JP4106203B2 - How to remove nitrogen from water - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃水中に含まれる高濃度のアンモニア性窒素化合物を安定的、効率的に除去することを目的とする。
【0002】
【従来の技術】
高濃度のアンモニア性窒素を含有する廃水は、製鉄所コークス工場、屎尿、肥料工場、半導体工場、皮革工場、下水処理場汚泥処理工程などから発生する。
【0003】
このような廃水中のアンモニアは、加熱操作(加熱空気や蒸気利用)によって空中にアンモニアガスとして放散が容易に行えるかどうかによって、以下のように2種類に分類されて呼ばれている。
(1)遊離アンモニア:NH3
(2)固定アンモニア:NH4Cl、(NH 4 2SO4 など
この固定という表現は、アンモニアがアンモニウムイオン(NH4 +)として水中に存在しているため、アンモニアガスとして容易に放散できない理由からこのように呼称されている。固定アンモニアを遊離アンモニアとするためには、pHおよび水温を上昇させれば良い。
【0004】
NH4 + + OH- NH3+ H2O (1)
水のpHや水温の上昇により(1)式の反応は右側に進行し、遊離のアンモニア(NH3)の存在比率は増大する。例えば、水温20℃、pH=8の廃水では、遊離のアンモニア(NH3)の存在比率はわずか5%程度である。このpHを9に高めれば、約30%が遊離のアンモニアとして、また、pHを10に高めれば約80%が遊離のアンモニアとして水中に存在することになる。さらに、水温が80℃になると、pHを9に高めれば約90%が遊離アンモニアとなる。したがって、遊離アンモニアの存在割合は、廃水のpH及び水温によって、大幅に変わってくる。
【0005】
このような廃水中のアンモニアを除去する方法として、以下のような方法が広く知られている。
【0006】
まず、アンモニアストリッピング法があげられる。アンモニアストリッピング法は、基本的には(1)式の反応を利用したものであり、製鉄所コ−クス工場を中心に広く実用化されている。方法は以下の通りである。まず、消石灰や水酸化ナトリウムを用いて廃水のpHを上昇させるとともに、必要に応じて水温を調整する。工場に加熱源があり、pHがある程度高い場合にはpHを調整せず、水温のみを上昇させる場合もある。いずれにせよ、廃水中の遊離アンモニアの割合を増大させる。その後、廃水を各種の充填材を充填したストリッピング塔の上部から散布するとともに、下部から大量の空気を吹き込むことにより、廃水の遊離アンモニアを空気中に放散する。この場合、処理する廃水と吹き込む空気量の比(以下、気液比と述べる)もアンモニアの除去率に影響を及ぼす重要な要素である。通常、気液比は、数千倍の値がとられている。
【0007】
このほか、廃水からのアンモニア性窒素の生物学的除去方法として、生物学的硝化−脱窒素法が広く用いられている。この原理は以下の通りである。すなわち、好気性独立栄養細菌(ニトロゾモナス、ニトロバクター等の硝化細菌)による生物学的酸化と通性嫌気性従属栄養細菌(シュードモナス等)による生物学的還元の組み合わせから成っている。
【0008】
まず、硝化工程は以下の2段の反応から成っており、関与する硝化細菌の種類は異なっている。
【0009】
2NH4 + + 3O2 2NO2 -+2H2O+4H+ (2)
2NO2 - + O2 2NO3 - (3)
(2)式に示す反応は、ニトロゾモナスを代表種とする亜硝酸菌によってもたらされ、(3)式に示す反応は、ニトロバクターを代表種とする硝酸菌によってもたらされる。
【0010】
上記反応によって生成した亜硝酸性窒素並びに硝酸性窒素は、一般的に通性嫌気性従属栄養細菌を用い、無酸素の条件の基で、以下のように還元されて酸化窒素ガス(N2O)あるいは窒素ガス(N2)となり大気中に放散される。
【0011】
2NO2 - + 6H2 2 +2H2O+2OH- (4)
2NO3 - +10H2 2 +4H2O+2OH- (5)
脱窒反応には水素供与体が必要であり、有機物が通常利用されている。都市下水などでは、下水中の有機物がそのまま用いられ、有機物を含まない廃水ではメタノールなどが添加されることが多い。この生物学的硝化−脱窒素法は、アンモニア性窒素濃度が100mg/l以下の廃水では、最も安価で安定した処理方法であり、都市下水処理等で広く用いられている。
【0012】
この他に、塩素ガスにより水中のアンモニアを酸化分解する方法などが報告されているが、アンモニアを高濃度に含む廃水の場合、ランニングコスト等の観点から実用化事例はほとんど見られない。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
まず、アンモニアストリッピング法の課題を述べる。
【0014】
1つはランニングコストが高い点にある。先にも述べたように、アンモニアの除去率をあげるためには、水温およびpHをかなり上昇させる必要がある。そうしなければ、遊離アンモニアの一部しか除去できない。
【0015】
例えば、都市下水処理水を対象とした実験報告(横須賀市下水道部:横須賀市における下水の三次処理実験報告、昭和49、50年度)によると、pH=10、気液比1000〜1100、水温14℃の条件下でのアンモニア性窒素の除去率は、33%程度にすぎない。また、鉄鋼業コ−クス炉工場ガス廃水(以下、安水と述べる)を対象とした報告(造水技術、造水促進センタ−、p313−320)によると、安水中のアンモニア濃度は3000〜5000mg/lもあり、このうち、遊離アンモニアの割合は65−80%である。この安水をpH=10、気液比3000、水温80℃の条件でアンモニアストリッピングを行うと、安水中の5000mg/lのアンモニアを100mg/l(除去率:98%)まで削減可能であったと述べられている。
【0016】
これらの結果から、アンモニアストリッピング法単独で廃水中の窒素を削減するためには、膨大なランニングコストが必要となることは容易に推定される。例えば、安水処理の報告によると、80℃の条件でpHを8.5から10に上昇させるためには、安水1m3あたり、約6.4Lの水酸化ナトリウム溶液(50%)が必要であったと述べられている。これから仮に、安水発生量を1400m3/日とすると、pH調整に必要な水酸化ナトリウム溶液量は、約9t/日、すなわち、年間約3300tにもなり、年間数億円オーダーのランニングコストとなる。更に、水温上昇のための費用やブロワー等の電力費が加わることから、膨大なランニングコストとなってしまうのである。従って、アンモニアストリッピング単独で高濃度のアンモニアを含む廃水の窒素を除去するのは得策では無い。今1つの問題は、放散するアンモニアガスの処理が必要なことである。処理方法としては、アンモニア水として回収、硫安として回収、燃焼、触媒燃焼の4方法がある(例えば、廃水からの固定及び遊離アンモニアの除去、用水と廃水、37、9、p56〜60、1995)。いずれも設備費、ランニングコストの更なる上昇を招いてしまう。
【0017】
次に、生物学的硝化−脱窒素法の課題を述べる。
【0018】
微生物を用いた廃水の処理方法の最大の課題は、廃水中の有機物や遊離アンモニアの微生物への阻害である。
【0019】
まず、廃水中に含まれる各種有機物の硝化細菌への阻害がある。硝化細菌は、独立栄養細菌であり、阻害を極めて受けやすいため、硝化反応を抑制する物質は比較的広く調査されている(例えば、生物学的脱窒素法の歴史的考察、用水と廃水、13、11、p1362〜1374、1974)。これによると、例えば、コークス工場から発生する安水に多量に含まれているフェノールは、わずか5.6mg/lで、アンモニア性窒素を単独で含有する場合と比較して、単位微生物あたりの硝化速度が75%減少することが報告されている。したがって、このような有機物を含む廃水の硝化を促進するためには、有機物を事前に極力除去しておく必要がある。
