JPS5992095A - 廃水の生物学的硝化脱窒法 - 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、廃水の生物学的硝化脱窒法に関する。

廃水の生物学的硝化脱窒法は、廃水の窒素（以下、ＮＨ
３と略する）を好気的条件下で硝化菌によってＮｏよ（
Ｎ０２及び／又はＮ０３）に硝化したのち、嫌気的条件
下で脱窒菌によりＮＯ，をＮ２ガスにまで還元分解する
ものである。

ＮＯ，を脱窒する際には還元剤となる物質が脱窒菌に利
用されるが、還元剤になるものとして廃水中に含有され
るＢＯＤ成分のほかメタノール、エタノールなどの炭素
性有機化合物、さらに活性汚泥微生物自体の保有する細
胞内物質がある。メタノール、エタノールなどの外部よ
り添加される還元剤による脱窒は、外生呼吸型脱窒と呼
ばれているもので、脱窒速度は大きいが、有価の工業薬
品を使用するため脱窒費用が高くなるという欠点がある
。

一方、活性汚泥微生物自体を還元剤として利用する脱窒
は内生呼吸型脱窒と呼ばれている。この型の脱窒は外部
から還元剤を添加しないため経済的であり、また内生呼
吸によシ汚泥が減少するので余剰汚泥発生量が少なく汚
泥処理のうえからも有利であるが、脱窒速度が外生呼吸
型に比べはるかに小さいため、その分脱窒槽が大きくな
り、さらに内生呼吸に際して活性汚泥からＮＨ３が溶出
してくるので窒素除去率が低下するという欠点があり、
採用例は少ない。

本発明は、−Ｅ記内生呼吸型脱窒の長所を生かすと共に
、その欠点を補うべく想到されたものであり、廃水を生
物学的硝化脱窒素処理する方法において、前段に高濃度
の活性汚泥を利用する硝化脱窒素工程と固液分離工程ｒ
ｌ）からなる高ＭＬＳＳ工程を、その後段に低濃度の活
性汚泥を利用する硝化脱窒素工程と固液分離工程（ＩＮ
）からなる低Ｍ　Ｌ　Ｓ　Ｓ工程を配備し、廃水を前記
高Ｍ　Ｌ　Ｓ　Ｓ工程にて高負荷で硝化脱空素処理し、
前記固液分離工程（夏）による分離水を前記低ＭＬＳＳ
工程にて硝化脱窒工程理することを特徴とする廃水の生
物学的硝化脱窒法である。

次に、本発明を完成するに至った経緯について説明する
。

発明者らは、外生呼吸型脱窒の一〜１／／１０の脱窒速
度しか有さガい内生呼吸型脱窒を積極的に利用する方法
として、単位容積あたりの脱窒量を外生呼吸型脱窒と同
等程度にするだめ、脱窒槽のＭＬＳＳ濃度を従来の２〜
７倍の２００００　ｑ、４という極めて高濃度の条件で
硝化脱窒処理試験を行った。

その結果、単位容積あたりの脱窒量は増加することはで
きたが、内生呼吸型脱窒時に汚泥から溶出するＮＨ３濃
度が汚泥濃度と脱窒時間に比例して増加するため、高汚
泥濃度では脱窒処理水中のＮＨ３−Ｎ濃度が高くなると
いう欠点を見い出しだ。

そこで、脱窒処理水中のＮＨ３を再び硝化、脱窒する槽
を設は前段の硝化、脱窒槽と同じく高濃度で硝化、脱窒
したところ硝化に際し活性汚泥中の窒素が硝化して生じ
たＮＯ，の方が前段の脱窒槽で溶出したＮ１−１３が硝
化されて生じたＮｏ工よりも多くなり、これらのＮＯ，
を脱窒するに際して再びＮＨ３が溶出し、処理水のＮ■
１３を低減することが困難であった。

このため、二段目の硝化脱窒工程の活性汚泥濃度を前段
（一段）目の４の５０００４４に下げて硝化。

脱窒処理したところ硝化工程において活性汚泥中の窒素
が硝化して生成するＮＯ，量が減少して脱窒工程のＮＯ
，負荷がドがり、まだ脱窒槽においても溶出するＮＨ３
−Ｎ　９度を低くおさえることができ、良好な処理水を
得ることがわかった。

