JP4532315B2 - 生物的硝化脱窒処理システム及び脱窒処理方法 - Google Patents

Description

本発明は廃水中に含まれる窒素成分の処理システム及び除去方法に関するものである。

廃水中に含まれる窒素成分は海や湖沼の不栄養化に起因する水質汚染につながるため、深刻な問題である。平成１６年度から第五次水質規制の実施によって各排出事業者を対象に窒素成分の排出総量規制が始まったものの、窒素処理は技術的な難しさもあって、多くの排出事業者においては苦慮している状況である。

下水道処理などにおいては、処理終末に活性汚泥法等の窒素処理システムを設置することによって、好気性処理によるアンモニア成分から硝酸成分への硝化処理と、嫌気性処理による硝酸成分の窒素ガス化などの対策を講じてきた。例えば、小島らは、昭和５２年９月，株式会社アイピーシー発行「脱窒・脱燐技術と富栄養化対策」において、活性汚泥槽を中心とした生物学的硝化脱窒槽の運転条件などを詳しく紹介している。

排出量の多い大企業などにおいては、この硝化脱窒処理を行う活性汚泥法による窒素処理方法を取り入れたところも多いものの、活性汚泥法は広い敷地面積を必要とすることや、装置そのものが一種の化学プラント化しているために専用オペレータの配置が必要であること、また処理に伴って多量の汚泥が発生することから、その維持管理に苦労しているのが現実である。

更に、このような活性汚泥法システムを導入したところにおいては、導入以降の工場稼動状況の変更に伴う窒素排出量の増加に対処する方法に苦慮しているのが実情である。活性汚泥法の場合、既設のシステム自身が大規模設備であるために、新たな増設などには多額の費用がかかることや、また処理効率をあげるためにメタノール等の多くの栄養源を使用すると、水処理システムの後段に、過剰メタノール由来のCOD処理システムを新たに設置する必要が生ずるなどの問題がある。

また、炭素源を栄養源とする従来型の硝化脱窒システムでは、栄養源としてメタノールを使用するのが一般的であるが、脱窒率を上げるために処理すべき窒素成分量に対して過剰なメタノールを添加しなければならないために、過剰量のメタノールが新たなBOD成分として汚染の原因になることもあって、従来の硝化脱窒システムの後段にメタノール処理槽を設けなければならないなど、水処理システムの複雑化やプラント設備の大掛り化の問題点が指摘されていた。

特開２００１−７９５９３号公報 特開２００１−２１２５９２号公報 特開２００３−５３３８３号公報 特開２００２−２３３８８９号公報 特開２００１−１０４９９３号公報

このような問題を解決するに際し、最近各種新技術が提案されている。三木らは、特許文献１〜３において、排水中に含まれるアンモニア性窒素の大部分を事前にアンモニアストリピング装置によってアンモニアガスとして取り除いた後に、硝化脱窒処理を行う生物処理槽を提案している。また、新村らは、特許文献４において、硝化脱窒処理を行う活性汚泥槽へ従属栄養源として多く使用されているメタノールなどの工業製品の代わりに、産業廃棄物である酒類残渣を使用しても硝化脱窒が可能であり、活性汚泥槽の維持経費の低減に大きく寄与できることを提案している。

しかしながら、以上の方法は、あくまでも高効率な硝化脱窒システムを想定した新設の硝化脱窒処理システムの提案であったり、あるいは既設の硝化脱窒処理システムのコスト低減視点での運転方法の提案であるために、例えば、既設の硝化脱窒処理を行う活性汚泥槽を有するユーザにおいては、近年の環境規制強化に対応するには満足すべき方法とはいえない。

従来も硝化脱窒処理を行わざるをえなかった企業等の大部分は、既に硝化脱窒処理を行う活性汚泥槽を設置してこれまでの環境規制に対応してきたため、新たな環境規制の強化についても、なるべく既設の処理装置を活用して低コストで環境対応したいため、既設装置を撤廃して新たな新規装置を設置する方法は設備投資的な難しさが伴う。また既設処理槽の維持管理コストの低減は、運営コスト的には良いものの、あくまでも現状規制値レベルでの維持管理コストの低減にすぎないため、それだけでは新たな環境規制対応には適応できず、あまり意味があるとはいえない。
したがって、硝化脱窒処理を行わざるをえない多くの企業等は、既設硝化脱窒処理槽を活用しながら、最小限の設備投資コストにて新環境規制対応に適応する技術開発を求めていた。

