JPS5938839B2 - 窒素含有有機性廃水の処理方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、窒素含有有機廃水の処理方法及び装置に係り
、特に微生物を付着させた回転円板と固定円板を用いて
、有機物の酸化及び硝化脱窒を同時に行なう方法及び装
置に関する。

窒素含有廃水の生物学的処理方法としては、従来、汚泥
浮遊方式、接触循環方式、回転円板方式及び流動床方式
等が知られている。

この内流動方式は単位体積当り微生物の保持能力が他の
方式に比べて優れている。

そのため単位体積当りの窒素処理能力（以下、窒素負荷
と称す）を大きくできるという理由から流動床方式が実
用化されつつある。

この流動床方式による窒素含有廃水の処理装置は、前記
諸方式と同様に主として硝化槽と脱窒槽から構成されて
いる。

寸だ従来、含窒素有機性廃水を処理する場合、有機性成
分を生物酸化処理し、ＢＯＤ値を下げた後アンモニアや
有機性窒素成分を生物酸化処理する。

しかし最近は有機性成分とアンモニア成分とを同時に生
物酸化し、脱窒する方法が試みられ、可能であることが
判っている。

その場合廃水の水質濃度にもよるが、まず好気的雰囲気
で有機性成分の生物酸化と窒素成分の生犠酊ヒ、を同時
に行った後、嫌気性雰囲気で有機炭素栄養源を与えなが
ら生物脱窒を行い、過剰のこの栄養源を更に好気的雰囲
気で生物酸化処理する方法が行われている。

しかし、この方法では嫌気性脱窒に栄養源としてメタノ
ール等を加えねばならず、更にその残余を処理するため
Ｍ気槽を付設しなければならないので、コストが高くな
る。

特に最近この問題を解決し、効率の良い処理を行う方法
として、先に嫌気性雰囲気で生物脱窒を行い、それに必
要な有機性炭素源として廃水自体の有機性成分を栄養と
し、次いで好気性雰囲気で過剰の有機性成分を生物酸化
すると共に窒素成分の生物硝化を行い、中和剤の低減を
兼ねてこの２工程間を循環させる方法がとられている。

しかしこのような構成にあっては脱窒（嫌気的）と硝化
（好気的）の各工程が各々独立した２槽から成るため、
装置が大きくなる。

又、操作の面からも例えば流動床においては生物が付着
した担体の上部界面の調節や流速の調整など１槽弐の約
２倍の手数が必要となり、更に硝化槽と脱窒槽との間を
交互に循環通水させて中和剤の低減を図ろうとする場合
、その流量のバランスを好適に設定するのは困難である
。

そこで、本発明者等は先に１槽式の流動床式生物脱窒硝
化処理方法及び装置を提案した特願昭５５−７４９０３
号明細書が、この場合にも担体からの微生物剥離のため
複雑な付帯設備を要し、且つそのバランスを保つことが
困難であり、又嫌気性区域と好気性区域の境界面におけ
る成る程度の微生物の混合をまぬがれず、能力の向上を
図るのに困難な問題を残している。

他方、回転円板や回転炉床又は接触循環方式においては
付着生物層の厚みを利用してその表層で好気性処理（硝
化及びＢＯＤ処理）を、その下層で嫌気性処理（脱窒処
理）を行うと言われているが、複合同時処理では高負荷
処理が期待できず、又その生物膜厚の調整が困難であり
、極端な生物膜の剥離と閉塞とが繰り返され、安定した
処理水が得られない。

本発明の目的は、前記従来技術の欠点を解消し、１槽内
で有機成分及び窒素成分を効率良く酸化、硝化、脱窒し
うる方法及び該方法のどの工程においても生物担体に付
着する生物膜厚を自動的に常時、一定適切に保持でき、
取り扱い容易でしかも安定した処理能力の高いコンパク
トな処理装置を提供することにある。

この目的は、本発明によれば、槽壁に固定された固定環
状板と、槽中心部の回転軸に付設され、槽内径より小さ
い直径を有する回転円板とを交互にほぼ等間隔で多数配
設した処理槽を使用し、この処理槽の下層部を嫌気的処
理部とし、中層部以上な好気的処理部とし、固定環状板
と回転円板との間に間隙に被処理水を流通、循環させな
がら、固定環状板及び回転円板に付着した生物膜と接触
させることにより達成される。

