JP5355459B2

JP5355459B2 - 有機性排水の水処理システム

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Publication number: JP5355459B2
Application number: JP2010058124A
Authority: JP
Inventors: 卓巳小原; 伸行足利; 勝也山本; 和彦納田; 美智子橋本; 博田村
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2010-03-15
Filing date: 2010-03-15
Publication date: 2013-11-27
Anticipated expiration: 2030-03-15
Also published as: JP2011189286A

Description

本発明は、食品工場からの排水、養豚場からの糞尿排水、都市下水などの有機性排水を嫌気性処理及び好気性処理により処理する有機性排水の水処理システムに関する。

有機性排水の水処理方法は、大きく嫌気性処理と好気性処理に分けられる。嫌気性処理は、空気の供給が必要なく低コストである、汚泥の発生量が少ない、バイオガスからエネルギーを回収できるというメリットがある。しかし、嫌気性処理では、発生するバイオガス中には硫化水素、メタン等の未処理で大気に放出できないガスが発生し、ガスの処理が必要であること、また、好気処理に比べると有機物の処理性能（ＢＯＤ，ＣＯＤ等）が劣り、例えばＢＯＤ１５ｍｇ／Ｌ以下など、処理目標値が厳しい場合には、嫌気性処理のみでは目標水質の達成が難しいという課題がある。

一方、好気性処理は嫌気性処理に比べ、水中に酸素の供給が必要であること、汚泥の発生量が多いことからコストはかかるものの、比較的良好な水質を得られるというメリットがある。
しかし、上流側に嫌気性処理槽を、下流側に好気性処理槽を配置した単純な水処理システムでは、有機物を除去できるものの、以下のような２つの問題がある。すなわち、第１の問題として、近年、富栄養化の原因物質として除去が求められつつある窒素の除去ができないという問題がある。また、第２の問題として、排水は多くの場合硫黄分を含むため、嫌気性処理を行うと、嫌気性の微生物である硫酸還元菌の働きにより、バイオガス中に硫化水素が発生する。硫化水素は腐食性のガスであり、機器や構造物の腐食の原因になる。また、硫化水素は人体にとっても有害のガスであるため、安定的に脱硫処理を行うことは必要不可欠なものとなっている。更に、特に都市下水のように公共用水域に処理水を排出する場合は、嫌気性処理により生じた還元性の硫黄分が処理水中に溶存して残存すると、放流先で処理水が白濁するという問題がある。

図４に、水中の窒素除去とガス中の脱硫処理を行う、従来の有機性排水の処理システムを示す。図４において、符番４１は有機性排水が供給される嫌気性処理槽であり、この下流側に脱窒槽４２，好気性処理槽４３，沈殿池４４が順次配置されている。また、嫌気性処理槽４１には、硫化水素を含有するバイオガスが供給される脱硫塔４５が接続されている。脱硫塔４５では、乾式脱硫法又はアルカリ吸収法により脱硫が行われる。前記好気性処理槽４３には、底部に空気を供給するブロア４６が接続されている。なお、図４において、実線は水の流れを示し、点線はガス又は空気の流れを示す。しかし、図４のシステムには、次の問題点があった。

（１）脱硫処理が乾式脱硫法の場合、主成分を酸化鉄とする脱硫剤を定期的に交換しなければならない。従って、脱硫剤のコスト及び脱硫剤の廃棄コストが高くなる。
（２）脱硫処理がアルカリ吸収法である場合、水酸化ナトリウムなどのアルカリ剤にはバイオガス中の炭酸ガスも反応するため多量の薬剤が必要となり、薬品コストが高い。

（３）脱窒のために脱窒槽で有機物が必要である。性能が得られない場合、脱窒槽にメタノールなどの有機源を新たに添加する必要がある。
（４）下水などの低濃度排水を処理する場合、ガス生成量が少なく、嫌気処理で生成した硫化水素分は大部分が液側に溶けている。従って、嫌気性処理で生じた還元性の硫黄分が酸化されて生成する単体硫黄（Ｓ_０）のために、放流先で処理水が白濁する場合がある。特に、河川等に直接放流する場合は外観上の問題を生じる。

