JPS5817894A - 生物学的廃水処理方法 - Google Patents

生物学的廃水処理方法

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JPS5817894A
JPS5817894A JP57120736A JP12073682A JPS5817894A JP S5817894 A JPS5817894 A JP S5817894A JP 57120736 A JP57120736 A JP 57120736A JP 12073682 A JP12073682 A JP 12073682A JP S5817894 A JPS5817894 A JP S5817894A
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biomass
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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】 本発明は一般に活性スラッジ法による都市下水および/
または産業廃水の処理における改良に関する。本発明は
特に操作条件を制御して系中における実質上線維状成長
を含まない活性バイオマスの生成および維持を増強させ
・てその結果得られたスラッジが入ってくる廃水からの
ホスフェート分の実質的除去能力と共に良好な沈降特性
を有するようKするととに関連している。
本発明による系の選択された操作条件下では、前述した
ような望ましい目的FiBOD除去に際して従来必要と
されていたよりも一層低い酸素消費量において達成され
る。
本発明釦関連する従来技術は米国特許第4,056.4
65号明細書中に見出される。本発明は前記特許に開示
された方式に対する改良である。
ホスフェート分を除去する能力があり且つ迅速沈降特性
の非バルキ性スラッジを生成する能力のあるバイオマス
種の選択的生童は、前記先行技術特許によれば、入って
くる廃水および二次清澄化からの再循環(リサイクル)
されたスラツジが混合される初期操作段階の間に厳密に
嫌気性条件を維持することによって達成されるものであ
る。こうした条件下では、望ましからぬ高表面積微生物
の増殖は回避され、その間BODの実質的量が嫌気性条
件下で収着能力を有する微生物によって収着される。前
記特許に記載されているように、初期嫌気性帯域につず
いては酸素加好気性帯域があり、そこでは嫌気性帯域中
に初期に収着されたフード(food ) Id酸化さ
れそしてすべての残存BODが収着および酸化される。
この好気性段階の間に、先にポリホスフェートの加水分
解により失われたエネルギーは回復されそして通気され
たバイオマス内部にポリホスフェートが再生且つ貯蔵さ
れ、かくして混合液からホスフェートを除去する。
もし廃水の脱硝(d@n1trification )
も望まれるのであれば、前記特許では嫌気性帯域と酸素
加好気性帯域との間に無酸素性(anoxic )帯域
を挿入する仁とを示している。
前記特許によれば「嫌気性(ana@robic ) 
Jなる飴は、溶解酸素濃度(DO)が0.7 ppm以
下そして好ましくは(L 4 ppm以下であるような
条件が維持されている実質上yoi不含(すなわち元素
状窒素として表わしてO,S ppm以下そして好まし
くVi12 ppm以下)である下水処理帯域内に存在
する状態として定義される。
、給配特許によれば[無酸素性(anoxtc ) J
なる語は、BODが9素として表わして約n、 s p
pmより高い初期総濃度にある硝酸塩(n1trate
s )および/または亜硝酸塩(n1trlt@a )
 Kより代置されそして溶解酸素が0.7 ppm以下
そして好ましくはα4ppm以下である下水処理帯域内
に存在する条件として定義される。
前記特許においては更に、 BODの所望の代諭および
所望のホスフェート取り込みを行なう好気性酸素加帯竣
中に適度の酸素の存在を保証するためKは、その帯域中
の溶解酸素含量(DO)は1 ppmより以上そして好
ましくは2 ppm以上に維持されるべきことを記載し
ている。この特許の数個の操作例においては、総好気性
帯域中で採用される平均DO値は6 ppm近くかまた
はそ 。
れ以上である。
初期嫌気性帯域およびそれに続いて酸化帯域を有する米
国特許第4,056,456号の第1図に開示された形
式の系は屡々「A10」方式と呼ばれている。給配特許
の第2図に示され丸形式の系は嫌気性帯域と酸化帯域と
の中間に無酸素性帯域を存在せしめておシ、r A/A
10 J方式または(−NloJ方式と呼ばれている。
今や本発明の系および操作方式によれば操作コストの実
質的節約が実現でき、しかもその際良好な沈澱特性の濃
密なスラッジを取得しつつ効果的なりODの除去および
廃水流入分からのホスフェートの所望の高度ないし適度
の除去をなしうろことが見出された。こうしたコスト節
約は、(11空気またはより濃厚な酸素ガスを使用する
在来の完全に好気性の活性スラッジ系または(2)米国
特許第4,056,465号におけるように1個または
それ以上の好気性段階と組合わせて1個または数個の嫌
気性段階を用いるその他の開示された系のいずれにおけ
るよりも酸素消費量がより低く且つ酸素物質移動のため
のエネルギー要求がより低いということから主として生