【0020】
しかし、脱窒槽で脱窒素を促進するためには、逆に、有機物などの水素供与体が必要である。水素供与体としては有機物のほかに硫黄化合物もある。このような有機物や硫黄化合物は、CODとして測定されるが脱窒細菌への影響は小さく、むしろ、このような廃水中のCODが不足すれば脱窒素除去性能が低下しやすい。
【0021】
このように、生物学的脱窒素法は、廃水が硝化細菌に影響があるCOD成分を含む場合、COD成分による硝化反応の阻害防止とCOD成分の脱窒反応での有効利用の両面から検討する必要があり、反応制御がかなり難しい。
【0022】
また、廃水中に含まれる遊離のアンモニアであるが、通常、遊離のアンモニア性窒素濃度が100mg/lを超えると様々な課題が生じ、安定した処理が困難となるといわれている。すなわち、遊離のアンモニア性窒素濃度が100mg/lを超えると、好気槽の硝化工程において、亜硝酸酸化細菌であるニトロバクターが阻害を受け、この結果、処理水中の亜硝酸性窒素が蓄積しやすい。特に、廃水のpHが高くなりすぎると遊離のアンモニアの存在割合が高まるため、硝化阻害が生じやすくなるといわれている。
【0023】
このような理由から、COD濃度が高く、かつ、遊離のアンモニア性窒素濃度が100mg/lを超えるような廃水の場合、生物学的硝化−脱窒素法の適用はかなり難しい。
【0024】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の課題を解決すべく検討を重ねた結果、以下の方法により、高濃度のCOD成分とアンモニア性窒素を含有する廃水を安定して効率的に処理することに成功した。本発明の要旨とするところは次の(1)〜(8)である。
(1)COD成分とアンモニア性窒素を含有する水を、水中のCOD濃度と窒素濃度の比(COD/N比)が2から2.9となるようにアンモニアストリッピング装置でアンモニアを除去した後、1段の脱窒槽の直後に1段の好気槽を有する生物学的脱窒素プロセスに通水し、好気槽において、pHが6.0から7.5に維持されるように調整して、硝化細菌を用いて水中のアンモニアを酸化して亜硝酸性窒素および硝酸性窒素を生成し、この水を脱窒槽に循環して、脱窒槽において、pHが6.0から7.5に維持されるように調整して、脱窒細菌により水中のCOD成分を利用して亜硝酸性窒素および硝酸性窒素を窒素ガスとして除去すると共に、曝気および/または攪拌して、脱窒槽においてCOD成分の除去を促進し、好気槽において硝化細菌の育成を促進することを特徴とする水からの窒素の除去方法。
(2)前記脱窒槽における曝気および/または攪拌を、運転の立ち上げ時に行い、酸素を用いて有機化合物や硫黄化合物を分解することを特徴とする(1)記載の水からの窒素の除去方法。
(3)水中のCOD成分の主体がフェノールであり、脱窒槽を曝気および/または攪拌して、脱窒槽出口のフェノ−ルを30mg/l以下まで除去することを特徴とする(1)または(2)に記載の水からの窒素の除去方法。
(4)生物学的脱窒素プロセスの脱窒槽の酸化還元電位が−100mVから−300mVとなるように、脱窒槽の曝気量および/または攪拌機の回転数を調整することを特徴とする(1)〜(3)いずれかに記載の水からの窒素の除去方法。
(5水中のCOD成分が有機物および/または硫黄化合物であり、脱窒槽の脱窒細菌が従属栄養細菌および/または硫黄酸化細菌であることを特徴とする(1)〜()いずれかに記載の水からの窒素の除去方法。
(6)脱窒槽および/または好気槽に微生物固定化担体を投入(設置)することを特徴とする(1)〜()いれかに記載の水からの窒素の除去方法。
【0025】
【発明の実施の形態】
発明者らは、COD成分とアンモニアを含有する廃水から、窒素を安定・効率的に除去するため、以下の手法を考案した。処理フローの1例を図1に示す。COD成分とアンモニアを含有する廃水として、コークス工場から発生する廃水(以下、安水と述べる)に適用した事例である。
【0026】
まず、安水(1)をアンモニアストリッピング法を用いて、アンモニア濃度を減少させ、安水中のCOD/N比(単位体積あたりのCODの質量/単位体積あたりの窒素の質量)が2から3.5となるように調整する。アンモニアストリッピング法によって、いたずらに廃水中のアンモニアを完全に減少させる必要は無く、COD/N比が2−3.5程度まで減少させればよい。具体的には、COD濃度が2000mg/lの場合、アンモニア性窒素濃度として700mg/lから1000mg/lとなるようにアンモニアを除去すればよい。ボイラー(7)で蒸気を発生させ、水温上昇によるアンモニアストリッピングを適用させてもよい。アンモニアが、大量に存在し、大半が固定アンモニアとして存在している場合には、水温を上昇させるとともに、水酸化ナトリウム等のアルカリ剤(2)を添加しpHを10〜11程度まで上昇させてもよい。このようにアンモニアストリッピングで処理された水は、水温がかなり高い場合が多いので、もとの廃水と熱交換した後冷却器で冷却するか、または、海水や工業用水で希釈し、30−38℃とし生物処理にかけることが望ましい。
【0027】
次に生物学的処理の運転方法について説明する。
【0028】
好気槽(14)では、ニトロゾモナスを代表種とする亜硝酸菌およびニトロバクターを代表種とする硝酸菌によって、アンモニアから硝酸性窒素および亜硝酸性窒素を生成する。
【0029】
2NH4 + + 3O2 2NO2 -+2H2O+4H+ (2)
2NO2 - + O2 2NO3 - (3)
脱窒槽(13)では好気槽(14)で生成した硝酸性窒素および亜硝酸性窒素を脱窒細菌(従属栄養細菌および/または硫黄酸化細菌)を用いて窒素ガスまで還元する。脱窒反応を進めるためには、有機物や硫黄化合物が必要である。通常、有機物やチオ硫酸などの硫黄化合物がCODとして測定される。実際には廃水中の成分をすべて特定することは難しいため、CODを用いて有機物や硫黄化合物の総量を推定する方法が現実的である。
【0030】
例えば、有機物がフェノールの場合、従属栄養細菌による脱窒反応は以下の式であらわされる。
【0031】
5C6H5OH+28NO3 - 14N2 +30CO2+H2O+28OH- (6)
この場合、窒素1gに対して必要なフェノールは、1.2gとなる。さらにフェノール1gは、CODとして1.8から2.4g−CODとして測定される。したがって、必要なCOD/N比は、2.2−2.9程度となる。
【0032】
また、硫黄酸化細菌を用いて脱窒素を行う場合、硫黄源が必要である。硫黄源としてチオ硫酸、硫黄粒、亜硫酸ナトリウムなどが用いられる。例えば、硫黄源がチオ硫酸の場合、硫黄酸化細菌による脱窒素反応は以下の式であらわされる。
【0033】
5S2O3 2-+8NO3 - +H2O 4N2 +10SO4 2+2H+ (7)
この場合、窒素1gに対して必要なチオ硫酸は、5.0gとなる。さらにチオ硫酸1gは、CODとして0.4から0.5g−CODとして測定される。したがって、必要なCOD/N比は、2.0−2.5程度となる。
【0034】
これらの結果から、COD/N比は、2から3.5程度とすることが望ましい。COD/N比が3.5より高い場合には、CODが残存しやすく後段の硝化反応に悪影響がでやすくなる。また、COD/N比が2より低い場合には、COD不足で脱窒反応に悪影響がでやすくなる。
【0035】
より具体的にはCOD源の主体が硫黄化合物である場合はCOD/N比を2から3程度、COD源の主体がフェノールなどの有機化合物である場合はCOD/N比を2.5から3.5程度に設定することが望ましい。詳細の数値は廃水の内容によってやや変わってくる。
【0036】
脱窒細菌が十分に存在する場合、廃水のCOD成分は脱窒素反応によって除去される。
