(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
硝酸および／または亜硝酸を含有する原水を、脱窒細菌を含む活性汚泥で生物処理する脱窒方法であって、
原水を電子供与体の存在下に活性汚泥と混合して脱窒を行いながら、順次通過するように設けられた複数の脱窒工程と、
原水を複数の脱窒工程に分割注入する原水分割注入工程と、
後段の脱窒工程の混合液を分離汚泥と分離液とに固液分離する固液分離工程と、
分離汚泥の一部を第１段の脱窒工程に返送する汚泥返送工程と、
脱窒工程の混合液または固液分離工程で固液分離した分離汚泥の一部を易生物分解性に改質し、改質汚泥を第１段の脱窒工程に供給する改質工程とを含み、
各脱窒工程の活性汚泥を分割注入される原水により順次希釈して、前段から後段にかけて汚泥濃度に勾配を形成することにより、希釈された混合液を固液分離工程に導入して固液分離し、脱窒工程全体として汚泥保持量を増加させＳＲＴを長くして脱窒することを特徴とする脱窒方法。
【請求項２】
硝酸および／または亜硝酸を含有する原水を、脱窒細菌を含む活性汚泥で生物処理する脱窒方法であって、
原水を電子供与体の存在下に活性汚泥と混合して脱窒を行いながら、順次通過するように設けられた複数の脱窒工程と、
原水を複数の脱窒工程に分割注入する原水分割注入工程と、
最終の脱窒工程の混合液を曝気する曝気工程と、
曝気工程の混合液を分離汚泥と分離液とに固液分離する固液分離工程と、
分離汚泥の一部を第１段の脱窒工程に返送する汚泥返送工程と、
脱窒工程もしくは曝気工程の混合液、または固液分離工程で固液分離した分離汚泥の一部を易生物分解性に改質し、改質汚泥を第１段の脱窒工程に供給する改質工程とを含み、
各脱窒工程の活性汚泥を分割注入される原水により順次希釈して、前段から後段にかけて汚泥濃度に勾配を形成することにより、希釈された混合液を曝気工程および固液分離工程に導入して曝気および固液分離し、脱窒工程全体として汚泥保持量を増加させＳＲＴを長くして脱窒することを特徴とする脱窒方法。
【請求項３】
硝酸および／または亜硝酸を含有する原水を、脱窒細菌を含む活性汚泥で生物処理する脱窒装置であって、
原水を電子供与体の存在下に活性汚泥と混合して脱窒を行いながら、順次通過するように設けられた複数の脱窒槽と、
原水を複数の脱窒槽に分割注入する原水分割注入路と、
後段の脱窒槽の混合液を分離汚泥と分離液とに固液分離する固液分離装置と、
分離汚泥の一部を第１段の脱窒槽に返送する汚泥返送路と、
脱窒槽の混合液または固液分離装置で固液分離した分離汚泥の一部を易生物分解性に改質し、改質汚泥を第１段の脱窒槽に供給する改質装置とを含み、
各脱窒槽の活性汚泥が分割注入される原水により順次希釈されて、前段から後段にかけて汚泥濃度に勾配を形成することにより、希釈された混合液が固液分離装置に導入されて固液分離され、脱窒槽全体として汚泥保持量が増加しＳＲＴを長くして脱窒されるように構成されていることを特徴とする脱窒装置。
【請求項４】
硝酸および／または亜硝酸を含有する原水を、脱窒細菌を含む活性汚泥で生物処理する脱窒装置であって、
原水を電子供与体の存在下に活性汚泥と混合して脱窒を行いながら、順次通過するように設けられた複数の脱窒槽と、
原水を複数の脱窒槽に分割注入する原水分割注入路と、
最終の脱窒槽の混合液を曝気する曝気槽と、
曝気槽の混合液を分離汚泥と分離液とに固液分離する固液分離装置と、
分離汚泥の一部を第１段の脱窒槽に返送する汚泥返送路と、
脱窒槽もしくは曝気槽の混合液、または固液分離装置で固液分離した分離汚泥の一部を易生物分解性に改質し、改質汚泥を第１段の脱窒槽に供給する改質装置とを含み、
