JPS60261592A - 生物学的汚水処理装置 - 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】 本発明は装置規模がコンパクトであるにもかかわらず窒
素除去効率が高い生物学的汚水処理装置に関するもので
ある。

有機性汚水中に含まれるアンモニア性窒素を除去するに
当たっては生物学的脱窒法が広く利用されている。生物
学的脱窒法とは、アンモニア性窒素（ＮＨａ−Ｎ）を硝
化菌の働きによって好気性雰囲気中で硝酸性窒素（ＮＯ
Ｘ−Ｎ）へ酸化すると共に生成した上記硝酸性窒素を脱
窒菌の働きによって鎌気性雰囲気中でＮ２ガスに還元す
るものであり、前者は有機性汚水を曝気することにより
進行し、一方後者の反応を進行させるに当たってはむし
ろ曝気条件を断ち逆に水素供与体（メタノール等）を加
えなければならないほどであるとされていた。そこでこ
の様な不経済性を解消し生物学的脱窒法を経済的に実施
するシステムとして有機性汚水（原水ということもある
）中のＢＯＤ成分を水素供ケ体として利用する方式が提
案され実用化されている。第１図はこの様な汚水処理シ
ステムの一例を示すフロー説明図で、該システムは上流
側に脱窒槽１、下流側に硝化槽２を設け、両者を順流ラ
イン３及び返送ライン４によって接続することにより硝
化されたものをより完全に脱窒しようとしている。この
フローにおける物流を説明すると、脱窒槽ｌへの有機性
汚水りの流入量をＱとした場合、もっとも効果的な処理
効率（処理総量と炸化率のかね合い）をあげようとすれ
ば、その４倍量（４Ｑ）程度の汚水が脱窒槽ｌから硝化
槽２へ順流ライン３を通して送られ、一方硝化槽２から
脱窒槽１へは３倍量（３Ｑ）程度の汚水が返送ライン４
を通して戻されると共に流入量と略同等量（Ｑ）の処理
水を硝化槽２から排出して沈降分離槽６に導入しここで
汚泥Ｍと上澄液Ｗに分離し前者の一部は脱窒槽ｌへ返送
し、残部を焼却等の処理に付すと共に後者を放流してい
る。即ち有機性汚水りは硝化槽２と脱窒槽ｌの間を循環
する間に硝化槽２において硝化され、これが脱窒槽ｌに
返送されて有機性汚水り中のＢＯＤ成分を水素源とする
脱窒反応を受け、更に順流ライ〕／３を経て硝化槽２に
戻り処理水として排出されるものである。

しかるに」−記システムにおいては硝化槽における硝化
反応を進行させるために槽内の溶存酸素（ＤＯ）を２ｍ
ｇ／ｌ以上に維持する必要があり。

硝化槽２からの循環液中にはＤＯが必然的に存在するこ
ととなる。従って循環比を多くして窒素除去率を高めよ
うとすれば脱窒槽ｌ内に多量のＤＯが流入することにな
り、これが水素供与体として利用されるべき有機物の一
部を消費してしまうのでそれだけ脱窒槽における反応速
度が低下し、更にはＤＯの存在が嫌気性の機能を損なう
ことになるので、循環比を増すことには制約がある。そ
して通常の循環比は３程度であり、このような場合の窒
素除去率はせいぜい７５〜８０％止りであり、改善の余
地が多いものと言わざるを得なかった。

一方小規模な特定区域で発生した汚水は、わざわざ遠方
の大規模処理場へ送らずに近くの小規模処理場において
処理すればよいという考えがあり、この様な用途に適用
する汚水処理装置としては小型で維持管理の容易なもの
が要望される。この様な観点から硝化・脱窒反応を単一
槽で行なうことのできる装置について研究が進められ、
実開昭５８−１７１３００号に示す様な連続流入回分式
の汚水処理装置が提案されている。即ち該装置は、反応
槽を有機性汚水導入部と反応部に仕切る（但し連通状態
は維持する）と共に、反応部には複数の散気管及び回動
式排水管を設け、散気管から空気を間欠的に吹込むこと
によって、同一反応部内で硝化・脱窒を行なうものであ
る。

