JP2003053384A - 廃水からの窒素・リンの除去方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 窒素／リンを高濃度に含む廃水から窒素を効
率的に安定して除去する。 【解決手段】 最初沈殿池，嫌気槽，無酸素槽および好
気槽からなる生物学的プロセスにおいて，最初沈殿池流
入水および／または最初沈殿池流出水および／または嫌
気槽の酸化還元電位によって，最初沈殿池流入水と最初
沈殿池流出水を混合し，混合した廃水を嫌気槽，無酸素
槽および好気槽からなる生物学的プロセスに通水して窒
素とリンを除去することを特徴とする廃水からの窒素・
リンの除去方法及びその装置。最初沈殿池流出水および
嫌気槽の酸化還元電位が−２７０ｍＶ（銀／塩化銀基
準）以下の場合，最初沈殿池流出水のみを処理し、酸化
還元電位が−２７０ｍＶ（銀／塩化銀基準）超の場合，
最初沈殿池流出水を嫌気槽に通水し，嫌気槽に最初沈殿
池堆積汚泥等を，嫌気槽の酸化還元電位が−２７０ｍＶ
から−４００ｍＶ（銀／塩化銀基準）になるように添加
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は，廃水中に含まれる
窒素・リンを安定的かつ効率的に除去することを目的と
する。

【０００２】

【従来の技術】まず，窒素の除去に関する従来技術を説
明する。廃水中の窒素は，アンモニア性窒素，又は，硝
酸性窒素の形で含有されることが多い。アンモニア性窒
素を含有する廃水は，都市下水，屎尿，製鉄所コークス
工場廃水，肥料工場廃水，半導体工場廃水，皮革工場廃
水などがある。特に，製鉄所コークス工場から発生する
アンモニア性窒素含有廃水は，安水とも呼ばれ，アンモ
ニア性窒素を数百−数千ｍｇ／ｌ程度も含有している。
また，アンモニア性窒素ではなく硝酸性窒素を含有する
例としては，ステンレス鋼板洗浄廃水や農薬で汚染され
た地下水などがある。

【０００３】廃水からの窒素の除去方法としては，以下
のような生物学的硝化−脱窒素法が広く知見されてい
る。これは，絶対好気性・独立栄養細菌（Nitrosomona
s，Nitrobacter等の硝化細菌）による生物学的酸化反応
と通性嫌気性・従属栄養細菌（Pseudomonas等）による
生物学的還元反応の組み合わせから成っている。

【０００４】まず，硝化工程は以下の２段の反応から成
っており，関与する硝化細菌の種類は異なっている。 ２ＮＨ₄ ⁺ ＋ ３Ｏ₂ → ２ＮＯ₂ ^-＋２Ｈ₂Ｏ＋４Ｈ⁺ （１） ２ＮＯ₂ ^- ＋ Ｏ₂ → ２ＮＯ₃ ^- （２） （１）式に示す反応は，Nitrosomonasを代表種とするア
ンモニア酸化細菌によってもたらされ，（２）式に示す
反応は，Nitrobacterを代表種とする亜硝酸酸化細菌に
よってもたらされる。

【０００５】次に脱窒工程であるが，上記反応によって
生成した亜硝酸性窒素並びに硝酸性窒素は，通性嫌気性
従属栄養細菌を用いて，無酸素の条件下で，以下のよう
に還元されて酸化窒素ガス（Ｎ₂Ｏ）あるいは窒素ガス
（Ｎ₂）となり大気中に放散される。 ２ＮＯ₂ ^- ＋ ６Ｈ₂ → Ｎ₂ ＋２Ｈ₂Ｏ＋２ＯＨ^- （３） ２ＮＯ₃ ^- ＋１０Ｈ₂ → Ｎ₂ ＋４Ｈ₂Ｏ＋２ＯＨ^- （４）

【０００６】通性嫌気性従属栄養細菌は，水素供与体が
必要であり，水素供与体として有機物が通常利用され
る。都市下水などでは，下水中の有機物（ＢＯＤ成分）
がそのまま用いられ，有機物を含まない廃水ではメタノ
ールなどが外部から添加されることが多い。

【０００７】この生物学的硝化脱窒素法は，アンモニア
性窒素濃度が１００ｍｇ／ｌ以下の廃水では最も安価で
あり，安定した処理方法として広く用いられている。ア
ンモニア性窒素では無く，硝酸性窒素を含む廃水の場合
は先に述べた脱窒反応だけを用いれば良い。

