JP3303665B2 - 硝化・脱窒方法及び装置 - Google Patents
硝化・脱窒方法及び装置Info
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- JP3303665B2 JP3303665B2 JP12322096A JP12322096A JP3303665B2 JP 3303665 B2 JP3303665 B2 JP 3303665B2 JP 12322096 A JP12322096 A JP 12322096A JP 12322096 A JP12322096 A JP 12322096A JP 3303665 B2 JP3303665 B2 JP 3303665B2
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- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage
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- Biological Treatment Of Waste Water (AREA)
- Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は廃水中の窒素除去方
法及び装置に係り、特に包括固定化担体を用いた生物学
的な廃水中の窒素除去方法及び装置に関する。
法及び装置に係り、特に包括固定化担体を用いた生物学
的な廃水中の窒素除去方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】地球環境規模での水質汚染防止策の検討
が問われている昨今、生物学的な廃水処理においては、
開発課題の１つに廃水中の窒素の除去の効率化があり、
様々な検討が行われている。従来、生物学的な窒素除去
方法としては、活性汚泥循環変法が用いられている。こ
の方法を適用する硝化・脱窒装置としては、嫌気性状態
の脱窒槽と好気性状態の硝化槽の２つの槽から成り、脱
窒槽では脱窒菌により廃水中の有機物の分解と脱窒処理
が行われ、硝化槽では硝化菌により廃水中のアンモニア
態窒素が硝化処理されて硝酸になる。そして、硝化槽で
硝化処理された硝化液が脱窒槽に循環されることにより
廃水中の窒素成分は窒素ガスとして大気に放出されて除
去される。この循環される液の一部が処理水として引き
抜かれる。
が問われている昨今、生物学的な廃水処理においては、
開発課題の１つに廃水中の窒素の除去の効率化があり、
様々な検討が行われている。従来、生物学的な窒素除去
方法としては、活性汚泥循環変法が用いられている。こ
の方法を適用する硝化・脱窒装置としては、嫌気性状態
の脱窒槽と好気性状態の硝化槽の２つの槽から成り、脱
窒槽では脱窒菌により廃水中の有機物の分解と脱窒処理
が行われ、硝化槽では硝化菌により廃水中のアンモニア
態窒素が硝化処理されて硝酸になる。そして、硝化槽で
硝化処理された硝化液が脱窒槽に循環されることにより
廃水中の窒素成分は窒素ガスとして大気に放出されて除
去される。この循環される液の一部が処理水として引き
抜かれる。
【０００３】この活性汚泥循環変法は、硝化効率を上げ
るために硝化菌の固定化が検討されており、固定化硝化
菌を硝化槽に投入したプロセスが考えられている。
るために硝化菌の固定化が検討されており、固定化硝化
菌を硝化槽に投入したプロセスが考えられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
硝化・脱窒装置は、硝化菌を働かすために好気性状態が
必要な硝化槽と、脱窒菌を働かすために嫌気性状態が必
要な脱窒槽の２槽を必要とするために装置が大型化する
という欠点がある。本発明は、このような事情に鑑みて
なされたもので、単一槽で好気性状態の必要な硝化反応
と、嫌気性状態の必要な脱窒反応の両方を効率良く行う
ことができ、装置を大幅にコンパクト化できる硝化・脱
窒方法及び装置を提供することを目的とする。
硝化・脱窒装置は、硝化菌を働かすために好気性状態が
必要な硝化槽と、脱窒菌を働かすために嫌気性状態が必
要な脱窒槽の２槽を必要とするために装置が大型化する
という欠点がある。本発明は、このような事情に鑑みて
なされたもので、単一槽で好気性状態の必要な硝化反応
と、嫌気性状態の必要な脱窒反応の両方を効率良く行う
ことができ、装置を大幅にコンパクト化できる硝化・脱
窒方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決する為の手段】本発明は前記目的を達成す
