JP2007029882A

JP2007029882A - 窒素含有廃液の処理方法

Info

Publication number: JP2007029882A
Application number: JP2005218440A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Komatsu; 正小松; Yutaka Mori; 豊森
Original assignee: Fuji Electric Holdings Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2005-07-28
Filing date: 2005-07-28
Publication date: 2007-02-08
Anticipated expiration: 2025-07-28
Also published as: JP4904738B2

Abstract

【課題】窒素含有廃液の性状によらず、亜硝酸型の間欠曝気処理で長期間制御させることのできる窒素含有廃液の処理方法を提供すること。
【解決手段】好気工程において、空気曝気開始から所定時間を経過するまでは、前記廃液の溶存酸素濃度が所定量となるように空気曝気量を調整し、その後、空気曝気量を一定量に維持して空気曝気を行い、空気曝気開始からｐＨ、溶存酸素濃度のいずれか一つを連続的に測定し、廃液のｐＨが減少から増加へ転ずる屈曲点までに要した時間又は廃液の溶存酸素濃度が急増する変化点までに要した時間を求め、この時間に基づいて空気曝気の時間を調整する。
【選択図】なし

Description

本発明は、アンモニア性窒素を含有する廃液を生物化学的に処理し、窒素ガスとして除去する窒素含有廃液の処理方法に関する。

生ごみ等や下水の余剰汚泥などの有機性廃棄物をメタン発酵し、メタンガスとしてエネルギーを回収する方法が省資源、循環型社会形成の一環として採用されている。

メタン発酵は有機物をメタンと炭酸ガスに分解するが、１００％分解されるわけではなく、発酵廃液中には高濃度の有機成分が残っている。また、発酵廃液中には、発酵残渣もしくはメタン発酵槽で増殖した菌体としての汚泥があり、この汚泥中には高濃度の窒素成分が含まれる。更に、有機物の分解生成物であるアンモニアも高濃度に含まれる。したがって、発酵廃液はそのまま下水道や河川には放流できず、有機物と窒素成分を分解除去する処理が必要である。

上記のメタン発酵廃液の処理方法として、活性汚泥処理法の一つである間欠曝気式活性汚泥処理（以下、「間欠曝気処理」とも記す）が知られている。

この間欠曝気処理とは、上記メタン発酵廃液のようなアンモニア性窒素を含有する原水（以下、「窒素含有廃液」とも記す）に、空気曝気と曝気停止を交互に繰り返し、窒素含有廃液中のアンモニアと有機物とを、活性汚泥に培養させた微生物の食物として利用して分解除去する処理方法である。すなわち、窒素含有廃液中の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させ、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させる硝化工程と、硝化工程で得られた亜硝酸性窒素もしくは硝酸性窒素中の酸素を使い、窒素含有廃液中の有機物を酸化する脱窒菌の作用により、亜硝酸性窒素もしくは硝酸性窒素は還元して、窒素ガスにまで分解する脱窒工程とからなる２段階の生物反応によって、窒素含有廃液中のアンモニアを窒素ガスとして除去する方法である。

そして、このような間欠曝気処理を効率よく行うにあたり種々の検討がなされており、例えば、下記の特許文献１には、間欠曝気処理が行われる反応槽内のｐＨ変化を計測してその屈曲点から硝化反応の終了を検知するとともに、得られた硝化時間から窒素含有廃液の窒素濃度を推定し、この廃液窒素濃度から反応槽の窒素負荷を一定にするために窒素含有廃液の流量を制御することが開示されている。

また、下記の特許文献２には、間欠曝気処理により窒素含有廃液の脱窒処理を行うに当たり、処理水ｐＨを記憶手段に逐次記憶させ、記憶されたｐＨ値の経時的変化より各好気的微生物処理および嫌気的微生物処理におけるｐＨ変化速度並びにｐＨ変化幅を演算手段に演算させて、ｐＨ変化速度が標準速度に達したのち事実上０になる時点の出現の有無に基づき、硝化反応および脱窒反応の進行状況を診断することが開示されている。

