JPS6041597A - 有機性廃液からのリン除去装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、都市下水など、リンをとりわけ低濃度沈金む
有機性廃液からＢＯＤとともにリンを除去する装置に関
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
湖沼や海溝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〔ＰＯ４３−〕とし
て存在するリンの除去装置としては、凝集沈殿装置があ
るが、被処理液のリン濃度を富栄養化防止傾効果をあげ
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表向時にそれに伴っ
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装置
の代替技術とし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た「接触脱
りン装置」および、（２）活性汚泥装置に修正を加えて
、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「生物学的脱リン装置」の２装置
がある。この生物学的脱リン装置は更に「脱リン槽付活
性汚泥装置」と「嫌気−好気式活性汚泥装置」の２装置
に分けられる。

このうち、接融脱リン装置は、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装置である。

生物学的脱リン装置は、従来の活性汚泥装置のいずれか
に嫌気性槽を設けることにより脱リン菌ともいうべき特
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、その微生物をして有機物とともにリ
ンをも同時に除去し、場合によっては脱窒をも行なわせ
る装置である。

通常の活性汚泥装置の曝気槽で被処理液中の１ノンを活
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（より正確には呼吸不能な
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
沈殿装置で処理する脱リン槽付活性汚泥装置は、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だめに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。

通常の活性汚泥装置設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
活性汚泥からりンを源側に放出させ、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
性汚泥装置には本発明者ら力；実験及び理論上沓た知見
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、化学的リン除去装置と組み合わ
せることによって、ＢＯＤニ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装置
を提供することにある。第２の目的は、より簡単な施設
で、かつ運転面でもよシ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装置
を提供するととにある。

〔発明の構成〕

本発明は、被処理液と返送活性汚泥とを導入し溶存酸素
、硝酸、亜硝酸のいずれもが実質的に存在しない状態の
もとで混合する嫌気性槽を分配槽を介して曝気槽及び固
液分離装置にそれぞれ連結し、該固液分離装置の分離液
流出部を化学的１ノン除去装置に連結するとともに前記
曝気槽を最終沈殿池に連結し、さらに該最終沈殿池の濃
縮部と肖打記嫌気性槽とを連結したことを特徴とする有
機性廃液からのリン除去装置である。

〔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装置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。まだ空素除去をも
包含する循環式硝化脱窒装置へ適用した場合のフローシ
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６２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ＮＯ
ｘの具体的濃度は指定しないが、酸化還元電位ＣＯＲＰ
　）が−１３０ｍＶ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３２には往々にしてＮＯｘ−
が含まれることがあり、少量のＮＯｘ−であれば被処理
液３１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、λする場
合には、図示例忙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。もつともこの場合、被処理液（槽内混合液）のＢ
ＯＤ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ＮＯｘ−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２機械攪拌、液流攪拌などが利用できる。

以上のような条件を備えた嫌気性槽１に後続する曝気槽
５を連結させた活性汚泥法施設では、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で被処理液に含渣れる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、すなわち法制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３３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。

嫌気外槽流出混合液３３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６５
に分けられる。分流混合液３５は中間固液分離装置であ
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
。と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、おおむね本発明の活性汚泥法な
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３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
６６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３
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、５ＷＡａｓＰ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
〜３０１ｎｇ／ｌａｓ　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３６
の化学的リン除去装置としては、凝集沈殿装置などを排
除するものではないが、接触脱リン装置が好ましい。そ
の理由は、（１）汚泥処理を不要とする、（２）リン酸
塩鉱物資源が回収できる、の２利点に加えて、接触脱リ
ン決め！とｐわけこの種の高温リン溶液に適した技術だ
力λ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　ＷＡ　ａｓ　Ｃａ
ＣＯ５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Ｃ
ａ（ＯＨ）２を添加するだけで容易に９０％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５６の水量は被処理液３１の３〜２
５チであるので、その経済的負担は微少である。

