(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流入されてくる排水を、固定床に生育された微生物により好気性生物処理する固定床処理槽と、
この固定床処理槽における複数の曝気場所から順次切り替えて曝気を行い、固定床処理槽内にほぼ反対方向の循環流を順次生起する曝気手段と、
を有する排水処理装置であって、
前記固定床処理槽において前記曝気手段による曝気により生起される循環流の流れの方向に対し、ほぼ垂直方向にある一側面に排水の流入部を設け、前記一側面に対向する他側面に処理水流出部を設ける排水処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、
前記固定床処理槽に薬剤を注入する薬剤注入手段をさらに有し、
この薬剤注入手段は、前記循環流の流れの方向と垂直な方向において、循環流の全体に渡って、薬剤を分散注入する排水処理装置。
【請求項３】
請求項２に記載の装置において、
前記薬剤注入手段は、薬剤を希釈水により希釈しながら注入する排水処理装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の装置において、
前記排水は、カルシウムおよび窒素を含み、前記薬剤はアルカリ剤である排水処理装置。
【請求項５】
請求項４に記載の装置において、
前記固定床処理槽の下部でｐＨの測定を行い、測定結果に基づいて前記アルカリ剤の注入量を制御する排水処理装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１つに記載の装置において、
前記排水の流入部を固定床処理槽の上部に設け、前記処理水流出部を固定床処理槽下部に設ける排水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排水の処理装置、特に固定床に生育された微生物により好気性生物処理するものに関わる。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、各種排水の処理に好気性微生物を利用した処理が利用されており、有機性排水や窒素含有排水の処理においては、このような好気性微生物処理が主流となっている。
【０００３】
例えば、ＩＣなどの半導体装置の製造工程などでは、フッ酸、アンモニア、硝酸などが使用されるため、フッ素および窒素を含む排水が排出される。すなわち、エッチングなどにこれらの薬品が使用され、濃厚廃液は廃棄物として処分されるが、半導体基板を超純水などで洗浄した際の洗浄廃液として、フッ素（フッ酸）、窒素（アンモニア、硝酸）を含む排水が排出される。ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）製造工程も基本的に半導体装置と同様の工程を有しており、同様の排水が生じる。さらに、石炭火力発電所、ガラス表面加工工場などにおいてもフッ素および窒素を含む排水が生じる。
【０００４】
排水中のフッ素は、カルシウムを添加して、フッ化カルシウムとして除去するのが一般的であり、上述のような排水についても水酸化カルシウムなどを添加してフッ化カルシウムを析出させて除去している。なお、フッ化カルシウムは非常に細かい微粒子になりやすく、これを除去するためにアルミニウム系などの無機凝集剤やアクリル系高分子凝集剤を添加してフロックを形成してフッ化カルシウムを沈殿除去している。
【０００５】
ここで、カルシウムによるフッ素除去は、
２Ｆ−＋Ｃａ２＋＝ＣａＦ２
という反応である。通常、フッ素除去処理水中のフッ素濃度の目標濃度は１０ｍｇ／Ｌ以下程度であり、このような場合には処理水中の残留カルシウム濃度を１００〜１０００ｍｇ／Ｌ程度にする必要がある。なお、排水中にケイ素や、リン酸などが存在すると、フッ化カルシウムの析出に悪影響があり、その場合にはより多くのカルシウムを添加したり、無機凝集剤や高分子凝集剤による凝集処理が必要となる場合がある。
