JP2002192185A - 生物脱リン装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 汚泥を減容すると共にリン除去を安定して行
うことができる生物脱リン装置。 【解決手段】 原水は汚泥返送管１４からの返送汚泥と
共に嫌気槽１１に導入され、嫌気処理された後、好気槽
１２で好気処理され、沈殿槽１３へ送られる。沈降汚泥
の一部は嫌気槽１１へ返送され、残部はリン放出槽１５
へ送られる。リン放出槽１５へは可溶化槽２０からの可
溶化汚泥の一部が導入され、嫌気度合いが強くリンが効
率よく放出される。その後、固液分離し、液分は脱リン
処理し、固形分は、可溶化処理及び醗酵処理し、嫌気槽
１１へ戻す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、嫌気好気法により
生物的に脱リンを行う生物脱リン装置に係り、特に、汚
泥減容化手段を有した生物脱リン装置に関する。さらに
詳しくは、リンの効率的な除去を可能とした生物脱リン
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】リンを含む廃水を活性汚泥による生物処
理を行う活性汚泥処理工程では、原水中の有機物の分解
とともにリンが減少する。微生物の物質代謝において、
リンは、ＡＴＰや、核酸（ＤＮＡ，ＲＮＡ）にも含まれ
ており、菌体合成に必要な要素の一つである。通常、活
性汚泥には約２．３％前後のリンが存在しており、菌体
合成に伴い、リンの除去が期待される。しかし、活性汚
泥処理におけるリンの除去量は、汚泥の平均滞留時間が
一定であれば、通常、排水中の有機物質濃度にほぼ比例
することから、リンの除去量には限りがある。

【０００３】一方、ある特定の条件下では、菌体の構成
や代謝に必要なリンの摂取以外に、多量のリンが菌体内
に蓄積され、これらの活性汚泥に占めるリン濃度は６〜
８％にも達することがある（過剰摂取（luxury uptak
e）現象）。即ち、活性汚泥の環境を嫌気性条件にし
て、強制的にリンを放出させた汚泥は、その後のリンの
摂取量が著しく増加する。

【０００４】この過剰摂取現象を利用した生物脱リン装
置にあっては、原水が流入する嫌気槽に返送汚泥を導入
して汚泥からリンを放出させ、このリン欠乏汚泥を含む
原水を好気処理して汚泥にリンを過剰に摂取させて脱リ
ンを図るようにしている。

【０００５】このような生物脱リン装置にあっては、リ
ンは汚泥中に取り込まれ、余剰汚泥と共に水中から分離
されるのであるが、発生する汚泥量が多いという欠点が
ある。

【０００６】そこで、返送汚泥の一部を嫌気滞留槽に滞
留させてリンを放出させた後、固液分離処理し、固形分
を可溶化して汚泥を減容するようにした生物脱リン装置
が提案された（特開平１１−１８８３８３号公報）。

【０００７】図２は同号公報の脱リン装置の系統図であ
り、リンを含有する原水３１を生物学的脱リン活性汚泥
処理工程３２の嫌気槽３３に導入し、それとともに沈殿
槽３５からの返送汚泥３８およびオゾン酸化槽４８から
流出するオゾン酸化汚泥４９を投入させ、同工程３２の
嫌気槽３３及びそれにつながる好気槽３４においてＢＯ
Ｄ除去と脱リン菌へのリン吸収を行わせる。同工程にお
ける汚泥の一部を沈殿槽３５へ送り、沈殿槽３５での上
澄水は処理水３６として取り出し、また沈殿した沈殿汚
泥３７の大部分は、返送汚泥３８として嫌気槽３３にリ
サイクルされる。

