JPS6359396A - 生物学的排水処理方法 - 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、生物学的排水処理方法に関し、更に詳しくは
好気工程および嫌気工程を有する生物学的排水処理方法
に関し、特に排水中の窒素および燐を同時に且つ効率的
に除去するための回分式生物学的排水処理方法に関する
。

（従来の技術） 近年、内湾、内海、湖γ３等の水域における窒素および
燐による富栄養化現象の進行は、水質汚濁の主原因とし
て大きな社会問題化し、これらの水質汚染の原因となる
一般家庭排水および工場排水に対して、特に排水中に含
まれる窒素および燐に対して厳しい規制が実施され、そ
のための排水処理方法も種々提案されている。

排水処理方法として最も−・般的な方法は、活性汚泥法
による生物学的排水処理方法であり、該方法による窒素
の除去は、好気処理でＢＯＤ酸化菌と硝化菌を利用して
、排水中の各種窒素化合物をＮＯｘ態窒素まで酸化する
工程と、嫌気処理で脱窒菌を利用して、好気処理で生成
したＮＯｘ態窒素を窒素ガスに還元する脱窒工程の２工
程からなっている。

また、活性汚泥法により微生物反応を利用する燐の除去
方法は生物学的燐除去法と呼ばれ、生物学的処理の嫌気
工程で放出された燐を好気工程で微生物の細胞に過剰に
取り込ませて、この燐を取り込んだ微生物を余剰汚泥の
形で処理系外に取り出す方法と、微生物により過剰に摂
取された燐を嫌気条件下で再び放出させて、燐の濃縮液
とし、これを化学的に凝集させて分離除去する方法に大
別されている。

しかしなから、上記の如き従来の活性汚泥法により、窒
素および燐を同時に除去しようとすることは、好気処理
と嫌気処理という互いに相反する微生物代謝メカニズム
を利用するものであるため、末法を安定して運転するに
は、好気処理および嫌気処理での操作条件の適正な管理
が咀要になってくる。

回分式の生物学的排水処理方法による窒素および燐の除
去は、好気処理と嫌気処理とをｔめ設定した処理タイム
スケジュールに従って制御することによって、一般の生
物学的排水処理方法に比較すると、容易に且つ確実に処
理性能を確保できる特長を有している。ところが、処理
槽に注入される排水の組成および処理槽内での処理の進
行は非定常であり、時間の経過に従って処理槽内の状況
は大きく変化することになる。

このため、従来、処理水のＯＲＰ　（酸化還元電位）、
ＤＯ（溶存酸素濃度）、ｐ）（、汚泥濃度、汚泥令等を
検出し、これらの計測値のｍ独あるいは組合せによって
好気処理と嫌気処理とを制御する試みがなされている。

（発明が解決しようとしている問題点）しかし、これら
の計測値は処理槽内での反応結果または経過を直接示す
値ではなく、あくまでも間接的な指標である。

例えば、嫌気処理時における有機炭素源供給量の管理で
、処理槽内のＯＲＰを計測し、この値に基づいた制御の
試みかなされている。ＯＲＰ値は、処理槽のｐＨ１水温
、ＤＯ１有機物量、ＮＯｘ態窒素■、ＳＲＴ、微生物量
、その他の酸化、還元性物質の濃度の影響を受けて変化
するため、処理条件の制御値として利用するには非常に
複雑な補正操作を必要とし、実用的な制御方式と云えな
い。工程時間の制御においても同様であり、従来提案さ
れている方式では厳密な意味での制御は不可能である。

従って、従来の回分式生物学的排水処理方法においては
、予めその好気処理、嫌気処理あるいは嫌気処理時の有
機炭素源の添加時期および量は、流入する排水の組成を
大まかに把握してそれに基づいて決定されているため、
流入排水の組成の変化や処理水の処理程度に十分に追従
できなかった。

すなわち、その結果として嫌気処理時間か短いとＮＯｘ
態窒素の還元か不十分になるのみならず、燐を過剰摂取
して燐除去機能のｔ体をなすポリ燐酸蓄積微生物を優先
的に増殖させることができず、次の好気処理における微
生物による燐の除去性が悪化するという問題が生じる。

逆に、嫌気処理時間が長すぎる場合には、微生物体内に
蓄積した燐の放出量か多くなりすぎ、次工程での燐除去
性を悪化させることになる。すなわち、嫌気処理時間が
ＮＯｘ態窒素の消失時点と一致するのが望ましいが、こ
のような嫌気処理時間とＮＯｘ態窒素の消失時点を種々
の組成の排水において一致させることは不可能であった
。

