JP4380290B2 - Nitrogen-containing organic wastewater treatment method and apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、含窒素有機性排水の処理方法および装置に関し、特にし尿等の含窒素有機性排水を好気的に処理し、有機物を除去するとともに硝化脱窒を行う処理方法および装置に関するものである。 The present invention relates to a method and apparatus for treating nitrogen-containing organic wastewater, and more particularly to a treatment method and apparatus for aerobically treating nitrogen-containing organic wastewater such as human waste to remove organic substances and perform nitrification denitrification. is there.
し尿等の含窒素有機性排水の処理方法および装置として、1次脱窒槽で含窒素有機性排水を硝化液と混合して生物脱窒するとともに有機物を分解し、1次硝化槽で硝化して硝化液の一部を1次脱窒槽に返送するとともに、残部を2次脱窒槽に導入して脱窒し、再曝気槽で再曝気した後、沈殿槽で沈殿分離し、汚泥の一部を第1脱窒槽に返送する方法および装置は良く知られている(例えば特許文献1)。また上記処理方法および装置において、沈澱槽の替わりに、曝気状態で膜分離する膜分離装置を設置し、汚泥と処理水の分離に膜分離を適用する方法も良く知られている(例えば特許文献2)。 As a treatment method and apparatus for nitrogen-containing organic wastewater such as human waste, nitrogen-containing organic wastewater is mixed with nitrification liquid in a primary denitrification tank to biologically denitrify, decompose organic matter, and nitrify in a primary nitrification tank. A part of the nitrification liquid is returned to the primary denitrification tank, and the remainder is introduced into the secondary denitrification tank for denitrification, re-aerated in the re-aeration tank, and then separated by precipitation in the settling tank, and a part of the sludge is removed. A method and an apparatus for returning to the first denitrification tank are well known (for example, Patent Document 1). Further, in the above processing method and apparatus, a method of installing a membrane separation device for membrane separation in an aerated state instead of a precipitation tank and applying membrane separation for separation of sludge and treated water is well known (for example, Patent Documents). 2).
図2はこれらを適用した従来の含窒素有機性排水の処理方法および装置を示すフロー図である。処理装置10を構成する1次脱窒槽1は複数段の第1脱窒槽1a、第2脱窒槽1b、第3脱窒槽1c、第4脱窒槽1dからなり、1次硝化槽2は複数段の第1硝化槽2a、第2硝化槽2b、第3硝化槽2c、第4硝化槽2dからなり、これらは交互に配置され、続いて2次脱窒槽3、再曝気槽4、膜分離槽5、ポンプピット6が配置され、全体が1次脱窒槽1a側からポンプピット6側へ液が流れるようにシリーズに連絡している。
FIG. 2 is a flowchart showing a conventional nitrogen-containing organic wastewater treatment method and apparatus to which these are applied. The primary denitrification tank 1 constituting the
原水路11は分岐路11a、11b、11c、11dに分岐して、それぞれ第1脱窒槽1a、第2脱窒槽1b、第3脱窒槽1c、第4脱窒槽1dに連絡している。給気路12は分岐路12a、12b、12c、12d、12eに分岐して、それぞれ第1硝化槽2a、第2硝化槽2b、第3硝化槽2c、第4硝化槽2dおよび再曝気槽4の下部に設けられた散気装置7a、7b、7c、7d、7eに連絡している。2次脱窒槽3には、原水路11は連絡せず、基質供給路13が連絡している。
The
膜分離槽5には膜モジュール8が配置され、その下部に設けられた散気装置7fに給気路14が連絡している。膜モジュール8は分離膜8aにより濃縮液室8bと透過液室8cとが区画され、濃縮液室8bが膜分離槽5と連通し、透過液室8cにはポンプP1を有する処理水路15が連絡している。1次硝化槽2の最終段の第4硝化槽2dからポンプP2を有する硝化液循環路16が1次脱窒槽1の第1脱窒槽1aに連絡している。ポンプピット6からポンプP3を有する第1の返送路17が1次脱窒槽1の第1脱窒槽1aに連絡し、ポンプピット6からポンプP4を有する余剰汚泥路18が系外に連絡している。
A
上記の処理装置10においては、原水(含窒素有機性排水)を原水路11から分岐路11a、11b、11c、11dに分配して、それぞれ第1脱窒槽1a、第2脱窒槽1b、第3脱窒槽1c、第4脱窒槽1dに供給し、空気を給気路12から分岐路12a、12b、12c、12d、12eに分配して、それぞれ第1硝化槽2a、第2硝化槽2b、第3硝化槽2c、第4硝化槽2dおよび再曝気槽4の下部に設けられた散気装置7a、7b、7c、7d、7eに供給して曝気する。そして1次硝化槽2の最終段の第4硝化槽2dから硝化液を、ポンプP2により硝化液循環路16から1次脱窒槽1の第1脱窒槽1aに循環し、ポンプピット6の濃縮液を返送汚泥として、ポンプP3により第1の返送路17から1次脱窒槽1の第1脱窒槽1aに返送して処理を行う。