しかし、立ち上げ初期等の場合、好気槽(14)で生成した硝酸性窒素および亜硝酸性窒素濃度が十分にないため、脱窒槽(13)での脱窒素反応が進まず、COD成分であるフェノールや硫黄化合物がそのまま好気槽(14)に流入する。このため、好気槽(14)での硝化細菌の馴養が全く進まない場合がある。このような場合は、脱窒槽(13)にあえてブロアーで空気を送るか、および、または攪拌機の回転数を調整して、脱窒槽(13)において、酸素を用いて有機化合物や硫黄化合物を分解してしまうことが望ましい。脱窒槽(13)を曝気および/または攪拌して、脱窒槽(13)において硝化細菌への阻害機能を有するCOD成分を除去することによって、好気槽(14)において硝化細菌の育成を促進することができる。
【0037】
廃水中のCOD成分の主体(30%以上)がフェノールである場合、フェノールの硝化細菌への阻害が考えられる。阻害濃度として、前述したように5.6mg/lの報告があるが、発明者らの研究では、実際には脱窒槽出口のフェノール濃度が30mg/l程度まではほとんど硝化阻害は認められなかった。したがって、脱窒槽(13)を曝気および/または攪拌して、脱窒槽(13)出口のフェノール濃度を、硝化細菌への阻害がほぼ無視できる30mg/l以下まで除去することが望ましい。
【0038】
脱窒槽(12)でのブロアーによる送風、および/または攪拌機の回転数調整方法には、以下のような方法がある。まず、生物学的脱窒素プロセスの脱窒槽の酸化還元電位が−100mVから−300mV(銀/塩化銀複合電極基準)となるように、脱窒槽(13)の曝気量および/または攪拌機の回転数を調整することが望ましい。−300mV未満では、COD成分が大量に存在していることが予想され、好気槽(14)に悪影響が出る。逆に−100mVを超えると、溶存酸素の残留、NO3−Nの蓄積等が予想され、好気槽(14)に悪影響は無いものの、脱窒反応が進まないことになる。
【0039】
より厳密には、生物学的脱窒素プロセスの脱窒槽出口のCOD濃度を連続測定し、この測定値が、あらかじめ測定しておいた硝化細菌に阻害が出ないCOD濃度となるように、脱窒槽(13)の曝気量および/または攪拌機の回転数を調整すれば良い。ただし、脱窒槽(13)出口のCOD濃度は、廃水の種類によって硝化細菌に阻害が出る濃度が変わってくるため、個別の基礎実験によって求める必要がある。
【0040】
廃水中のCOD成分が有機物の場合、脱窒槽(13)の脱窒細菌は従属栄養細菌が、廃水中のCOD成分が硫黄化合物の場合、硫黄酸化細菌が主体となる。廃水中のCOD成分の主体がフェノールおよび硫黄化合物の場合(それぞれ30%以上含有)は、脱窒槽(13)の脱窒細菌は従属栄養細菌および硫黄酸化細菌の混合体となる。
【0041】
廃水がコークス工場から発生する安水の場合、COD成分の主体はフェノールであり、フェノール起因のCODが、全CODの30%以上を占めている。本発明の方法をコークス工場から発生する安水に適用することは極めて望ましい。
【0042】
また、硝化細菌は、先にも述べたように遊離のアンモニアにも弱いので、好気槽(14)の遊離アンモニア濃度が100mg/l以下となるようにすることが望ましい。アンモニウムイオン(NH4 +)の割合を増大させるためには、好気槽(14)のpHが低い方がよい。しかし、pHを下げすぎるとpHによる硝化細菌への阻害が生じ、アンモニアの酸化速度が低下する。したがって、好気槽(14)のpHは、6〜7.5に維持することが望ましい。pHが6未満であればpHによる硝化菌の阻害が顕著に生じ、pHが7.5を超えると、遊離アンモニアによる硝化細菌の阻害が生じやすい。
【0043】
また、脱窒細菌は、硝化細菌よりも耐性が強いが、やはり脱窒槽(13)のpHも6〜7.5に制御することが望ましい。通常の生物処理のpHは6〜8.5程度であり、硝化細菌の最適pHは8前後とされている。しかし、アンモニア性窒素濃度が100mg/lを超える廃水の場合、本知見は適用できない。反応槽のpH管理が通常の生物処理法よりも非常に重要となる。しかし、逆に、pH管理を的確に行えば、従来困難とされていたアンモニア性窒素濃度の高い廃水でも安定した処理が可能となるのである。
【0044】
これらのpHの制御方法であるが、装置が大型化して、脱窒槽や好気槽での均一なpH調整が困難な場合、アンモニアストリッピング処理水(生物処理流入水)のpHを脱窒槽(13)及び好気槽(14)のpHが6.0から7.5に維持されるように、流入する廃水のpHを酸および/またはアルカリによって調整することが望ましい。
【0045】
脱窒槽(13)および/または好気槽(14)に微生物固定化担体(プラスチックス、セラミックス、スラグ、ゲル等)を投入し各槽の微生物を高濃度化することにより、一層の高効率処理が可能となる。自己造粒作用を有する硫黄酸化細菌または凝集剤を併用して造粒させた硫黄酸化細菌を脱窒槽に用いてもかまわない。
【0046】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明する。
(実施例)製鉄所コークス工場安水処理への適用
本発明の方法をA製鉄所コークス工場から発生する安水からの窒素除去に適用した。安水は、表1に示すようにフェノール主体の廃水(全CODの48%がフェノール起因のCOD)であるが、硫黄化合物も含んでいる。ここで、フェノール1gは2.4g−CODと仮定した。CODは6200mg/lである。アンモニア性窒素も8000mg/l含んでいる。pHは9.2とかなり高い。
【0047】
そこで、まず、安水(1)にアルカリ剤としてNaOH(2)を添加し、pHを9.4から10.5とし、気液比3000、水温40℃の条件でアンモニアストリッピング塔(3)の運転を行った。アンモニアストリッピングの結果、安水中のアンモニア性窒素は、アンモニアガスとして、90%程度除去され、水中のアンモニア性窒素濃度は800mg/lとなった。この結果、COD/N比は2.1となった。なお、アンモニアストリッピングにより発生するアンモニアガスは、磁製のセラミックスを充填した蓄熱式の分解炉(4)を用い、1000℃の条件で焼却処分した。
【0048】
アンモニアストリッピングのあと、調整槽(10)にて海水および/または淡水(8)により2.5倍程度に希釈し、リン酸(9)を添加した。さらに、脱窒槽(13)および好気槽(14)のpH(12)を測定し、6−7.5になるように、NaOH(2)を添加した。
【0049】
次に生物学的硝化−脱窒法の運転方法を以下に述べる。
【0050】
まず、好気槽(14)の運転方法を説明する。
【0051】
好気槽(14)で硝化細菌により、アンモニア性窒素を亜硝酸性窒素および硝酸性窒素まで酸化する。好気槽(14)には、浮遊性の円筒型プラスチックス担体(内径:3mm;長さ4mm)を槽容積あたり15%投入し(設置ないし存在させ)、亜硝酸菌および硝酸菌を付着させた。好気槽(14)のpH(12)は、先に述べたように流入原水のpHを調整することにより、6〜7.5に制御した。また、空気により、DOを2mg/l以上、ORP(20)を+150mV(銀/塩化銀基準)以上、また、水温を30〜38℃に維持するように運転した。この結果、好気槽(14)のHRT(水理学的滞留時間)が24時間の条件で、アンモニア性窒素(800mg/l)は、80%が硝酸性窒素に、10%が亜硝酸性窒素に酸化できた。アンモニア性窒素は10%程度残留した。本硝化液を原水量に対して2倍量、循環ポンプ(22)を用いて脱窒槽(12)に返送した。
【0052】
次に、脱窒槽(13)の運転方法を説明する。
【0053】
脱窒槽(13)には、下水の活性汚泥などの従属栄養細菌を投入した。脱窒槽(13)のpH(12)は、先に述べたように流入原水のpHを調整することにより、6〜7.5に制御した。また、脱窒槽(13)のORP(20)は、−150〜−200mV(銀/塩化銀基準)に維持するように、ブロアー(19)の回転数を変動させ、空気を供給した。脱窒槽(13)のHRTは、12時間の条件で運転した。脱窒槽(13)出口のフェノールは、1mg/lとなっていた。
【0054】
