硝化槽
【課題】硝化処理プロセスにおける逆洗頻度を低下できるようにすることによって、操作性、及び処理性能を向上させる。
【解決手段】硝化槽２の上部、中間部、下部には金属性メッシュなどからなる水透過性仕切１９,２０,２１が設けてあり、硝化槽２は２層に分割してある。下部が流動床６、上部が浮上ろ材床４である。流入原水は硝化槽２の下方から流入し、流動床６の下部の散気管９からの空気流によって上向流となり、硝化され、上層の浮上ろ材床４でろ過されて上部から処理水として排出される。流動床で硝化をおこなうため、目詰まりがほとんど起きず逆洗する回数を減少させることができる。浮上ろ材床４を逆洗する時は、空水洗後、水透過性仕切２０まで水位を低下させる。
【解決手段】硝化槽２の上部、中間部、下部には金属性メッシュなどからなる水透過性仕切１９,２０,２１が設けてあり、硝化槽２は２層に分割してある。下部が流動床６、上部が浮上ろ材床４である。流入原水は硝化槽２の下方から流入し、流動床６の下部の散気管９からの空気流によって上向流となり、硝化され、上層の浮上ろ材床４でろ過されて上部から処理水として排出される。流動床で硝化をおこなうため、目詰まりがほとんど起きず逆洗する回数を減少させることができる。浮上ろ材床４を逆洗する時は、空水洗後、水透過性仕切２０まで水位を低下させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は排水処理及び浄水処理における窒素除去に関する。更に詳しくは、下層を流動床、上層を浮上ろ材からなるろ床とし、２層式上向流とした硝化槽に関する。
【背景技術】
【０００２】
好気性ろ床法による窒素除去装置の運転管理上の問題点は、逆洗操作の煩雑さである。従来の好気性ろ床法による窒素除去装置は、流入原水中のＳＳ分が生物担持体やろ材に捕捉され、また、有機物及びアンモニア性窒素の酸化により生物膜が成長し、目詰まりが不可避的であった。これに対処するために、定期的なＳＳの除去操作及び逆洗操作が必要であった。
【特許文献１】特開平０７−２９００８５号公報
【特許文献２】特開平０９−１０８６９３号公報
【特許文献３】特開２０００−２９６３９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、硝化プロセスにおける逆洗頻度を低下できるようにすることによって、操作性、及び処理性能を向上させるものである。
また、ろ過機能を充実させて循環プロセスによる脱窒処理をおこなう場合は脱窒効率をも高めるものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
硝化槽の中間に水透過性仕切りを設けて２層に分け、下層には硝化菌を担持する浮遊性担体の流動床とし、上層を浮上ろ材のろ過床の２層式上向流装置とした。
硝化菌の保持は下層でおこない、ＳＳ性物質の除去を上層でおこなうようにした。硝化菌は下層における生物担持体、上層の浮上ろ材の両方に担持させるが、流入原水の流入部に近い下層に大量に保持させ、上層はろ過機能を主要機能とする。
一方、上層の浮上ろ材床ではろ過機能を発揮させるが、硝化菌の保持量が少ないため浮上ろ材の表面における生物膜の成長がほとんどない。
【０００５】
また、上層と下層の間に５０ｃｍ程度のクリアランスを確保することで、上層と下層を独立させて個別に逆洗可能とし、浮上ろ材の逆洗回数を減少させることができる。
硝化菌が増殖しても下層が流動床であるため、担持体表面における生物膜の成長による目詰まりが発生することがなく、逆洗が不要となる。そして、流入部である槽の最下部に沈澱ゾーンを設けることにより、流入水中のＳＳ成分、下層で発生したＳＳ成分をも沈澱させて除去することができる。
そして、流入端である最下部に沈澱ゾーンを設けることにより、流入水中のＳＳ分、下層で発生したＳＳ分をも沈澱除去する。
【０００６】
硝化液を硝化槽から脱窒槽に導くに当たり、脱窒槽内の下層での脱窒効率を向上させるために、透過性固定床または浮上ろ材床の場合、流入端である最下部と上向流方向の途中位置にステップ投入する。その際、脱窒に必要な炭素源として、流入原水も同じ地点からステップ投入する。これにより、脱窒効率を向上させることができる。
【発明の効果】