In the
第1脱窒槽1aでは、含窒素有機性排水を循環硝化液および返送汚泥と混合して嫌気状態に保つことにより、脱窒菌の作用によって硝酸または亜硝酸性窒素を窒素ガスに還元して生物脱窒し、同時に原水中の有機物を基質として分解し、1次脱窒が行われる。第1脱窒槽1aの脱窒液は第1硝化槽2aに入り、曝気により残留有機物を分解するとともに、硝化菌の作用によって原水中のアンモニア性窒素を硝酸または亜硝酸性窒素に硝化する。第1硝化槽2aの硝化液は第2脱窒槽1bに入って同様に脱窒され、その後順次第2硝化槽2b、第3脱窒槽1c、第3硝化槽2c、第4脱窒槽1dおよび第4硝化槽2dに入って、硝化または脱窒を受ける。
In the
このようにして1次脱窒槽1の複数段の第1脱窒槽1a、第2脱窒槽1b、第3脱窒槽1c、第4脱窒槽1dにおいて1次脱窒が行われ、1次硝化槽2の複数段の第1硝化槽2a、第2硝化槽2b、第3硝化槽2c、第4硝化槽2dにおいて1次硝化が行われる。第4硝化槽2dの1次硝化液は大部分が循環硝化液として第1脱窒槽1aに循環するが、一部は2次脱窒槽3に入り、ここで含窒素有機性排水を混合することなく、基質供給路13から供給されるメタノール等の実質的に窒素を含まない基質と混合して生物脱窒することにより、残留する硝酸または亜硝酸性窒素が除去され、2次脱窒が行われる。2次脱窒槽3の2次脱窒液は再曝気槽4に入り、ここで再曝気することにより、残留する有機物を分解する。
Thus, primary denitrification is performed in the
このようにして1次脱窒、1次硝化、2次脱窒、再曝気を交互に繰り返すことにより、原水(含窒素有機性排水)に含まれる有機物およびアンモニア性窒素は除去される。従来例えば特許文献1では、再曝気槽4の再曝気液は沈殿槽で沈殿分離し、分離汚泥の一部を第1脱窒槽1aに返送していたが、分離汚泥の濃度を高めるために、例えば特許文献2では沈澱槽の替わりに、曝気状態で膜分離する膜分離装置を設置し、汚泥と処理水の分離に膜分離を適用するようになり、図2はこのような処理装置を示している。
Thus, by repeating primary denitrification, primary nitrification, secondary denitrification, and re-aeration alternately, organic substances and ammoniacal nitrogen contained in raw water (nitrogen-containing organic waste water) are removed. Conventionally, in Patent Document 1, for example, the re-aeration liquid in the
すなわち図2において、再曝気槽4の再曝気液は膜分離槽5に導入され、給気路14から散気装置7fに空気を供給して、2次脱窒液の再曝気液を曝気した状態で、膜モジュール8により膜分離を行う。膜モジュール8では、汚泥を含む再曝気液は分離膜8aにより膜分離され、分離膜8aを透過した透過液は透過液室8cから、処理水としてポンプP1により処理水路15を通して取り出される。濃縮液室8bの濃縮液は散気装置7fによる曝気により分離膜8aへの付着が防止されて膜分離槽5内に分散する。膜分離槽5の濃縮液はポンプピット6に入り、その一部は返送汚泥としてからポンプP3により、第1の返送路17を通して1次脱窒槽1の第1脱窒槽1aに返送され、他の一部は余剰汚泥としてポンプP4により余剰汚泥路18を通して系外に排出される。
That is, in FIG. 2, the re-aeration liquid in the
上記のような処理において、2次脱窒槽3でほぼ完全に窒素除去されていても、処理水(分離膜8aの透過液)中に窒素が検出される場合がある。例えば固液分離槽として沈澱槽を用いる場合には、固液分離条件の選択により処理水(分離液)のT−Nを低くすることができるが、膜分離槽5を用いる場合には、処理水のT−Nを低くすることが困難であり、処理水のT−Nを安定して例えば10mg/L以下に維持するのは困難である。その原因を調べたところ、膜分離槽5で曝気を行うことにより、汚泥中の有機窒素化合物の分解または代謝等により窒素成分が濃縮液中に溶出し、これがNOX−Nに硝化されて処理水に混入するものと推定された。
In the treatment as described above, even if nitrogen is almost completely removed in the
上記の処理水のT−Nの上昇を防止するために、硝化槽の酸素供給量を増加させることにより、少しでも分解を進めることはできるが、酸素供給量を増すと発泡等の障害があり、十分な効果を得ることができない。また返送汚泥量を増加させることにより、膜分離槽のMLSSを低下させたり、汚泥の膜分離槽での滞留時間を短くして、NOX−Nの発生を少なくすることもできるが、膜分離槽から余剰汚泥を引き抜いて脱水する際、汚泥濃度が低くなることは脱水効果を悪化させることになる。 In order to prevent the increase in the TN of the treated water, the decomposition can be advanced as much as possible by increasing the amount of oxygen supplied to the nitrification tank. However, if the amount of oxygen supplied is increased, there are obstacles such as foaming. Can't get enough effect. In addition, by increasing the amount of returned sludge, the MLSS of the membrane separation tank can be reduced, or the residence time of the sludge in the membrane separation tank can be shortened to reduce the generation of NO x -N. When the excess sludge is extracted from the tank and dehydrated, the decrease in the sludge concentration deteriorates the dehydration effect.
