JP4985628B2 - Waste water treatment method and treatment apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、廃水の処理方法および処理装置に係り、特に、アンモニアを含む廃水をアンモニア酸化細菌により硝化する廃水の処理方法および処理装置に関する。 The present invention relates to a wastewater treatment method and treatment apparatus, and more particularly, to a wastewater treatment method and treatment apparatus for nitrifying wastewater containing ammonia with ammonia oxidizing bacteria.
下水や産業廃水に含有する窒素成分は、湖沼の富栄養化の原因となること、河川の溶存酸素の低下原因になることなどの理由から、窒素成分を除去する必要がある。下水や産業廃水に含有する窒素成分は、アンモニア性窒素、亜硝酸性窒素、硝酸性窒素、有機性窒素が主たる成分である。 Nitrogen components contained in sewage and industrial wastewater need to be removed for reasons such as eutrophication of lakes and marshes and lowering of dissolved oxygen in rivers. The nitrogen component contained in sewage and industrial wastewater is mainly composed of ammonia nitrogen, nitrite nitrogen, nitrate nitrogen, and organic nitrogen.
従来、この種の廃水は、窒素濃度が低濃度であれば、イオン交換法での除去や塩素、オゾンによる酸化も用いられているが、中高濃度の場合には生物処理が採用されており、一般的には以下の条件で運転されている。 Conventionally, this type of wastewater, if the nitrogen concentration is low, is also removed by ion exchange method and oxidation by chlorine, ozone, but in the case of medium to high concentration, biological treatment is adopted, Generally, it is operated under the following conditions.
生物処理では、好気硝化と嫌気脱窒による硝化・脱窒処理が行われており、好気硝化では、アンモニア酸化細菌(Nitrosomonas,Nitrosococcus,Nitrosospira,Nitrosolobusなど)と亜硝酸酸化細菌(Nitrobactor,Nitrospina,Nitrococcus,Nitrospiraなど)によるアンモニア性窒素や亜硝酸性窒素の酸化が行われる一方、嫌気脱窒では、従属栄養細菌(Pseudomonas denitrificansなど)による脱窒が行われる。 In biological treatment, nitrification and denitrification treatment is performed by aerobic nitrification and anaerobic denitrification. In aerobic nitrification, ammonia oxidizing bacteria (Nitrosomonas, Nitrosococcus, Nitrosospira, Nitrosolobus, etc.) and nitrite oxidizing bacteria (Nitrobactor, Nitrospina) Nitrococcus, Nitrospira, etc.) oxidize ammonia nitrogen and nitrite nitrogen, while anaerobic denitrification involves denitrification by heterotrophic bacteria (Pseudomonas denitrificans, etc.).
また、好気硝化を行う硝化槽は負荷0.2〜0.3kg−N/m3/日の範囲で運転され、嫌気脱窒の脱窒槽は負荷0.2〜0.4kg−N/m3/日の範囲で運転される。下水の総窒素密度30〜40mg/Lを処理するには、硝化槽で6〜8時間の滞留時間、脱窒槽で5〜8時間が必要であり、大規模な処理槽が必要であった。また無機質だけを含有する産業廃水では、硝化槽や脱窒槽は先と同様の負荷で設計されるが、脱窒に有機物が必要で、窒素濃度の3〜4倍濃度のメタノールを添加していた。このためイニシャルコストばかりでなく、多大なランニングコストを要するという問題もある。 A nitrification tank for performing aerobic nitrification is operated in a load range of 0.2 to 0.3 kg-N / m 3 / day, and a denitrification tank for anaerobic denitrification has a load of 0.2 to 0.4 kg-N / m. It is operated in the range of 3 / day. In order to treat the total nitrogen density of 30 to 40 mg / L of sewage, a residence time of 6 to 8 hours was required in the nitrification tank and 5 to 8 hours were required in the denitrification tank, and a large-scale treatment tank was required. In industrial wastewater containing only inorganic substances, nitrification tanks and denitrification tanks are designed with the same load as before, but organic substances are required for denitrification, and methanol with a concentration of 3 to 4 times the nitrogen concentration was added. . For this reason, there is a problem that not only the initial cost but also a great running cost is required.
これに対し、最近、嫌気性アンモニア酸化法による窒素除去方法が注目されている。例えば下記の特許文献1に記載されている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。 On the other hand, recently, a method for removing nitrogen by an anaerobic ammonia oxidation method has attracted attention. For example, the anaerobic ammonia oxidation method described in Patent Document 1 below uses ammonia as a hydrogen donor, nitrite as a hydrogen acceptor, and ammonia and nitrous acid by anaerobic ammonia oxidizing bacteria according to the following reaction formula: This is a method of simultaneous denitrification.
1.0NH4+1.32NO2+0.066HCO3+0.13H+→1.02N2+0.26NO3+0.066CH2O0.5N0.15+2.03H2O
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のなど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などのメリットがあり、今後の窒素除去方法として有効な方法であると考えられている。
1.0NH 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.
