JP3129695B2 - 有機性廃水の酸化処理法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、担体を用いた有機
性廃水の酸化処理法に関するものであり、特にその担体
の表面に繁殖して硝化能力を低下させる雑菌類の除去方
法の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１に例示するフローは、本発明が適用
できる有機性廃水の酸化処理装置の概要を示すものであ
り、最初沈澱槽１１で固液分離した有機有機性廃水を、
担体を充填した酸化槽２内で曝気することにより，まず
前段でＢＯＤを除去し，続いて後段で窒素を硝化した
後、最終沈澱槽１２で固液分離する酸化処理装置を示し
ている。

【０００３】このような処理装置において、一般的に硝
化菌よりもＢＯＤ酸化菌の方が活性が高いので、ＢＯＤ
負荷量の大きい前段の酸化槽内（ＢＯＤ酸化域）ではＢ
ＯＤ酸化菌の増殖が盛んで、硝化菌の増殖は抑制されて
いる。しかし、ＢＯＤ負荷量が小さい後段の酸化槽内
（硝化域）ではＢＯＤ酸化菌の増殖が衰えて、硝化菌の
増殖が盛んになる。

【０００４】一方、ＢＯＤ酸化菌が増殖すると、そのＢ
ＯＤ酸化菌を補食する原生動物（例えば、縁毛類のＣａ
ｒｃｈｅｓｉｕｍ、ｚｏｏｔｈａｍｎｉｕｍ等、本発明
ではこれらを雑菌類と称する）が担体の表面で増殖す
る。この雑菌類は、本体部と糸状の細長い柄部とよりな
るので、該柄部が担体の表面の硝化菌層の上に付着し、
柄部が絡まりまがら増殖し、さらにＢＯＤ酸化菌がその
柄部に絡みついて、担体の表面に２ｍｍ程度のもやもや
した綿状の生物膜（綿状物）を形成する。この綿状物が
担体を覆うようになると、担体表面の硝化菌に充分な溶
存酸素が供給され難くなり、硝化菌の活性が低下するこ
とになる。

【０００５】ここで、上記有機性廃水を酸化処理方法に
おける前記綿状物による問題点について説明する。窒素
を含有する有機性廃水を酸化処理において、ＢＯＤと窒
素の負荷量が設計範囲内にある通常状態においては、例
えば、図１の酸化槽２の最初のＮＯ１、ＮＯ２の２区画
で曝気することにより、ＢＯＤ酸化菌を増殖させてＢＯ
Ｄを酸化し（ＢＯＤ酸化域）、ＢＯＤが殆ど酸化されて
ＢＯＤ濃度が或るレベル以下に低下すると、その後の残
りの３区画（ＮＯ３〜５）で曝気することにより、硝化
菌が増殖して窒素を硝化する（硝化域）ように運転さ
れ、ＢＯＤの負荷量が設計範囲内にある場合には、処理
水のＢＯＤ、アンモニア性窒素などの水質は基準範囲に
維持される。

【０００６】なお、廃水中のアンモニア性窒素（ＮＨ₄
−Ｎ）等の窒素は、まず、好気状態で硝化菌により硝化
されて、硝酸性窒素（ＮＯ₃ −Ｎ）や亜硝酸性窒素（Ｎ
Ｏ₂−Ｎ）になり、無酸素状態で脱窒菌により脱窒され
て、窒素ガスと水とに分解されるから、硝化処理がなさ
れているか否かは廃水中のアンモニア性窒素の濃度を測
定すれば良い。

【０００７】ここで仮に、ＢＯＤの負荷量が設計範囲よ
りも増加したとすると、酸化槽２の前段のＮＯ１、２の
ＢＯＤ酸化域で曝気しても、ＢＯＤを或るレベル以下に
できないので、ＢＯＤ酸化域がＮＯ３区画以降にずれ込
むことになる。そこでたとえばＮＯ３区画も曝気するこ
とによりＢＯＤ酸化菌を増殖させてＢＯＤを酸化し、Ｎ
Ｏ４区画以降のＢＯＤ濃度を或るレベル以下に保つこと
により、ＮＯ４区画以降で窒素を硝化させる。