別の観点から、農業排水等に含まれる硝酸性窒素（以下、特に区別して使用しない限り、硝酸性窒素というときは、硝酸性窒素、亜硝酸性窒素を意味する）を除去するために、硫黄酸化脱窒細菌と硫黄−炭酸塩系無機材料（以下、脱窒材ともいう）を使用する方法が、特許文献５等に開示されている。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、既設の標準的な活性汚泥槽や従属栄養脱窒処理槽などを活用して、それらシステムの脱窒能力を安価且つ簡便に増大することができる廃水中窒素成分の除去システムを提供する。更に、廃水処理プロセスにおける脱窒率を向上し、廃水処理水のBOD汚染を削減し、廃水処理水の水質の向上を図るものである。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、硝化脱窒処理を行う生物処理槽Iに対して、後段に硫黄−炭酸塩系無機材料を充填した独立栄養菌による生物処理脱窒槽IIを連結し、硝化脱窒処理を行う生物処理槽Iにおいて脱窒できなかった硝酸性窒素を、後段の独立栄養菌による生物処理脱窒槽IIにて処理することにより、また硝化脱窒処理を行う生物処理槽Iの前段に廃水を均一に事前混合する調整槽Ｐを設け、BOD成分の調整によって、BOD成分による汚染を及ぼさないレベルの有機物を投入して脱窒処理を行うことにより、脱窒能力の増大と処理水質の向上を、安価且つ簡便に行うことが可能であることを見出し、本発明に至ったものである。

廃水中窒素成分の除去システムは、硝化脱窒処理を行う生物処理槽Iの後段に、硫黄−炭酸塩系無機材料を充填した独立栄養菌主体の生物脱窒処理槽IIを連結して、硝化脱窒処理を行う生物処理槽Iにて脱窒処理できなかった窒素成分を、硫黄−炭酸塩系無機材料を充填した独立栄養菌主体の生物脱窒処理槽IIにて高度脱窒処理することを特徴とする。ここで、生物処理槽Iが、硝化処理槽Iaと脱窒処理槽Ibの組み合わせからなり、硝化脱窒処理において使用する主たる微生物が従属栄養菌に属する微生物であることは好ましい一例である。

また、本発明は、硝化脱窒処理を行う生物処理槽Iの後段に、硫黄−炭酸塩系無機材料を充填した独立栄養菌主体の生物脱窒処理槽IIを連結して、硝化脱窒処理を行う生物処理槽Iにて脱窒処理できなかった窒素成分を、硫黄−炭酸塩系無機材料を充填した独立栄養菌主体の生物脱窒処理槽IIにて高度脱窒処理するに当たり、生物処理槽Iの前段に、廃水を均一に事前混合する調整槽Ｐを設け、硝化脱窒処理を行う生物処理槽Iに流入する廃水中に含まれるBOD成分の濃度BA（mg／L）と窒素成分の濃度TNA（mg-N／L）の比率を５＜BA／TNA＜５０に保つように、BOD成分を補充することを特徴とする廃水中窒素成分の除去方法である。

ここで、除去方法が次のa）〜c)の1以上の要件を満足することはより良好な結果を与える。
a）補充するBOD成分が、焼酎醸造時に発生する有機残渣及び有機物を含む凝集液（ドレン）などの有機性廃棄物のリサイクル栄養源であること。
b）生物処理槽Iから排出される廃水中に含まれる窒素濃度TNB（mg-N／L）と、生物処理脱窒槽IIにおける硫黄−炭酸塩系無機材料の充填量Ｓ（kg）及び生物処理脱窒槽IIで処理する廃水量Ｑ（L／day）の関係が、４０＜TNB×Ｑ／Ｓ＜４０００（mg-N／kg・day）の関係を満足すること。
c）調整槽Ｐに流出する廃水中に含まれる窒素成分の濃度TNA（mg-N／L）とBOD成分の濃度BA（mg／L）に対して、後段の生物処理脱窒槽IIにおける硫黄−炭酸塩系無機材料の充填量Ｓ（kg）及び生物処理脱窒槽IIで処理する廃水量Ｑ（L／day）の関係が、５０≦（TNA−BA／５０）×Ｑ／Ｓ≦３０００の関係を満足すること。

