循環式硝化脱窒装置および方法
【課題】 循環式硝化脱窒プロセスにおいて、改良された濾過装置を組み込み、最終沈澱池の負荷を低減あるいは最終沈澱池自体を省略し、且つ処理水質を向上させる。
【解決手段】 被処理水の流入側に無酸素域を、処理済水の流出側に好気域を有する反応槽を用い、該好気域内の硝化混合液の一部を該無酸素域へ循環させて該被処理水中の窒素を除去する循環式硝化脱窒プロセスにおいて、分離粒径２０μｍ以上の目開きを持ち厚さが２ｍｍ以下である通水性の支持材で周囲壁の少なくとも一部を構成した中空状の濾過体を、該好気域内または後続の最終沈澱池内の少なくとも一方に浸漬配置し、該支持材上に硝化汚泥及び濁質からなる濾過膜を形成させ、後続槽との水頭差により該濾過膜を介して該濾過体内へ処理済水を流入させ且つ該濾過体内から該処理済水を引き抜く。
【解決手段】 被処理水の流入側に無酸素域を、処理済水の流出側に好気域を有する反応槽を用い、該好気域内の硝化混合液の一部を該無酸素域へ循環させて該被処理水中の窒素を除去する循環式硝化脱窒プロセスにおいて、分離粒径２０μｍ以上の目開きを持ち厚さが２ｍｍ以下である通水性の支持材で周囲壁の少なくとも一部を構成した中空状の濾過体を、該好気域内または後続の最終沈澱池内の少なくとも一方に浸漬配置し、該支持材上に硝化汚泥及び濁質からなる濾過膜を形成させ、後続槽との水頭差により該濾過膜を介して該濾過体内へ処理済水を流入させ且つ該濾過体内から該処理済水を引き抜く。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、汚水処理装置および汚水処理方法に関し、特に循環式硝化脱窒装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１に、従来の硝化脱窒装置の典型例を示す。図示した硝化脱窒装置は、最初沈澱池１、反応槽２、および最終沈澱池３をこの順に配設し、反応槽２内には図示しないエアレーション用の水中エアレータや曝気管、撹拌機等が配置されている。反応槽２は、上流側の無酸素タンク（脱窒タンク）２１と下流側の好気タンク（硝化タンク）２２とから成り、これらタンクは堰２３で隔てられていて、無酸素タンク２１から好気タンク２２への流入は堰２３の上端を越えるオーバーフローＡにより行われる。
【０００３】原水（汚水）は図の左端から最初沈澱池１に流入し、最初沈澱池１内で粗大な固形分を沈澱除去する。循環式硝化脱窒プロセスは、最初沈澱池１からの流入水と最終沈澱池３からの返送汚泥とを無酸素タンク２１に流入させる一方、続く好気タンク２２の硝化混合液の一部を導管Ｂにより無酸素タンク２１へ循環するという処理方式である。好気タンク２２では、流入するアンモニア性窒素が亜硝酸性もしくは硝酸性の窒素に酸化され、無酸素タンク２１では、これらの酸化態の窒素が流入水中の有機物の酸化反応によって窒素ガスに還元される。反応槽２で硝化脱窒後、最終沈澱池３で沈降分離した上澄を処理済水として排出する。
【０００４】標準的な都市下水であれば、脱窒のための水素供与体（メタノールなど）やｐＨ調整用のアルカリ剤（水酸化ナトリウムなど）の添加は必要としないが、流入水の水質によっては、これらを考慮する必要がある。下水中の有機物の一部は、脱窒反応で分解除去されるため、硝化促進型活性汚泥法と比べてＢＯＤ除去のための酸素供給量を少なくすることができる。
【０００５】なお、窒素除去率を向上させるために、二段循環方式がある。この方式では、無酸素タンクおよび好気タンクの組を二段直列に配置して、流入水を各段の無酸素タンクにステップ流入させることにより、高いＭＬＳＳ濃度と長いＳＲＴを可能にしたものである。このような操作により、前段の硝化タンクからの流出水を後段の無酸素タンクで受け入れることが可能となり、高い窒素除去率を得ることができる。
【０００６】しかし、上記従来の循環式硝化脱窒プロセスには下記の(1) 〜(4) の点で問題があった。
(1) 反応タンクのＭＬＳＳ濃度を活性汚泥法よりも高く２，０００〜３，０００ｍｇ／Ｌに保つ必要があり、したがって最終沈澱池の流入固形物負荷が大きくなるため、水面積負荷を小さくとる必要がある。
【０００７】そのため、既存の最終沈澱池を用いてこのプロセスを適用することは、負荷が過剰になるため不可能であった。
(2) 処理水ＳＳが多い場合には、反応タンクの後段に濾過機を設置する必要がある。
(3) 最終沈澱池での返送汚泥操作を必要とする。
【０００８】(4) 最終沈澱池で、脱窒ガスによる汚泥の浮上が発生する。
これら従来の問題を解決すべく、特開平５−１８５０７８号公報には、間隔保持用の通水性多孔質材を間に介在させて重ね合わせた通水性シートの周囲を密封して形成した袋状の濾過体を曝気槽内に曝気部の上方に配置して処理水中に浸漬配設し、前記濾過体内より低い水頭差により濾過水を低い吸引力で引き抜く吸引管を前記曝気槽の外部に導出させた曝気槽の濾過装置が提案されている。
【０００９】上記提案された濾過装置は、従来の循環式硝化脱窒プロセスに不可避であった上記の問題(1) 〜(4) を解消するものとして有効であるが、膜の種類によっては早期に目詰まりを起こしてしまうという。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、循環式硝化脱窒プロセスに上記提案の濾過装置を改良して組み込み、最終沈澱池の負荷を低減あるいは最終沈澱池自体を省略し、且つ処理水質を向上させた循環式硝化脱窒装置および方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、本発明によれば、被処理水の流入側に無酸素域を、処理済水の流出側に好気域を有する反応槽を備え、該好気域内の硝化混合液の一部を該無酸素域へ循環させて該被処理水中の窒素を除去する循環式硝化脱窒装置において、分離粒径２０μｍ以上の目開きを持ち厚さが２ｍｍ以下である通水性の支持材で周囲壁の少なくとも一部を構成した中空状の濾過体を、該好気域内または後続の最終沈澱池内の少なくとも一方に浸漬配置し、該支持材上に硝化汚泥及び濁質からなる濾過膜を形成させ、後続槽との水頭差により該濾過膜を介して該濾過体内へ処理済水を流入させ且つ該濾過体内から該処理済水を引き抜くことを特徴とする循環式硝化脱窒装置によって達成される。
【００１２】上記の目的は、本発明によれば、被処理水の流入側に無酸素域を、処理済水の流出側に好気域を有する反応槽を用い、該好気域内の硝化混合液の一部を該無酸素域へ循環させて該被処理水中の窒素を除去する循環式硝化脱窒方法において、分離粒径２０μｍ以上の目開きを持ち厚さが２ｍｍ以下である支持材で周囲壁の少なくとも一部を構成した中空状の濾過体を、該好気域内または後続の最終沈澱池内の少なくとも一方に浸漬配置し、該支持材上に硝化汚泥及び濁質からなる濾過膜を形成させ、後続槽との水頭差により該濾過膜を介して該濾過体内へ処理済水を流入させ且つ該濾過体内から該処理済水を引き抜くことを特徴とする循環式硝化脱窒方法によっても達成される。