【０００８】この場合には、硝化域だったＮＯ３区画の
担体の表面にも、前記した雑菌類による綿状物が形成さ
れるとともに、硝化域がＮＯ４区画以降に縮小されるた
め、窒素の硝化処理能力が不足し、処理水のアンモニア
性窒素の濃度が高くなる問題があった。そして、その窒
素を硝化する硝化域が減少し、硝化が不十分になること
の対策としては、硝化域の酸化槽の設置数を多くすると
か、処理系列を増やすこと等が必要であった。

【０００９】次に、前記のＢＯＤ負荷量が大きい状態か
ら通常状態に戻ったとすると、ＢＯＤはＮＯ１、２の２
区画で酸化処理されるようになるので、ＮＯ１、２の区
画がＢＯＤ酸化域となるのであるが、ＮＯ３区画が充分
な硝化能力のある硝化域になかなか復帰できないという
問題があった。

【００１０】その理由は、次の現象に基づくと考えられ
る。ＢＯＤの負荷量が減少すると、栄養源であるＢＯＤ
が供給されないのでＢＯＤ酸化菌が減少し、このＢＯＤ
酸化菌の減少に伴いこれを補食する原生動物も次第に減
少するから、担体表面上の綿状物はその表面から自然に
剥離する。しかし、自然に該綿状物が担体から剥離する
には１か月程度かかるので、該綿状物の下部にある硝化
菌の増殖が１か月以上抑制されることになる。

【００１１】このようにＢＯＤの負荷量が減少しても、
硝化域になる筈のＮＯ３の酸化槽では、硝化菌の増殖が
遅延することになり窒素を硝化処理する酸化槽が不足
し、処理水の窒素濃度が高くなり、水質基準を満たせな
いおそれがあることになる。このため、酸化槽の槽数を
多数にしておくとか、酸化処理の系列数を多数にしてお
くことが必要になリ、設備の建設コストと維持管理コス
トが嵩むという問題があった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる事情を
背景としてなされたものであって、担体が充填された複
数の酸化槽で有機性廃水を曝気することにより、ＢＯＤ
と窒素とを酸化する有機性廃水の酸化処理法において、
酸化槽内の硝化域の担体の表面に増殖して硝化菌の増殖
を妨害する原因となっている前記雑菌類による綿状物を
迅速に除去することを可能とする有機性廃水の酸化処理
法を提供する。

【００１３】

【課題を解決する手段】上記の問題を解決するための本
発明の有機性廃水の酸化処理法は、担体が充填された複
数の酸化槽で有機性廃水を曝気して酸化処理する方法で
あって、前記担体の表面に雑菌類が増殖して硝化能力が
低下したときに、当該酸化槽内の処理液を嫌気状態に維
持し、主として前記雑菌類からなる綿状物を除去するこ
とを特徴とするものである。

【００１４】そして、本発明は、次の形態に好ましく具
体化することができる。 （１）前記酸化槽の処理液に還元性薬剤を供給して嫌気
状態に維持し当該雑菌類を除去する。 （２）前記酸化槽の処理液に有機物を含む廃水を供給し
て嫌気状態に維持し当該雑菌類を除去する。 （３）前記酸化槽内の処理液のＯＲＰ値が−１００ｍＶ
以下の値である嫌気状態に維持し当該雑菌類を除去す
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、先に示し
た図１〜３を参照して説明する。最初沈澱槽１１で固液
分離された後の被処理水は、ＢＯＤと窒素の負荷量が設
計範囲内にある通常状態においては、担体が充填された
酸化槽２の前段のＮＯ１、２の区画のＢＯＤ酸化域にお
いて曝気されることにより、担体に付着したＢＯＤ酸化
菌の働きによりＢＯＤが徐々に酸化される。ここでＢＯ
Ｄ濃度が低下して所定値以下になったＮＯ２の被処理水
は、さらに後段のＮＯ３〜５の区画の硝化域において曝
気することにより、担体に付着した硝化菌の働きにより
硝化されるのは、前述の通りである。なお、硝化後の被
処理水は最終沈澱槽１２で固液分離され、上澄水は処理
水となり、沈澱した汚泥は濃縮処理や脱水処理される。

