JPS5827696A - 廃水中の窒素，リンの除去方法 - 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、廃水中の窒素及びリンを除去する方法に関す
るものである。

従来、アンモニア性窒素の生物的硝化工程素を粒状ｆ材
充填槽で行なうことは知られており、またリン酸カルシ
ウム含有固体（；よってリンを除去する方法も知られて
いるが、各々無関係なプロセスとして別個に実施されて
いたにすぎず、両プロセスの有機的関連性に着目し合理
的（二結合するという概念には全く到達していなかった
のが現状である。

本発明は、粒状固体を用いた生物的硝化工程と粒状固体
を用いた生物的硝化工程の間に、リン酸カルシウム含有
固体と接触せしめで処理する脱リン工程を設けることに
より極めて効率的にリン。

窒素が除去できることを見出して完成されたものであり
、合理的なリンと窒素の除去方法、特にリン、窒素を含
む排水の高度処理に好適なプロセスを提供することを目
的とするものである。

すなわち本発明は、リン、アンモニア性窒素を含有する
廃水を、粒状固体充填層Ｃ二導入し好気的条件下で流過
せしめる工程を含む第−工１と、該菖−工薯流出水をカ
ルシウムイオンの存在下でリン酸カルシウム含有固体と
接触させる第二工程と、皺嬉二工寝流出水を有機炭素源
の存在下で粒状固体と嫌気的に接触せしめる第三工程と
からなることを響徽とする廃水中の窒素、リンの除去方
法である。

次に本発明の一実施態様を第１図を参照しつつ説明すれ
ば、下水の活性汚泥処理水（二次処理水）など、窒素と
９ｙを含有する廃水１は、第一工程として砂等の粒状固
体４を充填した充填槽３頂部より流入させる。充填槽３
の底部には散気管が設けられており、空気などの酸素含
有ガス５が充填槽３内Ｃ：供給され槽内は好気的条件に
保たれている。

廃水１は充填槽３内を流過することによって、８８ｆｉ
去されると同時に充填槽３内Ｃ二繁殖した硝化菌の生物
学的作用によりアンモニア性窒素が酸化されて硝酸イオ
ンとなる。この硝化菌による硝化反応の代表的な反応式
を次に示す。

ＮＨａ　＋　２Ｄｘ　＋ＯＩｌ［−＋　ＢＣＯｓ−＋Ｎ
０ｉ−＋　！１Ｈ２０＋　ＣＯｚ　・＝　（１）この硝
化反応に於てはＣｕｔ、に示されているように、重炭酸
イオン（ＨＣＯｓ−）も除去されて炭酸ガスを生ずるが
、この炭酸ガスは充填槽３（−供給される酸素含有ガス
５の気泡Ｃ−同伴されて大気中に放散される。また、こ
の硝化反応では水酸イオンも同時に消費されるため、ア
ンモニア性窒素の含肴量が多い場合には第一工程の流入
水すなわち廃水１ｇニアルカ、り剤２の添加が必要とな
る。アルカリ剤２としては、苛性ソーダ、炭酸ソーダを
使用できるが、消石灰、生石灰等のカルシウム含有アル
カリ剤を使用すると次の脱すシエ＠（第二工ＩＩ）で必
要とするカルシウムイオンの補給の目的２：もかなって
おり効果的である。

次に第二工１では、第−工１からの流出水６ｃ必要に応
じてカルシウム剤７を加えた後説りン２檜８（＝導入し
、槽内【：充填されたリン鉱石などの、リン酸カルシウ
ムを含有する接触Ｐ材９と接触させることｆ：よってリ
ンの除去が行なわれる。通常この接触Ｐ材９によりリン
を効率的ζ二除去するには、流入水の羽及び炭酸物質を
除去する前処理工１を必要とするが、すでＣ＝第一工程
の流出水６はＳ＆炭酸物質が除去されているため、いわ
ゆる前処理工１を必要としな−。したがって、リン酸カ
ルシウム含有固体の表面は常に清浄０保たれており、こ
の表面で以下の反応が効率的に進行しリンが除去される
。

ＩＣｓ”　＋ＯＩｒ　＋　８ＰＯ４’−−＋ＣＩ５　（
ＯＨ）ω０４）　ｓ　・＝−＝−”　（２）次の第三工
程では、第二工程からの流出水１０にメタノールなどの
有機炭素ＩＫ（水素供与体）１１を添加してＴＩｐｌに
どの粒状園体口を充填した説窒素槽１２頂部に嫌気的雰
囲気下で通水すると、該粒状固体表ｌＮ４１：硝酸イオ
ンを窒素ガスに変える゛説窒素薗が繁殖し、生物膜が形
成される。

