JP5095882B2 - 廃硝酸の処理方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は廃硝酸の処理方法に関し、更に詳しくは、ＢＯＤ含有排水を曝気せずに好気性微生物を用いて生物学的に処理する際に、酸素源として廃硝酸を用いることによってＢＯＤを処理するとともに硝酸を脱窒素して処理する廃硝酸の処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
硝酸を含有する排水は、鉄鋼・鋼材製造業におけるステンレス硝酸洗浄工程排水、有機合成工業におけるニトロ化工程の濾過廃液等として発生する。かかる硝酸酸性排水、即ち、廃硝酸は、そのまま放流すると河川等を富栄養化させることによる種々の弊害を引き起こすことから処理が必要である。
【０００３】
従来から、硝酸塩を含有する排水、例えば、し尿の処理には活性汚泥法が用いられ還元脱窒素処理されているが、この方法はアンモニアと適量のＢＯＤが含まれている場合には有効であるが、硝酸等の無機酸のみを含む酸洗浄廃液の処理には不適な方法であり、微生物に対する毒性も問題となっている。
【０００４】
この問題を改善する方法として、硝酸塩含有排水を、硫黄と炭酸塩、リン酸塩、鉄塩等の無機栄養源の培地で馴養した微生物（硫黄酸化物細菌：thiobacillus denitrificans）で嫌気下に処理する方法が提案されている。この方法は、該細菌が炭素と硫黄の存在下に硝酸から酸素をうばい、硝酸をガス化（窒素ガス化）する作用を利用するものであるが、硫黄を処理する硝酸性窒素量の１５倍以上使用することが必要であり、上記のガス化に伴って硫酸が生成することから、その中和にアルカリを多用し、汚泥処理に費用が掛かり、総処理コストが高くなるという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、低コストで廃硝酸を処理する方法を提供することである。
【０００６】
本発明者は、空気を送り込む曝気をせずに酸素源となる物質の存在下にＢＯＤを好気状態で生物学的に処理する方法に着目し、酸素源として廃硝酸を使用してＢＯＤを処理することによって、ＢＯＤが処理されるとともに硝酸も処理されることを見出し本発明を完成した。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は以下の本発明によって達成される。即ち、本発明は、廃硝酸をＢＯＤ含有排水とともに、攪拌翼を有する攪拌機が設置されている流動床装置の処理槽の下部から上向流を形成するようにして供給し、その際に、被処理対象であり且つ酸素源となる廃硝酸を、もう一方の被処理対象であるＢＯＤ含有排水中を含めた全被処理排水中の全有機物質１ｋｇに対して、１／１０〜１／２ｋｇ−Ｎ−ＮＯ ₃ となる硝酸態窒素含有量となるようにして供給し、かつ、上記攪拌翼による超緩慢な攪拌下、曝気不要の状態で生物学的に処理して、ＢＯＤを処理するとともに硝酸を脱窒処理することを特徴とする廃硝酸の処理方法である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に発明の実施形態を挙げて本発明を更に詳細に説明する。
本発明の特徴は、曝気をせずに酸素源として廃硝酸を使用して有機性排水のＢＯＤを好気性態で処理するとともに、廃硝酸自体をも脱窒することによって処理することである。
【０００９】
本発明で適用可能なＢＯＤ含有排水は、特に制限されないが、界面活性剤等の発泡性有機物を含む排水は、緩慢な攪拌においても発泡するので好ましくない。例えば、食品・飲料排水、製紙排水、発酵・醸造排水、化学・製薬排水、染色・精練排水等が挙げられる。通常ＢＯＤ濃度が１０００ｍｇ／ｌ程度までの排水はそのまま処理に供することができるが、さらに高度のＢＯＤ濃度の場合には希釈あるいは凝集沈澱処理等の前処理をすることで適用可能である。生物難分解性の有機物を含む場合には、本発明による処理後に吸着剤による処理等の他の方法で処理することができる。
【００１０】
又、一方の処理対象の廃硝酸は、硝酸を含む排水はいずれも使用可能であり、特に制限されない。例えば、前記のステンレス硝酸洗浄工程排水、有機合成化学工場排水等が挙げられる。該排水中の硝酸は、予め中和処理されて硝酸塩として含まれているものであっても構わない。
【００１１】
本発明で上記のＢＯＤ含有排水及び廃硝酸を処理するために使用する生物汚泥は、硝酸イオン及び／又は亜硝酸イオンを酸素源として有機物を分解する好気性生物汚泥であり、例えば、排水の脱窒汚泥、あるいは通常の活性汚泥を廃硝酸で馴養した汚泥等を用いることができる。このような生物汚泥は、担体に担持させて使用することもできる。処理槽に添加される生物汚泥の初期ＭＬＶＳＳは、特に制限されないが、通常、従来公知の範囲を基に被処理排水が効率的に処理される濃度に設定される。
【００１２】
本発明で、必要により、上記の生物汚泥を担持するために使用される担体としては、従来公知の生物汚泥の担持に使用されている、吸着剤以外の被処理排水（ＢＯＤ含有排水及び廃硝酸）に対して不活性な無機及び有機の担体はいずれも使用可能である。通常、平均粒径は１０〜２０００μｍ程度で、真比重（嵩比重）が１．０〜６．０程度である。具体的には、砂、ケイ砂、クロノブラライト、アンスラサイト、ガーネット、シャモット、高分子樹脂粒子等が挙げられる。これらの担体への生物汚泥の担持は、従来公知の方法に従って行うことができ、特に制限されない。又、生物汚泥担持担体の処理装置への充填量は、特に制限されないが、通常１０〜５０％（ｖ／ｖ）程度であり、ＢＯＤ処理負荷（ｋｇ／ｍ³・ｄａｙ）に応じて好ましい充填量とすることができる。
【００１３】
本発明における処理槽は、曝気を必要としない点で従来の好気状態での処理とは異なっている。流動床式処理槽は設置面積が少なくて済むというメリットがある。
処理槽へのＢＯＤ含有排水及び廃硝酸の導入は、別々でも、予め両排水を混合して導入してもよく、いずれでも構わない。
【００１４】
処理槽における上記の被処理排水の処理は、被処理排水と生物汚泥との接触を十分に行わせ、処理効率を高めるために超緩慢な攪拌下に行うことが好ましい。攪拌速度は、処理槽の大きさによって差異はあるが、０．１〜５ｒｐｍ程度が好ましい。
攪拌翼としては、デッドスペースを可能な限り少なくするとともにチャネリングを防止し得るタイプのものが好ましく、例えば、タービン翼、スリットパドル翼及びこれらを組み合わせた攪拌翼が好ましいものとして挙げられる。
【００１５】
被処理排水の処理に際しては、被処理対象であり且つ酸素源となる廃硝酸は、これともう一方の被処理対象であるＢＯＤ含有排水中を含めた全被処理排水中の全有機物質１ｋｇに対して、通常、少なくとも１／１０〜１／２ｋｇ−Ｎ−ＮＯ₃となる硝酸態窒素含有量となるように供給されるが、硝酸含有排水中の硝酸態窒素量が少な過ぎる場合には、ＢＯＤ処理の酸素源として廃硝酸は全て消費されるが、ＢＯＤ処理効率が低下する。硝酸態窒素濃度は、ＢＯＤ処理の酸素源として必要な量以上の濃度であることが好ましい。
被処理排水中の硝酸態窒素は、一部がＢＯＤ処理の酸素源として生物汚泥により分解されて酸素を生物汚泥に供給することで消費され、酸素源として消費されずに残存する硝酸態窒素は、脱窒素細菌によって窒素ガスに還元されて脱窒処理される。
【００１６】
次に本発明で使用する図１に示す上向流好気性流動床装置の一例に基づいて被処理排水の処理について説明する。
酸素源且つ被処理排水−１である廃硝酸２は、上向流好気性流動床装置１の下部に原水流入管４より上向流を形成するように供給される。被処理排水−２（ＢＯＤ含有排水）２は、は配管５により原水流入管４を経て該装置に供給される。該装置内で被処理排水−１及び被処理排水−２は、攪拌機７によって超緩速で攪拌され、被処理水は生物汚泥６と接触して処理されるとともに上向流が形成される。処理水は処理水集積部８に上昇し、処理水排出管９より下水に放流され、あるいは次の処理に送られる。
【００１７】
図１に示す装置は攪拌機を設置した例であるが、攪拌機を設置しない装置も使用することができる。上向き流の形成は、例えば、上記例と同様に装置の下端部から上向流を形成するように原水を供給する方法、装置を下端部で相互に連通した内管及び外管から構成し、内管の上部から原水を下向きに供給し、外管の下端から上向きの上昇流を形成する方法等が挙げられるが、これらの方法に限定されるものではない。
【００１８】
尚、上記の装置を使用する場合には、好気性生物汚泥を担体に担持させずに使用することもできるが、該汚泥を担体に担持させることによって、非処理水の装置への流入速度が速く、装置内の上向流速度が上昇した場合や非処理水中の有機物質の処理により炭酸ガス等の気体がが発生した場合でも、装置上部からの汚泥の流出は防止され、装置内には汚泥が高濃度に保持され、高負荷処理が可能となるので、該微生物を担体に担持させて使用することが好ましい。以上の処理によって、被処理水中のＢＯＤは分解され、硝酸は脱窒処理される。
【００１９】
【実施例】
次に実施例及び比較例を挙げて本発明を更に具体的に説明する。
実施例１、比較例１
図２に示す装置（上向流式スラッジブランケット法反応器）を用いて廃硝酸によるＢＯＤ含有排水の処理を行った。
この装置において、ガラス製円筒反応器は、直径８ｃｍ、直胴部の長さ７７ｃｍ（容積は約４リットル）、沈澱部の長さ２６ｃｍ（容積は約２．５リットル）である。反応器内の回転軸には２枚のメッシュ状攪拌翼を４段に設置し、周速度が１ｃｍ／ｓｅｃとなるようにモーター（Ｍ）で回転させる。
原水タンク中の被処理排水は、反応器の下部にポンプＰ_１で１０ｍ／ｈｒの上向流となるように０．８４ｌ／ｄａｙの流量で供給される。処理されて沈澱部に上昇した処理水はオーバーフローして処理水槽に送られる。処理水槽の処理水の一部は、反応器の下部にポンプＰ_２で上記と同じ上向流となるように供給される。
【００２０】
上記処理水槽の処理水の一部は、後段に設置した生物反応装置（不図示）（容積２０リットルの曝気槽）に送られ、ここで浮遊型活性汚泥法により更に処理した。浮遊型活性汚泥装置への処理水の供給量は、滞留時間が１０時間となるように４８ｌ／ｄａｙの流量で供給した。
【００２１】
尚、上記処理に使用した原水は、食品工場から排出される実排水及び廃硝酸を混合し、この混合液を水道水で１０倍に希釈した下記組成のものを用いた。

