JP4001514B2

JP4001514B2 - Biological denitrification method and apparatus

Info

Publication number: JP4001514B2
Application number: JP2002190199A
Authority: JP
Inventors: 康弘本間; 俊博田中; 清美荒川; 晶山口
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2002-06-28
Filing date: 2002-06-28
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2022-06-28
Also published as: JP2004033802A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、下水、し尿、各種工場等より排出される廃水中の酸化態窒素（ＮＯ_x−Ｎ）を、生物学的に還元して脱窒処理する生物学的脱窒方法及び装置に関し、更に詳しくは、特にガス・液・固液分離部（以下「ＧＳＳ部」とも記す）を多段に有する脱窒菌、とりわけグラニュール汚泥を保持した上向流式汚泥床処理方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、生物学的脱窒方法としては、担体に脱窒菌を固定する方法や上向流式汚泥床法（以下ＵＳＢ法とも記す）が採用され、そのＵＳＢ法には一般に図２に示すような装置が用いられている。なお、被処理水を以下「原水」ともいう。
図２の装置では、底部に原水供給管１が接続した原水供給部及び脱窒菌グラニュール汚泥層２３を有し、汚泥層２３の上方にガス衝突部２４、ガス捕集部２５、処理水９の流出部を有する脱窒槽２２において脱窒するものであり、脱窒菌の付着担体を用いることなく、脱窒菌が自己造粒したグラニュール汚泥を形成させ、脱窒槽２２内に高濃度の微生物を保持するものである。このような装置では、脱窒菌グラニュール汚泥層２３の堆積していない装置の上部が、浮上してきたガスをグラニュール汚泥と分離するとともに処理水とグラニュール汚泥を分離するＧＳＳ部５として構成され、装置下部が脱窒菌グラニュール汚泥を堆積させ、脱窒反応を行う反応部として構成される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、脱窒菌をグラニュールとして保持する上向流式汚泥床法には、いまなお、以下に示すような課題がある。
（ａ）脱窒処理で発生する窒素ガスを付着あるいは内包したグラニュール汚泥が浮上し、処理水とともに流出するため、脱窒槽内の脱窒菌グラニュール汚泥量が減少し、処理の悪化を招くおそれがある。
（ｂ）ＧＳＳ部が装置全体の１／３〜１／２を占めており、実際の脱窒反応を行う反応部のスペースが制限されているため、装置全体が大型になる。
（ｃ）前記（ａ）、（ｂ）の理由により、高負荷処理が困難となる。
【０００４】
こうしたことから、本発明は、脱窒菌、とりわけグラニュール汚泥保持量を高めることにより、高い負荷においても安定した脱窒処理を行うことの出来る上向流式汚泥床法と、この処理方法を効果的に実施することのできる脱窒処理装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以下に記載する手段によって前記課題を解決した。
（１）脱窒菌を含有した汚泥を保持した脱窒槽により、酸化態窒素を含む廃水を生物学的に高い酸化態窒素負荷において安定した脱窒処理をする方法であって、脱窒槽として、装置本体側壁に前記側壁との角度が３５度以下、かつ各占有面積が装置断面積の２分の１以上となる邪魔板により形成される発生ガス集積部を備えたガス、液及び固液分離部を脱窒菌グラニュール汚泥床内部に多段に取り付けた上向流嫌気性汚泥処理装置を用い、この装置に、酸化態窒素を含む廃水を導入し、該発生ガス集積部の窒素ガスをガスホルダーに回収するとともに、該ガスホルダーに回収された窒素ガスの一部を該ガス、液及び固液分離部よりも下部の汚泥床内部に間欠的に吹き込むことにより、ガス、液及び固液分離部内部でのスカムの形成を防止し、かつ汚泥床を混合することを特徴とする生物学的脱窒方法。
（２）前記廃水に電子供与体及び／又は消泡剤を注入したのち、リアクター内部での通水速度を０．５〜５ｍ／ｈになるように調整して該リアクターに流入させることを特徴とする前記（１）に記載の生物学的脱窒方法。
（３）被処理液に消泡剤を添加することにより、前記ガス、液及び固液分離部内部での発泡及びスカムの形成を防止することを特徴とする前記（１）又は（２）に記載の生物学的脱窒方法。
