JP4547799B2

JP4547799B2 - Biological phosphorus removal equipment

Info

Publication number: JP4547799B2
Application number: JP2000385659A
Authority: JP
Inventors: ゴエルラジブ; 英斉安井
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 2000-12-19
Filing date: 2000-12-19
Publication date: 2010-09-22
Anticipated expiration: 2020-12-19
Also published as: JP2002186992A

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装置に係り、特に、汚泥減容化手段を有した生物脱リン装置に関する。さらに詳しくは、リンの効率的な除去を可能とした生物脱リン装置に関する。
【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、返送汚泥を可溶化して汚泥を減容すると共に、嫌気槽にて汚泥から放出されたリン含有水を晶析脱リン処理するようにした生物脱リン装置が本出願人より提案された（特開平１１−５７７７３号公報）。
【０００７】
同号公報の生物脱リン装置は、嫌気好気法による生物脱リン装置において、返送汚泥の一部が導入される汚泥可溶化手段と、該汚泥可溶化手段で可溶化された汚泥を嫌気槽に返送する手段と、嫌気槽内液が導入される脱リン反応塔とを備えてなるものである。
【０００８】
この生物脱リン装置では、返送汚泥の少なくとも一部を可溶化して再び生物処理することにより、汚泥を減容化することができる。また、返送汚泥を可溶化し、可溶化汚泥に含まれるリンを嫌気槽を経て脱リン反応塔（ＭＡＰ反応塔）でＭＡＰ（リン酸マグネシウムアンモニウム６水塩）として除去、回収することにより、リンを系外へ排出することができる。
【０００９】
図３は同号公報に記載の生物脱リン装置を示す系統図であり、この生物脱リン装置は、嫌気槽１、ＭＡＰ反応塔２、脱窒素槽３、硝化槽（好気槽）４、沈殿槽５及び可溶化槽６で構成され、廃水は可溶化槽６からの可溶化汚泥と共に嫌気槽１に導入される。嫌気槽１では、嫌気条件下、可溶化汚泥中のリン（このリンは、生物処理により殆どのものがＭＡＰ生成に有利な正リン酸の形態となっている。）が液側へ放出される。この嫌気処理液はＭＡＰ反応塔２に導入される。この嫌気処理液は通常の場合リン濃度１５〜２５ｍｇ／Ｌ程度であり、ＭＡＰ生成反応が円滑に進行する。
【００１０】
ＭＡＰ反応塔２では、ＭＡＰが析出するｐＨ条件、好ましくはｐＨ８〜１０、より好ましくはｐＨ８〜９となるように、ＮａＯＨ等のアルカリが注入されると共に、ＭＡＰの析出にマグネシウムが不足する場合には、ＭｇＣｌ_２，Ｍｇ（ＯＨ）_２等のマグネシウム化合物（マグネシウム化合物を含有するものであれば良く、海水であっても良い。）が添加され、液中のリン及びアンモニアとマグネシウムとの反応でＭＡＰが生成、析出し、これにより、液中のリンが除去される。
特に、可溶化汚泥中のリンは、生物処理を受けることによりＭＡＰの生成に有利な正リン酸の形態となっており、ＭＡＰ反応塔２でのＭＡＰ生成反応効率が高く、このため、効率的なリンの除去を行える。
【００１１】
ＭＡＰ反応塔２の流出液は、通常リン濃度１０ｍｇ／Ｌ程度の液であり、この流出液は次いで脱窒素槽３に導入される。この脱窒素槽３では、廃水中のＢＯＤを利用して硝化循環液中のＮＯ_３やＮＯ_２が脱窒素される。
【００１２】
脱窒素処理液は好気槽４に導入され、曝気により、液中のアンモニアがＮＯ_３やＮＯ_２に酸化される。また、好気条件下でリンの活性汚泥への取り込みが行われ、液中のリン濃度が低減される。
【００１３】
この硝化処理液の一部は、ＮＯ_３，ＮＯ_２を供給するために脱窒素槽３に返送され、残部は沈殿槽５に送給され固液分離される。
【００１４】
沈殿槽５の分離液は処理水として系外へ排出される。この処理水は、ＭＡＰ反応塔２でのＭＡＰ生成でリン及び窒素が除去され、更に脱窒素槽３で窒素が除去され、好気槽４でリンが除去された、良好な水質の処理水である。
【００１５】
一方、生物処理により正リン酸の形態としてリンを取り込んだ沈殿槽５の分離汚泥は、その少なくとも一部が可溶化槽６に導入され、オゾンガスの吹き込みにより可溶化処理される。即ち、汚泥はオゾンによりＢＯＤ成分に酸化分解され、可溶化される。
【００１６】
この可溶化槽６のオゾン処理ガスとしては、純オゾンの他、オゾン含有空気、オゾン化空気等が使用される。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