好気槽(14)の後段には沈殿池(15)を設置し、微生物と処理水(18)を分離した。沈殿池(15)で濃縮した微生物群は、返送汚泥(17)として汚泥返送ポンプ(15)によって原水量と等量脱窒槽(13)に返送した。一部は余剰汚泥として引きぬき処分した。
【0055】
以上の方法により、処理水(18)のCODは120mg/l、窒素は100mg/l以下となった。これらの結果を表1に示す。
【0056】
【表1】

Figure 0004106203
【0057】
【発明の効果】
本発明により、COD成分とアンモニア性窒素を高濃度に含有する廃水から、廃水中のCOD成分を用いて安価に安定した窒素除去が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】アンモニアストリッピング装置と硝化細菌および脱窒細菌(従属栄養細菌および硫黄酸化細菌)を用いる脱窒素処理プロセスである。
【符号の説明】
(1)安水
(2)アルカリ剤(NaOH)
(3)アンモニアストリッピング塔
(4)蓄熱式アンモニアガス分解炉
(5)循環ブロワー
(6)ボイラー給水
(7)ボイラー
(8)希釈水(海水または淡水)
(9)リン酸
(10)調整槽
(11)給水ポンプ
(12)pH計
(13)脱窒槽
(14)好気槽
(15)沈殿池
(16)硝化液
(17)返送汚泥
(18)処理水
(19)ブロワー
(20)ORP計
(21)汚泥返送ポンプ#
(22)循環ポンプ
(23)窒素測定装置
(24)COD測定装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
An object of the present invention is to stably and efficiently remove high-concentration ammoniacal nitrogen compounds contained in wastewater.
[0002]
[Prior art]
Wastewater containing high concentrations of ammonia nitrogen is generated from steelworks coke plants, manure, fertilizer plants, semiconductor factories, leather factories, and sewage treatment plant sludge treatment processes.
[0003]
Such ammonia in wastewater is classified and called as follows depending on whether it can be easily released as ammonia gas in the air by heating operation (using heated air or steam).
(1) Free ammonia: NHThree
(2) Fixed ammonia: NHFourCl, (NH Four )2SOFourSuch
This expression of immobilization means that ammonia is ammonium ion (NHFour +) Because it cannot be easily dissipated as ammonia gas. In order to convert the fixed ammonia into free ammonia, the pH and the water temperature may be increased.
[0004]
NHFour +  + OH- NHThree+ H2O (1)
The reaction of formula (1) proceeds to the right side due to the increase in water pH and temperature, and free ammonia (NHThree) Is increased. For example, in wastewater having a water temperature of 20 ° C. and pH = 8, free ammonia (NHThree) Is only about 5%. If this pH is increased to 9, about 30% will be present in the water as free ammonia, and if the pH is increased to 10, about 80% will be present in the water as free ammonia. Further, when the water temperature reaches 80 ° C., if the pH is increased to 9, about 90% becomes free ammonia. Therefore, the ratio of free ammonia varies greatly depending on the pH and temperature of the wastewater.
[0005]
The following methods are widely known as methods for removing ammonia in such waste water.
[0006]
First, there is an ammonia stripping method. The ammonia stripping method basically uses the reaction of the formula (1) and is widely put into practical use mainly in ironworks coke factories. The method is as follows. First, the pH of wastewater is raised using slaked lime or sodium hydroxide, and the water temperature is adjusted as necessary. If the factory has a heating source and the pH is high to some extent, the pH may not be adjusted and only the water temperature may be raised. In any case, the proportion of free ammonia in the wastewater is increased. Thereafter, the wastewater is sprayed from the upper part of the stripping tower filled with various fillers, and a large amount of air is blown from the lower part, whereby free ammonia in the wastewater is diffused into the air. In this case, the ratio of the waste water to be treated and the amount of air blown (hereinafter referred to as the gas-liquid ratio) is also an important factor that affects the ammonia removal rate. Usually, the gas-liquid ratio is several thousand times.
