JP2003053383A - 廃水からの窒素の除去方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 廃水からの窒素の除去方法 【課題】 ＣＯＤとアンモニア性窒素を含む廃水から窒
素を効率的に安定して除去する。 【解決手段】 まず、アンモニアストリッピングによ
り、ＣＯＤ／Ｎ比が２−３．５となるように廃水からアン
モニア性窒素を除去した後、硝化細菌と脱窒細菌を組合せ
てＣＯＤ成分を用いて廃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、廃水中に含まれる
高濃度のアンモニア性窒素化合物を安定的、効率的に除
去することを目的とする。

【０００２】

【従来の技術】高濃度のアンモニア性窒素を含有する廃
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。

【０００３】このような廃水中のアンモニアは、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。 （１）遊離アンモニア：NH₃ （２）固定アンモニア：NH₄Cl、（NH ₄ ）₂SO₄ など 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理由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。

【０００４】 NH₄ ⁺ ＋ OH^- → NH₃＋ H₂O （１） 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℃、ｐＨ＝８の廃水では、遊離の
アンモニア（NH₃）の存在比率はわずか５％程度であ
る。この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。さら
に、水温が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、廃水のｐＨ及び水温によって、大幅に
変わってくる。

【０００５】このような廃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。

【０００６】まず、アンモニアストリッピング法があげ
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−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廃水
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もある。
いずれにせよ、廃水中の遊離アンモニアの割合を増大さ
せる。その後、廃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、廃水の遊離アンモニアを空
気中に放散する。この場合、処理する廃水と吹き込む空
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。

【０００７】このほか、廃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。

【０００８】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。

【０００９】 ２ＮＨ₄ ⁺ ＋ ３Ｏ₂ → ２ＮＯ₂ ^-＋２Ｈ₂Ｏ＋４Ｈ⁺ （２） ２ＮＯ₂ ^- ＋ Ｏ₂ → ２ＮＯ₃ ^- （３） （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。

【００１０】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。

【００１１】 ２ＮＯ₂ ^- ＋ ６Ｈ₂ → Ｎ₂ ＋２Ｈ₂Ｏ＋２ＯＨ^- （４） ２ＮＯ₃ ^- ＋１０Ｈ₂ → Ｎ₂ ＋４Ｈ₂Ｏ＋２ＯＨ^- （５） 脱窒反応には水素供与体が必要であり、有機物が通常利
用されている。都市下水などでは、下水中の有機物がそ
のまま用いられ、有機物を含まない廃水ではメタノール
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
廃水では、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。

【００１２】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廃水の場合、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。

【００１３】

【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。

【００１４】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。

【００１５】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１０００〜１１００、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−クス炉工場ガス廃水（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−、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。この安水をｐ
Ｈ＝１０、気液比３０００、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１００ｍｇ／ｌ（除去率：９８％）ま
で削減可能であったと述べられている。

【００１６】これらの結果から、アンモニアストリッピ
ング法単独で廃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１ｍ
³あたり、約６．４Ｌの水酸化ナトリウム溶液（５０
％）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
ングコストとなってしまうのである。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廃水
の窒素を除去するのは得策では無い。今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（例えば、廃水か
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、1995）。いずれも設備費、ランニングコ
ストの更なる上昇を招いてしまう。

【００１７】次に、生物学的硝化−脱窒素法の課題を述
べる。

【００１８】微生物を用いた廃水の処理方法の最大の課
題は、廃水中の有機物や遊離アンモニアの微生物への阻
害である。

【００１９】まず、廃水中に含まれる各種有機物の硝化
細菌への阻害がある。硝化細菌は、独立栄養細菌であ
り、阻害を極めて受けやすいため、硝化反応を抑制する
物質は比較的広く調査されている（例えば、生物学的脱
窒素法の歴史的考察、用水と廃水、13、11、ｐ1362〜13
74、1974）。これによると、例えば、コークス工場から
発生する安水に多量に含まれているフェノールは、わず
か５．６ｍｇ／ｌで、アンモニア性窒素を単独で含有す
る場合と比較して、単位微生物あたりの硝化速度が７５
％減少することが報告されている。したがって、このよ
うな有機物を含む廃水の硝化を促進するためには、有機
物を事前に極力除去しておく必要がある。

