(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
横方向に広がりのある複数の塊または集合体の形の嫌気性接触ろ材が横方向に一定間隔で並べられ、上下に一部が一定間隔で重なり合うように複数段に配設された第１嫌気性接触消化槽と、任意の接触ろ材が充填された第２嫌気性接触消化槽と、脱窒反応槽と、硝化反応槽と、好気性接触ろ床が配置され、処理水を排出する手段を備えた好気性酸化処理槽とからなり、前記第１嫌気性接触消化槽は、窒素を含む有機性廃水を導入する手段を備え、前記第２嫌気性接触消化槽は、第１嫌気性接触消化槽からの処理水の一部を導入する手段を備え、前記脱窒反応槽は、第１嫌気性接触消化槽からの処理水の一部を導入する手段、第２嫌気性接触消化槽からの処理水を導入する手段、および硝化反応槽からの処理水の一部を導入する手段を備え、前記硝化反応槽は、脱窒反応槽からの処理水を導入する手段および送気装置を備え、前記酸化処理槽は、硝化反応槽からの処理水の一部を導入する手段および送気装置を備え、第１嫌気性接触消化槽には、第２嫌気性接触消化槽、硝化反応槽および酸化処理槽において発生する汚泥を返送する手段を備え、第１嫌気性接触消化槽に余剰汚泥を排出する手段を備えることを特徴とする生物脱窒処理装置。
【請求項２】
嫌気性接触ろ材が支持部材の上に載せられていることを特徴とする請求項１に記載の生物脱窒処理装置。
【請求項３】
好気性酸化処理槽から排出される処理水の少なくとも一部を逆洗水槽に導き、硝化反応槽および／または好気性酸化処理槽に逆洗水を送るようにした請求項１または２に記載の生物脱窒処理装置。
【請求項４】
横方向に広がりのある複数の塊または集合体の形の嫌気性接触ろ材が横方向に一定間隔で並べられ、上下に一部が一定間隔で重なり合うように多段に配設された第１嫌気性接触消化槽と、任意の接触ろ材を充填した第２嫌気性接触消化槽と、任意の接触ろ材が配置された脱窒反応槽と、任意の接触ろ材が配置された硝化反応槽と、好気性接触ろ床が配置され、処理水を排出する手段を備えた好気性酸化処理槽とを用い、ここで、前記第１嫌気性接触消化槽は、窒素を含む有機性廃水を導入する手段を備え、前記第２嫌気性接触消化槽は、第１嫌気性接触消化槽からの処理水の一部を導入する手段を備え、前記脱窒反応槽は、第１嫌気性接触消化槽からの処理水の一部を導入する手段、第２嫌気性接触消化槽からの処理水を導入する手段、および硝化反応槽からの処理水の一部を導入する手段を備え、前記硝化反応槽は、脱窒反応槽からの処理水を導入する手段および送気装置を備え、前記酸化処理槽は、硝化反応槽からの処理水の一部を導入する手段および送気装置を備え、第１嫌気性接触消化槽には、第２嫌気性接触消化槽、硝化反応槽および酸化処理槽において発生する汚泥を返送する手段を備え、第１嫌気性接触消化槽に余剰汚泥を排出する手段を備え、少なくとも１２時間以上嫌気性消化処理を行い、浮遊物及びＢＯＤを十分に除去すると共に還元物質を発生させた処理水を脱窒反応槽に導き、該脱窒反応槽から出る処理水を硝化反応槽に導きアンモニア分を該硝化反応槽で硝酸化し、硝酸化後の処理水は、その一部を脱窒反応槽に導き、硝酸として窒素と結合している酸素を前記還元物質及び残存ＢＯＤと反応させ、硝酸から酸素を奪い且つ窒素をガスとして分離し、硝酸化後の処理水の他部を好気性酸化処理槽に導いて酸化処理することを特徴とする生物脱窒処理方法。
【請求項５】
第２嫌気性接触消化槽で十分に嫌気性消化させた処理水の酸化還元電位が−３００ｍｖ程度である請求項４記載の生物脱窒処理方法。
【請求項６】
