JPS59109293A - 廃水の生物学的脱窒法 - 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、廃水の生物学的硝化脱窒法に関するものであ
る。

従来、し尿系汚水などの濃厚な廃水を生物処理するに際
し、し尿系汚水を希釈水で１０倍から２０倍に希釈した
のち処理を行っている。この希釈の目的は、ばっ気装置
の発泡を軽減し、またし尿系汚水中に高濃度に含有され
ているＮＨ３濃度を低減してＮＨａによる微生物の活性
阻害を緩和することである。これに対し、無希釈の処理
は希釈水の混入していない分だけ水量が少なく、それに
よって処理効率を増加することができる利点がある。

しかしながら、従来の無希釈処理法には以下のような種
々の問題点がある。本発明は、これらの問題点を解決す
る方法を検討する過程で得られた知見に基づいて完成さ
れたものである。

以下、まず従来法とその問題点について記し、次いで本
発明完成の経過について述べる。

し銀系汚水、醸造廃水、醗酵廃液、食品廃水などＢＯＤ
濃度の高い廃水の硝化、脱窒処理には従来第１図に示す
如き硝化液循環型の硝化脱窒プロセスが汎用されている
。

第１図において、硝化槽５で廃水１中の逍はＮＯｘ　（
ＮＯ２及び／又はＮＯ３）に硝化されるが、ＮＯｘを含
有する硝化液の一部は循環硝化液３として嫌気的条件下
にある第１脱窒槽４に循環され、廃水１のＢＯＤ成分に
よってＮ２ガスにまで還元分解される。循環されない残
部の硝化液は第２脱窒槽８に流入するが、廃水１のＢＯ
Ｄ成分は好気的条件にある硝化槽５で消失しているので
、第２脱窒槽８には新たに還元剤となるアルコール９な
どの有価薬品を添加して脱窒を完了せしめる。有価の薬
品をできるだけ少なくして経済的な運転を行うためには
、第１脱窒槽４で可能な限り脱窒すればよいわけである
が、この第１脱窒槽４に持込まれる溶存酸素および循環
ポンプ（図示せず）のエネルギー　　５の面から自ずと
限界がある。

第１脱窒槽４、第２脱窒槽８に配分されるＮＯよ−Ｎの
割合は（１）、　（２）式で表わされる。

Ｎ１：第１脱窒槽４に配分されるＮＯｘ　Ｎ　（Ｋｇ／
日）Ｎ２：第２脱窒槽８に配分されるＮＯｘ　Ｎ　（Ｋ
ｖ′日）Ｑ：廃水流入量　　　　　　　（２７日）ｎ：
希釈水、消泡水による希釈倍率　　（−）Ｒ：返送汚泥
量　　　　　　　（−７日）Ｃ：循環水量　　　　　（
１１／／日）上記（１）　、　（２）式から希釈倍率、
汚泥返送量が大きくなるほど第２脱窒槽８に配分される
ＮＯｘ　Ｎ量が増加し、それに対応してメタノール、エ
タノールなどの薬品費用の増加することがわかる。一方
硝化、脱窒槽の単位容積あたりの硝化、脱窒量は汚泥濃
度に比例するが、（３）式に示す如く、処理槽内のＭＬ
ＳＳ　（汚泥濃度）も希釈倍率によって低下する。

Ｘｓ：硝イヒ脱窒槽のＭＬＳＳ濃度（（臂）Ｘｓｎ　：
返送汚泥濃度　（Ｋｇ／ｄ　）以上の説明から明らかな
ように、無希釈で処理することによって循環効率が向上
するので有価のアルコールが節減でき、またＭＬＳＳ濃
度も増加できるが、前述の如く希釈倍率を低下していく
に従がって被処理液の発泡性が著しくなるという欠点が
ある。なお、１０は再ばっ気槽である。

