JP2024057217A - Rocking biological nitrification method and rocking biological nitrification device - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明の目的は、高濃度のアンモニア性窒素を含む被処理水を高い硝化速度で処理でき、かつ、処理装置の小型化も可能である揺動式生物硝化方法および揺動式生物硝化装置を提供することである。【解決手段】下記の要件1-4を満たすこと。要件1:1つの生物保持体6の立体的な大きさが、最大長さ方向が5mmを超えて、かつ、直径20mmの球体に収まる。要件2:被処理水供給管4の吐出口の断面積S吐出口と、硝化槽5の底面積S硝化槽との比が、0.01~0.5である。要件3:被処理水の線速度LV通水[m/h]と硝化槽5内の気体の線速度LVガス[m/h]との線速度比が、0.3~6.0である。要件4:下式(1)で算出される充填率が、75%以上である。充填率(%)=(複数の生物保持体のかさ体積)/(硝化槽内の有効水量体積)×100・・・式(1)【選択図】図1[Problem] The object of the present invention is to provide an oscillating biological nitrification method and an oscillating biological nitrification device that can treat water containing a high concentration of ammonia nitrogen at a high nitrification rate and also allows the treatment device to be made compact. [Solution] The following requirements 1 to 4 are satisfied. Requirement 1: The three-dimensional size of one organism holder 6 exceeds 5 mm in the maximum length direction and fits into a sphere with a diameter of 20 mm. Requirement 2: The ratio of the cross-sectional area S of the outlet of the water to be treated supply pipe 4 to the bottom area S of the nitrification tank 5 is 0.01 to 0.5. Requirement 3: The linear velocity ratio of the linear velocity LV water flow [m/h] of the water to be treated to the linear velocity LV gas [m/h] of the gas in the nitrification tank 5 is 0.3 to 6.0. Requirement 4: The filling rate calculated by the following formula (1) is 75% or more. Filling rate (%) = (bulk volume of multiple biological retainers) / (available water volume in nitrification tank) x 100 ... formula (1) [Selected figure] Figure 1
Description
本発明は、揺動式生物硝化方法および揺動式生物硝化装置に関する。 The present invention relates to an agitated biological nitrification method and an agitated biological nitrification device.
被処理水のアンモニア性窒素を微生物によって硝酸性窒素に変換する生物硝化反応が知られている。アンモニア性窒素は、例えば、地下水、井戸水、湖沼水、河川水、工業排水に含まれることがある。
高濃度のアンモニア性窒素を含む被処理水の生物硝化方法として、微生物を保持した担体を硝化槽内で循環流動させながら被処理水を通水する流動床混合流れ方式がある(例えば、特許文献1)。
A biological nitrification reaction is known in which ammonia nitrogen in water to be treated is converted to nitrate nitrogen by microorganisms. Ammonia nitrogen may be contained in, for example, groundwater, well water, lake water, river water, and industrial wastewater.
As a method for biological nitrification of water containing a high concentration of ammonia nitrogen, there is a fluidized bed mixed flow method in which the water to be treated is passed through a nitrification tank while circulating carriers holding microorganisms (for example, Patent Document 1).
特許文献1の図1に示す流動床混合流れ方式の生物硝化装置によれば、硝化槽内の貯留水に散気部から空気を供給しながら、被処理水供給管から被処理水を硝化槽に供給できる。被処理水は硝化槽内に流入すると、貯留水と瞬間的に混合される。結果、貯留水全体の濃度が一様となる。
According to the fluidized bed mixed flow type biological nitrification device shown in Figure 1 of
流動床混合流れ方式においては、硝化菌等を担持した生物保持体が硝化槽内の貯留水中で流動している。この生物保持体と被処理水が接触することで、アンモニア性窒素が硝酸性窒素に変換されて処理される。処理水は処理水流出管から槽外に流出する。流動床混合流れ方式によれば、高濃度のアンモニア性窒素を含む被処理水を処理できる。 In the fluidized bed mixed flow method, a biological retainer carrying nitrifying bacteria and the like is fluidized in the water stored in the nitrification tank. When the biological retainer comes into contact with the water to be treated, ammonia nitrogen is converted to nitrate nitrogen and treated. The treated water flows out of the tank through the treated water outflow pipe. The fluidized bed mixed flow method can treat water to be treated that contains a high concentration of ammonia nitrogen.
しかし、特許文献1の方法においては、有効水量に対する硝化菌担持担体のかさ体積が小さい。特許文献1の実施例1では、かさ体積が30%である。
しかし、本発明者らの検討によれば、かさ体積がこれ以上高くなると、硝化菌担持担体の流動性が低下することで、デッドスペースや短絡流が発生する問題があった。デッドスペースや短絡流の発生は、未反応のアンモニア性窒素が処理水に混入する原因となり得る。結果、被処理水に対して硝化反応を均一に行うことができなくなるおそれがある。
However, in the method of
However, according to the study by the inventors, if the bulk volume is increased beyond this value, the fluidity of the nitrifying bacteria-supporting carrier decreases, which causes problems such as dead space and short-circuiting. The occurrence of dead space and short-circuiting can cause unreacted ammonia nitrogen to be mixed into the treated water. As a result, there is a risk that the nitrification reaction cannot be performed uniformly in the treated water.
硝化速度は硝化槽における硝化菌担持担体の体積比に依存する。特許文献1の方法では硝化菌担持担体の体積比をこれ以上高めることができないため、硝化速度のさらなる向上を図ることができない。
加えて、特許文献1の方法では、1つの硝化槽当たりの硝化速度が低い。高濃度のアンモニア性窒素を含む被処理水を処理するには、硝化槽の数をさらに増やす必要が生じるため、処理装置が大型化するという問題もある。
The nitrification rate depends on the volume ratio of the nitrifying bacteria-supporting carrier in the nitrification tank. In the method of
In addition, in the method of
本発明の目的は、高濃度のアンモニア性窒素を含む被処理水を高い硝化速度で処理でき、かつ、処理装置の小型化も可能である揺動式生物硝化方法および揺動式生物硝化装置を提供することである。 The object of the present invention is to provide an oscillating biological nitrification method and an oscillating biological nitrification device that can treat water containing a high concentration of ammonia nitrogen at a high nitrification rate and that also allows for the miniaturization of the treatment device.
本発明者らは鋭意検討した結果、(i)生物保持体の大きさ、(ii)被処理水の供給管の吐出口の断面積S吐出口と、硝化槽の底面積S硝化槽との比S吐出口/S硝化槽、(iii)被処理水の線速度LV通水[m/h]と硝化槽内の貯留水中の気体の線速度LVガス[m/h]との線速度比(LVガス/LV通水)、および(iv)生物保持体の充填率を所定の範囲内とすることに想到した。この特定の条件下で硝化反応を行うと、被処理水を均一に分散することが可能であるため高い硝化速度を実現できることを見出し、本発明を完成させた。 As a result of intensive research, the inventors of the present invention have come up with the idea of setting (i) the size of the organism holder , (ii) the ratio of the cross-sectional area S of the outlet of the supply pipe for the water to be treated to the bottom area S of the nitrification tank (S outlet /S nitrification tank) , (iii) the linear velocity ratio (LV gas/LV water ) between the linear velocity LV water flow [m/h] of the water to be treated and the linear velocity LV gas [m/h] of the gas in the stored water in the nitrification tank, and (iv) the packing rate of the organism holder within a predetermined range. It has been found that when the nitrification reaction is carried out under these specific conditions, the water to be treated can be uniformly dispersed, thereby realizing a high nitrification rate, and the present invention has been completed.
本発明は、下記の態様を有する。
[1]被処理水のアンモニア性窒素を処理する揺動式生物硝化方法であり;硝化槽内に装填された複数の生物保持体に前記被処理水を通水する際に、下記の要件1、要件2、要件3および要件4を満たす、揺動式生物硝化方法。
要件1:1つの前記生物保持体の立体的な大きさが、最大長さ方向が5mmを超えて、かつ、直径20mmの球体に収まること。
要件2:前記被処理水の前記硝化槽内への供給管の吐出口の断面積S吐出口と、前記硝化槽の底面積S硝化槽との比S吐出口/S硝化槽が、0.01~0.5であること。
要件3:前記被処理水の線速度LV通水[m/h]と前記硝化槽内の貯留水中の気体の線速度LVガス[m/h]との線速度比(LVガス/LV通水)が、0.3~6.0であること。
要件4:下式(1)で算出される充填率が、75%以上であること。
充填率(%)=(複数の生物保持体のかさ体積)/(硝化槽内の有効水量体積)×100 ・・・式(1)
[2]前記生物保持体が、多孔質の担体と、前記担体に保持された硝化菌とを有する、[1]に記載の揺動式生物硝化方法。
[3]前記被処理水を上向流として通水する、[1]または[2]に記載の揺動式生物硝化方法。
[4]複数の生物保持体が装填された硝化槽と;前記硝化槽内に被処理水を供給する被処理水供給管と;前記硝化槽内に供給される前記被処理水の流量を調整する通水量調整手段と;前記硝化槽内の貯留水に気体を供給する気体供給装置と;少なくとも前記通水量調整手段および前記気体供給装置と電気的に接続された制御装置と;を備え;前記制御装置は、下記の要件3および要件4を満たす制御を実行し;下記の要件1および要件2を満たす、揺動式生物硝化装置。
要件1:1つの前記生物保持体の立体的な大きさが、最大長さ方向が5mmを超えて、かつ、直径20mmの球体に収まること。
要件2:前記被処理水供給管の吐出口の断面積S吐出口と、前記硝化槽の底面積S硝化槽との比S吐出口/S硝化槽が、0.01~0.5であること。
要件3:前記被処理水の線速度LV通水[m/h]と前記硝化槽内の貯留水中の気体の線速度LVガス[m/h]との線速度比(LVガス/LV通水)が、0.3~6.0であること。
要件4:下式(1)で算出される充填率が、75%以上であること。
充填率(%)=(複数の生物保持体のかさ体積)/(硝化槽内の有効水量体積)×100 ・・・式(1)
[5]前記被処理水供給管の吐出口の断面積S吐出口が、前記被処理水供給管の断面積S供給管と同じであるか、または、前記被処理水供給管の断面積S供給管より大きい、[4]に記載の揺動式生物硝化装置。
[6]複数の前記吐出口が、前記硝化槽内に配置されている、[4]または[5]に記載の揺動式生物硝化装置。
The present invention has the following aspects.
[1] A rocking biological nitrification method for treating ammonia nitrogen in water to be treated, which satisfies the following
Requirement 1: The three-dimensional size of one of the bioretainers exceeds 5 mm in the maximum length direction and fits into a sphere having a diameter of 20 mm.
Requirement 2: The ratio S outlet /S nitrification tank of the cross-sectional area S of the outlet of the supply pipe of the water to be treated into the nitrification tank to the bottom area S of the nitrification tank is 0.01 to 0.5.
Requirement 3: The linear velocity ratio (LV gas /LV water flow) between the linear velocity LV water flow [m/h] of the water to be treated and the linear velocity LV gas [m/h] of the gas in the stored water in the nitrification tank is 0.3 to 6.0.
