JPS6041596A - 有機性廃液からのリン除去法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、都市下水など、リンをとシわけ低濃度に含む
有機性廃液からＢＯＤとともにリンを除去する方法に関
するものである。

〔従来技術〕

都市下水や有機性工場廃水は、一般には標準活性汚泥法
で処理されているが、ＢＯＤに比べて過剰に存在する窒
素やリンは十分に除去できず、処理液の受容水体である
湖沼や海湾に富栄養化をもたらし、漁業や観光業に甚大
な被害を与えている。

そして、その多くが溶解性のリン酸ＣＰＯ４３−）］と
して存在するリンの除去技術としては、凝集沈殿法があ
るが、被処理液のリン濃度を富栄養化防止に効果をあげ
るほど十分に低くするためには多量の凝集剤を必要とし
、それ自身多大な経済的負担である七同時にそれに伴っ
て発生する離脱水性の凝集沈殿汚泥の処理処分に困難を
もたらしている。

このような欠点を有する凝集沈殿法の代替技術と１〜て
検討されている有力なリン除去技術としては、（１）リ
ン鉱石生成の原理を応用し７た「接触脱リン法」および
、（２）活性汚泥法に修正を加えて、特殊な微生物によ
るリン代謝を利用しなからＢＯＤとリンを同時に除去す
る「生物学的脱リン法」の２法がある。この生物学的脱
リン法は更に「脱リン槽付活性汚泥法」と「嫌気−好気
式活性汚泥法」の２方式に分けられる。

このうち、接触脱リン法は、本質的には高濃度のリン含
有廃液に適した技術であって、都市下水のように低濃度
のリン含有廃液に適用してなお高効率のリン除去を達成
するには多量のカルシウム剤が必要であるとともにアル
カリ度調整が重要となって、都市下水などの低濃度のリ
ン含有廃液処理には不向きな技術である。

生物学的脱リン法は、従来の活性汚泥法系のいずれかに
嫌気性槽を設けることによシ脱すン菌よもいうべき特殊
なリン代謝を行なう微生物を活性汚泥微生物の中の優占
種として淘汰し１、その微生物をして有機物とともにリ
ンをも同時に除去１−１場合によっては脱窒をも行なわ
せる方法である。

通常の活性汚泥法の曝気槽で被処理液中のリンを活性汚
泥に吸収させ、最終沈殿池からの返送汚泥もしくは返送
汚泥の一部を嫌気性状態（より正確にｔ呼吸不能な状態
）に維持された濃縮槽状の脱リン槽に導き、ここで返送
汚泥を再濃縮すると同時にその汚泥からリンを放出させ
、再濃縮した返送汚泥はリン放出済汚泥として曝気槽に
返送され、リンを濃厚に含む濃縮上澄液は石灰凝集沈殿
法で処理する脱リン槽付活性汚泥法は、脱リン槽での返
送汚泥滞留時間を非常に長くとらなければならないとい
う欠点があり、また、このように返送汚泥を長時間嫌気
性に放置するため脱リン菌以外の活性汚泥微生物が死滅
分解し易く、それを曝気槽に返送した際に異常発泡が生
じるなどの運転上の難点がある。

通常の活性汚泥微生物において曝気槽の前に０２の存在
もＮＯｘ−の存在も許容しない小容量の嫌気性槽を設け
て、ここで被処理液と最終沈殿池より返送される活性汚
泥を接触混合し、活性汚泥に含まれる脱リン菌の特殊な
リン代謝と有機物代謝を利用して、被処理液のＢＯＤの
少なくとも一部を活性汚泥に非酸化的に摂取させながら
活性汚泥からリンを液側に放出させ、生成された高濃度
の溶解性リンを含有する混合液は後続の前記曝気槽に導
き、ここで溶液側に残留するＢＯＤと活性汚泥に摂取貯
留されていた細胞内有機物を生物酸化するとともに、被
処理液に含まれていたリンをも含めて溶液側に存在する
リンを活性汚泥に再吸収しようとする、嫌気−好気式活
性汚泥法には本発明者らが実験及び理論上得た知見によ
れば薬品としてＢＯＤ物質を添加しない限り、被処理液
に含まれるＢＯＤ　ニリン比が一定数値以下であれば相
当短い汚泥日令で運転しても完全なリン除去を望めない
し、汚泥日令を長くするとリン除去が不十分になるとい
う欠点を有するものである。

〔発明の目的〕

本発明の第１の目的は、化学的リン除去法と組み合わせ
ることによって、ＢｏＤ＝リン比が小さな被処理液に対
しても安定かつ高い効率でリン除去が達成できる方法を
提供することにある。第２の目的は、より簡単な施設で
、かつ運転面でもより容易に活性汚泥を媒体として被処
理液に含まれる低濃度リンを小容量液に濃縮する方法を
提供することにある。

〔発明の構成〕

本発明は、被処理液とリンを含有する汚泥とを溶存酸素
、硝酸、亜硝酸のいずれもが実質的に存在しない状態の
もとで混合し、リンを含有する汚泥に含まれるリンの一
部を溶解性リンとして液中に放出せしめて溶解性リンを
濃厚に含有する混合液を生成し、該混合液を濃縮汚泥と
濃厚に溶解性リンを含有する分離液とに固液分離し、該
分離液に含まれる溶解性リンを化学手段で除去すること
を特徴とする有概性廃液からのリン除去方法である。

