(57)【要約】【課題】ダイナミック濾過法を用いた廃水中の窒素及びリンを除去する方法においては、返送汚泥の溶存酸素が多く、嫌気性領域でのリンの放出が阻害されるという問題点があった。【解決手段】廃水を脱窒領域３に供給して脱窒処理し、脱窒領域３からの流出水を嫌気性領域４に導入して嫌気処理し、嫌気性領域４からの流出水を無酸素性領域５に導入して無酸素処理し、無酸素性領域５からの流出水を濾布表面に活性汚泥粒子の付着物層を形成させた濾過体１４を具備した第１の好気性領域６に導入して好気性処理と濾過処理をし、第１の好気性領域６からの流出水を濾布表面に活性汚泥粒子の付着物層を形成させた濾過体１５を具備した第２の好気性領域７に導入して濃縮処理して得られた汚泥の一部を系外に排出し、残りを返送汚泥として脱窒領域３に供給する廃水中の窒素及びリンを除去する方法。【選択図】        図１
2004305808.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃水を少なくとも脱窒領域に供給して脱窒処理し、
前記脱窒領域からの流出水を嫌気性領域に導入して嫌気処理し、
前記嫌気性領域からの流出水を無酸素性領域に導入して無酸素処理し、
前記無酸素性領域からの流出水を濾布表面に活性汚泥粒子の付着物層を形成させた濾過体を具備した第１の好気性領域に導入して好気性処理と濾過処理をし、
前記第１の好気性領域からの流出水を濾布表面に活性汚泥粒子の付着物層を形成させた濾過体を具備した第２の好気性領域に導入して濃縮処理して得られた汚泥の一部を系外に排出し、残りを返送汚泥として前記脱窒領域に供給する廃水中の窒素及びリンを除去する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は廃水中の窒素及びリンを除去する方法に係り、特に嫌気性領域、無酸素性領域、好気性領域の順に廃水を通水させて窒素及びリンを除去する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
閉鎖性水域における富栄養化が問題となっているが、その主な原因物質は窒素及びリンである。そして従来、窒素除去に生物学的脱窒法が、リン除去に化学的凝集法が用いられていたが、化学的凝集法は薬品使用量及び汚泥発生量が多くなるという欠点があるために、近年、嫌気性−好気性活性汚泥法が生物学的な窒素およびリンの除去方法として用いられるようになった。
【０００３】
以下、本明細書において、「無酸素性」とは分子状酸素は溶存しないがＮＯｘなどの結合酸素が存在するいわゆる通性嫌気性のことであり、「嫌気性」とは分子状酸素も前記の結合酸素も存在しないいわゆる絶対嫌気性のことである。生物学的脱窒法は、硝化菌及び脱窒素菌を利用して蛋白質や尿素に由来する有機性窒素をアンモニア化、硝化、脱窒し、窒素ガスとして放出、除去するものである。これに対して、生物学的脱リン法においてリンはリン酸の形態となりガス化しないので、汚泥中のリン蓄積細菌が高濃度にリンを摂取することを利用する。すなわち、リン蓄積細菌は、嫌気性、好気性の両環境に存在することにより、嫌気性領域中において、汚泥有機物を優先的に摂取してリンを放出し、次の好気性領域中において、摂取した細菌内有機物を代謝し増殖するとともに、前記放出したリンよりも過剰のリンを摂取する。生物学的脱リン法は、このリンを過剰に含んだ汚泥を余剰汚泥として系外に取り出し、リンの除去を行うものである。
【０００４】
前述の生物学的脱窒法と生物学的脱リン法とを利用した嫌気性−無酸素性−好気性活性汚泥法を以下「従来方法１」と記述するにし、その実施に好適に用いられる生物処理装置の一例を模式的に示す断面図である図３を参照して、従来方法１について説明する。従来方法１はリンの放出工程である嫌気性領域４、脱窒工程である無酸素性領域５、空気供給手段８から空気を吹き込んで硝化とリンの過剰摂取とが行われる好気性領域７０６、硝化処理により生成した硝酸性窒素を含む処理液（硝化液）の一部を無酸素性領域５に戻す硝化液循環手段１０、沈澱濃縮方式で汚泥を分離する固液分離装置７０７、および分離汚泥返送手段１１から構成された設備を用いる生物学的硝化脱窒法であり、好気性の硝化菌と通性嫌気性の脱窒菌という性質の異なるバクテリア群が順次作用するものである。処理後の水は、処理水排出管１３から系外に取り出される。９は廃水供給管であり、１２は汚泥排出管である。