【０００８】次にリンの除去に関する従来技術を説明す
る。リンを含む廃水としては化学工場，食品工場廃水，
都市下水などがある。例えば，都市下水中の全リン濃度
は，５〜１０ｍｇ／ｌ（PO₄-Pとして）程度であり，こ
れは屎尿，洗剤，工業薬品などに由来している。リンを
除去する方法としては，鉄やアルミの凝集剤を用いる凝
集沈殿法が最も確実であるが，凝集剤による余剰汚泥量
や薬品費の増大の短所がある。このため，廃水からのリ
ンの除去方法として，生物学的なリン除去方法も広く用
いられるようになった。

【０００９】これは，微生物を嫌気性条件下におきリン
を放出させると，好気性条件下ではリンを過剰に摂取し
ようとする性質を利用したもので，都市下水処理の分野
で実用化が進んでいる。このような方式を採用すると下
水の活性汚泥中のリン濃度が２〜３％から５〜６％程度
に増大するといわれている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】まず，生物学的なリン
の除去方法の課題について説明する。生物学的な脱リン
法は，リン処理の不安定性が課題である。例えば，廃水
中の有機物濃度が低い場合や雨水の希釈効果により，嫌
気槽の酸化還元電位が上昇すると，嫌気槽でのリンの放
出が抑制される。このリンの放出現象が抑制されると，
好気槽でのリンの過剰取り込み能力が低下してしまう。
したがって，嫌気槽の酸化還元電位をいかに安定して下
げておくかが課題となる。これに対して発明者らは，鋭
意検討を進め，嫌気槽の酸化還元電位とリンの過剰取り
込み能力が密接に関係しており，生物処理プロセスの嫌
気槽の酸化還元電位が-270ｍＶ（銀／塩化銀電極基準，
以下同じ）超になったら，有機物を多く含む沈砂池越流
水（本発明の最初沈殿池流入水に相当）を嫌気槽に流入
させ，嫌気槽の酸化還元電位を-270ｍＶ以下に維持する
方法を提案している（特開平03-278893号公報）。しか
し，この方法のままでは，沈砂池越流水自体の有機物濃
度が小さく，酸化還元電位がすでに-270ｍＶ超の場合も
あり，かなりの量の沈砂池越流水を流入させても，実際
には嫌気槽の酸化還元電位がなかなか低下しない場合が
ある。また，大量の沈砂池越流水中を流入させると，反
応槽での有機物負荷の増大や実際の処理時間が短縮され
る影響で，廃水中の有機物や窒素の除去に影響が生じる
課題が残されている。さらに，嫌気槽の酸化還元電位が
低くなりすぎると，無酸素槽での脱窒や好気槽での硝化
に影響する課題も生じてしまうことが明らかになってき
た。これは，汚泥を沈殿池から嫌気槽に返送している
が，嫌気槽であまりにも低い嫌気状態を維持すると，絶
対好気性の硝化細菌が阻害を受け，好気槽での硝化が進
まず，この結果，無酸素槽での脱窒性能が低下するため
と考えられる。したがって，この方法を適用する場合に
おいても，窒素除去への影響を考慮した，より細かな運
転方法の確立が必要である。

【００１１】次に，従来の窒素除去方法の課題について
述べる。微生物を用いた廃水中の窒素の処理方法の最大
の課題は，廃水中の有機物や遊離アンモニアの微生物，
特に硝化細菌への阻害である。

【００１２】廃水中に含まれる有機物の硝化細菌への阻
害について説明する。硝化細菌は，独立栄養細菌であ
り，阻害を極めて受けやすいため，硝化反応を抑制する
物質は比較的広く調査されている（例えば，生物学的脱
窒素法の歴史的考察，用水と廃水，13，11，ｐ1362〜13
74，1974）。これによると，例えば，コ-クス工場から
発生する廃水などに含まれているフェノ-ルは，わずか
5.6ｍｇ/ｌで，硝化速度がフェノ-ルが無い場合と比較
して75％減少することが報告されている。したがって，
廃水の硝化反応を促進するためには，廃水中の有機物を
硝化反応を促進する前段階で極力除去・削減しておく必
要がある。

【００１３】一方で，脱窒素を促進するためには，逆
に，有機物などの水素供与体が必要である。水素供与体
としては有機物のほかに硫黄化合物もある。このような
有機物や硫黄化合物は，脱窒細菌への阻害は小さく，む
しろ，このような廃水中の有機物や硫黄化合物が不足す
れば脱窒素除去性能が低下しやすい。

【００１４】このように，生物学的脱窒素法は，廃水が
しばしば硝化細菌に影響がある有機物を含んでいる一方
で，脱窒反応の促進には有機物が必要であることから，
両反応の制御がかなり難しい課題がある。

