JP2000051893A - 生物学的脱窒方法とその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 産業廃水等中の硝酸塩等の窒素酸化物を生物
学的に還元して脱窒処理する廃水の生物学的脱窒方法に
関し、装置の全容積あたりの脱窒菌グラニュールの保持
量を高めることができ、それによって高い容積負荷を取
ることができ、また装置を小型化及び簡略化でき、その
コストも低減することを課題とする。 【解決手段】 本願発明に係る生物学的脱窒方法は、反
応槽1 内で原水を脱窒菌グラニュールと反応させて処理
水とし、該処理水と脱窒菌グラニュールを分離処理する
ことなく反応槽1 から排出して分離槽6 に導入し、分離
槽6 において処理水と脱窒菌グラニュールに分離するこ
とを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、下水、し尿、及び
各種産業廃水中の硝酸塩等の窒素酸化物を生物学的に還
元して脱窒処理する廃水の生物学的脱窒方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の生物学的脱窒方法として
は、担体に脱窒菌を固定する方法や、上向流式汚泥床法
（ＵＳＢ法）が採用され、そのＵＳＢ法には一般に図８
に示すような装置が用いられている。

【０００３】この装置は、同図に示すように、処理槽本
体31の底部に原水供給部としての導入管32が配設される
とともに、グラニュール堆積層33が積層され、また処理
槽本体31の中央より上方部には、その処理槽本体31内で
発生する窒素ガスを分離するためのガス衝突部34やガス
補集部35が設けられた構成からなる。

【０００４】そして、処理槽本体31の底部に導入管32を
介して導入される原水中の硝酸塩等の窒素酸化物は、脱
窒グラニュールに存在している脱窒菌により速やかに窒
素ガスに転化され、水中に気泡として発生し、発生した
窒素ガスは、ガス補集部35に蓄積され、ガス排出用パイ
プ36から処理槽本体31の外部に排出される。

【０００５】また、処理槽本体31内の処理水は、その一
部が処理水流出部37から外部に排出されるとともに、一
部はリサイクルパイプ38を介して導入管９に返送され
る。

【０００６】そして、このような装置においては、グラ
ニュールの堆積していない装置の上部が、浮上してきた
ガスをグラニュールと分離するとともに、処理水とグラ
ニュールを分離するための沈澱部として構成され、装置
の下部がグラニュールを堆積させ、脱窒反応を生じさせ
る反応部として構成されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような装
置は、反応部のみで脱窒反応が行われ、沈澱部は装置容
積の1/3 から1/2 を占めており、この部分は脱窒反応に
活用されないため、実際の脱窒反応に要する時間を大幅
に上回る滞留時間を要することとなっていた。

【０００８】また、反応部のスペースが制限されている
ため、脱窒反応の効率を高めようとすると、装置全体も
大型になるという問題点があった。

【０００９】さらに、この種の装置で用いられるガス衝
突部34、ガス補集部35、原水を槽内に均一に分配するデ
ィストリビューター（図示せず）の構造は複雑でコスト
が高く、装置全体のコストも大となっていた。

【００１０】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたもので、装置の全容積あたりの脱窒菌グラ
ニュールの保持量を高めることができ、それによって高
い容積負荷を取ることができ、また装置を小型化及び簡
略化でき、そのコストも低減することを課題とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような課
題を解決するために、生物学的脱窒方法とその装置とし
てなされたもので、生物学的脱窒方法としての特徴は、
反応槽１内で原水を脱窒菌グラニュールと反応させて処
理水とし、該処理水を脱窒菌グラニュールとともに反応
槽１から排出し、分離槽６において処理水と脱窒菌グラ
ニュールに分離することにある。

【００１２】また、生物学的脱窒装置としての特徴は、
導入された原水と反応して処理水とする脱窒菌グラニュ
ールが充填され、且つ該脱窒菌グラニュールを処理水と
ともに排出する排出する排出部５を有する反応槽１と、
該反応槽１から排出された脱窒菌グラニュールと処理水
とが導入され処理水と脱窒菌グラニュールを分離する分
離槽６を具備することにある。

【００１３】すなわち、上記のように反応槽１の処理水
を脱窒菌グラニュールと分離する分離処理を行うことな
く脱窒菌グラニュールとともに反応槽１から排出し、該
処理水と脱窒菌グラニュールを分離槽６において処理水
と脱窒菌グラニュールに分離するため、反応槽１内にデ
ッドスペースを生じさせることなく、反応槽１全体を反
応域として使用することができ、また分離装置はＵＳＢ
型のものに比べて1/5から1/10と大幅に小型なものにな
るため、全体に占める反応域の比率が上昇し、処理効率
が高くなる。

