JP4676082B2 - Wastewater treatment equipment - Google Patents

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    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10Biological treatment of water, waste water, or sewage

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排水の処理装置、特に固定床に生育された微生物により好気性生物処理するものに関わる。
【0002】
【従来の技術】
従来より、各種排水の処理に好気性微生物を利用した処理が利用されており、有機性排水や窒素含有排水の処理においては、このような好気性微生物処理が主流となっている。
【0003】
例えば、ICなどの半導体装置の製造工程などでは、フッ酸、アンモニア、硝酸などが使用されるため、フッ素および窒素を含む排水が排出される。すなわち、エッチングなどにこれらの薬品が使用され、濃厚廃液は廃棄物として処分されるが、半導体基板を超純水などで洗浄した際の洗浄廃液として、フッ素(フッ酸)、窒素(アンモニア、硝酸)を含む排水が排出される。LCD(液晶ディスプレイ)製造工程も基本的に半導体装置と同様の工程を有しており、同様の排水が生じる。さらに、石炭火力発電所、ガラス表面加工工場などにおいてもフッ素および窒素を含む排水が生じる。
【0004】
排水中のフッ素は、カルシウムを添加して、フッ化カルシウムとして除去するのが一般的であり、上述のような排水についても水酸化カルシウムなどを添加してフッ化カルシウムを析出させて除去している。なお、フッ化カルシウムは非常に細かい微粒子になりやすく、これを除去するためにアルミニウム系などの無機凝集剤やアクリル系高分子凝集剤を添加してフロックを形成してフッ化カルシウムを沈殿除去している。
【0005】
ここで、カルシウムによるフッ素除去は、
2F+Ca2+=CaF
という反応である。通常、フッ素除去処理水中のフッ素濃度の目標濃度は10mg/L以下程度であり、このような場合には処理水中の残留カルシウム濃度を100〜1000mg/L程度にする必要がある。なお、排水中にケイ素や、リン酸などが存在すると、フッ化カルシウムの析出に悪影響があり、その場合にはより多くのカルシウムを添加したり、無機凝集剤や高分子凝集剤による凝集処理が必要となる場合がある。
【0006】
一方、窒素除去としては、上述したように、通常生物学的脱窒が採用される。この生物学的脱窒では、通性嫌気性細菌である脱窒菌の無酸素状態における硝酸呼吸を利用して窒素を除去する。
【0007】
この生物学的脱窒は、まず、排水を硝化処理して排水中のアンモニア態窒素を亜硝酸態窒素および/または硝酸態窒素とし、その後メタノールなどの水素供与体を添加して、無酸素状態にすることにより脱窒処理を行う。なお、本明細書において、亜硝酸態窒素および/または硝酸態窒素を簡単に硝酸態窒素または単に硝酸と適宜呼ぶ。
【0008】
そして、このようなフッ素除去と窒素除去を組み合わせて排水中のフッ素および窒素を除去していた。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、フッ素を多量に含む排水は生物処理に悪影響がある。このため、生物学的脱窒処理は、フッ素を除去した後の排水について行う。従って、生物学的脱窒処理の対象となる排水は、カルシウムを多量に含む排水になる。
【0010】
カルシウムは、各種イオンと結合して析出する可能性が高く、生物処理過程において、固形物として析出しやすい。そして、カルシウムが固形物として析出すると、これが生物処理における微生物とともに存在することになり、生物処理汚泥中の無機汚泥量が増加する。従って、生物処理における微生物濃度を高く維持することが難しくなり、効率の良い処理が行えなくなる。
【0011】
また、生物学的脱窒素処理等の生物処理においては、微生物を浮遊させた状態で処理を行う浮遊式の活性汚泥法の他に、微生物保持用充填材を利用する固定床式の処理がある。この固定床式の処理は、処理槽内の微生物濃度を高く維持でき、容積負荷を高くできるだけでなく、微生物が固定床に保持されているため基本的に沈殿槽を必要としないというメリットがある。そこで、処理の効率化のためには固定床を利用したいという要求がある。
【0012】
ところが、本排水の場合、生物学的脱窒処理の対象となる排水には、カルシウムが多量に含まれている。そこで、生物学的脱窒処理の際に、カルシウムが微生物保持用充填材上に析出し、目詰まりを起こす可能性が高い。目詰まりが発生した場合には、空気洗浄や薬品洗浄により、目詰まりを解消することになるが、このような洗浄処理を行うと、微生物保持用充填材上に保持されていた微生物も一緒に除去されてしまう。硝化処理の主体となる硝化菌は、自栄養の細菌であってその増殖速度が遅く、上述のような洗浄処理を頻繁に行うと固定床における微生物濃度を高く維持することができず、硝化処理槽に対する硝化負荷を高くすることができなくなる。
【0013】
さらに、硝化処理では、硝酸の生成に伴いpHが低下するため、アルカリ剤を添加する。このようなアルカリ剤の添加により、局所的なpHの上昇が生じ、その部分においてカルシウムの析出が起こりやすく、目詰まりが発生しやすくなる。そして、目詰まりが発生した部分は硝化反応に寄与できなくなってしまう。なお、カルシウムは、排水中に存在する炭酸イオン、リン酸イオン、水酸化物イオン、硫酸イオンなどと結合して析出する。
【0014】
このため、本出願人は、特願2000−92372号において、硝化処理部における複数箇所に対し、曝気箇所を順次切り替えて曝気を行う曝気手段を提案している。この構成により、固定床内に循環流を発生させ、混合が良くなる。さらに、循環流の流れが時間によって異なる。循環流の最も下流側に位置する部位において硝化が進み最も低pHになるが、その部位が時間的に変更されるため、一旦発生したスケールも次の段階で溶解されることとなり、従ってスケールの発生を防止することができる。
【0015】
しかしながら、この構成においては、流入した排水が循環流に沿って流れ、固定床中の微生物との接触が十分に行われないまま流出部へ到達してしまうため短絡しやすく、処理水質が悪化する。
【0016】
また、注入されたアルカリは循環流方向には良く混合されるが、循環流に対して垂直方向では、アルカリ注入点付近でpHが高く、アルカリ注入点から離れるに従って硝化が進み、pHが低下する。よって、循環流に対して垂直方向にはpHの分布が大きく、スケール発生は避けがたい。
【0017】
さらに、アルカリの注入は硝化槽上部より行われるため、上部でpHが高く、下部で硝化が進みpHが低くなる。よって、上部より処理水を流出させる場合、注入されたアルカリ剤は十分に混合されないまま流出することとなり非効率である。
【0018】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、曝気により循環流が生じる場合において、排水を効率的に処理することができる排水処理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】
本発明は、流入されてくる排水を、固定床に生育された微生物により好気性生物処理する固定床処理槽と、この固定床処理槽における複数の曝気場所から順次切り替えて曝気を行い、固定床処理槽内にほぼ反対方向の循環流を順次生起する曝気手段と、を有する排水処理装置であって、前記固定床処理槽において前記曝気手段による曝気により生起される循環流の流れの方向に対し、ほぼ垂直方向にある一側面に排水の流入部を設け、前記一側面に対向する他側面に処理水流出部を設けることを特徴とする。
【0020】
このような構成により、固定床処理槽内には、排水が流入され、処理水として流出されることによる水の流れ(以下、被処理水流れと呼ぶ)と、曝気によって生じる循環流とが垂直方向に交わることとなる。その結果、この二つの流れの合成によるらせん状の流れが生じるが、循環流は被処理水の流れよりも非常に流れが早いため、流入した排水は、循環流に沿って流れながら、十分に混合された後に、流出部に到達する。従って、固定床処理槽の槽容量を有効に利用して効果的な処理を行うことができる。
【0021】
また、前記固定床処理槽に薬剤を注入する薬剤注入手段をさらに有し、この薬剤注入手段は、前記循環流の流れの方向と垂直な方向において、循環流の全体に渡って、薬剤を分散注入することが好適である。この構成により、薬剤を、循環流に対して垂直方向に少量づつ注入することが可能であり、従来法において生じた循環流に対する垂直な方向におけるpH分布の発生を解消することができる。
