JPS6023879B2 - 無薬注高度脱窒素・脱燐方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は無薬注による廃水中の窒素及び燐を除去する方
法に関するものである。

今まで生物学的硝化脱窒素方法として主に第１図に示す
如く３糟式生物汚泥脱窒素法と、第２図に示す如き２段
脱窒素循環方式が行われている。

３槽式生物汚泥脱窒素法には硝化行程においてアルカリ
度補充のため多量のアルカリ液を必要とし、脱窒素工程
においては、炭素源（メタノールなど）の供ｖ給が必要
である。

又２段脱窒素循環方式には、硝化工程においてアルカリ
液の補充は必要ないが、脱窒素行程において、特に高度
脱窒素効果を要求する場合、例えばと畜場廃水の全窒素
２０■血を５脚以下まで処理するためには第２脱窒槽に
炭素源の供給が必要とされる。すなわち本発明は脱窒槽
、第１曝気槽、第１濃縮槽、第２曝気槽、第２濃縮槽の
順に配置し、該第１曝気槽を複数のセクションに分け、
第１セクション、第２セクション、第３セクションの順
に順次段階的にＤＱ農度を低くすることにより、、脱窒
、脱燐に対して顕著な効果を与えると共に第１曝気槽の
混液及び各濃縮槽の濃縮汚泥を全て脱窒槽に返送するこ
とにより、活性汚泥を高濃度にかつ安定的に維持するこ
とが可能であることを特徴とする無薬注による有機廃水
の高度脱窒素．脱燐方法に関するものである。

次に本発明について図面を示して更に詳細に説明する。

第３図において流入原水１は脱窒槽２に流入し、同時に
第１曝気槽３の中間セクション１７からの循環汚泥混液
１１、第１濃縮槽４の第１返送汚泥１２及び第２濃縮槽
６の第２返送汚泥１３はこの脱窒槽２に適量注入する。
縄梓機２２約１５比ｐｍの回転速度により混合し、Ｄ○
（溶存酸素）１胸以下の嫌気性状態において、大部分Ｎ
○ｋ−Ｎ（硝酸性窒素＋亜硝酸性窒素）が除去され、初
期脱窒素効果が得られる。つづいて第１爆気槽３の先端
セクション１６に移行し、この糟においては、送風機１
９により、硝化反応が進むような空気量を調整し、ＤＯ
約１脚心〆上で、大部分硝化反応が進むと同時に顕著な
脱燐効果が得られる。

前記脱窒槽２で脱窒と同時に増加したアルカリ度はこの
糟に連続供給し、継続して硝化反応が行われる。残存有
機性窒素及びアンモニア性窒素は中間セクション１７に
おいて、適量の空気量を調整することにより、完全に硝
化反応が進む。ここで中間セクションのＤＯは先端セク
ションより低く維持する。すなわち、禾端セクションの
ＤＯを０．１脚以下に安定的に維持するためには、中間
セクションでのＤＯを先端セクションよりは低下させて
おくのが有利であり、また中間セクションは残存有機性
窒素及びアンモニア性窒素の硝酸化を行うことから先端
セクションと同程度またはそれ以上のＤＯである必要は
なく、かつＤＯを順次低下させ、中間セクションで暖気
量の微調整を行なうことが運転管理上安定し、さらに、
従来の活性汚泥循環脱窒方式では計算上の脱窒効率を上
げることを目的として、硝化槽から脱窒槽への循環量を
増加しても、循環液が高ＤＯであることから脱窒槽へ移
行するＤＯ量が多くなり、結果として脱窒槽での脱窒反
応に対するＤＯ阻害を生じるため、循環液量が制限され
るという問題に対して解決を与えることを目的とするも
のである。

末端セクション１８における活性汚泥はＤＯＯ．１脚以
下（最低壕気強度）の空気量の調整により、残存ＮＨ４
十一Ｎまたはびｇ−Ｎの硝酸化を並行して嫌気状態に近
い低めであることから内生呼吸作用が起き、硝酸及び亜
硝酸性窒素濃度が急激に低下し、脱窒素効果が得られる
。