また、下記の特許文献2に記載されている廃水の硝化方法は、廃水のアンモニア濃度およびアルカリ度を測定し、両者の当量比が所定値になるように酸またはアルカリを添加して硝化率を制御する方法が記載されている。硝化処理が進むにつれて、アルカリ度が無くなるため、pHが低下し硝化処理が止まり、所定の硝化率とすることができる。この方法によれば、硝化を亜硝酸型硝化として硝化率を50%に抑え、NH4 +−N/NO2 −−N≒1の処理水を得ることができ、容易かつ低コストに、廃水の硝化、脱窒を行うことができる。
しかし、嫌気性アンモニア酸化反応を行う嫌気性アンモニア酸化細菌は、アンモニアと亜硝酸を一定の比率で利用し、脱窒する特性を有する。言い換えれば、所定の比率よりもアンモニアが亜硝酸よりも多ければ、アンモニアが嫌気性アンモニア酸化処理中に残留してしまう。逆に亜硝酸が多ければ、亜硝酸が残留してしまう。 However, anaerobic ammonia oxidizing bacteria that perform an anaerobic ammonia oxidation reaction have the property of denitrifying using ammonia and nitrous acid at a certain ratio. In other words, if there is more ammonia than nitrous acid than the predetermined ratio, ammonia will remain during the anaerobic ammonia oxidation treatment. Conversely, if there is much nitrous acid, nitrous acid will remain.
嫌気性アンモニア酸化反応では、アンモニアと亜硝酸が必要であり、廃水の多くはアンモニア廃水であることから、廃水の一部を亜硝酸に酸化する工程が必要である。廃水のアンモニアを、硝化工程で、そのまま嫌気性アンモニア酸化槽で処理することができない。そこで、一部のアンモニアを亜硝酸に酸化する硝化工程が必要である。この際、嫌気性アンモニア酸化反応のアンモニアと亜硝酸の反応比は1:1.32であることから、この比率に硝化することが好ましい。ここで、亜硝酸に酸化する率(以下、「硝化率」ともいう)を以下のように定義する。 In the anaerobic ammonia oxidation reaction, ammonia and nitrous acid are required, and since most of the wastewater is ammonia wastewater, a step of oxidizing a part of the wastewater to nitrous acid is required. The wastewater ammonia cannot be directly treated in the anaerobic ammonia oxidation tank in the nitrification step. Therefore, a nitrification step for oxidizing a part of ammonia into nitrous acid is necessary. At this time, since the reaction ratio of ammonia and nitrous acid in the anaerobic ammonia oxidation reaction is 1: 1.32, it is preferable to nitrify to this ratio. Here, the rate of oxidation to nitrous acid (hereinafter also referred to as “nitrification rate”) is defined as follows.
A=B/(B+C)
(A:硝化率、B:亜硝酸、C:アンモニア)
嫌気性アンモニア酸化に送るための、最適なアンモニアと亜硝酸の比率は1:1.32であることから硝化率Aは57%であるこことが好ましい。
A = B / (B + C)
(A: nitrification rate, B: nitrous acid, C: ammonia)
Since the optimal ratio of ammonia and nitrous acid for sending to anaerobic ammonia oxidation is 1: 1.32, the nitrification rate A is preferably 57%.
しかしながら、硝化工程において所定の硝化率に制御することは困難とされている。特許文献2に記載されている方法は、原水中のアンモニア濃度に対してアルカリ度を添加調整する方法であり、pH低下の度合い(バッファー)により硝化率を制御していた。この方法では、処理水中のアンモニア濃度または亜硝酸濃度が分からず効率的な硝化処理が行われていなかった。また、硝化槽内の硝化率は、硝化槽内の条件によって変動し易く、例えば、硝化槽内の硝化菌が増殖すれば硝化率が大きくなり、硝化菌が減少すれば硝化率は減少する。硝化菌が増殖しすぎたときは、硝化槽から硝化菌の一部を引き抜くなどの方法もあるが、引き抜きすぎると硝化率が低下し、コントロールが難しい。更には、硝化槽内の水温などによっても硝化率は変動する。 However, it is difficult to control to a predetermined nitrification rate in the nitrification process. The method described in Patent Document 2 is a method of adding and adjusting the alkalinity with respect to the ammonia concentration in the raw water, and the nitrification rate was controlled by the degree of pH reduction (buffer). In this method, the ammonia concentration or nitrous acid concentration in the treated water was not known, and an efficient nitrification treatment was not performed. The nitrification rate in the nitrification tank is likely to vary depending on the conditions in the nitrification tank. For example, if the nitrifying bacteria in the nitrification tank grow, the nitrification rate increases, and if the nitrifying bacteria decrease, the nitrification rate decreases. When the nitrifying bacteria grow too much, there is a method of extracting a part of the nitrifying bacteria from the nitrification tank, but if it is extracted too much, the nitrification rate is lowered and it is difficult to control. Furthermore, the nitrification rate varies depending on the water temperature in the nitrification tank.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、生物に強い影響を与えず、簡易に、より確実に所望の硝化率に制御することが可能な廃水の処理方法および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 provides a wastewater treatment method and treatment apparatus that can easily and more reliably be controlled to a desired nitrification rate without strongly affecting living organisms. The purpose is to do.
