JP2022045829A - 水処理方法及び水処理装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施の形態に係る水処理方法は、浄化槽汚泥及びし尿系汚泥の少なくともいずれかを含む汚泥を固液分離して得られる分離液に対して生物膜(生物担体)を用いた生物処理を行い、生物処理で得られる生物処理水を、下水排除基準を満たすように希釈することを含む。
接触酸化法は、固定床担体を処理槽内に収容された液中に浸漬させ、分離液を通水させながら曝気を行うことによって、担体表面に生物膜を形成させながら分離液中の有機物を分解させて生物処理水を得る方法である。担体に付着した生物膜によって処理を行うため、活性汚泥法等と比べて返送による汚泥量のコントロールが不要であり、維持管理が容易となる。BOD容積負荷としては、0.1~1.0kg-BOD/m3/dが好ましく、高負荷で運転すると生物膜が肥大して接触材が目詰まりすることがある。また、T-N負荷としては、0.06~0.3kg-N/m3/dが好ましい。
流動担体法は、処理槽内に担体を収容し、処理槽内の液中で担体が流動することにより、微生物を被処理水中の有機物や酸素などと接触させて生物処理水を得る方法である。流動担体法を利用する処理槽は新設してもよいし、既存の貯留槽に、担体及び散気装置等を導入してもよい。流動担体に使用される担体には特に制限はないが、代表的なものとして以下のものが挙げられる。
硝化促進処理では、槽内の溶存酸素(DO)が1.0~5.0mg/L、望ましくは2.5~4.0mg/Lとなるように曝気条件を設定することが好ましい。これにより、原水に含まれるアンモニア性窒素(NH4-N)を硝酸性窒素(NOx-N)に酸化させる硝化反応を促進させることができる。
脱窒促進処理では、処理槽内のDOが1.0mg/L未満、望ましくは0.5mg/L以下となるように曝気条件を設定し、脱窒反応を促進させることが好ましい。脱窒条件では、曝気を完全に停止して機械撹拌による流動を行っても良いし、DOが1.0mg/L未満となる範囲で微曝気を行ってもよいし、機械撹拌と微曝気の組み合わせでも良い。このような曝気条件とすることで、硝化条件と比べて硝化速度は落ちるものの、硝化と脱窒が同時に進行することが期待される。
オン時間は1分以上であれば特に制限はない。オン時間においては、DOを1mg/L以上とすることが好ましく、流動担体を使用する場合にはDOを2.5mg/L以上とすることが更に好ましい。また、休日に脱水機を運転せず、原水の流入がない場合は、微曝気条件で曝気停止時間の比率を長めにとることで、内生脱窒を促進させることが可能となる。
硝化速度と脱窒速度の比は、1:1~1:5程度であるため、硝化促進処理-脱窒促進処理の時間の比率についても、1:1~5:1、好ましくは2:1~4:1とすることで、適切な硝化時間と脱窒時間を維持することが可能になる。生物処理において流動担体を使用する場合は、馴致した担体を採取し、例えば以下のような回分試験により硝化速度、脱窒速度を求めることで、微生物の付着状況に応じた最適な硝化時間、脱窒時間の比を手動又は自動で設定することが可能になる。
例えば、1Lのメスシリンダーに処理槽から採取した担体を20vol%投入し、原水を全容1Lとなるようにメスアップする。そして、アルカリ度(mg-CaCO3/L)が原水のアンモニア濃度(mg-N/L)の7倍となるように炭酸ナトリウムを添加する。その後、曝気を開始し、一定時間(例えば0、30、60、90、120分)ごとにサンプリングを行い、水質分析を行う。NOx-N濃度の変化量から、担体容積あたりの硝化速度(mg-N/L-担体/h)を計算する。
例えば、1Lの密閉可能な容器に処理槽から採取した担体を20vol%投入し、原水を全容1Lとなるようにメスアップする。そしてNO3-Nが50~100mg/LとなるようにNaNO3を添加する。容器内のガスを窒素ガスで置換した後、撹拌を開始し、一定時間(例えば0、30、60、90、120分)ごとにサンプリングを行い、水質分析を行う。NOx-N濃度の変化量から、担体容積あたりの脱窒速度(mg-N/L-担体/h)を計算する。
センサによる制御方法としては、pH制御、アルカリ度制御、ORP制御、DO制御、NH4-N制御、NOx-N制御等、及びその組み合わせが挙げられる。以下に述べる理由により、中でも特にORP制御、NOx-N制御が好適である。
硝化促進処理では、硝化反応に伴ってアルカリ度が減少し、pHが低下する。アルカリの添加を行わず原水中のアルカリ度のみで硝化を行う場合、アルカリ度が一定値以下になると硝化の進行が停止し、pHの低下も停止する。このため、pH、もしくはアルカリ度の経時変化を確認し、時間あたりの変化量が一定値以下となった時点を硝化が完了した時点とみなし、脱窒促進処理に切り替えることができる。
硝化促進処理では、有機物の酸化、アンモニアの硝化に伴いORPが増加する。有機物の酸化と硝化が同時に進行している期間、有機物の酸化が完了し硝化のみが進行している期間、硝化が完了した後、でそれぞれORPの経時変化の傾きが異なるため、その変化量を確認し、時間あたりの変化量が一定値以下となった時点を硝化が完了した時点とみなし、脱窒促進処理に切り替えることができる。
硝化促進処理において、同一空気量で吹込みを行った場合、槽内の有機物の酸化や硝化が完了した後は、反応の進行中に比べてDOが高くなる。DOの経時変化を確認し、DOが増加した時点で硝化が完了したとみなし、脱窒促進処理に移行することができる。
