JP5027000B2 - Nitrification processing method and nitrification processing apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、アンモニア性窒素を含む原水を生物処理によって硝化する硝化処理方法および硝化処理装置に関する。 The present invention relates to a nitrification treatment method and a nitrification treatment apparatus for nitrifying raw water containing ammonia nitrogen by biological treatment.
従来、IC(集積回路)などの半導体の製造工程などでは、フッ酸、アンモニア、硝酸などが使用されている。このため、その廃液として、フッ素(フッ酸)、窒素(アンモニア、硝酸)を含む排水が排出される。例えば、エッチング処理などの工程においてこれらの化学物質を含む薬品が用いられ、半導体基板を超純水などで洗浄した際の洗浄廃液としてこれらの化学物質を含む排水が排出される。また、LCD(液晶ディスプレイ)製造工程も基本的に半導体製造工程と同様の工程を有しており、同様の排水が排出される。さらに、石炭火力発電所、ガラス表面加工工場などにおいても、窒素を含む排水が排出される。さらには、一般的な生活排水にも窒素(アンモニア、硝酸)が含まれていることがある。 Conventionally, hydrofluoric acid, ammonia, nitric acid, and the like are used in the manufacturing process of a semiconductor such as an IC (integrated circuit). For this reason, waste water containing fluorine (hydrofluoric acid) and nitrogen (ammonia, nitric acid) is discharged as the waste liquid. For example, chemicals containing these chemical substances are used in processes such as etching, and waste water containing these chemical substances is discharged as a cleaning waste liquid when the semiconductor substrate is cleaned with ultrapure water or the like. The LCD (liquid crystal display) manufacturing process basically has the same process as the semiconductor manufacturing process, and the same waste water is discharged. Furthermore, wastewater containing nitrogen is also discharged at coal-fired power plants, glass surface processing plants, and the like. Furthermore, general domestic wastewater may also contain nitrogen (ammonia, nitric acid).
排水からの窒素除去法としては、一般的に生物学的硝化脱窒処理方法が採用される。この生物学的硝化脱窒処理方法は、まず排水を硝化処理して排水中のアンモニア性窒素を亜硝酸性窒素または硝酸性窒素とし、その後メタノールなどの水素供与体を添加して無酸素状態とし、通性嫌気性細菌である脱窒菌の無酸素状態における硝酸呼吸を利用して窒素を除去するものである。ここで、好気性独立栄養性細菌の作用により排水中のアンモニア性窒素を亜硝酸性窒素または硝酸性窒素へと変換する生物処理方法においては、その変換に伴って硝化細菌の増殖に必要な炭素源として水中の溶存無機炭素を消費する。このとき、必要な無機炭素と処理すべきアンモニア性窒素との重量比は、アンモニア酸化細菌によるアンモニア性窒素から亜硝酸性窒素への酸化においては、0.081g−C/g−Nであり、アンモニア性窒素から亜硝酸性窒素を経て、亜硝酸化細菌により硝酸性窒素まで酸化した場合は、0.088g−C/g−Nに相当する無機炭素源が必要となる。 As a method for removing nitrogen from waste water, a biological nitrification denitrification method is generally employed. In this biological nitrification / denitrification treatment method, the wastewater is first nitrified, and ammonia nitrogen in the wastewater is changed to nitrite nitrogen or nitrate nitrogen, and then a hydrogen donor such as methanol is added to make it oxygen-free. It removes nitrogen by using nitrate respiration in the anoxic state of denitrifying bacteria which are facultative anaerobic bacteria. Here, in the biological treatment method in which ammonia nitrogen in the wastewater is converted into nitrite nitrogen or nitrate nitrogen by the action of aerobic autotrophic bacteria, the carbon necessary for the growth of nitrifying bacteria along with the conversion Consume dissolved inorganic carbon in water as a source. At this time, the weight ratio of necessary inorganic carbon to ammonia nitrogen to be treated is 0.081 g-C / g-N in the oxidation from ammonia nitrogen to nitrite nitrogen by ammonia oxidizing bacteria, When oxidizing from ammonia nitrogen to nitrite nitrogen to nitrate nitrogen by nitrifying bacteria, an inorganic carbon source corresponding to 0.088 g-C / g-N is required.
