JP2012157836A - 脱水ろ液の窒素除去システム並びに窒素除去方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 嫌気性消化汚泥を処理する水処理工程の窒素負荷を軽減する脱水ろ液の窒素除去システム並びに窒素除去方法を提供する。
【解決手段】 脱水ろ液の一定量Ｂを硝化槽１１に送水して撹拌しながら間欠曝気を行い、所定の滞留時間後に硝化槽の曝気を停止して上澄液の一定量Ｂを無酸素槽１３に供給すると共に、脱水ろ液の硝化処理後に、撹拌しながら硝化槽１１と無酸素槽１３の汚水を交互に交換させるもので、脱水ろ液に含まれるアンモニア性窒素を硝化槽１１で硝酸性窒素に酸化させ、無酸素槽１３で硝酸性窒素を窒素ガスに還元できる。汚水交換により硝化槽１１と無酸素槽１３を均一な有機物濃度に保ち、硝化槽１１の汚泥フロックの還元を防ぎ、硝化によるｐＨ値の低下も抑制できる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、嫌気性消化汚泥を脱水した場合にろ液に多く含まれるアンモニア性窒素の活性汚泥処理に関し、特に、脱水機の後段に硝化槽と無酸素槽を設置して水処理工程の窒素負荷を軽減させる脱水ろ液の窒素除去システム並びに窒素除去方法に関する。

従来、有機物を含有する汚泥と活性汚泥をエアレーションにより混合して亜硝酸性窒素と硝酸性窒素に酸化し、無酸素槽で亜硝酸性窒素或は硝酸性窒素を窒素ガスに還元させる処理方法は公知である。
そして、循環式硝化脱窒法により、脱窒菌が有機物を用いて酸化性窒素を窒素ガスに還元し、好気性反応槽で硝化細菌がアンモニア性窒素を亜硝酸性窒素と硝酸性窒素に酸化する活性汚泥処理も公知である。
また、嫌気―好気活性汚泥法により、有機物を含有する汚泥からリンを除去し、嫌気―無酸素―好気法の３槽からなる反応タンクで窒素とリンを同時に除去する活性汚泥の処理方法も良く知られている。

そして、嫌気好気法又は嫌気―無酸素―好気法の活性汚泥処理装置で処理した活性汚泥を反応槽で酢酸を添加してリンを放出させ、濃縮汚泥を脱水機で固液分離を行う有機性汚泥の処理方法が特許文献１に開示されている。
また、嫌気―好気活性汚泥方法の嫌気性処理装置の汚水を好気性処理装置に供給して高濃度の有機性廃液を処理し、流出液を脱水機に供給してＳＳ成分と分離液に分離し、分離液を亜硝酸化装置に流入させて曝気を行い、アルカリ成分または酸性成分を添加してｐＨ調整を行なってアンモニア性窒素の一部を亜硝酸窒素に変換し、脱窒工程で脱窒反応を行って窒素ガスを放出し、脱リン工程でマグネシウムとアルカリ成分を添加してリンを除去する有機性排水の処理方法が特許文献２に開示されている。

特開２００６−２６３５１５号公報（段落番号００１３乃至段落番号００１８、図１） 特開２００７−１１７９４８号公報（段落番号００２７乃至段落番号００３０、図１）

特許文献１に記載の有機性汚泥の処理方法は、反応槽で処理された活性汚泥は窒素とリンが良好に除去されるものであるが、対象原液が生汚泥なので、アンモニア性窒素の含有量は多くはない。
特許文献２に記載の高濃度有機性排水の処理方法は、嫌気―好気活性汚泥方法で処理し、固液分離した流出液に多く含まれるアンモニア性窒素とリンを除去して高濃度有機性排水の処理が良好に行なわれるものであるが、マグネシウムやアルカリ成分の薬剤を多く必要としている。
嫌気性消化処理後の脱水ろ液は、多くのアンモニア性窒素が含まれており、水処理工程での窒素負荷が過剰となる場合がある。
この発明は従来の課題である脱水ろ液に含まれるアンモニア性窒素の除去を目的として、脱水機の後段に硝化槽と無酸素槽を併設して脱水ろ液の窒素除去システム並びに窒素除去方法を提供する。