分離液話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オロ槽１３に導か
れ、ここでＣａ（ＯＨ）ｚあるいはＣａＣｔｚなどのカ
ルシウム剤１４と混和され、さらに脱りン塔１５へと導
かれる。この脱リン塔１５の構造Φ操作は、従前より接
触脱リン装置で提案されてきた技術内容がそのまま利用
できる。脱１ノン塔は流動層式のものを用いているが、
これは分離液３６の１）ン力工濃厚なだめに、維持管理
の容易な流１１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１ノン塔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６６
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１ノン除去を受けた分離
液３６は、化学的脱リン処理液郭となる。この化学的脱
リン処理液３８は、残留するＢＯＤと１ノンを更に除去
するために曝気槽５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本よく、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３４と中間濃縮汚泥３７、場
合によっては化学的脱リン処理液胡も流入する。

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
、完全混合よりも蒙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け画室化した矩
形槽が考えられる。この場合主流混合液３４は、曝気検
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５７及び
化学的脱り／処理液６８の流入点は必ずしも主流混合液
具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〔ＤＯ〕は全槽にわたって２ｗＶ／を以上存在す
ることが好ましいが、主流混合液３４や中間濃縮汚泥３
７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５１［気性も使用で
きる。

以上のような設備と環境を備えた曝気Ｗ１５に主流混合
液具と中間濃縮汚泥３７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画を行ない、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Ｕ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りン含率
が上昇する。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３で固
液分離操作を受けることによシ分離液３６とともに化学
的すン除去工程へ導力・ね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６７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
槽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のり／濃
度は安定して低い。

曝気槽５の容量は、リン負荷量よシ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シする等の難点が
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
等を副動しながら、適切なりＯＤ汚泥負荷を接抗するこ
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、また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はそのまま放流してもよく、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３２とし
て汚泥返送用ポンプ１１を経由して嫌気性ｆｆ１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
もあまシ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窒法にも
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、かなり小さなりＯＤ：ＩＪ
ン比の被処理液も処理可能である。第２図例は１．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Ｗ１１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３
２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。嫌気性槽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
微生物反応もまた同じである。嫌気性槽１より流出する
嫌気性楕流出混合液６３は分配槽２において主流混合液
３４と分流混合液弱に分けられ、このうち分流混合液３
５け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。

分離液おけ生物酸化処理工程である生物酸化濾過塔１８
に送られ、ここでＢＯＤ酸化除去と好ましくは硝化を受
ける。この操作は後続の接触脱リン法の脱リン塔１５を
固定床とする場合には好ましく、この生物酸化により脱
リン材（リン酸塩鉱物）の目づまりをひき起こす微生物
スライムの発生が防止でき、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
より分離液３６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、これに特定する必要はなく、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４３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１３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チ以上の
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は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脱窒檀６．硝化槽７．第２脱空槽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
的脱リン処理液間を嫌気性槽１に返送してもよいが、硝
化がなされている場合にはＮｏｗ−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３４は第１脱窒槽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ｉａ６に流入す
るリン放出流活性汚泥は硝化槽７より循環ポンプ２０を
経由して第１脱窒槽６へ送シとまれる循環液４４が含有
しているＮＯｘ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とない
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６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
リン菌の淘汰接抗に寄与するからである。そしてこの場
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、プロワ１６よシ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は
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シ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Ｃ０ＲＰ）の降下が遅くな
シ、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
を破壊し、本技術の根幹である脱リン菌の淘汰接抗を損
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３
２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て酸素発生装置
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。

以上のような硝化脱窒工程から流出する再曝気槽流出混
合液４５は最終固液分離工程である最終沈殿池１０に導
かれ、とこで活性汚泥の沈殿分離をして処理液４０が得
られる。沈殿分離し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は被処理液供給ポンプ、５２は分流混合液用
ポンプ、５３け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最重要の設計・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。

妹気−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、余剰汚泥発生量はＢＯＤ除去曾と汚泥
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。

