JP2002166293A

JP2002166293A - 廃水中の窒素と燐とを同時に除去する方法

Info

Publication number: JP2002166293A
Application number: JP2001141132A
Authority: JP
Inventors: In Soo Kim; スーキムイン; Sang Eun Oh; ユンオーサン; Yung Bok Yoo; ボクユーユン
Original assignee: Gwangju Institute of Science and Technology
Current assignee: Gwangju Institute of Science and Technology
Priority date: 2000-11-17
Filing date: 2001-05-11
Publication date: 2002-06-11
Also published as: GB2369115B; KR20020038322A; GB2369115A; GB0111584D0; CN1354143A

Abstract

(57)【要約】【課題】廃水中の窒素と燐とを同時に除去する。【解決手段】廃水処理方法において、硫黄脱窒タンクに
硫黄粒子及び化学従属栄養微生物の脱窒要求量の1/3〜1
/2に該当する外部炭素源を装入することにより、偏性化
学独立栄養微生物の脱窒、通性化学独立栄養微生物の脱
窒と化学従属栄養微生物の脱窒を行い、同時に貝殻およ
び／または製鋼スラグを装入することにより、脱窒工程
において消耗されるアルカリ度の補充と燐を除去するこ
とを特徴とする廃水中の窒素と燐とを同時に除去する方
法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、廃水中の窒素と燐
とを同時に除去する方法に関し、より詳細には、化学独
立栄養微生物の脱窒微生物の中、有機物の存在下でよく
成長する通性化学独立栄養微生物での脱窒微生物の特性
を利用して、少量(化学従属栄養微生物の脱窒要求量の1
/3〜1/2)の外部炭素源を供給することにより、通性化学
独立栄養微生物の脱窒、化学従属栄養微生物の脱窒、偏
性化学独立栄養微生物の脱窒を同時に行い；硫黄粒子と
共に貝殻、或いは製鋼スラグを利用して、(1) 硫黄粒子
は、電子供与体及び硫黄酸化脱窒微生物の接触する接触
剤として使用し、(2) 接触剤としての貝殻は、硫黄酸化
脱窒微生物により亜硝酸性窒素が還元されて、水素イオ
ンが発生してpHが低下する時、アルカリ度を補充してpH
を6〜8の範囲に維持し、脱窒微生物の脱窒活性を維持
し、そして、化学独立栄養微生物の脱窒微生物の炭素供
給源として利用され；また、貝殻、或いは製鋼スラグに
おいて生成される水中のカルシウムイオン(Ca²⁺)を利用
する沈殿によって、燐も同時に除去することができる
廃水中の窒素と燐とを同時に除去する方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、脱窒をさせるための従来の方
法は、化学従属栄養微生物の脱窒が報告されている。上
記の脱窒方法は、無酸素タンクの位置より前脱窒方法と
後脱窒方法にわけられる。この化学従属栄養微生物の前
脱窒方法は、廃水内の有機物を利用するので、外部炭素
源の費用を節減することができる工法であり、無酸素タ
ンクにつづいて酸化タンク、沈殿タンクの順序からな
る。無酸素タンクでは、主に脱窒反応と有機物の分解が
おこり、酸化タンクでは有機物の分解と窒素酸化が起こ
る。酸化タンクでは、窒素酸化された中間処理水は、再
び無酸素タンクへ搬送されて、無酸素タンクで脱窒反応
が起こる。また、化学従属栄養微生物の後脱窒方法の場
合には、窒酸化された廃水に亜硝酸性窒素の濃度に適合
する高価である外部炭素源を入れる必要があるし、亜硝
酸性窒素のモニターリングシステムとその濃度に対応す
る外部炭素源を自動に投入するシステムが必要である。
更に、亜硝酸性窒素の濃度に適合する外部炭素源を装入
しないと、流出水内に残留する外部炭素源を再処理する
問題がある。

