JPS6133638B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、下水、し尿その他の排水、特に窒素
およびリン酸塩類を含む有機性排水を生物学的に
脱窒素および脱リン処理する方法に関するもので
ある。 し尿、下水などの生活系排水、あるいは各種の
工場排水中に含まれている窒素およびリン酸塩類
が自然水系特に閉鎖水域、停滞水域に放流される
と、水域に「あおこ」あるいは赤潮が発生し、重
大な汚染を招くことは周知のことである。したが
つて、これら富栄養化の原因物質を除去するため
の処理技術が各方面で数多く研究されている。 各種の排水から窒素を除去する技術には生物学
的方法、化学的方法および物理化学的方法がある
が、現時点では処理の安定性、処理効率および経
済性の観点から生物学的脱窒素法が主流技術とな
つており、この技術はすでにし尿やごみ埋立地浸
出液からの窒素の除去に適用されて優れた処理成
績を収めている。 生物学的脱窒素法に関しては数多くのプロセス
が提案されている。現在、実用的規模で稼動して
いるのは硝化液循環方式と段階的原水注入方式で
あるが、これらの方法の最大の欠点は脱リン機能
がないことである。 現在、各種の排水中に含まれているリン酸塩類
を除去する方法が検討されており、その代表的な
ものとして生物学的脱リン法、イオン交換樹脂
法、および化学的凝集沈殿法などがあげられる
が、これらのうち生物学的脱リン法は従来の活性
汚泥処理プロセスの中で、すなわち２次処理プロ
セスの過程でBOD、SSとともにリン酸塩類も同
時に除去できるので、優れた処理技術として評価
されつつあり、さらに同法の改善を目的として数
多くの研究が行なわれている。 前記した生物学的脱窒素法に生物学的脱リン法
が合理的に組み合わされれば、同一処理工程内で
BOD、SSだけでなく窒素とリンも同時に除去す
ることが可能となるので実用上極めて有利である
が、同一処理工程内で生物学的脱窒素と脱リンの
処理条件を同時的に成立させることは仲々困難で
あつた。 本発明者らは氷年両プロセスの合一について検
討していたが、遂に、生物学的脱窒素法と生物学
的脱リン法の一体化に成功し、常に安定した脱窒
素および脱リンが可能な生物処理プロセスを確立
した。 従来の知識によると、活性汚泥処理プロセスで
生物学的なリンの過剰摂取が遅退なく進行するた
めの条件としては、曝気槽での汚泥負荷条件、PH
条件、溶存酸素濃度の条件をある特定の範囲に設
定し、かつ反応型式を出来うれば押出し流れ方式
にする事が好ましいことがほぼ明確となつてい
た。 しかしながら本願発明者らは、これらの条件も
さることながら、生物処理系の活性汚泥を原排水
と混合して曝気する前に、ある特定の時間範囲に
溶存酸素あるいは結合酸素のないあるいは極めて
少ない嫌気的条件下にさらしたのち次の生物学的
酸化処理工程に流入せしめて処理すると極めて旺
盛なリンの生物学的過剰摂取が起ることを発見し
た。 このような条件下における生物学的なリンの過
剰摂取は再現性が極めて高く、優れた脱リン機能
をもつた生物処理プロセスとして実際的に価値の
高いことが明白となつたので、生物学的脱窒素プ
ロセスとの一体化について研究し、前述したごと
く生物学的脱窒素および脱リンプロセスを開発す
るに至つたのである。 本発明は、同一処理工程内で生物学的脱窒素と
脱リンを極めて有利に行わせることを目的とする
ものである。 本発明は、嫌気性工程に引き続いて、硝化工程
及び脱窒素工程を一単元としたものを複数段直列
に連結して最終的に脱窒素工程を配し、該最終脱
