JPH11333495A

JPH11333495A - 水処理装置

Info

Publication number: JPH11333495A
Application number: JP10143098A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Minami; 健一巳波; Kazuo Kobayashi; 和生小林; Akihiro Ueda; 明弘上田
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1998-05-25
Filing date: 1998-05-25
Publication date: 1999-12-07

Abstract

(57)【要約】【課題】水位の変動に関係なく硝酸態窒素を含む処理水
の溶存酸素を確実に減少させて脱窒槽へ流入させ、脱窒
槽において、窒素除去を十分に行わせる。【解決手段】処理水に含まれるアンモニア性窒素を硝酸
態窒素に変化させる硝化槽２２と、処理水に含まれる硝
酸態窒素を窒素ガスに変化させる脱窒槽２１と、を備
え、硝化槽２２の処理水を脱窒槽２１に移流させる流路
に計量升３および移流槽４を順に配設する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、窒素除去機能を有
する水処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、汚水処理装置、特に家庭用浄化槽
において、生物学的に窒素の除去を可能とした製品が提
案されている。具体的には、浄化槽に流入してきたアン
モニア性窒素を含む原水を硝化槽において好気処理する
ことにより硝化させ、硝酸態窒素に変化させた後、硝酸
態窒素を含む処理水を脱窒槽に移流させて嫌気処理する
ことにより脱酸素させ、窒素ガスへと変化させて空気中
へ放出し、窒素除去を行っている。

【０００３】このような窒素除去方式を採用した場合、
嫌気処理による処理水の脱酸素が十分に行われないこと
が多いという問題がある。その原因としては、硝化槽か
ら流入してくる硝酸態窒素を含む処理水が溶存酸素をか
なり含んでいるため、そのまま脱窒槽に流入すると、原
水中の有機物が消費され、窒素除去に必要な水素供与体
としての有機物が不足するためと考えられる。

【０００４】このような観点から、硝酸態窒素を含む処
理水を脱窒槽に流入させる際、バッフルを有する循環槽
を通過させ、処理水の溶存酸素を循環槽を通過する間に
微生物の呼吸作用によって消費（減少）させる水処理装
置が提案されている（例えば、特公平４−１７７１７号
公報参照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た水処理装置においては、硝酸態窒素を含む処理水を硝
化槽からエアリフトによって循環槽へ揚水することか
ら、エアリフトのリフト管が設置される硝化槽の水位の
変動によって揚水量が変化するものである。すなわち、
水位が低下すれば、揚水量が減少し、水位が上昇すれば
揚水量が増加することになる。したがって、原水が一時
的に大量に供給されると、水位が一時的に上昇して通常
よりも多くの処理水が循環槽に供給されることから、循
環槽を通過する処理水の通過時間が短縮され、循環槽に
おいて、処理水中の溶存酸素を減少させるための時間が
不足するものである。

【０００６】一方、原水の供給が不足した場合、水位が
低下して循環槽に供給される処理水が不足することか
ら、循環槽を通過する処理水が必要時間以上に滞留する
ものである。

【０００７】このように、水位の変動によって移送水量
が一定しないことから、処理水質を安定させることがで
きないという問題があった。

【０００８】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたもので、水位の変動に関係なく硝酸態窒素を含む処
理水の溶存酸素を確実に減少させて脱窒槽へ流入させ、
脱窒槽において、窒素除去を十分に行わせることのでき
る水処理装置を提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、処理水に含ま
れるアンモニア性窒素を硝酸態窒素に変化させる硝化槽
と、処理水に含まれる硝酸態窒素を窒素ガスに変化させ
る脱窒槽と、を少なくとも備え、硝化槽の処理水を脱窒
槽に移流させる流路に計量升および移流槽を順に配設し
たことを特徴とするものである。

【００１０】この発明によれば、硝化槽において、処理
水に含まれるアンモニア性窒素を硝酸態窒素に変化さ
せ、硝酸態窒素を含む処理水を脱窒槽に流入させる前に
計量升および移流槽を順に経由させることにより、水位
の変動が発生しても、計量升で調整されて常に一定量の
処理水が移流槽に供給されることから、移流槽を通過す
る処理水の通過時間は一定となり、処理水の溶存酸素を
微生物の呼吸作用によって消費させるための時間を十分
に確保することができる。

【００１１】この結果、脱窒槽内において脱窒素に必要
な水素供与体としての有機物を不足させることがなく、
効率よく窒素を除去することができる。

【００１２】この発明において、移流槽の容積を、硝化
槽から脱窒槽に移流させる１分間当たりの処理水量の３
倍以上に設定すると、処理水が移流槽に滞留する時間を
３分間以上確保することができ、処理水の溶存酸素を微
生物の呼吸作用によって確実に消費させることができ
る。