発明者は、し銀系汚水を第１図の処理フローにより無希
釈で処理試験しているうちに無希釈処理には発泡の他、
次のような問題点もあることを見い出しだ。

■　無希釈処理では被処理液の粘性が高くなるため、硝
化槽５混合液中の微細気泡が液中から抜けずらく、第１
脱窒槽４、第２脱窒槽８に流入する液に随伴して持ちこ
まれた気泡は酸素を含有していたため、脱窒槽（４，８
）の嫌気条件が阻害され、第２脱窒槽８流出液中にＮＯ
工が残留するようになってしまった。

■　これも無希釈処理による混合液の粘性および比重の
増加に原因すると考えられるが、沈殿槽１１′の上澄液
２２′中に微細なＳＳが多量に浮遊して処理水質を悪化
した。

上記■の第２脱窒槽８流出液のＮＯｘの残留は、単に窒
素除去率を低下させるばかりでなく、沈殿槽１１′にお
ける脱窒反応によって汚泥浮上を誘引し、処理水質を著
しく悪化したため、硝化液中の微細気泡を除去する方法
を検討したところ、次の方法が効果的であることが判明
した。

イ）　微細気泡を含有する混合液を軽くばっ気する。ば
っ気は微細気泡の浮上の抵抗となる活性汚泥フロックを
流動化し気泡の抜は道を作ったものと考えられる。

口）　ばっ気する際に希釈水を注入すると微細気泡の除
去速度が大きくなった。これは希釈によってＭＥ、ＳＳ
が低下したことに起因すると考えられる。

また、希釈水を注入することによって沈殿槽１１′。

上澄水２２′のＳＳが減少することができたが、軽度の
ばっ気は酸素供給能力が低いため硝化槽容積が大きくな
り、また希釈水の注入は循環効率を低下させ、ＭＬＳＳ
濃度を減少させてしまう。

本発明は、上記知見に基づいて完成されたものであり、
希釈処理と無希釈処理の画処理方式を一つのプロセスの
中で利用することにより無希釈処理の利点を有効に生か
し、合理的で経済的な廃水処理を行うことができる方法
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、第２図に示すように、第１脱窒工程
（第１脱窒槽１４）及び第１硝化工程（第１硝化槽１５
）よりなる第１硝化脱窒工程と、第２硝化工程（第２硝
化槽１６）と第２脱窒工程（第２脱窒槽１８）よりなる
第２硝化脱窒工程と、固液分離工程（沈殿槽２１）とを
この順序で連結すると共に、原水を前記第１硝化脱窒工
程において無希釈で、かつ第１硝化工程による硝化液及
び／又は第２硝化工程による硝化液の第１脱窒工程への
循環並びに前記固液分離工程からの分離汚泥の前記第１
脱窒工程及び／又は第１硝化工程への返送のもとに処理
したのち、該処理液を前記第２硝化脱窒　　。

工程において、前記固液分離工程からの分離汚泥を第２
硝化工程及び／又は第２脱窒工程へ返送すると共に第２
硝化工程において希釈用水の添加Ｆにばっ気処理し、被
処理液を脱泡しつつ硝化処理することを特徴とする廃水
の生物学的脱窒法である。

次に本発明の実施態様を第２図に基づいて説明する。

廃水１１は沈殿槽２１からの返送汚泥１２、第１硝化槽
１５からの循環硝化液１３とともに嫌気的条件にある第
１脱窒槽１４に流入し、循環硝化液１６中のＮＯｘが廃
水１１中のＢＯＤ成分で脱窒されたのち、好気的条件に
ある第１硝化槽１５に流入し、ＮＨ３はＮＯｘに硝化さ
れる。硝化液の大部分は第１脱窒槽１４に循環され、残
部は第２硝化槽１６に流入し、雑排水（及び／又は希釈
水）１７が希釈用水として注入される。

