JP2533991B2 - 下水の硝化・脱窒方法 - Google Patents

下水の硝化・脱窒方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は自然流下式曝気槽を用い
た下水の硝化・脱窒方法の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】窒素成分を含有する下水等の処理方法と
しては、従来から硝化液循環法、A2O 法、回分式
活性汚泥法等が知られている。 の硝化液循環法は、図7に示されるように硝化槽で硝
化した液の一部を脱窒槽へ循環し、原水中の有機物を水
素供与体として利用して窒素を除去する方法である。し
かしこの方法は循環率が小さいと脱窒が十分に行われず
処理水に残留する窒素が多くなり、逆に循環率を大きく
すると脱窒槽の容積を大型化しなればならない欠点があ
る。
【0003】のA2O 法は、図8に示すように原水中の
有機物を利用して窒素を除去するとともに、更にメタノ
ールを添加して第2脱窒槽において窒素を除去する方法
である。しかしこの方法は水素供与体としてメタノール
を添加するためにランニングコストが高くなるととも
に、残留メタノールを再曝気によって除去するために再
曝気のための動力を余分に必要とする欠点がある。
【0004】の回分式活性汚泥法は、一つの槽内で硝
化と脱窒とを行わせる方法であり、硝化の終わった槽内
の曝気を停止し、固液分離させた後に処理水の一部を排
出し、排出量に見合った原水を供給しながら嫌気的に攪
拌して原水中の有機物を利用した脱窒を行わせ、その後
に曝気して硝化を行い、以下同様のサイクルを繰り返す
方法である。しかしこの方法はと同様に処理水の引抜
き率により処理水に残留する窒素が変化するばかりか、
下水のように処理すべき原水の量が多いときは適用しに
くい欠点がある。
【0005】そこでこのような従来法の欠点を解決する
ために、本発明者は図9に示す新規な下水の処理法を発
明し、既に特願平2-24656 号として特許出願済みであ
る。この方法は、混和槽で下水中の有機物を汚泥に吸着
させた後、接触安定沈澱槽で固液分離を行い、分離液は
硝化槽で硝化した後に硝化液として脱窒槽へ送り、また
吸着汚泥は直接脱窒槽へ送り、脱窒槽では硝化液中の硝
酸性窒素を吸着汚泥中の吸着有機物を利用して微生物で
脱窒する方法である。
【0006】しかし高い脱窒率を得るためにはその前提
として硝化率が高いことが要求されるが、図9の方法で
は硝化槽を経由することなく直接脱窒槽へ送られる吸着
汚泥中にも有機性窒素やアンモニア性窒素が存在するの
で、この方法では高い脱窒率が得られないことがある。
またこの方法は多数の独立した槽を必要とするので、下
水処理場の既存の自然流下式曝気槽を利用してこの方法
を実施することは困難であった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記した従来
の問題点を解決し、図9に示した特願平2-24656 号の発
明を更に改良し、既存の自然流下式曝気槽を改造した処
理設備により、安定した高い硝化・脱窒率を維持しつつ
下水の硝化・脱窒を安定して行わせることができるよう
にした下水の硝化・脱窒方法を提供するために完成され
たものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めになされた第1の発明は、自然流下式曝気槽の内部
を、混和槽、接触安定沈澱槽、硝化槽、脱窒槽、循環沈
澱槽及び再曝気槽の順に区画し、原水と返送汚泥を混和
槽に供給して下水の硝化・脱窒を行わせるにあたり、接
触安定沈澱槽の上部に設けられた分離液を硝化槽へ移送
する分離液移送ポンプによって、混和槽への原水及び返