一方、好気処理時間が短いと、当然のことながらアンモ
ニアや有機態窒素のＮＯｘ態窒素への酸化か不七分にな
り、また微生物による燐の摂取も不セ分になる。逆に好
気処理時間が長い場合には微生物の自己消化が進行して
微生物の呼吸速度か低下するため、次の嫌気処理でのＮ
０ｘｉ窒素の還元速度が低下する。燐摂取微生物の燐除
去性も微生物の呼吸活性と強いかかわりをもち、微生物
の自己消化が進行するとこのような微生物の機能が低下
する。

従って、好気処理時間がＮＯｘ態窒素濃度がピークとな
る時間と一致させるのが望ましいが、このような一致は
流入排水の組成が変化することによって殆ど不可能であ
る。

また、嫌気処理時に必要に応じて有機炭素源を注入する
が、有機炭素源のＮＯｘ態窒素に対する過剰注入は処理
水のＢＯＤおよびＣＯＤを押し上げることになるため、
この過剰な有機炭素源を除去するための再曝気工程の時
間を長く確保する必要があり、設備容量、電力とも余分
に必要となる。また、脱窒工程で燐の放出がおこり、こ
の燐の再摂取のためにも再曝気時間を余分に確保する必
要がある。

一方有機炭素源の注入量がＮＯｘ態窒素に対して不足す
る場合には、当然のことながら、ＮＯｘ態窒素の除去が
十分にできず、処理水の窒素濃度を押し上げることにな
る。また、沈殿工程で脱窒素反応がおこり、発生した窒
素ガスによる汚泥の浮上がおこり、固液分離に支障が生
じる。そして、処理槽内にＮＯｘ態窒素が残留すると、
次の嫌気処理での燐の放出に支障があり、ポリ燐酸摂取
閑の活動が弱まり、燐除去機能が低下する。従って有機
炭素源の注入は、処理水中に存在するＮＯｘ憇窒素量に
丁度合致することが好ましいが、流入排水の変化によっ
て、このような一致は殆ど不可能であった。

以上の如く、従来の回分式生物学的排水処理方法におい
ては、好気処理および嫌気処理の時間、有機炭素源の添
加時期および量の決定が、処理水のＮＯｘ態窒素濃度に
対応させることが十分でないために、回分式生物学的排
水処理方法の本来＋ｒする優れた窒素および燐の除去性
能を十分に発揮することができないという問題が生じて
いる。

従って、本発明の目的は上記の如き種々の問題を解決し
、窒素および燐を効率よく且つ経済的に除去できる回分
式生物学的排水処理方法を提供することである。

（問題点を解決するための手段） 本発明者は上記の如き問題を解決すぺ〈鋭意研究の結果
、回分式生物学的排水処理方法において、処理水中のＮ
Ｏｘ態窒素を連続的に測定し、該測定値に従って処理条
件を制御することによって上記の如き種々の開運が容易
に解決され、流入排水の組成変動にも係らず、排水中の
窒素および燐が効率よく且つ経済的に除去し得ることを
見い出したものである。

すなわち、本発明によれば、回分式生物学的排水処理方
法において、処理水中のＮＯｘ態窒素を迅速に測定し、
この測定値に基き、該方法の好気処理時間、嫌気処理時
間、および注入する有機炭素源の注入時期および量を適
格にコントロールできるものである。

本発明における処理水中のＮＯｘ態窒素濃度の測定は、
従来公知のＮＯｘ態窒素の濃度の測定方法、例えば、ブ
ルシン吸光光度法、硫酸ヒドラジン還元法、エチレンジ
アミン法、紫外吸光度法等いずれの方法によっても可能
であるが、本発明においては処理水中のＮＯｘ態窒素濃
度を迅速且つ連続的に知る必要があることから、最も好
ましい方法は、本発明者等が以前に開発した紫外吸光度
法を利用する方法である。この方法は特願昭６０−２１
０２８９号明細書に十分に開示されているのでその詳細
は略するが、処理槽中の排水中のＮＯｘ態窒素濃度を定
量するにあたり、定量前に予め検水たる排水中の妨害物
質をＲＯ膜（逆浸透膜）および／またはＵＦ膜（限外減
過膜）で除去した後、従来公知の紫外吸光度法で処理槽
中の処理水のＮＯｘ態窒素濃度を測定する方法である。

この方法によれば、処理槽内の処理水のＮＯｘ態窒素濃
度が殆どタイムラグがなく直ちに且つ連続的に検出でき
るものである。

上記方法において使用するＲＯ膜とは、海水の淡水化、
種々の溶液中の溶質の濃縮あるいは分離技術として広く
知られている逆浸透法に使用される膜であり、主として
比較的小さい分子の溶質の溶液の分離、濃縮あるいは精
製等に使用されているものである。