第１嫌気性接触消化槽からの処理水の一部を脱窒反応槽に導入する請求項４記載の生物脱窒処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機性廃水の生物脱窒処理装置に関し、特に、嫌気性接触消化槽を多段に有する生物脱窒処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の水処理においては、有機性廃水中の窒素化合物を、廃水処理装置を用いて、酸化し、生成した窒素酸化物を還元して、脱窒処理していた。
【０００３】
例えば、特開平９−８５２７９号公報には、有機性廃水を導入し、嫌気性処理を行う脱窒槽と、好気性処理を行う硝化槽と、脱窒槽の処理水に酸素富有ガスを混入させて硝化槽に導入する手段と、硝化槽の処理水の一部を脱窒槽に返送する手段とを設けた酸素曝気式脱窒処理装置が開示されている。
【０００４】
この装置では、有機性廃水を脱窒反応槽に導き、続いて硝化反応槽に導く。硝化反応槽の処理水は、酸化処理槽へ導くが、一部は、前記脱窒反応槽に返送する。また、酸化処理槽からの汚泥を前記脱窒反応槽に送る。
【０００５】
好気性酸化を行う硝化反応槽では、曝気し、硝化菌の働きによりアンモニア性窒素を硝酸性窒素に硝化させる。その処理水の一部を返送した脱窒反応槽では、嫌気性処理により、生成した還元性物質と、例えばエタノールのような薬品とにより、硝酸性窒素の結合酸素を奪い、窒素を遊離させる。
【０００６】
しかし、好気性処理はエネルギーを比較的多く必要とし、添加する薬品は高価であり、流入原水のＢＯＤが高い場合には、特に、多くの薬品が必要となる問題があった。
【０００７】
また、特開平１−４４３９７号公報には、嫌気性ろ床を多段に設けた接触消化槽に廃水を流入させて浄化処理し、該処理水を更に接触酸化槽に流入して酸化処理すると共に、該接触酸化槽において生成された汚泥を前記接触消化槽へ返送して、流入廃水の中の有機物質と共に消化分解し、その消化汚泥を槽外に排出させることが開示されている。この方法によると、流入廃水のＢＯＤが２００ｍｇ／ｌの場合、処理水のＢＯＤを１０ｍｇ／ｌ以下にできる。また、流入廃水のＢＯＤが２００ｍｇ／ｌ以上の場合、接触消化槽と接触酸化槽との組み合わせにより、ＢＯＤの除去率を９７％以上にできる。しかし、この発明には脱窒処理については開示していない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、窒素を含む有機性廃水の浮遊物、ＢＯＤ、窒素、及び汚泥の嫌気性消化処理を、効率的に、かつ余計な薬品を必要とせずに行うことのできる生物脱窒処理装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の生物脱窒処理装置は、横方向に広がりのある複数の塊または集合体の形の、例えば複数の皿状支持部材に載せられた嫌気性接触ろ材が横方向に一定間隔で並べられ、上下に一部が一定間隔で重なり合うように多段に配設された第１嫌気性接触消化槽と、通常の接触ろ材を充填した第２嫌気性接触消化槽と、脱窒反応槽と、任意の接触ろ材を配置した硝化反応槽と、好気性接触ろ床を配置し、処理水を排出する酸化処理槽とからなる。なお、酸化処理槽から排出される処理水の少なくとも一部を逆洗水槽に導入してもよい。
【００１０】
前記第１嫌気性接触消化槽は、窒素を含む有機性廃水を導入する手段を備える。
【００１１】
前記第２嫌気性接触消化槽は、第１嫌気性接触消化槽からその処理水の一部を導入する手段を備える。
【００１２】
前記脱窒反応槽は、第１嫌気性接触消化槽からその処理水の残部を導入する手段、第２嫌気性接触消化槽からその処理水を導入する手段、および硝化反応槽からの処理水の一部を導入する手段を備える。
