JPH03278896A

JPH03278896A - 廃水ｂｏｄ、窒素化合物、リン化合物の同時除去方法

Info

Publication number: JPH03278896A
Application number: JP7678190A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Fujii; 正博藤井; Osamu Miki; 理三木; Yoshinori Takezaki; 義則竹崎; Yasushi Kamori; 裕史嘉森
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1990-03-28
Filing date: 1990-03-28
Publication date: 1991-12-10

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、廃水より生物化学的酸素要求量によって標
示される汚濁物質（ＢＯＤ）、アンモニア化合物、リン
化合物など海域、河川、湖沼の冨栄養化原因となってい
る物質を連続式活性汚泥処理により除去する方法に関す
るものである。

（従来の技術）従来、活性汚泥処理により、前述の富栄養化物質を除去
する方法として、バーブ２フオー　（Ｂａｒｄｅｎｐｈ
ｏ）法（Ｊ　、　Ｌ　＋Ｂ　ａｒｎａｒｄ、　Ｗ　ａｔ
ｅｒ　Ｗ　ａｓｔｅｓＥｎｇｇ、、３３　（１９７４）
）、あるいは特開昭５４−２４７７４号公報記載のＡ／
○法、Ａ、１０法がある。

さらに、特公昭６１−１７５５８号公報記載のＡ、１０
法の変法として、硝化槽の生物を固定化するため回転円
板を組込んだ方法などが知られている。

これらの方法において、ＢＯＤは主に好気性酸化分解に
より、窒素化合物は硝化脱窒法により、またリン化合物
は嫌気的環境において活性汚泥からリンを放出させ、好
気的環境において活性汚泥にリンを過剰摂取させること
により除去されている。

また、特開昭６３−１２６５９９号公報には活性汚泥が
存在するリアクターを嫌気１槽、好気１槽、嫌気２槽お
よび好気２槽と４分割し、各種の好気度、嫌気度を酸化
還元電位（ＯＲＰ）を指標にして制御し、また活性汚泥
の固定化担体として高炉水砕、カーボンの微粉等を用い
て廃水のＢＯＤ、アンモニア化合物、リン化合物の除去
を行う方法が記載されている。ＯＲＰはそれまで指標と
されていた溶存酸素濃度や窒素酸化物濃度に比較すると
、特に完全嫌気度の尺度として優れており、リン化合物
の除去を適切に管理することができる。

リン化合物は、一般に嫌気性状態において活性汚泥から
リンを放出させ、しかる後に好気性状態におくと活性汚
泥がリンを過剰に摂取し、リンを過剰摂取した活性汚泥
を余剰汚泥として抜き取ることにより、処理水のリン濃
度を低減することができる。このように、ＯＲＰを指標
に各種の好気度、嫌気度を管理して生物学的にリンを除
去する場合、処理水のリン濃度またはリンの除去率には
嫌気状！！（嫌気１槽に相当）における活性汚泥からの
リンの放出量が者しく影響する。すなわち、嫌気状態に
おける活性汚泥からのリンの放出量が多い程、次の好気
状！！（好気１槽に相当）における活性汚泥のリンの摂
取量が多くなり、この結果リンの除去率が高くなり、処
理水のリン濃度を低減することができる。

（発明が解決しようとする課題）しかし、この場合、嫌気１槽の嫌気度すなわち嫌気１槽
における活性汚泥のリンの放出性は、下水の汚濁物の濃
度、流入量等の影響を着しく受ける。たとえば、降雨時
に雨水が大量に流入すると下水処理においてリン化合物
の除去効率が悪化することが［下水道協会誌４１９８９
年６月、第２６巻第３０６号、第４３〜５３頁に指摘さ
れている。これは前記４分割式の場合にも同様であり、
廃水の流入量が増加し、汚濁物の濃度が薄くなると嫌気
１槽における嫌気度が弱（なり、ＯＲＰで一１５０ｍＶ
以上に上昇すると活性汚泥からのリン化合物の放出が起
こりにくくなり、このため好気１槽におけるリン化合物
の過剰摂取が十分に起こらず、結局最終処理水のリン化
合物濃度が高くなる、すなわちリン化合物の除去率が低
下する問題があることが分かった。

