JPS5884097A - 汚水の処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、汚水を生物学的な脱窒素反応により処理する
方法に関し、とくに脱窒用有機炭素源として汚水中のＢ
ＯＤを利用する方法の改良に係るものである。

生物学的な脱窒素反応による処理は、汚水中のアンモニ
ア性窒素＜ｎニーＮ扇いわゆる硝化１で亜硝酸性窒素（
ＮＯ７−Ｎ）、硝酸性窒素（Ｎｏ？　−Ｎ）にまで酸化
し、次いで亜硝酸性窒素、硝酸性窒素をいわゆる脱窒菌
の作用により、窒素ガス（Ｎ、）に還元し、もってこの
窒素ガスを大気中に放出して汚水の脱窒素処１をおこな
うものである。

この処理において、硝化１は、いわゆる、独立栄養性細
菌に属し、培養液中に有機栄養源がなくとも、溶存アン
モニア性窒素と炭酸ガスが供給されれば、好気的条件下
で増殖が可能なものである。

これに対し脱窒１は、通性嫌気性１に属し。

好気的条件下でも嫌気的条件下でも生育が可能であるが
、脱窒作用は嫌気的条件においてのみ可能である。また
脱窒菌は、他栄養細厘であ九脱窒反応には水素供給体と
しての有機物（有機炭素源）が必要である。

従来の汚水の生物学的脱窒素処理方法として、脱窒菌の
有機炭素源にメタノールを使用した浮遊生物方式（活性
汚泥法）、あるいは固着生物方式の方法がいくつか知ら
れている。しかしこの方法は、メタノールを多量に使用
する点、設備数が多くなる点、運転管理が困離である点
などにおいて問題がある。

また脱窒用有機炭素源として、汚泥消化処理における脱
離液、メタン、汚泥熱処理分離液あるいは汚泥の中温嫌
気性処理分離液を利用する方法が提案されている。この
方法によれば、有機炭素源の費用を少なくす゛ることか
できるも硝化−脱窒の汚水処理工Ｓ以外に特別の汚泥処
理工種が必要となシ、設備費がかかる問題がある。

仁のような点に鑑み本発明者は、以下の発明を先に提案
した。この方法は１反応槽内に好気性酸化域と嫌気性脱
窒域とを彫成し、この反応槽に汚水を注入して、好気＊
＊化域で固着生物によるＢＯＤ除去及び硝化反応をおこ
なうとともに、嫌気性脱窒域で浮遊生物による脱窒反応
をおこない、しかる後反応櫂で生じた汚泥混合物を沈殿
池に入れて汚泥の一部を上記反応槽に返送し、ここに含
まれる有機炭素源を脱窒用に利用して脱ｉｉｉ＊で脱窒
作用をおこなわせるものである。

この方法の１例を示せば、第１図に示すように、−次処
理水１を反応槽２に入れ１反応槽上部の好気性酸化域Ｉ
でｌＯＤ＃去と硝化処理をおこなう。この処理は、回転
曝気状態の回転円板４（又は回転Ｐ床）に付着した微生
物の作用によりおこなう。次いでこの回転円板４（又は
回転炉床）から剥離した汚泥、沈殿池５の底部からの返
送汚泥及び上記硝化処理で生じた亜硝酸性窒素、硝酸性
窒素とを反応槽下部の嫌気性脱窒域Ｉ＃こて嫌気状態で
接触せしめる。この接触により、汚泥自身および原汚水
中に含まれるＢＯＤを有機炭素源として脱窒１による脱
窒反応をおこさせ、脱窒素処理をおこなう。このような
好気状態と嫌気状態とを繰シ返す操作を各反応室１につ
いて順次おこない、脱窒処理を進行する。そして反応槽
２から流出した汚泥混合液を再曝気槽８で曝気処理した
後沈毅池５に導き、沈殿池５で分離された汚泥を、反応
槽２に返送する。この返送汚泥は、脱窒厘を多く含むた
め脱窒作用を行う主体となる。また返送汚泥自身が脱窒
用の有機炭素源として作用し、・しかもその酸素消費作
用によって反応槽下部をすみやかに嫌気状態となし、脱
窒反ろのおξる環境を作９出す。

