JPS63126599A - 排水の生物化学的処理方法 - Google Patents

排水の生物化学的処理方法

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JPS63126599A
JPS63126599A JP61273693A JP27369386A JPS63126599A JP S63126599 A JPS63126599 A JP S63126599A JP 61273693 A JP61273693 A JP 61273693A JP 27369386 A JP27369386 A JP 27369386A JP S63126599 A JPS63126599 A JP S63126599A
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正博 藤井
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理 三木
Nobuo Okamura
岡村 宣夫
Atsushi Shoji
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    • Y02W10/10Biological treatment of water, waste water, or sewage

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  • Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
  • Biological Treatment Of Waste Water (AREA)

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) この発明は、排水より生物化学的酸素要求量によって標
示される汚濁物質(BOD> 、アンモニア化合物、リ
ン化合物など海域、河川、湖沼の富栄養化原因になって
いる物質を連続式活性汚泥処理法により除去する方法に
関するものである。
(従来の技術〕 従来、活性汚泥処理により、前述の富栄養化物質を除去
する方法として、第1図にフローシートを示しているパ
ーデンフオー(Bardenpho)法(J。
L 、 Barnard、 Water Wastes
 Engg、、 33 (1974) )或いは、特開
昭54−24774号公報によって公知になっているA
10法、翁10法がある。更に、特公昭61−1755
8号公報によって公知になっているA210法の変法と
して硝化槽の生物の固定化方法として同転円板を組込ん
だ方法などが知られている。
これらの方法に訃いて、BODは王に好気性酸化分解に
より、窒素化合物は硝化脱窒法により、また、リン化合
物は嫌気的環境において活性汚泥からリンを放出させ、
好気的環境において活性汚泥にリンを過剰摂取させる方
法が用いられている。
(発明が解決しようとする問題点) 先に述(た公知の方法によるリン、窒素、BODの富栄
養化物質の除去には多くの問題点が包含されている。
以下に、その問題点について説明する。
(1)  生物化学的反応槽の好気度、嫌気度を管理す
る指標が適切でない。
前述の各種富栄養化物質の除去性に関しては、各生物化
学的反応槽の好気度、嫌気度が著しく影響するが、好気
度、嫌気度の尺度に溶存酸素(以下Doと略記)濃度あ
るいは窒素酸化物(以下、NOxと略記)濃度を用いて
いる。これらの尺度は好気匿にはある程度用いることが
できるが、嫌気度の尺度、特にDo%NOxが存在しな
いいわゆる完全嫌気度の尺度に使用することができない
この嫌気度は、リンの活性汚泥からの放出。
NOxの還元に著しく影響する。すなわち、リンの放出
及びNOxの還元は、嫌気性の生物化学的反応槽で行わ
せるので、場合によっては嫌気度の管理によってNOx
の還元とリンの放出とを別々に行わせる必要がある。し
かし、嫌気蜜を1) 0 ′a度、 NOx濃閾によっ
て管理するとリンの放出とNOxの還元が同時に起り、
処理性能が低下しやすい。なお、活性汚泥によるリンの
過剰摂取は、活性汚泥からのリンの放出がないと起らな
い。したがってリン化合物及び窒素化合物の除去性に著
しく影響する嫌気度の管理にDOfi[%N0xa度を
用いるのは適切でない。
(2)硝化反応槽におけるpHの低下により処理性能が