【００１５】また，廃水中に含まれる遊離のアンモニア
であるが，通常，遊離のアンモニア性窒素濃度が100mg/
lを超えると様々な課題が生じ，安定した処理が困難と
なるといわれている。すなわち，遊離のアンモニア性窒
素濃度が100mg/lを超えると，好気槽の硝化工程におい
て，亜硝酸酸化細菌であるニトロバクターが阻害を受
け，この結果，処理水中の亜硝酸性窒素が蓄積しやす
い。特に，廃水のｐＨが高くなりすぎると遊離のアンモ
ニアの存在割合が高まるため，硝化阻害が生じやすくな
るといわれている。このような理由から，有機物や遊離
のアンモニア性窒素濃度が高い廃水から，窒素を安定し
て除去することは多くの課題がある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは，上記の課
題を解決すべく検討を重ねた結果，以下の方法により，
窒素とリンを含有する廃水を安定して効率的に処理する
ことに成功した。本発明の要旨とするところは，次の
（１）〜（１２）である。 （１）最初沈殿池，嫌気槽，無酸素槽および好気槽から
なる生物学的プロセスにおいて，最初沈殿池流入水およ
び／または最初沈殿池流出水および／または嫌気槽の酸
化還元電位によって，最初沈殿池流入水と最初沈殿池流
出水を混合し，混合した廃水を嫌気槽，無酸素槽および
好気槽からなる生物学的プロセスに通水して窒素とリン
を除去することを特徴とする廃水からの窒素・リンの除
去方法。 （２）最初沈殿池，嫌気槽，無酸素槽および好気槽から
なる生物学的プロセスにおいて，最初沈殿池流出水およ
び嫌気槽の酸化還元電位が−２７０ｍＶ（銀／塩化銀基
準）以下の場合，最初沈殿池流出水のみを処理すること
を特徴とする廃水からの窒素・リンの除去方法。 （３）最初沈殿池，嫌気槽，無酸素槽および好気槽から
なる生物学的プロセスにおいて，最初沈殿池流入水の酸
化還元電位が−２７０ｍＶ（銀／塩化銀基準）超の場
合，最初沈殿池流入水を混合することなく，最初沈殿池
流出水を嫌気槽に通水し，嫌気槽に最初沈殿池堆積汚泥
および／または硫黄化合物および／または硫黄化合物含
有担体および／またはメタノ―ルおよび／または有機酸
を，嫌気槽の酸化還元電位が−２７０ｍＶから−４００
ｍＶ（銀／塩化銀基準）になるように添加することを特
徴とする廃水からの窒素・リンの除去方法。 （４）嫌気槽の酸化還元電位が，−２７０ｍＶから−４
００ｍＶ（銀／塩化銀基準）になるように，ブロア−に
よる曝気および／または最初沈殿池流入水と最初沈殿池
流出水の混合比を調整することを特徴とする請求項１〜
３いずれかに記載の廃水からの窒素・リンの除去方法。 （５）好気槽の処理水を無酸素槽に循環することを特徴
とする請求項１〜４いずれかに記載の廃水からの窒素・
リンの除去方法。 （６）無酸素槽の酸化還元電位が０ｍＶから−２００ｍ
Ｖ（銀／塩化銀基準）に維持できるように，ブロア−に
よる曝気および／または混合下水および／または硫黄化
合物および／または硫黄化合物含有担体および／または
メタノ―ルおよび／または有機酸の添加量を調整するこ
とを特徴とする請求項１〜５いずれかに記載の廃水から
の窒素・リンの除去方法。 （７）好気槽の酸化還元電位が＋１００ｍＶから＋２０
０ｍＶ（銀／塩化銀基準）に維持できるように，ブロア
−による曝気量を調整することを特徴とする請求項１〜
６いずれかに記載の廃水からの窒素・リンの除去方法。 （８）嫌気槽および／または無酸素槽および／または好
気槽に微生物固定化担体を投入することを特徴とする請
求項１〜７いずれかに記載の廃水からの窒素・リンの除
去方法。 （９）無酸素槽と好気槽を連続して２段以上用いること
を特徴とする請求項１〜８いずれかに記載の廃水からの
窒素・リンの除去方法。 （１０）第２好気槽以降の好気槽の酸化還元電位が＋５
０〜＋１００ｍＶ（銀／塩化銀基準）に維持できるよう
に、ブロア−による曝気量を調整することを特徴とする
請求項９に記載の廃水からの窒素・リンの除去方法。

