JP3160878B2 - 廃水処理方法 - Google Patents

廃水処理方法

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JP3160878B2 JP27315095A JP27315095A JP3160878B2 JP 3160878 B2 JP3160878 B2 JP 3160878B2 JP 27315095 A JP27315095 A JP 27315095A JP 27315095 A JP27315095 A JP 27315095A JP 3160878 B2 JP3160878 B2 JP 3160878B2
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斉 川尻
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  • Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は廃水の窒素除去方法
に係り、特に廃水中から窒素と有機物を同時に生物学的
に除去する廃水処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】廃水から窒素と有機物の両方を除去する
従来の廃水処理装置は、先ず廃水を濾過装置で廃水中の
浮遊物質を濾過した後、濾過水を硝化・脱窒装置で生物
学的に処理して窒素を除去する。この時、脱窒反応に必
要な水素供与体(微生物の栄養源)は廃水中に含有する
有機物から得るのが一般的であり、1gの窒素を脱窒処
理するには、化学量論的に2.86gの有機物が必要で
ある。
【0003】ところで、有機物には浮遊性有機物と溶解
性有機物があり、浮遊性有機物は濾過装置で浮遊物質と
して濾過される。一方、窒素成分は大部分が溶解性であ
るために濾過装置では濾過されず濾過水に溶解して硝化
・脱窒装置に送水される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、濾過処
理により過剰に浮遊性有機物が除去された場合には、脱
窒槽に流入する濾過水中の有機物/窒素の比率(BOD
/T−N比)が小さくなる。この結果、脱窒処理のため
に必要な水素供与体を得るための十分な有機物濃度が得
られずに脱窒反応が低下し、廃水中の窒素除去性能が低
下するという欠点がある。
【0005】一方、濾過処理において浮遊性有機物の除
去が不十分な場合には、濾過水中の有機物/窒素の比率
(BOD/T−N比)が大きくなる。この結果、脱窒反
応に必要な以上の有機物が脱窒槽に流入することになる
ので、余剰な有機物を酸化分解するために多大な酸素要
求量が必要になり曝気動力費用が増加するという欠点が
ある。
【0006】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、濾過した濾過水の有機物濃度が脱窒反応に必
要な水素供与体を得るための有機物濃度になるように制
御することのできる廃水処理方法を提供することを目的
とする。
【0007】
【課題を解決する為の手段】本発明は前記目的を達成す
る為に、窒素と浮遊性有機物を含む廃水を浮上濾材を用
いた浮上濾材型濾過装置で濾過し、濾過した濾過水を硝
化・脱窒装置で生物学的に処理して前記廃水中の窒素を
除去すると共に、前記脱窒処理のための水素供与体とし
て前記廃水に由来する有機物を利用する廃水処理方法で
あって、前記浮上濾材型濾過装置を並列に複数台配置
し、前記浮上濾材型濾過装置の濾過速度と前記浮遊性有
機物の除去率との関係を予め求めると共に、前記廃水中
の窒素濃度と有機物濃度を検出し、前記廃水中の窒素濃
度から前記脱窒反応に必要な有機物濃度を算出すると共
に、前記予め求めた濾過速度と浮遊性有機物の除去率と
の関係に基づいて、前記浮上濾材型濾過装置の使用台数
を変化させることにより前記浮上濾材型濾過装置の濾過
速度を制御して前記検出した有機物濃度の廃水が前記算
出した脱窒反応に必要な有機物濃度の濾過水になるよう
にすることを特徴とする。
【0008】本発明によれば、廃水中に含有される有機
物には浮遊性有機物と溶解性有機物とが存在し、脱窒反
応にはどちらの有機物も水素供与体として使用されるこ
と、及び浮上濾材型濾過装置は、濾過速度と濾過水の有
