JPH0592197A - 硝化と脱硝による水の生物的浄化方法 - Google Patents

硝化と脱硝による水の生物的浄化方法

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JPH0592197A
JPH0592197A JP8604292A JP8604292A JPH0592197A JP H0592197 A JPH0592197 A JP H0592197A JP 8604292 A JP8604292 A JP 8604292A JP 8604292 A JP8604292 A JP 8604292A JP H0592197 A JPH0592197 A JP H0592197A
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aerobic
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Michele Payraudeau
ペロドウ ミシエル
Franck Rogalla
ロガツラ フランク
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    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/02Aerobic processes
    • C02F3/06Aerobic processes using submerged filters
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/28Anaerobic digestion processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C02F3/00Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/30Aerobic and anaerobic processes
    • C02F3/302Nitrification and denitrification treatment
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10Biological treatment of water, waste water, or sewage

Abstract

(57)【要約】 【目的】 硝化と脱硝による水の生物的浄化方法。 【構成】 被処理水を一次沈澱処理を行わずに高濃度の
フリーのバイオマスよりなるスラッジベッドを収容した
第1の反応槽1へ高速で上向きに導入する。第1の反応
槽1は無酸素状態で運転する。第1の反応槽1から出た
水は好気性で運転される第2の反応槽2へ送り、第2の
反応槽2から出た処理済みの水の一部を第1の反応槽1
の底部へ再循環する。アンモニア性窒素を含む水の処理
に適用できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は排水および廃液の処理ま
たはアンモニア性窒素を含む全ての水の処理に関するも
のであり、特に、アンモニア性窒素を硝酸イオンに変
え、次いでこの硝酸イオンを除去することによって、換
言すれば硝化と脱硝によって水中の全窒素を除去または
大幅に減少させるための水浄化方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】活性汚泥法によって排水から窒素を除去
するための従来の設備では、被処理廃液を先ず一次沈澱
処理した後に好気性の槽またはタンクに送り(アンモニ
ア性窒素から硝酸塩を形成する)、次いで嫌気性すなわ
ち無酸素的に機能する槽またはタンク(炭素源の存在下
で脱硝して窒素を生成する)へ送っている。好気性タン
クで生じた硝酸塩は無酸素状態のタンクまたは容器へ送
られる。このタンクまたは容器の次には少なくとも1つ
の浄化槽が続き、ここで回収された汚泥は無酸素ゾーン
へ送られる。大量のバイオマスを用いることによって、
通気ゾーンと非通気ゾーンとを交互に備えた単一の水槽
で操作を行うことも可能である(フランス国公開特許第
2,372,121号)。いずにせよ、従来プロセスではバイオ
マスの濃度が低く(通常5g/リットル以下)、2つの
操作ゾーンには2種類の微生物すなわち硝化性微生物と
脱硝性微生物との混合物が送られる。従って、これらの
微生物は処理ゾーンによって従属栄養菌(hetrotrophes)
または独立栄養菌(auto-trophes)の機能を十分には発揮
できない2つのゾーンを循環するため、多くの場合好ま
しくない条件下にある。こうした硝化性微生物(独立栄
養菌)の低い増殖率を改善し且つ浄化槽を省略するため
に、2つのゾーンを用いた浄化方法(例えば、フランス
国公開特許第2,604,990 号)または水よりも密度の小さ
い材料を用いて軽くしたベッドを用いる方法(例えば、
フランス国公開特許第 2,632,947号)が知られている。
これらの方法では微生物を担体に固定し、固定ベッドの
一部に通気しないで窒素を除去する。これらの方法は明
らかに有利であるが、実際に実施する場合に、微生物の
担体の役目をする粒子が洗浄操作で絶えず混合して、硝
化および脱硝ゾーンで混合コロニーを形成する。従っ
て、各々特異な機能と性質を有する各微生物は次第に増
殖にとって好ましくない状態 (いわゆる活性汚泥法の場
合と同様な状態) になる。さらに、被処理排水中の粒子
状物質の濃度が高い場合には、粒状ベッドに付着し易い
ため、多くの場合、一次沈澱処理を行う必要がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の主目的は一次
沈澱処理を不要にすることにある。本発明の第2の目的
は各微生物の特異な機能が十分に発揮できるような状態
に維持することにある。本発明の第3の目的は被処理排
水中の粒状物質によって好気性反応器が閉塞する(colma
tage) のを減らすことにある。
【0004】
【課題を解決する為の手段】上記目的を達成するための
本発明の基礎となっている考えは、炭素含有量の多い廃
液が上昇流で導入される微生物コロニーを無酸素状態に
維持したスラッジベッドと、有機物含有量が低い強制通
気された硝化専門の好気性で運転される反応器とを組み
合わせることにある。
【0005】
【作用】スラッジベッドで構成されるバイオマス反応器
中で水処理を行うことは既に知られており、特に以下2
種の方式が良く知られている: 炭素濃度の濃い廃水の
嫌気的処理(レッチンガ(Lettinga)達、Biotechnology
and Bioengineer-ing 、第22巻、669 〜734 頁、1980
年)および窒酸塩の含有量が高いイオン交換溶出液の無
酸素的処理(ヴァン デル ホーク(Van der Hoek)達、
Applied Microbio.Biotechnol. 27、199 〜205 頁、198