【００１７】（１１）最初沈殿池流入水と最初沈殿池流
出水と嫌気槽の酸化還元電位測定装置，および最初沈殿
池流入水と最初沈殿池流出水の混合比の調整用バイパス
配管およびバイパス弁を具備することを特徴とする廃水
からの窒素・リンの除去装置。 （１２）嫌気槽および無酸素槽の酸化還元電位調整用ブ
ロア−の送風量調整機能を有する制御装置と混合廃水，
および／または硫黄化合物，および／または硫黄化合物
含有担体，および／またはメタノ―ル，および／または
有機酸の添加量調整機能を有する添加装置を具備するこ
とを特徴とする請求項１１に記載の廃水からの窒素・リ
ンの除去装置。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の処理フロ−例を図１に，
各槽の目標酸化還元電位と機能を表1に，さらに嫌気槽
の酸化還元電位の制御方法を表2に示す。

【００１９】

【表１】

【００２０】

【表２】

【００２１】まず，嫌気槽での運転方法について説明す
る。嫌気槽では，酸化還元電位を低下させ，活性汚泥か
らリンの過剰放出を起こさせる。活性汚泥からリンを過
剰放出させるためには，嫌気槽の酸化還元電位を-270ｍ
Ｖ以下にする必要がある。嫌気槽の酸化還元電位を下げ
るために，以下のケースと手段がある。

【００２２】表2のＣＡＳＥ1は，最初沈殿池流入水，お
よび，流出水のいずれの酸化還元電位も-270ｍＶ超の場
合である。このような場合，最初沈殿池流入水と流出水
を混合して嫌気槽に流入させても，嫌気槽の酸化還元電
位を-270ｍＶ以下にすることは困難である。このような
場合，最初沈殿池流出水のみを嫌気槽に通水し，嫌気槽
に最初沈殿池堆積汚泥および/または硫黄化合物および
／または硫黄化合物含有担体および/またはメタノ―ル
および/または有機酸を，嫌気槽の酸化還元電位が-270
ｍVから-400ｍVになるように添加することが望ましい。
酸化還元電位が-270ｍＶ超では，リンのはきだし量が小
さい。また，酸化還元電位が-400ｍＶ未満は，添加した
硫黄やメタノ―ルなどの物質の濃度が高すぎることを意
味しており，硫黄やメタノ―ルが無酸素槽で十分に除去
されず，後段の硝化槽にまで流入するために，硝化細菌
が阻害を受け，硝化反応に悪影響が出る。

【００２３】表2のＣＡＳＥ2は，最初沈殿池流入水の酸
化還元電位が-270ｍＶ以下，および，流出水の酸化還元
電位が-270ｍＶ超の場合である。このような場合，最初
沈殿池流入水と最初沈殿池流出水を混合して嫌気槽に流
入させ，嫌気槽の酸化還元電位を-270ｍＶ以下にするこ
とが可能である。具体的には，嫌気槽に流入する最初沈
殿池流入水の配管にバイパス弁を具備し，嫌気槽の酸化
還元電位が-270ｍＶ以下になるように，バルブの開閉度
を調整する。ただし，-400ｍＶ未満になるまで，最初沈
殿池流入水を流入させてはならない。嫌気槽の酸化還元
電位が-400ｍＶ未満では，最初沈殿池流入水中の有機物
質の濃度が高すぎることを意味しており，有機物質が無
酸素槽で十分に除去されず，後段の硝化槽にまで流入す
るために，硝化細菌が阻害を受け，硝化反応に悪影響が
出る。

【００２４】表2のＣＡＳＥ3は，最初沈殿池流入水，お
よび，流出水の酸化還元電位も-270ｍＶ以下の場合であ
る。このような場合，最初沈殿池流出水のみを嫌気槽に
流入させ，嫌気槽の酸化還元電位を-270ｍＶ以下にでき
る可能性がある。嫌気槽の酸化還元電位が-270ｍＶ以下
になる場合は，最初沈殿池流入水を混合させる必要は無
く，最初沈殿池流出水のみを処理すればよい。

【００２５】しかし，最初沈殿池流出水の酸化還元電位
がたとえ-270ｍＶ以下であっても，嫌気槽内で有機物分
解が生じるなどして，嫌気槽出口付近の酸化還元電位が
必ずしも-270ｍＶ以下に維持されているとは限らない。
嫌気槽の酸化還元電位が-270ｍＶ以下にならない場合
は，先にも述べたように，嫌気槽に流入する最初沈殿池
流入水の配管にバイパス弁を具備し，嫌気槽の酸化還元
電位が-270ｍＶ以下になるように，バルブの開閉度を調
整すればよい。ただし，-400ｍＶ未満になるまで，最初
沈殿池流入水を流入させてはならない。また，最初沈殿
池流出水のみを嫌気槽に流入させた場合でも，嫌気槽の
酸化還元電位が-400ｍＶ未満になる可能性がある。嫌気
槽の酸化還元電位が-400ｍＶ未満では，先にも述べたよ
うに，残存する有機物により，後段の硝化反応に悪影響
が出るので，-270ｍVから-400ｍVになるように，設置し
たブロアーによって，嫌気槽の曝気量を調整することが
望ましい。

