JPH09271796A - 汚水処理装置およびその運転方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 生活排水などの汚水を脱窒槽と硝化槽と第２
脱窒槽と再曝気槽に順次導入して脱窒素する汚水処理装
置において、膜分離装置を設置した再曝気槽での硝酸性
窒素の発生を抑制する。 【解決手段】 硝化槽２２の内部に別途に膜分離装置３
４を設置し、再曝気槽２４は通常流入量相当の汚水量を
処理可能な膜分離装置３５を収容できる槽容積に構成す
る。再曝気槽２４の槽容量が従来より小さくなるので、
再曝気槽２４における槽内滞留時間を短くすることがで
き、脱窒菌などの内性呼吸による硝酸性窒素の発生を抑
制できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、生活排水などの汚
水を脱窒素する汚水処理装置およびその運転方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】合併処理浄化槽等、生活排水などの汚水
を脱窒素する汚水処理装置として、図３に示したよう
な、ケーシング１の内部に複数の膜カートリッジ２を適
当間隔で配列した膜分離装置３を利用したものが実用化
されており、このような膜分離装置３を組み込んだ際の
処理フローはたとえば以下のようなものである。

【０００３】図４に示した処理フローでは、汚水４を前
処理設備５に導入して夾雑物を除去するなどの前処理を
施し、前処理した汚水４ａを流量調整槽６に導入して適
当流量に調整する。そして、適当流量となった汚水４ｂ
を活性汚泥を投入した脱窒槽７と硝化槽８に順次導入し
つつ、硝化槽８内の活性汚泥混合液の一部９を脱窒槽８
へ循環返送することにより、汚水４ｂ中の窒素を活性汚
泥の作用により除去し、このとき、硝化槽８内の残りの
活性汚泥混合液を槽内に浸漬設置した膜分離装置により
固液分離する。膜分離装置の膜面を透過した膜透過水１
０は消毒槽１１に送って消毒した後、処理水１２として
放流する。

【０００４】活性汚泥による窒素除去を具体的に説明す
ると、脱窒槽７において、汚水４ｂ中および硝化槽８よ
り循環返送される活性汚泥混合液９中に含まれる硝酸性
窒素を嫌気条件下で活性汚泥の作用により還元して窒素
ガスとして除去し、硝化槽８において、脱窒槽７より移
送される活性汚泥混合液１３中に含まれるアンモニア性
窒素を好気条件下で活性汚泥の作用により酸化して硝酸
性窒素とする。このような方法は循環脱窒法と呼ばれて
おり、通常は、硝化槽８から脱窒槽７へ循環返送する活
性汚泥混合液９の循環量を日平均汚水量の４倍量程度と
することにより、８０％程度の窒素除去率を得ている。

【０００５】しかし、窒素除去率を９０％以上にする場
合には、上記したような循環脱窒法では効率が悪いた
め、間欠曝気法を採用するのが一般的である。間欠曝気
法では、図５に示したように、流量調整槽６において適
当流量に調整した汚水４ｂを、膜分離装置を浸漬設置し
た曝気槽１４へ導く。その際、汚水４ｂの流入を停止
し、膜分離装置により固液分離しながら、曝気を行う好
気性雰囲気下に汚水４ｂ中のアンモニア性窒素を硝化す
る硝化工程と、汚水４ｂを流入させ、曝気を停止した嫌
気性雰囲気下に汚水４ｂ中の硝酸性窒素を還元・脱窒す
る脱窒工程とを適当時間ずつ交互に行う。

【０００６】さらに窒素除去率を高くする場合には（９
０％以上）、し尿処理などにおいて採用されている２段
脱窒法を採用する以外、生物処理のみによって窒素除去
率を高くするのは困難である。２段脱窒法では、図６に
示したように、適当流量の汚水４ｂを活性汚泥を投入し
た脱窒槽７と硝化槽８に順次導入しつつ、硝化槽８内の
活性汚泥混合液の一部９を脱窒槽８へ循環返送すること
により、汚水４ｂ中の窒素を活性汚泥の作用により除去
する。そして、硝化槽８内の残りの活性汚泥混合液１５
を、第２脱窒槽１６に導入し、脱窒菌などのための呼吸
基質および細胞合成基質としてのメタノールなどの有機
物１７を添加しながら、さらに脱窒素する。そして、第
２脱窒槽１６内の活性汚泥混合液１８を再曝気槽１９に
導入して、第２脱窒槽１６で添加した有機物１７の過剰
分を除去するとともに、槽内に浸漬設置した膜分離装置
により固液分離する。再曝気槽１９内に堆積した汚泥は
適宜、返送汚泥２０として脱窒槽７へ返送する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記したよ
うに再曝気槽内に浸漬型膜分離装置を設置する場合は、
浸漬型膜分離装置が設置できるある程度以上の槽容量が
必要であり、現状ではこの槽容量は滞留時間換算で５〜
９時間程度にもなっている。