【００１４】また、反応槽１から排出される脱窒菌グラ
ニュールに付着又は内包した気泡を該脱窒菌グラニュー
ルから離脱させる気泡離脱手段を設けた場合には、脱窒
菌グラニュールに付着している気泡を分離槽６に移送す
るまでに離脱することができるため、分離槽６における
分離性が良好になる。これにより、分離槽６をさらに小
型化できる。

【００１５】さらに、分離槽６に、浮上グラニュールを
引き抜くための引抜手段を設けた場合には、浮上グラニ
ュールの過剰な蓄積を防止して処理水側への流出を防止
するとともに、グラニュールの回収効率を向上させるこ
とができる。また、分離槽６を反応槽１と別に設けた場
合は、これらの装置の構造が簡略化でき、製造及びメン
テナンス性が向上する。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、先ず生物学的脱窒装置の構成を図面に従って説明す
る。

【００１７】図１において、１は反応槽で、その底部に
は原水を反応槽１の下部に供給する原水供給部２が配設
されている。

【００１８】３は、脱窒菌を含有するグラニュールが前
記反応槽１の略全体に充填されて形成されているグラニ
ュール充填部である。

【００１９】４は、反応槽１の上部の外周部に形成され
た集水部で、該集水部４には反応槽本体１の上端部の排
出部５からオーバーフローした処理水とグラニュールの
混合液が移送され、集水部４に入った混合液は速やかに
分離槽６へ移送される。

【００２０】７は、グラニュールの脱窒菌によって転化
された窒素ガスが溜まった空間部８から該気体を排出す
るガス排出路である。前記集水部４の底面は、前記排出
部５から排出される処理水とグラニュールの混合液が落
下しながら移送されるように、反応槽１の排出部５より
も数十ｃｍ以上低い位置に形成されており、且つ、移送
時に混合液が落下しながら気体と接触できるように空間
部８が設けられている。

【００２１】６は前記集水部４に移送された排水とグラ
ニュールの混合液が導入管９を介して導入される分離槽
で、該分離槽６はグラニュールと処理水を、グラニュー
ルの沈降性によって沈降させて分離する。

【００２２】10は該分離槽６内に設けられた分離体で、
該分離体10の上部は筒状部11として形成され、下部は傘
状に広がった傘状部12として形成されており、該筒状部
11の下方部に前記導入管９が接続されている。

【００２３】分離槽６の底部には沈降したグラニュール
を反応槽１に返送するグラニュール返送路13が設けられ
ている。

【００２４】14は分離槽７の上部に設けられているガス
排出路である。

【００２５】次に、このような構成からなる生物学的脱
窒装置を用いて、脱窒を行う生物学的脱窒方法について
説明すると、まず、前記原水供給部２から工場排水等の
原水を反応槽１の内部に導入する。その原水中には硝酸
塩等の窒素酸化物が含まれている。

【００２６】原水供給部２は反応槽本体１の底部に設け
られているため、原水は反応槽１内を下から上に向かう
ような上向流で流れる。このとき、反応槽１内部には全
体に亘って脱窒菌グラニュールが充填されたグラニュー
ル充填部３が形成されているため、原水は上向流で脱窒
菌グラニュールと接触される。

【００２７】脱窒菌グラニュールと接触するうちに原水
中の窒素酸化物は脱窒菌により窒素ガスに転化されて原
水は処理水として浄化されながら反応槽１の上方へ流れ
ていく。

【００２８】また、反応槽１内のグラニュールも、原水
の上向流及び浮上ガスによって反応槽１の上部に移動さ
れる。

【００２９】このとき、グラニュールの多くはグラニュ
ール自身の沈降性によって反応槽１内に沈殿して留まる
が、一部のグラニュールは前記窒素ガス等からなる気泡
が内包され又は外部に付着しているためより浮上しやす
くなっているものがあり、処理水の流れと気泡による浮
上力によっても反応槽１の上方へ移動して処理水ととも
に排出部５から反応槽１の外へ流出する。

【００３０】反応槽１の上部へ移送された処理水と一部
のグラニュールの混合液は反応槽１の上部の排出部５か
らオーバーフローして前記集水部４に移送される。この
とき、該集水部４は前記のように排出部５から約数十ｃ
ｍ以上低い位置に形成されているため、混合液は反応槽
１の排出部５から集水部４に落下し、この落下時の衝撃
でグラニュールに付着した窒素等の気泡がグラニュール
から離脱すると同時に、グラニュールが空間部８の気体
に露出されることによっても気泡が破裂してグラニュー
ルから気泡が離脱するため、集水部４に移送される時点
でグラニュールからかなりの気泡は離脱される。

【００３１】集水部４に移送された混合液は前記導入管
９を介して分離体10の筒状部11から分離槽６へ導入され
るが、集水部４に移送される際或いは分離槽６に移送さ
れる間に、グラニュールから気泡がかなり離脱されてい
るため分離槽６においてグラニュールが沈殿しやすくな
っている。