【００１３】上記の方法において、濾過体を反応槽の好気域内に浸漬配置し、一定水量を前記処理済水として濾過体から引き抜くと共に、一定水量より負荷変動する水量を反応槽の好気域から濾過体を介さずに最終沈澱池に送水して処理するようにしてもよい。このようにすると、本発明を適用するために既存の設備を改造する際に、既存の最終沈澱池が有効に活用できるし、処理水の全量を濾過体で処理するよりも濾過体の負担が軽減するので濾過体の規模や設置個数が低減でき、設備改造費を低減できるという利点がある。
【００１４】本発明の濾過体に用いる通水性の支持材として、金属製、合成樹脂製あるいはセラミックス製の網、不織布、織布、膜、多孔体を用いることが便利である。その中でも特に金属網、合成樹脂製の不織布をシート状にして用いることが好ましい。
【００１５】
【作用】本発明の循環式硝化脱窒装置および方法においては、上記の濾過体を、反応槽の好気域内および最終沈澱池内の少なくとも一方に浸漬配置し、従来は最終沈澱池で行っていた固液分離の一部または全部を濾過体により行う。後続槽との水頭差により該流出口を介して該濾過体から処理済水を引き抜くことにより濾過を行うので、被処理水を駆動するための動力を特に必要としない。
【００１６】本発明は、反応槽または最終沈澱池のうち少なくとも一方において濾過により固液分離を行うことにより、最終沈澱池への負荷が低減または解消されるので、最終沈澱池に伴う前記従来の問題(1) 〜(4) を全て解消することができる。本発明の特徴は、濾過体に用いる支持材の目開き（分離粒径）を２０μｍ以上、厚さを２ｍｍ以下とした点にある。濾過膜の目開きおよび厚さの少なくとも一方がこの範囲外であると、汚泥フロックにより濾過膜が早期に閉塞してしまうため、実用的な固液分離機能を安定して得ることができない。
【００１７】
【実施例】以下に、実施例により本発明を更に詳細に説明する。
〔実施例１〕図２に、本発明による循環式硝化脱窒装置の一例を示す。図１の従来装置と対応する部分については同一の参照符号を付した。
【００１８】図示した硝化脱窒装置は、最初沈澱池１、反応槽２、および緩衝槽４をこの順に配設し、反応槽２内には図示しないエアレーション用の水中エアレータや曝気管、撹拌機等が配置されている。反応槽２は、上流側の無酸素タンク（脱窒タンク）２１と下流側の好気タンク（硝化タンク）２２とから成り、これらタンクは堰２３で隔てられていて、無酸素タンク２１から好気タンク２２への流入は堰２３の上を越えるオーバーフローＡにより行われる。
【００１９】更に、反応槽２の好気タンク２２内には、本発明による濾過体５が浸漬配置されている。原水（汚水）は図の左端から最初沈澱池１に流入し、最初沈澱池１内で粗大な固形分を沈澱除去する。最初沈澱池１からの流入水と最終沈澱池３からの返送汚泥とを無酸素タンク２１に流入させる一方、続く好気タンク２２の硝化混合液の一部を導管Ｂにより無酸素タンク２１へ循環する。好気タンク２２では、流入するアンモニア性窒素が亜硝酸性もしくは硝酸性の窒素に酸化され、無酸素タンク２１では、これらの酸化態の窒素が流入水中の有機物の酸化反応によって窒素ガスに還元される。硝化脱窒後の被処理水は、好気タンク２２内に浸漬配置された濾過体５で濾過により固液分離された後、緩衝槽４を経て処理済水として排出される。緩衝槽４内の水位により、濾過に必要な水頭差が安定して維持される。
【００２０】図３〜図６に、本発明の循環式硝化脱窒装置の反応槽２における１組の濾過体５の配置を示す。図３R>３は平面図、図４は図３の線IV−IVにおける断面図、図５R>５は図３の線V −V における断面図、図６は図３の線VI−VIにおける断面図である。なお、図３〜図６においては、循環用の導管Ｂは図示を省略した。反応槽２は、長さのほぼ中央にある堰２３によって、無酸素タンク２１と好気タンク２２とに仕切られており、更に幅の中央にある中間隔壁２Ａによって上層部と下層部を除く中間深さの範囲が左右に分離されている。最初沈澱池１から導入管１Ａにより無酸素タンク２１内に導入された被処理水が、堰２３の上端によって、中間隔壁２Ａの上端２ＡＵより高い水位２Ｗ１に維持されている（図４，図５R>５）。また堰２３を越えてオーバーフローＡにより好気タンク２２内に流入した被処理水は、中間隔壁２Ａの上端２ＡＵより高いが無酸素タンク２１内の水位２Ｗ１よりは低い水位２Ｗ２に維持されている。すなわち、槽２は、無酸素タンク２１内でも好気タンク２２内でも、被処理水の水位２Ｗ１または２Ｗ２と隔壁２Ａの上端２ＡＵとの間の上層部は被処理水が連通している。また、隔壁２Ａの下端２ＡＬと槽２の底面２Ｂとの間でも被処理水が連通している。
【００２１】槽２の中間隔壁２Ａより右の区域（図６）には、無酸素タンク２１内には機械的攪拌機７が、好気タンク２２内には多数の曝気管６が浸漬配置されている（図３，図５）。濾過体５はその厚さ方向に４個を並立させて１組としてあり、好気タンク２２内において、中間隔壁２Ａを挟んで曝気管６とは反対側になる左の区域（図６）の、下流部分（図３，図４で右側）に浸漬配置されている。
【００２２】図２に示した最初沈澱池１からの被処理水は、導入管１Ａ（図３，図５）を通り、無酸素タンク２１の上流端（図３，図５で左側）の右区域（図６）に導入され、攪拌機７により右区域内で上昇流（図５の矢印Ｆ１１）となり、隔壁２Ａの上を図３の矢印Ｆ１２方向に越え、左区域に入って下降流（図４の矢印Ｆ１３）となり、隔壁２Ａの下を潜って右区域に戻るサイクルの旋回流を形成する。好気タンク２２内においても同様に、曝気管６により右区域内で上昇流（図５の矢印Ｆ２１）となり、隔壁２Ａの上を図３の矢印Ｆ２２方向に越え、濾過体５のある左区域に入って下降流（図４の矢印Ｆ２３）となり、隔壁２Ａの下を潜って右区域に戻るサイクルの旋回流（図６のＦ２）を形成する。
【００２３】このように濾過体５は好気タンク２２内において旋回流の下降流Ｆ２３の部分に配置されるが、これは、後に詳細に説明するように、濾過体５の構成部材である濾過膜を安定して形成および維持するためである。図７に、図４の濾過体５の部分の拡大断面図を示す。図７の矢印Ｆ２３は図４に示した被処理水の下降流を示す。１組を成す４個の濾過体５はそれぞれ、構造部材５１の側面に所定範囲の目開きおよび厚さを持つ支持材５２を密着固定したものである。構造部材５１は、偏平な中空体であり、上端は閉鎖され下端は流出口５４として開口しており、側面には多数の流入口５１Ａが開口している。支持材５２上には、後に詳細に説明する濾過膜が形成される。被処理水は支持材５２を透過する際に上記の濾過膜により固液分離され、透過部分が構造部材５１側面の流入口５１Ａを通って濾過体５の内部に流入し、下端の流出口５４から排出管５５に集まって、後続の槽または導管へ導かれる。
