JP2874124B2 - 窒素除去装置 - Google Patents

窒素除去装置

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JP2874124B2
JP2874124B2 JP21781793A JP21781793A JP2874124B2 JP 2874124 B2 JP2874124 B2 JP 2874124B2 JP 21781793 A JP21781793 A JP 21781793A JP 21781793 A JP21781793 A JP 21781793A JP 2874124 B2 JP2874124 B2 JP 2874124B2
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    • Y02W10/10Biological treatment of water, waste water, or sewage

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  • Biological Treatment Of Waste Water (AREA)
  • Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、下水や産業排水などの
汚水の処理に使用される窒素除去装置に関し、特に微生
物により汚水の処理を行う窒素除去装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、汚水は脱窒槽、続いて硝化槽に導
かれ、硝化槽から流出する硝化処理水の一部が脱窒槽に
循環・返送されるとともに、残りの硝化処理水が最終沈
殿池へ送られるか、または硝化槽、続いて脱窒槽に導か
れ、脱窒槽から流出する脱窒処理水の全量が最終沈殿池
に送られて、その後に流出していくフローで処理されて
いる。このとき、硝化槽ではアンモニア性窒素を含むケ
ルダール性窒素が硝酸ないし亜硝酸に酸化され、脱窒槽
では硝酸ないし亜硝酸が窒素に変換されて除去される。
このプロセスにおいては、浮遊活性汚泥により硝化およ
び脱窒を行って窒素を除去するのが一般的な窒素除去方
式である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記した
ような従来の窒素除去方式では、硝化槽と脱窒槽との合
計滞留時間が汚水の流入ベースで12〜16時間も必要
であり、反応槽滞留時間を6〜8時間として設計・運転
している通常の既設下水処理場には、新たな用地確保が
困難であるなどの理由からこの方式は適用しがたい。
【0004】このため、反応槽における汚水の滞留時間
の短縮を意図し、硝化および脱窒速度を増大するための
一手段として微生物固定化技術の適用が検討されている
が、硝化ないし脱窒性能、耐久性、コストの面で十分満
足できる固定化技術は未だないのが現状である。
【0005】本発明は上記課題を解決するもので、硝化
速度を高めることにより汚水の槽内滞留時間を短くする
ことができ、かつ耐久性やコストの面でも満足できるよ
うな窒素除去装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、本発明の窒素除去装置は、無酸素条件下で生物学的
に脱窒を行う脱窒槽と好気条件下で生物学的に硝化を行
う硝化槽とをこの順に配列し、硝化槽から流出する硝化
処理水の一部を前段の脱窒槽流入部に返送・循環させ
て、被処理水中の窒素を有機物とともに除去するか、あ
るいは前記硝化槽と脱窒槽とをこの順に配列し、硝化槽
から流出する硝化処理水の全量を脱窒槽に導入し、必要
に応じて脱窒槽に有機炭素源を供給して被処理水中の窒
素を除去するよう構成された窒素除去装置において、前
記硝化槽内に、主としてポリビニルフォルマールからな
る連通気孔性の多孔質担体であって、円筒状あるいは中
空円筒状あるいはサイコロ状のいずれかの形状に製作さ
れるとともに、その気孔径が100μm未満に形成され
た多孔質担体を投入したことを特徴とする。
【0007】また、本発明の窒素除去装置は、主として
ポリビニルフォルマールからなる連通気孔性の多孔質担
体において、被処理水の性状や所望の処理性に応じてポ
リビニルフォルマール分子内の−OH基の量を増減した
ことを特徴とする。
【0008】また、本発明の窒素除去装置は、主として
ポリビニルフォルマールからなる連通気孔性の多孔質担
体に、水中で解離して担体を正に帯電させる陰イオン交
換基を付与したことを特徴とする。
【0009】
【作用】上記構成におけるポリビニルフォルマールは、
以下の化学式:
【0010】
【化1】
【0011】で示される構造を有しており、分子内に−
OH基を有するため親水性を示すとともに、任意の気孔
径を設定して製造することができる連通気孔性の多孔質
体であって、耐久性が大きく、その2次加工も容易であ
る。
【0012】そして上記構成によれば、主としてこのポ
リビニルフォルマールからなる連通気孔性の多孔質担体
が硝化槽に投入されるため、槽内の被処理水はポリビニ
ルフォルマールが親水性を呈するために気孔内に入り込
みやすく、その結果、被処理水中に存在する硝化菌を含
む微生物が担体の外部表面ないし気孔表面に効率的に付