更にまた、下記の特許文献３には、間欠曝気処理により、窒素含有廃液中のアンモニア性窒素を生物学的硝化によって処理する方法において、曝気槽内排水のＤＯ（溶存酸素濃度）値の連続測定を行い、空気曝気開始後のＤＯ（溶存酸素濃度）値曲線上昇時における、上昇曲線の傾きが急激に大きくなる変曲点を検出し、これを硝化完了の指標として空気曝気を停止し、一方、曝気槽内排水のＯＲＰ（酸化還元電位）値の連続測定を行い、空気曝気停止後のＯＲＰ（酸化還元電位）値曲線下降時における、下降曲線の傾きが急激に大きくなる変曲点を検出し、これを脱窒完了の指標として空気曝気を再開することが開示されている。

一方、間欠曝気処理において、硝化反応を進めるためには空気曝気を行う必要があり、脱窒処理には、窒素含有廃液の有機物濃度により別途有機物源としてメチルアルコールなどの添加が必要になる場合がある。そこで、硝化工程で必要な酸素量や、脱窒工程で必要な有機物の所要量を軽減させたコスト効率の良い間欠曝気処理として、硝化工程において、アンモニア性窒素の酸化を亜硝酸で制御して処理する亜硝酸型の間欠曝気処理などが知られている。
特開平１１−２５３９９０号公報特開平８−３２３３９４号公報特許３０１５４２６号明細書

間欠曝気処理を亜硝酸型で制御するには、アンモニア酸化の終了を正確に把握して曝気時間をコントロールする必要がある。これは、アンモニア酸化菌は、亜硝酸酸化菌より増殖速度が速いため、アンモニア酸化の終了後、空気曝気を停止すると亜硝酸酸化菌が十分増殖できず減少してしまうからである。そのため、アンモニア酸化の終了後、直ちに空気曝気を停止することで、亜硝酸酸化菌がウォッシュアウトしていき、亜硝酸型の運転形態で制御ができる。

ここで、間欠曝気処理におけるアンモニア性窒素の亜硝酸性窒素への酸化反応は、下式（１）に示すようにして行われており、酸素を消費して亜硝酸性窒素を生成すると共に、同時に炭酸ガスが発生する。

ＮＨ_４ ^＋＋２ＨＣＯ_３ ⁻＋１．５Ｏ_２→ＮＯ_２ ⁻＋３Ｈ_２Ｏ＋２ＣＯ_２・・・（１）
また、窒素含有廃液中に含まれている有機物成分、例えば、メタン発酵廃液などは、メタン発酵で生じる酢酸などが含まれているため、例えば下式（２）に示すように、これら有機物成分も、空気曝気によって分解されて炭酸ガスが発生する。

ＣＨ_３ＣＯＯＨ＋Ｏ_２→２Ｈ_２Ｏ＋２ＣＯ_２・・・（２）
更にまた、間欠曝気槽内の活性汚泥の自己消化によっても炭酸ガスが発生する。

よって、アンモニア性窒素の酸化反応の進行中は、これらの反応が並行して進行している。そして、これらの反応で生成した炭酸ガスは、空気曝気によって脱気されるが、一部は脱気しきれずに溶解してしまう。そのため、硝化工程の進行中は、窒素含有廃液のｐＨは低下傾向にある。アンモニア性窒素を酸化してしまえば、炭酸ガスの発生がなくなるので、窒素含有廃液から炭酸ガスが脱気され、その結果ｐＨは上昇傾向を示すことになる。また、窒素含有廃液の溶存酸素濃度も、アンモニア性窒素を酸化してしまえば、酸素消費がなくなるので、溶存酸素濃度も上昇傾向を示すこととなる。そのため、好気工程において、窒素含有廃液のｐＨや溶存酸素濃度をモニタリングし、空気曝気開始からこれらの値が上昇傾向を示すまでに要した時間を基に空気曝気時間を調整することで間欠曝気処理を亜硝酸型で制御することが可能である。

しかしながら、例えば、メタノールや酢酸などのような分解しやすい有機物成分を多量に含有する窒素含有廃液の場合、これらの有機物成分は、アンモニアよりも先に分解が完結してしまい、酸化速度の違いにより、アンモニア性窒素の酸化反応が未完結であるにかかわらず、廃液のｐＨや溶存酸素が上昇してしまうことがあった。

