JP3870445B2 - 生物処理装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は生物処理装置に係り、特に、スケール障害が発生する可能性のある、高濃度のカルシウム及び窒素を含む排水を生物的に窒素除去する生物処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、排水の生物的窒素除去は、一般に次のようにして行われている。
【０００３】
即ち、図２に示す如く、排水をまず硝化槽１にて好気処理して排水中のアンモニア性窒素を硝酸（亜硝酸を含む。）性窒素に酸化する。次いで、硝化処理液を脱窒槽２で嫌気処理し、この硝酸性窒素を窒素ガスに還元する。脱窒処理液を再曝気槽３で曝気処理して、窒素ガスを十分に除去した後、沈殿池４で固液分離して処理水を得る。沈殿池４の分離汚泥は硝化槽１へ返送する。
【０００４】
なお、硝化槽１では、アンモニア性窒素を硝酸性窒素に酸化するための酸化反応に最適なｐＨに維持すると共に、生成した硝酸を中和するためにＮａＯＨ等のアルカリを添加してｐＨ調整を行っている。このｐＨ調整は、ＮａＯＨ貯槽５からポンプ６によりＮａＯＨを添加するに当り、ｐＨ計７の測定結果に基き、硝化槽１のｐＨが通常の場合８〜８．５となるようにバルブ８の開閉を制御することにより行われている。
【０００５】
なお、図２において、９は曝気用のブロワ、１０，１１は撹拌用の駆動モータである。
【０００６】
ところで、このような方法で、カルシウムを高濃度に含有する排水を生物的に窒素除去する場合、系内でスケール障害が発生する恐れがある。このため、従来においては、このようなカルシウム含有排水の生物的窒素除去処理に当っては、処理に先立ち排水中のカルシウムを除去している。具体的には、反応槽においてカルシウム含有排水に炭酸ナトリウム等を添加し、析出した炭酸カルシウムを沈殿槽で沈殿分離することにより、排水中のＣａ濃度をスケールの発生しない濃度にまで低減している。このスケールの発生しないＣａ濃度は、生物処理の形態により異なり、例えば、浮遊式生物処理法では排水中のＣａ濃度５００ｍｇ／Ｌ以下、生物濾過法では排水中のＣａ濃度５０ｍｇ／Ｌ以下が目安とされている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の方法では、生物処理工程の前処理工程として、カルシウム除去のための反応槽及び沈殿槽が必要となり、装置の大型化、運転コストの増大の問題があった。また、カルシウムを析出させるための炭酸ナトリウム等の薬剤を多量に使用するため、薬剤コストが高くつく上に、炭酸カルシウム汚泥発生の問題もあった。
【０００８】
本発明は上記従来の問題点を解決し、カルシウム含有排水の生物的窒素除去処理に当り、カルシウム除去のための設備及び薬剤を不要とすると共に、スケール障害防止のための薬剤使用量を大幅に低減することができる生物処理装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の生物処理装置は、窒素とカルシウムを含有する排水をｐＨ調整手段を有する硝化槽にて硝化処理した後、脱窒槽で脱窒処理することにより生物的に窒素除去する生物処理装置において、硝化槽内のＭ−アルカリ度（ｍｇ／Ｌ）及びＣａ濃度（ｍｇ／Ｌ）を測定する測定手段と、該測定手段の測定値から下記式で算出される過飽和度を１．６以下とするための硝化槽の目標ｐＨを演算すると共に、この演算結果に基づいて前記硝化槽内のｐＨ調整手段を制御する演算制御手段とを設けたことを特徴とする。
【００１０】
過飽和度＝
硝化槽目標pH-[1.99-{log(Ca濃度/40/1000)+log(M-アルカリ度/100/1000)}]
上記式で算出される過飽和度が１．６以下となるように、硝化槽のｐＨを調整することにより、スケール障害を防止することができる。
【００１１】
なお、本発明において、Ｍ−アルカリ度とは、水中に含まれているアルカリ分（溶存する炭酸塩類，炭酸水素塩類，水酸化物類など）を、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ₃ ）に換算して１Ｌ中のｍｇ量で示したものであり、一定量の試水を強酸でメチルレッド（終点ｐＨ約４．８）を用いて滴定し、使用した酸の当量数で求めたものであり、全アルカリ度とも称される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１３】
図１は本発明の生物処理装置の実施の形態を示す系統図である。なお、図１において、図２に示す部材と同一機能を奏する部材には同一符号を付してある。
【００１４】
図１の生物処理装置では硝化槽１のＣａ濃度及びＭ−アルカリ度を測定するＣａ濃度，Ｍ−アルカリ度分析装置１２と、この分析装置１２の測定結果及びｐＨ計７の測定結果が入力され、これらの値に基いて前述の計算式に従って演算を行い、演算結果に基いて硝化槽１のｐＨを制御する演算制御器１３とを設けた点が図２に示す従来装置とは異なる。
【００１５】
即ち、図１の生物処理装置では、硝化槽１内のＣａ濃度及びＭ−アルカリ度を分析装置１２で測定し、この結果は演算制御器１３に入力される。また、ｐＨ計７の測定結果も演算制御器１３に入力される。演算制御器１３では、Ｃａ濃度の測定値及びＭ−アルカリ度の測定値に基いて前記式により算出される過飽和度が１．６以下となるように硝化槽１の目標ｐＨを算出する。
