JPH1099893A

JPH1099893A - 有機性汚水の窒素高度除去方法

Info

Publication number: JPH1099893A
Application number: JP25652596A
Authority: JP
Inventors: Katsuyuki Kataoka; 克之片岡
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1996-09-27
Filing date: 1996-09-27
Publication date: 1998-04-21

Abstract

(57)【要約】【課題】窒素除去率が９０％以上で、汚泥発生量も著
しく少ない有機性汚水の窒素高度除去方法を提供する。【解決手段】アンモニア性窒素含有有機性排水１を、
粉末ゼオライト６が活性汚泥と共存流動している脱窒素
槽５内に導入し、該脱窒素スラリの大部分８を硝化槽２
へ循環スラリ９として返送し、残部７を沈殿槽１０へ導
入し活性汚泥を固液分離し、分離液を処理水１１として
系外へ排出し、分離汚泥１２の大部分を返送汚泥１３と
して硝化槽２へ返送するとともに、分離汚泥１２の残部
１４をオゾン処理槽１５でオゾン処理してから脱窒素槽
４へ返送する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、下水などのアンモ
ニア含有有機性汚水を処理してその中の窒素分を高度に
除去するように浄化する技術に関し、特に窒素成分が従
来技術よりも著しく高い除去率で除去することが可能
で、かつ余剰汚泥がほとんど発生しない有機性汚水の新
規な窒素高度除去方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の有機性汚水の処理方法において、
窒素を高度に除去する方法としては、例えば、下水など
の有機性汚水の窒素を除去する方法についていうと、そ
の中でもっとも代表的な技術としては、図２に示す硝化
液循環型生物学的硝化脱窒素法が挙げられる。この技術
は、有機性汚水をまず生物学的脱窒素部に供給し、その
脱窒素部のスラリを硝化部に供給して好気性条件でアン
モニアを硝化し、硝酸分を生成せしめ、その硝化液の一
部を脱窒素部に循環して有機物成分により還元せしめる
ことにより脱窒素反応を生起せしめて窒素分を除き、硝
化液の残部を沈殿槽に供給して活性汚泥を分離し、処理
水を得る工程からなるものである。更に、この改良方法
として、硝化部に硝化菌を固定化したゲル担体を投入す
る技術も最近実用化されている。この方法は、下水を処
理する場合窒素除去率８０％程度が得られ、処理水には
アンモニアはほとんど残こらず硝酸性窒素が残留するだ
けである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法では硝化液の一部がそのまま沈殿槽を通るため、最終
的に流出する分離水に硝酸分が入ってくることになり、
この硝酸分が処理系から出てしまい、窒素除去率を９０
％以上にすることが原理的に不可能であり、放流水域の
富栄養化を防止するには不十分であった。また、この方
法では、余剰汚泥発生量が除去ＢＯＤ量の４０〜５０％
と多く、汚泥処理が大きな負担であるという問題点があ
る。また、一方、水中のアンモニア分の化学的除去法と
してゼオライトによる選択的イオン交換吸着法が公知で
あるが、ゼオライトのアンモニア吸着容量が非常に少な
く、頻繁な再生が必要であるほか再生廃液が大量に発生
し、この処分も極めて困難であるという問題点があっ
た。そのため、今迄工業的に実用化された例は無かっ
た。

【０００４】本発明は、このような従来の課題に鑑みて
なされたものであり、生物的窒素除去法、化学的窒素除
去法の欠点を解消し、利点を活用した新規技術を確立
し、安定して窒素除去率９０％以上の高い割合の窒素除
去効果を得ることが可能で、汚泥発生量も著しく少なく
できる新規の有機性汚水の窒素高度除去方法を提供する
ことを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者は、前記課題を
解決すべく鋭意研究した結果、生物学的脱窒素法のプロ
セス構成を変革して選択的イオン交換法を新規な態様で
組み込むことにより上記課題を達成できることを見いだ
して本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、
次の構成からなるものである。（１）アンモニア性窒素含有有機性廃水を嫌気工程であ
る脱窒素部及び好気工程である硝化部を有する生物学的
硝化脱窒素法で処理する方法において、ゼオライト微粒
子を生物学的硝化脱窒素処理装置内の汚性汚泥に共存流
動せしめ、原水を先ず脱窒素部に導入し、前記脱窒素部
のスラリの大部分を硝化部へ送り、一部を固液分離槽に
導入して固液分離し、前記固液分離槽からの分離水を処
理水として取り出し、そこで得られる分離汚泥の大部分
を前記硝化部へ返送するとともに、分離汚泥の残りをオ
ゾン処理してから前記生物学的硝化脱窒素処理装置に返
送するとともに、前記硝化部のスラリを前記脱窒素部へ
送ることを特徴とする有機性汚水の窒素高度除去方法。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の特徴を、従来の生
物学的脱窒素法のフローシートと対比しながら詳細に説
明する。なお、従来の技術の一例および本発明の実施例
を説明する図面において、同一機能を有するものは同一
符号を用いて示す。