低下しやすい。
下水のアンモニア性化合物(以下、NH,−と略記)濃
度が高いと、硝化反応槽において、硝化反応によって生
成した硝酸化合物(以下、No、−と略記)、亜硝酸化
合物(以下、NO!−と略記)などのNOxによるpH
の低下が起り、これにより活性汚泥の機能が低下し、前
記富栄養化物質の除去性が低下しやすい。
これを防止するため硝化反応槽のpHを苛性ソーダ、水
酸化カルシウム等のアルカリ剤により調整する方法があ
るが薬剤を用いると処理コストが高くなる欠点がある。
(3)活性汚泥の固定化方法が確立していないので処理
効率が十分でない。
下水中の富栄養化物質を効率的に除去する方法の一つと
して生物化学的反応槽の活性汚泥濃度を高めると有効な
ことが知られており、その方法として活性汚泥の固定化
技術がある。
例えば、特公昭61−17558号公報においては硝化
反応槽に回転円盤装置、ハニカムチューブなどを設けて
活性汚泥の固定化を行っている。しかしこの方法は、硝
化11i、BOI)資化菌などの好気性活性汚泥のみし
か固定できず、したがって硝化反応、BUDの分解の効
率は上するが、脱窒及びリンの除去等の性能の同上はあ
まり期待できない。
なお、他の公知の方法は、活性汚泥の固定による高!I
駁化を行っていないので、前記富栄養化物質を効率良く
除去するのが困難である。
本発明はこのような従来技術の問題点を解決して効率の
良い排水の生物化学的処理方法を提供することを目的と
している。
(問題点を解決するための手段) 本発明は前記の目的を達成するために、活性汚泥の固定
化担体として高炉水砕の微粉%または高炉水砕の微粉と
カーボン微粉を用いて活性汚泥濃度を高めるとともに、
酸化還元電位(0凡P)を指標として活性汚泥の働きを
制御しながら5つの工程で順次に排水を生物化学的に処
理する。
すなわち1本発明は、少くともBUD、アンモニア化合
物、リン化合物を富栄養化物質として含む排水を連続式
活性汚泥処理する方法において、活性汚泥と活性汚泥の
固定化担体として高炉水砕の微粉、または高炉水砕の微
粉及びカーボン微粉が存在する処理槽で機械的攪拌を行
いながら排水及び汚泥沈降槽よりの反送汚泥を注入しO
RPを−100〜−3QQmVの範囲内に制御して所定
時間維持し。
活性汚泥よりリン化合物の一部を放出させる第1工程と
、・耶l工程で処理した混合液を処理槽に供給して曝気
を行い01(Pを+100〜+150mVの範囲に制御
して所定時間維持し、BUDの酸化分解とアンモニア化
合物の喘化とを行うとともにリン化合物を活性汚泥に過
剰摂取させる第2工程と、第2工程で処理した混合液を
処理槽に供給し、水素供与体を分注しながら機械的攪拌
、若しくは機械的攪拌に加えて曝気を行いORPを−5
0〜−t s o mvの範囲に制御して所定時間維持
し、窒素酸化物を窒素ガスに還元させる第3工程と、第
3工程で処理した混合液を処理槽に供給して曝気を行い
水素供与体のBODの酸化分解を行わせるとともに次の
工程の汚泥沈降槽の01(Pを−50〜−150mVの
範囲に制御するため次工程の沈降槽で計測したORPに
対応して吹込み空気量をコントロールする第4工程と、
ig4工程で処理した混合液を沈降槽に供給して汚泥を
沈降させ、沈降汚泥と上澄液の処理水に分離する第5工
程とからなることを特徴とする排水の生物化学的処理方
法である。第3工程において水素供与体として排水を用
いること、第2工程以降の反応槽においても活性汚泥の
固定化担体を添加することは好ましい。
(作 用) 以下、排水として下水を処理する場合を例にして説明す
る。
なお、本発明において便用する活性汚泥処理装置の生物
化学的反応槽(以下反応槽と略記)は2散気装置、機械
攪拌装置の他に%ORP 、  pH,溶存酸素#度、
温度などの測定センサーを設置し、これらのセンサーは
制御装置t、記録装置に徽続し、反応槽内のこれらを制
御、測定、記録、管理できることが好ましい。
また%活性汚泥処理に用いるO几Pセンサーは金又は金
合金と塩化銀/銀よりなる複合電極が最も良い。
排水処理の第1工程は活性汚泥と活性汚泥の固定化担体
として高炉水砕の微粉、t′fcは高炉水砕の微粉とカ
ーボン微粉が存在する処理槽にBOD。
アンモニア化合物、リン化合物などの富栄養化物質を含
む下水及び汚泥沈降槽からの返送汚泥の所定量を攪拌し
ながら連続的に供給する。この時反応槽のORPは徐々
に低下し、最終的にはORPが−200〜−3001!