ずるものである。
本発明の系の操作は、その系が酸化帯域中の最低溶解酸
素濃度により拘束されないが他方先行技術では溶解酸素
濃度またはNO量相当量が少くとも1 ppmそして好
ましくは実質上2 ppm以上であることを必要とする
という点で、従来既知の系の操作とは異なっている。
本発明による系の操作に当っては、流入廃水および再循
環されたスラッジが当初K BOD収着収着帯域部合さ
れて混合液の水性相から固体スラッジへ可溶性BODを
移行せしめる。収着につすいて、この混合液FiBOD
酸化帯塘に送られてそこで初めの帯域で収着されたフー
ド(food )は酸化されそして追加のBODも収着
且つ酸化せしめられうる。初期BOD収着帯斌において
は、流入廃水の可溶性BOD、含量の少くとも25嗟そ
して好ましくは少くとも50チか混合液の水性相から固
体スラッジに移行されるように4件が維持されている。
初期収着帯域では、実質上「定常状態(5teady 
5tate )J操作が達成されるまでは特に始動(ス
タートアップ)期間の間はその帯域中において過度のB
ODの酸化を回避するように条件を制御する。一旦系が
定常状態を実現したら、生成バイオマスの所望種の洗去
(washout )をうけることなしに収着帯域中で
もつと高いノーセントの酸化を生起させることができる
好適なバイオマスの選択を生ずる生物学的ストレスVi
BOD収着帯域中で起る。′つずいてのBOD陶化帯f
iにおいては、酸化の結果としてのBODの代謝により
エネルギーが発生され、このエネルギーはバイオマスの
成長そして液全体からバイオマス内部へのホスフェート
分の移動に利用される。本発明によりBOD収着収着帯
域部持される初期条件下で選択的に発生且つ増殖され九
好適種のバイオマスは、大多数の在来の活性スラッジ系
では本来見出されない特性を発揮する。
在来の活性スラッジ系と比較して本発明のBOD瞭化帯
斌におiては酸素取り込み(uptaks )の速度が
比較的遅いことが観察された。この遅φ酸素取り込みの
故に1本発明の系は、除去されるBODについて単位a
fiJ)最低の消費量である高速系として操作可能であ
る。
添付図面は本発明を実施するための簡略化され友系を示
す模式図である。
添付図面について述べるに、米国特許tl、4,056
,465号の第1図に記載されたと多くの点で類似17
ている変形されたスラツリ処理設備が示されている。処
理すべき廃水〔一般的には一次沈降タンクまたは清澄器
(図示せず)からの清澄化さ、れ・た廃水であるが必ず
しもそうでなくてもよい〕はまず導入部11を経てBO
D収着帯域AK入る。
収着帯域人では、流入廃水は沈降タンクまたは二次清澄
器12中で沈澱されそして管路15により帯域λに再循
環される再循環スラッジと混合される。沈澱されたスラ
ッジの小部分は管路14により除去される。精製された
上澄み液は管路15を経て放流されるかまたは必要に応
じ更に処理するかまたは処理することなしに受器に送ら
れる。
図に示されるとおり、帯域A ti、BOD収着帯域に
液体のプラグ流を与えるために2個またはそれ以上の液
体処理区分を設けるように区画されているのが好ましい
。物理的に区画された複数個の区分または水理学的なそ
の均等物を設けることによって、望ましからぬ線維状成
長の不含を達成17そしてそれKより悪条件下でさえ良
好なスラッジ特性を実現することが一層確実となる。前
述した悪条件とは例えば低濃度でのBODの収着と競合
するに当って高表面積バイオマスが有利となるであろう
ようなりODの低濃度での操作を包含する。BOD収着
帯域を経ての未処理1jODのバイパスは最小化される
。例示された特定の態様においては帯域人は2区分すな
わち室16および17に区画されたものとして示されて
おり、これら各区分は攪拌装置19を設けられている。
液体はおおむねプラグ流の状態で帯域Aの数個の区域を
通過せしめられそしてBOD酸化酸化帯域忙中出される
帯MAは2個の隔てられた区分16および17を有する
ものとして示されているが、3個またはそれ以上のかか
る区分を用いてもよいことを理解されたい。帯域Aおよ
びBFi、逆混合を最小ならしめつつ帯域Aから帯域B
への実質上一方向流れを行なうための手段を備えている
相互に連結された別個の容器であってもよい。
液体の通気(エアレーション)は帯域B中で既知のよう
Kして行われる。、すなわち、グ示によれば、圧搾空気
がスパージャ−20により酸化帯域の底部中に導入され
うる。所望によりスパージャ−の代りかまたはそれに付
加して、この酸素加帯域は機械的通気装置を備えていて
もよい。!!に空気の代9に1任意の所望純度の酸素B
が帯域に導入されてもよく、その場合には帯域のすべて
または一部を覆うための適当な手段が必要とされよう。
実際上、好ましくは流入分中の総BOD、の約1憾を越
えない程度までのような若干の酸化が帯域A中で生じつ
るが、しかし通常は実質上すべての酸化は帯域Bにおい
て起る。
図面に示したように、帯域Bは2個の液体処理区域26
および27に区画されているが、しかし当業者には自明
のようにもし所望ならばもつと多数のかかる区域を使用
することができる。
帯域B中に段階づけ、をする理由の一つはホスフェート
の取り込みが可溶性ホスフェート濃度に関して一次的関
係にあることが観察されているからである。すなわち流
出液(溢流)中のホスフェート分を低くするのはプラグ
