JP2014171990A

JP2014171990A - アンモニア体窒素含有水の硝化方法

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Publication number: JP2014171990A
Application number: JP2013047775A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Shidei; 匡彦四手井; Koji Shiraishi; 皓ニ白石; Teruya Kurooka; 輝也黒岡
Original assignee: Kanden Energy Solution Co Inc
Current assignee: Kanden Energy Solution Co Inc
Priority date: 2013-03-11
Filing date: 2013-03-11
Publication date: 2014-09-22

Abstract

【課題】長期にわたって亜硝酸体窒素を安定して生成することができるアンモニア体窒素含有水の硝化方法を提供する。
【解決手段】硝化槽にアンモニア体窒素を含有するアンモニア体窒素含有水を供給する工程と、硝化槽においてアンモニア体窒素含有水を硝化菌と接触させてアンモニア体窒素を硝化する工程とを含み、硝化する工程は、硝化槽内の液体の溶存酸素濃度を０．１ｍｇ／ｌ以下に制御して行なわれるアンモニア体窒素含有水の硝化方法である。
【選択図】図４

Description

本発明は、アンモニア体窒素含有水の硝化方法に関する。

下水汚泥脱離液、畜産排水、食品工業排水、および化学薬品工業排水等には、様々な濃度の窒素が含まれており、この窒素が閉鎖系水域に排出されることによって、閉鎖系水域の富栄養化や溶存酸素濃度の低下を招く原因の１つとなっている。そのため、閉鎖系水域に排出される排水の窒素濃度を低減することが求められている。

一般に、排水中の窒素濃度を低減するための処理法の一例としては、生物を用いた生物処理法が多用されている。生物処理法においては、アンモニアの酸化による硝化反応および脱窒反応により窒素ガスを生成し、空気中に放出することにより、排水中の窒素濃度を低減している。このときの脱窒反応には、水素供与体として多量のメタノール（理論量の２〜３倍）を必要とする。

生物処理法の中でもアナモックス法は、独立栄養細菌を利用した方法であるため、多量のメタノールが不要となり、省薬品の点で注目されている。また、アナモックス法におけるアンモニアの酸化においては、全量を酸化せずに一部のみを亜硝酸に変換するため、硝化反応に必要な曝気量を少なくすることができ、省エネルギーと言われ、小スケール性も有している。

アナモックス法による脱窒反応は、次の式（Ｉ）で表わされるように、排水に含まれるアンモニア体窒素と亜硝酸体窒素とが、アンモニア体窒素：亜硝酸体窒素＝１：１．３２となるように、アナモックス反応槽に供給されることが好ましい。

ＮＨ₄ ⁺＋１．３２ＮＯ₂ ^-＋０．０６６ＨＣＯ₃ ^-＋０．１３Ｈ⁺
→１．０２Ｎ₂＋０．２６ＮＯ₃ ^-＋０．０６６ＣＨ₂Ｏ_0.5Ｎ_0.15＋２．０３Ｈ₂Ｏ …（Ｉ）
アナモックス法では、まずアンモニア体窒素を含有する原水を硝化槽で部分的に硝化させる。アンモニア体窒素と亜硝酸体窒素とを所定の割合にした後にアナモックス菌によって窒素を処理する。

たとえば、特許文献１および特許文献２には、アンモニア体窒素含有水をアンモニア酸化細菌の存在下に曝気して硝化するにあたり、硝化液のＮＨ₄−Ｎ濃度の測定結果に基づいて、硝化槽の曝気風量を調節する方法が開示されている。

特開２００３−１０８８３号公報特開２００５−２４６１３６号公報

特許文献１および特許文献２に記載の方法においては、アンモニア体窒素を亜硝酸体窒素に変換するのに必要な量だけ酸素を供給することにより、亜硝酸体窒素から硝酸体窒素への酸化反応を抑制して、長期にわたって安定して亜硝酸体窒素が生成できるとされている。

しかしながら、実際には、これらの方法においては、亜硝酸体窒素から硝酸体窒素への酸化反応の抑制が不十分となり、長期にわたって亜硝酸体窒素を安定して生成できないことがあった。