以下、本発明を更に説明する。
硝化脱窒処理を行う生物処理槽Ｉは、従属栄養菌を主体に硝化脱窒処理を行う生物処理槽であって、前記特許文献１〜４等に記載されているような装置である。この生物処理槽Ｉでは、N分以外の汚染物の除去も同時に行われるが、除去し難いN分の除去を主な目的の一つとする。このため、生物処理槽Ｉは、好気性の硝化処理槽Ia（ばっ気によって、排水中の溶存酸素量を上げてＮＨ₃を酸化し、ＮＯ₃にする）と、嫌気性の脱窒処理槽Ib（排水中の溶存酸素量を極度まで下げて、従属栄養菌にＮＯ₃のＯで呼吸をさせて、還元させてＮ₂にする）とを有することが好ましい。なお、硝化脱窒処理を行う生物処理槽Ｉにおける好気性の硝化処理槽と嫌気性の脱窒処理槽の設置方法には通常２つの方式があり、最初に硝化処理槽Iaでばっ気して窒素成分を硝化した後に、その後段の脱窒処理槽Ibで嫌気性雰囲気下で脱窒処理を行う方式と、最初に嫌気性雰囲気下で脱窒処理する脱窒処理槽Ibを設置し、その後段にばっ気して窒素成分を硝化処理する好気性の硝化処理槽Iaを設置して、さらに好気性の硝化処理槽Iaの廃水又は廃水と汚泥の一部を前段の嫌気性の脱窒処理槽Ibに返送しながら全体の窒素成分を除去させる方式がある。本発明においてはどちらの方法でもよく、特にその方法を制限するものではない。

通常、硝化処理槽では、ＣＯ₂を栄養源とする独立栄養菌と、排水中に含まれるBODを栄養源とする従属栄養菌が混合していると思われるが、脱窒処理槽ではほとんどが従属栄養菌処理のため、処理対象の廃水中に含まれるBOD成分量が少ない場合には新たなBOD栄養源の添加が必要となる。特に、既設の廃水処理装置でBOD成分等の除去が行われたが、N分の除去が不十分な廃水を処理する場合に、BOD栄養源の添加が必要となることが多い。

一方、硫黄−炭酸塩系無機材料を充填した独立栄養菌主体の生物処理脱窒槽IIにおいては、独立栄養菌が硫黄酸化脱窒細菌であり、硫黄−炭酸塩系無機材料（脱窒材）が充填されている槽であることが好ましい。脱窒材としては、硫黄−炭酸マグネシウム、硫黄−炭酸カルシウム又はその混合物が好ましい。

なお、本発明の脱窒処理に使用される微生物（菌）類は特に限定されないが、従属栄養脱窒菌としては、Pseudomonas denitrificansが代表的であり、独立栄養脱窒菌としては、Thiobacillus dehitrificansが代表的である。

また、硝化脱窒処理を行う生物処理槽Iにおける従属栄養脱窒菌の栄養源は、特に限定されないが、従属栄養脱窒菌の栄養源が有機物由来のBOD成分、メタノール、エタノールであることが好ましく、より望ましくは食品廃棄物由来のBOD成分であることが好ましく、更に望ましくは焼酎醸造時に発生する有機残渣やベーパ凝集液（ドレン）などの有機性廃棄物のリサイクル栄養源であることが好ましい。

また、本発明においては、硝化脱窒処理を行う生物処理槽Iの前段に廃水を均一に事前混合する調整槽Ｐを設けることが好ましい。そして、生物処理槽Iの後段に硫黄−炭酸塩系無機材料が充填された独立栄養菌を利用する生物処理脱窒槽IIが連結されていることが好ましい。この連結方式にすると、処理すべき廃水に含まれる窒素成分量に対するBOD成分量が少ない場合に、調整槽Ｐにおいて、必要最小限のBOD成分を添加することが可能であり、また均一に混合できることによって、生物処理槽Iにおいて余剰BOD成分を排出することなく廃水中の窒素成分の大部分を処理し、また残存した廃水中の窒素成分を、後段の生物処理脱窒槽IIにおいて窒素成分の高度処理を実現することが可能となる。