またＵＦＩＩ５１とは、限外濾過膜として公知であり、
上記のＲＯ膜による溶質よりも大きい分子量の溶質の濃
縮、分離あるいは精製を行う限外濾過方法に使用されて
いるものである。

このようなＲＯ膜およびＵＦ膜はＡｂｃｏｒ　Ｉｎｃ、
、八ｊａｘ　　１ｎＬ１．ｃｏｒｐ、　　、　　Ａｍ１
ｃｏｎ　　Ｃｏｒｐ、、　Ａｑｕａ−ｃｈｅｌＩｌ。

Ｉｎｃ、、（：ｕｌｌｉｇａｎ　　１ｎＬ１．ｃｏ、、
　Ｄｏｒｒ−ｏｌｉｖｉｒ、ｌｎｃ、、Ｄｏｗｃｈｅｍ
ｉｃａｌ　（：ｏ、、Ｄｕｐｏｎｔ、（：ｏ、、Ｅｎｖ
ｉｒｏｇｅｎｉｃｓ　Ｃｏ、、Ｇｅｎｅｒａｌ　Ｅｌｅ
ｃｔｒｉｃ　Ｃｏ、その他多くのメーカーから、種々の
孔径のＲＯ膜またはＵＦ膜として市販されており、これ
らのものがいずれも人手でき、選択して本発明に使用す
ることかできる。

以上の如きＲＯ膜および／またはＵＦ膜は、食塩等の小
さい分子の無機塩等を透過しないものから、無機塩等は
透過するが中程度の分子量の有機化合物あるいは高分子
有機化合物を透過しないもの等種々の孔径のものが入手
し且つ使用できるので、予め検水となる排水の種類から
その内に含まれる各種夾雑物の種類を調べておき、ＮＯ
ｘ態窒素は実質的に透過できるが、それらより分子量の
大なる夾雑物、例えば、各種界面活性剤、洗剤、石鹸、
微生物等は実質的に透過しないＲＯ膜またはＵＦ膜を採
用するのが好ましい。

例えば、好ましいＲＯ膜あるいはＵＦ膜の選定方法とし
ては、排水中に含有されていると考えられる上記の如き
各種の夾雑物およびＮＯｘ態窒素を水に溶解して疑似排
水を作成し、この疑似排水を用いて種々の孔径のＲＯ膜
および／またはＵＦを膜により、ＮＯｘ態窒素を実質的
に透過するが、ＮＯｘ態窒素より大きな分子量の夾雑物
は実質的に透過しないＲＯ膜またはＬＩＦ膜を採用する
ことができる。またこれらのＲＯ膜とＵＦＩＩＵとを組
合せて使用することもできる。

本発明者の研究によれば、１つの好ましいＲＯ膜は、塩
除去率が３０〜７０％のＲＯ膜であることを知見した。

すなわち、食塩とドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウ
ム（ＤＢＳ）と含有する疑似排水を調製し、この疑似排
水中の食塩とＤＢＳのＲＯ膜による除去率を測定したと
ころ、塩除去率が３０〜７０％のＲＯ＠が、ＮＯｘ態窒
素の大部分を実質的に透過させ、且つＤＢＳを実質上透
過しないことを知見したものである。勿論、このような
ＲＯ膜の物質透過率（除去率）は、使用するＲＯ膜の運
転条件、特に使用する運転圧力によって大いに１２’Ｊ
Ｊされるので、適切な運転条件の設定も重要である。こ
のような運転条件に関する本発明者の詳細な検討によれ
ば、ＲｏＨの通常の運転圧力はモジュール入側が２０〜
５０　ｋｇｆ／ｃｍであるが、運転圧力として通常の圧
力より低い圧力、例えば３〜５　ｋｇｆ／ｃｍのモジュ
ール人側圧力を採用するときは、ＤＢＳ等の中〜高分子
量の除去率は通常の圧力の場合と殆ど変化しないが、Ｎ
Ｏｘ態窒素等の無機塩等の透；６率は著しく大となり、
従ってこのような運転条件を採用することによフて、Ｎ
Ｏｘ態窒素を殆ど透過させ、且つ種々の夾雑物を十分に
除去できることを見い出した。このような傾向はＵＦ１
）！２についても同様であった。

尚、上記の如き運転条件によっても、ＮＯｘ態窒素はＲ
ｏ１）！２またはＵＦ膜によっである程度、例えば５〜
１５％程度は除去されるので、あらかじめＲＯ膜等のＮ
Ｏｘ態窒素除去率を求めておいて、紫外吸光度による実
際のＮＯｘ態窒素濃度分析値を補正することが望ましい
。

