JPS6048196A - 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、リンをとりわけ低濃度に含む
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
湖沼や海彎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Ｃｐｏ４１−３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と同時にそれに伴って
発生する難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
替技術として検刺されている有力なリン除去技術として
は、（１）Ｕン鉱石生成の原理を応用した「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「脱リン横付活性汚泥法」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。

生物学的膜りン法は、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
方法である。

通常の活性汚泥法の暢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
法で処理する脱リン横付活性汚泥法は、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淡側に放出させ、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鏝た知見によ
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Ｂ　ＯＤ　：　ＩＪ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◆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、被処理液と返送活性汚泥とを溶存酸素、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て
接触混合し、前記返送活性汚泥に含まれるリンの一部を
溶解性リンとして溶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、該混合液の一部を化学的
リン除去工程に導いて液中の溶解性リンを除去し、その
化学的リン除去済液の少なくとも一部と前記混合液の残
部とを酸素、硝酸、亜硝酸のいずれか少なくとも−ａｔ
と接触混合し、液中の有機物を生物酸化処理する一方で
、溶解性リンを活性汚泥に吸収せしめてその一部を前記
返送活性汚泥とすることを特徴とする有機性廃液からの
リン除去法である。

〔実施例〕

本発明の実施態様の一例として１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。

また窒素除去をも包含する循環式硝化脱窒法へ適用した
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Ｊ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（：０
ＲＰ）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ｌ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
わせる方策が望才しい。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ｌζ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
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ｌ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
術がそのま才転用できる。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室槽で
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。

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ｙｔｒ　ＩＪ　ＩＪン
酸果粒である）を細胞外、すなわち淡側に溶解性リンと
して放出する。

嫌気性槽ｌ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
出きれ、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
して得られた嫌気性槽流出混合液３３は、リンを放出し
て低リン含率ｉこ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。

そして、この嫌気性槽流出混合液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３４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３
７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６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性槽流出混合液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・回る種度で、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　ｒＱ／　１１　ａｓ　
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　ｍ９７１ａｓＰ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
ン法が好才しい。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、接触脱リン法がとりわけこの種の高濃度リン
溶解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３！とした場合、分離液３６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　
ｍｌ／／　ｌ　ａｓ　ＣａＣＯ３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Ｃｌ１（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３６の
水量は被処理液３１０３〜２５％であるので、その経済
的負担は微少である。

そして、分離液３６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１
３に導かれ、ここでＣａ（ＯＪ（）２あるいはＣａＣＡ
２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。即ち、脱リン塔は、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１６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。才だ分離
液３６をリン酸塩鉱物を充填した脱リン塔と接触させる
ときの分離液の一城はｐｌ（６〜１１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
３６は、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ｌこ、曝気槽５へ流下させるが、曝
気槽５には、主流混合液３４と中間濃縮汚泥３７も流入
する。

この場合、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３４
は、曝気清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−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〔ＢＯＤは全槽にわたって２ｍＦ／／１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、プロワ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暢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
３４、化学的脱リン処理液３８と中間濃縮汚泥３７が流
下すると、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、ｉｆ
　ＩＪ　ＩＪ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３４などに含有されるリン放出済の活性汚
泥は、曝気槽５１こ流入した直後は、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。

嫌気性槽流出混合液３３をすべてそのまま曝気槽５に流
入させている従来の嫌気−好気式活性汚泥法では、嫌気
性槽６で放出したリン量を再吸収し終わると、その活性
汚泥のリン吸収容敬はほぼ飽和状態になり、それ以上の
リン量すなわち被処理液３１に含まれていたリン量の吸
収は、曝気槽５でのわずかの増加分すなわち余剰活性汚
泥が保有するリン吸収容量に依存せざるを得ない。その
ために曝気槽５のとりわけ後半部におけるリン吸収は遅
々たるものであり、往々ζごして実質的なリン除去を行
なわないことさえある。

本発明ではこの問題を、分配槽２による分流によって解
消している。すなわち、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
χいる。したがって、曝気槽５での活性汚泥は、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、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。

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４ｏはそのまま放流してもよく、才だ必要とあれ
ば更に高度の処理を受けてもよい。一方、沈降分離しａ
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１！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６に直接返送してもよい。余剰汚泥の排出点は、前
記最終沈殿池１゜としているが、それに拘束される必要
はなく、曝気槽６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で沈降濃縮した場合に
は中間濃縮汚泥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とともに窓素を除去する硝化脱窒法にも
適用できる。一般に硝化脱室法では、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Ｂ　ＯＤ　：　Ｉ
Ｊ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：Ｉ
Ｊ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は嫌気性槽ｌ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３５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。