【００１３】この場合、活性汚泥処理方式の水処理装置
においては、移流槽の容積は、硝化槽から脱窒槽に移流
させる１分間当たりの処理水量の５倍以上５０倍以下が
好適であり、また、嫌気ろ床接触ばっ気処理方式の水処
理装置においては、移流槽の容積は、硝化槽から脱窒槽
に移流させる１分間当たりの処理水量の１５倍以上３０
０倍以下が好適である。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例の形態を図
面に基づいて説明する。

【００１５】図１には、本発明の水処理装置の第１実施
形態が示されている。この水処理装置１は、活性汚泥処
理方式で処理水を処理するもので、仕切り板２ａの底部
を通して連通された脱窒槽２１と硝化槽２２を有する処
理槽本体２と、硝化槽２２の処理水を脱窒槽２１に移流
させる流路に配設された計量升３および移流槽４とを備
えて構成されている。そして、脱窒槽２１には、嫌気状
態の活性汚泥が存在しており、また、硝化槽２２には、
好気状態の活性汚泥が存在しているとともに、膜分離装
置２２１が設置され、さらに、膜分離装置２２１の下方
に位置して散気装置２２２が設置されている。

【００１６】一方、移流槽４は、水面上から底部近傍に
至るもぐり堰４ａや、底部から水面下に至る越流堰４ｂ
を複数備えており、その流入口および流出口には、それ
ぞれ接続管５の一端および流出管６の一端が接続されて
いる。ここで、移流槽４の容積は、硝化槽２２から脱窒
槽２１へ移流させる単位時間当たりの処理水量をＶ（リ
ットル／分）とすると、３Ｖ以上に設定されている。こ
のため、処理水が移流槽４を通過するために、３分間以
上を確保することができる。

【００１７】そして、接続管５の他端は、リフト管７を
介して硝化槽２２と連通された計量升３に接続され、ま
た流出管６の他端は、脱窒槽２１に臨んで位置してい
る。

【００１８】なお、計量升３は、リフト管７を介して揚
水された硝化槽２２の処理水を貯留し、移流槽４に定量
供給するもので、詳細には図示しないが、設定された水
量以上の処理水が供給された場合、余剰の処理水は計量
升３を溢れて硝化槽２２に戻すように設定されている。

【００１９】この場合、計量升３に接続される接続管５
の他端は、該計量升３に接続されるリフト管７の流出口
よりも低く位置しているとともに、処理槽本体２の最高
水位よりも高く位置しており、硝化槽２２からリフト管
７を経て揚水した処理水を、計量升３および移流槽４を
経て脱窒槽２１に戻すように一定の勾配が形成されてい
る。

【００２０】このように構成された水処理装置１におい
て、脱窒槽２１に流入した原水は、脱窒槽２１におい
て、嫌気状態で存在している活性汚泥により嫌気処理さ
れた後、硝化槽２２に汚泥とともに流れ込む。一方、硝
化槽２２においては、図示しないブロアによって散気装
置２２２に空気が供給されて槽内に噴出していることか
ら、酸素が供給されるとともに、処理水の旋回流が発生
している。したがって、硝化槽２２に流れ込んだ処理水
は、硝化槽２２において好気状態で存在している活性汚
泥により好気処理され、アンモニア性窒素が硝酸態窒素
へと硝化される。次いで、硝化槽２２の、硝酸態窒素を
多く含む処理水は、図示しないブロアによってリフト管
７に供給される空気によって揚水され、計量升３に供給
された後、接続管５を経て移流槽４に定量供給される。
一方、移流槽４に供給された処理水は、移流槽４に一定
時間滞留する際、その溶存酸素が微生物の呼吸作用によ
って消費される。

【００２１】次いで、移流槽４において、溶存酸素が消
費された処理水は、流出管６を経て脱窒槽２１に流出
し、脱窒槽２１において活性汚泥により嫌気処理され、
脱酸素されて硝酸態窒素が窒素ガスに変化され、大気に
放出されて窒素除去が行われる。

【００２２】このように、順次嫌気処理および好気処理
された処理水は、最終的に、膜分離装置２２１によって
固液分離されて放流される。

【００２３】ここで、移流槽４の容積は、硝化槽２２か
ら脱窒槽２１へ供給される１分間当たりの処理水量の３
倍以上に設定されていることから、硝化槽２２から揚水
された処理水が移流槽４を通過するためには、３分間以
上を確保することができる。