【０００６】
一方、窒素除去としては、上述したように、通常生物学的脱窒が採用される。この生物学的脱窒では、通性嫌気性細菌である脱窒菌の無酸素状態における硝酸呼吸を利用して窒素を除去する。
【０００７】
この生物学的脱窒は、まず、排水を硝化処理して排水中のアンモニア態窒素を亜硝酸態窒素および／または硝酸態窒素とし、その後メタノールなどの水素供与体を添加して、無酸素状態にすることにより脱窒処理を行う。なお、本明細書において、亜硝酸態窒素および／または硝酸態窒素を簡単に硝酸態窒素または単に硝酸と適宜呼ぶ。
【０００８】
そして、このようなフッ素除去と窒素除去を組み合わせて排水中のフッ素および窒素を除去していた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、フッ素を多量に含む排水は生物処理に悪影響がある。このため、生物学的脱窒処理は、フッ素を除去した後の排水について行う。従って、生物学的脱窒処理の対象となる排水は、カルシウムを多量に含む排水になる。
【００１０】
カルシウムは、各種イオンと結合して析出する可能性が高く、生物処理過程において、固形物として析出しやすい。そして、カルシウムが固形物として析出すると、これが生物処理における微生物とともに存在することになり、生物処理汚泥中の無機汚泥量が増加する。従って、生物処理における微生物濃度を高く維持することが難しくなり、効率の良い処理が行えなくなる。
【００１１】
また、生物学的脱窒素処理等の生物処理においては、微生物を浮遊させた状態で処理を行う浮遊式の活性汚泥法の他に、微生物保持用充填材を利用する固定床式の処理がある。この固定床式の処理は、処理槽内の微生物濃度を高く維持でき、容積負荷を高くできるだけでなく、微生物が固定床に保持されているため基本的に沈殿槽を必要としないというメリットがある。そこで、処理の効率化のためには固定床を利用したいという要求がある。
【００１２】
ところが、本排水の場合、生物学的脱窒処理の対象となる排水には、カルシウムが多量に含まれている。そこで、生物学的脱窒処理の際に、カルシウムが微生物保持用充填材上に析出し、目詰まりを起こす可能性が高い。目詰まりが発生した場合には、空気洗浄や薬品洗浄により、目詰まりを解消することになるが、このような洗浄処理を行うと、微生物保持用充填材上に保持されていた微生物も一緒に除去されてしまう。硝化処理の主体となる硝化菌は、自栄養の細菌であってその増殖速度が遅く、上述のような洗浄処理を頻繁に行うと固定床における微生物濃度を高く維持することができず、硝化処理槽に対する硝化負荷を高くすることができなくなる。
【００１３】
さらに、硝化処理では、硝酸の生成に伴いｐＨが低下するため、アルカリ剤を添加する。このようなアルカリ剤の添加により、局所的なｐＨの上昇が生じ、その部分においてカルシウムの析出が起こりやすく、目詰まりが発生しやすくなる。そして、目詰まりが発生した部分は硝化反応に寄与できなくなってしまう。なお、カルシウムは、排水中に存在する炭酸イオン、リン酸イオン、水酸化物イオン、硫酸イオンなどと結合して析出する。
【００１４】
このため、本出願人は、特願２０００−９２３７２号において、硝化処理部における複数箇所に対し、曝気箇所を順次切り替えて曝気を行う曝気手段を提案している。この構成により、固定床内に循環流を発生させ、混合が良くなる。さらに、循環流の流れが時間によって異なる。循環流の最も下流側に位置する部位において硝化が進み最も低ｐＨになるが、その部位が時間的に変更されるため、一旦発生したスケールも次の段階で溶解されることとなり、従ってスケールの発生を防止することができる。
【００１５】
しかしながら、この構成においては、流入した排水が循環流に沿って流れ、固定床中の微生物との接触が十分に行われないまま流出部へ到達してしまうため短絡しやすく、処理水質が悪化する。
【００１６】