【０００８】また、生活排水などの汚水を脱窒素する汚
水処理装置に膜分離装置を利用する場合は通常、雨水な
どの不明水を含む多量の汚水が流入する緊急時を勘案し
て、日平均汚水量の３倍量程度の汚水を処理できる膜面
積を設定することが必要とされる。しかるに、３倍量の
汚水が流入する時は、膜分離装置の透過流束を通常運転
時の２倍量として運転することが多いので、実際には、
日平均汚水量の約１．５倍程度の膜面積を設定するよう
にしている。このように、多量の汚水が流入する緊急時
のための対策として、通常流入量の汚水を処理するのに
必要な膜面積の１．５倍量の膜面積が必要となるため、
再曝気槽も１．５倍の槽容量を設定することが必要とさ
れる。

【０００９】一方、再曝気槽内の脱窒菌などの活性汚泥
は、基質に相当する有機物等が不足すると、体内に取り
込んだ有機物を分解してエネルギーを得る内性呼吸を行
い、その際に体内より窒素が排出される。この窒素を活
性汚泥中の硝化菌が硝化してしまうため、槽内で新たに
硝酸性窒素が生成することになり、再曝気槽における混
合液の滞留時間が長くなると、それにほぼ比例して硝酸
性窒素の残留量が増大してしまう。

【００１０】このように、再曝気槽内に浸漬型膜分離装
置を設置する場合、槽容量が大きくなって槽内滞留時間
が長くなるため、活性汚泥の基質に相当する有機物等が
不足しがちであり、そのような時には活性汚泥の体内よ
り窒素が放出されて硝酸性窒素とされるため、２段脱窒
法によっても処理水中の硝酸性窒素を安定して５ｍｇ／
Ｌ以下にすることはできなかった。

【００１１】本発明は上記問題を解決するもので、浸漬
型膜分離装置を設置した再曝気槽内における硝酸性窒素
の発生を抑制できる汚水処理装置およびその運転方法を
提供することを目的とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、本発明の汚水処理装置は、脱窒槽と硝化槽と第２脱
窒槽と再曝気槽とをこの順に配置し、生活排水などの汚
水を導入する汚水導入手段を脱窒槽内に開口させ、脱窒
槽と硝化槽と第２脱窒槽の内部の活性汚泥混合液をそれ
ぞれ後段の槽に送る第１と第２と第３の送液手段と、硝
化槽内の活性汚泥混合液の一部を脱窒槽に循環返送する
循環手段とを設け、再曝気槽の内部に浸漬型膜分離装置
を設置した汚水処理装置において、前記硝化槽の内部に
別途に浸漬型膜分離装置を設置し、前記再曝気槽は通常
流入量相当の汚水量を処理可能な浸漬型膜分離装置を収
容できる槽容積に構成したものである。

【００１３】また本発明の汚水処理装置は、上記した構
成において、再曝気槽と硝化槽の内部にそれぞれ設置す
る浸漬型膜分離装置の膜面積の比率を約２対１としたも
のである。

【００１４】また本発明の汚水処理装置の運転方法は、
生活排水などの汚水を汚水導入手段と第１の送液手段と
により脱窒槽と硝化槽とに順次導入するとともに、硝化
槽内の活性汚泥混合液の一部を循環手段により脱窒槽に
循環し、硝化槽内の残りの活性汚泥混合液を第２と第３
の送液手段により第２脱窒槽と再曝気槽とに順次導入し
て脱窒素するに際し、通常時は、再曝気槽において、槽
内に設置した浸漬型膜分離装置により活性汚泥混合液を
固液分離して、膜透過水を消毒槽などの次処理系へ送
り、多量の汚水が流入する緊急時は、硝化槽において
も、槽内に設置した浸漬型膜分離装置により活性汚泥混
合液を固液分離し、膜透過水を前記消毒槽などの次処理
系へ直接送るようにしたものである。

【００１５】上記した汚水処理装置およびその運転方法
によれば、多量の汚水が流入する緊急時には、硝化槽内
に設置した浸漬型膜分離装置により対応するようにし
て、再曝気槽に設置する膜面積および膜分離装置並びに
再曝気槽の槽容量は、通常流入量の汚水を処理できる大
きさとしたため、再曝気槽における槽内滞留時間を短く
することができ、硝酸性窒素の発生を抑制できる。

