JPH0760284A - 硝化・脱窒処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】槽内の菌体濃度を高め、高容積負荷による効率
的な硝化及び脱窒処理ができると共に、設備の設置面積
も狭く、使用薬品費も低廉となる硝化・脱窒処理装置を
提供する。 【構成】脱窒菌を包括した微生物固定化ゲルを充填し、
微生物固定化ゲルを攪拌流動化する発生ガス循環手段を
付設した密閉構造の脱窒槽と、上端及び下端で連通して
循環流路を形成する上昇流路及び下降流路を設け、流路
内に硝化菌を包括した微生物固定化ゲルを充填し、生物
酸化用及び循環流形成用の酸素含有ガス供給手段を付設
した深層の硝化槽とを連設し、硝化槽の硝化液を脱窒槽
へ循環する硝化液循環流路を設けたことを特徴とする硝
化・脱窒処理装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アンモニア態窒素を含
有する汚水の生物学的な硝化・脱窒処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、アンモニア態窒素を含有するし尿
や下水等の有機性汚水の硝化・脱窒処理装置として、循
環脱窒装置が知られている。本装置は、脱窒槽と硝化槽
とを連設し、硝化槽で曝気して、アンモニア態窒素を硝
化菌の生物学的反応により、硝酸態窒素及び亜硝酸態窒
素に酸化したのち、硝化液を脱窒槽へ循環し、原水中の
有機物を水素供与体として、脱窒菌の生物学的反応によ
り上記酸化態窒素を還元し、窒素ガスとして除去する装
置である。

【０００３】上記循環脱窒装置は、脱窒菌の生物学的脱
窒反応に使用される水素供与体として通常用いられるメ
タノ−ルや酢酸等の有機系薬品に替えて、原水中の有機
物を炭素源として有効活用するため、薬品費用の低減が
図られるが、多量の硝化液を循環し、またバルキング発
生防止等のために、菌体濃度をあまり高くできず、脱窒
槽や硝化槽等の設置面積が大きくなる欠点がある。

【０００４】また、有機性汚水の処理装置としては、深
層曝気装置も用いられている。本装置は、液深が４０〜
２５０ｍにも達する極めて深い曝気槽内に、上端及び下
端で連通する上昇流路と下降流路とを有して循環流路を
形成し、また生物酸化用及び循環流形成用の酸素含有ガ
ス供給手段を付設して、液を循環して生物学的酸化処理
する装置である。

【０００５】上記深層曝気装置は、静水圧が極めて高く
なるため、酸素移動効率が優れ、酸素溶解量が通常の曝
気槽の数倍から数十倍にもなり高い処理効率が得られ、
また供給される酸素含有ガスの溶解及び気泡化の惹起に
よるエアリフト効果で、循環流の維持及び攪拌等がおこ
なわれるため、動力費の低減が図られ効率的な装置であ
るが、浮遊性汚泥が常時排出されるため菌体濃度を高め
るには限界があり、酸素溶解効率に見合う容積負荷での
運転ができず、処理効率を高めることができない欠点が
ある。

【０００６】更に、微生物固定化ゲル（以下固定化ゲル
という。）を用いた固定化菌体処理装置も周知である。
本装置は、汚水中の有機物を生物学的に分解する菌体
を、有機または無機のゲル内に包括し、この固定化ゲル
を処理槽内に充填し、酸素含有ガスによる曝気で流動化
して、包括固定化した菌体で生物学的酸化処理をする装
置である。

【０００７】上記の固定化菌体処理装置は、固定化ゲル
内に処理目的に沿った微生物を高密度で維持できるた
め、処理槽内の菌体濃度を高めることができる可能性が
あるが、実際には、酸素溶解能力に限界があるため、液
中の酸素濃度を高めることができず、酸素濃度に見合う
菌体量となる固定化ゲルしか充填できないため、結果的
に槽内の菌体濃度を高めることができず、十分な処理効
果が得られない欠点がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の処理装置に
あっては、夫々適用される範囲が限定され、菌体濃度を
高め高容積負荷による効率の高い硝化・脱窒処理する装
置としては、不満足であることに鑑み、本発明は、上記
従来装置の利点を積極的に活用しながら、できるだけ設
備の設置面積の縮小化が図れ、薬品費も低廉とすること
ができる硝化・脱窒処理装置を提供する目的で成された
ものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の要旨は、脱窒菌を包括した固定化ゲルを充填
し、上記固定化ゲルを攪拌流動化する発生ガス循環手段
を付設した密閉構造の脱窒槽と、上端及び下端で連通し
て循環流路を形成する上昇流路及び下降流路を有し、流
路内に硝化菌を包括した固定化ゲルを充填し、生物酸化
用及び循環流形成用の酸素含有ガス供給手段を付設した
深層の硝化槽とを連設し、硝化槽の硝化液を脱窒槽へ循
環する硝化液循環流路を設けたことを特徴とする硝化・
脱窒処理装置である。