る為に、廃水と、少なくとも硝化菌と脱窒菌を共存させ
て包括固定化した担体とを接触させて廃水中の窒素成分
を除去する硝化・脱窒方法に於いて、前記廃水と大きさ
が２〜５０ｍｍの前記担体とを、前記廃水中の溶存酸素
レベルが0.1 〜1.5 ｍｇ／ｌの状態で接触させることに
より、前記担体の表面部に前記硝化菌を、前記担体の内
部に前記脱窒菌を棲み分け、これにより、前記担体の表
面部で前記廃水中のアンモニア態窒素成分の硝化処理を
行い、前記担体の内部で硝酸態窒素成分の脱窒処理を行
うと共に、前記廃水中の窒素源Ｎと炭素源Ｃの比（Ｃ／
Ｎ比）が0.1 〜４になるようにすることを特徴とする。
る為に、廃水と、少なくとも硝化菌と脱窒菌を共存させ
て包括固定化した担体とを接触させて廃水中の窒素成分
を除去する硝化・脱窒方法に於いて、前記廃水と大きさ
が２〜５０ｍｍの前記担体とを、前記廃水中の溶存酸素
レベルが0.1 〜1.5 ｍｇ／ｌの状態で接触させることに
より、前記担体の表面部に前記硝化菌を、前記担体の内
部に前記脱窒菌を棲み分け、これにより、前記担体の表
面部で前記廃水中のアンモニア態窒素成分の硝化処理を
行い、前記担体の内部で硝酸態窒素成分の脱窒処理を行
うと共に、前記廃水中の窒素源Ｎと炭素源Ｃの比（Ｃ／
Ｎ比）が0.1 〜４になるようにすることを特徴とする。
【０００６】また、本発明は前記目的を達成する為に、
廃水と、少なくとも硝化菌と脱窒菌を共存させて包括固
定化した担体とを接触させて廃水中の窒素成分を除去す
る硝化・脱窒装置に於いて、前記廃水と大きさが２〜５
０ｍｍの前記担体とを接触させる単一槽から成る硝化・
脱窒槽と、前記硝化・脱窒槽内の廃水にエアを曝気する
曝気手段と、前記硝化・脱窒槽内の廃水中の溶存酸素を
測定する測定手段と、前記硝化・脱窒槽内の廃水中の窒
素濃度を測定する窒素濃度計と、前記硝化・脱窒槽内の
廃水中の有機物濃度を測定するＢＯＤ計と、前記硝化・
脱窒槽内に炭素源を添加する炭素源添加手段と、前記測
定手段の測定値に基づいて前記廃水中の溶存酸素レベル
が0.1 〜1.5 ｍｇ／ｌに維持されるように前記曝気手段
からのエア曝気量を制御して、前記担体の表面部に前記
硝化菌を、前記担体の内部に前記脱窒菌を棲み分けると
共に、前記窒素濃度計とＢＯＤ計の測定値に基づいて硝
化・脱窒槽内の廃水中の窒素源Ｎと炭素源Ｃの比（Ｃ／
Ｎ比）が0.1 〜４になるように炭素源添加手段の炭素源
添加量を制御する制御手段とを備え、前記単一な硝化・
脱窒槽で硝化処理と脱窒処理の両方を行うことを特徴と
する。
廃水と、少なくとも硝化菌と脱窒菌を共存させて包括固
定化した担体とを接触させて廃水中の窒素成分を除去す
る硝化・脱窒装置に於いて、前記廃水と大きさが２〜５
０ｍｍの前記担体とを接触させる単一槽から成る硝化・
脱窒槽と、前記硝化・脱窒槽内の廃水にエアを曝気する
曝気手段と、前記硝化・脱窒槽内の廃水中の溶存酸素を
測定する測定手段と、前記硝化・脱窒槽内の廃水中の窒
素濃度を測定する窒素濃度計と、前記硝化・脱窒槽内の
廃水中の有機物濃度を測定するＢＯＤ計と、前記硝化・
脱窒槽内に炭素源を添加する炭素源添加手段と、前記測
定手段の測定値に基づいて前記廃水中の溶存酸素レベル
が0.1 〜1.5 ｍｇ／ｌに維持されるように前記曝気手段
からのエア曝気量を制御して、前記担体の表面部に前記
硝化菌を、前記担体の内部に前記脱窒菌を棲み分けると
共に、前記窒素濃度計とＢＯＤ計の測定値に基づいて硝
化・脱窒槽内の廃水中の窒素源Ｎと炭素源Ｃの比（Ｃ／
Ｎ比）が0.1 〜４になるように炭素源添加手段の炭素源
添加量を制御する制御手段とを備え、前記単一な硝化・
脱窒槽で硝化処理と脱窒処理の両方を行うことを特徴と
する。
【０００７】本発明は、硝化菌と脱窒菌を共存させて包
括固定化した担体を、廃水中の溶存酸素レベルが0.1 〜
1.5 ｍｇ／ｌの条件下におくと、担体の表面部が好気性
ゾーンになり、内部が嫌気性ゾーンになると共に、好気
性ゾーンには好気性微生物である硝化菌が、嫌気性ゾー
ンには嫌気性微生物である脱窒菌が自然に棲み分けられ
ること、また、好気性ゾーンにおいて硝化処理が進行す
ると共に、嫌気性ゾーンで脱窒処理が進行することを確
認し、これに基づいて成されたものである。
括固定化した担体を、廃水中の溶存酸素レベルが0.1 〜
1.5 ｍｇ／ｌの条件下におくと、担体の表面部が好気性
ゾーンになり、内部が嫌気性ゾーンになると共に、好気
性ゾーンには好気性微生物である硝化菌が、嫌気性ゾー
ンには嫌気性微生物である脱窒菌が自然に棲み分けられ
ること、また、好気性ゾーンにおいて硝化処理が進行す
