JP2003088888A

JP2003088888A - 有機性排水の生物学的窒素除去装置

Info

Publication number: JP2003088888A
Application number: JP2001287116A
Authority: JP
Inventors: Katsuyuki Kataoka; 克之片岡; Takuya Kobayashi; 琢也小林; Toshihiro Tanaka; 俊博田中
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2001-09-20
Filing date: 2001-09-20
Publication date: 2003-03-25

Abstract

(57)【要約】【課題】オゾン処理により余剰汚泥の生成を完全に防
止でき、処理水ＣＯＤ成分も低下でき、オゾン処理設備
を小型化し、効率よく安価にオゾン処理ができる有機性
排水の処理装置を提供する。【解決手段】有機性排水の生物学的硝化脱窒素装置の
硝化部に浸漬された排水吸引用開口部を有するチャンバ
を設け、該チャンバはその内部に流量可変ポンプ機構を
有し、オゾン含有ガス供給部とポンプ吐出液流出部と排
オゾンガス流出部を配備し、且つ該チャンバのポンプ吐
出液流出部に接続された前記ポンプ吐出液を脱窒素部に
供給する流路を設けたことを特徴とする有機性排水の生
物学的窒素除去装置。排オゾンガス流出部から排出され
た酸素含有ガスを硝化槽内に供給する流路を有すること
が好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、下水、産業排水な
どの有機性汚水を生物学的に硝化脱窒素処理する装置に
係わり、特に、汚水の生物処理に伴う余剰汚泥を発生さ
せない有機性排水の生物学的窒素除去装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】下水、産業排水、屎尿、ごみ埋立汚水な
どの活性汚泥処理施設から大量の有機汚泥（余剰汚泥、
生汚泥など）が毎日発生しており、日本全体で年間１０
００万トンを上回る。この余剰汚泥の処理処分が、環境
問題における最大の問題点になっている。

【０００３】このような問題を解決するため、「オゾン
を利用した汚泥減量化法」が提案されており、この技術
は、廃水の好気性生物処理工程から、余剰汚泥発生量よ
り多い量の活性汚泥を引き抜き、別個に設けたオゾン酸
化槽においてオゾン酸化した後、好気性生物処理工程に
返送する方法である。オゾンの代わりに、過酸化水素又
は塩素系酸化剤又は、過酸化水素と鉄イオンを併用した
フェントン反応を利用する方法も公知である。その他
に、汚泥をアルカリ剤で加水分解させて汚泥の生分解性
を向上させる方法があり、このアルカリ可溶化法による
余剰汚泥発生量削減技術は、活性汚泥処理工程から汚泥
の一部を引き抜いて、苛性ソーダなどのアルカリ剤を添
加して汚泥を可溶化した後、活性汚泥曝気槽に返送する
方法である。

【０００４】また、汚泥を加熱して細胞を破壊する方法
（水環境学会誌、２１巻６号ｐ３６０―：好熱性微生物
を利用した余剰汚泥が発生しない活性汚泥プロセス）、
汚泥をミルで破砕する方法、汚泥を高圧ポンプ吐出口に
設けた内径１〜２ｍｍ程度のノズルから板に対して高速
噴射するウォータジェット法（麻生他；汚泥減量化シス
テムの基礎検討；第３７回下水道研究発表会講演集ｐ４
８２〜４８４、２０００年）などが知られている。

【０００５】また、従来、オゾン法を生物学的硝化脱窒
素方法に適用する技術が知られており、この技術は、脱
窒素工程を含む排水の生物学的硝化脱窒素法において、
窒素除去系において生成する生物汚泥の一部を引き抜
き、生物処理装置とは別個のオゾン酸化槽でオゾン処理
したのち、脱窒素工程に導入することを特徴とする排水
の生物学的窒素除去法である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしこの技術は、
（１）オゾン酸化槽を生物処理槽とは別個に設ける必要
がある、（２）硝化液を脱窒素槽に循環するポンプが必
要で、ポンプ動力が大きい、（３）オゾン酸化される対
象は汚泥だけであり、原水はオゾン酸化されないので処
理水ＣＯＤが悪化する、（４）排オゾンガスの除害設備
が必要である、などの欠点があった。