IV  まで低下し、著しく葎気状;劇になる。この処
理槽における下水及び返送汚泥の滞留時間を30分〜2
時間に維持すると活性汚泥中のリン化合物が放出される
例えば、返送汚泥のリン化合物の含有量が3〜5 X 
(IJンとじて)、また下水中のリン化合物が4〜6岬
/2(リンとして)であるものが、oFLpが−200
〜−300fflVの嫌気状態になると、活性汚泥中の
リン化合物が1〜2q/l (リンとして)に低下し、
また処理槽中のリン化合物のfiiJil、が7〜9岬
/l に増加す/8゜このように第1工程はo it 
pを低下させて活性汚泥に嫌気的ストレスを与えて、リ
ン化合物を放出させる工程である。なお、後工程におけ
る活性汚泥によるリン化合物の取り込み能力、或いは下
水のリン化合物の濃度によってリン化合物の除去性が異
なることが考えられるので、この工程においてリン化合
物を大量に放出させない方が望ましい場合もあり、活性
汚泥からのリン放出を制御する目的で処理槽のORPを
−100〜−30011EV 、好ましくは−200〜
−250sV に制御管理する。
第2工程はBODの除去、下水のリン化合物及び第1工
程において活性汚泥が放出したリン化合物を活性汚泥に
過剰に吸着させ、アンモニア化合物、有機アミン化合物
などを窒素酸化物に酸化する工程である。従って、第2
工程は好気的環境に維持する必要があシ、上記作用をす
べて行うのに適し九〇RPは+100〜+ 150 m
Vである。
処理槽のORPを+100〜+ 150 mVに制御管
理してエアレーションを行うと、2時間ないし4時間後
には下水中の100〜300IIlF/lのBODがx
owq/を以下に、また20〜50mg/l(窒素とし
て)のアンモニア性窒素及びケルダール性窒素が酸化さ
れて1〜2tmf/を以下にそれぞれ低下し、一方硝酸
性及び亜硝酸性窒素は20〜30wIg/を以上に増加
する。
処理槽の下水中のリン化合物は、第1工程において7〜
9119/l(リンとして)が0.5■/l(リンとし
て)以下に低下し、また活性汚泥のリン濃度が3〜5%
に増加する。この場合活性汚泥にリン化合物を吸着させ
るため、単に好気的環境と嫌気的環境に交互に変化させ
ストレスを与えるよりも、本発明のように嫌気的環境の
次の好気的環境において、活性汚泥にBOD成分の分解
あるいはアンモニア化合物などの酸化を行わせた方が、
活性汚泥へのリン化合物の取り込み量が著しく多くなる
。これは活性汚泥が第1工程の嫌気的環境においてリン
化合物を放出し、好気的環境においてリン化合物に対し
て飢餓状態になっている所に、BOD 成分の分解、硝
化反応などにより、栄養源としてリン化合物が必要とな
り、このため反動的に大量のリン化合物を取り込むもの
と思われる。
なお、処理下水中に高炉水砕微粉、又は高炉水砕の微粉
とカーーン微粉、例えばコークスの微粉との混合粉が存
在することにより反応槽内めpHを活性汚泥が生息する
のに最適なpH(7,0士0.5)に維持することがで
きる。即ち、この処理槽は硝化反応によりpHが低下し
やすく、下水中のNH3の濃度が高いとpHが6〜6.
