JPH1094796A

JPH1094796A - 廃水の処理方法およびその装置

Info

Publication number: JPH1094796A
Application number: JP25022396A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Tsubone; 俊明局; Tatsuo Takechi; 辰夫武智; Kei Baba; 圭馬場; Toyoshi Sawada; 豊志澤田
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1996-09-20
Filing date: 1996-09-20
Publication date: 1998-04-14

Abstract

(57)【要約】【課題】流入水質、処理水質および処理水量に応じ
て、安定して良好な処理水質が確保できるようにするこ
と。また、脱窒の還元剤が不足する場合にも、投入還元
性物質の投入量を削減できるようにした廃水の処理方法
を提供すること。【解決手段】好気条件下の好気槽において生物的に酸
化することと、無酸素条件下の無酸素槽で生物的に脱窒
することを組合わせて廃水中の窒素系汚濁物資を除去す
る廃水の処理方法において、前記好気槽６と無酸素槽３
の中間に少なくとも一つの中間反応槽４を設け、好気条
件と無酸素条件のいずれの条件においても運転可能とす
ることができることを特徴とする廃水の処理方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は汚水の生物学的処理
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、汚水中から生物学的に窒素成分を
除去する方法としては循環式硝化脱窒法が用いられてき
た。この方法は、脱窒槽及び最終沈殿池を設け、脱窒槽
に硝化槽処理水の一部と沈殿池からの返送汚泥を導入
し、脱窒槽で脱窒細菌の作用によりＮＯ₂ −Ｎ及び又は
ＮＯ₃ −Ｎ（以下ＮＯ₂ −ＮとＮＯ₃ −Ｎを総称してＮ
Ｏ_X −Ｎと記す）を窒素ガスに還元し、汚水からの窒素
成分の除去を行い、硝化槽で好気的条件下で硝化細菌の
作用によりアンモニア性窒素（ＮＨ₄ −Ｎ）や有機性窒
素をＮＯ_X −Ｎに酸化するもので、硝化槽処理液の一部
は前述のように脱窒槽に循環し、残りの硝化槽処理液は
最終沈殿池に導入され、上澄液として処理水が得られ、
沈殿汚泥の一部は前述のように脱窒槽に返送される（返
送汚泥）。返送汚泥の一部は余剰汚泥として引き抜かれ
る。

【０００３】この処理過程では、脱窒槽で、脱窒のため
の還元剤として、ＢＯＤ成分が利用されるため、脱窒槽
でもＢＯＤ成分の一部が除去されるが、大部分の汚水中
のＢＯＤ成分は好気槽において好気的条件下で分解除去
される。

【０００４】さらに、上述の方法において、微生物固定
化担体を用いることにより硝化菌を高濃度に反応槽内に
保持し、反応槽を小型化する技術の開発が行われてき
た。このような技術は文献１、特公平５−４６２７９お
よび特開昭６３−９７２９０などにすでに記載されてい
る。これらの技術では、硝化槽に担体を投入することに
より、硝化槽内部に硝化菌を高濃度に維持できるので、
硝化槽を大幅に小型化できるものとされている。

【０００５】また、特開平７−３９８９９に、脱窒槽と
微生物固定化担体を用いた硝化槽の間に、微生物固定化
担体を投入しな好気槽を設けた例が記載されている。こ
こにおける好気槽の役割は、有機物を分解して担体への
過剰の微生物、特に糸状性細菌の付着を防ぐこととされ
ている。

【０００６】なお、反応槽に酸素を供給し、反応槽内を
好気性状態に保つ方法としてはジェットエアレータなど
のエアレータを用いる方法、散気板、ディフューザ等を
反応槽内に設置し、これらを通して酸素含有ガスを反応
槽に吹き込む方法等が公知の事実である。

【０００７】次に、無酸素条件で反応槽内を撹拌する方
法としては、反応槽内部に水中撹拌機を設置する方法、
反応槽内部循環用ポンプを設置する方法、反応槽上部に
撹拌機を設置する方法、および反応槽の上部空間を密閉
構造とし反応槽に反応槽上部空間に存在する気体を繰り
返し吹き込む方法などがある。

【０００８】また、反応槽内に粗大径の気泡が発生する
散気装置を設置し、この散気装置に空気を吹き込むこと
によって反応槽内を撹拌する方法も開発されつつある
（文献２）。