すなわち、霞ケ浦、浜名湖、琵琶側等の湖に放流される
下水、産業廃水は、湖の富栄養化を防止するためにＢＯ
Ｄ、窒素化合物およびリン化合物の徘呂が厳しく規制さ
れている。ＢＯＤ、窒素化合物は本発明者等による前記
４分割法により容易に除去でき、処理水のＢＯＤ、窒素
化合物を各々１０＋ｕｒ／ｌ以下にすることができ、現
在日本で規制されているＢＯＤ、窒素化合物の排出値を
十分に満足することができる。

しかし、リン化合物は先に説明したように降雨などによ
り汚濁物濃度が低い下水が流入すると嫌気１槽のＯＲＰ
が十分に下がらず、このため活性汚泥からのリンの放出
が十分に起こらず、その結果処理水のリン濃度が全リン
として１〜２Ｂ／ｌに達することがあり、このため浜名
湖等で実施されているリンの排出規制値（全リンとして
ｌｌ１ｇ／ｌ以下）を達成できないことがある。

そこで本発明は、４分割方式の処理において、降雨によ
り雨水が大量に流入し、廃水中の汚濁物の濃度が薄くな
る等により嫌気１槽の嫌気度が弱くなった場合にも、最
終処理水のリン濃度を低く保つことができる方法を提供
する。

（課題を解決するための手段）本発明は、少なくともＢＯＤ、アンモニア化合物、リン
化合物を富栄養化物質として含む廃水を連続式活性汚泥
処理する方法であって、活性汚泥が存在するリアクター
を廃水が流入する入口側から嫌気１槽、好気１槽、嫌気
２槽および好気２槽に４分割し、嫌気１１Ｗには処理す
る廃水と汚泥沈降槽からの返送汚泥を機械的攪拌を行い
ながら注入し、所定時間維持し、活性汚泥よリリン化合
物を放出させ、この活性汚泥混合液を次の好気１槽に供
給して曝気を行いＯＲＰを＋１００〜１５０ｍＶ（銀−
塩化銀電極基準）の範囲に制御して所定時間維持し、Ｂ
ＯＤの酸化分解とアンモニア化合物の酸化とを行うとと
もにリン化合物を活性汚泥に過剰摂取させ、好気１槽の
活性汚泥混合液を嫌気２槽に供給し、廃水の一部を水素
供与体に用いてこれを分注しながら機械的攪拌または機
械的攪拌に加えて曝気によりＯＲＰを−５０〜−１５０
ｍＶ（銀−塩化銀電極基準）の範囲に制御して所定時間
維持し、窒素酸化物を窒素がスに還元させ、嫌気２槽で
処理した混合液を好気２Ｍに供給して曝気を行い、水素
供与体のＢＯＤの酸化分解を行わせるとともに窒素ガス
を気泡にして除去し、好気２槽で処理した活性汚泥混合
液を汚泥沈降槽に供給して汚泥を沈降させ、沈降汚泥と
上澄液の処理水に分離する廃水の生物学的処理において
、嫌気１槽のＯＲＰを測定し、測定値が−２００ｍＶ以
上になったら好気２槽と汚泥沈降槽との中間に不溶性リ
ン化合物生成剤を添加することを特徴とする廃水のＢＯ
Ｄ、窒素化合物、リン化合物の同時除去方法である。

（作用）本発明において使用する活性汚泥処理装置の生物化学的
反応槽（リアクター）は４分割し、廃水と汚泥沈降槽か
らの返送汚泥が供給される入口側から嫌気１槽、好気１
槽、嫌気２槽および好気２槽とする。活性汚泥は、嫌気
槽では攪拌撮、水中攪拌機等の機械的攪拌により、また
好気槽では空気の曝気により、それぞれ混合攪拌する。

