JPH10277585A

JPH10277585A - 単槽汚水処理方法

Info

Publication number: JPH10277585A
Application number: JP8977197A
Authority: JP
Inventors: Shigeyuki Yamaguchi; 重行山口; Koji Minami; 浩司南; Hitoshi Kitamura; 仁史北村; Koji Yamamoto; 康次山本; Sayoko Okumura; 早代子奥村
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1997-04-08
Filing date: 1997-04-08
Publication date: 1998-10-20

Abstract

(57)【要約】【課題】コンパクトな装置で、高効率に、汚水中の窒
素と有機物とを除去する。【解決手段】膜分離活性汚泥処理と間欠ばっ気とを一
つの反応槽内で行う方法であって、好気工程と嫌気工程
とで処理サイクルを構成し、嫌気工程において間欠ばっ
気を行い、被処理汚水を、好気工程および嫌気工程の各
々において、１サイクル当りの被処理量の１／３〜２／
３を投入して処理し、汚水中の窒素と有機物とを除去す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この出願の発明は、単槽汚水
処理方法とその装置に関するものである。さらに詳しく
は、この出願の発明は、一つの反応槽において、水中の
窒素と有機物質の除去を小型の装置規模で、高効率、省
エネルギーで可能とする、新しい汚水処理の方法とその
ための装置とに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、汚水中の窒素成分を除去する
ための方法として、生物学的に硝化を行い脱窒素する方
法が知られている。この方法は、好気性処理と嫌気性処
理とを組合わせることで、汚水中の窒素成分を最終的に
窒素ガスにまで還元することを特徴としている。そして
より具体的には、この方法については、図６に示したよ
うに、空間的に嫌気ゾーン（槽）と好気ゾーン（槽）と
に区分して行う硝化液循環法と、図７のように、回分処
理として時間的に嫌気・好気ゾーンを区分して処理する
間欠ばっ気法とが知られてもいる。

【０００３】一方、昨今では、膜分離と活性汚泥法とを
組合わせることで、高い活性汚泥濃度を維持し、従来よ
りもコンパクトで、高い処理効率と処理安定性を得るこ
とのできる膜分離活性汚泥法が注目されている。この方
法では、図８に示したように、活性汚泥において処理さ
れた水を膜モジュールによって吸引分離することを特徴
としているものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
汚水処理の方法とそのための装置については、前記の生
物学的硝化・脱窒素の方法の場合には、どうしても装置
システムが大型となり、経済的でないという問題と、有
機物処理について必ずしも充分でないという問題があ
り、また膜分離活性汚泥法の場合には、窒素除去機能の
点が充分でないという問題があった。

【０００５】このようなことからは、効率性、安定性に
優れ、しかもコンパクトな装置システムであるとの特徴
を持つ膜分離活性汚泥法に、（生物学的）窒素除去機能
を付与することが考えられる。まず第１には、膜分離活
性汚泥法に、前記の硝化液循環法を適用することであ
り、第２には、間欠ばっ気法を適用することである。し
かしながら、硝化液循環法を適用する場合には、図９に
示したように、膜分離活性汚泥槽としての硝化槽と脱窒
槽（嫌気槽）との区分された２槽が必要とされ、どうし
ても槽容量が大きくなってしまい、流入量（処理量）に
対して２〜３倍量の硝化液を脱窒槽へ返送する必要があ
るために、硝化槽の活性汚泥を高濃度に維持することが
難しくなり、さらには返送ポンプや嫌気槽（脱窒槽）に
は攪拌設備が必要になるという問題が避けられない。つ
まり、膜分離活性汚泥法そのものは、コンパクトな装置
で高効率、高安定性の処理が可能な方法であるにもかか
わらず、窒素除去機能を付与するために硝化液循環法と
組合わせると、これらの特徴、長所が失われてしまうの
である。

【０００６】一方、膜分離活性汚泥法に間欠ばっ気法を
組合わせることも考えられる。しかし、この組合わせ
は、現実的な操作工程としては想定そのものが難しく、
嫌気工程をどのように攪拌しながら行うのか、攪拌のた
めの設備が必要とされるのではないか、また、嫌気脱窒
素反応時には水素供与体としての有機物質が必要とされ
るのではないかという様々な問題点が未解決のまま残さ
れているのが実情であった。このため、膜分離活性汚泥
法と間欠ばっ気法による窒素除去機能との組合わせは実
現のための手がかりが得られていない状況にある。

