JP2556409B2 - 窒素、リン含有有機性排水の処理方法 - Google Patents

窒素、リン含有有機性排水の処理方法

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  • Biological Treatment Of Waste Water (AREA)
  • Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、窒素、リン含有有機性
排水の処理方法に係り、特に、下水、し尿、産業排水な
どの窒素、リン含有有機性排水の生物学的処理におい
て、脱窒素及び脱リン能力を増強、安定化し、併せて処
理水清澄度の向上、汚泥発生量の削減を可能とする処理
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、硝化液循環型脱窒素活性汚泥法と
嫌気好気式活性汚泥法を基礎とする硝化液循環型嫌気好
気活性汚泥法(いわゆるA2 O法)の発展により、生物
処理プロセスで窒素、リンを同時除去することが可能に
なってきた。しかし、硝化反応を担う硝化細菌の増殖速
度が他の細菌(例えばBOD酸化菌、脱窒菌)と比較し
て小さいために、硝化細菌のウォッシュアウトを防ぐに
は汚泥滞留時間(SRT)を長くする必要があった。そ
の結果、水理学的滞留時間(HRT)の大きなエアレー
ションタンクを必要とした。例えば、都市下水を脱窒、
脱リン処理する場合には、HRTが14〜16時間のエ
アレーションタンクが必要であった。標準活性汚泥法の
HRTが6〜8時間であることを考えれば、その大きさ
が理解できる。
【0003】そこで、最近では、硝化細菌を固定化担体
に固定化することで硝化細菌の実質的なSRTを増加さ
せて硝化細菌のウォッシュアウトを阻止し、HRT8〜
12時間程度の運転条件で脱窒、脱リンを可能にする方
法が開発されつつある。ここではその技術を固定化担体
併用型循環式嫌気好気活性汚泥法と称する。この方法が
HRTを短くできる最大の要因は、好気槽HRT:2〜
3時間で硝化を完了させることができることによる。図
3に、固定化担体併用型循環式嫌気好気活性汚泥法のフ
ローを示す。この方法によれば、窒素、リン、及び有機
物の除去が概ね可能であるが、下記に示すような問題を
有していることも明らかになっている。 (a)低水温期の処理水中に、アンモニアが残留するケ
ースが度々認められた。 (b)処理水の清澄度が概して悪く、コロイダルな濁り
が認められた。 (c)汚泥発生量が標準活性汚泥法よりも有意に高かっ
た。
【0004】これらの問題点の発生原因を追求したとこ
ろ、次のような原因が明らかになった。 (1)アンモニアの残留原因について 好気槽の水質収支を詳細に調査したところ、硝化活性の
低下と好気槽流入溶解性BOD(すなわち第二嫌気槽流
出液中の溶解性BOD)の間に相関が認められ、好気槽
流入溶解性BODが高くなるほど、硝化性能が低下する
傾向が認められた。したがって硝化性能の低下原因は、
好気槽固定化担体の表面にBOD酸化菌が付着増殖し、
BOD酸化菌と固定化硝化細菌の間で溶存酸素の摂取を
巡る競合が生じ、その結果硝化細菌の活性が低下したも
のと考えられた。
【0005】(2)処理水清澄度の低下原因について 処理水清澄度と種々の運転操作因子との間で重回帰分析
を行ったところ、処理水清澄度は浮遊活性汚泥の曝気時
間が短いほど低下することが認められた。浮遊活性汚泥
の曝気時間とは、好気槽滞留時間に相当する。これよ
り、処理水清澄度の低下原因は、浮遊活性汚泥が好気的
環境におかれる時間が相対的に短いために、通常の活性
汚泥が有しているほどの濁質吸着能力を、固定化担体併
用型循環式嫌気好気活性汚泥法の活性汚泥が有していな
いことが原因と考えられた。
【0006】(3)汚泥発生量が標準活性汚泥法よりも
多い原因について これに関しても重回帰分析の結果、汚泥発生量の増加と