本発明の請求項1は前記目的を達成するために、廃水中のアンモニアの一部を硝化槽でアンモニア酸化細菌により亜硝酸に硝化する硝化工程を含む廃水の処理方法において、前記硝化槽内または前記硝化槽から排出された硝化水の硝化率を測定する硝化率測定工程と、前記硝化率測定工程により測定された前記硝化率に基づいて添加する炭酸塩類の量を算出する算出工程と、前記算出工程により算出された量の前記炭酸塩類を前記硝化槽に添加する炭酸塩類添加工程と、前記硝化槽内に炭酸塩類以外のアルカリ剤を添加するアルカリ添加工程と、を有し、前記測定した硝化率が所定値以下のときは前記硝化槽に炭酸塩類を添加し、所定値を超えたときは前記炭酸塩類以外のアルカリ剤を添加することを特徴とする廃水の処理方法を提供する。 In order to achieve the above object, claim 1 of the present invention is a wastewater treatment method including a nitrification step of nitrifying a part of ammonia in wastewater into nitrite by ammonia-oxidizing bacteria in a nitrification tank. A nitrification rate measurement step for measuring the nitrification rate of nitrification water discharged from the nitrification tank, a calculation step for calculating an amount of carbonates to be added based on the nitrification rate measured by the nitrification rate measurement step, and and carbonates adding step of adding an amount of the carbonates which are calculated by the calculation step to the nitrification tank, have a, and alkali addition step of adding an alkaline agent other than carbonates in the nitrification tank, and the measurement When the nitrification rate is below a predetermined value, a carbonate is added to the nitrification tank, and when it exceeds a predetermined value, an alkaline agent other than the carbonate is added .
請求項1によれば、硝化槽内または硝化槽から排出された硝化水中の硝化率を測定し、炭酸塩類を添加することにより、硝化率を制御している。したがって、硝化率が低下した場合には、炭酸塩類を添加し、硝化率を上げることにより、所定の硝化率を維持することができる。また、炭酸塩類を添加することにより、一定の硝化速度を維持することができるので、硝化率が低下することを防止することができる。 According to the first aspect, the nitrification rate is controlled by measuring the nitrification rate in the nitrification water discharged from the nitrification tank or from the nitrification tank, and adding carbonates. Therefore, when the nitrification rate decreases, a predetermined nitrification rate can be maintained by adding carbonates and increasing the nitrification rate. Moreover, since a constant nitrification rate can be maintained by adding carbonates, it is possible to prevent the nitrification rate from decreasing.
また、炭酸塩類以外のアルカリ剤を添加するアルカリ添加工程を有しているため、pHの調整をアルカリ剤により行うことができる。また、硝化率が上昇しすぎた場合は、アルカリ剤の添加を停止することにより硝化率を下げることができる。
また、硝化率に応じて、炭酸塩類とアルカリ剤の添加量を制御することができる。したがって、例えば、硝化槽において、pHが低下し、アルカリ剤を添加する必要があり、同時に硝化率が低下した場合(炭酸塩類を添加する必要がある場合)、アルカリ剤を添加せずに、炭酸塩類を添加することで、硝化率およびpHを制御することができる。また、硝化率が充分であり、炭酸塩類を添加する必要がない場合は、アルカリ剤でpH制御をすることができる。
Moreover, since it has the alkali addition process which adds alkali agents other than carbonate, pH adjustment can be performed with an alkali agent. Moreover, when the nitrification rate increases too much, the nitrification rate can be lowered by stopping the addition of the alkaline agent.
Moreover, the addition amount of carbonates and an alkaline agent can be controlled according to the nitrification rate. Therefore, for example, in a nitrification tank, when the pH decreases and an alkali agent needs to be added, and at the same time the nitrification rate decreases (when it is necessary to add carbonates), carbonation is performed without adding an alkali agent. By adding salts, the nitrification rate and pH can be controlled. Further, when the nitrification rate is sufficient and it is not necessary to add carbonates, the pH can be controlled with an alkaline agent.
請求項2は請求項1において、前記アルカリ剤は水酸化物であることを特徴とする。 In a second aspect according to claim 1, wherein the alkali agent is a hydroxide.
請求項2によれば、アルカリ剤として水酸化物を用いているため、pHの調整を容易に行うことができる。 According to the second aspect , since the hydroxide is used as the alkaline agent, the pH can be easily adjusted.
本発明の請求項3は前記目的を達成するために、廃水中のアンモニアの一部を亜硝酸に硝化する硝化槽と、前記硝化槽内または硝化槽から排出された硝化水の硝化率を測定する測定手段を有する硝化率計算部と、前記硝化率に基づいて、炭酸塩類を前記硝化槽内に添加する炭酸塩類供給ラインと、前記硝化槽内に炭酸塩類以外のアルカリ剤を添加するアルカリ剤供給ラインと、前記硝化率計算部で測定された硝化率に基づいて、前記硝化率が所定値以下のときは前記炭酸塩類を添加し、所定値を超えたときは前記炭酸塩類以外のアルカリ剤を添加する制御部と、を備えることを特徴とする廃水の処理装置を提供する。 In order to achieve the above object, claim 3 of the present invention measures a nitrification tank that nitrifies a part of ammonia in wastewater into nitrous acid, and a nitrification rate of nitrification water discharged in or from the nitrification tank. A nitrification rate calculation unit having a measuring means for performing, a carbonate supply line for adding carbonates to the nitrification tank based on the nitrification rate, and an alkaline agent for adding an alkaline agent other than carbonates to the nitrification tank Based on the nitrification rate measured by the supply line and the nitrification rate calculator, the carbonates are added when the nitrification rate is below a predetermined value, and alkaline agents other than the carbonates when the nitrification rate exceeds a predetermined value And a controller for adding the waste water.
請求項3は、請求項1の廃水の処理方法を処理装置として展開したものである。請求項3の廃水の処理装置によれば、請求項1の廃水の処理方法と同様の効果を得ることができる。 Claim 3, in which the expansion of the processing method according to claim 1 waste water as the processing unit. According to the waste water treatment apparatus of claim 3 , the same effect as the waste water treatment method of claim 1 can be obtained.
