JPH0461993A

JPH0461993A - 有機性汚水の生物学的硝化脱窒素方法および装置

Info

Publication number: JPH0461993A
Application number: JP2168272A
Authority: JP
Inventors: Katsuyuki Kataoka; 克之片岡
Original assignee: Ebara Research Co Ltd; Ebara Infilco Co Ltd
Current assignee: Ebara Corp; Ebara Research Co Ltd
Priority date: 1990-06-28
Filing date: 1990-06-28
Publication date: 1992-02-27

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は下水、し尿などの窒素成分を含有する有機性汚
水の生物学的硝化脱窒素方法および装置に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

従来、汚水の生物学的処理は浮遊微生物処理、生物膜処
理等の手段を嫌気的、好気的、もしくはこれら両者の組
合せにて適用することにより実施されてきている。

特に、嫌気性ろ床及び好気性ろ床を組み合わせた汚水処
理は、例えば、嫌気性処理−好気性処理→好気性ろ床と
いうプロセスを用いることかてきるのて嫌気性ろ床又は
好気性ろ床単独処理に比へ発生汚泥量を低減することか
できて有利である他、多角的な処理か実施できるのでそ
の応用範囲も極めて広いという利点もある。

例えば、本出願人は、先にＢ［）ＤおよびＳＳを含む有
機性汚水を嫌気性浸漬生物濾床では上向流で処理し、次
いてこの処理水を好気性浸漬生物濾床で下向流で処理す
る省エネルギー、簡易なプロセスで済む方法を提案した
。

又、本出願人は、脱窒素処理を包含した処理方法の維持
管理性および処理施設の規模を改善するために、有機性
汚水と硝化液とを帯状の生物接触材を充填した濾床に上
向流で供給して、ＢＯＤとＮＯ。

を除去した後、該濾床からの流出水を好気性生物浸漬濾
床に下向流で供給し、ＮＨ３−Ｎを硝化すると共にＳＳ
を濾過除去するという方法を提案した。この方法はエア
レーションタンク、沈澱池か不要という大きな特長を持
っている。

〔発明か解決しようとする課題〕

しかしなから、本発明者かこの従来技術を詳細に追試し
た結果、次のような問題点か見出され、理想的方法とは
言えないことか判明した。

即ち、 ■　下向流好気性生物濾床による硝化、ＳＳ除去部にお
いて、濾床の目詰まりか速く、頻繁な濾床洗浄を行わな
ければならない。

■　処理速度か小さく、下水を充分硝化・脱窒素処理す
るのに必要な滞留時間は、水温２１〜２８°Ｃという高
水温の好条件でさえ、およそ９ｈｒという長時間を必要
としている。従って、装置の設置面積および建設コスト
か大きい。

■　脱窒素のための濾床として帯状（ひも状）の生物接
触材を使用しているため、脱窒素部の水面にスカムが発
生してしまう。また悪臭が放散してしまう。硝化部水面
からも悪臭か発生する。

本発明は従来の最新技術の上記欠点を完全に解決するこ
とを課題としており、具体的には、（ａ）　　生物濾床
部の目詰まり進行を著しく小さくし、濾床洗浄頻度を大
幅に減少させる。

（ｂ）　　硝化脱窒素速度を８〜９倍と大幅に高める。

この効果によって装置の設置面積と建設コストを飛躍的
に低減させる。

（Ｃ）　　脱窒素部および硝化部の水面のスカム発生と
悪臭の飛散を防止する。

ことを解決課題としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は下記（１）〜（３）記載のものであり、これに
より上記課題を解決できる。

（１）　　ＳＳとアンモニアを含む有機性汚水を粒状濾
材（平均粒径ｄ１）を充填した嫌気性浸漬生物濾床Ａに
硝化液と共に上向流で供給し、ＳＳ濾過と脱窒素を進行
せしめた後、該濾床Ａからの流出水を粒状濾材（平均粒
径ｄｚ）を充填した好気性浸漬生物濾床Ｂに上向流で供
給し、ＳＳ濾過と硝化を進行せしめ、該濾床Ｂからの流
出水の一部を前記濾床Ａの下部に供給し、かつｔＬ＞６
２の条件を満たす粒状濾材を選択することを特徴とする
有機性汚水の生物学的硝化脱窒素方法。