一般に、活性汚泥法のような低負荷の硝化処理(例えば0.1〜0.5kg−N/m3/day)の場合は、空気からの酸素供給のための曝気に伴い、空気中の二酸化炭素が排水へ溶け込むことで上記の無機炭素量を確保することが可能である。しかし、生物固定担体を処理系内に投入して、その細菌を処理系内に留める生物膜法(例えば、固定床方式や流動床方式)や、微生物を自己造粒させて生物処理槽内に高濃度に維持するグラニュール法では、高負荷の硝化処理(例えば0.5〜4.0kg−N/m3/day)が行われるために、硝化細菌の増殖に必要な無機炭素が不足しがちとなる。そのため、無機炭素を補充する必要がある。 In general, in the case of a low-load nitrification treatment (for example, 0.1 to 0.5 kg-N / m 3 / day) such as the activated sludge method, the carbon dioxide in the air is accompanied by aeration for supplying oxygen from the air. It is possible to ensure the above-mentioned amount of inorganic carbon by dissolving carbon into the waste water. However, a biofilm method (for example, a fixed bed method or a fluidized bed method) in which a biofixation carrier is introduced into the treatment system and the bacteria are retained in the treatment system, or microorganisms are self-granulated in the biotreatment tank. In the granule method for maintaining a high concentration, nitrification treatment with a high load (for example, 0.5 to 4.0 kg-N / m 3 / day) is performed, so that inorganic carbon necessary for the growth of nitrifying bacteria is insufficient. Tend to. Therefore, it is necessary to replenish inorganic carbon.
無機炭素を補充する方法としては、炭酸ナトリウムなどの炭酸塩や炭酸水素ナトリウムなどの重炭酸塩を添加する方法、硝化槽へpHの維持のために添加する水酸化ナトリウムなどのアルカリ剤に、脱窒や有機物を生物学的に除去した時に発生する二酸化炭素を多く含んだガス、または空気や二酸化炭素ガスそのものを通気して、アルカリ剤中に無機炭素を多量に溶解させて添加する方法などが提案されている(例えば、特許文献1〜4)。 To replenish inorganic carbon, carbonates such as sodium carbonate and bicarbonates such as sodium bicarbonate are added, and alkali agents such as sodium hydroxide added to the nitrification tank to maintain pH are removed. There is a method of adding a large amount of inorganic carbon in an alkaline agent by adding a gas containing a lot of carbon dioxide generated when nitrogen or organic substances are biologically removed, or air or carbon dioxide gas itself. It has been proposed (for example, Patent Documents 1 to 4).
硝化槽へ無機炭素を炭酸ナトリウムなどの炭酸塩や炭酸水素ナトリウムなどの重炭酸塩により供給しようとする場合、それらは水に比較的難溶のために、固体で保管して使用の直前に5重量%以下程度の希薄液へ調整する必要があった。さらに炭酸ナトリウムなどの炭酸塩や炭酸水素ナトリウムなどの重炭酸塩は吸湿性があり、これらを固体で保管するためには屋内に装置を設置した上で防湿を十分考慮しなくてはならず、結果として添加設備が高価で煩雑となる問題があった。 When inorganic carbon is to be supplied to the nitrification tank using carbonates such as sodium carbonate or bicarbonates such as sodium hydrogen carbonate, they are relatively insoluble in water. It was necessary to adjust to a dilute liquid with a weight percent or less. In addition, carbonates such as sodium carbonate and bicarbonates such as sodium bicarbonate are hygroscopic, and in order to store these in solid form, you must fully consider the moisture resistance after installing the equipment indoors. As a result, there is a problem that the addition equipment is expensive and complicated.
一方、特許文献1〜4のように、脱窒や有機物を生物学的に除去した時に発生する二酸化炭素を多く含んだガスを水酸化ナトリウムのようなアルカリ剤に通気する場合、ガスを回収再利用するにはガスの回収方法が煩雑である。また、そのようなガスや空気、二酸化炭素ガスをアルカリ剤に通気する場合、ブロワを設置した上でアルカリ剤の飛散防止を考慮しなくてはならない。さらに、硝化槽へpHの調整のために添加するアルカリ剤の量が何らかの要因で変化した場合、供給する無機炭素量も変化してしまうために、無機炭素を安定的に定量供給することが困難であるという問題がある。 On the other hand, as in Patent Documents 1 to 4, when a gas containing a large amount of carbon dioxide generated when denitrification or organic matter is biologically removed is passed through an alkali agent such as sodium hydroxide, the gas is recovered and re-generated. The gas recovery method is complicated to use. In addition, when such gas, air, or carbon dioxide gas is passed through the alkaline agent, it is necessary to consider the prevention of scattering of the alkaline agent after installing a blower. Furthermore, when the amount of the alkaline agent added to adjust the pH to the nitrification tank changes for some reason, the amount of inorganic carbon to be supplied also changes, so it is difficult to stably supply inorganic carbon quantitatively. There is a problem that.