【０００３】上記したように、化学従属栄養微生物の脱
窒は、嫌気性状態で有機物を電子供与体として使用する
ことにより、硝酸塩や亜硝酸塩の窒素を窒素ガスに還元
させる栄養要求性脱窒菌による反応である。しかしなが
ら、窒素及び燐酸肥料製造業、合板製造業、農薬製造
業、皮革製造業から排出されている工業廃水と廃棄物埋
め立て地で発生する浸透水等では、有機物の濃度が窒素
の濃度に比べて、相対的に低いので、メタノールや酢酸
塩のような高価の有機物を添加して脱窒反応を誘導する
後脱窒が必要となり、多量の廃水を処理する場合には、
所要される有機物の添加費用が多くかかる問題がある。

【０００４】最近では、上記の問題点を解消するため、
化学独立栄養微生物の脱窒方法が多く研究されている。
この方法は、経済的であり、安定な処理効率により相当
な脱窒効果があるが、脱窒の時に生成される水素イオン
によって、アルカリ度が消失されてpHが低下する問題が
ある。更に、化学独立栄養微生物の脱窒中に、1mgの窒
素が脱窒されれば、5mgの炭酸カルシウム(CaCO₃)が消耗
される。従って、pHを中性範囲(6〜8)に維持するため、
アルカリ度の供給は極端に重要である。完全混合反応
器である場合には、水酸化ナトリウム等によりpHの維持
は可能である。しかし、カラムの場合には、流入水に水
酸化ナトリウム等を入れ、中性のpHを維持させながら、
流入水に過量のアルカリ度を初期から与えることは困難
である。また、pHを８程度に調節してカラムを通過して
も、pHだけが高い状態でアルカリ度が低下するため、pH
の急激な低下は、脱窒効率を著しく減少させる。石灰石
等を、硫黄のようにタンクに装入してアルカリ度を与え
る方法が開発されたが、工場廃水、畜産廃水等のよう
に、高濃度の窒素を含む廃水中の場合、石灰石だけで充
分なアルカリ度の供給は困難である。

【０００５】高濃度の亜硝酸性窒素を処理すれば、副産
物として高濃度の硫酸イオンが生成される。硫黄酸化脱
窒微生物の代謝によって、生成される硫酸イオンは、放
流水の水質基準では規制項目がなく、飲用水質基準で審
美的影響物質として規定している。飲用水質基準におい
て韓国では、'200ppmを超えないもの'として規制し、そ
の反面、WHOでは、飲用水質基準を400ppmとして定めて
いる。硫酸塩イオンの濃度が高いと、味を誘発するが、
濃度が極端に高いと、管腐食を起こすと報告されてい
る。海水の中に平均2,700mg/Lの硫酸塩が存在するし、
自然水の中に既に充分な量が存在するので、極端に高濃
度の亜硝酸性窒素を処理しないと、放流される硫酸塩イ
オンの量は無視されると判断する。しかし、高濃度の硝
酸性窒素を処理する時、高濃度の硫酸イオンが汚染され
た河川に放流されれば、硫化水素(H₂S)の存在により河
川に悪臭が発生するかもしれないので、なるべく硫酸塩
イオンの発生を防止することが望ましい。また、化学独
立栄養微生物脱窒微生物の増殖計数(Y)値が小さいの
で、初期馴化は極端に困難になり、馴化するのに多くの
時間がかかり、更に、硫黄粒子の表面積において、屈曲
や細孔がなく堅い球形であるので、微生物の付着する表
面積が小さいことにより操作初期に多量の微生物が供給
されないと、初期の脱窒効率は低下する。

【０００６】現在、窒素, 燐の基準において、廃水排出
許容基準及び放流水の水質基準は、極端に高く採用して
いるが、2002年から韓国政府では、下水処理施設に対し
て、T-N 20 mg/L及びT-P 2mg/Lとして強化する予定であ
るので、窒素及び燐の処理は不可避である。生物的に窒
素及び燐の除去が同時に行われる工法においては、A²/
O、変更バーデンホ(Bardenpho)法, UCT(ケープタウン大
学)法、 VIP(Virginia Initiative Plant) 法等が一般
的に知られているが、上記の全ての工法が化学従属栄養
微生物の脱窒微生物を利用した方法であるので、流入水
のC/N比が低い場合に適用することが困難となる。更
に、燐(P)だけを除去するため、水処理技術の中、凝集
沈殿法が主に用いられるが、多くの薬品費用がかか
り、スラッジ発生量が多いという問題がある。