着・結合固定化される。また、担体表面から内部に向け
て連通した気孔が存在することにより担体表面積が大き
いことによっても、被処理水中の微生物が担体に多量に
付着・結合固定化され、しかも気孔部に固定化された微
生物は担体が槽内を流動するときも剥離しにくい。した
がって、担体に多量・高濃度に固定化された硝化菌を含
む微生物と被処理水中の被処理物質とが担体の外部表面
ないし気孔表面において十分接触することになり、極め
て効率的かつ高速度に硝化が行われる。このとき、気孔
径を100μm未満としたことにより、槽内に発生した
硝化反応を阻害する生物が気孔に入り込むことを阻止で
きる。また、担体を円筒状あるいは中空円筒状あるいは
サイコロ状のいずれかの形状としたため、その大量生産
が容易である。
【0013】また、ポリビニルフォルマール分子内の−
OH基の量を増減することによって、被処理水の性状や
所望の処理性に応じて目的に叶った微生物を付着・結合
固定化させたり、槽内投入後に速やかに均一に流動され
るように、担体の物性を変えることができる。これによ
り、さらに効率的かつ高速度に硝化を行うことができ
る。
【0014】また、担体に陰イオン交換基を付与するこ
とにより、陰イオン交換基の解離で陽イオンを生ぜし
め、それによって担体を正に帯電させて、通常は負に帯
電している微生物を静電気的に効率よく担体に付着・結
合させることができる。これによっても、硝化反応を促
進することができる。
【0015】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の一実施例の窒
素除去装置を説明する。図1において、1は脱窒槽であ
り、2はその下流側に設けられた硝化槽である。被処理
水3を脱窒槽1に供給すると、この被処理水3は無酸素
条件下で槽内の微生物により生物学的に脱窒処理され
て、脱窒処理水4として硝化槽2に送られる。硝化槽2
に送られた脱窒処理水4は、好気条件下で槽内の微生物
により生物学的に硝化処理され、硝化処理水5の一部は
脱窒槽1に循環返送されるとともに、残りの硝化処理水
5は沈殿池6に送られて、沈降物を除去した後に処理水
7として放流される。ここで、硝化槽2は本発明の特徴
的な構成であるため、以下に詳しく説明する。
【0016】硝化槽2においては、槽2内の底部に酸素
を含有する空気などの気体を供給する散気装置12がブ
ロア13に接続して設置されており、槽2内の微生物を
含む混合液14中に円筒状の微生物固定化用の担体15
が投入されている。担体15は、主としてポリビニルフ
ォルマールにより、径100μm未満の気孔が互いに連
通した多孔質体として製作されている。
【0017】この状態において散気装置12より空気を
吹き出すと、槽2内の混合液14に酸素が供給されると
ともに、このときの上昇気泡流によって混合液14の循
環流が生じる。この循環流により担体15が槽2内を流
動させられて、その間に混合液14中に存在する硝化菌
などの微生物が担体15に付着・結合固定化される。
【0018】担体15は、上記のように親水性を有する
連通気孔性の多孔質体として製作されているため、その
表面積は大きく、かつ表面から内部に向けて連通する気
孔に槽内の混合液14が入り込み易い。このため、混合
液14中に存在する硝化菌を主体とする微生物が担体1
5の外部表面ないし気孔表面に高濃度に付着・結合固定
化されるとともに、この固定化微生物と、気孔に入り込
んだ混合液14中に含まれる被処理物質すなわちアンモ
ニア性窒素を含むケルダール性窒素とが十分接触するこ
とになる。このとき、気孔表面に固定化された硝化菌
は、担体15が混合液14中で流動するときも剥離しに
くい。また、夏季の水温高く流入水中のBOD等の有機
物濃度が低い時に、貧毛類の糸ミミズ(太さ100〜3
00μm)が槽2内に発生することがあるが、担体15
の気孔径が100μm未満に形成されているため、その
担体気孔への浸入は確実に阻止される。これにより、糸
ミミズが担体気孔に入り込み、硝化菌を食べるか、ある
いは硝化菌の硝化反応を阻害することによる、硝化反応
の低下が防止される。これらの結果、混合液14中のア
ンモニア性窒素を含むケルダール性窒素は、槽2内の微
生物濃度が高く維持された状態において、担体15の外
部表面ないし気孔表面で硝化菌により極めて効率的かつ
高速度に亜硝酸性窒素ないし硝酸性窒素に硝化される。
【0019】この実施例においては円筒状の担体15を
投入したが、中空円筒状あるいはサイコロ状のいずれか
の形状としても製作が容易である。例えば、直径および
高さがそれぞれ0.5〜10mm、好ましくは2〜5mmの
円筒状担体、直径および高さがそれぞれ0.5〜10m
m、好ましくは2〜5mmの円筒状のものに直径1〜9m
m、好ましくは1〜3mmの中空部を設けた中空円筒状担
体、一辺が0.5〜10mm、好ましくは2〜5mmのサイ
コロ状担体を用いることができる。硝化速度を特に高め
る必要がある場合は、担体表面積が大きくなる点におい
て中空円筒状の担体が有利である。
【0020】また、担体を構成するポリビニルフォルマ
ール分子内の−OH基の量を増減することで、被処理水
の性状や所望の処理性に応じて、目的に叶った微生物を
付着・結合固定化させたり、硝化槽への投入後に担体が
均一に流動するまでの時間の短縮を図り、それによって
