(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
硝化菌を付着させた担体を充填した密閉可能な硝化槽の気相中に、高濃度酸素ガスを供給し、前記硝化槽の気相中から排気ガスを排出させると共に、前記硝化槽内の気相中の気体を液相中に散気させて、排水中のアンモニア性窒素及び有機性窒素を生物学的に硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素に酸化処理する排水処理方法において、前記硝化槽内の液相中の溶存酸素濃度を検出し、該検出結果に基づいて前記溶存酸素濃度が設定値に維持されるように、前記液相中に散気させる散気風量を制御し、前記硝化槽内の気相部の気体又は前記排気ガスの酸素濃度を測定し、該測定結果に基づいて前記酸素濃度が所定範囲に維持されるように、前記硝化槽の気相部に供給する酸素ガス供給量を制御し、前記維持される酸素濃度の所定範囲を、前記硝化槽内の気相部の気体又は前記排気ガスの酸素濃度を４０％以上に保持して、酸素利用効率が８５％より低くなるように設定すると共に、前記酸素濃度の所定範囲は、硝化槽に流入する流入排水に含まれている酸化処理が必要な汚濁物質量の変動に応じて、変動させることを特徴とする排水処理方法。
【請求項２】
硝化菌を付着させた担体を充填した密閉可能な硝化槽の気相中に、高濃度酸素ガスを供給し、前記硝化槽の気相中から排気ガスを排出させ、前記硝化槽内の気相中の気体を液相中に散気させると共に、前記硝化槽の前段に設けた脱窒槽に、前記硝化槽の液相及び／又は汚泥を返送して、排水中のアンモニア性窒素及び有機性窒素を生物学的に硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素に酸化処理して、脱窒処理する排水処理方法において、前記硝化槽内の液相中の溶存酸素濃度を検出し、該検出結果に基づいて前記溶存酸素濃度が設定値に維持されるように、前記液相中に散気させる散気風量を制御し、前記硝化槽内の気相部の気体又は前記排気ガスの酸素濃度を測定し、該測定結果に基づいて前記酸素濃度が所定範囲に維持されるように、前記硝化槽の気相部に供給する酸素ガス供給量を制御し、前記維持される酸素濃度の所定範囲を、前記硝化槽内の気相部の気体又は前記排気ガスの酸素濃度を４０％以上に保持して、酸素利用効率が８５％より低くなるように設定すると共に、前記酸素濃度の所定範囲は、硝化槽に流入する流入排水に含まれている酸化処理が必要な汚濁物質量の変動に応じて、変動させることを特徴とする排水処理方法。
【請求項３】
前記硝化槽が、隔壁によって仕切られた複数の槽からなり、該複数の槽の槽毎に、気相中の気体を液相中に散気させると共に、前記複数の硝化槽内の液相中の溶存酸素濃度を槽毎に検出し、該検出結果に基づいて、前記溶存酸素濃度が設定値に維持されるように、それぞれの槽の前記液相中に散気させる散気風量を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の排水処理方法。
【請求項４】
前記硝化槽が、隔壁によって仕切られた複数の槽からなり、前記酸素濃度が所定範囲に維持される気相部が、最終槽の硝化槽の気相部であることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の排水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンモニア性窒素及び有機性窒素を含む排水を生物学的に酸化処理する排水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アンモニア性窒素を含む排水を生物学的に処理する方法として、硝化菌によってアンモニア性窒素を硝酸性窒素、亜硝酸性窒素に酸化する処理が、一般的に行われている。硝化反応には、酸素が必要であり、酸素源として空気が用いられている（例えば、特許文献１）。  
アンモニア性窒素及び有機性窒素の硝化反応において、１ｋｇの窒素を硝化するには、約４．６ｋｇもの酸素が必要であるため、空気を酸素源とした従来の排水処理方法においては、硝化槽に大量の空気を供給しなければならない。さらに、硝化を効率的に進めるには、有機物の酸化分解処理に比べて混合液のＤＯを高めに維持する必要があり、酸素濃度が２１％の空気を用いた場合は、設備の小型化や空気供給設備等の動力コストの低減には限界があった。このような問題点を解決する方法として、空気よりも酸素濃度を高めた酸素富化空気を硝化反応に必要な酸素源として用いる酸素活性汚泥法が採用されている（例えば、特許文献２）。
【０００３】
高負荷条件で硝化処理を行うためには、酸素の供給能力を上げると共に、硝化槽内に多量の硝化菌を保持しなければならない。そのためには、ＤＯを高く維持して汚泥中の硝化菌の活性を高めると共に、混合液の汚泥濃度（ＭＬＳＳ濃度）を高くしなければならない。酸素活性汚泥法の場合、ＤＯを高く設定できるメリットはあるものの、ＭＬＳＳ濃度をむやみに上げると、標準的な活性汚泥法と同様に、沈殿池で汚泥と処理水を分離しにくくなるといった問題が生じる。この固液分離に膜を用いても良いが、高額な膜分離システムが必要になると共に、膜のつまりなど解決・改良すべき課題も多い。さらに、ＭＬＳＳ濃度を上げることで散気槽や沈殿池でのスカム発生を助長し、運転管理が煩雑になるといった問題点もある。これらの問題を解決するために、微生物を固定した担体を用いる方法が、硝化処理では広く普及しているのである。
酸素供給能力に優れた酸素活性汚泥法と、硝化能力が優れた担体硝化法を組み合わせることによって、コンパクトな設備で硝化処理を進めることができ、装置構造や方法が種々検討されている（例えば、特許文献２）。
【０００４】
酸素活性汚泥法では、硝化槽の曝気方法として表面曝気法（機械式エアレーション装置）が採用されている。しかし、機械式エアレーション装置では、アンモニア性窒素を亜硝酸性窒素又は硝酸性窒素へ変換する硝化反応を十分に行うことができず、また、特許文献２にも記載があるとおり、曝気用の攪拌によって、硝化担体が磨耗したり、崩壊するといった問題が生じる場合があった。
また、機械式エアレーション装置を採用した酸素活性汚泥法の場合、酸素利用効率は８５〜９０％で運転されることが一般的で（非特許文献１）、かつ周知の事実であり、疑いのない常識であった。