上記の事情に鑑みて、本発明の目的は、長期にわたって亜硝酸体窒素を安定して生成することができるアンモニア体窒素含有水の硝化方法を提供することにある。

本発明は、硝化槽にアンモニア体窒素を含有するアンモニア体窒素含有水を供給する工程と、硝化槽においてアンモニア体窒素含有水を硝化菌と接触させてアンモニア体窒素を硝化する工程とを含み、硝化する工程は、硝化槽内の液体の溶存酸素濃度を０．１ｍｇ／ｌ以下に制御して行なわれるアンモニア体窒素含有水の硝化方法である。

本発明によれば、長期にわたって亜硝酸体窒素を安定して生成することができるアンモニア体窒素含有水の硝化方法を提供することができる。

本発明に用いられるアンモニア体窒素含有水の硝化装置の一例の模式的な構成図である。実験例における時間の経過と、硝化槽内の硝化液のアンモニア体窒素濃度と、溶存酸素濃度との関係を示す図である。他の実験例における時間の経過と、硝化槽内の硝化液のアンモニア体窒素濃度と、溶存酸素濃度との関係を示す図である。実験例における硝化槽内の硝化液の溶存酸素濃度の最大値と、硝化液の硝酸体窒素濃度との関係をまとめた図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。

図１に、本発明に用いられるアンモニア体窒素含有水の硝化装置の一例の模式的な構成図を示す。図１に示すアンモニア体窒素含有水の硝化装置は、アンモニア体窒素含有水３１が収容された原水槽１と、原水槽１から供給されたアンモニア体窒素含有水３１とアンモニア体窒素含有水３１を硝化菌の存在下に曝気してアンモニア体窒素が硝化されることにより生成された硝化液とを含む液体５が収容された硝化槽４と、アルカリ剤３２が収容されたアルカリ供給槽１６とを備えている。

原水槽１には、原水供給ポンプ２と原水供給ライン３とが設けられている。原水槽１内のアンモニア体窒素含有水３１は、原水供給ポンプ２によって原水槽１から汲み上げられて、原水供給ライン３を通して、硝化槽４に供給される。

原水槽１には、原水槽１内のアンモニア体窒素含有水３１のアンモニア体窒素濃度を測定するための原水槽アンモニア計２２が設けられており、原水槽アンモニア計２２は変換器２５に接続されている。

アルカリ供給槽１６には、アルカリ供給ポンプ１７とアルカリ供給ライン１８とが設けられている。アルカリ供給槽１６内のアルカリ剤３２は、アルカリ供給ポンプ１７によってアルカリ供給槽１６から汲み上げられて、アルカリ供給ライン１８を通して、硝化槽４に供給される。

硝化槽４には、硝化槽４内の液体５に空気を供給するための主散気管１０と副散気管１３とが備えられている。主散気管１０は、主流量計８および主調整弁９を介して、エアー供給ライン７によりコンプレッサ６に接続されている。副散気管１３は、副流量計１１および副調整弁１２を介して、エアー供給ライン７によりコンプレッサ６に接続されている。副調整弁１２は変換器２５に接続されており、変換器２５からの指示によってその開度が調整され、副散気管１３から硝化槽４内の液体５に供給される空気量が調節される。

硝化槽４には、硝化槽４内の液体５のアンモニア体窒素濃度を測定するための硝化槽アンモニア計２３と、硝化槽４内の液体５の溶存酸素濃度を測定するための溶存酸素計２４と、硝化槽４内の液体５の温度を測定するための温度計２１と、硝化槽４内の液体５のｐＨ値を測定するためのｐＨ計１９とが設けられている。硝化槽アンモニア計２３、溶存酸素計２４および温度計２１は、それぞれ、変換器２５に接続されている。また、ｐＨ計１９は、ｐＨ制御装置２０に接続されており、ｐＨ制御装置２０は、アルカリ供給ポンプ１７に接続されている。これにより、ｐＨ計１９で測定された硝化槽４内の液体５のｐＨ値に基づいて、アルカリ供給ポンプ１７によるアルカリ供給槽１６からのアルカリ剤３２の供給量が調節される。

また、硝化槽４には沈降槽１４が設けられており、硝化槽４で処理された後の液体５は沈降槽１４で固液分離されて、処理水ライン１５から処理液として排出される。処理水ライン１５から排出された処理液は、アナモックス法においてアナモックス菌による脱窒処理されるに好適な水質組成を有することができる。