担体に結合された微生物の性能が速やかに発揮されるよ
うにできる。
【0021】また、担体に陰イオン交換基を付与するこ
とによって、水中で陰イオン交換基の解離により陽イオ
ンを生ぜしめて担体を正に帯電させ、通常は負に帯電し
ている微生物を静電気的に効率よく担体に付着・結合さ
せることができる。
【0022】なお、微生物固定化担体は、槽内において
微生物の付着・結合固定化が定常状態に達した時に、
1.000〜1.250の比重であると槽内を均一に流
動しうるという特性を有しているため、このような比重
に保持することが好ましい。
【0023】上記のような条件を相互に組み合わせた担
体を用いることによって、効果を飛躍的に高めることが
できる。さらに、上で説明した脱窒槽と硝化槽とをこの
順に配列する構成に代えて、硝化槽と脱窒槽とをこの順
に配列し、硝化槽から流出する硝化処理水の全量を脱窒
槽に導入し、必要に応じて脱窒槽に脱窒反応における水
素供与体としての有機炭素源を供給して被処理水中の窒
素を除去する場合も、硝化槽内に上記の担体を投入する
ことによって極めて効率的かつ高速度に硝化反応を行う
ことができる。
【0024】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、親水性を
有する気孔径100μm未満の連通気孔性の多孔質ポリ
ビニルフォルマールで担体を製作したため、硝化槽内に
担体を投入したときに、担体表面から内部に向けて連通
する気孔に槽内混合液が容易に入り込み、混合液中の硝
化菌などの微生物が担体の外部表面および気孔表面に高
濃度に固定化されかつ保持される。同様にして硝化槽に
おいて混合液中の基質たるアンモニア性窒素を含むケル
ダール性窒素も容易に気孔内に入り込むため、槽内に微
生物濃度が高く維持される状態において硝化菌とアンモ
ニア性窒素を含むケルダール性窒素とが十分接触するこ
とになり、極めて効率的かつ高速度に硝化が行われる。
これにより、硝化槽容積の縮小や反応槽滞留時間の短縮
が可能となる。また、担体を円筒状あるいは中空円筒状
あるいはサイコロ状のいずれかの形状としたため大量生
産が容易であり、担体の耐久性も大きいため、コスト的
に有利である。
【0025】また、ポリビニルフォルマール分子内の−
OH基の量を増減することで担体の物性を変え、被処理
水の性状や所望の処理性に応じて目的に叶った微生物を
付着・結合固定化させたり、硝化槽への投入後に速やか
に固定化微生物の性能が発揮されるようにできるので、
これによっても硝化効率を増大できる。
【0026】また、担体に陰イオン交換基を付与し、そ
の解離により担体を正に帯電させることで、通常は負に
帯電している微生物を静電気的に効率よく付着・結合さ
せることができるので、これによっても硝化効率を増大
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の窒素除去装置を示した説明
図である。
【符号の説明】
1 脱窒槽 2 硝化槽 3 被処理水 5 硝化処理水 6 沈殿池 12 散気装置 15 担体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−15889(JP,A) 特開 昭58−40198(JP,A) 特開 昭63−31538(JP,A) 特開 平6−63579(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C02F 3/30 C02F 3/10 ZAB C02F 3/34 101

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 無酸素条件下で生物学的に脱窒を行う脱
    窒槽と好気条件下で生物学的に硝化を行う硝化槽とをこ
    の順に配列し、硝化槽から流出する硝化処理水の一部を
    前段の脱窒槽流入部に返送・循環させて、被処理水中の
    窒素を有機物とともに除去するか、あるいは前記硝化槽
    と脱窒槽とをこの順に配列し、硝化槽から流出する硝化
    処理水の全量を脱窒槽に導入し、必要に応じて脱窒槽に
    有機炭素源を供給して被処理水中の窒素を除去するよう
    構成された窒素除去装置において、前記硝化槽内に、主
    としてポリビニルフォルマールからなる連通気孔性の多
    孔質担体であって、円筒状あるいは中空円筒状あるいは
    サイコロ状のいずれかの形状に製作されるとともに、そ
    の気孔径が100μm未満に形成された多孔質担体を投
    入したことを特徴とする窒素除去装置。
  2. 【請求項2】 主としてポリビニルフォルマールからな
    る連通気孔性の多孔質担体において、被処理水の性状や
    所望の処理性に応じてポリビニルフォルマール分子内の
    −OH基の量を増減したことを特徴とする請求項1記載
    の窒素除去装置。
  3. 【請求項3】 主としてポリビニルフォルマールからな
    る連通気孔性の多孔質担体に、水中で解離して担体を正
    に帯電させる陰イオン交換基を付与したことを特徴とす
    る請求項1または2のいずれかに記載の窒素除去装置。
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