JP2003033789A - 生物脱窒処理方法及び装置 - Google Patents
生物脱窒処理方法及び装置Info
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- Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 アンモニア性窒素を含有する原水を脱窒槽に
供給し、該脱窒槽に保持されたアンモニア性窒素を電子
供与体とし、亜硝酸性窒素を電子受容体とする脱窒微生
物の作用により亜硝酸性窒素の存在下に生物脱窒する方
法において、脱窒効率を高める。 【解決手段】 アンモニア性窒素を含有する原水と亜硝
酸性窒素とを第１脱窒槽１へ供給し、アンモニア性窒素
を亜硝酸性窒素の存在下に独立栄養性脱窒微生物の作用
により脱窒した後、第２脱窒槽２に送り、従属栄養性脱
窒微生物の作用により脱窒処理し、ＮＯ３−ＮをＮ２と
して除去する。
供給し、該脱窒槽に保持されたアンモニア性窒素を電子
供与体とし、亜硝酸性窒素を電子受容体とする脱窒微生
物の作用により亜硝酸性窒素の存在下に生物脱窒する方
法において、脱窒効率を高める。 【解決手段】 アンモニア性窒素を含有する原水と亜硝
酸性窒素とを第１脱窒槽１へ供給し、アンモニア性窒素
を亜硝酸性窒素の存在下に独立栄養性脱窒微生物の作用
により脱窒した後、第２脱窒槽２に送り、従属栄養性脱
窒微生物の作用により脱窒処理し、ＮＯ３−ＮをＮ２と
して除去する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、アンモニア性窒素
を含有する原水を、アンモニアを電子供与体とし、亜硝
酸イオンを電子受容体とする脱窒微生物を含む汚泥を保
持する脱窒槽内において亜硝酸性窒素の存在下に生物脱
窒する工程を有する生物脱窒処理方法及び装置に関す
る。
を含有する原水を、アンモニアを電子供与体とし、亜硝
酸イオンを電子受容体とする脱窒微生物を含む汚泥を保
持する脱窒槽内において亜硝酸性窒素の存在下に生物脱
窒する工程を有する生物脱窒処理方法及び装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】排液中に含まれるアンモニア性窒素は河
川、湖沼及び海洋などにおける富栄養化の原因物質の一
つであり、排液処理工程で効率的に除去する必要があ
る。一般に、排水中のアンモニア性窒素は、アンモニア
性窒素をアンモニア酸化細菌により亜硝酸性窒素に酸化
し、更にこの亜硝酸性窒素を亜硝酸酸化細菌により硝酸
性窒素に酸化する硝化工程と、これらの亜硝酸性窒素及
び硝酸性窒素を従属栄養性細菌である脱窒菌により、有
機物を電子供与体として利用して窒素ガスにまで分解す
る脱窒工程との２段階の生物反応を経て窒素ガスにまで
分解される。
川、湖沼及び海洋などにおける富栄養化の原因物質の一
つであり、排液処理工程で効率的に除去する必要があ
る。一般に、排水中のアンモニア性窒素は、アンモニア
性窒素をアンモニア酸化細菌により亜硝酸性窒素に酸化
し、更にこの亜硝酸性窒素を亜硝酸酸化細菌により硝酸
性窒素に酸化する硝化工程と、これらの亜硝酸性窒素及
び硝酸性窒素を従属栄養性細菌である脱窒菌により、有
機物を電子供与体として利用して窒素ガスにまで分解す
る脱窒工程との２段階の生物反応を経て窒素ガスにまで
分解される。
【０００３】しかし、このような従来の硝化脱窒法で
は、脱窒工程において電子供与体としてメタノールなど
の有機物を多量に必要とし、また硝化工程では多量の酸
素が必要であるため、ランニングコストが高いという欠
点がある。
は、脱窒工程において電子供与体としてメタノールなど
の有機物を多量に必要とし、また硝化工程では多量の酸
素が必要であるため、ランニングコストが高いという欠
点がある。
【０００４】これに対して、近年、アンモニア性窒素を
電子供与体とし、亜硝酸性窒素を電子受容体とする独立
栄養性微生物（自己栄養細菌）を利用し、アンモニア性
窒素と亜硝酸性窒素とを反応させて脱窒する方法が提案
された。この方法であれば、有機物の添加は不要である
ため、従属栄養性の脱窒菌を利用する方法と比べて、コ
ストを低減することができる。また、独立栄養性の微生
物は収率が低く、汚泥の発生量が従属栄養性微生物と比
較すると著しく少ないので、余剰汚泥の発生量を抑える
ことができる。更に、従来の硝化脱窒法で観察されるＮ
２Ｏの発生がなく、環境に対する負荷を低減できるとい
った特長もある。
電子供与体とし、亜硝酸性窒素を電子受容体とする独立
栄養性微生物（自己栄養細菌）を利用し、アンモニア性
窒素と亜硝酸性窒素とを反応させて脱窒する方法が提案
された。この方法であれば、有機物の添加は不要である
ため、従属栄養性の脱窒菌を利用する方法と比べて、コ
ストを低減することができる。また、独立栄養性の微生
物は収率が低く、汚泥の発生量が従属栄養性微生物と比
較すると著しく少ないので、余剰汚泥の発生量を抑える
ことができる。更に、従来の硝化脱窒法で観察されるＮ
２Ｏの発生がなく、環境に対する負荷を低減できるとい
った特長もある。
【０００５】この独立栄養性脱窒微生物（ＡＮＡＭＭＯ
Ｘ微生物）を利用する生物脱窒プロセスは、Strous, M,
et al., Appl. Microbiol. Biotechnol., 50, p.589-5
96 (1998) に報告されており、以下のような反応でアン
