JP4411850B2

JP4411850B2 - Biological dephosphorization method and apparatus

Info

Publication number: JP4411850B2
Application number: JP2003053635A
Authority: JP
Inventors: ラジブゴエル; 英斉安井
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 2003-02-28
Filing date: 2003-02-28
Publication date: 2010-02-10
Anticipated expiration: 2023-02-28
Also published as: JP2004261694A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、嫌気好気法により生物的に脱リンを行う生物脱リン方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
リンを含む廃水を活性汚泥による生物処理を行う活性汚泥処理工程では、原水中の有機物の分解とともにリンが減少する。微生物の物質代謝において、リンは、ＡＴＰや、核酸（ＤＮＡ，ＲＮＡ）にも含まれており、菌体合成に必要な要素の一つである。通常、活性汚泥には約２．３％前後のリンが存在しており、菌体合成に伴い、リンの除去が期待される。しかし、活性汚泥処理におけるリンの除去量は、汚泥の平均滞留時間が一定であれば、通常、排水中の有機物質濃度にほぼ比例することから、リンの除去量には限りがある。
【０００３】
一方、ある特定の条件下では、菌体の構成や代謝に必要なリンの摂取以外に、多量のリンが菌体内に蓄積され、これらの活性汚泥に占めるリン濃度は６〜８％にも達することがある（過剰摂取（luxury uptake）現象）。即ち、活性汚泥の環境を嫌気性条件にして、強制的にリンを放出させた汚泥は、その後のリンの摂取量が著しく増加する。
【０００４】
この過剰摂取現象を利用した生物脱リン装置にあっては、原水が流入する嫌気槽に返送汚泥を導入して汚泥からリンを放出させ、このリン欠乏汚泥を含む原水を好気処理して汚泥にリンを過剰に摂取させて脱リンを図るようにしている。
【０００５】
このような生物脱リン装置にあっては、リンは汚泥中に取り込まれ、余剰汚泥と共に水中から分離されるのであるが、発生する汚泥量が多いという欠点がある。
【０００６】
そこで、返送汚泥の一部を嫌気滞留槽に滞留させてリンを放出させた後、固液分離処理し、固形分を可溶化して汚泥を減容するようにした生物脱リン装置が提案された（特開平１１−１８８３８３号公報）。
【０００７】
図４は同号公報の脱リン装置の系統図であり、リンを含有する原水１を生物学的脱リン活性汚泥処理工程２の嫌気槽３に導入し、それとともに沈殿槽５からの返送汚泥８およびオゾン酸化槽１８から流出するオゾン酸化汚泥１９を投入させ、同工程２の嫌気槽３及びそれにつながる好気槽４においてＢＯＤ除去と脱リン菌へのリン吸収を行わせる。同工程における汚泥の一部を沈殿槽５へ送り、沈殿槽５での上澄水は処理水６として取り出し、また沈殿した沈殿汚泥７の大部分は、返送汚泥８として嫌気槽３にリサイクルされる。
【０００８】
前記沈殿汚泥７からその一部を分岐し、分岐汚泥９として汚泥嫌気滞留槽１０に流入させ、ここで嫌気性条件で滞留させることにより、リン含有汚泥からリンを吐き出させる。汚泥嫌気滞留槽１０の汚泥は、次に膜分離槽１１によって固液分離された後、固液分離で得た分離汚泥１３がオゾン酸化槽１８に導かれ、オゾンにより酸化分解し可溶性有機物を溶出する。このオゾン酸化槽１８で生成するオゾン酸化汚泥１９を生物学的脱リン活性汚泥処理工程２の嫌気槽３に返送した後、好気槽４に流入させ、オゾン酸化汚泥（微生物による生分解性が向上している）１９を微生物によって炭酸ガスと水に分解する。
【０００９】
このように原水のＢＯＤ除去にともなって増殖した活性汚泥は、汚泥嫌気滞留槽１０、オゾン酸化槽１８、生物学的脱リン活性汚泥処理工程２を循環することによって炭酸ガスおよび水に分解され、系外に排出すべき余剰汚泥はほぼゼロになる。
【００１０】
なお、活性汚泥がオゾンにより酸化分解される結果、オゾン酸化汚泥１９には可溶性有機物（ＢＯＤ）が豊富に含まれているので、これを嫌気槽３に添加すると、脱リン菌からのリン吐き出しを活発に起こさせることが出来る。またオゾン酸化槽１８での汚泥のオゾン酸化にあたり、汚泥をあらかじめ汚泥嫌気滞留槽１０で嫌気的に滞留させると、汚泥の可溶化率が向上する。
【００１１】
一方、膜分離槽１１からの固液分離水１２に、リン化学的除去工程１５において、カルシウム、マグネシウム、アルミニウム、鉄などのリンと化学的に沈殿生成反応を起こす金属化合物を添加し、リンをヒドロキシアパタイトなどのリン酸カルシウム化合物、リン酸マグネシウムアンモン（ＭＡＰ）、リン酸アルミニウム、又はリン酸鉄として沈降分離させ回収する。図４の場合、金属化合物として水酸化カルシウム１４を用い、ヒドロキシアパタイト１７を生じさせている。
【００１２】
【特許文献１】
特開平１１−１８８３８３号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
種々の研究の結果、図４に示す生物脱リン装置にあっては、汚泥嫌気滞留槽１０において汚泥から液相へリンが放出されても、膜分離槽１１からの分離汚泥１３に該リンを含んだ液が随伴するため液相中に放出されたリンのうち相当部分が分離汚泥１３と共に嫌気槽３に循環してしまい、リン除去効率が悪いことが認められた。
【００１４】