（４）ガス、液及び固液分離部を多段に有する上向流式汚泥床処理装置において、前記装置本体側壁に前記側壁との角度が３５度以下、かつ各占有面積が装置断面積の２分の１以上となる邪魔板により形成される発生ガス集積部を備えた該ガス、液及び固液分離部を脱窒菌グラニュール汚泥床内部に多段に取り付け、酸化態窒素を含む被処理水を流入する被処理水送液管を底部に配設し、該発生ガス集積部の窒素ガスを回収するガスホルダーを具備し、該ガスホルダーに回収された窒素ガスの一部を該ガス、液及び固液分離部よりも下部の汚泥床内部に窒素ガスを吹き込む配管を設け、装置内に脱窒菌を含有する汚泥を保持した上向流汚泥床処理装置からなることを特徴とする生物学的脱窒装置。
（５）前記上向流嫌気性汚泥床処理装置が、電子供与体及び／又は消泡剤を注入し、流入水のリアクター内部での通水速度を０．５〜５ｍ／ｈになるように調節した被処理水を被処理水送液管から流入する前記（４）記載の生物学的脱窒装置。
【０００７】
本発明では、脱窒により発生する窒素ガスを多段に設置したＧＳＳ部から速やかに回収し、発生ガス・処理水・汚泥の分離回収性能を高めることで、脱窒菌、とりわけグラニュール汚泥の保持量を高める効果があり、高負荷処理が可能となる。
本発明は、ガス、液及び固液分離部を多段に取り付け、嫌気性菌を含有する汚泥を保持した上向流嫌気性汚泥床処理装置を、嫌気性菌を含有する汚泥に代えて脱窒菌を含有する汚泥を入れ、脱窒作用が生じるようにして、生物学的脱窒処理を行うようにしたものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明するが、本発明はこれに限定されない。
図1は、生物学的脱窒処理方法を実施するのに好ましい本発明の上向流式汚泥床処理装置の一形態の概要を例示した図である。
なお、実施の形態及び実施例を説明するための全図において、同一機能を有する構成要素は同一符号を用いて示す。
図１において、下部に原水送液管１が連通し、上下を閉塞した筒状のリアクター２が設けてある。リアクター２内部の左右両側壁には、それぞれに一方の端部を固定し、他方の端部を反対側の側壁方向に向かって下降しながら延びる邪魔板３が設けてある。
【０００９】
邪魔板３は、上下方向に３箇所左右交互に設けてあって、リアクター側壁との間にそれぞれ鋭角の区分スラッジゾーン４ａ〜４ｃを形成している。リアクター２側壁と邪魔板３のなす角度θは３５度以下の鋭角であることが好ましく、邪魔板３の占有面積は装置断面積の１／２以上である。
なお、角度θは邪魔板３が下向きであるから、側壁に対して上向きの大きい角度と下向きの小さい角度の２つがあるが、この場合、小さいほうの角度で表す。θが３５度を越える角度の場合には、スラッジゾーン４ａ〜４ｃの邪魔板３にグラニュール汚泥が堆積し、デッドスペースを生じやすくなるため、流動性が不十分となり、高負荷処理が困難となる場合がある。
また、邪魔板３の占有面積が１／２以下だと、発生ガスの捕捉が不十分となり、気液固の分離に不具合を生じる。すなわち、リアクターの中心よりガスが上方へ抜けてしまい、後記のＧＳＳ部５にガスを十分に集積することができなくなる。
【００１０】
区分スラッジゾーン４ａ〜４ｃの上部はＧＳＳ部５を形成している。反応が開始すると発生ガスが集まる気相部５ａには、外部と通じる発生ガス回収配管６の排出口を設けてある。
気相部５ａから接続されている発生ガス回収配管６の吐出口は、水を充填した水封槽７の水中内で開口している。開口位置は水圧が異なる適宜な水深位にあり、水封槽７には発生ガス回収配管６から吐き出されたガス流量を測定するガスメータ８が設けてある。ガスメータ８の先には、ガスホルダー１１が設けられている。また、リアクター２上端には上澄み液を排出する処理水配管９が開口している。
【００１１】
本発明の処理の対象となる原水は、アンモニア性窒素、有機性窒素、酸化態窒素を含む廃水であり、アンモニア性窒素及び有機性窒素は好気性処理などにより酸化態窒素としてから本発明に供する。
【００１２】
本発明の酸化態窒素の脱窒方法には、従属栄養細菌である脱窒菌により、原水中の有機物、あるいは系外から添加されるメタノールなどの有機物を電子供与体として利用する方法や、独立栄養性の脱窒菌により、アンモニア性窒素や硫黄などを電子供与体として利用する方法が適用できる。
【００１３】
リアクター２は、脱窒菌からなるグラニュール汚泥を投入して使用するのが好ましいが、グラニュール汚泥でなくてもよい。脱窒菌は上記従属栄養細菌の脱窒菌、あるいは独立栄養性の脱窒菌の何れも適用できる。原水は送液管１からリアクター２へ導入する。原水を処理水の循環液や系外から供給する希釈水等により、必要に応じて適宜希釈を行い、流入水のリアクター２内部での通水速度が０．５〜５ｍ／ｈとなるように調節することで、リアクター内部のグラニュール汚泥層の流動状態が良好となる。流入水のリアクター２内部での通水速度を６ｍ／ｈ以上にすると、脱窒菌グラニュール汚泥が処理水とともに流出しやすくなるため、通水速度を５ｍ／ｈ以下とすることが好ましい。
【００１４】
