JP3136902B2 - 汚水の処理方法 - Google Patents
汚水の処理方法Info
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Description
気槽および好気槽の容積を小さくできる汚水の処理方法
に関するものである。
去する方法として活性汚泥循環変法があり、リン成分を
除去する方法として嫌気無酸素好気法がある。この方法
は、リン成分を吐き出させる嫌気槽(前処理槽)、窒素
成分を主に除去する嫌気槽(以降、脱窒槽という)、好
気槽および最終沈殿池を設け、嫌気槽に最終沈澱池から
の返送汚泥と流入汚水を導入し、嫌気状態で活性汚泥か
らリン成分を吐き出させる。脱窒槽には嫌気槽流出活性
汚泥混合液と好気槽処理水の一部を導入し、脱窒槽で脱
窒菌の作用により硝酸性窒素(NO3 −Nともいう)を
窒素ガスに還元し、汚水から窒素成分の除去を行う。次
に、脱窒槽で処理された活性汚泥混合液は好気槽に送ら
れ、好気的条件下で硝化菌の作用によりアンモニア性窒
素(NH4−Nともいう)がNO3 −Nに酸化される。
また、好気槽では前処理槽でリン成分を吐き出した量以
上のリン成分を微生物体内に取り込むので、廃水のリン
濃度は低下する。
は前述のように脱窒槽に循環され、残りは最終沈澱池に
流入し、活性汚泥と処理水の沈降分離が行われる。この
ようにして得られた上澄液は放流される。一方、沈降分
離されたリン成分を過剰に取り込んだ微生物を含む活性
汚泥の一部は、余剰汚泥として系外に引き抜かれ、別途
処分され、残りは返送汚泥として前処理槽または脱窒槽
に導入される。
体として汚水中のBOD成分の一部が利用され、除去さ
れるが、汚水中のBODの大部分は好気槽内で分解除去
される。
速度および硝化速度が小さく 反応槽を大型にせざるを
えない問題があった。この問題を解決するために脱窒槽
や好気槽等の反応槽に担体を存在させ、脱窒菌や硝化菌
を高濃度に反応槽内に保持し反応槽を小型化する技術が
文献−「建設省;バイオテクノロジーを活用した新排水
処理システム開発報告書(下水道編)」p.632(1
991)−に記載されている。この方法は、嫌気処理を
行う前処理槽30、脱窒槽31、好気槽32および沈澱
池33を直列に配設し、廃水を順に流す廃水処理フロー
において、脱窒槽31および好気槽32に微生物固定化
担体31a,31bを投入して脱窒菌、硝化菌の高濃度
化を図っている。
担体(微生物固定化担体)を利用しても、脱窒槽につい
ては担体が常時嫌気状態下におかれるため、微生物の増
殖速度が小さくなり、脱窒槽の容積を小さくできないと
いう問題がある。
槽で脱窒のために廃水中のBODの一部が消費されるの
みで、大部分のBODが好気槽に流入し好気槽内で分
解、除去される。このため、好気槽内の担体表面では硝
化反応とBOD除去反応が同時に進行し、担体の表面は
硝化菌とBOD分解菌が共生した生物相となっている。
従って、流入汚水の負荷変動により好気槽に大量のBO
Dが流入する場合には、担体に固定化されたBOD分解
菌が大量の酸素を消費し、硝化菌が酸素を利用出来なく
なり、硝化が阻害されるという問題がある。
および嫌気槽の大幅な小型化を可能とし、負荷変動に対
して安定した硝化および脱窒を行う方法を提供すること
を目的とする。
有機性汚水を活性汚泥と微生物固定化担体により生物学
的に処理する方法において、窒素成分を除去する嫌気
槽、アンモニア成分を酸化する第1の好気槽および処理
水と活性汚泥を分離する分離手段を直列に配設し、活性
汚泥および処理水の一部と汚水を前記嫌気槽に流入させ
るとともに、前記嫌気槽および前記第1の好気槽に微生
物固定化担体を装入する一方、前記嫌気槽の槽内処理水
の一部を微生物固定化担体とともに第2の好気槽と前記
嫌気槽の間で循環させることを特徴とする汚水の処理方
法によって解決する。
気槽の間での処理水および微生物固定化担体の循環量を
汚水の汚濁負荷に応じて変化させると、安定した窒素除
去が可能となる。
内液の一部と共に第2の好気槽に流入し、ここで曝気さ
れた後、再び嫌気槽に戻される。ところで、脱窒能力を
有する細菌(脱窒菌)の種類は多く、その多くは通性嫌
気性菌と呼ばれる細菌であり、この細菌は嫌気性条件で