この発明の脱水ろ液の窒素除去システムの要旨は、有機物を含有する汚泥を最初沈殿池に流入させ、好気性反応槽と嫌気性消化槽で処理した消化汚泥を脱水機で固液分離を行ない、脱水ろ液を調整槽に一時的に貯留する汚泥処理システムにおいて、調整槽の後段に硝化槽を配設し、硝化槽に間欠式エアレーションと撹拌機を設けると共に、硝化槽に併設した無酸素槽に撹拌機を設け、硝化槽の上澄液を無酸素槽に抜出す抜出しポンプと、硝化槽と無酸素槽の汚水を交互に交換させる交換ポンプを設置して、間欠曝気を行いながら、アンモニア性窒素が含まれる脱水ろ液を処理するもので、汚水を交互に交換して脱水ろ液を供給すれば、硝化槽に適度な有機物を供給してｐＨの低下を抑制し、汚泥の分解を防ぐことが出来る。
硝化槽の脱水ろ液に含まれるアンモニア性窒素は、撹拌と間欠曝気により硝酸性窒素及び亜硝酸窒素に酸化でき、硝化処理後の上澄液を無酸素槽に供給して脱窒菌により窒素ガスに還元できる。
過剰となる恐れの脱水ろ液に含まれる窒素除去が可能となり、水処理工程での窒素負荷を軽減できる。

有機物の供給と処理水の排出手段は、無酸素槽の上澄液あるいは汚水を脱水機の前段の好気性反応槽に返送する返送ポンプと、無酸素槽に最初沈殿池の有機物を含む汚水を供給する送水ポンプを設置したもので、脱窒に必要な栄養源の有機物を最初沈殿池の汚水より供給できる。

この発明の活性汚泥処理における脱水ろ液の窒素除去方法の要旨は、有機物を含有する汚泥を最初沈殿池に流入させ、好気性反応槽と嫌気性消化槽で処理した消化汚泥を脱水機で固液分離を行ない、脱水ろ液を調整槽に一時的に貯留する汚泥処理システムにおいて、調整槽の後段に間欠曝気を行なう硝化槽と、硝化槽から上澄液を流入させて撹拌する無酸素槽を併設し、調整槽に貯留した脱水ろ液の一定量を硝化槽に送水して撹拌しながら間欠曝気を行い、脱水ろ液に含まれるアンモニア性窒素の硝化処理を行い、硝化処理に必要な時間経過後に、硝化槽の撹拌と曝気を停止して、硝化処理した硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素を多く含む一定量の上澄液を無酸素槽に供給して窒素ガスに還元させると共に、硝化処理後に硝化槽と無酸素槽の汚水を交互に交換して、間欠曝気により増殖した脱窒菌を無酸素槽に供給し、硝化槽の適度な有機物濃度を保ち、硝化槽のｐＨ低下と汚泥フロックの分解を防ぐもので、硝化槽に撹拌供給する酸素と硝化菌により、脱水ろ液に含まれるアンモニア性窒素を硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素に酸化でき、運転の途中で無酸素条件を入れることで放線菌の発生を抑制し、汚泥沈降性の改善が図れる。
硝化槽と無酸素槽の撹拌混合汚泥を交互に交換して、均一なＭＬＳＳ濃度に保ちながら硝化槽に有機物を供給し、汚泥フロックの分解を防ぐことができる。
硝化槽の硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素を含む上澄液を無酸素槽に供給して脱窒菌により窒素ガスに還元できる。

間欠曝気の方法は、硝化槽に流入する脱水ろ液が過剰曝気とならないように、撹拌しながら６０分サイクルで間欠曝気を行い、槽内の溶存酸素の上限を２ｍｇ／Ｌ以下に、水素イオン濃度をｐＨ５以上に維持すると共に、硝化槽と無酸素槽の汚水を、一日１回の頻度で硝化槽の５分の１程度の容量を交換して、硝化槽と無酸素槽のＭＬＳＳ濃度を６，０００ｍｇ／Ｌ程度に保つもので、硝化菌と脱窒菌の培養の時間が得られ、硝化槽に流入する脱水ろ液が過剰曝気となることがなく、硝化槽の曝気の調整が容易となる。
硝化槽に無酸素条件を入れることにより、放線菌等の水処理に有害な微生物の発生もなく、汚泥沈降性の改善が図れる。低曝気の状態を維持しながら、硝化槽と無酸素槽のＭＬＳＳ濃度が適正となる。

