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JPH0688031B2 - 生物学的処理方法 - Google Patents

生物学的処理方法

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Publication number
JPH0688031B2
JPH0688031B2 JP1316078A JP31607889A JPH0688031B2 JP H0688031 B2 JPH0688031 B2 JP H0688031B2 JP 1316078 A JP1316078 A JP 1316078A JP 31607889 A JP31607889 A JP 31607889A JP H0688031 B2 JPH0688031 B2 JP H0688031B2
Authority
JP
Japan
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activated sludge
aeration
biological treatment
treatment method
water
Prior art date
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Application number
JP1316078A
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English (en)
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JPH03178395A (ja
Inventor
和久 福永
康治 又吉
三雄 近藤
理 三木
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10Biological treatment of water, waste water, or sewage

Landscapes

  • Biological Treatment Of Waste Water (AREA)
  • Activated Sludge Processes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、下水・産業排水の活性汚泥処理に用いる生物
学的処理方法に関する。
(従来の技術) 一般に、下水、および産業排水(以下、下排水と略記)
の活性汚泥処理は次のように行われている。
まず、下排水から土砂、粗大な浮遊物質等の大部分を除
去した後、活性汚泥処理設備の曝気槽において活性汚泥
処理を行うことにより下排水の汚濁物を分解し、次の汚
泥沈澱物槽において活性汚泥の沈降分離を行い上澄水を
処理水として放流する。一方、汚泥沈降槽において沈降
した活性汚泥は返送汚泥として曝気槽に戻し、また一部
は余剰汚泥として抜き取り、消化・脱水・焼却処理を経
て処分する。
このような下排水処理を効率的に行い、省スペース化を
図るための検討が従来から行われている。たとえば、そ
の一つに高濃度活性汚泥法がある。これは活性汚泥濃度
を高くすることで浄化に要する時間を短縮し、曝気槽容
量をコンパクト化する。ところが、この高濃度活性汚泥
法も最終沈澱池における固液分離機能に制限があるた
め、思うほど処理場の省スペース化を図ることができな
い。すなわち、現行の浮遊性フロツクを利用する方法で
はフロツクが軽いため、抜本的に容積当りの処理効率を
改善することができない。
そこで、担体上に生物膜を作り、微生物を増殖させる流
動床生物膜法の研究が行われており(たとえば、水質汚
濁研究Vol.9No.11 1986)、担体としては0.3〜0.6mmの
砂、活性炭あるいは無煙炭等が使用されている。
この流動床生物膜法を用いると曝気槽内の活性汚泥濃度
を高め、かつ容易に生物膜が付着した担体を固液分離す
ることができる。しかし、この流動床生物膜法も担体を
浮上させるための流動エネルギーが大きいこと、担体か