上記の問題点を解決する方法の一つとして、硫黄脱窒反応を利用して脱窒を行う有機性排水処理方法が提案されている（特許文献１）。この方法は、嫌気性処理により生じる液中の硫化水素を使って硫黄酸化細菌（硫黄脱窒菌）の微生物反応を利用して排水からの脱窒を行うが、さらにバイオガスを液中に溶解させることによって脱窒効率を促進させている。

図５を参照して、この排水処理方法を説明する。この排水処理方法では、被処理水を嫌気反応槽５１で処理した後の処理液を脱窒槽５２へと導入し、脱窒槽５２と硝化槽５３間で循環させることで脱窒処理を行う際に、嫌気反応槽５１で発生した硫化水素を含むバイオガスをラインＬ10より脱窒槽５２へと導入する。脱窒槽５２内では、硫黄酸化細菌（硫黄脱窒菌）の働きで嫌気反応槽５１からの処理水中の硫化水素と硝酸性窒素が反応して脱窒が進行する。この反応で嫌気反応槽５１からの処理水中の硫化水素の濃度が減少するが、導入されたバイオガスから硫化水素が溶解することでさらに反応が進行して、バイオガスの脱硫処理と被処理液の脱窒処理が同時進行する。脱窒槽５２で脱窒されたバイオガスは、ラインＬ11により脱硫設備５４へと送られ、さらにラインＬ12により再利用設備５５へと送られる。

しかし、この方法で液中にバイオガスを吹き込む場合、バイオガスの昇圧が必要になることがある。また、気液の接触面積が大きくない、硫化水素の溶解効率が高くない、または硫黄脱窒菌を脱窒槽内に長く留めることが容易ではないなどの理由により、脱窒効率が必ずしも高くないという問題がある。

特開２００５−２８８３７１号公報

本発明は、硫化水素の溶解効率を向上できると共に、脱窒効率を向上できる有機性排水の水処理システムを提供することを目的とする。

本発明に係る有機性排水の水処理システムは、有機性排水が導入され，排水中の有機物を嫌気性処理して硫化物を含む嫌気性処理水を生成させる嫌気性処理槽と、この嫌気性処理槽の下流側に配置された脱窒リアクタと、この脱窒リアクタの下流側に配置され，アンモニア性窒素を好気性処理して亜硝酸性窒素及び硝酸性窒素を含む好気性処理水を生成させる好気性処理槽とを具備し、前記脱窒リアクタはその内部に、上部から嫌気性処理水及び好気性処理水を夫々散水するための散水装置と、前記散水装置の下部側に配置され、前記散水装置から散水された嫌気性処理水及び好気性処理水を貯留するための水貯留部と、前記散水装置の下部側に配置され、硫化物を利用して脱窒を行う硫黄脱窒菌と嫌気性処理水中の有機物を利用して脱窒を行う脱窒菌を共生させる第１及び第２の担体充填部であって、前記散水装置から嫌気性処理水及び好気性処理水が散水される第１の担体充填部と、前記水貯留部に浸水される第２の担体充填部とを備え、前記嫌気性処理槽で生じた硫化水素を含むバイオガスが前記脱窒リアクタ内部の前記第１の担体充填部の下部の気相中に吹き込まれるように前記嫌気性処理槽と前記脱窒リアクタが接続されていることを特徴とする。

また、本発明に係る他の有機性排水の水処理システムは、有機性排水が導入され，排水中の有機物を嫌気性処理して硫化物を含む嫌気性処理水を生成させる嫌気性処理槽と、この嫌気性処理槽の下流側に配置された脱窒リアクタと、この脱窒リアクタの下流側に配置され，アンモニア性窒素を好気性処理して亜硝酸性窒素及び硝酸性窒素を含む好気性処理水を生成させる好気性処理槽とを具備し、前記脱窒リアクタは下部から嫌気性処理水及び好気性処理水を導入して上部から脱窒処理水を排出するように構成され、前記脱窒リアクタはその内部に、嫌気性処理水及び好気性処理水に浸水する第１および第２の担体充填部であって、下部に位置し嫌気性処理水中の有機物を利用して脱窒を行う脱窒菌を主に付着させた第１の担体充填部と、上部に位置し硫化物を利用して脱窒を行う硫黄脱窒菌を主に付着させた第２の担体充填部とを備え、前記嫌気性処理槽で生じた硫化水素を含むバイオガスが前記脱窒リアクタ内部の前記第１の担体充填部の下部の嫌気性処理水及び好気性処理水中に強制的に吹き込まれるように前記嫌気性処理槽と前記脱窒リアクタが接続されていることを特徴とする。

