JP4361743B2

JP4361743B2 - Wastewater treatment method

Info

Publication number: JP4361743B2
Application number: JP2003044295A
Authority: JP
Inventors: 渉藤井; 真澄小林; 賢治本城; 康雄小田
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp; Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp; Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date: 2003-02-21
Filing date: 2003-02-21
Publication date: 2009-11-11
Anticipated expiration: 2023-02-21
Also published as: JP2004249252A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、窒素を含有する排水を効率的に処理する方法に関し、中でも生活排水を効率的に処理する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
窒素含有排水の窒素処理方法としては、循環式硝化脱窒法、硝化内生脱窒法、ＡＳＲＴを制御したオキシデーションディッチ法、より窒素の除去率を高めたステップ流入法等が開発されている。単槽で脱窒を行う方法としては回分式活性汚泥法、深槽曝気法などがある。
【０００３】
循環式硝化脱窒法は、無酸素槽と、曝気槽との間で前記活性汚泥を循環させながら排水の処理を行う方法であるが、循環倍率を制御することによって、特に薬剤を用いることなく窒素除去率を容易に制御することができる。この方法においては、余剰汚泥による除去分を除いた脱窒反応による窒素除去率は循環倍率（ｒ）から理論的にｒ／（ｒ＋１）として求めることができる。
【０００４】
生活排水の場合、通常は窒素濃度が３０〜４０ｍｇ／Ｌ程度なので、排出規制値が１０ｍｇ／Ｌ程度の場合は、循環倍率を２〜３倍にすることによって対応できる。しかし、河川の汚染改善のため、５ｍｇ／Ｌ以下のような更に厳しい基準が設けられる場合、循環倍率を５〜７倍にしなければならず、循環動力コストがかさむことに加えて、曝気槽から無酸素槽への溶存酸素（以下ＤＯと称す）の持込が大きくなり、無酸素槽での窒素除去が行い難くなるという問題がある。
【０００５】
この問題に対し、無酸素槽に供給される原水中のＤＯ、曝気槽の呼吸速度とＤＯを測定し、ポンプの吸い上げ量を制御して循環量を最適化する方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００６】
しかしながら、この方法は依然として循環動力コストがかさむ問題点を有していた。
【０００７】
【特許文献１】
特開平８−１１７７９２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、低い動力コストで高い窒素除去率を達成できる排水処理方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
すなわち、第一の本発明の要旨は、排水を活性汚泥で処理する排水処理方法であって、曝気槽内に曝気部と非曝気部とを設け、非曝気部において、水面から１／８の水深における溶存酸素を２ｍｇ／Ｌ以下とする排水処理方法、である。
【００１０】
また、第二の本発明の要旨は、排水を活性汚泥で処理する排水処理方法であって、曝気槽内に曝気部と非曝気部とを設け、非曝気部において、水面から１／２の水深における溶存酸素を０．２ｍｇ／Ｌ以下とする排水処理方法、である。
【００１１】
また、第一の本発明において、前記非曝気部の、水面から１／２の水深における溶存酸素を０．２ｍｇ／Ｌ以下とすると、窒素の除去率をさらに向上させることができる。
また、第一及び第二の本発明において、処理水中のアンモニア性窒素濃度が０．２〜３ｍｇ／Ｌであると余分な曝気を行う必要がないため、動力コストを低減できる。また、処理水中のアンモニア性窒素濃度に従って曝気量を制御するとより好ましい。
【００１２】
また、第一及び第二の本発明において、前記曝気槽に設けた膜分離装置で濾過を行って処理水を取り出すか、また活性汚泥のＭＬＳＳ濃度を９０００ｍｇ／Ｌ以上とすると、窒素の除去率を高い状態で維持し易い。
さらに、第一及び第二の本発明において、無酸素槽を設け、該無酸素槽と、前記曝気槽との間で前記活性汚泥を循環させると、より安定して窒素の除去を行うことができる。
また、このとき活性汚泥の循環倍率をｒとし、脱窒反応による窒素除去率をＹ（％）としたとき、Ｙ＞ｒ／（ｒ＋１）×１００であると、循環動力コストが低い状態で運転できるため好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の排水処理方法について、図面を基に詳細に説明する。図１は、本発明の排水処理方法の一例を示す概略フロー図である。
【００１４】
排水原水は、曝気槽１に投入され、活性汚泥により生物学的に浄化される。曝気槽１には、管体２が浸漬されており、管体２の下から曝気装置７により曝気を行う。この管体２により、曝気槽１内部は、上面から見た際に、管体２によって囲われた曝気部３と、管体２の外側に位置する非曝気部４とに区分され、曝気部３と非曝気部４との間で循環流が形成される。
【００１５】
このとき、非曝気部４において、水面から１／８の水深におけるＤＯを２ｍｇ／Ｌ以下とすると、非曝気部４を活性汚泥が下降していく途中で、活性汚泥による有機物の酸化反応及び硝化反応によってＤＯが消費されるため、非曝気部４の下層においては無酸素状態が形成される。その結果、脱窒反応が起こり、窒素の除去が可能となる。
【００１６】
曝気槽１の水深は、あまり浅いと無酸素状態とならないため、１ｍ以上とすることが好ましく、２ｍ以上とすることがより好ましく、３ｍ以上とすることが更に好ましい。一方、深すぎると効率的に撹拌混合し難くなるため、１０ｍ以下が好ましく、６ｍ以下がより好ましい。
【００１７】
曝気槽１を上面から見た際に、曝気槽１全体の面積に対する曝気部３が占める面積としては、小さすぎると有機物の酸化や硝化に必要なＤＯを供給しきれないため、５％以上とすることが好ましく、１０％以上とすることがより好ましい。一方、大きすぎると非曝気部４において無酸素状態を形成できなくなるため、５０％以下とすることが好ましく、３０％以下とすることがより好ましく、２５％以下とすることが更に好ましい。
【００１８】
このとき、活性汚泥のＭＬＳＳ濃度が高いと、非曝気部４におけるＤＯ消費速度が高くなり、無酸素状態を形成しやすくなる。したがって、ＭＬＳＳ濃度は９０００ｍｇ／Ｌ以上とすることが好ましく、１００００ｍｇ／Ｌ以上とすることがより好ましい。
【００１９】
一方、あまりＭＬＳＳ濃度を高くすると、粘度が高くなって効率的に撹拌混合し難くなるため、２００００ｍｇ／Ｌ以下とすることが好ましく、１５０００ｍｇ／Ｌ以下とすることがより好ましい。
【００２０】
なお、ＭＬＳＳ濃度を高くするためには、管体２の内部に膜分離装置８を配置して濾過を行い、処理水を曝気槽１から取り出すことが好ましい。膜分離装置８の種類としては特に限定されず、平膜、中空糸膜、管状セラミック膜、回転円盤膜等を用いることができる。
【００２１】
非曝気部３において、水面から１／８の水深におけるＤＯを２ｍｇ／Ｌ以下とするには、具体的には、水面から１／８の水深付近にＤＯ計を設置し、ＤＯ濃度をモニターしながら、ＤＯが２ｍｇ／Ｌを超えそうになった時点で曝気量を減少させると良い。
【００２２】
非曝気部４の、水面から１／８の水深におけるＤＯは、１ｍｇ／Ｌ以下とすることがより好ましい。
【００２３】
非曝気部４の水深方向のＤＯとしては、水面から１／２の水深におけるＤＯを０．２ｍｇ／Ｌ以下とすると、非曝気部４の下層において無酸素状態を形成することができる。
【００２４】
水面から１／２の水深におけるＤＯを０．２ｍｇ／Ｌ以下とするためには、水面から１／２の水深付近にＤＯ計を設置し、ＤＯ濃度をモニターしながら、ＤＯが０．２ｍｇ／Ｌを超えそうになった時点で曝気量を減少させると良い。
【００２５】
非曝気部４の、水面から１／２の水深におけるＤＯは、０．１ｍｇ／ｌ以下とすることがより好ましく、実質的にゼロとすることが更に好ましい。
【００２６】
非曝気部４の水深方向におけるＤＯは、水面から１／８の位置と、上から１／２の位置の両方において、前述の濃度となるように制御することがより好ましい。
【００２７】
なお、非曝気部４の水深方向において、水面から１／８の位置のＤＯが２ｍｇ／Ｌ以下となっていても、水面から１／２の位置のＤＯが０．１ｍｇ／Ｌ以上である場合は、１／２の位置のＤＯによる制御を優先させて曝気量を減少させることが好ましい。
【００２８】
非曝気部４の水深方向におけるＤＯのみならず、処理水のアンモニア濃度も合わせてモニターすると、より効率的な制御が可能となる。具体的には、アンモニア性窒素濃度が０．２ｍｇ／Ｌよりも少なくなった場合、曝気量を低減させ、３ｍｇ／Ｌよりも多くなった場合、曝気量を増加させる。
【００２９】
なお、非曝気部４におけるＤＯは、溶存酸素センサー（例えば横河電機製、型番：ＤＯ３０Ｇ）と溶存酸素変換機（例えば横河電機製、型番：ＤＯ４０２Ｇ）等によって測定することができる。また、処理水中のアンモニア性窒素濃度は、アンモニア性窒素自動測定装置（例えば横河電機製、型番：ＡＮ１０００）によって測定することができる。
【００３０】
本発明の排水処理方法は、図２に示すように、曝気槽１に加えて無酸素槽５を配置し、曝気槽１と無酸素槽５との間で活性汚泥を循環させると、窒素の除去をより効率的に行うことができる。
【００３１】
このような構成は、従来の循環式硝化脱窒法と見かけ上は同じであるが、従来の方法は、曝気槽１内のＤＯをなるべく均一となるように混合させている。したがって、曝気槽１内に無酸素状態となる部位は存在しないか、極めて少ない。
【００３２】
このため、従来の方法における脱窒反応による窒素の除去率は、曝気槽１と無酸素槽５における活性汚泥の循環倍率ｒによって決定される。
なお、循環倍率ｒとは、原水の供給量を１としたときの、曝気槽１と無酸素槽５との間で活性汚泥が循環している量を意味する。例えば無酸素槽５に原水を１ｍ^３／ｈｒの速度で供給し、曝気槽１から処理水を１ｍ^３／ｈｒの速度で取り出し、曝気槽１から無酸素槽５へ２ｍ^３／ｈｒの速度で活性汚泥を戻す場合、循環倍率ｒは２となる。
【００３３】
一方、本発明の方法では、曝気槽１の内部においても無酸素状態が形成されるため、脱窒反応による窒素除去率をＹ（％）としたとき、Ｙ＞ｒ／（ｒ＋１）×１００となる。したがって、循環倍率を高くしなくても、窒素除去率を高めることができ、動力コストを低減することができる。
なお、脱窒反応による窒素除去率Ｙは、以下の計算式によって求める。
Ｙ＝（Ｎ₁−Ｎ₂−Ｎ_３）／Ｎ₁×１００
ここで、
Ｎ₁：一日あたりに処理される原水に含まれる全窒素量
Ｎ_２：一日あたりに引き抜かれる余剰汚泥に含まれる全窒素量
Ｎ_３：一日あたりに処理される処理水に含まれる全窒素量
である。
【００３４】
無酸素槽５及び曝気槽１の間での活性汚泥の循環は、ポンプ６を用いて一方の槽から他方の槽へ送液し、他方の槽からオーバーフローによって流入させる。この際、どちらの槽からポンプを用いて送液するかは必ずしも限定されないが、原水が導入されない槽から原水が導入される槽へポンプ６で送液し、その反対の流れはオーバーフローさせると、ポンプ６の送液量が少なくてすみ、エネルギーコスト的に好ましい。
【００３５】
なお、ＭＬＳＳ濃度を高くすると酸素消費速度が速く、また循環液の取り出しもＤＯの少ない位置から取り出しているので無酸素槽のＯＲＰが下がり、リンの除去も可能である。
【００３６】
以下に、実験例１の概要と結果を示す。実験例１は、図２に示すフローの装置を用いて、生活排水を原水とする排水の処理を行うにあたり、曝気量及びＭＬＳＳを調整し、槽内のＤＯと窒素除去率との関係を調べたものである。
【００３７】
各種条件は以下のように構成した。
（１）無酸素槽及びばっ気槽の汚泥容量（サイズ）
５．８ｍ^３（長さ１４５ｃｍ×幅１００ｃｍ×高さ６００ｃｍ、水深４００ｃｍ）
（２）管体サイズ
長さ６２ｃｍ×幅４５ｃｍ×高さ１４０ｃｍの管体を２つ上下に重ねて配置した。管体内には膜分離装置を配し（膜面積１２６ｍ^２）、濾液を処理水として取り出した（曝気槽との断面積比：１９．２％）。
（３）処理水量：４６ｍ^３／日
（４）曝気槽から無酸素槽への汚泥循環量：９２ｍ^３／日
（５）余剰汚泥引き抜き量：０．３〜０．５ｍ^３／日
（６）曝気量：２０〜３０Ｎｍ^３／ｈｒ
処理期間中の原水及び汚泥の性状を表１に示す。
【００３８】
【表１】

