JPH04367798A - 有機性汚水の生物学的脱リン方法及び装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、し尿系汚水、下水、工
場廃水等のリン酸含有有機性汚水を固定化微生物を利用
して、生物学的に脱リンする新規な生物処理方法及び生
物処理に適した処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、活性汚泥法を修正した生物学
的脱リン法が公知である。その処理フローは、一般に活
性汚泥を有する嫌気槽及び好気槽と活性汚泥を沈降分離
する沈澱槽を直列配置し、活性汚泥の一部を嫌気槽にリ
サイクルするというものである。

【０００３】すなわち、従来の生物学的脱リンプロセス
は、活性汚泥法のような浮遊微生物を嫌気、好気の各領
域に流動循環させることが不可欠であるため、処理効率
に優れた生物膜プロセスのような微生物が媒体に固定化
された状態での処理は稀で、特に固定床として排水を処
理する方式には適用されることはなかった。

【０００４】また、従来の生物学的脱リン法は、活性汚
泥を一部リサイクルするという方法で実施される方法で
あるため、このほかに次のような欠点があった。■　　
活性汚泥を沈降させるには長時間を要し、活性汚泥が沈
澱池からキャリオーバーして処理水のＳＳを悪化させ易
い。

【０００５】■　　処理水質を高度化するには、沈澱池
の後に濾過槽を設けなければならない。■　　有機性汚
水を浄化するのに長時間を必要とする、例えば下水を処
理するには、８時間程度の滞留時間を必要とする。この
ため、建設費、設置面積が多大になる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、汚泥の沈降
分離工程が不要な、新規な生物学的脱リン法を確立し、
処理時間の縮小と処理水質の高度化ならびに安定化を実
現することを課題としている。

【０００７】特に、固定床式生物膜方式による、生物学
的脱リン法を確立することを課題としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題は、１）有機性
汚水の生物学的脱リン処理方法において、有機性汚水を
嫌気性処理した後、立体網目構造をもつ弾性粒状体の充
填固定層に供給して、好気性生物処理とＳＳの濾過を行
い、該充填固定層の洗浄排水の少くとも一部を、前記有
機性汚水と共に、嫌気性処理に導くことを特徴とする、
有機性汚水の生物学的脱リン方法により、２）嫌気槽及
び好気槽からなる有機性汚水の生物学的脱リン処理装置
において、上記好気槽は槽内に立体網目構造をもつ弾性
粒状体の充填固定層で形成された濾床と散気手段を有し
、上記好気槽の上部に嫌気処理水を供給する手段を有し
、下部に処理水の流出管を有し、上記好気槽の下部に濾
床を洗浄する手段を有し、上部に濾床洗浄排水を流出し
て、その一部を嫌気槽へ導く手段を有することを特徴と
する有機性汚水の生物学的脱リン装置を用いて達成され
る。

【０００９】従って、上記有機性汚水の生物学的脱リン
方法において、嫌気槽へ導かれる濾床洗浄排水には脱リ
ン菌を含む微生物などが混在し、有機性汚水のＢＯＤ成
分が微生物に吸収されることが、また、好気槽の濾床で
は脱リン菌を含む微生物などによって、嫌気処理水のＢ
ＯＤ除去と脱リンと同時にＳＳと脱リン菌を含む微生物
などが濾過によって除去されることが重要である。

【００１０】また上記課題は、上記有機性汚水の生物学
的脱リン方法において該好気槽の濾床洗浄排水を嫌気槽
に導く前に沈澱槽を設けてＳＳ（上記脱リン菌を含む微
生物などの汚泥成分を含む）を沈降させ、該沈澱ＳＳの
少くとも一部を上記有機性汚水と合一して嫌気槽に供給
し、沈澱ＳＳの残部は別途処分する方法によってより良
く達成される。合一のさせ方は常時でも断続でも良く、
そのタイミングは任意である。

【００１１】さらにまた、沈澱槽には必要により濾床洗
浄排水の貯留槽を併設することが処理設備の好ましい態
様である。この場合貯留槽に貯留する間に上記脱リン菌
を含む微生物などの汚泥成分を含むＳＳよりリン成分が
液中に放出されないように貯留槽をエアレーションし好
気条件に保っておくことが好ましい。

