JPS649074B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は廃水処理装置に係り、特に廃水中の窒
素成分を生物学的に除去するための装置に関す
る。

〔従来の技術〕

従来のこの種装置は、脱窒槽−硝化槽−沈殿槽
からなり、好気性の硝化菌と嫌気性の脱窒菌を含
む汚泥を前記各槽に浮遊状態で循環させることに
より、廃水中の窒素成分を除去するものであつ
た。

このため、第１に、脱窒槽に浮遊する硝化菌お
よび硝化槽に浮遊する脱窒菌は窒素除去に有効に
利用されないという、窒素除去効率上の欠点があ
つた。

第２に、厳寒期においては、前記硝化菌、脱窒
菌の活性が低下し、増殖速度も小さいため、適正
な菌濃度を維持することが困難であり、所期の窒
素除去の目的を達成できなくなるという欠点があ
つた。

第３に、沈殿槽で分離される余剰汚泥の発生量
が比較的多く、その処理処分に費用がかかるとい
う問題点があつた。

第３に、沈殿槽の上澄水である処理水は、放流
基準には適合するとしても、塩濃度、固形物濃度
などがまだ高いため、再利用の面で難点があつ
た。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の目的は上記従来技術の欠点を解消し、
窒素除去効率が良いとともに、余剰汚泥の発生量
が少なく、清澄な処理水を得ることができる廃水
処理装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は高分子担体内に微生物を固定化した固
定化微生物が廃水を処理する上で効率がよく、余
剰汚泥の発生量も少ないこと、および清澄な処理
水を得るための手段として膜モジユールの利用が
好適であることに着目し、これらの技術を廃水の
窒素除去技術に適用することによつて、前記の目
的を達成したものである。

すなわち、本発明は脱窒菌を高分子担体に包括
固定した固定化脱窒菌を内部に収容した嫌気槽
と、硝化菌を高分子担体に包括固定した固定化硝
化菌を内部に収容した好気槽を備える。嫌気槽で
は処理すべき廃水を上向流で導入し、嫌気条件下
で前記固定化脱窒菌と接触させる。硝化槽では嫌
気槽を経由した廃水を下向流、好気条件下で前記
固定化硝化菌と接触させる。この好気槽の下部に
は膜モジユールを配置し、膜モジユールの下方に
は曝気手段を備える。また、好気槽の底部から廃
水を引き抜き、その一部を嫌気槽に戻すととも
に、残部を固液分離する手段を備える。

〔作用〕

嫌気槽、好気槽にそれぞれ脱窒菌、硝化菌を個
別に、しかも高濃度に保持できるため、窒素を効
率よく除去することができる。余剰汚泥の発生量
も少ない。曝気手段から曝気された酸素含有気体
は、好気槽を好気条件に保持するとともに、膜モ
ジユールの膜面の洗浄にも利用される。

〔実施例〕

本発明の実施例を第１図に基いて説明する。

嫌気槽１０には上下に多孔板１２，１４が設け
てあり、この多孔板１２，１４間に固定化脱窒菌
１６が収容されている。好気槽２０には同様に多
孔板２２，２４間に固定化硝化菌２６が収容され
ている。好気槽２０の下部には膜モジユール２８
が配置され、膜モジユール２８の下方には曝気手
段３０が設けられている。処理すべき廃水は管路
３２から嫌気槽１０内に上向流で導入される。好
気槽２０の底部から引き抜いた廃水の一部もポン
プ３４によつて、管路３６から嫌気槽１０内に上
向流で導入される。これらの廃水は嫌気槽１０内
を上昇する過程で固定化脱窒菌１６と接触し、脱
窒菌の作用によつて、廃水中の硝酸性窒素が窒素
ガスに分解する。発生した窒素ガスは、嫌気槽１
０の頂部開放端から大気に放散される。嫌気槽１
０の上部に達した廃水は、溢流して好気槽２０に
導入され、好気槽２０内を下降する。好気槽２０
においては、前記曝気手段３０からの空気などの
酸素含有気体の曝気によつて十分に好気条件下に
維持されている。廃水は下向流で下降する過程で
固定化硝化菌２６と接触し、硝化菌の作用によつ
て、廃水中のアンモニア性窒素が硝酸性窒素に変
換される。硝酸性窒素は前記好気槽２０から嫌気
槽１０への廃水の循環系統によつて、嫌気槽１０
において窒素ガスに分解される。したがつて、好
気槽２０の固定化硝化菌２６のゾーンを経た、廃
水中のアンモニア性窒素および硝酸性窒素の濃度
はきわめて低い。好気槽１０内の膜モジユール２
８のゾーンに達した廃水の一部は、この膜モジユ
ール２８を透過し、管路３８から排出される。膜
モジユールにおける液透過のための駆動力は好気
槽１０における水頭差によつて得る。膜モジユー
ル２８からの透過水は清澄であり、再利用しやす
い。

