JPS58101794A - 窒素含有廃水の生物学的脱窒素法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は嫌気的条件に維持した脱窒素工程とり。

濃度を部分的に低Ｄｏに制御した硝化工程とｔ利用した
生物学的脱窒素性に関するものであり、省エネルギー的
にかつ歩容量の装置によって効率良（脱窒素処理するこ
とができる廃水処理方法を提供することを目的とするも
のである。

廃水の生物学的脱窒素性は好気的条件でＮＨ，をＮ０ｘ
（ＮＯｘ及び／又はＮ０８）に硝化する硝化工程と、嫌
気的条件下でＮ　ＯｘをＮ、ガスに脱窒素する脱窒素工
程の２工程を利用するものである。この場合、硝化工程
の溶存酸素すなわちＤＯは硝化を安定して行ない、かつ
硝化菌な高活性に維持するため一般に２．５〜３．０■
／　ｊ　１１　Ｉｆに制御され、説窒素工程は、Ｎｏｔ
の結合状酸素を積極的に還元し、脱窒素を促進するため
０鵞ガスが工程内に流入しないような密閉構造となって
おり、Ｄｏは零に保持されている。

硝化工程と脱窒素工程の音素収支をとると、廃水の窒素
は余剰汚泥として工程外に引抜かれる分を除くと、大部
分は脱窒素槽で水中より除去されているが、一部硝化工
程でも脱窒素されることが認められている。これは硝化
工程のばつ気によるＮＨ，の放散ではなくて、硝化工程
中の微生物フロックの一部分、あるいは硝化工程の攪拌
の死角となっている部分で酸素供給が不足してＤｏが極
熾に低下して生じる脱窒素現象であると考えられる。

このことにヒン）Ｖ得て本発明者らは、本来好気的条件
にある硝化工程の一部のばつ気量を調節して人為的にＤ
ｏの不足する部分を作り出したところ、硝化機能を損う
ことなく硝化工程後段のＮ０ｘｔｌｋＫ’を低下できる
ことを見い出し本発明を完成したものである。

すなわち本発明は、廃水を脱窒素工程と硝化工程によっ
て処理する方法において、該硝化工程を液流入部、中央
部及び液流出部を直列に区画配備して形成し、前記液流
入部及び液流出部における溶存酸素（Ｄｏ）が１．０ｇ
９／ｊ以下に、前記中央部における溶存酸素がｚ、ｏｑ
／ｊ以上になるようにばつ気処理すると共Ｋ、前記液流
出部の液の一！ｌｌを前記脱窒素工程に供給することを
特徴とするものである。

ここで「直列に区画配備して形成する」とは、被処理液
の実質的全量が液流入μ→中央部→液流出部の順に流過
するようにして硝化処理することを意味する。換言すれ
ばこれら各部間で実質的に逆流が起こらないように被処
理液を流過させろことを意味している。なお、多少の逆
流があっても差支えない。

昼下、本発明を完成するために行なった基礎実験の内容
について詳述する。

まず、第１図に示す硝化液循環型の生物学的硝化脱窒素
装置を設置し、硝化槽を等容積に４つに区分して各部分
のＤｏｔ−Ｄｏメータで検知しなからばつ気量を調節し
てＤＯを制御したところ下表に示す結果を得た。なお、
第１ＦＩＡにおいてＡは流入部、Ｂ及びＣは中央部、Ｄ
は流出部であり、液はＡ−＋Ｂ　４　Ｃ−＋　ｐの順に
、かつ各部間での逆流倒えばＢ−４Ａ）がないようにし
た。また、原水としてはし尿を使用した。

以下余白 注１）　単位はすべてｗ／１ 注２）肇　無機性−Ｎ：　　ＮＨ３−Ｎ　　＋　　Ｎ０
ｚ−Ｎ注り　　硝化槽流入　ＮＨ３−Ｎ　　：　　７Ｇ
±１　　ｑ／１同上Ｎ０ｘ−Ｎ　：　　零　ダ／ｊ この表の結果から硝化槽流入部Ａ、中央部Ｂ。