【０００９】文献１：包括固定化担体を用いた硝化促進
型循環変法「ペガサス」の評価に関する報告書、日本下
水道事業団技術開発部編著、平成５年６月文献２：小西ら、散気装置による嫌気タンクの旋回流式
撹拌装置、第３３回下水道研究発表会公演集、日本下水
道協会（１９９５）

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術では、曝気
槽における各反応槽の容積の絶対値および容積比は、プ
ラントが建設されてしまうと常に一定であるため、流入
水の水質や水量の変動に対して必ずしも最適な槽構成と
はなり得ず、処理水質の悪化を招く場合があった。

【００１１】即ち、各反応槽の容積の絶対値および容積
比は、流入水質、流入水量および処理水質を想定したう
えで、ＢＯＤ除去速度、アンモニア酸化速度（以下、硝
化速度と記す）、および脱窒速度等の反応速度を用い
て、最適解として決定される。このことは、逆に言え
ば、流入水質等の条件が想定値と異なる場合には、想定
値を用いて設計されたプラントの槽構成が最適なもので
はないことを意味する。

【００１２】しかるに、実際の排水処理施設の運転状況
は、一日の間に流入水量および流入水質の変動があり、
流入水量および流入水中の汚濁物質の濃度は平均値に対
して５０％から１５０％程度の範囲で変動することが一
般的である。また、流入水質、流入水量の季節変動も見
られ、夏期と比べて冬季は流入水量は１０％から２０％
程度低下し、流入水中の汚濁物質濃度は１０％から２０
％程度増大することが一般的である。また、流入水中の
ＢＯＤ成分と窒素系の汚濁物質の成分の比率も時間変動
および季節変動することが知られている。

【００１３】では次に、循環型硝化脱窒法のシステムを
例にとり、流入水質の変動の与える処理水質への影響を
考察する（具体的な実験結果は、実施例の項に記述す
る）。以下に設計の想定条件を記す。

【００１４】流入水のＢＯＤをＢＩ（ｇ／ｍ³ ）、全窒
素濃度をＮＩ（ｇ／ｍ³ ）（全窒素はすべて硝化可能な
窒素と仮定）、反応槽内の汚泥濃度（ＭＬＳＳ）をＸ
（ｇ／ｍ³ ）とする。

【００１５】処理水の全窒素の目標値をＮＥ（ｇ／ｍ
³ ）とする。脱窒槽では流入するＮＯ_X −Ｎをすべて窒
素ガスまで脱窒するものとする。硝化槽では流入する硝
化可能な窒素成分をすべてＮＯ_X −Ｎまで硝化するもの
とする。

【００１６】処理水中の窒素成分はＮＯ_X −Ｎの形態で
のみ存在するものとする。硝化槽からの循環比をｒ1 、
最終沈殿池からの返送比をｒ2 とし、Ｒ＝ｒ1 ＋ｒ2 と
する。

【００１７】硝化速度をＫＮ（ｇＮ／ｍ³ ／ｄ）とす
る。脱窒速度ＫＤは脱窒槽および硝化槽を併せた槽での
汚泥量に対するＢＯＤ−ＳＳ負荷（Ｌs ）の関数として
（１）式で示される。

【００１８】ＫＤ＝ｋ・Ｌs （ｇＮ／ｇMLSS／ｄ）（１）ここに、ｋ：脱窒速度定数（ｇＮ／ｇBOD ）また、Ｌs は（２）式で表される。

【００１９】Ｌs ＝Ｑ・ＢＩ／（ＶＤ＋ＶＮ）／Ｘ（ｇBOD ／ｇMLSS／ｄ）（２）ここに、ＶＤ：脱窒槽容積（ｍ³ ）ＶＮ：硝化槽容積（ｍ³ ）Ｑ：流入水量（ｍ³ ／ｄ）以上の想定条件によりＶＮおよびＶＤは、それぞれ
（３）式および（４）式で求めることができる。

【００２０】ＶＮ＝Ｑ・ＮＩ／（ＫＮ／・Ｘ）（３）ＶＤ＝Ｑ・Ｒ・ＮＥ／（ＫＤ・Ｘ）（４）ここに、ＮＥ：処理水の全窒素濃度（ｇ／ｍ³ ）ところ
で、処理水の全窒素をＮＥ（ｇ／ｍ³ ）以下とするため
に必要なＲの値は（５）式で与えられる。