流の構成となすことKよって最良に得られる。
ここで帯域人は廃水処還プラントのBOD収着帯域であ
る。本発明の系に関して「BOD収着帯域」なる語は、
流入廃水シよび再循環スラッジが初めに混合されそして
流入廃水の可溶性BOD、。
含量の少くとも254I好ましくは少くとも50悌が混
合液の水性層から固体スラッジに移行せしめられるよう
な廃水処理プラントの帯域として定義される。ここに[
可溶性BOD、 Jなる語は、窒素分の酸化に必要とさ
れる酸素は別として1.25ミクロンのガラスファイバ
ーフィルターを通過する生物学的酸素要求を云う。
上述した程度の可溶性BOD、の水性相から固体スラッ
ジへの移行を実現するKは、下記の条件の充足されるこ
とが重要である。
1、収着帯域におけるF/M比(後述)は10以下そし
て好ましくは5以下に保たれる。?は1日当り流入廃水
により導入される総BODe、の重量であり、そしてM
 FiBOD収着帯域中の混合液揮発性懸濁固体分〔す
なわちMLVSB (= m1xedliquor v
olatile 5usnended 5olids 
))として測定され光バイオマスの重量である。
2、 始動から実質上定常状態が実現されるま〒の初期
操作の間は、BOI)収着帯域中に存在する#素による
がま九はその他の酸化剤によるかのいずれにせよ流入能
BOD、の2チ以下そして好ましくは196以下が酸化
されるべきことが肝要である。
五 定常状態が達成された後では、良好な操作結果はB
OD収着帯域中で若干より高い種度の酸化を達成するこ
とにより得られる。このような場合でも流入aBoD、
の5慢以下好ましくFiS嗟以下が収着帯竣中で酸素お
よび/lたはその他の酸化剤で酸化されるのが最良であ
る。
上述し良ように、流入廃水中に存在するBODの主たる
酸化は酸化帯域Bで起る。本発明に関連して使用される
「酸化帯域」なる語は、酸素物質移動のための手段が採
用され且っBOD収着帯域からの混合液がある条件下で
しかも初期廃水流入分中に存在していた総BOD8の少
くとも3゜チを酸化するに充分な時間酸素および/また
は酸化剤と接触せしめられるような廃水処理プラントの
帯域として定義される。
既に示されたように、定常状態操作の間でさえ酸化はB
OD収着帯域では制限されるべきであり、本発明方法の
始動相の関には注意を払い、BOD収着収着帯域上酸素
ま殖はその他の酸化剤(例えば亜硝酸塩および/lたけ
硝酸塩Noりのいずれかとの反応に−BOD、の2チ以
下好ましくは1チ以下が関与するような条件を保つべき
である。BOD収着収着帯域上化の程度が前記した最大
値より低いことを確実ならしめるために、下記の工程の
一つまたはそれ以上が採用されよう。
A、帯域人を構成する容器(1個または複数個)F′i
周囲の空気が触れるのを避けるために液面において窒素
またはその他の不活性ガスのブランケットを有していて
もよい。あるいFitた、ゆる〈嵌合するカバーが液面
かまたはその上部に設けられてもよく、または剛性カバ
ーが不活性ガスブランケットを有するかまたは有しない
液面上に設けられてもよい。BOD収着収着帯域上じう
る酸化の程度(もしあるとする場合)を制限する上記方
法に代えるかまたはそれに付加して、窒素パージガスが
帯琥A中に導入されてもよい。
B、ガス状物質移動のための手段はBOD収着帯斌から
は除外される。この帯域は、スパージャ−1表面通気装
置またはその他の気−液物質移動装置と対比して例えば
図面中で19で示される攪拌機を備えている。
C0BOD収着帯域中には過剰量の酸化剤例えば硝酸塩
および/ま゛たは亜硝酸塩(NO; )が導入されるの
を避けるように注意を払わねばいけない。後者は廃水流
入分中に存在するであろうNOiのみならず、系の下流
源から帯域に再循環されるであろうNO−の制御を包含
する。
廃水は処理プラントに至る下水管路中の微生物の存在下
におけるBOD Kよる硝酸塩および/または亜硝酸塩
の還元の故に流入液中のNOiをほとんどかまたは全く
含有していない。NO−の有力源は硝化性生物学的系す
なわちNO;へのアンモニア性BODの酸化を行うよう
な系のBOD酸化帯域からの再循環された混合液である
。かかる系では米国特許第4,056,465号の第2
図に示されるように、無酸素性帯域が初めの嫌気性処理
帯域と酸素加された好気性帯域との間に挿入されており
、好気性帯域からの混合液の一部は中間の無酸素性帯域
に再循環されてそこでNo−の還元を1成する。
本発明けBOD収着帯域(4)と酸化帯M (B)との
間に位置された無酸素性帯域を包含する系に適用できる
。この発明においてBOD酸化の程度を計算する目的の
ためには、無酸素性帯域で行われるBODの酸化はそれ
が酸化帯域中で生起し九ものであるかのように計算され
よう、しかしながら、かかる硝化系においては、B叩収
着帯域に導入されるNO−の量は、かかる系の好気性帯
域からBOD収着帯域への混合液の再循環を避けそして
更に清澄器(clarifier )底流からの再循環
スラッジ中のNoi含量を制御することKより制御され
る。スラッジ再循環中のNo−一度は、スラッジ再循環
液中に存在するバイオマスとの反応的接触を通しての元
素状窒素への還元によるNo;の充分な除去を可能なら
しめるに充分な清澄器およびスラッリ再循環管路中滞留
時間を与えることによって制御される。
在来の生物学的廃水処理系ij#密で活性な繊維秋分不