リアクター２内では脱窒菌からなるグラニュール汚泥の介在によって酸化態窒素が分解し、窒素ガスが発生する。発生したガスは、各区分スラッジゾーン４ａ〜４ｂ上端のＧＳＳ部５に別れて集まり、それぞれに気相部５ａを形成し、発生ガス回収配管６を通じて水封槽７に至る。こうした発生ガスは、ガスメータ８でその排出量が記録され、ガスホルダー１１に送られる。発生ガスの一部は、区分スラッジゾーン４ａ〜４ｂ内でグラニュール汚泥に付着し、その見かけ比重を軽減させるとともに、グラニュール汚泥を同伴してＧＳＳ部５の水面に達する。こうした発生ガスは、気泡を形成して水面気泡部５ｂに一時的に滞留する。水面気泡部５ｂに集合した気泡はやがて破裂し、発生ガスとグラニュール汚泥とが分離され、グラニュール汚泥はもとの比重を回復して水中に潜り、発生ガスは、発生ガス回収配管６から水封槽７を経由して系外に排出される。酸化態窒素が分解して清澄になって水は、リアクター上端から処理水配管９を経由して系外に排出される。
【００１５】
各ＧＳＳ部５の気相部５ａのガス圧は異なるので、その差圧は水封槽７で調整するとよい。原水送液側に近い順に水封圧は高く保つ必要がある。ガス回収の圧調整は水封槽７を使う方法以外にも多くの方法がある。例えば圧力弁等を使用してもよい。本発明の上向流式汚泥床処理方法では、各区分スラッジゾーン毎にそこで発生する発生ガスを回収できるため、リアクター単位断面積当たりの発生ガス量が少なくなる。特に処理水を流出させる処理水配管９に最も近い所では、リアクターの単位断面積当たりのガス量が小さくなる。そのため、グラニュール汚泥の系外流出量は非常に少なくすることができる。
【００１６】
発泡性の原水の場合には、ＧＳＳ部５内の気相部５ａ及び発生ガス回収配管６が閉塞し、発生ガスの回収が困難となる。このような場合、リアクター２流入水に予め消泡剤１０を加えることで、ＧＳＳ部５内での発泡を抑えることができる。ＧＳＳ部５内に消泡剤を滴下、噴霧する方法に比べ、本手法は密閉空間での消泡に効果的である。消泡剤１０は原水性状に応じた消泡効果を有する消泡剤を使用する。消泡剤の種類としてはシリコーン系消泡剤、アルコール系消泡剤の何れも適用が可能である。
【００１７】
原水が高ＳＳ等の理由により、スカムを形成しやすい場合には、ＧＳＳ部５内の気泡部５ｂ表面及び内部にスカムを形成し、発生ガスの回収が困難となる。このような場合には、発生ガス吹き込み配管１４を散気管１２に接続し、ガスホルダー１１内の発生ガスをＧＳＳ部５内に供給することで、スカムの破壊あるいはスカムの形成防止が可能となる。散気管１２から吹き込まれる気泡によりスカムが破壊され、破壊されたスカムはリアクター２内の液の流れとともに処理水として排出される。
【００１８】
各ＧＳＳ部で吹き込みガスを回収できるため、リアクター単位断面積当たりの発生ガス量が少なく、特に処理水を流出させる処理水配管に最も近い所では、リアクターの単位断面積当たりのガス量が小さくなり、グラニュール汚泥の系外流出量を極く少なくすることができる機能は損なわれない。散気管はリアクターの下部あるいは各ＧＳＳ部の下部に配置する。吹き込みガスによりグラニュール汚泥層が撹拌され、グラニュール汚泥と流入廃水の接触は良好となり、特に、リアクター本体内に流入する酸化態窒素負荷量が少ない場合には、これにより発生するガスの量も少ないため、吹き込みガスによるグラニュール汚泥層の撹拌の効果は大きい。
【００１９】
ＧＳＳ部５内部のスカムを破壊・除去するために、ＧＳＳ部５内に吹き込む気体は酸素を含まない、脱窒処理に影響を与えない気体が好ましく、特に発生する窒素ガスを使用することが望ましい。なお、従属栄養細菌である脱窒菌を適用する場合は、通性として嫌気性細菌であるため、処理水のＯＲＰが−１００ｍＶ以下を維持し、脱窒処理に影響を与えない条件であれば、空気等の酸素を含む気体を使用することができる。
ガスを吹き込む頻度は、廃水の性状にもよるが１日に１回から１週間に１回とすることで、ＧＳＳ部内部のスカムを破壊・除去する効果がある。また、ガスを吹き込む頻度を１日に１回以上とすることで、汚泥層の撹拌効果がさらに高まる。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
【００２１】
図３〜４に多段型脱窒処理の実験に用いた装置の概要を示す。Ａ系列は上向流式汚泥床法の従来法であり、図３に、図２の原水供給管１中にメタノール１５を注入する方式の従来法として図示するものである。Ｂ系列は傾斜する邪魔板を３ヶ取り付け、装置側壁と邪魔板との角度を３０度とし、散気管を取り付け、発生ガスの吹込みを行った系列であり、図４に示す。Ｂ系列は本発明に基づく系列である。
【００２２】
図４において、原水は、リアクター２の下端に接続した原水送液管１より流入し、リアクター２上部の処理水配管９より処理水を得る。リアクター２内には有機物を分解、浄化する際に発生したガスが集まるＧＳＳ部５を有し、その上端には外部と通じる発生ガス回収配管６の排出口を設けてある。脱窒処理の電子供与体としてメタノール１５を注入した。
【００２３】
液層部の容量は１ｍ³であり、リアクター内の水温は２０〜２５℃である。原水には、化学工場から排出される廃水（酸化態窒素１００ｍｇ／リットル）に、無機栄養塩類（リンなど）を添加したものを用いた。メタノールをＢＯＤとして３００ｍｇ／リットルとなるように注入した。
Ｂ系列では発生ガスの吹込みを１時間当たり１回とした。
