JPS5839599B2 - 有機性廃液からのリン除去法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、都市下水など、リンをとりわけ低濃度に含む
有機性廃液からＢＯＤ とともにリンを除去する方法に
関するものである。

都市下水や有機性工場廃水は、一般には標準活性汚泥法
で処理されているが、ＢＯＤに比べて過剰に存在する窒
素やリンは十分に除去できず、処理液の受容水体である
湖沼や海溝に富栄養化をもたらし、漁業や観光業に甚大
な被害を与えている。

それゆえに、これらの廃水からＢＯＤ とともに窒素や
リンを安定かつ効果的に、しかも経済的に除去する技術
の開発が焦眉の課題になっている。

このうち窒素除去法としては、廃水に含まれるＢＯＤを
最大限に利用した循環式硝化脱窒法が開発されたのにと
もない。

生物学的硝化脱窒技術が有力な方法として定着しつつあ
る。

他方、その多くは溶解性のリン酸Ｃｐｏニー、）として
存在するリンの除去技術としては、塩化第二鉄ＣＦｅＣ
１３） 、硫酸アルミナＣＡ１２ （ＳＯ４） ｓ 〕
あるいは消石灰（Ｃａ（ＯＨ）２）などを凝集剤とした
凝集沈殿法が先行技術として実施段階にあるが、被処理
液のリン濃度を富栄養化防止に効果をあげるほど十分に
低くするためには多量の凝集剤を必要とする。

たとえば、都市下水の活性汚泥法部理水すなわち二次処
理水を被処理液とした場合、ＦｅＣｌ３やＡｌ１ （Ｓ
Ｏ４）ａを凝集剤とした凝集沈殿法では処理リン量に対
してモル比で３〜４倍の凝集剤を必要とする。

また、Ｃａ（ＯＨ）２で凝集沈殿する場合には、少なく
とも３ｏ０ｍｙ／１以上添加しｐＨを１０以上にする必
要がある。

このように凝集剤を多量に使用することは、それ自身多
大な経済的負担であるが、同時にそれに伴って発生する
難脱水性の凝集沈殿汚泥の処理処分に困難をもたらして
いる。

これらの問題点により凝集沈殿法は行詰まりをみせてお
り、各方面でこれに代わる効果的かつ経済的なリン除去
技術が求められている。

現在、凝集沈殿法の代替技術として検討されている有力
なリン除去技術としては、（１）リン鉱石生成の原理を
応用した「接触脱リン法」および、（２）☆☆活性汚泥
法に修正を加えて、特殊な微生物によるリン代謝を利用
しなからＢＯＤ とリンを同時に除去する「生物学的脱
リン法」の２法がある・この生物学的脱リン法は更に「
脱リン槽付活性汚泥法」と「嫌気−好気式活性汚泥法」
の２方式に分けられる。

本発明の基本は、この嫌気−好気式活性汚泥法の改良方
法であるが、他の技術とも密接に関連するので、これら
の技術についても簡単にその特性を述べる。

上記接触脱リン法はリン鉱石生成の応用をその基本とす
るものである。

すなわち、筒状ないし錐状の脱リン塔に一定ね径のリン
酸カルシウム含有リン酸塩鉱物を充填し、被処理液にそ
の含有リン量に対応したカルシウム剤（たとえばＣａ（
ＯＨ）２）を添加し、これを一定流速で脱リン塔に充填
したリン酸塩鉱物と通過接触させることにより、この鉱
物表面に、 に代表される化学反応に従って、カルシラムノ・イドロ
キシアパタイトＣＣａ５ （ＯＨ）（ＰＯ４）３）を晶
析させる方法である。

凝集沈殿法と比較して接触脱リン法には数多くの利点が
ある。

とりわけ、Ｃａ５（ＯＨ）（ＰＯ４）ａを表面に晶析さ
せたリン酸塩鉱物は水きりが非常によく、凝集沈殿法で
は不可欠である濃縮装置、脱水機、乾燥装置などの汚泥
処理施設を必要としない点は大きな進歩である。

また、このようにして晶出させた Ｃａ５（ＯＨ）（ＰＯ４）ａの結晶が、リン酸塩資源と
して活用できることも大きな利点である。

上記接触脱リン法は、このような比類なき利点があるが
、本質的には高濃度のリン含有廃液に適した技術であっ
て、都市下水のように低濃度のリン含有廃液に適用して
なお高効率のリン除去を達成するに要する経済的負担は
小さくない。

すなわち、この経済的負担の第１因子はカルシウム剤の
消費量である。

接触脱リン法の機能は晶析反応という特殊なものではあ
っても化学反応であり、化学平衡の法則から逸脱するこ
とはできない。

すなわち、反応式■の一方の反応物質であるリンを十分
に低濃度にするためには、他方の反応物質であるＣａ２
＋が高濃度に存在しなげればならず、それだけ多量のカ
ルシウム剤を添加しなげればならない。

たとえば、５１ｎｆ？／１ａｓＰ程度リンを含有する都
市下水の二次処理水を被処理液として９０％以上のリン
除去率を達成するためには、被処理液に含まれるリン量
に対しモル比で７倍程度のＣａ （ＯＨ）２を添加する
必要がある。

これに対し２５■／ｊ？ａｓｐ程度のリン含有液を被処
理液とした場合には、モル比で２倍程度の Ｃａ（ＯＨ）２を添加するだけで容易に９０％以上のリ
ン除去率が達成できる。

経済的負担の第２因子は、被処理液のアルカリ度調整に
要する経費である。

接触脱リン法では、被処理液にアルカリ変分（炭酸塩）
が存在すると反応のと並夕１ルて、 の反応も生じ、その結果として徐々にではあるが、炭酸
カルシウム（ＣａＣＯ３）の結晶もリン酸塩鉱物表面に
固着成長して、その鉱物の脱リン活性を劣化させる。

この障害は被処理液のリン濃度が高く、アルカリ度とＰ
の比が小さげれば問題ではないが、都市下水などを被処
理液とした場合はリン酸塩鉱物の寿命を短縮するので、
あらかじめアルカリ度分を低下させてお（必要がある。

この方法としては、（１）硫酸〔Ｈ２ＳＯ４〕などを添
加し、被処理液を弱酸性化した後に曝気してアルカリ度
分を炭酸ガスＣＣＯ２）として追い出すストリッピング
処理法と、（２）被処理液に含まれるアンモニア〔ＮＨ
４＋〕を生物学的に硝化し、それにより被処理液を弱酸
性化してＣＯ□を追い出す硝化処理法が提案されている
。

しかし、都市下水のように大量の被処理液に対してこの
ような前処理を施すには施設も犬がかりになり、その運
転経費も大きい。

以上のように接触脱リン法はその優れた利点にもかかわ
らず、低濃度のリン含有廃液処理には不向きな技術であ
るため、それをそのまま都市下水処理に適用することは
経済的でない。

本発明の一目的は、都市下水のような低濃度リン含有廃
液から接触脱リン法による処理に適した高濃度リン含有
液を生成し、接触脱リン法を最大限有効に活用する技術
を提供することである。

しかしながら、本発明の基本的目的は次に述べる生物学
的脱リン法、とりわけ嫌気−好気式活性汚泥法の改良法
を提供することにある。

そして、この改良法と接触脱リン法を合理的に組み合わ
せることにより従来の嫌気−好気式活性汚泥法のもつ被
処理液の組成に関する制約を解消し、広い範囲の廃液に
対して経済的に高効率でリンを除去する方法を提供する
ことにある。

上記生物学的脱リン法は、従来の活性汚泥法系のいずれ
かに嫌気性槽を設けることにより脱リン菌ともいうべき
特殊なリン代謝を行なう微生物を活性汚泥微生物の中の
優占種として同法し、その微生物をして有機物とともに
リンをも同時に除去し、場合によっては脱窒をも行なわ
せる方法である。

この技術の本質、ひいては本発明の特質を理解するため
に、この脱リン菌の生理特性について述べる。

第１図は一般的な好気性菌（正確には呼吸性菌）と対比
しつつ、脱リン菌の生理特性を概念的に示したものであ
る。

通常の活性汚泥法や硝化脱窒法で優占的に増殖する好気
性菌や脱窒菌は第１図ａに示すように、被処理液に含ま
れるＢＯＤ を水素供与体とし、溶存酸素〔０２〕や酸
化態窒素〔ＮＯｘ−〕を水素受容体とする呼吸反応によ
ってエネルギーを得ている。

