JPS6190795A - 汚水の処理方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は汚水の処理方法に係り、詳しくは、ＢＯＤ成分
、窒素成分及びリン成分を含む汚水、例えばし尿、下水
その他の産業廃水などの汚水（以下これを便宜上「原水
」というときもある。）を生物学的に処理する方法に関
する。

［従来の技術］ 従来、ＢＯＤ成分、窒素成分及びリン成分を含む汚水を
処理する方法としては、ＢＯＤ及び窒素成分を硝化脱窒
工程を有する処理装置で処理したのち、その処理水に凝
集剤を添加して化学的にリン成分を除去する方法、ある
いはＢＯＤ及びリン成分を生物学的に処理する方法、す
なわちリン成分を汚泥中に取り込んで除去する方法が知
られている。

しかしながら、窒素成分とリン成分を汚水中から同時に
除去するには問題が多い。それは、脱窒処理における好
気処理条件と脱リン処理における好気処理条件に相違が
あるところから窒素成分とリン成分とを同時に処理して
期待する水質の処理水を得ることができないためである
。即ち、生物学的リン除去法における原水の好気槽滞留
時間は、原水ＢＯＤ濃度によってその最適値は異なるが
、一般的には短い方がリン除去効率が高い。例えば都市
下水であれば、リン除去のための好気槽の滞留時間は一
般に３〜４時間時間跡最適であると考えられている。と
ころが、この滞留時間では年間を通して硝化菌を維持す
ることは困難であることから硝化反応は起こり館く、特
に冬期においては硝化反応はほとんど起こらないと考え
られる。このように望ましい好気槽滞留時間は、硝化菌
維持のための好気槽滞留時間とリン除去のための条件と
で相反する。そして硝化反応が行なわれなけらば脱窒も
行なわれなくなる。

また、生物学的リン除去法において、脱窒反応を行なう
ことにより、行なわない場合よりも、リン除去効率が低
下する。即ち、生物学的脱リンだけを行なう場合に比し
、脱窒工程を設けて脱窒も行なう場合には、リン除去効
率は低下し、かつ脱窒量が増すほどリンの除去率の低下
の度合は大きくなる。なお脱窒量が及ぼすリン除去率低
下の程度は、原水のＢＯＤ成分により変わってくるが、
一般的にはＢＯＤ成分濃度が低い方が影響が大きい。

本出願人は、このような汚水の処理方法について研究し
た結果、脱窒処理における硝化工程を工失し、好気槽に
生物固定手段を設けることにより、ＢＯＤ成分、窒素成
分及びリン成分を同時に除去できることを見い出し、先
に出願した（特願昭５７−７７１１９、以下「先願工」
とい　　　１う。）。また、本出願人は、先願■に基づ
き、更に処理効率を向上させるべく研究を重ね、更に効
率の良い汚水の生物学的脱窒、脱リン装置を発明し、特
許出願した（特願昭５８−２０７１０９、以下「先願Ｉ
Ｉ　Ｊという。）。

第２図は先願Ｉに係る装置の系統図である。第２図にお
いて、原水はまず嫌気槽′ｌにて嫌気性処理され、ＢＯ
ＤＴ＆分が微生物に取り込まれると共に、リン化合物が
加水分解されてリン（正リン酸）が放出される。

液は次いで脱窒槽２で脱窒処理（硝酸イオン及び亜硝酸
イオンの窒素ガスへの還元処理）された後、適当な生物
の固定手段（図示せず）を有する硝化槽（好気槽）３に
送られて好気性処理され、微生物によるアンモニアの硝
化と正リン酸の取り込みが行なわれる。この後、液は、
沈殿分離槽４にて沈降分離処理されて処理水とされる。

而して沈殿分離槽４からの汚泥の一部は経路１２によっ
て前記嫌気槽ｌへ返送され、また硝化槽（好気槽）３か
らの流出液の一部は循環経路１１によって脱窒槽２へ返
送される。

