JP2010284617A - Bioreactor element, method for producing the same and method for using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、バイオテクノロジーの分野に属し、特に、バイオリアクターに適用可能な中空糸型のバイオリアクター素子、ならびに、該バイオリアクター素子を製造する方法及び使用する方法に関する。 The present invention belongs to the field of biotechnology, and particularly relates to a hollow fiber type bioreactor element applicable to a bioreactor, and a method for producing and using the bioreactor element.
微生物や酵素を固定化して物質の合成、分解、化学変換などを行うバイオリアクター(bioreactor)については、近年、数多くの研究がなされている。このうちＢＯＤ物質（ＢＯＤ原因物質）の酸化除去、硝化（アンモニア性窒素の酸化）、及び脱窒（硝酸イオン（もしくは亜硝酸イオン）の還元除去）が可能なバイオリアクターは、水処理技術に広く適用されており、その主な方式としては、標準活性汚泥法、流動層型リアクター、バイオフィルムリアクターなどがある。 In recent years, many studies have been conducted on bioreactors that immobilize microorganisms and enzymes to synthesize, decompose, and convert chemical substances. Bioreactors that can oxidize and remove BOD substances (causing substances of BOD), nitrification (oxidation of ammonia nitrogen), and denitrification (reduction removal of nitrate ions (or nitrite ions)) are widely used in water treatment technology. The main methods are standard activated sludge method, fluidized bed reactor, biofilm reactor and the like.
標準活性汚泥法は、活性汚泥（汚泥）に含まれる微生物により汚水を浄化(有機物を分解)する方法であり、多種の好気性微生物を曝気により活性化させ、汚水中の有機物を二酸化炭素と水とに分解させる工程を繰り返すことにより、廃水を浄化する。また、流動層型リアクターは、天然高分子又は合成高分子を固定化担体として用い、これらのゲル中に微生物菌体や酵素を物理的に包括固定化してビーズ状とし、流通式反応器に充填し連続的な生化学反応を行わせる方法であり、その種類としては、例えば、ポリプロピレン不織布、PVA（ポリビニルアルコール）ゲルビーズ、PAAM（ポリアクリルアミド）ゲルビーズ、アルギン酸ゲルビーズ、光硬化樹脂ビーズがある。 The standard activated sludge method is a method that purifies sewage (decomposes organic matter) with microorganisms contained in activated sludge (sludge), activates various aerobic microorganisms by aeration, and converts organic matter in sewage to carbon dioxide and water. The waste water is purified by repeating the process of decomposing it. In addition, fluidized bed reactors use natural or synthetic polymers as an immobilization support, and microbial cells and enzymes are physically immobilized in these gels to form beads, which are packed into a flow-type reactor. Examples of the type include a polypropylene nonwoven fabric, PVA (polyvinyl alcohol) gel beads, PAAM (polyacrylamide) gel beads, alginate gel beads, and photocured resin beads.
バイオフィルムリアクターは、回転円盤を用いた流動層により高分子担体表面に薄膜を形成する方法であり、その種類としては、例えば、RBC(Rotating Biological Contactor；回転生物接触装置)、MBBR（Moving Bed Biofilm Reactor；移動層生物膜反応器)、SABF（Submerged Aerated Biological Filter)がある。 The biofilm reactor is a method of forming a thin film on the surface of a polymer carrier by a fluidized bed using a rotating disk. Examples of the type include RBC (Rotating Biological Contactor), MBBR (Moving Bed Biofilm). Reactor (moving bed biofilm reactor) and SABF (Submerged Aerated Biological Filter).
現状では、これらの３つの方式は、水処理能率が低いために大規模な設備とともに高いコストが必要とされている。具体的には、標準活性汚泥法は、脱窒速度及びBOD酸化除去速度が遅いことから設備の大規模化が必要であり、高いコストが必要となる。また、流動層型リアクターは、高分子ゲルの機械的強度が小さいことから安定的な運転が困難であり、また、ゲル菌体への酸素供給のための曝気電力の消費が大きく、また、窒素除去に有効なバクテリアがゲル表面に局在しているために触媒効率が低い。また、バイオフィルムリアクターは、菌体薄膜の剥離により活性が低くなり、また、菌体への酸素の供給効率が低いためにBOD酸化及び硝化速度が小さい。 At present, these three methods require low costs as well as large-scale facilities due to low water treatment efficiency. Specifically, in the standard activated sludge method, the denitrification rate and the BOD oxidation removal rate are slow, so the scale of the equipment is required, and high cost is required. In addition, the fluidized bed type reactor is difficult to operate stably due to the low mechanical strength of the polymer gel, consumes large amount of aeration power to supply oxygen to the gel cells, The catalytic efficiency is low because bacteria effective for removal are localized on the gel surface. In addition, the biofilm reactor has low activity due to detachment of the microbial cell thin film, and has a low rate of BOD oxidation and nitrification due to low supply efficiency of oxygen to the microbial cell.
上記の従来技術の他に、中空糸膜を、硝化菌を含む汚泥の担体として用い、中空糸膜内部に酸素又は酸素と炭酸ガス或はこれを含む気体を導入することにより、中空糸膜の壁膜を通して中空糸状膜外面に形成された汚泥層に酸素又は酸素と炭素源を供給する技術がある（例えば、特許文献１参照）。 In addition to the above prior art, the hollow fiber membrane is used as a carrier for sludge containing nitrifying bacteria, and oxygen or oxygen and carbon dioxide gas or a gas containing this is introduced into the hollow fiber membrane, thereby There is a technique for supplying oxygen or oxygen and a carbon source to a sludge layer formed on the outer surface of a hollow fiber membrane through a wall membrane (see, for example, Patent Document 1).
しかし、上記の中空糸（中空糸膜）を用いるバイオリアクターは、硝化反応を阻害する有機物であるBOD物質(BOD原因物質)を可能な限り除外して、その代替として炭酸ガスを使用して、硝化菌を中空糸膜表面に固定化することから、固定化に長時間を必要とする等の課題を有する。さらに、中空糸を用いて脱窒反応を効果的に行う技術は見当たらない。 However, the bioreactor using the above hollow fiber (hollow fiber membrane) excludes the BOD substance (BOD causative substance) that is an organic substance that inhibits the nitrification reaction as much as possible, and uses carbon dioxide gas as an alternative. Since nitrifying bacteria are immobilized on the surface of the hollow fiber membrane, there are problems such as requiring a long time for immobilization. Furthermore, there is no technique for effectively performing a denitrification reaction using a hollow fiber.
本発明は前記課題を解消するためになされたもので、中空糸の表面に硝化菌及び脱窒菌を効果的に短時間に固定化することができ、BOD物質(BOD原因物質)の酸化除去、硝化（アンモニア性窒素の酸化）、及び脱窒（硝酸イオン（もしくは亜硝酸イオン）の還元除去）における高い能力を有し、一般下水道水から工場廃液までの幅広い分野における水処理等に適用可能なバイオリアクターの提供を目的とする。 The present invention was made in order to solve the above-mentioned problems, and can effectively fix nitrifying bacteria and denitrifying bacteria on the surface of the hollow fiber in a short time, removing the BOD substance (BOD causative substance) by oxidation, High ability in nitrification (oxidation of ammoniacal nitrogen) and denitrification (reduction removal of nitrate ion (or nitrite ion)), applicable to water treatment in a wide range of fields from general sewer water to factory wastewater The purpose is to provide a bioreactor.
本発明者は、研究を重ねた結果、硝化菌及び脱窒菌の中空糸への固定化及びそれらの菌が固定化された中空糸をリアクターとして用いる場合の馴養の際の特性に注目し、これを利用することにより新規のバイオリアクターの提供が可能であることを見出し、上記の目的を達成した。 As a result of repeated research, the inventor has focused on the immobilization of nitrifying bacteria and denitrifying bacteria to hollow fibers and the characteristics at the time of habituation when the hollow fibers on which these bacteria are immobilized are used as a reactor. It has been found that a novel bioreactor can be provided by using, and the above object has been achieved.
すなわち、本発明は、先ず、その基本発明として、中空糸の表面に脱窒菌及び硝化菌を固定して成るバイオリアクター素子を提供する。このようなバイオリアクター素子は、種々のバイオリアクターを構築する素子として使用することができる。 That is, the present invention first provides a bioreactor element formed by fixing denitrifying bacteria and nitrifying bacteria on the surface of a hollow fiber as its basic invention. Such a bioreactor element can be used as an element for constructing various bioreactors.
さらに、本発明者は、このようなバイオリアクター素子が、菌体及び炭素源を含む懸濁液をバイオリアクター素子に循環させるか、又は該懸濁液に該バイオリアクター素子を浸漬させて製造できることも見出している。かくして、本発明は、バイオリアクター素子の製造方法であって、脱窒菌及び硝化菌を含有する汚泥物質に炭素源を溶解させて懸濁液とし、該バイオリアクター素子に該懸濁液を循環させるか、又は該懸濁液に該バイオリアクター素子を浸漬させる製造方法を提供する。 Furthermore, the present inventor can manufacture such a bioreactor element by circulating a suspension containing bacterial cells and a carbon source in the bioreactor element or immersing the bioreactor element in the suspension. Is also heading. Thus, the present invention is a method for producing a bioreactor element, wherein a carbon source is dissolved in a sludge substance containing denitrifying bacteria and nitrifying bacteria to form a suspension, and the suspension is circulated through the bioreactor element. Or a manufacturing method of immersing the bioreactor element in the suspension.