【００１３】
前記硝化反応槽は、脱窒反応槽からの処理水を導入する手段および送気装置を備える。逆洗水を導入する手段を設けてもよい。
【００１４】
好気性酸化処理槽は、硝化反応槽からの処理水の残部を導入する手段および送気装置を備える。逆洗水を導入する手段を設けてもよい。
【００１５】
第１嫌気性接触消化槽には、第２嫌気性接触消化槽、硝化反応槽および好気性酸化処理槽において発生する汚泥を返送導入する手段を備え、第１嫌気性接触消化槽で十分な消化を行った後に余剰汚泥を排出する。
【００１６】
脱窒反応槽と硝化反応槽の関係は、脱窒反応槽を通った処理水について、硝化反応槽内の好気性環境でアンモニア性窒素を硝酸性窒素に酸化（硝化）し、次にその処理水の一部を脱窒反応槽内に戻して、その嫌気性環境で硝酸性窒素を窒素ガスに還元（脱窒）する構成になっている。
【００１７】
本発明の生物脱窒処理方法は、上記の装置において、少なくとも１２時間以上嫌気性消化処理を行い、浮遊物及びＢＯＤを十分に除去すると共に還元物質を十分に発生させた処理水を脱窒反応槽に導き、該脱窒反応槽から出る処理水を硝化反応槽に導きアンモニア分を該硝化反応槽で硝酸化し、硝酸化後の処理水の一部を脱窒反応槽に導き、硝酸として窒素と結合している酸素を前記還元物質及び残存ＢＯＤと反応させ、硝酸から酸素を奪い且つ窒素をガスとして分離し、該処理水を硝化反応槽に導いて、硝酸化後の処理水の一部を好気性酸化処理槽に導いて酸化処理を行う。
【００１８】
また、第２嫌気性接触消化槽を出る処理水の酸化還元電位が−３００ｍｖ程度であることが好ましい。
【００１９】
更に、脱窒反応に対する有機物が不足する場合には、第１嫌気性接触消化槽からの処理水の一部を脱窒反応槽に導入できることが好ましい。さらに、第２嫌気性接触消化槽、硝化反応槽および酸化処理槽において発生する汚泥を第１嫌気性接触消化槽に返送し、嫌気性原水から分離した汚泥と共に十分に嫌気性消化した後、第１嫌気性接触消化槽から余剰汚泥を排出することが好ましい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１のシステム図に基づいて、本発明の一実施例を説明する。
【００２１】
本発明の生物脱窒処理装置は、特開平１−４４３９７号公報に開示されたような嫌気性接触ろ材を配置した第１嫌気性接触消化槽１０と、通常の接触ろ材を充填した第２嫌気性接触消化槽２０と、脱窒反応槽３０と、通常の接触ろ材を配置した硝化反応槽４０と、好気性接触ろ床を配置し、処理水７３を排出する好気性酸化処理槽５０と、逆洗水槽７０とからなる。
【００２２】
前記第１嫌気性接触消化槽１０は、窒素を含む有機性廃水１を導入する手段を備える。嫌気性接触ろ材を載せ、平面で格子状に並べられた複数の皿を、千鳥状にずらして上下に多段に積み上げてある。
【００２３】
前記第２嫌気性接触消化槽２０は、第１嫌気性接触消化槽１０からの処理水の一部１３を導入する手段を備える。
【００２４】
前記脱窒反応槽３０は、第１嫌気性接触消化槽１０からの処理水の残部１２を導入する手段、第２嫌気性接触消化槽２０からの処理水２１を導入する手段、および硝化反応槽４０からの処理水の一部４２を導入する手段を備える。
【００２５】
前記硝化反応槽４０は、脱窒反応槽３０からの処理水３１を導入する手段および送気装置６１を備える。
【００２６】
前記酸化処理槽５０は、硝化反応槽４０からの処理水の残部４３を導入する手段および送気装置６２を備える。
【００２７】