【０００７】

【発明が解決使用とする課題】本発明者らは、上記の問
題点であるアルカリ度の破壊、硫酸塩(SO₄ ^2-)の生成、
操作初期の微生物馴化の困難さを解消するため、鋭意検
討した。その結果、本件出願人の出願した韓国特許第20
00-60398号は、化学従属栄養微生物脱窒方法に比べて、
一時的な衝撃負荷に対して安定な処理効率を示し、外部
炭素源が必要であるので、経済的に効果的な脱窒化を誘
導する硫黄を利用した化学独立栄養微生物脱窒方法開発
した。本発明は、本件出願人の出願した韓国特許第2000
-60398号の改良発明として、既存の硫黄だけで装入した
硫黄脱窒タンクを変更して操作しようと開発した。

【０００８】

【課題を解決するための手段】詳しく述べると、本発明
は、少量(化学従属栄養微生物の脱窒要求量の1/3〜1/2)
の外部炭素源(メタノール、エタノール、酢酸塩等)を装
入し、化学従属栄養微生物の脱窒、偏性化学独立栄養微
生物の脱窒及び通性化学独立栄養微生物の脱窒を同時に
行い、貝殻若しくは製鋼スラグを利用して一部のアルカ
リを供給し、貝殻から出るカルシウムイオンの沈殿反応
により、同時に燐を除去する知見に基づいて完成された
ものである。従って、本発明の目的は、硫黄脱窒タンク
に少量(化学従属栄養微生物の脱窒要求量の1/3〜1/2)の
外部炭素源(メタノール、エタノール、酢酸塩等)を装入
し、偏性化学独立栄養微生物の脱窒、通性化学独立栄養
微生物の脱窒及び化学従属栄養微生物の脱窒を同時に行
う脱窒方法を提供することにある。また、本発明の他の
目的は、貝殻若しくは製鋼スラグを装入して、硫黄酸化
を脱窒する時に消耗されるアルカリ度を補充し、その同
時に燐を除去する方法を提供することにある。

【０００９】本発明は、硫黄脱窒タンクに外部炭素源
(メタノール、エタノール, 酢酸塩等)を少量(化学従属
栄養微生物の脱窒要求量の1/3〜1/2)を投入して偏性化
学独立栄養微生物の脱窒, 通性化学独立栄養微生物の脱
窒及び化学従属栄養微生物の脱窒を行う同時に、貝殻若
しくは製鋼スラグを装入し、更に、脱窒工程の時に消耗
されるアルカリ度の補充と燐を除去する方法をその特徴
とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明について、以下、更に詳細
に説明する。本発明は、無酸素タンクが硝酸化タンクの
後にある後脱窒方法である方法である。硫黄脱窒タンク
の中に硫黄を装入して硫黄を電子供与体及び微生物が付
着する担体として作用し、硫黄酸化脱窒微生物が流入水
の中で亜硝酸性窒素を除去させるし、さらに、アルカリ
供給源として貝殻若しくは製鋼スラグを、一定比率とし
て装入する。また、流入水に少量の外部炭素源を入れ、
偏性化学独立栄養微生物の脱窒、通性化学独立栄養微
生物の脱窒及び化学従属栄養微生物の脱窒を同時に行
う。硫黄を利用した化学独立栄養微生物の例としては、
チオバシラス・デニトリフィカンス（Thiobacillus den
itrificans）、チオミクロスピラ・デニトリフィカンス
（Thiomicrospira denitrificans）、チオバシラス・ベ
ルスツス（Thiobacillus versutus）、チオバシラス・
チアリシス（Thiobacillus thyasiris）、チオスフェラ
・パントトロファ（Thiosphaera pantotropha）、パラ
コッカス・デニトロフィカンス（Paracoccus denitrifi
cans）等が挙げられる。硫黄酸化微生物は、次の表１の
ように分類され、特に通性化学独立栄養微生物微生物(f
acultative chemolithoautotroph)の中で脱窒微生物の
場合には、すべての有機物と無機物を電子供与体と炭素
源として利用することができるので、有機物に阻害を受
けずに成長する。