担体の損耗の問題を解決するために、表面曝気法のかわりに循環ブロワを介して高濃度酸素ガスを反応槽内で循環散気する方法（ガス循環散気法）があり、この方法で硝化を行っている例もある（例えば、非特許文献２）。
しかしながら、ブロワを用いて循環散気する方法は、表面曝気法に比べて実用例も少なく、運転を安定化したり、効率的に運用するための実施条件の検討が十分なされてこなかった。酸素活性汚泥法で使用する酸素富化空気や純酸素などの、空気よりも酸素濃度が高いガス（以下、高濃度酸素ガス）は、生成するためにコストがかかる。加えて、電力を多大に消費するブロワを併用することで、さらにランニングコストが増加することとなり、ブロワを用いて循環散気する方法を実用化するには、少しでもランニングコストを低減する運転方法を検討することが必要であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３１２８９８号公報
【特許文献２】特開平８−１７３９８３号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】下水道施設計画・設計指針と解説／後編［２００９年版］  Ｐ．１４２
【非特許文献２】住山ら、第３０回下水道研究発表会講演集，ｐ５２４（１９９３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、前記事情を鑑みてなされたものであり、担体硝化法と循環散気法を組合せた酸素活性汚泥法を用いて、ランニングコストを低く抑え、かつ所定の処理性能を達成することができる窒素含有排水を生物学的に酸化処理する排水処理方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明では、硝化菌を付着させた担体を充填した密閉可能な硝化槽の気相中に、高濃度酸素ガスを供給し、前記硝化槽の気相中から排気ガスを排出させると共に、前記硝化槽内の気相中の気体を液相中に散気させて、排水中のアンモニア性窒素及び有機性窒素を生物学的に硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素に酸化処理する排水処理方法において、前記硝化槽内の液相中の溶存酸素濃度を検出し、該検出結果に基づいて前記溶存酸素濃度が設定値に維持されるように、前記液相中に散気させる散気風量を制御し、前記硝化槽内の気相部の気体又は前記排気ガスの酸素濃度を測定し、該測定結果に基づいて前記酸素濃度が所定範囲に維持されるように、前記硝化槽の気相部に供給する酸素ガス供給量を制御し、前記維持される酸素濃度の所定範囲を、前記硝化槽内の気相部の気体又は前記排気ガスの酸素濃度を４０％以上に保持して、酸素利用効率が８５％より低くなるように設定すると共に、前記酸素濃度の所定範囲は、硝化槽に流入する流入排水に含まれている酸化処理が必要な汚濁物質量の変動に応じて、変動させることを特徴とする排水処理方法としたものである。
【０００９】
また、本発明では、硝化菌を付着させた担体を充填した密閉可能な硝化槽の気相中に、高濃度酸素ガスを供給し、前記硝化槽の気相中から排気ガスを排出させ、前記硝化槽内の気相中の気体を液相中に散気させると共に、前記硝化槽の前段に設けた脱窒槽に、前記硝化槽の液相及び／又は汚泥を返送して、排水中のアンモニア性窒素及び有機性窒素を生物学的に硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素に酸化処理して、脱窒処理する排水処理方法において、前記硝化槽内の液相中の溶存酸素濃度を検出し、該検出結果に基づいて前記溶存酸素濃度が設定値に維持されるように、前記液相中に散気させる散気風量を制御し、前記硝化槽内の気相部の気体又は前記排気ガスの酸素濃度を測定し、該測定結果に基づいて前記酸素濃度が所定範囲に維持されるように、前記硝化槽の気相部に供給する酸素ガス供給量を制御し、前記維持される酸素濃度の所定範囲を、前記硝化槽内の気相部の気体又は前記排気ガスの酸素濃度を４０％以上に保持して、酸素利用効率が８５％より低くなるように設定すると共に、前記酸素濃度の所定範囲は、硝化槽に流入する流入排水に含まれている酸化処理が必要な汚濁物質量の変動に応じて、変動させることを特徴とする排水処理方法としたものである。
【００１０】
前記排水処理方法において、硝化槽が、隔壁によって仕切られた複数の槽からなり、該複数の槽の槽毎に、気相中の気体を液相中に散気させると共に、前記複数の硝化槽内の液相中の溶存酸素濃度を槽毎に検出し、該検出結果に基づいて、前記溶存酸素濃度が槽毎に設定値に維持されるように、それぞれの槽の前記液相中に散気させる散気風量を制御することができ、また、前記硝化槽が、隔壁によって仕切られた複数の槽からなり、前記酸素濃度を所定範囲に維持する気相部は、最終槽の硝化槽の気相部とするのがよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の排水処理方法によれば、担体硝化法と循環散気法を組み合わせた酸素活性汚泥法において、排水処理にかかる総ランニングコストを低減することが可能となる。近年では、高濃度酸素ガス発生装置（例えば、ＰＳＡ法）による高濃度酸素ガスの製造コストが安価になっており、散気ブロワの動力コストより安くなることがあるので、必ずしも高い酸素利用効率を維持する必要が無く、逆に、硝化槽気相部の気体又は排ガスの酸素濃度を高くして、酸素利用効率を低くすることにより、散気風量を抑えて、ランニングコストを低く抑えることができ、排水処理にかかる総ランニングコストを低減することが可能となる。
また、気相部の酸素濃度の所定範囲を、流入排水の汚濁物質量の変動に応じて変動させることにより、ランニングコストをより低く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に用いる排水処理装置の一例を示すフロー構成図。
【図２】本発明に用いる排水処理装置の他の例を示すフロー構成図。
【図３】散気装置、散気水深によるランニングコストの変化を示すグラフ。
【図４】時刻による必要酸素量と設定排ガス酸素濃度の変化を示すグラフ。
