JP2002066591A - 汚泥返流水からの窒素除去方法 - Google Patents

汚泥返流水からの窒素除去方法

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JP2002066591A
JP2002066591A JP2000257358A JP2000257358A JP2002066591A JP 2002066591 A JP2002066591 A JP 2002066591A JP 2000257358 A JP2000257358 A JP 2000257358A JP 2000257358 A JP2000257358 A JP 2000257358A JP 2002066591 A JP2002066591 A JP 2002066591A
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sludge
denitrification
tank
nitrification
treatment system
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Yuji Kano
裕士 加納
Tomohiro Matsushita
知広 松下
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Unitika Ltd
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Unitika Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 汚泥返流水の窒素除去における脱窒工程にお
いて、BOD源として用いる生汚泥の使用量を節約する
方法を提供する。 【解決手段】 水処理系で発生した汚泥を処理する汚泥
処理系から前記水処理系へ返送される汚泥返流水を硝化
槽と脱窒槽とに順次流入させ生物学的に硝化脱窒するに
際し、硝化槽及び脱窒槽において担体を投入し、前記水
処理系の最初沈殿池で沈殿分離される生汚泥を破砕しB
OD源として硝化液に加えて脱窒を行う汚泥返流水中の
窒素除去方法において、硝化脱窒工程の後段に設けた沈
殿工程により硝化脱窒処理液中から沈殿分離される沈殿
汚泥を、破砕生汚泥とともにBOD源として硝化液に加
え脱窒を行うことを特徴とする汚泥返流水からの窒素除
去方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、下水処理システム
の汚泥処理系より発生する汚泥返流水中に含有される窒
素の処理方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】下水処理場において発生する多量の有機
性汚泥は、濃縮、消化、脱水等の工程を経て処理される
が、これらの各処理プロセス中で発生する分離液は、通
常水処理系に返流される。この汚泥返流水中には、アン
モニア性窒素、りん酸態りんが高濃度に含まれており、
汚泥返流水にともなう負荷が水処理系の処理水質悪化の
原因となっている。
【0003】特に水処理系で窒素除去と生物脱りんを同
時に行っている施設では、汚泥返流水中のアンモニア性
窒素、りん酸態りん負荷がともに大きく、水処理系にお
いてこれらを生物学的に処理するためのBODが不足す
るため、脱窒、りん除去が悪化する場合が少なくない。
また、水処理系において生物学的りん除去を行わず、凝
集脱りんなどで対応している場合は、汚泥返流水中のオ
ルトりん酸態りん負荷は小さくなるため、アンモニア性
窒素の処理のみで水処理系に対する返流水からの負荷の
削減が可能となる。
【0004】したがって、水処理系において生物学的り
ん除去を行っている場合、凝集脱りんの場合により、汚
泥返流水中のりん濃度には違いがあり、りん濃度が高い
場合は特公平7−12477号公報に開示されている技
術により、返流水中のりんを回収することが望ましい。
これにより水処理系におけるりん負荷を約40%削減す
ることができる。
【0005】一方、アンモニア性窒素は特開平9−75
992号公報、特開平9−168795号公報に示され
る技術により生物学的方法でアンモニア性窒素を硝酸性
窒素に90%程度硝化することができる。その後、硝酸
性窒素を窒素ガスに変換して液中から除去する生物学的
脱窒方法としては、本出願人の一部が先に提案した、脱
窒のBOD源として最初沈殿池で沈降分離された生汚泥
を用いる方法(特開平11−104693号公報参照)
がある。この方法は生汚泥を用いる脱窒の方法として担
体を用いたコンパクトな処理方法であるが、生汚泥中に
は繊維分が多く含まれ、担体と処理水を分離するための
スクリーンを目詰まりさせること、季節的にBOD源と
して使う生汚泥の性状が変化することなどから、生汚泥
を石臼で破砕し、繊維分を切断、溶解性BODを増加さ
せた生汚泥を脱窒に使う方法についても既に提案してい
る(特願平11−326210号)。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】このように汚泥返流水
からの窒素除去における生物学的窒素除去工程には、生
