JP2001212592A - 排水からの窒素の除去方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高濃度のアンモニア性窒素を含む排水から窒
素を効率的に安定して除去する。 【解決手段】 アンモニアストリッピングによりアンモ
ニアを２０００ｍｇ／ｌ以下とした後、反応槽のｐＨを
６〜７．５に維持し、硝化細菌と脱窒細菌（従属栄養細
菌および／または硫黄酸化細菌）を組合せ、排水中の窒
素を安定して除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、排水中に含まれる
高濃度のアンモニア性窒素化合物を安定的、効率的に除
去する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】高濃度のアンモニア性窒素を含有する排
水は、製鉄所コークス工場、屎尿、肥料工場、半導体工
場、皮革工場、下水処理場汚泥処理工程などから発生す
る。排水中のアンモニアは、排水の加熱操作（加熱空気
や蒸気利用）によって、空中にアンモニアガスとして放
散が容易に行えるかどうかによって、以下のように２種
類に分類されて呼ばれている。

【０００３】（１）遊離アンモニア：ＮＨ₃ （２）固定アンモニア：ＮＨ₄Ｃｌ、（ＮＨ₄）₂ＳＯ₄な
ど。

【０００４】この固定という表現は、アンモニアがアン
モニウムイオン（ＮＨ₄ ⁺）として水中に存在しているた
め、アンモニアガスとして容易に放散できないことから
このように呼称されている。固定アンモニアを遊離アン
モニアとするためには、ｐＨおよび水温を上昇させれば
良い。

【０００５】

【化１】

【０００６】水のｐＨや水温の上昇により（１）式の反
応は右側に進行し、遊離のアンモニア（ＮＨ₃）の存在
比率は増大する。例えば、水温２０℃の条件でｐＨを９
に高めれば約３０％が遊離のアンモニアとして、また、
ｐＨを１０に高めれば約８０％が遊離のアンモニアとし
て水中に存在することになる。これが水温８０℃になる
と、ｐＨを９に高めれば約９０％が遊離アンモニアとな
る。したがって、遊離アンモニアの存在割合は、排水の
ｐＨ及び水温によって、大幅に変わってくる。

【０００７】このような排水中のアンモニアを除去する
方法として、以下のような方法が広く知られている。

【０００８】まず、アンモニアストリッピング法が挙げ
られる。アンモニアストリッピング法は、基本的には
（１）式の反応を利用したものであり、製鉄所コークス
工場を中心に広く実用化されている。方法は以下の通り
である。まず、消石灰や水酸化ナトリウムを用いて排水
のｐＨを上昇させるとともに、必要に応じて水温を調整
する。工場に加熱源があり、ｐＨがある程度高い場合に
はｐＨを調整せず、水温のみを上昇させる場合がある。
いずれにせよ、排水中の遊離アンモニアの割合を増大さ
せる。その後、排水を各種の充填材を充填したストリッ
ピング塔の上部から散布するとともに、下部から大量の
空気を吹き込むことにより、水中の遊離アンモニアを空
気中に放散する。この場合、処理する排水と吹き込む空
気量の比（以下、気液比と述べる）も、アンモニアの除
去率に影響を及ぼす重要な要素である。通常、気液比
は、数千倍の値がとられている。

【０００９】さらに、排水からのアンモニア性窒素の生
物学的除去方法として、生物学的硝化−脱窒素法が広く
用いられている。この原理は以下の通りである。すなわ
ち、好気性独立栄養細菌（ニトロゾモナス、ニトロバク
ター等の硝化細菌）による生物学的酸化と通性嫌気性従
属栄養細菌（シュードモナス等）による生物学的還元の
組み合わせから成っている。

【００１０】まず、硝化工程は以下の２段の反応から成
っており、関与する硝化細菌の種類は異なっている。

【００１１】

【化２】

【００１２】（２）式に示す反応は、ニトロゾモナスを
代表種とする亜硝酸菌によってもたらされ、（３）式に
示す反応は、ニトロバクターを代表種とする硝酸菌によ
ってもたらされる。

