JP2002192188A - 生物学的脱窒装置 - Google Patents

生物学的脱窒装置

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JP2002192188A
JP2002192188A JP2000393012A JP2000393012A JP2002192188A JP 2002192188 A JP2002192188 A JP 2002192188A JP 2000393012 A JP2000393012 A JP 2000393012A JP 2000393012 A JP2000393012 A JP 2000393012A JP 2002192188 A JP2002192188 A JP 2002192188A
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Kazuya Komatsu
和也 小松
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 USB方式の生物学的脱窒装置において、脱
窒処理性能を低下させることなく、高い容積負荷での脱
窒処理を維持した上で、系内で生成する汚泥の改質処理
を行って、脱窒工程に必要な水素供与体としての有機物
添加量の削減と余剰汚泥の発生量の低減を図る。 【解決手段】 USB式脱窒槽1の脱窒処理液を曝気槽
2で処理した後第1沈殿槽3で固液分離し、処理水を得
る生物学的脱窒装置において、脱窒槽1及び/又は曝気
槽2で生成する汚泥をオゾン処理装置4で改質し、改質
汚泥を第2沈殿槽5で固液分離する。第2沈殿槽5の分
離汚泥を曝気槽1に移送して酸化分解し、分離液を有機
物源として脱窒槽1に移送する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は生物学的脱窒装置に
係り、特に、上向流汚泥床(USB:Upflow S
ludge Blanket)方式の生物学的脱窒装置
において、脱窒処理性能を低下させることなく、高い容
積負荷での脱窒処理を維持した上で、系内で生成する汚
泥を改質処理した後循環処理することにより、脱窒工程
に必要な水素供与体としての有機物添加量の削減と余剰
汚泥の発生量の低減を図ることができる生物学的脱窒装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】脱窒槽内に脱窒菌を高濃度で保持するこ
とができ、これにより処理効率の向上、装置の小型化が
可能な生物学的脱窒装置として、グラニュールを利用し
たUSB床方式の生物学的脱窒装置が提案されている。
【0003】USB方式の生物学的脱窒装置は、脱窒菌
の付着担体を用いることなく選択的に自己造粒させて、
脱窒槽内に脱窒菌を高濃度の粒状に凝集させたグラニュ
ール(粒状化汚泥)の汚泥床を形成し、原水(硝酸性窒
素及び/又は亜硝酸性窒素を含む有機性廃水)を脱窒槽
下部から導入して有機物の存在下でこのグラニュールと
接触させて原水中の硝酸性窒素、亜硝酸性窒素を分解
し、脱窒処理水を脱窒槽上部の固気液分離部から取り出
すものである。
【0004】このようなUSB方式の生物学的脱窒装置
は、脱窒菌を高い密度で保持でき、高容積負荷での運転
が可能となるため、高濃度の硝酸性窒素及び/又は亜硝
酸性窒素を含む排水を効率的に処理することができると
共に、装置設置面積の縮小を図ることができる。
【0005】なお、処理に当っては、脱窒反応に必要な
有機物(通常メタノール)を原水に注入する必要がある
が、脱窒反応を速やかに完了させるためには、有機物は
理論上必要な有機物量よりも過剰に注入する必要があ
り、一般には理論量の約1.2倍(N濃度の約3倍)程
度の有機物量となるように注入する。曝気槽内におい
て、原水に注入した有機物は脱窒された硝酸性窒素、亜
硝酸性窒素の量に見合った量だけ消費されるが、原水中
には前述の如く理論量より過剰の有機物を注入している
ため、脱窒処理水中には脱窒反応で消費されなかった余
剰の有機物が残留しており、BOD、CODが高く、当
該水をこのまま放流することができない。このため、脱
窒処理水は後段の曝気槽内で残留有機物を生物学的に酸
化分解した後に放流されている。
【0006】従って、従来のUSB方式の生物学的脱窒
装置は、図3に示す如く、原水をグラニュールの汚泥床
1Aが形成されたUSB式脱窒槽1の下部から導入して
脱窒処理水をUSB式脱窒槽1の上部の固液分離手段1
Bから取り出し、曝気槽2で好気性生物処理し、曝気槽
2の処理水を沈殿槽3で固液分離し、分離水を処理水と
して取り出すように構成されている。
【0007】このような生物学的脱窒装置にあっては、