[0007]
In addition, a biological nitrification-denitrogenation method is widely used as a biological removal method of ammonia nitrogen from wastewater. This principle is as follows. That is, it consists of a combination of biological oxidation by aerobic autotrophic bacteria (nitrifying bacteria such as nitrozomonas and nitrobacter) and biological reduction by facultative anaerobic heterotrophic bacteria (such as Pseudomonas).
[0008]
First, the nitrification process consists of the following two-stage reaction, and the types of nitrifying bacteria involved are different.
[0009]
2NHFour ++ 3O2 2NO2 -+ 2H2O + 4H+(2)
2NO2 -+ O2 2NOThree -(3)
The reaction shown in the formula (2) is brought about by nitrite bacteria having nitrozomonas as a representative species, and the reaction shown in the formula (3) is brought about by nitrate bacteria having a nitrobacter as a representative species.
[0010]
The nitrite nitrogen and nitrate nitrogen produced by the above reaction are generally reduced by the following method using a facultative anaerobic heterotrophic bacterium, under the condition of anoxic conditions, and nitrogen oxide gas (N2O) or nitrogen gas (N2) And released into the atmosphere.
[0011]
2NO2 -+ 6H2 N2 + 2H2O + 2OH-  (4)
2NOThree -+ 10H2 N2+ 4H2O + 2OH-  (5)
The denitrification reaction requires a hydrogen donor, and organic substances are usually used. In municipal sewage and the like, organic matter in sewage is used as it is, and in wastewater not containing organic matter, methanol or the like is often added. This biological nitrification-denitrogenation method is the cheapest and most stable treatment method for wastewater with an ammoniacal nitrogen concentration of 100 mg / l or less, and is widely used in municipal wastewater treatment and the like.
[0012]
In addition, a method of oxidizing and decomposing ammonia in water with chlorine gas has been reported, but practical examples of practical use are hardly seen from the viewpoint of running cost and the like in the case of wastewater containing ammonia at a high concentration.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
First, the problem of the ammonia stripping method will be described.
[0014]
One is the high running cost. As described above, in order to increase the ammonia removal rate, it is necessary to considerably increase the water temperature and pH. Otherwise, only a portion of the free ammonia can be removed.
[0015]
For example, according to an experiment report for municipal sewage treated water (Yokosuka City Sewerage Department: Report on tertiary treatment experiment of sewage in Yokosuka City, Showa 49, 1950), pH = 10, gas-liquid ratio 1000-1100, water temperature 14 The removal rate of ammonia nitrogen under the condition of ° C. is only about 33%. In addition, according to a report (desalting technology, desalination promotion center, p313-320) targeting steel industry coke oven factory gas wastewater (hereinafter referred to as “ansan”), the ammonia concentration in the sanitary water is 3000 to 3000. There is also 5000 mg / l, of which the proportion of free ammonia is 65-80%. When ammonia stripping was performed on this water with pH = 10, gas-liquid ratio of 3000, and water temperature of 80 ° C., 5000 mg / l of ammonia in the water could be reduced to 100 mg / l (removal rate: 98%). It is stated that.
[0016]
From these results, it is easily estimated that enormous running costs are required to reduce nitrogen in wastewater by the ammonia stripping method alone. For example, according to a report on the safety treatment, in order to increase the pH from 8.5 to 10 at 80 ° C,ThreeIt is stated that about 6.4 L of sodium hydroxide solution (50%) was required. Temporarily, the amount of generated water will be 1400mThree/ Day, the amount of sodium hydroxide solution required for pH adjustment is about 9 t / day, that is, about 3300 t per year, which is a running cost on the order of several hundred million yen per year. Furthermore, since the cost for raising the water temperature and the power cost for the blower and the like are added, the running cost becomes enormous. Therefore, it is not a good idea to remove nitrogen from wastewater containing high concentrations of ammonia by ammonia stripping alone. Another problem is that it is necessary to treat the ammonia gas that is emitted. There are four treatment methods: recovery as ammonia water, recovery as ammonium sulfate, combustion, and catalytic combustion (for example, fixation from wastewater and removal of free ammonia, water and wastewater, 37, 9, p56-60, 1995) . In both cases, the equipment cost and running cost are further increased.
[0017]
Next, the subject of biological nitrification-denitrification method is described.
[0018]
The biggest problem of the wastewater treatment method using microorganisms is the inhibition of organic matter and free ammonia in the wastewater to microorganisms.
[0019]
First, there is an inhibition of various organic substances contained in wastewater to nitrifying bacteria. Since nitrifying bacteria are autotrophic bacteria and are extremely susceptible to inhibition, substances that suppress the nitrifying reaction have been investigated relatively widely (eg, historical considerations of biological denitrification, water and wastewater, 13 11, p. 1362-1374, 1974). According to this, for example, the amount of phenol contained in a large amount in the water produced from a coke plant is only 5.6 mg / l, and nitrification per unit microorganism compared to the case of containing ammonia nitrogen alone. It has been reported that the rate is reduced by 75%. Therefore, in order to promote the nitrification of wastewater containing such organic matter, it is necessary to remove the organic matter as much as possible.
[0020]
However, in order to promote denitrification in the denitrification tank, conversely, a hydrogen donor such as an organic substance is required. In addition to organic substances, there are also sulfur compounds as hydrogen donors. Such organic substances and sulfur compounds are measured as COD, but have a small effect on denitrifying bacteria. Rather, if the COD in such wastewater is insufficient, the denitrification removal performance tends to decrease.
[0021]
As described above, when the waste water contains a COD component that affects nitrifying bacteria, the biological denitrification method is examined from both aspects of prevention of inhibition of the nitrification reaction by the COD component and effective use in the denitrification reaction of the COD component. It is necessary and the reaction control is quite difficult.
[0022]
Moreover, although it is free ammonia contained in wastewater, it is said that normally, when the concentration of free ammoniacal nitrogen exceeds 100 mg / l, various problems occur and stable treatment becomes difficult. That is, when the concentration of free ammoniacal nitrogen exceeds 100 mg / l, nitrobacter, which is a nitrite oxidizing bacterium, is inhibited in the nitrification process of the aerobic tank, and as a result, nitrite nitrogen in the treated water accumulates. Cheap. In particular, if the pH of the wastewater becomes too high, the proportion of free ammonia increases, and it is said that nitrification inhibition tends to occur.
[0023]
For these reasons, the application of the biological nitrification-denitrogenation method is quite difficult in the case of wastewater having a high COD concentration and a free ammoniacal nitrogen concentration exceeding 100 mg / l.