各脱窒槽の活性汚泥が分割注入される原水により順次希釈されて、前段から後段にかけて汚泥濃度に勾配を形成することにより、希釈された混合液が曝気装置および固液分離装置に導入されて曝気および固液分離され、脱窒槽全体として汚泥保持量が増加しＳＲＴを長くして脱窒されるように構成されていることを特徴とする脱窒装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は硝酸および／または亜硝酸を含有する原水（以下、ＮＯx−Ｎ含有水という場合がある）を複数の脱窒工程で脱窒する方法、特に汚泥を減容化することができる脱窒方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
アンモニア性または有機性窒素化合物を含む排水を処理する方法として、生物学的硝化脱窒処理法がある。この方法は活性汚泥により排水中のＣＯＤ，ＢＯＤ成分を分解するとともに、有機性窒素化合物をアンモニア性窒素とし、アンモニア性窒素を硝化細菌により硝酸性または亜硝酸性窒素に硝化（酸化）した後、脱窒細菌により窒素ガスに還元して脱窒する方法である。この処理法では、脱窒槽を前段に設け、硝化液と分離汚泥を脱窒槽に返送して原水と混合し、脱窒を行うと同時にＢＯＤ成分を分解する方法も行われている。
【０００３】
このような生物学的硝化脱窒法では、脱窒工程において脱窒細菌の作用により還元して窒素ガスに転換する際、脱窒細菌の硝酸呼吸に必要な電子供与体を添加する必要がある。この電子供与体としてメタノールのような基質を添加すると、処理コストが高くなるとともに、余剰汚泥が増加する。
【０００４】
このような点を解決する方法として、脱窒処理にオゾン処理を組み込むことにより、余剰汚泥の発生量を削減できるとともに、メタノールなどのＢＯＤ源の使用量を低減できる排水の生物学的窒素除去方法が知られている。
【０００５】
図２は脱窒工程とオゾン処理とを組み合せた従来の脱窒方法の系統図である。図２において、１は脱窒槽、２は曝気槽、３は沈殿槽等の固液分離装置、４はオゾン処理装置等の改質装置、３１は原水注入路である。
図２において、硝酸および／または亜硝酸を含有する原水を原水注入路３１から脱窒槽１に注入して槽内の活性汚泥と混合し、嫌気状態を維持しながら脱窒する。生成するガスは排ガス路１５から排出する。
【０００６】
脱窒槽１の混合液１２は移送路１３から曝気槽２に移送し、給気路１８から空気を供給し、曝気装置１７から曝気し、残留する有機物を分解する。曝気槽２の混合液２６を移送路１９から固液分離装置３に送って固液分離する。そして分離液を処理水として処理水取出路２１から取り出し、分離汚泥の一部を汚泥返送路２２から返送汚泥として脱窒槽１に返送し、他の一部を引抜汚泥として引抜路２３から改質装置４に引き抜いて易生物分解性に改質処理を行い、改質汚泥を改質汚泥供給路２５から脱窒槽１に供給する。改質汚泥を供給するだけでは脱窒細菌の硝酸呼吸に必要な電子供与体が不足する場合は、電子供与体供給路１４からメタノールなどの電子供与体を脱窒槽１に供給する。余剰汚泥が発生する場合は余剰汚泥排出路２４から系外に排出する。
【０００７】
上記従来の方法では、改質処理した改質汚泥は生分解性がよいため、改質汚泥を改質汚泥供給路２５から脱窒槽１に導入して脱窒工程に用いると、脱窒細菌の硝酸呼吸に必要な電子供与体として利用される。このためメタノール等の有機物を系外から添加することなく脱窒工程を行うことも可能であり、不足する場合にのみ系外から添加すればよい。これにより処理コストが低下するとともに、活性汚泥を減容化することができ、場合によっては余剰汚泥を実質的にゼロにすることもできる。
【０００８】
しかしながら上記従来の方法では、減容化率を大きくするために多量の活性汚泥を改質処理する場合、脱窒槽１の汚泥滞留時間（ＳＲＴ）が短くなり、処理水質が低下する場合がある。