種々の研究の結果、図３に示す生物脱リン装置にあっては、ＭＡＰ反応塔３に導入される水が汚泥を多量に含むために、ＭＡＰ生成反応が阻害されることがあることが認められた。
【００１８】
本発明は、汚泥が減容されると共に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。
【００１９】
【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に結合酸素を与える無酸素槽及び／又は該混合液を曝気する好気槽と、該無酸素槽又は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少なくとも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前記嫌気槽内から引き抜かれる混合液の一部を固液分離する第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汚泥の少なくとも一部を可溶化する可溶化手段と、該可溶化手段で可溶化された汚泥を前記嫌気槽に返送する可溶化汚泥返送手段と、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、前記リン除去手段でリンが除去された水を好気処理するか、もしくは前記無酸素槽又は好気槽に送給する手段を備えた生物脱リン装置において、前記可溶化汚泥返送手段は、前記第２の固液分離手段で分離された汚泥の一部のみを前記可溶化手段に送給するものであって、該第２の固液分離手段で分離された汚泥の残部を前記好気槽に送給する手段を備えたことを特徴とするものである。
【００２０】
かかる本発明の生物脱リン装置にあっては、原水が導入される嫌気槽に返送汚泥を導入し、該返送汚泥からリンを放出させる。この放出されたリンを含む嫌気処理水が固液分離処理され、分離された水分のみがリン除去手段に送給されるので、このリン除去手段のリン除去効率がきわめて高いものとなる。
【００２１】
また、本発明においては、第２の固液分離手段で分離された固形分を可溶化処理することにより、汚泥が減容化される。
【００２２】
本発明では、このリン除去手段にてリンが除去された水を好気処理する。この好気処理を行うために、リン除去処理水を前記無酸素槽又は好気槽に導入してもよい。
【００２３】
本発明では、嫌気槽での嫌気度合いを強くしてリン放出を促進することが好ましい。このために、可溶化手段で可溶化された汚泥を醗酵処理してから嫌気槽に導入してもよい。
【００２４】
本発明装置は、都市排水、工業排水、河川水など各種のリン含有水の処理に適用される。
【００２５】
【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は本発明の実施の形態に係る生物脱リン装置の系統図である。原水は汚泥返送管１４からの返送汚泥と共に嫌気槽１１に導入される。この嫌気槽１１において、返送汚泥からリンが放出される。また、同時に原水中の有機物質が微生物に摂取される。
【００２６】
この嫌気槽１１内の混合液は、一部は固液分離手段１６へ送られ、残部は好気槽１２へ送られ、散気管から吹き込まれる空気によって好気的に処理され、有機物質の好気性分解処理や、アンモニア成分等の硝酸化又は亜硝酸化が行われる。
【００２７】
なお、好気槽１２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。
【００２８】
また、図３のように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。
【００２９】
好気槽１２の流出水は、沈殿槽１３（第１の固液分離手段）に導入されて固液分離処理され、上澄水は処理水として取り出される。沈降した汚泥の一部は余剰汚泥として配管１４ａから排出され、汚泥の残部は汚泥返送管１４を介して前記の通り嫌気槽１１に返送される。
【００３０】
嫌気槽１１内の放出リンを含む水の一部は、配管１５を介して第２の固液分離手段１６へ送られ、固液分離処理される。
【００３１】
分離された水分は、リン除去装置１７へ送られてリンが除去される。このリン除去装置１７に導入される水は、溶存リン濃度が高く、しかも汚泥が分離されているため、該リン除去装置１７のリン除去効率がきわめて高い。このリン除去装置１７でリンが除去された水は、好気槽１２又は無酸素槽に導入されるか、又は好気槽１２とは別の好気槽に導入されて好気処理され、処理水として排出される。
【００３２】
固液分離手段１６からの固形分の一部は配管２１を介して好気槽１２へ導入される。残部は配管１９から可溶化槽２０へ送られ、可溶化処理された後、配管２２を介して嫌気槽１１へ戻される。このように汚泥を可溶化処理することにより、余剰汚泥量が著しく少なくなる。
【００３３】
