JPH01135596A - 窒素およびリンを含む有機性廃水の処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は廃水の処理方法に関し、詳しくは、有機性汚
濁成分、窒素成分およびリン成分を含む廃水の微生物学
的浄化処理方法に係わるものである。

（従来の技術） 従来、活性汚泥を用いる廃水処理方法は、廃水中の有機
性汚濁成分に基づ＜ＢＯＤ　（生物化学的酸素要求量）
を処理することが主体であった。近年は、ＢＯＤの処理
とともに廃水中の窒素成分およびリン成分についても微
生物により除去処理される。すなわち、廃水の８００に
関しては好気状態の酸化分解により有機性汚濁成分は微
生物の栄養源として消費され微生物は増殖する結果、Ｂ
ＯＤが低減する。廃水の窒素成分は通常、ＮＨ３＋−Ｎ
として含まれているが、除去の第一段階としてはこれが
Ｎｏ　　−−Ｎ、およびＮｏ３−−Ｎに変化される。（
これを硝化と呼ぶ。）硝化反応は硝化菌によって行なわ
れる。硝化菌は好気性菌で自栄養細菌であるためＢＯＤ
濃度が少なくないと硝化反応は進行しない。このため、
酸素を供給してＮＨ”　−Ｎ−＋Ｎｏ　　−−Ｎ、Ｎｏ
３−−Ｎの反応が進められる。廃水の脱窒反応は脱窒菌
により嫌気状態の還元で行なわれる。ＮＯ□−−Ｎ。

Ｎｏ　　”−Ｎ→Ｎ２↑の反応で脱窒される。脱窒菌は
、他栄養細菌であるため、炭素源としてのＢＯＤが多い
程反応速度が大きい。Ｎ２ガス放出で窒素除去は達成さ
れる。廃水のリン成分の除去は、廃水の処理槽をまず嫌
気状態にし、次いで好気状態にすることで微生物は体内
に過剰のリンを取り込む性質を利用する。リンを取り込
んだ微生物は栄養源としてのＢＯＤが多い程、多量のリ
ンを取り込む。リン成分を取り込んだ微生物を分離、除
去することでリン成分は除去される。

そして上記したＢＯＤ処理、脱窒処理及び脱リン処理を
組み合わせた従来の廃水処理方法としては二段活性汚泥
法がある。この二段活性汚泥法は、廃水を嫌気状態で脱
窒を進行させる第１脱窒工程と、次に曝気により好気状
態とし、ＢＯＤ除去および硝化反応を行なう硝化工程と
、再び嫌気状態で脱窒を行なう第２脱窒工程と、しかる
後、好気状態で微生物中へのリン成分の取込みをさせる
脱リン工程とよりなる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、前述した従来の二段活性汚泥法において
は、 脱窒のための炭素源としての有機物であるＢＯＤは確保
されるが、脱窒の第一段階である硝化反応の進行がない
ため第１脱窒工程の反応はあまり行なわれないこと、 硝化工程の反応はＢＯＤＩｉ度が高いため硝化反応が進
みにくいこと、 第２脱窒工程では反対に脱窒のための炭素源としての有
機物すなわち８００が確保されないため、メタノールな
どを加える必要があること、次いで説リン工程の反応も
栄養源としてのＢＯＤが不足するため、好気条件下でも
進行が遅いこと、の不都合な問題点があった。

そこで本発明の目的は、前述の二段階活性汚泥法におけ
る問題点を解決しようとしたものであって、有機性廃水
のＢＯＤ、窒素成分およびリン成分を効率よく除去し得
る、廃水の処理方法を提供することにある。

また本発明の他の目的は、好気状態のＢＯＤ処理、好気
状態の硝化処理、嫌気状態での脱窒処理および好気状態
での脱リン処理が良好に行なわれ、ＢＯＤ、窒素成分、
リン成分の除去効率良好な廃水の処理方法を提供するこ
とにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明の手段は、有機性汚濁成分、窒素成分およびリン
成分を含有する廃水を、水浮遊性微生物を利用して浄化
処理する方法であって、水浮遊性微生物の存在する第１
の曝気槽において前記廃水を曝気するＢＯＤ処理工程と
、ＢＯＤ処理した曝気後の廃水を第１の沈澱槽において
前記微生物に基づく汚泥と廃水とに沈澱分離する第１の
分離工程と、水浮遊性微生物を付着したモジュールが配
置された第２の曝気槽において前記沈澱分離後の廃水を
曝気し窒素成分を硝化処理する硝化工程と、硝化処理後
の廃水を水浮遊性微生物の存在する攪拌槽において嫌気
的に攪拌し脱窒処理する脱窒工程と、脱窒処理後の廃水
を水浮遊性微生物の存在する第３の曝気槽において好気
的に曝気して脱燐処理する脱燐工程と、脱ｍ処理した廃
水の水浮遊性微生物を第２の沈澱槽において沈澱分離し
て処理水を得る第２の分離工程、とを有する廃水の処理
方法とされる。