【図５】ＤＯと硝化性能の関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明では、まず、従来から実績のある表面曝気法の問題点を明らかにするため、磨耗しにくい形状、材質の担体を用いて、表面曝気法とガス循環散気法の比較実験を行った。その結果、表面曝気法では、担体自体の損耗はない場合でも、曝気用の攪拌による硝化菌の担体表面への付着阻害が原因と推定される硝化性能不良が生じることをつきとめた。一方、これと同じ条件で散気方式のみガス循環散気法にして行った実験では、良好な硝化性能が得られ、処理性能としては従来の表面曝気法よりも優れていることが分かった。しかし、ガス循環散気を行うために使用する散気手段（例えば、ブロワ）の動力コストが高く、システム全体のランニングコストを押し上げるため、高濃度酸素ガスの製造コストと散気手段の動力コストを勘案して、システム全体のランニングコストを低く抑えることができる処理方法の確立が必要不可欠であるという考えに至った。
【００１４】
従来の酸素活性汚泥法の考え方では、排水処理のために投入した酸素を無駄にしないために、高い酸素利用効率で運転することが必須であり、重要であると解されていた。本発明者らも、当初はその考え方を踏襲し、担体硝化法と循環散気法を組み合わせた酸素活性汚泥法においても、高い酸素利用効率の達成を目指して開発を進めていた。
しかし、本発明者らが鋭意、研究開発を進める中で、担体硝化法と循環散気法を組み合わせた酸素活性汚泥法において、高い酸素利用効率を達成することは、必ずしも、システム全体のランニングコストの低下に寄与しないことを見出した。
特に、既存技術の値として知られている８５％以上の酸素利用効率を採用した場合には、システム全体のランニングコストの著しい増加を招くことになる。
【００１５】
近年では、高濃度酸素ガス発生装置（例えば、ＰＳＡ法）による高濃度酸素ガスの製造コストが安価になっており、散気ブロワの動力コストより安くなることがあるので、必ずしも高い酸素利用効率を達成する必要がなく、硝化槽気相部の気体又は排ガスの酸素濃度を高くして、酸素利用効率を低くすることにより、散気風量を抑えて、ランニングコストを低く抑えることができ、排水処理にかかる総ランニングコストを低減することが可能となる。
これらのことから、本発明者らはシステム全体のランニングコストの低下には、酸素利用効率が８５％より低くなるように、硝化槽気相部の気体又は排ガスの酸素濃度を制御することが重要であることを見出した。
本発明には、図１に示すような装置が使用できる。この装置は、硝化菌を表面に固定した硝化担体を投入した密閉型の硝化槽からなり、硝化槽には、酸素供給ライン、排ガスラインが接続されている。硝化槽の散気は、循環ブロワと散気装置を用いたガス循環方式で行われ、散気量は硝化槽ＤＯで制御供給される。また、高濃度酸素ガス供給量は、硝化槽の気相部もしくは排ガスの酸素濃度で制御供給される。
【００１６】
担体の硝化性能は、硝化槽のＤＯに大きく依存し、硝化性能を高く維持するのに２ｍｇ／Ｌ以上のＤＯが必要であった。一方、ＤＯが高いほど硝化性能は上昇するため、なるべく高めのＤＯに設定した方が良いのであるが、ＤＯが１２ｍｇ／Ｌを超えると硝化性能は頭打ちになる（図５参照）ことから、好ましい硝化槽液相部の混合液のＤＯ条件は、２〜１２ｍｇ／Ｌである。また、ＤＯの依存性が高いということは、負荷条件や必要とする処理性能に合わせて最適なＤＯ値に設定することで、硝化性能を任意に調整できることを意味する。特に、負荷変動がある場合には、負荷が低い時間帯にはＤＯ値を低く設定し、逆に、負荷が高い時間帯にはＤＯ値を高く設定することで、低い動力コストで安定した硝化性能を発揮することができる。
【００１７】
具体的には、アンモニア性窒素あるいは有機性窒素負荷の時間経過に伴う変動パターンに基づいて、予め硝化槽混合液の溶存酸素濃度の上下限設定値を変更する方法などを採用することができる。負荷は、排水流入量と排水濃度の積、（排水流入量）×（排水の濃度）で計算されるので、排水流入量と排水濃度の双方を指標とするのであるが、排水流入量の変動が小さい場合は排水濃度を指標とすれば良いし、逆に、排水濃度の変動が小さい場合は排水流入量を指標とすれば良い。ここで、指標とする液相は排水に限らない。すなわち、負荷変動に追随して、硝化槽の混合液や沈殿池の水、処理水といった液相のアンモニア性窒素濃度も変化するので、これらの液相の水質の時間経過に伴う変動パターンに基づいて予め硝化槽混合液の溶存酸素濃度の上下限設定値を変更しても良い。
【００１８】
指標とする液相については、アンモニア性窒素濃度変化が把握できるものであれば制限はないが、負荷変動パターンとの追随をよくするため、流入してくる処理対象の排水や、硝化反応が進行している硝化槽が好ましい。さらには、アンモニア性窒素あるいは有機性窒素負荷、もしくは、液相のアンモニア性窒素濃度を測定する検出結果に基づいて、硝化槽混合液の溶存酸素濃度の上下限設定値を変更する機能を有した制御装置を用いて自動制御しても良い。これらの検出器の例としては、アンモニア濃度計、窒素濃度計などが用いられる。また、負荷変動については、濃度と共に水量の変化が影響するので、これらの濃度計と共に水量計を併用すれば良いし、濃度と水量を各々測定して負荷を計算して示す負荷計などを用いても良い。もちろん、アンモニア性窒素あるいは有機性窒素負荷、もしくは、液相のアンモニア性窒素濃度を把握・予測できる検出手段であれば、これらの検出器に限定されない。
【００１９】
ブロワの散気量を制御するための、硝化槽の混合液のＤＯ濃度の測定場所は、ブロワの運転や硝化槽ＤＯの安定化が可能であれば制限はないが、硝化槽が多段の場合は、各々の硝化槽にＤＯ計とブロワを設け、個別に、ＤＯでブロワを制御させることが好ましい。これは、硝化を効率よく進めるためには、すべての硝化槽で適切なＤＯに維持する必要があるためである。ブロワの制御は、ＤＯ値の検出結果を基にブロワの回転数をインバータで増減したり、風量調節弁の開度調整によって行われる。
本発明に用いるＤＯ計は、混合液や排水の成分によって測定に影響を受けず、長期間の使用に耐えうるものであれば制限はないが、維持管理性が良い事から蛍光式溶存酸素計が好適である。
【００２０】
酸素ガス供給量を制御する方法には、硝化槽気相部の圧力変化や排ガスの流量変化を基にして供給制御する方法があり、表面曝気法で採用されることが多い。
しかし、循環散気法では、これらの方法を適用すると、ガスの動きと圧力変化が表面曝気法よりも顕著で安定した運転ができないため、硝化槽気相部又は排ガスの酸素濃度の測定結果を基に、高濃度酸素ガスを供給する制御方法の採用が好適である。
【００２１】