も、好気性条件でも生活でき、好気状態での増殖速度
は、嫌気状態での増殖速度に比べ2〜3倍大きい。この
ため、従来法の嫌気槽に担体を装入しても、担体は常時
嫌気的条件下におかれるので担体への細菌固定化量は少
なく、担体の装入効果は小さい。本発明方法において
は、嫌気槽の担体Bの一部は、嫌気槽と第2の好気槽の
間を循環し、担体Bの脱窒菌は好気性条件に曝され増殖
し、担体Bに大量の脱窒菌が固定され、嫌気槽に戻る。
嫌気槽内の脱窒菌濃度が上がり、従って、嫌気槽の小型
化が可能となる。即ち、嫌気槽の小型化が可能となる。
という)はその槽内に保持される。嫌気槽では脱窒のた
めに僅かの量のBODが分解されるが、大部分のBOD
は第1の好気槽に流入する。硝化菌は、酸素の存在下で
増殖する細菌であり、担体Aには活性の高い硝化菌が高
濃度に固定する。これにより、第1の好気槽の小型化が
可能となる。
処理水および微生物固定化担体の循環量を汚水の汚濁負
荷に応じて変化させるようにすると、流入水の負荷が増
加して、反応槽に大量のBODが流入しても、好気的条
件下でBODの除去速度が大きいので、嫌気槽から第2
の好気槽への循環量を増やすことによりBODが除去量
が増大し、その結果、第1の好気槽の硝化菌に常に充分
な酸素が供給されるので、安定した窒素除去が可能とな
る。
する。図1は、本発明の処理方法の説明図である。図に
おいて、1は嫌気槽、2は、第1の好気槽、3は、最終
沈澱池である。原廃水(または、汚水)5は、嫌気槽1
に流入する。嫌気槽1の送液の中には主に通性嫌気性菌
からなる細菌を固定化する担体B(9)を、約20%の
充填率で存在させている。嫌気槽1の槽液の出口には、
担体Bの第1の好気槽2への流出を防止するスクリーン
6が設けられている。嫌気槽1の担体Bを含む槽液の一
部は、循環ボンプ7により、第2の好気槽4に送給され
る。第2の好気槽4の槽液は、ブロワー4aにより槽底
部の散気装置4bを介して曝気されている。ここで、曝
気され、細菌が増殖し、槽液のBODの一部が除去され
る。一定時間滞留した担体Bを含んだ槽液は嫌気槽4に
再び流入する。循環する液量は、原廃水の汚濁負荷に応
じて増減される。8は攪拌機で、嫌気槽1の槽液を攪拌
しており、ここで無酸素的攪拌状態下で主に担体Bに結
合された固定化細菌の作用により脱窒処理が行われる。
なお、この嫌気槽1には、最終沈澱池3の返送汚泥およ
び第1の好気槽2の上澄液(または、処理水)の一部が
流入している。
て、脱窒およびBODの一部除去が行われた上澄液は、
スクリーン6で担体Bを分離され、第1の好気槽2に流
入する。第1の好気槽2の槽底部には散気装置2bが設
けられており、槽液はブロワー2aにより散気装置2b
を介して曝気されている。この槽には、硝化菌を固定化
する担体A(10)を約20%の充填率で存在させてい
る。ここで、残存するBODの除去とアンモニア性窒素
を酸化して硝酸性窒素にし、活性汚泥によるリン成分の
取込みが行われる。この際、担体A(10)に大量の硝
化菌が固定化される。また、この槽には嫌気槽1と同様
その出口に担体A(10)を分離するスクリーン11が
設けられている。
1で担体A(10)を分離された処理水は、最終沈澱池
3に流入する。ここで、処理水3aと活性汚泥3bは分
離され、沈澱した活性汚泥3bはポンプ13により沈澱
池3の底部より抜かれる。この活性汚泥は、一部は余剰
汚泥3b2 として系外に排出され、別途処理され、残り
は返送汚泥3b1 として嫌気槽1に返送される。第1の
好気槽2の処理水の一部(硝化循環液)は、ポンプ12
により嫌気槽1に送給される。
体B(9)は、微生物を固定化できるもので、粒状で水
中で流動するものであれば、種々のものが使用できる。
その例としては、ポリエチレングリコールやポリプロピ
レングリコール、ポリビニルアルコールあるいはアクリ
ルアミドのような水溶性高分子の単独あるいは混合物を
ゲル化したもの、前記水溶性高分子に微生物を混合しゲ
ル化した包括固定化担体、砂、活性炭、プラスチック、
スポンジ状の粒子または小片、さらには、微生物固定化
用として市販されている担体がある。なお、担体B
(9)としては、球状、立方体、直方体や円柱状のもの
よりストローを短く切断した円筒状のものが好ましい。
また、嫌気槽1の槽液は攪拌機で攪拌しているが、酸素
