JPH0253117B2

JPH0253117B2 -

Info

Publication number: JPH0253117B2
Application number: JP3867383A
Authority: JP
Inventors: Saburo Matsui; Arimasa Myaji
Original assignee: KURITA KOGYO KK
Current assignee: KURITA KOGYO KK
Priority date: 1983-03-09
Filing date: 1983-03-09
Publication date: 1990-11-15
Also published as: JPS59162997A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は有機性汚水、例えばし尿、下水、そ
の他の産業廃水、あるいは、し尿処理場などから
発生する汚泥その他の有機性廃棄物（以下これら
を単に「汚水」という）を生物学的に処理する方
法に関するもので、特に嫌気的処理方法に関する
ものである。

本出願人らは、先に汚水の嫌気性処理に際し、
デスルホビブリオ（Desulfovibrio）などの硫酸
塩還元細菌を用いてプロピオン酸や酪酸などの酢
酸までに効率よく転換させることにより、効果的
な嫌気性処理方法を提案した。また、汚水中に窒
素成分を含む場合に汚水の嫌気性処理によつて発
生する硫化水素をチオバシルスデニトリフイカン
ス（Thiobacillus denitrificans）などの自栄養
性の脱窒細菌に対する水素供与体として利用する
脱窒処理方法も提案した。ここにおける硫化水素
の利用方法は嫌気槽からの硫化水素ガスを捕集す
る設備を設けて再び嫌気槽に導いたり、脱窒槽に
導くようにするが硫化水素は悪臭を有するととも
に有毒物質である。したがつて危険物質を取扱わ
なければならないという運転上の不便があつた。

本発明はこのような欠点を除去するものであつ
て、窒素成分を含む有機性汚水を酸生成相及びメ
タン生成相からなる二相方式で嫌気性処理し、次
いで窒素除去処理するに際し、酸生成相における
PHを7.5〜9.0に調整して硫化水素ガスの発生を防
止しながら有機酸生成を行い、生成した有機酸は
メタン生成相においてメタンガス化し、次いで、
酸生成相で生成したイオウ化合物を利用して自栄
養性の脱窒細菌で窒素除去処理することを特徴と
するものである。

上述した硫酸塩還元細菌は、絶対嫌気性細菌で
あつて硫酸塩の結合酸素を水素受容体として有機
物を酸化分解する。しかし、この反応は一般に不
完全で酢酸の形に蓄積する傾向にある。したがつ
て、嫌気性処理の反応律速となつているプロピオ
ン酸などが酢酸の形にまで分解されるので、メタ
ン生成反応が速やかに進行して、嫌気性処理を効
率よく行うことができる。

さらに、自栄養細菌を利用した脱窒処理は、硫
化水素（H₂S）、硫化ソーダ（Na₂S）、イオウ
（S⁰）などのイオウ化合物を水素供与体として利
用し、硝酸性あるいは亜硝酸性窒素を窒素ガスに
まで還元して脱窒を行う。

さて、本発明の酸生成相における嫌気処理はPH
7.5〜9.0好ましくは8.5付近に調整して行うことに
より従来硫化水素ガスとして発生していた分を溶
解性の硫化水素や硫化カルシウムなどのイオウ化
合物の形にして液中に保持させる。このPHが7.0
より小さいときは硫化水素を液中に固定すること
ができず硫化水素ガスの発生が生じる。またPHが
9.0以上では硫化水素ガスの発生はないが酸生成
菌あるいはメタン生成菌の活動が阻害されるので
PHは上述した範囲が適当である。このPH調整には
苛性ソーダや生石灰などのアルカリを中和剤とし
て用いることができる。このような中和剤を用い
るときは薬注装置などの設備を必要とするが、後
述するようにカルシウム含有の粒状物からなる充
填層を用いる場合はPH調整の役目と微生物を固定
する役目を有するので特に好ましい。また、嫌気
性処理は酸生成相及びメタン生成相からなる二相
方式を採用できる。本発明のこの嫌気処理のPH調
整の一方法として、カルシウムを含む粒状物、例
えば石灰岩（石）、大理石、サンゴなどのCaCO₃
を主成分とする岩石を粒径５〜50mm程度に調整し
たものをカラムに充填して汚水を通過させること
により行うことができる。なお、この粒状物は、
天然のものに限らず炭酸カルシウムを上記した粒
径に人工的に製造したものであつてもよい。粒状
物を充填するには有機性汚水を浸漬床で好気的
に処理するのと同じでよく、カラムに礫及び砂利
で支持床を構成し、この上に上記した粒状物の層
を積層して簡単に作ることができる。

