JPS60251997A - 含窒素・リン廃水の処理方法 - 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】 イ　「技術分野Ｊ ＼　この発明は、有機性窒素、アンモニア性窒素、ン　
亜硝酸性窒素、硝酸性窒素などの各種形態の窒素、）　
およびオルトリン酸塩、ポリ１）ン酸塩など各種形Ｃ態
のリンを、ＢＯＤ成分と共に含有する生活廃水、工場廃
水、床尾等の有機性廃水の処理に好適に用いられる含窒
素・リン廃水の処理方法に関する０！３．［従来技術と
その問題点」 Ｌ　今日、閉鎖系水域の富栄％化が問題となっており　
リ、このため廃水中の窒素およびリンの除去カタ強くめ
られている。

この゛窒素の除去およびリンの除去を同時に行う廃水処
理方法として、従来より、次の方法が知られている。

第２図に示すものは、いわゆる凝集剤添加式循環脱窒素
性の工程図である。この方法は浮遊活性汚泥を用いるも
ので、この方法に用いられる処理装置は、脱窒紫檀１、
硝化槽２および沈殿槽３がこの順に連設されている。こ
の方法では、オず脱窒紫檀１に廃水を流入せしめると共
に、硝化槽２で硝化処理された処理水の一部を再返送（
循環）する。そして、この脱窒素槽１では、活性汚泥中
の脱窒素菌が、硝化＃２から返送されてくる廃水中に含
まれ七いる硝酸性窒素および亜硝酸性窒素（ＮＯｘ−−
Ｎ）に結合している酸素を利用して、原廃水中のＢＯＤ
成分（有機栄養源）を同化するので、ＮＯ，２−−Ｎの
窒素Ｆｉ窒素ガスとして大気中に放出され、これにより
窒素が除去（脱窒素）される。

ついで、この脱窒素された廃水は、硝化槽２に導入され
る。この脱窒紫檀１から送られてくる廃水には、原廃水
中に含有−れていた有機性窒素およびアンモニア性窒素
（以下、これらを全ケルダール性窒素と称し、ＴＫ−Ｎ
と略記する。）が含まれており、硝化槽２では、活性汚
泥中の亜硝酸化菌、硝化菌によりこれらＴＫ−Ｎの硝化
が行われる。この際、脱窒紫檀１からの処理水は１：Ｉ
Ｈ値が高いので改めてアルカリ剤を添加してｐＨａｍ整
する必要がない。この硝化槽２では、ばらに凝集剤を添
加することによりリン分の除去を行う。

このように処理された廃水は、−邪説窒素槽１に返送（
循環）され、残部は沈殿４’＊３に送られる。

沈殿槽３では、硝化槽２から送られてきた処理水中にあ
る活性汚泥を沈殿分離し、上澄液を％＋、希釈等の処理
ｋ　ｆ−ｉ＝て最終処理水として放流する。

また、分離これた汚泥の一部は脱窒紫檀１への返送汚泥
とされ、残部は余剰汚泥として別途処理享れる。

このような凝集剤添加式循環脱窒素性にあっては、リン
分の除去のためＭ集剤を添加するので、次のような問題
があった。

ＩＬ）硝化槽２に脱リン用の凝集剤を添加するので、の
薬害が心配される。

ｂ）凝集剤による沈殿汚泥が発生するので余剰汚泥の発
生量が増大する。

Ｃ）凝集剤を用いるので、廃水処理のランニングコスト
が増加する。

このように、凝集剤添加式循環脱窒素性にあっては、リ
ン分除去のために添加する凝集剤に起因する問題が種々
あるため、これを解決する廃水処理法として、第３図に
示す、いわゆる生物学的膜窒素・脱リン法も考えられて
いる。

この処理方法は、槽内の溶存酸素（Ｄｏ）が低下すると
活性汚泥中の微生物はリンを放出し、ついで槽内のＤｏ
が増加すると微生物は放出したり。

上のリンを取込むという微生物の性質を利用したもので
ある。この方法に用いられる処理装置は、第３図に示す
ように、嫌気性槽４が脱窒紫檀１の前に設けられており
、原廃水および返送汚泥はこの嫌気性槽４に送られる。