モニア性窒素と亜硝酸性窒素が反応して窒素ガスに分解
されると考えられている。
Ｘ微生物）を利用する生物脱窒プロセスは、Strous, M,
et al., Appl. Microbiol. Biotechnol., 50, p.589-5
96 (1998) に報告されており、以下のような反応でアン
モニア性窒素と亜硝酸性窒素が反応して窒素ガスに分解
されると考えられている。
【０００６】
【化１】
【０００７】図２は独立栄養性脱窒微生物を用いた脱窒
方法を示す系統図である。アンモニア性窒素（ＮＨ４−
Ｎ）及び亜硝酸性窒素（ＮＯ２−Ｎ）を含む原水は、独
立栄養性微生物の汚泥を保持した脱窒槽（第１の脱窒
槽）１に導入され、ここにおいてＮＨ４−ＮがＮ２ガス
に還元されて除去される。この脱窒槽１から流出した液
は、固液分離器３により固液分離され、分離水は処理水
として取り出され、分離汚泥は脱窒槽１に返送される。
なお、余剰の汚泥は排出される。
方法を示す系統図である。アンモニア性窒素（ＮＨ４−
Ｎ）及び亜硝酸性窒素（ＮＯ２−Ｎ）を含む原水は、独
立栄養性微生物の汚泥を保持した脱窒槽（第１の脱窒
槽）１に導入され、ここにおいてＮＨ４−ＮがＮ２ガス
に還元されて除去される。この脱窒槽１から流出した液
は、固液分離器３により固液分離され、分離水は処理水
として取り出され、分離汚泥は脱窒槽１に返送される。
なお、余剰の汚泥は排出される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記図２の生物脱窒処
理方法においては、ＮＯ２−Ｎを電子受容体として用い
て原水中のＮＨ４−Ｎを酸化している。しかしながら、
約１２％のＮはこの反応によってＮＯ３−Ｎにまで酸化
される。このＮＯ３−Ｎにまで酸化された窒素は、独立
栄養性脱窒微生物による脱窒工程では除去されないこと
になる。
理方法においては、ＮＯ２−Ｎを電子受容体として用い
て原水中のＮＨ４−Ｎを酸化している。しかしながら、
約１２％のＮはこの反応によってＮＯ３−Ｎにまで酸化
される。このＮＯ３−Ｎにまで酸化された窒素は、独立
栄養性脱窒微生物による脱窒工程では除去されないこと
になる。
【０００９】本発明は、ＮＯ３−Ｎにまで酸化された窒
素成分も除去される、窒素除去率の高い生物脱窒処理方
法を提供することを目的とする。
素成分も除去される、窒素除去率の高い生物脱窒処理方
法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明（請求項１）の生
物脱窒処理方法は、アンモニア性窒素を含有する原水
を、アンモニア性窒素を電子供与体とし、亜硝酸性窒素
を電子受容体とする脱窒微生物の作用により亜硝酸性窒
素の存在下に脱窒する第１の脱窒工程と、第１脱窒工程
の流出液を、有機物又は無機物を電子供与体とし、亜硝
酸性窒素又は硝酸性窒素を電子受容体とする脱窒微生物
の作用により有機物又は無機物の存在下に脱窒する第２
の脱窒工程とを有する生物脱窒処理方法であって、第２
の脱窒工程の流出液を固液分離し、分離水を排出すると
共に、分離汚泥を第１の脱窒工程へ返送することを特徴
とするものである。
物脱窒処理方法は、アンモニア性窒素を含有する原水
を、アンモニア性窒素を電子供与体とし、亜硝酸性窒素
を電子受容体とする脱窒微生物の作用により亜硝酸性窒
素の存在下に脱窒する第１の脱窒工程と、第１脱窒工程
の流出液を、有機物又は無機物を電子供与体とし、亜硝
酸性窒素又は硝酸性窒素を電子受容体とする脱窒微生物
の作用により有機物又は無機物の存在下に脱窒する第２
の脱窒工程とを有する生物脱窒処理方法であって、第２
の脱窒工程の流出液を固液分離し、分離水を排出すると
共に、分離汚泥を第１の脱窒工程へ返送することを特徴
とするものである。
【００１１】請求項２の方法は、第１，第２の脱窒工程
の脱窒槽としてガスリフト型又はＵＳＢ型の反応槽を用
いるものである。
の脱窒槽としてガスリフト型又はＵＳＢ型の反応槽を用
いるものである。
【００１２】本発明（請求項３）の生物脱窒処理方法
は、アンモニア性窒素を含有する原水を、アンモニア性
窒素を電子供与体とし、亜硝酸性窒素を電子受容体とす
る脱窒微生物の作用により亜硝酸性窒素の存在下に脱窒
する第１の脱窒工程と、第１脱窒工程の流出液を、無機
物を電子供与体とし、亜硝酸性窒素又は硝酸性窒素を電
子受容体とする脱窒微生物の作用により無機物の電子供
与体の存在下に脱窒する第２の脱窒工程とを有する生物
脱窒処理方法であって、無機物の電子供与体は、硫化水
素及び／又は水素を含むガスであることを特徴とするも
のである。
は、アンモニア性窒素を含有する原水を、アンモニア性
窒素を電子供与体とし、亜硝酸性窒素を電子受容体とす
る脱窒微生物の作用により亜硝酸性窒素の存在下に脱窒
する第１の脱窒工程と、第１脱窒工程の流出液を、無機
物を電子供与体とし、亜硝酸性窒素又は硝酸性窒素を電
子受容体とする脱窒微生物の作用により無機物の電子供
与体の存在下に脱窒する第２の脱窒工程とを有する生物
脱窒処理方法であって、無機物の電子供与体は、硫化水
素及び／又は水素を含むガスであることを特徴とするも
のである。
【００１３】請求項４の方法は、この硫化水素及び／又
は水素を含むガスとして、有機物の嫌気性生物処理プロ
セスから排出されるバイオガスを用いるものである。
は水素を含むガスとして、有機物の嫌気性生物処理プロ