また、本発明者は、このようなバイオリアクター素子を束ねることで、硝化リアクター又は脱窒リアクターとして使用できる方法も見出している。かくして、本発明者は、このようなバイオリアクター素子を束ねて硝化反応用の硝化リアクターとして使用する使用方法、又は、脱窒反応用の脱窒リアクターとして使用する使用方法を提供する。 The present inventor has also found a method that can be used as a nitrification reactor or a denitrification reactor by bundling such bioreactor elements. Thus, the present inventor provides a method of using such a bioreactor element as a nitrification reactor for nitrification reaction or a method of use as a denitrification reactor for denitrification reaction.
また、本発明に従えば、上記のような脱窒リアクターとしてのバイオリアクター素子の使用方法として、硝酸性窒素又は亜硝酸性窒素、リン及びカリウムを含む原水に水素供与体として有機炭素源を連続的にあるいは回分で添加し、徐々に脱窒リアクター槽内に通液する使用方法が提供される。 Further, according to the present invention, as a method of using a bioreactor element as a denitrification reactor as described above, an organic carbon source is continuously used as a hydrogen donor in raw water containing nitrate nitrogen or nitrite nitrogen, phosphorus and potassium. A method of use is provided in which the liquid is added in a batch or batch and is gradually passed through the denitrification reactor tank.
また、本発明に従えば、上記のような硝化リアクターとしてのバイオリアクター素子の使用方法であって、中空糸の内部及び外部に空気を通して中空糸表面を好気状態とし、水酸化ナトリウムを添加してpH値をpH5〜11、より好ましくはpH6〜10の範囲に調整し、リン、カリウム、及びアンモニア性窒素を含む原水を硝化リアクターに通液する使用方法を提供する。 Further, according to the present invention, there is provided a method for using a bioreactor element as a nitrification reactor as described above, wherein the hollow fiber surface is brought into an aerobic state by passing air inside and outside the hollow fiber, and sodium hydroxide is added. The pH value is adjusted to a range of pH 5 to 11, more preferably pH 6 to 10, and a method of using raw water containing phosphorus, potassium, and ammonia nitrogen is passed through a nitrification reactor.
また、本発明者は、このようなバイオリアクター素子を束ねた硝化反応用の硝化リアクターと、このようなバイオリアクター素子を束ねた脱窒反応用の脱窒リアクターとを組み合せて使用する方法も見出している。かくして、本発明者は、バイオリアクター素子を束ねた硝化反応用の硝化リアクターと、バイオリアクター素子を束ねた脱窒反応用の脱窒リアクターとを組み合せて使用する使用方法を提供する。 The inventor has also found a method of using a combination of a nitrification reactor for nitrification reaction in which such bioreactor elements are bundled and a denitrification reactor for denitrification reaction in which such bioreactor elements are bundled. ing. Thus, the present inventor provides a method of use in which a nitrification reactor for nitrification reaction in which bioreactor elements are bundled and a denitrification reactor for denitrification reaction in which bioreactor elements are bundled are used in combination.
本発明に従えば、硝化菌の中空糸膜表面への固定化に際して、従来は１ヶ月程度必要としたところを１〜２日程度で実施することができ、さらに硝化菌のみならず、脱窒菌も同様に迅速に固定化することができる。このようにして、硝化菌及び脱窒菌が固定化された中空糸をバイオリアクター素子とする硝化リアクター及び脱窒リアクターとして使用すると、硝化、脱窒及びBOD物質(BOD原因物質)の酸化除去において高い能力を発揮する。 According to the present invention, when immobilizing nitrifying bacteria on the surface of the hollow fiber membrane, it can be carried out in about 1 to 2 days in the past, and not only nitrifying bacteria but also denitrifying bacteria. Can be immobilized quickly as well. Thus, when a hollow fiber in which nitrifying bacteria and denitrifying bacteria are immobilized is used as a nitrification reactor and denitrification reactor using a bioreactor element, it is high in nitrification, denitrification and oxidation removal of BOD substances (BOD causative substances). Demonstrate ability.
本発明のバイオリアクター素子を構成する中空糸としては、内部に連続的な空洞（一般的には、径が約400〜600μｍの空洞）を有するとともに、該空洞から外表面に向かってガスが浸透し得る細孔（一般的には、径0.1〜1.0μｍの細孔）を有し、内部に十分なガスが充満できるような長さ（一般的には、1000ｍｍＬの長さ）を有するような各種の中空糸が使用可能である。また、使用する中空糸の素材の例としては、物理的強度及び化学的耐性に優れたポリフッ化ビニリデン(PolyVinylidene DiFluoride; PVDF)が主に使用される。なお、この他に、ポリスルフォン、ポリエチレン、ポリプロピレン、テフロン（登録商標）、セルロースなどを中空糸の素材として使用することもできるが、これらに限定されるものではない。 The hollow fiber constituting the bioreactor element of the present invention has a continuous cavity (generally a cavity having a diameter of about 400 to 600 μm) inside, and gas permeates from the cavity toward the outer surface. Have such a length (generally, a pore having a diameter of 0.1 to 1.0 μm) and a length (generally, a length of 1000 mmL) that can be filled with a sufficient gas inside. Various hollow fibers can be used. Moreover, as an example of the material of the hollow fiber to be used, polyvinylidene fluoride (PVDF) excellent in physical strength and chemical resistance is mainly used. In addition, polysulfone, polyethylene, polypropylene, Teflon (registered trademark), cellulose, and the like can be used as the material of the hollow fiber, but are not limited thereto.
本発明のバイオリアクター素子は、このような中空糸の外表面に、菌体である硝化菌及び脱窒菌が固定化されて存在していることを特徴とする。従来は、中空糸にこのような菌を固定化させる場合には、BOD物質(BOD原因物質)で代表される有機物をできるだけ除いた菌体の通常の栄養培地、すなわちリン酸化合物、カリウム化合物、炭酸イオン、アンモニウムイオン等を含む水を処理装置に循環させ、水中のｐＨを適当に調節しながら、中空糸に酸素又は窒素を供給する手法が採られているが、この手法によれば、菌体の中空糸表面への固定化が完了するまでに１ヶ月程度の長時間を必要とし、設備形成の効率性が低いという問題がある。 The bioreactor element of the present invention is characterized in that nitrifying bacteria and denitrifying bacteria which are microbial cells are immobilized and present on the outer surface of such a hollow fiber. Conventionally, when such a bacterium is immobilized on a hollow fiber, a normal nutrient medium of a microbial cell from which organic substances typified by a BOD substance (BOD causative substance) are removed as much as possible, that is, a phosphate compound, a potassium compound, A technique of supplying oxygen or nitrogen to the hollow fiber while circulating water containing carbonate ions, ammonium ions, etc. to the treatment device and appropriately adjusting the pH of the water is adopted. It takes a long time of about one month to complete the fixation of the body to the hollow fiber surface, and there is a problem that the efficiency of equipment formation is low.
本発明者は、鋭意研究を重ねた結果、硝化菌及び脱窒菌を含有する汚泥物質を用いて、そのイオン強度を高めることにより、中空糸の表面に硝化菌及び脱窒菌を短時間で効果的に付着させることを見出して、本発明を完成した。 As a result of intensive research, the present inventor effectively used nitrifying bacteria and denitrifying bacteria on the surface of the hollow fiber in a short time by using a sludge substance containing nitrifying bacteria and denitrifying bacteria and increasing its ionic strength. As a result, the present invention was completed.
すなわち、本発明に従えば、中空糸周囲のイオン強度は、0.001より大きくなるまで上昇させる。本発明のこのイオン強度により、菌体の中空糸表面への不可逆的な付着を促進することができる。また、中空糸周囲のイオン強度は、好ましくは、0.2〜0.3まで上昇させるものとする。このイオン強度により、菌体の中空糸表面への直接的なしかも不可逆的な付着を短時間内に行うことができる。 That is, according to the present invention, the ionic strength around the hollow fiber is increased until it becomes greater than 0.001. This ionic strength of the present invention can promote irreversible adhesion of bacterial cells to the hollow fiber surface. The ionic strength around the hollow fiber is preferably increased to 0.2 to 0.3. Due to this ionic strength, direct and irreversible adhesion of bacterial cells to the hollow fiber surface can be performed within a short time.
ここで、菌体の中空糸表面への固定化に関しては、中空糸表面に直接接触する第１層の菌体を薄膜上に固定化することが重要である。第１層が十分に固定化されていれば、第１層の菌体上に固定化される第２層以降は、第１層の菌体をベースとして菌体の強固な薄膜が容易に形成される。 Here, regarding the immobilization of the cells on the surface of the hollow fiber, it is important to immobilize the cells of the first layer in direct contact with the surface of the hollow fiber on the thin film. If the first layer is sufficiently immobilized, a strong thin film of bacterial cells can be easily formed on the second layer and subsequent layers that are immobilized on the bacterial cells of the first layer. Is done.
本発明では、イオン強度を著しく高めることにより、菌体の中空糸表面への付着を数日内に行うことに成功した。具体的には、常温にて４８時間程度で固定化することができる。これに対し、イオン強度を高めない従来の方法においては、菌体の中空糸表面への第１層の形成には、２〜３週間もの長時間が必要である。中空糸表面に固定化された硝化菌及び脱窒菌を同定する方法としては、PCR(Polymerase Chain Reaction；ポリメラーゼ連鎖反応)法を用いて確認することができる。また、脱窒菌を同定する方法としては、脱窒菌が硝化菌と比較して培養が容易なために、培養による確認を行うことも可能である。 In the present invention, by significantly increasing the ionic strength, the bacterial cells were successfully attached to the hollow fiber surface within a few days. Specifically, it can be fixed at room temperature in about 48 hours. On the other hand, in the conventional method that does not increase the ionic strength, it takes a long time of 2 to 3 weeks to form the first layer on the hollow fiber surface of the cells. As a method for identifying nitrifying bacteria and denitrifying bacteria immobilized on the hollow fiber surface, it can be confirmed using a PCR (Polymerase Chain Reaction) method. In addition, as a method for identifying denitrifying bacteria, since denitrifying bacteria are easier to culture than nitrifying bacteria, confirmation by culture can also be performed.