本発明によれば、硝化槽内または消化水中の硝化率を測定して、測定した硝化率に応じて、炭酸塩類の添加量を決定することができるので、所望の硝化率に容易に制御することができる。 According to the present invention, the nitrification rate in the nitrification tank or digested water can be measured, and the amount of carbonate added can be determined according to the measured nitrification rate, so that it is easily controlled to the desired nitrification rate. be able to.
以下、添付図面に本発明の廃液の処理方法および処理装置の好ましい実施の形態について詳説する。 Hereinafter, preferred embodiments of a waste liquid treatment method and a treatment apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
≪第一実施形態≫
図1は本発明の第一実施形態に係る廃液の処理装置10の構成を摸式的に示した図である。図1に示すように、処理装置10は、主として、亜硝酸型の硝化槽13と、硝化槽13から排出された硝化水の硝化率を測定する計測器15、16を有する硝化率計算部17と、硝化率計算部17により求められた硝化率に基づいて炭酸塩類を供給する炭酸塩類供給ライン18から構成される。
≪First embodiment≫
FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a waste
原水配管12を流れる廃水は原水ポンプ11により、硝化槽13に供給される(必ずしも原水ポンプ11は必要ではない)。硝化槽13でアンモニアの一部が亜硝酸に硝化される。硝化水は計測器15、16を備える硝化率計算部17により、硝化率が計算される。そして、算出された数値に基づいて炭酸塩類供給ポンプ19が制御され、炭酸塩類供給ライン18から炭酸塩類が硝化槽13内に供給され所定の硝化率に保たれる。硝化槽13内で硝化処理された硝化水は、硝化水配管14を介して脱窒槽20に送液され、嫌気性アンモニア酸化反応を主体とする反応で処理される。
Waste water flowing through the
硝化槽13では、原水配管12により廃水が供給され、廃水中に含有されるアンモニアの一部がアンモニア酸化細菌により亜硝酸に硝化される(硝化工程)。硝化槽内のアンモニアと亜硝酸のモル比は、1:1.32付近に調整することが好ましいことから、硝化率は44.9%〜66.0%の範囲が好ましく、より好ましくは51.3%〜61.2%の範囲であり、最も好ましくは57%である。
In the
硝化槽13においては、微生物を固定化するための固定化材を使用しても良い。その材料は、限定するものではないが、例えば、ゲルや樹脂ビーズなどの槽内を流動可能な粒状の固定化材料の周囲に微生物を付着固定する付着・流動型の微生物固定化材や、含水ゲルの内部に微生物を包括固定し、槽内を自由に流動することのできる包括・流動型の微生物固定化材を使用することができる。
In the
固定化材料の材質としては、ポリビニルアルコールやアルギン酸、ポリエチレングリコール系のゲルや、セルロース、ポリエステル、ポリプロピレン、塩化ビニル、などのプラスチック系の材料などを利用することができるが、これらに限定するものではない。固定化材料の形状については、球形、円筒形、立方形、多孔状、ハニカム状、スポンジ状などの成形を行ったものを好ましく使用できる。また、微生物の自己造粒を利用したグラニュールにも本発明を適用できる。 As the material of the immobilization material, polyvinyl alcohol, alginic acid, polyethylene glycol gel, plastic materials such as cellulose, polyester, polypropylene, vinyl chloride, etc. can be used, but the material is not limited to these. Absent. As the shape of the immobilization material, a material formed into a spherical shape, a cylindrical shape, a cubic shape, a porous shape, a honeycomb shape, or a sponge shape can be preferably used. In addition, the present invention can be applied to granules using self-granulation of microorganisms.
例えば、亜硝酸型の包括固定化担体を製造するには、アンモニア酸化細菌や亜硝酸酸化細菌などを含む複合微生物汚泥を包括固定化した包括固定化担体を加熱処理して複合微生物汚泥中の亜硝酸酸化細菌を失活させる方法がある。この場合の加熱処理温度は50℃〜90℃が好ましく、より好ましくは60℃〜80℃の範囲である。また、加熱処理時間は20分〜1週間が好ましく、より好ましくは20分〜24時間である。その他、硝化槽13内の固定化担体や活性汚泥の亜硝酸酸化活性を抑制する方法としては、硝化槽13内の溶存酸素(DO)を2.0mg/L以下に抑制する方法や、硝化槽13内のアンモニア負荷を1.0kg−N/m3/日以上と高負荷にする方法などがあるが、これらに限定されない。
For example, in order to produce a nitrite-type entrapping immobilization support, heat treatment is performed on the entrapped immobilization support in which the composite microbial sludge containing ammonia-oxidizing bacteria, nitrite-oxidizing bacteria, and the like is entrapped. There is a method for inactivating nitrate oxidizing bacteria. In this case, the heat treatment temperature is preferably from 50 ° C to 90 ° C, more preferably from 60 ° C to 80 ° C. The heat treatment time is preferably 20 minutes to 1 week, more preferably 20 minutes to 24 hours. In addition, as a method for suppressing the nitrite oxidation activity of the immobilized carrier and activated sludge in the
硝化槽13への固定化担体の充填率としては、容積%として5%〜40%が好ましく、より好ましい充填率は8%〜20%である。グラニュールの充填率は、容積%として20%〜80%が好ましく、30%〜60%がより好ましい。
The filling rate of the immobilization carrier into the
硝化槽13における硝化反応の条件としては、曝気する空気量は槽内のDOが0.5〜4.0となるよう注入することが好ましい。また、反応槽の水温は20℃〜40℃が好ましく、硝化槽13の滞留時間は4時間〜24時間が好ましい。
As conditions for the nitrification reaction in the
硝化槽13において硝化処理された硝化水は硝化水配管14中に設けられた計測器15、16により硝化水がモニタリングされ、硝化率が算出される(硝化率測定工程)。計測器としては、例えばアンモニア濃度計と全窒素計を設置し、アンモニア濃度計の値(a)と全窒素計の値(b)から硝化率=1−(a/b)を算出する方法が挙げられる。また、アンモニア濃度計と亜硝酸濃度計を設置し、アンモニア濃度計の値(a)と亜硝酸濃度計の値(c)から硝化率=c/(a+c)を算出する方法がある。
The nitrification water that has been nitrified in the
アンモニア濃度計、全窒素計、亜硝酸濃度計などの計測器については、特に限定されず用いることができるが、アンモニア濃度計については、アンモライザー(Scan社製)、NH4D(HAC社製)などを用いることができる。 Ammonia densitometer, total nitrogen analyzer, for measuring instruments, such as nitrite concentration meter, may be used without particular limitation, for ammonia concentration meter (manufactured by Scan Ltd.) ammonium riser, NH 4 D (HAC Inc. ) Etc. can be used.
