JP2019010636A - Wastewater treatment method and wastewater treatment apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、有機物を含み、かつ有機態窒素およびアンモニア態窒素の少なくとも一方を含む廃水の処理方法および廃水の処理装置に関する。 The present invention relates to a wastewater treatment method and wastewater treatment apparatus that contains an organic substance and contains at least one of organic nitrogen and ammonia nitrogen.
有機態窒素およびアンモニア態窒素の少なくとも一方を含む廃水、特に食品、畜産系の廃水のように高濃度にアンモニアおよび有機物を含む廃水に対する廃水処理として、有機物処理や窒素処理が行われている。
有機物処理の一つにメタン発酵処理がある。メタン発酵処理は、汚泥発生量が少なく、省エネルギーである利点がある。
Organic waste treatment and nitrogen treatment are performed as wastewater treatment for wastewater containing at least one of organic nitrogen and ammonia nitrogen, particularly wastewater containing high concentrations of ammonia and organic matter such as food and livestock wastewater.
One of the organic matter treatments is methane fermentation treatment. Methane fermentation treatment has the advantage that it produces less sludge and saves energy.
メタン発酵処理は、加水分解反応、酸生成菌による酸生成反応およびメタン生成細菌によるメタン発酵反応の3つの反応を含む。加水分解反応では、廃水に含まれる有機物(多糖類、脂質等)が加水分解され、低分子有機物(単糖類、グリセリン、長鎖脂肪酸類等)が生成する。酸生成反応では、低分子有機物がさらに分解され、低級脂肪酸(プロピオン酸、酪酸、酢酸等)、アルコール、アルデヒド等が生成する。メタン発酵反応では、低級脂肪酸がさらに分解され、メタン等が生成する。酸生成反応およびメタン発酵反応はそれぞれ、嫌気性微生物によるもので、嫌気性条件下で行われる。 The methane fermentation treatment includes three reactions: a hydrolysis reaction, an acid production reaction by acid producing bacteria, and a methane fermentation reaction by methanogenic bacteria. In the hydrolysis reaction, organic substances (polysaccharides, lipids, etc.) contained in the wastewater are hydrolyzed to produce low molecular weight organic substances (monosaccharides, glycerin, long chain fatty acids, etc.). In the acid generation reaction, the low-molecular organic substances are further decomposed to produce lower fatty acids (propionic acid, butyric acid, acetic acid, etc.), alcohols, aldehydes, and the like. In the methane fermentation reaction, lower fatty acids are further decomposed to produce methane and the like. The acid production reaction and the methane fermentation reaction are each caused by anaerobic microorganisms and are performed under anaerobic conditions.
メタン発酵処理に用いられるメタン発酵装置には、全ての反応を一槽で行う一槽式装置と、酸生成反応までの反応とメタン発酵反応とを個別の反応槽で行う二槽式装置とがある。各工程には好適なpHが存在し、酸生成反応の最適なpHは5.5〜6.5、メタン発酵反応の最適なpHは7〜8である。それぞれの最適な運転条件での管理が可能となるため、二槽式装置が主流となっている。また、二槽式装置にpH計と酸化還元電位(ORP)計を設置し、pHとORPによる二槽式嫌気処理装置の運転管理を行うことが提案されている(特許文献1)。 The methane fermentation apparatus used for the methane fermentation treatment includes a one-tank apparatus that performs all reactions in a single tank, and a two-tank apparatus that performs the reaction up to the acid generation reaction and the methane fermentation reaction in separate reaction tanks. is there. A suitable pH exists in each step, and the optimum pH for the acid production reaction is 5.5 to 6.5, and the optimum pH for the methane fermentation reaction is 7 to 8. Since it is possible to manage under each optimum operating condition, a two-tank device is the mainstream. In addition, it has been proposed to install a pH meter and an oxidation-reduction potential (ORP) meter in a two-tank apparatus and perform operation management of the two-tank anaerobic treatment apparatus using pH and ORP (Patent Document 1).
窒素処理に関しては、ストリッピング処理、硝化液循環方式による処理、内生脱窒方式による処理が一般的である。
硝化液循環方式による処理では、まず、原水(廃水)中のアンモニア態窒素を硝化細菌によって好気的条件下で亜硝酸態窒素または硝酸態窒素に変換する。その後、脱窒細菌によって有機物を還元力として無酸素条件下で亜硝酸態窒素または硝酸態窒素を窒素ガスに還元する。
As for the nitrogen treatment, stripping treatment, treatment using a nitrifying liquid circulation method, and treatment using an endogenous denitrification method are generally used.
In the treatment using the nitrification liquid circulation method, first, ammonia nitrogen in raw water (waste water) is converted to nitrite nitrogen or nitrate nitrogen under aerobic conditions by nitrifying bacteria. Thereafter, nitrite nitrogen or nitrate nitrogen is reduced to nitrogen gas under oxygen-free conditions by using organic substances as reducing power by denitrifying bacteria.
硝化細菌は、アンモニア態窒素を亜硝酸に酸化するアンモニア酸化細菌と、亜硝酸態窒素を硝酸態窒素に酸化する亜硝酸酸化細菌との総称である。脱窒細菌は、無酸素条件下において亜硝酸態窒素または硝酸態窒素を電子受容体とし、有機物を電子供与体として利用することによって、亜硝酸態窒素または硝酸態窒素を窒素ガスにまで還元する微生物で
ある。
Nitrifying bacteria are a general term for ammonia-oxidizing bacteria that oxidize ammonia nitrogen to nitrite and nitrite-oxidizing bacteria that oxidize nitrite nitrogen to nitrate nitrogen. Denitrifying bacteria reduce nitrite nitrogen or nitrate nitrogen to nitrogen gas by using nitrite nitrogen or nitrate nitrogen as an electron acceptor and organic matter as an electron donor under anoxic conditions. It is a microorganism.
近年、畜産、食品系の廃水のように高濃度にアンモニアを含む廃水を処理する方法として、アンモニア態窒素を好気的に窒素ガスに変えて脱窒することが可能なアルカリゲネス・フェカリスNo.4株を用いた処理法が提案されている(特許文献2)。
アルカリゲネス・フェカリスNo.4株は、好気的直接窒素ガス化細菌の1種であり、従属栄養細菌でありながら、好気的にアンモニアを窒素ガスにまで直接にガス化できる。加えて、従来の硝化細菌と比較して、アンモニア除去速度が速く、増殖速度も速いといった利点がある。
また、消化液循環方式では処理槽として好気槽(硝化槽)と無酸素槽(脱窒槽)の2槽が必要であるのに対し、アルカリゲネス・フェカリスNo.4株を用いた処理では好気処理のみで窒素除去が可能であるため、1槽で処理できる利点がある。
In recent years, as a method for treating wastewater containing ammonia at a high concentration, such as livestock and food wastewater, Alkaline Genes faecalis No. 1 capable of denitrifying ammonia nitrogen by aerobically changing to nitrogen gas. A treatment method using four strains has been proposed (Patent Document 2).
Alkaligenes faecalis no. The four strains are one type of aerobic direct nitrogen gasifying bacteria, and can aerobically directly gasify ammonia into nitrogen gas while being heterotrophic bacteria. In addition, compared with the conventional nitrifying bacteria, there is an advantage that the ammonia removal rate is high and the growth rate is high.
The digestive fluid circulation system requires two tanks, an aerobic tank (nitrification tank) and an oxygen-free tank (denitrification tank) as treatment tanks. In the treatment using 4 strains, nitrogen removal is possible only by aerobic treatment, so that there is an advantage that treatment can be performed in one tank.
また、食品、畜産系の廃水の処理装置として、メタン発酵処理槽の後段に、好気的直接窒素ガス化細菌を用いたアンモニア除去処理を行うアンモニア除去処理槽と、この処理槽内で発生するガスを処理槽から抜き出すガス導出経路と、この経路に設けられ、ガス中のアンモニアガスを分離するアンモニアガス分離手段とを備える処理装置が提案されている(特許文献3)。この処理装置では、メタン発酵処理後の廃水(消化液)に高濃度に含まれているアンモニアが、好気的直接窒素ガス化細菌による処理と、ストリッピング処理とによって除去される。実廃水による処理性能も確認されている。 In addition, as an equipment for treating food and livestock wastewater, an ammonia removal treatment tank that performs an ammonia removal treatment using aerobic direct nitrogen gasification bacteria is provided in the latter stage of the methane fermentation treatment tank, and is generated in this treatment tank. A processing apparatus has been proposed that includes a gas lead-out path for extracting gas from a processing tank and an ammonia gas separation unit that is provided in the path and separates ammonia gas in the gas (Patent Document 3). In this treatment apparatus, ammonia contained in a high concentration in waste water (digested liquid) after methane fermentation treatment is removed by treatment with aerobic direct nitrogen gasifying bacteria and stripping treatment. Treatment performance with actual wastewater has also been confirmed.
好気的直接窒素ガス化細菌は、有機酸のみを基質とする。特許文献3に記載のように、メタン発酵処理で生成した消化液に対して好気的直接窒素ガス化細菌による処理を行う場合、消化液中に基質となる有機酸成分が少ないため、好気的直接窒素ガス化細菌によるアンモニア態窒素の窒素ガス化効果が充分ではない。消化液に有機酸を添加すれば窒素ガス化効果は改善するが、その改善効果は充分なものではない。また、コストの増加を招く。
Aerobic direct nitrogen gasifying bacteria use only organic acids as substrates. As described in
本発明は、有機物を含み、かつ有機態窒素およびアンモニア態窒素の少なくとも一方を含む廃水の処理において、有機態窒素およびアンモニア態窒素を効率よく除去できる廃水の処理方法および廃水の処理装置を提供することを目的とする。 The present invention provides a wastewater treatment method and a wastewater treatment apparatus capable of efficiently removing organic nitrogen and ammonia nitrogen in the treatment of wastewater containing organic substances and containing at least one of organic nitrogen and ammonia nitrogen. For the purpose.
本発明者らは、好気的直接窒素ガス化細菌を用いた活性汚泥槽での処理の前段において、廃水に対し、酸生成処理を施し、その酸生成処理水を、消化液とせずに後段の活性汚泥槽に供給して処理することにより、直接的窒素ガス化反応が効率よく進行して窒素除去を行うことができることを見出し、本発明を完成するに至った。
ここで、酸生成処理とは、メタン発酵処理における加水分解反応および酸生成反応からなる処理である。
The inventors of the present invention performed an acid generation treatment on the wastewater in the previous stage of the treatment in the activated sludge tank using the aerobic direct nitrogen gasifying bacteria, and the acid generation treated water was not used as a digestion solution, but the latter stage. It was found that the direct nitrogen gasification reaction can proceed efficiently and nitrogen removal can be carried out by supplying the activated sludge tank to the activated sludge tank and completing the present invention.
Here, the acid generation process is a process including a hydrolysis reaction and an acid generation reaction in the methane fermentation process.
