JPS62286599A

JPS62286599A - 廃水の活性汚泥処理法

Info

Publication number: JPS62286599A
Application number: JP61131122A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Murakami; 村上　嘉孝; Masamitsu Torigoe; 鳥越　正光; Koichi Miyazaki; 浩一宮崎
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 1986-06-05
Filing date: 1986-06-05
Publication date: 1987-12-12
Anticipated expiration: 2010-06-21
Also published as: JPH0757354B2

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】３、発明の詳細な説明産業上の利用分野本発明は深層゛曝気による廃水の活性汚泥処理法に関し
、さらに詳しくは、ＢＯＤとともにリンを除去し、しか
も汚泥と上澄水との分離が容易な深層曝気による活性汚
泥処理法に関する。本発明処理法は、下水、団地廃水、
ビル廃水、・し尿、食品廃水、′畜産廃水、各種工場廃
水、その他有機物およびリンを含む廃水の処理に用いら
れる。

従来の技術活性汚泥処理法は、従来よ・す、都市廃水、工場廃水、
畜産廃水等、種々の有機廃水の処理法として広く採用さ
れている。特′に近年、湖沼や内湾等、閉鎖性水域にお
ける富栄養化は極めて深刻であるところから、リン、窒
素の排出規制が実施されつつあり、これに対応する生物
学的なリンの除去法として、嫌気好気式活性汚泥法（以
下、Ａ１０法という）が注目されている。

このＡ１０法は、第２図に示すごとく、活性汚泥法にお
ける曝気槽（好気性槽）（１４）の前段に、さらに嫌気
性槽（１３）を設けて汚泥処理を行なうものである。す
なわち、−廃水原水（ｆ）は沈降槽（３）の底部から返
送汚泥ポンプ（４）により返送された返送汚泥（５）と
ともに嫌気性槽（１３）に供給される。ついで、該廃水
原水は、空気（１５）にて曝気を行なう好気性Ｆ！（１
４）に供給される。該好気性槽で該微生物的処理の行な
われた原水は沈降槽（３）に送られ、汚泥と上澄水とに
分離される。汚泥の一部は返送汚泥（５）として再び嫌
気性槽（１３）に返送され、その残部は余剰汚泥（７）
として系外に排出される。一方、上澄水（！Ｏ）は、処
理原水量とバランスする放流量にて河川へ放流される。

したがって、Ａ１０法は、廃水の流入部における嫌気状
態と、これに続く好気状態を汚泥に経験させ、これによ
ってリン含有率が高い汚泥が形成されることを利用した
廃水の活性汚泥処理法である。

しかしながら、従来のＡ１０法による脱リンプロセスは
、好気性槽に加え、さらに嫌気性槽を必要とするため、
敷地面積が極めて大型化する。

一方、近年、曝気槽の規模を縮小し、敷地面積の縮小化
を計るとともに、動力の節約を可能とするプロセスとし
て、超深層曝気または深層曝気法（以下、単に深層曝気
法という）も提案されている。

かかる深層曝気法は、通常、深さ１００ｍ程度の曝気槽
を有しており、例えば、（ｉ）　Ｕ字管からなる曝気槽
に廃水を導入し、該Ｕ字管の比較的水深の浅い地点に散
気管により空気を供給する５　ｐｅｅｃｅ型、また、（
ｉｉ）空気を曝気槽の下降管と上昇管の２ケ所で供給し
得るようにし、最初に上昇管に空気を吹込んでまず水流
を発生させ、ついて徐々に下降管の方の吹込みに変える
方法、さらには（ｉｉｉ）ポンプにより曝気槽の上昇管
と下降管との間に水位差を設けて水流を発生させ下降管
中に空気を導入する方法などがある。これら曝気槽内に
て空気と混合し、生物的処理が行なわれた廃水原水は、
つぎに脱気装置を経て沈降槽に供給され、ここで汚泥と
上澄液に分離される。分離された汚泥は再び曝気槽へ返
送され、−力士澄液は処理水として放流される。

発明が解決しようとする問題点従来提案されている前記のごときＡ１０法は、活性汚泥
法における曝気槽の前段に、さらに嫌気性槽を設けて汚
泥処理を行なうものであるため、敷地面積が極めて大型
化する。