【００２０】しかし、脱窒槽で脱窒素を促進するために
は、逆に、有機物などの水素供与体が必要である。水素
供与体としては有機物のほかに硫黄化合物もある。この
ような有機物や硫黄化合物は、ＣＯＤとして測定される
が脱窒細菌への影響は小さく、むしろ、このような廃水
中のＣＯＤが不足すれば脱窒素除去性能が低下しやす
い。

【００２１】このように、生物学的脱窒素法は、廃水が
硝化細菌に影響があるＣＯＤ成分を含む場合、ＣＯＤ成
分による硝化反応の阻害防止とＣＯＤ成分の脱窒反応で
の有効利用の両面から検討する必要があり、反応制御が
かなり難しい。

【００２２】また、廃水中に含まれる遊離のアンモニア
であるが、通常、遊離のアンモニア性窒素濃度が１００
ｍｇ／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１００ｍｇ／ｌを超えると、好気槽の硝
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。特に、廃水のｐＨが高くなりすぎると遊離
のアンモニアの存在割合が高まるため、硝化阻害が生じ
やすくなるといわれている。

【００２３】このような理由から、ＣＯＤ濃度が高く、
かつ、遊離のアンモニア性窒素濃度が１００ｍｇ／ｌを
超えるような廃水の場合、生物学的硝化−脱窒素法の適
用はかなり難しい。

【００２４】

【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ＣＯＤ成分とアンモニア性窒素を含有する廃水
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）〜（８）である。 （１）ＣＯＤ成分とアンモニア性窒素を含有する廃水
を、廃水中のＣＯＤ濃度と窒素濃度の比（ＣＯＤ／Ｎ
比）が２から３．５となるようにアンモニアストリッピ
ング装置でアンモニアを除去した後、脱窒槽と好気槽か
らなる生物学的脱窒素プロセスに通水し、好気槽におい
て硝化細菌を用いて水中のアンモニアを酸化して亜硝酸
性窒素および／または硝酸性窒素を生成し、この水を脱
窒槽に循環して、脱窒槽において脱窒細菌により廃水中
のＣＯＤ成分を利用して亜硝酸性窒素および／または硝
酸性窒素を窒素ガスとして除去することを特徴とする廃
水からの窒素の除去方法。 （２）ＣＯＤ成分とアンモニア性窒素を含有する廃水を
脱窒槽と好気槽からなる生物学的脱窒素プロセスにおい
て処理する際に、脱窒槽を曝気および／または攪拌し
て、脱窒槽においてＣＯＤ成分の除去を促進し、好気槽
において硝化細菌の育成を促進することを特徴とする
(１)記載の廃水からの窒素の除去方法。 （３）廃水中のＣＯＤ成分の主体がフェノールであり、
脱窒槽を曝気および／または攪拌して、脱窒槽出口のフ
ェノ−ルを３０ｍｇ／ｌ以下まで除去することを特徴と
する(１)または(２)に記載の廃水からの窒素の除去方
法。 （４）生物学的脱窒素プロセスの脱窒槽の酸化還元電位
が−１００ｍＶから−３００ｍＶとなるように、脱窒槽
の曝気量および／または攪拌機の回転数を調整すること
を特徴とする(１)〜(３)いずれかに記載の廃水からの窒
素の除去方法。 （５）脱窒槽及び好気槽のｐＨが６．０から７．５に維
持されるように、生物学的脱窒素プロセスに流入する廃
水のｐＨを調整することを特徴とする(１)〜(４)いずれ
かに記載の廃水からの窒素の除去方法。 （６）廃水中のＣＯＤ成分が有機物および／または硫黄
化合物であり、脱窒槽の脱窒細菌が従属栄養細菌および
／または硫黄酸化細菌であることを特徴とする(１)〜
(５)いずれかに記載の廃水からの窒素の除去方法。 （７）廃水がコークス工場から発生する安水であること
を特徴とする(１)〜(６)いずれかに記載の廃水からの窒
素の除去方法。 （８）脱窒槽および／または好気槽に微生物固定化担体
を投入（設置）することを特徴とする(１)〜(７)いづれ
かに記載の廃水からの窒素の除去方法。

【００２５】

【発明の実施の形態】発明者らは、ＣＯＤ成分とアンモ
ニアを含有する廃水から、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例を図
１に示す。ＣＯＤ成分とアンモニアを含有する廃水とし
て、コークス工場から発生する廃水（以下、安水と述べ
る）に適用した事例である。