紫外吸光度法による水中の窒素化合物を定量分析する方
法自体は公知であり、例えば、従来の方法では、検水中
の窒素化合物を定量分析する場合にはまず検水にアルカ
リ性ベルオキソニ硫酸カリウム等の酸化剤を加えて、検
水中の窒素化合物をすべて硝酸イオンに変化させ、波長
２１０〜２３０ｎｍの紫外線の吸光度を測定し、ＮＯｘ
態窒素濃度を算出するものである。

しかしながら、本発明における紫外線吸光度法の利用は
、上記の従来方法と異なり、検水中の全窒素化合物を定
量分析するものではなく、検水中のＮＯｘ態窒素濃度の
みを定量分析するものであるので、検水を予め酸化処理
する必要はなく、また前述の通り、検水中の妨害物質は
予めＲＯ膜および／またはＩＦ膜により実質的に除去さ
れているため、直ちに紫外線の吸光度からＮＯｘ態窒素
を求めることができる点に特徴がある。

特に好ましい方法は、２１０〜２３０ｎｍの波長の吸光
度を測定することであり、最も好ましい波長は２２０ｎ
ｍであり、この２２０ｎｍ付近では共存する他の無機塩
の妨害が少ないため良好な測定結果を得ることができる
。

前処理した検水中に溶解した有機物が殆ど存在しない場
合には、上記の特定波長の吸光度の測定によって十分に
信頼できる値を得ることができるが、前処理した検水中
に低分子量の有機物等の妨害物質がある程度存在する一
場合には、これらの有機物等は２５０〜２７０ｎｍの波
長において吸収を示すため、波長２１０〜２３０ｎｍの
吸光度と波長２５０〜２７０ｎｍの吸光度の両方を測定
し、下記式に従ってＮＯｘ態窒素濃度の測定値を補正す
ることによって正確なＮ０ｘｉｖ素濃度を求めることが
できる。

ＮＯｘ態窒素濃度（ｍｇ／ｆｌ）　＝　（Ｅｌ−Ｅ２Ｘ
ａ）Ｋ ここでＥｌは波長２１０〜２３０ｎｍの吸光度であり、
Ｅ２は波長２５０〜２７０ｎｍの吸光度であり、ａは試
料中の有機物のＥｌ／Ｅ２であり、且つＫはＮ　ＯＸ　
、９窒素の波長２１０〜２３０ｎｍにおける係数である
。

本発明のＮＯｘ態窒素濃度の定量分析方法は、以上の如
く、検水を予めＲＯ膜および／またはＵＦｎｑにより前
処理すること、およびこのように定量分析した検水を紫
外吸光度法により、検水の酸化処理を行うことなく直接
ＮＯｘ態窒素濃度を定量分析することを主たる特徴とす
るものであり、それら以外の各種操作は従来方法におけ
ると同様でよい。

すなわち、上記の如き方法で四分式生物学的排水処理方
法における処理槽中の処理水のＮＯＸ　！恵窒素濃度を
１時間とともに連続的に測定することにより、次の如き
知見が得られたものである。

回分式生物学的排水処理方法の好気処理では、第３図に
示すように、曝気（好気処理）開始と同時に処理槽内の
ＢＯＤが、はぼ１次反応に近似できる曲線を描いて低下
し、逆にアンモニアおよび／または有機態窒素が酸化さ
れてＮＯｘ態窒素が増加する。通常、ＢＯＤが１０ｍｇ
／ｕ以下に低下した後もＮＯｘ態窒素濃度は増加し、排
水中のアンモニアおよび／または有機態窒素がほぼ消失
した時点でＮＯｘ態窒素濃度の増加は停止し、はぼ一定
値を示す。この様に、アンモニアおよび／または有機態
窒素の酸化は、ＢＯＤの酸化よりもその速度が遅く、Ｂ
ＯＤがなくなった後も、酸化反応が継続する。また、こ
の酸化反応は、はぼ０次反応で進行するため、酸化の完
了するに要する時間は流入排水のアンモニアおよび／ま
たは有機態窒素の濃度に比例して変化し、高濃度の場合
には長時間を要することになる。

従来の回分式生物学的排水処理方法で高度な窒素除去を
目的とする場合には、流入排水中のアンモニアおよび／
または有機態窒素の考えられる最大濃度に対応する好気
処理時間を設定することになる。

しかし、排水の窒素濃度が設定の窒素濃度よりも低い場
合には不必要な曝気を行い動力費の高騰を招くのみなら
ず、微生物の自己消化を進行させることになる。生物学
的な脱窒および脱燐機能と微生物のＢＯＤ負荷との間に
は強い相関関係のあることがわかっており、低ＢＯＤ負
荷では脱窒および脱燐機能とも低下する。すなわち、好
気処理時間を必要最低限の時間に制御することによって
、曝気に要する動力が削減できるのみならず、脱窒・脱
燐機能を高いレベルに維持することが可能になる。