特許文献1では、無希釈のし尿を1次脱窒および硝化した後、水で希釈して2次脱窒を行うので、2次脱窒および再曝気に必要な汚泥濃度とするために、沈澱槽の分離汚泥の一部を2次脱窒槽に返送しているが、ここでは沈殿分離であるため、汚泥中の有機窒素化合物の分解または代謝等により処理水のT−Nが増加するかどうかは不明であり、分離汚泥の一部を2次脱窒槽に返送することによって処理水のT−Nが低くなるかどうかも明らかにされていない。
本発明の課題は、汚泥と処理水の分離に曝気状態での膜分離を適用する硝化脱窒処理において、硝化槽での発泡や脱水効果の悪化などを招くことなく、簡単な構成と操作で処理水中の窒素濃度を低くして、良好な処理水を得ることができる含窒素有機性排水の処理方法および装置を提供することである。 The subject of the present invention is a simple configuration and operation without causing foaming in the nitrification tank or deterioration of the dehydration effect in nitrification denitrification treatment in which membrane separation in an aerated state is applied to separation of sludge and treated water. It is intended to provide a method and apparatus for treating nitrogen-containing organic waste water that can reduce the nitrogen concentration in treated water and obtain good treated water.
本発明は次の含窒素有機性排水の処理方法および装置である。
(1) 含窒素有機性排水を硝化液と混合して生物脱窒するとともに有機物を分解する1次脱窒工程と、
1次脱窒液を生物硝化する1次硝化工程と、
1次硝化液を実質的に窒素を含まない基質と混合して生物脱窒する2次脱窒工程と、
2次脱窒液を再曝気する再曝気工程と、
再曝気液を曝気状態で膜分離する膜分離工程と、
膜分離工程の濃縮液の一部を1次脱窒工程に返送する第1の返送工程と、
膜分離工程の濃縮液の他の一部を2次脱窒工程に返送する第2の返送工程と
を含み、
1次脱窒工程および1次硝化工程はそれぞれ交互に複数段階を行うステップ脱窒、硝化工程である含窒素有機性排水の処理方法(ただし、2次脱窒工程において、窒素有機性排水を混合する方法を除く。)。
(2) 含窒素有機性排水を硝化液と混合して生物脱窒するとともに有機物を分解する1次脱窒槽と、
1次脱窒液を生物硝化する1次硝化槽と、
1次硝化液を実質的に窒素を含まない基質と混合して生物脱窒する2次脱窒槽と、
2次脱窒液を再曝気する再曝気槽と、
再曝気液を曝気状態で膜分離する膜分離槽と、
膜分離槽の濃縮液の一部を1次脱窒槽に返送する第1の返送路と、
膜分離槽の濃縮液の他の一部を2次脱窒槽に返送する第2の返送路と
を含み、
1次脱窒槽および1次硝化槽はそれぞれ交互に複数段階を行うステップ脱窒槽および硝化槽である含窒素有機性排水の処理装置(ただし、2次脱窒槽において、窒素有機性排水を混合する装置を除く。)。
The present invention is the following nitrogen-containing organic wastewater treatment method and apparatus.
(1) A primary denitrification step in which nitrogen-containing organic wastewater is mixed with nitrification liquid to biologically denitrify and decompose organic matter;
A primary nitrification step of bionitrating the primary denitrification solution;
A secondary denitrification step in which the primary nitrification solution is mixed with a substrate substantially free of nitrogen to biodenitrify;
A re-aeration process for re-aeration of the secondary denitrification liquid;
A membrane separation step of separating the re-aerated liquid in an aerated state;
A first return step for returning a part of the concentrate of the membrane separation step to the primary denitrification step;
A second returning step of returning the other part of the concentrate of the membrane separation process in the secondary denitrification step seen including,
The primary denitrification process and the primary nitrification process are performed in multiple steps alternately. Nitrogen-containing organic wastewater treatment method, which is a nitrification process (However, in the secondary denitrification process, nitrogen organic wastewater is mixed. Except how to do that.)
(2) A primary denitrification tank that mixes nitrogen-containing organic wastewater with nitrification liquid to biologically denitrify and decompose organic matter;
A primary nitrification tank for bionitrating the primary denitrification liquid;
A secondary denitrification tank for biological denitrification by mixing the primary nitrification solution with a substrate substantially free of nitrogen,
A re-aeration tank for re-aeration of the secondary denitrification liquid;
A membrane separation tank for separating a re-aerated liquid in an aerated state;
A first return path for returning a part of the concentrate in the membrane separation tank to the primary denitrification tank;
A second return path for returning a portion of the other of the concentrate of the membrane separation tank to the secondary denitrification seen including,
The primary denitrification tank and the primary nitrification tank are a step denitrification tank and a nitrification tank, each of which comprises a plurality of stages. A treatment apparatus for nitrogen-containing organic wastewater (however, a device for mixing nitrogen organic wastewater in the secondary denitrification tank) except for.).
本発明の処理対象となる含窒素有機性排水は、窒素および有機物を含む排水であり、他の元素および無機物を含んでいてもよい。窒素としてはアンモニア性窒素、硝酸または亜硝酸性窒素、有機性窒素などがあるが、通常の含窒素有機性排水はアンモニア性窒素および有機性窒素を含むものが多い。このような含窒素有機性排水には、下水、産業排水、食品排水、し尿などがあげられる。 The nitrogen-containing organic waste water to be treated in the present invention is waste water containing nitrogen and organic matter, and may contain other elements and inorganic matter. Nitrogen includes ammonia nitrogen, nitric acid or nitrite nitrogen, organic nitrogen, etc., and most nitrogen-containing organic wastewater contains ammonia nitrogen and organic nitrogen. Such nitrogen-containing organic wastewater includes sewage, industrial wastewater, food wastewater, human waste and the like.