通水方向は、下向流又は上向流のいずれでもよ
いが目詰りが生じたときに逆洗を施こせるように
しておく。また、粒状物の充填量は嫌気処理水の
PHが7.5〜9.0、好ましくは8.5近辺になるように汚
水と粒状物の接触時間から決定する。したがつ
て、カラム径及び通水線速度を決めると充填高さ
が決定される。もちろん充填高さを最初に決め後
にカラム径等を決定してもよい。なお、汚水と粒
状物との接触時間は粒状物径によつて大きく左右
される。すなわち、粒径が小さくなればなるほど
接触面積が増大し、短い時間で所定のPHに達する
からである。しかし、粒径が小さすぎると目詰ま
りによる損失水頭が早く生じ逆洗洗浄を頻繁に行
わなければならないので粒径は逆洗洗浄がしやす
く、また目詰まりの発生がしにくい２〜50mm程度
が良い。

なお、所定のPHになるまで、または所定の接触
時間を得るために、汚水を充填層に循環させるよ
うにしてもよい。この場合、循環路中に原水を供
給するとともに循環路中から一部を処理水として
抜き出すようにすることにより連続処理を可能と
することができる。

このように、本発明における嫌気処理はカルシ
ウムを含有する粒状物の充填層からなる浸漬床
を通過させながら行うので、粒状物表面に生物膜
層が生成され、スラツジブランケツト形式よりも
微生物の保有量を高く維持することができるの
で、処理効率が優れる。そして、有機物の嫌気性
処理によつて生じる酢酸などの有機酸がカルシウ
ム塩を溶解する。すなわち、粒状物から溶出した
水酸化カルシウムによつて中和が進行して汚水を
所定のPHまで高めることができる。PHが8.5近辺
に維持されて嫌気処理を行うと酸生成反応を良好
に維持しながらイオウ成分を硫化水素ガスとして
発生させずに溶解性の硫化水素イオン（HS^-）あ
るいは硫化カルシウム（CaS）などのイオウ化合
物の形にして汚水中に保持することができる。さ
らに、PH8.5付近ではメタン生成菌が活発に活動
することができるので、メタン生成反応が効率よ
く行うことができるという利益が得られる。ま
た、液中のイオウ化合物はＳの量で200mg／以
下ならば実用上問題がなく、特に100mg／なら
ばメタン生成反応に悪影響を及ぼさないことが確
められている。したがつて、このような範囲であ
る下水の場合は、本発明の好適な原水と言える。

なお、嫌気処理工程において、硫化水素が発生
するのは、有機酸生成までの反応であるから酸生
成相のみをPH調整するだけでよい。したがつて、
上述した充填層を用いて処理するのは酸生成相の
みでよく、次のメタン生成相はスラツジブランケ
ツト形式あるいは流動床方式などの公知の反応槽
を用いることができる。

この嫌気処理を硫酸塩還元細菌を利用して行う
場合はイオン化合物を添加して行うが添加するイ
オウ化合物は嫌気性処理により発生するH₂Sを酸
化することによつて得られる硫酸塩を利用するこ
とができる。すなわち嫌気性処理により発生する
ガス中には、硫化水素が存在しているので、この
発生ガスをオゾン触媒燃焼あるいは生物によるイ
オウ酸化法などの酸化処理により硫酸を得、これ
を用いることができる。

汚水、特に下水や工場廃水で窒素成分を含む場
合はこれらのものも除去しなければ完全な処理と
は言えない。したがつてこれらの汚水を嫌気性処
理するには、嫌気性処理水をさらに脱窒処理する
必要がある。例えば先ず汚水を嫌気性の脱窒槽で
処理し、次いで好気性の硝化槽に順次通水すると
ともに、硝化槽からの硝化液のかなりの量を脱窒
槽に循環する方式が挙げられる。

この硝化脱窒方式の場合、前段の嫌気性処理が
PH7.5〜9.0で行なわれるためにその処理水中に
は、すなわち脱窒素処理の原水中にはイオウ化合
物が存在しているので脱窒槽内ではチオバシルス
テニトリフイカンスのような自栄性脱窒細菌によ
つて脱窒反応が効果的に進められる。また、嫌気
処理水中にはBOD成分が存在するのでこれを水
素供与体としてシユードモナスデイニトロフイカ
ンス（Pseudomonas denitrificans）のような従
属栄養性の脱窒細菌による脱窒反応も促進され、
良好に脱窒処理が行なわれる。