そこで、処理槽中のＮＯｘ態窒素濃度を測定し、ＮＯｘ
態窒素濃度の時間に対する増加量（変化量）ΔＮｘ／Δ
Ｔが最初にゼロを示した時点が処理槽内のアンモニアお
よび／または打機！３窒素のほぼすべてが酸化され、硝
化反応が終了したことを示している。

第４図に好気処理における処理槽中のＮＯｘ態窒素濃度
の自動計測結果とΔＮｘ／ΔＴの値の変化の１例を示す
。

第４図示の如く、曝気開始当初は、ＮＯｘ態窒素濃度は
ほぼ一定速度で増加し、ΔＮｘ／ΔＴは約６１）１ｇ／
　Ｉｔ−Ｈｒを示しているが、約１．５時間付近でＮＯ
ｘ態窒素の増加量は停止して、はぼ一定濃度を示し同時
にΔＮｘ／ΔＴは急激に減少し、はぼゼロとなる。この
ΔＮｘ／ΔＴの目標値をあらかしめ設定しておき、この
設定値に従って好気処理の継続時間を制御することによ
って、容易に硝化反応を制御することが可能となり、更
にΔＮｘ／ΔＴの目標値をゼロまたはゼロに近い値に設
定することによって硝化の完了時間を正確に捕えること
か可能になる。

次に好気処理から嫌気処理に至る処理槽内のＮＯｘ態窒
素濃度の計測結果とこの濃度の時間に対する変化量（減
少量）−ΔＮｘ／ΔＴの一例を第５図に示す。

第５図示の如く、好気処理ではＮＯｘ態窒素が、ΔＮｘ
／ΔＴ’＝　５　　ｍｇ／　ｆｌ−Ｈｒのほぼ一定速度
で増加し、ＮＯｘ態窒素が約９．５ｍｇ／４１に達した
時点でΔＮｘ／ΔＴが急激に低下し、あらかじめ設定し
たΔＮｘ／ΔＴの目標値を下回ったため好気処理が終了
する。同時にＮＯｘ態窒素を還元するための有機炭素源
が注入され、嫌気処理に移行する。

嫌気処理では、ΔＮｘ／ΔＴ　４６　ｍｇ／　ｌ　”　
ｌｌｒのほぼ一定速度で脱窒（還元）が進行する。嫌気
処理に入って約１時間経過したところで有機炭素源の不
足による脱窒速度の低下がみられΔＮｘ／ΔＴが急激に
低下する。ここで不足分の有機炭素源が追加して注入さ
れ、脱窒速度はΔＮｘ／ΔＴ〜６ｍｇ／ｌ・）Ｉｒに回
復して脱窒が進行する。ＮＯｘ態窒素が、はぼゼロに達
すると微生物の体内に過剰摂取されていた燐がｐｏ４−
ｐの形で水中への放出が開始される。

ここで脱窒反応は次式の如く、メタノール等の有機炭素
源から水素（Ｈ２）を得てＮＯｘ態窒素を窒素ガスに還
元する。

２ＮＯ３−＋　５（＋１□）→Ｎ２＋　４８２０　＋　
２０１）−　（１）脱窒反応に必要な水素の量、すなわ
ち有機炭素源の量は（１）式に従って化学量論的に求め
ることができる。このため、好気処理の終了時またはそ
の前後のＮＯｘ態窒素を検出することによって脱窒反応
に必要かつ十分な有機炭素源の注入量を処理槽内のＮＯ
ｘ態窒素を還元するのに必要な量よりも少くすることに
よって、第５図の嫌気処理に入って約１．３Ｈｒ後にみ
られる如く、処理槽内にＮＯｘ態窒素を残した状態で脱
窒速度を遅くらせ、ΔＮｘ／ΔＴの低下する状態を作り
出すことができる。

この脱窒速度の低下したときに示すΔＮｘ／ΔＴの値を
あらかじめ目標値として設定しておき、この目標値に従
って嫌気処理を終了し、処理槽内にＮＯｘ態窒素を残留
させて、再曝気工程あるいは沈殿、放流工程に移行する
ことで、沈殿工程での燐の放出を制御することが可能と
なる。これと逆にＮＯｘ態窒素の残留量が多すぎる場合
には沈殿工程で脱窒反応が起こり、窒素ガスによる汚泥
の浮上が生じる。処理槽内のＮＯｘ態窒素の目標値を設
定し、有機炭素源の注入量が、なんらかの原因で少なく
、この目標値よりも高いＮＯｘ態窒素でΔＮｘ／ΔＴが
低下した場合にはその時点でＮＯｘ態窒素濃度に従って
、有機炭素源を追加して注入することも可能である。