本発明は、原水中のアンモニア性窒素の硝化処理に必要な無機炭素を安価で簡便に供給することができる硝化処理方法および硝化処理装置である。 The present invention is a nitrification treatment method and a nitrification treatment apparatus that can easily and inexpensively supply inorganic carbon necessary for nitrification treatment of ammonia nitrogen in raw water.
本発明は、原水中のアンモニア性窒素を、硝化槽を用いてグラニュール法で硝化菌により生物学的に亜硝酸性窒素または硝酸性窒素へ硝化する硝化処理方法であって、前記硝化槽へ無機炭素として二酸化炭素ガスを気体状態で供給し、前記硝化槽へ流入する1日あたり単位槽体積あたりの前記アンモニア性窒素の前記亜硝酸性窒素または前記硝酸性窒素への転換負荷が、0.5kg−N/m 3 /day以上である硝化処理方法である。 The present invention, ammonium nitrogen in the raw water, a nitrification treatment process for nitrifying the biologically nitrite nitrogen or nitrate nitrogen by nitrifying bacteria in the granules method using nitrification tank, to the nitrification tank Carbon dioxide gas is supplied in the gaseous state as inorganic carbon, and the conversion load of the ammonia nitrogen per unit tank volume per day flowing into the nitrification tank into the nitrite nitrogen or the nitrate nitrogen is 0. a 5kg-N / m 3 / day or more der Ru nitrification treatment method.
また、前記硝化処理方法において、前記硝化槽への空気供給ラインに前記二酸化炭素ガスを供給することが好ましい。 In the nitrification method, it is preferable to supply the carbon dioxide gas to an air supply line to the nitrification tank.
また、本発明は、原水中のアンモニア性窒素を、グラニュール法で硝化菌により生物学的に亜硝酸性窒素または硝酸性窒素へ硝化するための硝化槽と、前記硝化槽へ二酸化炭素ガスを気体状態で供給する二酸化炭素供給手段と、を備え、前記硝化槽へ流入する1日あたり単位槽体積あたりの前記アンモニア性窒素の前記亜硝酸性窒素または前記硝酸性窒素への転換負荷を、0.5kg−N/m 3 /day以上とする硝化処理装置である。
The present invention also provides a nitrification tank for biologically nitrifying ammonia nitrogen in raw water to nitrite nitrogen or nitrate nitrogen by nitrifying bacteria using the granule method, and carbon dioxide gas to the nitrification tank. Carbon dioxide supply means for supplying in a gaseous state, and the conversion load of the ammonia nitrogen per unit tank volume per day flowing into the nitrification tank into the nitrite nitrogen or the nitrate nitrogen is 0 a nitrification treatment apparatus shall be the .5kg-N / m 3 / day or more.
また、前記硝化処理装置において、前記二酸化炭素供給手段は、前記硝化槽への空気供給ラインに前記二酸化炭素ガスを供給するものであることが好ましい。 In the nitrification apparatus, the carbon dioxide supply means preferably supplies the carbon dioxide gas to an air supply line to the nitrification tank.
本発明では、硝化槽に二酸化炭素ガスを気体状態で供給することにより、原水中のアンモニア性窒素の硝化処理に必要な無機炭素を安価で簡便に供給することができる。 In the present invention, by supplying carbon dioxide gas in a gaseous state to the nitrification tank, inorganic carbon necessary for nitrification of ammonia nitrogen in the raw water can be supplied inexpensively and easily.
本発明の実施の形態について以下説明する。本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。 Embodiments of the present invention will be described below. This embodiment is an example for carrying out the present invention, and the present invention is not limited to this embodiment.
本発明の実施形態に係る硝化処理装置の一例の概略を図1に示し、その構成について説明する。硝化処理装置1は、硝化槽10と、固液分離手段である沈殿槽12と、空気供給手段であるブロワ14と、二酸化炭素供給手段である二酸化炭素供給装置16と、を備える。
An outline of an example of a nitrification apparatus according to an embodiment of the present invention is shown in FIG. The nitrification apparatus 1 includes a
図1の硝化処理装置1において、硝化槽10の入口には原水供給配管18が接続され、出口には硝化処理液排出配管24が接続されている。沈殿槽12の入口には硝化処理液排出配管24が接続され、出口には処理水排出配管26が接続されている。硝化槽10の下部にはブロワ14からの空気供給配管20が接続され、空気供給配管20の途中には二酸化炭素供給装置16からの二酸化炭素供給配管22が接続されている。沈殿槽12の下部と原水供給配管18の途中とは返送汚泥配管28により接続されている。
1, the raw
本実施形態に係る硝化処理方法および硝化処理装置1の動作について説明する。 The operation of the nitrification method and the nitrification apparatus 1 according to this embodiment will be described.