〔実施例〕

本発明の実施態様の一例として、本発明を有機物とリン
の除去を主目的とした活性汚泥法へ適用した場合の典型
的なフローシートを第１図に示す。

また９索除去をも包含する循環式硝化脱窒法へ適用１．
また場合のフローシートを第２図に示す。

次に本発明の特徴を、第１図に示す実施態様を説明しな
がら更に詳細に述べる。

最初沈殿池（図示せず）などを経由してきた都市下水な
どの被処理液３１は最終固液分離工程である最終沈殿池
１０より返送される返送汚泥３２とともに嫌気性状態に
維持されている嫌気性槽１に導かれ混合接触される。こ
こで「嫌気性状態」とは、溶存酸素〔ＤＯ］もＮｏｘ　
（硝酸又は亜硝酸）も実質的に存在せず微生物の呼吸代
謝ができない「呼吸不能状態」を意味する。ＤｏやＮ０
ｘＴの具体的濃度は指定しないが、酸化還元電位ＣＯＲ
Ｐ　）が−１３０？ＦＩＶ以下になるべき濃度以下に保
たれることが好ましい。返送汚泥６２には往々にしてＮ
Ｏｘ−が含まれることがあり、少量のＮＯｉであれば被
処理液６１と混合されるとただちに消費され問題はない
が、多量に含まれることは嫌気性槽１の嫌気性状態を損
うので好ましくない。これに対する対策としては、最終
沈殿池１０における沈殿汚泥の滞留時間を長くすること
も一法であるが、返送汚泥の経路に曝気をしないか又は
曝気力が弱い返送汚泥貯槽２３を設け、そこで脱窒を行
なわせる方策が望ましい。それでもＮＯｘ−が混入する
場合には、図示例にみられるように嫌気性槽１を２画室
以上に仕切るか、もしくは流下方向に長い槽にして、槽
内混合液の混合型を擬似栓流となして、嫌気性槽１の少
なくとも後半部に嫌気性状態が実現されるべく工夫すれ
ばよい。もっともこの場合、被処理液（槽内混合液）の
ＢＯＤの一部が脱窒に消費され、それだけ脱リン菌に対
する淘汰力が弱まる。したがってＮｏ、−の流入を根絶
することが最も望ましい対策である。嫌気性槽１の構造
としては従前より硝化脱窒法の脱窒槽に使われてきた技
術がそのまま転用できる。

大気中からの０２の混入を防ぐためにも、被処理液に含
まれる臭気成分の放散を防止するためにも気密構造が好
ましいが、それに限定する必要はない。

混合接触のために要する攪拌技術も脱窒槽で使用されて
きたガス攪拌９機械攪拌、液流攪拌などが利用できる。

また活性汚泥性施設では、容易に脱リン菌を主成微生物
種とする活性汚泥が生成する。この活性汚泥は嫌気性槽
１で被処理液に含まれるＢＯＤの少なくとも一部を非酸
化的に摂取し、細胞内有機物として貯留する一方で細胞
内のリン（その多くはポリリン酸果粒である）を細胞外
、すなわち源側に溶解性リンとして放出する。

嫌気性槽１における活性汚泥からのリン放出はＢＯＤ摂
取と共役しているために、高速かつ確実に行なわれる。

都市下水を被処理液とした場合、条件によって多少の差
はあるが、被処理液リン量の５倍程度が２時間以内に放
出され、それに対応して混合液の溶解性リン濃度も被処
理液リン濃度の６倍程度まで増大するとともに、汚泥中
のリン含率もそれだけ低下する。すなわち、このように
して得られた嫌気外槽流出混合液６３は、リンを放出し
て低リン含率になったリン放出済活性汚泥とその放出リ
ン量と被処理液リン量の和に相応する溶解性リンを含ん
でいる。

嫌気性楢流出混合液６３は分配槽２に流下し、ここで曝
気槽５へ直接流下する主流混合液６４と分流混合液３５
に分けられる。分流混合液３５は中間固液分離工程であ
る中間沈殿池３に導かれ、ここで濃厚なリンを含有する
分離液３６と、随伴している溶解性リン量が相対的に少
量な、しかもリン放出済の中間濃縮汚泥３７が得られる
。この中間固液分離操作は、重力沈降濃縮のほか加圧浮
上分離装置や遠心沈降機などを用いた機械的沈降濃縮で
あってもよい。しかし、おおむね活性汚泥法ないし硝化
脱窒法で生成される活性汚泥はきわめて沈降濃縮性が良
いので、通常の重力沈降濃縮で十分である。

中間沈殿池６で得られた中間濃縮汚泥３７は中間濃縮汚
泥用ポンプ４を経由して曝気槽５に流下してゆき、分離
液３６は化学的リン除去工程へ送られる。

分離液３６に含まれるリン濃度は嫌気外槽流出混合液６
３に含まれる溶解性リン濃度と同等ないし、これよりも
やや上回る程度で、被処理液３１の水質や嫌気性槽１の
操作条件に支配されるが、５〜Ａ＋ｉｓ　Ｐ程度のリン
を含有する平均的な都市下水を被処理液とした場合には
２５〜３０　ｔｎｆ／ｌ−ａｓ　Ｐ程度のリン濃度が期
待できる。このように相対的に高濃度リンを含有する分
離液６６の化学的リン除去法としては、凝集沈殿法その
他の方法を排除するものではないが、接触脱リン法が好
ましい。その理由は、（１）汚泥処理を不要とする、（
２）　ＩＪン酸塩鉱物資源が回収できる、の２利点に加
えて、接触脱リン法がとりわけこの種の高温リン溶液に
適した技術だからである。たとえば都市下水を被処理液
３１とした場合、分離液６６は高濃度のリンを含有して
いるにもかかわらず、そのアルカリ度は１２０〜／ｌ　
ａｓ　ＣａＣｏａ前後とリンに比して低く、通常必要と
されているアルカリ度調整を施さなくても、モル比で２
倍程度の（：：ａ（ＯＨ）２を添加するだけで容易に’
に１以上のリン除去率が期待できる。また、たとえアル
カリ度調整を行なうとしても分離液３６の水量は被処理
液３１の３〜２５チであるので、その経済的負担は微少
である。

