JPS6036838B2

JPS6036838B2 - 汚水の浄化法

Info

Publication number: JPS6036838B2
Application number: JP51026693A
Authority: JP
Inventors: 晃司石崎; 正博北川; 英春野津; 正夫佐藤
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1976-03-11
Filing date: 1976-03-11
Publication date: 1985-08-22
Also published as: JPS52109761A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、アンモニア性窒素、有機性窒素化合物などの
窒素化合物および他の有機物を含む有機性汚水の浄化法
、さらに詳しくは、表面に微生物膜を形成させた固体粒
子を処理槽内に分散、浮遊状態で滞留させてかかる汚水
を効率的に浄化する方法に関する。

一般に、窒素化合物および他の有機物を含む有機性汚水
の浄化には生物学的方法が採用される。

生物学的方法では、ＢＯＤ、ＣＯＤ等の指標で示される
有機物（以下、ＢＯＤ成分という）は好気的条件下で、
ＢＯＤ成分酸化微生物により酸化除去され、アンモニア
性窒素は好気的条件下で硝化菌により硝酸性窒素あるい
は亜硝酸性窒素に酸化され（硝化）、ついで、硝酸性窒
素、亜硝酸性窒素は嫌気的条件下で脱窒菌により窒素ガ
スに還元されて（脱窒）除去される。従来、かかる方法
の１つとして浮遊汚泥を用いる方法が知られている。

この方法では、処理槽内で彼処理水と浮遊汚泥を充分に
接触させ、該酸化反応あるいは還元反応を行わせて処理
した後、処理水および浮遊汚泥の混合物を沈降槽に移し
、該汚泥を沈降させて処理水と分離する。処理水はその
まま排出させるか、つぎの処理槽に導入され、沈降した
汚泥は引抜かれ、一部もとの処理槽に返送されて再使用
され、残りは余剰汚泥として廃棄される。しかしながら
、この方法では処理速度がきわめて遅く、処理に長時間
かかり、そのため大容量の設備を必要とし、また、いわ
ゆるバルキングといわれる現象を起して汚泥の沈降性が
悪くなり、処理水と共に流出して処理水質の低下をひし
おこし、ひどい場合には処理槽中の汚泥がなくなり、生
物処理が行われなくなるなど安定な運転の維持管理を行
うことが困難な場合がいまいま起るという問題がある。

また、好気的なＢＯＤ成分の酸化反応とアンモニア性窒
素の硝化反応は、並行して、各々独立に進行するが、こ
れを同一槽内で行う場合、硝化菌の増殖速度が８０Ｄ成
分酸化微生物の増殖速度より小さいために、汚泥引抜き
によって硝化菌が減少し、ついには硝化反応が全く停止
することとなるので、硝化反応を安定に行わせるために
は８０Ｄ成分の負荷を低くする必要がある。

このため、ＢＲＤ成分の処理を別途に行わせる方法や汚
泥濃度を高めることが提案されているが、別途に処理工
程を設けることは経済的でなく、汚泥濃度もある程度以
上に高めることは困難であり、近年問題となっている富
栄養化防止上から脱窒を行うに際して問題となる。さら
に、嫌気的条件における脱窒反応においては安定な運転
を維持するため、充填塔内に充填物を充填し、この表面
に微生物膜を形成させて処理を行う方法が提案されてい
るが、充填物の単位体積当りの生物量が少なく、容積効
率が小さく、これを大きくするために粒径の小さい充填
物を用いると充填塔が閉塞しやすくなる欠点がある。

本発明者らは、かかる問題点、欠点を解消し、効率的で
、安定な運転の維持管理のできる生物学的方法による汚
水の浄化法を得るべく鋭意研究した結果、表面に微生物
膜を形成させた固体粒子を処理槽内に分散、浮遊状態で
滞留させることにより、安定な運転の維持管理が容易で
、きわめて短時間に比較的小容量の設備で処理ができ、
汚泥返送などの操作が不要となり、ＢＯＤ成分の酸化反
応とアンモニア性窒素の硝化反応も同一槽内で効率よく
行え、充填物を用いる方法のように閉塞などを起さない
ことを見出し、本発明を完成するにいたつた。すなわち
、本発明は、有機物および窒素化合物を含む有機性汚水
を生物学的方法により浄化するに際し、糟内が、下部で
連続する処理室と分離室の２室に仕切られた好気性処理
槽（以下、曝気槽という）および嫌気性処理槽（以下、
脱窒槽という）の各処理室中に、該汚水中における終端
速度が５〜３００ｍノ時間で表面に微生物膜を生成せし
めた固体粒子を多数、分散、浮遊状態で滞留させ、塚気
槽の分離室と脱窒槽の処理室および／または曝気槽の処
理室と脱窒槽の分離室を連結し、爆気槽または脱窒槽の
処理室に導入される該汚水を処理することを特徴とする
汚水の浄化法を提供するものである。