【０００７】図１は、本発明に係る有機性汚水の窒素高
度除去方法の一実施例を示すフローシートであり、図２
は、従来の生物学的脱窒素方法の一例を示すフローシー
トである。従来の生物学的脱窒素法は、図２に示すよう
に、処理水１１にアンモニアを残留させないことを基本
的考え方としているために硝化槽２からの流出スラリー
を沈殿槽１０に導き硝酸性窒素を含む処理水を得ること
を必須要件としている。これに対し、本発明は、従来の
生物学的脱窒素法とは逆に、図１に示すように、原水１
を脱窒素槽５に導入し、脱窒素槽５からの流出する脱窒
素スラリー７を沈殿槽１０に導き、かつ硝酸性窒素が生
物学的脱窒素される脱窒素槽５に粉末ゼオライト６を共
存させ脱窒素槽５に存在するアンモニア分を選択的イオ
ン交換吸着して除去し、アンモニアおよび硝酸性窒素の
高度に除去された処理水１１を得ることを基本原理とし
ている。すなわち、従来のような硝酸を含有する処理水
が流出することはない。

【０００８】なお、図２に示す従来技術の場合、脱窒素
槽５、もしくは硝化槽２に粉末ゼオライトを添加するよ
うにしたとしても、その場合硝化槽２から出て脱窒素槽
４に循環する循環スラリの中に硝酸分がかなり含有され
たものとしておかないと、脱窒素槽４において脱窒素反
応を行うことができないので、例えば硝化槽２の中に硝
酸分が存在しない程度に維持されるような多量の粉末ゼ
オライトを添加するわけにはいかないから、結局のとこ
ろ硝化槽２から出るスラリ中に硝酸分が残ることになる
ので、本発明でいう効果はまったく得られず、沈殿槽１
０からは硝酸性窒素が残留する処理水１０が流出してし
まう。本発明において用いる粉末ゼオライト６の粒径
は、生物処理槽内で曝気、撹拌で容易に流動し、槽底に
沈殿してしまわないような小粒径（およそ５０ミクロン
以下）のものが好適である。

【０００９】しかして、図１の本発明の脱窒素槽５及び
沈殿槽１０から硝化槽２に循環されるスラリ９には活性
汚泥と粉末ゼオライト６が共存しているが、硝化槽２の
好気的雰囲気下で、粉末ゼオライト６に吸着されている
アンモニアがゼオライト粒子の表面に付着している硝化
菌によって生物学的に硝化されて再生され再びアンモニ
ア吸着能を持つようになる。図１において、原水１中の
アンモニアの大部分は生物学的に硝化脱窒素されるの
で、粉末ゼオライト６によってイオン交換除去すべきア
ンモニア濃度（アンモニウムイオン濃度）は大幅に減少
している。従って、アンモニアの吸着容量が少ないゼオ
ライトを用いても、充分実用化できることが本発明の特
徴の一つである。

【００１０】ゼオライトは、主にアルミニウム、ナトリ
ウム、カルシウムのケイ酸塩水和物で、Ｎａ⁺（又はＫ
⁺）のような容易に交換されるイオンをもち、水中のＣ
ａ²⁺やＭｇ²⁺と置き換えして水の軟化作用を行うことは
周知であるが、廃水処理における吸着剤として活性炭
（有機物、色成分の除去）とともに、ゼオライトはアン
モニアの吸着剤として良く知られている。なお、本発明
にいう「ゼオライト」とは、ゼオライト、モルデナイ
ト、クリノプチライト、合成ゼオライトなどのゼオライ
ト系鉱物の総称を意味する。

