JPH047099A - 有機物および窒素を同時に除去する排水処理方法 - 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） 本発明は、有機物、窒素、リンを含有する都市下水、廃
棄物最終処分場浸出水、し尿、産業廃水等の有機性排水
の処理方式に関し、より詳しくはメタノール等の水素供
与体を添加することなく、有機物、窒素、リンを有機性
排水から同時に除去する排水処理方式の改良に関する。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕排水中
の有機成分及び窒素成分を分解除去する排水の処理方式
として、脱窒菌が充填された嫌気性処理槽（嫌気）と、
活性汚泥が充填された好気性処理槽（好気）とが連結さ
れた、嫌気−好気プロセスあるいは好気−嫌気−好気プ
ロセスによる処理方式は従来から公知である。これらの
処理方式ては有機物を好気性処理槽によって処理し、窒
素を嫌気性処理槽によって処理するようにしており、現
在は有機物を主体に処理する好気性活性汚泥法が排水処
理方式の主流となっている。

しかしながら、好気性活性汚泥法は、有機物を除去する
ことができる反面、エネルギーの消費が多く、また余剰
汚泥の発生量も多く安定した処理水を得るためには複雑
な維持管理が必要であった。

また、嫌気性であるメタン発酵菌を利用して排水中の有
機成分を分解除去する嫌気性消化処理法は、処理水を直
接放流し得る程度まで有機物を除去することができず、
概して窒素の除去率が高々２０〜３０％で低いという課
題があった。

更に、窒素を高効率で除去するには、好気性汚泥法と脱
窒菌による嫌気性処理法を組み合わせた処理方式が用い
られるが、排水中の有機物を脱窒過程の水素供与体とし
て利用する処理方式は脱窒率か略４０％以下と低く、ま
た８０％程度まで脱窒率を上げるには３０〜４０時間以
上の長い滞留時間を要し、極めて大きな処理槽を必要と
する無駄があった。このような脱窒処理には高速度、高
効率で処理するためメタノール等の水素供与体を添加す
るプロセスが必要で、プロセスがより一層複雑になり、
維持管理上及び処理槽の小型化等の課題があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、
水素供与体を添加することなく、有機物、窒素を同時に
高速かつ高い除去率で除去することかでき、しかも維持
管理が比較的容易な排水処理方法を提供することを目的
としている。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究した
結果、メタン発酵菌と脱窒菌とを組み合わせ共生させる
ことにより上記目的を解決し得ることを見出した。

本発明は、メタン発酵菌と脱窒菌とを共生させた嫌気性
処理槽と、該嫌気性処理槽の下流側に連結された好気性
活性汚泥処理槽とを備え、有機物、窒素、リンを含有す
る有機性排水を上記嫌気性処理槽、好気性活性汚泥処理
槽で順次処理して有機物、窒素、リンを同時に除去した
後、この処理水の一部を上記嫌気性処理槽に再循環させ
ることを特徴とする排水処理方式を提供するものである
。

以下、第１図、第２図を参照しながら本発明を説明する
。尚、第１図は本発明の排水処理方式のプロセスの一例
を示す構成図、第２図は本発明の排水処理方式のプロセ
スの他の例を示す第１図相当図である。

本発明の排水処理方式は、第１図に示す如く、メタン発
酵菌と脱窒菌とを共生させて固定化した微生物を充填し
た嫌気性処理槽（１）と、該嫌気性処理槽（１）の下流
に第１バツフア槽（２）を介して連結された好気性活性
汚泥処理槽（３）とを備えて構成され、有機性排水（原
水）を上記嫌気性処理槽（１）、好気性活性汚泥処理槽
（２）で順次処理して有機物、窒素、リンを同時に除去
した後、この処理水の一部を再循環させ上記原水と合流
させて上記嫌気性処理槽（１）へ供給するように構成さ
れている。また、必要に応じて上記第１バツフア槽（２
）から上記嫌気性処理槽（１）へ、あるいは上記好気性
活性汚泥処理槽（３）から流出した処理水の一部を第２
バツフア槽（４）を介して上記好気性活性汚泥処理槽（
３）へそれぞれ同時にあるいはいずれか一方へ再循環さ
せるようにすることができる。

また、本発明の他の排水処理方式は、第２図に示す如く
、第１図に示す排水処理方式における嫌気性処理槽（１
）を第１嫌気性処理槽（ＩＡ）と第２嫌気性処理槽（Ｉ
Ｂ）の２槽に分割し、第１嫌気性処理槽（ＩＡ）に酸生
成菌と脱窒菌を共生させ固定化した微生物を充填し、第
２嫌気性処理槽（ＩＢ）にメタン生成菌と脱窒菌を共生
させ固定化した微生物を充填して構成され、その他は第
１図に示す排水処理方式に準じて構成されている。