このようにして得られたエネルギーは大別すると３用に
使用される。

まず第１は、新細胞合成の原料でありかつ呼吸反応の「
燃料」であるＢＯＤを細胞外から細胞内に取り込むため
に利用される。

これは能動輸送エネルギー（△Ｅａ）と呼ばれている。

第２は、細胞内に取り込まれたＢＯＤを原材料として核
酸や蛋白質などを合成し、生命の本質である新細胞の生
成すなわち増殖活動に利用される。

すなわち増殖エネルギー（△Ｅ ）である。

第３は、細胞体構成物を細胞体組織として統御維持して
ゆくために利用される維持エネルギーと、微生物の運動
に要するエネルギーすなわち維持・運動エネルギー（Ｅ
μ）である。

通常の好気性菌や脱窒菌はエネルギーの貯留システムを
もたないか、あるいはあったとしてその貯留容量が小さ
いために、これらの活動は０２やＮＯｘの存在しない呼
吸不能な状態では衰える。

とりわけ、０２やＮＯ−が存在しない状態下では細胞外
のＢＯＤを細胞内に能動輸送することはできない。

一方、脱リン菌もＢＯＤを水素供与体とする呼吸反応に
よってエネルギーを得る点は通常の好気性菌や脱窒菌と
変わらないが、特異な能力は第１図すに示すように、細
胞内にポリリン酸果粒というエネルギー貯留槽をもち、
０２やＮＯｘ−の存在しない呼吸不能状態のもとでは（
第１図すの■）、このポリリン酸を溶解性リン酸に加水
分解することによってエネルギーを得ることが出来る点
である。

従って、ポリリン酸果粒を貯えた脱リン菌は長時間呼吸
不能な状態におかれても、通常の好気性菌や脱窒菌より
も死滅速度が遅くまた、細胞外にＢＯＤが存在すれば呼
吸不能な状態でも能動輸送を行なうことが出来る。

このような呼吸不能状態下で細胞内に取り込まれたＢＯ
Ｄの多くは、グリコーゲン、ポリベータハイドロキシ酪
酸（ＰＨＢ） などの細胞内有機物果粒として貯留さ
れる。

一方、０２やＮＯｘ−が存在する呼吸可能状態下では（
第１図すの■）、細胞外ＢＯＤ と同様これらの細胞内
に貯留した有機物をも水素供与体として活用し、呼吸反
応によってエネルギーを生産する。

このエネルギーの大部分は増殖などの通常の代謝活動に
利用されるが、一部は溶解性リン酸からポリリン酸を縮
合生成する活動に利用し、（ポリリン酸合成エネルギー
；△Ｅ、）呼吸不能状態下のエネルギー不足に備える。

すなわち脱リン菌は、０２やＮＯｘ−の存在しない状態
では細胞内のリンを溶解性リン酸として細胞外に放出し
、０２やＮＯｘ−の存在する状態では細胞外のリンを細
胞内に吸収する。

以上のような脱リン菌のもつ特異なリン代謝を利用した
生物学的脱リン法としては二つの方法が提案されている
。

そのうちの一つは、「フォストリップ法」という名で商
品化されている脱リン槽付活性汚泥法で、この技術の基
本は、脱リン菌を含む活性汚泥を媒体として大量の被処
理液に含まれる低濃度のリンを小容量液に濃縮し、これ
によって凝集沈殿法（多くの場合Ｃａ（ＯＨ）２を凝集
剤としている）によるリン除去を容易にする点にある。

すなわちこの方法では、通常の活性汚泥法の曝気槽で被
処理液中のリンを活性汚泥に吸収させ、最終沈殿池から
の返送汚泥もしくは返送汚泥の一部を嫌気性状態（より
正確には呼吸不能な状態）に維持された濃縮槽状の脱リ
ン槽に導き、ここで返送汚泥を再濃縮すると同時にその
汚泥からリンを放出させる。

再濃縮した返送汚泥はリン放出済汚泥として曝気槽に返
送され、リンを濃厚に含む濃縮上澄液は石灰凝集沈殿法
で処理する。

以上がこの技術の概要である。

本発明者らも脱リン槽付活性汚泥法の簡単な追試を行な
い、脱リン槽において返送汚泥からのリン放出量が太き
ければ高いリン除去率が得られることを確認した。

同時にこの方法は、次に述べる嫌気−好気式活性汚泥法
に比べて脱リン菌を陶汰する力が弱く、十分なリン放出
量を得るためには、脱リン槽での返送汚泥滞留時間を非
常に長（とらなければならないという欠点があり、また
、このように返送汚泥を長時間嫌気性に放置するために
脱リン菌以外の活性汚泥微生物が死滅分解し易くそれを
曝気槽に返送した際に異常発泡が生じるなどの運転上の
難点があることも理解された。

しがしながら、脱リン菌を含む活性汚泥を濃縮媒体とし
て大容量の低濃度リン含有廃液から高濃度リン含有液を
生成するという脱リン槽付活性汚泥法の基本概念と、リ
ン放出済活性汚泥を曝気槽に導入することによりリン除
去が高効率で安定化するという知見は、本発明を想到す
る上で参考になった。

脱リン菌のリン代謝を利用したもう一つの生物学的脱リ
ン法は、嫌気−好気式活性汚泥法と呼ばれる技術である
。

この技術は通常の活性汚泥微生物において曝気槽の前に
０２の存在もＮＯｘ−の存在も許容しない小容量の嫌気
性槽を設けて、ここで被処理液と最終沈殿池より返送さ
れる活性汚泥を接触混合し、活性汚泥に含まれる脱リン
菌の特殊なリン代謝と有機物代謝を利用して、被処理液
のＢＯＤの少なくとも一部を活性汚泥に非酸化的に摂取
させながら活性汚泥からリンを液側に放出させ、生成さ
れた高濃度の溶解性リンを含有する混合液は後続の前記
曝気槽に導き、ここで溶液側に残留するＢＯＤ と活性
汚泥に摂取貯留されていた細胞内有機物を生物酸化する
とともに、被処理液に含まれていたリンをも含めて溶液
側に存在するリンを活性汚泥に再吸収しようという技術
である。

すなわち、この技術は前に述べた脱リン菌の生理特性を
最大限に利用して装置化したもので、とりわけＢＯＤ摂
取とリン放出を共役させているために、他の微生物に対
して脱リン菌を陶汰する力が非常に大きく、リンの放出
・吸収活性の高い活性汚泥が得られるという脱リン槽付
活性汚泥法にはみられない特性がある。

嫌気−好気式活性汚泥法の提案者は、このような簡単な
施設と操作を用いて被処理液に含まれるリンのほとんど
を余剰汚泥に固定することができると主張している。

本発明者らは、合成下水、家庭下水および生し尿を被処
理液として詳細な追試を行ない、提案者が主張する効果
をある程度確認した。

しかし、同時に従来の嫌気−好気式活性汚泥法には数多
くの問題点があることも見出した。

嫌気−好気式活性汚泥法では、除去されたリンは全て余
剰汚泥中のリンとして系外に排出されるので次式が成立
する。

ここで △φ：除去リンす（ｋｇ−Ｐ／８つ φ：汚泥のリン含率〔ｋｇ−１７ｋｇ−ＶＳＳ〕△Ｘ：
余剰汚泥発生量（ｋｇ−ＶＳＳ／日〕前述のように嫌気
−好気式活性汚泥法は、脱リン菌を他の微生物に対して
撰択同法してゆく力が強く、それ故にそこで生成される
活性汚泥のリン含率は、通常の活性汚泥法や脱リン槽付
活性汚泥法で生成される活性汚泥のリン含率よりもはる
かに太きい。

しかし、その値は無制限に大きくなるものではなく、限
界リン含率とも言うべき値が存在する。

この限界リン含率は被処理液ＢＯＤの質的組成によって
も異なるようであるが、本発明者らがペプトンと酵母エ
キスを主成分とする合成下水を用いた実験から得た値は
、汚泥の揮発性固形物〔■ＳＳ〕 をパラメータにして
０．０６程度であり、家庭下水の実験で得られた値もそ
れに近いも゛のであった。

