JP2017077509A - 水処理方法及び水処理装置 - Google Patents
水処理方法及び水処理装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017077509A JP2017077509A JP2015205461A JP2015205461A JP2017077509A JP 2017077509 A JP2017077509 A JP 2017077509A JP 2015205461 A JP2015205461 A JP 2015205461A JP 2015205461 A JP2015205461 A JP 2015205461A JP 2017077509 A JP2017077509 A JP 2017077509A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- water
- water tank
- treated
- gas
- tank
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 515
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 48
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 claims abstract description 57
- 244000005700 microbiome Species 0.000 claims abstract description 36
- 241001453382 Nitrosomonadales Species 0.000 claims abstract description 34
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 22
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 112
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 49
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 44
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 19
- 230000001629 suppression Effects 0.000 claims description 12
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 7
- XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N ammonia nh3 Chemical compound N.N XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 15
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 12
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 11
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 10
- JVMRPSJZNHXORP-UHFFFAOYSA-N ON=O.ON=O.ON=O.N Chemical compound ON=O.ON=O.ON=O.N JVMRPSJZNHXORP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 8
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 7
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 5
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 5
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 5
- MMDJDBSEMBIJBB-UHFFFAOYSA-N [O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[NH6+3] Chemical compound [O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[NH6+3] MMDJDBSEMBIJBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 description 4
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 description 4
- IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-N Nitrous acid Chemical compound ON=O IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000012510 hollow fiber Substances 0.000 description 3
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 3
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 3
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 239000007792 gaseous phase Substances 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000000802 nitrating effect Effects 0.000 description 2
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 2
- KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N EDTA Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CCN(CC(O)=O)CC(O)=O KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZGTMUACCHSMWAC-UHFFFAOYSA-L EDTA disodium salt (anhydrous) Chemical compound [Na+].[Na+].OC(=O)CN(CC([O-])=O)CCN(CC(O)=O)CC([O-])=O ZGTMUACCHSMWAC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- 229920000297 Rayon Polymers 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000010840 domestic wastewater Substances 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000008235 industrial water Substances 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 238000004255 ion exchange chromatography Methods 0.000 description 1
- 244000144972 livestock Species 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000001471 micro-filtration Methods 0.000 description 1
