(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃水を活性汚泥の存在下にリン放出工程、脱窒工程及び曝気工程の順に通水し、該曝気工程の混合液中に浸漬された分離膜により処理水を分離する廃水の処理方法であって、
前記脱窒工程が前段とそれに続く後続段とからなり、
前記曝気工程が前段とそれに続く後続段とからなり、
前記分離膜は該曝気工程の最終段に浸漬されており、
該最終段の汚泥混合液の一部を前記脱窒工程の前段へ返送すると共に、前記脱窒工程の汚泥混合液をリン放出工程へ返送することを特徴とする廃水の処理方法。
【請求項２】
請求項１において、前記後続段の脱窒工程の汚泥混合液を前記リン放出工程に返送することを特徴とする廃水の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は廃水の処理方法に係り、特に、廃水を活性汚泥の存在下にリン放出工程、脱窒工程及び曝気工程の順に通水し、該曝気工程の混合液中に浸漬された分離膜により処理水を分離する廃水の処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、廃水中のＢＯＤ、窒素及びリンを除去する方法として、嫌気槽と好気槽とを組み合せ、廃水を嫌気槽、脱窒槽、好気槽及び沈殿槽の順に通水すると共に、沈殿槽で分離された汚泥の一部を嫌気槽に返送し、かつ好気槽処理液の一部を脱窒槽に返送して、廃水中のＢＯＤ成分、窒素成分及びリン成分を生物学的に除去する方法が知られている。
【０００３】
この方法において、廃水は、まず嫌気槽にて嫌気処理され、ＢＯＤ成分が微生物に取り込まれると共に、リン化合物が加水分解されてリン（正リン酸）が放出される。嫌気槽の処理液は次いで脱窒槽で脱窒処理（硝酸イオン及び亜硝酸イオンの窒素ガスへの還元処理）される。更に、脱窒槽処理液は、好気槽において好気処理され、微生物によるアンモニアの硝化と正リン酸の取り込みが行われる。その後、好気槽処理液は沈殿槽にてリンを含む汚泥と、処理水とに分離される。
【０００４】
しかし、この固液分離に沈殿槽を採用したものでは、好気槽の汚泥濃度を高くすることができない；汚泥の沈降不良で処理水側への汚泥のリークの問題がある；装置の小型化が図れない；といった欠点がある。このため、特開平９−４７７８１号公報には、沈殿槽の代りに浸漬膜を用いて固液分離を行う方法として、廃水を嫌気槽に導入し、嫌気槽処理液を曝気槽に導入し、曝気槽内に浸漬された分離膜により処理水を分離すると共に、この曝気槽内液を嫌気槽に返送する方法が記載されている。この方法では、沈殿槽を不要とし、曝気槽の汚泥を高く維持して効率的な処理を行うと共に、汚泥を確実に分離することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平９−４７７８１号公報に記載される方法では、酸素と硝酸及び亜硝酸性窒素を含む曝気槽内液を嫌気槽に返送するため、嫌気槽をリン放出条件、即ち、無酸素、無ＮＯｘ状態に維持することができず、この結果、嫌気槽において脱窒は起こるが、リンの放出は期待できないという問題がある。
【０００６】
即ち、生物学的リン除去において、嫌気槽で十分なリン放出が行われることが必要であり、このために、嫌気槽のＭＬＳＳ濃度は十分高くする必要がある。従って、浸漬膜を用いた活性汚泥法では、嫌気槽のＭＬＳＳを高くするためには、浸漬膜槽からの汚泥返送率を十分高くしなければならない。例えば、浸漬膜槽のＭＬＳＳが１００００ｍｇ／Ｌと仮定すると、汚泥返送率５０％では、嫌気槽のＭＬＳＳは３３００ｍｇ／Ｌにしかならない。この汚泥返送率を３００％に上げることができれば、ＭＬＳＳは７５００ｍｇ／Ｌとなり、その分、嫌気槽は小型化できるが、このように汚泥返送率を上げると、返送汚泥中に含まれるＮＯＸの影響で嫌気槽においてリンの放出が起こらなくなる。