このような限界リン含率の存在を認識するならば、従来
の嫌気−好気式活性汚泥法で除去し得るリン量には次の
ような制約があることも理解されよう。

ここで φ ：限界リン含率（ｋｇ−Ｐ／ｋｇ−ＶＳＳ）上式は
、従来の嫌気−好気式活性汚泥法で除去可能な最大リン
量が余剰汚泥発生量に律されることを意味する。

一方、余剰汚泥発生量はＢＯＤ除去量および汚泥日令と
、Ｙ、Ｋを係数として次のような周知の関数関係にある
。

ここで △Ｓ ： ＢＯＤ除去量〔ｋｇ−ＢＯＤ／日〕θ：汚泥
日令〔日〕 Ｙ： ＢＯＤの汚泥転換係数（ｋｇ−ＶＳＳ／ｋｇ−Ｂ
ＯＤ）Ｋ：汚泥自責係数〔−／日〕 また、■式と■式の組合わせにより次式を得る以上の数
式の展開から得られた■式は二つのことを意味する。

すなわち第１には、従来の嫌気−好気式活性汚泥法で完
全リン除去を達成するためには、除去リン量に対応した
ある一定以上のＢＯＤを除去する必要があるという点で
ある。

第２は、その必要なりＯＤ除去量は汚泥日令が増大する
とともに増大するという点である。

換言すれば、第１点は薬品としてＢＯＤ物質を添加しな
い限り、被処理液に含まれるＢＯＤ ： リン比が一
定数値以下であれば相当短い汚泥日令で運転しても完全
なリン除去を望めないということである。

本発明者らは合成下水を用いた実験から、この限界のＢ
ＯＤ ： ！Ｊン比を約３０と推定しているが、実際
の都市下水では、往々にしてこの数値を下回る水質組成
をとることが多く、このような制約は嫌気−好気式活性
汚泥法を都市下水処理の普遍的方法とする際の大きな障
害となる。

上式■式の意味する第２点は、たとえＢＯＤ ニリン
比の比較的高い被処理液であっても、従来の嫌気−好気
式活性汚泥法では汚泥日令を長くするとリン除去が不十
分になるということである。

一般に活性汚泥法においてＢＯＤ除去を完全なものとす
るためにも、また十分に安定化した余剰汚泥を得るため
にも、汚泥日令を長くする必要があるが、そのような操
作がリン除去にとって逆効果をもたらす点は従来の嫌気
−好気式活性汚泥法の大きな欠点である。

嫌気−好気式活性汚泥法では、脱リン菌を同法するため
に設ける嫌気性槽を被処理液の流入端に設置して、リン
放出とＢＯＤ摂取を共役させているために、脱リン槽付
活性汚泥法よりもリン放出は盛大でまた脱リン菌をより
よく同法撰択する。

それにもかかわらずリン除去は脱リン槽付活性汚泥法よ
りも不安定で、また到達処理液リン濃度もより高い。

本発明者らはその原因を次のように考え、本発明想到の
基礎とした。

すなわち、従来の嫌気−好気式活性汚泥法では嫌気性槽
で活性汚泥から大量のリンを放出させて、その混合液を
そのまま後続の曝気槽に導いている。

つまり曝気槽には、嫌気性槽で放出したリン量に対応し
てそのリン含率を低下させた活性汚泥と被処理液に含ま
れていたリン、そして放出された大量の溶解性リンが流
入して（る。

通常、放出リン量は被処理液中のリン量の５倍以上にも
達し、嫌気−好気式活性汚泥法の曝気槽では全てを活性
汚泥に再吸収する必要がある。

一方、曝気槽での活性汚泥によるリン吸収の速度は次式
に示されるように、リン吸収容量（限界リン含率と現在
点でのリン含率の差）に比例する。

ここで Ｖニリン吸収速度（ｋｇ−Ｐ／日〕 Ｖ：速度定数〔−／日〕 Ｘ：活性汚泥量（ｋｇ−ＶＳＳ） したがって、嫌気性槽で大量のリン放出を行ないそのリ
ン含率を低下させた曝気槽流入混合液中の活性汚泥は非
常に高いリン吸収活性を示すが、嫌気性槽で放出したリ
ン量を再吸収し終わり被処理液リン量に対応するリンを
吸収する段になると、活性汚泥のリン含率は旧状、すな
わち限界リン含率に近い水準に復しており、リン吸収速
度は非常に遅くなる。

換言すれば、曝気槽流入混合液中のリン放出済活性汚泥
は、自己の放出したリン量を再吸するとリン吸収汚泥は
、自己の放出したリン量を再吸するとリン吸収容量が飽
和されてしまうので、被処理液のリンを吸収するという
実質的なリン除去の駆動力にはなっていない。

結局従来の嫌気−好気式活性汚泥法では系内を循環する
活性汚泥は盛大なリン放出とリン吸収を行なってはいる
が、曝気槽で増殖する活性汚泥（その量は余剰活性汚泥
量に対応する）だけが実質的なリン除去の駆動力になっ
ているにすぎない。

そのために、わずかの水量変動や水質・水温の変動によ
ってリンを取り残すという不安定な挙動を示す。

これに対して脱リン槽付活性汚泥法における脱リン槽か
ら曝気槽に流入するリン放出済汚泥は、放出したリン量
の一部だけしか随伴してこないので、そのリンを曝気槽
で再吸収してもなおリン吸収容量に余裕があり、曝気槽
で増殖する活性汚泥とともに被処理液のリンを吸収除去
する大きな駆動力になっている。

そのために脱リン槽付活性汚泥法はそこで得られる活性
汚泥のリン吸収能が低いにもかかわらず安定して低濃度
リンの処理液を生成すると考えられる。

以上のように、現行技術形態の嫌気−好気式活性汚泥法
は制約も多く、またその効果も不十分なものであるが、
（１）嫌気性槽でのリン放出は速くかつ確実であり、（
２）曝気槽でのリン吸収が悪化しても嫌気性槽で放出さ
れたリン量だけは確実に活性汚泥に吸収され、（３）生
成される活性汚泥の沈降濃縮性が良い等の利点があり、
本発明者らはこれらの特性を考慮しながら化学的リン除
去法と合理的に組み合わせることによって、都市下水な
どとりわけリンを低濃度に含む有機性廃液から経済的か
つ高効率でＢＯＤ とリンを同時に除去できる技術に改
良し得ると判断して本発明を想到した。

すなわち本発明の第１の目的は、化学的リン除去法と組
み合わせることによって、ＢＯＤ ニリン比が小さな
被処理液に対しても安定かつ高い効率でリン除去が達成
できる嫌気−好気式活性汚泥法の改良法を提供すること
にある。

第２の目的は、脱リン槽付活性汚泥法に比べてより簡単
な施設で、かつ運転面でもより容易に活性汚泥を媒体と
して被処理液に含まれる低濃度リンを小容量液に濃縮す
る方法を提供することにある。

しかして、本発明の第１の特徴は、従来の嫌気好気式活
性汚泥法にあっては嫌気性槽流出混合液の全てをそのま
ま曝気槽又は脱室槽に流出させていたところを改変し、
その一部を中間固液分離工程へ分流させることにある。

第２の特徴は、この中間固液分離工程において、この分
流混合液から被処理液よりもはるかに濃厚なリンを含む
分離液を得るとともに、溶解性リンを相対的に少量しか
随伴しない低リン含率の中間濃縮汚泥を得ることである
。

第３の特徴は、この中間濃縮汚泥を残余の前記嫌気性槽
流出混合液すなわち主流混合液とともに曝気槽ないし脱
窒槽に導いて曝気槽又は、脱窒槽及び後続の硝化槽など
において前記主流混合液に含まれる溶解性リン及び前記
中間濃縮汚泥に随伴する小容量のリンを活性汚泥に吸収
せしめ、リン除去を完遂せしめることである。

第４の特徴は前記中間固液分離工程で得られた濃厚リン
含有分離液を化学的リン除去法で脱リン処理することで
ある。

第５の特徴は、このようにして得られた脱リン処理液に
ＢＯＤやリンが残留している場合は、嫌気性槽もしくは
曝気槽や脱窒槽及び後続槽に導くことを好ましい様態と
して指定している点である。

第６の特徴は、前記濃厚リン含有分離液を処理する化学
的リン除去法として接触脱リン法を好ましい様態として
特定している点である。

第７の特徴は、必要によっては前記濃厚リン含有分離液
を化学的リン除去法で処理する前に生物酸化処理してお
く点である。

第８の特徴は、必要に応じて最終固液分離工程で得られ
た濃縮汚泥の一部を前記曝気槽に直接返送する点である
。

本発明の実施態様の一例として、本発明を有機物とリン
の除去を主目的とした活性汚泥法へ適用した場合の典型
的なフローシートを第２図に示す。

また窒素除去をも包含する循環式硝化脱窒法へ適用した
場合のフローシートを第３図に示す。

次に本発明の特徴を、第２図に示す実施態様を説明しな
がら更に詳細に述べる。

最初沈殿池（図示せず）などを経由してきた都市下水な
どの被処理液３１は最終固液分離工程である最終沈殿池
１０より返送される返送汚泥３２とともに嫌気性状態に
維持されている嫌気性槽１に導かれ混合接触される。

