JP3229263B2 - 硝酸含有排水処理装置及び処理方法 - Google Patents

硝酸含有排水処理装置及び処理方法

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wastewater
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正廣 加治
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、硝酸又は亜硝酸性
窒素を含有する排水の処理装置及び処理方法に関し、特
に前記排水を陰イオン交換樹脂で処理するとともに、該
陰イオン交換樹脂の再生排水を生物学的方法により処理
する硝酸含有排水処理装置及び処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】一般
に、排水中の硝酸イオン又は亜硝酸イオンを除去する方
法として、陰イオン交換樹脂を用いる陰イオン交換法が
利用されている。陰イオン交換法では、イオン交換処理
により陰イオン交換樹脂の硝酸イオン等の吸着量が飽和
に達し、イオン交換能が低下すると、陰イオン交換樹脂
に吸着した硝酸イオン等を窒素に変換することにより、
陰イオン交換樹脂を再生する必要がある。
【0003】その再生方法の一つに、食塩水により定期
的に行う方法があり、その際に、高濃度の硝酸イオン又
は亜硝酸イオン及び食塩を含有する樹脂再生排水が生じ
る。この樹脂再生排水の処理には、触媒を用いた化学的
方法(特開平7-328651)と、活性汚泥法とがある。
【0004】しかし、上記のような陰イオン交換法で
は、陰イオン交換樹脂の再生を食塩水で行うと、多量の
食塩を必要とするため、コストが高くつく。また、樹脂
再生排水の処理を、上記化学的方法又は活性汚泥法のい
ずれで行なっても、樹脂再生排水中の食塩は再生排水中
に残存するため、環境への塩類の排出という問題が生じ
る。更に、樹脂再生排水の処理を活性汚泥法で行なう場
合、樹脂再生排水のような高塩濃度条件では、生物処理
効率が悪くなり、十分な処理効果が得られないという問
題点もある。
【0005】そこでこのような問題点を解決するため
に、前記陰イオン交換樹脂再生方法の別の方法として、
食塩を使用しないで直接生物処理を施すことにより再生
する方法も提案されている(特開平6-71255 )。すなわ
ち、この方法は、陰イオン交換樹脂の硝酸イオン等の吸
着量が飽和に達したときに、陰イオン交換樹脂に脱窒菌
と水素供与体を接触させて硝酸イオン等を除去し、再生
後に陰イオン交換樹脂から脱窒菌を分離回収し、その脱
窒菌を循環使用する方法である。
【0006】しかしながらこの方法では、前記問題点は
解決できるものの、以下のような新たな問題点がある。
すなわち、樹脂再生は間欠的に行なわれるため、脱窒菌
はその間に活性が低下し、効率的な硝酸除去能を長時間
維持することができない。また、樹脂再生処理に薬品を
使用せず、陰イオン交換樹脂からの溶出により硝酸イオ
ン等を取り出すため、樹脂からの硝酸イオン等の溶出が
反応の律速となり、完全に硝酸イオン等を除去するには
長時間を要し、そのため短時間で処理を行なうには設備
面積を大きくしなければならない。
【0007】本発明は、以上のような問題点を解決する
ためになされたもので、陰イオン交換樹脂によって硝酸
イオン又は亜硝酸イオンを除去する硝酸含有排水の処理
装置及び処理方法において、樹脂再生コストが低く、環
境への塩類の排出がなく、樹脂再生排水の処理効率がよ
く、しかも長時間、効率的に樹脂に吸着した硝酸イオン
等の処理を行なうことができ、かつ設備面積が小さい処
理装置及び処理方法を提供することを課題とするもので
ある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段は、陰イオン交換樹脂塔1と、該陰イオン交換樹
脂塔1内の陰イオン交換樹脂の再生処理によって生じる
再生排水が導入される反応槽2とからなり、該反応槽2
に、前記再生排水の脱窒処理を行なうべく菌体グラニュ
ールが充填されてなることにある。
【0009】また、上記課題の解決手段の方法としての
特徴は、硝酸又は亜硝酸を含む排水を陰イオン交換樹脂
で吸着した後、該陰イオン交換樹脂を再生処理し、その
再生排水を菌体グラニュールが充填された反応槽2で生
物脱窒処理することにある。
【0010】すなわち、上記のように陰イオン交換樹脂
を食塩水で再生処理したときに生じる樹脂再生排水を、
反応槽2内の菌体グラニュールにより脱窒処理すること
により、以下のような作用が得られる。つまり、樹脂再