【００２１】Ｒ＝（ＮＩ−ＮＥ）／ＮＥ（５）よって、（１）式から（５）式を計算することによっ
て、ＶＮとＶＤを計算することができる。

【００２２】次に、以下の数値条件を仮定して容量計算
を行ってみる。（容量計算に使用する値：ケース１）Ｑ＝１００００（ｍ³ ／ｄ）、ＮＩ＝４０（ｇ／ｍ
³ ）、ＮＥ＝１０（ｇ／ｍ³ ）、ＢＩ＝１５０（ｇ／ｍ
³ ），Ｘ＝２０００（ｇ／ｍ³ ）、ｋ＝０．４８（ｇＮ
／ｇBOD ）、ＫＮ＝０．０４８（ｇＮ／ｇMLSS／ｄ）以上の値をを用いて計算すると、ＶＮ＝４１７０（ｍ
³ ）、ＶＤ＝２９８０（ｍ³ ）という値が得られ、反応
槽合計容積は７１５０（ｍ³ ）となる。

【００２３】これに対して、流入水量が変化してＮＩが
３５（ｇ／ｍ³ ）まで、ＢＩか１１０（ｇ／ｍ³ ）まで
低下した場合（ケース２）を想定し、他の値は上記の容
量計算で使用した値を用いるとＶＮ′＝３６５０（ｍ
³ ）、ＶＤ′＝３２８０（ｍ³），反応槽合計容積は６
９３０（ｍ³ ）という値が得られる。

【００２４】この試算例では、ＶＮ′＜ＶＮであるため
１００％硝化は行われるが、ＶＤ′＞ＶＤとなり、ケー
ス１で想定した流入水質を前提として脱窒槽容積をＶＤ
として設計された処理施設に、ケース２で想定した水質
の流入水が流入した場合には脱窒槽容積が不足するた
め、処理水中にＮＯ_X −Ｎが残留して処理水質が悪化す
ることが示されている。

【００２５】ここで、特徴的なことは、ケース２ではＢ
Ｉ，ＮＩともケース１より小さい値を想定しているにも
かかわらず処理水の全窒素濃度はケース２の方が高い値
となることが示されている点であり、従来のＢＯＤ成分
除去を中心とする生物学的水処理技術においては、流入
水中の汚濁物質濃度の低下は一般的に処理水質の向上に
結びついていたが、上述した循環式硝化脱窒法や嫌気−
無酸素−好気法の場合には、必ずしも処理水の全窒素濃
度の向上には結びつかないことが示されている。

【００２６】このように、流入水中の汚濁物質濃度が低
下しても処理水の全窒素濃度が悪化する原因は、（１）
式および（２）式から分かるように、脱窒速度がＢＩに
比例するためであり、ＢＩの濃度の変動は処理水質に大
きな影響を与える。

【００２７】次に、硝化−内生脱窒法と呼ばれる処理方
式の処理フローにおいては、反応槽の構成は好気槽、無
酸化槽および再曝気槽の構成となる。硝化−内生脱窒法
では、好気槽でアンモニア性窒素や有機性窒素等の硝化
可能な窒素成分をＮＯ_X −Ｎに硝化した後、脱窒槽（無
酸素槽）で脱窒して窒素系汚濁物質の処理を行うもので
ある。

【００２８】この方法は、前述の循環法とは異なり、理
論的には１００％の脱窒が可能な方法であるが、脱窒反
応の還元剤であるＢＯＤ成分が前段の好気槽で好気的に
分解されるため、脱窒速度が小さくなり、そのために大
型の反応槽が必要であるという欠点がある。脱窒速度を
増大させ、脱窒槽容積を低減する方法として脱窒槽にメ
タノール等の還元剤を投入する方法もあるが、この場合
には処理費用が増大するという問題がある。

【００２９】また、反応槽を無酸素条件で撹拌する方法
としては粗大気泡を発生する散気装置を反応槽内に設置
する方法があるが、散気量の低減、撹拌エネルギの向上
といった課題がある。

【００３０】本発明は上記のような事情に鑑みてなされ
たもので、流入水質、処理水質および処理水量に応じ
て、安定して良好な処理水質が確保できるようにするこ
と。また、脱窒の還元剤が不足する場合にも、投入還元
性物質の投入量を削減できるようにした廃水の処理方法
を提供することを課題とするものである。