ここで「嫌気性状態」とは、溶存酸素（Ｄｏ ）もＮ０
ｘ−（硝酸又は亜硝酸）も実質的に存在せず微生物の呼
吸代謝ができない「呼吸不能状態」を意味する。

ＤＯやＮＯｘの具体的濃度は指定しないが、酸化還元電
位〔ＯＲＰ〕が一１３０ｍＶ以下になるべき濃度以下に
保たれることが好ましい。

返送汚泥３２には往々にしてＮＯｘ−が含まれることが
あり、少量のＮＯｘ−であれば被処理液３１と混合され
るとただちに消費され問題はないが、多量に含まれるこ
とは嫌気性槽１の嫌気性状態を損うので好ましくない。

これに対する対策としては、最終沈殿池１０における沈
殿汚泥の滞留時間を長（することも−法であるが、返送
汚泥の経路に曝気をしないか又は曝気力が弱い返送汚泥
貯槽２３を設け、そこで脱窒を行なわせる方策が望まし
い。

それでもＮＯｘ−が混入する場合には、図示例にみられ
るように嫌気性槽１を２画室以上に仕切るか、もしくは
流下方向に長い槽にして、槽内混合液の混合型を擬似栓
流となして、嫌気性槽１の少な（とも後半部に嫌気性状
態が実現されるべく工夫すればよい。

もつともこの場合、被処理液（槽内混合液）のＢＯＤの
一部が脱窒に消費され、それだけ脱リン菌に対する同法
力が弱まる。

したがってＮＯｘの流入を根絶することが最も望ましい
対策である。

嫌気性槽１の構造としては従前より硝化脱窒法の脱窒槽
に使われてきた技術がそのまま転用できる。

大気中からの０２の混入を防ぐためにも、被処理液に含
まれる臭気成分の放散を防止するためにも気密構造が好
ましいが、それに限定する必要はない。

混合接触のために要する攪拌技術も脱窒槽で使用されて
きたガス攪拌、機械攪拌、液流攪拌などが利用できる。

以上のような条件を備えた嫌気性槽１に後続する曝気槽
５を連結させた活性汚泥法施設では、容易に脱リン菌を
主成微生物種とする活性汚泥が生成する。

この活性汚泥は嫌気性槽１で被処理液に含まれるＢＯＤ
の少なくとも一部を非酸化的に摂取し、細胞内有機物と
して貯留する一方で細胞内のリン（その多くはポリリン
酸果粒である）を細胞外、すなわち液側に溶解性リンと
して放出する。

嫌気性槽１における活性汚泥からのリン放出はＢＯＤ摂
取と共役しているために、高速かつ確実に行なわれる。

都市下水を被処理液とした場合、条件によって多少の差
はあるが、被処理液リン量の５倍程度が２時間以内に放
出され、それに対応して混合液の溶解性リン濃度も被処
理液リン濃度の６倍程度まで増大するとともに、汚泥中
のリン含率もそれだけ低下する。

すなわち、このようにして得られた嫌気性槽流出混合液
３３は、リンを放出して低リン含率になったリン放出済
活性汚泥とその放出リン量と被処理液リン量の和に相応
する溶解性リンを含んでいる。

しかして、従来の嫌気−好気式活性汚泥法では、この嫌
気性槽流出混合液３３を全てそのまま曝気槽５に流下さ
せている。

換言すれば、リン放出済活性汚泥とともに（放出リン）
＋←被処理液リン）からなる嫌気性槽流出溶解性リン量
の全てを曝気槽５に負荷させている。

これに対して本発明では、嫌気性槽流出混合液３３に含
まれる溶解性リン量の一部をリン放出済活性汚泥から分
離して曝気槽５に対する溶解性リン量の負荷を軽減して
いる。

すなわち以下の操作がそれである。

嫌気性槽流出混合液３３は分配槽２に流下し、ここで曝
気槽５へ直接流下する主流混合液３４と分流混合液３５
に分けられる。

分流混合液３５は中間固液分離工程である中間沈殿池３
に導かれ、ここで濃厚なリンを含有する分離液３６と、
随伴している溶解性リン量が相対的に少量な、しかもリ
ン放出済の中間濃縮汚泥３７が得られる。

この中間固液分離操作は、本発明にあって必須かつ最重
要の操作であるが、必ずしも図示例にみるような電力沈
降濃縮である必要はない。

加圧浮上分離装置や遠心沈降機などを用いた機械的沈降
濃縮であってもよい。

しかし、おおむね本発明の活性汚泥法ないし硝化脱窒法
で生成される活性汚泥はきわめて沈降濃縮性が良いので
、通常の重力沈降濃縮で十分である。

中間沈殿池３で得られた中間濃縮汚泥３７は中間濃縮汚
泥用ポンプ４を経由して曝気槽５に流下してゆき、分離
液３６は化学的リン除去工程へ送られる。

分離液３６に含まれるリン濃度は嫌気性槽流出混合液３
３に含まれる溶解性リン濃度と同等ないし、これよりも
やや上回る程度で、被処理液３１の水質や嫌気性槽１の
操作条件に支配されるが、５”９／ｌ ａｓ Ｐ程度の
リンを含有する平均的な都市下水を被処理液とした場合
には２５〜３０■／ｌ！ ａｓ Ｐ程度のリン濃度が期
待できる。

本発明では、このように相対的に高濃度リンを含有する
分離液３６の化学的リン除去法として、他の方法を排除
する由ではないが、好ましい技術として接触脱リン法を
指定する。

その理由は、（１）前述したごと（汚泥処理を不要とす
る。

（２）リン酸塩鉱物資源が回収できるの２利点に加えて
、接触脱リン法がとりわけこの種の高濃リン溶液に適し
た技術だからである。

たとえば都市下水を被処理液３１とした場合、分離液３
６は高濃度のリンを含有しているにもかかわらず、その
アルカリ度は１２０■／ｌ ａｓ ＣａＣＯ３前後とリ
ンに比して低く、通常必要とされているアルカリ度調整
を施さなくても、モル比で２倍程度のＣａ（ＯＨ）２を
添加するだけで容易に９０％以上のリン除去率が期待で
きる。

また、たとえアルカリ度調整を行なうとしても分離液３
６の水量は被処理液３１０３〜２５％であるので、その
経済的負担は微少である。

第２図例では、分離液３６はアルカリ調整を行なうこと
なく、分離液供給ポンプ１２を経由してカルシウム剤混
和槽１３に導かれ、ここでＣａ（ＯＨ）２あるいはＣａ
Ｃ１□などのカルシウム剤１４と混和され、さらに脱リ
ン塔１５へと導かれる。

この脱リン塔１５の構造・操作は、従前より接触脱リン
法で提案されてきた技術内容がそのまま利用できる。

第２図例では、流動層式の脱リン塔を用いているが、こ
れは分離液３６のリンが濃厚なために、維持管理の容易
な流動層式でも十分なリン除去が可能だからである。

もちろん脱リン塔１５の形式は流動層に限定されるもの
ではなく、固定床であってもよく、流動層と固定床とを
連結したものであってもよい。

また分離液３６をリン酸塩鉱物を充填した脱リン塔と接
触させるときの分離液のｐＨ域はｐＨ６〜１１の範囲が
好ましい。

以上のようにして化学的方法でリン除去を受けた分離液
３６は、化学的脱リン処理液３８となる。

この化学的脱リン処理液３８は、許容されるならばその
まま放流してもよ（、別途の系統で更に処理を施しても
よいが、嫌気−好気式活性汚泥法の嫌気性槽１もしくは
曝気槽５のいずれかに送ってもよい。

第２図例では、残留するＢＯＤ とリンを更に除去する
ために、曝気槽５へ流下させている。

曝気槽５には、主流混合液３４と中間濃縮汚泥３７、場
合によっては化学的脱リン処理液３８も流入する。

曝気槽５の構造・形態、および操作要件としては、従前
より活性汚泥法で使用されてきた技術が利用できる。

混合形式からみた種形状は、流入液の短絡流を防止する
点からも、沈降濃縮性のよい活性汚泥を生成する点から
も、完全混合よりも擬似栓流になる形状が好ましい。

したがって、流下方向に長延な矩形槽もしくは画室化し
た矩形槽が考えられる。

この場合主流混合液３４は、曝気槽流出口から最も遠隔
点に流入させ出来るだけ長い滞留時間をとらせることが
好ましいが、中間濃縮汚泥３７及び化学的脱リン処理液
３８の流入点は必ずしも主流混合液３４の流入点と同じ
である必要はない。