【０００５】
しかしこの方法は、固液分離装置７０７において沈澱濃縮に長時間を要し、全体の処理時間が１５〜１８時間と長くかかる上に、固液分離装置７０７が大型でその占有面積が全体の１５〜５０を％占め、設置スペースも大きくなるという問題点があった。
【０００６】
濾布を備える濾過体を生物反応槽に浸漬配置し、この濾過体に空気を供給して好気性にし、濾過体の濾布表面に活性汚泥粒子の付着物層（ダイナミック濾過層。以下、単に「濾過層」と称する場合がある。）を形成させ廃水を濾過して、この濾布を通過した濾過水を処理水として取り出すことで、生物汚泥を固液分離する（以下、「ダイナミック濾過」と記述する）方法が知られている（例えば特許文献１参照。）。そこで従来方法１において、構成装置の一部を前記ダイナミック濾過法の装置に置き換えた方法を以下「従来方法２」と記述することにし、その実施に好適に用いられる生物処理装置の一例を模式的に示す断面図である図４を参照して、従来方法２について説明する。なお、図４において、図３に示すものと同一機能を奏する部材には同一符号を付してある。
【０００７】
【特許文献１】
特許第３２０４１２５号公報
この方法は、リンの放出工程である嫌気性領域４、脱窒工程である無酸素性領域５、空気供給手段８から空気を吹き込んで硝化とリンの過剰摂取とが行われるとともに第１の濾過体１４の濾過層による濾過が行われて廃水を前濃縮する第１の好気性領域６、硝化処理により生成した硝酸性窒素を含む処理液（硝化液）の一部を無酸素性領域５に戻す硝化液循環手段１０、空気供給手段８から空気を吹き込んで硝化とリンの過剰摂取とが行われるとともに第２の濾過体１５の濾過層による濾過が行われて廃水を濃縮する第２の好気性領域７及び分離汚泥返送手段１１から構成された設備を用いる生物学的硝化脱窒法である。９は廃水供給管であり、１２は汚泥排出管である。
【０００８】
従来方法１における好気性領域７０６の作用を従来方法２では第１の好気性領域６、第２の好気性領域７で行い、従来方法１における固液分離装置７０７の作用を従来方法２では第１の濾過体１４、第２の濾過体１５によるダイナミック濾過法で行っている。
【０００９】
固液分離装置７０７の沈澱濃縮処理に比べて第１の濾過体１４、第２の濾過体１５の濾過濃縮処理は効率が良いので短時間で行うことができる上に、設置スペースも固液分離装置７０７に比べて第１の濾過体１４、第２の濾過体１５は小さくて済む。このため従来方法２では従来方法１よりも処理時間が短くできる上に、処理のための設備のスペースも小さくできるという利点を有する。しかし従来方法１では固液分離装置７０７において生じる汚泥は微生物の内生呼吸により溶存酸素が極めて少ない状態だったが、従来方法２では第２の好気性領域７において生じる汚泥は溶存酸素が多く分離汚泥返送手段１１によって嫌気性領域４に返送される返送汚泥の溶存酸素も多く、リン除去に必要不可欠な嫌気性領域４でのリンの放出が阻害され、リン除去が十分に行われなくなるという問題点があった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、処理時間が短く設置スペースも小さくて済みリン除去が十分に行われる廃水中の窒素及びリンを除去する方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、廃水を少なくとも脱窒領域に供給して脱窒処理し、
前記脱窒領域からの流出水を嫌気性領域に導入して嫌気処理し、
前記嫌気性領域からの流出水を無酸素性領域に導入して無酸素処理し、
