JPS5831995B2 - 廃水処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は廃水の処理装置に関し、特に担体上で微生物を
成長、増殖させ、該微生物の作用によって廃水中の硝酸
または有機物の主に嫌気性処理を行なう廃水処理装置に
関する。

一般に廃水からアンモニア等を除去する方法には、アン
モニアス） ＩＪシツピング法ゼオライト吸着法、イオ
ン交換法、逆浸透法、電気透析法、塩素注入法などの物
理化学的方法と硝化−脱窒工程からなる生物学的方法と
がある。

これらの方法はそれぞれ一長一短があり、廃水に含１れ
るアンモニアの形態や廃水の特性、処理水量、立地条件
などにより、適宜、選択して使用されている。

例えば、下水の二次処理水等に対しては生物学的脱窒法
が適用され、この方法は、ランニングコストが比較的安
く、窒素除去率が高く、かつアンモニアを無害な窒素ガ
スに１で分解することができるという特長がある。

生物学的脱窒法は、浮遊型の単段または多段活性汚泥方
式、固着生物膜を利用した散水Ｆ床方式、接触循環方式
、回転円板方式、固定床濾過方式などがあるが、これら
の方式はいずれも窒素負荷が比較的小さい場合にしか適
用されていなかった。

最近、処理の高速化を図るために、活性炭、アンスラサ
イト、砂などの固体粒子を担体とした、上向流式流動床
方式が提案されている。

この上向流式流動床方式は、一般に廃水より大きい比重
（通常は比重１．１以上）をもった上述の担体な槽中に
投入し、槽の下部から上方に向かって廃水を流入させ、
担体粒子の重力に打ち勝って、担体粒子を浮遊させ、こ
れらに流動運動を与えなから担体に微生物膜を付着成長
させ、廃水に含有する硝酸および亜硝酸塩類な脱窒処理
するものである。

この上向流式流動床においては、肥厚した微生物汚泥に
よって見掛けの比重が減少した担体が、発生する窒素ガ
スとともに浮上し、処理水とともに流出するという問題
がある。

その対策として、担体に付着した微生物汚泥を制御酌に
剥離させ、余剰汚泥として系外に排出させることが行な
われている。

例えば、流動床内な機械的攪拌渣たはガス攪拌したり、
循環水または処理水の一部な担体の流動界面に噴射して
汚泥な担体から剥離させたり、または微生物汚泥で肥厚
した担体な天外に取り出し、付着汚泥を機械的に強制剥
離させ、担体と分離させた後、担体のみを床内に戻すな
どの方法がとられている。

しかしながら、一般に担体および微生物汚泥の比重はい
ずれも廃水より大きく、脱気すれば共に沈降するので、
担体と汚泥との比重差が小さいときには、その分離が困
難になるという欠点がある。

本発明の目的は、上記従来技術の欠点を除去し、流動床
を用いた微生物処理において、流動床を形成する担体粒
子と余剰汚泥とを確実に分離し、担体粒子が処理水また
は余剰汚泥とともに系外に流出せず、かつ高速処理が可
能な廃水処理装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、筒状槽内に廃水よ
り比重が小さい担体粒子を充填しておき、筒状槽の上部
から廃水を供給し、廃水の下向流を担体粒子に接触させ
て廃水中の汚泥な担体粒子に付着させるものであり、筒
状槽の下端に、下向きに横断面積が漸次増大する筒状部
を介して、筒状槽よりも横断面積が犬であシかつ底面が
凹面の汚泥沈澱槽を接続し、廃水の下向流および担体粒
子を筒状部でなめらかに減速し、筒状部内の攪拌手段に
よって担体粒子に付着した汚泥を剥離し、剥離した汚泥
を汚泥沈澱槽の底面に沈澱させ、汚泥沈澱槽内を低速で
流れる処理水を、汚泥沈澱槽底面よりも高位置の排出口
から排出し、一方、汚泥沈澱槽底面に沈澱した汚泥を底
面の下端部に接続した汚泥引抜管から排出するものであ
る。

本発明は、特に流動床を用いた硝酸および／または亜硫
酸の脱窒に用いられるが、アンモニアや有機物含有廃水
の好気的処理にも適用可能である。

本発明装置による嫌気性処理（脱窒処理）の典型的な態
様を以下に述べる。

先ず、槽内に担体として比重が０．０２〜０．９、粒径
５關以下の天然または合成樹脂の粒子（例えばシラスポ
ール、発泡スチロールビーズ等）を槽の高さ約４０〜８
０係まで充填する。

この担体に通性嫌気性脱窒菌を保持させて嫌気状態を保
ち、硝酸態窒素および／または亜硝酸態窒素を含有する
被処理廃水を、適当量の有機炭素源を加えながら、前記
槽の頂部から導入する。