また、可溶化された汚泥は、嫌気槽１１において微生物のリン放出時に炭素源として摂取される。
【００３４】
上記第２の固液分離手段１６としては、沈降分離装置、遠心分離装置、膜分離装置などを用いることができる。
【００３５】
リン除去装置１７としては、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。
【００３６】
また、可溶化槽２０としては、オゾン吹込槽などを用いることができるが、熱的あるいは機械的に可溶化するよう構成されたものであってもよい。
【００３７】
上記実施の形態では、第２の固液分離手段１６からの汚泥の一部を好気槽１２に導入しているが、固液分離手段１６からの汚泥の全量を可溶化槽２０に導入してもよい。なお、この固液分離手段１６からの汚泥の一部を好気槽１２に導入した場合には、この可溶化炭素源として利用される。
【００３８】
第２の固液分離手段１６からの汚泥の全量を可溶化槽２０に導入した場合には、余剰汚泥発生量が少なくなる、嫌気槽におけるリンの摂取量が多くなるなどの長所がある。
【００３９】
図２は本発明の別の実施の形態に係る生物脱リン装置の系統図である。
【００４０】
この実施の形態にあっては、可溶化槽２０で可溶化させた汚泥を配管２３を介して醗酵槽２４に導入して醗酵処理した後、配管２５を介して嫌気槽１１に送給している。このように可溶化汚泥を醗酵処理してから嫌気槽１１に戻すことにより、該嫌気槽１１内の嫌気度合いを強める（溶存酸素濃度を著しく低下するか、又は全く無いものとする）ことができ、また有機酸を多く嫌気槽１１に供給できるので、汚泥のリン摂取／放出の活性が増大し、嫌気槽１１で汚泥からリンを多量に放出させることが可能となる。
【００４１】
なお、可溶化槽２０で可溶化した汚泥の一部を配管３０を介して第２の固液分離手段１６へ送ってもよく、また、醗酵槽２４で醗酵した汚泥を配管３１を介して第２の固液分離手段１６へ送ってもよい。このようにすれば、固液分離手段１６に流入する水中のリン濃度が高くなり、リン除去装置１７でより多くのリンを除去することができる。
【００４２】
また、原水の一部を配管３２を介して醗酵槽２４に導入してもよい。このようにすれば、醗酵時に生成するアンモニアを希釈し毒性が下がる、原水で希釈されて発酵槽内のｐＨが適度に維持されるなどの長所がある。
【００４３】
以下に実験例について説明する。
【００４４】
実験例１（比較例）
図４に示す構成の生物脱リン装置を次のようにして運転した。なお、図４の装置は、嫌気槽１１、好気槽１２、沈殿槽１３及び汚泥返送管１４からなるものであり、図１の装置において配管１５，２２，２１を槽１１，１２から切り離すことにより構築されている。
【００４５】
４Ｌの嫌気槽１１と６Ｌの好気槽１２とからなる１０Ｌの反応塔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気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０．０４（原水中の溶解性リン濃度は４ｍｇ／Ｌ）に維持された。
【００４６】
本実験において、このシステムに負荷される総ＣＯＤは１．０ｋｇＣＯＤ／ｍ^３・ｄに調整され、滞留時間ＳＲＴは約６日間とされた。
【００４７】
本システムのＨＲＴは、原水の送給を５０Ｌ／ｄに維持することによって４．８ｈｒに維持された。
【００４８】
約１ヶ月間の運転を行ったところ、反応塔内のＭＬＶＳＳはこれらの条件下で約２．４〜２．６ｇＴＳ／Ｌに安定化し、汚泥のリン含有量は全汚泥固体の約４．５〜５．０％であることが観察された。
【００４９】
流出処理水中のリン濃度は運転期間のほとんどにわたり０．５ｍｇ／Ｌ以下であった。余剰汚泥の発生量は２．０ｇ／ｄａｙであった。
【００５０】
実験例２（本発明例）
上記実験例１の運転の後、槽１１，１２に図１の通り配管１５，２２，２１を接続して本発明装置の構成とし、運転を継続した。なお、第２の固液分離手段１６として膜反応塔が使用され、汚泥の可溶化槽２０としてオゾン処理槽が使用された。オゾン化酸素吹込量は７５ｍｌ／ｍｉｎである。
【００５１】
嫌気槽１１中の溶解性正リン酸濃度は２５〜４０ｍｇ／Ｌであった。固液分離手段１６からリン除去装置１７への流出水の水量は配管１５を介して該固液分離手段１６に流入する流入水量の約１／８〜１／１０であった。配管１５からの抜き出し水量は、嫌気槽１１及び好気槽１２内で６日間のＳＲＴを達成するように常に調整された。配管２１へ分岐させる水量は、固液分離手段１６から流出する水量の０〜１５％である。
【００５２】
ＴＳ濃度は槽１１，１２中で約３．０〜３．２ｇ／Ｌにわずかに増加し、２ヶ月間の運転の後ほぼこの値で安定した。
【００５３】
運転中において、沈殿槽１３からの流出水のリン濃度はほとんどの期間０．５〜１．０ｍｇ／Ｌの範囲にとどまり、実験例１よりもわずかに高いだけであった。