この脱窒反応は、原水のPHが高いため、脱窒細
菌が活動しやすい中性付近のPHに維持されるので
脱窒反応が良好に進行することができる。

以下に、窒素成分を含む汚水の場合の本発明を
実施するために好適な処理フローを図示する。

この処理フローにおいて１は嫌気性処理部、
１′は窒素除去部である。先ず汚水は嫌気性処理
部１の酸生成反応槽２の下部に汚水流入管３を介
して導入される。酸生成反応槽２には石灰岩を直
径２〜50mm前後の粒状に調整した粒状物の充填層
４が支持床４′上に積層されており槽上部には酸
生成液取出管５が設けられている。したがつて、
汚水は充填層４を上向流し、この間に充填粒表面
に付着生長している酸生成細菌により、汚水中の
有機物が効率よく酢酸などの有機酸に交換され
る。これと同時に充填物からカルシウム分が溶出
して上述の反応はPH8.0〜8.5付近で進められる。
このPH調整は充填高さや後述の循環量によつて行
なわれる。また一定の酸生成反応を行なわせるた
めの有効接触時間の調整のために管５から汚水流
入管３に循環ポンプＰを介在させた循環路５′を
設けてある。

なお、充填層は長期間の使用により目詰まりが
発生するので通常のSSを除去する目的で使用さ
れる過装置の逆洗洗浄と同様に逆洗洗浄操作が
施こされるが、このための配管機器等は省略して
ある。

酸生成反応槽２からの反応液は管５からスラツ
ジブランケツト形式あるいは、固着生物形式のメ
タン生成反応槽６に送られる。メタン生成反応槽
６では、受け入れられる原水がPH8.0〜8.5付近で
あるので効率よくメタン生成反応が進行する。な
お、この原水中には、酸生成反応槽２で生成硫化
水素がガスにならないためにイオウ化合物が存在
する。しかし、これはＳ濃度として200mg／以
下であればメタン生成反応に影響を及ぼすことは
ない。

なお、このメタン生成反応槽６にはメタンガス
捕集機構に設けてエネルギー回収する設備を省略
して図示してある。

次に嫌気性処理部１からの嫌気性処理液は窒素
除去部１′に送られる。すなわち、嫌気性処理液
は先ず管７から脱窒槽８に受け入れられる。脱窒
素には後述の硝化槽１０からの硝化液が管１３を
経て受け入れられるとともに沈殿槽１２からの返
送汚泥が管１４を経て受け入れられる。脱窒槽は
嫌気的な混合撹拌手段（図示せず）により撹拌さ
れる。このため脱窒槽８ではイオウ化合物、
BOD成分を含む嫌気性処理水と硝酸性または、
亜硝酸性窒素が混合状態になり自栄養性脱窒細菌
及び従（他）栄養性脱窒細菌により脱窒反応が促
進される。なお、この反応は原水に当る嫌気処理
水が高PHに維持されているため、脱窒菌が活動し
やすいPH状態になつているので脱窒反応がより効
果的に進行することができる。

脱窒槽８からの脱窒処理水は管９を経て硝化槽
１０に受け入れて空気による気曝手段（図示せ
ず）により窒素成分は硝酸または亜硝酸性窒素ま
で酸化処理される。

硝化槽１０からの硝化液の大部分は前述したよ
うに管１３を経て脱窒槽８に返送循環され残部は
管１１を経て沈殿槽１２に受け入れられて固液分
離処理される。沈殿槽１２の上澄水は、処理水と
して管１５から排出される。一方固形分は一部を
前述したように管１４を経て脱窒槽８に返送汚泥
として返送される。

また脱窒槽８及び硝化槽１０を固着生物型処理
として利用される回転円板法や流動床とすること
も可能である。この流動床式にした場合は沈殿槽
１２を省略できる利益がある。

実施例１グルコースを200mg／を含む合成汚水に芒硝
を汚水中の有機炭素（TOC）に対し硫酸イオン
（SO^2- ₄）を約1.56mg／（TOC対１mgSO^2- ₄）に
なるように添加し二相方式の嫌気性処理で処理し
た。