送汚泥の流入量に応じて分離液移送量を制御するととも
に、循環沈澱槽の上部に設けられた循環脱窒液を硝化槽
へ移送する循環脱窒液移送ポンプによって、混和槽への
原水及び返送汚泥の流入量に応じて循環脱窒液移送量を
制御することを特徴とするものである。
【0009】また同一の課題を解決するための第2の発
明は、自然流下式曝気槽の内部を、混和槽、接触安定沈
澱槽、硝化槽、脱窒槽および再曝気槽の順に区画し、原
水と返送汚泥を混和槽に供給して下水の硝化・脱窒を行
わせるにあたり、接触安定沈澱槽の上部に設けられた分
離液を硝化槽へ移送する分離液移送ポンプによって、混
和槽への原水及び返送汚泥の流入量に応じて分離液移送
量を制御することを特徴とするものである。
【0010】更に第3の発明は、自然流下式曝気槽の内
部を、混和槽、接触安定沈澱槽、硝化槽、脱窒槽および
再曝気槽の順に区画し、原水と返送汚泥を混和槽に供給
して下水の硝化・脱窒を行わせるにあたり、接触安定沈
澱槽の底部に設けられた吸着汚泥を脱窒槽へ移送する吸
着汚泥移送ポンプによって、混和槽への原水及び返送汚
泥の流入量に応じて吸着汚泥移送量を制御することを特
徴とするものである。
【0011】
【実施例】以下に各発明を図示の実施例によって更に詳
細に説明する。図1は第1の発明の実施例を示すもの
で、下水処理場における既存の自然流下式曝気槽の内部
を隔壁により混和槽1、接触安定沈澱槽2、硝化槽3、
脱窒槽4、循環沈澱槽5及び再曝気槽6の順に区画し、
更に自然流下式曝気槽の外部に最終沈澱槽7を設けて原
水をこれらの各槽に流し、下水の硝化・脱窒を行わせる
ようになっている。この基本的なシステムは図9に示し
た特願平2-24656 号の発明と共通するものである。
【0012】図1において、原水は最終沈澱槽7からの
返送汚泥とともにまず混和槽1に入り、攪拌翼によって
混和される。この返送汚泥は再曝気槽6で曝気され活性
を保っているので、原水中の有機物は返送汚泥中に容易
に吸収される。混和液は次に接触安定沈澱槽2に入り分
離液と吸着汚泥とに分離され、分離液移送ポンプP1と吸
着汚泥移送装置8とによって硝化槽3と脱窒槽4とにそ
れぞれ送られるのであるが、それぞれの量は接触安定沈
澱槽2の上部に設けられた分離液を硝化槽3へ移送する
制御機構付きの分離液移送ポンプP1の移送量に支配され
ることとなる。
【0013】即ち、制御機構付きの分離液移送ポンプP1
の移送量は、混和槽1に流入する原水及び返送汚泥の合
計流入量に対する比率が一定となるように設定されてお
り、また定常状態においては原水及び返送汚泥の合計量
は接触安定沈澱槽2から出る分離液と吸着汚泥との合計
量に等しいので、制御機構付きの分離液移送ポンプP1
よる硝化槽3への分離液の移送量が決まると、自ずから
接触安定沈澱槽2の底部に設けられた吸着汚泥移送装置
8による脱窒槽4への吸着汚泥の移送量が決定されるこ
ととなる。
【0014】ここで吸着汚泥中の固形物の大部分は吸着
汚泥移送装置8によって脱窒槽4へ移送されるが、液部
分は自然流下によって脱窒槽4へ移動する。また分離液
の移送量は図4に示すように原水に対する返送汚泥率に
よっても異なるが、原水及び返送汚泥の合計流入量に対
して50〜90%程度が好ましい。ここで分離液の移送量が
50%よりも少ないと吸着汚泥に同伴する有機性窒素及び
アンモニア性窒素の量が多くなって硝化に回される分が
少なくなり実用的でない。逆に90%を越えると、図5に
示すように接触安定沈澱槽2における吸着汚泥の沈降が
間に合わなくなり、吸着汚泥の一部が分離液中に混入し
て硝化に回されることとなる。このように吸着汚泥が硝
化に回されると、本来は吸着汚泥に吸着された有機物が
脱窒槽4において脱窒のための水素供与体として働くべ