また先願■に係る装置は、第２図の装置において、返送
汚泥中のＮ　Ｏ２、Ｎ　ＯａやＤｏを十分に除去した後
、嫌気槽１に供給し、嫌気槽ｌの嫌気状態を高めるよう
にしたものである。即ち、第２図の経路１２の代わりに
、脱窒槽の処理液の一部を嫌気槽へ循環させる経路と、
返送汚泥を脱窒槽へ返送する経路とを設けるように構成
されたものである。（なおこの先願■の経路構成は本発
明例に係る後述の第１図（ｂ）のものと同様である。） 而して、本出願人は、より効果的な汚水の処理方法につ
いて更に研究を重ね、汚水を嫌気槽、脱窒槽、好気槽及
び沈殿槽の順に通水して処理する際の、原水の好気槽滞
留時間を１．０〜３．０時間に限定することにより、極
めて良好な水質の処理水を得ることができることを見い
出し、特許出願した（特願昭５８−２３７４００、以下
「先願■」という、、）。

［発明が解決しようとする問題点］ この先願Ｉ、■及び■に係る方法及び装置によれば、Ｂ
ＯＤはもちろん、窒素及びリン成分をも同時に処理する
ことが可能である。

而して、汚水を生物処理して窒素、リンを同時除去する
場合、脱窒反応によりリン除去効率は低下するが、好気
槽滞留時間を短くすることによりこの低下の度合を少な
くすることができる（第２１回下水道研究発表会。１９
８４；生物的リン除去法小論文集Ｐ、１９．栗田工業株
式会社刊行、昭和５９年４月）。しかしながら、好気槽
滞留時間が過度に短くなると、処理装置の系統全体が嫌
気的になり、これがために処理水の透視度が低下するお
それがある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は前記従来の方法に更に改良を加えることにより
、汚水に含有されるＢＯＤ成分、窒素成分及びリン成分
を同時にしかも更に十分に除去することかでｙ、得られ
る処理水質が極めて良好な、汚水の処理方法を提供する
ものであり、ＢＯＤ成分、窒素成分及びリン成分を含む
原水を嫌気槽、脱窒槽、好気槽及び沈殿槽の順に通水す
ると共に、沈殿槽で分離された汚泥の一部を嫌気槽に返
送し、かつ好気槽処理液の一部を脱窒槽に返送して、Ｂ
ＯＤ成分、窒素成分及びリン成分を生物学的に除去する
汚水の処理方法において、好気槽における原水の滞留時
間は原水中のＢＯＤ成分濃度及びリン成分濃度に基づい
て決められることを特徴とする汚水の処理方法、 を要旨とするものである。

一般に、汚水中の窒素及びリンを生物学的に同時除去す
る場合、脱窒量が多くなると、リン除去効率が低下し、
処理水のリン濃度が高くなる傾向を示す。この理由は、 ■　脱窒反応槽においてリンの一部が汚泥に摂取され、 ■　この反応において汚泥中に吸収された貯蔵有機物（
例えばＰＨＢ　（ポリベータハイドロキシブチレート）
）が一部利用されて減少する、従って、 ■　脱窒反応槽では、好気槽での反応と同様に、　　　
　）リンの汚泥への摂取、汚泥中の貯蔵有機物の減少が
生じている、 ためと考えられる。従って、好気槽滞留時間を短縮する
ことにより、処理水のリン濃度が低下し、リン除去率が
改善される。

このような理由から、脱窒反応によるリン除去効率の低
下影響をより少なくするために、好気槽の滞留時間はリ
ン除去のみを行なう場合よりも短くなるように運転する
のが好ましい。即ち、脱窒反応は、最終電子受容体が０
２ではなくてＮＯｘである点が好気反応と異なるのみで
、前述の如く、有機物の消費という観点からは、好気反
応と同質であるとみなされる。そしてリン除去の観点か
ら見ると、脱窒槽はリン摂取槽という意味で好気槽とみ
なせる。このため、脱窒工程を有するリン除去法では、
リン摂取槽は脱窒槽プラス好気槽であり、リン除去にと
っての好気槽相当滞留時間は実質的に長くなったことに
なる。窒素成分及びリン成分を同時除去する装置におい
て、好気槽滞留時間を短くし、脱窒槽及び好気槽の滞留
時間の合計（好気槽相当滞留時間）を、リン除去のみの
場合の好気槽滞留時間と同程度とすることにより、リン
除去効率の低下は少なくなる。