曝気手段３０は膜モジユール２８の下方に設け
られているので曝気された酸素含有気体は膜モジ
ユール２８近傍の廃水を撹拌することになり、膜
面における濃度分極の防止と、膜面の洗浄作用を
兼ねるとともに、固定化硝化菌２６のゾーンを好
気条件に保つ。好気槽２０の底部から抜き出した
廃水の一部は、前記管路３６から嫌気槽１０へ戻
し、残りはポンプ４０によつて管路４２から沈殿
槽４４へ導入し、固液分離する。沈殿物は、主と
して前記一連の処理によつて必然的に発生する余
剰汚泥であり、管路４６から系外へ排出する。余
剰汚泥の発生量は従来技術に係る浮遊汚泥式の場
合に比べて、数分の１であるから、その処理成分
に要する費用が少なくて済む。沈殿槽４４の上澄
水は、管路４８から系外へ排出する。

すなわち、本実施例装置においては、管路３２
から流入した原廃水が一連の処理を受けて、管路
３８への膜透過水、管路４８への上澄水、管路４
６への余剰汚泥に分かれて排出されることにな
る。管路４８からの上澄水を嫌気槽１０または好
気槽２０へ戻し、最終的に本装置から排水するす
べての処理水を管路３８からの膜透過水とするよ
うにしてもよい。

なお、固定化脱窒菌、固定化硝化菌は、例えば
特開昭59−127693号公報に記載された活性汚泥を
高分子担体の内部に固定化する方法と同様の方法
で製造することができる。また、膜モジユールと
しては中空糸膜あるいは回転円板膜などを用い
る。

前記実施例において、好気槽２０を第２図に示
すように、その下部を固液分離のための沈殿部５
０として、第１図に示した沈殿槽４４を省略する
ようにしてもよい。本例の場合、余剰汚泥は沈殿
部５０の底部から管路５２を経て排出することに
なる。また、曝気手段３０の下方に抜き出し管５
４を配置し、この抜き出し管５４から引き抜いた
廃水は第１図に示したと同様にポンプ３４によつ
て管路３６から嫌気槽１０に導入する。

以上の実施例において、嫌気槽１０に導入する
廃水を上向流とし、好気槽２０に導入する廃水を
下向流とした作用効果は主として、次の２点にあ
る。

まず、第１に固定化脱窒菌、固定化硝化菌は、
高分子担体内に脱窒菌または硝化菌を包括固定し
たものであり、高分子担体はポリアクリルアミド
など比重が水よりもやや大きいものが好ましく用
いられる。このため、これらの固定化脱窒菌、固
定化硝化菌は廃水に対して、かなりの沈降性を備
える。嫌気槽１０においては廃水を上向流で導入
するので、沈降性のある固定化脱窒菌がこの上向
流によつて流動化し、廃水と固定化脱窒菌が効率
よく接触する。一方、好気槽２０においては槽の
下方に配置した曝気手段３０から曝気した気泡
が、下向する廃水と衝突し、廃水を部分または全
体的に撹拌する。さらに前記上昇する気泡が、沈
降性のある固定化硝化菌を流動化させるので、結
果として、酸素含有気体、固定化硝化菌、廃水の
気固液が効率よく接触する。

第２に、装置の運転動力を節減できる。すなわ
ち、嫌気槽１０においては、固定化脱窒菌を流動
化させる格別の動力を必要としない。また、固定
化脱窒菌は上向流によつて流動化するので、槽で
の通水抵抗が小さい。好気槽２０においても同様
のことがいえる。さらに、嫌気槽と好気槽の液位
がほぼ同一の場合には、嫌気槽から溢流した廃水
を、そのまま好気槽に導入できるので、廃水の揚
水動力を節減できる。

第３図、第４図に本発明の他の実施例を示す。

本実施例では、第４図に示すように、矩形断面
の共通槽６０の中央部に嫌気槽６２、周辺部に複
数の好気槽６４が仕切壁６６に画されて配置して
ある。嫌気槽６２の上部には、好気槽６４への溢
流堰６８が設けてある。また、嫌気槽６２の上方
空間を覆うシール蓋７０を設けるとともに、この
シール蓋７０は管路７２によつて、ガス貯槽７４
に連通している。ガス貯槽７４にはガス排出用の
管路７６およびガス循環用の管路７８が接続し、
管路７８には圧縮機８０が設けてある。管路７８
の他端は嫌気槽６２の中央部に設けたガスリフト
管８２に接続している。嫌気槽６２の中間部８４
は固定化脱窒菌の流動ゾーン、好気槽６４の中間
部８６は固定化硝化菌の流動ゾーンとされる。好
気槽６４の中間部８６の下方には回転平膜型の膜
モジユール８８が設けられ、さらにその下方には
曝気手段９０が配設される。