生排水中の硝酸イオン等をほぼ100%除去することが
できるため、脱窒後の処理水を陰イオン交換樹脂再生水
として再利用することができ、樹脂再生コストを削減す
ることができるとともに、環境への塩類の排出を低減す
ることができる。
【0011】また、菌体グラニュールは高塩濃度に馴化
することができるため、高塩濃度条件においても効率的
に脱窒処理ができるため、食塩を含む樹脂再生排水の処
理が効率的に行なわれる。更に、菌体グラニュールを充
填した上記反応槽では、間欠的な運転をしても菌体グラ
ニュールの活性低下は僅かであるため、樹脂再生排水中
の効率的な硝酸除去能を長時間維持することができる。
また、菌体グラニュールは高負荷処理が可能であるた
め、設備面積を小さくすることができるとともに、処理
時間が短くなる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、まず、硝酸含有排水処理装置について、図面を参酌
しつつ説明する。
【0013】図1において、1は、陰イオン交換樹脂が
充填された陰イオン交換樹脂塔で、その上端部には、原
水供給部4及び再生排水排出部8が設けられ、底部に
は、処理水流出部5及び再生水導入部7が設けられてい
る。
【0014】2は、樹脂再生排水を菌体グラニュールに
よって脱窒処理する反応槽で、反応槽2の下方部には、
脱窒菌を含有するグラニュールが充填されている。反応
槽2の底部には、再生排水導入部10が、上部には脱窒処
理水流出部11がそれぞれ設けられている。
【0015】6は、陰イオン交換樹脂を再生処理するた
めの食塩水を貯留する再生水貯留槽、9は、陰イオン交
換樹脂塔1から排出された樹脂再生排水を貯留する再生
排水貯留槽で、それぞれ、再生水移送路15、再生排水移
送路16を介して上記陰イオン交換樹脂塔1と接続されて
いる。
【0016】12は、前記反応槽2から流出する脱窒処理
水を貯留する脱窒処理水貯留槽であり、脱窒処理水返送
路13を介して、前記再生水貯留槽6と接続されている。
前記再生排水貯留槽9は、再生排水移送路17を介して、
上記反応槽2の底部に設けられた再生排水導入部10と接
続されている。また、脱窒処理水返送路13、再生水移送
路15、再生排水移送路17には、ポンプ等の移送手段が設
けられている。
【0017】次に、硝酸含有排水の処理方法の実施形態
について説明すると、まず、図1に示す前記原水供給部
4から原水である工場排水等の硝酸含有排水を陰イオン
交換樹脂塔1の内部に導入し、イオン交換処理を行な
う。
【0018】原水供給部4は陰イオン交換樹脂塔1の上
部に接続されているため、導入された原水は、陰イオン
交換樹脂塔1の内部に充填された陰イオン交換樹脂の作
用を受けながら下方に移送され、硝酸イオン又は亜硝酸
イオンが除去された処理水として、陰イオン交換樹脂塔
1の下部に設けられた前記処理水流出部5から流出す
る。
【0019】上記排水処理を継続的に行なううちに、陰
イオン交換樹脂が飽和状態に達し、再生が必要となるた
め、次に樹脂再生処理を行なう。
【0020】前記再生水貯留槽6から再生水移送路15を
介して移送された樹脂再生水としての食塩水を、前記再
生水導入部7から陰イオン交換樹脂塔1に導入する。再
生水導入部7は陰イオン交換樹脂塔1の底部に設けられ
ているため、樹脂再生水は陰イオン交換樹脂塔1内を上
向流で流れる。そして陰イオン交換樹脂に吸着している
硝酸イオン等が離脱され、樹脂再生水とともに再生排水
として陰イオン交換樹脂塔1の上部に設けられた再生排
水排出部8から排出される。
【0021】前記硝酸イオン等と食塩を含んだ再生排水
は、一旦再生排水貯留槽9に貯留された後、再生排水移
送路17を介して再生排水導入部10から前記反応槽2に導
入される。再生排水導入部10は、反応槽2の底部に設け
られているため、前記再生排水は、反応槽2内を上向流
で流れる。そして反応槽2内のグラニュールと接触する
うちに再生排水中の硝酸イオン等は、脱窒菌により窒素
ガスに変換され、再生排水は脱窒処理水として浄化され
ながら反応槽2の上方へ流れる。
【0022】反応槽2の上部に達した前記脱窒処理水
は、脱窒処理水流出部11から流出し、脱窒処理水移送路
18を通って脱窒処理水貯留槽12に貯留された後、脱窒処
理水返送路13を介して再生水貯留槽6に返送される。脱
窒処理水中には、前記樹脂再生水中の食塩が含有される
ため、返送された脱窒処理水は、陰イオン交換樹脂の再
生に再度利用される。
【0023】上記樹脂再生水、樹脂再生排水、脱窒処理
水の移送は、それぞれ再生水移送路15、再生排水移送路