本発明に従い上記のようにイオン強度を高めた懸濁液を得るためには、懸濁液にアルコール類、糖類及び有機酸塩のうち少なくとも１つからなる有機物と無機塩類とを含有させることが必要である。イオン強度を高める無機塩類としては、代表的には塩化ナトリウムがあり、この他に塩化カリウム、塩化マグネシウムおよび塩化カルシウムなども使用することができる。また、イオン強度を高める有機物のうち、アルコール類としてはエタノール、メタノールおよびプロパノールなど、糖類としては、ブドウ糖、果糖、蔗糖およびオリゴ糖など、また有機酸塩としては酢酸ソーダ、クエン酸ソーダ、乳酸ソーダおよびリンゴ酸ソーダなどが挙げられ、特に好ましい例としては、ブドウ糖及び／又はペプトンがある。 In order to obtain a suspension with increased ionic strength as described above according to the present invention, the suspension should contain an organic substance composed of at least one of alcohols, sugars and organic acid salts and inorganic salts. is necessary. As an inorganic salt for increasing the ionic strength, there is typically sodium chloride. In addition, potassium chloride, magnesium chloride, calcium chloride, and the like can be used. Among organic substances that increase ionic strength, ethanol, methanol, and propanol as alcohols, glucose, fructose, sucrose, and oligosaccharides as sugars, and sodium acetate, sodium citrate, and lactate as organic acid salts And sodium malate, and particularly preferred examples include glucose and / or peptone.
さらに、本発明では、上記に記載した本発明のバイオリアクター素子を束ねて硝化反応用の硝化リアクターとして使用することや、脱窒反応用の脱窒リアクターとして使用することができる。 Furthermore, in the present invention, the bioreactor elements of the present invention described above can be bundled and used as a nitrification reactor for nitrification reaction, or used as a denitrification reactor for denitrification reaction.
図１は、本発明のバイオリアクター素子の説明図を示すものである。リアクター100の装置本体は、一般にパイレックス（登録商標）ガラス製とする。中空糸１は、第１層菌体薄膜２１及び第２層菌体薄膜２２から成る培地が多層化されたバイオフィルムを外周部に備え、内部と外部を貫通する多孔性の細孔１２を複数備える。この細孔１２の孔径は、0.1μm程度である。中空糸1を束ねてその端部を樹脂、例えば、エポキシ樹脂で固めたモジュール2を装置本体10の内部に取り付ける。中空糸1のもう一方の端部11は、中空糸1と同じ素材で閉塞し、内部にガスを充満させることができる。また、中空糸1を折り曲げずに使用することから、原水との接触面積を大きく確保できることとなり、脱窒及び硝化反応速度を高く保持することができる。以下、各リアクターとしての使用方法について詳述する。 FIG. 1 shows an explanatory diagram of the bioreactor element of the present invention. The main body of the reactor 100 is generally made of Pyrex (registered trademark) glass. The hollow fiber 1 is provided with a biofilm in which a culture medium composed of a first layer cell thin film 21 and a second layer cell thin film 22 is multilayered on the outer periphery, and has a plurality of porous pores 12 penetrating inside and outside. Prepare. The pore diameter of the pore 12 is about 0.1 μm. A module 2 in which the hollow fibers 1 are bundled and the ends thereof are hardened with a resin, for example, an epoxy resin, is attached to the inside of the apparatus body 10. The other end 11 of the hollow fiber 1 is closed with the same material as that of the hollow fiber 1 and can be filled with gas. Further, since the hollow fiber 1 is used without being bent, a large contact area with the raw water can be secured, and the denitrification and nitrification reaction rates can be kept high. Hereinafter, the usage method as each reactor is explained in full detail.
（１．脱窒リアクター）
本発明で用いる脱窒リアクターとは、硝酸イオン(NO3-)（場合によっては亜硝酸イオン(NO2-)も）を還元性物質と反応させて無害な窒素ガスに変換する脱窒反応（硝酸還元反応）を起こさせるリアクターである。本発明に従う脱窒リアクターを排液処理に適用する場合、還元性物質としては、一般に、原水としての排水中のBOD物質(BOD原因物質)に含まれる有機炭素源を反応させる。有機炭素源をメタノールとした場合の脱窒反応の一例を下記の化学式１で示す。有機炭素源は、排水中に含まれる有機炭素源であればメタノールに限定されず、例えば、ブドウ糖、果糖、エタノール、メタノール、エタノールアミンおよびプロパノールなどでもよい。これは、脱窒反応が、硝酸イオンと水素との反応によるもので、水素は通常の有機炭素源に含まれているためである
(1. Denitrification reactor)
The denitrification reactor used in the present invention is a denitrification reaction (nitrate reduction) in which nitrate ions (NO3-) (and nitrite ions (NO2-) in some cases) are reacted with reducing substances to convert them into harmless nitrogen gas. It is a reactor that causes a reaction). When the denitrification reactor according to the present invention is applied to waste liquid treatment, generally, as a reducing substance, an organic carbon source contained in a BOD substance (BOD causative substance) in waste water as raw water is reacted. An example of the denitrification reaction when the organic carbon source is methanol is represented by the following chemical formula 1. The organic carbon source is not limited to methanol as long as it is an organic carbon source contained in wastewater, and may be glucose, fructose, ethanol, methanol, ethanolamine, propanol, or the like. This is because the denitrification reaction is due to the reaction between nitrate ions and hydrogen, and hydrogen is contained in ordinary organic carbon sources.
このように、本発明で用いる脱窒リアクターは、硝酸性窒素を除去する他に、有機炭素源としてBOD物質(BOD原因物質)を酸化除去するという側面を有する。このため、この脱窒リアクターを後述する硝化リアクターと組み合せて用いれば、脱窒リアクターにより有機炭素源としてBOD物質(BOD原因物質)を酸化除去した後に、硝化リアクターで硝化反応を行うことによりBOD物質(BOD原因物質)による阻害を受けることなく、硝化反応を効率的に実施することができる。 As described above, the denitrification reactor used in the present invention has an aspect of oxidizing and removing a BOD substance (BOD causative substance) as an organic carbon source in addition to removing nitrate nitrogen. For this reason, if this denitrification reactor is used in combination with the nitrification reactor described later, the BOD substance (BOD causative substance) is oxidized and removed as an organic carbon source by the denitrification reactor, and then the nitrification reaction is performed in the nitrification reactor. The nitrification reaction can be carried out efficiently without being inhibited by (BOD causative substance).
〔化１〕
6NO3- + 5CH3OH → 3N2 + 5CO2 + 7H2O + 6OH-（化学式１）
脱窒リアクターの作製方法として、中空糸を多数束ねた中空糸エレメントをリアクター槽内に設置し、下水処理場の曝気槽懸濁液（微生物濃度として1000mg/L程度）あるいは返送汚泥（微生物濃度として3000〜10000mg/L）にブドウ糖等の糖類あるいはアルコール類あるいは酢酸ソーダ等の有機酸塩を0.1wt％以上溶解した懸濁液を中空糸エレメントに循環させる。また、この懸濁液を中空糸エレメントに循環する代わりに、中空糸エレメントをこの懸濁液に浸漬してもよい。
[Chemical formula 1]
6NO 3- + 5CH 3 OH → 3N 2 + 5CO 2 + 7H 2 O + 6OH - ( Formula 1)
As a method for producing a denitrification reactor, a hollow fiber element in which many hollow fibers are bundled is installed in the reactor tank, and the aeration tank suspension (microorganism concentration is about 1000 mg / L) or the return sludge (microorganism concentration) in the sewage treatment plant. A suspension in which 0.1 wt% or more of a sugar such as glucose or an organic acid salt such as alcohol or sodium acetate is dissolved in 3000 to 10,000 mg / L) is circulated through the hollow fiber element. Further, instead of circulating the suspension to the hollow fiber element, the hollow fiber element may be immersed in the suspension.
懸濁液には、1000mg/L以上の塩化ナトリウム等の無機塩類および有機物であるブドウ糖やペプトンが含まれることが望ましい。これにより、菌体の栄養源を一定量確保するとともに、懸濁液のイオン強度を高めることができる。この操作により懸濁液のイオン強度を0.001より高め、好ましくは0.2〜0.3まで高めることにより、菌体の固定化を効率的に促進させることができる。 The suspension preferably contains 1000 mg / L or more of inorganic salts such as sodium chloride and organic substances such as glucose and peptone. Thereby, while ensuring a certain amount of nutrient sources for the bacterial cells, the ionic strength of the suspension can be increased. By this operation, the ionic strength of the suspension is increased from 0.001 and preferably from 0.2 to 0.3, whereby the fixation of the cells can be efficiently promoted.
