JPS61118194A - 排水の生物学的処理方法 - Google Patents

排水の生物学的処理方法

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JPS61118194A
JPS61118194A JP23753984A JP23753984A JPS61118194A JP S61118194 A JPS61118194 A JP S61118194A JP 23753984 A JP23753984 A JP 23753984A JP 23753984 A JP23753984 A JP 23753984A JP S61118194 A JPS61118194 A JP S61118194A
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nitrogen
treatment
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下岡 敏雄
Hiroaki Miyakoshi
宮腰 博明
Shuichi Kojima
修一 小島
Toyoichi Yokomaku
豊一 横幕
Masaki Aizawa
藍沢 正樹
Keiichi Koshiba
小柴 慶一
Asao Horiuchi
堀内 朝夫
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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】 (産業上の利用分野) 本発明は、嫌気工程および好気工程を含む回分式の活性
汚泥法による排水の生物学的処理方法に関し、特に排水
中の窒素と燐とを同時に生物学的に処理して一水中から
除去する方法に関する。
(突来の技術) 近年、内湾、内海、湖沼等の水域における窒素および燐
による富栄養化現象の進行は、水質汚濁の主原因として
大きな社会問題化し、これらの水質汚染の原因となる一
般家庭および工場排水に対して、特に排水中に含まれる
窒素および燐に対して厳しい規制が実施され、そのため
の排水処理方法も種々提案されている。
排水処理方法として最も一般的な方法は活性汚泥法によ
る生物学的処理方法であり、該方法による窒素の除去は
、好気条件下でBOD酸化菌と硝化菌を利用して、排水
中の各種窒素化合物を亜硝酸または硝酸まで酸化する工
程と、嫌気条件下で脱窒菌を利用して、硝化工程で生成
した硝酸または亜硝酸を窒素ガスに還元する脱窒工程の
2工程からなっている。
また、活性汚泥法により微生物反応を利用する燐の除去
方法は、生物学的燐除去法と呼ばれ、生物学的処理の嫌
気工程で放出された燐を好気工程で微生物の細胞に過剰
に取り込ませて、この燐を取り込んだ微生物を余剰汚泥
の形で処理系外に取出す方法と、微生物に°より過゛剰
に摂取された燐を榎気条件下で再び放出させて、燐の濃
縮液とし、これを化学的に凝集させて分離除去する方法
に大別されている。
(発明が解決しようとしている問題点)しかしながら、
上記の如き従来の活性汚泥法により、窒素と燐を同時に
除去しようとすることは、嫌気処理と好気処理という互
いに相反する微生物代謝メカニズムを利用するものであ
るため、従来の嫌気工程と好気工程とを組合せた活性汚
泥L   法では排水中の窒素と燐とを同時に効率的に
除去することは極めて困難であり、通常は、排水中の窒
素は全体の40〜60%しか除去できず、また燐では3
0〜50%程度が除去されるにすぎなかった。
従って、可能な限り簡単な方法で且つ効率のよい排水の
生物学的処理方法が強く要望されているのが実情である
本発明者は上述の如き従来技術の欠点を解決し、上記の
要望に応えるべく、排水の生物学的あ理方法について鋭
意研究の結果、排水の注入工程を簡単に制御するのみで
、従来の回分式の排水の生物学的処理装置をそのまま利
用して、従来方法では達成し得なかった高い効率で排水
中の窒素と燐を容易に且つ低コストで同時に処理し、除
去できることを知見して本発明を完成した。
C問題点を解決するための手段) すなわち、本発明は、嫌気工程および好気工程を含む回