前記無酸素性領域からの流出水を濾布表面に活性汚泥粒子の付着物層を形成させた濾過体を具備した第１の好気性領域に導入して好気性処理と濾過処理をし、
前記第１の好気性領域からの流出水を濾布表面に活性汚泥粒子の付着物層を形成させた濾過体を具備した第２の好気性領域に導入して濃縮処理して得られた汚泥の一部を系外に排出し、残りを返送汚泥として前記脱窒領域に供給する廃水中の窒素及びリンを除去する方法である。
【００１２】
本発明では、嫌気性領域のさらに上流の脱窒領域に返送汚泥を供給して脱窒処理することにより、溶存酸素の消費及び結合酸素の還元が行われ嫌気性領域でのリンの放出が十分に行われるようになる。そして第１の好気性領域、第２の好気性領域に具備された濾過体は効率良く濾過濃縮処理できるので汚泥の濃縮を短時間で行うことができる上に、第１の好気性領域、第２の好気性領域の設置スペースも小さくて済む。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１４】
【実施形態１】
図１は本発明の実施に好適に用いられる生物処理装置の第１例を模式的に示す断面図である。なお、図１において、図３、４に示すものと同一機能を奏する部材には同一符号を付してある。図１に示す生物処理装置１の槽２は最上流に、脱窒領域３を、以下順次下流に嫌気性領域４を、無酸素性領域５を、第１の好気性領域６を、第２の好気性領域７を有する。そして生物処理装置１は空気供給手段８、廃水供給管９、硝化液循環手段１０、分離汚泥返送手段１１、汚泥排出管１２及び処理水排出管１３を有する。脱窒領域３、嫌気性領域４及び無酸素性領域５には図示省略の撹拌手段を具備することが好ましい。空気供給手段８は図示省略の空気源（例えば空気圧縮機、送風機等）を具備する。硝化液循環手段１０と分離汚泥返送手段１１は各々図示省略のポンプを具備する。第１の好気性領域６には従来技術の説明で前述したダイナミック濾過が行われる第１の濾過体１４が設けられる。同様に第２の好気性領域７にはダイナミック濾過が行われる第２の濾過体１５が設けられる。第１の濾過体１４及び第２の濾過体１５においては、濾過層を間歇的に洗浄するための空気を吐出するための図示省略の通気管が設けられている。
【００１５】
廃水供給管９から生物処理装置１に供給される廃水は脱窒領域３にＱ１ｍ３  ／Ｈｒ、嫌気性領域４にＱ２ｍ３  ／  Ｈｒの量で分注される。Ｑ１／Ｑ２は０．７〜１．３であることが好ましく、より好ましくは０．８〜１．２である。Ｑ１／Ｑ２が０．７未満では、後述する脱窒領域３における還元及び脱窒が不完全で嫌気性領域４の嫌気状態が不十分となり好ましくない。Ｑ１／Ｑ２が１．３を越えると後述する嫌気性領域４におけるリン成分の放出が不十分となり好ましくない。
【００１６】
脱窒領域３においては、前記廃水供給管９から供給される廃水と分離汚泥返送手段１１から供給される第２の好気性領域７からの返送汚泥とが流入し、廃水中に含まれる有機物を利用して廃水及び返送汚泥に含まれる溶存酸素の消費及び結合酸素の還元が行われる（すなわち廃水及び返送汚泥が持ち込む酸素分が還元、消費される）とともに、返送汚泥中の硝酸性窒素の脱窒が行われた後、廃水は下端が下流側と連通している仕切板１６の下端から流出し嫌気性領域４に通水される。
【００１７】
嫌気性領域４においては、廃水供給管９から供給される廃水と脱窒領域３から仕切板１６の下端から流出して通水される廃水とが流入し、微生物体内にポリリン酸として貯留されているリン成分を放出させる。この際リン成分は概ね、加水分解されて正リン酸として液相へと放出されることになる。このような嫌気処理が行われた後、廃水は下端が下流側と連通していない仕切板１７の上端から流出し、無酸素性領域５に通水される。
【００１８】
無酸素性領域５においては、廃水の有機物を利用した無酸素処理である硝酸性窒素の脱窒が行われる。この後、廃水は下端が下流側と連通している仕切板１６の下端から流出し第１の好気性領域６に通水される。
【００１９】
