JP2000325987A - 有機性汚水の処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アンモニア及びリンを含む有機性汚水からこ
れらを除去するとともに、アンモニアを吸着除去するゼ
オライトを効率よく再生する方法を提供する。 【解決手段】 アンモニア性窒素を含有する有機性汚水
を、硝化部と脱窒素部とからなる、循環式生物処理工程
に送り、同工程で水酸化鉄微粒子を共存させて生物処理
するとともに、脱窒素液の他の一部を固液分離して分離
液と汚泥に分離した後、分離液をゼオライト充填層に供
給してアンモニア吸着除去する工程Ａ、工程Ａで得たア
ンモニア吸着ゼオライトをゼオライトに付着させた硝化
菌によって生物学的に再生し、その再生廃水を脱窒素部
に供給する工程Ｂ、生物処理工程で分離した汚泥の一部
をアルカリ処理した後、固液分離し、その分離液にＣａ
イオンを添加して固液分離し、そのアルカリ性分離液を
ゼオライト生物再生時にゼオライト層に供給する工程Ｃ
を含む有機性汚水の処理方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有機性汚水の処理
方法に関し、特に、アンモニアやリン化合物を含有する
下水などの汚水からこれらを高い除去率で除去して浄化
する有機性汚水の処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】下水などの汚水の窒素を除去する方法と
して最も代表的な技術は、硝化液循環型生物学的硝化脱
窒素法である。この技術は、有機性汚水を生物学的脱窒
素部に供給し、得られた脱窒素液を次いで硝化部に供給
してアンモニアを硝化し、硝化液の一部は脱窒素部に循
環させ、残りは沈殿槽に供給し、活性汚泥を分離して処
理水を得るという方法である。硝化部に硝化菌を固定化
したグル担体を投入する技術も最近実用化されている。
この方法は、下水を処理する場合、窒素除去率８０％と
いう好成績が得られ、処理水にはアンモニアはほとんど
残らないが、硝酸性窒素が処理水に１０ｍｇ／リットル
程度残留するという問題点がある。従って、この方法で
は窒素除去率を９０％以上にするという要求を満たすこ
とは原理的に不可能であり、放流水域の富栄養化を防止
するには極めて不十分であった。

【０００３】また、アンモニアの化学的除去法として、
ゼオライトによる選択的イオン交換吸着法が公知であ
り、下水を生物学的な硝化脱窒素を行なわない通常の活
性汚泥法で処理した後、ゼオライトでアンモニアを吸着
除去するという方法も過去に検討されているが、ゼオラ
イトのアンモニア吸着容量は非常に少なく、ゼオライト
は頻繁な再生処理が必要である他、塩化ナトリウムやア
ンモニアを高濃度に含む再生廃液も多量に発生し、この
処分も極めて困難であった。そのため実用化された例は
無かった。このような背景から、本発明者は先に生物学
的硝化脱窒素法とゼオライト吸着法を結合した新技術を
特開平８−５２４９４号公報にて提示した。しかし、こ
の技術もゼオライトの再生廃液の処分に難点があり、高
濃度の塩化ナトリウム、アンモニアを含んだ再生廃液が
発生するため合理的に処分できなかった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、本発明者の
特開平８−５２４９４号公報に記載の技術の問題点を解
決することを課題とするものである。アンモニア及びリ
ンを高濃度に含む汚水からこれらを極めて効率よく除去
するとともに、アンモニアを吸着除去するゼオライトを
効率よく再生できる有機性汚水の処理方法を提供するこ
とを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者は、生物学的脱
窒素法のプロセス構成を変革して水酸化鉄によるリン吸
着、ゼオライトによる選択的イオン交換法、再生法を新
規な態様で統合することにより上記課題を達成できるこ
とを見いだした。すなわち上記の課題は以下の発明によ
り達成することができた。 （１）アンモニア性窒素を含有する有機性汚水を生物学
的硝化部からの循環液とともに生物学的脱窒素部に供給
して脱窒素し、該脱窒素液の一部を硝化部に循環させる
生物処理工程に水酸化鉄微粒子を共存させて生物処理す
るとともに、該脱窒素液の他の一部を固液分離して分離
液と汚泥に分離した後、該分離液を粒状ゼオライト充填
層に供給してアンモニア吸着除去する工程Ａ、該工程Ａ
で得たアンモニア吸着ゼオライトを該粒状ゼオライトに
付着させた硝化菌によって生物学的に再生し、その再生
廃水を前記生物学的脱窒素部に供給する工程Ｂ、前記生
物処理工程で分離した該汚泥の一部を引抜いてアルカリ
処理した後、固液分離し、そこで得た分離液にＣａイオ
ンを添加して固液分離し、その分離液を前記ゼオライト
生物再生時にゼオライト層に供給する工程Ｃを含むこと
を特徴とする有機性汚水の処理方法。本発明にいう「ゼ
オライト」とは、ゼオライト、モルデナイト、クリノブ
チライト、合成ゼオライトなどのゼオライト系鉱物であ
るが、他にも、アンモニアに対する選択的イオン交換能
を有するものを便宜上ゼオライトと総称する。