曝気槽混合液のｐＨは６．５〜８．５の範囲に制御する
ことが好ましいが、６．０〜９．０まで許容し得る。

溶存酸素〔ＤＯ〕は全槽にわたって２■／１以上存在す
ることが好ましいが、主流混合液３４や中間濃縮汚泥３
７の流入点近傍でそれ以下のＤＯになることはやむを得
ない。

酸素供給方法も従前の活性汚泥法で利用されてきた技術
が全て使い得る。

第２図例ではブロワ１６から圧送される空気を微細気泡
として混合液に吹き込む散気式曝気を利用しているが機
械式曝気でもよい。

また酸素源として空気に代えて酸素を利用する酸素曝気
法も使用できる。

以上のような設備と環境を備えた曝気槽５に主流混合液
３４と中間濃縮汚泥３Ｔが流下すると、その両者に含ま
れる活性汚泥は活発な呼吸代謝を行ない、細胞外に存在
するＢＯＤ及び細胞内貯留有機物を生物酸化するととも
に細胞外に存在する溶解性リンをポリリン酸果粒として
細胞内に貯留しはじめる。

前に述べたように、この溶解性リン吸収の容量と速度は
、活性汚泥の限界リン含率とその時点でのリン含率の差
に比例する。

従って、主流混合液３４および中間濃縮汚泥３７に含有
されるリン放出済の活性汚泥は、曝気槽５に流入した直
後は、激しく溶液側から溶解性リンを吸収する しかし
、それに対応して活性汚泥のリン含率が上昇する。

すなわち、リン吸収容量が小さくなって（るとリン吸収
速度は衰えてくる。

嫌気性槽流出混合液３３をすべてそのまま曝気槽５に流
入させている従来の嫌気−好気式活性汚泥法では、嫌気
性槽５で放出したリン量を再吸収し終わると、その活性
汚泥のリン吸収容量はほぼ飽和状態になり、それ以上の
リン量すなわち被処理液３１に含まれていたリン量の吸
収は、曝気槽５でのわずかの増加分すなわち余剰活性汚
泥が保有するリン吸収容量に依存せざるを得ない。

そのために曝気槽５のとりわけ後半部におけるリン吸収
は遅々たるものであり、往々にして実質的なリン除去を
行なわないことさえある。

本発明ではこの問題を、随伴している溶解性リン量がそ
のリン吸収容量に比べて相対的に小さい、リン放出済の
中間濃縮汚泥３１を曝気槽５に導入することにより解消
している。

中間濃縮汚泥３７に含まれている活性汚泥は、本来的に
は分流混合液３５に含まれている活性汚泥と同じである
が、中間沈殿池３で固液分離操作を受けることにより分
離液３６とともに化学的リン除去工程へ導かれたリン量
に相当する分だけ随伴する溶解性リン量は減少している
。

したがって、この活性汚泥は曝気槽５でその随伴溶解性
リンを再吸収し終えてもなおそのリン吸収容量に余裕が
あるので、曝気槽５で増殖した活性汚泥とともに被処理
液３１に含まれていたリン量を吸収する実質的リン除去
の駆動力になる。

このような能力をもつ中間濃縮汚泥・３７の存在のため
に、本発明の曝気槽５におけるリン吸収速度は、とりわ
けその検波半部において従来の嫌気−好気式活性汚泥法
のそれよりも格段に大きい。

それゆえ、本発明では比較的小容量の曝気槽５でも確実
にリン除去が行なわれ、処理液４０のリン濃度は安定し
て低い。

本発明にあっては曝気槽５の容量は、リン負荷量よりも
むしろ通常の活性汚泥法と同様にＢＯＤ汚泥負荷（Ｆ／
Ｍ比）で決定されることが多い。

従来の嫌気−好気式活性汚泥法では、リン除去の駆動力
をもっばら余剰汚泥のリン吸収容量に依存しているため
に余剰汚泥発生量の多い運転条件を採用する必要がある
。

それゆえ、往々にして過度に高いＢＯＤ負荷で運転され
、汚泥日令を短くするなどの操作がとられ、活性汚泥法
の本来の目的であるＢＯＤ除去が不十分であったり、発
生余剰汚泥の安定化が不十分であったりする等の難点が
ある。

これに対して、中間濃縮汚泥３γのリン吸収駆動力が存
在する本発明では、ＢＯＤ除去や余剰汚泥の安定化等を
掛酌しながら、適切なりＯＤ汚泥負荷を撰択することが
でき、ＢＯＤ除去の面からもより安定した処理が行なわ
れる。

このような機作及び操作によって、活性汚泥をして溶解
性リンを活性汚泥に吸収させ、またＢＯＤも十分に生物
酸化させた後に形成される曝気槽流出混合液３９は最終
固液分離工程である最終沈殿池１０に導かれ、ここで活
性汚泥を沈降分離・濃縮させながら処理液４０を得る。

処理液４０はそのまま放流してもよく、また必要とあれ
ば更に高度の処理を受けてもよい。

一方、沈降分離し濃縮した活性汚泥の少なくとも一部は
、返送汚泥３２として汚泥返送用ポンプ１１を経由して
嫌気性槽１に返送される。

残余は余剰汚泥４１として系外に排出されるが、必要と
あればその一部を短絡返送汚泥４２として曝気槽５に直
接返送してもよい。

余剰汚泥の排出点は、第２図例では最終沈殿池１０とし
ているが、それに拘束される必要はなく、従来の活性汚
泥施設の幾つかにみられるように、曝気槽５から流出す
る混合液の一部を余剰汚泥としてもよい。

また中間沈殿池３で沈降濃縮した中間濃縮汚泥３７の一
部を余剰汚泥としてもよい。

この場合に得られる余剰汚泥はすでに嫌気性槽１でリン
を十分に放出した汚泥なので、余剰汚泥濃縮槽などに長
時間放置してもあまり溶解性リンが放出されず、余剰汚
泥処理系統からのリン返流現象を最少限に抑制するなど
の利点がある。

第２図例を基本とし、それを微細な点で変更する技術は
簡単に考え得るが、それらは全て本発明に属する。

本発明はＢＯＤ とともに窒素を除去する硝化脱窒法に
も適用できる。

一般に硝化脱窒法では、硝化菌の洗出現象を防止するた
めに汚泥日令を長くする必要があり、従来の嫌気槽付硝
化脱窒法では被処理液のＢＯＤ：！Ｊン比が十分に大き
くないと完全な脱リンは期待できない。

しかし本発明を用いれば、かなり小さなりＯＤ：！Ｊン
比の被処理液も処理可能である。

第３図例は、いわゆる循環式硝化脱窒法に本発明を適用
した一例であるが、その実施態様と特徴を簡単に記載す
る。

第３図例においても第２図例と同様に、被処理液３１と
返送汚泥３２は嫌気性槽１に流入しここで混合接触され
る。

完全な脱窒を前提とする第３図例では返送汚泥３２にＮ
Ｏｘ−が含まれたとしてもその量はわずかなので嫌気性
槽１は完全混合槽で十分である。

嫌気性槽１のその他の要件は第２図例と同じでよく、そ
こで生起する微生物反応もまた同じである。

嫌気性槽１より流出する嫌気性槽流出混合液３３は分配
槽２において主流混合液３４と分流混合液３５に分けら
れ、このうち分流混合液３５は中間固液分離工程である
中間沈殿池３に送られ、ここで分離液３６と中間濃縮汚
泥３７に分けられる。

第２図例と第３図例の相異点の一つは、この分離液３６
の処理法であり、第２図例ではこの分離液３６は直接に
化学的リン除去工程に送られているが、第３図例ではあ
らかじめ生物酸化処理を受けている。

すなわち、分離液３６は生物酸化処理工程である生物酸
化を過塔１８に送られ、ここでＢＯＤ酸化除去と好まし
くは硝化を受ける。

この操作は本発明にとって不可欠な操作ではないが、後
続の接触脱リン法の脱リン塔１５を固定床とする場合に
は好ましく、この生物酸化により脱リン材（リン酸塩鉱
物）の目づまりをひき起こす微生物スライムの発生が防
止でき、固定床の逆洗時間間隔を長くすることができる
。