即ち、本発明方法は、窒素を含有する有機性廃水を１個
の処理槽の底部から導入し、この処理槽内に交互に配設
された固定環状板と回転円板との間の間隙に流通させ、
脱窒菌の付着した固定環状板及び回転円板を含む槽下要
部において脱窒処理し、硝化菌及びＢＯＤ低下菌の付着
した固定環状板及び回転円板を含む槽中層部以上におい
て硝化処理及び有機物の生物酸化処理に付すことを特徴
とする。

本発明方法を実施する装置は、１個の処理槽から成り、
この処理槽の壁に固定された固定環状板と、槽中心部の
回転軸に付設され、槽内径より小さい直径を有する回転
円板とが、交互にほぼ等間隔に多数配設され、槽の中層
部に酸化用ガス吹込管が配設されていることを特徴とす
る。

本発明の処理装置において、固定環状板及び回転円板は
水平又は円錐状に傾斜して取り付けられ、金属又は合成
樹脂材料又はこれらの組合せから成り、平板又は波板又
はこれらを組合せたものであってよい。

固定環状板は、回転軸の周囲に通水路を形成し、回転円
板の直径も槽の内径より小さくして回転円板と槽との間
に同様に通水路を形成する。

・ このような構成により、処理槽の底部から導入さ
れた被処理水は、回転円板と固定環状板との間の間隙及
び前記各通水路を通って順次上段へ、生物膜と接触しな
がら流通する。

上部水面に達した処理水は、一部又は大部分、必要に応
じ溶存酸素を除去した後、処理槽の底部に戻され、処理
槽内を循環する。

一方、新しく導入した被処理廃水の水量分だけ処理槽上
部の沈殿槽処理水出口から流出させる。

本発明によれば、処理槽底部から中層部にかけ； て設
置した固定環状板及び回転円板には脱窒菌を付着させ、
廃水中の硝酸性及び亜硝酸性窒素を嫌気的雰囲気で脱窒
し、窒素ガスとする。

脱窒菌は従属栄養菌であるから、菌体維持のために有機
性炭素源として廃水中の有機性成分を摂取し、脱窒量に
比例して有機成分量（ＢＯＤ値）を低下させる。

処理槽の中層部以上に設置した固定環状板及び回転円板
には好気的雰囲気でＢＯＤ低下菌及び硝化菌を付着させ
、これらにより被処理水中に残留する有機成分を酸化し
、アンモニア性窒素を硝化する。

硝化菌は独立栄養菌であり、菌体の維持に無機性炭素源
を要するか、又はＢＯＤ低下菌の呼吸作用から発生する
炭酸ガスを摂取する。

槽の上層部で生成した硝酸及び亜硝酸は、一部又は大部
分循環水として槽の底部へ返送さね、脱窒菌によって脱
窒される。

このように、本発明によれば、被処理水に対する循環水
の量を適切な倍率に保持し、回転円板に適切な回転数を
与えることによって、処理槽内の回転円板と固定環状板
との間の間隙に短絡や閉塞を起すことなく被処理水と循
環水の混合液を流通させることができ、その間菌体との
密接な接触を保持でき、処理効率を向上させることがで
きる。