次に、本発明の各実施態様を第１図〜第６図に基づいて
説明する。

まず第１図例について説明すると、廃水１は返送汚泥２
、循環硝化液３とともに嫌気条件にある第１脱窒工程４
に流入し、循環硝化液３中のＮＯｘは廃水１０ＢＯＤ成
分によって脱窒−されたのち、好気的条件にある第１硝
化工程５に流入し、廃水１のＮ１−１３がＮＯｘに硝化
されたのち、その一部分は第１脱窒工程４に循環され、
残部は第２脱窒工程６に流入し、主に内生呼吸によって
ＮＯｘは脱窒されるが、該第２脱窒工程６では水温３０
℃で約ｏ、ｉｑ・ＮＨ３−Ｎ／ｒ−ＭＬＳＳ＃ｈｒのＮ
１−１３−Ｎが溶出する。内生呼吸による脱窒速度は０
．５〜１．Ｏｔ７＋／ｒ−ＭＬＳＳ−ｂｒ　テアルカら
、例えばｘｏｏ＋ｖｚ／ｚのＮｏｚ−Ｎの除去に際し１
０〜２０ｍｙ／ｌのＮＨ３−Ｎが第２脱窒工程６で溶出
することになる。溶出したＮＨ３−Ｎは次の第２硝化工
程７で硝化されＮＯ，に転換したのち、混合液は第１固
液分離工程８に流入し汚泥は濃縮分離され濃縮汚泥の一
部は第１脱窒工程４への返送汚泥２となる。

以上の第１脱窒工程４から第１固液分離工程８までの各
工程が、高濃度のＭＬＳＳ　（活性汚泥）が保持され高
負荷の処理が行われる高Ｍ　Ｌ　Ｓ　Ｓ工程Ａを構成し
、ＭＬＳＳは１ｏｏｏｏ　ｍｙ／１以上、好ましくは１
００００〜３００００　ｙｖｙｔの高濃度に保たれる。

第１固液分離工程８には沈殿槽を採用してもよいが、遠
心分離法、加圧浮上法などの機緘的固液分離法を採用す
れば沈殿法よりも高濃度の汚泥を保持することが可能で
ある。工程内に高濃度のＭＬＳＳを保持するには、返送
汚泥２の濃度及び／又は流量を大きくとればよい。

第１固液分離工程８の分離水１２は第３脱空工程９に流
入し、第２硝化工程７の硝化によって生成したＮＯよが
脱窒される。この第３脱窒工程９ではアルコールなどの
還元剤１４を用いてもよいし、内生呼吸により脱窒して
もよい。脱窒混合液は再げっ気工程１０に流入し残留Ｂ
ＯＤが除去されたのち、第２固液分離工程１１で汚泥が
固液分離され、分離水１２′は放流され、あるいはさら
に高度の処理を受ける。第２固液分離工程１１で濃縮分
離された余剰汚泥１３は汚泥の処理・処分工程へ送られ
る。

以上の第３脱窒工程９から第２固液分離工程１１までの
各工程が低ＭＬＳＳ工程Ｂを構成し、低ＭＬＳＳ工程Ｂ
のＭＬＳＳは高ＭＬＳＳ工程Ａの５０％以下〜１０００
１μ以下に保たれる。

第３脱窒工程９の脱窒は内生呼吸で行ってもよいが、ア
ルコールあるいは他の物質を還元剤１４として添加する
と分離水１２′の窒素濃度をさらに低減することができ
る。また再ばつ気工程１０において汚泥中の窒素分が自
己酸化によって溶出してＮＯ。

が生成する場合には、自己酸化によるＮＯ，を脱窒する
ため再ばっ気液を第３脱窒工程９への循環再ばっ気液１
５としてもよい。

第２固液分肉１を工程１１の余剰汚泥１３の濃度が高Ｍ
ＬＳＳ工程への返送汚泥２より低い場合には、余剰汚泥
１３は破線で示した如く第１固液分離工程８に移送し高
濃度にしてから引抜く（余剰汚泥１３′）と汚泥処理に
とって都合がよい。との場合余剰汚泥１３の夕月゛が第
３脱窒工程９に流入するが何ら支障はない。余剰汚泥１
３を第１固液分離工程８に移送しない場合は返送汚泥が
ないので、第２固液分離工程１１への流入水に有機及び
／又は無機の凝集剤を使用することにより分離水１２′
中のＣＯＤ　、色度成分あるいはリン全除去することが
でき、また同時に汚泥も凝集できるので固液分離にとっ
ても極めて好都合であり、余剰汚泥１３の脱水時の凝集
剤添加債を激減させることができる。さらに、凝集剤の
添加により第２固液分離工程１１の固液分離用に脱水機
を使用することも可能となるので、余剰汚泥１３として
含水率の低い脱水ケーキを第２固液分離工程１１から直
接排出することができる。

