JP2002172400A - 汚泥返流水中の窒素除去方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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流される汚泥返流水を脱窒槽と
硝化槽とに順次流入させ生物学的に硝化脱窒するに際
し、前記水処理系の最初沈殿池で沈降分離された生汚泥
を破砕し前記硝化液に対しＢＯＤ源として加えて脱窒を
行なうようにした窒素除去方法において、生汚泥の有効
利用度を更に高め、使用量を低減する。 【解決手段】 硝化槽２４において、生物付着担体を投
入し、槽内混合液の溶存酸素濃度を所定の低い範囲内に
制御する状態で硝化を行なう。これにより、好気雰囲気
でありながら硝化と脱窒とが同時に進行するシステムが
形成され、生汚泥は効率よく可溶化されＴ−ＢＯＤとし
て最大限に利用される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水処理系へ返流さ
れる汚泥返流水から窒素を除去する汚泥返流水中の窒素
除去方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】下水処理場などの水処理施設で発生する
多量の有機性汚泥は、濃縮、消化、脱水等の工程を経て
処理されており、各処理工程で発生した分離液は水処理
系に返流されている。ところが、この返流水中にはアン
モニア性窒素、オルトリン酸態リンが高濃度に含まれて
いるため、返流にともなう負荷が水処理系の処理水質の
悪化の原因となっている。

【０００３】生物脱窒素と生物脱リンを同時に行ってい
る水処理施設では、返流水によるアンモニア性窒素、オ
ルトリン酸態リンの負荷によって水処理系のＢＯＤが不
足し、脱窒素、脱リンが悪化するケースが少なくない。
それに対し、生物脱リンを行わずに凝集脱リンなどを実
施している水処理施設では、汚泥の嫌気性消化時のリン
の吐き出しが少なく、消化汚泥の脱水ろ液中のリン含有
量が低くなるため、アンモニア性窒素の低減策を講じる
ことで、水処理系に対する負荷を削減することができ
る。つまり、水処理系で生物脱リンを実施しているか、
あるいは凝集脱リンを実施しているかによって、返流水
中のリン濃度が違ってくる。

【０００４】リン濃度が高い場合は、たとえば特公平７
−１２４７７号に開示されている技術によって返流水中
のリンをリン酸マグネシウムアンモニウム粒子として回
収することができ、この場合、水処理系のリン負荷を約
４０％低減できる。

【０００５】アンモニア性窒素は、特開平９−７５９９
２号、特開平９−１６８７９５号に示されたような生物
付着担体を利用する技術によって、硝酸性窒素へと９０
％程度硝化することができる。硝化後の脱窒は、本出願
人の一部が先に特開平１１−１０４６９３号で提案し
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によって行なうことができる。この
特開平１１−１０４６９３号には担体を用いたコンパク
トな処理方法が記載されているが、生汚泥中に多く含ま
れている繊維分によって担体分離スクリーンが目詰まり
すること、ＢＯＤ源としての生汚泥の性状が季節的に変
動することなどから、本出願人らは更に特願平１１−３
２６２１０号において、石臼式破砕機で破砕することに
より繊維分を切断し溶解性ＢＯＤを増加させた生汚泥を
使用する、より望ましい方法を提案している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、生汚泥に
は、上記したようにＢＯＤ源として利用できる他に、嫌
気性消化槽でメタンガスに転換してエネルギーとして回
収することができ、またその中の繊維分が汚泥の脱水性
を向上させるというメリットがあり、したがって、汚泥
返流水の処理に使用する生汚泥量は少ない方が望まし
い。しかしながら、上記した石臼式破砕機によって溶解
性ＢＯＤを増加させるプロセスを加えることで生汚泥使
用量を低減できるものの、生汚泥中のトータルＢＯＤか
ら見ると有効利用度がまだ低く、生汚泥の有効利用度を
更に高め、使用量を低減することが課題となっている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題を
解決するために鋭意研究した結果、破砕生汚泥をＢＯＤ
源として汚泥返流水から窒素除去するに際し、硝化槽の
ＭＬＤＯを低濃度に維持し、破砕生汚泥の滞留時間を調
整することで生汚泥使用量を低減できることを見出し、
本発明を完成した。