機物濃度との間に一定の関係があることを見いだし、濾
過速度を制御して濾過水の有機物濃度を変えることによ
り脱窒処理に必要な有機物を硝化・脱窒装置に過不足な
く供給する。この時、前記浮上濾材型濾過装置を並列に
複数台配置し、その使用台数を変化させて流入する廃水
の前記浮上濾材型濾過装置の一台当たりの負荷水量を変
えることにより前記浮上濾材型濾過装置の濾過速度を制
御するようにした。これにより、濾過速度を変えた時に
変えた後の濾過速度になるまでの制御の応答性を良くし
た。
【0009】
【発明の実施の形態】以下添付図面に従って本発明に係
る廃水処理方法の好ましい実施例について詳説する。図
1は、本発明の廃水処理方法を適用するための廃水処理
装置の実施の形態を説明する全体構成図である。
【0010】図1に示すように、廃水処理装置10は、
主として、複数台が並列に配置された浮上濾材型濾過装
置12、12…と、前記複数の浮上濾材型濾過装置12
の使用台数を制御する制御系14と、浮上濾材型濾過装
置12で濾過した濾過水を生物学的に処理する硝化・脱
窒装置16と、硝化・脱窒装置16で処理された処理水
に同伴する浮遊活性汚泥を分離する沈降分離装置18と
で構成される。
【0011】前記浮上濾材型濾過装置12の台数を、図
1のように例えば4台とした場合、廃水供給管22は4
本の枝配管20、20…に分岐し、各枝配管20が各浮
上濾材型濾過装置12の下部に接続される。また、各枝
配管20にはそれぞれ供給ポンプ23が設けられ、各供
給ポンプ23はコントローラ32からの指示により個別
にON−OFFできるようになっている。
【0012】前記浮上濾材型濾過装置12は、濾過槽2
4内に廃水よりも比重の小さな多数の濾材で形成した浮
上濾材層26を設けて構成される。この浮遊濾材層26
は、濾過槽24の高さの約1/2程度の層を形成し、濾
過槽24の下部から流入した廃水が濾過槽24内を上向
流として上昇し、廃水中の浮遊物質が浮遊濾材層26で
濾過される。
【0013】浮上濾材層を形成する濾材52は、多孔質
で通水抵抗の小さな構造に形成され、図2は濾材52の
一例である。図2に示すように、濾材52の平均粒径
(D)が約20mm程度の多数の開口52Cを有する網
目状円筒体に形成され、両端部52A、52Bとが開放
されている。また、網目52Dは太さが1〜5mm、好
ましくは2〜4mmの線材が用いられる。この濾材の見
かけ比重は約0.9であり、空隙率は約90%を有し、
比表面積は約300m2 /濾材m3 である。濾材52の
材質は、例えばポリプロピレン製等の軽比重で、且つ耐
食性に優れた材質が用いられる。
【0014】この浮上濾材型濾過装置12は、略全層濾
過を行うことができると共に、通水抵抗が極めて小さい
ので、廃水中の浮遊物質濃度が高い場合でも長期間安定
して高速濾過を行うことができる。また、この浮上濾材
型濾過装置12は、図3に示すように、その濾過速度と
BOD/T─N比との間には一定の関係がある。図3
は、前記浮上濾材型濾過装置12の濾過速度(m/日)
と濾過水中のBOD/T─N比を示したものであり、濾
過速度を約100(m/日)から約600(m/日)ま
で変化させた場合である。また、図中の曲線Aは、脱窒
処理において適切な水素供与体を得るためのBOD/T
─N比の下限ラインでこれ以下になると窒素除去性能が
低下する。また、図中の曲線Bは、脱窒処理において適
切な水素供与体を得るためのBOD/T─N比の上限ラ
インでこれ以上になると窒素除去性能は問題ないが余分
な有機物を酸化分解するためのエアが必要になり曝気動
力費用が嵩む。
【0015】図3に示すように、濾過速度を大きくする
に従ってBOD/T─N比が大きくなり、濾過速度が約
100(m/日)のBOD/T─N比は約1.6である
が、濾過速度を約600(m/日)にするとBOD/T
─N比は約3.6となり2倍以上に上昇する。ここで、
窒素成分は溶解性であることから、廃水中の窒素濃度
(T─N)はそのまま濾過水の窒素濃度(T─N)なる
ので、図3は濾過速度を変えることにより濾過水の有機
物濃度を調整できることを意味する。濾過により有機物
濃度が変わる理由は、有機物には浮遊性有機物と溶解性
有機物があり、濾過性能により浮遊性有機物の濾過され
る量が変わるためである。また、濾材型濾過装置12
は、前述したように長期間安定して濾過を行うことがで
きることから、濾過性能の変化要因として濾過速度以外
