嫌気・低ＤＯ・高ＤＯ活性汚泥法によるリン及び窒素除去方法

【課題】リン・窒素除去のための硝化及び脱窒の反応時間の短縮化を図る。
【解決手段】リン及びアンモニア含有水を空気を気泡として送風されている反応タンク１内に流入させ、反応タンク１内のリンの摂取を行う能力を持つポリリン酸蓄積細菌を含むとともにアンモニウムイオンを亜硝酸・硝酸イオンまで酸化する能力を有する硝化細菌及び亜硝酸・硝酸イオンを窒素ガスまで還元できる能力を有する脱窒細菌を含む活性汚泥混合液と混合し、さらに反応タンク１内のＯＲＰ計、ＤＯ計、若しくはＮＨ４^＋計で測定される計測値を制御した後に、活性汚泥混合液を沈殿池６へ送り、沈殿池６に送られた活性汚泥混合液の一部を反応タンク１に返送し、返送された活性汚泥と新たなリン及びアンモニア含有水を反応タンク内へ流入させる嫌気・低ＤＯ・高ＤＯ活性汚泥法によるリン及び窒素除去方法を提供する。

Notice: Undefined index: DEJ in /mnt/www/gzt_disp.php on line 298

【特許請求の範囲】
【請求項１】
リン及びアンモニア含有水である都市下水や有機性の工場排水とリンの摂取を行う能力を持つポリリン酸蓄積細菌を含むとともにアンモニウムイオンを亜硝酸・硝酸イオンまで酸化する硝化細菌及び硝化された亜硝酸・硝酸イオンを窒素ガスまで還元する脱窒細菌を含む活性汚泥混合液を前記反応タンク（１）内の嫌気槽（２）に流入させて撹拌、混合すると、溶存酸素（ＤＯ）が存在しない嫌気状態下で活性汚泥混合液中に生息するポリリン酸蓄積細菌がリン酸イオンを混合液中に放出するとともに沈殿池（６）から前記反応タンク（１）内の嫌気槽（２）に返送される返送汚泥に含まれる亜硝酸・硝酸イオンを嫌気槽（２）内で脱窒細菌により窒素ガスまで脱窒して窒素を除去する第一工程と、前記第一工程における前記嫌気槽（２）から流出した活性汚泥混合液が、空気が気泡として供給される好気槽（３）内の前半部に位置する低ＤＯ槽（４）に流入すると、低ＤＯ状態において活性汚泥混合液に生息するポリリン酸蓄積細菌が混合液中のリン酸イオンを吸収し、細胞内にポリリン酸顆粒を生成すると同時に、硝化細菌がアンモニウムイオンを亜硝酸・硝酸イオンまで硝化し、又、脱窒細菌が硝化された亜硝酸・硝酸イオンを窒素ガスまで脱窒することにより、混合液中からリン及び窒素が同時に除去される第二工程と、前記第二工程における前記低ＤＯ槽（４）から流出した混合液が同じく好気槽（３）内の後半部に位置する高ＤＯ槽（５）に流入すると、高ＤＯ状態において活性汚泥混合液中に生息するポリリン酸蓄積細菌がリン酸イオンをさらに吸収すると同時に、硝化細菌が低ＤＯ槽（４）では硝化しきれずに活性汚泥混合液中に残存するアンモニウムイオンを亜硝酸・硝酸イオンまで硝化する第三工程と、前記第一工程から前記第三工程において、前記反応タンク（１）内の前記嫌気槽（２）に設置される酸化還元電位（ＯＲＰ）計（７）で測定されたＯＲＰ値が活性汚泥混合液からリン酸イオンを効率的に放出させるＯＲＰ値の範囲が維持されるように制御し、又、好気槽（３）内の低ＤＯ槽（４）に設置される酸化還元電位（ＯＲＰ）計（８）で測定されたＯＲＰ値及びＤＯ計（９）で測定されたＤＯ値、若しくはアンモニウムイオン計（ＮＨ４^＋計）で測定されたアンモニウムイオン値（ＮＨ４^＋値）、さらに高ＤＯ槽（５）に設置されるＤＯ計（１０）で測定されるＤＯ値を手動、又は自動運転により各々一定範囲に維持するよう制御する第四工程と、前記第一工程から前記第四工程を経ることで形成された活性汚泥混合液を沈殿池（６）へ送る第五工程と、前記沈殿池６に送られた前記活性汚泥混合液の一部を前記嫌気槽（２）に返送する第六工程と、返送された前記活性汚泥混合液と新たなリン及びアンモニア含有水である都市下水や有機性の工場排水が前記第一工程から前記第六工程を繰り返し経る第七工程を備えることを特徴とする嫌気・低ＤＯ・高ＤＯ活性汚泥法によるリン及び窒素除去方法。