この生物膜の形成に伴込生物膜内郁（ニジいて脱窒素反
応が進行し、液中の硝酸イオンは窒素ガスに遺５ｃＷｋ
去される。この反応を次式に示す。

２ＮＣ）ｓ−＋　５Ｈ２４Ｎ２↑＋２０ｔｒ−＋４Ｈｚ
Ｏ＝−・−曲・・曲−−＝　（３）また、箇三工ｓｒ：
おいては脱窒衆生物膜形成の際に、液中のリンを取り込
むので、第二工程の流出水１０中の残存リンをさらに除
去できる。なお、第１図中１４は処理水でｉる。

前記第二工程への流入水口添加するカルシウム剤の種類
は、塩化カルシウム、ｉｌ酸カルシウム。

消石灰のような水溶性のものであれば良い。カルシウム
剤の添加位置は第二工程の内１ｉ（三直！１または流入
配管中に添加しても嵐い。なお、第一工程（＝添加する
アルカリ剤として消石灰、生石灰を用いると第二工程で
必要とするカルシウムの補給の目的にもかなっており効
果的である。一方、有機炭素源の添加は第三工程内に直
Ｉｌ！または流入配管中でも良く、添加量はＮｏ５−Ｎ
１モルに対して水素供与体ａ、５モル以上で、メタノー
ルの場合ＣＨｓＯＨ／ＮＯｓ　−Ｎ　−ＬＯ〜ｍ、０　
（ｆ／ｆ　）以上が好ましい。また、前記第−工１の充
填槽は粒状固体を浸液したぜのが好ましく、流過する液
の流れは上向流でも下向流でも夷い。該粒状固体として
は砂のはかアンスラサイト、活性炭が使用できる。

第二工場で使用するリン酸カルシウム含有固体は粒状で
も板状でも良く、その種類はリン鉱石中骨炭などのリン
酸カールシウムを含有する鉱物でも、リン酸カルシウム
を含有しない固体にリン酸カルシウム、またはこれを含
有する物質を担持させたものでもＩＬい。液の流れは上
向流でも下向流でも良く、ｉ［がリン酸カルシウム含有
固体と接触するものであれば良い。該含有固体の状態は
固定層。

減動層、ｌｌ濁状態のいずれでも良い。

さらに、第五工程は液を粒状固体と接触せしめる工場で
、粒状固体は固定層、流動層、Ｗｓ濁状簡のいずれでも
良い。ただし第三工程でＳＳも除去する必要がある場合
においても第−工１と同様Ｃ：粒状圏体を浸液した充填
層が好ましい。第三工場用の粒状部体としては砂、アン
スラサイト、あるいは活性炭が使用できる。

前記ｗＥ１図示例は第一〜第三の工場から成るが、通常
脱窒素を行なう第三工程の流出水中のＢＯＤを除去する
ために、第三工程の後に再曝気槽を設けることが好まし
Ｖが、これも本発明の具体例の一つであり、本発明の技
術思想に含まれるものである。

このように本発明（：よれば、次に示すような顕著な効
果を得ることができ、廃水中のリン、窒素の除去を極“
めて合理的に行なうことができる。

（０従来の処理工程を著しく簡略化できる。すなわち、
従来の処理工程は第２図口示すように粒状固体を用いた
生物的硝化、脱窒素工鴇の後に脱すンエ１を設けたもの
である。この場合リン除去率を高く維持するには硫酸を
添加して空気と接触させる脱炭酸工場とＳＳを除去する
砂ｒ過工程が必要となる。

これに対し、本発明では第３図に示すように、脱リンの
ための前処理が不要となるため、わずか３つの工程でリ
ン、窒素の除去を効率的に行なうことができる。

また、本発明では第４！！ＩＩ：示すような処還工Ｓに
すると、さらにアルカダウ有機炭素源が節約できる。こ
の処理工程は脱リン工程前の第−工１を、前記第１図例
の第三工場と同様に処理する前家工糧としての脱窒素工
鵬と後段工程としての硝化ｆ過工場によって構成したも
のである。この場合、脱窒素を行なう嬉−工場ではアル
カリが遊離するため、次の露二工１て必要とする凪制御
用のアルカリ剤を節約できる。また、第一工程の水素供
与体として廃水中ＢＯＤ成分が利用できるので水素供与
体として添加する薬品量が節約さ、れる。

さらには嬉−工場で有機物が硝酸呼ｌｉｔ二より酸化分
解されるので硝化を行なう第二工程にかかるｌｌ０Ｄ負
荷が軽減され、その分第二工程、で供給すべき酸素量が
軽減される。

（２）処理装置がコンパクトにできる。すなわち、生物
処理を行なう工場はいずれも装置容積幽たりの微生物ａ
度を高くできるので高い窒素負荷がとれ、また脱リン工
程においてもリン酸カルシウム含有固体による高いリン
除去性能によってリンの負荷を高くとれる。しかも脱リ
ンエ薯では汚泥の発生がないため、汚泥の処理が不要と
なる。

