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JPH0134118B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0134118B2
JPH0134118B2 JP12073682A JP12073682A JPH0134118B2 JP H0134118 B2 JPH0134118 B2 JP H0134118B2 JP 12073682 A JP12073682 A JP 12073682A JP 12073682 A JP12073682 A JP 12073682A JP H0134118 B2 JPH0134118 B2 JP H0134118B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
bod
zone
sorption
biomass
oxidation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP12073682A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS5817894A (en
Inventor
Esu Kei Chen Maikuru
Eru Supekutaa Maasharu
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Air Products and Chemicals Inc
Original Assignee
Air Products and Chemicals Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Air Products and Chemicals Inc filed Critical Air Products and Chemicals Inc
Publication of JPS5817894A publication Critical patent/JPS5817894A/en
Publication of JPH0134118B2 publication Critical patent/JPH0134118B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/02Aerobic processes
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10Biological treatment of water, waste water, or sewage

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Activated Sludge Processes (AREA)
  • Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は一般に活性スラツジ法による都市下水
および/または産業廃水の処理における改良に関
する。本発明は特に操作条件を制御して系中にお
ける実質上繊維状成長を含まない活性バイオマス
の生成および維持を増強させてその結果得られた
スラツジが入つてくる廃水からのホスフエート分
の実質的除去能力と共に良好な沈降特性を有する
ようにすることに関連している。本発明による系
の選択された操作条件下では、前述したような望
ましい目的はBOD除去に際して従来必要とされ
ていたよりも一層低い酸素消費量において達成さ
れる。 本発明に関連する従来技術は米国特許第
4056465号明細書中に見出される。本発明は前記
特許に開示された方式に対する改良である。 ホスフエート分を除去する能力があり且つ迅速
沈降特性の非バルキ性スラツジを生成する能力の
あるバイオマス種の選択的生産は、前記先行技術
特許によれば、入つてくる廃水および二次清澄化
からの再循環(リサイクル)されたスラツジが混
合される初期操作段階の間に厳密に嫌気性条件を
維持することによつて達成されるものである。こ
うした条件下では、望ましからぬ高表面積微生物
の増殖は回避され、その間BODの実質的量が嫌
気性条件下で収着能力を有する微生物によつて収
着される。前記特許に記載されているように、初
期嫌気性帯域につずいては酸素加好気性帯域があ
り、そこでは嫌気性帯域中に初期に収着されたフ
ード(food)は酸化されそしてすべての残存
BODが収着および酸化される。この好気性段階
の間に、先にポリホスフエートの加水分解により
失われたエネルギーは回復されそして通気された
バイオマス内部にポリホスフエートが再生且つ貯
蔵され、かくして混合液からホスフエートを除去
する。 もし廃水の脱硝(denitrification)も望まれる
のであれば、前記特許では嫌気性帯域と酸素加好
気性帯域との間に無酸素性(anoxic)帯域を挿
入することを示している。 前記特許によれば「嫌気性(anaerobic)」な
る語は、溶解酸素濃度(DO)が0.7ppm以下そし
て好ましくは0.4ppm以下であるような条件が維
持されている実質上NOx -不含(すなわち元素状
窒素として表わして0.3ppm以下そして好ましく
は0.2ppm以下)である下水処理帯域内に存在す
る状態として定義される。 前記特許によれば「無酸素性(anoxic)」なる
語は、BODが窒素として表わして約0.5ppmより
高い初期総濃度にある硝酸塩(nitrates)およ
び/または亜硝酸塩(nitrites)により代謝され
そして溶解酸素が0.7ppm以下そして好ましくは
0.4ppm以下である下水処理帯域内に存在する条
件として定義される。 前記特許においては更に、BODの所望の代謝
および所望のホスフエート取り込みを行なう好気
性酸素加帯域中に適度の酸素の存在を保証するた
めには、その帯域中の溶解酸素含量(DO)は
1ppmより以上そして好ましくは2ppm以上に維持
されるべきことを記載している。この特許の数個
の操作例においては、総好気性帯域中で採用され
る平均DO値は6ppm近くかまたはそれ以上であ
る。 初期嫌気性帯域およびそれに続いて酸化帯域を
有する米国特許第4056456号の第1図に開示され
た形式の系は屡々「A/O」方式と呼ばれてい
る。前記特許の第2図に示された形式の系は嫌気
性帯域と酸化帯域との中間に無酸素性帯域を存在
せしめており、「A/A/O」方式または「A2
O」方式と呼ばれている。 今や本発明の系および操作方式によれば操作コ
ストの実質的節約が実現でき、しかもその際良好
な沈澱特性の濃密なスラツジを取得しつつ効果的
なBODの除去および廃水流入分からのホスフエ
ートの所望の高度ないし適度の除去をなしうるこ
とが見出された。こうしたコスト節約は、(1)空気
またはより濃厚な酸素ガスを使用する在来の完全
に好気性の活性スラツジ系または(2)米国特許第
4056465号におけるように1個またはそれ以上の
好気性段階と組合わせて1個または数個の嫌気性
段階を用いるその他の開示された系のいずれにお
けるよりも酸素消費量がより低く且つ酸素物質移
動のためのエネルギー要求がより低いということ
から主として生ずるものである。 本発明の系の操作は、その系が酸化帯域中の最
低溶解酸素濃度により拘束されないが他方先行技
術では溶解酸素濃度またはNO- X相当量が少くと
も1ppmそして好ましくは実質上2ppm以上である
ことを必要とするという点で、従来既知の系の操
作とは異なつている。 本発明による系の操作に当つては、流入廃水お
よび再循環されたスラツジが当初にBOD収着帯
域中で混合されて混合液の水性相から固体スラツ
ジへ可溶性BODを移行せしめる。収着につずい
て、この混合液はBOD酸化帯域に送られてそこ
で初めの帯域で収着されたフード(food)は酸
化されそして追加のBODも収着且つ酸化せしめ
られうる。初期BOD収着帯域においては、流入
廃水の可溶性BOD5含量の少くとも25%そして好
ましくは少くとも50%か混合液の水性相から固体
スラツジに移行されるよう条件が維持されてい
る。初期収着帯域では、実質上「定常状態
(steady state)」操作が達成されるまでは特に始
動(スタートアツプ)期間の間はその帯域中にお
いて過度のBODの酸化を回避するように条件を
制御する。一旦系が定常状態を実現したら、生成
バイオマスの所望種の洗去(washout)をうける
ことなしに収着帯域中でもつと高いパーセントの
酸化を生起させることができる。 好適なバイオマスの選択を生ずる生物学的スト
レスはBOD収着帯域中で起る。つずいてのBOD
酸化帯域においては、酸化の結果としてのBOD
の代謝によりエネルギーが発生され、このエネル
ギーはバイオマスの成長そして液全体からバイオ
マス内部へのホスフエート分の移動に利用され
る。本発明によりBOD収着帯域中に維持される
初期条件下で選択的に発生且つ増殖された好適種
のバイオマスは、大多数の在来の活性スラツジ系
では本来見出されない特性を発揮する。在来の活
性スラツジ系と比較して本発明のBOD酸化帯域
においては酸素取り込み(uptake)の速度が比
較的遅いことが観察された。この遅い酸素取り込
みの故に、本発明の系は、除去されるBODにつ
いて単位当り最低の消費量である高速系として操
作可能である。 添付図面は本発明を実施するための簡略化され
た系を示す模式図である。 添付図面について述べるに、米国特許第
4056465号の第1図に記載されたと多くの点で類
似している変形されたスラツジ処理設備が示され
ている。処理すべき廃水〔一般的には一次沈降タ
ンクまたは清澄器(図示せず)からの清澄化され
た廃水であるが必ずしもそうでなくてもよい〕は
まず導入部11を経てBOD収着帯域Aに入る。
収着帯域Aでは、流入廃水は沈降タンクまたは二
次清澄器12中で沈澱されそして管路13により
帯域Aに再循環される再循環スラツジと混合され