浮遊活性汚泥と曝気時間との間に相関が認められ、曝気
時間が短いほど汚泥発生量が多い傾向が認められた。こ
れより、汚泥発生量の増加原因は、固定化担体併用型循
環式嫌気好気活性汚泥法の活性汚泥は、通常の活性汚泥
にくらべて好気的環境におかれる時間が相対的に短いた
めに、汚泥の好気性消化による減少量が少ないためと考
えられた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
を解決することを課題としており、固定化担体併用型の
循環式嫌気好気活性汚泥法において、(a)硝化細菌固
定化担体と溶解性BOD成分の接触機会を減少させて、
硝化細菌の固定化担体表面でのBOD酸化菌の増殖を抑
制し、硝化細菌の活性を安定化させ、(b)浮遊活性汚
泥の嫌気槽滞留時間と好気槽滞留時間の配分を適切に行
うことで、処理水清澄度を高く保ち、かつ汚泥発生量の
増加を抑制する、ことのできる窒素、リン含有有機性排
水の処理方法を提供するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、窒素、リン含有有機性排水の嫌気工
程、好気工程、固液分離工程の各工程を順次通す処理方
法において、前記嫌気工程が浮遊活性汚泥を含む第一嫌
気工程及び浮遊活性汚泥と微生物固定化担体を含む第二
嫌気工程からなり、また好気工程が浮遊活性汚泥を含む
第一好気工程及び浮遊活性汚泥と微生物固定化担体を含
む第二好気工程からなると共に、前記固液分離工程で分
離された活性汚泥を第一嫌気工程へ返送し、第二好気工
程流出液を第二嫌気工程へ循環し、前記二つの好気工程
の水理学的滞留時間が、第一嫌気工程から第二好気工程
までの全水理学的滞留時間の40%以上であることとし
たものである。本発明において、第一嫌気工程と第二嫌
気工程あるいは第一好気工程と第二好気工程は、完全に
分離された二つの反応槽である必要はない。例えば、一
つの反応槽内で両工程の反応液が混合しないように隔壁
が設けられていればよい。
【0009】第二嫌気工程及び第二好気工程に投入する
固定化担体としては、活性炭、プラスチック、スポン
ジ、親水性ゲルなどの粒状担体が適当であるが、これら
に限定されるものではない。その他に、ハニコム、紐状
ろ材などの固定床、回転円板などを利用することも可能
である。なお、粒状担体を使用する場合には、第二嫌気
工程及び第二好気工程の入出口に、固定化担体が流出し
ないようなスクリーン等の担体分離手段を設ける必要が
ある。粒状担体の充填率としては、5〜25容量%が適
切である。微生物を固定化担体へ固定化する方法として
は、担体表面に自然付着させる付着固定化法(担体結合
法)を採用することが多いが、ゲル包括固定化法の適用
も可能である。
【0010】また、本発明では、好気工程の水理学的滞
留時間(第一好気工程+第二好気工程のHRT)が、全
水理学的滞留時間(第一嫌気工程から第二好気工程まで
のHRT)の40%以上であるのがよい。これにより、
浮遊活性汚泥が好気的環境下におかれる時間を相対的に
長くでき、(イ)処理水清澄度が高く維持されるととも
に、(ロ)汚泥発生量の増加を削減できる。図2の横軸
に(好気槽滞留時間/全滞留時間)比、縦軸に(処理水
透視度)及び(除去BOD当たりの汚泥発生量)をプロ
ットする。図より横軸が40%以上になると、処理水透
視度及び汚泥発生量がほぼ一定になりなんら遜色がなく
なることが明らかである。
【0011】更に、本発明では、第一好気工程の大きさ
が第二好気工程の5〜30%であるのがよい。これによ
り、好気工程流入水(すなわち第二嫌気工程流出水)の
溶解性BODは第一好気工程で浮遊活性汚泥の体内に取
り込まれるために、第二好気工程へ流入する溶解性BO
Dは極めて少なくなる。その結果、第二好気工程の固定
化担体上へは硝化細菌が優占的に増殖し、BOD酸化菌
の付着増殖は抑制される。第一好気工程と第二好気工程
