JP2004243248A - Nitrogen removing device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は窒素除去装置に係り、特に被処理水に含まれる窒素成分を活性汚泥によって生物学的に除去するようにした窒素除去装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
この種の窒素除去装置として脱窒槽と硝化槽との間に被処理水を活性汚泥とともに循環させるようにしたものが周知である。活性汚泥には硝化菌と脱窒菌が含まれており、硝化槽では好気条件下で被処理水中のアンモニア性窒素が硝化菌の働きによって硝化され硝酸性窒素となる。脱窒槽では嫌気条件下で被処理水中の硝酸性窒素が脱窒菌の働きによって脱窒され窒素ガスとなり、この窒素ガスが大気に放出されて窒素除去が行われる。系内に保持された活性汚泥の濃度が高いほど硝化菌と脱窒菌の濃度も相対的に高くなり、窒素除去の処理効率が向上する。
【0003】
このため、近年では硝化槽内に膜分離手段を浸漬し、この膜分離手段によって処理水を活性汚泥から膜分離することが試みられている。すなわち、膜を透過した被処理水を処理水として系外に排出するとともに、膜によって分離された活性汚泥はそのまま脱窒槽と硝化槽との循環系に残存、保持させる。このような方法を採用すると上記循環系における活性汚泥の濃度を10g/L程度にすることができる。この10g/Lという値は沈殿池を有した標準活性汚泥法における活性汚泥の濃度に比べて約5倍であり、硝化脱窒反応の処理速度を飛躍的に向上させることができる。したがってその分、硝化槽や脱窒槽の容量を小さくすることができ、所要敷地面積の省スペース化にも寄与する。
【0004】
このような硝化槽内に膜分離手段を浸漬した窒素除去装置では活性汚泥の濃度が高濃度である分、硝化槽に供給する空気量も多くなる。しかしながら、この種の窒素除去装置では流入する被処理水の性状の変動が大きい。このため、硝化槽での酸素消費量が当初の予定よりも少ない運転条件では、本来、溶存酸素がない嫌気条件であるべき脱窒槽に硝化槽で消費し切れなかった空気中の酸素が持ち込まれ、脱窒槽での脱窒反応に悪影響を与える場合があった。したがって、このような硝化槽から酸素の持ち込みを予め想定した上で脱窒槽の容量を設定する必要がある。脱窒槽の容量を設定する際には硝化槽内に浸漬した膜分離手段の容積が関係してくると思われる。特許文献1には浸漬型膜分離手段を設置した曝気槽に関して、曝気槽の容量と膜分離手段の大きさとの関係を究明した結果が記載されている。
【0005】
【特許文献1】
特開平8−267083号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献1に記載された内容は窒素除去装置に関するものではないので、脱窒槽の容量を設定する場合の参考にはならない。本発明は上記の背景のもとに創案されたものであり、本発明の目的は硝化槽内に浸漬した膜分離手段の容積に対応して脱窒槽の容量が適切に設定された窒素除去装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために,本発明に係る窒素除去装置は、脱窒槽と硝化槽との間に被処理水を活性汚泥とともに循環させ、前記被処理水に含まれる窒素成分を除去するようにした窒素除去装置において、前記硝化槽に膜分離手段を浸漬するとともに、前記脱窒槽の容量を前記膜分離手段の総容積の1.5〜10倍としたことを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】
図1は本発明に係る窒素除去装置の実施形態を示す装置系統図である。窒素除去装置10は主に脱窒槽12と硝化槽14によって構成される。脱窒槽12には窒素成分を含む有機性の排水が管路16から供給される。また、脱窒槽12には硝化槽14からの被処理水である硝化液が管路18から流入する。脱窒槽12を経た被処理水は管路20から硝化槽14に送られる。硝化槽14には膜分離手段22が浸漬されている。膜分離手段22の下部にはブロワ24から供給した圧縮空気が管路26を介して散気管28より散気される。膜分離手段22の膜エレメント30の二次側には管路32が接続し、この管路32には吸引ポンプ34が配設されている。硝化槽14の下部には槽内の硝化液を脱窒槽12に循環させるための循環ポンプ36が接続され、この循環ポンプ36により抜き出された硝化液は管路18を介して脱窒槽12に循環される。なお、脱窒槽12及び硝化槽14には活性汚泥が高濃度(10g/L程度)に保持され、脱窒槽12と硝化槽14との間を硝化液に随伴して循環している。なお、循環ポンプ36の吐出側には増殖して過剰になった活性汚泥を抜き出すための管路38が分岐している。この管路38から抜き出された余剰汚泥は、通常図示しない脱水設備によって減量化された後、系外に排出される。