嫌気処理での燐の放出、好気処理での燐の過剰摂取とい
う微生物の燐代謝機能を利用した生物脱燐法では、ポリ
燐酸顆粒を蓄積する細菌の増殖が燐除去能力を決定する
と考えられている。燐の放出にはＮＯｘ態窒素の存在し
ない嫌気状態が必要であり、この様なＮＯｘ！窒素の存
在しない嫌気状態と好気状態を繰返す系で微生物を培養
することでポリ燐酸顆粒蓄積菌の選択的な増殖が可能と
なる。

このため、嫌気処理での処理槽内のＮＯｘ態窒素を検出
し、ＮＯｘ態窒素がゼロまたはこれに近い濃度に低下し
たことを確認したのち、一定時間以上、嫌気処理を継続
することで、ポリ燐酸顆粒蓄積菌の選択的な増殖に必要
な嫌気状態を容易に確保することができる。

具体的には、処理槽内のＮＯｘ態窒素が１〜０．１ｍｇ
／ｆｆｉに達したのち、５〜６０分間嫌気処理を継続す
ることで十分である。

（作用・効果）− 以上の如き本発明によれば、処理槽のＮＯｘ態窒素を検
出して好気処理および嫌気処理の時間および終了時間を
決定することによって、必要かつ十分な好気処理あるい
は嫌気処理を設定できることになり、無駄なく確実な窒
素および燐の除去が可能になる。

また、嫌気処理時においては、有機炭素源注入時期およ
び注入量の最適化によフて窒素および燐の除去性能を高
いレベルで維持できる結果として、嫌気処理時間および
再曝気工程時間の短縮を可能とし、この結果、処理槽の
容積を小さくでき設備費が低減できる。

（実施例） 次に本発明を本発明の一実施例を示す添付図面を参照し
て、更に詳細に説明する。

本発明の回分式生物学的排水処理方法は、同一処理槽内
でそれぞれ好気処理と嫌気処理とを含むサイクルを繰返
して排水の処理を行うものであり、その１例としては、
第２図に示す如くタイムスケジュールに従７て、第１図
示の如き装置を用いて運転され、第１、第２、第３の芥
嫌気工程および第１、第２の好気工程の実行時間は第２
図の時間を最大として、本発明の方法によって制御され
ている。また眞工程の終了と同時に次工程に移行し、こ
れを繰返して放流工程に至り、放流工程の終了後に時期
時間を設けて、全工程サイクルは１２時間になるように
し、１日に２サイクルで運転するものとした。

まず第１嫌気処理では排水は管９に導かれ、ポンプ３に
て処理ｍｔに入る。

ポンプ３はあらかじめ設定された運転時間に従って運転
され、水位検出器１９にて所定の水位に達するか、また
は所定の運転時間がくれば停止する。第１嫌気処理に入
ると同時にミキサー６と採水ポンプ１３が起動され、処
理槽内の攪拌を行い、排水中の有機物ｉ　（ＢＯＤ）を
有機炭素源として処理槽内のＮＯｘ態窒素の還元を行い
、同時にＮＯｘ態窒素濃度分析計１４でＮＯｘ態窒素濃
度の測定を行う。第１嫌気処理は第２図に示される所定
の時間に達すると、次の第１好気処理に入るが、それ以
前に処理槽内のＮＯｘ態窒素濃度があらかじめ設定した
濃度以下を示してから、あらかじめ設定した時間を経過
すれば第１嫌気処理を終了し、第１好気処理に移行する
。この場合に処理槽内のＮＯｘ態窒素濃度の設定値はで
きるかぎりゼロに近い値が良いが、ＮＯｘ態窒素分析計
１４の精度あるいは共存物質による妨害を考慮して１．
０〜０．１ｍｇ／４１の範囲で選定することが好ましい
。またＮＯｘ態窒素濃度が所定の値に達してから第１嫌
気処理の終了するまでの時間はポリ燐酸顆粒菩積菌が七
分に燐酸を体外に放出するのに必要な時間を選定するこ
とが重要であり、通常は１５分以上が必要である。しか
し、あまり、長時間に至ると微生物の活性度の低下ある
いは体外放出した燐酸濃度が高くなりすぎ、次の好気処
理で燐の再摂取に長い時間を必要とするため、好ましく
は、ＮＯｘ態窒素分析計１４の応答速度を考慮して５〜
６０分で第１嫌気処理を終了するのが良い。

第１好気処理に入ると、ミキサー６は停止し、ブロワ−
５が起動し、管１２によって処理槽１に空気を送り曝気
を行う。

採水ポンプ１３は引き続き継続して処理槽内のＮＯｘ態
窒素濃度を測定する。第１好気処理は排水中のＢＯＤを
酸素の存在下で処理すると同時に、排水中のアンモニア
および存Ｒ態の窒素をＮＯｘ態窒素に酸化する。

