JP2018023958A - アンモニア性窒素含有排水の処理装置及び処理方法 - Google Patents
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- Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
Abstract
Description
1.0NH4 ++1.32NO2 −+0.066HCO3 −+0.13H+ → 1.02N2+0.26NO3 −+0.066CH2O0.5N0.15+2.03H2O (1)
上述したアナモックス(Anammox)細菌を利用した嫌気性アンモニア酸化技術は、例えば特許文献1及び2に開示されている。
本発明の一実施形態を、図1に基づいて説明する。図1は、本実施形態に係る処理装置50の概略構成を示す模式図である。
ここで、部分亜硝酸化リアクタ10に流入するアンモニア性窒素含有排水は、炭酸成分(CO3 2−)を主体とするアルカリ度を有する。この炭酸成分は、排水中のpHを維持する緩衝作用を有するとともに、アンモニア酸化細菌が消費する炭素源でもある。より具体的には、アンモニア酸化細菌(亜硝酸化菌)群は、アンモニア性窒素から亜硝酸性窒素を1g生成するのに、アルカリ度7.14g(CaCO3換算)を消費する。それゆえ、亜硝酸化槽1A及び1B内では、アンモニア酸化細菌による亜硝酸化によりアルカリ度が消費され、pH緩衝作用が低下する。その結果、亜硝酸化槽1A及び1Bでは、アンモニア酸化細菌による亜硝酸の生成により、pHが低下する。このため、亜硝酸化槽1A及び1Bでは、槽内のpHを適正範囲に維持するために、アルカリ薬剤供給設備8からアルカリ薬剤が添加される。
合流配管5を通過する部分亜硝酸化水の亜硝酸性窒素濃度≦0.57C
合流配管5を通過する部分亜硝酸化水のアンモニア性窒素濃度≧0.43C
である。
合流配管5を通過する部分亜硝酸化水の亜硝酸性窒素濃度c>0.57C
合流配管5を通過する部分亜硝酸化水のアンモニア性窒素濃度C−c<0.43C
となる。部分亜硝酸化リアクタ10の第2の運転方法は、合流配管5を通過する部分亜硝酸化水中の亜硝酸化窒素濃度がアンモニア性窒素濃度の1.32倍よりも大きい場合の、部分亜硝酸化リアクタ10の運転方法である。
A=(C*q+c*0.5Q)/Q (2)
により表される。
q=Q×(0.57C−0.5c)/C (3)
q:流量調節後の亜硝酸化槽1Aに流入するアンモニア性窒素含有排水の流量
Q:部分亜硝酸化リアクタ10に流入するアンモニア性窒素含有排水の流量
C:部分亜硝酸化リアクタ10に流入するアンモニア性窒素含有排水のアンモニア性窒素濃度
c:流量調節直前における、亜硝酸化槽1Bから排出される部分亜硝酸化水の亜硝酸性窒素濃度
により算出される。
μd=q×C/V (4)
により表される。
μ=(μd + μi)/2=(q×C/V+μi )/2 (5)
により表される。
μ≧0.57Q×C/2V (6)
が成立する。
q≧0.57Q−V×μi/C (7)
が得られる。式(7)から、流量qの最小値qminは、アンモニア性窒素含有排水の流量Q及びアンモニア性窒素濃度Cと、亜硝酸化槽1A及び1Bの容量V、並びに亜硝酸化槽1Bの亜硝酸化速度の最大値μiから、固有の値として算出することが可能である。
q≧0.57×200−50×1.50÷1=39(m3/日)
という条件が得られ、流量qの下限値qminが39m3/日となる。
以下のシミュレーション1及びシミュレーション2により、本実施形態に係る処理方法と従来の処理方法とを比較した。
シミュレーション1では、本実施形態に係る処理方法と、バイパスを利用した処理方法(例えば、図9に示される処理方法)との間で、必要とされるアルカリ薬剤の投入量を比較した。
以下、再び図3に基づいて、本シミュレーションについて説明する。本シミュレーションにおいて、亜硝酸化槽1A及び1Bへのアンモニア性窒素含有排水の流入量は、0.5Q=100m3/日・槽ずつとする。亜硝酸化槽1A及び1Bの容量(V)を50m3とすると、上述の亜硝酸性窒素生成量を達成するために必要な亜硝酸性窒素生成速度は、亜硝酸化槽1A及び1B共に1.14kgN/m3・日である(亜硝酸性窒素生成速度の単位におけるm3は、亜硝酸化槽の容量1m3あたりを表している)。この亜硝酸性窒素生成速度であれば、亜硝酸化槽1A及び1Bからは、それぞれ50×1.14=57kgN/日、合計114kgN/日の亜硝酸性窒素が生成されることになる。
例えば、図9に示されるシステムにおいて、亜硝酸化槽116の容量をV=100m3とする。また、亜硝酸化槽116における亜硝酸化速度は、本実施形態に係る処理方法と同じ1.14kgN/m3・日とする。この条件において、亜硝酸化槽116へのアンモニア性窒素含有排水流入量を114m3/日、原水バイパス水路へのアンモニア性窒素含有排水量を86m3/日とすれば、上述の亜硝酸性窒素生成量を達成できる。この時、亜硝酸化槽へは114kgN/日のアンモニア性窒素が流入し、一方、上記亜硝酸化槽の亜硝酸性窒素生成能力は1.14×100=114kgN/日であるので、理想的な亜硝酸性窒素生成量114kgN/日が達成されうる。
シミュレーション2では、本実施形態に係る処理方法と、亜硝酸化槽が1槽である従来の方法(例えば、図10に示される処理方法)との間で、亜硝酸が過剰である状態からの回復過程を比較した。