（３）　　脱りン工１に充填されたリン酸カルシウム含
有固体の表面は富に清浄に保たれ、該固体のリン除去性
能の低下は無く、牛永久的に使用できる。

（４）　　脱窒素を行なう第三工程で、第二工程からの
残存リンをさらＣ：生物的Ｃ二徐去できる。

次に、本発明実施例を示す。

実施例 小型下水処理場の二次処理水を用いて脱窒素。

脱リン処理を行なった。処理工程は第３図のとおりであ
る。

原水こ消石灰４０ｗｖ’ｔを添加した後、粒径３−の砂
を２渭充ＩＩシタ径４００　ｗｍ　、高さ３０００　ｗ
ｍ　（ｒ）槽ＣＬＶ２５ｔｍＡで下向流に通水した。檜
の底部より空気を原水流量と等量で供給した。該槽の流
出水を粒径０．４４　ｖｍの北アフダカ産リン鉱石を２
雷充填した径２８０　ｗｍ　、高さ３０００　ｍ　ｆ）
脱リン槽ｃＬｖ５〜６　ｎｖ’ｂ　テ下向流通水した。

該流出水ＣニメタノールをＮＯ３濃度の３倍量すなわち
３０ｗｖ’を添加した後粒径３ｍｍの砂を２ｍ充填し頂
部を密閉した径２００　ｍ　、高さ菊ω箇の脱窒素槽に
ＬＶ５〜６ＷＶ′ｈで下向流通水した。

全工薯の滞留時間はわずかＬ６時間であった。原水水質
と処理水水質を下表に示す。

比較例 実施例１と同一の原水を用いて脱窒素、脱リン処理を行
なつた。処理工程は第２図のとおりである。

原水【二消石灰２０ｗｇ７ｔを添加した後、粒径３霞の
砂を２ｍ充ｊｌＬだ径４００　ｓｍ　、高さ３０００　
ｗ　（Ｄ　カラム（’：　ＬＭ　２ｍ５％／にで下向流
通水した。カラムの底部より空気を原水流量と等量で供
給した。腋カラムの流出水にメタノールを３ｏｑ／を添
加した後、粒径３■の砂を２ｍ充填し頂部を密閉した径
２００■、高さ３０＠■の説窒素槽にＬＭ　５〜６吟へ
て下向流通水した。さらに、皺脱窒素槽かもの流出水に
硫酸７０ｑ／ｌを添加した後、径３００■、高さ１００
０　ｍの脱炭酸槽に流入させ、槽底部より空気を原水流
量の３倍量で吹き込んだ。さらに咳脱炭酸榴の流出水に
消石灰４０　ｑ／ｌを添加した後、有効径０．６ｍの砂
を１１ｍ充填した径２８０ｍ、高さ２ｍの砂濾過槽にＩ
、Ｖ　５５にで下向流に通水した。さらにこの流出水を
有効径０．４４−の北アフリカ童リン鉱石を２ｍ充填し
た径２８０　ｗｍ　、高さ一３ＸＴｈＯ露の脱リン槽ｒ
−Ｌｖ５〜６１Ｉ％／ｈ　で下向流通水した。、処理結
果を前記の表に併記した。

なお、全工糧の滞留時間はｕ時間であった。

【図面の簡単な説明】

第１図、第３図及び第４図は本発明の各実施態様を示す
系統説明図、第２１Ｊは従来法を示す系統説明図である
。 ｌ・−廃水、２−・アルカリ剤、３・・・充填槽、４・
−粒状固体、５・−酸素含有ガス、６・−・流出水、７
・−カルシウム剤、８・・・脱リン槽、９・−・接触Ｐ
材、１゜・−流出水、１１−有機炭素源、ル・・・脱窒
素槽、１３・−粒状固体、１４−処理水。 特許出願人　荏原インフィルコ株式会社代理人弁理士　
端　　山　　五　　− 同　　弁理士　千　　１）　　　　稔

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｔ　リン、アンモニア性窒素を含有する廃水を、粒状固
   体充填層に導入し好気的条件下で流過せしめる工程を含
   む第一工程と、該第一工程流出水をカルシウムイオンの
   存在下でリン酸カルシウム含有固体と接触させる第二工
   程と、皺露二工薯流出水を有機炭素源の存在下で粒状固
   体と嫌気的に接触せしめる第三工程とからなることを特
   徴とする廃水中の窒素、リンの除去方法。 ２　前記第一工程が、廃水を粒状固体と嫌気的に接触せ
   しめる前段工程と腋前段工程流出水を粒状固体充填層Ｃ
   ：導入し好気的条件下で流過せしめる後段工程とからな
   るものであって、皺後段工寝流出水の一部を前記前段工
   ａｔ：返送して処理するものである特許請求の範囲第１
   項記載の方法。