JP2003024981A - 生物脱窒方法及び生物脱窒装置 - Google Patents
生物脱窒方法及び生物脱窒装置Info
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- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage
Landscapes
- Biological Treatment Of Waste Water (AREA)
- Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 アンモニア性窒素と亜硝酸性窒素を含有する
原水を、アンモニア性窒素を電子供与体とし、亜硝酸性
窒素を電子受容体とする独立栄養性脱窒微生物を含むグ
ラニュール汚泥を保持する脱窒反応槽に上向流で通液し
て生物脱窒するにあたり、浮上した汚泥の沈降性を回復
させて、脱窒反応槽内に高濃度に汚泥を保持して高負荷
で安定かつ効率的な脱窒処理を行う。 【解決手段】 ＵＳＢ脱窒反応槽１内で浮上したグラニ
ュール汚泥を汚泥破砕装置１８で破砕した後、グラニュ
ール汚泥床１３に戻す。
原水を、アンモニア性窒素を電子供与体とし、亜硝酸性
窒素を電子受容体とする独立栄養性脱窒微生物を含むグ
ラニュール汚泥を保持する脱窒反応槽に上向流で通液し
て生物脱窒するにあたり、浮上した汚泥の沈降性を回復
させて、脱窒反応槽内に高濃度に汚泥を保持して高負荷
で安定かつ効率的な脱窒処理を行う。 【解決手段】 ＵＳＢ脱窒反応槽１内で浮上したグラニ
ュール汚泥を汚泥破砕装置１８で破砕した後、グラニュ
ール汚泥床１３に戻す。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、アンモニア性窒素
と亜硝酸性窒素を含有する原水を、アンモニア性窒素を
電子供与体とし、亜硝酸性窒素を電子受容体とする独立
栄養性脱窒微生物を含むグラニュール汚泥を保持する脱
窒反応槽に上向流で通液して生物脱窒する方法及び装置
に係り、特に、この生物脱窒において、グラニュール汚
泥の浮上による脱窒反応槽からの汚泥の流出を防止して
安定かつ効率的な脱窒処理を行う方法に関する。
と亜硝酸性窒素を含有する原水を、アンモニア性窒素を
電子供与体とし、亜硝酸性窒素を電子受容体とする独立
栄養性脱窒微生物を含むグラニュール汚泥を保持する脱
窒反応槽に上向流で通液して生物脱窒する方法及び装置
に係り、特に、この生物脱窒において、グラニュール汚
泥の浮上による脱窒反応槽からの汚泥の流出を防止して
安定かつ効率的な脱窒処理を行う方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】排液中に含まれるアンモニア性窒素は河
川、湖沼及び海洋などにおける富栄養化の原因物質の一
つであり、排液処理工程で効率的に除去する必要があ
る。一般に、排水中のアンモニア性窒素は、アンモニア
性窒素をアンモニア酸化細菌により亜硝酸性窒素に酸化
し、更にこの亜硝酸性窒素を亜硝酸酸化細菌により硝酸
性窒素に酸化する硝化工程と、これらの亜硝酸性窒素及
び硝酸性窒素を従属栄養性細菌である脱窒菌により、有
機物を電子供与体として利用して窒素ガスにまで分解す
る脱窒工程との２段階の生物反応を経て窒素ガスにまで
分解される。
川、湖沼及び海洋などにおける富栄養化の原因物質の一
つであり、排液処理工程で効率的に除去する必要があ
る。一般に、排水中のアンモニア性窒素は、アンモニア
性窒素をアンモニア酸化細菌により亜硝酸性窒素に酸化
し、更にこの亜硝酸性窒素を亜硝酸酸化細菌により硝酸
性窒素に酸化する硝化工程と、これらの亜硝酸性窒素及
び硝酸性窒素を従属栄養性細菌である脱窒菌により、有
機物を電子供与体として利用して窒素ガスにまで分解す
る脱窒工程との２段階の生物反応を経て窒素ガスにまで
分解される。
【０００３】しかし、このような従来の硝化脱窒法で
は、脱窒工程において電子供与体としてメタノールなど
の有機物を多量に必要とし、また硝化工程では多量の酸
素が必要であるため、ランニングコストが高いという欠
点がある。
は、脱窒工程において電子供与体としてメタノールなど
の有機物を多量に必要とし、また硝化工程では多量の酸
素が必要であるため、ランニングコストが高いという欠
点がある。
【０００４】これに対して、近年、アンモニア性窒素を
電子供与体とし、亜硝酸性窒素を電子受容体とする独立
栄養性微生物（自己栄養細菌）を利用し、アンモニア性
窒素と亜硝酸性窒素とを反応させて脱窒する方法が提案
された。この方法であれば、有機物の添加は不要である
ため、従属栄養性の脱窒菌を利用する方法と比べて、コ
ストを低減することができる。また、独立栄養性の微生
物は収率が低く、汚泥の発生量が従属栄養性微生物と比
較すると著しく少ないので、余剰汚泥の発生量を抑える
ことができる。更に、従来の硝化脱窒法で観察されるＮ
２Ｏの発生がなく、環境に対する負荷を低減できるとい
った特長もある。
電子供与体とし、亜硝酸性窒素を電子受容体とする独立
栄養性微生物（自己栄養細菌）を利用し、アンモニア性
窒素と亜硝酸性窒素とを反応させて脱窒する方法が提案
された。この方法であれば、有機物の添加は不要である
ため、従属栄養性の脱窒菌を利用する方法と比べて、コ
ストを低減することができる。また、独立栄養性の微生
物は収率が低く、汚泥の発生量が従属栄養性微生物と比
較すると著しく少ないので、余剰汚泥の発生量を抑える
ことができる。更に、従来の硝化脱窒法で観察されるＮ