分離液６６はアルカリ調整を行なうことなく、分離液供
給ポンプ１２を経由してカルシウム剤混和槽１３に導か
れ、ここでＣａ（ＯＨ）２ｈるいはＣａＣｌ２などのカ
ルシウム剤１４と混和され、さらに脱リン塔１５へと導
かれる。この脱リン塔１５の構造・操作は、従前より接
触脱リン法で提案されてきた技術内容がそのまま利用で
きる。脱リン塔１５は流動層式のものを用いているが、
これは分離液３６のリンが濃厚なために、維持管理の容
易な流動層式でも十分なリン除去が可能だからである。

もちろん脱リン塔１５の形式は流動層に限定されるもの
ではなく、固定床であってもよく、流動層と固定床とを
連結したものであってもよい。また分離液３６をリン酸
塩鉱物を充填した脱リン塔と接触させるときの分離液の
ｐＨ域はｐＨ６〜１１の範囲が好ましい。

以上のようにして化学的方法でリン除去を受けた分離液
６６け、化学的脱リン処理液３８となる。この化学的脱
リン処理液３８は、残留するＢＯＤとリンを更に除去す
るために曝気４１１５へ流下させているが、許容される
ならばそのまま放流してもよく、別途の系統で更に処理
を施したり、嫌気性槽１に送ってもよい。

曝気槽５には、主流混合液６４と中間濃縮汚泥６７、場
合によっては化学的脱リン処理液間も流入する。

曝気槽５の構造・形態、および操作要件としては、従前
より活性汚泥法で使用されてきた技術が利用できる。混
合形式からみた種形状は、流入液の短絡流を防止する点
からも、沈降濃縮性のよい活性汚泥を生成する点からも
、完全混合よシも擬似栓流になる形状が好ましい。した
がって、流下方向に長延な矩形槽もしくは画室化した矩
形槽が考えられる。この場合主流混合液６４は、曝気槽
流出口から最も遠隔点に流入させ出来るだけ長い滞留時
間をとらせることが好ましいが、中間濃縮汚泥３７及び
化学的脱リン処理液３８の流入点は必ずしも主流混合液
３４の流入点と同じである必要はない。

曝気槽混合液のｐＨは６．５〜８．５の範囲に制御する
ことが好ましいが、６．０〜９，０まで許容し得る。溶
存酸素［ｊ）Ｏ：）は全槽にわたって２キ、４以上存在
することが好ましいが、主流混合液３４や中間濃縮汚泥
３７の流入点近傍でそれ以下のＤｏになることはやむを
得ない。酸素供給方法も従前の活性汚泥法で利用されて
きた技術が全て使い得る。すなわち、ブロワ１６から圧
送される空気を微細気泡として混合液に吹き込む散気式
曝気を利用しているが機械式曝気でもよい。また酸素源
として空気に代えて酸素を利用する酸素曝気法も使用で
きる。

以上のような設備と環境を備えた曝気槽５に主流混合液
９と中間濃縮汚泥６７が流下すると、その両者に含まれ
る活性汚泥は活発な呼吸代謝を行ない、細胞外に存在す
るＢＯＤ及び細胞内貯留有機物を生物酸化するとともに
細胞外に存在する溶解性リンをポリリン酸果粒として細
胞内に貯留しはじめる。この溶解性リン吸収の容量と速
度は、活性汚泥の限界リン含率とその時点でのリン含率
の差に比例する。従って、主流混合液６４および中間濃
縮汚泥３７に含有されるリン放出済の活性汚泥は、曝気
槽５に流入した直後は、激しく溶液側から溶解性リンを
吸収する。しかし、それに対応して活性汚泥のリン含率
が一ヒ昇する。すなわち、リン吸収容量が小さくなって
くるとリン吸収速度は衰えてくる。中間濃縮汚泥３７に
含まれている活性汚泥は、本来的には分流混合液３５に
含まれている活性汚泥と同じであるが、゛中間沈殿池６
で固液分離操作を受けるととにより分離液３６とともに
化学的リン除去工程へ導かれたリン量に相当する分だけ
随伴する溶解性リン量は減少している。したがって、こ
の活性汚泥は曝気槽５でその随伴溶解性リンを再吸収し
終えてもなおそのリン吸収容量に余裕があるので、曝気
槽５で増殖した活性汚泥とともに被処理液３１に含まれ
ていたリン量を吸収する実質的リン除去の駆動力になる
。このような能力をもつ中間濃縮汚泥３７の存在のため
に、曝気槽５におけるリン吸収速度は、とりわけその檜
後半部において従来の嫌気−好気式活性汚泥法のそれよ
りも格段に大きい。それゆえ、比較的小容量の曝気槽５
でも確実にリン除去が行なわれ、処理液４０のリン濃度
は安定して低い。

曝気槽５の容量は、リン負荷量よりもむしろ通常の活性
汚泥法と同様にＢＯＤ汚泥負荷（Ｆ’／Ｍ比）で決定さ
れることが多い。従来の嫌気−好気式活性汚泥法では、
リン除去の駆動力をもっばら余剰汚泥のリン吸収容量に
依存しているために余剰汚泥発生量の多い運転条件を採
用する必要がある。