この方法によれば、回転円板４（又は回転Ｆ床）から剥
離した汚泥、沈殿池５からの返送汚泥及び原汚水中に含
まれる！ＩｏＤを有機炭素源とするため、従来のように
メタノールを添加する必要がなくな夛、運転費を大巾に
節減することができる。

またこの方法は、固定微生物にょるＢＯＤ除去及び硝化
処理と、浮遊生物にょる脱窒処理とが機能別に分れてい
るので、汚泥の返送量は脱窒状況のみによって制御すれ
ばよく、又その返送経路は唯１つである。従って比較的
急激な負荷変動等の運転状況の変化があっても運転管理
を容易におこなうことができる。

しかも１つの反応槽２で好気性酸化域３と嫌気性脱窒域
６を形成して、ＢＯＤ除去、硝化及び脱窒をすべておこ
なうようにしたので、従来のものに比して設備が著しく
簡素化されるなどの利点を有する〇 また第２図は、先に提案した発明の他の例を示すもので
、この方法は、反応槽２の上部にＰ材９を設けて中央付
近に散気管ＸＯを取付け、この反応槽２に一次処理水１
を流入し、反応槽上部の好気性酸化域３でｊｌＯＤ除去
と硝化をおこない、反応槽下部の嫌気性脱窒域Ｃで脱窒
をおこなう。次いで再曝気槽８及び沈殿池５を通し、沈
殿池５を汚泥を返送管路１１から反応槽２の嫌気性脱窒
域６に返送する方法である。

この方法においても、第１図のものと同様“にメタノー
ルを添加せずその運転費を大巾に節減できるとともに設
備数を少なくして設備費が小さく、しかも運転管理が容
品である利点を有する。

このように本発明者が先に提案した方法は、優れた利点
があるが、脱窒素効果の点で更に改良の余地がある。

すなわち先に提案した第１図及び第２図に示す方法は、
処理すべき汚水の全量を、まず好気性酸化域に導入して
いる。仁のため原汚水中のＢＯＤは、まず好気性酸化処
理を受け、Ｊ［汚水の性状（ＢＯＤ濃度、窒素濃度）に
よっては、ＢＯＤ濃度が低下しすぎ、この結果嫌気性脱
窒域で脱窒用有機炭素源として作用すべ舎ＢＯＤが硝酸
性窒素に比して不足し、脱窒素処理が不十分となること
があった。

本発明は、先に提案した発明を改良すべくなされたもの
で、その目的とするところは、脱窒素効果の大きな汚水
の脱窒素処理方法を得んとするものである・すなわち本
発明は、好気性酸化域と嫌気性脱窒域とを備えた反応槽
内に汚水を注入して好気性酸化域で固着生物によるＢＯ
Ｄ除去及び硝化反応をおこなうとともに嫌気性脱窒域で
原汚水中のＢＯＤを脱窒用有機炭素源として浮遊生物に
よる脱窒処理をおこなわせる方法であるが、原汚水の一
部又は全部をまず嫌気性脱窒域に注入し又ここに好気性
酸化域の硝化反応１生じた硝酸性窒素又は亜硝酸性窒素
を含む汚水と脱窒菌を注入して浮遊生物による脱窒処理
をおこなうことを４？掌とするものである。

以下本発明方法を図示する実施例を参照して説明する。

第３図は本発明方法に用いる脱窒素処理装置を示す。こ
の装置は、反応槽２１、後曝気槽２２．沈殿池２Ｊを願
に配設し、反応檜２１の入口に原汚水流入管路２４と、
沈殿池２３の底部に接続している返送管路２５とを設け
ている。上記反応槽２１は、内部に複数対の短絡流防止
用仕切り板２６を一定間隔で設けて、複数個の反応室２
７及び２８を連通して形成している。第２Ｒ目以降の第
２反応室２８上部には回転円板２９（又は回転Ｐ床）が
それぞれ設けられ、上部に好気性酸化域３０を形成し、
下部に嫌気性脱窒域３１を形成している。またｔ！Ｉ／
Ｅ１段の第１反応室２７は、回転円板を設けておらず、
ここに嫌気性脱窒域３２を形成している。

