JP4642635B2 - 高濃度有機性廃液の処理方法及び装置 - Google Patents
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Classifications
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- Y02W10/12—
Description
Mg2++NH4 ++HPO4 2−+OH−+6H2O →
MgNH4PO4・6H2O(MAP)+H2O ・・・(1)
MAPを生成させるためには、リン、アンモニア、マグネシウム、水酸基の各モル濃度を掛け合わせた濃度(イオン積という。[HPO4 2−][NH4 +][Mg2+][OH−];[ ]内の単位はmol/リットル)が、MAPの溶解度積以上となるように操作する。すなわち、処理水中のリン濃度を決定するのは、処理水中のpH、アンモニア性窒素濃度、マグネシウム濃度である。
Strous M.et al.,Appl.Microbiol.Biotechnol.,50,pp.589〜596(1998)
(1)SSが10000mg/L以上、50000mg/L以下の高濃度浮遊物質を含有する有機性廃液の処理方法において、該廃液を嫌気性処理する工程と、嫌気性処理液をBOD汚泥負荷を0.1kg−BOD/kg−SS/d以上とする好気性生物反応槽に導入して好気性処理を行う好気性処理工程と、好気性処理工程流出液を固液分離する固液分離工程と、該固液分離工程流出液に含まれるアンモニア性窒素の少なくとも一部を亜硝酸性窒素に硝化する亜硝酸化工程と、該亜硝酸化工程の流出液に含まれる亜硝酸性窒素を、アンモニア性窒素を電子供与体、亜硝酸性窒素を電子受容体とする独立栄養性脱窒反応により脱窒する脱窒素工程と、該脱窒素工程流出液に含まれるリンを除去する脱リン工程を有し、脱リン工程流出水の少なくとも一部を前記嫌気性処理工程又は前記好気性処理工程に返流することを特徴とする高濃度有機性廃液の処理方法。
(2)SSが10000mg/L以上、50000mg/L以下の高濃度浮遊物質を含有する有機性廃液の処理方法において、該廃液を嫌気性処理する工程と、前記嫌気性処理液をBOD汚泥負荷を0.1kg−BOD/kg−SS/d以上とする好気性生物反応槽に導入して前記嫌気性処理液に含まれるアンモニア性窒素の少なくとも一部を亜硝酸性窒素に硝化する亜硝酸化工程と、前記亜硝酸化工程流出液を固液分離する固液分離工程と、前記固液分離工程流出液に含まれる亜硝酸性窒素を、アンモニア性窒素を電子供与体、亜硝酸性窒素を電子受容体とする独立栄養性脱窒反応により脱窒する脱窒素工程と、前記脱窒素工程流出液に含まれるリンを除去する脱リン工程を有し、脱リン工程流出水の少なくとも一部を前記嫌気性処理工程又は前記亜硝酸化工程に返流することを特徴とする高濃度有機性廃液の処理方法。
(3)前記亜硝酸化工程或いは固液分離工程において膜分離により得られた処理水を、脱窒工程に供給することを特徴とする前記(1)又は(2)記載の高濃度有機性廃液の処理方法。
(4)前記亜硝酸化工程において担体に付着させた独立栄養性硝化菌によってアンモニア性窒素の少なくとも一部を亜硝酸性窒素に変換することを特徴とする前記(1)又は(2)記載の高濃度有機性廃液の処理方法。
(5)前記脱窒工程において独立栄養性脱窒菌を無機粒状担体に担持させることを特徴とする前記(1)又は(2)記載の高濃度有機性廃液の処理方法。
(6)前記脱リン工程におけるリン除去は、リン酸マグネシウムアンモニウムの結晶生成によって行われ、脱リン装置がリン酸マグネシウムアンモニウムの結晶を生成する反応部と生成したリン酸マグネシウムアンモニウムを液中から分離する固液分離部からなり、反応部のpHを7.5〜9.5に調整することを特徴とする前記(1)又は(2)記載の高濃度有機性廃液の処理方法。