を水中に巻き込まない水中攪拌機等を使用することが好
ましい。嫌気槽1の攪拌の方法としては、嫌気槽1の上
部に蓋をして密閉し、上部空間の気体を槽底部から吹込
み、槽液を攪拌する方法がある。
出した活性汚泥の混合した処理水を沈澱池で処理水と活
性汚泥に分離しているが、この分離には、沈澱池に代え
て遠心分離、加圧浮上分離や膜分離等を適用することが
できる。
代わりに、槽に固定できるハニカム状あるいは紐状の担
体A' (14)を使用している例を示す。この例の場合
は、担体A' が槽に固定されているので担体の分離手段
であるスクリーン11は不要となる。
に)嫌気性条件で原廃水を処理する前処理槽20を設け
て、この槽に原廃水5および返送汚泥3b1 を入れるよ
うにしている。この槽は槽液を攪拌機21で攪拌してお
り、槽内では装入された返送汚泥即ち活性汚泥からリン
成分の吐き出しが行われる。この槽からの流出液は嫌気
槽1に流入する。嫌気槽1以降の処理は、図1の内容と
同一である。
代わりに、槽に固定できるハニカム状あるいは紐状の担
体A' (14)を使用している例を示す。この例の場合
は、担体A' が槽に固定されているので担体の分離手段
であるスクリーン11は不要となることは図2と同様で
ある。
た実験結果(実施例1という)、図2の処理フローで原
廃水を処理した実験結果(実施例2という)および図6
のフローで原廃水を処理した実験結果(従来例という)
表1に示す。
ついて表1に記載した仕様の各実験装置を並列して配置
し、これらに同一流量の原廃水を流して行った。各実験
装置で使用した担体は次の通りである。
ポリプロピレン 担体A: 外径4mm ×内径3mm ×長さ5mm ;比重 1.01 ストロー状
ポリプロピレン実施例2 担体B: 外径4mm ×内径3mm ×長さ5mm ;比重 1.01 ストロー状
ポリプロピレン 担体A:市販の紐状担体従来例 担体Bおよび担体Aは実施例1と同一のもの
2は従来法と比較して合計反応槽容積が36%小さくて
よく、処理水の全窒素濃度も大幅に改善されている。こ
れは、嫌気槽内部での浮遊汚泥と担体付着汚泥の合計量
が、従来法では3200mg/Lであるのに対し実施例1で
4500mg/L、実施例2で4400mg/Lと本発明法の汚
泥合計量が大幅に増加しているからである。
施例1)と従来法の実験装置で、原廃水の流入水量を変
化させて実験を行ったときの流入水の水質と処理水のそ
れの推移を示したグラフである。前述したように、合計
反応槽容積が従来法より36%小さいにもかかわらず、
本発明方法は流入水量の変動に対しても、処理水の水質
が極めて安定且つ優れていることが分かる。即ち、処理
水の全窒素濃度について、従来法では平均値が9.4m
g/L、最大値が17mg/Lであるのに対して、本発
明法では平均値が6.8mg/L、最大値が9.5mg
/Lであった。
来法のそれの64%にした場合でも、より高い窒素除去
率が得られ、また負荷変動に対しても従来法より格段に
安定した水質が得られることが示された。
担体を含んだ槽液を嫌気槽と好気槽の間に循環させるよ
うにしたので、嫌気槽の汚泥量を増加することができ、
反応槽を従来より大幅に小型化ができる。
含んだ槽液の循環量を変化させることにより、負荷変動
に対しても安定した窒素除去が可能となる。
た例を示す図である。
う前処理槽を設けた例を示す図である。
設けた例を示す図である。
の水質の推移を示すグラフである。
Claims (2)
- 【請求項1】 有機性汚水を活性汚泥と微生物固定化担
体により生物学的に処理する方法において、窒素成分を
除去する嫌気槽、アンモニア成分を酸化する第1の好気
槽および処理水と活性汚泥を分離する分離手段を直列に
配設し、前記嫌気槽および前記第1の好気槽に微生物固
定化担体を存在させ、前記嫌気槽の槽内処理水の一部を
微生物固定化担体とともに第2の好気槽と前記嫌気槽の
間で循環させることを特徴とする汚水の処理方法。 - 【請求項2】 請求項1において、前記第2の好気槽と
前記嫌気槽の間での処理水および微生物固定化担体の循
環量を汚水の汚濁負荷に応じて変化させる汚水の処理方
法。
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