JPS62225297A - 生物学的廃水浄化方法 - Google Patents

生物学的廃水浄化方法

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JPS62225297A
JPS62225297A JP62011210A JP1121087A JPS62225297A JP S62225297 A JPS62225297 A JP S62225297A JP 62011210 A JP62011210 A JP 62011210A JP 1121087 A JP1121087 A JP 1121087A JP S62225297 A JPS62225297 A JP S62225297A
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sludge
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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】 又五立茨五立国 本発明は廃水が反応装置内で支持材料に固定されたバイ
オマス(Bion+asse)の存在下に空気及び/又
は純粋な酸素によってガス処理され、引続いて後浄化に
よって純粋な水及び汚泥に分離され、汚泥が少な(とも
部分的に反応装置に戻され、又前記反応装置内に有機微
生体の支持材料として塊状及び/又は粒状の形態の物質
片が供給され、廃水中には自由に運動可能の量が供給さ
れるようになされている有機並びに窒素含有不純物を含
む廃水の生物学的廃水浄化方法に関する。
このような方法は例えばEP−815298によって公
知である。この方法に於ては、廃水が完全に混合を行う
旋回方向を有する活性槽又は渦流ベッド反応装置又は浮
遊ベッド反応装置として構成された反応装置を通して導
かれるようになっている。
特に大いに負荷された廃水(hochbelastet
es Ab−wasser)の高い浄化を達成する為に
、反応装置内に合成有機重合体化合物より成る定められ
た大きさの支持片(Traegarteilchen)
が配置される。更に、少なくとも後浄化装置からの活性
汚泥が時々反応装置内に戻され、反応装置内に支持片に
固定されたバイオマスと共に自由な活性汚泥も正しく保
持されるのである。支持片は、これのマクロ孔(Mak
ropore)の為に分散した生長を強制される有機微
生体の住み着く為の大きい表面積を与えるのである。こ
れによって従来の活性汚泥薄片よりも実質的に増大され
た物質交換面が得られるのである。有機微生体は物質部
片の孔に固く住み着き、従って容易に反応装置に戻され
ることが出来るのである。これによって甚だ高い廃水の
負荷状態に於ても、卓越したB5Bs (BODs)−
分解が得られるのである。個々の支持片(5乃至50a
+s+の直径、10乃至200 kg/11”の比重、
0.1乃至31II+の開放されたマクロ孔)の与えら
れた大きさによって安定したバクテリアの住み着きが得
られ、夫々の部片の内部への酸素の供給及び物質移送を
保証する。従って、この公知の方法によって確実にBs
as−負荷廃水の経済的な浄化が得られるのである。公
知の方法では僅かな窒素化合物の分解しか行い得ないの
である。
DB−OS 3131989 (西独国公開公報第31
31989号)によって、B5Bs−分解のみでな(硝
化も行い得る方法が公知である。この為に廃水は多数の
処理区域を順次導かれ、活性汚泥の存在下にガス処理を
行われる。最初の処理区域に於て、公知の方法で炭素化
合物の分解が行われ、この分解は排出される廃水−活性