以下、図１に示すアンモニア体窒素含有水の硝化装置を用いて行なわれる本発明のアンモニア体窒素含有水の硝化方法の一例について説明する。

まず、原水槽１に収容されたアンモニア体窒素含有水３１を、原水供給ポンプ２によって汲み上げて、原水供給ライン３を通して、硝化槽４に供給する。

ここで、アンモニア体窒素含有水３１としては、アンモニア体窒素を含有する液体であれば特に限定されない。また、硝化槽４としては、アンモニア体窒素含有水３１を硝化菌（図示せず）と接触させることにより、アンモニア体窒素含有水３１中のアンモニア体窒素を硝化（亜硝酸化）することができる槽であれば特に限定されない。

次に、硝化槽４に供給されたアンモニア体窒素含有水３１を硝化槽４内に収容された硝化菌と接触させることによって、アンモニア体窒素含有水３１中のアンモニア体窒素を硝化する。これにより、アンモニア体窒素含有水３１中のアンモニア体窒素の一部が亜硝酸体窒素に変換される。

ここで、硝化菌としては、アンモニア体窒素含有水３１と接触することにより、アンモニア体窒素含有水３１中のアンモニア体窒素を硝化することができる菌であれば特に限定されず、たとえば従来から公知のアンモニア酸化細菌などの硝化菌を用いることができる。

また、アンモニア体窒素含有水３１を硝化菌と接触させる方法としては、たとえば空気を用いた攪拌混合方法などを用いることができる。空気は、コンプレッサ６からエアー供給ライン７に設けられた主流量計８で流量が計測され、主散気管１０を経由して硝化槽４に供給される。主散気管１０から供給される空気量は、主調整弁９の開度によって調節される。

本発明のアンモニア体窒素含有水の硝化方法においては、アンモニア体窒素の硝化は、硝化槽４内の液体５の溶存酸素濃度を０．１ｍｇ／ｌ以下に制御して行なわれる。これは、本発明者が鋭意検討した結果、硝化槽４内の液体５の溶存酸素濃度を０．１ｍｇ／ｌ以下に制御してアンモニア体窒素を硝化することにより、亜硝酸体窒素から硝酸体窒素への酸化反応を抑制して、長期にわたって安定して、亜硝酸体窒素を生成できることを見い出したことによるものである。なお、「ｌ」は、リットルを意味する。

また、アンモニア体窒素の硝化は、硝化槽４内の液体５の溶存酸素濃度を０．０１ｍｇ／ｌ以上に制御して行なわれることが好ましく、０．０１ｍｇ／ｌ以上０．０６ｍｇ／ｌ以下の範囲に制御して行なわれることがより好ましい。これらの場合には、長期にわたって、より安定して亜硝酸体窒素を生成することができる傾向にある。

硝化槽４内の液体５の溶存酸素濃度は、たとえば、以下のようにして制御することができる。まず、溶存酸素計２４で硝化槽４内の液体５の溶存酸素濃度を測定する。次に、溶存酸素計２４で測定された硝化槽４内の液体５の溶存酸素濃度の情報を変換器２５に送信する。そして、変換器２５は、溶存酸素計２４から送信されてきた溶存酸素濃度の情報に基づいて、硝化槽４に供給すべき空気量を演算し、副調整弁１２の開度を調節する指示を出す。これにより、副散気管１３から硝化槽４内の液体５に供給される空気量が調節されて、硝化槽４内の液体５の溶存酸素濃度を上述の範囲内に制御することができる。

アンモニア体窒素の硝化は、硝化槽４内の液体５のアンモニア体窒素濃度（ｍｇ／ｌ）をアンモニア体窒素含有水３１のアンモニア体窒素濃度（ｍｇ／ｌ）の４１％以上４５％以下の範囲に制御して行なわれることが好ましく、４２％以上４４％以下の範囲に制御して行なわれることがより好ましく、４２．７％以上４３．３％以下の範囲に制御して行なわれることがさらに好ましい。これらの場合には、長期にわたって、より安定して亜硝酸体窒素を生成することができる傾向にある。