本発明の含窒素有機性排水の処理方法では、1次脱窒工程において含窒素有機性排水を硝化液と混合して生物脱窒するとともに有機物を分解し、1次硝化工程において1次脱窒液を生物硝化し、2次脱窒工程において含窒素有機性排水を混合することなく、1次硝化液を実質的に窒素を含まない基質と混合して生物脱窒し、膜分離工程において2次脱窒液を曝気状態で膜分離し、第1の返送工程において膜分離工程の濃縮液の一部を1次脱窒工程に返送し、第2の返送工程において膜分離工程の濃縮液の他の一部を2次脱窒工程に返送して、含窒素有機性排水を処理する。曝気により発泡が起る場合は、予め被処理水を希釈して処理を行い、途中では希釈を行なわずに処理するのが好ましい。 In the method for treating nitrogen-containing organic waste water according to the present invention, the nitrogen-containing organic waste water is mixed with a nitrification liquid in the primary denitrification step to biologically denitrify and decompose organic matter, and in the primary nitrification step, the primary denitrification step is performed. The liquid is biologically nitrified without mixing nitrogen-containing organic wastewater in the secondary denitrification process, and the primary nitrification liquid is mixed with a substrate that does not substantially contain nitrogen for biological denitrification. The secondary denitrification liquid is subjected to membrane separation in the aerated state, a part of the concentrated liquid in the membrane separation process is returned to the primary denitrification process in the first return process, and the concentrated liquid in the membrane separation process is returned in the second return process. The other part is returned to the secondary denitrification process to treat nitrogen-containing organic wastewater. In the case where foaming occurs due to aeration, it is preferable to dilute the water to be treated in advance and perform the treatment without diluting in the middle.
1次脱窒工程および1次硝化工程はそれぞれの工程を交互に複数段階行うステップ脱窒およびステップ硝化工程を採用することにより、効率よく窒素および有機物を含む排水を処理できるので好ましい。この場合、原水(含窒素有機性排水)を各段階の1次脱窒工程に分注して脱窒を行い、脱窒液は次段の1次硝化工程に送って硝化し、硝化液は次段の1次脱窒工程に送り、最終階の硝化液は第1段の1次脱窒工程に循環するように構成するのが好ましい。2次脱窒工程と膜分離工程間に再曝気工程を設け、2次脱窒液を再曝気する。膜分離工程では、再曝気液を曝気状態に維持して膜分離する。膜分離工程の濃縮液は、第1の返送工程において一部を1次脱窒工程に返送し、第2の返送工程において他の一部を2次脱窒工程に返送するが、さらに他の一部を余剰汚泥として系外に排出することができる。 By employing a plurality of steps performed steps denitrification and step nitrification step alternating primary denitrification step and the primary nitrification step Waso respectively process, it is possible to process the waste water containing efficiently nitrogen and organic preferred. In this case, raw water (nitrogen-containing organic wastewater) is dispensed into the primary denitrification process at each stage to perform denitrification, and the denitrification liquid is sent to the primary nitrification process at the next stage for nitrification. It is preferable that the nitrification liquid on the final floor is sent to the primary denitrification process at the next stage and circulated to the primary denitrification process at the first stage. A re-aeration process is provided between the secondary denitrification process and the membrane separation process to re-aerate the secondary denitrification liquid. In the membrane separation step, the re-aerated liquid is maintained in the aerated state to perform membrane separation . The concentrated liquid in the membrane separation process is partially returned to the primary denitrification process in the first return process, and the other part is returned to the secondary denitrification process in the second return process. Part of it can be discharged out of the system as excess sludge.
上記の含窒素有機性排水の処理方法に用いるための処理装置は、含窒素有機性排水を硝化液と混合して生物脱窒するとともに有機物を分解する1次脱窒槽と、1次脱窒液を生物硝化する1次硝化槽と、1次硝化液を実質的に窒素を含まない基質と混合して生物脱窒する2次脱窒槽と、2次脱窒液を再曝気する再曝気槽と、再曝気液を曝気状態で膜分離する膜分離槽と、膜分離槽の濃縮液の一部を1次脱窒槽に返送する第1の返送路と、膜分離槽の濃縮液の他の一部を2次脱窒槽に返送する第2の返送路とを含む装置が用いられる。 A treatment apparatus for use in the above-described method for treating nitrogen-containing organic wastewater comprises a primary denitrification tank that mixes nitrogen-containing organic wastewater with a nitrification liquid for biological denitrification and decomposes organic matter, and primary denitrification liquid. A primary nitrification tank for biological nitrification, a secondary denitrification tank for biological denitrification by mixing the primary nitrification liquid with a substrate substantially free of nitrogen, and a re-aeration tank for re-aeration of the secondary denitrification liquid A membrane separation tank for membrane separation of the re-aerated liquid in an aerated state, a first return path for returning a part of the concentrated liquid in the membrane separation tank to the primary denitrification tank, and another concentrated liquid in the membrane separation tank And a second return path for returning the part to the secondary denitrification tank.