【0022】
また、前記薬剤注入手段は、薬剤を希釈水により希釈しながら注入することが好適である。この構成により、薬剤注入点近傍において、薬剤濃度が非常に高くなることを防止することができる。また、薬剤の貯槽には濃厚な状態で薬剤を貯留できるため、貯槽の容量を有効利用できる。特に、薬剤がアルカリ剤である場合には、薬剤注入点における急激なpH上昇を防止することが可能であり、スケールの発生をより効果的に防止することができる。
【0023】
また、前記排水の流入部を固定床処理槽の上部に設け、前記処理水流出部を固定床処理槽下部に設けることが好適である。これによって、排水は、槽内を横切るとともに、上部から下部へと流れるため、短絡の発生を有効に防止できる。
【0024】
さらに、固定床処理槽で硝化を行い、アルカリ剤を添加する場合においては、上部で注入されたアルカリ剤は、循環流に沿って希釈され、さらに硝化が進むに伴って消費された後に、下部から流出されるために、アルカリ剤を余分に注入することなく、効率の良い利用が可能となる。
【0025】
また、前記排水は、カルシウムおよび窒素を含み、前記薬剤はアルカリ剤であることが好適である。硝化によるpH低下をアルカリ剤により抑制しつつ、カルシウムの析出を効果的に防止できる。
【0026】
また、前記固定床処理槽の下部でpHの測定を行い、測定結果に基づいて前記アルカリ剤の注入量を制御することが好適である。アルカリ剤は固定床処理槽上部にて注入されるため、固定床処理槽槽上部でpHを測定した場合には、アルカリ剤の影響を感知しやすく、pHの変動も大きいため、安定したpH制御は困難である。それに対して、固定床処理槽下部ではアルカリ剤は十分に希釈されpHが安定しているため、的確にアルカリ剤注入手段を制御することができる。
【0027】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態(以下実施形態という)について、図面に基づいて説明する。
【0028】
図1は本実施形態の構成を示す図である。半導体製造工場、LCD製造工場、石炭火力発電所、ガラス(表面加工)工場などにおいて生じるフッ素および窒素を含有する排水は、まずフッ素が除去される。このフッ素除去は、カルシウムを添加してフッ化カルシウムを析出させて除去することによって行う。フッ素除去を行った処理水として、カルシウムと窒素を含む排水が得られる。
【0029】
固定床硝化槽1は、直方体形状をしている。この固定床硝化槽1の内部には微生物保持用充填材2が配置されている。また、固定床硝化槽1の一側面の上部には、排水が流入される原水流入部3が設けられ、固定床硝化槽1の原水流入部3が設けられている一側面と対向する側面の下部には、処理水流出部4が設けられている。なお、平面図から明らかなように、原水流入部3と処理水流出部4は対角線に近い位置となるように槽の中央からシフトして配置されている。従って、正面図においては固定床硝化槽1の左上から流入し、右下から流出する。
【0030】
固定床硝化槽1の底部には、複数の散気管5a,5bが配置されており、これらにはそれぞれ自動弁6a、6bを介し空気供給源であるブロワから空気が供給される。この自動弁6a、6bは交互に開かれ、図において矢印で示されたような循環流が交互に生起される。従って、固定床処理槽1内における原水流入部3から処理水流出部4に向ける被処理水の全体としての流れは、循環流に直交する方向になる。
【0031】
また、固定床硝化槽1の上方の中央部には、固定床硝化槽1の循環流を横切る方向に上方開放の樋7が配置されており、ここには、アルカリ剤貯槽8からのアルカリ剤がアルカリ剤ポンプ9によって供給されるととともに、工水(希釈水であれば水道水などでもよい)が供給される。なお、樋7は、その両側壁に複数の切り欠きを形成することなどによって、槽内全体にアルカリ剤を分散注入できるようになっている。
【0032】
さらに、pHセンサ10により固定床硝化槽1の底部のpHが測定され、この測定結果に基づいてアルカリポンプ9が制御されるようになっている。
【0033】
カルシウムおよび窒素(アンモニア態窒素:NH−N)を含む排水は、原水流入部3より流入される。固定床硝化槽1の内部には、微生物保持用充填材2が充填されており、槽内は曝気処理されて好気的状態に維持される。そこで、微生物保持用充填材2の表面には硝化菌が付着生育し、この硝化菌により排水中のアンモニア態窒素が硝酸化される。そして、硝化された処理水は固定床硝化槽1の処理水流出部4より流出する。なお、微生物保持用充填材2の表面上に硝化菌を付着生育させることにより、固定床硝化槽1内の硝化菌を十分高濃度に維持することができ、効率的な硝化処理を行うことができる。
【0034】
この微生物保持用充填材2としては、図2に示すように不織布を波板状に成型した波板材2bと平板材2aを交互に積層して構成したものが好適に使用される。そして、この微生物保持用充填材2を槽内において垂直方向に通路が形成されるように複数縦に並べて配置したり、丸めて配置することによって、不織布の周囲が垂直方向の水通路となる。なお、このような微生物保持用充填材は、例えば特開平7−24489号公報に示されている。
【0035】
ここで、固定床硝化槽1内に導入される被処理水には、アンモニア態窒素だけでなく、カルシウムイオンが例えば100〜1000mg/L程度含まれている。カルシウムイオンは、pHが高いと、炭酸イオン、リン酸イオン、水酸化物イオン、硫酸イオンなどと結合して析出する。そこで、pHが高いと、微生物保持用充填材2上にカルシウム化合物が析出し、微生物保持用充填材2が目詰まりしやすい。
【0036】
一方、固定床硝化槽1においては、アンモニア態窒素の硝化によって、pHは低下する。また、pHが低下すると、硝化菌の活性が阻害されるため、固定床硝化槽1内には、水酸化ナトリウムなどのアルカリ剤が添加され、槽内のpHを中性付近に維持するようにしている。すなわち、アルカリ剤貯槽8からのアルカリ剤がアルカリポンプ9により固定床硝化槽1に供給される。
【0037】
このように、アルカリ剤の添加により、固定床硝化槽1内のpHの低下を防止しているが、このアルカリ剤の添加によって、アルカリ剤が添加された部分が重点的にpHが上昇する。従って、この部分において、カルシウム化合物が析出し、微生物保持用充填材2において目詰まりが発生しやすい。
【0038】
また、このような目詰まりの解消のために、頻繁に洗浄を行うと、硝化菌も一緒に洗浄されるため、頻繁な洗浄を行うと、固定床硝化槽1内に保持できる硝化菌の量が少なくなって十分な硝化処理が行えなくなってしまう。
【0039】
本実施形態においては、アルカリポンプ9からのアルカリ剤は工水で希釈され、さらに分散手段である樋7によって分散された後に、固定床硝化槽1上部より添加される。
【0040】
このように、アルカリ剤を希釈、分散して注入することによって、一箇所に注入されるアルカリ剤の量を減少することができる。そこで、その部分におけるpHの上昇を比較的小さくすることができ、その部分におけるカルシウムの析出を防止することができる。
【0041】
なお、アルカリ剤を分散する際の各箇所同士の距離は、数百mm〜1000mm程度が好ましい。例えば、樋7に設ける切り欠き同士の距離をこの程度とするとよい。
【0042】
さらに、前述したように原水流入部3を槽上部、処理水流出部4を槽下部とすると、上部より注入されたアルカリ剤は希釈され、硝化反応により消費された後に下部より引き抜かれることとなり、アルカリ剤のリークを防止することができる。
【0043】
一方、この固定床硝化槽1の底部には複数の散気管が5a、5bに分割され、自動弁6a、6bによって、散気管5a、5bのいずれかから散気するようになっており、固定床硝化槽1内において、散気する場所が切り替え可能になっている。散気管から空気が噴出されるが、この空気は、通常はブロアなどから圧送される。図1に実線で示す矢印は6aを閉じて、6bを開いた場合に起こる水の流れを示すものである。この場合、散気管5bからのみの散気となり、5bの上方に上向流が生起され、5aの上方では下向流となる。このため、図1の正面図の例では矢印の示す通り、左回りの循環流が生起されるが、左上の部分が最も高pH、右上の部分が最も低pHとなる。従って、左上の部分においてスケールが発生する可能性が大きいが、右上の部分ではスケールが溶解する可能性が高い。なお、図1に破線で示す矢印は6bを閉じて、6aを開いた場合に起こる水の流れを示すものである。
【0044】
そして、自動弁6a、6bを順次切り替えることによって、循環流がほぼ反対方向になり、槽内のpHの低い場所と高い場所が交互に代わるため、一旦発生したスケールも次の段階で溶解し、トータルとしてスケールが定着することを防止できる。