【００１２】すなわち、本発明は、 １．好気槽に立体網目構造をもつ弾性粒状体を充填固定
化した濾床を形成し、立体網目構造内に微生物を固定化
する。

【００１３】２．上記濾床に固定化した弾性粒状体充填
層からなる濾床の洗浄排水の少くとも一部を、有機性汚
水と合一し、充填層の前段に設けた嫌気槽に供給する。 構成によって、生物学的脱リンプロセスに浸漬濾床を用
いた生物膜法を取り入れ、従来の活性汚泥法による生物
学的脱リンプロセスの諸欠点を解決することが可能にな
った。

【００１４】本発明において、嫌気槽に濾床の洗浄排水
の少くとも一部を導き、有機性汚水と共に嫌気性処理を
行なうことによって汚水中のＢＯＤ成分を微生物中に取
込み、リン成分を液中に遊離させて次工程での除去処理
を容易にすることが一つの特徴である。

【００１５】また本発明において、立体網目構造をもつ
弾性粒状体に担持されている微生物、嫌気槽からの汚泥
やＳＳによって生物膜が成育し、この生物膜によって嫌
気槽からのＢＯＤを処理し、嫌気処理水中の遊離リン成
分を捕捉し、かつＳＳを完全に濾過して、処理水の水質
を能率よく高度なものにすると共に、逆洗によって充分
にリン成分を保持した過剰の生物膜を好気槽から沈澱槽
に移送させ、脱リン処理ができることがいま一つの特徴
である。

【００１６】本発明において使用する立体網目構造をも
つ弾性粒状体とは、従来好気性生物学的処理において生
物膜の担体として浸漬濾床に充填固定化されているアン
スラサイトやシャモット等の粒状濾材に代わる濾材とし
て多孔性の弾性粒状体で大きな空隙率を有し、多くの生
物膜を担持できると共に、ＳＳの濾過性にも優れている
濾材である。このような立体網目構造をもつ弾性粒状体
の例としては、粒状体表面及び内部に大きな空隙を持つ
例えばポリウレタン・フォームなどの粒状固体が挙げら
れる。

【００１７】次に図１により本発明に使用する有機性汚
水の生物学的脱リン装置の好ましい態様を具体的に説明
する。有機性汚水は汚水供給管１によって嫌気槽２に供
給される。この汚水供給管１には嫌気槽２に汚水が注入
される前に好気槽２の濾床洗浄排水の沈澱槽１０から脱
リン菌を含む微生物を含んだ汚泥を還流させる汚泥供給
管１４が連結される。嫌気槽２からの嫌気処理水は嫌気
処理水供給管１３によって好気槽３に槽の上部から供給
される。嫌気処理水供給管１３には好気槽３への注入口
までに沈澱槽１０から濾床洗浄排水の上澄液を好気槽に
送るための上澄液供給管１２が連結される。

【００１８】好気槽３の槽内には生物膜の担体を充填固
定化する濾床４が設けられており、この濾床４に担体と
して立体網目構造をもつ弾性粒状体が充填固定化されて
充填層を形成している。好気槽３の下部には散気手段１
５が設置されており酸素含有気体が酸素含有気体供給管
５を通して供給される。好気槽３の下部には他に処理水
貯槽（図示していない）に処理水を送液する処理水流出
管６と弾性粒状体が充填固定化されている濾床４を洗浄
する洗浄水を処理水貯槽から供給する洗浄水供給管７が
設置されている。好気槽３の上部には濾床４を洗浄する
際に濾床４に充填されている弾性粒状体が系外に逸出し
ないように網などの多孔性部材８が設けられている。ま
た好気槽３の上部には濾床４を洗浄した洗浄排水を沈澱
槽１０に導く洗浄排水送液配管９が設けられている。

