JPS63315193A - 一槽式廃水処理装置 - 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〉 本発明は廃水の生物学的処理に関するもので、とくに窒
素を含有する廃水の処理方法に関する。

〈従来の技術〉 廃水中に含まれる窒素の形態は、たんぼ（質に含まれる
有機態窒素、アンモニア態窒素（ＮＨ）、別できる。こ
れら窒素を生物学的に処理しようとする場合には、有機
態窒素→ＮＨ−＞Ｎｏ−→ＮＯ−の順に一旦硝酸態窒素
まで酸化を行わせた後に、硝酸態窒素を還元して窒素ガ
ス化して大気中に放出するプロセスをとる。

前半の硝酸態窒素までの変換に関与するのは、アンモニ
ア化成細菌、アンモニア酸化細菌、亜硝酸酸化細菌等の
細菌群で、これらは好気的条件下で反応をすすめる。後
半の脱窒素に関与する脱窒素菌群は通性嫌気性細菌で、
嫌気的条件下で反応をすすめる。したがって、廃水処理
には好気的硝化槽と嫌気的脱窒素槽、さらに再−気槽を
備えたものが用いられる。この場合、脱窒素菌群は従属
栄養性であり、脱窒素プロセスにはメタノール等有機物
の水素供り体を供給する必要がある。

このようなプロセスを改良するものとして、第２図に示
すような処理方法が行われている。すなわち、脱窒素槽
への有機物の供給源としては廃水原水中に含まれる有機
物を利用する方法で、そのために硝化槽からの循環水を
脱窒素槽に戻すもので、この循環量を適当に設定してシ
ステムを調節する。第２図において、２１は原水、２２
は循環水、２３は処理水、２４は脱窒素槽、２５は硝化
槽、２６は沈１ｙ槽、４は散気装置である。

さらに、脱窒素槽や硝化槽において、浸漬ろ床（固定床
）や流動床などを用いて微生物の担体付着固定などの方
法が取り入れられて、一槽式の処理システムが提唱され
ている（特開５６−１００６９９、特告５９−２３８７
８）。

〈本発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、従来の一槽式のシステムには次のような
問題点がある。

槽全体を固定床とする固定床式では、 （１）ろ床担体表面への微生物の付着による目詰まりが
生じ易い。

（２）硝化ゾーンでは、好気的反応を促進するために槽
上部に空気を吹き込むが、このために固定化した微生物
の剥離が著しい。

槽全体を流動床とする流動床式では、 （１）担体を槽内で一定流速で流動させるために適切な
材質および形態が選択されるが、それにより、システム
の稼働条件が制約され、負荷の変化に追随できる機動的
な対処ができない。

（２）一旦何らかの障害や事故でポンプやブロワ−が停
止した場合には、流動担体は下部に沈積し、システムを
再び稼働させるには過大のエネルギーを必要とし、その
ため設備容量が太き（なる。

（３）流動担体では上部の好気的硝化槽と下部の嫌気的
脱窒素槽との間で混合が生じ易い。

く本発明の目的〉 本発明は上記のような問題点を解決するためになされた
もので、微生物付着による目詰まり、微生物の剥離が起
きず、空間効率が高い機能的な一−　　３　一 層成廃水処理装置を提供することを目的とする。

く問題を解決するための手段〉 上記のような問題を解決するためには、反応槽の下部を
微生物付着型の嫌気的固定床として脱窒素ゾーンとする
。一方、反応槽の上部を微生物包括型の好気的流動床と
して硝化ゾーンとする。

このようなシステムでは、槽下部では空気の吹き込みの
必要がなく、圧力損失も少ない。また、反応槽上部を微
生物包括型の高分子材料を用いた流動床とすることによ
って、システムの流動性が高まるので目詰まりが少なく
、高密度の細菌群を得ることができるので高負荷にも耐
えられる。

さらに、停止したシステムの再稼働も容易であり、運転
が制約されない。また、反応槽の上部と下部で構成相が
異なるので混合が少ない。

〈本発明の構成〉 本発明を図面および実施例を参照して説明する。

第１図は本発明の装置の一実施例を示す。第１図におい
て、本発明の本体である廃水反応槽１は、上部の好気的
包括固定化流動床２および下部の嫌気的付着固定化固定
床３て構成され、さらに空気を吹き込む散気装置４が上
部の流動床２の底部に空気を送るように設備されたもの
である。反応槽１上端には包括固定化担体が流出しない
ように簡単なスクリーン様のものを設ける。

好気性包括固定化流動床２の担体は、高分子材料が望ま
しく、例えば、ポリプロピレン系光硬化性樹脂、ポリア
クリルアミド、ポリビニールアルコール、カラギーナン
等が用いられる。流動性を上げるために比重は１．０近
辺が適当である。担体の形状は球状、角状、サイズは０
．２〜１０．０ｍｍから成る。

嫌気的付着固定化固定床３の担体は、無機材料が好まし
く、例えば、ゼオライト系無機材料、砂、活性炭、多孔
質ガラス、セラミックス等、その形状は球状、角状、サ
イズは０．５〜１０ｍｍから成る。

このような担体で構成された反応槽１に、管路１０を通
して廃水原水が、管路１１を通して循環処理水がそれぞ
れポンプで供給される。廃水原水と循環処理水の割合は
約１＝２が好ましい。

反応槽１下部では、担体に付着固定化された脱窒素菌群
の作用により、供給水の硝酸態窒素が脱窒素されて窒素
ガスに転換される。さらに、反応槽１上部では、担体に
包括固定化された硝化細菌群の作用により、アンモニア
態窒素が硝酸態窒素に転換される。この好気的処理を促
進するために、散気装置４によって空気の供給を行う。

処理水は、−頁処理水槽１２に貯留されるが、循環水と
して管路１１を通して再び反応槽１の底部から処理シス
テムに戻される。処理水の一部、すなわち廃水原水供給
量にほぼ相当する量が管路１３を通して外部に排出され
る。

次に、実施例に基づいて本発明の詳述するが、本発明は
これに限定されるものではない。

実施例１ まず、嫌気的付着固定化固定床用の担体として、ゼオラ
イト系粘土を約７００℃で多孔質となるように焼き固め
たものを砕いて、粒径３〜６Ｍに調製した。これを内径
８０ｍｍのアクリル製反応槽に高さ３０ｍｍになるよう
に充填した。これに予め脱窒未反応のすすんでいる反応
槽からとり出した約１０，０００ｐｐｍの汚泥水を担体
を覆うように投入し、その後、水を杓７０ｃｍの高さま
で加え、硝酸態窒素とメタノールを主成分とする基質を
加えて１日静置した。その後、硝酸態窒素とメタノール
を主成分とする人工下水を連続供給し、約２週間３０℃
に保持して、脱窒素菌の馴養と担体への付着を確立した
。このようにして、反応槽下部に嫌気的付着固定化固定
床を形成した。

次に、好気的包括固定化流動床の調製を次のように行っ
た。まず、予め硝化反応のすすんでいる反応槽から得た
汚泥を遠心分離機で分離濃縮し、含水率約９７％の濃縮
汚泥を調製し、これをポリプロピレン系の光硬化性樹脂
と成型助剤を４：１０：１の割合で少量の硬化開始剤を
加えて混合する。これを厚さ約２　ｍｍのフィルム状に
伸展した後、約５分間紫外線照射して硬化させ、約５〜
ｌ０ＩｎｌＴ１平方に切断して包括固定化担体を調製し
た。

このようにして、調製した担体を先の反応槽に投入し、
次いで散気装置により３ｅ／分の割合で曝気を開始して
、反応槽の嫌気的固定床の上部に好気的流動床を形成し
た。

曝気開始時より、反応槽底部からアンモニア態窒素４０
ｐｐｍを含む人工下水（塩化アンモニウム１５３ｍｇ／
ｅ、リン酸ナトリウム４ｍｇ／Ｑ、炭酸水素ナトリウム
３００ｍｇ／ｌ！、グルコース３００ｍｇ／（！その他
）を原水として４４０ｍ１　／時で供給する。

反応槽上部で硝化のすすんだ処理水は供給原水量の２倍
量を再循環して、管路１１を通して原水とともに反応槽
に再び供給する。

このようにして、下部に固定床型の脱窒素領域、上部に
流動床型の硝化領域を有する一槽式の反応槽を運転する
。

この時、窒素負荷は１２０　ｇ　−Ｎ　／　ａｔ　・日
であり、処理水のアンモニア態窒素は５〜７　ｐｐｍ　
％硝酸態窒素は１１）ｌ）ｍ以下であり、総窒素除去率
８０〜８５％を得た。また、ＢＯＤ除去率は９５％以上
であった。

なお、本発明による反応槽の稼働条件の制約解消につい
てみると、以下のようになる。

例えば、反応槽下部の固定床を流動床にして稼働する場
合、この流動床を適切に展開させるための流動化開始液
流速度は以下の式で与えられる。

Ｕ−流動化開始速度（ｃｍ／５ｅｅ） φ＝表面係数 μ−水の粘性係数　（ｇ／ｃｍ−ｓｅｃ）Ｄ−粒子径　
　　　（ｃｍ） ρ−粒子密度　　　（ｇ／　ｃｍ） ρ−水密度　　　　（ｇ／ｃｉ） ε−静止層の空隙率 ｇ−重力加速度 流動担体としてよく用いられる砂を例にＵを計算すると
φ−０．７５、Ｄ　＝０．５、ε　＝０．４として、ｆ Ｕ　−５，８７ｃｍ／ｓｅｃとなる。

この値を反応層内で確保しようとすると、循環水量は膨
大になり、したがってエネルギーロスが太き（なり、所
定の処理効率をあげるためには巨大な反応層が必要にな
る。通常はこうした制約条件を考慮して担体材料や稼働
条件を設定するが、本発明の場合にはこうした制約がま
ったくなくなるので最も処理効率の高いところで循環量
を設定することが可能である。

当実施例の場合、槽内液流速度は０．００７ｃｍ／ｓｅ
ｃであった。

〈本発明の効果〉 本発明は上記したようになるので、次のような効果を期
待することができる。

くイ〉嫌気的領域は槽下部に位置する固定床部分であり
、上部の好気的処理に必要な散気による影響等もなく付
着菌の物理的剥離が起きにくい。そのため、脱窒素菌群
の固定床内ての密度が高く、高い脱窒素効率が得られる
。

く口〉硝化反応に関与する硝化細菌群は一般に種類も少
なく増殖速度が遅い。しかし、高分子材料を用いる本発
明の包括固定化法によれば、槽外への流出がなく高密度
の細菌群を固定保持することが可能であり、高い硝化効
率を得られる。

〈ハ〉通常、固定床は流入負荷変動に強く、安定して脱
窒素効率が期待できる。

〈二〉稼働停止時にも下部の固定床部には何らの物理的
変化も起きず問題はなく、上部の流動床も流動性の高い
高分子材料より成るため、再稼働が容易で、省エネルキ
ー的である。

くホ〉高分子材料を用いた包括固定化担体からなる流動
床は、好気的反応に必要な空気量のエアリフト効果のみ
で充分な流動状態を形成することが可能であるので、脱
窒素効率を最大に発揮する条件を設定してシステムを稼
働させることができる。

くべ〉反応槽の約半分を固定床として用いるため、流れ
の圧力損失が少ない。

【図面の簡単な説明】

第１図：本発明の廃水処理装置の説明図第２図：従来の
廃水処理装置の説明図 一　１２−

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）下部を固定床嫌気的ゾーンとし、上部を流動床好
   気的ゾーンとすることにより、硝化脱窒素を連続的に行
   うことを特徴とする一槽式廃水処理装置。
2. （２）上記の固定床はイオン交換性鉱物または樹脂材料
   からなる付着固定化担体であり、上記の流動床は高分子
   材料からなる包括固定化担体である特許請求の範囲第１
   項記載の一槽式廃水処理装置。