Ｃ１流出部りの無機性−Ｎ（無機性−Ｎ　＝　Ｎ　Ｈｓ
−Ｎ　＋　Ｎ　Ｏｘ　−Ｎ’　）濃度が低下することが
わかる。

ケース！におけるＤＯはＤＯ’Ｊｌコントロールする前
の通常のばつ気における各部のＤｏ濃度を示しているが
、Ａ部では第１説窒素槽から流入する無＃Ｒ素の施入液
の影響を受けてＤｏは比較的低く、Ｄ部ではＮＨ，がほ
とんど消失していて酸素消費量が低下しズいるためＤｏ
は急激に上昇している。

硝化槽に流入する直前の音素はＮＨ，−Ｎが７゜Ｗ／ｉ
、Ｎ　Ｏｘ　−Ｎが零Ｉｌｖ／ノテアッタカ、ｍ出ｅＤ
の無機性−Ｎは６５ｇＩｇ／ｊとなっており、（７０−
６５）＝５１１１！ｉＴ／ｊ分の窒素が減少している訳
、である。これは硝化槽で生成したＮｏｔ−Ｈのうち５
岬／！分が脱窒素されたと考えられるが、無機性−Ｎの
除去量はＤＯの低いＡｆ！ｉＡにおいて最も多い。

そこで、ＤＯの低い硝化槽流入部Ａで最も脱鷹素量の多
いことに着目し、ケースｌとして供給空気ｔｖ低減ＬＡ
部、　Ｄｖｉａのｏｏｗｌｔｑ／ｉ、Ｂ。

Ｃ１［１７）Ｄ（１２，５■／！にコントロールして各
部のＮ　Ｈ＠　−Ｎ　、　Ｎ　Ｏｘ　−Ｎ　’ｌ測定し
たところ、Ａ部において約７．０■／　ｊ　Ｄ　部にお
いて約４■／ｊの無機性−Ｎが減少している。Ｂ　、　
Ｃｌｆ［ｌの減少量はＡ、Ｄ部に比較して少なかったが
、硝化槽全体で（７０−５５）＝１５す／ノ、２１％の
無機性−ＮＹ減少することができた。さらにケースｌと
してＡ　、　０４％のＤＯ’１１さらに０．５■／ｊま
で下げて運転したところ、無機性−Ｎの除去はＡ、Ｄ部
でさらに促進され、硝化槽の無機性−Ｎ除去率Ｙ３３％
とすることができた。

次にケース■としてＡ、Ｄ部のＤｏを０．５■／ｊとし
たままＢ、Ｃ部のＤＯＹ２．０岬／！まで下げたところ
硝化量は減少したが、Ｂ　、　ＤＩＲのＮ　Ｏｘ−Ｎ濃
度も減少し、槽各部の無機性−Ｎ＃度はケースｌと同一
となった。次にケース■においてＡ、Ｄ部のＤＯ４’０
．５ｇｋｇ／ｊとしたままＢ、Ｃ部のＤＯなさらに１，
５ｓｉＩ／７まで下げたところ、無機性−Ｎはケース■
に比べわずかに減少したが、槽全体の硝化率が低下しＤ
部でＮＨ，−Ｎが７９／ノと大量に残留することとなっ
た。次にケース■においてＢ　、　ＣｔｌｌのＤｏＹ：
ｚ、ｓｓｖ／ｊに上昇しＡ　、　ＤｉｉｌＳのＤ　ＯＹ
　０．２■／ｊと極め【低いＤＯに設定したところ、Ｎ
Ｈ，−Ｎ　は２■／ｊとわずかに残留したものの硝化は
ほぼ完全に行われ、無機性−Ｎ除去率も４０％とするこ
とができた。

ケースｌ−■までの結果から、硝化槽全体を均一にばつ
気するよりも、硝化槽を流入部、中央部。

流出部を直列配備して形成すると共に、これら各部のＤ
Ｏ４’コントロールすることによって、従来はＮ　Ｈｓ
　ｆ　Ｄ　Ｏｘ　　に硝化する機能しか有さないと考え
られていた硝化槽で相当な量の脱窒素も可能となること
が証明された。これによって、硝化槽の供給空気量の減
少（１０ワーＷ１気消費量の減少）、脱窒素槽容積の減
少（娼設用地、建設費の減少）が可能となるのでその経
栖効果は極めて大きいものとなる。