【００１１】

【表１】

【００１２】硫黄化合物を利用する化学独立栄養微生物
は、次の反応式１で見るように、各種の硫黄化合物
(S^2-, S, S₂O₃ ^2-, S₄O₆ ^2-, SO₃ ^2-)を硫酸塩(SO₄ ^2-)に酸
化させながら、同時に亜硝酸性窒素を窒素ガス形態と
して転換する。反応式１ NO₃ ^- + 1.10S + 0.40CO₂ + 0.76H₂O + 0.08NH₄
⁺ →0.5N₂ ↑ + 1.10SO₄ ^2- + 1.28H⁺ + 0.08C₅
H₇O₂N 従って、タンクの中に硫黄を装入して硫黄を電子供与体
及び微生物が付着する担体として作用することにより亜
硝酸性窒素を除去する。また、カラムで脱窒は、主に硫
黄を利用する偏性化学独立栄養微生物(Obligate Chemol
ithoautotrophs)と通性化学独立栄養微生物及び流入水
内で少量の有機物が存在するので、やや化学従属栄養微
生物の脱窒微生物により行う。

【００１３】上記の反応式１のように、硫黄と流入水内
の窒素が反応し、硫黄は硫酸塩に酸化されると同時に、
窒素は窒素ガスとして還元されて除去される。しかし、
イオンの生成により、脱窒微生物が脱窒を起こすpH 条
件(pH 6〜8)を組成するため、アルカリの供給は非常に
重要である。従って、貝殻を利用して、次の反応式２の
ように水素イオンを中和させる。反応式２ CaCO₃ + H⁺ → Ca²⁺ + HCO₃ ^- また、上記の反応式２から生成されるカルシウムイオン
(Ca²⁺)と流入水内の燐(P)の反応により、次の反応式３
のように、難溶性である水酸化燐酸カルシウム(hydroxy
apatite, Ca₅(OH)(PO₄)₃)を生成して燐が除去される。
これを沈殿脱燐法という。

【００１４】沈殿脱燐法に用いられる代表的な脱燐剤の
例としては、燐鉱石を素材とするものと、骨炭及び石灰
石を母材として製造した人工脱燐剤、スラグ等が挙げ
られる。使用される固形物の性状、除去効率、経済性等
が、脱燐剤を選定する重要な要素といえる。反応式３ 5Ca²⁺ + 3PO₄ ^2- + OH^- → Ca₅(OH)(PO₄)₃, pKso = +
55.9 上記の反応式３の沈殿反応は、pKso値が極端に大きいの
で、反応が容易に起こる。沈殿脱燐効果に対する影響因
子は、脱燐剤以外にもpH, カルシウムイオン(Ca²⁺)濃
度、共存イオン濃度等がある。製鋼スラグは、次の表２
のように生石灰(CaO)が主成分からなる。生石灰は、一
般的水処理工程で酸性廃水中の中和剤として用いられて
いる。

【００１５】

【表２】

【００１６】本発明は、上記の表１からわかるように、
通性化学独立栄養微生物脱窒微生物の特性に基づいて、
少量の外部炭素源を入れることにより、通性化学独立
栄養微生物の脱窒、化学従属栄養微生物の脱窒及び偏性
化学独立栄養微生物の脱窒を同時に達成することができ
る。

【００１７】

【実施例】本発明について、以下に添付された図面に基
づいて説明すれば次のとおりである。図1a及び図1bは、
亜硝酸性窒素を含む廃水(低いC/N比がの廃水)の硝酸性
窒素を処理するため、硫黄と貝殻の入れている脱窒タン
ク[上向流(10)、下向流(20)]と外部炭素源(メタノー
ル、エタノール、酢酸塩等)の装入、さらに、流出され
た微生物を除去する砂ろ過装置の概略図である。流入水
は、低いC/Nを有する亜硝酸性窒素を含んだ廃水若しく
は硝酸化行程の後、亜硝酸性窒素を含んだ廃水中の処
理、高濃度の窒素含んだ廃水(浸透水、畜産廃水、工場
廃水等)の脱窒に適合する。上向流及び下向流タンクの
中に硫黄粒子と貝殻を入れる。この硫黄粒子は、硫黄酸
化脱窒微生物が接触する接触剤として使用し、特に電子
供与体として用いられている。