まず、アンモニア性窒素を含有する原水(被処理水)は、原水供給配管18を通して硝化槽10に送液される。一方、空気供給配管20において、二酸化炭素供給装置16からの二酸化炭素ガスが、二酸化炭素供給配管22を通してブロワ14からの空気に混合される。硝化槽10には、この二酸化炭素含有空気が、空気供給配管20を通して下部から供給される。また、硝化槽10には、独立栄養性細菌であるアンモニア酸化細菌および亜硝酸酸化細菌が存在する。硝化槽10において、原水に含まれるアンモニア性窒素が、アンモニア酸化細菌により亜硝酸性窒素に酸化され、さらにこの亜硝酸性窒素が、亜硝酸酸化細菌により硝酸性窒素に酸化される(硝化工程)。硝化処理された硝化処理液は、硝化処理液排出配管24を通して沈殿槽12へ送液され、ここで固液分離が行われる。固液分離された処理水は、処理水排出配管26を通して沈殿槽12から排出される。固液分離された汚泥は、沈殿槽12から排出される。また、固液分離された汚泥の少なくとも一部は返送汚泥として、返送汚泥配管28を通して原水供給配管18へ返送してもよい(返送工程)。
First, raw water (treated water) containing ammonia nitrogen is fed to the
その後、図示しない脱窒装置において、処理水に残った亜硝酸性窒素および硝酸性窒素は、従属栄養性細菌である脱窒菌により、メタノールなどの有機物を電子供与体として利用して窒素ガスにまで分解される(脱窒工程)。 Thereafter, in a denitrification apparatus (not shown), nitrite nitrogen and nitrate nitrogen remaining in the treated water are reduced to nitrogen gas by using organic matter such as methanol as an electron donor by denitrification bacteria, which are heterotrophic bacteria. Decomposed (denitrification process).
原水がフッ素を含む場合は、脱窒反応後にフッ素処理装置において脱窒処理水にカルシウム化合物などを添加してフッ素を処理し(フッ素処理工程)、処理水を得てもよい。 When the raw water contains fluorine, the treated water may be obtained by adding a calcium compound or the like to the denitrified water in the fluorine treatment apparatus after the denitrification reaction to treat the fluorine (fluorine treatment step).
本実施形態に係る硝化処理方法は、硝化槽10に二酸化炭素ガスを気体状態で供給することにより、硝化に必要な無機炭素を安価で簡便に供給する方法である。一般的に二酸化炭素ガスは液状で容器に充填されているため、保管している状態で高い圧力を持っており、ブロワなどを使用しなくとも、供給ラインを設置するのみで容易に供給が可能である。また、供給設備は簡便で屋外にも設置でき、比較的安価である。さらに、フローメータおよびフローコントローラなどを設置することで、定量性を保ちながら安定的に無機炭素を供給することができる。
The nitrification method according to the present embodiment is a method of supplying inorganic carbon necessary for nitrification at low cost and easily by supplying carbon dioxide gas in a gaseous state to the
本実施形態において対象となる硝化処理は、硝化槽10へ流入する1日あたり単位槽体積あたりのアンモニア性窒素の亜硝酸性窒素または硝酸性窒素への転換負荷が、0.5kg−N/m3/day以上であることが好ましい。この転換負荷が0.5kg−N/m3/day未満の場合は、ブロワ14からの空気に含まれる二酸化炭素の供給で無機炭素は十分に供給される場合が多い。また、硝化槽10へ流入する1日あたり単位槽体積あたりのアンモニア性窒素の亜硝酸性窒素または硝酸性窒素への硝酸性窒素転換速度は、0.5kg−N/m3/day以上であることが好ましい。
In the present embodiment, the target nitrification treatment is a conversion load of ammonia nitrogen to nitrite nitrogen or nitrate nitrogen per unit tank volume per day flowing into the
本実施形態において、0.5kg−N/m3/day以上の高い転換負荷により処理する硝化処理方法としては、例えば、スポンジ状などの生物固定担体を硝化槽10へ投入して、その細菌を処理系内に留める生物膜法(例えば、固定床方式や流動床方式)や、微生物を自己造粒させて硝化槽10内に高濃度に維持するグラニュール法などが好適に適用される。したがって、これらの方法を用いる場合に、硝化槽に二酸化炭素ガスを気体状態で供給すると、より効果が発揮される。
In the present embodiment, as a nitrification treatment method for treatment with a high conversion load of 0.5 kg-N / m 3 / day or more, for example, a sponge-like biofixation carrier is introduced into the
