(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
槽上部に硝化部が形成されると共に槽下部に脱窒部が形成された生物濾過式硝化脱窒槽の槽下部に原水を導入して上向流で通水し、槽上部より処理水を取り出すと共に、処理水の一部を循環水として槽下部に循環する生物濾過方法において、該硝化脱窒槽の通水線速度を１５〜２０ｍ／ｈｒとすることを特徴とする生物濾過方法。
【請求項２】
請求項１において、前記循環水量を原水流量の２〜６倍に制御することにより前記通水線速度を調整することを特徴とする生物濾過方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は生物濾過方法に係り、特に、生物濾過式硝化脱窒槽に通水して窒素を除去する生物濾過方法において、ｐＨ低下による処理効率の低下を防止して窒素除去効率の向上を図る方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
下水、し尿、産業排水などの排水中の窒素は、湖沼、内湾などの閉鎖性水域における富栄養化現象の原因となることから、これを除去する必要がある。従来、これらの排水中からの窒素除去技術としては、微生物を利用した硝化・脱窒法が最も実績が多く、信頼性の高い技術である。微生物による硝化・脱窒反応は、NitrosomonasやNitrobacter などの硝化細菌によるアンモニアからの硝酸化反応（ＮＯ2-，ＮＯ3-の生成）と、脱窒細菌による硝酸呼吸、即ち硝酸、亜硝酸の窒素への還元反応を組み合わせたものである。このような硝化・脱窒法に関しては、浮遊菌を用いた浮遊法、及び担体の表面に菌体を付着増殖させる固定床法、又は生物濾過法と称される技術が実用化されている。特に、生物濾過法は、増殖速度の小さな硝化細菌を反応槽内に保持する能力が優れているため、高効率の硝化・脱窒技術として注目されている。
【０００３】
図１は、従来、生物濾過法による処理に用いられている生物濾過装置の構成を示す系統図である。この生物濾過装置は、生物濾過槽として硝化脱窒槽１を備えるものである。即ち、硝化脱窒槽１は、内部に浮上性濾材が充填されており、濾材層の中間部分に散気管２を備え、処理水の一部を配管１３，１２より槽下部に循環している。この硝化脱窒槽１においては、散気管２の上部が硝化部１Ａ、散気管２の下部が脱窒部１Ｂとなり、硝化部１Ａで配管１１より導入される被処理水中のアンモニア性窒素が硝酸性窒素となり、これが循環水として配管１２より脱窒部１Ｂに循環され、この脱窒部１Ｂで還元されて窒素ガスとして除去される。硝化脱窒槽１の処理水は配管１３より系外へ排出される。
【０００４】
このような生物濾過装置としては、例えば、"New developments in complete nitrogen removal with biological aerated filters" (F.Rogalla et.al, Wat.Sci.Tech.vol.22, No 1/2, PP273〜280, 1990)に開示されたものがある。
【０００５】
従来、このような生物濾過方法において、硝化脱窒槽への通水線速度（ＬＶ）は、３〜１０ｍ／ｈｒの範囲とされている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような生物濾過方法では、原水のアルカリ度、ＮＨ4 −Ｎ（アンモニア性窒素）の変動により硝化反応に悪影響が生じ、従来の生物濾過方法では、硝化部におけるｐＨ変化で、特に硝化脱窒槽上部のｐＨ低下が生じ処理効率を悪化させる原因となっていた。
【０００７】
このｐＨ低下の度合は、原水のアルカリ度が低いほど、また、原水のＮＨ4 −Ｎ濃度が高いほど、更には脱窒率（ＮＯ3 除去率）が低いほど大きいものとなる。
【０００８】
このｐＨ低下による処理効率の悪化を防止する手段としては、ｐＨコントロールによる制御も考えられるが、この方法で槽上部（硝化処理水）のｐＨを適正に保つためには、硝化部入口でのｐＨを高くしなければならず、場合によってはｐＨを１０以上とする必要がある。このような高ｐＨ条件では菌が死滅することから、実用的ではない。
【０００９】
本発明は上記従来の問題点を解決し、アルカリ度やＮＨ4 −Ｎの変動する原水を硝化脱窒槽で生物濾過処理するに当り、簡単な操作でｐＨ低下による処理効率の悪化を防止して、安定かつ効率的な窒素除去を行う方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の生物濾過方法は、槽上部に硝化部が形成されると共に槽下部に脱窒部が形成された生物濾過式硝化脱窒槽の槽下部に原水を導入して上向流で通水し、槽上部より処理水を取り出すと共に、処理水の一部を循環水として槽下部に循環する生物濾過方法において、該硝化脱窒槽の通水線速度を１５〜２０ｍ／ｈｒとすることを特徴とする。