Requirement 4: The filling rate calculated by the following formula (1) is 75% or more.
Filling rate (%) = (bulk volume of multiple biological retainers) / (available water volume in nitrification tank) × 100 ... formula (1)
[2] The rocking type biological nitrification method according to [1], wherein the biological support has a porous carrier and nitrifying bacteria supported on the carrier.
[3] The rocking type biological nitrification method according to [1] or [2], wherein the water to be treated is passed through as an upward flow.
[4] A oscillating biological nitrification apparatus comprising: a nitrification tank loaded with a plurality of biological retainers; a treated water supply pipe for supplying treated water into the nitrification tank; a water flow rate adjustment means for adjusting the flow rate of the treated water supplied into the nitrification tank; a gas supply device for supplying gas to the stored water in the nitrification tank; and a control device electrically connected to at least the water flow rate adjustment means and the gas supply device; the control device performs control that satisfies the following
Requirement 1: The three-dimensional size of one of the bioretainers exceeds 5 mm in the maximum length direction and fits into a sphere having a diameter of 20 mm.
Requirement 2: The ratio S outlet /S nitrification tank of the cross-sectional area S of the outlet of the water to be treated supply pipe to the bottom area S of the nitrification tank is 0.01 to 0.5.
Requirement 3: The linear velocity ratio (LV gas /LV water flow) between the linear velocity LV water flow [m/h] of the water to be treated and the linear velocity LV gas [m/h] of the gas in the stored water in the nitrification tank is 0.3 to 6.0.
Requirement 4: The filling rate calculated by the following formula (1) is 75% or more.
Filling rate (%) = (bulk volume of multiple biological retainers) / (available water volume in nitrification tank) × 100 ... formula (1)
[5] The oscillating biological nitrification apparatus described in [4], wherein the cross-sectional area S of the outlet of the treated water supply pipe is the same as or larger than the cross-sectional area S of the treated water supply pipe .
[6] The rocking type biological nitrification apparatus according to [4] or [5], wherein a plurality of the discharge outlets are arranged in the nitrification tank.
本発明によれば、高濃度のアンモニア性窒素を含む被処理水を高い硝化速度で処理でき、かつ、処理装置の小型化も可能である揺動式生物硝化方法および揺動式生物硝化装置が提供される。 The present invention provides an oscillating biological nitrification method and an oscillating biological nitrification device that can treat water containing a high concentration of ammonia nitrogen at a high nitrification rate and also allows for the miniaturization of the treatment device.
本明細書における以下の用語の意味は以下の通りである。
「アンモニア性窒素」とは、水中にアンモニウム塩として含まれている窒素をいう。アンモニア態窒素ともいう。
数値範囲を示す「~」は、その前後に記載された数値を下限値および上限値として含むことを意味する。
As used herein, the following terms have the following meanings:
"Ammoniacal nitrogen" refers to nitrogen contained in water as ammonium salt. It is also called ammoniacal nitrogen.
The use of "to" indicating a range of numerical values means that the numerical values before and after it are included as the lower limit and upper limit.
<被処理水>
被処理水はアンモニア性窒素を少なくとも含むものであれば、特に限定されない。例えば、地下水、井戸水、湖沼水、河川水、工場用水、下水、排水が挙げられる。ただし、被処理水はこれらの例示に限定されない。
<Water to be treated>
The water to be treated is not particularly limited as long as it contains at least ammonia nitrogen. For example, groundwater, well water, lake water, river water, industrial water, sewage, and wastewater can be mentioned. However, the water to be treated is not limited to these examples.
被処理水は、アンモニア性窒素以外に、炭酸水素イオン、硝酸イオン、硫酸イオン、塩化物イオン等の陰イオン;鉄イオン、マンガンイオン、カルシウムイオン、マグネシウムイオン等の陽イオン;有機物;細菌等をさらに含むことがある。ただし、被処理水の成分はこれらに限定されない。
被処理水の有機物の主成分として、フミン酸、フルボ酸等が挙げられる。ただし、被処理水は、これら例示した成分以外の有機物を含むことがある。
In addition to ammonia nitrogen, the water to be treated may further contain anions such as bicarbonate ions, nitrate ions, sulfate ions, and chloride ions, cations such as iron ions, manganese ions, calcium ions, and magnesium ions, organic matter, bacteria, etc. However, the components of the water to be treated are not limited to these.
The main components of the organic matter in the water to be treated include humic acid, fulvic acid, etc. However, the water to be treated may contain organic matter other than these exemplified components.
被処理水のアンモニア性窒素の含有量は特に限定されないが、例えば、0.1~15mg/Lの範囲内である。アンモニア性窒素の含有量が0.5mg/L以上であり、好ましくは1mg/L以上であると、高い硝化速度を実現できる揺動式生物硝化方法および揺動式生物硝化装置を適用するメリットがさらに大きくなる。さらに高濃度のアンモニア性窒素を含む場合(例えば、アンモニア性窒素の含有量が15mg/Lを超え、50mg/L以下である場合)は、硝化槽を多段にすることが好ましい。
被処理水の鉄の含有量は特に限定されないが、例えば、0~20mg/Lの範囲内である。一実施形態に係る揺動式生物硝化方法および揺動式生物硝化装置によれば、被処理水に鉄が含まれる場合であっても、高い硝化速度を実現できる。
The content of ammoniacal nitrogen in the treated water is not particularly limited, but is, for example, within the range of 0.1 to 15 mg/L. When the content of ammoniacal nitrogen is 0.5 mg/L or more, preferably 1 mg/L or more, the advantage of applying the rocking type biological nitrification method and rocking type biological nitrification device that can realize a high nitrification rate is further increased. When a high concentration of ammoniacal nitrogen is contained (for example, when the content of ammoniacal nitrogen is more than 15 mg/L and is 50 mg/L or less), it is preferable to use multiple nitrification tanks.
The iron content of the water to be treated is not particularly limited, but is, for example, in the range of 0 to 20 mg/L. According to an embodiment of the rocking type biological nitrification method and rocking type biological nitrification device, a high nitrification rate can be achieved even when the water to be treated contains iron.
以下、本発明のいくつかの実施形態について適宜図面を参照しながら説明する。図面における寸法比は、説明の便宜上のものであり、実際のものとは異なる場合がある。また、図面において、同一の構成については同じ符号を用いて示し、重複する構成について説明を省略することがある。 Below, several embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate. The dimensional ratios in the drawings are for the convenience of explanation and may differ from the actual ones. In addition, in the drawings, the same components are indicated by the same reference numerals, and descriptions of overlapping components may be omitted.
<揺動式生物硝化装置>
図1に示す揺動式生物硝化装置1は、原水(被処理水の一例)を汲み上げるための揚水ポンプ(図示略)と;第1の端部が揚水ポンプと接続され、第2の端部が硝化槽5内で開口した被処理水供給管4と;被処理水供給管4の途中に設けられ、硝化槽5の底部近傍に供給される被処理水の流量を調整する通水量調整手段(図示略)と;硝化槽5内に装填された複数の生物保持体6と;硝化槽内の貯留水に気体を供給する散気装置(図示略)と;通水量調整手段および散気装置と電気的に接続された制御装置(図示略)と;硝化槽5内の液面付近に位置するスクリーン8と;スクリーン8と接続された処理水流出管7とを備える。
<Swing-type biological nitrification device>
The oscillating
被処理水供給管4は、例えば井戸水のような原水を被処理水として硝化槽5内に供給する。被処理水供給管4の途中には、硝化槽5内に供給される被処理水の水量を測定する通水量測定手段(図示略)と;通水量調整手段が設けられている。
通水量調整手段としては、例えば、流量調整弁が挙げられる。
通水量測定手段としては、例えば、ローターメータ、電磁流量計が挙げられる。
The water to be treated
An example of the water flow rate adjusting means is a flow rate adjusting valve.
Examples of the water flow rate measuring means include a rotameter and an electromagnetic flowmeter.
被処理水供給管4には、硝化槽5に供給される被処理水の鉄の含有量およびアンモニア性窒素を測定する水質計が設けられてもよい。
被処理水供給管4には、例えば曝気槽のような溶存酸素供給手段が設けられていてもよい。溶存酸素供給手段は、被処理水に溶存酸素を供給するためのものである。
The untreated
A dissolved oxygen supplying means such as an aeration tank may be provided in the water to be treated
被処理水供給管4の第2の端部は、硝化槽5内で開口した吐出口4aである。揺動式生物硝化装置1においては、被処理水供給管4の管径が第2の端部に近づくにつれて徐々に大きくなる。吐出口4aの付近で拡大した管径は、一定の大きさに維持される。被処理水供給管4の管径が大きいほど、被処理水を硝化槽5内で均一に分散させやすい。また、吐出口4aの管径が大きいほど、被処理水を硝化槽5内で均一に分散させやすい。
The second end of the treated
被処理水供給管4の吐出口の断面積S吐出口と、硝化槽の底面積S硝化槽との比S吐出口/S硝化槽は、0.01~0.5である(要件2)。前記比S吐出口/S硝化槽は0.3以下が好ましく、0.2以下がより好ましい。該比S吐出口/S硝化槽が前記数値範囲の上限値以下であれば、生物保持体6が被処理水供給管4内に逆流しにくい。また、曝気を行うときに気泡が被処理水供給管4より硝化槽5内に移動しやすい。底面積S硝化槽は吐出口近傍における硝化槽の水平断面積である。
被処理水供給管4の断面の形状は特に限定されない。例えば、略円形、楕円形、四方形が挙げられる。入手しやすさの点では、断面は略円形であることが好ましい。
The ratio S outlet /S nitrification tank of the cross-sectional area S outlet of the
The cross-sectional shape of the untreated
硝化槽5は、生物保持体6を用いた生物硝化反応によって被処理水のアンモニア性窒素を処理するためのものである。硝化槽5には複数の生物保持体6が装填されている。
硝化槽5においては複数の生物保持体6が装填されることで、生物保持体領域11が形成されている。生物保持体領域11では、被処理水の通水時に揺動するように各生物保持体6が装填されている。硝化槽5内の生物保持体6に通水された被処理水の線速度がLV通水[m/h]である。
The
In the
LV通水[m/h]は、通水量[m3/h]を硝化槽5の断面積S[m2]で除することで算出できる。断面積Sは、硝化槽5の底面(底部に担体を支える有孔ブロック、ストレーナー、スクリーン、グリッド等の支持板が存在する場合には、それら支持板の上面)から通水時にオーバーフローする水位までの縦方向各位置での水平断面積の平均値である。
The LV water flow rate [m/h] can be calculated by dividing the water flow rate [ m3 /h] by the cross-sectional area S [ m2 ] of the
硝化槽5は、生物保持体領域11における各生物保持体6と被処理水とを接触させることで、被処理水のアンモニア性窒素を酸化して処理水とする。生物保持体領域11は、複数の生物保持体6で硝化槽5の底部を覆うようにし、かつ、複数の生物保持体6を硝化槽5の高さ方向で多段に積み重ねて形成されていてもよい。
The
硝化槽5の大きさは、処理すべき水量によって設計可能である。そのため、硝化槽5の容積は特に限定されない。例えば、硝化槽5の容積は0.1~100m3の範囲内とすることができる。また、硝化槽5の形状は特に限定されないが、硝化槽5は、気液固三相流動反応槽に関するものである。そのため、気液固三相の流動を阻害する障害物はできるだけない形状が好ましく、特に凹凸の少ない形状が好ましい。例えば、円筒形、角形が挙げられる。加工性の点から、その断面が角形である硝化槽は好ましい。
The size of the
硝化槽5の材質は特に限定されない。種々の素材の中でも、耐圧性に優れる素材は好適である。例えば、コンクリート、鉄の合金、アクリル樹脂、繊維強化樹脂が挙げられる。硝化槽5の加工しやすさの面からはパネル水槽(FRP水槽)が好ましい。
The material of the
生物保持体6は、担体が硝化菌を保持したものである。1つの生物保持体6の立体的な大きさは、最大長さ方向が5mmを超えて、かつ、直径20mmの球体に収まる大きさである(要件1)。
生物保持体6は、担体と、担体に保持された硝化菌とを有する。担体の形状は、要件1が満足される限り、特に限定されない。例えば、立方体、直方体、球体、円錐状、多角錐状、筒体、糸状体が挙げられる。ただし、通水時に揺動させることや硝化槽5への装填の容易さを考慮すると、直方体、立方体、球体が好ましい。
The
The
複数の生物保持体6において、各担体の形状はすべて互いに同一である必要はなく、互いに異なる形状であってもよい。揺動状態を維持しやすく、また、均一に硝化反応を行いやすい点では、各担体は互いに同一の形状が好ましいが、必ずしもこれに限定されるものではない。
In
担体としては、担体の表面および内部に硝化菌を担持することでより多くの硝化菌を担持でき、硝化速度がさらに向上する点から、多孔質の担体が好ましい。担体が多孔質の場合は、担体の内部に硝化菌が担持されていてもよい。
多孔質の担体の孔径は0.01~3mm程度が好ましく、0.05~1mm程度がより好ましく、0.1~0.5mm程度がさらに好ましい。
The carrier is preferably a porous carrier, since more nitrifying bacteria can be supported by supporting the nitrifying bacteria on the surface and inside of the carrier, and the nitrification rate can be further improved. When the carrier is porous, the nitrifying bacteria may be supported inside the carrier.