る。沈澱されたスラツジの小部分は管路14によ
り除去される。精製された上澄み液は管路15を
経て放流されるかまたは必要に応じ更に処理する
かまたは処理することなしに受器に送られる。 図に示されるとおり、帯域AはBOD収着帯域
に液体のプラグ流を与えるために2個またはそれ
以上の液体処理区分を設けるように区画されてい
るのが好ましい。物理的に区画された複数個の区
分または水理学的なその均等物を設けることによ
つて、望ましからぬ繊維状成長の不含を達成しそ
してそれにより悪条件下でさえ良好なスラツジ特
性を実現することが一層確実となる。前述した悪
条件とは例えば低濃度でのBODの収着と競合す
るに当つて高表面積バイオマスが有利となるであ
ろうようなBODの低濃度での操作を包含する。
BOD収着帯域を経ての未処理BODのバイパスは
最小化される。例示された特定の態様においては
帯域Aは2区分すなわち室16および17に区画
されたものとして示されており、これら各区分は
撹拌装置19を設けられている。液体はおおむね
プラグ流の状態で帯域Aの数個の区域を通過せし
められそしてBOD酸化帯域B中に放出される。 帯域Aは2個の隔てられた区分16および17
を有するものとして示されているが、3個または
それ以上のかかる区分を用いてもよいことを理解
されたい。帯域AおよびBは、逆混合を最小なら
しめつつ帯域Aから帯域Bへの実質上一方向流れ
を行なうための手段を備えている相互に連結され
た別個の容器であつてもよい。 液体の通気(エアレーシヨン)は帯域B中で既
知のようにして行われる。すなわち、図示によれ
ば、圧搾空気がスパージヤー20により酸化帯域
の底部中に導入されうる。所望によりスパージヤ
ーの代りかまたはそれに付加して、この酸素加帯
域は機械的通気装置を備えていてもよい。更に空
気の代りに、任意の所望純度の酸素Bが帯域に導
入されてもよく、その場合には帯域のすべてまた
は一部を覆うための適当な手段が必要とされよ
う。実際上、好ましくは流入分中の総BOD5の約
1%を越えない程度までのような若干の酸化が帯
域A中で生じうるが、しかし通常は実質上すべて
の酸化は帯域Bにおいて起る。 図面に示したように、帯域Bは2個の液体処理
区域26および27に区画されているが、しかし
当業者には自明のようにもし所望ならばもつと多
数のかかる区域を使用することができる。帯域B
中に段階づけをする理由の一つはホスフエートの
取り込みが可溶性ホスフエート濃度に関して一次
的関係にあることが観察されているからである。
すなわち流出液(溢流)中のホスフエート分を低
くするのはプラグ流の構成となすことによつて最
良に得られる。 ここで帯域Aは廃水処理プラントのBOD収着
帯域である。本発明の系に関して「BOD収着帯
域」なる語は、流入廃水および再循環スラツジが
初めに混合されそして流入廃水の可溶性BOD5
量の少くとも25%好ましくは少くとも50%が混合
液の水性層から固体スラツジに移行せしめられる
ような廃水処理プラントの帯域として定義され
る。ここに「可溶性BOD5」なる語は、窒素分の
酸化に必要とされる酸素は別として1.25ミクロン
のガラスフアイバーフイルターを通過する生物学
的酸素要求を云う。 上述した程度の可溶性BOD5の水性相から固体
スラツジへの移行を実現するには、下記の条件の
充足されることが重要である。 1 収着帯域におけるF/M比(後述)は10以下
そして好ましくは5以下に保たれる。Fは1日
当り流入廃水により導入される総BOD5の重量
であり、そしてMはBOD収着帯域中の混合液
揮発性懸濁固体分〔すなわちMLVSS(=
mixed liquor volatile suspended solids)〕と
して測定されたバイオマスの重量である。 2 始動から実質上定常状態が実現されるまでの
初期操作の間は、BOD収着帯域中に存在する
酸素によるかまたはその他の酸化剤によるかの
いずれにせよ流入総BOD5の2%以下そして好
ましくは1%以下が酸化されるべきことが肝要
である。 3 定常状態が達成された後では、良好な操作結
果はBOD収着帯域中で若干より高い程度の酸
化を達成することにより得られる。このような
場合でも流入総BOD5の5%以下好ましくは3
%以下が収着帯域中で酸素および/またはその
他の酸化剤で酸化されるのが最良である。 上述したように、流入廃水中に存在するBOD
の主たる酸化は酸化帯域Bで起る。本発明に関連
して使用される「酸化帯域」なる語は、酸素物質
移動のための手段が採用され且つBOD収着帯域
からの混合液がある条件下でしかも初期廃水流入
分中に存在していた総BODの少くとも30%を酸
化するに充分な時間酸素および/または酸化剤と
接触せしめられるような廃水処理プラントの帯域
として定義される。 酸化剤を測定酸化速度よりその約0.5%を越え
ない、好ましくは約0.4%を越えないような速度
で添加することにより、少なくとも1ppmのDO
レベルの存在を必要とす先行技術系よりもはるか
に効果的な系を与えることを見出した。このよう
な割合で酸化剤を添加すると酸化帯域に低いDO
レベルを生ずる。従つて酸化帯域のDOレベルを
モニターすることにより、ならびに酸素取込量を
測定することによりこの系を使用することができ
る。もしこの系をDOレベルをモニターすること
により使用する場合には酸化剤が酸化剤取込割合
を約0.5%以上越えるような割合で添加されるこ
とのないようにするために約0.6ppmのDOレベル
は越えるべきではなく、そして好ましくは酸化速
度よりその約0.4%以上越えるような速度で酸化
剤が絶対に添加されることのないようにするため
に約0.4ppmのDOレベルは越えるべきではない。 既に示されたように、定常状態操作の間でさえ
酸化はBOD収着帯域では制限されるべきであり、
本発明方法の始動相の間には注意を払い、BOD
収着帯域中では酸素またはその他の酸化剤(例え
ば亜硝酸塩および/または硝酸塩NOX)のいず
れかとの反応に総BOD5の2%以下好ましくは1
%以下が関与するような条件を保つべきである。
BOD収着帯域中の酸化の程度が前記した最大値
より低いことを確実ならしめるために、下記の工
程の一つまたはそれ以上が採用されよう。 A 帯域Aを構成する容器(1個または複数個)
は周囲の空気が触れるのを避けるために液面に
おいて窒素またはその他の不活性ガスのブラン
ケツトを有していてもよい。あるいはまた、ゆ
るく嵌合するカバーが液面かまたはその上部に
設けられてもよく、または剛性カバーが不活性
ガスブランケツトを有するかまたは有しない液
面上に設けられてもよい。BOD収着帯域中で
生じうる酸化の程度(もしあるとする場合)を
制限する上記方法に代えるかまたはそれに付加
して、窒素パージガスが帯域A中に導入されて
もよい。 B ガス状物質移動のための手段はBOD収着帯
域からは除外される。この帯域は、スパージヤ
ー、表面通気装置またはその他の気一液物質移
動装置と対比して例えば図面中で19で示され
る撹拌機を備えている。 C BOD収着帯域中には過剰量の酸化剤例えば
硝酸塩および/または亜硝酸塩(NO- X)が導
入されるのを避けるように注意を払わねばいけ
ない。後者は廃水流入分中に存在するであろう
NO- Xのみならず、系の下流源から帯域に再循
環されるであろうNO- Xの制御を包含する。 廃水は処理プラントに至る下水管路中の微生物
の存在下におけるBODによる硝酸塩および/ま
たは亜硝酸塩の還元の故に流入液中のNO- Xをほ
とんどかまたは全く含有していない。NO- Xの有
力源は硝化性生物学的系すなわちNO- Xへのアン
モニア性BODの酸化を行うような系のBOD酸化
帯域からの再循環された混合液である。かかる系
では米国特許第4056465号の第2図に示されるよ
うに、無酸素性帯域が初めの嫌気性処理帯域と酸
素加された好気性帯域との間に挿入されており、
好気性帯域からの混合液の一部は中間の無酸素性
帯域に再循環されてそこでNO- Xの還元を達成す
る。 本発明はBOD収着帯域Aと酸化帯域Bとの間
に位置された無酸素性帯域を包含する系に適用で
きる。この発明においてBOD酸化の程度を計算
する目的のためには、無酸素性帯域で行われる
BODの酸化はそれが酸化帯域中で生起したもの
であるかのように計算されよう。しかしながら、
かかる硝化系においては、BOD収着帯域に導入
されるNO- Xの量は、かかる系の好気性帯域から
BOD収着帯域への混合液の再循環を避けそして
更に清澄器(clarifier)底流からの再循環スラツ
ジ中のNO- X含量を制御することにより制御され
る。スラツジ再循環中のNO- X濃度は、スラツジ
再循環液中に存在するバイオマスとの反応的接触
を通しての元素状窒素への還元によるNO- Xの充
分な除去を可能ならしめるに充分な清澄器および
スラツジ再循環管路中滞留時間を与えることによ
つて制御される。 在来の生物学的廃水処理系は濃密で活性な繊維
状分不含スラツジを生成し得ないものであり、そ
してまた化学薬品の添加なしでは実質上燐分を除
去し得ないものであつた。このことは本発明方法
の生物学的機構が自然的に発生するものではなく
て前述した所望特性の定常状態生物学的機構を生
成するように適用されたストレスの結果であるこ
とを示している。 本発明の系の始動は、好適な有機物が在来のも
のよりも生長しうるように厳格な生物学的ストレ
スが適用されることを必要とする。これは適用さ
れたストレスを最大化するために酸化剤の存在を
最小にしつつBOD収着帯域を操作することによ
つて達成される。この場合、最大のストレスは初
期BOD収着帯域から酸素およびその他の酸化剤
を最大限に排除することにより行われる。すなわ
ち、非酸化性源のエネルギーポリホスフエート類
の加水分解を利用しうる有機物はそれらだけが全
液体から微生物細胞壁を通つてその内部への
BODの活性輸送をなすに要するエネルギーを有
しているという点で利点がある。BOD輸送のた
めのエネルギーがこのようにして提供される限り