【００２４】図８に示すように、支持材５２上には活性汚泥及び濁質が濃縮して濾過膜が形成される。図示を簡単にするために図８では構造部材５１は省略してある。支持材５２が本発明の範囲内の目開き及び厚さであるときには、長期間に亘り安定した濾過膜が維持される。支持材の目開きまたは厚さの少なくとも一方が本発明の範囲外であるときは、目詰まりが早期に起こる。
【００２５】本実施例においては、好気タンク２２内において濾過体５を被処理水の旋回流Ｆの下降流部分Ｆ２３に配置した。図９および図１０に、支持材５２の目開き（分離粒径）および膜厚と目詰まり発生までの運転日数（目詰まり日数）との関係をそれぞれ示す。いずれも、Ｔ−Ｎ３０ｍｇ／Ｌ，ＳＳ１２０ｍｇ／Ｌの下水を原水として処理を行った結果である。図に示したように、支持材の目開き（分離粒径）が２０μｍ未満の場合または支持材の厚さが２ｍｍを越える場合には、目詰まり日数が２日あるいはそれ以下である。これに対し、本発明により目開きを２０μｍ以上とし且つ厚さを２ｍｍ以下とすることにより、目詰まり日数が１０日以上と著しく改善されることが分かる。なお、図９は厚さを本発明の範囲内である２ｍｍ（一定）として目開きのみを変化させた結果であるが、本発明の範囲内の他の厚さについても同様の結果が得られた。また、図１０は目開きを本発明の範囲内である２０μｍ（一定）として厚さのみを変化させた結果であるが、本発明の範囲内の他の目開きについても同様の結果が得られた。
【００２６】支持材５２の目開き（分離粒径）の上限は特に限定せず、適正な濾過膜５３が形成維持できる範囲であればよい。例えば、図１１に示した例では、目開き５３が分離粒径４００μｍを越えると、処理済水中のＳＳ濃度が急激に増加するので、この場合には分離粒径４００μｍ以下の目開きとすることが適切である。濾過膜の目詰まりが発生したら、逆洗により支持材から活性汚泥を除去する。逆洗により脱落した汚泥フロックは容易に再懸濁するので、特別な操作は必要ない。逆洗直後、濾過膜が形成されるまでは、多少のＳＳの漏出があるが、逆洗を濾過体全体について同時に行わず、１組の濾過体を複数部分に分割して行うことにより、漏出ＳＳが希釈され全体としてのＳＳ濃度を低い値に抑えることができる。それには、図３，図４で示した４個１組の濾過体５が占める体積を複数ユニットに分割し、各ユニット毎に独立の排出管５５を持つ１組の濾過体５を割り当てて配置することが望ましい。すなわち、図３，図４では濾過体５を４個並立させ同一排出管５５を共有する１組として示したが、例えば２個並立させて１ユニットとして図３，図４と同じ並べ方で２ユニット配置し、各ユニット毎に独立の排出管５５を設けてもよいし、あるいは濾過体５を厚さ方向の切断面で縦横にそれぞれ２等分して側面面積が４分の１の濾過体５を図３，図４に示した１組と同じ並べ方で並立させて１ユニットとし、これを縦横に２ユニットづつ並べ、各ユニット毎に独立の排出管５５を設けてもよいし、更に、前者のような並立方向での分割と、後者のような側面面積の分割とを組み合わせてもよい。
【００２７】また、反応槽２の規模（特に好気タンク２２の規模）あるいは必要な処理容量に応じて、厚さ方向の並立個数を例えば３０〜４０個と多数にすることもできるし、側面面積を大きくすることもできる。その際にも、適宜上記のようなユニット分割はもちろん適用できる。なお、本実施例では偏平な濾過体５を、その側面が反応槽２の長手軸（図３〜図５の左右方向）と直角になる向きに配置したが、濾過体５の向きは特にこれに限定する必要はなく、側面が反応槽２の長手軸と平行あるいは長手軸に対して傾斜した向きにすることもできる。ただし、濾過体５の向きは、旋回流の流れを妨げず、網目膜上への活性汚泥の堆積が不均等にならず、それと関連して濾過作用が不均等にならないように配慮する必要がある。
【００２８】更に、本実施例では濾過体５は偏平状としたが、濾過体５の形状は特に偏平状に限定する必要はなく、用いる処理槽の形状や特性あるいは配管の都合等に応じて他の形状とすることができる。また、本実施例では濾過膜を形成する支持材の設置位置を濾過体５の側面としたが、これは濾過体５を偏平状としたときに、濾過膜の安定形成および維持とそれによる濾過作用の安定確保にとって、側面配置が好ましいからであり、支持材の最適な設置位置は濾過体の形状に応じて配慮すべきである。
【００２９】次に、図２に示した配置の本実施例の装置により処理を行った結果の一例を説明する。原水は、Ｔ−Ｎ３０ｍｇ／Ｌ、ＳＳ１２０ｍｇ／Ｌの下水であった。実効容量１ｍ3 の反応槽２を前段４００Ｌ分を無酸素タンク２１、後段６００Ｌ分を好気タンク２２とした。好気タンク２２内の、被処理水旋回流の下降流部分に、側面面積３０ｃｍ×３０ｃｍの濾過体を浸漬配置し、１ｍ／日の透過流速で、自然流下で処理済水を取り出した。濾過体の支持材としては、目開きが分離粒径２０μｍで厚さが０．４ｍｍのポリエステル製不織布を用いた。水頭差（損失水頭）は２０ｃｍであった。その結果、得られた処理水質はＴ−Ｎ６ｍｇ／Ｌ、ＳＳ８ｍｇ／Ｌであった。
【００３０】比較として、最初沈澱池１および反応槽２は上記と同じであるが、本発明の濾過体は用いず最終沈澱池３を用いた図１の装置により、上記と同様な条件で処理を行った。その結果、得られた処理水質はＴ−Ｎ１０ｍｇ／Ｌ、ＳＳ１５ｍｇ／Ｌであった。
〔実施例２〕図１２に、本発明により反応槽の好気域内に配置した濾過体と、最終沈澱池とを併用して汚水処理を行うための装置の一例を示す。この装置は、図２に示した実施例１の装置に、図１に示した最終沈澱池を付加した構成である。図１，２と対応する部分は図１，２中と同じ参照番号を付してある。
【００３１】すなわち図１２の硝化脱窒装置は、最初沈澱池１、反応槽２、および緩衝槽４をこの順に配設し、反応槽２内には図示しないエアレーション用の水中エアレータや曝気管、撹拌機等が配置された図２の構成に、図１に示した最終沈澱池３を加えた構成である。反応槽２は、上流側の無酸素タンク（脱窒タンク）２１と下流側の好気タンク（硝化タンク）２２とから成り、これらタンクは堰２３で隔てられていて、無酸素タンク２１から好気タンク２２への流入は堰２３の上を越えるオーバーフローＡにより行われる。