本発明は、リンの除去効率が著しく高い生物脱リン装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の生物脱リン装置は、原水及び返送汚泥が流入する嫌気槽と、該嫌気槽からの混合液を好気的に処理する好気槽と、該好気槽からの流出液を固液分離する第１の固液分離手段と、該第１の固液分離手段で固液分離された汚泥の一部を前記返送汚泥として前記嫌気槽へ返送する手段と、該第１の固液分離手段で固液分離された汚泥の残部を嫌気性に保ちリンを放出させるリン放出手段と、該リン放出手段からの汚泥混合液を固液分離する第２の固液分離手段と、該第２の固液分離手段で分離された分離水からリンを除去するリン除去手段と、を備えた生物脱リン装置において、該リン放出手段は、導入された汚泥中のリンの大部分（好ましくは７０％以上）を汚泥から放出させるものであり、前記リン放出手段は、汚泥に対し希釈用の水を添加する手段と、汚泥と添加された希釈用の水とを攪拌する攪拌手段を有し、前記リン放出手段と前記第２の固液分離手段とは共通の処理槽にて構成されており、該処理槽は、攪拌後の攪拌液を静置して上澄液と沈降分とに沈降分離し、該上澄液と沈降分とを個別に取り出す取出手段を備えていることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の生物脱リン方法は、かかる本発明装置によって原水を生物脱リン処理するものである。
【００１７】
かかる本発明の生物脱リン装置及び方法によると、リン放出手段におけるリン放出量が多いので、嫌気槽に循環するリン量が少ない。これにより、効率良く脱リン処理を行うことができる。
【００１８】
本発明では、リン放出手段において汚泥に対し希釈用の水を添加する。これにより、リン放出手段での液相が増量されるので、第２の固液分離手段で液相と共に系外に取り出されるリンの量が増加する。これにより、嫌気槽に循環されるリンの量が著しく減少する。
【００１９】
本発明においては、この汚泥と希釈用の水とを攪拌混合する。また、この攪拌後の液を静置して上澄液と沈降分とに沈降分離し、上澄液は系外に取り出し、沈降分に対し改めて希釈用の水を添加して攪拌混合し、この工程を１回以上繰り返すようにしてもよい。これにより、汚泥が希釈用の水で１回以上リンスされることになり、リン放出手段にて汚泥から放出されたリンの大部分が系外に取り出される。また、汚泥からリンを十分に放出させることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して実施の形態について説明する。図１は参考例に係る生物脱リン装置の系統図である。
【００２１】
この参考例は、前記図４の生物脱リン装置と大部分が共通であるので、相違点について説明する。
【００２２】
この参考例においては、汚泥嫌気滞留槽１０に攪拌機２１が設けられている。また、この汚泥嫌気滞留層１０に希釈水を供給する希釈水ライン２２が設けられている。さらに、膜分離槽１１からの分離汚泥１３の一部を汚泥嫌気滞留槽１０に供給するための返送ライン２３が設けられている。
【００２３】
図１のその他の構成は前記図４と同一であり、同一符号は同一部分を示す。
【００２４】
この参考例においても、リンを含有する原水１を生物学的脱リン活性汚泥処理工程２の嫌気槽３に導入し、それとともに沈殿槽５からの返送汚泥８およびオゾン酸化槽１８から流出するオゾン酸化汚泥１９を投入させ、同工程２の嫌気槽３及びそれにつながる好気槽４においてＢＯＤ除去と脱リン菌へのリン吸収を行わせる。同工程における汚泥の一部を沈殿槽５へ送り、沈殿槽５での上澄水は処理水６として取り出し、また沈殿した沈殿汚泥７の大部分は、返送汚泥８として嫌気槽３にリサイクルされる。
【００２５】
前記沈殿汚泥７からその一部を分岐し、分岐汚泥９として汚泥嫌気滞留槽１０に流入させ、ここで嫌気性条件で滞留させることにより、リン含有汚泥からリンを吐き出させる。汚泥嫌気滞留槽１０の汚泥は、次に膜分離槽１１によって固液分離された後、固液分離で得た分離汚泥１３がオゾン酸化槽１８に導かれ、オゾンにより酸化分解し可溶性有機物を溶出する。このオゾン酸化槽１８で生成するオゾン酸化汚泥１９を生物学的脱リン活性汚泥処理工程２の嫌気槽３に返送した後、好気槽４に流入させ、オゾン酸化汚泥（微生物による生分解性が向上している）１９を微生物によって炭酸ガスと水に分解する。
【００２６】
一方、膜分離槽１１からの固液分離水１２に、リン化学的除去工程１５において、カルシウム、マグネシウム、アルミニウム、鉄などのリンと化学的に沈殿生成反応を起こす金属化合物を添加し、リンをヒドロキシアパタイトなどのリン酸カルシウム化合物、リン酸マグネシウムアンモン（ＭＡＰ）、リン酸アルミニウム、又はリン酸鉄として沈降分離させ回収する。図１の場合、金属化合物として水酸化カルシウム１４を用い、ヒドロキシアパタイト１７を生じさせている。
【００２７】
この参考例においては、汚泥嫌気滞留槽１０に導入された汚泥（分岐汚泥９）に対し、希釈水がライン２２から添加される。そして、攪拌機２１によって汚泥と希釈水とは十分に攪拌、混合される。そのため、汚泥嫌気滞留槽１０内において汚泥から液相中に放出されたリンは、従来よりも多量の液相と共に膜分離槽１１へ送られ、固液分離処理される。そのため、膜分離槽１１から固液分離されて取り出される固液分離水１２の水量は従来よりも多量であり、この多量の水に随伴して従来よりも多量のリンが系外に取り出されることになる。このため、分離汚泥１３に随伴してオゾン処理槽１８へ送られるリンの量が従来に比べて減少する。しかも、この参考例にあっては、膜分離槽１１で固液分離された分離汚泥の一部をライン２３によって汚泥嫌気滞留槽１０に戻し、再度リン放出させる。
【００２８】
