JP4507173B2 - Nitrite-type nitrification method and apparatus, and wastewater treatment apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、亜硝酸型の硝化処理方法及び装置並びに廃水処理装置に係り、特にアンモニアを亜硝酸まで硝化するアンモニア酸化細菌を優先的に集積させた亜硝酸型硝化担体を使用した硝化技術に関する。 The present invention relates to a nitrite-type nitrification treatment method and apparatus and a wastewater treatment apparatus, and more particularly to a nitrification technique using a nitrite-type nitrification carrier that preferentially accumulates ammonia-oxidizing bacteria that nitrify ammonia to nitrite.
従来の硝化処理方法は、アンモニア性廃水中のアンモニアを硝化細菌の一種であるアンモニア酸化細菌により亜硝酸に硝化(酸化)し、更に硝化細菌の一種である亜硝酸酸化細菌により亜硝酸を硝酸にまで硝化していた。そして、硝化処理で生成された硝酸を脱窒処理で窒素ガスに還元することにより、アンモニア性廃水から窒素成分を除去していた。 In the conventional nitrification treatment method, ammonia in ammonia wastewater is nitrified (oxidized) to nitrite by ammonia-oxidizing bacteria, a kind of nitrifying bacteria, and nitrite is converted to nitric acid by nitrite-oxidizing bacteria, which is a kind of nitrifying bacteria. Until nitrification. The nitrogen component is removed from the ammoniacal wastewater by reducing the nitric acid produced by nitrification to nitrogen gas by denitrification.
このように、従来の硝化処理方法は、アンモニアを亜硝酸を経由して硝酸にまで硝化するが、亜硝酸の段階で硝化反応を停止させる亜硝酸型の硝化処理を行うことができれば、亜硝酸から硝酸にする際の酸素供給量を低減できるだけでなく、脱窒処理において硝酸を窒素ガスに還元するよりも亜硝酸を窒素ガスに還元した方が水素供与体(例えばメタノール)の使用量を削減できる。しかし、亜硝酸酸化細菌の方がアンモニア酸化細菌よりも増殖速度が速いため、亜硝酸型の硝化処理が困難であった。 Thus, the conventional nitrification method nitrifies ammonia to nitric acid via nitrous acid, but if nitrite type nitrification treatment that stops the nitrification reaction at the nitrous acid stage can be performed, nitrous acid In addition to reducing the amount of oxygen supplied when converting from nitric acid to nitric acid, the amount of hydrogen donor (eg, methanol) used is reduced by reducing nitrous acid to nitrogen gas rather than reducing nitric acid to nitrogen gas in the denitrification process. it can. However, since nitrite-oxidizing bacteria have a faster growth rate than ammonia-oxidizing bacteria, nitrite-type nitrification treatment has been difficult.
このような背景から、本出願人は、少なくともアンモニア酸化細菌と亜硝酸酸化細菌が生存する微生物群(例えば活性汚泥等)を適切な温度で加熱処理することにより、亜硝酸酸化細菌を失活させ、アンモニア酸化細菌を優先的に集積させた亜硝酸型硝化担体を発明し、この亜硝酸型硝化担体を使用することで亜硝酸型の硝化処理を行うことを提案した(例えば特許文献1)。 Against this background, the present applicant inactivates the nitrite-oxidizing bacteria by heat-treating at least a microorganism group (for example, activated sludge) in which ammonia-oxidizing bacteria and nitrite-oxidizing bacteria survive. The present inventors have invented a nitrite type nitrification carrier in which ammonia-oxidizing bacteria are preferentially accumulated, and proposed to use this nitrite type nitrification carrier to perform nitrite type nitrification treatment (for example, Patent Document 1).
しかし、この亜硝酸型硝化担体を使用した硝化処理装置を実際の廃水処理に適用した場合、アンモニア性廃水に混ざって亜硝酸酸化細菌が硝化処理装置に混入してくるため、混入した亜硝酸酸化細菌が担体に付着・増殖すると、亜硝酸型硝化担体としての硝化活性が低下してくる。従って、亜硝酸型硝化担体の硝化活性を回復するには、亜硝酸型硝化担体を定期的に加熱処理して付着・増殖した亜硝酸酸化細菌を失活する必要がある。このことから、特許文献1では3カ月から12カ月に一度の割合で亜硝酸型硝化担体を加熱処理することを提案している。
しかしながら、亜硝酸型硝化担体を加熱処理すると、亜硝酸酸化細菌は失活するが、同時にアンモニア酸化細菌までもが若干ではあるが失活してしまう。従って、3カ月から12カ月に一度の割合で亜硝酸型硝化担体をまとめて加熱処理すると、硝化槽の亜硝酸型の硝化性能が一時的に急激に低下し、アンモニア酸化細菌が再び元の硝化活性まで回復するまでは亜硝酸型の硝化反応を十分に行えない期間が生じ、亜硝酸型の硝化処理を安定して行うことができないという欠点がある。 However, when the nitrite-type nitrification carrier is heat-treated, nitrite-oxidizing bacteria are inactivated, but at the same time, ammonia-oxidizing bacteria are inactivated to a small extent. Therefore, if the nitrite type nitrification carrier is heat-treated together at a rate of once every 3 to 12 months, the nitrite type nitrification performance of the nitrification tank will temporarily decline sharply, and the ammonia oxidizing bacteria will return to the original nitrification again. Until the activity is recovered, there is a period in which the nitrite type nitrification reaction cannot be sufficiently performed, and there is a disadvantage that the nitrite type nitrification treatment cannot be stably performed.
また、一度に多量の亜硝酸型硝化担体を加熱処理するためには、大容量の加熱装置や保温装置が必要になり、加熱装置が大がかりになってしまうという問題がある。 Moreover, in order to heat-treat a large amount of nitrite type nitrification supports at once, a large-capacity heating device and a heat retaining device are required, and there is a problem that the heating device becomes large.