ケース１〜ケース■はそれぞれ１８単位で変化させた実
施結果であるが、さらにケース１，１゜１、ＩＶ、■に
ついてそれぞれ約２週間琴位に区切つて行ない、各実施
区間の最終日に５ＶＩ（汚泥容量指標）を測定したとこ
ろ、第２図に示す結果を得た。ＳＶＩは、再ばつ気槽混
合１！ヲ沈殿池溢流水で希釈してＭｔ、ｓｓｍ度Ｙ２Ｏ
００ｊｌ／Ａに調整し、１ｊメスシリンダーを用いた３
０分Ｓｖ（８１ｕｄｇ＠Ｖｏｌｕｍｅ　）から計算した
。

第２図より硝化槽流入部ＤＯ，流出部Ｄｏを１ｗｖ／ｊ
以下にすることによってＳＶＩが低下し、活性汚泥の沈
降性の改善されることがわかる。汚泥を観察すると、ケ
ースｌ−ηはケースｌに比ベフロックが大きくなってい
た。上表の結果は前記各部におい（ピストンフローに近
い状態な形成するべく細長い硝化槽で行なった実糺結果
であるが、部分的にみれは、低Ｄｏに制御した液の流入
部。

流出部はそれぞれ硝化槽全体の％であり、完全混合に近
い状態ともいえる。

そこで、液の流入部と中央部の間にのみ連通孔のある仕
切板を設け、流入部ｔポンプ循環して完全混合になるよ
うにばつ風して、上表のケース璽ト同様のＤＯコントロ
ールを行なったところ、流一部の無機性−１ｊ１４６■
／ｊとすることができた。また中央部と流出部にのみ前
記仕切板を設は流出部ｔポンプ循環し各部ｌ上表のケー
スｌと同様のＤｏコントロールを行なったところ流出部
の無機性−Ｎｖ４ｓ′ＩＡＩ／ｊとすることができた。

次に流入部、中央部、流出部の各部に前記仕切板を配備
し、中央部もポンプ循環し各部をすべて完全混合槽とし
て上表のケースｌと同様のＤｏコントロールをしたとこ
ろ流出部の無機性−ＮＹ４８１１％！／ｊとすることが
できた。

次に流入部、流出部の液をポンプ循環により攪拌して槽
内乞完全混合しつつばつ気量を低減していったところＡ
ＩＢ、Ｄ！！ｌそれぞれ容積あたりＢ。

０部（Ｄ　ＯＳ　３．０■／））のに、府の吹込み空気
量でＤＯが零となり、各部の無機性−ＮはＡ、ＢＣ，Ｄ
部でそれぞれ５４■／　ｊ　（Ｎ　Ｈｓ　−Ｎ　５３部
％４゜Ｎｏｚ−Ｎ１＊／ｌ、ｓ１ｑ／ｊ（ＮＨ，−Ｎ２
ｓ”９／ｊ　、Ｎ０ｘ−Ｎ２３ｓｙ／ｊ　）、４９ｗ９
／ｊ　（Ｎ　Ｈａ−Ｎ　６　”ｉ／　！、　Ｎ　０ｘ−
Ｎ　４３１１９７））、３９”ｌ　／　Ａ　　（Ｎ　Ｈ
ｓ　−Ｎ　　３　”Ｉ／　１　　、　　Ｎ　Ｏｘ−Ｎ　
　３　６　”１１／））となった。ＤＯが零のＡ部、Ｄ
ＩｌｆｆｌでＮＨ３が減少しているのは、ＤＯ零は酸素
供給速度よりも消費速度が大きかったためＤＯが検出さ
れなかっただけで、実質的硝化が行なわれていたためで
ある。

なお、前記流入部乃至流出部をすべてピストンフローに
近い条件にして処理しても上記と同様の結果を得ること
ができる。

次に本発明の実施態様を第３図に基づき説明する。ＢＯ
Ｄ、ｆＥ素を含有する廃水１は返送汚泥３゜循環硝化液
３とともに第１脱窒素工程番に流入し、循環硝化液３中
のＮ　ＯｘはＢＯＤ成分を還元剤として脱窒素菌により
脱窒素されたのち残留するＢＯＤと廃水１中のＮＨ３は
硝化工程６に流入し、その流入部６でＤ　ＯＯ，５〜／
を前後（４１，ｏｓｙ／ｊ　）でばつ気され、ＮＨ，の
硝化、硝化によって生じたＮ　Ｏｘの脱窒素が同一槽で
進行する。