さらに徴量曝気による蝿群効果により、汚泥塊中の４・
気泡（窒素ガス、ＣＲ２などを含む）はすみやかに汚泥
から分離し、連続して空気中に放出され、次段の第１濃
縮槽における固液分離効果に寄与する。第１爆気槽に関
する上記の説明より明らかな通り、各セクションのＤＯ
を順次低下させることにより、脱窒脱燐に対し顕著な効
果を与えることが可能となるが、ここでＤＯは先端セク
ションから末端セクションにかけて煩何として低下すれ
ば良く、各セクション内で分割された各槽のＤＯが厳密
に順次低下しなくてもかまわない。

残存徴量の硝酸性窒素（ＮＱ−Ｎ）及び頭硝酸性窒素（
ＮＱ−Ｎ）は、さらに第１濃縮槽４において、ＤＯＯ．
１脚心〆下の嫌気性状態の場合、脱窒素効果が得られる
。

糟内には汚泥浮上防止機２１を設置してもよくこの場合
網状細線の連続的綾速移動により、汚泥塊中の小気泡（
窒素ガス、Ｃ０２などを含む）を脱気させ、同時に著し
く濃縮効果が得られ、第１返送汚泥１２の１６ ０００
〜２０，００Ｑ桝の高い返送濃度が安定的に維持できる
。さらに第２曝気槽５において、残存徴量の有機性窒素
（０ｒｇ−Ｎ）、アンモニア性窒素（ＮＨ４十一Ｎ）及
び燐は第２曝気槽末端セクションと同様の理由から適量
の空気を調整することにより活性汚泥により除去される
。

第２濃縮槽６は、第１濃縮槽４と同様に汚泥浮上防止機
２１を設置してもよく、この場合絹状紬線の連続的緩遠
移動により、汚泥の濃縮効果が得られ、同時に水中残存
した極微量の硝酸性窒素（ＮＱ−Ｎ）及び亜硝酸性窒素
（Ｎ０２−Ｎ）はＤＯＯ．１脚以下の嫌気性状態におい
て最終的に脱窒素効果が得られる。この糟の低部から定
期的に汚泥抜き２０から余剰汚泥を抜く。次に汚泥の返
送方式において、すべての汚泥を脱窒糟へ返送すること
、すなわち、第２濃縮槽からの返送汚泥についても脱窒
槽へ返送することの意義について説明する。上記の返送
方式としたことにより、第２曝気槽肌麓こ存在する汚泥
については、第１濃縮槽より上燈水と共に強制的にキャ
リーオーバーさせた汚泥により、構成されること）なる
。これはとりもなおさず、第１濃縮槽に対して、沈降性
が良好であるために、沈降分離して返送すべき汚泥と比
較的沈降分離しずらいために、キャリーオーバ−して第
２曝気槽において、再度曝気することにより沈降性を改
善した後、第２濃縮槽にて沈降分離し、返送すべき汚泥
とを汚泥の沈降性に応じて撰択的に分離させる作用をも
たせていることにほかならない。かくして各濃縮糟から
の返送汚泥は安定的に高濃度となり、結果として脱窒槽
第１曝気槽、第２蝿気槽の汚泥は極めて高濃度に且つ安
定的に維持することが可能となる。したがって単位容積
当りの処理能力が向上し、負荷変動に対する処理の安定
化、装置のコンパクト化、敷地面積の縮小等が可能とな
る。

なお少量の浮遊物質（ＳＯ）を除去することを目的とし
てさらに最終沈殿槽７において沈降し、上澄液はポンプ
桝８を通り、注入管１４から砂ろ過櫓９を経て、処理水
１０として放流することも可能である。この場合適量な
放流水を用い、定期的に逆洗管１５を通して、砂ろ過槽
９を逆洗することが必要である。上記全工程を通し、本
発明の利点は次の通りである。

１ 第１爆気槽を３セクションに分け、段階的にＤＯ調
整することにより、先端セクション及び中間セクション
における活性汚泥は硝化反応と同時に脱燐効果が著しく
、末端セクションにおいては、ＤＯＯ．１脚以下の低Ｄ
Ｏ濃度を維持することができ、徴量末硝化態窒素の硝酸
化及び低ＤＯであることに伴う内生呼吸作用による脱窒
素効果同時に得られる。