では、ポリホスフエート含有微生物はBODの収
着(またはフード供給)にあたつて利点があり、
このことはこれら微生物をして系中での連続サイ
クルに当つての増殖を支配せしめる。 始動から定常状態操作が達成されるまでの本発
明方法の適用における初期操作の間は、BOD収
着帯域におけるBODの酸化の程度を最低とする
ように注意を払わねばならない。実施に当つて
は、酸素当量(oxygen equivalent)として表わ
して酸素および/またはその他の酸化剤(例えば
硝酸塩および/または亜硝酸塩)の最高許容含量
は流入廃水中に含有される総BOD5の2%以下そ
して好ましくは1%以下がその帯域中で酸化され
るようなものである。こうした注意が系の始動お
よび初期操作の間に観察される際には良好なスラ
ツジ性質および増大するホスフエートの除去の両
方が2〜6週間内に示される。これら所望の性質
を伴なつての定常状態操作の実現はポリホスフエ
ート分を含有する「種スラツジ(seed sludge)」
の添加により促進できる。 本発明の系の操作可能性は効果的なBOD収着
帯域が初期に存在するかどうかに依存している。
しかしながら本発明の系の生物学的機構は所望の
活性スラツジ種(species)が在来のスラツジに
より置換されてしまうまでは収着帯域中の酸化が
過度である場合でさえ機能する。かかる置換は約
1〜2ケ月の期間のように比較的緩徐に起ること
が認められている。一旦系が定常状態になると、
ポリホスフエート含有スラツジの迅速な洗去(流
れ去り)を起すことなしにBOD収着帯域中で若
干より高い%の酸化が生起しても許容できよう。
ここで云う「洗去」はスラツジの沈澱性質の悪化
およびホスフエート除去能力の低下により検知さ
れる。もし乱れが生ずるならば、初期始動時の間
と同様にBOD収着帯域における酸化の許容程度
を厳しく制限することによつて正常な操作が時を
経て回復されうる。 上述したように好適なバイオマスの選択を生ず
る生物学的ストレスはBOD収着帯域中で起るの
に対し、BOD酸化帯域Bの機能はBODの酸化に
よりエネルギーを発生させるにある。このエネル
ギーはバイオマスの生長および液全体からバイオ
マス内部へのホスフエート分の移行のために使用
される。ホスフエートの除去およびポリホスフエ
ートとしてのバイオマス中への貯蔵はBODの酸
化により発生されたエネルギーの約1〜5%を必
要とすると推定される。それ故、本発明方法の好
適なバイオマスは大多数の慣用の活性スラツジ系
では生起しないと信じられる。その理由はホスフ
エート収着および貯蔵のためのエネルギー要求を
有しない種(species)は生長のために一層のエ
ネルギーを使用しうるものでありそしてそれ故に
本発明により記載されたような収着帯域において
BODが割当てられない限りは支配的であろうか
らである。 更に在来の活性スラツジ系と比較して本発明方
法のBOD酸化帯域においては酸素取り込みの速
度は比較的遅いことが観察されている。例えば20
℃において毎時VSS1g当り酸素30mgの酸素取り
込み速度は本発明の実施ではほとんど越えること
がない。これに対し、在来の通気法では例えば米
国特許第3864246号に記載のように2倍以上に大
きいものでありうる。このことは収着帯域におい
て収着されたBODが酸化に対しては緩徐にのみ
有効であるような形態で貯蔵されていることを示
す。その結果、初期の酸素取り込み速度は遅く、
そして時間と共に更に緩徐に低下する。 前述の観察の故に、高速の系として操作される
際の本発明の系は除去されるBODの単位当り最
低量の酸素を必要とする。もちろん、末酸化の
BODはスラツジと共に費消される。しかしなが
ら、系に供給される総BOD5の少くとも30%を酸
化するに充分な酸化が生起せねばならない。もし
BODが充分な程度に酸化されなければ、初期収
着帯域への清澄器底流の再循環に際しての新鮮な
BODの収着は阻害される。このことは次のよう
な悪い作用がある。すなわち、サイクルの反復の
際に、順次により少量の流入BODが初期帯域中
で収着されそして順次により多量の未収着BOD
が酸化帯域に送られてそこでそれは慣用の微生物
により収着且つ代謝される。かかる条件下では、
ポリホスフエートを蓄積する微生物は時として洗
い落ちてしまう。 系に対して必要とされる最低酸素量は流入液中
の総BOD5の30%であることが判つている。高速
系では酸素消費は流入液中のBOD5の30〜100%
の間で変動する。高速系は全F/M比の値で約
0.3より大きいかまたは等しい全F/M比を有す
るものとして定義される。Fは1日当り廃水流入
分により導入される総BOD5の重量であり、そし
てMはBOD収着帯域、BOD酸化帯域および無酸
素性帯域(存在する場合)を含めて本系のすべて
の帯域中に含有されているMLVSSの重量であ
る。約0.3より以下でそして0.08までの全体の
F/M比(F/M overall ratio)では、酸素
消費は流入液の総BOD5含量の約80〜150%であ
る。100%を越える酸素要求はBOD5がBOD(無限
大)の約2/3のみを表わすという事実に帰せられ
る。 高速系すなわち0.3を越える全F/M比におい
て操作する際にはこの系は在来の活性スラツジ系
のそれより実質的に少量の酸素を利用する。その
上に、これらの高い処理速度においてさえ、本系
はBODおよび実質的量のホスフエートを除去し
つずけ、この際優れた沈澱性質を有する望ましい
非繊維状バイオマス種生成性スラツジを保持す
る。 得られたスラツジは一般に約100以下のSVIを
有しそして清澄器底流は約1%より大きい固体分
濃度を有する。系のこれら所望の特性を維持する
ためには、総BOD5の少くとも約30〜40%が系中
で酸化されるように条件は制御されねばならな
い。そうしなければスラツジの性質は逐次悪くな
りそしてホスフエートの除去は低下する。 BOD収着帯域において生物学的選択を生起せ
しめることの重要な帰結は、そうするに当つては
酸化帯域中に最小溶解酸素濃度(DO)を維持す
る必要はもはやないということである。このこと
は少くとも約1ppmそして一般には2ppm以上の溶
解酸素なる最低DOレベルが要求される先行技術
の教示(例えば米国特許第3864246号および同第
4162153号参照)とは対照的である。高い溶解酸
素レベルの維持はより高い動力要求となつて現わ
れる。例えば大気中の空気での酸化を使用する系
については、DOレベルを2ppmから約1ppm以下
のレベルに低下させることにより、系の気相から
液相へのある量の酸素移行に要するエネルギーは
約14%から25%まで低減される。本系において
は、溶解酸素レベルは制御因子ではなく、むしろ
各帯域中で酸化される総BODの%がそうである。 本系の始動期間はホスフエート除去およびスラ
ツジ沈澱性質の点で定常状態BODにより示され
るような所望タイプのバイオマスを発現させるに
系に必要とされる時間として定義される。それは
また操作の乱れから系が回復するのに要する時間
としても定義される。 この始動期間は本発明のタイプの操作系で予め
調節されたスラツジを系に種付けすることにより
実質的に低減できる。定常状態を達成するまでの
時間低減の程度は実施例1Aおよび1Bの操作を比
較することにより明らかであろう。それらの結果
はそれぞれ表1および2に示されている。 例 1A BOD収着帯域Aそしてまたは下流の酸化帯域
B中に各1.6容量の5個の等しい段階を有する
実験室用装置が米国ペンシルバニア州アレンタウ
ン下水プラントの一次清澄器流出液からの廃水に
ついて操作された。表1においては開始後4週目
からの装置の操作結果データが週平均で示されて
いる。 BOD収着帯域中のDOは初期開始時から1ppm
以下に、そして酸化帯域では約7ppmに維持され
た。 2ケ月の始動時期の終りにはホスフエートの実
質的除去は顕著であつた。ホスフエートの純除去
は5ppmで、可溶性BOD5収着の59%は収着帯域
で起つた。スラツジの性質は操作期間全体にわた
つて着実な改善を示した。 第9週目には装置の構成を変更してBOD収着
帯域には各1.2の5個の等しい段階そして酸化
帯域には各1.6の5個の等しい段階を設けるよ
うにした。
The present invention generally relates to improvements in the treatment of municipal and/or industrial wastewater by activated sludge processes. The present invention specifically controls operating conditions to enhance the production and maintenance of active biomass in the system that is substantially free of fibrous growth so that the resulting sludge substantially removes phosphate content from the incoming wastewater. It is related to having good sedimentation properties as well as capacity. Under the selected operating conditions of the system according to the invention, the desired objectives as mentioned above are achieved at lower oxygen consumption than previously required for BOD removal. The prior art related to the present invention is US Patent No.