第１硝化槽１５では強いばっ気により充分な酸素が供給
され、廃水１１の爾の大部分が硝化され、第２硝化槽１
６では主に微細気泡の除去のため軽度のばっ気が行われ
るが、同時に第１硝化槽１５で残留したＮＨ３および雑
排水１７中のＮＨ３、ＢＯＤも酸化される。これらの汚
濁成分の量は廃水１１の汚濁物質の量に比べて少ないの
で軽度のばっ気でも酸化することができる。汚濁成分の
量が一時的に多くなり、酸素供給に比べて汚泥濃度が不
足する場合には返送汚泥１２′を第２硝化槽１６に流入
せしめてもよい。この場合、第２硝化槽１６の汚泥濃度
が増加して粘性が高くなるので、気泡の除去状態には注
意が必要である。

脱泡された硝化液は返送汚泥１２’とともに嫌気的条件
にある第２脱窒槽１８に流入する。単位容積あたりの脱
窒量は混合液のＭＬＳＳ濃度に比例するので、第２硝化
槽１６で希釈され低下したＭＬＳＳ濃度を返送汚泥１２
＃によって増加することは、第２脱窒槽１８において安
定したＮＯｘ除去を行う点で重要である。

この第２脱窒槽１８の脱窒は通常、メタノールなどのア
ルコール１９による還元分解によって行われる。脱窒は
アルコール１９などの還元剤無添加でも、活性汚泥自体
の内生呼吸によっても脱窒できるが、内生呼吸脱窒は脱
窒速度がアルコール１９を添加した場合に比べ小さいの
で、その分第２脱窒槽１８の容積は大きくなる。またア
ルコール１９が注入されていない場合は、第２脱窒槽１
８に酸素が混入すると著しく脱窒が阻害されるので注意
を要する。次いで脱窒水は再ばっ気槽２０に流入し、エ
アレーションにより液中のＮ２ガスの脱気、残留アルコ
ールの酸化除去が行われたのち、沈殿槽２１で固液分離
が行われ、上澄水２２は放流され、あるいはさらに高度
の処理を受ける。

分離汚泥は第１脱窒槽１４に返送すると共に、第２脱窒
槽１８および／又は第２硝化槽１６にも返送され、一部
は余剰汚泥２３として処理、処分される。

本発明において前記雑排水１７は、もともと希釈用のも
のであるが、同時にそれ自身も生物処理するために注入
されるものであり、処理施設内で排出される排水であっ
て施設の洗浄水、余剰汚泥処理装置の脱水Ｐ液あるいは
遠心分離水、家庭下水（水洗便所、洗濯排水、厨房排水
）などが混合した排水である。この雑排水１７はＢＯＤ
ＸＮＨ３、ＳＳを含有するが、ＢＯＤＸＮＨ３の濃度は
通常流入原水としての廃水１１に比べはるかに低く、ま
た処理施設の規模にもよるが普通廃水１１の量以下であ
り、その汚濁負荷は廃水１１に比べて極めて小さい。

一方前記希釈水は文字どおり、前述の廃水１１の発泡性
の低減、廃水１１中に含有される生物に有害なＮＨ３な
どを希釈し、廃水の生物処理を円滑に行うために注入さ
れるものであるが、河川水、井戸水などが汎用される。

この希釈水には通常大粒径のＳＳが含有されていないの
で、第２硝化槽１６の開口部（液面上方）に配備したス
プレーノズルから噴出して、消泡水として兼用すること
が好ましい。々お、雑排水１７にはＳＳが含有されてい
ることが多く、スプレーノズルを通すとＳＳでノズルを
閉塞する危険があるので、雑排水は１００　ｍ程度の内
径の管で注入してその希釈効果のみを利用するとよい。