【００１３】次に、上記反応によって生成した亜硝酸性
窒素並びに硝酸性窒素は、一般的に通性嫌気性従属栄養
細菌を用い、無酸素の条件の基で、以下のように還元さ
れて酸化窒素ガス（Ｎ₂Ｏ）あるいは窒素ガス（Ｎ₂）と
なり大気中に放散される。

【００１４】

【化３】

【００１５】通性嫌気性従属栄養細菌は、水素供与体が
必要であり、通常、有機物が利用される。都市下水など
では、下水中の有機物がそのまま用いられ、有機物を含
まない排水ではメタノールなどが添加されることが多
い。この生物学的硝化−脱窒素法は、アンモニア性窒素
濃度が１００ｍｇ／ｌ以下の排水では、最も安価で安定
した処理方法であり、都市下水処理等で広く用いられて
いる。

【００１６】この他に、塩素ガスにより水中のアンモニ
アを酸化分解する方法などが報告されているが、アンモ
ニアを高濃度に含む排水の場合、ランニングコスト等の
観点から実用化事例はほとんど見られない。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】まず、アンモニアスト
リッピング法の課題を述べる。課題は２点に集約され
る。１つはランニングコストが高い点にある。先にも述
べたように、アンモニアの除去率をあげるためには、水
温およびｐＨをかなり上昇させる必要がある。そうしな
ければ、遊離アンモニアの一部しか除去できない。例え
ば、都市下水処理水を対象とした実験報告（横須賀市下
水道部：横須賀市における下水の三次処理実験報告、昭
和４９、５０年度）によると、ｐＨ＝１０、気液比１０
００〜１１００、水温１４℃の条件下でのアンモニア性
窒素の除去率は、３３％程度にすぎない。また、鉄鋼業
コークス炉工場ガス排水（以下、安水と述べる）を対象
とした報告（造水技術、造水促進センター、ｐ３１３〜
３２０）によると、安水中のアンモニア濃度は３０００
〜５０００ｍｇ／ｌもあり、このうち、遊離アンモニア
の割合は６５〜８０％であるが、ｐＨ＝１０、気液比３
０００、水温８０℃の条件でアンモニアストリッピング
を行うと、安水中の５０００ｍｇ／ｌのアンモニアを１
００ｍｇ／ｌ（除去率：９８％）まで削減可能であった
と述べられている。これらの結果から、アンモニアスト
リッピング法単独で排水中の窒素を削減するためには、
膨大なランニングコストが必要となることは容易に推定
される。例えば、安水処理の報告によると、８０℃の条
件でｐＨを８．５から１０に上昇させるためには、安水
１ｍ³あたり、約６．４Ｌの水酸化ナトリウム溶液（５
０％）が必要であったと述べられている。これから仮
に、安水発生量を１４００ｍ³／日とすると、ｐＨ調整
に必要な水酸化ナトリウム溶液量は、約９ｔ／日、すな
わち、年間約３３００ｔにもなり、年間数億円オーダー
のランニングコストとなる。更に、水温上昇のための費
用やブロワー等の電力費が加わることから、膨大なラン
ニングコストとなる。従って、アンモニアストリッピン
グ単独で高濃度のアンモニアを含む排水の窒素を除去す
るのは得策では無い。

【００１８】もう１つの問題は、放散するアンモニアガ
スの処理が必要なことである。処理方法としては、アン
モニア水として回収、硫安として回収、燃焼、触媒燃焼
の４方法がある（排水からの固定及び遊離アンモニアの
除去、用水と廃水、３７、９、ｐ５６〜６０、１９９
５）。しかし、設備費、ランニングコストの更なる上昇
を招いてしまう。

【００１９】次に、生物学的硝化−脱窒素法の課題を述
べる。微生物を用いた排水処理方法の最大の課題は、遊
離アンモニアの微生物への阻害である。通常、遊離のア
ンモニア性窒素濃度が１００ｍｇ／ｌを超えると様々な
課題が生じ、安定した処理が困難となるといわれてい
る。すなわち、遊離のアンモニア性窒素濃度が１００ｍ
ｇ／ｌを超えると、硝化工程において、亜硝酸酸化細菌
であるニトロバクターが阻害を受け、この結果、処理水
中の亜硝酸性窒素が蓄積しやすいといわれている。特
に、先にも述べたように、排水のｐＨが高くなると遊離
のアンモニアの存在割合が高まるため、阻害が生じやす
くなる。