第１の好気性領域６においては、空気供給手段８から空気が吹き込まれ、無酸素性領域５滞留中から廃水中に含まれていたアンモニア性窒素の硝化とリンの過剰摂取という好気性処理が行われるとともに、第１の濾過体１４においてダイナミック濾過処理が行われ廃水が前濃縮され、濾過層内の処理水は処理水排出管１３により系外に排出される。この後、廃水は下端が下流側と連通していない仕切板１７の上端から流出し第２の好気性領域７に通水される。
【００２０】
第２の好気性領域７においては、空気供給手段８から空気が吹き込まれ、ダイナミック濾過処理が行われ濾過層内の処理水は処理水排出管１３により系外に排出されるとともに、廃水が濃縮処理される。濃縮処理された廃水は一部は汚泥排出管１２により系外に排出され、残りは分離汚泥返送手段１１により返送汚泥として脱窒領域３に返送される。
【００２１】
脱窒領域３及び第２の好気性領域７の合計の占有面積は、従来方法１の固液分離装置７０７の占有面積よりも小さいので、本発明の実施に用いられる生物処理装置の設置スペースは従来方法１の実施に用いられる生物処理装置の設置スペースよりも小さくて済む。
【００２２】
【実施形態２】
図２は本発明の実施に好適に用いられる生物処理装置の第２例を模式的に示す断面図である。図２の生物処理装置２０１は図１の構成の実施形態の生物処理装置１において無酸素性領域５及び第１の好気性領域６を各々２つに分割し、それにともない仕切板等も追加したものである。なお、図２において、図１に示すものと同一機能を奏する部材には同一符号を付してある。槽２０２は最上流に脱窒領域３を、以下順次下流に嫌気性領域４を、無酸素性領域５−１を、無酸素性領域５−２を、第１の好気性領域６―１を、第１の好気性領域６―２を、第２の好気性領域７を有する。第１の好気性領域６−１にはダイナミック濾過が行われる第１の濾過体１４−１が、第１の好気性領域６−２にはダイナミック濾過が行われる第１の濾過体１４−２が設けられる。
【００２３】
脱窒領域３の廃水は下端が下流側と連通している仕切板１６の下端から流出し嫌気性領域４に通水される。嫌気性領域４の廃水は下端が下流側と連通していない仕切板１７の上端から流出し、無酸素性領域５−１に通水される。無酸素性領域５−１の廃水は下端が下流側と連通している仕切板１６の下端から流出し無酸素性領域５−２に通水される。無酸素性領域５−２の廃水は下端が下流側と連通していない仕切板１７の上端から流出し第１の好気性領域６−１に通水される。第１の好気性領域６−１の廃水は下端が下流側と連通している仕切板１６の下端から流出し第１の好気性領域６−２に通水される。第１の好気性領域６−２の廃水は下端が下流側と連通していない仕切板１７の上端から流出し第２の好気性領域７に通水される。
【００２４】
【実施例】
実施形態２に用いられる生物処理装置２０１を次のような仕様にして約３ヶ月間連続して生物処理を行なったところ、処理水の全窒素濃度は４〜８ｍｇ／Ｌ、全リン濃度は０．５〜２ｍｇ／Ｌとなった。
廃水：都市下水、通水量Ｑ＝１６．３ｍ３／Ｈｒ。この内、脱窒領域３への通水量８．５ｍ３  ／  Ｈｒ、嫌気性領域４への通水量７．８ｍ３  ／  Ｈｒとし、Ｑ１／Ｑ２は約１．１となるようにした。
脱窒領域３：容量９．０６ｍ３、平均滞留時間０．５６Ｈｒ
嫌気性領域４：容量１６．３ｍ３、平均滞留時間１．０Ｈｒ
無酸素性領域５−１：容量３２．６ｍ３、平均滞留時間２．０Ｈｒ
無酸素性領域５−２：容量３２．６ｍ３、平均滞留時間２．０Ｈｒ
第１の好気性領域６−１：容量２８．３ｍ３、平均滞留時間１．８５Ｈｒ
第１の濾過体１４−１：２０ｍ２の濾布を有する濾過体５個を流下方向に１列に配設したものの集合体とした。
第１の好気性領域６−２：容量３０．９ｍ３、平均滞留時間１．８８Ｈｒ
第１の濾過体１４−２：２０ｍ２の濾布を有する濾過体５個を流下方向に１列に配設したものの集合体とした。
第２の好気性領域７：容量２１．７ｍ３、平均滞留時間１．９１Ｈｒ