前記水浮遊性微生物は微生物集団である活性汚泥が主と
して用いられる。

（作　用） ＢＯＤ処理工程は、第１の曝気槽において行なわれる。

第１の曝気槽は好気状態にあり廃水中の有機性汚濁成分
は水浮遊性微生物により消化される。第１の分離工程は
第１の沈澱槽において行なわれＢＯＤ処理廃水とされ゛
る。硝化工程は第２の曝気槽にてＢＯＤ処理廃水に対し
て行なわれる。

第２の曝気槽は好気状態にあり廃水中の窒素成分（主と
してＮＨ３”−Ｎ＞はモジュールに付着させた微生物に
て硝化され、Ｎｏ２−−Ｎ、およびＮｏ３−−Ｎが生成
される。脱窒工程は攪拌槽にて行なわれる。攪拌槽は嫌
気状態にあり、硝化処理を受けた廃水のＮｏ−−Ｎ、お
よびＮＯ３−−Ｎは水浮遊性微生物により脱窒（還元）
されてＮ２ガスを放出する。脱リン工程は第３の曝気槽
にて行なわれる。第３の曝気槽は好気状態にあり、廃水
中のリン成分は水浮遊性微生物に取り込まれて除去され
る。第２の分離工程においては水浮遊性微生物に基づく
汚泥が除去され、ＢＯＤ、窒素成分およびリン成分の除
去された処理水が分離される。

（実験例） まず、使用する実験装置を第１図および第２図に基づい
て説明する。

廃水の処理装置は、第１１１気槽１、第１沈澱槽２、第
２曝気槽３、攪拌槽４、第３１１気槽５および第２沈澱
層６を主体として構成され、第１曝気槽１に供給された
有機性の廃水Ｗは順次各種を経て処理され浄化慢の処理
水ＷＡが得られるように形成されている。第１曝気槽１
、第２１１気槽３および第３１Ｉｌ気槽５の各槽内の一
側部には上部と下部が槽内に通ずる縦向きの流路１Ａ、
３Ａ、５Ａが形成され、各流路１Ａ、３Ａ、５Ａ内の底
部側には曝気手段１８．３８．５Ｂとして、例えば直径
２センチのエアレージ」ンボールが配置され、曝気手段
ＩＢ、３８．５８の嫌気により流路ＩＡ。

３Ａ、５Ａ内には上向きの水流が生じ、槽内の水が循環
するようにされている。なお、前記した第１曝気ＩＩＪ
１、第２曝気槽３、攪拌槽４および第３曙気槽５はアク
リル樹脂製で液量１６１にされている。第１１１気槽１
の近傍には窒素成分とリン成分を貯留したＮＰ供給槽９
および基質となる有機物を貯留した基質槽１０が配置さ
れ、各々第１曝気槽１に供給可能にされている。基質は
第１表の組成のものを用い、使用前の組成変化を防ぐた
めオートクレーブで滅菌したものを基質槽１０に貯留し
た。

また、ＮＰ供給槽９の窒素成分およびリン成分はパルプ
の切換えによって第２Ｉｌｌ気槽３に供給可能にされて
いる。

一方、第１＠気槽１には水が計量して供給可能である。

なお、第１図において１１は水を計量する計量器である
。

前記第２１１１気槽３の近傍にはアルカリ−１２が配置
され、アルカリ層１２はＩ）Ｈコントローラ１３を介し
て第２＋１気槽３の廃水Ｗに接続され、第２曜気１ｆｆ
　３内廃水ＷのｐＨ測定が可能であり、かつ廃水Ｗが所
定ｐＨとなるようにアルカリ液を供給可能にされている
。また、第２１１気槽３内には予め活性汚泥を付着させ
た２０Ｘ　１５ｃＩＲのスポンジ体を１７枚たて向きに
配置した全表面積１．０２　ｍ”のモジュール１４〜１
４が取付けられている。各スポンジ体は支持フレーム（
図示せず）にて支持されスポンジ体間には水の流通する
隙間が設けられている。