【００２６】まず、安水（１）をアンモニアストリッピ
ング法を用いて、アンモニア濃度を減少させ、安水中の
ＣＯＤ／Ｎ比（単位体積あたりのＣＯＤの質量／単位体
積あたりの窒素の質量）が２から３．５となるように調
整する。アンモニアストリッピング法によって、いたず
らに廃水中のアンモニアを完全に減少させる必要は無
く、ＣＯＤ／Ｎ比が２−３．５程度まで減少させればよ
い。具体的には、ＣＯＤ濃度が２０００ｍｇ／ｌの場
合、アンモニア性窒素濃度として７００ｍｇ／ｌから１
０００ｍｇ／ｌとなるようにアンモニアを除去すればよ
い。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。このようにアンモニ
アストリッピングで処理された水は、水温がかなり高い
場合が多いので、もとの廃水と熱交換した後冷却器で冷
却するか、または、海水や工業用水で希釈し、３０−３
８℃とし生物処理にかけることが望ましい。

【００２７】次に生物学的処理の運転方法について説明
する。

【００２８】好気槽（14）では、ニトロゾモナスを代表
種とする亜硝酸菌およびニトロバクターを代表種とする
硝酸菌によって、アンモニアから硝酸性窒素および亜硝
酸性窒素を生成する。

【００２９】 ２ＮＨ₄ ⁺ ＋ ３Ｏ₂ → ２ＮＯ₂ ^-＋２Ｈ₂Ｏ＋４Ｈ⁺ （２） ２ＮＯ₂ ^- ＋ Ｏ₂ → ２ＮＯ₃ ^- （３） 脱窒槽（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。脱
窒反応を進めるためには、有機物や硫黄化合物が必要で
ある。通常、有機物やチオ硫酸などの硫黄化合物がＣＯ
Ｄとして測定される。実際には廃水中の成分をすべて特
定することは難しいため、ＣＯＤを用いて有機物や硫黄
化合物の総量を推定する方法が現実的である。

【００３０】例えば、有機物がフェノールの場合、従属
栄養細菌による脱窒反応は以下の式であらわされる。

【００３１】 5C₆H₅OH＋28NO₃ ^- 14N₂ ＋30CO₂＋H₂O＋28OH^- （６） この場合、窒素１ｇに対して必要なフェノールは、１．
２ｇとなる。さらにフェノール１ｇは、ＣＯＤとして
１．８から２．４ｇ−ＣＯＤとして測定される。したが
って、必要なＣＯＤ／Ｎ比は、２．２−２．９程度とな
る。

【００３２】また、硫黄酸化細菌を用いて脱窒素を行う
場合、硫黄源が必要である。硫黄源としてチオ硫酸、硫
黄粒、亜硫酸ナトリウムなどが用いられる。例えば、硫
黄源がチオ硫酸の場合、硫黄酸化細菌による脱窒素反応
は以下の式であらわされる。

【００３３】 5S₂O₃ ^2-＋8NO₃ ^- ＋H₂O 4N₂ ＋10SO₄ ²＋2H⁺ （７） この場合、窒素１ｇに対して必要なチオ硫酸は、５．０
ｇとなる。さらにチオ硫酸１ｇは、ＣＯＤとして０．４
から０．５ｇ−ＣＯＤとして測定される。したがって、
必要なＣＯＤ／Ｎ比は、２．０−２．５程度となる。

【００３４】これらの結果から、ＣＯＤ／Ｎ比は、２か
ら３．５程度とすることが望ましい。ＣＯＤ／Ｎ比が
３．５より高い場合には、ＣＯＤが残存しやすく後段の
硝化反応に悪影響がでやすくなる。また、ＣＯＤ／Ｎ比
が２より低い場合には、ＣＯＤ不足で脱窒反応に悪影響
がでやすくなる。

【００３５】より具体的にはＣＯＤ源の主体が硫黄化合
物である場合はＣＯＤ／Ｎ比を２から３程度、ＣＯＤ源
の主体がフェノールなどの有機化合物である場合はＣＯ
Ｄ／Ｎ比を２．５から３．５程度に設定することが望ま
しい。詳細の数値は廃水の内容によってやや変わってく
る。