また、従来の間欠曝気処理においては、硝化反応を安定させるため、好気工程における空気曝気量を制御し、処理する窒素含有廃液の溶存酸素が所定量となるように調整するといったことがなされているが、こうした場合、窒素含有廃液の性状によっては、例えば、図９、１０に示されているように、ｐＨの屈曲点が明確とならないことがあり、間欠曝気処理を亜硝酸型で制御することができないことがあった。図９は、窒素含有廃液の溶存酸素濃度が２ｍｇ／Ｌとなるように空気曝気量を操作し続けた時の窒素含有廃液の溶存酸素と曝気装置の負荷の経時変化であり、図１０にその時の廃液のｐＨの経時変化である。

したがって、上記特許文献１〜３のような運転方法では、窒素含有廃液の性状によっては、亜硝酸型の間欠曝気処理を長期間維持させることは困難であった。

そこで、本発明の目的は、上記の従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、窒素含有廃液の性状によらず、亜硝酸型の間欠曝気処理を長期間安定して維持することのできる窒素含有廃液の処理方法を提供することにある。

本発明者らは、上記目的を達成するにあたって種々検討の結果、本発明の窒素含有廃液の処理方法は、アンモニア性窒素を含有する廃液に対して、空気曝気による好気工程と、曝気停止による嫌気工程とを交互に繰り返す間欠曝気処理を行い、前記廃液中のアンモニア性窒素を窒素ガスに転換して除去する窒素含有廃液の処理方法であって、前記好気工程において、空気曝気開始から所定時間を経過するまでは、前記廃液の溶存酸素濃度が所定量となるように空気曝気量を調整し、その後、空気曝気量を一定量に維持して空気曝気を行い、空気曝気開始からｐＨ、溶存酸素濃度のいずれか一つを連続的に測定し、前記廃液のｐＨが減少から増加へ転ずる屈曲点までに要した時間又は廃液の溶存酸素濃度が急増する変化点までに要した時間を求め、この時間に基づいて空気曝気の時間を調整することを特徴とする。

好気工程の始動時は、間欠曝気槽内の活性汚泥に保持した菌の活性が安定せず、窒素含有廃液中の溶存酸素濃度が安定しにくく、曝気空気量を一定量に制御しても、溶存酸素濃度が変動してしまう。また、溶存酸素濃度が低すぎると、アンモニア酸化菌の活性が向上しにくい。そのため、硝化工程におけるアンモニア性窒素の酸化を安定させ、アンモニア酸化菌の活性を向上させるため、空気曝気開始から所定の時間は、空気曝気量を適宜調整しながら窒素含有廃液の溶存酸素濃度が所定量となるように制御する。この溶存酸素濃度を所定量に制御する期間はｐＨの屈曲点や溶存酸素濃度が急増する変化点は検知しないので、アンモニア性窒素の酸化反応が未完結であるにもかかわらず、窒素含有廃液のｐＨの上昇や溶存酸素濃度が急増するといった事態によるアンモニア酸化終了点の誤検知を解消できる。

そして、窒素含有廃液の溶存酸素濃度が安定した時点で、曝気空気量を、所定の制御操作値となるように固定して空気曝気を行うことで、アンモニア酸化が終了し、酸素消費と炭酸ガス発生量が減少すると、空気曝気による酸素供給と炭酸ガスの脱気速度は一定であるため、アンモニア酸化の終了に伴い溶存酸素濃度やｐＨが上昇する。

このように空気曝気を制御することで、窒素含有廃液の性状によらずアンモニア酸化の終了点を知ることが可能である。

そして、空気曝気開始から前記発酵廃液のｐＨが減少から増加へ転ずる屈曲点までに要した時間、又は溶存酸素濃度が急増する変化点までに要した時間に基づいて空気曝気の時間を調整することで、長期間安定して亜硝酸型の間欠曝気処理を維持することができ、窒素含有廃液の処理コストの低減や処理効率の向上を図ることができる。

また、本発明においては、前記好気工程において空気曝気開始から少なくとも５分間は、前記廃液の溶存酸素濃度が所定量となるように空気曝気量を調整し、その後、空気曝気量を一定量に維持して空気曝気を行うことが好ましい。これによれば、空気曝気初期において、窒素含有廃液の溶存酸素の不足を解消でき、アンモニア酸化菌の活性を素早く安定させることができ、更には、分解しやすい有機物成分の分解を完結させることができる。