【００２４】
図５に実験経過と脱窒処理成績の変化を示す。両系列とも処理水酸化態窒素濃度を見ながら酸化態窒素負荷量を徐々に上げた。
実験経過後約８０日目まではほぼ同じ負荷量で処理できた。約８０日目以降、酸化態窒素負荷が３ｋｇ／ｍ³／ｄ以上になると、Ａ系列では処理水酸化態窒素濃度が高くなり、９０日目では酸化態窒素除去率が５０％に低下した。Ａ系列では、負荷の上昇により、発生した窒素ガスを付着あるいは内包したグラニュール汚泥が浮上し、処理水とともに流出したため、脱窒槽内の脱窒菌グラニュール汚泥量が減少し、処理性能が低下した。
【００２５】
一方、ＧＳＳ部を多段に配置したＢ系列では、酸化態窒素負荷が５ｋｇ／ｍ³／ｄにおいても処理水酸化態窒素濃度は５ｍｇ／リットル以下、酸化態窒素除去率９５％以上の処理が可能であった。第１表に定常状態における処理成績の比較を示す。
【００２６】
【表１】

【００２７】
本発明に基づくＢ系列では酸化態窒素負荷５ｋｇ／ｍ³／ｄ、ＣＯＤ除去率９５％、処理水ＶＳＳ４０〜８０ｍｇ／リットルであった。一方、Ａ系列の従来法では、酸化態窒素負荷２．５ｋｇ／ｍ³／ｄ、ＣＯＤ除去率９５％、処理水ＶＳＳ４０〜８０ｍｇ／リットルであった。このようにＢ系列の本発明に基づく方法では、高い酸化態窒素負荷で運転しているにもかかわらず、脱窒処理成績が安定していた。また、処理水ＶＳＳ濃度は従来法とほぼ同じであった。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、ガス・液・固分離部を多段に配置することにより、脱窒により発生する窒素ガスを速やかに回収し、発生ガス・処理水・浮上汚泥の分離回収性能を高めることで、脱窒菌、とりわけグラニュール汚泥の保持量を高める効果があり、高い酸化態窒素負荷においても、安定した処理を行うことの出来る生物学的脱窒方法と、そのような装置を提供することができ、高い酸化態窒素負荷の上向流式汚泥床法（ＵＳＢ法）の運転において、常時安定した脱窒処理成績が得られるので、極めて有益である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の上向流脱窒処理装置の一形態を例示した模式図。
【図２】従来の上向流脱窒処理装置の一形態を例示した模式図。
【図３】実験に用いた従来法の上向流脱窒処理装置の概略を例示した模式図。
【図４】実験に用いた本発明の上向流脱窒処理装置の概略を例示した模式図
【図５】実験経過と酸化態窒素負荷、酸化態窒素及び除去率の変化を示す図。
【符号の説明】
１原水送液管
２リアクター
３邪魔板
４区分スラッジゾーン
５ＧＳＳ部
５ａ気相部
５ｂ気泡部
６発生ガス回収配管
７水封槽
８ガスメータ
９処理水配管
１０消泡剤
１１ガスホルダー
１２散気管
１３汚泥層
１４発生ガス吹込配管
１５メタノール
２１流入水
２２脱窒槽
２３細菌グラニュール汚泥層
２４ガス衝突部
２５ガス捕集部
２６窒素ガス[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a biological denitrification method and apparatus for biologically reducing and denitrifying oxidized nitrogen (NO _x -N) in wastewater discharged from sewage, human waste, various factories, etc., More specifically, the present invention relates to a denitrifying bacterium having multistage gas / liquid / solid / liquid separation sections (hereinafter also referred to as “GSS section”), and more particularly to an upward flow sludge bed treatment method and apparatus holding granule sludge.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as biological denitrification methods, a method of fixing denitrifying bacteria on a carrier or an upflow sludge bed method (hereinafter also referred to as USB method) has been adopted, and the USB method is generally as shown in FIG. The device is used. The treated water is hereinafter also referred to as “raw water”.