【００１６】そして、本発明の特徴とするとことろは、
ＢＯＤの負荷量が設計範囲よりも増加してＢＯＤ酸化域
がＮＯ３以降の区画にずれ込んだ後、ＢＯＤの負荷量が
設計範囲に回復したことが検知されたら、該当するＮＯ
３以降の区画を嫌気状態に維持して、担体の表面に生成
した綿状物を担体から迅速に剥離する処置を行う点にあ
る。なお、本発明においては、被処理水の流量とＢＯＤ
濃度を適時に測定してＢＯＤ負荷量を把握していれば、
ＢＯＤの負荷量が設計範囲に対してどのような状態にあ
るのかを常に知ることができる。

【００１７】次に、該当するＮＯ３以降の区画を嫌気状
態に維持する具体的な手順を示すと、先ず、該当するＮ
Ｏ３以降の区画の曝気を停止してから、Ｎａ₂ Ｓ、Ｎａ
₂ ＳＯ₃ 、Ｋ₂ ＳＯ₃ 、ＮａＨＳＯ₃ 、ＫＨＳＯ₃ 等の
無機質還元剤や、メタノール、酢酸などの有機物還元剤
を供給して嫌気状態に保持する。また、この場合、廃水
中の有機物も還元剤として利用できるので、有機物を含
む廃水自体を供給して嫌気状態に保持するのも好まし
く、また、前記有機還元剤と有機物を含む廃水の供給を
併用してもよい。ここで廃水とは、産業施設などの廃水
や一般下水などを含む。なお、前記還元剤を適宜に選択
し、その水溶液を準備して、その所要量を該当する酸化
槽に供給するようにすればよい。

【００１８】ここにおいて、被処理水の嫌気状態の程度
と綿状物の剥離所要日数との関係を調査した結果を次の
図２に示す。図２は、被処理水の嫌気状態を示す指標と
して酸化還元電位（ＯＲＰ）を用いて、＋１００ｍＶか
ら−４００ｍｖの範囲内で適宜設定して、それを横軸と
し、また、前記雑菌類による綿状物が剥離して目視して
見られなくなる迄の日数を観察して縦軸にして表示した
ものである。

【００１９】この試験は以下の条件下で行ったものであ
る。 酸化槽の容積＝０．４ｍ³ ×５槽（ＢＯＤ酸化域＝２
槽、硝化域＝３槽）。ＢＯＤ酸化域（２槽）滞留時間
（ＨＲＴ）＝１．６時間。硝化域（３槽）滞留時間（Ｈ
ＲＴ）＝２．４時間。担体充填率＝７．５容積％ 使用原水（通常状態）ＢＯＤ＝５０〜１５０ｍｇ／ｌ、
（平均値）＝１２０ｍｇ／ｌ。ＮＨ₄ −Ｎ＝１５〜３０
ｍｇ／ｌ、（平均値）＝ ２５ｍｇ／ｌ。 浮遊物濃度
ＳＳ＝２５〜７５ｍｇ／ｌ、（平均値）＝６０ｍｇ／ｌ なおＢＯＤ過多の原水には、ＢＯＤ（平均値）＝２００
ｍｇ／ｌを用い、還元剤としては、Ｎａ₂ Ｓを使用し
た。

【００２０】これによると、ＯＲＰ値が−１００ｍＶ以
上のプラス側では、担体から綿状物が剥離する日数が急
激に増加し、ＯＲＰ＝＋１００ｍＶでは、剥離するのに
３０日以上を要することが認められた。このＯＲＰ＝＋
１００ｍＶの状態は、還元剤注入前の状態、すなわち前
記雑菌類が増殖して硝化活性が失われた状態にぼぼ相当
するので、従来観察された復旧日数である約１か月とい
う結果とよく一致している。

【００２１】この場合、酸化還元電位（ＯＲＰ）は、さ
らにマイナス側になると剥離所要日数は少なくなるが、
−４００ｍＶ以下になると、本来好気性細菌である硝化
菌が生存しにくくなるの好ましくない。したがって、本
発明において、ＯＲＰを−４００〜−１００ｍＶの範囲
内とするのが最も好ましい嫌気状態であることが分かっ
た。

【００２２】また、還元剤の供給量を例示すると、例え
ば、還元剤Ｎa₂Ｓの場合、容積０．４ｍ³ のＮＯ３区画
のＯＲＰを─１００ｍＶに設定するには、Ｎa₂Ｓ濃度４
００００ｍｇ／ｌの水溶液を約３６ｍｌ供給すればよ
い。

