JP6691019B2 - Treatment apparatus and treatment method for wastewater containing ammoniacal nitrogen - Google Patents
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Description
本発明は、アンモニア性窒素含有排水の処理装置及び処理方法に関する。 The present invention relates to a treatment device and a treatment method for wastewater containing ammoniacal nitrogen.
排水中に含まれるアンモニア性窒素は、環境中に流出すると、河川、湖沼及び海洋等での富栄養化を引き起こす。加えて、例えば日本国においては、環境省の排水基準等によって排出量が厳しく制限されている。つまり、排水に含まれるアンモニア性窒素の除去は、環境上の見地からも法制上の見地からも、解決の望まれる問題である。 Ammoniacal nitrogen contained in waste water causes eutrophication in rivers, lakes and oceans when it flows into the environment. In addition, for example, in Japan, the discharge amount is severely restricted by the drainage standards of the Ministry of the Environment. In other words, the removal of ammoniacal nitrogen contained in wastewater is a problem to be solved from both an environmental standpoint and a legal standpoint.
従来、嫌気性消化汚泥等から発生する、高濃度のアンモニア性窒素を含有し、かつ低濃度の有機物を含有する排水は、アンモニア性窒素を、亜硝酸性窒素を経て硝酸性窒素まで酸化し、その後、還元して窒素ガス化する、硝化脱窒法で処理されてきた。しかし、本方法は、脱窒工程にメタノール等の有機物の添加が必要となり、運用コストが増大する点が課題とされていた。 Conventionally, wastewater generated from anaerobic digested sludge or the like, which contains a high concentration of ammonia nitrogen, and contains a low concentration of organic matter, oxidizes ammonia nitrogen to nitrate nitrogen through nitrite nitrogen, After that, it has been treated by a nitrification denitrification method of reducing and converting to nitrogen gas. However, this method has been problematic in that it requires the addition of an organic substance such as methanol in the denitrification step, which increases the operating cost.
一方、有機物の添加を必要としない脱窒方法の一例として、独立栄養細菌であるアナモックス(Anammox)細菌を利用したアナモックス法と呼ばれる嫌気性アンモニア酸化法が、近年注目を集めている。アナモックス細菌による脱窒反応では、亜硝酸性窒素の還元により、ほぼ同量のアンモニア性窒素が酸化されることにより、窒素ガスが生成し、排水中から窒素が除去される。このため、従属栄養細菌である一般の脱窒菌群が行うような、硝酸性窒素を有機物によって還元し、窒素ガス化する反応とは異なり、アナモックス法は、反応過程において有機物の添加を必要としないことが特徴である。また、アナモックス細菌を用いた処理では、その前処理の段階でアンモニア性窒素を酸化するに際し、全体のほぼ半量を亜硝酸性窒素に酸化するのみでよいので、従来の硝化脱窒法と比較して、前処理の工程の曝気風量が少なくて済む。 On the other hand, as an example of a denitrification method that does not require the addition of an organic substance, an anaerobic ammonium oxidation method called an anammox method using an anammox bacterium which is an autotrophic bacterium has been attracting attention in recent years. In the denitrification reaction by anammox bacteria, the reduction of nitrite nitrogen oxidizes almost the same amount of ammonia nitrogen, whereby nitrogen gas is generated and nitrogen is removed from the wastewater. Therefore, unlike the reaction in which nitrate nitrogen is reduced by organic matter and nitrogen gasification, which is performed by general denitrifying bacteria that are heterotrophic bacteria, the Anammox method requires the addition of organic matter in the reaction process. The feature is not to do. Further, in the treatment using anammox bacteria, when oxidizing the ammoniacal nitrogen in the pretreatment stage, it is sufficient to oxidize almost half of the whole to nitrite nitrogen, so compared with the conventional nitrification denitrification method. The amount of aeration air in the pretreatment process can be small.
ところで、アナモックス細菌による脱窒工程(アナモックス処理工程)は、総体として以下の化学反応式式(1)に従うと考えられている。同式が示す通り、アナモックス法においては、アナモックス処理工程に入る排水のアンモニア性窒素濃度と亜硝酸性窒素濃度との比率を適切な値(1:1.32)に保つことが技術上の課題である。それゆえ、嫌気性アンモニア酸化法では、下記式(1)に示すアナモックス細菌による脱窒過程の前処理として、排水中のアンモニア性窒素(NH4 +)の一部を亜硝酸(NO2 −)に変換する処理を行う。そして、その後、排水中のアンモニア性窒素及び亜硝酸を窒素ガスに変換する嫌気性アンモニア酸化処理を行うことにより、窒素を除去している。
1.0NH4 ++1.32NO2 −+0.066HCO3 −+0.13H+ → 1.02N2+0.26NO3 −+0.066CH2O0.5N0.15+2.03H2O (1)
上述したアナモックス(Anammox)細菌を利用した嫌気性アンモニア酸化技術は、例えば特許文献1及び2に開示されている。
By the way, it is considered that the denitrification process (anammox treatment process) by anammox bacteria generally follows the following chemical reaction formula (1). As shown in the formula, in the anammox method, it is a technical problem to keep the ratio of the ammonia nitrogen concentration and the nitrite nitrogen concentration of the wastewater entering the anammox treatment step to an appropriate value (1: 1.32). Is. Therefore, in the anaerobic ammonia oxidation method, as a pretreatment for the denitrification process by the anammox bacteria represented by the following formula (1), a part of the ammonia nitrogen (NH 4 + ) in the waste water is converted to nitrite (NO 2 − ). Process to convert to. Then, thereafter, nitrogen is removed by performing an anaerobic ammonia oxidation treatment for converting ammoniacal nitrogen and nitrous acid in the wastewater into nitrogen gas.