【請求項２】
前記反応タンク（１）内の嫌気槽（２）では、リン酸イオン放出のために維持すべき前記ＯＲＰ値は−２５０ｍＶから−１２０ｍＶの範囲であることを特徴とする請求項１に記載の嫌気・低ＤＯ・高ＤＯ活性汚泥法によるリン及び窒素除去方法。
【請求項３】
リン及びアンモニア含有水である都市下水や有機性の工場排水から窒素を除去するために前記都市下水や有機性の工場排水とリンの摂取を行う能力を持つポリリン酸蓄積細菌を含むとともにアンモニウムイオンを亜硝酸・硝酸イオンまで酸化する硝化細菌及び硝化された亜硝酸・硝酸イオンを窒素ガスまで還元する脱窒細菌を含む活性汚泥混合液を請求項１に記載の前記第二工程から前記第四工程を経ることで形成された活性汚泥混合液を沈殿池６へ送る第五工程と、前記沈殿池（６）に送られた前記活性汚泥混合液の一部を前記低ＤＯ槽（４）に返送する第六工程と、返送された前記活性汚泥混合液と新たなリン及びアンモニア含有水である都市下水や有機性の工場排水が前記第二工程から前記第六工程を繰り返し経る第七工程を備え、窒素の除去を実施することを特徴とする嫌気・低ＤＯ・高ＤＯ活性汚泥法によるリン及び窒素除去方法。
【請求項４】
前記反応タンク（１）内の好気槽（３）の低ＤＯ槽（４）において、硝化細菌によるアンモニウムイオンを亜硝酸・硝酸イオンまで酸化する硝化反応と、脱窒細菌により亜硝酸・硝酸イオンを窒素ガスまで還元して活性汚泥混合液から窒素を除去する脱窒反応を効率的に進行させるために維持する前記ＯＲＰ値は−７０ｍＶから＋１００ｍＶの範囲であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の嫌気・低ＤＯ・高ＤＯ活性汚泥法によるリン及び窒素除去方法。
【請求項５】
前記反応タンク（１）内の好気槽（３）の低ＤＯ槽（４）において、前記硝化反応及び脱窒反応を効率的に進行させるために維持する前記ＤＯ値は０．１０ｍｇ／Ｌから０．４５ｍｇ／Ｌの範囲であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の嫌気・低ＤＯ・高ＤＯ活性汚泥法によるリン及び窒素除去方法。
【請求項６】
前記反応タンク（１）内の好気槽（３）の低ＤＯ槽（４）において、低ＤＯ槽（４）から高ＤＯ槽（５）に流入する活性汚泥混合液中に含まれるアンモニウムイオンを効率的に硝化するために維持する前記ＮＨ４^＋値は４．０ｍｇ／Ｌ以下の範囲であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の嫌気・低ＤＯ・高ＤＯ活性汚泥法によるリン及び窒素除去方法。
【請求項７】
前記反応タンク（１）内の好気槽（３）の低ＤＯ槽（４）において維持する前記ＯＲＰ値は−７０ｍＶから＋１００ｍＶの範囲であり、かつ前記ＤＯ値は０．１０ｍｇ／Ｌから０．４５ｍｇ／Ｌの範囲であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の嫌気・低ＤＯ・高ＤＯ活性汚泥法によるリン及び窒素除去方法。
【請求項８】