【００２２】
使用した汚泥は、既設排水処理設備の余剰汚泥を種汚泥として、上記の原水で十分に馴養させたものを使用した。
汚泥の初期ＭＬＶＳＳ（混合液中の微生物量）は、前段及び後段の処理とも５０００ｍｇ／ｌに調整した。又、上向流ブランケット装置には、初期立上げ時に担体としてガーネットを５０ｇ／ｌ使用した。
被処理水の上記の各装置における処理は、３０℃で６０日間連続して行った。又、廃硝酸に代えて薬品の硝酸を混合した原水を用いて上記と同様にして前段の処理のみを行った（比較例１）。
連続処理における各装置における被処理水の滞留時間、ＢＯＤ負荷、Ｎ−ＮＯ₃負荷、ＢＯＤ除去率及びＮ−ＮＯ₃除去率を表１に示す。
【００２３】
比較例２
図３に示す生物処理装置（嫌気槽の容積１０リットル、曝気槽の容積８リットル）を用い、浮遊型活性汚泥法により実施例１と同じ原水を処理した。原水は４．０ｌ／ｄａｙで供給される。処理水は浮上した汚泥と共に沈澱槽に送られ、沈殿した汚泥は７ｍｌ／ｍｉｎ．で嫌気槽に戻される。汚泥は実施例１と同じ汚泥を使用した。汚泥の初期ＭＬＳＳ及びＭＬＶＳＳは、それぞれ４，０００ｍｇ／ｌ及び３，０００ｍｇ／ｌである。上記各槽は３０℃に保たれる。６０日間の連続処理の結果を表１に示す。
【００２４】
【表１】