きところ、硝化槽3で酸化分解されて無駄に使われてし
まうこととなる。
【0015】硝化槽3に送られた分離液はここで硝化さ
れ、脱窒槽4へ送られる。脱窒槽4では硝化液中の硝酸
性窒素が、上記の吸着汚泥に吸着されている有機物を水
素供与体として脱窒される。また脱窒槽4内の液の一部
は循環沈澱槽5に入り、循環脱窒液と循環汚泥とに分離
され、循環汚泥は循環汚泥移送装置9によって再び脱窒
槽4へ戻るが、循環脱窒液は制御機構付きの循環脱窒液
移送ポンプP3によって硝化槽3へ移送され、更に硝化さ
れる。なお、脱窒液は循環沈澱槽5を飛び越え自然流下
によって再曝気槽6へ入る。
【0016】ここで循環脱窒液の移送量は接触安定沈澱
槽2における分離液の硝化槽3への移送量との関係を考
慮して決定され、図6に示すように両者を合わせた移送
量が原水及び返送汚泥の合計流入量の100 〜120 %程度
となるようにすれば、高い硝化率を維持することができ
る。この量が100 %を下回ると流入した原水中の窒素を
十分に硝化することができず、逆に120 %を越えても循
環脱窒液移送ポンプP3の動力が嵩むだけで硝化率の向上
には寄与しない。脱窒液の循環機能のある第1の発明に
おいては、分離液及び循環脱窒液の硝化槽への移送量は
それぞれ単独には厳密な規制を必要としない。しかし接
触安定沈澱槽2または循環沈澱槽5の固液分離性を考慮
すると、両方の移送量ともに原水及び返送汚泥の合計流
入量の70%以内が適当である。
【0017】このようにして硝化され硝酸性窒素となる
と、そのほぼ全量が吸着汚泥中の有機物を水素供与体と
して脱窒槽4において脱窒される。脱窒槽4から出た脱
窒液は再曝気槽6へ入り曝気される。ここで吸着汚泥に
吸着され脱窒に使用された残余の有機物は曝気において
処理され、また汚泥は活性化される。この再曝気液は既
設の最終沈澱池7に入り、処理水と沈澱汚泥とに分離さ
れ、処理水は放流され、沈澱汚泥はその一部を余剰汚泥
として排出した後に残りは返送汚泥として混和槽1へ送
られる。
【0018】以上に説明したように、第1の発明によれ
ば混和槽1への原水及び返送汚泥の流入量に応じて硝化
槽3への分離液移送量及び循環脱窒液移送量をそれぞれ
制御することにより、メタノール等の添加はしなくても
原水中の有機物を利用して下水中の窒素の95%程度が硝
化・脱窒される。
【0019】図2は第2の発明の実施例を示すものであ
る。第2の発明は第1の発明から、循環沈澱槽5と、循
環汚泥移送装置9と、循環脱窒液移送ポンプP3とを省略
したものである。この第2の発明では、接触安定沈澱槽
2の上部に設けられた分離液を硝化槽3へ移送する分離
液移送ポンプP1によって、混和槽1への原水及び返送汚
泥の流入量に応じて硝化槽3への分離液移送量を制御す
ることによって、脱窒槽4へ送る吸着汚泥量を規定して
系全体の硝化・脱窒率をコントロールするようにしたも
のである。
【0020】図3は第3の発明の実施例を示すもので、
第2の発明が脱窒槽4へ送る吸着汚泥量の制御を硝化槽
3への分離液移送量の制御によって行うのに対して、吸
着汚泥量の制御を直接行うようにしたものである。この
ために図3では接触安定沈澱槽2の底部を傾斜させ、こ
の部分に沈降した吸着汚泥を脱窒槽4へ送るための制御
機構付きの吸着汚泥移送ポンプP2を設けてある。これら
の第2、第3の発明においても、硝化槽3へ移送する分
離液量をできるだけ多くするようにすれば、下水中の窒
素の最大70%程度が硝化・脱窒されることとなる。
【0021】次に、同一の原水を第1の発明の方法と従
来のA2O 法とによって処理した結果を表1、表2に示
す。これらの表に示されたデータから明らかなように、
本発明によればメタノールを全く使用することなく下水