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 (1)
The anaerobic ammonia oxidation technology using Anammox bacteria described above is disclosed in
図9は、特許文献1に開示された嫌気性アンモニア酸化処理システム(アナモックス処理システム)の構成を示す系統図である。嫌気性アンモニア酸化処理システム100では、廃水は原水槽114から分配槽115に供給された後、一部が亜硝酸化槽116を経由して調整槽117へ、残部が原水バイパス水路を経由して調整槽117へ供給される。その後、調整槽117へ導入された廃水は、嫌気性アンモニア酸化槽118へ供給され、脱窒される。
FIG. 9 is a system diagram showing the configuration of the anaerobic ammonia oxidation treatment system (anammox treatment system) disclosed in
このように嫌気性アンモニア酸化処理システム100では、廃水の一部を、原水バイパス水路を経由することにより、亜硝酸化槽116を迂回させている。そして、完全に亜硝酸化された廃水と、未処理の廃水とを混合することにより、亜硝酸性窒素(NO2−N)濃度とアンモニア性窒素(NH4−N)濃度との比率を好適な値に保っている。
As described above, in the anaerobic ammonia
また、図10は、特許文献2に開示された窒素除去装置の構成図である。窒素除去装置200では、廃水の全量を硝化槽212へ導き、廃水中のアンモニア性窒素(NH4−N)の一部を、アンモニア酸化細菌を用いて亜硝酸性窒素(NO2−N)に部分酸化している。次いで、脱窒槽218にてアナモックス細菌を用いて、アンモニア性窒素を亜硝酸性窒素により嫌気的に酸化し、窒素ガスの形態にして処理している。
Further, FIG. 10 is a configuration diagram of the nitrogen removing device disclosed in
図9に示された嫌気性アンモニア酸化処理システム100では、亜硝酸化槽116に導入される廃水の量と、原水バイパス水路を流れる廃水の量との比率を制御することにより、容易に亜硝酸性窒素とアンモニア性窒素との比率を、理論値である1:1.32付近に制御することができる。しかし、亜硝酸性窒素とアンモニア性窒素との比率を、理論値に近づけるため、亜硝酸化槽116に導入される廃水の量は、全量の0.57(≒1.32/(1+1.32))に過ぎない。このとき、アンモニア酸化細菌による亜硝酸化のために利用できるアルカリ度の量は、分配槽115から流出する廃水全量の約半分(57%)に限られることになる。このため、理想量の亜硝酸性窒素を生成するために必要なアルカリ度の量に対し、廃水に含まれるアルカリ度では補いきれない量が比較的大きくなる。そして、廃水に由来するアルカリ度が槽内で枯渇することにより、アンモニア酸化細菌による亜硝酸化に伴い生成する水素イオンを緩衝する効果が低下する。そして、この緩衝効果の低下により生じるpH低下を補うために添加されるアルカリ薬剤の量が多くなるという問題がある。
In the anaerobic ammonia
また、図10に示す特許文献2の窒素除去装置200では、硝化槽212に廃水の全量を導入しているので、アンモニア酸化細菌による亜硝酸化のために、排水全量に含まれる炭酸成分等に起因するアルカリ度を最大限有効に利用することができる。このため、pH調整剤として添加されるアルカリ薬剤の量を比較的に小さく抑えることができる。その反面、硝化槽内の各種設定により、亜硝酸性窒素とアンモニア性窒素との比率を、理論値である1:1.32付近に制御することは困難である。
Further, in the
以上のように、従来の排水処理システムでは、容易に亜硝酸性窒素とアンモニア性窒素との比率を、理論値である1:1.32付近に制御でき、かつ、亜硝酸化槽に添加されるアルカリ薬剤の量を小さく抑えることが困難である。 As described above, in the conventional wastewater treatment system, the ratio of nitrite nitrogen to ammonia nitrogen can be easily controlled to be close to the theoretical value of 1: 1.32, and the nitrite is added to the nitrite tank. It is difficult to reduce the amount of alkaline chemicals used.
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、亜硝酸性窒素濃度とアンモニア性窒素濃度との比率の調整を容易にし、かつ、アンモニア性窒素含有排水中に含まれるアルカリ度相当の炭酸成分を最大限に利用できる、処理装置及び処理方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to facilitate the adjustment of the ratio between the nitrite nitrogen concentration and the ammonia nitrogen concentration, and include in the ammonia nitrogen-containing wastewater. It is intended to provide a processing apparatus and a processing method capable of maximally utilizing a carbonic acid component corresponding to the alkalinity.