【０００８】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流される
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、前記水処理系の最初沈殿池で沈
降分離された生汚泥を破砕し前記硝化槽で硝化された硝
化液に対しＢＯＤ源として加えて脱窒を行なう汚泥返流
水中の窒素除去方法であって、前記硝化槽において、生
物付着担体を投入し、槽内混合液の溶存酸素濃度を所定
の低い範囲内に制御する状態において硝化を行なうこと
を特徴とする。

【０００９】また本発明は、上記した汚泥返流水中の窒
素除去方法において、脱窒槽に生物付着担体を投入する
ことを特徴とする。さらに本発明は、活性汚泥が投入さ
れた脱窒槽と、散気手段を有し活性汚泥および生物付着
用担体が投入された硝化槽と、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流される汚
泥返流水を前記脱窒槽と硝化槽とに順次流入させ、硝化
槽から流出する硝化液の一部を脱窒槽に循環返送する送
水系と、前記水処理系の最初沈殿池で沈降分離された生
汚泥を破砕した破砕生汚泥を前記脱窒槽あるいは前記硝
化槽から脱窒槽への循環返送路に注入する生汚泥注入手
段と、前記脱窒槽へ循環返送した残りの硝化液より汚泥
を分離しその分離汚泥を脱窒槽に返送する汚泥返送系
と、前記硝化槽の槽内混合液の溶存酸素濃度を測定する
溶存酸素濃度計と、前記硝化槽の槽内混合液の溶存酸素
濃度が所定の低い範囲内に維持されるように前記散気手
段の散気量を制御するとともに、前記生汚泥注入手段の
生汚泥注入量を所定量に制御する制御手段とを備えたこ
とを特徴とする汚泥返流水中の窒素除去装置である。

【００１０】上記構成によれば、脱窒槽では、汚泥返流
水や、前段の硝化槽からあるいは後段の硝化槽からの循
環返送により流入する硝化液中に含まれる酸化態窒素
が、活性汚泥によって、破砕生汚泥をＢＯＤ源（水素供
与体）として利用する状態において還元され、脱窒され
る。この時には、脱窒が進行するに伴なって破砕生汚泥
が分解されるため、破砕生汚泥のＳＳ由来のＢＯＤもＳ
−ＢＯＤに変換されることになり、Ｓ−ＢＯＤが増加す
る傾向が認められるほどである。

【００１１】硝化槽では、汚泥返流水や、前段の脱窒槽
からあるいは後段の脱窒槽からの循環返送により流入す
る脱窒液によってアンモニア性窒素、活性汚泥、Ｓ−Ｂ
ＯＤ分の高い破砕生汚泥が持ち込まれる一方、硝化槽内
液の溶存酸素濃度（ＭＬＤＯ）が所定の低い範囲内に制
御されるため、好気雰囲気でありながら硝化と脱窒とが
同時に進行するシステムが形成される。すなわち、浮遊
状態の活性汚泥の近傍および生物付着担体の表面近傍の
好気性雰囲気で、アンモニア性窒素を酸化する硝化反
応、並びに破砕生汚泥の加水分解（ＳＳ由来のＢＯＤの
可溶化）が起こり、担体内部の嫌気性雰囲気で、脱窒槽
からの流入分もあって高濃度になったＳ−ＢＯＤが供給
され、脱窒反応が起こる。

【００１２】このようにして破砕生汚泥が効率よく可溶
化され、Ｔ−ＢＯＤとして最大限に利用されるため、生
汚泥使用量を従来よりも低減することができる。脱窒槽
にも生物付着担体を投入した場合は、脱窒槽内に微生物
を高濃度に保持することができ、脱窒効率を高めること
ができる。

【００１３】生物付着担体は、硝化槽内下部に設置され
る散気管などの散気手段から噴出する気泡によって、ま
た脱窒槽に一般に設置される攪拌手段によって槽内を流
動するものを用いるのが、ＢＯＤや窒素、酸素との接触
効率の点で望ましい。少なくとも硝化槽に投入する生物
付着担体は、芯部まで微生物が浸透し付着できるポーラ
スな担体であることが必要であり、毛細管現象などを利
用できるものが好ましい。

【００１４】生汚泥の槽内滞留時間を考察するに、生汚
泥をワンパスで通過させたのではトータルＢＯＤ、特に
生汚泥のＳＳ由来のＢＯＤ成分を完全に消費することが
できないので、活性汚泥とともに循環させることによっ
て利用度を高めることが重要である。そのために必要な
汚泥滞留時間は水温によって異なるが、１〜１０日程度
必要である。高水温期では１〜３日、低水温期では３〜
６日程度である。これだけの汚泥滞留時間を確保できれ
ばワンパスも可能であるが、その汚泥滞留時間に相応す
る槽容量が必要であるため実用的でなく、循環が必要で
ある。