【００３１】

【課題を解決するための手段】本発明の廃水の処理方法
は、好気条件下の好気槽において生物的に酸化すること
と、無酸素条件下の無酸素槽で生物的に脱窒することを
組合わせて廃水中の窒素系汚濁物資を除去する廃水の処
理方法において、前記好気槽と無酸素槽の中間に少なく
とも一つの中間反応槽を設け、好気条件と無酸素条件の
いずれの条件においても運転可能とすることができるこ
とを特徴とするものである。

【００３２】これにより、無酸素槽と好気槽の中間に設
置される中間反応槽を、流入水質、処理水質および処理
水量に応じて好気状態あるいは無酸素（嫌気）状態に維
持して、好気槽あるいは無酸素槽の容積を必要に応じて
増大させることによって、安定して良好な処理水質を得
ることができ、またメタノール等の還元剤を用いる場合
でも、還元剤の使用量の削減効果が得られる。

【００３３】そして、本発明による廃水の処理装置は、
好気条件下で生物的に酸化を行う好気槽と、無酸素条件
下で生物的に脱窒を行う無酸素槽とを有して、廃水中の
窒素系汚濁物資の除去を行う廃水の処理装置において、
前記好気槽と前記無酸素槽の中間に、散気装置等により
行う好気条件と撹拌装置等により行う無酸素条件のいず
れの条件においても運転可能な少なくとも一つの中間反
応槽を設けて構成されている。

【００３４】この廃水の処理装置で、前記好気槽は微生
物固定化担体を有している。これによって、好気槽を大
幅に小型化することができる。また、中間反応槽が好気
条件で運転されている場合には、微生物固定化担体に硝
化細菌が優先種として付着するため硝化処理の高速化と
安定化という効果が得られる。

【００３５】また、中間反応槽に設けた撹拌装置は、粗
大気泡を発生する散気装置となっている。この散気装置
に空気を吹き込むことにより、中間反応槽を無酸素条件
で撹拌する。これにより、水中への酸素の溶解を制限し
つつ中間槽を撹拌することができる。

【００３６】また、粗大気泡を発生する散気装置が設け
られた中間反応槽には槽内の液が上昇する部分と下降す
る部分とに区分する、ドラフトチューブやバッフル板等
が設けられている。

【００３７】これにより、気泡が液の上昇流に同伴され
て上昇し、かつ、気泡が液流速に対して上向きのスリッ
プ速度を有するため、気泡の液中での滞留時間（気液接
触時間）が短くなり、酸素の溶解量をさらに低減させる
ことができると共に、槽内の撹拌エネルギも増大し、よ
り良好な撹拌状態を得ることができる。

【００３８】また、粗大気泡を発生する散気装置が設け
られた中間反応槽の底部の少なくとも一部が凹形状にな
っている。これにより、汚泥は凹部に沈降、集積し、エ
アリフト効果によって再び中間槽上部に移送されるた
め、底部への汚泥の堆積を防ぎつつ、槽内の良好な撹拌
状態を得ることができる。

【００３９】また、中間反応槽における粗大気泡を発生
する散気装置が間欠的に運転されるようになっている。
これにより、中間槽内への酸素の溶解量を低減した運転
が可能となり、良好な窒素除去が達成される。

【００４０】また、中間反応槽の上部空間が密閉構造と
され、この槽の上部空間に存在する気体を繰り返し槽内
に吹き込む装置が設けられている。この構成により、上
部空間に存在する気体を繰り返し槽内に吹き込むことに
よって、吹き込みガス中の酸素濃度が徐々に低下し、中
間槽内への酸素の溶解量を大幅に低減させた運転が可能
となり、良好な窒素除去が達成される。

【００４１】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の形態の一例
を示す全体構成図である。これは、循環型硝化脱窒法の
無酸素槽と硝化層の間に中間槽を設けたもので、流入水
１は、無酸素槽３，中間槽４および好気層６で処理を受
ける。

【００４２】好気層６では、流入水１中のアンモニア性
窒素や有機性窒素等がＮＯ_X −Ｎに酸化され、その一部
はは循環ライン９を経て無酸素槽３に循環され、ここで
脱窒処理がなされる。

【００４３】中間槽４は、流入水質や水温、処理水質な
どに応じて無酸素条件あるいは好気条件で運転される。
中間槽４を無酸素条件で運転する場合には撹拌機８が用
いられ、好気条件で運転で運転する場合には散気装置５
から酸素含有ガスが吹き込まれる。