また、前記空気曝気の時間は、空気曝気開始から前記廃液のｐＨが減少から増加へ転ずる屈曲点までに要した時間、又は溶存酸素濃度が急増する変化点までに要した時間の１〜１．５倍とすることが好ましい。これによれば、アンモニア酸化菌と亜硝酸酸化菌の増殖速度の違いで、亜硝酸酸化菌を曝気槽内に蓄積させないことができ、間欠曝気処理を亜硝酸型で制御することができる。

本発明によれば、空気曝気の開始初期は、窒素含有廃液の溶存酸素濃度が一定量となるように、空気曝気量を適宜調整することで、窒素含有廃液の溶存酸素量が不足することがなく、アンモニア活性菌の活動を阻害させることなく、活性を向上させることができ、処理効率が高い。また、この溶存酸素濃度を所定量に制御する期間はpHの屈曲点や溶存酸素濃度が急増する変化点は検知しないので、アンモニア性窒素の酸化反応が未完結であるにもかかわらず、廃液のｐＨの上昇や溶存酸素濃度が急増するといった事態によるアンモニア酸化終了点の誤検知を解消できる。

続いて、廃液の溶存酸素濃度が安定した時点で、曝気空気量を、所定の制御操作値となるように固定して空気曝気を行うことで、アンモニア酸化が終了すると廃液の溶存酸素やｐＨが上昇することとなり、窒素含有廃液の性状によらずアンモニア酸化の終了点を知ることが可能である。

そして、空気曝気開始から前記発酵廃液のｐＨが減少から増加へ転ずる屈曲点までに要した時間、又は溶存酸素濃度が急増する変化点までに要した時間に基づいて空気曝気の時間を調整することで、長期間安定して亜硝酸型の間欠曝気処理を維持することができ、メタン発酵廃液などのアンモニア性窒素を含有する廃液の処理コストの低減を図ることができる。

以下、本発明について図面を用いて更に詳細に説明する。図１には、本発明の窒素含有廃液の処理に用いる処理装置の一実施形態の概略構成図が示されている。

図１の処理装置は、窒素含有廃液を貯留するための廃液貯留槽１と、窒素含有廃液を処理するための間欠曝気槽３とで主に構成されている。廃液貯留槽１としては、貯留タンクのようなものであってもよく、有機性廃棄物をメタン菌などでメタン発酵処理するためのメタン発酵処理槽などであってもよい。

そして、廃液貯留槽１からの配管は、供給ポンプ２を介して間欠曝気槽３に接続されており、間欠曝気槽３には処理水を排出するための配管が接続されている。

間欠曝気槽３内の底部には、酸素を含む気体（通常空気）で窒素含有廃液を曝気可能なように曝気装置６が設けられている。曝気装置６としては従来公知のものが使用可能であり特に限定されない。また、間欠曝気槽３内の上部もしくは側面には、攪拌機５が設けられており、攪拌羽根によって発酵廃液を攪拌可能になっている。攪拌機５としても従来公知のものが使用可能であり特に限定されない。

また、間欠曝気槽３の上部には溶存酸素計７及びｐＨ計８が接続されており、間欠曝気槽３内の廃液の溶存酸素濃度及びｐＨが測定できるように構成されており、後述する方法によって、発酵廃液中のｐＨを監視して曝気時間の決定が行えるようになっている。

そして、溶存酸素計７及びｐＨ計８の測定値がプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）４ａに入力されるように構成されており、測定値に応じて、曝気装置６及び供給ポンプ２の駆動を制御できるように構成されている。

ＰＬＣ４ａによる制御は、例えば、図２のフローチャートに示すような演算処理及び制御がなされている。

まず、空気曝気中であるかどうか、すなわち、曝気装置６が稼動しているかどうかの判断がなされる（ステップＳ１）。

空気曝気が停止中であれば、空気曝気開始からの経過時間Ｔと、間欠曝気処理の１サイクルとして設定したサイクル時間Ｔ_０とを比較し（ステップＳ２）、Ｔ≧Ｔ_０でなければスタートに戻る。また、Ｔ≧Ｔ_ｏであれば曝気装置６を稼動させて、間欠曝気槽３内の溶存酸素（ＤＯ）が一定となるように空気曝気量の制御を開始してスタートに戻る（ステップＳ３）。