【０００７】そこで、この出願の発明は、以上のとおり
の従来技術の欠点や限界を克服し、膜分離活性汚泥法の
長所を生かし、小規模な装置システムで、高効率、かつ
安定に、窒素除去をも可能として汚水を処理することの
できる新しい方法とそのための装置を提供することを目
的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この出願の発明は、上記
の課題を解決するものとして、膜分離活性汚泥処理と間
欠ばっ気とを一つの反応槽内で行う方法であって、好気
工程と嫌気工程とで処理サイクルを構成し、嫌気工程に
おいて間欠ばっ気を行い、被処理汚水を、好気工程およ
び嫌気工程の各々において、１サイクル当りの被処理量
の１／３〜２／３を投入して処理し、汚水中の窒素と有
機物とを除去することを特徴とする単槽汚水処理方法を
提供する。

【０００９】そしてまた、この出願の発明は、上記方法
について、被処理汚水は、好気工程および嫌気工程の各
々の開始時に投入する方法をはじめ、被処理汚水は、好
気工程および嫌気工程の各々において、それぞれ１サイ
クル当りの被処理量の約１／２投入する方法、並びに好
気工程では、被処理汚水を、工程開始時より工程時間の
１／２±５分以内の時間が経過後に投入する方法等をも
その態様として提供する。

【００１０】

【発明の実施の形態】膜分離活性汚泥法と間欠ばっ気法
とを組合わせたこの出願の上記のとおりの発明は、これ
までの技術的知見からは構成として想定できないもので
あって、またその効果も予見できないものである。さら
に詳しく説明すると、まず反応槽については、この発明
では、単一槽とし、間欠ばっ気と膜分離活性汚泥の処理
が、同一の反応槽内で行われる。このような処理は、嫌
気工程と好気工程とからなるサイクルを単位として行わ
れ、嫌気工程においては間欠ばっ気が行われる。

【００１１】嫌気工程と好気工程とからなる処理サイク
ルの時間は、１サイクルについて約１〜３時間とし、各
工程は、各々約１５〜９０分間で行われるようにするの
が好ましい。１サイクルが３時間を超えると窒素の除去
効率が低くなり、反応槽内の水位変動が大きくなりすぎ
る。一方、１サイクルが１時間未満では、溶存酸素が適
正レベルに達するまでの時間ロスを吸収するのが難しく
なる。

【００１２】そして、この発明の方法においては、前記
のとおり、被処理汚水の投入についてコントロールする
ことを特徴としている。すなわち、まず原則としては、
被処理汚水は、好気工程および嫌気工程の各々におい
て、１サイクル当りの被処理量の１／３〜２／３を投入
することとしている。つまり、１サイクル当たりの被処
理量Ｑ′は、１日当りの被処理量Ｑとの関係からは、次
式

【００１３】

【数１】

【００１４】として導かれ、この１サイクル当りの被処
理量Ｑ′の１／３〜２／３が好気工程および被処理工程
の各々において投入されることになる。被処理汚水をど
の割合でどの段階で投入するかは、膜分離活性汚泥法を
採用するこの発明では大変に重要な問題であって、膜の
目詰まりの防止を図りつつ、しかも後述のように嫌気工
程では膜分離のための吸引を行わないのが好ましいこと
から、このことによる反応槽の水位増大による槽容量の
大型化という問題をも避けることが必要とされている。
そこで、この発明では、反応槽の水位変動を抑え、槽容
量をできるだけコンパクトにして効率的な処理を行うた
めに上記のとおりの方法を採用するのである。

【００１５】好気工程では、２／３量以上投入すると水
位抑制効果は小さくなり、かつ、好気時には膜吸引によ
る放流を行うため、実質的な被処理水の滞留時間は低下
することになる。加えて、嫌気時の投入量が１／３量未
満となると脱窒素効果の低下もまねくことになる。この
ようなことから、この発明では、好気工程および嫌気工
程の各々において被処理汚水を投入することとし、しか
もこの各々の投入量は、前記のように、１サイクル当り
の被処理量Ｑ′の１／３〜２／３とする。