ところで、最近、嫌気性アンモニア酸化法を利用した廃水処理方法が注目されている(例えば 特開2001−37467号公報)。この嫌気性アンモニア酸化法は、アンモニアを水素供与体とし、亜硝酸を水素受容体として、嫌気性アンモニア酸化細菌によりアンモニアと亜硝酸とを以下の反応式により同時脱窒する方法である。 Recently, a wastewater treatment method using an anaerobic ammonia oxidation method has attracted attention (for example, JP-A-2001-37467). This anaerobic ammonia oxidation method is a method in which ammonia is used as a hydrogen donor, nitrous acid is used as a hydrogen acceptor, and ammonia and nitrous acid are simultaneously denitrified by an anaerobic ammonia oxidizing bacterium according to the following reaction formula.
1.0 NH4 +1.32NO 2 +0.066HCO 3 +0.13H+ →1.02N 2 +0.26NO 3 +0.066CH2 O 0.5 N 0.15+2.03H2 O
この方法によれば、アンモニアを水素供与体とするため、脱窒で使用するメタノール等の使用量を大幅に削減できることや、汚泥の発生量を削減できる等のメリットがあり,今後の廃水処理方法として有効な方法であると考えられている。しかし、この方法は上記式からも分かるように、アンモニアと亜硝酸との比を1:1.32にする必要があり、この比を安定的に形成するには、亜硝酸型の硝化性能の変動が小さいことが必要である。従って、亜硝酸型の硝化性能の変動を小さくできる硝化処理方法や装置があれば、嫌気性アンモニア酸化法の廃水処理を行うための被処理水を得るのに好適である。
1.0 NH 4 + 1.32NO 2 + 0.066HCO 3 + 0.13H + → 1.02N 2 + 0.26NO 3 + 0.066CH 2 O 0.5 N 0.15 + 2.03H 2 O
According to this method, since ammonia is used as a hydrogen donor, there are merits such as greatly reducing the amount of methanol used for denitrification and reducing the amount of sludge generated. It is considered to be an effective method. However, as can be seen from the above formula, this method requires that the ratio of ammonia and nitrous acid be 1: 1.32. In order to stably form this ratio, the nitrite type nitrification performance is It is necessary that the fluctuation is small. Therefore, if there is a nitrification treatment method and apparatus that can reduce the fluctuation of nitrite type nitrification performance, it is suitable for obtaining water to be treated for wastewater treatment of anaerobic ammonia oxidation.
また、亜硝酸型の硝化性能の変動を小さくできる硝化処理方法や装置があれば、通常の生物学的脱窒処理(又は独立栄養細菌による脱窒処理)においても有効である。通常の硝化・脱窒処理では、メタノール等の水素供与体を必要とし、亜硝酸から硝酸を経由して窒素ガスに変換していた。しかしながら、亜硝酸から脱窒することで、亜硝酸から硝酸を経由して還元するときに使用するメタノール量を削減でき、薬剤使用量を低減することが可能となる。 Further, if there is a nitrification treatment method or apparatus that can reduce the fluctuation of nitrite type nitrification performance, it is effective in normal biological denitrification treatment (or denitrification treatment by autotrophic bacteria). In normal nitrification / denitrification treatment, a hydrogen donor such as methanol is required, and nitrous acid is converted into nitrogen gas via nitric acid. However, by denitrifying from nitrous acid, the amount of methanol used when reducing from nitrous acid via nitric acid can be reduced, and the amount of drug used can be reduced.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、亜硝酸型硝化担体の硝化活性を回復するための加熱処理による硝化性能の変動を小さくできるので、安定な硝化処理を行うことができ嫌気性アンモニア酸化法の廃水処理を行うための被処理水を得るのに好適であると共に通常の生物学的脱窒処理にも好適であり、しかも加熱処理の装置もコンパクト化することができる亜硝酸型の硝化処理方法及び装置並びに廃水処理装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and the fluctuation in nitrification performance due to heat treatment for recovering the nitrification activity of the nitrite-type nitrification carrier can be reduced, so that stable nitrification treatment can be performed. It is suitable for obtaining water to be treated for wastewater treatment of anaerobic ammonia oxidation method, and is suitable for ordinary biological denitrification treatment, and the heat treatment apparatus can be made compact. An object of the present invention is to provide a nitric acid type nitrification method and apparatus and a wastewater treatment apparatus.
本発明の請求項1は、前記目的を達成するために、アンモニアを亜硝酸まで硝化するアンモニア酸化細菌を優先的に集積させた亜硝酸型硝化担体が多数投入された硝化槽内で、アンモニア性廃水中のアンモニアを亜硝酸に硝化処理する亜硝酸型の硝化処理方法において、前記亜硝酸型硝化担体が通過しない網状の容器が1つの槽である計量・加熱槽内に設けられ、前記硝化槽内の亜硝酸型硝化担体を前記容器が一杯になるように引き抜くことにより、引き抜き量が全担体量の0.5〜2.5%の範囲内になるように計量する計量工程と、前記計量・加熱槽内に温水を供給して前記容器内の亜硝酸型硝化担体を加熱処理することにより亜硝酸型硝化活性を回復させる加熱工程と、前記加熱処理した亜硝酸型硝化担体を前記硝化槽に戻す戻し工程と、を備えたことを特徴とする。
In order to achieve the above object,
請求項1によれば、硝化槽内における亜硝酸型硝化担体の全担体量の一部を定期的に引き抜いて加熱処理してから硝化槽に戻すことにより、加熱処理した亜硝酸型硝化担体の硝化活性を回復させる。このときに、硝化槽から引き抜く1日当たりの引き抜き量を全担体量の0.5〜2.5%の範囲内に制御することにより、亜硝酸型硝化担体の硝化活性を回復するための加熱処理による硝化性能の変動を小さくできるので、安定な硝化処理を行うことができる。これは、本発明者が、硝化槽から引き抜く1日当たりの引き抜き量の全担体量に占める比率が、硝化槽における亜硝酸型の処理性能を安定させる上で極めて重要な条件であることを見いだしたものである。即ち、硝化槽から引き抜く1日当たりの引き抜き量が全担体量の0.5%未満では、硝化槽全体からみたときに亜硝酸型硝化担体に付着した亜硝酸酸化細菌を十分に殺菌することができない。これにより、硝化槽の亜硝酸型の硝化性能が低下するので、処理水中に硝酸が生成してしまう。逆に、硝化槽から引き抜く1日当たりの引き抜き量を全担体量の2.5%を超えると、亜硝酸酸化細菌は十分に殺菌されるが、アンモニア酸化細菌の一部も殺菌されるために亜硝酸型硝化担体の硝化活性が低下し、硝化槽の硝化性能が大きく低下する。従って、活性の低下した亜硝酸型硝化担体が再び元の活性まで馴養される間は、硝化槽の硝化性能が大きく低下してしまう。
According to
尚、本発明において、アンモニア性廃水とは、廃水中の窒素成分としてアンモニアが主体である廃水を言い、以下同様である。 In the present invention, the ammoniacal wastewater means wastewater mainly composed of ammonia as a nitrogen component in the wastewater, and the same applies hereinafter.