The apparatus shown in FIG. 2 has a raw water supply unit and a denitrifying granular sludge layer 23 connected to the raw water supply pipe 1 at the bottom, and a gas collision unit 24, a gas collection unit 25, and treated water 9 above the sludge layer 23. In the denitrification tank 22 having an outflow part, granular sludge self-granulated by the denitrifying bacteria is formed without using a carrier for denitrifying bacteria, and high-concentration microorganisms are formed in the denitrifying tank 22. It is to hold. In such an apparatus, the upper part of the apparatus in which the denitrifying granular sludge layer 23 is not deposited is configured as a GSS section 5 that separates the rising gas from the granular sludge and separates the treated water and the granular sludge. The lower part of the apparatus is configured as a reaction part that deposits denitrifying bacteria granular sludge and performs a denitrification reaction.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the upflow sludge bed method for retaining denitrifying bacteria as granules still has the following problems.
(A) Granular sludge with attached or encapsulated nitrogen gas generated by denitrification treatment floats up and flows out along with the treated water, so that the amount of denitrifying granule sludge in the denitrification tank is reduced and the treatment may be deteriorated. There is.
(B) Since the GSS section occupies 1/3 to 1/2 of the entire apparatus, and the space of the reaction section for performing the actual denitrification reaction is limited, the entire apparatus becomes large.
(C) Due to the reasons (a) and (b), high load processing becomes difficult.
[0004]
For these reasons, the present invention is effective in improving the denitrifying bacteria, in particular, the upward sludge bed method capable of performing stable denitrification treatment even at high loads by increasing the amount of retained granular sludge, and this treatment method. An object of the present invention is to provide a denitrification treatment apparatus that can be carried out automatically.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has solved the above problems by the means described below.
(1) A method of stably denitrifying wastewater containing oxidized nitrogen at a biologically high oxidized nitrogen load by a denitrification tank holding sludge containing denitrifying bacteria , and the apparatus as a denitrification tank Gas, liquid, and solid-liquid separation unit provided with a generated gas accumulation unit formed on a side wall of the main body by a baffle plate having an angle with the side wall of 35 degrees or less and each occupation area being 1/2 or more of the cross-sectional area of the apparatus Using an upflow anaerobic sludge treatment device installed in multiple stages inside the denitrifying granule sludge bed, waste water containing oxidized nitrogen is introduced into this device, and nitrogen gas from the generated gas accumulation part is used as a gas holder. is recovered, a part the gas is nitrogen gas collected in the gas holder, by intermittently blowing it therein sludge bed at the bottom than the liquid and solid-liquid separation unit, a gas, inside the liquid and solid-liquid separation unit Prevent the formation of scum in the Biological denitrification method, which comprises mixing the sludge bed One.
(2) After injecting an electron donor and / or an antifoaming agent into the wastewater, the water flow rate inside the reactor is adjusted to 0.5 to 5 m / h, and the wastewater is allowed to flow into the reactor. The biological denitrification method according to (1) above.
(3) In the above (1) or (2), foaming and scum formation inside the gas, liquid and solid-liquid separation part are prevented by adding an antifoaming agent to the liquid to be treated. A biological denitrification method as described.
(4) In an upward flow type sludge bed treatment apparatus having gas, liquid and solid-liquid separation sections in multiple stages , the angle between the apparatus main body side wall and the side wall is 35 degrees or less, and each occupation area is 2 of the apparatus cross-sectional area. min the gas with the occurrence gas integrated unit formed by the baffle plate with a 1 or more, attached to the liquid and solid-liquid separation unit denitrifying bacteria granular sludge bed inside the multi-stage, the treatment water containing oxidizing nitrogen disposed at the bottom of the water to be treated liquid feed pipe flowing into the, comprising a gas holder for recovering nitrogen gas emitting product gas accumulation unit, the gas part of the nitrogen gas recovered in the gas holder, the liquid and solid-liquid separating section a pipe for blowing bottom of sludge bed inside nitrogen gas provided than, biology, characterized in that it consists of an upflow sludge bed processor holding the sludge containing the denitrifying bacteria in the device Denitrification equipment.
(5) The upward flow anaerobic sludge bed treatment apparatus injects an electron donor and / or an antifoaming agent so that the water flow rate inside the reactor of the influent water is 0.5 to 5 m / h. The biological denitrification apparatus according to (4), wherein the adjusted water to be treated flows from the liquid feed pipe for water to be treated.
[0007]
In the present invention, nitrogen gas generated by denitrification is quickly recovered from the GSS units installed in multiple stages, and the separation / recovery performance of the generated gas / treated water / sludge is improved, so that the amount of denitrifying bacteria, especially granule sludge, is retained. This makes it possible to perform high load processing.
The present invention relates to an upflow anaerobic sludge floor treatment apparatus in which gas, liquid and solid-liquid separators are attached in multiple stages and holds sludge containing anaerobic bacteria, and denitrifying bacteria instead of sludge containing anaerobic bacteria. A sludge containing selenium is added to cause a denitrification action, and a biological denitrification treatment is performed.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, although an embodiment of the invention is described based on a drawing, the present invention is not limited to this.
FIG. 1 is a diagram exemplifying an outline of an embodiment of an upward flow sludge bed treatment apparatus of the present invention that is preferable for carrying out a biological denitrification treatment method.
Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiments and examples.