【００２０】さらに、亜硝酸性窒素は、従属栄養細菌に
対しても毒性が強く、処理水質が悪化しやすいことが広
く知られている（例えば、遠矢泰典、下水道協会誌、Ｖ
ＯＬ７、ＮＯ７４、１９７０）。この結果、脱窒素に用
いられている細菌は、通常、従属栄養細菌であるから、
硝化工程で蓄積した亜硝酸性窒素によって脱窒素反応の
進行にも阻害が生ずる。脱窒素反応の進行が停止する
と、窒素規制を遵守できないばかりか、亜硝酸性窒素起
因のＣＯＤ（化学的酸素要求量）も増大してしまう。

【００２１】このようなことから、遊離のアンモニア性
窒素濃度が１００ｍｇ／ｌを超えるような排水の場合、
従来の生物学的硝化−脱窒素法の適用がかなり難しい。
例えば、十亀らは生物学的硝化−脱窒素法のコークス炉
排水への適用事例を報告しているが、（鉄と鋼，ＶＯＬ
８２，Ｎｏ．５，４４７〜４５２，１９９６）。この中
で、特に、亜硝酸性窒素濃度を５０ｍｇ／ｌ以下にしな
ければならないと述べている。用いている脱窒素細菌
は、メタノールを添加していることから、従属栄養細菌
であると考えられる。さらに、発明者らは、硫黄酸化細
菌などの独立栄養細菌が亜硝酸性窒素に対し、従属栄養
細菌と比較し極めて強い耐性を有していることを知見し
ているが、それでも、亜硝酸性窒素濃度として２０００
ｍｇ／ｌ程度が限界である（特願平１１−１１７４１
０、特願平１１−２５９６８４）。

【００２２】したがって、アンモニアを２０００ｍｇ／
ｌ以上高濃度に含む排水処理の場合、硝化阻害が起こり
やすく、この結果、大量の亜硝酸性窒素が蓄積するた
め、生物処理単独法によって窒素を除去することは極め
て困難である。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決すべく検討を重ねた結果、以下の方法により、
高濃度のアンモニアを含有する排水を安定して効率的に
処理することに成功した。本発明の要旨とするところ
は、次の（１）〜（７）である。

【００２４】（１）アンモニア性窒素含有排水からの脱
窒素プロセスにおいて、水中の総アンモニア性窒素濃度
が２０００ｍｇ／ｌ以下になるように、排水中の固定ア
ンモニアの一部をｐＨおよび／または水温を上昇させる
ことにより遊離アンモニアに変換してアンモニアガスと
して水中から除去した後、水中に残留するアンモニアを
好気槽の微生物を用いて亜硝酸性窒素および／または硝
酸性窒素に酸化し、さらに亜硝酸性窒素および／または
硝酸性窒素を無酸素槽の微生物を用いて窒素ガスに還元
して排水から窒素を除去することを特徴とする排水から
の窒素の除去方法。

【００２５】（２）好気槽および無酸素槽のｐＨを６〜
７．５に維持することを特徴とする（１）に記載の排水
からの窒素の除去方法。

【００２６】（３）無酸素槽の後段に、硝化細菌により
アンモニア性窒素を亜硝酸性窒素および／または硝酸性
窒素に酸化する好気槽を設け、この処理水を無酸素槽に
循環することを特徴とする（１）または（２）に記載の
排水からの窒素の除去方法。

【００２７】（４）無酸素槽を多段として、従属栄養細
菌と硫黄酸化細菌を分離して用いることにより、亜硝酸
性窒素および／または硝酸性窒素を窒素ガスに還元して
除去することを特徴とする（１）〜（３）のいずれか一
項に記載の窒素の除去方法。

