JP2011183247A - 水処理装置及び水処理方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 窒素処理部は、微生物が担体表面に担持された微生物担持体、及び/又は、微生物自体が凝集して粒子状に形成された微生物凝集体を用いた流動床式処理が行なわれるように構成され、窒素処理部に導入された第1処理水と微生物とを含む混合水のpHをカルシウム塩が析出しない程度に維持しつつ窒素成分を除去するように構成されていることを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
CaF2 ⇔ 2F-+Ca2+
このため、フッ素イオンに対応する量のカルシウムイオン(フッ素イオン2モルに対してカルシウムイオン1モル)を添加しただけでは、フッ化カルシウムの析出が十分に進まず、被処理水からフッ素成分を効果的に除去することが困難となる。従って、被処理水からのフッ素成分の除去を効果的に行うためには、フッ素イオンに対応する量よりも過剰量のカルシウムイオンを添加することが必要となる。
また、窒素処理部において流動床式の処理を行なう場合、窒素処理部中の担体表面、攪拌機、散気装置等の構成機器の表面にカルシウム塩が析出し、それぞれの機能が失われるという問題がある。
このため、窒素処理部に導入される前の第1処理水からカルシウムイオンを除去するCa除去部を設け、炭酸イオンやリン酸イオン等によってカルシウム塩を析出させ、カルシウムイオンを除去する方法が知られている(特許文献1)。
以下、第1実施形態にかかる水処理装置1について、図1(a)を参照しつつ説明する。水処理装置1は、フッ素成分及び窒素成分を含有する被処理水からフッ素成分及び窒素成分を除去するように構成されている。水処理装置1が対象とする被処理水としては、金属材料の表面処理工場、ICなどの半導体及びその原料の製造工場、石炭火力発電所、ガラス加工工場、液晶ディスプレイの製造工場などから排出される廃水などが挙げられる。
なお、脱窒槽31では、脱窒細菌による還元が行なわれることで、水酸化物イオンが発生し、pHが上昇するため、必要に応じて塩酸などの酸が添加されてpHが7未満に維持される。尚、酸としては、難溶性カルシウム塩を生じる硫酸等は好ましくなく、難溶性塩を生じない塩酸を用いることが好ましい。
以下、第2実施形態にかかる水処理装置10について、図1(b)を参照しつつ説明する。第2実施形態にかかる水処理装置10は、第1実施形態にかかる水処理装置1と比較すると、主に窒素処理部30の構成が異なる。従って、以下では、第1実施形態と異なる点を中心に説明し、同一の構成に対しては同一の符号を付することとして説明を省略する。
尚、脱窒槽31、再曝気槽32、微生物分離槽33内のpHは、硝化槽35と同様にカルシウム塩の析出が起こらないpHに調整するのが好ましい。
これにより、窒素成分濃度が15mg/L以下である第2処理水が得られる。該第2処理水は、他の水質基準を満たしていれば、そのまま環境中へ(河川などへ)放流されてもよく、他の水処理装置へ送られて処理されてもよい。
尚、第1及び第2実施形態の微生物分離槽33は、膜分離装置に代えてもよい。
<被処理水>
被処理水として、カルシウムイオン濃度(Ca濃度)が1000mg/Lであり、硝酸態窒素の濃度(NO3−N濃度)が580mg/Lであるものを用いた。
<脱窒槽>
担体表面に担持された状態の脱窒細菌を脱窒槽内に導入し、攪拌機を用いて攪拌して流動床を形成した。また、脱窒槽内は、無酸素状態とした。なお、硝酸態窒素に対する容積負荷(NO3−N容積負荷)は、下記表1に示す。
<担体>
脱窒細菌を担持する担体としては、樹脂製の素材を用いて形成されたものであって、比表面積が500m2/m3であるものを用いた。また、担体の形状としては、円筒形の形状(内径:10mm、長さ:7mm)であって、内部空間を分割するように軸方向に沿って十字状の仕切り板が形成されているものを用いた。
<試験方法>
被処理水を脱窒槽へ導入し、脱窒細菌と被処理水との混合水のpHを6.0に維持した状態で生物学的な脱窒処理を行った。その後、混合水を沈殿槽へ導入し、担体から剥離した状態の微生物を混合水から分離して処理水を得た(流動床式処理法)。そして、下記式(1)から硝酸態窒素の除去率を算出した。除去率については、下記表1に示す。
(原水の硝酸態窒素の濃度−処理水の硝酸態窒素の濃度)/原水の硝酸態窒素の濃度・・・(1)
<被処理水>
実施例と同一の被処理水を用いた。
<脱窒槽>
脱窒細菌を直接水中に分散させたこと以外は、実施例と同一の条件で脱窒槽を構成した。なお、硝酸態窒素に対する容積負荷(NO3−N容積負荷)は、下記表1に示す。
<試験方法>