低ＭＬＳＳ工程ＢのＭＬＳＳ濃度は高Ｍ　Ｌ　Ｓ　Ｓ工
程Ａで発生する余剰汚泥の発生量で決まり、例えば余剰
汚泥発生量が２　Ｋｙ／（ｎ？・廃水）であれば、低Ｍ
ＬＳＳ工程ＢのＭＬＳＳ　濃度は２ｏｏｏ１ｎ／Ａとな
る。低Ｍ　Ｉ、Ｓ　Ｓ工程ＢのＭＬＳＳは第１固液分離
工程８の分離水１２のＭ　Ｌ　Ｓ　Ｓによって補給され
る。高ＭＬＳＳ工程へのＭＬＳＳｉ度が高くなると、第
１固液分離工程８の汚泥負荷が増加するので、分離水１
２中のＭＬＳＳが増加し、逆に高Ｍ　ＬＳＳＳＳ工程Ｍ
　Ｌ　Ｓ　Ｓ濃度が低下すると第１固液分離工程８の汚
泥負荷が減少するため固液分離が充分となり、分離水１
２中のＭｌ、ＳＳは減少し、その結果高ＭＬＳＳ工稈Ａ
１低ＭＬＳＳ工程Ｉ３のＭＬ、ＳＳ濃度は一定値に収束
し平衡（でなる。

高ＭＬＳＳ工程ＡのＭＬＳＳ濃度は当然第１固液分離工
程８の濃縮分離性能によって決定されるが、低ＭＬＳＳ
工程■３のＭ　Ｌ　Ｓ　Ｓは前述の如く廃水単位容量あ
たりの汚泥発生量から決−まってくるもので、第１固液
分離工程８の性能とは無関係である。

なお、高ＭＬＳＳ工程ＡのＭＬＳＳを第１固液分離工程
８を経由せず移送するには、第２硝化工程７流出液を直
接第３脱窒工程９へ補給すればよい。

すなわち、汚泥補給配管１６の利用１（よって、一時的
に低ＭＬＳＳ工程ＢのＭＬＳＳ濃度を増加することがで
きるので、廃水１の流量低下により一時的に第１固液分
離工程８の汚泥負荷が減少して固液分離が完全と々シ低
ＭＬＳＳ工程ＢのＭＬＳＳ濃度が低下したときに、汚泥
補給を行って低ＭＬＳＳ工程ＢのＭＬＳＳ濃度を制御す
ることができる。

次に、本発明の第２の実施態様を第２図により説明する
。これは、窒素濃度が高く汚泥発生基−の比較的少ない
廃水１の処理に適するもので、第１図例の如く一過性（
ＯｎｅＴｈｒｏｕｇｈ　）の方法では低Ｎ１ＬＳＳ工程
のＭＬＳＳ濃度が充分保持できない場合に採用される。

この実施態様の構成・機能については、その高ＭＬＳＳ
工程は第１図例と同様であり、低Ｍ　ＬＳＳ工程は第１
図例とほぼ同様である。以下、低ＭＬＳＳ工程について
説明する。

分離水１２は返送汚泥２′とともに第３脱窒工程９に流
入し、還元剤１４の添加あるいは無添加で脱窒されたの
ち、再ばっ気工程１０を経由して第２固液分離工程１１
に流入し、分離汚泥の一部は第３脱窒工程９への返送汚
泥２′となる。なお、第２固液分離工程１１では第１図
例のように凝集剤を添加し第２固液分離工程１１に脱水
機を適用することはできない。

次に本発明の第３．第４．第５及び第６の実施態様をそ
れぞれ第３図、第４図、第５図及び第６図に基づいて説
明する。

第３図例、第４図例ともに第１固液分離工程８の前段に
第１再ばっ気工稈１０ａ１後段に第２硝化工程７を配備
したものであり、第２脱窒工程６で溶出し九ＮＨ３の硝
化を主に第１固液分離工程８の稜段で行わんとするもの
である。