ると共に、嫌気性ゾーンで脱窒処理が進行することを確
認し、これに基づいて成されたものである。
【０００８】即ち、本発明によれば、廃水が流入する硝
化・脱窒槽内に、少なくとも硝化菌と脱窒菌を共存させ
て包括固定化した担体を投入し、前記硝化・脱窒槽の廃
水中の溶存酸素レベルが0.1 〜1.5 ｍｇ／ｌになるよう
に溶存酸素計の測定値に基づいて曝気装置からのエア曝
気量を曝気制御手段で制御するようにしたので、担体の
表面部に形成される硝化菌ゾーンと、担体の内部に形成
される嫌気性な脱窒菌ゾーンとを利用して、同一担体で
硝化処理と脱窒処理の両方を行うことができる。
化・脱窒槽内に、少なくとも硝化菌と脱窒菌を共存させ
て包括固定化した担体を投入し、前記硝化・脱窒槽の廃
水中の溶存酸素レベルが0.1 〜1.5 ｍｇ／ｌになるよう
に溶存酸素計の測定値に基づいて曝気装置からのエア曝
気量を曝気制御手段で制御するようにしたので、担体の
表面部に形成される硝化菌ゾーンと、担体の内部に形成
される嫌気性な脱窒菌ゾーンとを利用して、同一担体で
硝化処理と脱窒処理の両方を行うことができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下添付図面に従って本発明に係
る硝化・脱窒方法及び装置の実施の形態について詳説す
る。図１は本発明に係る硝化・脱窒方法の理論的根拠を
説明するためのグラフである。
る硝化・脱窒方法及び装置の実施の形態について詳説す
る。図１は本発明に係る硝化・脱窒方法の理論的根拠を
説明するためのグラフである。
【００１０】曲線Ａは、アンモニア態窒素（ＮＨ4 −
Ｎ）を含む合成無機廃水と、硝化菌及び脱窒菌を共存さ
せて包括固定化した担体とを接触させた時の、アンモニ
ア態窒素の残存率と廃水中の溶存酸素の関係を示したも
のである。曲線Ｂは、硝酸態窒素（ＮＯ3 −Ｎ）を含む
合成無機廃水と、硝化菌及び脱窒菌を共存させて包括固
定化した担体とを接触させた時の、硝酸態窒素の残存率
と廃水中の溶存酸素の関係を示したものである。
Ｎ）を含む合成無機廃水と、硝化菌及び脱窒菌を共存さ
せて包括固定化した担体とを接触させた時の、アンモニ
ア態窒素の残存率と廃水中の溶存酸素の関係を示したも
のである。曲線Ｂは、硝酸態窒素（ＮＯ3 −Ｎ）を含む
合成無機廃水と、硝化菌及び脱窒菌を共存させて包括固
定化した担体とを接触させた時の、硝酸態窒素の残存率
と廃水中の溶存酸素の関係を示したものである。
【００１１】図１より、曲線Ａは、アンモニア態窒素を
含む合成無機廃水中の溶存酸素レベルをゼロから徐々に
増加させていくと、溶存酸素が0.01ｍｇ／ｌ付近から硝
化反応が始まり、溶存酸素が0.1 ｍｇ／ｌでは１００％
近い除去率でアンモニア態窒素が除去されることを示し
ている。即ち、アンモニア態窒素を硝酸態窒素に酸化す
る硝化菌は、溶存酸素が0.1 ｍｇ／ｌ以上あれば充分に
硝化反応を行うことを示している。
含む合成無機廃水中の溶存酸素レベルをゼロから徐々に
増加させていくと、溶存酸素が0.01ｍｇ／ｌ付近から硝
化反応が始まり、溶存酸素が0.1 ｍｇ／ｌでは１００％
近い除去率でアンモニア態窒素が除去されることを示し
ている。即ち、アンモニア態窒素を硝酸態窒素に酸化す
る硝化菌は、溶存酸素が0.1 ｍｇ／ｌ以上あれば充分に
硝化反応を行うことを示している。
【００１２】一方、曲線Ｂは、硝酸態窒素を含む合成無
機廃水中の溶存酸素レベルをゼロから徐々に増加させて
いくと、溶存酸素が1.5 ｍｇ／ｌ付近までは１００％近
い除去率で硝酸態窒素が除去されるが、溶存酸素が1.5
ｍｇ／ｌを越えると脱窒菌の働きが急激に低下すること
を示している。即ち、硝酸態窒素を窒素ガスに還元する
脱窒菌は、溶存酸素が1.5 ｍｇ／ｌ以下であれば充分に
脱窒反応を行うことを示している。
機廃水中の溶存酸素レベルをゼロから徐々に増加させて
いくと、溶存酸素が1.5 ｍｇ／ｌ付近までは１００％近
い除去率で硝酸態窒素が除去されるが、溶存酸素が1.5
ｍｇ／ｌを越えると脱窒菌の働きが急激に低下すること
を示している。即ち、硝酸態窒素を窒素ガスに還元する
脱窒菌は、溶存酸素が1.5 ｍｇ／ｌ以下であれば充分に
脱窒反応を行うことを示している。
【００１３】図２は、上記した合成無機廃水中の溶存酸
素を0.1 〜1.5 ｍｇ／ｌに維持した後、担体を切断して
担体の内部を示した概略図である。図２から分かるよう
に、担体の表面部に好気性の必要な硝化菌ゾーンが形成
され、担体の内部に嫌気性の必要な脱窒菌ゾーンが形成
されている。このことから、発明者等は、少なくとも硝
化菌と脱窒菌を共存させて包括固定化した担体を、溶存
