JPS6134880B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は、生活系汚水中の窒素、リンを生物
学的処理によつて同時に除去する方法に関するも
のである。 一般に、有機性汚水の処理に用いられている活
性汚泥処理法は、処理工程が全て好気性工程であ
り、有機物の除去には有効であることから、標準
活性汚泥法を中心に種々の変法が開発され、広く
普及している。しかし有機物に比べて、窒素、リ
ンは十分に除去されず、閉鎖性水域に処理水を放
流した場合には富栄養化をもたらし、水産、漁業
などに大きな被害を与えている。 近年、これから栄養塩類の除去法として、たと
えば窒素除去については、生物学的循環式脱窒素
法などが開発され、またリン除去については、金
属塩、Ca塩などを用いた凝集沈殿法が定用化さ
れている。しかしこのリン除去法は、発生汚泥量
が多く、しかもこの汚泥が難脱水性でその処理に
問題があるほか、薬品使用による経済的負担も大
きい。したがつてこの問題点を解決する方法とし
て、生物学的脱リンが脚光を浴びている。 従来の生物学的脱リン法の処理工程を第１図に
示す。主要設備は、嫌気槽１、好気槽２および沈
殿池３からなる。活性汚泥を有機物の存在下にお
いて嫌気（溶存酸素DOおよび硝酸性・亜硝酸性
窒素MOx−NOの存在なし）および好気を繰り返
すことで、リンを過剰に蓄積する脱リン菌が優先
してくる。この生物学的脱リン法は、ある種の微
生物が嫌気状態にさらされると、細胞内のポリリ
ン課粒に蓄えられたポリリンをオルトリン酸に加
水分解し、このとき得られるエネルギを利用して
有機物を取り込み、オルトリン酸は逆に細胞外に
放出されて液側のリン酸濃度を一時的に高くする
が、次に好気状態にさらされると、取り込んだ有
機物を分解し、そのエネルギを利用して、嫌気槽
１で放出した以上のリンを過剰摂取するという性
質を利用している。したがつて沈殿池からリンを
過剰に摂取した汚泥を引き抜くことにより、リン
が除去される。 さらに脱窒素を併用する場合には、第２図に示
すように、嫌気槽１と好気槽２との間に脱窒素槽
４を設け、好気槽１から流出した硝化液（NOx
−Ｎを含む。以下同じ）を脱窒素槽４へ内部循環
することによつて硝酸性窒素あるいは亜硝酸性窒
素をN₂ガスに還元して除去する。また脱窒素効
果をさらに高める場合には、第３図に示すよう
に、好気槽２と沈殿池３との間に再脱窒素槽５を
設けてここでメタノールなどの水素供与体を添加
するとともに、さらに再ばつ気槽６を設けて残留
するメタノールを除去する。 これらの公知の方法には次の問題がある。 沈殿池３内では酸素の供給がないので、長時
間滞留すると嫌気化され、汚泥からリンがオル
トリン酸として再放出され、処理水質を悪化さ
せる。これを防止するためには、好気槽２で高
いDOを保つとともに、沈殿池３では汚泥レベ
ルを低く保つ必要がある。 処理工程が複雑なため汚泥返送ポンプ、循環
ポンプなどが必要であり、電力消費量も大き
い。 好気槽２内では硝化の進行にともないPHが低
下するので、アルカリ剤の添加による中和処理
が必要になる場合がある。 窒素、リンの同時除去の場合、窒素除去率は
50〜60％に過ぎない。 この発明は、上記のような従来の窒素、リン同
時除去法の問題を解決するためになされたもの
で、嫌気槽と好気槽との間で混合液を循環させな
がら窒素、リンを除去する際に、嫌気槽内の混合
液を抜き出してこれに酸素を溶解させ、この高
DO液を好気槽に導入し、好気槽内で分離した上
澄液および沈殿汚泥をそれぞれ処理水および余剰
汚泥として取り出すことにより、薬剤を添加する
ことなく、簡単な工程で窒素およびリンの同時除
去を行えるようにした窒素、リンの除去方法を提
供することを目的としている。 この発明方法の工程を第４図にしたがつて説明