第５図、第６図に示す実施態様は、廃水１中に脱窒に利
用できるＢＯＤ成分がない場合に採用される。このよう
な廃水１を処理する場合、第１図乃至第４図に示すフロ
ーの第１脱窒工程４にアルコールその他の還元剤を添加
して脱窒してもよいが第５図、第６図に示すフローの方
がプロセス的に簡略化される。なお、循環脱窒液１７は
第１硝化工程５に循環してＮＨ３の硝化によって低下す
る第１硝化工程５のｐＨをそのアルカリ分によって中和
し、硝化菌のｐＨ低下による活性低下を防止しようとす
るものである。したがって、ＮＨ３濃度の低い廃水、ｐ
Ｈ緩衝能の高い廃水であって硝化によってｐＨが低下し
ないものの処理には脱窒液の循環は不要である。

なお、第３図、第４図及び第６図において１０ｂは第２
再ばっ気工程である。

上記第１図例乃至第６図例において配備されている再ば
っ気工程匍〒椿は、滞留時間が流入水に対し１〜３時間
程度の小さな槽であり、脱窒液中の微細Ｎ２ガス、溶存
Ｎ２ガスをばっ気・放散して固液分離を円滑にすること
、脱窒液に残留する［ｌＯＤ成分を除去することを主目
的とするものであるが、固液分離の方法、要求水質によ
っては不要であり、再ばっ気工程笹〒毎については本発
明の適用にあたって要、不要を事前に検討するとよい。

また、本発明は他の脱窒法、例えば好気的脱窒法を用い
たプロセスにも充分適用することができる。

次に、本発明の実施例について記述する。

第１図、第２図の両フローについて行った。また、第２
図に従った実施例において、汚泥補給配管１６を経由す
る補給用活性汚泥は第１固液分離工程８として採用した
沈殿槽から溢流するＳＳを充当し、敢えてポンプで第３
脱窒工程９へ移送することはしなかった。廃水としては
除渣し尿および人工廃水を採用した。

処理条件を第１表、処理水質を第２表に示す。。

第２表は、第３脱窒工程９にエタノールを添加１７なか
ったときの処理水質を示している。

第１表処理条件 第２表処理水質 （単位　へｌ） 〔注〕 （１）　　＊　Ｉ　　Ｔ−Ｎ：ＮＨａ−Ｎ＋Ｎ０ｘ−Ｎ
（２）＊−２分離水１２に該当する１゜（３）　　＊−
ｓ　　分離水１２′に該当する。

（４）第２脱窒水が、従来の高ＭＬＳＳの内呼１ｙｋ型
脱窒を利用した処理水質となる、１ 次に、第１図のフローに従って除渣し尿を低水温で処理
した実施例について付記する。

このときの処理条件は処理量５０ｔ／日、水温加℃でそ
の他は第１表の除渣し尿の条件と同一である。

なお、用いた除渣し尿のＮＨ３−Ｎは第２表のものとほ
ぼ同一であったが、ＳＳ濃度は第２表のものより高濃度
であった。

処理水の水質は第２表実施煮■とほぼ同等であり、ＮＨ
３−Ｎ２η４．ＮＯエニー３１ダ４であった。またＭＬ
ＳＳ濃度は第１硝化槽、第２脱窒槽で３１０００　ｑ汐
、第２硝化槽で９９００ｍＶｔであった。

第１硝化槽ｏ　ＭＬＳＳ　濃度を３５０００　ｍｙＡ程
度にあげた実験も試みたが、高ＭＬＳＳ濃度のため粘性
が高くなって硝化液中からばっ気空気が抜けずらくなシ
、その空気が脱窒槽に同伴されて、脱窒を阻害した。こ
れより、高濃度の活性汚泥を利用する硝化脱窒工程のＭ
ＬＳＳ濃度は実施例から１００００〜３２０００■４が
好ましいと判断される。また低水温の実施例において第
２硝化槽のＭＬＳＳ濃度９９００■汐のときのＴ−Ｎは
５堅４となっている。との値は第２表の処理水水質とほ
ぼ同等であるが、幾分悪化している。これより、低濃度
の活性汚泥を利用する硝化脱窒工程のＭＬＳＳ濃度は好
ましくけ１００００〜４以下、更に望ましくは第２表に
示した範囲すなわち１５００〜７５００＃ｖＡトナル。