前記反応タンク（１）内の好気槽（３）の低ＤＯ槽（４）において維持する前記ＮＨ４^＋値は４．０ｍｇ／Ｌ以下の範囲であり、かつ前記ＯＲＰ値は−７０ｍＶから＋１００ｍＶの範囲であることを特徴とする、若しくは、前記ＮＨ４^＋値は４．０ｍｇ／Ｌ以下の範囲であり、かつ、ＤＯ値は０．１０ｍｇ／Ｌから０．４５ｍｇ／Ｌの範囲であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の嫌気・低ＤＯ・高ＤＯ活性汚泥法によるリン及び窒素除去方法。
【請求項９】
沈殿池（６）から反応タンク（１）に返送する返送汚泥量、低ＤＯ槽（４）への送風量及び高ＤＯ槽（５）への送風量を示す各信号及びこれらの信号の代わりに予め記憶装置（１１）に記憶した数値を示す信号、若しくは低ＤＯ槽（４）に撹拌機付散気装置が設置される場合は散気装置の電動機に通電する電流の周波数を示す信号のいずれかを優先順位第一位の信号とし、嫌気槽（２）に設置されたＯＲＰ計（７）、低ＤＯ槽（４）に設置されたＯＲＰ計（８）、ＤＯ計（９）若しくはＮＨ４^＋計から伝送される信号、並びに高ＤＯ槽（５）に設置されたＤＯ計（１０）から伝送される信号を優先順位第二位、又は、優先順位第三位の信号とし、優先順位第二位及び優先順位第三位の信号の状態を判別して優先順位第一位の信号又は優先順位第一位の信号と優先順位第二位の信号の演算値、若しくは優先順位第一位の信号と優先順位第三位の信号の演算値のいずれかをいずれかの制御用コントローラ（１５）、（１６）、（１７）、（１８）、（１９）に伝送し、沈殿池（６）から嫌気槽（２）に返送する返送汚泥量、低ＤＯ槽（４）への送風量及び高ＤＯ槽（５）への送風量、若しくは、攪拌機付散気装置（２０）、（２１）に設置された電動機に通電する電流の周波数を制御するように判別演算装置（１３）によりいずれかの制御用コントローラ（１５）、（１６）、（１７）、（１８）、（１９）を作動させることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の嫌気・低ＤＯ・高ＤＯ活性汚泥法によるリン及び窒素除去方法。
【請求項１０】
請求項１、２、１１又は１２のいずれかに記載の嫌気・低ＤＯ・高ＤＯ活性汚泥法において前記反応タンク（１）の嫌気槽（２）に返送される返送汚泥量を示す信号、反応タンク（１）に流入するリン及びアンモニア含有水である都市下水や有機性の工場排水の水量を示す信号及び返送汚泥を予め決められた時間に予め決められた量で返送するよう記憶装置（１１）に設定された数値を示す信号、並びに嫌気槽（２）に設置されたＯＲＰ計（７）で測定される信号を判別演算装置（１３）に伝送し、判別演算装置（１３）において判別演算された結果を示す信号に基づき制御用コントローラ（１５）を作動させて返送汚泥量を調整し、嫌気槽（２）に設置されたＯＲＰ計（７）で測定されるＯＲＰ値が判別演算装置（１３）に設定した上限値−１２０ｍＶと下限値−２５０ｍＶの間に維持するよう制御するか、若しくは、請求項３、１１又は１２のいずれかに記載の嫌気・低ＤＯ・高ＤＯ活性汚泥法において沈殿池（６）から反応タンク（１）の低ＤＯ槽（４）に返送される返送汚泥量を示す信号、反応タンク（１）に流入する前記都市下水や有機性の工場排水の水量を示す信号、及び返送汚泥を予め決められた時間に予め決められた量で返送するよう記憶装置（１１）に設定された数値を示す信号、並びに、低ＤＯ槽（４）に設置されたＯＲＰ計（８）、ＤＯ計（９）、若しくは、ＮＨ４^＋計で測定される信号を判別演算装置（１３）に伝送し、判別演算装置（１３）で判別演算された結果を示す信号に基づき制御用コントローラ（１５）を作動させて返送汚泥量を調整し、低ＤＯ槽（４）に設置されたＯＲＰ計で測定されたＯＲＰ値が判別演算装置（１３）に設定される上限値＋１００ｍＶ及び下限値−７０ｍＶの間を維持するよう制御し、ＤＯ計（９）で測定されたＤＯ値が判別演算装置（１３）に設定される上限値０．