【００２５】
表１から明らかなように、比較例１の従来の浮遊型活性汚泥法による処理に比べ、本発明法（実施例１）による処理では、ＢＯＤの有機物負荷が２．５倍と高負荷処理が可能であり、Ｎ−ＮＯ₃除去率が１００％であることがわかる。
【００２６】
【発明の効果】
以上の本発明によれば、排水中のＢＯＤを生物学的に分解する際の酸素源として使用されるとともに自らは脱窒処理される廃硝酸の処理法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明で使用する処理装置の一例を示す図である。
【図２】 実施例で使用する処理装置を示す図である。
【図３】 比較例２で使用する従来の処理槽を示す図である。
【符号の説明】
１：上向流好気性流動床装置
２：被処理排水−１（廃硝酸）
３：被処理排水−２（ＢＯＤ含有排水）
４：原水流入管
５：配管
６：担体担持生物汚泥
７：撹拌機
８：処理水集積部
９：処理水排出管
Ｍ：モーター
Ｐ_１、Ｐ_２、Ｐ：ポンプ

Claims (2)

1. 廃硝酸をＢＯＤ含有排水とともに、攪拌翼を有する攪拌機が設置されている流動床装置の処理槽の下部から上向流を形成するようにして供給し、その際に、被処理対象であり且つ酸素源となる廃硝酸を、もう一方の被処理対象であるＢＯＤ含有排水中を含めた全被処理排水中の全有機物質１ｋｇに対して、１／１０〜１／２ｋｇ−Ｎ−ＮＯ₃となる硝酸態窒素含有量となるようにして供給し、かつ、上記攪拌翼による０．１〜５ｒｐｍの速さでの超緩慢な攪拌下、曝気不要の状態で生物学的に処理して、ＢＯＤを処理するとともに硝酸を脱窒処理することを特徴とする廃硝酸の処理方法。
2. 前記攪拌翼を多段に設ける請求項１に記載の廃硝酸の処理方法。

Images