ら剥離した汚泥が径外に流出しやすく、後段にもう一つ
沈澱池を設置する必要があること、また担体に結合力の
強い生物膜を形成させるために必要な時間が長いこと等
の欠点がある。
(発明が解決しようとする課題) 本発明は、担体上に生物膜を作るのではなく、活性汚泥
フロックの比重を大きくして下排水処理を効率的に行
い、省スペース化を図る生物学的処理方法を提供する。
(課題を解決するための手段) 本発明は、曝気槽で活性汚泥フロック内に粒状固形物を
取り込ませる生物学的処理方法において、ガラス形酸化
物が共有結合し、修飾酸化物がイオン結合している粒径
100μ以下の高炉水砕スラグを活性汚泥フロック内に添
加し、修飾酸化物の金属イオンを溶出させ、水中の水素
イオンとイオン交換させることで、水中に分離した水酸
基と下排水・活性汚泥中に存在する金属イオンとにより
水酸化物を生成させることを特徴とする。また、生物学
的処理装置として高速エアレーション沈澱池を用いると
効果的であり、この場合、高速エアレーション沈澱池内
の沈澱部にブランケットゾーンを形成させることが好ま
しい。
(作用) 本発明は、曝気槽で活性汚泥フロッウ内に、ガラス形成
酸化物が共有結合し、装飾酸化物がイオン結合している
粒径100μ以下の高炉水砕スラグを取り込ませることよ
りトータルな省スペース化を可能にする。従来からバル
キングの防止対策として一時的に粘土、活性炭、焼却灰
等の重量化剤、あるいは硫酸バンド、合成高分子凝集
剤、鉄塩等の凝集剤が添加されていた。しかし、本発明
はこのようなバルキングの予防・治療的な手段ではな
く、永続的に前記した高炉水砕スラグの粒状固形物(担
体)を使用して浮遊性フロックに多数取り込ませ、フロ
ックの比重を大きくすること(アンカー効果)により固
液分離を促進し、曝気部内の活性汚泥濃度を高める。曝
気部の活性汚泥濃度が高くなれば浄化に要する時間が短
縮でき、曝気部をコンパクト化することができる。ま
た、従来制限のあった最終沈澱池のコンパクト化も、フ
ロック比重が大きいため固液分離機能が促進されて可能
となる。これにより、曝気部、沈澱部双方のトータルな
省スペース化が可能となる。
本発明は微細な高炉水砕スラブの担体を浮遊性フロック
に混入させるもので、担体は浮遊性フロックに容易に取
り込まれて短時間で効果を発揮する。したがって、従来
の流動床生物膜法のように結合力の強い生物膜を熟成す
る必要がなく、そのための期間も不要であり、担体から
生物膜が剥離して系外に流出することもない。また、担
体を浮上させるための特別な流動エネルギーも不要であ
る。一旦取り込まれた担体は激しい剪弾力を加えない限
りフロックから剥離することはなく、したがって通常の
曝気混合、機械撹拌の中では担体・フロックの剥離流出
の心配はない。
一般に、活性汚泥生物はフロック形成に関与する多糖類
等の高分子物質を分泌しており、これがアニオニックな
高分子物質であるため活性汚泥は負に帯電している。し
たがって、活性汚泥フロック内に取り込まれるためには
正に帯電しているほうが良い。しかし、自然界には、正
に帯電しており、微細粒子で粒系が均一であり、かつ安
価で容易に入手できるものは極めて少ない。たとえば、
特開平1−207194号公報には硅砂、クリストバライト、
ゼオライトという無機系の担体をカチオン系高分子凝集
剤を用いて帯電させる方法が開示されているが、高分子
凝集剤による帯電化作業が必要となり、安価なものとは
いえない。
そこで、本発明者らが種々検討した結果、高炉水砕スラ
グの微粉が非常に良いことが明らかになった。高炉水砕
スラグは製鉄所の溶鉱炉から副産物として発生するスラ
グを高圧水により急冷して製造するもので、組成はCa
O、SiO2、Al2O3が主成分で、ガラス化率が約90%以上で
ある。
寸法は活性汚泥フロックに容易に取り込まれるように粒
径100μ以下の微細なものとする必要があり、40μ以下
で比較的比重の大きいものが好ましい。
高炉水砕スラグは通常は負に帯電しているが、下記のよ
うな機構で活性汚泥フロック内に取り込まれていく。す
なわち、高炉水砕スラグは高圧水による急冷のためガラ