【００３２】従って、該分離槽６において一部のグラニ
ュールは底部に沈降し処理水と分離されるが、移送され
る間に気泡が除去されていないグラニュールは分離槽６
内の筒状部11内で浮遊し、また筒状部11の水面に向かっ
て浮上する。

【００３３】分離槽６内で沈降した後、再浮遊するグラ
ニュールは前記分離体10の傘状部12によって分離体10の
外側に浮上して処理水とともに系外に流出することが阻
止され、且つ分離体10にグラニュールが衝突することに
よって、その衝撃で気泡が離脱する。

【００３４】そして、離脱した気泡は分離体10の上部に
溜まり、ガス排出路14から排出され、気泡が離脱された
グラニュールは、その沈降性によって分離槽６の底部に
沈殿する。

【００３５】一方、処理水は分離槽６の外側に接続され
ている処理水排出管15から浄化水として排出される。

【００３６】分離槽６の底部に沈降したグラニュールは
グラニュール返送路13に設けられたポンプ（図示せず）
等の移送手段によって移送され、前記原水供給部２に導
入されて、原水とともに再度反応槽１内へグラニュール
として導入される。

【００３７】尚、このグラニュール返送路13は直接反応
槽１に接続されてグラニュールを反応槽１内に返送して
もよい。

【００３８】このようにしてグラニュールと処理水を反
応槽１内で分離することなく、混合液として分離槽６へ
導入し、該分離槽６において分離して浄化水を得るため
に、反応槽１内はすべて反応域として使用することがで
き、反応槽１の容積あたりの処理効率が向上する。

【００３９】従って、高い処理能力を維持したまま反応
槽１を小型化することができる。

【００４０】また、上記のように分離槽６においてグラ
ニュールを沈降させることによって処理水とグラニュー
ルを分離するが、グラニュールは菌体を含む汚泥がある
程度の大きさの粒状に形成されており沈降性が良好であ
るために、内包され付着した気泡を除去することによっ
て良好に沈殿分離させることができる。

【００４１】尚、上記のような実施形態においては、気
泡を内包又は付着したグラニュールが浮上し、気泡が離
脱して沈降性を回復するまで分離体10内の水面付近に集
まって浮上グラニュール層を形成する。

【００４２】そして、浮上グラニュールの量が過剰に堆
積すると、堆積した浮上グラニュールが処理側へ不用意
に流出するおそれがあるため、図２に示すように堆積す
るグラニュール層を引抜く引抜管16を設けることも可能
である。

【００４３】すなわち、新たに浮上するグラニュールと
沈降するグラニュールとの量的バランスがとれている間
は、浮上グラニュール層の厚みは増加することはない
が、沈降するグラニュールの量が新たに浮上するグラニ
ュールの量に追いつかなくなると、層が厚くなり、浮上
グラニュール層17の下面が下降する。

【００４４】そして、浮上グラニュール層17が引抜管16
が設けられている位置まで下降すると、浮上グラニュー
ルが引抜管16により分離槽６外へ引き抜かれる。

【００４５】このため、浮上グラニュールの過剰な蓄積
を防止して処理水側への流出を防止するとともに、グラ
ニュールの回収効率を向上させることができる。

【００４６】そして、引抜管16はグラニュール返送路18
に接続され、該グラニュール返送路18は前記グラニュー
ル返送路13と合流してグラニュール返送路19となり、前
記原水供給部２に接続される。

【００４７】尚、引抜管16に接続されたグラニュール返
送路18は、図２のようにグラニュール返送路13と合流さ
せる必要は必ずしもなく、図３に示すように直接反応槽
１に接続して反応槽１に返送するように構成してもよ
い。

【００４８】また、上記実施形態では、反応槽１から分
離槽６へグラニュールと処理水を導入する導入管９が、
分離体10の側部であって筒状部11の下方部に接続されて
いるが、導入管９は必ずしも下方部に接続する必要はな
く、図４に示すように分離体10の上部に接続してもよ
い。

【００４９】さらに、上記各実施形態では、分離槽６に
分離体10を設け、該分離体10によってグラニュール、ガ
ス及び処理水を分離したが、このような分離体10以外に
も、傘状部12のない分離体10や、例えば図５に示すよう
な、分離槽６の上部に隔壁状の分離体10を設け、該分離
体10の一方側に混合液を導入し、分離体10の他方側から
処理水を排出するように形成してもよく、分離体10及び
分離槽６の具体的な形状や構成は上記実施の形態に限定
されるものではない。

【００５０】さらに、反応槽１と分離槽６を集水部４を
介して接続することは条件ではなく、例えば、図６に示
すように反応槽１の内部に分離槽６を設けてもよい。こ
の場合にも、反応槽１内部にはグラニュールが充填でき
ないデッドスペースが生じないため反応槽１を有効に利
用できる。