次に、図面に基づいて本発明を詳述する。

図面は、本発明の装置の一実施例を示す略示断面図であ
る。

図面において、脱酸素槽２の上部には管路１より含窒素
有機性廃水又は循環水が導入される。

脱酸素ガス吹込管３から酸素を含まない気体、例えば窒
素ガスを微細気泡として吹込んで酸素を除去する。

脱酸素槽２の底部から循環ポンプ４より引き抜かれた原
廃水及び／又は循環水は管路７を経て処理槽の底部から
嫌気性脱窒区間５へ導入される。

処理槽は嫌気性脱窒区間５、好気性硝化区間６及び沈殿
槽１０から成り、処理槽の壁には固定環状板９が固定さ
れ、中心部の回転軸には回転円板８が付設されている。

固定環状板９及び回転円板８は一般に１０〜３０ｍ間隔
で交互に配設する。

これらの板は平板又は波板又はこれらの組合せから成る
ものであってよく、水平に設置してもよい。

処理槽の底部から流入した被処理廃水は先ず嫌気的雰囲
気で、前記の板の表面に付着した脱窒菌の働きで脱窒さ
れる。

その時脱窒菌は被処理廃水中の有機成分を栄養炭素源と
して菌体を維持し、増殖する。

−処理槽の中層部付近に酸化用ガス吹込管１１を設け、
これから空気又は含酸素ガス或いは純酸素ガスの微細気
泡を吹込み、中層部以上（好気性硝化区間６）を好気的
雰囲気にし、脱窒処理後の廃水中に残存する有機性成分
とアンモニア成分を回転円板及び固定環状板の表面に付
着した酸化菌及び硝化菌によって生物酸化及び硝化する
。

有機性成分が生物酸化される時に微生物の呼吸作用で炭
酸ガスが発生し、処理水中に溶解するが、アンモニア成
分を生物硝化する際の無機炭素源としてこの炭酸ガスが
有効に利用される。

また、このとき硝化された被処理水のｐＨは低下する。

この硝酸又は亜硝酸化した被処理水の一部又は大部分を
脱酸素槽２を経て循環ポンプ４により処理槽の底部へ連
続的に返送し循環する。

返送された被処理水中の硝酸及び亜硝酸は処理槽の下層
部の回転円板及び固定環状板に接触し、これらの板の表
面に付着した脱窒菌によって脱窒され、その時連続的に
流入する原廃水中の有機性成分は有機炭素源として摂取
され、脱窒に比例してＢＯＤ値も低下する。

また、このとき生成するＯＨイオンによってｐＨが上昇
し、硝化時のｐＨ低下と脱窒時のｐＨ上昇が相殺され、
自然中和が行われ、硝化、脱窒の適正ｐＨを保持するた
めの酸及びアルカリの消費量が減少し、ランニングコス
トの低減が可能となる。

回転円板は処理水槽上部に設置した駆動モータ１５によ
り適当な回転数で回転する。

また、処理槽の底部に取付けられた単段又は覆没の羽根
車１６によって循環ポンプからの水流を受け、これによ
り回転力を生じるので、回転円板の段数が少なく、回転
抵抗が少ない場合には、槽上部の駆動モータ１５を省く
こともできる。

また、循環水量が少量でよい場合には、駆動モータの力
で循環水が得られ、循環ポンプは不要となる。

槽内を流通する廃水は回転円板と固定環状板との間の狭
い間隙を迂回し、ピストンフローを形成するので、短絡
が防止される。

更に、各板の間隔を狭くすることによって表面積を大き
くすれば、生物の保持量が多くなり、高い負荷で処理可
能となる。

回転円板及び固定環状板の大きさ及び間隔、回転円板の
回転数、循環水量並びに羽根車の段数及び直径等につい
て、水質に適した設計を行うことにより高い処理効率及
び高い負荷を達成しうる。

また、付着生物が肥厚すると、回転円板と固定環状板と
の間で摩擦が生じ、肥厚生物がかき取られ、常に一定の
厚みの生物膜を保持し、板間の閉塞を防止することがで
きる。

剥離した生物汚泥を適切な上向流速で上部へ運搬し、処
理水槽上部の沈殿槽１０で固液分離することができる。

固液分離された汚泥は排泥弁１７から間欠的に排除され
る。

このような排泥弁を各固定環状板の取付部に設けて、剥
離生物を各段毎に排除することもできる。

この排泥弁を電磁弁としタイマーによる自動排泥も可能
である。

更に、酸化用ガス吹込管１１の位置を変えることによっ
て、嫌気性脱窒区間５及び好気的硝化区間６の容量を変
えることができ、被処理廃水の水質に応じて適切に処理
することが可能である。