本発明の方法では、硝化槽気相部もしくは排ガスの酸素濃度の測定結果を基に、高濃度酸素ガスを制御供給している。具体的には、例えば、気相部の酸素濃度が下限値を下回ったら、酸素ガス供給管（図１の１０）に設置した流量調節弁（図１の１７）を開けるか、または、開度を大きくすることで供給酸素量を増やすことができる。逆に、酸素濃度が上限値を上回ったら、酸素ガス供給管に設置した流量調節弁を閉じるか、又は、開度を小さくすることで供給酸素量を減らすことができる。この方法では、気相部の酸素濃度を任意に設定できるため、ブロワの運転や硝化槽ＤＯの安定化に寄与するだけでなく、酸素利用効率も任意に調整し、安定的・効率的な運転ができる。
高濃度酸素ガス供給量を制御するための酸素濃度の測定場所は、ブロワの運転や硝化槽ＤＯの安定化と、酸素利用効率の調整が可能であれば制限はないが、酸素利用効率を調整し易いことから、最下流の硝化槽の気相部もしくは排ガスの酸素濃度で制御するのが好ましい。
【００２２】
本発明では、硝化槽気相部ガスもしくは排ガスの酸素濃度を設定することによって、目標とするランニングコストの低減化を容易に達成することができる。一般的に酸素活性汚泥法では、８５〜９０％程度の酸素利用効率を要求されるが、本発明では、最下流の硝化槽気相部ガスもしくは排ガスの酸素濃度を４０％以上、望ましくは４５％以上に制御して、８５％より低く、好ましくは８０％以下の酸素利用効率となるように設定することとした。この設定は使用する高濃度酸素ガスの濃度にもよるが、酸素濃度が４０％以下の場合、高濃度酸素ガスを使用して散気風量を減少させるという利点を発揮することができない。また、酸素利用効率が８５％以上の場合、数々の試験によって、必要酸素量を液相に供給するために散気風量を増大させることが必要となることを突き止めるとともに、使用機器の性能や水処理施設の制約条件といった重要な因子について調査研究することによって、設定の優位性を見出したことによる。
ここで、酸素利用効率とは、下記により示される。
酸素利用効率＝酸素利用量（必要酸素量）／供給酸素量×１００
【００２３】
本発明に用いる酸素濃度計は、循環散気するガスや排ガスの成分によって測定に影響を受けることなく、長期間の使用に耐えうるものであれば制限はないが、対象ガスに高濃度で含まれる二酸化炭素の影響を受けにくいジルコニア酸素濃度計、磁気式酸素濃度計、赤外線式酸素濃度計が好適である。
本発明の方法に使用する高濃度酸素ガスは、空気よりも酸素濃度を高めた任意の酸素濃度のガスを用いることができる。このようなガスの例としては、酸素富化装置を用いて酸素ガス濃度を高めた酸素富化空気や、酸素濃度が１００％に近い純酸素ガスが挙げられるが、特に製造コストが安い酸素濃度が９０％程度のＰＳＡ法による高濃度酸素ガスを用いるのがよい。このような高濃度酸素ガスを硝化槽の気相部や、循環散気配管に直接供給することができる。循環散気配管に供給した場合は、硝化槽気相部の酸素濃度及び混合液のＤＯの応答性が若干速くなる効果が見られた。
【００２４】
本発明では、混合液に酸素濃度が高いガスを散気するのであるが、散気されて水面から出てきた排ガスも大気に比べて酸素濃度は高いので、この排ガスを大気放出するのではなく、ブロワを介して繰り返して液相に散気することによって酸素の利用効率を上げることができた。したがって、一旦散気されたガスを槽外にそのまま排出するのではなく、排ガスとして排出する分以外の大部分を、再度ブロワに供給して繰り返し散気できるような密閉可能な構造であれば良く、槽の形状、数、配置などに制限はない。槽構造を簡単にする場合は単槽でも良く、また、担体の流動性などを考慮して槽を複槽に分けても良い。槽の分割は原水の流入に対して、並行にしても直列にしても良いが、特に効率良く酸素を使う場合は、図２に示すような直列多段の構造とし、原水の流入側の槽の気相部もしくは循環散気のライン（１５）に高濃度酸素（１０）を供給し、気相の連通部を介して順次上流側の槽から下流側の槽にガスが流れるように配置し、最下流の水槽から排ガス（１１）を系外に排出する方法が最も効率的である。
【００２５】
本発明に用いる散気装置は、硝化担体の磨耗・破損、硝化菌の付着阻害を生じないもの、そして、硝化槽の水面から出てくるガスを吸引して繰り返し散気することから、汚泥ミストや粉塵等による目詰まりを生じにくいものであれば制限はなく、多孔管、ディスクディフューザ、スパージャなどが用いられる。また、循環ガス中の汚泥ミストや、ほこり、微細なごみなどを除去するためのミストセパレータ、ガスろ過気などをブロワの吸い込み側に設置することによって、より酸素移動効率の高い微細気泡性の散気装置を用いることもできる。このような散気装置の例としては、セラミック製又は合成樹脂製の散気板及び散気筒、メンブレン式の散気装置などが挙げられる。
【００２６】
同量の酸素を汚水中に供給する場合でも、散気を行う水深や使用する散気装置によって、散気する風量は変わる。通常の散気槽は、散気水深が４〜６ｍであるが、散気を行う水深が深くなれば、同一の散気装置を用いていても、必要な散気風量は少なくなる。酸素の溶解効率が良い散気装置を用いた場合も、必要な散気風量は少なくなる。
したがって、散気する水深や用いる散気装置によって、ランニングコストが最低となる酸素利用効率は異なることになる。それを示したものが、図３の散気装置・散気水深によるランニングコストの変化のグラフである。各々の条件において、酸素利用効率が８５％の場合のランニングコストを１００とし、酸素利用効率の変化によって、ランニングコストがどの様に変化するかを示したものである。
ただ、いずれの場合においても、酸素利用効率が８５％より低い場合に、ランニングコストが最小になる点が存在する。
【００２７】
実施設においては、常にランニングコストが最小となる点で運転できるわけではない。酸素利用効率を低く運転すると言うことは、それだけ多くの高濃度酸素ガスが必要となり、多くの酸素製造装置を必要とする。処理場によっては、それだけの酸素製造装置を設置する施設面積を保有していない場合もあり、その場合は酸素製造装置を設置できる範囲内においてランニングコストが最小となる酸素利用効率で運転することになる。また、酸素製造装置の容量が小さく、本発明の条件で定常的に運転することが困難な場合については、例えば、酸化処理が必要な汚濁物質量の季節変化や時間変動を参考にして、必要酸素量が比較的低い条件の時間帯など、運転時間の一部に絞って本発明を適用しても良い。