【０００７】
硝化槽における目詰まり防止は、硝化槽を下層、上層の２層式にし、硝化菌の保持とＳＳ性物質の除去を異なる層でおこなうことで解決した。硝化菌は上層、下層の両方に保持させるが、流入部に近い下層に大量に保持させる。硝化菌の保持が下層を中心におこなわれることにより、保持量が増大しても生物膜の成長による目詰まりは発生しないので逆洗の回数を大幅に削減することができる。
そして、原水の流入端である最下部に沈澱ゾーンを設けることにより、流入水中のＳＳ分、及び下層で発生したＳＳ分を沈澱除去することが可能である。
一方、上層の浮上ろ材床ではろ過機能を発揮させるが、硝化菌の保持量が少ないため生物膜の成長が少なくなっており、逆洗回数を減少させることができる。
【０００８】
硝化液を硝化槽から脱窒槽に導くに当たり、脱窒槽内の下層での脱窒効率を向上させるために、流入端である最下部と上向流方向の途中位置にステップ投入し、また、脱窒に必要な炭素源とするとともに、流入原水も同様にステップ投入すると、槽内に均一に生物膜が形成され、脱窒効率が向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施例
本発明の硝化槽を脱窒槽と組み合わせた窒素除去装置の例で説明する。
図１は、本発明の硝化槽及び脱窒槽の断面図である。
硝化槽２の上部、中間部、下部には金属性メッシュなどからなる水透過性仕切１９,２０,２１が設けてあり、硝化槽２は２層に分割してある。下部が流動床６、上部が浮上ろ材床４である。上部の水透過性仕切１９は、浮上ろ材の流出防止の役目を持ち、処理水はその上部から流出する。
流動床６には、プラスティック製の直径５〜６ｍｍ程度、長さ３〜６ｍｍ程度のチューブが生物担体として充填してあり、空気を槽の下部から噴出させることによって下層内を流動させている。浮上ろ材は、公知のものであり、発泡ポリスチレン製等の軽比重の直径３〜４ｍｍの球体である。
【００１０】
流動床６の下部には散気管９が設けてあり、流動床６内に空気を上方に噴出することによって上部に向かう空気流が槽内を撹拌して流動床とするものである。担体の流動を効率よくおこなうため、槽の中央部には流動用シャフト２２を設置する。
散気管９により流動床の撹拌と流動床・浮上ろ材床の酸素供給をおこなう。更に、浮上ろ材床の空水洗を併せておこなうことが可能である。
浮上ろ材床４を逆洗する時は、空水洗後、水透過性仕切２０まで水位を低下させ、硝化槽逆洗用排水管２４から排水する。浮上ろ材床４で水位低下をすると、ろ材間の衝突が発生し、ろ材床閉塞物が剥離する。
【００１１】
硝化槽２の底部はホッパーになっており、沈澱槽８となっている。流入端である最下部に沈澱ゾーンを設けることにより、流入水中のＳＳ分、及び流動床６で発生したＳＳ分が沈澱するので、適宜下部から排除して硝化槽２から除去される。
【００１２】
脱窒槽１の上部、中間部、下部には金属性メッシュなどからなる水透過性仕切１６,１７,１８が設けてあり、脱窒槽１は２層に分割してある。下層は生物担持体の透過性固定床５であり、上層は浮上ろ材が充填してある浮上ろ材床３である。上部の水透過性仕切１６は、浮上ろ材の流出防止の役目を持ち、脱窒槽１からの流出水はその上部から流出する。
流入原水は、原水供給管１２とステップ流入原水供給管１３から脱窒槽１内に流入させる。
硝化槽２からの硝化液も硝化液供給管１４とステップ流入硝化液供給管１５から分水して脱窒槽１に流入させる。この仕組みにより脱窒に必要な炭素源が流入原水から供給されることになり、槽内に均一に生物膜が形成できるため、脱窒効率を向上させることができる。
【００１３】
脱窒槽１の流出水は硝化槽２の底部から上向流で流入させる。硝化槽２の底部はホッパーとなっており、流入端である最下部に沈澱槽８を設けることにより、流入原水中のＳＳ分、下層で発生したＳＳ分をも沈澱除去することが可能である。
処理水は硝化槽２の浮上ろ材床４を通過して流出するが、脱窒槽１への流入原水量の３倍程度の処理水を、硝化液として脱窒槽１へ循環させる。この実施例においては、ＢＯＤ分解細菌及び硝化菌を流動床６に付着させて保持するため、活性汚泥法のようなバルキングの発生、返送汚泥操作などはなく、運転管理が容易である。
