JPH0691997B2

JPH0691997B2 - 生物学的排水処理方法

Info

Publication number: JPH0691997B2
Application number: JP61202743A
Authority: JP
Inventors: 一郎山本; 正樹藍沢; 操会沢; 豊彦松島; 能成井上; 博明宮腰
Original assignee: 環境エンジニアリング株式会社
Priority date: 1986-08-30
Filing date: 1986-08-30
Publication date: 1994-11-16
Anticipated expiration: 2009-11-16
Also published as: JPS6359396A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、生物学的排水処理方法に関し、更に詳しくは
好気工程および嫌気工程を有する生物学的排水処理方法
に関し、特に排水中の窒素および燐を同時に且つ効率的
に除去するための回分式生物学的排水処理方法に関す
る。

（従来の技術）近年、内湾、内海、湖沼等の水域における窒素および燐
による富栄養化現象の進行は、水質汚濁の主原因として
大きな社会問題化し、これらの水質汚染の原因となる一
般家庭排水および工場排水に対して、特に排水中に含ま
れる窒素および燐に対して厳しい規制が実施され、その
ための排水処理方法も種々提案されている。

排水処理方法として最も一般的な方法は、活性汚泥法に
よる生物学的排水処理方法であり、該方法による窒素の
除去は、好気処理でBOD酸化菌と硝化菌を利用して、排
水中の各種窒素化合物をNOx態窒素まで酸化する工程
と、嫌気処理で脱窒菌を利用して、好気処理で生成した
NOx態窒素を窒素ガスに還元する脱窒工程の２工程から
なっている。

また、活性汚泥法により微生物反応を利用する燐の除去
方法は生物学的燐除去法と呼ばれ、生物学的処理の嫌気
工程で放出された燐を好気工程で微生物の細胞に過剰に
取り込ませて、この燐を取り込んだ微生物を余剰汚泥の
形で処理系外に取り出す方法と、微生物により過剰に摂
取された燐を嫌気条件下で再び放出させて、燐の濃縮液
とし、これを化学的に凝集させて分離除去する方法に大
別されている。

しかしながら、上記の如き従来の活性汚泥法により、窒
素および燐を同時に除去しようとすることは、好気処理
と嫌気処理という互いに相反する微生物代謝メカニズム
を利用するものであるため、本法を安定して運転するに
は、好気処理および嫌気処理での操作条件の適正な管理
が重要になってくる。

回分式の生物学的排水処理方法による窒素および燐の除
去は、好気処理と嫌気処理とを予め設定した処理タイム
スケジュールに従って制御することによって、一般の生
物学的排水処理方法に比較すると、容易に且つ確実に処
理性能を確保できる特長を有してきる。ところが、処理
槽に注入される排水の組成および処理槽内での処理の進
行は非定常であり、時間の経過に従って処理槽内の状況
は大きく変化することになる。

このため、従来、処理水のORP（酸化還元電位）、DO
（溶存酸素濃度）、pH、汚泥濃度、汚泥令等を検出し、
これらの計測値の単独あるいは組合せによって好気処理
と嫌気処理とを制御する試みがなされている。

（発明が解決しようとしている問題点）しかし、これらの計測値は処理槽内での反応結果または
経過を直接示す値ではなく、あくまでも間接的な指標で
ある。

例えば、嫌気処理時における有機炭素源供給量の管理
で、処理槽内のORPを計測し、この値に基づいた制御の
試みがなされている。ORP値は、処理槽のpH、水温、D
O、有機物量、NOx態窒素量、SRT、微生物量、その他の
酸化、還元性物質の濃度の影響を受けて変化するため、
処理条件の制御値として利用するには非常に複雑な補正
操作を必要とし、実用的な制御方式と云えない。工程時
間の制御においても同様であり、従来提案されている方
式では厳密な意味での制御は不可能である。

従って、従来の回分式生物学的排水処理方法において
は、予めその好気処理、嫌気処理あるいは嫌気処理時の
有機炭素源の添加時期および量は、流入する排水の組成
を大まかに把握してそれに基づいて決定されているた
め、流入排水の組成の変化や処理水の処理程度に十分に
追従できなかった。

すなわち、その結果として嫌気処理時間が短いとNOx態
窒素の還元が不十分になるのみならず、燐を過剰摂取し
て燐除去機能の主体をなすポリ燐酸蓄積微生物を優先的
に増殖させることができず、次の好気処理における微生
物による燐の除去性が悪化するという問題が生じる。

