JP3271326B2 - 生物脱リン方法および装置 - Google Patents

生物脱リン方法および装置

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は難生物分解性有機物およ
びリンを含む排水の生物脱リン方法および装置に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】一般に有機物およびリンを含む汚水の処
理方法として、原水を返送汚泥と混合して嫌気処理した
のち、好気処理を行い、混合液を固液分離して活性汚泥
の一部を返送する方法が行われている(例えば特公平3
−10395号)。この方法は活性汚泥を嫌気−好気の
繰り返し環境におくことにより、リンの過剰摂取および
放出を行わせ、有機物およびリンを効果的に除去する方
法であり、下水のように有機物およびリンを含む水の処
理に適用されている。
【0003】ところがフェノール、トルエン、ベンゼン
等の難生物分解性有機物およびリンを含む場合は、これ
を脱リン微生物が嫌気性条件下で細胞内に吸収すること
ができないため、生物脱リンを行うことはできない。こ
のため従来、このような難生物分解性有機物質およびリ
ンを含む排水の脱リン方法としては、鉄、アルミニウム
塩等の無機凝集剤添加による凝集沈殿処理法または晶析
法が主に行われている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、凝集沈
殿処理法は、多量の凝集剤を添加するため、薬品コスト
が高くなるとともに大量の汚泥が発生し、その処理が困
難であるという問題点がある。また晶析法はカルシウム
剤およびアルカリ剤を添加して、リンをヒドロキシアパ
タイトとしてリン鉱石の表面に析出させるため、薬品コ
ストが高くなるとともに、新たに晶析槽を設置する必要
があるという問題点がある。
【0005】本発明の目的は、このような従来の問題点
を解決し、難生物分解性有機物およびリンを含む排水の
場合でも、このような難生物分解性有機物を生物分解す
るとともに、生物脱リンを行うことができる生物脱リン
方法および装置を提案することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は次の生物脱リン
方法および装置である。 (1) 難生物分解性有機物およびリンを含む排水をオ
ゾン処理し、返送汚泥と混合して嫌気処理したのち、好
気処理を行い、次いで固液分離し、分離汚泥の一部を前
記嫌気処理工程に返送することを特徴とする生物脱リン
方法。 (2) 難生物分解性有機物およびリンを含む排水をオ
ゾン処理するオゾン処理装置と、このオゾン処理水と返
送汚泥を混合して嫌気処理する嫌気処理装置と、嫌気処
理水を好気処理する好気処理装置と、好気処理水を固液
分離する固液分離装置と、分離汚泥の一部を前記嫌気処
理装置に返送する汚泥返送装置とを備えていることを特
徴とする生物脱リン装置。
【0007】本発明において処理対象となる排水は、難
生物分解性有機物およびリンを含む排水である。難生物
分解性有機物とは、排水処理に使用される微生物、特に
脱リン菌を含む好気性微生物により生物分解されにくい
有機物であり、フェノール、トルエン、ベンゼン、キシ
レンのような芳香族化合物が主なものであるが、オゾン
処理によって嫌気性条件下で脱リン微生物が細胞内に吸
収できる有機物に変換するものであれば、他の有機物も
処理対象となる。
【0008】オゾン処理は、排水中の難生物分解性有機
物をオゾンと接触させて、嫌気性条件下で脱リン微生物
が細胞内に吸収できる有機物に変換するものであり、オ
ゾン発生機から得られるオゾン化空気を排水と向流接触
させるものが好ましい。
【0009】嫌気処理はオゾン処理水と返送汚泥を混合
して嫌気状態に維持することにより、汚泥中の脱リン菌
が蓄積したリンを放出させる操作である。好気処理は嫌
気処理水を好気処理することにより、有機物を生物分解
するとともに、脱リン菌にリンを摂り込み、蓄積させる
操作である。固液分離は好気性処理水を固液分離する操
作であり、分離液は処理水として排出し、分離汚泥は一
部を返送汚泥として返送し、残部を余剰汚泥として排出
する。本発明では、このような難生物分解性有機物の生
