JP2020524076A - 機能性浮遊担体に基づく汚水生物処理工程により活性汚泥工程をグレードアップ・容量拡大させる方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、機能性浮遊担体に基づく汚水生物処理工程により活性汚泥工程をグレードアップ・容量拡大させる方法を開示しており、汚水の生物処理の技術分野に属する。本発明は、構築物を増加せず、元の工程を延長しない前提で、元の活性汚泥工程の反応エリアを嫌気エリア、酸欠エリア、好気エリア１および好気エリア２に分け、各反応器は、一定の割合で、それぞれ機能性浮遊担体が投入され、分流入水方式を採用することで、工程による汚染物に対する除去性能を向上させ、出水水質が排出基準を達成する要求を満足するようにする。該方法は、既に建設済みの汚水処理工場のグレードアップと容量拡大改造に特別に適用される。
Description
本発明は、機能性浮遊担体に基づく汚水生物処理工程により活性汚泥工程をグレードアップ・容量拡大させる方法に関し、汚水の生物処理の技術分野に属する。
現在、既存の汚水処理工場の二級生物化学処理手段は主に活性汚泥法を基礎とした工程（単一活性汚泥法、Ａ２ＯとＡＯ法、酸化槽法などを含む）を採用している。以前の排出基準によると、多くの汚水処理工場は有機物（ＣＯＤ、ＢＯＤ）と浮遊固体（ＳＳ）の除去を主としていた。新しい基準が実施された後、既存の汚水処理工場は設計基準が低いため、汚水処理効率が低い、基準達成率が高くない、汚染物排出量が基準を超えているなどの問題が普遍的に存在し、基準を上げるための改造の任務に直面している。したがって、既存の処理工程に大きな改造をせずに、技術的改造を行って、工程処理の性能を高め、できるだけ速く効率的で低消費な汚水処理技術に至る研究が水環境汚染の問題を解決する鍵となる。浮遊生物担体による汚水処理強化技術に基づいて、土地を拡張する必要がなく、工程を延長する必要がなく、既存の構築物だけでグレードアップ・改造された汚水処理組合せの新工程を完成でき、投資コストとランニングコストを大幅に低減し、汚水処理のグレードアップ・改造を制約する重要な技術ボトルネックを解決した。しかし、伝統的な生物担体は使用過程でまだいくつかの問題があり、例えば、生物親和性が悪く、膜掛けが難しく、生物量が少なく、汚水処理の効率に影響があるなど、この工程の更なる発展と応用を制約している。それに基づいて、本発明は、機能性浮遊生物担体に基づく汚水処理強化技術を活性汚泥法による汚水処理工程のグレードアップと容量拡大に応用することを目的とする。
既存の汚水処理工場は汚水処理の効率が低い、達成率が高くない、汚染物排出量が基準を超えているなどの問題に対して、本発明は、機能性浮遊担体に基づく汚水生物処理工程により活性汚泥工程をグレードアップ・容量拡大させる方法を提供するのを目的としている。
本発明に係る技術手段は、下記の通りである。
機能性浮遊担体に基づく汚水生物処理工程により活性汚泥工程をグレードアップ・容量拡大させる方法は、下記のステップを含む。