この様な汚水処理装置を用いた場合は有機性汚水あるい
は汚泥を返送する必要がないのでその為のポンプ等が不
必要であり装置の維持管理が容易である。又曝気、脱窒
及び沈降分離を１つの槽で行なうので第１図例の従来装
置に比べて設備が一部コンパクトになるという長所を有
している。しかるに上記処理装置においては反応槽への
有機性汚水の導入を中断させることなく継続しつつ曝気
及び沈澱を行なうので沈澱が完了するまでに反応槽内の
液量が増加し続ける。一方反応槽内の有機性汚水を十分
に曝気してから汚泥分を沈降させようとすれば相当の時
間が必要となり、曝気、沈降及び上澄水の排出からなる
処理サイクルの所要時間は相当長くにも及ぶ。従って反
応槽は少なくとも３〜４時間分の有機性汚水導入量を受
容し得る容積とする必要がある。又沈澱工程中に行なわ
れる脱窒反応は、水素源である有機性汚水（ＢＯＤ成分
）が槽の一方側からのみ流入すると共に槽内が静置状態
である為に硝化液とＢＯＤ成分の接触が十分に行なわれ
ない。

本発明はこうした事情に着目してなされたものであって
、設備のコンパクト化並びに窒素除去効率の向上を共に
達成し得る様な生物学的汚水処理装置を提供しようとす
るものである。

しかして上記目的を達成した本発明装置とは、生物学的
汚水処理槽に微生物付着担体（以下担体という）を配置
すると共に該生物学的汚水処理槽の頂部には上澄液を分
離する手段を設け、前記生物学的汚水処理槽の下部には
原水導入手段及び間欠的な空気導入手段を設ける他、上
澄液の一部を上記担体の下方から再導入する循環手段を
設けてなる点に要旨を有するものである。

以下実施例図面に沿って本発明の構成及び作用効果を説
明するが、該実施例は本発明を限定する為のものではな
く前・後記の趣旨に徴して適宜設計変更を加えること等
は全て本発明の技術的範囲に含まれる。

第２図は本発明に係る生物学的汚水処理装置を示す概略
説明図で、１２は生物学的汚水処理槽（以下単に処理槽
という）、１３は担体充填室、１４は上澄液室、１５は
多孔板、１６は原水導入ライン、１７は空気導入ライン
、１８は循環液導入ラインを夫々示す。

本発明に係る生物学的汚水処理装置Ｓの処理槽１２は、
多孔板１５を境にして下側の担体充填室１３と上側の上
澄液室１４に区分して構成されることを要旨とするが、
図例の装置Ｓにおいては担体充填室１３の下側に更に多
孔板１５ａを設けて分散室１９を画成している。本分散
室１９は上広がり傾斜壁２０で囲まれる分散法収納部３
０と小径筒状の液受入部２１で構成されこれらの間は多
孔板１５ｂで仕切られると共に分散法収納部３０には導
入液や導入空気を分散させる為の例えば比重１．１〜１
．５程度のプラスチック球等の小径球状体２２が複数個
収納されている。又液受入部２１には上澄液室１４から
抜き出された循環液を導入する為の循環液導入ライン１
８を臨設すると共に、該循環液導入ライン１８に原水導
入ライン１６を合流接続し、且つ循環液導入ライン１８
に介設されるエジェクタ２３に空気導入ライン１７を接
続している。尚原水導入ライン１６と空気導入ライン１
７を夫々独立して液受入部２１に直接々続してもよいし
、これらのライン１６．１７を例えばいくつかの分岐管
に分けて直接担体充填室１３の底部に接続することも本
発明に含まれる。