一方、ステップＳ１において、空気曝気中であれば、間欠曝気槽３のＤＯ一定制御操作から所定時間を経過したかどうか判断し（ステップＳ４）、所定時間経過していなければスタートに戻る。また、所定時間を経過した場合は、間欠曝気槽３への空気曝気量が一定量になるように、曝気装置６を制御させる（ステップＳ５）。

そして、後述する検知方法によって求められるｐＨ屈曲点が検知されたかどうかを判断し（ステップＳ６）、検知されなければ空気曝気量を一定に維持してスタートに戻る。ｐＨ屈曲点が検知された場合には、空気曝気開始からこの屈曲点を検出するまでに要した時間を変曲点検出時間Ｔ_ａに所定の係数を乗じた曝気所要時間Ｔ_ｐＨと、空気曝気開始からの経過時間Ｔとを比較し（ステップＳ７）、Ｔ＞Ｔ_ｐＨでなければ空気曝気量を一定に維持してスタートに戻る。Ｔ＞Ｔ_ｐＨとなった場合には曝気装置６を停止させる（ステップＳ８）。そして、供給ポンプ２を作動させて、廃液貯留槽１から間欠曝気槽３へ所定量の廃水を供給させた後（ステップＳ９）、スタートに戻る。
このような制御がＰＬＣ４ａにおいてなされている。

次に、この処理装置を用いた、本発明の窒素含有廃液の処理方法について説明する。
廃液貯留槽１から間欠曝気槽３に窒素含有廃液を供給し、間欠曝気槽３内において、活性汚泥法により窒素含有廃液の間欠曝気処理が行われる。すなわち、まず、曝気装置６によって曝気ガスである空気が供給され、好気性条件下で硝化反応が行われる。

このとき、本発明においては、空気曝気開始から所定時間を経過するまでは、前記窒素含有廃液の溶存酸素濃度が所定量となるように空気曝気量を調整する。

空気曝気を開始したばかりの好気工程の初期段階においては、アンモニア酸化菌の活性が安定しておらず、窒素含有廃液に一定量の空気量を供給しても溶存酸素濃度が安定しない。したがって、空気曝気の開始初期段階においては、アンモニア酸化菌の活性を向上させ、更には、分解されやすい有機物成分などを分解除去させるため、窒素含有廃液の溶存酸素濃度が一定量となるように、空気曝気量を適宜調整し、好ましくは、５分間以上である。

こうすることで、アンモニア酸化菌の活性を素早く向上させることができて処理効率を向上させることができ、また、この溶存酸素濃度を所定量に制御する期間はｐＨの屈曲点や溶存酸素濃度の上昇点は検知しないので、アンモニア性窒素の酸化反応が未完結であるにもかかわらず、廃液のｐＨ上昇や溶存酸素濃度が急増するといった事態によるアンモニア酸化終了点の誤検知を解消できる。

このとき、窒素含有廃液の溶存酸素濃度は０．５〜３ｍｇ／Ｌとなるように空気曝気量を調整することが好ましく、より好ましくは１．５〜２．５ｍｇ／Ｌである。廃液の溶存酸素濃度が上記範囲内であれば、アンモニア酸化菌を高活性にすることができる。

また、廃液の温度は２５〜３５℃に制御しながら空気曝気を行うことが好ましい。廃液の温度が２５℃未満では、アンモニア酸化菌と亜硝酸酸化菌の増殖速度の差が小さく、亜硝酸酸化菌のみを選択的に減少させて亜硝酸型の間欠曝気処理を長期間安定して運転することが困難となりがちであり、３５℃を超えるとアンモニア酸化菌の活性が低下して処理効率が低下することがあるので好ましくない。

また、窒素含有廃液としては、アンモニア性窒素を含有する廃液であれば特に限定はなく、有機物をメタン発酵処理した際に排出されるメタン発酵処理廃液などが挙げられる。
次いで、所定時間経過後、窒素含有廃液への空気供給量を一定として空気曝気を行う。

こうすることで、アンモニアの酸化が終了し炭酸ガス発生量が小さくなれば、溶解する炭酸ガス量が減少する一方、曝気による炭酸ガスの脱気速度は変わらないため、図７に示すように窒素含有廃液のｐＨが下降から上昇に転ずることとなり、窒素含有廃液の性状によらずアンモニア酸化の終了点（屈曲点）を検出することが可能である。
ここで、上記ｐＨの屈曲点は、例えば図３に示すようにして検出することができる。