常温で１〜２４時間循環（又は浸漬）させることにより、脱窒菌をはじめとする雑多な微生物群は著しく増殖して活性化されると共に、有機物からはクエン酸、乳酸等の有機酸類が生成される。この有機酸類の生成と無機塩類の電解が寄与することにより、液のpHは3.5〜4.0程度まで低下する。このように、有機酸類の生成と無機塩類の電解により中空糸周囲のイオン強度が増大することとなり、菌体が活性化する。この活性化された菌体の増大により中空糸表面への菌体の付着を促進することができ、この菌体付着によりバイオフィルムを形成して脱窒菌の強固な固定化を尚一層促進することができる。 By circulating (or immersing) at room temperature for 1 to 24 hours, various microbial groups including denitrifying bacteria are remarkably grown and activated, and organic acids such as citric acid and lactic acid are generated from organic substances. The The production of organic acids and the electrolysis of inorganic salts contribute to the pH of the liquid to be lowered to about 3.5 to 4.0. Thus, the ionic strength around the hollow fiber is increased by the generation of organic acids and electrolysis of inorganic salts, and the cells are activated. By increasing the number of activated cells, adhesion of the cells to the surface of the hollow fiber can be promoted, and by attaching these cells, a biofilm is formed to further promote the strong fixation of denitrifying bacteria. Can do.
このようにして脱窒菌が確実に固定化した中空糸は複数本（一般的には1000本〜2000本）束ねられたリアクター素子として脱窒リアクターに供される。なお、上記のように、中空糸表面への脱窒菌（及び硝化菌）の固定化は、一般に、当初から中空糸を複数本束ねた状態で行われる。脱窒リアクターとして使用するに際しては、リアクター素子を馴養、すなわち、脱窒反応に適した環境下に馴らすことが必要である。本発明に従えば、この馴養は、中空糸の内部及び外部に窒素を通して中空糸表面を嫌気状態とし、pH値をpH5〜10の範囲に調整し、硝酸性窒素又は亜硝酸性窒素、リン及びカリウムを含む原水に水素供与体として有機炭素源を連続的にあるいは回分で添加し、徐々に脱窒リアクター槽内に通液することによって行われる。以下この馴養条件に関して詳述する。 The hollow fibers to which the denitrifying bacteria have been fixed in this manner are used as a reactor element in which a plurality of hollow fibers (generally 1000 to 2000) are bundled and used in the denitrification reactor. As described above, denitrifying bacteria (and nitrifying bacteria) are generally immobilized on the hollow fiber surface in a state where a plurality of hollow fibers are bundled from the beginning. When used as a denitrification reactor, it is necessary to acclimate the reactor element, that is, to adapt it to an environment suitable for the denitrification reaction. According to the present invention, this acclimatization is performed by letting the hollow fiber surface anaerobic through nitrogen inside and outside the hollow fiber, adjusting the pH value to a range of pH 5-10, nitrate nitrogen or nitrite nitrogen, phosphorus and It is carried out by adding an organic carbon source as a hydrogen donor continuously or batchwise to raw water containing potassium and gradually passing it through a denitrification reactor tank. This acclimatization condition will be described in detail below.
懸濁液のpHは5〜10、好ましくはpH6〜9に調整する。このpH調整は、脱窒反応に伴い発生する水酸化物イオン（OH-）に対して塩酸を添加することにより制御することができる。ここで、図２は、本発明のバイオリアクター素子からなるバイオリアクターのpH値と反応速度との相関図を示すものであり、この最適なpH調整は、図２(a)に示すように、本発明者が、pH値と脱窒速度との相関に関する実験を行うことにより見出したものである。 The pH of the suspension is adjusted to 5 to 10, preferably 6 to 9. This pH adjustment can be controlled by adding hydrochloric acid to the hydroxide ion (OH-) generated during the denitrification reaction. Here, FIG. 2 shows a correlation diagram between the pH value of the bioreactor comprising the bioreactor element of the present invention and the reaction rate, and this optimum pH adjustment is as shown in FIG. 2 (a). The present inventor has found out by conducting an experiment relating to the correlation between the pH value and the denitrification rate.
その後引き続いて、硝酸性窒素（または亜硝酸窒素）に加えて、10mg/L以上のリン及びカリウムを含む人工原水に、水素供与体としての有機炭素源（メタノール、エタノール等）を、窒素に対するTOC （Total Organic Carbon；全有機炭素）の比率であるTOC ratio（TOC比）が0.71より大きい範囲となるように連続的にあるいは回分で添加し、徐々にリアクター槽内に通液する。ここで、還元除去の対象である硝酸性窒素は、一般下水道から工場排出までの幅広い規模（20〜1000mg-N/L）に対応することができる。 Subsequently, in addition to nitrate nitrogen (or nitrogen nitrite), artificial carbon water containing 10 mg / L or more of phosphorus and potassium, an organic carbon source (such as methanol or ethanol) as a hydrogen donor, and TOC for nitrogen It is added continuously or batchwise so that the TOC ratio (TOC ratio), which is the ratio of (Total Organic Carbon), is greater than 0.71, and gradually passes through the reactor tank. Here, nitrate nitrogen that is the object of reduction removal can correspond to a wide range (20 to 1000 mg-N / L) from general sewer to factory discharge.
TOC ratioの値としての0.71は、メタノールを水素源とした場合に脱窒反応（例えば化学式１）から得られるTOC ratioの理論値である。TOC ratioを0.71より大きくすることにより、TOC ratioが0.71より小さい場合に生じる脱窒反応速度の低下を防ぐこととなり、化学式１で表されるような脱窒反応を促進させることができる。 The value of 0.71 as the value of the TOC ratio is a theoretical value of the TOC ratio obtained from the denitrification reaction (for example, chemical formula 1) when methanol is used as the hydrogen source. By making the TOC ratio larger than 0.71, the decrease in the denitrification reaction rate that occurs when the TOC ratio is smaller than 0.71 can be prevented, and the denitrification reaction represented by Chemical Formula 1 can be promoted.
さらに、好ましくは、TOC ratioは、0.71から1.5の範囲に含まれるようにする。TOC ratioが1.5より大きい場合には過剰のTOCが未反応のまま系外に流出してしまうが、TOC ratioを1.5より小さくすることにより、この流出を未然に防止できることとなり、未反応のTOCの系外流出による環境汚染を防止することができる。 Further, preferably, the TOC ratio is in the range of 0.71 to 1.5. If the TOC ratio is greater than 1.5, excess TOC will flow out of the system without being reacted, but by reducing the TOC ratio to less than 1.5, this outflow can be prevented in advance. Environmental pollution due to outflow from the system can be prevented.
ここで、中空糸内部および外部に窒素ガスを通し中空糸表面を嫌気状態、望ましくは溶存酸素量(Dissolved Oxygen；DO)が1.5mg/L以下、酸化還元電位(Oxidation-Reduction Potential; ORP）が-10mV以下とし、さらに化学式１の脱窒反応で発生する水酸化物イオンに塩酸を添加してpH6〜10の範囲に調整することにより中空糸表面における脱窒菌の増殖を促進する。このような方法により、20〜30℃の常温で４８時間以内に馴養することができる。 Here, nitrogen gas is passed inside and outside the hollow fiber, and the hollow fiber surface is in an anaerobic state, preferably the dissolved oxygen amount (Dissolved Oxygen; DO) is 1.5 mg / L or less, and the oxidation-reduction potential (ORP) The growth of denitrifying bacteria on the surface of the hollow fiber is promoted by adding hydrochloric acid to the hydroxide ions generated by the denitrification reaction of Chemical Formula 1 and adjusting the pH to a range of 6 to 10. By such a method, it can be acclimatized within 48 hours at a normal temperature of 20-30 ° C.
例えば、中空糸内部を1気圧程度の窒素圧とし、中空糸の0.1μm程度の細孔を通して拡散で外表面に固定化されている菌体に窒素を供給すると同時に、外部から窒素ガスを導入させることで、溶存酸素量(Dissolved Oxygen；DO)を1.5mg/L以下とする。また、菌体が十分に活性化された後は、化学式１で表されるような脱窒反応により窒素ガスが副産物として生成されるために窒素ガスの外部からの供給は不要となり、一般的なリサイクル・パージ操作をプロセスに組み込むことで再利用によるプロセスの効率化を図ることができる。 For example, the inside of the hollow fiber has a nitrogen pressure of about 1 atm. Nitrogen gas is introduced from the outside while supplying nitrogen to the cells immobilized on the outer surface by diffusion through the pores of about 0.1 μm of the hollow fiber. Thus, the dissolved oxygen amount (Dissolved Oxygen; DO) is 1.5 mg / L or less. In addition, after the cells are sufficiently activated, nitrogen gas is generated as a by-product due to the denitrification reaction represented by Chemical Formula 1, so that supply of nitrogen gas from the outside is not necessary, By incorporating the recycle / purge operation into the process, the efficiency of the process can be improved by reuse.
（２．硝化リアクター）
本発明で用いる硝化リアクターは、硝化反応を起こさせるリアクターである。硝化反応は、下記の化学式２で示され、アンモニウムイオン(NH4+)を排水中の酸素と反応させて硝酸イオン（NO3-）に変換させる。
(2. Nitrification reactor)
The nitrification reactor used in the present invention is a reactor that causes a nitrification reaction. The nitrification reaction is represented by the following chemical formula 2, and ammonium ions (NH4 +) are reacted with oxygen in the wastewater to be converted into nitrate ions (NO3-).