【０００８】前記沈殿汚泥３７からその一部を分岐し、
分岐汚泥３９として汚泥嫌気滞留槽４０に流入させ、こ
こで嫌気性条件で滞留させることにより、リン含有汚泥
からリンを吐き出させる。汚泥嫌気滞留槽４０の汚泥
は、次に膜分離槽４１によって固液分離された後、固液
分離で得た分離汚泥４３がオゾン酸化槽４８に導かれ、
オゾンにより酸化分解し可溶性有機物を溶出する。この
オゾン酸化槽４８で生成するオゾン酸化汚泥４９を生物
学的脱リン活性汚泥処理工程３２の嫌気槽３３に返送し
た後、好気槽３４に流入させ、オゾン酸化汚泥（微生物
による生分解性が向上している）４９を微生物によって
炭酸ガスと水に分解する。

【０００９】このように原水のＢＯＤ除去にともなって
増殖した活性汚泥は、汚泥嫌気滞留槽４０、オゾン酸化
槽４８、生物学的脱リン活性汚泥処理工程３２を循環す
ることによって炭酸ガスおよび水に分解され、系外に排
出すべき余剰汚泥はほぼゼロになる。

【００１０】なお、活性汚泥がオゾンにより酸化分解さ
れる結果、オゾン酸化汚泥４９には可溶性有機物（ＢＯ
Ｄ）が豊富に含まれているので、これを嫌気槽３３に添
加すると、脱リン菌からのリン吐き出しを活発に起こさ
せることが出来る。またオゾン酸化槽４８での汚泥のオ
ゾン酸化にあたり、汚泥をあらかじめ汚泥嫌気滞留槽４
０で嫌気的に滞留させると、汚泥の可溶化率が向上す
る。

【００１１】一方、膜分離槽４１からの固液分離水４２
に、リン化学的除去工程４５において、カルシウム、マ
グネシウム、アルミニウム、鉄などのリンと化学的に沈
殿生成反応を起こす金属化合物を添加し、リンをヒドロ
キシアパタイトなどのリン酸カルシウム化合物、リン酸
マグネシウムアンモン（ＭＡＰ）、リン酸アルミニウ
ム、又はリン酸鉄として沈降分離させ回収する。図２の
場合、金属化合物として水酸化カルシウム４４を用い、
ヒドロキシアパタイト４７を生じさせている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】種々の研究の結果、図
２に示す生物脱リン装置にあっては、汚泥嫌気滞留槽で
は基質が殆どないため、リン放出速度が遅いことが認め
られた。

【００１３】本発明は、汚泥が減容されると共にリンの
除去効率が著しく高い生物脱リン装置を提供することを
目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の生物脱リン装置
は、原水及び返送汚泥が流入する嫌気槽と、該嫌気槽か
らの混合液に結合酸素を与える無酸素槽及び／又は混合
液を曝気する好気槽と、該好気槽からの流出液を固液分
離する第１の固液分離手段と、該第１の固液分離手段で
固液分離された汚泥の一部を前記返送汚泥として前記嫌
気槽へ返送する手段と、該第１の固液分離手段で固液分
離された汚泥の残部を嫌気性に保ちリンを放出させるリ
ン放出槽と、該リン放出槽からの汚泥混合液を固液分離
する第２の固液分離手段と、該第２の固液分離手段で分
離された汚泥を可溶化する可溶化手段と、該可溶化手段
で可溶化された汚泥を前記嫌気槽に返送する可溶化汚泥
返送手段と、該第２の固液分離手段で分離された分離水
からリンを除去するリン除去手段と、備えた生物脱リン
装置において、該可溶化手段で可溶化された汚泥の一部
を該リン放出槽に送給する手段を設けたことを特徴とす
るものである。

【００１５】かかる本発明の生物脱リン装置にあって
は、可溶化槽からの可溶化汚泥の一部がリン放出槽に供
給されることにより、該リン放出槽の基質濃度が高いも
のとなっている。このため、リン放出槽でのリン放出速
度が大きくなり、効率良く脱リンを行うことが可能とな
る。

【００１６】本発明では、嫌気槽での嫌気度合いを強く
してリン放出を促進することが好ましい。このために、
可溶化手段で可溶化された汚泥を醗酵処理してから嫌気
槽に導入してもよい。