このようなことから、この参考例によると、オゾン処理槽１８を経て嫌気槽３へ循環されるリンの量が従来例に比べて著しく少なく、固液分離水１２と共に系外に取り出されるリンの量が従来例に比べて著しく多い。そのため、生物脱リン装置全体としてのリン除去効率が著しく優れたものとなる。
【００２９】
図２は本発明の実施の形態に係る生物脱リン装置の系統図、図３は図２の生物脱リン装置の汚泥嫌気滞留槽１０の動作説明図である。
【００３０】
この実施の形態でも、汚泥嫌気滞留槽１０に攪拌機２１が設けられると共に、希釈水の供給用ライン２２が設けられている。
【００３１】
この実施の形態では、この汚泥嫌気滞留槽１０が汚泥の沈降分離槽としての機能も備えているので、膜分離槽１１は省略され、沈降濃縮による固液分離の上澄液が固液分離水１２として該汚泥嫌気滞留槽１０から取り出され、そのままリン化学的除去工程１５へ送られるようになっている。
【００３２】
この固液分離水の送給用のラインに弁１２ａが設けられている。前記希釈水供給用のライン２２に弁２２ａが設けられている。また、分岐汚泥９の導入用のラインに弁９ａが設けられている。さらに、分離汚泥１３をオゾン処理槽１８へ送るためのラインに弁１３ａが設けられている。
【００３３】
図２のその他の構成は図１と同一であり、同一符号は同一部分を示している。
【００３４】
次に、この汚泥嫌気滞留槽１０の作動方法について図３を参照して説明する。
【００３５】
まず、図３（ａ）の通り、弁９ａ，２２ａを開とすることにより、空になっていた汚泥嫌気滞留槽１０に分岐汚泥９と希釈水とを導入する。所定量の汚泥及び希釈水を導入した後、弁９ａ，２２ａを閉とする。
【００３６】
次に、図３（ｂ）の通り攪拌機２１を回転させて汚泥と希釈水とを攪拌し、汚泥から液相中へリンを放出させる。次いで、図３（ｃ）の通り、攪拌機２１を停止し、液を静置して汚泥を沈降させる。
【００３７】
次いで、図３（ｄ）の通り、弁１２ａを開き、上澄液を汚泥嫌気滞留槽１０から取り出し、リン化学的除去工程１５へ送る。上澄液を排出した後、汚泥を汚泥嫌気滞留槽１０から取り出しても良いが、好ましくは上記の図３（ｂ）〜（ｅ）の工程をさらに１回以上繰り返す。即ち、図３（ｄ）において上澄液を取り出した後、弁１２ａを閉じ、図３（ｅ）の通り弁２２ａを開いて所定量の希釈水を汚泥嫌気滞留槽１０に供給した後、弁２２ａを閉める。その後、図３（ｂ）に戻り、攪拌を行う。
【００３８】
図３（ｂ）〜（ｅ）の工程を所定回数繰り返し、十分に汚泥からリンが放出した後、図３（ｄ）の上澄液取出工程に続いて弁１３ａを開き、沈降汚泥を取り出し、この汚泥をオゾン処理槽１８へ送る。図２の生物脱リン装置のその他の工程は前記図１の生物脱リン装置と同一である。
【００３９】
この図２，３の生物脱リン装置においても、分岐汚泥９からリンが十分に放出された後、汚泥がオゾン処理槽１８を経て嫌気槽３へ戻されるので、生物脱リン装置の脱リン効率が著しく優れたものとなる。
【００４０】
なお、図３の汚泥処理はバッチ式であるが、汚泥嫌気滞留槽を２個以上併設することにより、生物脱リン装置全体として連続的に運転を行うことができる。
【００４１】
上記いずれの実施の形態でも、汚泥嫌気滞留槽１０において汚泥中のリンの７０％以上を汚泥から分離してリン化学的除去工程へ送ることができる。
【００４２】
汚泥嫌気滞留槽１０においては、約２０℃の温度に保ち、汚泥滞留時間を４８時間以上とするか、又は約３０℃の温度に保ち汚泥滞留時間を２４時間以上とすることが好ましい。
【００４３】
希釈水としては、当然ながらリンを全く含まないか、又はリン濃度の低い水が用いられる。
【００４４】
図３では汚泥嫌気滞留槽１０は沈降濃縮方式となっているが、浮上分離方式とされてもよい。
【００４５】
本発明では、汚泥嫌気滞留槽１０からオゾン処理槽１８へ送られる汚泥に対し希釈水を添加してもよい。
【００４６】
本発明では、好気槽４に代えて、結合酸素（硝酸イオン又は亜硝酸イオン）を与える無酸素槽（図示せず）を設けてもよい。その場合、結合酸素は外部から硝化液を加える。結合酸素を与える無酸素槽は、酸素ガスを与える代わりに結合酸素を与える点で好気的であることに変わりはない。
【００４７】
また、嫌気槽と好気槽の間に脱窒素槽（無酸素槽）を設けて、好気槽の混合液を脱窒素槽に循環供給してもよい。
【００４８】
リン化学的除去工程１５では、ＭＡＰ反応塔などの晶析装置のほか、凝集分離装置などを用いることができる。
【００４９】
また、オゾン処理槽１８の代りに、汚泥を熱的あるいは機械的に可溶化するよう構成されたものを採用してもよい。
【００５０】
以下に実験例について説明する。
【００５１】
図１及び図４に示す構成の生物脱リン装置により原水として合成廃水をそれぞれ処理した。
【００５２】
４Ｌ（リットル）の嫌気槽３と４Ｌの好気槽４とからなる８Ｌの処理装置が使用されている。本実験では、酢酸、酢酸ナトリウムおよびペプトンからなる合成基質が有機基質として使用された。リン酸カリウムがリン源として使用され、その他の微量成分（Ｃａ^２＋，Ｍｇ^２＋，Ｆｅ^２＋）が原水に添加された。原水中の酢酸塩のＣＯＤ濃度とペプトンのＣＯＤ濃度はそれぞれ約１００ｍｇ／Ｌに維持された。原水中のリン／酢酸塩ＣＯＤ比は１／３０に維持された。
【００５３】
図１，４のいずれの生物脱リン装置においても、良好な生物学的脱リン処理が行われ、流出水の平均リン濃度は１ｍｇ／ｌより低かった。ＳＳ濃度が５０００ｍｇ／ｌであり約７％のリン含有量を有する生物学的リン含有汚泥が汚泥嫌気滞留槽１０に供給された。この汚泥嫌気滞留槽１０内のＳＲＴは２０℃において２日間以上に保持された。この脱リン装置内の可溶性リン濃度は２５０〜３００ｍｇ／ｌの範囲であった。これらのシステムの性能の比較を表１に示す。
【００５４】
【表１】