しかしながら、前述の如く、好気槽滞留時間を過度に短
くしすぎると、プロセス全体が嫌気的になり、処理水透
視度を低下させる恐れがある。

本発明者らはこのような現象について種々検討を重ねた
結果、原水のＰ成分濃度とＢＯＤ成分濃度との比、即ち
、Ｐ／ＢＯＤ、に基づき、原水の好気槽滞留時間を決め
ることにより、得られる処理水の透視度を向上させ、リ
ン濃度を低下させることができることを見い出した。

なお、原水のＰ成分濃度等は、都市下水が原水の場合は
、季節により、あるいは人口の増減等により変化する性
質がある。

本発明はかかる知見に基づいてなされたものである。　
　。

以下に本発明を図面を参照して詳細に説明する。

第１図（ａ）及び（ｂ）は本発明の実施に好適な装置の
一例を示す系統図である。

まず、第１図（ａ）に示す装置により、汚水を処理する
方法について説明する。

原水（汚水）は、糸路１２からの返送汚泥と混合されて
、嫌気槽ｌに導入され、嫌気槽１内で一定時間攪拌され
ながら滞留させられる。この間、汚泥中の微生物は呼吸
によってはエネルギーを得られないので、体内に蓄積し
ていたリン化合物（例えば、ポリリン酸のマグネシウム
塩）を加水分解することにより、ＢＯＤ成分を取り込む
エネルギーとする。すなわち、この嫌気槽１では、微生
物はＢＯＤ成分を取り込み、代りにリン化合物の加水分
解によって生じたリン（正リン酸）を放出するのである
。このような作用は嫌気槽ｌを溶存酸素や亜硝酸イオン
、硝酸イオンが殆ど存在しないような嫌気状態にするこ
とによって達成される。

嫌気槽ｌからの流出液は、糸路１１を通って供給される
好気槽（硝化槽）３の処理液の一部と共に脱窒槽２に受
は入れられる。脱窒槽２では混合液は攪拌状態に保たれ
、ここで微生物は、ＢＯＤ成分を有機炭素源として、硝
酸イオン及び亜硝酸イオンを窒素ガスに還元する。

脱窒槽２から流出される脱窒槽処理液は、次の好気槽３
に受は入れられる。この好気槽３は空気供給装置５を用
いて曝気する等の適宜の方法により好気性に保たれ、微
生物はアンモニアを硝酸または亜硝酸にするとともに、
呼吸にょるエネルギーで正リン酸を取り込み、体内にポ
リリン酸の形で貯留する。

本発明においては、好気槽（硝化槽）３に流入する原水
の好気槽滞留時間は、原水中のＰ成分濃度及びＢＯＤ成
分濃度に基づいて制御される。原水の好気槽滞留時間は
原水中のＰ成分濃度とＢＯＤ成分濃度との比、即ちＰ／
ＢＯＤが０．０３５である場合を境界として決め、Ｐ／
ＢＯＤが０．０３５以上の場合には滞留時間を１〜２．
５時間、好ましくは２−０〜２．５時間とし、Ｐ／ＢＯ
Ｄが０．０３５Ｊ：り小さイ場合には滞留時間を２．７
時間以上、例えば２．８〜　　　　′３．２時間、好ま
しくは３時間程度とするのが好適である。

本発明においては、好気槽３に適当な生物固定手段６を
設けることにより、好気槽滞留時間が１〜３時間程度の
極めて短時間でも、硝化反応とリン吸着反応をより確実
に行なうことが可能となる。このように好気槽の滞留時
間が短かい本発明では、ＢＯＤ、窒素及びリン成分の同
時処理という効果の他に、好気槽容量を小さくすること
ができるという利点をも有している。