ＳＲＴを長くする方法としては、脱窒槽１の容量を増加させることが簡単であるが、敷地面積や建設費の増加を招き現実的でない。脱窒槽１の容量を増加させずにＳＲＴを長くするには、槽内の汚泥濃度を高くできればよい。しかし、汚泥濃度を高めるほど固液分離装置３での固液分離が難しくなり、汚泥性状によっては汚泥のキャリーオーバーが生じ、かえって処理水質を悪くする場合がある。従って、経済的に大きな負担を強いることなく、また固液分離装置３における安定性を犠牲にすることなく、脱窒槽ＳＲＴを長くする方法が求められている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、活性汚泥を減容化することができ、かつ脱窒槽の容量を増加させることなく汚泥滞留時間を長くすることができ、これにより高水質の処理水を低コストで安定して得ることができるとともに、汚泥の分離障害も生じない脱窒方法および装置を提案することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は次の脱窒方法および装置である。
（１）  硝酸および／または亜硝酸を含有する原水を、脱窒細菌を含む活性汚泥で生物処理する脱窒方法であって、
原水を電子供与体の存在下に活性汚泥と混合して脱窒を行いながら、順次通過するように設けられた複数の脱窒工程と、
原水を複数の脱窒工程に分割注入する原水分割注入工程と、
後段の脱窒工程の混合液を分離汚泥と分離液とに固液分離する固液分離工程と、
分離汚泥の一部を第１段の脱窒工程に返送する汚泥返送工程と、
脱窒工程の混合液または固液分離工程で固液分離した分離汚泥の一部を易生物分解性に改質し、改質汚泥を第１段の脱窒工程に供給する改質工程とを含み、
各脱窒工程の活性汚泥を分割注入される原水により順次希釈して、前段から後段にかけて汚泥濃度に勾配を形成することにより、希釈された混合液を固液分離工程に導入して固液分離し、脱窒工程全体として汚泥保持量を増加させＳＲＴを長くして脱窒することを特徴とする脱窒方法。
（２）  硝酸および／または亜硝酸を含有する原水を、脱窒細菌を含む活性汚泥で生物処理する脱窒方法であって、
原水を電子供与体の存在下に活性汚泥と混合して脱窒を行いながら、順次通過するように設けられた複数の脱窒工程と、
原水を複数の脱窒工程に分割注入する原水分割注入工程と、
最終の脱窒工程の混合液を曝気する曝気工程と、
曝気工程の混合液を分離汚泥と分離液とに固液分離する固液分離工程と、
分離汚泥の一部を第１段の脱窒工程に返送する汚泥返送工程と、
脱窒工程もしくは曝気工程の混合液、または固液分離工程で固液分離した分離汚泥の一部を易生物分解性に改質し、改質汚泥を第１段の脱窒工程に供給する改質工程とを含み、
各脱窒工程の活性汚泥を分割注入される原水により順次希釈して、前段から後段にかけて汚泥濃度に勾配を形成することにより、希釈された混合液を曝気工程および固液分離工程に導入して曝気および固液分離し、脱窒工程全体として汚泥保持量を増加させＳＲＴを長くして脱窒することを特徴とする脱窒方法。
（３）  硝酸および／または亜硝酸を含有する原水を、脱窒細菌を含む活性汚泥で生物処理する脱窒装置であって、
原水を電子供与体の存在下に活性汚泥と混合して脱窒を行いながら、順次通過するように設けられた複数の脱窒槽と、
原水を複数の脱窒槽に分割注入する原水分割注入路と、
後段の脱窒槽の混合液を分離汚泥と分離液とに固液分離する固液分離装置と、
分離汚泥の一部を第１段の脱窒槽に返送する汚泥返送路と、
脱窒槽の混合液または固液分離装置で固液分離した分離汚泥の一部を易生物分解性に改質し、改質汚泥を第１段の脱窒槽に供給する改質装置とを含み、
各脱窒槽の活性汚泥が分割注入される原水により順次希釈されて、前段から後段にかけて汚泥濃度に勾配を形成することにより、希釈された混合液が固液分離装置に導入されて固液分離され、脱窒槽全体として汚泥保持量が増加しＳＲＴを長くして脱窒されるように構成されていることを特徴とする脱窒装置。
（４）  硝酸および／または亜硝酸を含有する原水を、脱窒細菌を含む活性汚泥で生物処理する脱窒装置であって、