処理すべき廃水は管路９２から嫌気槽下部の液
留部９４に導入され、この液留部９４から連通管
９６を経て、嫌気槽６２内に流入する。流入した
廃水は上向流として固定化脱窒菌が流動する中間
部８４を通過し、この間で脱窒処理を受ける。こ
の処理によつて発生した窒素ガスはシール蓋７０
によつて、嫌気槽６２の上方空間に滞留し、嫌気
槽６２を嫌気条件下に保持する作用を果す。ま
た、この窒素ガスは管路７２からガス貯槽７４を
経由したのち、圧縮機８０によつて加圧され、管
路７８からガスリフト管８２に循環される。この
ガスリフト管８２においては吹き込んだ前記窒素
ガスのリフト作用によつて、嫌気槽６２内の廃水
をガスリフト管８２の下端開口から引き込み、上
端開口へ排出させる。したがつて、嫌気槽内の廃
水は全体としては上向流を形成しつつ、ガスリフ
ト管８２の作用によつて撹拌される。このため、
廃水と固定化脱窒菌の接触がより良好に行われ、
脱窒処理が効率よく進行する。

嫌気槽６２の上部に達した廃水は溢流堰６８か
ら好気槽６４に溢流し、下向流を形成しつつ、前
記固定化硝化菌のゾーンである中間部８６で硝化
処理を受ける。この後、膜モジユール８８によつ
て、一部の廃水は透過され、管路９８から清澄水
として排出される。回転平膜型の膜モジユールは
例えば特願昭60−118483号に示されるように円板
状の膜を回転軸に所定間隔で多数枚取付け、軸を
中心に回転させるものであり、透過水は回転軸の
中空部に集める。この膜モジユールは円板状の膜
が常時回転するので、膜面の濃度分極が少なく、
また、膜面への汚泥等の付着を抑制する。したが
つて、本発明を実施する上で、特に好適な膜モジ
ユールである。曝気手段９０から曝気した酸素含
有気体の作用効果は前述のとおりである。

好気槽６４の底部に達した廃水は管路１００か
ら引き抜かれ、一部は管路１０２からポンプ１０
４を経て、嫌気槽６２に戻し循環する。残部は管
路１０６からポンプ１０８を経て、図示しない沈
殿槽で固液分離する。

なお、本実施例においては、第４図に示す４つ
の好気槽６４，６４，６４，６４のうち、常時は
３つの好気槽を使用し、残りの１つは膜モジユー
ルの薬液洗浄などの保守用として空けておくこと
が便利である。

以上、本実施例によれば、嫌気槽および好気槽
が、１つの共通槽内にコンパクトに収容されてい
るので、装置の設置所要面積が少くて済むという
利点がある。また、脱窒槽で発生した窒素ガスを
嫌気条件を維持するためのシール用ガスとして、
および嫌気槽内に循環して廃水と固定化脱窒菌の
接触効率を向上させるために再利用しているの
で、嫌気処理の効率が改善できるという利点があ
る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、嫌気槽、好気槽にそれぞれ脱
窒菌、硝化菌を高濃度に保持できるので、廃水中
の窒素成分を効率よく除去できる。固定化脱窒菌
や固定化硝化菌を用いるので余剰汚泥の発生量も
少ない。曝気手段から曝気した酸素含有気体は膜
モジユールにおける濃度分極の防止や膜面洗浄に
役立てたのち、好気槽を好気条件に保持するため
に利用される。すなわち、曝気手段によつて性格
の異なる２つの作用効果を達成することができ
る。嫌気槽では廃水を上向流で、好気槽では下向
流で通水するので、固定化脱窒菌や固定化硝化菌
を流動状態に維持できる。このため、廃水とこれ
らの固定化微生物の接触が十分に行われるととも
に、通水のための動力が少なくて済む。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す装置系統図、第
２図は本発明に係る好気槽の他の態様を示す装置
系統図、第３図は本発明の他の実施例を示す装置
系統図、第４図は第３図の−矢視断面図であ
る。 １０……嫌気槽、１６……固定化脱窒菌、２０
……好気槽、２６……固定化硝化菌、２８……膜
モジユール、３０……曝気手段、４４……沈殿
槽。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 脱窒菌を高分子担体内に包括固定した固定化
   脱窒菌を内部に収容し、上向流で導入した廃水を
   嫌気条件下で前記固定化脱窒菌と接触させる嫌気
   槽と、硝化菌を高分子担体内に包括固定した固定
   化硝化菌を内部に収容し、前記嫌気槽を経由した
   廃水を下向流、好気条件下で前記固定化硝化菌と
   接触させる好気槽と、この好気槽の下部に配置さ
   れた膜モジユールと、この膜モジユールの下方か
   ら酸素含有気体を曝気する曝気手段と、前記好気
   槽の底部から引き抜いた廃水の一部を前記嫌気槽
   に戻すとともに、残部を固液分離する手段とを具
   備したことを特徴とする廃水処理装置。 ２ 前記嫌気槽と好気槽が同一槽内に仕切壁を介
   して隣設され、嫌気槽を経由した廃水が嫌気槽の
   上部から溢流して好気槽の上部に流入するように
   されたことを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載の廃水処理装置。 ３ 前記嫌気槽には、発生した窒素ガスを槽の下
   部に循環させる手段が設けられたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項または第２項に記載の廃
   水処理装置。