すなわち、分離液３６は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、より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。生物酸化処理液１８は、細砂を充て
んして底部よりプロワ１９により空気を送りこむ曝気固
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、あるいは散水炉床や浸漬炉床などの
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。ここで奸才しくは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ｐ通塔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室施設に返送する
。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
。

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８４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Ｎ　Ｏｘ−を水素受容体とす
る呼吸代謝も行みうことができ、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Ｎ１脱窒槽６へ送りこまれる循環液４４が含有
しているＮ　Ｏｘ−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脱蟹槽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、相対的に少量の溶解性リンしか随伴して
とないので、そ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脱輩槽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蟹法のそれ
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た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蟹法では往々、たとえば
ＢＯＤ：窒素比が逼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ｌ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
菌の淘汰選択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、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
より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。＠２の利点は、最
終沈殿池ｌＯ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Ｉこ抑制できる点てある。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４６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選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３２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
用いた曙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、こ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、余剰汚泥発生量はＢＯＤ除去量と汚泥
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、 φ：余剰汚泥のリン含率（１ＩＰ−Ｐ／％−Ｖ　Ｓ　Ｓ
　：）θ：汚泥日令　〔日〕 ΔＰニリン除去量　〔命−Ｐ／日〕 △Ｓ　：　ＢＯＤ除去量　〔ルー〇ＯＤ７日〕Ｋ：汚泥
の１衰係数　〔−／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 ΔＰ０：化学的リン除す景（Ｉｊ−Ｐ／日〕上記■式と
■式の相違は、従来の嫌気−好気式活性汚泥と本発明の
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リン含率は、汚泥日◆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な特に指定するもので
はないが、限界リン含率の９５％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 φＣ：限界リン含率ＣＲｔ−ｐ／Ｋｙ−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ＫＭ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り換えた。

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１４０Ｌで、全体では２８０Ｌ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（タラリ
ファイヤ）形である。その直径は約２８０龍で容量はお
よそ９０２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１６０Ｑで全
体では６４０ｊｌ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１２０〜１５０１７分
である。最終沈殿池も鋼板製で、やはり円形清澄槽（ク
ラリファイヤ）形をしており、直径８００闘で容量はお
よそ３００λ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。汚泥量◆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、汚泥量◆は曝気槽容
量と日当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
間通水のためにけ大きすぎ、やむを得ず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５００２のグイライ
ト槽に貯留し、それを翌日数時間内で処理し、処理液も
５００Ｑグイライト槽に貯留して２４時間に平均化して
一気槽の第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◆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３３２０ｍｙ／ｎ
、　ＭＬ　Ｖ　Ｓ　８２８３０　ｍｅ／　Ｑであった。

返送汚泥のＭＬＳＳとＭＬＶＳＳはそれぞｉｔ、１６２
００ダ／ｌおよび１３９００１＃／ｆｔであった。中間
濃縮汚泥のＭＬＳＳとＭＬＶＳ　Ｓもそれに近く、それ
ぞれ１３４００ダ／２および１１１２０ｙｙ／ｕであっ
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。

−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、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１．！はぼ満足のゆくものである。曝気槽端末力）
ら引き抜かれる余剰汚泥のリン含率は、この期間５２〜
５５ｆｆｌ＆−Ｐ／、！９−ＶＳＳ　に維持されていた
。

また、嫌気性情流出混合液に含まれるリン含率は、４３
〜４５η−Ｐ／、９−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２８．
８，９／日、流出リン量が２．２９７日で除去率は９２
％であった。系内で除去された全リン［２６，６ｐ７日
のうち、接触脱リン法で３０％に相当する８、３ｇ１日
が除去されたので、余剰汚泥とともにｔａ、３．！？／
日が引き抜かれたことになる。

日平均の引抜余剰汚泥は３４（１／日なので、これより
められる余剰汚泥のリン含率は５３ｍ９−Ｐ／ｇ−ｖｓ
ｓ　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、嫌気性槽流出混合液と曝気槽第１画室から
第４画室才での混合液に含すれる溶解性リン一度を測定
したところ、それぞれ２６．５゜１０．２　、４．２　
、０，２　、０．１ｍｌ／／ｌであった。このことから
、おおむね曝気槽の第３１ｆ！Ｉ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置き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ｉ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寅験と
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５表　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）２の日消費量は９０ｇ／日と増
大した。