The pore size of the porous carrier is preferably about 0.01 to 3 mm, more preferably about 0.05 to 1 mm, and even more preferably about 0.1 to 0.5 mm.
特に、硝化菌の担持を良好に維持でき、かつポンプや配管の損傷を最小限に抑制できる点から、スポンジ担体が好ましい。スポンジ担体の空隙率は85~99%程度が好ましく、90~97%程度がより好ましい。
スポンジ担体の材料としては、例えば、ポリビニールアルコール、ポリエチレングリコール、ポリウレタンが挙げられる。
スポンジ担体の真密度は0.90~1.50g/cm3が好ましく、1.00~1.40g/cm3がより好ましく、1.00~1.20g/cm3がさらに好ましい。
In particular, a sponge carrier is preferred because it can maintain the support of nitrifying bacteria well and minimize damage to pumps and piping. The porosity of the sponge carrier is preferably about 85 to 99%, and more preferably about 90 to 97%.
Examples of materials for the sponge carrier include polyvinyl alcohol, polyethylene glycol, and polyurethane.
The true density of the sponge carrier is preferably 0.90 to 1.50 g/cm 3 , more preferably 1.00 to 1.40 g/cm 3 , and even more preferably 1.00 to 1.20 g/cm 3 .
スポンジ担体の見かけの表面積は300m2/m3以上が好ましく、600m2/m3以上がより好ましい。スポンジ担体の見かけの表面積が前記下限値以上であると、表面積が充分大きく、被処理水との接触効率が高くなる。また、硝化菌を保持しやく、酸素供給効率も高くなり、硝化速度がさらに高くなる。 The apparent surface area of the sponge carrier is preferably 300 m2 / m3 or more, more preferably 600 m2 / m3 or more. When the apparent surface area of the sponge carrier is equal to or more than the lower limit, the surface area is sufficiently large, and the contact efficiency with the water to be treated is high. In addition, it is easy to retain nitrifying bacteria, the oxygen supply efficiency is also high, and the nitrification rate is further increased.
硝化菌としては、アンモニア性窒素の生物硝化に用いられる公知の硝化菌が挙げられる。例えば、Nitrosomonasを代表とする硝化菌は、独立栄養であり、基本的には炭酸ガスを唯一の炭素源としており、有機物基質を必要とせずアンモニア性窒素の存在下で生育できるが、その増殖速度は極めて小さい。硝化速度を高くするためには、硝化菌を硝化槽内に大量に保持する操作が必要となる。よって、硝化菌を、浮遊菌体ではなく担体に担体した状態で保持することが好ましい。
硝化菌の担体への担持方法としては、例えば、既存の水処理装置の硝化槽に担体を投入して担体の表面等に硝化菌を増殖させる方法が挙げられる。
The nitrifying bacteria include known nitrifying bacteria used in biological nitrification of ammonia nitrogen. For example, nitrifying bacteria such as Nitrosomonas are autotrophic, and basically use carbon dioxide as the only carbon source. They do not require an organic substrate and can grow in the presence of ammonia nitrogen, but their growth rate is extremely low. In order to increase the nitrification rate, an operation is required to hold a large amount of nitrifying bacteria in the nitrification tank. Therefore, it is preferable to hold the nitrifying bacteria on a carrier rather than as suspended bodies.
An example of a method for supporting nitrifying bacteria on a carrier is to introduce the carrier into a nitrification tank of an existing water treatment device and grow the nitrifying bacteria on the surface of the carrier.
生物保持体6の平均密度は1.00~2.00g/cm3が好ましく、1.05~1.40g/cm3がより好ましく、1.10~1.20g/cm3がさらに好ましい。ここで、生物保持体6の平均密度は各生物保持体6が硝化菌を保持した湿潤状態における平均密度である。湿潤状態については後述する。
生物保持体6の平均密度が前記範囲の下限値以上であれば、生物保持体6が硝化槽5内の貯留水に沈降しやすいため、揺動状態を維持できる。そのため、生物保持体6は過度に流動することがない。よって、被処理水は出口方向に向かい徐々に複数の生物保持体6と接触しながら、硝化反応が進みやすい。生物保持体6の平均密度が前記範囲の上限値以下であれば、生物保持体6が揺動しやすい。
したがって、生物保持体6の平均密度が前記範囲内であれば、生物保持体6が被処理水の通水によって貯留水中で揺動しやすい。そのため、被処理水中の不純物(ss等)が生物保持体6に付着しにくくなる。結果として、被処理水と各生物保持体との接触効率がよくなり、硝化速度がより高くなる。
The average density of the
If the average density of the
Therefore, if the average density of the
生物保持体の平均密度は、以下のようにして算出できる。
まず、複数の生物保持体の質量m[g]を測定する。例えば、図2に示すように、質量計30の上に容積が既知の容器20を載置した状態で、かさ体積が一定となるように生物保持体6を硝化槽から取り出して容器20に装填する。ここで、かさ体積を一定とするには、例えば、容積が既知の容器20の側面に目安線Lを引いておき、目安線Lと最上段の生物保持体6の上面とが一致するように複数の生物保持体6を容器20に装填することができる。
The average density of the bioretainer can be calculated as follows.
First, the mass m [g] of the plurality of organism supports is measured. For example, as shown in Fig. 2, a
硝化槽から生物保持体を取り出す際には、担体に付着した貯留水が生物保持体から滴り落ちる。この滴り落ちた貯留水の質量は、複数の生物保持体の質量m[g]に含めないものとする。本実施形態においては硝化槽から、かさ体積500cm3程度の生物保持体をすくい出して水面上に保持し、水滴が5秒間以上滴り落ちなくなったときを生物保持体の「湿潤状態」として定義する。このような湿潤状態の生物保持体を容器20に装填する。
その後、生物保持体を硝化槽から取り出して容器20に装填する操作を繰り返し、複数の生物保持体の全体のかさ体積が所定の値となったときの質量を複数の生物保持体の質量m[g]として記録する。
When the organism holder is removed from the nitrification tank, the retained water adhering to the carrier drips off the organism holder. The mass of the dripped retained water is not included in the mass m [g] of the multiple organism holders. In this embodiment, an organism holder with a bulk volume of about 500 cm3 is scooped out of the nitrification tank and held on the water surface. The time when water droplets stop dripping for 5 seconds or more is defined as the "wet state" of the organism holder. The organism holder in such a wet state is loaded into the
Thereafter, the operation of removing the biological retainers from the nitrification tank and loading them into
続いて、複数の生物保持体の体積V[cm3]を測定する。図3に示すように、湿潤状態の生物保持体6が装填された容器20に、別途用意したビーカー40から所定のかさ体積となるまで、すなわち、目安線Lまで水を注ぎ、生物保持体6同士の間を水で満たす。このとき、ビーカー40から容器20に注いだ水の量を測定し、所定のかさ体積とビーカー40から注いだ水の量との差分を複数の生物保持体の体積V[cm3]とする。
最後に、複数の生物保持体の質量m[g]を生物保持体の体積V[cm3]で除して生物保持体6の平均密度m/V[g/cm3]とする。
Next, the volume V [ cm3 ] of the multiple organism supports is measured. As shown in Fig. 3, water is poured from a separately
Finally, the mass m [g] of the plurality of biosupports is divided by the volume V [cm 3 ] of the biosupports to obtain the average density m/V [g/cm 3 ] of the
生物保持体1個分の平均体積は、通水時の揺動を考慮すると、0.03~5.00cm3が好ましく、0.06~1.00cm3がより好ましく、0.10~0.30cm3がさらに好ましい。生物保持体1個分の体積が前記範囲の下限値以上であると、スクリーン8等による生物保持体の固液分離が容易になる。生物保持体の1個分の体積が前記範囲の上限値以下であると、LVガスが比較的小さくても生物保持体が揺動しやすくなる。
ここで、生物保持体1個分の平均体積は、硝化槽内の複数の生物保持体の総体積を硝化槽内の生物保持体の個数で除した値である。
また、複数の生物保持体において、各生物保持体の体積は互いにすべて同一である必要はなく、互いに異なっていてもよい。
Taking into consideration the oscillation during water flow, the average volume of one organism retainer is preferably 0.03 to 5.00 cm3 , more preferably 0.06 to 1.00 cm3 , and even more preferably 0.10 to 0.30 cm3 . When the volume of one organism retainer is equal to or greater than the lower limit of the above range, solid-liquid separation of the organism retainer using a
Here, the average volume of one biological retainer is the total volume of a plurality of biological retainers in the nitrification tank divided by the number of biological retainers in the nitrification tank.
Furthermore, in a plurality of bioretainers, the volumes of each bioretainer do not all need to be the same, and may be different from one another.