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 1
- 229920002492 poly(sulfone) Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 239000008400 supply water Substances 0.000 description 1
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000000057 synthetic resin Substances 0.000 description 1
- 210000003437 trachea Anatomy 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
Abstract
Description
従来、このようなアンモニア性窒素を含む排水は、硝化工程及び脱窒工程の2工程からなる生物反応により処理されている。
前記硝化工程では、アンモニア酸化細菌により、好気条件下でアンモニア性窒素(NH4−N)が亜硝酸性窒素(NO2−N)に酸化される。さらに、硝酸酸化菌により、前記亜硝酸性窒素が硝酸性窒素(NO3−N)に酸化される。
前記脱窒工程では、脱窒菌により、嫌気条件下でメタノール等の有機物を電子供与体として利用しながら亜硝酸性窒素及び硝酸性窒素が窒素ガス(N2)に還元される。
これにより、上記排水から窒素が除去(脱窒)される。
この方法では、同一の処理槽で、好気性アンモニア酸化細菌によりアンモニア性窒素の一部が亜硝酸性窒素に酸化され、アナモックス細菌により前記亜硝酸性窒素と残りのアンモニア性窒素から窒素ガスが生成される。
これにより、アンモニア性窒素を含む排水の脱窒を一工程で行えるという利点がある。
ここで、当該方法によりアンモニア性窒素を含む排水の脱窒を安定に継続して行う(即ち、排水処理を安定して行う)には、好気性アンモニア酸化細菌と、嫌気性のアナモックス細菌の両方の活性を同時に維持する必要がある。
しかしながら、特許文献1〜3では、外気中の酸素が被処理水中に溶解し、被処理水中の溶存酸素濃度(以下DO濃度という)を一定の範囲に保持することが困難であった。そのため、被処理水中のDO濃度が、アナモックス細菌の増殖を阻害しその活性を維持できない範囲となる場合があった。
さらに、上記特許文献1等では、回分式の処理方法(被処理水を処理槽に供給し、該処理槽で生物処理を行い、生物処理後の処理水を該処理槽から排出するサイクルを繰り返す処理方法)しか考慮されていない。即ち、被処理水を処理槽に供給しながら、該処理槽で好気性アンモニア酸化細菌と嫌気性のアナモックス細菌により生物処理を行う連続式の処理方法については充分な検討がされていない。
[1]好気性アンモニア酸化細菌及びアナモックス細菌を含む微生物群が収容された水槽に、アンモニア性窒素を含む被処理水を導入しながら、該被処理水と前記微生物群とを接触させて生物処理を行い、脱窒された処理水を得る水処理方法において、前記水槽内の被処理水のDO濃度を0.05〜0.4mg/Lに保持する工程を含む、水処理方法。
[2]前記水槽の内圧が、前記水槽の外圧に対して正圧とされる、[1]に記載の水処理方法。
[3]前記水槽には、前記水槽内の被処理水に酸素を含む気体を供給するための気体供給管と、前記水槽内の気体を前記水槽外に排出するための気体排出管とが接続され、前記水槽内の気体の排出を、前記気体排出管に設けられた水封部を経由して行う、[2]に記載の水処理方法。
[4]前記水槽内には前記微生物群が付着した生物ろ床が配置され、前記被処理水の生物処理が、前記被処理水を前記生物ろ床に接触させることにより行われる、[1]〜[3]のいずれかに記載の水処理方法。
[5]前記水槽内には分離膜が配置され、前記処理水が、前記分離膜による固液分離により得られる、[1]〜[4]のいずれかに記載の水処理方法。
[6]前記水槽が非開放型である、[1]〜[5]のいずれかに記載の水処理方法。
[7]好気性アンモニア酸化細菌及びアナモックス細菌を含む微生物群が収容された水槽と、アンモニア性窒素を含む被処理水を前記水槽に供給する被処理水供給管と、前記微生物群により生物処理され、脱窒された処理水を排出する処理水排出管とを備え、前記被処理水を前記被処理水供給管から前記水槽内に供給しながら、前記生物処理が行われる水処理装置であって、前記水槽内の被処理水のDO濃度が0.05〜0.4mg/Lに保持された、水処理装置。
[8]前記水槽外の気体の流入を抑制する気体流入抑制機構が設けられた、[7]に記載の水処理装置。
[9]前記水槽の内圧を、前記水槽の外圧に対して正圧とする圧力制御機構が設けられた、[7]又は[8]に記載の水処理装置。
[10]前記水槽には、前記水槽内の被処理水に酸素を含む気体を供給する気体供給管と、前記水槽内の気体を前記水槽外に排出する気体排出管とが接続され、前記気体排出管に水封部が設けられた、[9]に記載の水処理装置。
[11]前記水槽内に、前記微生物群が付着した生物ろ床が配置された、[7]〜[10]のいずれかに記載の水処理装置。
[12]前記水槽内に、該水槽内の固体と処理水との固液分離を行う分離膜が配置された、[7]〜[11]のいずれかに記載の水処理装置。
[13]前記水槽が非開放型である、[7]〜[12]のいずれかに記載の水処理装置。
図1は、本発明の第一実施形態の水処理方法に用いる水処理装置1の概略構成図である。
水処理装置1は、好気性アンモニア酸化細菌及びアナモックス細菌を含む微生物群が収容された水槽11と、前記水槽11内に配置された膜モジュール12と、前記膜モジュール12の下方に配置された散気管13と、を備える。前記水槽11には、アンモニア性窒素を含む被処理水が貯留された原水槽(図示せず)からの被処理水が供給される被処理水供給管31が接続されている。前記膜モジュール12には、前記水槽11内で前記微生物群により生物処理された処理水を排出する処理水排出管32が接続されている。前記散気管13には、前記散気管に酸素を含有する気体を供給する気体供給管21が接続されている。
水槽11は、好気性アンモニア酸化細菌及びアナモックス細菌を含む微生物群により、アンモニア性窒素を含む被処理水が生物処理されて、脱窒された生物処理水とされる槽である。
水槽11の形状及び大きさは、特に限定されず、被処理水の処理量等に応じて適宜に選択される。
水槽11には、その上面に立設された筒状の立設部11aが設けられ、該立設部11aの上端は開口している。すなわち、水槽11は、開放型の水槽である。
前記立設部11aの形状は、特に限定されず、円筒状であってもよいし、角筒状であってもよい。
また、前記立設部11aの高さは、特に限定されないが、例えば、水槽11の側面の高さの1/100以上が好ましく、1/50以上がより好ましい。立設部11aの高さが前記下限値以上であると、水槽11内の被処理水βのDO濃度を一定の範囲に保持しやすくなる。
前記立設部11aの上端の開口した面(開口面)の大きさは、特に限定されないが、例えば、水槽11の上面の面積の1/2以下が好ましく、1/3以下がより好ましい。開口面の大きさが前記上限値以下であると、水槽11内の被処理水βのDO濃度を一定の範囲に保持しやすくなる。
水槽11内には、膜モジュール12と、散気管13とが配置されている。また、水槽11内には、好気性アンモニア酸化細菌及びアナモックス細菌を含む微生物群(図示せず)が収容されている。
水槽11内に収容される微生物群には、好気性アンモニア酸化細菌及びアナモックス細菌が含まれる。
前記微生物群としては、好気性アンモニア酸化細菌とアナモックス細菌とを混合したものを用いてもよいし、アナモックス細菌を含む微生物群から好気性アンモニア酸化細菌を自然発生的に増殖させ、好気性アンモニア酸化細菌とアナモックス細菌の両方の細菌を含む微生物群とされたものを用いてもよい。
Kindaichi T. et al. “Enrichment using an up-flow column reactor and community structure of marine anammox bacteria from coastal sediment.”, Microbes and Environments, Vol. 26, pp. 67-73, 2011.