【００１５】汚泥滞留時間が短かすぎると、生汚泥の有
効利用度が低くなり、脱窒槽への投入量を増大せざるを
得なくなる。汚泥滞留時間が長すぎると、生汚泥由来の
有機態窒素分の加水分解、酸化が進み過ぎ、可溶化され
た生汚泥の窒素分を硝化槽で硝化しきれず、処理水にア
ンモニア性窒素が多く残留することになる。また、生汚
泥のＳＳが活性汚泥の増殖分より多くなり、浮遊汚泥中
の生汚泥の割合が高くなるため、好ましくない。生汚泥
の投入量が多いとそれだけ生汚泥の割合が高くなる。

【００１６】つまり、アンモニア性窒素の溶出量を低く
抑え、また活性汚泥の割合を高く維持するためには、生
汚泥を過剰に投入せず、汚泥滞留時間を短くすることが
必要であり、その一方で、生汚泥の投入量を少なくし、
有効利用度を高めるためには、ある程度長い汚泥滞留時
間が必要である、といった相反した面がある。

【００１７】このため、生汚泥が可溶化され脱窒に利用
される状況を見極めながら投入量を制御することが必要
になる。つまり脱窒槽において、脱窒の進み具合の監視
と、生汚泥の投入とをリンクさせた制御が重要となる。
生汚泥のトータルＢＯＤは季節変動がなく５０００mg/L
程度であり、溶解性ＢＯＤは破砕の状態によって、また
季節変動によって１５００〜２５００mg/L程度なので、
トータルＢＯＤを有効に利用できれば理論上は生汚泥量
を１／３程度に低減できる。

【００１８】そのためには、生汚泥を破砕することで可
溶化を助ける。破砕処理によればアンモニア性窒素の増
加をほとんど伴わず、機械的に溶解性ＢＯＤの増加が図
れる。破砕機としては、たとえば石臼式破砕機を利用で
きる。石臼式破砕機で破砕した後に、可溶化率が一番高
いと思われる湿式ミルビーズ法（特願平11-326210記
載）を用いれば汚泥滞留時間を短縮できる。

【００１９】破砕処理を行なわない場合は、繊維分が混
在するため担体を利用できず、活性汚泥のみでの生物反
応になるため、硝化槽での脱窒も期待できず、投入した
生汚泥は可溶化を含めて脱窒槽で処理を完結する必要が
ある。したがって、破砕処理がないことによる可溶化速
度のダウンと、担体がないことによる生物処理能力のダ
ウンと、さらに生物学的可溶化による有機態窒素、アン
モニア性窒素の増加とが生じ、破砕処理を行う場合に比
べて、脱窒槽を６倍、硝化槽を２．５倍程度大きくせざ
るを得ないと推察される。

【００２０】また、浮遊の活性汚泥を生物付着担体と併
用することで、破砕した生汚泥の利用率を高める。生汚
泥の利用率は、上述したように滞留時間に関係すると考
えられ、循環利用することでワンパス時より有効に利用
されると思われるが、生汚泥と生物付着担体のみでは生
汚泥の可溶化現象の影響を受け、硝化能力がダウンする
ことがある。これに対して浮遊の活性汚泥が存在する
と、活性汚泥がＢＯＤの吸着媒体として作用し、硝化へ
の影響を最小限にするように緩衝するとともに、ＢＯＤ
を吸着した状態で脱窒槽に流入し、ＢＯＤの利用度を高
める。

【００２１】さらに、生汚泥の有効利用度を高めるため
に、硝化槽に溶存酸素濃度計を設置して、ＭＬＤＯ濃度
を制御する。活性汚泥と生物付着担体とを併用する場
合、硝化槽内混合液のＭＬＤＯは１〜５mg/L、好ましく
は２〜４mg/L、さらに好ましくは２〜３mg/Lの範囲に制
御する。ＭＬＤＯがこの範囲より高いと、生汚泥に含ま
れる有機性窒素がアンモニア性窒素に転換され、生汚泥
の量的影響と相まって、処理水質の悪化に繋がる。ＭＬ
ＤＯがこの範囲より低いと、生物付着担体によって高濃
度に保持される活性汚泥の硝化性能が十分に発揮され
ず、処理水質の悪化に繋がる。

