JPS6218232B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、超深槽曝気による有機性汚水の処理
法に関する。

周知の如く、超深槽曝気法は、30〜250ｍ程度
の深さの超深槽内に下向流領域と上向流領域とを
形成し、これら両者間に有機性汚水を循環しつつ
曝気処理する方法である。そして、この超深槽曝
気法による有機性汚水の処理法には以下に示す利
点があり、極めて注目されている処理法である。

(1) 普通の深さ３〜５ｍの槽を使用した曝気法に
比較して処理場用地が格段に少なくてすむ。

(2) 普通の曝気法に比較して酸素移動率が高く、
吹き込み空気の利用率が高い。従つて、ランニ
ングコストの低下が可能である。

(3) 余剰汚泥の発生率が低いので、更にランニン
グコストが低下する。

(4) 平均的酸素濃度が高いため有機物の分解速度
が速く、曝気槽滞留時間が普通の曝気法の１／４〜１／
６ と短かくてすむ。

(5) 曝気槽を地中に埋設するため、寒冷地や冬期
においても曝気槽内の温度を高温に保つことが
でき、普通の曝気槽の場合に問題とされる寒冷
地等の問題は解決される。

(6) 一次処理として沈砂池等を設置しておけば良
く、最終沈殿池を省略できる。

ところで、従来提案されている超深槽曝気法に
はコンプレツサーを使用するエアソフト方式ａお
よびポンプとブロワーとを併用するポンプ循環方
式ｂとがある。このエアソフト方式ａとは、第１
図に示すように、超深槽１の上向流領域Ａ内にコ
ンプレツサー２から空気等の酸素含有ガスを吹き
込み、上向流領域Ａと下向流領域Ｂとの間に循環
流を形成した後、ここからの吹き込みを停止し、
その後下向流領域Ｂの略中央部またはそれより上
側（深さ100ｍの超深槽の場合には約30〜50ｍ）
においてコンプレツサー２からの酸素含有ガスを
継続的に吹き込み、それによつて上向流領域Ａと
下向流領域Ｂとの間において生じた流体の密度差
を利用して循環を継続させ、ラインＣから導入さ
れた有機性汚水を浄化処理し、然る後処理水をラ
インＤより導出する方法がある。一方、上記ポン
プ循環方式ｂとは、第２図に示すように、ポンプ
３によつて超深槽１内の上向流領域Ａと下向流領
域Ｂとの間に循環流を形成すると共にブロワー４
を使用して下向流領域Ｂの上部から酸素含有ガス
を吹き込み、それによつてラインＣから導入され
た有機性汚水を処理し、然る後処理水をラインＤ
より導出する方法である。

然しながら、上記エアソフト方式ａの場合には
次の欠点が生ずる。

(1) 循環を継続させるために下向流領域Ｂでの気
泡の相対浮上速度の何倍もの流速で循環させる
必要がある。

(2) 下向流領域Ｂの空気吹き込み点より上の領域
に酸素が供給されないため、その領域での浄化
効率が低下する。

(3) ある程度深槽へ空気を導入することが不可能
のため、ブロワーを使用することができず、動
力費のかさむコンプレツサー２の使用が不可欠
である。

一方、上記ポンプ循環方式ｂの場合には、次の
欠点が生ずる。

(1) 上記エアソフト方式ａの場合と同様に、気泡
の浮上を防止するために下向流領域Ｂでの気泡
の相対浮上速度の何倍もの流速で循環させる必
要がある。

(2) 上記エアソフト方式ａに付随する(2)の欠点は
解消されるが、ポンプ循環のため、ポンプ３の
動力費がかかるので、エアソフト方式ａよりも
更に経済性が悪い。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、そ
の目的とするところは、上記従来法の欠点を解消
でき、省エネルギー化を図れると共にBOD除去
や脱窒等を確実に行うことができる等の利点を有
まる超深槽曝気による有機性汚水の処理法を提供
することである。