而して、本発明におけるメタン発酵菌は、水中の有機物
を加水分解等して酢酸、プロピオン酸等からなる低級脂
肪酸等の中間体まで代謝する酸生成菌と、酸生成菌によ
って得られた中間体をメタンに変換するメタン生成菌と
からなっている。

酸生成菌としては、例えば［：ｏｒｙｎｅｂａｃｔｅｒ
ｉｕｍＬａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓ、　Ｍｉｃｒｃｏｏ
ｃｃｕｓ　　ＰｓｅｕｄｏｍｏｎａｓＢａｃｉｌｌｕｓ
、　Ｃｌｏｓｔｒｉｄｉｕｍ等が挙げられる。また、メ
タン生成菌としては、例えば、Ｍｅｔｈａｎ。

ｂａｃｔｅｒｉｃ＋ｍ　、Ｍｅｔｈａｎｏｃｏｃｃｕｓ
　、Ｍｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａ。

Ｍｅｔｈａｎｏｓｐｉｒｉｌｌｕｍ、　Ｍｅｔｈａｎｏ
ｔｈｒｉｘ等が挙げられる。

また、本発明における脱窒菌は、硝酸または亜硝酸を変
換して窒素を生成させる脱窒作用のある微生物で、脱窒
菌としては、例えば、Ｐｓｅｎｄｏｍｏｎａｓ、　Ｆｌ
ａｖｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ、　Ｂａｃｉｌｌｕｓ等が挙
げられる。

また、本発明における嫌気性処理槽は、酸素が存在しな
い条件下において成育するメタン発酵菌及び脱窒菌の代
謝活性により上記原水を処理する槽で、該嫌気性処理槽
ではメタン発酵菌と脱窒菌とが共生している。そして、
メタン発酵菌によって生成された低級脂肪酸が脱窒菌に
必要な水素供与体として供給されるため、水素供与体の
供給が不要である。活性を呈する温度としては１０〜３
７℃に設定することが好ましい。両画の共生の態様とし
ては、第１図に示す排水処理方式のように、メタン発酵
菌（酸生成菌及びメタン生成菌）と脱窒菌とが共生する
態様、及び第２図に示す排水処理方式のように、酸生成
菌及び脱窒菌の共生とメタン生成菌及び脱窒菌の共生と
を組み合わせて全体としてメタン発酵菌と脱窒菌とか共
生する態様が好ましい。

また、メタン発酵菌、脱窒菌は共生状態で固定化されて
用いられ、固定化の態様としては、これら両者を接触材
に固定した生物膜として固定床とする態様、あるいはこ
れら両者を接触材を介さずにグラニユールとして流動床
とする態様か好ましい。

また、本発明における好気性活性汚泥処理槽は、原水中
の溶存酸素の存在下で生育する好気性微生物を利用して
原水中の有機物を分解、除去する槽で、好気性微生物が
失活しない温度に設定することが好ましい。

而して、本発明における排水処理方式は、原水を嫌気性
″処理槽、好気性活性汚泥処理槽て順次処理した処理水
の一部を嫌気性処理水に再循環させるものである。一部
の処理水を再循環させる場合、嫌気性処理槽に流入する
際の再循環流量（Ｒ１）と原水流量（Ｑ）　との比（Ｒ
，／Ｑ）は、１〜６に設定することが好ましく、３〜４
がより好ましい。

また、本発明において有機物、窒素、リンを同時に除去
するには、嫌気性処理槽、好気性活性汚泥処理槽におけ
る原水の滞留時間は、原水中の有機物濃度（ＴＯＣ）と
全窒素濃度（ＴＮ）との比（Ｃ／Ｎ）によって適宜設定
することができ、通常数時間〜１０数時間に設定するこ
とが好ましい。

尚、本発明の排水処理方式は、メタン発酵菌と脱窒菌と
が共生する嫌気性処理槽と好気性活性汚泥処理槽とを組
み合わせ、且つメタン発酵菌、脱窒菌を固定する処理方
式であればよい。

〔作用） 本発明によれば、原水を処理水の一部と共に嫌気性処理
槽に供給すると、嫌気性処理槽では、メタン発酵菌によ
って有機物を分解してメタン、炭酸ガス、低級脂肪酸等
を生成すると共に低級脂肪酸の存在で脱窒菌が作用して
窒素が有機物と同時に除去され、次いで好気性活性汚泥
処理槽では有機物を確実に分解することができる。