４０ｍｇ／Ｌ及び下限値０．１５ｍｇ／Ｌの間に維持するよう制御し、又、ＤＯ値がこの範囲を逸脱しても０．４５ｍｇ／Ｌから０．１０ｍｇ／Ｌの範囲を超えないように制御し、若しくは、ＮＨ４^＋計で測定されたＮＨ４^＋値が判別演算装置（１３）に設定される上限値４．０ｍｇ／Ｌ以下の範囲に維持されるよう制御することを特徴とする請求項１、２、４、５、６、７、８又は９のいずれかに記載の嫌気・低ＤＯ・高ＤＯ活性汚泥法によるリン及び窒素除去方法。
【請求項１１】
前記反応タンク（１）内の好気槽（３）の低ＤＯ槽（４）に気泡放散式散気装置が設置される場合は、低ＤＯ槽（４）に送風される空気の送風量を示す信号、低ＤＯ槽（４）に送風する空気の送風量を予め決められた時間に予め決められた量で送風するよう記憶装置（１１）に設定した数値を示す信号、若しくは、数式から計算される数値を示す信号を判別演算装置（１３）に伝送し、又、この動作と並行して低ＤＯ槽（４）に設置されたＯＲＰ計（８）、ＤＯ計（９）、若しくは、ＮＨ４^＋計のいずれか１つの測定値、又は、いずれか２つの測定値を示す信号を判別演算装置（１３）に伝送し、判別演算装置（１３）で判別演算された結果を示す信号に基づき制御用コントローラ（１６）を作動させて低ＤＯ槽（４）への送風量を調整することにより、又、低ＤＯ槽（４）に撹拌機付散気装置（２１）が設置される場合は、予め決められた時間に予め決められた量で送風するよう記憶装置（１１）に設定した数値を示す信号、若しくは、数式から計算される数値を示す信号に基づき制御用コントローラ（１６）を作動させて低ＤＯ槽（４）への送風量を制御した上で、低ＤＯ槽（４）に設置されたＯＲＰ計（８）、ＤＯ計（９）、若しくは、ＮＨ４^＋計のいずれか１つの測定値、又は、いずれか２つの測定値を示す信号及び散気装置の電動機に通電する電流の周波数を示す信号を判別演算装置（１３）に伝送し、判別演算装置（１３）で判別演算された結果を示す信号に基づき制御用コントローラ（１８）及びＶＶＶＦ（２２）を作動させて散気装置の電動機に通電する電流の周波数及び電動機の回転数を調整することにより、低ＤＯ槽（４）内に設置されるＯＲＰ計（８）で測定されるＯＲＰ値を判別演算装置（１３）に設定される上限値＋１００ｍＶ及び下限値−７０ｍＶの間を維持するよう制御し、ＤＯ計（９）で測定されたＤＯ値が判別演算装置（１３）に設定される上限値０．４０ｍｇ／Ｌ及び下限値０．１５ｍｇ／Ｌの間に維持するよう制御し、又、ＤＯ値がこの範囲を逸脱しても０．４５ｍｇ／Ｌから０．１０ｍｇ／Ｌの範囲を超えないように制御し、若しくは、ＮＨ４^＋計で測定されたＮＨ４^＋値が判別演算装置（１３）に設定される上限値４．０ｍｇ／Ｌ以下の範囲に維持されるよう制御することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の嫌気・低ＤＯ・高ＤＯ活性汚泥法によるリン及び窒素除去方法。
【請求項１２】