【００１７】同様に、リン放出槽の嫌気度合いを強くし
てリン放出を促進するために、醗酵処理した汚泥の一部
をリン放出槽に供給してもよい。

【００１８】本発明では、第２の固液分離手段で分離さ
れたリン放出汚泥の一部を、可溶化手段を通さずにその
まま嫌気槽に送給してもよい。このようにすれば、産業
排水のように原水のリン濃度やＢＯＤ濃度が変動する場
合でも、必要以上のリン除去を行ったり汚泥減量を過剰
に行ったりするのを調整することができるという長所が
ある。

【００１９】本発明装置は、都市排水、工業排水、河川
水など各種のリン含有水の処理に適用される。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して実施の形態
について説明する。図１は本発明の実施の形態に係る生
物脱リン装置の系統図である。

【００２１】原水は汚泥返送管１４からの返送汚泥と共
に嫌気槽１１に導入される。この嫌気槽１１において、
返送汚泥からリンが放出される。また、原水中の有機物
質が嫌気的に分解される。

【００２２】この嫌気槽１１内の混合液は、好気槽１２
へ送られ、散気管から吹き込まれる空気によって好気的
に処理され、有機物質の好気性分解処理が行われる。

【００２３】好気槽１２に代えて、結合酸素（硝酸イオ
ン又は亜硝酸イオン）を与える無酸素槽（図示せず）を
設けてもよい。その場合、結合酸素は外部から硝化液を
加える。結合酸素を与える無酸素槽は、酸素ガスを与え
る代わりに結合酸素を与える点で好気的であることに変
わりはない。

【００２４】また、嫌気槽と好気槽の間に脱窒素槽（無
酸素槽）を設けて、好気槽の混合液を脱窒素槽に循環供
給してもよい。

【００２５】好気槽１２の流出水は、沈殿槽１３（第１
の固液分離手段）に導入されて固液分離処理され、上澄
水は処理水として取り出される。沈降した汚泥の一部は
汚泥返送管１４，１４ａを介して前記の通り嫌気槽１１
に返送される。

【００２６】沈降した汚泥の残部は、配管１４から分岐
した配管１４ｂを介してリン放出槽１５へ送られる。こ
のリン放出槽１５は、嫌気状態に保たれると共に、後述
の可溶化槽２０から可溶化汚泥が供給されている。従っ
て、配管１４ｂから該リン放出槽１５に導入された汚泥
は、嫌気状態に保たれると共に、可溶化汚泥に含まれる
基質が添加されることにより、効率良くリンを放出す
る。

【００２７】このようにリンを放出した汚泥を含む液
は、リン放出槽１５から第２の固液分離手段１６へ送ら
れ、固液分離処理される。

【００２８】分離された水分は、リン除去装置１７へ送
られてリンが除去される。このリン除去装置１７に導入
される水は、溶存リン濃度が高く、しかも汚泥が分離さ
れているため、該リン除去装置１７のリン除去効率がき
わめて高い。このリン除去装置１７でリンが除去された
水は、好気槽１２又は無酸素槽に導入されるか、又は好
気槽１２とは別の好気槽に導入されて好気処理され、処
理水として排出される。

【００２９】固液分離手段１６からの固形分の一部は配
管２１、配管１４ａを介して嫌気槽１１へそのまま返送
される。残部は配管１９から可溶化槽２０へ送られ、可
溶化処理された後、配管２３を介して醗酵槽２４に導入
され、醗酵処理された後、嫌気槽１１へ戻される。この
ように汚泥を可溶化処理することにより、余剰汚泥量が
著しく少なくなる。