生物保持体は、例えば以下のようにして準備できる。
既存の生物硝化装置の硝化槽を用いて担体を通水培養する。例えば、新品の多孔質の担体の密度は、内部に空気を含むため1g/cm3未満の値となることが多い。
硝化槽で担体を通水培養していくと担体から空気が徐々に抜け、硝化菌が担体に付着していく。そして、硝化菌と水を含んだ湿潤状態での密度が例えば1.0~1.4g/cm3の範囲内となるまで通水培養し、生物保持体とする。
The bioretainer can be prepared, for example, as follows.
The carrier is cultured by passing water through the nitrification tank of an existing biological nitrification device. For example, the density of a new porous carrier is often less than 1 g/ cm3 because it contains air inside.
When the carrier is cultured in a nitrification tank, air gradually escapes from the carrier and the nitrifying bacteria adhere to the carrier. The carrier is cultured in a water flow until the density of the carrier containing the nitrifying bacteria and water in a wet state is within the range of 1.0 to 1.4 g/ cm3 , for example, to form a biological retainer.
再び図1を参照する。処理水流出管7は、硝化槽5から処理水を取り出すためのものである。処理水流出管7は、スクリーン8と接続されている。処理水はスクリーン8に一度集められたのち処理水流出管7を介して硝化槽5外に流出する。
処理水流出管7の途中には、硝化槽5から流出する処理水の水量を測定する流出量測定手段(図示略)と;処理水流出管7を流れる処理水の流量を調整する流出量調整手段(図示略)が設けられている。
流出量測定手段としては、例えば、ローターメータ、電磁流量計が挙げられる。
流出量調整手段としては、例えば、流量調整弁が挙げられる。
1 again, treated
An outflow volume measuring means (not shown) for measuring the volume of treated water flowing out from the
Examples of the outflow measuring means include a rotameter and an electromagnetic flowmeter.
An example of the outflow rate adjusting means is a flow rate adjusting valve.
散気装置は、気体供給装置の一例である。硝化槽5内の貯留水に供給された気体の線速度がLVガス[m/h]である。
散気装置は、硝化槽5内の底部付近に位置する散気部と;散気部に気体を供給する気体供給管と;気体供給管の一端に設けられたブロアと;散気部とブロアとの間の気体供給管の途中に設けられた気体供給量調整手段(図示略)とを備えて構成され得る。
The air diffuser is an example of a gas supplying device. The linear velocity of the gas supplied to the stored water in the
The aeration device may be configured to include an aeration section located near the bottom of the
散気装置は原則として生物保持体6の表面に付着した固形物を曝気して取り除くためのものである。散気装置によれば、硝化槽内に供給した気泡によって、生物保持体6の表面に付着した固形物を取り除くことができる。
In principle, the aeration device is used to aerate and remove solid matter adhering to the surface of the
散気装置により供給する気体は、生物保持体6を揺動させられる気体であれば特に限定されないが、硝化反応を阻害せず、かつ、爆発や腐食等が起こらない安全な気体が好ましい。
気体としては、例えば、空気、アルゴンや窒素等の不活性ガスが挙げられる。
The gas supplied by the air diffuser is not particularly limited as long as it can agitate the
The gas may be, for example, air or an inert gas such as argon or nitrogen.
揺動式生物硝化装置1においては、気体供給管の開口面が散気部であるが、他の例において散気部としては、例えば、散気孔が形成された散気管、散気球、ディフューザーであってもよい。
気体供給量調整手段としては、例えば、ゲート弁、バタフライ弁、インバーターによるブロワ周波数の制御が挙げられる。
In the rocking type
The gas supply amount adjusting means may be, for example, a gate valve, a butterfly valve, or control of blower frequency by an inverter.
制御装置は、インターフェイス部(図示略)、記憶部(図示略)、処理部(図示略)、判定部(図示略)、制御部(図示略)等を備える。
インターフェイス部は、通水量測定手段、通水量調整手段、水質計、流出量測定手段、流出量調整手段、散気装置のブロアおよび気体供給量調整手段と、制御部との間を電気的に接続するものである。
The control device includes an interface unit (not shown), a memory unit (not shown), a processing unit (not shown), a determination unit (not shown), a control unit (not shown), and the like.
The interface unit electrically connects the control unit to the water flow measurement means, the water flow adjustment means, the water quality meter, the outflow measurement means, the outflow adjustment means, the blower of the air diffuser, and the gas supply adjustment means.
記憶部は、線速度比(LVガス/LV通水)、下式(1)で算出される充填率を算出するための揺動式生物硝化装置1の運転条件等を記憶するものである。
充填率(%)=(複数の生物保持体6のかさ体積/硝化槽5内の有効水量体積)×100 ・・・式(1)
The memory unit stores the linear velocity ratio (LV gas /LV water flow ) and the operating conditions of the oscillating type
Filling rate (%)=(bulk volume of
LVガス[m/h]は、硝化槽内の貯留水中の気体の線速度である。LVガス[m/h]は、下式(2)で算出される。
LVガス[m/h]=散気装置による気体の供給量[m3/h]/硝化槽の断面積S[m2] ・・・式(2)
LV gas [m/h] is the linear velocity of gas in the water stored in the nitrification tank. LV gas [m/h] is calculated by the following formula (2).
LV gas [m/h]=amount of gas supplied by aeration device [m 3 /h]/cross-sectional area of nitrification tank S [m 2 ] Equation (2)
LV通水[m/h]は、複数の生物保持体に通水される被処理水の線速度である。LV通水は、以下の式(3)で計算される。
LV通水=通水量[m3/h]/硝化槽の断面積S[m2] ・・・式(3)
The LV water flow rate [m/h] is the linear velocity of the water being treated as it flows through the multiple organism retainers. The LV water flow rate is calculated by the following formula (3).
LV water flow rate = water flow rate [m 3 /h] / cross-sectional area of nitrification tank S [m 2 ] Equation (3)
記憶部に記憶される運転条件として、例えば、被処理水供給管4の吐出口4aの断面積S吐出口、硝化槽5の底面積S硝化槽、複数の生物保持体6の体積の総和、硝化槽5内の有効水量体積、硝化槽5の断面積S、硝化槽5内に装填した生物保持体6のかさ体積、総質量、個数、生物保持体6の平均密度、被処理水の供給量、処理水の流出量、硝化槽5内への気体供給量が挙げられる。
Examples of operating conditions stored in the memory unit include the cross-sectional area S of the
揺動式生物硝化装置1において、式(1)中の「複数の生物保持体6のかさ体積」は、生物保持体領域11を構成するすべての生物保持体6の体積の総和である。つまり、「複数の生物保持体のかさ体積」とは、複数の生物保持担体を硝化槽内に投入したとき、静置状態における生物保持体の集合体が、有効水量体積の空間内に占める体積である。
In the oscillating
「生物保持体のかさ体積」は、高さ方向で均一な角型または円筒形の硝化槽において、硝化槽内に投入したすべての生物保持体6の静置時における生物保持担体の底面(底部に担体を支える有孔ブロック、ストレーナー、スクリーン、グリッド等の支持板が存在する場合には、それらの支持板の上面)から生物保持担体の上表面までの高さと容器の断面積Sを乗ずることで算出できる。
The "bulk volume of the bioretainer" can be calculated by multiplying the height from the bottom of the bioretainer carrier (or the top surface of a support plate such as a perforated block, strainer, screen, or grid that supports the carrier at the bottom, if such a support plate is present) to the top surface of the bioretainer carrier when all of the
揺動式生物硝化装置1において、式(1)中の「硝化槽5内の有効水量体積」は、硝化槽5内に存在する被処理水および生物保持担体の合計の体積である。この「硝化槽5内の有効水量体積」は、硝化槽5のオーバーフロー水位までの空容積である。硝化槽5の底面(底部に担体を支える有孔ブロック、ストレーナー、スクリーン、グリッド等の支持板が存在する場合には、それら支持板の上面)から通水時にオーバーフローする水位までの距離(有効水位hT)と、硝化槽5の断面積Sを乗ずることで算出できる。
In the rocking type
処理部は、以下の演算1を行うことができる。
演算1:被処理水供給管の吐出口の断面積S吐出口と硝化槽の底面積S硝化槽との比からS吐出口/S硝化槽を算出する。
The processing unit can perform the
Calculation 1: S outlet /S nitrification tank is calculated from the ratio of the cross-sectional area S of the outlet of the treated water supply pipe to the bottom area S of the nitrification tank.
処理部は、以下の演算2を行うことができる。
演算2:複数の生物保持体6のかさ体積、硝化槽5内の有効水量体積をそれぞれ算出し、次いで、前記式(1)から生物保持体6の充填率を算出する。
The processing unit can perform the following operation 2.
Calculation 2: The bulk volumes of the
処理部は、以下の演算3を行うことができる。
演算3:通水量調整手段の流量値および硝化槽5の断面積SからLV通水を算出し、かつ、気体供給量調整手段の供給値および硝化槽5の断面積SからLVガスを算出し、線速度比(LVガス/LV通水)を算出する。
The processing unit can perform the following operation 3.
Calculation 3: The LV water flow rate is calculated from the flow rate value of the water flow rate adjustment means and the cross-sectional area S of the
判定部は、例えば、以下に掲げる事項の少なくとも1項を判定し得る。
・線速度比(LVガス/LV通水)が0.3~6.0の範囲内であるか否か(要件3)。
・処理部で算出された生物保持体6の充填率が75%以上であるか否か(要件4)。
・水質計で測定された被処理水の鉄の含有量が0.5mg/L以上であるか否か。
The determination unit may determine, for example, at least one of the following items:
- Whether the linear velocity ratio (LV gas /LV water ) is within the range of 0.3 to 6.0 (requirement 3).
Whether or not the filling rate of the
- Whether the iron content of the treated water measured with a water quality meter is 0.5 mg/L or more.
制御部は、判定部における判定結果、記憶部に記憶された揺動式生物硝化装置1の運転条件等に基づいて、揺動式生物硝化装置1の制御を行うものである。特に、制御部は、要件3および要件4を満たすための制御を実行する。
The control unit controls the oscillating
判定部において線速度比(LVガス/LV通水)が0.3未満であると判定されたときは、制御部によって以下の制御がなされ得る。
・散気部による気体の供給量を増やしてLVガス[m/h]を高くするように気体供給量調整手段を制御すること。
・被処理水の供給量を減らしてLV通水[m/h]を低くするように通水量調整手段を制御すること。
・処理水の流出量を減らしてLV通水[m/h]を低くするように流出量調整手段を制御すること。
When the determining unit determines that the linear velocity ratio (LV gas /LV water flow ) is less than 0.3, the control unit can carry out the following control.
- Controlling the gas supply amount adjustment means so as to increase the amount of gas supplied by the aeration section and increase the LV gas [m/h].
Controlling the water flow rate adjustment means to reduce the supply rate of water to be treated and lower the LV water flow rate [m/h].
- Controlling the outflow rate adjustment means to reduce the outflow rate of treated water and lower the LV water flow rate [m/h].