また、硝化槽10の液のpHは、7.0〜8.5の範囲であることが好ましい。本実施形態に係る方法は、二酸化炭素ガスが硝化槽10において原水へ溶解することで効果がより発揮されるので、pH7.0未満であると、理論的な二酸化炭素ガスの水への溶解度が著しく低下し、溶解効率が低下してしまう場合がある。一方、pHが上昇すると二酸化炭素ガスの水への溶解度は上昇するが、pH8.5を超えると、流入する溶存アンモニア性窒素における遊離アンモニアの割合が増大してしまうため、硝化処理に悪影響を与える場合がある。
Moreover, it is preferable that the pH of the liquid of the
硝化槽10における液のpHは、pH調整手段によりアルカリなどのpH調整剤を添加して、調整することができる。アルカリとしては、水酸化ナトリウム(NaOH)などが挙げられる。
The pH of the liquid in the
ブロワ14などによる曝気空気由来以外の方法で供給される必要二酸化炭素ガス量は、二酸化炭素ガスの供給方法、硝化槽10内のpHなどの溶解効率に起因する因子の条件によっても異なるが、二酸化炭素中の炭素で換算して、必要とされる無機炭素量の好ましくは1.1倍〜4.0倍の範囲、より好ましくは1.6倍〜4.0倍の範囲であることが好ましい。この必要二酸化炭素ガス量が1.1倍未満の場合は無機炭素量が足りなくなる場合があり、4.0倍を超えるとコストが増大する場合がある。また、この必要二酸化炭素ガス量が1.1倍〜1.6倍未満の場合、二酸化炭素ガスの溶解効率および微生物の利用効率の観点から十分な効果が得られない場合がある。
The required amount of carbon dioxide gas supplied by a method other than that derived from aeration air by the
曝気空気中の二酸化炭素濃度としては、高濃度であればあるほど水への溶解度が向上するために好ましいが、2000ppmV〜8000ppmV(空気1Nm3あたりの二酸化炭素の百万分の一体積分率)の範囲がより好ましい。曝気空気中の二酸化炭素濃度が20000ppmVを超えると、安全上の注意が必要となる場合がある。 As the concentration of carbon dioxide in the aerated air, the higher the concentration, the better the solubility in water, but 2000 ppmV to 8000 ppmV (integral integral ratio of millions of carbon dioxide per 1 Nm 3 of air). A range is more preferred. When the carbon dioxide concentration in the aerated air exceeds 20000 ppmV, safety precautions may be required.
曝気空気あるいは硝化槽10への二酸化炭素ガス供給量および濃度の制御には、市販のフローメータおよびフローコントローラなどにより簡便に設定することができる。また、曝気時に微細な気泡を生成できるディフューザを用いることでも二酸化炭素ガスの水への溶解効率が向上する。これらのような改善を行った場合、前述の、曝気空気由来以外の方法で供給される必要二酸化炭素ガス量が1.1倍〜1.6倍未満の範囲においても十分な効果が得られる。
Control of the supply amount and concentration of carbon dioxide gas to the aerated air or the
硝化槽10に二酸化炭素ガスを気体状態で供給する供給方法としては特に制限はないが、図1のように、二酸化炭素ガスを空気と混合して硝化槽10に供給する方法、例えばブロワ14による曝気の空気吸引口から硝化槽10への空気供給配管20を含む空気供給ラインにおける任意の場所へ直接ライン注入する方法が挙げられる。また、ブロワ14に空気吸引ラインを設け、空気吸引ラインにおける任意の場所へ直接ライン注入してもよい。さらに、二酸化炭素ガスを酸素ガス、窒素ガスと混合して硝化槽10に供給してもよい。この他に、図2のように、二酸化炭素供給装置16から直接硝化槽10へ供給する方法などが挙げられる。図2において、硝化槽10の下部には二酸化炭素供給装置16からの二酸化炭素供給配管22が接続されている。これらいずれの方法でもよいが、装置の簡便さおよび硝化槽10内の撹拌などを考慮すると、ブロワ14の空気供給ラインへのライン注入が好ましい。
The supply method for supplying carbon dioxide gas to the
二酸化炭素供給手段としては、二酸化炭素供給装置16の他に、液化炭酸ガス供給ラインなどを利用してもよい。
As the carbon dioxide supply means, in addition to the carbon
以上のように、硝化槽10に二酸化炭素ガスを気体状態で供給することによって、硝化に必要な無機炭素を安価で簡便に供給することができる。
As described above, by supplying carbon dioxide gas to the
脱窒工程では、前述の方法の代わりに、独立栄養性脱窒微生物(ANAMMOX微生物)を用いて処理を行ってもよい。 In the denitrification step, treatment may be performed using autotrophic denitrification microorganisms (ANAMMOX microorganisms) instead of the aforementioned method.