【００１６】
そして、この目標ｐＨとｐＨ計７の測定値とを比較し、ｐＨが低い場合は、必要に応じて、バルブ８を開き、硝化槽７にＮａＯＨ添加してｐＨを調整する。また、ｐＨが高くなりすぎる場合には、硫酸等を添してｐＨを低下させる。
【００１７】
このようにして、硝化槽１のｐＨ調整を行うことにより、系内のスケール障害を防止することができる。
【００１８】
なお、このようにして調整する硝化槽１のｐＨ範囲は、その硝化性能により適宜決定されるが、通常の場合、ｐＨ６．５〜８．５の範囲とし、所定の過飽和度を満足できる範囲においてできるだけ高いｐＨに調整するのが好ましい。硝化槽のｐＨを６．５よりも低くした場合には、硝化槽における硝化反応が阻害され、窒素除去効率が大きく低下する恐れがあり好ましくない。
【００１９】
従って、ｐＨ調整のみでは、前記式で算出される過飽和度が所定値以下にならない場合、或いは、ＮａＯＨ等のアルカリ使用量が多くなり過ぎる場合には、硝化槽の曝気量を増やして、脱炭酸量を高め、Ｍ−アルカリ度を低減する方法を併用するのが好ましい。なお、Ｃａ濃度とＭ−アルカリ度の分析は自動分析でもよいし、手分析して、そのデータを演算装置に入力してもよい。
【００２０】
本発明の生物処理装置の形態としては、浮遊式に限らず生物濾過方式、固定床方式などを適用できる。また、生物処理装置の槽構成についても、必ずしも硝化槽の後段に脱窒槽を設けるものに限定されず、脱窒槽の後段に硝化槽を設け、硝化槽の流出水の一部を脱窒槽に循環し、残部を処理水として抜き出すものであっても良い。
【００２１】
このような本発明の生物処理装置は、カルシウムによるスケール障害の恐れがある、Ｃａ濃度３００ｍｇ／Ｌ以上のカルシウム及び窒素成分含有排水、具体的には排煙脱硫排水、フッ素含有排水の石灰凝集沈澱処理水等の生物的窒素除去処理に極めて有効である。
【００２２】
【実施例】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００２３】
実施例１
Ｔ−窒素濃度１５０ｍｇ／Ｌのカルシウム含有排水を、図１に示す装置で処理した。
【００２４】
カルシウム含有排水のＣａ濃度は実際の排水の水質変動を模擬して初期の８００ｍｇ／Ｌから３０００ｍｇ／Ｌへ変動させた。
【００２５】
Ｃａ濃度８００ｍｇ／Ｌの排水が流入している間の硝化槽のＣａ濃度は８００ｍｇ／Ｌ、Ｍ−アルカリ度は２００ｍｇ／Ｌのとき、前記式で算出される過飽和度が１．６以下となるための硝化槽のｐＨは８．０以下である。また、Ｃａ濃度３０００ｍｇ／Ｌの排水が流入している間の硝化槽のＭ−アルカリ度は２００ｍｇ／Ｌであり、前記式で算出される過飽和度が１．６以下となるための硝化槽のｐＨは７．４以下である。
【００２６】
その結果、Ｃａ濃度８００ｍｇ／Ｌの排水が流入する初期の段階では硝化槽のｐＨは８．０に調整されていたが、排水のＣａ濃度が３０００ｍｇ／Ｌに増加すると、硝化槽のｐＨは自動的に７．４に低下し、このようにｐＨ調整されることにより、処理中、スケールの発生を防止して安定な処理を行うことができた。
【００２７】
比較例１
図２に示す装置により、実施例１と同様にしてカルシウム含有排水のＣａ濃度を変動させて処理を行った。なお、硝化槽のｐＨは８．０の一定条件とした。
【００２８】
その結果、Ｃａ濃度８００ｍｇ／Ｌの排水が流入している間は、スケールの発生はなかったが、排水のＣａ濃度が３０００ｍｇ／Ｌになると、スケール付着の障害が生じた。
【００２９】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の生物処理装置によれば、カルシウム含有排水の生物的窒素除去処理に当り、
▲１▼ スケール障害を確実に防止することができる。
▲２▼ カルシウム除去のための設備が不要となり、装置を小型化できる。
▲３▼ カルシウム除去のための薬剤が不要となり、薬剤コストが低減する。
▲４▼ ▲２▼，▲３▼より運転コストが低減する。
▲５▼ 炭酸カルシウム汚泥が発生しないため、余剰汚泥の発生量が低減する。
▲６▼ ▲５▼より余剰汚泥の処理設備（脱水機等）を小型化することができ、汚泥処理コストも低減する。
といった効果が奏され、効率的な処理を行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の生物処理装置の実施の形態を示す系統図である。
【図２】従来法を示す系統図である。
【符号の説明】
１ 硝化槽
２ 脱窒槽
３ 再曝気槽
４ 沈殿池
５ ＮａＯＨ貯槽
７ ｐＨ計
１２ Ｃａ濃度，Ｍ−アルカリ度分析装置
１３ 演算制御器

Claims (1)

1. 窒素とカルシウムを含有する排水をｐＨ調整手段を有する硝化槽にて硝化処理した後、脱窒槽で脱窒処理することにより生物的に窒素除去する生物処理装置において、
   硝化槽内のＭ−アルカリ度及びＣａ濃度を測定する測定手段と、
   該測定手段の測定値から下記式で算出される過飽和度を１．６以下とするための硝化槽の目標ｐＨを演算すると共に、この演算結果に基づいて前記硝化槽内のｐＨ調整手段を制御する演算制御手段とを設けたことを特徴とする生物処理装置。
   過飽和度＝
   硝化槽目標pH-[1.99-{log(Ca濃度/40/1000)+log(M-アルカリ度/100/1000)}]

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