また、各種の嫌気度、好気度は、各種に浸漬した○ＲＰ
センサーにより測定し、各種のＯＲＰが所定の。

ＲＰ値より低下したならば、嫌気１槽を除いて、空気の
曝気や曝気量の増加によＱＯＲＰを上昇させ、所定値に
回復したら空気の曝気の中止や曝気量の低減を行う。各
種に浸漬する○ＲＰセンサーは、金または金合金と塩化
銀／銀よりなる複合電極を用いるのが最も良い。

まず、ＢＯＤは好気１槽において分解される。

発明者等の研究によると下水のＢＯＤはリアクターの○
ＲＰ１！ｙ′ｔＯ〜１００ｍＶ（以下、銀−塩化銀基準
）で９５％以上分解されることが明らかになっており、
したがって好気１槽のＯＲＰをＯｍＶ以上に維持してこ
の槽における下水の見掛けの滞留時間を１〜２時間に維
持すれば、はぼ完全に分解する。次に、アンモニア性窒
素化合物、有機性窒素化合物は、硝化・脱窒法により除
去する。この場合、アンモニア性窒素化合物、有機性窒
素化合物等は生物学的に酸化して、硝酸性および亜硝酸
性窒素化合物　（以下、Ｎ０ｘ−Ｎと略記）に変換する
必要がある。この硝化反応は、発明者らの研究によると
下水の場合、ＯＲＰが８０〜１００ｍＶ以上で起こるこ
とが明らかになっており、したがって好気１槽で硝化反
応を行うのが最良であり、コノため好気１槽ノＯＲＰヲ
＋　１００−１５０ｍＶに管理、制御すれば、アンモニ
ア性窒素化合物、有機性窒素化合物の硝化反応とともに
ＢＯＤの分解反応も起こる。

好気↓槽で生成したＮｏに−Ｎは、次に嫌気２槽で下水
の有機物を水素供与体に用いて脱窒反応を行い、窒素ガ
スに還元する。この時、嫌気２槽のＯＲＰが一１５０ｍ
Ｖ以下になると活性汚泥からのリンの放出が起こり、処
理水のリン濃度が高くなるので、嫌気２槽のＯＲＰが−
１５０ｍＶ以下になったら底部からの曝気を行い、ＯＲ
Ｐの低下を防止する。このように、下水のアンモニア性
および有機性窒素化合物は、硝化、脱窒法により容易に
除去することができる。

前述の通り、降雨により廃水中の汚濁物の濃度が低くな
る等により嫌気１槽の嫌気度が弱くなると活性汚泥から
のリン化合物の放出が少なくなるのであるが、本発明に
おいてはこれをＯＲＰを指標にして管理することとした
。すなわち、嫌気１槽のＯＲＰが−１５０ＩＩＶ以上に
なるとリン化合物の放出が低下し、好気１槽における活
性汚泥によるリン化合物の過剰摂取が十分に起こらなＩ
／）ことがある、そこで、嫌気１槽におり）てＯＲＰを
測定し、この測定値が−２００ｍＶ以上になったら好気
２槽と汚泥沈降槽の中間にリン化合物と反応して不溶性
のリン化合物を生成する不溶性リン化合物生成剤を添加
する。こうすれば、好気１槽においてリン化合物の除去
性が低下しても、リン化合物を不溶性化合物とし、汚泥
沈降槽で沈降除去することができる。

すなわち、本発明のようにリアクターを嫌気１槽、好気
１槽、嫌気２槽および好気２槽の順序に配列することに
より、たとえ降雨などにより汚濁物濃度が低い下水が流
入して嫌気１槽のＯＲＰが十分に下がらず、活性汚泥か
らのリンの放出が不十分でも、下水のリン化合物はかな
り除去される。

しかし、汚濁物濃度が高い下水の場合に比べて、汚濁物
濃度が低い下水の場合は、処理水のリン化合物がリンと
して１＋ａｇ／ｌを越えることがある。このため、汚濁
物の濃度が低い下水の場合、処理水のリン化合物濃度を
リンとして１ｍＨ／ｌ以下にすることは生物化学的方法
では限界があり、したがって生物化学的方法と化学的方
法とを組み合せる必要がある。