【００３６】脱窒細菌が十分に存在する場合、廃水のＣ
ＯＤ成分は脱窒素反応によって除去される。しかし、立
ち上げ初期等の場合、好気槽(14)で生成した硝酸性窒素
および亜硝酸性窒素濃度が十分にないため、脱窒槽（1
3）での脱窒素反応が進まず、ＣＯＤ成分であるフェノ
ールや硫黄化合物がそのまま好気槽（14）に流入する。
このため、好気槽（14）での硝化細菌の馴養が全く進ま
ない場合がある。このような場合は、脱窒槽（13）にあ
えてブロアーで空気を送るか、および、または攪拌機の
回転数を調整して、脱窒槽（13）において、酸素を用い
て有機化合物や硫黄化合物を分解してしまうことが望ま
しい。脱窒槽（13）を曝気および／または攪拌して、脱
窒槽（13）において硝化細菌への阻害機能を有するＣＯ
Ｄ成分を除去することによって、好気槽（14）において
硝化細菌の育成を促進することができる。

【００３７】廃水中のＣＯＤ成分の主体（３０％以上）
がフェノールである場合、フェノールの硝化細菌への阻
害が考えられる。阻害濃度として、前述したように５．
６ｍｇ／ｌの報告があるが、発明者らの研究では、実際
には脱窒槽出口のフェノール濃度が３０ｍｇ／ｌ程度ま
ではほとんど硝化阻害は認められなかった。したがっ
て、脱窒槽（13）を曝気および／または攪拌して、脱窒
槽（13）出口のフェノール濃度を、硝化細菌への阻害が
ほぼ無視できる３０ｍｇ／ｌ以下まで除去することが望
ましい。

【００３８】脱窒槽（12）でのブロアーによる送風、お
よび／または攪拌機の回転数調整方法には、以下のよう
な方法がある。まず、生物学的脱窒素プロセスの脱窒槽
の酸化還元電位が−１００ｍＶから−３００ｍＶ（銀／
塩化銀複合電極基準）となるように、脱窒槽（13）の曝
気量および／または攪拌機の回転数を調整することが望
ましい。−３００ｍＶ未満では、ＣＯＤ成分が大量に存
在していることが予想され、好気槽（14）に悪影響が出
る。逆に−１００ｍＶを超えると、溶存酸素の残留、NO
₃−Nの蓄積等が予想され、好気槽（14）に悪影響は無い
ものの、脱窒反応が進まないことになる。

【００３９】より厳密には、生物学的脱窒素プロセスの
脱窒槽出口のＣＯＤ濃度を連続測定し、この測定値が、
あらかじめ測定しておいた硝化細菌に阻害が出ないＣＯ
Ｄ濃度となるように、脱窒槽（13）の曝気量および／ま
たは攪拌機の回転数を調整すれば良い。ただし、脱窒槽
（13）出口のＣＯＤ濃度は、廃水の種類によって硝化細
菌に阻害が出る濃度が変わってくるため、個別の基礎実
験によって求める必要がある。

【００４０】廃水中のＣＯＤ成分が有機物の場合、脱窒
槽（13）の脱窒細菌は従属栄養細菌が、廃水中のＣＯＤ
成分が硫黄化合物の場合、硫黄酸化細菌が主体となる。
廃水中のＣＯＤ成分の主体がフェノールおよび硫黄化合
物の場合（それぞれ３０％以上含有）は、脱窒槽（13）
の脱窒細菌は従属栄養細菌および硫黄酸化細菌の混合体
となる。

【００４１】廃水がコークス工場から発生する安水の場
合、ＣＯＤ成分の主体はフェノールであり、フェノール
起因のＣＯＤが、全ＣＯＤの３０％以上を占めている。
本発明の方法をコークス工場から発生する安水に適用す
ることは極めて望ましい。

【００４２】また、硝化細菌は、先にも述べたように遊
離のアンモニアにも弱いので、好気槽（14）の遊離アン
モニア濃度が１００ｍｇ／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（14）のｐＨが低い方がよい。
しかし、ｐＨを下げすぎるとｐＨによる硝化細菌への阻
害が生じ、アンモニアの酸化速度が低下する。したがっ
て、好気槽（14）のｐＨは、６〜７．５に維持すること
が望ましい。ｐＨが６未満であればｐＨによる硝化菌の
阻害が顕著に生じ、ｐＨが７.５を超えると、遊離アン
モニアによる硝化細菌の阻害が生じやすい。