含スラッジを生成し得ないものであり、そしてまた化学
薬品の添加なしでは実質上燐分を除去し得ないものであ
った。このことは本発明方法の生物学的機構が自然的に
発生するものではなくて前述した所望特性の定常状態生
物学的機構を生成するように適用されたストレスの結果
であることを示している。
本発明の系の始動は、好適な有機物が在来のものよりも
生長しうるように厳格な生物学的ストレスが適用される
ことを必要とする。これは適用されたストレスを最大化
するために酸化剤の存在を最小にしつつBOD収着帯斌
を操作することによって達成される。この場合、最大の
ストレスは初期BOD収着帯域から酸素およびその他の
酸化剤’tIIk大限に排除することKより行われる。
すなわち、非酸化性源のエネルギーポリホスフェート類
の加水分解を利用しつる有機物はそれらだけが全液体か
ら微生物細胞壁を通ってその内部へのBODの活性輸送
をなすに要するエネルギーを有しているという点で利点
がある。
BOD輸送のためのエネルギーがこのようにして提供さ
れる限りでは、ポリホスフェート含有微生物はBODの
収着(またはフード供給)にあたって利点があり、この
ことはこれら微生物をして系中での連続サイクルに当っ
ての増殖を支配せしめる。
始動から定常状態操作が達成されるまでの本発明方法の
適用における初期操作の間は、BOD収着帯域における
BODの酸化の程度を最低とするように注意を払わねば
ならない。実施に肖っては、酸素当量(oxygsn 
@quival・nt )として表わして酸素および/
またはその他の酸化剤(例えば硝酸塩および/lたは亜
硝酸塩)の最高許容含量は流入廃水中に含有される総B
OD、の2憾以下そして好ましくは1嘔以下がその帯域
中で酸化されるようなものである。こうした注意が系の
始動および初期操作の間に観察される際には良好なスラ
ッジ性質および増大するホスフェートの除去の両方が2
〜6週間内に示される。
これら所望の性質を伴なっての定常状態操作の実現はポ
リホスフェート分を含有する[種スラッジ(se@d 
sludge ) Jの添加により促進できる。
本発明の系の操作可能性は効果的なりOD収着帯域が初
期に存在するかどうかに依存している。
しかしながら本発明の系の生物学的機構は所硼の活性ス
ラッジ種(5pecies )が在来のスラッジにより
曾換されてしまうまでは収着帯域中の酸化が過度である
場合でさえ機能する。かかる曾換は約1〜2ケ月の期間
のように比較的緩徐に起ることが認められている。−豆
果が定常状態になると、ポリホスフェート含有スラッジ
の迅速な洗去(浦れ去り)を起すこ七なしにBOI)収
着帯域中で若干より高い係の酸化が生起しても許容でき
よう。ここで云う「洗去」はスラッジの沈澱性質の悪化
およびホスフェート除去能力の低下により検知される。
もし乱れが生ずるならば、初期始動時の間と同様にBO
D収着帯域における酸化の許容権度を厳しく制限するこ
とKよって正常な操作が時を経て回復されうる。
上述したように好適なバイオマスの選択を生ずる生物学
的ストレスはBOD収着帯域中で起るのに対し、B、O
D酸化帯域俤)の機能はBODの酸化によりエネルギー
を発生させるにある。このエネルギーはバイオマスの生
長および液全体からバイオマス内部へのホスフェート分
の移行のために使用される。ホスフェートの除去および
ポリホスフェートとしてのバイオマス中への貯蔵はBO
Dの酸化により発生されたエネルギーの約1〜5mlを
必要とすると推定される。それ故、本発明方法の好適な
バイオマスは大多数の慣用の活性スラッジ系では生起し
ないと信じられる。
その理由はホスフェート収着および貯蔵のためのエネル
ギー要求を有しない種(sp@cies )は生長のた
めに一層のエネルギーを使用しうる4のでありそしてそ
れ故に本発明により記絨されたような収着帯域におiて
BODが割当てられない限りは支配的であろうからであ
る。
更に在来の活性スラッジ系と比較して本発明方法のBO
D酸化帯域においては酸素取り込みの速度は比較的遅い
ことが観察されている0例えば20°Cにおいて毎時V
B81 f当り酸素30Mgの酸素堆り込み速度は本発
明の実施ではほとんど越えることがない。これに対し、
在来の通気法では例えば米国特許第3,864,246
号に!5載のように2倍以上に大きいものでありうる。
このことは収着帯域において収着されたBODが酸化に
対しては緩徐にのみ有効であるような形態で貯蔵されて
いることを示す。その結果、初期の酸素取り込み速度は
遅く、そして時間と共に更に緩徐に低下するう 前述の観察の故に、高速の系として操作される際の本発
明の系は除去されるBODの単位当り鍛低皺の酸素を必
要とする。もちろん、未酸化のBODはスラッジと共に
費消される。しかしながら、系に供給される総BOD、
の少くとも30嗟を酸化するに充分な酸化が生起せねば
ならない。
もしBODが充分な程度に酸化されなければ、初期収着
帯域への清澄器底流の再循環に際しての新鮮なりODの
収着は阻害される。乙のことは次のような悪い作用があ
る。すなわち、サイクルの反復の際に、順次により少量
の流入1”lODが初期帯域中で収着されそして順次に
より多量の未収着ioDが酸化帯域に送られてそこでそ
れは慣用の微生物により収着且つ代謝される。かかる条
件下では、ポリホスフェートを蓄積する微生物は時とし
て洗い落ちてしまう。