【００３０】また、可溶化された汚泥は、嫌気槽１１に
おいて微生物のリン放出時に炭素源として摂取される。

【００３１】上記第２の固液分離手段１６としては、沈
降分離装置、遠心分離装置、膜分離装置などを用いるこ
とができる。

【００３２】リン除去装置１７としては、ＭＡＰ反応塔
などの晶析装置のほか、凝集分離装置などを用いること
ができる。

【００３３】また、可溶化槽２０としては、オゾン吹込
槽などを用いることができるが、汚泥を熱的あるいは機
械的に可溶化するよう構成されたものであってもよい。

【００３４】上記実施の形態では、第２の固液分離手段
１６からの汚泥の一部を嫌気槽１１に導入しているが、
これにより、リン除去量や汚泥減量を調整することがで
きるという長所がある。

【００３５】この実施の形態にあっては、可溶化槽２０
で可溶化させた汚泥を配管２３を介して醗酵槽２４に導
入して醗酵処理した後、配管２５を介して嫌気槽１１に
送給している。このように可溶化汚泥を醗酵処理してか
ら嫌気槽１１に戻すことにより、該嫌気槽１１内の嫌気
度合いを強める（溶存酸素濃度を著しく低下するか、又
は全く無いものとする）ことができ、嫌気槽１１で汚泥
からリンを多量に放出させることが可能となる。

【００３６】なお、図示はしないが、醗酵槽２４で醗酵
させた汚泥の一部をリン放出槽１５に供給し、該リン放
出槽１５の嫌気度合いを強めて該リン放出槽１５でのリ
ン放出速度をさらに大きくするようにしてもよい。

【００３７】以下に実験例について説明する。

【００３８】実験例１（比較例１） 図１に示す構成の生物脱リン装置を、リン放出槽１５、
固液分離手段１６、可溶化槽２０及び醗酵槽２０を稼動
させることなく、次のようにして運転した。

【００３９】４Ｌ（リットル）の嫌気槽１１と６Ｌの好
気槽１２とからなる１０Ｌの反応塔装置が使用されてい
る。本実験では、酢酸、酢酸ナトリウムおよびペプトン
からなる合成気質が有機基質として使用された。リン酸
カリウムがリン源として使用され、その他の微量成分
（Ｃａ^２＋，Ｍｇ^２＋，Ｆｅ^２＋）が原水に添加され
た。原水中の酢酸塩のＣＯＤ濃度とペプトンのＣＯＤ濃
度はそれぞれ約１００ｍｇ／Ｌに維持された。原水中の
リン／酢酸塩ＣＯＤ比は０．０４（原水中の可溶性リン
濃度は４ｍｇ／Ｌ）に維持された。

【００４０】本実験において、このシステムに負荷され
る総ＣＯＤは１．０ｋｇＣＯＤ／ｍ ^３・ｄに調整され、
滞留時間ＳＲＴは約６日間とされた。

【００４１】本システムのＨＲＴは、原水の送給を５０
Ｌ／ｄに維持することによって４．８ｈｒに維持され
た。

【００４２】約１ヶ月間の運転を行ったところ、反応塔
内のＭＬＶＳＳはこれらの条件下で約２．４〜２．６ｇ
ＴＳ／Ｌに安定化し、汚泥のリン含有量は全汚泥固体の
約４．５〜５．０％であることが観察された。

【００４３】流出処理水中のリン濃度は運転期間のほと
んどにわたり０．５ｍｇ／Ｌ以下であった。余剰汚泥の
発生量は２．０ｇ／ｄａｙであった。

【００４４】実験例２（本発明例１） 約１ヶ月の上記実験例１の運転の後、醗酵槽２４を稼動
させないこと以外は図１に示す装置の構成とし、運転を
継続した。なお、第２の固液分離手段１６として膜分離
装置が使用され、汚泥の可溶化槽２０としてオゾン処理
槽が使用された。オゾン化酸素吹込量は７５ｍｌ／ｍｉ
ｎである。

【００４５】リン放出槽１５中の溶解性リン濃度は５０
〜７５ｍｇ／Ｌであった。固液分離手段１６からリン除
去装置１７への流出水の水量は、リン放出槽１５から該
固液分離手段１６に流入する流入水量の約１／１２〜１
／１８であった。