[0024]
[Means for Solving the Problems]
As a result of repeated studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have succeeded in stably and efficiently treating wastewater containing high-concentration COD components and ammonia nitrogen by the following method. . The gist of the present invention is the following (1) to (8).
(1) Contains COD component and ammoniacal nitrogenCheapThe water,CheapThe ratio of COD concentration to nitrogen concentration (COD / N ratio) in water is 22.9After removing ammonia with an ammonia stripping device,One stepDenitrification tankImmediately afterAerobic tankHaveThrough the biological denitrification process and in the aerobic tankAdjust the pH to be maintained from 6.0 to 7.5,Oxidizing ammonia in water using nitrifying bacteria to nitrite nitrogen andGlassAcid nitrogen is produced and this water is circulated to the denitrification tank.Adjust the pH to be maintained from 6.0 to 7.5,By denitrifying bacteriaCheapUsing COD components in water, nitrite nitrogen andGlassRemove acidic nitrogen as nitrogen gasAt the same time, aeration and / or stirring is performed to promote the removal of COD components in the denitrification tank and to promote the growth of nitrifying bacteria in the aerobic tankIt is characterized byCheapHow to remove nitrogen from water.
(2)Aeration and / or agitation in the denitrification tank is performed at the start of operation, and organic compounds and sulfur compounds are decomposed using oxygen.As described in (1),CheapHow to remove nitrogen from water.
(3)Cheap(1) or (2) characterized in that the main component of the COD component in water is phenol and the denitrification tank is aerated and / or stirred to remove phenol at the denitrification tank outlet to 30 mg / l or less. DescribedCheapHow to remove nitrogen from water.
(4) The aeration amount of the denitrification tank and / or the rotation speed of the stirrer are adjusted so that the oxidation-reduction potential of the denitrification tank in the biological denitrification process is -100 mV to -300 mV (1) ~ (3) any one ofCheapHow to remove nitrogen from waterLaw.
(5)CheapThe COD component in water is an organic substance and / or a sulfur compound, and the denitrifying bacteria in the denitrifying tank are heterotrophic bacteria and / or sulfur oxidizing bacteria (1) to (4)CheapHow to remove nitrogen from waterLaw.
(6) The microorganism-immobilized carrier is introduced (installed) into the denitrification tank and / or the aerobic tank (1) to (5)ZAs describedCheapHow to remove nitrogen from water.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The inventors have devised the following method in order to remove nitrogen stably and efficiently from wastewater containing a COD component and ammonia. An example of the processing flow is shown in FIG. This is an example of application to wastewater generated from a coke factory (hereinafter referred to as “anshin”) as wastewater containing a COD component and ammonia.
[0026]
First, ammonia concentration is reduced by using an ammonia stripping method for the aqueous water (1), and the COD / N ratio (mass of COD per unit volume / mass of nitrogen per unit volume) is 2 to 3 Adjust to .5. By the ammonia stripping method, there is no need to unnecessarily completely reduce the ammonia in the wastewater, and the COD / N ratio may be reduced to about 2-3.5. Specifically, when the COD concentration is 2000 mg / l, ammonia may be removed so that the ammoniacal nitrogen concentration is 700 mg / l to 1000 mg / l. Steam may be generated in the boiler (7), and ammonia stripping by increasing the water temperature may be applied. When ammonia is present in a large amount and most of it is present as fixed ammonia, the water temperature is raised and an alkaline agent (2) such as sodium hydroxide is added to raise the pH to about 10-11. Also good. The water treated by ammonia stripping in this way often has a considerably high water temperature, so it is cooled with a cooler after heat exchange with the original waste water, or diluted with seawater or industrial water, and 30- It is desirable to set the temperature at 38 ° C. for biological treatment.
[0027]
Next, an operation method of biological treatment will be described.
[0028]
In the aerobic tank (14), nitrate nitrogen and nitrite nitrogen are produced from ammonia by nitrite bacteria represented by nitrozomonas and nitrate bacteria represented by nitrobacter.
[0029]
2NHFour ++ 3O2 2NO2 -+ 2H2O + 4H+(2)
2NO2 -+ O2 2NOThree -(3)
In the denitrification tank (13), nitrate nitrogen and nitrite nitrogen generated in the aerobic tank (14) are reduced to nitrogen gas using denitrification bacteria (heterotrophic bacteria and / or sulfur-oxidizing bacteria). In order to proceed with the denitrification reaction, organic substances and sulfur compounds are required. Usually, organic compounds and sulfur compounds such as thiosulfuric acid are measured as COD. In practice, since it is difficult to specify all the components in the wastewater, it is realistic to estimate the total amount of organic substances and sulfur compounds using COD.
[0030]
For example, when the organic substance is phenol, the denitrification reaction by heterotrophic bacteria is expressed by the following formula.
[0031]
5C6HFiveOH + 28NOThree -            14N2  + 30CO2+ H2O + 28OH-(6)
In this case, the phenol required for 1 g of nitrogen is 1.2 g. Furthermore, 1 g of phenol is measured as 1.8 to 2.4 g-COD as COD. Therefore, the required COD / N ratio is about 2.2-2.9.
[0032]
Moreover, when performing denitrification using sulfur oxidation bacteria, a sulfur source is required. As a sulfur source, thiosulfuric acid, sulfur granules, sodium sulfite, and the like are used. For example, when the sulfur source is thiosulfuric acid, the denitrification reaction by sulfur-oxidizing bacteria is expressed by the following formula.
[0033]
5S2OThree 2-+ 8NOThree -  + H2O 4N2  + 10SOFour 2+ 2H+  (7)
In this case, thiosulfuric acid required for 1 g of nitrogen is 5.0 g. Furthermore, 1 g of thiosulfuric acid is measured as 0.4 to 0.5 g-COD as COD. Therefore, the required COD / N ratio is about 2.0-2.5.
[0034]
From these results, the COD / N ratio is desirably about 2 to 3.5. When the COD / N ratio is higher than 3.5, COD tends to remain and adversely affects the subsequent nitrification reaction. On the other hand, when the COD / N ratio is lower than 2, COD shortage tends to adversely affect the denitrification reaction.
[0035]
More specifically, the COD / N ratio is about 2 to 3 when the COD source is mainly a sulfur compound, and the COD / N ratio is 2.5 to 3 when the COD source is an organic compound such as phenol. It is desirable to set to about .5. Detailed figures will vary slightly depending on the wastewater content.
[0036]
If there are sufficient denitrifying bacteria, the COD component of the wastewater is removed by the denitrification reaction.
However, in the initial stage of startup, the concentration of nitrate nitrogen and nitrite nitrogen generated in the aerobic tank (14) is not sufficient, so the denitrification reaction in the denitrification tank (13) does not proceed, and the COD component A certain phenol or sulfur compound flows directly into the aerobic tank (14). For this reason, acclimatization of nitrifying bacteria in the aerobic tank (14) may not progress at all. In such a case, air is sent to the denitrification tank (13) with a blower, or the rotation speed of the stirrer is adjusted, and in the denitrification tank (13), organic compounds and sulfur compounds are decomposed using oxygen. It is desirable to do. Promoting the growth of nitrifying bacteria in the aerobic tank (14) by aeration and / or agitation of the denitrifying tank (13) to remove COD components having an inhibitory function against nitrifying bacteria in the denitrification tank (13) be able to.
