JPH105778A

JPH105778A - 窒素除去装置

Info

Publication number: JPH105778A
Application number: JP16036996A
Authority: JP
Inventors: Hideki Iwabe; 秀樹岩部; Ichiro Nakano; 一郎中野; Kazuhiro Shinabe; 和宏品部; Masahiro Kinoshita; 昌大木下; Hiroshi Kishino; 宏岸野
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1996-06-21
Filing date: 1996-06-21
Publication date: 1998-01-13

Abstract

(57)【要約】【課題】槽内に微生物固定化担体を均一に分布させ
る。【解決手段】好気槽３の内部に微生物固定化担体１１
を流動状態に保持し、好気槽１１の流出端をなす流出端
部槽壁の上流側位置に、槽壁面との間に分離水流路１３
を形成する担体分離スクリーン１２を設け、担体分離ス
クリーン１２の上流側位置に、槽底部側の下端開口にお
いて槽内流域に連通する上向流路１６をスクリーン面と
の間に形成する槽内仕切壁１４を設け、上向流路１６の
下部に散気装置１７を設け、上向流路１６の槽上部側と
好気槽３の流入端側とを連通して担体循環流路１８を設
けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、下水や産業排水等
の処理に用いる窒素除去装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、循環式硝化脱窒法では、汚水は始
めに脱窒を行う無酸素槽、続いて硝化を行う好気槽へと
流入し、好気槽から流出する処理水は、硝化循環液とし
て無酸素槽へ循環・返送する一部を除いて最終沈殿池へ
流出していく。無酸素槽ではＢＯＤ成分や窒素が脱窒反
応により除去され、好気槽ではアンモニア性窒素を含む
ケルダール性窒素を硝酸ないし亜硝酸にまで硝化する。
このプロセスにおいては、浮遊活性汚泥により硝化およ
び脱窒を行って窒素を除去することが一般的である。

【０００３】また、循環式硝化脱窒法とは構成が異なる
ものの類似の原理を用いて窒素を除去する方式として、
嫌気・無酸素・好気法、硝化−内生脱窒法、ステップ流
入式多段硝化脱窒法といったようなものがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述したような、循環
式硝化脱窒法、嫌気・無酸素・好気法、硝化−内生脱窒
法、無酸素槽と好気槽とを複数段に設けた多段式循環法
の何れかによって構成する生物学的処理系では、生物反
応槽全体の水理学的滞留時間に、流入汚水量ベースで１
２〜１６時間も必要とする。このために、一般に標準活
性汚泥法により生物反応槽全体の滞留時間を６〜８時間
で設計・運転している大中都市部の既設下水処理場で
は、新たな用地確保が困難であることから、上述の構成
を作用することが困難であった。こうした問題の解決の
ために、低水温時においても硝化速度を大幅に高めるこ
とを目的として、低水温時において硝化活性の低下する
硝化菌を固定化担体に高濃度に固定化する固定化技術の
適用が検討されている。

【０００５】しかし、上述した方式において、微生物を
固定化した担体は一般に流動状態で使用するために、好
気槽から系外へ流出しないように保持する必要がある。
また、好気槽内での硝化菌固定化担体は、好気槽内での
曝気に伴う混合液の流れに沿って流動する一方で、好気
槽内では流入汚水が流入端から流出端に向かって流れて
行くために、好気槽の流入端側よりは、むしろ流出端側
において高濃度に存在するが、高い硝化反応効率を得る
ためには硝化菌固定化担体を好気槽内に均一に存在させ
る必要がある。

【０００６】さらに、脱窒速度を高めるための手段とし
て脱窒菌固定化技術があるが、脱窒菌と硝化菌とを各々
別の担体に固定化するよりも、同じ担体に固定化する方
が、担体仕様の決定や維持管理の面で容易になり、また
循環式硝化脱窒法や嫌気無酸素好気法やステップ流入式
多段硝化脱窒法では、担体分離用スクリーンを無酸素
槽、好気槽の両方に設置する必要がなく、後段の好気槽
のみに設置すればよいことになり、コスト低減や維持管
理の容易化が図られるので、このような装置上の手段を
見い出すことが課題であった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために、本発明の窒素除去装置は、好気槽を有する生物
学的処理系において、好気槽の内部に微生物固定化担体
を流動状態に保持し、好気槽の流出端をなす流出端部槽
壁の上流側位置に、槽壁面との間に分離水流路を形成す
る担体分離スクリーンを設け、担体分離スクリーンの上
流側位置に、槽底部側の下端開口において槽内流域に連
通する上向流路をスクリーン面との間に形成する槽内仕
切壁を設け、上向流路の下部に散気装置を設け、上向流
路の槽上部側と好気槽の流入端側とを連通して担体循環
流路を設けたものである。