第１好気処理は第２図の運転時間に従って終了し、第２
嫌気処理に移行するが、それ以面に処理槽内のＮＯｘ態
窒素濃度測定値の時間に対する変化量があらかじめ設定
した値以下を示した時点あるいはそれから所定時間が経
過した時点で終了する。へＮｘ／△Ｔ検出回路１５で検
出されるＮＯｘ態窒素濃度の時間に対する変化ｔＬ１Δ
Ｎｘ／Δ丁がほぼゼロになれば処理槽内のアンモニアあ
るいは生物酸化可能なＶｒＪａ態窒素が消失したことを
示すものであり、好ましくはΔＮｘ／ΔＴ＝Ｏを示した
時点で好気処理を終了することが微生物の自己消化を最
小限におさえて且つ高い窒素の除去効果を得ることがで
きるが、測定器のノイズあるいはドリフト等によってΔ
Ｎｘ／ΔＴ＝Ｏの検出が困難な場合には、可能な限りΔ
Ｎｘ／ΔＴ＝０に近い目標値を設定し、目標値に達した
後、所定時間？＆に第１好気処理を終了しても実用上な
んら差支つかえない。

第２１Ｌ１気処理ではブロワ−５を停止し、ミキサー６
とポンプ３を起動して、処理槽内の攪拌を行い、排水を
流入させる。

第２Ｉｊ１気処理では流入排水に含まれる有機物質（Ｂ
ＯＤ）を有機炭素源として、第１好気処理で生成したＮ
Ｏｘ態窒素を窒素ガスに還元する。

排水中の８０１）度か少いか、あるいは排水量が少なく
、処理槽のＮＯｘ悪窒素を窒素ガスに還元するに十分な
有機物を供給できない場合には、第１好気処理終了時ま
たはその前後の処理槽内のＮＯｘ態窒素濃度と処理槽内
に保有される液量からＮＯｘ態窒素の量を求め、この結
果から有機炭素源の必要量を演算し、これに従ってポン
プ４を制御して有機炭素源２を注入してもよい。しかし
、通常の排水では排水中に含まれる有機物（ＢＯＤ）で
十分にＮＯｘ態窒素を窒素ガスに還元可能であるため、
有機炭素源の新たな注入の必要はない。第２嫌気ＩＡ哩
は第１図に示すタイムスケジュールに従って実行され、
所定の期間に達すると第２好気処理に移行するが、これ
以前に処理槽内のＮＯｘ態窒素濃度があらかじめ設定し
た目標値に達したら、その時点で第２嫌気処理を終了す
る。また、この目標値より高い濃度にてＮＯｘ態窒素濃
度の時間に対する変化量（減少量）ΔＮｘ／ΔＴの絶対
値があらかじめ設定した値よりも小さくなった場合には
、その時点での処理槽内のＮ０ｘＢ窒素をＮＯｘ態窒素
濃度の測定値と水位検出器１９による処理槽内の保有水
量に基づいて演算し、このＮＯｘ態窒素を窒素ガスに還
元するに必要な有機炭素源をポンプ４を通して注入する
。この操作は第２嫌気処理での流入排水ｍが少くないか
、ＢＯＤ濃度が低い場合に原水分注型の回分式生物処理
装置にて安定した脱窒反応を行う方法としてきわめて重
要である。有機炭素源としてはメタノール、エタノール
、イソプロパツール、酢酸等の窒素を含まない有機物質
が最適であるが、処理水質の窒素濃度に影響しない範囲
であれば、打機性の濃厚廃液等も使用できる。また、第
２嫌気処理のみならず、第１、第３嫌気処理にて注入す
る有機炭素源も同様の物質を使用することができる。

第２嫌気処理が終了すると第２好気処理に移行する。第
２好気処理では、第１好気処理と同様にミキサー６を停
止し、ブロワ−５を起動して曝気を行い、第２図のタイ
ムスケジュールで設定した時間あるいは処理槽のＮＯｘ
態窒素濃度の時間に対する変化量（増加量）ΔＮｘ／Δ
Ｔ＝Ｏまたはゼロに近似した値を示した時点にて第２好
気処理を終了する。更に、ｐＪ　ＯＸ　！３窒素濃度の
目標値を設定しておき、この値によって第２好気処理を
終了することも可能であり、第３嫌気処理の脱窒能力の
範囲内にＮＯｘ態窒素濃度を留めておきたい場合には有
効な方法である。

