理槽からスクリーンを介して処理
汚水のみを沈澱槽へ移流せしめて汚泥の沈澱分離を行な
い、分離した汚泥の一部を計量装置により計量制御しつ
つ前記主処理槽内へ返送することを特徴とする汚水の窒
素除去方法。