セスから排出されるバイオガスを用いるものである。
【００１４】本発明（請求項５）の生物脱窒処理装置
は、アンモニア性窒素を含有する原水を受け入れ、アン
モニア性窒素を電子供与体とし、亜硝酸性窒素を電子受
容体とする脱窒微生物の作用により亜硝酸性窒素の存在
下に脱窒する第１の脱窒槽と、第１の脱窒槽の流出液を
受け入れ、有機物又は無機物を電子供与体とし、亜硝酸
性窒素又は硝酸性窒素を電子受容体とする脱窒微生物の
作用により有機物又は無機物の存在下に脱窒する第２の
脱窒槽と、第２の脱窒槽の流出液を分離水と分離汚泥と
に固液分離する手段と、前記分離水を排出する手段と、
前記分離汚泥を第１の脱窒槽へ返送する汚泥返送手段と
を備えることを特徴とするものである。
は、アンモニア性窒素を含有する原水を受け入れ、アン
モニア性窒素を電子供与体とし、亜硝酸性窒素を電子受
容体とする脱窒微生物の作用により亜硝酸性窒素の存在
下に脱窒する第１の脱窒槽と、第１の脱窒槽の流出液を
受け入れ、有機物又は無機物を電子供与体とし、亜硝酸
性窒素又は硝酸性窒素を電子受容体とする脱窒微生物の
作用により有機物又は無機物の存在下に脱窒する第２の
脱窒槽と、第２の脱窒槽の流出液を分離水と分離汚泥と
に固液分離する手段と、前記分離水を排出する手段と、
前記分離汚泥を第１の脱窒槽へ返送する汚泥返送手段と
を備えることを特徴とするものである。
【００１５】かかる本発明の（請求項１〜５）生物脱窒
処理方法及び装置にあっては、アンモニア性窒素を含む
原水は、まず第１の脱窒工程又は第１の脱窒槽におい
て、アンモニア性窒素を電子供与体とし、亜硝酸性窒素
を電子受容体とする独立栄養性脱窒微生物の作用を受け
る。これにより、アンモニア性窒素及び亜硝酸性窒素は
Ｎ２ガスに酸化されて除去されるが、一部（例えば約１
２％）の窒素はＮＯ３−Ｎに酸化される。このＮＯ３−
Ｎは、第１の脱窒工程又は第１の脱窒槽では除去され
ず、そこから流出して第２の脱窒工程又は第２の脱窒槽
に流入する。また、ＮＯ２−Ｎの一部も第１の脱窒工程
又は第１の脱窒槽から流出して第２の脱窒工程又は第２
の脱窒槽に流入する。この第２の脱窒工程又は第２の脱
窒槽においては、有機物又は無機物（例えば硫化水素及
び／又は水素）を電子供与体とし、ＮＯ２−ＮやＮＯ３
−Ｎを従属栄養性脱窒微生物の作用により窒素ガスに還
元して除去する。この結果、きわめて脱窒効率の高い排
水処理を行うことができる。
処理方法及び装置にあっては、アンモニア性窒素を含む
原水は、まず第１の脱窒工程又は第１の脱窒槽におい
て、アンモニア性窒素を電子供与体とし、亜硝酸性窒素
を電子受容体とする独立栄養性脱窒微生物の作用を受け
る。これにより、アンモニア性窒素及び亜硝酸性窒素は
Ｎ２ガスに酸化されて除去されるが、一部（例えば約１
２％）の窒素はＮＯ３−Ｎに酸化される。このＮＯ３−
Ｎは、第１の脱窒工程又は第１の脱窒槽では除去され
ず、そこから流出して第２の脱窒工程又は第２の脱窒槽
に流入する。また、ＮＯ２−Ｎの一部も第１の脱窒工程
又は第１の脱窒槽から流出して第２の脱窒工程又は第２
の脱窒槽に流入する。この第２の脱窒工程又は第２の脱
窒槽においては、有機物又は無機物（例えば硫化水素及
び／又は水素）を電子供与体とし、ＮＯ２−ＮやＮＯ３
−Ｎを従属栄養性脱窒微生物の作用により窒素ガスに還
元して除去する。この結果、きわめて脱窒効率の高い排
水処理を行うことができる。
【００１６】請求項１〜５においては、この第２脱窒工
程又は第２脱窒槽からの流出液は固液分離され、分離水
は処理水として排出される。請求項１〜５の場合、この
分離汚泥の少なくとも一部は第１の脱窒工程又は第１の
脱窒槽に返送され、再度脱窒処理に利用される。
程又は第２脱窒槽からの流出液は固液分離され、分離水
は処理水として排出される。請求項１〜５の場合、この
分離汚泥の少なくとも一部は第１の脱窒工程又は第１の
脱窒槽に返送され、再度脱窒処理に利用される。
【００１７】なお、この固液分離に際しては、汚泥とし
て独立栄養性脱窒微生物による第１脱窒工程又は第１脱
窒槽からの汚泥と、従属栄養性脱窒微生物による第２脱
窒工程又は第２脱窒槽からの汚泥とが混ざった液を固液
分離するが、第２脱窒工程又は第２脱窒槽からの汚泥は
固液分離し易い性状のものであるため、第１脱窒工程又
は第１脱窒槽からの汚泥のみを含む液を固液分離する場
合よりも固液分離が容易である。
て独立栄養性脱窒微生物による第１脱窒工程又は第１脱
窒槽からの汚泥と、従属栄養性脱窒微生物による第２脱
窒工程又は第２脱窒槽からの汚泥とが混ざった液を固液
分離するが、第２脱窒工程又は第２脱窒槽からの汚泥は
固液分離し易い性状のものであるため、第１脱窒工程又
は第１脱窒槽からの汚泥のみを含む液を固液分離する場
合よりも固液分離が容易である。
【００１８】本発明（請求項６）の生物脱窒処理方法
は、アンモニア性窒素を含有する原水を処理槽に受け入
れる工程と、処理槽に受け入れた原水を、アンモニア性
窒素を電子供与体とし、亜硝酸性窒素を電子受容体とす
る脱窒微生物の作用により亜硝酸性窒素の存在下に脱窒
する第１の脱窒工程と、第１の脱窒工程の後、有機物又
は無機物を電子供与体とし、亜硝酸性窒素又は硝酸性窒
素を電子受容体とする脱窒微生物の作用により有機物又
は無機物の存在下に脱窒する第２の脱窒工程と、第２の
脱窒工程の後、上澄液と沈殿汚泥とに分離する沈殿工程
と、沈殿工程の後、処理槽から上澄液を排出する工程と