一方処理槽１２の上部には上澄液室１４から溢れた上澄
液を受け入れる為の潅流液収納部２４を処理槽１２の上
端縁に沿って設け、該潅流液収納部２４に排出ライン２
５を接続している。尚担体充填室１３に充填される担体
２６はＭＬＳＳを付着あるいは濾過状態で保持する為の
小片状部材であって例えばラシヒリングや鞍部材等が例
として挙げられるが、ハニカムタイプのものであっても
本発明の目的は達成される。

上記構成の生物学的汚水処理装置Ｓを用いて汚水処理を
行なうに当っては、まず循環ポンプＰ１：停止、電磁弁
２７：閉鎖の状態で原水導入ポンプＰ２を運転し、原水
導入ライン１６及び循環液導入ライン１８を経て処理槽
１２内へ原水を導入する。そして上澄液室１４内（但し
潅流液収納部２４へ溢流しない限度）まで原水が導入さ
れる原水導入ポンプＰ２を停止すると共に電磁弁２７を
開放し且つ循環ポンプＰ１を運転する。その結果循環ラ
インが作動しはじめ、上澄液室１４から抜出された液は
エジェクタ２３を通過しつつ空気を巻き込むことによっ
て気液混合状態になり、更に循環液導入ライン１８を通
して液受入部２１へ入った後多孔板１５ｂ及び小径球状
体２２の隙間を通ることによって流れが分散されつつ分
散室１９内を上昇する。そして多孔板１５ａを通して担
体充填室１３に入り、ここを上昇した後多孔板１５を通
り抜けて上澄液室１４に環流する。

上記の様にして液を循環させるとエジェクタ２３から巻
き込まれた空気によって処理槽１２内は曝気状態（好気
性雰囲気）となり、担体２６上で増殖した硝化菌の働き
によってＮＨａ　−Ｎが酸化され、Ｎ０ｘ−Ｎが生成す
る。硝化反応が十分に進行した頃合いを見計って電磁弁
２７を閉鎖し、原水導入ポンプＰ２を運転する。尚循環
ポンプＰ１は引続き運転しておく。この結果空気の導入
が遮断されると共に原水の導入によって槽内のＢＯＤ成
分濃度が高まり、該ＢＯＤ成分によって槽内の残留溶存
酸素が消費されて陽気性雰囲気が形成される。そして余
分のＢＯＤ成分が水素供ケ体として作用し担体２６上の
脱窒菌の働きによって硝化汚泥中Ｎ０ｘ−ＮがＮ２ガス
まで分解・除去される。こうして脱窒が進行すると再び
前述の硝化に戻る。以下この様な硝化・脱窒のサイクル
を繰り返す間に有機性汚水が処理されて汚泥と処理水が
生成するが、汚泥は担体充填室１３内に付着あるいは濾
取の形態で捕捉され、処理水だけが担体充填室１３を通
り抜けて−Ｌ澄液室１４に貯留される。そして上澄液室
１４の処理水レベルが上昇し溢れた処理水が溢流収納部
２４に入り排出ライン２５を通って放流される。一方硝
化・脱窒を繰り返して担体充填室１３の汚泥保持量が飽
和状態に達すると、循環ポンプＰ１及び原水導入ポンプ
Ｐ２を停止すると共に排出ライン２５のバルブ３１を閉
鎖すると共に洗浄廃水排出ライン２８のパルプ３２を開
放し、洗浄水導入ポンプＰ３及びプロワ−２９を運転す
る。この結果ブロワ−２９からの気泡及び洗浄水の流れ
によって担体２６が激しく攪拌されて担体２６に封着あ
るいは保持されていた汚泥が分離され、洗浄水に運ばれ
て」−澄液室１４に至り、溢流収納部２４を経て洗浄廃
水排出ライン２８から排出される。ト記洗浄が完了する
と元の運転状態に戻して新たな有機性廃水の処理を行な
う。尚本発明装置において原水は硝化・脱窒サイクルを
繰り返し受けるので脱窒率の極めて高い処理水を得るこ
とができる（実施例によれば９０％以−にの脱窒率を得
ている）。従って硝化運転中に原水の導入を中断しない
場合でも脱窒率をそれ程低下させることなく汚水処理を
行なうことができる。