未発明において好気槽に設ける生物の固定手段としては
、微生物を固定できるものであればその種類を選ばず、
回転円板、波板をブロック状に重ねたもの、多孔質体等
のスポンジ状物を浮遊させてなる流動担体、槽内の原水
中に紐を吊下してなる紐状固定材等が挙げられる。これ
らのうち、紐状物体又は流体担体、とりわけ紐状物体を
固定手段として用いるのが、目詰りが発生せず、また好
気状態に保つために槽内の液を循環するに要する動力が
小さくてよいことから特に有効である。生物固定手段と
して回転円板を採用する場合には、一部を液中に浸漬し
た状態で設けられた円板の回転により槽内を好気性に保
つことができるので、空気供給装置５は特に必要とされ
ない。

好気槽３からの排出液は、一部は糸路１１により脱窒槽
２に返送され、残部は沈殿層４へ導入されて、リンを体
内に取り込んだ微生物群からなる汚泥と、ＢＯＤ、窒素
及びリン成分が除去された処理水とに分離される。処理
水は系外に排出され、汚泥はその一部が糸路１２より返
送汚泥とし　　・て嫌気槽ｌに返送され、残部は余剰汚
泥として排出される。

本発明において、原水に微生物を加えて嫌気性処理する
嫌気槽ｌを、Ｎ　Ｏ２、Ｎ　Ｏａ、Ｄｏ（溶存酸素）の
いずれもほとんど存在しない十分な嫌気状態に保つよう
にすれば処理効率は格段に向上される。このために、第
１図（ｂ）の如く、返送汚泥を糸路１３によります脱窒
槽２に導入し、ここでＮＯ２、ＮＯ３及びＤｏを十分に
除去した後、糸路１４により嫌気槽ｌへ供給するように
構成してもよい。こうすることにより、嫌気槽が極めて
良好な嫌気状態に保たれ、第１図（ａ）の方法に比べ一
層効率の高い処理が行なわれる。

なお本発明方法を実施するに当っては、硝化槽３から沈
殿分離槽４に導入される腋を、一旦別の脱窒槽に導入し
てメタノール等を添加してより十分な脱窒反応を行なわ
せ、次いで異なる嫌気槽に導入して余剰のメタノールの
処理を行なった後、沈殿分離槽４に導いても良い。この
ように本発明方法は、図示以外の種々の態様によっても
実施し得る。

［作用］ 本発明の構成により透視度の高い、優れた水質の処理水
が得られる理由は以下のように推測される。

一般に嫌気処理により生じたＳＳの分離は好気処理によ
り生じたＳＳの分離に比べて悪く、ＳＳは好気条件にお
ける程分離し易い。また、プロセスが嫌気的であると菌
体がフロックに吸着されにくく、処理水中に混入して、
処理水の透視度が低下するものと考えられる。

このように、ＳＳないしは菌体分離の分離効率の面から
は原水の好気槽滞留時間を可能な範囲で長くしプロセス
を好気的とするのが好ましい。

原水のＰ／ＢＯＤが０．０３５より小さい場合には、前
述した脱窒反応によるリン除去効率の低下の影響は実質
上掛なく、好気槽滞留時間は３時間程度の長目に選定で
き、従って処理水透視度に悪影響はない。しかしながら
原水のＰ／ＢＯＤが０．０３５以上の場合には脱窒反応
によるリン除去効率の低下の影響を受けるため、好気槽
滞留時間を短かくする必要がある。

従って、原水のＰ／ＢＯＤが０．０３５の場合を境界と
して、原水の好気槽滞留時間を決めることにより、脱窒
反応によるリン除去効率の低下とプロセスの嫌気化によ
る処理水透視度の低下とのバランスを調整し、良好な脱
窒、脱リン、脱ＢＯＤの同時処理を行なうこが可能とな
る。

［実施例］ 以下に実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが
、本発明はその要旨を超えない限り以下の実施例に限定
されるものではない。

実施例１ 第１図（ａ）に示す装置を用い、都市下水の処理を行っ
た。この際、嫌気槽滞留時間を１．５時間、脱窒槽滞留
時間を３．０時間、好気槽滞留時間を後述の滞留時間で
処理を行った。なお、好気槽処理液返送率を２００％、
ＭＬＳＳを２０００〜２８００として運転した。