原水を電子供与体の存在下に活性汚泥と混合して脱窒を行いながら、順次通過するように設けられた複数の脱窒槽と、
原水を複数の脱窒槽に分割注入する原水分割注入路と、
最終の脱窒槽の混合液を曝気する曝気槽と、
曝気槽の混合液を分離汚泥と分離液とに固液分離する固液分離装置と、
分離汚泥の一部を第１段の脱窒槽に返送する汚泥返送路と、
脱窒槽もしくは曝気槽の混合液、または固液分離装置で固液分離した分離汚泥の一部を易生物分解性に改質し、改質汚泥を第１段の脱窒槽に供給する改質装置とを含み、
各脱窒槽の活性汚泥が分割注入される原水により順次希釈されて、前段から後段にかけて汚泥濃度に勾配を形成することにより、希釈された混合液が曝気装置および固液分離装置に導入されて曝気および固液分離され、脱窒槽全体として汚泥保持量が増加しＳＲＴを長くして脱窒されるように構成されていることを特徴とする脱窒装置。
【００１１】
本発明の処理対象とする原水は硝酸および／または亜硝酸を含有する原水（ＮＯx−Ｎ含有水）であり、このほか有機物、その他の不純物を含んでいてもよい。原水中に有機性窒素化合物またはアンモニア性窒素化合物が含まれている場合は、有機物分解工程を設けて好気性または嫌気性下に処理し、活性汚泥により原水中のＣＯＤ、ＢＯＤ成分を分解するとともに、有機性窒素化合物をアンモニア性窒素とし、硝化工程を設けてアンモニア性窒素を硝化細菌により好気性下に硝酸性または亜硝酸性窒素に硝化（酸化）して、本発明に供することができる。有機物分解工程および硝化工程は従来のものと同様の方法を採用することができる。
【００１２】
本発明における脱窒工程では、上記のようなＮＯx−Ｎ含有水および電子供与体を脱窒槽に導入して活性汚泥と接触させ、嫌気状態を維持して緩速攪拌を行う処理により、脱窒細菌の作用により硝酸性または亜硝酸性窒素を窒素ガスに変換して脱窒する。電子供与体としては、改質工程で改質した改質汚泥中の有機物を利用することができるが、不足する場合はメタノールなどの有機物を添加することができる。
【００１３】
本発明における脱窒槽は、ＮＯx−Ｎ含有水を活性汚泥と混合して脱窒を行いながら順次通過するように、複数の脱窒槽が直列に連結して設けられる。各脱窒槽は独立したものでもよいが、１つの槽を隔壁で区画して形成することができる。この場合は槽内の混合液は隔壁の上部を通過するようにするのが好ましいが、他の部分を通過するようにしてもよい。
【００１４】
本発明における原水分割注入路は複数の脱窒槽にＮＯx−Ｎ含有水を分割注入するように設けられる。この場合第１段から最終段の脱窒槽のそれぞれに分割注入するように各脱窒槽に設けるのが好ましいが、一部の脱窒槽への注入を省略するようにしてもよい。
脱窒槽の後段には曝気槽を設け、残留する有機物を除去するのが好ましいが、省略することもできる。
【００１５】
本発明における固液分離装置は脱窒槽の混合液または曝気槽の混合液を固液分離し、分離液を処理水として排出し、分離汚泥の少なくとも一部を第１段の脱窒槽へ返送するように構成する。固液分離装置としては通常沈殿槽を採用するが、浸漬膜分離装置、遠心分離装置などを使用することもできる。浸漬膜分離装置としては、具体的には脱窒槽または曝気槽に分離膜を浸漬して分離膜の透過水を処理水として取り出す装置があげられる。
【００１６】
本発明では、このような脱窒処理における処理系からの活性汚泥（生物汚泥）の一部を引き抜き、この引抜汚泥を易生物分解性に改質して改質汚泥を第１段の脱窒工程に供給する改質処理を行う。活性汚泥を引き抜く場合、固液分離装置で分離された分離汚泥の一部を引き抜くのが好ましいが、脱窒槽または曝気槽から混合液を引き抜いてもよい。分離汚泥から引き抜く場合、余剰汚泥として排出される部分の一部または全部を引抜汚泥として引き抜くことができるが、余剰汚泥に加えて、返送汚泥として脱窒槽に返送される返送汚泥の一部をさらに引き抜いて改質処理することもできる。この場合系外に排出する余剰汚泥の発生量をより少なくし、場合によってはゼロにすることもできる。脱窒槽から混合液を引き抜く場合、後段の脱窒槽から引き抜くのが好ましい。
