JPH0889989A - 有機性排水の処理方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 汚泥濃度を高く維持した状態で、微生物を嫌
気−好気のサイクルにおくことができ、これにより有機
物、リン等の処理対象成分を効率よく処理することがで
き、しかも汚泥の分離が容易な有機性排水の処理方法お
よび装置を提案する。 【構成】 濾過塔１内に浮上性の粒状担体を充填して濾
床２を形成し、その中間部に散気装置３を設けて、下部
に嫌気ゾーン２ａ、上部に好気ゾーン２ｂを形成し、被
処理水６を上向流で通液して処理を行うことにより担体
表面に生物膜を形成し、好気ゾーン２ｂの担体を担体洗
浄塔１０に引抜いて洗浄水により余剰汚泥を剥離し、必
要量の生物膜を付着した担体を嫌気ゾーン２ａに循環し
て生物膜濾過を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は微生物を嫌気−好気サイ
クルにおいて有機性排水を処理する方法および装置、特
にリンを含む有機性排水の処理に適した排水処理方法お
よび装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】微生物による窒素、リンの除去方法とし
て、生物学的リン除去方法がある。生物脱リン法とは、
排水中のリンをポリリン酸として菌体内に蓄積する能力
を有する微生物（脱リン菌）を選択的に増殖させ、増殖
した微生物を含む余剰汚泥を排出することにより、リン
を系外に取出す方法である。リン除去率は汚泥のリン含
有率を上昇させることによって、高めることができる。
すなわち一般の活性汚泥中のリン含有率は１〜２％程度
であるが、脱リン菌を集積することにより、リン含有率
は５〜１０％に高めることができ、下水などを対象とし
てほぼ実用化のレベルに達している。

【０００３】ところで脱リン菌を選択的に集積させるた
めには、好気的に有機物を分解する工程の前段に、嫌気
ゾーンを設けて微生物を嫌気−好気サイクルにおくこと
が必要である。これにより嫌気ゾーンで汚泥中のポリリ
ン酸を加水分解して、このエネルギーで有機物を吸収で
きる細菌が選択的に生き残ることになる。嫌気ゾーンで
は、ポリリン酸が正リン酸として混合液中に放出される
が、次の好気ゾーンにて脱リン菌がリンを吸収すること
により、リン除去を行うものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで生物学的リン
除去方法では、微生物が好気ゾーンおよび嫌気ゾーンの
いずれをも繰返して経験する必要があるため、これまで
は汚泥を容易に移送できる浮遊微生物法（活性汚泥法）
だけにその適用が限定されていた。浮遊微生物法は、水
と汚泥を分離するために沈降分離が不可欠であり、また
汚泥濃度を高く維持できないので、容積当たりの処理効
率は悪く、コスト高になるという問題点がある。本発明
の目的は、上記問題点を解決するため、汚泥濃度を高く
維持した状態で、微生物を嫌気−好気サイクルにおくこ
とができ、これにより有機物、リン等の処理対象成分を
効率よく処理することができ、しかも汚泥の分離が容易
な有機性排水の処理方法および装置を提案することであ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は次の有機性排水
処理方法および装置である。 （１）嫌気ゾーンおよび好気ゾーンに粒状の担体を存在
させて担体表面に生物膜を形成し、生物膜を形成した担
体を嫌気ゾーンと好気ゾーン間を循環させて有機性排水
を処理することを特徴とする有機性排水の処理方法。 （２）浮上性の粒状担体を充填し、担体表面に生物膜を
形成した濾床と、この濾床内に設けられて下部に嫌気ゾ
ーン、および上部に好気ゾーンを形成する酸素含有ガス
供給装置と、濾床の上部から生物膜の付着した担体を引
抜いて濾床の下部に循環する担体循環装置と、被処理水
を濾床に上向流で通過させる被処理水供給装置と、濾床
の上部から処理水を取出す処理水取出装置と、を備えて
いることを特徴とする有機性排水の処理装置。 （３）濾床の上部から処理水の一部を引抜いて嫌気ゾー
ンに循環する処理水循環装置を備えた上記（２）記載の
装置。

【０００６】本発明において、処理対象となる有機性排
水は下水、工場排水、し尿、家庭排水など、有機物（Ｂ
ＯＤ、ＣＯＤ）および懸濁物を含む排水であり、リンを
含むものが処理に適しており、さらにアンモニア性窒
素、有機性窒素等の窒素を含む排水も処理対象となる。