この場合、図1において、アンモニア性窒素を含有する原水(被処理水)は、原水供給配管18を通して硝化槽10に送液される。一方、硝化槽10には、二酸化炭素含有空気が、空気供給配管20を通して下部から供給される。また、硝化槽10には、独立栄養性細菌であるアンモニア酸化細菌が存在し、硝化槽10において、原水に含まれるアンモニア性窒素の一部が、アンモニア酸化細菌により亜硝酸性窒素に酸化される(亜硝酸化工程)。亜硝酸化処理された硝化処理液は、硝化処理液排出配管24を通して沈殿槽12へ送液され、固液分離が行われる。固液分離された処理水は、処理水排出配管26を通して沈殿槽12から排出される。次に、図示しない脱窒装置において、硝化処理液に残ったアンモニア性窒素を電子供与体とし、亜硝酸化工程において亜硝酸化された亜硝酸性窒素を電子受容体として、炭素源として無機炭素を消費しながらANAMMOX微生物により脱窒反応が行われる(脱窒工程)。
In this case, in FIG. 1, raw water (treated water) containing ammoniacal nitrogen is sent to the
このANAMMOX微生物により脱窒処理する方法は、有機物の添加が不要であるため、従属栄養性の脱窒菌を利用する方法と比べて、コストを低減することができる。また、独立栄養性の微生物は収率が低く、汚泥の発生量が従属栄養性微生物と比較すると著しく少ないので、余剰汚泥の発生量を抑えることができる。さらに、従来の硝化脱窒法で観察されるN2Oの発生がほとんどなく、環境に対する負荷を低減できるといった特長もある。 Since the method of denitrifying with the ANAMOX microorganism does not require the addition of organic matter, the cost can be reduced as compared with a method using heterotrophic denitrifying bacteria. Moreover, since the yield of autotrophic microorganisms is low and the amount of sludge generated is significantly less than that of heterotrophic microorganisms, the amount of surplus sludge generated can be suppressed. Further, there is a feature that N 2 O is hardly generated as observed by the conventional nitrification denitrification method, and the burden on the environment can be reduced.
ANAMMOX微生物を用いた処理においては、例えば、硝化槽10に生物固定担体としてスポンジ状などの生物固定担体を投入し、3〜5kg−N/m3/dayの転換負荷で原水の硝化処理を行うことにより、原水中のアンモニア性窒素の約6割程度を亜硝酸性窒素に酸化する部分亜硝酸型硝化を行うことができる。
In the treatment using the ANAMMOX microorganism, for example, a biofixation carrier such as a sponge is introduced into the
この場合の硝化処理条件としては、好ましくは、アンモニア酸化細菌の活性を高く維持し、かつ亜硝酸酸化細菌の活性が低くなるように、例えば、硝化槽10のpHは好ましくは5〜9の範囲、より好ましくは7〜8の範囲、DO濃度は好ましくは0〜6mg−N/Lの範囲、温度は好ましくは10〜40℃の範囲、より好ましくは20〜35℃の範囲になるように制御すればよい。このとき、本実施形態に係る硝化処理装置および硝化処理方法を適用すると、無機炭素源を容易に供給できるばかりでなく、硝化後の処理水中の無機炭素濃度が高くなるので、後段のANAMMOX微生物による脱窒工程に無機炭素を多く供給することができ、処理工程全体に好ましい効果をもたらす。
As the nitrification treatment conditions in this case, for example, the pH of the
本実施形態に係る硝化処理装置および硝化処理方法は、ICなどの半導体の製造工程から排出される排水、例えば、エッチング処理などの工程において、半導体基板を超純水などで洗浄した際の洗浄廃液として排出される排水、LCD(液晶ディスプレイ)製造工程から排出される排水などの電子産業排水、石炭火力発電所、ガラス表面加工工場から排出される排水、さらには、一般的な生活排水などの、窒素(アンモニア、硝酸)を含む排水、フッ素(フッ酸)および窒素(アンモニア、硝酸)を含む排水に適用することができる。 The nitrification apparatus and the nitrification method according to the present embodiment are waste water discharged from a semiconductor manufacturing process such as an IC, for example, a cleaning waste liquid when a semiconductor substrate is cleaned with ultrapure water or the like in a process such as an etching process. Wastewater discharged as an electronic industry wastewater discharged from the LCD (liquid crystal display) manufacturing process, wastewater discharged from coal-fired power plants, glass surface processing plants, and general domestic wastewater, It can be applied to wastewater containing nitrogen (ammonia, nitric acid) and wastewater containing fluorine (hydrofluoric acid) and nitrogen (ammonia, nitric acid).