【００１７】
引抜汚泥を生物が分解し易い性状に改質する改質処理方法としては、引抜汚泥に薬剤および／またはエネルギーを加えて易生物分解性に改質する方法であれば任意の方法を採用することができる。例えば、オゾン処理による改質処理、過酸化水素処理による改質処理、酸処理による改質処理、アルカリ処理による改質処理、加熱処理による改質処理、高圧パルス放電処理、ボールミル、コロイドミル等のミルによる磨砕処理、これらを組合せた改質処理等を採用することができる。これらの中ではオゾン処理による改質処理が、処理操作が簡単かつ処理効率が高いため好ましい。
【００１８】
改質処理としてのオゾン処理は、脱窒処理系から引き抜いた引抜汚泥をオゾンと接触させればよく、オゾンの酸化作用により汚泥は易生物分解性に改質される。オゾン処理はｐＨ５以下の酸性領域で行うと酸化分解効率が高くなる。このときのｐＨの調整は、硫酸、塩酸または硝酸などの無機酸をｐＨ調整剤として活性汚泥に添加するか、活性汚泥を酸発酵処理して調整するか、あるいはこれらを組合せて行うのが好ましい。ｐＨ調整剤を添加する場合、ｐＨは３〜４に調整するのが好ましく、酸発酵処理を行う場合、ｐＨは４〜５となるように行うのが好ましい。
【００１９】
オゾン処理は、引抜汚泥または酸発酵処理液をそのまま、または必要により遠心分離機などで濃縮した後ｐＨ５以下に調整し、オゾンと接触させることにより行うことができる。接触方法としては、オゾン処理槽に汚泥を導入してオゾンを吹込む方法、機械攪拌による方法、充填層を利用する方法などが採用できる。オゾンガスとしてはオゾン化酸素、オゾン化空気などのオゾン含有ガスが使用できる。オゾンの使用量は処理汚泥あたり０．００２〜０．１ｇ−Ｏ3／ｇ−ＳＳ、好ましくは０．０３〜０．０８ｇ−Ｏ3／ｇ−ＳＳとするのが望ましい。オゾン処理により活性汚泥は酸化分解されて、ＢＯＤ成分に変換される。
【００２０】
改質処理としての過酸化水素処理は脱窒処理系から引き抜いた引抜汚泥を改質槽に導き、過酸化水素を混合する。過酸化水素の使用量は０．００１〜０．２ｇ−Ｈ2Ｏ2／ｇ−ＳＳとする。このとき引抜汚泥に塩酸などの酸を添加してｐＨ３〜５とすることが好ましく、この場合、過酸化水素の使用量は０．００１〜０．０７ｇ−Ｈ2Ｏ2／ｇ−ＳＳとするのが好ましい。反応を促進するために、加温したり、第１鉄イオンなどの触媒を添加してもよい。
【００２１】
改質方法としての酸処理では、脱窒処理系から引き抜いた引抜汚泥を改質槽に導き、塩酸、硫酸などの鉱酸を加え、ｐＨ２．５以下、好ましくはｐＨ１〜２の酸性条件下で所定時間滞留させればよい。滞留時間としては、例えば５〜２４時間とする。この際、汚泥を加熱、例えば５０〜１００℃に加熱すると改質が促進されるので好ましい。このような酸による処理により汚泥は易生物分解性となり、脱窒槽に戻すことにより容易に分解除去できるようになる。
【００２２】
また、汚泥の改質方法としてのアルカリ処理では、脱窒処理系から引き抜いた引抜汚泥を改質槽に導き、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリを汚泥に対して０．１〜１重量％加え、所定時間滞留させればよい。滞留時間は０．５〜２時間程度で汚泥は易生物分解性に改質される。この際、汚泥を加熱し、例えば５０〜１００℃に加熱すると改質が促進されるので好ましい。
【００２３】
改質方法としての加熱処理は、加熱処理単独で行うこともできるが、酸処理またはアルカリ処理と組合せて行うのが好ましい。加熱処理単独で行う場合は、例えば温度７０〜１００℃、滞留時間２〜３時間とすることができる。