4056465. The present invention is an improvement over the approach disclosed in said patent. The selective production of biomass species capable of removing phosphate content and producing a non-bulky sludge with rapid settling properties, according to the prior art patents, can be used to extract wastewater from incoming wastewater and secondary clarification. This is achieved by maintaining strictly anaerobic conditions during the initial operating stages when the recycled sludge is mixed. Under these conditions, undesirable high surface area microbial growth is avoided, while a substantial amount of BOD is sorbed by microorganisms capable of sorption under anaerobic conditions. As described in the patent, the initial anaerobic zone is followed by an oxygenated aerobic zone in which the food initially sorbed into the anaerobic zone is oxidized and all remaining
BOD is sorbed and oxidized. During this aerobic phase, the energy previously lost by hydrolysis of the polyphosphate is recovered and the polyphosphate is regenerated and stored within the aerated biomass, thus removing the phosphate from the mixture. If denitrification of the wastewater is also desired, the patent suggests inserting an anoxic zone between the anaerobic zone and the oxygenated aerobic zone. According to the said patent, the term "anaerobic" refers to substantially NO x -free ( It is defined as the condition present in a sewage treatment zone that is less than 0.3 ppm and preferably less than 0.2 ppm expressed as elemental nitrogen. According to the patent, the term "anoxic" means that BOD is metabolized and dissolved by nitrates and/or nitrites at an initial total concentration of greater than about 0.5 ppm expressed as nitrogen. Oxygen is below 0.7ppm and preferably
Defined as conditions existing within the wastewater treatment zone that are 0.4 ppm or less. The patent further states that in order to ensure the presence of adequate oxygen in the aerobic oxygenation zone to effect the desired metabolism of BOD and desired phosphate uptake, the dissolved oxygen content (DO) in the zone must be
It states that it should be maintained at more than 1 ppm and preferably more than 2 ppm. In several operating examples of this patent, the average DO value employed in the total aerobic zone is near or above 6 ppm. Systems of the type disclosed in FIG. 1 of US Pat. No. 4,056,456 with an initial anaerobic zone followed by an oxidizing zone are often referred to as "A/O" systems. A system of the type shown in FIG. 2 of the said patent has an anaerobic zone intermediate the anaerobic zone and the oxidizing zone, and has an "A/A/O" system or an "A 2 /A" system.
This is called the "O" method. With the system and mode of operation of the present invention, substantial savings in operating costs can now be realized while obtaining a dense sludge with good settling properties while achieving the desired effective BOD removal and phosphate removal from the wastewater influent. It has been found that a high to moderate amount of removal can be achieved. These cost savings can be achieved through (1) conventional fully aerobic activated sludge systems using air or more enriched oxygen gas or (2) U.S. Pat.
The oxygen consumption is lower and the oxygen mass transfer is lower than in any of the other disclosed systems that use one or several anaerobic stages in combination with one or more aerobic stages as in No. 4,056,465. This primarily results from the lower energy requirements for Operation of the system of the present invention is such that the system is not constrained by a minimum dissolved oxygen concentration in the oxidation zone, whereas in the prior art the dissolved oxygen concentration or NO - X equivalent is at least 1 ppm and preferably substantially 2 ppm or higher. The system differs from conventionally known system operations in that it requires . In operating the system according to the invention, the influent wastewater and recycled sludge are initially mixed in a BOD sorption zone to transfer soluble BOD from the aqueous phase of the mixture to the solid sludge. Following sorption, this mixture is sent to a BOD oxidation zone where the food sorbed in the first zone is oxidized and additional BOD may also be sorbed and oxidized. In the initial BOD sorption zone, conditions are maintained such that at least 25% and preferably at least 50% of the soluble BOD 5 content of the influent wastewater is transferred from the aqueous phase of the mixture to the solid sludge. In the initial sorption zone, conditions are controlled to avoid excessive BOD oxidation in that zone, particularly during the start-up period, until substantially "steady state" operation is achieved. do. Once the system achieves steady state, even high percent oxidation can occur in the sorption zone without undergoing washout of the desired species of produced biomass. Biological stresses that result in the selection of suitable biomass occur within the BOD sorption zone. Tsuzute BOD
In the oxidation zone, the BOD as a result of oxidation
Energy is generated by the metabolism of the biomass, and this energy is used for the growth of the biomass and the transfer of phosphate from the whole fluid into the interior of the biomass. The preferred species of biomass selectively generated and grown under the initial conditions maintained in the BOD sorption zone according to the present invention exhibits properties not naturally found in most conventional activated sludge systems. It has been observed that the rate of oxygen uptake is relatively slow in the BOD oxidation zone of the present invention compared to conventional activated sludge systems. Because of this slow oxygen uptake, the system of the present invention can be operated as a high speed system with the lowest consumption per unit of BOD removed. The accompanying drawings are schematic illustrations of simplified systems for implementing the invention. Referring to the accompanying drawings, U.S. Pat.
A modified sludge treatment facility is shown which is similar in many respects to that described in FIG. 1 of No. 4,056,465. The wastewater to be treated (typically, but not necessarily, clarified wastewater from a primary settling tank or clarifier (not shown)) first passes through the inlet 11 to the BOD sorption zone A. to go into.
In sorption zone A, the influent wastewater is mixed with recirculated sludge that is settled in a settling tank or secondary clarifier 12 and recycled to zone A by line 13. A small portion of the settled sludge is removed via line 14. The purified supernatant liquid is discharged via line 15 or sent to a receiver with or without further treatment as required. As shown, zone A is preferably partitioned to provide two or more liquid treatment sections to provide a plug flow of liquid to the BOD sorption zone. By providing physically demarcated sections or their hydraulic equivalent, the absence of undesirable fibrous growth and thereby good sludge properties even under adverse conditions is achieved. This will make it even more certain that this will be achieved. The foregoing adverse conditions include, for example, operation at low concentrations of BOD where high surface area biomass may be advantageous in competing with sorption of BOD at low concentrations.