In FIG. 1, a raw water feed pipe 1 communicates with a lower part, and a cylindrical reactor 2 closed at the top and bottom is provided. The left and right side walls inside the reactor 2 are provided with baffle plates 3 that are fixed to one end and extend while descending the other end toward the opposite side wall.
[0009]
The baffle plates 3 are alternately provided at three places in the vertical direction on the left and right sides, and form acute slanted section sludge zones 4a to 4c between the side walls of the reactor. The angle θ formed between the side wall of the reactor 2 and the baffle plate 3 is preferably an acute angle of 35 degrees or less, and the occupation area of the baffle plate 3 is ½ or more of the apparatus cross-sectional area.
In addition, since the baffle plate 3 faces downward, there are two angles θ, a large upward angle and a small downward angle with respect to the side wall. In this case, the angle θ is represented by the smaller angle. When θ is an angle exceeding 35 degrees, granular sludge is accumulated on the baffle plates 3 of the sludge zones 4a to 4c, and a dead space is likely to be generated, resulting in insufficient fluidity and high load treatment. There is a case.
On the other hand, when the occupied area of the baffle plate 3 is 1/2 or less, the trapping of the generated gas becomes insufficient, causing a problem in the separation of gas and liquid. That is, the gas escapes upward from the center of the reactor, and the gas cannot be sufficiently accumulated in the GSS section 5 described later.
[0010]
The upper part of the divided sludge zones 4a to 4c forms a GSS portion 5. In the gas phase part 5a where the generated gas collects when the reaction starts, an outlet of the generated gas recovery pipe 6 communicating with the outside is provided.
The discharge port of the generated gas recovery pipe 6 connected from the gas phase part 5a opens in the water of the water-sealed tank 7 filled with water. The opening position is at an appropriate water depth with different water pressure, and the water sealing tank 7 is provided with a gas meter 8 for measuring the flow rate of the gas discharged from the generated gas recovery pipe 6. A gas holder 11 is provided at the tip of the gas meter 8. Further, a treated water pipe 9 for discharging the supernatant liquid is opened at the upper end of the reactor 2.
[0011]
The raw water to be treated in the present invention is waste water containing ammonia nitrogen, organic nitrogen, and oxidized nitrogen, and the ammonia nitrogen and organic nitrogen are converted into oxidized nitrogen by an aerobic treatment or the like before being used in the present invention. .
[0012]
The method for denitrifying oxidized nitrogen according to the present invention includes a method of utilizing organic matter in raw water or organic matter such as methanol added from outside the system as an electron donor by denitrifying bacteria, which are heterotrophic bacteria. A method using ammonia nitrogen, sulfur, or the like as an electron donor can be applied by a neutral denitrifying bacterium.
[0013]
The reactor 2 is preferably used by introducing granular sludge composed of denitrifying bacteria, but it may not be granular sludge. As the denitrifying bacterium, any of the above heterotrophic bacteria or autotrophic denitrifying bacteria can be applied. Raw water is introduced into the reactor 2 from the liquid feeding pipe 1. The raw water is appropriately diluted with the circulating water of the treated water or diluted water supplied from outside the system as necessary, so that the water flow rate inside the inflow reactor 2 is 0.5 to 5 m / h. By adjusting, the flow state of the granular sludge layer inside the reactor becomes good. When the water flow rate inside the reactor 2 of the inflow water is 6 m / h or more, the denitrifying granular sludge easily flows out together with the treated water. Therefore, the water flow rate is preferably 5 m / h or less.
[0014]
In the reactor 2, oxidized nitrogen is decomposed by the presence of granular sludge composed of denitrifying bacteria, and nitrogen gas is generated. The generated gas is collected separately in the GSS part 5 at the upper end of each of the divided sludge zones 4a to 4b, forms a gas phase part 5a in each, and reaches the water seal tank 7 through the generated gas recovery pipe 6. The amount of such generated gas is recorded by the gas meter 8 and sent to the gas holder 11. A part of the generated gas adheres to the granular sludge in the divided sludge zones 4a to 4b, reduces the apparent specific gravity, and accompanies the granular sludge and reaches the water surface of the GSS section 5. Such generated gas forms bubbles and temporarily stays in the water surface bubble portion 5b. The air bubbles gathered in the water surface bubble portion 5b eventually burst, and the generated gas and the granular sludge are separated. The granular sludge recovers its original specific gravity and is submerged in the water. It is discharged out of the system via the water sealing tank 7. Oxidized nitrogen decomposes and becomes clarified, and water is discharged from the upper end of the reactor via the treated water pipe 9 to the outside of the system.
[0015]
Since the gas pressure in the gas phase part 5 a of each GSS part 5 is different, the differential pressure may be adjusted in the water-sealed tank 7. It is necessary to keep the water sealing pressure higher in the order closer to the raw water feed side. There are many methods for adjusting the pressure for gas recovery in addition to the method using the water-sealed tank 7. For example, a pressure valve or the like may be used. In the upward flow type sludge bed processing method of the present invention, the generated gas generated in each divided sludge zone can be recovered, so that the amount of generated gas per reactor unit cross-sectional area is reduced. In particular, at the place closest to the treated water pipe 9 through which treated water flows out, the amount of gas per unit cross-sectional area of the reactor becomes small. Therefore, the outflow amount of granule sludge can be very reduced.