物分解および生物脱リンの操作に加えて、生物硫化脱窒
を組合せて処理することができる。
【0010】
【作用】本発明のオゾン処理装置によるオゾン処理方法
では、まずオゾン処理装置において、難生物分解性有機
物およびリンを含む排水をオゾン処理する。オゾン処理
は排水とオゾン化空気を向流接触などの方式で接触させ
ることにより、難生物分解性有機物を嫌気性条件下で脱
リン微生物が細胞内に吸収できる有機物に変換する。
【0011】オゾン処理装置から流出するオゾン処理水
は返送汚泥とともに嫌気処理装置に導入して混合し、嫌
気状態に維持する。これにより汚泥中の脱リン菌は体内
に蓄えたリンをエネルギ源として、前記により変換され
た有機物を菌体内に吸収し、リンを放出する。
【0012】こうして嫌気処理した嫌気処理水を好気性
処理装置に導入して好気性処理することにより、活性汚
泥中の好気性菌が前記のように変換された有機物を生物
分解し、このとき脱リン菌は嫌気サイクルでのエネルギ
源としてリンを摂り込み、体内に蓄積する。
【0013】好気処理水は、固液分離装置において固液
分離して、分離液および汚泥に分離する。分離液は処理
水として排出し、分離汚泥の一部は汚泥返送装置により
返送汚泥として嫌気処理装置に返送し、残部は余剰汚泥
として排出する。
【0014】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面により説明す
る。図1は実施例の生物脱リン装置を示すフロー図であ
る。図において、1はオゾン処理装置、2はオゾン発生
機、3は嫌気処理装置、4は好気処理装置、5は固液分
離装置、6は汚泥返送ポンプである。
【0015】オゾン処理装置1は、上部に原水管7およ
び排ガス管8が接続し、下部にオゾン化空気管9および
オゾン処理水管10が接続し、向流接触によりオゾン処
理を行うようになっている。オゾン発生機2は原料空気
管11およびオゾン化空気管9が接続し、原料空気中の
酸素の一部をオゾン化して、オゾン化空気を生成するよ
うになっている。
【0016】嫌気処理装置3は、オゾン処理水管10、
汚泥返送管12および嫌気処理水管13が接続し、攪拌
器14で緩やかに攪拌して、嫌気状態に保つようになっ
ている。好気処理装置4は嫌気処理水管13および好気
処理水管15が接続しており、空気管16から空気を送
り、散気装置17から散気して曝気による好気処理を行
うようになっている。
【0017】固液分離装置5は好気処理水管15、処理
水管18、分離汚泥管19が接続し、沈降分離により固
液分離するようになっている。汚泥返送ポンプ6は分離
汚泥の一部を嫌気処理装置3に返送するように、汚泥返
送管12に設けられている。20は余剰汚泥管である。
【0018】上記の生物脱リン装置による生物脱リン方
法は、まずオゾン処理装置1に原水管7から原水(難生
物分解性有機物およびリンを含む排水)を導入し、オゾ
ン化空気管9からオゾン化空気を導入して、向流接触さ
せてオゾン処理を行う。オゾン化空気は原料空気管11
から原料空気をオゾン発生機2に供給して生成させる。
オゾン処理により、原水中の難生物分解性有機物を嫌気
性条件下で脱リン微生物が細胞内に吸収できる有機物に
変換する。そのメカニズムは明らかではないが、例えば
芳香族化合物の場合、開環と酸化により生物が資化しや
すい形態に変化するものと推測される。オゾン処理水は
オゾン処理水管10から嫌気処理装置3に送られ、排ガ
スは排ガス管8から排出される。
【0019】嫌気処理装置3では、オゾン処理水管10
からのオゾン処理水と、汚泥返送管12からの返送汚泥
を導入し、攪拌器14で混合攪拌し、嫌気状態に保っ
て、嫌気処理を行う。
【0020】嫌気処理は嫌気処理装置3内の液を緩やか
に攪拌しながら、10分ないし4時間程度嫌気性下に保
つ。嫌気処理により活性汚泥は体内に蓄えられたポリリ
ン酸の加水分解によるエネルギーを利用して、排水中の
前記のように変換された有機物を菌体内に吸収し、正リ
ン酸を放出する。
【0021】嫌気処理装置3内の混合液は1部ずつ取り
出して、嫌気処理水管13から好気処理装置4に導入
し、好気処理を行う。好気処理は、空気管16から空気
を送って散気装置17から散気して、30分ないし12