硫黄−炭酸塩系無機材料が充填された独立栄養菌を利用する生物処理脱窒槽IIに充填する硫黄−炭酸塩系無機材料としては、特許文献５等に記載された脱窒材が使用できる。かかる脱窒材は、硫黄とアルカリ土類金属の炭酸塩の粉末を、結合剤で結合して粒状としたものや、硫黄とアルカリ土類金属の炭酸塩の混合粉末を溶融して一体化したのち、これを破砕したものなどがある。なお、硫黄とアルカリ土類金属の炭酸塩の配合割合は2/8〜8/2（重量比）の範囲である。また、脱窒材には上記成分以外に、酸化鉄類、無機繊維、ゼオライト等を配合することも可能である。

硝化脱窒処理を行う生物処理槽Iの前段に設けた調整槽Ｐにおいて、廃水中に含まれるBOD成分の濃度BA（mg／L）と窒素成分の濃度（窒素濃度ともいう）TNA（mg-N／L）の比率を常に５＜BA／TNA＜５０に保つようにBOD成分を補充して、生物処理槽Iに装入する廃水中のBAとTNAの比率を調整することが好ましい。より望ましくは８＜BA／TNA＜４０の範囲、さらに望ましくは１０＜BA／TNA＜３０の範囲に調整する。BA／TNAが５より小さくなると硝化脱窒処理を行う生物処理槽Iにおける従属栄養菌の栄養源不足となり、窒素処理効率が極端に低下する。また、反対にBA／TNAが５０を越えると、硝化脱窒処理した後の処理後水の中に多量の未消化BOD成分が残存するため、好ましくない。なお、ここでBOD成分の濃度とは微生物によって分解可能な有機物量の指標である生物化学的酸素要求量（生物処理の際に消費される酸素分子量）である。なお、当然のことながら、処理すべき廃水中のBA、TNAが上記範囲に常時収まっていれば、調整槽Ｐを設ける必要はなく、時々又は常時上記範囲に常時収まっていない場合は、調整槽Ｐを設けて、時々又は常時BOD成分を補充することがよい。そして、補充するBOD成分はＮ分を含んでもよいが、実質的に含まないことがよい。Ｎ分を含まない場合、調整槽Ｐに流入する廃水の窒素濃度と、調整槽Ｐから流出して生物処理槽Ｉに装入される廃水の窒素濃度は実質的に変化せず、TNAは流入する廃水の窒素濃度と同じとして計算することができる。

また、生物処理槽Iから排出される廃水中に含まれる窒素濃度TNB（mg-N／day）と、後段の生物処理脱窒槽IIにおける硫黄−炭酸塩系無機材料の充填量Ｓ（kg）及び生物処理脱窒槽IIで処理する廃水量Ｑ（L／day）との関係が、４０＜TNB×Ｑ／Ｓ＜４０００（mg-N／kg・day）の関係を満足することが好ましく、より望ましくはTNB×Ｑ／Ｓが５０〜２０００、更に望ましくは２００〜１５００である。TNB×Ｑ／Ｓが４０より小さいと、脱窒能力としては決して問題ないものの、前段の生物処理槽Iに比較して後段の生物脱窒処理槽IIの大きさが大きくなりすぎるために、必ずしも簡易且つ簡便とはいえなくなり、好ましくない。TNB×Ｑ／Ｓが４０００より大きい場合、後段の生物脱窒処理槽IIによる脱窒率が極端に低下するために好ましくなくなる。

また、調整槽Ｐから流出する廃水中に含まれる窒素濃度TNA（mg-N／L）とBOD成分の濃度Ｂ（mg／L）と、調整槽ＰにおいてBOD成分を補充後（補充の必要がない場合は廃水そのまま）のBOD成分の濃度BA（mg／L）に対して、生物処理脱窒槽IIにおける硫黄−炭酸塩系無機材料の充填量Ｓ（kg）及び生物処理脱窒槽IIで処理する廃水量Ｑ（L／day）の関係が、５０≦（TNA−BA／５０）×Ｑ／Ｓ≦３０００の関係を満足することが好ましく、望ましくは７０≦（TNA−BA／５０）×Ｑ／Ｓ≦２５００の関係を満足することが好ましく、さらに望ましくは１００≦（TNA−BA／５０）×Ｑ／Ｓ≦２０００の関係を満足することがよい。仮に、TNA−BA×Ｑ／５０の値が、前記式から外れていても、本来の脱窒機能に障害を与えるものではないが、（TNA−BA／５０）×Ｑ／Ｓの値が５０より小さいと、生物処理槽Iに比較して後段の独立栄養菌を利用する生物脱窒処理槽IIの大きさが大きくなりすぎたり、また、脱窒に必要な栄養源であるBOD量と硫黄−炭酸塩系無機材量が不足し、必ずしも簡易且つ簡便な水処理システムとはいえなくなり、好ましくない。また逆に、（TNA−BA／５０）×Ｑ／Ｓの値が３０００より大きいと生物処理槽Iに比較して後段の生物脱窒処理槽IIの大きさが充分とは言えず、充分な窒素除去ができなくなる可能性が生じ、好ましくない。