【００２８】（５）無酸素槽および／または好気槽に微
生物固定化担体を投入することを特徴とする（１）〜
（４）のいずれか一項に記載の排水からの窒素の除去方
法。

【００２９】（６）（１）〜（５）のいずれか一項に記
載の方法による処理水を、従属栄養細菌を主体とする無
酸素槽または硫黄酸化細菌を主体とする無酸素槽に通水
し、残留する亜硝酸性窒素および／または硝酸性窒素を
窒素ガスまで還元することを特徴とする排水からの窒素
の除去方法。

【００３０】（７）アンモニア性窒素含有排水からの脱
窒素プロセスにおいて、発生するアンモニアガスを蓄熱
式の分解炉を用い、８００〜１０００℃の条件で焼却処
分することを特徴とする（１）〜（６）のいずれか一項
に記載の排水からの窒素の除去方法。

【００３１】

【発明の実施の形態】発明者らは、高濃度のアンモニア
を含有する排水から、窒素を安定・効率的に除去するた
め、以下の手法を考案した。処理フローの１つの例を図
１に示す。高濃度のアンモニアを含有する排水として安
水に適用した事例である。

【００３２】まず、安水（１）からアンモニアストリッ
ピング法を用いて、生物処理に阻害が出なくなるまで、
アンモニア濃度を減少させる。ボイラー（７）で蒸気を
発生させ、水温上昇によるアンモニアストリッピングを
適用させてもよい。アンモニアが、大量に存在し、大半
が固定アンモニアとして存在している場合には、水温を
上昇させるとともに水酸化ナトリウム等のアルカリ剤
（２）を添加しｐＨを１０〜１１程度まで上昇させても
よい。しかし、生物処理に硝化細菌と脱窒細菌（硫黄酸
化細菌および又は従属栄養細菌）を用いる場合、総アン
モニア性窒素濃度として２０００ｍｇ／ｌ以下まで減少
させればよい。

【００３３】ただし、硝化細菌は、遊離のアンモニアに
特に弱いので、好気槽の遊離アンモニア濃度が１００ｍ
ｇ／ｌ以下となるようにすることが望ましい。アンモニ
ウムイオン（ＮＨ₄ ⁺）の割合を増大させるためには、好
気槽のｐＨを下げればよい。しかし、ｐＨを下げすぎる
とｐＨによる阻害が生じる。したがって、好気槽のｐＨ
は、６〜７．５に維持することが望ましいことがわかっ
た。ｐＨが６未満の場合、ｐＨによる微生物への阻害が
生じやすく、ｐＨが７．５を超過する場合、遊離アンモ
ニアによる阻害が生じやすく、いずれも望ましくない。
さらに、ｐＨが７以下上であれば遊離アンモニアによる
阻害がより生じにくくなるため、より望ましい。また、
生物処理は通常水温４０℃以下で行われるので、この水
温とｐＨ範囲では総アンモニア性窒素濃度が２０００ｍ
ｇ／ｌの条件であれば、遊離アンモニア濃度濃度を１０
０ｍｇ／ｌ以下とすることができることを知見した。さ
らに、脱窒細菌は、硝化細菌よりも耐性が強いが、やは
りｐＨを６〜７．５に制御することが望ましいことがわ
かった。通常の生物処理のｐＨは、６〜８．５程度であ
り、硝化細菌の最適ｐＨは８前後とされているが、この
ような排水の場合、この知見は適用できない。反応槽の
ｐＨ管理が通常の生物処理よりも非常に重要となる。し
かし、逆に、ｐＨ管理を的確に行えば、従来困難とされ
ていたアンモニア窒素濃度の排水でも安定した処理が可
能となる。

【００３４】したがって、アンモニアストリッピング法
によって、不必要に排水中のアンモニアを減少させる必
要は無く、総アンモニア性窒素濃度として最大２０００
ｍｇ／ｌ程度まで減少させればよいのである。このこと
により、ランニングコストをかなり削減できるばかり
か、発生するアンモニアガス対策が容易となる。