【００５４】
この運転期間中、余剰汚泥の発生量は０．１ｇ／ｄａｙであった。槽１１，１２内のＴＳ濃度は安定しており、処理水中のリン濃度も低かった。従って、余剰汚泥の処理をすることなく脱リンするためのこの工程が、安定であることが認められた。
【００５５】
本実験例において、酢酸塩のＣＯＤは原水中の可溶化のリンの除去を促進するために十分であった。
【００５６】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によると、汚泥を減容すると共にリン除去を安定して行うことができる生物脱リン装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態に係る系統図である。
【図２】別の実施の形態に係る系統図である。
【図３】従来例に係る生物脱リン装置の系統図である。
【図４】比較例に係る生物脱リン装置の系統図である。
【符号の説明】
１１嫌気槽
１２好気槽
１３沈殿槽（第１の固液分離手段）
１４汚泥返送管
１６第２の固液分離手段
１７リン除去装置
２０可溶化槽
２４醗酵槽[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a biological dephosphorization apparatus that biologically dephosphorizes by an anaerobic aerobic method, and more particularly to a biological dephosphorization apparatus having sludge volume reducing means. More specifically, the present invention relates to a biological dephosphorization apparatus that enables efficient removal of phosphorus.
[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, the present applicant has proposed a biological dephosphorization apparatus that solubilizes the returned sludge to reduce the sludge and crystallizes and removes phosphorus-containing water released from the sludge in an anaerobic tank. (Japanese Patent Laid-Open No. 11-57773).
[0007]
The biological dephosphorization apparatus of the same publication is an anaerobic and aerobic biological dephosphorization apparatus, wherein sludge solubilization means into which part of the returned sludge is introduced, and sludge solubilized by the sludge solubilization means are anaerobic tanks. And a dephosphorization reaction tower into which the liquid in the anaerobic tank is introduced.
[0008]
In this biological dephosphorization apparatus, sludge can be reduced in volume by solubilizing at least a part of the returned sludge and biologically treating it again. In addition, the return sludge is solubilized, and phosphorus contained in the solubilized sludge is removed and recovered as MAP (magnesium ammonium phosphate hexahydrate) in a dephosphorization reaction tower (MAP reaction tower) through an anaerobic tank. Can be discharged out of the system.