硝化促進処理において、NH4-N濃度の時間変化は、硝化が完了している期間、有機物の酸化と硝化が同時に進行している期間、有機物の酸化が完了し硝化が進行している期間、の順に大きくなる。この経時変化を確認し、NH4-Nの変化量が小さくなった時点で硝化が完了したとみなし、脱窒促進処理に移行することができる。
硝化促進処理において、NOx-N濃度の時間変化は、硝化が完了している期間、有機物の酸化と硝化が同時に進行している期間、有機物の酸化が完了し硝化が進行している期間、の順に大きくなる。この経時変化を確認し、NOx-Nの変化量が小さくなった時点で硝化が完了したとみなし、脱窒促進処理に移行することができる。
原水中の窒素成分のほとんどはNH4-Nであることから、原水の窒素濃度はNH4-N計で測定することが可能である。従って、処理水の窒素濃度の目標値を定めれば、原水NH4-N濃度と処理水T-N目標濃度との関係により、必要な硝化-脱窒量を計算することが可能である。時間当たりの硝化速度及び脱窒速度は処理槽のNH4-N濃度、もしくはNOx-N濃度より計算可能なため、目標濃度に達するために必要な硝化条件、脱窒条件の時間を演算装置で計算し、ブロワを制御することができる。これにより、硝化時間を必要最低限に抑えることができ、曝気風量を削減することが可能となる。
本発明の実施の形態に係る水処理方法では、原水である分離液の処理に生物処理を採用しているため、生物の生育に必要なだけのリンを供給する必要がある場合がある。一般的に、生物処理においては、BOD100mg/Lに対し、1mg/L程度のリンが必要とされており、原水BODに対し、この比を満足するようにリンを供給することが望ましい。処理が良好であれば、リンの濃度は1mg/L以下、好ましくは0.7mg/L以下、より好ましくは0.5mg/L以下に減らして供給しても良い。
上記の生物処理によって得られた生物処理水は希釈槽に送られ、希釈水と混合して下水排除基準を満たすように希釈される。生物処理水の希釈倍率を典型的には1~4倍、より典型的には1~3倍、更には1~2倍、更には1~1.5倍とすることにより、下水排除基準を満たす量とすることができる。希釈は常時行っても良いし、下水排除基準を満たすために必要な場合にのみ行っても良い。これにより、従来の手法に比べてより少ない希釈水量で、下水道放流のための水質基準に応じたより効率的且つ適切な処理が行える。
本発明の実施の形態に係る水処理装置は、図1に示すように、浄化槽汚泥及びし尿系汚泥の少なくともいずれかを含む汚泥を固液分離して分離汚泥と分離液とに分離する固液分離装置1と、分離液を生物処理する生物膜を内部に収容し、分離液に対して、硝化を促進する硝化促進処理と、脱窒を促進する脱窒促進処理とを行う処理槽(曝気処理槽)2と、硝化促進処理と脱窒促進処理が、処理槽2内で交互に行われるように、処理槽2の曝気条件を少なくとも2条件以上に設定して制御する制御手段4と、処理槽2で処理された生物処理水を下水排除基準を満たすように希釈する希釈槽3とを備える。
2…処理槽(曝気処理槽)
3…希釈槽
4…制御手段
11…分離液供給管
21…撹拌機
22…曝気手段
23…計測手段
24…計測手段
Claims (5)
- 浄化槽汚泥及びし尿系汚泥の少なくともいずれかを含む汚泥を固液分離して得られる分離液を、生物担体を収容した曝気処理槽内に供給し、
前記処理槽において、硝化を促進する硝化促進処理と、脱窒を促進する脱窒促進処理とが行われるように、前記処理槽内の曝気条件を、少なくとも前記硝化促進処理の曝気条件と、該硝化促進処理の曝気条件よりも曝気量の少ない前記脱窒促進処理の曝気条件の2条件以上設定し、
前記硝化促進処理及び前記脱窒促進処理が前記処理槽内で交互に切り替わるように、前記曝気条件を切り替えて生物処理を行い、
前記生物処理で得られる生物処理水を、下水排除基準を満たすように希釈すること
を有することを特徴とする水処理方法。 - 前記分離液の前記処理槽への供給を間欠的に行うことを特徴とする請求項1に記載の水処理方法。
- 前記脱窒促進処理において、前記分離液を前記処理槽の下部から流入させるか、撹拌機による撹拌を行うか、又は曝気を行うか、の少なくともいずれかを実施することにより、前記処理槽内に収容された前記分離液を流動させることを特徴とする請求項1又は2に記載の水処理方法。
- 浄化槽汚泥及びし尿系汚泥の少なくともいずれかを含む汚泥を固液分離して分離汚泥と分離液とに分離する固液分離装置と、
前記分離液を生物処理する生物膜を内部に収容し、前記分離液に対して、硝化を促進する硝化促進処理と、脱窒を促進する脱窒促進処理とを行う処理槽と、
前記硝化促進処理と前記脱窒促進処理が、前記処理槽内で交互に行われるように、前記処理槽の曝気条件を、前記硝化促進処理の曝気条件と前記脱窒促進処理の曝気条件の少なくとも2条件以上設定して制御する制御手段と、
前記処理槽で処理された生物処理水を下水排除基準を満たすように希釈する希釈槽と
を備えることを特徴とする水処理装置。 - 前記処理槽の下部に接続され、前記処理槽内で液流を生じさせるように、前記分離液を前記処理槽内へ供給可能な分離液供給管を備えることを特徴とする請求項4に記載の水処理装置。
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