【００２６】次に第1無酸素槽の運転方法を説明する。
第１無酸素槽では，第１好気槽で硝化細菌によりアンモ
ニア性窒素から生成した亜硝酸性窒素及び硝酸性窒素を
含む処理水を第1無酸素槽に循環ポンプを用いて返送
し，有機物や硫黄化合物を用いて，窒素ガスまで還元す
る。

【００２７】ここでは，例えば，硫黄成分がある場合，
硫黄酸化細菌によって以下のような反応が進行する。 Ｓ₂Ｏ₃ ^2- ＋ ８／５ＮＯ₃ ^- → ４／５Ｎ₂ ＋ ２ＳＯ₄ ^2- ＋ ２／５Ｈ⁺

【００２８】処理する窒素の形態として，硝酸性窒素で
なく，大半が亜硝酸性窒素となっていてもかまわない。
このように硫黄や有機物を利用し，硫黄酸化細菌や従属
栄養細菌によって脱窒反応が進行する。

【００２９】第１無酸素槽の酸化還元電位は，亜硝酸，
硝酸の還元反応が進行するが，リンの放出が生じない0
〜-200ｍＶが望ましい。第1無酸素槽の酸化還元電位が
０ｍＶ超の場合，脱窒反応が低下するため，混合廃水お
よび/または硫黄化合物および／または硫黄化合物含有
担体および/またはメタノ―ルおよび/または有機酸を第
1無酸素槽に添加してもかまわない。一方で，第1無酸素
槽の酸化還元電位が-200ｍV未満になると，過剰に残留
した硫黄やメタノ―ルによって，後段の硝化反応への悪
影響がでやすいので，設置した酸化還元電位制御用ブロ
アーによる曝気を行い，過剰な硫黄やメタノ―ルを除去
し，酸化還元電位を-200ｍV以上に維持することが望ま
しい。いずれにせよ，第1無酸素槽の酸化還元電位は，
上記範囲に制御することが好ましい。

【００３０】次に第1好気槽の運転方法を説明する。第
１好気槽では，アンモニア酸化細菌により，アンモニア
性窒素を亜硝酸性窒素まで酸化する。続いて，硝酸菌に
より，亜硝酸性窒素を硝酸性窒素まで酸化してもかまわ
ない。 ２ＮＨ₄ ⁺ ＋ ３Ｏ₂ → ２ＮＯ₂ ^-＋２Ｈ₂Ｏ＋４Ｈ⁺ ２ＮＯ₂ ^- ＋ Ｏ₂ → ２ＮＯ₃ ^-

【００３１】この硝化液を第１無酸素槽に循環させ，脱
窒素反応を促進するのである。硝化反応が順調に進行す
ると，好気槽の酸化還元電位が＋100ｍＶから＋200mVに
増加する。この値に，酸化還元電位を維持できるよう
に，ブロアーによる曝気量を調整すればよい。酸化還元
電位が＋100ｍＶ未満では，硝化反応が十分でないこと
が多く，また，+200ｍＶ超では硝化反応は十分に進行し
ているので曝気量が無駄となる。

【００３２】また，第１好気槽では，細菌によるリンの
過剰取り込みも行われるため，リンが水中から除去され
る。

【００３３】最後に第2無酸素槽，第2好気槽の運転方法
を説明する。単段の無酸素槽-好気槽の場合，循環量を
いくら上げても，原理上，処理水中に亜硝酸性窒素や硝
酸性窒素が残留する。窒素除去率を100％近くに向上さ
せる必要がある場合，以下の第２無酸素槽や第２好気槽
を設置すればよい。すなわち，第２無酸素槽に，第２無
酸素槽の酸化還元電位が０ｍＶから−２００mVに維持さ
れるように，混合下水および/または硫黄化合物および
／または硫黄化合物含有担体および/またはメタノ―ル
および/または有機酸を添加すればよい。

【００３４】第２好気槽では，第2無酸素槽出口水中に
残留する有機物やチオ硫酸，硫黄などの還元性硫黄化合
物を，好気性条件下で従属栄養細菌や硫黄酸化細菌によ
り，炭酸ガスや硫酸イオンまで酸化して放流するための
ものである。第２好気槽の酸化還元電位が＋50ｍＶ未満
では，有機物分解が十分でないことが多く，また，+100
ｍＶ超では有機物酸化反応は十分に進行しているので曝
気量が無駄となる。このため，第２好気槽の酸化還元電
位を＋50ｍＶから+100ｍＶに維持できるように，ブロア
ーによる曝気量を調整すればよい。第2好気槽の酸化還
元電位は，残存する有機物，硫黄の好気的酸化が主目的
であり，硝化反応を促進させる目的の第1好気槽より
も，酸化還元電位がやや低くてもかまわない。