(7)前記脱リン工程流出液の前記嫌気性処理工程への返流比が嫌気性処理工程のpH 及びアンモニア性窒素濃度を測定し、測定結果により遊離のアンモニア濃度を算出し、設定濃度以下となるように返流量を制御することを特徴とする前記(1)〜(6)のいずれか1項に記載の高濃度有機性廃液の処理方法。
(8)前記亜硝酸化工程での亜硝酸への変換率が該工程への流入液中のアンモニア性窒素濃度及びリン濃度により制御されることを特徴とする前記(1)〜(6)のいずれか1項に記載の高濃度有機性廃液の処理方法。
(9)SSが10000mg/L以上、50000mg/L以下の高濃度浮遊物質を含有する有機性廃液の処理装置において、該廃液を嫌気性処理する嫌気性処理装置と、嫌気性処理液をBOD汚泥負荷を0.1kg−BOD/kg−SS/d以上とする好気性生物反応槽に導入して好気性処理を行う好気性処理装置と、好気性処理工程流出液を固液分離する固液分離装置と、該固液分離工程流出液に含まれるアンモニア性窒素の少なくとも一部を亜硝酸性窒素に硝化する亜硝酸化装置と、亜硝酸化工程の流出液に含まれる亜硝酸性窒素を、アンモニア性窒素を電子供与体、亜硝酸性窒素を電子受容体とする独立栄養性脱窒反応により脱窒する脱窒装置と、脱窒装置流出液に含まれるリンを除去する脱リン装置を有し、脱リン装置流出水の少なくとも一部を該嫌気性処理装置に返流する手段を備えたことを特徴とする高濃度有機性廃液の処理装置。
本発明の高濃度浮遊物質含有有機性廃液の処理は、前記廃液を嫌気性処理する工程と、前記嫌気性処理液を好気性生物反応槽に導入して好気性処理を行う好気性処理工程と、前記好気性処理工程流出液を固液分離する固液分離工程と、前記固液分離工程流出液に含まれるアンモニア性窒素の少なくとも一部を亜硝酸性窒素に硝化する亜硝酸化工程と、前記亜硝酸化工程の流出液に含まれる亜硝酸性窒素を、アンモニア性窒素を電子供与体、亜硝酸性窒素を電子受容体とする独立栄養性脱窒反応により脱窒する脱窒素工程と、前記脱窒素工程流出液に含まれるリンを除去する脱リン工程を有し、脱リン工程流出水の少なくとも一部を前記嫌気性処理工程に返流することを特徴とし、物理化学的手法と生物学的手法を用いることにより、より効果的な処理を可能にした方法及び装置である。なお、好気性処理工程と亜硝酸化工程を1つの工程とし、BOD除去と亜硝酸化を同一槽で行った上で固液分離することも可能である。
なお、嫌気性処理工程及び/または好気性処理工程にはMAPの回収工程を併設させることが出来る。回収手段としては液体サイクロン等の装置が採用できる。
まず、固液分離工程で分離された分離液は亜硝酸化工程に流入し、活性汚泥中に存在する独立栄養性硝化菌及び/又は担体に付着させた独立栄養性硝化菌によってアンモニア性窒素の少なくとも一部を亜硝酸性窒素に変換する。BODが残存している場合には亜硝酸化に先立ってBOD酸化反応が生じる。活性汚泥のみで処理を行う方法を取る際、亜硝酸化工程流入水にBODが残存している場合にはBOD酸化細菌の増殖速度がアンモニア酸化菌の増殖速度よりも速いので、アンモニア酸化菌が槽内に十分保持される汚泥滞留時間に設定することも重要である。これは、遠矢 他,用水と廃水,Vol.12 No.12,pp1076〜1093(1970)に記載されている内容である。ただし、BODの残存濃度が100mg/L以下の場合や担体併用型活性汚泥法で硝化に関与する菌を活性汚泥中だけでなく担体に付着させて増殖させている場合には、汚泥滞留時間の調整は活性汚泥のみで運転している場合ほど厳密に行う必要はない。
・・・・式(3)