〔化２〕
NH4+ + 2O2 → NO3- + H2O + 2H+（化学式２）
硝化リアクターの作製方法として、脱窒リアクターの場合と同様に、中空糸を多数束ねた中空糸エレメントをリアクター槽内に設置し、下水処理場の曝気槽懸濁液（微生物濃度として1000mg/L程度）あるいは返送汚泥（微生物濃度として3000〜10000mg/L）にブドウ糖等の糖類あるいはアルコール類あるいは酢酸ソーダ等の有機酸塩を0.1wt％以上溶解した懸濁液を中空糸エレメントに循環させる。また、この懸濁液を中空糸エレメントに循環させる代わりに、中空糸エレメントを懸濁液に浸漬してもよい。
[Chemical 2]
NH 4 + 2O 2 → NO 3- + H 2 O + 2H + (Chemical formula 2)
As in the case of the denitrification reactor, the nitrification reactor was prepared by installing a hollow fiber element in which a number of hollow fibers were bundled in the reactor tank, and the aeration tank suspension in the sewage treatment plant (microorganism concentration of about 1000 mg / L) ) Or return sludge (bacterial concentration of 3000 to 10000 mg / L) in which a suspension of 0.1 wt% or more of a sugar such as glucose or an organic acid salt such as alcohol or sodium acetate is circulated through the hollow fiber element. Further, instead of circulating this suspension through the hollow fiber element, the hollow fiber element may be immersed in the suspension.
懸濁液には、1000mg/L以上の塩化ナトリウム等の無機塩類および有機物であるブドウ糖やペプトンが含まれることが望ましい。これにより、菌体の栄養源を一定量確保するとともに、懸濁液のイオン強度を高めることができる。この操作により懸濁液のイオン強度を0.001より高め、好ましくは0.2〜0.3まで高めることにより、菌体の固定化を効率的に促進させることができる。 The suspension preferably contains 1000 mg / L or more of inorganic salts such as sodium chloride and organic substances such as glucose and peptone. Thereby, while ensuring a certain amount of nutrient sources for the bacterial cells, the ionic strength of the suspension can be increased. By this operation, the ionic strength of the suspension is increased from 0.001 and preferably from 0.2 to 0.3, whereby the fixation of the cells can be efficiently promoted.
常温で１〜２４時間循環（又は浸漬）させることにより、硝化菌をはじめとする雑多な微生物群は著しく増殖して活性化されると共に、有機物からはクエン酸、乳酸等の有機酸類が生成される。この有機酸類の生成と無機塩類の電解が寄与することにより、液のpHは3.5〜4.0程度まで低下する。このように、有機酸類の生成と無機塩類の電解により中空糸周囲のイオン強度が増大することとなり、菌体が活性化する。この活性化された菌体の増大により中空糸表面への菌体の付着を促進することができ、この菌体付着によりバイオフィルムを形成して硝化菌の強固な固定化を尚一層促進することができる。 By circulating (or immersing) at room temperature for 1 to 24 hours, various microorganism groups including nitrifying bacteria are remarkably grown and activated, and organic acids such as citric acid and lactic acid are generated from organic substances. The The production of organic acids and the electrolysis of inorganic salts contribute to the pH of the liquid to be lowered to about 3.5 to 4.0. Thus, the ionic strength around the hollow fiber is increased by the generation of organic acids and electrolysis of inorganic salts, and the cells are activated. The increase of the activated cells can promote the adhesion of the cells to the surface of the hollow fiber, and the adhesion of the cells can form a biofilm to further promote the strong fixation of nitrifying bacteria. Can do.
このようにして硝化菌が確実に固定化した中空糸は複数本（一般的には1000本〜2000本）束ねられたリアクター素子として硝化リアクターに供される。なお、上記のように、中空糸表面への硝化菌（及び脱窒菌）の固定化は、一般に、当初から中空糸を複数本束ねた状態で行われる。硝化リアクターとして使用するに際しては、リアクター素子を馴養、すなわち、硝化反応に適した環境下に馴らすことが必要である。本発明に従えば、この馴養は、中空糸の内部及び外部に空気を通して中空糸表面を好気状態とし、pH値をpH5〜11の範囲に調整し、リン、カリウム、無機炭素源（炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム等）及びアンモニア性窒素を含む原水を硝化リアクターに通液することによって行われる。以下この馴養条件に関して詳述する。 Thus, the hollow fiber to which the nitrifying bacteria are reliably fixed is provided to the nitrification reactor as a reactor element in which a plurality of (typically 1000 to 2000) hollow fibers are bundled. As described above, nitrifying bacteria (and denitrifying bacteria) are generally immobilized on the surface of the hollow fiber in a state where a plurality of hollow fibers are bundled from the beginning. When used as a nitrification reactor, it is necessary to acclimate the reactor element, that is, to adapt it to an environment suitable for the nitrification reaction. According to the present invention, this acclimatization is achieved by bringing the hollow fiber surface into an aerobic state by passing air inside and outside the hollow fiber, adjusting the pH value to a range of pH 5 to 11, and adding phosphorus, potassium, and an inorganic carbon source (sodium carbonate). , Sodium bicarbonate, etc.) and ammonia water containing ammonia nitrogen are passed through a nitrification reactor. This acclimatization condition will be described in detail below.
液のpHは5〜11、好ましくは6〜10に調整する。このpH調整は、硝化反応に伴い発生する硝酸イオンに対して、苛性ソーダを添加することにより制御することができる。ここで、この最適なｐH調整は、図２(ｂ)に示すように、本発明者が、pH値と硝化速度との相関に関する実験を行うことにより見出したものである。なお、現在稼動中の標準活性汚泥法では、一般的にpH値が7.3近傍で稼動しており、本発明の硝化リアクターもこのpH値にて最適に稼動することから、本発明の硝化リアクターが、従来からの運転操作に大きな変更を与えることなく移行できることとなり、既存の水処理装置から本発明の硝化リアクターへの移行における運用面の負担を抑制することができる。 The pH of the solution is adjusted to 5 to 11, preferably 6 to 10. This pH adjustment can be controlled by adding caustic soda to nitrate ions generated during the nitrification reaction. Here, as shown in FIG. 2 (b), the present inventor found this optimum pH adjustment by conducting an experiment on the correlation between the pH value and the nitrification rate. The standard activated sludge method currently in operation is generally operated at a pH value of around 7.3, and the nitrification reactor of the present invention operates optimally at this pH value. Therefore, it is possible to shift without greatly changing the conventional operation, and it is possible to suppress the operational burden in shifting from the existing water treatment apparatus to the nitrification reactor of the present invention.
その後引き続いて、アンモニア性窒素に加えて、10mg/L以上のリン及びカリウムを含む人工原水をリアクター槽内に通液する。この場合、中空糸内部及び外部に空気を導通させて中空糸表面を好気状態とする。この好気状態においては、DOが4mg/L以上であることが望ましい。この好気条件により、硝化菌の増殖性を高めることとなり、より迅速に硝化菌を固定化することができる。 Subsequently, in addition to ammonia nitrogen, artificial raw water containing 10 mg / L or more of phosphorus and potassium is passed through the reactor tank. In this case, air is conducted inside and outside the hollow fiber to make the hollow fiber surface aerobic. In this aerobic state, DO is desirably 4 mg / L or more. Under this aerobic condition, the growth of nitrifying bacteria is enhanced, and nitrifying bacteria can be immobilized more rapidly.
さらに、化学式２の硝化反応で発生する硝酸イオン（NO3-）を中和させるために、水酸化ナトリウムを添加してpH6〜10の範囲に調整することによって中空糸表面における硝化菌の増殖を促進する。このような方法により、20〜30℃の常温で４８時間以内に硝化菌を馴養することができる。 Furthermore, in order to neutralize nitrate ions (NO3-) generated in the nitrification reaction of Chemical Formula 2, the growth of nitrifying bacteria on the hollow fiber surface is promoted by adding sodium hydroxide and adjusting the pH to the range of 6-10. To do. By such a method, nitrifying bacteria can be acclimatized within 48 hours at a normal temperature of 20 to 30 ° C.
ここで、図３は、本発明のバイオリアクター素子からなるバイオリアクターを含むプロセスフロー図を示す。この図３に示すように、以上の手順により馴養した脱窒リアクター及び硝化リアクターを、脱窒リアクター、硝化リアクターの順に連結して使用することにより、脱窒・硝化循環フローを形成し、原水としての排水（廃水）に含まれるＢＯＤ及びアンモニア性窒素の同時除去を実現することができる。図３において、脱窒リアクター１００ａと、硝化リアクター１００ｂと、排水（廃水）を一時的に貯留する受水層２００と、リアクター間で受け渡す流体を一時的に貯留する中間タンク３００と、気液分離を行う気液分離器４００を備える構成である。ここで、脱窒リアクター100a及び硝化リアクター100bは、各々２基連結しているが、これは、リアクターとしての処理能力をリアクターの連結により向上させるものであり、この連結するリアクター数は、水処理の規模に応じて柔軟に変更することができる。 Here, FIG. 3 shows a process flow diagram including a bioreactor comprising the bioreactor element of the present invention. As shown in FIG. 3, the denitrification reactor and the nitrification reactor acclimatized by the above procedure are connected in the order of the denitrification reactor and the nitrification reactor, thereby forming a denitrification / nitrification circulation flow, as raw water. Removal of BOD and ammonia nitrogen contained in the waste water (waste water) can be realized. In FIG. 3, a denitrification reactor 100a, a nitrification reactor 100b, a water receiving layer 200 that temporarily stores drainage (waste water), an intermediate tank 300 that temporarily stores fluid transferred between the reactors, a gas-liquid It is the structure provided with the gas-liquid separator 400 which performs separation. Here, two denitrification reactors 100a and two nitrification reactors 100b are connected to each other, but this is to improve the processing capacity as a reactor by connecting the reactors. Can be flexibly changed according to the scale of the.