また、注入されたアルカリは循環流方向には良く混合されるが、循環流に対して垂直方向では、アルカリ注入点付近でｐＨが高く、アルカリ注入点から離れるに従って硝化が進み、ｐＨが低下する。よって、循環流に対して垂直方向にはｐＨの分布が大きく、スケール発生は避けがたい。
【００１７】
さらに、アルカリの注入は硝化槽上部より行われるため、上部でｐＨが高く、下部で硝化が進みｐＨが低くなる。よって、上部より処理水を流出させる場合、注入されたアルカリ剤は十分に混合されないまま流出することとなり非効率である。
【００１８】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、曝気により循環流が生じる場合において、排水を効率的に処理することができる排水処理装置を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、流入されてくる排水を、固定床に生育された微生物により好気性生物処理する固定床処理槽と、この固定床処理槽における複数の曝気場所から順次切り替えて曝気を行い、固定床処理槽内にほぼ反対方向の循環流を順次生起する曝気手段と、を有する排水処理装置であって、前記固定床処理槽において前記曝気手段による曝気により生起される循環流の流れの方向に対し、ほぼ垂直方向にある一側面に排水の流入部を設け、前記一側面に対向する他側面に処理水流出部を設けることを特徴とする。
【００２０】
このような構成により、固定床処理槽内には、排水が流入され、処理水として流出されることによる水の流れ（以下、被処理水流れと呼ぶ）と、曝気によって生じる循環流とが垂直方向に交わることとなる。その結果、この二つの流れの合成によるらせん状の流れが生じるが、循環流は被処理水の流れよりも非常に流れが早いため、流入した排水は、循環流に沿って流れながら、十分に混合された後に、流出部に到達する。従って、固定床処理槽の槽容量を有効に利用して効果的な処理を行うことができる。
【００２１】
また、前記固定床処理槽に薬剤を注入する薬剤注入手段をさらに有し、この薬剤注入手段は、前記循環流の流れの方向と垂直な方向において、循環流の全体に渡って、薬剤を分散注入することが好適である。この構成により、薬剤を、循環流に対して垂直方向に少量づつ注入することが可能であり、従来法において生じた循環流に対する垂直な方向におけるｐＨ分布の発生を解消することができる。
【００２２】
また、前記薬剤注入手段は、薬剤を希釈水により希釈しながら注入することが好適である。この構成により、薬剤注入点近傍において、薬剤濃度が非常に高くなることを防止することができる。また、薬剤の貯槽には濃厚な状態で薬剤を貯留できるため、貯槽の容量を有効利用できる。特に、薬剤がアルカリ剤である場合には、薬剤注入点における急激なｐＨ上昇を防止することが可能であり、スケールの発生をより効果的に防止することができる。
【００２３】
また、前記排水の流入部を固定床処理槽の上部に設け、前記処理水流出部を固定床処理槽下部に設けることが好適である。これによって、排水は、槽内を横切るとともに、上部から下部へと流れるため、短絡の発生を有効に防止できる。
【００２４】
さらに、固定床処理槽で硝化を行い、アルカリ剤を添加する場合においては、上部で注入されたアルカリ剤は、循環流に沿って希釈され、さらに硝化が進むに伴って消費された後に、下部から流出されるために、アルカリ剤を余分に注入することなく、効率の良い利用が可能となる。
【００２５】
また、前記排水は、カルシウムおよび窒素を含み、前記薬剤はアルカリ剤であることが好適である。硝化によるｐＨ低下をアルカリ剤により抑制しつつ、カルシウムの析出を効果的に防止できる。
【００２６】