分式の活性汚泥法による排水の生物学的処理方法におい
て、排水を曝気槽へ1度であるいは分割して注入し、且
つ排水の流入中は曝気槽中で嫌気撹拌を行うことを特徴
とする排水の生物学的処理方法である。
本発明を更に詳細に説明すると、本発明が主たる第1の
特徴とする点は、処理すべき排水を従来の回分式の活性
汚泥法により処理するに際して、曝気槽への排水の注入
を1度でまたは分割して注入することであり、第2に特
徴とする点は、排水の注入中は曝気槽内で嫌気撹拌する
ことであり。
このような特徴点により、本発明の目的が主として達成
されたものである。
すなわち、本発明者の詳細な研究によれば、処理すべき
原排水を、曝気槽へ注入する際は、排水を1回でまたは
8回以下に分割注入し、且つ曝気槽へ注入中は曝気槽中
で嫌気撹拌な行うことにより、ATPの加水分解が速や
かに進行して燐が放出され、続いて行う曝気による好気
条件下ではATPが生産され、微生物が燐を過剰に摂取
でき、一方1次いで行う脱窒工程の嫌気条件下では亜硝
酸または硝酸態の窒素が存在するために、ポリリン酸蓄
積微生物は通常の呼吸代謝を維持することができ、摂取
した燐は放出されず、従って一連の生物学的処理工程を
通して汚泥の燐含有率が高濃度に維持され、結果として
燐の除去効果が著しく高く維持されることを知見したも
のである。
本発明において、窒素と燐とを同時に処理することがで
きる排水としては、食品工場排水をはじめとする工場排
水、し尿および下水などの有機性排水で、窒素と燐とを
過剰に含有する排水であれば、いずれの排水をも処理す
ることができる。特にBOD濃度濃度1自01 以下で、BOD/窒素比が3以上の排水であれば、本発
明の処理効果が最もWJ著となる。
本発明方法は以上の点を主たる特徴とし、それ以外の生
物学的処理工程は従来公知の工程でよい.上記の特徴を
含有する本発明方法を本発明の1実施態様を示す添付図
面を参照して更に具体的に説明すると、第1図に図解的
に示す通り,処理すべき原排水は、流入路1より貯留槽
2に導かれ、ここで一旦貯留される.この貯留槽中の原
排水は均質化の目的で曝気もしくは機械撹拌により撹拌
混合するのが好ましい。
次いで貯留槽中の原排水は、原排水ポンプ3により、流
入路4を経て曝気槽5に流入される。前述の通り、本発
明の第1の特徴は、曝気槽への排水の注入は、1度で行
うかあるいは8回以下に、好ましくは均等割合で分割注
入することである。
このような分割注入を行うことおよび後記の第2の特徴
との組合わせによって、曝気槽内の嫌気状態が適度に保
持され、その結果、後に行う脱窒工程で使用する水素供
与体の使用量を低減でき、更に重要な点は、活性汚泥中
のポリ燐酸蓄積微生物の燐摂取性能を高く維持すること
ができる点である・ 本発明者の詳細な研究によれば、8回を越える分割注入
では、上記とは逆にポリ燐酸蓄積微生物の活性が低下す
ることを見い出した。また、上記の分割注入の1回に要
する時間は15分以上とし、全体の流入に要する時間は
30分〜180分の範囲とすることにより、後述の第2
の特徴と合′□   ゎe−C1最もポリ燐酸蓄積微生
物。活性、高、維持できることを見い出した。また、前
述の通り、本発明の第2の特徴は、この原排水の曝気槽
中への流入中は、曝気槽中で曝気を行わず、そのまま撹
拌混合、すなわち嫌気撹拌を行うことであり、この嫌気
撹拌によって原排水と活性汚泥とを十分に混合する。こ
の嫌気撹拌によって原排水中のATPが加水分解され十
分な燐の放出が生じる。このような嫌気撹拌は、撹拌ポ
ンプ等による機械的撹拌でもよいし、原排水の流入速度
を利用する撹拌方法のいずれでもよい。
原排水の流入が終了した後、曝気槽中で曝気を開始する
。曝気は、従来公知のいずれの方法でもよく、例えば送
風4I!7により管路8を経て送られる空気によって行
うことができる。この曝気工程により流入した原排水中
の窒素成分の硝化反応が進行し、窒素成分の大部分は亜
硝酸態あるいは硝酸態の窒素に酸化される。このような
窒素成分の酸化が終了した時点で、曝気を終了させるの