請求項2は請求項1において、前記亜硝酸型硝化担体を毎日引き抜くことを特徴とする。これは、硝化槽内における亜硝酸型硝化担体の全担体量の一部を定期的に引き抜いて加熱処理することで、従来のように全担体量を一度に加熱処理するような硝化活性の低下はないが、定期的な引き抜きの間隔が長くなると、硝化槽内において、硝化活性の回復した亜硝酸型硝化担体の比率が次第に少なくなり、硝化槽の硝化性能が徐々に低下してくるためである。従って、硝化槽からは毎日、0.5〜2.5%の範囲内で引き抜きを行って加熱処理することが好ましい。 A second aspect of the present invention is characterized in that in the first aspect, the nitrite-type nitrification carrier is withdrawn every day. This is because the nitrite type nitrification carrier in the nitrification tank is partly extracted and heat-treated periodically to reduce the nitrification activity as if the entire carrier amount was heat-treated at once. However, if the interval between periodic withdrawals becomes longer, the ratio of nitrite-type nitrification carriers that have recovered nitrification activity gradually decreases in the nitrification tank, and the nitrification performance of the nitrification tank gradually decreases. is there. Therefore, it is preferable to carry out the heat treatment by extracting from the nitrification tank within a range of 0.5 to 2.5% every day.
請求項3は請求項1又は2において、前記亜硝酸型硝化担体は包括固定化担体であることを特徴とする。固定化方法としては、付着固定と包括固定があるが、付着固定の場合には、亜硝酸型硝化担体を硝化槽から取り出す工程と、加熱処理する工程と、加熱処理した亜硝酸型硝化担体を硝化槽に戻す工程を経る間に付着した微生物が担体から剥離する虞がある。その点、包括固定は、微生物がゲル内部に包括されているので、上記工程を経ても微生物が担体から剥離する虞が無く、硝化活性を一層安定化することができる。 A third aspect is characterized in that, in the first or second aspect, the nitrite type nitrification carrier is a entrapping immobilization carrier. As fixing methods, there are adhesion fixation and entrapping fixation. In the case of adhesion fixation, a step of removing the nitrite type nitrification carrier from the nitrification tank, a step of heat treatment, a heat treatment of the nitrite type nitrification carrier There is a risk that microorganisms attached during the process of returning to the nitrification tank may be detached from the carrier. In that respect, since the entrapping immobilization includes the microorganisms in the gel, the nitrification activity can be further stabilized without the possibility that the microorganisms are detached from the carrier even after the above process.
請求項4は、前記目的を達成するために、アンモニアを亜硝酸まで硝化するアンモニア酸化細菌を優先的に集積させた亜硝酸型硝化担体が多数投入された硝化槽内で、アンモニア性廃水中のアンモニアを亜硝酸に硝化処理する亜硝酸型の硝化処理装置において、前記硝化槽から前記亜硝酸型硝化担体を引き抜く引き抜きラインと、前記亜硝酸型硝化担体が通過しない網状の容器が1つの槽である計量・加熱槽内に設けられ、前記引き抜きラインで引き抜かれた亜硝酸型硝化担体を前記容器が一杯になるように引き抜くことにより、引き抜き量が全担体量の0.5〜2.5%の範囲内になるように計量する計量手段と、前記計量・加熱槽内に温水を供給する温水供給手段を有し、前記容器内の亜硝酸型硝化担体を加熱処理する加熱手段と、加熱処理した亜硝酸型硝化担体を前記硝化槽に戻す戻しラインと、を備えたことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in order to achieve the above object, in a nitrification tank in which a large number of nitrite-type nitrification carriers that preferentially accumulate ammonia-oxidizing bacteria that nitrify ammonia to nitrite are introduced, In a nitrite-type nitrification apparatus for nitrifying ammonia into nitrite, a drawing line for drawing the nitrite-type nitrification carrier from the nitrification tank and a net-like container through which the nitrite-type nitrification carrier does not pass are in one tank. By pulling out the nitrite type nitrification carrier provided in a certain weighing / heating tank and drawn out by the drawing line so that the container is full, the drawing amount is 0.5 to 2.5% of the total carrier amount. a metering means for metering to be in the range of, has a hot water supply means for supplying hot water to said metering-heating chamber, heating means for heating the nitrite type nitrification carrier in the container, heated The physical and nitrite-type nitrification carrier is characterized in that and a return line back to the nitrification tank.
請求項4は、請求項1の方法を実施する装置として構成したものである。
請求項5は請求項4において、前記計量手段は、前記容器内に前記亜硝酸型硝化担体が一杯になったことを検知する検知手段を備えることを特徴とする。 A fifth aspect of the present invention is characterized in that, in the fourth aspect, the measuring means includes a detecting means for detecting that the nitrite type nitrification carrier is full in the container.
このように、引き抜いた亜硝酸型硝化担体で容器が一杯になったら、硝化槽から引き抜く1日当たりの引き抜き量が全担体量の0.5〜2.5%の範囲内に入るようにすれば、亜硝酸型硝化担体の適切な引き抜き量を簡単な構成で自動化することができる。 Thus, when the container is filled with the extracted nitrite type nitrification carrier, the extraction amount per day withdrawn from the nitrification tank should be within the range of 0.5 to 2.5% of the total carrier amount. In addition, an appropriate amount of nitrite-type nitrification carrier can be automated with a simple configuration.