汚泥−混合物が極めて僅かな負荷しか有しないようにな
るまで行われるのである。又最後の処理区域に於ては、
支持材料に固定された硝化されるバクテリアの存在下に
硝化が行われる。後に続←後浄化に於て、清浄化された
水が汚泥から分離されて排出される。汚泥は一部分最初
の処理区域(C−分解)に戻され、一部分過剰汚泥とし
て排出される。この公知の方法に於ては、硝化区域から
排出される廃水一括性汚泥一混合物の一部分を後浄化の
前に最初の処理区域(C−分解)に戻して、廃水の脱窒
を行うことも可能である。従って窒素化合物の著しい分
解を行う為には、後浄化から活性汚泥を戻し、硝化区域
から廃水−活性汚泥−混合物を戻してB5Bs−分解区
域に導く為に大なるエネルギーの必要量が要求されるの
である。更に、このような方法によっては完全な脱窒は
得られないのである。
更にg誇r 124 (1983)、第9巻、第410
乃至427頁によって同時に炭素分解及び窒素分解を行
う活性処理方法が公知である。硝化及び脱窒の為の1段
活性設備の寸法決めの可能性を示しているこの論文に於
ては、汚泥の年齢、炭素の呼吸及び汚泥の負荷に対する
硝化又は脱窒の関係が扱われている。その場合この論文
の著者は次の結果を得ている。即ち最良の硝化は0.5
 kg/m’  −dのB5Bs−空間負荷の場合に得
られるとしている。同時に脱窒が行われる場合には、槽
の容積が約30%増大され、完全な窒素の分離は0.3
 kg/mゴ ・dのB5Bs−空間負荷の場合に得ら
れるとしている。この場合同時の硝化及び脱窒の為のT
KN−空間負荷(TKN −キエルダールの窒素)はB
5B5−空間負荷の約174に達し、又約0.07賭/
ff1″−dに達する(硝化の為のTKN−空間負荷は
約0.1 kg/m’  ・d )。
この論文から、更に硝化の為の実質的な限界的な要因は
硝化されるバクテリアの比較的値かな増殖率であること
が判る。従って良好な硝化能率を得る為には、汚泥の年
齢が対応して高く設定されなければならないのである。
更に全体の槽の容積が充分に酸素を供給されなければな
らず、その際に通常のように少なくとも2■/lのat
−t14度が設定されるのである。
NH,−窒素の酸化を意味する硝化とは反対に、脱窒は
、溶解された、即ち曝気によって導入された酸素の代り
に呼吸の為の硝酸塩−酸素を使用するのである。従って
脱窒の為の条件は、溶解された酸素がないことである。
それでも硝化に必要なot−含有量の高々1/4の溶解
された僅かな酸素成分がある場合にも硝化される活性槽
内で脱窒現象が行われる。特にこの論文の著者によれば
、酸化槽内でも脱窒現象が行われる。何故ならば、曝気
装置から成る定められた距離では溶解された酸素が存在
しないからである。
同時脱窒の基本原理は著者によれば、分割されていない
活性槽内に硝化によって酸素のない区域が作られ、その
中で脱窒が行われることが出来ることにある。このこと
は、同時の脱窒が目的に適した曝気の制御を導くことを
意味するのである。
その場合同時の硝化/脱窒の欠点は、槽の容積が大きく
なることにある。何故ならば、脱窒され、従って溶解さ
れた酸素がない容積内では硝化が行われ得ず、更に脱窒
速度が比較的低いからである。
従って処理の経過中に僅かな窒素値を投入する為には硝
化/脱窒容積の大規模な寸法決めを行わなければならな
いのである。
1浬Rυ1吟 本発明の目的は、冒頭に述べた種類の方法を、簡単で経
済的な方法で高い炭素分解のみならず高い窒素分解が定
常的に得られるようになし、その際に公知の方法の欠点
を排除するように構成することである。
3jIυl叉 上述の目的は本発明によって、反応装置内に同時に0.