それゆえ、往々にして過度に高いＢＯＤ負荷で運転され
、汚泥日令を短くするなどの操作がとられ、活性汚泥法
の本来の目的であるＢＯＤ除去が不十分であったシ、発
生余剰汚泥の安定化が不十分であったりする等の難点が
ある。これに対して、中間濃縮汚泥３７のリン吸収駆動
力が存在する場合には、ＢＯＤ除去や余剰汚泥の安定化
等を嗣酌しながら、適切なりＯＤ汚泥負荷を撰択するこ
とができ、ＢＯＤ除去の面からもより安定した処理が行
なわれる。

このような機能及び操作によって、活性汚泥をして溶解
性リンを活性汚泥に吸収させ、捷たＢＯＤも十分に生物
酸化させた後に形成される曝気槽流出混合液３９は最終
固液分離工程である最終沈殿池１０に導かれ、ここで活
性汚泥を沈降分離・濃縮させながら処理液４０を得る。

処理液４０はその甘ま放流してもよく、また必要とあれ
ば更に高度の処理を受けてもよい。一方、沈降分離し濃
縮した活性汚泥の少なくとも一部は、返送汚泥６２とし
て汚泥返送用ポンプ１１を経由して嫌気性槽１に返送処
理される。残余は余剰汚泥４１として系外に排出される
が、必要とあればその一部を短絡返送汚泥４２として曝
気槽５に直接返送してもよい。余剰汚泥の排出点は、最
終沈殿池１０としているが、それに拘束される必要はな
く、曝気槽５から流出する混合液の一部を余剰汚泥とし
てもよい。また中間沈殿池３で沈降濃縮した中間濃縮汚
泥３７の一部を余剰汚泥としてもよい。この場合に得ら
れる余剰汚泥はすでに嫌気性槽１でリンを十分に放出し
た汚泥なので、余剰汚泥濃縮槽などに長時間放置しても
あまり溶解性リンが放出されず、余剰汚泥処理系統から
のリン返流現象を最少限に抑制するなどの利点がある。

本発明はＢＯＤとともに窒素を除去する硝化脱穿法にも
適用できる。一般に硝化脱窒法では、硝化菌の洗出現象
を防止するために汚泥日令を長くする必要があり、従来
の嫌気槽付硝化脱窒法では被処理液のＢＯＤ：ＩＪン比
が十分に大きくないと完全な脱リンは期待できない。し
かし本発明を用いれば、かなｐ小さなりＯＤ　：　ＩＪ
ン比の被処理液も処理可能である。第２図例は、いわゆ
る循環式硝化脱窒法に本発明を適用した一例であるが、
その実施態様と特徴を簡単に記載する。

第２図例においても第１図例と同様に、被処理液３１と
返送汚泥３２は嫌気性′！ｌｉ１に流入しここで混合接
触される。完全な脱窒を前提とする第２図例では返送汚
泥３２にＮＯｘ−が含まれたとしてもその量はわずかな
ので嫌気性槽１は完全混合槽で十分である。嫌気性ｉａ
１のその他の要件は第１図例と同じでよく、そこで生起
する微生物反応もｉた同じである。嫌気性槽１よシ流出
する嫌気性槽流出混合液３３は分配槽２において主流混
合液３４と分流混合液６５に分けられ、このうち分流混
合液３５は中間固液分離工程である中間沈殿池３に送ら
れ、ここで分離液３６と中間濃縮汚泥３７に分けられる
。

分離液３６は生物酸化処理工程である生物酸化ｐ通塔１
８に送られ、ここでＢＯＤ酸化除去と好オしくは硝化を
受ける。この操作は後続の脱リン塔１５を接触脱リン法
の固定床とする場合には好ましく、この生物酸化によす
脱リン材（リン酸塩鉱物）の目づ１りをひき起こす微生
物スライムの発生が防１Ｆでき、固定床の逆洗時間間隔
を長くすることができる。また、硝化を同時に行なうこ
とにより分Ｍｉ３６のアルカリ度を低減することができ
、よシ少ないカルシウム剤で高いリン除去率を得ること
ができる。生物酸化濾過塔１８は細砂を充てんして底部
よりブロワ１９によシ空気を送シこむ曝気固定床の技術
形態を示しているが、これに特定する必委けなく、細砂
などに微生物を付着させて曝気しながら流動させる曝気
流動床、あるいは散水ｒ床や浸漬ｐ床などの技術も十分
に利用できる。

生物酸化処理液４６は生物酸化処理液供給ポンプ１２′
を経由してカルシウム剤混和槽１６に送りこまれ、ここ
でカルシウム剤１４と混和したのちに、固定床式の脱リ
ン塔１５に通水される。ここで好ましくは８０％以上の
リン除去率をもって脱リン処理された液、すなわち化学
的脱リン処理液３８け許容されるならばそのまま放流し
てもよいが、まだそこに残留する少量のリン及び生物酸
化濾過塔１８で生成されたＮＯｘ−を完全に除去するた
めに主処理系統である循環式硝化脱窒施設に返送してい
る。この場合、返送箇所は硝化槽７に返送しているが、
第１脱窒槽６．硝化槽７．第２脱窒槽８のいずれでもよ
い。

生物酸化濾過塔１８で硝化を行なわない場合には、化学
的脱リン処理液３８を嫌気性槽１に返送してもよいが、
硝化がなされている場合にはＮＯｘ−を含んでいるので
その操作は好ましくない。