を有する回分式のものである。
は、アンモニア性窒素を含有する原水を処理槽に受け入
れる工程と、処理槽に受け入れた原水を、アンモニア性
窒素を電子供与体とし、亜硝酸性窒素を電子受容体とす
る脱窒微生物の作用により亜硝酸性窒素の存在下に脱窒
する第１の脱窒工程と、第１の脱窒工程の後、有機物又
は無機物を電子供与体とし、亜硝酸性窒素又は硝酸性窒
素を電子受容体とする脱窒微生物の作用により有機物又
は無機物の存在下に脱窒する第２の脱窒工程と、第２の
脱窒工程の後、上澄液と沈殿汚泥とに分離する沈殿工程
と、沈殿工程の後、処理槽から上澄液を排出する工程と
を有する回分式のものである。
【００１９】かかる請求項６の方法は、所定量の原水を
処理槽に導入し、上記第１脱窒工程及び第２脱窒工程を
同一の槽内において行う回分処理（バッチ処理）方式の
ものである。第１脱窒工程及び第２脱窒工程の反応機構
は請求項１の生物脱窒処理方法と同一である。
処理槽に導入し、上記第１脱窒工程及び第２脱窒工程を
同一の槽内において行う回分処理（バッチ処理）方式の
ものである。第１脱窒工程及び第２脱窒工程の反応機構
は請求項１の生物脱窒処理方法と同一である。
【００２０】
【発明の実施の形態】図１（ａ）は請求項１〜５の実施
の形態を示す系統図である。
の形態を示す系統図である。
【００２１】アンモニア性窒素（ＮＨ４−Ｎ）及び亜硝
酸性窒素（ＮＯ２−Ｎ）を含む原水は、独立栄養性微生
物の汚泥を保持した脱窒槽（第１の脱窒槽）１に導入さ
れ、ここにおいてＮＨ４−Ｎの多くがＮ２ガスに還元さ
れて除去される。この脱窒槽１から流出した液は、第２
の脱窒槽２に導入される。この第２の脱窒槽２内には、
電子供与体としての有機物又は無機物が添加手段４によ
り添加され、亜硝酸性窒素及び硝酸性窒素が従属栄養性
微生物の脱窒作用により窒素ガスに還元され、除去され
る。この第２の脱窒槽から流出した液は、固液分離器３
により固液分離され、分離水は処理水として取り出さ
れ、分離汚泥は脱窒槽１に返送される。なお、余剰の汚
泥は排出される。
酸性窒素（ＮＯ２−Ｎ）を含む原水は、独立栄養性微生
物の汚泥を保持した脱窒槽（第１の脱窒槽）１に導入さ
れ、ここにおいてＮＨ４−Ｎの多くがＮ２ガスに還元さ
れて除去される。この脱窒槽１から流出した液は、第２
の脱窒槽２に導入される。この第２の脱窒槽２内には、
電子供与体としての有機物又は無機物が添加手段４によ
り添加され、亜硝酸性窒素及び硝酸性窒素が従属栄養性
微生物の脱窒作用により窒素ガスに還元され、除去され
る。この第２の脱窒槽から流出した液は、固液分離器３
により固液分離され、分離水は処理水として取り出さ
れ、分離汚泥は脱窒槽１に返送される。なお、余剰の汚
泥は排出される。
【００２２】第２の脱窒槽２に対し添加手段４から電子
供与体として硫化水素及び／又は水素を添加する方式が
請求項３の生物脱窒処理方法である。この硫化水素及び
／又は水素として有機物の嫌気性生物処理プロセスから
排出されるバイオガスを用いる方式が請求項４の生物脱
窒処理方法である。
供与体として硫化水素及び／又は水素を添加する方式が
請求項３の生物脱窒処理方法である。この硫化水素及び
／又は水素として有機物の嫌気性生物処理プロセスから
排出されるバイオガスを用いる方式が請求項４の生物脱
窒処理方法である。
【００２３】この第１の脱窒槽１としてＵＳＢ方式又は
ガスリフト方式の槽を採用するのが請求項２の生物脱窒
処理方法である。
ガスリフト方式の槽を採用するのが請求項２の生物脱窒
処理方法である。
【００２４】ＵＳＢ（Upflow Sludge Bed；上向流汚泥
床）方式では、原水を反応槽の下部より上向流で流入さ
せ、汚泥をブロック化又は粒状化させて粒径０．２５〜
数ｍｍのグラニュール汚泥の汚泥層（スラッジブランケ
ット）を形成させ、反応槽中に高濃度の微生物を保持し
て、高負荷処理を行うことができる。
床）方式では、原水を反応槽の下部より上向流で流入さ
せ、汚泥をブロック化又は粒状化させて粒径０．２５〜
数ｍｍのグラニュール汚泥の汚泥層（スラッジブランケ
ット）を形成させ、反応槽中に高濃度の微生物を保持し
て、高負荷処理を行うことができる。
【００２５】ガスリフト型とは、エアリフト型のことで
あるが、エアではなく非酸化性ガスを吹き込むので、ガ
スリフト型と称す。
あるが、エアではなく非酸化性ガスを吹き込むので、ガ
スリフト型と称す。
【００２６】図３（ａ），（ｂ）は本発明の実施に好適
なＵＳＢ方式及びガスリフト式の脱窒槽の実施例を示す
模式的な断面図である。図３（ａ）の脱窒槽１０は、内
部にＡＮＡＭＭＯＸ微生物の汚泥床を形成してＵＳＢ方
式にて脱窒を行うものであり、円筒状の反応槽１１の下
部に原水が導入される。反応槽１１内の上部には固液分
離器１２が設けられ、固液分離された処理水が上部の処
理水流出部１３から流出する。また、処理水の一部を原
水供給側に循環する循環配管１５が設けられている。
なＵＳＢ方式及びガスリフト式の脱窒槽の実施例を示す
模式的な断面図である。図３（ａ）の脱窒槽１０は、内
部にＡＮＡＭＭＯＸ微生物の汚泥床を形成してＵＳＢ方
式にて脱窒を行うものであり、円筒状の反応槽１１の下
部に原水が導入される。反応槽１１内の上部には固液分
離器１２が設けられ、固液分離された処理水が上部の処
理水流出部１３から流出する。また、処理水の一部を原
水供給側に循環する循環配管１５が設けられている。
【００２７】図３（ｂ）のガスリフト型の脱窒槽にあっ