【0045】
なお、微生物保持用充填材2の下部においては、あまりスケール発生およびスケール溶解が起こらないか、または上向流側でスケールの溶解、下向流側でスケールの発生状態になる。しかし、この部分においてもスケールが定着することを防止することができる。
【0046】
このように槽内に生起される、曝気による循環流に対して垂直方向の硝化槽側面に原水流入部3を設け、その対面となる側面に処理水流出部4を設置する。
【0047】
これにより、固定床硝化槽1内には、排水が流入され、処理水として流出されることによる水の流れ(以下、被処理水流れと呼ぶ)と、曝気によって生じる循環流とが垂直方向に交わることとなる。その結果、この二つの流れの合成によるらせん状の流れが生じるが、循環流は被処理水の流れよりも非常に流れが早いため、流入した排水は、循環流に沿って流れながら、十分に混合された後に、流出部に到達する。
【0048】
また、本実施形態では、pHセンサ10により、固定床硝化槽1の下部でpHの測定を行い、その測定結果に基づいて前記アルカリ剤の注入量を制御する。
【0049】
ここで、固定床硝化槽1の下部にてpH測定を行う手段としては、固定床硝化槽1下部にサンプリングコックを設置して採取したサンプル水に対して行ってもよく、図1のように充填材を貫通する管などを設け、pHセンサ10を直接固定床硝化槽1下部に設置してもよい。さらに、固定床硝化槽1下部より流出する処理水のpHを測定してもよい。
【0050】
特に、アルカリ剤は固定床硝化槽1の上部に注入されるため、固定床硝化槽1の上部でpHを測定した場合には、アルカリ剤の影響を感知しやすく、pHの変動も大きいため、安定したpH制御は困難である。それに対して、固定床硝化槽1下部ではアルカリ剤は十分に希釈されpHが安定しているため、的確にアルカリ剤注入手段を制御することができる。
【0051】
「全体構成」
本実施形態においては、フッ素および窒素を含有する排水を処理して、フッ素および窒素を除去するこの全体フローを図3に示す。
【0052】
このように、フッ素および窒素を含有する排水は、半導体製造工程などで排出されるものであり、排水のフッ素(F)濃度は、限定されるものではないが10〜1000mg/L、アンモニア態窒素(NH−N)濃度は10〜10000mg/L程度である。通常の場合排水は、一旦排水貯留槽に貯留され、ここからポンプなどで、フッ素除去部11に導入される。このフッ素除去部11には、カルシウムが添加される。このカルシウムは、水酸化カルシウム(Ca(OH))や塩化カルシウム(CaCl)等の形で添加することが好ましい。
【0053】
このようなカルシウムの添加により水中のフッ素(フッ素イオン)とカルシウム(カルシウムイオン)が反応し、フッ化カルシウム(CaF)が析出する。そこで、この析出したフッ化カルシウムを固液分離することで、フッ素除去が行われる。なお、このフッ素除去部11では、アルミニウム系凝集剤やアクリル系高分子凝集剤なども添加して沈殿処理を行うのが一般的である。また、排水のpHは、低い場合が多く、その場合にはフッ化カルシウム析出のために、水酸化ナトリウム(NaOH)等を添加してpHを例えば4〜7に調整する。なお、排水中にフッ素と共にリンが共存する場合であって、フッ素と共にリンも除去したい場合は、排水にカルシウムを添加して排水のpHを例えば9〜11に調整してリンを除去する方法を採用するとよい。このフッ素除去処理水は、カルシウムイオンを多量に含んでいる。これは、水中のフッ素イオンを十分低くするためには、カルシウムイオン濃度がかなり高くなければならないからであり、たとえばカルシウムイオン濃度は200mg/L以上となっている。
【0054】
このようにして得られたフッ素除去部11における処理水は、固定床硝化槽1に導入される。そして、上述のようにして、スケールを発生させることなく、短絡を発生することなく効果的に硝化処理がなされる。
【0055】
次に、硝化処理水は、USB脱窒槽12に導入される。このUSB脱窒槽12は上向流スラッジブランケット(USB)方式の脱窒槽であり、槽内に脱窒菌のスラッジブランケットを形成し、ここに排水を上向流で流通する。このように脱窒菌によりスラッジブランケットを形成すると、脱窒菌が高濃度に凝集した粒状物(グラニュールという)が形成され、脱窒菌を高濃度に維持して効率的な脱窒処理が行われる。
【0056】
そして、このUSB脱窒槽12には、メタノール等の水素供与体が供給され、スラッジブランケットを形成している通性嫌気性の脱窒細菌により、硝化処理水に含まれる硝酸の酸素を利用したメタノールの酸化が行われ、硝酸が窒素ガスに還元され除去される。なお、この脱窒反応により、pHが上昇するため、必要に応じて塩酸などの酸が添加されpH調整される。
【0057】
ここで、このUSB脱窒槽12に流入してくる硝化処理水には、比較的多量のカルシウムが含まれているが、このカルシウムが、USB脱窒槽12において除去される。すなわち、このUSB脱窒槽12においては、上述したようにメタノール等の水素供与体を亜硝酸や硝酸の酸素を用いて酸化して窒素を還元するが、その際に、次式に従って二酸化炭素が発生する。
2NO +CHOH→N↑+CO+2OH+H
2NO +(5/3)CHOH
→N↑+(5/3)CO+2OH+(7/3)H
【0058】
このようにして発生した二酸化炭素は、水に溶解し、次式のように、重炭酸イオンとなり、これが被処理水中のカルシウムと反応し不溶性の炭酸カルシウムとなる。
CO+OH→HCO
Ca2++HCO →CaCO↓+H
【0059】
このようにして、このUSB脱窒槽12におけるスラッジブランケット内で炭酸カルシウムが発生、ここに捕捉される。このような炭酸カルシウムの発生は、グラニュールの形成を促進し、安定なスラッジブランケットを形成することができる。これによって、効率的な脱窒処理が行える。
【0060】
このようにして、このUSB脱窒槽12において、脱窒処理とカルシウムの除去が行われる。特に、このUSB脱窒槽12においては、カルシウムの存在に起因してグラニュールの形成が促進され、槽内の脱窒菌濃度を高濃度にでき、効率的な処理が行える。また、このUSB脱窒槽12は洗浄操作が不要であり、汚泥の引き抜きも簡単であるため、槽内の汚泥濃度を適宜調整して、効率的な処理を行うことができる。
【0061】
次に、USB脱窒槽12の脱窒処理水は、固定床酸化槽13に導入され、ここで曝気処理されて残留するメタノールの除去が行われる。この固定床酸化槽13の微生物保持用充填材としては、網目状のプラスチックパイプを多数充填したようなものが好適である。このような微生物保持用充填材を充填することで、酸化槽において効率的な酸化処理が行え、かつ沈殿槽を省略することができる。
【0062】
このようにして、高濃度のカルシウムが存在する条件下において、窒素が除去された処理水が得られる。この実施形態によれば、固定床硝化槽1において、カルシウムの析出を防止しながら、硝化処理が行える。従って、固定床硝化槽1内の硝化菌の濃度を高濃度にして、効率的な硝化処理が行える。また、次段のUSB脱窒槽12において、脱窒処理を行いながらカルシウムを除去することができ、さらに、カルシウムが析出することでグラニュールの形成を促進し、効果的な脱窒が行える。
【0063】
なお、固定床硝化槽1の後段の脱窒槽、酸化槽は、浮遊式として、酸化槽の後段に沈殿槽などの固液分離装置を設けてもよい。
【0064】
【実施例】
次に実施例および比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【0065】
「実施例」
表1に示すカルシウムと窒素を含む模擬排水を図1に示す装置で処理した。水温20℃、硝化負荷1.0kg−N/m/dとし、硝化槽下部より流出した処理水についてpHが7.0となるように、アルカリ剤として水酸化ナトリウムを硝化槽上部より添加し、調整した。
【0066】
その結果、硝化槽上部のpHが7.5〜8.0となったが、100日間にわたって通水を行った結果、試験終了時、充填材上にスケールの発生は認められなかった。この際、アンモニア除去率は試験を通じて98%以上であり、非常に良好な処理水質が得られた。
【0067】
「比較例1」
実施例と同様に、表1に示す、カルシウムおよび窒素を含む模擬排水を図1に示す装置で処理した。ただし、原水流入部と処理水流出部を図1に示す位置からそれぞれ水平面内で時計まわりに90度回転させた位置に設置した。
【0068】