【０００８】この構成により、好気槽内の微生物固定化
担体は、好気槽内での曝気に伴う混合液の流れに沿って
流動するとともに、流入端から流出端に向かって流れ
る。好気槽の流出端において、好気槽の槽内混合液およ
び微生物固定化担体は、槽内仕切壁の下端開口から上向
流路内に流入し、散気装置から散気する散気ガスのエア
リフト作用によって生起する気液混相の上向流に沿って
流れる。このとき、担体分離スクリーンは微生物固定化
担体が槽外へ流れ出ることを防止する。上向流路の上部
に達した槽内混合液および微生物固定化担体は担体循環
流路を通して好気槽の流入端側に循環し、再び好気槽内
を流動する。このことによって、微生物固定化担体が好
気槽内に均一に存在することとなり、高い硝化反応効率
を得ることができる。

【０００９】また、本発明の窒素除去装置は、無酸素槽
を好気槽の流入端に接続して設け、無酸素槽から好気槽
へ無酸素槽混合液が流入する生物学的処理系において、
無酸素槽および好気槽の内部に微生物固定化担体を流動
状態で保持するとともに、微生物固定化担体に硝化菌お
よび脱窒菌を固定化し、好気槽の流出端をなす流出端部
槽壁の上流側位置に、槽壁面との間に分離水流路を形成
する担体分離スクリーンを設け、担体分離スクリーンの
上流側位置に、槽底部側の下端開口において槽内流域に
連通する上向流路をスクリーン面との間に形成する槽内
仕切壁を設け、上向流路の下部に散気装置を設け、上向
流路の槽上部側と無酸素槽の流入端側とを連通して担体
循環流路を設けたものである。

【００１０】この構成により、無酸素槽内の微生物固定
化担体は、槽内を流入端から流出端に向かって流動し、
流出端から槽内混合液とともに好気槽の流入端側へ流入
し、好気槽内で曝気に伴う混合液の流れに沿って流動す
るとともに、流入端から流出端に向かって流れる。好気
槽の流出端において、好気槽の槽内混合液および微生物
固定化担体は上向流路内に流入し、上向流路の上部に達
した槽内混合液および微生物固定化担体は担体循環流路
を通して無酸素槽の流入端側に循環し、再び無酸素槽内
および好気槽内を流動する。このことによって、脱窒菌
と硝化菌を同時に固定した微生物固定化担体が無酸素槽
内および好気槽内に均一に存在することとなり、高い硝
化・脱窒反応効率を得ることができる。また、同一の微
生物固定化担体に脱窒菌と硝化菌を同時に固定化するこ
とにより、担体分離スクリーンを後段の好気槽のみに設
ければ良く、前段の無酸素槽に設ける必要はないから建
設コストの低減や維持管理の容易化が図られる。

【００１１】ここで、担体循環流路が硝化液循環流路を
兼ねることは、より好適な構成である。ここで、好気槽
に配置する主散気装置と上向流路に配置する散気装置と
を一体的に構成することは、より好適な構成である。

【００１２】また、槽内仕切壁の下端縁を槽内流域側へ
傾斜して設け、上向流路を下端側ほど流路断面が広がる
ように形成することにより、上向流路における散気ガス
を効率的に捕集することができ、槽内混合液および微生
物固定化担体の循環効率を高めることができる。

【００１３】また、上向流路の下部に設ける散気装置に
代えて、担体循環流路の入口ないし途中にポンプを設置
することもできる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１〜図２において、汚水を生物学
的に処理する生物学的処理系１は、前段に無酸素槽２を
有し、後段に好気槽３を有しており、無酸素槽２には汚
水流入流路Ｆ₁ が開口している。

【００１５】無酸素槽２と好気槽３は槽間接続部４を介
して連続しており、槽間接続部４は無酸素槽２の流出端
と好気槽３の流入端とを兼ねている。ここで、槽間接続
部４は越流堰をなす槽間仕切壁５によって構成している
が、図３に示すように、槽間仕切壁５の上流側に流水の
短絡を防止する案内壁６を設け、槽間仕切壁５と案内壁
６との間に連絡流路７を形成し、無酸素槽２の槽内混合
液が案内壁６の下端開口８から連絡流路７に流入して後
に、槽間仕切壁５の堰頂を越流して好気槽３に流入する
ように構成しても良い。