【００２４】
高電圧のパルス放電処理は、電極間隔３〜１０ｍｍ、好ましくは４〜８ｍｍのタングステン／トリウム合金等の＋極と、ステンレス鋼等の−極間に汚泥を存在させ、印加電圧１０〜５０ｋＶ、好ましくは２０〜４０ｋＶ、パルス間隔２０〜８０Ｈｚ、好ましくは４０〜６０Ｈｚでパルス放電を行い、汚泥は順次循環させながら処理を行うことができる。
【００２５】
このようにして易生物分解性に改質した改質汚泥は、第１段の脱窒槽に導入し、脱窒細菌の硝酸呼吸に必要な電子供与体として利用する。
【００２６】
本発明では、原水分割注入路からＮＯx−Ｎ含有水を複数の脱窒槽に分割注入し、活性汚泥と混合して脱窒を行いながら、混合液を順次前段の脱窒槽から後段の脱窒槽に通過させ、後段の混合液を固液分離装置で固液分離する。そして分離液を処理水として取り出し、分離汚泥の一部を汚泥返送路から返送汚泥として第１段の脱窒槽に返送し、他の一部を引抜汚泥として改質装置に引き抜いて易生物分解性に改質処理を行い、改質汚泥を前段の脱窒槽に供給する。
【００２７】
上記の処理では前段の脱窒槽に供給された改質汚泥が第１段から後段の脱窒槽を通過する過程で、改質汚泥中の有機物が電子供与体として利用され、各脱窒槽に分注される原水中のＮＯx−Ｎが効率よく脱窒される。このように改質汚泥中の有機物が電子供与体として利用されて分解されるので、改質汚泥が減容化する。改質汚泥の分解により活性汚泥は減容し、引抜汚泥量を増殖量より多くすることにより減容化率は高くなり、余剰汚泥として排出する量を実質的にゼロとすることもできる。
【００２８】
また第１段の脱窒槽に改質汚泥および返送汚泥が導入され、かつ各脱窒槽の活性汚泥は分注される原水により順次希釈されるので、前段から後段にかけて汚泥濃度に勾配が形成される。この場合、脱窒槽全体として汚泥保持量を高くしても、後工程の曝気工程や固液分離工程には希釈された混合液が導入されることになるので、固液分離障害は抑制される。従って、脱窒槽全体としては汚泥保持量を増加させてＳＲＴを長くすることができるので、高水質の処理水を得ることができるとともに、固液分離障害なども生じない。
【００２９】
このように本発明では脱窒槽を複数段に分割し、ＮＯx−Ｎ含有水を各脱窒槽に分注して脱窒しているので、脱窒槽容量を増やさずかつ固液分離装置の固形物負荷を増やさずに脱窒槽ＳＲＴを長くすることができる。また返送汚泥および改質汚泥を第１段の脱窒槽に戻しているので、従来の方法と比較して、最終脱窒槽以外のＭＬＳＳ濃度は増加し、かつ最終脱窒槽のＭＬＳＳ濃度は同程度とすることができる。従って、脱窒槽全体での汚泥保持量を増加させることができ、ＳＲＴを長くして高水質の処理水を得ることができるとともに、固液分離装置への固形物負荷は増加せず、固液分離障害なども生じない。
【００３０】
分割段数が多いほど脱窒槽全体での活性汚泥保持量は増加するが、装置の煩雑さなどを考慮して、通常２〜５段程度がよい。処理するＮＯx−Ｎ含有水量が少ない場合などでは、前段の一部の脱窒槽への分割注入を省略することもできる。
【００３１】
本発明の処理において、改質処理汚泥は直列に連結された複数の脱窒槽において、その第１段の脱窒槽に全量注入する。
本発明ではＮＯx−Ｎ含有水と返送汚泥によって脱窒槽内の汚泥濃度に勾配を形成して槽内の保有汚泥量を高めることを意図しているので、脱窒処理の方式に浮遊法を採用する方が好ましく、これに微生物が付着増殖できる担体を添加すれば、さらに保有汚泥量を高めることができる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、改質汚泥および返送汚泥を第１段の脱窒槽に供給するとともに、原水を複数の脱窒槽に分注し、各脱窒工程の活性汚泥を分割注入される原水により順次希釈して、前段から後段にかけて汚泥濃度に勾配を形成することにより、希釈された混合液を固液分離工程に導入して固液分離し、脱窒工程全体として汚泥保持量を増加させ汚泥滞留時間を長くして脱窒するようにしたので、活性汚泥を減容化することができ、かつ脱窒槽の容量を増加させることなく汚泥滞留時間を長くすることができ、これにより高水質の処理水を低コストで安定して得ることができるとともに、汚泥の分離障害も生じない。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１は実施形態の脱窒装置を示すフロー図であり、図２と同符号は同一または相当部分を示す。
