JP2003285094A - 硝化・脱窒装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 硝化・脱窒装置の小型化を図ると共に、効率
的な脱窒反応及び硝化反応を行うことのできる硝化・脱
窒装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 脱窒槽を先頭に複数の脱窒槽及び曝気槽
を交互に配置し、最後に曝気槽を配置した硝化・脱窒装
置において、上記最後の曝気槽には膜分離手段が設けら
れ、この膜分離手段を通過した処理水を系外に排出し、
上記最後の曝気槽から排出される汚泥の一部を最初に配
置された曝気槽に戻し、上記最初に配置された曝気槽の
液の一部を上記先頭に配置した脱窒槽に戻す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、下水や有機排水
中の窒素分を除去するための硝化・脱窒装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から知られている硝化・脱窒装置と
しては、図２に示されるような、第１脱窒槽１、曝気装
置７ａを有する硝化槽２、第２脱窒槽３、曝気装置７ｂ
を有する曝気槽４及び沈殿槽５を順次並べた装置が知ら
れている。この装置は、下水や有機排水等の処理排水が
原料配管６を通って第１脱窒槽１に導入され、この第１
脱窒槽１及び第２脱窒槽３で脱窒菌による脱窒反応が行
われる。また、硝化槽２及び曝気槽４には、それぞれ、
曝気装置７ａ，７ｂが取り付けられており、アンモニア
性窒素や有機態窒素等の硝化菌による硝化反応やＢＯＤ
の原因となる有機物の酸化反応が行われる。さらに、硝
化槽２中の液の一部は、循環ライン８を経由して第１脱
窒槽１に戻されている。

【０００３】また、上記沈殿槽５においては、上澄液の
みが処理水として排出されると共に、沈降した汚泥は余
剰汚泥として分離排出される。この余剰汚泥の一部は、
返送ライン９を経由して第１脱窒槽１に返送され、脱窒
菌や硝化菌の菌体濃度が高く維持される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
沈殿槽５は、余剰汚泥の沈降を行うため、大きな設備が
必要となり、硝化・脱窒装置として大きなものとなる。

【０００５】これに対し、曝気槽４に分離膜等の膜分離
手段を取り付け、分離膜によって分離した液のみを処理
水として排出する方法が考えられる。しかし、この場
合、この曝気槽４に溜まる余剰汚泥の一部を上記第１脱
窒槽１に返送することとなるが、この曝気槽４内の液は
ＢＯＤの原因となる有機物を酸化するために多量の空気
を含有するため、第１脱窒槽１の嫌気性が損なわれるこ
ととなり、脱窒効率が低下する。

【０００６】そこで、この発明は、硝化・脱窒装置の小
型化を図ると共に、効率的な脱窒反応及び硝化反応を行
うことのできる硝化・脱窒装置を提供することを目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、脱窒槽を先
頭に複数の脱窒槽及び曝気槽を交互に配置し、最後に曝
気槽を配置した硝化・脱窒装置において、上記最後の曝
気槽には膜分離手段が設けられ、この膜分離手段を通過
した処理水を系外に排出し、上記最後の曝気槽から排出
される汚泥の一部を最初に配置された曝気槽に戻し、上
記最初に配置された曝気槽の液の一部を上記先頭に配置
した脱窒槽に戻すことにより、上記の課題を解決したの
である。

【０００８】最後の曝気槽に膜分離手段を設けることに
より、沈殿槽を省略することができ、硝化・脱窒装置の
小型化を図ることができる。そして、最後の曝気槽から
排出される汚泥の一部を、先頭に配置した嫌気性の脱窒
槽でなく、最初に配置された好気性の曝気槽に戻すの
で、この汚泥に含有する空気によって、脱窒効率を低下
させることなく、汚泥を戻すことができる。そして、こ
の汚泥が戻された最初に配置された曝気槽の液を先頭に
配置した脱窒槽に戻すので、この汚泥を先頭に配置した
脱窒槽に戻すことができる。この汚泥には、脱窒菌や硝
化菌が多量に含まれており、装置内の菌体濃度も高く維
持できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態を説明
する。この発明にかかる硝化・脱窒装置は、脱窒槽を先
頭に複数の脱窒槽及び曝気槽を交互に配置し、最後に曝
気槽を配置した装置である。上記脱窒槽は、嫌気性の脱
窒菌等を用いて脱窒反応を行う槽であり、上記曝気槽
は、硝化菌を用いての硝化反応やＢＯＤの原因となる有
機物の酸化反応を行う槽である。

【００１０】上記の硝化・脱窒装置として、図１に示す
ような、第１脱窒槽１１、第１曝気槽１２（一般的に、
「硝化槽」と称される槽である。）、第２脱窒槽１３、
第２曝気槽１４の順に配置された２つの脱窒槽及び２つ
の曝気槽から構成される硝化・脱窒装置を用いて説明す
る。このとき、上記の最後の曝気槽が第２曝気槽に相当
し、上記の最初に配置された曝気槽が第１曝気槽に相当
する。なお、上記の脱窒槽及び曝気槽の数はそれぞれ２
つ以上であれば、特に限定されるものではないが、それ
ぞれ３つ以上ある場合は、第１曝気槽１２と第２曝気槽
１４の間に、３つめ以降の脱窒槽及び曝気槽が脱窒槽・
曝気槽・脱窒槽・・・のように、全体として、脱窒槽及
び曝気槽が交互になるように配置される。