【００３２】更に、反応槽２の好気タンク２２内には、本発明による濾過体５が浸漬配置されている。原水（汚水）は図の左端から最初沈澱池１に流入し、最初沈澱池１内で粗大な固形分を沈澱除去する。最初沈澱池１からの流入水と最終沈澱池３からの返送汚泥とを無酸素タンク２１に流入させる一方、続く好気タンク２２の硝化混合液の一部を導管Ｂにより無酸素タンク２１へ循環する。好気タンク２２では、流入するアンモニア性窒素が亜硝酸性もしくは硝酸性の窒素に酸化され、無酸素タンク２１では、これらの酸化態の窒素が流入水中の有機物の酸化反応によって窒素ガスに還元される。
【００３３】そして、硝化脱窒後の被処理水のうち一定水量は、好気タンク２２内に浸漬配置された濾過体５で濾過により固液分離された後、緩衝槽４を経て処理済水Ａとして排出される。緩衝槽４内の水位により、濾過に必要な水頭差が安定して維持される。一方、脱窒後の被処理水のうち一定水量より負荷変動する水量は、濾過体５を介さず好気タンク２２から直接に最終沈澱池３に送水され、最終沈澱池３にてＳＳを沈澱分離して処理済水Ｖとして排出される。
【００３４】このようにすると、本発明を適用するために図１のような構成の既存設備を改造する際に、既存の最終沈澱池３が有効に活用できるし、処理水の全量を濾過体５で処理するよりも濾過体５の負担が軽減するので濾過体５の規模や設置個数が低減でき、設備改造費を低減できるという利点がある。次に、図１２に示した配置の本実施例の装置により処理を行った結果の一例を説明する。原水は、ＢＯＤ１８０ｍｇ／Ｌ、ＳＳ１２０ｍｇ／Ｌ、Ｔ−Ｎ３５ｍｇ／Ｌの下水であった。実効容量１ｍ3 の反応槽２を前段５００Ｌ分を無酸素タンク２１、後段５００Ｌ分を好気タンク２２とした。好気タンク２２内の、被処理水旋回流の下降流部分に、側面面積４０ｃｍ×４０ｃｍの濾過体を浸漬配置し、一定水量のみを１ｍ／日の透過流速で、自然流下で処理済水を取り出した。濾過体の支持材としては、目開きが分離粒径２０μｍで厚さが０．４ｍｍのポリエステル製不織布を用いた。水頭差（損失水頭）は２０ｃｍであった。一方、一定水量からの負荷変動分は実効容量５００Ｌの最終沈澱池に送水して処理し、被処理水Ｖとして取り出した。その結果、得られた処理水質はＢＯＤ８ｍｇ／Ｌ、ＳＳ５ｍｇ／Ｌ、Ｔ−Ｎ７ｍｇ／Ｌであった。
【００３５】比較として、最初沈澱池１および反応槽２は上記と同じであるが、本発明の濾過体は用いず最終沈澱池３を用いた図１の装置により、上記と同様な条件で処理を行った。その結果、得られた処理水質はＢＯＤ２０ｍｇ／Ｌ、ＳＳ２０ｍｇ／Ｌ、Ｔ−Ｎ１２ｍｇ／Ｌであった。本実施例のように、反応槽の好気域内の濾過体と、最終沈澱池とを併用することにより、既存設備を活用しながら格段に処理水質を向上させることができ、特に流入負荷の変動時、冬場の生物機能低下時、合流式処理設備での流入負荷増加時、バルキング時等においても、良好な処理水質を確保することができる。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、循環式硝化脱窒プロセスに上記提案の濾過装置を改良して組み込み、最終沈澱池の負荷を低減あるいは最終沈澱池自体を省略し、且つ処理水質を向上させた循環式硝化脱窒装置および方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、従来の循環式硝化脱窒装置を示す配置図である。
【図２】図２は、本発明の循環式硝化脱窒装置の一例を示す配置図である。
【図３】図３は、本発明の循環式硝化脱窒装置の反応槽における濾過体の配置を示す平面図である。
【図４】図４は、図３の線IV−IVにおける断面図である。
【図５】図５は、図３の線V −V における断面図である。
【図６】図６は、図３の線VI−VIにおける断面図である。
【図７】図７は、図４の濾過体の部分の拡大断面図である。
【図８】図８は、支持材を模式的に示す断面図である。
【図９】図９は、支持材の目開き（分離粒径）と目詰まり発生までの運転日数との関係を示すグラフである。
【図１０】図１０は、支持材の厚さと目詰まり発生までの運転日数との関係を示すグラフである。
【図１１】図１１は、支持材の目開き（分離粒径）と処理済水中のＳＳ濃度との関係を示すグラフである。
【図１２】図１２は、本発明の循環式硝化脱窒装置の別の一例を示す配置図である。
【符号の説明】
１…最初沈澱池
１Ａ…最終沈澱池からの被処理水導入管
２…生物反応槽
２１…無酸素タンク
２２…好気タンク
２３…堰
２Ａ…中間隔壁
２ＡＵ…隔壁２Ａの上端
２ＡＬ…隔壁２Ａの下端
２Ｂ…反応槽２の底面
２Ｗ１…無酸素タンク２１内の水位
２Ｗ２…好気タンク２２内の水位
３…最終沈澱池
４…緩衝槽
５…濾過体
５１…構造部材
５１Ａ…流入口
５２…支持材
５３…濾過膜
５４…流出口
５５…排出管
６…曝気管
７…機械的攪拌機
Ｆ１１，Ｆ２１…旋回流の上昇流部分
Ｆ１３，Ｆ２３…旋回流の下降流部分
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、汚水処理装置および汚水処理方法に関し、特に循環式硝化脱窒装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１に、従来の硝化脱窒装置の典型例を示す。図示した硝化脱窒装置は、最初沈澱池１、反応槽２、および最終沈澱池３をこの順に配設し、反応槽２内には図示しないエアレーション用の水中エアレータや曝気管、撹拌機等が配置されている。反応槽２は、上流側の無酸素タンク（脱窒タンク）２１と下流側の好気タンク（硝化タンク）２２とから成り、これらタンクは堰２３で隔てられていて、無酸素タンク２１から好気タンク２２への流入は堰２３の上端を越えるオーバーフローＡにより行われる。
【０００３】原水（汚水）は図の左端から最初沈澱池１に流入し、最初沈澱池１内で粗大な固形分を沈澱除去する。循環式硝化脱窒プロセスは、最初沈澱池１からの流入水と最終沈澱池３からの返送汚泥とを無酸素タンク２１に流入させる一方、続く好気タンク２２の硝化混合液の一部を導管Ｂにより無酸素タンク２１へ循環するという処理方式である。好気タンク２２では、流入するアンモニア性窒素が亜硝酸性もしくは硝酸性の窒素に酸化され、無酸素タンク２１では、これらの酸化態の窒素が流入水中の有機物の酸化反応によって窒素ガスに還元される。反応槽２で硝化脱窒後、最終沈澱池３で沈降分離した上澄を処理済水として排出する。
【０００４】標準的な都市下水であれば、脱窒のための水素供与体（メタノールなど）やｐＨ調整用のアルカリ剤（水酸化ナトリウムなど）の添加は必要としないが、流入水の水質によっては、これらを考慮する必要がある。下水中の有機物の一部は、脱窒反応で分解除去されるため、硝化促進型活性汚泥法と比べてＢＯＤ除去のための酸素供給量を少なくすることができる。