以下、第３〜４図を参照して、本発明を詳細に
説明する。なお、これらの図面において第１〜２
図と同一の部材には同一の番号を付ける。

先ず、第一実施例を第３図を参照して説明す
る。この実施例においては、仕切壁５により上向
流領域Ａと下向流領域Ｂとに区画されると共にこ
れらの上端部と下端部とが相互に連絡され、それ
によつて有機性汚水を循環できる流路が形成され
た超深槽１を使用する。

下向流領域Ｂに(1)処理対象の有機性汚水、(2)硝
酸性窒素及び（又は）亜硝酸性窒素を含有する
水、(3)通性嫌気性脱窒菌含有活性汚泥をそれぞれ
ラインＣ、Ｅ、Ｆから供給する。ところで、通性
嫌気性脱窒菌は、分子状酸素、硝酸性窒素（NO₃
―Ｎ）及び亜硝酸性窒素（NO₂―Ｎ）が存在する
水中で、分子状酸素が水中に存在するうちは優先
的に分子状酸素を摂取するが、分子状酸素がなく
なると硝酸性窒素あるいは亜硝酸性窒素の窒素原
子に結合した酸素原子を摂取し、汚水中の有機性
汚濁物質を分解し、同時にNO₃―Ｎ、及びNO₂―
Ｎを窒素ガス（N₂ガス）に転換する（脱窒反
応）性質をもつている。また、硝酸性窒素水源と
しては、NO₃―Ｎ含有量の多い有機性廃水を処理
する場合においては、自からもその一役をになう
ことが出来るが、一般には有機性廃水中に含有さ
れる窒素形体としては、有機性窒素あるいはアン
モニア性窒素が大半であるため、硝化処理水、生
物学的三次処理水等を硝酸性窒素含有水として用
いることが好ましい。特殊な場合としては、廃硝
酸等硝酸根を多量に含む水を用いることも可能で
ある。

なお、上部に液だめを設ける場合には、内部の
液が下向流領域Ｂに導入されるように設定する。

一方、上向流領域Ａに酸素含有水及び（又は）
酸素含有ガスを供給する。酸素含有水及び（又
は）酸素含有ガスの供給方法には以下に示すよう
にいくつかの方法がある。即ち、(1)コンプレツサ
ー２の吐気をラインＧから上向流領域Ａに導入し
て酸素含有ガスを吹き込む方法、(2)第３図に示す
ように活性汚泥分離脱気槽６において活性汚泥を
分離した後の処理水をラインＨからポンプ３でラ
インＩを経てエゼクター７に導くと共に空気又は
空気より酸素濃度の高い気体をラインＪからエゼ
クター７に吸引した後、ラインＫにおいて気体を
水中に微細気泡として混合し、ラインＫ中を底部
に流下させる間に(a)飽和した酸素含有水（飽和加
圧水）(b)過飽和の酸素含有水、または(c)酸素が飽
和または未飽和であつて空気が気泡としても入つ
ている酸素含有水等を形成し、これらの酸素含有
水を供給する方法、(3)コンプレツサー２からライ
ンＬを経てエゼクター７に吐気する以外は上記(2)
の方法と同様にして形成される各種の酸素含有水
を供給する方法、(4)上記(1)の方法と上記の(2)また
は(3)の方法とを組み合わせた方法等である。

上記のように酸素含有水及び（又は）酸素含有
ガスを上記のいずれかの方法で上向流領域Ａに供
給すると、上向流領域Ａと下向流領域Ｂとの間に
循環流が形成される。そして、下向流領域Ｂには
硝酸性窒素及び（又は）亜硝酸性窒素を含有する
水と通性嫌気性脱窒菌含有活性汚泥が供給される
ため、ラインＣから導入された有機性汚水は下向
流領域Ｂの下向流に随伴して流下する際に、酸素
の供給のない下向流領域Ｂで脱窒反応が生じると
共に汚水中の有機物は分解され、BOD分やCOD
分は減少または除去される。この際、下向流領域
Ｂ内の汚水中のNO₃―Ｎ及び（又は）NO₂―Ｎは
通性嫌気性脱窒菌含有活性汚泥によつてN₂ガス
となるが、このN₂ガスはその気泡が微細である
と共に極微量であるため浮上せずに循環流と随伴
して流れる。その後、上向流領域Ａに流れ込んだ
汚泥液は、酸素含有水及び（又は）酸素含有ガス
によつて形成された循環流に随伴して上昇して行
く。