ス化しており、ガラス形成酸化物であるSiO2、Al2O3
強い結合力で共有結合している。このガラス形成酸化物
の網目の孔にCaO、MgO等の修飾酸化物がイオン結合して
いる。このような高炉水砕スラグは水中で修飾酸化物の
Ca2+等がゆっくりと溶出し、水中のH+とイオン交換す
る。同時に等量のOH-が水中に分離し、流入する下排水
・活性汚泥中に存在する金属イオン、たとえばFe2+、AI
3+と水酸化物を作る。この現象は高炉水砕スラグ添加時
のpH上昇、酸化還元電位の低下により確認できる。この
水酸化物が凝集剤として高炉水砕スラグと活性汚泥フロ
ックとの橋渡し的な役目を果たし、活性汚泥フロック内
に高炉水砕スラグを取り込んでいく。
このようにして活性汚泥フロック内に容易に取り込まれ
る。高炉水砕スラグは比重も2.9と比較的大きく、十分
アンカー効果を奏する。また、製鉄所等から副産物とし
て発生するため、安価で入手しやすい固形物である。
本発明法は従来から実用化されている種々の生物学的処
理方法、たとえば標準活性汚泥法、回分式、オキシデー
ションディッチ法等に十分利用できるが、下記のような
高速エアレーション沈澱池に適用するのが好ましい。
第1図は高速エアレーション沈澱池の内部の機構が明ら
かになるように縦方向断面を示す。水槽本体1は内筒4
の外筒8によって曝気部5と循環部9と沈澱部10に分割
される。
流入水Wは水槽本体1底付近の流入口2から曝気部5内
に流入し、散気装置3から噴出する空気AOおよび撹拌装
置12により曝気部5内を循環させられ、生物学的処理が
施される。流入は、水槽本体1上部より曝気部5内にパ
イプを挿入して行ってもよい。内筒4の上部から溢れ出
た一時処理水W1と活性汚泥6は内筒4と外筒8に囲まれ
た循環部9を流下する、この過程で生物学的処理がさら
に進行すると共に汚泥が沈降分離される。循環部9を経
て外筒8の下部から外側に溢れ出た二次処理水W2は、沈
澱部10の中を上向きに流れていく。ここでは、一般の上
向流式沈澱池と同じ原理で活性汚泥が沈澱分離される。
循環部9と沈澱部10において処理水から分離した分離汚
泥Dは内筒4および外筒8と水槽本体1との間を流下
し、再び曝気部5内に戻る。余剰汚泥D1は汚泥排出口7
より排出され、別途処理される。
従来、高速エアレーション沈澱池は高効率な処理を狙い
として設計されたものであるが、沈澱部10での固液分離
が安定しないため十分な効果を発揮していなかった。
この高速エアレーション沈澱池に本発明を適用する、す
なわち微細な高炉水砕スラグを添加すると、この高炉水
砕スラグが水酸化物を生成することによって活性汚泥フ
ロック内に容易に取り込まれ、フロック比重を大きく
し、固液分離機能を促進させる。その結果、従来の課題
であった固液分離が安定し、高効率な処理が可能とな
る。
また、高炉水砕スラグを曝気部5内に添加すると共に、
第2図に示すように沈澱部10にブランケットゾーン14を
形成させると、比重の大きいフロック群が安定したブラ
ンケットゾーンを形成し、固液分離を一層促進させる。
その結果、曝気部5内の活性汚泥濃度が高まり、浄化に
要する時間が短縮される。また、ブランケットゾーンが
固液分離を促進させ安定化させることに加えて吸着・濾
過機能を持つことで、さらに安定した処理ができる。ま
た、このブランケットゾーンでは大量の汚泥を保有する
ことになるが、内外筒間から流下してくる循環流により
ブランケット下部の汚泥が引き込まれる(連行現象)た
めブランケットゾーンではゆっくりとした対流が起こ
り、汚泥が数日間滞留して嫌気化することはない。
したがって、高炉水砕スラグの添加とブランケットゾー
ンの形成により、高速エアレーション沈澱池は従来以上
の機能を持つ。すなわち、曝気部・沈澱部共高効率な処
理が安定して行えるため装置は非常にコンパクトにな
り、設備の省スペース化が図れる。
(実施例) 水槽本体(容量2.5m3)を内筒および外筒によって曝気
部(1m3)、沈澱部(1.5m3)に仕切り、曝気部に粒径1
〜50μの高炉水砕スラグの微粉を5kg(曝気槽1m3当り約
5kgに相当)添加し、原水BOD濃度平均200mg/l、原水COD