一方、分配槽２で分けられた主流混合液３４および中間
沈殿池３で沈降分離・濃縮して得られた中間濃縮汚泥３
７も循環式硝化脱窒施設に導かれる。

この場合、主流混合液６４は第１脱窒僧６に流入するこ
とが好ましいが、中間濃縮汚泥３７の流入槽は第１脱窒
槽６．硝化槽７のいずれでもよい。

脱リン菌は、脱窒すなわちＮＯｘ−を水素受容体とする
呼吸代謝も行なうことができ、第１脱窒槽６に流入する
リン放出済活性汚泥は硝化槽７より循環ポンプ２０を経
由して第１脱窒槽６へ送りこまれる循環液４４が含有し
ているＮＯ２−を利用し、これを脱窒しながら細胞外に
存在するＢＯＤ及び細胞内有機物を生物酸化し、それと
同時に細胞外の溶解性リンを細胞内に吸収する。このリ
ン吸収反応は第１脱窒槽６で終了することもあるが、後
続の硝化槽７．第２脱窒槽８．更には再曝気槽９まで継
続して行なわれることもある。これらのリン吸収反応に
おいて、中間濃縮汚泥３７に含まれるそのリン吸収容量
に対して相対的に少量の溶解性リンしか随伴してこない
活性汚泥の果たす機能と効果は、第１図例の場合のそれ
と同様である。

第１脱窒槽６．硝化槽７．第２脱窒槽８．再曝気槽９な
どの各槽の運転要件は、従来の循環式硝化脱窒法のそれ
とほとんど同一である。第２図には示されていないが、
第２脱窒槽８には脱窒を促進するだめの補助的な水素供
与体として炭素化合物を加えることもあり得る。この場
合、メタノールは最も好ましい補助水素供与体である。

なぜなら、メタノールは脱リン菌にとって不活性な物質
であるために、流入するＮＯｘ−量の対応量以上に添加
して残留してもリン再放出の促進因子とならないからで
ある。また従来の循環式硝化脱窒法では往々、たとえば
ＢＯＤ　：窒素比が過度に低い廃水を被処理液とする場
合、第１脱窒槽６に炭素化合物を添加することがあるが
、むしろ嫌気性槽１に添加すべきである。なぜなら、そ
の炭素化合物は、リン放出の促進剤になり、ひいては脱
リン菌の淘汰撰択に寄与するからである。そしてとの場
合の炭素化合物は、メタノールでなくエタノール、酢酸
などの有機酸、低分子糖類などが好ましい。

硝化槽７のＤｏは、ブロワ１６より送られる空気を吹き
込むことによって維持されている。一方、再曝気槽９け
密閉槽になっており、その酸素供給は酸素発生装置２１
よシ送られる精製酸素を送り込むことによってなされて
いる。このような酸素曝気を再曝気槽９のＤｏ保持に利
用する利点は２点ある。

第１の利点は非常に沈降濃縮性のよい（往々そのＳＶＩ
は５０以下になることさえある）活性汚泥が生成される
ことである。第２の利点は、最終沈殿池１０で沈殿濃縮
した活性汚泥の酸化還元電位（ＯＲＰ）の降下が遅くな
り、その活性汚泥からのリン再放出を最少限に抑制でき
る点である。しかしこの場合、再曝気槽９に過量の酸素
を供給して再曝気槽流出混合液４５のＤｏを過度に高め
ることは不経済であるうえに返送汚泥３２にＤｏを残す
ことにもなる。

返送汚泥３２にＤＯが残ると嫌気性槽１の呼吸不能状態
を破壊１，２、本技術の根幹である脱リン菌の淘汰撰択
を損うことになりかねない。このような事態を防止する
ためには最終沈殿池１０の汚泥沈殿部位もしくは返送汚
泥６２の径路中途にＯＲＰ計もしくは溶存酸素計などの
モニタ２２を設置して、その出力信号によっで酸素発生
装置２１からの酸素供給量を制御するなどの方策もある
。なお、再曝気槽９の酸素供給は酸素曝気である必要は
なく通常の空気を用いた曝気技術も十分利用できる。

以−トのような硝化脱窒工程から流出する再曝気僧流出
混合蔽４５１１最終固液分離工程である最終沈殿池１［
ＩＫ導かれ、ここで活性汚泥の沈殿分離をして処理液４
０が得られる。沈殿分離ｊまた活性汚泥の大部分は返送
汚泥３２として嫌気槽１へ送られる一方、小部分は余剰
汚泥４１として系外へ排出される。

図中、５１け破処理液供給ポンプ、５２は分流混合液用
ポンプ、５３は化学的脱リン処理液供給ポンプ、５４は
余剰汚泥引抜ポンプである。

本発明を第１図例のごとく活性汚泥法に適用するにせよ
、あるいは第２図例のごとく硝化脱窒法に適用するにせ
よ、本発明を実施する際の重要な設計・運転要件は、生
物学的リン除去量と化学的リン除去量の配分である。

嫌気−好気式活性汚泥法におけるリン除去量は、余剰汚
泥発生量とその余剰汚泥に含まれるリン含率によって決
定される。一方、余剰汚泥発生ＵはＢＯＤ除去除去耐汚
泥日令の関数なので、リン除去量とリン含率の関係は次
式のようになる。

とヒで ０：余剰汚泥のり、４率（ｋｙ　−Ｐ／ｋｙ　−ＶＳＳ
　）θ：汚　泥　日　令〔日〕 、へＰ：　リ　ン　除　去　量Ｃｋｒ−Ｐ／日〕△Ｓ：
ＢＯＤ　除去量［：ｋｐ−ＢＯＤ／日〕Ｋ：汚泥の自責
係数〔−／日〕 Ｙ：ＢＯＤ汚泥転換係数 本発明における生物学的リン除去量、すなわち全リン除
去肚と化学的リン除去量の差も０式と同様の次式で示さ
れる。