酸素レベルが0.1 〜1.5 ｍｇ／ｌレベルの条件下におく
と、担体の表面部が好気性ゾーンになり、内部が嫌気性
ゾーンになると共に、好気性ゾーンには好気性微生物で
ある硝化菌が、嫌気性ゾーンには嫌気性微生物である脱
窒菌が自然に棲み分けられること、また、好気性ゾーン
において硝化処理が進行すると共に、嫌気性ゾーンで脱
窒処理が進行するという知見を得た。
素を0.1 〜1.5 ｍｇ／ｌに維持した後、担体を切断して
担体の内部を示した概略図である。図２から分かるよう
に、担体の表面部に好気性の必要な硝化菌ゾーンが形成
され、担体の内部に嫌気性の必要な脱窒菌ゾーンが形成
されている。このことから、発明者等は、少なくとも硝
化菌と脱窒菌を共存させて包括固定化した担体を、溶存
酸素レベルが0.1 〜1.5 ｍｇ／ｌレベルの条件下におく
と、担体の表面部が好気性ゾーンになり、内部が嫌気性
ゾーンになると共に、好気性ゾーンには好気性微生物で
ある硝化菌が、嫌気性ゾーンには嫌気性微生物である脱
窒菌が自然に棲み分けられること、また、好気性ゾーン
において硝化処理が進行すると共に、嫌気性ゾーンで脱
窒処理が進行するという知見を得た。
【００１４】図３は、上記知見に基づいて構成した本発
明の硝化・脱窒装置の第１の実施の形態である。図３に
示すように、硝化・脱窒装置１０は、主として下水等の
廃水の流入管１２と、廃水が流入する単一槽から成る硝
化・脱窒槽１４と、硝化・脱窒槽１４内の底部に設けら
れた曝気配管１６と、曝気配管１６から硝化・脱窒槽１
４の底部のエア溜め１８に供給された圧縮エアを硝化・
脱窒槽１４の全体に拡散する金網状の拡散板２０と、硝
化・脱窒槽内の廃水中の溶存酸素を測定する溶存酸素計
２２と、溶存酸素計２２の測定値に基づいて曝気配管１
６から曝気するエア曝気量を制御する制御装置２４とで
構成される。制御装置２４による曝気配管１６の制御
は、ブロア２６からの圧縮エアの供給を、圧縮エア配管
２８に設けられたバルブ３０の開度を制御することによ
り行う。
明の硝化・脱窒装置の第１の実施の形態である。図３に
示すように、硝化・脱窒装置１０は、主として下水等の
廃水の流入管１２と、廃水が流入する単一槽から成る硝
化・脱窒槽１４と、硝化・脱窒槽１４内の底部に設けら
れた曝気配管１６と、曝気配管１６から硝化・脱窒槽１
４の底部のエア溜め１８に供給された圧縮エアを硝化・
脱窒槽１４の全体に拡散する金網状の拡散板２０と、硝
化・脱窒槽内の廃水中の溶存酸素を測定する溶存酸素計
２２と、溶存酸素計２２の測定値に基づいて曝気配管１
６から曝気するエア曝気量を制御する制御装置２４とで
構成される。制御装置２４による曝気配管１６の制御
は、ブロア２６からの圧縮エアの供給を、圧縮エア配管
２８に設けられたバルブ３０の開度を制御することによ
り行う。
【００１５】また、硝化・脱窒槽１４内には、活性汚泥
を高分子ゲルで包括固定化した多数の担体３２が投入さ
れる。包括固定化に用いる高分子ゲルは、特に制限はな
く、各種の高分子物質、例えば、ポリアクリルアミド、
ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、寒
天、カラギーナン、アルギン酸塩等を用いることができ
る。
を高分子ゲルで包括固定化した多数の担体３２が投入さ
れる。包括固定化に用いる高分子ゲルは、特に制限はな
く、各種の高分子物質、例えば、ポリアクリルアミド、
ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、寒
天、カラギーナン、アルギン酸塩等を用いることができ
る。
【００１６】担体３２の形状としては、キュービック
状、球状の他にも板状或いは紐状のものも使用すること
ができる。担体３２の大きさとしては、使用する高分子
ゲルの種類にもよるが、担体３２の表面部が好気性ゾー
ンとなり内部が嫌気性ゾーンとなり、且つ廃水と担体内
部の接触が可能な２〜５０ｍｍが適切である。上記の如
く構成された硝化・脱窒装置１０によれば、廃水と、少
なくとも硝化菌と脱窒菌を共存させて包括固定化した担
体とを、廃水中の溶存酸素レベルが0.1 〜1.5 ｍｇ／ｌ
の状態で接触させるようにしたので、担体３２の表面部
に形成される硝化菌ゾーンと、担体３２の内部に形成さ
れる脱窒菌ゾーンを利用して同一担体３２で硝化処理と
脱窒処理の両方を行うことができる。従って、従来のよ
うに好気性の硝化槽と嫌気性の脱窒槽の２槽を必要とせ
ず単一槽で効率良く硝化・脱窒処理を行うことができ
る。
状、球状の他にも板状或いは紐状のものも使用すること
ができる。担体３２の大きさとしては、使用する高分子