また、前記固定床処理槽の下部でｐＨの測定を行い、測定結果に基づいて前記アルカリ剤の注入量を制御することが好適である。アルカリ剤は固定床処理槽上部にて注入されるため、固定床処理槽槽上部でｐＨを測定した場合には、アルカリ剤の影響を感知しやすく、ｐＨの変動も大きいため、安定したｐＨ制御は困難である。それに対して、固定床処理槽下部ではアルカリ剤は十分に希釈されｐＨが安定しているため、的確にアルカリ剤注入手段を制御することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）について、図面に基づいて説明する。
【００２８】
図１は本実施形態の構成を示す図である。半導体製造工場、ＬＣＤ製造工場、石炭火力発電所、ガラス（表面加工）工場などにおいて生じるフッ素および窒素を含有する排水は、まずフッ素が除去される。このフッ素除去は、カルシウムを添加してフッ化カルシウムを析出させて除去することによって行う。フッ素除去を行った処理水として、カルシウムと窒素を含む排水が得られる。
【００２９】
固定床硝化槽１は、直方体形状をしている。この固定床硝化槽１の内部には微生物保持用充填材２が配置されている。また、固定床硝化槽１の一側面の上部には、排水が流入される原水流入部３が設けられ、固定床硝化槽１の原水流入部３が設けられている一側面と対向する側面の下部には、処理水流出部４が設けられている。なお、平面図から明らかなように、原水流入部３と処理水流出部４は対角線に近い位置となるように槽の中央からシフトして配置されている。従って、正面図においては固定床硝化槽１の左上から流入し、右下から流出する。
【００３０】
固定床硝化槽１の底部には、複数の散気管５ａ，５ｂが配置されており、これらにはそれぞれ自動弁６ａ、６ｂを介し空気供給源であるブロワから空気が供給される。この自動弁６ａ、６ｂは交互に開かれ、図において矢印で示されたような循環流が交互に生起される。従って、固定床処理槽１内における原水流入部３から処理水流出部４に向ける被処理水の全体としての流れは、循環流に直交する方向になる。
【００３１】
また、固定床硝化槽１の上方の中央部には、固定床硝化槽１の循環流を横切る方向に上方開放の樋７が配置されており、ここには、アルカリ剤貯槽８からのアルカリ剤がアルカリ剤ポンプ９によって供給されるととともに、工水（希釈水であれば水道水などでもよい）が供給される。なお、樋７は、その両側壁に複数の切り欠きを形成することなどによって、槽内全体にアルカリ剤を分散注入できるようになっている。
【００３２】
さらに、ｐＨセンサ１０により固定床硝化槽１の底部のｐＨが測定され、この測定結果に基づいてアルカリポンプ９が制御されるようになっている。
【００３３】
カルシウムおよび窒素（アンモニア態窒素：ＮＨ４−Ｎ）を含む排水は、原水流入部３より流入される。固定床硝化槽１の内部には、微生物保持用充填材２が充填されており、槽内は曝気処理されて好気的状態に維持される。そこで、微生物保持用充填材２の表面には硝化菌が付着生育し、この硝化菌により排水中のアンモニア態窒素が硝酸化される。そして、硝化された処理水は固定床硝化槽１の処理水流出部４より流出する。なお、微生物保持用充填材２の表面上に硝化菌を付着生育させることにより、固定床硝化槽１内の硝化菌を十分高濃度に維持することができ、効率的な硝化処理を行うことができる。
【００３４】
この微生物保持用充填材２としては、図２に示すように不織布を波板状に成型した波板材２ｂと平板材２ａを交互に積層して構成したものが好適に使用される。そして、この微生物保持用充填材２を槽内において垂直方向に通路が形成されるように複数縦に並べて配置したり、丸めて配置することによって、不織布の周囲が垂直方向の水通路となる。なお、このような微生物保持用充填材は、例えば特開平７−２４４８９号公報に示されている。
【００３５】
ここで、固定床硝化槽１内に導入される被処理水には、アンモニア態窒素だけでなく、カルシウムイオンが例えば１００〜１０００ｍｇ／Ｌ程度含まれている。カルシウムイオンは、ｐＨが高いと、炭酸イオン、リン酸イオン、水酸化物イオン、硫酸イオンなどと結合して析出する。そこで、ｐＨが高いと、微生物保持用充填材２上にカルシウム化合物が析出し、微生物保持用充填材２が目詰まりしやすい。