すなわち、本発明は、以下の態様を有する。
〔1〕有機物を含み、かつ有機態窒素およびアンモニア態窒素の少なくとも一方を含む廃水を処理する方法であって、
前記廃水中の有機物から有機酸を生成する酸生成処理を行い、有機酸含有量が200mg/L以上である酸生成処理水を得る工程(酸生成処理工程)と、
前記酸生成処理で得られた酸生成処理水に対し、好気的直接窒素ガス化細菌を用いて活性汚泥処理を行い、生物処理水および活性汚泥を含む汚泥含有処理水を得る工程(活性汚泥処理工程)と、
を含む、廃水の処理方法。
〔2〕前記酸生成処理水のpHが5以上8未満である、〔1〕の廃水の処理方法。
〔3〕前記酸生成処理中に、前記廃水のpHを5以上8未満に制御する、〔2〕の廃水の処理方法。
〔4〕前記汚泥含有処理水に対し、分離手段を用いて固液分離処理を行う工程(分離工程)を含む、〔1〕〜〔3〕のいずれかの廃水の処理方法。
〔5〕前記分離手段が膜分離手段である、〔4〕の廃水の処理方法。
〔6〕前記膜分離手段が、前記活性汚泥処理を行う活性汚泥処理槽内に設けられている、〔5〕の廃水の処理方法。
〔7〕前記膜分離手段が、前記活性汚泥処理を行う活性汚泥処理槽の後段に設けられている、〔5〕の廃水の処理方法。
〔8〕前記膜分離手段で分離した活性汚泥の一部を前記膜分離手段から前記活性汚泥処理槽に返送する工程(汚泥返送工程)を含む、〔7〕の廃水の処理方法。
〔9〕前記酸生成処理水を得る工程の後、前記酸生成処理水に対して中和処理を行う工程(中和工程)を含む、〔1〕〜〔8〕のいずれかの廃水の処理方法。
〔10〕前記酸生成処理水に好気的直接窒素ガス化細菌を添加する工程(菌体添加工程)を含む、〔1〕〜〔9〕のいずれかの廃水の処理方法。
〔11〕前記好気的直接窒素ガス化細菌が、アルカリゲネス・フェカリスNo.4株(FERM P−21814)である、〔1〕〜〔10〕のいずれかの廃水の処理方法。
〔12〕有機物を含み、かつ有機態窒素およびアンモニア態窒素の少なくとも一方を含む廃水を処理する装置であって、
前記廃水中の有機物から有機酸を生成する酸生成処理を行い、有機酸含有量が200mg/L以上である酸生成処理水とする酸生成槽と、
前記酸生成処理で得られた酸生成処理水に対し、好気的直接窒素ガス化細菌を用いて活性汚泥処理を行い、生物処理水および活性汚泥を含む汚泥含有処理水とする活性汚泥処理槽と、
を含む、廃水の処理装置。
〔13〕前記酸生成処理水のpHが5以上8未満である、〔12〕の廃水の処理装置。
〔14〕前記酸生成槽に、前記酸生成槽内の廃水のpHを測定する槽内pH測定部、前記酸生成槽に酸を添加する酸添加部および前記酸生成槽にアルカリを添加するアルカリ添加部が設けられており、前記槽内pH測定部で測定されたpHに基づいて、前記酸生成槽内に酸またはアルカリを添加し、前記廃水のpHを5以上8未満に調整できるように構成されている、〔13〕の廃水の処理装置。
〔15〕前記汚泥含有処理水に対し、固液分離処理を行う分離手段を含む、〔12〕〜〔14〕のいずれか廃水の処理装置。
〔16〕前記分離手段が膜分離手段である、〔15〕の廃水の処理装置。
〔17〕前記膜分離手段が、前記活性汚泥処理槽内に設けられている、〔16〕の廃水の処理装置。
〔18〕前記膜分離手段が、前記活性汚泥処理槽の後段に設けられている、〔16〕の廃水の処理装置。
〔19〕前記膜分離手段で分離した活性汚泥の一部を前記膜分離手段から前記活性汚泥処理槽に返送する汚泥返送手段を含む、〔18〕の廃水の処理装置。
〔20〕前記酸生成槽の後段に、前記酸生成処理水に対して中和処理を行う中和槽を含む、〔12〕〜〔19〕のいずれかの廃水の処理装置。
〔21〕前記酸生成処理水に好気的直接窒素ガス化細菌を添加する菌体添加手段を含む、〔12〕〜〔20〕のいずれかの廃水の処理装置。
〔22〕前記好気的直接窒素ガス化細菌が、アルカリゲネス・フェカリスNo.4株(FERM P−21814)である、〔12〕〜〔21〕のいずれかの廃水の処理装置。
That is, this invention has the following aspects.
[1] A method for treating wastewater containing an organic substance and containing at least one of organic nitrogen and ammonia nitrogen,
Performing an acid generation process for generating an organic acid from the organic matter in the wastewater, and obtaining an acid generation process water having an organic acid content of 200 mg / L or more (acid generation process step);
A step of performing activated sludge treatment using the aerobic direct nitrogen gasification bacteria on the acid-generated treated water obtained by the acid-generating treatment to obtain sludge-containing treated water containing biological treated water and activated sludge (activated sludge) Process)
Wastewater treatment method.
[2] The method for treating wastewater according to [1], wherein the pH of the acid-generated treated water is 5 or more and less than 8.
[3] The wastewater treatment method according to [2], wherein the pH of the wastewater is controlled to 5 or more and less than 8 during the acid generation treatment.
[4] The wastewater treatment method according to any one of [1] to [3], including a step (separation step) of performing solid-liquid separation treatment on the sludge-containing treated water using a separation unit.
[5] The wastewater treatment method according to [4], wherein the separation unit is a membrane separation unit.
[6] The wastewater treatment method according to [5], wherein the membrane separation means is provided in an activated sludge treatment tank that performs the activated sludge treatment.
[7] The wastewater treatment method according to [5], wherein the membrane separation means is provided at a subsequent stage of the activated sludge treatment tank that performs the activated sludge treatment.
[8] The wastewater treatment method according to [7], including a step (sludge return step) of returning a part of the activated sludge separated by the membrane separation unit from the membrane separation unit to the activated sludge treatment tank.
[9] Treatment of wastewater according to any one of [1] to [8], including a step (neutralization step) of neutralizing the acid generation treated water after the step of obtaining the acid generating treated water Method.
[10] The method for treating wastewater according to any one of [1] to [9], comprising a step of adding aerobic direct nitrogen gasifying bacteria to the acid generation treated water (bacterial cell addition step).
[11] The aerobic direct nitrogen gasifying bacterium is Alkalinegenes faecalis no. The wastewater treatment method according to any one of [1] to [10], which is 4 strains (FERM P-21814).
[12] An apparatus for treating wastewater containing organic matter and containing at least one of organic nitrogen and ammonia nitrogen,
An acid generation tank for performing an acid generation treatment for generating an organic acid from organic substances in the wastewater, and an acid generation treatment water having an organic acid content of 200 mg / L or more;
An activated sludge treatment tank that performs activated sludge treatment using aerobic direct nitrogen gasification bacteria on the acid produced treated water obtained by the acid producing treatment to produce biologically treated water and sludge-containing treated water containing activated sludge. When,
Including wastewater treatment equipment.
[13] The wastewater treatment apparatus according to [12], wherein the acid-generating treated water has a pH of 5 or more and less than 8.
[14] An in-tank pH measurement unit for measuring the pH of waste water in the acid generation tank, an acid addition unit for adding acid to the acid generation tank, and an alkali for adding alkali to the acid generation tank An addition unit is provided, and based on the pH measured by the in-bath pH measurement unit, an acid or an alkali is added into the acid generation tank so that the pH of the wastewater can be adjusted to 5 or more and less than 8. [13] The waste water treatment apparatus according to [13].
[15] The wastewater treatment apparatus according to any one of [12] to [14], including separation means for performing solid-liquid separation treatment on the sludge-containing treated water.
[16] The wastewater treatment apparatus according to [15], wherein the separation means is a membrane separation means.
[17] The wastewater treatment apparatus according to [16], wherein the membrane separation means is provided in the activated sludge treatment tank.
[18] The wastewater treatment apparatus according to [16], wherein the membrane separation means is provided at a subsequent stage of the activated sludge treatment tank.
[19] The wastewater treatment apparatus according to [18], including sludge return means for returning a part of the activated sludge separated by the membrane separation means from the membrane separation means to the activated sludge treatment tank.
[20] The wastewater treatment apparatus according to any one of [12] to [19], further including a neutralization tank that performs a neutralization process on the acid generation treated water after the acid generation tank.
[21] The wastewater treatment apparatus according to any one of [12] to [20], further comprising a cell addition means for adding an aerobic direct nitrogen gasification bacterium to the acid generation treated water.
[22] The aerobic direct nitrogen gasifying bacterium is alkaline genus faecalis no. The wastewater treatment apparatus according to any one of [12] to [21], which is 4 strains (FERM P-21814).
本発明の廃水の処理方法および廃水の処理装置によれば、有機物を含み、かつ有機態窒素およびアンモニア態窒素の少なくとも一方を含む廃水の処理において、有機態窒素およびアンモニア態窒素を効率よく除去できる。 According to the wastewater treatment method and the wastewater treatment apparatus of the present invention, organic nitrogen and ammonia nitrogen can be efficiently removed in the treatment of waste water containing organic matter and containing at least one of organic nitrogen and ammonia nitrogen. .
以下、本発明について、実施形態を示して詳細に説明する。ただし、本発明はこれらの実施形態に限定して解釈されるものではない。
なお、本発明において、「有機物」とは、好気的直接窒素ガス化細菌の基質となる有機酸、および酸生成工程において有機酸となる物質(多糖類、脂質等)のことであり、一般的には、多糖類、脂質、クエン酸、酢酸である。この中でも、好気的直接窒素ガス化細菌の基質となる観点から、有機酸が好ましく、酢酸、クエン酸がより好ましい。
また、「有機態窒素」とは、有機成分に含まれる窒素のことであり、一般的にはタンパク質やアミノ酸である。「アンモニア態窒素」とは、窒素成分のうちアンモニウム塩のことであり、前記タンパク質、アミノ酸が酸生成処理により生じたものも含まれる。
「好気的直接窒素ガス化細菌」とは、好気条件下で従属栄養的にアンモニア態窒素を窒素ガス化する微生物である。また、有機態窒素をアンモニア態窒素に変換(酸化)する微生物でもある。
なお、本発明において活性汚泥処理前の廃水を「原水」ともいい、酸生成処理後の廃水を「酸生成処理水」ともいい、メタン発酵処理後の廃水を「メタン発酵処理水」ともいい、活性汚泥処理後の酸生成処理水を「生物処理水」ともいい、膜処理後の汚泥含有処理水(具体的には、濾過膜を透過した生物処理水)を「透過水」ともいう。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments. However, the present invention is not construed as being limited to these embodiments.
In the present invention, the “organic substance” means an organic acid that becomes a substrate for an aerobic direct nitrogen gasification bacterium, and a substance (polysaccharide, lipid, etc.) that becomes an organic acid in the acid generation step. Specifically, they are polysaccharides, lipids, citric acid, and acetic acid. Among these, from the viewpoint of becoming a substrate for aerobic direct nitrogen gasifying bacteria, organic acids are preferable, and acetic acid and citric acid are more preferable.
“Organic nitrogen” means nitrogen contained in an organic component, and is generally a protein or amino acid. “Ammonia nitrogen” is an ammonium salt among nitrogen components, and includes those in which the protein and amino acid are produced by acid generation treatment.
“Aerobic direct nitrogen gasifying bacteria” are microorganisms that gasify ammonia nitrogen nitrogen heterotrophically under aerobic conditions. It is also a microorganism that converts (oxidizes) organic nitrogen to ammonia nitrogen.