本発明の方法によれば、分散、浮遊状態で滞留する固体
粒子が微生物の付着するためのきわめて広大な表面積を
与えることができるため、生物反応の速度が著しく早く
なり、非常に短時間で処理ができ、設備も比較的小容量
でよい。また、該粒子の終端速度を一定の範囲とし、特
定の構造を有する処理槽を用いることにより、粒子と処
理水が容易に分離し、微生物を付着した粒子が常に糟内
に滞留しており、バルキングなどによる微生物の糟外へ
の流出がほとんどなく、汚泥の返送などの操作が不要で
、安定な運転の維持管理ができる。さらに、ＢＯＯ成分
の酸化反応とアンモニア性窒素の硝化反応も同一槽内で
効率よく行うことができ、充填物を用いる方法のような
閉塞などの問題もなく非常に効率的に脱窒が行える。し
かして、本発明方法は、一次処理水のみならず二次処理
水にも適用でき、基本的に被処理水（汚水）は曝気槽で
爆気処理されて、ＢＯＤ成分の除去および硝化が行われ
、ついで、脱窒槽で脱窒が行われて処理される。

この際、硝化により硝酸性窒素あるいは亜硝酸性窒素が
生じるため、ｐＨが低下し、処理速度が低下するので、
これを防ぐために曝気槽にアルカリを添加してｐＨを調
整する。また、脱窒槽においては、すでにＢＯＤ成分が
除去されており、脱窒菌に必要な養分として有機物、例
えばメタノール、酢酸などを添加する。所望によりこの
処理工程を数段くり返すことにより、さらに効率的な処
理ができる。本発明においては、脱窒と曝気処理の順序
を入れかえてもよく、曝気処理水の一部を返送しながら
、直接汚水を脱窒槽に導入すれば、そのＢＯＤ成分によ
り有機物の添加を少なくすることができ、また、脱窒の
際にはアルカリが生ずるので、つぎの曝気処理における
アルカリの添加を少なくすることができる。つぎに添付
の図面を用いて本発明を説明する。

図面中、第１図〜第４図はいずれも、本発明方法の具体
的な実施の態様を示すフロー・シートである。第１図に
おいては、第１脱窒槽２、第１暖気槽３、第２脱窒槽４
、第２曝気槽５および沈降槽６を順に連結してあり、第
１暖気槽３にはアルカリ槽１０、第２脱窒槽４にはメタ
ノール槽１１が連結してある。

脱窒槽および曝気槽いずれも処理窒１２および分離室１
３に仕切られ、両室は槽下部において連続し、各処理室
には表面微生物膜が形成した固体粒子１４が分散、浮遊
状態で滞留しており、また、脱窒槽は嫌気的に、曝気室
は酸化に必要な酸素を供給し、好気的にしてある。汚水
導入管１から導入される汚水は、曝気処理水返送管７を
介して第１曝気槽３から返送される曝気処理水と共に、
第１脱窒槽２の処理室１２に入り、固体粒子１４の表面
の微生物により、汚水中の有機物が一部消費され、曝気
処理水中の硝酸性窒素および亜硝酸性窒素が脱窒される
。