[0009]
FIG. 3 is a system diagram showing the biological dephosphorization apparatus described in the publication, and this biological dephosphorization apparatus includes an anaerobic tank 1, a MAP reaction tower 2, a denitrification tank 3, a nitrification tank (aerobic tank) 4, The waste water is introduced into the anaerobic tank 1 together with the solubilized sludge from the solubilizing tank 6. In the anaerobic tank 1, phosphorus in solubilized sludge is released to the liquid side under anaerobic conditions (most of this phosphorus is in the form of normal phosphoric acid that is advantageous for MAP production by biological treatment). . This anaerobic treatment liquid is introduced into the MAP reaction tower 2. This anaerobic treatment liquid usually has a phosphorus concentration of about 15 to 25 mg / L, and the MAP production reaction proceeds smoothly.
[0010]
In the MAP reaction tower 2, an alkali such as NaOH is injected so that the pH condition for MAP precipitation, preferably pH 8-10, more preferably pH 8-9, and magnesium is insufficient for MAP precipitation. Is added with a magnesium compound such as MgCl ₂ or Mg (OH) ₂ (so long as it contains a magnesium compound, and may be seawater), and the reaction of phosphorus and ammonia in the liquid with magnesium. MAP is generated and precipitated, thereby removing phosphorus in the liquid.
In particular, the phosphorus in the solubilized sludge is in the form of normal phosphoric acid that is advantageous for the production of MAP by being subjected to biological treatment, and the MAP production reaction efficiency in the MAP reaction tower 2 is high. Can remove phosphorus.
[0011]
The effluent of the MAP reaction tower 2 is usually a liquid having a phosphorus concentration of about 10 mg / L, and this effluent is then introduced into the denitrification tank 3. In the denitrification tank 3, NO ₃ and NO ₂ in the nitrification circulating liquid are denitrified using BOD in the wastewater.
[0012]
The denitrification liquid is introduced into the aerobic tank 4, and ammonia in the liquid is oxidized to NO ₃ or NO ₂ by aeration. In addition, phosphorus is taken up into the activated sludge under aerobic conditions, and the phosphorus concentration in the liquid is reduced.
[0013]
A part of the nitrification liquid is returned to the denitrification tank 3 to supply NO ₃ and NO ₂ , and the remaining part is sent to the precipitation tank 5 for solid-liquid separation.
[0014]
The separated liquid in the precipitation tank 5 is discharged out of the system as treated water. This treated water is treated water of good water quality in which phosphorus and nitrogen are removed by MAP generation in the MAP reaction tower 2, nitrogen is further removed in the denitrification tank 3, and phosphorus is removed in the aerobic tank 4. is there.
[0015]
On the other hand, at least a part of the separated sludge in the sedimentation tank 5 that has incorporated phosphorus in the form of normal phosphoric acid by biological treatment is introduced into the solubilization tank 6 and is solubilized by blowing ozone gas. That is, sludge is oxidized and decomposed into BOD components by ozone and solubilized.
[0016]
As the ozone treatment gas in the solubilization tank 6, ozone-containing air, ozonized air, or the like is used in addition to pure ozone.
[0017]
[Problems to be solved by the invention]
As a result of various studies, in the biological dephosphorization apparatus shown in FIG. 3, it was found that the MAP production reaction may be inhibited because the water introduced into the MAP reaction tower 3 contains a large amount of sludge. It was.
[0018]
An object of the present invention is to provide a biological dephosphorization apparatus in which sludge is reduced and phosphorus removal efficiency is extremely high.
[0019]
[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 anaerobic tank for supplying bound oxygen to the mixed liquid from the anaerobic tank, and / or an aerobic tank for aeration of the mixed liquid, The first solid-liquid separation means for solid-liquid separation of the effluent from the anaerobic tank or the aerobic tank, and at least a part of the sludge solid-liquid separated by the first solid-liquid separation means as the return sludge means a front Stories and second solid-liquid separation means for partially solid-liquid separation of the mixture withdrawn from the anaerobic tank, the sludge separated by the second solid-liquid separation means at least a be returned to the anaerobic tank Solubilizing means for solubilizing the part, solubilized sludge returning means for returning the sludge solubilized by the solubilizing means to the anaerobic tank, and phosphorus from the separated water separated by the second solid-liquid separation means and phosphorus removing means for removing, aerobically treating the phosphorus is removed water by the phosphorus removing means Alternatively, in the biological dephosphorization apparatus provided with means for feeding to the oxygen-free tank or aerobic tank, the solubilized sludge return means is a part of the sludge separated by the second solid-liquid separation means. A means for feeding to the solubilizing means, comprising means for feeding the remainder of the sludge separated by the second solid-liquid separation means to the aerobic tank .