【００３５】廃水の性状変動や水量変動が大きい場合，
処理が不安定になりやすく，無酸素槽と好気槽を上述の
ように連続して2段以上用いることはより望ましいこと
である。3段目以降の無酸素槽と好気槽は，機能的には
第2無酸素槽，第2好気槽と同じであり，酸化還元電位も
2段目と同じでかまわない。

【００３６】更に，水温が低下しやすく，脱窒反応や硝
化反応が低下しやすい場合，微生物固定化担体（プラス
チックス，セラミックス，スラグ，ゲル等）を，各槽に
投入し微生物を高濃度化することにより，高効率処理が
可能となる。中でも，ポリプロピレン製の中空円筒状担
体は，微生物が付着しやすく，反応槽内で浮遊しやす
く，また，強度も大きいため，担体として最も望まし
い。各槽への投入量は，担体のみかけ容積で反応槽容量
あたり，５−２０％程度である。

【００３７】さらに，廃水の窒素の形態がアンモニア性
窒素ではなく，亜硝酸性窒素および／または硝酸性窒素
の場合，後段の第２無酸素槽および第２好気槽は必要な
い。硝化液を循環する必要もない。

【００３８】また，リンを除去する必要がない場合，最
前段の嫌気槽を設ける必要はない。第１無酸素槽（脱
窒）−第１好気槽（硝化促進，循環有）−第２無酸素槽
（有機物，硫黄化合物添加脱窒）−第２好気槽（残留有
機物，硫黄化合物酸化）のプロセスでほぼ１００％の窒
素除去が可能となる。

【００３９】また，酸化還元電位計は，反応槽が押し出
し流れ，または，押し出し流れに近い場合，反応が終了
している各槽の出口付近に設置することが望ましい。完
全混合の場合は，押し出し流れの場合のように特に限定
しないが，流入水の影響を避けるため，反応槽の中央部
から出口付近に設置することが望ましい。

【００４０】

【実施例】以下，本発明の実施例を説明する。

【００４１】（実施例）都市下水処理への適用 本発明の方法を都市下水処理へ適用し，従来法の改善を
検討した。図１に示すように，最初沈殿池流入水（１）
の浮遊物を最初沈殿池（２）で除去した後，最初沈殿池
流出水（3）を嫌気槽（5），続いて第１無酸素槽
（6），第１好気槽（7）を置き，更に，後段に第２無酸
素槽（8），第２好気槽（9），最終沈殿池（10）を置く
プロセスである。

【００４２】最初沈殿池流入水（１）の水質は，ＢＯＤ
が平均2００ｍｇ／ｌ，Ｔ−Ｎ（ト−タル窒素）が平均6
0ｍｇ／ｌ（大半が有機性窒素とアンモニア性窒素），
Ｔ−Ｐ（ト−タルリン）が10ｍｇ／ｌ程度である。最初
沈殿池流入水（１）の酸化還元電位（16）は，-200ｍＶ
から-400ｍＶと，日間でもかなり変動する。

【００４３】最初沈殿池流出水（3）の水質は，ＢＯＤ
が平均1００ｍｇ／ｌ，Ｔ−Ｎ（ト−タル窒素）が平均5
0ｍｇ／ｌ（大半が有機性窒素とアンモニア性窒素），
Ｔ−Ｐ（ト−タルリン）が8ｍｇ／ｌ程度である。最初
沈殿池流出水（3）の酸化還元電位（17）は，日間で-10
0ｍＶから-200ｍＶとかなり変動するが，-270ｍＶ以下
に低下することはほとんどない。

【００４４】嫌気槽（5）では，リンの放出を促進す
る。最初沈殿池流入水（１）の酸化還元電位（16）が-2
70ｍＶ以下の場合，嫌気槽（5）の酸化還元電位（18）
を指標として，バイパス弁（4）の開閉を行い，最初沈
殿池流出水（3）とともに最初沈殿池流入水（１）を嫌
気槽（5）に添加させ，嫌気槽（5）の酸化還元電位（1
8）を-270ｍＶ以下に低下させる。また，最初沈殿池流
入水（１）の酸化還元電位（16）が-270ｍＶ超の場合，
嫌気槽（5）に流入させても嫌気槽の酸化還元電位（1
8）を低下させることができないので，バイパス弁（4）
を閉じ，最初沈殿池流出水（3）とともに有機物添加装
置（１1）からメタノ-ルを嫌気槽（5）に添加させ，嫌
気槽（5）の酸化還元電位（18）を-270ｍＶ以下に低下
させる。また，嫌気槽（5）の酸化還元電位（18）が-40
0ｍＶまで低下すれば，一時的にブロア-（12）を稼動さ
せ，嫌気槽（5）の酸化還元電位（18）が-270ｍＶに上
昇すれば停止させる。