の容積比率は、第二嫌気工程流出水の溶解性BODによ
り適宜調整されるが、通常5〜30%の範囲が適切であ
り、その中でも5〜20%であるのがよい。
【0012】
【作用】従来の固定化担体併用型循環式嫌気好気活性汚
泥法では、好気工程に持ち込まれる溶解性BODの影響
により、硝化細菌固定化担体上にBOD酸化菌が増殖
し、硝化細菌と酸素摂取を巡って競合するために、硝化
能力が不安定になりがちであった。本発明によれば、好
気工程に持ち込まれるBOD成分の大部分は、硝化細菌
の固定化担体と接触する前に、第一好気工程の活性汚泥
によって活性汚泥体内に取り込まれる。従って、第二好
気工程固定化担体表面でのBOD酸化菌の増殖は抑制さ
れる。従って、固定化されている硝化細菌とBOD酸化
菌との酸素摂取を巡る競合は起こらないので、硝化能力
を高い状態に維持することが可能である。また本発明で
は、従来法に比べて浮遊活性汚泥が好気的環境にさらさ
れる時間を十分に確保できるために、浮遊活性汚泥の濁
質吸着能力が増大する。その結果、処理水の清澄度が従
来法よりも高くなる。また、浮遊活性汚泥の好気性消化
が従来法よりも進むために、汚泥発生量の増加が抑制可
能である。
【0013】
【実施例】以下、実施例により本発明をより具体的に説
明するが、本発明はこれに限定されるものではない。 実施例1 本発明の処理方法と従来法(固定化担体併用型循環式嫌
気好気活性汚泥法)の脱窒素、脱リン性能、並びに処理
水透視度、余剰汚泥発生量を以下の条件での実験により
比較する。 (a)被処理有機性排水 ・流入水質:BOD=150mg/l、ケルダール窒素
=30mg/l、酸化態窒素=tr.、全リン=3mg
/l、SS=100mg/l ・処理水温:14〜17℃
【0014】(b)本発明 図1に処理フローを示す。図1において、排水は、流入
管1から第1嫌気工程2、第2嫌気工程3を通り、第1
好気工程15及び第2好気工程16を通って処理され固
液分離工程7で固液分離され、処理水は12から排出さ
れ、汚泥は第1嫌気工程2へ管8で返送され、一部は余
剰汚泥として排出11される。第2好気工程16を出た
処理水の一部は硝化液循環配管9により、第2嫌気工程
3に循環される。10は空気配管、6,14は担体5,
13の分離装置である。
【0015】 ・好気工程:第一嫌気槽・・・200リットル(HRT=2.5時間) 第二嫌気槽・・・300リットル(HRT=2.0時間) 第一好気槽・・・ 50リットル(HRT=0.5時間) 第二好気槽・・・250リットル(HRT=3.0時間) ─────────────────────────── 計 800リットル(HRT=8.0時間) ・処理水量:2.4m3 /日 ・返送汚泥量:1.2m3 /日 ・硝化液循環量:4.8m3 /日 ・通気量:40Nl/分 ・固定化担体 第二嫌気槽:スポンジ(10mm×12.5mm×1
2.5mm)を60リットル投入。スポンジの流出を防
止するために、目開き7.5mmのスクリーンを第二嫌
気槽の入出口に設置。 第二好気槽:親水性ゲル(主鎖ポリビニルアルコール、
粒径5mm)を50リットル投入。ゲルの流出防止のた
めに、目開き4mmのスクリーンを第二好気槽の入出口
に設置。
【0016】(c)従来法 ・処理フローは図3の通りである。図3において、図1
と同じ符号は同一の意味を有するが、好気工程は1槽4
のみである。 ・好気工程:第一嫌気槽・・・200リットル(HRT=2.5時間) 第二嫌気槽・・・300リットル(HRT=3.0時間) 好 気 槽・・・300リットル(HRT=2.5時間) ─────────────────────────── 計 800リットル(HRT=8.0時間) ・処理水量:2.4m3 /日 ・返送汚泥量:1.2m3 /日 ・硝化液循環量:4.8m3 /日 ・通気量:40Nl/分 ・固定化担体:親水性ゲル(主鎖ポリビニルアルコー