汚泥を用いることが可能であるが、生汚泥は嫌気性消化
槽でメタンガスに転換されてエネルギー回収に利用され
ているため、脱窒のBOD源として多量に浪費するのは
好ましくない。生汚泥を破砕することにより破砕前に対
して溶解性BODが増加し、脱窒工程での消費量を少な
くすることができるが、さらに少なくすることが望まれ
ている。
【0007】本発明は、汚泥返流水の窒素除去における
脱窒工程において、BOD源として用いる生汚泥の使用
量を節約する方法を提供することを目的とするものであ
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記問題点
を解決するため鋭意研究の結果、まず、脱窒工程におい
て添加された生汚泥は、脱窒工程、硝化工程を経る過程
で、主として溶解性BODから消費され、硝化・脱窒処
理直後の液中の溶解性BOD濃度は通常10mg/L以
下となっており、これに対して同液の全BOD濃度は1
000mg/L前後の値を示す。この処理液を後段の沈
殿工程で固液分離することで上部には清澄な処理液が得
られるとともに、低部には濃縮された汚泥(以下、沈殿
汚泥とする)が沈殿し、この沈殿汚泥の全BOD濃度は
およそ3000mg/L〜5000mg/Lであるが、
濃縮状態で嫌気条件下にあるために懸濁性BODから溶
解性BODへの可溶化が起こり、硝化・脱窒処理液に比
較して溶解性BOD/全BOD比が上昇していることを
見出した。一方、生汚泥に含まれる微生物は硝化・脱窒
工程を経る間に増殖し、また担体から剥離した微生物が
混入しているため、この沈殿汚泥中には微生物も多く存
在することを見出し、本発明に到達した。
【0009】すなわち、本発明は、水処理系で発生した
汚泥を処理する汚泥処理系から前記水処理系へ返送され
る汚泥返流水を硝化槽と脱窒槽とに順次流入させ生物学
的に硝化脱窒するに際し、硝化槽及び脱窒槽において担
体を投入し、前記水処理系の最初沈殿池で沈殿分離され
る生汚泥を破砕しBOD源として硝化液に加えて脱窒を
行う汚泥返流水中の窒素除去方法において、硝化脱窒工
程の後段に設けた沈殿工程により硝化脱窒処理液中から
沈殿分離される沈殿汚泥を、破砕生汚泥とともにBOD
源として硝化液に加え脱窒を行うことを特徴とする汚泥
返流水からの窒素除去方法を要旨とするものである。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明において生汚泥を破砕する
ことで脱窒工程のBOD源として用いられる溶解性BO
Dを増加させることができる。この際用いられる破砕機
としては、アンモニア性窒素の増加を伴わず、機械的に
溶解性BODの増加が図れるものとして石臼式破砕機が
好ましい。本発明において、沈殿汚泥を脱窒工程に添加
する方法としては、生汚泥を添加する系統とは別系統に
より添加する方法、生汚泥を添加する系統に合流させて
生汚泥と沈殿汚泥の混合液(以下、混合汚泥とする)と
して添加する方法のどちらも選択することができる。
【0011】このうち、生汚泥と沈殿汚泥を別系統で添
加する場合においては、沈殿汚泥添加系統の途中にBO
D可溶化促進のために破砕工程を設けることが望まし
い。沈殿汚泥は、生汚泥として添加される際に一度破砕
工程を受けているので大きな夾雑物がないため、破砕方
法としては湿式ビーズミル法などの微生物膜破壊効果に
優れているものが望ましい。
【0012】また沈殿汚泥と生汚泥を合流させて添加す
る方法においては、生汚泥の破砕前に合流させる方法と
生汚泥破砕後に合流させる方法があるが、生汚泥破砕前
に合流させる場合には、生汚泥を破砕した後段に、また
生汚泥破砕後に合流させる場合には、沈殿汚泥合流後
に、それぞれ湿式ビーズミル法などの破砕工程を導入し
てBOD可溶化を促進することが望ましい。
【0013】本発明で用いられる担体は、特開平9−7
5992号公報や特開平9−168795号公報に開示
された繊維担体、特開平10−180278号公報に開
示されたポリエステル製柱状担体の他、PEG、PV
A、ポリプロピレンからなる球状、キューブ状、中空円
筒状、柱状などの担体を利用できる。
【0014】以下、図面を参考に本発明の好ましい実施
の形態について説明する。図1は本発明の汚泥返流水か
らの窒素除去方法による装置の一例を示している。脱窒
槽2、硝化槽3がそれぞれ3槽ずつ交互に配置された3
段硝化脱窒法となっている。汚泥返流水1は各脱窒槽に
3分の1ずつステップで流入する。脱窒槽2、硝化槽3
にはそれぞれ脱窒担体4、硝化担体5が投入されてお
り、これらに付着した脱窒菌および硝化菌により生物学
的窒素除去反応が進行する。脱窒工程において必要なB
OD源は、沈殿槽6により分離濃縮された沈殿汚泥7を
湿式ビーズミル破砕機8により破砕した破砕沈殿汚泥9
および、水処理系の最初沈殿池より得られた生汚泥10
を石臼式破砕機11により破砕した破砕生汚泥12を混
合して得られる混合汚泥13を添加することで賄われ
る。
【0015】ここで、破砕生汚泥12に対する破砕沈殿
汚泥9の量を大きく取りすぎると、沈殿槽6に堆積する
汚泥のうち破砕生汚泥12由来の汚泥に対して破砕沈殿
汚泥9由来の汚泥の比率が定常的に大きくなり、それを