大量の余剰汚泥が発生することから、余剰汚泥の発生量
の低減が求められている。また、脱窒処理においては、
前述の如く、水素供与体としてメタノール等の有機物を
添加することが必要となるが、この有機物の添加により
処理コストが高騰すると共に、余剰汚泥量も増加するた
め、有機物の添加量の削減も求められている。
【0008】特開平8−1190号公報には、一般的な
生物学的脱窒処理において、この水素供与体としての有
機物の添加量を低減するために、脱窒工程で生成する汚
泥の一部を引き抜き、これをオゾン処理して改質し、改
質汚泥を脱窒工程に戻す方法が提案されている。
【0009】この方法では、引き抜き汚泥をオゾン処理
することにより、汚泥を改質してBOD化し、これを脱
窒工程の水素供与体として利用することにより、有機物
の添加量を削減すると共に余剰汚泥の発生量を低減する
ことができる。
【0010】この特開平8−1190号公報に記載され
る方法を図3に示すUSB方式の生物学的脱窒装置に適
用すると、図4に示す如く、曝気槽2及び脱窒槽1で生
成される汚泥をオゾン処理装置4でオゾン処理して改質
し、改質汚泥をUSB式脱窒槽1の下部に原水と共に導
入することになる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、オゾン
処理等の改質処理工程では、固形物の多くは固形物のま
ま残存しているため、改質処理された汚泥をそのままU
SB式脱窒槽に導入すると、槽内のグラニュール汚泥床
を安定して維持することができなくなり、処理性能が低
下するという問題がある。即ち、USB式脱窒槽では、
槽内に上向流通水する流入水中のグラニュール以外のS
S(浮遊性固形物)が多いと、SSに伴われてグラニュ
ールが上昇して槽上部から流出したり、SSの方が沈殿
してグラニュールが流出してしまったり、SSによって
グラニュールが破壊されたりするために、グラニュール
汚泥床が不安定となり、脱窒処理性能が低下する。
【0012】本発明はこのような問題を解決し、USB
方式の生物学的脱窒装置において、脱窒処理性能を低下
させることなく、高い容積負荷での脱窒処理を維持した
上で、系内で生成する汚泥の改質処理を行って、脱窒工
程に必要な水素供与体としての有機物添加量の削減と余
剰汚泥の発生量の低減を図ることができる生物学的脱窒
装置を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明の生物学的脱窒装
置は、脱窒菌が高濃度に凝集した粒状汚泥からなる汚泥
床を有する脱窒槽と、該脱窒槽の後段に設けられた曝気
槽と、該曝気槽の流出水を固液分離する第1の固液分離
装置と、前記脱窒槽及び/又は曝気槽で生成される汚泥
を改質する汚泥改質装置と、該汚泥改質装置で改質され
た汚泥を固液分離する第2の固液分離装置とを備えたこ
とを特徴とする。
【0014】本発明の生物学的脱窒装置では、改質処理
した汚泥を固液分離する第2の固液分離装置を備えるた
め、曝気槽にはSS濃度の高い分離改質汚泥を供給して
これを酸化分解すると共に、脱窒槽にはSS濃度の低い
改質液中の可溶化成分を有機物源として供給することで
水素供与体として添加する有機物量の低減を図ることが
できる。この場合、分解した改質汚泥を充分に分解する
ために曝気槽の汚泥濃度を高める、もしくは、曝気槽容
量を増加し、曝気槽内の汚泥保持量を高めることが好ま
しい。
【0015】
【発明の実施の形態】以下に図面を参照して本発明の生
物学的脱窒装置の実施の形態を詳細に説明する。
【0016】図1,2は本発明の生物学的脱窒装置の実
施の形態を示す系統図である。
【0017】1は、USB式脱窒槽であり、下部は下方
に縮径する円錐形状部となっており、その上部が円筒状
となっており、原水(硝酸性窒素及び/又は亜硝酸性窒
素を含む有機性排水)はUSB式脱窒槽1の下部から槽
内に導入されて槽内を上向流で流れ、脱窒処理水は槽上
部から取り出される。このUSB式脱窒槽1の内部には
グラニュールの汚泥床1Aが形成される。グラニュール
の汚泥床1Aは通常、脱窒槽容積の4〜6割を占め、図
示した如く脱窒槽1の下部に形成される。脱窒槽1の上
部には固気液分離手段1Bが設けられている。
【0018】脱窒槽1に導入された原水は、脱窒槽1内
の汚泥床1A内を上向流で流通する過程で脱窒菌により
脱窒処理され、脱窒処理水は脱窒槽1の上部の固気液分
離手段1Bで分離され、次いで曝気槽2に送給される。
【0019】曝気槽2では、脱窒処理水中の残留有機物
が生物学的に酸化分解され、処理水は沈殿槽(第1沈殿
槽)3で固液分離され、分離水が処理水として系外へ排
出される。
【0020】曝気槽2には、第1沈殿槽3の分離汚泥が
