JP2000334490A - 生物学的脱窒脱リン装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 好気槽における微生物担体の空気洗浄のため
の洗浄用ブロアの容量を小さくする。 【解決手段】 嫌気槽１０において、汚泥からリンを溶
出し、脱窒槽１２において、循環液中の硝酸を除去し、
好気槽１４において硝化処理するとともに汚泥にリンを
取り込み、沈殿槽１６において汚泥を沈殿させて脱窒脱
リンされた処理水を得る。ここで、好気槽１４には、微
生物担体４０が配置されており、その下方には洗浄空気
噴出部材４２が配置されている。そして、この洗浄空気
噴出部材４２は、複数のブロックに分割されており、洗
浄時には、フロック毎に洗浄用空気を噴出させ、微生物
担体４０をブロック毎に順番に洗浄する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、原水を嫌気槽、脱
窒槽、好気槽、沈殿槽の順で流通するとともに、沈殿槽
の沈殿汚泥を嫌気槽に返送し、かつ好気槽の混合液を脱
窒槽に循環することで、脱窒及び脱リン処理を行う生物
学的脱窒脱リン装置、特に好気槽に微生物担体を配置し
たものに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、原水を嫌気槽、脱窒槽、好気
槽、沈殿槽の順で流通して、脱窒及び脱リン処理を行う
生物学的脱窒脱リン装置が知られている。この装置で
は、原水は、まず嫌気槽に流入しここで沈殿槽からの返
送汚泥と嫌気状態で混合される。この嫌気槽における嫌
気処理によって、汚泥からのリンの溶出が促進される。
次に、嫌気槽からの混合液は脱窒槽へ流入され、ここで
好気槽からの循環液と混合される。これによって、原水
中の有機物（ＢＯＤ（生物化学的酸素要求量）成分）を
水素供与体として好気槽からの循環液中の硝酸を還元除
去する脱窒処理が行われる。次に、脱窒槽からの混合液
は曝気されている好気槽に流入され、ここで原水中に含
まれるアンモニア性窒素などの硝酸化が行われる。ま
た、この時嫌気槽での嫌気処理を経た汚泥は液中のリン
酸を過剰摂取する。そして、好気槽からの混合液を沈殿
槽に流入し、沈殿処理することによって、上澄みに窒素
及びリンの除去された処理水を得る。なお、原水中の有
機物は脱窒槽及び硝化槽において除去される。

【０００３】このような生物学的脱窒脱リン装置におい
て、好気槽において硝酸化を担う硝化菌はその増殖速度
が遅く、これが好気槽において長い滞留時間が必要にな
る原因となっていた。そこで、硝化菌をゲルビーズ内に
取り込み固定した数ミリ角の立方体を好気槽内で流動さ
せる包括固定化法や、数ミリ径の樹脂性球体を好気槽内
で流動させ、この球体に硝化菌を付着させる方法などが
提案されている。

【０００４】これらの手法は、いずれも増殖の遅い硝化
菌を好気槽内に高濃度で保持することによって、処理系
全体の硝化活性を高く保持し、結果として好気槽におけ
る処理時間を短縮しようとするものである。

【０００５】しかし、これらの方法では、微小な微生物
担体を好気槽内で流動させるため、微生物担体の流動性
を維持し、かつ好気槽の外への微生物担体の流出を防止
しなければならない、などという運転管理上の問題があ
る。

【０００６】このような問題点を解決するものとして、
特開昭９−１０７９３号公報に示しされる固定床式の微
生物担体を好気槽内に配置する方法が提案されている。
この方法では、好気槽に所定の間隙を有するネット状の
微生物担体を設置し、通常の浮遊汚泥、被処理水、及び
曝気空気についてはその間隙を通過できるようにし、か
つ硝化菌を含む汚泥を微生物担体表面に付着させる。こ
れによって好気槽内に硝化菌を高密度で保持し、処理系
全体としての硝化活性を高め、結果として好気槽におけ
る処理時間を短縮することができる。また、この方法で
は、好気槽内に微生物担体を流動化させる必要はなく、
運転管理上の問題も少ない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この方法で
は、微生物担体の設置場所や、運転条件によっては、微
生物担体にＢＯＤ酸化菌が過剰に付着し、さらにこれを
捕食する原生動物が群生する。そして、過剰のＢＯＤ酸
化菌が微生物担体に付着すると、微生物担体に付着する
硝化菌の活性を十分なものに維持できなくなってしま
う。