の要因を考慮する必要がないため、濾過時間に関係なく
濾過速度とBOD/T─N比を一定に維持できる。
【0016】次に、複数の浮上濾材型濾過装置12の使
用台数を制御する制御系14について説明する。廃水供
給管22には、BODバイオセンサ検出計28とT−N
自動分析計30が設けられ、廃水供給管22を流れる廃
水は、BODバイオセンサ検出計28で廃水中の有機物
濃度が検出されると共に、T−N自動分析計30で廃水
中の窒素濃度が検出される。コントローラ32では、廃
水中の窒素濃度から脱窒反応に必要な水素供与体を得る
ための有機物濃度を次の式から算出する。
【0017】
【数1】BODin≧5.22×T−Nin−65.3 この式は、硝化・脱窒装置で処理された処理水の窒素濃
度を10mg─N/l以下にする場合、脱窒される窒素
量(T−Nin)と脱窒反応に必要な有機物量(BOD
in)の関係式である。
【0018】また、コントローラ32には、濾過速度と
濾過水のBOD/T─N比の関係(即ち、濾過速度と有
機物の除去率の関係)が予め入力されている。そして、
脱窒反応に必要な濾過水中の有機物濃度データ、濾過速
度と濾過水のBOD/T─N比の関係データから、浮上
濾材型濾過装置12に廃水を供給する供給ポンプ23を
ON−OFFすることにより浮上濾材型濾過装置12の
使用台数を変化させると共に、廃水処理装置10に流入
する廃水量を処理するために、それに応じて使用する浮
上濾材型濾過装置12の供給ポンプ23の回転数を変化
させる。
【0019】次に、硝化・脱窒装置16について説明す
ると、硝化・脱窒装置16は脱窒槽34と硝化槽36で
構成され、それぞれの槽34、36には浮遊活性汚泥が
添加されると共に、硝化槽36には浮遊活性汚泥とは別
に硝化菌を一辺3mm程度の高分子材料に包括固定した
担体が添加され、硝化処理の性能アップが図られてい
る。脱窒槽34内には攪拌装置38が設けられ、ゆっく
りとした攪拌により嫌気性状態で脱窒処理が行われる。
この脱窒処理において、濾過水中の有機物が水素供与体
として使用されて消費される。一方、硝化槽36内には
曝気装置40が設けられ、好気性状態で硝化処理が行わ
れる。硝化処理された処理水の一部が循環路42により
脱窒槽に循環され、他の処理水は沈降分離装置18に送
られる。この硝化・脱窒処理により濾過水中の窒素成分
が除去される。
【0020】沈降分離装置18は沈殿タンク44で構成
され、硝化・脱窒装置16で処理された処理水が沈殿タ
ンクに送水される。沈殿タンク44では、処理水に同伴
した浮遊活性汚泥を沈降分離し、上澄水が処理水配管4
6を介して河川等に放流される。また、沈降した浮遊活
性汚泥は、一部が余剰汚泥として汚泥排出管48から引
き抜かれ、残りの浮遊活性汚泥は汚泥循環配管50を通
って脱窒槽34に循環される。
【0021】以上の如く構成された廃水処理装置10の
作用について説明する。廃水供給管22を通って浮上濾
材型濾過装置12に供給される廃水は、T−N自動分析
計30とBODバイオセンサ検出計28とにより、廃水
中の窒素濃度と有機物濃度が検出され、検出値がコント
ローラ32に入力される。コントローラ32では、廃水
中の窒素濃度から脱窒反応に必要な有機物濃度を算出す
る。そして、予め求めた濾過速度と濾過水のBOD/T
─N比の関係に基づいて、前記検出した有機物濃度の廃
水が前記算出した脱窒反応に必要な有機物濃度の濾過水
になるように複数の浮上濾材型濾過装置12の使用台数
を変化させる。これにより、廃水処理装置10に流入す
る廃水について浮上濾材型濾過装置12の一台当たりの
負荷水量が変わるので前記浮上濾材型濾過装置12の濾
過速度を制御することができる。この結果、浮上濾材型
濾過装置12で濾過された濾過水の有機物濃度を、脱窒
反応に必要な水素供与体を得るために必要なだけの有機
物濃度にすることができる。従って、脱窒処理の水素供
与体を得るための有機物を過不足なく脱窒槽34に供給
することができる。この場合、濾過速度を大きくすると
濾過性能が低下するが、浮上濾材層26がスクリーンの
役目をするので、浮遊性有機物以外の例えばきょう雑物
等の浮遊物質の濾過性能は低下しない。
【0022】そして、本発明では、浮上濾材型濾過装置
12を並列に複数台配置し、使用台数を変えることによ
り浮上濾材型濾過装置12の濾過速度を制御するように