ては、反応槽１１内に同軸的に内筒１６が設置され、該
内筒１６の下部に窒素ガスを散気する散気管１７が設け
られている。窒素ガスを散気すると、エアリフトと同等
の機能が発揮され、液は内筒１６内を上昇し、内筒１６
の外側を下降する循環流を形成する。なお、分離器１２
は気液固の分離機能を発揮する。
ては、反応槽１１内に同軸的に内筒１６が設置され、該
内筒１６の下部に窒素ガスを散気する散気管１７が設け
られている。窒素ガスを散気すると、エアリフトと同等
の機能が発揮され、液は内筒１６内を上昇し、内筒１６
の外側を下降する循環流を形成する。なお、分離器１２
は気液固の分離機能を発揮する。
【００２８】図１（ｂ）は請求項６の生物脱窒処理方法
の実施の形態を示すフローチャートである。この請求項
６の方法は、１つの槽を用いて回分式（バッチ式）に前
記請求項１の方法を行うようにしたものであり、所定量
の原水が処理槽に導入される。この処理槽内には予め独
立栄養性脱窒微生物及び従属栄養性脱窒微生物の汚泥が
収容されていることが望ましいが、原水と共に、あるい
は原水導入の後にこの汚泥が槽に導入されてもよい。こ
の処理槽内において、まず、アンモニア性窒素を電子供
与体とし、亜硝酸性窒素を電子受容体とする独立栄養性
脱窒微生物の作用により亜硝酸性窒素の存在下に脱窒す
る第１の脱窒工程が行われる。
の実施の形態を示すフローチャートである。この請求項
６の方法は、１つの槽を用いて回分式（バッチ式）に前
記請求項１の方法を行うようにしたものであり、所定量
の原水が処理槽に導入される。この処理槽内には予め独
立栄養性脱窒微生物及び従属栄養性脱窒微生物の汚泥が
収容されていることが望ましいが、原水と共に、あるい
は原水導入の後にこの汚泥が槽に導入されてもよい。こ
の処理槽内において、まず、アンモニア性窒素を電子供
与体とし、亜硝酸性窒素を電子受容体とする独立栄養性
脱窒微生物の作用により亜硝酸性窒素の存在下に脱窒す
る第１の脱窒工程が行われる。
【００２９】この第１の脱窒工程が終了した後、この槽
に必要に応じ有機物又は無機物よりなる電子供与体を添
加し、亜硝酸性窒素又は硝酸性窒素を電子受容体とする
従属栄養性脱窒微生物の作用により電子供与体としての
有機物又は無機物の存在下に脱窒する第２の脱窒工程を
行う。
に必要に応じ有機物又は無機物よりなる電子供与体を添
加し、亜硝酸性窒素又は硝酸性窒素を電子受容体とする
従属栄養性脱窒微生物の作用により電子供与体としての
有機物又は無機物の存在下に脱窒する第２の脱窒工程を
行う。
【００３０】この第２の脱窒工程の後、槽内の液を静置
し、上澄液と沈殿汚泥とに分離する沈殿工程を行う。そ
の後、この沈殿工程の後、処理槽から上澄液を処理水と
して排出する。
し、上澄液と沈殿汚泥とに分離する沈殿工程を行う。そ
の後、この沈殿工程の後、処理槽から上澄液を処理水と
して排出する。
【００３１】処理槽内に残った汚泥は、独立栄養性脱窒
微生物と従属栄養性脱窒微生物とを含むものであるの
で、そのまま次回の原水処理に用いることができる。な
お、残留汚泥量が多いときには、一部を抜き出して排出
する。
微生物と従属栄養性脱窒微生物とを含むものであるの
で、そのまま次回の原水処理に用いることができる。な
お、残留汚泥量が多いときには、一部を抜き出して排出
する。
【００３２】本発明の生物脱窒方法において、処理対象
となる原水は、アンモニア性窒素及び亜硝酸性窒素を含
む水であり、有機物及び有機性窒素を含むものであって
もよいが、これらは脱窒処理前に予めアンモニア性窒素
になる程度まで分解しておくことが好ましく、また、溶
存酸素濃度が高い場合には、必要に応じて溶存酸素を除
去しておくことが好ましい。原水は無機物を含んでいて
もよい。また、原水はアンモニア性窒素を含む液と亜硝
酸性窒素を含む液を混合したものであってもよい。例え
ば、アンモニア性窒素を含む排水をアンモニア酸化微生
物の存在下に好気性処理を行い、アンモニア性窒素の一
部、好ましくはその１／２を亜硝酸に部分酸化したもの
を原水とすることができる。更には、アンモニア性窒素
を含む排水の一部をアンモニア酸化微生物の存在下に好
気性処理を行い、アンモニア性窒素を亜硝酸に酸化し、
アンモニア性窒素を含む排水の残部と混合したものを原
水としても良い。
となる原水は、アンモニア性窒素及び亜硝酸性窒素を含
む水であり、有機物及び有機性窒素を含むものであって
もよいが、これらは脱窒処理前に予めアンモニア性窒素
になる程度まで分解しておくことが好ましく、また、溶
存酸素濃度が高い場合には、必要に応じて溶存酸素を除
去しておくことが好ましい。原水は無機物を含んでいて
もよい。また、原水はアンモニア性窒素を含む液と亜硝
酸性窒素を含む液を混合したものであってもよい。例え
ば、アンモニア性窒素を含む排水をアンモニア酸化微生
物の存在下に好気性処理を行い、アンモニア性窒素の一
部、好ましくはその１／２を亜硝酸に部分酸化したもの
を原水とすることができる。更には、アンモニア性窒素
を含む排水の一部をアンモニア酸化微生物の存在下に好
気性処理を行い、アンモニア性窒素を亜硝酸に酸化し、
アンモニア性窒素を含む排水の残部と混合したものを原
水としても良い。
【００３３】一般的には、下水、し尿、嫌気性消化脱離
液等のアンモニア性窒素、有機性窒素及び有機物を含む
排水が処理対象となる場合が多いが、この場合、これら