返送される。
【0021】図1の生物学的脱窒装置では、USB式脱
窒槽1の余剰グラニュールと第1沈殿槽3の分離汚泥の
一部をオゾン処理装置4でオゾン処理して改質し改質汚
泥を第2沈殿槽5で固液分離する。そして、第2沈殿槽
5の固液分離により得られたSS濃度の高い分離改質汚
泥を曝気槽2に送給して分解する。一方、SS濃度の低
い改質液は有機物源としてUSB式脱窒槽1に送給す
る。
【0022】このように、SS濃度の低い改質液を脱窒
槽1に送給することにより、SSの流入による前述の不
具合を防止してUSB式脱窒槽1において効率的な脱窒
処理を行えるようになると共に、水素供与体として系外
から添加する有機物量を削減して処理コストの低減を図
ることができる。
【0023】また、SS濃度の高い分離改質汚泥を曝気
槽2で分解することにより、余剰汚泥発生量を減少させ
余剰汚泥を全く発生させることなく運転を継続すること
も可能となる。
【0024】図2に示す生物学的脱窒装置は、USB式
脱窒槽1のグラニュールを曝気槽2に送給して、曝気槽
2内の汚泥と共にオゾン処理装置4でオゾン処理される
点が図1に示す生物学的脱窒装置と異なり、その他は同
様に処理が行われ、同様の効果を得ることができる。
【0025】即ち、本発明において、改質処理する汚泥
は、脱窒槽1から引き抜いた汚泥であっても良く、曝気
槽2から引き抜いた汚泥であっても良く、また、第1沈
殿槽3で分離された汚泥であっても良く、これらの汚泥
の2種以上の混合物であっても良い。いずれの場合にお
いても、原水の水質やその他の処理条件に応じて、改質
処理する汚泥量を制御することにより、余剰汚泥を全く
発生させずに運転を継続することも可能である。尚、余
剰汚泥が発生する場合は、改質処理の被処理汚泥供給路
などに余剰汚泥排出路を設け、余剰汚泥を系外に排出す
る。
【0026】通常の場合、オゾン処理等の改質処理に供
する汚泥量は、改質処理のない場合に、有機物の添加に
より生成する汚泥量(VSS量)の2〜4倍とするのが
好ましい。
【0027】図1,2に示す生物学的脱窒装置は、本発
明の実施の形態の一例であって、本発明はその要旨を超
えない限り、何ら図示のものに限定されるものではな
い。
【0028】例えば、図1,2の生物学的脱窒装置で
は、汚泥の改質処理として、オゾン処理を採用している
が、その他、高圧パルス放電処理、酸処理、アルカリ処
理、加熱処理、ミルによる磨砕処理、或いはこれらの処
理の2種以上を組み合わせた処理などを採用しても良
い。ただし、処理操作が簡単で処理効率が高いことか
ら、汚泥の改質処理としてはオゾン処理が最も好まし
い。
【0029】オゾン処理のオゾン源としては、オゾンガ
スの他、オゾン含有空気、オゾン化空気などのオゾン含
有ガスを用いることができ、オゾン注入率は0.002
〜0.05g−O/g−VSS、特に0.005〜
0.03g−O/g−VSSとするのが好ましい。
【0030】また、図1,2の装置では、曝気槽の曝気
処理液の固液分離及び改質汚泥の固液分離のために第1
沈殿槽3、第2沈殿槽5を設けているが、この固液分離
には、沈殿槽の他、膜分離装置、遠心分離装置、浮上分
離装置等を用いても良い。
【0031】更に、改質汚泥を固液分離して得られた改
質液は必ずしもUSB式脱窒槽に供給する必要はなく、
分離改質汚泥についても必ずしもUSB式脱窒槽の後段
の曝気槽に供給する必要はない。
【0032】例えば、改質汚泥の分離汚泥(分離改質汚
泥)については、USB式脱窒槽の後段の曝気槽とは別
に設けた曝気槽に送給して処理しても良い。また、US
B式脱窒槽の後段にUSB式以外の脱窒槽、例えば浮遊
式等の第2の脱窒槽を設ける場合には、この第2脱窒槽
に改質汚泥の分離汚泥を導入しても良い。また、改質汚
泥の分離液(改質液)は、別途設けた原水の調整槽に供
給しても良い。
【0033】このような本発明の生物学的脱窒装置にお
いて、脱窒処理される原水性状としては、NO−N濃
度:50〜1000mg−N/Lのものが挙げられる。
メタノール等の水素供与体は原水NO−N濃度等に応
じて通常N濃度の2.5〜3.5倍程度添加されるが、
本発明によれば、改質汚泥の分離液を脱窒槽に供給する
ことで、この水素供与体の添加量を、N濃度の1.5〜
2.8倍に低減することができる。
【0034】
【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明する。
【0035】実施例1 図1に示す生物学的脱窒装置により、水道水をNO
N濃度500mg−N/L、PO−P濃度10mg−
P/Lに調整した合成排水(水温25℃)を原水とし
て、60日処理を行った。
【0036】各槽の仕様及び処理条件は以下の通りとし