In the present invention, waste water before activated sludge treatment is also referred to as `` raw water '', waste water after acid generation treatment is also referred to as `` acid generation treatment water '', waste water after methane fermentation treatment is also referred to as `` methane fermentation treatment water '', The acid-generated treated water after the activated sludge treatment is also referred to as “biologically treated water”, and the sludge-containing treated water after membrane treatment (specifically, the biologically treated water that has passed through the filtration membrane) is also referred to as “permeated water”.
「第一実施形態」
<廃水の処理装置>
本発明の廃水の処理装置は、有機物を含み、かつ有機態窒素およびアンモニア態窒素の少なくとも一方を含む廃水を処理する装置である。
図1は、本発明の第一実施形態の廃水の処理装置1の概略構成図である。なお、図1における寸法比は、説明の便宜上、実際のものとは異なったものである。後述する図2〜3においても同様である。
本実施形態の廃水の処理装置1は、酸生成槽11と、活性汚泥処理槽21と、菌体添加手段30と、アンモニア除去手段40と、膜モジュール52(膜分離手段)と、貯留槽61とを備える。活性汚泥処理槽21は酸生成槽11の後段に設けられている。菌体添加手段30およびアンモニア除去手段40はそれぞれ活性汚泥処理槽21に設けられている。膜モジュール52は活性汚泥処理槽21内に設けられている。貯留槽61は活性汚泥処理槽21の後段に設けられている。
"First embodiment"
<Wastewater treatment equipment>
The wastewater treatment apparatus of the present invention is an apparatus for treating wastewater containing an organic substance and containing at least one of organic nitrogen and ammonia nitrogen.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a wastewater treatment apparatus 1 according to a first embodiment of the present invention. Note that the dimensional ratio in FIG. 1 is different from the actual one for convenience of explanation. The same applies to FIGS.
The wastewater treatment apparatus 1 according to this embodiment includes an
(廃水)
本発明の処理対象となる廃水は、工場、事業所等から排出される被処理水であり、有機物を含み、かつ有機態窒素およびアンモニア態窒素の少なくとも一方を含む。このような廃水の例としては、以下が挙げられる。
(1)有機物と有機態窒素を含み、アンモニア態窒素を含まない廃水。
(2)有機物とアンモニア態窒素とを含み、有機態窒素を含まない廃水。
(3)有機物と有機態窒素とアンモニア態窒素とを含む廃水。
(Waste water)
The wastewater to be treated in the present invention is water to be treated discharged from factories, offices, etc., contains organic matter, and contains at least one of organic nitrogen and ammonia nitrogen. Examples of such waste water include the following.
(1) Waste water containing organic matter and organic nitrogen and not ammonia nitrogen.
(2) Waste water containing organic matter and ammonia nitrogen and not containing organic nitrogen.
(3) Waste water containing organic matter, organic nitrogen, and ammonia nitrogen.
(酸生成槽)
酸生成槽11は、生物学的廃水処理(酸生成菌による嫌気処理)を行うために微生物を充填するものである。具体的には、廃水に対し、有機物から有機酸を生成する酸生成処理を行い、酸生成処理水とする生物学的廃水処理を行うものである。酸生成菌は、メタン発酵における酸生成菌として公知のものであってよい。
(Acid generation tank)
The
酸生成処理とは、廃水中の有機物から有機酸を生成する処理であり、典型的には、メタン発酵処理におけるメタン発酵反応の前段までの反応を行う処理である。酸生成処理では、加水分解反応と酸生成反応とが行われ、廃水に含まれる有機物が有機酸(プロピオン酸、酪酸、酢酸等)にまで分解される。したがって、酸生成処理水はこの有機酸を含む。
メタン発酵処理ではさらにメタン発酵反応が行われ、有機酸がさらに分解される。メタン発酵反応が進むと、有機酸の含有量が低下する。メタン発酵処理水には有機酸は含まれないか、含まれてもわずかである。
したがって、酸生成処理水とは、廃水を酸生成処理したものであって、酸生成処理により生じる有機酸を一定以上の含有量で含むものといえる。
An acid production process is a process which produces | generates an organic acid from the organic substance in wastewater, and is a process which typically performs the reaction to the front | former stage of the methane fermentation reaction in a methane fermentation process. In the acid generation treatment, a hydrolysis reaction and an acid generation reaction are performed, and an organic substance contained in the wastewater is decomposed into an organic acid (propionic acid, butyric acid, acetic acid, etc.). Therefore, the acid generation treated water contains this organic acid.
In the methane fermentation treatment, a methane fermentation reaction is further performed, and the organic acid is further decomposed. As the methane fermentation reaction proceeds, the content of organic acid decreases. Methane fermentation treated water contains no or little organic acid.
Therefore, it can be said that the acid generation treated water is obtained by acid generation treatment of waste water and contains an organic acid generated by the acid generation treatment with a content of a certain level or more.
本発明では、酸生成反応後にメタン発酵反応が進んでいても、有機酸含有量が200mg/L以上である限り、酸生成処理水として取り扱う。
酸生成処理水における有機酸含有量は、典型的には、プロピオン酸、酪酸および酢酸の合計量である。有機酸含有量は、2000mg/L以上が好ましく、3000mg/L以上がより好ましく、4000mg/L以上が特に好ましい。
酸生成処理水における有機酸含有量は、放流処理水(活性汚泥処理水中の)残存有機酸低減の観点では、15000mg/L以下が好ましく、10000mg/L以下が特に好ましい。
したがって、酸生成処理水における有機酸含有量は、200〜15000mg/Lが好ましく、2000〜15000mg/Lがより好ましく、3000〜15000mg/Lがさらに好ましく、4000〜15000mg/Lが特に好ましく、4000〜10000mg/Lが最も好ましい。
有機酸は、好気的直接窒素ガス化細菌の基質として機能する。特に酸生成処理により生じる有機酸は、好気的直接窒素ガス化細菌の基質として有用である。有機酸の含有量が前記下限値以上であれば、好気的直接窒素ガス化細菌によるアンモニア態窒素の窒素ガス化効果が充分に発揮される。
In this invention, even if methane fermentation reaction advances after an acid production | generation reaction, as long as organic acid content is 200 mg / L or more, it treats as acid production process water.
The organic acid content in the acid generation treated water is typically the total amount of propionic acid, butyric acid and acetic acid. The organic acid content is preferably 2000 mg / L or more, more preferably 3000 mg / L or more, and particularly preferably 4000 mg / L or more.
The organic acid content in the acid generation treated water is preferably 15000 mg / L or less, particularly preferably 10,000 mg / L or less, from the viewpoint of reducing the residual organic acid in the discharged treated water (in the activated sludge treated water).
Therefore, the organic acid content in the acid generation treated water is preferably 200 to 15000 mg / L, more preferably 2000 to 15000 mg / L, further preferably 3000 to 15000 mg / L, particularly preferably 4000 to 15000 mg / L, and 4000 to 10,000 mg / L is most preferred.
Organic acids function as substrates for aerobic direct nitrogen gasifying bacteria. In particular, the organic acid produced by the acid generation treatment is useful as a substrate for aerobic direct nitrogen gasifying bacteria. When the content of the organic acid is not less than the lower limit, the nitrogen gasification effect of ammonia nitrogen by the aerobic direct nitrogen gasification bacteria is sufficiently exhibited.
また、酸生成処理水にはアンモニア態窒素も含まれる。このアンモニア態窒素には、廃水に元々含まれているものや、含窒素有機物(有機態窒素)が酸生成処理で分解することにより生じたものがある。
酸生成処理水中のアンモニア態窒素の含有量は、通常、500〜1000mg/L程度である。
Further, the acid generation treated water contains ammonia nitrogen. The ammonia nitrogen includes those originally contained in waste water and those produced by decomposition of nitrogen-containing organic substances (organic nitrogen) by acid generation treatment.
The content of ammonia nitrogen in the acid generation treated water is usually about 500 to 1000 mg / L.
酸生成槽11には、第一の流路12の一端と、第二の流路13の一端とが接続されている。第二の流路13の他端は活性汚泥処理槽21に接続されている。
第一の流路12は、養豚場等から排出された廃水を酸生成槽11に流入させるための流路である。
第二の流路13は、酸生成槽11で生成した酸生成処理水を後段の活性汚泥処理槽21に供給するための流路である。第二の流路13にはポンプ13aが設けられており、ポンプ13aが動作することにより、酸生成処理水が酸生成槽11から活性汚泥処理槽21に供給されるようになっている。
One end of the
The
The
また、酸生成槽11には、槽内pH測定部14、酸添加部15、アルカリ添加部16が設けられている。また、槽内pH測定部14、酸添加部15およびアルカリ添加部16はそれぞれ、制御部17に接続されている。
槽内pH測定部14、酸添加部15およびアルカリ添加部16は、酸生成槽11内のpHを監視し制御するための手段である。pHは、酸生成反応の進みやすさ、メタン発酵反応の進みにくさに影響する。酸生成槽11内のpHを監視し、酸生成反応が進みやすく、かつメタン発酵反応が進みにくいpHとなるように制御することで、メタン発酵反応が進行して有機酸の含有量が低下することを抑制できる。
Further, the
The tank
槽内pH測定部14は、酸生成槽11内の廃水のpHを測定する。槽内pH測定部14としては、各種のpH測定装置を使用できる。
酸添加部15は、酸生成槽11に酸を添加する。酸添加部15は、酸貯蔵タンク15aと、酸供給流路15bと、酸供給流路15bに設けられたポンプ15cとを備える。ポンプ15cが動作することにより、酸貯蔵タンク15a内の酸(酸溶液等)が酸生成槽11に添加されるようになっている。
アルカリ添加部16は、酸生成槽11にアルカリを添加する。アルカリ添加部16は、アルカリ貯蔵タンク16aと、アルカリ供給流路16bと、アルカリ供給流路16bに設けられたポンプ16cとを備える。ポンプ16cが動作することにより、アルカリ貯蔵タンク16a内のアルカリ(アルカリ溶液等)が酸生成槽11に添加されるようになっている。
The in-tank
The
The
制御部17は、槽内pH測定部14で測定されたpHに基づいて酸添加部15およびアルカリ添加部16を制御し、酸生成槽11内の廃水のpHを5以上8未満の範囲内に維持するように構成されている。
酸生成反応に好適なpHは5以上8未満の範囲内、特に5.5以上6.5以下の範囲内である。酸生成槽11内の廃水のpHをこの範囲内に維持することで、酸生成反応が良好に進行する。酸生成槽11内の廃水のpHを前記範囲内に維持すると、生成する酸生成処理水のpHも前記範囲内となる。
制御部17は、例えばCPU(Central Processing Unit)等の演算処理装置を備えるものであってよい。
The
The pH suitable for the acid production reaction is in the range of 5 or more and less than 8, particularly in the range of 5.5 or more and 6.5 or less. By maintaining the pH of the wastewater in the
The
制御部17の動作について説明する。
槽内pH測定部14から制御部17に入力されたpH(酸生成槽11内の廃水のpH)が、予め設定された好適pH範囲の上限よりも高い場合、制御部17は、ポンプ15cの動作を開始させて、酸貯蔵タンク15a内の酸を、酸供給流路15bを経由して酸生成槽11に流入させる。その後、槽内pH測定部14から制御部17に入力されたpHが、好適pH範囲内になれば、ポンプ15cの動作を停止させる。
一方、槽内pH測定部14から制御部17に入力されたpHが、好適pH範囲の下限よりも低い場合、制御部17は、ポンプ16cの動作を開始させて、アルカリ貯蔵タンク16a内のアルカリを、アルカリ供給流路16bを経由して酸生成槽11に流入させる。その後、槽内pH測定部14から制御部17に入力されたpHが、好適pH範囲内になれば、ポンプ16cの動作を停止させる。
なお、制御部17を設けずに、槽内pH測定部14で測定されたpHに基づき、手動でポンプ15c、16cの動作を切り換えるようにしてもよい。
The operation of the
When the pH (pH of waste water in the acid generation tank 11) input from the in-tank
On the other hand, when the pH input from the in-bath
Note that the operation of the
酸生成槽11には、酸生成槽11内の温度、酸化還元電位等の条件を監視し制御する手段が設けられていることが好ましい。これらの条件は、pHに比べて影響は少ないものの、pHと同様に、酸生成反応の進みやすさ、メタン発酵反応の進みにくさに影響する。これらの条件について監視し、酸生成反応が進みやすく、かつメタン発酵反応が進みにくい条件となるように制御することで、メタン発酵反応が進行して有機酸の含有量が低下することを抑制できる。
The
(活性汚泥処理槽)
活性汚泥処理槽21は、生物学的廃水処理(活性汚泥処理)を行うために微生物(活性汚泥)を充填するものである。具体的には、酸生成槽11からの酸生成処理水に対し、好気的直接窒素ガス化細菌を用いて活性汚泥処理を行い、生物処理水および活性汚泥を含む汚泥含有処理水とするものである。
酸生成処理水には、前述のとおり、有機酸およびアンモニア態窒素が含まれる。好気的直接窒素ガス化細菌を用いた活性汚泥処理では、好気的直接窒素ガス化細菌が、酸生成処理水中の有機酸を基質として、好気的にアンモニア態窒素を直接窒素ガス化し、脱窒された酸生成処理水(生物処理水)が得られる。好気的直接窒素ガス化細菌については後で詳しく説明する。
(Activated sludge treatment tank)
The activated
As described above, the acid generation treated water contains an organic acid and ammonia nitrogen. In activated sludge treatment using aerobic direct nitrogen gasification bacteria, aerobic direct nitrogen gasification bacteria directly aerobically convert ammonia nitrogen into nitrogen gas using organic acid in acid generation treated water as a substrate, Denitrified acid production treated water (biologically treated water) is obtained. The aerobic direct nitrogen gasifying bacteria will be described in detail later.