【００５５】
上記実験結果からわかるように、汚泥嫌気滞留槽１０へ希釈水を添加することにより、嫌気槽３に再循環される可溶性リンの量が１０％に減少し、リン回収率が９０％にまで改善された。また、膜分離槽１１流出水中のリン濃度が著しく減少し、その分だけ膜分離槽１１流出水の流量が多くなった。
【００５６】
上記実験における汚泥濃縮係数は２であり、従ってリンの再循環を低減させるために大量の希釈水が必要であった。
【００５７】
なお、図２，３の生物脱リン装置を同様にして運転したところ、汚泥濃縮係数１０が達成された。濃縮係数が高いために、脱リンのときに少量の希釈水のみが必要とされた。しかし、濃縮後オゾン処理槽に供給される汚泥に対し希釈水を添加する必要があった。
【００５８】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によると、効率良くリン除去を行うことができる生物脱リン方法及び装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】参考例に係る系統図である。
【図２】実施の形態に係る系統図である。
【図３】図２の汚泥嫌気滞留槽の作動図である。
【図４】従来例に係る生物脱リン装置の系統図である。
【符号の説明】
３嫌気槽
４好気槽
５沈殿槽（第１の固液分離手段）
１０汚泥嫌気滞留槽
１１膜分離槽（第２の固液分離手段）
１８オゾン処理槽
２１攪拌機
２２希釈水供給用ライン[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a biological dephosphorization method and apparatus for biologically dephosphorizing by an anaerobic aerobic method.
[0002]
[Prior art]
In the activated sludge treatment process in which wastewater containing phosphorus is biologically treated with activated sludge, phosphorus decreases with the decomposition of organic substances in the raw water. In the metabolism of microorganisms, phosphorus is also included in ATP and nucleic acids (DNA, RNA), and is one of the elements necessary for cell synthesis. Normally, about 2.3% of phosphorus is present in activated sludge, and it is expected that phosphorus will be removed along with cell synthesis. However, if the average sludge residence time is constant, the removal amount of phosphorus in the activated sludge treatment is usually almost proportional to the concentration of organic substances in the waste water, and therefore the removal amount of phosphorus is limited.
[0003]
On the other hand, under certain conditions, in addition to the intake of phosphorus necessary for the structure and metabolism of the microbial cells, a large amount of phosphorus is accumulated in the microbial cells, and the phosphorus concentration in these activated sludge reaches 6-8%. Sometimes (luxury uptake phenomenon). That is, sludge that has been forced to release phosphorus under the anaerobic condition of the activated sludge has a significant increase in phosphorus intake thereafter.
[0004]
In biological dephosphorization equipment using this overdose phenomenon, return sludge is introduced into an anaerobic tank into which raw water flows and phosphorus is released from the sludge, and the raw water containing this phosphorus-deficient sludge is aerobically treated to obtain sludge. In this way, excessive phosphorus is taken in to try to remove phosphorus.
[0005]
In such a biological dephosphorization apparatus, phosphorus is taken into sludge and separated from the water together with surplus sludge. However, there is a drawback that a large amount of sludge is generated.
[0006]
Therefore, a biological dephosphorization device has been proposed in which part of the returned sludge is retained in an anaerobic retention tank and phosphorus is released, followed by solid-liquid separation treatment, solubilizing the solids and reducing the sludge. (Japanese Patent Laid-Open No. 11-188383).
[0007]
FIG. 4 is a system diagram of the dephosphorization apparatus of the same publication, in which the raw water 1 containing phosphorus is introduced into the anaerobic tank 3 of the biological dephosphorization activated sludge treatment step 2 and the return sludge from the settling tank 5 together with it. 8 and ozone oxidation sludge 19 flowing out from the ozone oxidation tank 18 are introduced, and BOD removal and phosphorus absorption into the dephosphorizing bacteria are performed in the anaerobic tank 3 and the aerobic tank 4 connected thereto in the same step 2. Part of the sludge in the same process is sent to the sedimentation tank 5, the supernatant water in the sedimentation tank 5 is taken out as treated water 6, and most of the precipitated sedimentation sludge 7 is recycled to the anaerobic tank 3 as return sludge 8. .
[0008]
A part thereof is branched from the precipitated sludge 7 and flows into the sludge anaerobic retention tank 10 as a branched sludge 9, where phosphorus is discharged from the phosphorus-containing sludge by being retained under anaerobic conditions. The sludge in the sludge anaerobic retention tank 10 is then solid-liquid separated by the membrane separation tank 11, and then the separated sludge 13 obtained by solid-liquid separation is guided to the ozone oxidation tank 18, and is oxidatively decomposed by ozone to elute soluble organic matter. To do. The ozone oxidation sludge 19 generated in the ozone oxidation tank 18 is returned to the anaerobic tank 3 in the biological dephosphorization activated sludge treatment step 2 and then introduced into the aerobic tank 4 to be ozone oxidation sludge (which has biodegradability by microorganisms). 19) is broken down into carbon dioxide and water by microorganisms.
[0009]
The activated sludge thus proliferated with the BOD removal of the raw water is decomposed into carbon dioxide and water by circulating through the sludge anaerobic retention tank 10, the ozone oxidation tank 18, and the biological dephosphorization activated sludge treatment step 2, Excess sludge to be discharged outside the system will be almost zero.
[0010]
As a result of oxidative decomposition of activated sludge by ozone, ozone-oxidized sludge 19 is rich in soluble organic matter (BOD). Therefore, when this is added to the anaerobic tank 3, it discharges phosphorus from dephosphorizing bacteria. You can make it happen actively. Further, when the sludge is anaerobically retained in the sludge anaerobic retention tank 10 in advance during the ozone oxidation of the sludge in the ozone oxidation tank 18, the sludge solubilization rate is improved.