本発明によれば、硫化水素の溶解効率を向上できると共に、脱窒効率を向上できる有機性排水の水処理システムを提供できる。

本発明の第１の実施形態に係る有機性排水の水処理システムの構成図。本発明の第２の実施形態に係る有機性排水の水処理システムの構成図。本発明の第３の実施形態に係る有機性排水の水処理システムの構成図。従来の有機性排水の水処理システムの構成図。従来の他の有機性排水の水処理システムの構成図。

以下、本発明に係る有機性排水の水処理システムについて更に詳しく説明する。
（第１の実施形態）
図１を参照する。図中の符番１は嫌気性処理槽を示す。嫌気性処理槽１では、嫌気性ろ床法、ＵＡＳＢ法（Upflow Anaerobic Sludge Blanket：上向流式汚泥ブランケット法）、ＥＧＳＢ法（Expanded Granular Sludge Bed：膨張粒状汚泥床法）、ＩＣリアクタ、嫌気性流動床法などが採用される。この嫌気性処理槽１の下流側には、脱窒リアクタ２、好気性処理槽３および沈殿池４が順次配置されている。好気性処理槽３は、活性汚泥法や散水ろ床法、回転円盤法、接触曝気法などが採用される。

嫌気性処理槽１には、ポンプ５により有機性排水が供給されるようになっている。有機性排水とは、食品工場からの排水、養豚場からの糞尿排水、都市下水などである。有機性排水は、多くの場合蛋白質を含み、硫黄分や窒素分が含まれる。脱窒リアクタ２内の上部側には、嫌気性処理槽１からの嫌気性処理水を散水するための第１の散水装置６が配置され、この第１の散水装置６の上部側に好気性処理槽３からの好気性処理水を散水するための第２の散水装置７が配置されている。第１の散水装置６の下方側には、微生物を付着させるための担体を充填した第１の担体充填部８が配置されている。第１の担体充填部８の担体は、硫化物を利用して脱窒を行う硫黄脱窒菌と、嫌気性処理水中の有機物を利用して脱窒を行う脱窒菌を共生させる。また、第１の担体充填部８には、上方から散水された嫌気性処理水や好気性処理水が下方に流れ落ち、硫化水素を含むバイオガスが担体間の空隙を経て下方から上方に移動するようになっている。

この第１の担体充填部８の下方側には、傾斜板９、水貯留部１０が夫々配置されている。水貯留部１０には、処理液を貯留するための越流堰１１が設けられ、この越流堰１１で囲まれた領域には担体を充填した第２の担体充填部１２が配置されている。第２の担体充填部１２の担体も、硫化物を利用して脱窒を行う硫黄脱窒菌と、嫌気性処理水中の有機物を利用して脱窒を行う脱窒菌を共生させる。傾斜板９は図１中左下方向に傾いて配置され、散水装置６，７からの処理水は水貯留部１０に貯留される。嫌気性処理槽１の上部と、脱窒リアクタ２内で且つ第１の担体充填部８の下側の領域は、硫化水素を含むバイオガスを脱窒リアクタ２内に導入するためのガス配管１３により接続されている。

脱窒リアクタ２の下部と好気性処理槽３の上部は、バルブ１４，水封部１５および移送ポンプ１６を介装した配管１７により接続されている。移送ポンプ１６の位置は脱窒リアクタ２からの配管１７からの出口の位置より上側に位置するように構成されている。水封部１５は、ガスが配管１７を通じて外側に抜けないように水でトラップする構成になっている。好気性処理槽３の底部には、ブロワ２２により空気を供給するための散気板２３が配置されている。好気性処理槽３と沈殿池４とは配管１９により接続され、この配管１９の途中から循環ポンプ２０を介装した配管２１が分岐されている。配管２１の他端は脱窒リアクタ２の第２の散気装置７に接続され、第２の散水装置８から好気性処理水が散水されるように構成されている。