を好気性又は嫌気性処理して有機物を分解し、有機性窒
素をアンモニア性窒素に分解し、さらに部分亜硝酸化或
いは、一部についての亜硝酸化を行った液を原水とする
ことが好ましい。
液等のアンモニア性窒素、有機性窒素及び有機物を含む
排水が処理対象となる場合が多いが、この場合、これら
を好気性又は嫌気性処理して有機物を分解し、有機性窒
素をアンモニア性窒素に分解し、さらに部分亜硝酸化或
いは、一部についての亜硝酸化を行った液を原水とする
ことが好ましい。
【００３４】原水のアンモニア性窒素と亜硝酸性窒素の
割合はモル比でアンモニア性窒素１に対して亜硝酸性窒
素０．５〜２、特に１〜１．５とするのが好ましい。原
水中のアンモニア性窒素及び亜硝酸性窒素の濃度はそれ
ぞれ５〜１０００ｍｇ／Ｌ、５〜２００ｍｇ／Ｌである
ことが好ましいが、処理水を循環して希釈すればこの限
りではない。
割合はモル比でアンモニア性窒素１に対して亜硝酸性窒
素０．５〜２、特に１〜１．５とするのが好ましい。原
水中のアンモニア性窒素及び亜硝酸性窒素の濃度はそれ
ぞれ５〜１０００ｍｇ／Ｌ、５〜２００ｍｇ／Ｌである
ことが好ましいが、処理水を循環して希釈すればこの限
りではない。
【００３５】原水の生物脱窒条件としては、例えば反応
槽内液の温度が１０〜４０℃、特に２０〜３５℃、ｐＨ
が５〜９、特に６〜８、溶存酸素濃度が０〜２．５ｍｇ
／Ｌ、特に０〜０．２ｍｇ／Ｌ、ＢＯＤ濃度が０〜５０
ｍｇ／Ｌ、特に０〜２０ｍｇ／Ｌ、窒素負荷が０．１〜
１０ｋｇ−Ｎ／ｍ３・ｄａｙ、特に１〜５ｋｇ−Ｎ／ｍ
３・ｄａｙの範囲とするのが好ましい。
槽内液の温度が１０〜４０℃、特に２０〜３５℃、ｐＨ
が５〜９、特に６〜８、溶存酸素濃度が０〜２．５ｍｇ
／Ｌ、特に０〜０．２ｍｇ／Ｌ、ＢＯＤ濃度が０〜５０
ｍｇ／Ｌ、特に０〜２０ｍｇ／Ｌ、窒素負荷が０．１〜
１０ｋｇ−Ｎ／ｍ３・ｄａｙ、特に１〜５ｋｇ−Ｎ／ｍ
３・ｄａｙの範囲とするのが好ましい。
【００３６】グラニュール汚泥を形成する場合、微生物
だけではグラニュール形成に期間を要するので、核とな
る物質を添加し、その核の周りにＡＮＡＭＭＯＸ微生物
の生物膜を形成させることが望ましい。この場合、核と
して、例えば微生物グラニュールや非生物的な担体を挙
げることができる。
だけではグラニュール形成に期間を要するので、核とな
る物質を添加し、その核の周りにＡＮＡＭＭＯＸ微生物
の生物膜を形成させることが望ましい。この場合、核と
して、例えば微生物グラニュールや非生物的な担体を挙
げることができる。
【００３７】核として用いられる微生物グラニュールと
しては、メタン菌グラニュール等の嫌気性微生物や従属
栄養性脱窒菌グラニュール等を挙げることができる。メ
タン菌グラニュールは、ＵＡＳＢ（Upflow Anaerobic S
ludge Blanket；上向流嫌気性汚泥床）法もしくはＥＧ
ＳＢ（Expanded Granule Sludge Bed；展開粒状汚泥
床）法でメタン発酵が行われているメタン発酵槽で使用
されているものを適用できる。また、従属栄養性脱窒グ
ラニュールは、ＵＳＢ方式の通常の脱窒槽で利用される
ものを適用できる。これらのグラニュールはそのままの
状態で、又はその破砕物として用いることができる。独
立栄養性脱窒微生物はこのような微生物グラニュールに
付着しやすく、グラニュールの形成に要する時間が短縮
される。また、核として非生物的な材料を用いるよりも
経済的である。
しては、メタン菌グラニュール等の嫌気性微生物や従属
栄養性脱窒菌グラニュール等を挙げることができる。メ
タン菌グラニュールは、ＵＡＳＢ（Upflow Anaerobic S
ludge Blanket；上向流嫌気性汚泥床）法もしくはＥＧ
ＳＢ（Expanded Granule Sludge Bed；展開粒状汚泥
床）法でメタン発酵が行われているメタン発酵槽で使用
されているものを適用できる。また、従属栄養性脱窒グ
ラニュールは、ＵＳＢ方式の通常の脱窒槽で利用される
ものを適用できる。これらのグラニュールはそのままの
状態で、又はその破砕物として用いることができる。独
立栄養性脱窒微生物はこのような微生物グラニュールに
付着しやすく、グラニュールの形成に要する時間が短縮
される。また、核として非生物的な材料を用いるよりも
経済的である。
【００３８】核として用いられる非生物的な材料として
は、例えば、活性炭、ゼオライト、ケイ砂、ケイソウ
土、焼成セラミック、イオン交換樹脂等、好ましくは活
性炭、ゼオライト等よりなる、粒径５０〜２００μｍ、
好ましくは５０〜１００μｍで、平均比重１．０１〜
２．５、好ましくは１．１〜２．０の担体を挙げること
ができる。
は、例えば、活性炭、ゼオライト、ケイ砂、ケイソウ
土、焼成セラミック、イオン交換樹脂等、好ましくは活
性炭、ゼオライト等よりなる、粒径５０〜２００μｍ、
好ましくは５０〜１００μｍで、平均比重１．０１〜
２．５、好ましくは１．１〜２．０の担体を挙げること
ができる。
【００３９】このようにして形成されるＡＮＡＭＭＯＸ
微生物のグラニュール汚泥は、平均粒径が０．２５〜３
ｍｍ、好ましくは０．２５〜２ｍｍ、より好ましくは
０．２５〜１．５ｍｍ程度、平均比重が１．０１〜２．
５、好ましくは１．１〜２．０であることが望ましい。
グラニュールの粒度が小さいほど比表面積が大きくなる
ので、高い汚泥濃度を維持し、脱窒処理を効率よく行う
点で好ましい。
微生物のグラニュール汚泥は、平均粒径が０．２５〜３