脱窒処理した処理水の排出は、無酸素槽の脱窒に必要な時間経過後に汚水の撹拌を停止して重力濃縮を行い、硝化槽から間欠的に流入してくる一定量の上澄液と同量の脱窒処理した上澄液を、事前に脱水機前段の好気性反応槽に返送するもので、増殖した硝化菌と脱窒菌を含む処理水を供給できる。

脱窒に必要な有機物の供給は、無酸素槽で撹拌しつつ一定量の汚水を脱水機前段の好気性反応槽に返送し、最初沈殿池の有機物を含有する一定量の汚水を無酸素槽に一日２〜４回流入させて脱窒に必要な３０〜４０ｍｇ／ＬのＣＯＤ濃度を確保するもので、最初沈殿池の汚水を投入することで、脱窒に必要な有機物を確保でき、脱窒菌が有機物を用いて硝酸性窒素を窒素ガスに還元できる。

この発明に係る脱水ろ液の窒素除去システム並びに窒素除去方法は上記のように構成してあり、嫌気性消化汚泥を脱水する場合に、汚泥処理後の脱水ろ液に含まれる多くのアンモニア性窒素の除去装置を、間欠式エアレーションと撹拌機を設けた硝化槽と、撹拌機を設けた無酸素槽の二槽式としたので、間欠曝気を行なう硝化槽は運転の途中で無酸素条件を入れることで低曝気の状態となり、脱窒菌が増殖し、放線菌等の水処理に有害な微生物の発生を抑制でき、汚泥沈降性の改善が図れる。
無酸素槽の栄養源の有機物は最初沈殿池の汚水を投入することで確保できる。
硝化槽は無酸素槽との一定量の汚水交換により、均一なＭＬＳＳ濃度に保ち、汚泥フロックの分解を防ぐことができ、硝化槽と無酸素槽は新たな汚泥の発生がなく、汚泥の引抜きを必要としない。
脱水ろ液に含まれる多くのアンモニア性窒素の除去が行なわれ、水処理への窒素負荷が軽減できる。

この発明に係る脱水ろ液の窒素除去システムのフローチャートである。 高濃度の水処理槽と低濃度の汚泥処理槽を併設した脱水ろ液の窒素除去システムの実験装置である。

この発明に係る脱水ろ液の窒素除去システム並びに窒素除去方法について、図面に基づき詳述すると、図１は窒素除去システムのフローチャートであって、最初沈殿池１で流入してくる有機物を含有する汚水の沈殿分離を行い、分離水と浮遊物を好気性反応槽２に移送して、槽底に沈殿した沈殿汚泥を調整槽３に抜出す。好気性反応槽２に流入した有機物を含有する分離水は、曝気により活性汚泥中の有機物を窒素成分に分解する。
好気処理された処理水は最終沈殿池４に移送して、上澄液は滅菌処理装置５で滅菌して放流する。沈殿濃縮した沈殿汚泥の一部は活性汚泥として好気性反応槽２に返送し、残りは余剰汚泥として調整槽３に抜出す。
調整槽３に集められた沈殿汚泥と余剰汚泥は嫌気性消化槽６に移送され、脱窒菌により汚泥中の有機物を分解して減量化される。
嫌気処理された消化汚泥はスクリュープレス等の脱水機７に供給し、脱水ろ液と脱水ケーキに固液分離される。

図１に示すように、脱水機７で固液分離した脱水ろ液を一時的に貯留する調整槽８が設置してあり、調整槽８の後段に間欠式エアレーション９と撹拌機１０を設けた硝化槽１１と、撹拌機１２を設けた無酸素槽１３を併設してある。硝化槽１１と無酸素槽１３の間に硝化槽１１の上澄液の一定量Ｂを無酸素槽１３に抜出す抜出しポンプ１４と、硝化槽１１と無酸素槽１３の各撹拌機１０、１２により槽内濃度を均一にした汚水を交互に交換させる交換ポンプ１５が設置してある。
無酸素槽１３には、上澄液の一定量Ｂを抜出し、好気性反応槽２の前段部へ返送する返送ポンプ１６が設置してある。無酸素槽１３のＭＬＳＳ濃度（活性汚泥浮遊物質量）を保つために、撹拌機１２を停止して重力濃縮を行い、上澄液の一定量Ｂを抜出して好気性反応槽２に返送する。
無酸素槽１３の脱窒に必要な有機物を確保するため、無酸素槽１３に供給する送水ポンプ１７が最初沈殿池１に設置してあり、最初沈殿池１のＳＳが極力少なく、且つ有機物が多い箇所から汚水の一定量Ａを無酸素槽１３に供給する。