【００３５】更に、アンモニアストリッピングにより発
生するアンモニアガスは、蓄熱式の分解炉（４）を用
い、８００〜１０００℃の条件で焼却処分することが望
ましい。蓄熱式分解炉の内部には、磁製のセラミックス
が充填されている。高炉スラグを原料としたセラミック
スの使用は、設備コストをかなり削減できるので望まし
い。さらに、蓄熱式分解炉からの発生ガスは、その一部
をアンモニアストリッピング用のガスとして再利用すれ
ばよい。

【００３６】次に生物学的処理の運転方法について説明
する。アンモニアストリッピングで１次処理された排水
は、水温がかなり高い場合が多いので、原排水と熱交換
した後、冷却器で冷却されるか、または海水や工業用水
で希釈され、生物処理の至適水温である３０〜３８℃程
度に調整される。またｐＨが高い場合は、前述した理由
により、硫酸または水酸化ナトリウムを用いてｐＨ６〜
７．５に調整される。

【００３７】この後、以下のような方法で窒素を排水規
制値まで削減する。本発明の脱窒方法は、無酸素槽を多
段として、従属栄養細菌と硫黄酸化細菌を分離して実施
することができる。図１を参照すると、まず、無酸素槽
（１２）と（１３）では、好気槽（１４）で生成した硝
酸性窒素および亜硝酸性窒素を、脱窒細菌（従属栄養細
菌および／または硫黄酸化細菌）を用いて窒素ガスまで
還元する。

【００３８】

【化４】

【００３９】硫黄酸化細菌を用いる場合、硫黄源が必要
である。ほとんど硫黄を含まない排水の場合は、チオ硫
酸、硫黄粒、亜硫酸ナトリウムなどの硫黄源を添加すれ
ばよい。排水中の硫黄と窒素の重量比率、すなわちＳ／
Ｎ比が、３．５以上になるように添加することが望まし
い。従属栄養細菌を用いる場合は、有機物が必要であ
る。ほとんど有機物を含まない排水の場合は、メタノ−
ルなどの有機物（ＢＯＤで表示）を添加すればよい。排
水中のＢＯＤと窒素の重量比率、すなわちＢＯＤ／Ｎ比
が、３以上になるように添加することが望ましい。排水
中に有機物や硫黄化合物が存在する場合は、これを有効
利用できる。

【００４０】次に、好気槽（１４）では、亜硝酸菌によ
り、アンモニア性窒素を亜硝酸性窒素まで酸化する。続
いて、硝酸菌により、亜硝酸性窒素を硝酸性窒素まで酸
化する。

【００４１】

【化５】

【００４２】この処理水を無酸素槽（１２）に循環する
ことにより、窒素ガスとして除去される。また、各槽で
の細菌濃度を高めるために、自己造粒作用を有する硫黄
酸化細菌または凝集剤を併用して造粒させた硫黄酸化細
菌を用いてもかまわない。さらに、各槽に微生物固定化
担体（プラスチック、セラミックス、スラグ、ゲル等）
を投入し各槽の微生物を高濃度化することにより、一層
の高効率処理が可能となる。

【００４３】このような循環方式の場合、循環総量を原
水量の４倍としても最大窒素除去率は７５％程度であ
る。従って、さらに窒素除去率をあげる必要がある場合
は、以下のプロセスで処理する。すなわち、処理水（１
８）中の残存する窒素が亜硝酸および硝酸性窒素の場合
には、無酸素槽（２２）と残留有機物や硫黄化合物の除
去のための好気槽（２３）を設置すればよい。また、各
槽での細菌濃度を高めるために、自己造粒作用を有する
硫黄酸化細菌または凝集剤を併用して造粒させた硫黄酸
化細菌を用いてもかまわない。さらに、各槽に微生物固
定化担体（プラスチック、セラミックス、スラグ、ゲル
等）を投入し各槽の微生物を高濃度化することにより、
一層の高効率処理が可能となる。