前記第１硝化槽１５ではＭＬＳＳを高濃度に保ち％　Ｎ
Ｈ３の大部分を高負荷で硝化するがＮＨａの硝化、高濃
度のＭＬＳＳの自己酸化に大量の酸素が消費されるため
大量の酸素の供給が必要となる。酸素供給に空気を用い
る場合は、ばっ気装置の効率、槽の水深にもよるが散気
管方式では１ＱＱｙｙ／空気／（日・一槽容積）程度の
強いばっ気が必要である。ばっ気装置に水中エアレータ
あるいは酸素源として高濃度酸素含有ガスを用いる場合
には風量を低減することができる。いずれにしてもこの
槽では無希釈の処理が行われるので、消泡機などの消泡
設備が必要となる。

一方、第２硝化槽１６では、第１硝化槽１５の残留ＮＨ
ａと雑排水のＢＯＤ、　ＮＨａの酸化、低濃度のＭＬＳ
Ｓの自己酸化などに酸素が消費されるが、その量は少な
く、かつ雑排水や希釈水で希釈されているので、この槽
では発泡しない程度の弱いばっ気でも実用性のある範囲
（第１硝化槽１５よシ小さい容積）で汚濁成分を酸化す
ることができ、その風量は散気管を用いる場合３０〜５
０７７ｇ”空気／（日・Ｒ槽容積）でよい。

ばっ気装置としては局所から強力にばっ気相気体を噴出
し槽内液を撹乱するようなものでなく、槽底面に沿って
一様に散気孔が配設され、ばっ気相気体が殆ど上向流の
みで槽内液と接触するようなものを槽底部に設けるのが
好ましい。

なお、第１硝化槽１５と第２硝化槽１６として、被処理
液が栓流で流過するような単一槽を使用してもよくまた
、循環硝化液は第２硝化槽１６かも供給してもよく、こ
の場合、上記単一槽を使用したときには核種の後半部の
流過液を循環すればよい。

次に本発明の実施例について説明する。

実施例１ （１）処理条件 ０処理フロー：第２図に示すフロー Ｏ処理装置容積：第１脱窒槽・・・・・・５０を第１硝
化槽・・・・・５０を 第２硝化槽・・・・・・３０を 第２脱窒槽・・・・・４０を 再ばっ気槽・・・・・・１０を 沈　殿　槽・・・・・・２０を 注）第１脱窒槽、各硝化槽は熱損失を少なくするため保
温した。また第２脱窒槽にはメタノールを注入した。

０原　　水　　量：１０ｔ／日 ０返送汚泥量：第１脱窒槽へ・・・・・・１０　ｔ／日
第２脱窒槽へ・・・・・・４０　ｔ／Ｆ３０返送汚泥濃
度：　１１８００１Ｗ／／ａＯ希釈水（水温１８℃の冷
却水、ＮＨａ　　Ｎ７”ｆＡ、ＢＯＤ２０！／２＝）：
第２硝化槽へ・・・・・・３０　／−／日０循環硝化液
：　３０（１／Ｂ （２）処理結果 第１表 本実施例において第１．第２硝化槽を８０ｔの栓流を形
成する単一槽となし、単一槽の中間部と最終部の間の硝
化液を第１脱窒槽へ循環する実験も行ったが、はとんど
同等の処理水を得ることができた。

壕だ、返送汚泥を第１脱窒槽に返送する代りに第１硝化
槽に返送したが、ＭＬＳＳは第１表とほとんど変わらず
、処理水質もほぼ同等であった。これは第１脱窒槽、第
１硝化槽間で多量の液が循環されているためである。

実施例２ （１）処理条件 Ｑ処理フロー及び処理装置容積は実施例１と同一〇原　
　水　　量：４０ｔ／日 ○返送汚泥量：第１脱窒槽へ　４０を 第２硝化槽へ　４０を 第２脱窒槽へ　１２（１ ０返送汚泥濃度：　１１５００　ｍｑ／ｌＯ希釈水（水
温２１℃、ＮＨａ　　Ｎ　２■／ｌｌ　ＢＯＤ　１０キ
４）：第２硝化槽へ　４０ｔ／日 ０循環硝化液：４００／、／日 注）第２脱窒槽にはアルコールを添加せず、内生呼吸の
脱窒を行った。