が好ましく、従って所定の曝気時間内に酸化が丁度完忰 了するように、負荷量、曝気量等を設定するのが好まし
い、また硝化反応は酸生成反応であるので、曝気中にP
Hが低下しすぎる場合にはアルカリ剤を薬注路9から曝
気槽中に添加するのが好ましい、処理終了時の曝気液の
p)lは通常は6.5〜9.5に保持されていればよい
以上は、排水の注入を1度で行う場合であるが、排水を
2回以上8回以下に分割して、好ましくは均等割合で注
入させる場合、例えば2回に分けて注入する場合は、最
初の1回は半量の排水で上記の如く行い、2回目の排水
の注入は全体の曝気時間の約半分が経過した時点で行い
、注入後は嫌気撹拌を行う、このようにして、第1回目
の曝気で生じた窒素酸化物は、第2回目の注入の排水を
水素供与体として利用して、窒素ガスとして除去される
。その後、残りの時間曝気を行って曝気工程を完了する
。また、3回以上の排水の分割注入の場合は、上記に準
じて行えばよい、従って、このような分割注入を行うこ
とにより、注入された排水は水素供与体として作用する
ので、最後の脱窒工程で使用する水素供与体の添加量を
節減することができるという利点もある。
最後の硝化反応が終了し、最後の曝気工程を終了した後
は、嫌気撹拌を行う、この嫌気撹拌は、薬注路10から
水素供与体を曝気槽中に添加するとともに曝気槽内の撹
拌ポンプ6により、曝気を行わずに嫌気撹拌を行い、脱
窒反応を進行させ、窒素を窒素ガスとして分離させる。
この嫌気工程で使用する水素供与体としては、メタノー
ル、エタノール、酢酸、イソプロピルアルコール等の工
業薬品、あるいは流入排水組成に類似した窒素と燐を過
剰に含有しない廃液等が使用できる。この嫌気撹拌工程
における水素供与体の添加量は、硝化反応によって生成
した亜硝酸、硝酸態の窒素が脱窒反応により、窒素ガス
として系外に除去されるに足る量で十分であるが、本発
明においては前述の如く、排水の注入を分割して行うこ
とで、これらの水素供与体の使用量が節減されて経済的
となっている。また嫌気撹拌時間も脱窒反応が終了する
に必要な時間にする。
以上の脱窒反応が終了すると、添加した水素供与体が消
費されず、1部残存することがあるので、この水素供与
体を除去するために短時間の再曝気処理を行い、再曝気
処理が終了後は撹拌を停止して活性汚泥を沈降分離させ
る沈澱工程に移る。所定時間の沈澱工程が終了したら、
放流路11によって上澄水を処理済水として放流する。
この処理済水は、通常塩素または次亜塩素酸塩類等の殺
菌剤により滅菌消毒処理するのが好ましい。
以上の処理で燐を過剰に摂取した余剰汚泥は、曝気槽5
からの処理済水の放流と同時に、あるいはその前後に排
泥管12から汚泥貯槽13に所定量を排泥し、管路14
から、脱水等の処理を行うかまたはそのまま搬出して処
分する。余剰汚泥の脱水方法は、通常行われている脱水
助剤としての鉄塩を用いる方法で燐を汚泥中に有効に固
定することが可能であるため、特別な脱水方法は不要で
ある。
(作用・効果) ’     i!J:。。□i * ? t* 、□。
。□。
低コストの回分式の排水処理設備をそのまま使用して、
排水の処理に際して、処理すべき排水を曝気槽中へ1度
でまたは分割注入し、且つ原排水の曝気槽への流入中は
、曝気を行わずに嫌気撹拌を行うことによって、ATP
の加水分解による燐の放出が有効に行われ、次いで曝気
による好気状態でATPが生産され、汚泥が燐を効率的
に過剰に摂取できる状態に保持されている。また脱窒反
応の嫌気状態でも亜硝酸または硝酸態の窒素が存在する
ため、燐を過剰に摂取した微生物は通常の呼吸代謝が行
うことができ、このような嫌気状態であっても、燐が放
出されない、従って本発明では従来の方法に比較して汚
泥の燐含有率を最後まで高く維持できるため、最後に余
剰汚泥を処分するのみで、燐を安定的且つ高度に除去す
ることができる。
また、本発明方法においては上記の燐の除去だけでなく
、前述の如き特定の各条件下でも生物学的な窒素の硝化
処理および脱窒反応には何ら悪影響を及ぼさない。
従って、本発明方法では、複雑で高価の設備を要せずに
、従来の回分式の設備をそのまま用いて、排水中の窒素