【００２２】また、生汚泥の過剰な投入を避けるため
に、脱窒槽の槽内混合液の酸化還元電位（ＯＲＰ）をＯ
ＲＰ計によって計測し、所定の低い範囲内に維持するな
どの対応策を講じる。脱窒槽内混合液のＯＲＰを−１０
０mV以下、好ましくは−１５０〜−３５０mV、さらに好
ましくは−１７０〜−２４０mV程度となるように、生汚
泥の投入量を制御する。ＯＲＰがこれより高くなると、
還元反応が起こりにくいため、酸化態窒素であるＮＯｘ
−Ｎが残留し、脱窒効果が低くなる。ＯＲＰがこれより
低くなることは、生汚泥の過剰投入を意味し、生汚泥由
来の有機態窒素が増える。

【００２３】ただし、センサーによる制御は一般に指示
値が不安定になりがちであり、特にＯＲＰはデータのバ
ラツキが目立つので、ここでの処理対象である汚泥返流
水のように濃度変動が少ない廃水に対しては目安として
利用し、実際には水質などと見比べながらタイマーを用
いて一定量ずつ注入する方法が適していると思われる。
汚泥返流水、生汚泥とも、少ないとはいえ季節変動があ
るので、それぞれの季節変動を考慮した複数種類のタイ
マー制御パターンを作成し、それにしたがって汚泥注入
量を制御するのが最適である。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明する。図１は水処理系および汚泥処
理系を備えた水処理施設における処理フローを示す。水
処理系において、流入原水１は最初沈殿池２で夾雑物や
砂などを除去された後に、生物反応槽３に導入されて生
物学的に有機物、窒素、リンを除去され、最終沈殿池４
を経て処理水５として流出していく。

【００２５】最初沈殿池２で沈殿した生汚泥６や最終沈
殿池４で沈殿した余剰汚泥７は、汚泥処理系に導かれて
処理される。すなわち、生汚泥６は重力濃縮槽８に導か
れて濃縮生汚泥９とされ、余剰汚泥７は機械濃縮槽１０
に導かれて濃縮余剰汚泥１１とされる。そして、濃縮余
剰汚泥１１と濃縮生汚泥９の一部とが嫌気性消化槽１２
に導かれて嫌気性消化され、メタンガスを発生するに伴
って、減容される。

【００２６】嫌気性消化汚泥１３は脱水機１４に導かれ
て脱水ケーキ１５と脱水ろ液１６とに分離され、脱水ケ
ーキ１５は系外へ搬出され、脱水ろ液１６は汚泥返流水
として水処理系へ返流される。重力濃縮槽８で分離され
た重力濃縮分離液１７、および機械濃縮槽１０で分離さ
れた機械濃縮分離液１８も水処理系へ返流される。

【００２７】その際に、嫌気性消化槽１２において濃縮
生汚泥９や濃縮余剰汚泥１１からアンモニア性窒素とリ
ン酸態リンが放出され、これらの栄養塩類が嫌気性消化
汚泥１３の脱水時に脱水ろ液１６に移行するため、脱水
ろ液１６はまず、造粒脱リン装置１９に導かれ、そこで
リン酸態リンがマグネシウム添加により結晶化されて肥
料として回収され、造粒脱リン処理液２０が窒素除去工
程に導かれる。ただし、水処理系で凝集脱リンなどのリ
ン除去処理を行なうようにしてもよく、その場合は嫌気
性消化後もリン濃度はあまり高くないので、嫌気性消化
液２１（および脱水ろ液１６）がそのまま窒素除去工程
に導かれる。

【００２８】窒素除去工程では、造粒脱リン処理液２０
または嫌気性消化液２１（以下、造粒脱リン処理液２０
と総称する）が脱窒槽２２に送水され、脱窒槽２２より
流出する脱窒処理液２３が硝化槽２４に導かれ、硝化槽
２４より流出する硝化処理液の一部が硝化循環液２５と
して脱窒槽２２に戻され、残りの硝化処理液２６が沈殿
槽２７に導かれて脱窒槽２２への返送汚泥２８と脱窒素
処理水２９とに分離される、というフローで処理され
る。一方で、上記した濃縮生汚泥９の一部が生汚泥破砕
機３０により破砕され、その破砕生汚泥３１が脱窒槽２
２に投入される。