【００３６】
一方、固定床硝化槽１においては、アンモニア態窒素の硝化によって、ｐＨは低下する。また、ｐＨが低下すると、硝化菌の活性が阻害されるため、固定床硝化槽１内には、水酸化ナトリウムなどのアルカリ剤が添加され、槽内のｐＨを中性付近に維持するようにしている。すなわち、アルカリ剤貯槽８からのアルカリ剤がアルカリポンプ９により固定床硝化槽１に供給される。
【００３７】
このように、アルカリ剤の添加により、固定床硝化槽１内のｐＨの低下を防止しているが、このアルカリ剤の添加によって、アルカリ剤が添加された部分が重点的にｐＨが上昇する。従って、この部分において、カルシウム化合物が析出し、微生物保持用充填材２において目詰まりが発生しやすい。
【００３８】
また、このような目詰まりの解消のために、頻繁に洗浄を行うと、硝化菌も一緒に洗浄されるため、頻繁な洗浄を行うと、固定床硝化槽１内に保持できる硝化菌の量が少なくなって十分な硝化処理が行えなくなってしまう。
【００３９】
本実施形態においては、アルカリポンプ９からのアルカリ剤は工水で希釈され、さらに分散手段である樋７によって分散された後に、固定床硝化槽１上部より添加される。
【００４０】
このように、アルカリ剤を希釈、分散して注入することによって、一箇所に注入されるアルカリ剤の量を減少することができる。そこで、その部分におけるｐＨの上昇を比較的小さくすることができ、その部分におけるカルシウムの析出を防止することができる。
【００４１】
なお、アルカリ剤を分散する際の各箇所同士の距離は、数百ｍｍ〜１０００ｍｍ程度が好ましい。例えば、樋７に設ける切り欠き同士の距離をこの程度とするとよい。
【００４２】
さらに、前述したように原水流入部３を槽上部、処理水流出部４を槽下部とすると、上部より注入されたアルカリ剤は希釈され、硝化反応により消費された後に下部より引き抜かれることとなり、アルカリ剤のリークを防止することができる。
【００４３】
一方、この固定床硝化槽１の底部には複数の散気管が５ａ、５ｂに分割され、自動弁６ａ、６ｂによって、散気管５ａ、５ｂのいずれかから散気するようになっており、固定床硝化槽１内において、散気する場所が切り替え可能になっている。散気管から空気が噴出されるが、この空気は、通常はブロアなどから圧送される。図１に実線で示す矢印は６ａを閉じて、６ｂを開いた場合に起こる水の流れを示すものである。この場合、散気管５ｂからのみの散気となり、５ｂの上方に上向流が生起され、５ａの上方では下向流となる。このため、図１の正面図の例では矢印の示す通り、左回りの循環流が生起されるが、左上の部分が最も高ｐＨ、右上の部分が最も低ｐＨとなる。従って、左上の部分においてスケールが発生する可能性が大きいが、右上の部分ではスケールが溶解する可能性が高い。なお、図１に破線で示す矢印は６ｂを閉じて、６ａを開いた場合に起こる水の流れを示すものである。
【００４４】
そして、自動弁６ａ、６ｂを順次切り替えることによって、循環流がほぼ反対方向になり、槽内のｐＨの低い場所と高い場所が交互に代わるため、一旦発生したスケールも次の段階で溶解し、トータルとしてスケールが定着することを防止できる。
【００４５】
なお、微生物保持用充填材２の下部においては、あまりスケール発生およびスケール溶解が起こらないか、または上向流側でスケールの溶解、下向流側でスケールの発生状態になる。しかし、この部分においてもスケールが定着することを防止することができる。
【００４６】
このように槽内に生起される、曝気による循環流に対して垂直方向の硝化槽側面に原水流入部３を設け、その対面となる側面に処理水流出部４を設置する。
【００４７】
これにより、固定床硝化槽１内には、排水が流入され、処理水として流出されることによる水の流れ（以下、被処理水流れと呼ぶ）と、曝気によって生じる循環流とが垂直方向に交わることとなる。その結果、この二つの流れの合成によるらせん状の流れが生じるが、循環流は被処理水の流れよりも非常に流れが早いため、流入した排水は、循環流に沿って流れながら、十分に混合された後に、流出部に到達する。
