(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
浮上性の粒状担体を塔内に浮上状態で充填して濾床を形成し、この濾床の中間に酸素含有ガス供給装置を設けて、下部に脱リン菌がリンを放出する嫌気ゾーン、および上部に脱リン菌がリンを吸着する好気ゾーンを形成し、上向流で通液して脱リン菌を含む生物膜を担体表面に形成し、生物膜を形成した担体を濾床上部から引抜き、余剰汚泥を剥離して濾床下部に循環することにより、担体を嫌気ゾーンと好気ゾーン間を循環させて有機性排水を処理することを特徴とする有機性排水の処理方法。
【請求項２】
嫌気ゾーンおよび好気ゾーン間に脱窒ゾーンを形成し、処理水の一部を脱窒ゾーンに循環させて脱窒を行う請求項１記載の方法。
【請求項３】
浮上性の粒状担体を充填し、担体表面に脱リン菌を含む生物膜を形成した濾床と、
この濾床内に設けられて下部に脱リン菌がリンを放出する嫌気ゾーン、および上部に脱リン菌がリンを吸着する好気ゾーンを形成する酸素含有ガス供給装置と、
濾床の上部から生物膜の付着した担体を引抜き、余剰汚泥を剥離して濾床の下部に循環する担体循環装置と、
被処理水を濾床に上向流で通過させる被処理水供給装置と、
濾床の上部から処理水を取出す処理水取出装置と、
を備えていることを特徴とする有機性排水の処理装置。
【請求項４】
嫌気ゾーンおよび好気ゾーン間に形成された脱窒ゾーンと、
濾床の上部から処理水の一部を引抜いて脱窒ゾーンに循環する処理水循環装置を備えた請求項３記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は微生物を嫌気−好気サイクルにおいて有機性排水を処理する方法および装置、特にリンを含む有機性排水の処理に適した排水処理方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
微生物による窒素、リンの除去方法として、生物学的リン除去方法がある。生物脱リン法とは、排水中のリンをポリリン酸として菌体内に蓄積する能力を有する微生物（脱リン菌）を選択的に増殖させ、増殖した微生物を含む余剰汚泥を排出することにより、リンを系外に取出す方法である。リン除去率は汚泥のリン含有率を上昇させることによって、高めることができる。すなわち一般の活性汚泥中のリン含有率は１〜２％程度であるが、脱リン菌を集積することにより、リン含有率は５〜１０％に高めることができ、下水などを対象としてほぼ実用化のレベルに達している。
【０００３】
ところで脱リン菌を選択的に集積させるためには、好気的に有機物を分解する工程の前段に、嫌気ゾーンを設けて微生物を嫌気−好気サイクルにおくことが必要である。これにより嫌気ゾーンで汚泥中のポリリン酸を加水分解して、このエネルギーで有機物を吸収できる細菌が選択的に生き残ることになる。嫌気ゾーンでは、ポリリン酸が正リン酸として混合液中に放出されるが、次の好気ゾーンにて脱リン菌がリンを吸収することにより、リン除去を行うものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで生物学的リン除去方法では、微生物が好気ゾーンおよび嫌気ゾーンのいずれをも繰返して経験する必要があるため、これまでは汚泥を容易に移送できる浮遊微生物法（活性汚泥法）だけにその適用が限定されていた。浮遊微生物法は、水と汚泥を分離するために沈降分離が不可欠であり、また汚泥濃度を高く維持できないので、容積当たりの処理効率は悪く、コスト高になるという問題点がある。
本発明の目的は、上記問題点を解決するため、汚泥濃度を高く維持した状態で、微生物を嫌気−好気サイクルにおくことができ、これにより有機物、リン等の処理対象成分を効率よく処理することができ、しかも汚泥の分離が容易な有機性排水の処理方法および装置を提案することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は次の有機性排水処理方法および装置である。
（１）  浮上性の粒状担体を塔内に浮上状態で充填して濾床を形成し、この濾床の中間に酸素含有ガス供給装置を設けて、下部に脱リン菌がリンを放出する嫌気ゾーン、および上部に脱リン菌がリンを吸着する好気ゾーンを形成し、上向流で通液して脱リン菌を含む生物膜を担体表面に形成し、生物膜を形成した担体を濾床上部から引抜き、余剰汚泥を剥離して濾床下部に循環することにより、担体を嫌気ゾーンと好気ゾーン間を循環させて有機性排水を処理することを特徴とする有機性排水の処理方法。