【００４３】また、脱窒細菌は、硝化細菌よりも耐性が
強いが、やはり脱窒槽（13）のｐＨも６〜７.５に制御
することが望ましい。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。しかし、アンモニア性窒素濃度が１００ｍｇ／ｌを
超える廃水の場合、本知見は適用できない。反応槽のｐ
Ｈ管理が通常の生物処理法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
ていたアンモニア性窒素濃度の高い廃水でも安定した処
理が可能となるのである。

【００４４】これらのｐＨの制御方法であるが、装置が
大型化して、脱窒槽や好気槽での均一なｐＨ調整が困難
な場合、アンモニアストリッピング処理水（生物処理流
入水）のｐＨを脱窒槽（13）及び好気槽（14）のｐＨが
６．０から７．５に維持されるように、流入する廃水の
ｐＨを酸および／またはアルカリによって調整すること
が望ましい。

【００４５】脱窒槽（13）および／または好気槽（14）
に微生物固定化担体（プラスチックス、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。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脱窒槽に用いてもかまわない。

【００４６】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。 （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。安水は、表１に示すように
フェノール主体の廃水（全ＣＯＤの４８％がフェノール
起因のＣＯＤ）であるが、硫黄化合物も含んでいる。こ
こで、フェノール１ｇは２．４ｇ−ＣＯＤと仮定した。
ＣＯＤは６２００ｍｇ／ｌである。アンモニア性窒素も
８０００ｍｇ／ｌ含んでいる。ｐＨは９．２とかなり高
い。

【００４７】そこで、まず、安水（1）にアルカリ剤と
してＮａＯＨ（２）を添加し、ｐＨを９．４から１０．
５とし、気液比３０００、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は、ア
ンモニアガスとして、９０％程度除去され、水中のアン
モニア性窒素濃度は８００ｍｇ／ｌとなった。この結
果、ＣＯＤ／Ｎ比は２．１となった。なお、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】アンモニアストリッピングのあと、調整槽
（10）にて海水および／または淡水（８）により２．５
倍程度に希釈し、リン酸（９）を添加した。さらに、脱
窒槽（13）および好気槽（14）のｐＨ（12）を測定し、
６−７．５になるように、ＮａＯＨ（2）を添加した。

【００４９】次に生物学的硝化−脱窒法の運転方法を以
下に述べる。

【００５０】まず、好気槽（14）の運転方法を説明す
る。

【００５１】好気槽（14）で硝化細菌により、アンモニ
ア性窒素を亜硝酸性窒素および硝酸性窒素まで酸化す
る。好気槽（14）には、浮遊性の円筒型プラスチックス
担体(内径:3mm;長さ4mm)を槽容積あたり１５％投入し
（設置ないし存在させ）、亜硝酸菌および硝酸菌を付着
させた。好気槽（14）のｐＨ（12）は、先に述べたよう
に流入原水のｐＨを調整することにより、６〜７．５に
制御した。また、空気により、ＤＯを２ｍｇ／ｌ以上、
ＯＲＰ（20）を＋１５０ｍＶ（銀／塩化銀基準）以上、
また、水温を３０〜３８℃に維持するように運転した。
この結果、好気槽(14)のＨＲＴ（水理学的滞留時間）が
２４時間の条件で、アンモニア性窒素（８００ｍｇ／
ｌ）は、８０％が硝酸性窒素に、1０％が亜硝酸性窒素
に酸化できた。アンモニア性窒素は１０％程度残留し
た。本硝化液を原水量に対して２倍量、循環ポンプ（2
2）を用いて脱窒槽（12）に返送した。

【００５２】次に、脱窒槽（13）の運転方法を説明す
る。

【００５３】脱窒槽（13）には、下水の活性汚泥などの
従属栄養細菌を投入した。脱窒槽（13）のｐＨ（12）
は、先に述べたように流入原水のｐＨを調整することに
より、６〜７．５に制御した。また、脱窒槽(13)のＯＲ
Ｐ(20)は、−１５０〜−２００ｍＶ（銀／塩化銀基準）
に維持するように、ブロアー(19)の回転数を変動させ、
空気を供給した。脱窒槽（13）のＨＲＴは、１２時間の
条件で運転した。脱窒槽(13)出口のフェノールは、１ｍ
ｇ／ｌとなっていた。