【０００８】これを解消するために、定期的に微生物担
体の下方に空気を導入して微生物担体の空気洗浄を行う
ことが考えられる。この空気洗浄により、過剰の微生物
を剥離させることができ、微生物担体表面を硝化菌の付
着、生育に適した状態に維持することができる。

【０００９】ところが、このような洗浄用の空気を微生
物担体に供給すると、洗浄用のブロアとしてかなり大き
な容量のものが必要となり、装置全体としての設備コス
トや運転管理コストが高騰してしまうという問題点があ
った。

【００１０】本発明は、上記課題に鑑みなされたもので
あり、洗浄用のブロアを比較的小さなものとして、十分
な洗浄が行える生物学的脱窒脱リン装置を提供すること
を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、原水を嫌気
槽、脱窒槽、好気槽、沈殿槽の順で流通するとともに、
沈殿槽の沈殿汚泥を嫌気槽に返送し、かつ好気槽の混合
液を脱窒槽に循環することで、脱窒及び脱リン処理を行
う生物学的脱窒脱リン装置において、前記好気槽内に配
置され、微生物を付着保持する微生物担体と、前記好気
槽内に設けられ、曝気空気を噴出するための曝気空気配
管と、前記好気槽内の微生物担体の下方に設けられ、間
欠的に洗浄空気を噴出して、微生物担体を洗浄するため
の洗浄空気配管と、前記洗浄空気配管に洗浄空気を部分
的に供給するとともに、供給する部分を順次切り換える
切換手段と、を有することを特徴とする。

【００１２】このように、本発明によれば、空気洗浄に
よって好気槽における微生物担体に硝化活性を阻害する
レベルにまで汚泥が過剰付着することを防止し、微生物
担体近傍の環境を硝化菌の付着、生息に適した状態に維
持することが可能となる。

【００１３】そして、空気洗浄の際に洗浄用の空気を微
生物担体に対し部分的に順次供給するため、洗浄時にお
ける洗浄用空気の量を比較的少なくすることができ、設
備が高価なものになるのを防止することができる。ま
た、微生物担体として、プラスチック製のネットパイプ
を多数横設して積層したようなもの、あるいは多数立設
したようなものが好ましい。

【００１４】また、前記曝気空気配管に供給する曝気空
気及び前記洗浄空気配管に供給する洗浄空気は、単一の
空気供給源からの空気を分岐して利用することが好適で
ある。空気供給源に余裕がある場合には、洗浄時に空気
量を増加させることで、洗浄用の空気をまかなうことが
できる。また、余裕がなければ、曝気用の空気を減少さ
せたり、部分的に止めたりすることで、洗浄用の空気を
まかなうことができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態（以下
実施形態という）について、図面に基づいて説明する。

【００１６】図１は、実施形態に係る脱窒脱リン装置の
全体構成を示す図である。このように、この装置は、そ
の基本構成として、嫌気槽１０，脱窒槽１２，好気槽１
４，沈殿槽１６を有している。被処理水である原水は、
まず嫌気槽１０に流入される。この嫌気槽１０には、沈
殿槽１６からの返送汚泥も供給される。そして、嫌気槽
１０内は、攪拌機２２により攪拌されるようになってい
る。そこで、この嫌気槽１０において、返送汚泥と原水
が嫌気性条件化において混合攪拌される。この嫌気処理
によって、汚泥はリンを放出する。