[0011]
On the other hand, a metal compound that causes a chemical precipitation reaction with phosphorus such as calcium, magnesium, aluminum, and iron is added to the solid-liquid separation water 12 from the membrane separation tank 11 in the phosphorus chemical removal step 15, It is precipitated and separated as a calcium phosphate compound such as hydroxyapatite, magnesium ammonium phosphate (MAP), aluminum phosphate, or iron phosphate and recovered. In the case of FIG. 4, calcium hydroxide 14 is used as the metal compound to produce hydroxyapatite 17.
[0012]
[Patent Document 1]
JP-A-11-188383 [0013]
[Problems to be solved by the invention]
As a result of various studies, in the biological dephosphorization apparatus shown in FIG. 4, even if phosphorus is released from the sludge to the liquid phase in the sludge anaerobic retention tank 10, the phosphorus is released to the separated sludge 13 from the membrane separation tank 11. Since the contained liquid was accompanied, a considerable part of the phosphorus released into the liquid phase was circulated to the anaerobic tank 3 together with the separated sludge 13, and it was confirmed that the phosphorus removal efficiency was poor.
[0014]
It is an object of the present invention to provide a biological dephosphorization apparatus with extremely high phosphorus removal efficiency.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
The biological dephosphorization apparatus of the present invention includes an anaerobic tank into which raw water and return sludge flow, an aerobic tank for aerobically treating a mixed solution from the anaerobic tank, and an effluent from the aerobic tank A first solid-liquid separation means for separating; a means for returning a part of the sludge solid-liquid separated by the first solid-liquid separation means to the anaerobic tank as the return sludge; and the first solid-liquid separation. And a second solid-liquid separation means for solid-liquid separation of the sludge mixed liquid from the phosphorus release means, and a second solid-liquid separation means for solid-liquid separation of the sludge mixed liquid from the phosphorus release means. And a phosphorus removal means for removing phosphorus from the separated water separated by the solid-liquid separation means, wherein the phosphorus release means comprises a large portion of phosphorus in the introduced sludge (preferably 70). % or more) of all SANYO be released from the sludge, the phosphate release means, water for dilution to the sludge A means for adding, a stirring means for stirring the sludge and the added dilution water, and the phosphorus release means and the second solid-liquid separation means are configured in a common treatment tank, the processing tank is to sedimentation in the supernatant and the sediment fraction to stand stirring solution after stirring, characterized that you have provided a takeout means for taking out the upper supernatant and sediment fraction separately .
[0016]
Moreover, the biological dephosphorization method of the present invention performs biological dephosphorization treatment of raw water using the apparatus of the present invention.
[0017]
According to the biological dephosphorization apparatus and method of the present invention, since the amount of phosphorus released by the phosphorus releasing means is large, the amount of phosphorus circulating in the anaerobic tank is small. Thereby, a dephosphorization process can be performed efficiently.
[0018]
In the present invention, add water for dilution to the sludge in the phosphate release means. As a result, the amount of the liquid phase in the phosphorus releasing means is increased, so that the amount of phosphorus taken out of the system together with the liquid phase in the second solid-liquid separation means is increased. This significantly reduces the amount of phosphorus circulated in the anaerobic tank.
[0019]
Oite this onset Ming, stirring and mixing and dilution water this sludge. In addition, the liquid after stirring is allowed to settle and separate into a supernatant and a sediment, and the supernatant is taken out of the system, and water for dilution is newly added to the sediment and stirred and mixed. This process may be repeated one or more times. As a result, the sludge is rinsed once or more with dilution water, and most of the phosphorus released from the sludge by the phosphorus release means is taken out of the system. Further, phosphorus can be sufficiently released from the sludge .
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a system diagram of a biological dephosphorization apparatus according to a reference example .
[0021]
Since this reference example is mostly in common with the biological dephosphorization apparatus of FIG. 4, differences will be described.
[0022]
In this reference example , an agitator 21 is provided in the sludge anaerobic residence tank 10. Moreover, the dilution water line 22 which supplies dilution water to this sludge anaerobic residence layer 10 is provided. Furthermore, a return line 23 for supplying a part of the separated sludge 13 from the membrane separation tank 11 to the sludge anaerobic retention tank 10 is provided.
[0023]
1 is the same as that shown in FIG. 4, and the same reference numerals denote the same parts.