請求項6は請求項4又は5において、前記戻しラインに前記加熱した亜硝酸型硝化担体を冷却する冷却手段を設けたことを特徴とする。これは、亜硝酸型硝化担体は加熱処理直後に収縮し、体積が小さくなることに考慮したものである。即ち、硝化槽の処理水出口には通常、亜硝酸型硝化担体を分離するスクリーンが設けられるが、亜硝酸型硝化担体が収縮したまま硝化槽に戻すと、亜硝酸型硝化担体がスクリーンに目詰まりする等のトラブルを発生させる原因になる。 A sixth aspect is characterized in that in the fourth or fifth aspect, a cooling means for cooling the heated nitrite type nitrification carrier is provided in the return line. This is because the nitrite type nitrification carrier shrinks immediately after the heat treatment and the volume is reduced. That is, a screen for separating the nitrite-type nitrification carrier is usually provided at the treated water outlet of the nitrification tank. However, when the nitrite-type nitrification carrier is returned to the nitrification tank while being contracted, the nitrite-type nitrification carrier is visible on the screen. It may cause troubles such as clogging.
請求項7は、前記目的を達成するために、請求項4〜請求項6の何れか1の亜硝酸型の硝化処理装置の後段に、アンモニアと亜硝酸とを嫌気性アンモニア酸化細菌により同時脱窒する嫌気性アンモニア酸化装置を設けたことを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, in order to achieve the object, ammonia and nitrous acid are simultaneously desorbed by anaerobic ammonia-oxidizing bacteria after the nitrite type nitrification treatment apparatus according to any one of the fourth to sixth aspects. An anaerobic ammonia oxidation apparatus for nitriding is provided.
このように、本発明の亜硝酸型の硝化処理装置の後段に嫌気性アンモニア酸化装置を設ければ、硝化処理装置において嫌気性アンモニア酸化法を行うのに好適なアンモニアと亜硝酸との比が1:1.32の被処理水を安定的に生成することができる。 As described above, if an anaerobic ammonia oxidation apparatus is provided after the nitrite type nitrification apparatus of the present invention, the ratio of ammonia and nitrous acid suitable for performing the anaerobic ammonia oxidation method in the nitrification apparatus is high. The water to be treated of 1: 1.32 can be stably generated.
以上説明したように本発明の亜硝酸型の硝化方法及び装置によれば、亜硝酸型硝化担体の活性を回復するための加熱処理による亜硝酸型の硝化性能の変動を小さくできるので、安定な硝化処理を行うことができる。 As described above, according to the nitrite type nitrification method and apparatus of the present invention, fluctuations in the nitrite type nitrification performance due to heat treatment for recovering the activity of the nitrite type nitrification carrier can be reduced, so that it is stable. Nitrification treatment can be performed.
また、本発明の廃水処理装置によれば、本発明の亜硝酸型の硝化装置の後段に嫌気性アンモニア酸化装置を配置するようにしたので、嫌気性アンモニア酸化法の廃水処理を行うための被処理水を適切に得ることができる。更には、本発明は通常の生物学的脱窒処理(又は独立栄養細菌による脱窒処理)においても、脱窒処理におけるメタノール等の水素供与体の添加量を削減できるので有効である。 In addition, according to the wastewater treatment apparatus of the present invention, the anaerobic ammonia oxidation apparatus is arranged after the nitrite type nitrification apparatus of the present invention, so that the wastewater treatment for the anaerobic ammonia oxidation method is performed. Treated water can be obtained appropriately. Furthermore, the present invention is effective in normal biological denitrification treatment (or denitrification treatment by autotrophic bacteria) because the amount of hydrogen donor such as methanol in the denitrification treatment can be reduced.
以下添付図面に従って本発明に係る亜硝酸型の硝化処理方法及び装置並びに廃水処理装置における好ましい実施の形態について詳説する。 Preferred embodiments of a nitrite type nitrification method and apparatus and a wastewater treatment apparatus according to the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.
図1は本発明の亜硝酸型の硝化処理装置の概念図である。 FIG. 1 is a conceptual diagram of a nitrite type nitrification apparatus of the present invention.