この導入部の直下には、担体の浮上を押え１．かつ液を
分散させるための散水板が設けられ、廃水は該散水板を
通って下向きに通水される。

この通水量（流速）は、充填した牝体な浮力に打ち勝っ
て沈め、はぼ槽一杯に膨張させるに充分な程度かのぞま
しい。

このように担体に流動運動を与えることによって下向流
式流動床が形成される。

この流動床で適切に微生物の馴養を行なうことによって
、担体粒子表面に脱窒菌が成長、増殖し、これによって
廃水に含ｌれる硝酸態窒素および／または亜硝酸態窒素
が還元分解され、窒素ガスに変換する。

上記流動床処理において、粒子自体の比重は廃水よりも
小さいが、その表面に脱窒菌を主体とする微生物汚泥が
付着肥厚すると、担体粒子の見掛けの比重が増大し、流
動床の下部に沈みがちになる。

このとき、攪拌機を適度の回転数で回転させて汚泥付着
担体粒子に剪断力を与え、担体上に形成された過剰の微
生物汚泥を除去する。

過剰の汚泥を除去された担体は、廃水より比重が小さい
ため、再び浮力を得て上昇し、流動床内で流動運動を継
続する。

このように廃水より比重が大きい汚泥と、廃水より比重
の小さい担体とが、沈澱による浮上によって槽の下方と
上方に確実に分離されるので、担体な流出させることな
く、余分の成長増殖物を連続的にあるいは定期的に余剰
汚泥として系外に排出させることができ、また簡単な処
理操作で安定した水質の処理水を得ることができる。

以下、本発明を図面に示す装置系統図によりさらに詳し
く説明する。

図において、被処理廃水は、原水流入管２を通って頂部
から密閉構造の流動床槽１内に流入し、担体の浮上を抑
えることを兼ねた散水板（フィルター）３を経由して槽
内な下方に向って流れる。

槽内に４０〜８０％（容量）充填された担体４は、下向
流により下方に押し下げられてその容積が膨張する。

槽１の下端には、下向きに横断面積が漸次増大する円錐
筒状部１４を介して、汚泥沈澱槽５が接続されている。

これによって筒状部１４内では下向流はよどみ点や乱れ
を生じることなく減速される。

ｌた汚泥沈澱槽５は槽１よりも横断面積が犬とされ、汚
泥沈澱槽５内での流速が充分低くなるようになっている
。

これによって汚泥沈澱槽５内に浮遊する汚泥は攪拌され
ることなく、すみやかに汚泥沈澱槽５の底面１５上に沈
澱する。

底面１５は凹円錐面とされ、沈澱した汚泥は底面１５の
中央に集められる。

担体４は、槽内を流動しながら円錐部の中間で浮力と下
向流とがバランスし、流動界面を作る。

この流動界面は検出器６で検出され、設定値になるよう
に原水流入量が制御される。

ここに、流動界面は横断面積が大の前記円錐筒状部１４
内に位置しており、しかも円錐筒状部は横断面積が漸次
変化していて下向流が乱れることがないので、流動界面
は安定であり、従ってその位置設定は容易である。

槽内の流速は、担体の比重と粒径によって決定されるが
、一実施例として比重０．４、粒径１．０のシラスポー
ルな担体に使用した場合、下向流速４０〜５０ ｍ ／
ｈで担体容積の５０〜６０係が膨張した。

原水の窒素成分濃度が高いときや、脱窒菌の馴養の過程
において、原水水量だけでは担体の流動流速が得られな
いときは、槽の下部の処理水を循環ポンプ７を用いて槽
の頂部に戻して担体に下向流動流速を与えることができ
る。

窒素負荷の増大に伴なって前述のように担体表面に脱窒
菌を主とした微生物汚泥が付着増殖し、肥厚した担体は
その見掛は比重が犬きくなシ、流動床の流動界面下に沈
みがちとなる。

そこでこの流動界面付近を筒状部１４内に設けられた攪
拌羽根８で攪拌し、担体から余分の微生物汚泥を剥離さ
せると、担体ばその見掛は比重を回復して再び流動床に
復帰し、一方、剥離した汚泥は余剰汚泥として槽の下部
に設けられた沈澱槽５に沈降する。

この沈降汚泥は、底面１５の下端部、すなわち底面１５
の中央に接続された汚泥引抜管９によって定期的に排出
される。

処理水は落水防止管１０を通って処理水槽１１へ排出さ
れる。

流動床槽１内で廃水中の硝酸態または亜硝酸態窒素は、
通性嫌気性脱窒菌によって還元分解され、窒素ガスに変
換される。

この窒素ガスを含むガスは、塔頂部から自動脱気弁１２
を通して排出される。

なお、廃水中の窒素成分濃度が高い場合には、脱窒によ
り処理水のｐＨが上昇するが、脱窒菌の活性を保持する
ためにｐＨの調整を要するときは、循環水のｐＨを検出
し、必要に応じて酸を添加する装置を設けることができ
る。