本発明者らは、2槽以上の亜硝酸化槽を並列に配置し、各亜硝酸化槽に流入するアンモニア性窒素含有排水の流量を可変とすることにより、上記課題が解決されることを見出し、本発明に至った。 The inventors of the present invention can solve the above problems by arranging two or more nitrite tanks in parallel and varying the flow rate of the ammoniacal nitrogen-containing wastewater flowing into each nitrite tank. Heading out, the present invention was reached.
すなわち、本発明の処理装置は、上記課題を解決するために、アンモニア性窒素含有排水を部分亜硝酸化処理する部分亜硝酸化リアクタを備えた、処理装置であって、上記部分亜硝酸化リアクタは、互いに並列して配置された複数の亜硝酸化槽と、上記複数の亜硝酸化槽それぞれから流出した部分亜硝酸化水を合流させる合流設備と、上記合流設備により合流された部分亜硝酸化水の亜硝酸性窒素濃度がアンモニア性窒素濃度の所定倍になるように、上記複数の亜硝酸化槽間で、アンモニア性窒素含有排水の流量を変えて供給するための流入水量可変供給機構と、を備えたことを特徴としている。 That is, in order to solve the above problems, the treatment device of the present invention is a treatment device having a partial nitrite reactor for performing partial nitrite treatment of ammoniacal nitrogen-containing wastewater, wherein the partial nitrite reactor is Is a plurality of nitrite tanks arranged in parallel with each other, a confluence facility for converging the partial nitrite water flowing out from each of the plurality of nitrite tanks, and partial nitrites confluent by the confluence facility. A variable inflow water supply mechanism for changing the flow rate of the ammonia-nitrogen-containing wastewater between the plurality of nitrite tanks so that the concentration of nitrite nitrogen in the fossilized water becomes a predetermined multiple of the concentration of ammonia nitrogen. It is characterized by having and.
上記の構成によれば、部分亜硝酸化リアクタは、互いに並列して配置された複数の亜硝酸化槽を備えており、アンモニア性窒素含有排水の全量が複数の亜硝酸化槽それぞれに流入する構成となっている。そして、上記流入水量可変供給機構により、上記合流設備により合流された部分亜硝酸化水の亜硝酸性窒素濃度がアンモニア性窒素濃度の所定倍になるように、複数の亜硝酸化槽それぞれに流入するアンモニア性窒素含有排水の流量比を制御することによって、複数の亜硝酸化槽それぞれにおける亜硝酸性窒素の生成量が制御されている。それゆえ、1つの部分亜硝酸化槽にて部分亜硝酸化処理する従来の排水処理システム(例えば図10に示されたシステム)と比較して、部分亜硝酸化水における亜硝酸性窒素とアンモニア性窒素との比率を、容易に最適化することが可能になる。 According to the above configuration, the partial nitrite reactor comprises a plurality of nitrite tanks arranged in parallel with each other, and the total amount of the ammoniacal nitrogen-containing wastewater flows into each of the plurality of nitrite tanks. It is composed. And, by the inflow water amount variable supply mechanism, so that the nitrite nitrogen concentration of the partial nitrite water joined by the joining facility is a predetermined multiple of the ammonia nitrogen concentration, flow into each of the plurality of nitrite tanks By controlling the flow rate ratio of the wastewater containing ammoniacal nitrogen, the amount of nitrite nitrogen produced in each of the plurality of nitrite tanks is controlled. Therefore, as compared with the conventional wastewater treatment system (eg, the system shown in FIG. 10) that performs partial nitrite treatment in one partial nitrite tank, nitrite nitrogen and ammonia in partially nitrite water are reduced. It becomes possible to easily optimize the ratio with the neutral nitrogen.
また、上記の構成によれば、複数の亜硝酸化槽それぞれにおいて、アンモニア性窒素含有排水中のアルカリ度は、アンモニア酸化細菌により消費される。このように、上記の構成によれば、アンモニア性窒素含有排水をバイパスする従来の排水処理システム(例えば図9に示されたシステム)と異なり、アンモニア酸化細菌による消費のために、アンモニア性窒素含有排水の全量に含まれるアルカリ度を無駄なく利用することができる。このため、アンモニア性窒素含有排水をバイパスする従来の排水処理システムと比較して、pH調整のために添加されるアルカリ薬剤の量を低く抑えることができる。 Further, according to the above configuration, the alkalinity in the ammoniacal nitrogen-containing wastewater is consumed by the ammonia-oxidizing bacteria in each of the plurality of nitrite tanks. As described above, according to the above configuration, unlike the conventional wastewater treatment system that bypasses the ammoniacal nitrogen-containing wastewater (for example, the system shown in FIG. 9), the ammoniacal nitrogen-containing wastewater is consumed due to consumption by the ammonia-oxidizing bacteria. The alkalinity contained in the total amount of waste water can be used without waste. Therefore, the amount of the alkaline chemicals added for pH adjustment can be suppressed to a low level, as compared with the conventional wastewater treatment system that bypasses the ammoniacal nitrogen-containing wastewater.