上記の硝化リアクターの馴養で用いた原水、すなわちリン、カリウム及びアンモニア性窒素を含む人工原水を通液する。硝化リアクターから排出される硝化液（硝酸、亜硝酸を含む）の一部は脱窒リアクターに循環する。この時点で、脱窒リアクターには水素供与体としてのメタノールをTOC ratioとして1.5程度供給する。窒素除去が確実に行われていることを確認次第、原水を人工原水から実排水に切り替えて運転を継続する。 The raw water used for acclimatization of the above nitrification reactor, that is, artificial raw water containing phosphorus, potassium and ammonia nitrogen is passed through. Part of the nitrification liquid (including nitric acid and nitrous acid) discharged from the nitrification reactor is circulated to the denitrification reactor. At this point, methanol as a hydrogen donor is supplied to the denitrification reactor at a TOC ratio of about 1.5. As soon as it is confirmed that nitrogen removal has been carried out reliably, the raw water will be switched from artificial raw water to actual drainage and operation will continue.
また、図４は、本発明のバイオリアクター素子からなるバイオリアクターの説明図を示す。脱窒リアクターは、図４（a）に示すように、中空糸内部に窒素ガスを導通させ、中空糸外表面において化学式１で示したように、脱窒反応（硝酸還元反応）を発生させ、TOCを酸化するとともに、無害な窒素ガスを発生させる。硝化リアクターは、図４（ｂ）に示すように、中空糸内部に空気を導通させ、中空糸外表面において化学式２で示したように、硝化反応を発生させる。 FIG. 4 is an explanatory diagram of a bioreactor comprising the bioreactor element of the present invention. As shown in FIG. 4 (a), the denitrification reactor allows nitrogen gas to pass through the hollow fiber, and generates a denitrification reaction (nitric acid reduction reaction) on the outer surface of the hollow fiber as shown by chemical formula 1. Oxidizes TOC and generates harmless nitrogen gas. As shown in FIG. 4 (b), the nitrification reactor causes air to pass through the hollow fiber and generates a nitrification reaction on the outer surface of the hollow fiber as represented by Chemical Formula 2.
脱窒反応では、有機物を消費、除去するとともに、硝酸及び亜硝酸を窒素ガスに変換してパージガスとして大気中に放散する。この時点で、実排水中に水素供与体としての有機物（BOD）がTOC ratioとして0.7から1.5の範囲で存在する場合はそのまま原水としてリアクター系へ供給することができるが、これより低い場合はこの範囲になるように水素供与体、例えば、メタノールを添加することが望ましい。 In the denitrification reaction, organic substances are consumed and removed, and nitric acid and nitrous acid are converted into nitrogen gas and diffused into the atmosphere as a purge gas. At this point, when organic matter (BOD) as a hydrogen donor is present in the actual wastewater in the range of 0.7 to 1.5 as the TOC ratio, it can be supplied to the reactor system as raw water. It is desirable to add a hydrogen donor, for example methanol, so as to be in the range.
また、この範囲以上の場合は、処理されずに処理水に排出され、系外の環境を汚染するのみならず、TOC値の高い液体が、脱窒リアクターに連結された硝化リアクターに供給されてしまうことにより、硝化リアクターの活性が著しく低下する。そこで、脱窒リアクターの前段にTOCを酸化分解する曝気層を設置することで、十分にTOCを減少させることとなり、TOCの阻害による硝化リアクターの活性低下を防止することができる。 In addition, if it is above this range, it is discharged into treated water without being treated, and not only pollutes the environment outside the system, but also a liquid with a high TOC value is supplied to the nitrification reactor connected to the denitrification reactor. As a result, the activity of the nitrification reactor is significantly reduced. Therefore, by installing an aeration layer that oxidizes and decomposes TOC in the front stage of the denitrification reactor, the TOC is sufficiently reduced, and the decrease in the activity of the nitrification reactor due to the inhibition of TOC can be prevented.
脱窒リアクターが含まれる脱窒槽への硝化液の循環は、硝化槽から硝化液として処理水中に放流する液量に対する脱窒槽への循環液量を循環比として定義し、通常は循環比2〜3として実施する。以上のプロセスにより、排水中のアンモニア性窒素を高速且つ連続的に除去することができる。 The circulation of the nitrification liquid to the denitrification tank including the denitrification reactor is defined as the circulation ratio of the circulation liquid to the denitrification tank relative to the liquid quantity discharged from the nitrification tank to the treated water as the nitrification liquid, and the circulation ratio is usually 2 to Implement as 3. By the above process, ammonia nitrogen in waste water can be removed at high speed and continuously.
本発明のバイオリアクターによる水処理の適用範囲としては、化学工場の廃液、都市下水、焼酎粕排液、畜産糞尿排水など、広範囲に及ぶ。なお、上記のように、脱窒リアクター及び硝化リアクターを連結して水処理を行うことも可能であるが、この２種類のリアクターを連結する使用方法に限定されることはなく、脱窒リアクター、硝化リアクターを別々に独立して使用することも可能である。特に、ＬＳＩ工場に代表されるような化学工場からの廃液に高濃度の硝酸が含まれている場合には、脱窒リアクターのみで十分な水処理を行うことができる。
以下、本発明の特徴をさらに明らかにするため実施例に沿って本発明を説明するが、本発明はこの実施例によって制限されるものではない。
The application range of water treatment by the bioreactor of the present invention covers a wide range such as chemical factory wastewater, municipal sewage, shochu wastewater, and livestock manure wastewater. As described above, it is possible to perform water treatment by connecting a denitrification reactor and a nitrification reactor, but the present invention is not limited to the usage method of connecting these two types of reactors, It is also possible to use the nitrification reactor separately and independently. In particular, when a high concentration of nitric acid is contained in a waste solution from a chemical factory such as an LSI factory, sufficient water treatment can be performed only with a denitrification reactor.
Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples in order to further clarify the features of the present invention, but the present invention is not limited to these examples.
（脱窒リアクター）
本発明に従う脱窒リアクターは、外径1.0mm（内径0.6mm、厚さ0.2mm）の中空糸（クラレ社製）を束ねてその端部をエポキシ樹脂（アラルダイト社製２液混合タイプ）で固めたモジュールを装置本体の内部に取り付け、上記手順に従い、脱窒菌を固定化した。
(Denitrification reactor)
The denitrification reactor according to the present invention bundles hollow fibers (made by Kuraray Co., Ltd.) with an outer diameter of 1.0 mm (inner diameter 0.6 mm, thickness 0.2 mm) and hardens the ends with an epoxy resin (two-component mixed type made by Araldite). The module was attached to the inside of the apparatus main body, and denitrifying bacteria were immobilized according to the above procedure.
脱窒菌は、培養が容易な性質を有することから多くの細菌が報告されており、一般的に主な従属栄養性の脱窒菌はPseudomonas denitrificansやPseudomonas stutzeriであり、本発明の脱窒リアクターの固定化菌についてもこれに属することが培養により確認され、また、本発明の脱窒リアクターが後述する脱窒反応を行うことと合わせても、脱窒菌が固定化されたことが確認された。また、図５は、本発明のバイオリアクター素子からなるバイオリアクターに菌体が固定化されたSEM(Scanning Electron Microscope;走査型電子顕微鏡)像を示す。脱窒菌は、図５(a)に示すように、本発明のバイオリアクター素子の外周部に層を成して形成していることが確認できる。 Many bacteria have been reported because denitrifying bacteria are easy to culture. Generally, the main heterotrophic denitrifying bacteria are Pseudomonas denitrificans and Pseudomonas stutzeri, and the denitrification reactor of the present invention is fixed. It was confirmed by culture that the nitrifying bacteria belong to this, and it was confirmed that the denitrifying bacteria were immobilized even when the denitrification reactor of the present invention performs the denitrification reaction described later. FIG. 5 shows an SEM (Scanning Electron Microscope) image in which cells are immobilized on a bioreactor comprising the bioreactor element of the present invention. As shown in FIG. 5 (a), it can be confirmed that the denitrifying bacteria are formed in layers on the outer periphery of the bioreactor element of the present invention.
このように脱窒菌を固定化して得られた脱窒リアクターにより水処理を行った。ここで、図６は、本発明のバイオリアクター素子からなるバイオリアクターに通液させる人工排水の説明図を示す。水処理の対象となる原水としての人工排水は、図６（a）に記載した組成を標準とし、一般的な下水道と同水準である20mg-N/Lの硝酸性窒素濃度に対して水処理実験を行った。 Thus, water treatment was performed by a denitrification reactor obtained by immobilizing denitrifying bacteria. Here, FIG. 6 shows an explanatory view of the artificial drainage to be passed through the bioreactor comprising the bioreactor element of the present invention. Artificial wastewater as raw water subject to water treatment uses the composition shown in Fig. 6 (a) as a standard, and is treated for nitrate nitrogen concentration of 20 mg-N / L, which is the same level as general sewerage. The experiment was conducted.
脱窒リアクターは、2.6Ｌ〜12Ｌ容積のジャケット式二重管型リアクターを使用し、この脱窒リアクターに上記人工排水を1L/H〜10L/Hの範囲で供給した。また、温度は、通常で20℃〜30℃、温度依存性の実験では15℃〜35℃の範囲にて実験した。脱窒リアクターの外部に種々の温度の水を流し、リアクター内温度を調整した。脱窒反応に伴って発生する水酸化物イオンを4%の塩酸で制御し、ｐH6〜9の範囲にｐH調整した。 As the denitrification reactor, a jacket type double tube reactor having a volume of 2.6 L to 12 L was used, and the artificial waste water was supplied to the denitrification reactor in a range of 1 L / H to 10 L / H. In addition, the temperature was usually 20 ° C. to 30 ° C., and in the temperature-dependent experiment, the experiment was performed in the range of 15 ° C. to 35 ° C. Water at various temperatures was allowed to flow outside the denitrification reactor to adjust the temperature in the reactor. Hydroxide ions generated along with the denitrification reaction were controlled with 4% hydrochloric acid, and the pH was adjusted within the range of pH 6-9.