流入部６にはＤＯが零の脱鼠累水が流入するので低ｎｏ
にコントロールするのに都合が良く、第１説窒素工程４
で残留したＢＯＤによる脱窒素も期待できる。流入部６
内の混合液は次にＤＯが２．０■／！以上に制御されて
いる中央部フに流入し廃水１ＯＮＨ，の大部分が硝化さ
れたのち、ＤＯが０．５■／ｊ前後（４ｔ、ｏ■／１）
に維持されている流出部８に流入し、残留するＮＨ烏の
硝化とＮ　Ｏｘの一部が説窒素されたのち、その大部分
は第１脱窺素工程４に循環され、残部は第２脱鼠素工程
゛９に流入し脱窺素が終了したのち再ばつ気工程１０に
流入し、ぼり気によって説雪素の際に生じるＮ、ガスの
微粒子を活性汚泥から分離されたのち、沈殿槽１１で固
液分離され、分離水１２は直接放流、あるいはさらに高
度処理されたのちに放流される。分離された汚泥は返送
汚泥２として第１脱窒素工程４に返送される。

Ｄ　ＯＶ　１．０■／ｊ以下にコントロ、−ルする流入
部６．流出部Ｓはそれぞれ硝化工ｓｉの全容積のおおよ
そに〜に程度を目安とすればよいが、流入部６、流出！
ｔＢＳとも負荷変動に対応するためばつ気装置は中央部
フと同等の能力のものｔ配備しておき、供給空気量はバ
ルブ、ブロワ−稼動台数で制御するとよい。第１脱窒素
工程４．第２脱窒素工程９の容積は流出部８ＯＮＯＸが
減少する分だけ小さくできる。仕切板１３は、硝化工程
Ｓでピストンフローに近い状態が形成されていれば特に
配備する必要はないが、液のパックミキシングを防止し
て安定したＤｏコントロールを促進することｐできる。

硝化工程器におけるばつ気は気泡式でも表面攪拌式でも
よいが、気泡式の方がＤＯのコントロールが容易である
。

以上述べたように本発明によれば、鼠素含＊廃尊生物学
的に脱窒素処理する際、硝化工程においてブロワ−の空
気吹込み量、を減少できるのでブロワ−の駆動エネルギ
ーが少なくてすむことは勿論、脱窒素効率が著しく向上
し、したがって脱窒素槽容積も縮少可能となり、まく得
られる汚泥の沈降性も改善されるので処理装置の建設用
地面積、建設費が減少できるなど大幅な合理化が達成で
きる利益が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の基礎実験例を示し、第ル実
験装置のフローフート、第２図は実験結果を示すグラフ
であり、第３図は本発明の実施態様を示す７０−シート
である。 菫・・・・・・廃水、３・・・・・・返送汚泥、３・・
・・・・循環硝化液、４・・・・・・第１説窒素工程、
ｉ・・・・・・硝化工程、６・・・・・・流入部、１・
・・・・・中央部、８・・・・・・流出部、９・・・・
・・第２脱ＩＩ素工程、１０・・・・・・再ばつ気工程
、１１・・・・・・沈殿槽、１２・・・・・・分離水、
１３・・・・・・仕切板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　　ｆｉｌ素含有廃水を少なくとも説窒素処理する
   説窺素工程、その脱窒素工程からの流出水を処理する硝
   化工程を備えた廃水の生物学的脱窒素性において、 前記硝化工程を液流入部、中央部及び液流出部！直列に
   区画配備して形成すると共にこれら各部間での被処理液
   の逆流が起こらないようにし、前記液流入部、液流出部
   の溶存酸素が１．０■／！以下、好ましくは０．５■／
   ｊ以下となり、前記中央部の溶存酸素が２．０１以上、
   好ましくは２．５１ｖ／Ａ以上となるように曝気を行な
   うと共に、前記液流出部の液の一部を前記蝉窒素工程に
   供給することを特徴と〒る窒素含有廃水の生物学的脱窒
   素性。 ２、前記硝化工程を、前記流入部において被処理液を完
   全混合しながら行なうｔ￥ｆ粁請求の範囲第１項記載の
   方法。 ３、　　ｉｊｌ記硝化工程を、前記流出部において被処
   理液を完全混合しながら行なう特許請求の範囲第１ＴＡ
   記載の方法。 ４、前記硝化工程を、前記液流入部、中央部、液流出部
   のすべてにおいて被処理液ケピストンフロー又は完全混
   合状態に維持しながら行なう特許請求の範囲第１項記載
   の方法。