逆に、嫌気処理時間が長すぎる場合には、微生物体内に
蓄積した燐の放出量が多くなりすぎ、次工程での燐除去
性を悪化させることになる。すなわち、嫌気処理時間が
NOx態窒素の消失時点と一致するのが望ましいが、この
ような嫌気処理時間とNOx態窒素の消失時点を種々の組
成の排水において一致させることは不可能であった。

一方、好気処理時間が短いと、当然のことながらアンモ
ニアや有機態窒素のNOx態窒素への酸化が不十分にな
り、また微生物による燐の摂取も不十分になる。逆に好
気処理時間が長い場合には微生物の自己消化が進行して
微生物の呼吸速度が低下するため、次の嫌気処理でのNO
x態窒素の還元速度が低下する。燐摂取微生物の燐除去
性も微生物の呼吸活性と強いかかわりをもち、微生物の
自己消化が進行するとこのような微生物の機能が低下す
る。

従って、好気処理時間がNOx態窒素濃度がピークとなる
時間と一致させるのが望ましいが、このような一致は流
入排水の組成が変化することによって殆ど不可能であ
る。

また、嫌気処理時に必要に応じて有機炭素源を注入する
が、有機炭素源のNOx態窒素に対する過剰注入は処理水
のBODおよびCODを押し上げることになるため、この過剰
な有機炭素源を除去するための再曝気工程の時間を長く
確保する必要があり、設備容量、電力とも余分に必要と
なる。また、脱窒工程で燐の放出がおこり、この燐の再
摂取のためにも再曝気時間を余分に確保する必要があ
る。

一方有機炭素源の注入量がNOx態窒素に対して不足する
場合には、当然のことながら、NOx態窒素の除去が十分
にできず、処理水の窒素濃度を押し上げることになる。
また、沈殿工程で脱窒素反応がおこり、発生した窒素ガ
スによる汚泥の浮上がおこり、固液分離に支障が生じ
る。そして、処理槽内にNOx態窒素が残留すると、次の
嫌気処理での燐の放出に支障があり、ポリ燐酸摂取菌の
活動が弱まり、燐除去機能が低下する。従って有機炭素
源の注入は、処理水中に存在するNOx態窒素量に丁度合
致することが好ましいが、流入排水の変化によって、こ
のような一致は殆ど不可能であった。

以上の如く、従来の回分式生物学的排水処理方法におい
ては、好気処理および嫌気処理の時間、有機炭素源の添
加時期および量の決定が、処理水のNOx態窒素濃度に対
応させることが十分でないために、回分式生物学的排水
処理方法の本来有する優れた窒素および燐の除去性能を
十分に発揮することができないという問題が生じてい
る。

従って、本発明の目的は上記の如き種々の問題を解決
し、窒素および燐を効率よく且つ経済的に除去できる回
分式生物学的排水処理方法を提供することである。

（問題点を解決するための手段）本発明者は上記の如き問題を解決すべく鋭意研究の結
果、回分式生物学的排水処理方法において、処理水中の
NOx態窒素を連続的に測定し、該測定値に従って処理条
件を制御することによって上記の如き種々の問題が容易
に解決され、流入排水の組成変動にも係らず、排水中の
窒素および燐が効率良く且つ経済的に除去し得ることを
見い出したものである。

すなわち、本発明によれば、回分式生物学的排水処理方
法において、処理水中のNOx態窒素を迅速に測定し、こ
の測定値に基き、該方法の好気処理時間、嫌気処理時
間、および注入する有機炭素源の注入時期および量を適
格にコントロールできるものである。

本発明における処理水中のNOx態窒素濃度の測定は、従
来公知のNOx態窒素の濃度の測定方法、例えば、プルシ
ン吸光光度法、硫酸ヒドラジン還元法、エチレンジアミ
ン法、紫外吸光度法等いずれの方法によっても可能であ
るが、本発明においては処理水中のNOx態窒素濃度を迅
速且つ連続的に知る必要があることから、最も好ましい
方法は、本発明者等が以前に開発した紫外吸光度法を利
用する方法である。この方法は特願昭60−210289号明細
書に十分に開示されているのでその詳細は略するが、処
理槽中の排水中のNOx態窒素濃度を定量するにあたり、
定量前に予め検水たる排水中の妨害物質をRO膜（逆浸透
膜）および／またはUF膜（限外濾過膜）で除去した後、
従来公知の紫外吸光度法で処理槽中の処理水のNOx態窒
素濃度を測定する方法である。この方法によれば、処理
槽内の処理水のNOx態窒素濃度が殆どタイムラグがなく
直ちに且つ連続的に検出できるものである。