（２）前記濾床Ｂからの流出水の残部を粒状濾材濾過層
に供給することを特徴とする上記（１１記載の有機性汚
水の生物学的硝化脱窒素方法。

（３）粒状濾材（平均粒径ｄ１）か充填され、ＳＳとア
ンモニアを含む有機性汚水と硝化液とか上向流で供給さ
れ、ＳＳ濾過と脱窒素か進行せしめられる嫌気性浸漬生
物濾床Ａと、粒状濾材（平均粒径ｄ２）か充填され、該
濾床Ａからの流出水か上向流で供給され、ＳＳ濾過と硝
化が進行せしめられる好気性浸漬生物濾床Ｂとからなる
有機性汚水の生物学的硝化脱窒素装置であって、該濾床
Ｂからの流出水の一部を前記濾床Ａの下部に供給する手
段か設けられ、かつｄ＋＞ｄ２の条件を満たす粒状濾材
を選択することを特徴とする有機性汚水の生物学的硝化
脱窒素装置。

本発明は、嫌気性浸漬生物濾床Ａ（以下、単に濾床Ａと
言う。）と好気性浸漬生物濾床Ｂ（以下、単に濾床Ｂと
言う。）を組合せた有機性汚水の処理方法および処理装
置を提供するものであるが、その特徴は、濾床Ａに充填
される粒状濾材を濾床Ｂに充填される粒状濾材より大き
な粒径を有するものを使用し、かつ濾床ＡてＮ０ｘ−Ｎ
のＮ２への脱窒素反応とＳＳの濾過除去を上向流て行い
、この処理水を濾床ＢてＮＨ３−ＮのＮ０ｘ−Ｎへの硝
化反応とＳＳ除去を上向流で行い、この処理水の一部を
前記濾床Ａへ供給・循環するものであり、特に、該粒状
濾材の粒径を濾床Ａと濾床Ｂとて限定したことおよび濾
床Ａ、Ｂへの通水方向を上向流に限定したことにより濾
床Ａ、Ｂの通水滞留時間および洗浄頻度を大幅に低減し
て処理効率を向上し、かつ悪臭を完全に防止したもので
ある。

本発明において処理される有機性汚水は、少なくともＳ
ＳおよびＮＨ３−Ｎを含むが、その他、ＢＯＤ、ＣＯＤ
、色度等任意の成分を含有してよい。

濾床Ａ、Ｂの粒状濾材としては、無機および有機系の各
種公知の素材を使用でき、濾床Ａの粒状濾材としては、
平均粒径か２〜２０ｍｍの範囲、好ましくは、４〜８ｍ
ｍの範囲から選択される。

濾床Ｂの粒状濾材の平均粒径は、２〜８ｍｍの範囲、好
ましくは、２〜４ｍｍの範囲から選択される。濾床Ａの
濾材粒径（ｌを濾床Ｂの濾材粒径（ｄ２）よりも大きく
することは重要であり、ｄ、＜ｄ２とすると原水中のＳ
Ｓか濾床Ａの下部において捕捉除去されてしまい、濾床
Ａの目詰まりか激しく頻繁な洗浄を行わないと処理継続
かできな・（なり、実用性か劣ることになる。

汚水と硝化液の合計流量を通水するときの濾床Ａの濾過
速度は、通常の下水を処理する場合１００〜３００ｍ／
ｈｒの範囲、好ましくは、１５０〜２５０ｍｍ／ｈｒの
範囲から選択される。濾床Ｂの濾過速度は、７０〜３０
０ｍ／ｈ　ｒの範囲、好ましくは、１５　Ｃ）〜２５０
ｍｍ／ｈ　ｒの範囲から選択され、原水水質、粒状濾材
の粒径、粒状濾材の充填率を考慮することにより所望の
値に設定される。

本発明において、濾床Ａに有機性汚水と共に導入される
硝化液は、濾床Ｂで処理された流出水のみから構成され
ても、別途能の工程から導入されるものでもよい。また
、濾床Ａへの硝化液の導入に際し、Ｎｏ、−Ｎ生成に使
われるＢＯＤの補足のためのＢＯＤ富化汚水液、アルコ
ール、酢酸等を別途混入してもよい。

又、濾床ＡにおけるＳＳの除去率は、濾床Ａおよび濾床
Ｂの充分な濾過速度および洗浄頻度の低減を補償するた
めに５０〜９０％、好ましくは８０〜８５％の範囲に調
整されるとよい。