まず、ｐＨ計８からの信号（ステップＳ６‐１）を一次遅れフィルタによりノイズ除去（ステップＳ６‐２）し、この値を一旦メモリに格納する（ステップＳ６‐３）。そして、所定の時間、例えば６０〜１８０秒後の値と比較して差分〔＝（現在のｐＨ）−（メモリ格納値）〕を計算する（ステップＳ６‐４）。そしてこの差分が０よりも大きいかどうかを検知し（ステップＳ６‐５）、０よりも大きい値となった時点をｐＨ屈曲点とする。

なお、屈曲点は、所定時間におけるｐＨの変化量が、+０．００５以上となった時点に設定にすることが好ましく、こうすることで、屈曲点の検出精度が向上する。

本発明において空気曝気時間、すなわち好気工程時間は、空気曝気開始から酸化終了点（屈曲点）が検出するまでに要した時間の１．０〜１．５倍とすることが好ましい。

空気曝気時間が上記範囲内であれば、アンモニア酸化菌と亜硝酸酸化菌の増殖速度の違いで、亜硝酸酸化菌を曝気槽内に蓄積させないことができ、間欠曝気処理を亜硝酸型で制御することができる。

そして、空気曝気終了後、攪拌機５を動かし、供給ポンプ２より一定量の廃液を供給する。この状態では、間欠曝気槽３には溶存酸素が無い状態（嫌気条件）となるので、亜硝酸性窒素からの脱窒反応が進行する。このとき、本発明によれば、硝化反応において、硝酸が生成していない、もしくは生成量が極めて少ないので、硝酸からの脱窒反応も進行せず、結果として、アンモニア性窒素の亜硝酸性窒素への硝化反応と、亜硝酸性窒素からの脱窒反応のみが優勢に進行し、亜硝酸型の間欠曝気処理を維持することができる。

なお、好気工程時間と嫌気工程時間の合計は、タイマー等によって１〜４時間にサイクル時間を設定することが好ましい。この結果、この実施形態においては、このサイクル時間と、上記の方法によって求められた空気曝気時間との差が嫌気条件の時間となる。

図４には、本発明の窒素含有廃液の処理に用いる処理装置の他の実施形態の概略構成図が示されている。なお、以下の実施形態の説明においては、前記実施形態と同一部分には同符合を付して、その説明を省略することにする。

この実施形態においては、上記の実施形態におけるｐＨ計８を設けず、溶存酸素計７のみを用いている点のみが上記の実施形態と異なっている。

この場合、まず、溶存酸素計７による溶存酸素濃度が０．５〜３ｍｇ／Ｌとなるように曝気装置６を制御する。そして、所定時間経過後、空気曝気量を一定にする。間欠曝気槽３内にアンモニアが残存している状態では、アンモニア酸化による酸素の消費が大きいが、アンモニアが無くなると、曝気による酸素供給量は変わらないが酸素消費量が急減して図５に示すように溶存酸素計７の検出値が急増する。したがって、空気曝気中の窒素含有廃液の溶存酸素濃度を溶存酸素計７でモニタリングし、ＰＬＣ４ｂにおいて、溶存酸素の増加（変化量）を検知し、空気曝気開始から溶存酸素が増加するまでの時間を検出することによって、アンモニア酸化の終了が判定できる。

図１に示すような構成の装置を用い、間欠曝気槽３として容積１３０Ｌの処理槽を用い、窒素含有廃液としてメタン発酵処理後の発酵廃液（アンモニア性窒素濃度；２０００〜２５００ｍｇ／Ｌ）を用い、窒素含有廃液の供給量を２０Ｌ／日とし、間欠曝気槽での滞留時間を６．５日として窒素含有廃水の処理を行った。

図５は間欠曝気処理中における廃液の溶存酸素濃度の経時変化を求めたグラフであり、図６はその時の曝気装置６の装置負荷の変化を示したグラフであり、図７はその時のｐＨの変化を示したグラフであり、図８はその時のｐＨの変化量を示したグラフである。