また、硝化を同時に行なうことにより分離液３６のアル
カリ度を低減することができ、より少ないカルシウム剤
で高いリン除去率を得ることができる。

第３図例では生物酸化Ｅ過塔１８として細砂を充てんし
て底部よりプロア１９により空気を送りこむ曝気固定床
の技術形態を示しているが、これに特定する必要はなく
、細砂などに微生物を付着させて曝気しながら流動させ
る曝気流動床、あるいは散水沢床や浸漬沢床などの技術
も十分に利用できる。

生物酸化処理液４３は生物酸化処理液供給ポンプ１２′
を経由してカルシウム剤混和槽１３に送りこまれ、ここ
でカルシウム剤１４と混和したのちに、固定床式の脱リ
ン塔１５に通水される。

ここで好ましくは８０％以上のリン除去率をもって脱リ
ン処理された液、すなわち化学的脱リン処理液３８は許
容されるならばそのまま放流してもよいが、第３図例で
はまでそこに残留する少量のリン及び生物酸化処理塔１
８で生成されたＮＯｘ−を完全に除去するために主処理
系統である循環式硝化脱窒施設に返送している。

この場合、返送箇所は第１脱窒槽６、硝化槽７、第２脱
窒槽８のいずれでもよく、第３図例では硝化槽７に返送
している。

生物酸化濾過塔１８で硝化を行なわない場合には、化学
的脱リン処理液３８を嫌気性槽１に返送してもよいが、
硝化がなされている場合にはＮＯ−を含んでいるのでそ
の操作は好ましくない。

一方、分配槽２で分けられた主流混合液３４および中間
沈殿池３で沈降分離・濃縮して得られた中間濃縮汚泥３
７も循環式硝化脱窒施設に導かれる。

この場合、主流混合液３４は第１脱窒槽６に流入するこ
とが好ましいが、中間濃縮汚泥３γの流入槽は第１脱窒
槽６、硝化槽７のいずれでもよい。

脱リン菌は、脱窒すなわちＮＯｘ−を水素受容体とする
呼吸代謝も行なうことができ、第１脱窒槽６に流入する
リン放出済活性汚泥は硝化槽７より循環ポンプ２０を経
由して第１脱窒槽６へ送りこまれる循環液４４が含有し
ているＮＯｘ−を利用し、これを脱窒しながら細胞外に
存在するＢＯＤ及び細胞内有機物を生物酸化し、それと
同時に細胞外の溶解性リンを細胞内に吸収する。

このリン吸収反応は第１脱窒槽６で終了することもある
が、後続の硝化槽７、第２脱窒槽８、更には再曝気槽９
まで継続して行なわれることもある。

これらのリン吸収反応において、中間濃縮汚泥３７に含
まれるそのリン吸収容量に対して相対的に少量の溶解性
リンしか随伴してこない活性汚泥の果たす機能と効果は
、第２図例の場合のそれと同様である。

第１脱窒槽６、硝化槽７、第２脱窒槽８、再曝気槽９な
どの各種の運転要件は、従来の循環式硝化脱窒法のそれ
とほとんど同一である。

第３図には示されていないが、第２脱窒槽８には脱窒を
促進するための補助的な水素供与体として炭素化合物を
加えることもあり得る。

この場合、とりわけ本発明にとってメタノールは最も好
ましい補助水素供与体である。

なぜなら、メタノールは脱リン菌にとって不活性な物質
であるために、流入するＮＯｘ−量の対応量以上に添加
して残留してもリン再放出の促進因子とならないからで
ある。

また従来の循環式硝化脱窒法では往々、たとえばＢＯＤ
：窒素比が過度に低い廃水を被処理液とする場合、
第１脱窒槽６に炭素化合物を添加することがあるが、本
発明にあってその様な被処理液を扱う場合にはその炭素
化合物は第１脱窒槽６よりもむしろ嫌気性槽１に添加す
べきである。

なぜなら、その炭素化合物は、リン放出の促進剤になり
。

ひいては脱リン菌の同法撰択に寄与するからである。

そしてこの場合の炭素化合物は、メタノールでなくエタ
ノール、酢酸などの有機酸、低分子糖類などが好ましい
。

第３図例においては、硝化槽７のＤＯは、フロン１６よ
り送られる空気を吹き込むことによって維持されている
。

一方、再曝気槽９は密閉槽になっており、その酸素供給
は酸素発生装置２１より送られる精製酸素を送り込むこ
とによってなされている。

このような酸素曝気を再曝気槽９のＤＯ保持に利用する
利点は２点ある。

第１の利点は非常に沈降濃縮性のよい（往々そのＳＶＩ
は５０以下になることさえある）活性汚泥が生成される
ことである。

第２の利点は、最終沈殿池１０で沈殿濃縮した活性汚泥
の酸化還元電位Ｃ０ＲＰ）の降下が遅くなり、その活性
汚泥からのリン再放出を最少限に抑制できる点である。

しかしこの場合、再曝気槽９に過量の酸素を供給して再
曝気槽流出混合液４５のＤＯを過度に高めることは不経
済であるうえに返送汚泥３２にＤＯを残すことにもなる
。

返送汚泥３２にＤＯが残ると嫌気性槽１の呼吸不能状態
を破壊し、本技術の根幹である脱リン菌の同法撰択を損
うことになりかねない。

このような事態を防止するためには最終沈殿池１０の汚
泥沈殿部位もしくは返送汚泥３２の経路中途にＯＲＰ計
もしくは溶存酸素計などのモニタ２２を設置して、その
出力信号によって酸素発生装置２１からの酸素供給量を
制御するなどの方策もある。

なお、当然のことながら再曝気槽９の酸素供給は酸素曝
気である必要はなく通常の空気を用いた曝気技術も十分
利用できる。

以上のような硝化脱窒工程から流出する再曝気槽流出混
合液４５は最終固液分離工程である最終沈殿池１０に導
かれ、ここで活性汚泥の沈殿分離をして処理液４０が得
られる。

沈殿分離した活性汚泥の大部分は返送汚泥３２として嫌
気槽１へ送られる一方、小部分は余剰汚泥４１として系
外へ排出される。

なお、第２図及び第３図中、５１は被処理液供給ポンプ
、５２は分流混合液用ポンプ、５３は化学的脱リン処理
液供給ポンプ、５４は余剰汚泥引抜ポンプである。

以上が第３図例の実施態様と特徴であり、硝化脱窒法を
も包含した本発明の技術形態はさまざまに考え得るがそ
れは省略する。

本発明を第２図例のごとく活性汚泥法に適用するにせよ
、あるいは第３図例のごとく硝化脱窒法に適用するにせ
よ、本発明を実施する際の最重要の設計・運転要件は、
生物学的リン除去量と化学的リン除去量の配分である。

前に述べたように、嫌気−好気式活性汚泥法におけるリ
ン除去量は、余剰汚泥発生量とその余剰汚泥に含まれる
リン含率によって決定される。

一方、余剰汚泥発生量はＢＯＤ除去量と汚泥日令の関数
なので、リン除去量とリン含率の関係は次式％式％ Ｋ：汚泥の０衰係数〔−／日〕 Ｙ： ＢＯＤ汚泥転換係数 本発明における生物学的リン除去量、すなわち全リン除
去量と化学的リン除去量の差も■式と同様の次式で示さ
れる。

ここで △Ｐｏ：化学的リン除去量（ｋｇ−Ｐ／日〕上記■式と
■式の相違は、従来の嫌気−好気式活性汚泥法と本発明
の本質的な相違を意味している。

すなわち、完全なリン除去をはかろうとした場合、■式
に示されるように従来の嫌気−好気式活性汚泥法で生成
される余剰汚泥すなわち曝気槽端末の活性汚泥のりン含
率は、汚泥日令でしか制御できない。

これに対して本発明では、化学的リン除去量を増減する
ことにより容易にそのリン含率な制御することができる
。

上記■式の項で説明したように、嫌気−好気式活性汚泥
法における曝気槽での活性汚泥のリン吸収速度は、その
限界リン含率とその時点でのリン含率の落差に比例する
。

従って、曝気槽端末まで高いリン吸収活性を維持しよう
とする端末まで高いリン吸収活性を維持しようとするな
らば余剰汚泥のリン含率は限界リン含率と比較的大きな
差をつげるべきである。