（２）  嫌気ゾーンおよび好気ゾーン間に脱窒ゾーンを形成し、処理水の一部を脱窒ゾーンに循環させて脱窒を行う上記（１）記載の方法。
（３）  浮上性の粒状担体を充填し、担体表面に脱リン菌を含む生物膜を形成した濾床と、
この濾床内に設けられて下部に脱リン菌がリンを放出する嫌気ゾーン、および上部に脱リン菌がリンを吸着する好気ゾーンを形成する酸素含有ガス供給装置と、
濾床の上部から生物膜の付着した担体を引抜き、余剰汚泥を剥離して濾床の下部に循環する担体循環装置と、
被処理水を濾床に上向流で通過させる被処理水供給装置と、
濾床の上部から処理水を取出す処理水取出装置と、
を備えていることを特徴とする有機性排水の処理装置。
（４）嫌気ゾーンおよび好気ゾーン間に形成された脱窒ゾーンと、
濾床の上部から処理水の一部を引抜いて脱窒ゾーンに循環する処理水循環装置を備えた上記（３）記載の装置。
【０００６】
本発明において、処理対象となる有機性排水は下水、工場排水、し尿、家庭排水など、有機物（ＢＯＤ、ＣＯＤ）および懸濁物を含む排水であり、リンを含むものが処理に適しており、さらにアンモニア性窒素、有機性窒素等の窒素を含む排水も処理対象となる。
【０００７】
本発明において、粒状の担体としては、担体表面に脱リン菌を含む汚泥を付着させて、脱リン菌を含む生物膜を形成できるものであればよく、粒径は０．５〜２０ｍｍ、好ましくは１〜５ｍｍのものが望ましい。このような担体は嫌気ゾーンおよび好気ゾーンに存在させて生物膜を形成し、生物膜を形成した担体を嫌気ゾーンおよび好気ゾーンを循環させて有機性排水の処理を行う。担体に生物膜を形成するには、嫌気ゾーンおよび／または好気ゾーンに有機性排水を供給して処理を行うことにより、自然発生的に形成することができるが、他の装置から活性汚泥を導入して処理を行うと、活性汚泥が担体に付着して生物膜が形成される。
【０００８】
このような生物膜を形成した担体は嫌気ゾーンおよび好気ゾーンに浮遊状態で存在させてもよく、充填状態で存在させてもよい。いずれの場合も担体表面に生物膜を形成することにより汚泥濃度を高く維持することができ、この状態で担体を循環することにより脱リン菌を嫌気−好気サイクルにおくことができる。また担体上で余剰に増殖した余剰汚泥は担体の循環に際して容易に剥離でき、この剥離汚泥は重質であるため、分離排出は容易である。
【０００９】
本発明の処理方法は、浮上性の粒状担体を塔内に浮上状態で充填して濾床を形成し、この濾床の中間に酸素含有ガス供給装置を設けることにより、下部に嫌気ゾーン、上部に好気ゾーンを形成し、濾床上部から担体を引抜き、余剰汚泥を剥離して濾床下部に循環しながら上向流で通液して処理する方法である。
この方法は生物膜濾過法と呼ばれる方法であり、濾床を形成する発泡状のポリスチレン、ポリエチレン等の浮上性の担体の表面に生物膜を形成して、上向流で通水することにより濾過と生物処理を同時に行う方法である。ここで使用する浮上性の担体としては比重０．０１〜０．９、粒径１〜１２ｍｍのものが好ましい。
【００１０】
このとき被処理水が好気ゾーンを通過することにより、懸濁物の除去と有機物の分解が行われる。そして担体が嫌気ゾーンと好気ゾーン間を循環することにより、微生物は嫌気−好気サイクルにおかれ、嫌気ゾーンにおけるエネルギー源を貯えるために、好気ゾーンにおいて多量のリンを吸収する。担体の循環に際して余剰の汚泥を剥離して排出することにより、リンは系外に排出される。
【００１１】
有機排水がリンのほかにアンモニア性窒素、有機性窒素を含む場合は、濾床上部から処理水の一部を引抜き、嫌気ゾーンの中間に循環すると、この部分から上部の嫌気ゾーンは脱窒ゾーンとなり脱窒が行われる。この場合嫌気ゾーン、特にその上部は硝化ゾーンとなり、アンモニア性窒素および／または有機性窒素が硝化され、脱窒ゾーンに循環して脱窒される。
【００１２】
【実施例】
以下、本発明を図面の実施例により説明する。
図１および図２はそれぞれ別の実施例を示す系統図である。
【００１３】