【０００６】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の態様の一例
を示す概念図である。以下、図１に基づいて説明する。
従来の第２脱窒素工程を持たない生物学的脱窒素法は処
理水にアンモニアを残留させないことを基本的考え方と
しているため硝化部からの流出スラリを沈殿槽に導き硝
酸性窒素を含む処理水を得ることを必須としている。こ
れに対し、本発明は、本発明者の特開平９−３１４１８
６で示したように、有機性汚水１を硝化部と脱窒素部か
らなる生物処理工程における脱窒素槽４に供給し、脱窒
素部４から脱窒素液の一部である流出スラリ６を沈殿槽
７に導き、アンモニアを意図的に少量残留させた流出水
８を得て、これを粒状ゼオライトを充填したゼオライト
充填槽１１に供給し、アンモニアを選択的イオン交換吸
着して除去し、アンモニアおよび硝酸性窒素の両者が高
度に除去された処理水１２を得る。

【０００７】さらに、本発明では、生物処理工程を行う
前記の生物学的硝化槽２及び脱窒素槽４内に水酸化鉄微
粒子を添加共存させ、汚水１中のリンを吸着除去させ
る。流出スラリ６中の水酸化鉄共存活性汚泥は沈殿槽７
において分離され、分離汚泥９を得る。分離汚泥９の大
部分は、（流出スラリ５とともに）返送汚泥１０として
硝化槽２に返送される。脱窒素槽４からの脱窒素液の残
りの一部である流出スラリ５は硝化槽２に循環され、汚
水１中のアンモニアの大部分が硝化される。硝化槽２か
らの硝化液３中の硝酸性窒素は、脱窒素部４において汚
水１のＢＯＤを利用して窒素ガスに還元される。沈殿汚
泥９の一部１６はリン回収用汚泥としてリン脱着槽１７
に導かれ、アルカリ１８が添加されることにより水酸化
鉄からリンが脱着する。その後、固液分離部１９で固液
分離するとリン含有アルカリ分離液２０が得られ、かつ
リンが除去された汚泥２１が分離される。これに析出槽
２２でカルシウムイオン２３（石灰が好適）を添加し、
リン酸カルシウムを析出させて、固液分離部２４で固液
分離しリン資源２５を回収する。この工程で、固液分離
部２４で得られる分離液２６はアルカリ性であるので、
これを生物再生時のゼオライト充填槽１４に供給し、硝
化活性維持のためのアルカリ分として利用する。

【０００８】ゼオライト充填槽１１の運転を続けると、
ゼオライトのアンモニア吸着量が飽和するので、この時
点で流出水８の通水を止め粒状ゼオライトの生物学的再
生を行なう。すなわち、この粒状ゼオライトの生物学的
再生について、ゼオライト充填槽１１の運転と並行して
行うゼオライト充填槽１４の再生の場合で説明すると、
原水（沈殿池越流水）の通水を止め、ゼオライト充填槽
１１からの処理水１２の一部である再生用水１３とリン
回収工程からのアルカリ性分離水２６をゼオライト充填
槽１４に通水（ＳＶ１〜２程度が好ましい）しながら、
ゼオライト充填槽１４の下部から酸素含有ガス（空気、
酸素、酸素富化空気のいずれか）２７を曝気する。この
結果ゼオライト表面に付着している硝化菌によってゼオ
ライトに吸着されたアンモニアが次の反応によって硝酸
性窒素に酸化される。 ＮＨ₄ ^- ＋ ２Ｏ₂ → ＮＯ₃ ^- ＋ ２Ｈ⁺ ＋ Ｈ₂ Ｏ

【０００９】この反応は水素イオンを多量に生成するの
で、この水素イオンを中和しないとゼオライト槽のｐＨ
低下がおき硝化菌の活性が低下し、再生効果が大きく減
少するので、従来はアルカリ剤を添加する必要があっ
た。これに対し、本発明はリン回収工程のアルカリ性の
分離水２３を利用するので、ゼオライト生物再生用のア
ルカリ剤が不要もしくは削減できる。生成した硝酸性窒
素はゼオライトヘの吸着性を持たないので、ゼオライト
から脱離し液側に移行し、ゼオライトが再生される。ゼ
オライト充填槽１４から出る再生排水１５中の硝酸性窒
素は、脱窒素槽４に供給され、脱窒素菌により窒素ガス
に還元されて除去される。ゼオライト充填槽は２系列用
意しておき、ゼオライトの生物再生中は流出水８をもう
一方のゼオライト充填層に通水し、アンモニアを吸着除
去するようにする。