4乃至2.5 kg/ m”・dのB5B5空間負荷及
び0.1乃至0.8 kg/ m3・dのTKN空間負
荷の状態でB5Bsの分解、硝化及び脱窒が行われ、そ
の際に0゜5乃至4■/lの図体内の酸素濃度が調節さ
れ、支持材料が反応容積の15乃至35%を占めるよう
になされることによって解決される。
このようにして本発明による方法によって同時に炭素化
合物の分解のみでなく窒素化合物の分解が唯1つの活性
作用段にて行われ、その際に活性槽内に自由な活性汚泥
及び多孔性の運動可能の支持片に固定された活性汚泥が
存在するようになされるのである。窒素の除去は、交互
に硝化及び脱窒が行われ、その際に常に溶解された酸素
が活性槽内に存在することを意味するのである。その場
合公知の方法とは反対にB5B5−空間負荷並びにTX
N−空間負荷は僅かに高くなるのである。しかし、この
技術分野を支配している意味とは反対にこのような高い
空間負荷及びo2−濃度に於ても驚く程の浄化作用が得
られるのである。
廃水は処理の前に活性槽内で粗い物1i(Grob −
5toff)によって清浄化されるが、これは例えば格
子(Rechen)又は沈澱槽内にて行われることが出
来る。
従って廃水は粗い物質から解放された後で、炭素化合物
のみならず窒素化合物が分解されるように反応装置内で
活性汚泥処理を受ける。その為に、有利な方法で反応装
置内に種々の曝気区域特に強い曝気及び弱い曝気区域が
正しく保持されるのである。活性槽に空気及び/又は工
業酸素の形態の酸素含有ガスを供給する方法は公知の方
法で行われることが出来る。従って酸素含有ガスは反応
装置の底部に例えば従来からの細かい泡のガス処理、中
間の泡のガス処理及び粗い泡のガス処理によって導入さ
れることが出来、その際に弱い曝気区域では酸素の導入
が強い曝気区域よりも低く保持されるのである。
この場合、支持片に固定されたバイオマス及び自由なバ
イオマスは目的に適するようにこれらの強い曝気区域及
び弱い曝気区域の間を旋回されるのである。このような
作動方法によって、自由なバイオマス内に溶解された酸
素の最終的な含有量が槽全体に存在するようになるが、
固定されたバイオマスは浄化的及び場所的に一部分無酸
素の状態になされるのである。著しく有利な方法でOz
−濃度は強い曝気区域にて1乃至4■/lの値に調節さ
れ、弱い曝気区域にて0.5乃至1ff1r/lの値に
調節されるのである。従って強い曝気区域に於ては、優
先的に炭素化合物の分解及び硝化が行われ、一方弱い曝
気区域に於ては脱窒が行われる。
使用される反応装置の構造に対しては、それ自体公知の
ものが使用される。長さ7幅の比が少なくとも3を有す
る長手方向流過の処理槽を使用するのが有利である。こ
れらの処理槽に於て流過方向に交互に配置される強い曝
気区域及び弱い曝気区域を設定するのが望ましい。
長手方向流過の処理槽の場合には更に槽の流過量に対し
て20乃至100%の槽内容物の部分が槽の終端から始
端に戻されるのが目的に適している。
このように本発明の方法を実施することによって廃水の
完全な脱窒が保証されるのである。
本発明による方法に於ては支持片としてポリウレタン軟
質発砲体、尿素/フォルムアルデヒド樹脂、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、シリコーン重合体等の物質片が使
用される。2つまたそれ以上のこれらの材料の混合物又
は合成物質加工工業にて得られるような開放した孔を有
する同様の物質より成る物質片も使用出来る。その場合
支持片の比重は10乃至200 kg/m”であるのが
目的に適しいる。
この場合本発明による方法の望ましい実施形態に於ては
、平均的な孔の直径に対する支持片の平均直径の比が5
:1乃至30:1に調節されるのである。活性槽内に異
なる支持片直径及び孔直径を有する2つの異なる種類の
支持片を使用することが特に有利である。この場合本発
明による更に他の実施形態により平均的な孔の直径に対
する支持片の平均直径の比が5:1乃至15:1である
支持片及び平均的な孔の直径に対する支持片の平均直径
の比が20:1乃至30:1である支持片が使用される
場合最も好都合であることが確認されている。
回文の結果判ったように、硝化に対しては小さい比5:
1乃至15:1特に10:1乃至15:1が適している
。この場合5乃至15mmの辺の長さを有する立方体形