以上のように、上記の構成によれば、亜硝酸性窒素濃度とアンモニア性窒素濃度との比率の調整を容易にし、かつ、アンモニア性窒素含有排水中に含まれるアルカリ度を最大限に利用できる、処理装置を実現できる。 As described above, according to the above configuration, it is easy to adjust the ratio between the nitrite nitrogen concentration and the ammonia nitrogen concentration, and it is possible to maximize the alkalinity contained in the ammonia nitrogen-containing wastewater. The processing device can be realized.
本発明の処理装置では、上記複数の亜硝酸化槽それぞれは、アンモニア性窒素濃度計と、亜硝酸性窒素濃度計と、を備えたことが好ましい。 In the treatment apparatus of the present invention, it is preferable that each of the plurality of nitration tanks includes an ammoniacal nitrogen concentration meter and a nitrite nitrogen concentration meter.
上記の構成によれば、アンモニア性窒素濃度及び亜硝酸性窒素濃度を容易に測定することができる。 According to the above configuration, the ammoniacal nitrogen concentration and the nitrite nitrogen concentration can be easily measured.
本発明の処理装置では、上記複数の亜硝酸化槽間の連通と遮蔽とを切り替える切替部を備えたことが好ましい。 It is preferable that the treatment apparatus of the present invention includes a switching unit that switches between communication and shielding between the plurality of nitrite oxidization tanks.
上記の構成によれば、上記複数の亜硝酸化槽間の連通と遮蔽とを切り替える切替部を備えているので、例えば、上記複数の亜硝酸化槽間の亜硝酸性窒素生成能力に差が生じた場合、切替部を開放することにより上記複数の亜硝酸化槽間の亜硝酸性窒素生成能力を均質化することができる。 According to the above configuration, since a switching unit that switches between communication and shielding between the plurality of nitrite tanks is provided, for example, there is a difference in the nitrite nitrogen generation capacity between the plurality of nitrite tanks. When it occurs, the nitrite nitrogen producing capacity among the plurality of nitrite tanks can be homogenized by opening the switching unit.
本発明の処理装置では、上記複数の亜硝酸化槽それぞれは、アンモニア酸化細菌群を担持している流動担体を備え、上記複数の亜硝酸化槽間での上記流動担体の移動及び分離を切り替える切替部を備えたことが好ましい。 In the treatment apparatus of the present invention, each of the plurality of nitrite tanks is provided with a fluid carrier carrying a group of ammonia-oxidizing bacteria, and movement and separation of the fluid carrier between the plurality of nitrite tanks are switched. It is preferable to include a switching unit.
上記の構成によれば、上記複数の亜硝酸化槽間で、アンモニア酸化細菌群を担持している流動担体の移動がスムーズであるので、上記複数の亜硝酸化槽間の亜硝酸性窒素生成能力に差が生じた場合、切替部を開放することにより効率的に上記複数の亜硝酸化槽間の亜硝酸性窒素生成能力を均質化することができる。 According to the above configuration, the movement of the fluid carrier carrying the group of ammonia-oxidizing bacteria is smooth between the plurality of nitrite tanks, so that nitrite nitrogen generation between the plurality of nitrite tanks is generated. When there is a difference in the capacities, it is possible to efficiently homogenize the nitrite nitrogen producing capacity among the plurality of nitrite tanks by opening the switching unit.
本発明の処理装置では、上記部分亜硝酸化リアクタは、互いに容量が等しい2つの亜硝酸化槽を備えていることが好ましい。 In the treatment apparatus of the present invention, the partial nitrite reactor preferably includes two nitrite tanks having the same capacity.
これにより、上記流入水量可変供給機構による上記流量比の調節が容易になる。 This facilitates the adjustment of the flow rate ratio by the inflow water amount variable supply mechanism.
本発明の処理方法は、上記の課題を解決するために、上述の処理装置を用いたアンモニア性窒素含有排水の処理方法であって、上記合流設備により合流された部分亜硝酸化水における亜硝酸性窒素濃度がアンモニア性窒素濃度の所定倍よりも大きくなったとき、上記流入水量可変供給機構により、上記複数の亜硝酸化槽のうち1つの第1の亜硝酸化槽に対して、当該第1の亜硝酸化槽から流出する部分亜硝酸化水のアンモニア性窒素が残留しないように、アンモニア性窒素含有排水を供給する一方、上記第1の亜硝酸化槽以外の第2の亜硝酸化槽に対して、残りのアンモニア性窒素含有排水を供給することを特徴としている。 In order to solve the above problems, the treatment method of the present invention is a method for treating ammoniacal nitrogen-containing wastewater using the above-mentioned treatment device, wherein nitrite in the partially nitrite-containing water joined by the joining facility is When the concentration of neutral nitrogen exceeds a predetermined multiple of the concentration of ammonia nitrogen, the inflow water amount variable supply mechanism causes the first nitrite tank of one of the plurality of nitrite tanks to While supplying the ammoniacal nitrogen-containing wastewater so that the ammoniacal nitrogen contained in the partially nitrated water flowing out of the first nitrite tank does not remain, the second nitrite except the first nitrite tank is supplied. The feature is that the remaining wastewater containing ammoniacal nitrogen is supplied to the tank.