[0020]
In the biological dephosphorization apparatus of the present invention, return sludge is introduced into an anaerobic tank into which raw water is introduced, and phosphorus is released from the return sludge. The anaerobic treated water containing the released phosphorus is subjected to a solid-liquid separation process, and only the separated water is supplied to the phosphorus removing means, so that the phosphorus removing efficiency of the phosphorus removing means becomes extremely high.
[0021]
In the present invention, the volume of sludge is reduced by solubilizing the solid content separated by the second solid-liquid separation means.
[0022]
In the present invention, you aerobic processes phosphorus is removed water by the phosphorus removing means. In order to perform this aerobic treatment, phosphorus-removed treated water may be introduced into the oxygen-free tank or aerobic tank.
[0023]
In the present invention, it is preferable to enhance the anaerobic degree in the anaerobic tank to promote phosphorus release. For this purpose, the sludge solubilized by the solubilizing means may be fermented and then introduced into the anaerobic tank.
[0024]
The apparatus of the present invention is applied to the treatment of various types of phosphorus-containing water such as urban wastewater, industrial wastewater, and river water.
[0025]
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 an embodiment of the present invention. The raw water is introduced into the anaerobic tank 11 together with the return sludge from the sludge return pipe 14. In the anaerobic tank 11, phosphorus is released from the returned sludge. At the same time, organic substances in raw water are ingested by microorganisms.
[0026]
A part of the mixed liquid in the anaerobic tank 11 is sent to the solid-liquid separation means 16, and the remaining part is sent to the aerobic tank 12, where it is aerobically processed by the air blown from the air diffuser, and the organic matter is favored. Aerobic decomposition treatment and nitrification or nitritation of ammonia components and the like are performed.
[0027]
In place of the aerobic tank 12, an oxygen-free 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.
[0028]
Further, as shown in FIG. 3, a denitrogenation tank (anoxic tank) may be provided between the anaerobic tank and the aerobic tank, and the mixed solution in the aerobic tank may be circulated and supplied to the denitrification tank.
[0029]
The outflow water from the aerobic tank 12 is introduced into the settling tank 13 (first solid-liquid separation means) and subjected to solid-liquid separation treatment, and the supernatant water is taken out as treated water. A part of the settled sludge is discharged from the pipe 14 a as surplus sludge, and the remaining sludge is returned to the anaerobic tank 11 through the sludge return pipe 14 as described above.
[0030]
A part of the water containing released phosphorus in the anaerobic tank 11 is sent to the second solid-liquid separation means 16 through the pipe 15 and subjected to solid-liquid separation processing.
[0031]
The separated water is sent to the phosphorus removing device 17 to remove phosphorus. Since the water introduced into the phosphorus removing device 17 has a high dissolved phosphorus concentration and the sludge is separated, the phosphorus removing efficiency of the phosphorus removing device 17 is extremely high. The water from which phosphorus has been removed by the phosphorus removing device 17 is introduced into the aerobic tank 12 or the anaerobic tank, or introduced into an aerobic tank different from the aerobic tank 12 and subjected to aerobic treatment. It is discharged as water.
[0032]
Part of the solid content from the solid-liquid separation means 16 is introduced into the aerobic tank 12 via the pipe 21. The remaining portion is sent from the pipe 19 to the solubilization tank 20, solubilized, and then returned to the anaerobic tank 11 through the pipe 22. By solubilizing the sludge in this way, the amount of excess sludge is significantly reduced.
[0033]
The solubilized sludge is ingested as a carbon source in the anaerobic tank 11 when the microorganisms release phosphorus.