【００４４】図２は、硝化−内生脱窒法の好気槽（硝化
槽）と無酸素槽（脱窒槽）の中間に中間槽を設けたもの
で、流入水１は、好気層１１，中間槽１２，無酸素槽１
３及び再曝気槽１４の順に処理を受ける。

【００４５】流入水１中のアンモニア性窒素や有機性窒
素等は、好気層１１でＮＯ_X −Ｎに酸化される。中間槽
１２は、好気槽１１でほぼ１００％に硝化が達成されて
いる場合には無酸素条件で、また、好気槽１１での硝化
が不十分な場合には好気条件で運転される。中間槽１２
を無酸素条件で運転する場合には、粗大気泡発生装置１
５から散気を行うことにより中間槽１２の撹拌を行う。
一方、中間槽１２を好気条件で運転する場合には、散気
装置５から酸素含有ガスが吹き込まれる。

【００４６】無酸素槽１３においてはＮＯ_X −Ｎの脱窒
処理が行われる。脱窒速度を上昇させるために無酸素槽
１３にメタノール等の還元剤を投入することもできる。
メタノール等の還元剤は、中間槽１２を無酸素条件で運
転する場合には中間槽１２に、一方、中間槽１２を好気
条件で運転する場合には、無酸素槽１３に投入する。

【００４７】再曝気槽１４は、利用されなかったメタノ
ールを分解することや、無酸素槽１３で発生した窒素ガ
スを汚泥から剥離させて、最終沈殿池７における汚泥の
分離を改善することを目的として設置されるが、要求処
理水質によっては再曝気槽１４は不必要となる場合もあ
る。

【００４８】ところで、硝化−内生脱窒法における好気
槽は一般的に窒素系汚濁物質の濃度が高く、かつ硝化速
度の低下する水温の低い冬季の条件を元に設計されるた
め、硝化速度が高くなる水温の高い時期や、流入水の窒
素系汚泥物質濃度が低い場合には必要以上の処理装置と
なっていることになる。

【００４９】このような高水温あるいは流入水の窒素系
汚泥物質が低濃度の場合、中間反応槽を設けた本発明に
おいては、小型の好気槽にあっても１００％の硝化が達
成されるため、中間槽を無酸素槽として利用でき、無酸
素槽の総槽容積が増大するため、脱窒が十分に行われ、
流入水中のＢＯＤ成分あるいは汚泥の含有しているＢＯ
Ｄ成分が還元剤として有効に利用されるため、メタノー
ル等の還元剤を投入する場合においても、その使用量を
削減できるという利点がある。

【００５０】また、硝化−内生脱窒法において、好気条
件での処理が進むほど内生脱窒速度は低下することが知
られているが、中間槽を無酸素槽として利用すると好気
槽容積が小さくなるため、内生脱窒速度が大となり、さ
らに無酸素槽の槽容積が中間槽の容積分だけ増大するた
めにメタノールの添加量を大幅に低減でき、またメタノ
ールの添加を行わない場合においても、処理水質は大幅
に改善される。

【００５１】なお、図１及び図２は本発明の例を示した
ものであり、本発明の効果は、無酸素槽と好気槽の中間
に設置される中間反応槽を、流入水質、処理水質や流入
水量に応じてフレキシブルに好気状態あるいは嫌気状態
に維持することによって得られるものであるため、図１
及び図２の他にも、嫌気−無酸素−好気法、ＵＣＴ法や
嫌気−無酸素−好気−第２脱窒−再曝気といった無酸素
槽と好気槽あるいは好気槽と無酸素槽が結ばれたすべて
のシステムで効果が得られる。

【００５２】本発明において中間槽を好気条件で運転す
る方法としては反応槽に酸素供給装置を設置する。酸素
供給方法としてはジェットエアレータ等のエアレータを
用いる方法、散気板、ディフューザ等を反応槽内に設置
し、これらを通して酸素含有ガスを反応槽内に吹き込む
方法などがある。

【００５３】次に、無酸素条件で反応槽内を撹拌する方
法としては、反応槽内部に水中撹拌機８を設置する方
法、反応槽上部に撹拌機を設置する方法、反応槽内部循
環用ポンプ設置する方法、反応槽上部空間を密閉構造と
し、反応槽に反応槽上部空間に存在する気体を繰り返し
吹き込む方法等がある。