【０００５】なお、窒素除去率を向上させるために、二段循環方式がある。この方式では、無酸素タンクおよび好気タンクの組を二段直列に配置して、流入水を各段の無酸素タンクにステップ流入させることにより、高いＭＬＳＳ濃度と長いＳＲＴを可能にしたものである。このような操作により、前段の硝化タンクからの流出水を後段の無酸素タンクで受け入れることが可能となり、高い窒素除去率を得ることができる。
【０００６】しかし、上記従来の循環式硝化脱窒プロセスには下記の(1) 〜(4) の点で問題があった。
(1) 反応タンクのＭＬＳＳ濃度を活性汚泥法よりも高く２，０００〜３，０００ｍｇ／Ｌに保つ必要があり、したがって最終沈澱池の流入固形物負荷が大きくなるため、水面積負荷を小さくとる必要がある。
【０００７】そのため、既存の最終沈澱池を用いてこのプロセスを適用することは、負荷が過剰になるため不可能であった。
(2) 処理水ＳＳが多い場合には、反応タンクの後段に濾過機を設置する必要がある。
(3) 最終沈澱池での返送汚泥操作を必要とする。
【０００８】(4) 最終沈澱池で、脱窒ガスによる汚泥の浮上が発生する。
これら従来の問題を解決すべく、特開平５−１８５０７８号公報には、間隔保持用の通水性多孔質材を間に介在させて重ね合わせた通水性シートの周囲を密封して形成した袋状の濾過体を曝気槽内に曝気部の上方に配置して処理水中に浸漬配設し、前記濾過体内より低い水頭差により濾過水を低い吸引力で引き抜く吸引管を前記曝気槽の外部に導出させた曝気槽の濾過装置が提案されている。
【０００９】上記提案された濾過装置は、従来の循環式硝化脱窒プロセスに不可避であった上記の問題(1) 〜(4) を解消するものとして有効であるが、膜の種類によっては早期に目詰まりを起こしてしまうという。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、循環式硝化脱窒プロセスに上記提案の濾過装置を改良して組み込み、最終沈澱池の負荷を低減あるいは最終沈澱池自体を省略し、且つ処理水質を向上させた循環式硝化脱窒装置および方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、本発明によれば、被処理水の流入側に無酸素域を、処理済水の流出側に好気域を有する反応槽を備え、該好気域内の硝化混合液の一部を該無酸素域へ循環させて該被処理水中の窒素を除去する循環式硝化脱窒装置において、分離粒径２０μｍ以上の目開きを持ち厚さが２ｍｍ以下である通水性の支持材で周囲壁の少なくとも一部を構成した中空状の濾過体を、該好気域内または後続の最終沈澱池内の少なくとも一方に浸漬配置し、該支持材上に硝化汚泥及び濁質からなる濾過膜を形成させ、後続槽との水頭差により該濾過膜を介して該濾過体内へ処理済水を流入させ且つ該濾過体内から該処理済水を引き抜くことを特徴とする循環式硝化脱窒装置によって達成される。
【００１２】上記の目的は、本発明によれば、被処理水の流入側に無酸素域を、処理済水の流出側に好気域を有する反応槽を用い、該好気域内の硝化混合液の一部を該無酸素域へ循環させて該被処理水中の窒素を除去する循環式硝化脱窒方法において、分離粒径２０μｍ以上の目開きを持ち厚さが２ｍｍ以下である支持材で周囲壁の少なくとも一部を構成した中空状の濾過体を、該好気域内または後続の最終沈澱池内の少なくとも一方に浸漬配置し、該支持材上に硝化汚泥及び濁質からなる濾過膜を形成させ、後続槽との水頭差により該濾過膜を介して該濾過体内へ処理済水を流入させ且つ該濾過体内から該処理済水を引き抜くことを特徴とする循環式硝化脱窒方法によっても達成される。
【００１３】上記の方法において、濾過体を反応槽の好気域内に浸漬配置し、一定水量を前記処理済水として濾過体から引き抜くと共に、一定水量より負荷変動する水量を反応槽の好気域から濾過体を介さずに最終沈澱池に送水して処理するようにしてもよい。このようにすると、本発明を適用するために既存の設備を改造する際に、既存の最終沈澱池が有効に活用できるし、処理水の全量を濾過体で処理するよりも濾過体の負担が軽減するので濾過体の規模や設置個数が低減でき、設備改造費を低減できるという利点がある。
【００１４】本発明の濾過体に用いる通水性の支持材として、金属製、合成樹脂製あるいはセラミックス製の網、不織布、織布、膜、多孔体を用いることが便利である。その中でも特に金属網、合成樹脂製の不織布をシート状にして用いることが好ましい。
【００１５】
【作用】本発明の循環式硝化脱窒装置および方法においては、上記の濾過体を、反応槽の好気域内および最終沈澱池内の少なくとも一方に浸漬配置し、従来は最終沈澱池で行っていた固液分離の一部または全部を濾過体により行う。後続槽との水頭差により該流出口を介して該濾過体から処理済水を引き抜くことにより濾過を行うので、被処理水を駆動するための動力を特に必要としない。
【００１６】本発明は、反応槽または最終沈澱池のうち少なくとも一方において濾過により固液分離を行うことにより、最終沈澱池への負荷が低減または解消されるので、最終沈澱池に伴う前記従来の問題(1) 〜(4) を全て解消することができる。本発明の特徴は、濾過体に用いる支持材の目開き（分離粒径）を２０μｍ以上、厚さを２ｍｍ以下とした点にある。濾過膜の目開きおよび厚さの少なくとも一方がこの範囲外であると、汚泥フロックにより濾過膜が早期に閉塞してしまうため、実用的な固液分離機能を安定して得ることができない。
【００１７】
【実施例】以下に、実施例により本発明を更に詳細に説明する。
〔実施例１〕図２に、本発明による循環式硝化脱窒装置の一例を示す。図１の従来装置と対応する部分については同一の参照符号を付した。
【００１８】図示した硝化脱窒装置は、最初沈澱池１、反応槽２、および緩衝槽４をこの順に配設し、反応槽２内には図示しないエアレーション用の水中エアレータや曝気管、撹拌機等が配置されている。反応槽２は、上流側の無酸素タンク（脱窒タンク）２１と下流側の好気タンク（硝化タンク）２２とから成り、これらタンクは堰２３で隔てられていて、無酸素タンク２１から好気タンク２２への流入は堰２３の上を越えるオーバーフローＡにより行われる。
【００１９】更に、反応槽２の好気タンク２２内には、本発明による濾過体５が浸漬配置されている。原水（汚水）は図の左端から最初沈澱池１に流入し、最初沈澱池１内で粗大な固形分を沈澱除去する。最初沈澱池１からの流入水と最終沈澱池３からの返送汚泥とを無酸素タンク２１に流入させる一方、続く好気タンク２２の硝化混合液の一部を導管Ｂにより無酸素タンク２１へ循環する。好気タンク２２では、流入するアンモニア性窒素が亜硝酸性もしくは硝酸性の窒素に酸化され、無酸素タンク２１では、これらの酸化態の窒素が流入水中の有機物の酸化反応によって窒素ガスに還元される。硝化脱窒後の被処理水は、好気タンク２２内に浸漬配置された濾過体５で濾過により固液分離された後、緩衝槽４を経て処理済水として排出される。緩衝槽４内の水位により、濾過に必要な水頭差が安定して維持される。