次いで、上向流を上向流領域Ａの上端部で必要
に応じて真空脱気や撹拌脱気等の手段により脱気
した後、下向流領域Ｂへと循環させる。ところ
で、処理混合汚泥液の一部をラインＤから活性汚
泥分離脱気槽６に導き、例えば加圧浮上法等の適
宜の方法で活性汚泥を分離脱気し、処理水を得
る。そして、処理水をラインＭから導出する一
方、分離した活性汚泥の一部をポンプ８によりラ
インＮから返送汚泥として下向流領域Ｂの上部に
戻す一方、他の部分をラインＯから通性嫌気性脱
窒菌馴養槽９に送り、脱窒菌の馴養を行うか、余
剰汚泥として系外に出す。このように、通性嫌気
性脱窒菌含有活性汚泥を馴養槽９で脱窒菌に好適
な条件に設定し馴養し、これを第３図に示すよう
に下向流領域Ｂに供給もしくは返送することも可
能であるが、別のプロセスの脱窒工程等からの活
性汚泥も使用できる。なお、またポンプ３からエ
ゼクター７を経て上向流領域Ａ内に供給される飽
和加圧水源として第３図に示すように活性汚泥分
離後の処理水を用いることも可能であるが、他の
プロセスからの水も使用できることは勿論であ
る。更に、下向流領域Ｂと上向流領域Ａとがそれ
ぞれ１つの例について説明したが、各々の個数及
び配置の仕方を必要に応じて変形することもでき
る。

次に、第二実施例を第４図を参照して説明す
る。脱窒菌を多量に含む汚泥を固着棲息させる充
填材１０を下向流領域Ｂ内に配設した以外は上記
第一実施例と同一に構成してあるため、構成、作
用効果の説明を省略する。但し、この第二実施例
の場合には、下向流領域Ｂ内に供給される通性嫌
気性脱窒菌含有活性汚泥との相乗効果により脱窒
速度が速くなり、脱窒が迅速かつ確実に行われる
と共にBOD除去速度も増加し、必要槽容量も減
少する。

以上説明したように、本発明においては、超深
槽内に有機性汚水を循環しながら処理するに際
し、下向流領域に硝酸性窒素及び（又は）亜硝酸
性窒素を含有する水と通性嫌気性脱窒菌含有活性
汚泥とを供給する一方、上向流領域に酸素含有水
及び（又は）酸素含有ガスを供給している。従つ
て、本発明によれば、次の利点が得られる。

(1) 循環流速が従来法に比べて低速ですみ省エネ
ルギー化出来る。

(a) 従来法においては、エネルギー節減のため
100〜150ｍ深の曝気槽では下向流領域の水深
30〜50％の点で酸素含有ガスを供給し、ガス
の上昇速度に打ち勝つ（実際にはガス上昇速
度の４〜６倍）下向流を上向流領域と下向流
領域の密度差から生ぜせしめつつ循環する
（エアリフト方式）か、ポンプにて循環する
のが一般的方法であつた。従つて両方式とも
循環下向流速として1.2〜２ｍ／secをとる必
要があつたが、本法においては下向流領域に
微生物浄化のための酸素源として廃水に溶解
している硝酸性窒素（NO₃―Ｎ）及び（又
は）亜硝酸性窒素（NO₂―Ｎ）の窒素（Ｎ）
原子に結合している酸素（Ｏ）原子を利用す
る。従つて、気体の供給を下向流領域に全く
行なわない。

(b) NO₃―Ｎを添加した場合と等量の酸素分を
系内に入れるために従来法の如く空気を供給
する際にはその窒素分の量が本法の15倍程度
となるため、かなり速い下向流速でない場合
には浮上源となることがある。これに対し、
本法の場合には、下向流領域で生物脱窒のた
め発生する窒素ガスの気泡は常圧下でさえ極
めて微細であると共にその量は従来法で空気
を用いた場合、空気から同伴される窒素分の
１／１５程度と微量であるため、下向流と随伴して 流れ、かつ大半が廃水中に溶解し浮力源とはなら
ない。