２Ｏの発生がなく、環境に対する負荷を低減できるとい
った特長もある。
【０００５】この独立栄養性脱窒微生物（以下「ＡＮＡ
ＭＭＯＸ微生物」と称す場合がある。）を利用する生物
脱窒プロセスは、Strous, M, et al., Appl. Microbio
l. Biotecnol., 50, p.589-596 (1998) に報告されてお
り、以下のような反応でアンモニア性窒素と亜硝酸性窒
素が反応して窒素ガスに分解されると考えられている。
ＭＭＯＸ微生物」と称す場合がある。）を利用する生物
脱窒プロセスは、Strous, M, et al., Appl. Microbio
l. Biotecnol., 50, p.589-596 (1998) に報告されてお
り、以下のような反応でアンモニア性窒素と亜硝酸性窒
素が反応して窒素ガスに分解されると考えられている。
【０００６】
【化１】
【０００７】しかし、上記生物脱窒法では、反応に関与
するＡＮＡＭＭＯＸ微生物がその収率が低い分、増殖速
度が遅く、反応槽内に高濃度に保持することが困難であ
り、このために処理効率を高めることができないという
問題があった。
するＡＮＡＭＭＯＸ微生物がその収率が低い分、増殖速
度が遅く、反応槽内に高濃度に保持することが困難であ
り、このために処理効率を高めることができないという
問題があった。
【０００８】ところで、従属栄養性細菌である脱窒菌を
利用する従来の硝化脱窒法では、原水を反応槽の下部よ
り上向流で流入させ、菌の付着担体を用いることなく、
汚泥をブロック化又は粒状化させて粒径１〜数ｍｍのグ
ラニュール汚泥の汚泥床（スラッジブランケット）を形
成させ、反応槽中に高濃度の微生物を保持して、高負荷
処理を行うＵＳＢ (Upflow Sludge Bed；上向流汚泥
床）方式で処理が行われている。
利用する従来の硝化脱窒法では、原水を反応槽の下部よ
り上向流で流入させ、菌の付着担体を用いることなく、
汚泥をブロック化又は粒状化させて粒径１〜数ｍｍのグ
ラニュール汚泥の汚泥床（スラッジブランケット）を形
成させ、反応槽中に高濃度の微生物を保持して、高負荷
処理を行うＵＳＢ (Upflow Sludge Bed；上向流汚泥
床）方式で処理が行われている。
【０００９】従って、ＡＮＡＭＭＯＸ微生物について
も、上向流反応槽やＳＢＲ（回分式反応槽）で造粒した
グラニュール汚泥を用いて、ＵＳＢ方式で高負荷で生物
脱窒処理を行うことが考えられる。
も、上向流反応槽やＳＢＲ（回分式反応槽）で造粒した
グラニュール汚泥を用いて、ＵＳＢ方式で高負荷で生物
脱窒処理を行うことが考えられる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】ＵＳＢ法では、造粒化
された沈降性の良好なグラニュール汚泥を用いるため、
汚泥の浮上の問題は起こり難いが、急激に負荷が上昇す
るような運転が行われた場合には、汚泥の浮上が起こる
場合がある。また、装置が長期に運転されグラニュール
汚泥の粒径が増大した場合にも汚泥は浮上し易くなる。
された沈降性の良好なグラニュール汚泥を用いるため、
汚泥の浮上の問題は起こり難いが、急激に負荷が上昇す
るような運転が行われた場合には、汚泥の浮上が起こる
場合がある。また、装置が長期に運転されグラニュール
汚泥の粒径が増大した場合にも汚泥は浮上し易くなる。
【００１１】脱窒反応槽内で汚泥が浮上すると、浮上し
た汚泥が処理水と共に流出し、処理水水質を低下させる
上に、槽内汚泥濃度が低減し、これにより装置の処理性
能を著しく損なう結果となる。
た汚泥が処理水と共に流出し、処理水水質を低下させる
上に、槽内汚泥濃度が低減し、これにより装置の処理性
能を著しく損なう結果となる。
【００１２】汚泥の浮上は、汚泥自体の比重が小さくな
るために起こる現象であり、スカムブレーカのように外
部に付着したガスを除去するだけの手段では、汚泥の沈
降性を回復することは不可能である。このため、自然に
汚泥の性状が回復するのを待つしかなく、その間、処理
効率の低い状態が続く結果となる。
るために起こる現象であり、スカムブレーカのように外
部に付着したガスを除去するだけの手段では、汚泥の沈
降性を回復することは不可能である。このため、自然に
汚泥の性状が回復するのを待つしかなく、その間、処理
効率の低い状態が続く結果となる。
【００１３】本発明は上記従来の問題点を解決し、ＵＳ
Ｂ脱窒反応槽内にＡＮＡＭＭＯＸ微生物のグラニュール
汚泥を保持して生物脱窒処理を行うに当たり、汚泥の沈
降性を回復させて、脱窒反応槽内に高濃度に汚泥を保持
して、高負荷で安定かつ効率的な処理を行うことができ
る生物脱窒方法を提供することを目的とする。
Ｂ脱窒反応槽内にＡＮＡＭＭＯＸ微生物のグラニュール
汚泥を保持して生物脱窒処理を行うに当たり、汚泥の沈
降性を回復させて、脱窒反応槽内に高濃度に汚泥を保持
して、高負荷で安定かつ効率的な処理を行うことができ
る生物脱窒方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明の生物脱窒方法
は、アンモニア性窒素を電子供与体とし、亜硝酸性窒素
を電子受容体とする独立栄養性脱窒微生物を含むグラニ
ュール汚泥の汚泥床が形成された脱窒反応槽に、アンモ
ニア性窒素と亜硝酸性窒素を含有する原水を上向流で通
液して生物脱窒する方法において、該汚泥床のグラニュ
ール汚泥を破砕して該汚泥床に戻すことを特徴とする。
は、アンモニア性窒素を電子供与体とし、亜硝酸性窒素
を電子受容体とする独立栄養性脱窒微生物を含むグラニ