【０００７】本発明は、前記のオゾン法を生物学的硝化
脱窒素方法に適用した技術の欠点を解消しようとするも
のであり、オゾンによって汚泥を可溶化し、微生物が資
化できるように再基質化して余剰汚泥を発生させないよ
うにする技術を、非常に合理的に生物学的硝化脱窒素法
に適用することを実現した新規な装置構成を得ようとす
るものである。従って、本発明は次の目標を達成できる
技術を提供するものである。（１）処理水ＣＯＤの悪化を防止する。（２）原水中の難生物分解性ＣＯＤを除去できるように
する。（３）硝化液循環ポンプを不要にする。（４）別個のオゾン酸化槽を削除できるようにする。（５）オゾン酸化槽からの廃オゾンガスの除害設備が不
要である。

【０００８】すなわち、本発明は、生物処理槽の硝化槽
内で汚泥とともに原水もオゾン処理することができ、し
かも簡単な構造で排オゾンも有効利用でき、オゾン処理
による余剰汚泥の生成を完全に防止でき、処理水ＣＯＤ
成分も低下でき、オゾン処理設備を小型化し、これによ
り効率よく安価にオゾン処理ができる有機性排水の処理
装置を提供することを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題は、以下の本発
明によって解決された。（１）有機性排水の生物学的硝化脱窒素装置の硝化部に
浸漬された排水吸引用開口部を有するチャンバを設け、
該チャンバはその内部に流量可変ポンプ機構を有し、オ
ゾン含有ガス供給部とポンプ吐出液流出部と排オゾンガ
ス流出部を配備し、且つ該チャンバのポンプ吐出液流出
部に接続された前記ポンプ吐出液を脱窒素部に供給する
流路を設けたことを特徴とする有機性排水の生物学的窒
素除去装置。（２）さらに、前記排ガス流出部から排出された酸素含
有ガスを硝化槽内に供給する流路を配備したことを特徴
とする前記（１）記載の生物学的窒素除去装置。

【００１０】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態（第１
及び第２の実施の形態）について、図面を参照して説明
する。（第１の実施の形態）図１は、硝化液循環式硝化脱窒素
法に本発明を適用した装置構成例を説明する概略説明図
である。以下に図１を用いて本発明を説明する。図１に
おいて、有機性汚水（以下「原水」という）１は、生物
学的窒素除去装置２の嫌気的雰囲気に保たれた脱窒素槽
２ａに流入し、汚水中の窒素成分は脱窒素菌によって窒
素ガスに還元されて水系から完全に除去され、流出汚泥
を含む処理水は好気性環境にある硝化槽２ｂに流入し、
アンモニア性窒素が硝化菌によって硝酸性窒素に生物学
的に酸化され、硝化槽２ｂから流出した生物汚泥混合液
４は、沈殿槽などの固液分離装置５において固液分離さ
れ、その上澄水は処理水６として系外に排出される。一
方、沈殿した分離汚泥はすべて返送汚泥７として脱窒素
槽２ａに返送される。なお、図１において８は硝化槽２
ｂに散気する空気である。また、図１においては、脱窒
素部及び硝化部をそれぞれ「脱窒素槽」及び「硝化槽」
という。

【００１１】そして、本発明においては、前記硝化槽２
ｂ内にオゾン処理用チャンバ３が設けられ、オゾン発生
器９よりのオゾン含有ガス１０を注入管によりオゾン注
入点１１から導入することにより、汚泥の一部を液化し
て、所期の目的を達成するように構成したことに発明の
ポイントがある。硝化反応が十分進んだ硝化槽２ｂの後
段に、前記チャンバ３を浸漬する。チャンバ３は下が開
口して開口部１２を形成していてそこから槽内の液を吸
引するようになっている。すなわち、チャンバ３内には
軸流インペラ１３が設置され、硝化槽２ｂ内の活性汚泥
を吸い上げることができる。吸引流量は、モータ１４の
回転数を変えることにより制御できる。