【０００７】
本発明は上記従来の問題点を解決し、廃水を活性汚泥の存在下にリン放出工程、脱窒工程及び曝気工程の順に通水し、浸漬膜による固液分離で処理水を得る方法において、効率的な脱窒、脱リン、脱ＢＯＤを行って高水質の処理水を得ることができる廃水の処理方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の廃水の処理方法は、廃水を活性汚泥の存在下にリン放出工程、脱窒工程及び曝気工程の順に通水し、該曝気工程の混合液中に浸漬された分離膜により処理水を分離する廃水の処理方法であって、前記脱窒工程が前段とそれに続く後続段とからなり、前記曝気工程が前段とそれに続く後続段とからなり、前記分離膜は該曝気工程の最終段に浸漬されており、該最終段の汚泥混合液の一部を前記脱窒工程の前段へ返送すると共に、前記脱窒工程の汚泥混合液をリン放出工程へ返送することを特徴とする。
【０００９】
本発明では、曝気工程の混合液を脱窒工程に、脱窒工程の混合液をリン放出工程にそれぞれ返送することにより汚泥の返送を行うため、リン放出工程には、脱窒工程において脱窒処理され硝酸性窒素、亜硝酸性窒素を含まず、酸素が消費された混合液が導入されることとなり、リン放出工程をリンの放出条件である無ＮＯｘ及び無酸素状態に保つことが可能となる。このため、このリン放出工程において、リン化合物が正リン酸として効率的に放出され、この正リン酸が後段の曝気工程において汚泥に取り込まれることにより、リンを高度に除去することが可能となる。
【００１０】
本発明においては、脱窒工程を前段とそれに続く後続段とで構成し、曝気工程の混合液の一部を脱窒工程の前段へ返送し、かつ脱窒工程の後段の混合液を嫌気工程へ返送することが好ましく、また、曝気工程も前段とそれに続く後続段とで構成し、分離膜を曝気工程の最終段に浸漬し、最終段の混合液の一部を、脱窒工程の前段へ返送する。
【００１１】
即ち、脱窒工程を２段以上の複数段に設け、前段の脱窒工程に曝気工程から返送される混合液を導入することにより、好気条件の曝気工程からの返送液の導入による影響を前段の脱窒工程で緩和して、後続段の脱窒工程で良好な嫌気条件のもとに、脱窒を効率的に進行させることが可能となる。
【００１２】
また、更に、曝気工程を２段以上の複数段に設け、最終段の曝気工程に分離膜を浸漬し、この最終段の混合液を脱窒工程に返送することにより、高い窒素除去率を得ることができる。
【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詳細に説明する。
【００１４】
図１，２は参考例に係る廃水の処理方法を示す系統図であり、図３は本発明の廃水の処理方法の実施の形態を示す系統図である。図１〜３において同一機能を奏する部材には同一符号を付してある。
【００１５】
図１の廃水の処理方法では、原水を配管１１より嫌気槽（リン放出槽）１、脱窒槽２及び曝気管５を備える曝気槽３に順次通水して処理し、曝気槽３内に浸漬された分離膜４で分離された透過水を配管１２より処理水として系外へ排出する。曝気槽３内の液は、ポンプＰ２により配管１３を経て脱窒槽２に返送する。また、脱窒槽２内の液はポンプＰ１により配管１４を経て嫌気槽１に返送する。曝気槽３からは、配管１５より適宜余剰汚泥として槽内液が引き抜かれる。
【００１６】
この方法では、原水は、まず、嫌気槽１で脱窒槽２からの返送汚泥を受けて、効率的に嫌気処理され、ＢＯＤ成分が除去されると共に、リン（正リン酸）の放出が行われる。この嫌気処理液は、次いで脱窒槽２内で曝気槽３からの返送汚泥を受けて効率的に脱窒処理され窒素が除去される。この脱窒処理液は更に曝気槽３で好気処理され、ＢＯＤの好気分解と、アンモニア性窒素の硝化とリンの汚泥中への取り込みが行われる。従って、この曝気槽３内の液を分離膜４で膜分離することにより、ＢＯＤ成分、窒素成分及びリン成分が高度に除去された処理水を得ることができる。また、曝気槽３からは、リンを高濃度に取り込んだ汚泥を引き抜くことができる。