上記の処理装置において、1次脱窒槽および1次硝化槽はそれぞれ交互に複数段階を行うステップ脱窒槽および硝化槽の組み合わせとされる。この場合、原水(含窒素有機性排水)を各段階の1次脱窒槽に分注して脱窒を行い、脱窒液は次段の1次硝化槽に送って硝化し、硝化液は次段の1次脱窒槽に送り、最終階の硝化液は第1段の1次脱窒槽に循環するように構成するのが好ましい。また2次脱窒槽と膜分離槽間に、2次脱窒液を再曝気する再曝気槽が設けられる。膜分離槽の濃縮液(返送汚泥)を複数槽からなる1次脱窒槽に返送する場合、第1の返送路を先頭の1次脱窒槽に連絡するのが好ましい。 In the above processing apparatus, a primary denitrification tank and the primary nitrification reactor is a combination of the respective steps denitrification tank and nitrification tank to perform multiple steps alternately. In this case, raw water (nitrogen-containing organic waste water) is dispensed into the primary denitrification tank at each stage for denitrification, and the denitrification liquid is sent to the primary nitrification tank at the next stage for nitrification. It is preferable that the nitrification liquid on the final floor is sent to the primary denitrification tank of the stage and is circulated to the primary denitrification tank of the first stage. Also between the secondary denitrification tank and the membrane separation tank, re-aeration tank is provided to re-aeration secondary denitrified liquid. When returning the concentrated liquid (return sludge) of the membrane separation tank to a primary denitrification tank comprising a plurality of tanks, it is preferable to connect the first return path to the first primary denitrification tank.
膜分離槽に用いる分離膜は、通常固液分離に用いられるMF膜、UF膜等の透過膜が用いられ、分離膜の形態は平膜、チューブラー膜、中空糸膜などがある。このような分離膜は、分離膜により濃縮液室と透過液室とが区画された膜モジュールとして用いるのが好ましい。このような膜モジュールは、設置条件により加圧型、浸漬型のものなどが用いられる。膜分離槽の濃縮液は、膜分離槽から1次脱窒槽および/または2次脱窒槽に返送してもよいが、ポンプピットを設けてポンプピットから返送してもよい。返送手段は専用ポンプ等を用いてもよいし、返送汚泥路または余剰汚泥路から分岐してもよい。余剰汚泥路は膜分離槽またはポンプピットから余剰汚泥を引き抜き、汚泥処理へ送るように設けられる。 As the separation membrane used in the membrane separation tank, a permeable membrane such as an MF membrane or a UF membrane usually used for solid-liquid separation is used. Examples of the separation membrane include a flat membrane, a tubular membrane, and a hollow fiber membrane. Such a separation membrane is preferably used as a membrane module in which the concentrate chamber and the permeate chamber are partitioned by the separation membrane. As such a membrane module, a pressure type, immersion type or the like is used depending on installation conditions. The concentrated liquid in the membrane separation tank may be returned from the membrane separation tank to the primary denitrification tank and / or the secondary denitrification tank. Alternatively, a pump pit may be provided and returned from the pump pit. The return means may use a dedicated pump or the like, or may branch from the return sludge path or the excess sludge path. The surplus sludge path is provided so as to draw surplus sludge from the membrane separation tank or pump pit and send it to the sludge treatment.
本発明の含窒素有機性排水の処理方法では、1次脱窒、1次硝化、2次脱窒、再曝気は従来の硝化脱窒方法と同様に行われる。硝化脱窒方法は標準脱窒素法、高負荷処理方法、浄化槽対応型等の方法が採用できる。再曝気液を曝気状態で膜分離することも、膜分離を採用する従来の硝化脱窒方法と同様であるが、膜分離工程の濃縮液を2次脱窒工程に循環して脱窒することにより、処理水の窒素濃度を低下させることができる。膜分離槽で膜分離することにより濃縮液のMLSSは高くなるので、濃縮液の一部を返送汚泥として1次脱窒工程へ返送し、残部を余剰汚泥として脱水処理している。 In the nitrogen-containing organic wastewater treatment method of the present invention, primary denitrification, primary nitrification, secondary denitrification, and re-aeration are performed in the same manner as in the conventional nitrification denitrification method. As a nitrification denitrification method, a standard denitrification method, a high load treatment method, a septic tank compatible method, or the like can be adopted . Membrane separation of the re- aerated liquid in the aerated state is the same as the conventional nitrification denitrification method that employs membrane separation, but denitrification is performed by circulating the concentrated liquid from the membrane separation process to the secondary denitrification process. Thus, the nitrogen concentration of the treated water can be reduced. Since the MLSS of the concentrate is increased by performing membrane separation in the membrane separation tank, a part of the concentrate is returned to the primary denitrification step as return sludge, and the remainder is dehydrated as excess sludge.
脱水処理を効率よく行うためには、膜分離工程の濃縮液を高濃度に維持して膜分離を行うのが好ましい。このような高濃度の濃縮液を単に膜分離槽に入れて膜分離すると、嫌気状態になって有機物が溶出して処理水質が悪化し、また汚泥が膜面に付着して膜分離効率が下がるのを防止するために、曝気状態で膜分離することが行われている。一般的には曝気により好気状態に維持すると、有機物が分解され、処理水質が良くなると考えられている。 In order to efficiently perform the dehydration treatment, it is preferable to perform the membrane separation while maintaining the concentrated liquid in the membrane separation step at a high concentration. If such a concentrated solution is simply put in a membrane separation tank and separated into membranes, it becomes anaerobic and organic substances are eluted, the quality of treated water deteriorates, and sludge adheres to the membrane surface and membrane separation efficiency decreases. In order to prevent this, membrane separation is performed in an aerated state. In general, it is considered that maintaining an aerobic state by aeration will decompose organic substances and improve the quality of treated water.