ｐ４２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ｆ：ｆｌｉ
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　ｒｎ９−　Ｐ／、９−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実験の鳴合より速くなっている。すなイつ
ち、嫌気性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゜ｏ、　ｔ　ｍｙ７　
ｉ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
）２添加率は分離液量に対してｔ５ｏ〃ｙ／４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。被処理液量あたりに換算するき、第１実験
がＣａ（ＯＨ）２として１１　ｍ９／ＩＬ。

第６表　第２実験の分析データ平均値 また第２実験が２１１ｎ９／ｌ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６０〜６１１Ｖ−Ｐ／Ｉ
！−ＶＳＳで、それ以上は増大しなかった。また、嫌気
性情流出混合液と曝気槽ｍ１画室から第４画室までの混
合液の溶解性第７表　従来の嫌気−好気式活性汚泥法に
よる運転成績 （単位ｎｙｉ／ＩＪ） リン濃度は、３０．２　、１４．３　、５．２　、１．
９　、１．８ｍｙ／ｌ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。

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室を含めた第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脱蟹槽は新たｌ
こ製作した。これら新設の槽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１６０１で全体
では４８０１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、第２画室が第
２脱窒槽として使用された。各脱窒槽の構内液の攪拌混
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、サント９パイパ′Ｉｉ１
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。

＠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ｚｔ５ｏｏｍｇ／＃と１６６００ｍｙ／ｌであった
。このために返送率は３５％と余り高くないにもかかわ
らず硝化槽末端混合液のＭＬＳＳとＭＬＶＳＳはそれぞ
れ５３８０ダ／１前後および４２００〜／１前後に維持
された。一方、中間濃縮汚泥のＭＬＳＳおよびＭＬＶＳ
Ｓは、それぞれ１８９００１ｎｇ／ｌと１４５００ダ／
ｌ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りがない。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１８０ｍｙ／ｌと増大させ、その結果
Ｃａ（ＯＨ）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１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、窒素環、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５８η−Ｐ／、１
ｉｔ−ＶＳＳ前後と前記２実験より高くなったが、第１
０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％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＠３実験でもし接触脱リン法によ
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。

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Ｂ　ＯＤ　：　ＩＪン比に制約されずに
リン負荷量を軽減し、（２）自由をこ汚泥日令を選択で
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、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方法を提供
している。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、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、３・
・・・・・中間沈殿池、４・・・・・・中間濃縮汚泥用
ポンプ、５・・・・・・曝気槽、６・・・・・・第１脱
室槽、７・・・・・・硝化槽、８・・・・・・第２脱室
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、１２′　・・・・・・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、１ｇ・・・用プロワ、１８・・・・・・生
物酸化濾過塔、１９・・・・・・プロワ、２０・・・・
・・循環ポンプ、２１・・・・・・酸素発生装置、２２
・・・・・・モニタ、２３・・・・・・返送汚泥貯槽、
３１・・・・・・被処理液、３２・・・・・・返送汚泥
、３３・・・・・・嫌気性槽流出混合液、３４・・・・
・・主流混合液、３５・・・分流混合液、３６・・・・
・・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、４２・・・・・・短絡返送汚泥、４３・・
・・・・生物酸化処理液、４４・・・・・・循環液、４
５・・・・・・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、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。 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 代理人　弁理士　依　１）　孝　次　部手続補正書 昭和５９年８月９日 特許庁長官志賀　学　殿 ■、事件の表示 ３、補正をする者 事件との関係　特　許出願人 住所（居所） 氏名（名称）　（ｍ）荏原インフィルコ株式会社４、代
理人 ６、補正により増加する発明の数 ７、補正の対象　明細四企叉 ８、補正の内斉　別紙の通り

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被処理液と返送活性汚泥とを溶存酸素、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て接触混
   合し、前記返送活性汚泥に含まれるリンの一部を溶解性
   リンとして溶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、該混合液の一部を化学的リン除
   去工程に導いて液中の溶解性リンを除去し、その化学的
   リン除去済液の少なくとも一部と前記混合液の残部とを
   酸素、硝酸、亜硝酸のいずれか少なくとも一種と接触混
   合し、液中の有機物を生物酸化処理する一方で、溶解性
   リンを活性汚泥に吸収せしめてその一部を前記返送活性
   汚泥とすることを特徴とする有機性廃液からのリン除去
   法。 ２、前記化学手段が接触腕リン法によるものであって、
   前記混合液の一部をカルシウムイオンの存在下、ｐＨ６
   〜１１の範囲内でリン醗カルシウム含有リン酸塩鉱物と
   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
   Ｍ１項記載のリン除去法。 ３、前記混合液の一部を予め生物酸化処理してから前記
   接触脱リン法により処理する特許請求の範囲第１項又は
   第２項記載のリン除去洩