被処理水を脱窒槽へ導入し、微生物と被処理水とを含む混合水のpHを6.0に維持した状態で生物学的な脱窒処理を行った。その後、混合水を沈殿槽へ導入し、微生物を混合水から分離して処理水を得た(浮遊汚泥法)。そして、下記式(1)から硝酸態窒素の除去率を算出した。除去率については、下記表1に示す。
(原水の硝酸態窒素の濃度−処理水の硝酸態窒素の濃度)/原水の硝酸態窒素の濃度・・・(1)
微生物と被処理水とを含む混合水のpHを8.0に維持したこと以外は、実施例と同様の流動床式処理で試験を行った。
表1を見ると、実施例1及び2の方が比較例1及び2よりも除去率が高くなっている。これは、実施例のように担体表面に脱窒細菌を担持させることで、比較例のように脱窒細菌が水中に直接分散されている場合よりも、単位体積当りの脱窒細菌の量を増やすことができるためである。具体的には、脱窒細菌を直接水中に分散させた場合、混合水を攪拌した際に、脱窒細菌が水中で良好に分散する程度の濃度にする必要があるが、脱窒細菌が担体表面に担持されることで、担体と共に微生物を水中で良好に流動させることができるため、担体表面に微生物を高密度で担持させることができる。このため、脱窒槽内の脱窒細菌の濃度を高くすることができる。
尚、処理水のカルシウムイオン濃度を測定したところ、実施例1及び2、比較例1及び2ともに原水のカルシウムイオン濃度と変わらなかった。
Claims (10)
- フッ素成分及び窒素成分を含有する被処理水にカルシウムイオンを添加してフッ化カルシウムを析出させ、フッ素成分を除去して第1処理水を得るフッ素処理部と、微生物によって生物学的に第1処理水から窒素成分を除去して第2処理水を得る窒素処理部とを備えてなる水処理装置において、
窒素処理部は、微生物が担体表面に担持された微生物担持体又は微生物自体が凝集して粒子状に形成された微生物凝集体の何れか一方或いは両方を用いた流動床式処理が行なわれるように構成され、窒素処理部に導入された第1処理水と微生物とを含む混合水のpHをカルシウム塩が析出しない程度に維持しつつ第1処理水から窒素成分を除去するように構成されていることを特徴とする水処理装置。 - 混合水のpHは、7未満に維持されることを特徴とする請求項1に記載の水処理装置。
- 第1処理水中の窒素成分量に対して窒素処理部内の微生物量の割合が所定の割合よりも低い場合に、第1処理水よりもカルシウムイオンの含有量が少なく且つ窒素成分を含有する馴養水が第1処理水に代わって窒素処理部に導入され、窒素処理部内の微生物量が第1処理水中の窒素成分量に対して所定の割合となるまで微生物の馴養が行なわれるように構成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の水処理装置。
- 微生物の馴養が行なわれる期間の混合水のpHは、7〜9に維持されることを特徴とする請求項3に記載の水処理装置。
- 第1処理水のカルシウムイオンの含有濃度は、200〜5000mg/Lであることを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の水処理装置。
- フッ素成分及び窒素成分を含有する被処理水にカルシウムイオンを添加してフッ化カルシウムを析出させ、フッ素成分を除去して第1処理水を得るフッ素処理工程と、微生物によって生物学的に第1処理水から窒素成分を除去して第2処理水を得る窒素処理工程とを備える水処理方法において、
窒素処理工程は、微生物が担体表面に担持された微生物担持体又は微生物自体が凝集して粒子状に形成された微生物凝集体の何れか一方或いは両方を用いた流動床式処理を行なう工程であって、カルシウムイオンを含有する第1処理水と微生物とを含む混合水のpHをカルシウム塩が析出しない程度に維持しつつ第1処理水から窒素成分を除去することを特徴とする水処理方法。 - 混合水のpHを7未満に維持することを特徴とする請求項6に記載の水処理方法。
- 第1処理水中の窒素成分量に対して窒素処理工程での微生物量の割合が所定の割合よりも低い場合に、第1処理水よりもカルシウムイオンの含有量が少なく且つ窒素成分を含有する馴養水を第1処理水に代えて用い、窒素処理工程での微生物量が第1処理水中の窒素成分量に対して所定の割合となるまで微生物の馴養を行なうことを特徴とする請求項6又は7に記載の水処理方法。
- 微生物の馴養が行なわれる期間の混合水のpHを7〜9に維持することを特徴とする請求項8に記載の水処理方法。
- 第1処理水のカルシウムイオンの含有濃度は、200〜5000mg/Lであることを特徴とする請求項6乃至9の何れか1項に記載の水処理方法。
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