一方、従来の深層曝気法は、処理槽全体が好気状態の完
全混合槽であるため、リンの除去はほとんど行えない。

さらに、従来の深層曝気法では、曝気槽内に吹込まれた
空気中の窒素のほとんどは、廃水中には溶解せずに、ガ
ス状にてそのまま槽外−・放出される。他方、吹込まれ
た空気中の窒素の一部は、曝気槽下部の高圧部において
溶解しているものの、廃水が槽内を上昇し常圧となると
再び析出（再気泡化）する。かかる析出気体は微細気泡
として汚泥フロックに付着し、汚泥の比重を低下させ処
理を困難にする。したがって、従来の深層曝気法では、
廃水混合液中の微細気泡を破壊し、汚泥フロックへの気
泡の付着を防止して、処理水を汚泥から効率よく分離す
るために、脱気装置を設置する必要がある。また、廃水
中に溶解せず、ガス状にてそのまま槽外へ放出される窒
素が悪臭を同伴し、二次公害を生ずる恐れが大きい。

加えて、従来の深層曝気法では、いずれも槽内で処理廃
水を循環させるためのエアリフト、ポンプ等、大きな動
力が必要であり、また、槽内が完全混合槽であるところ
から、特に食品廃水などの場合、糸状性細菌によるバル
キングが発生し、生成フロックの比重が低くなって処理
水との分離効率が低下する。

問題点を解決するための手段本発明者らは、かかる従来の活性汚泥法における脱リン
プロセスによる廃水処理法の問題点を解決すべく種々検
討を重ねたところ、深層曝気槽を用い、その廃水上昇プ
ラグフローの中間に高濃度酸素を吹込むことにより前記
の問題点が一挙に解消しうるとの知見を得て本発明を完
成するに至った。

すなわち、本発明は、深層曝気槽に廃水原水を導入して
、廃水の槽内上昇プラグ７０−（栓流）を形成し、かつ
該上昇プラグフローの中間に高濃度酸素を導入して上部
好気部および下部嫌気部を形成し、廃水中のＢＯＤおよ
びリンの除去を行なうことを特徴とする深層曝気による
廃水の活性汚泥処理法を提供するものである。

本発明方法の曝気槽内では、その下部に嫌気部、上部に
好気部が形成され、廃水原水の上昇流は単一の処理槽内
にて、嫌気状態、ついで好気状態を通過する。

また、本発明の処理法においては、曝気槽内の廃水原水
中への高濃度酸素の吹込みにより、槽上部での窒素ガス
の再気泡化がない。

本発明方法にて使用される深層曝気槽は、一般の深層曝
気槽と弥される水深を有するもののほか超深層曝気槽と
いわれるものであって良（、その水深は通常２０ｍ以上
、好ましくは５０ｍ以上である。また、曝気槽の断面積
／深さの比は、０．３ｍ”７ｍ以下であるのが好ましい
。かかる比がこれより大きいと槽内での液の逆混合が生
じ、プラグフローが推持できない恐れがある。また、よ
り完全なプラグフローを確保するためには、多孔板など
の整流手段を槽内に設けてもよい。曝気槽の断面形状は
円形、正方形、長方形など、いかなる形状であっても良
く、鋼管、フンクリート等の適宜の材質にて作製しうる
。

本発明方法にて処理される廃水原水は、従来の活性汚泥
処理法によって処理可能な廃水がいずれも処理可能であ
り、例えば都市廃水、工場廃水、食品廃水、畜産廃水な
どをいずれら処理しうる。

前記曝気槽底部へ導入された廃水原水および返送汚泥は
、槽内に上昇プラグフローを形成する。

本発明方法にて曝気槽内に形：成される流速は、０．０
２ｃｍ／ｓｅｃ以上であるのか好ましい。該曝気槽内の
処理水の流速が、これより小さいと槽内での汚泥の沈降
分離により槽底部に汚泥濃度が滞留する。

さらに、曝気槽へ導入される返送汚泥は事前に廃水原水
と混合し槽内に供給してもよく、また直接、原水の配管
に導入して原水の導入ラインを介して供給してもよい。

また、原水の槽内滞留時間は、廃水原水の水質、汚泥濃
度、水温等により大きく変わるが、一般的に１〜３０時
間である。

一方、本発明にて用いられる高濃度酸素は、曝気槽の水
深が深くなるに伴い高濃度であることが必要である。す
なわち、使用される酸素の濃度は、水深ｌｏｏｍ程度の
場合よ約９５％以上、５０ｍ程度の場合は約８７％以上
、さらに水深２０ｍ程度においては濃度約８０％以上で
ある。酸素濃度がこれより低い場合は、曝気槽上部にお
いて溶解した窒素の再気泡化が・生じる。

かかる高濃度酸素としては、液化酸素の気化により得ら
れる気体酸素ガス、ＰＳＡ酸素発生装置または酸素富化
膜等により得られる酸素がいずれも好適に用いられる。

液化酸素を用いる場合は、その気化に上り昇圧が可能で
あるため酸素の吹込み用動力を必要としない。

本発明方法において、酸素の吹き込みは、曝気槽内の中
間部に行ない、曝気槽上部に好気部、下部に嫌気部を形
成する。酸素の吹き込み位置は、対象とする廃水原水に
よっても異なるが、嫌気部における廃水における滞留時
間が、１時間以上、また好気部における廃水の滞留時間
が、１〜３０時間であるのが好ましい。