第１沈澱槽２の沈澱汚泥は返送手段８を介して攪拌槽４
および第３１１気槽５に返送可能である。

攪拌槽４は機械的な攪拌手段１５が設置されていて槽内
の廃水Ｗが嫌気的に攪拌される。また、第２沈澱槽６の
沈澱汚泥は返送手段７を介して第１曝気！Ｂ１に返送可
能にされるとともに余剰汚泥は槽外に廃棄可能にされて
いる。

次いで、前記した実験装置にて有機性の廃水Ｗを浄化処
理する方法を説明する。

第１ｒｊＡ気槽１および第３曝気槽５には予め所定量の
活性汚泥が供給される。また、第２曝気槽３のモジュー
ル１４〜１４にμ予め活性汚泥が付着処理されている。

次いで第１＠気槽１には基質槽１０の基質液を定量ポン
プで供給するとともに、水量計１１で流量を一定とした
水を供給し、両者を混合して流入し処理用の廃水Ｗとす
る。しかる後、第１ｒｊＡ気槽１の廃水Ｗは曝気手段１
Ｂにて曝気し廃水Ｗ中の基質成分（有機性汚濁成分）を
活性汚泥にて消化させてＢＯＤの処理をした。なお、Ｎ
ＰＰＯ９塩化アンモン水溶液（窒素源）とリン酸水素カ
リウム水溶液（燐源）は第１曝気槽１に入れると、曝気
槽内でのアンモニアの好気硝化、脱窒が生じて、これら
の濃度を一定に保持できず実験上好ましくないため、第
１＠気槽１ではこれらを加えず、第１曝気槽１と第２曝
気槽（硝化槽）３の中間部分で供給した。従って、第１
ＷＩＡ気槽１のＢＯＤ（ＣＯＤ）、ＮＨ３、Ｎｏ　１Ｐ
Ｏ４、Ｔ−Ｎ　（総窒素）１１度は、窒素成分およびリ
ン成分供給後の第１沈澱槽２の直前位置で第１１１気槽
１の廃水サンプルとして採取した。

第１１１気槽１のＢＯＤ処理を終えた廃水Ｗは第１沈澱
槽２に移し所定時間静置し、浮遊した活性汚泥を沈澱分
離する。第１沈澱槽２上澄の廃水Ｗは第２曝気槽３に移
す。一方、第１沈澱楢２の沈澱汚泥は返送手段８を介し
て攪拌槽４および第３曝気槽５に供給される。攪拌槽４
および第３１Ｅｇ気槽５への汚泥流入は、汚泥用定量ポ
ンプ８Ａで行なわれ、第１曝気梢１で基質を吸着、蓄積
した汚泥を各々の槽に流入させ脱窒、脱リンのエネルギ
ー源として利用する。

第２曝気槽３において、廃水Ｗは硝化処理される。廃水
Ｗ中のＮＨ４−Ｎは曝気（好気）状態での硝化菌（活性
汚泥中の硝化菌）の働きによりＮＯ−−Ｎ、あるいはＮ
ｏ３−−Ｎに変えられる。

硝化処理の工程では廃液のアルカリ度が不足するのでア
ルカリ槽１２のアルカリ液が供給されｐＨコントローラ
ー３で常にｐＨ７，５に調節される。第２曝気槽３は曝
気されて好気状態に保持され、かつ活性汚泥を付着した
モジュール１４〜１４が配置しであるので、廃水Ｗの硝
化処理が良好に行なわれる。硝化処理を終えた廃水Ｗは
攪拌Ｗｉ４に移される。攪拌槽４は嫌気状態で攪拌され
ることより活性汚泥の脱窒菌によって、廃水中のＮＯ３
−あるいはＮｏ　　−は還元されＮ２を放出して脱窒さ
れる。

次いで、脱窒処理後の廃水Ｗは第３＠気槽５に移される
。この第３＠気槽３は脱リン槽であって、廃水Ｗ中のリ
ン成分が除去される。第３＠気槽５内の廃水Ｗは曝気に
より好気状態にあることよりリン成分は活性汚泥に取り
込まれて廃水Ｗ中より除去される。第３曝気槽５処理後
の廃水Ｗは第２沈澱槽６に移され、活性汚泥を沈澱分離
し、同槽内の廃水Ｗは浄化済の処理水ＷＡとして放流さ
れる。