図1に示すように、亜硝酸型の硝化処理装置10は、主として、亜硝酸型の硝化槽12と、該硝化槽12内の亜硝酸型硝化担体20を加熱処理する加熱処理装置14とで構成される。
As shown in FIG. 1, a nitrite
硝化槽12には原水配管16を介して原水ポンプ18によりアンモニア性廃水(原水)が流入する。硝化槽12内には、アンモニアを亜硝酸まで硝化するアンモニア酸化細菌を優先的に集積させた亜硝酸型硝化担体20、20…が多数投入されており、アンモニア性廃水と亜硝酸型硝化担体とを好気性条件下で接触させることにより、アンモニア性廃水中のアンモニアが亜硝酸まで硝化される。硝化槽12で亜硝酸型の硝化処理が行われた硝化処理水は処理水配管22を介して系外に排出される。硝化槽12内における処理水配管22の入口位置にはスクリーン24が設けられ、これにより亜硝酸型硝化担体20が硝化処理水に同伴して流出するのを防止する。
Ammonia waste water (raw water) flows into the
硝化槽12に投入する亜硝酸型硝化担体20としては、微生物を担体内部に包括固定した包括固定化担体や、担体周囲に微生物を付着させた付着固定化担体の何れかを使用することもできる。しかし、加熱処理時に微生物の脱離しにくさから見た場合、付着固定化担体よりも包括固定化担体がより好ましい。
As the nitrite
包括固定化型の亜硝酸型硝化担体20の製造方法としては、少なくともアンモニア酸化細菌及び亜硝酸酸化細菌を含む硝化性能を有する複合微生物系の汚泥を、40〜100°Cの範囲で加熱処理した後、モノマー又はプレポリマーの何れかに包括固定する。加熱処理時間としては、加熱処理温度が40°C以上、60°C未満の範囲では60分以上、加熱処理温度が60°C以上、80°C未満の範囲では40分以上、加熱処理温度が80°C以上、100°C以下の範囲では20分以上であることが好ましい。モノマー材料としてはアクリルアミド、メチレンビスアクリルアミド、トリアクリルフォルマールなどがよい。プレポリマ材料としてはポリエチレングリコールジアクリレートやポリエチレングリコールメタアクリレートがよく、その誘導体を用いることができる。亜硝酸型硝化担体の形状は球状や筒状などの包括担体、ひも状包括担体、多孔質状や不織布状やハニカム状やスポンジ状など凹凸が多い包括担体が接触効率がよく硝化性能が向上する。また、汚泥をモノマー又はプレポリマーの何れかに包括固定してから加熱処理してもよく、この場合には30〜90°Cの範囲で1時間以上加熱処理することが好ましい。これにより、アンモニアを亜硝酸まで硝化するアンモニア酸化細菌を優先的に集積させた亜硝酸型硝化担体を製造することができる。複合微生物系の汚泥としては、例えば湖沼や河川や海の底泥、地表の土壌、下水処理廃水や工場廃水の汚泥を使用することができる。
As a method for producing the entrapped immobilization type nitrite-
付着固定化型の亜硝酸型硝化担体の製造方法としては、複合微生物系の汚泥を40〜100°Cの範囲で加熱処理した後、付着固定化材料に付着固定することで製造する。付着固定では球状や筒状などの担体材料、ひも状材料、ゲル状担体、不織布状材料など凹凸が多い固定化材料が付着し易く硝化性能が向上する。更には、微生物の自己造立を利用したグラニュール型の亜硝酸型硝化担体でもよい。 As a method for producing an adhesion-immobilized nitrite-type nitrification carrier, the composite microorganism sludge is heat-treated in the range of 40 to 100 ° C. and then adhered and fixed to the adhesion-immobilizing material. In adhesion fixation, fixing materials having many irregularities such as spherical or cylindrical carrier materials, string-like materials, gel-like carriers, non-woven materials, and the like are easily adhered, and the nitrification performance is improved. Furthermore, a granule type nitrite type nitrification carrier utilizing self-organization of microorganisms may be used.
加熱処理装置14は、主として、硝化槽12から亜硝酸型硝化担体20を引き抜く引き抜き配管26と、亜硝酸型硝化担体20の引き抜き量を計量する計量槽28と、亜硝酸型硝化担体20を加熱処理する加熱槽30と、亜硝酸型硝化担体20を冷却する冷却槽32と、亜硝酸型硝化担体20を硝化槽12に戻す戻し配管34と、から構成される。また、計量槽28と加熱槽30、加熱槽30と冷却槽32はそれぞれ、第1送水管36、第2送水管38で連結される。そして、引き抜き配管26、第1送水管36、第2送水管38、戻し配管34にはそれぞれ、引き抜きポンプ40、第1送りポンプ42、第2送りポンプ44、戻しポンプ45がそれぞれ設けられる。
The
計量槽28内には、金網又はプラスチック製の網で形成された容器46が設けられ、この容器46は上面から引き抜き配管26の一端が挿入されると共に、下面が開閉駆動部48により開閉可能に形成される。この容器46の編み目のメッシュは亜硝酸型硝化担体20が通過しないことが必要である。そして、この容器46の容量は、亜硝酸型硝化担体20が容器46内に一杯になったときに、硝化槽12から引き抜く引き抜き量が全担体量の0.5〜2.5%の範囲内になるように形成される。また、容器46の上面位置に容器46内が亜硝酸型硝化担体20で一杯になったことを検知するセンサー50が設けられ、センサー50の検知信号が制御装置52に入力される。また、上記した引き抜きポンプ40、第1送りポンプ42、第2送りポンプ44、戻しポンプ45のON−OFF制御、及び開閉駆動部48の開閉制御も制御装置52によって行われる。
A
このように構成された加熱処理装置14によれば、制御装置52が引き抜きポンプ40をONにすると、硝化槽12内の亜硝酸型硝化担体20が引き抜き配管26を介して硝化槽12内の廃水と一緒に容器46内に流れ込み、亜硝酸型硝化担体20のみが容器46内に溜められる。亜硝酸型硝化担体20が容器内に一杯になったことをセンサー50が検知すると、検知信号が制御装置52に送られ、制御装置52は引き抜きポンプ40をOFFにする。これにより、硝化槽12から引き抜く1日当たりの引き抜き量を計量することができる。亜硝酸型硝化担体20の引き抜き量が計量されたら、制御装置52は開閉駆動部48を制御して容器46の下面を開けると共に、第1送りポンプ42をONにして容器46内の亜硝酸型硝化担体20を計量槽28内の廃水と一緒に加熱槽30に送る。送り終わったら第1送りポンプ42をOFFにする。尚、計量槽28での亜硝酸型硝化担体20の計量は上記した方法に限定されるものではなく、容器46を重量計りに吊るしておいて、所定の重量になったときに上記した引き抜き量が全担体量の0.5〜2.5%の範囲内になるようにしてもよい。要は、硝化槽12から引き抜く1日当たりの引き抜き量を自動計量することができる方法であればよい。