【００５４】また、反応槽内に粗大径の気泡が発生する
散気装置５を設置し、この散気装置に空気を吹き込むこ
とによって反応槽内を撹拌することもできる。この方法
では、吹き込み空気中の酸素の溶解が問題となるが、散
気装置の気泡発散部の孔径を大として、散気される気泡
の径を大とすること、あるいは（および）散気水深を浅
くすることによって酸素の溶解量を低減し、反応槽内を
脱窒反応が生じる条件に保つこことも可能である。

【００５５】なお、粗大径の散気装置から空気を吹き込
む方法において、酸素の溶解量を低減させるには吹き込
み空気量を低減すれば良いが、その場合には反応槽内部
の撹拌動力も低減するという問題がある。

【００５６】しかしながら、図３に示したように、反応
槽内の片側あるいは中心部等の一部のみから散気を行う
ことによって、反応槽内を液が上昇する部分と下降する
部分とに分け、反応槽内に旋回流を生じさせることによ
って酸素の溶解量を低減しつつ、反応槽内部に十分な撹
拌流速を得ることができる。

【００５７】これは、旋回流が生じている場合には、液
の上昇流に同伴される形で気泡が上昇し、気泡自体も液
の流れに対してさらに上向きのスリップ速度を有するた
め、気泡の液中における滞留時間（気液接触時間）が減
少するために酸素溶解効率が低下することと、旋回流方
式の方が全面散気方式より高い撹拌力を有することによ
るものである。

【００５８】また、図４のように、ドラフトチューブや
仕切り板１６を反応槽内部に設置するなどし、空気を吹
き込み、そのエアリフト効果によって反応槽内を液が上
昇する部分と下降する部分とに明確に分離することによ
っても同様の効果が得られる。

【００５９】さらに、図５及び図６に示すように、反応
槽の底部に凹部１７を設け、沈降した汚泥を凹部に集め
た後、凹部からエアリフト効果を利用して底部に沈降し
た汚泥を反応槽上部に移送することによって、より底部
への汚泥の沈積のない反応槽内の撹拌が可能である。

【００６０】ドラフトチューブや仕切り板を反応槽内に
設置するに当たっては、複数のドラフトチューブや仕切
り板を反応槽内に設置することによって反応槽内を細か
く区分することも可能である。

【００６１】さらに、粗大径の散気装置１５から空気を
吹き込む方法においては、曝気を間欠的に行うことも効
果がある。これは間欠曝気によって、さらに酸素の反応
槽内への溶解量を低減でき、かつ間欠曝気方式において
も十分な反応槽内の撹拌が可能であるためである。

【００６２】間欠曝気の周期の設定については、反応槽
の嫌気度と撹拌状態によって決められ、経験値から周期
を決定することも可能であるが、溶存酸素（ＤＯ）計、
酸化還元電位（ＯＲＰ）計、汚泥濃度計および汚泥界面
計等を利用して自動制御することもできる。

【００６３】なお、上述の散気による撹拌方式すべてに
共通する事項として、散気装置の水深を浅くすることに
よって、酸素の溶解量を低減することが可能である。ま
た、上述の散気による撹拌方式すべてに共通する事項と
して、生物学的脱窒反応は、液側に若干の溶存酸素が存
在しても反応が進行することが知られており、脱窒反応
を進行させるために反応槽内を完全に無酸素状態にする
必要はない。目安としては、反応槽内の溶存酸素濃度
（ＤＯ）を０．５（ｇ／ｍ³ ）程度以下とすればよい。

【００６４】また、中間槽の上部空間を密閉構造とし
て、上部空間に存在する気体を繰り返し反応槽に吹き込
むことによっても無酸素状態での撹拌が可能である。こ
の場合、初期においては反応槽上部に酸素ガスが存在し
ていても、酸素ガスは液側に溶解して、ガス中の酸素濃
度は徐々に低下するため無酸素条件が確保される。ま
た、上部空間へは、溶解した量に相当する体積分の空気
を補充すればよい。なお、上述のように若干のＤＯが存
在しても脱窒反応は進行するため、上部空間の密閉度は
完全である必要はない。

【００６５】本発明で設けた無酸素槽と硝化槽の間に設
置される中間反応槽は好気条件で運転するか、あるいは
無酸素条件で運転するかは、流入水および処理水の水質
をモニターして決定することができる。