【００２４】この結果、処理水の溶存酸素は、移流槽４
を通過する間に微生物の呼吸作用によって消費され、溶
存酸素によって原水中の有機物が消費されることがな
い。したがって、窒素除去に必要な水素供与体としての
有機物が不足することがなく、確実に硝酸態窒素を窒素
ガスに変化させることができる。

【００２５】また、水位の変動が発生し、リフト管７に
よる揚水量が変化したとしても、計量升３によって調整
されて常に一定量の処理水が移流槽４に供給されること
から、移流槽４を通過する処理水の滞留時間は一定とな
り、確実に処理水の溶存酸素を消費することができる。

【００２６】図２には、本発明の水処理装置の第２実施
形態が示されている。この水処理装置１０は、嫌気ろ床
接触ばっ気処理方式によって処理水を処理するもので、
仕切り板２ｂを介して区画された脱窒槽としての嫌気ろ
床槽２３および硝化槽としての接触ばっ気槽２４を有す
るとともに、仕切り板２ｃの下部を通して接触ばっ気槽
２４と連通された沈殿槽２５を有し、さらに、嫌気ろ床
槽２３内において隔壁で区画された移流槽４０を有する
処理槽本体２と、接触ばっ気槽２４の処理水を移流槽４
を経て嫌気ろ床槽２３に移流させる流路に配設された計
量升３とを備えて構成されている。そして、嫌気ろ床槽
２３には、嫌気性微生物が付着されたろ材２３１が充填
され、また、接触ばっ気槽２４には、好気性微生物が付
着した接触材２４１が充填されている他、接触材２４１
の下方に位置して散気装置２４２が設置されている。

【００２７】一方、移流槽４０は、水面上から底部近傍
に至るもぐり堰４０ａを内部に備えており、その排出側
の隔壁は、嫌気ろ床槽２３の最高水位を越えて突出され
ている。また、移流槽４０の、もぐり堰４０ｃで区画さ
れた接触ばっ気槽２４側には、接続管５の一端が臨んで
おり、その接続管５の他端は、リフト管７によって接触
ばっ気槽２４と連通された計量升３に接続されている。
ここで、移流槽４０の容積は、接触ばっ気槽２４から嫌
気ろ床槽２３へ移流させる単位時間当たりの処理水量を
Ｖ（リットル／分）とすると、３Ｖ以上に設定されてい
る。このため、処理水が移流槽４０を通過するために
は、３分間以上を確保することができる。

【００２８】なお、計量升３およびリフト管７は、第１
実施形態において説明したものと同一であり、その説明
は省略する。また、移流槽４０は、嫌気ろ床槽２３に配
置されていることから、第１実施形態で示した流出管６
は不要となる。

【００２９】このように構成された水処理装置１０にお
いて、嫌気ろ床槽２３に流入した原水は、ろ材２３１に
生息している嫌気性微生物によって嫌気処理された後、
仕切り板２ｂの上部に形成された移流口２ｘを通して接
触ばっ気槽２４に流出する。一方、接触ばっ気槽２４に
おいては、図示しないブロアによって散気装置２４２に
空気が供給されて槽内に噴出していることから、酸素が
供給されるとともに、処理水の旋回流が発生している。
したがって、接触ばっ気槽２４に流れ込んだ処理水は、
接触材２４１に付着された好気性微生物により好気処理
され、アンモニア性窒素が硝酸態窒素へと硝化される。
次いで、接触ばっ気槽２４の、硝酸態窒素を多く含む処
理水は、図示しないブロアによってリフト管７に供給さ
れる空気によって揚水され、計量升３に供給された後、
接続管５を経て移流槽４０に定量供給される。一方、移
流槽４０に供給された処理水は、移流槽４０に一定時間
滞留する際、その溶存酸素が微生物の呼吸作用によって
消費されて嫌気ろ床槽２３に溢出する。そして、嫌気ろ
床槽２３において、嫌気性微生物により嫌気処理され、
硝酸態窒素が窒素ガスに変化され、大気に放出されて窒
素除去が行われる。このように、順次嫌気処理および好
気処理された処理水は、最終的に、沈殿槽２５において
固形物が分離されて放流される。

【００３０】ここで、移流槽４０の容積は、接触ばっ気
槽２４から嫌気ろ床槽２３へ供給される１分間当たりの
処理水量の３倍以上に設定されていることから、接触ば
っ気槽２４から揚水された処理水が移流槽４０を通過す
るためには、３分間以上を確保することができる。