【００１７】
このような処理において、本発明では処理水の固液分離を分離膜４で行うため、大面積を要する沈殿槽が不要となり、また、曝気槽３内の汚泥濃度を高く維持して好気処理効率を高めることができる。また曝気槽３内の汚泥混合液を脱窒槽２に返送することで脱窒槽２内の汚泥濃度を高く維持すると共に、脱窒槽２において、曝気槽３で硝化された硝酸性窒素、亜硝酸性窒素を効率的に脱窒処理することができる。更に、脱窒槽２内の汚泥混合液を嫌気槽１に返送することで嫌気槽１内の汚泥濃度を高く維持して効率的な嫌気処理を行えるが、この際、返送される汚泥混合液は、脱窒槽２内で硝酸性窒素、亜硝酸性窒素が除去されると共に酸素が消費された液であるため、嫌気処理におけるリン放出阻害を受けることなく、効率的なリンの加水分解を行える。
【００１８】
図２の方法は、脱窒槽を第１脱窒槽２Ａと第２脱窒槽２Ｂとに２段に設け、曝気槽３からの汚泥混合液を第１脱窒槽２Ａに返送し、第２脱窒槽２Ｂ内の汚泥混合液を嫌気槽１に返送した点が図１に示す方法と異なり、その他は同様に処理が行われる。
【００１９】
この方法では、脱窒槽を２段階とし、曝気槽３からの汚泥混合液を前段の第１脱窒槽２Ａに返送することで、曝気槽３からの汚泥混合液の好気条件が第１脱窒槽２Ａで緩和され、第２脱窒槽２Ｂにおいてより一層高度な脱窒処理を行うことができるため、処理水質の向上を図ることができる。また、この場合において、脱窒が進行した第２脱窒槽２Ｂ内の汚泥混合液を嫌気槽１に返送することで、嫌気槽１内への硝酸性窒素、亜硝酸性窒素や酸素の流入を確実に防止して、より一層効率的なリンの放出を行える。
【００２０】
図３の方法は、曝気槽を曝気管５Ａを備える第１曝気槽３Ａと曝気管５Ｂを備える第２曝気槽３Ｂとに２段に設け、後段の第２曝気槽３Ｂ内に分離膜４を浸漬して処理水を取り出し、この第２曝気槽３Ｂ内の汚泥混合液を第１脱窒槽２Ａに返送すると共に、第２曝気槽３Ｂから余剰汚泥を引き出すようにした点が図２に示す方法と異なり、その他は同様に処理が行われる。
【００２１】
この方法では曝気槽を２段階とし、前段の第１曝気槽３Ａを主にＢＯＤ分解槽として機能させ、後段の第２曝気槽３Ｂを主に硝化槽として機能させ、後段の第２曝気槽３Ｂ内の汚泥混合液を第１脱窒槽２Ａに返送することにより高い硝化率を得ることができる。また、このように好気処理が進行した第２曝気槽３Ｂ内の液を膜分離して処理水を取り出すことにより、高水質の処理水を得ることができる。更に、この第２曝気槽３Ｂからは、余剰汚泥として、十分にリンを取り込んだ汚泥を抜き出すことができる。
【００２２】
本発明において、曝気槽から脱窒槽への混合液の返送量には、特に制限はないが、脱窒槽の混合液を嫌気槽（リン放出槽）に返送するに当り、十分なリン放出が起こるように、脱窒反応が進行し液中のリンを十分に摂取した後の混合液とすることが望ましい。このため、曝気液（硝化液）の脱窒槽への返送率は１００％以上、好ましくは１５０％以上とする。
【００２３】
また、本発明において、脱窒槽から嫌気槽への汚泥混合液の返送量にも特に制限はないが、一般的には原水流量に対して１５０％以上が処理効率の面で好ましい。
【００２４】
なお、曝気槽に浸漬する分離膜としては特に制限はなく、形状は中空糸膜でも平膜でもよく、精密濾過（ＭＦ）膜や限外濾過（ＵＦ）膜等を用いることができる。
【００２５】
図示の方法はいずれも本発明の一実施例であって、本発明はその要旨を超えない限り、何ら図示の方法に限定されるものではない。
【００２６】