ここで ΔＰｃ：化学的リン除去景除去量−Ｐ／日］上記■式と
■式の相違は、従来の嫌気−好気式活性汚泥法と本発明
の本質的な相違を意味している。−ｆなわち、完全なリ
ン除去をはかろう吉した場合、０）式に示されるように
従来の嫌気−好気式活性汚泥法で生成される余剰汚泥す
なわち曝気槽端末の活性汚泥のリン含率は、汚泥日令で
しか制御できない。これに対して本発明では、化学的リ
ン除去量を増減することによシ容易にそのリン含率を制
御することができる。

嫌気−好気式活性汚泥法における曝気槽での活性汚泥の
リン吸収速度は、その限界リン含率とその時点でのリン
含率の落差に比例する。従って、曝気槽端末まで高いリ
ン吸収活性を維持しようとするならば余剰汚泥のリン含
率は限界リン含率と比較的大きな差をつけるべきである
。そうすれば十分に安定して低濃度リンの処理液を生成
できる。

本発明は、余剰汚泥中のリン含率を特に指定するもので
はないが、限界リン含率の９５チ以下、できることなら
ば８０チ程度に抑えることが好ましい。

この場合、■式から化学的リン除去量は次式によって決
定される。

ここで ※Ｃ：限界リン含率含率ｋｒ　−Ｐ／ｋｆ　−ＶＳＳ　
）以上のようにして化学的リン除去量を決定すれば、分
離液６６の溶解性リン濃度を知ることにより分離液６６
の流せひいては分流混合液６５の流景が決定される。

次に本発明の具体的な実施例を示す。

本発明者らは、Ｆ市在所のＦＭ社従業員用集合住宅排水
を被処理液として、当初、従来の嫌気−好気式活性汚泥
法の実証試験を行なったが、その処理成績が思わしくな
いので本発明に処理方法を切シ換えた。

実験処理施設は第１図例とほぼ同様の構成がとられてい
る。嫌気性槽は直列に配した硬質塩化ビニル製の円筒型
密閉槽２基よりなる。各種には減速器付モータで毎分６
００回転る攪拌用インペラが取り付けられている。各種
の容量は１４０ｔで、全体では２８０ｔである。中間沈
殿池も硬質塩化ビニル製で、形状は円形清澄槽（クラリ
ファイヤ）形である。その直径は約２８０閣で容量はお
よそ９０１である。底部には減速器付モータで毎分２回
転するレーキがとりつけられている。曝気槽は鋼板矩形
槽で４画窒化されている。各画室の容量＃−１：１６０
ｔで全体では６４０ｔである。各画室には散気多孔管が
配され、小型ブロワよシその多孔管を経由して通気され
ている。通気１・け曝気槽全体に対して１２０〜１５０
１／分である。最終沈殿池も鋼板製で、やけシ円形清澄
槽（クラリファイヤ）形をしておシ、直径８００　ｍで
容量はおよそ３００ｔである。その底部には減速器付モ
ータで毎分０，５回転するレーキが取り付けられている
。被処理液供給用ポンプと汚泥返送用ポンプにはスネー
クポンプを用い、分流混合液用ポンプ、中間濃縮汚泥用
ポンプ、化学的脱リン処理液供給ポンプおよび余剰汚泥
引抜ポンプにはチューブポンプを利用した。汚泥日令を
正確に制御するために、余剰汚泥は曝気槽最終画室よシ
混合液のまま引き抜いた。この場合、汚泥日令は曝気槽
容量と日当たシ引抜汚泥量の比になる。

化学的リン除去施設としては接触脱リン法のモデルプラ
ントを利用した。この場合、得られる分離液量が小容量
なので固定床式脱すン塔を採用したが、それでも２４時
間通水のためには大きすぎ、やむをえず１日数時間だけ
運転することとした。

２４時間で分離排出される分離液を５００ｔのダイライ
ト槽に貯留し、それを翌日数時間内で処理し、処理液も
５００　ｔダイライト槽に貯留して２４時間に平均化し
て曝気槽の第１画室に返送した。

分析に供される被処理液および処理液の試料は全てコン
ポジット試料として採取された。分離液と化学的脱リン
処理液の試料は接触脱リン処理の前後に採取した。また
、混合液と返送汚泥の試料はおおむね朝９時に採水した
ものである。

以上のような実験施設を用いて汚泥日令５．６日で長期
間運転したが、このうち本発明に関する２実験について
紹介する。

第１実験の流量要件は第１表の通シでこの実験は５週間
継続した。

第１表　第１実験の流量要件 この時の曝気槽端末の平均ＭＬＳＳは３３２０〜Ａ。

ＭＬＶＳＳ　２８３０ツ汐であった。返送汚泥のＭＬＳ
ＳとＭＥ、ＶＳＳはそれぞれ１６２００η４および１３
９００塾ｌであった。中間濃縮汚泥のＭＬＳＳとＭＬＶ
ＳＳもそれに近く、それぞれ１３４００ＷＡおよび１１
１２０　ｍｙＡ−ｃあった。

他方、接触脱リン法のモデルプラントは第２表のような
条件で運転して、排出された分離液を全量処理し、その
すべてを曝気槽に返送した。

このような運転状態のもとで運転された５週間の最後の
１２日間に得た被処理液、処理液２分離液および接触脱
リン処理液の分析データ平均値を第３表に示す。結果は
ほぼ満足のゆくものである。

曝気槽端末から引き抜かれる余剰汚泥のリン含率は、こ
の期間５２〜５５〜−Ｐ／ｆ　−ＶＳＳに維持されてい
た。丑だ、嫌気性檜流出混合液に含まれるリン含率は４
３〜４５ツーＰ／ｆ−ＶＳＳで余剰汚泥より２０チ程度
低かった。この時のリン収支は、流入全リン量が２８．
８　ｙ／日、流出リン量が２２ｖ／日で除去率は９２％
であった。系内で除去された全リン量２６．６　ｔ／日
のうち、接触脱リン法で３０％に相当する８、３１１日
が除去第３表　第１実験の分析データ平均値 （単位ｎ々） されたので、余剰汚泥とともに１８．３１／日が引き抜
かれたことになる。日平均の引抜余剰汚泥は３４０２／
日なので、これよ請求められる余剰汚泥のリン含率は５
３〜−ｐ／Ｓ’−ＶＳＳで、この結果は前述の分析結果
とよく一致する。