【００１０】

【作用】脱窒菌を包括した固定化ゲルを充填した脱窒槽
では、原水及び後段の硝化槽からの硝化液を循環供給
し、脱窒槽で発生した発生ガスを発生ガス循環手段から
供給して、充填固定化ゲルの流動化と液の攪拌を行い、
菌体との接触効率の向上を図りながら脱窒処理する。

【００１１】上記においては、原水中の有機物を嫌気性
雰囲気における脱窒菌の生物学的反応に用いられる水素
供与体として利用し、硝化液中の硝酸態及び亜硝酸態の
窒素が生物学的に還元され、窒素ガスとして除去され
る。

【００１２】脱窒処理後の液は、原水中のアンモニア態
窒素を含有しており、後段の硝化菌を包括した固定化ゲ
ルを充填する深層の硝化槽に供給され、上昇流路及び下
降流路で形成された循環流路を循環する間に、好気性雰
囲気における硝化菌の生物学的反応でアンモニア態窒素
が、硝酸態窒素及び亜硝酸態窒素まで酸化される。

【００１３】上記硝化槽は、静水圧が極めて高くなるた
め、酸素の移動効率が優れ、酸素の溶解量が極めて多く
なり、またガスの溶解及び気泡化に伴うエアリフト効果
により、円滑な循環流の発生及び固定化ゲルの均一な流
動化が得られるため、固定化ゲルの充填量も多く保持で
き、結果として処理槽内の菌体濃度を高く維持できて高
容積負荷による効率的な処理が可能となる。

【００１４】

【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は水深の浅い脱窒槽を設けた一実施例の系統図であ
り、図２は深層の脱窒槽を設けた他の実施例の系統図で
ある。

【００１５】１、１ａは密閉構造の脱窒槽であり、１は
水深が５〜２０ｍ程度の浅い槽で、１ａは後記の硝化槽
２と同様な構成の深層脱窒槽である。脱窒槽１、１ａに
は脱窒菌を包括した固定化ゲル９が充填され、また固定
化ゲル９の流動化及び液循環用の発生ガス循環手段７、
８ａ、８ｂが付設され、脱窒槽１、１ａ内は常に嫌気性
雰囲気に維持されている。

【００１６】２は水深が２０〜１５０ｍにおよぶ深層の
硝化槽であり、上端及び下端で連通した上昇流路３と下
降流路４を有し、循環流路を形成した外筒と内筒で構成
された二重筒構造の槽である。

【００１７】また硝化槽２内には硝化菌を包括した固定
化ゲル１０が充填され、縦方向の中間部には液中への生
物酸化用酸素供給及び固定化ゲル１０の流動化や液循環
用の酸素含有ガス供給手段６ａ、６ｂが付設され、硝化
槽２内は常に好気性雰囲気に維持されている。

【００１８】５は硝化槽２で生物学的硝化処理された硝
化液の一部を脱窒槽１または１ａに循環する硝化液循環
流路である。尚硝化液の残部は処理水として排出される
が、処理水の性状によっては後段に沈殿槽を設け、固液
分離したのち処理水として排出するように構成しても好
ましい。

【００１９】上記処理装置に用いられる固定化ゲル９及
び１０は、ポリビニルアルコ−ル、ポリエチレングリコ
−ル、ポリアクリルアミド等の高分子ゲルに、脱窒菌や
硝化菌を包括固定化し、球状、キュ−ビック状、円筒状
等に成型した固定化ゲルを用いることができるが、攪拌
流動が大きく固定化ゲルの破壊を生じやすいため、機械
的強度の観点から、圧縮強度が２ｋｇ／ｃｍ² 以上の固
定化ゲルを用いるのが好ましい。

【００２０】また脱窒槽１及び硝化槽２内への固定化ゲ
ル充填量は、固定化ゲルの流動性から２０〜４０ｖｏｌ
％が好ましく、また固定化ゲルに包括される菌体量は、
槽内の液容積に対して菌体濃度が２０，０００〜６０，
０００ｍｇ／ｌとなるよう調整するのが好ましい。