２ 残存徴量の硝酸及び亜硝酸性窒素は第１及び第２濃
縮槽の嫌気性状態により、脱窒素効果が得られ、また残
存徴量の有機性窒素、アンモニア性窒素及び燐は第１曝
気槽第３セクション及び第２濠気槽において、適量の空
気を調整することにより活性汚泥によって除去される。

３ 第２濃縮槽からの返送汚泥についても、脱窒槽へ返
送するため、第１濃縮槽においては、第２爆気槽で沈降
性の改善を目的としてさらに処理されるべき汚泥を選択
的に分離し、上燈水と共にキャリーオ−バーさせると云
う効果が生じることから系内の汚泥は高濃度に維持でき
かつ安定する。４ 最終放流水の窒素、燐は硝化、脱窒
素及び脱燐工程中、薬品を一切使用せずに極めて低濃度
（Ｔ−Ｎ＆桝以下・Ｔ一ＰＯ．敦風以下）までに処理で
きる。

上記の利点から本発明は従来の３槽式生物汚泥脱窒素法
及び２段脱窒素循環方式の欠点を適確に解消した省エネ
、高効率の無薬注高度脱窒素、脱燐方法である。

以上第１曝気槽を先端、中間、末端の３セクションに分
けた場合について説明したが、流入汚水濃度が高い場合
、この槽の第１セクションＤＯ濃度はかなり高く維持し
なければならないので、末端セクションのＤ功濃度を０
．１脚以下に維持するために、第１セクションと末端セ
クションとの間に第２，第３・…・・など多セクション
に分け、段階的にＤＯ濃度を低下させることは運転管理
上便利である。

又本発明において第２曝気槽を２セクションに分ける場
合がある。

すなわち、流入汚水濃度が高く、第２爆気槽において残
存ＮＨ４‐一Ｎまたはｏｒｇ−Ｎ量が多い場合、この糟
を２セクションに分け、第１セクションにおいて残存Ｎ
比‐一Ｎまたはｏ唯一ＮをＮＱ一ＮまたはＮ０２一Ｎに
硝化させ、第２セクションにおいてＤＯ濃度０．１脚以
下に調整することにより、Ｎ０３−ＮまたはＮ０２一Ｎ
をＮ２ガスとして脱峯させる。実施例 例えば第４及び第５図に示す通り、と畜場廃水の原水濃
度Ｔ−Ｎ２５２脚、Ｔ−ｐ９．８脚を循環汚泥混液、第
１返送汚泥及び第２返送汚泥と共に混合した脱窒槽流入
混液濃度（ＮＯ松炉過液濃度。

以下汚泥混液については同様）は全窒素（Ｔ−Ｎ）６７
・８脚、全燐（Ｔ−Ｐ）２．の岬こなり、脱窒槽に流入
後、槽内縄拝速度約１５０脚、溶存酸素０脚、水温１ず
０、糟内渡液浮遊物質（Ｍ比ＳＳ）濃度９斑Ｏ脚、窒素
（Ｎ○ｘ−Ｎ）賦荷３６．６タノｋ９Ｍ比ＳＳ、滞留時
間１＄時間の条件で、脱窒槽流出液の水中濃度はＴ−Ｎ
３１．１脚、Ｔ−Ｐｌ．４脚となり、Ｔ−Ｎ、Ｔ−Ｐの
除去率はそれぞれ５４．１、３０％の初期除去効果が得
られた。なお全窒素（Ｔ−Ｎ）は（ＴＫ−Ｎ＋Ｎ○ｘ−
Ｎ）である。つづいて第１曝気槽の先端セクションＤ０
３．０３脚、ＭＢＳ９０６０柳、ＴＫ‐Ｎ（ケルダール
法窒素）容積負荷０．６ｋ９／〆Ｄ（汚泥負荷６略／ｋ
９Ｍ山ＳＳ）、滞留時間１．３時間、水温１９℃の条件
で第４図に示す通り、有機性窒素（ｏｒ−Ｎ）及びアン
モニア性窒素（ＮＨ４十一Ｎ）は大部分硝酸性窒素＋騒
硝酸性窒素（ＮＯ広−Ｎ）へ移行し、また第５図に示す
通りに全燐（Ｔ一Ｐ）濃度は１．■側から０．２袖風こ
減少し、Ｔ−Ｐ除去率は８０．７％に達した。