Bypassing of raw BOD through the BOD sorption zone is minimized. In the particular embodiment illustrated, zone A is shown as being divided into two sections, chambers 16 and 17, each of which is provided with a stirring device 19. The liquid is forced to pass through several sections of zone A in a generally plug flow and is discharged into BOD oxidation zone B. Band A consists of two separated sections 16 and 17
Although shown as having , it should be understood that three or more such partitions may be used. Zones A and B may be separate interconnected vessels with means for substantially unidirectional flow from zone A to zone B while minimizing back-mixing. Aeration of the liquid takes place in zone B in a known manner. Thus, as shown, compressed air can be introduced into the bottom of the oxidation zone by means of a sparger 20. If desired, instead of or in addition to a spargeer, the oxygenation zone may be equipped with a mechanical ventilation device. Furthermore, instead of air, oxygen B of any desired purity may be introduced into the zone, in which case suitable means will be required to cover all or part of the zone. In practice, some oxidation may occur in zone A, preferably to no more than about 1% of the total BOD 5 in the influent, but typically substantially all oxidation occurs in zone B. . As shown in the drawings, zone B is divided into two liquid treatment zones 26 and 27, but it will be obvious to those skilled in the art that a larger number of such zones can be used if desired. can. Band B
One of the reasons for the grading is that phosphate uptake has been observed to be linearly related to soluble phosphate concentration.
That is, low phosphate content in the effluent (overflow) is best achieved by a plug flow configuration. Here, band A is the BOD sorption zone of the wastewater treatment plant. The term "BOD sorption zone" with respect to the system of the present invention means that the influent wastewater and recirculated sludge are initially mixed and that at least 25% of the soluble BOD 5 content of the influent wastewater and preferably at least 50% of the soluble BOD 5 content of the influent wastewater is aqueous. Defined as the zone of a wastewater treatment plant where the bed is transferred to solid sludge. The term "soluble BOD 5 " herein refers to the biological oxygen demand that passes through a 1.25 micron glass fiber filter, apart from the oxygen required for oxidation of nitrogen content. In order to achieve the transfer of soluble BOD 5 from the aqueous phase to the solid sludge to the extent described above, it is important that the following conditions are met. 1 The F/M ratio (described below) in the sorption zone is kept below 10 and preferably below 5. F is the weight of total BOD 5 introduced by the influent wastewater per day, and M is the mixed liquor volatile suspended solids content in the BOD sorption zone [i.e. MLVSS (=
The weight of biomass measured as mixed volatile liquor (suspended solids). 2. During initial operation from start-up until substantially steady state is achieved, no more than 2% of the total BOD 5 inflow, whether due to oxygen or other oxidants present in the BOD sorption zone; It is essential that preferably less than 1% should be oxidized. 3 After steady state is achieved, good operating results are obtained by achieving a slightly higher degree of oxidation in the BOD sorption zone. Even in this case, the total inflow BOD should be 5 % or less, preferably 3
% is best oxidized with oxygen and/or other oxidizing agents in the sorption zone. As mentioned above, BOD present in influent wastewater
The main oxidation of occurs in oxidation zone B. The term "oxidation zone" as used in connection with the present invention refers to the conditions in which the means for oxygen mass transfer are employed and the mixture from the BOD sorption zone is present in the initial wastewater inlet. Defined as a zone of a wastewater treatment plant that is contacted with oxygen and/or oxidizing agents for a sufficient period of time to oxidize at least 30% of the total BOD contained in the wastewater treatment plant. at least 1 ppm DO by adding an oxidizing agent at a rate of no more than about 0.5%, preferably no more than about 0.4%, of the measured oxidation rate.
We have found that this provides a much more effective system than prior art systems that require the presence of levels. Adding an oxidant at such a ratio creates a low DO in the oxidation zone.
produce a level. This system can thus be used by monitoring the DO level in the oxidation zone as well as by measuring the oxygen uptake. If this system is used by monitoring DO levels, approximately 0.6 ppm of DO should be added to ensure that the oxidant is not added at a rate that exceeds the oxidant uptake rate by more than approximately 0.5%. The level should not be exceeded, and preferably DO levels of about 0.4 ppm should not be exceeded to ensure that the oxidizer is never added at a rate that exceeds the oxidation rate by more than about 0.4%. . As already shown, even during steady-state operation oxidation should be limited in the BOD sorption zone,
During the starting phase of the method of the invention, care must be taken to ensure that the BOD
In the sorption zone no more than 2% of the total BOD 5 is reacted with either oxygen or other oxidizing agents (e.g. nitrite and/or nitrate NO x ), preferably 1
% or less should be maintained.
To ensure that the degree of oxidation in the BOD sorption zone is below the maximum value mentioned above, one or more of the following steps may be employed. A Container (one or more) constituting zone A
The tank may have a blanket of nitrogen or other inert gas at the liquid level to avoid exposure to ambient air. Alternatively, a loose fitting cover may be provided at or over the liquid level, or a rigid cover may be provided over the liquid level with or without an inert gas blanket. Alternatively or in addition to the above methods of limiting the extent, if any, of oxidation that can occur in the BOD sorption zone, a nitrogen purge gas may be introduced into zone A. B. Means for gaseous mass transfer are excluded from the BOD sorption zone. This zone is equipped with an agitator, for example indicated at 19 in the drawings, in contrast to a sparger, surface aerator or other gas-liquid mass transfer device. Care must be taken to avoid introducing excessive amounts of oxidizing agents such as nitrates and/or nitrites (NO - X ) into the C BOD sorption zone. The latter will be present in the wastewater influent
Includes control of not only NO - X , but also NO - X that may be recycled to the zone from downstream sources in the system. The wastewater contains little or no NO - X in the influent due to the reduction of nitrate and/or nitrite by BOD in the presence of microorganisms in the sewer lines leading to the treatment plant. A likely source of NO - In such a system, as shown in Figure 2 of U.S. Pat. No. 4,056,465, an anoxic zone is inserted between an initial anaerobic treatment zone and an oxygenated aerobic zone;
A portion of the mixed liquor from the aerobic zone is recycled to the intermediate anoxic zone where it accomplishes NO - X reduction. The invention is applicable to systems comprising an anoxic zone located between BOD sorption zone A and oxidation zone B. For the purpose of calculating the degree of BOD oxidation in this invention, it is carried out in the anoxic zone.
The oxidation of BOD will be calculated as if it had occurred in the oxidation zone. however,
In such a nitrifying system, the amount of NO - X introduced into the BOD sorption zone is greater than the amount of NO -
Controlled by avoiding recirculation of the mixture to the BOD sorption zone and further controlling the NO - X content in the recirculated sludge from the clarifier underflow. The NO - X concentration in the sludge recycle should be sufficient to allow sufficient removal of NO - and the residence time in the sludge recirculation line. Conventional biological wastewater treatment systems have been incapable of producing dense, active, fibrous-free sludge, and have also been incapable of substantially removing phosphorus without the addition of chemicals. . This indicates that the biological mechanism of the method of the present invention is not naturally occurring, but is the result of applied stress to produce the steady state biological mechanism of the desired properties described above. . Start-up of the system of the invention requires that severe biological stress be applied so that suitable organic matter can outgrow the native one. This is achieved by manipulating the BOD sorption zone while minimizing the presence of oxidants to maximize the applied stress. In this case, maximum stress is achieved by maximally excluding oxygen and other oxidants from the initial BOD sorption zone. That is, the only organic substances that can utilize the hydrolysis of non-oxidizing sources of energy polyphosphates are those that pass from the entire liquid through the microbial cell wall and into its interior.
It has the advantage of having the energy required for active transport of BOD. To the extent that energy for BOD transport is provided in this way, polyphosphate-containing microorganisms have an advantage in sorption (or food supply) of BOD.
This allows these microorganisms to dominate growth during successive cycles in the system. During the initial operation in the application of the process of the invention, from start-up until steady state operation is achieved, care must be taken to minimize the extent of BOD oxidation in the BOD sorption zone. In practice, the maximum permissible content of oxygen and/or other oxidizing agents (e.g. nitrates and/or nitrites), expressed as oxygen equivalent, is 2% of the total BOD 5 contained in the influent wastewater. Such that no more than and preferably no more than 1% is oxidized in that zone. Both good sludge properties and increased phosphate removal are demonstrated within 2-6 weeks when such precautions are observed during system start-up and initial operation. Achieving steady-state operation with these desired properties is achieved by using a "seed sludge" containing polyphosphate.