該嫌気性濾床Ａにて処理された処理水、即ち流出水は、
該濾床Ｂに上向流導入されるか、濾床Ｂは硝化菌の他、
ＢＯＤ酸化菌等を保持していてもよい。

濾床Ｂて該流出水中のＮＨ３−ＮをＮＯ，−Ｎに硝化し
た硝化液は、原水流入量の１００〜５００％、好ましく
は、２００〜４００％が濾床Ａに導入・循環されるとよ
い。

本発明において、濾床Ｂで上向流処理された硝化液、即
ち流出水は、一部は上述の通り濾床Ａに循環されるが残
部は所定の基準を満たすなら放流できるが、更に該流出
水を濾床Ａ、Ｂとは別の粒状濾材濾過層に通水して水質
を上げてもよい。

該粒状濾材濾過層の粒状濾材の平均粒径は、濾床Ｂのそ
れより小さいことか好ましい。

〔作用〕

第１図を参照しながら本発明の構成と作用を詳しく説明
する。

本発明の好ましい態様では、本発明は３つの主要部から
構成されている。

即ち、濾床Ａの脱窒素部、濾床Ｂの硝化部、および粒状
濾材濾過層Ｃの濾過部の主要部から成立している。

濾床ＡおよびＢは、アンスラサイト、粒状活性炭、各種
粒状鉱物、プラスチック粒子、軽量粒状骨材などから選
ばれる粒状固体の充填固定床として構成されている。

粒状濾材濾過層Ｃは、濾床Ｂと同様に散気部材を設は好
気性生物濾床として操作することもてきるようになって
いる。

しかして、下水なと窒素成分を含有する有機性汚水１を
濾材粒径の大きな濾床Ａの下部に硝化液２とともに供給
する。

汚水１中にＳＳか高濃度で含まれる場合は、ＳＳ沈澱部
りを濾床Ａの下部に設けるのか好ましい。

また、汚水１に凝集剤３を注入し、凝集沈澱処理を行う
ことも可能で、この場合は沈澱部を設けることか必要で
あるか、図のように濾床Ａの下部に一体的に設けること
もてきる。また、凝集剤３の注入をしない場合も、該沈
澱部りを設けることかできる。

さて、濾床Ａを構成する粒径濾材の表面には、脱窒素菌
の生物膜か発達しており、硝化液２中に含まれるＮ０ｘ
−Ｎか汚水１中のＢＯＤ成分を水素供与体として脱窒素
菌によりＮ２ガスに還元され高速に脱窒素される。同時
に汚水ｌ中の微細ＳＳ、コロイドも濾過除去される。

ここで、汚水１と硝化液２を濾材粒径の大きめの濾床Ａ
に下向流でなく上向流で供給し、ＮＯ，−Ｎの還元とＳ
Ｓの濾過除去を進ませることが、本発明の第１のポイン
トである。

もし、汚水１と硝化液を濾床Ａに下向流で供給すると、
濾床Ａの上部表層部で激しい目詰まりか発生し、濾床Ａ
を頻繁に洗浄しなけれはならないという大きな欠点を引
きおこす。

これに対し上向流の場合は、濾床Ａの高さ方向全体に渡
ってＳＳか捕捉されることか認められ、濾床Ａの目詰ま
りの進行か緩慢になることか判明した。また、水面での
スカム発生、悪臭発散も認められなかった。

なお、脱窒素濾床Ａの生物付着濾材として、前述の従来
技術のような帯状ないし紐状の濾材を用いると、脱窒素
速度の減少、ＳＳの濾過効果の劣化および水面における
スカム生成および悪臭発散という欠点があることか確認
された。

なお、汚水１中のＢＯＤ濃度か窒素成分濃度に比較して
低濃度の場合には、メタノール、エタノール、酢酸等の
有機炭素源４を注入するのか良い。

しかして、濾床Ａの上部からの脱窒素処理された流出水
５を酸素含有気泡９とともに濾床Ｂの上向流で通水し、
ＮＨ，−Ｎの硝化と残留ＳＳの除去を行つ。

濾床Ｂの粒状濾材の表面には硝化菌か付着発達しており
流出水５中のＮＨ３−Ｎか高速に硝化されるとともに残
留ＳＳ成分か生物膜への付着捕捉なとにより濾過除去さ
れる。ここて、濾床Ｂの粒状濾材の粒径を濾床Ａのそれ
より小さくすることか重要である。濾床Ｂの上部から流
出する硝化液６の一部は、循環ポンプ７により濾床Ａの
下部にリサイクルされる。