なお、図1においては計測器を硝化水配管14に設けたが、硝化槽13内に設置することも可能である。この場合、硝化率を測定した硝化水に炭酸塩類を添加することができるので、より精密に硝化率の制御をすることができる。
Although the measuring instrument is provided in the
次に、硝化率計算部17により算出された硝化率に基づいて、炭酸塩類供給ライン18から炭酸塩類が供給される(算出工程、炭酸塩類添加工程)。硝化槽13内に炭酸塩類が供給されることにより、硝化槽13内の廃水の硝化率を制御することができる。
Next, based on the nitrification rate calculated by the nitrification
このような炭酸塩類としては、炭酸塩、重炭酸塩などを挙げることができ、なかでも、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムが好ましい。 Examples of such carbonates include carbonates and bicarbonates, among which sodium carbonate and sodium bicarbonate are preferable.
硝化槽13から硝化水配管14を介して脱窒槽20に送液された硝化水は、脱窒槽20内の嫌気性アンモニア酸化細菌によって、硝化水中に含まれるアンモニアと亜硝酸とが同時脱窒される。
The nitrification water sent from the
嫌気性アンモニア酸化細菌は、その詳細は不明であるが、Planctomyceteを代表とする菌群であると言われている。そして、この嫌気性アンモニア酸化細菌は増殖速度が0.001h−1とかなり遅いことが報告されており(例えば、Strous,M.et al.:Nature,400,446(1999)参照)、嫌気性アンモニア酸化細菌を固定化した固定化担体を脱窒槽20内に充填することが好ましい。なお、固定化する嫌気性アンモニア酸化細菌は、活性汚泥の微生物から集積培養したものでも、嫌気性アンモニア酸化細菌を含有する活性汚泥でもよい。固定化材としては、硝化槽13に用いる固定化剤と同様のものを用いることができる。また、固定化方法としては、特に限定はしないが、不織布やプラスチックなどの付着固定化材料に付着固定する方法、ゲル材内に包括固定する方法、プラスチック担体に生物膜を形成させて固定化する方法やグラニュールとして使用する方法がある。固定化担体の充填率は15%〜30%である。不織布の充填率については、見かけ充填率として40%〜90%が好ましく、より好ましくは50%〜80%である。グラニュールの充填率は、容積%として20%〜80%が好ましく、30%〜60%が好ましい。
The details of anaerobic ammonia-oxidizing bacteria are unknown, but it is said to be a group of bacteria represented by Planctomycete. This anaerobic ammonia oxidizing bacterium has been reported to have a growth rate as slow as 0.001 h −1 (see, for example, Strous, M. et al .: Nature, 400, 446 (1999)). It is preferable to fill the
≪第二実施形態≫
図2は、本発明の第二実施形態に係る廃液の処理装置30の構成を摸式的に示した図である。図2に示すように、硝化槽内のpHを測定するpHコントローラ31、およびpHコントローラ31により測定されたpHに基づいて炭酸塩類以外のアルカリ剤を供給するアルカリ剤供給ポンプ32およびアルカリ剤供給ライン33を備えている。
<< Second Embodiment >>
FIG. 2 is a diagram schematically showing the configuration of the waste
通常の硝化反応においては、処理水のpH調整を行うため、アルカリ剤の添加を行っている。第二実施形態によれば、硝化率を調整するための炭酸塩類の供給ライン18と、pHを調整するためにアルカリ剤を供給するライン33をそれぞれ別々に設ける構成とした。そのため、pHの調整を炭酸塩類の添加による調整の他に、他のアルカリを添加することにより調整を行うことができる(アルカリ添加工程)。
In a normal nitrification reaction, an alkali agent is added to adjust the pH of the treated water. According to the second embodiment, the
このようなアルカリ剤としては、pHを調整することができれば特に限定されず使用することができるが、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化マグネシウムなどを挙げることができる。また、硝化槽13中のpHは6.5〜8.5に維持することが好ましく、より好ましくは7.0〜8.0である。
Such an alkali agent can be used without particular limitation as long as the pH can be adjusted, and examples thereof include sodium hydroxide, potassium hydroxide, and magnesium hydroxide. Moreover, it is preferable to maintain pH in the
≪第三実施形態≫
図3は、本発明の第三実施形態に係る廃液の処理装置40の構成を摸式的に示した図である。図3に示す処理装置40は、硝化率計算部17で測定した硝化率およびpHコントローラ31で測定したpHの値に基づいて、炭酸塩類供給ポンプ19およびアルカリ剤供給ポンプ32を制御する制御部42を備えている点が、第二実施形態と異なっている。炭酸塩類を供給することは同時にアルカリを添加していることを意味する。したがって、第三実施形態に係る装置によれば、硝化率計算部17で硝化率が算出され、炭酸塩類を添加する信号が出ており、かつ、pHコントローラ31からpH調整時にアルカリ剤を供給する信号が出ているときは、炭酸塩類供給ポンプ19を稼動させ、炭酸塩類を供給する。また、pHコントローラ31からアルカリ剤を添加する信号は出ているが、炭酸塩類の添加の信号が硝化率計算部17より出ていない場合は、アルカリ剤供給ポンプ32を稼動させ、アルカリ剤を供給する。このように、硝化率のみでなく、pHコントローラ31で測定したpH値に基づいて、炭酸塩類供給ポンプ19およびアルカリ剤供給ポンプ32を制御可能とすることにより、容易にpHの制御が可能であり、かつ、効率よく炭酸塩類およびアルカリ剤を添加することができる。