た。 <USB式脱窒槽1> 容積:10L NO−N負荷:5kg−N/m−day(HRT:2.4hr) 線流速(循環流を含む)(LV):2m/hr 脱窒槽内汚泥床比率:60%(60%より増加した分はオゾン処理装置4に 導入した) 汚泥床内VSS濃度:48,000mg/L メタノール添加量:1,250mg/L(N濃度の2.5倍) <曝気槽2> 容積:5L MLVSS濃度:4,000mg/L <オゾン処理装置4> オゾン処理汚泥量:脱窒槽1からの分、第1沈殿槽3からの分を合わせて6 3gVSS/day オゾン処理前に硫酸添加によりpH3に調整、処理後苛 性ソーダの添加によりpH6.5に調整 オゾン注入率:0.025g−O/g−VSS
【0037】その結果、得られた処理水の水質は1〜5
mg−N/Lであり、運転期間を通じ、安定した脱窒処
理が行われ、余剰汚泥を全く引き抜くことなく、運転を
継続することができ、曝気槽汚泥濃度の増加も認められ
なかった。
【0038】比較例1 実施例1で処理したものと同様の合成排水を原水とし
て、図3に示す従来装置で60日間処理を行った。
【0039】USB式脱窒槽1及び曝気槽2の仕様は実
施例1と同様とした。脱窒槽1からは、槽内汚泥床比率
が60%を超えないように、沈殿槽3からは曝気槽2の
汚泥濃度を4000mg/Lで維持するように余剰汚泥
を引き抜いた。
【0040】その結果、得られた処理水の水質は45〜
62mg−N/L(平均52mg−N/L)であり、脱
窒槽流出水のCODCrは15mg/L以下と低く、N
除去率を高めるには水素供与体としてのメタノールの添
加量を増やす必要があった。
【0041】また、余剰汚泥の発生量は1日あたり平均
18.5VSSであった。
【0042】比較例2 実施例1で処理したものと同様の合成排水を原水とし
て、図4に示す従来装置で60日間処理を行った。
【0043】USB式脱窒槽1、曝気槽2及びオゾン処
理装置4の仕様及び処理条件は実施例1と同様とした。
【0044】その結果、得られた処理水の水質は1mg
−N/Lから85mg−N/Lへ経時により大幅に低下
した。即ち、運転当初は1mg−N/L程度であった
が、徐々にグラニュールが流出し、それにつれて処理水
中にNO−Nが残留、増加するようになり、水質は著
しく低下した。運転期間中脱窒槽からグラニュールを引
抜くことはなかったが最終的に槽内汚泥床比率は35%
にまで減少した。
【0045】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の生物学的脱
窒装置によれば、USB方式の生物学的脱窒装置におい
て、高い容積負荷での脱窒処理を維持した上で、系内で
生成する汚泥の改質処理を行い、改質汚泥を循環処理す
ることにより、脱窒工程で必要とされる水素供与体とし
ての有機物添加量を削減すると共に、余剰汚泥の発生量
を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の生物学的脱窒装置の実施の形態を示す
系統図である。
【図2】本発明の生物学的脱窒装置の別の実施の形態を
示す系統図である。
【図3】従来の生物学的脱窒装置を示す系統図である。
【図4】従来の生物学的脱窒装置を示す系統図である。
【符号の説明】
1 USB式脱窒槽 2 曝気槽 3 第1沈殿槽 4 オゾン処理装置 5 第2沈殿槽
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C02F 11/06 C02F 11/06 B

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 脱窒菌が高濃度に凝集した粒状汚泥から
    なる汚泥床を有する脱窒槽と、 該脱窒槽の後段に設けられた曝気槽と、 該曝気槽の流出水を固液分離する第1の固液分離装置
    と、 前記脱窒槽及び/又は曝気槽で生成される汚泥を改質す
    る汚泥改質装置と、 該汚泥改質装置で改質された汚泥を固液分離する第2の
    固液分離装置とを備えた生物学的脱窒装置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、該第2の固液分離装
    置から排出される分離改質汚泥を前記曝気槽に供給する
    分離改質汚泥移送路と、該第2の固液分離装置から排出
    される改質液を前記脱窒槽に供給する改質液移送路とを
    備えた生物学的脱窒装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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