JPH0768292A

JPH0768292A - 窒素除去装置

Info

Publication number: JPH0768292A
Application number: JP21930993A
Authority: JP
Inventors: Ichiro Nakano; 一郎中野; Kazuhiro Shinabe; 和宏品部; Masatoshi Matsumura; 正利松村
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1993-09-03
Filing date: 1993-09-03
Publication date: 1995-03-14

Abstract

(57)【要約】【目的】汚水の反応槽滞留時間を短くすることがで
き、かつ耐久性やコストの面でも満足できる窒素除去装
置を提供する。【構成】脱窒槽１と硝化槽２とを配列した生物学的窒
素除去装置において、槽１および槽２内にそれぞれ、親
水性を有する連通気孔性の多孔質担体１１ないし担体１
５を投入する。【効果】親水性により被処理水が気孔に入り込み易く
なるとともに、気孔により担体表面積が大きくなるの
で、多量の微生物が担体に付着・結合固定化され、処理
効率が増大する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、下水や産業排水などの
汚水の処理に使用される窒素除去装置に関し、特に微生
物により汚水の処理を行う窒素除去装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、汚水は脱窒槽、続いて硝化槽に導
かれ、硝化槽から流出する硝化処理水の一部が脱窒槽に
循環・返送されるとともに、残りの硝化処理水が最終沈
殿池へ送られるか、または硝化槽、続いて脱窒槽に導か
れ、脱窒槽から流出する脱窒処理水の全量が最終沈殿池
に送られて、その後に流出していくフローで処理されて
いる。このとき、硝化槽ではアンモニア性窒素を含むケ
ルダール性窒素が硝酸ないし亜硝酸に酸化され、脱窒槽
では硝酸ないし亜硝酸が窒素に変換されて除去されると
ともにＢＯＤのような有機物が分解除去される。このプ
ロセスにおいては、浮遊活性汚泥により硝化および脱窒
を行って窒素を除去するのが一般的な窒素除去方式であ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記した
ような従来の窒素除去方式では、硝化槽と脱窒槽との合
計滞留時間が汚水の流入ベースで１２〜１６時間も必要
であり、反応槽滞留時間を６〜８時間として設計・運転
している通常の既設下水処理場には、新たな用地確保が
困難であるなどの理由からこの方式は適用しがたい。

【０００４】このため、反応槽における汚水の滞留時間
の短縮を意図し、硝化および脱窒速度を増大するための
一手段として微生物固定化技術の適用が検討されている
が、硝化ないし脱窒性能、耐久性、コストの面で十分満
足できる固定化技術は未だないのが現状である。

【０００５】本発明は上記課題を解決するもので、硝化
あるいは脱窒速度を高めて汚水の槽内滞留時間を短くす
ることができ、かつ耐久性やコストの面でも満足できる
ような窒素除去装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、本発明の窒素除去装置は、無酸素条件下で生物学的
に脱窒を行う脱窒槽と好気条件下で生物学的に硝化を行
う硝化槽とをこの順に配列し、硝化槽から流出する硝化
処理水の一部を前段の脱窒槽流入部に返送・循環させ
て、被処理水中の窒素を有機物とともに除去するか、あ
るいは前記硝化槽と脱窒槽とをこの順に配列し、硝化槽
から流出する硝化処理水の全量を脱窒槽に導入し、必要
に応じて脱窒槽に有機炭素源を供給して被処理水中の窒
素を除去するよう構成された窒素除去装置において、前
記硝化槽内および脱窒槽内にそれぞれ、親水性を有する
連通気孔性の多孔質担体を投入したことを特徴とする。

【０００７】また、本発明の窒素除去装置は、多孔質担
体が主としてセルロースで製作されるとともにセルラー
ゼ耐性を付与されたことを特徴とする。また、本発明の
窒素除去装置は、硝化槽内に投入した多孔質担体が気孔
径１００μｍ未満に製作され、脱窒槽内に投入した多孔
質担体が気孔径２０００μｍ未満に製作されたことを特
徴とする。