ル、粒径5mm)60リットルを好気槽へ投入。ゲルの
流出防止のために、目開き4mmのスクリーンを好気槽
の入出口に設置。
【0017】(d)運転結果 図4に、処理水全窒素及び全リンの経日変化を示す。従
来法の処理水にはアンモニアが0.5〜10mg/リッ
トル残留してT−Nが10〜20mg/リットルであっ
たのに対して、本発明の処理水アンモニアは常に0.1
〜1mg/リットルであり、T−Nは10mg/リット
ル以下であった。またリンに関しては、従来法の処理水
全リンが0.5〜1.2mg/リットルに対して、本発
明の全リンは0.5〜1.0mg/リットルであった。
このように、本発明は窒素除去が安定化されるととも
に、リンの除去も可能であった。
【0018】図5に、処理水透視度の経日変化を示す。
従来法の透視度が20〜30cmで推移したのに対し
て、本発明の透視度は30〜50cmであり、本発明の
処理水は、清澄性が高いものであった。表1に、余剰汚
泥発生量(除去BOD当り)を示す。
【表1】 このように、本発明は従来法よりも汚泥発生量が少なか
った。
【0019】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば窒
素、リン含有有機性排水の処理において、安定した脱窒
素、脱リンが可能であり、また処理水清澄度を高く維持
し、汚泥発生量を従来法よりも削減することが可能であ
る。本発明は、今後の窒素、リン含有有機性排水の生理
学的処理法に広く採用されていくものと確信する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の処理方法を示すフロー構成図である。
【図2】好気槽滞留時間/全滞留時間の比と処理水透視
度及び汚泥発生量の関係を示すグラフである。
【図3】従来法の処理方法を示すフロー構成図である。
【図4】処理結果を示すグラフである。
【図5】処理結果を示すグラフである。
【符号の説明】
1:被処理有機性排水流入管、2:第一嫌気工程、3:
第二嫌気工程、4:好気工程、5:固定化担体、6:担
体分離装置、7:固液分離工程、8:返送汚泥管、9:
硝化液循環配管、10:空気配管、11:余剰汚泥排出
管、12:処理水配管、13:固定化担体、14:担体
分離装置、15:第一好気工程、16:第二好気工程
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北川 政美 神奈川県藤沢市本藤沢4丁目2番1号 株式会社荏原総合研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−251997(JP,A) 特開 昭61−220792(JP,A)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 窒素、リン含有有機性排水の嫌気工程、
    好気工程及び固液分離工程の各工程を順次通す処理方法
    において、前記嫌気工程が浮遊活性汚泥を含む第一嫌気
    工程及び浮遊活性汚泥と微生物固定化担体を含む第二嫌
    気工程からなり、また好気工程が浮遊活性汚泥を含む第
    一好気工程及び浮遊活性汚泥と微生物固定化担体を含む
    第二好気工程からなると共に、前記固液分離工程で分離
    された活性汚泥を第一嫌気工程へ返送し、第二好気工程
    流出液を第二嫌気工程へ循環し、前記二つの好気工程の
    水理学的滞留時間が、第一嫌気工程から第二好気工程ま
    での全水理学的滞留時間の40%以上であることを特徴
    とする窒素、リン含有有機性排水の処理方法。
  2. 【請求項2】 前記第一好気工程の大きさが第二好気工
    程の5〜30%であることを特徴とする請求項1記載の
    窒素、リン含有有機性排水の処理方法。
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