【００１６】このような投入に際しては、各工程におけ
る反応時間を有効利用するため、汚水投入は工程開始時
に行うことが有効でもある。なお、さらに効果的には、
各工程での汚水の投入量は、１サイクル当りの被処理量
Ｑ′の約１／２づつとすること、そして好気工程では、
開始から工程時間の１／２±５分経過した段階で投入
し、嫌気工程では、工程開始時に投入を行うのが有効で
もある。

【００１７】嫌気工程については、従来の技術知見から
は攪拌装置が必要であると考えられるが、この発明にお
いてはこのような装置は本質的に必要としていない。嫌
気工程での攪拌は、間欠ばっ気によって可能とされるか
らである。この場合の間欠ばっ気については、ばっ気時
間を約５〜２０秒、ばっ気停止時間を約１００〜１００
０秒程度とするのが好ましい。

【００１８】ばっ気時間が２０秒を超えると良好な嫌気
的雰囲気が失われ、５秒未満であると反応槽内を充分に
攪拌することが難しくなる。また、ばっ気停止時間が１
０００秒を超えると攪拌効率が低下し、１００秒未満で
あると良好な嫌気的雰囲気が失われ、窒素除去効率の低
下をまねくことになる。なお、嫌気工程では、脱窒のた
めの水素供与体としての有機物の添加は全く必要とされ
ない。このため、水素供与体の添加のための設備は必要
でなく、コンパクトな装置で窒素除去が可能とされる。

【００１９】そして間欠ばっ気であるため、省エネルギ
ー的でもある。処理水の排水については、膜分離機構に
おける膜閉塞を抑制するためには、好気工程中にのみ膜
吸引を行い処理水を排水するのが好ましい。さらにま
た、この発明では、活性汚泥の濃度は、約２，０００〜
２０，０００（ｍｇ／Ｌ）の範囲とするのが好ましい。
２，０００（ｍｇ／Ｌ）未満であると反応効率が低下
し、窒素除去効率が低下する傾向にあり、一方、２０，
０００（ｍｇ／Ｌ）を超えると、槽内液の粘性が大きく
なりすぎ、攪拌効率の低下や膜閉塞を発生させやすくな
る。さらには、必要酸素量も増大するため、大きなばっ
気が必要になるなど運転効率の低下をまねくことにな
る。

【００２０】さらに詳しくは、以下の実施例に沿って説
明する。

【００２１】

【実施例】図１は、この発明の方法のための反応槽とシ
ステムの要部について例示したものであって、反応槽に
は、被処理汚水の供給手段としての汚水タンクと汚水投
入ポンプおよび投入配管が設けられ、また、分離用膜モ
ジュールとこれに配管連結された吸引ポンプが設けられ
ている。そしてさらには、反応槽内に空気を吹き出す散
気手段とこれに空気を送るエアーブロアとが設けられて
もいる。

【００２２】この反応槽においては、好気工程終了時の
水位（ＬＷＬ）に対して嫌気工程時の水位（ＨＷＬ）は
より高く設定されている。表１は、実施例としての装置
の条件を例示したものである。表中の「ＭＬＳＳ」は、
混合液浮遊物質濃度（Mixed Liquor Suspended Solids)
を示している。

【００２３】

【表１】

【００２４】以上の装置を用いて、たとえば図２の操作
条件によって汚水を処理する。この場合、汚水投入ポン
プの作動による汚水投入は、Ｒ−１（１サイクルの全量を嫌気開始時から工程時間の
１／２以内の時間に投入）Ｒ−２（好気開始時に１サイクルの２／３、嫌気開始時
に残りの１／３を投入）Ｒ−３（好気開始から工程の時間の約１／２経過後に１
サイクルの１／２、嫌気開始時に残りの１／２を投入）の３種の態様において行われている。このうちのＲ−２
およびＲ−３がこの発明の方法を適用した場合のもので
ある。