する。図において、１１は好気槽、１２は嫌気
槽、１３はバブラー、１４はセツトラーをそれぞ
れ示す。好気槽１１の内部は、その上端に近い部
分で開口する水路１５を介して嫌気槽１２の底部
に接続され、嫌気槽１２の内部は、その上端に近
い部分で開口する水路１６を介してバブラー１３
の下端に接続されている。バブラー１３の底部に
は、水路１７を通して送られてくる酸素含有ガス
をバブラー１３内の液体に吸込むための散気管１
８が設けられている。またバブラー１３の頂部は
セトラー１４の頂部と連通し、セトラー１４はそ
の底部で水路１９を介して好気槽１１の底部に接
続されている。 なお２０は汚水供給管、２１はトラフ、２２は
処理水取出管、２３は余剰汚泥取出管、２４は排
出ガス取出管をそれぞれ示す。 すなわち第４図に示した装置は、好気槽１１か
ら、水路１５、嫌気槽１２、水路１６、バブラー
１３、セトラー１４およびパイプ１９を経て好気
槽１１に戻る循環系路を有し、この循環系路内に
おける液体の移動は、散気管１からバブラー１３
内に吹込まれた酸素含有ガスが気泡となつてバブ
ラー１３内を上昇することによつてバブラー１３
内の液体に与えられる湧昇力で行われる。 バブラー１３内に吹込まれる酸素含有ガスは、
空気もしくは空気よりも酸素含有量の多い高濃度
酸素ガスである。空気を使用した場合には、バブ
ラー１３およびセトラー１４内で液体から分離し
たガスは、排出ガス取出管２４を経て外部に放出
されるが、高濃度酸素ガスを使用した場合には、
排出ガス取出管２４から取出したガスは、まだ高
い酸素含有量を有している場合があるので、再使
用のため、高濃度酸素ガスの供給源に戻すことが
望ましい。 原汚水は、第４図の例では、汚水供給管２０か
ら、水路１５の頂部開口の近傍に流入し、好気槽
１１内部を上昇した循環活性汚泥および循環液と
混合されながら、水路１５を経て嫌気槽１２に入
る。嫌気槽１２の内部は、酸素の供給をしや断し
た嫌気性ゾーンを形成し、したがつて好気槽１１
から移行してきた汚水と活性汚泥とからなる混合
液は、嫌気性条件下におかれる。この結果、好気
槽１１内での硝化によつて生成したNO₂−Ｎ（亜
硝酸性窒素）およびNO₃−Ｎ（硝酸性窒素）は、
原汚水中に存在する有機物を利用する脱窒菌の作
用で脱窒される。なお原汚水の流水は、好気性ゾ
ーンから嫌気性ゾーンに至る経路内であればどの
部分に注入してもよい。 またリンについては、嫌気槽１２において、前
述のように、細胞内のポリリン課粒に蓄えられた
ポリリンをオルトリン酸に加水分解して液中に放
出する。 嫌気性ゾーンに所定時間滞留した混合液は、嫌
気槽１２の上端部でパイプ１６内に吸込まれ、バ
ブラー１３内に入り、散気管１８から吹込まれた
酸素含有ガスとともにバブラー１３内を上昇し、
ついでセトラー１４内を下降する間に、酸素の溶
解と気泡の分離とが行われる。高DOになつた気
泡を含まない混合液は、水路１９を通つて好気槽
１１内にその底部から流入する。 好気槽１１内に流入した高DO混合液は、好気
槽１１内に形成された好気性ゾーンをゆるやかに
上昇する過程で、 (1) 有機物の吸着および酸化。 (2) アンモニア性窒素の硝酸化。 (3) リンの過剰摂取。 が行われる。 好気槽１１の上端部に達した混合液は、水路１
５の開口から吸込まれ、再び嫌気槽１２に送られ
る。また好気槽１１内ではガスの吹込みによるば
つ気は行われず、高DOの混合液がゆるやかに上
昇するので、槽内では、活性汚泥を多量に含んだ
汚泥液と、その上方に位置する上澄液とが相互に
分離する。とくに水路１５の開口の近傍から多量
の活性汚泥が水路１５内に吸込まれるために、こ
の開口面よりも上方では液体の上昇流速が大幅に
低下し、固液分離がさらに効果的に行われる。 また混合液が好気槽内を上昇する過程で、DO
は好気槽１１の底部で最も高く、生物反応によつ