【００３９】
なお、各測定方法は下水道試験方法（１９９７年、社団法人日本下水道協会）に従い以下のように行った。
【００４０】
（１）ＢＯＤ
ＢＯＤは、硝化抑制試薬を加えずに測定した。
（２）ＣＯＤ
ＣＯＤは、過マンガン酸カリウム消費量から求めるいわゆるマンガン法により測定した。
【００４１】
（３）全窒素
全窒素は、総和法により測定した。
（４）全リン
全リンは、完全分解定量法により測定した。
【００４２】
（５）ＤＯ
ＤＯは、溶存酸素計（横河電機■製溶存酸素センサー（型番：ＤＯ３０Ｇ）と溶存酸素変換器（型番：ＤＯ４０２Ｇ））を用いて測定した。
（６）ＯＲＰ（銀−塩化銀基準）
ＯＲＰは、ＯＲＰ計（横河電機■製ＯＲＰセンサー（型番：ＯＲ８ＥＦＧ）とＯＲＰ変換器（型番：ＯＲ４００Ｇ））を用いて測定した。電極は、飽和塩化銀電極を用い、直読の値を用いた。
【００４３】
（７）固形分含量及びＭＬＳＳ
ＭＬＳＳは、遠心分離法を用いて測定した。すなわち、汚泥試料適量を沈殿管に取り、３０００〜４０００ｒｐｍで２〜３分遠心分離を行い、上澄液を捨て、沈殿管に水を加え、攪拌し、再び同様に遠心し、上澄液を捨て、この沈殿物を蒸発皿に洗い入れ、１０５〜１１０℃で２時間乾燥し、質量を測定し、以下の計算式によって算出した。
汚泥濃度（ＭＬＳＳ）＝汚泥の乾燥質量（ｍｇ）／試料量（Ｌ）
【００４４】
このときの、非曝気部の水面から１／８の位置（水深０．５ｍ）のＤＯと、処理水の硝酸性窒素濃度の関係を図３に、非曝気部の水面から１／２の位置（水深２ｍ）のＤＯと、処理水の硝酸性窒素濃度の関係を図４に示した。また、処理水中のアンモニア性窒素濃度と、硝酸性窒素濃度の関係を図５に示した。
【００４５】
図３及び図４より、非曝気部の水面から１／８の位置のＤＯが、２ｍｇ／Ｌ以下のとき硝酸性窒素の値が低下し、１ｍｇ／Ｌ以下で顕著に低下していることがわかる。
【００４６】
また、非曝気部の水面から１／２の位置のＤＯは、０．２ｍｇ／Ｌ以下あると、硝酸性窒素の値が低下することがわかる。
【００４７】
なお、非曝気部の水面から１／８及び１／２の位置におけるＤＯが本発明で規定する範囲内の場合と、範囲外の場合における原水、処理水の代表的な分析データを表２に示す。
【００４８】
【表２】