当初原水の平均リン濃度（Ｔ−Ｐ）が４．０ｍ　ｇ　／
　ｆＬ、ＢＯＤ濃度１２０　ｍｇ／　ｌ　（Ｐ／ＢＯＤ
ζ０．０３３）であったので、好気槽滞留時間を３．０
時間で運転を行った。このときの処理水リン濃度は０．
５〜１．０ｍｇ／Ｊｊと良好であり、処理水透視度も良
好であった。

上記の好気槽滞留時間で運転を継続していたところ、処
理水リン濃度（ＰＯ４Ｆ）が１．０〜２　、０　ｍ　ｇ
　／　ｌと悪化していることが判明した。

このときの原水の平均リン濃度とＢＯＤ濃度は、前者が
５　、５　ｍ　ｇ　／　ｌ、後者が９５ｍｇ／ｕ（Ｐ／
ＢＯＤζ０．０５８）であった。この原水の水質変化は
季節変動によるものと思われる。

そこで好気槽滞留時間を２．５時間に変更し運転を継続
したところ、処理水リン濃度（Ｐ　Ｏ４−Ｐ）は０．５
〜ｔ、ｏｍｇ／文と前回と同程度まで回復してきた。こ
のときの処理水ＳＳは好気槽滞留時間３．０時間のとき
よりも約５　ｍ　ｇ　／　立増加し、幾分透視度が低下
したけれども、放流基準を満足し、問題にならない程度
の増加であった。

この状態の運転をしばらく継続し、再び原水水質が当初
の値になってきたので、再び好気槽滞留時間を３．０時
間に設定して運転した。この場合も、当初と同じ程度の
良好な処理水が得られた。

なお、窒素（Ｔ−Ｎ）の除去は、いずれの場合も原水濃
度が１８〜３３　ｍ　ｇ　／　ｌのものが、４〜９　ｍ
　ｇ　／　ｌまで処理でき、満足すべきものであった。

［効果］ 以上詳述した通り、本発明の方法に従い、原水の好気槽
滞留時間を原水中のリン成分濃度及びＢＯＤ成分濃度に
基づいて決めることにより、処理水透視度を良好に保ち
ながら、汚水中のＢＯＤ成分、窒素成分及びリン成分を
同時にかつ効率良く除去することができ、処理水の木質
が極めて安定でかつ優れたものになる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は汚水の処理方法を説明する装置の系
統図である。 ｌ・・・・・・嫌気槽、　　　　　２・・・・・・脱窒
槽、３・・・・・・好気槽、　　　　４・・・・・・沈
殿槽、５・・・・・・空気供給手段、　６・・・・・・
生物固定手段。 代　理　人　　弁理士　　重　野　　剛１Ｃ へ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＢＯＤ成分、窒素成分及びリン成分を含む原水を
   嫌気槽、脱窒槽、好気槽及び沈殿槽の順に通水すると共
   に、沈殿槽で分離された汚泥の一部を嫌気槽に返送し、
   かつ好気槽処理液の一部を脱窒槽に返送して、ＢＯＤ成
   分、窒素成分及びリン成分を生物学的に除去する汚水の
   処理方法において、好気槽における原水の滞留時間は原
   水中のＢＯＤ成分濃度及びリン成分濃度に基づいて決め
   られることを特徴とする汚水の処理方法。
2. （２）好気槽における原水の滞留時間は原水中のリン成
   分濃度とＢＯＤ成分濃度との比、即ちＰ／ＢＯＤ、が０
   ．０３５である場合を境界とし、該値が０．０３５以上
   の場合には好気槽における原水の滞留時間を１〜２．５
   時間とし、Ｐ／ＢＯＤが０．０３５よりも小さい場合に
   は好気槽における原水の滞留時間を２．７時間以上とす
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方法
   。
3. （３）好気槽には生物固定手段が設けられていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の方
   法。
4. （４）生物固定手段ほ紐状物体であることを特徴とする
   特許請求の範囲第３項に記載の方法。