脱水ろ液の窒素除去システムの硝化槽１１と無酸素槽１３の立ち上げ時は、最終沈殿池４から発生する余剰汚泥を脱水ろ液で希釈し、硝化槽１１と無酸素槽１３に供給してＭＬＳＳ濃度（活性汚泥浮遊物質量）を３，０００ｍｇ／Ｌ程度に調整する。
なお、栄養源の有機物採取先は、生汚泥の最初沈殿池１あるいは最終沈殿池４の上澄液でも良い。
硝化槽１１では撹拌機１０で撹拌しながら間欠式エアレーション９で間欠曝気を行ない、無酸素槽１３では無酸素状態の脱水ろ液を撹拌機１２で撹拌して、脱水ろ液に含まれるアンモニア性窒素（ＮＨ_４−Ｎ）の除去を開始する。

ａ．無酸素槽１３では汚水を無酸素状態で撹拌し、脱窒に必要な時間経過後に、撹拌機１２を停止して重力濃縮を行い、一定量Ｂの上澄液を抜き出して返送ポンプ１６で脱水機７の前段の好気性反応槽２に返送する。
脱水ろ液中のアンモニア性窒素（ＮＨ_４−Ｎ）を除去した処理水を返送できる。
ｂ．硝化槽１１では脱水ろ液の間欠曝気を行ない、硝化処理に必要な時間経過後に、硝化槽１１の間欠式エアレーション９と撹拌機１０を停止して、硝化処理した汚水を重力濃縮させ、分離した上澄液の一定量Ｂを無酸素槽１３に供給する。
硝化槽１１の汚水は所定のＭＬＳＳ濃度（活性汚泥浮遊物質量）を維持するため、上澄液を抜出す。
ｃ．調整槽８に貯留した脱水ろ液の一定量Ｂを硝化槽１１に送水する。

ｄ．硝化槽１１はアンモニア性窒素（ＮＨ_４−Ｎ）を含む脱水ろ液が過剰曝気とならないように、撹拌機１０で撹拌しながら間欠式エアレーション９で６０分程度の間隔で曝気と停止の間欠曝気を行ない、硝化菌でアンモニア性窒素（ＮＨ_４−Ｎ）を硝酸性窒素（ＮＯ_３−Ｎ）又は亜硝酸性窒素（ＮＯ_２−Ｎ）に酸化する。
ｅ．硝化槽１１の溶存酸素（ＭＬＤＯ）は０．２〜０．５ｍｇ／Ｌ程度になるのが理想であるが、調整が困難である。
エアレーションは６０分程度の間欠曝気とすれば、溶存酸素（ＭＬＤＯ）の最高値でも２ｍｇ／Ｌ程度に、水素イオン濃度をｐＨ５以上に維持することで調整が容易となり、低曝気と似た状態となる。
硝化菌と脱窒菌の培養の時間が得られ、硝化槽１１の曝気の調整が容易となり、流入する脱水ろ液が過剰曝気となることがない。運転の途中で無酸素条件を入れることで放線菌等の水処理に有害な微生物の発生を抑制し、汚泥沈降性の改善も図れる。