【００１４】
通水速度は、水温１０℃の冬期においては脱窒槽が６〜８ｍ/日、硝化槽が１２〜１６ｍ/日、水温２５℃の夏期においては脱窒槽が１０〜１２ｍ/日、硝化槽が２０〜２４ｍ/日、を標準とする。
その時の各水質項目の除去率は以下の通りである。
ＢＯＤは、冬期において、脱窒槽１の沈殿槽７で約２０％、透過性固定床５で約６０％が脱窒により消費され、残りは硝化槽でほぼ除去される。夏季は沈殿槽７に汚泥を貯留しなくとも、透過性固定床のみで約９５％の除去率を達成できる。
Ｔ−Ｎは、硝化槽２で硝化が進行し、脱窒槽１の沈殿槽７で約２０％、透過性固定床５で約５５％が脱窒する。夏季は沈殿槽７に汚泥を貯留しなくとも、透過性固定床のみで約７５％の除去率を達成できる。
上記の除去率は、ステップ流入をおこなわない場合であり、ステップ流入をおこなうと、更に除去率は上昇する。また、沈殿槽は、リン除去用の凝集沈澱池としても有効活用可能である。
【００１５】
なお、排水処理で硝化脱窒をおこなう場合について本発明の硝化槽を説明したが、水道原水の処理など硝化のみをおこなう際には硝化槽２のみを用いる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施例の構成図。
【符号の説明】
【００１７】
１ 脱窒槽
２ 硝化槽
３ 脱窒槽の浮上ろ材床
４ 硝化槽の浮上ろ材床
５ 透過性固定床
６ 流動床
７ 脱窒槽の沈殿槽
８ 硝化槽の沈殿槽
９ 散気管
１０、 １１逆洗用空気供給管
１２ 原水供給管
１３ ステップ流入原水供給管
１４ 硝化液供給管
１５ ステップ流入硝化液供給管
１６、１７、１８脱窒槽の水透過性仕切
１９、２０、２１硝化槽の水透過性仕切
２２ 流動用シャフト
２３ 脱窒槽逆洗用排水管
２４ 硝化槽逆洗用排水管
２５ 逆洗用空気供給管
【技術分野】
【０００１】
本発明は排水処理及び浄水処理における窒素除去に関する。更に詳しくは、下層を流動床、上層を浮上ろ材からなるろ床とし、２層式上向流とした硝化槽に関する。
【背景技術】
【０００２】
好気性ろ床法による窒素除去装置の運転管理上の問題点は、逆洗操作の煩雑さである。従来の好気性ろ床法による窒素除去装置は、流入原水中のＳＳ分が生物担持体やろ材に捕捉され、また、有機物及びアンモニア性窒素の酸化により生物膜が成長し、目詰まりが不可避的であった。これに対処するために、定期的なＳＳの除去操作及び逆洗操作が必要であった。
【特許文献１】特開平０７−２９００８５号公報
【特許文献２】特開平０９−１０８６９３号公報
【特許文献３】特開２０００−２９６３９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、硝化プロセスにおける逆洗頻度を低下できるようにすることによって、操作性、及び処理性能を向上させるものである。
また、ろ過機能を充実させて循環プロセスによる脱窒処理をおこなう場合は脱窒効率をも高めるものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
硝化槽の中間に水透過性仕切りを設けて２層に分け、下層には硝化菌を担持する浮遊性担体の流動床とし、上層を浮上ろ材のろ過床の２層式上向流装置とした。
硝化菌の保持は下層でおこない、ＳＳ性物質の除去を上層でおこなうようにした。硝化菌は下層における生物担持体、上層の浮上ろ材の両方に担持させるが、流入原水の流入部に近い下層に大量に保持させ、上層はろ過機能を主要機能とする。
一方、上層の浮上ろ材床ではろ過機能を発揮させるが、硝化菌の保持量が少ないため浮上ろ材の表面における生物膜の成長がほとんどない。
【０００５】
また、上層と下層の間に５０ｃｍ程度のクリアランスを確保することで、上層と下層を独立させて個別に逆洗可能とし、浮上ろ材の逆洗回数を減少させることができる。
硝化菌が増殖しても下層が流動床であるため、担持体表面における生物膜の成長による目詰まりが発生することがなく、逆洗が不要となる。そして、流入部である槽の最下部に沈澱ゾーンを設けることにより、流入水中のＳＳ成分、下層で発生したＳＳ成分をも沈澱させて除去することができる。
そして、流入端である最下部に沈澱ゾーンを設けることにより、流入水中のＳＳ分、下層で発生したＳＳ分をも沈澱除去する。