【００４４】以下、本発明の実施例を説明する。

【００４５】

【実施例】実施例：製鉄所コークス工場安水処理への適
用 本発明の方法を、Ａ製鉄所コークス工場から発生する安
水からの窒素除去に適用した。該安水は、表１に示すよ
うにフエノール主体の排水であるが、アンモニア性窒素
を８１００ｍｇ／ｌ含んでいる。ｐＨは９．４と元々か
なり高い。

【００４６】そこで、まず、安水（１）にアルカリ剤
（２）を添加し、ｐＨを９．４から１０とし、気液比３
０００、水温４０℃の条件でアンモニアストリッピング
塔（３）の運転を行った。アンモニアストリッピングの
結果、安水中のアンモニア性窒素をアンモニアガスとし
て、８０％程度除去できた。水中のアンモニア性窒素濃
度は、１６００ｍｇ／ｌとなった。また、ｐＨ＝８の条
件下で、蒸留法で測定した遊離アンモニア濃度は、８０
ｍｇ／ｌであった。

【００４７】更に、アンモニアストリッピングにより発
生するアンモニアガスは、磁製のセラミックスを充填し
た蓄熱式の分解炉（４）を用い、１０００℃の条件で焼
却処分した。

【００４８】その後、海水および／または淡水（８）に
より２倍程度に希釈し、リン酸（９）を添加し、生物学
的硝化−脱窒法により窒素除去を検討した。この結果を
表１に示す。

【００４９】

【表１】

【００５０】生物学的硝化−脱窒法の運転方法を以下に
述べる。好気槽（１４）でアンモニア性窒素を亜硝酸性
窒素および硝酸性窒素まで酸化するために、以下の運転
条件で運転した。好気槽（１４）には、浮遊性の円筒型
プラスチック担体（内径：３ｍｍ；長さ４ｍｍ）を槽容
積あたり１５％投入し、亜硝酸菌および硝酸菌を付着さ
せた。好気槽（１４）は、硫酸および水酸化ナトリウム
によって、ｐＨ（２６）を６〜７．５に制御するととも
に、空気および／または酸素により、ＤＯを２ｍｇ／ｌ
以上、ＯＲＰを＋１５０ｍＶ（銀／塩化銀基準）以上、
水温を３０〜３８℃に維持するように運転した。この結
果、好気槽のＨＲＴ（水理学的滞留時間）が２７時間
（アンモニア性窒素容積負荷が１．２ｋｇ−Ｎ／ｍ³・
日）の条件で、アンモニア性窒素（８００ｍｇ／ｌ）
は、７９％が硝酸性窒素に、２０％が亜硝酸性窒素とな
った。アンモニア性窒素も１５ｍｇ／ｌ残留した。本液
を原水量に対して、３倍量、無酸素槽（１２）に循環し
た。

【００５１】無酸素槽（１２）には、下水の活性汚泥な
どの従属栄養細菌を投入した。硫酸および水酸化ナトリ
ウムによって、ｐＨを６〜７に制御するとともに、ＯＲ
Ｐを−１５０〜−２００ｍＶ（銀／塩化銀基準）程度に
維持するよう、空気および／または酸素を間欠的に供給
した。更に、水温を３０〜３８℃に維持するように運転
した。無酸素槽（１２）のＨＲＴが１３時間（亜硝酸＋
硝酸性窒素の容積負荷：１．５ｋｇ−Ｎ／ｍ³−無酸素
槽・日）の条件で運転したが、有機物の指標であるＣＯ
Ｄと窒素の比率は、２．８であり、やや有機物が不足し
ていると考えられた。

【００５２】そこで、無酸素槽（１２）の後段に無酸素
槽（１３）を設置し、自己造粒させた硫黄酸化細菌を投
入し、硫黄源として、排水中のチオ硫酸と合算して、チ
オ硫酸（１９）が硫黄として、無酸素槽（１２）から流
入する亜硝酸性窒素と硝酸性窒素の和の３倍量になるよ
うに添加した。無酸素槽（１３）では、硫酸および水酸
化ナトリウムによって、ｐＨ（２６）を６〜７．５に制
御するとともに、ＨＲＴが２時間の条件で運転した。無
酸素槽（１３）は、余分な硫黄化合物が好気槽（１４）
に流入するのを防ぐため、ＯＲＰを−１５０ｍＶ〜−２
００ｍＶ（銀／塩化銀基準）程度に維持するよう、空気
および／または酸素を間欠的に供給した。