処理槽上部には排気ガスの集合筒１２を設け、沈殿槽１
０の固液分離水面の波立ちを防止し、また越流堰１４０
手前に帯状のくぐり堰１３を設けて、沈殿槽水面に浮上
した汚泥の処理水への流出を防止し、効率よく固液分離
を行うことができ、沈殿槽の越流堰１４から清澄な処理
水を得ることができる。

この処理水は流出管１９から放流する。回転円板８及び
固定環状板９が図面に示したように円錐状に傾斜して取
付けられる場合には、回転軸として中空のパイプを用い
、回転円板取付部の下に５〜１０ｔｒａｎの排気孔１８
を開けることにより、気泡かたｔｉ’＋廃水と板の接触
を妨げたり、生物膜の不均一な強制剥離や円板に対する
不均一な（Ｃ浮力が発生するのを防止することができる
。

また、回転軸の周りに排気孔１８を有する排気管を設け
てもよい。

このようにして１槽で廃水の硝化脱窒と有機性成分の酸
化との同時処理を効率よく行うことができ、その際中和
剤を節約し、生物量を常に一定に保持し、極めて安定し
た処理を連続自動的に行うことができる。

回転円板及び固定環状板の形状及び取付角度等は図示し
たものに限定されるものではない。

次に、実施例に基づいて本発明を詳述する力＼本発明は
これに限定されるものではない。

実施例 と斎場の廃水を予め加圧浮上法により前処理し、これを
原水として図面に示した装置（直径２００調×高さ１０
０１００ＯによりＢＯＤ容積負荷０．９に９−Ｂ ＯＤ
／ｒｒ？ −ｄ、窒素負荷０．２に９−Ｎ／ｒｒ？ 。

ｄで処理した。

処理中水温は３０℃であり、酸化用ガスとして純酸素を
使用し、脱酸素用ガスとして窒素ガスを使用した。

回転円板は１０ ｒｐｍで回転させた。

処理結果を下記の表に示す。

本発明によれば、脱窒菌の栄養源として従来必要であっ
たメタメールは不要であり、中和剤としての硫酸及び苛
性ソーダの使用量は従来の２槽弐の場合に比べて大巾に
低減し、窒素成分ばかりでなく、ＢＯＤ、ＣＯＤ及びＳ
Ｓも極めて良好に除去された。

約１ケ月間の馴養期間中を除き、汚泥の間欠的な排出以
外、数ケ月間人手は不要であった。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の廃水の処理装置の一実施例を示す略示断
面図である。 符号の説明 ２・・鋭酸紫檀、５・・・嫌気性脱窒区間
、６・・・好気性硝化区間、８・・・回転円板、９・・
・固定環状板、１０・・沈殿槽、１１・・・酸化用ガス
吹込管、１６・・・羽根車、１７・・排泥弁、１９・・
・流出管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 窒素を含有する有機性廃水を１個の処理槽の底部か
   ら導入し、この処理槽内に交互に配設された固定環状板
   と単段又は複数段の羽根車を備えた回転軸に付設された
   回転円板との間の間隙に流通させ、回転円板を回転させ
   なから脱窒菌の付着した固定環状板及び回転円板を含む
   槽下要部において脱窒処理し、硝化菌及び酸化菌の付着
   した固定環状板及び回転円板を含む槽中要部以上に於い
   て硝化処理及び有機物の生物酸化処理に付すと共に、処
   理槽上部の硝化処理水の一部又は大部分を取り出して、
   被処理窒素含有有機性廃水と混合し、この混合した廃水
   を処理槽の底部へ導入し、混合した廃水の水流により羽
   根車を回転させて回転軸を回転し、廃水を循環処理する
   ことを特徴とする窒素含有有機性廃水の処理方法。 ２１個の処理槽から成り、この処理槽の壁に固定された
   固定環状板と、槽中心部の回転軸に付設され、槽内径よ
   り小さい直径を有する回転円板とが、交互にほぼ等間隔
   に多数配設され、槽の中槽部に酸化用ガス吹込管が配設
   され、処理槽の底部から導入される被処理水又は循環水
   との混合廃水の水流により回転しうる羽根車を単段又は
   複数段直列に回転軸に付設したことを特徴とする窒素含
   有有機性廃水の処理装置。