JPH025478B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、少なくとも２つの連続する処理域に
おいて廃水を活性汚泥の存在のもとに少なくとも
部分的に曝気し、該処理槽から引き出された廃水
−活性汚泥混合物は、沈殿により浄化された水と
汚泥とに分け、汚泥は少なくとも部分的に前記処
理槽に返送して、廃水を生物学的に浄化する所謂
活性汚泥法、並びにその方法を実施するための浄
化装置に関するものであり、特に廃水中に含有さ
れるアンモニア態窒素の硝化処理に関するもので
ある。

［従来の技術］ 活性汚泥法による浄化方法によれば、廃水は、
処理域中において酸素含有ガスの供給の下に活性
汚泥と混合される。活性汚泥中に含まれる微生物
の活動により、廃水の有機汚染物質の一部は、バ
クテリアの物質変換によつて分解され、一部は炭
酸ガスと水とになる。微生物は、その物質変換機
能を維持するため、又は生長或は増殖のために、
酸素を必要とし、それにより有機物質をすみやか
に分解する。微生物は比較的コンパクトであるた
め、沈殿域中において除去できる。沈殿域からは
浄化された廃水と汚泥とが引き出される。沈殿し
た微生物を含有する汚泥の一部は、所望量の微生
物を廃水−活性汚泥混合物中に保持するために前
記処理域に返送され、それにより生物学的分解プ
ロセスが連続的に進行する。

また、バクテリアに酸素を供給するために空気
又は空気よりも酸素の容積含量大なガスでもつて
処理域を曝気処理することは既知である。

前記有機物質の生物学的分解のほかに、別の処
理域では化学分解である硝化も行われ、主に自給
栄養バクテリアの存在の下にアンモニア態窒素が
酸化され、硝酸塩及び亜硝酸塩が生成する。

廃水の硝化は多くは第２段において行われ、そ
こでは生物学的分解の後の中間沈殿と、それに続
く硝化処理とが行われる。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし中間沈殿を行わない場合には、非常にゆ
つくりと生長する硝化菌の充分な量を系中に保持
することは困難であつた。何故なら非常にすみや
かに生長する炭素分解バクテリアと共に過剰な汚
泥として硝化処理に携わる硝化菌も一緒に引き出
されるためである。このように硝化菌が常時不所
望に引き出されるため、存在するアンモニア態窒
素は予定の値まで減少しないことがあつた。

本発明の課題は、上述した浄化方法とその方法
を実施する装置とを改善し、浄化される廃水の品
質を簡単でしかも経済的な方法で良くし、硝化度
を高くすることにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明に係る廃水の生物学的浄化方法では、少
なくとも２つの連続する処理槽において廃水を活
性汚泥の存在の下に少なくとも部分的に曝気処理
し、該処理槽から引き出された廃水−活性汚泥混
合物を沈殿により浄化された水と汚泥とに分け、
汚泥を少なくとも部分的に上記処理槽に返送し
て、廃水を生物学的に浄化するに際し、前記処理
槽の１つを廃水中のアンモニア態窒素を硝化処理
するための硝化槽として使用する浄化方法におい
て、 前記硝化槽内で、孔径0.1〜５mmの硝化バクテ
リアを孔中に担持した多数の孔を有し、且つ密度
が20〜200Kg／m³の多孔質担体物質を曝気処理に
より前記廃水−活性汚泥混合物中に分散・対流さ
せて硝化処理を行うものである。

本発明に係る廃水の生物学的浄化装置では、廃
水を活性汚泥の存在の下に少なくとも部分的に曝
気処理する少なくとも２つの連続する処理槽１，
２，３，４と；前記処理槽１，２，３，４から引
き出された廃水−活性汚泥混合物を浄化された処
理水と汚泥とに分離する沈殿装置６と；分離され
た前記汚泥の一部を前記処理槽に返送する汚泥返
送装置７と；を備え、前記処理槽１，２，３，４
の１つが前記廃水中のアンモニア態窒素を硝化処
理するための硝化槽４として形成された浄化装置
において、 前記硝化槽４内に、曝気処理により廃水−活性
汚泥混合物中に分散・対流可能に配置され、孔径
0.1〜５mmの硝化バクテリアを孔中に担持するた
めの多数の孔を有した密度が20〜200Kg／m³の多
孔質担体物質１０を保留したものである。