【００１６】このとき、再曝気槽と硝化槽の内部にそれ
ぞれ設置する浸漬型膜分離装置の膜面積の比率を約２対
１としておけば、通常時、すなわち汚水の流入量が日平
均汚水量の１倍程度の時は、再曝気槽内の膜分離装置を
日平均汚水量より算出した設計透過流束にて運転し、汚
水の流入量が日平均汚水量の１〜１．５倍の時は、再曝
気槽と硝化槽の内部の各膜分離装置を設計透過流束にて
運転し、それ以上の流入汚水量の時は、再曝気槽と硝化
槽の内部の各膜分離装置を設計透過流束より大きい透過
流束にて運転することで、対応できる。各膜分離装置を
設計透過流束の約２倍の透過流束にて運転すれば、緊急
時として想定される日平均汚水量の３倍量の汚水にも対
応できる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照しながら説明する。図１に示した汚水処理装置にお
いて、脱窒槽２１と硝化槽２２と第２脱窒槽２３と再曝
気槽２４がこの順に配置されており、流量調整槽（図示
せず）からの汚水を導入する汚水導入管２５が脱窒槽２
１内に開口し、脱窒槽２１，硝化槽２２，第２脱窒槽２
３の内部の活性汚泥混合液２６，２７，２８をそれぞれ
後段の槽に送る送液手段２９，３０，３１と、硝化槽２
２内の活性汚泥混合液２７の一部を脱窒槽２１に循環返
送する循環ポンプ３２を介装した循環管３３とが設けら
れている。硝化槽２２と再曝気槽２４の内部にはそれぞ
れ、浸漬型膜分離装置３４，３５が設置されている。第
２脱窒槽２３内には、メタノールなどの有機物を供給す
る有機物供給管３７が開口している。再曝気槽２４の底
部には、槽内の活性汚泥混合液３８より堆積した汚泥を
脱窒槽２１へ向けて返送する汚泥返送管３９が導かれて
おり、汚泥返送管３９にはポンプ４０が介装されてい
る。

【００１８】膜分離装置３４，３５は、図３を用いて説
明したものとほぼ同様に構成されており、それぞれ、吸
引ポンプ３４ａを介装した膜透過水管３４ｂまたは吸引
ポンプ３５ａを介装した膜透過水管３５ｂを上部に有
し、ブロワ３４ｃに連通する散気管３４ｄまたはブロワ
３５ｃに連通する散気管３５ｄを下部に有している。再
曝気槽２４内の膜分離装置３５は、日平均汚水量にほぼ
見合った大きさの膜面積を有し、硝化槽２２内の膜分離
装置３４は、その約２分の１の膜面積を有している。

【００１９】この汚水処理装置を用いた処理フローは、
図６を用いて説明した２段脱窒法のフローとほぼ同様で
あり、汚水導入管２５により汚水を脱窒槽２１に導入
し、脱窒槽２１内の活性汚泥混合液を２６を送液手段２
９により硝化槽２２に導入するとともに、硝化槽２２内
の活性汚泥混合液２７の一部を循環管３３により脱窒槽
２１に循環することにより脱窒素する。硝化槽２２内の
残りの活性汚泥混合液２７は送液手段３０により第２脱
窒槽２３に導入して、有機物供給管３７により有機物を
添加しつつさらに脱窒素し、第２脱窒槽２３内の活性汚
泥混合液２８を再曝気槽２４に導入して、過剰分の有機
物を除去する。

【００２０】ただし、通常時は、再曝気槽２４において
のみ槽内の活性汚泥混合液３８を膜分離装置３５により
固液分離し、膜透過水管３５ｂにより膜透過水を消毒槽
（図示せず）に送り、適宜放流する。

【００２１】多量の汚水が流入する緊急時は、硝化槽２
２においても槽内の活性汚泥混合液２７を膜分離装置３
４により固液分離し、膜透過水管３４ｂにより膜透過水
を直接消毒槽（図示せず）へ送る。

【００２２】具体的には、汚水の流入量が日平均汚水量
の１倍程度の時は、再曝気槽２４内の膜分離装置３５を
日平均汚水量より算出した設計透過流束にて運転する。
汚水４ｂの流入量が日平均汚水量の１〜１．５倍の時
は、再曝気槽２４と硝化槽２２の内部の膜分離装置３
５，３４をそれぞれ設計透過流束にて運転し、それ以上
の流入汚水量の時は、再曝気槽２４と硝化槽２２の内部
の膜分離装置３５，３４をそれぞれ設計透過流束より大
きい透過流束にて運転する。緊急時として想定される日
平均汚水量の３倍量の汚水が流入した時は、膜分離装置
３５，３４をそれぞれ設計透過流束の約２倍の透過流束
にて運転する。