【００３４】
図１において、１ａ、１ｂ…は脱窒槽、２は曝気槽、３は沈殿槽等の固液分離装置、４はオゾン処理装置等の改質装置、５は原水分割注入路である。
図１において、複数の脱窒槽１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄが隔壁１１ａ、１１ｂ、１１ｃによって区画され、混合液１２が隔壁１１ａ、１１ｂ、１１ｃの上部を越えて流れるように直列に連結して設けられており、最終段の脱窒槽１ｄから移送路１３が曝気槽２に連絡している。原水分割注入路５は各脱窒槽１ａ、１ｂ…に連絡し、それぞれに同一の原水を分注するようにされている 。また各脱窒槽１ａ、１ｂ…には電子供与体供給路１４ａ、１４ｂ…が連絡している。また各脱窒槽１ａ、１ｂ…には攪拌機が設けられているが、図示は省略されている。１５は排ガス路である。
【００３５】
曝気槽２には曝気装置１７が設けられ、給気路１８から空気を供給するように連絡している。曝気槽２から移送路１９が固液分離装置３に連絡している。固液分離装置３には上部に分離液を処理水として取り出す処理水取出路２１が連絡し、下部から分離汚泥を返送汚泥として第１段の脱窒槽１ａに返送する汚泥返送路２２および引抜汚泥として改質装置４に引き抜く引抜路２３が連絡し、さらに必要により余剰汚泥として系外に排出する余剰汚泥排出路２４が連絡する。改質装置４は引抜汚泥をオゾン処理により易生物分解性に改質し、改質汚泥を改質汚泥供給路２５から第１段の脱窒槽１ａに供給するように連絡している。
【００３６】
上記の装置による脱窒方法は、硝酸および／または亜硝酸を含有する原水を原水分割注入路５からそれぞれの脱窒槽１ａ、１ｂ…に分割注入し、槽内の活性汚泥と混合し、嫌気状態を維持しながら脱窒する。生成するガスは排ガス路１５から排出する。
原水は脱窒槽１ａ、１ｂ…容量に応じて均等に分割注入するのが好ましいが、分注量に差を設けることもできる。このようにして脱窒を行いながら、槽内の混合液１２を順次前段の脱窒槽１ａ側から後段の脱窒槽１ｄ側に通過させ、最終段の脱窒槽１ｄの混合液１２を曝気槽２に導入する。
【００３７】
曝気槽２では給気路１８から空気を供給し、曝気装置１７から曝気し、残留する有機物を分解する。曝気槽２の混合液２６を移送路１９から固液分離装置３に送って固液分離する。そして分離液を処理水として処理水取出路２１から取り出し、分離汚泥の一部を汚泥返送路２２から返送汚泥として第１段の脱窒槽１ａに返送し、他の一部を引抜汚泥として引抜路２３から改質装置４に引き抜いて易生物分解性に改質処理を行い、改質汚泥を改質汚泥供給路２５から第１段の脱窒槽１ａに供給する。
【００３８】
改質汚泥が、脱窒細菌の硝酸呼吸に必要な電子供与体として利用されるが、電子供与体が不足する場合には電子供与体供給路１４ａ、１４ｂ…からメタノールなどの電子供与体を供給することができる。余剰汚泥が発生したり、生物学的に不活性な汚泥、たとえば無機汚泥が蓄積する場合は余剰汚泥排出路２４から系外に排出する。
【００３９】