の支持片が硝化に適当であることが判った。これに反し
て約20乃至40mmの辺の長さを有する立方体即ち2
0:1乃至30:1の直径比を有する立方体が脱窒に適
している。若干大きい支持片の場合には内部に無酸素区
域が生じて、内部で脱窒が行われ、支持片の外側で硝化
及びB5Bs−分解が行われる。この場合注目されるこ
とは、このような生物学的現象が、唯1種類の支持片し
か使用されない場合にも生じ得ることである。
本発明による方法は、槽の容積が公知の方法に比して小
さく構成出来、これによって設備費用の節約が可能にな
り、又還流を行う際のエネルギーの節約が可能になり、
更に又高い窒素除去率を得られる簡単な単一汚泥処理方
法(Ein−Schlammver−fahren)と
なされる利点を有するのである。1つの活性槽又は1つ
の種部分を作動させる為に空気及び/又は純粋な酸素を
使用出来る。既存の設備も、空間負荷、0.−濃度及び
支持片に対する本発明によるパラメーターが保持される
場合には改修して使用出来るのである。
衾皿旦夾血皿 以下に概略的に図示された実施例によって本発明の詳細
な説明する。
符号1によって完全に混合を行った活性槽として構成さ
れた反応装置が示されている。この活性槽1内にはハツ
チングによって示されるように有機微生体の為の支持材
料として約25mmの直径と、50kg/m’の比重と
、1mmの直径の開放した孔を有し、特にポリウレタン
軟質発砲体より成る物質片9が活性槽1の容積の25%
の容積部分に相当する量で自由に運動可能に配置される
のである。
処理される廃水は導入導管2を経て活性槽1内に導入さ
れ、一方処理された廃水は活性槽1の上部に配置された
排出導管3及び例えば簡単な篩となし得る個々の物質片
を抑止保持する為の分離装置4を経て排出される。活性
槽1の排出導管3は沈澱槽として構成された後浄化装置
5に連結され、この後浄化装置は浄化された廃水の排出
導管6、汚泥を活性槽1に戻す為のポンプを有する汚泥
戻し導管7並びに汚泥排出導管8を有する。
活性槽1はこの実施例では4つの異なる区域a、b、c
、dに分割されている。分離壁等によって互いに分離さ
れていないこれらの区域は夫々それ自体の空気導入装置
10a、10b、l0C110dを有する。これらの区
域内には適当な空気導入装置を経て次のようなo2−濃
度が正しく保持されるのである。
区域a :      0.5乃至1 mg/1区域b
:      1乃至4n+g/1区域a :    
  O,S乃至1■/l区域a:      l乃至4
 mg/l空気導入装置から上昇するガス泡は、バイオ
マスを負荷された比重が一般に僅かに水の比重よりも大
なる物質片9を浮遊状態に保持して夫々の隣接する区域
の間で充分に旋回を生じさせる為に充分な上昇駆動力を
発生する。
槽の区域dには更にポンプを有する導管11が接続され
、この導管を通って廃水−活性汚泥一支持片一混合物が
区域aに戻されるようになっている。その際、Qの廃水
流過量の場合に廃水−活性汚泥一支持片一混合物の戻し
IQR−IXQである。後浄化装置から戻される活性汚
泥の量はQR3−1×Qで表される。
添付の表には本発明によって作動される活性作用設備A
の、gwfからの論文による従来の活性作用設備B及び
EP−875298による活性作用設備Cに対する比較
の説明例が示されている。
見所■四果 上述のように本発明によって、反応装置内に同時に0.
4乃至2.5 kg/ m’ ・dのBSB、空間負荷
及び0.1乃至0.8 kg7 m’ −dのTKN空
間負荷の状態でBSB、の分解、硝化及び脱窒を行い、
その際に0.5乃至4■/lの液体丙の酸素濃度の調節
を行い、支持材料が反応容積の15乃至35%を占める
ようになすことにより、簡単で経済的な方法で高い炭素
分解のみならず高い窒素分解を定常的に得られる優れた
効果が得られるのである。
【図面の簡単な説明】
添付図面は本発明の方法を実施する装置の概略的説明図
。 手続補正書 昭和62年 2月25日 昭和62年特許願011210号 2、発明の名称 生物学的廃水浄化方法 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 ドイツ連邦共和国デー6200ヴイースバデン・
アブラハム・リンコルン・シュ ラーセ21 名称 リンデ・アクチェンゲゼルシャフト4、代理人 
0164 住所 東京都中野区弥生町5丁目6番23号!1!  