窒素工程以外の脱窒素工程と前記嫌気性工程に原
水を分割注入することを特徴とするものである。 本発明の生物処理プロセスの中核となつている
のは段階式原水分注方式の硝化脱窒素法であり、
この新規プロセスによる生物学的な脱窒素・脱リ
ンについてその概要を述べると、まづ処理工程は
プロセスの初頭に嫌気性槽を設け、この槽に続い
て、硝化槽、脱窒素槽の組合せを一単元として複
数段設ける。原水は前記の嫌気性槽および各単元
の脱窒素槽から最終段階の一つ手前の段階の第
（ｎ−１）脱窒素槽の範囲に分割注入され、NOx
還元のための有機炭素源として有効に利用され
る。一方最終沈殿池で濃縮された活性汚泥は嫌気
性槽あるいは原水流入管に返送され、このような
操作によつて活性汚泥は嫌気性槽あるいは第１〜
第（ｎ−１）の脱窒素槽において溶存酸素あるい
はNOxが存在しないか、あるいは極めて低濃度
の領域において原水と嫌気的条件下である一定時
間撹拌混合される。活性汚泥をこのような条件下
で原水と接触させることにより、活性汚泥中に生
息している微生物類はリンを過剰摂取する機能が
旺盛となり、それぞれ原水を分割注入した嫌気性
槽および各脱窒素槽の次段の硝化槽において、好
気的条件下で液側からリンを過剰に摂取し、脱リ
ンされた排水は最終沈殿池を経由して放流され
る。 この処理プロセスにおいては、前述のごとくリ
ンが生物的に除去されるだけでなく、原水中に含
まれる窒素分も生物学的に除去される。 すなわち、原水流入管より嫌気性槽に分割注入
された原水中のNH₄−Ｎは次の段の硝化槽におい
て生物学的にNOxに酸化され、次の脱窒素槽に
おいて、分割注入された原水中のBOD（有機炭
素源）を利用してNOxは同様に生物学的に還元
され、環境汚染の観点から無害な窒素ガスして大
気中に放散される。さらに嫌気性槽以外の脱窒素
槽に分割注入された原水中のNH₄−Ｎはそれぞれ
次の段の硝化槽、脱窒素槽によつて硝化、脱窒素
され、最終段階の脱窒素槽において水素供与体と
してメタノールなどの有機炭素源を使用すること
により総括的に極めて高い効率で窒素を除去する
ことができる。 生物学的硝化脱窒素法における硝化反応は水素
イオン生成反応であり、一方脱窒素反応は水酸イ
オン生成反応である。従つて、処理工程の初頭部
分の槽においては活性汚泥混合液のPHが硝化反応
あるいは脱窒素反応の好適PH範囲から偏差する可
能性が十分にある。このような生物処理系内での
PHの偏差現象を均一化するためには本処理工程内
において、任意の硝化槽の混合液を任意の脱窒素
槽へ、あるいは任意の脱窒素槽の混合液を任意の
硝化槽へ循環、例えば後段の硝化槽から硝化混合
液をより前段の脱窒素槽へ、あるいは後段の脱窒
素槽から脱窒素混合液をより前段の硝化槽へ適当
量循環することによつてこの目的は十分に達せら
れる。 このように本発明は段階式原水分注方式の生物
学的硝化脱窒素法に嫌気性槽を付加的に設け、原
水を適宜各段階の脱窒素槽に分割注入し、さらに
濃縮活性汚泥を嫌気性槽あるいは原水流入管に返
送することによつて所謂２次処理工程で同時的に
窒素とリンの除去を可能ならしめた極めて優れた
処理技術である。 さらに本発明の実施態様を第１図によつて説明
すれば、窒素およびリンを含む原水は原水流入管
１によつて嫌気性槽Dxおよびそれ以降の脱窒素
槽D₁，D₂………Ｄ_o-1に分割注入される（但し、
最終脱窒素槽Dnは除外）一方、最終沈殿池Ｓに
よつて濃縮分離された活性汚泥は返送汚泥管２に
よつて返送され、さらに原水の性状、すなわち原
水中に含まれる窒素とリンの濃度（比）によつて