先ず汚水を石灰石粒子（粒径約３〜５mm）を径
100mmのカラムに高さ2000mm積層して充填層を構
成させて酸生成槽（有効容積11.8）を構成しこ
れに下向流（LV9ｍ／ｈ・DT＝10min）で通水
して酸生成処理を行つた。このときの酸生成処理
水の温度は室温（18〜20℃）でありPHは約8.5で
一定していた。次いで酸生成処理水をスラツジブ
ランケツトタイプのメタン生成槽（有効容積75
）に投入し室温で滞留時間１時間の条件でメタ
ン生成反応を行つた。

以上の処理において、酸生成槽からの硫化水素
ガスの発生は認められなかつた。

実施例２実施例１の条件のうち酸生成槽をスラツジブラ
ンケツトタイプの槽（有効容積15）とし、
0.1NのNaOH溶液を中和剤として添加してPHを
約8.5に調整し滞留時間15分にした他は実施例１
と同じ条件で処理した。

以上の処理において、酸生成槽からは硫化水素
ガスの発生は認められなかつた。

比較例実施例２においてPHを7.0になるように中和剤
を添加して処理したところ酸生成槽からは硫化水
素臭が認められた。

また、PHを10になるように中和剤を添加して処
理したところ酸生成槽からの硫化水素ガスの発生
はなかつたがグルコースの１モル当りのメタンガ
ス発生量約１モルを得るまでの嫌気性処理時間
（二相の合計滞留時間）がPH8.5のときよりも約10
倍要した。これはこのPHでは酸生成細菌及びメタ
ン生成細菌の活動が阻害されたことを意味してい
る。

実施例３汚水として下水（BOD120mg／全窒素（Ｔ−
Ｎ）32mg／）を図示のフローで処理した。

酸生成反応槽２には石炭石粒子（粒径約５mm）
を径100mmのカラムに高さ2000mm積層して充填層
を構成させ、ここに前記下水をLV2ｍ／ｈの上向
流で通過させた。このときの酸生成反応槽からの
流出液である酸生成反応液のPHは、約8.5で一定
していた。なお酸生成反応槽内の温度は18℃であ
つた。また、このとき酸生成反応槽からの硫化水
素ガスの発生はなかつた。次いで酸生成反応槽か
らの液をメタン生成反応槽６（有効容積50）に
投入し、温度18℃で滞留時間0.3日条件でメタン
生成反応を行つた。このメタン生成反応槽からの
流出液である嫌気性処理液のPHは8.7であつた。

以上の嫌気性処理液１に対し５倍量の硝化槽か
らの返送液と0.3倍量の沈殿槽からの返送汚泥を
脱窒槽８に導いて嫌気的に混合撹拌した。この脱
窒槽における滞留時間は３時間でありPHは約7.2
であつた。

脱窒槽からの混合液を次の硝化槽１０で好気的
に硝化率97％まで処理し、前述のように一部は脱
窒槽へ残部は沈殿槽１２を介して排出した。

このときの処理水水質はBOD12mg／、Ｔ−
N5mg／であつた。

上述のように本発明によれば嫌気性処理から硫
化水素ガスを発生させることなく、また脱窒処理
にメタノール等の添加を必要とすることなく良質
の処理水を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明を実施するのに好適な処理フロー
を示すものであつて、１は嫌気処理部、２は酸生
成反応槽、６はメタン生成反応槽、８は脱窒槽、
１０は硝化槽及び１２は沈殿層を示す。

Claims

【特許請求の範囲】１窒素成分を含む有機性汚水を酸生成相及びメ
タン生成相からなる二相方式で嫌気性処理し、次
いで窒素除去処理するに際し、酸生成相における
PHを7.5〜9.0に調整して硫化水素ガスの発生を防
止しながら有機酸生成を行い、生成した有機酸は
メタン生成相においてメタンガス化し、次いで、
酸生成相で生成したイオウ化合物を利用して自栄
養性の脱窒細菌で窒素除去処理することを特徴と
する有機性汚水の処理方法。２酸生成相におけるPH調整は、カルシウム含有
の粒状物からなる充填層に有機性汚水を通過させ
て行うことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の有機性汚水の処理方法。３カルシウム含有の粒状物は石灰石粒であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の有機
性汚水の処理方法。４窒素除去処理は、硝化及び脱窒の二つの処理
工程からなることを特徴とする特許請求の範囲第
１ないし第３項のいずれか一つに記載の有機性汚
水の処理方法。