上記の構成により、亜硝酸性窒素濃度とアンモニア性窒素濃度との比率の調整を容易にし、かつ、アンモニア性窒素含有排水中に含まれるアルカリ度を最大限に利用できる、処理方法を実現できる。 With the above configuration, it is possible to realize a treatment method that facilitates the adjustment of the ratio between the nitrite nitrogen concentration and the ammoniacal nitrogen concentration, and can maximize the alkalinity contained in the ammoniacal nitrogen-containing wastewater.
本発明の処理方法では、上記合流設備により合流された部分亜硝酸化水における亜硝酸性窒素濃度がアンモニア性窒素濃度の所定倍以下になったとき、上記流入水量可変供給機構により、上記複数の亜硝酸化槽それぞれに対し、流入量が全て等しくなるようにアンモニア性窒素含有排水を供給することが好ましい。 In the treatment method of the present invention, when the nitrite nitrogen concentration in the partially nitrated water joined by the joining facility becomes equal to or less than a predetermined multiple of the ammonia nitrogen concentration, the inflow water amount variable supply mechanism causes the plurality of It is preferable that the ammonia-containing nitrogen-containing wastewater is supplied to each of the nitrite tanks so that the inflow rates are all equal.
本発明の処理方法では、上記複数の亜硝酸化槽それぞれでは、アンモニア酸化細菌群を担持している流動担体により部分亜硝酸化処理をしており、上記処理装置は、上記複数の亜硝酸化槽間での上記流動担体の移動及び分離を切り替える切替部を備え、上記複数の亜硝酸化槽間で亜硝酸性窒素生成能力に差が生じたときに、上記切替部を開放することにより、上記複数の亜硝酸化槽間で上記流動担体を均質化し、上記複数の亜硝酸化槽それぞれの亜硝酸性窒素生成能力を平均化することが好ましい。 In the treatment method of the present invention, in each of the plurality of nitrite tanks, a partial nitrite treatment is carried out by a fluidized carrier carrying a group of ammonia-oxidizing bacteria, and the treatment device is the plurality of nitrites. A switching unit that switches the movement and separation of the fluidized carrier between the tanks is provided, and when a difference occurs in the nitrite nitrogen producing capacity between the plurality of nitrite tanks, by opening the switching unit, It is preferable that the fluidized carrier is homogenized between the plurality of nitrite tanks, and the nitrite nitrogen producing capacities of the plurality of nitrite tanks are averaged.
本発明によれば、亜硝酸性窒素濃度とアンモニア性窒素濃度との比率の調整を容易にし、かつ、アンモニア性窒素含有排水中に含まれるアルカリ度を最大限に利用できるという効果を奏する。 According to the present invention, it is possible to facilitate the adjustment of the ratio between the nitrite nitrogen concentration and the ammonia nitrogen concentration, and to maximize the use of the alkalinity contained in the ammonia nitrogen-containing wastewater.
まず、本発明の説明に用いる用語を定義する。 First, terms used to describe the present invention will be defined.
本明細書において、用語「アンモニア性窒素」とは、水中でアンモニア(NH3)又はアンモニウムイオン(NH4 +)として存在する窒素を意図する。本明細書において用語「亜硝酸性窒素」とは、水中で亜硝酸(HNO2)又は亜硝酸イオン(NO2 −)として存在する窒素を意図する。本明細書において用語「硝酸性窒素」とは、水中で硝酸(HNO3)又は硝酸イオン(NO3 −)として存在する窒素を意図する。 As used herein, the term "ammonia nitrogen" is intended the nitrogen present as ammonia (NH 3) or ammonium ion (NH 4 +) in water. As used herein, the term “nitrite nitrogen” intends nitrogen present in water as nitrite (HNO 2 ) or nitrite ion (NO 2 − ). As used herein, the term “nitrate nitrogen” intends nitrogen present in water as nitric acid (HNO 3 ) or nitrate ion (NO 3 − ).
アンモニア性窒素濃度、亜硝酸性窒素濃度、硝酸性窒素濃度はそれぞれ、公知の方法により測定される。 The ammonia nitrogen concentration, the nitrite nitrogen concentration, and the nitrate nitrogen concentration are measured by known methods.
排水処理における亜硝酸化の工程は、全てのアンモニア性窒素を亜硝酸化する「全量亜硝酸化」と、一部のアンモニア性窒素のみを亜硝酸化する「部分亜硝酸化」とに大別される。本発明の処理装置又は処理方法によって部分亜硝酸化されたアンモニア性窒素含有排水は、アナモックス処理工程へと導入される部分亜硝酸化水として好適である。 The process of nitrite in wastewater treatment is roughly divided into "total nitrite" that nitrite all ammoniacal nitrogen, and "partial nitrite" that nitrite only part of ammoniacal nitrogen. To be done. The ammoniacal nitrogen-containing wastewater partially nitrided by the treatment apparatus or the treatment method of the present invention is suitable as the partially nitrite water to be introduced into the anammox treatment step.