【００１８】流入水内での炭素源がない場合には、偏性
化学独立栄養微生物の脱窒微生物及び通性化学独立栄養
微生物の脱窒微生物の増殖計数値(Y)が小さいので、初
期馴化の時に相当な時間がかかる。少量(一般的な後脱
窒方法に入れるメタノール量の1/3〜1/2)の外部炭素源
を入れ、硫黄を利用する通性化学独立栄養微生物の微生
物が早い時間内で成長することにより、硫黄脱窒タンク
を容易に馴化させることができる。更に、多量の微生物
を保有し、一部の属栄養微生物の脱窒も起こるように誘
導し、流入水に少量の外部炭素源を入れるので、タンク
内で完全有機物の反応により、流入水に有機物が流出さ
れないように開発した。硫黄を利用する化学独立栄養微
生物を脱窒する時に、アルカリ度の破壊は、タンク内で
化学従属栄養微生物を脱窒する時に生成される水酸化イ
オンにより、化学独立栄養微生物を脱窒する時に生成さ
れる一部の水素イオンが中和され、アルカリ度の破壊を
最少化する。一般的に、化学従属栄養微生物の後脱窒方
法では、1 mgの窒素を除去する時に3 mgのメタノールを
装入する。

【００１９】また、亜硝酸性窒素は、硫黄酸化微生物に
よって酸化されながら、水素イオンが発生してpHが低下
したが、貝殻若しくは製鋼スラグが脱窒微生物の脱窒活
性を発揮するpH 6〜8を維持させてくれる。硫黄と、貝
殻および／または製鋼スラグの混合比は4 : 1〜2 : 1が
望ましいし、亜硝酸性窒素の流入濃度濃度及び貝殻の装
入時機を考慮して入れる。更に、貝殻若しくは製鋼スラ
グのイオン化により生成されるカルシウムイオン(Ca²⁺)
は、流入水内の燐(P)と反応して難溶性である水酸化燐
酸カルシウム(Ca₅(OH)(PO₄)₃)の生成し、そして、燐が
除去される。長期間にかけてタンクを操作する場合に
は、微生物等の浮遊物質によってブロッキングが起こる
ので、間欠的な逆洗浄２が必要である。また、硫黄酸化
脱窒微生物の増殖速度(Y)が低いので、硫黄脱窒タンク
３を経る流出水の微生物濃度は極端に低下し、微生物を
除去するため、砂ろ過槽４で充分な除去が可能である。
以下、本発明について、実施例により、更に詳細に説明
するが、本発明の範囲は、これらの実施例によって何ら
限定されるものではない。

【００２０】

【実施例】実施例１1) 実験装置及び分析概要高濃度の亜硝酸性窒素が存在する時に、硫黄酸化微生物
による脱窒での有機物の影響を調べるため、硫黄粒子カ
ラムを、アルカリ度が理論量より少ない条件下で有機物
濃度を変化させて操作した。カラム実験は、同じ大きさ
である３つのカラムを設け、次の表３のように、カラム
の中に硫黄粒子を装入して上向流装置で操作した。

【００２１】

【表３】

【００２２】下水処理場内で嫌気性ダイジェスタと好気
性ダイジェスタの脱窒菌を混ぜて接種し、一定期間で硫
黄粒子の表面に脱窒菌が付着するようにした。また、ガ
ラスカラムは、硫黄を利用する光合成微生物の影響を防
ぐだめ、黒い布で光を遮断した。流入人工廃水中は600m
g N/ＬKNO₃ 、1 g/ＬのNH₄Cl、2g/LのKH₂PO₄,、0.8 g/
ＬのMgSO₄・7H₂O、2 g/ＬNaHCO₃ 及び微量金属溶液、メ
タノールとエタノールからなる。流入水内のアルカリ度
を維持するため、930 mg/LのCaCO₃として装入したすべ
てのNO₃ ^-Nを除去するのに不足な量を使用し(アルカリ度
は、3200 mg/LのCaCO₃が必要)、カラム実験は、常温で
行われた。