【００２９】詳細には、図２に示すように、生汚泥破砕
機３０の後段に、破砕生汚泥３１を脱窒槽２２に安定供
給するための貯槽３２と送泥ポンプ３３とが設けられて
いる。脱窒槽２２および硝化槽２４には、後段で説明す
るような生物付着担体３４が投入されていて、担体分離
スクリーン３５によりそれぞれの槽内に保持されてい
る。また脱窒槽２２には、槽内混合液を攪拌する攪拌機
３６と、槽内混合液の酸化還元電位（ＯＲＰ）をモニタ
リングするためのＯＲＰ計３７とが設置されている。
硝化槽２４には、槽内混合液中に散気する散気装置３８
と、槽内混合液の溶存酸素（ＭＬＤＯ）をモニタリング
するためのＤＯ計３９とが設置されている。

【００３０】散気装置３８へ給気するコンプレッサ４０
などの給気源と送泥ポンプ３３とＯＲＰ計３７とＤＯ計
３９とはそれぞれ制御装置４１に接続していて、この制
御装置４１により、ＯＲＰ計３７の測定値に基づき送泥
ポンプ３３を介して生汚泥投入量が制御され、ＤＯ計３
９の測定値に基づきコンプレッサ４０を介して散気量が
制御される。

【００３１】このため脱窒槽２２では、活性汚泥を含ん
だ破砕生汚泥３１が、槽内混合液のＯＲＰが所定範囲内
に維持される投入量にて投入され、その破砕生汚泥３１
をＢＯＤ源（水素供与体）として、浮遊活性汚泥および
担体付着活性汚泥により、造粒脱リン処理液２０や硝化
循環液２５によって持ち込まれた酸化性窒素が還元され
脱窒が生じ、過剰投入で起こり易いＮＯｘ−Ｎの残留や
生汚泥由来の有機態窒素の増大は回避される。

【００３２】硝化槽２４では、槽内混合液のＭＬＤＯが
所定の低い範囲内に制御され、それにより、好気雰囲気
でありながら硝化と脱窒とが同時に進行するシステムが
形成される。すなわち、脱窒槽２２からの脱窒処理液２
３によって浮遊活性汚泥、アンモニア性窒素、Ｓ−ＢＯ
Ｄ分の高い破砕生汚泥が持ち込まれるに伴い、浮遊活性
汚泥の近傍、および活性汚泥が付着した生物付着担体の
表面近傍で、硝化反応、および破砕生汚泥の加水分解
（ＳＳ由来のＢＯＤの可溶化）が起こり、担体内部で、
Ｓ−ＢＯＤの脱窒反応が生じる。したがって、ＭＬＤＯ
が高い場合に起こり易い破砕生汚泥の無駄な好気分解、
それによるアンモニア性窒素の発生を防止できるととも
に、ＭＬＤＯが低い場合に起こり易い硝化不足を防止で
きる。

【００３３】このようにして、破砕生汚泥３１を効率よ
く可溶化し最大限に利用して処理水質を高く維持できる
とともに、破砕生汚泥３１を含んだ硝化循環液２５や沈
殿槽２７からの返送汚泥２８を脱窒槽２２へ戻すことも
あって、脱窒槽２２への破砕生汚泥３１の投入量を最低
限に抑えることができる。

【００３４】沈殿槽２７で分離された脱窒素処理水２９
は放流されるか、または最初沈殿池２へ還流されるが、
脱リンおよび脱窒素が十分なされているので、水処理系
への負荷は少なく、処理水質は高く維持される。

【００３５】なお、生汚泥破砕機３０としては、湿式ミ
ルビーズ、石臼式破砕機等を利用できる。石臼式破砕機
は、容器の上下に砥石を備え、中心部に投入される生汚
泥を遠心力で周縁部の砥石に向かってはね飛ばし、擦り
合う砥石間に送り込むようにしたものであり微細化効果
が高い。湿式ミルビーズは、石臼式破砕機で破砕した生
汚泥をさらに破砕する場合に用いる。破砕によって汚泥
粘度が低下しているため、貯槽３２の攪拌、送泥ポンプ
３３の維持管理も容易である。