【0009】
上記の構成において、脱窒槽12に供給された被処理水は管路18から循環された硝化液と混合される。この脱窒槽12では主に硝化液に起因する硝酸性窒素が活性汚泥中の脱窒菌の働きによって脱窒され窒素ガスとなり、窒素ガスは大気に放出されて窒素除去が行われる。この脱窒菌による脱窒反応は液中の溶存酸素が実質的に零である嫌気条件下で活発に進行し、溶存酸素が多いと進行しない。脱窒槽12を出た被処理水は管路20から硝化槽14に送られる。硝化槽14では被処理水中のアンモニア性窒素が活性汚泥中の硝化菌の働きによって硝化され硝酸性窒素となる。この硝化菌による硝化反応は液中の溶存酸素が多い好気条件下で活発に進行する。液中の酸素を供給する手段として散気管28からの散気が利用される。すなわち、散気した空気中の酸素が液中に溶け込んで溶存酸素が多い好気条件を維持する。硝化槽14で硝化処理を受けた被処理水は膜分離手段22を通過する過程で膜分離を受ける。膜を透過した被処理水は膜エレメント30の二次側から管路32を経て吸引ポンプ34に吸引され、清澄な処理水として系外に排出される。また、硝化槽14で硝化処理を受けた被処理水は硝化液として循環ポンプ36から抜き出され、管路18を介して脱窒槽12に循環される。硝化液の脱窒槽12への循環量と管路16から脱窒槽12に供給される被処理水の流量との比を硝化液循環比と称しており、硝化液循環比は通常2〜3程度に設定される。
【0010】
一方、膜分離手段22での膜分離によって膜エレメント30の一次側に分離された活性汚泥を主体とする固形物は膜エレメント30の膜面に付着、堆積して膜面閉塞の原因となる。したがって、膜面に付着、堆積した固形物を剥離し洗浄する目的にも散気管28からの散気が利用される。すなわち、散気された空気の気泡はその浮力によって浮上する過程で膜エレメント30の膜面に剪断力を付与する。この気泡による剪断力によって膜面に付着、堆積した固形物が剥離する。また、散気管28からの散気はそのエアリフト作用によって硝化槽14内に被処理水の循環流を形成させ、被処理水と活性汚泥との混合状態を良好に維持する役目も果たす。
【0011】
このように散気管28からの散気は、被処理水中の溶存酸素を維持するための酸素供給源としての機能と、膜エレメント30の膜面を洗浄する機能と、被処理水の循環流を形成する機能とを有しており、これらの3つの機能を同時に達成するために、過剰気味の散気が行われる傾向にある。このため、硝化槽14の被処理水中の溶存酸素が必要以上に高くなるケースがしばしば発生する。この溶存酸素が比較的高い被処理水は、前記したように硝化液として循環ポンプ36から抜き出され、管路18を介して脱窒槽12に循環される。この結果、硝化液中の溶存酸素が脱窒槽12に持ち込まれることになり、脱窒槽12での脱窒反応に悪影響を与える場合がある。したがって、このような硝化槽14から硝化液を介して持ち込まれる溶存酸素を予め想定した上で脱窒槽12の容量を設定する必要がある。
【0012】
本実施形態では、脱窒槽12の容量が硝化槽14内に浸漬した膜分離手段22の容積と密接に関係することに着目して、脱窒槽12の容量を膜分離手段22の総容積の1.5〜10倍に設定している。なお、膜分離手段22の総容積とは、膜分離手段22を構成する膜エレメントや下方の散気部を含む容積であり、膜分離手段22が硝化槽14内に複数ユニット配置されている場合には、各ユニットの容積を合算した値である。すなわち、図2に示したように硝化槽14内に幅W,長さL,高さHの膜分離手段22のユニットが3基,配設されているときには、各ユニットの容積はW×L×Hであるから、膜分離手段22の総容積Vは3×W×L×Hとなる。したがって、脱窒槽12の容量を計算されたこの総容積Vに対して1.5〜10倍に設定する。
【0013】
以下に、上記1.5〜10倍に設定する理由を説明する。図3,図4は本発明者による一実験結果を示したものである。図3は脱窒槽12の容量と膜分離手段22の総容積との比を容量比Rと定義し、この容量比Rをパラメ−タとしてトータル窒素除去率(以下T−N除去率という。)を調べた結果である。同図によれば、容量比Rが1.5倍以上ではT−N除去率が80%以上と安定している。しかしながら、容量比Rが1.5倍未満ではT−N除去率が急激に低下している。この結果から容量比Rを1.5倍以上にするべきであることが理解できる。容量比Rが1.5倍未満の場合にT−N除去率が急激に低下する理由としては、硝化液中の溶存酸素が脱窒槽に持ち込まれることによって脱窒反応が阻害され、反応時間が不足したためと考えられる。容量比Rが1.5倍以上では、硝化液中の溶存酸素による悪影響を滞留時間(反応時間)の増加によってカバーするのでT−N除去率が安定すると考えられる。
【0014】