（２）処理結果 第２表 本実施例において、第２脱窒槽混合液を再ばつ気槽を経
由せずに沈殿槽に流入せしめた実験も行った。このとき
の沈殿槽上澄水はＮＨａ　Ｎ　４５ｖＡ　ｚＮＯｘ　Ｎ
ゼロ■２４、ＢＯＤ　７　ｑ／；　、　ＳＳ　１８ＱＩ
Ａと第２表に比較して多少悪化したが、水質自体は高度
に処理されたものといえる。

以上述べたように本発明は、し銀系汚水などの高濃度の
廃水を無希釈で硝化脱窒処理したのち、該処理液を、希
釈水の添加及び脱泡条件下のばっ気処理を行うことによ
り再び硝化脱窒処理するものであり、無希釈処理の利点
を充分有効に生かすと共にそれに伴う問題点を適確に解
消でき、したがって極めて省資源的に良質の処理水を安
定して得ることができる利点がある。以下、本発明の効
果を具体的に列挙すると次のとおりである。

（１）硝化混合液中の微細気泡が第２硝化工程において
適確に除去され、したがって後続の第２脱窄工程におい
て効率的に安定した脱窒処理ができるため、窒素除去率
が向上するうえ、沈殿槽（２１）における汚泥浮上を効
果的に防止でき、清澄度良好な固液分離水を安定して得
ることができる。

■　無希釈処理による硝化液（第１硝化槽１５流出液）
中の残留ＮＨ３、雑排水中の１％　、ＢＯＤを第２硝化
工程で除去できるため高度の処理ができる。

■　廃水をまず無希釈処理するので、廃水中の汚濁成分
の大部分を第１脱窒工程及び第１硝化工程において高い
循環効率のもとでしかもＭＬＳＳ濃度を高く維持して生
物処理することができる。

したがって、省資源的なかつ安定した処理を行うことが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例のフローシート、第２図は本発明の実施
態様を示すフローシートである。 １１・・・廃水、１２．１２’、１２′・・・返送汚泥
、１６・・・循環硝化液、１４・・・第１脱窒槽、１５
・・・第１硝化槽、１６・・・第２硝化槽、１７・・・
雑排水、１８・・・第２脱窒槽、１９・・・アルコール
、２０・・・再ばっ気槽、２１・・・沈殿槽、２２・・
・上澄水、２３・・・余剰汚泥。 特許出願人　　荏原インフィルコ株式会社代理人弁理士
　千　　１）　　　稔

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、第１脱窒工程及び第１硝化工程よりなる第１硝化脱
   窒工程と、第２硝化工程と第２脱窒工程よりなる第２硝
   化脱窒工程と、固液分離工程とをこの順序で連結すると
   共に、原水を前記第１硝化脱窒工程において無希釈で、
   かつ第１硝化工程による硝化液及び／又は第２硝化工程
   による硝化液の第１脱窒工程への循環並びに前記固液分
   離工程からの分離汚泥の前記第１脱窒工程及び／又は第
   １硝化工程への返送のもとに処理したのち、該処理液を
   前記第２硝化脱窒工程において、前記固液分離工程から
   の分離汚泥を第２硝化工程及び／又は第２脱窒工程へ返
   送すると共に第２硝化工程において希釈用水の添加下に
   ばっ気処理し、被処理液を脱泡しつつ硝化処理すること
   を特徴とする廃水の生物学的脱窒法。 ２、前記第１硝化工程及び第２硝化工程を被処理液が栓
   流を形成する単一の処理槽を使用して行うと共に、該処
   理槽の後半部の硝化液を前記第１脱窒工程へ循環する特
   許請求の範囲第１項記載の方法。 ３、前記第２硝化脱窒工程による処理液を予めばっ気処
   理してから前記固液分離工程により処理する特許請求の
   範囲第１項又は第２項記載の方法。