次に、図１の処理システムの作用について説明する。
有機性排水は、ポンプ５により嫌気性処理槽１に導入され、嫌気性処理される。嫌気性処理槽１では、有機性排水中の有機物を加水分解菌、酸生成菌、メタン生成菌の働きにより、メタンガスまで分解することにより、排水中の有機物の大部分を除去する。原水中に硫黄分が含まれる場合は、嫌気性細菌の一種である硫酸還元菌の働きにより還元され、嫌気性処理の処理水中には、硫化水素が硫化水素イオン（ＨＳ⁻）、硫化物イオン（Ｓ^２−）、硫化水素（Ｈ_２Ｓ）の形態で溶解する（これらは、液中のｐＨにより形態を変えるが、以降では液中の硫化水素と呼ぶ）。嫌気性処理水には、嫌気性処理槽１で分解し切れなかった有機物及び液中の硫化水素が残存するが、これらを含む嫌気性処理水は脱窒リアクタ２の第１の散水装置６により散水される。

好気性処理槽３には、ブロア２２により散気板２３を介して空気を供給し、嫌気性処理槽１及び脱窒リアクタ２での処理により残存した有機物を好気性微生物の働きにより二酸化炭素まで分解するとともに、好気性処理槽３では、硝化菌の働きにより、原水中に多く含まれるアンモニア性窒素を亜硝酸（ＮＯ_２ ⁻）態及び硝酸（ＮＯ_３ ⁻）態の窒素まで酸化する。この亜硝酸及び硝酸を含む液の一部は、循環ポンプ２０により脱窒リアクタ２に導入され、残りは処理水として河川もしくは下水道に放流される。

脱窒リアクタ２における液中の生物反応は、次のとおりである。
脱窒リアクタ２は、他栄養性脱窒菌（脱窒時に有機物を必要とする。以下、脱窒菌と呼ぶ）と、硫黄脱窒菌とが共生するリアクタであり、脱窒菌および硫黄脱窒菌による脱窒反応を行わせる。
有機物を使って脱窒を行う脱窒菌（代表的なものとして、Preudomonas denitrificans等の微生物）は、様々な有機物を利用することができる。一例として、有機物として酢酸を利用する場合の反応を下記（１）式に例示する。
５ＣＨ_３ＣＯＯ⁻＋８ＮＯ_３ ⁻＋８Ｈ^＋→５ＣＯ_２＋５ＨＣＯ_３ ⁻＋４Ｎ_２＋９Ｈ_２Ｏ …（１）
一方、硫黄脱窒菌（代表的なものとして、Thiobacillus denitrificans）による硫黄脱窒反応は、さまざまな報告が行われているが、例えば下記の（２）〜（４）式のように硫化水素イオン（ＨＳ⁻）や単体硫黄（Ｓ_０）と硝酸塩、亜硝酸塩を使って、硫黄を硫酸まで酸化するとともに窒素を窒素ガスまで還元する。このほかに、硫黄としてはチオ硫酸イオン（Ｓ_２Ｏ_３ ^２−）、窒素源としてはＮ_２Ｏ（亜酸化窒素）等も利用できる。
５ＨＳ⁻＋８ＮＯ_３ ⁻＋３Ｈ^＋→５ＳＯ_４ ^２−＋４Ｎ_２＋４Ｈ_２Ｏ …（２）
Ｓ_０＋２ＮＯ_２ ⁻→Ｎ_２＋ＳＯ_４ ^２− …（３）
５Ｓ_０＋６ＮＯ_３ ⁻＋２Ｈ_２Ｏ→５ＳＯ_４ ^２−＋３Ｎ_２＋４Ｈ^＋ …（４）
ここでは、硝酸塩による反応を例示したが、亜硝酸塩を利用して、脱窒を行う硫黄脱窒菌、脱窒菌も存在するため、好気性処理槽での酸化が不十分で亜硝酸塩が残存した場合でも脱窒を行うことが可能である。
液中の硫化水素の一部は、好気性処理水に溶け込んでいた酸素と反応し、脱窒リアクタ２に配置した第１の担体充填部８の担体に徐々に付着する硫黄酸化細菌の働きにより、下記（５）式の反応で単体硫黄が生成する。
２Ｈ_２Ｏ＋Ｏ_２→２Ｓ_０＋２Ｈ_２Ｏ …（５）
この反応により生じた粒状の単体硫黄の大部分は、第１の担体充填部８の担体に捕捉される。そして、硫黄酸化細菌により酸素が消費され、無酸素条件となる生物膜の内部及び第１の担体充填部８の下部では、この単体硫黄や残存した液中の硫化水素を利用して、硫黄脱窒菌が（２）〜（４）式の反応により硫黄脱窒反応により脱窒を行う。また、（１）式のような有機物を利用する脱窒菌による脱窒反応も生じる。