その結果、実施例と同様に、硝化槽上部のpHが7.5〜8.0となったが、100日間にわたって通水を行った結果、試験終了時、充填材上にスケールの発生は認められなかった。しかしながら、アンモニア除去率は試験を通じて90%程度であり、実施例と比較して、処理水質が悪化した。これは、原水の一部が曝気による循環流に沿って、短絡したためと考えられた。
【0069】
「比較例2」
実施例と同様に、表1に示す、カルシウムおよび窒素を含む模擬排水を図1に示す装置で処理した。ただし、アルカリ剤として水酸化ナトリウムをアルカリ剤添加配管より1点で添加した。
【0070】
その結果、硝化槽上部のアルカリ添加部付近にて、pHが9〜10まで上昇した。100日間にわたって通水を行った結果、通水開始約1ヶ月で、アルカリ添加部付近の充填材上に部分的なスケールの発生が認められた。このスケールの発生は通水試験の経過とともにより著しくなり、発生範囲が拡大していった。この際、アンモニア除去率は試験を通じて98%以上であり、非常に良好な処理水質が得られたが、長期的にはスケールによる目詰まりとそれに伴う硝化性能の低下が予想された。
【表1】

Figure 0004676082
【0071】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、固定床処理槽内には、排水が流入され、処理水として流出されることによる水の流れ(以下、被処理水流れと呼ぶ)と、曝気によって生じる循環流とが垂直方向に交わることとなる。その結果、この二つの流れの合成によるらせん状の流れが生じるが、循環流は被処理理水の流れよりも非常に流れが早いため、流入した排水は、循環流に沿って流れながら、十分に混合された後に、流出部に到達する。従って、固定床処理槽の槽容量を有効に利用して効果的な処理を行うことができる。
【0072】
また、前記循環流の流れの方向と垂直な方向において、循環流の全体に渡って、薬剤を分散注入することで、薬剤を、循環流に対して垂直方向に少量づつ注入することが可能であり、従来法において生じた循環流に対する垂直な方向におけるpH分布の発生を解消することができる。
【0073】
また、薬剤を希釈水により希釈しながら注入することで、薬剤注入点近傍において、薬剤濃度が非常に高くなることを防止することができる。また、薬剤の貯槽には濃厚な状態で薬剤を貯留できるため、貯槽の容量を有効利用できる。特に、薬剤がアルカリ剤である場合には、薬剤注入点における急激なpH上昇を防止することが可能であり、スケールの発生をより効果的に防止することができる。
【0074】
また、前記排水の流入部を固定床処理槽の上部に設け、前記処理水流出部を固定床処理槽下部に設けることで、排水は、槽内を横切るとともに、上部から下部へと流れるため、短絡の発生を有効に防止できる。
【0075】
また、固定床処理槽下部ではアルカリ剤は十分に希釈されpHが安定しているため、的確にアルカリ剤注入手段を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施形態の装置の構成を示す図である。
【図2】 微生物保持充填材の構成を示す図である。
【図3】 処理の全体フローを示す図である。
【符号の説明】
1 固定床硝化槽、2 微生物保持充填材、3 原水流入部、4 処理水流出部、5(5a,5b) 散気管、6(6a,6b) 自動弁、7 樋、8 アルカリ剤貯槽、9 アルカリポンプ、10 pHセンサ、11 フッ素除去部、12 USB脱窒槽、13 固定床酸化槽。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a wastewater treatment apparatus, and particularly to an aerobic biological treatment by microorganisms grown on a fixed bed.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, treatment using aerobic microorganisms has been used for the treatment of various types of wastewater, and such aerobic microorganism treatment has become mainstream in the treatment of organic wastewater and nitrogen-containing wastewater.
[0003]
For example, in a manufacturing process of a semiconductor device such as an IC, hydrofluoric acid, ammonia, nitric acid, and the like are used, so that wastewater containing fluorine and nitrogen is discharged. That is, these chemicals are used for etching and the like, and the concentrated waste liquid is disposed of as waste. However, as cleaning waste liquid when the semiconductor substrate is cleaned with ultrapure water, fluorine (hydrofluoric acid), nitrogen (ammonia, nitric acid) ) Is discharged. The LCD (liquid crystal display) manufacturing process basically has the same process as that of the semiconductor device, and the same waste water is generated. Furthermore, wastewater containing fluorine and nitrogen is also generated in coal-fired power plants, glass surface processing plants, and the like.
[0004]
Fluorine in the wastewater is generally removed as calcium fluoride by adding calcium, and the wastewater as described above is also removed by adding calcium hydroxide to precipitate calcium fluoride. Yes. Calcium fluoride tends to become very fine particles. To remove this, an inorganic flocculant such as aluminum or an acrylic polymer flocculant is added to form a floc to precipitate and remove calcium fluoride. ing.
[0005]
Here, fluorine removal by calcium is
2F+ Ca2+= CaF2
It is a reaction. Usually, the target concentration of the fluorine concentration in the fluorine removal treated water is about 10 mg / L or less. In such a case, the residual calcium concentration in the treated water needs to be about 100 to 1000 mg / L. In addition, if silicon, phosphoric acid, etc. are present in the wastewater, there is an adverse effect on the precipitation of calcium fluoride. In that case, more calcium can be added, or agglomeration treatment with an inorganic flocculant or polymer flocculant can be performed. It may be necessary.