【００２０】図３〜図６に、本発明の循環式硝化脱窒装置の反応槽２における１組の濾過体５の配置を示す。図３R>３は平面図、図４は図３の線IV−IVにおける断面図、図５R>５は図３の線V −V における断面図、図６は図３の線VI−VIにおける断面図である。なお、図３〜図６においては、循環用の導管Ｂは図示を省略した。反応槽２は、長さのほぼ中央にある堰２３によって、無酸素タンク２１と好気タンク２２とに仕切られており、更に幅の中央にある中間隔壁２Ａによって上層部と下層部を除く中間深さの範囲が左右に分離されている。最初沈澱池１から導入管１Ａにより無酸素タンク２１内に導入された被処理水が、堰２３の上端によって、中間隔壁２Ａの上端２ＡＵより高い水位２Ｗ１に維持されている（図４，図５R>５）。また堰２３を越えてオーバーフローＡにより好気タンク２２内に流入した被処理水は、中間隔壁２Ａの上端２ＡＵより高いが無酸素タンク２１内の水位２Ｗ１よりは低い水位２Ｗ２に維持されている。すなわち、槽２は、無酸素タンク２１内でも好気タンク２２内でも、被処理水の水位２Ｗ１または２Ｗ２と隔壁２Ａの上端２ＡＵとの間の上層部は被処理水が連通している。また、隔壁２Ａの下端２ＡＬと槽２の底面２Ｂとの間でも被処理水が連通している。
【００２１】槽２の中間隔壁２Ａより右の区域（図６）には、無酸素タンク２１内には機械的攪拌機７が、好気タンク２２内には多数の曝気管６が浸漬配置されている（図３，図５）。濾過体５はその厚さ方向に４個を並立させて１組としてあり、好気タンク２２内において、中間隔壁２Ａを挟んで曝気管６とは反対側になる左の区域（図６）の、下流部分（図３，図４で右側）に浸漬配置されている。
【００２２】図２に示した最初沈澱池１からの被処理水は、導入管１Ａ（図３，図５）を通り、無酸素タンク２１の上流端（図３，図５で左側）の右区域（図６）に導入され、攪拌機７により右区域内で上昇流（図５の矢印Ｆ１１）となり、隔壁２Ａの上を図３の矢印Ｆ１２方向に越え、左区域に入って下降流（図４の矢印Ｆ１３）となり、隔壁２Ａの下を潜って右区域に戻るサイクルの旋回流を形成する。好気タンク２２内においても同様に、曝気管６により右区域内で上昇流（図５の矢印Ｆ２１）となり、隔壁２Ａの上を図３の矢印Ｆ２２方向に越え、濾過体５のある左区域に入って下降流（図４の矢印Ｆ２３）となり、隔壁２Ａの下を潜って右区域に戻るサイクルの旋回流（図６のＦ２）を形成する。
【００２３】このように濾過体５は好気タンク２２内において旋回流の下降流Ｆ２３の部分に配置されるが、これは、後に詳細に説明するように、濾過体５の構成部材である濾過膜を安定して形成および維持するためである。図７に、図４の濾過体５の部分の拡大断面図を示す。図７の矢印Ｆ２３は図４に示した被処理水の下降流を示す。１組を成す４個の濾過体５はそれぞれ、構造部材５１の側面に所定範囲の目開きおよび厚さを持つ支持材５２を密着固定したものである。構造部材５１は、偏平な中空体であり、上端は閉鎖され下端は流出口５４として開口しており、側面には多数の流入口５１Ａが開口している。支持材５２上には、後に詳細に説明する濾過膜が形成される。被処理水は支持材５２を透過する際に上記の濾過膜により固液分離され、透過部分が構造部材５１側面の流入口５１Ａを通って濾過体５の内部に流入し、下端の流出口５４から排出管５５に集まって、後続の槽または導管へ導かれる。
【００２４】図８に示すように、支持材５２上には活性汚泥及び濁質が濃縮して濾過膜が形成される。図示を簡単にするために図８では構造部材５１は省略してある。支持材５２が本発明の範囲内の目開き及び厚さであるときには、長期間に亘り安定した濾過膜が維持される。支持材の目開きまたは厚さの少なくとも一方が本発明の範囲外であるときは、目詰まりが早期に起こる。
【００２５】本実施例においては、好気タンク２２内において濾過体５を被処理水の旋回流Ｆの下降流部分Ｆ２３に配置した。図９および図１０に、支持材５２の目開き（分離粒径）および膜厚と目詰まり発生までの運転日数（目詰まり日数）との関係をそれぞれ示す。いずれも、Ｔ−Ｎ３０ｍｇ／Ｌ，ＳＳ１２０ｍｇ／Ｌの下水を原水として処理を行った結果である。図に示したように、支持材の目開き（分離粒径）が２０μｍ未満の場合または支持材の厚さが２ｍｍを越える場合には、目詰まり日数が２日あるいはそれ以下である。これに対し、本発明により目開きを２０μｍ以上とし且つ厚さを２ｍｍ以下とすることにより、目詰まり日数が１０日以上と著しく改善されることが分かる。なお、図９は厚さを本発明の範囲内である２ｍｍ（一定）として目開きのみを変化させた結果であるが、本発明の範囲内の他の厚さについても同様の結果が得られた。また、図１０は目開きを本発明の範囲内である２０μｍ（一定）として厚さのみを変化させた結果であるが、本発明の範囲内の他の目開きについても同様の結果が得られた。
【００２６】支持材５２の目開き（分離粒径）の上限は特に限定せず、適正な濾過膜５３が形成維持できる範囲であればよい。例えば、図１１に示した例では、目開き５３が分離粒径４００μｍを越えると、処理済水中のＳＳ濃度が急激に増加するので、この場合には分離粒径４００μｍ以下の目開きとすることが適切である。濾過膜の目詰まりが発生したら、逆洗により支持材から活性汚泥を除去する。逆洗により脱落した汚泥フロックは容易に再懸濁するので、特別な操作は必要ない。逆洗直後、濾過膜が形成されるまでは、多少のＳＳの漏出があるが、逆洗を濾過体全体について同時に行わず、１組の濾過体を複数部分に分割して行うことにより、漏出ＳＳが希釈され全体としてのＳＳ濃度を低い値に抑えることができる。それには、図３，図４で示した４個１組の濾過体５が占める体積を複数ユニットに分割し、各ユニット毎に独立の排出管５５を持つ１組の濾過体５を割り当てて配置することが望ましい。すなわち、図３，図４では濾過体５を４個並立させ同一排出管５５を共有する１組として示したが、例えば２個並立させて１ユニットとして図３，図４と同じ並べ方で２ユニット配置し、各ユニット毎に独立の排出管５５を設けてもよいし、あるいは濾過体５を厚さ方向の切断面で縦横にそれぞれ２等分して側面面積が４分の１の濾過体５を図３，図４に示した１組と同じ並べ方で並立させて１ユニットとし、これを縦横に２ユニットづつ並べ、各ユニット毎に独立の排出管５５を設けてもよいし、更に、前者のような並立方向での分割と、後者のような側面面積の分割とを組み合わせてもよい。
