JPS63137798A - 流動層式汚水処理装置 - 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、下水、生活排水、し尿、産業廃水などの含窒
有機物汚水を生物学的に浄化する流動層式汚水処理装置
に関するものである。

従来技術； 汚水を、ＢＯＤｄ化菌（活性汚泥菌）の存在の下で空気
（酸素）曝気し、好気性環境にすることにより１！機物
が生物学的に酸化分解し、タン白質に含まれる窒素がア
ンモニアに変化し、次いで、ニトロソモナスＭなどの亜
硝ｒ俊化菌、ニトロバクタ−菌などの硝酸化直の存在の
下で酸化されて、ＮＯ；、ＮＯ；　になること、この曝
気した汚水を、酸素のほとんど存在しない嫌気性環境に
保持すると、汚水中に存在する水素供与体（酸素受容体
、電子受容体）と、汚水中に生息する脱窒菌の作用で、
ＮＯ；、ＮＯ；が窒素に還元され、脱窒することは周知
である。

この原理を用いて、汚水の分解を脱窒を行う方法として
、例えば、特開昭５５−８５９９８号、特公昭５７−１
６６７７号、特開昭５９−１４２８９７号がある。

解決しようとする問題点ニ 一般に、微生物を含めて、すべての生物は、その生息に
適した最適環境があり、その環境で繁殖し、環境が悪化
すると生命活動が低下し、ポピユレーションが減少する
。

有機物汚水をＢＯＤｉ化醒により好気性処理してＲＯＤ
を減少させかつ汚水中の窒素化合物上ＮＨ，に変化させ
ることについては、現在はとんど問題はない。

しかしながら、生成しｑ　Ｎｆ（、を、硝化歯によりＮ
Ｏ；、ＮＯ：に酸化する工程は、汚水の脱窒についての
律速段階でらって（例えば、市川部分［生物学的酸化分
解」醗酵工学第５６巻第６号６０６〜６１７．１９７８
を参照されたい。）、硝化歯の生息環境の最適化を図る
ことが、脱窒の最適化につながるものである。すなわち
、ニドミソモナス菌（ＮＨａ　ｋ酸素により酸化してＮ
Ｏ；　Ｋする。）、ニトロバクタ−菌（Ｎｏ″２を酸素
により酸化してＮＯ；にする。

）は、いずれも、ｃｈｅｍｏａｕｔｏｔｒｏｐｈであっ
て、栄養物（有機物）の存在蓋が少なくても、活性を示
すことが可能で、−万ＢＯＤ酸化菌は汚水中の有機物濃
度が下がると活性が鈍る。それゆえ、処理状態でのｆ礪
吻濃度が低いと、ＢＵＤ酸化（有機物分解）に対する脱
窒の度合が増す。

また、ＮＯｘ、ＮＯ：を還元剤（１４１Ｃ子受納体、水
素供与体プによりＮ、に還元するためには、嫌気性環境
（溶解酸素量が不充分な状態）で、脱窒菌の存在のもと
で行われなければならない。

それゆえ、汚水の酸化分解（ｄＯＤ除去）に際し、脱窒
を強力に行うためには、ＲＯＤ駿化菌（活性汚泥−）に
よる汚水の好気性曝気酸化部の少くとも最終段階では、
ＢＯＤが小さい状Ｂ（例えば、Ｊ３　ｔ）　Ｄ　３０〜
ｒｘｏａｙ／ｌ）であって、この処理を終えた汚水が、
次に嫌気性環境で、ＮＯ；、ＮＯ；の還元に必要な有機
電子受容体（水素供与体）の存在の下で脱窒菌によりＮ
！に還元されることが望ましい。