[0006]
On the other hand, as described above, biological denitrification is usually employed as nitrogen removal. In this biological denitrification, nitrogen is removed by using nitrate respiration in the anoxic state of denitrifying bacteria, which are facultative anaerobic bacteria.
[0007]
In this biological denitrification, first, the wastewater is nitrified to convert the ammonia nitrogen in the wastewater into nitrite nitrogen and / or nitrate nitrogen, and then a hydrogen donor such as methanol is added to the oxygen free state. By performing the denitrification process. In the present specification, nitrite nitrogen and / or nitrate nitrogen is simply referred to as nitrate nitrogen or simply nitric acid as appropriate.
[0008]
Then, fluorine and nitrogen in waste water are removed by combining such fluorine removal and nitrogen removal.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
Here, wastewater containing a large amount of fluorine has an adverse effect on biological treatment. For this reason, the biological denitrification treatment is performed on the waste water after the fluorine is removed. Therefore, the wastewater to be subjected to biological denitrification is wastewater containing a large amount of calcium.
[0010]
Calcium is highly likely to be precipitated by binding to various ions, and is likely to be precipitated as a solid in the biological treatment process. And when calcium precipitates as a solid substance, this will exist with the microorganisms in biological treatment, and the amount of inorganic sludge in biological treatment sludge will increase. Therefore, it becomes difficult to maintain a high microorganism concentration in biological treatment, and efficient treatment cannot be performed.
[0011]
In addition, in biological treatment such as biological denitrification, there is a fixed bed type treatment using a microorganism-retaining filler in addition to a floating activated sludge method in which microorganisms are suspended. . This fixed bed type treatment has the advantage that the microorganism concentration in the treatment tank can be kept high, the volumetric load can be increased, and a sedimentation tank is basically not required because the microorganisms are held on the fixed bed. . Therefore, there is a demand to use a fixed bed for improving processing efficiency.
[0012]
However, in the case of this waste water, the waste water that is the target of biological denitrification treatment contains a large amount of calcium. Therefore, in the biological denitrification treatment, calcium is likely to deposit on the microorganism holding filler and cause clogging. When clogging occurs, the clogging can be eliminated by air cleaning or chemical cleaning. However, when such cleaning treatment is performed, the microorganisms retained on the microorganism-retaining filler are also brought together. It will be removed. The nitrifying bacteria that are the main nitrifiers are self-feeding bacteria and their growth rate is slow, and if the washing process as described above is frequently performed, the microbial concentration in the fixed bed cannot be maintained high. The nitrification load on the tank cannot be increased.
[0013]
Furthermore, in the nitrification treatment, an alkaline agent is added because the pH decreases as nitric acid is generated. By adding such an alkaline agent, a local increase in pH occurs, calcium is likely to precipitate in that portion, and clogging is likely to occur. Then, the portion where the clogging occurs cannot contribute to the nitrification reaction. Calcium is precipitated by combining with carbonate ions, phosphate ions, hydroxide ions, sulfate ions, etc. present in the waste water.
[0014]
For this reason, the present applicant has proposed an aeration means for performing aeration by sequentially switching the aeration locations for a plurality of locations in the nitrification unit in Japanese Patent Application No. 2000-92372. With this configuration, a circulation flow is generated in the fixed bed and mixing is improved. Furthermore, the flow of the circulating flow varies with time. Nitrification progresses to the lowest pH in the part located at the most downstream side of the circulation flow, but the part is changed with time, so the scale once generated is dissolved in the next stage. Occurrence can be prevented.
[0015]
However, in this configuration, the drained water that flows in flows along the circulating flow and reaches the outflow part without sufficiently contacting with the microorganisms in the fixed bed, so that it is easy to short-circuit and the quality of the treated water is deteriorated. .
[0016]
The injected alkali is well mixed in the circulating flow direction, but in the direction perpendicular to the circulating flow, the pH is high in the vicinity of the alkali injection point, and nitrification progresses as the distance from the alkali injection point increases, and the pH decreases. . Therefore, the distribution of pH is large in the direction perpendicular to the circulation flow, and scale generation is unavoidable.
[0017]
Furthermore, since the alkali is injected from the upper part of the nitrification tank, the pH is high in the upper part, and nitrification progresses in the lower part and the pH is lowered. Therefore, when the treated water flows out from the upper part, the injected alkaline agent flows out without being sufficiently mixed, which is inefficient.
[0018]
This invention is made | formed in view of the said subject, and when a circulation flow arises by aeration, it aims at providing the waste_water | drain processing apparatus which can process waste_water | drain efficiently.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a fixed bed treatment tank for treating aerobic organisms with inflow wastewater by microorganisms grown on a fixed bed, and aeration is performed by sequentially switching from a plurality of aeration locations in the fixed bed treatment tank. A wastewater treatment apparatus that sequentially generates a circulation flow in a substantially opposite direction in the treatment tank, wherein the wastewater treatment apparatus has a flow direction of the circulation flow generated by aeration by the aeration means in the fixed bed treatment tank. The waste water inflow portion is provided on one side surface substantially in the vertical direction, and the treated water outflow portion is provided on the other side surface facing the one side surface.
[0020]
With such a configuration, the flow of water (hereinafter referred to as the water to be treated) that flows out from the fixed-bed treatment tank and flows out as treated water is perpendicular to the circulation flow generated by aeration. It will cross in the direction. As a result, a spiral flow is generated by the combination of these two flows, but the circulation flow is much faster than the water to be treated. After mixing, it reaches the outflow part. Therefore, effective processing can be performed by effectively using the tank capacity of the fixed bed processing tank.
[0021]
The medicine injection means for injecting the medicine into the fixed bed processing tank further disperses the medicine throughout the circulation flow in a direction perpendicular to the direction of the circulation flow. Injection is preferred. With this configuration, it is possible to inject a medicine in small amounts in a direction perpendicular to the circulating flow, and it is possible to eliminate the occurrence of pH distribution in the direction perpendicular to the circulating flow that occurs in the conventional method.
[0022]
Further, it is preferable that the medicine injection means injects the medicine while diluting the medicine with dilution water. With this configuration, it is possible to prevent the drug concentration from becoming very high in the vicinity of the drug injection point. In addition, since the medicine can be stored in a rich state in the medicine storage tank, the capacity of the storage tank can be effectively used. In particular, when the drug is an alkaline agent, it is possible to prevent an abrupt increase in pH at the drug injection point, and scale can be more effectively prevented.
[0023]
Moreover, it is preferable that the inflow part of the waste water is provided in the upper part of the fixed bed treatment tank and the outflow part of the treated water is provided in the lower part of the fixed bed treatment tank. As a result, the drainage flows across the tank and flows from the upper part to the lower part, so that the occurrence of a short circuit can be effectively prevented.
[0024]
Furthermore, when nitrification is performed in a fixed bed treatment tank and an alkali agent is added, the alkali agent injected at the upper part is diluted along the circulation flow and further consumed as nitrification proceeds, and then the lower part is added. Therefore, it can be used efficiently without injecting extra alkali agent.
[0025]
Moreover, it is preferable that the waste water contains calcium and nitrogen, and the chemical is an alkaline agent. Precipitation of calcium can be effectively prevented while suppressing a decrease in pH due to nitrification with an alkaline agent.
[0026]
Moreover, it is preferable to measure pH at the lower part of the fixed bed treatment tank and to control the injection amount of the alkaline agent based on the measurement result. Since the alkaline agent is injected at the upper part of the fixed bed treatment tank, when the pH is measured at the upper part of the fixed bed treatment tank, the influence of the alkaline agent is easy to sense and the fluctuation in pH is large, so stable pH control is possible. It is difficult. On the other hand, since the alkaline agent is sufficiently diluted and the pH is stable at the lower part of the fixed bed treatment tank, the alkaline agent injection means can be controlled accurately.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described with reference to the drawings.