According to the
加熱槽30内には加熱ヒータ54が設けられ、計量槽28から送られた亜硝酸型硝化担体20を加熱処理する。このときの加熱処理条件は、上述した亜硝酸型硝化担体20の製造時における加熱処理条件と同様である。この加熱処理により、硝化槽12内に廃水と一緒に混入して亜硝酸型硝化担体20に付着した亜硝酸酸化細菌を殺菌する。加熱槽30での加熱処理が終了したら、制御装置52は、第2送りポンプ44をONにして、加熱槽30内の亜硝酸型硝化担体20を加熱槽30内の廃水と一緒に冷却槽32に送る。送り終わったら第2送りポンプ44をOFFにする。
A
冷却槽32の上方には、冷水を供給する冷水供給配管56が延設され、冷却槽32に冷水が供給されることにより、加熱槽30で加熱された亜硝酸型硝化担体20が硝化槽12内での亜硝酸型硝化担体20の温度と同程度まで冷却される。この場合、冷却槽32の底部に、亜硝酸型硝化担体20は排出せずに、加熱槽30からの温かい廃水のみを排出するための排出管58を設けておくとよい。冷却槽32での亜硝酸型硝化担体20の冷却が終了したら、制御装置52は、戻しポンプ45をONにして、冷却槽32内で冷却された亜硝酸型硝化担体20を冷却槽32内の冷水と一緒に硝化槽12に送る。送り終わったら戻しポンプ45をOFFにする。
Above the
尚、加熱頻度については、必ずしも1日1回行う必要はなく、例えば2日に1回行ってもよく、あるいは2日分の加熱処理をまとめて行うことも可能である。また、1日分の加熱すべき亜硝酸型硝化担体20を数回に分けて加熱処理してもよい。但し、加熱処理する間隔が余り長くなり過ぎると、硝化槽12内において、硝化活性の回復した亜硝酸型硝化担体20の比率が次第に少なくなり、硝化槽12の硝化性能が徐々に低下してくる。従って、硝化槽12からは毎日1回、0.5〜2.5%の範囲内で引き抜きを行って加熱処理することが好ましい。
Note that the heating frequency is not necessarily performed once a day. For example, the heating frequency may be performed once every two days, or the heat treatment for two days may be performed collectively. Further, the nitrite-
このように、本発明によれば、硝化槽12内における亜硝酸型硝化担体20の全担体量の一部を定期的に引き抜いて加熱処理してから硝化槽12に戻すことにより、亜硝酸型硝化担体20の硝化活性を回復させると共に、該硝化槽12から引き抜く1日当たりの引き抜き量を全担体量の0.5〜2.5%の範囲内に制御するようにした。これにより、亜硝酸型硝化担体20の硝化活性を回復するための加熱処理による硝化槽12の硝化性能の変動を小さくできるので、安定な亜硝酸型の硝化処理を行うことができる。また、冷却槽32を設けて、加熱槽30での加熱処理で体積が収縮した亜硝酸型硝化担体20を元の体積まで戻すようにしたので、亜硝酸型硝化担体20が硝化槽12のスクリーン24に目詰まりする等のトラブルを発生させることもない。
As described above, according to the present invention, a part of the total amount of the nitrite
図2は、亜硝酸型硝化担体20の計量と加熱とを同じ槽で出来るようにした計量・加熱槽60の説明図である。尚、図1の部材と同じ部材は同符号を付して説明する。
FIG. 2 is an explanatory view of a metering /
図2に示すように、計量・加熱槽60内に硝化槽12から引き抜いた亜硝酸型硝化担体20を溜める容器46を設けることは同様であるが、計量・加熱槽60には、亜硝酸型硝化担体20を引き抜く引き抜き配管26と、温水を供給する温水供給配管62と、硝化槽12から亜硝酸型硝化担体20と共に流れ込む廃水を排出するバルブ64付きの排出管66とが設けられる。そして、亜硝酸型硝化担体20の加熱処理を行うときには、硝化槽12内の亜硝酸型硝化担体20を引き抜き配管26を介してポンプ40で容器46内が一杯になるまで引き抜く。引き抜きが終了したら排出管66のバルブ64を開けて計量・加熱槽60の廃水を硝化槽12に排出する。尚、排出先は硝化槽12以外でもよい。次に、温水供給配管62から計量・加熱槽60内に温水を供給し、容器46内に引き抜いた亜硝酸型硝化担体20を加熱処理する。これにより、亜硝酸型硝化担体20の計量と加熱とを同じ槽で行うことができ、加熱処理装置14のコンパクト化に寄与する。
As shown in FIG. 2, it is the same that a
図3は、本発明の廃水処理装置70の概念図であり、上記した亜硝酸型の硝化装置10の後段に、アンモニアと亜硝酸とを嫌気性アンモニア酸化細菌により同時脱窒する嫌気性アンモニア酸化装置72を設けたものである。尚、亜硝酸型の硝化装置10で既に説明した部材には同符号を付して説明は省略する。尚、図3の加熱処理装置14には主な構成のみを図示したが、図1で説明した加熱処理装置14と同様である。
FIG. 3 is a conceptual diagram of the
図3に示すように、硝化槽12の前段にアンモニア性廃水を硝化装置10と嫌気性アンモニア酸化装置72とに2つに分流する分流器74が設けられる。即ち、原水配管16は分流器74の出口で2つに分岐され、一方の分岐原水配管16aは硝化槽12に接続されると共に、他方の分岐原水配管16bは嫌気性アンモニア酸化装置72に至る上記処理水配管22の途中に接続される。
As shown in FIG. 3, a
かかる廃水処理装置70で嫌気性アンモニア酸化法によりアンモニア性廃水中の窒素成分を除去するには、分流器74によりアンモニア性廃水の57%を亜硝酸型の硝化装置10に分流し、残りの43%を嫌気性アンモニア酸化装置72に直接流入するように分流する。そして、硝化装置10でアンモニア性廃水中のアンモニアを亜硝酸に硝化することにより、嫌気性アンモニア酸化装置72に流入する被処理水のアンモニアと亜硝酸との比を1:1.32の嫌気性アンモニア酸化法の比にコントロールする。この場合、本発明の亜硝酸型の硝化装置10を使用することで、アンモニア性廃水中のアンモニアを亜硝酸に硝化する硝化性能を安定化することができるので、嫌気性アンモニア酸化装置72に流入する被処理水のアンモニアと亜硝酸との比を1:1.32の嫌気性アンモニア酸化法の比に安定してコントロールすることが可能となる。従って、嫌気性アンモニア酸化装置72による窒素除去性能が良くなる。
In order to remove the nitrogen component in the ammonia waste water by the anaerobic ammonia oxidation method in the waste
以下に本発明の亜硝酸型の硝化装置の実施例を説明するが、これに限定されるものではない。 Examples of the nitrite type nitrification apparatus of the present invention will be described below, but the present invention is not limited thereto.