上記方法において使用するRO膜とは、海水の淡水化、種
々の溶液中の溶質の濃縮あるいは分離技術として広く知
られている逆浸透法に使用される膜であり、主として比
較的小さい分子の溶質の溶液の分離、濃縮あるいは精製
等に使用されているものである。

またUF膜とは、限外濾過膜として公知であり、上記のRO
膜による溶質よりも大きい分子量の溶質の濃縮、分離あ
るいは精製を行う限外濾過方法に使用されているもので
ある。

このようなRO膜およびUF膜はAbcor lnc.、Ajax lntl.Co
rp.、Amicon Corp.、Aqua−chem.lnc.、Culligan lntl.
Co.、Dorr−olivir.lnc.、Dowchemical Co.、Dupont.C
o.、Envirogenics Co.、General Electric Co.その他多
くのメーカーから、種々の孔径のRO膜またはUF膜として
市販されており、これらのものがいずれも入手でき、選
択して本発明に使用することができる。

以上の如きRO膜および／またはUF膜は、食塩等の小さい
分子の無機塩等を透過しないものから、無機塩等は透過
するが中程度の分子量の有機化合物あるいは高分子有機
化合物を透過しないもの等種々の孔径のものが入手し且
つ使用できるので、予め検水となる排水の種類からその
内に含まれる各種夾雑物の種類を調べておき、NOx態窒
素は実質的に透過できるが、それらより分子量の大なる
夾雑物、例えば、各種界面活性剤、洗剤、石鹸、微生物
等は実質的に透過しないRO膜またはUF膜を採用するのが
好ましい。

例えば、好ましいRO膜あるいはUF膜の選定方法として
は、排水中に含有されていると考えられる上記の如き各
種の夾雑物およびNOx態窒素を水に溶解して疑似排水を
作成し、この疑似排水を用いて種々の孔径のRO膜および
／またはUFを膜により、NOx態窒素を実質的に透過する
が、NOx態窒素より大きな分子量の夾雑物は実質的に透
過しないRO膜またはUF膜を採用することができる。また
これらのRO膜とUF膜とを組合せて使用することもでき
る。

本発明者の研究によれば、１つの好ましいRO膜は、塩除
去率が30〜70％のRO膜であることを知見した。

すなわち、食塩とドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウ
ム（DBS）と含有する疑似排水を調製し、この疑似排水
中の食塩とDBSのRO膜による除去率を測定したところ、
塩除去率が30〜70％のRO膜が、NOx態窒素の大部分を実
質的に透過させ、且つDBSを実質上透過しないことを知
見したものである。勿論、このようなRO膜の物質透過率
（除去率）は、使用するRO膜の運転条件、特に使用する
運転圧力によって大いに影響されるので、適切な運転条
件の設定も重要である。このような運転条件に関する本
発明者の詳細な検討によれば、RO膜の通常の運転圧力は
モジュール入側が20〜50kgf/cmであるが、運転圧力とし
て通常の圧力より低い圧力、例えば３〜5kgf/cmのモジ
ュール入側圧力を採用するときは、DBS等の中〜高分子
量の除去率は通常の圧力の場合と殆ど変化しないが、NO
x態窒素等の無機塩等の透過率は著しく大となり、従っ
てこのような運転条件を採用することによって、NOx態
窒素を殆ど透過させ、且つ種々の夾雑物を十分に除去で
きることを見い出した。このような傾向はUF膜について
も同様であった。

尚、上記の如き運転条件によっても、NOx態窒素はRO膜
またはUF膜によってある程度、例えば５〜15％程度は除
去されるので、あらかじめRO膜等のNOx態窒素除去率を
求めておいて、紫外吸光度による実際のNOx態窒素濃度
分析値を補正することが望ましい。