7年)。これらの方法では、基質の濃度が高くなると上
昇流の速度が、供給流および循環流の両方で 0.5m/h
に低下する。さらに、基質の濃度が高くなるとガス(嫌
気性処理ではメタンと二酸化炭素、無酸素処理では窒
素)が多量に発生するので、反応器の上部にガス分離
器、例えば公知の傾斜板を設ける必要が生じる。さらに
最近では夥粒状のスラッジを用いた好気性反応器へ沈澱
処理済みの水を供給する方法も提案されている。しか
し、この方法では酸素を予め溶解しておく(ミシャナ(M
ishana) 達、Water Science Techn. 23 981 〜990 頁、
1991年)か通気用中間タンクを用いる(高橋(Takahash
i) 達、Water Science Techn. 23 第973 〜980 頁、199
1年)必要がある。しかも、この方法で得られるスラッ
ジ濃度は10g/リットル以下である。
【0006】本発明は、硝酸塩の流れの一部を好気性反
応器から再導入し且つ被処理排水の上昇流の速度を公知
方法よりも高速にして、廃水、特に都市排水を処理する
ものである。
【0007】本発明方法では、被処理水を、一次沈澱処
理せずに、スラッジベッドよりなる無酸素状態で運転さ
れる第1の反応槽中へ上向きに導入し、第1の反応槽か
ら出た水は好気性下で運転される第2の反応槽へ送り、
この第2の反応槽からの処理済みの浄化水の一部を第1
の反応槽の底部へ再循環させる。本発明では一次沈澱処
理が不要なため、無酸素性反応槽中を上昇流で通過する
被処理水中に含まれていた懸濁物によって、夥粒状スラ
ッジは重くなり、その濃度は一般に30〜100 g/リット
ルになる。流入する被処理水の流速は極めて高速で、少
なくとも3m/hであり、通常は5〜10m/hである。
さらに、流入する水は再循環される好気性反応槽からの
溢流水で希釈されるので、ガスの生成が減り、従って、
本発明装置では相分離装置が不要になる。また、第2の
反応槽から再循環される水の中に含まれた溶在酸素と硝
酸塩によって、公知方法で必要であった酸素の予備溶解
段階や中間の通気用タンクが不要になる。要約すると、
公知方法のように異種のバイオマスが混合されることが
ないので、バイオマスを専門化させて、各バイオマスの
機能を十分に発揮させることができ、それによって硝化
反応と脱硝反応とを促進させることができる。
【0008】本発明方法は添付の図1に示す概念的な処
理装置を用いて実施することができる。図1では1が無
酸素状態で運転される反応器であり、2が好気性状態で
運転される反応器である。炭化物および硝化物で汚染さ
れた被処理排水は反応槽1の底部3から導入される。反
応槽1からの流れ4は好気性反応槽2へ送られる。この
反応槽2へは5から空気すなわち酸素源が導入される。
反応槽2から出た処理済みの流れ6の一部は排出され、
残りの部分は7を通って反応槽1の底部3へ再循環され
る。反応槽1の中にはスラッジベッドの形でバイオマス
がフリーな状態で入っており、被処理排水はこの反応槽
1に連続的または間欠的に導入される。この際、流入す
る水を広範囲に分布させるために、格子および/または
一連のノズルを用いのるが好ましい。また、全体を攪拌
するかスラッジを掻き混ぜて、窒素の気泡が出口8から
出るようにするのが好ましい。また、反応槽1の上部に
公知の傾斜板沈澱装置を設けることもできる。好気性反
応器2は各種公知の方法で運転することができ、例え
ば、固定式のバイオマスいわゆるバイオカーボン(Bioc
arbone)法(登録商標)(フランス国公開特許第 2,35
8,362、第 2,439,749号、第 2,604,990号)や、流動ベ
ッドと水よりも低密度のベッド粒子を用いた固定ベッド
とを組合せた方法(フランス国公開特許第 2,632,947
号)や、浸水されていない固定バクテリアベッドまたは
生物ディスクを用いる方法等を用いることができる。一
般に、被処理排水には砂の除去操作(dessablage)、スク
リーン操作(degrillage)および脱油操作を予め行い、ス
ラッジの沈降速度を増加させる薬剤、例えばミョウバ
ン、塩化鉄または高分子物質の凝集剤を添加する。ま
た、石灰を添加して炭酸塩を形成させ、リンを沈澱させ
ることもできる。また、大抵の場合、無機硝酸塩と炭素
源(エタノール等)の添加が有利であることも分かって
いる。
【0009】
【実施例】
1.都市排水の処理 添付の図1に示す装置を用いて操作した。この装置の反
応槽1は高さが3メートルで、径は50cmであり、第2の
好気性反応槽2は固定ベッド式の"バイオカーボン(Bioc
arbone)型”で、これには酸素含有率の高い空気が注入
される。3から導入される被処理排水(インフルエン
ト)には水1リットル当たり約50mgの窒素(NH3)を含
み、そのCODは 500mg/リットルで、SS(懸濁物
質)の割合は 250mg/リットルである。3から導入した
被処理排水の上昇速度は5m/hであり、その内の 1.5
m/hは新たに供給される被処理排水によるものであ
り、 3.5m/hは好気性反応槽2から7を通ってくる再
循環水によるものである。この反応槽内での窒素濃度は
約10mg/リットルであり、無酸素反応槽1中での見掛け
の滞留時間は1〜2時間にした。スラッジ濃度を平均50
g/リットルに維持すると、スラッジベッドへの負荷量
は1立方メートル/1日当たりCODは10kgにすること
ができ、窒素(NO3)は1kgにすることができた。反応
槽1の出口4での水には依然としてアンモニア(Nにし
て約15mg/リットル)を含み、CODは 100mgであり、
SSは50〜100 mgであり、さらに硝酸塩を含んでいた。
処理済みの浄化水6は約10mg/リットルの硝酸塩(NO
3 のN) を含み、約1mg/リットル以下であった。
【0010】2.飲料水の処理 エタノールを含む被処理水は4mg/リットルのN(NH
4 のN) を含み、SSの比率は10mg/リットル以下であ
り、CODは 10 mg/リットル以下であり、窒素の比率
(NO3 のN) は20mg/リットルであった。第2の反応
槽2(この場合には通気フィルターとして機能する)の
出口6でのOCDとSSは実質上ゼロで、窒素の比率
(NO3 のN) は最大でも5mg/リットルまで低下して
いた。
【0011】以上の実施例では、互いに並んで配置され
た2種類の独立した反応槽を用いたが、本発明の変形例
として、1つの反応槽内で好気性反応槽を無酸素タンク
の上方に設置し、被処理水を上向きに導入して無酸素相
と好気性相とを2つのゾーンで別々に行うこともでき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明方法を用いるための装置の概念図。
【符号の説明】
1 反応槽 2 反応槽 3 被処理水の入口 5 空気供給口 6 浄化水 7 循環水 8 脱気口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フランク ロガツラ フランス国 75018 パリ ル ドウエー ム 94