(比較例)
比較例は、図4に示すとおり、亜硝酸型硝化担体20の加熱処理をまとめて行う従来の硝化槽80で亜硝酸型の硝化処理試験を行った場合である。加熱処理した亜硝酸型硝化担体20(包括固定化担体)を硝化槽80に投入し、アンモニア性廃水を通水した。アンモニア性廃水(原水)は、産業廃水を用いた。亜硝酸型硝化担体は、1辺3mmの立方体形状に成形したものを予め湯浴で60°C1時間加熱処理したものを使用した。この産業廃水のアンモニア性窒素濃度(NH4 −N)は350〜440mg/Lであった。廃水のpHについては、pHコントローラーにより7.0〜8.0に制御し、溶存酸素濃度(DO)はDO制御装置により1.0〜2.0mg/Lに設定した。
(Comparative example)
As shown in FIG. 4, the comparative example is a case where a nitrite type nitrification test was conducted in a
比較例における処理水の水質結果を図5に示す。処理水のアンモニア性窒素濃度(NH4 −N)及び亜硝酸性窒素濃度(NO2 −N)から分かるように、運転開始約3〜4週間後に硝化活性が立上り、亜硝酸型の硝化反応を開始した。そして、運転開始後、約210日目までは安定した亜硝酸型の硝化反応を維持することが確認された。しかし、運転開始210日以後から、亜硝酸性窒素濃度(NO2 −N)が急激に減少した。これは、産業廃水と一緒に硝化槽80に流入した亜硝酸酸化細菌が亜硝酸型硝化担体に付着・増殖して亜硝酸酸化活性が立上ったためであり、処理水中には高濃度の硝酸が検出された。そこで、240日目に、硝化槽00内の亜硝酸型硝化担体をすべて回収し、再度加熱処理により、付着した亜硝酸酸化細菌の殺菌を行った。加熱処理条件は60°C1時間湯浴に潰すことにより行った。これにより、約258日目から性能を取り戻すことができ、亜硝酸型の硝化反応を行うことができた。
The water quality result of the treated water in the comparative example is shown in FIG. As can be seen from the ammonia nitrogen concentration (NH 4 -N) and nitrite nitrogen concentration (NO 2 -N) of the treated water, nitrification activity rises about 3 to 4 weeks after the start of operation, and nitrite type nitrification reaction Started. It was confirmed that a stable nitrite-type nitrification reaction was maintained until about 210 days after the start of operation. However, from 210 days after the start of operation, the concentration of nitrite nitrogen (NO 2 -N) decreased rapidly. This is because the nitrite-oxidizing bacteria that flowed into the
しかしながら、図5から明らかなように、運転開始後240日目から258日目までの間は、処理水中に多量のアンモニアが残留した。これは、亜硝酸型硝化担体の加熱処理によりアンモニア酸化細菌も若干影響をうけて亜硝酸型の硝化活性が低下した為である。この比較例の結果から、硝化槽80内の亜硝酸型硝化担体20を一度に引き抜いて加熱処理を行うと1次的に全く亜硝酸型の硝化が行えない期間が生じてしまうことが明らかとなった。
However, as apparent from FIG. 5, a large amount of ammonia remained in the treated water from the 240th day to the 258th day after the start of operation. This is because the heat treatment of the nitrite type nitrification carrier also slightly affected the ammonia oxidizing bacteria, and the nitrite type nitrification activity decreased. From the results of this comparative example, it is clear that when the nitrite
(実施例)
実施例は、図1の本発明の亜硝酸型の硝化装置10を使用して、比較例のときと同じ産業廃水及び亜硝酸型硝化担体20を使用して亜硝酸型の硝化試験を行ったものである。硝化槽12から亜硝酸型硝化担体20を、毎日1回の割合で定期的に引き抜いて加熱処理装置14で加熱処理し、硝化槽12に戻すと共に、1回の担体引抜量(%)は硝化槽12内の全担体量の0.1%〜4%として試験した。即ち、複数の硝化槽12を用意し、硝化槽ごとに0.1%〜4%の担体引抜量(%)の範囲内で担体引抜量(%)が異なるように設定した。
(Example)
In the example, a nitrite type nitrification test was performed using the same industrial wastewater and nitrite
図6は、亜硝酸型硝化率(%)と亜硝酸型硝化担体の引抜量(%)との関係を示したものである。 FIG. 6 shows the relationship between the nitrite type nitrification rate (%) and the extraction amount (%) of the nitrite type nitrification carrier.