本発明は、前記した様々な散気装置で使用することが可能だが、循環散気法で使用する場合は、吸引するガスに水滴やスカムが混入し、散気装置の目詰まりの原因になることも考えられることから、散気装置としては、散気孔を大きく取ることが可能な多孔管がより好ましい。
また、ブロワは、密閉性と長時間の連続運転に支障がないものであれば制限はないが、ルーツブロワが好適である。
【００２８】
本発明に用いる担体は、担体の表面に硝化菌を付着させる結合固定化担体が適している。また、硝化菌の付着性が好く、また、処理に十分な量の硝化菌を保持することができ、流動性、耐久性が良ければ、形状、材質、物性に制限はないが、形状は表面積が大きいこと、耐摩耗性が良いことから、粒状、さらには、球状が好ましい。また、大きさは、直径１〜１０ｍｍの粒状が好く、材質はポリエチレングリコール（ＰＥＧ）又はポリエチレングリコールを含むものが好適である。また、比重は０．９０〜１．１の範囲であることが流動性の面で好ましい。
結合固定化担体が適しているのは、硝化槽内で自然発生的に硝化菌が担体に付着し生物膜を形成するものであり、本発明者らの研究によって、ｐＨ６以下、場合によっては５．５程度以下といった極めて低い条件にも、徐々に条件に順応して高い硝化性能を発揮できることが判明したためである。このことによって、ｐＨが低下しやすい酸素活性汚泥法でも中和処理を全くしないか、あるいは、少量のアルカリ剤によるｐＨ調整のみで硝化を進めることが可能となる。
【００２９】
本発明の対象排水は、下水や産業排水に限らず、アンモニア性窒素及び／又は有機性窒素を含む水であれば良く、含有濃度についても制限はない。例えば、硝化に必要なアルカリ度や、その他、硝化反応に必要なリンや鉄といった成分が不足している水の場合は、これらを添加すればよく、また、硝化反応を阻害する銅や硫化水素などが含まれる水については、除害処置を行うことで対象排水とすることができる。
生活排水が流入する下水は、人間の生活パターンによって一日の間で周期的な流量の変動と汚濁物質濃度の変動を有している。活動が活発になる朝や夕食の時間になる夜には流量が増え、汚濁物質濃度も高まる。一方で、人間の活動が少なくなる深夜〜早朝にかけては流量や汚濁物質濃度が下がる。ただし、汚水発生点から下水処理場に流下するまでに時間がかかることから、処理場ごとに特有の流量変動及び汚濁物質濃度変動を有している。流入原水の要求する酸素必要量は、主に流入原水に含まれる汚濁物質量（＝負荷）で決まり、負荷は流量と汚濁物質濃度の積で表される。この負荷の変動に合わせて、酸素濃度の所定範囲を変動することにより、さらにシステム全体のランニングコストの低減を図ることが可能である。
【００３０】
循環散気はＤＯの供給だけでなく、担体を流動させる役割も持つのであるが、必要に応じて担体の流動性を維持するために攪拌機を併用しても良い。使用する攪拌機は、硝化担体の磨耗・破損、硝化菌の付着阻害を生じずに、硝化担体を流動させられるものであれば良い。
さらに、本発明者らが明らかにした低ｐＨ条件における硝化反応についての詳細な条件は、アルカリ度が重要であって、具体的には硝化槽のｐＨが５〜６であって、アルカリ度は最低限、硝化に必要な量、好ましくは、硝化槽のアルカリ度１０ｍｇ／Ｌ以上、さらに好ましくは硝化槽のアルカリ度３０ｍｇ／Ｌ以上となる条件であった。このような範囲に設定できれば、脱炭酸処理やｐＨ調整剤を使用する必要はなく、ｐＨがさらに低下したり、アルカリ度が不足する場合は、不足分に見合うだけのアルカリ剤を注入したり、必要な分の脱炭酸処理をすればよい。このほか、図２に示すとおり硝化槽の前段に脱窒工程を設けて、硝化槽の液相及び／又は汚泥を返送し脱窒反応によるアルカリ度の上昇を利用しても良い。
【００３１】
我々の研究では、下水やその他産業排水等種々の排水で、硝化槽の前段に脱窒槽を設け、返送汚泥分に相当する程度の循環式硝化脱窒を行うだけでも、薬品を用いずに、硝化槽のアルカリ度は十分好適範囲に保つことが可能であった。もちろん、硝化槽と脱窒槽に循環ラインを設けて循環させても良い。返送汚泥量を含んだ循環率は、原水量の０．３倍以上が好ましく、０．５以上がより好ましい。このように、脱窒工程を組み込むことによって、窒素除去の目的を達成するだけでなく、アルカリ度を好適に保つことによって硝化性能を安定させることを、薬品を用いずに実現できるのである。硝化槽の前段に脱窒槽を設置すること自体は、硝化脱窒方式として一般的な方法であるが、本発明の硝化担体を用いた酸素活性汚泥法の条件に対しては、アルカリ度を供給することで、低コストで性能を安定化させるという大きな役割を持つ。
【００３２】
硝化槽混合液の浮遊汚泥は、排水に共存するＢＯＤの除去や硝化性能を有している場合もあるので、担体と共に硝化槽に共存させる方が有利である。ただし、担体による硝化のみで処理を満足できる場合は、浮遊汚泥を用いなくても良い。このような場合は、返送汚泥ラインも不要であり、また、循環式硝化脱窒運転を行わない場合は、当然循環ラインも不要である。
本発明の方法によれば、高い硝化性能を発揮することができるため、硝化槽容量のコンパクト化が可能であり、ＨＲＴ１．４〜２ｈｒ程度の極めて短い滞留時間で処理性能を満足することができる。
硝化槽に設置する担体分離用のスクリーンは、担体を分離できる形状で担体を破損、磨耗するものでなければ制限はないが、酸素活性汚泥法では、硝化槽が密閉構造であるためにメンテナンス性の良い仕様のものが適している。本発明者らの研究の結果、特に洗浄用のノズルを設置し、回転することのできる円筒形の機械式スクリーンがもっとも好ましい仕様であることが判明した。
【００３３】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の排水処理方法に用いる装置の一例を示すフロー構成図である。図１に示すように排水処理装置は、硝化菌を付着させた硝化担体５が貯留されている密閉可能な硝化槽２と、沈殿池３、酸素ガス供給ライン１０、排ガスライン１１と、原水供給ライン１、処理水流出ライン４を備えている。そして、酸素ガス供給ライン１０には流量調節弁１７が、排ガスライン１１には酸素濃度計１４がそれぞれ設置されている。
硝化槽２には、液面と硝化槽の天井部との間の硝化槽気相部ガス１２をブロワ９を介して循環散気するためのガス循環ライン１５と、溶存酸素濃度計１３を備えている。
【００３４】