[0016]
In the case of foaming raw water, the gas phase part 5a and the generated gas recovery pipe 6 in the GSS part 5 are blocked, making it difficult to recover the generated gas. In such a case, foaming in the GSS part 5 can be suppressed by adding the antifoaming agent 10 to the reactor 2 inflow water in advance. Compared with the method in which an antifoaming agent is dropped and sprayed into the GSS section 5, this method is effective for defoaming in a sealed space. As the antifoaming agent 10, an antifoaming agent having an antifoaming effect corresponding to the raw aqueous state is used. As a kind of antifoaming agent, any of a silicone type antifoaming agent and an alcohol type antifoaming agent can be applied.
[0017]
When the raw water is likely to form scum due to high SS or the like, scum is formed on the surface and inside of the bubble portion 5b in the GSS portion 5 and it becomes difficult to recover the generated gas. In such a case, the generated gas blowing pipe 14 is connected to the diffuser pipe 12, and the generated gas in the gas holder 11 is supplied into the GSS section 5, thereby making it possible to prevent the scum from breaking or the formation of the scum. . The scum is broken by the bubbles blown from the air diffuser 12, and the broken scum is discharged as treated water together with the liquid flow in the reactor 2.
[0018]
Since the gas blown in each GSS section can be collected, the amount of gas generated per reactor unit cross-sectional area is small, and the gas amount per unit cross-sectional area of the reactor is small, especially in the place closest to the treated water piping that discharges treated water. In addition, the function that can extremely reduce the outflow of granule sludge is not impaired. The air diffuser is placed at the bottom of the reactor or below each GSS section. The granular sludge layer is agitated by the blow-in gas, and the contact between the granular sludge and the influent wastewater becomes good, especially when the amount of oxidized nitrogen load flowing into the reactor body is small, the amount of gas generated by this Since there are few, the effect of the stirring of the granular sludge layer by blowing gas is large.
[0019]
In order to destroy and remove the scum inside the GSS unit 5, the gas blown into the GSS unit 5 does not contain oxygen and is preferably a gas that does not affect the denitrification treatment, and it is particularly desirable to use generated nitrogen gas. . In addition, when applying denitrifying bacteria that are heterotrophic bacteria, because it is anaerobic bacteria as facultative, so long as the ORP of the treated water is maintained at -100 mV or less, does not affect the denitrification treatment, A gas containing oxygen such as air can be used.
The frequency of blowing the gas depends on the properties of the wastewater, but once a day to once a week has an effect of destroying and removing the scum inside the GSS section. Moreover, the stirring effect of a sludge layer further increases by making the frequency which blows in gas more than once a day.
[0020]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention concretely, this invention is not limited by these Examples.
[0021]
3 to 4 show an outline of the apparatus used for the multi-stage denitrification experiment. The A series is a conventional method of the upward flow type sludge bed method, and is illustrated in FIG. 3 as a conventional method of injecting methanol 15 into the raw water supply pipe 1 of FIG. The B series is a series in which three inclined baffle plates are attached, the angle between the apparatus side wall and the baffle plate is 30 degrees, an air diffuser is attached, and the generated gas is blown in, as shown in FIG. The B series is a series based on the present invention.
[0022]
In FIG. 4, raw water flows from a raw water feed pipe 1 connected to the lower end of the reactor 2, and treated water is obtained from a treated water pipe 9 at the top of the reactor 2. The reactor 2 has a GSS portion 5 where gas generated when decomposing and purifying organic substances is collected, and a discharge port of a generated gas recovery pipe 6 communicating with the outside is provided at the upper end thereof. Methanol 15 was injected as an electron donor for the denitrification treatment.
[0023]
The volume of the liquid layer part is 1 m ³ , and the water temperature in the reactor is 20-25 ° C. The raw water used was waste water discharged from a chemical factory (oxidized nitrogen 100 mg / liter) with inorganic nutrient salts (such as phosphorus) added. Methanol was injected at a BOD of 300 mg / liter.
In the B series, the generated gas was blown once per hour.
[0024]
FIG. 5 shows the changes in the experimental process and denitrification treatment results. In both series, the amount of oxidized nitrogen was gradually increased while observing the treated hydroxide nitrogen concentration.
Up to about 80 days after the course of the experiment, it was possible to process with almost the same load. After about 80 days, when the oxidized nitrogen load became 3 kg / m ³ / d or more, the treated hydroxide nitrogen concentration increased in the A series, and the oxidized nitrogen removal rate decreased to 50% on the 90th day. In the A series, due to the increase in load, the granular sludge with attached or encapsulated nitrogen gas emerged and flowed out along with the treated water, so the amount of denitrifying granular sludge in the denitrification tank decreased and the treatment performance deteriorated. .