系に対して必要とされる最低酸素量は流入液中の総BO
D、の50−であることが判っている。
高速系では酸素消費は流入液中のBODl!Iの30〜
100−の間で変動する。高速系は全yy比の値で約0
.5より大きいかまたは等しい全F/M比を有するもの
と1.て定義される。Fは1日当り廃水流入分により導
入される総BODBの重量であり、そしてMはBOD収
着帯域、 BOD酸化帯竣および無酸素性帯域(存在す
る場合)を含めて水系のすべての帯域中に含有されてい
るMLV88の重量である。約cL3より以下でそして
約0.081での全体のF/’M比(F/M over
all ratio )でFi。
酸素消費は流入液の総BOD8含量の約80〜150チ
である。100チを越える酸素要求はBOD、がBOD
(無限大)の約%のみを表わすという事実に帰せられる
高速系すなわち0.3を越える全F/M比において操作
する際にはこの系は在来の活性スラッジ系のそれより実
質的に少量の酸素を利用する。
その上に、これらの高い処理速度においてさえ、杢糸は
BODおよび実質的量のホスフェートを除去しつずけ、
この際優れた沈澱性質を有する望ましい非繊維状バイオ
マス種生成性スラッジを保持する。
得られたスラッジは一般に約100以下の8VIを有し
そして清澄器底流は約1qIIより大きい固体分濃度を
有する。系のこれら所望の特性を維持するためには、総
BOD、の少くとも約30〜40憾が系中で酸化される
ように条件は制御されねばならない。そうしなければス
ラッジの性質は逐次悪くな隻そしてホスフェートの除去
は低下する。
BOD収着帯域において生物学的選択を生起せしめるこ
との重要な帰結は、そうするに当っては酸化帯域中に最
小溶解酸素濃度(DO)を維持する必要はもはやないと
いうことである。このことは少くとも約1 ppmそし
て一般には2 ppm以上の溶解酸素なる最低Doレベ
ルが要求される先行技術の教示(例えば米国特許第3,
864,246号および則第4.1,62,153号参
照)とは対照的である。高い溶解酸素しばルの維持はよ
り高い動力要求となって現われる。例えば大気中の空気
での酸化を使用する系については、DOレベルを2 p
pmから約1 ppm以下のしはルに低下させることに
より、系の気相から液相へのある量の酸素移行に要する
エネルギーは約14憾から25憾まで低減される。本系
においては、溶解酸素しはルは制御因子ではなくて、む
しろ各帯域中で酸化される総BODの参がそうである。
本系の始動期間はホスフェート除去およびスラッジ沈澱
性質の点で定常状@ BODにより示されるような所望
タイプのバイオマスを発現させるに系に必要とされる時
間として定義される。
それはまた操作の乱れから系が回復するのに要する時間
としても定義される。
この始動期間は本発明のタイプの操作系で予め調節され
たスラッジを系に種付けすることにより実質的に低減で
きる。定常状態を遺戒するまでの時間低減の種度は実施
例1人および1Bの操作を比較することにより明らかで
あろう。
それらの結果はそれぞれ表1および2に示されている。
例  1人 BOD収着帯域(蜀そしてまた下流の酸化帯域(B)中
に各1,6を容量の5個の等しい段階を有する実験室用
装置が米国ペンシルバニア州アレンタウン下水プラント
の一次清澄器流出液からの廃水について操作された0表
1においては開始後4週目からの装置の操作結果データ
が週平均で示されている。
BOD収着帯域中のDOは初期開始時から1 ppm以
下に、そして酸化帯域では約7 ppmに維持された。
2ケ月の始動時期の終りにはホスフェートの実質的除去
は顕著であった。ホスフェートの純除去は5 ppmで
、可溶性BOD、収着の59嗟は収着帯域で起った。ス
ラッジの性質は操作期間全体にわたって着実な改善を示
し九。
第9週目には装置の構成を変更してBOD収着帯域には
各1.2tの5個の等1.い段階そして酸化帯域には各
1.6tの5個の等しい段階を設けるようKし喪。
種付けなしの始動 IDT(時)      2.0    2.1   
 4.1MLV8B (ppm ’)   2159 
 2853  3751帯蛾A Do (ppm )      0.7    0.7
    0.5帯域B Do(TIp!l)       7.0     6
.8    7.87/M比(全体)     [18
70,610,21BOD、 /p、       1
6,8    28,9    17.3BOD8(p
pm ) Infl、      98    111    1
07wttl−107,14,6 〒88 (ppm ) Infl、      99     81     
63Effl、      51     48   
  50BODT (ppm ) Infl、     148    152    1
51Kff1.     54     29    
 19p、 (ppm ) Infl、      5B      3.8   
 6.2feff1.     4.3    3.6
    4.3線除去分      1.5    0
.2    1.9svI (d/g ) VSS       85     75     5
57週   8週   9週 4.2      4.4      3.93711
     4291     4595Q、3    
  0.1       α28.0      7.