問題点を解決する手段： 本発明は、汚水を、いずれも微生物を付着させた担体粒
子の流動層からなる嫌気ゾーンと好気ゾーンを組合わせ
た装置に送入し、嫌気ゾーンでは主として、脱窒菌の作
用によｐ、Ｎｏ；、Ｎｏ；をＮ！に還元して脱窒し、好
気ゾーンでは、酸素の存在下で、活性汚泥−の作用によ
り、有機物の生物学的酸化分解と、含有窒素のＮｏ−２
、ＮＯ−８への硝化を行わせることを組合わせて、生物
学的に酸化分解、脱窒させる装置である点では、公知の
ものと同じであるが、 該装置を、好気ゾーンが上部、嫌気ゾーンが下部となる
塔形に形成し； 該好気ゾーンが、上部の汚水を該ゾーンの下部に返送循
環させる循環回路と、酸素を言む気体の散気器を有し； 該嫌気ゾーンが、微生物を付層した担体粒子を流動状態
に保つための、該ゾーンの上部液をＦ部に返送循＃Ｉさ
せる循環回路を有し； かつ、該好気ゾーンの上部液を、該嫌気ゾーンの下部へ
送入循環する回路を有し： 被処理汚水を、該嫌気ゾーンの下部へ送入し；処理済汚
水として、該好気ゾーンの上部液を排出する； 構造の流動層式汚水処理装置である。

好気ゾーンの上部の汚水を該ゾーンの下部へ返戻循環さ
せる動力の少なくとも一部は、散気器から噴出する酸素
を含む爪体のエアリフト作用でまかなうことができる。

また、好気ゾーンで流動する微生物を付着した担体粒子
の終末速度が、嫌気ゾーンで流動する微生物を付着した
担体粒子の終末速度より大きくなるように、担体粒子の
サイズを決め、好気ゾーンと嫌気ゾーンの境界部に層流
化装置（例えば、適宜間隔を隔てた鉛直平行板）を設け
、該層流化装置を上昇する汚水の上昇速度を、これら相
異なる終末速度の中間値とすることにより、好気ゾーン
の微生物（活性汚泥菌）の付着した担体粒子を、好気ゾ
ーンに、嫌気ゾーンの微生物（脱窒醒〕の付着した担体
粒子を、嫌気ゾーンに、存在させることができる。しか
して鉛直平行板に、鉛直平行板間の液通路を逆止弁的に
開閉するパルプトレーを配設することにより、液の上昇
は可能であるが、液のド１４を防止し、したがって、運
転停止時に、好気ゾーンの固体粒が、嫌気ゾーンの担体
粒と混合することが防止でさる（バルブプレートとして
、第５図に示したもののほか、Ｐｅｒｙ：Ｃｈｅｍｉｃ
ａｌ　ｇｎｇｉｎｅｅｒｓ’Ｈａｎｄ　ｂｏｏｋ　４ｔ
ｈ　ａｃｔ、に記載のパルプトレーが受用ＩＩＴ能で、
さらに、同）−／ドブツクに記載のユニフラックストレ
ー、これに類したプレートを用いることができる。）０
作用： １、好気ゾーンが独立に返送循環回路を持つ理由は、好
気ゾ１ン内を完全混合形生物反応器に近づけることによ
り、該ゾーン内の汚水中の有機物の濃度を下げ、硝化菌
の活性化を図る丸めである（完全混合形反応器において
は送入さルる被処理物中の反応物濃度と、該反応器内の
反応物濃度との間にカスケード状（／ｉ４状）落差を生
ずることは公知である。）。

２、好気ゾーンの上部液を、嫌気ゾーンの下部へ返送循
環することにより、被処理汚水中の有機物一度と、全流
動層式汚水処理装置内の汚水中の有機物濃度との間にカ
スケード状の濃度落差を生じる。このことに工り、余剰
汚泥（ｅｘｃｅｓｓ　ｓｌｕｄｇｅ、すなわち生物学的
反応の結果生じた増加菌体）の生成が減り、また、硝化
が促進されることにより脱窒効果が増す。

３、　嫌気ゾーンで生じた窒素ガスは、好気ゾーンを通
って上昇し、その上部から排出され、好気ゾーンの攪拌
と、エアリフト効果の増加に貢献する。

実施例： 第１図（立面祈面図）、第２図（第１図の■−ＩＩ′ｔ
ｒ面図）にひいて、鉛直筒（１）（本実施例では円筒で
あるが、水平ｉ！？面矩形その他の形状のものを用いて
差支えない。）は、嫌気ゾーン（２）　、：（下部１う
と好気ゾーン（３）（上部ンとに区分され、好気殉−ン
（３）の上部は膨出して、液分離ゾーン（４）を形成し
ている。