【００４９】
次に、実験例２として、大きさが異なる装置を用いた場合の実験例を示す。なお、装置は図２に示したフローのものを使用し、原水は上記実験例と同じ水質のものを用いた。
【００５０】
槽のサイズ等は以下のように構成した。
（１）無酸素槽及び曝気槽の汚泥容量（サイズ）
０．６２５ｍ^３（長さ６０ｃｍ×幅８０ｃｍ×高さ１８０ｃｍ、水深１３０ｃｍ）
（２）管体サイズ
長さ２４ｃｍ×幅５６．５ｃｍ×高さ１０６．５ｃｍの管体を配置した。管体内には膜分離装置を配し（膜面積８ｍ^２）、濾液を処理水として取り出した（曝気槽との断面積比：２８％）。
（３）処理水量：５ｍ^３／日
（４）無酸素槽から曝気槽への汚泥循環量：１５ｍ^３／日
（５）余剰汚泥引き抜き量：０．０６〜０．１０ｍ^３／日
（６）曝気量：５．６〜９．６Ｎｍ^３/ｈｒ
【００５１】
非曝気部の水面から１／２の位置（６５ｃｍ）のＤＯと、処理水の硝酸性窒素の関係を図６に示した。
【００５２】
また、非曝気部の水面から１／２の位置におけるＤＯが本発明で規定する範囲内の場合と、範囲外の場合における原水、処理水の代表的な分析データを表３に示した。
【００５３】
【表３】