[0037]
When the main component (30% or more) of the COD component in the wastewater is phenol, inhibition of phenol to nitrifying bacteria can be considered. As described above, the inhibitory concentration has been reported to be 5.6 mg / l. However, in the research conducted by the inventors, practically no inhibition of nitrification was observed until the phenol concentration at the denitrification tank outlet was about 30 mg / l. . Therefore, it is desirable to aerate and / or agitate the denitrification tank (13) to remove the phenol concentration at the outlet of the denitrification tank (13) to 30 mg / l or less where inhibition of nitrifying bacteria can be almost ignored.
[0038]
There are the following methods for blowing air in the denitrification tank (12) and / or adjusting the rotation speed of the stirrer. First, the amount of aeration in the denitrification tank (13) and / or the rotational speed of the stirrer so that the redox potential of the denitrification tank in the biological denitrification process is -100 mV to -300 mV (silver / silver chloride composite electrode standard). It is desirable to adjust. If it is less than −300 mV, it is expected that a large amount of COD components are present, which adversely affects the aerobic tank (14). Conversely, if it exceeds -100 mV, residual dissolved oxygen, NOThree-N accumulation is expected, and there is no adverse effect on the aerobic tank (14), but denitrification reaction will not proceed.
[0039]
More precisely, the COD concentration at the outlet of the denitrification tank in the biological denitrification process is continuously measured, and the denitrification tank is set such that the measured value is a COD concentration that does not inhibit inhibition of nitrifying bacteria. What is necessary is just to adjust the aeration quantity of (13) and / or the rotation speed of a stirrer. However, the COD concentration at the outlet of the denitrification tank (13) must be determined by individual basic experiments because the concentration at which nitrifying bacteria are inhibited varies depending on the type of wastewater.
[0040]
When the COD component in the wastewater is an organic substance, the denitrifying bacteria in the denitrification tank (13) are mainly heterotrophic bacteria, and when the COD component in the wastewater is a sulfur compound, sulfur oxidizing bacteria are the main components. When the main components of the COD component in the wastewater are phenol and sulfur compounds (containing 30% or more respectively), the denitrifying bacteria in the denitrification tank (13) are a mixture of heterotrophic bacteria and sulfur oxidizing bacteria.
[0041]
When the waste water is an aqueous water generated from a coke plant, the main component of the COD component is phenol, and the COD attributed to phenol accounts for 30% or more of the total COD. It is highly desirable to apply the method of the present invention to the low water generated from a coke plant.
[0042]
Further, since nitrifying bacteria are also vulnerable to free ammonia as described above, it is desirable that the concentration of free ammonia in the aerobic tank (14) be 100 mg / l or less. Ammonium ion (NHFour +) To increase the ratio, it is better that the pH of the aerobic tank (14) is lower. However, if the pH is lowered too much, the nitrifying bacteria are inhibited by the pH, and the oxidation rate of ammonia is lowered. Therefore, it is desirable to maintain the pH of the aerobic tank (14) at 6 to 7.5. If the pH is less than 6, inhibition of nitrifying bacteria due to pH is prominent, and if the pH exceeds 7.5, inhibition of nitrifying bacteria due to free ammonia tends to occur.
[0043]
In addition, although denitrifying bacteria are more resistant than nitrifying bacteria, it is also desirable to control the pH of the denitrifying tank (13) to 6 to 7.5. The pH of normal biological treatment is about 6 to 8.5, and the optimum pH of nitrifying bacteria is about 8. However, this finding cannot be applied to wastewater having an ammoniacal nitrogen concentration exceeding 100 mg / l. The pH control of the reaction tank is much more important than the normal biological treatment method. However, conversely, if pH control is accurately performed, it is possible to stably treat even wastewater with a high ammoniacal nitrogen concentration, which has conventionally been difficult.
[0044]
Although these pH control methods are used, when the apparatus is enlarged and uniform pH adjustment in a denitrification tank or aerobic tank is difficult, the pH of ammonia stripping water (biological treatment inflow water) is adjusted to a denitrification tank ( It is desirable to adjust the pH of the influent wastewater with acid and / or alkali so that the pH of 13) and the aerobic tank (14) is maintained at 6.0 to 7.5.
[0045]
More efficient treatment can be achieved by introducing microorganism immobilization carriers (plastics, ceramics, slag, gel, etc.) into the denitrification tank (13) and / or aerobic tank (14) and increasing the concentration of microorganisms in each tank. Is possible. A sulfur-oxidizing bacterium having a self-granulating action or a sulfur-oxidizing bacterium granulated with a coagulant may be used in the denitrification tank.
[0046]
【Example】
Examples of the present invention will be described below.
(Example) Application to steelworks coke factory water treatment
The method of the present invention was applied to the removal of nitrogen from the safety water generated from the A steelworks coke plant. As shown in Table 1, the water is phenol-based waste water (48% of the total COD is phenol-derived COD), but also contains sulfur compounds. Here, 1 g of phenol was assumed to be 2.4 g-COD. The COD is 6200 mg / l. It also contains 8000 mg / l of ammoniacal nitrogen. The pH is quite high at 9.2.
[0047]
Therefore, first, NaOH (2) as an alkaline agent is added to the water (1), the pH is adjusted to 9.4 to 10.5, the gas-liquid ratio is 3000, and the water temperature is 40 ° C. The ammonia stripping tower (3) Drove. As a result of the ammonia stripping, about 90% of ammonia nitrogen in the water was removed as ammonia gas, and the concentration of ammonia nitrogen in the water became 800 mg / l. As a result, the COD / N ratio was 2.1. The ammonia gas generated by the ammonia stripping was incinerated at 1000 ° C. using a heat storage type decomposition furnace (4) filled with magnetic ceramics.
[0048]
After ammonia stripping, the mixture was diluted about 2.5 times with seawater and / or fresh water (8) in the adjustment tank (10), and phosphoric acid (9) was added. Further, the pH (12) of the denitrification tank (13) and the aerobic tank (14) was measured, and NaOH (2) was added so as to be 6-7.5.
[0049]
Next, the operation method of the biological nitrification-denitrification method is described below.
[0050]
First, the operation method of an aerobic tank (14) is demonstrated.