さらに、本発明の排水処理装置には、制御装置が設けられている。制御装置１６は、溶存酸素濃度計１３の検出結果に基づいて、ブロワ９の散気量を制御する制御手段として機能する。ブロワ９の制御は、ＤＯ値の検出結果を基にブロワの回転数を増減したり、風量調節弁の開度調整によって行われる。一方、制御装置１８は、酸素濃度計１４の検出結果に基づいて、高濃度酸素ガスの流量調節弁１７の開閉操作もしくは開度を調整する制御手段として機能する。
その際、本発明では、ランニングコストを下げるために、制御装置１８で硝化槽内の排気ガスの酸素濃度を４０％以上に保持して、酸素利用効率が８５％より低くなるように設定している。こうすることで、散気風量を少なくしても溶存酸素濃度は設定値に維持でき、散気ブロワの動力が少なくて済み、システム全体としてのコストを低減できる。
【００３５】
次に、上述したような構成の排水処理装置を用いた排水処理方法について説明する。
まず、ライン１を経て、処理対象排水を硝化槽２に導入する。硝化槽２に導入された排水は、硝化槽２内の硝化菌が固定した担体と混合される。
次いで、ライン１０を経て高濃度酸素ガスが硝化槽２内に供給され、気相部１２を高濃度酸素で満たした状態とする。そして、ブロワ９を作動させることにより、気相部１２内のガスを一旦吸引し、このガスを硝化槽２内の散気管８に送り込んで、硝化槽２の混合液中に散気する。
このようにして、ライン１０から密閉可能な硝化槽２内へ供給された酸素は、空気に比してより効率的に硝化槽２内の混合液中に溶解する。
次いで、制御装置１８を稼動させ、酸素濃度計１４の指示値を基に流量調節弁１７が制御され、常に必要な量の酸素が供給されて、硝化槽気相部ガス１２の酸素濃度が所定範囲内に安定する。さらに、制御装置１６を稼動させ、溶存酸素濃度計１３の指示値を基にブロワ９の散気量が制御され、常に必要な量の散気が行われ混合液の溶存酸素濃度が安定する。
【００３６】
次に、本発明の排水処理方法に用いる装置の別の例について、図２のフロー構成図をもとに説明する。なお、図２において、図１と同一又は相当部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図２は、硝化槽を隔壁で仕切って原水流入に対して直列の２段構造とし、硝化槽の前段に脱窒槽２０を備えている。硝化槽は隔壁によって液相、気相とも仕切られているが、液相は担体分離用のスクリーン２４を介して連通しており、一方気相にもガスの連通部２５がある。また、硝化槽には各々ガス循環ラインが備えられ、酸素供給ライン１０は第一硝化槽に接続されている。
脱窒槽２０は、導入された処理対象排水を、脱窒菌を主体とする活性汚泥を用いて生物処理するものであり、例えば、浮遊する活性汚泥を脱窒槽２０内に収容し、槽２０内の排水を攪拌する攪拌装置２１を備えている。
図２では、排ガスライン１１に酸素濃度計１４が備えられているが、硝化槽２の気相部や硝化槽２’の気相部に備えることも可能である。
【００３７】
次に、図２の排水処理装置を用いた排水処理方法について説明する。
まず、ライン１を通して処理対象排水を脱窒槽２０に導入する。脱窒槽２０内に導入された排水は、活性汚泥と混合され、攪拌されることにより、原水から供給された有機物を水素供与体として、返送汚泥６から供給された硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素を窒素ガスに分解する。
脱窒後の排水は、第一硝化槽２、第二硝化槽２’の順に送られ、硝化菌が付着した担体と混合されて硝化が進行する。
硝化後の排水は、沈殿池３に送られ、硝化後の排水から活性汚泥を沈殿分離する。活性汚泥を分離された上澄み排水は、処理水４として排出される。一方、沈殿分離された分離汚泥は、返送汚泥６ラインにより脱窒槽に返送される。また、余剰分の分離汚泥は、余剰汚泥ライン７から系外に排出される。
高濃度酸素ガスは、ライン１０から第一硝化槽２の気相部１２に供給され、気相部１２を高濃度酸素で満たされた状態とする。そして、ブロワ９を作動させることにより、気相部１２内のガスを一旦吸引し、このガスを硝化槽２内の散気管８に送り込んで、硝化槽２内の排水中に散気する。
【００３８】
次いで、第一硝化槽２から排出される残りの酸素ガスは、第二硝化槽２’の気相部１２’に供給され、気相部１２’を高濃度酸素で満たされた状態とする。そして、ブロワ９’を作動させることにより、気相部１２’内のガスを一旦吸引し、このガスを硝化槽２’内の散気管８’に送り込んで、硝化槽２’内の排水中に散気する。
次いで、制御装置１８を稼動させ、酸素濃度計１４の指示値を基に流量調節弁１７が制御され、常に必要な量の酸素が供給されて、硝化槽気相部ガス１２’の酸素濃度がランニングコストを下げるための所定範囲内に安定する。さらに、制御装置１６、１６’を稼動させ、溶存酸素濃度計１３、１３’の指示値を基に、ブロワ９、９’散気量がそれぞれ制御され、常に必要な量の散気が行われ、硝化槽混合液の溶存酸素濃度が安定する。
【００３９】
このようにして、ライン１０から密閉可能な硝化槽２、２’内へ供給された酸素は、空気に比してより効率的に硝化槽２、２’内の排水中に溶解する。さらに、硝化槽を直列多段とし、上流側の槽に酸素を供給することで、上流側から効率よく酸素が利用されて、下流側に向かって酸素濃度は低くなり、効率的に酸素を利用することができる。
高濃度酸素ガスを、ライン１０から第一硝化槽２の気相部１２に供給するというのは、効率良く酸素を利用することが目的であるから、この目的が達成できれば、高濃度酸素ガスの注入点やガスの流れは、第一硝化槽２に限定されるものではない。例えば、第二硝化槽２’の気相部でも、第一硝化槽２の気相部との境界付近に注入すれば、高濃度酸素ガスは、一部が第二硝化槽２’から第一硝化槽２にも供給され、効率的な運転は可能であった。
【実施例】
【００４０】
以下、本発明を実施例により具体的に説明し、実験で得られた結果を比較例と共に表２、表３に示す。
実施例１
図１に示したフローに基づく循環散気方式の実験装置（処理量１６５ｍ３／日、硝化槽容量１０ｍ３、ＨＲＴ  １．５ｈｒ、返送汚泥量８２．５ｍ３／日）に硝化担体を投入して、表１に示すアンモニア性窒素（ＮＨ４−Ｎ）濃度１６〜２５ｍｇ／Ｌ、有機性窒素（Ｏｒｇ−Ｎ）濃度３〜１１ｍｇ／Ｌの下水一次処理水（以下、原水）を対象に、処理実験を行った。
【００４１】
実験装置の仕様は次のとおりである。