ｆ．硝化槽１１は脱水ろ液の流入後、硝化処理に必要な滞留時間を１日程度とし、硝化槽１１の撹拌機１０と無酸素槽１３の撹拌機１２を作動しながら、硝化槽１１の５分の１程度の汚水を、交換ポンプ１５で交互に交換する。交換する汚水は、撹拌機１０、１２により槽内濃度が一定になっており、交換ポンプ１５による排出で、槽内濃度が変化することはない。
ｇ．汚水の交換で無酸素槽１３から硝化槽１１に有機物を供給して、硝化槽１１と無酸素槽１３のＭＬＳＳ濃度（活性汚泥浮遊物質量）を６，０００ｍｇ／Ｌ程度に均一に保つ。
低曝気の状態を維持しながら硝化槽１１と無酸素槽１３の汚水を交互に交換することにより、硝化槽１１と無酸素槽１３のＭＬＳＳ濃度（活性汚泥浮遊物質量）が適正となる。
均一なＭＬＳＳ濃度に保ちながら硝化槽１１に適度な有機物を供給してｐＨの低下を抑制して汚泥フロックの分解を防ぐ。
ｈ．硝化槽１１での脱水ろ液の滞留時間は、硝化菌、脱窒菌を培養するため、１日程度滞留させる。
硝化槽１１は硝化反応によりｐＨが低下するが、脱水ろ液の供給と、無酸素槽１３との汚水交換でｐＨの低下を抑制でき、間欠曝気でｐＨが５以下となることがない。
硝化槽１１の脱水ろ液に含まれるアンモニア性窒素を硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素に酸化して、増殖した硝化菌と脱窒菌を含む処理水を無酸素槽１３に供給できる。

ｉ．無酸素槽１３では撹拌機１２で撹拌しながら脱窒菌により汚水中に含まれる硝酸性窒素（ＮＯ_３−Ｎ）又は亜硝酸性窒素（ＮＯ_２−Ｎ）を窒素ガス（Ｎ_２）に還元させる。
脱窒に必要な時間経過後に無酸素槽１３の汚水を撹拌機１２で撹拌しつつ、返送ポンプ１６で一定量Ａの汚水を脱水機７前段の好気性反応槽２の前段部分に返送する。撹拌機１２により槽内温度が一定になっており、返送ポンプ１６による排出で、槽内濃度が変化することはない。
ｊ．最初沈殿池１のＳＳが極力少なく有機物が多い箇所の汚水の一定量Ａを送水ポンプ１７で一日２〜４回流入させる。無酸素槽１３の汚泥に必要な栄養源の有機物は、最初沈殿池１の汚水より供給して、脱窒に必要な有機物濃度（ＣＯＤ）を３０〜４０ｍｇ／Ｌに確保する。
ｋ．無酸素槽１３の脱窒工程を経た一定量Ｂの上澄液は好気性反応槽２に返送する。
ｌ．この脱水ろ液の窒素除去システムによる汚泥の増加はなく、汚泥の引抜きは行なわない。
上記のａ〜ｊの操作を繰り返し、硝化槽の脱水ろ液に含まれるアンモニア性窒素は、撹拌と間欠曝気により硝酸性窒素及び亜硝酸窒素に酸化でき、硝化処理後の上澄液を無酸素槽に供給して、脱窒菌により窒素ガスに還元できる。脱水ろ液に過剰に含まれる窒素の除去が可能となり、水処理工程での窒素負荷を軽減できる。

嫌気性消化汚泥を脱水機で固液分離をした脱水ろ液には、アンモニア性窒素が多く含まれており、汚泥処理後の水処理工程で窒素負荷が過剰となっている。そこで、水処理工程の負荷を低減するため、アンモニア性窒素を除去する装置を検討した。
実験装置として図２に示す高濃度の水処理槽１８と低濃度の汚泥処理槽１９の２０Ｌ槽を併設して実験を行った。
（１）実験装置
ａ：高濃度の水処理槽１８に連続式エアレーション２０と撹拌機２１を設置し、低濃度の汚泥処理槽１９に間欠式エアレーション２２と撹拌機２３を設置した。

（２）実験条件
ａ：基質として、
ＢＯＤ源は、最初沈殿池の初沈流出水に含まれる有機物に相当する成分として、無調整牛乳（ＢＯＤ約７８０００ｍｇ／Ｌ）の４０ｍＬを水処理槽１８に１日２回供給する。
窒素成分は、消化汚泥の脱水ろ液（ＮＨ_４−Ｎ約５００ｍｇ／Ｌ）を汚泥処理槽１９に２０Ｌ供給する。
ｂ：高濃度の水処理槽１８の連続式エアレーション２０は連続曝気とし、反応液の重力濃縮のための曝気停止を２ｈ／ｄａｙとする。
ｃ：低濃度の汚泥処理槽１９の間欠式エアレーション２２は曝気と停止を６０分間隔で実施する。
ｄ：ＭＬＤＯ（溶存酸素）は１ｍｇ／Ｌ以下となるように、連続式エアレーション２０と間欠式エアレーション２２の風量を調整する。
ｅ：水処理系の水処理槽１８と汚泥処理系の汚泥処理槽１９のＭＬＳＳ濃度（活性汚泥浮遊物質量）を保つため、適宜汚泥４Ｌを交換する。
ｆ：水質測定：ＭＬＤＯ、ＭＬＳＳ、ＭＬＶＳＳ、ＢＯＤ，ＣＯＤ、色度等の水質測定をする。