【００１１】上記の第１曝気槽１２、第２曝気槽１４、
及び曝気槽を３つ以上設ける場合は、３つめ以降の設け
られる全ての曝気槽、すなわち、この発明にかかる硝化
・脱窒装置に設けられる全ての曝気槽には、槽下部に曝
気装置１５ａ，１５ｂ等が設けられる。これにより、外
部の空気を曝気槽内の液にバブリングさせ、曝気槽内の
液に空気を多く取り込ませることができる。

【００１２】上記最後の曝気槽、すなわち第２曝気槽１
４には、膜分離手段１６が設けられる。この膜分離手段
１６は、分離膜を用いて、第２曝気槽１４中の液の固液
を分離する手段をいい、この膜分離手段によって分離さ
れたろ過液は、処理水として、この発明にかかる硝化・
脱窒装置の系外に排出される。

【００１３】また、ろ過されなかった汚泥は、一部が汚
泥排出ライン１７を通って排出され、残りは、汚泥返送
ライン１８を通って、最初に配置された曝気槽、すなわ
ち第１曝気槽１２に戻される。膜分離手段１６を用いる
と、従来の沈殿槽等より返送汚泥の濃度を高くすること
ができるので、汚泥に含まれる脱窒菌や硝化菌も高濃度
で返送できる。

【００１４】第１曝気槽１２は、上記のとおり、空気を
取り込んでおり、また、ここで行われる硝化反応は、好
気性反応であるので、第２曝気槽１４で多くの空気（酸
素）を含む汚泥を、この第１曝気槽１２に戻しても、問
題を生じない。なお、後述するように、この第１曝気槽
１２内の液は、その一部が嫌気性の第１脱窒槽１１に送
られるので、その曝気は過曝気とならないように行われ
ている。

【００１５】さらに、上記最初に配置された曝気槽、す
なわち第１曝気槽１２の液の一部を上記先頭に配置した
脱窒槽、すなわち第１脱窒槽１１に戻すための返送ライ
ン１９を有する。これにより、第１曝気槽１２に戻され
た汚泥を第１脱窒槽１１に戻すことができ、第２曝気槽
１４から返送される汚泥を第１脱窒槽１１に戻し、この
汚泥に含まれる脱窒菌により再び脱窒反応を行わせるこ
とができる。

【００１６】このとき、第１曝気槽１２中の液は、曝気
装置１５ａによって空気を取り込んでいるので、そのま
ま第１曝気槽１２中の液を第１脱窒槽１１に戻すと、脱
窒効果が低下する場合がある。この場合、上記最初に配
置された曝気槽、すなわち第１曝気槽１２に仕切り２１
を設け、第１曝気槽１２を、曝気装置１５ａの設けられ
た曝気が行われる部屋２２ａと、曝気装置１５ａの設け
られていない曝気が行われない部屋２２ｂの２つの部屋
に分けるのが好ましい。このようにすると、曝気の行わ
れる部屋２２ａでは、曝気装置１５ａによって空気が液
に取り込まれるが、曝気の行われない部屋２２ｂでは、
液が曝気されないので、液から空気が放出され、含まれ
る酸素量が低下する。このため、この曝気の行われない
部屋２２ｂの液の一部を返送ライン１９で、上記先頭に
配置した脱窒槽、すなわち第１脱窒槽１１に返送するこ
とにより、第１脱窒槽１１内の空気の含有量の増加を抑
えることができ、脱窒効率を保持することができる。

【００１７】このとき、第１曝気槽１２の曝気の行われ
ない部屋２２ｂから内部の液を取り出す位置は、曝気の
行われない部屋２２ｂの下部が好ましい。この曝気の行
われない部屋２２ｂは液が曝気されないため、汚泥が沈
みやすいからである。

【００１８】次に、この発明にかかる硝化・脱窒装置の
作用について、図１に示す硝化・脱窒装置を用いて説明
する。

【００１９】まず、下水や有機排水等の処理排水（被処
理水）を配管２３から第１脱窒槽１１に導入する。この
被処理水には、アンモニア等の窒素成分とＢＯＤの原因
となる有機物（以下、単に「有機物」と称する。）が含
まれている。また、この第１脱窒槽１１には、第１曝気
槽１２内の汚泥（硝化液）が返送ライン１９によって戻
されており、この返送汚泥には、後述するように、硝酸
あるいは亜硝酸が含まれている。そして、第１脱窒槽１
１内で硝酸等が脱窒菌の働きにより窒素や二酸化炭素等
に還元される脱窒反応が行われる。このとき、上記有機
物は水素供与体として利用される。