【０００８】また、本発明の窒素除去装置は、多孔質担
体が円筒状あるいは中空円筒状あるいはサイコロ状の形
状に製作されたことを特徴とする。

【０００９】

【作用】上記構成によれば、親水性を有する連通気孔性
の多孔質担体が硝化槽内および脱窒槽内にそれぞれ投入
されるため、各槽内の被処理水は担体の親水性により気
孔内にも入り込みやすく、被処理水中に存在する硝化菌
または脱窒菌を含む微生物が担体の外部表面ないし気孔
表面に効率的に付着・結合固定化される。また、担体表
面から内部に向けて連通した無数の気孔が存在すること
により担体比表面積が大きいことによっても、被処理水
中の微生物が担体に多量に付着・結合固定化され、しか
も気孔部に固定化された微生物は担体が槽内を流動する
ときも剥離しにくい。したがって、各槽内では、担体に
多量・高濃度に固定化された微生物と被処理水中の被処
理物質とが担体の外部表面ないし気孔表面において十分
接触することになり、極めて効率的かつ高速度に硝化ま
たは脱窒が行われる。

【００１０】また、主としてセルロースで製作された多
孔質担体は、親水性を呈するとともに微生物に対する親
和性に優れているため、このような担体を投入すると各
槽内で硝化菌を含む微生物または脱窒菌を含む微生物が
多量・高濃度に担体に固定化され、硝化または脱窒反応
が促進される。一方、セルロースは微生物が生産するセ
ルラーゼにより数日ないし数十日で分解されるという性
質を有しているが、セルラーゼ耐性が付与されることで
その分解が防止されるので、担体の寿命は格段に長くな
る。

【００１１】また、硝化槽内に投入した多孔質担体の気
孔径を１００μｍ未満とし、脱窒槽内に投入した多孔質
担体の気孔径を２０００μｍ未満とすることによって、
硝化槽においては槽内に発生した硝化反応を阻害する生
物が気孔に入り込むことを阻止できるとともに、脱窒槽
内では脱窒速度を安定的に高く保つことができる。

【００１２】また、硝化槽内および脱窒槽内に投入した
多孔質担体を、円筒状あるいは中空円筒状あるいはサイ
コロ状の形状とすることにより、その大量生産が容易に
なる。

【００１３】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の一実施例の窒
素除去装置を説明する。図１において、１は脱窒槽であ
り、２はその下流側に設けられた硝化槽である。脱窒槽
１に被処理水３を供給すると、被処理水３は無酸素条件
下で槽内の微生物により生物学的に脱窒処理されて、脱
窒処理水４として硝化槽２に送られる。硝化槽２に送ら
れた脱窒処理水４は、好気条件下で槽内の微生物により
生物学的に硝化処理され、硝化処理水５の一部は脱窒槽
１に循環返送されるとともに、残りの硝化処理水５は沈
殿池６に送られて沈降物を除去した後に処理水７として
放流される。

【００１４】以下に、脱窒槽１および硝化槽２について
詳しく説明する。脱窒槽１においては、槽１内の底部に
担体の摩耗を生ぜしめないような攪拌装置８が設置され
ており、槽１内の微生物を含む混合液１０中に円筒状の
微生物固定化用の担体１１が投入されている。担体１１
は、主としてセルロースによって径２０００μｍ未満の
気孔が互いに連通した多孔質体として製作されるととも
に、化学修飾によってセルラーゼ耐性が付与されてい
る。

【００１５】硝化槽２においては、槽２内の底部に酸素
を含有する空気などの気体を供給する散気装置１２がブ
ロア１３に接続して設置されており、槽２内の微生物を
含む混合液１４中に円筒状の微生物固定化用の担体１５
が投入されている。担体１５は、主としてセルロースに
よって径１００μｍ未満の気孔が互いに連通した多孔質
体として製作されるとともに、化学修飾によってセルラ
ーゼ耐性が付与されている。