好気性処理槽３で生成した亜硝酸および硝酸を含む好気性処理水は、循環ポンプ２０を作動させて脱窒リアクタ２の第２の散水装置７より散水する。なお、嫌気性処理水を第１の散水装置６から散水するときに液中に溶解している硫化水素の一部が気相側に放出され、硫化水素ガスが生じるが、この硫化水素ガスは第２の散水装置７から散水される好気性処理水中に吸収され、液中に溶解する。嫌気性処理水および好気性処理水は、第１の担体充填部８で混合される。

脱窒リアクタ２には、嫌気性処理槽１から有機物と硫化水素、好気性処理槽３から亜硝酸態、硝酸態の窒素が流入するとともに、嫌気性処理槽１から硫化水素を含むバイオガスが導入される。バイオガス中の硫化水素の大部分は、脱窒リアクタ２の液中に溶解する。これは、脱窒リアクタ２中の液中の硫化水素濃度が嫌気性処理水中の硫化水素濃度に比べると低くなるため、硫化水素の水中への溶解容量が大きくなり、嫌気性処理槽１で気相中に放出された分も溶解するためである。脱窒リアクタ２の硫化水素濃度が嫌気性処理水中の硫化水素濃度より低くなるのは、以下の２つの理由による。
（１）好気性処理槽３からの好気性処理水は硫化水素を殆ど含まないため、好気性処理水により嫌気性処理水が希釈される。
（２）硫黄脱窒菌により液中の硫化水素が消費される。
従って、脱窒リアクタ２から流出するガスの硫化水素は、大幅に低減される。また、硫化水素に比べ溶解度の低いメタン、二酸化炭素及び脱窒により生じた窒素ガスを含むバイオガスは、ボイラや発電機のエネルギー源として利用される。

次に、嫌気性処理槽１で生じた硫化水素を含むバイオガスは、第１の担体充填部８の下部側の気相中に吹き込まれ、担体間の隙間を経て上方に移動する。上部から散水されている水は、好気処理水による希釈効果及び硫黄脱窒菌による硫化水素の消費、硫黄酸化細菌による硫黄の酸化により、液中の硫化水素濃度が低減している。このため、バイオガス中の硫化水素の大部分が液中に溶解する。

第１の担体充填部８を通過した水は、傾斜板９を介して水貯留部１０に落下し、う流し、上向流で第２の担体充填部１２を流れる。本実施形態では、水貯留部１０の液面は、越流堰１１の高さによって決まる。また、水貯留部１０は無酸素状態になる。この理由は、酸素の大部分は第１の担体充填部８に付着する微生物により消費され、且つ移送ポンプ１６が脱窒リアクタ２の出口配管部分より上部に水がある場合に移送ポンプ１６が運転するように水位制御して、脱窒リアクタ２の出口配管側から空気が入ってこないように脱窒リアクタ２の出口配管が水封されているためである。

第２の担体充填部１２では、（１）式の脱窒菌による脱窒反応、（２）〜（４）式の硫黄脱窒菌による脱窒反応により水中に溶解している亜硝酸性窒素及び硝酸性窒素が窒素ガスとして、気中に除去される。硫黄分は硫黄脱窒菌により、硫酸態まで酸化され、好気性処理槽３に送られる。脱窒リアクタ２の処理水は越流堰１１を介して越流し、移送ポンプ１６により好気性処理槽３へと送られる。なお、一部の溶存した硫化水素は好気性処理槽３に流出するが、それらは好気性処理槽３で硫黄酸化細菌の働きにより硫酸まで酸化される。