【００６６】一般的には、硝化槽流出液にアンモニア性
窒素が残留する場合には、中間反応槽は好気条件で運転
し、無酸素槽流出液にＮＯ_X −Ｎが残留する場合には無
酸素条件で運転を行う。また、アンモニア性窒素やＮＯ
_X −Ｎの測定装置、ＤＯ計、ＯＲＰ計等を利用して自動
制御を行うことも可能である。

【００６７】さらに、本発明は、硝化槽に微生物固定化
担体を投入したシステムにおいても効果があり、中間反
応槽を好気条件で運転する場合には、ＢＯＤ成分が中間
反応槽中で浮遊汚泥によって除去されるため、微生物固
定化担体の表面では硝化反応が主として起こり、微生物
固定化担体に硝化細菌を中心とする生物膜が形成され、
硝化の高速化と安定化が達成されるというメリツトが生
ずる。

【００６８】さらに、複数の中間槽を設けることによっ
て、より細かい制御を行うことが可能となり、より大き
な処理水質の向上が達成される。また、反応槽の水深は
５ｍ程度が一般的であるが、深層曝気方式とよばれるよ
うな水深１０ｍから２０ｍ程度の曝気槽においても可能
であり、同様の効果が得られる。

【００６９】以上に示したように、本法では従来法と比
較して、流入水の水量および水質の変動に対してより安
易した高い窒素除去率が達成され、さらにメタノールを
添加する場合においてはメタノールの添加量を大幅に低
減することができる。

【００７０】

【実施例】以下に本発明の一実施例を説明する。実施例
１は、図１に示した本法を適用した循環型硝化脱窒法の
処理システムと、従来法である循環型硝化脱窒法の処理
システム（図１のフローで中間反応槽を取り除いたフロ
ー）との並列比較実験を行ったものであり、実験条件及
び実験結果は表１に示した通りである。

【００７１】

【表１】

【００７２】反応槽の総槽容積は表１に示されるように
両者は等しい値となっている。本法ではＲＵＮ１におい
ては中間反応槽を好気条件に、ＲＵＮ２およびＲＵＮ３
では中間反応槽を無酸素条件に保っている。

【００７３】実験結果をみると、ＲＵＮ１の用にＢＯＤ
成分の濃度が高い場合には、高い脱窒速度が得られるた
め、本法と従来法で処理水質に大きな差は見られなかっ
た。これに対して、水温が上昇し流入水のＢＯＤ濃度お
よびＴ−Ｎ濃度が低くなったＲＵＮ２およびＲＵＮ３に
おいては、好気槽を０．９（ｍ³ ）としても十分な硝化
反応がは進行していた。

【００７４】ＲＵＮ２およびＲＵＮ３においては、流入
水のＢＯＤ濃度の低下のために脱窒速度が低下したが、
本法では中間槽を無酸素条件で運転しているため、従来
法と比較して処理水のＴ−Ｎは３（ｇ／ｍ³ ）程度小さ
い値となっており、本法による処理水質の改善効果は顕
著であった。

【００７５】また、中間槽を無酸素条件に保つ方法とし
てＲＵＮ２では水中撹拌機、ＲＵＮ３では粗大気泡曝気
装置を用いたが、いずれによっても中間槽のＤＯを０．
１（ｇ／ｍ³ ）以下とすることができ、中間槽は脱窒槽
として利用された。

【００７６】実施例２は、図２に示した本法を適用した
硝化−内生脱窒法の処理システムと、従来法の処理シス
テム（図２の中間反応槽を取り除いたもの）との並列比
較実験を行ったものであり、実験条件および実験結果は
表２に示した通りである。

【００７７】

【表２】

【００７８】反応槽の総槽容積は表２に示されるように
両者は等しい値となっている。本法ではＲＵＮ４におい
ては中間反応槽を好気条件に、ＲＵＮ５およびＲＵＮ６
では中間反応槽を無酸素条件に保っている。

【００７９】実験結果を見ると、ＲＵＮ４では流入水濃
度が比較的高かったため、本法においても１００％の硝
化を行うために１．５（ｍ³ ）の好気槽容積が必要であ
るため、中間槽は好気条件で運転されており、本法と従
来法の好気条件となる反応槽の総槽容積が等しいため、
本法と従来法では処理水質に大きな差は見られなかっ
た。

【００８０】これに対して、流入水質が低下したＲＵＮ
５およびＲＵＮ６では，好気槽容積を１．０（ｍ³ ）と
してても１００％硝化が達成されており、中間槽は無酸
素槽として利用した。