ュール汚泥の汚泥床が形成された脱窒反応槽に、アンモ
ニア性窒素と亜硝酸性窒素を含有する原水を上向流で通
液して生物脱窒する方法において、該汚泥床のグラニュ
ール汚泥を破砕して該汚泥床に戻すことを特徴とする。
【００１５】本発明の生物脱窒装置は、アンモニア性窒
素を電子供与体とし、亜硝酸性窒素を電子受容体とする
独立栄養性脱窒微生物を含むグラニュール汚泥の汚泥床
が形成された脱窒反応槽と、該脱窒反応槽にアンモニア
性窒素と亜硝酸性窒素を含有する原水を上向流で通液す
る手段と、該汚泥床のグラニュール汚泥を破砕する破砕
装置とを備えてなることを特徴とする。
素を電子供与体とし、亜硝酸性窒素を電子受容体とする
独立栄養性脱窒微生物を含むグラニュール汚泥の汚泥床
が形成された脱窒反応槽と、該脱窒反応槽にアンモニア
性窒素と亜硝酸性窒素を含有する原水を上向流で通液す
る手段と、該汚泥床のグラニュール汚泥を破砕する破砕
装置とを備えてなることを特徴とする。
【００１６】本発明者らは、グラニュール汚泥の沈降性
を高めるべく、ＵＳＢ脱窒反応槽内で浮上したグラニュ
ール汚泥と沈降しているグラニュール汚泥の性状を検討
した結果、良好な沈降性を保っている汚泥と浮上した汚
泥の間には、汚泥の粒径及び汚泥の内部構造に次のよう
な差異があることを知見した。即ち、沈降性のある汚泥
よりも、浮上した汚泥は粒径が大きく、概ね１ｍｍ以上
である。また、浮上した汚泥の断面を観察すると、概ね
中心部に空洞化した部分が存在し、この空洞化した部分
にガスが保持されて、見掛けの比重が減少してしまって
いることの２点である。この汚泥の空洞化が起こる原因
は、汚泥の造粒が進み、汚泥の粒径が大きくなることに
よって、基質がグラニュール汚泥の中心部まで到達でき
なくなり、グラニュール内部の汚泥が自己消化を起こ
し、発生した窒素ガス及び炭酸ガスが粒状化汚泥内に閉
じこめられることによるものと推察される。
を高めるべく、ＵＳＢ脱窒反応槽内で浮上したグラニュ
ール汚泥と沈降しているグラニュール汚泥の性状を検討
した結果、良好な沈降性を保っている汚泥と浮上した汚
泥の間には、汚泥の粒径及び汚泥の内部構造に次のよう
な差異があることを知見した。即ち、沈降性のある汚泥
よりも、浮上した汚泥は粒径が大きく、概ね１ｍｍ以上
である。また、浮上した汚泥の断面を観察すると、概ね
中心部に空洞化した部分が存在し、この空洞化した部分
にガスが保持されて、見掛けの比重が減少してしまって
いることの２点である。この汚泥の空洞化が起こる原因
は、汚泥の造粒が進み、汚泥の粒径が大きくなることに
よって、基質がグラニュール汚泥の中心部まで到達でき
なくなり、グラニュール内部の汚泥が自己消化を起こ
し、発生した窒素ガス及び炭酸ガスが粒状化汚泥内に閉
じこめられることによるものと推察される。
【００１７】このような知見に基いて、径が肥大化した
グラニュール汚泥の沈降性を回復させるには、浮上した
汚泥を適度に破砕して、粒径を小さくし、また内部の空
洞部分を露出させることが有効であると考え、本発明を
完成させた。
グラニュール汚泥の沈降性を回復させるには、浮上した
汚泥を適度に破砕して、粒径を小さくし、また内部の空
洞部分を露出させることが有効であると考え、本発明を
完成させた。
【００１８】本発明によれば、汚泥を破砕して汚泥床に
戻して、汚泥床の平均粒径を小さくし、空洞をなくして
汚泥の比重を高めることにより、汚泥の沈降性を効果的
に高めることができ、ＵＳＢ脱窒反応槽内に汚泥を高濃
度に保持することが可能となる。
戻して、汚泥床の平均粒径を小さくし、空洞をなくして
汚泥の比重を高めることにより、汚泥の沈降性を効果的
に高めることができ、ＵＳＢ脱窒反応槽内に汚泥を高濃
度に保持することが可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下に図面を参照して本発明の生
物脱窒方法及び生物脱窒装置の実施の形態を詳細に説明
する。
物脱窒方法及び生物脱窒装置の実施の形態を詳細に説明
する。
【００２０】図１は、本発明の生物脱窒装置の実施の形
態を示す系統図である。
態を示す系統図である。
【００２１】図１において、１はＵＳＢ脱窒反応槽であ
って、直方体状の容器からなり、底部に原水流入部２が
均一に設けられ、原水導入路３に連結している。ＵＳＢ
脱窒反応槽１の上部はカバー４で覆われて密閉構造とさ
れている。カバー４の頂部にはガス取出部５が設けら
れ、ガス取出路６に連絡している。
って、直方体状の容器からなり、底部に原水流入部２が
均一に設けられ、原水導入路３に連結している。ＵＳＢ
脱窒反応槽１の上部はカバー４で覆われて密閉構造とさ
れている。カバー４の頂部にはガス取出部５が設けら
れ、ガス取出路６に連絡している。
【００２２】ＵＳＢ脱窒反応槽１内の上部には、互いに
逆方向に傾斜する第１の仕切板７と第２の仕切板８が配
設され、この仕切板７，８の上部が固液分離部９、下部
が反応部１０とされている。
逆方向に傾斜する第１の仕切板７と第２の仕切板８が配
設され、この仕切板７，８の上部が固液分離部９、下部
が反応部１０とされている。
【００２３】仕切板７，８の下端部は離隔して連通路１
１を形成し、また、仕切板８の下端部は仕切板７の下端
の下側を覆い、浮上するガスが連通路１１から固液分離
部９に入るのを阻止する構造となっている。
１を形成し、また、仕切板８の下端部は仕切板７の下端
の下側を覆い、浮上するガスが連通路１１から固液分離
部９に入るのを阻止する構造となっている。
【００２４】反応部１０にはグラニュール汚泥床（スラ