【００１７】次に、嫌気槽１０において、嫌気処理を受
けた汚泥と原水の混合液は脱窒槽１２に流入される。こ
の脱窒槽１２には、好気槽１４から沈殿槽１６に供給さ
れる好気処理液の一部が循環液として流入される。そし
て、脱窒槽１２には、攪拌機２４が設けられており、通
性嫌気性の条件化（無酸素状態）で、嫌気槽１０からの
混合液と好気槽１４からの循環液が混合される。ここ
で、好気槽１４からの循環液は、硝酸を含んでいる。そ
こで、脱窒槽１２においては、原水中の有機物を水素供
与体とし、硝酸を還元する脱窒処理が行われる。これに
よって、原水中の有機物を酸化除去並びに好気処理液中
の硝酸性窒素の除去が行われる。

【００１８】そして、この脱窒槽１２の混合液は、好気
槽１４に流入される。この好気槽１４の底部には、曝気
空気配管３０に接続された散気部材３２が配置されてお
り、槽内が曝気されている。また、好気槽１４は、仕切
壁３４により前段曝気部３６と後段曝気部３８に区切ら
れており、後段曝気部３８の散気部材３２の上方には微
生物担体４０が配置されている。さらに、後段曝気部３
８の微生物担体４０の下方には、散気部材３２に沿っ
て、洗浄空気噴出部材４２が配置されている。なお、こ
の洗浄空気噴出部材４２には、洗浄空気配管４４を介し
洗浄空気が供給される。また、散気部材３２は、多孔質
の散気板などを有し、供給される曝気空気を細かな気泡
として槽内液中に供給する。一方、洗浄空気噴出部材４
２は、パイプに開口を設けて構成されており、開口から
比較的大径の気泡を噴出する。また、洗浄空気噴出部材
４２から噴出させる空気量は、これに対応する散気部材
３２からの空気量より大量とし、これによって微生物担
体４０の洗浄を行う。

【００１９】このように、好気槽１４には、曝気空気が
供給されるため、槽内は好気的条件化に維持され、ここ
で有機物の酸化及び有機態窒素やアンモニア態窒素の酸
化、すなわち硝酸化（亜硝酸化を含む）が行われる。特
に、後段曝気部３８には、微生物担体４０が配置されて
いる。従って、この微生物担体４０内に微生物が保持さ
れ、槽内の微生物を高濃度に維持して、効果的な硝酸化
処理が行える。

【００２０】特に、本実施形態では、この微生物担体４
０として、図２に示すようなプラスチック製ネット材を
パイプ状とした素材４０ａを多数立設して配置してい
る。この微生物担体４０は空隙率が高く、また微生物担
体４０の下方には散気部材３２が配置されており、微生
物担体４０の空隙中を空気及び槽内液が流通する。これ
によって、微生物担体４０に保持されている微生物と槽
内液の効果的な接触が行われるとともに、微生物への酸
素の供給が行われ、効果的な硝酸化処理が行われる。

【００２１】なお、微生物担体４０としては、必ずしも
図２に示すものに限定されることはなく、例えば特開平
９−１０７９３号公報に示されるものなど各種の微生物
担体が利用できる。

【００２２】また、洗浄空気噴出部材４２には、通常時
には、空気は供給されない。そして、定期的にここに比
較的大量の空気が供給され、これによって微生物担体４
０からの汚泥の剥離が促進され、微生物担体４０に過剰
な微生物が蓄積することが防止される。

【００２３】好気槽１４からの処理液は、一部が脱窒槽
１２に循環され、他部は沈殿槽１６に流入される。この
沈殿槽１６は、実質的な静置状態において、好気槽１４
の処理液中の固形物（汚泥）を沈降分離する。そして、
固形物が除去された上澄水が処理水として排出される。
一方、沈殿槽１６の底部に沈殿した沈殿汚泥は、その一
部が返送汚泥として嫌気槽１０に返送され、他部は余剰
汚泥として系外に引き抜かれる。

【００２４】次に、図３に基づいて、微生物担体４０の
洗浄のための構成について説明する。図３は、前記好気
槽１４における空気配管の構成例を示す図であり、ま
ず、曝気空気配管３０は、曝気用ブロア５０に接続され
ており、この曝気ブロア５０からの曝気空気が曝気空気
配管３０を介し、散気部材３２に供給され、ここから曝
気が行われる。この曝気空気による槽内の曝気は基本的
に連続的に行われる。