【００２５】嫌気工程と好気工程の単位時間（Ｔ₂）
（Ｔ₁）は各々６０分間とし、１サイクル時間（Ｔ₁＋
Ｔ₂）は２時間としている。嫌気工程では、ばっ気（Ｔ
₄＝１５秒）およびばっ気停止（Ｔ₃＝３５０秒）で間
欠ばっ気が行われる。一方、好気工程では、エアーブロ
アからの空気吹き込みが継続して行われ、膜モジュール
からの排水が間欠して繰返し行われている。

【００２６】図３は、上記のＲ−１、Ｒ−２およびＲ−
３の態様での汚水投入にともなう反応槽内の水位の変動
量（Ｌ）を示したものである。この発明の方法Ｒ−２お
よびＲ−３の場合の反応槽内の水位変動が効果的に顕著
に抑えられていることがわかる。なお、Ｒ−２における
実際の水量増加は次式によって算出される。

【００２７】

【数２】

【００２８】そして、Ｒ−２およびＲ−３の運転の負荷
と処理後の水質を示したものが表２である。

【００２９】

【表２】

【００３０】表２の結果より、処理水の平均総窒素濃度
は、Ｒ−２で６．４（ｍｇ／Ｌ）、除去率８５．４％、
Ｒ−３で、４．３（ｍｇ／Ｌ）、８５．２％の高い窒素
除去率が得られていることがわかる。処理水質は極めて
良好で安定している。図４は、以上のように優れた効果
の得られるこの発明の処理方法を適用した実際上の汚水
処理システムの処理フローを例示したものであり、図５
はその装置システムの構成を例示したものである。夾雑
物除去槽が設けられており、また消毒槽も設けられてい
ることがわかる。

【００３１】いずれの場合でも、この発明によって、汚
水投入にともなう水位増大を抑え、小型な装置で、高効
率で、安定して水中より窒素および有機物を除去するこ
とができ、得られた処理水質は極めて良好で安定してい
る。もちろん、この発明は、以上の例によって何ら限定
されるものでなく、その細部の構成については様々な態
様が可能とされる。

【００３２】

【発明の効果】以上詳しく説明したとおり、この出願の
発明の方法と装置によって、膜分離活性汚泥法と間欠ば
っ気法による脱窒素とが組合わされ、処理サイクルにお
ける水位増大を顕著に抑えてコンパクトな装置での処理
を可能とし、しかも、高効率で、安定して、汚水中の窒
素と有機物との除去が可能とされる。

【００３３】得られた処理水の水質は極めて良好で安定
したものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例としての反応槽と要部システ
ムを例示した構成図である。

【図２】実施例としての操作条件を例示した図である。

【図３】実施例としての水位増大とその抑制を示した図
である。

【図４】他の実施例としての処理フローを例示したブロ
ック図である。

【図５】他の実施例としての装置システムを例示した構
成図である。

【図６】従来の硝化液循環法を示したブロック図であ
る。

【図７】従来の間欠ばっ気法を示した工程図である。

【図８】従来の膜分離活性汚泥法を示した構成図であ
る。

【図９】膜分離型硝化液循環法を示した構成図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山本康次奈良県橿原市葛本町670番地10号 (72)発明者奥村早代子大阪府大阪市住吉区沢之町２丁目４番26号

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】膜分離活性汚泥処理と間欠ばっ気とを一
つの反応槽内で行う方法であって、好気工程と嫌気工程
とで処理サイクルを構成し、嫌気工程において間欠ばっ
気を行い、被処理汚水を、好気工程および嫌気工程の各
々において、１サイクル当りの被処理量の１／３〜２／
３を投入して処理し、汚水中の窒素と有機物とを除去す
ることを特徴とする単槽汚水処理方法。
【請求項２】被処理汚水は、好気工程および嫌気工程
の各々の開始時に投入する請求項１の処理方法。
【請求項３】被処理汚水は、好気工程および嫌気工程
の各々において、それぞれ１サイクル当りの被処理量の
約１／２投入する請求項１の処理方法。
【請求項４】好気工程では、被処理水を、工程開始時
より工程時間の１／２±５分以内の時間が経過後に投入
する請求項３の処理方法。