紫外吸光度法による水中の窒素化合物を定量分析する方
法自体は公知であり、例えば、従来の方法では、検水中
の窒素化合物を定量分析する場合にはまず検水にアルカ
リ性ペルオキソ二硫酸カリウム等の酸化剤を加えて、検
水中の窒素化合物をすべて硝酸イオンに変化させ、波長
210〜230nmの紫外線の吸光度を測定し、NOx態窒素濃度
を算出するものである。

しかしながら、本発明における紫外線吸光度法の利用
は、上記の従来方法と異なり、検水中の全窒素化合物を
定量分析するものではなく、検水中のNOx態窒素濃度の
みを定量分析するものであるので、検水を予め酸化処理
する必要はなく、また前述の通り、検水中の妨害物質は
予めRO膜および／またはUF膜により実質的に除去されて
いるため、直ちに紫外線の吸光度からNOx態窒素を求め
ることができる点に特徴がある。

特に好ましい方法は、210〜230nmの波長の吸光度を測定
することであり、最も好ましい波長は220nmであり、こ
の220nm付近では共存する他の無機塩の妨害が少ないた
め良好な測定結果を得ることができる。

前処理した検水中に溶解した有機物が殆ど存在しない場
合には、上記の特定波長の吸光度の測定によって十分に
信頼できる値を得ることができるが、前処理した検水中
に低分子量の有機物等の妨害物質がある程度存在する場
合には、これらの有機物等は250〜270nmの波長において
吸収を示すため、波長210〜230nmの吸光度と波長250〜2
70nmの吸光度の両方を測定し、下記式に従ってNOx態窒
素濃度の測定値を補正することによって正確なNOx態窒
素濃度を求めることができる。

NOx態窒素濃度（mg/l）＝（E₁−E₂×ａ）×ＫここでE₁は波長210〜230nmの吸光度であり、E₂は波長25
0〜270nmの吸光度であり、ａは試料中の有機物のE₁／E₂
であり、且つＫはNOx態窒素の波長210〜230nmにおける
係数である。

本発明のNOx態窒素濃度の定量分析方法は、以上の如
く、検水を予めRO膜および／またはUF膜により前処理す
ること、およびこのように定量分析した検水を紫外吸光
度法により、検水の酸化処理を行うことなく直接NOx態
窒素濃度を定量分析することを主たる特徴とするもので
あり、それら以外の各種操作は従来方法におけると同様
でよい。

すなわち、上記の如き方法で回分式生物学的排水処理方
法における処理槽中の処理水のNOx態窒素濃度を、時間
とともに連続的に測定することにより、次の如き知見が
得られたものである。

回分式生物学的排水処理方法の好気処理では、第３図に
示すように、曝気（好気処理）開始と同時に処理槽内の
BODが、ほぼ１次反応に近似できる曲線を描いて低下
し、逆にアンモニアおよび／または有機態窒素が酸化さ
れてNOx態窒素が増加する。通常、BODが10mg/l以下に低
下した後もNOx態窒素濃度は増加し、排水中のアンモニ
アおよび／または有機態窒素がほぼ消失した時点でNOx
態窒素濃度の増加は停止し、ほぼ一定値を示す。この様
に、アンモニアおよび／または有機態窒素の酸化は、BO
Dの酸化よりもその速度が遅く、BODがなくなった後も、
酸化反応が継続する。また、この酸化反応は、ほぼ０次
反応で進行するため、酸化の完了するに要する時間は流
入排水のアンモニアおよび／または有機態窒素の濃度に
比例して変化し、高濃度の場合には長時間を要すること
になる。

従来の回分式生物学的排水処理方法で高度な窒素除去を
目的とする場合には、流入排水中のアンモニアおよび／
または有機態窒素の考えられる最大濃度に対応する好気
処理時間を設定することになる。

しかし、排水の窒素濃度が設定の窒素濃度よりも低い場
合には不必要な曝気を行い動力費の高騰を招くのみなら
ず、微生物の自己消化を進行させることになる。生物学
的な脱窒および脱燐機能と微生物のBOD負荷との間には
強い相関関係のあることがわかっており、低BOD負荷で
は脱窒および脱燐機能とも低下する。すなわち、好気処
理時間を必要最低限の時間に制御することによって、曝
気に要する動力が削減できるのみならず、脱窒・脱燐機
能を高いレベルに維持することが可能になる。