This can be promoted by adding . The operability of the system of the present invention depends on the initial existence of an effective BOD sorption zone.
However, the biological mechanism of the system of the present invention functions even when oxidation in the sorption zone is excessive until the desired active sludge species have been replaced by the native sludge. It has been observed that such replacement occurs relatively slowly, such as over a period of about 1-2 months. Once the system reaches steady state,
A slightly higher percentage of oxidation could be tolerated in the BOD sorption zone without causing rapid wash-off of the polyphosphate-containing sludge.
"Washing" as referred to herein is detected by a deterioration in the settling properties of the sludge and a decrease in its ability to remove phosphates. If disturbances occur, normal operation can be restored over time by severely limiting the degree of oxidation allowed in the BOD sorption zone as well as during initial start-up. As mentioned above, the biological stresses that result in favorable biomass selection occur in the BOD sorption zone, whereas the function of the BOD oxidation zone B is to generate energy by oxidizing BOD. This energy is used for the growth of the biomass and for the transfer of phosphate content from the whole liquor into the interior of the biomass. It is estimated that phosphate removal and storage in biomass as polyphosphate requires approximately 1-5% of the energy generated by BOD oxidation. It is therefore believed that suitable biomass for the process of the present invention does not occur in most conventional activated sludge systems. The reason is that species that do not have energy requirements for phosphate sorption and storage can use more energy for growth and therefore in the sorption zone as described by the present invention.
This is because it will be dominant unless BOD is assigned. Furthermore, it has been observed that the rate of oxygen uptake is relatively slow in the BOD oxidation zone of the process of the present invention compared to conventional activated sludge systems. For example 20
An oxygen uptake rate of 30 mg of oxygen per gram of VSS per hour at 0.degree. C. is rarely exceeded in the practice of the present invention. In contrast, conventional aeration methods, such as those described in US Pat. No. 3,864,246, can be more than twice as large. This indicates that the sorbed BOD in the sorption zone is stored in a form that is only slowly effective against oxidation. As a result, the initial oxygen uptake rate is slow;
And it further decreases slowly over time. Because of the foregoing observations, the system of the present invention when operated as a high speed system requires a minimum amount of oxygen per unit of BOD removed. Of course, terminal oxidation
BOD is consumed along with Sludge. However, sufficient oxidation must occur to oxidize at least 30% of the total BOD 5 fed to the system. if
If the BOD is not oxidized to a sufficient degree, fresh
Sorption of BOD is inhibited. This has the following negative effects. That is, upon repeating the cycle, sequentially smaller amounts of incoming BOD are sorbed in the initial zone and sequentially larger amounts of unsorbed BOD are sorbed in the initial zone.
is sent to the oxidation zone where it is sorbed and metabolized by conventional microorganisms. Under such conditions,
Microorganisms that accumulate polyphosphates are sometimes washed away. It has been determined that the minimum amount of oxygen required for the system is 30% of the total BOD 5 in the influent. In high-velocity systems, oxygen consumption is 30-100% of BOD 5 in the influent
Varies between. For high-speed systems, the total F/M ratio value is approximately
Defined as having an overall F/M ratio greater than or equal to 0.3. F is the weight of total BOD 5 introduced by the wastewater influent per day, and M is the weight of total BOD 5 in all zones of the system, including the BOD sorption zone, BOD oxidation zone, and anoxic zone (if present). This is the weight of MLVSS contained in For F/M overall ratios below about 0.3 and up to 0.08, oxygen consumption is about 80-150% of the total BOD 5 content of the influent. More than 100% oxygen demand is due to the fact that BOD 5 represents only about 2/3 of BOD (infinity). When operating at high speed systems, ie, total F/M ratios greater than 0.3, this system utilizes substantially less oxygen than that of conventional activated sludge systems. Moreover, even at these high processing rates, the system continues to remove BOD and substantial amounts of phosphate while retaining a desirable non-fibrous biomass speciation sludge with excellent settling properties. The resulting sludge generally has an SVI of about 100 or less and the clarifier bottom stream has a solids concentration of greater than about 1%. In order to maintain these desired properties of the system, conditions must be controlled such that at least about 30-40% of the total BOD 5 is oxidized in the system. Otherwise, the properties of the sludge will progressively deteriorate and the phosphate removal will decrease. An important consequence of allowing biological selection to occur in the BOD sorption zone is that in doing so there is no longer a need to maintain a minimum dissolved oxygen concentration (DO) in the oxidation zone. This is consistent with prior art teachings (e.g., U.S. Pat. No. 3,864,246 and U.S. Pat.
4162153)). Maintaining high dissolved oxygen levels results in higher power requirements. For example, for a system using atmospheric air oxidation, by reducing the DO level from 2 ppm to a level below about 1 ppm, the energy required to transfer a given amount of oxygen from the gas phase to the liquid phase of the system is approximately reduced from 14% to 25%. In this system, the dissolved oxygen level is not the controlling factor, but rather the % of total BOD that is oxidized in each zone. The start-up period of the system is defined as the time required for the system to develop the desired type of biomass in terms of phosphate removal and sludge settling properties as indicated by steady state BOD. It is also defined as the time required for the system to recover from an operational disturbance. This start-up period can be substantially reduced by seeding the system with a preconditioned sludge with an operating system of the type of the present invention. The extent of the reduction in time to achieve steady state will be apparent by comparing the operations of Examples 1A and 1B. The results are shown in Tables 1 and 2, respectively. Example 1A A laboratory apparatus having five equal stages of 1.6 volumes each in BOD sorption zone A and/or downstream oxidation zone B is operated on wastewater from the primary clarifier effluent of the Allentown Wastewater Plant, Pennsylvania, USA. It was done. Table 1 shows the weekly average data of the operation results of the device from the 4th week after the start. DO in BOD sorption band is 1ppm from initial start
and was maintained at about 7 ppm in the oxidation zone. Substantial removal of phosphate was noticeable at the end of the two month start-up period. Net removal of phosphate was 5 ppm and 59% of soluble BOD 5 sorption occurred in the sorption zone. Sludge properties showed steady improvement over the period of operation. During the ninth week, the equipment configuration was changed to include five equal stages of 1.2 each in the BOD sorption zone and five equal stages of 1.6 each in the oxidation zone.

【表】 例 1B 3個の58ガロン容量段階からなるBOD収着帯
域Aおよび4個の147ガロン容量段階からなる
BOD酸化帯域Bを有するパイロツトプラントを
初めに実験室用A/Oユニツトの定常状態操作か
ら得られた約1%のホスフエート除去性スラツジ
を含有する液体7.5ガロンで種付けした。 種スラツジの添加後3週間して、ホスフエート
除去の安定な操作が達成された。漸増的な可溶性
ホスフエートの除去は4.4ppmであり、帯域A中
でのBODS収着は流入BODSの39%であつた。 操作の要約を表2に示す。
[Table] Example 1B BOD sorption zone A consists of three 58 gallon capacity stages and four 147 gallon capacity stages.
A pilot plant with BOD oxidation zone B was initially seeded with 7.5 gallons of liquid containing approximately 1% phosphate-removal sludge obtained from steady state operation of a laboratory A/O unit. Stable operation of phosphate removal was achieved 3 weeks after addition of the seed sludge. The incremental soluble phosphate removal was 4.4 ppm and the BOD S sorption in Zone A was 39% of the influent BOD S. A summary of the operations is shown in Table 2.

【表】【table】

【表】 例2に記載の系の操作の間の結果は充分な
BODが酸化帯域B中で酸化される限りは廃水か
らのホスフエートの除去にあたつてDOのみが絶
対ではないことを示した。すなわち1ppm以下の
DOレベルにおいて酸化帯域を操作することによ
り通気力が低減できることになる。 例 2 例1Bで操作したと同じパイロツトプラント装
置が使用された。これは大約2週間酸化帯域中高
いDOレベル(10ppm)で操作された。更に別の
時点でこの装置は1週間低いDOレベル
(0.27ppm)で操作される。低DOレベルでの操作
期間中、酸化帯域Bにおける段階のすべては
1ppm以下のレベルに維持された。両期間中、有
効酸素を制御する試みはなされず、そして除去さ
れたBOD(未過流入液−過流出液)のポンド
当り使用酸素1.5ポンド以上〔lbO2/lbBODR(U
−F)〕である比較的高い酸素消費により示され
るように酸化帯域中では酸素は豊富に入手可能で
あつた。 高いDOレベルでの操作は低いDOレベルでの
それよりも良好なホスフエート除去を示した。こ
れはより高いF/M(全体)比およびより高い
BODS/PS比の故である。 例2の操作データは表3に示されている。
[Table] The results during operation of the system described in Example 2 are satisfactory.