中の窒素の95%程度を除去することができる。また脱窒
に必要な有機物は全て下水中のものを利用するので、こ
の分の有機物の処理は必要なく、従来法に比較して曝気
動力が少なくて済む。なお硝化槽3は別系統となるの
で、必ずしも懸濁法を用いなくても済み、硝化槽に生物
膜濾過あるいは流動床などの硝化速度の大きい方式を採
用できるので、硝化槽3をコンパクト化できる利点もあ
る。
【0022】
【表1】
【0023】
【表2】
【0024】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれば
既存の自然流下式曝気槽を改造した処理設備により、安
定した高い硝化・脱窒率を維持しつつ下水の硝化・脱窒
を安定して行わせることができ、従来の問題点を解消し
た下水の硝化・脱窒方法として、産業の発展に寄与する
ところは極めて大きいものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の発明を説明する断面図である。
【図2】第2の発明を説明する断面図である。
【図3】第3のの発明を説明する断面図である。
【図4】接触安定沈澱槽における分離液移送量と系の硝
化率との関係を示すグラフである。
【図5】接触安定沈澱槽における分離液移送量と分離液
SSとの関係を示すグラフである。
【図6】分離液と循環脱窒液との合量と、系の硝化率と
の関係を示すグラフである。
【図7】従来の硝化液循環法を説明する断面図である。
【図8】従来のA2O 法を説明する断面図である。
【図9】先願の特願平2-24656 号の処理法を説明する断
面図である。
【符号の説明】
1 混和槽 2 接触安定沈澱槽 3 硝化槽 4 脱窒槽 5 循環沈澱槽 6 再曝気槽 7 最終沈澱槽 8 吸着汚泥移送装置 9 循環汚泥移送装置

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 自然流下式曝気槽の内部を、混和槽、接
    触安定沈澱槽、硝化槽、脱窒槽、循環沈澱槽及び再曝気
    槽の順に区画し、原水と返送汚泥を混和槽に供給して下
    水の硝化・脱窒を行わせるにあたり、接触安定沈澱槽の
    上部に設けられた分離液を硝化槽へ移送する分離液移送
    ポンプによって、混和槽への原水及び返送汚泥の流入量
    に応じて分離液移送量を制御するとともに、循環沈澱槽
    の上部に設けられた循環脱窒液を硝化槽へ移送する循環
    脱窒液移送ポンプによって、混和槽への原水及び返送汚
    泥の流入量に応じて循環脱窒液移送量を制御することを
    特徴とする下水の硝化・脱窒方法。
  2. 【請求項2】 自然流下式曝気槽の内部を、混和槽、接
    触安定沈澱槽、硝化槽、脱窒槽および再曝気槽の順に区
    画し、原水と返送汚泥を混和槽に供給して下水の硝化・
    脱窒を行わせるにあたり、接触安定沈澱槽の上部に設け
    られた分離液を硝化槽へ移送する分離液移送ポンプによ
    って、混和槽への原水及び返送汚泥の流入量に応じて分
    離液移送量を制御することを特徴とする下水の硝化・脱
    窒方法。
  3. 【請求項3】 自然流下式曝気槽の内部を、混和槽、接
    触安定沈澱槽、硝化槽、脱窒槽および再曝気槽の順に区
    画し、原水と返送汚泥を混和槽に供給して下水の硝化・
    脱窒を行わせるにあたり、接触安定沈澱槽の底部に設け
    られた吸着汚泥を脱窒槽へ移送する吸着汚泥移送ポンプ
    によって、混和槽への原水及び返送汚泥の流入量に応じ
    て吸着汚泥移送量を制御することを特徴とする下水の硝
    化・脱窒方法。
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