[0028]
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of this embodiment. Fluorine is first removed from wastewater containing fluorine and nitrogen generated in semiconductor manufacturing plants, LCD manufacturing plants, coal-fired power plants, glass (surface processing) plants, and the like. This fluorine removal is performed by adding calcium and precipitating and removing calcium fluoride. Waste water containing calcium and nitrogen is obtained as treated water from which fluorine has been removed.
[0029]
The fixed bed nitrification tank 1 has a rectangular parallelepiped shape. Inside the fixed bed nitrification tank 1, a microorganism holding filler 2 is disposed. In addition, a raw water inflow portion 3 into which drainage flows is provided at an upper portion of one side surface of the fixed bed nitrification tank 1, and a side surface facing one side surface where the raw water inflow portion 3 of the fixed bed nitrification tank 1 is provided. The treated water outflow part 4 is provided in the lower part. As is clear from the plan view, the raw water inflow portion 3 and the treated water outflow portion 4 are arranged shifted from the center of the tank so as to be positioned close to the diagonal line. Therefore, in a front view, it flows in from the upper left of the fixed bed nitrification tank 1, and flows out from the lower right.
[0030]
A plurality of diffuser tubes 5a and 5b are arranged at the bottom of the fixed-bed nitrification tank 1, and air is supplied to these from automatic blowers 6a and 6b from a blower as an air supply source. The automatic valves 6a and 6b are alternately opened, and a circulation flow as indicated by arrows in the figure is alternately generated. Therefore, the flow of the treated water as a whole from the raw water inflow portion 3 to the treated water outflow portion 4 in the fixed bed treatment tank 1 is in a direction orthogonal to the circulation flow.
[0031]
Further, in the central portion above the fixed bed nitrification tank 1, an upwardly opened basket 7 is arranged in a direction crossing the circulating flow of the fixed bed nitrification tank 1. Here, the alkaline agent from the alkaline agent storage tank 8 is disposed. Is supplied by the alkaline agent pump 9 and industrial water (or tap water may be used if diluted) is supplied. In addition, the cage | basket 7 can carry out the dispersion | distribution injection | pouring of the alkaline agent in the whole inside of a tank by forming a some notch in the both side wall.
[0032]
Further, the pH of the bottom of the fixed bed nitrification tank 1 is measured by the pH sensor 10, and the alkaline pump 9 is controlled based on the measurement result.
[0033]
Calcium and nitrogen (ammonia nitrogen: NH4The wastewater containing -N) flows in from the raw water inflow section 3. The inside of the fixed bed nitrification tank 1 is filled with a filler 2 for holding microorganisms, and the inside of the tank is aerated and maintained in an aerobic state. Therefore, nitrifying bacteria adhere to and grow on the surface of the microorganism-retaining filler 2, and ammonia nitrogen in the waste water is nitrated by the nitrifying bacteria. And the nitrified treated water flows out from the treated water outflow part 4 of the fixed bed nitrification tank 1. In addition, by attaching and growing nitrifying bacteria on the surface of the microorganism-retaining filler 2, the nitrifying bacteria in the fixed bed nitrification tank 1 can be maintained at a sufficiently high concentration, and an efficient nitrification treatment can be performed. it can.
[0034]
As the microorganism-retaining filler 2, a material constituted by alternately laminating corrugated sheet material 2b and flat sheet material 2a obtained by forming a nonwoven fabric into corrugated sheets as shown in FIG. 2 is preferably used. Then, the surroundings of the nonwoven fabric become vertical water passages by arranging a plurality of the microorganism-retaining fillers 2 in the tank so as to form a passage in the vertical direction or by rolling them up. Such a microorganism-retaining filler is disclosed, for example, in JP-A-7-24489.
[0035]
Here, the water to be treated introduced into the fixed bed nitrification tank 1 contains not only ammonia nitrogen but also calcium ions, for example, in an amount of about 100 to 1000 mg / L. When the pH is high, calcium ions bind to carbonate ions, phosphate ions, hydroxide ions, sulfate ions, and the like, and are precipitated. Therefore, when the pH is high, the calcium compound is deposited on the microorganism-retaining filler 2, and the microorganism-retaining filler 2 is likely to be clogged.
[0036]
On the other hand, in the fixed bed nitrification tank 1, the pH is lowered by nitrification of ammonia nitrogen. Moreover, since the activity of nitrifying bacteria is inhibited when the pH is lowered, an alkaline agent such as sodium hydroxide is added to the fixed bed nitrification tank 1 so that the pH in the tank is maintained near neutrality. ing. That is, the alkaline agent from the alkaline agent storage tank 8 is supplied to the fixed bed nitrification tank 1 by the alkaline pump 9.
[0037]
Thus, although the fall of pH in the fixed bed nitrification tank 1 is prevented by the addition of the alkaline agent, the pH of the portion to which the alkaline agent has been added increases mainly by the addition of the alkaline agent. Therefore, the calcium compound is precipitated in this portion, and clogging is likely to occur in the microorganism-retaining filler 2.
[0038]
In addition, in order to eliminate such clogging, if frequent washing is performed, nitrifying bacteria are also washed together. Therefore, if frequent washing is performed, the amount of nitrifying bacteria that can be held in the fixed bed nitrification tank 1 As a result, the nitrification treatment cannot be performed sufficiently.
[0039]
In the present embodiment, the alkaline agent from the alkaline pump 9 is diluted with the working water, and further dispersed by the basket 7 as a dispersing means, and then added from the upper part of the fixed bed nitrification tank 1.
[0040]
Thus, by diluting, dispersing and injecting the alkali agent, the amount of the alkali agent injected into one place can be reduced. Therefore, the increase in pH at that portion can be made relatively small, and precipitation of calcium at that portion can be prevented.
[0041]
In addition, as for the distance of each location at the time of disperse | distributing an alkaline agent, about several hundred mm-1000 mm are preferable. For example, the distance between the notches provided in the ridge 7 may be set to this level.
[0042]
Furthermore, as described above, when the raw water inflow part 3 is the tank upper part and the treated water outflow part 4 is the tank lower part, the alkaline agent injected from the upper part is diluted and extracted from the lower part after being consumed by the nitrification reaction. Leakage of the alkaline agent can be prevented.
[0043]
On the other hand, a plurality of diffuser tubes are divided into 5a and 5b at the bottom of the fixed bed nitrification tank 1, and are diffused from either of the diffuser tubes 5a and 5b by automatic valves 6a and 6b. In the floor nitrification tank 1, the place where aeration is diffused can be switched. Air is ejected from the air diffuser, and this air is usually pumped from a blower or the like. The arrows shown by solid lines in FIG. 1 indicate the flow of water that occurs when 6a is closed and 6b is opened. In this case, the air is diffused only from the air diffuser 5b, and an upward flow is generated above 5b, and a downward flow is generated above 5a. For this reason, in the example of the front view of FIG. 1, as shown by the arrow, a counterclockwise circulation flow is generated, but the upper left portion has the highest pH and the upper right portion has the lowest pH. Therefore, there is a high possibility that a scale is generated in the upper left part, but there is a high possibility that the scale is dissolved in the upper right part. In addition, the arrow shown with a broken line in FIG. 1 shows the flow of water that occurs when 6b is closed and 6a is opened.