再び破砕して得られる破砕沈殿汚泥9の溶解性BOD濃
度が低くなる。このため、破砕沈殿汚泥9の破砕生汚泥
12に対する容積比は、多くとも3倍までとするのが好
ましい。
【0016】また、脱窒槽2内で十分な脱窒反応を生じ
させるためには、脱窒槽2内のORPを−100mV以
下、好ましくは−120mV以下とするのがよい。この
ため、例えば混合汚泥13の各脱窒槽2への添加方法を
ORP制御とすることにより、混合汚泥13添加量の過
不足を抑制することができる。
【0017】
【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
る。 実施例1 本発明の実施例1には、図1の装置を用いた。汚泥返流
水1の水量15m3/日に対し、容量1.5m3×3槽の脱窒槽2
と容量3m3×3槽の硝化槽を交互に配置した3段循環硝
化脱窒法とし、各槽にはそれぞれ脱窒菌、硝化菌の付着
した、ポリエステル繊維より成形した繊維担体が、槽容
量の25%に相当する量投入されている。沈殿槽6の底部
より得られる沈殿汚泥7を湿式ビーズミル破砕機8で処
理した破砕沈殿汚泥9と、水処理系の最初沈殿値より得
られる生汚泥10を石臼式破砕機11で破砕した破砕生汚泥
12を破砕沈殿汚泥:破砕生汚泥=2:1の容量比で混合
した混合汚泥13を、各脱窒槽2のORPが-120mV以下と
なるよう添加した。なお、汚泥返流水の水温が、17℃と
28℃の2つの条件で行った。実施例1の結果を表1に示
す。
【0018】
【表1】
【0019】表1から明らかなように、流入汚泥返流水
の全窒素濃度200mg/L前後に対し、全窒素濃度50〜60mg/
Lの処理水質が得られた時に、破砕沈殿汚泥の使用量は
1m3/日前後、破砕生汚泥の使用量は0.5m3/日前後であ
った。
【0020】実施例2 実施例2では、図2のように沈殿汚泥7と破砕生汚泥12
を2:1の容量比で混合後、湿式ビーズミル破砕機8で
処理して破砕混合汚泥13とした。各反応槽の容量およ
び処理水量、ORPによる制御方法は実施例1と共通で
ある。水温は、20℃と32℃の2つの条件で行った。結果
を表2に示す。
【0021】
【表2】
【0022】表2から明らかなように、流入汚泥返流水
の全窒素濃度200mg/L前後に対し、全窒素濃度50〜60mg/
Lの処理水質が得られた時に、破砕沈殿汚泥の使用量は
0.8m 3/日前後、破砕生汚泥の使用量は0.4m3/日前後であ
った。
【0023】比較例1 比較例1では実施例1と同一の装置で同一水量を処理し
たが、各脱窒槽2へのBOD供給は破砕生汚泥12のみに
よるものとした。沈殿汚泥7はBOD源として用いずに
処理水14とともに水処理系の最初沈殿池へ排出した。ま
た生汚泥の添加量は実施例と同様、各脱窒槽2のORP
制御とし、各脱窒槽2のORP-120mV以下とした。水温
は、16℃と28℃の2つの条件で行った。
【0024】
【表3】
【0025】表3から明らかなように、実施例1,2と
同等の処理水質が得られた時に、破砕生汚泥は1m3/日
程度必要であった。
【0026】
【発明の効果】本発明によれば、硝化脱窒工程を通過し
た生汚泥由来の沈殿汚泥を、脱窒工程に必要となるBO
D源の一部に使用するので、新たに必要となる生汚泥の
添加量を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の汚泥返流水中の窒素除去方法を例示す
る装置構成図である。
【図2】本発明の汚泥返流水中の窒素除去方法を例示す
る他の装置構成図である。
【符号の説明】 1 汚泥返流水 2 脱窒槽 3 硝化槽 4 脱窒担体 5 硝化担体 6 沈殿槽 7 沈殿汚泥 8 湿式ビーズミル破砕機 9 破砕沈殿汚泥 10 生汚泥 11 石臼式破砕機 12 破砕生汚泥 13 破砕混合汚泥 14 処理水

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水処理系で発生した汚泥を処理する汚泥
    処理系から前記水処理系へ返送される汚泥返流水を硝化
    槽と脱窒槽とに順次流入させ生物学的に硝化脱窒するに
    際し、硝化槽及び脱窒槽において担体を投入し、前記水
    処理系の最初沈殿池で沈殿分離される生汚泥を破砕しB
    OD源として硝化液に加えて脱窒を行う汚泥返流水中の
    窒素除去方法において、硝化脱窒工程の後段に設けた沈
    殿工程により硝化脱窒処理液中から沈殿分離される沈殿
    汚泥を、破砕生汚泥とともにBOD源として硝化液に加
    え脱窒を行うことを特徴とする汚泥返流水からの窒素除
    去方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005349324A (ja) * 2004-06-11 2005-12-22 Hitachi Ltd 高度下水処理方法および装置
CN110627324A (zh) * 2019-07-10 2019-12-31 中国船舶重工集团公司第七0四研究所 多级多段ao强化除磷集装箱式农村污水处理装置及方法

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