なお、特に限定するものではないが生物脱窒処理槽IIの大きさ（充填量）と、生物処理槽IIで処理する１日あたりの廃水量Ｑの比率Ｓ／Ｑは１．０以下、好ましくは０．８以下が好ましく、より望ましくは０．５以下であることがよい。Ｓ／Ｑの比率が１．０を超えても本来の廃水処理機能を害するものではないが、処理廃水量と比較した場合の生物処理槽IIの設備としての相対的な大きさが大きくなりすぎるために、実用上は必ずしも好ましくない場合が発生する。

また、本発明の廃水中窒素成分の除去システムの前後若しくは中間に、脱窒効率を高めるために、膜分離システムや電気透析法、電気分解法などのシステムを組み合わせてもよい。

廃水中窒素成分の除去をするに際しての水温は特に限定するものではないが、生物反応ゆえに、５℃から４０℃の範囲であることが好ましい。それ以外の温度でも生物的な硝化脱窒処理を行うことはできるが、処理効率が低下する場合が生ずる。

本発明によれば、既設の活性汚泥法で処理しきれなかった廃水中含有窒素成分を簡便な追加設備で処理することを可能とし、また添加栄養源も廃棄物利用という環境型処理を可能とすることができる。更に、本システム及び処理手法によって、水質規制値である窒素成分を問題なくクリアすることが可能となる。これは、新たな窒素規制に対応する際、既に存在する活性汚泥槽等の処理設備をうまく利用して、簡便且つ簡易、低コストで効果的に窒素規制に対応することを可能としたものである。

以下、本発明のシステムの一例を図面により説明する。
廃水処理のフローシートを示す図１において、処理すべき廃水1（別の生物処理槽や他の方式の処理槽でBOD成分等を除去した廃水であっても、アンモニア等の一部を除去した廃水であってもよい）は、調整槽Ｐに装入されて、BOD成分濃度BAや窒素成分濃度TNAを必要により測定されて、所定のBA/TNA濃度比となるように、BOD源2（好ましくは、焼酎製造時に発生する有機残渣や凝集液等のリサイクル栄養源）が必要により添加される。調整槽Ｐから流れ出す廃水3は、次に生物処理槽Iに送られる。生物処理槽Iは、硝化処理槽Iaと脱窒処理槽Ibの組合せからなっている。図１では硝化処理槽Iaと脱窒処理槽Ibの順に配列しているが、脱窒処理槽Ibと硝化処理槽Iaの順に配列させ、硝化処理槽Iaから流出する廃水の一部を脱窒処理槽Ibに循環させる方式であってもよい。

硝化処理槽Iaと脱窒処理槽Ibの組合せからなる硝化処理槽Iで脱窒された廃水5はなお少量の窒素成分を含むため、これを除去するため硫黄−炭酸塩系無機材料を充填した独立栄養菌による生物脱窒処理槽IIに送られ、脱窒処理される。生物脱窒処理槽IIから排出される廃水は窒素成分濃度TNが十分に低減された処理廃水6となっているので、外部に排出されるが、必要により更なる処理を行ってもよい。

図１において、硝化処理槽Iaを出た廃水4は、次に脱窒処理槽Ibに流入する。ここでは、嫌気性条件で嫌気性菌による嫌気処理が行われる。そして、廃水中の硝酸性窒素が還元されてN₂にまで分解化されて、脱窒が行われる。この脱窒処理槽Ibでは、従属栄養菌が使用されるので、廃水4に含まれるBOD成分（調整槽Ｐで調整されたBOD成分）が栄養源として使用されるが、量が少ない場合には更にBOD成分の添加をすることも可能である。ここで、添加されるBOD成分としては、前記の好ましい有機物由来のBOD成分の他、メタノールやエタノール等を添加してもよい。