It has been shown that as long as BOD is oxidized in oxidation zone B, DO is not the only option for removing phosphates from wastewater. i.e. less than 1ppm
By manipulating the oxidation zone at the DO level, aeration forces can be reduced. Example 2 The same pilot plant equipment operated in Example 1B was used. It was operated at high DO levels (10 ppm) in the oxidation zone for approximately two weeks. At yet another time point, the device is operated at lower DO levels (0.27 ppm) for one week. During operation at low DO levels, all of the steps in oxidation zone B are
Maintained at a level below 1ppm. During both periods, no attempt was made to control available oxygen, and more than 1.5 pounds of oxygen used per pound of BOD removed (lbO 2 /lbBOD R (U
-F)] Oxygen was abundantly available in the oxidation zone as indicated by the relatively high oxygen consumption. Operation at higher DO levels showed better phosphate removal than that at lower DO levels. This results in a higher F/M (overall) ratio and a higher
This is because of the BOD S /P S ratio. The operating data for Example 2 is shown in Table 3.

【表】 表2の操作から酸化帯域における酸素移動のた
めの実質的エネルギーが節約できることが明らか
である。すなわち、DOレベル10ppmでの操作に
比較して例えば0.5ppmのDOレベルにおける酸化
帯域Bの操作によりエネルギー要求において23%
の節約が実現できると計算される。この計算は大
気圧下での水中酸素溶解度により判定される系へ
の比較的純粋な酸素の使用に基づいている。 例2の結果から更に本発明による系中のホスフ
エートの除去は一般に酸化帯域中に高いDOが存
在するかまたは低いDOが存在するかによつて影
響されないことが判る。それ故に酸化帯域中の
DOが1ppm以下のレベルである場合には流入総
BOD5の2%以下がBOD収着帯域中で酸化され且
つ流入総BOD5の30%以上が系全体で酸化される
限りにおいては安定な操作の期間中A/O方式の
満足な操作結果が得られることは明らかである。 次の例3は所望種のホスフエート除去性微生物
が初期処理段階において酸素添加を採用する在来
の活性スラツジ系に添加されるとしても、これら
の初期に優勢な微生物は洗去されてしまいそして
系はそのホスフエート除去能力を喪失することを
示している。これらの結果はA/O方式のBOD
収着帯域中で所要の生物学的ストレスを担持する
ことの重要性を示す。この場合BOD収着帯域は
存在していない。 例 3 1.2容量部の5個の等しい酸化段階を包含する
系が操作中のA/Oユニツトから得られた活性化
されたホスフエート除去性スラツジで充分に種付
けされた。種付け後引続いての4週間の操作結果
が表4に報告されている。 系の構成を変更して操作の第3および4週の間
は0.4容量部の初期酸化段階そしてその後に1.4容
量部の4個の等しい酸化段階を設けた。
Table 2 It is clear from the operation of Table 2 that substantial energy can be saved for oxygen transfer in the oxidation zone. That is, operating oxidation zone B at a DO level of e.g. 0.5 ppm reduces energy requirements by 23% compared to operating at a DO level of 10 ppm.
It is calculated that the savings can be realized. This calculation is based on the use of relatively pure oxygen in the system as determined by the oxygen solubility in water at atmospheric pressure. The results of Example 2 further demonstrate that phosphate removal in systems according to the present invention is generally not affected by whether high or low DO is present in the oxidation zone. Therefore in the oxidation zone
Total inflow if DO is at a level below 1 ppm
Satisfactory operating results of the A/O regime can be achieved during periods of stable operation as long as less than 2% of the BOD 5 is oxidized in the BOD sorption zone and more than 30% of the total incoming BOD 5 is oxidized throughout the system. The gains are clear. Example 3 below shows that even though the desired species of phosphate-removing microorganisms are added to a conventional activated sludge system that employs oxygenation in the initial treatment stages, these initially predominant microorganisms are washed out and the system shows that it loses its phosphate removal ability. These results are BOD of A/O method.
It shows the importance of carrying the required biological stress in the sorption zone. In this case there is no BOD sorption band. Example 3 A system containing 1.2 parts by volume of five equal oxidation stages was fully seeded with activated phosphate-removing sludge obtained from an operating A/O unit. The results of the subsequent 4 weeks of operation after seeding are reported in Table 4. The system configuration was modified to provide an initial oxidation stage of 0.4 parts by volume during the third and fourth weeks of operation followed by four equal oxidation stages of 1.4 parts by volume.

【表】 上記に示されるように、安定な操作が確立され
そして所望のホスフエート除去作用をもつバイオ
マスが発現されたとしても、BOD収着帯域はそ
の帯域中の酸化を制限するような条件下に保たれ
ることが重要である。すなわち、二次清澄器およ
び再循環スラツジ移行管路中における適当な滞留
時間を設けてBOD収着帯域に再循環されるスラ
ツジ中に実質的量のNO- Xが存在するのを避ける
べきである。 例 4 約6ケ月の間一連の実験を行なつてA/Oユニ
ツト中の都市廃水からの燐含有物の除去および酸
素消費に対するF/M比(全体)の効果を判定し
た。 安定なA/Oユニツトに表5に示される構成を
有する各期間中米国ニユーヨーク州ロチエスター
の廃水を供給した。表5のデータをプロツトする
と判るように、酸素消費はF/M比(全体)の増
大につれて減少し、他方燐含有分の純除去は約
0.3〜約0.8のF/M比(全体)の範囲で最高であ
つた。
[Table] As shown above, even if stable operation is established and a biomass with the desired phosphate removal properties is developed, the BOD sorption zone remains under conditions that limit oxidation in that zone. It is important that it is maintained. That is, adequate residence time in the secondary clarifier and recirculating sludge transfer line should be provided to avoid the presence of substantial amounts of NO - X in the sludge recycled to the BOD sorption zone. . Example 4 A series of experiments were conducted over a period of approximately 6 months to determine the effect of F/M ratio (overall) on phosphorous removal from municipal wastewater and oxygen consumption in an A/O unit. A stable A/O unit was supplied with Lochiester, NY, USA wastewater during each period having the configuration shown in Table 5. As can be seen by plotting the data in Table 5, oxygen consumption decreases with increasing F/M ratio (overall), while net removal of phosphorus content is approximately
The highest F/M ratio (overall) ranged from 0.3 to about 0.8.

【表】 例 5 次記は0.3ppmに酸化帯域において維持される
DOレベルでのA/O方式の優れた操作を示す本
発明による好適な操作であり、その際所要の通気
エネルギーにおいて大なる節約が得られるもので
ある。 パイロツトプラントは各58ガロンの3個の区分
を有するBOD収着帯域および各147ガロンの4個
の区分を有する酸化帯域からなつていた。操作条
件および結果は表6に示される。
[Table] Example 5 The following is maintained at 0.3 ppm in the oxidation zone
The preferred operation according to the invention shows the superior operation of the A/O system at the DO level, resulting in significant savings in the required ventilation energy. The pilot plant consisted of a BOD sorption zone with three sections of 58 gallons each and an oxidation zone with four sections of 147 gallons each. Operating conditions and results are shown in Table 6.

【表】 上記表6からすると、酸化帯域中で比較的低い
DOレベルで操作する際にはA/O方式は満足に
機能することが明らかである。かかる低DO操作
では、空気から液体への酸素移動のためのエネル
ギーはかなり節約できる(酸素消費が同じとし
て)。DO3での操作に比してより低DOレベルに
おいて達成される節約を計算すると空気を使用し
且つ液中の酸素飽和レベルが8ppmであると仮定
して次のとおりである。 BOD酸化帯域中のDO(ppm) 0.3 1.0 2.0 3.0 エネルギー節約% 65 29 17 0 本発明は初期BOD収着帯域につずいて酸化帯
域がある系(A/O方式)に関連して述べられて
いるけれども、これはBOD収着帯域と酸化帯域
との間に無酸素性帯域が設けられているNOX
去のための系にも同様に適用できる。 総流入BOD5の1%以下が収着帯域で酸化され
ていることを注目すべきである。
[Table] According to Table 6 above, it is relatively low in the oxidation zone.