嫌気性槽４は、ＤＯが低く保たれた槽であって、との槽
４に送られた返送汚泥中の微生物は、ここで廃水中にリ
ンを放出する。そして、この微生物は廃水の流れと共に
、硝化槽２へ送られる。この硝化槽２Ｆｉ、好気性状態
（Ｄｏが高い）であるので、ここに送られた活性汚泥中
の微生物は廃水中のリンを嫌気性槽４で放出した以上に
取込み、これにより、廃水中のリン分が除去（脱リン）
される。なお、この方法において、脱窒素は第２図に示
した循環脱窒素性と同様に行われる。

しかしながら、この生物学的膜窒素・脱リン法にあって
も、次の問題があった。

＆）Ｎｏ−ｆ−Ｎが存在すると活性汚泥中の微生物のリ
ンの放出が阻害されるため、通常、脱リン効率が低下す
るが、この方法にあっては、沈殿槽３で分離される汚泥
中へのＮｏｔ−Ｎの混入を防止することができず、従っ
て、この汚泥が嫌気性槽４へ返送されることにより、嫌
気性＄４でのリン放出が阻害され脱リン効率が低下する
恐れがある。

ｂ）この方法にあっては、浮遊する活性汚泥を用いるの
で、放流する最終処理水中に微細フロックが混入して、
得られる処理水のＳＳ値が高くなる傾向がある。

０）この方法にあっては、浮遊活性汚泥を用いているの
で、良好な廃水処理を行うためには、沈殿槽３で沈降分
１’Ｊｌ易くかつ各イ＋”７１，２，４で各廃水処理を
効率良くなし得るように活性汚泥を維持しなければなら
ず、その管理に冒度な知識を必要とする。

ｄ）また、汚泥は処理中の廃水と共に流ばれるので、汚
泥が硝化槽２に滞留する時間が短かく、硝化菌の増殖に
必要な汚泥令を充分に取ることができない。

ｅ）浮遊汚泥を用いるので、流入する原廃水の流入量お
よびその性状に応じた汚泥の返送を行わねばならず、装
置の運転に注意を要する。

「問題を解決するための手段」 この発明の含窒素・リン廃水の処理方法は、１）原廃水
中のｖ：；２素を、固着汚泥中の亜硝酸化菌、硝化菌お
よび脱窒素菌を利用した循環脱窒素性によ勺除去し、 １１）原廃水中のリンを、固定汚泥中の微生物に溶存酸
素（Ｄｏ）の低高のストレスを与えることで取込ませ除
去する方法であって、 この処理方法にあっては、この１，１１の処理を行うた
めに、汚泥が表面に固Ｍこれた充填材を収さめた４槽以
上のｆｌｇを４つの槽群に分け、次に示す第１工程と第
２工程の処″理を繰返し行う。

１１１）まず、第１工程では原廃水を第１檜群に流入せ
しめると共に、この槽群に処理水の一部を返送（循環）
導入する。′？Ａ１檜群は第１表に示すように、嫌気性
状態にあり、ここで廃水は脱窒素処理でれた後、第２槽
群に送られる。第２４ｆｉ群は嫌気性状態にあり、汚泥
中からリンが放出されている。

そして、この放出寧れたリンは第１檀群からの廃水に溶
解しこれと共に第３檜に送られる。ｍＢ１５群は、好気
性状態にあυ、ここの汚泥はリン取込み状態にあるので
、ここに流入した磨水中のりンけこの第３槽群て除去ジ
れる。廃水は仁の後、第４槽群に送られる。第４槽群は
好気性状態にあり、ここでは汚泥中の亜硝酸化菌、硝化
菌により廃水中のＴＫ−Ｎの硝化が行われる。ここで得
られた処理水は、一部第１槽群へ循環され、残部は処理
水として滅菌、希釈等の処理を受けた後放流される０ １ｖ）　ついで、第２工程にあっては、上記第１工程と
反対に、原廃水を第４槽群忙流入せしめると共にこの槽
群に処理水の一部を循環導入する。第２工程においては
、第４檜群は嫌気性状態とされており、この第４Ｍ群で
は上記第１工程における第１槽群の処理が行われる。