そして、硝化脱窒処理を行う生物処理槽Iで脱窒処理できなかった窒素成分を含む廃水5は、独立栄養菌による生物処理脱窒槽IIで高度に脱窒処理が行われる。生物処理脱窒槽IIは前記のような硫黄-炭酸塩系の脱窒材が充填されており、独立栄養菌である硫黄酸化脱窒細菌により、廃水中に残存する硝酸性窒素が還元されてN₂にまで分解されて、脱窒が行われる。ここで、硫黄-炭酸塩系の脱窒材の充填量は前記関係を満足させる範囲で決められる。

更に本発明を実施例により説明するが、本発明はこの実施例により制限されるものではない。

比較例１〜５
図１において調整槽Ｐと硝化脱窒処理を行う生物処理槽Ｉ（硝化処理槽Iaと脱窒処理槽IIaの組合せであって、図１の順に配列）のみの構成からなり、独立栄養菌による生物処理脱窒槽IIを設けない処理システムにおいて、調整槽Ｐを２４０ｍ³、硝化処理槽Iaを１０８０ｍ³、その後段の脱窒処理槽Ibを５４０ｍ³としたシステムを用いた。
この調整槽ＰにTNA値４０mg-N/L及びBOD成分濃度Ｂ＝１５０mg/Lの廃水を、一日あたり１０００ｍ³連続流入させた。そして、調整槽Ｐへは、BOD源2から焼酎醸造時に発生する蒸気の冷却液体を各種量添加して、調整槽Ｐから流出する廃水3中のBOD成分濃度（BA）を調整した。前段の硝化槽Iaへ２０ｍ³／分の空気吹込みを行った。また、攪拌を目的として後段の脱窒処理槽Ibへ１０ｍ³／分の空気吹込みを行った。なお、本処理における各槽の水温は２０℃前後に調整した。また、生物処理槽Iから流れ出る廃水5中に含まれる全窒素TNB値及びBB値を測定した。

実施例１〜５
比較例１〜５で処理された廃水5の一部９０００Ｌ／dayを硫黄-炭酸カルシウム系無機材料（新日鐵化学製バチルエースＳＣ）１００kgを充填した独立栄養菌による生物処理脱窒槽IIへ通水して高度脱窒処理を実施し、生物処理脱窒槽IIの出口から流れ出る処理廃水6中に含まれる全窒素TNC値及びBC値を測定した。なお、実施例１は比較例１に対応し、以下同様に対応する。

条件及び結果を表１に示す。表１のとおり、実施例では、処理廃水中のＴ−Ｎ値が水質環境基準値（１０mg-N/L）以下となり、更にその処理条件を最適化すると、よりよい脱窒効果が得られることが確認された。一方、比較例では、Ｔ−Ｎ値水質環境基準値を満足する条件設定が困難であり、ΔB値を大きくすると脱窒効率は向上するものの過剰のBODが増加することが確認された。

表１において、TNAは廃水3の全窒素値（廃水1の数値と同じ）、TNBは廃水5の全窒素値、TNCは処理済み廃水6の全窒素値、Bは廃水1のBOD値、BAは廃水3のBOD値、BBは廃水5のBOD値、BCは処理済み廃水6のBOD値を示し、ΔBは廃水1のBOD値Bを廃水3のBOD値であるBAとするために補充されたBOD成分量（mg）を示す。

実施例６〜８
比較例２と同様な生物処理槽Iの後段に各種充填量の硫黄カルシウム系無機材料（新日鐵化学製バチルエースＳＣ）充填生物処理脱窒槽IIを設置した。硝化脱窒処理を行う生物処理槽Iで処理された廃水5の一部である９０００Ｌ／dayを通水して高度脱窒処理を実施した。硝化脱窒処理を行う生物処理槽Iの運転条件は比較例２と同じとし、生物処理槽Iに流入する廃水3はTNA値４０mg-N/L及びBOD成分濃度BA＝４００mg/Lとした。生物処理槽Ｉの出口の廃水5のTNB値は１２mg-N/Lであり、硫黄カルシウム系無機材料充填脱窒槽IIに流入する廃水の窒素負荷総量TNB×Ｑは３６ｇ-N/dayであった。このシステムにおいて、硫黄カルシウム系無機材料充填量を種々変えて、脱窒槽IIの出口廃水6中に含まれるTNC値及びBOD値の濃度BCの変動を確認した。