[0024]
Also in this reference example , the raw water 1 containing phosphorus is introduced into the anaerobic tank 3 of the biological dephosphorization activated sludge treatment step 2, and the ozone flowing out from the return sludge 8 from the settling tank 5 and the ozone oxidation tank 18 together with it. Oxidized sludge 19 is introduced, and BOD removal and phosphorus absorption into the dephosphorizing bacteria are performed in the anaerobic tank 3 and the aerobic tank 4 connected thereto in the same step 2. Part of the sludge in the same process is sent to the sedimentation tank 5, the supernatant water in the sedimentation tank 5 is taken out as treated water 6, and most of the precipitated sedimentation sludge 7 is recycled to the anaerobic tank 3 as return sludge 8. .
[0025]
A part thereof is branched from the precipitated sludge 7 and flows into the sludge anaerobic retention tank 10 as a branched sludge 9, where phosphorus is discharged from the phosphorus-containing sludge by being retained under anaerobic conditions. The sludge in the sludge anaerobic retention tank 10 is then solid-liquid separated by the membrane separation tank 11, and then the separated sludge 13 obtained by solid-liquid separation is guided to the ozone oxidation tank 18, and is oxidatively decomposed by ozone to elute soluble organic matter. To do. The ozone oxidation sludge 19 generated in the ozone oxidation tank 18 is returned to the anaerobic tank 3 in the biological dephosphorization activated sludge treatment step 2 and then introduced into the aerobic tank 4 to be ozone oxidation sludge (which has biodegradability by microorganisms). 19) is broken down into carbon dioxide and water by microorganisms.
[0026]
On the other hand, a metal compound that causes a chemical precipitation reaction with phosphorus such as calcium, magnesium, aluminum, and iron is added to the solid-liquid separation water 12 from the membrane separation tank 11 in the phosphorus chemical removal step 15, It is precipitated and separated as a calcium phosphate compound such as hydroxyapatite, magnesium ammonium phosphate (MAP), aluminum phosphate, or iron phosphate and recovered. In the case of FIG. 1, calcium hydroxide 14 is used as the metal compound to produce hydroxyapatite 17.
[0027]
In this reference example , dilution water is added from the line 22 to the sludge introduced into the sludge anaerobic retention tank 10 (branched sludge 9). Then, the sludge and the dilution water are sufficiently stirred and mixed by the stirrer 21. Therefore, the phosphorus released from the sludge into the liquid phase in the sludge anaerobic retention tank 10 is sent to the membrane separation tank 11 together with a larger amount of liquid phase than in the prior art, and is subjected to solid-liquid separation processing. Therefore, the amount of the solid-liquid separation water 12 taken out after being separated from the membrane separation tank 11 by solid-liquid separation is larger than before, and a large amount of phosphorus is taken out from the system accompanying this large amount of water. become. For this reason, the quantity of the phosphorus sent to the ozone treatment tank 18 accompanying the separation sludge 13 decreases compared with the past. Moreover, in this reference example , a part of the separated sludge separated into the solid and liquid in the membrane separation tank 11 is returned to the sludge anaerobic retention tank 10 by the line 23 and again phosphorus is released.
[0028]
For this reason, according to this reference example , the amount of phosphorus circulated to the anaerobic tank 3 through the ozone treatment tank 18 is significantly smaller than that of the conventional example, and the amount of phosphorus taken out of the system together with the solid-liquid separation water 12 is reduced. The amount is significantly larger than the conventional example. Therefore, the phosphorus removal efficiency as the whole biological dephosphorization apparatus is remarkably excellent.
[0029]
Figure 2 is a real system of facilities biological dephosphorization unit according to the Figure, Figure 3 are views for explaining the operation of the sludge anaerobic retention tank 10 of the biological dephosphorization device 2 of the present invention.
[0030]
Also in this embodiment, the sludge anaerobic retention tank 10 is provided with a stirrer 21 and a dilution water supply line 22.
[0031]
In this embodiment, since the sludge anaerobic retention tank 10 also has a function as a sludge sedimentation separation tank, the membrane separation tank 11 is omitted, and the solid-liquid separation supernatant by sedimentation concentration is solid-liquid separation water. 12 is taken out from the sludge anaerobic retention tank 10 and sent to the phosphorus chemical removal step 15 as it is.
[0032]
A valve 12a is provided in the line for feeding the solid-liquid separated water. A valve 22 a is provided in the dilution water supply line 22. Further, a valve 9 a is provided in the line for introducing the branched sludge 9. Further, a valve 13 a is provided in a line for sending the separated sludge 13 to the ozone treatment tank 18.
[0033]
Other configurations in FIG. 2 are the same as those in FIG. 1, and the same reference numerals denote the same parts.
[0034]
Next, the operation method of this sludge anaerobic residence tank 10 is demonstrated with reference to FIG.
[0035]
First, as shown in FIG. 3A, by opening the