【００４８】
また、本実施形態では、ｐＨセンサ１０により、固定床硝化槽１の下部でｐＨの測定を行い、その測定結果に基づいて前記アルカリ剤の注入量を制御する。
【００４９】
ここで、固定床硝化槽１の下部にてｐＨ測定を行う手段としては、固定床硝化槽１下部にサンプリングコックを設置して採取したサンプル水に対して行ってもよく、図１のように充填材を貫通する管などを設け、ｐＨセンサ１０を直接固定床硝化槽１下部に設置してもよい。さらに、固定床硝化槽１下部より流出する処理水のｐＨを測定してもよい。
【００５０】
特に、アルカリ剤は固定床硝化槽１の上部に注入されるため、固定床硝化槽１の上部でｐＨを測定した場合には、アルカリ剤の影響を感知しやすく、ｐＨの変動も大きいため、安定したｐＨ制御は困難である。それに対して、固定床硝化槽１下部ではアルカリ剤は十分に希釈されｐＨが安定しているため、的確にアルカリ剤注入手段を制御することができる。
【００５１】
「全体構成」
本実施形態においては、フッ素および窒素を含有する排水を処理して、フッ素および窒素を除去するこの全体フローを図３に示す。
【００５２】
このように、フッ素および窒素を含有する排水は、半導体製造工程などで排出されるものであり、排水のフッ素（Ｆ）濃度は、限定されるものではないが１０〜１０００ｍｇ／Ｌ、アンモニア態窒素（ＮＨ４−Ｎ）濃度は１０〜１００００ｍｇ／Ｌ程度である。通常の場合排水は、一旦排水貯留槽に貯留され、ここからポンプなどで、フッ素除去部１１に導入される。このフッ素除去部１１には、カルシウムが添加される。このカルシウムは、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）や塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）等の形で添加することが好ましい。
【００５３】
このようなカルシウムの添加により水中のフッ素（フッ素イオン）とカルシウム（カルシウムイオン）が反応し、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）が析出する。そこで、この析出したフッ化カルシウムを固液分離することで、フッ素除去が行われる。なお、このフッ素除去部１１では、アルミニウム系凝集剤やアクリル系高分子凝集剤なども添加して沈殿処理を行うのが一般的である。また、排水のｐＨは、低い場合が多く、その場合にはフッ化カルシウム析出のために、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）等を添加してｐＨを例えば４〜７に調整する。なお、排水中にフッ素と共にリンが共存する場合であって、フッ素と共にリンも除去したい場合は、排水にカルシウムを添加して排水のｐＨを例えば９〜１１に調整してリンを除去する方法を採用するとよい。このフッ素除去処理水は、カルシウムイオンを多量に含んでいる。これは、水中のフッ素イオンを十分低くするためには、カルシウムイオン濃度がかなり高くなければならないからであり、たとえばカルシウムイオン濃度は２００ｍｇ／Ｌ以上となっている。
【００５４】
このようにして得られたフッ素除去部１１における処理水は、固定床硝化槽１に導入される。そして、上述のようにして、スケールを発生させることなく、短絡を発生することなく効果的に硝化処理がなされる。
【００５５】
次に、硝化処理水は、ＵＳＢ脱窒槽１２に導入される。このＵＳＢ脱窒槽１２は上向流スラッジブランケット（ＵＳＢ）方式の脱窒槽であり、槽内に脱窒菌のスラッジブランケットを形成し、ここに排水を上向流で流通する。このように脱窒菌によりスラッジブランケットを形成すると、脱窒菌が高濃度に凝集した粒状物（グラニュールという）が形成され、脱窒菌を高濃度に維持して効率的な脱窒処理が行われる。
【００５６】