以下、第１何４に示すように、この第２工程の第３槽群
では第１工程の第２ｆ！！Ｉ＋群の処理が、第２槽群で
は第３槽群の処理が、第１檜群では第４ｔＩ！Ｊ群の処
理が行われる。

■）このように、この廃水の処理方法では、上記第１工
程と第２工程全交互に繰返すことにより、第２槽群およ
び第５檜群中に固定されている汚泥に溶存酸素（ＤＯ）
の底高、つまり、嫌気状態−好気状態のストレスを与え
リンの除去を行うと共に、第１摺群と第４檜啓中の汚泥
によシ爾索の除去を行う。

「発明の具体的構成」 以下、図面を参照してこの発明の詳細な説明する。

第１図は、この発明の含窒素・リン廃水の処理方法ｌの
一実施例に好ましく用いられる処理装五の概略を示すも
ので、図中符号１１け第１ｆｌｌ！ｍ、１２は＠２槽、
１３は第３槽、１４ｉｔ、第４槽である。

これらの槽１１ないし１４け、それぞれ第１表に示すよ
うに、第１！１１は脱窒素−硝化機能を、第２槽はリン
放出−リン取込み機能を、第３檜はリン取込み一リン放
出機能を、第４檜は硝化−脱窒素機能を行う。

これらの槽１１ないし１４け、はぼ同様の構造を有して
おり、その内部には、それぞれ汚泥が付着された充填材
１５，１６，１７，１８が設けられると共に、散気装置
１９・・・および槽内廃水循環装置２０・・・が設けら
れている。散気装置１９・・・け、各々栖１１ないし１
４に空気を吹き込むもので、各々弁２１・・・を介して
ブロワ２２に連設されている。また、構内廃水循環装置
２０・・・は、槽内にある廃水を循環し、充填材１５な
いし１８に付着した汚泥に廃水を接触させるもので、４
１＃１１ないし１４の底部側に設けられた抜液配管２０
１Ｌと、上部側圧延びて開口する吐出配管２０ｂと、抜
液配管２０１Ｌと吐出配管２０ｂとの間に介在されたポ
ンプ２０　ａ　（！：カラ’ｌルｏ　＠　１　ｊ’！’
Ｉ　１１　トｆｌ＜４槽１４には、それぞれ原廃水を流
入せしめるための流入路２３．２４が連設されており、
また、第１槽１１と第４槽１４との間には、第４槽１４
で硝化処理これた廃水を第１檜１１へ、あるいは第１槽
１１で硝化処理された廃水を第４槽１４へ返送するため
の循環路２５．２６が設けられている。

次に、このような処理装置で行われる本発明の処理方法
を説明する。

この処理方法の第１工程における各種１１ないし１４の
主要な機能は、上記第１表に示すように、第１槽１１が
脱窒素、＠２槽１２がリン放出、第３槽１３がリン取込
み、第４槽１４が硝化とされている。また、第１工程で
は、第１槽１１に原廃水が送られると共和第４槽１４で
硝化処理された廃水の一部が返送される。

第１工程において、第１槽１１は嫌気性状態に保たれて
おり、ここでは槽１１内の廃水を構内廃水循環装置２０
によ°り循環せしめて、充填材１５の表面の汚泥と接触
させている′。この第１槽１１では、汚泥中の脱窒素菌
が第４槽１４から送られてくる廃水中に含まれているＮ
ｏ−１−−Ｎに結合している酸素全利用して原廃水中に
含まれているＢＯＤ成分（有機栄養源）の同化を行うの
で、Ｎｏ−１−−Ｎの窒素が窒素ガスとして大気中に放
出されて窒素の除去（脱窒素）が行われると共にＢＯＤ
成分の除去が行われる。この脱窒素された廃水は、第２
槽１２へ送られる。