この期間に、嫌気外槽流出混合液と曝気檜第１画室から
第４画室までの混合液に含まれる溶解性リン濃度を測定
したところ、それぞれ２６．５　、１０．２゜４．２　
、０．２　、０．Ｉ　ＷＡであつ九。このことから、お
おむね曝気槽の第３画室でリン吸収が終了していたと推
定される。

第２実験では分流混合液量と分離液量を増大して化学的
リン除去量を増大させた場合の影響を調べた。流量要件
は第４表に示す通りである。

と大差はないが、中間濃縮汚泥の汚泥濃度はやや低下し
ている。これらを第５表に壕とめる。

第５表　ＭＬＳＳ　とＭＬＶＳＳ 埋置が増大（７たのでＣａ（ＯＨ）ｚの日消費量は９０
　ｆ！Ａ３と増大した。

第２実験の分析データ平均値は第６表に示すとおシであ
る。これに見る通り、処理成績そのものは第１実験とほ
とんど有意差がみられない。しかし、余剰汚泥のリン含
率は４２〜４５　ｔｉｔ−Ｐ／ｆ−ＶＳＳとかなり低下
している。それに対応して嫌気性槽でのリン放出もやや
少なくなっている。しかし、曝気槽でのリン吸収は第１
実験の場合より速くなっている。すなわち、嫌気性檜流
出混合液と曝気第１画室から第４画室までの混合液に含
まれる溶解リン濃度はそれぞれ２３．８　、５．９　、
０．１　、０．１　、０．１岬４で、リン吸収は第２画
室でリン吸収を完全に終えている。

第１実験、第２実験を通して接触脱りン法のＣａ（ＯＨ
）ｚ添加率は分離液量に対してｘｓｏｗｙ／ｌに固定し
た。この値は分離液に含まれるリンに対し２．５倍モル
程度である。被処理液量あたシに換算すると、第１実験
がＣａ（ＯＨ）２として１１号４、また第２実験が２１
■汐で、いずれもその添加率は都市下水二次処理水を直
接に接触脱リン処理した場合に比第６表　第２実験の分
析データ平均値 べてはるかに小さい。

なお比較のために、これらの実験の前に行なった従来の
妹気−好気式活性汚泥法の処理成績を第７表に示す。こ
の処理実験の流量条件も前記２実験と全く同一である。

この時の余剰汚泥のリン含率は６０〜６１〜−ｐ／７−
ｖｓｓで、それ以上は増大しなかった。また、嫌気外槽
流出混合液と曝気ＷＩ第１画室から第４画室までの混合
液の溶解性リン濃度は、３０．２　、１４．３　、５２
　、１．９　、　ｔｓｒｗ／ｌ−ｃ、第１画室と第２画
室ではかなシの速度でリン吸収を行なっているが、第３
画室以後はかなりのリンが存在するにもかかわらずリン
吸収は停止してしまう傾向がみられた。

第７表　従来の嫌気−好気式活性汚泥法による運転成績
（単位ｑ／ｌ−） さらに、前記第１．第２実験に継続して、本発明の第２
図例に対応する硝化脱窒を含めた第３実験を行なった。

硝化槽には第１実験、第２実験で用いた曝気槽を転用し
たが、第工脱窒楢および再曝気槽付第２脱窒槽は新たに
製作した。これら新設の桶は鋼板製の矩形密閉槽で、そ
れぞれ３画窒化され、各画室の容量は１６０ｔで全体で
は４８０ｔである。再曝気槽付第２脱窒槽の最後の１画
室は、気相部についても他の画室と遮断されており、酸
素を利用した再曝気槽として利用され、前２画室が第２
脱窒槽として使用された。各脱窒槽の槽内液の攪拌混合
はエアポンプを利用して発生ガスを循環するガス攪拌で
行なった。壕だ、再曝気槽は酸素ボンベから酸素ガスを
定速で供給しながらガス攪拌を行なう方法によシ、混合
攪拌と酸素溶解を同時に遂行した。硝化槽から第１脱窒
槽への循環ポンプとしては、サンドバイパ型ポンプを用
いた。第２脱窒槽への補助水素供与体としてはメタノー
ルを使用し、この供給用ポンプとしては小型のチューブ
ポンプを用いた。その他の実験施設は全て画工実験、第
２集験で用いたものをそのまま使用した。この実験施設
では、第２図例と異な如、分離液は生物酸化処理を経な
いで直接に接触脱リン法で処理し、その処理液は硝化槽
の第１画室に注入した。

第３実験は以上のような施設を用い１８週間運転した。

このうち、ここに紹介するデータを得だ約３週間の流量
要件は第８表の通シである。

第８表　第３実験の流量要件 この実験で得られた活性汚泥の沈降濃縮性はきわめてよ
く、返送汚泥のＭＬＳＳとＭＬＶＳＳの平均値は、それ
ぞれ２１５００ｍＶｔと１６６００ｍＶｔであった。