アンモニア体窒素含有水３１のアンモニア体窒素濃度に対する硝化槽４内の液体５のアンモニア体窒素濃度の割合の範囲は、たとえば、以下のようにして制御することができる。

まず、原水槽アンモニア計２２で原水槽１内のアンモニア体窒素含有水３１のアンモニア体窒素濃度を測定する。次に、原水槽アンモニア計２２で測定された原水槽１内のアンモニア体窒素含有水３１のアンモニア体窒素濃度の情報を変換器２５に送信する。次に、変換器２５は、原水槽アンモニア計２２から送信されてきたアンモニア体窒素濃度の情報に基づいて、そのアンモニア体窒素濃度の好ましくは４１％以上４５％以下、より好ましくは４２％以上４４％以下、さらに好ましくは４２．７％以上４３．３％以下の範囲となるようにアンモニア体窒素濃度の範囲を演算して、硝化槽アンモニア計２３に指示を出す。次に、硝化槽アンモニア計２３は、硝化槽４内の液体５のアンモニア体窒素濃度を上記の範囲となるように副調整弁１２の開閉の指示を出す。これにより、副散気管１３から硝化槽４内の液体５に供給される空気量が調節され、硝化槽４内におけるアンモニア体窒素の反応量が調節されて、アンモニア体窒素含有水３１のアンモニア体窒素濃度に対する硝化槽４内の液体５のアンモニア体窒素濃度の割合を上記の範囲内に制御することができる。

また、アンモニア体窒素の硝化は、硝化槽４内の液体５のｐＨが７．０以上８．５以下の範囲で制御されて行なわれることが好ましい。この場合には、長期にわたって、より安定して亜硝酸体窒素を生成することができる傾向にある。

硝化槽４内の液体５のｐＨは、たとえば、以下のようにして制御することができる。まず、ｐＨ計１９で硝化槽４内の液体５のｐＨ値を測定する。次に、ｐＨ計１９で測定された硝化槽４内の液体５のｐＨ値の情報をｐＨ制御装置２０に送信する。そして、ｐＨ制御装置２０は、ｐＨ制御装置２０から送信されてきたｐＨ値の情報に基づいて、アルカリ供給ポンプ１７の駆動の有無を決定する指示を出す。これにより、硝化槽４内の液体５に供給されるアルカリ剤３２の量を調節することができるため、硝化槽４内の液体５のｐＨを制御することができる。

原水槽１内のアンモニア体窒素含有水３１は、原水供給ポンプ２により硝化槽４に連続的に供給することができる。この場合、アンモニア体窒素含有水３１は、硝化槽４における硝化菌との接触によってアンモニア体窒素が硝化されて処理液とされた後に、沈降槽１４で固液分離されて、処理水ライン１５を通して硝化槽４から連続的に排出される。

処理水ライン１５を通して硝化槽４から排出される処理液をアナモックス法による脱窒反応に利用する場合には、処理液は、前記の式（Ｉ）で表わされるように、１モルのアンモニア体窒素に対して、１．３２モルの亜硝酸体窒素を含むことが好ましい。したがって、硝化槽４から排出される処理液のアンモニア体窒素（ＮＨ₄−Ｎ）と亜硝酸体窒素（ＮＯ₂−Ｎ）とのモル比（（ＮＨ₄−Ｎ）／（ＮＯ₂−Ｎ））を上記の範囲に制御することによって、当該処理液を用いたアナモックス法による脱窒反応をより効率的に行なうことができる。

なお、前記において、硝化槽４内の液体５に供給される空気量の調節は、主調整弁９および副調整弁１２の開度を調節することによって行なっているが、たとえば、コンプレッサ６からの空気の送出量で調節してもよく、コンプレッサ６の台数で調節してもよい。

また、前記において、硝化槽４内の液体５に供給される空気量の調節は、アンモニア体窒素の硝化に必要な全体の空気量に基づいて行なってもよく、アンモニア体窒素の部分酸化に必要な空気量に基づいて行なってもよい。

また、前記において、硝化槽４内の液体５の温度を所定の範囲に制御してもよい。硝化槽４内の液体５の温度の制御は、たとえば、以下のようにして行なうことができる。まず、硝化槽４内の液体５の温度を温度計２１で測定する。次に、温度計２１で測定された硝化槽４内の液体５の温度の情報を変換器２５に送信する。そして、変換器２５は、温度計２１から送信されてきた温度の情報に基づいて、硝化槽４の温度を調節する機器等を制御する指示を出すことによって、硝化槽４内の液体５の温度を所定の範囲に制御することができる。なお、硝化槽４内の液体５の温度を調節する方法としては、たとえば、電気加温機または蒸気などによって、直接的または間接的に硝化槽４を加熱する方法などを用いることができる。また、硝化槽４内の液体５の温度の制御は、硝化槽４に供給される前のアンモニア体窒素含有水３１の段階で温度を制御することにより行なってもよい。