まず、曝気装置６を稼動させ、空気曝気開始から５分間は、窒素含有廃液の溶存酸素が安定するように空気曝気量を変動させ、５分経過後に空気曝気量を一定とした。その結果、図７、８に示すように、好気工程が開始されると硝化反応により間欠曝気槽３内のｐＨが徐々に減少し、経過時間３０分で屈曲点になり上昇に転じた。このｐＨの屈曲点の検出時間を測定し、その検出時間に基づいて曝気装置６を４５分まで運転した後に停止し、その後、攪拌機５を動かしながら、供給ポンプ２で一定量の廃液を間欠曝気槽３に供給した。

このようにして処理した廃液は、アンモニア性窒素と亜硝酸性窒素の合計が１０〜３０ｍｇ／Ｌとなり、また、硝酸性窒素の濃度は２ｍｇ／Ｌ以下であり、約９８％以上のアンモニアを除去することができた。

窒素含有廃液の処理方法は、例えば、糞尿、生ゴミ、食品加工残滓等の有機性廃棄物をメタン発酵処理する際に排出される廃水の浄化処理に好適に用いられる。

本発明の窒素含有廃液の処理に用いる処理装置の一実施形態の概略構成図である。ＰＬＣ４ａによる制御を示すフローチャート図である。間欠曝気処理中におけるｐＨの屈曲点を検出する制御ブロック図の一例である。本発明の窒素含有廃液の処理に用いる処理装置の他の実施形態の概略構成図である。本発明の実施例における間欠曝気処理中における廃液の溶存酸素濃度の経時変化を示すグラフである。同曝気装置６の装置負荷の変化を示すグラフである。同廃液のｐＨの変化を示すグラフである。同廃液のｐＨの変化量を示すグラフである。廃液の溶存酸素濃度を一定に制御した場合の曝気装置６の装置負荷の経時変化を示すグラフである。同廃液のｐＨの経時変化を示すグラフである。

符号の説明

１：廃液貯留槽
２：供給ポンプ
３：間欠曝気槽
４ａ、４ｂ：ＰＬＣ
５：攪拌機
６：曝気装置
７：溶存酸素計
８：ｐＨ計

Claims

アンモニア性窒素を含有する廃液に対して、空気曝気による好気工程と、曝気停止による嫌気工程とを交互に繰り返す間欠曝気処理を行い、前記廃液中のアンモニア性窒素を窒素ガスに転換して除去する窒素含有廃液の処理方法であって、
前記好気工程において、空気曝気開始から所定時間を経過するまでは、前記廃液の溶存酸素濃度が所定量となるように空気曝気量を調整し、その後、空気曝気量を一定量に維持して空気曝気を行い、空気曝気開始からｐＨを連続的に測定し、前記廃液のｐＨが減少から増加へ転ずる屈曲点までに要した時間を求め、この時間に基づいて空気曝気の時間を調整することを特徴とする窒素含有廃液の処理方法。
アンモニア性窒素を含有する廃液に対して、空気曝気による好気工程と、曝気停止による嫌気工程とを交互に繰り返す間欠曝気処理を行い、前記廃液中のアンモニア性窒素を窒素ガスに転換して除去する窒素含有廃液の処理方法であって、
前記好気工程において、空気曝気開始から所定時間を経過するまでは、前記廃液の溶存酸素濃度が所定量となるように空気曝気量を調整し、その後、空気曝気量を一定量に維持して空気曝気を行い、空気曝気開始から溶存酸素濃度を連続的に測定し、前記廃液の溶存酸素濃度が急増する変化点までに要した時間を求め、この時間に基づいて空気曝気の時間を調整することを特徴とする窒素含有廃液の処理方法。
前記好気工程において、空気曝気開始から少なくとも５分間は、前記廃液中の溶存酸素濃度が所定量となるように空気曝気量を調整し、その後、空気曝気量を一定量に維持して空気曝気を行う請求項１または２に記載の窒素含有廃液の処理方法。
前記空気曝気の時間は、空気曝気開始から前記廃液のｐＨが減少から増加へ転ずる屈曲点までに要した時間の１〜１．５倍とする請求項１に記載の窒素含有廃液の処理方法。
前記空気曝気の時間は、空気曝気開始から前記廃液の溶存酸素濃度が急増する変化点までに要した時間の１〜１．５倍とする請求項２に記載の窒素含有廃液の処理方法。