【００１９】濾床洗浄排水（以下単に洗浄排水ともいう
）の送液用配管９が沈澱槽１０に達する途中に洗浄排水
貯留槽（図示していない）が設けられることが好ましい
。またこの洗浄排水貯留槽には貯留する洗浄排水にエア
レーションする手段が設けられることが好ましい。沈澱
槽１０にはすでに上記した汚泥供給管１４、上澄液供給
管１２及び洗浄排水送液配管９が設けられている他、沈
澱した脱リン菌を含む微生物などの汚泥成分の内余剰の
ものを系外に流出させる排泥管１１が設けられている。 なお、沈澱槽１０を設けず、洗浄排水を貯留槽を介して
、あるいは直接、有機性汚水と共に嫌気槽２に導いても
よい。

【００２０】上記したそれぞれの供給管や流出管には送
液を制御するためポンプ及び弁が設置されている。すな
わち、少くとも汚水供給管１には弁２４、嫌気処理水流
出管１４には弁２５、洗浄排水送液用配管９には弁２６
、汚泥供給管１５には弁２７、排泥管１２には弁２８及
び洗浄水供給管７には弁２９がそれぞれ設けられている
。また送液にはポンプが使用されることがあるが図示す
ることは省略した。

【００２１】次に上記装置を用いて行われる本発明の有
機性汚水の生物学的脱リン方法の作用について説明する
。

【００２２】

【作用】下水などのリン含有有機性汚水は先ず嫌気槽２
に流入し、嫌気槽２において、後過程で生じる洗浄排水
（すなわち、好気性生物濾床４を洗浄した時に生じる洗
浄排水でその中に懸濁した状態で脱リン菌を含む微生物
が存在している）と混合され嫌気的条件下で滞留する。

【００２３】脱リン菌を含む微生物の菌体内に蓄積され
ているリンは、嫌気槽２で有機性汚水中のＢＯＤ成分と
嫌気的に接触する過程で、液側に吐き出され、一方有機
性汚水１中のＢＯＤ成分の一部が微生物の菌体内に取り
込まれる。

【００２４】しかる後、嫌気槽２からの嫌気処理水（有
機性汚水に比べＢＯＤは低く、リン濃度は高くなってい
る）は、好気槽３中の（脱リン菌を含む微生物などを含
んだ汚泥成分やＳＳによって育成された）生物膜を有す
る立体網目構造をもつ弾性粒状体が充填固定されている
濾床４に流入し、嫌気処理水（以下流入水とも呼ぶ）が
濾過除去される。

【００２５】さらに、流入水中のＢＯＤは好気槽３の下
部の酸素含有気体供給管５を通じて散気手段１５から供
給される酸素含有気体の気泡中の酸素によって弾性粒状
体に担持されている生物膜中の好気性微生物によって生
物学的に除去され、同時に流入水中のリン酸イオンは流
入水中に懸濁している微生物（嫌気槽２を経由してきて
脱リン菌を含んでいる）の菌体にポリリン酸の形態で取
り込まれ、また、微生物の菌体に取り込まれていたＢＯ
Ｄは好気的に代謝分解される。

【００２６】この結果、好気性生物濾床４の充填層から
流出する処理水は有機性汚水中のＳＳ、ＢＯＤ及びリン
酸イオンが高度に除去された処理水となっている。以上
のような運転を続けるに従って、好気性生物濾床４の充
填層の濾過抵抗が増加し、好気槽３の水位が上限に達す
るので、弁２４、２５及び２７を閉じて流入水の供給を
止め、酸素含有気体の供給量を増加し、弁２９を開いて
洗浄水供給管７から洗浄水を供給し、濾床４の充填層内
に激しい（気液が混合して混相をつくる）混相攪乱流を
起こし、充填層内に捕捉されていたＳＳ（流入水中の微
生物、嫌気槽からの汚泥やＳＳ、それらによって育成さ
れた生物膜等）など充填層の濾過抵抗上昇の原因物質を
洗い出す。