第１工程において第２槽１２は、嫌気性状態に保たれて
おり、この槽１２内の廃水は、第１ｗ１１１と同様、槽
内廃水循環装置２０によって充填相６に付着する汚泥に
循環接触されている。この槽１２内では、嫌気性の廃水
の循環により、汚泥中に含まれる微生物の細胞内のリン
が廃水中に放出される。この際、廃水中のＮｏｒ−Ｎが
第１槽１１での脱窒素処理により除去されているので、
リン放出が効率良く行われる。この第２槽１２でリンを
溶解せしめられた廃水は、次に＠３槽】３へ送られる。

第１工程において第３ｔｌｆｆｌ　３け、好気性状態（
’［）Ｑ：０．５〜２四程度）に保たれており、ここで
は散気装置１９から吹き込まれる空気の気泡によって！
１３内の廃水が循環されている。この第３槽１３にあっ
ては、充填材１７に付着した汚泥中の微生物により、廃
水中のＢＯＤ成分が除去されると共に、原廃水中に含ま
れていたリンおよび第２槽１２の微生物から放出された
号ンが微生物体内に取込まれ、廃水中から除去される。

この第３槽１３でリンが除去された（脱リン）廃水は第
４槽へ送られる。

第１工程において第４槽１４は、好気性状態（’（）Ｑ
：２．５〜６四糧度）に保たれており、第３槽１３と同
様、散気装置１９により廃水の循環が行われている。こ
の第４槽１４にあっては、充填材１８に付着した汚泥中
の硝化菌、亜硝酸化菌により、廃水中の全ケルメール性
窒素（ＴＫ−Ｎ）が硝化されＮｏｔ−Ｎとなる。

この第４槽１４で硝化処理された廃水の一部は、循環路
２５′ｌ１ｌ−介して第１槽１１へ返送され、残部は処
理水として滅菌、希釈などの操作を経た後放流される。

このような第１工程が所定時間行われた後、この処理方
法にあっては、第２工程が行われる。

第２工程は、上記第１表忙示すように第１工程とは逆に
、第４ｍ１４ＶＣ脱窒素、第３檜１３にリン放出、第２
楠１２にリン取込み、第１槽１１に硝化の機能を行わせ
る工程で、この第２工程にあっては、笥４４１９１４に
、　ｌ原廃水が送られると共に第１槽で硝化処理された
廃水の一部を返送し、処理水Ｊ−［１！１１から滅菌、
希釈等の処理を受けた後放出される。この際、各槽１１
ないし１４の状態も、第１工程と反対に、第４．３槽１
４．１３が嫌気性状態、第２．１槽１２，１１が好気性
状態とされる。なお、６槽１１ないし１４で行われる処
理の詳ＩｗＩは、上記第１工程の同一機能を果している
２１１ないし１４と同様なので省略する。

このような第２工程が所定時間行われた後、この処理方
法にあっては、第１工程が行なわれる。

このように、この処理方法にあっては、第１工程と第２
工程とを交互に繰返すことにより、原廃水の処理を連続
して行う。

この第１工程あるいＦｉ第２工程の行われる時間は、嫌
気性状態−好気性状態に汚泥をさらしてリンを除去する
いわゆる生物税リン法において、嫌気性状態の槽の滞留
時間を１〜２時間、好気性状態の檜の滞留時間を３〜４
時間に設定するのが一般的であることから、各々４時間
和度で屯良いが、＠１工程における第３槽１３、第２工
程における第２析１２では、リンの取込みと共に硝化が
若干性われており、この硝化により発生したＮ０ｆ−Ｎ
が、工程が切替えられた際第３＃１３または第２ｍ１２
で行われることになる汚泥のリン放出を阻害するので、
王権切替え後仁のＮ　Ｏｘ　−Ｎが楠１３．１２内で脱
堵素され除去されるの紀要する時間を勘案して、各工程
の時間は６〜１０＃間程度とすることが望ましい。

「発明の具体的作用効果」 この発明の処理方法は、固着活性汚泥を用いて第１工程
と第２工程とを交互に繰返す方法なので、第２梢１２お
よび第３檀１３の汚泥に嫌気性状態−好気性状態のスト
レスを与えることができ、従って、第２椿１２および第
ｇｍｌ　ａの汚泥中の微生物のリン取込み能力の向上が
図れる。