第１の実施形態に係る有機性排水の処理システムによれば、次の効果を有する。
（１）第１の担体充填部８の担体の酸素含有部分で単体硫黄が生じ、脱窒源として作用するため、脱窒効率が向上する。
（２）脱窒リアクタ２に第１の散水装置６および第２の散水装置７を配置したことにより、気液の接触面が大きくなり、硫化水素の溶解効率が向上する。

（３）ガスを液中に押し込む場合は、昇圧する必要がある。しかし、本実施形態では、処理水が散水される第１の担体充填部８の下部の気相にガスを吹き込むだけであるので、圧力を上げる必要がなく、ガス配管１３を脱窒リアクタ２に導入するだけでよい。従って、昇圧にかかる動力費および施設が必要なくなり、イニシャルコスト、ランニングコストを削減できる。

（４）第１の担体充填部８の担体部分に脱窒菌、硫黄脱窒菌を保持できるため、完全混合型の脱窒リアクタよりも処理の安全性が高い（排水量、水質に対する負荷変動に強い）。

また、第１の実施形態に係る処理システムは、先の図５の処理システムと比べ、下記の効果を有する。
（ａ）バイオガスを脱窒リアクタ２に導入することにより、嫌気性処理水中に溶解できなかった硫化水素を水中に溶解させることができる。従って、脱硫塔の硫黄負担を大幅に低減でき、脱硫剤にかかるコストを削減できる。
（ｂ）溶解した硫化水素を硫黄脱窒菌の脱窒源として利用できるため、脱率効率が向上する。
（ｃ）バイオガス中には二酸化炭素、アンモニアガスなどが含まれ、これらも液中に一部溶解するため、場合によっては必要となる脱窒反応に必要なアルカリ源をアルカリ剤の補充なしに供給することができる。

更に、第１の実施形態に係る処理システムは、先の図４の処理システムと比べ、下記の効果を有する。
（ｄ）図４の処理システムで脱窒槽における脱窒率を保つためには、嫌気性処理水中に脱窒源である有機物が窒素１ｇに対してＢＯＤで２．８６ｇ以上（理論量で２．８６であり、実際は３〜５倍程度）残存する必要があり、嫌気性処理の有機物除去効率がよい場合には、脱窒槽における脱窒率が悪化するという課題がある。本実施形態の処理システムでは、硫黄脱窒菌により硫黄を脱窒源として使えるので、嫌気性処理の性能に関わらず脱窒槽における脱窒率を保つことができる。
（ｅ）図４の処理システムで嫌気性処理の有機物除去効率がよい場合には、脱窒率を向上させるために脱窒源として、メタノール等の有機源を投入する場合がある。本実施形態の処理システムでは、硫黄も脱窒源として使えるため、メタノール投入設備自体が必要でなくなり、メタノールの投入コストの削減することができる。

なお、第１の実施形態では、脱窒リアクタの下部の水貯留部をう流型とし第２の担体充填部を設置した構成であるが、う流型に限らず、下向流で下部から水を引き抜くものであってもよい。また、担体充填部の目詰まり対策に、例えば、水を張って空気洗浄を行う構成や、高圧水洗浄、超音波洗浄などの洗浄機構を設けた構成であってもよい。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る有機性排水の処理システムについて図２を参照する。但し、図１と同部材は同符番を付して説明を省略する。
図中の符番２５は、脱窒リアクタ２の底部に配置した散気板である。脱窒リアクタ２内には、散気板２５より上方に、第１の担体充填部２６および第２の担体充填部２７が順に設けられている。散気板２５、第１の担体充填部２６および第２の担体充填部２７は処理水２８に浸漬されている。嫌気性処理槽１の上部と脱窒リアクタ２の散気板２５は、昇圧装置２９を介装したガス配管１３により接続されている。嫌気性処理槽１で生じた硫化水素を含むバイオガスは、昇圧装置２９により脱窒リアクタ２の散気板２５から強制的に吹き込まれるようになっている。嫌気性処理槽１の側部と脱窒リアクタ２の底部とは好気性処理水を脱窒リアクタ２に供給する配管３０により接続されている。