図4は容量比Rをパラメ−タとして被処理水のろ過特性を調べた結果である。実験は硝化槽14内の被処理水(活性汚泥の濃度,約10g/L)を採取し、この被処理水50mLをJISで規定されたNo.5のろ紙によってろ過した。縦軸に示した値は、ろ過開始から5分間経過後のろ液量である。同図によれば、容量比Rが10倍以下ではろ液量は20mL前後であり、比較的安定している。しかしながら、容量比Rが10倍を越えるとろ液量が急激に減少し始める。ろ液量の急激に減少は、膜分離手段22での膜分離に際して膜エレメント30の膜面が目詰まりを起こし易いことを意味しており、安定運転を維持する上で致命的な現象となる。このような現象が起きる原因は十分には解明されていない。活性汚泥が脱窒槽12内の嫌気条件下で必要以上に長時間滞留する結果、異常に増殖した嫌気性菌が粘性物質を盛んに分泌し、ろ過性を低下させるとも推察される。
【0015】
ともあれ,本実施形態では脱窒槽12の容量が膜分離手段22の総容積に対して1.5〜10倍に設定されているので、窒素除去装置10としてT−N除去率が安定している。また、被処理水のろ過特性が良好に維持されるので、膜分離手段22での膜分離を安定に継続させることができる。
【0016】
【発明の効果】
上述のとおり、本発明に係る窒素除去装置によれば、脱窒槽の容量を膜分離手段の総容積の1.5〜10倍としたので、T−N除去率が安定している。また、被処理水のろ過特性が良好に維持されるので、膜分離手段での膜分離を安定に継続させることができ、装置の運転管理が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る窒素除去装置の実施形態を示す装置系統図である。
【図2】硝化槽内に浸漬した膜分離手段の配置状況を例示し、(1)は平面図、(2)は正面図である。
【図3】容量比RとT−N除去率の関係を示した実験結果図である。
【図4】容量比Rと被処理水のろ過特性の関係を示した実験結果図である。
【符号の説明】
10………窒素除去装置、12………脱窒槽、14………硝化槽、22………膜分離手段、24………ブロア、28………散気管、30………膜エレメント、34………吸引ポンプ。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a nitrogen removing apparatus, and more particularly to a nitrogen removing apparatus configured to biologically remove nitrogen components contained in water to be treated by activated sludge.
[0002]
[Prior art]
As this type of nitrogen removing device, there is known a device in which water to be treated is circulated together with activated sludge between a denitrification tank and a nitrification tank. Activated sludge contains nitrifying bacteria and denitrifying bacteria, and in a nitrification tank, ammonia nitrogen in the water to be treated is nitrified by nitrifying bacteria into nitrate nitrogen under aerobic conditions. In the denitrification tank, nitrate nitrogen in the water to be treated is denitrified under the anaerobic condition by the action of denitrifying bacteria to form nitrogen gas, and this nitrogen gas is released to the atmosphere to remove nitrogen. As the concentration of activated sludge retained in the system is higher, the concentrations of nitrifying bacteria and denitrifying bacteria are relatively higher, and the treatment efficiency of nitrogen removal is improved.