≪Third embodiment≫
FIG. 3 is a diagram schematically showing the configuration of the waste
≪第四実施形態≫
図4は、本発明の第四実施形態に係る廃液の処理装置50の構成を摸式的に示した図である。図4に示す処理装置50は、原水配管12を流れる廃水の一部をバイパスポンプ51により原水側管52を流し、硝化槽13に供給せず、混合槽53に送液する構成とした。
≪Fourth embodiment≫
FIG. 4 is a diagram schematically showing the configuration of the waste
硝化率を制御する際、硝化率が上昇しすぎることがある。この場合、アルカリ剤の添加を停止することにより、硝化反応を停止することができる。しかしながら、第四実施形態によれば、廃水を硝化槽13で硝化反応させず原水側管52を流し混合槽53に送液しているため、硝化槽13で硝化水の硝化率が上昇した場合においても、混合槽53で所望の硝化率に調整することができる。
When controlling the nitrification rate, the nitrification rate may increase too much. In this case, the nitrification reaction can be stopped by stopping the addition of the alkaline agent. However, according to the fourth embodiment, the waste water is not subjected to nitrification reaction in the
≪第五実施形態≫
図5は、本発明の第五実施形態に係る廃液の処理装置60の構成を摸式的に示した図である。図5に示す処理装置60は、硝化率計算部62の2つ計測器のうち、計測器61を原水配管12に備えている点が、他の実施形態と異なっている。第五実施形態に係る処理装置においては、アンモニアセンサーを用いて、計測器61により原水のアンモニア濃度(a)と、計測器16により処理水のアンモニア濃度(b)を計測し、その減少を測定することにより、硝化率(硝化率=1−b/a)を算出することができる。
≪Fifth embodiment≫
FIG. 5 is a diagram schematically showing the configuration of the waste
≪第六実施形態≫
図6は、本発明の第六実施形態に係る廃液の処理装置70の構成を模式的に示した図である。図6に示す処理装置70は、脱窒槽20で処理された処理水を濃度計測器71で計測する計算部72を備える点が他の実施形態と異なっている。
≪Sixth embodiment≫
FIG. 6 is a diagram schematically showing the configuration of the waste
硝化槽13での硝化率が低い場合、脱窒槽20で嫌気性アンモニア酸化反応が生じる際、アンモニアに対する亜硝酸濃度が不足するため、処理水中にアンモニアが残存する。一方、硝化率が高い場合は、処理水中に亜硝酸が残留する。したがって、脱窒槽20で処理された処理水の亜硝酸濃度もしくはアンモニア濃度の一方を測定することにより、硝化率を判断することができる。アンモニア濃度測定値に基づき制御する方法としては、アンモニアが残存する場合、たとえば50mg/l以上となった場合には、炭酸塩類供給ポンプ19を稼動させ、アンモニア濃度が20mg/l以下となった場合には、炭酸塩類供給ポンプを減速もしくは停止させることにより、硝化率を制御することができる。また、亜硝酸濃度測定値に基づき制御する方法としては、処理水のNO2−N濃度が100mg/l以上となった場合、炭酸塩類供給ポンプを減速もしくは停止させる。また、NO2−N濃度が50mg/l以下となった場合、炭酸塩類供給ポンプを稼動もしくは加速させる。
When the nitrification rate in the
このように第六実施形態においては、亜硝酸濃度もしくはアンモニ濃度のいずれかを測定することにより、硝化率を判断することができるので、計測器を1つにすることができる。したがって、他の実施形態のように2台以上の計測器が必要な場合よりも機器費用およびメンテナンスを削減することができる。 In this way, in the sixth embodiment, the nitrification rate can be determined by measuring either the nitrous acid concentration or the ammonia concentration, so that one measuring instrument can be used. Therefore, apparatus cost and maintenance can be reduced as compared with the case where two or more measuring instruments are required as in the other embodiments.
このように、本発明の廃水の処理方法および処理装置によれば、硝化処理中または硝化処理した後の硝化水中の硝化率またはアンモニア濃度を測定しているため、より確実にリアルタイムに制御が可能である。 Thus, according to the wastewater treatment method and treatment apparatus of the present invention, since the nitrification rate or ammonia concentration in the nitrification water during or after nitrification is measured, more reliable real-time control is possible. It is.
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples.