valves

9a and 22a, the branched sludge 9 and the diluted water are introduced into the sludge anaerobic retention tank 10 that has been emptied. After introducing a predetermined amount of sludge and dilution water, the

valves

9a and 22a are closed.
[0036]
Next, as shown in FIG. 3B, the stirrer 21 is rotated to stir the sludge and the dilution water, and phosphorus is released from the sludge into the liquid phase. Next, as shown in FIG. 3 (c), the stirrer 21 is stopped, and the liquid is allowed to stand to settle the sludge.
[0037]
Next, as shown in FIG. 3D, the valve 12 a is opened, and the supernatant is taken out from the sludge anaerobic retention tank 10 and sent to the phosphorus chemical removal step 15. After discharging the supernatant liquid, the sludge may be taken out from the sludge anaerobic retention tank 10, but preferably the steps shown in FIGS. 3B to 3E are repeated one more time. That is, after removing the supernatant liquid in FIG. 3 (d), the valve 12a is closed, the valve 22a is opened as shown in FIG. 3 (e), and a predetermined amount of dilution water is supplied to the sludge

anaerobic retention tank

10, 22a is closed. Then, it returns to FIG.3 (b) and stirs.
[0038]
3 (b) to (e) are repeated a predetermined number of times, and after sufficiently releasing phosphorus from the sludge, the valve 13a is opened following the supernatant extraction step of FIG. This sludge is sent to the ozone treatment tank 18. Other steps of the biological dephosphorization apparatus of FIG. 2 are the same as those of the biological dephosphorization apparatus of FIG.
[0039]
Also in the biological dephosphorization apparatus of FIGS. 2 and 3, since the phosphorus is sufficiently released from the branched sludge 9 and then the sludge is returned to the anaerobic tank 3 through the ozone treatment tank 18, the dephosphorization efficiency of the biological dephosphorization apparatus. Is remarkably superior.
[0040]
In addition, although the sludge process of FIG. 3 is a batch type, operation | movement can be continuously performed as the whole biological dephosphorization apparatus by installing two or more sludge anaerobic residence tanks side by side.
[0041]
In any of the above embodiments, 70% or more of the phosphorus in the sludge can be separated from the sludge in the sludge anaerobic retention tank 10 and sent to the phosphorus chemical removal step.
[0042]
In the sludge anaerobic residence tank 10, it is preferable to keep the temperature at about 20 ° C. and set the sludge residence time to 48 hours or more, or to keep the temperature at about 30 ° C. and set the sludge residence time to 24 hours or more.
[0043]
As dilution water, of course, water which does not contain phosphorus at all or has a low phosphorus concentration is used.
[0044]
In FIG. 3, the sludge anaerobic retention tank 10 is a sedimentation concentration method, but may be a floating separation method.
[0045]
In the present invention, dilution water may be added to the sludge sent from the sludge anaerobic retention tank 10 to the ozone treatment tank 18.
[0046]
In the present invention, in place of the aerobic tank 4, an anoxic tank (not shown) for supplying bound oxygen (nitrate ions or nitrite ions) may be provided. In that case, bound oxygen adds nitrating liquid from the outside. An oxygen-free tank that provides bound oxygen remains aerobic in that it provides bound oxygen instead of oxygen gas.
[0047]
Further, a denitrification tank (anoxic tank) may be provided between the anaerobic tank and the aerobic tank, and the mixed solution of the aerobic tank may be circulated and supplied to the denitrification tank.
[0048]
In the phosphorus chemical removal step 15, in addition to a crystallization apparatus such as a MAP reaction tower, an aggregating and separating apparatus can be used.
[0049]
Further, instead of the ozone treatment tank 18, one configured to solubilize sludge thermally or mechanically may be employed.
[0050]
An experimental example will be described below.
[0051]
Synthetic wastewater was treated as raw water by the biological dephosphorization apparatus shown in FIGS . 1 and 4.
[0052]
An 8 L processing apparatus comprising a 4 L (liter) anaerobic tank 3 and a 4 L aerobic tank 4 is used. In this experiment, a synthetic substrate consisting of acetic acid, sodium acetate and peptone was used as the organic substrate. Potassium phosphate was used as the phosphorus source, and other minor components (Ca ²⁺ , Mg ²⁺ , Fe ²⁺ ) were added to the raw water. The acetate COD concentration and peptone COD concentration in the raw water were each maintained at about 100 mg / L. The phosphorus / acetate COD ratio in the raw water was maintained at 1/30.
[0053]
In any of the biological dephosphorization apparatuses shown in FIGS. 1 and 4, a favorable biological dephosphorization treatment was performed, and the average phosphorus concentration of the effluent water was lower than 1 mg / l. Biological phosphorus-containing sludge having an SS concentration of 5000 mg / l and a phosphorus content of about 7% was supplied to the sludge anaerobic residence tank 10. The SRT in the sludge anaerobic retention tank 10 was maintained at 20 ° C. for 2 days or more. The soluble phosphorus concentration in this dephosphorizer was in the range of 250-300 mg / l. A comparison of the performance of these systems is shown in Table 1.
[0054]
[Table 1]