【００２３】実験1(T１)と実験2(T 2)では、硫黄を利用
する化学独立栄養微生物による脱窒と、外部炭素源であ
るメタノール及びエタノールを装入して、一部の化学従
属栄養微生物微生物を利用した脱窒を比較使用使用とし
た。T1では、アルカリ度の不足な条件下で硫黄酸化微生
物による脱窒を誘導するため、流入水に有機物を入れ
ず、必須栄養分、緩衝溶液及び処理しようとする硝酸性
硝酸(600 mg NO₃ ^--N/L)だけを装入した。T２では、有機
物とカラム内に装入された硫黄粒子、微生物処理効率と
の関係を調べるため、カラム流入水(600 mg NO₃ ^--N/L)
内に化学従属栄養微生物の脱窒に要求される理論的メタ
ノール量(1140 mgのCH₃OH/L)とエタノール量(822 mgのC
₂H₅OH/L)を基準と、理論量の1/4から1/2まで２段階とし
て装入・操作した。反応式４ 6NO₃ ^- + 5CH₃OH -> 3N₂ + 5CO₂ + 7H₂O +6OH^-(メタノ
ール) 反応式５ 12NO₃ ^- + 5C₂H₅OH -> 6N₂ + 10CO₂ + 9H₂O +12OH^-(エ
タノール)

【００２４】数理学的滞留時間(HRT)を、14時間に固定
して操作したが、これはNO₃ ^--N 負荷率として1.2 kgのN
O₃ ^--N/m³・d に相応し、先行された研究から充分なアル
カリ度の存在下で95%以上の除去が可能な負荷率であ
る。分析値が、5%以内の処理結果を示した時に、流入
水、４つのカラムの流出水及び最終の流出水を採取して
分析した。有機物の影響を調べる実験とともに、燐除去
実験のため、実際廃水を利用し、硫黄粒子と貝殻を3 :
1の混合比として装入し、上記と類似な方法により行わ
れた。

【００２５】2.1) pH及びアルカリ度の変化有機物を装入せずに、不足なアルカリ度の存在下で操作
した対照口の場合には、流入水のpHが7.3〜7.5で、流出
水でのpHが5.9〜6.0に低下し、流入水の基準として40%
のNO₃ ^-Nが除去された。硫黄酸化微生物による脱窒が、
流入水の緩衝用量内で最大限におこったと判断し、これ
を基準として計算されたΔSO₄ ^2-/ΔNO₃ ^-Nの比率は5.5で
あった。メタノールとエタノールとを、化学従属栄養微
生物の脱窒を行うため、要求される理論量の1/4を装入
して、化学従属栄養微生物の脱窒及び硫黄酸化微生物の
脱窒を、同時に行った結果、流出水のpHにおいて、メタ
ノールは6.6、エタノールは6.7としてそれぞれ上昇し
た。これは、化学従属栄養微生物の脱窒によるアルカリ
度の供給だったと思われる。部分別のpHは、高さの増加
によって漸次低下された。流入水に有機物を供給しなか
った対照口の場合には、初期アルカリ度(920 mg/L CaCO
₃)の90%以上が消耗され、その時のpHは6.0未満で、硫黄
酸化微生物の活性が著しく低下し、脱窒能力がほぼない
状態になった。メタノールとエタノールとを供給した場
合には、流出水内のアルカリ度が対照口に比べて増加す
る傾向を示した。理論的要求量の1/4を供給した条件下
でメタノールは流入水の50%のアルカリ度、エタノール
は60%のアルカリ度が維持された。これは、硫黄酸化微
生物の脱窒が、メタノールよりもエタノールが存在する
時に、阻害反応を示すと認められた。