活性汚泥処理槽21には、第二の流路13の他端が接続されており、酸生成処理水が酸生成槽11から活性汚泥処理槽21に供給されるようになっている。
また、活性汚泥処理槽21には、汚泥抜出流路25の一端が接続されている。汚泥抜出流路25には、弁25aが設けられている。
汚泥抜出流路25は、活性汚泥処理槽21から活性汚泥を抜き出すための流路である。一般的に活性汚泥処理槽21内の菌体濃度が高い方が、生物処理性能が高いと想定される。しかし、菌体濃度が高すぎると、膜処理の際、膜モジュール52の閉塞可能性が高まる。そのため、菌体濃度が増加しすぎる場合、弁25aを開とし、汚泥抜出流路25より活性汚泥を排出することで、菌体濃度をコントロールできる。
The other end of the
In addition, one end of a sludge
The sludge
活性汚泥処理槽21内かつ膜モジュール52の下方には、散気装置22が設置されている。散気装置22は、槽内を好気条件に維持するために用いられる。また、本実施形態では、膜モジュール52の洗浄のためにも用いられる。
散気装置22は、空気を活性汚泥処理槽21内に散気する散気管22aと、散気管22aに空気を供給する導入管22bと、空気を送気するブロア22cとを備えている。
散気管22aとしては、ブロア22cから供給される空気を上方へ吐出できるものであれば特に限定されないが、例えば穴あきの単管やメンブレンタイプのものが挙げられる。
An
The
The
活性汚泥処理槽21には、槽内の酸生成処理水のpH、酸化還元電位、水温、アンモニア濃度等を測定する各種測定機器(いずれも図示略)が設置されていてもよい。
特に生物反応においてpH制御は重要であり、槽内の酸生成処理水のpHが酸性化またはアルカリ化した場合には、アルカリまたは酸を添加するための装置をさらに設置し、槽内のpHに応じてアルカリまたは酸を活性汚泥処理槽21に添加することが好ましい。このような装置としては、例えば槽内pH測定部14、酸添加部15、アルカリ添加部16と同様の装置が挙げられる。
The activated
In particular, pH control is important in biological reactions. When the pH of the acid-generating water in the tank is acidified or alkalized, a device for adding alkali or acid is further installed to adjust the pH in the tank. Accordingly, it is preferable to add an alkali or an acid to the activated
(菌体添加手段)
菌体添加手段30は、酸生成処理水に好気的直接窒素ガス化細菌を添加する。
本実施形態の菌体添加手段30は、活性汚泥処理槽21内の酸生成処理水に好気的直接窒素ガス化細菌を添加する。
菌体添加手段30は、菌体貯蔵槽31と、菌体供給流路32とを備える。
菌体貯蔵槽31は、好気的直接窒素ガス化細菌を貯留するものである。
菌体供給流路32の一端は菌体貯蔵槽31に接続し、他端は活性汚泥処理槽21に接続している。菌体供給流路32には、ポンプ32aが設けられている。ポンプ32aが動作することにより、菌体貯蔵槽31内の好気的直接窒素ガス化細菌が活性汚泥処理槽21内に供給されるようになっている。
菌体貯蔵槽31には、菌体貯蔵槽31内温度を適温に維持できるように、加温または冷却機構(図示略)が備えられていることが好ましい。タンク内温度は0〜15℃が好ましい。また、菌体貯蔵槽31においては、好気的直接窒素ガス化細菌を菌体貯蔵槽31内にて培養できるような手段(撹拌手段、曝気手段、培地の添加手段等。いずれも図示略)が設けられていることが好ましい。
(Bacteria addition means)
The cell addition means 30 adds aerobic direct nitrogen gasification bacteria to the acid generation treated water.
The microbial cell addition means 30 of this embodiment adds aerobic direct nitrogen gasification bacteria to the acid production treated water in the activated
The cell addition means 30 includes a
The microbial
One end of the fungus
The
好気的直接窒素ガス化細菌としては、例えば、アルカリゲネス・フェカリスNo.4株(Alcaligenes faecalis No.4)(FERM P−21814)、アルカリゲネス・フェカリスOKK17株(Alcaligenes faecalis OKK17)等のアルカリゲネス属細菌;バチルス・メチロトロフィカス・ストレインL7(Bacillus methylotrophicus strain L7)等のバチルス属細菌等が挙げられる。また、上述した以外にも、好気的直接窒素ガス化細菌として、ロードコックスsp.CPZ24.(Rhodococcus sp.CPZ24.)、アグロバクテリウムsp.LAD9(Agrobacterium sp.LAD9)、シュードモナス・ステュツェリYZN−001(Pseudomonas stutzeri YZN−001)、プロビデンシア・レッツゲリYL(Providencia rettgeri YL)等を用いることができる。これらの好気的直接窒素ガス化細菌はいずれか1種を単独で用いてもよく2種以上を併用してもよい。
好気的直接窒素ガス化細菌としては、培養効率、増殖速度、脱窒効率の点で、アルカリゲネス・フェカリスNo.4株が好ましい。
Examples of the aerobic direct nitrogen gasifying bacterium include Alkaligenes faecalis No. 4 strains (Alcaligenes faecalis No. 4) (FERM P-21814), Alkaligenes faecalis OKK17 strain (Alcaligenes faecalis OKK17), etc .; Examples include bacteria. In addition to the above, as aerobic direct nitrogen gasifying bacteria, Rhodocox sp. CPZ24. (Rhodococcus sp. CPZ24.), Agrobacterium sp. LAD9 (Agrobacterium sp.LAD9), Pseudomonas stutzeri YZN-001 (Pseudomonas stutzeri YZN-001), Providencia retzgeri YL (Providencia rettgeri YL), etc. can be used. Any one of these aerobic direct nitrogen gasifying bacteria may be used alone, or two or more thereof may be used in combination.
As an aerobic direct nitrogen gasifying bacterium, Alkaligenes faecalis No. 1 is used in terms of culture efficiency, growth rate and denitrification efficiency. Four strains are preferred.
(アンモニア除去手段)
アンモニア除去手段40は、第三の流路41と、アンモニア除去装置42とを備える。第三の流路41の一端は活性汚泥処理槽21に接続され、他端は大気開放されている。アンモニア除去装置42は、第三の流路41上に設けられている。
アンモニア除去手段40は、活性汚泥処理槽21内の酸生成処理水から飛散するアンモニアを除去するものである。
活性汚泥処理槽21内の酸生成処理水は、前述のとおり、アンモニア態窒素を高濃度に含む。アンモニア態窒素は好気的直接窒素ガス化細菌により窒素ガス化されるが、アンモニア態窒素の一部は、ストリッピング効果により気体状のアンモニアとして酸生成処理水から飛散する。アンモニア除去手段40は、この飛散したアンモニアを除去する。
酸生成処理水から飛散したアンモニアを含むガスは、第三の流路41を通り、アンモニア除去装置42に導入され、アンモニアが除去された後、大気中に放散される。
アンモニア除去装置42としては、特に限定はないが、触媒等によるアンモニアの酸化分解装置、吸収塔によるアンモニアの吸収装置、アンモニアの燃焼装置等が挙げられる。
(Ammonia removal means)
The
The
The acid generation treated water in the activated
The gas containing ammonia scattered from the acid generation treated water passes through the
The
(膜モジュール)
膜モジュール52は、活性汚泥処理槽21で生成した、生物処理水および活性汚泥を含む汚泥含有処理水に対し、固液分離処理を行う。
膜モジュール52は濾過膜を備え、この濾過膜により、汚泥含有処理水が生物処理水と活性汚泥とに固液分離(膜処理)される。また、本実施形態において膜モジュール52は、活性汚泥処理槽21内に設置されているため、活性汚泥処理槽21内の菌体の濃縮作用による生分解処理性能の向上も期待できる。
また、膜モジュール52には、第四の流路53の一端が接続されている。第四の流路53の他端は貯留槽61に接続されている。第四の流路53にはポンプ53aが設けられている。ポンプ53aが動作することにより、膜モジュール52の濾過膜を透過した透過水(生物処理水)が膜モジュール52から排出され、貯留槽61に供給されるようになっている。
(Membrane module)
The
The
In addition, one end of a
濾過膜としては、濾過能を有するものであれば特に限定されないが、例えば、中空糸膜、平膜、チューブラ膜、モノリス型膜等が挙げられる。これらの中でも、容積充填率が高いことから、中空糸膜が好ましい。
濾過膜として中空糸膜を用いる場合、その材質としては、例えば、セルロース、ポリオレフィン、ポリスルホン、ポリフッ化ビニリデンフロライド(PVDF)、ポリ四フッ化エチレン(PTFE)等が挙げられる。これらの中でも、中空糸膜の材質としては、耐薬品性やpH変化に強い点から、PVDF、PTFEが好ましい。濾過膜としてモノリス型膜を用いる場合は、セラミック製の膜を用いることが好ましい。
濾過膜に形成される微細孔の平均孔径としては、一般に限外濾過膜と呼ばれる膜で0.001〜0.1μm程度であり、一般に精密濾過膜と呼ばれる膜で0.1〜1μm程度である。本発明においては平均孔径が上記範囲内(0.001〜1μm程度)である濾過膜を用いることが好ましい。
The filtration membrane is not particularly limited as long as it has filtration ability, and examples thereof include a hollow fiber membrane, a flat membrane, a tubular membrane, and a monolith membrane. Among these, a hollow fiber membrane is preferable because of its high volume filling rate.