本明細書において、用語「アルカリ度」とは、水中に含まれる炭酸水素塩、炭酸塩又は水酸化物等のアルカリ分を意図する。アルカリ度は上記アルカリ分に対応する炭酸カルシウム(CaCO3)の濃度に換算して表され、試料となる水が酸を中和する能力の指標となる。 In the present specification, the term “alkalinity” means an alkali content such as hydrogen carbonate, carbonate or hydroxide contained in water. The alkalinity is expressed in terms of the concentration of calcium carbonate (CaCO 3 ) corresponding to the alkali content, and serves as an index of the ability of water as a sample to neutralize the acid.
アルカリ度は、例えば、JIS規格「JIS K 0102−15.1」において「酸消費量」として規定された公知の方法により測定される。 The alkalinity is measured by, for example, a known method defined as "acid consumption" in JIS standard "JIS K 0102-15.1".
ここで、アナモックス法では、亜硝酸化槽に導入される排水は、pHを維持する緩衝作用を有する成分として、炭酸塩又は炭酸水素塩等に由来するアルカリ度が含まれている。このような条件を満たす、本発明の処理装置及び処理装置に適用可能なアンモニア性窒素含有排水の具体例としては、下水処理場で発生した汚泥(例えば初沈汚泥、余剰汚泥)を嫌気性消化して得られる嫌気性消化汚泥から、水分を抽出した脱水分離液が挙げられる。例えば、排水がアンモニア性窒素を1000mgN/L(「mgN/L」は有機体窒素換算の窒素濃度)含む消化脱水分離液である場合、一般的に、排水中に3000〜4000mg/L(CaCO3換算)のアルカリ度が含まれる。 Here, in the anammox method, the wastewater introduced into the nitrite tank contains alkalinity derived from carbonate, hydrogencarbonate or the like as a component having a buffering action for maintaining pH. Specific examples of the treatment apparatus of the present invention and the ammonia-nitrogen-containing wastewater applicable to the treatment apparatus that satisfy such conditions include anaerobic digestion of sludge generated in a sewage treatment plant (for example, initial sludge, surplus sludge). A dehydrated separated liquid obtained by extracting water from the anaerobic digested sludge obtained by the above is mentioned. For example, when the wastewater is a digested dehydrated separated liquid containing 1000 mgN / L of ammoniacal nitrogen (“mgN / L” is a nitrogen concentration in terms of organic nitrogen), generally, the wastewater contains 3000 to 4000 mg / L (CaCO 3 (Conversion) alkalinity is included.
本明細書において、用語「アナモックス反応」とは、無酸素条件下でアンモニア性窒素と亜硝酸性窒素とを窒素ガス(N2)へと変換する反応を意図する。本明細書において、用語「アナモックス細菌」とは、アナモックス反応を示す独立栄養細菌の一群(例えばCanditaus.Brocadia、Canditaus.Kueneia他の5属が提唱されている)を意図する。本明細書において用語「アナモックス処理」とは、アナモックス細菌を利用して排水に含有される窒素を除去する処理を意図する。一般的に、排水をアナモックス処理する際には、前工程に亜硝酸化工程が必要となる。 As used herein, the term “anammox reaction” intends a reaction for converting ammoniacal nitrogen and nitrite nitrogen into nitrogen gas (N 2 ) under anoxic conditions. As used herein, the term “anammox bacterium” intends a group of autotrophic bacteria exhibiting an anammox reaction (for example, 5 genera such as Canditaus. Brocade, Canditaus. Kueneia, etc. are proposed). As used herein, the term “anammox treatment” means a treatment that utilizes anammox bacteria to remove nitrogen contained in wastewater. In general, when effluent is anammox-treated, a nitrite-oxidizing step is required as a preceding step.
次に、図面を参照しながら、本発明のアンモニア性窒素含有排水の処理装置及び方法の実施形態を説明する。 Next, an embodiment of an apparatus and method for treating wastewater containing ammoniacal nitrogen according to the present invention will be described with reference to the drawings.