2      740.20      Q、14  
    α18L5.Q      11.0    
 14.684      88     11247
      9.9      5.698     
 16      6437      50    
  53151      105     1291
5      20      181.8     
  五2     5070      65    
  558VI =スラッジ容量指数(Mohlman
 )BODT=總BOD BOD、=oJ溶性BOD P3=元素状燐として表わした可溶性ホスフェートTS
S−総懸濁固体分 In41. =流入液 Effl、=流出液 例  1B 5個の58ガロン容量段階からなるBOD収着収着帯域
上び4個の147ガロン容量段階からなるBOD酸化帯
域Bを有するパイロットプラントを初めに実験室用VO
ユニットの定常状態操作から得られた約1憾のホスフェ
ート除去性スラッジを含有する液体75ガロンで種付け
した。
種スラッジの添加後3週間して、ホスフェート除去の安
定な操作が達成された。漸増的な可溶性ホスフェートの
除去は4.4 ppmであり、帯域人中でのBOD8収
着は流入BOD8の39憾であった。
操作の要約を表2に示す。
表   2 □□□□□ IDT (hr )      2,12   2.1
2   2.12MLV88(Mg/L)2815  
2796  2708Do (ppm ) A帯域       α2    0.2    0.
2B帯域       to     to     
4.0F/M比(全体)0.48   0.48   
066A帯斌        2.11    2,0
8    2.90BODl!l(ppm) Infl、      90.5   59   87
帯域人での収着−223339 Tss(ppm) Infl、        158    124  
  103Kff1.        52     
24     21BoDT(ppm) Infl、        125     117 
    156Rff1.        25   
  24     25  −Ps(ppm) Infl、          5.4     5.
9     5.7gff1.         4.
8     2.5     1.3線除去分    
   0,6     五64.48vI (gj/g
 V8B)     35     42     2
9例2に記載の系の操作の間の結果は充分なりODが酸
化帯M(B)中で酸化される限りは廃水からのホスフェ
ートの除去にあたってDoのみが絶対ではないことを示
した。すなわち1 ppm以下のり。
しばルにおいて酸化帯域を操作することKより通気力が
低域できるととKなる。
例  2 例1Bで操作したと同じパイロットプラント装営が使用
された。これは大約2週間酸化帯域中高いDOレベル(
10ppm )で操作された。更に別の時点でこの装置
Fi1週間低いDOレベル(0,27ppm )で操作
される。低Doレベルでの操作期間中、酸化帯域(B)
における段階のすべては1 ppm以下のレベルに維持
された0両期間中、有効酸素を制御する試みはなされず
、そして除去されたBOD (未濾過流入液−濾過流出
液)のボンド当り使用酸素1.5ボンド以上(tt’o
n/”bBODR(υ−F))である比較的高い酸素消
費により示されるように酸化帯域中でけ酸素は豊富に入
手可能であった。
高いDOレベルでの操作は低いDOレベルでのそれより
も良好なホスフェート除去を示し九。これはより高いF
A(全体)比およびより高いBOD、/’P、比の故で
ある。
例2の操作データは表3に示されている。
表    3 II)’r(hr)2.101.59 T(’C)  24 225 平均MLV8B (T)pm )    2600  
  2S83平均Do (ppm )人帯域     
α2      α2B帯域    10      
 α2711i’/M比   (全体)      0
.74     0.65(A帯域)     五26
     2.77BOD、/P、  14 11.2 BOD、 (ppm ) Infl、 76 55 Rffl、  2.5 2 AKおける収着悌       31     57T
BS (ppm ) Infl、         124     104
gff1.        22      21BO
DT(ppm) Infl、         153     112
gff1.         9.2      9.
5Ps(T)pm ) Infl、          5.8      4
.9Ern、          10      1
.9純除去分        4.8      3.