【００２５】一方、洗浄空気配管４４は、複数の洗浄空
気切換バルブ５２を介し、洗浄用ブロア５４に接続され
ている。そして、洗浄は予め定めた時間間隔で定期的に
行うが、洗浄を行う際に洗浄空気切換バルブ５２は、１
つずつが順次開かれる。従って、洗浄空気噴出部材４２
の１つの洗浄空気切換バルブ５２に対応するものから順
番に洗浄空気が噴出される。図示の例では、洗浄空気切
換バルブ５２が５つ設けられており、その結果洗浄空気
噴出部材４２は５つのブロックに分割され、各ブロック
から順に洗浄空気が噴出される。これによって、各ブロ
ックの洗浄空気噴出部材４２の上方に位置する微生物担
体４０が順番に空気洗浄される。

【００２６】このような空気洗浄により、微生物担体４
０は、部分的に順次洗浄され、過剰汚泥が剥離除去され
る。ここで、この洗浄空気は、通常の曝気状態よりも高
い線速度を持つ気泡を噴出する。すなわち、洗浄空気噴
出部材の各ブロックに対し供給する洗浄空気は、そのブ
ロックに対し供給される通常の曝気空気量より大きいこ
とが必要であり、例えば２倍程度が好ましい。

【００２７】そして、洗浄用空気を部分的に順次供給す
ることで、洗浄空気の線速度を十分大きなものに維持し
つつ、洗浄用ブロアを比較的小さなものにできる。

【００２８】次に、図４には、他の実施形態が示されて
いる。この実施形態では、洗浄用ブロアを設置すること
なく、曝気用ブロア５０を微生物担体４０の洗浄用の空
気源としても利用する。

【００２９】曝気用ブロア５０の出力が可変であり、か
つ出力に余裕がある場合、洗浄時において、曝気用ブロ
ア５０の出力を増加させることにより、洗浄用の空気を
まかなうことができる。しかし、一般的に、曝気用ブロ
ア５０は定量で運転されている。そこで、微生物担体４
０を洗浄する際には、通常の曝気設備への通気を低下さ
せるか、もしくは停止させることが好適である。

【００３０】すなわち、曝気ブロア５０からの曝気空気
配管３０に洗浄空気配管４４を接続する。そして、洗浄
空気配管４４にバルブ５２を設けるとともに、曝気空気
配管３０にバルブ５６を設け、両配管４４，３０とも個
別に空気の供給をオンオフできるようにする。そして、
通常時は、バルブ５２をすべて閉じておき、散気部材３
２から空気を噴出させ、槽内を曝気する。そして、微生
物担体４０の洗浄時には、曝気空気配管３０に設けられ
ているバルブ５６の一部を閉じ、洗浄空気配管４４に設
けられたバルブ５２を各ブロック毎に順次開く。これに
よって洗浄空気噴出部材４２から順次空気を噴出させ、
微生物担体４０を順次洗浄することができる。

【００３１】なお、図４の構成では、曝気空気配管３０
にバルブ５６を複数設けたが、洗浄用空気に代替する曝
気用空気を得る部分を予め決定しておき、その部分への
空気をカットするために１つのバルブ５６を設けるよう
に構成してもよい。さらに、曝気空気配管３０に設ける
バルブ５６は、閉じなくてもよく、空気量を減少させて
もよい。また、上述のように、バルブ５６の制御ではな
く、曝気用ブロア５０の空気量を増加させ、これによっ
て洗浄用空気を得てもよい。

【００３２】このように、空気洗浄によって、嫌気槽１
０、脱窒層１２、好気槽１４、及び沈殿槽１６を有する
生物学的窒素リン除去装置の好気槽１４に微生物担体４
０を設置した場合において、微生物担体４０に硝化活性
を阻害するレベルにまで汚泥が過剰付着することを防止
し、微生物担体４０近傍の環境を硝化菌の付着、生息に
適した状態に維持することが可能となる。

【００３３】そして、空気洗浄の際に洗浄用の空気を微
生物担体４０に対し部分的に順次供給するため、洗浄時
における洗浄用空気の量を比較的少なくすることがで
き、設備が高価なものになるのを防止することができ
る。