前記反応タンク（１）内の好気槽（３）の高ＤＯ槽（５）に気泡放散式散気装置が設置される場合は、高ＤＯ槽（５）に送風する送風量を示す信号及び高ＤＯ槽（５）に送風する空気の送風量を予め決められた時間に予め決められた量で送風するよう記憶装置（１１）に設定した数値を示す信号及び高ＤＯ槽（５）に設置されたＤＯ計（１０）で測定される信号を判別演算装置（１３）に伝送し、判別演算装置（１３）において判別演算された結果を示す信号に基づき制御用コントローラ（１７）を作動させて高ＤＯ槽（５）への送風量を調整することにより、又、高ＤＯ槽（５）に撹拌機付散気装置（２０）が設置される場合は、予め決められた時間に予め決められた量で送風するよう記憶装置（１１）に設定された数値を示す信号に基づき、制御用コントローラ（１７）を作動させて高ＤＯ槽（５）への送風量を制御した上で、高ＤＯ槽（５）に設置されたＤＯ計（１０）で測定されたＤＯ値を示す信号及び、散気装置の電動機に通電する電流の周波数を示す信号を判別演算装置（１３）に伝送し、判別演算装置（１３）で判別演算された結果を示す信号に基づき制御用コントローラ（１９）及びＶＶＶＦ（２３）を作動させて散気装置の電動機に通電する電流の周波数及び電動機の回転数を調整することにより、高ＤＯ槽（５）内に設置されるＤＯ計（１０）で測定されたＤＯ値が判別演算装置（１３）に設定された上限値１．０ｍｇ／Ｌ及び下限値０．４５ｍｇ／Ｌの間に維持されるよう制御することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の嫌気・低ＤＯ・高ＤＯ活性汚泥法によるリン及び窒素除去方法。
【請求項１３】
前記嫌気槽（２）及び好気槽（３）の低ＤＯ槽（４）にリン及びアンモニア含有水である都市下水や有機性の工場排水を分割して注入するか、又は、溶解性の低分子有機物、若しくは汚泥処理を含む都市下水処理施設から排除される液体を添加し、さらに反応タンク（１）内の活性汚泥混合液から窒素を除去することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の嫌気・低ＤＯ・高ＤＯ活性汚泥法によるリン及び窒素除去方法。
【請求項１４】
前記反応タンク（１）内の嫌気槽（２）の撹拌に機械式撹拌方式に替えて気泡放散式撹拌方式を採用することを特徴とする請求項１、２、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２又は１３のいずれかに記載の嫌気・低ＤＯ・高ＤＯ活性汚泥法によるリン及び窒素除去方法。
【請求項１５】
前記反応タンク（１）内の好気槽（３）の低ＤＯ槽（４）において酸素の供給と槽内の混合のために気泡放散式散気装置に替えて低ＤＯ槽（４）及び高ＤＯ槽（５）に供給された空気の気泡を散気装置に設置された撹拌機の撹拌力で気泡を槽内に拡散させる撹拌機付散気装置を使用することを特徴とする請求項１乃至１４のいずれかに記載の嫌気・低ＤＯ・高ＤＯ活性汚泥法によるリン及び窒素除去方法。
【請求項１６】
前記反応タンク（１）内の好気槽（３）の低ＤＯ槽（４）における窒素・リン除去を効率よく除去するために低ＤＯ槽（４）を２槽以上の複数槽で実施することを特徴とする請求項１乃至１５のいずれかに記載の嫌気・低ＤＯ・高ＤＯ活性汚泥法によるリン及び窒素除去方法。
【請求項１７】
前記反応タンク（１）内の低ＤＯ槽（４）に送風する空気量及び高ＤＯ槽５に送風する空気量を目的とする空気量に速やかに制御するために低ＤＯ槽（４）及び高ＤＯ槽（５）に各槽個別に送風設備を設置し各槽個別に送風量を制御するか、又は、各槽個別に送風設備を設置し各槽個別に送風量を制御する構成に加え、各槽個別に別の送風機を設置して送風することを特徴とする請求項１乃至１６のいずれかに記載の嫌気・低ＤＯ・高ＤＯ活性汚泥法によるリン及び窒素除去方法。

【図１】