【００３１】この結果、処理水の溶存酸素は、移流槽４
０を通過する間に微生物の呼吸作用によって消費され、
溶存酸素によって原水中の有機物が消費されることがな
い。したがって、窒素除去に必要な水素供与体としての
有機物が不足することがなく、確実に硝酸態窒素を窒素
ガスに変化させることができる。

【００３２】また、水位の変動が発生し、リフト管７に
よる揚水量が変化したとしても、計量升３によって調整
されて常に一定量の処理水が移流槽４０に供給されるこ
とから、移流槽４０を通過する処理水の滞留時間は一定
となり、確実に処理水の溶存酸素を消費することができ
る。

【００３３】

【実施例１】図１に示す水処理装置１において、処理槽
本体２を５人槽で設計し、脱窒槽２１の容積および硝化
槽２２の容積をそれぞれ約０．５立方メートルに設定す
るとともに、各槽２１，２２の活性汚泥濃度を約１００
００ｍｇ／リットルに保った。日々の平均流入汚水量を
１．２５立方メートルと設定し、硝化槽２２から脱窒槽
２１への移流水量を日平均流入汚水量の４倍に設定し
た。これにより、１分間当たりに換算すると、３．４７
リットル／分となる。そして、移流槽４の容積をその約
１０倍に当たる３５リットルに設定した。したがって、
移流槽４における処理水の滞留時間は約１０分間とな
り、溶存酸素の十分な消費を見込める。

【００３４】なお、移流槽４内には、もぐり堰４ａや越
流堰４ｂを複数設置し、移流水が移流槽４内を有効に流
れるようにした。

【００３５】一方、膜分離装置２２１には精密ろ過膜を
使用し、膜表面積は８．０平方メートルであった。散気
装置２２２によるばっ気風量は１２０リットル／分に設
定した。

【００３６】このような水処理装置１において、脱窒槽
２１へ移流する直前の移流槽４からの流出水の溶存酸素
（ＤＯ）を市販されているＤＯメータを使用して測定す
ることにより、脱窒槽２１への持ち込み溶存酸素量を調
べた。また、同時に、硝化槽２２の硝酸態窒素量（Ｓ
１）および脱窒槽２１の硝酸態窒素量（Ｄ１）を測定
し、その差（Ｓ１−Ｄ１）により脱窒槽２１における脱
窒能を調べた。この脱窒能を調べることで、移流水にお
ける残存溶存酸素量の窒素除去に与える影響を知ること
ができる。

【００３７】この実験結果によれば、溶存酸素量は０ｍ
ｇ／リットルであった。硝化槽２２の硝酸態窒素量（Ｓ
１）は４２．２ｍｇ／リットル、脱窒槽２１の硝酸態窒
素量（Ｄ１）は９．７ｍｇ／リットルで、脱窒能である
その差（Ｓ１−Ｄ１）は、３２．５ｍｇ／リットルであ
った。これにより、（Ｓ１−Ｄ１）／Ｓ１×１００で表
される脱窒率は７７．０％となった。

【００３８】

【実施例２】図２に示す水処理装置１０において、処理
槽本体２を５人槽で設計し、嫌気ろ床槽２３の容積を約
１．５立方メートル、接触ばっ気槽２４の容積を約１．
０立方メートル、沈殿槽２５の容積を約０．３立方メー
トルに設定するとともに、日々の平均流入汚水量を１．
２５立方メートルとそれぞれ設定し、接触ばっ気槽２４
から嫌気ろ床槽２３への移流水量を日平均流入汚水量の
３倍に設定した。これにより、１分間当たりに換算する
と、２．６０リットル／分となる。そして、移流槽４０
の容積をその約４０倍に当たる１００リットルに設定し
た。したがって、移流槽４０における処理水の滞留時間
は約４０分間となり、溶存酸素の十分な消費を見込め
る。

【００３９】なお、移流槽４０内には、もぐり堰４０ａ
を設置し、移流水が移流槽４０内を有効に流れるように
した。

【００４０】一方、ろ材２３１には球状のものを使用
し、接触材２４１には、網様板状のものを使用した。散
気装置２４２によるばっ気風量は６０リットル／分に設
定した。

【００４１】このような水処理装置１０において、嫌気
ろ床槽２３へ移流する直前の移流槽４０からの流出水の
溶存酸素（ＤＯ）を市販されているＤＯメータを使用し
て測定することにより、嫌気ろ床槽２３への持ち込み溶
存酸素量を調べた。また、同時に、接触ばっ気槽２４の
硝酸態窒素量（Ｓ２）および嫌気ろ床槽２３の硝酸態窒
素量（Ｄ２）を測定し、その差（Ｓ２−Ｄ２）により嫌
気ろ床槽２３における脱窒能を調べた。この脱窒能を調
べることで、移流水における残存溶存酸素量の窒素除去
に与える影響を知ることができる。