【００２７】また、反応槽２の規模（特に好気タンク２２の規模）あるいは必要な処理容量に応じて、厚さ方向の並立個数を例えば３０〜４０個と多数にすることもできるし、側面面積を大きくすることもできる。その際にも、適宜上記のようなユニット分割はもちろん適用できる。なお、本実施例では偏平な濾過体５を、その側面が反応槽２の長手軸（図３〜図５の左右方向）と直角になる向きに配置したが、濾過体５の向きは特にこれに限定する必要はなく、側面が反応槽２の長手軸と平行あるいは長手軸に対して傾斜した向きにすることもできる。ただし、濾過体５の向きは、旋回流の流れを妨げず、網目膜上への活性汚泥の堆積が不均等にならず、それと関連して濾過作用が不均等にならないように配慮する必要がある。
【００２８】更に、本実施例では濾過体５は偏平状としたが、濾過体５の形状は特に偏平状に限定する必要はなく、用いる処理槽の形状や特性あるいは配管の都合等に応じて他の形状とすることができる。また、本実施例では濾過膜を形成する支持材の設置位置を濾過体５の側面としたが、これは濾過体５を偏平状としたときに、濾過膜の安定形成および維持とそれによる濾過作用の安定確保にとって、側面配置が好ましいからであり、支持材の最適な設置位置は濾過体の形状に応じて配慮すべきである。
【００２９】次に、図２に示した配置の本実施例の装置により処理を行った結果の一例を説明する。原水は、Ｔ−Ｎ３０ｍｇ／Ｌ、ＳＳ１２０ｍｇ／Ｌの下水であった。実効容量１ｍ3 の反応槽２を前段４００Ｌ分を無酸素タンク２１、後段６００Ｌ分を好気タンク２２とした。好気タンク２２内の、被処理水旋回流の下降流部分に、側面面積３０ｃｍ×３０ｃｍの濾過体を浸漬配置し、１ｍ／日の透過流速で、自然流下で処理済水を取り出した。濾過体の支持材としては、目開きが分離粒径２０μｍで厚さが０．４ｍｍのポリエステル製不織布を用いた。水頭差（損失水頭）は２０ｃｍであった。その結果、得られた処理水質はＴ−Ｎ６ｍｇ／Ｌ、ＳＳ８ｍｇ／Ｌであった。
【００３０】比較として、最初沈澱池１および反応槽２は上記と同じであるが、本発明の濾過体は用いず最終沈澱池３を用いた図１の装置により、上記と同様な条件で処理を行った。その結果、得られた処理水質はＴ−Ｎ１０ｍｇ／Ｌ、ＳＳ１５ｍｇ／Ｌであった。
〔実施例２〕図１２に、本発明により反応槽の好気域内に配置した濾過体と、最終沈澱池とを併用して汚水処理を行うための装置の一例を示す。この装置は、図２に示した実施例１の装置に、図１に示した最終沈澱池を付加した構成である。図１，２と対応する部分は図１，２中と同じ参照番号を付してある。
【００３１】すなわち図１２の硝化脱窒装置は、最初沈澱池１、反応槽２、および緩衝槽４をこの順に配設し、反応槽２内には図示しないエアレーション用の水中エアレータや曝気管、撹拌機等が配置された図２の構成に、図１に示した最終沈澱池３を加えた構成である。反応槽２は、上流側の無酸素タンク（脱窒タンク）２１と下流側の好気タンク（硝化タンク）２２とから成り、これらタンクは堰２３で隔てられていて、無酸素タンク２１から好気タンク２２への流入は堰２３の上を越えるオーバーフローＡにより行われる。
【００３２】更に、反応槽２の好気タンク２２内には、本発明による濾過体５が浸漬配置されている。原水（汚水）は図の左端から最初沈澱池１に流入し、最初沈澱池１内で粗大な固形分を沈澱除去する。最初沈澱池１からの流入水と最終沈澱池３からの返送汚泥とを無酸素タンク２１に流入させる一方、続く好気タンク２２の硝化混合液の一部を導管Ｂにより無酸素タンク２１へ循環する。好気タンク２２では、流入するアンモニア性窒素が亜硝酸性もしくは硝酸性の窒素に酸化され、無酸素タンク２１では、これらの酸化態の窒素が流入水中の有機物の酸化反応によって窒素ガスに還元される。
【００３３】そして、硝化脱窒後の被処理水のうち一定水量は、好気タンク２２内に浸漬配置された濾過体５で濾過により固液分離された後、緩衝槽４を経て処理済水Ａとして排出される。緩衝槽４内の水位により、濾過に必要な水頭差が安定して維持される。一方、脱窒後の被処理水のうち一定水量より負荷変動する水量は、濾過体５を介さず好気タンク２２から直接に最終沈澱池３に送水され、最終沈澱池３にてＳＳを沈澱分離して処理済水Ｖとして排出される。
【００３４】このようにすると、本発明を適用するために図１のような構成の既存設備を改造する際に、既存の最終沈澱池３が有効に活用できるし、処理水の全量を濾過体５で処理するよりも濾過体５の負担が軽減するので濾過体５の規模や設置個数が低減でき、設備改造費を低減できるという利点がある。次に、図１２に示した配置の本実施例の装置により処理を行った結果の一例を説明する。原水は、ＢＯＤ１８０ｍｇ／Ｌ、ＳＳ１２０ｍｇ／Ｌ、Ｔ−Ｎ３５ｍｇ／Ｌの下水であった。実効容量１ｍ3 の反応槽２を前段５００Ｌ分を無酸素タンク２１、後段５００Ｌ分を好気タンク２２とした。好気タンク２２内の、被処理水旋回流の下降流部分に、側面面積４０ｃｍ×４０ｃｍの濾過体を浸漬配置し、一定水量のみを１ｍ／日の透過流速で、自然流下で処理済水を取り出した。濾過体の支持材としては、目開きが分離粒径２０μｍで厚さが０．４ｍｍのポリエステル製不織布を用いた。水頭差（損失水頭）は２０ｃｍであった。一方、一定水量からの負荷変動分は実効容量５００Ｌの最終沈澱池に送水して処理し、被処理水Ｖとして取り出した。その結果、得られた処理水質はＢＯＤ８ｍｇ／Ｌ、ＳＳ５ｍｇ／Ｌ、Ｔ−Ｎ７ｍｇ／Ｌであった。
【００３５】比較として、最初沈澱池１および反応槽２は上記と同じであるが、本発明の濾過体は用いず最終沈澱池３を用いた図１の装置により、上記と同様な条件で処理を行った。その結果、得られた処理水質はＢＯＤ２０ｍｇ／Ｌ、ＳＳ２０ｍｇ／Ｌ、Ｔ−Ｎ１２ｍｇ／Ｌであった。本実施例のように、反応槽の好気域内の濾過体と、最終沈澱池とを併用することにより、既存設備を活用しながら格段に処理水質を向上させることができ、特に流入負荷の変動時、冬場の生物機能低下時、合流式処理設備での流入負荷増加時、バルキング時等においても、良好な処理水質を確保することができる。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、循環式硝化脱窒プロセスに上記提案の濾過装置を改良して組み込み、最終沈澱池の負荷を低減あるいは最終沈澱池自体を省略し、且つ処理水質を向上させた循環式硝化脱窒装置および方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、従来の循環式硝化脱窒装置を示す配置図である。
【図２】図２は、本発明の循環式硝化脱窒装置の一例を示す配置図である。
【図３】図３は、本発明の循環式硝化脱窒装置の反応槽における濾過体の配置を示す平面図である。
【図４】図４は、図３の線IV−IVにおける断面図である。
【図５】図５は、図３の線V −V における断面図である。