前記好気性アンモニア酸化細菌及びアナモックス細菌を含む微生物群は、当該微生物群を合成樹脂や砕石等の担体に付着させた生物ろ床として配置されるのが好ましい。
膜モジュール12は、水槽11内に配置される。前記膜モジュール12には、処理水排出管32が接続されている。
前記処理水排出管32には、その流路の途中に吸引ポンプ15が設けられている。前記吸引ポンプ15を作動させることで、膜モジュール12により水槽11内の固体と処理水(透過水)とが固液分離される。さらに前記処理水が、処理水排出管32を経て、水槽11の外へ排出される。
分離膜の種類としては、精密ろ過膜(MF膜)又は限外ろ過膜(UF膜)が好ましい。
分離膜の形状としては、中空糸膜、平膜、管状膜、袋状膜等が挙げられる。これらのうち、容積ベースで比較した場合に膜面積の高度集積が可能であることから、中空糸膜が好ましい。
膜モジュール12は、水槽内11内に1つ配置されてもよいし複数配置されてもよい。
散気管13としては、公知のものを採用できる。散気管13は、水槽11内の下方に配置される。散気管13には、ブロア14から送出された酸素を含む気体を前記散気管13に供給する気体供給管21が接続されている。
前記ブロア14から送出される気体としては、酸素を含有する気体であれば特に限定されないが、空気が好ましい。
水処理装置1においては、前記ブロア14から送出された気体が、前記気体供給管21を経由して前記散気管13から水槽11内の被処理水β中に吐出される。以下、この散気管13と、ブロア14と、気体供給管21とで構成される機構を、「気体供給機構」という。
水処理装置1には、気体流入抑制機構が設けられている。この気体流入抑制機構は、水槽11内に水槽11外の外気が流入するのを抑制するものである。
水処理装置1は、気体流入抑制機構として、立設部11aを備える。
図1の水処理装置1を用いた水処理方法を説明する。
水処理装置1を用いた水処理方法では、まず、原水槽(図示略)に貯留されたアンモニア性窒素を含む被処理水が、被処理水供給管31を経て、好気性アンモニア酸化細菌及びアナモックス細菌を含む微生物群が収容された水槽11内に供給される。
水槽11においては、ブロア14を作動して送出した酸素を含む気体を、気体供給管21を経由して散気管13から吐出する。
水槽11内に酸素が供給されると、被処理水中のアンモニア性窒素は、水槽11内の好気性アンモニア酸化細菌により亜硝酸性窒素に変換される(2NH4 ++3O2→2NO2 −+4H++2H2O)。次いで、水槽11内のアナモックス細菌により前記亜硝酸性窒素と残部のアンモニア性窒素から窒素ガスが生成される(NH4 ++NO2 −→N2+2H2O)。これにより、アンモニア性窒素を含む被処理水の脱窒が行われる。
本発明の水処理装置1を用いた水処理方法は、水槽11内の被処理水βのDO濃度を0.05〜0.4mg/Lに保持する工程を含む。被処理水βのDO濃度が前記範囲に保持されることで、好気性アンモニア酸化細菌の増殖が促され、その活性が維持される。同時に、嫌気性のアナモックス細菌の活性が維持され、その増殖が阻害されるのを抑制できる。さらに、かかる状態が長期にわたり維持される。
これにより、被処理水の脱窒を単一の水槽で長期にわたり安定的に連続して行える。
被処理水βのDO濃度は、0.1〜0.4mg/Lがより好ましく、0.15〜0.35mg/Lがさらに好ましく、0.2〜0.3mg/Lが特に好ましい。
水処理装置1を用いた水処理方法では、水槽11は、該水槽11の上面に立設された立設部11aを有している。この立設部11aにより、水槽11内に水槽11の外から風等が吹き込まれるのを防止しやすくなり、被処理水βの水面を静穏に保てる。これにより、気相中の酸素が被処理水βに溶解する速度の変動が抑制され、被処理水βのDO濃度を一定の範囲に保持しやすくなる。
水処理装置1を用いた水処理方法では、水槽11外の外気が水槽11内に流入しにくい。そのため、水槽11内の気相αの組成が一定に保たれやすい。水槽11内の気相αの組成が一定に保たれることで、該気相αから被処理水βに溶け込む酸素量の変動が抑制され、被処理水βのDO濃度を一定の範囲に保持しやすくなる。
水処理装置1を用いた水処理方法では、水槽11に水位計43が設置されている。これにより、水槽11内の被処理水βの水量の把握が容易になり、前記水量に応じて気体供給機構からの気体の供給量を調整することで、被処理水βのDO濃度を一定の範囲に保持しやすくなる。