時間程度曝気処理することにより行う。好気処理を行う
と、活性汚泥は嫌気処理の際吸収した有機物および液中
の生物分解性有機物を呼吸によって酸化分解するととも
に、リンを体内に摂り込み、ポリリン酸の形で蓄える。
このリンの摂取は嫌気性の環境に備えてエネルギー源と
してポリリン酸を蓄えるもので、嫌気−好気の環境変化
を繰り返すことにより、活性汚泥はリンを過剰摂取する
ようになる。好気処理装置4において、溶存酸素を制御
して硝化と脱窒を同一槽で行うようにしてもよい。
【0022】こうして好気処理により、混合液中の生物
分解性有機物は分解されるとともに、リンが活性汚泥に
摂取されるので、好気処理装置4内の混合液を一部ずつ
取り出して、固液分離装置5において固液分離すると、
有機物およびリン等が除去された分離液と、リンを大量
に蓄えた分離汚泥に分離される。
【0023】分離液は処理水として処理水管18から排
出する。分離汚泥は分離汚泥管19から取り出し、その
一部は返送汚泥として、汚泥返送ポンプ6により、汚泥
返送管12から嫌気処理装置3に返送し、残部は余剰汚
泥として余剰汚泥管20から排出する。
【0024】図2は他の実施例による生物脱リン装置を
示すフロー図である。この実施例では、有機物およびリ
ンの除去のほかに脱窒をも行うようになっており、嫌気
処理は図1の場合と同様であるが、好気処理として硝化
処理を行うように構成されている。
【0025】図2において、21は脱窒装置、22は最
終脱窒装置、23は最終好気処理装置である。脱窒装置
21は嫌気処理装置3と好気処理装置4の間に配置され
て、嫌気処理水管13、脱窒処理水管24、返送水管2
5が接続し、攪拌器26で緩やかに攪拌して嫌気状態を
維持するようになっている。
【0026】最終脱窒装置22は、好気処理水管15、
有機物供給管27、最終脱窒処理水管28が接続し、攪
拌器29により緩やかに攪拌して嫌気状態を保つように
なっている。最終好気処理装置23は、最終脱窒処理水
管28、最終好気処理水管30が接続し、空気管31か
ら空気を送り、散気装置32から散気して、好気処理を
行うようになっている。
【0027】図2の生物脱リン装置では、好気処理装置
4は有機物の分解およびアンモニア性窒素の硝化処理の
ために設けられており、BOD除去のための曝気よりも
過剰に曝気して、硝化細菌を優勢にし、混合液中の窒素
成分を硝酸イオンまたは亜硝酸イオンにまで硝化するよ
うになっている。脱窒装置21は嫌気処理装置3と同様
の嫌気構造とされ、嫌気処理装置3の嫌気処理水を嫌気
処理水管13から、また好気処理装置4で硝化を受けた
好気処理水を返送水管25から導入して、脱窒細菌を含
む活性汚泥と混合、攪拌して脱窒処理を行う。ここでは
脱窒処理水中の易生物分解性有機物を水素供与体とし
て、返送水中の硝酸または亜硝酸イオンを窒素に還元す
る脱窒細菌が優勢となり、原水中の窒素成分が除去され
る。
【0028】この処理方法における脱リン機構は図1の
場合とほぼ同様であり、嫌気処理装置3において嫌気処
理を行ったのち、好気処理装置4において好気処理(硝
化処理)を行い、活性汚泥中にリンを蓄えさせる。
【0029】好気処理装置4において硝化処理を行った
好気処理水の一部は最終脱窒装置22に導入し、水素供
与体としてメタノール等の有機物を有機物供給管27か
ら供給して、脱窒装置21におけるものと同様にして最
終的な脱窒処理を行う。最終脱窒装置22の最終脱窒処
理水は最終好気処理装置23において再曝気することに
より、残留する有機物を除去する。その他の操作は図1
の場合と同様である。
【0030】図2の処理では、図1の処理における有機
物およびリンの除去に加えて、窒素成分を除去すること
ができるが、リンの除去については図1の場合とほぼ同
等の処理が行われる。
【0031】試験例 フェノール100mg/l、安息香酸100mg/l、
KH2PO415mg/l、NH4Cl 100mg/l
を含む合成排水を、図1の嫌気処理装置3で嫌気処理
し、好気処理装置4で好気処理し、固液分離装置5で固
液分離して、分離汚泥の一部を嫌気処理装置3に返送し
た。嫌気処理はpH7に調整して、滞留時間3時間と
し、好気処理の滞留時間は6時間とした。その結果、処
理水BODは5〜10mg/l、PO4−Pは2〜3.