［作用］ 本発明によれば、硝化槽内に、硝化バクテリア
を孔中に担持するための多数の孔を有する粒状の
多孔質担体物質を配しているため、第１処理槽に
おいてBSB₅が段階的に分解され、負荷がわずか
になつた廃水−活性汚泥混合物が、そのまま硝化
菌を多く含有する硝化槽に導かれる。そこでなお
存在するアンモニア態窒素化合物が酸化され、硝
酸塩となる。そのために必要なバクテリア濃度
は、硝化バクテリア濃度は、硝化バクテリアの移
殖のための大きな活性表面を提供する前記多孔質
担体物質により確保される。硝化バクテリアはそ
の多孔質担体物質表面上のみならず孔中に分布さ
れ得る。硝化バクテリアは前記多孔質担体物質の
多数の孔のために離散状の生長を行うように強制
されるため、担体物質に担持させない従来のよう
な活性汚泥が凝集される場合に比べて物質交換面
が大きくなる。更に、硝化バクテリアは、多孔質
担体物質の孔中に安定して固定され、該多孔質担
体物質は容易に曝気槽中に保留されるため、硝化
バクテリアが後続の沈殿部を経て系外に流出した
り過剰な汚泥と共に系から流出することがない。

本願の開示する硝化バクテリアを孔中に担持す
るための多数の孔を有する多孔質担体物質として
は、孔の直径が前記硝化バクテリアの大きさに比
べて充分に大きい（マクロな）孔であり、詳しく
は直径が0.1〜５mmで、密度の小さい、多数の孔
を有する多孔質担体物質が好ましくは使用され
る。何故なら、特に本願においては0.1mmより小
さい直径であれば、前記硝化バクテリアによつて
孔が閉塞を生じ易く、また５mm以上であれば廃水
−活性汚泥混合物の曝気による流速によつて前記
硝化バクテリアの剥離を起しやすいためである。

また、本願実施例において示すごとく、前記粒
状の多孔質担体物質は密度20〜200Kg／m³のポリ
ウレタン又は活性炭が好ましい。すなわち、前記
多孔質担体物質を硝化槽に保留させた場合、密度
が廃水より小さいため、担体物質がすみやかに底
部に沈降せず、硝化バクテリアの充分な量が処理
すべき廃水と共に配される。すなわち、硝化槽の
曝気により容易に槽中に分散し、懸濁状態に保つ
ことができることとなる。

この場合、曝気処理による激しい流れと、適正
な密度とによつて、多孔質担体物質は、廃水の上
層から下層へと沈降し、又はその逆に廃水の下層
から上層へと上昇する可能性が与えられ、槽内を
自由に分散・対流を起こす。その際に多孔質担体
物質の気孔の奥の部分に溜つた気体（生起する微
生物交換プロセスのため、主にN₂からなる）は、
この交互の静水圧変化のため、沈降時には圧縮さ
れ、上昇時には再び膨脹する。

多孔質担体物質の槽内底部（圧縮時）において
は、気孔の大きさが対応していると、廃水は多孔
質担体物質の気孔中に侵入し、槽内上部（膨脹
時）においては逆に排出される。この吸引・排出
効率は、多孔質担体物質の対流により、ひとりで
に生起するものである。

さらに、前記粒状の多孔質担体物質として粒径
２〜50mmのものを使用すると特に有利である。す
なわち、本発明による浄化方法及び装置の一実施
態様によれば、硝化域から流出する廃水−活性汚
泥混合物から硝化バクテリアの担体物質を分離し
てそれを硝化槽に保留する。前記の粒径によれ
ば、担体物質の保留は、そのための分離装置例え
ばシーブにより簡単な形で行われる。そのため常
に硝化に必要な充分なバクテリア濃度が硝化槽に
存在し、大きな損失は生じない。

また、硝化槽（１つ以上）に前置された処理装
置中の廃水を純酸素又は空気よりも酸素含量の高
いガスで曝気し、硝化槽中の廃水を空気で曝気す
ることが望ましい。それにより第１処理槽では有
機炭素化合物のような有機物質が最大限度まで分
解される。活性汚泥を用いた廃水処理方法におい
て、最大の酸素需要は、廃水と微生物とが始めて
互いに混合する場所で生じ、その際に微生物はそ
の最大の生長相にある。そのため本実施例によれ
ば、酸素富化されたガスは、第１処理槽（１個以
上）のみにおいて使用され、残りの酸素需要は、
空気曝気による硝化のために硝化槽において生ず
ることとなる。空気曝気は、第１の処理槽におい
てBSB分解により生じた溶解炭素ガスが、空気
曝気の際に必要な比較的大きなガス流量において
廃水−活性汚泥混合物から追い出され、炭素ガス
により硝化の妨害が起こらないようにする上から
も必要になる。この動作形態によれば、曝気用の
ガスの調製と装置の構造とについて相当多くのコ
スト減が達成されることとなる。