返送支管３、返送支管４を通して嫌気性槽Dxあ
るいは原水流入管１に返送される。 最終沈殿池Ｓから返送された活性汚泥はこのよ
うな汚泥の返送方法によつて嫌気性槽Dxあるい
は最終脱窒素槽Dn以外の脱Ｎ槽D₁，D₂………Ｄ_o
−１において所謂溶存酸素あるいはNOxが存在しな
いかあるいは極めて少ない環境下におかれ、一定
時間嫌気的条件下において撹拌混合されたのちに
それぞれ次の段の好気性槽、すなわち硝化槽
N₁，N₂………Nnにおいて好気的条件下で原水中
に溶存しているリン酸塩類を生物学的に過剰摂取
する。 また本発明の処理プロセスでは生物学的脱リン
と同時に生物学的脱窒素も達成される。すなわ
ち、原水流入管１によつて嫌気性槽Dx、最終段
階の脱窒素槽Dn以外の脱窒素槽D₁，D₂………Ｄ_o
−１に分割注入された原水中のNH₄−Ｎはそれぞれ
次の硝化槽N₁，N₂………NnにおいてNOxに酸化
され、さらに次の脱窒素槽D₁，D₂………Dnにお
いて分割注入された原水のBOD源（有機炭素
源）を利用してN₂ガスにまで生物還元される。 このようにして一応の窒素とリンを除去された
原水は最終脱窒素槽Dnに流下し、ここでメタノ
ールなどの有機炭素源５による最終的な脱窒素を
受けたのち再曝気槽RAに至る。 この再曝気槽RAでは十分な曝気を行ない、最
終脱窒素槽Dnから流出する有機炭素源を完全に
酸化し、さらに液に十分な溶存酸素を与えること
によつて、活性汚泥中に過剰摂取されたリンが液
側に再溶出するのを防ぐ。 このようにして最終的に窒素、リンを完全に除
去された原水は最終沈殿池Ｓに至り、固液分りし
たのち最終放流管６を経由して系外に放流され
る。 さらに本発明の他の実施態様を第２図によつて
説明する。本実施態様においても初頭に嫌気性槽
Dxを設け、この槽に引き続いて脱窒素槽、硝化
槽の組合せを一単元として複数段直列設けたもの
であるが、この一単元中の組合せは脱窒素槽→硝
化槽と、第１図示例とは逆になつており、これら
直列ｎ段に引き続いて最終脱窒素槽Ｄ_o+1を配し
たもので、原水は嫌気性槽Dxと最終脱窒素槽Ｄ_o
＋１以外の脱窒素槽D₁，D₂………Dnに分割注入さ
れ、NOx還元のための有機炭素源として有効に
利用されるもので、第１図示例と同様に生物学的
にリンを除去することができるばかりでなく窒素
分も高率に除去することができる。なお、本第２
図示例においては、第１脱窒素槽D₁へ流下する
原水中のBOD源を有効に利用するために、第１
硝化槽N₁から第１脱窒素槽に硝化混合液を連続
的に循環させると有利である。 さらに本発明の中核となつている段階式原水分
注方式の生物学的硝化脱窒素法は、処理工程の初
頭より硝化反応（水素イオン生成反応）、脱窒素
反応（水酸イオン生成反応）が起るので、処理系
内のPHが段階的に偏差することが場合によつては
あり得る。このような偏差現象を回避するには、
硝化槽の混合液を任意の脱窒素槽へ、あるいは脱
窒素槽の混合液を任意の硝化槽に循環するとよ
い。例えば、後段の硝化槽から硝化混合液をより
前段の脱窒素槽へ、あるいは後段の脱窒素槽から
の脱窒素混合液をより前段の硝化槽へ移送管７に
よつて循環移送することによつてPHの偏差現象を
未然に防止することができるだけでなく、生物学
的硝化脱窒素法の標準法で大量に必要とするアル
カリ剤を節減することができる。 以上述べたように本発明によれば、同一処理工
程内で生物学的脱窒素と脱リンを常に安定して高
率に行うことができ、しかもアルカリ剤も大幅に
節減することができるのである。 次に実施例を示す。 処理の基本となる生物学的脱窒素、脱リンプロ