次に、図２の処理システムの作用について説明する。
嫌気性処理水中には、嫌気性処理槽１にて分解し切れなかった有機物と硫化水素が溶解している。これらは脱窒リアクタ２の下部から導入される。脱窒菌と硫黄脱窒菌の反応においては、脱窒菌の方が優先的に働く。そのため、第１の担体充填部２６の担体には主に脱窒菌を付着させ、嫌気性処理水中に残存した有機物を利用して、例えば上記（１）式の脱窒反応により、好気性処理水中の亜硝酸態、硝酸態の窒素を窒素ガス化する。

脱窒リアクタ２の上部にいくにつれて、嫌気性処理水中の脱窒菌の使える有機物が少なくなり、第２の担体充填部２７の担体部分には主に硫黄脱窒菌を付着させ、液中の硫化水素を利用して上記（２）式に示す反応によって、好気性処理水中の亜硝酸態、硝酸態の窒素を窒素ガス化する。
嫌気性処理槽１で生成するバイオガスは、昇圧装置２９により脱窒リアクタ２の散気板２５から脱窒リアクタ２の中段部に強制的に吹き込まれる。これにより、バイオガス中の硫化水素の大部分が処理水２８中に溶け込み、硫黄脱窒菌の脱窒源として利用され、脱窒リアクタ２の出口ガスの硫化水素濃度は大幅に低減する。

第２の実施形態に係る有機性排水の処理システムによれば、次の効果を有する。
（１）脱窒リアクタ２内の中段の下部側に第１の担体充填部２６を配置し、上部側に第２の担体充填部２７を配置した構成であるので、第１の担体充填部２６の担体に主として脱窒菌を付着させ、第２の担体充填部２７の担体に主として硫黄脱窒菌を付着させるというような棲み分けができ、処理悪化時にどちらの菌の活性が落ちたかの評価がしやすい。

（２）第１の担体充填部２６の担体に主として脱窒菌を、第２の担体充填部２７の担体に主として硫黄脱窒菌を保持させると、完全混合型のリアクタに比べて、処理の安定性が高い（排水量、水質に対する負荷変動に強い）。
（３）担体充填部２６，２７の担体により系内に硫黄脱窒菌を保持できるので、滞留時間（処理時間）の短縮が可能である。言い換えれば、脱窒リアクタの容積を小さくできる。
なお、第２の実施形態において、担体充填部は２段に配置した構成について述べたが、これに限らず、さらに多段に分けたものであってもよい。

（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態に係る有機性排水の処理システムについて図３を参照する。但し、図１，図２と同部材は同符番を付して説明を省略する。
図中の符番３１は、内部に散気板３２を備えた貯留槽である。好気性処理槽３と脱窒リアクタ２は循環ポンプ３３を介装した配管３４により接続され、この配管３４の途中に貯留槽３１が配置されている。脱窒リアクタ２、好気性処理槽３および貯留槽３１はループ状に配置されている。沈殿池４と脱窒リアクタ２は、返送ポンプ３５を介装した配管３６により接続されている。貯留槽３１には配管３７を介して脱硫塔３８が接続されている。

次に、図３の処理システムの作用について説明する。
好気性処理槽３からの好気性処理水は、循環ポンプ３３により一旦貯留槽３１に送られる。ここで、昇圧装置２９を用いて嫌気性処理槽１で生じるバイオガスを貯留槽３１に吹き込み、バイオガス中の硫化水素を好気性処理水に溶解させる。循環する好気性処理水には硫化水素がほとんど含まれないため、バイオガス中の硫化水素の大部分が溶解する。硫化水素を溶解させた好気性処理水は、脱窒リアクタ２に供給される。また、沈殿池４の処理水も返送ポンプ３５により脱窒リアクタ２に供給される。その後、好気性処理水は沈殿池４に送られ、最終処理水として利用される。一方、硫化水素が低減されたガスは脱硫塔３８に送られ、ボイラや発電機の熱源として、利用される。