かかる酸素吹込みは、散気管等を用い、原水中ＢＯＤ１
ｋｇ当たり、酸素０．５〜１　、２　ｋｇの吹込み量に
て行なう。また、酸素の吹込みは槽上部の溶存酸素の濃
度が２〜５　ｐｐｍとなるように行なうのが好ましい。

酸素の吹込み量が、これより少ないと、充分な活性汚泥
処理による効果が得られず、長期間このような状態が継
続すると汚泥の沈降分離が正常に行なえず、プロセ゛ス
の操業が不可能になる。一方、酸素吹込み量が、これよ
り多いと、過剰の酸素が放出され、経済的に不利となる
ばかりか、過飽和の酸素が槽上部において微細な気泡と
して再気泡化し、従来の深層曝気法と同様の問題を生ず
る。さらに、過飽和の非常に溶存酸素濃度が高い状態で
は汚泥フロックの解体が起こり処理水質の悪化も生ずる
。

なお、原水のＢＯＤ濃度の変動が大きい場合は、曝気槽
上部にて溶存酸素濃度を検知し、吹込み酸素濃度を自動
的に制御するのが好ましい。

つぎに本発明方法を図面を参照して詳しく説明する。第
１図は、本発明方法の一興体例を示す概略図である。

本発明の処理方法において、廃水原水（１）は深層曝気
槽（２）の底部に導入され、沈降槽（３）底部から返送
汚泥ポンプ（４）にて返送された返送汚泥（５）ととも
に該曝気１１１（２）の底部から槽上方に向かうプラグ
フローを形成する。ついで、該廃水原水のプラグフロー
の中間部に高濃度酸素（６）を散気管（９）を用いて供
給し、これより下方の嫌気部（１１）を通過してきた廃
水を好気部（１２）にて好気処理に付す。廃水原水と返
送汚泥の混合した廃水中に吸収溶解された酸素は、散気
管（９）近傍において高濃度にて溶存しているが、槽内
上昇中、微生物により消費され、槽上部では大気中の酸
度濃度に対する飽和濃度以下となり気泡の再発生はない
。前記深層曝気槽（２）の中間部へ供給された酸素は、
槽内の高い水圧により、その９５％以上が吸収され微生
物により利用される。

ついで、該微生物的処理の行なわれた原水は沈降槽（３
）にて汚泥と上澄水とに分離される。分離された汚泥の
一部は返送汚泥（５）として再び曝気槽（２）に返送さ
れ、その残部は余剰汚泥（７）として系外に排出される
。一方、上澄水（Ｉ　Ｏ）は、曝気１ｆ（２）へ導入さ
れる原水とバランスする放流量゛にて河川へ放流されろ
。

発明の効果本発明方法によれば、深層曝気槽内を上昇する廃水のプ
ラグフローの中間部に高濃度酸素を供給し溶存させるた
め、活性汚泥が嫌気条件および好気条件に交互にさらさ
れて、リン含有率の高い活性汚泥が生成し、ＢＯＤとリ
ンの除去を設置面積の極めて小さな単一の処理槽にて行
なえる。

また、液循環用動力か不要となり、電力消費量も著しく
低下する。また、廃水中に溶解されずガス状にてそのま
ま槽外へ放出される窒素がないため、窒素に随伴する悪
臭に基づく二次公害の発生する恐れかない。さらに、溶
存窒素の再気泡化がないため、脱気装置等の設置の必要
性らない。

さらに、曝気槽内がほぼプラグフローであるため、食品
廃水を対象とする場合ら、従来の完全混合流による処理
の場合のごとき糸状性細菌によるバルキングの発生は全
くない。また、槽内の汚泥濃度を高くすることができ、
曝気槽がコンパクトとなる。

実施例つぎに本発明の実施例を示し、本発明をさらに詳しく説
明する。

実施例！ポーリング工法により地中に設置した第１図に示す鋼製
の超深層曝気槽（直径０．５ｍ、深さ８０ｍ）を用いて
団地廃水を活性汚泥処理した。該曝気槽底部に各々２Ｂ
の配管を用い廃水原水（ＢＯＤｌ　８５ｍｇ／＆、ｐＨ
７，２、水温　１８〜２２℃、Ｔ＝Ｐ（ｔｏｔａｌ−Ｐ
）　５ｍｇ／ｉ２）　４．ｍ３／ｈ、および返送汚泥（
汚泥濃度２０　、０００　ｍｇｌｏ）　ｌ　ｍ３／ｈを
連続的に導入した。曝気槽のＭＬＳＳは５，０００ｍｇ
／＆であった。これに対して液化酸素貯槽から気化器お
よび散気管を介して酸素ガス（９ｋｇ／ａｍ”　Ｇ　。