ここで第２段目以降の第２反応室２８に好気性酸化域３
０と嫌気性脱窒域３１とを形成し。

これらの範囲を規制するには、反応槽１１の水深を回転
円板２９（または回転−床）の半価に比して深くするこ
と、回転円板２９（また４４１１転Ｐ床）の回転数を制
御して゛酸素供給量を規制すること、又はこれらを併用
することによっておこなう。また好気性酸化域３０、嫌
気性脱窒域３１の有無及びその範囲を検出するには、溶
存酸素又は酸化還元電位を測定することによりおこなう
。

■ また第１段の第１反応室２１に嫌気性脱窒域３２を形成
するには、汚泥中の溶存酸素が好気性１又は通性嫌気性
菌によって消費されつくすに十分″な反応室内混合汚泥
滞留時間をとること。

十分な汚泥濃度を保つこと１反応室水深を深くするか反
応室上部に蓋を設けることによって空気中の酸素の溶解
を制限すること、又はこれらを組合せることによって形
成することができる。

例えば、第１ＪＲ目の第１反応室２１に嫌気性脱窒域３
２を形成するには、汚泥混合液滞留時間が１時間以上と
なるような室容量とし％ＭＬ８Ｂを５００ｐ−以上、水
深を１ｍ以上とすることが好ましい。また第２段目以降
の第１反応室２１を深くし又は酸素供給を制限して好気
性酸化域３０と嫌気性脱窒域Ｊ１を形成するには。

汚水の性状にもよるが、回転円板２９（又は回転−床）
の中径に対して反応槽２１の深さを２〜１５倍程度とし
１回転円板２９（又は回転Ｐ床）の回転数を０．２〜５
．０回／分程度の範囲で制御するのが好ましい。

しかしてこの方法は、−次処理水を原汚水流入管路２３
４から第１段の第１反応室２１に流入する。また沈殿池
２３から返送管路２５を経て返送された汚泥混合液をこ
の反応室２１内に入れる。汚泥混合液は、脱窒１および
亜硝酸性−素、硝酸性窒素を含むものである。この反応
室２７では、−次処理水に含まれるＢＯＤを有機炭素源
として嫌気的条件下における脱窒１の作用により亜硝酸
性窒素、硝酸性窒素を除去処理する。

第１段目の第１反応室２１を経由した汚泥混合液は、第
２段目の第２反応室２＃の上部の好気性酸化域３０に導
入され、回転円板２ｇ（又は回転Ｐ床）に付着した微生
物の作用によ拳、ＢＯＤ除去と硝化処理をおこなう。次
に上記−転円板２９から剥離した汚泥、第１段目の第１
反応室２１を経由した沈殿池２３底部からの返送汚泥及
び硝化処理で生じた亜硝酸性窒素、硝酸性窒素とを反応
基下部の嫌気性脱窒域３２にて嫌気状態で接触せしめる
。仁の接触によ）。

汚泥自身および原汚水中に含まれるＢＯＤを有機炭素源
として脱窒曹による脱窒素処理をおこなう。このような
好気状態と嫌気状態とを繰り返す操作を第２Ｒ目以降の
各反応室２８について順次お乙ない、脱窒処理を進行す
る・上記反応槽２１から流出した汚ｆＩ＃、混合液は。

後曝気槽１１で曝気処理した後沈殿池１３に導かれる。

沈殿池１１で分離された分離液は、脱窒素処理水となる
。一方沈降した汚泥の一部または全部は、返送管路２５
を経由して反応槽２１に返送され、残部は、必要に応じ
てさらに処理処分される。反応槽２１に返送された汚泥
は、脱窒蓼を多く食むため脱窒作用を行う主体となる。