本発明による浄化方法及び装置の一実施態様に
よれば、硝化槽から流出する廃水−活性汚泥混合
物の一部のみを沈殿槽に導き、別の部分は硝化槽
に前置又は後置された処理槽に必要に応じ脱窒の
ために導く。硝化槽に前置された処理槽において
脱窒を行わない場合には、実質的に沈殿から返送
された活性汚泥のみを新しく流入する廃水と既知
のように混合して曝気する。またそれとは別に、
硝化槽に前置された処理槽において脱窒を行う場
合には、この脱窒は、非酸化性条件の下に行う。
これは、その場合、硝化槽の流出部から直接返送
された廃水−活性汚泥混合物が新しく流入した廃
水と共に全く曝気されないか又は単に不完全に曝
気されることを意味する。この場合、流入する廃
水は、返送される活性汚泥中に含まれる硝酸塩を
還元して窒素とすることのみ必要な電子ドナー特
に炭素化合物を生成させるために用いられる。こ
のようにして処理された廃水−活性汚泥混合物
は、脱窒後に別の処理槽に導かれ、非酸化性槽に
おいて排出されなかつた遊離窒素がそこから排出
される。

本発明による浄化方法を実施するための装置
は、廃水を活性汚泥の存在の下に少なくとも部分
的に曝気処理する少なくとも２つ連続する処理槽
と；前記処理槽から引き出された廃水−活性汚泥
混合物を浄化された処理水と汚泥とに分離する沈
殿装置と；分離された前記汚泥一部分を前記処理
槽に返送する汚泥返送装置と；を備え、前記処理
槽の１つが前記廃水中のアンモニア態窒素を硝化
処理するための硝化槽として形成された浄化装置
において、前記硝化槽内に、硝化バクテリアを孔
中に担持するための多数の孔を有する粒状多孔質
担体物質が配されていることにある。この構成の
利点は、硝化のために特別な処理槽を必要とせ
ず、従来廃水−活性汚泥混合物を保持した曝気槽
を、そのまま硝化槽として利用することができ、
それにより更にコストが節約されることとなる。

また、本発明による浄化装置の別の実施態様に
よれば、硝化槽に前置された処理槽に、純酸素及
び／又は空気よりも酸素含量の多い酸素富化ガス
供給装置と、ガス分散送入装置とが配される。

また、前記多孔質担体物質を硝化槽に保留する
ために硝化槽の流出管部分に担体物質分離装置を
配設すると特に好都合である。

更に、別の実施態様によれば、第１処理槽の少
なくとも一部は脱窒槽として形成し、硝化槽の流
出管に連結管を経て連結される。曝気ガスの供給
を対応して制御することにより、第１処理槽にお
いて必要に応じ、非酸化性雰囲気の下で、即ちガ
スを供給せずに脱窒を行つたり、ガスを供給して
普通のBSB₅分解を行つたりすることができる。

［実施例］ 次に図面に概略的に示した本発明の一実施例に
ついて更に詳述する。

図において、４つの処理槽１，２，３，４及び
最後の処理槽４に連結した流出管５を経て後置さ
れた最終沈殿槽６を有する廃水設備が示してあ
り、沈殿槽６は、ポンプ８を備えた汚泥返送管７
を介し第１の処理槽１に連結されている。しかし
ながら本発明による浄化方法及び装置は、前記４
つだけでなく必要に応じ少なくとも２つ又は所望
の多数の処理槽に対しても実施し得る。

最初の３つの処理槽１，２，３は大気に対しカ
バーされている。該カバー上面には酸素富化ガス
供給管１ｂ，２ｂ，３ｂを配設されている。酸素
の供給は、前記カバーで覆われた槽内部の空気で
行われ、該空気は酸素富化ガス供給管１ｂ，２
ｂ，３ｂを経て供給される酸素富化ガスと廃水−
活性汚泥混合物中を上昇したガスとから成る。処
理槽１，２，３のカバーで覆われた槽内部の空気
を図示しない配管を経て送風機により取り出し、
槽底部の近くに配されたガス分散送入装置１ａ，
２ａ，３ａによつて分散送入される。ガス分散送
入装置１ａ，２ａ，３ａの上方には、廃水−活性
汚泥及び酸素を充分に混合させるための撹拌装置
がある。