ゲルの種類にもよるが、担体３２の表面部が好気性ゾー
ンとなり内部が嫌気性ゾーンとなり、且つ廃水と担体内
部の接触が可能な２〜５０ｍｍが適切である。上記の如
く構成された硝化・脱窒装置１０によれば、廃水と、少
なくとも硝化菌と脱窒菌を共存させて包括固定化した担
体とを、廃水中の溶存酸素レベルが0.1 〜1.5 ｍｇ／ｌ
の状態で接触させるようにしたので、担体３２の表面部
に形成される硝化菌ゾーンと、担体３２の内部に形成さ
れる脱窒菌ゾーンを利用して同一担体３２で硝化処理と
脱窒処理の両方を行うことができる。従って、従来のよ
うに好気性の硝化槽と嫌気性の脱窒槽の２槽を必要とせ
ず単一槽で効率良く硝化・脱窒処理を行うことができ
る。
【００１７】図４は、本発明の硝化・脱窒装置１０の第
２の実施の形態である。担体３２の脱窒菌が脱窒処理を
行うためには、栄養源としての炭素源が必要であるが、
廃水中には有機物がある程度の濃度で含まれており、こ
の有機物を炭素源として利用することができる。しか
し、廃水中の有機物濃度（炭素源濃度）が低い場合、或
いは廃水中の有機物濃度に比べて窒素濃度（窒素源濃
度）が高い場合には、担体の脱窒菌の働きが低下し、廃
水中の窒素成分の除去が十分でなくなる。
２の実施の形態である。担体３２の脱窒菌が脱窒処理を
行うためには、栄養源としての炭素源が必要であるが、
廃水中には有機物がある程度の濃度で含まれており、こ
の有機物を炭素源として利用することができる。しか
し、廃水中の有機物濃度（炭素源濃度）が低い場合、或
いは廃水中の有機物濃度に比べて窒素濃度（窒素源濃
度）が高い場合には、担体の脱窒菌の働きが低下し、廃
水中の窒素成分の除去が十分でなくなる。
【００１８】第２の実施の形態は、このような状況を考
慮して、廃水中の窒素源と炭素源の比を積極的に管理し
ようとするものである。図４に示すように、第２の実施
の形態では、硝化・脱窒槽１４内に、窒素源濃度を測定
する窒素濃度計３４と炭素源である有機物濃度を測定す
るＢＯＤ計３６が設けられ、これらの測定値は制御装置
２４に入力される。また、硝化・脱窒槽１４の上方に
は、炭素源、例えばメタノールを添加する添加装置３８
が設けられ、添加装置３８からの炭素源の添加量はは制
御装置２４により制御される。その他の装置は、第１の
実施の形態と同様である。
慮して、廃水中の窒素源と炭素源の比を積極的に管理し
ようとするものである。図４に示すように、第２の実施
の形態では、硝化・脱窒槽１４内に、窒素源濃度を測定
する窒素濃度計３４と炭素源である有機物濃度を測定す
るＢＯＤ計３６が設けられ、これらの測定値は制御装置
２４に入力される。また、硝化・脱窒槽１４の上方に
は、炭素源、例えばメタノールを添加する添加装置３８
が設けられ、添加装置３８からの炭素源の添加量はは制
御装置２４により制御される。その他の装置は、第１の
実施の形態と同様である。
【００１９】このように、構成された第２の実施の形態
によれば、硝化・脱窒槽１４内の廃水中の溶存酸素レベ
ルを0.1 〜1.5 ｍｇ／ｌに維持すると共に、廃水中の窒
素源Ｎと炭素源Ｃの比（Ｃ／Ｎ比）が0.1 〜４になるよ
うに炭素源の濃度を制御するので、第１の実施の形態に
比べて、脱窒処理を確実に行うことができる。尚、本発
明の硝化・脱窒方法は、硝化・脱窒槽に廃水が連続的に
流入・排出される連続処理でも、１回の処理ごとに硝化
・脱窒槽の処理水を排出して新たな廃水を供給する回分
式処理でもどちらにも適用することができる。また、硝
化・脱窒槽内の液の流れは上向流でも下向流でもよい。
によれば、硝化・脱窒槽１４内の廃水中の溶存酸素レベ
ルを0.1 〜1.5 ｍｇ／ｌに維持すると共に、廃水中の窒
素源Ｎと炭素源Ｃの比（Ｃ／Ｎ比）が0.1 〜４になるよ
うに炭素源の濃度を制御するので、第１の実施の形態に
比べて、脱窒処理を確実に行うことができる。尚、本発
明の硝化・脱窒方法は、硝化・脱窒槽に廃水が連続的に
流入・排出される連続処理でも、１回の処理ごとに硝化
・脱窒槽の処理水を排出して新たな廃水を供給する回分
式処理でもどちらにも適用することができる。また、硝
化・脱窒槽内の液の流れは上向流でも下向流でもよい。
【００２０】
【実施例】次に、図３に示した本発明の硝化・脱窒装置
１０を用いて行った実施例について説明する。硝化菌と
脱窒菌を共存させて包括固定化した担体３２としては、
下水処理場の標準活性汚泥を固定化用種菌として使用し
た。包括固定化は、活性汚泥２重量％、ポリエチレング
リコールプレポリマー１５％、Ｎ、Ｎ、Ｎ’、Ｎ’−テ
トラメチルエチレンジアミン0.5 重量％及び過硫酸カリ
ウム0.25重量％を水中に混合し、ゲル化させることによ