図１に示すアンモニア体窒素含有水の硝化装置を用いて、アンモニア体窒素を含有するアンモニア体窒素含有水を曝気下で硝化菌であるアンモニア酸化細菌と接触させて、アンモニア体窒素を硝化することにより、アンモニア体窒素を硝化する実験を行なった。本実験において、硝化槽４の容量は２リットルとされ、原水槽１から硝化槽４に、アンモニア体窒素含有水３１を、原水供給ポンプ２を用いて原水供給ライン３を通して、４リットル／日の割合で供給した。

また、硝化槽４内の液体５のｐＨを調整するためのアルカリ剤３２としては、炭酸水素ナトリウムを用いた。また、原水槽アンモニア計２２および硝化槽アンモニア計２３としてはアンモニアイオンセンサーを用いた。また、硝化槽４内の液体５の溶存酸素濃度を測定するための溶存酸素計２４としては、蛍光式溶存酸素センサーを用いた。また、硝化槽４内の液体５のｐＨを測定するためのｐＨ計１９としては、ｐＨイオン電極を用いた。また、硝化槽４内の液体５のｐＨは７．０〜８．５の範囲に制御され、硝化槽４内の液体５のアンモニア体窒素濃度（ｍｇ／ｌ）は、原水槽１に収容された原水としてのアンモニア体窒素含有水３１のアンモニア体窒素濃度（ｍｇ／ｌ）の４１％〜４５％の範囲内となるように制御された。

図１に示すアンモニア体窒素含有水の硝化装置を用いて、以下に示される一連の試験を行なった。試験に用いられた原水としてのアンモニア体窒素含有水３１の合成培地組成を表１に示す。

表１に示す合成培地組成を有するアンモニア体窒素含有水３１の調製例を以下に示す。ここで、アンモニア体窒素含有水３１としては、アンモニア体窒素濃度７８０ｍｇ／ｌを１０リットル調製する場合（以下の（i）〜（vi）の順に操作を行なう）について説明する。

（i）水道水９リットル強を原水槽１に準備する。（ii）微量元素溶液Ａを４ｍｌ、微量元素溶液ＢおよびＣをそれぞれ１０ｍｌずつ原水槽１に添加する。（iii）硫酸アンモニウム粉末を３６．８ｇを原水槽１に添加する。（iv）上記の粉末が溶解したことを確認する。（v）水道水を原水槽１に供給して、容量を１０リットルとする。（vi）緩衝液３０ｍｌを原水槽１に添加して攪拌する。

上記のようにして調製したアンモニア体窒素含有水３１を用いてアンモニア体窒素の部分硝化試験を実施した。まず、容量が２リットルのアクリル製の硝化槽４に活性汚泥をＭＬＳＳ濃度４０００ｍｇ／ｌとなるように投入した。次に、コンプレッサ６により空気を主流量計８を通して主散気管１０から硝化槽４内の液体５に供給することによって、硝化槽４内の活性汚泥を攪拌混合した。

原水槽１にアンモニア体窒素濃度７８０ｍｇ／ｌのアンモニア体窒素含有水３１からなる原水を、原水供給ポンプ２によって、原水供給ライン３を通して、硝化槽４内に４リットル／日の割合で２４時間供給した。

硝化槽４内の液体５のｐＨを７．０〜８．５の範囲に常時制御するために、ｐＨ計１９の測定値に応じて、アルカリ供給槽１６内のアルカリ剤３２をアルカリ供給ポンプ１７で硝化槽４内に供給した。温度計２１は、監視用として、硝化槽４内の液体５の温度の監視に用いた。

硝化槽４には、２本の散気管（主散気管１０および副散気管１３）を設け、これらの散気管を通して硝化槽４内の液体５に空気を供給できるように構成した。そして、通常は、主散気管１０によって、一定量の空気を、主流量計８および主調整弁９を通して、硝化槽４内の液体５に空気を供給した。また、硝化槽４には硝化槽アンモニア計２３を設けて、変換器２５を通して、硝化槽４内の液体５のアンモニア体窒素濃度を常時測定した。また、原水槽１にも、原水槽アンモニア計２２を設けて、変換器２５に接続した。硝化槽アンモニア計２３は、硝化槽４内の液体５のアンモニア体窒素濃度が、原水槽１に収容された原水としてのアンモニア体窒素含有水３１のアンモニア体窒素濃度（ｍｇ／ｌ）の４１％〜４５％の範囲内に制御されるように、副散気管１３の副調整弁１２の開度を調節する指示を出す機能を有している。具体的には、硝化槽４内の液体５のアンモニア体窒素濃度（ｍｇ／ｌ）が、原水槽１に収容された原水としてのアンモニア体窒素含有水３１のアンモニア体窒素濃度（ｍｇ／ｌ）の４５％となった場合には、硝化槽４内の液体５に副散気管１３から空気を供給し、４１％となった場合には、硝化槽４内の液体５に副散気管１３から空気を供給するのを停止した。