【００１６】無酸素槽２の槽底部には機械式攪拌機９が
設置してあり、好気槽３の槽底部には主散気装置１０が
設置してある。好気槽３の内部には微生物固定化担体１
１が流動状態に保持してあり、本実施形態においては、
微生物固定化担体１１に硝化菌のみを固定しているが、
後述するように脱窒菌も同時に固定することも可能であ
る。好気槽３の流出端をなす流出端部槽壁３ａの上流側
位置には、担体分離スクリーン１２を設けており、担体
分離スクリーン１２と流出端部槽壁３ａの槽壁面との間
に分離水流路１３を形成している。本実施形態において
は、担体分離スクリーン１２は槽壁面の全面にわたって
対向するように水面上から槽底部まで配置しているが、
担体分離スクリーン１２の設定形態は本実施形態に限る
ものではなく、例えば水面下の適当深さまで部分的に設
置する構成でも良い。担体分離スクリーン１２の上流側
位置には、流水の流れを担体分離スクリーン１２のスク
リーン面に沿った上向流に転向するために槽内仕切壁１
４を設けており、担体分離スクリーン１２と槽内仕切壁
１４の間に、槽底部側の下端開口１５において槽内流域
に連通する上向流路１６を形成している。ここで、槽内
仕切壁１４は、図４に示すように、槽内仕切壁１４の下
端縁１４ａを槽内流域側へ傾斜して設け、上向流路１６
を下端側ほど流路断面が広がるように形成すること可能
である。この場合に上向流路１６における散気ガスを効
率的に捕集することができ、槽内混合液および微生物固
定化担体１１の循環効率を高めることができる。

【００１７】上向流路１６の下部には、エアポンプとし
ての駆動源をなす散気装置１７が設けてあり、散気装置
１７から噴出する散気ガスのエアリフト作用によって上
向流路１６内に気液混相の上向流が生起する。ここで、
本実施形態においては、主散気装置１０と散気装置１６
を別途に設けているが、後述するように、主散気装置１
０と散気装置１７とを一体的に設けることも可能であ
る。また、図５〜図６に示すように、エアポンプとして
の駆動源をなす散気装置１７に代えて、担体循環流路１
８の入口ないし途中に、担体循環の駆動源をなすと共に
上向流路１６内に上向流を生起させるためのポンプ１０
０を設置することも可能である。このポンプ１００とし
ては微生物固定化担体１１の損耗を抑制するために、ス
クリューポンプ等が望ましい。

【００１８】上向流路１６は槽上部側が槽の両側部に配
置した担体循環流路１８を通して好気槽３の流入端側に
連通しており、分離水流路１３は槽上部側が槽の両側部
に配置した硝化液循環流路１９を通して無酸素槽２の流
入端側に連通している。ここで、本実施形態において
は、担体循環流路１８および硝化液循環流路１９は、水
面付近においてそれぞれ無酸素槽２および好気槽３に連
通しているが、槽底部付近に流入するように構成するこ
とも可能である。また、担体循環流路１８および硝化液
循環流路１９は開水路の樋によって形成しているが、閉
水路の管路によって形成することも可能である。この場
合に、担体循環流路１８の途中には、上向流路１６にお
ける散気ガスを除去するために、気液分離器を設ける。
分離水流路１３には処理水を最終沈殿池等へ導くための
流出流路Ｆ₂ が接続している。

【００１９】また、上述の方式の別の形として、担体循
環を促進するために駆動装置としてポンプ等を付加して
使用しても良い。この場合、ポンプとしては微生物固定
化担体の損耗を抑制するためにスクリューポンプ等が望
ましい。また、ポンプ吸込側は閉水路で、ポンプ吐出側
は開水路としても良い。尚、硝化−内生脱窒法のように
好気槽の後段に無酸素槽が配置される場合に対しては、
図１に示す構成において無酸素槽をそのように配置する
とともに、硝化液循環流路を無くするように構成する。
上記した構成における作用を説明する。汚水流入流路Ｆ
₁ から無酸素槽２に流入した汚水は、機械式攪拌器９の
攪拌作用を受けて無酸素槽２の内部流域を巡回しつつ、
流入端側から流出端側へ移動し、この間に嫌気性菌の脱
窒反応によって汚水中のＢＯＤ成分および窒素を除去す
る。無酸素槽２の槽内混合液は流出端から槽間接合部４
の槽間仕切壁５を越流して好気槽３に流入する。

【００２０】好気槽３では、主散気装置１０から曝気す
る空気もしくは酸素含有ガスを受けて、硝化菌の硝化反
応により、アンモニア性窒素を含むケルダール性窒素を
硝酸ないし亜硝酸にまで硝化する。この間に、好気槽３
の内部流域に在留する微生物固定化担体１１は、好気槽
３での曝気に伴う槽内混合液の流れに沿って流動すると
ともに、流入端から流出端に向かって流れる。