03−382−5531 氏名(6580)弁理士  渡 辺  辿 孝5、補正
の対象 (1)明細書第6頁末行rgwfJを「水及び廃水処理
に関する「ガス及び水部門」を略示する西独間のジャー
ナル誌であるgwf Jに訂正。 ト 手続補正書 昭和62年 4月10日 特許庁長官  黒 1)明 雄 殿 1、事件の表示 昭和62年特許願第011210号 2、発明の名称 生物学的廃水浄化方法 3、補正をする者 事件との関係  特許出願人 住所 ドイツ連邦共和国デー6200ヴイースバーデン
・アブラハム・リンコルン・シュトラーセ21 名称 リンデ・アクチェンゲゼルシャフト4、代理人 
■164 住所 東京都中野区弥生町5丁目6番23号!!(03
) 382−5531 氏名 (6580)  弁理士  渡 辺  辿 孝5
、補正の対象 明細書の特許請求の範囲及び発明の詳細な説明の欄 6、補正の内容 (1)特許請求の範囲を別紙の通り訂正。 (2)明細書第9真下から第3行r4mg/lの・・・
・・・体内の」をr4mg/lの液体内の」に訂正。 (3)同第11真下から第2行r4mg/lの」を’4
tag/lのjに訂正。 (4)同第11頁末行r1mg/lの」を’1ag/l
の」に訂正。 7、添付書類 別紙               1通(別紙) 特許請求の範囲 (1)廃水が反応装置内で支持材料に固定されたバイオ
マスの存在下に空気及び/又は純粋な酸素によってガス
処理され、引続いて後清浄によって純粋な水および汚泥
に分離され、汚泥が少なくとも部分的に反応装置に戻さ
れ、又前記反応装置内に有機バイオマスの支持材料とし
て塊状及び/又は粒状の形態の物質片が供給され、廃水
中には自由に運動可能の量が供給されるようになされて
いる有機並びに窒素含有不純物を含む廃水の生物学的廃
水浄化方法に於て、前記反応装置内に同時に0.4乃至
2.5kg/ls”・dのB5B5空間負荷及び0.1
乃至0.8kg/m”−dのTKN空間負荷の状態でB
5Bsの分解、硝化及び脱窒が行われ、その際に0.5
乃至ll1g/工の箪2体内の酸素濃度が調節され、支
持材料が反応容積の15乃至35%を占めるようになさ
れることを特徴とする生物学的廃水浄化方法。 (2)強い曝気及び弱い曝気の反応区域が反応装置内に
正しく保持されていることを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載の方法。 (3)自由なバイオマス及び固定されたバイオマスが強
い曝気及び弱い曝気の反応区域の間を旋回させられてい
ることを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の方法。 (4)強い曝気の反応区域内の酸素濃度が1乃至4II
1g/、、Lの間の値に調節され、里い曝気の反応区域
内で畝11度災0.5乃至1mg7Nの間の値に調節さ
れていることを特徴とする特許請求の範囲第2項又は第
3項の何れか1項に記載の方法。 (5)流れの方向に役って流過を行う処理槽内に交互に
強い曝気及び弱い曝気の反応区域が調節されていること
を特徴とする特許請求の範囲第2項乃至第4項の何れか
1項に記載の方法。 (6)流れの方向に菫って流通を行う処理槽内にて処理
槽を流過する量の20乃至100%の処理槽内容物の部
分が処理槽の開始点に戻されることを特徴とする特許請
求の範囲第1項乃至第5項の何れか1項に記載の方法。 (7)平均孔直径に対する支持片の平均直径の比率が5
:1乃至30:1に調節されていることを特徴とする特
許請求の範囲第1項乃至第6項の何れか1項に記載の方
法。 (8)異なる支持片直径及び孔直径を有する2種類の支
持片が使用されていることを特徴とする特許請求の範囲
第1項乃至第7項の何れか1項に記載の方法。 (9)5:1乃至15:1の平均孔直径に対する平均支
持片直径の比率を有する支持片及び20:1乃至30:
1の平均孔直径に対する平均支持片直径の比率を有する
支持片が使用されていることを特徴とする特許請求の範