以上２つの理由によつて従来法に比べて循環
速度を極めて低速化することが可能となり、省
エネルギー化することが出来る。ところで、活
性汚泥の自由沈降速度は0.5ｍ／時〜２ｍ／時
程度であり上向流領域でこれ以上の流速があれ
ば、活性汚泥が沈降することはないが、実際に
は減圧に伴ない気泡が析出し汚泥に付着して揚
力を生じせしめるため、それ以下の速度であつ
ても活性汚泥が沈降することはない。

(2) 下向流領域の酸素源を硝酸根及び（又は）亜
硝酸根に求めているため、同領域内に酸素を別
途供給することなく、BOD除去と、同時に脱
窒を行なうことが可能である。また、下向流領
域に酸素分を供給する必要がないため、更に省
エネルギー化できる。

(3) 遅い流速で運転できるため、活性汚泥のフロ
ツクが成長しやすく、処理水中へのフロツクの
混入が減少する。従つて、BOD分やSS分（浮
遊物質）を減少または除去でき、非常に浄化さ
れた処理水が得られる。

(4) また、(a)酸素含有水を供給する場合には、気
液エゼクターの使用は酸素含有ガスを水中へ取
り入れ、取り入れた空気の気泡を微細化して水
と均一に混合する手段として有効に利用でき、
かつ(b)酸素含有水を供給する場合には、本法で
は、ポンプと気液エゼクターを有効に利用して
酸素を効率よくとり入れており、とくに一般に
多大なエネルギーを必要とする加圧水の製造
（底部に導入）には本法では、深槽の水頭を十
分利用しているため、ポンプ実揚程は、ほぼ配
管中の摩擦水頭とエゼクターでの損失水頭のみ
でよい。従つて、特に系内へ導入された酸素を
極めて有効に利用でき、導入された空気は極め
て有効に水中に溶解し、溶解した酸素により有
機物の分解除去が有効かつ効率良く行われると
共に微生物への摂取も良好に行われる。

(5) 更に、脱窒菌を多量に含む汚泥を固着棲息さ
せる充填材を下向流領域内に配設した場合に
は、通性嫌気性脱窒菌含有活性汚泥との相乗効
果により脱窒速度が速くなり、脱窒が迅速かつ
確実に行われると共にBOD除去速度も増加
し、必要槽容量も減少する。

【図面の簡単な説明】

第１〜２図はそれぞれ従来法を実施するのに使
用される超深槽の概略図、第３図は本発明の第一
実施例を実施するのに使用される超深槽の概略
図、第４図は本発明の第二実施例を実施するのに
使用される超深槽の概略図である。 １…超深槽、２…コンプレツサー、３…ポン
プ、７…エゼクター。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ その中に単数又は複数の下向流領域と単数又
   は複数の上向流領域を形成すると共にそれらの上
   端部と下端部とを相互に連絡し、それによつて有
   機性汚水を循環できる流路が形成された超深槽内
   に、有機性汚水を循環しながら処理するに際し、
   下向流領域に硝酸性窒素及び（又は）亜硝酸性窒
   素を含有する水と通性嫌気性脱窒菌含有活性汚泥
   とを供給する一方、上向流領域に酸素含有水及び
   （又は）酸素含有ガスを供給することを特徴とす
   る超深槽曝気による有機性汚水の処理法。 ２ 上記下向流領域に、通性嫌気性脱窒菌含有活
   性汚泥を保持棲息させる充填材を配設する特許請
   求の範囲第１項記載の超深槽曝気による有機性汚
   水の処理法。 ３ ポンプ及びエゼクターを用いて製造された酸
   素含有水を供給する特許請求の範囲第１項または
   第２項記載の超深槽曝気による有機性汚水の処理
   法。 ４ ポンプ、エゼクター及びコンプレツサーを用
   いて製造された酸素含有水を供給する特許請求の
   範囲第１項または第２項記載の超深槽曝気による
   有機性汚水の処理法。