また、本実施形態では、水槽11内に設けられた膜モジュール12により水槽11内の固体と処理水との固液分離が行われる。これにより、前記微生物群が処理水とともに水槽11外に排出されるのをより抑制でき、被処理水の処理効率をより高められる。
水処理装置1を用いた水処理方法では、水槽11は、その上面に立設部11aが設けられ、前記立設部11aの上端が開口している。そのため、水槽11内の被処理水βが該水槽11外の外気の影響を受けにくく、被処理水βのDO濃度を一定の範囲に保持しやすい。
次に、本発明の第二実施形態の水処理方法に用いる水処理装置2について説明する。なお、以下に記載する実施形態において、第一実施形態に対応する構成要素には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
図2は、本実施形態の水処理方法に用いる水処理装置2の概略構成図である。水処理装置2は、非開放型の水槽51を備え、該水槽51の上部に気体排出管22が接続されていること以外は、第一実施形態で説明した水処理装置1と同様の構成である。
水槽51は、非開放型の水槽である。ここで、非開放型の水槽とは、上部が開放されておらず(即ち上部が閉鎖されており)、水槽11外の外気が水槽11内にできる限り流入しないように構成されたものをいう。例えば、図2の水槽51においては、水槽51の上部が開放されておらず、気体供給管21及び気体排出管22を経由すること以外は、水槽11外の外気が水槽11内に流入しないようにされている。したがって、非開放型の水槽とは、完全に密閉された水槽ではない。
水槽51の形状及び大きさは、特に限定されず、被処理水の処理量等に応じて適宜に選択される。
気体排出管22は、その一端が水槽51の上部に接続されている。気体排出管22には、バルブ16と、水封部17が設けられている。
水処理装置2においては、水槽51内の気体が、気体排出管22を経由して水槽11外に排出される。その際、前記気体の排出速度はバルブ16により調整される。以下、この気体排出管22と、バルブ16とで構成される機構を、「気体排出機構」という。
水処理装置2には、水槽51内に水槽51外の外気が流入するのを抑制する気体流入抑制機構が設けられている。
水処理装置2は、気体流入抑制機構として、圧力制御機構を備える。
圧力制御機構は、水槽51の内圧を、水槽51の外圧(大気圧)に対して正圧とするものである。
水処理装置2において、圧力制御機構は、圧力計42と、気体供給機構と、気体排出機構とで構成される。
図2の水処理装置2を用いた水処理方法を説明する。
水処理装置2を用いた水処理方法は、上記水処理装置1を用いた場合と同様であり、原水槽(図示略)に貯留されたアンモニア性窒素を含む被処理水が、水槽51内に供給され、該水槽51において前記被処理水の脱窒が行われる。その際、水槽51内の被処理水βのDO濃度は、0.05〜0.4mg/Lに保持される。
また、水処理装置2を用いた水処理方法では、水槽51が非開放型であるため、水槽51外の外気が水槽51内により流入しにくい。そのため、水槽51内の気相αの組成がより一定に保たれやすい。水槽51内の気相αの組成が一定に保たれることで、該気相αから被処理水βに溶け込む酸素量の変動がより抑制され、被処理水βのDO濃度をより一定の範囲に保持しやすくなる。
水槽51の内圧を水槽51の外圧に対し正圧とすることで、水槽51内に外気が流入するのがより抑制される。これにより、水槽51の外から風が吹き込んで被処理水βの水面に波等が生じたり、気相αの組成が変動したりする等の外気の影響を受けにくくなり、被処理水βのDO濃度を一定の範囲により良好に保持しやすくなる。
本発明について、上記実施形態を示して説明したが、本発明はこれに限定されない。
例えば、上記第一実施形態の水処理装置1においては、気体流入抑制機構として、立設部11aが設けられたが、これに限定されない。例えば、気体流入抑制機構として、窒素ガス等の気体を、被処理水βの水面の上方において、水槽11に蓋をするように流す機構を採用し、この機構により、水槽11内に水槽11外の外気が流入するのを抑制するようにしてもよい。この機構は、水処理装置1において、立設部11aと併用されてもよいし、立設部11aを省略して単独で用いられてもよい。この機構により、被処理水βのDO濃度を本発明の範囲により良好に保持しやすくなる。なお、上記のように窒素ガス等の気体を流す際には、前記気体の速度(流速)を、気体供給機構から供給された気体が被処理水βの水面から放出する速度よりも小さくすることで、被処理水βの水面近傍の気相の組成の変動をより抑制しやすくなり、被処理水βのDO濃度を一定の範囲に保持しやすくなる。ただし、より簡単で、かつ外気の影響をより抑制しやすい点から、水処理装置の水槽として、図2に示される非開放型の水槽51が用いられることが好ましい。