【００５４】
このように、水深が１３０ｃｍと極めて浅い曝気槽であっても、窒素除去率が極めて高くなることが分かった。
【００５５】
【発明の効果】
本発明によれば、通常の曝気槽のみでも、非曝気部の水深方向のＤＯを制御することにより、容易に硝化脱窒による窒素除去が可能となる。更に無酸素槽と曝気槽の２槽を用いて、曝気槽の非曝気部の水深方向のＤＯを制御することにより、さらに高い除去率で窒素を除去することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の一例を示す模式図である。
【図２】本発明の別の実施形態の一例を示す模式図である。
【図３】実験例１の非曝気部の水面から１／８の位置におけるＤＯと処理水中の硝酸性窒素の濃度との関係を示すグラフである。
【図４】実験例１の非曝気部の水面から１／２の位置におけるＤＯと処理水中の硝酸性窒素の濃度との関係を示すグラフである。
【図５】実験例１の処理水中のアンモニア性窒素濃度と、硝酸性窒素濃度の関係を示すグラフである。
【図６】実験例２の非曝気部の水面から１／２の位置におけるＤＯと処理水中の硝酸性窒素の濃度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１曝気槽
２管体
３曝気部
４非曝気部
５無酸素槽
６ポンプ
７曝気装置
８膜分離装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for efficiently treating wastewater containing nitrogen, and more particularly to a method for efficiently treating domestic wastewater.
[0002]
[Prior art]
As a nitrogen treatment method for nitrogen-containing wastewater, a circulating nitrification denitrification method, a nitrification endogenous denitrification method, an oxidation ditch method with controlled ASRT, a step inflow method with a higher nitrogen removal rate, and the like have been developed. As a method for performing denitrification in a single tank, there are a batch activated sludge method, a deep tank aeration method, and the like.
[0003]
The circulation nitrification denitrification method is a method of treating waste water while circulating the activated sludge between an oxygen-free tank and an aeration tank. By controlling the circulation ratio, nitrogen can be used without using any chemicals. The removal rate can be easily controlled. In this method, the nitrogen removal rate by the denitrification reaction excluding the portion removed by excess sludge can theoretically be obtained as r / (r + 1) from the circulation magnification (r).
[0004]
In the case of domestic wastewater, since the nitrogen concentration is usually about 30 to 40 mg / L, when the emission regulation value is about 10 mg / L, it can be dealt with by increasing the circulation magnification to 2 to 3 times. However, if more stringent standards such as 5 mg / L or less are provided for improving the pollution of the river, the circulation magnification must be increased to 5 to 7 times. There is a problem that the dissolved oxygen (hereinafter referred to as DO) is brought into the oxygen-free tank and the removal of nitrogen in the oxygen-free tank becomes difficult.
[0005]
For this problem, a method has been proposed in which DO in raw water supplied to the anoxic tank, the respiration rate and DO of the aeration tank are measured, and the amount of pump suction is controlled to optimize the circulation rate (for example, Patent Document 1).
[0006]
However, this method still has a problem of increasing the circulation power cost.
[0007]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-117792
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a wastewater treatment method capable of achieving a high nitrogen removal rate at a low power cost.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
That is, the gist of the first aspect of the present invention is a wastewater treatment method for treating wastewater with activated sludge, wherein an aeration section and a non-aeration section are provided in an aeration tank. A wastewater treatment method in which the dissolved oxygen at a water depth is 2 mg / L or less.
[0010]
The gist of the second aspect of the present invention is a wastewater treatment method for treating wastewater with activated sludge, wherein an aeration part and a non-aeration part are provided in an aeration tank, and the non-aeration part is ½ of the water surface. A wastewater treatment method in which dissolved oxygen at a water depth is 0.2 mg / L or less.
[0011]
In the first aspect of the present invention, the nitrogen removal rate can be further improved if the dissolved oxygen in the non-aerated part at a water depth of 1/2 from the water surface is 0.2 mg / L or less.
Further, in the first and second aspects of the present invention, when the ammoniacal nitrogen concentration in the treated water is 0.2 to 3 mg / L, it is not necessary to perform extra aeration, so that the power cost can be reduced. It is more preferable to control the amount of aeration according to the ammoniacal nitrogen concentration in the treated water.
[0012]
In the first and second aspects of the present invention, when the treated water is taken out by filtration with a membrane separator provided in the aeration tank, or the MLSS concentration of the activated sludge is 9000 mg / L or more, the nitrogen removal rate Is easy to maintain in a high state.
Furthermore, in the first and second aspects of the present invention, when an oxygen-free tank is provided and the activated sludge is circulated between the oxygen-free tank and the aeration tank, nitrogen can be removed more stably. it can.
At this time, when the circulation rate of the activated sludge is r and the nitrogen removal rate by the denitrification reaction is Y (%), if Y> r / (r + 1) × 100, the operation is performed at a low circulation power cost. This is preferable because it is possible.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the waste water treatment method of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic flowchart showing an example of the wastewater treatment method of the present invention.
[0014]
The raw waste water is put into the aeration tank 1 and biologically purified by activated sludge. The tube body 2 is immersed in the aeration tank 1, and aeration is performed from below the tube body 2 by the aeration apparatus 7. The tube body 2 divides the inside of the aeration tank 1 into an aeration unit 3 surrounded by the tube body 2 and a non-aeration unit 4 located outside the tube body 2 when viewed from above. A circulation flow is formed between 3 and the non-aerated part 4.
[0015]
At this time, if the DO at a depth of 1/8 from the water surface is 2 mg / L or less in the non-aerated part 4, the oxidation reaction and nitrification of the organic matter by the activated sludge in the middle of the activated sludge descending the non-aerated part 4. Since DO is consumed by the reaction, an oxygen-free state is formed in the lower layer of the non-aerated portion 4. As a result, a denitrification reaction occurs and nitrogen can be removed.
[0016]
The water depth of the aeration tank 1 is preferably 1 m or more, more preferably 2 m or more, and even more preferably 3 m or more, since it does not enter an oxygen-free state if it is too shallow. On the other hand, if it is too deep, it is difficult to efficiently stir and mix, and it is preferably 10 m or less, and more preferably 6 m or less.
[0017]
When the aeration tank 1 is viewed from the upper surface, the area occupied by the aeration unit 3 with respect to the entire area of the aeration tank 1 is too small to supply DO necessary for oxidation and nitrification of organic matter, and is 5% or more. It is preferable to set it to 10% or more. On the other hand, if it is too large, an oxygen-free state cannot be formed in the non-aerated portion 4, so that it is preferably 50% or less, more preferably 30% or less, and even more preferably 25% or less.
[0018]
At this time, if the MLSS concentration of the activated sludge is high, the DO consumption rate in the non-aerated part 4 becomes high, and it becomes easy to form an oxygen-free state. Therefore, the MLSS concentration is preferably 9000 mg / L or more, more preferably 10,000 mg / L or more.