一方、硝化液６の残部（流量は汚水１の流入量に等しい
）８を粒状濾材濾過層Ｃ（以下、濾過層Ｃと略記する。

）に供給しく上向流、下向流のいずれてもかまわない）
、硝化液８中に含まれる微量のＳＳのポリッシング除去
を行う。なお、濾過層Ｃの下部より酸素含有気泡１０を
供給しつつ濾過処理を行うことによって、濾過層Ｃの濾
材の表面に生物膜を発達させることかでき、硝化液８中
に残留する微量のＢＯＤ　、　ＮＨ３−Ｎを生物学的に
除去できるので好ましい。

１１は処理水てあり、ＢＯＤ　、　ＳＳ、窒素とも数■
／βとなっている。

濾床Ｂを上向流で行いＳＳの濾過とＮＨ３−Ｎの硝化を
同時に遂行する点は本発明の重要ポイントであり、この
ことにより濾床Ｂの濾過継続時間を著しく延長できる。

即ち、濾床Ｂを下向流で操作する場合のおよそ３倍の濾
過継続か可能である。しかし、上向流法は酸素含有気泡
と水か並流で上昇するため、濾材か気泡の上昇時に動揺
することかあり、ＳＳの濾過効果か下向流法よりもやや
劣ることが知見された。

従って、硝化液８中のＳＳを常時１０■／ｌ以下にする
ことか困難になることかある。この状況への対応策とし
ては、濾過層Ｃを設けることか極めて有効である。

即ち、上向流浸漬濾床Ｂによる硝化部と下向流または上
向流の濾過層Ｃとを直列構成することにより、「濾床Ａ
、Ｂの目詰まり進行を遅くし、洗浄頻度を減少てき、か
つ処理水のＳＳを常時１０■／ｌ以下にするという２つ
の相反する条件を満足させることかできる」という重要
効果を得ることかできる。

勿論、放流水の水質規制かあまり厳しくなく、５Ｓ２０
■／ｌ以下程度でかまわないケースでは、濾過層Ｃを省
略して差し支えないか、高度のＳＳ除去を達成しようと
する場合は濾過層Ｃは大きな役割を果たす。

しかも、汚水中のＮＨ３−Ｎ濃度か急増した場合には、
濾床ＢにおいてＮＨ３−Ｎか完全に硝化できなることか
起こり得るか、この状況に対しても濾過層Ｃの下部から
酸素含有ガスを供給することにより、濾過層Ｃを硝化部
として機能させることかてき、ＮＨ３−Ｎか残留した放
流水を公共用水域に放流することを防ぐことができる。

即ち、濾過層Ｃか安全弁として機能する。濾過層Ｃの濾
材としてはＣＯＤ、色度の除去機能を併せもつ粒状活性
炭か最適である。

尚、第１図の１２ａ、１２ｂは濾床Ｂ、濾過層Ｃの洗浄
用水の供給ラインてあり、１３ａ、１３ｂ、１３ｃは洗
浄排水の流出管である。

濾床Ａの洗浄には、汚水１の流量を増加させ、濾床Ａを
流動化させればよく、特別な洗浄用水は不要である。１
４は濾床Ａの洗浄時に使用する空気であり、濾床Ａ内を
空気洗浄するものである。

１５は沈澱汚泥の排泥管である。

以上説明した本発明の技術思想の骨子を要約すれは、「
脱窒素側の生物濾床を粒径の大きな粒状濾材とし、上向
流で操作し、汚水中のＳＳの濾過除去と脱窒素を同時に
遂行する。更に、硝化用の生物濾床を上記脱窒素側の生
物濾床の濾材のそれより粒径を小さくし、上向流で行う
ことによって、残留ＳＳの濾過除去と硝化を同時に行う
」という、前述の従来技術とは対照的な思想である。

この結果、次のような重要効果を得ることか可能となり
、従来技術の欠点を完全に解決できることか確認された
。

〔発明の効果〕

■　脱窒素速度および硝化速度は、濾床内の脱窒製画の
濃度と硝化菌の濃度に比例するか、従来技術は硝化部を
下向流に生物濾床として操作しているため、目詰まり進
行か速く濾過速度１８〜２０ｍ／日という低速度でさえ
、１日１回以上の濾床洗浄を行わなければならなかった
。濾床洗浄とは、言い換えれは濾床内の微生物を強制的
に系外に洗い出す操作であるのて、濾床の洗浄頻度と濾
床内に維持される生物濃度は、逆比例の関係にある。即
ち、脱窒素および硝化速度は、濾床の洗浄頻度か少ない
はと向上する。