処理槽４にもガス分散装置４ａを備えているの
で、処理槽１，２，３，４は、曝気槽としての役
目をする。

廃水は流入管９を経て第１処理槽１に到達し、
処理槽１内で返送管７からの返送汚泥及び供給さ
れた酸素と混合され、次の処理槽２に導かれ、そ
こで同じように処理され、最終的に処理槽３に導
かれ、そこでも上述したように酸素及び活性汚泥
と混合される。

廃水が処理域１，２，３にある間に、活性汚泥
中に存在する微生物が有機炭素化合物を生物学的
分解するので、処理槽３から流出する廃水の負荷
はごくわずかになる。この廃水は処理槽４に導か
れる。

この処理槽４には、硝化バクテリアを孔中に担
持するための粒状の多数の孔を有する多孔質の軽
量の多孔質担体物質１０例えば多孔質担体物質の
孔の直径が0.1〜５mmであり、密度が20〜200Kg／
m³である活性炭又はポリウレタンフオームが投入
されている。多孔質担体物質１０には硝化バクテ
リアが植えつけてあり、これらのバクテリアは処
理槽４において空気供給のに下に、廃水中になお
も存在するアンモニア態窒素を酸化させて亜硝酸
塩又は硝酸塩とするように作用する。加えて処理
槽１，２，３で処理されなかつた残留有機物も完
全に分解されることとなる。

粒状の多孔質担体物質１０は、処理槽４の流出
管５のところに配設した分離装置１１例えばシー
ブにより容易に捕集される直径が２〜50mm特に
100mmの粒子が用いられる。そのため硝化バクテ
リアが沈殿槽に流入して余分の汚泥と共に運びだ
されたり、水流中に排出されたりすることが防止
される。

浄化された廃水は流出管５を経て最終的に沈殿
槽６に到達し、そこから配管１２を経て排出され
る。沈殿した汚泥は返送管７を経て沈殿槽６から
取り出され、一部にポンプ８により第１処理槽１
に返送され、別の一部は過剰な汚泥として配管１
３により取り出される。また沈殿槽負荷を軽減す
るために硝化槽の前方の配管１４を経て過剰な汚
泥を取り出してもよい。

硝化槽４によつて硝化された廃水をさらに脱窒
する場合には、沈殿槽６の前から配管１５を使用
して、処理槽４から流出する廃水の一部を処理槽
１に返送する。

脱窒は非酸性ないし非酸化性条件の下に実施す
る必要があるため、処理槽１への酸素供給を対応
の装置により減少又は中断させ、処理槽１を脱窒
槽として働かせる。

この場合、電子ドナーとしての流入管９からの
新しい廃水と、返送管７から活性汚泥と、配管１
５からの脱窒すべき廃水とを混合させる。その際
に、新しい廃水中に含まれる炭素化合物は、返送
廃水中に含まれる亜硫酸塩又は硝酸塩を還元して
窒素を生成する。窒素は脱窒槽１から配管１６に
より吹き出させることができる。

脱窒された廃水は処理槽２に到達し、そこで酸
素と混合された後、処理槽３に到達し、そこで
BSB₅が更に分解される。

［発明の効果］ 以上説明したように、本願浄化方法では、硝化
槽内で、孔径0.1〜５mmの硝化バクテリアを孔中
に担持した多数の孔を有し、且つ密度が20〜200
Kg／m³の多孔質担体物質を曝気処理により前記廃
水−活性汚泥混合物中に分散・対流させて硝化処
理を行うために、物質交換面が大きくなるのみな
らず、多孔質担体物質の孔中に安定して固定され
るため、多孔質担体物質は容易に曝気槽中に保留
可能となり、更に硝化バクテリアが良好に成育で
き、系外に流出することがない。

また、本願浄化装置では、硝化槽内に、曝気処
理により廃水−活性汚泥混合物中に分散・対流可
能に配置され、孔径0.1〜５mmの硝化バクテリア
を孔中に担持するための多数の孔を有した密度が
20〜200Kg／m³の多孔質担体物質を保留したため
に、硝化のために特別な処理槽を必要とせず、従
来廃水−活性汚泥混合物を保持した曝気槽を、そ
のまま硝化槽として利用することができ、それに
より更にコストが節約される等の効果を有するも
のである。