り行った。得られたゲルは３ｍｍ角のペレット（担体）
３２に切断した。
１０を用いて行った実施例について説明する。硝化菌と
脱窒菌を共存させて包括固定化した担体３２としては、
下水処理場の標準活性汚泥を固定化用種菌として使用し
た。包括固定化は、活性汚泥２重量％、ポリエチレング
リコールプレポリマー１５％、Ｎ、Ｎ、Ｎ’、Ｎ’−テ
トラメチルエチレンジアミン0.5 重量％及び過硫酸カリ
ウム0.25重量％を水中に混合し、ゲル化させることによ
り行った。得られたゲルは３ｍｍ角のペレット（担体）
３２に切断した。
【００２１】そして、得られたペレットをアンモニア態
窒素濃度が２５０ｍｇ／ｌの廃水で培養した。培養条件
は、ペレットの充填率１０％、廃水中の溶存酸素レベル
4.5〜６ｍｇ／ｌで行った。培養９０日目のペレットの
硝化菌数は、１ペレット当たり2.0 ×１０10ｃｅｌｌｓ
／ｃｍ3 となり、脱窒菌数は、１ペレット当たり4.57×
１０9 ｃｅｌｌｓ／ｃｍ3 となった。
窒素濃度が２５０ｍｇ／ｌの廃水で培養した。培養条件
は、ペレットの充填率１０％、廃水中の溶存酸素レベル
4.5〜６ｍｇ／ｌで行った。培養９０日目のペレットの
硝化菌数は、１ペレット当たり2.0 ×１０10ｃｅｌｌｓ
／ｃｍ3 となり、脱窒菌数は、１ペレット当たり4.57×
１０9 ｃｅｌｌｓ／ｃｍ3 となった。
【００２２】本実施例では、上記のように培養したペレ
ットを充填率１０％になるように硝化・脱窒槽に投入
し、担体とアンモニア態窒素２０ｍｇ／ｌを含有する廃
水とを接触させると共に、廃水中の溶存酸素レベルを0.
1 〜1.5 ｍｇ／ｌの間で制御しながら滞留時間を２時間
で処理した。そして、この時のアンモニア態窒素（ＮＨ
4 −Ｎ）の除去率と総窒素（Ｔ−Ｎ）の除去率を調べ
た。溶存酸素の制御は、硝化・脱窒槽の中心位置に設け
た溶存酸素計で廃水中の溶存酸素を測定し、測定した測
定値に基づいて廃水中の溶存酸素レベルを0.1 〜1.5 ｍ
ｇ／ｌの間に入るように、曝気配管からのエア曝気量を
制御装置で制御した。
ットを充填率１０％になるように硝化・脱窒槽に投入
し、担体とアンモニア態窒素２０ｍｇ／ｌを含有する廃
水とを接触させると共に、廃水中の溶存酸素レベルを0.
1 〜1.5 ｍｇ／ｌの間で制御しながら滞留時間を２時間
で処理した。そして、この時のアンモニア態窒素（ＮＨ
4 −Ｎ）の除去率と総窒素（Ｔ−Ｎ）の除去率を調べ
た。溶存酸素の制御は、硝化・脱窒槽の中心位置に設け
た溶存酸素計で廃水中の溶存酸素を測定し、測定した測
定値に基づいて廃水中の溶存酸素レベルを0.1 〜1.5 ｍ
ｇ／ｌの間に入るように、曝気配管からのエア曝気量を
制御装置で制御した。
【００２３】また、比較例１として、廃水中の溶存酸素
レベルが０〜0.1 ｍｇ／ｌで制御した場合、比較例２と
して、廃水中の溶存酸素レベルが1.5 〜３ｍｇ／ｌで制
御した場合について行った。比較例１又は２において溶
存酸素以外の条件は本実施例と同様である。その結果を
図５及び図６に示す。
レベルが０〜0.1 ｍｇ／ｌで制御した場合、比較例２と
して、廃水中の溶存酸素レベルが1.5 〜３ｍｇ／ｌで制
御した場合について行った。比較例１又は２において溶
存酸素以外の条件は本実施例と同様である。その結果を
図５及び図６に示す。
【００２４】図５及び図６から分かるように、本実施例
のように廃水中の溶存酸素レベルを0.1 〜1.5 ｍｇ／ｌ
の間で制御すると、アンモニア態窒素の除去率が９５％
以上になり、総窒素の除去率も８０〜９０％となり、硝
化菌及び脱窒菌ともに充分働いていた。一方、溶存酸素
レベルを０〜0.1 ｍｇ／ｌで制御した場合には、アンモ
ニア態窒素の除去率が５％程度となり、硝化菌が殆ど働
いていなかった。また、廃水は嫌気性で脱窒菌の働く条
件は満足しているが、硝化菌が働かないためにアンモニ
ア態窒素が硝酸態窒素にならないことから総窒素の除去
率も５％以下となった。
のように廃水中の溶存酸素レベルを0.1 〜1.5 ｍｇ／ｌ
の間で制御すると、アンモニア態窒素の除去率が９５％
以上になり、総窒素の除去率も８０〜９０％となり、硝
化菌及び脱窒菌ともに充分働いていた。一方、溶存酸素
レベルを０〜0.1 ｍｇ／ｌで制御した場合には、アンモ
ニア態窒素の除去率が５％程度となり、硝化菌が殆ど働
いていなかった。また、廃水は嫌気性で脱窒菌の働く条
件は満足しているが、硝化菌が働かないためにアンモニ
ア態窒素が硝酸態窒素にならないことから総窒素の除去
率も５％以下となった。
【００２５】また、溶存酸素レベルを1.5 〜３ｍｇ／ｌ
で制御した場合には、アンモニア態窒素の除去率は９５