[0051]
Ammonia nitrogen is oxidized to nitrite nitrogen and nitrate nitrogen by nitrifying bacteria in the aerobic tank (14). In the aerobic tank (14), 15% of the floating cylindrical plastic carrier (inner diameter: 3 mm; length: 4 mm) is introduced (installed or present) per tank volume to attach nitrite and nitrate bacteria. It was. The pH (12) of the aerobic tank (14) was controlled to 6 to 7.5 by adjusting the pH of the inflow raw water as described above. Moreover, it operated so that DO might be maintained at 2 mg / l or more, ORP (20) +150 mV (silver / silver chloride standard) or more, and water temperature at 30 to 38 ° C. by air. As a result, under the condition that the aerobic tank (14) has an HRT (hydraulic residence time) of 24 hours, ammonia nitrogen (800 mg / l) is 80% nitrate nitrogen and 10% nitrite nitrogen. I was able to oxidize. About 10% of ammoniacal nitrogen remained. This nitrification solution was returned to the denitrification tank (12) using a circulation pump (22) twice the amount of raw water.
[0052]
Next, the operation method of the denitrification tank (13) will be described.
[0053]
Heterotrophic bacteria such as activated sludge from sewage were introduced into the denitrification tank (13). The pH (12) of the denitrification tank (13) was controlled to 6 to 7.5 by adjusting the pH of the inflow raw water as described above. Further, the ORP (20) of the denitrification tank (13) was supplied with air by changing the rotational speed of the blower (19) so as to be maintained at -150 to -200 mV (silver / silver chloride standard). The HRT of the denitrification tank (13) was operated under conditions of 12 hours. The phenol at the exit of the denitrification tank (13) was 1 mg / l.
[0054]
A sedimentation basin (15) was installed after the aerobic tank (14) to separate microorganisms and treated water (18). Microorganisms concentrated in the sedimentation basin (15) were returned to the denitrification tank (13) in an amount equal to the amount of raw water by the sludge return pump (15) as return sludge (17). Part of it was scraped off as excess sludge.
[0055]
By the above method, COD of treated water (18) became 120 mg / l and nitrogen became 100 mg / l or less. These results are shown in Table 1.
[0056]
[Table 1]
Figure 0004106203
[0057]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to stably remove nitrogen at low cost from a wastewater containing a COD component and ammonia nitrogen in a high concentration by using the COD component in the wastewater.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a denitrification process using an ammonia stripping apparatus and nitrifying bacteria and denitrifying bacteria (heterotrophic bacteria and sulfur-oxidizing bacteria).
[Explanation of symbols]
(1) Ansui
(2) Alkaline agent (NaOH)
(3) Ammonia stripping tower
(4) Regenerative ammonia gas decomposition furnace
(5) Circulation blower
(6) Boiler water supply
(7) Boiler
(8) Diluted water (sea water or fresh water)
(9) Phosphoric acid
(10) Adjustment tank
(11) Water supply pump
(12) pH meter
(13) Denitrification tank
(14) Aerobic tank
(15) Sedimentation pond
(16) Nitrification solution
(17) Return sludge
(18) Treated water
(19) Blower
(20) ORP meter
(21) Sludge return pump #
(22) Circulation pump
(23) Nitrogen measuring device
(24) COD measuring device

Claims (6)

COD成分とアンモニア性窒素を含有する水を、水中のCOD濃度と窒素濃度の比(COD/N比)が2から2.9となるようにアンモニアストリッピング装置でアンモニアを除去した後、1段の脱窒槽の直後に1段の好気槽を有する生物学的脱窒素プロセスに通水し、好気槽において、pHが6.0から7.5に維持されるように調整して、硝化細菌を用いて水中のアンモニアを酸化して亜硝酸性窒素および硝酸性窒素を生成し、この水を脱窒槽に循環して、脱窒槽において、pHが6.0から7.5に維持されるように調整して、脱窒細菌により水中のCOD成分を利用して亜硝酸性窒素および硝酸性窒素を窒素ガスとして除去すると共に、曝気および/または攪拌して、脱窒槽においてCOD成分の除去を促進し、好気槽において硝化細菌の育成を促進することを特徴とする水からの窒素の除去方法。After the ammonia liquor containing COD components and ammonia nitrogen to remove ammonia ammonia stripping device so that the ratio of the COD concentration and the nitrogen concentration of Ahn water (COD / N ratio) of 2 to 2.9, Rohm & biological denitrification process with aerobic tank of one stage immediately after the first stage of the denitrification tank, the aerobic tank, and adjusted to pH is maintained from 6.0 to 7.5 , the oxidation of ammonia in water with nitrifying bacteria generate nitrite nitrogen and nitrate acidic nitrogen circulates the water in the denitrification tank, the denitrification tank, pH from 6.0 7.5 adjust so is maintained, by utilizing a cheap water COD components by denitrifying bacteria and nitrite nitrogen and nitrate acidic nitrogen with removed as nitrogen gas, aeration and / or stirring, de Promotes the removal of COD components in the nitrogen tank, and in the aerobic tank Nitrogen method of removing from the safe water, characterized in that to promote the development of nitrifying bacteria Te. 前記脱窒槽における曝気および/または攪拌を、運転の立ち上げ時に行い、酸素を用いて有機化合物や硫黄化合物を分解することを特徴とする請求項1記載の水からの窒素の除去方法。 Aeration and / or stirring in the denitrification tank, made at the start-up operation, the method for removing nitrogen from ammonia liquor according to claim 1, wherein the decomposing the organic compound or a sulfur compound with oxygen. 水中のCOD成分の主体がフェノールであり、脱窒槽を曝気および/または攪拌して、脱窒槽出口のフェノールを30mg/l以下まで除去することを特徴とする請求項1または2に記載の水からの窒素の除去方法。 From principal water COD components is phenol, a denitrification tank and aeration and / or stirring, cheap according to claim 1 or 2, characterized in that the removal of phenol denitrification tank outlet to below 30 mg / l How to remove nitrogen from water. 生物学的脱窒素プロセスの脱窒槽の酸化還元電位が−100mVから−300mVとなるように、脱窒槽の曝気量および/または攪拌機の回転数を調整することを特徴とする請求項1〜3いずれかに記載の水からの窒素の除去方法。The aeration amount in the denitrification tank and / or the rotational speed of the stirrer are adjusted so that the redox potential of the denitrification tank in the biological denitrification process is -100 mV to -300 mV. A method for removing nitrogen from the cold water. 水中のCOD成分が有機物および/または硫黄化合物であり、脱窒槽の脱窒細菌が従属栄養細菌および/または硫黄酸化細菌であることを特徴とする請求項1〜いずれかに記載の水からの窒素の除去方法。COD components Ahn water is organic matter and / or sulfur compounds, ammonia liquor as claimed in claim 1-4 or, wherein the denitrifying bacteria denitrification tank are heterotrophic bacteria and / or sulfur-oxidizing bacteria To remove nitrogen from water. 脱窒槽および/または好気槽に微生物固定化担体を投入することを特徴とする請求項1〜5いずれかに記載の水からの窒素の除去方法。Method for removing nitrogen from aqueous ammonia according to claim 1-5 Izu Re or characterized by introducing microorganism-immobilized carrier denitrification tank and / or aerobic tank.
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