図１および図２において、１は濾過塔であって、内部に発泡ポリスチレン、ポリエチレン等の浮上性の粒状担体を充填して濾床２が形成され、その中間部に散気装置３が配置されて、下部に嫌気ゾーン２ａ、上部に好気ゾーン２ｂが形成されている。図２では嫌気ゾーン２ａの中間に処理水導入装置４が設けられて、散気装置３と処理水導入装置４の間に脱窒ゾーン２ｃが形成されている。
【００１４】
濾床２の上部には、液を通過させかつ担体の通過を阻止する多孔質の支持板５が設けられて、浮上性の濾床２を上から支持している。濾過塔１の下部には被処理水路６が連絡し、上部には処理水路７が連絡し、散気装置３には空気供給路８が連絡している。図２ではさらに処理水路７から分岐する分岐処理水路９が処理水導入装置４に連絡し、処理水循環装置を形成している。
【００１５】
１０は担体洗浄塔であって、上部および下部に支持板５と同様に液を通過させかつ担体の通過を阻止する多孔質の支持板１１、１２が設けられており、その中間部に、濾過塔１の支持板５に開口する担体引抜路１３が連絡している。また下部の支持板１２に開口する担体循環路１４が濾過塔１の嫌気ゾーン２ａの下部に連絡している。担体洗浄塔１０の上部には洗浄水路１５が連絡し、下部には洗浄排水路１６が連絡している。上記の各要素が担体循環装置を形成している。
なお前記各流路には弁、ポンプ等の送液またはその遮断手段が設けられているが、図示は省略されている。
【００１６】
図１の装置において、濾過塔１に浮上性の粒状担体を導入すると、担体は浮上して支持板５に支持され濾床２を形成する。この状態で空気供給路８から空気を供給して散気装置３から散気すると、散気装置３の上部は好気状態に保たれる。これにより散気装置３の下部に嫌気ゾーン２ａ、上部に好気ゾーン２ｂが形成される。そして担体の浮力を利用して、好気ゾーン２ｂの上部の担体を担体引抜路１３から引抜き、担体洗浄塔１０を通して担体循環路１４から濾過塔１に循環すると、嫌気ゾーン２ａの上部の担体は浮上して好気ゾーンに移行し、循環した担体は嫌気ゾーン２ａを形成する。これにより担体は嫌気ゾーンと好気ゾーン間を順次移動して循環し、嫌気−好気の繰返しサイクル下の環境におかれる。
【００１７】
この状態で被処理水路６から被処理水としてリンを含む有機性排水を導入し、濾床２を上向流で通液して処理を行うと、濾床２を構成する粒状担体の表面に微生物が付着して増殖し、生物膜が形成される。被処理水中の懸濁物は嫌気ゾーン２ａおよび好気ゾーン２ｂの全層を通じて、生物膜に捕捉され、生物膜濾過により除去される。生物膜の形成により浮遊法の３〜５倍の汚泥が濃縮状態で固定され、このように担体に支持された状態で汚泥中の微生物は嫌気ゾーン２ａおよび好気ゾーン２ｂ間を循環する。
【００１８】
嫌気ゾーン２ａでは、担体に形成された生物膜に含まれる脱リン菌がポリリン酸を加水分解して正リン酸を放出し、このとき発生するエネルギーを利用して有機物を分解する。このため被処理水中に含まれる有機物の少なくとも一部は生物膜に吸着されて分解される。
【００１９】
好気ゾーン２ｂでは、生物膜に含まれる脱リン菌は、通常の酸素を利用する呼吸に戻り、生物膜中に吸着した有機物および被処理水中の有機物を分解する。このとき嫌気ゾーン２ａにおける嫌気性環境に備えて、多量のリンを体内に蓄積するため、脱リン菌は嫌気ゾーン２ａで放出したリンおよび被処理水中のリンを吸着して増殖する。
【００２０】
このようにして濾床２を通過する間に被処理液中の懸濁物、有機物およびリンが除去され、処理水は処理水路７から取出される。
好気ゾーン２ｂにおいて微生物の増殖により多量の汚泥が付着した汚泥は、好気ゾーン２ｂの上部から担体引抜路１３に連続的または間欠的に引抜かれ、担体洗浄塔１０に導入される。担体洗浄塔１０では、洗浄水路１５から洗浄水を導入して下向流で通水することにより洗浄が行われ、担体に付着した余剰汚泥が剥離して、洗浄排水として洗浄排水路１６に取出される。余剰汚泥を剥離し、必要量の汚泥を生物膜として付着した担体は担体循環路１４から嫌気ゾーン２ａに循環する。
【００２１】
洗浄排水路１６から取出される洗浄排水は固液分離槽等で固液分離され、機械式脱水機等により脱水処理されるが、洗浄排水に含まれる剥離汚泥は浮遊汚泥とは異なり、担体に濃縮状態で付着した汚泥が剥離したものであるため、固液分離性および脱水性は良好であり、沈降分離等により容易に固液分離および脱水が行われる。
【００２２】