第２沈澱槽６の沈澱汚泥は返送手段７の定量ポンプ７Ａ
を介して第１＠気槽１に返送される。なお、第２沈澱槽
６の余剰汚泥は槽外に廃棄除去される。各槽廃水ＷのＢ
ＯＤはＣＯＯ＜化学的酸素要求量）をもって測定した。

ＣＯＤは汚泥混合液を濾過後のものを測定した。ＣＯＤ
の測定はＪＩＳ　　ＫＯ１０２によった。ＭＬＳＳｌｆ
Ｊ［は遠沈機を用い、３０００ｒｐｍ１約１分間遠沈後
、上澄を捨て１２０℃で恒量として測定した。ＮＨ４−
Ｎはアンモニアイオンメータで、ＰＯ４とＮｏ３はイオ
ンクロマトグラフで行った。ＮＯ２はＮＯ３よりＮ２へ
の反応が速やかに行なわれるため、液中に殆ど検出され
ず、測定をしなかった。また、多槽のＤｏ（溶存酸素）
を測定した。

しかして、７回の実験により廃水Ｗ１〜Ｗ７を処理して
、第２表〜第８表に示す各結果を得た。

（ｍｆＶ９．０ｄ／ｍｔｎ　液１ｆｆｉｌｌＮ間　９．
２ｔｌｒＳ　　）＜Ｆｔ澁３４．　Ｏａｔ！／ｌ１ｉｎ
液浦留時間７．８ｈｒＳ　）（ｍｉｍ１８．０ｍ／１１
１１　故８［１１ｉ間１４．８ｈｒＳ　　）また、各廃
水Ｗ１〜Ｗ７の処理結果は、第３図〜第９図に測定項目
別に比較表示した。

各廃水Ｗ１〜Ｗ７の処理結果について、第２表〜第８表
、および第３図〜第９図のグラフを参照して説明する。

（イ）ＣＯＤについて、 ＣＯＤは流入濃度の変化により大きな影響を示さず、廃
水ＷのＣｏＤｌｌ度は廃水Ｗ４を除き約１０１！ｔｇ／
ｌ以下となった。このように、比較的良好な処理を示す
のは、蓄積したＣＯＤの全てをＮ。

Ｐの除去のために用いるため、前段でのＣＯＤ取り込み
が盛んになるためと考えられる。廃水Ｗ４はＮＨ４−Ｎ
を高濃度にして運転をしているため、後段までこれが残
り、全槽でＣＯＤ値が高くなった。液滞留時間における
変化は、あまり見られなかった。

（０）ＮＨ４−Ｎについて、 廃水Ｗ１は直接筒ｉｓ気槽１へＮＨ４，ＰＯ４源を流入
させたが第１曝気４ｆ！１でかなりのＮＨ４が消費され
ていることがわかる。また、攪拌槽４、第３＠気槽５で
の濃度が高くなったのは、第１沈澱槽２から、これらの
槽への汚泥流入量が大きすぎたためである。廃水Ｗ１以
外の全ての実験は、ＮＨＣ１，に２ＨＰＯ４をｍ１沈１
１２と１２曝気槽３との間に流入させ、すぐ直後よりサ
ンプリングし、この濃度を第１沈澱槽２の濃度とした。

ＮＨ４−Ｎ濃度約８０１１５Ｆ／１以下について、第２
曝気槽３より後段でＣＯＤ濃度に影響されず、殆ど分解
されることがわかる。ＮＨ４−Ｎ濃度約１７０■／１に
おいても、分解処理速度は変わらず、第３曝気１１ｆ５
で約５５＃Ｊ／ｌとなった。液滞留時間における変化は
、あまり見られなかった。

（ハ）Ｎｏ３−Ｎについて、 第２１１気槽３での硝化はよく行なわれ、ＣＯＤ濃度の
変化に影響されず、はぼ同程度の処理速度で行なわれる
。この濃度範囲では濃度が高いほど反応速度は速くなる
。液滞留時間による変化は見られなかった。

（ニ）Ｔ−Ｎについて、 第１１！ｉ気１１１１に直接Ｎ、Ｐ源を流入させた廃水
Ｗｌについては、約１１０ｊ１９／　ｌが４８ａＩ９／
ｌとなり、この槽でかなりのＴ−Ｎが除去された。Ｔ−
Ｎ２５ａｙ／ｌ以下においては、攪拌槽４で殆ど０とな
った。廃水Ｗ１を含め約７０η／１のものは、第３ｗＡ
気槽５で約１５■７１程度となった。