【００５１】さらに、図７に示すように、脱窒菌グラニ
ュールに内包され又は付着している気泡を離脱させるた
めの脱泡槽20を、反応槽１と分離槽６との間に設けるこ
とも可能である。

【００５２】このような脱泡槽20を設けることにより、
その脱泡槽20である程度の気泡を除去できるため、気泡
や浮上性グラニュールが分離槽６へ流入するのを極力防
止することができ、分離槽６内でのグラニュールの沈降
分離を効率的に行うことができるという効果がある。

【００５３】また、上記実施形態では、上向流の反応槽
を使用したが、これに限定されるものではない。

【００５４】さらに、グラニュールは菌体のみから形成
されたグラニュールの他に、粒状の付着担体に菌体を付
着させて形成されたグラニュールであってもよい。

【００５５】

【発明の効果】叙上のように、本発明により、脱窒菌グ
ラニュールと処理水を非常に小型の分離装置で分離する
ことができるため、脱窒反応に関与する反応部分の比率
を大幅に拡大することができ、装置全体がコンパクトに
形成され、生物学的脱窒装置の製造コストや維持コスト
を低減することができる。

【００５６】また、気泡除去手段によって分離槽へ移送
するまでにグラニュールの気泡をある程度除去した場合
には、分離槽への負荷が軽減し、分離槽をより小型化で
き、上記反応槽との組合わせによってより装置全体の小
型化を図ることができる。

【００５７】さらに、分離槽内の浮上グラニュールを引
抜手段によって引き抜いた場合には、浮上グラニュール
の過剰な蓄積を防止して処理水側への流出を防止すると
ともに、グラニュールの回収効率を向上させることがで
きる。

【００５８】また、分離槽を反応槽と別に設けた場合
は、これらの装置の構造が簡略化でき、製造及びメンテ
ナンス性が向上するという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施形態としての生物学的脱窒装置を示す概
略側面図。

【図２】他の実施形態の生物学的脱窒装置を示す概略側
面図。

【図３】他の実施形態の生物学的脱窒装置を示す概略側
面図。

【図４】他の実施形態の生物学的脱窒装置を示す概略側
面図。

【図５】他の実施形態の生物学的脱窒装置を示す概略側
面図。

【図６】他の実施形態の生物学的脱窒装置を示す概略側
面図。

【図７】他の実施形態の生物学的脱窒装置を示す概略側
面図。

【図８】従来の生物学的脱窒装置を示す概略側面図。

【符号の説明】

１…反応槽 ５…排出部 ６…分離槽

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 反応槽(1) 内で原水を脱窒菌グラニュー
   ルと反応させて処理水とし、該処理水と脱窒菌グラニュ
   ールを分離処理することなく反応槽(1) から排出して分
   離槽(6) に導入し、分離槽(6) において処理水と脱窒菌
   グラニュールに分離することを特徴とする生物学的脱窒
   方法。
2. 【請求項２】 前記反応槽(1) から排出される脱窒菌グ
   ラニュールに付着し又は内包された気泡を脱窒菌グラニ
   ュールから離脱して、該脱窒菌グラニュールを前記分離
   槽(6) へ移送する請求項１記載の生物学的脱窒方法。
3. 【請求項３】 前記分離槽(6) 内の浮上グラニュールを
   間欠的に若しくは連続的に引き抜きながら処理水と脱窒
   菌グラニュールとを分離する請求項１記載の生物学的脱
   窒方法。
4. 【請求項４】 分離槽(6) が反応槽(1) とは別に設けら
   れている請求項１記載の生物学的脱窒方法。
5. 【請求項５】 導入された原水と反応して処理水とする
   脱窒菌グラニュールが充填され、且つ該脱窒菌グラニュ
   ールを処理水と分離処理することなく排出する排出部
   (5) を有する反応槽(1) と、該反応槽(1) から排出され
   た脱窒菌グラニュールと処理水とが導入され処理水と脱
   窒菌グラニュールを分離する分離槽(6) を具備すること
   を特徴とする生物学的脱窒装置。
6. 【請求項６】 前記反応槽(1) に排出部(5) から排出さ
   れる脱窒菌グラニュールに付着した気泡を該脱窒菌グラ
   ニュールから離脱させる気泡離脱手段が設けられて、且
   つ該気泡離脱手段によって気泡が離脱された脱窒菌グラ
   ニュールを前記分離槽(6) へ移送する請求項５記載の生
   物学的脱窒装置。
7. 【請求項７】 前記分離槽(6) には、浮上グラニュール
   を間欠的に若しくは連続的に引き抜くための引抜手段が
   設けられてなる請求項５記載の生物学的脱窒装置。
8. 【請求項８】 分離槽(6) が反応槽(1) とは別に設けら
   れている請求項５記載の生物学的脱窒装置。