と燐を同時に効率的に処理して分離することができる。
また、排水を分割注入する場合は、分割注入した排水が
水素供与体として有効利用されるので、上記の効果に加
えて、使用するメタノール等の水素供与体が節約できる
という効果も奏することができる。
上記本発明の優れた効果は次の実験により証明されてい
る。
曝気槽容量201規模のベンチスケール実験装置により
、グルコース720mg/Q、スターチ400膳g/J
1、ペプトン320■g/fL、燐酸2゛水素カリウム
60膳g/l、尿素115腸g/交、BODi、000
mg/Jl、全窒素Song/l、全燐25+sg/文
を含む合成排水を用いて、曝気槽へ流入する排水の流水
時間を変化させて実験を行った。実験の処理のタイムス
ケジュールは、排水の流入O〜6時間→曝気12時間→
メタノール添加0.25時時間様気撹拌3時間→再曝気
1時間→沈St時間→放流1時間であり、排水の流入工
程を瞬時添加から6時間まで変化させ、流入工程中は嫌
気撹拌を行った。24時間で1回の処理を完了させ、排
水を半量入換えとして1日1サイクルで処理を行った。
また、処理のタイムスケジュールによって余る時間は待
機として、処理水放流後に線法したまま放置した。
処理結果として、排水流入時間と処理水質として、BO
D、全窒素、全燐について分析した結果は、後記第1表
の通りであった。
後記第1表から明らかな通り、BOD、全窒素の処理効
果は、排水の流入時間の変化にかかわらず、BODIO
mg/jL以下、全窒素10mg/M以下の水質を安定
して保つことができるが、全燐では0.5mg/i以下
の処理水質を安定して保つことができる条件としては、
排水の流入時間が30分以上180分以下の条件に限ら
れることが明らかである。
これは、排水の流入時間が短い場合には、ポリ燐酸蓄積
微生物の増殖を十分に行うことができず、好気工程での
汚泥の燐摂取量が低下するため、処理効果として悪化す
るものと判断される。
一方、逆に排水の流入時間が長い場合には、ポリ燐酸蓄
積微生物の増殖は十分に行われるものの、活性度が低下
し、好気工程での燐の摂取速度が低下するため、同じ様
に処理効果としては悪化するものと考えられる。このた
め本発明では、最も効果的にポリ燐酸′1#!Ik微生
物の処理機能を高め、窒素、燐の同時処理を可能とする
条件として、排水流入工程の時間を、30分以上180
分以下に定めることが最も適した処理条件であることが
証明されている。
次に同じく曝気層容量201規模のベンチスケール実験
装置により、前記と同一組成の合成排水を用いて曝気層
への排水の流入回数を変化させた場合の処理効果につい
て検討を行った。処理は1日1回とし、排水は半量入換
えとして排水の流入工程の時間は60分、120分、1
80分の3条件とした。
入    実験。処理。タイ、、8ケシ、−2,は、曝
気工程12時間、脱窒工程3時間、再鴎気工程1時間、
沈澱工程1時間、放流工程1時間の基本処理スケジュー
ルに従い、排水の分割注入回数によって。
曝気工程の時間も均等に分割した。
処理結果として、各流入工程時間別に排水の分割注入回
数と処理水質とじて、BOD、全窒素。
全燐について分析した結果を後記第2表に示す。
第2表から明らかな通り、B、OD、全窒素の処理は排
水の分割注入回数にかかわらず、BQD 10腸g/l
以下、全窒素の10−g/i以下を安定して保つことが
できるが、全燐では0.5mg/jL以下の処理水質を
安定して保つことができる条件としては、排水の分割注
入回数が8回以下で、且つ1回の流入工程に要する時間
として15分以上の場合に限られる。これは排水の流入
中に排水中のBOD成分を水素供与体として利用して脱
窒反応が起こることから、ここでの脱窒反応が完全に行
われる場合、すなわち流入回数として8回以下で、且つ
1回の流入工程が15分以上の場合では、汚泥中から燐
の放出が起こり、続く曝気工程での燐の摂取が良好に行
われることによる。
一方、燐の処理が十分に行うことができない排水の分割
注入回数が多いか、1回の流入工程に要する時間が短い
場合では、嫌気状態が燐放出のために必要とする状態に
至らないか、排水流入中の脱窒反応が反応時間が短いた