【００４２】この実験結果によれば、溶存酸素量は０ｍ
ｇ／リットルであった。接触ばっ気槽２４の硝酸態窒素
量（Ｓ２）は３７．２ｍｇ／リットル、嫌気ろ床槽２３
の硝酸態窒素量（Ｄ２）は１３．４ｍｇ／リットルで、
脱窒能であるその差（Ｓ２−Ｄ２）は、２３．８ｍｇ／
リットルであった。これにより、（Ｓ２−Ｄ２）／Ｓ２
×１００で表される脱窒率は６３．９％となった。

【００４３】

【比較例１】実施例１の水処理装置１から移流槽４およ
び接続管５を除去するとともに、計量升３から流出管６
を経て処理水を脱窒槽２１へ移流する図３に示す水処理
装置１’を設定した。その他の構成は、実施例１と同一
に設計し、実施例１と同一の実験方法で実験を行った。

【００４４】この実験結果によれば、溶存酸素量は５．
２ｍｇ／リットルであった。硝化槽２２の硝酸態窒素量
（Ｓ３）は３８．９ｍｇ／リットル、脱窒槽２１の硝酸
態窒素量（Ｄ３）は１５．１ｍｇ／リットルで、脱窒能
であるその差（Ｓ３−Ｄ３）は、２３．８ｍｇ／リット
ルであった。これにより、（Ｓ３−Ｄ３）／Ｓ３×１０
０で表される脱窒率は６１．２％となった。

【００４５】

【比較例２】実施例２の水処理装置１０から移流槽４０
および接続管５を除去するとともに、計量升３から流出
管６を経て処理水を嫌気ろ床槽２３へ移流する図４に示
す水処理装置１０’を設定した。その他の構成は、実施
例２と同一に設計し、実施例２と同一の実験方法で実験
を行った。

【００４６】この実験結果によれば、溶存酸素量は４．
８ｍｇ／リットルであった。接触ばっ気槽２４の硝酸態
窒素量（Ｓ４）は３６．９ｍｇ／リットル、嫌気ろ床槽
２３の硝酸態窒素量（Ｄ４）は２２．４ｍｇ／リットル
で、脱窒能であるその差（Ｓ４−Ｄ４）は、１４．５ｍ
ｇ／リットルであった。これにより、（Ｓ４−Ｄ４）／
Ｓ４×１００で表される脱窒率は３９．３％となった。

【００４７】以上の実験結果をまとめて表１に示す。

【００４８】

【表１】

【００４９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、硝酸態窒
素を含んだ処理水を脱窒槽へ移流させる前に計量升およ
び移流槽を順に経由させることにより、処理水中の溶存
酸素を十分に減少させることができ、窒素除去に必要な
水素供与体としての有機物を無駄に消費することがない
ため、効率よく窒素を除去することができる。しかも、
水位が変動しても計量升によって常に一定量の処理水が
移流槽に供給されることから、移流槽を通過する処理水
の滞留時間は一定となり、確実に処理水の溶存酸素を消
費することができる。この結果、安定した処理水質を長
期にわたって確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の水処理装置の第１実施形態を示す概略
図である。

【図２】本発明の水処理装置の第２実施形態を示す概略
図である。

【図３】図１の水処理装置の第１実施形態に対応する水
処理装置の比較例を示す概略図ある。

【図４】図２の水処理装置の第２実施形態に対応する水
処理装置の比較例を示す概略図ある。

【符号の説明】

１，１０水処理装置２処理槽本体２１脱窒槽２２硝化槽２３嫌気ろ床槽（脱窒槽）２４接触ばっ気槽（硝化槽）２５沈殿槽３計量升４，４０移流槽５接続管６流出管７リフト管

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】処理水に含まれるアンモニア性窒素を硝
酸態窒素に変化させる硝化槽と、処理水に含まれる硝酸
態窒素を窒素ガスに変化させる脱窒槽と、を少なくとも
備え、硝化槽の処理水を脱窒槽に移流させる流路に計量
升および移流槽を順に配設したことを特徴とする水処理
装置。
【請求項２】前記移流槽の容積を、硝化槽から脱窒槽
へ移流させる１分間当たりの処理水量の３倍以上に設定
したことを特徴とする請求項１記載の水処理装置。