【００１０】なお、ゼオライトヘの硝化菌の付着を促進
し生物再生がスタートアップ時から円滑に進むようにす
るためには、次の方法が推薦できる。すなわち、運転当
初にアンモニア含有の有機性汚水１を通水しながら、ゼ
オライト充填槽の下部から酸素含有ガスを曝気すると、
所要時間経過後にゼオライト表面に硝化菌が高濃度に固
定化される。この状態になってから曝気を止め、流出水
８を通水するとアンモニアのゼオライトヘの吸着が行な
われ、かつゼオライトの生物再生時に速やかに硝化反応
が進む。ゼオライト生物再生の所要時間は、ゼオライト
のアンモニアの吸着量によって変化し、再生を開始する
時点のゼオライトのアンモニア吸着量が多いほど当然、
再生時間は長くなるが、アンモニア吸着量が５〜１０ｍ
ｇＮ／ｇ・ｚｅｏｌａｉｔｅの場合、本発明のアルカリ
性分離液を供給しながら、曝気すると８〜１２時間程度
で十分な再生が可能であることが認められた。このほか
の本発明の他の実施態様として生物処理工程の硝化部、
または脱窒素部に粒状グルなどの微生物付着担体を共存
させ硝化速度、脱窒素速度を向上させる方法を適用して
もよい。

【００１１】

【実施例】以下、実施例を示して本発明を具体的に説明
するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

【００１２】図１の工程にしたがって下水（平均水質を
第１表に示す）を対象に本発明の実証試験を行なった。
粒状ゼオライトにはジークライト工業（株）の製品であ
る山形県産出天然粒状ゼオライト（平均約径２〜３ｍ
ｍ）を使用した。試験条件は第２表に示した。リン吸着
用水酸化鉄は、運転開始時、脱窒素槽に塩化第２鉄を添
加し、槽内で水酸化第２鉄に化学変化させることで導入
を図った。

【００１３】

【表１】

【００１４】

【表２】

【００１５】処理が定常状態になって以後、ゼオライト
充填槽から流出した処理水１２の平均水質は、第３表に
示すような結果である。処理水は、高度に窒素、リンが
除去されており、Ｔ−Ｎ：１ｍｇ／リットル、全リン：
０．０５ｍｇ／リットルという数値が安定して得られ
た。

【００１６】

【表３】

【００１７】

【発明の効果】本発明によれば、アンモニア及びリンを
高濃度に含む有機性汚水からこれらを極めて効率よく除
去するとともに、アンモニアを吸着除去するゼオライト
を効率よく再生できるが、具体的には次のような効果が
得られる。 １．生物学的硝化脱窒素技術と、水酸化鉄によるリン吸
着ゼオライトによる選択的イオン交換反応を新規な態様
で結合し、かつ粒状ゼオライトを新規な生物再生法によ
って再生し、再生排水を生物学的脱窒素部で処分するよ
うにしたので、処理後の水にはリン、アンモニア性窒
素、硝酸性窒素が極めて微量しか残留せず高度の窒素除
去率が安定して得られる。 ２．ゼオライトを生物学的に再生できるので、ゼオライ
トの再生薬剤（食塩水など）が不要である。従って、再
生廃液の処分も簡単である。 ３．ゼオライトの生物再生時の硝化活性の維持に多量に
必要な、アルカリ分をリン回収工程の廃液を利用でき
る。 ４．ゼオライト充填槽でＳＳろ過も同時に行なえるので
砂ろ過層不要である。 ５．汚水中のリンをリン酸カルシウム資源として回収で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例を示す概念図であ
る。

【符号の説明】 １ 有機性汚水 ２ 硝化槽 ３ 流出スラリ ４ 脱窒素槽 ５ 流出スラリ ６ 流出スラリ ７ 沈殿槽 ８ 流出水 ９ 分離汚泥 １０ 返送汚泥 １１ ゼオライト充填槽 １２ 処理水 １３ 再生用水 １４ ゼオライト充填槽 １５ 生物再生排水 １６ リン回収用汚泥 １７ リン脱着槽 １８ アルカリ １９ 固液分離部 ２０ アルカリ分離液 ２１ 汚泥 ２２ 析出槽 ２３ カルシウムイオン ２４ 固液分離部 ２５ リン資源 ２６ アルカリ性分離液 ２７ 酸素含有ガス

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アンモニア性窒素を含有する有機性汚水
   を生物学的硝化部からの循環液とともに生物学的脱窒素
   部に供給して脱窒素し、該脱窒素液の一部を硝化部に循
   環させる生物処理工程に水酸化鉄微粒子を共存させて生
   物処理するとともに、該脱窒素液の他の一部を固液分離
   して分離液と汚泥に分離した後、該分離液を粒状ゼオラ
   イト充填層に供給してアンモニア吸着除去する工程Ａ、
   該工程Ａで得たアンモニア吸着ゼオライトを該粒状ゼオ
   ライトに付着させた硝化菌によって生物学的に再生し、
   その再生廃水を前記生物学的脱窒素部に供給する工程
   Ｂ、前記生物処理工程で分離した該汚泥の一部を引抜い
   てアルカリ処理した後、固液分離し、そこで得た分離液
   にＣａイオンを添加して固液分離し、その分離液を前記
   ゼオライト生物再生時にゼオライト層に供給する工程Ｃ
   を含むことを特徴とする有機性汚水の処理方法。