（１）仕切り壁を利用して活性汚泥反応槽を嫌気エリア、酸欠エリア、好気エリア１と好気エリア２に分けるステップ；ここで、嫌気エリアに添加された機能性生物担体は、水中の微生物による有機汚染物（特に難分解性有機汚染物）の酸化（還元）分解能力を強化することで、系統の生分解性を向上させ（ＢＯＤ５／ＣＯＤ＞０.３）、該機能性浮遊担体は、グラフェン酸化物及び／又はバイオカーボン機能材料とポリエチレン基材とを物理的な混合およびスクリュー押出工程で調製したものである。酸欠エリア、好気エリア１および好気エリア２に電子親和型の浮遊生物担体を添加するのは、生物化学水処理系統で硝化菌と脱窒菌の表面が通常マイナスに帯電していることによると、酸欠エリアと好気エリアに、表面がプラスに帯電した電子親和型の浮遊生物担体を添加することで、担体表面の酸欠脱窒菌と好気硝化菌の濃縮を強めることに役立ち、酸欠エリアの脱窒性能と好気エリアの同期硝化−脱窒性能を向上させるためである。該電子親和型の浮遊担持体は、機能材料の電子親和のポリマーとポリエチレン基材を物理的な混合およびスクリュー押出工程で調製したものである。
（２）分流入水方式（嫌気エリアと酸欠エリアの先端からそれぞれ入る）を採用するステップであって、一部の汚水を分流により酸欠反応器に入れることで、入水中の炭素源が嫌気段階で過度に消費されないようにし、従属栄養脱窒菌と脱窒性リン蓄積菌により多くの炭素源を提供して、脱窒脱リンの性能を向上させることを目的とするステップである。
（３）硝化液は好気エリア２の末端から酸欠エリアの先端まで還流され、その還流比が５０％以上であるステップである。
（４）還流汚泥は生物化学二沈殿池から嫌気エリアの先端へ還流され、その還流比が１００％以上であるステップである。
（５） 分流入水方式の分流比（嫌気エリアに入るものと酸欠エリアに入るものとの分流比）が１:０.２５〜４であるステップである。
（２）分流入水方式（嫌気エリアと酸欠エリアの先端からそれぞれ入る）を採用するステップであって、一部の汚水を分流により酸欠反応器に入れることで、入水中の炭素源が嫌気段階で過度に消費されないようにし、従属栄養脱窒菌と脱窒性リン蓄積菌により多くの炭素源を提供して、脱窒脱リンの性能を向上させることを目的とするステップである。
（３）硝化液は好気エリア２の末端から酸欠エリアの先端まで還流され、その還流比が５０％以上であるステップである。
（４）還流汚泥は生物化学二沈殿池から嫌気エリアの先端へ還流され、その還流比が１００％以上であるステップである。
（５） 分流入水方式の分流比（嫌気エリアに入るものと酸欠エリアに入るものとの分流比）が１:０.２５〜４であるステップである。
前記の好気エリア１は、主に水体中の有機汚染物質を除去し、出水ＣＯＤ濃度を下げ、排出基準の要求を満足させるためのものであり、好気エリア２は、主に系統の硝化作用と同期硝化脱窒脱窒の性能を強化するためのものである。
前記の嫌気エリア、酸欠エリア、好気エリア１および好気エリア２における浮遊担体の投入量は各反応槽の有効な容積の５０％を超えない。
前記の嫌気エリアと酸欠エリアは機械撹拌の方式を採用し、好気エリア１と好気エリア２は底部微孔曝気の方式を採用することで、各反応器における「汚水−浮遊担体−活性汚泥−酸素（好気エリア）」を十分に混合接触させる。
本発明による有益な効果として、本発明に記載の機能性浮遊担体に基づく汚水生物処理工程により活性汚泥工程をグレードアップ・容量拡大させる方法について、この方法は簡単で、土地を新たに増加し、既存の工程を延長する必要がなく、エネルギー消費が低く、効率的な汚水生物処理工程のグレードアップ・容量拡大の技術である。
以下、技術手段を参照しながら、本発明を実施するための具体的な形態を詳しく説明する。
実施例１