[0034]
As the second solid-liquid separation means 16, a sedimentation separator, a centrifugal separator, a membrane separator, or the like can be used.
[0035]
As the phosphorus removal device 17, in addition to a crystallization device such as a MAP reaction tower, an aggregating and separating device can be used.
[0036]
Further, as the solubilization tank 20, an ozone blowing tank or the like can be used, but it may be configured to be solubilized thermally or mechanically.
[0037]
In the above embodiment, a part of the sludge from the second solid-liquid separation means 16 is introduced into the aerobic tank 12, but the entire amount of sludge from the solid-liquid separation means 16 is introduced into the solubilization tank 20. May be. In addition, when some sludge from this solid-liquid separation means 16 is introduce | transduced into the aerobic tank 12, it utilizes as this solubilized carbon source.
[0038]
When the entire amount of sludge from the second solid-liquid separation means 16 is introduced into the solubilization tank 20, there are advantages such that the amount of excess sludge generated is reduced and the amount of phosphorus intake in the anaerobic tank is increased.
[0039]
FIG. 2 is a system diagram of a biological dephosphorization apparatus according to another embodiment of the present invention.
[0040]
In this embodiment, the sludge solubilized in the solubilization tank 20 is introduced into the fermentation tank 24 via the pipe 23 and fermented, and then fed to the anaerobic tank 11 via the pipe 25. Yes. Thus, by fermenting solubilized sludge and then returning it to the anaerobic tank 11, the anaerobic degree in the anaerobic tank 11 can be increased (the dissolved oxygen concentration can be significantly reduced or not present at all). In addition, since a large amount of organic acid can be supplied to the anaerobic tank 11, the activity of ingesting / releasing phosphorus in the sludge is increased, and a large amount of phosphorus can be released from the sludge in the anaerobic tank 11.
[0041]
A part of the sludge solubilized in the solubilization tank 20 may be sent to the second solid-liquid separation means 16 via the pipe 30, and the sludge fermented in the fermentation tank 24 may be sent via the pipe 31. You may send to the 2 solid-liquid separation means 16. In this way, the concentration of phosphorus in the water flowing into the solid-liquid separation means 16 becomes high, and more phosphorus can be removed by the phosphorus removal device 17.
[0042]
Moreover, you may introduce | transduce a part of raw | natural water into the fermenter 24 via the piping 32. FIG. If it does in this way, the ammonia produced at the time of fermentation will dilute and toxicity will fall, and it has an advantage, such as being diluted with raw water and maintaining pH in a fermenter moderately.
[0043]
An experimental example will be described below.
[0044]
Experimental example 1 (comparative example)
The biological dephosphorization apparatus having the configuration shown in FIG. 4 was operated as follows. 4 includes an anaerobic tank 11, an aerobic tank 12, a sedimentation tank 13, and a sludge return pipe 14. In the apparatus of FIG. 1, the pipes 15, 22, and 21 are separated from the tanks 11 and 12. It is built by.
[0045]
A 10 L reaction tower apparatus comprising a 4 L anaerobic tank 11 and a 6 L aerobic tank 12 is used. In this experiment, a synthetic air quality 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 0.04 (the soluble phosphorus concentration in the raw water was 4 mg / L).
[0046]
In this experiment, the total COD loaded on this system was adjusted to 1.0 kg COD / m ³ · d, and the residence time SRT was about 6 days.
[0047]
The HRT of the system was maintained at 4.8 hr by maintaining the feed of raw water at 50 L / d.
[0048]
When operated for about one month, the MLVSS in the reaction tower is stabilized to about 2.4 to 2.6 g TS / L under these conditions, and the phosphorus content of the sludge is about 4.5% of the total sludge solids. It was observed to be ˜5.0%.
[0049]
The phosphorus concentration in the effluent treated water was 0.5 mg / L or less over most of the operation period. The amount of surplus sludge generated was 2.0 g / day.
[0050]
Experimental Example 2 (Example of the present invention)
After the operation of Experimental Example 1, pipes 15, 22, and 21 were connected to the tanks 11 and 12 as shown in FIG. A membrane reaction tower was used as the second solid-liquid separation means 16, and an ozone treatment tank was used as the sludge solubilization tank 20. The ozonized oxygen blowing rate is 75 ml / min.