例えば、脱窒槽や曝気槽は２槽に限らず３層以上設け、これを直列に配設したものであっても良い。いずれの場合においても、最終段の曝気槽の汚泥混合液を脱窒槽に返送し、この最終段の曝気槽に分離膜を浸漬して処理水を分離すると共に余剰汚泥を引き抜くのが好ましい。また、曝気槽から返送される汚泥混合液は、最前段の脱窒槽に導入し、最終段の脱窒槽の汚泥混合液を嫌気槽に返送するのが好ましい。更に、嫌気槽についても２槽又は３槽以上の槽を直列に配設しても良い。この場合には、脱窒槽から返送される汚泥混合液は最前段の嫌気槽に導入するのが好ましい。
【００２７】
このような本発明の廃水の処理方法は、各種産業廃水の処理に極めて有効である。
【００２８】
【実施例】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００２９】
比較例２
下記水質の廃水を原水として図１に示す方法に従って処理し、得られた処理水の水質を表１に示した。
（原水水質）
ＢＯＤ    ：２５０ｍｇ／Ｌ
リン      ：    ５ｍｇ／Ｌ
アンモニア：  ４０ｍｇ／Ｌ
原水流量、各槽の滞留時間、汚泥混合液返送量等の処理条件は下記の通りとした。
［処理条件］
原水流量      ：１．０Ｌ／ｈｒ
嫌気槽滞留時間：１．０ｈｒ
脱窒槽滞留時間：３．０ｈｒ
曝気槽滞留時間：３．０ｈｒ
曝気槽内汚泥混合液の脱窒槽への返送量：４．０Ｌ／ｈｒ
脱窒槽内汚泥混合液の嫌気槽への返送量：４．０Ｌ／ｈｒ
曝気槽からの余剰汚泥引抜き量：１００ｍＬ／ｄａｙ
【００３０】
比較例３
図２に示す如く、脱窒槽を２段に設け、曝気槽内汚泥混合液を第１脱窒槽へ返送し、第２脱窒槽内汚泥混合液を嫌気槽に返送したこと以外は比較例２と同様にして処理を行い、得られた処理水の水質を表１に示した。なお、第１脱窒槽の滞留時間は１．５ｈｒ，第２脱窒槽の滞留時間は１．５ｈｒとした。
【００３１】
実施例１
図３に示す如く、曝気槽を２段に設け、第２曝気槽内汚泥混合液を第１脱窒槽に返送し、この第２曝気槽から処理水、余剰汚泥を取り出したこと以外は比較例３と同様にして処理を行い、得られた処理水の水質を表１に示した。なお、第１曝気槽の滞留時間は１．５ｈｒ，第２曝気槽の滞留時間は１．５ｈｒとした。
【００３２】
比較例１
比較例２において、曝気槽内汚泥混合液を脱窒槽ではなく、嫌気槽に返送し、脱窒槽から嫌気槽への汚泥混合液の返送を行わなかったこと以外は同様にして処理を行い、得られた処理水の水質を表１に示した。
【００３３】
【表１】
0004742403.tif 000002
【００３４】
表１より明らかなように、曝気槽内汚泥混合液を嫌気槽に返送する比較例１では、嫌気槽においてリンの放出が行われないために、リンが十分に除去し得ず、またＢＯＤも劣るものとなる。
【００３５】
これに対して、曝気槽内汚泥混合液を脱窒槽に返送し、脱窒槽内汚泥混合液を嫌気槽に返送する比較例２であれば良好な処理水が得られる。特に、脱窒槽を２段に設けた比較例３では、リン除去が良好である。更に、曝気槽をも２段に設けた実施例１ではリン除去も窒素除去も良好である。
【００３６】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の廃水の処理方法によれば、各種産業廃水から、ＢＯＤ成分、リン成分及び窒素成分を効率的に除去して高水質の処理水を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  参考例に係る廃水の処理方法を示す系統図である。
【図２】  参考例に係る廃水の処理方法を示す系統図である。
【図３】  本発明の廃水の処理方法の実施の形態を示す系統図である。
【符号の説明】
１  嫌気槽
２  脱窒槽
２Ａ  第１脱窒槽
２Ｂ  第２脱窒槽
３  曝気槽
３Ａ  第１曝気槽
３Ｂ  第２曝気槽
４  分離膜
５，５Ａ，５Ｂ  曝気管
【図１】
0004742403.tif 000003
【図２】
0004742403.tif 000004
【図３】
0004742403.tif 000005