[0044]
And by switching the automatic valves 6a and 6b sequentially, the circulation flow is almost in the opposite direction, and the place where the pH is low and the place where the pH is high alternately in the tank, so once generated scale is dissolved in the next stage, The scale can be prevented from fixing as a whole.
[0045]
In the lower part of the microorganism-retaining filler 2, scale generation and scale dissolution do not occur so much, or scale dissolution occurs on the upward flow side and scale generation occurs on the downward flow side. However, it is possible to prevent the scale from being fixed in this portion.
[0046]
In this way, the raw water inflow portion 3 is provided on the side surface of the nitrification tank in the direction perpendicular to the circulating flow caused by aeration, and the treated water outflow portion 4 is installed on the side surface facing the nitrification tank.
[0047]
Thereby, in the fixed bed nitrification tank 1, the flow of water (hereinafter referred to as the water to be treated) due to the inflow of the wastewater and the outflow as treated water and the circulation flow generated by aeration in the vertical direction. Will be exchanged. As a result, a spiral flow is generated by the combination of these two flows, but the circulation flow is much faster than the water to be treated. After mixing, it reaches the outflow part.
[0048]
In the present embodiment, the pH sensor 10 measures the pH below the fixed bed nitrification tank 1 and controls the injection amount of the alkaline agent based on the measurement result.
[0049]
Here, as a means for measuring pH in the lower part of the fixed bed nitrification tank 1, it may be performed on sample water collected by installing a sampling cock in the lower part of the fixed bed nitrification tank 1, as shown in FIG. A pipe or the like penetrating the filler may be provided, and the pH sensor 10 may be directly installed at the lower part of the fixed bed nitrification tank 1. Furthermore, you may measure the pH of the treated water which flows out out of the fixed bed nitrification tank 1 lower part.
[0050]
In particular, since the alkaline agent is injected into the upper part of the fixed bed nitrification tank 1, when the pH is measured at the upper part of the fixed bed nitrification tank 1, the influence of the alkaline agent is easily sensed, and the fluctuation in pH is large. Stable pH control is difficult. On the other hand, in the lower part of the fixed bed nitrification tank 1, since the alkaline agent is sufficiently diluted and the pH is stable, the alkaline agent injection means can be accurately controlled.
[0051]
"overall structure"
In this embodiment, this whole flow which processes the waste_water | drain containing a fluorine and nitrogen and removes a fluorine and nitrogen is shown in FIG.
[0052]
Thus, the wastewater containing fluorine and nitrogen is discharged in the semiconductor manufacturing process and the like, and the fluorine (F) concentration of the wastewater is not limited, but is 10 to 1000 mg / L, ammonia nitrogen. (NH4-N) Concentration is about 10 to 10000 mg / L. In a normal case, the waste water is once stored in a waste water storage tank and is introduced into the fluorine removing unit 11 by a pump or the like from here. Calcium is added to the fluorine removing unit 11. This calcium is calcium hydroxide (Ca (OH)2) And calcium chloride (CaCl2) And the like.
[0053]
Fluorine (fluorine ion) in water reacts with calcium (calcium ion) by the addition of such calcium, and calcium fluoride (CaF)2) Precipitates. Thus, fluorine removal is performed by solid-liquid separation of the precipitated calcium fluoride. In this fluorine removing section 11, it is common to perform precipitation by adding an aluminum flocculant or an acrylic polymer flocculant. Moreover, the pH of the waste water is often low. In that case, sodium hydroxide (NaOH) or the like is added to adjust the pH to, for example, 4 to 7 in order to precipitate calcium fluoride. In addition, when phosphorus and phosphorus coexist in the wastewater and it is desired to remove phosphorus together with fluorine, a method of removing phosphorus by adjusting the pH of the wastewater to, for example, 9 to 11 by adding calcium to the wastewater. Adopt it. This fluorine removal treated water contains a large amount of calcium ions. This is because the calcium ion concentration must be considerably high in order to sufficiently reduce the fluorine ions in water. For example, the calcium ion concentration is 200 mg / L or more.
[0054]
The treated water in the fluorine removing unit 11 thus obtained is introduced into the fixed bed nitrification tank 1. Then, as described above, nitrification is effectively performed without generating a scale and without generating a short circuit.
[0055]
Next, the nitrification water is introduced into the USB denitrification tank 12. This USB denitrification tank 12 is an upflow sludge blanket (USB) type denitrification tank. A sludge blanket for denitrifying bacteria is formed in the tank, and the wastewater is circulated in an upward flow. When the sludge blanket is formed by denitrifying bacteria as described above, a granular material (called granules) in which the denitrifying bacteria aggregate at a high concentration is formed, and the denitrifying bacteria are maintained at a high concentration and an efficient denitrification treatment is performed.
[0056]
The USB denitrification tank 12 is supplied with a hydrogen donor such as methanol, and methanol using the oxygen of nitric acid contained in the nitrification water by the facultative anaerobic denitrifying bacteria forming the sludge blanket. Then, nitric acid is reduced to nitrogen gas and removed. Since the pH is increased by this denitrification reaction, an acid such as hydrochloric acid is added as necessary to adjust the pH.
[0057]
Here, the nitrification water flowing into the USB denitrification tank 12 contains a relatively large amount of calcium, but this calcium is removed in the USB denitrification tank 12. That is, in the USB denitrification tank 12, as described above, a hydrogen donor such as methanol is oxidized using oxygen of nitrous acid or nitric acid to reduce nitrogen, and carbon dioxide is generated according to the following equation. To do.
2NO2 + CH3OH → N2↑ + CO2+ 2OH+ H2O
2NO3 + (5/3) CH3OH
→ N2↑ + (5/3) CO2+ 2OH+ (7/3) H2O
[0058]
The carbon dioxide generated in this way dissolves in water and becomes bicarbonate ions as in the following formula, which reacts with calcium in the water to be treated to become insoluble calcium carbonate.
CO2+ OH→ HCO3
Ca2++ HCO3 → CaCO3↓ + H+
[0059]
In this manner, calcium carbonate is generated in the sludge blanket in the USB denitrification tank 12 and captured here. Such generation of calcium carbonate promotes the formation of granules and can form a stable sludge blanket. Thereby, an efficient denitrification process can be performed.
[0060]
In this manner, in the USB denitrification tank 12, denitrification treatment and calcium removal are performed. In particular, in the USB denitrification tank 12, the formation of granules is promoted due to the presence of calcium, the concentration of denitrifying bacteria in the tank can be increased, and efficient treatment can be performed. Further, since the USB denitrification tank 12 does not require a cleaning operation and the sludge can be easily extracted, the sludge concentration in the tank can be appropriately adjusted to perform an efficient treatment.
[0061]
Next, the denitrification water in the USB denitrification tank 12 is introduced into the fixed bed oxidation tank 13, where aeration treatment is performed to remove residual methanol. As the filler for holding microorganisms in the fixed bed oxidation tank 13, a filler filled with a large number of mesh-like plastic pipes is suitable. By filling such a microorganism-retaining filler, an efficient oxidation treatment can be performed in the oxidation tank, and the precipitation tank can be omitted.
[0062]
In this way, treated water from which nitrogen has been removed is obtained under conditions where high concentration of calcium is present. According to this embodiment, the nitrification treatment can be performed in the fixed bed nitrification tank 1 while preventing the precipitation of calcium. Therefore, the concentration of nitrifying bacteria in the fixed bed nitrification tank 1 can be increased to perform efficient nitrification treatment. Further, in the USB denitrification tank 12 in the next stage, calcium can be removed while performing denitrification treatment, and further, the precipitation of calcium promotes the formation of granules, and effective denitrification can be performed.