【００３６】脱リン方法としては、上記したマグネシウ
ムを用いた造粒脱リン法の他、カルシウムを用いた晶析
脱リン法、ドロマイト鉱石による凝集沈殿処理法など
の、汚泥から溶出したリンを除去する処理法が可能であ
る。水処理系で行なうリン溶出防止手段んには、ＰＡＣ
やポリ鉄などの添加がある。

【００３７】生物付着担体３４としては、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。ただし、少なくと
も硝化槽２４では、中心部まで活性汚泥が侵入できるポ
ーラスなものを使用する。

【００３８】担体分離スクリーン３５としては、円筒
状、平板状のウェッジワイヤースクリーンなどを利用で
きる。担体より細かい目幅であることが必要であるが、
浮遊状態の汚泥の通過が困難とならない目幅のものとす
る。

【００３９】なお、上記した窒素除去工程で、ｐＨ低下
が起こる硝化槽２４で苛性ソーダの利用を可とするなら
ば硝化−脱窒の順序が妥当であるが、ランニングコスト
の観点から苛性ソーダの注入を控えるには、脱窒槽２２
からの余剰ＢＯＤの影響は無視できないものの、脱窒−
硝化の順序とし、硝化循環液として脱窒槽に戻す上記し
たフローが適切である。しかし、いずれのフローを選択
しても構わない。

【００４０】硝化−脱窒の順序とすると、過剰に投入さ
れた破砕生汚泥２３のＢＯＤが脱窒後の処理水に存在す
る恐れがあるので、過剰なＢＯＤを除去するために、ま
た脱窒で発生した微細な窒素ガスの付着により沈降性が
悪くなることがある活性汚泥を沈降分離するために、脱
窒槽の後段に再曝気槽が必要になる。

【００４１】なおこのとき、脱窒のＢＯＤ源とした破砕
生汚泥２３には有機体窒素が多く含まれていて、この有
機体窒素が脱窒後の処理水のＴ−Ｎを上昇させてしまう
ため、単なるＢＯＤ除去用の曝気槽ではなく、硝化能を
持った再曝気槽を設置することが望まれる。したがっ
て、硝化−脱窒−再曝気（硝化）というフローとなる。
この処理フローは、上記した脱窒−硝化というフローと
比べると、１槽余分に必要となる。

【００４２】以下、実施例を挙げて本発明をより具体的
に説明する。 （実施例１）汚泥返流水処理プラントにおいて、ＮＨ₄
−Ｎ ２００mg／Ｌの汚泥返流水を原水とし、原水流入
量１５m³／日、循環＋返送１５m³／日にて、石臼式破砕
機で破砕したＴ−ＢＯＤ ６０００〜８０００mg／Ｌ、
Ｓ−ＢＯＤ １７００〜２４００mg／Ｌの生汚泥を投入
して、硝化率９３％、脱窒率８５％を達成した。処理フ
ローおよび詳細条件は次のとおりである。

【００４３】窒素除去装置としては、図３に示すよう
な、脱窒槽と硝化槽とをこの順で配置した水槽を直列に
３段連結した硝化脱窒装置を使用した。図中、先に図１
〜図２を用いて説明したものと同様の作用を有する部材
には図１〜図２と同じ符号を付し詳細な説明は省略す
る。脱窒槽２２ａ，２２ｂ，２２ｃは３槽の合計で４．
６m³、硝化槽２４ａ，２４ｂ，２４ｃは３槽の合計で
９．３m³、硝化脱窒装置としてはその合計で１３．９m³
である。生物付着担体３４は８mmΦ×８mmＨの六葉突起
断面柱状のポリエステル繊維担体である。４２は原水、
４３は生汚泥を示す。

【００４４】アンモニア性窒素濃度が高い原水４２は３
等分して各脱窒槽２２ａ，２２ｂ，２２ｃに流入させ
た。したがって、１段目の脱窒槽２２ａでは原水４２と
３段目の硝化槽２４ｃからの循環硝化液２５と沈殿槽２
７からの返送汚泥２８と生汚泥４３とが流入して還元、
脱窒が生じ、その脱窒液が硝化槽２４ａに流入してアン
モニア性窒素が硝酸性窒素に酸化される。２段目の脱窒
槽２２ｂでは原水４２と１段目の硝化槽２４ａからの硝
化液と生汚泥４３とが流入して還元、脱窒が生じ、その
脱窒液が硝化槽２４ｂに流入してアンモニア性窒素が硝
酸性窒素に酸化される。３段目の脱窒槽２２ｃでは原水
４２と２段目の硝化槽２４ｂからの硝化液と生汚泥４３
とが流入して還元、脱窒が生じ、その脱窒液が硝化槽２
４ｃに流入してアンモニア性窒素が硝酸性窒素に酸化さ
れる。硝化槽２４ｃから流出する硝化液の一部は上記し
たように１段目の脱窒槽２２ａへ循環され、残りの硝化
液は沈殿槽２７へと導かれる。