また、この処理方法にあっては、リンを放出せしめる！
（第１工程の第２槽１２、第２工程の第３槽１３）の前
段で廃水の脱窒素処珍を行うので、リン放出を行う柳１
２あるｂは１３にＮｏｔ−Ｎが流入して汚泥中の微生物
のリン放出が阻害されることがなく、これらの檜１２，
１３の微生物は充分にリン放出を行うことができる。従
って、この汚泥は、工程が切替えられた後のリン取込み
能力が高くなり、廃水中のリンの除去を効率良くなし得
る。さらに、この処理方法では、リン取込みを行う槽１
３あるいは１２の前段にリン放出を行う槽１２あるいは
１３を設けるので、これにより廃水は、リン濃度が高め
られ良状態でリン取込みを行う楠１３あるＩ／’Ａ＃ｉ
１２へ送られる。よって、これらの槽１３，１２の汚泥
中の微生物はよシ活発にリン取込みを行うことになるの
で、この処理方法はさらに脱リン効率の高いものとなる
。

またさらに、この処理方法にあっては、充填材１５ない
し１８に付着された汚泥（固着汚泥）を用いているので
、放流する最終処理水中に汚泥の微細フロックが混入す
る恐れがなく、得られる処理水の水質が良好なものとな
る。ま九、浮遊活性汚泥を用いる場合のように、汚泥の
沈降性をも勘案して汚泥管理を行う必要がなく、各種１
１ないし１４での処理機能を充分果すように汚泥を管理
すれば良く、従って、仁の処理方法にあっては、汚泥の
維持管理を容易に行うことができると共に、原廃水の負
荷変動に対しても強く、安定した廃水処理を行うことが
できる。さらに、汚泥を返送する必要がないので、原廃
水の流入量や性状に応じて汚泥返送量を決足する等の煩
雑な作業が不要となり、装置の運転が容易となる。さら
にまた、固着汚泥を用いているので、第１ｍ１１あるｈ
＃ｉ第４ＰＰＪ１４では、汚泥中の硝化菌の増殖忙必要
な汚泥令を充分に取ることができ、よって、これらの摺
１１あるｌ／’ＡＦｉ１４における硝化処理は効率良く
行われる。

また、この処理方法にあってｉＪ戻１工程と第２工程と
を繰返すので、第１槽１１および第４槽１４に収容され
た汚泥は、これらの槽１１，１４で脱窒未処理を行う際
に肥厚化しても、これらの槽１１１４で硝化処理を行う
際に自己消化により減少する。従って、この処理方法は
、これらの槽１１゜１４の充填材１５．１８の逆洗を要
すまでの期間を、通常の単に浮遊汚泥を用いた活性汚泥
処理法に比べてはるかに長期とすることができ、廃水処
理を長時間継続して行うことができる。

ζらに、この処理方法にあっては、ｗ、１工程と第２工
程との切替時各種１１ないし１４の状態を逆転（好気性
状態＃嫌気性状態）させなければならない問題があるが
、第１工程から第２工程への切替を例にとると、第３槽
１３と第４槽１４で連続して散気装置１９，１９によシ
廃水中に空気を吹き込むことにより、第４槽１４のＤＯ
は２５〜６騨と割合高くなるが、第２工程ではこの第４
析１４に原廃水を流入せしめるので短時間で＠４槽を嫌
気性状態にすることができ、従って、この処理方法によ
れば、工程切替時の移行も円滑にでき廃水処理に支障を
きたすことがない。

「実施例」 第１図に示した処理装置を用いて、この発明の処理方法
を実施した。装置の運転条件を下記に示す。

外槽の滞留時間　６時間 硝化処理水の循環率　原廃水に対し３００％＠１工程と
第２工程との切替時間　８時間この処理により得られた
処理水の水質を第２表に示す。

第２表からこの発明の処理方法によれば、充分高度な廃
水の処理を行い得ることがわかる。

なお、以上の説明では、外槽１１ないし１４の果す機能
を分けて説明したが、各＃＋１１ないし１４の機能は明
確に区分できるものではなく、例えば、第１工程におけ
る第３槽１３のリン取込み機能、ＢＯＤ除去機能と第４
槽１４の硝化機能などけ、程度の差のみでいずれの槽１
３および１４でも行われている。