【０００６】
硝化液を硝化槽から脱窒槽に導くに当たり、脱窒槽内の下層での脱窒効率を向上させるために、透過性固定床または浮上ろ材床の場合、流入端である最下部と上向流方向の途中位置にステップ投入する。その際、脱窒に必要な炭素源として、流入原水も同じ地点からステップ投入する。これにより、脱窒効率を向上させることができる。
【発明の効果】
【０００７】
硝化槽における目詰まり防止は、硝化槽を下層、上層の２層式にし、硝化菌の保持とＳＳ性物質の除去を異なる層でおこなうことで解決した。硝化菌は上層、下層の両方に保持させるが、流入部に近い下層に大量に保持させる。硝化菌の保持が下層を中心におこなわれることにより、保持量が増大しても生物膜の成長による目詰まりは発生しないので逆洗の回数を大幅に削減することができる。
そして、原水の流入端である最下部に沈澱ゾーンを設けることにより、流入水中のＳＳ分、及び下層で発生したＳＳ分を沈澱除去することが可能である。
一方、上層の浮上ろ材床ではろ過機能を発揮させるが、硝化菌の保持量が少ないため生物膜の成長が少なくなっており、逆洗回数を減少させることができる。
【０００８】
硝化液を硝化槽から脱窒槽に導くに当たり、脱窒槽内の下層での脱窒効率を向上させるために、流入端である最下部と上向流方向の途中位置にステップ投入し、また、脱窒に必要な炭素源とするとともに、流入原水も同様にステップ投入すると、槽内に均一に生物膜が形成され、脱窒効率が向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施例
本発明の硝化槽を脱窒槽と組み合わせた窒素除去装置の例で説明する。
図１は、本発明の硝化槽及び脱窒槽の断面図である。
硝化槽２の上部、中間部、下部には金属性メッシュなどからなる水透過性仕切１９,２０,２１が設けてあり、硝化槽２は２層に分割してある。下部が流動床６、上部が浮上ろ材床４である。上部の水透過性仕切１９は、浮上ろ材の流出防止の役目を持ち、処理水はその上部から流出する。
流動床６には、プラスティック製の直径５〜６ｍｍ程度、長さ３〜６ｍｍ程度のチューブが生物担体として充填してあり、空気を槽の下部から噴出させることによって下層内を流動させている。浮上ろ材は、公知のものであり、発泡ポリスチレン製等の軽比重の直径３〜４ｍｍの球体である。
【００１０】
流動床６の下部には散気管９が設けてあり、流動床６内に空気を上方に噴出することによって上部に向かう空気流が槽内を撹拌して流動床とするものである。担体の流動を効率よくおこなうため、槽の中央部には流動用シャフト２２を設置する。
散気管９により流動床の撹拌と流動床・浮上ろ材床の酸素供給をおこなう。更に、浮上ろ材床の空水洗を併せておこなうことが可能である。
浮上ろ材床４を逆洗する時は、空水洗後、水透過性仕切２０まで水位を低下させ、硝化槽逆洗用排水管２４から排水する。浮上ろ材床４で水位低下をすると、ろ材間の衝突が発生し、ろ材床閉塞物が剥離する。
【００１１】
硝化槽２の底部はホッパーになっており、沈澱槽８となっている。流入端である最下部に沈澱ゾーンを設けることにより、流入水中のＳＳ分、及び流動床６で発生したＳＳ分が沈澱するので、適宜下部から排除して硝化槽２から除去される。
【００１２】
脱窒槽１の上部、中間部、下部には金属性メッシュなどからなる水透過性仕切１６,１７,１８が設けてあり、脱窒槽１は２層に分割してある。下層は生物担持体の透過性固定床５であり、上層は浮上ろ材が充填してある浮上ろ材床３である。上部の水透過性仕切１６は、浮上ろ材の流出防止の役目を持ち、脱窒槽１からの流出水はその上部から流出する。
流入原水は、原水供給管１２とステップ流入原水供給管１３から脱窒槽１内に流入させる。
硝化槽２からの硝化液も硝化液供給管１４とステップ流入硝化液供給管１５から分水して脱窒槽１に流入させる。この仕組みにより脱窒に必要な炭素源が流入原水から供給されることになり、槽内に均一に生物膜が形成できるため、脱窒効率を向上させることができる。
【００１３】
脱窒槽１の流出水は硝化槽２の底部から上向流で流入させる。硝化槽２の底部はホッパーとなっており、流入端である最下部に沈澱槽８を設けることにより、流入原水中のＳＳ分、下層で発生したＳＳ分をも沈澱除去することが可能である。