％以上となったが、総窒素の除去率は５０〜１０％程度
となり、脱窒菌が充分に働いていなかった。このよう
に、少なくとも硝化菌と脱窒菌を共存させて包括固定化
した担体を、廃水中の溶存酸素レベルが0.1 〜1.5 ｍｇ
／ｌの条件下におくと、担体の表面部が好気性ゾーンに
なり、内部が嫌気性ゾーンになると共に、好気性ゾーン
には好気性微生物である硝化菌が、嫌気性ゾーンには嫌
気性微生物である脱窒菌が自然に棲み分けられることが
実証された。
で制御した場合には、アンモニア態窒素の除去率は９５
％以上となったが、総窒素の除去率は５０〜１０％程度
となり、脱窒菌が充分に働いていなかった。このよう
に、少なくとも硝化菌と脱窒菌を共存させて包括固定化
した担体を、廃水中の溶存酸素レベルが0.1 〜1.5 ｍｇ
／ｌの条件下におくと、担体の表面部が好気性ゾーンに
なり、内部が嫌気性ゾーンになると共に、好気性ゾーン
には好気性微生物である硝化菌が、嫌気性ゾーンには嫌
気性微生物である脱窒菌が自然に棲み分けられることが
実証された。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の硝化・脱
窒方法及び装置によれば、廃水と少なくとも硝化菌と脱
窒菌を共存させて包括固定化した担体とを、廃水中の溶
存酸素レベルが0.1 〜1.5 ｍｇ／ｌの状態で接触させる
ようにしたので、担体の表面部に硝化菌ゾーンが形成さ
れ、担体の内部に脱窒菌ゾーンが形成される。これによ
り、この硝化菌ゾーンと脱窒菌ゾーンを利用して同一担
体で硝化処理と脱窒処理の両方を行うことができる。
窒方法及び装置によれば、廃水と少なくとも硝化菌と脱
窒菌を共存させて包括固定化した担体とを、廃水中の溶
存酸素レベルが0.1 〜1.5 ｍｇ／ｌの状態で接触させる
ようにしたので、担体の表面部に硝化菌ゾーンが形成さ
れ、担体の内部に脱窒菌ゾーンが形成される。これによ
り、この硝化菌ゾーンと脱窒菌ゾーンを利用して同一担
体で硝化処理と脱窒処理の両方を行うことができる。
【００２７】従って、従来のように好気性の硝化槽と嫌
気性の脱窒槽の２槽を必要とせず単一槽で効率良く硝化
・脱窒処理を行うことができるので、装置を大幅にコン
パクト化することができる。また、同一担体で硝化・脱
窒を行うために完全硝化を行うことができるので、従来
のように硝化槽と脱窒槽との間で液を循環させながら循
環液の一部を処理水として引く抜く場合に比べて処理水
の水質が良くなる。
気性の脱窒槽の２槽を必要とせず単一槽で効率良く硝化
・脱窒処理を行うことができるので、装置を大幅にコン
パクト化することができる。また、同一担体で硝化・脱
窒を行うために完全硝化を行うことができるので、従来
のように硝化槽と脱窒槽との間で液を循環させながら循
環液の一部を処理水として引く抜く場合に比べて処理水
の水質が良くなる。
【図１】本発明に係る硝化・脱窒方法を説明するグラフ
【図２】本発明に係る硝化・脱窒方法における包括担体
化担体の断面図
化担体の断面図
【図３】本発明に係る硝化・脱窒装置の第１の実施の形
態を説明する構成図
態を説明する構成図
【図４】本発明に係る硝化・脱窒装置の第２の実施の形
態を説明する構成図
態を説明する構成図
【図５】本発明の硝化・脱窒方法の実施例で、アンモニ
ア態窒素の除去率と溶存酸素との関係を示したグラフ
ア態窒素の除去率と溶存酸素との関係を示したグラフ
【図６】本発明の硝化・脱窒方法の実施例で、総窒素の
除去率と溶存酸素との関係を示したグラフ
除去率と溶存酸素との関係を示したグラフ
１０…硝化・脱窒装置 １２…流入管 １４…硝化・脱窒槽 １６…曝気配管 １８…エア溜め ２０…拡散板 ２２…溶存酸素計 ２４…制御装置 ２６…ブロア ３０…バルブ ３２…担体 ３４…窒素濃度計 ３６…ＢＯＤ計 ３８…添加装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C02F 3/34 101
Claims (2)
- 【請求項１】廃水と、少なくとも硝化菌と脱窒菌を共存
させて包括固定化した担体とを接触させて廃水中の窒素
成分を除去する硝化・脱窒方法に於いて、前記廃水と大きさが２〜５０ｍｍの前記担体とを、前記
廃水中の溶存酸素レベルが0.1 〜1.5 ｍｇ／ｌの状態で
接触させることにより、前記担体の表面部に前記硝化菌
を、前記担体の内部に前記脱窒菌を棲み分け、これによ
り、前記担体の表面部で前記廃水中のアンモニア態窒素
成分の硝化処理を行い、前記担体の内部で硝酸態窒素成
分の脱窒処理を行うと共に、 前記廃水中の窒素源Ｎと炭素源Ｃの比（Ｃ／Ｎ比）が0.