【００２１】好気槽３の流出端において、好気槽３の槽
内混合液および微生物固定化担体１１は、槽内仕切壁１
４の下端開口１５から上向流路１６に流入し、散気装置
１７から散気する散気ガスのエアリフト作用によって生
起する気液混相の上向流に沿って流れる。このとき、担
体分離スクリーン１２は微生物固定化担体１１が槽外へ
流れ出ることを防止し、上向流は担体分離スクリーン１
２のスクリーン面に沿って流れ、スクリーン面に微生物
固定化担体１１等が付着することを防止する。上向流路
１６の上部に達した槽内混合液および微生物固定化担体
１１は担体循環流路１８を介して好気槽３の流入端側に
循環し、再び好気槽３の内部流域を流動する。このこと
によって、微生物固定化担体１１が好気槽３の内部に均
一に存在することとなり、高い硝化反応効率を得ること
ができる。

【００２２】図７〜図８に示すように、好気槽３の流出
端に連通して後段の無酸素槽２１を設けて多段処理を行
うようにしても良い。この場合には、流出端部槽壁３ａ
に下端開口２２を設け、担体分離スクリーン１２を適当
深さまでで止める構成となすことにより、上向流の短絡
的な流れを防止し、槽内混合液および微生物固定化担体
１１の循環量を確保する。

【００２３】図９〜図１０に示すように、上向流路１６
の槽上部側と無酸素槽２の流入端側とを連通して担体循
環流路３１を設けたものである。本実施形態において
は、担体循環流路３１は硝化液循環のための流路を兼ね
るものであるが、担体循環流路３１とは別途に硝化液循
環のための流路を設けても良い。また、担体循環流路３
１は無酸素槽２の水面付近に開口しているが、槽底部に
連通させることも可能である。微生物固定化担体１１に
は硝化菌および脱窒菌を同時に固定している。

【００２４】この構成により、無酸素槽２の内部に在留
する微生物固定化担体１１は、槽内を流入端から流出端
に向かって流動し、槽内混合液とともに槽間接続部４の
連絡流路７を通って好気槽３の流入端側へ流入する。好
気槽３において微生物固定化担体１１は曝気に伴う混合
液の流れに沿って流動するとともに、流入端から流出端
に向かって流れる。好気槽３の流出端において、槽内混
合液および微生物固定化担体１１は上向流路１６に流入
し、担体循環流路３１を通して無酸素槽２の流入端側に
循環し、再び無酸素槽２および好気槽３の内部を流動す
る。

【００２５】このことによって、脱窒菌と硝化菌を同時
に固定した微生物固定化担体１１が無酸素槽２および好
気槽３に均一に存在することとなり、高い硝化・脱窒反
応効率を得ることができる。また、同一の微生物固定化
担体１１に脱窒菌と硝化菌を同時に固定化することによ
り、微生物固定化担体１１を無酸素槽２に留める必要が
ないので、無酸素槽２に担体分離スクリーン等を設ける
必要がなく、建設コストの低減や維持管理の容易化が図
られる。

【００２６】図１１〜図１２に示すように、槽内仕切壁
４１および担体分離スクリーン４２は好気槽３の末端で
はなく、その側面部に設ける、すなわち槽の流域におけ
る流れと平行に設けることも可能であり、担体循環流路
４３は好気槽３における流れを横切る方向に沿って、流
入端側およびその反対側の両方に配置している。上向流
路４４の下部には散気装置４５が主散気装置１０と一体
的に設けてあるが、散気装置４５は主散気装置１０と別
体に設けることもできる。

【００２７】図１３に示すように、担体循環流路４３は
好気槽３の流入端側にのみ配置することも可能である。
図１４に示すように、槽間接合部４によって無酸素槽２
と好気槽３を仕切るとともに、無酸素槽２と好気槽３を
狭路の連絡流路５１によって連通し、連絡流路５１を好
気槽３の中央付近に連通させることも可能である。

【００２８】図１５に示すように、双方の担体循環流路
４３は、流出口を相対向して開口することも可能であ
り、連絡流路５１とともに、槽の中央付近において開口
している。

【００２９】図１６に示すように、担体循環流路４３は
一方のみを設ける構成とすることも可能である。図１７
に示すように、担体循環流路７１は槽の中央を横断する
ように設けることも可能である。