17、脱窒処理水返送路13に設けられたポンプ等の移送手
段によって行なわれる。
【0024】なお、上記実施の形態は以上の構成からな
るが、本発明は上記構成に限定されるものではなく、脱
窒処理水返送路13は設けなくてもよく、また、再生排水
貯留槽9を設けずに、再生排水排出部8から排出された
再生排水を、直接再生排水導入部10から反応槽2に導入
してもよい。
【0025】試験例 次に、本実施形態と活性汚泥法により樹脂再生排水の処
理を行なう従来の硝酸含有排水処理方法について、NO
3 −N濃度が500mg/lの原水を処理して99%以
上のNO3 −N除去率が得られる装置において、NO3
−N容積負荷等の比較試験を行なった。結果を表1に示
す。
【0026】
【表1】
【0027】なお、表中のHRTとは樹脂再生排水の滞
留時間、NO3 −N容積負荷とは反応槽(グラニュール
法又は活性汚泥法)内の一定容積当たりのNO3 −Nの
処理量である。
【0028】試験の結果、本実施形態の菌体グラニュー
ルを使用した処理方法は、活性汚泥法による従来の処理
方法に比べて、NO3 除去完了までの滞留時間が短い。
また、本実施形態では、従来法に比べてNO3 −N容積
負荷が大きいため、同じ量のNO3 を処理する場合、反
応槽2の大きさが小さくなることがわかった。
【0029】
【発明の効果】以上のように、本発明は、上記のように
陰イオン交換樹脂を食塩水で再生処理したときに生じる
樹脂再生排水を、菌体グラニュールにより処理すること
により、以下のような効果を奏する。
【0030】すなわち、本発明によれば、樹脂再生排水
中の硝酸イオン等をほぼ100%除去することができる
ため、脱窒後の処理水を陰イオン交換樹脂再生水として
再利用することができ、環境への塩類の排出を低減し、
かつ再生コストを削減することができる。
【0031】また、菌体グラニュールは高塩濃度に馴化
することができるため、高塩類濃度条件においても効率
的に脱窒処理ができるため、食塩を含む樹脂再生排水の
処理が効率的に行なわれる。
【0032】更に、本発明によれば、菌体グラニュール
を充填した反応槽を用いているため、間欠的な運転をし
ても菌体グラニュールの活性低下は僅かであるため、樹
脂再生排水中の効率的な硝酸除去能を長時間維持するこ
とができる。また、本発明によれば、菌体グラニュール
は高負荷処理が可能であるため、前記食塩を使用しない
で直接生物処理を施す従来の方法に比べて、設備面積を
小さくすることができるとともに、処理時間が短くな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施の形態例としての硝酸含有排水処理装置
を示す要部概略図。
【符号の説明】
1 陰イオン交換樹脂塔 2 反応槽
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−71255(JP,A) 特公 昭56−52637(JP,B2) 特公 平1−40678(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01J 39/00 - 49/02 C02F 1/42 C02F 3/28 - 3/34

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 陰イオン交換樹脂塔(1) と、該陰イオン
    交換樹脂塔(1) 内の陰イオン交換樹脂の再生処理によっ
    て生じる再生排水が導入される反応槽(2) とからなり、
    該反応槽(2) に、前記再生排水の脱窒処理を行なうべく
    菌体グラニュールが充填されてなることを特徴とする硝
    酸含有排水処理装置。
  2. 【請求項2】 前記反応槽(2) に、該反応槽(2) から排
    出された脱窒処理水を前記陰イオン交換樹脂塔(1) に返
    送する返送路(4) が設けられてなることを特徴とする請
    求項1記載の硝酸含有排水処理装置。
  3. 【請求項3】 硝酸又は亜硝酸を含む排水を陰イオン交
    換樹脂で吸着した後、該陰イオン交換樹脂を再生処理
    し、その再生排水を菌体グラニュールが充填された反応
    槽(2) で生物脱窒処理することを特徴とする硝酸含有排
    水処理方法。
  4. 【請求項4】 前記生物脱窒処理後の脱窒処理水を、前
    記陰イオン交換樹脂の再生処理に再利用することを特徴
    とする請求項3記載の硝酸含有排水処理方法。
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