次に第３嫌気処理に移行し、ブロワ−５が停止し、ミキ
サー６が起動し、ポンプ４にて有機炭素源２を注入し、
処理槽内のＮＯｘ態窒素を窒素ガスに還元する。有機炭
素源の注入量は第２好気処理の終了時またはその前後の
処理槽内のＮＯｘ態窒素濃度および水位検出１９にて計
測した処理槽の保有水量からＮＯｘ態窒素量を求め、こ
の結果に基づいてポンプ４の運転時間あるいは吐出■を
調節して、ＮＯｘ態窒素を還元するに必要な有機炭素源
を注入する。第３嫌気処理の終了は第２図のタイムスケ
ジュールに従うか、あらかじめ設定した処理槽内のＮＯ
ｘ態窒素濃度の目標値に従って、この目標値にまでＮＯ
ｘ態窒素濃度が減少した時点で終了し、第３好気処理に
移行する。

ＮＯｘ態窒素濃度の目標値は通常完全な脱窒反応の終了
を示す１．０ｍｇ／Ｊｌｊ以下の値に設定するが、後工
程の沈殿・放流工程にて微生物から燐の放出を防止する
ため、１．Ｏ１！１ｇ／ｆｆｉ以上の値に設定されるこ
ともある。

第３好気処理は第３嫌気処理で注入した有機炭素源の酸
化分解とＮＯｘ態窒素の還元で生成した窒素ガスを放散
させるため、ブロワ−５を起動して曝気を行う。本発明
に従う第３嫌気処理での有機炭素源の注入量は、処理槽
内のＮＯｘ態窒素を還元するのに必要十分な量が注入さ
れているため、第３好気処理の実行時間は従来法に比し
て短時間でよく、通常は１５分以内の曝気で十分である
。

第３好気処理が終了すると沈殿工程に移行し、ブロワ−
５および採水ポンプ１３を停市して微生物と処理水の沈
殿分離を行う。

次に放流工程では弁７を開き、管１０から処理槽の上澄
み水を処理水として排出する。同時にポンプ８から管１
）を経て余剰汚泥の引き抜きを行う。放流工程が終了し
た時点で第２図のタイムスケジュールの工程終了時間に
達していないで、余剰時間が出る場合には、次サイクル
の第１Ｄ１気処理に入らず静置状態で期待時間を持ち、
第２図のサイクル終了時間に達したのち、次サイクルの
第１嫌気処理に移行し、先述の如く処理を開始する。

以上の如く、回分式生物学的υト水処理方法の処理工程
を、処理槽内のＮＯｘ態窒素濃度を基準として実施する
ことによって、排水中の窒素および燐を効率的に且つ十
分に同時に除去することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の工程を示す［図であり、第
２図は、そのタイムスケジュールを示し、第３図は好気
処理時のＢＯＤとＮＯｘ態窒素の変化を示し、第４図は
好気処理時のＮＯｘ態窒素の時間に対する変化量を示し
、第５図は好気処理時と嫌気処理時のＮＯｘ態窒素の時
間に対する変化量を示す。 １：処理槽　　　　　　２：有機炭素源３．４：ポンプ
　　　　５ニブロワー ６：ミキサー　　　　　７：弁 ８；ポンプ　　　　　９〜１２：管 １３：採水ポンプ　　１４；ＮＯｘ態窒素分析計１５：
△Ｎｘ／ΔＴ検出回路 １６：目標信号設定回路 １７：演算回路　　　１８：運転制御回路１９；水位検
出計 出願人　環境エンジニアリング株式会社第１図 第２図 第３図 第５図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）同一処理槽内で好気処理と嫌気処理とを行う回分
   式生物学的排水処理方法において、処理水中のＮＯｘ態
   窒素の濃度を検出し、該検出値に従って処理条件を制御
   することを特徴とする回分式生物学的排水処理方法。
2. （２）ＮＯｘ態窒素の濃度の検出を紫外吸光度法により
   行う特許請求の範囲第（１）項に記載の生物学的排水処
   理方法。
3. （３）ＮＯｘ態窒素の検出値に従って好気処理および／
   または嫌気処理の工程時間を制御する特許請求の範囲第
   （１）項に記載の生物学的排水処理方法。
4. （４）ＮＯｘ態窒素の濃度の時間に対する変化量に従っ
   て好気処理および／または嫌気処理の工程時間を制御す
   る特許請求の範囲第（１）項に記載の生物学的排水処理
   方法。
5. （５）ＮＯｘ態窒素の濃度の検出値に従って、嫌気処理
   時に必要に応じて必要量の有機炭素源を供給する特許請
   求の範囲第（１）項に記載の生物学的排水処理方法。
6. （６）ＮＯｘ態窒素の濃度の時間に対する変化量に従っ
   て必要に応じて必要量の有機炭素源を供給する特許請求
   の範囲第（１）項に記載の生物学的排水処理方法。