When a hollow fiber membrane is used as the filtration membrane, examples of the material include cellulose, polyolefin, polysulfone, polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), and the like. Among these, as the material for the hollow fiber membrane, PVDF and PTFE are preferable from the viewpoint of chemical resistance and resistance to pH change. When a monolithic membrane is used as the filtration membrane, it is preferable to use a ceramic membrane.
The average pore size of the micropores formed in the filtration membrane is generally about 0.001 to 0.1 μm for a membrane called an ultrafiltration membrane, and about 0.1 to 1 μm for a membrane commonly called a microfiltration membrane. . In the present invention, it is preferable to use a filtration membrane having an average pore diameter within the above range (about 0.001 to 1 μm).
(貯留槽)
貯留槽61は、固液分離処理によって活性汚泥と分離された生物処理水(透過水)を貯留する。
(Reservoir)
The
<廃水の処理方法>
図1に示す廃水の処理装置1を用いた廃水の処理方法では、まず、養豚場等から排出された廃水を、第一の流路12を介して酸生成槽11に流入させる。酸生成槽11内には予め酸生成菌が保持されている。次いで、酸生成槽11内を嫌気条件に維持し、酸生成菌を優先化させ、廃水に対し酸生成処理を行い、酸生成処理水とする(酸生成処理工程)。
<Wastewater treatment method>
In the wastewater treatment method using the wastewater treatment apparatus 1 shown in FIG. 1, first, wastewater discharged from a pig farm or the like is caused to flow into the
次いで、第二の流路13を介して、酸生成処理水を酸生成槽11から活性汚泥処理槽21へ流入させる。次いで、菌体添加手段30により、活性汚泥処理槽21内の酸生成処理水に好気的直接窒素ガス化細菌を添加する(菌体添加工程)。また、活性汚泥処理槽21内の散気装置22を作動させ、槽内を好気条件に維持し、酸生成処理水に対して活性汚泥処理を行い、汚泥含有処理水とする(活性汚泥処理工程)。
Next, the acid generation treatment water is caused to flow from the
活性汚泥処理工程では、酸生成処理水中のアンモニア態窒素が好気的直接窒素ガス化細菌によって窒素ガス化し、酸生成処理水から窒素が除去される。このとき、酸生成処理水中の有機酸は、好気的直接窒素ガス化細菌によって消費される。また、アンモニア態窒素の一部は、ストリッピング効果により気体状のアンモニアとして酸生成処理水から飛散する。そのため、この飛散したアンモニアを含むガスを、活性汚泥処理槽21から第三の流路41を通じてアンモニア除去装置42に導入し、アンモニア除去装置42にてアンモニアを除去する(飛散アンモニア除去工程)。アンモニアが除去されたガスは、その後、大気中に放散される。
In the activated sludge treatment process, the ammonia nitrogen in the acid generation treated water is converted to nitrogen gas by aerobic direct nitrogen gasification bacteria, and nitrogen is removed from the acid generation treated water. At this time, the organic acid in the acid generation treated water is consumed by the aerobic direct nitrogen gasifying bacteria. Moreover, a part of ammonia nitrogen is scattered from acid generation treated water as gaseous ammonia by the stripping effect. Therefore, the gas containing the scattered ammonia is introduced from the activated
次いで、ポンプ53aを作動させ、膜モジュール52内を減圧することによって、活性汚泥処理槽21内の汚泥含有処理水に対して固液分離処理を行う(分離工程)。本実施形態では、分離工程は活性汚泥処理槽21内にて行われる。
固液分離の際、散気装置22から空気を膜モジュール52に導入することによって、膜モジュール52の濾過膜の表面をエアスクラビングにより洗浄しながら、効率よく活性汚泥と生物処理水とを固液分離することができる。
膜モジュール52の濾過膜を透過した生物処理水(透過水)は、膜モジュール52から第四の流路53を介して貯留槽61へ供給され、貯留される。
Next, the
At the time of solid-liquid separation, air is introduced from the
The biologically treated water (permeated water) that has permeated through the filtration membrane of the
酸生成処理工程は、酸生成反応が進みやすく、かつメタン発酵反応が進みにくい条件で行うことが好ましい。メタン発酵反応では、酸生成反応で生じた有機酸がさらに分解され、好気的直接窒素ガス化細菌の基質となる有機酸の含有量が低下する。
酸生成反応が進みやすさ、メタン発酵反応の進みにくさに影響する条件としては、pH、温度等が挙げられる。特にpHの影響は大きい。
It is preferable to perform an acid production | generation process process on the conditions on which an acid production | generation reaction advances easily and methane fermentation reaction does not advance easily. In the methane fermentation reaction, the organic acid generated in the acid generation reaction is further decomposed, and the content of the organic acid that becomes a substrate for the aerobic direct nitrogen gasification bacteria is reduced.
Examples of conditions that affect the ease of the acid production reaction and the difficulty of the methane fermentation reaction include pH and temperature. The influence of pH is particularly great.
酸生成反応におけるpHは、前述の通り、5以上8未満の範囲内が好適であり、5.5以上6.5以下の範囲内が最適である。pHが8未満であれば、メタン発酵反応が進みにくい。pHが5以上であれば、酸生成菌がダメージを受けにくい。
したがって、酸生成処理工程では、酸生成槽11内の廃水のpHを5以上8未満の範囲内、特に5.5以上6.5以下の範囲内に維持することが好ましい。
前記pHを前記範囲内とするために、酸生成処理工程では、例えば、槽内pH測定部14により酸生成槽11内の廃水のpHを常時測定し、必要に応じて酸又はアルカリを添加する。
As described above, the pH in the acid generation reaction is preferably in the range of 5 or more and less than 8, and is preferably in the range of 5.5 or more and 6.5 or less. If the pH is less than 8, the methane fermentation reaction is difficult to proceed. If pH is 5 or more, acid-producing bacteria are not easily damaged.
Therefore, in the acid generation treatment step, it is preferable to maintain the pH of the wastewater in the
In order to set the pH within the above range, in the acid generation treatment step, for example, the pH of the wastewater in the
酸生成反応における温度(酸生成槽11内の温度)は、典型的には、20℃以上40℃未満であり、25〜37℃が好ましい。温度が20℃未満であると、活性がなくなることがあり、40℃以上であると、菌が死滅することがある。 The temperature in the acid generation reaction (the temperature in the acid generation tank 11) is typically 20 ° C. or higher and lower than 40 ° C., and preferably 25 to 37 ° C. If the temperature is lower than 20 ° C, the activity may be lost, and if it is 40 ° C or higher, the bacteria may be killed.
菌体添加工程において、好気的直接窒素ガス化細菌の添加量は、窒素除去性能や菌体沈降分離等の観点から、酸生成処理水の体積当たりの好気的直接窒素ガス化細菌の乾燥質量濃度が、2,000〜20,000mg/Lとなる量が好ましい。 In the cell addition process, the amount of aerobic direct nitrogen gasification bacteria added is determined by the amount of dried aerobic direct nitrogen gasification bacteria per volume of acid-producing water from the viewpoint of nitrogen removal performance and cell sedimentation separation. The amount by which the mass concentration is 2,000 to 20,000 mg / L is preferred.
活性汚泥処理工程において、活性汚泥処理槽21内の菌体濃度は、MLSS(Mixed Liquor Suspended Solid)濃度として、2000〜20000mg/Lが好ましく、5000〜10000mg/Lが好ましい。
活性汚泥処理槽21内のpHは、7〜9が好ましい。
活性汚泥処理槽21内の温度は、20〜35℃が好ましい。
In the activated sludge treatment step, the bacterial cell concentration in the activated
The pH in the activated
The temperature in the activated
<作用効果>
以上説明した本発明の第一実施形態の廃水の処理装置および廃水の処理方法にあっては、廃水に対して酸生成処理を行い、得られた酸生成処理水に対して好気的直接窒素ガス化細菌を用いた活性汚泥処理を行う。酸生成処理水は、メタン発酵処理水に比べて、好気的直接窒素ガス化細菌の良好な基質となる有機酸の含有量が多い。そのため、活性汚泥処理の際、追加で有機酸を添加しなくても、好気的直接窒素ガス化細菌を効率的に作用させることができ、効率的に窒素除去を行うことができる。
したがって、活性汚泥処理で生じた汚泥含有処理水に対する固液分離処理により得られる生物処理水は、充分に窒素含有量が少ないものとなる。
<Effect>
In the wastewater treatment apparatus and wastewater treatment method of the first embodiment of the present invention described above, acid generation treatment is performed on the wastewater, and aerobic direct nitrogen is obtained for the obtained acid generation treatment water. Activated sludge treatment using gasified bacteria. Compared to methane fermentation treated water, the acid-generated treated water has a higher content of organic acids that are good substrates for aerobic direct nitrogen gasifying bacteria. Therefore, in the activated sludge treatment, aerobic direct nitrogen gasification bacteria can be efficiently acted without additional organic acid addition, and nitrogen can be efficiently removed.
Therefore, the biologically treated water obtained by the solid-liquid separation treatment with respect to the sludge-containing treated water generated by the activated sludge treatment has a sufficiently low nitrogen content.
特に、本実施形態では、固液分離処理に用いられる分離手段が、活性汚泥処理槽21内に設けられた膜モジュール52(膜分離手段)であるため、活性汚泥処理槽21から好気的直接窒素ガス化細菌が流出しにくく、活性汚泥処理槽内の菌体量を充分に維持できる。したがって、好気的直接窒素ガス化細菌をより効率的に作用させることができ、窒素除去の効率がより優れる。
また、本実施形態では、アンモニア除去手段40によって酸生成処理水から飛散したアンモニアを除去するようにしている。そのため、飛散したアンモニアが酸生成処理水に再度溶解してアンモニア態窒素の濃度が高まることを抑制でき、窒素除去の効率がより優れる。
In particular, in the present embodiment, since the separation means used for the solid-liquid separation treatment is the membrane module 52 (membrane separation means) provided in the activated
In the present embodiment, the ammonia removal means 40 removes the ammonia scattered from the acid generation treated water. Therefore, it is possible to suppress the scattered ammonia from re-dissolving in the acid generation treated water and increasing the concentration of ammonia nitrogen, and the nitrogen removal efficiency is further improved.
