JP2003205296A - 窒素除去装置 - Google Patents

窒素除去装置

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JP2003205296A
JP2003205296A JP2002008094A JP2002008094A JP2003205296A JP 2003205296 A JP2003205296 A JP 2003205296A JP 2002008094 A JP2002008094 A JP 2002008094A JP 2002008094 A JP2002008094 A JP 2002008094A JP 2003205296 A JP2003205296 A JP 2003205296A
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tank
denitrification tank
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denitrification
oxidation
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JP2002008094A
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Toshiyuki Shibata
敏行 柴田
Tetsuya Yamamoto
哲也 山本
Mitsuo Koike
三男 小池
Masatoshi Tsuda
昌利 津田
Tomoko Fujita
智子 藤田
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Kubota Corp
Original Assignee
Kubota Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 混合液の水質の変化に追従して循環量を適正
値に制御することができ、かつ循環のための動力を不要
とすることができる窒素除去装置を提供する。 【解決手段】 処理原液流入路2に連通し、酸化還元電
位計6を配置した脱窒素槽1と、処理水流出路11に連
通し、槽内に散気装置10を配置した硝化槽7と、脱窒
素槽1から硝化槽7へ混合液が流出する送路12と、硝
化槽7から脱窒素槽1へ混合液が還流し、流量調整弁1
4を配置した還路13と、酸化還元電位計6の計測値を
指標として流量調整弁14の開度を制御する制御装置1
5とを備え、制御装置15は酸化還元電位計6の計測値
が設定値となるように流量調整弁14を制御して循環量
を調整する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は窒素除去装置に関
し、汚泥再処理センター、畜産糞尿処理施設等における
生物学的窒素除去処理技術に係るものである。
【0002】
【従来の技術】従来、脱窒槽と硝化槽を備えた生物学的
窒素除去施設では、硝化槽において排水中のNH3-Nお
よびBOD酸化菌の異化代謝によって有機性窒素から転
換されるNH3-Nを、硝化菌によりNO2-N、もしくは
NO3-Nに酸化しており、脱窒槽において溶存酸素のな
い嫌気的な条件下で、脱窒素菌の硝酸呼吸、あるいは亜
硝酸呼吸を利用して、硝化槽で生成したNO2-N、NO
3-NをN2ガスへ還元している。
【0003】また、硝化槽と脱窒素槽の配列順序には種
々のものがあるが、例えば前段に脱窒素槽を配置し、後
段に硝化槽を配置する構成においては、脱窒素槽へ処理
原液を導入し、脱窒素槽から硝化槽へ混合液を自然流下
で供給するとともに、硝化槽で硝化された混合液(硝化
液)を脱窒素槽へポンプを使用して所定流量で循環して
おり、ポンプの吐出量を調整することで硝化槽と脱窒素
槽との間の循環量を制御している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、生物学的窒
素除去処理に必要な時間は処理原液の性状によって異な
るが、処理原液の性状は一定でなく季節変動し、特に畜
産糞尿においては性状の変化が大きく日ごとに変化する
場合がある。このため、処理原液の性状の変化による脱
窒素槽および硝化槽における水質の変動に追従して硝化
槽および脱窒素槽における槽内滞留時間を制御する必要
がある。
【0005】しかし、従来の構成では、定時的に処理原
液もしくは混合液をサンプリングして水質分析し、その
結果に基づいてその都度循環量を作業者が決定してポン
プの吐出量を調整しているので、処理原液の性状が安定
せずにサンプリング周期における性状の変化が大きい場