【００５４】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(15)で濃縮
した微生物群は、返送汚泥(17)として汚泥返送ポンプ
（15）によって原水量と等量脱窒槽（13）に返送した。
一部は余剰汚泥として引きぬき処分した。

【００５５】以上の方法により、処理水（18）のＣＯＤ
は１２０ｍｇ／ｌ、窒素は１００ｍｇ／ｌ以下となっ
た。これらの結果を表１に示す。

【００５６】

【表１】

【００５７】

【発明の効果】本発明により、ＣＯＤ成分とアンモニア
性窒素を高濃度に含有する廃水から、廃水中のＣＯＤ成
分を用いて安価に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（ＮａＯＨ） （3）アンモニアストリッピング塔 （4）蓄熱式アンモニアガス分解炉 （5）循環ブロワー （6）ボイラー給水 （7）ボイラー （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）ｐＨ計 （13）脱窒槽 （14）好気槽 （15）沈殿池 （16）硝化液 （17）返送汚泥 （18）処理水 （19）ブロワー （20）ＯＲＰ計 （21）汚泥返送ポンプ# （22）循環ポンプ （23）窒素測定装置 （24）ＣＯＤ測定装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ１２Ｎ 1/20 Ｃ１２Ｎ 1/20 Ｆ (72)発明者 伊藤 公夫 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 渡邊 直久 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 福永 和久 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 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） 4B065 AA01X AC20 BB12 BC02 CA54 4D040 BB05 BB07 BB12 BB42 BB57 BB65 BB91 BB92

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＣＯＤ成分とアンモニア性窒素を含有す
   る廃水を、廃水中のＣＯＤ濃度と窒素濃度の比（ＣＯＤ
   ／Ｎ比）が２から３．５となるようにアンモニアストリ
   ッピング装置でアンモニアを除去した後、脱窒槽と好気
   槽からなる生物学的脱窒素プロセスに通水し、好気槽に
   おいて硝化細菌を用いて水中のアンモニアを酸化して亜
   硝酸性窒素および／または硝酸性窒素を生成し、この水
   を脱窒槽に循環して、脱窒槽において脱窒細菌により廃
   水中のＣＯＤ成分を利用して亜硝酸性窒素および／また
   は硝酸性窒素を窒素ガスとして除去することを特徴とす
   る廃水からの窒素の除去方法。
2. 【請求項２】 ＣＯＤ成分とアンモニア性窒素を含有す
   る廃水を脱窒槽と好気槽からなる生物学的脱窒素プロセ
   スにおいて処理する際に、脱窒槽を曝気および／または
   攪拌して、脱窒槽においてＣＯＤ成分の除去を促進し、
   好気槽において硝化細菌の育成を促進することを特徴と
   する請求項１記載の廃水からの窒素の除去方法。
3. 【請求項３】 廃水中のＣＯＤ成分の主体がフェノール
   であり、脱窒槽を曝気および／または攪拌して、脱窒槽
   出口のフェノールを３０ｍｇ／ｌ以下まで除去すること
   を特徴とする請求項１または２に記載の廃水からの窒素
   の除去方法。
4. 【請求項４】 生物学的脱窒素プロセスの脱窒槽の酸化
   還元電位が−１００ｍＶから−３００ｍＶとなるよう
   に、脱窒槽の曝気量および／または攪拌機の回転数を調
   整することを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の
   廃水からの窒素の除去方法。
5. 【請求項５】 脱窒槽及び好気槽のｐＨが６．０から
   ７．５に維持されるように、生物学的脱窒素プロセスに
   流入する廃水のｐＨを調整することを特徴とする請求項
   １〜４いずれかに記載の廃水からの窒素の除去方法。
6. 【請求項６】 廃水中のＣＯＤ成分が有機物および／ま
   たは硫黄化合物であり、脱窒槽の脱窒細菌が従属栄養細
   菌および／または硫黄酸化細菌であることを特徴とする
   請求項１〜５いずれかに記載の廃水からの窒素の除去方
   法。
7. 【請求項７】 廃水がコークス工場から発生する安水で
   あることを特徴とする請求項１〜６いずれかに記載の廃
   水からの窒素の除去方法。
8. 【請求項８】 脱窒槽および／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１〜７いづ
   れかに記載の廃水からの窒素の除去方法。