08VI              19     
 、23表2の操作から酸化帯域における酸素移動のた
めの実質的エネルギーが節約できることが明らかである
。すなわち、DOレベル10 ppmでの操作に比較し
て例えば0.5 ppmのDoレベルにおける酸化帯域
(Blの操作によりエネルギー要求において23係の節
約が実現できると計算される。
この計算は大気圧下での水中酸素溶解度により判足され
る系への比較的細枠な酸素の使用に基づいている。
例2の結果から更に本発明による系中のホスフェートの
除去は一般に酸化帯域中に高いDoが存在するかまたは
低いDOが存在するかによって影響されないことが判る
。それ故に酸化帯域中のDOが1 ppm以下のしはル
である場合には流入総BOD5の2−以下がBOD収着
帯域中で酸化され且つ流入総BOD8の30係以上が系
全体で酸化される限りにおいては安定な操作の期間中A
10方式の満足な操作結果が得られることは明らかであ
る。
次の例3は所望種のホスフェート除去性徴生物が初期処
理段階において酸素添加を採用する在来の活性スラッジ
系に添加されるとして゛も、これらの初期に優勢袋機生
物は洗去されて七まいそして系はそのホスフェート除去
能力を喪失することを示している。これらの結果はA1
0方式のBOD収着帯域中で所要の生物学的ストレスを
担持することの重要性を示す。この場合BOD収着帯域
は存在していな14.。
例  3 1.2容量部の5個の等しい酸化段階を包含する系が操
作中のA10ユニツトから得られた活性化されたホスフ
ェート除去性スラツリで充分に種付けされた。種付は後
引続いての4週間の操作結果が表4に報告されている。
系の構成を変更して操作の第3および4週の間は0.4
容量部の初期酸化段階そしてその後に1.4容量部の4
個の等しい酸化段階を設けた。
表    4 IDT(hr)  2222 ut、vss(ppm)55664114552026
4θDo(ppm)6656 F/M(全体)       0.!57   0.6
6   0.86   0.61BODa/’P856
.737.821.215.1BODs(ppm) Infl、 189147198101Eff1.1.
71.32゜11,6 TSB(ppm) Infl、 32.6646129 wtt1.18221615 BODT(ppm) Infl、 174178239125Kff1. 7
764 P6(ppm) In41. 5.Q 199.447 wtt1. 1.40.5五444 純除去分    五8    五6    60   
2.、S除去@      75    92    
44    54BvI  54739880 上記に示されるように、安定な操作が確立されそして所
望のホスフェート除去作用を4つバイオマスが発現され
たとしても、BOI)収着帯域はその帯域中の酸化を制
限するような条件下に保たれることが重要である。すな
わち、二次清澄器および再循環スラッジ移行管路中にお
ける適当な滞留時間を設けてBOD収着帯竣に再循環さ
れるスラッジ中に実質的量のNO;が存在するのを避け
るべきである。
例  4 約6ケ月の間一連の実験を行なってA10ユニツト中の
都市廃水からの燐含有物の除去および酸素消費に対する
F/M比(全体)の効果を判定した。
安定なA10ユニツトに表5に示される構成を有する各
期間中米国二ニー目−り州ロチェスターの廃水を供給し
た。表5のデータをプロットすると判るように、酸素消
費はF/M比(全体)の増大につれて減少し、他方燐含
有分の純除去線約α5〜約0.8の77M比(全体)の
範囲で最高であった。
表     5 1   0.61     0.59   8,22 
 1.82   1、i52     0.79  1
5.1  1.55    [LSI      Q、
84   9.5  1.64     α40   
     1.38    1o、s     1.3
       (夏)5   0.85     0.
41  12.1   2.16   1.04   
  0.66  11..6  2.57   0.5
9     1.12  11.5  2.68   
0.82     0.69  12.2  3.8?
    0.61     0.97  1五84.0
10   0.75     α67 1五14.61
1    α81     0.70  15.8  
 五812   α44     1.26  14.
6  4.6     (If)13   α85  
    Q、89  22   2.714   α8
2      Q、6!S   23   4.215
  0.43     1.65  15.7   五
〇16   0.89      G、72  21.
7  2.517    0.59      1.7
3   18.9   5.222    0,49 
    0.80   14.7   4625   
 012     1.34   1.92  0.8
924    0.21      0,78    
2,06  0.72   □(1)各1.2容量の3
段階の嫌気性帯域各15容量の5段階の酸化帯域 (TI)各1.8容量の3段階の嫌気性帯域各2.4容
量の5段階の酸化帯域 (m)各1.4容量の5段階の嫌気性帯域各2.4容量
の5段階の酸化帯域 例  5 次組はO,S ppmに酸化帯域において維持されるD
oレベルでのA10方式の優れた操作を示す本発明によ
る好適な操作であり、その際所要の通気エネルギーにお
いて大なる節約が得られるものである。
パイロットプラントは各58ガロンの3個の区分を有す
るBOD収着帯域および各147ガロンの4個の区分を
有する酸化帯域からなっていた。操作条件および結果は
表6に示される。
表     6 流入液滞留時間(hr )         16流人
液に対するスラッジ再循環比(v/v)0.20ML’
/8B平均(ppm)            270
0温度(”C)25 F/M  (全体)                
 163総BOD (ppm ) Infl、               112Ef
f1.                9.5可溶性
BOD (ppm ) Infl、                551f
f1.                2総懸濁固体
分(ppm ) Infl、              104Rff
1.              21i=f溶性ホス
フエート(ppm ) Infl、                    
 4.9gff1.                