〔実施例〕

次に、第２図に示す排水処理方式を用いた実施例に基づ
いて本発明を説明する。

本実施例では、メタン発酵菌及び脱窒菌を共生させて５
〜３７℃で培養した後、生物膜として第１、第２嫌気性
処理槽（ＩＡ）、　（ＩＢ）に充填し、温度を１５〜３
７℃に調節すると共に好気性活性汚泥処理槽（３）を室
温前後（１５〜１８°）に調節した状態で、それぞれの
処理槽（ＩＡ）、　（ｌＢ）、　　（３）内に処理水を
２時間〜ｌＯ数時間滞留させて第１表に示す条件で原水
を処理した。

次いで、各嫌気性処理槽（ＩＡ）、　　（ｌａ）におけ
るメタン、窒素ガス及び炭酸ガスの発生量を測定し、ま
た、再循環比を変化させて、それぞれの有機物除去率、
全窒素除去率及びメタン転化率を求め、更に再循環比と
除去率、転化率との関係を求め、それぞれの結果を第３
図〜第５図に示した。

第　　１ 表 （ＩＡ＞では、窒素ガスの発生があり、酸生成菌の中間
代謝産物である酢酸を水素供与体として利用して脱窒が
行われていることが判る。

また、第４図に示す結果によれば、第２嫌気性処理槽（
ＩＢ）においても窒素ガスの発生がみられるが、このこ
とは第１嫌気性処理槽（１八）からの溢流水中のＮＯ３
−濃度がほぼＯであることから、溢流水中に溶解した窒
素ガスのストリッピングによるものと推定される。

また、第５図に示す結果によれば、再循環流量と原水流
量との比（Ｒ１／Ｑ）を約３にすることによフて、現在
の標準活性法の容積負荷の８〜１０倍の有機物負荷にお
いてＴＯＣ除去率９９．５％、ＴＮ除去率８０％が得ら
れ、またメタン転化率略１３％が得られ、有機物、窒素
が同時且つ高効率で除去されていることが判る。

尚、６．ｆｉＫｇ−ＢＯＤ　／　ｍ３・日の高い流入負
荷の場合でも、流入有機物の６０％は第１嫌気性処理槽
で除去され、好気性処理槽における有機物負荷は０．３
Ｋｇ　７ｍ３・日であった。このような高負荷で循環量
が多い場合でも、第２図のプロセスとすることにより嫌
気性処理槽のＯＲＰは一２００ｍＶ〜−２５０ｍＶが維
持され、メタン発酵に支障なかった。

〔発明の効果〕

以上本発明によれば、水素供与体を添加することなく、
有機物、窒素、リンを同時に除去することができ、しか
も維持管理が容易な排水処理方式を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の排水処理方式のプロセスの例を示す構
成図、第２図は本発明の排水処理方式のプロセスの他の
例を示す第１図相当図、第３図は第２図に示す排水処理
方式の一実施例での第１嫌気性処理槽におけるガス発生
速度を示すグラフ、第４図は第２図に示す排水処理方式
の一実施例での第２嫌気性処理槽におけるガス発生速度
を示すグラフ、第５図は第２図に示す排水処理方式の一
実施例によるＴＯＣおよびＴＮ除去率、メタン転化率と
再循環比との関係を示すグラフである。 （１）・・・嫌気性処理槽、 （１八）・・・第１嫌気性処理槽、 （ＩＢ）・・・第２嫌気性処理槽、 （３）・・・好気性活性汚泥処理槽。 特許出願人　群馬大学長　　前用　　正向　　　　　大
和設備工事株式会社

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）メタン発酵菌と脱窒菌とを共生させた嫌気性処理
   槽と、該嫌気性処理槽の下流側に連結された好気性活性
   汚泥処理槽とを備え、有機物、窒素、リンを含有する有
   機性排水を上記嫌気性処理槽、好気性活性汚泥処理槽で
   順次処理して有機物、窒素、リンを同時に除去した後、
   この処理水の一部を上記嫌気性処理槽に再循環させるこ
   とを特徴とする排水処理方式。
2. （２）上記メタン発酵菌が酸生成菌及び／またはメタン
   生成菌からなることを特徴とする請求項（１）記載の排
   水処理方式。
3. （３）上記メタン発酵菌と上記脱窒菌とを共生状態で固
   定することを特徴とする請求項（１）または（２）いず
   れかに記載の排水処理方式。