本発明は従来技術に比べ濾床洗浄頻度を大幅に少なくて
きる結果、高速の脱窒素、硝化の各反応を達成でき、装
置の大幅なコンパクト化か可能である。

■　脱窒素部をＳＳの捕捉効果の高い粒状濾材浸漬濾床
としたのて水面部てのスカム発生が全くない。悪臭の発
散も認められない。

■　硝化部水面より清澄処理水か泉のように流出するの
に、従来技術に比べ、美観か圧倒的に優れており、悪臭
も生物脱臭されているので、水面から悪臭の発生か全く
ない。

■　濾床の目詰まり進行は非常にすくないか、ＳＳの高
度な除去効果かやや劣る上向流硝化濾床に後続して濾過
層Ｃを設けたのて常にＳＳ数■／βの清澄処理水を得る
ことかできる。

〔実施例〕

以下、本発明の具体的実施例を説明するか、本発明はこ
れに限定されるものではない。

神奈川県藤沢市団地下水を原水として、本発明の実験を
第１図のフローシートにもとづいて行った。

実験条件を表−１に示す。

と極めて長時間の濾過か可能であった。

この本発明実験結果、前述の従来技術と比較すると処理
速度かおよそ９倍（滞留時間１／９）に向上し、ワンサ
イクルの通水可能量（洗浄から次の洗浄までに通水でき
た原水流量を意味する）か約３倍増加し、飛躍的な技術
改善か達成できた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明装置および方法の一実施例を説明する
ためのフローシートを示す図である。符号の説明１：汚水　　　　　　　２：硝化液３：凝集剤　　　　　　４．有機炭素源５、流出水　　
　　　　６：硝化液の−０７：循環ポンプ　　　　８：
硝化液の残部９．１吐酸素含有気泡　　１１：処理水１
２ａ、　１２ｂ：洗浄用水の供給ライン１３ａ、　１３
ｂ、　１３ｃ：洗浄排水の流出管原水処理量は３ｒｎ’
／ｄて実験を行い、３力月連続実験を行った。実験開始後１力月で濾材に脱窒製画、硝化菌か充分付着
したので２力月から一日一回コンポジットサンプルを水
質分析に供した。表−２に水質分析の平均値を示す。また、濾過継続時間（濾抗か５達するまでの経過時間）、濾床Ａ　　　　　３８ｈｒ濾床Ｂ　　　　　２６ｈｒ濾過層Ｃ７２ｈｒＱＱｍｍＪ（２０に

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ＳＳとアンモニアを含む有機性汚水を粒状濾材（
平均粒径ｄ＿１）を充填した嫌気性浸漬生物濾床Ａに硝
化液と共に上向流で供給し、ＳＳ濾過と脱窒素を進行せ
しめた後、該濾床Ａからの流出水を粒状濾材（平均粒径
ｄ＿２）を充填した好気性浸漬生物濾床Ｂに上向流で供
給し、ＳＳ濾過と硝化を進行せしめ、該濾床Ｂからの流
出水の一部を前記濾床Ａの下部に供給し、かつｄ＿１＞
ｄ＿２の条件を満たす粒状濾材を選択することを特徴と
する有機性汚水の生物学的硝化脱窒素方法。
（２）前記濾床Ｂからの流出水の残部を粒状濾材濾過層
に供給することを特徴とする請求項１記載の有機性汚水
の生物学的硝化脱窒素方法。
（３）粒状濾材（平均粒径ｄ＿１）が充填され、ＳＳと
アンモニアを含む有機性汚水と硝化液とが上向流で供給
され、ＳＳ濾過と脱窒素が進行せしめられる嫌気性浸漬
生物濾床Ａと、粒状濾材（平均粒径ｄ＿２）が充填され
、該濾床Ａからの流出水が上向流で供給され、ＳＳ濾過
と硝化が進行せしめられる好気性浸漬生物濾床Ｂとから
なる有機性汚水の生物学的硝化脱窒素装置であって、該
濾床Ｂからの流出水の一部を前記濾床Ａの下部に供給す
る手段が設けられ、かつｄ＿１＞ｄ＿２の条件を満たす
粒状濾材を選択することを特徴とする有機性汚水の生物
学的硝化脱窒素装置。