【００５３】好気槽（１４）の後段には沈殿池（１５）
を設置し、微生物と処理水（１８）を分離した。沈殿池
で濃縮した微生物群は、返送汚泥（１７）として無酸素
槽（１２）に返送した。この結果、処理水（１８）中の
総窒素濃度は、１７０ｍｇ／ｌとなった。

【００５４】さらにより高度な水質が求められる場合
は、以下の工程を加えた。すなわち、無酸素槽（２２）
に硫黄酸化細菌を投入し、硫黄源としてチオ硫酸（１
９）を硫黄として残留窒素の３倍量添加し、処理水（１
８）を上向流れで通水した。無酸素槽（２２）の上部に
は、浮遊性の円筒型プラスチック担体（内径：３ｍｍ；
長さ４ｍｍ）を無酸素槽（２２）の容積あたり２５％投
入した。また、無酸素槽（２２）の下部中央に、水中攪
拌機を設置し、常時攪拌することにより、プラスチック
担体に浮上した硫黄酸化細菌が固着することを防止し
た。硫酸および水酸化ナトリウム（２０）によって、無
酸素槽（２２）のｐＨを６〜７．５に制御するととも
に、ＨＲＴが２時間（亜硝酸＋硝酸性窒素容積負荷：２
ｋｇ−Ｎ／ｍ³・日）の条件で運転したが、処理水中の
窒素濃度は、１０ｍｇ／ｌ以下となった。

【００５５】さらに、処理水中に残留するチオ硫酸は、
好気槽（２３）によって硫酸イオンまで酸化した。好気
槽（２３）には、好気性硫黄酸化細菌を投入し、ブロア
ー（２４）からの曝気によって溶存酸素を２ｍｇ／ｌ以
上に維持した。ＨＲＴが２時間でチオ硫酸は硫酸イオン
まで完全に酸化された。

【００５６】以上の方法により、最終処理水（２５）の
ＣＯＤは８０ｍｇ／ｌ、窒素は１０ｍｇ／ｌとなった。

【００５７】

【発明の効果】本発明により、アンモニア性窒素を高濃
度に含有する排水から、安定した窒素除去が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】アンモニアストリッピング装置と硝化細菌およ
び脱窒細菌（従属栄養細菌および硫黄酸化細菌）を用い
る脱窒素処理プロセスである。

【符号の説明】

（１）・・・安水、 （２）・・・アルカリ剤、 （３）・・・アンモニアストリッピング塔、 （４）・・・蓄熱式分解炉、 （５）・・・循環ブロワ−、 （６）・・・ボイラ−給水、 （７）・・・ボイラ−、 （８）・・・希釈水（海水または淡水）、 （９）・・・リン酸、 （１０）・・・調整槽、 （１１）・・・給水ポンプ、 （１２）・・・第１無酸素槽（従属栄養細菌主体）、 （１３）・・・第２無酸素槽（硫黄酸化細菌主体）、 （１４）・・・好気槽、 （１５）・・・沈殿池、 （１６）・・・硝化液、 （１７）・・・返送汚泥、 （１８）・・・活性汚泥循環変法処理水、 （１９）・・・硫黄化合物、 （２０）・・・アルカリ剤、 （２１）・・・調整槽、 （２２）・・・無酸素槽（硫黄酸化細菌主体）、 （２３）・・・好気槽（好気性硫黄酸化細菌主体）、 （２４）・・・ブロワ−、 （２５）・・・最終処理水、 （２６）・・・ｐＨ計。