5以下に低下して活性汚泥の機能が阻害され、前述の富
栄養化物質の除去性が低下しやすい。この場合、高炉水
砕の微粉、又は高炉水砕の微粉とコークス微粉の混合粉
が存在すると、高炉水砕のカルシウムが徐々に溶解し、
pHの低下を防止し、反応槽内をpH7,0±0.5に
維持することができる。
また、処理下水中に高炉水砕の微粉、又は高炉水砕の微
粉とコークス微粉の混合微粉が存在することによる別の
効果として、これらの微粉に活性汚泥が容易に付着し、
活性汚泥の高濃度化を計ることができ、したがって、硝
化反応、BODの酸化分解を効率的に行うことができる
。なお、コークス微粉の代りに活性炭、褐炭、石炭など
のカーゼン微粉を用いても良い。
第3工程は硝酸性あるいは亜硝酸性の窒素酸化物を窒素
ガスに還元して除去する工程である。この際に水素供与
体を必要とするが、この水素供与体は使用している下水
を処理槽に新たに注入するか、あるいはメタノール、イ
ソプロピルアルコール、糖蜜、米ヌカなどの有機物を使
用することもできる。
この第3工程は後述の第5工程で処理後放流する処理水
の窒素化合物、リン化合物濃度に著しく影響するので、
処理槽のORPおよび窒素酸化物の濃度の管理が重要で
ある。すなわち水素供与体を添加して機械的攪拌を行う
と処理槽のORPが0〜−300mVに低下する。特に
ORPが一250mV以下に低下すると活性汚泥よりリ
ン化合物の放出が起こり、処理槽中のリン化合物が高く
なる。
更にもう一つの問題点として、このような嫌気的環境に
すると活性汚泥の嫌気分解が起こり、処理槽中のアンモ
ニア化合物、有機アミン化合物などの窒素濃度も高く々
る。このため場合によっては、更にリン化合物、窒素化
合物などの除去が必要となり、処理工程が非常に複雑に
なる。
これらの問題点の発生を防止するために処理槽のORP
管理が重要である。すなわちORPと、処理槽内に残存
している窒素酸化物の濃度と、活性汚泥のリン化合物の
放出、及び嫌気性分解性との間に相互関係があシ、窒素
酸化物が0.2〜0.3■/2(窒素として)以下にな
るとORPが200〜300 mVになり、ORPが一
5゛O〜−150mVの範囲においては、処理槽内の窒
素酸化物濃度を0.5〜1.0岬/1(窒素として)K
維持することができ、またこの程度の嫌気的環境では活
性汚泥よりのリン化合物の放出、及び活性汚泥の嫌気性
分解を抑制することができる。従って第3工程において
は処理槽のORPを−50〜−150mVの範囲に制御
管理する必要がある。
しかし機械的攪拌のみではORPをこの範囲に制御管理
するととは困難であり、ORPが一150mVより低下
したらOBP制御装置によυ処理槽のエアレーションを
行い、ORPを−50N1N15Oの範囲に所定の時間
維持する。
また、処理中の混合液に高炉水砕の微粉、又は向上する
。なお、この処理槽において、活性汚泥よk IJン化
合物が放出されても高炉水砕の微粉が存在するとリン化
合物とCaOとが反応して不溶性のリン化合物を形成す
るのでリン化合物の除去が容易であり、またリン化合物
の除去、が安定する。
第4工程は、第3工程で添加して残存している水素供与
体を酸化分解して除去するとともに次の第5工程の汚泥
沈降槽のORPを−50〜−150mVに維持するため
好気性処理を行う。
次工程の汚泥沈降槽のORPが−150〜−200mV
以下になると活性汚泥よりリンの放出が起り、処理水の
リン化合物濃度が高くなる。
また、第4工程において生成したN Oxが汚泥沈降槽
を経由して、返送汚泥とともに第1工程の処理槽に供給
されると第1工程の処理槽においてNOxが活性汚泥の
リンの放出を抑制し、次の第2工程の処理槽における活
性汚泥のリンの過剰摂取が効率的に行われない。
このため、第5工程の汚泥沈降槽においては、リンの再
放出の防止とN OxのN2ガスへの還元を行う必要が
あり、汚泥沈降槽のORPを−50〜−150mVに管
理すると両件用を同時に行うことができる。即ち、OR