ここで ダニ余剰汚泥のリン含率Ｃｋｒ−Ｐ／ｋｒ　−ＶＳＳ　
］θ：汚　泥　日　令〔日〕 ΔＰニリン除去量（ｋｐ−Ｐ／日〕 ΔＳ：ＢＯＤ　除去量（ｋ、−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
去量と化学的リン除去量の差も■式と同様の次式で示さ
れる。

ここで ΔＰＣ：化学的リン除去量（ｋｆ−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。すなわち、完全なリン
除去をはかろうとした場合、■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りン含率は、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り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りン
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
。そうすれは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 メｃ：限界リン含率（ｋｙ　−Ｐ／ｋｔ　−ＶＳ　Ｓ　
〕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３６の溶解性リン濃度を知ることにより分離液３６
の流量ひいては分流混合液３５の流量が決定される。

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ＥＭ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２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基よシなる。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シ付けられている。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２８０ｍで容量はお
よそ９０ｔ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。各画室の容量は１６０ｔで全
体では６４０ｔである。各画室には散気多孔管が配され
、小型ブロワよりその多孔管を経由して通気されている
。通気量は曝気槽全体に対して１２０〜１５０ｔ／分で
ある。最終沈殿池も鋼板製で、やけシ円形清澄檜（クラ
リファイヤ）形をしており、直径８００■で容量はおよ
そ３００　ｔ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シ付けられている。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り混合液の
まま引き抜いた。この場合、汚泥日令は曝気槽容量と８
浩たり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５００１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
５０αｔ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表の通りでこの実験は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　２Ｂ３０１７５／ｌであった。返送汚泥の
ＭＬＳＳとＭＬＶＳＳはそれぞれ１６２００　Ｗ／ｌ　
オｊび１３９００〜／／２．テあった。中間濃縮汚泥の
ＭＬＳＳとＭＬＶＳＳもそれに近く、それぞれ１３４０
０〜μおよび１１１２０〜／ｌであった。

他方、接触脱り／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。

第２表　接触脱リン法運転条件 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ツーｐ／ｒ−ＶＳＳに維持されていた
。壕だ、嫌気性檜流出混合液に含まれるリン含率け４３
〜４５　ｔｘｙ−ｐ／ｙ−ＶＳＳで余剰汚泥より２０％
程度低かった。この時のリン収支は、流入全リン量が２
８．８　ｒ／日、流出リンｌが２．２９／日で除去率は
９２％であった。系内で除去された全リン量２６．６１
７日のうち、接触脱リン法で３ｉに相当する８、３　ｙ
／日が除去されたので、余剰汚泥とともに１８．３　ｙ
／日が引き抜かれたことになる。日平均の引抜余剰汚泥
は３４０ｆ／′日なので、これよ請求められる余剰汚泥
のリン第３表　第１実験の分析データ平均値 含率け５３　ｍ９−　Ｐ／ｆ−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槽第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　、０．１キ／ｌであった。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。

第４表　第２実験の流量要件 曝気槽、返送汚泥のＭＬＳＳ　、　ＭＬＶＳＳは第１実
験と大差はないが、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表にまとめる。

第５９　ＭＬＳＳとＭＬＶＳＳ 接触脱リン法の処理条件にも変更はないが、処理量が増
大したのでＣａ（ＯＨ）２０日消費量は９０　ｙ／日と
増大した。

第２実験の分析データ平均値は第６表に示すとおりであ
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　ｍｙ−Ｐ／ｆ−ＶＳＳとかなり低下し
２ている。それに対応して嫌気性格−Ｃ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実験の場合よシ速くなっている。すなわち、嫌気外槽
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塾ｌ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リン法のＣａ（ＯＨ
）ｚ添加率は分離液量に対して１５０η４に固定した。