酸素ガス発生装置      ：ＰＳＡ（ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｓｗｉｎｇ  ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）方式の装置
ＤＯ計                ：蛍光式溶存酸素計
酸素濃度計            ：ジルコニア式酸素濃度
ブロワ                ：ルーツブロワ
散気装置              ：多孔管
担体                  ：球状ＰＥＧ担体
担体の充填率          ：２０％（硝化槽容積あたりの見かけ体積）
また、実験条件は次のとおりである。
供給した高濃度酸素ガスのＯ２濃度：８０〜９０％
高濃度酸素ガス供給量  ：３４〜６６Ｌ／ｍｉｎ
設定ＤＯ              ：７．５ｍｇ／Ｌ
設定排ガスＯ２濃度    ：６６％
散気量                ：３４〜７２ｍ３／ｈ
散気水深              ：４ｍ
【００４２】
結果は、徐々に担体に付着した硝化菌が馴養されて、処理水のＮＨ４−Ｎ濃度は徐々に低下し、処理開始２０日目には、０．２〜０．９ｍｇ／Ｌとなって、処理性能は良好だった。ＤＯや排ガス酸素濃度は制御が成功し、設定通りに制御することができた。排ガスの酸素濃度は６６％程度で一定となり、酸素利用効率は６３％であった。また、酸素利用効率を８５％とした比較例１の動力コストを１とした場合、動力コストはブロワ動力が低減され０．８５と下げることができた。
【００４３】
【表１】
0005883698.tif 000002
【００４４】
実施例２
図２に示したフローに基づく循環散気方式の実験装置（処理量１６５ｍ３／日、硝化槽容量１０ｍ３、ＨＲＴ  １．５ｈｒ、脱窒槽容量５ｍ３、返送汚泥量８２．５ｍ３／日）に硝化担体を投入して、表１に示すアンモニア性窒素（ＮＨ４−Ｎ）濃度１６〜２５ｍｇ／Ｌ、有機性窒素（Ｏｒｇ−Ｎ）濃度３〜１１ｍｇ／Ｌの下水一次処理水（以下、原水）を対象に、処理実験を行った。
実験装置の仕様は実施例１と同じであり、実験条件は次のとおりである。
供給した高濃度酸素ガスのＯ２濃度  ：８０〜９０％
高濃度ガス供給量                  ：３１〜６３Ｌ／ｍｉｎ
設定ＤＯ                          ：７．５ｍｇ／Ｌ
設定排ガスＯ２濃度                ：６６％
散気量                            ：４５〜６２ｍ３／ｈ
散気水深                        ：４ｍ
【００４５】
徐々に担体に付着した硝化菌が馴養されて、処理水のＮＨ４−Ｎ濃度は徐々に低下し、処理開始２０日目には、０．２〜０．４ｍｇ／Ｌであり、実施例１よりもさらに良好な硝化性能であった。これは、脱窒反応によるアルカリ度の上昇により硝化槽のアルカリ度を常に３０ｍｇ／Ｌ以上に維持することができたためである。なお、処理性能は良好で、ＤＯや排ガス酸素濃度は制御が成功し、排ガス酸素濃度を設定値（６６％）通りに制御することができた。酸素利用効率を６３％に設定したため、ブロワ動力が低減され、動力コストは、比較例１の動力コストを１とした場合、０．８０となり、同様の実験条件の比較例２（動力コスト：０．９５）よりも低くなった。
【００４６】
実施例３
図２に示したフローに基づき、表１の処理水を対象に処理実験を行った。多孔管の散気水深を５ｍとした以外は、実施例２と同じ条件で処理実験を行った。実験条件は次のとおりである。
供給した高濃度酸素ガスのＯ２濃度  ：８０〜９０％
高濃度ガス供給量                ：２９〜５９Ｌ／ｍｉｎ
設定ＤＯ                        ：７．５ｍｇ／Ｌ
設定排ガスＯ２濃度              ：６３％
散気量                          ：３４〜４７ｍ３／ｈ
散気水深                        ：５ｍ
本実施例では、徐々に担体に付着した硝化菌が馴養されて、処理水のＮＨ４−Ｎ濃度は徐々に低下し、処理開始２０日目には、０．２〜０．４ｍｇ／Ｌであり、良好な硝化性能だった。ＤＯや排ガス酸素濃度は制御が成功し、排ガス酸素濃度は６３％と設定値通りに制御することができた。本実施例では、散気水深を５ｍと深くしたため、ランニングコスト最適点が変化し、最適な酸素利用効率は６７％と実施例１及び２より高くなった。動力コストは、ブロワ動力が低減され、比較例３より低下し、比較例３のコストを１とした場合、０．８５となった。
【００４７】
実施例４
図２に示したフローに基づき、表１の処理水を対象に、散気装置としてメンブレンパネルを用いた以外は、実施例２と同じ条件で処理実験を行った。
実験条件は次のとおりである。
供給した高濃度酸素ガスのＯ２濃度  ：８０〜９０％
高濃度ガス供給量                ：２８〜５６Ｌ／ｍｉｎ
設定ＤＯ                        ：７．５ｍｇ／Ｌ
設定排ガスＯ２濃度              ：５５％
散気装置                        ：メンブレンパネル
散気量                          ：１２〜１７ｍ３／ｈ
散気水深                        ：４ｍ
本実施例では、処理水のＮＨ４−Ｎは０．２〜０．４ｍｇ／Ｌであり、処理性能は良好だった。ＤＯや排ガス酸素濃度は制御が成功し、排ガス酸素濃度は５５％と設定値通りに制御できた。本実施例では、散気装置をメンブレンパネルにしたため、ランニングコストの最適点が変化し、最適な酸素利用効率は７８％となった。動力コストは、ブロワ動力が低減されて、比較例４の動力コストを１とした場合、０．９０となった。
【００４８】
実施例５
図２に示したフローに基づく処理実験を行った。設定する排ガス酸素濃度は、原水に含まれる汚濁物質を酸化するために必要となる酸素量の変動に合わせて変動させた。
各時刻の必要酸素量を、必要酸素量の日間平均値に対する比率として表したものを図４に示す。図４には、必要酸素量の変動によって、変動させた設定排ガス酸素濃度の設定値を示している。設定排ガス酸素濃度を原水の必要酸素量に応じて変更する以外は、実施例２と同じ条件で処理実験を行っており、実験条件は次のとおりである。
供給した高濃度酸素ガスのＯ２濃度  ：８０〜９０％