（３）操作手順
ａ：水処理槽１８の連続式エアレーション２０と撹拌機２１、汚泥処理槽１９の間欠式エアレーション２２と撹拌機２３を作動開始する。
ｂ：水処理槽１８と汚泥処理槽１９の曝気と撹拌を１時間行なった後、上澄液を作るために停止する。
ｃ：水処理槽１８の上澄液４Ｌを除去する。
ｄ：汚泥処理槽１９の上澄液４Ｌを水処理槽１８へ投入する。
ｅ：水処理槽１８に牛乳４０ｍＬと、汚泥処理槽１９に消化汚泥脱水ろ液を４Ｌ投入する。
ｆ：水処理槽１８と汚泥処理槽１９は無酸素条件を確保するため、１時間のみ撹拌を実施する。
ｇ：水処理槽１８と汚泥処理槽１９の撹拌と曝気再開する。
ｈ：４時間後に水処理槽１８と汚泥処理槽１９の汚泥を４Ｌ交換する。
ｉ：水処理槽１８の曝気を停止して牛乳４０ｍＬを投入し、１時間のみ撹拌を実施した後曝気再開する。
ｊ：夜間は風量を削減して曝気する。

（４）低曝気条件の確立
Ａ．曝気風量の設定
水処理槽１８と汚泥処理槽１９の風量は０．１〜１．６Ｌ／分
曝気方式は連続曝気と間欠曝気を１０分、或は１時間と様々な条件を検討した。
流入水質や水量の変動を想定すると、低曝気条件であるＭＬＤＯ（溶存酸素）を０．５ｍｇ／Ｌ程度に確保するためには、１時間曝気、１時間停止の間欠曝気が最も近い条件となることが分かった。
ａ：有機物の酸化（酸素呼吸、グルコースの例）
Ｃ_６Ｈ_１２Ｏ_６＋６Ｏ_２→６ＣＯ_２＋６Ｈ_２Ｏ
ｂ：硝化（酸素呼吸）の進行
ＮＨ_４ ^＋＋２Ｏ_２→ＮＯ_３ ⁻＋Ｈ_２Ｏ＋２Ｈ^＋
ｃ：脱窒（酸素呼吸）の進行、（グルコースの例）
５Ｃ_６Ｈ_１２Ｏ_６＋２４ＮＯ_３ ⁻→３０ＣＯ_２＋１８Ｈ_２Ｏ＋２４ＯＨ⁻＋１２Ｎ_２

Ｂ．検討結果
間欠、低曝気では系内で上記の酸素ａｂｃの酸素呼吸と硝酸呼吸が同時に進行し、有機物除去と窒素除去が行なわれ、ｐＨ低下は起こらないと考えられる。
この時のＭＬＤＯ（溶存酸素）は０．５ｍｇ／Ｌ程度であった。
硝化の進行が進むとｐＨは低下するが、同時に脱窒が進行するとｐＨは回復している。
しかし、流量変動、水質変動、系内での反応の進行等がある中で、ＭＬＤＯ（溶存酸素）を常時０．５ｍｇ／Ｌ程度に保持する条件を設定するのが困難であった。