以上述べたように本発明は、処理工程内に高濃度のＭＬ
ＳＳを維持することによって内生呼吸による脱窒槽の縮
小化、メタノール、エタノールなどの添加剤の費用の大
幅な削減あるいは無添加が可能となるうえ、処理水の総
無機性窒素が従来の高Ｍ　ＬＳＳ濃度の内生呼吸型脱窒
法による場合の署。以下となり極めて高率の窒素除去を
行うことができるなど、多大の効果が得られるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第６図は、本発明の各実施態様を示すフロー
シートである。 Ａ・・・高ＭＬ　Ｓ　Ｓ工程、Ｂ・・低Ｍ　Ｌ　Ｓ　Ｓ
工程、１・・・廃水、２，２′・・・返送汚泥、３・・
・循環硝化液、４・・・第１脱窒工程、５・・・第１硝
化工程、６・・・第２脱輩工程、７・・・第２硝化工程
、８・・・第１固液分離工程、９・・・第３脱窒工程、
１０・・・再ばっ気工程、１０ａ・・・第１再ばっ気工
程、１０ｂ・・・第２再ばっ気工程、１１・・・第２固
液分離工程、１２　、１２’・・・分離水、１３　、１
３’・・・余剰汚泥、１４・・・還元剤、１５・・・循
環再ばっ気液、１６・・・汚泥補給配管、１７・・・循
環脱窒液。 特許出願人　　荏原インフィルコ株式会社代理人弁理士
　千　　１）　　　稔

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、廃水を生物学的硝化脱窒床処理する方法において、
   前段に高濃度の活性汚泥を利用する硝化脱窒素工程と固
   液分離工程（１）からなる高ＭＬＳＳ工程を、その後段
   に低濃度の活性汚泥を利用する硝化脱窒素工程と固液分
   離工程（Ｉｔ）からなる低ＭＬＳＳ工程を配備し、廃水
   を前記高ＭＬＳＳ工程にて高負荷で硝化脱窒未処理し、
   前記固液分離工程（１）による分離水を前記低ＭＬＳＳ
   工程にて硝化脱窒未処理することを特徴とする廃水の生
   物学的硝化脱窒法。 ２、前記高ＭＬＳＳ工程が第１脱窒工程、第１硝化工程
   、第２脱窒工程、第２硝化工程及び前記固液分離工程（
   １）をこの順序に組み合わせて構成されたものであり、
   前記低ＭＬＳＳ工程が第３脱窒工程、再ばっ気工程及び
   前記固液分離工程（ＩＩ）をこの順序に組み合わせて構
   成され１．たものである特許請求の範囲第１項記載の方
   法。 ３、　前記第３脱窒工程が、前記固液分離工程（ｉｆ）
   による濃縮汚泥を返送して行なわれるものである特許請
   求の範囲第２項記載の方法。 ４、前記高ＭＬＳＳ工程が第１脱窒工程、第１硝化工程
   、第２脱窒工程、第１再ばっ気工程。 前記固液分離工程（１）をこの順序に組み合わせて構成
   されたものであシ、前記低ＭＬＳＳ工程が第２硝化工程
   、第３脱窒工程、第２再ばっ気工程及び前記固液分離工
   程（ｎ）をこの順序に組み合わせて構成されたものであ
   る特許請求の範囲第１項記載の方法。 ５、前記第２硝化工程が、前記固液分離工程（［）によ
   る濃縮汚泥を返送して行なわれるものである特許請求の
   範囲第４項記載の方法。 ６、　前記高Ｍ　Ｌ　Ｓ　Ｓ工程が第１硝化工程、第１
   脱窒工程、第２硝化工程及び前記固液分離工程（１）を
   この順序に組み合わせて構成されたものであり、前記低
   ＭＬ　Ｓ　Ｓ工程が第２脱窒工程。 再ばっ気工程及び前記固液分離工程（■）をこの順序に
   組み合わせて構成されたものである特許請求の範囲第１
   項記載の方法。 ７、　前記高ＭＬＳＳ工程が第１硝化工程、第１脱窒工
   程、第１再げっ気工程及び前記固液分離工程（１）をこ
   の順序に組み合わせて′構成されたものであり、前記低
   ＭＬＳＳ工程が第２硝化工程、第２脱窒工程、第２再ば
   つ気工程及び前記固液分離工程（［’ｌをこの順序に組
   み合わせて構成されたものである特許請求の範囲第１項
   記載の方法。 ８、　前記高Ｍ　Ｌ　Ｓ　Ｓ工程の硝化脱窒素工程をＭ
   ＬＳＳ１００００〜３２０００　ｍｆ／ｌで、前記低Ｍ
   ＬＳＳ工程の硝化脱窒素工程をＭＬＳＳ１５００〜７５
   ００９４でそれぞれ行なう特許請求の範囲第２項、第４
   項。 第６項又は第７項記載の方法。