[0003]
For this reason, in recent years, attempts have been made to immerse the membrane separation means in a nitrification tank and to separate the treated water from the activated sludge by this membrane separation means. That is, the water to be treated that has passed through the membrane is discharged out of the system as treated water, and the activated sludge separated by the membrane remains as it is in the circulation system between the denitrification tank and the nitrification tank. By employing such a method, the concentration of activated sludge in the circulation system can be reduced to about 10 g / L. This value of 10 g / L is about 5 times the concentration of activated sludge in the standard activated sludge method having a sedimentation basin, so that the treatment speed of the nitrification and denitrification reaction can be dramatically improved. Therefore, the capacity of the nitrification tank and the denitrification tank can be reduced accordingly, which contributes to the space saving of the required site area.
[0004]
In the nitrogen removing apparatus in which the membrane separation means is immersed in such a nitrification tank, the amount of air supplied to the nitrification tank increases because the concentration of the activated sludge is high. However, in this type of nitrogen removal apparatus, the properties of the inflowing water to be treated vary greatly. For this reason, under the operating conditions in which the oxygen consumption in the nitrification tank is smaller than originally planned, oxygen in the air that could not be completely consumed in the nitrification tank is brought into the denitrification tank, which should be an anaerobic condition without dissolved oxygen. In some cases, the denitrification reaction in the denitrification tank was adversely affected. Therefore, it is necessary to set the capacity of the denitrification tank on the assumption that oxygen is brought in from such a nitrification tank in advance. When setting the capacity of the denitrification tank, the capacity of the membrane separation means immersed in the nitrification tank seems to be related.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-8-267083
[Problems to be solved by the invention]
However, the contents described in
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the nitrogen removing apparatus according to the present invention circulates water to be treated together with activated sludge between a denitrification tank and a nitrification tank to remove nitrogen components contained in the water to be treated. In the nitrogen removal apparatus described above, the membrane separation means is immersed in the nitrification tank, and the capacity of the denitrification tank is set to 1.5 to 10 times the total volume of the membrane separation means.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is an apparatus system diagram showing an embodiment of a nitrogen removing apparatus according to the present invention. The
[0009]
In the above configuration, the water to be treated supplied to the
[0010]
On the other hand, solid matter mainly composed of activated sludge separated on the primary side of the
[0011]
As described above, the air diffused from the
[0012]
In the present embodiment, paying attention to the fact that the capacity of the
[0013]
The reason for setting the value to 1.5 to 10 times will be described below. 3 and 4 show the results of one experiment by the present inventors. FIG. 3 defines the ratio of the capacity of the
[0014]
FIG. 4 shows the results of examining the filtration characteristics of the water to be treated using the volume ratio R as a parameter. In the experiment, the water to be treated (concentration of activated sludge, about 10 g / L) in the
[0015]
In any case, in this embodiment, the capacity of the
[0016]
【The invention's effect】
As described above, according to the nitrogen removal apparatus of the present invention, the capacity of the denitrification tank is set to 1.5 to 10 times the total volume of the membrane separation means, so that the TN removal rate is stable. In addition, since the filtration characteristics of the water to be treated are well maintained, the membrane separation by the membrane separation means can be stably continued, and the operation management of the apparatus is easy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an apparatus system diagram showing an embodiment of a nitrogen removing apparatus according to the present invention.
FIGS. 2A and 2B show an example of an arrangement of membrane separation means immersed in a nitrification tank, wherein FIG. 2A is a plan view and FIG.
FIG. 3 is an experimental result diagram showing a relationship between a capacitance ratio R and a TN removal rate.
FIG. 4 is an experimental result diagram showing a relationship between a capacity ratio R and a filtration characteristic of water to be treated.
[Explanation of symbols]
10 nitrogen removal device, 12 denitrification tank, 14 nitrification tank, 22 membrane separation means, 24 blower, 28 diffuser tube, 30 membrane element, 34 ... Suction pump.
Claims (1)
Priority Applications (1)
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Publications (1)
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ID=33022063
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