ッジブランケット）１３が形成される。固液分離部９の
上部にはオーバーフロー式の処理水取出部１４が設けら
れ、処理水取出路１５に連絡している。
ッジブランケット）１３が形成される。固液分離部９の
上部にはオーバーフロー式の処理水取出部１４が設けら
れ、処理水取出路１５に連絡している。
【００２５】処理水取出部１４の両側及び反応部１０の
上部には、オーバーフロー式の浮上汚泥取出部１６が設
けられ、浮上汚泥取出路１７に連絡している。
上部には、オーバーフロー式の浮上汚泥取出部１６が設
けられ、浮上汚泥取出路１７に連絡している。
【００２６】１８は汚泥破砕装置であり、浮上汚泥取出
路１７から導入される浮上汚泥を破砕して、汚泥返送路
１９から反応部１０のグラニュール汚泥床１３に戻すよ
うに構成されている。
路１７から導入される浮上汚泥を破砕して、汚泥返送路
１９から反応部１０のグラニュール汚泥床１３に戻すよ
うに構成されている。
【００２７】２１は汚泥収集装置であり、発生ガスをノ
ズル２２から液面に吹付けて、浮上汚泥を浮上汚泥取出
部１６に集めるように配置されているが、バッフル、液
の噴射、あるいは機械的な掻寄式のものでもよい。
ズル２２から液面に吹付けて、浮上汚泥を浮上汚泥取出
部１６に集めるように配置されているが、バッフル、液
の噴射、あるいは機械的な掻寄式のものでもよい。
【００２８】汚泥破砕装置１８の形式、構造には特に制
限はないが、カッターによる切断、緩やかな圧迫、緩や
かな振動、緩やかな機械的な攪拌、嫌気的なガスによる
攪拌など、もしくはこれらの組み合わせにより汚泥を破
砕する機構を有し、破砕後の汚泥が、内部の空洞部が露
出し、かつ分散状態にならない程度に破砕することがで
きるものを用いるのが好ましい。汚泥破砕装置１８とし
ては、例えば回転刃付きのカッターポンプ、ホモジナイ
ザー、グラインダーポンプ等を用いることができる。
限はないが、カッターによる切断、緩やかな圧迫、緩や
かな振動、緩やかな機械的な攪拌、嫌気的なガスによる
攪拌など、もしくはこれらの組み合わせにより汚泥を破
砕する機構を有し、破砕後の汚泥が、内部の空洞部が露
出し、かつ分散状態にならない程度に破砕することがで
きるものを用いるのが好ましい。汚泥破砕装置１８とし
ては、例えば回転刃付きのカッターポンプ、ホモジナイ
ザー、グラインダーポンプ等を用いることができる。
【００２９】図１の生物脱窒装置では、汚泥破砕装置１
８がＵＳＢ脱窒反応槽１の外部に設けられており、ＵＳ
Ｂ脱窒反応槽１内で浮上したグラニュール汚泥を槽外に
引き抜いて破砕した後、ＵＳＢ脱窒反応槽１内に戻すよ
うに構成されているが、汚泥破砕装置は、ＵＳＢ脱窒反
応槽１の内部に設けられていても良い。また、図１で
は、固液分離部９及び反応部１０に浮上汚泥取出部１６
を設けているが、浮上汚泥取出部１６はいずれか一方の
みに設けても良い。
８がＵＳＢ脱窒反応槽１の外部に設けられており、ＵＳ
Ｂ脱窒反応槽１内で浮上したグラニュール汚泥を槽外に
引き抜いて破砕した後、ＵＳＢ脱窒反応槽１内に戻すよ
うに構成されているが、汚泥破砕装置は、ＵＳＢ脱窒反
応槽１の内部に設けられていても良い。また、図１で
は、固液分離部９及び反応部１０に浮上汚泥取出部１６
を設けているが、浮上汚泥取出部１６はいずれか一方の
みに設けても良い。
【００３０】図１の生物脱窒装置では、浮上した汚泥を
浮上汚泥取出部１６に取出し、浮上汚泥取出路１７から
汚泥破砕装置１８に導入しているが、汚泥取出部（図示
せず）をグラニュール汚泥床１３の上部に設置し、そこ
から汚泥取出路（図示せず）を介して汚泥破砕装置１８
に導入して破砕を行って返送してもよい。
浮上汚泥取出部１６に取出し、浮上汚泥取出路１７から
汚泥破砕装置１８に導入しているが、汚泥取出部（図示
せず）をグラニュール汚泥床１３の上部に設置し、そこ
から汚泥取出路（図示せず）を介して汚泥破砕装置１８
に導入して破砕を行って返送してもよい。
【００３１】図１に示す生物脱窒装置による生物脱窒方
法は、まずＡＮＡＭＭＯＸ微生物を含んだ汚泥の自己造
粒性を利用して粒状化したグラニュール汚泥をＵＳＢ脱
窒反応槽１の反応部１０に投入する。そして原水導入路
３からＵＳＢ脱窒反応槽１の底部に設けられた原水流入
部２に原水（アンモニア性窒素と亜硝酸性窒素を含有す
る原水）を導入し、上向流で通液してグラニュール汚泥
床（スラッジブランケット）１３を形成する。これによ
り原水中のアンモニア性窒素と亜硝酸性窒素はグラニュ
ール汚泥床１３を通過する間にＡＮＡＭＭＯＸ微生物の
作用により反応して窒素ガスに変換される。
法は、まずＡＮＡＭＭＯＸ微生物を含んだ汚泥の自己造
粒性を利用して粒状化したグラニュール汚泥をＵＳＢ脱
窒反応槽１の反応部１０に投入する。そして原水導入路
３からＵＳＢ脱窒反応槽１の底部に設けられた原水流入
部２に原水（アンモニア性窒素と亜硝酸性窒素を含有す
る原水）を導入し、上向流で通液してグラニュール汚泥
床（スラッジブランケット）１３を形成する。これによ
り原水中のアンモニア性窒素と亜硝酸性窒素はグラニュ
ール汚泥床１３を通過する間にＡＮＡＭＭＯＸ微生物の
作用により反応して窒素ガスに変換される。
【００３２】粒状化されたグラニュール汚泥は密度が高
く、沈降性に優れるため、原水を上向流で通液すること
により均一な汚泥床１３が形成され、反応部１０内に保
持される。汚泥床１３を通過した液１２は仕切板７，８
の間の連通路１１から固液分離部９に流入し、ここで固
液分離されて、分離液は処理水取出部１４を経て処理水