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 好気性媒体中、次いで嫌気性(無酸素)
    媒体中で生物的処理を行って汚染された水を硝化および
    脱硝する方法において、 被処理水を、一次沈澱処理を行わずに、スラッジ濃度が
    30〜100 g/リットルとなるスラッジベッドの形をした
    フリーなバイオマスを収容した無酸素状態で運転される
    第1の反応槽(1) に上向きに高速で導入し、第1の反応
    槽から出た流れ(4) を好気性下で運転される第2の反応
    槽(2) へ送り、この第2の反応槽(2) からの処理済み水
    の一部(7)を第1の反応槽の底部へ再循環し、第1の反
    応槽 (1)の底部(3) に導入される被処理水と再循環水
    (7) とを含めた水の全流量を少なくとも3メートル/h
    の上昇流速に対応させることを特徴とする方法。
  2. 【請求項2】 第2の反応槽が通気生物フィルターの役
    目をする請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 無酸素状態の第1の反応槽 (1)中のスラ
    ッジベッドの底部を攪拌して均等に分散させる請求項1
    または2に記載の方法。
  4. 【請求項4】 第1の反応槽 (1)の上部に水とスラッジ
    の分離速度を加速する傾斜板を設けた請求項1〜3のい
    ずれか一項に記載の方法。
  5. 【請求項5】 被処理水を連続的、間欠的にまたは所定
    シーケンスで供給する請求項1〜4のいずれか一項に記
    載の方法。
  6. 【請求項6】 被処理水に凝集剤、石灰源、無機硝酸塩
    源および炭素源よりなる群の中から選択される試薬を予
    め添加する請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
  7. 【請求項7】 2つの反応槽(1、2)が互いに並んで独立
    している請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。
  8. 【請求項8】 好気性反応槽 (2)を無酸素状態で運転さ
    れる反応槽 (1)の上部に配置し、被処理水を上昇流で導
    入して無酸素相および好気性相の2種類の処理を同一の
    反応槽内の別々のゾーンで行う請求項1〜7のいずれか
    一項に記載の方法。
JP8604292A 1991-03-08 1992-03-09 硝化と脱硝による水の生物的浄化方法 Withdrawn JPH0592197A (ja)

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