ｃｏｏｓ度の影響は殆ど現われていない。ＮＨ４−Ｎを
高くしたとき処理速度は大きくなった。

（ホ）ＰＯ４について、 ＣＯＤ濃度の影響は、殆ど現われなかった。ＰＯ４２０
０η／１の高濃度のとき、処理速度は大きくなった。攪
拌槽４でも脱リンが期待できる。

これはＮＯ４の存在によるものと比較的ＤＯの高い汚泥
が流入するためと考えられる。

（へ）ＤＯについて、 攪拌槽４は、比較的Ｄｏの高い汚泥の流入のため、完全
嫌気にはならないであろうが、よく脱窒されリンの吸着
も進むものと考えられる。装置要領が小さいため、汚泥
の返送、流入が大きくなり、割合的に実際装置と同じに
はなりにくいが、実際装置では更に良好な成績が期待で
きるものと考えられる。

実施例 前記した実験例装置の約１２．５倍容量の多槽よりなる
処理装置（図示せず）にて食品工場の廃水Ｗ８を処理し
た。処理条件及び処理結果は第８表に示す通りである。

処理結果に示した通り廃水Ｗ８の処理は良好であった。

（発明の効果） 本発明によれば、水浮遊性微生物にてＢＯＤを吸着、取
り込みを行なわせることで、Ｂｏｏの処理がされ、また
、ＢＯＤ１１度を低くすることで窒素成分の硝化反応を
進行させ、次いで、炭素源としてのＢＯＤを微生物体内
に吸着させ、かつ微生物体を付着したモジュールを利用
するため脱窒反応の進行が速く、メタノールなどの炭素
源を加える必要がなくて都合がよい。同様に脱リン反応
においても微生物体内のＢｏｏ源を用いるため微生物体
に速やかにリンの蓄積が行なわれて廃水中のリン成分が
除去される。すなわち、本発明によれば有機性汚濁成分
、窒素成分およびリン成分を含有する廃水より、ＢＯＤ
、窒素成分およびリン成分を良好に除去することができ
る。そして、本発明によれば従来の二段活性汚泥法より
も窒素成分、リン成分の除去を良好に行ない得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は実験例に使用する装置の装置概略図、第２図は
第１図第２ｗＡ気槽の平面図である。第３図〜第９図は
実験例の各廃水処理の結果を示し、第３図はＣＯＤのグ
ラフ、第４図はＮＨ４−Ｎのグラフ、第５図はＮｏ３−
Ｎのグラフ、第６図はＴ−Ｎのグラフ、第７図はＰＯ４
のグラフ、第８図はＤＯのグラフ、第９図はｐＨのグラ
フである。 １・・・第１１１ｊｉ気槽 ２・・・第１沈澱槽 ３・・・第２１１１気槽 ４・・・攪拌槽 ５・・・第３曝気槽 ６・・・第２沈澱槽 Ｗ・・・廃水 ＷＡ・・・処理水

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）有機性汚濁成分、窒素成分およびリン成分を含有
   する廃水を、水浮遊性微生物を利用して浄化処理する方
   法であって、水浮遊性微生物の存在する第１の曝気槽に
   おいて前記廃水を曝気するＢＯＤ処理工程と、ＢＯＤ処
   理した曝気後の廃水を第１の沈澱槽において前記微生物
   に基づく汚泥と廃水とに沈澱分離する第１の分離工程と
   、水浮遊性微生物を付着したモジュールが配置された第
   ２の曝気槽において前記沈澱分離後の廃水を曝気し窒素
   成分を硝化処理する硝化工程と、硝化処理後の廃水を水
   浮遊性微生物の存在する攪拌槽において嫌気的に攪拌し
   脱窒処理する脱窒工程と、脱窒処理後の廃水を水浮遊性
   微生物の存在する第３の曝気槽において好気的に曝気し
   て脱燐処理する脱燐工程と、脱燐処理した廃水の水浮遊
   性微生物を第２の沈澱槽において沈澱分離して処理水を
   得る第２の分離工程、とを有することを特徴とした廃水
   の処理方法。
2. （２）水浮遊性微生物が活性汚泥である特許請求の範囲
   第１項記載の廃水の処理方法。