そこで、処理槽中のNOx態窒素濃度を測定し、NOx態窒素
濃度の時間に対する増加量（変化量）ΔNx/ΔＴが最初
にゼロを示した時点が処理槽内のアンモニアおよび／ま
たは有機態窒素のほぼすべてが酸化され、硝化反応が終
了したことを示している。

第４図に好気処理における処理槽中のNOx態窒素濃度の
自動計測結果とΔNx/ΔＴの値の変化の１例を示す。

第４図示の如く、曝気開始当初は、NOx態窒素濃度はほ
ぼ一定速度で増加し、ΔNx/ΔＴは約6mg/l・Hrを示して
いるが、約1.5時間付近でNOx態窒素の増加量は停止し
て、ほぼ一定濃度を示し同時にΔNx/ΔＴは急激に減少
し、ほぼゼロとなる。このΔNx/ΔＴの目標値をあらか
じめ設定しておき、この設定値に従って好気処理の継続
時間を制御することによって、容易に硝化反応を制御す
ることが可能となり、更にΔNx/ΔＴの目標値をゼロま
たはゼロに近い値に設定することによって硝化の完了時
間を正確に捕えることが可能になる。

次に好気処理から嫌気処理に至る処理槽内のNOx態窒素
濃度の計測結果とこの濃度の時間に対する変化量（減少
量）−ΔNx/ΔＴの一例を第５図に示す。

第５図示の如く、好気処理ではNOx態窒素が、ΔNx/ΔＴ
≒5mg/l・Hrのほぼ一定速度で増加し、NOx態窒素が約9.
5mg/lに達した時点でΔNx/ΔＴが急激に低下し、あらか
じめ設定したΔNx/ΔＴの目標値を下回ったため好気処
理が終了する。同時にNOx態窒素を還元するための有機
炭素源が注入され、嫌気処理に移行する。

嫌気処理では、ΔNx/ΔＴ≒6mg/l・Hrのほぼ一定速度で
脱窒（還元）が進行する。嫌気処理に入って約１時間経
過したところで有機炭素源の不足による脱窒速度の低下
がみられΔNx/ΔＴが急激に低下する。ここで不足分の
有機炭素源が追加して注入され、脱窒速度はΔNx/ΔＴ
≒6mg/l・Hrに回復して脱窒が進行する。NOx態窒素が、
ほぼゼロに達すると微生物の体内に過剰摂取されていた
燐がPO₄−Ｐの形で水中への放出が開始される。

ここで脱窒反応は次式の如く、メタノール等の有機炭素
源から水素（H₂）を得てNOx態窒素を窒素ガスに還元す
る。

2NO₃ ^-＋5(H₂)→N₂＋4H₂O＋2OH^- （１）脱窒反応に必要な水素の量、すなわち有機炭素源の量は
（１）式に従って化学量論的に求めることができる。こ
のため、好気処理の終了時またはその前後のNOx態窒素
を検出することによって脱窒反応に必要かつ十分な有機
炭素源の注入量を処理槽内のNOx態窒素を還元するのに
必要な量よりも少くすることによって、第５図の嫌気処
理に入って約1.3Hr後にみられる如く、処理槽内にNOx態
窒素を残した状態で脱窒速度を遅くらせ、ΔNx/ΔＴの
低下する状態を作り出すことができる。

この脱窒速度の低下したときに示すΔNx/ΔＴの値をあ
らかじめ目標値として設定しておき、この目標値に従っ
て嫌気処理を終了し、処理槽内にNOx態窒素を残留させ
て、再曝気工程あるいは沈殿、放流工程に移行すること
で、沈殿工程での燐の放出を制御することが可能とな
る。これと逆にNOx態窒素の残留量が多すぎる場合には
沈殿工程で脱窒反応が起こり、窒素ガスによる汚染の浮
上が生じる。処理槽内のNOx態窒素の目標値を設定し、
有機炭素源の注入量が、なんらかの原因で少なく、この
目標値よりも高いNOx態窒素でΔNx/ΔＴが低下した場合
にはその時点でNOx態窒素濃度に従って、有機炭素源を
追加して注入することも可能である。

嫌気処理での燐の放出、好気処理での燐の過剰摂取とい
う微生物の燐代謝機能を利用した生物脱燐法では、ポリ
燐酸顆粒を蓄積する細菌の増殖が燐除去能力を決定する
と考えられている。燐の放出にはNOx態窒素の存在しな
い嫌気状態が必要であり、この様なNOx態窒素の存在し
ない嫌気状態と好気状態を繰返す系で微生物を培養する
ことでポリ燐酸顆粒蓄積菌の選択的な増殖が可能とな
る。