また、中空糸の内部は1.5気圧程度の窒素圧とし、中空糸の細孔（0.1μm）を通して拡散で外表面に固定化されている菌体に窒素を供給した。同時に外部からは1〜3L/分の窒素ガスを流し、結果的にリアクター内液のDO（溶存酸素濃度）を1.5mg/L以下とした。なお、菌体が十分に活性化された後は脱窒反応により窒素ガスが生成するため、外部から窒素ガスを供給することは不要となる。また、水素供与体としてメタノールを用い原水中の窒素濃度に対する添加メタノール中の炭素濃度（TOC）の比を0.7から1.5の範囲に制御して脱窒反応を促進する。 The inside of the hollow fiber was set to a nitrogen pressure of about 1.5 atm, and nitrogen was supplied to the cells immobilized on the outer surface by diffusion through the pores (0.1 μm) of the hollow fiber. At the same time, 1 to 3 L / min of nitrogen gas was allowed to flow from the outside, resulting in a DO (dissolved oxygen concentration) of 1.5 mg / L or less in the liquid in the reactor. In addition, since nitrogen gas is produced | generated by a denitrification reaction after a microbe is fully activated, it is unnecessary to supply nitrogen gas from the outside. In addition, methanol is used as a hydrogen donor, and the ratio of carbon concentration (TOC) in added methanol to nitrogen concentration in raw water is controlled in the range of 0.7 to 1.5 to promote denitrification reaction.
ここで、図７は、本発明のバイオリアクター素子からなるバイオリアクターによる水処理実験の結果を示す。本脱窒リアクターによる水処理実験の結果を比較例とともに、図７（ａ）に示す。これらの比較例は、以下の非特許文献３〜８から引用したものである。なお、流動層型リアクター（担体：ポリプロピレン不織布）の場合は、200mg-N/Lの硝酸性窒素濃度に対して水処理実験を行った結果である。この結果から、本発明に従う脱窒リアクターは、従来の他の方法と比較して、数十倍の硝化速度にて硝化反応が行えることが示された。 Here, FIG. 7 shows the result of the water treatment experiment by the bioreactor comprising the bioreactor element of the present invention. The result of the water treatment experiment by this denitrification reactor is shown in FIG. These comparative examples are cited from the following non-patent documents 3 to 8. In the case of a fluidized bed reactor (carrier: polypropylene non-woven fabric), it is the result of water treatment experiments with a nitrate nitrogen concentration of 200 mg-N / L. From this result, it was shown that the denitrification reactor according to the present invention can perform the nitrification reaction at a nitrification rate several tens times as compared with other conventional methods.
（硝化リアクター）
本発明に従う硝化リアクターは、上記の脱窒リアクターと同様の中空糸を束ねてその端部をエポキシ樹脂で固めたモジュールを装置本体の内部に取り付け、上記手順に従い、硝化菌を固定化した。
(Nitrification reactor)
In the nitrification reactor according to the present invention, a module in which hollow fibers similar to those in the above denitrification reactor were bundled and the ends thereof were hardened with an epoxy resin was attached to the inside of the apparatus main body, and nitrifying bacteria were immobilized according to the above procedure.
硝化菌については、硝化リアクターの槽内より、硝化菌の遺伝子の検出を行った。硝化菌に特異的なプライマー（以下、非特許文献１、２参照）を用いて、上述のPCR法により硝化菌（アンモニア酸化細菌及び亜硝酸酸化細菌）の16S rDNAの増幅による硝化菌の検出を行った。 As for nitrifying bacteria, genes of nitrifying bacteria were detected from the tank of the nitrifying reactor. Detection of nitrifying bacteria by amplification of 16S rDNA of nitrifying bacteria (ammonia-oxidizing bacteria and nitrite-oxidizing bacteria) by the PCR method described above using primers specific to nitrifying bacteria (see Non-Patent Documents 1 and 2 below) went.
図８は、本発明のバイオリアクター素子からなる硝化リアクターのPCR法によるアンモニア酸化細菌及び亜硝酸酸化細菌の検出結果を示す。図８に示すように、レーン１より、硝化リアクターの槽内には、亜硝酸酸化細菌の一種であるNitrospira属を含む亜硝酸酸化細菌が存在することが示唆された。また、レーン２より、アンモニア酸化細菌（Nitrosomonas属）が硝化リアクターの槽内に存在することが示唆された（レーンPは、ポコティブコントロールを示す）。以上の結果より、硝化リアクターの槽内で硝化菌の微生代謝による硝化が行われていることが遺伝子工学的に示された。なお、これまでの文献に依れば、硝化菌としては、Nitrosomonas europeaおよびNitrobacter agilisが知られている。また、硝化菌は、図５(b)に示すように、本発明のバイオリアクター素子の外周部に層を成して形成していることがSEM像からも確認できる。 FIG. 8 shows the results of detection of ammonia-oxidizing bacteria and nitrite-oxidizing bacteria by the PCR method in a nitrification reactor comprising the bioreactor element of the present invention. As shown in FIG. 8, lane 1 suggested that nitrite-oxidizing bacteria containing Nitrospira genus, which is a kind of nitrite-oxidizing bacteria, exist in the tank of the nitrification reactor. Lane 2 also suggested that ammonia oxidizing bacteria (genus Nitrosomonas) were present in the tank of the nitrification reactor (lane P represents a positive control). From the above results, it was shown by genetic engineering that nitrification was carried out by microbiological metabolism of nitrifying bacteria in the tank of the nitrification reactor. According to the literature so far, Nitrosomonas europea and Nitrobacter agilis are known as nitrifying bacteria. Further, as shown in FIG. 5 (b), it can be confirmed from the SEM image that the nitrifying bacteria are formed in a layer on the outer peripheral portion of the bioreactor element of the present invention.
このように硝化菌を固定化して得られた硝化リアクターにより水処理を行った。水処理の対象となる原水としての人工排水は、図６（ｂ）に記載した組成を標準とし、一般的な下水道と同水準である20mg-N/Lのアンモニア性窒素濃度に対して水処理実験を行った。 Thus, water treatment was performed by the nitrification reactor obtained by immobilizing nitrifying bacteria. Artificial wastewater as raw water subject to water treatment is treated with water at an ammoniacal nitrogen concentration of 20 mg-N / L, which is the same level as general sewerage, with the composition shown in Fig. 6 (b) as a standard. The experiment was conducted.
硝化リアクターは、2.6Ｌ〜12Ｌ容積のジャケット式二重管型リアクターを使用し、この硝化リアクターに上記人工排水を1L/H〜10L/Hの範囲で供給した。また、温度は、通常で20℃〜30℃、温度依存性の実験では15℃〜35℃の範囲にて実験した。硝化リアクターの外部に種々の温度の水を流し、リアクター内温度を調整した。発生する硝酸及び亜硝酸を4%の水酸化ナトリウムを用いて制御し、ｐH6〜10の範囲にｐH調整した。また、中空糸の内部は1.5気圧程度の空気圧とし、中空糸の細孔（0.1μm）を通して拡散で外表面に固定化されている菌体に酸素を供給した。同時に外部からは1〜5L/分の空気を流し、結果的にリアクター内液のDO（溶存酸素濃度）を4mg/L以上とした。 As the nitrification reactor, a jacket type double tube reactor having a volume of 2.6 L to 12 L was used, and the artificial waste water was supplied to the nitrification reactor in a range of 1 L / H to 10 L / H. In addition, the temperature was usually 20 ° C. to 30 ° C., and in the temperature-dependent experiment, the experiment was performed in the range of 15 ° C. to 35 ° C. Water at various temperatures was allowed to flow outside the nitrification reactor to adjust the temperature in the reactor. The generated nitric acid and nitrous acid were controlled using 4% sodium hydroxide, and the pH was adjusted within the range of pH 6-10. The inside of the hollow fiber was set to an air pressure of about 1.5 atm, and oxygen was supplied to the cells immobilized on the outer surface by diffusion through the pores (0.1 μm) of the hollow fiber. At the same time, 1 to 5 L / min of air was allowed to flow from the outside, resulting in a DO (dissolved oxygen concentration) of 4 mg / L or more in the liquid in the reactor.
本硝化リアクターによる水処理実験の結果を比較例とともに、図７（ａ）に示す。これらの比較例は、以下の非特許文献３〜８から引用したものである。なお、流動層型リアクター（担体：ポリプロピレン不織布）の場合は、200mg-N/Lのアンモニア性窒素濃度に対して水処理実験を行った結果である。
この結果から、本発明に従う硝化リアクターは、95mg-N/(L・h)を示し、従来の他の方法と比較して、数十倍の硝化速度にて硝化反応が行えることが示された。また、本発明に従う硝化リアクターは、20mg-N/Lのアンモニア性窒素濃度に対して95mg-N/(L・h)を示したことから、工場廃水水準の一例としての200mg-N/Lのアンモニア性窒素濃度に対しては、硝化速度のアンモニア性窒素に対する濃度依存性から換算して300mg-N/(L・h)もの硝化速度が得られると判断できる。 From this result, the nitrification reactor according to the present invention showed 95 mg-N / (L · h), and it was shown that the nitrification reaction can be performed at a nitrification rate several tens of times higher than other conventional methods. . In addition, the nitrification reactor according to the present invention showed 95 mg-N / (L · h) for an ammoniacal nitrogen concentration of 20 mg-N / L. For the ammonia nitrogen concentration, it can be judged that a nitrification rate of 300 mg-N / (L · h) can be obtained in terms of the concentration dependency of the nitrification rate on ammonia nitrogen.