【００１１】以上において、従来の生物学的脱窒素法と
対比して本発明の特徴を概説したが、図１を参照して本
発明の作用を更に詳しく説明する。下水などの汚水（原
水）１は、生物学的硝化部に当たる硝化槽２から循環さ
れる硝化スラリ４とともに生物学的脱窒素部に当たる脱
窒素槽５に供給される。脱窒素槽５には微粒子状の粉末
ゼオライト６が供給され、同槽には脱窒素菌を含む活性
汚泥と粉末ゼオライト６が共存して懸濁している。その
結果、硝化スラリ４中の硝酸性窒素は原水１のＢＯＤを
利用して生物学的に脱窒素され、原水１中のアンモニア
は粉末ゼオライト６に吸着されて除去される。この粉末
ゼオライト６と共存している活性汚泥をゼオライト共存
活性汚泥という。

【００１２】ゼオライト共存活性汚泥の大部分は、脱窒
素スラリ８として硝化槽２に循環され、前記硝化槽２で
アンモニアを吸着している粉末ゼオライト６が硝化菌に
よって生物学的に再生される。そこでは、粉末ゼオライ
ト６内部のアンモニアが硝化菌により硝酸に酸化され、
それは溶けやすいため粉末ゼオライト６から脱着し、粉
末ゼオライト６が再生される。上記の硝化、脱窒素工程
において、硝化槽２、又は脱窒素槽５に粒状ゲルなどの
微生物固定化担体を共存させ、脱窒素菌、硝化菌を担体
に付着させておくようにすれば、汚水の硝化、脱窒素効
率を更に高める効果が期待できる。

【００１３】脱窒素槽５からの脱窒素スラリの残部７は
沈殿槽１０に導かれ、ゼオライト共存活性汚泥が沈殿分
離され、硝酸性窒素、アンモニア性窒素の両者が高度に
除去された処理水１１が得られる。沈殿槽１０において
沈殿された分離汚泥１２の大部分１３は、脱窒素槽５か
らの脱窒素スラリの大部分８と混合して返送汚泥として
硝化槽２に返送される。必要によりその一部を脱窒素槽
５に送ることができる。前記分離汚泥１２の残り１４
（これは余剰汚泥相当量の３〜４倍量とする）をオゾン
処理槽１５でオゾン処理してから脱窒素槽５に返送す
る。オゾン処理槽１５から出るオゾン処理汚泥１６は、
オゾンの強力な酸化作用により生物分解性が著しく向上
しており、脱窒素部５や硝化槽２に長時間滞留する間に
活性汚泥によって炭酸ガス、水に分解される。従って、
系外に排出される余剰汚泥量はゼロとすることができ
る。この結果、ゼオライトも系外に排出されなくなり、
新たなゼオライトを添加する必要はないという大きな効
果が得られる。なお、上記の処理水１１を排出する際
に、脱窒素槽５と沈殿槽１０の間に短時間滞留するの曝
気槽を設けるならば、脱窒素槽５で完全に処理除去でき
なくて、ＢＯＤが少量残留する場合、残留ＢＯＤを十分
に除去でき、更にアンモニアが微量残留していても十分
に硝化され、処理水の一層の水質向上が期待できる。

【００１４】オゾン処理汚泥の返送場所としては、オゾ
ンの強力な酸化作用によって活性汚泥の生物分解性が高
まり、ＢＯＤ成分に変化しているので、脱窒素槽５に添
加すると脱窒素菌のための有機炭素源が効果的に与えら
れ脱窒素反応自体が円滑に進む。すなわち、ゼオライト
共存活性汚泥をオゾン処理槽１５に送り、このオゾンの
酸化作用を受けたオゾン活性汚泥を脱窒素槽５に戻し、
脱窒素菌用の有機炭素源、換言するならば栄養源として
作用させて脱窒素反応効率を高めるとともに、硝化槽２
に戻されたアンモニアを吸着している粉末ゼオライト６
が生物学的に再生されることが、本発明の最大の特徴で
ある。

【００１５】さらに、粉末ゼオライト６を添加した活性
汚泥は粉末ゼオライト６が重りとなって沈降濃縮性が向
上し、硝化槽２、脱窒素槽５内の活性汚泥ＭＬＳＳ（排
水、汚泥混合液中の浮遊固形物）を高濃度に維持できる
ようになり、硝化、脱窒素速度が向上するほか汚泥令が
長くなり、オゾン処理槽１５に供給される余剰汚泥量が
粉末ゼオライト６を添加しない場合に比べ３０％程度減
少し、オゾン添加量が大幅に節約できる重要な効果が認
められた。