【０００７】本発明において、粒状の担体としては、担
体表面に微生物を含む汚泥を付着させて、生物膜を形成
できるものであればよく、粒径は０．５〜２０ｍｍ、好
ましくは１〜５ｍｍのものが望ましい。このような担体
は嫌気ゾーンおよび好気ゾーンに存在させて生物膜を形
成し、生物膜を形成した担体を嫌気ゾーンおよび好気ゾ
ーンを循環させて有機性排水の処理を行う。担体に生物
膜を形成するには、嫌気ゾーンおよび／または好気ゾー
ンに有機性排水を供給して処理を行うことにより、自然
発生的に形成することができるが、他の装置から活性汚
泥を導入して処理を行うと、活性汚泥が担体に付着して
生物膜が形成される。

【０００８】このような生物膜を形成した担体は嫌気ゾ
ーンおよび好気ゾーンに浮遊状態で存在させてもよく、
充填状態で存在させてもよい。いずれの場合も担体表面
に生物膜を形成することにより汚泥濃度を高く維持する
ことができ、この状態で担体を循環することにより微生
物を嫌気−好気サイクルにおくことができる。また担体
上で余剰に増殖した余剰汚泥は担体の循環に際して容易
に剥離でき、この剥離汚泥は重質であるため、分離排出
は容易である。

【０００９】好ましい処理方法は、浮上性の粒状担体を
塔内に浮上状態で充填して濾床を形成し、この濾床の中
間に酸素含有ガス供給装置を設けることにより、下部に
嫌気ゾーン、上部に好気ゾーンを形成し、濾床上部から
担体を引抜いて濾床下部に循環しながら上向流で通液し
て処理する方法である。この方法は生物膜濾過法と呼ば
れる方法であり、濾床を形成する発泡状のポリスチレ
ン、ポリエチレン等の浮上性の担体の表面に生物膜を形
成して、上向流で通水することにより濾過と生物処理を
同時に行う方法である。ここで使用する浮上性の担体と
しては比重０．０１〜０．９、粒径１〜１２ｍｍのもの
が好ましい。

【００１０】このとき被処理水が好気ゾーンを通過する
ことにより、懸濁物の除去と有機物の分解が行われる。
そして担体が嫌気ゾーンと好気ゾーン間を循環すること
により、微生物は嫌気−好気サイクルにおかれ、嫌気ゾ
ーンにおけるエネルギー源を貯えるために、好気ゾーン
において多量のリンを吸収する。担体の循環に際して余
剰の汚泥を剥離して排出することにより、リンは系外に
排出される。

【００１１】有機排水がリンのほかにアンモニア性窒
素、有機性窒素を含む場合は、濾床上部から処理水の一
部を引抜き、嫌気ゾーンの中間に循環すると、この部分
から上部の嫌気ゾーンは脱窒ゾーンとなり脱窒が行われ
る。この場合嫌気ゾーン、特にその上部は硝化ゾーンと
なり、アンモニア性窒素および／または有機性窒素が硝
化され、脱窒ゾーンに循環して脱窒される。

【００１２】

【実施例】以下、本発明を図面の実施例により説明す
る。図１および図２はそれぞれ別の実施例を示す系統図
である。

【００１３】図１および図２において、１は濾過塔であ
って、内部に発泡ポリスチレン、ポリエチレン等の浮上
性の粒状担体を充填して濾床２が形成され、その中間部
に散気装置３が配置されて、下部に嫌気ゾーン２ａ、上
部に好気ゾーン２ｂが形成されている。図２では嫌気ゾ
ーン２ａの中間に処理水導入装置４が設けられて、散気
装置３と処理水導入装置４の間に脱窒ゾーン２ｃが形成
されている。

【００１４】濾床２の上部には、液を通過させかつ担体
の通過を阻止する多孔質の支持板５が設けられて、浮上
性の濾床２を上から支持している。濾過塔１の下部には
被処理水路６が連絡し、上部には処理水路７が連絡し、
散気装置３には空気供給路８が連絡している。図２では
さらに処理水路７から分岐する分岐処理水路９が処理水
導入装置４に連絡し、処理水循環装置を形成している。

【００１５】１０は担体洗浄塔であって、上部および下
部に支持板５と同様に液を通過させかつ担体の通過を阻
止する多孔質の支持板１１、１２が設けられており、そ
の中間部に、濾過塔１の支持板５に開口する担体引抜路
１３が連絡している。また下部の支持板１２に開口する
担体循環路１４が濾過塔１の嫌気ゾーン２ａの下部に連
絡している。担体洗浄塔１０の上部には洗浄水路１５が
連絡し、下部には洗浄排水路１６が連絡している。上記
の各要素が担体循環装置を形成している。なお前記各流
路には弁、ポンプ等の送液またはその遮断手段が設けら
れているが、図示は省略されている。