上述したように、本発明者は、上記のように原水として作成した人工排水に対する水処理の実験を実施したが、さらに、原水としての実排水（もしくは廃水）に対する水処理の実験も実施した。その結果を以下の実施例に記載する。 As described above, the present inventor conducted a water treatment experiment on the artificial wastewater prepared as raw water as described above, and further conducted a water treatment experiment on actual wastewater (or wastewater) as raw water. The results are described in the examples below.
（LSI工場硝酸排水への応用）
図９は、本発明のバイオリアクター素子からなるバイオリアクターの実地試験の結果を示す。上記に記載した本発明に従う脱窒リアクターを用いて、LSI工場における硝酸排水の流量を日ごとに増大させて、硝酸排水に対する水処理を行った結果を図９(a)に示す。硝酸性窒素の負荷量を増す毎に脱窒速度は増大し、最終的に800mg-N/(L・h)まで到達すると同時に、窒素除去率も平均９０％を維持することができた。このように本発明の脱窒リアクターは、硝酸排水に対して、硝化リアクターとの連結無しで単独使用することができ、硝酸排水の流量が増大した場合でも、窒素除去率が低下することなく高い窒素除去率を維持することができ、実地にて十分な水処理を行えることが示された。
(Application to LSI factory nitrate drainage)
FIG. 9 shows the results of a field test of a bioreactor comprising the bioreactor element of the present invention. FIG. 9 (a) shows the result of water treatment performed on nitric acid waste water by increasing the flow rate of nitric acid waste water in the LSI factory every day using the denitrification reactor according to the present invention described above. The denitrification rate increased each time the nitrate nitrogen load was increased, and finally reached 800 mg-N / (L · h), and at the same time, the nitrogen removal rate could be maintained at an average of 90%. As described above, the denitrification reactor of the present invention can be used alone without being connected to the nitrification reactor for the nitric acid waste water, and even when the flow rate of the nitric acid waste water increases, the nitrogen removal rate is high without decreasing. It was shown that the nitrogen removal rate can be maintained and sufficient water treatment can be performed in the field.
（焼酎粕排液への応用）
上記に記載した図３と同様の構成にて、本発明に従う脱窒リアクター及び硝化リアクターを連結して用いて、焼酎粕排液に対する水処理を行った結果を図９(b)に示す。同図において、TOC及び窒素の除去率が共に９０％、TOC濃度が400mg/L、T-N(Total Nitrogen；全窒素)濃度が500mg/Lとなる時点でのTOC除去速度、硝化速度及び脱窒速度を、従来の標準活性汚泥法と本発明の中空糸型バイオリアクターとで比較した。本発明の中空糸型バイオリアクターは、焼酎粕排液を流量1L/hにて通液し、従来の標準活性汚泥法に対して約５０倍のTOC除去速度、約１０倍の硝化速度、約４０倍の脱窒速度を示した。このように、本発明の中空糸型バイオリアクターは、高濃度の焼酎粕排液に対しても、高い除去率が実現できることが示された。
(Application to shochu drainage)
FIG. 9 (b) shows the result of water treatment on the shochu effluent using the denitrification reactor and the nitrification reactor according to the present invention connected in the same configuration as FIG. 3 described above. In the figure, the TOC removal rate, nitrification rate, and denitrification rate when the removal rate of TOC and nitrogen are both 90%, the TOC concentration is 400 mg / L, and the TN (Total Nitrogen) concentration is 500 mg / L. Were compared between the conventional standard activated sludge method and the hollow fiber bioreactor of the present invention. The hollow fiber type bioreactor of the present invention passes shochu liquor at a flow rate of 1 L / h, and has a TOC removal rate of about 50 times, a nitrification rate of about 10 times that of the conventional standard activated sludge method, The denitrification rate was 40 times. Thus, it was shown that the hollow fiber type bioreactor of the present invention can achieve a high removal rate even with a high concentration of shochu effluent.
１ 中空糸
１１ 端部
１２ 細孔
２１ 第１層菌体薄膜
２２ 第２層菌体薄膜
１００ リアクター
１００ａ 脱窒リアクター
１００ｂ 硝化リアクター
２００ 受水層
３００ 中間タンク
４００ 気液分離器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hollow fiber 11 End part 12 Pore 21 1st layer cell thin film 22 2nd layer cell thin film 100 Reactor 100a Denitrification reactor 100b Nitrification reactor 200 Receiving layer 300 Intermediate tank 400 Gas-liquid separator
Claims (14)
バイオリアクター素子。
A bioreactor element in which denitrifying bacteria and nitrifying bacteria are fixed on the surface of a hollow fiber.
バイオリアクター素子製造方法。
The method for producing a bioreactor element according to claim 1, wherein a carbon source is dissolved in a sludge substance containing denitrifying bacteria and nitrifying bacteria to form a suspension, and the suspension is circulated through the bioreactor element. Alternatively, a bioreactor element manufacturing method comprising a step of immersing the bioreactor element in the suspension.
懸濁液が、アルコール類、糖類及び有機酸塩のうち少なくとも１つからなる有機物と、無機塩とを含み、該懸濁液のイオン強度が、0.001より大きい
バイオリアクター素子製造方法。
In the bioreactor element manufacturing method according to claim 2,
A method for producing a bioreactor element, wherein the suspension contains an organic substance composed of at least one of alcohols, sugars, and organic acid salts, and an inorganic salt, and the ionic strength of the suspension is greater than 0.001.
懸濁液が、アルコール類、糖類及び有機酸塩のうち少なくとも１つからなる有機物と、無機塩とを含み、該懸濁液のイオン強度が、0.2から0.3の範囲に含まれる
バイオリアクター素子製造方法。
In the bioreactor element manufacturing method according to claim 3,
Bioreactor element manufacturing, wherein the suspension contains an organic substance consisting of at least one of alcohols, sugars and organic acid salts, and an inorganic salt, and the ionic strength of the suspension is in the range of 0.2 to 0.3 Method.
懸濁液が、無機塩として塩化ナトリウムを含有し、有機物としてブドウ糖及び／又はペプトンを含有する
バイオリアクター素子製造方法。
In the bioreactor element manufacturing method according to claim 2,
A bioreactor element manufacturing method, wherein the suspension contains sodium chloride as an inorganic salt and glucose and / or peptone as an organic substance.
バイオリアクター素子使用方法。
A method for using a bioreactor element according to claim 1, wherein the bioreactor element is bundled and used as a nitrification reactor for nitrification reaction.
バイオリアクター素子使用方法。
A method for using the bioreactor element according to claim 1, wherein the bioreactor element is bundled and used as a denitrification reactor for denitrification reaction.
中空糸の内部及び外部に窒素を通して中空糸表面を嫌気状態とし、pH値をpH5〜10の範囲に調整し、硝酸性窒素又は亜硝酸性窒素、リン及びカリウムを含む原水に水素供与体として有機炭素源を連続的にあるいは回分で添加し、徐々に脱窒リアクター槽内に通液する
バイオリアクター素子使用方法。
The method of using a bioreactor element according to claim 7,
Nitrogen is passed through the inside and outside of the hollow fiber to make the surface of the hollow fiber anaerobic, the pH value is adjusted to a range of pH 5 to 10, and organic as a hydrogen donor in raw water containing nitrate nitrogen or nitrite nitrogen, phosphorus and potassium A method of using a bioreactor element in which a carbon source is added continuously or in batches and is gradually passed through a denitrification reactor tank.
有機炭素源が、窒素に対して0.71より大きいTOC比を示す
バイオリアクター素子使用方法。
The method of using a bioreactor element according to claim 8,
A bioreactor device usage method in which the organic carbon source exhibits a TOC ratio greater than 0.71 with respect to nitrogen.
有機炭素源が、窒素に対して0.71から1.5の範囲のTOC比を示す
バイオリアクター素子使用方法。
The method of using a bioreactor element according to claim 9,
A bioreactor device usage method in which the organic carbon source exhibits a TOC ratio in the range of 0.71 to 1.5 with respect to nitrogen.
pH値をpH6〜9の範囲に調整する
バイオリアクター素子使用方法。
In the bioreactor element usage method according to any one of claims 8 to 10,
How to use bioreactor element to adjust pH value in the range of pH 6-9.
中空糸の内部及び外部に空気を通して中空糸表面を好気状態とし、pH値をpH5〜11の範囲に調整し、リン、カリウム、及びアンモニア性窒素を含む原水を硝化リアクターに通液する
バイオリアクター素子使用方法。
The method of using a bioreactor element according to claim 6,
A bioreactor that passes air through the inside and outside of the hollow fiber to bring the hollow fiber surface into an aerobic state, adjusts the pH value to a range of pH 5 to 11, and passes raw water containing phosphorus, potassium, and ammonia nitrogen through the nitrification reactor. How to use the element.
pH値をpH6〜10の範囲に調整する
バイオリアクター素子使用方法。
The method of using a bioreactor element according to claim 12,
How to use bioreactor element to adjust pH value in the range of pH 6-10.
バイオリアクター素子使用方法。 A method of using a bioreactor element according to claim 1, wherein a nitrification reactor for nitrification reaction in which bioreactor elements are bundled and a nitrification reactor for denitrification reaction in which bioreactor elements are bundled are used in combination. How to use reactor elements.
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