【００１６】本発明の更に好ましい実施態様を以下に列
挙する。本発明の第１の実施態様は、前記（１）項記載
の有機性汚水の窒素高度除去法において、硝化部、また
は脱窒素部に粒状ゲルなどの微生物固定化担体を共存さ
せ脱窒素菌、硝化菌を担体に付着させて、更に窒素とＢ
ＯＤの高度除去を行う方法である。本発明の第２の実施
態様は、前記（１）項記載の発明において、脱窒素槽と
沈殿槽の間に短時間滞留する曝気槽を設け、脱窒素槽で
ＢＯＤが少量残留する場合、残留ＢＯＤをさらに除去す
ることによる、有機性汚水の処理水中の窒素およびＢＯ
Ｄの高度除去方法である。

【００１７】

【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
るが、本発明はこの実施例により何等限定されるもので
はない。

【００１８】実施例１図１に示す工程にしたがって、第１表に示す平均水質を
有する下水を処理することにより、本発明の効果の実証
試験を行った。ゼオライトにはジークライト工業（株）
の製品である粉末ゼオライト (平均粒径５５ミクロン)
を使用した。試験条件を下記の第２表に示す。

【００１９】

【表１】

【００２０】

【表２】

【００２１】実験の結果、処理が定常状態になってから
の沈殿槽からの処理水は、第３表に示す処理水水質のよ
うに高度に窒素が除去されており、Ｔ−Ｎ除去率９０％
以上が安定して得られた。

【００２２】

【表３】

【００２３】なお、上記の第１表から第３表において、
ＳＳは浮遊固形物を、Ｔ−Ｎは全窒素を、ＮＨ₃−Ｎは
アンモニア態窒素を、ＮＯ_x−Ｎは硝酸態窒素を、それ
ぞれ表わす。また運転開始後１年間に渡り、汚泥を余剰
汚泥として系外に排出する必要が無かった。その結果、
ゼオライトも補給する必要がなかった。

【００２４】実施例２図１に示す工程において、脱窒素槽４と沈殿槽１０との
間に曝気槽を設け、短時間の曝気を行ったこと以外は実
施例１の工程処理を繰り返して、ＢＯＤと窒素除去に関
して第３表の結果と同様乃至多少良好な成績を得た。

【００２５】

【発明の効果】本発明によって得られる代表的な効果を
簡単に説明すると、下記のとおりである。（１）生物学的硝化脱窒素技術とゼオライトによる選択
的イオン交換反応を新規な態様で結合したので処理水に
硝酸性窒素が残留せず (従来法では第２脱窒素槽を設け
ないと必ず硝酸性窒素が処理水に残留する）、高度の窒
素除去率が安定して得られる。（２）ゼオライトを生物学的に再生できるのでゼオライ
トの再生薬液 (食塩水など) が不要である。従って再生
廃液の処分も不要である。（３）活性汚泥の沈降濃縮性が向上し、系内の活性汚泥
濃度を高く維持できる。（４）生物処理系の活性汚泥濃度をゼオライトの重り効
果により高く保てるため、ＢＯＤ汚泥負荷が小さくでき
余剰汚泥発生量が少なくなり、オゾン添加量が削減でき
オゾンコストが低減する。（５）オゾンによる汚泥分解促進工程を組み込んだので
余剰汚泥が発生しない。従ってゼオライトを補給する必
要がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る有機性汚水の窒素高度除去方法の
一実施例のフローシートを示す。

【図２】従来の硝化液循環型生物学的硝化脱窒素方法の
一例のフローシートを示す。

【符号の説明】

１原水２硝化槽３空気４硝化スラリ５脱窒素槽６粉末ゼオライト７脱窒素スラリ８脱窒素スラリ９循環スラリ１０沈殿槽１１処理水１２分離汚泥１３返送汚泥１４汚泥１５オゾン処理槽１６オゾン処理汚泥１７返送汚泥１８余剰汚泥１９循環スラリ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アンモニア性窒素含有有機性廃水を嫌気
工程である脱窒素部及び好気工程である硝化部を有する
生物学的硝化脱窒素法で処理する方法において、ゼオラ
イト微粒子を生物学的硝化脱窒素処理装置内の汚性汚泥
に共存流動せしめ、原水を先ず脱窒素部に導入し、前記
脱窒素部のスラリの大部分を硝化部へ送り、一部を固液
分離槽に導入して固液分離し、前記固液分離槽からの分
離水を処理水として取り出し、そこで得られる分離汚泥
の大部分を前記硝化部へ返送するとともに、分離汚泥の
残りをオゾン処理してから前記生物学的硝化脱窒素処理
装置に返送するとともに、前記硝化部のスラリを前記脱
窒素部へ送ることを特徴とする有機性汚水の窒素高度除
去方法。