〔処理装置〕
本発明の一実施形態を、図1に基づいて説明する。図1は、本実施形態に係る処理装置50の概略構成を示す模式図である。
[Processing device]
One embodiment of the present invention will be described based on FIG. FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a
処理装置50は、アンモニア性窒素含有排水をアナモックス処理し脱窒処理するための装置である。処理装置50は、アンモニア性窒素を含む排水が導入される部分亜硝酸化リアクタ10と、部分亜硝酸化リアクタ10にて排出した部分亜硝酸化水が導入されるアナモックスリアクタ20と、を少なくとも備えている。アナモックスリアクタ20の後段には、アナモックスリアクタ20から排出された脱窒処理水を貯留する処理水槽30が備えられていてもよい。
The
部分亜硝酸化リアクタ10に排水が導入されると、排水中のアンモニア性窒素の一部は、アンモニア酸化細菌により、亜硝酸性窒素に変換される。アンモニア酸化細菌は、好気性の独立栄養細菌であり、例えば、Nitrosomonas属等が挙げられる。部分亜硝酸化リアクタ10では、亜硝酸性窒素が硝酸性窒素に変換されるのを抑えるために、リアクタ内の水温が30℃以上、pHが7.8程度に維持されている。また、後段のアナモックスリアクタ20でのアナモックス処理のために、部分亜硝酸化リアクタ10では、排出される部分亜硝酸化水におけるアンモニア性窒素と亜硝酸性窒素との比率が1:1.32付近になるよう制御されている。アナモックスリアクタ20では、部分亜硝酸化水のアナモックス処理が行われる。すなわち、嫌気条件下にてアナモックス細菌により、部分亜硝酸化水中のアンモニア性窒素及び亜硝酸性窒素が窒素ガスに変換され、脱窒される。
When the wastewater is introduced into the
本実施形態に係る部分亜硝酸化リアクタ10は、図1に示されるように、2つの亜硝酸化槽1A及び1Bが並列された構成である。部分亜硝酸化リアクタ10では、亜硝酸化槽1A及び1Bそれぞれにアンモニア性窒素を含む排水が導入される。そして、亜硝酸化槽1A及び1Bそれぞれから排出された部分亜硝酸化水は、合流してアナモックスリアクタ20に導入される。
As shown in FIG. 1, the
図2は、本実施形態に係る部分亜硝酸化リアクタ10の概略構成を示す模式図である。図2に示されるように、部分亜硝酸化リアクタ10は、互いに並列した2つの亜硝酸化槽1A及び1Bと、散気装置3と、流入水量可変供給機構4と、合流配管5(合流設備)と、開閉ゲート6と、担体流出防止機構7と、アルカリ薬剤供給設備8と、槽内水質検知部9と、を備えている。合流配管5は、亜硝酸化槽1A及び1Bそれぞれから排出した部分亜硝酸化水を合流する配管である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the
亜硝酸化槽1Aと亜硝酸化槽1Bとは、互いに同容量の処理槽であり、それぞれの槽に流動担体2が投入されている。また、亜硝酸化槽1A及び1Bそれぞれには、散気装置3、担体流出防止機構7、アルカリ薬剤供給設備8及び槽内水質検知部9が設けられている。
The
流動担体2は、アンモニア酸化細菌(亜硝酸菌)群を保持する微生物担体であり、亜硝酸化槽1A及び1B内にて流動するように構成されている。流動担体2としては、例えば、特開平10−180278で開示された、繊維束を熱融着で成形した生物処理用担体が挙げられる。流動担体2の材料は、繊維束に限定されず、微生物が保持されやすく、かつ空隙率が高い材料であればよく、例えば、樹脂材料、またはゲル状の担体であってもよい。
The
散気装置3は、亜硝酸化槽1A及び1Bそれぞれの底部に設置され、アンモニア酸化細菌群による亜硝酸化反応に必要な酸素を供給するとともに、流動担体2を流動させる。また、担体流出防止機構7は、部分亜硝酸化水の出口を覆うように設けられている。担体流出防止機構7により、流動担体2が亜硝酸化槽1A及び1Bから流出するのを防止する。
The
槽内水質検知部9は、亜硝酸化槽1A及び1B内の水質を監視する計測器を備えている。槽内水質検知部9は、例えば、pHセンサ9a、亜硝酸性窒素濃度計9b、及びアンモニア性窒素濃度計9cを備えている。亜硝酸化槽1A及び1B内では、槽内のpHは、7.8(程度)に維持される必要がある。pHセンサ9aは、亜硝酸化槽1A及び1B内のpHを監視し、制御値に応じてアルカリ薬剤の供給の開始または停止を判断するためのセンサである。また、亜硝酸性窒素濃度計9bは、亜硝酸化槽1A及び1B内の亜硝酸性窒素の濃度を測定するイオン電極を備えた機器であり、アンモニア性窒素濃度計9cは、亜硝酸化槽1A及び1B内のアンモニア性窒素の濃度を測定するイオン電極を備えた機器である。pHセンサ9a、亜硝酸性窒素濃度計9b、及びアンモニア性窒素濃度計9cは、従来公知の測定機器であれば、特に限定されない。また、槽内水質検知部9の部分亜硝酸化リアクタ10における配置は、亜硝酸化槽1A及び1B内の水質を検出することができれば、限定されない。例えば、槽内水質検知部9は、亜硝酸化槽1A及び1Bそれぞれと合流配管5との間の配管に配置されていてもよい。
The in-tank water
また、槽内水質検知部9は、亜硝酸性窒素濃度計9b及びアンモニア性窒素濃度計9cを必ずしも備えている必要はない。槽内水質検知部9が亜硝酸性窒素濃度計9b及びアンモニア性窒素濃度計9cを備えていない場合、亜硝酸化槽1A及び1B内の処理水のサンプルを採取し、分析室にてアンモニア性窒素及び亜硝酸性窒素の濃度を測定することもできる。また、亜硝酸性窒素濃度計9b及びアンモニア性窒素濃度計9cの両方を用いる以外にも、硝酸性窒素が発生しないとの前提下なら、アンモニア性窒素濃度計9cの示す数値から亜硝酸性窒素濃度を算出してもよい。本実施形態に係る処理装置50において、アンモニア性窒素濃度及び亜硝酸性窒素濃度は急激には変化しないため、サンプルを採取してそれぞれの濃度を調査してもよい。