【００２６】2.2) 硝酸性窒素の除去効率及び硫酸イオ
ンの生成量の変化図２と図３は、メタノールとエタノールとの投入量によ
る化学従属栄養微生物の脱窒効率と化学独立栄養微生物
の脱窒効率を示す。有機物を装入せずに、純粋な硫黄酸
化微生物の脱窒は、与えられた上記のアルカリ度の不足
な条件下で流入水のNO₃ ^-N濃度の40%を除去することがで
きた。メタノールとエタノールとを、理論的要求量の1/
4を供給した時に、NO₃ ^-Nの除去効率においては、メタノ
ールは64.2%、エタノールは50.8%としてそれぞれ増加し
た。理論的要求量の1/2を供給した時に、メタノールは9
3.1%, エタノールは73.5%としてそれぞれ増加した。ΔS
O₄ ^2-/ΔNO₃ ^-Nにおいて、5.5を基準として化学従属栄養
微生物の脱窒と硫黄酸化微生物の脱窒分率により区分
すれば、メタノールはメタノールの量が増加することに
より、化学独立栄養微生物の脱窒分率は増加し、エタノ
ールは減少した。これは、メタノールの場合は、化学従
属栄養微生物の脱窒が進行し、生成されるCO₂及びOH^-の
生成によるpHの低下が防止されたので、装入されたメタ
ノールが増加することにより化学独立栄養微生物の脱窒
分率が増加したと思われる。エタノールにおいて、化学
独立栄養微生物の脱窒分率の減少は、エタノールが微生
物の高成長に有利であったが、脱窒微生物の増殖及び硫
黄酸化微生物の脱窒から見れば、メタノールより阻害反
応を示したと思われる。図４は、メタノール及びエタノ
ールを装入し、脱窒効率の増加による硫黄酸塩イオンの
生成増加を示す。硫黄酸塩イオンの生成量においても、
メタノールの供給した時には、生成量が増加したが、エ
タノールを供給した時には、生成量が減少する傾向が認
められた。これは、エタノールが硫黄酸化微生物の脱窒
に阻害反応を示したので、硫黄酸化微生物の脱窒分率が
減少したと思われる。

【００２７】また、93%の硝酸性硝酸を除去した時に
は、2,800 mg/Lの硫酸イオンが生成すべきである。しか
し、理論量の1/2のメタノールを装入し、処理効率は増
加したことにも拘らず、硫酸イオンの生成は、900 mg/L
より少ない約1,900 mg/Lが生成された。従って、化学独
立栄養微生物の脱窒方法の短所である、硫黄酸塩イオン
の生成を減らすことができる。

【００２８】2.3) DOCの変化及び濁度メタノールとエタノールとを、化学従属栄養微生物の脱
窒に要求される理論量の1/4を供給した時には、それぞ
れのDOCは95%以上が除去された。これは、有機物が化学
従属栄養微生物の脱窒及び微生物の成長に利用されたか
らである。エタノールが、メタノールよりも全体の微
生物成長に有利であったが、脱窒ではメタノールに劣る
と判断され、同じ処理効率を維持するため、より多量の
エタノールが要求さると思われる。更に、メタノールを
供給した時に、流出水の濁度がエタノール(2.5 NTU)を
使用したことより、相対的に高濁度(6.5 NTU以上)を維
持した。これは、化学従属栄養微生物微生物の過度な成
長により、流出水内での微生物の流出が主な要因と思わ
れる。

【００２９】2.4) 燐除去燐除去実験のため、250 mg/Lの硝酸性硝酸及び20.1 mg/
Lの燐を含む実際の廃水を適用し、そして、硫黄タンク
に硫黄粒子と貝殻を3 : 1として混合・装入し、上記と
類似な方法により実験した結果、HRTが８時間で98%以上
の硝酸性窒素が除去され、燐は約10 mg/Lとして処理さ
れて40〜50%の除去効率を示した。

【００３０】実施例２: 時間の経過による焼き貝殻と干
し貝殻のpH変化図５は、550℃で約１時間にかけて焼き貝殻と、105℃で
干し貝殻を利用することにより、1 gの貝殻と50ＭＬの
0.1N 硫酸を混合し、時間の経過によるpH変化を示すグ
ラフである。焼き貝殻の中和速度は、干し貝殻に比べ
て、早かった。すべてのものが中和された時に、pHが約
8として微生物の成長に適合なpHを維持してくれた。し
かし、CaO及びCa(OH)₂の場合には、極端に急速な反応と
共に、反応の後にpHが12であって、微生物の成長に困難
な条件が形成された。従って、化学独立栄養脱窒微生物
の炭素源であるCO₂の供給、pHの維持及び燐除去から見
れば、貝殻が適合する判断され、そして、干し貝殻は、
貝殻に付着されている有機物がある程度まで除去されな
ければならないと判断される。