ｍｍ、好ましくは０．２５〜２ｍｍ、より好ましくは
０．２５〜１．５ｍｍ程度、平均比重が１．０１〜２．
５、好ましくは１．１〜２．０であることが望ましい。
グラニュールの粒度が小さいほど比表面積が大きくなる
ので、高い汚泥濃度を維持し、脱窒処理を効率よく行う
点で好ましい。
【００４０】本発明の生物脱窒方法は、前記の通り、嫌
気性処理で見られるようなＵＡＳＢ方式又はＥＧＳＢ方
式で反応槽内のＡＮＡＭＭＯＸ微生物のグラニュール汚
泥を原水の上向流で展開させてグラニュール汚泥床を形
成して行うのが、原水とグラニュール汚泥との接触効率
を高くすることができ、好ましい。なお、処理水の一部
は循環水として、反応槽の原水導入側へ戻す。
気性処理で見られるようなＵＡＳＢ方式又はＥＧＳＢ方
式で反応槽内のＡＮＡＭＭＯＸ微生物のグラニュール汚
泥を原水の上向流で展開させてグラニュール汚泥床を形
成して行うのが、原水とグラニュール汚泥との接触効率
を高くすることができ、好ましい。なお、処理水の一部
は循環水として、反応槽の原水導入側へ戻す。
【００４１】この場合、ＵＳＢ方式であれば循環水量は
原水量の０．５〜１０倍とし、反応槽内の上向流速（原
水と循環水との合計の流速）を０．５〜２ｍ／ｈｒとす
るのが好ましい。また、ＥＧＳＢ方式であれば循環水量
は原水量の０．５〜２０倍とし、反応槽内の上向流速
（原水と循環水の合計の流速）を２〜１５ｍ／ｈｒとし
てグラニュール汚泥床を展開させて通液する。
原水量の０．５〜１０倍とし、反応槽内の上向流速（原
水と循環水との合計の流速）を０．５〜２ｍ／ｈｒとす
るのが好ましい。また、ＥＧＳＢ方式であれば循環水量
は原水量の０．５〜２０倍とし、反応槽内の上向流速
（原水と循環水の合計の流速）を２〜１５ｍ／ｈｒとし
てグラニュール汚泥床を展開させて通液する。
【００４２】
【実施例】以下、実施例及び比較例について説明する。
【００４３】実施例１（第２脱窒槽の電子供与体：メタ
ノール） 容量２Ｌの反応器内を１．５Ｌの第１の部分と０．５Ｌ
の第２の部分とに仕切り壁によって区画し、第１の部分
を第１の脱窒槽とし、第２の部分を第２の脱窒槽とし
た。ＮＨ４−Ｎを約３００〜４００ｍｇ／Ｌ含有する嫌
気性消化液の上澄水に約４００〜５００ｍｇ／Ｌの割合
でＮＯ２−Ｎを加えて原水とした。
ノール） 容量２Ｌの反応器内を１．５Ｌの第１の部分と０．５Ｌ
の第２の部分とに仕切り壁によって区画し、第１の部分
を第１の脱窒槽とし、第２の部分を第２の脱窒槽とし
た。ＮＨ４−Ｎを約３００〜４００ｍｇ／Ｌ含有する嫌
気性消化液の上澄水に約４００〜５００ｍｇ／Ｌの割合
でＮＯ２−Ｎを加えて原水とした。
【００４４】第１脱窒槽内に、脱窒汚泥から馴養した、
汚泥濃度１０，０００ｍｇ／ＬのＡＮＡＭＭＯＸ微生物
の汚泥を約１００ｍＬ導入した。
汚泥濃度１０，０００ｍｇ／ＬのＡＮＡＭＭＯＸ微生物
の汚泥を約１００ｍＬ導入した。
【００４５】この原水を０．２Ｌ／Ｈｒの割合で第１の
脱窒槽に供給し、その流出液を第２の脱窒槽に導入し
た。第２の脱窒槽には電子供与体としてメタノールを４
５〜５０ｍｇ／Ｈｒの割合で添加した。
脱窒槽に供給し、その流出液を第２の脱窒槽に導入し
た。第２の脱窒槽には電子供与体としてメタノールを４
５〜５０ｍｇ／Ｈｒの割合で添加した。
【００４６】第２脱窒槽の３０分ＳＶＩは１００とし
た。
た。
【００４７】第２脱窒槽の流出液を沈殿槽で固液分離
し、分離水を処理水として取り出した。分離汚泥のうち
の所定量を第１脱窒槽内のＭＬＶＳＳが２５００ｍｇ／
Ｌとなるように第１脱窒槽に返送した。
し、分離水を処理水として取り出した。分離汚泥のうち
の所定量を第１脱窒槽内のＭＬＶＳＳが２５００ｍｇ／
Ｌとなるように第１脱窒槽に返送した。
【００４８】第１脱窒槽及び第２脱窒槽流出液の水質分
析結果を表１に示す。
析結果を表１に示す。
【００４９】実施例２（第２脱窒槽の電子供与体：下水
処理水） 第２脱窒槽の電子供与体として、メタノールの代わりに
下水処理水を添加した他は実施例１とほぼ同様にして原
水を処理した。結果を表１に示す。
処理水） 第２脱窒槽の電子供与体として、メタノールの代わりに
下水処理水を添加した他は実施例１とほぼ同様にして原
水を処理した。結果を表１に示す。
【００５０】実施例３（第２脱窒槽の電子供与体：硫化
水素） 第２脱窒槽の電子供与体として、メタノールの代わりに
硫化水素を４０〜５０ｍｇ／Ｈｒの割合で添加した他は
実施例１とほぼ同様にして原水を処理した。結果を表１
に示す。
水素） 第２脱窒槽の電子供与体として、メタノールの代わりに
硫化水素を４０〜５０ｍｇ／Ｈｒの割合で添加した他は
実施例１とほぼ同様にして原水を処理した。結果を表１
に示す。
【００５１】比較例１
反応器内の仕切りを除去し、２Ｌの反応器を単一の処理
槽として用い、図２に示す従来法に従って同一の原水を
処理した。この反応器内では、実施例１〜３の第１の脱
窒槽内と同一の処理が行われることになる。処理結果は
表１に示す通りであった。
槽として用い、図２に示す従来法に従って同一の原水を
処理した。この反応器内では、実施例１〜３の第１の脱
窒槽内と同一の処理が行われることになる。処理結果は
表１に示す通りであった。
【００５２】
【表１】
【００５３】表１から明らかな通り、本発明例の最終処
理水（第２脱窒槽流出液）のＮＯ２−Ｎ及びＮＯ３−Ｎ
濃度は比較例に比べて著しく低い。また、本発明例によ