[0051]
The soluble orthophosphoric acid concentration in the anaerobic tank 11 was 25 to 40 mg / L. The amount of outflow water from the solid-liquid separation means 16 to the phosphorus removal device 17 was about 1/8 to 1/10 of the amount of inflow water flowing into the solid-liquid separation means 16 via the pipe 15. The amount of water withdrawn from the pipe 15 was constantly adjusted so as to achieve SRT for 6 days in the anaerobic tank 11 and the aerobic tank 12. The amount of water branched to the pipe 21 is 0 to 15% of the amount of water flowing out from the solid-liquid separation means 16.
[0052]
The TS concentration slightly increased from about 3.0 to 3.2 g / L in tanks 11 and 12 and stabilized at this value after 2 months of operation.
[0053]
During operation, the phosphorus concentration of the effluent from the settling tank 13 remained in the range of 0.5 to 1.0 mg / L for most of the period and was only slightly higher than in Experimental Example 1.
[0054]
During this operation period, the amount of excess sludge generated was 0.1 g / day. The TS concentration in the tanks 11 and 12 was stable, and the phosphorus concentration in the treated water was also low. Accordingly, it has been found that this process for dephosphorization without treating excess sludge is stable.
[0055]
In this experimental example, the COD of acetate was sufficient to facilitate the removal of solubilized phosphorus in the raw water.
[0056]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a biological dephosphorization apparatus that can reduce sludge and stably remove phosphorus is provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system diagram according to an embodiment.
FIG. 2 is a system diagram according to another embodiment.
FIG. 3 is a system diagram of a biological dephosphorization apparatus according to a conventional example.
FIG. 4 is a system diagram of a biological dephosphorization apparatus according to a comparative example.
[Explanation of symbols]
11 Anaerobic tank 12 Aerobic tank 13 Precipitation tank (first solid-liquid separation means)
14 Sludge return pipe 16 2nd solid-liquid separation means 17 Phosphorus removal apparatus 20 Solubilization tank 24 Fermenter

Claims

An anaerobic tank into which raw water and return sludge flow,
An anaerobic tank for providing bound oxygen to the mixed liquid from the anaerobic tank and / or an aerobic tank for aeration of the mixed liquid;
First solid-liquid separation means for solid-liquid separation of the effluent from the anaerobic tank or aerobic tank;
Means for returning at least a part of the sludge solid-liquid separated by the first solid-liquid separation means to the anaerobic tank as the return sludge ;
A second solid-liquid separation means for solid-liquid separation part of the mixture is withdrawn from the pre-Symbol anaerobic tank,
Solubilization means for solubilizing at least a part of 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;
Phosphorus removal means for removing phosphorus from the separated water separated by the second solid-liquid separation means;
In the biological dephosphorization apparatus comprising a means for aerobic treatment of water from which phosphorus has been removed by the phosphorus removing means, or a means for feeding the oxygen-free tank or aerobic tank,
The solubilized sludge return means supplies only a part of the sludge separated by the second solid-liquid separation means to the solubilization means,
A biological dephosphorization apparatus comprising means for feeding the remaining sludge separated by the second solid-liquid separation means to the aerobic tank .

Oite to claim 1, wherein the solubilized sludge return means comprises a fermentation tank for fermenting accept and process at least a portion of the solubilized sludge in the solubilizing unit,
The biological dephosphorization apparatus characterized by returning the sludge fermented in the fermenter to the anaerobic tank.

In Claim 2 , the solubilized sludge return means is a biological dephosphorization apparatus that sends only a part of the sludge solubilized by the solubilization means to the fermentation tank,
A biological dephosphorization apparatus comprising means for feeding the remaining sludge solubilized by the solubilizing means to the second solid-liquid separation means.

The biological dephosphorization apparatus according to claim 2 or 3 , further comprising means for feeding a part of the sludge fermented in the fermentation tank to the second solid-liquid separation means.

The biological dephosphorization apparatus according to any one of claims 2 to 4 , further comprising means for feeding a part of raw water to the fermentation tank.