また、上記気体排出機構のバルブ16が省略されてもよい。この場合、気体排出機構からの単位時間あたりの気体の排出量は、例えば気体排出管22として内径の小さな管(或いは大きな管)を採用したり、又は、気体排出管22の末端若しくは途中において内径を小さくした(或いは大きくした)箇所を形成する等して調整できる。さらに、バルブ16に代えて逆止弁が用いられてもよい。
上記第一実施形態及び第二実施形態において、水槽11内又は水槽51内から被処理水βの一部を所定時間ごとに採取し、そのDO濃度を測定する等してDO計41を省略してもよい。被処理水供給管から供給される被処理水の供給量を測定する等して水位計43を省略してもよい。
さらに、水槽11又は水槽51に撹拌装置等を設けたり、気体供給管21、被処理水供給管31、処理水排出管32のそれぞれの途中にバルブ等を設けることも任意である。
本実施例においては、図2に示した水処理装置2(ただしバルブ16及び水封部17が省略されたもの)を用いて、アンモニア性窒素を含む被処理水(人工排水)を処理した。前記被処理水の組成は、下記に示すとおりである。また、前記被処理水の処理条件を下記に示す。
<被処理水(人工排水)の組成>
・人工海水(マリンテック社製)30g/L
・(NH4)2SO4 50mg−N/L
・KHCO3 500mg/L
・KH2PO4 27.2mg/L
・MgSO4・7H2O 300mg/L
・CaCl2・2H2O 180mg/L
・微量元素I 1mL/L
・微量元素II 1mL/L
≪微量元素Iの組成≫
・エチレンジアミン四酢酸二水素二ナトリウム二水和物(EDTA・2Na)
5g/L
・FeSO4・7H2O 9g/L
≪微量元素IIの組成≫
・EDTA・2Na 15g/L
・CuSO4・5H2O 0.25g/L
・Na2SeO4 0.11g/L
・NiCl2・6H2O 0.19g/L
・CoCl2・6H2O 0.24g/L
・NaMoO4・2H2O 0.22g/L
・MnCl2・4H2O 0.99g/L
・H3BO4 0.014g/L
・ZnSO4・7H2O 0.43g/L
<被処理水の処理条件>
・膜モジュール12:膜孔径0.03μm、膜面積0.18m2のポリエチレン製中空糸膜(三菱レイヨン社製)。有効面積(液相部分):0.64L。
・被処理水(人工排水)供給量:9L/日。
・処理水(透過水)量:0.05m3/m2/日。
・水理学的滞留時間:1.7時間。
・気相αの容積:320mL。
・気体排出管22の内径:4mm。
<プレ培養>
上記被処理水に亜硝酸を加え、水槽11内に酸素供給を行わずにアナモックス細菌による処理が行われる処理装置として運転した。運転開始後すぐに前記被処理水からのアンモニアと亜硝酸の同時除去を確認し、アナモックス細菌によるアナモックス反応が安定して行われることを確認した。
次に、好気性アンモニア酸化細菌とアナモックス細菌による被処理水の単一水槽での連続処理を検討した。
各態窒素濃度の測定はイオンクロマトグラフィーを用いて行い、水槽51に対する通水前後の各態窒素濃度から窒素除去率及び窒素除去速度を算出した。また、水槽51内で消費された全窒素をアナモックス反応で生じたN2ガスと仮定し、下記文献で提案されたアナモックスの化学量論比(NH4 +:NO2 −:NO3 −=1:1.146:0.161)と、亜硝酸化及び硝酸化の化学量論比(NH4 +:NO2 −=1:1及びNO2 −:NO3 −=1:1)、水槽51に対する通水前後の各態窒素濃度をもとに、好気性アンモニア酸化細菌とアナモックス細菌のアンモニア酸化への寄与割合を算出した。
Lotti T., et al. “Simultaneous partial nitritation and anammox at low temperature with granular sludge.”, Water Research, Vol. 66, pp. 111-121, 2014.