【００１６】図１の装置において、濾過塔１に浮上性の
粒状担体を導入すると、担体は浮上して支持板５に支持
され濾床２を形成する。この状態で空気供給路８から空
気を供給して散気装置３から散気すると、散気装置３の
上部は好気状態に保たれる。これにより散気装置３の下
部に嫌気ゾーン２ａ、上部に好気ゾーン２ｂが形成され
る。そして担体の浮力を利用して、好気ゾーン２ｂの上
部の担体を担体引抜路１３から引抜き、担体洗浄塔１０
を通して担体循環路１４から濾過塔１に循環すると、嫌
気ゾーン２ａの上部の担体は浮上して好気ゾーンに移行
し、循環した担体は嫌気ゾーン２ａを形成する。これに
より担体は嫌気ゾーンと好気ゾーン間を順次移動して循
環し、嫌気−好気の繰返しサイクル下の環境におかれ
る。

【００１７】この状態で被処理水路６から被処理水とし
てリンを含む有機性排水を導入し、濾床２を上向流で通
液して処理を行うと、濾床２を構成する粒状担体の表面
に微生物が付着して増殖し、生物膜が形成される。被処
理水中の懸濁物は嫌気ゾーン２ａおよび好気ゾーン２ｂ
の全層を通じて、生物膜に捕捉され、生物膜濾過により
除去される。生物膜の形成により浮遊法の３〜５倍の汚
泥が濃縮状態で固定され、このように担体に支持された
状態で汚泥中の微生物は嫌気ゾーン２ａおよび好気ゾー
ン２ｂ間を循環する。

【００１８】嫌気ゾーン２ａでは、担体に形成された生
物膜に含まれる脱リン菌等の微生物がポリリン酸を加水
分解して正リン酸を放出し、このとき発生するエネルギ
ーを利用して有機物を分解する。このため被処理水中に
含まれる有機物の少なくとも一部は生物膜に吸着されて
分解される。

【００１９】好気ゾーン２ｂでは、生物膜に含まれる微
生物は、通常の酸素を利用する呼吸に戻り、生物膜中に
吸着した有機物および被処理水中の有機物を分解する。
このとき嫌気ゾーン２ａにおける嫌気性環境に備えて、
多量のリンを体内に蓄積するため、微生物は嫌気ゾーン
２ａで放出したリンおよび被処理水中のリンを吸着して
増殖する。

【００２０】このようにして濾床２を通過する間に被処
理液中の懸濁物、有機物およびリンが除去され、処理水
は処理水路７から取出される。好気ゾーン２ｂにおいて
微生物の増殖により多量の汚泥が付着した汚泥は、好気
ゾーン２ｂの上部から担体引抜路１３に連続的または間
欠的に引抜かれ、担体洗浄塔１０に導入される。担体洗
浄塔１０では、洗浄水路１５から洗浄水を導入して下向
流で通水することにより洗浄が行われ、担体に付着した
余剰汚泥が剥離して、洗浄排水として洗浄排水路１６に
取出される。余剰汚泥を剥離し、必要量の汚泥を生物膜
として付着した担体は担体循環路１４から嫌気ゾーン２
ａに循環する。

【００２１】洗浄排水路１６から取出される洗浄排水は
固液分離槽等で固液分離され、機械式脱水機等により脱
水処理されるが、洗浄排水に含まれる剥離汚泥は浮遊汚
泥とは異なり、担体に濃縮状態で付着した汚泥が剥離し
たものであるため、固液分離性および脱水性は良好であ
り、沈降分離等により容易に固液分離および脱水が行わ
れる。

【００２２】図２は窒素を含む有機性排水の処理に適し
た装置であり、処理水の一部を分岐処理水路９から処理
水導入装置４に循環すると、脱窒ゾーン２ｃが形成さ
れ、この部分に脱窒細菌が増殖する。このため脱窒ゾー
ン２ｃに入った被処理水中の有機物の一部が脱窒細菌に
資化されて脱窒が行われる。好気ゾーン２ｂでは前述の
通り被処理水中の有機物が分解されるとともに、特に好
気ゾーン２ｂの上部に近い部分では硝化が行われ、被処
理水中のアンモニア性窒素および有機性窒素が硝酸また
は亜硝酸に酸化される。