囲第8項記載の方法。 手続補正書(方式) %式% 1、事件の表示 昭和62年特許願第011210号 2、発明の名称 生物学的廃水浄化方法 3、補正をする者 事件との関係  特許出願人 住所 ドイツ連邦共和国デー6200ヴイースバーデン
・アブラハム・リンコルン・シュトラーセ21 名称 リンダ・アクチェンゲゼルシャフト4、代理人 
■164 住所 東京都中野区弥生町5丁目6番23号昭和62年
3月31日 6、補正の対象 特許出願人の代表者の氏名を記載した願書、代理権を証
明する書面及び適正な図面 7、補正の内容 (1)特許出願人の代表者の氏名を記載した願書を提出
します。 (2)委任状及び訳文を提出します。 (3)適正な図面を提出します。 8、添付書類

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)廃水が反応装置内で支持材料に固定されたバイオ
    マスの存在下に空気及び/又は純粋な酸素によってガス
    処理され、引続いて後清浄によって純粋な水及び汚泥に
    分離され、汚泥が少なくとも部分的に反応装置に戻され
    、又前記反応装置内に有機微生体の支持材料として塊状
    及び/又は粒状の形態の物質片が供給され、廃水中には
    自由に運動可能の量が供給されるようになされている有
    機並びに窒素含有不純物を含む廃水の生物学的廃水浄化
    方法に於て、前記反応装置内に同時に0.4乃至2.5
    kg/m^3・dのBSB_5空間負荷及び0.1乃至
    0.8kg/m^3・dのTKN空間負荷の状態でBS
    B_5の分解、硝化及び脱窒が行われ、その際に0.5
    乃至4mg/lの■体内の酸素濃度が調節され、支持材
    料が反応容積の15乃至35%を占めるようになされる
    ことを特徴とする生物学的廃水浄化方法。
  2. (2)強い曝気及び弱い曝気の反応区域が反応装置内に
    正しく保持されていることを特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載の方法。
  3. (3)自由なバイオマス及び固定されたバイオマスが強
    い曝気及び弱い曝気の反応区域の間を旋回させられてい
    ることを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の方法。
  4. (4)強い曝気曝気の反応区域内の酸素濃度が1乃至4
    mg/lの間の値に調節され、酸素濃度が弱い曝気の反
    応区域内で0.5乃至1mg/lの間の値に調節されて
    いることを特徴とする特許請求の範囲第2項又は第3項
    の何れか1項に記載の方法。
  5. (5)流れの方向に■って流過を行う処理槽内に交互に
    強い曝気及び弱い曝気の反応区域が調節されていること
    を特徴とする特許請求の範囲第2項乃至第4項の何れか
    1項に記載の方法。
  6. (6)流れの方向に■って流過を行う処理槽内にて処理
    槽を流過する量の20乃至100%の処理槽内容物の部
    分が処理槽の開始点に戻されることを特徴とする特許請
    求の範囲第1項乃至第5項の何れか1項に記載の方法。
  7. (7)平均孔直径に対する支持片の平均直径の比率が5
    :1乃至30:1に調節されていることを特徴とする特
    許請求の範囲第1項乃至第6項の何れか1項に記載の方
    法。
  8. (8)異なる支持片直径及び孔直径を有する2種類の支
    持片が使用されていることを特徴とする特許請求の範囲
    第1項乃至第7項の何れか1項に記載の方法。
  9. (9)5:1乃至15:1の平均孔直径に対する平均支
    持片直径の比率を有する支持片及び20:1乃至30:
    1の平均孔直径に対する平均支持片直径の比率を有する
    支持片が使用されていることを特徴とする特許請求の範
    囲第8項記載の方法。
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