上記の処理では、第１段の脱窒槽１ａに供給された改質汚泥が第１段から最終段の脱窒槽１ａ〜１ｄを通過する過程で、改質汚泥中の有機物が脱窒反応に必要な電子供与体として利用され、各脱窒槽１ａ、１ｂ…に分注される原水中のＮＯx−Ｎが効率よく脱窒される。このように改質汚泥中の有機物が電子供与体として利用されて分解されるので、改質汚泥が減容化する。改質汚泥の分解により活性汚泥は減容し、引抜汚泥量を増殖量より多くすることにより減容化率は高くなり、余剰汚泥排出路２４から余剰汚泥として排出する量を実質的にゼロとすることもできる。
【００４０】
また第１段の脱窒槽１ａに改質汚泥および返送汚泥が導入され、かつ各脱窒槽１ａ、１ｂ…の活性汚泥は分注される原水により順次希釈されるので、前段から後段にかけて汚泥濃度に勾配が形成される。この場合、脱窒槽全体として汚泥保持量を高くしても、後工程の曝気槽２や固液分離装置３には希釈された混合液が導入されることになるので、固液分離障害は抑制される。従って、脱窒槽全体としては汚泥保持量を増加させてＳＲＴを長くすることができるので、高水質の処理水を得ることができるとともに、固液分離障害なども生じない。
【００４１】
【実施例】
以下、本発明の実施例および比較例について説明する。
【００４２】
実施例１
図１の装置により、次の条件で硝酸含有排水を原水として脱窒処理した。なお、脱窒槽としては２段に区画された脱窒槽を用いた。また改質処理としてはオゾン処理を行った。
【００４３】
原水硝酸濃度：Ｎとして３００ｍｇ／Ｌ
原水処理量：２４７０Ｌ／ｄａｙ
第一脱窒槽容積：２４０Ｌ（初期種汚泥濃度；ＶＳＳ＝５０００ｍｇ／Ｌ）
第二脱窒槽容積：３３０Ｌ（初期種汚泥濃度；ＶＳＳ＝４０００ｍｇ／Ｌ）
第一脱窒槽への原水導入量：１２３５Ｌ／ｄａｙ
第二脱窒槽への原水導入量：１２３５Ｌ／ｄａｙ
第一脱窒槽への電子供与体の添加量：電子供与体が不足する場合、メタノールをＮの３倍となるように添加
曝気槽：１７０Ｌ（初期種汚泥濃度；ＶＳＳ＝４０００ｍｇ／Ｌ）
沈殿槽：分離面積；０．１７ｍ2（上昇速度；１４ｍ／ｄａｙ）
汚泥返送率：１００％（２４７０Ｌ／ｄａｙ）
オゾン処理汚泥量：１１１Ｌ／ｄａｙ
オゾン使用量：１８５ＮＬ／ｄａｙ、濃度１００ｍｇ／Ｌ（０．０３ｇ−Ｏ3／ｇ−ＳＳ）
【００４４】
運転開始後３０日目には、第一脱窒槽、第二脱窒槽および曝気槽の汚泥濃度はそれぞれＶＳＳで６０００ｍｇ／Ｌ、４５００ｍｇ／Ｌ、４５００ｍｇ／Ｌに達し、その後６０日目までそのまま安定して推移し、その間処理水の水質はＳＳ１０ｍｇ／Ｌ以下、硝酸はＮとして０〜１．２ｍｇ／Ｌと良好な結果であった。運転期間中余剰汚泥を排出することはなかった。
【００４５】
比較例１
実施例１と同時期に図２の装置により脱窒処理を行った。すなわち、実施例１と同じ硝酸含有排水を用い、区画しない１つの脱窒槽（容量は５７０Ｌ、初期種汚泥濃度；ＶＳＳ＝４０００ｍｇ／Ｌ）に原水を供給する以外は実施例１と同じ条件で処理した。
【００４６】
その結果、運転開始後２０日目には脱窒槽および曝気槽の汚泥濃度はともにＶＳＳで６２００ｍｇ／Ｌに達し、処理水のＳＳが当初の１０ｍｇ／Ｌから２８０ｍｇ／Ｌとなり、正常な処理が不可能となった。なお処理水の硝酸はＮとして０〜１．５ｍｇ／Ｌであった。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態の脱窒装置を示すフロー図である。
【図２】従来の脱窒装置を示すフロー図である。
【符号の説明】
１、１ａ、１ｂ…  脱窒槽
２  曝気槽
３  固液分離装置
４  改質装置
５  原水分割注入路
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ  隔壁
１２、２６  混合液
１３、１９  移送路
１４、１４ａ、１４ｂ…  電子供与体供給路
１５  排ガス路
１７  曝気装置
１８  給気路
２１  処理水取出路
２２  汚泥返送路
２３  引抜路
２４  余剰汚泥排出路
２５  改質汚泥供給路
３１  原水注入路
【図１】
0004882181.tif 000002
【図２】
0004882181.tif 000003