5mg/lであった。
【0032】上記の処理において、オゾン処理装置1に
20ppmのオゾンを含むオゾン化空気を、排水1 lit
erに対してオゾン5mgの割合で供給してオゾン処理を
行った後、同様の処理を行ったところ、約2か月後リン
が除去され始め、処理水PO 4−Pは検出限界以下〜2
mg/lとなった。同様の処理を、オゾン化空気の供給
量を10倍にし、排水1 literに対してオゾン5mgの
割合にして処理したところ、処理水PO4−Pは検出限
界以下〜2mg/lとなった。
【0033】以上の処理において、前処理、後処理なら
びに各工程の繰り返し、あるいは他の処理法との組合せ
処理などは任意に行うことができる。また各装置の構
成、操作は処理の目的に応じて、任意に選択することが
できる。
【0034】
【発明の効果】本発明の生物脱リン方法によれば、難生
物分解性有機物をオゾン処理したのち、嫌気性処理およ
び好気性処理するため、難生物分解性有機物およびリン
を含む排水の処理に際して、難生物分解性有機物を易生
物分解性有機物に変換して、生物分解を行うとともに、
生物脱リンを行うことができる。
【0035】本発明の生物脱リン装置によれば、オゾン
処理装置を嫌気処理装置および好気処理装置と組合せた
ため、上記の処理を効率よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例の生物脱リン装置を示すフロー図であ
る。
【図2】他の実施例の生物脱リン装置を示すフロー図で
ある。
【符号の説明】
1 オゾン処理装置 2 オゾン発生機 3 嫌気処理装置 4 好気処理装置 5 固液分離装置 6 汚泥返送ポンプ 7 原水管 8 排ガス管 9 オゾン化空気管 10 オゾン処理水管 11 原料空気管 12 汚泥返送管 13 嫌気処理水管 14、26、29 攪拌器 15 好気処理水管 16、31 空気管 17、32 散気装置 18 処理水管 19 分離汚泥管 20 余剰汚泥管 21 脱窒装置 22 最終脱窒装置 23 最終好気処理装置 24 脱窒処理水管 25 返送水管 27 有機物供給管 28 最終脱窒処理水管 30 最終好気処理水管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−303598(JP,A) 特開 昭60−12197(JP,A) 特開 昭58−122094(JP,A) 特開 昭51−76859(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C02F 3/30 C02F 9/00 501

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 難生物分解性有機物およびリンを含む排
    水をオゾン処理し、返送汚泥と混合して嫌気処理したの
    ち、好気処理を行い、次いで固液分離し、分離汚泥の一
    部を前記嫌気処理工程に返送することを特徴とする生物
    脱リン方法。
  2. 【請求項2】 難生物分解性有機物およびリンを含む排
    水をオゾン処理するオゾン処理装置と、 このオゾン処理水と返送汚泥を混合して嫌気処理する嫌
    気処理装置と、 嫌気処理水を好気処理する好気処理装置と、 好気処理水を固液分離する固液分離装置と、 分離汚泥の一部を前記嫌気処理装置に返送する汚泥返送
    装置とを備えていることを特徴とする生物脱リン装置。
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