判定部において線速度比(LVガス/LV通水)が6.0超であると判定されたときは、制御部によって以下の制御がなされ得る。
・散気部による気体の供給量を減らしてLVガス[m/h]を低くするように気体供給量調整手段を制御すること。
・被処理水の供給量を増やしてLV通水[m/h]を高くするように通水量調整手段を制御すること。
・処理水の流出量を増やしてLV通水[m/h]を高くするように流出量調整手段を制御すること。
When the determining unit determines that the linear velocity ratio (LV gas /LV water flow ) is greater than 6.0, the control unit can carry out the following control.
Controlling the gas supply amount adjustment means to reduce the amount of gas supplied by the aeration section and lower the LV gas [m/h].
- Controlling the water flow rate adjustment means so as to increase the supply rate of water to be treated and increase the LV water flow rate [m/h].
- Controlling the outflow rate adjustment means to increase the outflow rate of treated water and increase the LV water flow rate [m3/h].
例えば、判定部において生物保持体6の充填率が75%未満であると判定された場合、制御部によって以下の制御がなされ得る。
・被処理水の供給量を減らして硝化槽5内の貯留水の体積を減らすように通水量調整手段を制御すること。
・処理水の流出量を増やして硝化槽5内の貯留水の体積を減らすように流出量調整手段を制御すること。
For example, when the determining section determines that the filling rate of the
Controlling the water flow rate adjusting means so as to reduce the amount of water to be treated and thereby reduce the volume of water stored in the
- Controlling the outflow rate adjustment means so as to increase the outflow rate of treated water and reduce the volume of stored water in the
他にも、判定部において被処理水の鉄の含有量が0.5mg/L以上であると判定されたときは、制御部によって以下の制御がなされ得る。
・散気部による気体の供給量を調整するように気体供給量調整手段を制御すること。
・通水量調整手段、流出量調整手段の各流量を調整してLV通水を調節すること。
In addition, when the judgment section judges that the iron content of the water to be treated is 0.5 mg/L or more, the control section may carry out the following control.
Controlling the gas supply amount adjusting means so as to adjust the amount of gas supplied by the aeration section.
-Adjusting the flow rate of the water flow rate adjusting means and the outflow rate adjusting means to adjust the LV water flow rate .
処理部、判定部および制御部は、専用のハードウエアによって実現されるものであってもよい。また、処理部、判定部および制御部は、メモリおよび中央演算装置(CPU)によって構成されてもよい。CPUの場合、処理部、判定部および制御部の機能を実現するためのプログラムをメモリにロードして実行することによってその機能を実現させてもよい。 The processing unit, the determination unit, and the control unit may be realized by dedicated hardware. The processing unit, the determination unit, and the control unit may also be configured by a memory and a central processing unit (CPU). In the case of a CPU, the functions of the processing unit, the determination unit, and the control unit may be realized by loading a program for realizing the functions of the processing unit, the determination unit, and the control unit into memory and executing the program.
制御装置には、周辺機器として、入力装置、表示装置等が接続されていてもよい。入力装置としては、例えば、ディスプレイタッチパネル、スイッチパネル、キーボード等の入力デバイスが挙げられる。表示装置としては、例えば、液晶表示装置、CRT等の表示デバイスが挙げられる。 The control device may be connected to peripheral devices such as an input device and a display device. Examples of the input device include a display touch panel, a switch panel, a keyboard, and the like. Examples of the display device include a liquid crystal display device, a CRT, and the like.
<揺動式生物硝化方法>
以下、揺動式生物硝化装置1を用いた硝化方法の一例について説明する。
まず、既存の生物硝化装置の硝化槽で通水培養した複数の生物保持体6を、揺動式生物硝化装置1の硝化槽5内に装填する。
1つの生物保持体6の立体的な大きさが、最大長さ方向が5mmを超えて、かつ、直径20mmの球体に収まるものを用いる(要件1)。そのため、被処理水の通水時にそれぞれの生物保持体が揺動する。生物保持体6の装填時には、通水時に生物保持体6が揺動可能となるように、生物保持体6同士の間には揺動のための空間を空けておくとよい。
<Swing-type biological nitrification method>
An example of a nitrification method using the rocking type
First, a plurality of
The three-dimensional size of each
次いで、アンモニア性窒素を含む被処理水を被処理水供給管4から硝化槽5に供給して硝化槽5に貯める。このとき、硝化槽5内に水を貯めていくと、生物保持体領域11における生物保持体6同士の間にも水が満たされる。その後も貯水を続けると、生物保持体領域11の最上段の生物保持体6が貯留水に浸漬される。
Next, the water to be treated that contains ammonia nitrogen is supplied to the
硝化槽5内に水を貯める際には、下式(1)で算出される充填率が75%以上となるようにする。
充填率(%)=(複数の生物保持体6のかさ体積)/(硝化槽5内の有効水量体積)×100 ・・・式(1)
When water is stored in the
Filling rate (%)=(bulk volume of multiple organism holders 6)/(available water volume in nitrification tank 5)×100 Formula (1)
(生物硝化反応)
硝化槽5において被処理水が生物保持体領域11に通水されると、被処理水が生物保持体6と接触する。そして、被処理水のアンモニア性窒素が生物保持体6の硝化菌によって酸化されて硝酸性窒素になる。このようにして、アンモニア性窒素を含む被処理水を硝化槽5で処理して処理水とする。
(Biological nitrification reaction)
When the water to be treated is passed through the
通水時に気体曝気を行うことでスポンジ担体のみかけ上の体積は膨張するが、この時の膨張率は2~25%の範囲内に収まることが望ましい。膨張率は下式(4)で算出される。
膨張率(%)=(通水時における複数の生物保持体6が硝化槽5内を占める体積[m3]-静置時における複数の生物保持体6のかさ体積[m3])/(硝化槽5内の有効水量体積[m3])×100 ・・・式(4)
The apparent volume of the sponge carrier expands by aeration with gas while water is passing through it, and the expansion rate at this time is preferably within the range of 2 to 25%. The expansion rate is calculated by the following formula (4).
Expansion rate (%)=(volume [m 3 ] occupied by the plurality of
(S吐出口/S硝化槽:要件2)
本実施形態においては、被処理水を通水する際にS吐出口/S硝化槽を0.01~0.5の範囲内とする。
S吐出口/S硝化槽は0.02以上が好ましく、0.05以上がより好ましい。S吐出口/S硝化槽を0.01以上とすることで、硝化槽5内で被処理水が均一に分散するため、高い硝化速度を実現できる。
S吐出口/S硝化槽は0.3以下が好ましく、0.2以下がより好ましい。S吐出口/S硝化槽を0.5以下とすることで、生物保持担体6が被処理水供給管4内に逆流しにくくなる。また、曝気を行うときに気泡が被処理水供給管4より硝化槽5内に移動しやすくなるため、高い硝化速度を実現できる。
(S outlet /S nitrification tank : requirement 2)
In this embodiment, when the water to be treated is passed through, the ratio of S outlet /S nitrification tank is set within the range of 0.01 to 0.5.
The ratio of S outlet /S nitrification tank is preferably 0.02 or more, more preferably 0.05 or more. By setting the ratio of S outlet /S nitrification tank to 0.01 or more, the water to be treated is uniformly dispersed in the
The ratio of S outlet /S nitrification tank is preferably 0.3 or less, more preferably 0.2 or less. By setting the ratio of S outlet /S nitrification tank to 0.5 or less, the
(LVガス/LV通水:要件3)
本実施形態では被処理水を通水する際に、線速度比(LVガス/LV通水)を0.3~6.0とする。線速度比(LVガス/LV通水)は0.5~6.0が好ましく、2.0~4.0がより好ましい。
線速度比(LVガス/LV通水)が前記数値範囲内であれば、生物保持体6の表面に鉄等の固形物を付着しにくくしながら、硝化速度を高めることができる。特に、被処理水の鉄の含有量が1.0mg/L超である場合、硝化反応中に生成した水酸化鉄等の固形物が生物保持体の表面に大量に付着する可能性がある。この場合、線速度比(LVガス/LV通水)を0.3以上とすることは特に有益であり得る。
(LV gas /LV water flow : requirement 3)
In this embodiment, when the water to be treated is passed through, the linear velocity ratio (LV gas /LV water passing ) is set to 0.3 to 6.0. The linear velocity ratio (LV gas /LV water passing ) is preferably 0.5 to 6.0, and more preferably 2.0 to 4.0.
If the linear velocity ratio (LV gas /LV water flow ) is within the above-mentioned numerical range, the nitrification rate can be increased while preventing solids such as iron from adhering to the surface of the
LV通水は、例えば、通水量調整手段、流出量調整手段の各流量によって調節可能である。
LV通水は特に限定されないが、5~40m/hの範囲内が好ましく、8~30m/hがより好ましく、10~25m/hがさらに好ましい。LV通水が前記範囲の下限値以上であると、生物保持体6が揺動しやすい。LV通水が前記範囲の上限値以下であると、硝化反応効率を維持しやすいため、硝化速度がさらに向上しやすい。
The LV water flow can be adjusted, for example, by adjusting the flow rate of the water flow rate adjusting means and the outflow rate adjusting means.
The LV water flow rate is not particularly limited, but is preferably within the range of 5 to 40 m/h, more preferably 8 to 30 m/h, and even more preferably 10 to 25 m/h. If the LV water flow rate is equal to or higher than the lower limit of the range, the
LVガスは、例えば、散気装置の気体供給量によって調節可能である。散気装置の散気部から散気される気体量は、気体供給量調整手段によって任意の気体量に調整できる。
LVガスは特に限定されないが、生物保持体6を揺動させる点、また、気体供給に必要な電気エネルギーを低減する点で、LVガスは3~100m/hの範囲内が好ましく、20~60m/hの範囲内がより好ましい。
The LV gas can be adjusted, for example, by the gas supply amount of the air diffuser. The amount of gas diffused from the air diffuser of the air diffuser can be adjusted to an arbitrary amount by the gas supply amount adjusting means.
The LV gas is not particularly limited, but in terms of agitating the
(充填率:要件4)
本実施形態では、被処理水を通水する際に式(1)で算出される充填率を75%以上とする。そのため、硝化速度が充分に高くなる。硝化速度を高める点では、前記式(1)で算出される充填率は75%以上とすることが好ましく、80%以上とすることがより好ましく、85%以上とすることがさらに好ましい。
前記式(1)で算出される充填率の計算上の上限は100%であるが、通水時に生物保持体6を揺動させる点では、100%以下とすることが好ましく、98%以下とすることがより好ましく、95%以下とすることがさらに好ましい。
(Filling rate: requirement 4)
In this embodiment, the filling rate calculated by formula (1) is set to 75% or more when the water to be treated is passed through the treatment tank. Therefore, the nitrification rate is sufficiently high. In terms of increasing the nitrification rate, the filling rate calculated by formula (1) is preferably set to 75% or more, more preferably set to 80% or more, and even more preferably set to 85% or more.