Pが一150mV より吐くなるとリンの再放出が顕著
に起り、また、NOxの還元は−50〜−150mVの
範囲でほぼ完了することから、汚泥沈降槽のORPを−
50〜−150mVの範囲に管理制御する必要がある。
しかし、汚泥沈降槽に直接エアレイジョンを行ったり還
元剤を加えてORPを−50〜−150mVに管理制御
することは困難である。このため、第5工程の沈降槽の
ORPを計測しながら第4工程の曝気量により汚泥沈降
槽のORPを管理、制御する。すなわち、汚泥沈降槽の
ORPを−50〜−150mVに設定した場合、ORP
が一150mVより低下したら第4工程の曝気量を増量
して設定値に回復させ、一方、ORPが−50mVより
高くなったら第4工程の処理槽の曝気量を弱めて設定値
に回復させる。このように第4工程は、第3工程の処理
槽で用いた水素供与体の未分解のものを分解するととも
に第5工程の汚泥沈降槽のORP管理、制御を行なう。
第4工程で処理した混合液は第5工程の活性汚泥沈降槽
に供給して沈降処理を行うが、第4工程の処理槽から透
られた汚泥は、活性汚泥に高炉水砕の微粉、又は゛高炉
水砕の微粉とコークス微粉等のカーーン微粉を含有して
いるので、汚泥沈降槽における沈降性が良好であり、汚
泥沈降槽の容量を小さくすることができる。
次に、本発明で使用する高炉水砕及びカーゼン微粉のサ
イズ、添加条件、作用等について説明する。
まず、活性汚泥がこれらの微粉に付着する機構について
説明する。高炉水滓の微粉は多孔質であり、組成は第1
表に示しているようVcSi02、Az2o3 の他に
活性汚泥の栄誉となる鉄、マグネシュウムを含有してい
るので活性汚泥が付着しやすい。なお、コークス微粉等
のカーゼン粉は大部分が炭素質なので活性汚泥が付潰し
やすい性状を有している。
これらの微粉は、第1工程の処理槽及び第3工程の処理
槽において空気を巻き込まない程度の緩速攪拌で槽内に
十分流動し、また、汚泥沈降槽において沈降して処理水
に流出しない粒度が必要であり、その大きさは10〜4
00μm程度が好ましく、50〜200μ属程度がより
好ましい。
また、これらの微粉の添加量は、反応槽1−当り10〜
100kf、すなわち1〜10wt%であり、好ましく
は2〜4 w1%である。
第1表 高炉水砕微粉の組成例 なお、排水の活性汚泥処理の曝気槽に珪素土、ゼオライ
ト、その他の鉱石等の微粉を添加し、これに活性汚泥を
固定化し、活性汚泥の高濃度化、ノ々ルキング抑制を行
う。これらの無機系微粉は、本発明で用いる高炉水砕の
微粉のように曝気槽のpHを活性汚泥が生息するのに適
正な条件に維持する作用がない。
また、本発明で使用する生物化学的反応槽の構造は、そ
の底部が船底型が好ましい。これは高炉水砕、カーゼン
等の微粉を添加すると反応槽のデッドスペースにたい積
するためデッドスペースが少ない船底型が最も好ましい
また、本発明の方法は、下水以外にBOD、リン化合物
、窒素化合物等の富栄養化物質を含有した排水、例えば
魚肉加工排水、畜産関係の排水、食品加工排水等にも適
用することができる。
また本発明で用いる活性汚泥の固定化担体は第1工程に
おいて添加することで後続の工程に混合液として送付さ
れるので十分作用するが必要によっては後続工程の処理
槽においても添加して良い。
(実施例1) 本発明の生物化学的処理方法により下水から脱リン、脱
窒及びBODを除去する活性汚泥処理装置の各処理槽に
活性汚泥とともに50〜200μmの粒径の高炉水砕の
微粉を4wt%/・、vot 添加した。そして各処理
槽のORP及び第2表に示す下水と返送汚泥の滞留時間
を第3表に示すような条件に設定して処理を行った。そ
の結果を第2表にまとめて示す。なお、第3楢の脱窒反
応に水素供与体として下水の一部を分割して使用した。
また、本実施例の場合、返送汚泥率は約50%であった
第2表の結果より処理水は、BOD5が5岬/を以下、
全りン濃度が0.5■/を以下、全窒素濃度が4.5w