【手続補正書】

【提出日】平成１３年１月２６日（２００１．１．２
６）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３３】ただし、硝化細菌は、遊離のアンモニアに
特に弱いので、好気槽の遊離アンモニア濃度が１００ｍ
ｇ／ｌ以下となるようにすることが望ましい。アンモニ
ウムイオン（ＮＨ₄ ⁺）の割合を増大させるためには、好
気槽のｐＨを下げればよい。しかし、ｐＨを下げすぎる
とｐＨによる阻害が生じる。したがって、好気槽のｐＨ
は、６〜７．５に維持することが望ましいことがわかっ
た。ｐＨが６未満の場合、ｐＨによる微生物への阻害が
生じやすく、ｐＨが７．５を超過する場合、遊離アンモ
ニアによる阻害が生じやすく、いずれも望ましくない。
さらに、ｐＨが７以下であれば遊離アンモニアによる阻
害がより生じにくくなるため、より望ましい。また、生
物処理は通常水温４０℃以下で行われるので、この水温
とｐＨ範囲では総アンモニア性窒素濃度が２０００ｍｇ
／ｌの条件であれば、遊離アンモニア濃度濃度を１００
ｍｇ／ｌ以下とすることができることを知見した。さら
に、脱窒細菌は、硝化細菌よりも耐性が強いが、やはり
ｐＨを６〜７．５に制御することが望ましいことがわか
った。通常の生物処理のｐＨは、６〜８．５程度であ
り、硝化細菌の最適ｐＨは８前後とされているが、この
ような排水の場合、この知見は適用できない。反応槽の
ｐＨ管理が通常の生物処理よりも非常に重要となる。し
かし、逆に、ｐＨ管理を的確に行えば、従来困難とされ
ていたアンモニア窒素濃度の排水でも安定した処理が可
能となる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福永 和久 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内 (72)発明者 前田 和司 千葉県君津市君津１番地 新日本製鐵株式 会社君津製鐵所内 (72)発明者 長屋 孝司 千葉県君津市君津１番地 新日本製鐵株式 会社君津製鐵所内 Ｆターム(参考） 4D040 BB02 BB42 BB91

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アンモニア性窒素含有排水からの脱窒素
   プロセスにおいて、水中の総アンモニア性窒素濃度が２
   ０００ｍｇ／ｌ以下になるように、排水中の固定アンモ
   ニアの一部をｐＨおよび／または水温を上昇させること
   により遊離アンモニアに変換してアンモニアガスとして
   水中から除去した後、水中に残留するアンモニアを好気
   槽の微生物を用いて亜硝酸性窒素および／または硝酸性
   窒素に酸化し、さらに亜硝酸性窒素および／または硝酸
   性窒素を無酸素槽の微生物を用いて窒素ガスに還元して
   排水から窒素を除去することを特徴とする排水からの窒
   素の除去方法。
2. 【請求項２】 好気槽および無酸素槽のｐＨを６〜７．
   ５に維持することを特徴とする請求項１に記載の排水か
   らの窒素の除去方法。
3. 【請求項３】 無酸素槽の後段に、硝化細菌によりアン
   モニア性窒素を亜硝酸性窒素および／または硝酸性窒素
   に酸化する好気槽を設け、この処理水を無酸素槽に循環
   することを特徴とする請求項１または２に記載の排水か
   らの窒素の除去方法。
4. 【請求項４】 無酸素槽を多段として、従属栄養細菌と
   硫黄酸化細菌を分離して用いることにより、亜硝酸性窒
   素および／または硝酸性窒素を窒素ガスに還元して除去
   することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記
   載の窒素の除去方法。
5. 【請求項５】 無酸素槽および／または好気槽に微生物
   固定化担体を投入することを特徴とする請求項１〜４に
   記載の排水からの窒素の除去方法。
6. 【請求項６】 請求項１〜５のいずれか一項に記載の方
   法による処理水を、従属栄養細菌を主体とする無酸素槽
   または硫黄酸化細菌を主体とする無酸素槽に通水し、残
   留する亜硝酸性窒素および／または硝酸性窒素を窒素ガ
   スまで還元することを特徴とする排水からの窒素の除去
   方法。
7. 【請求項７】 アンモニア性窒素含有排水からの脱窒素
   プロセスにおいて、発生するアンモニアガスを蓄熱式の
   分解炉を用い、８００〜１０００℃の条件で焼却処分す
   ることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載
   の排水からの窒素の除去方法。