<試験例1>
[実施例1]
アンモニアを主成分とした合成廃水を用いて試験を行った。装置は、図3に示した第三実施形態にかかる廃液の処理装置40を用いて廃水処理試験を行った。
<Test Example 1>
[Example 1]
The test was conducted using synthetic wastewater mainly composed of ammonia. The apparatus conducted a wastewater treatment test using the waste
(原水)
アンモニア性窒素800mg−N/Lとなるように塩化ナトリウムを用いて調整を行った。そこに炭酸ナトリウムを300mg−C/Lとなるように添加した。
(Raw water)
Adjustment was performed using sodium chloride so that ammonia nitrogen was 800 mg-N / L. Sodium carbonate was added thereto so as to be 300 mg-C / L.
(硝化槽)
硝化槽は30Lの容器のリアクタを用い、内部に硝化細菌を包括固定化したポリエチレングリコール系の担体を充填した。担体の大きさは3mm角の立方体であり、担体の総容積として6L充填した。空気量は反応槽内のDOが2〜4になるように制御した。pHは7.5となるよう、5%水酸化ナトリウム溶液または5%炭酸水素ナトリウム溶液を添加した。
(Nitrification tank)
As a nitrification tank, a reactor of a 30 L container was used, and a polyethylene glycol carrier in which nitrifying bacteria were comprehensively immobilized was filled inside. The size of the carrier was a cube of 3 mm square, and 6 L was filled as the total volume of the carrier. The amount of air was controlled so that the DO in the reaction vessel was 2-4. A 5% sodium hydroxide solution or a 5% sodium bicarbonate solution was added so that the pH was 7.5.
(脱窒槽)
脱窒槽は10Lのリアクタを用い、硝化水の全量を脱窒槽にて処理した。水温は30℃とし、pHは7.6となるように塩酸を用いて調整した。脱窒槽内には、嫌気性アンモニア細菌を包括固定したポリエチレングリコール系の担体を充填した。担体量は2Lであり、攪拌機を用いて緩速攪拌を行った。
(Denitrification tank)
The denitrification tank was a 10 L reactor, and the entire amount of nitrification water was treated in the denitrification tank. The water temperature was 30 ° C., and the pH was adjusted with hydrochloric acid so as to be 7.6. The denitrification tank was filled with a polyethylene glycol-based carrier including anaerobic ammonia bacteria. The amount of carrier was 2 L, and the mixture was stirred slowly using a stirrer.
(硝化率の計測)
硝化率の計測は、アンモニア濃度計および全窒素計を用いて、アンモニア濃度(a)と全窒素濃度(b)から硝化率(C)をC=1−a/bから算出した。硝化率の制御は、硝化率57%を目標制御値とし、硝化率が56%を越えた時点から炭酸塩類の添加を停止し、水酸化ナトリウムの添加に切り替えた。また、56%より低下した場合は、炭酸水素ナトリウムの添加を開始した。
(Measurement of nitrification rate)
The nitrification rate was measured using an ammonia concentration meter and a total nitrogen meter, and the nitrification rate (C) was calculated from C = 1−a / b from the ammonia concentration (a) and the total nitrogen concentration (b). The nitrification rate was controlled by setting the nitrification rate 57% as a target control value, and when the nitrification rate exceeded 56%, the addition of carbonates was stopped and switched to the addition of sodium hydroxide. Moreover, when it fell from 56%, addition of sodium hydrogencarbonate was started.
(結果)
約2週間、上記条件で安定運転した結果、平均硝化率は57%に制御可能であり、最大硝化率59%、最低硝化率55%に安定して制御が可能であった。そのため、脱窒槽の窒素除去率は、80%以上の高い窒素除去性能が得られた。
(result)
As a result of stable operation for about 2 weeks under the above conditions, the average nitrification rate was controllable to 57%, and stable control was possible with a maximum nitrification rate of 59% and a minimum nitrification rate of 55%. Therefore, the nitrogen removal rate of the denitrification tank was as high as 80% or higher.
(アルカリ剤の使用量)
また、このときのpH調整に使用したアルカリ剤の量について解析した。上記試験と同様の条件において、pH調整剤に炭酸水素ナトリウムのみを使用した場合とアルカリ剤の量を比較した。硝化率に応じて炭酸水素ナトリウムと水酸化ナトリウムを変更し硝化反応を行った実施例1は、炭酸水素ナトリウムのみを用いた場合に比べ、炭酸水素ナトリウムの量を60%削減することができた。炭酸水素ナトリウムは水酸化ナトリウムより高値であり、炭酸水素ナトリウムのみをpH調整剤として使用した場合よりも、その薬品費用を削減することができる。
(Amount of alkali agent used)
Moreover, it analyzed about the quantity of the alkali agent used for pH adjustment at this time. Under the same conditions as in the above test, the amount of alkaline agent was compared with the case where only sodium bicarbonate was used as the pH adjuster. In Example 1, in which sodium hydrogen carbonate and sodium hydroxide were changed according to the nitrification rate and the nitrification reaction was performed, the amount of sodium hydrogen carbonate was reduced by 60% compared to the case where only sodium hydrogen carbonate was used. . Sodium hydrogen carbonate is higher in price than sodium hydroxide, and its chemical cost can be reduced as compared with the case where only sodium hydrogen carbonate is used as a pH adjuster.
また、pH調整剤として、水酸化ナトリウムのみを使用した場合には、硝化率が不安定であり、平均の硝化率は40%であり、硝化率不足が生じていた。そのため、脱窒槽での窒素除去率は60%まで低下した。 Further, when only sodium hydroxide was used as the pH adjuster, the nitrification rate was unstable, the average nitrification rate was 40%, and the nitrification rate was insufficient. Therefore, the nitrogen removal rate in the denitrification tank decreased to 60%.