また返送汚泥自身が脱窒用の有機＊＄源として作用し、
しかもその酸素消費作用によって反応槽下部をすみやか
に嫌気状態となし、脱窒反応のおこる環境を作り出す。

仁の場合返送汚泥量は、脱窒状況によって、変動するが
、通常反応槽２１に流入する１次処理水ｌｏｏ容量部に
対し２０〜３００容量部１度の範囲となるように制御す
る。

この処理方法によれば、回転円板２ｇ等から剥離した汚
泥、沈殿池２３からの返送汚泥及び原汚水中に含まれる
ＢＯＤを有効に有機炭素源として利用できるため従来の
ようにメタノールを添加する必要がなくなり、運転費を
大巾に節減することができる。またメダノーレの添加を
制限しているので、汚泥の発生量も少く１発生した汚泥
自身がさらに自己消化するため、余燗汚泥量が少くなる
。

更にこの方法では、第１段目の第１反応室２１でまず原
汚水中のＢＯＤを脱窒用有機炭素源として使用、除去し
た後、汚水を第２Ｒ目以降の第２反応室２８の好気性酸
化域Ｊ＃に導入するため、ここでのＢＯＤ負荷を低減す
ることができる。このため円板面積を低減できるととも
に、円板に付着する汚泥量も減少し、円板部分にかかる
汚泥の荷重を低下させることがで會る。

またこの処理方法は、固定微生物にょるＢＯＤ酸化除去
、硝化域と浮遊生物にょる脱窒域とが機能別に分れてい
る。このため汚泥の返送量は、脱窒状況のみによって制
御すればよく、又その返送経路は唯１つである。従って
比較的魚激な負荷変動等の運転状況の変化があっても運
転管理を容易におこなうことができる。

しかも１つの反応槽２１で好気性酸化域３゜と嫌気性脱
窒域３１を形成して、ＢＯＤ除去、硝化及び脱窒をすべ
ておこなうようにしたので、設備が著しく簡素化される
。また沈殿池２３の手前で後曝気しているので、沈殿池
２３内での脱窒による汚泥浮上がおこらない。

なお第３図に示す実施例では、原汚水の全量を第１Ｒ目
の第１反応室２１の嫌気性脱窒域３１に導入したが、原
汚水の性状によっては、原汚水の一部を第２段目以降の
好気性酸化域ＳＯもしくは嫌気性脱窒域３１もしくはそ
の両域に導入することも可能である。

また実施例では、第１段目の第１反応室２１に回転円板
を設けず、嫌気性脱窒域３２のみを形成しているが、第
１段目の第１反応室２１に回転円板（又は回転Ｖ床）を
設けたものでもよい。この場合原汚水の一部又は全部は
、原汚水導入板または原汚水導入管を通じて第１Ｒ＠の
第１反応室２７の嫌気性脱窒域３２に導入する。

更にまた反応槽２１を１体型のものとせず。

各反応室を独立させて連結使用するものでもよい。また
原汚水性状によっては、唯一の反応室とすることも可能
である。

次に第４図に示す脱窒素処理装置を用いた本発明の他の
処理方法につき説明する。この処理装置は、反応槽２１
に複数個の反応室２１及び２８を連通して形成し、各反
応室ｚ’ｉ、ｚａｆそれぞれ対に設けた短絡防止用仕切
ｐ板２＃で順次連通している。第１段目の第１反応室２
１は嫌気性脱窒域３２を形成している。また第２段目以
降の第２反応室２８は、上部に回転円板２９（又は回転
炉床）をそれぞれ設け、上部に好気性酸化域３０を、下
部に嫌気性脱窒域３１を形成している。各反応室ｓｒ、
ｚａは、底面を傾斜して形成し、汚泥が沈殿する構造と
している。とくに最終段の反応室２８Ｉは、沈殿した汚
泥が処理水とともに流出することのないような構造とし
、必要に応じて汚泥かき寄せ装置を備えて沈殿池の役割
をはたしている。この最終段の反応室２８／の底部には
、第１段目の第１反応室２１の流入口に接続した返送管
路２５が設けられ、最終段の第２反応室２８′で沈殿し
た汚泥の一部又は全部を第１段目の第１反応室２７に返
送し、残部は必要に応じてさらに処理処分されるように
なっている。また、対になった仕切シ板２６間に、散気
装置３３を設けて、上昇流が生じるようにし、もって脱
窒反応で生じた窒素ガスを空気中に追い出して沈殿汚泥
の浮上、腐敗を防止し、汚泥の流通を円滑にするように
している。