【００１６】上記構成において、脱窒槽１内に被処理水
３を導入しつつ脱窒処理水４を硝化槽２に流出させる状
態において攪拌装置８を作動させると、槽１内に混合液
１０の循環流が生じる。この循環流により担体１１が槽
１内を流動させられる間に、混合液１０中に存在する脱
窒菌などの微生物が担体１１に付着・結合固定化され
る。混合液１０は、この固定化脱窒菌と浮遊脱窒菌とに
より生物学的に脱窒処理される。混合液１０中の有機物
は、脱窒菌のための呼吸基質または細胞合成の炭素源と
して利用されるが、不足する場合には系外から添加すれ
ばよい。

【００１７】硝化槽２においては、脱窒槽１より脱窒処
理水４が供給され、かつ槽２内の硝化処理水５が流出す
る状態において、散気装置１２より空気を吹き出すと、
槽２内の混合液１４に酸素が供給されるとともに、この
ときの上昇気泡流によって混合液１４の循環流が生じ
る。担体１５が循環流により槽２内を流動する間に、混
合液１４中に存在する硝化菌などの微生物が担体１５に
付着・結合固定化され、混合液１４はこの固定化硝化菌
と浮遊硝化菌とにより生物学的に硝化処理される。

【００１８】このとき、担体１１および担体１５は、上
記のように主としてセルロースからなる連通気孔性の多
孔質体として製作されているため、セルロースの特性に
より親水性を有しかつ微生物に対する親和性に優れると
ともに、無数の気孔が存在することにより大きな比表面
積を有している。このため、担体表面から内部に向けて
連通する気孔に各槽内の混合液１０ないし１４が入り込
み易く、混合液１０，１４中の脱窒菌ないし硝化菌を含
む微生物が担体１１，１５の外部表面ないし気孔表面に
高濃度に付着・結合固定化される。また気孔表面に固定
化された微生物は担体１１，１５が混合液１０，１４中
で流動するときも剥離しにくい。したがって、混合液１
０，１４に含まれる被処理物質と脱窒菌ないし硝化菌と
は、微生物が槽内に高濃度に維持された状態において十
分接触することになり、極めて効率的かつ高速度に生物
学的に処理される。また、担体にセルラーゼ耐性が付与
されているため、微生物が生産するセルラーゼによるセ
ルロースの分解は防止され、担体は長く保持される。

【００１９】さらに、担体１１は気孔径２０００μｍ未
満に形成されているため、気孔径が２０００μｍを越え
る担体を使用したときのような脱窒速度の低下は見られ
ず、安定的に高い脱窒性能が得られる。また、担体１５
は気孔径１００μｍ未満に形成されているため、水温が
高く流入水中のＢＯＤ等の有機物濃度が低い時に硝化反
応を阻害するような生物が発生した場合も、気孔への浸
入は確実に阻止される。

【００２０】この実施例においては槽１，２にそれぞ
れ、円筒状の担体１１ないし担体１５を投入したが、中
空円筒状あるいはサイコロ状のいずれかの形状としても
製作が容易である。例えば、直径および高さがそれぞれ
０．５〜１０mm、好ましくは２〜５mmの円筒状担体、直
径および高さがそれぞれ０．５〜１０mm、好ましくは２
〜５mmの円筒状のものに直径１〜９mm、好ましくは１〜
３mmの中空部を設けた中空円筒状担体、一辺が０．５〜
１０mm、好ましくは２〜５mmのサイコロ状担体を用いる
ことができる。さらに脱窒ないし硝化速度を高める必要
がある場合は、担体比表面積が大きくなる点において中
空円筒状の担体が有利である。

【００２１】また、微生物固定化担体は、槽内において
微生物の付着・結合固定化が定常状態に達したときに
１．０００〜１．２５０の比重であると、槽内を均一に
流動し得るという特性を有しているため、このような比
重に保持されるのが好ましい。

【００２２】さらに、必要に応じて、担体に陰イオン交
換基を付与することによって、水中で陰イオン交換基の
解離により陽イオンを生ぜしめて担体を正に帯電させ、
通常は負に帯電している微生物を静電気的に効率よく担
体に付着・結合させることができる。