[0019]
On the other hand, if the MLSS concentration is too high, the viscosity increases and it becomes difficult to efficiently stir and mix. Therefore, it is preferably 20000 mg / L or less, more preferably 15000 mg / L or less.
[0020]
In order to increase the MLSS concentration, it is preferable to place the membrane separation device 8 inside the tube body 2 and perform filtration to take out the treated water from the aeration tank 1. The type of the membrane separation device 8 is not particularly limited, and a flat membrane, a hollow fiber membrane, a tubular ceramic membrane, a rotating disc membrane, or the like can be used.
[0021]
In the non-aeration unit 3, in order to make DO at a depth of 1/8 from the water surface 2 mg / L or less, specifically, a DO meter is installed near the water depth of 1/8 from the water surface, and the DO concentration is monitored. However, it is good to reduce the amount of aeration when DO is likely to exceed 2 mg / L.
[0022]
The DO of the non-aerated part 4 at a depth of 1/8 from the water surface is more preferably 1 mg / L or less.
[0023]
As DO in the water depth direction of the non-aerated part 4, an oxygen-free state can be formed in the lower layer of the non-aerated part 4 when DO at a water depth ½ from the water surface is 0.2 mg / L or less.
[0024]
In order to make DO at 0.2 mg / L or less at a water depth of 1/2 from the water surface, a DO meter is installed near the water depth of 1/2 from the water surface, and the DO concentration is 0.2 mg / L while monitoring the DO concentration. It is good to reduce the amount of aeration when it is likely to exceed L.
[0025]
The DO of the non-aerated portion 4 at a water depth of 1/2 from the water surface is more preferably 0.1 mg / l or less, and still more preferably substantially zero.
[0026]
The DO in the water depth direction of the non-aeration unit 4 is more preferably controlled so as to have the above-described concentration at both the position 1/8 from the water surface and the position 1/2 from the top.
[0027]
In addition, in the water depth direction of the non-aerated portion 4, even when DO at a position 1/8 from the water surface is 2 mg / L or less, DO at a position 1/2 from the water surface is 0.1 mg / L or more. It is preferable to prioritize control by DO at a half position to reduce the amount of aeration.
[0028]
If not only the DO in the water depth direction of the non-aeration unit 4 but also the ammonia concentration of the treated water is monitored together, more efficient control is possible. Specifically, when the ammoniacal nitrogen concentration is less than 0.2 mg / L, the aeration amount is reduced, and when it is more than 3 mg / L, the aeration amount is increased.
[0029]
In addition, DO in the non-aeration unit 4 can be measured by a dissolved oxygen sensor (for example, Yokogawa Electric, model number: DO30G) and a dissolved oxygen converter (for example, Yokogawa Electric, model number: DO402G). Further, the ammoniacal nitrogen concentration in the treated water can be measured by an ammoniacal nitrogen automatic measuring device (for example, model number: AN1000 manufactured by Yokogawa Electric Corporation).
[0030]
In the wastewater treatment method of the present invention, as shown in FIG. 2, when an oxygen-free tank 5 is arranged in addition to the aeration tank 1 and activated sludge is circulated between the aeration tank 1 and the oxygen-free tank 5, Removal can be performed more efficiently.
[0031]
Such a configuration is apparently the same as the conventional circulation nitrification denitrification method, but the conventional method mixes the DO in the aeration tank 1 so as to be as uniform as possible. Therefore, there are no or very few sites in the aeration tank 1 that are in an oxygen-free state.
[0032]
For this reason, the removal rate of nitrogen by the denitrification reaction in the conventional method is determined by the circulation rate r of activated sludge in the aeration tank 1 and the anoxic tank 5.
The circulation ratio r means the amount of activated sludge circulating between the aeration tank 1 and the oxygen-free tank 5 when the supply amount of raw water is 1. For example, the raw water is supplied to the anaerobic tank 5 at a speed of 1 m ³ / hr, the treated water is taken out from the aeration tank 1 at a speed of 1 m ³ / hr, and is transferred from the aeration tank 1 to the anoxic tank 5 at a speed of 2 m ³ / hr. When the activated sludge is returned, the circulation ratio r is 2.
[0033]
On the other hand, in the method of the present invention, since an oxygen-free state is formed even inside the aeration tank 1, when the nitrogen removal rate by the denitrification reaction is Y (%), Y> r / (r + 1) × 100 Become. Therefore, the nitrogen removal rate can be increased without increasing the circulation magnification, and the power cost can be reduced.
In addition, the nitrogen removal rate Y by denitrification reaction is calculated | required with the following formulas.
Y = (N ₁ −N ₂ −N ₃ ) / N ₁ × 100
here,
N ₁ : Total amount of nitrogen contained in raw water processed per day N ₂ : Total amount of nitrogen contained in surplus sludge extracted per day N ₃ : Total contained in treated water processed per day The amount of nitrogen.
[0034]
The activated sludge is circulated between the anaerobic tank 5 and the aeration tank 1 by using the pump 6 to send liquid from one tank to the other tank and to flow in from the other tank by overflow. At this time, it is not necessarily limited from which tank the liquid is sent using the pump, but when the liquid is fed by the pump 6 from the tank where the raw water is not introduced to the tank where the raw water is introduced, the opposite flow overflows. The amount of liquid delivered by the pump 6 is small, which is preferable in terms of energy cost.
[0035]
If the MLSS concentration is increased, the oxygen consumption rate is high, and the circulating fluid is taken out from a position where there is little DO, so the ORP of the oxygen-free tank is lowered and phosphorus can be removed.
[0036]
The outline and results of Experimental Example 1 are shown below. Experimental Example 1 uses the flow apparatus shown in FIG. 2 to adjust the amount of aeration and MLSS in the treatment of wastewater using domestic wastewater as raw water, and examine the relationship between DO in the tank and the nitrogen removal rate. It is a thing.
[0037]
Various conditions were configured as follows.
(1) Sludge capacity (size) of anaerobic tank and aeration tank
5.8 m ³ (length 145 cm × width 100 cm × height 600 cm, water depth 400 cm)
(2) Two tube bodies having a tube size length of 62 cm × width of 45 cm × height of 140 cm were stacked one above the other. A membrane separation device was arranged in the tube (membrane area 126 m ² ), and the filtrate was taken out as treated water (cross-sectional area ratio with the aeration tank: 19.2%).
(3) Amount of treated water: 46 m ³ / day (4) Amount of sludge circulation from the aeration tank to the oxygen-free tank: 92 m ³ / day (5) Amount of excess sludge drawn: 0.3 to 0.5 m ³ / day (6) Aeration amount: 20 to ³⁰ Nm ³ / hr
Table 1 shows the properties of raw water and sludge during the treatment period.
[0038]
[Table 1]