また、第１工程圧おける第１槽１１、第２槽１２などの
ように嫌気性状態にある楢には、密閉式の上蓋を設ける
こととすれば、これらの槽１１，１２はより嫌気性の状
態となるのでそれぞれの槽１１゜１２における脱窒素、
リン放出の効率が高まり、効率の良い廃水処理を行うこ
とができる。

「発明の効果」 以上説明したように、この発明の含窒素・すｙ腿水の処
理方法は、固着汚泥が収容された槽を４槽以上設けてこ
れらを４つの槽群に分け、＠１４１ｇ群で脱窒未処理、
＠２２槽でリン放出、第３もＩＩＩ群でリン取込み、第
４Ｐ＃群で硝化処理を行う＠１工程と、第４Ｍ群で脱窒
未処理、第３槽群でリン放出、第２槽群でリン取込み、
第１槽群で硝化処理を行う第２工程とを所定時間ごとに
繰返し行う方法なので、廃水処理に際してｐＨ調整剤や
有機栄養源、無機凝集剤を添加することなく脱窒素・脱
リン、ＢＯＤ除去を効率良く行うことができる。

従って、ランニングコストの低減が図れる。

また、この処理方法は、固着汚泥を用いているので、汚
泥の沈降性の維持や返送汚泥量に注意を要すことがなく
汚泥の維持管理が容易であるうえ、原廃水の負荷変ｆＪ
ｈにも強く、シかも余剰汚泥の発生量も極めて少なく、
従って、この処理方法によれば容易に安定した廃水処理
を行うことができる。

さらに、この処理方法では、廃水中のＮｏ−１−Ｎを脱
窒未処理して除去した後汚泥中の微生物のリン放出を行
わせるので微生物に充分リン放出を行わしめることがで
きる。従って、この微生物はリン取込み能力にＫれたも
のとなるので、この処理方法は、廃水中のリン全効率良
く除去し得るものとなる等、種々の利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の廃水処理方法に用いられる処理装置
の一例を示す概略構成Ｍ％第２図および第３図はそれぞ
れ従来の処理方法を示す工程図である０ １１・・・・・第１槽、１２・・・・・ｍ２ｆｊ、１３
　・・−・第３槽、１４・・・・・第４槽、１５．　１
６．　１７．　１８・・・・・充填材、２３，２４・・
・・・流入路、２５　＋　２６・・・・・循環路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 汚泥が表面に固着きれた充填材を収さめた槽（４槽以上
   設けて、これらを４つの槽群に分け、壕ず、嫌気性状態
   忙あ６第１の槽群に原廃水。 処理水の一部を送シこれを脱窒未処理した後、２れを嫌
   気性状態にあり汚泥がリン放出状態にあ≧第２の槽群に
   送って汚泥からのリンを廃水に溶ｔせしめ、これを好気
   性状態にあり汚泥がリン取ｉみ状態にある第３の槽群に
   送ってリン除去を行てた後、これを好気性状態とした第
   ４の槽群に送］硝化処理して、この処理水の一部を第１
   の槽群（送り、残部を放流する第１工程を所定時間行つ
   ）後、 次に嫌気性状態にある第４の槽群に原廃水と４理水の一
   部を送りこれを脱窒未処理した後、こＪを嫌気性状態に
   あり汚泥がリン放出状態にあるプ３の槽群に送って汚泥
   からのリンを廃水に溶解せしめ、これを好気性状態にあ
   り汚泥がリン取込み状態にある第２の槽群に送ってリン
   除去を行った後、 これを好気性状態とした第１の槽群に送り硝化処口 以降第１工程と第２工程とを交互に繰返すことを特徴と
   する含窒素・リン廃水の処理方法。