(式(3)中、Eはアンモニア性窒素濃度、Fは水温を示す)
また、このように脱リン工程流出液を返流することにより、嫌気性処理工程又は好気性処理工程へ流入する浮遊物質を希釈し固液分離工程での分離の効率を高めることが出来る上、該流出液中に含有される微細なMAPを嫌気性処理工程及び/または好気性処理工程でのMAP結晶回収時の核とすることが出来るなどの効果が期待できる。
この実施例では、畜糞を対象に図2に示すような処理フローを用いて処理を行った。これは本発明によるフローである。処理装置は、嫌気性処理装置1、好気性処理装置2、脱水機3、亜硝酸化装置4、脱窒装置5、脱リン装置6からなる。嫌気性処理装置1の反応部は容量500L、好気性処理装置2の反応部は容量455L、亜硝酸化装置3の反応部は容量40L、脱窒素装置5の反応部は容量15L、脱リン装置6は5Lとした。第1表に脱水機3の操作条件、第2表に汚水7及び処理水11の水質を示す。なお、各表中、全窒素をT−N、リン酸態リンをPO4−Pで表す。
この比較例では、畜糞を対象に図3に示すような処理フローを用いて処理を行った。これは従来法の嫌気性処理汚泥を回分法によりBOD及び窒素除去を行った後に脱水し、脱水ろ液から凝集沈澱により脱リンを行うフローである。処理装置は、嫌気性処理装置1、BOD・窒素除去装置15、脱水機3、凝集沈澱装置16からなる。嫌気性処理装置の反応部容量は500L、BOD・窒素除去装置15の反応部容量は1200L、凝集沈澱装置16は凝集剤混和池0.2L、フロック形成池1Lとした。第1表に脱水機3の操作条件、第2表に汚水7、処理水11の水質を示す。なお、各表中、全窒素をT−N、リン酸態リンをPO4−Pで表す。
処理結果を第3表に示す。
2 好気性処理装置
3 脱水機
4 亜硝酸化装置
5 脱窒装置
6 脱リン装置
7 汚水
8 アルカリ成分(NaOH)
9 酸性成分(硫酸)
10 余剰汚泥(配管)
11 処理水
12 マグネシウム源
13 処理水循環(配管)
14 脱水液
15 BOD・窒素除去装置
16 凝集沈澱装置
17 凝集剤
18 循環(配管)
Claims (10)
- SSが10000mg/L以上、50000mg/L以下の高濃度浮遊物質を含有する有機性廃液の処理方法において、該廃液を嫌気性処理する工程と、嫌気性処理液をBOD汚泥負荷を0.1kg−BOD/kg−SS/d以上とする好気性生物反応槽に導入して好気性処理を行う好気性処理工程と、好気性処理工程流出液を固液分離する固液分離工程と、該固液分離工程流出液に含まれるアンモニア性窒素の少なくとも一部を亜硝酸性窒素に硝化する亜硝酸化工程と、該亜硝酸化工程の流出液に含まれる亜硝酸性窒素を、アンモニア性窒素を電子供与体、亜硝酸性窒素を電子受容体とする独立栄養性脱窒反応により脱窒する脱窒素工程と、該脱窒素工程流出液に含まれるリンを除去する脱リン工程を有し、脱リン工程流出水の少なくとも一部を前記嫌気性処理工程又は前記好気性処理工程に返流することを特徴とする高濃度有機性廃液の処理方法。
- SSが10000mg/L以上、50000mg/L以下の高濃度浮遊物質を含有する有機性廃液の処理方法において、該廃液を嫌気性処理する工程と、前記嫌気性処理液をBOD汚泥負荷を0.1kg−BOD/kg−SS/d以上とする好気性生物反応槽に導入して前記嫌気性処理液に含まれるアンモニア性窒素の少なくとも一部を亜硝酸性窒素に硝化する亜硝酸化工程と、前記亜硝酸化工程流出液を固液分離する固液分離工程と、前記固液分離工程流出液に含まれる亜硝酸性窒素を、アンモニア性窒素を電子供与体、亜硝酸性窒素を電子受容体とする独立栄養性脱窒反応により脱窒する脱窒素工程と、前記脱窒素工程流出液に含まれるリンを除去する脱リン工程を有し、脱リン工程流出水の少なくとも一部を前記嫌気性処理工程又は前記亜硝酸化工程に返流することを特徴とする高濃度有機性廃液の処理方法。