【図６】図６は、図３の線VI−VIにおける断面図である。
【図７】図７は、図４の濾過体の部分の拡大断面図である。
【図８】図８は、支持材を模式的に示す断面図である。
【図９】図９は、支持材の目開き（分離粒径）と目詰まり発生までの運転日数との関係を示すグラフである。
【図１０】図１０は、支持材の厚さと目詰まり発生までの運転日数との関係を示すグラフである。
【図１１】図１１は、支持材の目開き（分離粒径）と処理済水中のＳＳ濃度との関係を示すグラフである。
【図１２】図１２は、本発明の循環式硝化脱窒装置の別の一例を示す配置図である。
【符号の説明】
１…最初沈澱池
１Ａ…最終沈澱池からの被処理水導入管
２…生物反応槽
２１…無酸素タンク
２２…好気タンク
２３…堰
２Ａ…中間隔壁
２ＡＵ…隔壁２Ａの上端
２ＡＬ…隔壁２Ａの下端
２Ｂ…反応槽２の底面
２Ｗ１…無酸素タンク２１内の水位
２Ｗ２…好気タンク２２内の水位
３…最終沈澱池
４…緩衝槽
５…濾過体
５１…構造部材
５１Ａ…流入口
５２…支持材
５３…濾過膜
５４…流出口
５５…排出管
６…曝気管
７…機械的攪拌機
Ｆ１１，Ｆ２１…旋回流の上昇流部分
Ｆ１３，Ｆ２３…旋回流の下降流部分
【特許請求の範囲】
【請求項１】 被処理水の流入側に無酸素域を、処理済水の流出側に好気域を有する反応槽を備え、該好気域内の硝化混合液の一部を該無酸素域へ循環させて該被処理水中の窒素を除去する循環式硝化脱窒装置において、分離粒径２０μｍ以上の目開きを持ち厚さが２ｍｍ以下である通水性の支持材で周囲壁の少なくとも一部を構成した中空状の濾過体を、該好気域内または後続の最終沈澱池内の少なくとも一方に浸漬配置し、該支持材上に硝化汚泥及び濁質からなる濾過膜を形成させ、後続槽との水頭差により該濾過膜を介して該濾過体内へ処理済水を流入させ且つ該濾過体内から該処理済水を引き抜くことを特徴とする循環式硝化脱窒装置。
【請求項２】 該支持材が、金属網または不織布から成ることを特徴とする請求項１記載の循環式硝化脱窒装置。
【請求項３】 被処理水の流入側に無酸素域を、処理済水の流出側に好気域を有する反応槽を用い、該好気域内の硝化混合液の一部を該無酸素域へ循環させて該被処理水中の窒素を除去する循環式硝化脱窒方法において、分離粒径２０μｍ以上の目開きを持ち厚さが２ｍｍ以下である通水性の支持材で周囲壁の少なくとも一部を構成した中空状の濾過体を、該好気域内または後続の最終沈澱池内の少なくとも一方に浸漬配置し、該支持材上に硝化汚泥及び濁質からなる濾過膜を形成させ、後続槽との水頭差により該濾過膜を介して該濾過体内へ処理済水を流入させ且つ該濾過体内から該処理済水を引き抜くことを特徴とする循環式硝化脱窒方法。
【請求項４】 該支持材が、金属網または不織布から成ることを特徴とする請求項３記載の循環式硝化脱窒方法。
【請求項５】 前記濾過体を前記反応槽の好気域内に浸漬配置し、一定水量を前記処理済水として該濾過体から引き抜くと共に、該一定水量より負荷変動する水量を該反応槽の好気域から該濾過体を介さずに最終沈澱池に送水して処理することを特徴とする請求項３または４記載の循環式硝化脱窒方法。
【請求項１】 被処理水の流入側に無酸素域を、処理済水の流出側に好気域を有する反応槽を備え、該好気域内の硝化混合液の一部を該無酸素域へ循環させて該被処理水中の窒素を除去する循環式硝化脱窒装置において、分離粒径２０μｍ以上の目開きを持ち厚さが２ｍｍ以下である通水性の支持材で周囲壁の少なくとも一部を構成した中空状の濾過体を、該好気域内または後続の最終沈澱池内の少なくとも一方に浸漬配置し、該支持材上に硝化汚泥及び濁質からなる濾過膜を形成させ、後続槽との水頭差により該濾過膜を介して該濾過体内へ処理済水を流入させ且つ該濾過体内から該処理済水を引き抜くことを特徴とする循環式硝化脱窒装置。
【請求項２】 該支持材が、金属網または不織布から成ることを特徴とする請求項１記載の循環式硝化脱窒装置。
【請求項３】 被処理水の流入側に無酸素域を、処理済水の流出側に好気域を有する反応槽を用い、該好気域内の硝化混合液の一部を該無酸素域へ循環させて該被処理水中の窒素を除去する循環式硝化脱窒方法において、分離粒径２０μｍ以上の目開きを持ち厚さが２ｍｍ以下である通水性の支持材で周囲壁の少なくとも一部を構成した中空状の濾過体を、該好気域内または後続の最終沈澱池内の少なくとも一方に浸漬配置し、該支持材上に硝化汚泥及び濁質からなる濾過膜を形成させ、後続槽との水頭差により該濾過膜を介して該濾過体内へ処理済水を流入させ且つ該濾過体内から該処理済水を引き抜くことを特徴とする循環式硝化脱窒方法。
【請求項４】 該支持材が、金属網または不織布から成ることを特徴とする請求項３記載の循環式硝化脱窒方法。
【請求項５】 前記濾過体を前記反応槽の好気域内に浸漬配置し、一定水量を前記処理済水として該濾過体から引き抜くと共に、該一定水量より負荷変動する水量を該反応槽の好気域から該濾過体を介さずに最終沈澱池に送水して処理することを特徴とする請求項３または４記載の循環式硝化脱窒方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図６】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図４】
【図５】
【図７】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図６】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図４】
【図５】
【図７】
【図１２】
【公開番号】特開平１０−１２８３９０
【公開日】平成１０年（１９９８）５月１９日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平８−２８９９８７
【出願日】平成８年（１９９６）１０月３１日
【出願人】（５９６１５５２５８）
【出願人】（５９６１５５２６９）
【出願人】（０００００１０６３）栗田工業株式会社 (1,536)
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【出願人】（０００００５０８３）日立金属株式会社 (2,051)
【公開日】平成１０年（１９９８）５月１９日
【国際特許分類】
【出願日】平成８年（１９９６）１０月３１日
【出願人】（５９６１５５２５８）
【出願人】（５９６１５５２６９）
【出願人】（０００００１０６３）栗田工業株式会社 (1,536)
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【出願人】（０００００５０８３）日立金属株式会社 (2,051)
[ Back to top ]