そして、このＵＳＢ脱窒槽１２には、メタノール等の水素供与体が供給され、スラッジブランケットを形成している通性嫌気性の脱窒細菌により、硝化処理水に含まれる硝酸の酸素を利用したメタノールの酸化が行われ、硝酸が窒素ガスに還元され除去される。なお、この脱窒反応により、ｐＨが上昇するため、必要に応じて塩酸などの酸が添加されｐＨ調整される。
【００５７】
ここで、このＵＳＢ脱窒槽１２に流入してくる硝化処理水には、比較的多量のカルシウムが含まれているが、このカルシウムが、ＵＳＢ脱窒槽１２において除去される。すなわち、このＵＳＢ脱窒槽１２においては、上述したようにメタノール等の水素供与体を亜硝酸や硝酸の酸素を用いて酸化して窒素を還元するが、その際に、次式に従って二酸化炭素が発生する。
２ＮＯ２−＋ＣＨ３ＯＨ→Ｎ２↑＋ＣＯ２＋２ＯＨ−＋Ｈ２Ｏ
２ＮＯ３−＋（５／３）ＣＨ３ＯＨ
→Ｎ２↑＋（５／３）ＣＯ２＋２ＯＨ−＋（７／３）Ｈ２Ｏ
【００５８】
このようにして発生した二酸化炭素は、水に溶解し、次式のように、重炭酸イオンとなり、これが被処理水中のカルシウムと反応し不溶性の炭酸カルシウムとなる。
ＣＯ２＋ＯＨ−→ＨＣＯ３−
Ｃａ２＋＋ＨＣＯ３−→ＣａＣＯ３↓＋Ｈ＋
【００５９】
このようにして、このＵＳＢ脱窒槽１２におけるスラッジブランケット内で炭酸カルシウムが発生、ここに捕捉される。このような炭酸カルシウムの発生は、グラニュールの形成を促進し、安定なスラッジブランケットを形成することができる。これによって、効率的な脱窒処理が行える。
【００６０】
このようにして、このＵＳＢ脱窒槽１２において、脱窒処理とカルシウムの除去が行われる。特に、このＵＳＢ脱窒槽１２においては、カルシウムの存在に起因してグラニュールの形成が促進され、槽内の脱窒菌濃度を高濃度にでき、効率的な処理が行える。また、このＵＳＢ脱窒槽１２は洗浄操作が不要であり、汚泥の引き抜きも簡単であるため、槽内の汚泥濃度を適宜調整して、効率的な処理を行うことができる。
【００６１】
次に、ＵＳＢ脱窒槽１２の脱窒処理水は、固定床酸化槽１３に導入され、ここで曝気処理されて残留するメタノールの除去が行われる。この固定床酸化槽１３の微生物保持用充填材としては、網目状のプラスチックパイプを多数充填したようなものが好適である。このような微生物保持用充填材を充填することで、酸化槽において効率的な酸化処理が行え、かつ沈殿槽を省略することができる。
【００６２】
このようにして、高濃度のカルシウムが存在する条件下において、窒素が除去された処理水が得られる。この実施形態によれば、固定床硝化槽１において、カルシウムの析出を防止しながら、硝化処理が行える。従って、固定床硝化槽１内の硝化菌の濃度を高濃度にして、効率的な硝化処理が行える。また、次段のＵＳＢ脱窒槽１２において、脱窒処理を行いながらカルシウムを除去することができ、さらに、カルシウムが析出することでグラニュールの形成を促進し、効果的な脱窒が行える。
【００６３】
なお、固定床硝化槽１の後段の脱窒槽、酸化槽は、浮遊式として、酸化槽の後段に沈殿槽などの固液分離装置を設けてもよい。
【００６４】
【実施例】
次に実施例および比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００６５】
「実施例」
表１に示すカルシウムと窒素を含む模擬排水を図１に示す装置で処理した。水温２０℃、硝化負荷１．０ｋｇ−Ｎ／ｍ３／ｄとし、硝化槽下部より流出した処理水についてｐＨが７．０となるように、アルカリ剤として水酸化ナトリウムを硝化槽上部より添加し、調整した。
【００６６】
その結果、硝化槽上部のｐＨが７．５〜８．０となったが、１００日間にわたって通水を行った結果、試験終了時、充填材上にスケールの発生は認められなかった。この際、アンモニア除去率は試験を通じて９８％以上であり、非常に良好な処理水質が得られた。
【００６７】
「比較例１」