第１嫌気性接触消化槽１０には、第２嫌気性接触消化槽２０において発生する汚泥２４を返送する手段、硝化反応槽４０において発生する汚泥４４を返送する手段、および酸化処理槽５０において発生する汚泥５４を返送する手段を備え、第１嫌気性接触消化槽１０から余剰汚泥１５を排出する。
【００２８】
窒素を含む有機性廃水の嫌気性処理は、第１嫌気性接触消化槽および第２嫌気性接触消化槽の２段階で行う。
【００２９】
図２は、槽の端部を示した平面図であり、槽の上面および嫌気性接触ろ材を省略して図示している。図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。
【００３０】
第１嫌気性接触消化槽１０は、嫌気性接触ろ材を載せるための皿１０ｅ、１０ｆ、１０ｇ、１０ｈを空間的に配置する。それぞれの皿の底には、スリット状の孔を、図示した実施例では６箇所に設け、中央には、固定用に縁のある孔を設ける。嫌気性接触ろ材は、例えば耐食性があり、成形しやすいプラスチックが使用できる。
【００３１】
尚、本実施例では、嫌気性接触ろ材を載せるための支持部材として皿を用いたが、この部材は横方向に広がる物であればよく、板状、傘状、逆傘状、網状、籠状などの形態をとりうる。また、このような部材を使わずに、嵩張る一定体積の嫌気性接触ろ材を直接に配列するようにしてもよい。いずれにしても、一定の横方向広がりをもつ嫌気性接触ろ材あるいはその塊が配置されればよい。嵩張る一定体積の嫌気性接触ろ材には、耐食性があり、成形しやすいプラスチックのような物がある。
【００３２】
皿１０ｅ、１０ｆ、１０ｇ、１０ｈは、スペーサ１０ｂにより等間隔となるように、パイプ１０ｃに縦に並べて固定する。尚、本実施例のパイプは、嫌気性接触ろ材あるいはそれを載せるための部材の支柱であり、パイプに限られず、同様な目的を達成する支柱を使用できることは言うまでもない。
【００３３】
該パイプ１０ｃは、格子状に配置する。皿１０ｅに対し、皿１０ｆは前記間隔の１／４だけそれぞれ低い位置となるように、スペーサ１０ｂで調節する。同様に、皿１０ｅに対し、皿１０ｇは前記間隔の２／４だけそれぞれ低い位置となるように、皿１０ｈは前記間隔の３／４だけそれぞれ低い位置となるように、スペーサ１０ｂで調節する。
【００３４】
そして、図示したように、皿１０ｅ、１０ｆ、１０ｇ、１０ｈをそれぞれが重なり、間に通る処理水が蛇行するように配置する。
【００３５】
すなわち、横方向に広がりを持つ集合体あるいは塊が、一定間隔で、一部重なり合って蓄積される。これらの横方向、縦方向の間隔は実操業において調節される。
【００３６】
このように構成することにより、接触ろ材に堆積した汚泥の沈殿、浮上の動きを許容できる構造であり、撹拌を行わないで嫌気性消化、沈殿分離などの性能を維持できる。
【００３７】
第２嫌気性接触消化槽に充填される接触ろ材は任意でよく、例えば特公平１−４４３９７号に開示される接触ろ床を利用できる。
【００３８】
次に、本発明の生物脱窒処理装置の動作を説明する。
【００３９】
２段階の嫌気性接触消化槽１０、２０により、例えば、ＢＯＤ２００ｍｇ／ｌ程度の流入原水を、第１嫌気性接触消化槽１０で、ＢＯＤ１００ｍｇ／ｌ程度に処理し、この処理水をさらに第２嫌気性接触消化槽２０で、ＢＯＤ３０〜７０ｍｇ／ｌ程度に処理することができる。この水質にするためには、第１および第２嫌気性接触消化槽で少なくとも１２時間以上の嫌気性反応が必要である。
【００４０】
第２嫌気性接触消化槽２０における嫌気性反応によって、酸化還元電位が−３００ｍＶ以下で、ＢＯＤは２０〜７０ｍｇ／ｌとなる。
【００４１】