このため、嫌気処理での処理槽内のNOx態窒素を検出
し、NOx態窒素がゼロまたはこれに近い濃度に低下した
ことを確認したのち、一定時間以上、嫌気処理を継続す
ることで、ポリ燐酸顆粒蓄積菌の選択的な増殖に必要な
嫌気状態を容易に確保することができる。

具体的には、処理槽内のNOx態窒素が１〜0.1mg/lに達し
たのち、５〜60分間嫌気処理を継続することで十分であ
る。

（作用・効果）以上の如き本発明によれば、処理槽のNOx態窒素を検出
して好気処理および嫌気処理の時間および終了時間を決
定することによって、必要かつ十分な好気処理あるいは
嫌気処理を設定できることになり、無駄なく確実な窒素
および燐の除去が可能になる。

また、嫌気処理時においては、有機炭素源注入時期およ
び注入量の最適化によって窒素および燐の除去性能を高
いレベルで維持できる結果として、嫌気処理時間および
再曝気工程時間の短縮を可能とし、この結果、処理槽の
容積を小さくでき設備費が低減できる。

（実施例）次に本発明を本発明の一実施例を示す添付図面を参照し
て、更に詳細に説明する。

本発明の回分式生物学的排水処理方法は、同一処理槽内
でそれぞれ好気処理と嫌気処理とを含むサイクルを繰返
して排水の処理を行うものであり、その１例としては、
第２図に示す如くタイムスケジュールに従って、第１図
示の如き装置を用いて運転され、第１、第２、第３の各
嫌気工程および第１、第２の好気工程の実行時間は第２
図の時間を最大として、本発明の方法によって制御され
ている。また前工程の終了と同時に次工程に移行し、こ
れを繰返して放流工程に至り、放流工程の終了後に待期
時間を設けて、全工程サイクルは12時間になるように
し、１日に２サイクルで運転するものとした。

まず第１嫌気処理では排水は管９に導かれ、ポンプ３に
て処理槽１に入る。

ポンプ３はあらかじめ設定された運転時間に従って運転
され、水位検出器19にて所定の水位に達するか、または
所定の運転時間がくれば停止する。第１嫌気処理に入る
と同時にミキサー６と採水ポンプ13が起動され、処理槽
内の攪拌を行い、排水中の有機物質（BOD）を有機炭素
源として処理槽内のNOx態窒素の還元を行い、同時にNOx
態窒素濃度分析計14でNOx態窒素濃度の測定を行う。第
１嫌気処理は第２図に示される所定の時間に達すると、
次の第１好気処理に入るが、それ以前に処理槽内のNOx
態窒素濃度があらかじめ設定した濃度以下を示してか
ら、あらかじめ設定した時間を経過すれば第１嫌気処理
を終了し、第１好気処理に移行する。この場合に処理槽
内のNOx態窒素濃度の設定値はできるかぎりゼロに近い
値が良いが、NOx態窒素分析計14の精度あるいは共存物
質による妨害を考慮して1.0〜0.1mg/lの範囲で選定する
ことが好ましい。またNOx態窒素濃度が所定の値に達し
てから第１嫌気処理の終了するまでの時間はポリ燐酸顆
粒蓄積菌が十分に燐酸を体外に放出するのに必要な時間
を選定することが重要であり、通常は15分以上が必要で
ある。しかし、あまり、長時間に至ると微生物の活性度
の低下あるいは体外放出した燐酸濃度が高くなりすぎ、
次の好気処理で燐の再摂取に長い時間を必要とするた
め、好ましくは、NOx態窒素分析計14の応答速度を考慮
して５〜60分で第１嫌気処理を終了するのが良い。

第１好気処理に入ると、ミキサー６は停止し、ブロワー
５が起動し、管12によって処理槽１に空気を送り曝気を
行う。

採水ポンプ13は引き続き継続して処理槽内のNOx態窒素
濃度を測定する。第１好気処理は排水中のBODを酸素の
存在下で処理すると同時に、排水中のアンモニアおよび
有機態の窒素をNOx態窒素に酸化する。