【００２３】上記した汚水処理装置および処理フローで
は、多量の汚水が流入する緊急時には硝化槽２２内に設
置した膜分離装置３４により対処するようにして、再曝
気槽２４に設置する膜面積および膜分離装置３５をほぼ
日平均汚水量に見合った大きさとし、再曝気槽２４の槽
容量を従来より小さくしたので、再曝気槽２４における
槽内滞留時間が短くなり、脱窒菌などの内性呼吸による
硝酸性窒素の発生は抑制される。

【００２４】以下の表１に、再曝気槽から取り出される
膜透過水中の硝酸性窒素濃度を示す。表１に示した従来
の汚水処理装置と本発明の汚水処理装置とでは、再曝気
槽に浸漬設置する膜面積が、本発明の汚水処理装置の方
が小さくなっており、再曝気槽の槽容量はそれぞれ膜面
積に比例した大きさとなっている。

【００２５】

【表１】

【００２６】また図２に、再曝気槽より取り出される膜
透過水中の硝酸性窒素濃度の経時的変化を示す。図２か
ら、膜透過水中の硝酸性窒素濃度は再曝気槽内での曝気
時間すなわち槽内滞留時間が長くなるほど大きくなるこ
とがわかり、表１から、本発明の汚水処理装置は従来の
汚水処理装置と比べて、再曝気槽における槽内滞留時間
が短くなっており、膜透過水中の硝酸性窒素濃度が低減
されていることがわかる。

【００２７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、再曝気槽
内にほぼ日平均汚水量を処理するに十分な膜面積を有し
た膜分離装置を設置し、雨水などの不明水が流入する緊
急時の対策として、硝化槽内にも膜分離装置を設置する
ことにより、再曝気槽の槽容量を従来より小さくするこ
とができ、その結果、再曝気槽における槽内滞留時間を
短くし、脱窒菌などの内性呼吸による硝酸性窒素の発生
を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の汚水処理装置の全体構成
を示した説明図である。

【図２】再曝気槽から取り出した膜透過水中の硝酸性窒
素濃度と再曝気槽における曝気時間との関係を示したグ
ラフである。

【図３】図１に示した汚水処理装置に用いられる従来よ
りある膜分離装置の全体構成を示した一部破断斜視図で
ある。

【図４】従来より行われている循環脱窒法を説明するフ
ローチャートである。

【図５】従来より行われている間欠曝気法を説明するフ
ローチャートである。

【図６】従来より行われている２段脱窒法を説明するフ
ローチャートである。

【符号の説明】

21 脱窒槽 22 硝化槽 23 第２脱窒槽 24 再曝気槽 25 汚水導入管 27 活性汚泥混合液 29,30,31 送液手段 33 循環管 34,35 膜分離装置 34b,35b 膜透過水管 38 活性汚泥混合液

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 脱窒槽と硝化槽と第２脱窒槽と再曝気槽
   とをこの順に配置し、生活排水などの汚水を導入する汚
   水導入手段を脱窒槽内に開口させ、脱窒槽と硝化槽と第
   ２脱窒槽の内部の活性汚泥混合液をそれぞれ後段の槽に
   送る第１と第２と第３の送液手段と、硝化槽内の活性汚
   泥混合液の一部を脱窒槽に循環返送する循環手段とを設
   け、再曝気槽の内部に浸漬型膜分離装置を設置した汚水
   処理装置において、前記硝化槽の内部に別途に浸漬型膜
   分離装置を設置し、前記再曝気槽は通常流入量相当の汚
   水量を処理可能な浸漬型膜分離装置を収容できる槽容積
   に構成したことを特徴とする汚水処理装置。
2. 【請求項２】 再曝気槽と硝化槽の内部にそれぞれ設置
   する浸漬型膜分離装置の膜面積の比率を約２対１とした
   ことを特徴とする請求項１記載の汚水処理装置。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の汚水処
   理装置の運転方法であって、生活排水などの汚水を汚水
   導入手段と第１の送液手段とにより脱窒槽と硝化槽とに
   順次導入するとともに、硝化槽内の活性汚泥混合液の一
   部を循環手段により脱窒槽に循環し、硝化槽内の残りの
   活性汚泥混合液を第２と第３の送液手段により第２脱窒
   槽と再曝気槽とに順次導入して脱窒素するに際し、通常
   時は、再曝気槽において、槽内に設置した浸漬型膜分離
   装置により活性汚泥混合液を固液分離して、膜透過水を
   消毒槽などの次処理系へ送り、多量の汚水が流入する緊
   急時は、硝化槽においても、槽内に設置した浸漬型膜分
   離装置により活性汚泥混合液を固液分離し、膜透過水を
   前記消毒槽などの次処理系へ直接送ることを特徴とする
   汚水処理装置の運転方法。