【００３４】なお、汚泥が付着した微生物担体４０の洗
浄時間は１回につき、１から６０分、洗浄空気量は通常
曝気時における空気線速度の１から１０倍、好ましくは
１から５倍程度であることが望ましい。

【００３５】また、微生物担体４０としては、合成樹
脂、天然繊維等を材料とし、ひも状、網目格子状、ハニ
カム状等の形態のものが使用できる。特に、図２に示す
ような円筒格子状の微生物担体４０を用いた場合、浮遊
汚泥の流動性が低下せず、微生物担体４０に付着した汚
泥の剥離も容易である。

【００３６】「設計例」以下に、下水処理施設を例に取
り、従来方法で設計を行った場合と、本発明に基づいて
設計した場合の比較を示す。

【００３７】（設計条件） 計画１日最大流入水量：１０，０００ｍ^３／ｄ 計画１日平均流入水量（Ｑ_ｉｎ）：８，０００ｍ^３／ｄ 流入水質 ＢＯＤ_５（Ｃ_{ＢＯＤ，ｉｎ}）：１３０ｍｇ／Ｌ 溶解性ＢＯＤ_５（Ｃ_{Ｓ−ＢＯＤ，ｉｎ}）：８８ｍｇ／Ｌ ＳＳ（Ｃ_{ＳＳ，ｉｎ}）：７０ｍｇ／Ｌ Ｔ−Ｎ（Ｃ_{ＴＮ，ｉｎ}）：３６ｍｇ／Ｌ Ｔ−Ｐ：３．２ｍｇ／Ｌ 最終沈殿槽目標処理水質 ＢＯＤ５（Ｃ_{ＢＯＤ，ｅｆｆ}）：１０ｍｇ／Ｌ ＳＳ（Ｃ_{ＳＳ，ｅｆｆ}）：５ｍｇ／Ｌ Ｔ−Ｎ（Ｃ_{ＴＮ，ｅｆｆ}）：１２ｍｇ／Ｌ ＮＯ^２＋ＮＯ^３（Ｃ_{ＮＯＸ，ｅｆｆ}）：１０ｍｇ／Ｌ 有機性窒素：２ｍｇ／Ｌ Ｔ−Ｐ：１ｍｇ／Ｌ 設計水温：１３℃ ＭＬＳＳ（Ｘ）：３，０００ｍｇ／Ｌ （好気槽容量及び形状）本発明に必要な好気槽容量を
２，０００ｍ^３とすると、好気槽の有効水深を５ｍ、幅
を８ｍとした場合、流れ方向の槽長を５１ｍとすれば、
本発明に必要な好気槽容量を確保することが出来る。

【００３８】すなわち、５×８×５１＝２，０４０（ｍ
^３）となる。

【００３９】これを３槽に分割するものとし、１槽の槽
長を１７ｍとする。３槽に分割した槽のうち、後段の２
槽には格子状の微生物担体を設置するものとする。好気
槽底部には、通常曝気用の散気装置を配し、さらに微生
物担体を設置した後段の２槽の底部には洗浄用の空気配
管も設置する。

【００４０】図５に示すように、１槽目は微生物担体が
なく洗浄空気配管がなく曝気配管のみが配置され、２，
３槽目には、微生物担体が配置されるとともに、曝気配
管及び洗浄空気配管が配置される。

【００４１】（ブロアの選定）上記条件において、通常
の曝気に必要な空気量を計算によって求めたところ、必
要空気量は１０５，０００Ｎｍ^３／ｄであった。必要空
気量１０５，０００Ｎｍ^３／ｄを得るために、通常曝気
用ブロアは以下の容量の機種を選定する。

【００４２】通常曝気用ブロア：８０（Ｎｍ^３／ｍｉ
ｎ） ８０×６０×２４＝１１５，２００（Ｎｍ^３／ｄ） 一方、微生物担体洗浄時には、通常曝気時の２倍の線速
度で通気を行うものとする。通常曝気時における空気線
速度は次のようになる。

【００４３】好気槽底面積：８×５１＝４０８（ｍ^２） 通常曝気時 空気線速度：１０５，０００÷４０８≒２
６０（ｍ／ｄ） 以下、洗浄空気の供給方法毎に洗浄用ブロアを選定す
る。