<試験例2>
試験例1で使用している硝化装置について、pH一定条件下で、硝化槽内の炭酸濃度の量を調整し、硝化速度の計測を行った。なお、pH調整用のアルカリは添加しているので、pH低下、アルカリ度不足による硝化速度の低下はないものと考える。結果を図7に示す。
<Test Example 2>
About the nitrification apparatus used in Test Example 1, the amount of carbonic acid concentration in the nitrification tank was adjusted under a constant pH condition, and the nitrification rate was measured. In addition, since the alkali for pH adjustment is added, it thinks that there is no fall of the nitrification rate by pH fall and lack of alkalinity. The results are shown in FIG.
図7に示すように、炭酸濃度が50mg/Lより低くなると、急激に硝化速度の低下が見られる。この硝化速度の低下が硝化率の低下に直結し、適切な硝化率の制御が困難になるため、硝化率を制御するためには、硝化槽内の炭酸濃度を制御する必要があることが確認できた。 As shown in FIG. 7, when the carbonic acid concentration is lower than 50 mg / L, the nitrification rate rapidly decreases. This decrease in the nitrification rate is directly linked to a decrease in the nitrification rate, making it difficult to control the nitrification rate appropriately. In order to control the nitrification rate, it is necessary to control the carbon dioxide concentration in the nitrification tank. did it.
10、30、40、50、60、70…廃液の硝化装置、11…原水ポンプ、12…原水配管、13…硝化槽、14…硝化水配管、15、16、61…計測器、17、62…硝化率計算部、18…炭酸塩類供給ライン、19…炭酸塩類供給ポンプ、20…脱窒槽、31…pHコントローラ、32…アルカリ剤供給ポンプ、33…アルカリ剤供給ライン、42…制御部、51…バイパスポンプ、52…原水側管、53…混合槽、71…濃度計測器、72…計算部 10, 30, 40, 50, 60, 70 ... Waste nitrification device, 11 ... Raw water pump, 12 ... Raw water piping, 13 ... Nitrification tank, 14 ... Nitrification water piping, 15, 16, 61 ... Measuring instrument, 17, 62 Nitrification rate calculation unit, 18 ... carbonate supply line, 19 ... carbonate supply pump, 20 ... denitrification tank, 31 ... pH controller, 32 ... alkaline agent supply pump, 33 ... alkaline agent supply line, 42 ... control unit, 51 ... Bypass pump, 52 ... Raw water side pipe, 53 ... Mixing tank, 71 ... Concentration measuring instrument, 72 ... Calculation unit
Claims (3)
前記硝化槽内または前記硝化槽から排出された硝化水の硝化率を測定する硝化率測定工程と、
前記硝化率測定工程により測定された前記硝化率に基づいて添加する炭酸塩類の量を算出する算出工程と、
前記算出工程により算出された量の前記炭酸塩類を前記硝化槽に添加する炭酸塩類添加工程と、
前記硝化槽内に炭酸塩類以外のアルカリ剤を添加するアルカリ添加工程と、を有し、
前記測定した硝化率が所定値以下のときは前記硝化槽に炭酸塩類を添加し、所定値を超えたときは前記炭酸塩類以外のアルカリ剤を添加することを特徴とする廃水の処理方法。 In a wastewater treatment method including a nitrification step in which a part of ammonia in wastewater is nitrified to nitrite by ammonia oxidizing bacteria in a nitrification tank,
A nitrification rate measuring step for measuring the nitrification rate of nitrification water discharged from the nitrification tank or from the nitrification tank;
A calculation step of calculating the amount of carbonates to be added based on the nitrification rate measured by the nitrification rate measurement step;
A carbonate addition step of adding the amount of the carbonates calculated in the calculation step to the nitrification tank;
Have a, and alkali addition step of adding an alkaline agent other than carbonates in the nitrification tank,
When the measured nitrification rate is a predetermined value or less, a carbonate is added to the nitrification tank, and when it exceeds a predetermined value, an alkali agent other than the carbonate is added .
前記硝化槽内または硝化槽から排出された硝化水の硝化率を測定する測定手段を有する硝化率計算部と、
前記硝化率に基づいて、炭酸塩類を前記硝化槽内に添加する炭酸塩類供給ラインと、
前記硝化槽内に炭酸塩類以外のアルカリ剤を添加するアルカリ剤供給ラインと、
前記硝化率計算部で測定された硝化率に基づいて、前記硝化率が所定値以下のときは前記炭酸塩類を添加し、所定値を超えたときは前記炭酸塩類以外のアルカリ剤を添加する制御部と、を備えることを特徴とする廃水の処理装置。 A nitrification tank that nitrifies part of the ammonia in the wastewater to nitrous acid;
A nitrification rate calculator having a measuring means for measuring the nitrification rate of nitrification water discharged from or in the nitrification tank;
Based on the nitrification rate, a carbonate supply line for adding carbonates to the nitrification tank,
An alkaline agent supply line for adding an alkaline agent other than carbonates into the nitrification tank;
Based on the nitrification rate measured by the nitrification rate calculator, the carbonates are added when the nitrification rate is below a predetermined value, and the alkaline agent other than the carbonates is added when the nitrification rate exceeds a predetermined value. wastewater treatment apparatus, characterized in that it comprises a part, a.
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