第２の濾過体１５：２０ｍ２の濾布を有する濾過体４個を流下方向に１列に配設したものの集合体とした。
硝化液循環手段１０：循環比１．５Ｑ、ＭＬＳＳ２５００ｍｇ／Ｌ
分離汚泥返送手段１１：返送比０．５Ｑ、ＭＬＳＳ４０００ｍｇ／Ｌ
【００２５】
【比較例】
比較例は従来方法２によるものあり、脱窒領域３を無くし廃水を全量嫌気性領域４へ供給するようにしたこと以外は実施例と同じ構成、仕様で約３ヶ月間連続して生物処理を行なったところ、処理水の全窒素濃度は６〜１０ｍｇ／Ｌ、全リン濃度は１．５〜３ｍｇ／Ｌとなった。
【００２６】
この結果から、脱窒領域３を有する実施例の処理水の全リン濃度は、脱窒領域３を有しない比較例の処理水の全リン濃度よりも低いことが確認された。
【００２７】
実施例の平均滞留時間の合計値すなわち処理時間は約１４時間であり、従来方法１の１５〜１８時間という処理時間よりも短い。
【００２８】
以上、本発明の実施形態及び実施例について説明したが、それらは本発明の一例を示すに過ぎず本発明は何らそれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨に合致する任意の方法とすることができる。そして本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改良ならびに設計の変更が可能であることは勿論である。
【００２９】
例えば実施形態では、理解しやすくするために各領域をそれぞれ１又は２領域とし生物処理装置全体を１槽としたが、これに限定されず領域数を増やしても良い。また各領域を独立槽とする多槽方式にしても良く、一部の領域ごとに１槽にまとめた槽群方式にしても良い。また、各仕切板は隣接する領域廃水同士の混合を防止あるいは少なくするためのものであるが、１つの領域中に１または複数の仕切板を設けることもできる。廃水が仕切板の上端から流出する流下態様と、仕切板の下端から流出する流下態様とを交互になるようにしたが、これに限定されずいずれか一方の流下態様を連続させても良い。仕切板を水平方向に設け各領域を廃水が水平方向に蛇行するようにさせても良い。
【００３０】
実施形態では廃水供給管から生物処理装置に供給される廃水は脱窒領域と嫌気性領域とに分注されるようにしたが、これに限定されず、例えば廃水のＢＯＤが大きい場合は、全量が脱窒領域に供給されるようにしても良い。
【００３１】
【発明の効果】
以上詳述した通り本発明の廃水中の窒素及びリンを除去する方法によれば、処理時間が短く設置スペースも小さくて済みリン除去が十分に行われる廃水中の窒素及びリンを除去する方法を提供することことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に用いられる生物処理装置を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態２に用いられる生物処理装置を模式的に示す断面図である。
【図３】従来方法１の実施に用いられる生物処理装置の一例を模式的に示す断面図である。
【図４】従来方法２の実施に用いられる生物処理装置の一例を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
１、２０１  生物処理装置
２、２０２  槽
３  脱窒領域
４  嫌気性領域
５、５−１、５−２  無酸素性領域
６、６−１、６−２  第１の好気性領域
７  第２の好気性領域
８  空気供給手段
９  廃水供給管
１０  硝化液循環手段
１１  分離汚泥返送手段
１２  汚泥排出管
１３  処理水排出管
１４、１４−１、１４−２  第１の濾過体
１５  第２の濾過体
１６、１７  仕切板
【図１】
2004305808.tif 000003
【図２】
2004305808.tif 000004
【図３】
2004305808.tif 000005
【図４】
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