【００４５】なおこのとき、図示を省略したＯＲＰ計、
ＤＯ計、制御装置によって、３段目の脱窒槽２２ｃにお
いてＯＲＰが−１７０〜−２３０mVとなるようにＯＲＰ
制御を行ない、生汚泥の注入量をコントロールした。ま
た硝化槽２４ｃにおいてＭＬＤＯ濃度が２〜３mg／Ｌと
なるように散気量を制御し、ＢＯＤの好気的分解を抑制
した。汚泥滞留時間は２〜３日とした。

【００４６】その結果、処理水質はＮＨ₄−Ｎが１０mg
／Ｌ，ＮＯ₂−Ｎが５mg／Ｌ，ＮＯ₃−Ｎが５mg／Ｌとな
った。原水１５m³/日に対して脱窒槽に注入された生汚
泥量は、３槽合計で０．６〜０．８m³/日であり、Ｔ−
ＢＯＤ／Ｎ比は約２、Ｓ−ＢＯＤ／Ｎ比は０．５程度と
なった。

【００４７】メタノールをＢＯＤ源とする場合はＢＯＤ
／Ｎ比が３程度になるのに比べて、生汚泥をＢＯＤ源と
したことで、Ｓ−ＢＯＤ／Ｎ比、Ｔ−ＢＯＤ／Ｎ比がい
ずれも低くなっており、生汚泥の使用量がいかに少なく
てすんでいるか、すなわち生汚泥がいかに有効に活用さ
れているかがわかる。これは、沈殿槽によって生汚泥を
も沈降分離して循環利用していること、脱窒反応に伴っ
てＳ−ＢＯＤが溶出していること、硝化槽で硝化と脱窒
とが同時に進行しＢＯＤが無駄に酸化分解されていない
こと、によって導かれたものである。 （実施例２）図４に示したような、脱窒槽２２ａと硝化
槽２４ａとをこの順で配置した単段の硝化脱窒装置を使
用して、実施例１とＮＨ₄−Ｎ濃度が同等の原水４２を
脱窒素した。トータルの水槽容量が実施例１と同等にな
るように、脱窒槽２２ａは４．６m³、硝化槽２４ａは
９．３m³とした。生汚泥４３の性状、ＯＲＰ、ＭＬＤＯ
制御条件も実施例１と同一である。この実施例２のフロ
ーで実施例１と同等の窒素除去率を得るためには、約
５．１倍の循環＋返送が必要であった。

【００４８】その結果、生汚泥１．５m³〜２．０m³／日
の投入を要したが、生汚泥投入量が多くなったことが硝
化に若干影響し、処理水質はＮＨ₄−Ｎが２０mg／Ｌ，
ＮＯ₂−Ｎが１０mg／Ｌ，ＮＯ₃−Ｎが２５mg／Ｌとなっ
た。 （実施例３）ＭＬＤＯ濃度を６〜８mg／Ｌと高く設定し
た以外は実施例１と同一条件で脱窒素を行なった。

【００４９】その結果、生汚泥の必要量は２．０〜２．
５m³／日となり、硝化槽で好気的分解により浪費された
ことを示し、処理水質はＮＨ₄−Ｎが５mg／Ｌ，ＮＯ₂−
Ｎが５mg／Ｌ，ＮＯ₃−Ｎが３０mg／Ｌとなった。 （実施例４）ＯＲＰの制御値を−２００〜−２６０mVと
低く設定した以外は実施例１と同一条件で脱窒素を行な
った。

【００５０】その結果、生汚泥の必要量は２．０〜２．
５m³／日と増え、生汚泥由来の窒素分の酸化が追いつか
ず、処理水質が悪化した。処理水質はＮＨ₄−Ｎが４０m
g／Ｌ，ＮＯ₂−Ｎが１０mg／Ｌ，ＮＯ₃−Ｎが２０mg／
Ｌであった。 （実施例５）ＮＨ₄−Ｎが１００mg／Ｌの原水を処理対
象とした以外は実施例１と同一条件で脱窒素を行なっ
た。