図２は窒素を含む有機性排水の処理に適した装置であり、処理水の一部を分岐処理水路９から処理水導入装置４に循環すると、脱窒ゾーン２ｃが形成され、この部分に脱窒細菌が増殖する。このため脱窒ゾーン２ｃに入った被処理水中の有機物の一部が脱窒細菌に資化されて脱窒が行われる。
好気ゾーン２ｂでは前述の通り被処理水中の有機物が分解されるとともに、特に好気ゾーン２ｂの上部に近い部分では硝化が行われ、被処理水中のアンモニア性窒素および有機性窒素が硝酸または亜硝酸に酸化される。
【００２３】
さらに生成する硝酸または亜硝酸は処理水とともに分岐処理水路９から循環し、脱窒ゾーン２ｃで脱窒される。処理水路７から取出される処理水に含まれる硝酸または亜硝酸は後続の最終脱窒槽等において脱窒される。
嫌気ゾーン２ａにおけるリンの放出および好気ゾーン２ｂにおけるリンの吸収、有機物の分解、懸濁物の除去ならびに担体の循環等の操作は図１の場合と同様に行われる。
【００２４】
上記の装置において、濾過塔１における担体の引抜および循環は、汚泥の入替わり時間が８〜２４時間となるように行うことが好ましく、具体的にはリン濃度、有機物濃度等により決められる。また担体洗浄塔１０における洗浄水量、洗浄時間等は必要量の汚泥を担体表面に残し、余剰汚泥を剥離するのに必要な量および時間とする。
【００２５】
以上のように担体に汚泥を付着させて嫌気ゾーン２ａおよび好気ゾーン２ｂを循環させることにより、汚泥を高濃度に維持した状態で嫌気−好気サイクルを繰返すことができ、これにより容積効率を高め、小型の装置で効率よく有機物およびリンを除去することができる。そして処理水（または硝化水）を循環して脱窒ゾーン２ｃを形成すると、脱窒を行うことも可能になる。
【００２６】
また上記のように浮上性の担体を用いて濾床２を形成し、上向流で通水して処理を行うようにすると、生物濾過により懸濁物、有機物、リン等の除去が効率化できるとともに、担体の浮力を利用して担体の移送、引抜、洗浄、循環等を行うことができ、装置の構成および操作を簡素化することができる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の有機性排水の処理方法では、浮上性の粒状担体を塔内に浮上状態で充填して濾床を形成し、この濾床の中間に酸素含有ガス供給装置を設けて、下部に脱リン菌がリンを放出する嫌気ゾーン、および上部に脱リン菌がリンを吸着する好気ゾーンを形成し、上向流で通液して脱リン菌を含む生物膜を担体表面に形成し、生物膜を形成した担体を濾床上部から引抜き、余剰汚泥を剥離して濾床下部に循環することにより、担体を嫌気ゾーンと好気ゾーン間を循環させるようにしたので、汚泥濃度を高く維持した状態で脱リン菌を嫌気−好気サイクルにおくことができ、これにより有機物、リン等の処理対象成分を効率よく処理することができ、しかも汚泥の分離が容易である。
【００２８】
本発明の有機性排水の処理装置では、浮上性の粒状担体を充填して濾床を形成し、脱リン菌を含む生物膜を担体表面に形成するとともに、濾床に脱リン菌がリンを放出する嫌気ゾーン、および脱リン菌がリンを吸着する好気ゾーンを形成し、濾床の上部から担体を引抜き、余剰汚泥を剥離して下部に循環するようにしたので、担体の浮力を利用して小型の装置で濾床を形成して生物濾過を行い、しかも容易に担体を循環させて嫌気−好気サイクルにおくことができ、これにより懸濁物、有機物、リン等の処理対象物を効率よく処理できるとともに、容積効率を高め処理コストを低下させることができる。
この場合、処理水を循環して脱窒ゾーンを形成することにより、脱窒を同時に行うことができ、効率のよい処理を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の処理装置を示す系統図である。
【図２】他の実施例の処理装置を示す系統図である。
【符号の説明】
１  濾過塔
２  濾床
２ａ  嫌気ゾーン
２ｂ  好気ゾーン
２ｃ  脱窒ゾーン
３  散気装置
４  処理水導入装置
５、１１、１２  支持板
６  被処理水路
７  処理水路
８  空気供給路
９  分岐処理水路
１０  担体洗浄塔
１３  担体引抜路
１４  担体循環路
１５  洗浄水路
１６  洗浄排水路
【図１】
0003629727.tif 000002
【図２】
0003629727.tif 000003