合には、その間において最適な循環量を確保することが
困難であり、処理水質(脱窒素除去率)に悪影響が出
る。また、硝化液の循環にポンプを使用しているので動
力費が大きくなる。
【0006】本発明は上記した課題を解決するものであ
り、混合液の水質の変化に追従して循環量を適正値に制
御することができ、かつ循環のための動力を不要とする
ことができる窒素除去装置を提供することを目的とす
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1に係る本発明の窒素除去装置は、処理原液
流入路に連通し、酸化還元電位計を配置した脱窒素槽
と、処理水流出路に連通し、槽内に散気装置を配置した
硝化槽と、脱窒素槽から硝化槽へ混合液が流出する送路
と、硝化槽から脱窒素槽へ混合液が還流し、流量調整弁
を配置した還路と、酸化還元電位計の計測値を指標とし
て流量調整弁の開度を制御する制御装置とを備え、制御
装置は酸化還元電位計の計測値が設定値となるように流
量調整弁を制御して循環量を調整するものである。
【0008】上記した構成により、処理原液流入路から
脱窒素槽へ処理原液が定流量で流入し、脱窒素槽の混合
液が送路を通って硝化槽へ流入し、硝化槽において散気
装置から散気する空気のエアリフトによって液面が持ち
上がり、硝化槽の処理水がオーバーフローで処理水流出
路に流出する。このため、脱窒素槽および硝化槽の各液
位が設定液位に維持されるとともに、硝化槽の液面が脱
窒素槽の液面より高くなり、硝化槽と脱窒素槽の間に所
定水頭差が発生して硝化槽の混合液が還路を通して脱窒
素槽へ還流し、脱窒素槽と硝化槽との間で混合液が送路
および還路を通して循環する。この循環量は還路に配置
した流量調整弁の開度によって決まる。
【0009】硝化槽では混合液中のNH3-NをNO2-
N、もしくはNO3-Nに生物酸化し、その反応は下記の
通りである。 亜硝酸菌の生物酸化反応 NH4 ++1.50 O2→NO2 -+H2O+2H+ 硝酸菌の生物酸化反応 NO2 -+0.5 O2→NO3 - 亜硝酸菌の生物酸化反応の結果、硝化槽の混合液のpH
は低下し、混合液中のNH4 +濃度が高くなるほどpHは
低下する。
【0010】脱窒素槽では溶存酸素のない嫌気的な条件
下で、処理原液中のBODを有機炭素源および水素供与
体として脱窒素菌の硝酸呼吸、あるいは亜硝酸呼吸を利
用して硝化槽で生成したNO2−N、NO3−NをN2
スへ還元し、その反応は下記の通りである。
【0011】 脱窒素菌の亜硝酸呼吸 2NO2 -+3(H2)→N2+2OH-+2H2O 脱窒素菌の硝酸呼吸 2NO3 -+5(H2)→N2+2OH-+4H2O 脱窒素菌の亜硝酸呼吸および硝酸呼吸の結果、脱窒素槽
の混合液のpHは上昇する。
【0012】一般に処理原液におけるBOD(有機物の
量)/N(窒素化合物の量)の比が3以上であれば脱窒
素処理を安定して行うことができる。しかし、処理原液
流入路から脱窒素槽へ流入する処理原液中の窒素化合物
の割合が少なくなってBOD/N比が高まると、硝化槽
から脱窒素槽へ流入するNO 2−N、NO3−Nを還元し
て脱窒素するのに必要な有機炭素源が余剰となり、脱窒
素槽の混合液中に余剰BODが発生してBOD/NOx
比が高まり、脱窒素槽おけるpHが上昇し、酸化還元電
位計の計測値が低下する。
【0013】このため、制御装置は酸化還元電位計の計
測値を指標として流量調整弁の開度を増大させて循環量
を増加させる。循環量の増加によって硝化槽から脱窒素
槽へ流入するNO2−N、NO3−Nが増加して余剰BO
Dが消費され、所定の窒素除去率が確保される。
【0014】処理原液流入路から脱窒素槽へ流入する処
理原液中の窒素化合物の割合が多くなってBOD/N比
が低下すると、硝化槽から脱窒素槽へ流入するNO2
N、NO3−Nを還元して脱窒素するのに必要な有機炭
素源が不足し、脱窒素槽の混合液中にNOxが残存して
BOD/NOx比が低下し、脱窒素槽おけるpHが低下
し、酸化還元電位計の計測値が上昇する。
【0015】このため、制御装置は酸化還元電位計の計
測値を指標として流量調整弁の開度を低減して循環量を
減少させる。循環量の減少によって硝化槽から脱窒素槽
へ流入するNO2−N、NO3−Nが減少して残存NOx
が還元され、所定の窒素除去率が確保される。
【0016】請求項2に係る本発明の窒素除去装置は、
脱窒素槽へ有機炭素源を供給する有機炭素源供給手段を
設け、制御装置は酸化還元電位計の計測値を指標として
有機炭素源供給手段の起動停止を制御し、酸化還元電位
計の計測値が上限設定値以上の時に有機炭素源供給手段
を起動するものである。
【0017】上記した構成により、処理原液流入路から
脱窒素槽へ流入する処理原液中の窒素化合物の割合が過