[0039]
In addition, each measuring method was performed as follows according to a sewer test method (1997, Japan Sewerage Association).
[0040]
(1) BOD
BOD was measured without adding a nitrification inhibitor.
(2) COD
COD was measured by a so-called manganese method determined from potassium permanganate consumption.
[0041]
(3) Total nitrogen Total nitrogen was measured by the summation method.
(4) Total phosphorus Total phosphorus was measured by a complete decomposition quantitative method.
[0042]
(5) DO
DO was measured using a dissolved oxygen meter (a dissolved oxygen sensor (model number: DO30G) and a dissolved oxygen converter (model number: DO402G) manufactured by Yokogawa Electric).
(6) ORP (silver-silver chloride standard)
The ORP was measured using an ORP meter (Yokogawa Electric ORP sensor (model number: OR8EFG) and ORP converter (model number: OR400G)). As the electrode, a saturated silver chloride electrode was used, and a value read directly was used.
[0043]
(7) Solid content and MLSS
MLSS was measured using a centrifugation method. That is, take an appropriate amount of sludge sample in a sedimentation tube, centrifuge at 3000 to 4000 rpm for 2 to 3 minutes, discard the supernatant, add water to the sedimentation tube, stir, centrifuge again in the same way, After discarding, this precipitate was washed in an evaporating dish, dried at 105 to 110 ° C. for 2 hours, measured for mass, and calculated according to the following formula.
Sludge concentration (MLSS) = Dry mass of sludge (mg) / Sample amount (L)
[0044]
At this time, the relationship between DO at a position 1/8 from the water surface of the non-aerated part (water depth 0.5 m) and the nitrate nitrogen concentration of the treated water is shown in FIG. FIG. 4 shows the relationship between DO at a water depth of 2 m and the concentration of nitrate nitrogen in the treated water. Moreover, the relationship between the ammonia nitrogen concentration in the treated water and the nitrate nitrogen concentration is shown in FIG.
[0045]
From FIG. 3 and FIG. 4, the value of nitrate nitrogen decreases when DO at the position 1/8 from the water surface of the non-aerated portion is 2 mg / L or less, and is significantly decreased at 1 mg / L or less. Recognize.
[0046]
Moreover, it turns out that the value of nitrate nitrogen falls that DO of the position of 1/2 from the water surface of a non-aeration part is 0.2 mg / L or less.
[0047]
Table 2 shows typical analysis data of raw water and treated water when DO at the positions 1/8 and 1/2 from the water surface of the non-aerated part is within the range defined by the present invention and when it is outside the range. Show.
[0048]
[Table 2]