そうすれば十分に安定して低濃度リンの処理液を生成で
きる。

本発明は、余剰汚泥中のリン含率を特に指定するもので
はないが、限界リン含率の９５％以下、できることなら
ば８０％程度に抑えることが好ましい。

この場合、０式から化学的リン除去量は次式によって決
定される。

ここで φ。

：限界リン含率Ｃｋｇ−Ｐ／ｋｇ−ＶＳ Ｓ ）以上の
ようにして化学的リン除去量を決定すれば、分離液３６
の溶解性リン濃度を知ることにより分離液３６の流量ひ
いては分流混合液３５の流量が決定される。

以上、本発明の特徴をその作用・効果ともども述べてき
たが、まとめると本発明は、従来の嫌気−好気式活性汚
泥法に対しては（１）被処理液のＢＯＤ ニリン比に
制約されず、（２）自由に汚泥日令を撰択でき、（３）
活性汚泥のリン吸収活性を曝気槽の端末まで高く維持で
き、（４）その結果として十分に低濃度リンの処理液を
安定して生成できるなどの利点がある。

また、在来の接触脱リン法に対しては、比較的低濃度リ
ンの被処理液から少ないカルシウム剤量で、アルカリ度
調整を行なうことがなくとも効果的にリン酸塩鉱物資源
を回収できるなどの利点を有する。

しかしてシステム全体としては、低濃度リン含有の都市
下水などの有機性廃液に対して普遍的な技術として、Ｂ
ＯＤ、リン、場合によっては窒素をも経済的に高い効率
で除去する方法を提供している。

次に本発明の実施例を示す。

実施例 本発明者らは、Ｆ市在所のＥＭ社従業員用集合住宅排水
を被処理液として、当初、従来の嫌気−好気式活性汚泥
法の実証試験を行なったが、その処理成績が思わしくな
いので本発明に処理方法を切り換えた。

実験処理施設は第２図例とほぼ同様の構成がとられてい
る。

嫌気性槽は直列に配した硬質塩化ビニル製の円筒型密閉
槽２基よりなる。

各種には減速器付モータで毎分６００回転る攪拌用イン
ペラが取り付げられている。

各種の容量は１４０７で、全体では２８０１である。

中間沈殿池も硬質塩化ビニル製で、形状は円形清澄槽（
クラリファイヤ）形である。

その直径は約２８０間で容量はおよそ９０Ｊである。

底部には減速器付モータで毎分２回転するレーキがとり
つげられている。

曝気槽は鋼板矩形槽で４画窒化されている。

各画室の容量は１６０１！で全体では６４０１である。

各画室には散気多孔管が配され、小型ブロワよりその多
孔管を経由して通気されている。

通気量は曝気槽全体に対して１２０〜１５０Ｊ／分であ
る。

最終沈殿池も鋼板製で、やはり円形清澄槽（クラリファ
イヤ）形をしており、直径８００ｍｍで容量はおよそ３
００１である。

その底部には減速器付モータで毎分０．５回転するレー
キが取り付けられている。

被処理液供給用ポンプと汚泥返送用ポンプにはスネーク
ポンプを用い、分流混合液用ポンプ、中間濃縮汚泥用ポ
ンプ、化学的脱リン処理液供給ポンプおよび余剰汚泥引
抜ポンプにはチューブポンプを利用した。

汚泥日令を正確に制御するために、余剰汚泥は曝気槽最
終画室より混合液のまま引き抜いた。

この場合、汚泥日令は曝気槽容量と日当たり引抜汚泥量
の比になる。

化学的リン除去施設としては接触脱リン法のモデルプラ
ントを利用した。

この場合、得られる分離液量が小容量なので固定床式脱
すン塔を採用したが、それでも２４時間通水のためには
大きすぎ、やむをえず１日数時間だけ運転することとし
た。

２４時間で分離排出される分離液を５００Ｊのダイライ
ト槽に貯留し、それを翌日数時間内で処理し、処理液も
５００１ダイライト槽に貯留して２４時間に平均化して
曝気槽の第１画室に返送した。

分析に供される被処理液および処理液の試料は全てコン
ポジット試料として採取された。

分離液と化学的脱リン処理液の試料は接触脱リン処理の
前後に採取した。

また、混合液と返送汚泥の試料はおおむね朝９時に採水
したものである。

以上のような実験施設を用いて汚泥日令５．６日で長期
間運転したが、このうち本発明に関する２実験について
紹介する。

第１実験の流量要件は第１表の通りでこの実験は５週間
継続した。

この時の曝気槽端末の平均ＭＬＳＳは３３２０■／ｌ、
ＭＬＶＳ８２８３０■／ｌであった。

返送汚泥のＭＬＳＳとＭＬＶＳＳはそれぞれ１６２００
■／ｌおよび１３９００■／ｌであった。

中間濃縮汚泥のＭＬＳＳとＭＬＶＳＳもそれに近く、そ
れぞれ１３４００■／ｌおよび１１１２０■／ｌであっ
た。

他方、接触脱リン法のモデルプラントは第２表のような
条件で運転して、排出された分離液を全量処理し、その
すべてを曝気槽に返送した。

このような運転状態のもとで運転された５週間の最後の
１２日間に得た被処理液、処理液、分離液および接触脱
リン処理液の分析データ平均値を第３表に示す。

結果はほぼ満足のゆくものである。曝気槽端末から引き
抜かれる余剰汚泥のリン含率（−！、この期間５２〜５
５■−Ｐ／Ｐ−ＶＳＳ に維持されていた。

また、嫌気性槽流出混合液に含まれるリン含率は４３〜
４５■−Ｐ／ｆ−ＶＳＳ で余剰汚泥より２０％程度低
かった。

この時のりン収支は、流入全リン量が２８．８Ｐ／日、
流出リン量が２．２Ｐ／日で除去率は９２％であった。

系内で除去された全リン量２６．６グ／日のうち、接触
脱リン法で３０％に相当する８、３ｆ／日が除去された
ので、余剰汚泥とともに１８．３ Ｐ／日が引き抜かれ
たことになる。

日平均の引抜余剰汚泥は３４０ ｆｆ／日なので、これ
より求められる余剰汚泥のリン含率は５３即−Ｐ／ｆ−
ＶＳＳ で、この結果は前述の分析結果とよく一致する
。

この期間に、嫌気性槽流出混合液と曝気槽第１画室から
第４画室までの混合液に含まれる溶解性リン濃度を測定
したところ、それぞれ２６．５．１０．２．４．２．０
，２．０．１ Ｉｎ９／ｌであった。

このことから、おおむね曝気槽の第３画室でリン吸収が
終了していたと推定される。

第２実験では分流混合液量と分離液量を増大して化学的
リン除去量を増大させた場合の影響を調べた流量要件は
第４表に示す通りである。

曝気槽、返送汚泥（７）ＭＬ、ＳＳ、ＭＬＶＳＳは実験
１と大差はないが、中間濃縮汚泥の汚泥濃度はやや低下
している。

これらを第５表にまとめる。接触脱リン法の処理条件に
も変更はないが、処理量が増大したのでＣａ（ＯＨ）２
０日消費量は９０グ／日と増大した。

第２実験の分析データ平均値は第６表に示すとおりであ
る。

これに見る通り、処理成績そのものは第１実験とほとん
ど有意差がみられない。

しかし、余剰汚泥のリン含率は４２〜４５ ■−Ｐ／？−ＶＳＳ とかなり低下している。

それに対応して嫌気性槽でのリン放出もやや少なくなっ
ている。

しかし、曝気槽でのリン吸収は第１実験の場合より速く
なっている。

すなわち、嫌気性槽流出混合液と曝気第１画室から第４
画室までの混合液に含まれる溶解リン濃度はそれぞれ２
３．８．５．９．０．１、ｏ、ｉ、０．１■／ｌで、リ
ン吸収は第２画室でリン吸収を完全に終えている。

第１実験、第２実験を通して接触脱リン法のＣａ（ＯＨ
１）２添加率は分離液量に対して１５０■／ｌに固定し
た。

この値は分離液に含まれるリンに対し２，５倍モル程度
である。

被処理液量あたりに換算すると、第１実験がＣａ（ＯＨ
）２として１１■／ｌ、また第２実験が２１■／ｌで、
いずれもその添加率は都市下水二次処理水を直接脱リン
処理した場合に比べてはるかに小さい。