【００１２】チャンバ３にはオゾン含有ガス１０の注入
管が設けられている。オゾン注入点１１はインペラ１３
の近傍に設けると、ポンプ作用をするインペラ１３によ
ってオゾンと汚泥との効果的な接触ができるので好適で
ある。なお「汚泥可溶化」とは、汚泥からの溶解性ＢＯ
Ｄ成分（粒径１ミクロン以下）が溶出する現象を意味す
る。チャンバ３の吐出側には循環管路１５が設けられて
おり、吸引した汚泥をオゾンによって可溶化された汚泥
が脱窒素部２ａに流入できるようになっている。この管
路１５が硝化液循環を兼用する。したがって硝化液循環
ポンプを個別に設置する必要がなくなる。

【００１３】チャンバ３からの排オゾンガス１６が微量
のオゾンを含んだ酸素ガスまたは空気なので、管路を通
過して、硝化槽２ｂに供給され、硝化用の酸素供給に利
用される。この際に微量のオゾンは分解するので、活性
炭カラムなどによる排オゾン除去設備は不要である。硝
化部２ｂの後には、沈殿、膜分離、ダイナミックろ過分
離などの固液分離部５が設置され、チャンバ３に吸引さ
れなかった生物汚泥混合液４が流入し、固液分離され清
澄な処理水６が流出する。膜分離や、ダイナミックろ過
を行う固液分離部５は、硝化槽２ｂと切り離して設けず
に、硝化槽２ｂ内に設けても良い。分離された汚泥は返
送汚泥７として脱窒素槽２ａに返送される。なお、硝化
部２ｂの後に第２脱窒素槽を設けておいても当然良い。

【００１４】上記の構成からなる有機性排水の生物学的
窒素除去装置においては、下水などの有機性排水（原
水）は、嫌気的雰囲気の脱窒素部２ａに流入する。脱窒
素部２ａは機械攪拌が行われる。脱窒素部２ａは可溶化
作用を行うチャンバ３からの吐出スラリも流入する。こ
の吐出スラリ中には、オゾンによって可溶化され、再基
質化（汚泥を微生物が資化できるような汚泥性状に変わ
ること）された汚泥、オゾン酸化によって汚泥から溶出
したＢＯＤ成分と硝化部２ｂで生成した硝酸性窒素が共
存している。この結果、脱窒素部２ａにおいて、硝酸性
窒素が、原水中のＢＯＤおよび、オゾンによって汚泥か
ら溶出したＢＯＤ成分の両者を水素供与体に利用できる
ので、脱窒素菌によって極めて効果的に窒素ガスに還元
されて水系から完全に除去される。脱窒素部２ａからの
流出汚泥は、好気性環境にある硝気部２ｂに流入する。

【００１５】硝化部２ｂでは、脱窒素部２ａからの生物
汚泥（流出汚泥スラリ）中のアンモニア性窒素（原水中
に含まれていたもの）が、硝化菌によって硝酸性窒素に
生物学的に酸化される。硝化反応促進の目的で、硝化部
２ｂにポリビニルアルコールゲル、ポリエチレングリコ
ールゲル粒子、スポンジ粒状物、プラスチック粒などの
硝化菌付着流動担体を投入しておくこともできる。この
場合は、化学酸化を行う前記チャンバ３の開口部１２に
スクリーンを設置し、担体が吸引されないようにしてお
く。流動担体に代えてひも状微生物付着剤などの固定式
付着剤を、硝化槽２ｂ内に懸垂しておいても良い。固定
式付着材を適用する場合はスクリーンは不要である。

【００１６】硝化部２ｂの後段に浸漬されたチャンバ３
に生物スラリが吸引され、オゾンが添加され汚泥は可溶
化し、再基質化され脱窒素部２ａに循環され、生物学的
に無機化され汚泥が減少する。循環量は原水流量の３倍
程度でよい。オゾンで汚泥を可溶化すると、原水１中に
含まれていた難生物分解性ＣＯＤ成分（染料、環境ホル
モン類など）も化学酸化され、分解又は低分子化し生分
解性が向上し、脱窒素部２ａで生物分解されて除去され
る。

【００１７】オゾンガスとしては、純オゾンガスの外
に、オゾン含有ガスとしてオゾン含有空気、オゾン化空
気も含まれる。オゾン（含有）ガスの供給量及びオゾン
濃度は、ガスリフト効果、活性汚泥微生物への影響、オ
ゾン処理汚泥量等を考慮して、任意に設定すればよい。
チャンバ３内を通過する処理量の調整は、供給オゾン含
有ガス１０の量や硝化槽２ｂ内に設置するチャンバ３の
数を調整することによっても行うことができる。しかし
ながら、オゾンガスの適切な添加量は１０〜３０ｍｇ・
オゾン／ｇ・汚泥ＳＳ程度である。