として処理水取出路１５より取出される。分離された汚
泥は沈降して、連通路１１から反応部１０に戻る。反応
部１０で発生する窒素等のガスは、反応部１０を上昇す
るが、仕切板７，８に遮られて固液分離部９には流入せ
ず、反応部１０の上部に集められ、ガス取出部５を経て
ガス取出路６より取出される。
く、沈降性に優れるため、原水を上向流で通液すること
により均一な汚泥床１３が形成され、反応部１０内に保
持される。汚泥床１３を通過した液１２は仕切板７，８
の間の連通路１１から固液分離部９に流入し、ここで固
液分離されて、分離液は処理水取出部１４を経て処理水
として処理水取出路１５より取出される。分離された汚
泥は沈降して、連通路１１から反応部１０に戻る。反応
部１０で発生する窒素等のガスは、反応部１０を上昇す
るが、仕切板７，８に遮られて固液分離部９には流入せ
ず、反応部１０の上部に集められ、ガス取出部５を経て
ガス取出路６より取出される。
【００３３】正常な運転状態では、グラニュール汚泥が
液面に浮上することはなく、固液分離部９に流入した汚
泥はそのまま沈降して反応部１０に戻るが、急に負荷が
上昇するような運転を行った場合、あるいは長期にわた
って運転を継続した場合には、粒状化汚泥の見掛けの比
重が小さくなって浮上し、反応部１０や固液分離部９の
液面に浮遊するようになる。
液面に浮上することはなく、固液分離部９に流入した汚
泥はそのまま沈降して反応部１０に戻るが、急に負荷が
上昇するような運転を行った場合、あるいは長期にわた
って運転を継続した場合には、粒状化汚泥の見掛けの比
重が小さくなって浮上し、反応部１０や固液分離部９の
液面に浮遊するようになる。
【００３４】このように反応部１０及び固液分離部９に
浮上した汚泥は、浮上汚泥取出部１６に取出し、浮上汚
泥取出路１７から汚泥破砕装置１８に導入する。このと
き汚泥収集装置２１のノズル２２からガスを液面に吹付
けて、液面の浮上汚泥を浮上汚泥取出部１６に集め、汚
泥が処理水取出部１４に流入するのを防ぐ。汚泥破砕装
置１８に導入された浮上汚泥は、破砕された後、汚泥返
送路１９から反応部１０のグラニュール汚泥床１３に戻
される。
浮上した汚泥は、浮上汚泥取出部１６に取出し、浮上汚
泥取出路１７から汚泥破砕装置１８に導入する。このと
き汚泥収集装置２１のノズル２２からガスを液面に吹付
けて、液面の浮上汚泥を浮上汚泥取出部１６に集め、汚
泥が処理水取出部１４に流入するのを防ぐ。汚泥破砕装
置１８に導入された浮上汚泥は、破砕された後、汚泥返
送路１９から反応部１０のグラニュール汚泥床１３に戻
される。
【００３５】また、浮上していない汚泥であっても、汚
泥をグラニュール汚泥床１３の上部に設置された汚泥取
出部（図示せず）から取出し、汚泥取出路（図示せず）
を介して汚泥破砕装置１８に導入してもよい。
泥をグラニュール汚泥床１３の上部に設置された汚泥取
出部（図示せず）から取出し、汚泥取出路（図示せず）
を介して汚泥破砕装置１８に導入してもよい。
【００３６】浮上汚泥は粒径が大きく、また、内部に空
洞化部が形成されているので、この空洞化部が表面に露
出するように破砕することにより、グラニュール汚泥は
元の比重の大きい状態に戻り、沈降性が回復する。
洞化部が形成されているので、この空洞化部が表面に露
出するように破砕することにより、グラニュール汚泥は
元の比重の大きい状態に戻り、沈降性が回復する。
【００３７】このように浮上汚泥を破砕して反応部１０
のグラニュール汚泥床１３に戻しながら脱窒反応を行う
ことにより、汚泥の流出を防止して槽内汚泥濃度を高く
維持することができ、高負荷処理を行える。
のグラニュール汚泥床１３に戻しながら脱窒反応を行う
ことにより、汚泥の流出を防止して槽内汚泥濃度を高く
維持することができ、高負荷処理を行える。
【００３８】本発明において、グラニュール汚泥の破砕
は、連続的に行っても良く、間欠的に行っても良い。浮
上汚泥の破砕の程度は、汚泥の沈降性を十分に回復し得
る程度であれば良く、処理条件、原水性状、ＵＳＢ脱窒
反応槽の仕様等に応じて適宜決定されるが、一般的には
浮上汚泥を０．２５〜１．０ｍｍ程度の粒径（この粒径
は後述の実施例に記載の方法で求められる。）に破砕す
ることが好ましい。
は、連続的に行っても良く、間欠的に行っても良い。浮
上汚泥の破砕の程度は、汚泥の沈降性を十分に回復し得
る程度であれば良く、処理条件、原水性状、ＵＳＢ脱窒
反応槽の仕様等に応じて適宜決定されるが、一般的には
浮上汚泥を０．２５〜１．０ｍｍ程度の粒径（この粒径
は後述の実施例に記載の方法で求められる。）に破砕す
ることが好ましい。
【００３９】本発明において、処理対象となる原水は、
アンモニア性窒素及び亜硝酸性窒素を含む水であり、有
機物及び有機性窒素を含むものであってもよいが、これ
らは脱窒処理前に予めアンモニア性窒素になる程度まで
分解しておくことが好ましく、また、溶存酸素濃度が高
い場合には、必要に応じて溶存酸素を除去しておくこと
が好ましい。原水は無機物を含んでいてもよい。原水は
また若干の固形有機物を含んでいても良いが、多量の固
形有機物を含む場合は、予めこれを固液分離して除去し
ておくことが好ましい。また、原水はアンモニア性窒素
を含む液と亜硝酸性窒素を含む液を混合したものであっ
てもよい。例えば、アンモニア性窒素を含む排水をアン
モニア酸化微生物の存在下に好気性処理を行い、アンモ
ニア性窒素の一部、好ましくはその１／２を亜硝酸に部
分酸化したものを原水とすることができる。更には、ア
ンモニア性窒素を含む排水の一部をアンモニア酸化微生