ところが汚泥濃度が高い状態、例えばMLSSとして10,000〜20,000mg/Lの状態で濃縮液の曝気を継続すると、汚泥中に含まれる有機窒素化合物の分解または代謝等により窒素成分が濃縮液中に溶出し、これが硝酸または亜硝酸性窒素に硝化されるものと推定され、2次脱窒工程でほぼ完全に窒素除去されていても、濃縮液中に窒素が検出され、この窒素成分が処理水(分離膜の透過液)に混入し、処理水質を悪化させる場合がある。 However, if the aeration of the concentrated liquid is continued in a state where the sludge concentration is high, for example, 10,000 to 20,000 mg / L as MLSS, nitrogen components are contained in the concentrated liquid due to decomposition or metabolism of organic nitrogen compounds contained in the sludge. It is estimated that it will be nitrified to nitric acid or nitrite nitrogen, and even if nitrogen is almost completely removed in the secondary denitrification process, nitrogen is detected in the concentrate and this nitrogen component is treated. It may be mixed with water (permeated liquid of the separation membrane) to deteriorate the quality of treated water.
都合のよいことに濃縮液中の窒素は曝気により硝酸または亜硝酸性窒素になっているので、濃縮液の一部を2次脱窒工程に循環することにより脱窒することができ、窒素濃度の低い再曝気液を膜分離工程に循環して、濃縮液中の窒素濃度を低くすることができる。これにより脱水処理を効率よく行うために、膜分離工程の濃縮液を高濃度に維持して膜分離を行っても、濃縮液中の窒素濃度を低く維持して、処理水の窒素濃度を低くすることができる。 Conveniently, the nitrogen in the concentrate is converted to nitric acid or nitrite nitrogen by aeration, so that a part of the concentrate can be denitrified by circulating it in the secondary denitrification process, and the nitrogen concentration of not lower reaerated liquid circulated to the membrane separation process, it is possible to reduce the nitrogen concentration in the concentrate. Thus, in order to efficiently perform the dehydration treatment, even if the membrane separation is carried out while maintaining the concentrated liquid in the membrane separation step at a high concentration, the nitrogen concentration in the concentrated liquid is kept low and the nitrogen concentration in the treated water is lowered. can do.
このため硝化槽の酸素供給量を増加させたり、膜分離槽のMLSSを低下させたりする必要はなく、硝化槽での発泡や脱水効果の悪化などを招くことはない。2次脱窒工程への濃縮液の返送率は、膜分離槽の濃縮液の窒素濃度により変化させることができる。この場合、濃縮液(処理水)の窒素濃度を例えば3〜7mg/Lを維持するように濃縮液の返送率を選ぶと、上記窒素濃度の処理水を得ることができる。濃縮液の脱窒に必要なメタノール等の実質的に窒素を含まない基質は、2次脱窒工程へ供給される基質の量を増加することにより対応することができる。濃縮液の返送を行う2次脱窒工程あるいはその前後の工程において水による希釈を行う必要はない。 For this reason, it is not necessary to increase the oxygen supply amount of the nitrification tank or to lower the MLSS of the membrane separation tank, and neither the foaming in the nitrification tank nor the dehydration effect is deteriorated. The return rate of the concentrate to the secondary denitrification step can be changed depending on the nitrogen concentration of the concentrate in the membrane separation tank. In this case, if the return rate of the concentrate is selected so that the nitrogen concentration of the concentrate (treated water) is maintained at, for example, 3 to 7 mg / L, the treated water having the nitrogen concentration can be obtained. Substrate substantially free of nitrogen, such as methanol, required for denitrification of the concentrate can be accommodated by increasing the amount of substrate supplied to the secondary denitrification step. There is no need to dilute with water in the secondary denitrification step in which the concentrate is returned or in the steps before and after.
本発明によれば、1次脱窒工程および1次硝化工程として、それぞれ交互に複数段階を行うステップ脱窒、硝化工程を採用し、1次脱窒工程で含窒素有機性排水を硝化液と混合して生物脱窒するとともに有機物を分解し、1次硝化工程で1次脱窒液を生物硝化し、2次脱窒工程で1次硝化液を含窒素有機性排水と混合することなく、実質的に窒素を含まない基質と混合して生物脱窒し、再曝気工程で2次脱窒液を再曝気し、膜分離工程で再曝気液を曝気状態で膜分離し、第1の返送工程において膜分離工程の濃縮液の一部を1次脱窒工程に返送し、第2の返送工程において膜分離工程の濃縮液の他の一部を2次脱窒工程に返送して脱窒するようにしたので、汚泥と処理水の分離に曝気状態での膜分離を適用する硝化脱窒処理においても、硝化槽での発泡や脱水効果の悪化などを招くことなく、簡単な構成と操作で処理水中の窒素濃度を低くして、良好な処理水を得ることができる。 According to the present invention, as the primary denitrification process and the primary nitrification process, step denitrification and nitrification processes that alternately perform a plurality of stages are adopted, and the nitrogen-containing organic waste water is used as the nitrification liquid in the primary denitrification process. Without mixing and biological denitrification, organic matter is decomposed, the primary denitrification liquid is bionitrated in the primary nitrification process, and the primary nitrification liquid is not mixed with nitrogen-containing organic wastewater in the secondary denitrification process. Biological denitrification by mixing with a substrate substantially free of nitrogen, re-aeration of the secondary denitrification liquid in the re-aeration process , membrane separation of the re-aeration liquid in the aerated state in the membrane separation process, and first return In the process, a part of the concentrated liquid in the membrane separation process is returned to the primary denitrification process, and in the second return process, another part of the concentrated liquid in the membrane separation process is returned to the secondary denitrification process. Therefore, even in nitrification denitrification treatment that applies membrane separation in the aerated state for separation of sludge and treated water, Without causing such foaming or the dewatering effect deterioration of a bath, by lowering the nitrogen concentration in the treated water with a simple structure and operation, it is possible to obtain satisfactory treated water.