なお、硝化槽４内の液体５に供給される空気の供給量の調節は、硝化槽４内のアンモニア酸化細菌の作用に影響を与える。すなわち、副散気管１３から硝化槽４内の液体５への空気の供給により、硝化槽４内の液体５の溶存酸素濃度が高くなり、アンモニア酸化細菌の活性が助長される。この作用により、アンモニア体窒素を亜硝酸体窒素に変換する働きが助長される。

また、副散気管１３から硝化槽４内の液体５への空気の供給を停止することにより、硝化槽４内の液体５の溶存酸素濃度の上昇を抑え、アンモニア酸化細菌の活性を低下させ、硝化槽４内の液体５のアンモニア体窒素濃度（ｍｇ／ｌ）が原水としてのアンモニア体窒素含有水３１のアンモニア体窒素濃度（ｍｇ／ｌ）の４１％以上４５％以下の範囲内に制御されるようにした。

さらに、副散気管１３からの空気の供給によって、硝化槽４内の液体５の溶存酸素濃度が変化するが、硝化槽４内の液体５の溶存酸素濃度は、溶存酸素計２４で測定した。硝化槽４内の液体５の溶存酸素が０．１ｍｇ／ｌ以下となるように副調整弁１２の開度を調節し、硝化槽４内の液体５に供給される空気量を制御した。

図２に、上述の実験の一例における時間の経過と、硝化槽４内の液体５のアンモニア体窒素濃度と、溶存酸素濃度との関係を示す。ここでは、硝化槽アンモニア計２３を用いて、硝化槽４内の液体５のアンモニア体窒素濃度を３３３ｍｇ／ｌ〜３３８ｍｇ／ｌの範囲内で制御した。このとき、原水としてのアンモニア体窒素含有水３１のアンモニア体窒素濃度７８０ｍｇ／ｌに対する硝化槽４内の液体５のアンモニア体窒素濃度の割合は、４２．７％以上４３．３％以下であった。

ここでは、コンプレッサ６によって、０．８リットル／ｍｉｎの流量の空気を主流量計８を通して主散気管１０から硝化槽４内の液体５に供給した。このときの硝化槽４内の液体５の溶存酸素濃度は、０．０２ｍｇ／ｌで安定していた。主散気管１０からの空気の供給だけではアンモニア体窒素の酸化が抑制されるため、徐々に、硝化槽４内の液体５のアンモニア体窒素濃度が高くなってきた。

硝化槽アンモニア計２３で測定されたアンモニア体窒素濃度が３３８ｍｇ／ｌに達すると、硝化槽アンモニア計２３からの指示によって、副調整弁１２が開き、副散気管１３から０．６リットル／ｍｉｎの流量の空気を硝化槽４内の液体５に供給した。副散気管１３からの空気が硝化槽４内の液体５に供給されると同時に、硝化槽４内の液体５の溶存酸素濃度が上昇し始め、それとともに、硝化槽４内の液体５のアンモニア体窒素がアンモニア酸化細菌の働きによって酸化され、硝化槽４内の液体５のアンモニア体窒素濃度が徐々に低下する傾向を示した。

硝化槽アンモニア計２３で測定されたアンモニア体窒素濃度が３３３ｍｇ／ｌに達すると、硝化槽アンモニア計２３からの指示によって、副調整弁１２が閉じ、硝化槽４内の液体５への副散気管１３からの空気の供給を停止した。その結果、硝化槽４内の液体５の溶存酸素濃度が再び低下し始めるとともに、アンモニア酸化細菌の活性が徐々に抑制され、硝化槽４内の液体５のアンモニア体窒素濃度が再び上昇する傾向を示した。