[0049]
Next, as Experimental Example 2, an experimental example in the case where apparatuses having different sizes are used is shown. In addition, the thing of the flow shown in FIG. 2 was used for the apparatus, and the raw | natural water used the same water quality as the said experiment example.
[0050]
The tank size was configured as follows.
(1) Sludge capacity (size) of oxygen-free tank and aeration tank
0.625 m ³ (length 60 cm x width 80 cm x height 180 cm, water depth 130 cm)
(2) Tube size A tube having a length of 24 cm, a width of 56.5 cm, and a height of 106.5 cm was disposed. A membrane separation device was arranged in the tube (membrane area 8 m ² ), and the filtrate was taken out as treated water (cross-sectional area ratio with the aeration tank: 28%).
(3) Amount of treated water: 5 m ³ / day (4) Amount of sludge circulation from the oxygen-free tank to the aeration tank: 15 m ³ / day (5) Amount of excess sludge drawn: 0.06 to 0.10 m ³ / day (6) Aeration amount: 5.6 to 9.6 Nm ³ / hr
[0051]
FIG. 6 shows the relationship between DO at half the position (65 cm) from the water surface of the non-aerated portion and nitrate nitrogen of the treated water.
[0052]
Table 3 shows typical analysis data of raw water and treated water when DO at a position 1/2 of the surface of the non-aerated portion is within the range defined by the present invention and when it is outside the range.
[0053]
[Table 3]