【００２３】本発明において、このようにして綿状物が
除去されれば、すなわち前記雑菌類が除去されたことに
なるのであるが、以下に例示する手順で硝化菌の活性を
回復させてばよい。 （１）雑菌類が付着していないことを確認する。 （２）剥離した雑菌類を系外に排出する。 （３）ＢＯＤ負荷が通常状態になっていることを確認す
る。 （４）曝気を再開する。 （５）硝化活性が復活したことを確認する。

【００２４】次に、被処理水の嫌気状態の程度による、
その後の経過日数と硝化活性の回復状況との関係を調査
した結果を次の図３に示す。図３は、被処理水の酸化還
元電位（ＯＲＰ）をパラメータとして、被処理水を嫌気
状態に維持した日数とその後の曝気状態とした日数の合
計経過日数を横軸とし、被処理水の相対硝化活性（％）
がどのように回復していくのかを観察して表示したもの
である。なお、ここでは、０日は綿状物を除去するため
嫌気状態とした日を意味し、相対硝化活性とは、通常の
硝化速度の場合を１００％とした。

【００２５】この結果によれば、還元剤などを供給せず
自然に雑菌類が剥離するのを待つ状態に相当するＯＲＰ
＝＋１００ｍＶの場合には、硝化活性の回復に１か月以
上を要するのに対して、ＯＲＰ＝−１００ｍＶあるいは
それ以下の値の場合には、１０日以内に１００％回復す
ることが認められた。

【００２６】以上の説明で理解できるように、本発明に
おける嫌気状態の維持時間は１〜５日間で充分であり、
被処理水の酸化還元電位（ＯＲＰ）が、低い時には短く
てよく、高いときは長くすればよい。例えば、−４００
ｍＶ程度であれば、維持時間は１日程度、−３００ｍＶ
程度であれば２日程度、─２００ｍＶ程度であれば３日
程度、−１００ｍＶ程度であれば、維持時間は５日程度
が適当である。

【００２７】

【発明の効果】本発明の有機性廃水の酸化処理方法は、
以上詳述したように構成されているから、ＢＯＤと窒素
とを含む有機性廃水を酸化処理するに際して、主として
雑菌類からなる綿状物が、酸化槽内の担体の表面に覆っ
て硝化菌の増殖が困難となったときに、簡単な操作で迅
速にその綿状物を剥離して硝化菌の増殖の回復を図るこ
とができる。しかして当該酸化処理装置を迅速に平常状
態に復帰させることができるので、処理水の水質を安定
させることに寄与するとともに、処理施設の利用効率を
大幅に向上させることができるという顕著な効果があ
る。よって、本発明は従来の問題点を解消した有機性廃
水の酸化処理方法として、その工業的価値は極めて大き
いものがある。

【図面の簡単な説明】

【図１】有機性廃水の酸化処理装置の概要を示すフロー
図。

【図２】ＯＲＰ値と剥離所要日数との関係示すグラフ。

【図３】処理経過日数と硝化活性率との関係示すグラ
フ。

【符号の説明】

１１ 最初沈澱槽、２ 酸化槽、１２ 最終沈澱槽。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C02F 3/28 - 3/34

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 担体が充填された複数の酸化槽で有機性
   廃水を曝気して酸化処理する方法であって、前記担体の
   表面に雑菌類が増殖して硝化能力が低下したときに、当
   該酸化槽内の処理液を嫌気状態に維持し、主として前記
   雑菌類からなる綿状物を除去することを特徴とする有機
   性廃水の酸化処理法。
2. 【請求項２】 前記酸化槽の処理液に還元性薬剤を供給
   して嫌気状態に維持する請求項１に記載の有機性廃水の
   酸化処理法。
3. 【請求項３】 前記酸化槽の処理液に有機物を含む廃
   水を供給して嫌気状態に維持する請求項１に記載の有機
   性廃水の酸化処理法。
4. 【請求項４】 前記酸化槽内の処理液のＯＲＰ値が−１
   ００ｍＶ以下の値である嫌気状態に維持する請求項１ま
   たは２または３に記載の有機性廃水の酸化処理法。