[0063]
The denitrification tank and the oxidation tank at the subsequent stage of the fixed bed nitrification tank 1 may be a floating type, and a solid-liquid separation device such as a precipitation tank may be provided at the subsequent stage of the oxidation tank.
[0064]
【Example】
Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples.
[0065]
"Example"
The simulated waste water containing calcium and nitrogen shown in Table 1 was treated with the apparatus shown in FIG. Water temperature 20 ° C, nitrification load 1.0kg-N / m3/ D, sodium hydroxide was added as an alkaline agent from the upper part of the nitrification tank to adjust the pH of the treated water flowing out from the lower part of the nitrification tank to 7.0.
[0066]
As a result, the pH of the upper part of the nitrification tank became 7.5 to 8.0. As a result of passing water over 100 days, no scale was observed on the filler at the end of the test. At this time, the ammonia removal rate was 98% or more throughout the test, and a very good treated water quality was obtained.
[0067]
"Comparative Example 1"
Similar to the example, the simulated waste water containing calcium and nitrogen shown in Table 1 was treated with the apparatus shown in FIG. However, the raw water inflow portion and the treated water outflow portion were respectively installed at positions rotated 90 degrees clockwise in the horizontal plane from the position shown in FIG.
[0068]
As a result, the pH of the upper part of the nitrification tank became 7.5 to 8.0, as in the example. As a result of passing water over 100 days, generation of scale was observed on the filler at the end of the test. I couldn't. However, the ammonia removal rate was about 90% throughout the test, and the treated water quality deteriorated as compared with the Examples. This was thought to be because some of the raw water was short-circuited along the circulation flow by aeration.
[0069]
"Comparative Example 2"
Similar to the example, the simulated waste water containing calcium and nitrogen shown in Table 1 was treated with the apparatus shown in FIG. However, sodium hydroxide as an alkali agent was added at one point from the alkali agent addition pipe.
[0070]
As a result, the pH rose to 9-10 in the vicinity of the alkali addition part at the top of the nitrification tank. As a result of water passing over 100 days, partial scale generation was observed on the filler in the vicinity of the alkali-added portion about one month after the start of water passage. The occurrence of this scale became more noticeable as the water flow test progressed, and the generation range expanded. At this time, the ammonia removal rate was 98% or more throughout the test, and a very good treated water quality was obtained. However, in the long term, clogging due to the scale and the accompanying decrease in nitrification performance were expected.
[Table 1]
Figure 0004676082
[0071]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the flow of water (hereinafter referred to as the water to be treated) caused by the inflow of the wastewater into the fixed bed treatment tank and the outflow as treated water, and aeration. The resulting circulating flow intersects in the vertical direction. As a result, a spiral flow is generated by the synthesis of these two flows, but the circulation flow is much faster than the flow of treated water, so that the influent wastewater flows along the circulation flow, After being mixed, it reaches the outflow part. Therefore, effective processing can be performed by effectively using the tank capacity of the fixed bed processing tank.
[0072]
In addition, in a direction perpendicular to the direction of the flow of the circulation flow, the drug can be injected little by little in the direction perpendicular to the circulation flow by dispersing and injecting the drug over the entire circulation flow. Yes, it is possible to eliminate the occurrence of pH distribution in the direction perpendicular to the circulating flow generated in the conventional method.
[0073]
Also, by injecting the drug while diluting with dilution water, it is possible to prevent the drug concentration from becoming very high in the vicinity of the drug injection point. In addition, since the medicine can be stored in a rich state in the medicine storage tank, the capacity of the storage tank can be effectively used. In particular, when the drug is an alkaline agent, it is possible to prevent an abrupt increase in pH at the drug injection point, and scale can be more effectively prevented.
[0074]
In addition, by providing the inflow part of the waste water in the upper part of the fixed bed treatment tank and providing the treated water outflow part in the lower part of the fixed bed treatment tank, the waste water flows through the tank and flows from the upper part to the lower part. The occurrence of a short circuit can be effectively prevented.
[0075]
Moreover, since the alkaline agent is sufficiently diluted and the pH is stable at the lower part of the fixed bed treatment tank, the alkaline agent injection means can be accurately controlled.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an apparatus according to an embodiment.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a microorganism-retaining filler.
FIG. 3 is a diagram showing an overall flow of processing.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fixed bed nitrification tank, 2 Microbe holding | maintenance filler, 3 Raw water inflow part, 4 Treated water outflow part, 5 (5a, 5b) Aeration pipe, 6 (6a, 6b) Automatic valve, 7kg, 8 Alkaline agent storage tank, 9 Alkali pump, 10 pH sensor, 11 fluorine removal unit, 12 USB denitrification tank, 13 fixed bed oxidation tank.

Claims (6)

流入されてくる排水を、固定床に生育された微生物により好気性生物処理する固定床処理槽と、
この固定床処理槽における複数の曝気場所から順次切り替えて曝気を行い、固定床処理槽内にほぼ反対方向の循環流を順次生起する曝気手段と、
を有する排水処理装置であって、
前記固定床処理槽において前記曝気手段による曝気により生起される循環流の流れの方向に対し、ほぼ垂直方向にある一側面に排水の流入部を設け、前記一側面に対向する他側面に処理水流出部を設ける排水処理装置。
A fixed-bed treatment tank for treating the influent wastewater with aerobic organisms by microorganisms grown on the fixed bed;
Aeration means for performing aeration by sequentially switching from a plurality of aeration locations in this fixed bed treatment tank, and sequentially generating a circulation flow in substantially the opposite direction in the fixed bed treatment tank;
A wastewater treatment device having
A drainage inflow portion is provided on one side surface that is substantially perpendicular to the direction of the flow of the circulating flow generated by aeration by the aeration means in the fixed bed treatment tank, and treated water is provided on the other side surface that faces the one side surface. Wastewater treatment equipment that provides an outflow part.
請求項1に記載の装置において、
前記固定床処理槽に薬剤を注入する薬剤注入手段をさらに有し、
この薬剤注入手段は、前記循環流の流れの方向と垂直な方向において、循環流の全体に渡って、薬剤を分散注入する排水処理装置。
The apparatus of claim 1.
A drug injection means for injecting a drug into the fixed bed treatment tank;
This chemical injection means is a wastewater treatment apparatus for injecting chemicals over the entire circulating flow in a direction perpendicular to the direction of the circulating flow.
請求項2に記載の装置において、
前記薬剤注入手段は、薬剤を希釈水により希釈しながら注入する排水処理装置。
The apparatus of claim 2.
The said chemical | medical agent injection | pouring means is a waste_water | drain processing apparatus which inject | pours, diluting a chemical | medical agent with dilution water.
請求項2または3に記載の装置において、
前記排水は、カルシウムおよび窒素を含み、前記薬剤はアルカリ剤である排水処理装置。
The apparatus according to claim 2 or 3 ,
The waste water contains calcium and nitrogen, and the chemical is an alkaline agent.
請求項4に記載の装置において、
前記固定床処理槽の下部でpHの測定を行い、測定結果に基づいて前記アルカリ剤の注入量を制御する排水処理装置。
The apparatus according to claim 4.
A wastewater treatment apparatus that measures pH at a lower part of the fixed bed treatment tank and controls an injection amount of the alkaline agent based on a measurement result.
請求項1〜5のいずれか1つに記載の装置において、
前記排水の流入部を固定床処理槽の上部に設け、前記処理水流出部を固定床処理槽下部に設ける排水処理装置。
The device according to any one of claims 1 to 5 ,
A waste water treatment apparatus in which the inflow part of the waste water is provided in an upper part of a fixed bed treatment tank and the outflow part of the treated water is provided in a lower part of the fixed bed treatment tank.
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