化学的方法による廃水からのリン化合物の除去は、一般
に可溶性のリン化合物を不溶性のリン化合物に変換して
沈澱除去する方法が行われており、本発明もこのような
化学的方法を組み合せる。

可溶性のリン化合物と反応して不溶性のリン化合物を形
成するものとして、可溶性のカルシウム、鉄、アルミニ
ウム等の金属塩、たとえば水酸化カルシウム、塩化第２
鉄、ポリ塩化アルミニウム、硫酸バンド等が適している
。

本発明の場合、これらの水溶性金属塩化合物、すなわち
不溶性リン化合物生成剤を水溶液とし、リアクターの呂
口、すなわち好気２槽と汚泥沈降槽の中間において活性
汚泥混合液に添加するのが最適である。添加した金属塩
は直ちにリン酸化合物と反応して不溶性のリン＃金属塩
を形成し、これは汚泥沈降槽において汚泥と一緒に沈降
し、余剰汚泥として除去される。

本発明の場合、不溶性リン化合物生成剤の添加量は、下
水のリン化合物をリンとして１〜２Ｉ１ｇ／程度除去す
るに相応な量で良い。すなわち、下水のリン化合物の含
有量はリンとして２〜７Ｂ／ｌ程度であり、これを化学
的方法のみで除去する場合には不溶性リン化合物生成剤
をこれに相当する量添加する必要がある。しかし、本発
明の場合、４分割したリアクターにおける生物化学的方
法により、たとえ汚濁物濃度が低い下水の場合でも最終
処理水のリン化合物濃度はリンとして１〜２１！ｇ／ま
で除去される。したがって、本発明における不溶性リン
化合物生成剤の添加量は、１〜２Ｂ／ｌのリン化合物を
除去するのに必要な量だけで良い。

このため、本発明における不溶性リン化合物生成剤の添
加量は、一般に行われている化学的方法に比べて１／２
〜１／７程度も削減することができる。

また、不溶性リン化合物生成剤は、嫌気１槽のＯＲＰが
−２００ｍＶ以上になったら好気２槽と汚泥沈降槽の中
間で汚泥混合液に添加する。すなわち、嫌気１槽のＯＲ
Ｐが−１５０〜−１６０１■以上になると活性汚泥から
のリン化合物の放出が十分に起こらないため、好気２Ｎ
で活性汚泥によるリンの過剰摂取が十分に起こらず、最
終処理水のリン化合物濃度がリンとして１〜２Ｂ／ｌに
なるが、本発明では嫌気１槽のＯＲＰがリンの放出が不
良になる懸念のあるＯＲＰ、すなわち−２００ｍＶ以上
になったら自動的に添加することとするにの方法の概略
を第１図に示す。嫌気１［１に浸漬しであるＯＲＰセン
サー４がＯＲＰを検知し、ＯＲＰが−２００ｍＶ未満で
あれば不溶性リン化合物生成剤の添加を行わないが、Ｏ
ＲＰが−２００ｍＶ以上になったらＯＲＰ制御装置５に
より注入ポンプ６を稼動して不溶性リン化合物生成剤の
水溶液を好気２槽２と汚泥沈降槽３の中間に供給する。

これにより可溶性リン化合物が不溶性リン化合物になり
、汚泥沈降槽で沈降して余剰汚泥と一緒に抜取られるの
で、最終処理水のリン化合物はリンとして常にＩＢ／ｌ
以下に除去することができる。また本発明の方法は、不
溶性リン化合物生成剤の使用量を従来の化学的方法のみ
で除去する場合に比べて看しく低減することができ、処
理コストを大幅に削減することができる。