市政汚水処理工場のグレードアップ・容量拡大について、下記の方法がある。（１）嫌気エリア、酸欠エリア、好気エリア１および好気エリア２の有効容積の比は１：２：２：２である。（２）汚水は嫌気エリアと酸欠エリアに分流して入る分流比が１:１である。（３）硝化液と汚泥の還流比はそれぞれ１００％と５０％である。（３）嫌気エリア、酸欠エリア、好気エリア１および好気エリア２における機能性担体の投入量はそれぞれ各反応エリアの有効体積の１５％、３０％、３０％および４５％を占めている。（４）嫌気エリア、酸欠エリア、好気エリア１および好気エリア２の水力滞在時間はそれぞれ２、４、４および４時間である。（５）嫌気エリア、酸欠エリアの溶存酸素濃度は０.１ ｍｇ／Ｌ以下であり、好気エリア１と好気エリア２の溶存酸素濃度は２〜３ｍｇ／Ｌに保たれている。運転した結果により、元の活性汚泥法と比較して、機能性浮遊担体に基づく汚水生物処理工程は、さらに短い水力滞在時間を採用し（元の活性汚泥工程より６時間も短縮し）、ＣＯＤ、ＮＨ４+−Ｎ、ＴＮ、ＴＰに対する除去率をそれぞれ２０％、４５％、３５％および２５％以上も向上させるとともに、出水水質は『都市と町の汚水処理工場の汚染物排出基準』（ＧＢ１８９１８−２００２）の一級Ａ排出基準の要求（ＣＯＤ＜５０ｍｇ／Ｌ、ＮＨ４ ＋−Ｎ＜５ｍｇ／Ｌ、ＴＮ＜８ｍｇ／Ｌ、ＴＰ＜１ｍｇ／Ｌ）を満足していることがわかる。
市政汚水処理工場のグレードアップ・容量拡大について、下記の方法がある。（１）嫌気エリア、酸欠エリア、好気エリア１および好気エリア２の有効容積の比は１：２：２：２である。（２）汚水は嫌気エリアと酸欠エリアに分流して入る分流比が１:１である。（３）硝化液と汚泥の還流比はそれぞれ１００％と５０％である。（３）嫌気エリア、酸欠エリア、好気エリア１および好気エリア２における機能性担体の投入量はそれぞれ各反応エリアの有効体積の１５％、３０％、３０％および４５％を占めている。（４）嫌気エリア、酸欠エリア、好気エリア１および好気エリア２の水力滞在時間はそれぞれ２、４、４および４時間である。（５）嫌気エリア、酸欠エリアの溶存酸素濃度は０.１ ｍｇ／Ｌ以下であり、好気エリア１と好気エリア２の溶存酸素濃度は２〜３ｍｇ／Ｌに保たれている。運転した結果により、元の活性汚泥法と比較して、機能性浮遊担体に基づく汚水生物処理工程は、さらに短い水力滞在時間を採用し（元の活性汚泥工程より６時間も短縮し）、ＣＯＤ、ＮＨ４+−Ｎ、ＴＮ、ＴＰに対する除去率をそれぞれ２０％、４５％、３５％および２５％以上も向上させるとともに、出水水質は『都市と町の汚水処理工場の汚染物排出基準』（ＧＢ１８９１８−２００２）の一級Ａ排出基準の要求（ＣＯＤ＜５０ｍｇ／Ｌ、ＮＨ４ ＋−Ｎ＜５ｍｇ／Ｌ、ＴＮ＜８ｍｇ／Ｌ、ＴＰ＜１ｍｇ／Ｌ）を満足していることがわかる。
実施例２
工業パークの汚水処理工場のグレードアップ・容量拡大について、下記の方法がある。（１）嫌気エリア、酸欠エリア、好気エリア１および好気エリア２の有効容積の比は１：２：２：１である。（２）汚水は嫌気エリアと酸欠エリアに分流して入る分流比が１：２である。（３）硝化液と汚泥の還流比はそれぞれ２００％と１００％である。（３）嫌気エリア、酸欠エリア、好気エリア１および好気エリア２における機能性担体の投入量はそれぞれ各反応エリアの有効体積の２０％、３０％、４０％および４０％を占めている。（４）嫌気エリア、酸欠エリア、好気エリア１および好気エリア２の水力滞在時間はそれぞれ８、１６、１６および８時間である。（５）嫌気エリア、酸欠エリアの溶存酸素濃度は０．１ｍｇ／Ｌ以下であり、好気エリア１と好気エリア２の溶存酸素濃度は３〜４ ｍｇ/Ｌに保たれている。運転した結果により、元の活性汚泥法と比較して、機能性浮遊担体に基づく汚水生物処理工程は、さらに短い水力滞在時間を採用し（元の活性汚泥工程より１６時間も短縮し）、ＣＯＤ、ＮＨ4 +−Ｎ、ＴＮ およびＴＰに対する除去率をそれぞれ３５％、５０％、４５％および３０％以上も向上させることがわかる。