このために返送率は３５チと余シ高くないにもかかわら
ず硝化槽末端混合液のＭＬＳＳとＭＬｖＳｓけそれぞれ
５３８０〜Ａ前後および４２００！々前後に維持された
。一方、中間濃縮汚泥のＭＬＳＳおよびＭＬＶＳＳは、
それぞれ１８９００　！μと１４５００Ｆ９／Ａであっ
た。なお、第３実験の流量要件のうち、余剰汚泥量は完
全硝化を達成するに十分な汚泥日令から計算して決定し
た。この汚泥日令は硝化槽保持汚泥量をベースに（７て
約１３日とした。接触脱リン法の運転要件は第１．第２
実験と基本的には変わυがない。ただし、分離液のリン
濃度がやや高いためにＣａ（ＯＨ）ｚの分離液に対する
注入率は１８（ｌｖ／ｚと増大させ、その結果Ｃａ（Ｏ
Ｈｈの日当たシ消費量は９５　Ｐ／Ｅｌとなった。

以上のような条件下で得た被処理液、硝化槽末端混合液
の遠沈上澄液（硝化液）、処理液２分離液および接触脱
リン処理液の分析データ平均値を第９表に示す。得られ
た処理液水雷は、ＢＯＤ　、　ＩＪン、窒素等、全ての
水質項目からみても満足すべきものであった。余剰汚泥
中のリン含率は５８＋＋ｖ−Ｐ／ｒ−ｖｓｓ前後と前記
２実験より高くなったが、第１０表にみるようにリン吸
収は硝化槽末端でほぼ終了していた。第２脱窒素槽でや
や汚泥からリン放出がみられるが、それも再曝気槽で完
全に吸収されていた。リン収支を計算すると流入リン量
の５７チが接触脱リン法で除去され、残りが余剰汚泥に
含まれるリンとして系外へ排除されていたことになる。

このように、接触脱リン法への依存度が高くなったのは
、完全硝化を達成するために汚泥日令を比較的長日数に
制御する関係から、余剰汚泥量を少量にせざるを得なか
ったからである。確認実験は行なっていないが、この第
３実験でもし７接第９表　第３実験の分析データ平均値 （単位■Ａ） 第１０表　第３実験の各槽混合液における溶解性リン濃
度代表データ （単位〜Ａ） 触脱リン法によるリン除去を省略［−２だならば被処理
液のリン濃度はけるかに高くなったであろう。

〔発明の効果〕

本発明は、従来の嫌気−好気式活性汚泥法に対しては（
１）被処理液のＢＯＤ：！Ｊン比に制約されず、（２）
自由に汚泥日令を接抗でき、（３）活性汚泥のリン吸収
活性を曝気槽の端末まで高く維持でき、（４）その結果
と：〜て十分に低濃度リンの処理液を安定して生成でき
るなどの利点がある。壕だ、在来の接触脱リン法に対し
ては、比較的低濃度リンの被処理液から少ないカルシウ
ム剤量で、アルカリ度調整を行なうことがなくとも効果
的にリン酸塩鉱物資源を回収できるなどの利点を有する
。しかしてシステム全体としては、低濃度リン含有の都
市下水などの有機性廃液に対して普遍的な技術として、
ＢＯＤ、ＩＪン、場合によっては窒素をも経済的に高い
効率で除去する方法を提供している。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はそれぞれ本発明の各実施態様を示す
系統説明図である。 １・・・嫌気性槽、２・・・分配槽、６・・・中間沈殿
池、４・・中間濃縮汚泥用ポンプ、５・・・曝気槽、６
・・第１脱窒槽、７・・・硝化槽、８・・・第２脱窒槽
、９・・・再曝気槽、１０・・・最終沈殿池、１１・・
・汚泥返送用ポンプ、１２・・・分離液供給ポンプ、１
２′・・・生物酸化処理液供給ポンプ、１３・・・カル
シウム剤混和槽、１４・・・カルシウム剤、１５・・・
脱リン塔、１６・・・ブｏ１７．１８・・・生物酸化濾
過塔、１９・・・ブロワ、２０・・・循環７Ｉζンブ、
２１・・・酸素発生装置、２２・・・モニタ、２３・・
・返送汚泥貯槽、３１・・・被処理液、６２・・・返送
汚泥、３６・・・嫌気外槽流出混合液、閘・・・主流混
合液、３５・・・分流混合液、３６・・・分離液、３７
・・・中間濃縮汚泥、３日・・・化学的脱リン処理液、
３９・・・曝気槽流出混合液、４０・・・処理液、４１
・・・余剰汚泥、４２・・・短絡返送汚泥、４３・・・
生物酸化処理液、４４・・・循環液、４５・・・再曝気
槽流出混合液、５１・・・披処理液供給ＳＺンブ、５２
・・・分流混合液用ポンプ、５３・・・化学的脱リン処
理液供給ポンプ、５４・・・余剰汚泥引抜ポンプ゛。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　被処理液とリンを含有する汚泥とを溶存酸素、硝酸
   、亜硝酸のいずれもが実質的に存在しない状態のもとで
   混合し、リンを含有する汚泥に含まれるリンの一部を溶
   解性リンとして液中に放出せしめて溶解性リンを濃厚に
   含有する混合液を生成し、該混合液を一縮汚泥と濃厚に
   溶解性リンを含有する分離液とに固液分離し、該分離液
   に含まれる溶解性リンを化学手段で除去することを特徴
   とする有機性廃液からのリン除去方法。 ２　前記化学手段が接触脱リン法によるものであって、
   前記固液分離工程で生成された前記分離液を、カルシウ
   ムイオンの存在下、ｐＨ６〜１１の範囲内でリン酸カル
   シウム含有すン酸憔鉱物と接触通過せしめて処理される
   ものである特許請求の範囲第１項記載のリン除去法・３
   、　前記固液分離工程で生成された前記分離液を予め生
   物酸化処理してから前記接触脱リン法によシ処理する特
   許請求の範囲第２項記載のリン除去法。