この処理装置によれば、散気装置３３を設け。

最終段の第２反応室２８／が沈殿池を兼ねるので、後曝
気槽及び沈殿池を別に設ける必要がなくなり、必要敷地
面積と設備費をよシ低減することができる。また散気装
置３３のエアリフト量により、好気性酸化域３ｏと嫌気
性脱窒域１１を制御することができる。

なお第４図に示す実施例では最終段の第２反応室２８′
以外の反応室底部を集泥構造（又は集泥装置を備えた構
造）としているので、その反応室底部の汚泥を返送汚泥
または余剰汚泥として引き抜くようにしてもよい。この
場合返送量を制御することにより、好気性酸化域３０、
嫌気性脱窒域３１．３２を制御することができもまた第
３図及び第４図に示す実施例では、好気的酸化反応の主
体となる微生物を固着させるために回転円板（又は回転
Ｐ床）を用いて−るが、本発明はこれに限らず、固定−
床を用いてここを好気的に保ち、かつ反応室底部を嫌気
的に保つよう酸素供給量を制御して、処理するようにし
てもよい。

また本発明方法は、反応槽流入側から処理水の得られる
位置までの間の任意の単数または複数個所に、無機系凝
集剤（硫酸ばん土、塩化第２鉄等）、有機系凝集剤（高
分子凝集剤等）又はその両者を併用して添加してもよい
。この添加により、含リンネ溶性フロックを形成分離除
去して、脱リン処理を同時に行うことができる。

なお第５図は、汚水の脱窒素処理の参考方法を示すもの
で、嫌気性脱窒域を形成した第１檜４１と１回転円板４
２（又は回転Ｐ床、固定Ｐ床）により好気性酸化域を形
成した第２槽４３と、沈殿池４４とを願に配置し、更に
沈殿池４４の底部から第１槽４１の入口に返送汚泥４５
を送る返送汚泥管を接続している。そして第１槽４１に
原汚水４６とともに沈殿池４４からの返送汚泥を入れ工
浮遊生物税窒をおこない、次いで第２槽４３に入れ、こ
こで固着生物ζよるＢＯＤ除去、硝化をおこない、沈殿
池４４に入れて、汚泥を分離し、脱窒処理水４７を次工
程へ、汚泥の一部を上述の如く返送汚泥４５として第１
槽４１へ、残夛を余剰汚泥４８とじて次工程へ送る。こ
の方法によっても本発明と同様の効果を奏する。

次に第３図の処理装置を用いて本発明の脱窒素処理をお
こなった実施例につき説明する。

この実施例では、原汚水として生し尿を水道水で３倍に
希釈した第１表に示すものを用い、反応槽として水深１
５００　ｗｘ　ｅ　底板の傾斜角４５０のものを用い１
回転円板として半径２００露のものを３段用いた。

この処理装置を用いてＢＯＤ負荷を５１１／ｗｌ／　ｄ
ａｙ、　＠返送比を２００％９回転円板の回転数を３回
／分として運転した。その結果得られた処理水の水質を
第１表に示す。また比較のため、本発明者が先に提案し
た第１図に示す脱窒素躯理を上記と同様の運転条件でお
こない、その結果得られた処理水の水質を第１表に示す
。