実施例と同様に、表１に示す、カルシウムおよび窒素を含む模擬排水を図１に示す装置で処理した。ただし、原水流入部と処理水流出部を図１に示す位置からそれぞれ水平面内で時計まわりに９０度回転させた位置に設置した。
【００６８】
その結果、実施例と同様に、硝化槽上部のｐＨが７．５〜８．０となったが、１００日間にわたって通水を行った結果、試験終了時、充填材上にスケールの発生は認められなかった。しかしながら、アンモニア除去率は試験を通じて９０％程度であり、実施例と比較して、処理水質が悪化した。これは、原水の一部が曝気による循環流に沿って、短絡したためと考えられた。
【００６９】
「比較例２」
実施例と同様に、表１に示す、カルシウムおよび窒素を含む模擬排水を図１に示す装置で処理した。ただし、アルカリ剤として水酸化ナトリウムをアルカリ剤添加配管より１点で添加した。
【００７０】
その結果、硝化槽上部のアルカリ添加部付近にて、ｐＨが９〜１０まで上昇した。１００日間にわたって通水を行った結果、通水開始約１ヶ月で、アルカリ添加部付近の充填材上に部分的なスケールの発生が認められた。このスケールの発生は通水試験の経過とともにより著しくなり、発生範囲が拡大していった。この際、アンモニア除去率は試験を通じて９８％以上であり、非常に良好な処理水質が得られたが、長期的にはスケールによる目詰まりとそれに伴う硝化性能の低下が予想された。
【表１】
0004676082.tif 000002
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、固定床処理槽内には、排水が流入され、処理水として流出されることによる水の流れ（以下、被処理水流れと呼ぶ）と、曝気によって生じる循環流とが垂直方向に交わることとなる。その結果、この二つの流れの合成によるらせん状の流れが生じるが、循環流は被処理理水の流れよりも非常に流れが早いため、流入した排水は、循環流に沿って流れながら、十分に混合された後に、流出部に到達する。従って、固定床処理槽の槽容量を有効に利用して効果的な処理を行うことができる。
【００７２】
また、前記循環流の流れの方向と垂直な方向において、循環流の全体に渡って、薬剤を分散注入することで、薬剤を、循環流に対して垂直方向に少量づつ注入することが可能であり、従来法において生じた循環流に対する垂直な方向におけるｐＨ分布の発生を解消することができる。
【００７３】
また、薬剤を希釈水により希釈しながら注入することで、薬剤注入点近傍において、薬剤濃度が非常に高くなることを防止することができる。また、薬剤の貯槽には濃厚な状態で薬剤を貯留できるため、貯槽の容量を有効利用できる。特に、薬剤がアルカリ剤である場合には、薬剤注入点における急激なｐＨ上昇を防止することが可能であり、スケールの発生をより効果的に防止することができる。
【００７４】
また、前記排水の流入部を固定床処理槽の上部に設け、前記処理水流出部を固定床処理槽下部に設けることで、排水は、槽内を横切るとともに、上部から下部へと流れるため、短絡の発生を有効に防止できる。
【００７５】
また、固定床処理槽下部ではアルカリ剤は十分に希釈されｐＨが安定しているため、的確にアルカリ剤注入手段を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施形態の装置の構成を示す図である。
【図２】  微生物保持充填材の構成を示す図である。
【図３】  処理の全体フローを示す図である。
【符号の説明】
１  固定床硝化槽、２  微生物保持充填材、３  原水流入部、４  処理水流出部、５（５ａ，５ｂ）  散気管、６（６ａ，６ｂ）  自動弁、７  樋、８  アルカリ剤貯槽、９  アルカリポンプ、１０  ｐＨセンサ、１１  フッ素除去部、１２  ＵＳＢ脱窒槽、１３  固定床酸化槽。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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