なお、比較のために、これらの実験の前に行なった従来
の嫌気−好気式活性汚泥法の処理成績を第７表に示す。

この処理実験の流量条件も前記２実験と全く同一である
。

この時の余剰汚泥のリン含率は６０〜６１ｒｆｌＩｊＩ
−Ｐ／１−■ＳＳで、それ以上は増大しなかった。

また、嫌気性槽流出混合液と曝気槽第１画室から第４画
室までの混合液の溶解性リン濃度は、３０．２．１４．
３．５，２．１，９．１、８ ｍ９／ｌで、第１画室と
第２画室ではかなりの速度でリン吸収を行なっているが
、第３画室以後はかなりのリンが存在するにもかかわら
ずリン吸収は停止してしまう傾向がみられた。

実施例 ２ 実施例１の２実験に継続して、本発明の第３図例に対応
する硝化脱窒を含めた第３実験を行なった。

硝化槽には第１実験、第２実験で用いた曝気槽を転用し
たが、第１脱窒槽および再曝気槽付第２脱窒槽は新たに
製作した。

これら新設の槽は鋼板製の矩形密閉槽で、それぞれ３画
窒化され、各画室の容量は１６０１で全体では４８０１
である。

再曝気槽付第２脱窒槽の最後の１画室は、気相部につい
ても他の画室と遮断されており、酸素を利用した再曝気
槽として利用され、第２画室が第２脱窒槽として使用さ
れた。

各脱窒槽の槽内液の攪拌混合はエアポンプを利用して発
生ガスを循環するガス攪拌で行なった。

また、再曝気槽は酸素ボンベから酸素ガスを定速で供給
しながらガス攪拌を行なう方法により、混合攪拌と酸素
溶解を同時に遂行した。

硝化槽から第１脱窒槽への循環ポンプとしては、サンド
パイパ型ポンプを用いた。

第２脱窒槽への補助水素供与体としてはメタノールを使
用し、この供給用ポンプとしては小型のチューブポンプ
を用いた。

その他の実験施設は全て第１実験、第２実験で用いたも
のをそのまま使用した。

この実験施設では、第３図例と異なり、分離液は生物酸
化処理を経ないで直接に接触脱リン法で処理し、その処
理液は硝化槽の第１画室に注入した。

第３実験は以上のような施設を用い１８週間運転した。

このうち、ここに紹介するデータを得た約３週間の流量
要件は第８表の通りである。

この実験で得られた活性汚泥の沈降濃縮性はきわめてよ
く、返送汚泥のＭＬＳＳとＭＬＶＳＳの平均値は、それ
ぞれ２１５００■／ｌと１６６００１ｎ９／、ｅであっ
た。

このために返送率は３５％と余り高くないにもかかわら
ず硝化槽末端混合液のＭＬＳＳとＭＬＶＳＳはそれぞれ
５３８０■／１前後および４２００■／１前後に維持さ
れた。

一方、中間濃縮汚泥のＭＬＳＳおよびＭＬＶＳＳは、そ
れぞれ１８９００■／ｌと１４５００■／ｌであった。

なお、第３実験の流量要件のうち、余剰汚泥量は完全硝
化を達成するに十分な汚泥日令から計算して決定した。

この汚泥日令は硝化槽保持汚泥量をベースにして約１３
日とした。

接触脱リン法の運転要件は実施例１の２実験と基本的に
は変わりがない。

ただし、分離液のリン濃度がやや高いためにＣａ （Ｏ
Ｈ）２の分離液に対する注入率は１８０ｍｙ／ｌと増大
させ、その結果Ｃａ （ＯＨ）２０日当たり消費量は９
５２／日となった。

以上のような条件下で得た被処理液、硝化槽末端混合液
の遠沈上澄液（硝化液）、処理液、分離液および接触脱
リン処理液の分析データ平均値を第９表に示す。

得られた処理液水質は、ＢＯＤ、☆☆リン、窒素等、全
ての水質項目からみても満足すべきものであった。

余剰汚泥中のリン含率は５８■−Ｐ／ｆ−ＶＳＳ前後と
前２実験より高くなったが、第１０表にみるようにリン
吸収は硝化槽末端でほぼ終了していた。

第２脱窒素槽でやや汚泥からリン放出がみられるが、そ
れも再曝気槽で完全に吸収されていた。

リン収支を計算すると流入リン量の５７％が接触脱リン
法で除去され、残りが余剰汚泥に含まれるリンとして系
外へ排除されていたことになる。

このように、接触脱リン法への依存度が高くなったのは
、本実施例では完全硝化を達成するために汚泥日令を比
較的長日数に制御する関係から、余剰汚泥量を少量にせ
ざるを得なかったからである。

確認実験は行なっていないが、この第３実験でもし接触
脱リン法によるリン除去を省略したならば被処理液のリ
ン濃度ははるかに高くなったであろう。

【図面の簡単な説明】 第１図ａ及び第１図すは、それぞれ好気性菌、脱リン菌
の生理特性を示す概念図、第２図及び第３図はそれぞれ
本発明の各実施態様を示す系統説明図である。 １・・・・・・嫌気性槽、２・・・・・・分配槽、３・
・・・・・中間沈殿池、４・・・・・・中間濃縮汚泥用
ポンプ、５・・・・・・曝気槽、６・・・・・・第１脱
窒槽、７・・・・・・硝化槽、８・・・・・・第２脱窒
槽、９・・・・・・再曝気槽、１０・・・・・・最終沈
殿池、１１・・・・・・汚泥返送用ポンプ、１２・・・
・・・分離液供給ポンプ、１ｚ・・・・・・生物酸化処
理液供給ポンプ、１３・・・・・・カルシウム剤混和槽
、１４・・・・・・カルシウム剤、１５・・・・・・脱
リン塔、１６・・・・・・フロン、１８・・・・・・生
物酸化処理液、１９・・・・・・フロン、２０・・・・
・・循環ポンプ、２１・・・・・・酸素発生装置、２２
・・・・・・モニタ、２３・・・・・・返送汚泥貯槽、
３１・・・・・・被処理液、３２・・・・・・返送汚泥
、３３・・・・・・嫌気性槽流出混合液、３４・・・・
・・主流混合液、３５・・・・・・分流混合液、３６・
・・・・・分離液、３７・・・・・・中間濃縮汚泥、３
８・・・・・・化学的脱リン処理液、３９・・・・・・
曝気槽流出混合液、４０・・・・・・処理液、４１・・
・・・・余剰汚泥、４２・・・・・・短絡返送汚泥、４
３・・・・・・生物酸化処理液、４４・・・・・・循環
液、４５・・・・・・再曝気槽流出混合液、５１・・・
・・・被処理液供給ポンプ、５２・・・・・・分流混合
液用ポンプ、５３・・・・・・化学的脱リン処理液供給
ポンプ、５４・・・・・・余剰汚泥引抜ポンプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被処理液と返送活性汚泥とを溶存酸素、硝酸、亜硝
   酸のいずれもが実質的に存在しない状態のもので接触混
   合し、前記返送活性汚泥に含まれるリンの一部を溶解性
   リンとして溶液中に放出せしめて溶解性リンを濃厚に含
   有する混合液を生成する第１工程と、該第１工程で生成
   された前記混合液の一部を導入せしめて、濃縮活性汚泥
   と濃厚に溶解性リンを含有する分離液に固液分離する第
   ２工程と、前記第１工程で生成された前記混合液の残余
   および前記第２工程で分離された前記濃縮活性汚泥とを
   導入せしめて、これらを酸素、硝酸、亜硝酸のいずれか
   少なくとも一種と接触混合し、導入される前記混合液お
   よび前記濃縮活性汚泥に含まれる有機物を生物酸化処理
   する一方で、溶解性リンを活性汚泥に吸収せしめること
   により後記第４工程に供し得る混合液を生成する第３工
   程と、該第３工程で生成された前記混合液を導入せしめ
   て該混合液を固液分離し、処理液と前記第１工程に供し
   得る濃縮活性汚泥を生成する第４工程と、さらに前記第
   ２工程で生成された前記分離液を導入せしめ、該分離液
   に含まれる溶解性リンの少なくとも一部を化学的手段で
   除去し、化学的リン除去済液を生成する第５工程とから
   なることを特徴とする有機性廃液からのリン除去法。 ２ 前記第５工程が接触脱リン法によるものであって、
   前記第２工程で生成された前記分離液を、カルシウムイ
   オンの存在下、ｐＨ６〜１１の範囲内でリン酸カルシウ
   ム含有リン酸塩鉱物と接触通過せしめて処理されるもの
   である特許請求の範囲第１項記載のリン除去法。