【００２７】この好気槽からのＳＳを含む洗浄排水は送
液用配管９を通って沈澱槽１０に流入する。洗浄排水が
送液用配管９を通って沈澱槽１０に達する途中に洗浄排
水貯留槽を設けてあることが好ましい。またこの洗浄排
水貯留槽では貯留する洗浄排水にリンが放出されないよ
う、またＳＳを沈澱させないようエアレーションするこ
とが望ましい。

【００２８】沈澱槽１０で沈澱したＳＳは脱リン菌を含
む微生物などからなるリン含量の高い汚泥であり、沈澱
したの内余剰のものを排泥管１１を用いて（脱水した後
）系外に出して処分される。沈澱槽１０の上澄液は好気
性生物濾床４に上澄液供給管１２を用いて送液しリサイ
クルすれば容易に処理される。

【００２９】以上のようにして、従来不可能と考えられ
てきた固定床式生物膜方式で初めて生物学的脱リンを実
現させたが、その全く新しい技術思想の骨子を次に記述
する。

【００３０】■　　立体網目構造をもつ弾性粒状体を充
填固定化して好気性生物濾床を形成した好気槽における
濾床の洗浄排水の少くとも一部を、有機性汚水と共に好
気槽の前段に設けた嫌気槽に供給し、嫌気槽中で洗浄排
水中の脱リン菌を含む微生物と有機性汚水を接触させる
。

【００３１】■　　脱リン菌を含む微生物を懸濁させた
嫌気処理水を好気性生物濾床内に流入させ、好気性生物
濾床内でＳＳの濾過除去と同時に流入水中のリン成分を
リン酸の形で微生物の菌体内に取り込み、それと同時に
流入水中のＢＯＤは弾性粒状体に保持された生物膜によ
って好気的に処理される。

【００３２】本発明において、好気性生物濾床の濾材に
立体網目構造をもつ弾性粒状体を適用することは極めて
重要である。なぜなら、ＳＳが５００〜６００ｍｇ／リ
ットル程度の状態で、脱リン菌を含む微生物を有機性汚
水に懸濁させて好気性生物濾床に流入させるので、アン
スラサイトなどの粒状鉱物を濾床の充填層の担体として
用いたのでは通水開始後短時間で充填層が目詰まりを起
こすからである。

【００３３】従って、極めて大きな空隙率（９５％以上
）を有し、多くの生物膜を担持できると共に、ＳＳの捕
捉性にも優れている多孔性の立体網目構造をもつ弾性粒
状体によって生物膜を担持することが本発明の実施に必
須要件である。

【００３４】

【実施例】典型的なリン含有汚水である下水を対象とし
て、本発明の実証試験を行った結果について説明する。

【００３５】団地生下水から粗大異物を除去した下水に
ついて実験を行った。下水の水質と実験条件を表１及び
表２に示す。 表１ 水質 水温　　（℃）　　　　　　　　　　　　　　　　１８
〜１９．４ｐＨ　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　７．３〜７．６ＳＳ（ｍｇ／リットル）　
　　　　　　　８２〜１０５ＢＯＤ（ｍｇ／リットル）
　　　　　　１１０〜１３０ＰＯ４　３−（ｍｇ／リッ
トル）　　　　　　２．１〜３．０表２ 実験条件 嫌気槽滞留時間（流入下水基準）　　　　　　　　　　
３０分好気性生物濾床 充填層　　高さ　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　３．５ｍ充填材　　種類　　　　　　　　
　　ポリウレタンフォーム粒状物粒径　　　　　　　　
　　１０×２５×２５ｍｍの角状多孔率　　　　　　　
　　　　　　　　　　　４〜６コ穴／ｃｍポアサイズ　
　　　　　　　　　　　　　　　１．５〜２　　ｍｍ濾
過速度（流入下水基準）　　　　　　　　　　　　２５
ｍ／日供給空気量　　　　　　　　　　　　　　３Ｎｍ
３　ａｉｒ／ｍ３　下水濾床洗浄サイクル　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　一回／日以上の実験
条件において、下水に好気性生物濾床の逆洗排水中のＳ
Ｓを沈澱濃縮した濃縮汚泥（固形物濃度２．１〜２．３
％）を添加して、ＳＳを５００〜６００（ｍｇ／リット
ル）とした後嫌気槽に供給し、嫌気的に滞留させた。