第１好気処理は第２図の運転時間に従って終了し、第２
嫌気処理に移行するが、それ以前に処理槽内のNOx態窒
素濃度測定値の時間に対する変化量があらかじめ設定し
た値以下を示した時点あるいはそれから所定時間が経過
した時点で終了する。ΔNx/ΔＴ検出回路15で検出され
るNOx態窒素濃度の時間に対する変化量ΔNx/ΔＴがほぼ
ゼロになれば処理槽内のアンモニアあるいは生物酸化可
能な有機態窒素が消失したことを示すものであり、好ま
しくはΔNx/ΔＴ＝０を示した時点で好気処理を終了す
ることが微生物の自己消化を最小限におさえて且つ高い
窒素の除去効果を得ることができるが、測定器のノイズ
あるいはドリフト等によってΔNx/ΔＴ＝０の検出が困
難な場合には、可能な限りΔNx/ΔＴ＝０に近い目標値
を設定し、目標値に達した後、所定時間後に第１好気処
理を終了しても実用上なんら差支つかえない。

第２嫌気処理ではブロワー５を停止し、ミキサー６とポ
ンプ３を起動して、処理槽内の攪拌を行い、排水を流入
させる。

第２嫌気処理では流入排水に含まれる有機物質（BOD）
を有機炭素源として、第１好気処理で生成したNOx態窒
素を窒素ガスに還元する。排水中のBOD濃度が少いか、
あるいは排水量が少なく、処理槽のNOx態窒素を窒素ガ
スに還元するに十分な有機物を供給できない場合には、
第１好気処理終了時またはその前後の処理槽内のNOx態
窒素濃度と処理槽内に保有される液量からNOx態窒素の
量を求め、この結果から有機炭素源の必要量を演算し、
これに従ってポンプ４を制御して有機炭素源２を注入し
てもよい。しかし、通常の排水では排水中に含まれる有
機物（BOD）で十分にNOx態窒素を窒素ガスに還元可能で
あるため、有機炭素源の新たな注入の必要はない。第２
嫌気処理は第１図に示すタイムスケジュールに従って実
行され、所定の期間に達すると第２好気処理に移行する
が、これ以前に処理槽内のNOx態窒素濃度があらかじめ
設定した目標値に達したら、その時点で第２嫌気処理を
終了する。また、この目標値より高い濃度にてNOx態窒
素濃度の時間に対する変化量（減少量）ΔNx/ΔＴの絶
対値があらかじめ設定した値よりも小さくなった場合に
は、その時点での処理槽内のNOx態窒素をNOx態窒素濃度
の測定値と水位検出器19による処理槽内の保有水量に基
づいて演算し、このNOx態窒素を窒素ガスに還元するに
必要な有機炭素源をポンプ４を通じて注入する。この操
作は第２嫌気処理での流入排水量が少くないか、BOD濃
度が低い場合に原水分注型の回分式生物学的排水処理装
置にて安定した脱窒反応を行う方法としてきわめて重要
である。有機炭素源としてはメタノール、エタノール、
イソプロパノール、酢酸等の窒素を含まない有機物質が
最適であるが、処理水質の窒素濃度に影響しない範囲で
あれば、有機性の濃厚廃液等も使用できる。また、第２
嫌気処理のみならず、第１、第３嫌気処理にて注入する
有機炭素源も同様の物質を使用することができる。

第２嫌気処理が終了すると第２好気処理に移行する。第
２嫌気処理では、第１好気処理と同様にミキサー６を停
止し、ブロワー５を起動して曝気を行い、第２図のタイ
ムスケジュールで設定した時間あるいは処理槽のNOx態
窒素濃度の時間に対する変化量（増加量）ΔNx/ΔＴ＝
０またはゼロに近似した値を示した時点にて第２好気処
理を終了する。更に、NOx態窒素濃度の目標値を設定し
ておき、この値によって第２好気処理を終了することも
可能であり、第３嫌気処理の脱窒能力の範囲内にNOx態
窒素濃度を留めて起きたい場合には有効な方法である。