以下、本発明の実施形態を図面により説明する。図1は本発明の実施形態による含窒素有機性排水の処理方法および装置を示すフロー図である。図1の処理装置10は図2の処理装置10とほぼ同様に構成されているので、同一または相当部分に同一符号を付して説明を省略する。図1の処理装置10が図2の処理装置10と相違するところは、ポンプP5を有する第2の返送路21が膜分離槽5の下部から2次脱窒槽3に連絡しているところである。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a flowchart showing a method and apparatus for treating nitrogen-containing organic wastewater according to an embodiment of the present invention. Since the
図1の処理装置10による含窒素有機性排水の処理方法は、図2の処理装置10による含窒素有機性排水の処理方法とほぼ同様に行われる。すなわち1次脱窒槽1における1次脱窒、1次硝化槽2における1次硝化、2次脱窒槽3における2次脱窒、再曝気槽4における再曝気、膜分離槽5における膜分離、硝化液循環路16からの硝化液の循環、第1の返送路17からの一部の濃縮液の返送、余剰汚泥路18からの余剰汚泥の排出などは図2とほぼ同様に行われる。
The processing method of nitrogen-containing organic waste water by the
図1の処理装置10による含窒素有機性排水の処理方法では、膜分離槽5内の膜分離工程の濃縮液の他の一部を第2の返送路21から、2次脱窒槽3における2次脱窒工程に返送して脱窒することにより、処理水の窒素濃度を低下させることができる。膜分離工程は膜分離槽5内の濃縮液を高濃度に維持して膜分離を行うが、このような高濃度の濃縮液を曝気状態で膜分離すると、前述のように汚泥中に含まれる有機窒素化合物の分解または代謝等により窒素成分が濃縮液中に溶出し、これが硝酸または亜硝酸性窒素に硝化されるものと推定され、濃縮液中の窒素濃度が高くなる。
In the processing method of nitrogen-containing organic wastewater by the
濃縮液中の窒素は曝気により硝酸または亜硝酸性窒素になっているので、濃縮液の一部を2次脱窒槽3に返送すると、1次脱窒槽1の第4硝化槽2dから流入する1次硝化液とともに生物脱窒により脱窒することができる。ここで必要なメタノール等の実質的に窒素を含まない基質は、基質供給路13から供給される基質の量を増加することにより対応することができる。このように返送する濃縮液を脱窒することにより、窒素濃度の低い脱窒液を再曝気槽4で再曝気し、窒素濃度の低い再曝気液を膜分離槽5に循環して、濃縮液中の窒素濃度を低く維持することができる。このため膜分離槽5の濃縮液のMLSSを高濃度に維持して膜分離を行っても、濃縮液中の窒素濃度を低く維持して、処理水の窒素濃度を低くすることができる。
Since nitrogen in the concentrate is converted to nitric acid or nitrite nitrogen by aeration, when a part of the concentrate is returned to the
上記の処理では、1次硝化槽2、再曝気槽4、膜分離槽5などにおける酸素供給量を増加させる必要はないので、発泡障害、その他の悪影響を硝化脱窒処理に及ぼすことがない。また膜分離槽5のMLSSを低下させる必要はないので、脱水効果の悪化などを招くこともない。このため簡単な構成と操作により処理水中の窒素濃度を低くして、良好な処理水を得ることができる。
In the above-described treatment, it is not necessary to increase the oxygen supply amount in the primary nitrification tank 2, the
図1において、膜分離槽5と再曝気槽4で異なる条件で曝気を行うために、膜分離槽5とは別に再曝気槽4を設けて曝気を行う。またポンプピット6も省略することができるが、濃縮液の返送による膜分離槽5の液面の変動を防止するためにはポンプピット6を設けて濃縮液の返送を行うのが好ましい。この場合、ポンプピット6から濃縮液の一部を2次脱窒槽3に循環することができ、第1の返送路17から分岐路(図示省略)を通して濃縮液の一部を2次脱窒槽3に循環してもよい。
In Figure 1, in order to perform aeration at different conditions re
比較例1:
図2の処理装置10において、含窒素有機性排水として、生し尿を希釈水により1.3倍希釈した希釈し尿(BOD5100mg/L、NH4−N:530mg/L、NOX−N:0mg/L、T−N:1000mg/L)を原水とし、原水量100KL/Dで供給して生物硝化脱窒素処理を行い、膜モジュール8として 平膜型浸漬モジュールを用いて、膜分離処理を行い、膜分離槽5の濃縮液を2次脱窒槽3に返送しないで処理を行った。1次硝化液の循環量は360m3/日、第1脱窒槽への返送汚泥量は270m3/日であった。
Comparative Example 1:
In the
実施例1:
図1の処理装置10において、比較例1と同様に生物硝化脱窒素処理および膜分離処理を行い、1次硝化液の循環量は360m3/日、第1脱窒槽への濃縮液の返送量は97m3/日とし、膜分離槽5の濃縮液の2次脱窒槽3への濃縮液の返送量は480m3/Dとした。
Example 1:
1, the biological nitrification denitrification process and the membrane separation process are performed in the same manner as in Comparative Example 1, and the circulation rate of the primary nitrification liquid is 360 m 3 / day, and the return amount of the concentrated liquid to the first denitrification tank Was 97 m 3 / day, and the amount of the concentrated liquid returned to the secondary denitrification tank 3 was 480 m 3 / D.