【００２３】さらに生成する硝酸または亜硝酸は処理水
とともに分岐処理水路９から循環し、脱窒ゾーン２ｃで
脱窒される。処理水路７から取出される処理水に含まれ
る硝酸または亜硝酸は後続の最終脱窒槽等において脱窒
される。嫌気ゾーン２ａにおけるリンの放出および好気
ゾーン２ｂにおけるリンの吸収、有機物の分解、懸濁物
の除去ならびに担体の循環等の操作は図１の場合と同様
に行われる。

【００２４】上記の装置において、濾過塔１における担
体の引抜および循環は、汚泥の入替わり時間が８〜２４
時間となるように行うことが好ましく、具体的にはリン
濃度、有機物濃度等により決められる。また担体洗浄塔
１０における洗浄水量、洗浄時間等は必要量の汚泥を担
体表面に残し、余剰汚泥を剥離するのに必要な量および
時間とする。

【００２５】以上のように担体に汚泥を付着させて嫌気
ゾーン２ａおよび好気ゾーン２ｂを循環させることによ
り、汚泥を高濃度に維持した状態で嫌気−好気サイクル
を繰返すことができ、これにより容積効率を高め、小型
の装置で効率よく有機物およびリンを除去することがで
きる。そして処理水（または硝化水）を循環して脱窒ゾ
ーン２ｃを形成すると、脱窒を行うことも可能になる。

【００２６】また上記のように浮上性の担体を用いて濾
床２を形成し、上向流で通水して処理を行うようにする
と、生物濾過により懸濁物、有機物、リン等の除去が効
率化できるとともに、担体の浮力を利用して担体の移
送、引抜、洗浄、循環等を行うことができ、装置の構成
および操作を簡素化することができる。

【００２７】

【発明の効果】本発明の有機性排水の処理方法では、生
物膜を形成した担体を嫌気ゾーンおよび好気ゾーン間を
循環させるようにしたので、汚泥濃度を高く維持した状
態で微生物を嫌気−好気サイクルにおくことができ、こ
れにより有機物、リン等の処理対象成分を効率よく処理
することができ、しかも汚泥の分離が容易である。

【００２８】本発明の有機性排水の処理装置では、浮上
性の粒状担体を充填して濾床を形成し、担体表面に生物
膜を形成するとともに、濾床に嫌気ゾーンおよび好気ゾ
ーンを形成し、濾床の上部から担体を引抜いて下部に循
環するようにしたので、担体の浮力を利用して小型の装
置で濾床を形成して生物濾過を行い、しかも容易に担体
を循環させて嫌気−好気サイクルにおくことができ、こ
れにより懸濁物、有機物、リン等の処理対象物を効率よ
く処理できるとともに、容積効率を高め処理コストを低
下させることができる。この場合、処理水を循環して脱
窒ゾーンを形成することにより、脱窒を同時に行うこと
ができ、効率のよい処理を行うことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の処理装置を示す系統図である。

【図２】他の実施例の処理装置を示す系統図である。

【符号の説明】

１ 濾過塔 ２ 濾床 ２ａ 嫌気ゾーン ２ｂ 好気ゾーン ２ｃ 脱窒ゾーン ３ 散気装置 ４ 処理水導入装置 ５、１１、１２ 支持板 ６ 被処理水路 ７ 処理水路 ８ 空気供給路 ９ 分岐処理水路 １０ 担体洗浄塔 １３ 担体引抜路 １４ 担体循環路 １５ 洗浄水路 １６ 洗浄排水路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 嫌気ゾーンおよび好気ゾーンに粒状の担
   体を存在させて担体表面に生物膜を形成し、生物膜を形
   成した担体を嫌気ゾーンと好気ゾーン間を循環させて有
   機性排水を処理することを特徴とする有機性排水の処理
   方法。
2. 【請求項２】 浮上性の粒状担体を充填し、担体表面に
   生物膜を形成した濾床と、 この濾床内に設けられて下部に嫌気ゾーン、および上部
   に好気ゾーンを形成する酸素含有ガス供給装置と、 濾床の上部から生物膜の付着した担体を引抜いて濾床の
   下部に循環する担体循環装置と、 被処理水を濾床に上向流で通過させる被処理水供給装置
   と、 濾床の上部から処理水を取出す処理水取出装置と、 を備えていることを特徴とする有機性排水の処理装置。
3. 【請求項３】 濾床の上部から処理水の一部を引抜いて
   嫌気ゾーンに循環する処理水循環装置を備えた請求項２
   記載の装置。