多で、流量調整弁の開度を下限開度まで低減して循環量
を減少させても、脱窒素槽の混合液中の残存NOxを還
元し切れず、酸化還元電位計の計測値が上限設定値まで
降下しない場合に、制御装置は有機炭素源供給手段を起
動して脱窒素槽へメタノール等の有機炭素源を供給す
る。この有機炭素源の添加によって脱窒素に不足するB
ODが補われて残存NOxが還元され、所定の窒素除去
率が確保される。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図1において、脱窒素槽1には処
理原液流入路2が連通しており、処理原液流入路2は基
端側が定流量ポンプ、流量調整槽等に連通し、処理原液
を所定流量で脱窒素槽1に供給するもので、先端が脱窒
素槽1において設定液位WL1より上方位置に開口して
いる。脱窒素槽1は、タンク(図示省略)に連通する有
機炭素源供給管3と薬液ポンプ4からなってメタノール
等を添加する有機炭素源供給手段5を有し、槽内の混合
液の酸化還元電位(ORP)を計測する酸化還元電位計
6を備えている。
【0019】硝化槽7は槽内に配置する散気管8と散気
管8に定流量で空気を供給するブロワ9とからなる散気
装置10を有し、硝化槽7の設定液位WL2の位置に処
理水流出路11が連通している。
【0020】脱窒素槽1と硝化槽7の間には、双方の槽
下部側を連通して脱窒素槽1から硝化槽7へ混合液が流
出する送路12と、双方の槽上部側を連通して硝化槽7
から脱窒素槽1へ混合液が還流する還路13とを設けて
おり、還路13に流量調整弁14を設けている。
【0021】制御装置15は酸化還元電位計6の計測値
を指標として流量調整弁14の開度および有機炭素源供
給手段5の薬液ポンプ4の起動停止を制御するものであ
り、酸化還元電位計6の計測値が設定値となるようにフ
ィードバック制御により、流量調整弁14を制御して循
環量を調整するか、あるいは薬液ポンプ4を起動してメ
タノール等を添加する。
【0022】以下、上記した構成における作用を説明す
る。処理原液は処理原液流入路2から脱窒素槽1へ定流
量で流入し、脱窒素槽1の混合液は送路12を通って硝
化槽7へ流入する。硝化槽7ではブロワ9から定流量で
供給する空気が散気管8から槽内の混合液中に噴出し、
空気のエアリフトによって液面が設定液位WL2まで持
ち上がり、硝化槽7の処理水がオーバーフローで処理水
流出路11に流出する。このため、脱窒素槽1および硝
化槽7の各液位が設定液位WL1、WL2に維持される
とともに、硝化槽7の液面が脱窒素槽1の液面より高く
なり、硝化槽7と脱窒素槽1の間に所定水頭差Δhが発
生する。この所定水頭差Δhによって硝化槽7の混合液
が還路13を通して脱窒素槽1へ還流し、脱窒素槽1と
硝化槽7との間で混合液が送路12および還路13を通
して循環する。この循環量は還路に配置した流量調整弁
14の開度によって決まる。
【0023】硝化槽では混合液中のNH3-Nを生物酸化
することで混合液のpHが低下し、脱窒素槽では脱窒素
菌の硝酸呼吸、あるいは亜硝酸呼吸によって混合液のp
Hは上昇する。
【0024】一般に処理原液におけるBOD(有機物の
量)/N(窒素化合物の量)の比が3以上であれば脱窒
素処理を安定して行うことができる。しかし、処理原液
流入路2から脱窒素槽1へ流入する処理原液中の窒素化
合物の割合が少なくなってBOD/N比が高まると、硝
化槽7から脱窒素槽1へ流入するNO2−N、NO3−N
を還元して脱窒素するのに必要な有機炭素源が余剰とな
り、脱窒素槽1の混合液中に余剰BODが発生してBO
D/NOx比が高まり、脱窒素槽1おけるpHが上昇
し、酸化還元電位計6の計測値が低下する。また、処理
原液流入路2から脱窒素槽1へ流入する処理原液中の窒
素化合物の割合が多くなってBOD/N比が低下する
と、硝化槽7から脱窒素槽1へ流入するNO2−N、N
3−Nを還元して脱窒素するのに必要な有機炭素源が
不足し、脱窒素槽1の混合液中にNOxが残存してBO
D/NOx比が低下し、脱窒素槽1おけるpHが低下
し、酸化還元電位計6の計測値が上昇する。
【0025】このため、制御装置15は、図3に例示す
るような制御を行う。例えば所定水頭差Δh、流量調整
弁14の開度50%で混合液が循環し、BOD/N比が
3の処理原液が流入し、そのときの脱窒素槽1の酸化還
元電位が−200mVである状態を基準状態とし、弁開
度に上限開度(80%)、下限開度(20%)を設定
し、酸化還元電位に上限設定値(0mV)、下限設定値
(−400mV)を設けて制御し、極端な運転を回避す
る。
【0026】制御装置15は酸化還元電位計6の計測値
が低下すると、流量調整弁14の開度を増大させて循環
量を増加させる。循環量の増加により硝化槽7から脱窒