【００３０】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、好
気槽内の微生物固定化担体が、好気槽内を流入端から流
出端に向かって流れ、流出端から上向流路および担体循
環流路を通して好気槽の流入端側に循環し、再び好気槽
内を流動することによって、微生物固定化担体が好気槽
内に均一に存在することとなり、高い硝化反応効率を得
ることができる。また、脱窒菌と硝化菌を同時に固定し
た微生物固定化担体が無酸素槽および好気槽を流動し、
上向流路および担体循環流路を通って無酸素槽の流入端
に循環し、再び無酸素槽および好気槽の内部流域を流動
することにより、高い硝化・脱窒反応効率を得ることが
でき、微生物固定化担体を無酸素槽内に留めるための担
体分離スクリーンを設ける必要がなく、建設コストの低
減や維持管理の容易化が図られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を示す窒素除去装置の全体平
面図である。

【図２】同実施形態における窒素除去装置の全体断面図
である。

【図３】本発明の他の実施形態を示す槽間接続部の断面
図である。

【図４】本発明の他の実施形態を示す槽内仕切壁の断面
図である。

【図５】本発明の他の実施形態を示す窒素除去装置の全
体平面図である。

【図６】同実施形態における窒素除去装置の全体断面図
である。

【図７】本発明の他の実施形態を示す窒素除去装置の全
体平面図である。

【図８】同実施形態における窒素除去装置の全体断面図
である。

【図９】本発明の他の実施形態を示す窒素除去装置の全
体平面図である。

【図１０】同実施形態における窒素除去装置の全体断面
図である。

【図１１】本発明の他の実施形態を示す窒素除去装置の
全体平面図である。

【図１２】図１１のＡ−Ａ矢視図である。

【図１３】本発明の他の実施形態を示す窒素除去装置の
全体平面図である。

【図１４】本発明の他の実施形態を示す窒素除去装置の
全体平面図である。

【図１５】本発明の他の実施形態を示す窒素除去装置の
全体平面図である。

【図１６】本発明の他の実施形態を示す窒素除去装置の
全体平面図である。

【図１７】本発明の他の実施形態を示す窒素除去装置の
全体平面図である。

【符号の説明】

１生物学的処理系２無酸素槽３好気槽４槽間接続部５槽間仕切壁１０主散気装置１１微生物固定化担体１２担体分離スクリーン１３分離水流路１４槽内仕切壁１６上向流路１７散気装置１８担体循環流路１９硝化液循環流路

フロントページの続き (72)発明者木下昌大大阪府大阪市浪速区敷津東一丁目２番47号株式会社クボタ内 (72)発明者岸野宏大阪府大阪市浪速区敷津東一丁目２番47号株式会社クボタ内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】好気槽を有する生物学的処理系におい
て、好気槽の内部に微生物固定化担体を流動状態に保持
し、好気槽の流出端をなす流出端部槽壁の上流側位置
に、槽壁面との間に分離水流路を形成する担体分離スク
リーンを設け、担体分離スクリーンの上流側位置に、槽
底部側の下端開口において槽内流域に連通する上向流路
をスクリーン面との間に形成する槽内仕切壁を設け、上
向流路の下部に散気装置を設け、上向流路の槽上部側と
好気槽の流入端側とを連通して担体循環流路を設けたこ
とを特徴とする窒素除去装置。
【請求項２】無酸素槽を好気槽の流入端に接続して設
け、無酸素槽から好気槽へ無酸素槽混合液が流入する生
物学的処理系において、無酸素槽および好気槽の内部に
微生物固定化担体を流動状態で保持するとともに、微生
物固定化担体に硝化菌および脱窒菌を固定化し、好気槽
の流出端をなす流出端部槽壁の上流側位置に、槽壁面と
の間に分離水流路を形成する担体分離スクリーンを設
け、担体分離スクリーンの上流側位置に、槽底部側の下
端開口において槽内流域に連通する上向流路をスクリー
ン面との間に形成する槽内仕切壁を設け、上向流路の下
部に散気装置を設け、上向流路の槽上部側と無酸素槽の
流入端側とを連通して担体循環流路を設けたことを特徴
とする窒素除去装置。
【請求項３】好気槽に配置する主散気装置と上向流路
に配置する散気装置とを一体的に構成したことを特徴と
する請求項１又は２記載の窒素除去装置。
【請求項４】槽内仕切壁の下端縁を槽内流域側へ傾斜
して設け、上向流路を下端側ほど流路断面が広がるよう
に形成したことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項
記載の窒素除去装置。
【請求項５】上向流路の下部に設ける散気装置に代え
て、担体循環流路の入口ないし途中にポンプを設置した
ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項記載の窒素
除去装置。