9/l(内NH3−Nが4.3nl/l)、CODMn
 がs、 s q / L %浮遊性物質が8.3w/
lであった。
なお、比較例として各楢に高炉水砕の微粉を添加せず、
まだ、ORP制御を行わなかった場合の処N水1ri、
BOD5 カ5〜15 ”i/ t、 CODMnが1
0〜201Iv/l、浮遊性物質がlO〜3o11q/
lであったが、リン化合物及び窒素化合物がほとんど除
去されていなかった。
(実施例2) 実施例1で用いた高炉水砕の微粉の代シに高炉水砕の微
粉にコークス微粉を約30%混合した微粉を用いて、そ
の他は実施例1と同じ下水を用い、同じ条件で処理を行
ったー その結果を第2表にまとめて示すが、処理水質は実施例
1とほぼ同じ結果が得られた。一方、活性汚泥の付着速
度は実施例1に比べて実施例2の第3表 実験条件 第2表の結果から、本発明の方法は、比較例に比べて前
記富栄養化物質を除去するとともに処理水のCOD、 
S S fi度も低く良好な処理水が得られることかわ
かった。
(発明の効果) 本発明の方法によって排水中の富栄養化物質を効率良く
除去でき、また処理設備をコンパクトにすることができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図はノ々−デンフオー法のフローシートであ5゜ 1・・・流入下水、2−第1脱窒槽、3・−第1好気曽
、4・・・第2脱気槽、5・−第2好気槽、6−・沈澱
曹、7−・処理水、8−・・返送汚泥、9−・・余剰汚
泥、10 ・・・混合液循環液。 代理人 弁理士 秋 沢 政 光 他1名

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)少くともBOD、アンモニア化合物、リン化合物
    を富栄養化物質として含む排水を連続式活性汚泥処理す
    る方法において、 活性汚泥と活性汚泥の固定化担体として高 炉水砕の微粉、または高炉水砕の微粉及びカーボン微粉
    が存在する処理槽で機械的攪拌を行いながら排水及び汚
    泥沈降槽よりの反送汚泥を注入しORPを−100〜−
    300mVの範囲内に制御して所定時間維持し、活性汚
    泥よりリン化合物の一部を放出させる第1工程と、第1
    工程で処理した混合液を処理槽に供給 して曝気を行いORPを+100〜+150mVの範囲
    に制御して所定時間維持し、BODの酸化分解とアンモ
    ニア化合物の酸化とを行うとともにリン化合物を活性汚
    泥に過剰摂取させる第2工程と、 第2工程で処理した混合液を処理槽に供給 し、水素供与体を分注しながら機械的攪拌、若しくは機
    械的攪拌に加えて曝気を行いORPを−50〜−150
    mVの範囲に制御して所定時間維持し、窒素酸化物を窒
    素ガスに還元させる第3工程と、 第3工程で処理した混合液を処理槽に供給 して曝気を行い水素供与体のBODの酸化分解を行わせ
    るとともに次の工程の汚泥沈降槽のORPを−50〜−
    150mVの範囲に制御するため次工程の沈降槽で計測
    したORPに対応して吹込み空気量をコントロールする
    第4工程と、 第4工程で処理した混合液を沈降槽に供給 して汚泥を沈降させ、沈降汚泥と上澄液の処理水に分離
    する第5工程と からなることを特徴とする排水の生物化学的処理方法。
  2. (2)第3工程において水素供与体として排水を用いる
    特許請求の範囲第1項記載の方法。
  3. (3)第2工程以降の反応槽においても活性汚泥の固定
    化担体を添加する特許請求の範囲第1項または第2項記
    載の方法。
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JP (1) JPS63126599A (ja)

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