めに不十分となるために、亜硝斂あるいは硝酸が系内に
残留することによる燐放出が阻害され、その結果として
、いずれの場合においても曝気中の燐摂取に悪影響を及
ぼす結果とな゛る。
以上の結果は、ポリ燐酸蓄a微生物の生理機能面から考
えると極めて有益な現象を示唆している。すなわち、本
発明では、本発明による窒素、燐の同時処理の方法は硝
化、脱窒菌による窒素処理とポリ燐酸蓄積微生物による
生物学的窒素、燐処理条件をたくみに組合わせることに
より、その目的を達成するものであるが、回分式の活性
汚泥処理方法により、排水の分割注入回数と流入時間を
適切な処理条件に常に保つことにより、極めて容易に生
物学的窒素、燐の同時処理が可能となったものである。
この結果は、排水の分割注入回数と流入時間に関するも
のであるから、同時に硝化、脱窒処理工程におけるアル
カリ剤と水素供与体の添加量の削減にも効果を発揮する
従って、本発明では、生物学的硝化、脱窒、脱燐処理に
よる窒素、燐の同時処理と同時に、経済的に薬注費を著
しく低減することが可能な回分式の活性汚泥処理方法と
して、その発明の意味は極めて大きいものということが
できる。従って、本発明による適用排水は非常に広い範
囲にわたることが可能となった。
以上1本発明の処理効果は、以下に述べる実施例から明
らかに確認することができる。
実施例2 処理能力2m″7日のパイロットプラントにより、醤油
製造工場排水の連続通水処理試験を実施した。この連続
通水処理試験期間中の供試排水の性状は、下記第3表の
通りであり、処理期間中のBOD、窒素、燐の排水組成
には大きな変化は観察されず、また、BOD :窒素:
燐= 100:12:1.5と窒素と燐が過剰であるこ
とから、通常の活性汚泥法による処理では、処理水中に
窒素と燐とが残留する排水組成である。
Δ     旦」ヒ」 pH8,80,4 SS(mg/!L)      342     13
9TOC(腸gin  )          342
           178COD  (腸8/見 
)           380          
 18BBOG (mg/皇)    1.074  
   507全窒素(mg/i )    101  
    40全燐(mg/IL)     1B、3 
    4.5色度(度)      214    
  88連続通水処理試験では、脱窒工程で、水素供与
体としてイソプロピルアルコールを使用し、排水の流入
工程は2分割注入により、流入時間を各々A    3
0分間とした。
処理のタイムスケジュールは次の通りである。
まず、半量の原水を貯留槽から曝気槽へ30分間で流入
させ、曝気を6時間とし、第1回目の硝化工程を行い、
再び残りの半量を30分で流入させ、嫌気撹拌による第
1回目の脱窒工程を3時間行う0次に再び6時間の曝気
による第2回目の硝化工程を行い、硝化工程が終了する
と、水素供与体としてイソプロピルアルコールを添加し
、嫌気撹拌3時間で第2回目の脱窒工程を終了する。再
曝気工程2時間、沈澱工程2時間、処理水の放流工程1
時間として1日24時間で1回の処理が完了する。
連続通水処理試験結果を下記第4表に示し、処理・試験
期間中の一般的な排水の処理の経時変化について第2図
のその一例を示す。
Δ     !」ヒュ pH7,80,2 SS(1g/皇)!23 〒00  (腸g/41)           28
              GCon  (鳳g/I
L)           25          
   3BOロ (mg/u)           
14            4全窒素(mg/皇) 
   8.2     3.4全燐(履g/文)   
  0.28     0.20色度(度)     
  48      15連続通水処理試験期間中のB
OD成分の除去率は、98〜99%であり、最大でも2
0mg/!Lを越えることがなかった。窒素成分につい
ても除去率は93〜98%であり、最大でも10mg/
uを越えることがなかった。また、燐成分についても除
去率は97〜98%であり、最大でも0.5■g/lを
越えることがなかった。