また廃水中の窒素成分濃度に応じて栄養分が不足する場
合には、メタノール等の有機炭素源の注入装置を付加す
ることができる。

上記以外にも従来の脱窒装置で用いられていた付属設備
を必要に応じて付加することができる。

以下、本発明の具体的実施例を述べる。

実施例 １ 内径４５ｍ１１高さ１０００＋ｍの透明カラムに担体と
して比重０．４、粒径０．５ ｍｍのシラスポールを６
０％容量充填した。

このカラムの頂部から散水板を経由して下向きに通水し
、カラム下部で集水し、再びカラム頂部に戻して循環し
た。

その循環水量を調整し、担体が充填量の約５０％膨張展
開し、安定した流動状態が得られるようにカラム内の循
環水量を設定した。

上記カラム内に通性嫌気性脱窒菌を入れ、嫌気性状態に
し、硝酸性窒素５０ ｐｐｍを含む硝酸ソーダ溶液を、
有機炭素源としてメタノールを添加しながら通液し、常
温で約２週間馴養した。

上記馴養後の処理水を分析したところ、硝酸性窒素、亜
硝酸窒素とも１ ｐｐｍ以下であった。

被処理廃水の硝酸性窒素濃度を１００ ｐｐｍ〜２００
ｐｐｍとした場合の窒素除去率は９８〜９９係であっ
た。

このときの最大負荷は６に９Ｎ／ｍ３／ｄであった。

なお実験の途中から微生物の増殖が活発になり、担体に
付着した汚泥量が多くなったので、カラム内の流動担体
な機械攪拌することによって、担体に付着した汚泥を剥
離させた。

剥離した汚泥はカラムの下部に設けた沈澱槽に沈降し、
また担体は見掛は比重が減少し、安定した流動運動を継
続するのが観察された。

実施例 ２ 第１図に示したような下向流式流動床を用いて槽内に空
気または酸素を供給し、好気性硝化菌によって廃水中に
含１れるアンモニアおよび／またはア□ンなどの形態の
窒素を生物学的に酸化分解して硝酸態および亜硝酸態の
窒素に硝化処理することができる。

この操作を下記に述べる。処理槽１内に好気性硝化菌を
入れ、酸素曝気して好気性状態にし、アンモニア態窒素
５０ ｐｐｍを含有する合成廃水を、無機炭素源として
炭酸ソーダを添加しながら前記槽内に通液した。

２〜３時間馴養後の処理水中のアンモニア態窒素は２ｐ
ｐｍ以下、硝酸態窒素は４８ ｐｐｍであり、若干の亜
硝酸性窒素が検出された。

その後、徐々にアンモニア態窒素濃度を高めて１００〜
２００ｐｐｍとしても、その窒素除去率は９６〜９８係
を保持した。

このときの最大負荷は４ ｋｇ７ ｍ３／ ｄであった
。

以上、本発明によれば、下向流式の流動床を用いたこと
により、流動床を形成する担体粒子と余剰汚泥とを確実
に分離し、担体粒子が処理水または余剰汚泥と共に系外
に流出することを防止し、極めて効率的な廃水処理を行
なうことができる。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明の一実施例を示す廃水処理装置の系統図
である。 １・・・・・・流動床槽、２・・・・・・原水流入管、
３・・・・・・散水板、４・・・・・・担体粒子、５・
・・・・・沈澱槽、６・・・・・・担体流動界面検出器
、７・・・・・・循環ポンプ、８・・・・・・攪拌羽根
、９・・・・・・汚泥引抜管、１０・・・・・・落水防
止管、１１・・・・・・処理水槽、１２・・・・・・自
動脱気弁、１３・・・・・・サイフオンブレーカ−１４
・・・・・・円錐筒状部、１５・・・・・・底面。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 上部に被処理廃水の供給口を有する筒状槽と、この
   筒状槽の下端に、下向きに横断面積が漸次増大する筒状
   部を介して接続され、かつ筒状槽よりも横断面積が犬で
   あるとともに底面が凹面とされた汚泥沈澱槽と、この汚
   泥沈澱槽の底面よりも上方位置に設けられた処理水の排
   出口と、前記汚泥沈澱槽の底面の下端部に接続された汚
   泥引抜管と、前記筒状部内に配置された攪拌手段と、前
   記筒状槽内に充填されかつ廃水よりも比重が小さい担体
   粒子とを備えている廃水処理装置。