【００２３】上記のような条件を相互に組み合わせた担
体を用いることによって、効果を飛躍的に高めることが
できる。さらに、上で説明した脱窒槽と硝化槽とをこの
順に配列する構成に代えて、硝化槽と脱窒槽とをこの順
に配列し、硝化槽から流出する硝化処理水の全量を脱窒
槽に導入し、必要に応じて脱窒槽に有機炭素源を供給し
て被処理水中の窒素を除去する場合も、硝化槽ないし脱
窒槽内に上記の担体を投入することによって極めて効率
的かつ高速度に硝化ないし脱窒反応を行うことができ
る。

【００２４】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、親水性を
有する連通気孔性の多孔質担体が脱窒槽内ないし硝化槽
内に投入されるため、担体表面から内部に向けて連通す
る気孔に槽内の微生物と被処理水との混合液が容易に入
り込み、脱窒菌ないし硝化菌などの微生物が担体の外部
表面および気孔表面に高濃度に固定化されかつ保持され
る。同様にして、脱窒槽内においては混合液中の基質た
る硝酸性窒素および亜硝酸性窒素が、そして硝化槽内に
おいては混合液中の基質たるアンモニア性窒素を含むケ
ルダール性窒素が容易に気孔に入り込むため、これらの
基質は槽内の微生物濃度が高く維持される状態において
脱窒菌ないし硝化菌と十分接触することになり、極めて
効率的かつ高速度に脱窒あるいは硝化が行われる。これ
により、脱窒槽あるいは硝化槽の容積の縮小や各反応槽
滞留時間の短縮が可能となる。

【００２５】また、多孔質担体を主としてセルロースで
製作するとともに担体にセルラーゼ耐性を付与すること
により、担体は優れた親水性ならびに微生物に対する親
和性を有するだけでなく微生物によるセルロースの分解
が防止され、脱窒菌ないし硝化菌を含む微生物が担体に
多量・高濃度に固定化されるため、脱窒あるいは硝化反
応が促進される。

【００２６】また、硝化槽に投入する担体を気孔径１０
０μｍ未満とすることによって、硝化反応を低下させる
生物の気孔への浸入を確実に阻止し、安定的に高い硝化
性能を得ることができる。脱窒槽においても、槽内に投
入する担体を気孔径２０００μｍ未満とすることで脱窒
速度の低下が防止され、安定的に高い脱窒性能が得られ
る。

【００２７】また、担体を円筒状あるいは中空円筒状あ
るいはサイコロ状のいずれかの形状とすることによって
大量生産が容易になり、コスト的に有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の窒素除去装置を示した説明
図である。

【符号の説明】

１脱窒槽２硝化槽３被処理水５硝化処理水６沈殿池８攪拌装置 11 担体 12 散気装置 15 担体

フロントページの続き (72)発明者松村正利茨城県つくば市高野1250−２

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】無酸素条件下で生物学的に脱窒を行う脱
窒槽と好気条件下で生物学的に硝化を行う硝化槽とをこ
の順に配列し、硝化槽から流出する硝化処理水の一部を
前段の脱窒槽流入部に返送・循環させて、被処理水中の
窒素を有機物とともに除去するか、あるいは前記硝化槽
と脱窒槽とをこの順に配列し、硝化槽から流出する硝化
処理水の全量を脱窒槽に導入し、必要に応じて脱窒槽に
有機炭素源を供給して被処理水中の窒素を除去するよう
構成された窒素除去装置において、前記硝化槽内および
脱窒槽内にそれぞれ、親水性を有する連通気孔性の多孔
質担体を投入したことを特徴とする窒素除去装置。
【請求項２】多孔質担体が主としてセルロースで製作
されるとともにセルラーゼ耐性を付与されたことを特徴
とする請求項１記載の窒素除去装置。
【請求項３】硝化槽内に投入した多孔質担体が気孔径
１００μｍ未満に製作され、脱窒槽内に投入した多孔質
担体が気孔径２０００μｍ未満に製作されたことを特徴
とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の窒素
除去装置。
【請求項４】多孔質担体が円筒状あるいは中空円筒状
あるいはサイコロ状の形状に製作されたことを特徴とす
る請求項１から請求項３のいずれかに記載の窒素除去装
置。