以下、図5を再び参照して、本シミュレーションを説明する。亜硝酸化槽1A及び1Bの容量(V)を50m3とする。そして、亜硝酸化槽1A(流量減少側)へ流入させるアンモニア性窒素含有排水の流量qを49m3/日、亜硝酸化槽1B(流量増加側)へ流入させるアンモニア性窒素含有排水の流量を151m3/日に調整する。すると、亜硝酸化槽1Aからは49kgN/日、亜硝酸化槽1Bからは65kgN/日の亜硝酸性窒素が生成されることになり、理想的な亜硝酸性窒素生成量である114kgN/日が達成される。
亜硝酸化槽が1槽のみの場合、アンモニア性窒素含有排水の全量を亜硝酸化槽へ導入し続けながら、亜硝酸性窒素濃度を好適な状態へ戻すことは困難である。最も単純な手段の1つに、アンモニア性窒素含有排水の一部をバイパスさせる手段がある。この場合、亜硝酸化槽へは114m3/日、バイパスへは86m3/日のアンモニア性窒素含有排水を流入させると、理想的な亜硝酸性窒素生成量が達成される。この時、亜硝酸化槽へは114kgN/日のアンモニア性窒素が流入し、一方上記亜硝酸化槽の亜硝酸性窒素生成能力は1.30×100=130kgN/日であるので、全量亜硝酸化が行われ、全てのアンモニア性窒素が亜硝酸性窒素に変換されている。
散気装置(エアストーン)及びpHコントローラーを備えた5Lの水槽を2槽用意した。また、pH制御のためのアルカリ薬剤として苛性ソーダを使用した。両水槽に、流動担体(繊維から製造)に活性汚泥(汚泥再生処理センターから採取)を吸収させたものを、みかけ体積で1.5Lずつ投入した。これらを2槽に並列された亜硝酸化槽とした。
流量を減少させる亜硝酸化槽への供給アンモニア性窒素含有排水量を式(8)で得られた2.64L/日とし、流量を増加させる亜硝酸化槽への供給アンモニア性窒素含有排水量を12−2.64=9.36L/日として各亜硝酸化槽を稼働させ、得られた結果を表1に示す。
2 流動担体
3 散気装置
4 流入水量可変供給機構
5 合流配管(合流設備)
6 開閉ゲート(切替部)
7 担体流出防止機構
8 アルカリ薬剤供給設備
9 槽内水質検知部
10 部分亜硝酸化リアクタ
20 アナモックスリアクタ
50 処理装置
Claims (8)
- アンモニア性窒素含有排水を部分亜硝酸化処理する部分亜硝酸化リアクタを備えた、処理装置であって、
上記部分亜硝酸化リアクタは、
互いに並列して配置された複数の亜硝酸化槽と、
上記複数の亜硝酸化槽それぞれから流出した部分亜硝酸化水を合流させる合流設備と、
上記合流設備により合流された部分亜硝酸化水の亜硝酸性窒素濃度がアンモニア性窒素濃度の所定倍になるように、上記複数の亜硝酸化槽間で、アンモニア性窒素含有排水の流量を変えて供給するための流入水量可変供給機構と、
を備えたことを特徴とする処理装置。 - 上記複数の亜硝酸化槽それぞれは、アンモニア性窒素濃度計と、亜硝酸性窒素濃度計と、を備えたことを特徴とする、請求項1に記載の処理装置。
- 上記複数の亜硝酸化槽間の連通と遮蔽とを切り替える切替部を備えたことを特徴とする、請求項1または2に記載の処理装置。
- 上記複数の亜硝酸化槽それぞれは、アンモニア酸化細菌群を担持している流動担体を備え、
上記複数の亜硝酸化槽間での上記流動担体の移動及び分離を切り替える切替部を備えたことを特徴とする、請求項1または2に記載の処理装置。 - 上記部分亜硝酸化リアクタは、互いに容量が等しい2つの亜硝酸化槽を備えていることを特徴とする、請求項1〜4の何れか1項に記載の処理装置。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の処理装置を用いたアンモニア性窒素含有排水の処理方法であって、
上記合流設備により合流された部分亜硝酸化水における亜硝酸性窒素濃度がアンモニア性窒素濃度の所定倍よりも大きくなったとき、上記流入水量可変供給機構により、
上記複数の亜硝酸化槽のうち1つの第1の亜硝酸化槽に対して、当該第1の亜硝酸化槽から流出する部分亜硝酸化水のアンモニア性窒素が残留しないように、アンモニア性窒素含有排水を供給する一方、
上記第1の亜硝酸化槽以外の第2の亜硝酸化槽に対して、残りのアンモニア性窒素含有排水を供給することを特徴とするアンモニア性窒素含有排水の処理方法。 - 上記合流設備により合流された部分亜硝酸化水における亜硝酸性窒素濃度がアンモニア性窒素濃度の所定倍以下になったとき、上記流入水量可変供給機構により、
上記複数の亜硝酸化槽それぞれに対し、流入量が全て等しくなるようにアンモニア性窒素含有排水を供給することを特徴とする請求項6に記載のアンモニア性窒素含有排水の処理方法。 - 上記複数の亜硝酸化槽それぞれでは、アンモニア酸化細菌群を担持している流動担体により部分亜硝酸化処理をしており、上記処理装置は、上記複数の亜硝酸化槽間での上記流動担体の移動及び分離を切り替える切替部を備え、
上記複数の亜硝酸化槽間で亜硝酸性窒素生成能力に差が生じたときに、上記切替部を開放することにより、上記複数の亜硝酸化槽間で上記流動担体を均質化し、上記複数の亜硝酸化槽それぞれの亜硝酸性窒素生成能力を平均化することを特徴とする請求項6または7に記載のアンモニア性窒素含有排水の処理方法。
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