また、本実施形態において処理対象となる原水に含まれるアンモニア性窒素は、例えば、アンモニア、アンモニウム系化合物、アミン系化合物、例えばTMAH(テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド)、MEA(モノエタノールアミン)、その他アミノ酸などの有機性窒素化合物に起因するものである。 The ammoniacal nitrogen contained in the raw water to be treated in the present embodiment is, for example, ammonia, ammonium compounds, amine compounds such as TMAH (tetramethylammonium hydroxide), MEA (monoethanolamine), and other amino acids. This is due to organic nitrogen compounds such as
以下、実施例および比較例を挙げ、本発明をより具体的に詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, although an example and a comparative example are given and the present invention is explained more concretely in detail, the present invention is not limited to the following examples.
(実施例1〜3)
図1に示した硝化処理装置を用いた。500Lの硝化槽10に、硝化グラニュール5000mg/Lを充填し、空気により0.108Nm3/minで曝気して、硝化槽10内のDO(溶存酸素)を2.0mg/L以上に保ちながら、工業用水にリン5mg−P/Lおよびアンモニア性窒素500mg−N/Lとなるように調整した模擬排水を原水として、流入窒素転換負荷が1.6kg/m3/dayとなるように連続通水した。この時、無機炭素供給として二酸化炭素ガスをブロワ14の空気ラインに注入し(曝気空気中の二酸化炭素濃度は、実施例1:2900ppmV、実施例2:3800ppmV、実施例3:5500ppmV)、試験を行った。硝化槽10内の液のpHは水酸化ナトリウム水溶液により、7.2±0.2に調整した。なお、水温は20℃で一定になるようにヒータで加熱制御した。
(Examples 1-3)
The nitrification apparatus shown in FIG. 1 was used. Filling 500
各実験系における無機炭素供給条件および硝酸性窒素転換速度を表1に示す。なお、表1中の「必要量に対する添加による供給量」とは、理論的に必要な無機炭素供給量に対する、二酸化炭素や炭酸ナトリウムからの無機炭素供給量の割合である。「必要量に対する全供給量」とは、前記供給量に曝気空気由来の無機炭素量を加算した場合の割合である。「硝酸性窒素転換速度」は、1日あたり1m3あたりのアンモニア性窒素から転換した硝酸性窒素の量として計算した。「処理水中アンモニア性窒素濃度」は、JIS K0101(1998) 36.2に準拠する方法で測定した。 Table 1 shows the inorganic carbon supply conditions and nitrate nitrogen conversion rate in each experimental system. The “supply amount by addition to the required amount” in Table 1 is the ratio of the inorganic carbon supply amount from carbon dioxide or sodium carbonate to the theoretically required inorganic carbon supply amount. The “total supply amount relative to the required amount” is a ratio when the inorganic carbon amount derived from aeration air is added to the supply amount. “Nitrate nitrogen conversion rate” was calculated as the amount of nitrate nitrogen converted from ammonia nitrogen per m 3 per day. The “ammonia nitrogen concentration in treated water” was measured by a method according to JIS K0101 (1998) 36.2.
(比較例1)
図3に示す硝化処理装置を用いて、無機炭素として2.5%炭酸ナトリウム溶液を供給した場合について、実施例1〜3と同様にして試験を行った。図3に示す硝化処理装置において、炭酸ナトリウム供給装置30からの炭酸ナトリウム供給配管32が原水供給配管18に接続されている。結果を表1に示す。
(Comparative Example 1)
Using the nitrification apparatus shown in FIG. 3, the test was performed in the same manner as in Examples 1 to 3 in the case where a 2.5% sodium carbonate solution was supplied as inorganic carbon. In the nitrification apparatus shown in FIG. 3, a sodium
(比較例2)
無機炭素を添加しない場合について、実施例1〜3と同様にして試験を行った。結果を表1に示す。
(Comparative Example 2)
About the case where inorganic carbon is not added, it tested similarly to Examples 1-3. The results are shown in Table 1.