処理水は処理室１２の下方から分離室１３に移る。処理
水と共に分離室１３に移行する固体粒子１４はその固有
の終端速度により、分離室１３の下部で処理水から分離
して処理室に戻り、処理水のみが分離室１３の上部から
連結管１５を通して第１曝気槽３の処理室１２に入る。
該処理室１２ではアルカリ槽１０からアルカリが添加さ
れ、所定のｐＨを維持しながら、ＢＯＤ成分の酸化除去
および硝化が行われ、処理水は第１脱窒槽２における同
様に固体粒子１４が分離され、第２脱窒槽４の処理室１
２に入る。ここでは、メタノール槽１１からメタノール
が添加され、脱窒される。同様に、処理水はさらに第２
曝気槽５の処理室１２に入り、再曝気され、脱窒反応に
関与しなかった余剰のメタノールが微生物によって分解
除去される。第２曝気槽５の処理水は沈澱槽６に入り、
処理水と共に流出する少量の汚泥を沈澱させ、汚泥は汚
泥排出管８から、処理水は排出管９から排出される。第
２図においては、第１曝気槽３、脱窒槽２、第２曝気槽
５および沈降槽６を順に連結してあり、第１爆気槽３に
はアルカリ槽１０、脱窒槽２にはメタノール槽１１が連
結してある。第１図におけると同様に、曝気槽、脱窒槽
は各々、処理室１２および分離室１３に仕切られ、各処
理室には表面に微生物膜を生成せしめた固体粒子を分散
させ、各々好気的、嫌気的にしてある。汚水導入管１か
ら導入される汚水は、脱窒処理水返送管１６を介して脱
窒槽２から返送される脱窒処理水と共に、まず、第１曝
気槽３の処理室１２に入り、ついで順次、第１図におけ
ると同様に処理される。

この方法においては、返送される脱窒処理水中のアルカ
ＩＪ‘こよりｐＨ低下が防げ、アルカリの添加量を少な
くすることができる。第３図は、第２図におけると同様
の処理を数段くり返す方法を示すものである。

この方法においては、汚水はアンモニア性窒素が完全に
硝化される前に、曝気槽から脱窒槽へ移されて脱窒され
た後、再度、曝気処理、脱窒処理をくり返す。これによ
り、脱窒処理で生じたアルカリを曝気処理に利用し、汚
水中の有機物を脱窒処理に利用できるので、アルカリお
よびメタノール等の添加を少なくすることができる。第
４図は下水処理場二次処理水のような比較的ＢＯＤ成分
の少ない汚水に対して適用される方法を示すものである
。本発明で用いる固体粒子としては表面に微生物が付着
し、被処理汚水中における終端速度が５〜３００肌／時
間のものであればいずれでもよく、例えば、活性炭、ゼ
オラィト、石炭、コークス、砂のような無機質粒子、合
成樹脂のような有機質粒子が挙げられ、磨耗や破壊しに
くいものが好ましい。

これらの粒子は、各槽の処理室内で櫨枠機またはガス吹
込みによる灘拝などの手段によって、常に分散、浮遊状
態とすることにより、微生物が付着するための広大な表
面積を提供する。また固体粒子が蝿梓、流動されること
により、粒子表面の微生物膜の厚さが一定に保たれるの
で処理反応を定常的に進行させることができる。終端速
度は３００ｍ／時間をこえると、粒子の充分な分散、浮
遊が困難となるので反応速度が低下し、また、５凧／時
間より小さいと処理水と分離しにくくなり、槽外へ流出
することとなる。

例えば、終端速度２〜５の／時のコークスまたは砂粒子
を曝気槽に濃度１０夕／１００ｃｃで添加して処理した
場合、１月後、に約５０％が流出し、ＢＯＤ除去率が５
０％、アンモニア性窒素除去率が３０％も低下し、また
、同様に終端速度３００〜１０００ｍ／時間のコークス
または砂粒子を用いた場合には充分な分散、浮遊が困難
で、そのために、必要以上の経費を要し、ＢＯＤ除去率
６０％、アンモニア性窒素除去率５０％以上にすること
ができなかった。これに対しＬ終端速度１２〜１２０の
／時間のコークスまたは砂を用いた場合は、ＢＯＤ除去
率９５％、アンモニア性窒素除去率９９％を長期間維持
できた。本発明で用いる処理槽は槽内が、下部で連続す
る処理室および分離室の２室に仕切られたもので、例え
ば、損枠機付反応槽、流動層、膨張層、縄杵機付流動層
などの形式とすることができ、常法に従った曝気槽は好
気的雰囲気に、脱窒槽は嫌気的雰囲気にすることができ
る。前記のとおり、処理室から処理水とともに分離室に
移行する固体粒子はその固有に終端速度により、分離室
内で処理水と分離して処理室へ戻り、常に処理室にとど
まるので糟外に流出することはない。これにより、別に
沈降槽を設ける必要もなく、効率的に分離が行われ、本
発明の１つの特徴である。本発明方法においては、設備
の起動にあたり、糟内の処理室に固体粒子を投入し、条
件を調整して運転を続け、粒子表面に微生物膜を充分形
成させた後、定常運転を行う。