【００２１】次に、図１に示した実施例の作用について
説明する。アンモニア態窒素を含有する原水は原水供給
流路１１から脱窒槽１に供給され、後段の硝化槽２から
硝化液循環流路５を経て循環供給された硝化液と混合さ
れ、固定化ゲル９に包括された脱窒菌の嫌気性雰囲気に
おける生物学的反応により、原水中の有機物を水素供与
体として、硝化液中の硝酸態及び亜硝酸態窒素が還元さ
れ、窒素ガスとして除去される。

【００２２】尚、脱窒槽１に充填された固定化ゲル９と
液との接触効率の向上を図るための固定化ゲル９の流動
化と液の攪拌のため、脱窒槽１で発生した嫌気性の発生
ガスが発生ガス循環手段８から供給される。

【００２３】脱窒処理後の液は、硝化槽２の下降流路４
に供給され、下降流路４と上昇流路３により形成された
循環流路を循環する間に、固定化ゲル１０に包括された
硝化菌の好気的雰囲気における生物学的反応により、液
中のアンモニア態窒素が硝酸態及び亜硝酸態窒素に酸化
される。

【００２４】尚、硝化槽２内の液への生物酸化用及び固
定化ゲル１０の流動化や液循環のための酸素含有ガスが
酸素含有ガス供給手段６ａ、６ｂから供給されるが、供
給手段６ａは主に装置の起動時における液循環開始用と
して用いられ、運転中の液中への酸素供給は、主として
供給手段６ｂにより行われる。

【００２５】上記において、酸素含有ガスが深層での溶
解及び浅層での気泡化を惹起し、液の見掛比重の差によ
ってエアリフト効果が生じ、円滑な循環流が得られると
共に、深層による高い静水圧のため酸素移動効率が優
れ、酸素の溶解量が極めて多くなり、効果的な硝化が行
われる。

【００２６】硝化処理された硝化液の一部は処理水排出
流路１２から処理水として排出され、また残部の硝化液
は硝化液循環流路５から脱窒槽１に循環されて、前記の
脱窒処理が施される。

【００２７】上記の通り原水中の有機物やアンモニア性
窒素は、嫌気性の脱窒槽１及び好気性の硝化槽２での固
定化ゲル９、１０に包括された微生物の生物学的作用に
より除去され、原水の浄化処理が効率よくおこなわれ
る。

【００２８】尚、図２に示した実施例の深層の脱窒槽１
ａを用いた場合には、前記硝化槽２と槽内に供給される
ガスが相違するのみで、作用はほぼ同様であり、発生ガ
ス循環手段８ａは主に装置の起動時における液循環開始
用として用いられ、運転中の液循環維持及び固定化ゲル
９の流動化は、主として循環手段８ｂにより行われる。

【００２９】

【発明の効果】本発明の硝化・脱窒処理装置によれば次
の効果が得られる。 イ）深層の硝化槽を設けることにより、酸素移動効率が
優れ、液中の酸素溶解量を極めて高く維持でき、従っ
て、菌体を高密度に包括した固定化ゲルの充填量を多く
して硝化槽内の菌体濃度を高め、高容積負荷で処理でき
るため、効率的な硝化・脱窒処理が可能となり、装置の
設置面積を縮小化することができる。 ロ）固定化ゲルの流動化及び被処理液の攪拌や循環の動
力として、酸素含有ガスまたは発生ガスの溶解及び気泡
化の惹起に伴うエアリフト効果を用いるため、動力費の
低減が図られる。 ハ）原水中の有機物を生物学的脱窒反応の水素供与体と
して利用するため、薬品費が低廉となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の処理装置の系統図

【図２】本発明の他の実施例の処理装置の系統図

【符号の説明】 １、１ａ：脱窒槽 ２：硝化槽 ３：上昇流路 ４：下降流路 ５：硝化液循環流路 ６ａ、６ｂ：酸素含有ガス供給手段 ７、８ａ、８ｂ：発生ガス循環手段 ９、１０：微生物固定化ゲル １１：原水供給流路 １２：処理水排出流路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】脱窒菌を包括した微生物固定化ゲルを充填
   し、上記微生物固定化ゲルを攪拌流動化する発生ガス循
   環手段を付設した密閉構造の脱窒槽と、上端及び下端で
   連通して循環流路を形成する上昇流路及び下降流路を有
   し、流路内に硝化菌を包括した微生物固定化ゲルを充填
   し、生物酸化用及び循環流形成用の酸素含有ガス供給手
   段を付設した深層の硝化槽とを連設し、硝化槽の硝化液
   を脱窒槽へ循環する硝化液循環流路を設けたことを特徴
   とする硝化・脱窒処理装置。