物の存在下に好気性処理を行い、アンモニア性窒素を亜
硝酸に酸化し、アンモニア性窒素を含む排水の残部と混
合したものを原水としても良い。
アンモニア性窒素及び亜硝酸性窒素を含む水であり、有
機物及び有機性窒素を含むものであってもよいが、これ
らは脱窒処理前に予めアンモニア性窒素になる程度まで
分解しておくことが好ましく、また、溶存酸素濃度が高
い場合には、必要に応じて溶存酸素を除去しておくこと
が好ましい。原水は無機物を含んでいてもよい。原水は
また若干の固形有機物を含んでいても良いが、多量の固
形有機物を含む場合は、予めこれを固液分離して除去し
ておくことが好ましい。また、原水はアンモニア性窒素
を含む液と亜硝酸性窒素を含む液を混合したものであっ
てもよい。例えば、アンモニア性窒素を含む排水をアン
モニア酸化微生物の存在下に好気性処理を行い、アンモ
ニア性窒素の一部、好ましくはその１／２を亜硝酸に部
分酸化したものを原水とすることができる。更には、ア
ンモニア性窒素を含む排水の一部をアンモニア酸化微生
物の存在下に好気性処理を行い、アンモニア性窒素を亜
硝酸に酸化し、アンモニア性窒素を含む排水の残部と混
合したものを原水としても良い。
【００４０】一般的には、下水、し尿、嫌気性硝化脱離
液等のアンモニア性窒素、有機性窒素及び有機物を含む
排水が処理対象となる場合が多いが、この場合、これら
を好気性又は嫌気性処理して有機物を分解し、有機性窒
素をアンモニア性窒素に分解し、さらに部分亜硝酸化或
いは、一部についての亜硝酸化を行った液を原水とする
ことが好ましい。
液等のアンモニア性窒素、有機性窒素及び有機物を含む
排水が処理対象となる場合が多いが、この場合、これら
を好気性又は嫌気性処理して有機物を分解し、有機性窒
素をアンモニア性窒素に分解し、さらに部分亜硝酸化或
いは、一部についての亜硝酸化を行った液を原水とする
ことが好ましい。
【００４１】原水のアンモニア性窒素と亜硝酸性窒素の
割合はモル比でアンモニア性窒素１に対して亜硝酸性窒
素０．５〜２、特に１〜１．５とするのが好ましい。原
水中のアンモニア性窒素及び亜硝酸性窒素の濃度はそれ
ぞれ５〜１０００ｍｇ／Ｌ、５〜２００ｍｇ／Ｌである
ことが好ましいが、処理水を循環して希釈すればこの限
りではない。
割合はモル比でアンモニア性窒素１に対して亜硝酸性窒
素０．５〜２、特に１〜１．５とするのが好ましい。原
水中のアンモニア性窒素及び亜硝酸性窒素の濃度はそれ
ぞれ５〜１０００ｍｇ／Ｌ、５〜２００ｍｇ／Ｌである
ことが好ましいが、処理水を循環して希釈すればこの限
りではない。
【００４２】原水の生物脱窒条件としては、例えば反応
槽内液の温度が１０〜４０℃、特に２０〜３５℃、ｐＨ
が５〜９、特に６〜８、溶存酸素濃度が０〜２．５ｍｇ
／Ｌ、特に０〜０．２ｍｇ／Ｌ、ＢＯＤ濃度が０〜５０
ｍｇ／Ｌ、特に０〜２０ｍｇ／Ｌ、窒素負荷が０．１〜
１０ｋｇ−Ｎ／ｍ３・ｄａｙ、特に１〜５ｋｇ−Ｎ／ｍ
３・ｄａｙの範囲とするのが好ましい。
槽内液の温度が１０〜４０℃、特に２０〜３５℃、ｐＨ
が５〜９、特に６〜８、溶存酸素濃度が０〜２．５ｍｇ
／Ｌ、特に０〜０．２ｍｇ／Ｌ、ＢＯＤ濃度が０〜５０
ｍｇ／Ｌ、特に０〜２０ｍｇ／Ｌ、窒素負荷が０．１〜
１０ｋｇ−Ｎ／ｍ３・ｄａｙ、特に１〜５ｋｇ−Ｎ／ｍ
３・ｄａｙの範囲とするのが好ましい。
【００４３】グラニュール汚泥を形成する場合、微生物
だけではグラニュール形成に期間を要するので、核とな
る物質を添加し、その核の周りにＡＮＡＭＭＯＸ微生物
の生物膜を形成させることが望ましい。この場合、核と
して、例えば微生物グラニュールや非生物的な担体を挙
げることができる。
だけではグラニュール形成に期間を要するので、核とな
る物質を添加し、その核の周りにＡＮＡＭＭＯＸ微生物
の生物膜を形成させることが望ましい。この場合、核と
して、例えば微生物グラニュールや非生物的な担体を挙
げることができる。
【００４４】核として用いられる微生物グラニュールと
しては、メタン菌グラニュール等の嫌気性微生物や従属
栄養性脱窒菌グラニュール等を挙げることができる。メ
タン菌グラニュールは、ＵＡＳＢ（Upflow Anaerobic S
ludge Blanket；上向流嫌気性汚泥床）法もしくはＥＧ
ＳＢ（Expanded Granule Sludge Bed；展開粒状汚泥
床）法でメタン発酵が行われているメタン発酵槽で使用
されているものを適用できる。また、従属栄養性脱窒グ
ラニュールは、通常のＵＳＢ脱窒槽で利用されるものを
適用できる。これらのグラニュールはそのままの状態
で、又はその破砕物として用いることができる。独立栄
養性脱窒微生物はこのような微生物グラニュールに付着
しやすく、グラニュールの形成に要する時間が短縮され
る。また、核として非生物的な材料を用いるよりも経済
的である。
しては、メタン菌グラニュール等の嫌気性微生物や従属
栄養性脱窒菌グラニュール等を挙げることができる。メ
タン菌グラニュールは、ＵＡＳＢ（Upflow Anaerobic S
ludge Blanket；上向流嫌気性汚泥床）法もしくはＥＧ
ＳＢ（Expanded Granule Sludge Bed；展開粒状汚泥
床）法でメタン発酵が行われているメタン発酵槽で使用
されているものを適用できる。また、従属栄養性脱窒グ
ラニュールは、通常のＵＳＢ脱窒槽で利用されるものを
適用できる。これらのグラニュールはそのままの状態
で、又はその破砕物として用いることができる。独立栄
養性脱窒微生物はこのような微生物グラニュールに付着