【００８１】このため、本法では従来法より無酸素槽容
積が１７％程度増大しており、メタノール添加量を同一
としたＲＵＮ５では、本法の処理水のＴ−Ｎは従来法に
比べて１．１（ｇ／ｍ³ ）程度改善されていた。

【００８２】さらに、本法のメタノール添加量を従来法
の同添加量の３分の１としたＲＵＮ６においても本法と
従来法の処理水のＴ−Ｎ値は同等であり、処理水質を同
等とする条件では、メタノールの使用量の削減効果、言
い換えれば処理費用の低減効果が得られることが実験的
にも確認された。

【００８３】なお、本実験では好気槽、無酸素槽の容積
は表１および表２に記載した値で行ったが、実施設での
反応槽容積は流入水の水質や、要求される処理水水質、
施設面積の制限などを考慮して決定される。

【００８４】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、無酸素
槽と好気槽あるいは好気槽と無酸素槽の中間に、好気条
件および無酸素条件のいずれの条件にも設定可能な中間
槽を設け、流入水質および処理水質などに応じて中間槽
の運転条件を適切に切り替えることができるようにした
ため、安定して良好な処理水質を確保できるという効果
が得られる。

【００８５】また、脱窒の還元剤が不足し、メタノール
等の還元性物質を投入する場合においても、本発明では
脱窒槽の容積を大きくとることができるためメタノール
等の還元性物質の投入量を削減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の態様の一例を示す概略的フロー
図。

【図２】本発明を利用した汚水処理フローの概略図。

【図３】粗大気泡吹き込み方式における反応槽構造の一
例。

【図４】粗大気泡吹き込み方式における反応槽構造の一
例。

【図５】粗大気泡吹き込み方式における反応槽構造の一
例。

【図６】粗大気泡吹き込み方式における反応槽構造の一
例。

【符号の説明】

１…流入水，２…処理水、３…無酸素槽、４…中間槽、
５…散気装置、６…好気槽，８…撹拌機、１５…粗大気
泡発生装置、１６…バッフル板あるいはドラフトチュー
ブ、１７…凹部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者澤田豊志東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】好気条件下の好気槽において生物的に酸
化することと、無酸素条件下の無酸素槽で生物的に脱窒
することを組合わせて廃水中の窒素系汚濁物資を除去す
る廃水の処理方法において、前記好気槽と無酸素槽の中
間に少なくとも一つの中間反応槽を設け、好気条件と無
酸素条件のいずれの条件においても運転可能とすること
ができることを特徴とする廃水の処理方法。
【請求項２】好気条件下で生物的に酸化を行う好気槽
と、無酸素条件下で生物的に脱窒を行う無酸素槽とを有
して、廃水中の窒素系汚濁物資の除去を行う廃水の処理
装置において、前記好気槽と前記無酸素槽の中間に、散
気装置等により行う好気条件と撹拌装置等により行う無
酸素条件のいずれの条件においても運転可能な少なくと
も一つの中間反応槽を設けたことを特徴とする廃水の処
理装置。
【請求項３】請求項２に記載された廃水の処理装置に
おいて、前記好気槽が微生物固定化担体を有することを
特徴とする廃水の処理装置。
【請求項４】請求項２〜３のいずれかに記載された廃
水の処理装置において、前記中間反応槽に設けた撹拌装
置が粗大気泡を発生する散気装置であることを特徴とす
る廃水の処理装置。
【請求項５】請求項４に記載された廃水の処理装置に
おいて、前記中間反応槽に槽内の液が上昇する部分と下
降する部分とに区分する、ドラフトチューブやバッフル
板等を設けたことを特徴とする廃水の処理装置。
【請求項６】請求項４〜５のいずれかに記載された廃
水の処理装置において、前記中間反応槽の底部の少なく
とも一部を凹形状としたことを特徴とする廃水の処理装
置。
【請求項７】請求項４〜６のいずれか一つに記載され
た廃水の処理装置を用い、前記中間反応槽における粗大
気泡を発生させる散気を間欠的に行うことを特徴とする
廃水の処理方法。
【請求項８】請求項２〜６のいずれか一つに記載され
た廃水の処理装置において、前記中間反応槽の上部空間
が密閉構造とされ、この槽の上部空間に存在する気体を
繰り返し槽内に吹き込む装置を設けたことを特徴とする
廃水の処理装置。