The upper limit of the filling rate calculated by the above formula (1) is 100%, but in terms of agitating the
(上向流)
揺動式生物硝化装置1においては、被処理水が上向流として生物保持体領域11の複数の生物保持体6に通水される。本実施形態のように被処理水を上向流として通水することで、曝気時においても生物保持体が揺動しやすい状態を実現できる。
(Upward flow)
In the rocking type
<作用機序>
以上一例を用いて説明した一実施形態に係る揺動式生物硝化方法においては、(i)生物保持体の大きさ、(ii)面積比(S吐出口/S硝化槽)、(iii)線速度比(LVガス/LV通水)および(iv)生物保持体の充填率が所定の条件を満たす。そのため、以下に掲げる利点が提供され得る。よって、高濃度のアンモニア性窒素を含む被処理水を高い硝化速度で処理でき、かつ、処理装置の小型化も可能である。
<Mechanism of action>
In the rocking biological nitrification method according to the embodiment described above using an example, (i) the size of the biological holder, (ii) the area ratio (S outlet /S nitrification tank ), (iii) the linear velocity ratio (LV gas /LV water flow ), and (iv) the filling rate of the biological holder satisfy predetermined conditions. Therefore, the following advantages can be provided. Therefore, the water to be treated containing a high concentration of ammonia nitrogen can be treated at a high nitrification rate, and the treatment device can be made compact.
・通水時に生物保持体が硝化槽内で揺動可能となるため、固形物が生物保持体の表面に付着しにくくなる。そのため、生物保持体による硝化反応の反応効率がよくなる。
・被処理水供給管の吐出口の断面積S吐出口が過度に大きくない。そのため、生物保持担体が被処理水供給管の吐出口に逆流することを抑えつつ、生物保持体を揺動させるための気体を十分に槽内に供給できるため、高い硝化速度を実現できる。結果として、高濃度のアンモニア性窒素を含む被処理水も処理できる。また、処理装置の小型化も実現できる。
・生物保持体が揺動可能であるため、通水時に被処理水が生物保持体の全体と効率的に接触する。その結果、生物保持体の充填率を75%以上としながらも、短絡流の発生や生物保持体6と接触しないデッドスペースの発生を防ぐことができる。よって、硝化速度も向上し、また、優れた硝化速度を実現できる。
・本実施形態によれば優れた硝化速度を実現できる。そのため、硝化槽の数を増やす必要性も少なくなる。また、硝化槽自体も小型化が可能である。
- Because the biological retainer can oscillate in the nitrification tank when water is passed through it, solid matter is less likely to adhere to the surface of the biological retainer, improving the efficiency of the nitrification reaction by the biological retainer.
- The cross-sectional area S of the outlet of the treated water supply pipe is not excessively large. Therefore, the gas for rocking the organism retainer can be sufficiently supplied into the tank while preventing the organism retainer from flowing back into the outlet of the treated water supply pipe, thereby achieving a high nitrification rate. As a result, the treated water containing a high concentration of ammonia nitrogen can also be treated. In addition, the treatment device can be made smaller.
Since the organism retainer can oscillate, the water to be treated comes into contact with the entire organism retainer efficiently when the water passes through it. As a result, even if the filling rate of the organism retainer is set to 75% or more, it is possible to prevent the occurrence of short-circuiting and the occurrence of dead spaces that do not come into contact with the
According to the present embodiment, an excellent nitrification rate can be achieved. Therefore, there is less need to increase the number of nitrification tanks. In addition, the nitrification tanks themselves can be made smaller.
例えば特許文献1のような流動床混合流れ方式の硝化方法においては、充填率が75%以上になると、担体の流動性不良によるデッドスペースや短絡流が発生するため、硝化速度を高めることに限界がある。
対して、本実施形態においては通水時に生物保持体が揺動するため、被処理水が複数の生物保持体と全体的に効率よく接触する。そのため、所定の充填率を75%以上としながらも、短絡流の発生や生物保持体と接触しないデッドスペースの発生を防ぐことができ、結果として硝化速度を高めることができる。かかる本実施形態の生物硝化反応は、揺動床押出流れ方式であるとも言える。
For example, in a fluidized bed mixed flow type nitrification method as described in
In contrast, in this embodiment, the biological retainer oscillates when water is passed through, so the treated water comes into contact with the multiple biological retainers efficiently overall. Therefore, even with a predetermined filling rate of 75% or more, it is possible to prevent the occurrence of short-circuiting flow and the occurrence of dead spaces where the water does not come into contact with the biological retainers, and as a result, the nitrification rate can be increased. The biological nitrification reaction in this embodiment can also be said to be a oscillating bed push-out flow method.
本実施形態においては、生物保持体が硝化槽内の貯留水中で揺動可能である。そのため、被処理水の鉄の含有量が1.0mg/L以下である場合、LVガスが相対的に低くても生物保持体の表面に付着した固形物を充分に除去できるため、硝化反応の効率を高く維持できる。結果、高い硝化速度を実現できる。この場合、曝気によるエネルギー消費量を削減できる。
一方、後述の実施例に示すように、被処理水の鉄の含有量が1.0mg/L超である場合であっても、アンモニア性窒素を高い硝化速度で処理できる。
In this embodiment, the biological retainer can be swung in the water stored in the nitrification tank. Therefore, when the iron content of the water to be treated is 1.0 mg/L or less, the solid matter attached to the surface of the biological retainer can be sufficiently removed even if the LV gas is relatively low, so that the efficiency of the nitrification reaction can be maintained high. As a result, a high nitrification rate can be achieved. In this case, the energy consumption due to aeration can be reduced.
On the other hand, as shown in the examples described later, even when the iron content of the water to be treated exceeds 1.0 mg/L, ammoniacal nitrogen can be treated at a high nitrification rate.
また、以上説明した揺動式生物硝化装置1は上述した構成を備えるため、揺動式生物硝化装置1を用いることによって上述の一実施形態に係る揺動式生物硝化方法を実施でき、上述の作用機序を発揮できる。
例えば揺動式生物硝化装置1のように硝化槽を1つ備える揺動式生物硝化装置を用いる場合、被処理水の滞留時間を30min以下とした場合でも、5mg/L以上の高濃度のアンモニア性窒素を含む被処理水のアンモニア性窒素をおよそ0.1mg/L未満まで低減する処理が可能となる。よって、例えば、1mg/L以上の高濃度のアンモニア性窒素を含む被処理水を処理する場合、被処理水を飲用化する用途に本発明を特に好適に適用できる。
Furthermore, since the oscillating
For example, when using an oscillating biological nitrification apparatus equipped with one nitrification tank such as the oscillating
<他の実施形態例>
以上一実施形態例を示して一実施形態について説明したが、本発明は本明細書に開示の実施形態例に限定されず、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施できる。本明細書に開示の実施形態は、その他の様々な形態で実施可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置換、変更が可能である。
以下、変形例のいくつかの例を示すが、実施形態はこれらの変形例に限定されるものではない。
<Other embodiment examples>
Although one embodiment has been described above by showing one embodiment, the present invention is not limited to the embodiment disclosed in this specification, and can be appropriately modified and implemented without departing from the gist of the present invention. The embodiment disclosed in this specification can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, and modifications can be made without departing from the gist of the invention.
Some examples of modified examples are shown below, but the embodiment is not limited to these modified examples.
例えば、図1に示す揺動式生物硝化装置1においては、被処理水供給管4の断面積S供給管より大きいが、他の例において被処理水供給管の吐出口の断面積S吐出口は、被処理水供給管の断面積S供給管と同じであってもよい。いくつかの例を図4、図5、図6に示す。
図4に示す被処理水供給管11の吐出口11aの断面積S吐出口は、被処理水供給管11の断面積S供給管と同じである。吐出口11aのように、被処理水供給管の第2の端部の吐出口は、被処理水供給管の開口端部であってもよい。
図5に示す被処理水供給管12の吐出口12aの断面積S吐出口は、被処理水供給管12の断面積S供給管より大きい。吐出口12aのように、被処理水供給管の第2の端部の吐出口の形状は、円柱状であってもよい。
図6に示す被処理水供給管13の吐出口13aの断面積S吐出口は、被処理水供給管13の断面積S供給管より大きい。吐出口13aのように、被処理水供給管の第2の端部の吐出口の形状は、下端部が最も広い喇叭状であってもよい。
For example, in the rocking
The cross-sectional area S of the
5 is larger than the cross-sectional area S of the
6 has a cross-sectional area S of the
図1に示す揺動式生物硝化装置1においては、被処理水供給管4の吐出口が1つだけ硝化槽5内に配置されているが、他の例において複数の吐出口が硝化槽内に配置されてもよい。例えば、被処理水供給管4の第2の端部が複数に分岐していてもよい。この場合、分岐した各端部の開口面が硝化槽5内に配置され得る。
複数の吐出口が硝化槽内に配置されていると、被処理水をさらに均一に分散させやすくなる。この場合、複数の吐出口における断面積S吐出口のうち、少なくとも1つが硝化槽の底面積S硝化槽との比が0.01以上であることが好ましく、全ての複数の吐出口におけるS吐出口/S硝化槽が0.01以上であることがより好ましい。
In the rocking type
When a plurality of outlets are disposed in the nitrification tank, the water to be treated can be more uniformly dispersed. In this case, it is preferable that the ratio of the cross-sectional area S of at least one of the plurality of outlets to the bottom area S of the nitrification tank is 0.01 or more, and it is more preferable that the ratio of S outlet /S nitrification tank for all of the plurality of outlets is 0.01 or more.
図1に示す揺動式生物硝化装置1においては、被処理水が上向流として生物保持体領域11の複数の生物保持体6に通水されるが、他の例では、生物保持体領域11の上側から下側に向かって被処理水を下向流として生物保持体6に通水してもよい。
下向流として被処理水を通水する場合でも、同様の作用効果が得られるため、高い硝化速度を実現できる。
In the rocking
The same effect can be obtained even when the water to be treated is passed through the system in a downward flow, so that a high nitrification rate can be achieved.
硝化槽の数は1つに限定されず、複数でもよい。例えば、被処理水のアンモニア性窒素の含有量が2mg/L以下の場合、硝化槽の数は1つでもよい。ただし、被処理水のアンモニア性窒素の含有量が2~6mg/Lの場合、硝化槽の数を増やして複数としてもよい。また、硝化反応を促進するために散気装置を設ける硝化槽の数は1つでもよい。例えば、アンモニア性窒素の含有量が6mg/L程度増える毎に、散気装置を設ける硝化槽を1つずつ増やしてもよい。
硝化槽5内の貯留水の溶存酸素濃度(DO)を測定するDOメータを用いてもよい。
The number of nitrification tanks is not limited to one, and may be multiple. For example, when the ammonia nitrogen content of the water to be treated is 2 mg/L or less, the number of nitrification tanks may be one. However, when the ammonia nitrogen content of the water to be treated is 2 to 6 mg/L, the number of nitrification tanks may be increased to multiple. Furthermore, the number of nitrification tanks equipped with an aeration device to promote the nitrification reaction may be one. For example, the number of nitrification tanks equipped with an aeration device may be increased by one every time the ammonia nitrogen content increases by about 6 mg/L.