以上説明した方法により下水のＢＯＤ、窒素化合物およ
びリン化合物を除去した実施例について説明する。

（実施例）下水の汚濁物を除去する部分が活性汚泥が存在するリア
クターと汚泥沈降槽からなり、リアクターが下水と返送
汚泥が流入する入口側から嫌気１槽、好気１槽、嫌気２
槽および好気２槽に４分割された装置を用い、嫌気１槽
のＯＲＰが一２００ｍＶ以上になったら第１図に示す方
法により好気２槽と汚泥沈降槽との中間に不溶性リン化
合物生成剤として塩化第２鉄の水溶液（Ｆ　ｅＣＬ　３
８％）を下水１１当り１５〜３０ｍ１添加した。なお、
その他の各種のＯＲＰは、好気１槽を＋１５０１■、嫌
気２槽を一１５０ｍＶ、好気２槽を＋１５０１■に設定
し、ＯＲＰが設定値より低下したら槽の底部より曝気を
行うことによりＯＲＰを設定値に制御した。

このような処理装置により沈砂池越流下水についてＢＯ
Ｄ、窒素化合物、リン化合物の同時除去の検討を行った
結果を第１表に示す。

第１表の結果から、本発明の方法によりＢＯＤ、窒素化
合物およびリン化合物を安定して除去することができ、
処理水の水質は現在日本で実施されているＢＯＤ、窒素
化合物、リン化合物の排出規制値を十分にクリアーでき
ることが明らかになった。

（発明の効果）本発明の方法により、降雨により廃水の汚濁物濃度が低
下する等により嫌気１槽でリン化合物の放呂が十分に行
われず、好気１槽でリン化合物の過剰摂取が十分に行わ
れない事態にも有効に対処でき、最終処理水のリン化合
物濃度を低く維持することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は嫌気１槽のＯＲＰを測定し、不溶性リン化合物
生成剤を好気２槽と汚泥沈降槽の中間において活性汚泥
混合液に自動的に添加する装置の概略を示す図である。１・・・嫌気１槽、２・・−好気２ｍ、３・・・汚泥沈
降槽、４・・・ＯＲＰセンサー　５・・・ＯＲＰ制御装
置、６・−・注入ポンプ、７・・・不溶性リン化合物生
成剤水溶液貯蔵タンク、８・・・供給下水、９・・・余
剰汚泥抜取り用ポンプ、１０・・・余剰汚泥、１１・・
・返送汚泥ポンプ、２・・・処理水。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）少なくともＢＯＤ、アンモニア化合物、リン化合
物を富栄養化物質として含む廃水を連続式活性汚泥処理
する方法であって、活性汚泥が存在するリアクターを廃
水が流入する入口側から嫌気１槽、好気１槽、嫌気２槽
および好気２槽に４分割し、嫌気１槽には処理する廃水
と汚泥沈降槽からの返送汚泥を機械的攪拌を行いながら
注入し、所定時間維持し、活性汚泥よりリン化合物を放
出させ、この活性汚泥混合液を次の好気１槽に供給して
曝気を行いＯＲＰを＋１００〜１５０ｍＶ（銀−塩化銀
電極基準）の範囲に制御して所定時間維持し、ＢＯＤの
酸化分解とアンモニア化合物の酸化とを行うとともにリ
ン化合物を活性汚泥に過剰摂取させ、好気１槽の活性汚
泥混合液を嫌気２槽に供給し、廃水の一部を水素供与体
に用いてこれを分注しながら機械的攪拌または機械的攪
拌に加えて曝気によりＯＲＰを−５０〜−１５０ｍＶ（
銀−塩化銀電極基準）の範囲に制御して所定時間維持し
、窒素酸化物を窒素ガスに還元させ、嫌気２槽で処理し
た混合液を好気２槽に供給して曝気を行い、水素供与体
のＢＯＤの酸化分解を行わせるとともに窒素ガスを気泡
にして除去し、好気２槽で処理した活性汚泥混合液を汚
泥沈降槽に供給して汚泥を沈降させ、沈降汚泥と上澄液
の処理水に分離する廃水の生物学的処理において、嫌気１槽のＯＲＰを測定し、測定値が−２００ｍＶ以上
になったら好気２槽と汚泥沈降槽との中間に不溶性リン
化合物生成剤を添加することを特徴とする廃水のＢＯＤ
、窒素化合物、リン化合物の同時除去方法。