Ｃ．硝化によるｐＨの低下と脱窒によるｐＨの回復
従来の標準活性汚泥法及びＯＤ法は、硝化の進行が進むとｐＨが低下するが、同時に脱窒が進行するとｐＨは回復する。
処理水のｐＨが低下しないのは処理系において硝化と脱窒が同時に起こっているためと考えられる。
間欠低曝気の汚泥処理方法では、標準活性汚泥法より窒素除去率が高くなるのは、脱窒（硝化呼吸）が進行しやすいためと考えられる。
実験結果から、基質（牛乳、グルコース、余剰汚泥等）がない場合に硝化が進行すると、ｐＨが５以下に低下して硝化が停止する。
更に、硝化を進行させるためには炭酸水素ナトリウム等の緩衝剤を投入しなければならない。
ＮａＨＣＯ_３＋Ｈ^＋→Ｎａ^＋＋ＣＯ_２＋Ｈ_２Ｏ
ｐＨ低下を防止するため、粉砕した牡蠣殻（ＣａＣＯ_３）を投入してみたが、効果は見られなかった。
ｐＨが５以下に低下すると汚泥が解体し、上澄液は懸濁するという発泡現象がみられた。
その解決策として、基質添加後に無酸素条件を作るため、曝気を止め、撹拌のみとした。これはＡＯ法と呼ばれる運転条件であり、この手法を利用した実験により発泡現象は収まった。発泡現象は放線菌の発生が原因と思われる。
基質が不足して硝酸呼吸が困難である汚泥処理槽ではｐＨの低下と硝酸の蓄積が発生することが予測できる。
流入下水等の基質を汚泥好気性硝化槽へ添加するか、或は最初沈殿池の汚泥を添加することで硝酸呼吸が促進され、アルカリ分の補給と窒素除去が行なわれるものと推測され、余剰汚泥発生量の削減につながる可能性がある。

Ｄ．発泡現象の抑制
実験開始当初から水処理槽１８と汚泥処理槽１９の槽内に放線菌によると思われる発泡現象が発生し、汚泥フロックの解体が見られた。発泡現象が発生すると汚泥流出等による汚泥収支が取れなくなる。その解決策として牛乳添加後に無酸素条件を作るため、曝気を止め、撹拌だけとした。これはＡＯ法と呼ばれる運転条件であり、この手法を利用した実験により、発泡現象は収まった。低曝気の後に無酸素条件を組み込むことで発泡現象が抑制でき、汚泥の沈降性改善した。
間欠、低曝気は運転の途中で無酸素条件を入れることにより、放線菌の発生を抑えるとともに、汚泥沈降性の改善が図れるものと考えられる。
上記の実験結果から、消化汚泥の脱水ろ液を水処理施設の初段に返送せずに、硝化槽に供給し、同時にＢＯＤ源として余剰汚泥、流入下水、初沈汚泥等を若干投入して窒素除去した後、水処理系へ返送すれば余剰汚泥発生量が少なくなることが考察できる。

この発明に係る脱水ろ液の窒素除去システム並びに窒素除去方法は、汚泥処理後の脱水ろ液に含まれる多くのアンモニア性窒素の除去装置を、間欠式エアレーションと撹拌機を設けた硝化槽と、撹拌機を設けた無酸素槽の二槽式としたので、間欠曝気を行なう硝化槽が低曝気と似た状態となり、硝化菌と脱窒菌の培養の時間が得られ、運転の途中で無酸素条件を入れることで水処理に有害な微生物の発生を抑制し、汚泥沈降性の改善も図れる。
無酸素槽の栄養源の有機物は最初沈殿池の汚水を投入することで確保でき、硝化槽は無酸素槽との汚水交換により、均一なＭＬＳＳ濃度に保ち、汚泥フロックの分解を防ぐことができる。硝化槽と無酸素槽は新たな汚泥の発生がなく、汚泥の引抜きを必要としない。
脱水ろ液に含まれる多くのアンモニア性窒素の除去が行なわれ、水処理への窒素負荷が軽減できる。
従って、下水処理場、し尿処理場、或は有機物を多く含む生産プロセスや産業排水処理場等の汚泥処理工程に脱水ろ液を一時的に貯留する調整槽の後段に二槽式の硝化槽と無酸素槽を設置すれば脱水ろ液に含まれる多くのアンモニア性窒素の除去が行なわれ、水処理工程の負担を軽減できる。

１ 最初沈殿池
２ 好気性反応槽
６ 嫌気性消化槽
７ 脱水機
８ 調整槽
９ 間欠式エアレーション
１０ 撹拌機
１１ 硝化槽
１２ 撹拌機
１３ 無酸素槽
１４ 抜出しポンプ
１５ 交換ポンプ
１６ 返送ポンプ
１７ 送水ポンプ
Ａ 一定量
Ｂ 一定量