「第二実施形態」
<廃水の処理装置>
図2は、本発明の第二実施形態の廃水の処理装置2の概略構成図である。なお、以下に示す実施形態においては、第一実施形態と同じ構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。
本実施形態の廃水の処理装置2は、酸生成槽11と、活性汚泥処理槽21と、菌体添加手段30と、アンモニア除去手段40と、膜分離手段50と、汚泥返送手段55と、貯留槽61とを備える。活性汚泥処理槽21は酸生成槽11の後段に設けられている。菌体添加手段30およびアンモニア除去手段40はそれぞれ活性汚泥処理槽21に設けられている。膜分離手段50は活性汚泥処理槽21の後段に設けられている。汚泥返送手段55は、膜分離手段50と活性汚泥処理槽21とを連絡している。貯留槽61は膜分離手段50の後段に設けられている。
膜分離手段50は、膜分離槽51と、膜分離槽51内に設置された膜モジュール52と、膜モジュール52の下方に設置された、膜洗浄用の散気装置54とを備える。
"Second embodiment"
<Wastewater treatment equipment>
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the wastewater treatment apparatus 2 according to the second embodiment of the present invention. In the embodiment described below, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
The wastewater treatment apparatus 2 of the present embodiment includes an
The membrane separation means 50 includes a
(酸生成槽)
本実施形態の酸生成槽11は、第一実施形態の酸生成槽11と同じである。
(Acid generation tank)
The
(活性汚泥処理槽)
本実施形態の活性汚泥処理槽21は、槽内に膜モジュール52が設けられていない点、第五の流路27の一端が接続されている点、および汚泥返送手段55の汚泥返送流路55aの一端が接続されている点以外は、第一実施形態の活性汚泥処理槽21と同じである。第五の流路27の他端は、膜分離手段50の膜分離槽51に接続されている。
第五の流路27は、活性汚泥処理槽21内の活性汚泥含有水を膜分離槽51に流入させるための流路である。
(Activated sludge treatment tank)
The activated
The
(菌体添加手段)
本実施形態の菌体添加手段30は、第一実施形態の菌体添加手段30と同じである。
(Bacteria addition means)
The microbial cell addition means 30 of this embodiment is the same as the microbial cell addition means 30 of the first embodiment.
(アンモニア除去手段)
本実施形態のアンモニア除去手段40は、第一実施形態のアンモニア除去手段40と同じである。
(Ammonia removal means)
The ammonia removal means 40 of this embodiment is the same as the ammonia removal means 40 of the first embodiment.
(膜分離手段)
膜分離槽51は、活性汚泥処理槽21から送られた、活性汚泥および生物処理水を含む汚泥含有処理水を溜めるものである。
本実施形態の膜モジュール52は、第一実施形態の膜モジュール52と同じである。
散気装置54は、空気を膜分離槽51内に散気する散気管54aと、散気管54aに空気を供給する導入管54bと、空気を送気するブロア54cとを備えている。散気管54aとしては、第一実施形態の散気装置22の散気管22aと同様のものが挙げられる。
(Membrane separation means)
The
The
The
(汚泥返送手段)
汚泥返送手段55は、膜分離手段50で分離した活性汚泥の一部を膜分離手段50から活性汚泥処理槽21に返送する。
汚泥返送手段55は、汚泥返送流路55aと、汚泥返送流路55aに設けられたポンプ55bとを備える。汚泥返送流路55aは、膜分離槽51内の汚泥含有処理水の一部を膜分離槽51から排出し、活性汚泥処理槽21に流入(供給)させるための流路である。ポンプ55bを動作させることにより、膜分離槽51内の汚泥含有処理水の一部を膜分離槽51から活性汚泥処理槽21に返送できるようになっている。
(Sludge return means)
The sludge return means 55 returns a part of the activated sludge separated by the membrane separation means 50 from the membrane separation means 50 to the activated
The sludge return means 55 includes a sludge
(貯留槽)
本実施形態の貯留槽61は、第一実施形態の貯留槽61と同じである。
(Reservoir)
The
<廃水の処理方法>
図2に示す廃水の処理装置2を用いた廃水の処理方法では、まず、養豚場等から排出された廃水を、第一の流路12を介して酸生成槽11に流入させる。酸生成槽11内には予め酸生成菌が保持されている。次いで、酸生成槽11内を嫌気条件に維持し、廃水に対し酸生成処理を行い、酸生成処理水とする(酸生成処理工程)。
<Wastewater treatment method>
In the wastewater treatment method using the wastewater treatment apparatus 2 shown in FIG. 2, first, wastewater discharged from a pig farm or the like is caused to flow into the
次いで、第二の流路13を介して、酸生成処理水を酸生成槽11から活性汚泥処理槽21へ流入させる。次いで、菌体添加手段30により、活性汚泥処理槽21内の酸生成処理水に好気的直接窒素ガス化細菌を添加する(菌体添加工程)。また、活性汚泥処理槽21内の散気装置22を作動させ、槽内を好気条件に維持し、酸生成処理水に対して活性汚泥処理を行い、汚泥含有処理水とする(活性汚泥処理工程)。
Next, the acid generation treatment water is caused to flow from the
活性汚泥処理工程では、前述のように、アンモニア態窒素の一部がストリッピング効果により気体状のアンモニアとして酸生成処理水から飛散する。そのため、この飛散したアンモニアを含むガスを、活性汚泥処理槽21から第三の流路41を通じてアンモニア除去装置42に導入し、アンモニア除去装置42にてアンモニアを除去する(飛散アンモニア除去工程)。アンモニアが除去されたガスは、その後、大気中に放散される。
In the activated sludge treatment process, as described above, a part of the ammonia nitrogen is scattered from the acid generation treated water as gaseous ammonia by the stripping effect. Therefore, the gas containing the scattered ammonia is introduced from the activated
次いで、活性汚泥処理された酸生成処理水(生物処理水)を活性汚泥と共に汚泥含有処理水として第五の流路27を介して膜分離槽51に流入させる。ポンプ53aを作動させ、膜モジュール52内を減圧にすることによって、膜分離槽51内の汚泥含有処理水に対して固液分離処理を行う(分離工程)。
固液分離の際、散気装置54から空気を膜モジュール52に導入することによって、膜モジュール52の濾過膜の表面をエアスクラビングにより洗浄しながら、効率よく固液分離を行うことができる。
また、膜分離槽51内の活性汚泥含有水の一部を汚泥返送手段55によって活性汚泥処理槽21に返送する(汚泥返送工程)。
膜モジュール52の濾過膜を透過した生物処理水(透過水)は、膜モジュール52から第四の流路53を介して貯留槽61へ供給され、貯留される。
Next, the activated sludge-treated acid generation treated water (biologically treated water) is allowed to flow into the
When solid-liquid separation is performed, air is introduced into the
Further, part of the activated sludge-containing water in the
The biologically treated water (permeated water) that has permeated through the filtration membrane of the
酸生成処理工程、菌体添加工程、活性汚泥処理工程それぞれにおける好ましい条件は、第一実施形態の廃水の処理方法と同じである。
汚泥返送工程において、膜分離手段50から活性汚泥処理槽21への返送汚泥量は、一般的に、処理水量の1〜5倍とすることが好ましい。
Preferred conditions in each of the acid generation treatment step, the fungus body addition step, and the activated sludge treatment step are the same as the wastewater treatment method of the first embodiment.
In the sludge return step, the amount of returned sludge from the membrane separation means 50 to the activated
<作用効果>
以上説明した本発明の第二実施形態の廃水の処理装置および廃水の処理方法にあっては、廃水に対して酸生成処理を行い、得られた酸生成処理水に対して好気的直接窒素ガス化細菌を用いた活性汚泥処理を行うため、第一実施形態と同様に、活性汚泥処理の際、追加で有機酸を添加しなくても、好気的直接窒素ガス化細菌を効率的に作用させることができ、効率的に窒素除去を行うことができる。
<Effect>
In the wastewater treatment apparatus and wastewater treatment method of the second embodiment of the present invention described above, acid generation treatment is performed on the wastewater, and aerobic direct nitrogen is obtained with respect to the acid generation treatment water obtained. In order to perform activated sludge treatment using gasified bacteria, the aerobic direct nitrogen gasifying bacteria can be efficiently removed without adding additional organic acid during the activated sludge treatment as in the first embodiment. Therefore, nitrogen can be removed efficiently.
また、本実施形態では、固液分離処理が、活性汚泥処理槽21の後段の膜分離槽51内にて行われるため、固液分離処理が活性汚泥処理槽21内で行われる場合に比べて、菌体量の維持、処理水質の安定化が容易である利点がある。
特に、本実施形態では、膜分離槽51内の活性汚泥の一部を活性汚泥処理槽21に返送する汚泥返送手段を備えるため、活性汚泥処理槽21内の菌体量を充分に維持できる。したがって、好気的直接窒素ガス化細菌をより効率的に作用させることができ、窒素除去の効率がより優れる。
また、本実施形態では、アンモニア除去手段40によって酸生成処理水から飛散したアンモニアを除去するようにしている。そのため、飛散したアンモニアが酸生成処理水に再度溶解してアンモニア態窒素の濃度が高まることを抑制でき、窒素除去の効率がより優れる。
Moreover, in this embodiment, since the solid-liquid separation process is performed in the
In particular, in this embodiment, since the sludge returning means for returning a part of the activated sludge in the
In the present embodiment, the ammonia removal means 40 removes the ammonia scattered from the acid generation treated water. Therefore, it is possible to suppress the scattered ammonia from re-dissolving in the acid generation treated water and increasing the concentration of ammonia nitrogen, and the nitrogen removal efficiency is further improved.
「第三実施形態」
<廃水の処理装置>
図3は、本発明の第三実施形態の廃水の処理装置3の概略構成図である。
本実施形態の廃水の処理装置3は、酸生成槽11と、中和槽71と、活性汚泥処理槽21と、菌体添加手段30と、アンモニア除去手段40と、膜モジュール52(膜分離手段)と、貯留槽61とを備える。中和槽71は、酸生成槽11の後段に設けられている。活性汚泥処理槽21は中和槽71の後段に設けられている。菌体添加手段30およびアンモニア除去手段40はそれぞれ活性汚泥処理槽21に設けられている。膜モジュール52は活性汚泥処理槽21内に設けられている。貯留槽61は活性汚泥処理槽21の後段に設けられている。
"Third embodiment"
<Wastewater treatment equipment>
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the
The
(酸生成槽)
本実施形態の酸生成槽11は、第一実施形態の酸生成槽11と同じである。
(Acid generation tank)
The
(中和槽)
中和槽71は、酸生成槽11からの酸生成処理水に対して中和処理を行う。
酸生成処理における好適なpHは前記のとおり5以上8未満である。一方、好気的直接窒素ガス化細菌を用いた活性汚泥処理における好適なpHは7〜9であり、このpHが低すぎると、好気的直接窒素ガス化細菌によるアンモニア態窒素の窒素ガス化効果が充分ではない。そこで、酸生成処理水のpHが、活性汚泥処理における好適なpHに対して低すぎる場合には、中和槽71で酸生成処理水に対して中和処理し、そのpHを、活性汚泥処理における好適なpHの範囲内に調整する。
(Neutralization tank)
The
A suitable pH in the acid generation treatment is 5 or more and less than 8 as described above. On the other hand, the preferred pH in activated sludge treatment using aerobic direct nitrogen gasifying bacteria is 7-9, and if this pH is too low, nitrogen gasification of ammonia nitrogen by aerobic direct nitrogen gasifying bacteria The effect is not enough. Therefore, when the pH of the acid generation treated water is too low with respect to a suitable pH in the activated sludge treatment, the acid generation treated water is neutralized in the
中和槽71には、第二の流路13の他端と、第六の流路72の一端とが接続されている。第六の流路72の他端は活性汚泥処理槽21に接続されている。
本実施形態において、第二の流路13は、酸生成槽11で生成した酸生成処理水を後段の中和槽71に供給するための流路である。
第六の流路72は、中和槽71で必要に応じて中和処理された酸生成処理水を後段の活性汚泥処理槽21に流入させるための流路である。
The other end of the
In the present embodiment, the
The
また、中和槽71には、槽内pH測定部74、酸添加部75、アルカリ添加部76が設けられている。また、槽内pH測定部74、酸添加部75およびアルカリ添加部76はそれぞれ、制御部77に接続されている。
槽内pH測定部74、酸添加部75およびアルカリ添加部76は、中和槽71内のpHを監視し制御するための手段である。
Further, the
The tank
槽内pH測定部74は、中和槽71内の酸生成処理水のpHを測定する。槽内pH測定部74としては、各種のpH測定装置を使用できる。
酸添加部75は、中和槽71に酸を添加する。酸添加部75は、酸貯蔵タンク75aと、酸供給流路75bと、酸供給流路75bに設けられたポンプ75cとを備える。ポンプ75cが動作することにより、酸貯蔵タンク75a内の酸(酸溶液等)が中和槽71に添加されるようになっている。
アルカリ添加部76は、中和槽71にアルカリを添加する。アルカリ添加部76は、アルカリ貯蔵タンク76aと、アルカリ供給流路76bと、アルカリ供給流路76bに設けられたポンプ76cとを備える。ポンプ76cが動作することにより、アルカリ貯蔵タンク76a内のアルカリ(アルカリ溶液等)が中和槽71に添加されるようになっている。
The in-tank
The
The
制御部77は、槽内pH測定部74で測定されたpHに基づいて酸添加部75およびアルカリ添加部76を制御し、中和槽71内の酸生成処理水のpHを6〜9の範囲内、好ましくは7〜9の範囲内に維持するように構成されている。
制御部77は、例えばCPU等の演算処理装置を備えるものであってよい。
制御部77の動作は、pHの範囲が異なる以外は、制御部17の動作と同様である。
なお、制御部77を設けずに、槽内pH測定部74で測定されたpHに基づき、手動でポンプ75c、76cの動作を切り換えるようにしてもよい。
The
The
The operation of the
The operation of the
(活性汚泥処理槽)
本実施形態の活性汚泥処理槽21は、第二の流路13の代わりに第六の流路72の一端が接続されている点以外は、第一実施形態の活性汚泥処理槽21と同じである。
(Activated sludge treatment tank)
The activated
(菌体添加手段)
本実施形態の菌体添加手段30は、第一実施形態の菌体添加手段30と同じである。
(Bacteria addition means)
The microbial cell addition means 30 of this embodiment is the same as the microbial cell addition means 30 of the first embodiment.