     1.9BOD、/P、 (流入液中)11 BOD収着帯斌中の可溶性BOD収着チ57BOD収着
帯砿中Do(平均) (ppn )0.2酸化帯域中D
o(平均)(pDm)          o、3上紀
表6からすると、酸化帯域中で比較的低いDOレベルで
操作する際にA10方式は漕足に機能することが明らか
である。かかる低Do操作では、空気から液体への酸素
移動のためのエネルギーはかなり節約できる(19?素
消費が同じとして)。Do3での操作に比してより低D
oレベルにおいて達成される節約を計算すると空気を使
用し且つ液中の酸素飽和レベルが8 ppmであると仮
定して次のとおりである。
BOD酸化帯埴中のDo(ppm)   a、5  1
.0  2.0 5.0工ネルギー節約1652917
0 本発明は初期BOD収着帯域につすいて酸化帯域がある
系(A10方式)K関連して述べられているけれども、
これはBOI)収着帯域と酸化帯域との間に無酸素性帯
域が設けられているNOx除去のための系に一同様に適
用できる。
総流入BOD、の1−以下が収着帯域で醗化されている
ことを注目すぺ色である。
【図面の簡単な説明】
添付図面は本発明を実施するための系の一例を示す模式
図である。 特許出願人  エア・プロ〆タツ・アンド・りζカルズ
・インコーポレイテッド

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)活性スラッジ基を操作するにあたりa)最初に活性
    バイオマスをBOD含有廃水流入液とBOD収着帯域中
    で混合することKより混合液を生成させ、その際混合社
    総BODの5嘔以下が酸素またはその他の酸化剤により
    酸化され且つ可接性BODの少くとも2511がその収
    着帯域中のバイオマス゛により収着されるように選ばれ
    た条件下で行われるものとし、b)つずいての酸化帯域
    において、前記バイオマスに収着され九BODの少くと
    も一部を含めて混合液中に含有されたBODを、総流入
    BODの少くとも5oqbが酸化されるように制御され
    た条件(かかる条件紘酸化帯域中の溶解酸素含量が1 
    ppm以下であることを含む)下において酸化せしめ。 C)より濃密なスラッジを含むノ4イオマスから上澄み
    液を分離するように前記の酸化された混合液を沈量させ
    、そして d)前記の一層濃密なスラッジの少くと本一部分を再循
    環させて前記の最初のBOD収着帯域中に活性バイオマ
    スを提供する ことを特徴とする、活性スラッジ系の操作方法。 2)流入廃水の可溶性BODの少くとも50嗟が収着帯
    域中でバイオマスにより収着される、前記第1項記載の
    方法。 ・ 3)  BOD収着帯域が一連の少くとも2個の水理的
    に区別できる連続し九段階を包含する、前記@1項記載
    の方法。 4)酸化帯域が一連の少くとも2個の木理的に区別でき
    る連続した段階を包含している、前記第1項記載の方法
    。 5)初遁′め″’woD収着帯域が流入I!IBODの
    2チより以下が七の帯域で酸化されるような嫌気的条件
    下に保たれている、前記第1頂記戦の方法。 6)廃水流入液がホスフェート分を含有しており、その
    ホスフェートの大部分は酸化帯域液中の溶液から除去さ
    れそしてバイオマス中にポリホスフェートとして貯蔵さ
    れる、前r第1項記載の方法。 7)廃水流入液の導入速度が前記収着帯域および前記酸
    化帯域における総バイオマスに相関して0.3より大き
    い全FAI比(ここでFは1日当り廃水流入液によシ、
    −人される総BODの重量でありそしてMはBOD収着
    帯域および酸化帯域中に含有されるバイオマスすなわち
    揮発性懸濁固体外の重量である)を与えるようになって
    いる、前記第1項記載の方法。 8)系がBOD収着帯域と酸化帯域との中間に無酸素性
    帯域を包含しており、そして廃水流入液の導入速度が前
    記収着帯域、無酸素性帯域および酸化帯域に含有される
    バイオマスと相関されて0.3よ炒大きい全F/′M値
    (ここで?け1日当り廃水流入液により導入される総F
    IODの重量でありセしてMけBOD収着帯域、無酸素
    性帯域および酸化帯域中に含有されるバイオマスすなわ
    ち揮発性懸濁固体外の重量である)を与えるようKなっ
    ている、前記第1項記載の方法。 ?)  BOD収着帯斌中の条件がその帯域中でのy1
    w比(ここでFは1、日肖り廃水流入液によ)導入され
    る総BODでありセしてMはBOD収着帯域中に含有さ
    れるバイオマスすなわち揮発性懸濁固体外の重量である
    )を10以下とするように制御されている、前記第1項
    記載の方法。 10)BOD収着帯域における?4比が5より以下に保
    たれている、前記第9頂′記載の方法。 11)総BODの1−より以下が130D収着帯斌中で
    嘴素またはその他の酸化剤により酸化されるような条件
    下でBOD収着帯域が操作される、前記第1項1載の方
    法。 12)系中のバイオマスの少くと本一部分が前記第1項
    記畝の条件下ですでに定常状態操作に達している系から
    得られ光バイオマスを種付けすることKより得られたも
    のである、前記第1項記載の方法。
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