好気状態は曝気により溶存酸素（ＤＯ）が２ｍｇ／ｌ程
度あるいはそれ以下の程度となるよう空気吹込量を設定
するようにし、一方嫌気状態は曝気停止後ＤＯが速やか
に無くなるように原水流入量等を設定するようにする。

１回の曝気時間は通常５〜６０分、停止時間は１０〜２
０分で運転するが、曝気および曝気停止時間の合計を１
サイクルの時間とすると、１日の間に行なわれるサイク
ル数は最高で９６回／日程度となる。

上記サイクル数は、前記した従来の硝化液循環方式にお
ける循環比に相当するもので、従来の循環比が３程度で
あることを考えると上記本発明のサイクル数はそれを大
巾に上回る数であり、これが本発明において例えば９５
％以上という高窒素除去率を達成する理由である。

尚上記第２図例においては上部多孔板１５によって担体
充填室１３と上澄液室１４を区画したが、担体充填部の
上部に至るまでに汚泥の殆んどは担体２６に付着するの
で上澄液室１４を設けなくとも上澄液の分離を行なうこ
とができる。即ち上部多孔板１５を設けずに担体２６を
処理槽上部まで充填してもよい。更に水より比重の小さ
い担体（例えばポリプロピレン製担体）を使用すれば下
部多孔板１５ａをも省略することができる。

本発明は以上の様に構成されており、コンパクトで且つ
窒素除去率の高い生物学的汚水処理装置を提供すること
ができる。

以下本発明の実施例について説明する。

実施例 本発明装置にＦ水を導入し第１表に示す条件下で硝化・
脱窒処理を行なったところ第２表に示す水質の処理水が
得られた。

第１．２表に示す様に実施例においては９１．０％と優
れた脱窒率が得られると共に高いＢＯＤ成分除去率が得
られた。

ちなみに第１．２表に示す実施例と、従来の硝化液循環
方式とを比較すると、従来の方式の（第１脱窒槽、硝化
槽、第２脱窒槽、再曝気槽の容積比が、ｌ：１．３３：
０．６８：０．３３で、滞留時間合計を１５．２時間、
循環比４．水温１６〜２２℃で、実施例と同じ下水を処
理した時の）処理水の全窒素除去率は平均７４％、最高
８６％程度（容積負荷は第１脱空槽と硝化槽との合計容
積に対しては０．０３０ｋｇＢＯＤ／ｍｄａｙ程度、全
槽の合計容積に対しては０．０２１ｋｇＢＯｎ／ｍ３・
ｄａｙ程度）である。

これに対し本発明は高容積負荷化によって装置を小型化
することができると共にメタノールの添加が不要である
にも関わらず高窒素除去率が得られる。更には装置の維
持管理が容易等の利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の汚水処理装置を示す説明図、第５ ２図は本発明に係る汚水処理装置を示す断面説明図であ
る。 ｌ・・・脱窒槽　２・・・硝化槽 ３・・・順流ライン　４・・・返送ライン５・・・排出
ライン　６・・・沈降分離槽１２・・・処理槽　１３・
・・担体充填室１４・・・上澄液室　１５・・・多孔板
１６・・・原水導入ライン １７・・・空気導入ライン １８・・・循環液導入ライン １９・・・非充填部　２０・・・傾斜壁２１・・・小径
筒状部　２２・・・小径球状体２３・・・エジェクタ　
２４・・・溢流収納部２５・・・排出ライン　２６・・
・担体２７・・・電磁弁 ６

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 生物学的汚水処理槽に微生物付着担体を配置すると共に
   該生物学的汚水処理槽の頂部には上澄液を分離する手段
   を設け、前記生物学的汚水処理槽の下部には原水導入手
   段及び間欠的な空気導入手段を設ける他、上澄液の一部
   を上記微生物付着担体の下方から再導入する循環手段を
   設けてなることを特徴とする生物学的汚水処理装置。