図２に示すように、本実験例においては、硝化槽４内の液体５の溶存酸素濃度は、０．０１ｍｇ／ｌ以上０．０６ｍｇ／ｌ以下の範囲内であり、図２に示す実験例においては処理水１５の硝酸濃度は２ｍｇ／ｌであった。溶存酸素濃度を０．０６ｍｇ／ｌを越えないように制御し、アンモニア体窒素含有水３１を曝気下でアンモニア酸化細菌と接触させることによりアンモニア体窒素が硝化して生成された亜硝酸体窒素がさらに酸化されて硝酸体窒素となる量が低く抑えることができることが確認された。

図３に、上述の実験例とは別に行なった他の実験例における時間の経過と、硝化槽４内の液体５のアンモニア体窒素濃度と、溶存酸素濃度との関係を示す。当該他の実験例においては、硝化槽４内の液体５の溶存酸素濃度を０．０１ｍｇ／ｌ以上０．１２ｍｇ／ｌ以下の範囲内で制御したこと以外は上述の実験例と同様にして行なった。他の実験例においては、主散気管１０および副散気管１３から硝化槽４内の液体５に供給される空気の流量は、それぞれ、０．８リットル／ｍｉｎであった。

図３に示す実験例においては、硝化槽４に設けられた硝化槽アンモニア計２３で測定された硝酸体窒素濃度によれば、アンモニア体窒素含有水３１を曝気下でアンモニア酸化細菌と接触させることによりアンモニア体窒素が硝化して生成された亜硝酸体窒素がさらに酸化されて硝酸体窒素となる量が多いことが確認された。

以上のように、順次、硝化槽４内の液体５の溶存酸素濃度の制御範囲を変更して実験を行なっていき、硝化槽４内の液体５の溶存酸素濃度の最大値と、硝化槽４内の液体５の硝酸体窒素濃度との関係を調べた。その結果を図４に示す。

図４に示すように、硝化槽４内の液体５の溶存酸素濃度が０．１ｍｇ／ｌ以下である場合には、硝化槽４内の液体５の硝酸体窒素濃度を低く抑えることができることが確認された。

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明は、アンモニア体窒素含有水の硝化方法に利用することができ、特に、アナモックス法による脱窒反応に用いられる培養液の作製に好適に利用することができる。

１原水槽、２原水供給ポンプ、３原水供給ライン、４硝化槽、５硝化液、６コンプレッサ、７エアー供給ライン、８主流量計、９主調整弁、１０主散気管、１１副流量計、１２副調整弁、１３副散気管、１４沈降槽、１５処理水ライン、１６アルカリ供給槽、１７アルカリ供給ポンプ、１８アルカリ供給ライン、１９ｐＨ計、２０ｐＨ制御装置、２１温度計、２２原水槽アンモニア計、２３硝化槽アンモニア計、２４溶存酸素計、２５変換器、３１アンモニア体窒素含有水、３２アルカリ剤。

Claims

硝化槽にアンモニア体窒素を含有するアンモニア体窒素含有水を供給する工程と、
前記硝化槽において、前記アンモニア体窒素含有水を硝化菌と接触させて前記アンモニア体窒素を硝化する工程と、を含み、
前記硝化する工程は、前記硝化槽内の液体の溶存酸素濃度を０．１ｍｇ／ｌ以下に制御して行なわれる、アンモニア体窒素含有水の硝化方法。
前記硝化する工程は、前記硝化槽内の前記液体のアンモニア体窒素濃度を前記アンモニア体窒素含有水のアンモニア体窒素濃度の４１％以上４５％以下の範囲に制御して行なわれる、請求項１に記載のアンモニア体窒素含有水の硝化方法。
前記硝化する工程においては、前記アンモニア体窒素含有水のアンモニア体窒素濃度および前記硝化槽内の前記液体のアンモニア体窒素濃度に基づいて前記硝化槽内の前記液体中への空気の供給量が調節される、請求項２に記載のアンモニア体窒素含有水の硝化方法。
前記アンモニア体窒素含有水の前記アンモニア体窒素濃度および前記硝化槽内の前記液体の前記アンモニア体窒素濃度は、それぞれ、アンモニア体窒素濃度計によって測定される、請求項３に記載のアンモニア体窒素含有水の硝化方法。
前記硝化する工程は、前記硝化槽内の前記液体のｐＨを７．０以上８．５以下の範囲に制御して行なわれる、請求項１から４のいずれか１項に記載のアンモニア体窒素含有水の硝化方法。