(アンモニア除去手段)
本実施形態のアンモニア除去手段40は、第一実施形態のアンモニア除去手段40と同じである。
(Ammonia removal means)
The ammonia removal means 40 of this embodiment is the same as the ammonia removal means 40 of the first embodiment.
(膜モジュール)
本実施形態の膜モジュール52は、第一実施形態の膜モジュール52と同じである。
(Membrane module)
The
(貯留槽)
本実施形態の貯留槽61は、第一実施形態の貯留槽61と同じである。
(Reservoir)
The
<廃水の処理方法>
図3に示す廃水の処理装置3を用いた廃水の処理方法では、まず、養豚場等から排出された廃水を、第一の流路12を介して酸生成槽11に流入させる。酸生成槽11内には予め酸生成菌が保持されている。次いで、酸生成槽11内を嫌気条件に維持し、廃水に対し酸生成処理を行い、酸生成処理水とする(酸生成処理工程)。
次いで、第二の流路13を介して、酸生成処理水を酸生成槽11から中和槽71へ流入させる。次いで、酸生成処理水に対して中和処理を行う(中和工程)。
<Wastewater treatment method>
In the wastewater treatment method using the
Next, the acid generation treatment water is caused to flow from the
次いで、第六の流路72を介して、中和処理された酸生成処理水を中和槽71から活性汚泥処理槽21へ流入させる。次いで、菌体添加手段30により、活性汚泥処理槽21内の酸生成処理水に好気的直接窒素ガス化細菌を添加する(菌体添加工程)。また、活性汚泥処理槽21内の散気装置22を作動させ、槽内を好気条件に維持し、酸生成処理水に対して活性汚泥処理を行い、汚泥含有処理水とする(活性汚泥処理工程)。
Subsequently, the neutralized acid generation treated water is caused to flow from the
活性汚泥処理工程では、前述のように、アンモニア態窒素の一部がストリッピング効果により気体状のアンモニアとして酸生成処理水から飛散するため、この飛散したアンモニアを含むガスを、活性汚泥処理槽21から第三の流路41を通じてアンモニア除去装置42に導入し、アンモニア除去装置42にてアンモニアを除去する(飛散アンモニア除去工程)。アンモニアが除去されたガスは、その後、大気中に放散される。
In the activated sludge treatment process, as described above, a part of the ammonia nitrogen is scattered from the acid generation treated water as gaseous ammonia by the stripping effect, and thus the gas containing the scattered ammonia is used as the activated
次いで、ポンプ53aを作動させ、膜モジュール52内を減圧することによって、活性汚泥処理槽21内の汚泥含有処理水に対して固液分離処理を行う(分離工程)。本実施形態では、分離工程は活性汚泥処理槽21内にて行われる。
固液分離の際、散気装置22から空気を膜モジュール52に導入することによって、膜モジュール52の濾過膜の表面をエアスクラビングにより洗浄しながら、効率よく活性汚泥と生物処理水とを固液分離することができる。
膜モジュール52の濾過膜を透過した生物処理水(透過水)は、膜モジュール52から第四の流路53を介して貯留槽61へ供給され、貯留される。
Next, the
At the time of solid-liquid separation, air is introduced from the
The biologically treated water (permeated water) that has permeated through the filtration membrane of the
酸生成処理工程、菌体添加工程、活性汚泥処理工程それぞれにおける好ましい条件は、第一実施形態の廃水の処理方法と同じである。 Preferred conditions in each of the acid generation treatment step, the fungus body addition step, and the activated sludge treatment step are the same as the wastewater treatment method of the first embodiment.
<作用効果>
以上説明した本発明の第三実施形態の廃水の処理装置および廃水の処理方法にあっては、廃水に対して酸生成処理を行い、得られた酸生成処理水に対して好気的直接窒素ガス化細菌を用いた活性汚泥処理を行うため、第一実施形態と同様に、活性汚泥処理の際、追加で有機酸を添加しなくても、好気的直接窒素ガス化細菌を効率的に作用させることができ、効率的に窒素除去を行うことができる。
<Effect>
In the wastewater treatment apparatus and wastewater treatment method of the third embodiment of the present invention described above, acid generation treatment is performed on the wastewater, and aerobic direct nitrogen is obtained with respect to the acid generation treatment water obtained. In order to perform activated sludge treatment using gasified bacteria, the aerobic direct nitrogen gasifying bacteria can be efficiently removed without adding additional organic acid during the activated sludge treatment as in the first embodiment. Therefore, nitrogen can be removed efficiently.
特に、本実施形態では、活性汚泥処理の前に酸生成処理水に対して中和処理を行うため、活性汚泥処理を好適なpHで行うことができ、窒素除去の効率がより優れる。
また、本実施形態では、固液分離処理に用いられる分離手段が、活性汚泥処理槽21内に設けられた膜モジュール52(膜分離手段)であるため、活性汚泥処理槽21から好気的直接窒素ガス化細菌が流出しにくく、活性汚泥処理槽内の菌体量を充分に維持できる。したがって、好気的直接窒素ガス化細菌をより効率的に作用させることができ、窒素除去の効率がより優れる。
また、本実施形態では、アンモニア除去手段40によって酸生成処理水から飛散したアンモニアを除去するようにしている。そのため、飛散したアンモニアが酸生成処理水に再度溶解してアンモニア態窒素の濃度が高まることを抑制でき、窒素除去の効率がより優れる。
In particular, in this embodiment, since neutralization treatment is performed on the acid generation treated water before the activated sludge treatment, the activated sludge treatment can be performed at a suitable pH, and the nitrogen removal efficiency is more excellent.
Moreover, in this embodiment, since the separation means used for the solid-liquid separation treatment is the membrane module 52 (membrane separation means) provided in the activated
In the present embodiment, the ammonia removal means 40 removes the ammonia scattered from the acid generation treated water. Therefore, it is possible to suppress the scattered ammonia from re-dissolving in the acid generation treated water and increasing the concentration of ammonia nitrogen, and the nitrogen removal efficiency is further improved.
「他の実施形態」
本発明の廃水の処理装置および廃水の処理方法は、上述した実施形態に限定されない。
例えば、第一実施形態〜第三実施形態において、好気的直接窒素ガス化細菌は、第一の流路12を流れる廃水に添加されてもよい。第三実施形態において、好気的直接窒素ガス化細菌は、中和槽71内の酸生成処理水または第六の流路72を流れる酸生成処理水に添加されてもよい。
酸生成処理水に、酢酸等の有機酸が添加されてもよい。有機酸は、酸型でもよく塩型(ナトリウム塩等)でもよい。ただし、本発明においては、有機酸を添加しなくても、好気的直接窒素ガス化細菌によるアンモニア態窒素の窒素ガス化効果を充分に発揮させることができる。
"Other embodiments"
The wastewater treatment apparatus and wastewater treatment method of the present invention are not limited to the above-described embodiments.
For example, in the first embodiment to the third embodiment, the aerobic direct nitrogen gasifying bacteria may be added to the wastewater flowing through the
An organic acid such as acetic acid may be added to the acid generation treated water. The organic acid may be in an acid form or a salt form (sodium salt or the like). However, in the present invention, the nitrogen gasification effect of ammonia nitrogen by aerobic direct nitrogen gasification bacteria can be sufficiently exhibited without adding an organic acid.
固液分離処理に用いられる分離手段は、膜分離手段に限定されず、膜分離手段以外の分離手段であってもよい。例えば第二実施形態における膜分離手段50の代わりに、沈降槽を用いてもよい。好気的直接窒素ガス化細菌の菌濃度維持の点では、膜分離手段が好ましい。
第一実施形態〜第三実施形態において、酸生成槽11の上流に原水貯留槽を設け、廃水を酸生成処理する前に一旦貯留してもよい。廃水を酸生成処理する前に貯留しておくことで、原水水量または原水水質の変動を均一化することができる。
The separation means used for the solid-liquid separation process is not limited to the membrane separation means, and may be a separation means other than the membrane separation means. For example, a sedimentation tank may be used instead of the membrane separation means 50 in the second embodiment. Membrane separation means is preferable in terms of maintaining the concentration of aerobic direct nitrogen gasifying bacteria.
In the first embodiment to the third embodiment, a raw water storage tank may be provided upstream of the
以下、本発明を実施例により更に詳しく説明する。ただし、本発明はこれらに限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to these.
「実施例1〜4、比較例1〜2」
酵素製造廃水の嫌気処理(酸生成処理またはメタン発酵処理)で生じた嫌気処理水(有機酸含有量が異なる2種の酸生成処理水およびメタン発酵処理水)を使用して、以下のような検討を行った。
下記の試験方法で、表1に示す試験条件で、好気的直接窒素ガス化細菌による窒素除去性能を評価する試験を行った。
各試験条件は、評価対象とする嫌気処理水の種類、嫌気処理水に対する酢酸ナトリウム(有機酸)の添加の有無を変えたものである。
使用した嫌気処理水における有機酸含有量(プロピオン酸、酪酸および酢酸の合計量)、アンモニア態窒素の含有量はそれぞれ以下のとおりであった。
酸生成処理水A:有機酸含有量3800mg/L、アンモニア態窒素の含有量1000mg/L。
酸生成処理水B:有機酸含有量400mg/L、アンモニア態窒素の含有量1000mg/L。
メタン発酵処理水:有機酸含有量0mg/L、アンモニア態窒素の含有量1000mg/L。
"Examples 1-4, Comparative Examples 1-2"
Using anaerobic treated water (two types of acid producing treated water and methane fermented treated water with different organic acid contents) generated by anaerobic treatment (acid production treatment or methane fermentation treatment) of enzyme production wastewater, the following Study was carried out.