高濃度ガス供給量                  ：３６〜７２Ｌ／ｍｉｎ
設定ＤＯ                          ：７．５ｍｇ／Ｌ
設定排ガスＯ２濃度                ：図４のとおり、（６０〜７２％の間で変動）
散気量                            ：３９〜５３ｍ３／ｈ
散気水深                          ：４ｍ
本実施例では、流入排水の必要酸素量の変動により、設定排ガス酸素濃度も変動させたが、他の実施例と同じく安定した制御が可能だった。運転開始から、処理水のＮＨ４−Ｎ濃度は徐々に低下し、処理開始２０日目には、０．２〜０．４ｍｇ／Ｌとなり、良好な硝化性能だった。ＤＯや排ガス酸素濃度は制御が成功し、排ガス酸素濃度は図４に示される設定値通りに制御できた。本実施例においては、酸素利用効率は５８％となったが、比較例１の動力コストを１とした場合の動力コストは、０．７０で、設定排ガス酸素濃度を原水の必要酸素量の変動に応じて変更した結果、更に低減することができた。
【００４９】
比較例１
実験装置、処理対象水及び実験装置の仕様は、実施例１と同じ条件で処理実験を行った。
実験条件は次のとおりである。
供給した高濃度酸素ガスのＯ２濃度  ：８０〜９０％
高濃度ガス供給量                  ：２８〜５５Ｌ／ｍｉｎ
設定ＤＯ                          ：７．５ｍｇ／Ｌ
設定排ガスＯ２濃度                ：４６％
散気量                            ：４１〜８６ｍ３／ｈ
散気水深                          ：４ｍ
本比較例では、実施例１の比較例であり、実施例１と同様に排ガス酸素濃度で高濃度酸素ガスの供給量を制御するものである。本比較例においても、処理性能は良好で、ＤＯや排ガス酸素濃度は制御が成功し、排ガス酸素濃度を４６％と設定値通りに制御できた。しかし、酸素利用効率を８５％としたために、ランニングコストの観点から酸素利用効率を最適に設定した実施例１より、酸素供給量は減少した一方で、散気量が増えて、システム全体の動力コストは高くなった。
【００５０】
比較例２
実験装置、処理対象水及び実験装置の仕様は、実施例２と同じ条件で実験を行った。
実験条件は次のとおりである。
供給した高濃度酸素ガスのＯ２濃度  ：８０〜９０％
高濃度ガス供給量                  ：２５〜５０Ｌ／ｍｉｎ
設定ＤＯ                          ：７．５ｍｇ／Ｌ
設定排ガスＯ２濃度                ：４６％
散気量                            ：５６〜７７ｍ３／ｈ
散気水深                          ：４ｍ
本比較例では、実施例２の比較例であり、実施例２と同様に脱窒反応によるアルカリ度の上昇で処理性能はさらに良好となり、制御も良好であった。しかし、排ガス酸素濃度を４６％に制御し、酸素利用効率を８５％に設定したために、ランニングコストの観点から酸素利用効率を最適に設定した実施例２よりも酸素供給量は減少した一方で、散気量が増えて、システム全体の動力コストは高くなった。
【００５１】
比較例３
多孔管の散気水深を５ｍとした以外は、比較例２と同じ条件で処理実験を行った。
実験条件は次のとおりである。
供給した高濃度酸素ガスのＯ２濃度  ：８０〜９０％
高濃度ガス供給量                  ：２５〜５０Ｌ／ｍｉｎ
設定ＤＯ                          ：７．５ｍｇ／Ｌ
散気量                            ：４０〜５５ｍ３／ｈ
設定排ガスＯ２濃度                ：４６％
散気水深                          ：５ｍ
本比較例は、実施例３の比較例であり、実施例３と同様に処理性能は良好で、ＤＯや排ガス酸素濃度も設定値通りに制御できた。しかし、排ガス酸素濃度を４６％に制御し、酸素利用効率を８５％に設定したために、ランニングコストの観点から酸素利用効率を最適に設定した実施例３よりも、酸素供給量は減少した一方で、散気量が増えて、システム全体の動力コストは高くなった。
【００５２】
比較例４
散気装置としてメンブレンパネルを用いた以外は、比較例２と同じ条件で処理実験を行った。
実験条件は次のとおりである。
供給した高濃度酸素ガスのＯ２濃度  ：８０〜９０％
高濃度ガス供給量                  ：２５〜５０Ｌ／ｍｉｎ
設定ＤＯ                          ：７．５ｍｇ／Ｌ
設定排ガスＯ２濃度                ：４６％
散気装置                          ：メンブレンパネル
散気水深                          ：４ｍ
散気量                            ：１４〜１９ｍ３／ｈ
本比較例は、実施例４の比較例であり、実施例４と同様に処理性能は良好で、ＤＯや排ガス酸素濃度も設定値通りに制御できた。しかし、排ガス酸素濃度を４６％に制御し、酸素利用効率を８５％に設定したために、ランニングコストの観点から酸素利用効率を最適に設定した実施例４よりも、酸素供給量は減少した一方で、散気量が増えて、システム全体の動力コストは高くなった。
【００５３】
【表２】
0005883698.tif 000003
【００５４】
【表３】
0005883698.tif 000004
【符号の説明】
【００５５】
１：排水、２、２’：硝化槽、３：沈殿池、４：処理水、５：硝化担体、６：返送汚泥、７：余剰汚泥、８、８’：多孔管、９、９’：ブロワ、１０：高濃度酸素ガス、１１：排ガス、１２、１２’：硝化槽気相部ガス、１３、１３’：溶存酸素濃度計、１４：酸素濃度計、１５、１５’：ガス循環ライン、１６、１６’：制御装置、１７：流量調節弁、１８：制御装置、１９：攪拌機、２０：脱窒槽、２１：撹拌機、２４、２４’：スクリーン、２５：気相連通部
【図１】
0005883698.tif 000005
【図２】
0005883698.tif 000006
【図３】
0005883698.tif 000007
【図４】
0005883698.tif 000008
【図５】
0005883698.tif 000009