て消費されるために、上部に向うにしたがつて順
次に底くなる。この状態は、アンモニア性窒素の
硝化および後続の嫌気槽１２における脱窒素に有
効である。 好気槽１１内の上層部に分離した上澄液は、新
たな原汚水の流入に応じた量で好気槽１１の上縁
をオーバーフローしてトラフ２１に流入し、つい
で処理水取出管２２を経て外部に取出される。リ
ンを過剰摂取した活性汚泥は、好気性ゾーンの底
部の余剰汚泥取出管２３から必要に応じて排出さ
れる。この余剰汚泥は好気状態で引抜かれるた
め、その中に多量のリンを蓄えており、しかも好
気性であるためにリンの放出がない。 実施例 標準的な下水で、第４図に示した装置を用いて
下記の運転条件で窒素、リンの同時除去を行つ
た。 処理量： １〜1.5m³／日 循環量： 12〜24m³／日 BOD−SS負荷： 0.1〜0.2KgBOD／KgSS・日 MLSS： 3000〜4000ml/ 原水および処理水の性質および各成分の除去率
をまとめて第１表に示す。

【表】 以上のようにこの発明によれば、薬剤を注入す
ることなく、窒素およびリンを簡単な工程で同時
除去することが可能である。しかも上記の結果か
らも明らかなように、公知の方法と比較して、窒
素の除去率がきわめて高く、リンの除去率も遜色
がない。 この発明の効果を要約すれば下記のとおりであ
る。 窒素およびリンが同時除去できる。 窒素除去のための中和剤やメタノールの添加
が不要である 好気性状態で汚泥を引抜くため、リンの再放
出がない。 好気性状態で固液分離を行うため、リン再放
出による処理水への影響がなく、水質が安定化
される。 好気槽では底部で高DOに、上部で低DOにな
るので、NH₄−Ｎの硝化と嫌気槽内での脱窒素
にとくに有効である。 液体の循環は、ばつ気のために吹込まれたガ
スのエアリフト効果によつて行われるので、ポ
ンプなどの特別な循環装置は不要であり、省エ
ネルギ効果も得られる。 沈殿池が不要であるので、敷地面積が節減で
きる 系内で多量の混合液が循環しているので、水
質変動に対する対応性がよい。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図は、従来の汚水処理方
法の工程をそれぞれ示す系統図、第４図はこの発
明方法の実施に用いられた装置の概略的縦断面図
である。 １１……好気槽、１２……嫌気槽、１３……バ
ブラー、１４……セトラー、１８……散気管、２
０……汚水供給管、２１……トラフ、２２……処
理水取出管、２３……余剰汚泥取出管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 汚水と活性汚泥からなる混合液を好気性ゾー
   ンおよび嫌気圧ゾーンにそれぞれ収容し、上記嫌
   気性ゾーンから取出した混合液中に酸素含有ガス
   を吹込んで湧昇力を与えたのち気泡を分離するこ
   とによつて高DO混合液とし、この高DO混合液を
   上記好気性ゾーンの底部に導入して有機物の吸着
   と酸化、アンモニア性窒素の硝酸化およびリンの
   過剰摂取を行わせ、上記好気性ゾーンの上部に分
   離した上澄液を処理水として取出すとともに、上
   記好気性ゾーンからリンを過剰摂取した余剰汚泥
   を引抜き、さらに上記好気性ゾーン内を上昇する
   間に低DOとなつた混合液を上記好気性ゾーンの
   上端近傍から引抜いて上記嫌気性ゾーンの底部に
   導入し、上記嫌気ゾーン内で脱窒素およびリンの
   放出を行わせ、任意の個所に原汚水を導入するこ
   とを特徴とする汚水中の窒素、リン 同時除去方
   法。 ２ 原汚水を上記好気性ゾーン内の混合液引抜き
   部分に導入することを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の汚水中の窒素、リン同時除去方法。