【００４６】高効率の脱リンを行うためには、沈殿槽１
３からの引抜汚泥の１／３〜２／３を可溶化槽２０から
リン放出槽１５へ返送する必要があった。

【００４７】この可溶化汚泥のリン放出槽１５への導入
量は、該リン放出槽１５内のＨＲＴに影響される。可溶
化汚泥導入量を多くするときには、ＨＲＴは２時間以上
とする必要があることが認められた。

【００４８】可溶化槽２０内のＳＲＴは６日となるよう
に調整された。

【００４９】ＴＳ濃度は槽１１，１２中で約３．０〜
３．２ｇ／Ｌにわずかに増加し、２ヶ月間の運転の後ほ
ぼこの値で安定した。

【００５０】運転中において、沈殿槽１３からの流出水
のリン濃度はほとんどの期間１．０〜１．５ｍｇ／Ｌで
あった。

【００５１】実験例３（本発明例２） このリン濃度を低下させるために、醗酵槽２４を稼動さ
せた。醗酵槽２４内のＨＲＴを１日以下としたところ、
汚泥の約５０％が醗酵処理された。

【００５２】この醗酵槽２４の稼動により、処理水中の
リン濃度は０．５ｍｇ／Ｌ以下にまで低下した。なお、
原水のＣＯＤ／Ｐ比によっては、配管２３からの汚泥の
一部又は全量が醗酵槽２４を迂回するよう構成されても
よい。

【００５３】条件を変えて種々の実験を行ったところ、
本発明装置によるといずれも効率良く脱リン処理が行わ
れることが認められた。

【００５４】

【発明の効果】以上の通り、本発明によると、汚泥を減
容すると共にリン除去を安定して行うことができる生物
脱リン装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態に係る系統図である。

【図２】従来例に係る生物脱リン装置の系統図である。

【符号の説明】

１１ 嫌気槽 １２ 好気槽 １３ 沈殿槽（第１の固液分離手段） １４ 汚泥返送管 １６ 第２の固液分離手段 １７ リン除去装置 ２０ 可溶化槽２４ 醗酵槽

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原水及び返送汚泥が流入する嫌気槽と、 該嫌気槽からの混合液に結合酸素を与える無酸素槽及び
   ／又は混合液を曝気する好気槽と、 該無酸素槽又は好気槽からの流出液を固液分離する第１
   の固液分離手段と、 該第１の固液分離手段で固液分離された汚泥の一部を前
   記返送汚泥として前記嫌気槽へ返送する手段と、 該第１の固液分離手段で固液分離された汚泥の残部を嫌
   気性に保ちリンを放出させるリン放出槽と、 該リン放出槽からの汚泥混合液を固液分離する第２の固
   液分離手段と、 該第２の固液分離手段で分離された汚泥を可溶化する可
   溶化手段と、 該可溶化手段で可溶化された汚泥を前記嫌気槽に返送す
   る可溶化汚泥返送手段と、 該第２の固液分離手段で分離された分離水からリンを除
   去するリン除去手段と、を備えた生物脱リン装置におい
   て、 該可溶化手段で可溶化された汚泥の一部を該リン放出槽
   に送給する手段を設けたことを特徴とする生物脱リン装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記可溶化汚泥返送
   手段は、前記可溶化手段で可溶化された汚泥を受け入れ
   て醗酵処理する醗酵槽を備えており、 該醗酵槽で醗酵処理された汚泥を前記嫌気槽に返送する
   手段を備えたことを特徴とする生物脱リン装置。
3. 【請求項３】 請求項２において、前記醗酵槽で醗酵処
   理された汚泥の一部を前記リン放出槽に送給する手段を
   備えたことを特徴とする生物脱リン装置。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれか１項におい
   て、前記第２の固液分離手段で分離されたリン放出汚泥
   の一部を前記嫌気槽にそのまま送給する手段を備えたこ
   とを特徴とする生物脱リン装置。