嫌気ゾーン（２）には、ポンプ（２ａ）が付設されてお
り、該ゾーン内の液が流＠層を形成する之めの、液の上
昇速度を保持するために用いられる。

好気ゾーン（３）には、散気器（３ａ）が、設備され、
プロツー（５）により圧縮された空気が、気泡となって
噴出し、該ゾーン（３）を４気流動状悪に保ち、かつ曝
気による液の見かけ比重低下を利用したエアリフト効果
により、好気ゾーン（３）の液を、好気ゾーン（３）の
上部から、液分離ゾーン（４）と下降管叫とを介して、
同ゾーン下部へ液の返送循環を行う（エアリフト効果の
ほかにポンプを使用してもよい。）。

嫌気ゾーン（２）と好気ゾーン（３）との境界部（６）
ではなるべく液のバックミックスがないことが望ましい
ので、層流化装置、例えば、第４図に示す膨出部（７）
に設けた垂直板群（８）により液を層流化し、ｒ昆合を
防止して、押し出し流れ状に上方に移動させることが望
ましい。さらに、それぞれの垂直板の上端に、第５図に
示すような、液が上昇する間は開さ、液の上昇が止まる
と重力により閉まるバルブプレートを蝶着すると、液上
外の起こらぬ運転停止時に、嫌気ゾーン（２）と好気ゾ
ーン（３）との１析を行うことができる。蒸留・吸収な
どの単位操作に用いられるパルプトレー、ユニフラック
ストレー　（Ｐｅｒｒｙ　：　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｅｎ
ｇｉｎｅｅｒｓ’　＆ｎｄ　ｂｏｏｋ４ｔｈ　Ｅｄ、　
１８−４　、５　　頁参照）なども第５図記載のものと
同様に逆上弁の効果を持つが、いずれも底板を必要とす
るので、この場合での岐路の水平断ＵｆＪ！Ｒが小にな
り、かつ、底板に汚泥が溜り易いので第５図記載のもの
より劣る。しかしながら、ユニフラックストレーの場合
、バルブプレートのような移動部分を持ｆｃない点でメ
リットがある。

本発明の場合、活性汚泥菌（Ｂｄｉ）ｄ化菌）、硝化菌
、脱４＃ｉはいずれも担体に付着生息させて使用するが
、この場合、脱窒ゾーンの担体の比重を嫌気ゾーンの担
体より大ならしめるか、またはサイズを犬ならしめて、
垂直板群の間を上昇する液の線速度が、脱窒ゾーンの菌
の付着した担体粒子の終末速度より小さいが、曝気ゾー
ンの菌の付着した担体粒子の終末速度より大にすること
により、両ゾーンの担体粒子の混合をかなり防止するこ
とができる。

好気ゾーン（３）の上部は絞縮されて肩部（８ａ）を形
成し、最上部（８ｂ）は、液分離ゾーン（４）内に凸出
し、そのため、該分離ゾーン（４）の下部の水平断面は
環状になっている。中筒（９）は、液分離ゾーン（４）
内で、好気ゾーン（３）の最上部（８ｂ）などと同志に
設けられ整流作用を持つ。液分離ゾーン（４）の下部の
環状底部（４ａ）に、１以上の上記下降管αＱが設置さ
れ、管ｄＱの他端は、・嫌気ゾーン（２）と好気ゾーン
（３）との境界付近に繋がる。また、液分離ゾーンの外
周壁の適宜位置から、汚水を引抜き、ポンプ（ロ）によ
り嫌気ゾーン（２）に送入するための液循環用回路＠が
設けられている。被処理汚水はＡから嫌気ゾーン（２）
に送入され、処理済汚水が、溢流壁（至）を越えて、Ｂ
から排出される。第８図は、液分離ゾーンの環状底部（
４ａ）を平面に展開したもので、下降管四の上端が最低
となるように作られている。

第１、第２、第８図により示した実施例の装置において
、珪砂（平均粒径０．２〜０．８ＩＩＩｇ１真比ｆｆｉ
　２゜６）を０．１１／ｌ浸液容漬、日鉄鉱業株式会社
ａ微生物付着用担体（商品名クリスバールＳ　Ｌ　−８
００、平均粒径０．１　Ｍ　）をＯ，Ｌｌ／ｌ浸液答積
充容積る（浸液容積とは、嫌気ゾーン（２）、好気ゾー
ン（３）に存在する全液答積を言う。）。