ここで、横軸に示す担体引抜量(%)とは、硝化槽内全体の全担体量に対して1日当たり引き抜いた亜硝酸型硝化担体20の比率であり、縦軸に示す亜硝酸型硝化率(%)は次の式によって算出した。
Here, the amount of carrier withdrawal (%) shown on the horizontal axis is the ratio of the nitrite
処理水の亜硝酸性窒素濃度(NO2 −N)
亜硝酸型硝化率(%)=─────────────────────×100
廃水のアンモニア性窒素濃度(NH4 −N)
図6から分かるように、硝化槽12からの担体引抜量(%)を大きくしていくと、亜硝酸型硝化率(%)が急激に大きくなり、担体引抜量(%)が0.5%のときに亜硝酸型硝化率(%)が約90%と最大になった。更に担体引抜量(%)を大きくしていくと、亜硝酸型硝化率(%)がゆるやかに下降し、担体引抜量(%)が2.5%のときに亜硝酸型硝化率(%)約75%となり、その後は急激に低下する。このように、硝化槽12から引き抜く1日当たりの引き抜き量が全担体量の0.5%未満では、硝化槽12全体からみたときに亜硝酸型硝化担体12に付着した亜硝酸酸化細菌を十分に殺菌することができない。これにより、硝化槽12の亜硝酸型の硝化性能が低下するので、処理水中に硝酸が生成してしまう。逆に、硝化槽12から引き抜く1日当たりの引き抜き量を全担体量の2.5%を超えると、亜硝酸酸化細菌は十分に殺菌されるが、アンモニア酸化細菌の一部も殺菌されるために硝化槽12内における馴養中の亜硝酸型硝化担体20の割合が多くなり、硝化槽12の硝化性能が低下する。即ち、担体引抜量(%)が0.5%未満で小さ過ぎても、2.5%を超えて大き過ぎても亜硝酸型硝化率(%)が低下し、硝化槽12の硝化性能が悪化することが分かる。
Nitrite nitrogen concentration in treated water (NO 2 -N)
Nitrite-type nitrification rate (%) = ───────────────────── × 100
Ammonia nitrogen concentration of wastewater (NH 4 -N)
As can be seen from FIG. 6, when the carrier withdrawal amount (%) from the
この実施例の結果は、硝化槽12内における亜硝酸型硝化担体の全担体量の一部を定期的に引き抜いて加熱処理することで、比較例のように全担体量を一度に加熱処理するような硝化活性の低下はないが、1日当たりの引き抜き量を間違えると硝化槽12の硝化性能が低下することを意味する。従って、亜硝酸型硝化担体20を定期的に引き抜いて加熱処理し、加熱処理した亜硝酸型硝化担体20を硝化槽12に戻すことに加えて、引き抜く1日当たりの引き抜き量を硝化槽12内における全担体量の0.5〜2.5%の範囲内に制御することが重要であり、これにより高い亜硝酸硝化率を得ることができる。
As a result of this example, a part of the total carrier amount of the nitrite type nitrification carrier in the
また、加熱処理時に使用する加熱槽30の湯量(熱量)については、担体引抜量(%)の最大値を2.5%とすることから、小型の加熱槽30でよく、設備の大幅な縮小が図れる。
In addition, as for the hot water amount (heat amount) of the
10…亜硝酸型の硝化装置、12…硝化槽、14…加熱処理装置、16…原水配管、18…原水ポンプ、20…亜硝酸型硝化担体、22…処理水配管、24…スクリーン、26…引き抜き配管、28…計量槽(計量手段)、30…加熱槽(加熱手段)、32…冷却槽(冷却手段)、34…戻し配管、36…第1送水管、38…第2送水管、40…引き抜きポンプ、42…第1送りポンプ、44…第2送りポンプ、45…戻しポンプ、46…容器、48…開閉駆動部、50…センサー、52…制御装置、54…ヒーター、56…冷水供給配管、58…排出管、60…計量・加熱槽、62…温水供給配管、64…バルブ、66…排出管、70…廃水処理装置、72…嫌気性アンモニア酸化装置、74…分流器
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記亜硝酸型硝化担体が通過しない網状の容器が1つの槽である計量・加熱槽内に設けられ、前記硝化槽内の亜硝酸型硝化担体を前記容器が一杯になるように引き抜くことにより、引き抜き量が全担体量の0.5〜2.5%の範囲内になるように計量する計量工程と、
前記計量・加熱槽内に温水を供給して前記容器内の亜硝酸型硝化担体を加熱処理することにより亜硝酸型硝化活性を回復させる加熱工程と、
前記加熱処理した亜硝酸型硝化担体を前記硝化槽に戻す戻し工程と、を備えたことを特徴とする亜硝酸型の硝化処理方法。 Nitrite-type nitrification that nitrifies ammonia in ammonia wastewater to nitrite in a nitrification tank in which a large number of nitrite-type nitrification carriers that preferentially accumulate ammonia-oxidizing bacteria that nitrify ammonia to nitrite In the processing method,
A net-like container through which the nitrite-type nitrification carrier does not pass is provided in a weighing / heating tank which is one tank, and by pulling out the nitrite-type nitrification carrier in the nitrification tank so that the container is full, A metering step of weighing so that the withdrawal amount is in the range of 0.5 to 2.5% of the total carrier amount;
A heating step of recovering the nitrite type nitrification activity by supplying hot water into the metering / heating tank and heating the nitrite type nitrification carrier in the container;
And a step of returning the heat-treated nitrite-type nitrification carrier to the nitrification tank .
前記硝化槽から前記亜硝酸型硝化担体を引き抜く引き抜きラインと、
前記亜硝酸型硝化担体が通過しない網状の容器が1つの槽である計量・加熱槽内に設けられ、前記引き抜きラインで引き抜かれた亜硝酸型硝化担体を前記容器が一杯になるように引き抜くことにより、引き抜き量が全担体量の0.5〜2.5%の範囲内になるように計量する計量手段と、
前記計量・加熱槽内に温水を供給する温水供給手段を有し、前記容器内の亜硝酸型硝化担体を加熱処理する加熱手段と、
加熱処理した亜硝酸型硝化担体を前記硝化槽に戻す戻しラインと、を備えたことを特徴とする亜硝酸型の硝化処理装置。 Nitrite-type nitrification that nitrifies ammonia in ammonia wastewater to nitrite in a nitrification tank filled with a large number of nitrite-type nitrification carriers that preferentially accumulate ammonia-oxidizing bacteria that nitrify ammonia to nitrite In the processing device,
An extraction line for extracting the nitrite-type nitrification carrier from the nitrification tank;
A net-like container through which the nitrite-type nitrification carrier does not pass is provided in a weighing / heating tank, which is a single tank, and the nitrite-type nitrification carrier pulled out by the drawing line is pulled out so that the container is full. A weighing means for weighing so that the withdrawal amount is in the range of 0.5 to 2.5% of the total carrier amount,
A heating means for supplying hot water into the weighing / heating tank, and heating means for heat-treating the nitrite type nitrification carrier in the container;
A nitrite-type nitrification treatment apparatus, comprising: a return line for returning the heat-treated nitrite-type nitrification carrier to the nitrification tank.
前記容器内に前記亜硝酸型硝化担体が一杯になったことを検知する検知手段を備えることを特徴とする請求項4の亜硝酸型の硝化処理装置。 The weighing means includes
5. The nitrite type nitrification apparatus according to claim 4, further comprising detection means for detecting that the nitrite type nitrification carrier is full in the container.
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