処理経過の一例を追跡し、経時変化について第2図につ
いて検討すると、1回目の硝化工程における硝化率は、
BOD負荷0 、2 kg/kg・日で91%、2回目
の硝化率はBOD負荷が同様に0 、2 kg/kg・
日で97%であった。燐の挙動は原水の流入のよる嫌気
工程では、汚泥から放出され、曝気による後記工程で汚
泥に摂取される。脱窒工程で水素供与体として添加され
るイソプロピルアルコールによる嫌気状態では、燐の放
出は残存する硝酸イオンのため阻害されて起こらない。
以上の結果から1本発明方法による生物学的処理による
窒素と燐の同時処理方法は、極めて安定した処理効果を
発揮することが明らかである。
(以  下  余  白  ) −慶覧−1−j医二 BOD        全窒素       全リン流
入工程     −崩朧」ユ     −会1」ユ  
   −会朧」」」敷−」L   ス 担   Δ 加
   X !已瞬時添加    8.3  1.2  
  8.2  2.0     G、2  0.515
分   8.5  2.3   5.5  1.8  
 1.1  0.530分   ?、2  1.8  
  ?、Q   2.2   0.3  0.260分
   8.3  1.0    B、5  1.3  
 0.2  0.190分   5.8   Q、8 
  7.2  1.5   0.2  0.1120分
   B、7  2.0    B、0  1.3  
 0.1  0.1180分   8.0  1.8 
  5.5  1.8   0.2  0.1240分
   5.8  0.8    ?、5  2.0  
 1.2  0.5300分   ?、3  1.3 
   B、8  1.8    !、8  0.836
0分   8.1  0.9   7.2  1.8 
  1.13  0.7ユ 一段シー?二j図二
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の処理工程を図解的に示すものであり
、第2図は、本発明の実施例による処理試験期間中の一
般的な排水の処理の経時変化を示している。 l・・・・・・流入路     2・・・・・・貯留槽
3・・・・・・ポンプ     4−−−−−−流路5
・・・・・・曝気槽     6・・・・・・撹拌ポン
プ7・・・・・・送風Il     8・・・・・・管
路9・・・・・・薬注路    lO・・・・・・薬注
路11・・・・・・放流路    12・・・・・・排
泥管13・・・・・・汚泥貯槽   14・・・・・・
管路特許出願人 環境エンジニアリング株式会社第1図

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)嫌気工程および好気工程を含む回分式の活性汚泥
    法による排水の生物学的処理方法において、排水を曝気
    槽へ1度であるいは分割して注入し、且つ排水の流入中
    は曝気槽中で嫌気撹拌を行うことを特徴とする排水の生
    物学的処理方法。
  2. (2)分割注入を8回以下とする特許請求の範囲第(1
    )項に記載の排水の生物学的処理方法。
  3. (3)1回の注入を15分以上の時間を要して行う特許
    請求の範囲第(2)項に記載の排水の生物学的処理方法
  4. (4)排水を注入する時間を30分〜180分とする特
    許請求の範囲第(1)項に記載の排水の生物学的処理方
    法。
  5. (5)分割注入を均等分割とする特許請求の範囲第(1
    )項に記載の排水の生物学的処理方法。
JP23753984A 1984-11-13 1984-11-13 排水の生物学的処理方法 Granted JPS61118194A (ja)

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JP23753984A JPS61118194A (ja) 1984-11-13 1984-11-13 排水の生物学的処理方法

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