【００４５】第１無酸素槽（6）では，第１好気槽（7）
から循環されてくる硝化液中の硝酸性窒素及び亜硝酸性
窒素を，都市下水中のBODで表示される有機物を用いて
除去を行う。硝化液から第１無酸素槽（6）に溶存酸素
が持ち込まれて第１無酸素槽（6）の酸化還元電位（1
9）が上昇しやすいため，有機物添加装置（１1）からメ
タノ-ルを第１無酸素槽（6）に添加させ，第１無酸素槽
（6）の酸化還元電位（19）を0ｍＶ以下に低下させる。
また，第１無酸素槽（6）の酸化還元電位（19）が-200
ｍＶ以下まで低下すれば，一時的にブロア-（12）を稼
動させ，第１無酸素槽（6）の酸化還元電位（19）が0ｍ
Ｖに上昇すれば停止させる。第１無酸素槽（6）の酸化
還元電位（19）制御用に，最初沈殿池流入水（１）をバ
イパス弁（4）の開閉により供給してもかまわない。

【００４６】第１好気槽（7）は，有機性窒素，アンモ
ニア性窒素の硝酸性窒素までの酸化及び，リンの取り込
みを促進するため，以下の運転条件で第１好気槽を運転
した。すなわち，第１好気槽（7）には，浮遊性の円筒
型プラスチックス担体（内径３mm，長さ４mm）を第１好
気槽容積あたりみかけ容量で１５％投入し，硝化細菌を
付着させた。さらに第１好気槽（7）は，ブロア（12）
によって，第１好気槽（7）の酸化還元電位（20）を＋1
00ｍＶ以上に維持するように運転した。この結果，第１
好気槽（7）において，アンモニア性窒素のほぼ100％が
硝酸性窒素となった。消化液は，循環ポンプ（13）によ
り原水量に対して150％返送した。更に，返送汚泥ポン
プ（１4）により，原水量に対して50％，濃縮汚泥（1
5）を返送した。

【００４７】この結果，嫌気槽（5），第１無酸素槽
（6），第１好気槽（7）による処理水中の窒素濃度（す
べて硝酸性窒素）は，年間を通じ5ｍｇ／ｌ以下，平均3
ｍｇ/ｌとなり，最初沈殿池流出水の窒素を90％以上，
安定して除去できた。また，処理水のリン濃度も，年間
を通じ1ｍｇ/ｌ以下，平均0.5ｍｇ／ｌとなった。

【００４８】さらに，窒素の除去率を向上させるため，
第２無酸素槽（8）の酸化還元電位（21）によりバイパ
ス弁（4）を開閉させ，最初沈殿池流入水（1）を第２無
酸素槽（8）に添加させ，第２無酸素槽の酸化還元電位
（21）を0ｍＶ以下に低下させる。また，第２無酸素槽
（8）の酸化還元電位（21）が-200ｍＶまで低下すれ
ば，一時的にブロア-（12）を稼動させ，第２無酸素槽
（8）の酸化還元電位（21）が0ｍＶに上昇すれば停止さ
せる。

【００４９】第２好気槽（9）は，ブロア（12）によっ
て，酸化還元電位を（22）を＋50ｍＶから＋100ｍＶに
維持するように運転した。

【００５０】この結果，総処理時間が１８時間の条件
で，処理水（23）中の窒素は平均3ｍｇ／ｌ，リンは平
均0.5ｍｇ／ｌとなった。

【００５１】

【発明の効果】本発明により，窒素及びリンを含有する
廃水から，安定して窒素・リンを除去することが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】廃水からの脱窒・脱リンプロセスである。

【符号の説明】

1 最初沈殿池流入水 2 最初沈殿池 3 最初沈殿池流出水 4 バイパス弁 5 嫌気槽 6 第１無酸素槽 7 第１好気槽 8 第２無酸素槽 9 第２好気槽 10 最終沈殿池 11 有機物添加装置 12 ブロア- 13 循環ポンプ 14 返送汚泥ポンプ 15 濃縮汚泥 16〜22 酸化還元電位計 23 処理水

フロントページの続き (72)発明者 伊藤 公夫 富津市新富20−１ 新日本製鐵株式会社技 術開発本部内 (72)発明者 朝倉 憲二 東京都千代田区大手町２−６−３ 新日本 製鐵株式会社内 (72)発明者 栗田 建紀 東京都千代田区大手町２−６−３ 新日本 製鐵株式会社内 Ｆターム(参考） 4D040 BB12 BB32 BB42 BB57 BB65 BB72 BB82 BB92 BB93