【００４４】すべての微生物担体を同時に洗浄する場
合（従来法） 微生物担体充填部底面積：８×１７×２＝２７２
（ｍ^２） 洗浄時 必要空気量：２６０×２７２×２＝１４１，４
４０（Ｎｍ^３／ｄ） 選定ブロア：１００（Ｎｍ^３／ｍｉｎ） １００×６０×２４＝１４４，０００（Ｎｍ^３／ｄ） 微生物担体を順次に洗浄する場合（本発明） １回に洗浄する微生物担体を全体の８分の１とする。 洗浄する微生物担体充填部底面積：８×１７×２÷８＝
３４（ｍ^２） 洗浄時 必要空気量：２６０×３４×２＝１７，６８０
（Ｎｍ^３／ｄ） 選定ブロア：１５（Ｎｍ^３／ｍｉｎ） １５×６０×２４＝２１，６００（Ｎｍ^３／ｄ） 通常曝気用ブロアによって洗浄を行う場合（本発明） １回に洗浄する微生物担体を全体の８分の１とする。必
要空気量は、先ので求めた値と同様で、１７，６８０
（Ｎｍ^３／ｄ）である。この空気量を通常曝気用ブロア
で賄うものとすると、以下のようになる。

【００４５】通常曝気時 必要空気量：１０５，０００
（Ｎｍ^３／ｄ） 洗浄時 必要空気量：１７，６８０（Ｎｍ^３／ｄ） 必要空気量 合計：１２２，６８０（Ｎｍ^３／ｄ） 選定ブロア（通常曝気用ブロア）：９０（Ｎｍ^３／ｍｉ
ｎ） ９０×６０×２４＝１２９，６００（Ｎｍ^３／ｄ） 以上の算出結果をまとめると表−１のようになり、本発
明によって大幅な設備費縮減が可能であることが確認さ
れた。

【００４６】

【表１】

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
好気槽における微生物担体の空気洗浄を部分的に順次行
うことができるので、洗浄用のブロアの容量を小さくで
きるか、もしくは洗浄用のブロアを省略し、通常曝気用
のブロアを用いて洗浄を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施形態の装置の全体構成を示す図である。

【図２】 微生物担体の素材を示す図である。

【図３】 洗浄用ブロアを設けた場合の好気槽の空気配
管の構成例を示す図である。

【図４】 洗浄用ブロアを設けない場合の好気槽の空気
配管の構成例である。

【図５】 設計例における好気槽の形状を示す図であ
る。

【符号の説明】

１０ 嫌気槽、１２ 脱窒槽、１４ 好気槽、１６ 沈
殿槽、２２，２４ 攪拌機、３０ 曝気空気配管、３２
散気部材、４０ 微生物担体、４２ 洗浄空気噴出部
材、４４ 洗浄空気配管、５０ 曝気用ブロア、５２，
５６ バルブ、５４ 洗浄用ブロア。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原水を嫌気槽、脱窒槽、好気槽、沈殿槽
   の順で流通するとともに、沈殿槽の沈殿汚泥を嫌気槽に
   返送し、かつ好気槽の混合液を脱窒槽に循環すること
   で、脱窒及び脱リン処理を行う生物学的脱窒脱リン装置
   において、 前記好気槽内に配置され、微生物を付着保持する微生物
   担体と、 前記好気槽内に設けられ、曝気空気を噴出するための曝
   気空気配管と、 前記好気槽内の微生物担体の下方に設けられ、間欠的に
   洗浄空気を噴出して、微生物担体を洗浄するための洗浄
   空気配管と、 前記洗浄空気配管に洗浄空気を部分的に供給するととも
   に、供給する部分を順次切り換える切換手段と、 を有することを特徴とする生物学的脱窒脱リン装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の装置において、 前記曝気空気配管に供給する曝気空気及び前記洗浄空気
   配管に供給する洗浄空気は、単一の空気供給源からの空
   気を分岐して利用することを特徴とする生物学的脱窒脱
   リン装置。