したので、濾過速度を変えてから変えた濾過速度になる
までの制御の応答性が良くなる。即ち、浮上濾材型濾過
装置12が1台の場合には、廃水処理装置10に流入す
る一定水量の廃水を処理するためには、濾過速度を変え
ることによる処理能力の変動を見込んで最大の処理能力
を想定した大容量の濾過槽24が必要となる。その結
果、濾過速度を変えるために供給ポンプ23の回転数を
変えても、変えた後の濾過速度になるのに時間を要し、
制御の応答性が悪くなる。制御の応答性が悪くなると、
濾過水中のBOD/T─N比のバランスが崩れるので、
安定した窒素除去を行うことができない。
【0023】次に、浮上濾材型濾過装置12で濾過され
た濾過水は硝化・脱窒装置16に送水されて硝化・脱窒
処理が行われる。この硝化・脱窒処理において、脱窒槽
34には濾過水を介して脱窒処理の水素供与体を得るた
めの有機物が過不足なく供給されるので、安定した窒素
除去を行うことができる。また、余剰の有機物を硝化槽
36で酸化分解するための余分なエアが必要ないので、
曝気動力費用も削減できる。
【0024】尚、本実施の形態では、廃水処理装置10
に流入する廃水の水量を一定と想定してが、水量が大き
く変動する場合には、廃水供給管22に流量計を設け
て、廃水量を考慮して浮上濾材型濾過装置12の使用台
数を決定するとよい。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の廃水処理
方法によれば、並列に配置された複数の浮上濾材型濾過
装置の使用台数を変えることにより、廃水を濾過する濾
過速度を変え、これにより硝化・脱窒装置には脱窒反応
に必要な水素供与体を得るための有機物を過不足なく供
給するようにした。これにより、窒素除去を安定して行
うことができると共に、余剰の有機物を酸化分解する必
要がないので曝気運転費用を削減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る廃水処理方法を適用した廃水処理
装置の実施の形態を説明する全体構成図
【図2】浮遊濾材層を形成する濾材を説明する説明図
【図3】濾過速度と濾過水のBOD/T─N比の関係を
説明する説明図
【符号の説明】
10…廃水処理装置 12…浮上濾材型濾過装置 14…制御系 16…硝化・脱窒装置 22…廃水供給管 23…供給ポンプ 24…濾過槽 26…浮上濾材層 28…BODバイオセンサ検出計 30…T−N自動分析計 32…コントローラ 34…脱窒槽 36…硝化槽 38…攪拌装置 40…曝気装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川尻 斉 東京都千代田区内神田1丁目1番14号 日立プラント建設株式会社内 (72)発明者 山本 博文 東京都千代田区内神田1丁目1番14号 日立プラント建設株式会社内 (56)参考文献 特公 平6−65400(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C02F 3/28 - 3/34 C02F 3/02 - 3/10

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】窒素と浮遊性有機物を含む廃水を浮上濾材
    を用いた浮上濾材型濾過装置で濾過し、濾過した濾過水
    を硝化・脱窒装置で生物学的に処理して前記廃水中の窒
    素を除去すると共に、前記脱窒処理のための水素供与体
    として前記廃水に由来する有機物を利用する廃水処理方
    法であって、 前記浮上濾材型濾過装置を並列に複数台配置し、 前記浮上濾材型濾過装置の濾過速度と前記浮遊性有機物
    の除去率との関係を予め求めると共に、前記廃水中の窒
    素濃度と有機物濃度を検出し、 前記廃水中の窒素濃度から前記脱窒反応に必要な有機物
    濃度を算出すると共に、前記予め求めた濾過速度と浮遊
    性有機物の除去率との関係に基づいて、前記浮上濾材型
    濾過装置の使用台数を変化させることにより前記浮上濾
    材型濾過装置の濾過速度を制御して前記検出した有機物
    濃度の廃水が前記算出した脱窒反応に必要な有機物濃度
    の濾過水になるようにすることを特徴とする廃水処理方
    法。
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