この値は分離液に含まれるリンに対し２５倍モル程度で
ある。被処理液量あたりに換算すると、第１実験がＣａ
（ＯＨｈとして１１号４、また第２実験が２鴎悴で、い
ずれもその添加率は都市下水第６表　第２実験の分析デ
ータ平均値 二次処理水を直接に接触脱リン処理ｊ〜た場合に比べて
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
嫌気−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、嫌気性檜
流出混合液と曝気槽第１画室から第４画室塘での混合液
の溶解性リン濃度は、３０．２　、　’　１４．３　、
５．２　、１．９　、１．８喫々で、第１画室と第２画
室ではかなりの速度でリン吸収を行なっているが、第３
画室以後はかなシ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。

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
１脱窒槽および再曝気槽付第２脱窒槽は新たに製作した
。これら新設の檜は鋼板製の矩形密閉槽で、それぞれ３
画窒化され、各画室の容曾は１６０ｔで全体では４８０
ｔ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シ、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。また、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り、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、サンドバイバ型ポンプを用いた。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第１実験、第２実験で用いたもの
をそのまま使用した。この実験施設では、第２図例と異
なり、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た約３週間の流量
要件は第８表の通りである。

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２１５００ＷＩｇＡと１．６６００■４であった。

このために返送率は３５チと余り高くないにもかかわら
ず硝化槽末端混合液のＭ　ＬＳ　ＳとＭＬＶＳＳはそれ
ぞれ５３８０ｑＡ前後および４２００■β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　ｍｙＡと１４５００キ〃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して
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シがない。ただし、分離液のリン
濃度がやや高いためにＣａ（ＯＨ）２の分離液に対する
注入率は１８（ｌＲＶｔと増大させ、その結果Ｃａ（Ｏ
Ｈ）２の日当たり消費量は９５９７日となった。

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
た処理液水質は、ＢＯＤ、リン、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５８Ｗ−Ｐ／ｙ　−ＶＳ　Ｓ前後と前記２実験
よシ高くなったが、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
収さ第９表　第３実験の分析データ平均値 れていた。リン収支を計算すると流入リン量の５７優が
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
し接触脱リン装置によるリン除去を省略したならば被処
理液のリン濃度はは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−好気式活性汚泥装置に対しては
（１）被処理液のＢＯＤ　：　ＩＪ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
の結果とし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。また、在来の接触脱リン装置
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　、リン、場合によっては窒素をも経済的
に高い効率で除去する装置を提供している。

【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川
汚泥返送用ポンプ、１２・・・分離液供給ポンプ、１２
′・・・生物酸化処理液供給ポンプ、１３・・・カルシ
ウム剤混和僧、１４・・・カルシウム剤、１５・・・脱
リン塔、１６・・・プロワ、１８・・・生物酸化濾過塔
、１９・・・ブロワ、２０・・循環ポンプ、２１・・・
酸素発生装置、２２・・・モニタ、２６・・・返送汚泥
貯槽、３１・・・被処理液、３２・・・返送汚泥、３３
・・・嫌気外槽流出混合液、３４・・・主流混合液、５
川分流混合液、３６川分離液、３７・・・中間濃縮汚泥
、３８・・・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、４
２・・・短絡返送汚泥、４３・・・生物酸化処理液、４
４・・・循環液、４５・・・再曝気槽流出混合液、５１
・・・被処理液供給ポンプ、５２・・・分流混合液用ポ
ンプ、５６・・・化学的脱リン処理液供給ポンプ、５４
・・・余剰汚泥引抜ポンプ。 特許出願人　荏原インフィルコ株式会社代理人弁理士　
高　木　正　行 間　弁理士　依　１）　孝次部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　被処理液と返送活性汚泥とを導入し溶存酸素、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
   で混合する嫌気性槽を分配槽を介して曝気槽及び固液分
   離装置にそれぞれ連結し、該固液分離装置の分離液流出
   部を化学的リン除去装置に連結するとともに前記曝気槽
   を最終沈殿池に連結し、さらに該最終沈殿池の濃縮部と
   前記嫌気性槽とを連結したことを特徴とする有機性廃液
   からのリン除去装置。 ２、　前記化学的リン除去装置が接触脱リン装置である
   特許請求の範囲第１項記載のリン除去装置。