この条件で運転を続けたところ、運転を開始してから85日目において、水槽51内の全アンモニア酸化量のうちアナモックス細菌によるものが約26%、好気性アンモニア酸化細菌によるものが約32%、未処理のものが約42%となった(図3運転日数85日)。
その後、水槽51内への空気の供給量を50mL/分から120mL/分まで徐々に増やしながら運転を継続したところ、未処理のアンモニア酸化量が減少し、運転99日目に窒素負荷0.76kg-N/m3/dayにおいて最大窒素除去速度0.67kg-N/m3/dayを達成した。この時のアナモックス細菌及び好気性アンモニア酸化細菌によるアンモニア酸化の寄与割合は、アナモックス細菌によるものが約44%、好気性アンモニア酸化細菌によるものが約55%であった。また、この間のDO濃度は0.15〜0.3mg/L程度に保持された(図3、図4の運転日数85〜99日)。
さらに運転を継続するとアナモックス反応量が減少し、好気的アンモニア酸化反応が過剰となり水槽51内に亜硝酸が蓄積した(約20mg-N/L)。この時、水槽51内のDO濃度は0.36mg/Lとなっていた(図4の運転日数108日)。
その後、水槽51内への空気の供給量を110mL/分に減らし運転を継続したところ窒素除去性能が改善された。この時、水槽51内のDO濃度は0.3mg/L程度に保持された(図3、図4の運転日数115〜120日)。
なお、水槽51内の被処理水のDO濃度が0.05mg/L未満では、好気性アンモニア酸化細菌が充分に増殖せず生物処理が充分に進行しない。
上記結果から、水槽51内の被処理水のDO濃度を0.05〜0.4mg/Lに保持することで、アンモニア性窒素を含む被処理水を、好気性アンモニア酸化細菌及びアナモックス細菌を含む微生物群により単一の水槽で安定的に連続処理できることがわかる。
また、この水処理方法では、空気の供給量は50mL/分以上(3000mL/時以上)とされ、気体排出管22として内径4mmの排出管が用いられ、運転中の水槽11の内圧が外圧に対して正圧に保たれた。これにより、水槽51内に外気が取り込まれ難く、被処理水βのDO濃度を一定の範囲に保持しやすい。
水槽51内への空気の供給量を調整し、水槽51内の被処理水のDO濃度を0.5mg/Lに保持する以外はすべて実施例と条件を同じくして、アンモニア性窒素を含む被処理水を、好気性アンモニア酸化細菌及びアナモックス細菌を含む微生物群により単一の水槽で連続処理を行った。
結果としては、この条件では嫌気性アナモックス細菌の活性及び増殖が阻害されたことが原因と考えられる、被処理水の亜硝酸性窒素および硝酸性窒素濃度の上昇が認められ、安定的な被処理水の継続が困難であった。
11 水槽
12 膜モジュール
13 散気管
14 ブロア
17 水封部
21 気体供給管
22 気体排出管
31 被処理水供給管
32 処理水排出管
Claims (13)
- 好気性アンモニア酸化細菌及びアナモックス細菌を含む微生物群が収容された水槽に、アンモニア性窒素を含む被処理水を導入しながら、該被処理水と前記微生物群とを接触させて生物処理を行い、脱窒された処理水を得る水処理方法において、
前記水槽内の被処理水の溶存酸素濃度(以下DO濃度という)を0.05〜0.4mg/Lに保持する工程を含む、水処理方法。 - 前記水槽の内圧が、前記水槽の外圧に対して正圧とされる、請求項1に記載の水処理方法。
- 前記水槽には、前記水槽内の被処理水に酸素を含む気体を供給するための気体供給管と、前記水槽内の気体を前記水槽外に排出するための気体排出管とが接続され、
前記水槽内の気体の排出を、前記気体排出管に設けられた水封部を経由して行う、請求項2に記載の水処理方法。 - 前記水槽内には前記微生物群が付着した生物ろ床が配置され、前記被処理水の生物処理が、前記被処理水を前記生物ろ床に接触させることにより行われる、請求項1〜3のいずれか一項に記載の水処理方法。
- 前記水槽内には分離膜が配置され、前記処理水が、前記分離膜による固液分離により得られる、請求項1〜4のいずれか一項に記載の水処理方法。
- 前記水槽が非開放型である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の水処理方法。
- 好気性アンモニア酸化細菌及びアナモックス細菌を含む微生物群が収容された水槽と、アンモニア性窒素を含む被処理水を前記水槽に供給する被処理水供給管と、前記微生物群により生物処理され、脱窒された処理水を排出する処理水排出管とを備え、前記被処理水を前記被処理水供給管から前記水槽内に供給しながら、前記生物処理が行われる水処理装置であって、
前記水槽内の被処理水のDO濃度が0.05〜0.4mg/Lに保持された、水処理装置。 - 前記水槽外の気体の流入を抑制する気体流入抑制機構が設けられた、請求項7に記載の水処理装置。
- 前記水槽の内圧を、前記水槽の外圧に対して正圧とする圧力制御機構が設けられた、請求項7又は8に記載の水処理装置。
- 前記水槽には、前記水槽内の被処理水に酸素を含む気体を供給する気体供給管と、前記水槽内の気体を前記水槽外に排出する気体排出管とが接続され、
前記気体排出管に水封部が設けられた、請求項9に記載の水処理装置。 - 前記水槽内に、前記微生物群が付着した生物ろ床が配置された、請求項7〜10のいずれか一項に記載の水処理装置。
- 前記水槽内に、該水槽内の固体と処理水との固液分離を行う分離膜が配置された、請求項7〜11のいずれか一項に記載の水処理装置。