第１曝気槽の中間セクションにおいて、ＤＯＩ．８弦四
、ＭはＳＳ９３４０脚、ＴＫ一Ｎ容積負荷０．１６ｋ９
／の〆（汚泥負荷１松／ｋ９ＭはＳＳ）、滞留時間１．
３時間、水温１９℃の条件で第４図の通り、すべての窒
素はほとんどＮ○×−Ｎへ移行し、完全に硝化反応を行
なった。また第１爆気槽の末端セクションにおいて、Ｄ
ＯＯ．０５肌、ＭＬＳＳ９１８０脚、ＮＯ広−Ｎ負荷３
５．雌／ｋ９ＭＢＳ、滞留時間２．仇ｒ、水温１ぴ０の
条件で、Ｔ−Ｎ濃度３６．９風から４脚に減少し、Ｔ−
Ｎ除去率は８９．２％に達した。このように第１曝気槽
において、Ｔ−Ｎ、Ｔ−Ｐの除去効果は著しいｏ第１濃
縮槽において、ＤＯＯ．０■蝿の嫌気性状態で残存Ｎ○
ｘ−Ｎは完全に除去されたが、逆にＮ比十一Ｎが若干増
加し（第４図）またＴ−Ｐも若干増加した（第５図）。

第２爆気槽において、水中残存アルカリ度１２７，ＤＯ
Ｏ．１２風、水温１９℃、Ｍ山ＳＳ濃度５０２０胸、Ｔ
Ｋ−Ｎ容積負荷０．０３ｋ９ノめ（汚泥負荷６．総／ｋ
９Ｍ比ＳＳ）、滞留時間４．岬時間の条件で残存徴量Ｎ
Ｈ４十一Ｎ、ｏｒｇ−Ｎ及びＴ−Ｐはほとんど糟内の活
性汚泥に吸着され、Ｔ−Ｎは６．１胸から２．の風、Ｔ
−Ｐは０．７銭から０．朝風までに低下した。

さらに第２暖気槽を通し、最終放流水のＴ−Ｎは２．３
脚、Ｔ一Ｐは０．２１脚まで低下し、流入原水に対しＴ
−Ｎ除去率は９９．１％、Ｔ−Ｐは９７．６％に達した
。上記にて全く薬品を使用せずに、高濃度舎窒素．燐の
廃水をＴ−Ｎ均畑以下、Ｔ−ＰＯ．３脚以下までに処理
することは、経済的省エネの時代に即応すると思われる
。

図面の簡単な説明第１図は３槽式生物汚泥脱窒素法のフ
ロシートを示す。

第２図は２段脱窒素循環方式のフロシートを示す。第３
図は無薬注高度脱窒素・脱燐方法（ＮＮＡＷＴ方式）の
フロシートを示す。第４図は各工程における窒素濃度の
変化を示す。第５図は各工程における全燐濃度の変化。
１・・・・・・流入原水、２・・・・・・脱窒槽、３・
・・・・・第１曝気槽、４・・・・・・第１濃縮槽、５
・・・・・・第２曝気槽、６……第２濃縮槽、７……沈
殿槽、８……ポンプ桝、９・・・・・・砂ろ過槽、１０
・・・・・・処理水、１１・・・・・・循環管、１２・
・・・・・第１返送汚泥管、１３・・・・・・第２返送
汚泥管、１４・・・・・・注入管、１５・・・・・・逆
洗管、１６・・・・・・先端セクション、１７・・・・
・・中間セクション、１８・・・・・・末端セクション
、１９・・・・・・送風機、２０・・・・・・汚泥抜き
、２１・・…・汚泥浮上防止機、２２・・…・鷹梓機。
髪’図多２図 国 ぬ ＊ 多４図 秦ヲ図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 脱窒槽、第１曝気槽、第１濃縮槽、第２曝気槽、第
   ２濃縮槽の順に配置し、該第１曝気槽の槽内を複数のセ
   クシヨンに区切り各セクシヨン溶存酸素）濃度を低くし
   、第１曝気槽中間セクシヨンの混液及び各濃縮槽の濃縮
   汚泥を脱窒槽に返送することを特徴とする無薬注高度脱
   窒槽．脱燐方法。