1 〜４になるようにすること を特徴とする硝化・脱窒方
法。 - 【請求項２】廃水と、少なくとも硝化菌と脱窒菌を共存
させて包括固定化した担体とを接触させて廃水中の窒素
成分を除去する硝化・脱窒装置に於いて、前記廃水と大きさが２〜５０ｍｍの前記担体とを 接触さ
せる単一槽から成る硝化・脱窒槽と、 前記硝化・脱窒槽内の廃水にエアを曝気する曝気手段
と、 前記硝化・脱窒槽内の廃水中の溶存酸素を測定する測定
手段と、前記硝化・脱窒槽内の廃水中の窒素濃度を測定する窒素
濃度計と、 前記硝化・脱窒槽内の廃水中の有機物濃度を測定するＢ
ＯＤ計と、 前記硝化・脱窒槽内に炭素源を添加する炭素源添加手段
と、 前記測定手段の測定値に基づいて前記廃水中の溶存酸素
レベルが0.1 〜1.5 ｍｇ／ｌに維持されるように前記曝
気手段からのエア曝気量を制御して、前記担体の表面部
に前記硝化菌を、前記担体の内部に前記脱窒菌を棲み分
けると共に、前記窒素濃度計とＢＯＤ計の測定値に基づ
いて硝化・脱窒槽内の廃水中の窒素源Ｎと炭素源Ｃの比
（Ｃ／Ｎ比）が0.1 〜４になるように炭素源添加手段の
炭素源添加量を制御する 制御手段とを備え、 前記単一な硝化・脱窒槽で硝化処理と脱窒処理の両方を
行うことを特徴とする硝化・脱窒装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12322096A JP3303665B2 (ja) | 1996-05-17 | 1996-05-17 | 硝化・脱窒方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12322096A JP3303665B2 (ja) | 1996-05-17 | 1996-05-17 | 硝化・脱窒方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09299988A JPH09299988A (ja) | 1997-11-25 |
| JP3303665B2 true JP3303665B2 (ja) | 2002-07-22 |
Family
ID=14855181
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12322096A Expired - Lifetime JP3303665B2 (ja) | 1996-05-17 | 1996-05-17 | 硝化・脱窒方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3303665B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105600927A (zh) * | 2015-12-30 | 2016-05-25 | 江苏艾特克环境工程设计研究院有限公司 | 一种废水同步硝化反硝化脱氮方法及装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4632025B2 (ja) * | 2004-05-06 | 2011-02-16 | 株式会社日立プラントテクノロジー | 包括固定化微生物担体の製造方法及び包括固定化微生物担体並びに廃水処理装置 |
| JP4626501B2 (ja) * | 2005-11-29 | 2011-02-09 | 株式会社Ｉｈｉ | 排水処理装置 |
| BRPI0705361A2 (pt) * | 2007-12-28 | 2010-05-11 | Mercosul Com Ltda | processo para aumentar a concentração de colÈnias de microorganismos em um processo de remoção de impurezas por digestão anaeróbica |
| JP5465394B2 (ja) * | 2008-03-05 | 2014-04-09 | 日本建設技術株式会社 | 水質浄化装置 |
| CN102264651B (zh) * | 2008-12-28 | 2013-12-11 | 美得华水务株式会社 | 生物学脱氮方法、装置、以及所用的载体 |
| JP5505047B2 (ja) * | 2010-04-02 | 2014-05-28 | 株式会社Ｉｈｉ | 水質浄化方法、水質浄化剤及び水質浄化剤製造方法 |
| JP6651118B2 (ja) * | 2015-10-19 | 2020-02-19 | 三菱ケミカルアクア・ソリューションズ株式会社 | 水処理方法及び水処理装置 |
| JP2020099877A (ja) * | 2018-12-25 | 2020-07-02 | 株式会社クラレ | 窒素及び有機物を含む排水の水処理方法及び水処理装置 |
-
1996
- 1996-05-17 JP JP12322096A patent/JP3303665B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105600927A (zh) * | 2015-12-30 | 2016-05-25 | 江苏艾特克环境工程设计研究院有限公司 | 一种废水同步硝化反硝化脱氮方法及装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09299988A (ja) | 1997-11-25 |
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