[0054]
Thus, it was found that the nitrogen removal rate is extremely high even in an aeration tank having a very shallow water depth of 130 cm.
[0055]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to easily remove nitrogen by nitrification and denitrification by controlling DO in the water depth direction of the non-aerated portion only in a normal aeration tank. Furthermore, by using two tanks, an oxygen-free tank and an aeration tank, by controlling DO in the depth direction of the non-aerated portion of the aeration tank, it is possible to remove nitrogen at a higher removal rate.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of another embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a graph showing the relationship between DO and the concentration of nitrate nitrogen in treated water at a position 1/8 from the water surface of the non-aerated portion in Experimental Example 1;
4 is a graph showing the relationship between DO and the concentration of nitrate nitrogen in treated water at a position ½ from the water surface of the non-aerated portion in Experimental Example 1. FIG.
5 is a graph showing the relationship between ammonia nitrogen concentration and nitrate nitrogen concentration in treated water of Experimental Example 1. FIG.
6 is a graph showing the relationship between DO and the concentration of nitrate nitrogen in treated water at a position ½ from the water surface of the non-aerated portion in Experimental Example 2. FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Aeration tank 2 Tube 3 Aeration part 4 Non-aeration part 5 Anoxic tank 6 Pump 7 Aeration apparatus 8 Membrane separation apparatus

Claims

A wastewater treatment method in which wastewater is treated with activated sludge in an aeration layer, and a filtrate is taken out using a membrane separation device disposed in a tube immersed in the aeration tank , wherein the aeration tank is a substantially rectangular parallelepiped. The water depth is 1 m or more and 10 m or less, and when the aeration tank is viewed from above, an aeration part surrounded by the tubular body and a non-aeration part located outside the tubular body are provided in the aeration tank. The area occupied by the aeration part with respect to the area of the entire tank is 5% or more and 50% or less, and in the non-aeration part, the dissolved oxygen at a depth of 1/8 from the water surface is 2 mg / L or less , and the water depth is 1/2 from the water surface. the dissolved oxygen was less 0.2 mg / L in the concentration of the activated sludge or less 9000 mg / L or more 20000 mg / L, the wastewater treatment method.

The wastewater treatment method whose ammonia nitrogen concentration in the treated water processed by the wastewater treatment method of Claim 1 is 0.2-3 mg / L.

The wastewater treatment method according to claim 2 , wherein the amount of aeration is controlled according to the concentration of ammoniacal nitrogen in the treated water.

The wastewater treatment method according to any one of claims 1 to 3 , wherein an oxygen-free tank is provided in addition to the aeration tank, and the activated sludge is circulated between the oxygen-free tank and the aeration tank.

The wastewater treatment method according to claim 4 , wherein Y> r / (r + 1) × 100, where r is the circulation rate of the activated sludge and Y (%) is the nitrogen removal rate by the denitrification reaction.