- 前記亜硝酸化工程或いは固液分離工程において膜分離により得られた処理水を、脱窒工程に供給することを特徴とする請求項1又は請求項2記載の高濃度有機性廃液の処理方法。
- 前記亜硝酸化工程において担体に付着させた独立栄養性硝化菌によってアンモニア性窒素の少なくとも一部を亜硝酸性窒素に変換することを特徴とする請求項1又は請求項2記載の高濃度有機性廃液の処理方法。
- 前記脱窒工程において独立栄養性脱窒菌を無機粒状担体に担持させることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の高濃度有機性廃液の処理方法。
- 前記脱リン工程におけるリン除去は、リン酸マグネシウムアンモニウムの結晶生成によって行われ、脱リン装置がリン酸マグネシウムアンモニウムの結晶を生成する反応部と生成したリン酸マグネシウムアンモニウムを液中から分離する固液分離部からなり、反応部のpHを7.5〜9.5に調整することを特徴とする請求項1又は請求項2記載の高濃度有機性廃液の処理方法。
- 前記脱リン工程流出液の前記嫌気性処理工程への返流比が嫌気性処理工程のpH 及びアンモニア性窒素濃度を測定し、測定結果により遊離のアンモニア濃度を算出し、設定濃度以下となるように返流量を制御することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の高濃度有機性廃液の処理方法。
- 前記亜硝酸化工程での亜硝酸への変換率が該工程への流入液中のアンモニア性窒素濃度及びリン濃度により制御されることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の高濃度有機性廃液の処理方法。
- SSが10000mg/L以上、50000mg/L以下の高濃度浮遊物質を含有する有機性廃液の処理装置において、該廃液を嫌気性処理する嫌気性処理装置と、嫌気性処理液をBOD汚泥負荷を0.1kg−BOD/kg−SS/d以上とする好気性生物反応槽に導入して好気性処理を行う好気性処理装置と、好気性処理工程流出液を固液分離する固液分離装置と、該固液分離工程流出液に含まれるアンモニア性窒素の少なくとも一部を亜硝酸性窒素に硝化する亜硝酸化装置と、亜硝酸化工程の流出液に含まれる亜硝酸性窒素を、アンモニア性窒素を電子供与体、亜硝酸性窒素を電子受容体とする独立栄養性脱窒反応により脱窒する脱窒装置と、脱窒装置流出液に含まれるリンを除去する脱リン装置を有し、脱リン装置流出水の少なくとも一部を該嫌気性処理装置に返流する手段を備えたことを特徴とする高濃度有機性廃液の処理装置。
- SSが10000mg/L以上、50000mg/L以下の高濃度浮遊物質を含有する有機性廃液の処理装置において、該廃液を嫌気性処理する嫌気性処理装置と、前記嫌気性処理液をBOD汚泥負荷を0.1kg−BOD/kg−SS/d以上とする好気性生物反応槽に導入して前記嫌気性処理液に含まれるアンモニア性窒素の少なくとも一部を亜硝酸性窒素に硝化する亜硝酸化装置と、前記亜硝酸化装置流出液を固液分離する固液分離装置と、前記固液分離装置流出液に含まれる亜硝酸性窒素を、アンモニア性窒素を電子供与体、亜硝酸性窒素を電子受容体とする独立栄養性脱窒反応により脱窒する脱窒装置と、前記脱窒装置流出液に含まれるリンを除去する脱リン装置を有し、脱リン装置流出水の少なくとも一部を前記嫌気性処理装置に返流する手段を備えたことを特徴とする高濃度有機性廃液の処理装置。
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