この際、下水処理場等の余剰汚泥を添加すると微生物膜
形成の時間を短縮できる。定常運転開始後、粒子は槽外
に流出することなく留り、半永久的に使用でき、バルキ
ングなどの現象も起らず。安定な運転の維持管理が容易
である。以上のごとく、本発明の方法は分散、浮遊状態
で滞留する固体粒子が微生物の付着するためのきわめて
広大な表面積を与えるので、生物反応の速度が著しく早
くなり、非常に短時間に処理ができ、そのため、設備も
比較的４・容量でよく、また、該粒子の終端速度を一定
の範囲とし、特定の構造を有する処理槽を用いることに
より、粒子と処理水が容易に分離し、微生物を付着した
粒子が常に槽内に滞留しており、別途、沈降槽も不要で
、バルキングなどによる微生物の糟外への流出がほとん
どなく、汚泥の返送も不要で、安定な運転の維持管理が
でき、さらに、８０Ｄ成分の酸化反応とアンモニア性窒
素の硝化反応も同一槽内で並行して行うことができ、充
填物を用いる方法のような閉塞などの問題もなく、効果
的に脱窒が行え、富栄養化防止上からもきわめて有用な
汚水の浄化法である。

つぎに実施例を挙げ、本発明をさらに詳しく説明する。

実施例１第１図に示すフロー・シートに従い、ＢＯＯ２１蛇ｐｍ、アンモニア性窒素３８ｐｐｍ、硝酸
性窒素０．１ｐｐｍの下水を処理した。

第１脱窒槽、第１曝気槽、第２脱窒槽および第２曝気槽
の滞留時間を各々６び分、４５分、３０分および３０分
とし、下水流入量の２情量の曝気処理水を第１脱窒槽へ
返送した。

各槽の処理室には終端速度１２〜１２０の／時間のコー
クス粒を各々１０夕／１００ｃｃの濃度で分散、浮遊さ
せ、第１曝気槽には水酸化ナトリウム水溶液を添加して
ｐＨ約７に調整し、第２脱窒槽には流入下水の７０ｐｐ
ｍに相当するメタノールを添加した。排水管から排出さ
れた処理水はＢＯＤＩ０ｐｐｍ、アンモニア性窒素０．
４ｐｐｍ、硝酸性窒素０．１ｐｐｍ、総窒素０．５ｐｐ
ｍであった。

実施例２第２図に示すフロー・シートに従い、ＢＯＤ２１０ｐｐｍ、アンモニア性窒素３８ｐｐｍ、硝
酸性窒素０．１ｐｐｍの下水を処理した。

第１鰻気槽、脱窒槽、第２脱窒槽の滞留時間を各々６０
分、２０分、３０分とし、各槽の処理室には終端速度１
２〜１２０の／時間の砂を各々１０夕／１００ｃｃの濃
度で分散、浮遊させ、第１曝気槽には水酸化ナトリウム
水溶液を添加してｐＨ約７に調整し、脱窒槽には流入下
水の１３５ｐｐｍに相当するメタノールを添加した。

排水管から排出された処理水は８０ＤＩ１ｐｐｍ、アン
モニア性窒素０．７ｐｐｍ、硝酸性窒素０．２ｐｐｍ、
総窒素１．１ｐｐｍであった。

実施例３第３図に示すフロー・シートに従い、ＢＯＯ２４蛇ｐｍ、アンモニア性窒素４１ｐｐｍ、硝酸
性窒素０．かｐｍの下水を処理した。

滞留時間は、３基の爆気槽で各々６０分、最後の曝気槽
で３０分、３基の脱窒槽で各々２０分とし、各槽の処理
室には終端速度１２〜１２０肌／時間の比較的灰分の多
い低カロリーの徴粉炭を各々１０夕／１００ｃｃの濃度
で分散、浮遊させ、第３番目の爆気槽には水酸化ナトリ
ウム水溶液を添加してｐＨ約７に調整し、第２番目およ
び第３番目の脱窒槽には各々流入下水の４政ｐｍおよび
２倣ｐｍに相当するメタノールを添加した。