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 最初沈殿池，嫌気槽，無酸素槽および
   好気槽からなる生物学的プロセスにおいて，最初沈殿池
   流入水および／または最初沈殿池流出水および／または
   嫌気槽の酸化還元電位によって，最初沈殿池流入水と最
   初沈殿池流出水を混合し，混合した廃水を嫌気槽，無酸
   素槽および好気槽からなる生物学的プロセスに通水して
   窒素とリンを除去することを特徴とする廃水からの窒素
   ・リンの除去方法。
2. 【請求項２】 最初沈殿池，嫌気槽，無酸素槽および好
   気槽からなる生物学的プロセスにおいて，最初沈殿池流
   出水および嫌気槽の酸化還元電位が−２７０ｍＶ（銀／
   塩化銀基準）以下の場合，最初沈殿池流出水のみを処理
   することを特徴とする廃水からの窒素・リンの除去方
   法。
3. 【請求項３】 最初沈殿池，嫌気槽，無酸素槽および好
   気槽からなる生物学的プロセスにおいて，最初沈殿池流
   入水の酸化還元電位が−２７０ｍＶ（銀／塩化銀基準）
   超の場合，最初沈殿池流入水を混合することなく，最初
   沈殿池流出水を嫌気槽に通水し，嫌気槽に最初沈殿池堆
   積汚泥および／または硫黄化合物および／または硫黄化
   合物含有担体および／またはメタノ―ルおよび／または
   有機酸を，嫌気槽の酸化還元電位が−２７０ｍＶから−
   ４００ｍＶ（銀／塩化銀基準）になるように添加するこ
   とを特徴とする廃水からの窒素・リンの除去方法。
4. 【請求項４】 嫌気槽の酸化還元電位が，−２７０ｍＶ
   から−４００ｍＶ（銀／塩化銀基準）になるように，ブ
   ロア−による曝気および／または最初沈殿池流入水と最
   初沈殿池流出水の混合比を調整することを特徴とする請
   求項１〜３いずれかに記載の廃水からの窒素・リンの除
   去方法。
5. 【請求項５】 好気槽の処理水を無酸素槽に循環するこ
   とを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載の廃水から
   の窒素・リンの除去方法。
6. 【請求項６】 無酸素槽の酸化還元電位が０ｍＶから−
   ２００ｍＶ（銀／塩化銀基準）に維持できるように，ブ
   ロア−による曝気および／または混合下水および／また
   は硫黄化合物および／または硫黄化合物含有担体および
   ／またはメタノ―ルおよび／または有機酸の添加量を調
   整することを特徴とする請求項１〜５いずれかに記載の
   廃水からの窒素・リンの除去方法。
7. 【請求項７】 好気槽の酸化還元電位が＋１００ｍＶか
   ら＋２００ｍＶ（銀／塩化銀基準）に維持できるよう
   に，ブロア−による曝気量を調整することを特徴とする
   請求項１〜６いずれかに記載の廃水からの窒素・リンの
   除去方法。
8. 【請求項８】 嫌気槽および／または無酸素槽および／
   または好気槽に微生物固定化担体を投入することを特徴
   とする請求項１〜７いずれかに記載の廃水からの窒素・
   リンの除去方法。
9. 【請求項９】 無酸素槽と好気槽を連続して２段以上用
   いることを特徴とする請求項１〜８いずれかに記載の廃
   水からの窒素・リンの除去方法。
10. 【請求項１０】 第２好気槽以降の好気槽の酸化還元電
    位が＋５０〜＋１００ｍＶ（銀／塩化銀基準）に維持で
    きるように、ブロア−による曝気量を調整することを特
    徴とする請求項９に記載の廃水からの窒素・リンの除去
    方法。
11. 【請求項１１】 最初沈殿池流入水と最初沈殿池流出水
    と嫌気槽の酸化還元電位測定装置，および最初沈殿池流
    入水と最初沈殿池流出水の混合比の調整用バイパス配管
    およびバイパス弁を具備することを特徴とする廃水から
    の窒素・リンの除去装置。
12. 【請求項１２】 嫌気槽および無酸素槽の酸化還元電位
    調整用ブロア−の送風量調整機能を有する制御装置と混
    合廃水，および／または硫黄化合物，および／または硫
    黄化合物含有担体，および／またはメタノ―ル，および
    ／または有機酸の添加量調整機能を有する添加装置を具
    備することを特徴とする請求項１１に記載の廃水からの
    窒素・リンの除去装置。