【００５１】その結果、生汚泥の必要量は実施例１の１
／２になり、処理水質はＮＨ₄−ＮがＮＤ（検出され
ず），ＮＯ₂−ＮがＮＤ（検出されず），ＮＯ₃−Ｎが２
０mg／Ｌとなった。

【００５２】実施例１よりもＮＨ₄−Ｎ濃度が高い原水
を処理対象とする場合は実施例１の水槽容量では対応で
きない。 （実施例６）汚泥滞留時間を１．５日と短くした以外は
実施例１と同一条件で脱窒素を行なった。

【００５３】その結果、生汚泥の可溶化は進まず、ＮＨ
₄−Ｎが５mg／Ｌ，ＮＯ₂−Ｎが５mg／Ｌ，ＮＯ₃−Ｎが
３０mg／Ｌの処理水質を得るために、生汚泥は２．０m³
／日必要であった。

【００５４】逆に汚泥滞留時間を１０日と長くしたとこ
ろ、処理水質のＮＨ₄−Ｎが３０mg／Ｌ，ＮＯ₂−Ｎが５
mg／Ｌ，ＮＯ₃−Ｎが５mg／Ｌとなり、生汚泥から可溶
化し過ぎたＮＨ₄−Ｎを処理しきれず残存する結果とな
った。

【００５５】実施例１〜６の実施条件、結果を以下の表
１に示す。

【００５６】

【表１】

【００５７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、生物付着
担体を活性汚泥と併用し、硝化槽のＭＬＤＯを所定の低
い範囲に維持するようにしたことにより、脱窒槽で脱窒
と生汚泥の可溶化とを進行させることができるととも
に、硝化槽で硝化と脱窒とを同時に進行させることがで
き、生汚泥を最大限に利用することが可能になり、従来
に比べて生汚泥必要量の低減を実現できる。

【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が行われ
る下水処理場の処理フローを示す説明図である。

【図２】図１に示した処理フローの内、汚泥返流水中の
窒素除去工程を詳細に示した説明図である。

【図３】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４】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】

20 造粒脱リン処理液（汚泥返流水） 22 脱窒槽 24 硝化槽 25 硝化循環液 27 沈殿槽（汚泥分離返送系） 28 返送汚泥 29 脱窒素処理水 31 破砕生汚泥 33 送泥ポンプ 34 生物付着担体 37 ＯＲＰ計 38 散気装置 39 ＤＯ計 40 コンプレッサ 41 制御装置

Claims (3)

【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流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、前記水処理系の最初沈殿池で沈降分離された生汚
   泥を破砕し前記硝化槽で硝化された硝化液に対しＢＯＤ
   源として加えて脱窒を行なう汚泥返流水中の窒素除去方
   法であって、前記硝化槽において、生物付着担体を投入
   し、槽内混合液の溶存酸素濃度を所定の低い範囲内に制
   御する状態において硝化を行なうことを特徴とする汚泥
   返流水中の窒素除去方法。
2. 【請求項２】 脱窒槽に生物付着担体を投入することを
   特徴とする請求項１記載の汚泥返流水中の窒素除去方
   法。
3. 【請求項３】 活性汚泥が投入された脱窒槽と、散気手
   段を有し活性汚泥および生物付着用担体が投入された硝
   化槽と、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流される汚泥返流水を前記脱窒槽
   と硝化槽とに順次流入させ、硝化槽から流出する硝化液
   の一部を脱窒槽に循環返送する送水系と、前記水処理系
   の最初沈殿池で沈降分離された生汚泥を破砕した破砕生
   汚泥を前記脱窒槽あるいは前記硝化槽から脱窒槽への循
   環返送路に注入する生汚泥注入手段と、前記脱窒槽へ循
   環返送した残りの硝化液より汚泥を分離しその分離汚泥
   を脱窒槽に返送する汚泥返送系と、前記硝化槽の槽内混
   合液の溶存酸素濃度を測定する溶存酸素濃度計と、前記
   硝化槽の槽内混合液の溶存酸素濃度が所定の低い範囲内
   に維持されるように前記散気手段の散気量を制御すると
   ともに、前記生汚泥注入手段の生汚泥注入量を所定量に
   制御する制御手段とを備えたことを特徴とする汚泥返流
   水中の窒素除去装置。