工業パークの汚水処理工場のグレードアップ・容量拡大について、下記の方法がある。（１）嫌気エリア、酸欠エリア、好気エリア１および好気エリア２の有効容積の比は１：２：２：１である。（２）汚水は嫌気エリアと酸欠エリアに分流して入る分流比が１：２である。（３）硝化液と汚泥の還流比はそれぞれ２００％と１００％である。（３）嫌気エリア、酸欠エリア、好気エリア１および好気エリア２における機能性担体の投入量はそれぞれ各反応エリアの有効体積の２０％、３０％、４０％および４０％を占めている。（４）嫌気エリア、酸欠エリア、好気エリア１および好気エリア２の水力滞在時間はそれぞれ８、１６、１６および８時間である。（５）嫌気エリア、酸欠エリアの溶存酸素濃度は０．１ｍｇ／Ｌ以下であり、好気エリア１と好気エリア２の溶存酸素濃度は３〜４ ｍｇ/Ｌに保たれている。運転した結果により、元の活性汚泥法と比較して、機能性浮遊担体に基づく汚水生物処理工程は、さらに短い水力滞在時間を採用し（元の活性汚泥工程より１６時間も短縮し）、ＣＯＤ、ＮＨ4 +−Ｎ、ＴＮ およびＴＰに対する除去率をそれぞれ３５％、５０％、４５％および３０％以上も向上させることがわかる。
Claims (3)
- 仕切り壁を利用して活性汚泥反応槽を嫌気エリア、酸欠エリア、好気エリア１と好気エリア２に分け、嫌気エリアに機能性生物担体が添加され、酸欠エリア、好気エリア１と好気エリア２に電子親和型浮遊生物担体が添加されたステップと、
分流入水方式を採用し、嫌気エリアと酸欠エリアの先端からそれぞれ入るステップであって、一部の汚水を分流により酸欠エリアに入れることで、嫌気エリアのみから入水することで炭素源が嫌気エリアで過度に消費されないようにし、分流入水の方式により従属栄養脱窒菌と脱窒性リン蓄積菌により多くの炭素源を提供して、脱窒脱リンの性能を向上させるステップと、
硝化液は好気エリア２の末端から酸欠エリアの先端まで還流され、その還流比が５０％以上であるステップと、
還流汚泥は生物化学二沈殿池から嫌気エリアの先端へ還流され、その還流比が１００％以上であるステップと、
分流入水の方式について、嫌気エリアに入る硝化液と酸欠エリアに入る還流汚泥との分流比が１：０．２５〜４であるステップと、
を含む
ことを特徴とする機能性浮遊担体に基づく汚水生物処理工程により活性汚泥工程をグレードアップ・容量拡大させる方法。 - 前記の嫌気エリアに添加された機能性生物担体は各反応槽の有効容積の５０％を超えず、
前記の酸欠エリア、好気エリア１および好気エリア２に添加された電子親和型浮遊生物担体は各反応槽の有効容積の５０％を超えない
ことを特徴とする請求項１に記載の、機能性浮遊担体に基づく汚水生物処理工程により活性汚泥工程をグレードアップ・容量拡大させる方法。 - 前記の嫌気エリアと酸欠エリアは機械撹拌を採用し、好気エリア１と好気エリア２は底部微孔曝気を採用することで、各反応器における「汚水−浮遊担体−活性汚泥−酸素」を十分に混合接触させる
ことを特徴とする請求項１または２に記載の、機能性浮遊担体に基づく汚水生物処理工程により活性汚泥工程をグレードアップ・容量拡大させる方法。
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