[0025]
On the other hand, in the B series in which the GSS parts are arranged in multiple stages, even when the oxidized nitrogen load is 5 kg / m ³ / d, the treatment is possible with a treatment nitrogen concentration of 5 mg / liter or less and an oxidation nitrogen removal rate of 95% or more. Met. Table 1 shows a comparison of processing results in steady state.
[0026]
[Table 1]

[0027]
In the B series based on the present invention, the oxidized nitrogen load was 5 kg / m ³ / d, the COD removal rate was 95%, and the treated water VSS was 40 to 80 mg / liter. On the other hand, in the conventional method of the A series, the oxidized nitrogen load was 2.5 kg / m ³ / d, the COD removal rate was 95%, and the treated water VSS was 40 to 80 mg / liter. Thus, in the method based on the present invention of the B series, the denitrification treatment results were stable even though the operation was performed at a high oxidized nitrogen load. Moreover, the treated water VSS density | concentration was substantially the same as the conventional method.
[0028]
【The invention's effect】
According to the present invention, by arranging gas / liquid / solid separation sections in multiple stages, nitrogen gas generated by denitrification can be quickly recovered, and the separation and recovery performance of generated gas / treated water / floating sludge can be improved. It is possible to provide a biological denitrification method that has an effect of increasing the amount of denitrifying bacteria, particularly granule sludge, and that can perform a stable treatment even under a high oxidized nitrogen load, and such an apparatus. This is extremely useful because a stable denitrification treatment result can be obtained at all times in the operation of the upward flow type sludge bed method (USB method) with a high oxidized nitrogen load.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view illustrating an embodiment of an upward flow denitrification apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view illustrating an example of a conventional upward flow denitrification apparatus.
FIG. 3 is a schematic view illustrating the outline of a conventional upward flow denitrification apparatus used in the experiment.
FIG. 4 is a schematic view illustrating the outline of the upstream denitrification apparatus of the present invention used in the experiment. FIG. 5 is a diagram showing the course of the experiment and changes in the oxidized nitrogen load, oxidized nitrogen, and removal rate.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Raw water feed pipe 2 Reactor 3 Baffle plate 4 Division sludge zone 5 GSS part 5a Gas phase part 5b Bubble part 6 Generated gas recovery pipe 7 Water seal tank 8 Gas meter 9 Treated water pipe 10 Defoamer 11 Gas holder 12 Aeration pipe 13 Sludge layer 14 Generated gas blowing pipe 15 Methanol 21 Inflow water 22 Denitrification tank 23 Bacterial granule sludge layer 24 Gas collision part 25 Gas collection part 26 Nitrogen gas

Claims

A method of stably denitrifying wastewater containing oxidized nitrogen at a biologically high oxidized nitrogen load by a denitrification tank holding sludge containing denitrifying bacteria, and as a denitrification tank , Denitrifying bacteria for gas, liquid, and solid-liquid separators with a generated gas accumulation part formed by baffle plates whose angle with the side wall is 35 degrees or less and each occupied area is one half or more of the device cross-sectional area Using an upflow anaerobic sludge treatment device installed in multiple stages inside the granular sludge bed, introducing waste water containing oxidized nitrogen into this device, and collecting the nitrogen gas of the generated gas accumulation section in a gas holder , scum of the portion of the nitrogen gas recovered in the gas holder the gas, by intermittently blowing it therein sludge bed at the bottom than the liquid and solid-liquid separation unit, a gas, within the liquid and solid-liquid separation unit Prevents the formation of dirt Biological denitrification method, which comprises mixing the floor.

After injecting an electron donor and / or an antifoaming agent into the waste water, the water flow rate inside the reactor is adjusted to 0.5 to 5 m / h and allowed to flow into the reactor. Item 2. The biological denitrification method according to Item 1.

The biology according to claim 1 or 2, wherein foaming and scum formation inside the gas, liquid and solid-liquid separation part are prevented by adding an antifoaming agent to the liquid to be treated. Denitrification method.

In the upward flow type sludge bed processing apparatus having gas, liquid and solid-liquid separation sections in multiple stages , the angle between the apparatus main body side wall and the side wall is 35 degrees or less, and each occupied area is a half of the apparatus cross-sectional area. attached to become disturbed the gas with the occurrence gas integrated unit formed by the plate, the liquid and solid-liquid separation unit denitrifying bacteria granular sludge bed inside the multi-stage or more, flows the water to be treated containing an oxidizing nitrogen disposed at the bottom of the water to be treated liquid feed pipe, emitting raw gas accumulating portion of the nitrogen gas comprises a gas holder for recovery, the gas part of the nitrogen gas recovered in the gas holder, liquid and solid-liquid a pipe for blowing a lower portion of the sludge bed inside nitrogen gas provided than the separation unit, characterized by comprising the upflow sludge blanket treatment apparatus holding the sludge containing the denitrifying bacteria in the device biological denitrification apparatus.

The upward flow anaerobic sludge bed treatment apparatus injects an electron donor and / or an antifoaming agent and adjusts the water flow rate inside the reactor of the influent water so as to be 0.5 to 5 m / h. The biological denitrification apparatus according to claim 4, wherein treated water flows from a treated water feed pipe.