【００３１】

【発明の効果】上に述べたように、本発明は、硫黄を利
用した生物学的脱窒方法に、少量(化学従属栄養微生物
の脱窒要求量の1/3〜1/2)を装入し、外部炭素源(メタノ
ール、エタノール、酢酸塩等)を偏性化学独立栄養微生
物の脱窒、通性化学独立栄養微生物の脱窒及び化学従属
栄養微生物の脱窒を同時に行うことにより、脱窒効率を
高め、更に、貝殻若しくは製鋼スラグを利用して硫黄酸
化の脱窒時に、不足なアルカリ度を補充し、この時に発
生されたカルシウムイオンの沈殿反応により、同時に燐
を除去することができる。更に、貝殻の生産量はおびた
だしいし、排出される資源を再活用とする側から大きな
利点があり、製鋼スラグも資源を再活用という面で大き
な利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 (a)は、本発明による亜硝酸性窒素と燐の同
時的除去方法の上向流タンクを示す断面図であり、(b)
は、本発明による亜硝酸性窒素と燐の同時的除去方法の
下向流タンクを示す断面図である。

【図２】メタノールの投入量による化学従属栄養微生
物の脱窒効率と化学独立栄養微生物の脱窒効率を示すグ
ラフである。

【図３】メタノールの投入量による化学従属栄養微生
物の脱窒効率と化学独立栄養微生物の脱窒効率を示すグ
ラフである。

【図４】メタノール及びエタノールの投入量による硫
黄酸塩イオンの生成を示すグラフである。

【図５】時間の経過による焼き貝殻と干し貝殻のpH
変化を示すグラフである。

【符号の説明】

１硫黄及び貝殻(或いは製鋼スラグ) ２逆洗浄３硫黄脱窒タンク４砂タンク５外部炭素源(メタノール、エタノール、酢酸塩等) ６ポンプ 10 上向流装置 20 下向流装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者サンユンオー大韓民国チェジュ−ドーチェジュ−シサンド−１ドン 319−17 ドンヤンマンション 302 (72)発明者ユンボクユー大韓民国チョンチュン−ブークドーチュンジュ−シヒュンダク−クサジク− ２ドンサジクアパートメント 139− 104 Ｆターム(参考） 4D003 AA01 BA02 CA02 CA08 DA14 DA15 DA22 EA01 EA22 FA02 FA04 FA10 4D040 BB07 BB24 BB33 BB42 BB93 DD03 DD14 DD31

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】廃水処理方法において、硫黄脱窒タンク
に硫黄粒子及び化学従属栄養微生物の脱窒要求量の1/3
〜1/2に該当する外部炭素源を装入することにより、偏
性化学独立栄養微生物の脱窒、通性化学独立栄養微生物
の脱窒と化学従属栄養微生物の脱窒を行い、同時に貝殻
および／または製鋼スラグを装入することにより、脱窒
工程において消耗されるアルカリ度の補充と燐を除去す
ることを特徴とする廃水中の窒素と燐とを同時に除去す
る方法。
【請求項２】上記の外部炭素源は、メタノール、エタ
ノール及び酢酸塩の中から選ばれた少なくとも１種であ
ることを特徴とする請求項１記載の廃水中の窒素と燐と
を同時に除去する方法。
【請求項３】上記の貝殻および／または製鋼スラグ
は、硫黄と、貝殻および／または製鋼スラグの混合比が
4:1〜2:1になるように装入することを特徴とする請求
項１記載の廃水中の窒素と燐とを同時に除去する方法。
【請求項４】上記の貝殻は、焼き貝殻及び干し貝殻の
中から選ばれたことを特徴とする請求項１記載の廃水中
の窒素と燐とを同時に除去する方法。
【請求項５】上記の貝殻は、焼き貝殻であることを特
徴とする請求項４記載の廃水中の窒素と燐とを同時に除
去する方法。