次に第３嫌気処理に移行し、ブロワー５が停止し、ミキ
サー６が起動し、ポンプ４にて有機炭素源２を注入し、
処理槽内のNOx態窒素を窒素ガスに還元する。有機炭素
源の注入量は第２好気処理の終了時またはその前後の処
理槽内のNOx態窒素濃度および水位検出19にて計測した
処理槽の保有水量からNOx態窒素量を求め、この結果に
基づいてポンプ４の運転時間あるいは吐出量を調節し
て、NOx態窒素を還元するに必要な有機炭素源を注入す
る。第３嫌気処理の終了は第２図のタイムスケジュール
に従うか、あらかじめ設定した処理槽内のNOx態窒素濃
度の目標値に従って、この目標値にまでNOx態窒素濃度
が減少した時点で終了し、第３好気処理に移行する。NO
x態窒素濃度の目標値は通常完全な脱窒反応の終了を示
す1.0mg/l以下の値に設定するが、後工程の沈殿・放流
工程にて微生物から燐の放出を防止するため、1.0mg/l
以上の値に設定されることもある。

第３好気処理は第３嫌気処理で注入した有機炭素源の酸
化分解とNOx態窒素の還元で生成した窒素ガスを放散さ
せるため、ブロワー５を起動して曝気を行う。本発明に
従う第３嫌気処理での有機炭素源の注入量は、処理槽内
のNOx態窒素を還元するのに必要十分な量が注入されて
いるため、第３好気処理の実行時間は従来法に比して短
時間でよく、通常は15分以内の曝気で十分である。

第３好気処理が終了すると沈殿工程に移行し、ブロワー
５および採水ポンプ13を停止して微生物と処理水の沈殿
分離を行う。

次に放流工程では弁７を開き、管10から処理槽の上澄み
水を処理水として排出する。同時にポンプ８から管11を
経て余剰汚泥の引き抜きを行う。放流工程が終了した時
点で第２図のタイムスケジュールの工程終了時間に達し
ていないで、余剰時間が出る場合には、次サイクルの第
１嫌気処理に入らず静置状態で期待時間を持ち、第２図
のサイクル終了時間に達したのち、次サイクルの第１嫌
気処理に移行し、先述の如く処理を開始する。

以上の如く、回分式生物学的排水処理方法の処理工程
を、処理槽内のNOx態窒素濃度を基準として実施するこ
とによって、排水中の窒素および燐を効率的に且つ十分
に同時に除去することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の工程を示す図であり、第２
図は、そのタイムスケジュールを示し、第３図は好気処
理時のBODとNOx態窒素の変化を示し、第４図は好気処理
時のNOx態窒素の時間に対する変化量を示し、第５図は
好気処理時と嫌気処理時のNOx態窒素の時間に対する変
化量を示す。 1;処理槽、2;有機炭素源３、4;ポンプ、5;ブロワー 6;ミキサー、7;弁 8;ポンプ、９〜12;管 13;採水ポンプ、14;NOx態窒素分析計 15;ΔNx/ΔＴ検出回路 16;目標信号設定回路 17;演算回路、18;運転制御回路 19;水位検出計

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者宮腰博明千葉県木更津市畑沢２―31 (56)参考文献特開昭61−118197（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−98195（ＪＰ，Ａ) 特開昭55−103461（ＪＰ，Ａ) 特開昭53−30379（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−46144（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】同一処理槽内で好気処理と嫌気処理とを繰
り返し行う回分式生物学的排水処理方法において、処理
中の好気処理水および嫌気処理水の両者のNOx態窒素濃
度を、各処理水から、NOx態窒素を実質的に透過する
が、NOx態窒素より大きい分子量の夾雑物を実質的に透
過しないRO膜又はUF膜を介して取水して検水とし、210
〜230nmの波長の紫外線を用いる紫外吸光光度計にて常
時連続的に検出し、該検出値に従って上記各処理の処理
条件を制御することを特徴とする回分式生物学的排水処
理方法。
【請求項２】NOx態窒素の検出値に従って好気処理およ
び／または嫌気処理の工程時間を制御する特許請求の範
囲第（１）項に記載の生物学的排水処理方法。
【請求項３】NOx態窒素の濃度の時間に対する変化量に
従って好気処理および／または嫌気処理の工程時間を制
御する特許請求の範囲第（１）項に記載の生物学的排水
処理方法。
【請求項４】NOx態窒素の検出値に従って、嫌気処理時
に必要に応じて有機炭素源を供給する特許請求の範囲第
（１）項に記載の生物学的排水処理方法。
【請求項５】NOx態窒素の濃度の時間に対する変化量に
従って必要に応じて必要量の有機炭素源を供給する特許
請求の範囲第（１）項に記載の生物学的排水処理方法。