濃度平均150mg/l、原水SS濃度平均200mg/lの団地下水を
供給した。
沈澱部には安定したブランケットゾーンを形成し、曝気
部2時間、沈澱部3時間の滞留時間で1年間の連続処理
を行った。その結果、安定した処理が出き、処理水BOD
濃度は10〜20mg/l、COD濃度は10〜15mg/l、SS濃度は10
〜15mg/lであった。この時の曝気部MLVSS濃度は約6,000
mg/lであった。
上記の本発明の実施例に対して、従来の方法による処理
結果の例を以下に示す。
水槽本体(容量2.5m2)を内筒および外筒によって曝気
部(1m3)、沈澱部(1.5m3)に仕切り、原水BOD濃度平
均200mg/l、原水COD濃度平均150mg/l、原水SS濃度平均2
00mg/lの団地下水を供給した。その結果、曝気部2時
間、沈澱部3時間の滞留時間では、処理水BOD濃度が20
〜30mg/l、COD濃度が15〜30mg/lと悪く、不安定な処理
水質となった。また、本発明例の処理結果と同じ処理水
質を得るには、曝気部での滞留時間で4時間必要であ
り、本発明例の2倍の装置容量が必要であった。沈澱部
では、安定したブランケットゾーンを形成しにくく、SS
がキャリオーバーしていまい、曝気部のMLVSS濃度も200
0〜3000mg/l程度にしか維持できなかった。
(発明の効果) 本発明によれば、下排水の活性汚泥処理において、下排
水を効率良く、安定に、かつ安価に処理することができ
る。すなわち、高炉水砕スラウのアンカー効果により固
液分離が促進され、曝気部内の活性汚泥濃度を高濃度に
維持でき、浄化に要する時間が短縮でき、曝気部および
最終沈澱部双方のコンパクト化が可能で、トータルな省
スペース化が安価に行える。
【図面の簡単な説明】
第1図は高速エアレーション沈澱池を示す図、 第2図はブランケットゾーンを形成した高速エアレーシ
ョン沈澱池を示す図である。 1……水槽本体、2……流入口、3……散気装置、4…
…内筒、5……曝気部、6……活性汚泥、7……汚泥排
出口、8……外筒、9……循環部、10……沈澱部、11…
…流出溝、12……撹拌装置、13……内筒傘部、14……ブ
ランケットゾーン、W……流入水、W1……一時処理水、
W2……二次処理水、W3……上澄水、AO、A……空気、D
……分離汚泥、D1……余剰汚泥。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三木 理 福岡県北九州市八幡東区枝光1―1―1 新日本製鐵株式会社第三技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭55−152593(JP,A) 特開 昭62−294496(JP,A) 特開 昭53−111658(JP,A) 特開 昭61−129095(JP,A)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】曝気槽で活性汚泥フロック内に粒状固形物
    を取り込ませる生物学的処理方法において、ガラス形成
    酸化物が共有結合し、修飾酸化物がイオン結合している
    粒径100μ以下の高炉水砕スラグを活性汚泥フロック内
    に添加し、修飾酸化物の金属イオンを溶出させ、水中の
    水素イオンとイオン交換させることで、水中に分離した
    水酸基と下排水・活性汚泥中に存在する金属イオンとに
    より水酸化物を生成させることを特徴とする生物学的処
    理方法。
  2. 【請求項2】生物学的処理装置として高速エアレーショ
    ン沈澱池を用いることを特徴とする請求項1記載の生物
    学的処理方法。
  3. 【請求項3】高速エアレーション沈澱池内の沈澱部にブ
    ランケットゾーンを形成させることを特徴とする請求項
    2記載の生物学的処理方法。
JP1316078A 1989-12-05 1989-12-05 生物学的処理方法 Expired - Lifetime JPH0688031B2 (ja)

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