【図面の簡単な説明】

図は本発明による廃水浄化装置の説明図であ
る。 １，２，３は処理槽、４は処理槽（硝化槽）、
５は流出管（流出部）、６は沈殿槽（沈殿装置）、
１０は多孔質担体物質である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 少なくとも２つの連続する処理槽において廃
   水を活性汚泥の存在の下に少なくとも部分的に曝
   気処理し、該処理槽から引き出された廃水−活性
   汚泥混合物を沈殿により浄化された水と汚泥とに
   分け、汚泥を少なくとも部分的に上記処理槽に返
   送して、廃水を生物学的に浄化するに際し、前記
   処理槽の１つを廃水中のアンモニア態窒素を硝化
   処理するための硝化槽として使用する浄化方法に
   おいて、 前記硝化槽内で、孔径0.1〜５mmの硝化バクテ
   リアを孔中に担持した多数の孔を有し、且つ密度
   が20〜200Kg／m³の多孔質担体物質を曝気処理に
   より前記廃水−活性汚泥混合物中に分散・対流さ
   せて硝化処理を行うことを特徴とする浄化方法。 ２ 前記硝化槽に前置された１つ以上の前記処理
   槽において、純酸素又は空気よりも酸素含量の高
   いガスにより、また前記硝化槽においては空気に
   より、それぞれ廃水を曝気処理することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項の浄化方法。 ３ 前記密度が20〜200Kg／m³の多孔質担体物質
   として、連続気泡ポリウレタンフオーム及び／又
   は活性炭を用いることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項又は第２項記載の浄化方法。 ４ 前記多孔質担体物質が、粒径２〜50mmのもの
   であることを特徴とする特許請求の範囲第３項記
   載の浄化方法。 ５ 前記硝化槽から流出する廃水−活性汚泥混合
   物から分離した前記多孔質担体物質を前記硝化槽
   内に送入することを特徴とする特許請求の範囲第
   １〜４項のいずれかに記載の浄化方法。 ６ 前記硝化槽から流出する廃水−活性汚泥混合
   物の一部を沈殿槽に導き、別の部分は、硝化槽に
   前置又は後置された前記処理槽に必要に応じ脱窒
   のために導くことを特徴とする特許請求の範囲第
   １〜５項のいずれかに記載の浄化方法。 ７ 廃水を活性汚泥の存在の下に少なくとも部分
   的に曝気処理する少なくとも２つの連続する処理
   槽１，２，３，４と；前記処理槽１，２，３，４
   から引き出された廃水−活性汚泥混合物を浄化さ
   れた処理水と汚泥とに分離する沈殿装置６と；分
   離された前記汚泥の一部を前記処理槽に返送する
   汚泥返送装置７と；を備え、前記処理槽１，２，
   ３，４の１つが前記廃水中のアンモニア態窒素を
   硝化処理するための硝化槽４として形成された浄
   化装置において、 前記硝化槽４内に、曝気処理により廃水−活性
   汚泥混合物中に分散・対流可能に配置され、孔径
   0.1〜５mmの硝化バクテリアを孔中に担持するた
   めの多数の孔を有した密度が20〜200Kg／m³の多
   孔質担体物質１０を保留したことを特徴とする浄
   化装置。 ８ 前記硝化槽４に前置された前記処理槽１，
   ２，３がその開放部を覆うカバーと、前記カバー
   を貫通する酸素富化ガス供給装置１ｂ，２ｂ，３
   ｂと、酸素及び／又は空気よりも酸素含量の多い
   ガスを前記カバーに覆われた前記処理槽内の前記
   廃水−活性汚泥混合物中に分散送入するガス分散
   送入装置１ａ，２ａ，３ａとを有し、硝化槽４が
   空気分散送入装置４ａを有することを特徴とする
   特許請求の範囲第７項記載の浄化装置。 ９ 前記硝化槽４が、その流出管５部分に前記多
   孔質担体物質１０を保留するための分離装置１１
   を有していることを特徴とする特許請求の範囲第
   ７項又は第８項記載の浄化装置。 １０ 前記処理槽１，２，３のうちの第１処理域
   １の少なくとも一部が脱窒槽１として形成され、
   硝化槽４の流出管５が連結管１５を経て脱窒槽１
   に連結されていることを特徴とする特許請求の範
   囲第７〜９項のうちのいずれかに記載の処理装
   置。