いま、嫌気ゾーン（２）と好気ゾーン（３）との浸液容
積比をｌ　：　１．５とし、〔ｅ−被処理汚水／（４−
全浸液容積、日）〕を０．１とし、被処理汚水として、
グルコーズ、ペプトン、肉エキスで調合し、水道水で薄
めてＢ００２００４／＃、全窒素４０　ｑ／ｌ　、　ｙ
ンモニア態窒素２４ｑに調整した人造汚水を使用した。

浸液部温度は経時変化を含めて、２１〜２８．５℃の範
囲であった。

８週間の馴養期間中に担体表面に微生物フィルムが発達
し、液相にも浮遊菌体（活性汚泥）が増加し、ＭＬＶＳ
Ｓ　（Ｍｉｘｅｄ　Ｌｉｑｕｏｒ　ＶｏｌａｔｉｌｅＳ
ｕｓｐｅｎｄｅｄ　Ｓｏｌ　ｉｄ　）は、７５００〜８
０００１１ｇ／ｌであったＯ 馴養後３ケ月間の処理水のＢＯＤは８．４〜１０．７ｑ
／１．全窒素は１．６〜４．２ダ／ｌであった。

なお、第１図に示した下降管αＯのかわシに、第６図に
示すように、好気ゾーン（３）の部分を二重管構造とし
て、下降環状路（１０Ａ）により汚水を下降させること
もできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の流動層汚水処理装置の構造を説明す
るための置所面図である。 第２図は、第１図の而■−■における矢視断面図である
。 第３図は、第１図、第２図の液分離ゾーン（４）の底部
（４ａ）の展開図で、下降管αＱの取付部が最低底であ
ることを示すものである。 第４図は、嫌気ゾーンと好気ゾーンとの境界部における
層流化装置の一例を示した置所面図である。 第５図は、第４図の層流化装置の０部を拡大し、垂直板
にバルブプレートを蝶着した説明図である。 第６図は、第１図の下降管αＱを、下降環状路（１０Ａ
）に変更した変形を示す一部省略立断面である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　汚水を、いずれも微生物を付着させた担体粒子の流
   動層からなる嫌気ゾーンと好気ゾーンを組合わせた装置
   に送入し、嫌気ゾーンでは、主として、脱窒菌の作用に
   より、ＮＯ＾−＿２、ＮＯ＾−＿８をＮ＿２に還元して
   脱窒し、好気ゾーンでは、酸素の存在下で、活性汚泥菌
   の作用により、有機物の生物学的酸化分解と、含有窒素
   のＮＯ＾−＿２、ＮＯ＾−＿８への硝化を行わせること
   を組合わせて、生物学的に酸化分解・脱窒させる汚水処
   理装置において：該装置を好気ゾーンが上部、嫌気ゾー
   ンが下部となる塔形に形成し； 該好気ゾーンが、上部の汚水を該ゾーンの下部に返送循
   環させる循環回路と、酸素を含む気体の散気器を有し； 該嫌気ゾーンが、微生物を付着した担体粒子を流動状態
   に保つための、該ゾーンの上部液を下部に返送循環させ
   る回路を有し； かつ、該好気ゾーンの上部液を、該嫌気ゾーンの下部へ
   返送循環する回路を有し； 被処理汚水を、該嫌気ゾーンの下部へ送入し処理済汚水
   として、該好気ゾーンの上部液を排出する； ことを特徴とする流動層式汚水処理装置。 ２　好気ゾーンの上部の汚水を該ゾーンの下部へ返送循
   環させる動力の少なくとも一部が、散気器から噴出する
   酸素を含む気体のエアリフト作用を用いる特許請求の範
   囲第１項記載の流動層式汚水処理装置。 ３　好気ゾーンで流動する微生物を付着した担体粒子の
   終末速度が、嫌気ゾーンで流動する微生物を付着した担
   体粒子の終末速度より小さくなるようにし、好気ゾーン
   と嫌気ゾーンの境界部に層流化装置を設けて、該層流化
   装置を上昇する汚水の上昇速度を、これら相異なる終末
   速度の中間値とした特許請求の範囲第１項又は第２項記
   載の流動層式汚水処理装置。 ４　層流化装置が、適宜間隔を隔てた鉛直平行板である
   特許請求の範囲第３項記載の流動層式汚水処理装置。 ５　鉛直平行板に、鉛直平行板間の液通路を逆止弁的に
   開閉するバルブプレートが配設されている特許請求の範
   囲第４項記載の流動層式汚水処理装置。