A dissolved oxygen (DO) meter for measuring the dissolved oxygen concentration in the water stored in the
硝化槽5に供給される被処理水に前段処理を施す前段処理装置や、硝化槽5から流出する処理水に後段処理を施す後段処理装置を用いてもよい。前段処理装置、後段処理装置は、被処理水の水質、処理水の水質等に応じて適宜設置され得る。
A pre-treatment device that performs pre-treatment on the water to be treated that is supplied to the
前段処理装置としては、例えば、原水貯槽、溶存酸素供給装置、砂ろ過塔が挙げられる。生物硝化反応の効率を上げるため、別途溶存酸素供給装置を設置することも好ましい。溶存酸素供給装置は、溶存酸素を供給するための曝気装置であり、上述の実施形態で言及した散気装置とは異なる。この曝気装置は、生物硝化槽内の生物保持体の揺動状態に直接影響しないよう、原水貯槽内や原水貯槽と生物硝化槽の間に、複数の生物硝化槽がある場合は、各生物硝化槽の間に設けられたほうがよい。 Examples of upstream treatment devices include a raw water storage tank, a dissolved oxygen supply device, and a sand filter tower. To increase the efficiency of the biological nitrification reaction, it is also preferable to install a separate dissolved oxygen supply device. The dissolved oxygen supply device is an aeration device for supplying dissolved oxygen, and is different from the aeration device mentioned in the above embodiment. If there are multiple biological nitrification tanks in the raw water storage tank or between the raw water storage tank and the biological nitrification tank, it is better to install this aeration device between each biological nitrification tank so as not to directly affect the rocking state of the biological retainer in the biological nitrification tank.
後段処理装置としては、例えば、イオン交換処理槽、凝集剤添加装置、酸化剤添加装置、砂ろ過塔、膜ろ過装置、殺菌剤添加装置が挙げられる。
後段処理が施された後の最終処理水の用途は特に限定されない。例えば、生活用水、飲用水としての用途が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
Examples of downstream treatment devices include an ion exchange treatment tank, a flocculant addition device, an oxidant addition device, a sand filtration tower, a membrane filtration device, and a disinfectant addition device.
The use of the final treated water after the second stage treatment is not particularly limited, and examples thereof include, but are not limited to, use as domestic water and drinking water.
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の記載に限定されない。 The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited to the following description.
<被処理水の調製>
原水水質:採取した地下水に硫酸鉄七水和物を加えて鉄イオンの濃度が0.3~3.0mg/Lである模擬地下水を調製した。さらに採取した地下水に塩化アンモニウムを加え、アンモニア性窒素濃度を調整した。採取したときの地下水水温は17±1℃であり、アルカリ度は85mg/Lであり、pHは7.6±0.2であった。
<Preparation of treated water>
Raw water quality: Iron sulfate heptahydrate was added to the collected groundwater to prepare simulated groundwater with an iron ion concentration of 0.3 to 3.0 mg/L. Ammonium chloride was further added to the collected groundwater to adjust the ammoniacal nitrogen concentration. The groundwater temperature at the time of collection was 17±1°C, the alkalinity was 85 mg/L, and the pH was 7.6±0.2.
<試験装置の構築>
図7に示す試験装置50を構築した。試験装置50は、硝化槽5と被処理水供給管14とスクリーン8と処理水流出管7とを有する。被処理水供給管14の吐出口14aは、硝化槽5内で下向きに開口している。吐出口14aの口径は、被処理水供給管14の管径と同じである。
<Construction of test equipment>
A
(生物保持体)
スポンジ担体として、5mm角の立方体状のポリウレタン製スポンジ担体(株式会社テクノフォームジャパン製「ウォーターフレックスAQ-15」)を用意した。通水培養する前のスポンジ担体の密度は0.044g/cm3であった。これらのスポンジ担体を既存の生物硝化装置の硝化槽で通水培養し、約10kg(約6500個)の生物保持体を調製した。通水培養後、硝化槽から生物保持体をすくい出して水面上に保持し、水滴が5秒間以上滴り落ちなくなったとき、生物保持体が湿潤状態にあると判断し、10Lの目盛り付き容器に装填した。
(Biological Support)
As the sponge carrier, a 5 mm square cubic polyurethane sponge carrier ("Waterflex AQ-15" manufactured by Technoform Japan Co., Ltd.) was prepared. The density of the sponge carrier before the water-passing culture was 0.044 g/cm 3. These sponge carriers were subjected to water-passing culture in the nitrification tank of an existing biological nitrification device, and about 10 kg (about 6,500 pieces) of biological holders were prepared. After the water-passing culture, the biological holders were scooped out of the nitrification tank and held on the water surface. When the water droplets stopped dripping for 5 seconds or more, the biological holders were judged to be in a wet state, and were loaded into a 10 L graduated container.
生物保持体を10Lの目盛り付き容器に装填し終えたとき、生物保持体の質量mは、5785gであった。その後、生物保持体が装填された目盛り付き容器内に、別途用意したビーカーから水を注いで生物保持体同士の間を水で満たし、水面が10Lの目盛りに到達したとき注水を止めた。このとき別途用意したビーカーから注いだ水量は、4770cm3であった。生物保持体の体積Vを10000cm3(10L)-4770cm3=5230cm3とした。
よって、生物保持体の平均密度は5785g/5230cm3≒1.1g/cm3と算出した。かさ体積としては、60~95%の範囲内となるように複数の生物保持体を水槽内に投入した。
When the loading of the bioretainers into the 10 L graduated container was completed, the mass m of the bioretainers was 5785 g. Thereafter, water was poured from a separately prepared beaker into the graduated container in which the bioretainers had been loaded to fill the spaces between the bioretainers with water, and when the water level reached the 10 L mark, the water pouring was stopped. The amount of water poured from the separately prepared beaker at this time was 4770 cm3. The volume V of the bioretainers was set to 10000 cm3 (10 L) - 4770 cm3 = 5230 cm3 .
Therefore, the average density of the organism retainer was calculated to be 5785 g/5230 cm 3 ≈ 1.1 g/cm 3. A number of organism retainers were placed in the water tank so that the bulk volume was within the range of 60 to 95%.
(硝化槽)
断面形状が長方形の透明アクリル製の水槽を使用した。この水槽の上面は大気開放されている。水槽の正面の幅は500mmであり、側面の奥行は150mmであり、高さは2300mmである。水槽の有効水量は150Lとした。通水時には被処理水を水槽の下部から供給し、水槽上部に出口を設置し、通水時に被処理水が上向流となるように設計した。
(Nitrification tank)
A transparent acrylic tank with a rectangular cross section was used. The top of the tank was open to the atmosphere. The front width of the tank was 500 mm, the side depth was 150 mm, and the height was 2300 mm. The effective water volume of the tank was 150 L. When passing water, the water to be treated was supplied from the bottom of the tank, and an outlet was installed at the top of the tank, so that the water to be treated would flow upward when passing water.
被処理水の供給水量は12.5L/min(LV通水:10[m/h])とした。水槽の高さ800mmの位置に穴をあけ、90度垂直下向き方向に水槽側面に這わせるように被処理水供給管を延ばした。被処理水供給管の長さは500mmであり、管の内径は、管路における場所によって変動するが、30~134mmの範囲内である。
原水供給配管の出口は水槽の底面から高さ300mmの位置になるように設置した。また、水槽の底部には水槽内に均一に気体が供給されるように散気管を配置した。気体供給量は3.8~75.0L/min(LVガス:3~240m/h)とした。
実施例では、気体として、特段の前処理を行っていない空気(大気)を用いた。
The supply rate of the water to be treated was 12.5 L/min (LV water flow : 10 [m3/h]). A hole was drilled at a height of 800 mm in the water tank, and the water supply pipe was extended so as to run along the side of the tank in a vertical downward direction at 90 degrees. The length of the water supply pipe to be treated was 500 mm, and the inner diameter of the pipe varied depending on the location in the pipeline, but was within the range of 30 to 134 mm.
The outlet of the raw water supply pipe was installed at a height of 300 mm from the bottom of the tank. An aeration pipe was also installed at the bottom of the tank so that gas was supplied uniformly into the tank. The gas supply rate was 3.8 to 75.0 L/min (LV gas : 3 to 240 m/h).
In the examples, air (atmospheric air) that had not been subjected to any particular pretreatment was used as the gas.
(揺動式生物硝化装置)
硝化反応後の処理水のアンモニア性窒素濃度を測定しながら、被処理水への塩化アンモニウムの添加量を徐々に増やした。処理水のアンモニア性窒素濃度が0.1mg/Lに到達したときの、被処理水のアンモニア性窒素濃度を測定した。このようにして処理水のアンモニア性窒素濃度値が0.1mg/L以下に維持できる硝化速度の最大値を求めた。硝化速度の計算方法は以下の通りである。
(Swing-type biological nitrification device)
The amount of ammonium chloride added to the water to be treated was gradually increased while measuring the ammonia nitrogen concentration of the treated water after the nitrification reaction. The ammonia nitrogen concentration of the treated water was measured when the ammonia nitrogen concentration of the treated water reached 0.1 mg/L. In this way, the maximum nitrification rate at which the ammonia nitrogen concentration value of the treated water could be maintained at 0.1 mg/L or less was determined. The nitrification rate was calculated as follows.
<測定方法>
(硝化速度)
通水開始後原水への塩化アンモニウム添加量を徐々に上げていくと、生物硝化反応が追い付かず、処理水中に0.1mg/Lを超えるアンモニア性窒素濃度が検出されるようになった。その時の硝化槽当たりの硝化速度[kgN/m3/d]は、以下のように算出した。
硝化速度[kgN/m3/d]=(被処理水のアンモニア性窒素濃度[kg/m3]-処理水のアンモニア性窒素濃度[kg/m3])×通水量[m3/d]÷水槽体積[m3]
<Measurement method>
(Nitrification rate)
When the amount of ammonium chloride added to the raw water was gradually increased after the start of water flow, the biological nitrification reaction could not keep up, and the ammoniacal nitrogen concentration in the treated water exceeded 0.1 mg/L. The nitrification rate [kgN/ m3 /d] per nitrification tank at that time was calculated as follows:
Nitrification rate [kgN/m 3 /d]=(ammonia nitrogen concentration in water to be treated [kg/m 3 ]−ammonia nitrogen concentration in treated water [kg/m 3 ])×water flow rate [m 3 /d]÷water tank volume [m 3 ]
硝化速度の評価基準は以下の通りである。
◎:硝化速度が0.8kgN/m3/d以上である。
〇:硝化速度が0.5kgN/m3/d超0.8kgN/m3/d未満である。
△:硝化速度が0.22kgN/m3/d超0.5kgN/m3/d以下である。
×:硝化速度が0.22kgN/m3/d以下である。
The evaluation criteria for nitrification rate are as follows:
⊚: The nitrification rate is 0.8 kgN/m 3 /d or more.