【００１１】
以下に本発明の生物濾過方法を詳細に説明する。
【００１２】
本発明の生物濾過方法は、硝化脱窒槽への通水ＬＶを３〜１０ｍ／ｈｒとしていた従来の生物濾過方法において、通水ＬＶを１５〜２０ｍ／ｈｒとして高流速通水を行うこと以外は、同様に実施することができる。
【００１３】
このような高流速通水により、ｐＨ低下による処理効率の悪化を有効に防止することができる。
【００１４】
本発明において、通水ＬＶが過度に高いと濾過抵抗が増大し、逆洗頻度が多くなるため、通水ＬＶは１５〜２０ｍ／ｈｒの範囲とする。
【００１５】
このような通水ＬＶに調整するためには、硝化脱窒槽における循環水量を制御するのが好ましく、本発明においては、循環水量を原水流量の２〜６倍とすることにより、上記通水ＬＶとするのが好ましい。
【００１６】
なお、本発明において、ＮＯx −Ｎ（硝酸性窒素）を含む循環水は、効率的な硝化反応のために、曝気量を調節するなどの方法によりＤＯ５ｍｇ／ｌ以上の十分な値に維持されていることが好ましい。
【００１７】
このような本発明の生物濾過方法は、下水や、半導体製造排水、排煙脱硫排水等の各種産業排水の窒素除去処理に極めて有効である。
【００１８】
【作用】
生物濾過方法において、硝化脱窒槽への槽負荷を一定にすると、硝化脱窒槽の通水ＬＶによって硝化部での硝化量が変化し、酸化されるＮＨ4 −Ｎの濃度が変化する。硝化反応により、ＮＨ4 −ＮからＮＯx −Ｎが生じるが、ＬＶが大きくなると硝化部での硝化量が少なくｐＨ低下の度合は少ない。逆に、ＬＶが小さくなると、ＮＯx −Ｎが多く生じ、ｐＨ低下となる。
【００１９】
本発明においては、通水ＬＶを上げることにより、硝化部での硝化量を低減し、これにより、ｐＨ低下による処理効率の悪化を防止する。
【００２０】
なお、硝酸、亜硝酸の脱窒のみを対象とし、通水ＬＶを最高３０ｍ／ｈｒまで高くするものも存在するが、この目的は、固定床での撹拌不十分を解消するべく、系内の撹拌、混合（菌と排水の接触）の効率化を図ることにある。
【００２１】
これに対して、本発明は、槽下部で脱窒、槽上部で硝化というように、硝化脱窒を一つの槽で行うことが必須であり、処理水（硝化部からの流出液）の一部を脱窒部へ循環することによってＬＶを１５〜２０ｍ／ｈｒとする。本発明ではこのような簡単な操作により、硝化部のｐＨ低下を防止して、窒素除去率を向上させるものであり、その目的は菌との接触効率の向上ではなく、ｐＨ低下の防止である。
【００２２】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００２３】
実施例１
内径４００ｍｍ、高さ５０００ｍｍの鉄製反応槽に直径３．５ｍｍの発泡スチロール担体を２４００ｍｍ充填し、担体充填層の底部から８００ｍｍの位置で散気する硝化脱窒槽を用いて、下記水質の原水の処理を行った。この原水はＮａＯＨを添加して、ｐＨ８．５に調整した後、４００リットル／ｈｒ（ＬＶ＝３．２ｍ／ｈｒ）で通水した。
【００２４】
原水（自動車塗装排水）
ＣＯＤ    ：２００ｍｇ／ｌ
Ｔ−Ｎ    ：  １５ｍｇ／ｌ
ＮＨ4 −Ｎ：  １２ｍｇ／ｌ
ＮＯx −Ｎ：    ２ｍｇ／ｌ
ｐＨ      ：７．１
このとき、循環水量を表１に示す量として、通水ＬＶを変え、各々の場合における処理水のｐＨ及び窒素濃度を調べ、結果を表１に示した。
【００２５】
なお、循環水のＤＯは８．２ｍｇ／ｌであった。
【００２６】
【表１】
0003721592.tif 000002
【００２７】
表１より通水ＳＶを１５ｍ／ｈｒ以上とすることにより、高水質処理水を得ることができることが明らかである。
【００２８】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の生物濾過方法によれば、硝化脱窒槽による処理において、循環水量を調節するなどして通水ＬＶを上げるという簡単な操作で、ｐＨ低下による処理効率の悪化を防止し、これにより窒素の除去率を大幅に改善して、高水質処理水を安定に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般的な硝化脱窒槽を示す系統図である。
【符号の説明】
１  硝化脱窒槽
２  散気管
【図１】
0003721592.tif 000003