It is clear that the A/O method works satisfactorily when operating at the DO level. In such low DO operation, considerable energy savings for oxygen transfer from air to liquid can be achieved (assuming the same oxygen consumption). Calculating the savings achieved at lower DO levels compared to operation with DO3 using air and assuming an oxygen saturation level of 8 ppm in the liquid is as follows: DO in BOD oxidation zone (ppm) 0.3 1.0 2.0 3.0 % Energy Savings 65 29 17 0 The invention is described in relation to a system in which there is an oxidation zone following the initial BOD sorption zone (A/O mode). However, it is equally applicable to systems for NOx removal in which an anoxic zone is provided between the BOD sorption zone and the oxidation zone. It is noteworthy that less than 1% of the total influent BOD 5 is oxidized in the sorption zone.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

添付図面は本発明を実施するための系の一例を
示す模式図である。
The accompanying drawings are schematic diagrams showing an example of a system for carrying out the present invention.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 活性スラツジ系を操作するにあたり、 (a) 最初に活性バイオマスをBOD含有廃水流入
液とBOD収着帯域中で混合することにより混
合液を生成させ、その際混合は総BOD5の5%
以下が酸素またはその他の酸化剤により酸化さ
れ且つ可溶性BOD5の少くとも25%がその収着
帯域中のバイオマスにより収着されるように選
ばれた条件下で行われるものとし、 (b) つづいての酸化帯域において、前記バイオマ
スに収着されたBODの少くとも一部を含めて
混合液中に含有されたBODを、総流入BOD5
少くとも30%が酸化されるように制御された通
気条件(かかる条件は酸化帯域中の溶解酸素含
量が1ppm以下であることを含む)下において
酸化せしめ、 (c) より濃密なスラツジを含むバイオマスから上
澄み液を分離するように前記の酸化された混合
液を沈殿させ、そして (d) 前記の一層濃密なスラツジの少くとも一部分
を再循環させて前記の最初のBOD収着帯域中
に活性バイオマスを提供する ことを特徴とする、活性スラツジ系の操作方法。 2 流入廃水の可溶性BOD5の少くとも50%が収
着帯域中でバイオマスにより収着される、前記第
1項記載の方法。 3 BOD収着帯域が一連の少くとも2個の水理
的に区別できる連続した段階を包含する、前記第
1項記載の方法。 4 酸化帯域が一連の少くとも2個の水理的に区
別できる連続した段階を包含している、前記第1
項記載の方法。 5 初めのBOD収着帯域が流入総BOD5の2%よ
り以下がその帯域で酸化されるような嫌気的条件
下に保たれている、前記第1項記載の方法。 6 廃水流入液がホスフエート分を含有してお
り、そのホスフエートの大部分は酸化帯域液中の
溶液から除去されそしてバイオマス中にポリホス
フエートとして貯蔵される、前記第1項記載の方
法。 7 廃水流入液の導入速度が前記収着帯域および
前記酸化帯域における総バイオマスに相関して
0.3より大きい全F/M比(ここでFは1日当り
廃水流入液により導入される総BOD5の重量であ
りそしてMはBOD収着帯域および酸化帯域中に
含有されるバイオマスすなわち揮発性懸濁固体分
の重量である)を与えるようになつている、前記
第1項記載の方法。 8 系がBOD収着帯域と酸化帯域との中間に無
酸素性帯域を包含しており、そして廃水流入液の
導入速度が前記収着帯域、無酸素性帯域および酸
化帯域に含有される総バイオマスと相関されて
0.3より大きい全F/M値(ここでFは1日当り
廃水流入液により導入される総BOD5の重量であ
りそしてMはBOD収着帯域、無酸素性帯域およ
び酸化帯域中に含有されるバイオマスすなわち揮
発性懸濁固体分の重量である)を与えるようにな
つている、前記第1項記載の方法。 9 BOD収着帯域中の条件がその帯域中での
F/M比(ここでFは1日当り廃水流入液により
導入される総BOD5でありそしてMはBOD収着帯
域中に含有されるバイオマスすなわち揮発性懸濁
固体分の重量である)を10以下とするように制御
されている、前記第1項記載の方法。 10 BOD収着帯域におけるF/M比が5より
以下に保たれている、前記第9項記載の方法。 11 総流入BOD5の1%より以下がBOD収着帯
域中で酸素またはその他の酸化剤により酸化され
るような条件下でBOD収着帯域が操作される、
前記第1項記載の方法。 12 系中のバイオマスの少くとも一部分が前記
第1項記載の条件下ですでに定常状態操作に達し
ている系から得られたバイオマスを種付けするこ
とにより得られたものである、前記第1項記載の
方法。
[Claims] 1. In operating an activated sludge system, (a) a mixed liquor is first produced by mixing activated biomass with a BOD-containing wastewater influent in a BOD sorption zone, where the mixing is total; 5% of BOD 5
(b) shall be carried out under conditions selected such that at least 25% of the soluble BOD 5 is oxidized by oxygen or other oxidizing agent and sorbed by the biomass in its sorption zone; In each oxidation zone, the BOD contained in the mixture, including at least a portion of the BOD sorbed to the biomass, is controlled such that at least 30% of the total influent BOD 5 is oxidized. (c) said oxidized sludge is oxidized under aeration conditions (such conditions include a dissolved oxygen content of 1 ppm or less in the oxidation zone); an activated sludge system, characterized in that the mixture is precipitated, and (d) at least a portion of said denser sludge is recycled to provide active biomass in said first BOD sorption zone. Method of operation. 2. The method of paragraph 1, wherein at least 50% of the soluble BOD 5 of the influent wastewater is sorbed by biomass in the sorption zone. 3. The method of claim 1, wherein the BOD sorption zone comprises a series of at least two hydraulically distinct successive stages. 4. said first oxidation zone comprising a series of at least two hydraulically distinct successive stages.
The method described in section. 5. The method of paragraph 1, wherein the initial BOD sorption zone is maintained under anaerobic conditions such that less than 2% of the total influent BOD 5 is oxidized in that zone. 6. The method of claim 1, wherein the wastewater influent contains a phosphate content, the majority of the phosphate being removed from solution in the oxidation zone liquid and stored as polyphosphate in the biomass. 7. The rate of introduction of wastewater influent is correlated to the total biomass in the sorption zone and the oxidation zone.
Total F/M ratio greater than 0.3, where F is the weight of total BOD 5 introduced by the wastewater influent per day and M is the biomass contained in the BOD sorption and oxidation zones, i.e. volatile suspension. 2. The method according to claim 1, wherein the method is adapted to provide a weight of solids. 8. The system includes an anoxic zone intermediate the BOD sorption zone and the oxidation zone, and the rate of introduction of the wastewater influent is proportional to the total biomass contained in the sorption zone, anoxic zone, and oxidation zone. correlated with
Total F/M value greater than 0.3, where F is the weight of total BOD 5 introduced by the wastewater influent per day and M is the biomass contained in the BOD sorption zone, anoxic zone and oxidation zone. 2. The method according to claim 1, wherein the method is adapted to provide a weight of volatile suspended solids. 9 The conditions in the BOD sorption zone are the F/M ratio in that zone (where F is the total BOD 5 introduced by the wastewater influent per day and M is the biomass contained in the BOD sorption zone). In other words, the method according to item 1, wherein the weight of volatile suspended solids is controlled to be 10 or less. 10. The method of claim 9, wherein the F/M ratio in the BOD sorption band is kept below 5. 11. The BOD sorption zone is operated under conditions such that less than 1% of the total influent BOD 5 is oxidized by oxygen or other oxidizing agent in the BOD sorption zone;
The method according to item 1 above. 12. Paragraph 1 above, wherein at least a portion of the biomass in the system is obtained by seeding biomass obtained from a system that has already reached steady state operation under the conditions described in Paragraph 1 above. Method described.
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