◯: The nitrification rate is more than 0.5 kgN/m 3 /d and less than 0.8 kgN/m 3 /d.
Δ: The nitrification rate is more than 0.22 kgN/m 3 /d and 0.5 kgN/m 3 /d or less.
×: The nitrification rate is 0.22 kgN/m 3 /d or less.
(S吐出口/S硝化槽)
被処理水供給管の断面積[m2]を水槽の底面積[m2]で除してS吐出口/S硝化槽の比を算出した。
(S outlet /S nitrification tank )
The ratio of S outlet /S nitrification tank was calculated by dividing the cross-sectional area [m 2 ] of the treated water supply pipe by the bottom area [m 2 ] of the tank.
(充填率)
前記式(1)から充填率を算出した。
(Filling rate)
The packing ratio was calculated from the above formula (1).
(LVガス)
前記式(2)からLVガス[m/h]を算出した。
(LV gas )
The LV gas [m/h] was calculated from the above formula (2).
(LV通水)
前記式(3)からLV通水[m/h]を算出した。
(LV water flow )
The LV water flow rate [m/h] was calculated from the above formula (3).
<実施例1~6>
表1に示す条件で被処理水を硝化槽内の生物保持体に通水した。各例においては、被処理水供給管14の管径を変更することで、その吐出口14aの断面積S吐出口を変更し、S吐出口/S硝化槽を変更した。結果を表1に示す。
<Examples 1 to 6>
The water to be treated was passed through the biological retainer in the nitrification tank under the conditions shown in Table 1. In each example, the diameter of the water to be treated
表1に示す結果から、面積比S吐出口/S硝化槽を0.01以上に大きくすることで、硝化速度が高くなる傾向が認められた。ただし、S吐出口/S硝化槽が0.05より大きくなると、硝化速度自体は高いが、その向上効果は得られにくくなる。 From the results shown in Table 1, it was found that the nitrification rate tends to increase by increasing the area ratio S outlet /S nitrification tank to 0.01 or more. However, when the S outlet /S nitrification tank is larger than 0.05, although the nitrification rate itself is high, the improvement effect is difficult to obtain.
<実施例7~11>
表2に示す条件に変更したうえで、被処理水を硝化槽内の生物保持体に通水した。結果を表2に示す。表2には参考のため実施例4の結果を併せて示す。
<Examples 7 to 11>
The water to be treated was passed through the biological retainer in the nitrification tank after changing the conditions shown in Table 2. The results are shown in Table 2. Table 2 also shows the results of Example 4 for reference.
表2に示す結果から、線速度比(LVガス/LV通水)を0.3~6.0の範囲内で調整することで、従来技術より高い硝化速度を得られることが分かった。従来の硝化速度は表5に示すように約0.2kgN/m3/d前後である。 From the results shown in Table 2, it was found that a higher nitrification rate than that of the conventional technology can be obtained by adjusting the linear velocity ratio (LV gas /LV water flow ) within the range of 0.3 to 6.0. As shown in Table 5, the conventional nitrification rate is about 0.2 kgN/m 3 /d.
<実施例12~15>
表3に示す条件に変更したうえで、被処理水を硝化槽内の生物保持体に通水した。結果を表3に示す。表3には参考のため実施例4の結果を併せて示す。
<Examples 12 to 15>
The water to be treated was passed through the biological retainer in the nitrification tank after changing the conditions shown in Table 3. The results are shown in Table 3. Table 3 also shows the results of Example 4 for reference.
表3に示す結果から、線速度比(LVガス/LV通水)を適宜調整することで、鉄濃度が高い場合(実施例13~15)でも高い硝化速度を得られることが分かった。 From the results shown in Table 3, it was found that by appropriately adjusting the linear velocity ratio (LV gas /LV water flow ), a high nitrification rate could be obtained even when the iron concentration was high (Examples 13 to 15).
<実施例16~18>
表4に示す条件に変更したうえで、被処理水を硝化槽内の生物保持体に通水した。結果を表4に示す。表4には参考のため実施例4の結果を併せて示す。
<Examples 16 to 18>
After changing the conditions shown in Table 4, the water to be treated was passed through the biological retainer in the nitrification tank. The results are shown in Table 4. Table 4 also shows the results of Example 4 for reference.
表4に示す結果から、生物保持体の充填率が高ければ高いほど、硝化速度が増加傾向にあることが分かった。これは多くの硝化菌を担持できるためと考えられる。 The results shown in Table 4 show that the higher the loading rate of the bioretainer, the higher the nitrification rate tends to be. This is thought to be because it can support a large number of nitrifying bacteria.
<比較例1、2>
表5に示す条件に変更したうえで、被処理水を硝化槽内の生物保持体に通水した。
<Comparative Examples 1 and 2>
After changing the conditions to those shown in Table 5, the water to be treated was passed through the biological retainer in the nitrification tank.
以上示した実施例、比較例の結果から、(i)生物保持体の大きさ、(ii)比S吐出口/S硝化槽、(iii)線速度比(LVガス/LV通水)および(iv)生物保持体の充填率を全て所定の範囲内とすることで、硝化速度の向上を実現できることが分かった。生物保持体の充填率が75%未満の場合(比較例2)や、線速度比(LVガス/LV通水)が0の場合(比較例1)、硝化速度が低下することを確認した。
よって、高濃度のアンモニア性窒素を含む被処理水を高い硝化速度で処理できる。硝化槽を2つ以上に増設する必要性も低いことから、処理装置の小型化も可能である。
From the results of the above-mentioned examples and comparative examples, it was found that the nitrification rate can be improved by setting (i) the size of the biological holder, (ii) the ratio S outlet /S nitrification tank , (iii) the linear velocity ratio (LV gas /LV water flow ), and (iv) the filling rate of the biological holder within a predetermined range. It was confirmed that the nitrification rate decreased when the filling rate of the biological holder was less than 75% (Comparative Example 2) or when the linear velocity ratio (LV gas /LV water flow ) was 0 (Comparative Example 1).
Therefore, the water to be treated containing a high concentration of ammonia nitrogen can be treated at a high nitrification rate. Since there is little need to install two or more nitrification tanks, the treatment device can be made smaller.
本発明の一態様によれば、高濃度のアンモニア性窒素を含む被処理水を高い硝化速度で処理でき、かつ、処理装置の小型化も可能である揺動式生物硝化方法および揺動式生物硝化装置が提供される。 According to one aspect of the present invention, there is provided an oscillating biological nitrification method and an oscillating biological nitrification device that can treat water containing a high concentration of ammonia nitrogen at a high nitrification rate and also allows for a compact treatment device.
1 揺動式生物硝化装置
4 被処理水供給管
5 硝化槽
6 生物保持体
7 処理水流出管
Claims (6)
硝化槽内に装填された複数の生物保持体に前記被処理水を通水する際に、下記の要件1、要件2、要件3および要件4を満たす、揺動式生物硝化方法。
要件1:1つの前記生物保持体の立体的な大きさが、最大長さ方向が5mmを超えて、かつ、直径20mmの球体に収まること。
要件2:前記被処理水の前記硝化槽内への供給管の吐出口の断面積S吐出口と、前記硝化槽の底面積S硝化槽との比S吐出口/S硝化槽が、0.01~0.5であること。
要件3:前記被処理水の線速度LV通水[m/h]と前記硝化槽内の貯留水中の気体の線速度LVガス[m/h]との線速度比(LVガス/LV通水)が、0.3~6.0であること。
要件4:下式(1)で算出される充填率が、75%以上であること。
充填率(%)=(複数の生物保持体のかさ体積)/(硝化槽内の有効水量体積)×100 ・・・式(1) A shaking biological nitrification method for treating ammonia nitrogen in treated water,
A rocking biological nitrification method, which satisfies the following requirements 1, 2, 3 and 4 when the water to be treated is passed through a plurality of biological retainers loaded in a nitrification tank.
Requirement 1: The three-dimensional size of one of the bioretainers exceeds 5 mm in the maximum length direction and fits into a sphere having a diameter of 20 mm.
Requirement 2: The ratio S outlet /S nitrification tank of the cross-sectional area S of the outlet of the supply pipe of the water to be treated into the nitrification tank to the bottom area S of the nitrification tank is 0.01 to 0.5.
Requirement 3: The linear velocity ratio (LV gas /LV water flow) between the linear velocity LV water flow [m/h] of the water to be treated and the linear velocity LV gas [m/h] of the gas in the stored water in the nitrification tank is 0.3 to 6.0.
Requirement 4: The filling rate calculated by the following formula (1) is 75% or more.
Filling rate (%) = (bulk volume of multiple biological retainers) / (available water volume in nitrification tank) × 100 ... formula (1)
前記硝化槽内に被処理水を供給する被処理水供給管と、
前記硝化槽内に供給される前記被処理水の流量を調整する通水量調整手段と、
前記硝化槽内の貯留水に気体を供給する気体供給装置と、
少なくとも前記通水量調整手段および前記気体供給装置と電気的に接続された制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、下記の要件3および要件4を満たす制御を実行し、
下記の要件1および要件2を満たす、揺動式生物硝化装置。
要件1:1つの前記生物保持体の立体的な大きさが、最大長さ方向が5mmを超えて、かつ、直径20mmの球体に収まること。
要件2:前記被処理水供給管の吐出口の断面積S吐出口と、前記硝化槽の底面積S硝化槽との比S吐出口/S硝化槽が、0.01~0.5であること。
要件3:前記被処理水の線速度LV通水[m/h]と前記硝化槽内の貯留水中の気体の線速度LVガス[m/h]との線速度比(LVガス/LV通水)が、0.3~6.0であること。
要件4:下式(1)で算出される充填率が、75%以上であること。
充填率(%)=(複数の生物保持体のかさ体積)/(硝化槽内の有効水量体積)×100 ・・・式(1) a nitrification tank loaded with a plurality of biological retainers;
a water-to-be-treated supply pipe for supplying water to be treated into the nitrification tank;
a water flow rate adjusting means for adjusting the flow rate of the water to be treated supplied to the nitrification tank;
a gas supplying device that supplies gas to the stored water in the nitrification tank;
a control device electrically connected to at least the water flow rate adjusting means and the gas supply device;
Equipped with
The control device executes control that satisfies the following requirements 3 and 4,
A rocking biological nitrification device that satisfies the following requirements 1 and 2.
Requirement 1: The three-dimensional size of one of the bioretainers exceeds 5 mm in the maximum length direction and fits into a sphere having a diameter of 20 mm.
Requirement 2: The ratio S outlet /S nitrification tank of the cross-sectional area S of the outlet of the water to be treated supply pipe to the bottom area S of the nitrification tank is 0.01 to 0.5.
Requirement 3: The linear velocity ratio (LV gas /LV water flow) between the linear velocity LV water flow [m/h] of the water to be treated and the linear velocity LV gas [m/h] of the gas in the stored water in the nitrification tank is 0.3 to 6.0.
Requirement 4: The filling rate calculated by the following formula (1) is 75% or more.
Filling rate (%) = (bulk volume of multiple biological retainers) / (available water volume in nitrification tank) × 100 ... formula (1)
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