第１表 第１表から明らかなように本発明によればＢＯＤ及び窒
素分がきわめて少ないものとなシ、処理水の水質がより
優れたものとなることがわかる。

以上説明したように本発明によれば、好気性酸化域と嫌
気性脱窒域とを形成した反応槽を用い、原汚水をまず嫌
気性脱窒域に導入して脱窒処理するようにしたので、Ｂ
ＯＤ濃度が不足することかなく、脱窒素効果が十分であ
夛、メタノールの添加が不用となって、運転費が着しく
低下する。また設備も簡単となシ、運転管理も容易にお
こなえるなど顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明者が先に提案した脱窒累処理
方法を示す工程図、８１３＃！Ｊは本発明方法に用いる
脱窒未処理装置の一例を示す説明図、第４図は本発明方
法に用いる脱窒未処理装置の他の例を示す説明図、第５
図は脱窒素処理の参考方法を示す説明図である。 ２１・・・反応槽、２２・・・後曝気槽、１２・・・沈
殿池、２４・・・原汚水流入管路％２５・・・返送管路
、２　ｇ　・・・仕切り板、Ｊ　ｒ−・・第１反応室、
：Ｉ　Ｊ　−・・第２反応室、１ｇ・・・回転円板、３
０・・・好気性酸化域、Ｊｆ　、３１・・・嫌気性説窪
域、ＪＪ・・・散気装置。 出願人代理人　弁理土鈴　江　武彦

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１：　　汚水に対し好気性酸化域で固着生物によるＢ
   ＯＤ除去及び硝化処理をおこなうとともに。 嫌気性脱窒域で原汚水中のＢＯＤを脱１用有機炭素源と
   して浮遊生物による脱窒処理をおこなう汚水の脱窒素処
   理方法にお−で、原汚水の一部又は全部を、好気性酸化
   域の硝化反応で生じた硝酸性窒素、亜硝酸性窒素、及び
   脱窒菌を含む汚泥又は汚泥混合液とともに第１反応室に
   形成した嫌気性脱窒域に注入して脱窒処理し、ついで第
   ２反応室に形成した好気性酸化域に注入してＢＯＤ除去
   及び硝化処理をおこなった後同反応室に形成した嫌気性
   脱窒域に注入して脱窒処理すにとを特徴とする汚水の脱
   窒素処理方法。 （２）第２反応室内又は該反応室から流出する汚泥又は
   汚泥混合液の一部を引き抜き、該反応室よシも前段の反
   応室に返送することを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の汚水の脱窒素処瑠方法。 （３）　　反応室の一部又は全部の底部を集泥構造もし
   くは集泥装置を備えた構造とし、該反応室の汚泥の一部
   を前段の反応室に返送することを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の汚水の脱窒素処理方法。 （４）最終段の反応室から流出した汚泥混合液を沈殿池
   に導いて固液分魅した後、分離した汚泥の一部を反応室
   に返送することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の汚水の脱窒素処理方法。 （５）反応室の一部又は全部に散気装置を設けたことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の汚水の脱窒素処
   理方法。 （６）第２反応室の上部に回転円板又は回転−材又は固
   定Ｐ床を該室底部から離間して設け。 ここに酸素を供給することにより反応室上部に好気性酸
   化域を、下部に嫌気性脱窒域をそれぞれ形成することを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の汚水の脱窒素処
   理方法。 （７）好気性酸化域及び嫌気性脱窒域を形成する方法と
   して回転円板若しくは回転Ｐ材の回転数又は固定Ｐ床へ
   の曝気風量を制御することを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の汚水の脱窒素処理方法。 （８）好気性酸化域及び嫌気性脱窒域を形成し、汚泥の
   移動を円滑化する方法として、散気装置のエアリフト量
   を制御することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の汚水の脱窒素処理方法。 （９）好気性酸化域及び嫌気性脱窒域を形成する方法と
   して返送汚泥量を制御することを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の汚水の脱窒素処理方法。 （至）好気性酸化域および嫌気性脱窒域を形成する方法
   として、溶存酸素または酸化還元電位を測定して検出し
   、その検出結果にもとづいて回転円板若しくは回転−床
   の回転数、固定−床への曝気風量、散気装置のエアリフ
   ト量、もしくは返送汚泥量を制御することを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の汚水の脱窒素処理方法。 ０　汚水を硝化処ｌＫ、脱窒処理する１鴨において、無
   機系凝集剤、有機系凝集剤又はその両者を添加すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項起載の汚水の脱窒素
   処理方法。