[0055]
As can be seen from the above experimental results, by adding dilution water to the sludge anaerobic retention tank 10, the amount of soluble phosphorus recycled to the anaerobic tank 3 is reduced to 10%, and the phosphorus recovery rate is improved to 90%. It was done. Further, the phosphorus concentration in the effluent of the membrane separation tank 11 was remarkably reduced, and the flow rate of the effluent of the membrane separation tank 11 was increased accordingly.
[0056]
The sludge concentration factor in the above experiment was 2, so a large amount of dilution water was required to reduce phosphorus recirculation.
[0057]
2 and 3 were operated in the same manner, a sludge concentration factor of 10 was achieved. Due to the high concentration factor, only a small amount of dilution water was required during dephosphorization. However, it was necessary to add dilution water to the sludge supplied to the ozone treatment tank after concentration.
[0058]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a biological dephosphorization method and apparatus capable of efficiently removing phosphorus are provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system diagram according to a reference example .
2 is a system diagram according to an embodiment of the implementation.
FIG. 3 is an operation diagram of the sludge anaerobic retention tank of FIG. 2;
FIG. 4 is a system diagram of a biological dephosphorization apparatus according to a conventional example.
[Explanation of symbols]
3 Anaerobic tank 4 Aerobic tank 5 Precipitation tank (first solid-liquid separation means)
10 Sludge anaerobic retention tank 11 Membrane separation tank (second solid-liquid separation means)
18 Ozone treatment tank 21 Stirrer 22 Dilution water supply line

Claims

An anaerobic tank into which raw water and return sludge flow,
An aerobic tank for aerobically treating the liquid mixture from the anaerobic tank;
First solid-liquid separation means for solid-liquid separation of the effluent from the aerobic tank;
Means for returning a part of sludge solid-liquid separated by the first solid-liquid separation means to the anaerobic tank as the return sludge;
Phosphorus release means for keeping the remaining sludge separated by solid-liquid separation in the first solid-liquid separation means anaerobic and releasing phosphorus;
Second solid-liquid separation means for solid-liquid separation of the sludge mixed liquid from the phosphorus release means;
Phosphorus removal means for removing phosphorus from the separated water separated by the second solid-liquid separation means;
A biological dephosphorization apparatus comprising:
The phosphorus release means state, and are not to release most of the phosphorus in the introduced sludge from the sludge,
The phosphorus release means has means for adding dilution water to sludge, and stirring means for stirring the sludge and added dilution water,
The phosphorus release means and the second solid-liquid separation means are configured in a common processing tank,
The processing tank is to sedimentation in the supernatant and the sediment fraction to stand stirring solution after stirring, characterized that you have provided a takeout means for taking out the upper supernatant and sediment fraction separately Biological dephosphorization device.

2. The biological dephosphorization apparatus according to claim 1, wherein the phosphorus releasing means releases 70% or more of phosphorus in the introduced sludge from the sludge.

In claim 1 or 2 , further
Solubilization means for solubilizing the sludge separated by the second solid-liquid separation means;
Solubilized sludge returning means for returning the sludge solubilized by the solubilizing means to the anaerobic tank;
A biological dephosphorization apparatus characterized by comprising:

The biological dephosphorization apparatus according to claim 3 , further comprising means for adding dilution water to the sludge introduced into the solubilizing means.

A method for biological dephosphorization of raw water by the apparatus according to any one of claims 1 to 4,
After stirring by introducing water for dilution and sludge in the treatment bath, sedimentation was separated, the supernatant was drained outside the processing tank,
A biological dephosphorization method characterized in that the step of introducing dilution water into the treatment tank again, stirring and then separating by settling is performed once or more.