処理水は硝化槽２の浮上ろ材床４を通過して流出するが、脱窒槽１への流入原水量の３倍程度の処理水を、硝化液として脱窒槽１へ循環させる。この実施例においては、ＢＯＤ分解細菌及び硝化菌を流動床６に付着させて保持するため、活性汚泥法のようなバルキングの発生、返送汚泥操作などはなく、運転管理が容易である。
【００１４】
通水速度は、水温１０℃の冬期においては脱窒槽が６〜８ｍ/日、硝化槽が１２〜１６ｍ/日、水温２５℃の夏期においては脱窒槽が１０〜１２ｍ/日、硝化槽が２０〜２４ｍ/日、を標準とする。
その時の各水質項目の除去率は以下の通りである。
ＢＯＤは、冬期において、脱窒槽１の沈殿槽７で約２０％、透過性固定床５で約６０％が脱窒により消費され、残りは硝化槽でほぼ除去される。夏季は沈殿槽７に汚泥を貯留しなくとも、透過性固定床のみで約９５％の除去率を達成できる。
Ｔ−Ｎは、硝化槽２で硝化が進行し、脱窒槽１の沈殿槽７で約２０％、透過性固定床５で約５５％が脱窒する。夏季は沈殿槽７に汚泥を貯留しなくとも、透過性固定床のみで約７５％の除去率を達成できる。
上記の除去率は、ステップ流入をおこなわない場合であり、ステップ流入をおこなうと、更に除去率は上昇する。また、沈殿槽は、リン除去用の凝集沈澱池としても有効活用可能である。
【００１５】
なお、排水処理で硝化脱窒をおこなう場合について本発明の硝化槽を説明したが、水道原水の処理など硝化のみをおこなう際には硝化槽２のみを用いる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施例の構成図。
【符号の説明】
【００１７】
１ 脱窒槽
２ 硝化槽
３ 脱窒槽の浮上ろ材床
４ 硝化槽の浮上ろ材床
５ 透過性固定床
６ 流動床
７ 脱窒槽の沈殿槽
８ 硝化槽の沈殿槽
９ 散気管
１０、 １１逆洗用空気供給管
１２ 原水供給管
１３ ステップ流入原水供給管
１４ 硝化液供給管
１５ ステップ流入硝化液供給管
１６、１７、１８脱窒槽の水透過性仕切
１９、２０、２１硝化槽の水透過性仕切
２２ 流動用シャフト
２３ 脱窒槽逆洗用排水管
２４ 硝化槽逆洗用排水管
２５ 逆洗用空気供給管
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水透過性仕切で２層に分離した槽の下層が硝化菌を担持する浮遊性担体からなる流動床であり、上層は浮上ろ材床である硝化槽。
【請求項２】
請求項１において、流動床と浮上ろ材床との間にはクリアランスが設けてある硝化槽。
【請求項３】
請求項１または２のいずれかにおいて、槽の下部に沈澱槽が設けてある硝化槽。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかにおいて、担体は発泡スチロールの球体またはプラスティックの円筒体である硝化槽。
【請求項１】
水透過性仕切で２層に分離した槽の下層が硝化菌を担持する浮遊性担体からなる流動床であり、上層は浮上ろ材床である硝化槽。
【請求項２】
請求項１において、流動床と浮上ろ材床との間にはクリアランスが設けてある硝化槽。
【請求項３】
請求項１または２のいずれかにおいて、槽の下部に沈澱槽が設けてある硝化槽。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかにおいて、担体は発泡スチロールの球体またはプラスティックの円筒体である硝化槽。
【図１】
【公開番号】特開２００８−２１２８６５（Ｐ２００８−２１２８６５Ａ）
【公開日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５５５４５（Ｐ２００７−５５５４５）
【出願日】平成１９年３月６日（２００７．３．６）
【出願人】（３９７０２８０１６）株式会社日水コン (18)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月６日（２００７．３．６）
【出願人】（３９７０２８０１６）株式会社日水コン (18)
【Ｆターム（参考）】
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