【００２０】この脱窒液は第１曝気槽１２に送られ、硝
化菌の働きによりアンモニア等と酸素（曝気空気）とが
硝酸あるいは亜硝酸となる硝化反応が行われる。そし
て、この硝化液は、第２脱窒槽１３に送られ、硝酸等が
脱窒菌の働きにより窒素に還元される。このとき、メタ
ノール等が水素供与体として添加される。この第２脱窒
槽１３の汚泥（脱窒液）は、第２曝気槽１４に送られ、
上記有機物が曝気空気によって酸化される（酸化反
応）。

【００２１】次いで、膜分離手段１６によって、固液が
分離され、分離膜を透過したろ過液が系外に排出され
る。

【００２２】上記の第１脱窒槽１１から第１曝気槽１２
への移液、第１曝気槽１２から第２脱窒槽１３への移
液、及び第２脱窒槽１３から第２曝気槽１４への移液手
段としては、特に限定されるものではなく、ポンプによ
る移液法でもよく、オーバーフローによる移液法でもよ
く、ポンプ及びオーバーフローを組み合わせた移液法で
もよい。

【００２３】上記第２曝気槽１４の膜分離手段１６によ
って分離されなかった汚泥は、ポンプ２４によって、汚
泥排出ライン１７又は汚泥返送ライン１８に送り出され
る。汚泥返送ライン１８に送り出された汚泥は、第１曝
気槽１２の曝気の行われる部屋２２ａに送られる。そし
て、曝気の行われない部屋２２ｂに、仕切り２１をオー
バーフローして移動し、ポンプ２５によって、返送ライ
ン１９を通って第１脱窒槽１１に送られる。このように
して、返送汚泥中の脱窒菌や硝化菌は、第１曝気槽１２
や第１脱窒槽１１に戻され、系内の菌体濃度が高く維持
されている。

【００２４】上記返送ライン１９は、図１に示すよう
に、第１曝気槽１２から第２脱窒槽１３への移送手段の
一部を共用してもよいが、返送ライン１９と第１曝気槽
１２から第２脱窒槽１３への移送手段とを独立した別手
段としてもよい。

【００２５】なお、必要に応じて、上記返送ライン１９
から枝分かれした循環ライン２６を、第１曝気槽１２の
曝気の行われない部屋２２ｂの上部に設けてもよい。こ
れにより、曝気の行われない部屋２２ｂ内の液が循環さ
れ、汚泥等の固形分の沈降を防止できる。

【００２６】

【発明の効果】この発明によれば、最後の曝気槽に膜分
離手段を設けることにより、沈殿槽を省略することがで
き、硝化・脱窒装置の小型化を図ることができる。そし
て、最後の曝気槽から排出される、多量の空気を含む汚
泥の一部を、先頭に配置した嫌気性の脱窒槽でなく、好
気性である最初に配置された曝気槽に戻す。そして、こ
の最初の曝気槽の液の一部を先頭に配置した脱窒槽に戻
す。最初の曝気槽では、最後の曝気槽より曝気が制限さ
れており、この液を嫌気性の脱窒槽に戻しても、嫌気状
態を損ねることなく、硝化・脱窒装置を効率よく行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明にかかる硝化・脱窒装置の例を示す模
式図

【図２】従来の硝化・脱窒装置の例を示す模式図

【符号の説明】

１１ 第１脱窒槽 １２ 第１曝気槽 １３ 第２脱窒槽 １４ 第２曝気槽 １５ａ，１５ｂ 曝気装置 １６ 膜分離手段 １７ 汚泥排出ライン １８ 汚泥返送ライン １９ 返送ライン ２１ 仕切り ２２ａ 曝気の行われる部屋 ２２ｂ 曝気の行われない部屋 ２３ 配管 ２４，２５ ポンプ ２６ 循環ライン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4D006 GA02 HA93 KA01 KA12 KA44 KB22 KB23 PA02 PB08 PC64 4D040 BB04 BB05 BB56 BB57 BB93

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 脱窒槽を先頭に複数の脱窒槽及び曝気槽
   を交互に配置し、最後に曝気槽を配置した硝化・脱窒装
   置において、 上記最後の曝気槽には膜分離手段が設けられ、この膜分
   離手段を通過した処理水を系外に排出し、 上記最後の曝気槽から排出される汚泥の一部を最初に配
   置された曝気槽に戻し、 上記最初に配置された曝気槽の液の一部を上記先頭に配
   置した脱窒槽に戻すことを特徴とする硝化・脱窒装置。
2. 【請求項２】 上記複数の脱窒槽及び曝気槽は、第１脱
   窒槽、第１曝気槽、第２脱窒槽、第２曝気槽の順に配置
   された２つの脱窒槽及び２つの曝気槽から構成され、上
   記の最後の曝気槽が第２曝気槽であり、上記の最初に配
   置された曝気槽が第１曝気槽であることを特徴とする請
   求項１に記載の硝化・脱窒装置。
3. 【請求項３】 上記最初に配置された曝気槽は、仕切り
   によって、曝気が行われる部屋と曝気が行われない部屋
   の２つの部屋に分けられ、上記曝気が行われない部屋の
   液の一部を上記の先頭に配置した脱窒槽に返送すること
   を特徴とする請求項１又は２に記載の硝化・脱窒装置。