第２嫌気性接触消化槽２０の処理水２１を、脱窒反応槽３０に導き、続いて硝化反応槽４０に導く。硝化反応槽４０の処理水の一部４３は、酸化処理槽へ導くが、残部は、前記脱窒反応槽４２に返送する。
【００４２】
好気性酸化を行う硝化反応槽４０では、送気装置６１により空気で曝気し、硝化菌の働きによりアンモニア性窒素を硝酸性窒素に硝化させる。
【００４３】
硝化反応槽４０で硝化した処理水の一部は第２嫌気性接触消化槽２０の処理水２１と混合され、脱窒が効果的に行われる。すなわち、硝化反応槽４０の処理水の一部４３を返送した脱窒反応槽３０では、嫌気性処理により生成した還元性物質と残存するＢＯＤ物質により、硝酸性窒素の結合酸素を奪い、窒素を遊離させる。脱窒された処理水は、再び硝化反応槽４０に戻り、残存するアンモニアを硝化する。
【００４４】
このように、ＢＯＤ物質と硝酸性窒素とを反応させるが、本発明の脱窒反応槽３０では、嫌気性反応が十分に進み、還元性物質が生成し、なおかつ、適度なＢＯＤ物質が残留している第２嫌気性接触消化槽２０からの処理水２１と、硝化反応槽４０で硝酸化した硝酸性窒素とを反応させることにより、添加物質を使用しないで、脱窒を効果的に行うことができる。
【００４５】
上記のように、硝化反応槽４０での嫌気性処理の後において、還元性物質およびＢＯＤ物質が、脱窒反応に必要であればよい。しかし、硝化反応槽４０内の還元性物質およびＢＯＤ物質が、脱窒反応に十分でない場合には、処理の途中で、すなわち嫌気性処理が十分に進んでいない第１嫌気性接触消化槽１０から処理水を分水して、脱窒反応槽３０に導入し、必要な水素供与体を補給するとよい。
【００４６】
このようにすると、例えばメタノール等の薬品のような添加物を必要としないで、脱窒を行うことができる。
【００４７】
第２嫌気性接触消化槽２０において発生する汚泥２４、硝化反応槽４０において発生する汚泥４４および酸化処理槽５０において発生する汚泥５４は、第１嫌気性接触消化槽１０に返送し、流入原水１から分離した汚泥とともに、十分に嫌気性処理した後、余剰汚泥１５として搬出処分する。前記返送のために、酸化処理槽５０からその処理水５１を受ける逆洗水槽７０を設けて、一定期間毎に運転される逆洗ポンプ７１、７２により逆洗水をそれぞれ酸化処理槽５０、硝化反応槽４０に送るのが好ましい。
【００４８】
【実施例】
図１に示す構成により、１日５００リットルの処理能力の実験装置で、有機性廃水として、ＢＯＤ２００ｍｇ／ｌ、全窒素量３５ｍｇ／ｌの都市下水を処理した結果、ＢＯＤ７ｍｇ／ｌ、全窒素量９ｍｇ／ｌの処理水が得られた。
【００４９】
【発明の効果】
以上、詳述したように、本発明では、窒素を含む有機性廃水の浮遊物、ＢＯＤ、窒素、及び汚泥の嫌気性消化処理を、効率的に、かつ余計な薬品を必要とせずに、行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施例を示すシステム図である。
【図２】  嫌気性脱窒処理槽の端部を示す平面図である。
【図３】  図２のＡ−Ａ断面図である。
【符号の説明】
１  有機性廃水
１０  第１嫌気性脱窒消化槽
１０ｂ  スペーサ
１０ｃ  パイプ
１０ｅ、１０ｆ、１０ｇ、１０ｈ  皿
１２、１３、２１、３１、４２、４３、５１  処理水
１５  余剰汚泥
２０  第２嫌気性脱窒消化槽
２４、４４、５４  汚泥
３０  脱窒反応槽
４０  硝化反応槽
５０  酸化処理槽
６１、６２  送気装置
７０  逆洗水槽
７１、７２  逆洗ポンプ
７３  放流水
【図１】
0003729705.tif 000002
【図２】
0003729705.tif 000003
【図３】
0003729705.tif 000004