Claims (6)

1. 有機物を含有する汚泥を最初沈殿池（１）に流入させ、好気性反応槽（２）と嫌気性消化槽（６）で処理した消化汚泥を脱水機（７）で固液分離を行ない、脱水ろ液を調整槽（８）に一時的に貯留する汚泥処理システムにおいて、調整槽（８）の後段に硝化槽（１１）を配設し、硝化槽（１１）に間欠式エアレーション（９）と撹拌機（１０）を設けると共に、硝化槽（１１）に併設した無酸素槽（１３）に撹拌機（１２）を設け、硝化槽（１１）の上澄液を無酸素槽（１３）に抜出す抜出しポンプ（１４）と、硝化槽（１１）と無酸素槽（１３）の汚水を交互に交換させる交換ポンプ（１５）を設置して、間欠曝気を行いながら、アンモニア性窒素が含まれる脱水ろ液を処理することを特徴とする脱水ろ液の窒素除去システム。
2. 上記無酸素槽（１３）の上澄液あるいは汚水を脱水機（７）の前段の好気性反応槽（２）に返送する返送ポンプ（１６）と、無酸素槽（１３）に最初沈殿池（１）の有機物を含む汚水を供給する送水ポンプ（１７）を設置したことを特徴とする請求項１に記載の脱水ろ液の窒素除去システム。
3. 有機物を含有する汚泥を最初沈殿池（１）に流入させ、好気性反応槽（２）と嫌気性消化槽（６）で処理した消化汚泥を脱水機（７）で固液分離を行ない、脱水ろ液を調整槽（８）に一時的に貯留する汚泥処理システムにおいて、調整槽（８）の後段に間欠曝気を行なう硝化槽（１１）と、硝化槽（１１）から上澄液を流入させて撹拌する無酸素槽（１３）を併設し、調整槽（８）に貯留した脱水ろ液の一定量（Ｂ）を硝化槽（１１）に送水して撹拌しながら間欠曝気を行い、脱水ろ液に含まれるアンモニア性窒素の硝化処理を行い、硝化処理に必要な時間経過後に、硝化槽（１１）の撹拌と曝気を停止して、硝化処理した硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素を多く含む一定量（Ｂ）の上澄液を無酸素槽（１３）に供給して窒素ガスに還元させると共に、硝化処理後に硝化槽（１１）と無酸素槽（１３）の汚水を交互に交換して、間欠曝気により増殖した脱窒菌を無酸素槽（１３）に供給し、硝化槽（１１）の適度な有機物濃度を保ち、硝化槽（１１）のｐＨ低下と汚泥フロックの分解を防ぐことを特徴とする脱水ろ液の窒素除去方法。
4. 上記硝化槽（１１）に流入する脱水ろ液が過剰曝気とならないように、撹拌しながら６０分サイクルで間欠曝気を行い、槽内の溶存酸素の上限を２ｍｇ／Ｌ以下に、水素イオン濃度をｐＨ５以上に維持すると共に、硝化槽（１１）と無酸素槽（１３）の汚水を、一日１回の頻度で硝化槽（１１）の５分の１程度の容量を交換して、硝化槽（１１）と無酸素槽（１３）のＭＬＳＳ濃度を６，０００ｍｇ／Ｌ程度に保つことを特徴とする請求項３に記載の脱水ろ液の窒素除去方法。
5. 上記無酸素槽（１３）の脱窒に必要な時間経過後に汚水の撹拌を停止して重力濃縮を行い、硝化槽（１１）から間欠的に流入してくる一定量（Ｂ）の上澄液と同量の脱窒処理した上澄液を、事前に脱水機（７）前段の好気性反応槽（２）に返送することを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の脱水ろ液の窒素除去方法。
6. 上記無酸素槽（１３）で撹拌しつつ一定量（Ａ）の汚水を脱水機（７）前段の好気性反応槽（２）に返送し、最初沈殿池（１）の有機物を含有する一定量（Ａ）の汚水を無酸素槽（１３）に一日２〜４回流入させて脱窒に必要な３０〜４０ｍｇ／ＬのＣＯＤ濃度を確保することを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれか１項に記載の脱水ろ液の窒素除去方法。

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