排水管から排出された処理水はＢＯＤＩ沙ｐｍ、アンモ
ニア性窒素ｌｐｐｍ、硝酸性窒素０．２ｐｐｍであつた
。

実施例４第４図に示すフロー・シートに従い、ＢＯＤ１５ｐｐｍ、アンモニア性窒素３１ｐｐｍ、総窒
素３６ｐｐｍの都市下水二次処理水を処理した。

濠気槽の滞留時間は４び分、脱窒槽の滞留時間は２０分
で、各槽の処理室には終端速度１２〜１２０肌／時間の
コークス粒を１０夕／１００ｃｃの濃度で分散、浮遊さ
せ、曝気槽には水酸化ナトリウム水溶液を添加してｐＨ
７に調整し、脱窒槽には同糟に流入する硝酸性窒素の３
倍量のメタノールを添加した。処理水８０Ｄ５ｐｐｍ、
総窒素０．４ｐｐｍであった。実施例５内容積１５〆
の曝気槽を用いて、本発明方法による下水処理工場二次
処理水（ＢＯＤ１４ｐｐｍ、アンモニア性窒素２８ｐｐ
ｍ）の硝化および８０Ｄ除去の回分試験を行った。

試験は、槽内に終端速度１２〜１２０ｍ／時間の砂を１
０夕／１００ｃｃの濃度で添加し、溶存酸素４ｐｐｍ、
ｐＨ７．０に調整し、一定時間ごとに試料を採取し、Ｂ
ＯＤ、アンモニア性窒素および硝酸性窒素濃度を測定し
た。添付の第５図に処理時間（時間）とＢＯＤ、アンモ
ニア性窒素および硝酸性窒素の濃度（ｐｐｍ）との関係
を示す。

第５図から明らかなごとく、ＢＯＤ（１）に比べ、アン
モニア性窒素（０）が短時間に直線的に減少し、それに
ともない硝酸性窒素（ｍ）が直線的に増加し、本発明方
法においては、硝化およびＢＯＤ成分の除去が同時に行
われ、特に硝化速度が著しく大であることがわかる。

したがって、これを嫌気処理することにより効率的に脱
窒が行え、脱窒法として非常に有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は、いずれも本発明方法の具体的な実施
の態様を示すフロー・シート、第５図は回分試験におけ
る処理時間（時間）とＢＯＤ、アンモニア性窒素および
蓮硝酸性窒素の濃度（ｐｐｍ）との関係を示すグラフで
ある。図面中の数字はつぎのものを意味する。２および４：脱窒槽、３および５：曝気槽、１２：処理
室、１３：分離室、１４：固体粒子。第１図第２図第３図第４図第５図

Claims

【特許請求の範囲】１有機物および窒素化合物を含む有機性汚水を生物学
的方法により浄化するに際し、槽内が、下部で連続する
処理室と分離室の２室に仕切られた好気性処理槽（曝気
槽）および嫌気性処理槽（脱窒槽）の各処理室中に、該
汚水中における終端速度が５〜３００ｍ／時間で表面に
微生物膜を生成せしめた固体粒子を分散、浮遊状態で滞
留させ、曝気槽の分離室と脱窒槽の処理室および／また
は曝気槽の処理室と脱窒槽の分離室を連結し、曝気槽ま
たは脱窒槽の処理室に導入される該汚水を処理すること
を特徴とする汚水の浄化法。２曝気槽の分離室と脱窒槽の処理室を連結し、曝気槽
に導入される該汚水を処理する特許請求の範囲第１項記
載の方法。３曝気槽の分離室と曝気槽の処理室を連結し、脱窒処
理水の一部を曝気槽に返送する特許請求の範囲第２項記
載の方法。４脱窒槽の分離室と曝気槽の処理室を連結し、脱窒槽
に導入される該汚水を処理する特許請求の範囲第１項記
載の方法。５曝気槽の分離室と脱窒槽の処理室を連結し、曝気処
理水の一部を脱窒槽に返送する特許請求の範囲第４項記
載の方法。