【００３６】しかる後、嫌気槽流出液をポリウレタンフ
ォーム粒状物の充填層に供給した。充填層からの流出水
すなわち処理水の水質は極めて良好で、その結果を表３
に示した。

【００３７】 　　　　表３ 　　　　　　水質 　　　　　　　　　　水温　　（℃）　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　１９〜２０　　　　　　
　　　　　　　　ｐＨ　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　７．０〜７．２　　　　　
　　　　　　　ＳＳ（ｍｇ／リットル）　　　　　　　
　　　　　　　２〜３　　　　　　　　　　　　　　Ｂ
ＯＤ（ｍｇ／リットル）　　　　　　　　　　　　　　
３〜５　　　　　　　　　　　　ＰＯ４　３−（ｍｇ／
リットル）　　　　　　　　　　０．３〜０．４３好気
性生物濾床は流入水のＳＳが５００〜６００ｍｇ／リッ
トルと高いにもかかわらず２４時間通水後に濾過抵抗が
５００〜６００ｍｍＨ２　Ｏ増加するに過ぎず、一日一
回の洗浄で十分であった。

【００３８】このことは、立体網目構造をもつ弾性粒状
体の充填層が著しく大きなＳＳ捕捉容量をもち、本発明
の充填材として好適であることを示している。

【００３９】

【発明の効果】■　　好気性生物固定濾床装置は、従来
原理的に生物脱リンには不向きであるとされていたが、
本発明は初めて好気性生物固定濾床を用いて効果的な生
物学的脱リンを可能にした。

【００４０】■　　従来の活性汚泥法に基づく生物学的
脱リン方法では、好気槽の後に続いて汚泥の沈降分離槽
（沈澱槽と機能は同じであるが本発明のものとは規模と
目的が異なるので区別した）を設けることが不可欠であ
ったので、沈降分離槽からのＳＳのキャリオーバによる
処理水質の悪化が避けられなかったが、本発明では沈降
分離槽は不要であり、ＳＳは濾床の充填層の濾過により
高度に除去されるので、処理水質は極めて良好かつ安定
的である。

【００４１】■　　本発明では、設置面積が大きな沈降
分離槽が不要であるので、装置全体の設置面積が大きく
削減できる。■　　ＳＳの沈降性状に関係なく、確実に
固液分離が可能であるので、処理水質が安定し、維持管
理が極めて容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の有機性汚水の生物学的脱リン方
法にしようする処理装置のフロー図である。

【符号の説明】

１　　有機性汚水供給管 ２　　嫌気槽 ３　　好気槽 ４　　濾床 ５　　酸素含有気体供給管 ６　　処理水流出管 ７　　洗浄水供給管 ８　　多孔性部材 ９　　洗浄排水送液配管 １０　　沈澱槽 １１　　排泥管 １２　　上澄液供給管 １３　　嫌気処理水供給管 １４　　汚泥供給管 １５　　散気手段 ２４〜２９　　弁

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　有機性汚水の生物学的脱リン処理方法
   において、有機性汚水を嫌気性処理した後、立体網目構
   造をもつ弾性粒状体の充填固定層に供給して、好気性生
   物処理とＳＳの濾過を行い、該充填固定層の洗浄排水の
   少くとも一部を、前記有機性汚水と共に、嫌気性処理に
   導くことを特徴とする、有機性汚水の生物学的脱リン方
   法。
2. 【請求項２】　　嫌気槽及び好気槽からなる有機性汚水
   の生物学的脱リン処理装置において、上記好気槽は槽内
   に立体網目構造をもつ弾性粒状体の充填固定層で形成さ
   れた濾床と散気手段を有し、上記好気槽の上部に嫌気処
   理水を供給する手段を有し、下部に処理水の流出管を有
   し、上記好気槽の下部に濾床を洗浄する手段を有し、上
   部に濾床洗浄排水を流出して、その一部を嫌気槽へ導く
   手段を有することを特徴とする有機性汚水の生物学的脱
   リン装置。