素槽1へ流入するNO2−N、NO3−Nが増加して脱窒
素槽1の混合液中の余剰BODが消費され、所定の窒素
除去率が確保される。
【0027】制御装置15は酸化還元電位計6の計測値
が上昇すると、流量調整弁の開度を低減して循環量を減
少させる。循環量の減少によって硝化槽7から脱窒素槽
1へ流入するNO2−N、NO3−Nが減少して残存NO
xが還元され、所定の窒素除去率が確保される。
【0028】処理原液流入路2から脱窒素槽1へ流入す
る処理原液中の窒素化合物の割合が過多で、流量調整弁
14の開度を下限開度まで低減して循環量を減少させて
も、脱窒素槽1の混合液中の残存NOxを還元し切れ
ず、酸化還元電位計6の計測値が上限設定値まで降下し
ない場合に、制御装置15は有機炭素源供給手段5の薬
液ポンプ4を起動して脱窒素槽1へメタノール等の有機
炭素源を供給する。この有機炭素源の添加によって脱窒
素に不足するBODが補われて残存NOxが還元され、
所定の窒素除去率が確保される。酸化還元電位計6の計
測値が上限設定値まで降下した時点で薬液ポンプ4を停
止する。
【0029】図2に示すように、脱窒素槽1と硝化槽7
は単体の槽体を仕切壁21で仕切って構成することがで
きる。この場合には仕切壁21の下部開口を送路12
し、上部開口を還路13とし、還路13にゲート式の流
量調整弁14を設ける。作用効果は先の実施の形態と同
様である。
【0030】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、脱窒素
槽における処理状態を示す指標として酸化還元電位(O
RP)を採用し、酸化還元電位計の計測値に基づいて流
量調整弁の開度を制御して硝化槽から脱窒素槽へ循環す
る混合液(硝化液)量を自動的に制御することで、処理
原液の性状変化BOD/Nに追従して循環量を適正値に
制御して窒素除去率の低下を防止でき、かつ循環のため
の動力として水頭差を利用することでポンプ等の動力を
不要とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態における窒素除去装置を示
す模式図である。
【図2】本発明の他の実施の形態における窒素除去装置
を示す模式図である。
【図3】本発明における酸化還元電位と弁開度の関係を
示す図である。
【符号の説明】
1 脱窒素槽 2 処理原液流入路 3 有機炭素源供給管 4 薬液ポンプ 5 有機炭素源供給手段 6 酸化還元電位計 7 硝化槽 8 散気管 9 ブロワ 10 散気装置 11 処理水流出路 12 送路 13 還路 14 流量調整弁 15 制御装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小池 三男 大阪府大阪市浪速区敷津東一丁目2番47号 株式会社クボタ内 (72)発明者 津田 昌利 大阪府大阪市浪速区敷津東一丁目2番47号 株式会社クボタ内 (72)発明者 藤田 智子 大阪府大阪市浪速区敷津東一丁目2番47号 株式会社クボタ内 Fターム(参考) 4D040 BB57 BB92 BB93

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 処理原液流入路に連通し、酸化還元電位
    計を配置した脱窒素槽と、処理水流出路に連通し、槽内
    に散気装置を配置した硝化槽と、脱窒素槽から硝化槽へ
    混合液が流出する送路と、硝化槽から脱窒素槽へ混合液
    が還流し、流量調整弁を配置した還路と、酸化還元電位
    計の計測値を指標として流量調整弁の開度を制御する制
    御装置とを備え、制御装置は酸化還元電位計の計測値が
    設定値となるように流量調整弁を制御して循環量を調整
    することを特徴とする窒素除去装置。
  2. 【請求項2】 脱窒素槽へ有機炭素源を供給する有機炭
    素源供給手段を設け、制御装置は酸化還元電位計の計測
    値を指標として有機炭素源供給手段の起動停止を制御
    し、酸化還元電位計の計測値が上限設定値以上の時に有
    機炭素源供給手段を起動することを特徴とする請求項1
    に記載の窒素除去装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011218345A (ja) * 2010-03-15 2011-11-04 Metawater Co Ltd 排水処理方法及び排水処理装置
JP7437292B2 (ja) 2020-11-20 2024-02-22 日立造船株式会社 溶液処理装置、および溶液処理方法

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