第３の実施形態に係る有機性排水の処理システムによれば、好気性処理槽３と脱窒リアクタ２間に散気板３２を備えた貯留槽３１を配置して、これらの部材がループをなすように接続するとともに、嫌気性処理槽１で生じるバイオガスを貯留槽３１に吹き込む構成になっているため、バイオガス中の硫化水素の大部分を好気性処理水に溶解させることができる。従って、硫化水素の溶解量が第１、第２の実施形態の場合と比べて多く、脱窒リアクタ２の脱窒源が多くなる。その結果、脱窒率が向上すると同時に脱硫塔３８の硫黄負荷を低減でき、脱硫剤にかかるコストを削減することができる。

１…嫌気性処理槽、２…脱窒リアクタ、３…好気性処理槽、４…沈殿池、６…第１の散水装置、７…第２の散水装置、８，２６…第１の担体充填部、９…傾斜板、１０…水貯留部、１１…越流堰、１２，２７…第２の担体充填部、１５…水封部、２２…ブロワ、２３，２５，３２…散気板、２９…昇圧装置、３１…貯留槽、３８…脱硫塔。

Claims

有機性排水が導入され，排水中の有機物を嫌気性処理して硫化物を含む嫌気性処理水を生成させる嫌気性処理槽と、この嫌気性処理槽の下流側に配置された脱窒リアクタと、この脱窒リアクタの下流側に配置され，アンモニア性窒素を好気性処理して亜硝酸性窒素及び硝酸性窒素を含む好気性処理水を生成させる好気性処理槽とを具備し、
前記脱窒リアクタはその内部に、上部から嫌気性処理水及び好気性処理水を夫々散水するための散水装置と、前記散水装置の下部側に配置され、前記散水装置から散水された嫌気性処理水及び好気性処理水を貯留するための水貯留部と、前記散水装置の下部側に配置され、硫化物を利用して脱窒を行う硫黄脱窒菌と嫌気性処理水中の有機物を利用して脱窒を行う脱窒菌を共生させる第１及び第２の担体充填部であって、前記散水装置から嫌気性処理水及び好気性処理水が散水される第１の担体充填部と、前記水貯留部に浸水される第２の担体充填部とを備え、
前記嫌気性処理槽で生じた硫化水素を含むバイオガスが前記脱窒リアクタ内部の前記第１の担体充填部の下部の気相中に吹き込まれるように前記嫌気性処理槽と前記脱窒リアクタが接続されていることを特徴とする有機性排水の水処理システム。
有機性排水が導入され，排水中の有機物を嫌気性処理して硫化物を含む嫌気性処理水を生成させる嫌気性処理槽と、この嫌気性処理槽の下流側に配置された脱窒リアクタと、この脱窒リアクタの下流側に配置され，アンモニア性窒素を好気性処理して亜硝酸性窒素及び硝酸性窒素を含む好気性処理水を生成させる好気性処理槽とを具備し、
前記脱窒リアクタは下部から嫌気性処理水及び好気性処理水を導入して上部から脱窒処理水を排出するように構成され、前記脱窒リアクタはその内部に、嫌気性処理水及び好気性処理水に浸水する第１および第２の担体充填部であって、下部に位置し嫌気性処理水中の有機物を利用して脱窒を行う脱窒菌を主に付着させた第１の担体充填部と、上部に位置し硫化物を利用して脱窒を行う硫黄脱窒菌を主に付着させた第２の担体充填部とを備え、
前記嫌気性処理槽で生じた硫化水素を含むバイオガスが前記脱窒リアクタ内部の前記第１の担体充填部の下部の嫌気性処理水及び好気性処理水中に強制的に吹き込まれるように前記嫌気性処理槽と前記脱窒リアクタが接続されていることを特徴とする有機性排水の水処理システム。
前記好気性処理槽から前記脱窒リアクタへ供給される好気性処理水を一旦貯留する貯留槽を備え、前記嫌気性処理槽で生じた硫化水素を含むバイオガスが前記貯留槽の好気性処理水中に強制的に吹き込まれるように前記嫌気性処理槽と前記貯留槽が接続されていることを特徴とする請求項２記載の有機性排水の水処理システム。