A test for evaluating nitrogen removal performance by aerobic direct nitrogen gasifying bacteria was performed under the test conditions shown in Table 1 by the following test method.
Each test condition changes the kind of anaerobic treated water to be evaluated and whether or not sodium acetate (organic acid) is added to the anaerobic treated water.
The organic acid content (total amount of propionic acid, butyric acid and acetic acid) and ammonia nitrogen content in the anaerobic treated water used were as follows.
Acid production treated water A: organic acid content 3800 mg / L, ammonia nitrogen content 1000 mg / L.
Acid production treated water B: organic acid content 400 mg / L, ammonia nitrogen content 1000 mg / L.
Methane fermentation treated water: organic acid content 0 mg / L, ammonia nitrogen content 1000 mg / L.
(試験方法)
1Lの三角フラスコに、嫌気処理水を350mL採取し、好気的直接窒素ガス化細菌を添加した。試験条件に応じて、酢酸ナトリウムを添加した。酢酸ナトリウムを添加する場合(有機酸の後添加ありの場合)、その添加量は、2000mg/Lとした。
次いで、振とう時間48時間、温度25℃、振とう速度120rpmの条件でフラスコを振とうさせた。好気的直接窒素ガス化細菌としては、特開2002−199875号公報に記載の通り培養したアルカリゲネス・フェカリスNo.4株(FERM P−21814)を添加した。
48時間の振とう後、フラスコ内の液(生物処理水)をサンプリングし、下記の測定方法により全窒素濃度を測定した。測定結果から、下記式により全窒素(TN)除去率を算出した。
TN除去率(%)=(嫌気処理水の全窒素濃度−生物処理水の全窒素濃度)
(Test method)
350 mL of anaerobic treated water was collected in a 1 L Erlenmeyer flask, and aerobic direct nitrogen gasifying bacteria were added. Depending on the test conditions, sodium acetate was added. When sodium acetate was added (when organic acid was added afterwards), the amount added was 2000 mg / L.
Next, the flask was shaken under the conditions of a shaking time of 48 hours, a temperature of 25 ° C., and a shaking speed of 120 rpm. As an aerobic direct nitrogen gasifying bacterium, Alkaligenes faecalis No. cultivated as described in JP-A-2002-199875. Four strains (FERM P-21814) were added.
After shaking for 48 hours, the liquid (biologically treated water) in the flask was sampled, and the total nitrogen concentration was measured by the following measurement method. From the measurement results, the total nitrogen (TN) removal rate was calculated by the following formula.
TN removal rate (%) = (total nitrogen concentration of anaerobic treated water-total nitrogen concentration of biological treated water)
(全窒素濃度の測定方法)
全窒素濃度は、全有機体炭素分析装置(株式会社三菱化学アナリテック製、「TOC−300V」)の後段に接続した、窒素検出器(株式会社三菱化学アナリテック製、「ND−210型」)を用いて測定した。本装置の測定方法は、酸化分解−化学発光法(減圧法)とした。
(Measurement method of total nitrogen concentration)
The total nitrogen concentration is a nitrogen detector (“ND-210 type” manufactured by Mitsubishi Chemical Analytech Co., Ltd.) connected to the rear stage of the total organic carbon analyzer (“TOC-300V” manufactured by Mitsubishi Chemical Analytech Co., Ltd.). ). The measuring method of this apparatus was an oxidative decomposition-chemiluminescence method (decompression method).
表1に試験結果を示す。 Table 1 shows the test results.
有機酸の後添加を行わなかった実施例1〜2および比較例1の対比から、酸生成処理水に対して好気的直接窒素ガス化細菌による処理を行った実施例1〜2においては、メタン発酵処理水に対して好気的直接窒素ガス化細菌による処理を行った比較例1に比べて、優れた窒素除去性能(好気的直接窒素ガス化細菌によるアンモニア態窒素の窒素ガス化効果)が得られたことがわかる。
有機酸の後添加を行った実施例3〜4および比較例2の対比においても同様の傾向が見られた。
From the comparison of Examples 1-2 and Comparative Example 1 in which no post-addition of an organic acid was performed, in Examples 1-2 where the treatment with aerobic direct nitrogen gasifying bacteria was performed on the acid-generated treated water, Compared with Comparative Example 1 in which methane fermentation treated water was treated with aerobic direct nitrogen gasifying bacteria, it has superior nitrogen removal performance (nitrogen gasification effect of ammonia nitrogen by aerobic direct nitrogen gasifying bacteria ) Is obtained.
The same tendency was observed in the comparison of Examples 3 to 4 and Comparative Example 2 in which the organic acid was added afterwards.
以上説明したように、前段に嫌気処理、後段に好気的直接窒素ガス化細菌を利用した活性汚泥処理を行う廃水処理の場合、嫌気処理において、特開2014−50767号公報に記載のようにメタン発酵反応まで反応を進行させるのではなく、有機酸を有機酸まで分解する酸生成反応までの反応を行うことにより、好気的直接窒素ガス化細菌の基質となる有機酸が後段の活性汚泥処理槽に供給されることとなり、好気的直接窒素ガス化細菌効率的を効率よく作用させることが可能となる。 As described above, in the case of wastewater treatment in which an anaerobic treatment is performed in the former stage and an activated sludge treatment using an aerobic direct nitrogen gasifying bacterium is carried out in the latter stage, as described in JP-A-2014-50767 Instead of allowing the reaction to proceed to the methane fermentation reaction, the reaction to the acid generation reaction that decomposes the organic acid into an organic acid is carried out, so that the organic acid that becomes the substrate for the aerobic direct nitrogen gasification bacteria becomes the activated sludge in the subsequent stage. It will be supplied to a processing tank, and it becomes possible to make aerobic direct nitrogen gasification bacteria efficient work efficiently.
したがって、本発明によれば、特開2014−50767号公報に記載の方法に比べて、好気的直接窒素ガス化細菌を有効に作用させることが可能であり、生物反応効率も向上させることできる。さらに、従来のメタン発酵において主流である、酸生成槽、メタン発酵槽の二相式処理装置を用いた嫌気処理が、酸生成槽のみの一相式処理装置で処理可能となり、それによって装置のコンパクト化、好気的直接窒素ガス化細菌の活性向上のための有機酸添加量の削減によるランニングコスト削減効果も期待できる。 Therefore, according to the present invention, compared to the method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-50767, aerobic direct nitrogen gasification bacteria can be effectively acted, and the biological reaction efficiency can be improved. . Furthermore, the anaerobic treatment using a two-phase treatment apparatus of an acid generation tank and a methane fermentation tank, which is the mainstream in conventional methane fermentation, can be processed by a single-phase treatment apparatus only for the acid generation tank, thereby Expected to reduce running costs by reducing the amount of organic acid added to improve the activity of compact and aerobic direct nitrogen gasification bacteria.
1 廃水の処理装置、2 廃水の処理装置、3 廃水の処理装置、11 酸生成槽、12 第一の流路、13 第二の流路、13a ポンプ、14 槽内pH測定部、15 酸添加部、15a 酸貯蔵タンク、15b 酸供給流路、15c ポンプ、16 アルカリ添加部、16a アルカリ貯蔵タンク、16b アルカリ供給流路、16c ポンプ、17 制御部、21 活性汚泥処理槽、22 散気装置、22a 散気管、22b 導入管、22c ブロア、25 汚泥抜出流路、25a 弁、27 第五の流路、30 菌体添加手段、31 菌体貯蔵槽、32 菌体供給流路、32a ポンプ、40 アンモニア除去手段、41 第三の流路、42 アンモニア除去装置、50 膜分離手段、51 膜分離槽、52 膜モジュール、53 第四の流路、53a ポンプ、54 散気装置、54a 散気管、54b 導入管、54c ブロア、55 汚泥返送手段、55a 汚泥返送流路、55b ポンプ、61 貯留槽、71 中和槽、72 第六の流路、74 槽内pH測定部、75 酸添加部、75a 酸貯蔵タンク、75b 酸供給流路、75c ポンプ、76 アルカリ添加部、76a アルカリ貯蔵タンク、76b アルカリ供給流路、76c ポンプ、77 制御部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Waste water processing apparatus, 2 Waste water processing apparatus, 3 Waste water processing apparatus, 11 Acid production tank, 12 1st flow path, 13 2nd flow path, 13a pump, 14 pH measuring part in a tank, 15 Acid addition 15a acid storage tank, 15b acid supply channel, 15c pump, 16 alkali addition unit, 16a alkali storage tank, 16b alkali supply channel, 16c pump, 17 control unit, 21 activated sludge treatment tank, 22 air diffuser, 22a Air diffuser, 22b Inlet pipe, 22c Blower, 25 Sludge extraction flow path, 25a Valve, 27 Fifth flow path, 30 Cell addition means, 31 Cell storage tank, 32 Cell supply channel, 32a pump, 40 Ammonia removal means, 41 3rd flow path, 42 Ammonia removal apparatus, 50 Membrane separation means, 51 Membrane separation tank, 52 Membrane module, 53 4th flow path, 53a , 54 diffuser, 54a diffuser pipe, 54b inlet pipe, 54c blower, 55 sludge return means, 55a sludge return flow path, 55b pump, 61 storage tank, 71 neutralization tank, 72 sixth flow path, 74 tank Internal pH measurement section, 75 acid addition section, 75a acid storage tank, 75b acid supply flow path, 75c pump, 76 alkali addition section, 76a alkali storage tank, 76b alkali supply flow path, 76c pump, 77 control section
Claims (22)
前記廃水中の有機物から有機酸を生成する酸生成処理を行い、有機酸含有量が200mg/L以上である酸生成処理水を得る工程と、
前記酸生成処理で得られた酸生成処理水に対し、好気的直接窒素ガス化細菌を用いて活性汚泥処理を行い、生物処理水および活性汚泥を含む汚泥含有処理水を得る工程と、
を含む、廃水の処理方法。 A method for treating wastewater containing organic matter and containing at least one of organic nitrogen and ammonia nitrogen,
Performing an acid generation treatment for generating an organic acid from the organic matter in the wastewater to obtain an acid generation treatment water having an organic acid content of 200 mg / L or more;
A process of performing activated sludge treatment using an aerobic direct nitrogen gasification bacterium on the acid generation treated water obtained by the acid generation treatment to obtain a sludge-containing treated water containing biological treated water and activated sludge;
Wastewater treatment method.
前記廃水中の有機物から有機酸を生成する酸生成処理を行い、有機酸含有量が200mg/L以上である酸生成処理水とする酸生成槽と、
前記酸生成処理で得られた酸生成処理水に対し、好気的直接窒素ガス化細菌を用いて活性汚泥処理を行い、生物処理水および活性汚泥を含む汚泥含有処理水とする活性汚泥処理槽と、
を含む、廃水の処理装置。 An apparatus for treating wastewater containing organic matter and containing at least one of organic nitrogen and ammonia nitrogen,
An acid generation tank for performing an acid generation treatment for generating an organic acid from organic substances in the wastewater, and an acid generation treatment water having an organic acid content of 200 mg / L or more;
An activated sludge treatment tank that performs activated sludge treatment using aerobic direct nitrogen gasification bacteria on the acid produced treated water obtained by the acid producing treatment to produce biologically treated water and sludge-containing treated water containing activated sludge. When,
Including wastewater treatment equipment.
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