純度１００％）　　０．３６　　Ｎｍ３／Ｈを前記曝気
槽の水深５０＋＋＋の位置に吹込んだ。槽内のＤｏ実測
値は、水深６０ｍでＯｍｇ／（１，４０ｍで３１ｍｇ／
１２．２０ｍで１４ｍｇ／１２　　曝気槽出口で２ｍｇ
／１２であった。滞留時間は、嫌気部１５時間、好気部
２．５時間であった。曝気槽上部よりオーバーフローし
た処理水を沈降槽（容ｆｆ１４０ｍ’）にて処理し、上
澄水と汚泥とに分離した。

運転開始後、３箇月間、定常状態の運転を継続したとこ
ろ、脱気槽など汚泥と上澄水との分離効率向上のために
気泡を破壊する装置を用いなかったにもかかわらず、上
澄水の平均水質は、ＢＯＤｌ　２　ｍｇ／　Ｑ、　ｐｌ
（６、３、Ｔ−Ｐ　　０．８ｍｇ／Ｑ、　５９１０Ｂ／
Ｑと充分な水質が得られ、また汚泥との分離がよくなさ
れていた。また、曝気槽から悪臭を伴う廃ガスの発生は
はほとんどなく、供給した酸素はほぼ１００％が利用さ
れた。廃水混合液は、汚泥の沈降性の指標であるＳＶ【
が７５であり、非常に汚泥の沈降性が良好であった。

実施例２超深層曝気槽を直径１ｍ、深さ５０＋ｎとした以外は、
実施例１と同様の装置を用いて食品工場廃水を活性汚泥
処理した。該曝気槽底部に廃水原水（ＢＯＤ　　８００
ｍｇ／Ｉ２、ｐＨ６，９、水温２５℃、Ｔ−Ｐ　　ｌ　
８ｍｇ／ｆｆ）　２．５ｍ３／ｈ、および返送汚泥（汚
泥濃度　１６　、０００ｍｇ／＆）　Ｉ　、　１ｍ’／
ｈを連続的に導入した。曝気槽のＭＬＳＳは５．０００
ｍｇ／１２であった。これに対して、ＰＳＡ酸素発生装
置から散気管を用いて高濃度酸素ガス（純度９０％）１
、ｌＮｍ３／Ｈを前記曝気槽の水深４０ｍの位置に吹込
んだ。曝気槽出口のＤＯ実測値は２〜３　ｍｇ／ｇであ
った。滞留時間は、嫌気部３．１時間、好気部１２．６
時間であり、合計１５．７時間であった。

曝気槽上部よりオーバーフローした処理水を沈降槽にて
処理し、上澄水と汚泥とに分離した。

活性汚泥を顕微鏡観察したところ、通常完全混合槽の標
準活性汚泥法にてしばしば観察される糸状菌は存在しな
かった。

運転開始後、３箇月間、定常状態の運転を継続したとこ
ろ、脱気槽など汚泥と上澄水との分離効率向上のために
気泡を破壊する装置を用いなかったにもかかわらず、上
澄水の平均水質は、ＢＯＤｌ　４　ｍｇ／ｆ２ＳｐＨ６
、９、Ｔ−Ｐ　　１．２ｍｇ／ｆ２゜Ｓ　Ｓ　１２ｍｇ
／Ｑ、と充分な水質が得られ、また汚泥との分離がよく
なされていた。また、曝気槽から悪臭を伴う廃ガスの発
生は感知されず、供給した酸素はほぼ１００％が利用さ
れた。廃水混合液のＳＶＩは、７３であり、非常に汚泥
の沈降性が良好であった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の一興体例を示す概略図、第２図は
従来の嫌気好気式活性汚泥法を示す概略図である。図中の主な符号は、つぎのとおりである。ｌ：廃水原水、２：曝気槽、３；沈降槽、５：返送汚泥
、６．高濃度酸素、１１：嫌気部、１２：好気部。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）深層曝気槽に廃水原水を導入して廃水の槽内上昇
プラグフローを形成し、かつ該上昇プラグフローの中間
に高濃度酸素を導入して上部好気部および下部嫌気部を
形成し、廃水中のＢＯＤおよびリンを除去することを特
徴とする深層曝気による廃水の活性汚泥処理法。
（２）嫌気部における廃水の滞留時間が１時間以上であ
る前記第１項の処理法。
（３）好気部における廃水の滞留時間が１〜３０時間で
ある前記第１項の処理法。
（４）高濃度酸素の純度が８０％以上である前記第１項
の処理法。