しやすく、グラニュールの形成に要する時間が短縮され
る。また、核として非生物的な材料を用いるよりも経済
的である。
【００４５】核として用いられる非生物的な材料として
は、例えば、活性炭、ゼオライト、ケイ砂、ケイソウ
土、焼成セラミック、イオン交換樹脂等、好ましくは活
性炭、ゼオライト等よりなる、粒径５０〜２００μｍ、
好ましくは５０〜１００μｍで、平均比重１．０１〜
２．５、好ましくは１．１〜２．０の担体を挙げること
ができる。
は、例えば、活性炭、ゼオライト、ケイ砂、ケイソウ
土、焼成セラミック、イオン交換樹脂等、好ましくは活
性炭、ゼオライト等よりなる、粒径５０〜２００μｍ、
好ましくは５０〜１００μｍで、平均比重１．０１〜
２．５、好ましくは１．１〜２．０の担体を挙げること
ができる。
【００４６】このようにして形成されるＡＮＡＭＭＯＸ
微生物のグラニュール汚泥は、平均粒径が０．２５〜３
ｍｍ、好ましくは０．２５〜２ｍｍ、より好ましくは
０．２５〜１．５ｍｍ程度、平均比重が１．０１〜２．
５、好ましくは１．１〜２．０であることが望ましい。
グラニュールの粒度が小さいほど比表面積が大きくなる
ので、高い汚泥濃度を維持し、脱窒処理を効率よく行う
点で好ましい。
微生物のグラニュール汚泥は、平均粒径が０．２５〜３
ｍｍ、好ましくは０．２５〜２ｍｍ、より好ましくは
０．２５〜１．５ｍｍ程度、平均比重が１．０１〜２．
５、好ましくは１．１〜２．０であることが望ましい。
グラニュールの粒度が小さいほど比表面積が大きくなる
ので、高い汚泥濃度を維持し、脱窒処理を効率よく行う
点で好ましい。
【００４７】本発明の生物脱窒方法は、具体的には、嫌
気性処理で見られるようなＵＡＳＢ方式又はＥＧＳＢ方
式で反応槽内のＡＮＡＭＭＯＸ微生物のグラニュール汚
泥を原水の上向流で展開させてグラニュール汚泥床を形
成して行うのが、原水とグラニュール汚泥との接触効率
を高くすることができ、好ましい。なお、処理水の一部
は循環水として、反応槽の原水導入側へ戻す。
気性処理で見られるようなＵＡＳＢ方式又はＥＧＳＢ方
式で反応槽内のＡＮＡＭＭＯＸ微生物のグラニュール汚
泥を原水の上向流で展開させてグラニュール汚泥床を形
成して行うのが、原水とグラニュール汚泥との接触効率
を高くすることができ、好ましい。なお、処理水の一部
は循環水として、反応槽の原水導入側へ戻す。
【００４８】この場合、ＵＡＳＢ方式であれば循環水量
は原水量の０．５〜１０倍とし、反応槽内の上向流速
（原水と循環水との合計の流速）を０．５〜２ｍ／ｈｒ
とするのが好ましい。また、ＥＧＳＢ方式であれば循環
水量は原水量の０．５〜２０倍とし、反応槽内の上向流
速（原水と循環水の合計の流速）を２〜１５ｍ／ｈｒと
してグラニュール汚泥床を展開させて通液する。
は原水量の０．５〜１０倍とし、反応槽内の上向流速
（原水と循環水との合計の流速）を０．５〜２ｍ／ｈｒ
とするのが好ましい。また、ＥＧＳＢ方式であれば循環
水量は原水量の０．５〜２０倍とし、反応槽内の上向流
速（原水と循環水の合計の流速）を２〜１５ｍ／ｈｒと
してグラニュール汚泥床を展開させて通液する。
【００４９】
【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明する。
り具体的に説明する。
【００５０】実施例１
図１に示すＵＳＢ脱窒反応槽１（ただし、汚泥破砕装置
１８はＵＳＢ脱窒反応槽１内に設けた。）で、下水処理
水にアンモニア及び亜硝酸を添加してＮＨ４−Ｎ濃度３
００ｍｇ／Ｌ、ＮＯ２−Ｎ濃度３００ｍｇ／Ｌに調整
し、ｐＨを７．０〜７．５に調整した合成排水を原水と
して、脱窒処理を行った。
１８はＵＳＢ脱窒反応槽１内に設けた。）で、下水処理
水にアンモニア及び亜硝酸を添加してＮＨ４−Ｎ濃度３
００ｍｇ／Ｌ、ＮＯ２−Ｎ濃度３００ｍｇ／Ｌに調整
し、ｐＨを７．０〜７．５に調整した合成排水を原水と
して、脱窒処理を行った。
【００５１】ＵＳＢ脱窒反応槽１は内径１０ｃｍ、高さ
約１２０ｃｍのＰＶＣカラム（容量約７．５Ｌ）であ
り、内部には、脱窒汚泥から馴養した、平均粒径１．２
ｍｍ、汚泥濃度３０，０００ｍｇ／ＬのＡＮＡＭＭＯＸ
微生物のグラニュール汚泥を約４Ｌ（約１２０ｇ−ＶＳ
Ｓ）充填した。
約１２０ｃｍのＰＶＣカラム（容量約７．５Ｌ）であ
り、内部には、脱窒汚泥から馴養した、平均粒径１．２
ｍｍ、汚泥濃度３０，０００ｍｇ／ＬのＡＮＡＭＭＯＸ
微生物のグラニュール汚泥を約４Ｌ（約１２０ｇ−ＶＳ
Ｓ）充填した。
【００５２】汚泥破砕装置として、カッター付水中ポン
プを固液分離部９に設け、汚泥吸入部を固液分離部９の
液面下１０ｃｍのところに開口させて、浮上汚泥を連続
的に吸引し、吸引した汚泥をカッターで破砕して、反応
部１０のグラニュール汚泥床１３に戻した。
プを固液分離部９に設け、汚泥吸入部を固液分離部９の
液面下１０ｃｍのところに開口させて、浮上汚泥を連続
的に吸引し、吸引した汚泥をカッターで破砕して、反応
部１０のグラニュール汚泥床１３に戻した。
【００５３】その結果、平均粒径２．２５ｍｍの浮上汚
泥が、平均粒径０．６ｍｍに破砕され、沈降性が回復し
た。
泥が、平均粒径０．６ｍｍに破砕され、沈降性が回復し
た。
【００５４】ここで汚泥の平均粒径は、グラニュール汚
泥１００粒をサンプリングして長径及び短径を実測し、
［（長径）×（短径）２］１／３を粒径として、平均値
を求めた。
泥１００粒をサンプリングして長径及び短径を実測し、
［（長径）×（短径）２］１／３を粒径として、平均値
を求めた。
【００５５】このようにして浮上汚泥を破砕しながら通