比較例1および実施例1の各工程の水質を表1に示す。表1の結果から、膜分離槽5の濃縮液の一部を2次脱窒槽3に返送して処理を行うことにより、全窒素濃度の低い高水質の処理水が得られることが分かる。
し尿等の含窒素有機性排水を好気的に処理し、有機物を除去するとともに硝化脱窒を行う処理方法および装置に利用される。 Nitrogen-containing organic wastewater such as human waste is aerobically treated to remove organic substances and to be used in a treatment method and apparatus for performing nitrification denitrification.
1 1次脱窒槽
1a 第1脱窒槽
1b 第2脱窒槽
1c 第3脱窒槽
1d 第4脱窒槽
2 1次硝化槽
2a 第1硝化槽
2b 第2硝化槽
2c 第3硝化槽
2d 第4硝化槽
3 2次脱窒槽
4 再曝気槽
5 膜分離槽
6 ポンプピット
7a、7b・・・ 散気装置
8 膜モジュール
8a 分離膜
8b 濃縮液室
8c 透過液室
10 処理装置
11 原水路
11a、11b、11c、11d 分岐路
12、14 給気路
12a、12b、12c、12d、12e 分岐路
13 基質供給路
15 処理水路
16 硝化液循環路
17 第1の返送路
18 余剰汚泥路
21 第2の返送路
P1、P2・・・ ポンプ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (2)
1次脱窒液を生物硝化する1次硝化工程と、
1次硝化液を実質的に窒素を含まない基質と混合して生物脱窒する2次脱窒工程と、
2次脱窒液を再曝気する再曝気工程と、
再曝気液を曝気状態で膜分離する膜分離工程と、
膜分離工程の濃縮液の一部を1次脱窒工程に返送する第1の返送工程と、
膜分離工程の濃縮液の他の一部を2次脱窒工程に返送する第2の返送工程と
を含み、
1次脱窒工程および1次硝化工程はそれぞれ交互に複数段階を行うステップ脱窒、硝化工程である含窒素有機性排水の処理方法(ただし、2次脱窒工程において、窒素有機性排水を混合する方法を除く。)。 A primary denitrification step in which nitrogen-containing organic wastewater is mixed with a nitrification solution to biologically denitrify and decompose organic matter;
A primary nitrification step of bionitrating the primary denitrification solution;
A secondary denitrification step in which the primary nitrification solution is mixed with a substrate substantially free of nitrogen to biodenitrify;
A re-aeration process for re-aeration of the secondary denitrification liquid;
A membrane separation step of separating the re-aerated liquid in an aerated state;
A first return step for returning a part of the concentrate of the membrane separation step to the primary denitrification step;
A second returning step of returning the other part of the concentrate of the membrane separation process in the secondary denitrification step seen including,
The primary denitrification process and the primary nitrification process are performed in multiple steps alternately. Nitrogen-containing organic wastewater treatment method, which is a nitrification process (However, in the secondary denitrification process, nitrogen organic wastewater is mixed. Except how to do that.)
1次脱窒液を生物硝化する1次硝化槽と、
1次硝化液を実質的に窒素を含まない基質と混合して生物脱窒する2次脱窒槽と、
2次脱窒液を再曝気する再曝気槽と、
再曝気液を曝気状態で膜分離する膜分離槽と、
膜分離槽の濃縮液の一部を1次脱窒槽に返送する第1の返送路と、
膜分離槽の濃縮液の他の一部を2次脱窒槽に返送する第2の返送路と
を含み、
1次脱窒槽および1次硝化槽はそれぞれ交互に複数段階を行うステップ脱窒槽および硝化槽である窒素有機性排水の処理装置(ただし、2次脱窒槽において、窒素有機性排水を混合する装置を除く。)。 A primary denitrification tank that mixes nitrogen-containing organic wastewater with a nitrification solution for biological denitrification and decomposes organic matter;
A primary nitrification tank for bionitrating the primary denitrification liquid;
A secondary denitrification tank for biological denitrification by mixing the primary nitrification solution with a substrate substantially free of nitrogen,
A re-aeration tank for re-aeration of the secondary denitrification liquid;
A membrane separation tank for separating a re-aerated liquid in an aerated state;
A first return path for returning a part of the concentrate in the membrane separation tank to the primary denitrification tank;
A second return path for returning a portion of the other of the concentrate of the membrane separation tank to the secondary denitrification seen including,
The primary denitrification tank and the primary nitrification tank are stepped denitrification tanks and nitrification tanks that are alternately operated in multiple stages. A nitrogen organic wastewater treatment device (however, in the secondary denitrification tank, a device that mixes nitrogen organic wastewater is used. except.).
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