セスとしては、第１図に示したような方式であ
り、各主要装置の諸元は嫌気性槽２、第１〜第
３硝化槽はそれぞれ５、第１〜第３脱窒素槽は
それぞれ５、再曝気槽は１で、これら総容積
は33であつた。 供し排水としてはスクリーニングした10倍し尿
を用い、その理化学的性状は表−１に示す通りで
あつた。処理条件としては、供試10倍希釈し尿の
供給量を25／日となるように流入調整しながら
嫌気性槽に12.5／日（50％）、第１脱窒素槽に
6.3／日（25％）、第２脱窒素槽に6.3／日
（25％）づつ分割注入した。一方、最終沈殿池で
濃縮された活性汚泥（平均濃度11000Kg/）の返
送流量は30／日に調整し、その全量を嫌気性槽
に返送した。生物処理槽における活性汚泥
（MLSS）の平均濃度は6500mg/であつた。また
第３脱Ｎ槽では第２脱Ｎ槽に分割注入した10倍希
釈し尿に含まれているNH₄−Ｎに対応するNOxを
脱窒素するために有機炭素源としてメタノールを
使用し、その添加率はCH₃OH／NO₃−Ｎ＝2.5〜
3.0となるように調整した。 また第１硝化槽のPH低下を防止するために、第
２脱窒素槽の混合液を第１硝化槽に対して130
／日連続的に循環した。以上の処理条件下にお
ける本願発明プロセスによる処理水質を表−１第
２欄に示した。 これに対して、嫌気性槽をもたない従来の段階
式原水分注方式（原水分注率は第１硝化槽、第１
脱窒素槽、第２脱窒素槽とも等量分割し、それぞ
れ33.3％である。その他の処理条件は本願発明プ
ロセスの処理条件と同じである）による処理結果
を表−１、第３欄に示した。 以上、本願発明プロセスと従来法による処理水
水質の比較からも明らかなように、本願発明の生
物学的脱窒素、脱リンプロセスは窒素の除去だけ
でなくリンの除去も極めて優れており、さらに薬
品代の節減効果などその経済性も極めて優れてい
る。 【表】

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施態様を示す系統説明図
で、第２図は本発明の他の実施態様を示す系統説
明図である。 １……原水流入管、２……返送汚泥管、３，４
……返送支管、５……有機炭素源、６……最終放
流管、７……移送管、Dx……嫌気性槽、N₁，N₂
………Nn……硝化槽、D₁，D₂………Ｄ_o，Ｄ_o+1
……脱窒素槽、Ｓ……最終沈殿池、RA……再曝
気槽。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 嫌気性工程に引続いて、硝化工程及び脱窒素
   工程を一単元としてこれを複数段直列に連結して
   最終的に脱窒素工程を配し、該最終脱窒素工程以
   外の脱窒素工程と前記嫌気性工程とに原水を分割
   注入することを特徴とする排水の生物学的脱窒素
   および脱リン法。 ２ 濃縮活性汚泥を注入原水中および、または嫌
   気性工程に返送して処理するものである特許請求
   の範囲１記載の排水の生物学的脱窒素および脱リ
   ン法。 ３ 硝化工程の混合液を任意の脱窒素工程へ循環
   して処理するものである特許請求の範囲１または
   ２記載の排水の生物学的脱窒素および脱リン法。 ４ 第１硝化工程の混合液をその前段の第１脱窒
   素工程へ循環して処理するものである特許請求の
   範囲３記載の排水の生物学的脱窒素および脱リン
   法。 ５ 脱窒素工程の混合液を任意の硝化工程へ循環
   して処理するものである特許請求の範囲１、２、
   ３または４記載の排水の生物学的脱窒素および脱
   リン法。