実施例3と比較例1より、無機炭素源として二酸化炭素ガスを気体状態で供給することにより、炭酸ナトリウムを代用できることがわかる。実施例2より、曝気空気由来以外の方法で供給される二酸化炭素ガスの供給量が必要量に対して1.1倍〜1.6倍未満程度の範囲では、効果があるものの、二酸化炭素ガスの溶解効率の観点から、必要な無機炭素の量を硝化細菌へ供給しきれていないために硝酸性窒素転換速度が1.6kg−N/m3/dayを下回り、アンモニア性窒素が残存していることがわかる。また、実施例1より、曝気空気由来以外の方法で供給される二酸化炭素ガスの供給量が必要量に対して1.1倍未満では、効果があるものの、アンモニア性窒素がさらに残存していることがわかる。
一方、比較例1では、アンモニア性窒素の処理効果は見られるものの、供給設備にかかるコストが大幅に上昇する。比較例2では、無機炭素を供給しないため、アンモニア性窒素が残存していることがわかる。また、比較例2では、処理時間が長くなると、さらにアンモニア性窒素が残存する傾向が見られた。
From Example 3 and Comparative Example 1, it can be seen that sodium carbonate can be substituted by supplying carbon dioxide gas in the gaseous state as an inorganic carbon source. Although effective in the range where the supply amount of carbon dioxide gas supplied by a method other than that derived from aeration air is about 1.1 times to less than 1.6 times the required amount from Example 2, carbon dioxide gas is effective. From the viewpoint of the dissolution efficiency, the amount of inorganic carbon required cannot be supplied to the nitrifying bacteria, so the conversion rate of nitrate nitrogen is lower than 1.6 kg-N / m 3 / day, and ammonia nitrogen remains. I understand that. Further, from Example 1, when the supply amount of carbon dioxide gas supplied by a method other than aeration air is less than 1.1 times the required amount, there is an effect, but ammonia nitrogen still remains. I understand that.
On the other hand, in Comparative Example 1, although the treatment effect of ammonia nitrogen is seen, the cost for the supply equipment is significantly increased. In Comparative Example 2, it can be seen that ammonia nitrogen remains because inorganic carbon is not supplied. Moreover, in the comparative example 2, when processing time became long, the tendency for ammonia nitrogen to remain further was seen.
1,3 硝化処理装置、10 硝化槽、12 沈殿槽、14 ブロワ、16 二酸化炭素供給装置、18 原水供給配管、20 空気供給配管、22 二酸化炭素供給配管、24 硝化処理液排出配管、26 処理水排出配管、28 返送汚泥配管、30 炭酸ナトリウム供給装置、32 炭酸ナトリウム供給配管。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記硝化槽へ無機炭素として二酸化炭素ガスを気体状態で供給し、
前記硝化槽へ流入する1日あたり単位槽体積あたりの前記アンモニア性窒素の前記亜硝酸性窒素または前記硝酸性窒素への転換負荷が、0.5kg−N/m 3 /day以上であることを特徴とする硝化処理方法。 A nitrification treatment method in which ammoniacal nitrogen in raw water is biologically nitrified to nitrite nitrogen or nitrate nitrogen by nitrifying bacteria using a granulation method using a nitrification tank,
Supply carbon dioxide gas in the gaseous state as inorganic carbon to the nitrification tank ,
The conversion load on the nitrite nitrogen or a nitrate nitrogen of the ammonium nitrogen per unit cell volume per day flowing into the nitrification tank, der Rukoto 0.5kg-N / m 3 / day or more A nitrification method characterized by the above.
前記硝化槽への空気供給ラインに前記二酸化炭素ガスを供給することを特徴とする硝化処理方法。 The nitrification method according to claim 1,
A nitrification method comprising supplying the carbon dioxide gas to an air supply line to the nitrification tank.
前記硝化槽へ二酸化炭素ガスを気体状態で供給する二酸化炭素供給手段と、
を備え、
前記硝化槽へ流入する1日あたり単位槽体積あたりの前記アンモニア性窒素の前記亜硝酸性窒素または前記硝酸性窒素への転換負荷を、0.5kg−N/m 3 /day以上とすることを特徴とする硝化処理装置。 A nitrification tank for nitrifying ammonia nitrogen in raw water to nitrite nitrogen or nitrate nitrogen biologically by nitrifying bacteria using the granule method ,
Carbon dioxide supply means for supplying carbon dioxide gas in a gaseous state to the nitrification tank;
Equipped with a,
The conversion load on the nitrite nitrogen or a nitrate nitrogen of the ammonium nitrogen per unit cell volume per day flowing into the nitrification tank, 0.5kg-N / m 3 / day or more and be Rukoto A nitrification apparatus characterized by
前記二酸化炭素供給手段は、前記硝化槽への空気供給ラインに前記二酸化炭素ガスを供給するものであることを特徴とする硝化処理装置。 The nitrification apparatus according to claim 3 , wherein
The nitrification apparatus according to claim 1, wherein the carbon dioxide supply means supplies the carbon dioxide gas to an air supply line to the nitrification tank.
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