【００１８】（第２の実施形態）図２は、生物脱リンと
脱窒素を行う通称Ａ₂Ｏ法への適用例を示す概略説明図
である。図１で示した構成要素と同一機能を有する構成
要素は同一符号を用いて示し、その繰り返しの説明は省
略する。図２は、脱窒素部２ａの前に、嫌気槽（リン吐
き出し部）２ｃを設け原水１と返送汚泥７を供給し、返
送汚泥７中に含まれる脱リン菌からリン酸イオンを吐き
出させる。吐き出されたリン酸イオンは脱窒素部２ａ、
硝化部２ｂで汚泥に吸収され除去される。なお、脱窒素
部２ａから、リン吐き出し部２ｃへ管路１７でスラリを
循環すると、スラリ中の余剰の水素供与体（可溶化汚泥
中の水素供与体が脱窒素に使われた後の余剰分）がリン
吐き出し部２ｃに供給されるので、リン吐き出しが活発
に起きる。その他の構成及び機能は図１と同じである。

【００１９】なお、可溶化チャンバ３からの吐出スラリ
を、全量リン吐き出し部２ｃに循環する方法は推薦でき
ない。なぜならば、可溶化汚泥中には硝酸性窒素が含ま
れているので、分子状酸素を持つ硝酸性窒素がリン吐き
出し部１ｃに流入すると、ＯＲＰ（酸化還元電位）が高
くなり、絶対的な嫌気条件が理想的なリン吐き出しが活
発に起きなくなるためである。

【００２０】

【発明の効果】本発明の装置によれば次のような効果が
得られる。（１）オゾンによる有機性排水中の難生物分解性ＣＯＤ
の除去と汚泥可溶化が同時に行えるので、有機性排水の
環境ホルモン、染料などが高度に除去された処理水が得
られ、かつ余剰汚泥が発生しない。（２）硝化液循環ポンプを別個に設置する必要がないの
で、省エネ効果が大きい。（３）生物処理槽とは別個にオゾン酸化槽を設ける必要
がないので、省スペース化ができる。（４）排オゾンの除害設備も不要になる。（５）既設の活性汚泥処理槽に可溶化チャンバを浸漬す
るだけでよいので、施工が簡単である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の有機性排水の生物学的窒素除去装置を
説明するフロー図である。

【図２】脱窒素部の前に嫌気部を設けた本発明の有機性
排水の生物学的脱リン脱窒素装置を説明するフロー図で
ある。

【符号の説明】

１有機性汚水（原水）２生物学的窒素（及びリン）除去装置２ａ脱窒素槽（脱窒素部）２ｂ硝化槽（硝化部）２ｃ嫌気槽（リン吐き出し部）３オゾン処理用チャンバ４生物汚泥混合液５固液分離装置６処理水７返送汚泥８散気用空気９オゾン発生器１０オゾン含有ガス１１オゾン注入点１２開口部１３軸流インペラ１４モータ１５循環液管路１６排オゾンガス１７管路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田中俊博東京都大田区羽田旭町11番１号株式会社荏原製作所内Ｆターム(参考） 4D040 BB22 BB24 BB54 BB57 BB65 BB72 BB82 4D050 AA12 AA13 AA15 AA16 AB07 BB02 BD02 BD03 BD06 CA17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】有機性排水の生物学的硝化脱窒素装置の
硝化部に浸漬された排水吸引用開口部を有するチャンバ
を設け、該チャンバはその内部に流量可変ポンプ機構を
有し、オゾン含有ガス供給部とポンプ吐出液流出部と排
オゾンガス流出部を配備し、且つ該チャンバのポンプ吐
出液流出部に接続された前記ポンプ吐出液を脱窒素部に
供給する流路を設けたことを特徴とする有機性排水の生
物学的窒素除去装置。
【請求項２】さらに、前記排オゾンガス流出部から排
出された酸素含有ガスを硝化槽内に供給する流路を配備
したことを特徴とする請求項１記載の生物学的窒素除去
装置。