- 前記水槽が非開放型である、請求項7〜12のいずれか一項に記載の水処理装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015205461A JP6651118B2 (ja) | 2015-10-19 | 2015-10-19 | 水処理方法及び水処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015205461A JP6651118B2 (ja) | 2015-10-19 | 2015-10-19 | 水処理方法及び水処理装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017077509A true JP2017077509A (ja) | 2017-04-27 |
JP6651118B2 JP6651118B2 (ja) | 2020-02-19 |
Family
ID=58665007
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015205461A Active JP6651118B2 (ja) | 2015-10-19 | 2015-10-19 | 水処理方法及び水処理装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6651118B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108103000A (zh) * | 2017-12-27 | 2018-06-01 | 齐鲁工业大学 | 一种提高厌氧氨氧化菌的生长促进剂及其制备方法 |
JP2019025438A (ja) * | 2017-07-31 | 2019-02-21 | 三菱化工機株式会社 | 有機性排水処理装置および有機性排水処理方法 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS54135448A (en) * | 1978-04-11 | 1979-10-20 | Sumitomo Chem Co Ltd | Biological nitrification and denitrating process of sewage |
JPH09299988A (ja) * | 1996-05-17 | 1997-11-25 | Hitachi Plant Eng & Constr Co Ltd | 硝化・脱窒方法及び装置 |
JP2001293494A (ja) * | 2000-04-11 | 2001-10-23 | Kurita Water Ind Ltd | 生物学的窒素除去方法 |
JP2003024985A (ja) * | 2001-07-18 | 2003-01-28 | Kurita Water Ind Ltd | 脱窒装置及び脱窒方法 |
JP2008155086A (ja) * | 2006-12-21 | 2008-07-10 | Ihi Corp | 廃水の処理方法、処理装置及び廃水処理用微生物剤 |
US20150076060A1 (en) * | 2013-09-17 | 2015-03-19 | National Chiao Tung University | Method and device for treating wastewater containing tetramethylammonium hydroxide and ammonium nitrogen |
-
2015
- 2015-10-19 JP JP2015205461A patent/JP6651118B2/ja active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS54135448A (en) * | 1978-04-11 | 1979-10-20 | Sumitomo Chem Co Ltd | Biological nitrification and denitrating process of sewage |
JPH09299988A (ja) * | 1996-05-17 | 1997-11-25 | Hitachi Plant Eng & Constr Co Ltd | 硝化・脱窒方法及び装置 |
JP2001293494A (ja) * | 2000-04-11 | 2001-10-23 | Kurita Water Ind Ltd | 生物学的窒素除去方法 |
JP2003024985A (ja) * | 2001-07-18 | 2003-01-28 | Kurita Water Ind Ltd | 脱窒装置及び脱窒方法 |
JP2008155086A (ja) * | 2006-12-21 | 2008-07-10 | Ihi Corp | 廃水の処理方法、処理装置及び廃水処理用微生物剤 |
US20150076060A1 (en) * | 2013-09-17 | 2015-03-19 | National Chiao Tung University | Method and device for treating wastewater containing tetramethylammonium hydroxide and ammonium nitrogen |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019025438A (ja) * | 2017-07-31 | 2019-02-21 | 三菱化工機株式会社 | 有機性排水処理装置および有機性排水処理方法 |
JP2022093738A (ja) * | 2017-07-31 | 2022-06-23 | 三菱化工機株式会社 | 有機性排水処理装置および有機性排水処理方法 |