液を継続し、通液開始から２ヶ月後における処理水の水
質、窒素除去率、及び反応槽内の汚泥総量を調べ、結果
を表１に示した。
液を継続し、通液開始から２ヶ月後における処理水の水
質、窒素除去率、及び反応槽内の汚泥総量を調べ、結果
を表１に示した。
【００５６】比較例１
カッター付水中ポンプを設けず浮上汚泥の破砕を行わな
かったこと以外は実施例１と同様にして通液開始から２
ヶ月後における処理水の水質、窒素除去率及び反応槽内
の汚泥総量を調べ、結果を表１に示した。
かったこと以外は実施例１と同様にして通液開始から２
ヶ月後における処理水の水質、窒素除去率及び反応槽内
の汚泥総量を調べ、結果を表１に示した。
【００５７】
【表１】
【００５８】表１より、浮上汚泥を破砕することによ
り、見掛け上比重が低下した浮上汚泥の沈降性を回復さ
せることができ、これをグラニュール汚泥床に戻すこと
により、グラニュール汚泥の肥大化による浮上流出を防
止して、グラニュール汚泥をＵＳＢ脱窒反応槽内に高濃
度で安定に保持し、高い脱窒効果を得ることができるこ
とがわかる。
り、見掛け上比重が低下した浮上汚泥の沈降性を回復さ
せることができ、これをグラニュール汚泥床に戻すこと
により、グラニュール汚泥の肥大化による浮上流出を防
止して、グラニュール汚泥をＵＳＢ脱窒反応槽内に高濃
度で安定に保持し、高い脱窒効果を得ることができるこ
とがわかる。
【００５９】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の生物脱窒方
法及び生物脱窒装置によれば、ＡＮＡＭＭＯＸ微生物の
グラニュール汚泥を保持したＵＳＢ脱窒反応槽内に原水
を上向流で通水して生物脱窒するにあたり、浮上した汚
泥の沈降性を回復させて、脱窒反応槽内に高濃度に汚泥
を保持し、高負荷で安定かつ効率的な脱窒処理を行うこ
とができる。
法及び生物脱窒装置によれば、ＡＮＡＭＭＯＸ微生物の
グラニュール汚泥を保持したＵＳＢ脱窒反応槽内に原水
を上向流で通水して生物脱窒するにあたり、浮上した汚
泥の沈降性を回復させて、脱窒反応槽内に高濃度に汚泥
を保持し、高負荷で安定かつ効率的な脱窒処理を行うこ
とができる。
【図１】本発明の生物脱窒装置の実施の形態を示す断面
図である。
図である。
１ ＵＳＢ脱窒反応槽
２ 原水流入部
３ 原水導入路
４ カバー
５ ガス取出部
６ ガス取出路
７，８ 仕切板
９ 固液分離部
１０ 反応部
１１ 連通路
１３ グラニュール汚泥床
１４ 処理液取出部
１５ 処理液取出路
１６ 浮上汚泥取出部
１７ 浮上汚泥取出路
１８ 汚泥破砕装置
１９ 汚泥返送路
２１ 汚泥収集装置
フロントページの続き
(72)発明者 今城 麗
東京都新宿区西新宿三丁目４番７号 栗田
工業株式会社内
Ｆターム(参考） 4D003 AA14 BA06 CA02 CA08 DA07
DA15 DA30 EA01 EA22 EA24
EA25 FA01 FA10
4D040 BB07 BB13 BB22 BB42 BB63
BB82
Claims (2)
- 【請求項１】 アンモニア性窒素を電子供与体とし、亜
硝酸性窒素を電子受容体とする独立栄養性脱窒微生物を
含むグラニュール汚泥の汚泥床が形成された脱窒反応槽
に、アンモニア性窒素と亜硝酸性窒素を含有する原水を
上向流で通液して生物脱窒する方法において、 該汚泥床のグラニュール汚泥を破砕して該汚泥床に戻す
ことを特徴とする生物脱窒方法。 - 【請求項２】 アンモニア性窒素を電子供与体とし、亜
硝酸性窒素を電子受容体とする独立栄養性脱窒微生物を
含むグラニュール汚泥の汚泥床が形成された脱窒反応槽
と、 該脱窒反応槽にアンモニア性窒素と亜硝酸性窒素を含有
する原水を上向流で通液する手段と、 該汚泥床のグラニュール汚泥を破砕する破砕装置とを備
えてなることを特徴とする生物脱窒装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001215456A JP2003024981A (ja) | 2001-07-16 | 2001-07-16 | 生物脱窒方法及び生物脱窒装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001215456A JP2003024981A (ja) | 2001-07-16 | 2001-07-16 | 生物脱窒方法及び生物脱窒装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003024981A true JP2003024981A (ja) | 2003-01-28 |
Family
ID=19050093
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001215456A Pending JP2003024981A (ja) | 2001-07-16 | 2001-07-16 | 生物脱窒方法及び生物脱窒装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
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-
2001
- 2001-07-16 JP JP2001215456A patent/JP2003024981A/ja active Pending
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