ると、最終処理水（第２脱窒槽流出液）のＮＨ３−Ｎ濃
度も比較例１に比べて低下する。これは、第２脱窒槽に
おいてアンモニアが微生物によって酸化されるためであ
ると考えられる。
理水（第２脱窒槽流出液）のＮＯ２−Ｎ及びＮＯ３−Ｎ
濃度は比較例に比べて著しく低い。また、本発明例によ
ると、最終処理水（第２脱窒槽流出液）のＮＨ３−Ｎ濃
度も比較例１に比べて低下する。これは、第２脱窒槽に
おいてアンモニアが微生物によって酸化されるためであ
ると考えられる。
【００５４】
【発明の効果】以上の通り、本発明によると、アンモニ
ア性窒素を含む原水を高効率にて脱窒処理することがで
きる。
ア性窒素を含む原水を高効率にて脱窒処理することがで
きる。
【図１】本発明の生物脱窒方法の実施の形態を示す系統
図である。
図である。
【図２】従来例の説明図である。
【図３】本発明の実施に好適な脱窒槽を示す模式的な断
面図である。
面図である。
１ 第１の脱窒槽
２ 第２の脱窒槽
３ 固液分離器
１１ 反応槽
１２ 固液分離装置
１６ 内筒
１７ 散気管
Claims (6)
- 【請求項１】 アンモニア性窒素を含有する原水を、ア
ンモニア性窒素を電子供与体とし、亜硝酸性窒素を電子
受容体とする脱窒微生物の作用により亜硝酸性窒素の存
在下に脱窒する第１の脱窒工程と、 第１脱窒工程の流出液を、有機物又は無機物を電子供与
体とし、亜硝酸性窒素又は硝酸性窒素を電子受容体とす
る脱窒微生物の作用により有機物又は無機物の存在下に
脱窒する第２の脱窒工程とを有する生物脱窒処理方法で
あって、 第２の脱窒工程の流出液を固液分離し、分離水を排出す
ると共に、分離汚泥を第１の脱窒工程へ返送することを
特徴とする生物脱窒処理方法。 - 【請求項２】 第１の脱窒工程及び第２の脱窒工程に使
用する脱窒槽は、共にガスリフト型反応槽又はＵＳＢ型
反応槽である請求項１に記載の生物脱窒処理方法。 - 【請求項３】 アンモニア性窒素を含有する原水を、ア
ンモニア性窒素を電子供与体とし、亜硝酸性窒素を電子
受容体とする脱窒微生物の作用により亜硝酸性窒素の存
在下に脱窒する第１の脱窒工程と、 第１脱窒工程の流出液を、無機物を電子供与体とし、亜
硝酸性窒素又は硝酸性窒素を電子受容体とする脱窒微生
物の作用により無機物の電子供与体の存在下に脱窒する
第２の脱窒工程とを有する生物脱窒処理方法であって、 無機物の電子供与体は、硫化水素及び／又は水素を含む
ガスであることを特徴とする生物脱窒処理方法。 - 【請求項４】 硫化水素及び／又は水素を含むガスが、
有機物の嫌気性生物処理プロセスから排出されるバイオ
ガスである請求項３に記載の生物脱窒処理方法。 - 【請求項５】 アンモニア性窒素を含有する原水を受け
入れ、アンモニア性窒素を電子供与体とし、亜硝酸性窒
素を電子受容体とする脱窒微生物の作用により亜硝酸性
窒素の存在下に脱窒する第１の脱窒槽と、 第１の脱窒槽の流出液を受け入れ、有機物又は無機物を
電子供与体とし、亜硝酸性窒素又は硝酸性窒素を電子受
容体とする脱窒微生物の作用により有機物又は無機物の
存在下に脱窒する第２の脱窒槽と、 第２の脱窒槽の流出液を分離水と分離汚泥とに固液分離
する手段と、 前記分離水を排出する手段と、 前記分離汚泥を第１の脱窒槽へ返送する汚泥返送手段と
を備えることを特徴とする生物脱窒処理装置。 - 【請求項６】 アンモニア性窒素を含有する原水を処理
槽に受け入れる工程と、 処理槽に受け入れた原水を、アンモニア性窒素を電子供
与体とし、亜硝酸性窒素を電子受容体とする脱窒微生物
の作用により亜硝酸性窒素の存在下に脱窒する第１の脱
窒工程と、 第１の脱窒工程の後、有機物又は無機物を電子供与体と
し、亜硝酸性窒素又は硝酸性窒素を電子受容体とする脱
窒微生物の作用により有機物又は無機物の存在下に脱窒
する第２の脱窒工程と、 第２の脱窒工程の後、上澄液と沈殿汚泥とに分離する沈
殿工程と、 沈殿工程の後、処理槽から上澄液を排出する工程とを有
する回分式の生物脱窒処理方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001226191A JP4867098B2 (ja) | 2001-07-26 | 2001-07-26 | 生物脱窒処理方法及び装置 |
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|---|---|---|---|
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003033789A true JP2003033789A (ja) | 2003-02-04 |
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ID=19059051
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| JP2001226191A Expired - Fee Related JP4867098B2 (ja) | 2001-07-26 | 2001-07-26 | 生物脱窒処理方法及び装置 |
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|---|---|
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