JP7111300B2 (ja) | 2017-07-31 | 2022-08-02 | 三菱化工機株式会社 | 有機性排水処理装置および有機性排水処理方法 |
CN108103000A (zh) * | 2017-12-27 | 2018-06-01 | 齐鲁工业大学 | 一种提高厌氧氨氧化菌的生长促进剂及其制备方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6651118B2 (ja) | 2020-02-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
ES2605624T3 (es) | Procedimiento para biorreactor de lecho compacto para control de incrustaciones biológicas de membranas de ósmosis inversa y de nanofiltración | |
JP4602615B2 (ja) | 活性汚泥に含まれる硝化細菌の高濃度培養方法 | |
KR101371220B1 (ko) | 멤브레인 반응조를 이용한 폐수의 질소와 유기물 동시 제거 방법 | |
US8323487B2 (en) | Waste water treatment apparatus | |
US20130048558A1 (en) | Water treatment method and ultrapure water producing method | |
JP4578278B2 (ja) | 汚水処理装置及び処理方法 | |
WO2016185533A1 (ja) | 水処理システム及び水処理方法 | |
US20130264282A1 (en) | Process, apparatus and membrane bioreactor for wastewater treatment | |
CN103112991A (zh) | 焦化废水处理系统及焦化废水处理方法 | |
KR101018587B1 (ko) | 질소, 인 제거 막분리 고도처리장치 | |
WO2015026269A1 (ru) | Установка для биологической очистки сточных вод | |
JP5582388B2 (ja) | 生物処理システムおよび生物処理方法 | |
JP2018158331A (ja) | 水処理方法および水処理装置 | |
JP2003047990A (ja) | 生物脱窒装置 | |
JP6651118B2 (ja) | 水処理方法及び水処理装置 | |
JP4859170B2 (ja) | 窒素含有有機性廃水処理システム | |
Delgado et al. | Nitrification in a hollow-fibre membrane bioreactor | |
Yang et al. | Treatment of swine wastewater by submerged membrane bioreactors with consideration of estrogenic activity removal | |
KR102108870B1 (ko) | 질소, 인 제거 막분리 고도처리장치 | |
KR101186606B1 (ko) | 하수 및 오/폐수의 질소 와 인을 복합적으로 제거하는 고도처리장치 | |
JP2009061390A (ja) | 水中のアンモニア性窒素の直接酸化法及びその装置 | |
KR101074255B1 (ko) | 활성화 조류를 이용한 하폐수 처리장치 | |
JP2003024987A (ja) | アンモニア性窒素含有水の硝化方法 | |
Seo et al. | Ammonia oxidation at low temperature in a high concentration powdered activated carbon membrane bioreactor | |
JP4031597B2 (ja) | 排水からの窒素の除去方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160107 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180829 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20180829 |
|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20181109 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20181109 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20190710 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190723 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20191210 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20191227 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6651118 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |