JPS633680B2 - - Google Patents

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JPS633680B2
JPS633680B2 JP14280180A JP14280180A JPS633680B2 JP S633680 B2 JPS633680 B2 JP S633680B2 JP 14280180 A JP14280180 A JP 14280180A JP 14280180 A JP14280180 A JP 14280180A JP S633680 B2 JPS633680 B2 JP S633680B2
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bod
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Description

【発明の詳細な説明】
本願発明はBOD源と窒素源とを含有する汚染
水を生物化学的に浄化する方法に関するものであ
る。 従来、BOD源とアンモニア態窒素、亜硝酸態
窒素、硝酸態窒素等の窒素源とを含む水を生物化
学的に浄化するには、先ず曝化槽でBOD源を
BOD酸化菌により除去した後、その液を硝化菌
が多量に存在する硝化槽で処理することによりア
ンモニア態窒素を亜硝酸または硝酸に酸化せし
め、次いでその処理液を嫌気的に脱窒槽で脱窒菌
によりメタノール、酢酸等の水素供与体の存在下
で亜硝酸または硝酸を分子状窒素まで還元する方
法が用いられている。 この方法では好気的なBOD処理槽と硝化槽及
び嫌気的な脱窒槽を設ける必要があり、装置が極
めて繁雑となる。また、硝化槽においてアンモニ
ア態窒素が亜硝酸態窒素または硝酸態窒素に変換
されることにより、槽内PHが6.5以下になると硝
化菌の活性は著しく低下するため処理効率を高く
維持するには槽内PHを７〜８に保つことが好まし
く、通常アルカリ剤を添加し槽内PHの調整を行な
わねばならない。また硝化菌は亜硝酸または硝酸
により濃度阻害をうけ、その濃度は比較的低いた
め、槽内の亜硝酸及び硝酸の濃度を高くできず、
従つて硝化槽に流入するアンモニア態窒素及び亜
硝酸態窒素、硝酸態窒度の濃度は低くなければな
らない。従つて、し尿、養豚廃水等のアンモニア
態窒素濃度が高い水の場合にはこれを希釈し生成
する亜硝酸または硝酸濃度を低くする必要があ
り、多量の希釈水を要する。 一方脱窒槽において脱窒菌の作用により亜硝酸
または硝酸を還元して分子状窒素にするには高価
なメタノール、酢酸等の水素供与体を理論使用量
の約３倍程度添加しなければならない。 以上、従来法では装置が繁雑になり、装置製作
費が嵩み、またアルカリ剤、高価な水素供与体を
多量に必要とし、さらにアンモニア態窒素、亜硝
酸態窒素及び硝酸態窒素の濃度が高い水では多量
の希釈水を要する等の多くの欠点を有している。 本発明者らは、生物膜による汚水浄化方法にお
いて、支持体上に付着形成した生物膜中には
BOD酸化菌と共に硝化菌及び脱窒菌も存在する
こと、またそのような生物膜中には好気的な部分
は勿論のこと嫌気的な部分も必ず存在すること、
極めて好気的な雰囲気下では硝化菌の増殖が良
く、その活性も高いこと、さらに脱窒菌の作用に
よる亜硝酸または硝酸の還元速度は硝化菌による
亜硝酸または硝酸の生成速度に比較して著るしく
大きいこと等に着目して、より合理的な浄化方法
を考えた。 すなわち支持体上に付着形成した生物膜の好気
的な部分をより好気的にすることでBOD源の酸
化、および続いて起るアンモニア態窒素の亜硝
酸、硝酸への酸化を促進し、それによつて嫌気部
分での脱窒反応も含めた全体の処理を促進し、
BOD源の処理、窒素源の硝化、脱窒まで同時に
効率よく行なおうとするものである。 検討の結果このような方式を行なうには生物膜
支持体として壁面に微細孔を有する中空繊維状膜
（中空糸状膜と略す）を用いる特開昭53−12842に
示された方法において、生物膜支持体の内部から
十分な通気を行なうことで達せられることを見出
した。 生物膜支持体の内部から酸素または酸素を含む
気体を通気すると、気体が生物膜中を通過する
時、生物膜内部で気体による液の撹拌現象が起る
ため生物と液及び液と気体との接触が著しく向上
し、また酸素が有効に利用される。その結果気体
が通過する部分の生物は極めて好気的な雰囲気に
存在することとなり、この部分の生物の内BOD
酸化菌および硝化菌は活性化され、BOD源の酸
化に次いでアンモニア態窒素も酸化され、亜硝酸
または硝酸が生成しやすくなる。 一方僅かではあるが嫌気的な部分は生物膜内部
のあらゆるところに分布しており、この部分に亜
硝酸や硝酸を含む液が接触すると脱窒菌の働き
で、そこに存在するBOD源を水素供与体として、
亜硝酸や硝酸が速やかに分子状窒素にまで還元さ
れる。 このように生物膜内に極めて好気的な部分と嫌
気的な部分とを併存させ、相互間に液を流動させ
ることによつて好気的処理と嫌気的処理とを無数
にくり返すことになり、効率よく処理が進行する
と考えられる。 すなわち、本発明の要旨は、BOD源と窒素源
とを含有する汚染水を浄化する際に、気体透過性
を有する膜状物を生物膜の支持体として用い、該
膜状物の一方側（汚染水と接触しない側）より酸
素またはこれを含む気体を導入することにより、
膜状物を通して該膜状物の他方側（汚染水と接触
する側）に形成した生物膜に、該気体を通気し、
該生物膜中に好気性菌と嫌気性菌を共存させ、汚
染水中のBOD源の除去と硝化、脱窒素とを同時
に行なう水の浄化法である。 本発明において使用する気体透過性を有する膜
状物は、気体透過性の大きいもの、疎水性のもの
が好ましい。 このようなものとして、シリコン樹脂からなる
薄膜や、多孔質構造を有する、逆浸透膜、限外ロ
過膜等を用いることが出来る。 膜の形態としては、平膜状のもの、チユーブ状
のものを用いることが出来るが、特に好ましい形
態としては、生物膜の付着表面積を大きくとるこ
とが出来る中空糸状膜である。 中空糸状膜は、通常紡糸可能なハロゲン化ポリ
オレフイン、ポリオレフイン、ポリアクリロニト
リル、ポリエステル、ポリアミド等を中空糸状膜
に成型し、多孔化させたものである。 特に疎水性の高分子材料、例えば、ポリ四弗化
エチレン、ポリ弗化ビニリデン等のハロゲン化オ
レフイン、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポ
リオレフイン等が好都合に用いられる。 中空糸状膜は外径が0.01〜３mm、好ましくは
0.05〜１mmのもの、中空糸膜の空気透過性が、該
中空糸の乾燥状態において通常10〜300.000／
m2 hr atmのものを使用する時、本発明の方法
が特に効果的に達成される。 また中空糸状膜の壁膜の微細孔は水中の微生物
が内部に侵入し得ない程度に微細であることが好
ましく、平均孔径0.5μｍ以下のものが好都合であ
る。 このような中空糸状膜を生物膜の支持体及び酸
素またはこれを含む気体の通気手段として用いる
ことの長所は、単位容積当り大きな生物膜支持面
積を均一に存在させうること、したがつて生物量
を多量に保持でき、液と生物膜との接触が良くな
ること、また支持体の内部より均一に酸素を含む
気体を通気することにより、支持体と生物膜との
付着部分及び生物膜内の気体通過部分を極めて好
気的な雰囲気にすることができ、その気体通過部
分を生物膜全域に亘つて存在させることができる
こと、さらに生物膜内部を気体が通過することで
気体による液の撹拌現象が起り、その部分の生物
と液との接触がよくなること、また生物膜の外部
では生物膜を通過した気体によつて槽内の液が撹
拌され、液の混合がよくなること、微生物による
目詰りが殆んどなく安定に通気できること等であ
り、これ等によつて処理効率が著しく向上するこ
とである。 本発明において、酸素を含む気体とは空気また
は酸素濃度を高めた空気等であり、これ等を圧入
することで通気は行なわれる。気体の通気量は中
空糸状膜内に加える圧力を適当に変えることで調
節することが出来るが、重要な点は生物膜と接触
する液中の溶存酸素濃度を1ppm〜7ppm、好まし
くは2ppm〜5ppmになるよう通気することであ
る。この範囲外の酸素濃度に於てはBOD源の除
去と硝化、脱窒素を同時に行なうことは出来な
い。 本願発明のBOD源と窒素源とを含む水とは生
物により酸化されうるものと、有機態窒素、アン
モニア態窒素、硝酸態窒素、または亜硝酸態窒素
などの窒素を含むものとが溶解している水であ
る。BOD源と窒素源との濃度は如何ようなもの
でもよいが、BOD源の濃度は亜硝酸または硝酸
を還元する際に必要な濃度以上であることが好ま
しく、亜硝酸または硝酸を還元するのに必要な濃
度より低い場合は水中にBOD源を加えることが
望ましい。 本発明の方法によつて水を浄化するには初めに
中空糸状膜上に生物膜を形成させる必要がある。
それは浄化しようとする水を処理槽に流通し、必
要ならば栄養塩類を添加して中空糸状膜内部より
酸素または酸素を含む気体を通気することにより
約１ケ月間程度で達せられる。この場合硝化菌及
び脱窒菌を含む種汚泥を添加することによりさら
に短期間で生物膜の形成がなされ好都合である。
このようにして形成された生物膜は高負荷にも急
激な負荷変動にも安定である。生物膜がある程度
以上発達すると表層より汚泥塊として脱落する
が、脱落した汚泥塊は沈澱性がよく分離が容易で
ある。 本発明を実施する装置としては、特開昭53−
128142に示されたものと同じものが使用しうる。
即ち、端部を送気源に接続した中空糸状膜の束を
充填した処理槽に汚染水を導入し中空糸状膜の外
表面に付着した生物膜に接触させることにより浄
化が行なわれる。この場合中空糸状膜が液中に没
するような方式のいわゆる浸潰式でも、あるいは
中空糸状膜表面を汚染水が流下する方式でもよ
い。また処理水の一部を処理槽の入口部へ返送し
てもよい。また処理槽を直列に複数個連結して多
段使用してもよく、また他の物理的化学的処理方
法と組合わせて使用することもできる。 以上、本発明の方法はBOD源と窒素源とを含
有する汚染水の生物化学的な浄化において、曝気
槽の通気量をコントロールするのみで効率よく
BOD源の除去と硝化脱窒素とを同時に行なうこ
とが出来るため、処理装置は極めて簡単なものと
なり、小型化できる。生成した亜硝酸や硝酸は速
やかに生物膜内の嫌気的な部分で還元されるた
め、アルカリ剤を添加して槽内PHのコントロール
をせずともすみ、亜硝酸または硝酸の還元に際し
て必要な水素供与体としてはBOD源が用いられ
るため経済性に優れたものである。さらに装置の
運転及び維持管理に関しても容易である。 以下実施例を示す。 実施例 １ 流入水の入口を上部、流出水の出口を下部に備
えた、縦0.1ｍ、横0.1ｍ、深さ0.7ｍの槽に長さ１
ｍ、外径275μｍ、内径220μｍのポリピロピレン
製中空糸状膜1600本を400本づつループ状にして
束ね、それぞれ上部に折り曲げ部を固定し、下部
の開口端を４本の送気管に接続した。なおこのポ
リプロピレン中空糸状膜の壁膜中に存在する微細
孔の平均孔径は電子顕微鏡で観察した結果0.1μで
あり、又乾燥状態の空気透過率は130.000／m2、
hr、atmであつた。 中空糸状膜の束を水中に浸漬した後、空気を
0.2Kg／cm2ゲージで圧入し流出水の大部分を返送
しながらBOD源と窒素源とを含有する汚染水の
処理を行なつた。なお空気の通気量は45／hr、
返送水量／処理水量＝50で行なつた。原水として
はペプトン肉エキス、アンモニア等を含む合成廃
水を用い、滞留時間５日間で連続処理を行なつ
た。処理結果は表１に示した。この時の液中の溶
存酸素濃度は2.5ppmであつた。表１より明らか
なように高いBOD及び窒素源濃度にもかかわら
ず良好な処理が行なわれた。
【表】 硝酸態窒素
実施例 ２ 実施例１と同一の処理装置を用いて、原水とし
てはペプトン肉エキス、尿素、アンモニア及び硝
酸を含む合成廃水を使用し、空気の通気量45／
hr、返送水量、／処理水量＝14、滞留時間30hrs
で連続処理を行なつた。処理結果を表２に示し
た。なお、この時の液中の溶存酸素濃度は4ppm
であつた。
【表】
【表】 実施例 ３ 実施例１と同一の処理装置を用い、原水として
ペプトン、肉エキス、アンモニア等を含む合成廃
水を用い、空気の通気量47／hr、返送水量／処
理水量＝14、滞留時間30hrsで連続処理を行なつ
た。処理結果は表３に示した。この時の液中溶存
酸素濃度は3.5ppmであつた。
【表】 実施例 ４ 実施例３と同一の処理装置及び同一原水を用い
空気の通気量45／hr、返送水量／処理水量＝
14、滞留時間56hrsで連続処理を行なつた。処理
結果は表４に示した。この時の液中の溶存酸素濃
度は6.5ppmであつた。
【表】
【表】 比較例 実施例３と同一の処理装置及び同一原水を用
い、空気の通気量20／hr、返送水量／処理水量
＝14、滞留時間20hrsで連続処理を行なつた。処
理結果は表５に示した。なおこの時の液中の溶存
酸素濃度は0.7ppmであつた。
【表】
【表】

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ BOD源と窒素源とを含有する汚染水を浄化
    する際に、気体透過性を有する膜状物を生物膜の
    支持体として用い、該膜状物の一方側（汚染水と
    接触しない側）より酸素または酸素を含む気体を
    導入することにより、膜状物を通して該膜状物の
    他方側（汚染水と接触する側）に形成した生物膜
    に該気体を通気し、該汚染水中の溶存酸素濃度を
    １〜7ppmに調整すると共に該生物膜中に好気性
    菌と嫌気性菌を共存させ、汚染水中のBOD源の
    除去と硝化、脱窒素とを同時に行なう水の浄化
    法。 ２ 膜状物が外径0.01〜３mmの中空繊維状膜であ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
    水の浄化法。
JP14280180A 1980-10-13 1980-10-13 Method for biochemical purification of water using film-like matter Granted JPS5768195A (en)

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EP19810304197 EP0049954B1 (en) 1980-10-13 1981-09-14 Biochemical process for purifying contaminated water
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