結果を表２に示す。表２のとおり、実施例では、処理槽II出口のTNC値は水質環境基準値（１０mg-N/L）以下となり、更にその処理条件を最適化するとよりよい脱窒効果が得られることが確認された。

実施例９〜１２
実施例１〜５と同じ水処理システムにおいて、廃水を均一に事前混合する調整槽Ｐに新たに追加補充する有機性廃棄物由来のBOD成分（実施例１〜５と同じ焼酎醸造時に発生する蒸気の冷却液体）の量（ΔＢに関連）と、独立栄養菌による生物処理脱窒槽IIの硫黄カルシウム系無機材料の充填量（Ｓ）を各種変化させて、生物処理脱窒槽II出口の廃水6のTNC値及びBC値を測定した。本実施例においては、硝化脱窒を行う生物処理槽Iで処理された廃水5の一部である６００Ｌ／dayを、硫黄カルシウム系無機材料（新日鐵化学株式会社製「バチルエース」）を充填した独立栄養菌による生物処理脱窒槽IIへ通水し、高度脱窒を行った。

結果を表３の実施例９〜１２に示す。表３のとおり、処理槽出口廃水6のTNC値やBC値は低減し、またその処理条件を好適な範囲内に最適化すると、検出限界以下を保つことが可能となり、コンパクトな硫黄カルシウム材充填装置の容量で、よりよい脱窒効果が得られることが確認された。

本発明の廃水処理のフローシートを示す

符号の説明

1：廃水、2：BOD源、3、4、5、6：各槽から流出する廃水、Ｐ：調整槽、Ｉ：生物処理槽I、Ia：硝化処理槽Ia、Ib：脱窒処理槽Ib、II：生物脱窒処理槽II

Claims (4)

1. 硝化脱窒処理を行う生物処理槽Iの後段に、硫黄−炭酸塩系無機材料を充填した独立栄養菌主体の生物脱窒処理槽IIを連結して、硝化脱窒処理を行う生物処理槽Iにて脱窒処理できなかった窒素成分を、硫黄−炭酸塩系無機材料を充填した独立栄養菌主体の生物脱窒処理槽IIにて高度脱窒処理するに当たり、生物処理槽Iの前段に、廃水を均一に事前混合する調整槽Ｐを設け、硝化脱窒処理を行う生物処理槽Iに流入する廃水中に含まれるBOD成分の濃度BA（mg／L）と窒素成分の濃度TNA（mg-N／L）の比率を５＜BA／TNA＜５０に保つように、BOD成分を補充することを特徴とする廃水中窒素成分の除去方法。
2. 補充するBOD成分が、焼酎醸造時に発生する有機残渣及び有機物を含む凝集液から選ばれる1種類以上の有機性廃棄物であることを特徴とする請求項１に記載の廃水中窒素成分の除去方法。
3. 請求項１又は２に記載の廃水中窒素成分の除去方法において、生物処理槽Iから排出される廃水中に含まれる窒素濃度TNB（mg-N／L）と、生物処理脱窒槽IIにおける硫黄−炭酸塩系無機材料の充填量Ｓ（kg）及び生物処理脱窒槽IIで処理する廃水量Ｑ（L／day）の関係が、４０＜TNB×Ｑ／Ｓ＜４０００（mg-N／kg・day）の関係を満足することを特徴とする廃水中窒素成分の除去方法。
4. 調整槽Ｐから流出する廃水中に含まれる窒素成分の濃度TNA（mg-N／L）とBOD成分の濃度BA（mg／L）に対して、後段の生物処理脱窒槽IIにおける硫黄−炭酸塩系無機材料の充填量Ｓ（kg）及び生物処理脱窒槽IIで処理する廃水量Ｑ（L／day）の関係が、５０≦（TNA−BA／５０）×Ｑ／Ｓ≦３０００の関係を満足することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の廃水中窒素成分の除去方法。

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