Further, the in-tank water
アルカリ薬剤供給設備8は、亜硝酸化槽1A及び1B内それぞれに設けられ、亜硝酸化槽1A及び1B内のpHが7.8(程度)よりも低下したときに、亜硝酸化槽1A及び1Bへアルカリ薬剤を添加するように構成されている。なお、アルカリ薬剤は、強アルカリ溶液であれば、特に限定されず、例えば、苛性ソーダが挙げられる。
The alkaline
また、開閉ゲート6(切替部)は、亜硝酸化槽1Aと亜硝酸化槽1Bとの間を連通し、開閉の切り替えにより、亜硝酸化槽1Aと亜硝酸化槽1Bとの間の流動担体2の行き来(移動)を調節するゲートである。すなわち、開閉ゲート6は、亜硝酸化槽1A及び1B間での流動担体2を含む亜硝酸化槽内水の移動及び分離を切り替える切替部である。部分亜硝酸化リアクタ10では、通常運転中、開閉ゲート6は閉じた状態である。
Further, the opening / closing gate 6 (switching unit) communicates between the
切替部としての開閉ゲート6は、亜硝酸化槽1A及び1B間の連通と遮蔽とを切り替える機能を有する。換言すると、開閉ゲート6は、その開閉切替動作と流入水量可変供給機構4の動作とを組み合わせることにより、亜硝酸化槽1A及び1B間において、アンモニア性窒素負荷/亜硝酸菌量の比率に差を設ける、あるいは、比率を均一にする機能を有する。
The opening / closing gate 6 as a switching unit has a function of switching between communication and shielding between the
流入水量可変供給機構4は、合流配管5により合流された部分亜硝酸化水の亜硝酸性窒素濃度がアンモニア性窒素濃度の1.32±0.10倍になるように、亜硝酸化槽1A及び1B間で、アンモニア性窒素含有排水の流量を変えて供給するものである。流入水量可変供給機構4は、合流配管5により合流された部分亜硝酸化水の亜硝酸性窒素濃度に応じて、亜硝酸化槽1Aに流入するアンモニア性窒素含有排水の流量と、亜硝酸化槽1Bに流入するアンモニア性窒素含有排水の流量との流量比を調節する。
The inflow water amount variable supply mechanism 4 adjusts the
流入水量可変供給機構4の構成としては、例えば、流量計、及び弁(バルブ)を備えた構成が挙げられる。この構成の場合、流量計は、アンモニア性窒素含有排水を亜硝酸化槽1Aと亜硝酸化槽1Bとに分岐する手前位置の配管、および亜硝酸化槽1A・1Bそれぞれへの分岐後の2つの配管の計3箇所のうち、少なくとも2箇所に設けられている。また、弁(バルブ)は、亜硝酸化槽1A・1Bそれぞれへの分岐後の2つの配管の少なくとも1箇所に設けられている。このような構成では、弁の開度により亜硝酸化槽1A・1Bそれぞれへの流量は制御される。流入水量可変供給機構4の流量計および弁として、例えば電磁流量計および電動弁を用いれば、設定流量が得られるよう弁の開度を自動調整することも可能である。
Examples of the configuration of the variable inflow water supply mechanism 4 include a configuration including a flow meter and a valve. In the case of this configuration, the flowmeter has piping at a position before branching the ammonia nitrogen-containing wastewater into the
部分亜硝酸化リアクタ10では、アンモニア性窒素含有排水は、流入水量可変供給機構4を経て、所定の流量比にて、亜硝酸化槽1A及び1Bそれぞれに供給される。そして、亜硝酸化槽1A及び1Bそれぞれにて処理された部分亜硝酸化水は、合流配管5にて合流し、アナモックスリアクタ20へ送られる。アナモックスリアクタ20は、従来公知の構成であれば、特に限定されない。例えば、特開平08-238495号公報に記載されたマット状の不織布を成型した固定床を充填したリアクタが挙げられる。
In the
なお、部分亜硝酸化リアクタ10では、アンモニア酸化細菌を担持するために流動担体2を用いている。ここで、流動担体2を用いる方法以外に、アンモニア酸化細菌を蓄積する方法として、細菌自体がフロックを形成する浮遊汚泥法と、固定担体(固定床)を用いる方法との2つがある。アンモニア酸化細菌を蓄積する方法は、特に限定されないが、開閉ゲート6を備えた処理装置50では、開閉ゲート6を開くことにより各亜硝酸化槽の間を自由に移動できる流動担体2による蓄積方法が好適に用いられる。浮遊汚泥法によりアンモニア酸化細菌を蓄積する場合、処理装置50は、部分亜硝酸化リアクタ10とアナモックスリアクタ20の間に、浮遊汚泥を沈殿するための沈殿槽が設けられ、沈殿槽から浮遊汚泥を部分亜硝酸化リアクタ10へ返送する構成となる。しかし、本発明の処理装置50は、2つ以上の亜硝酸化槽を備えているので、浮遊汚泥法では運転が複雑になり、好ましくない。
In the
〔処理方法〕
ここで、部分亜硝酸化リアクタ10に流入するアンモニア性窒素含有排水は、炭酸成分(CO3 2−)を主体とするアルカリ度を有する。この炭酸成分は、排水中のpHを維持する緩衝作用を有するとともに、アンモニア酸化細菌が消費する炭素源でもある。より具体的には、アンモニア酸化細菌(亜硝酸化菌)群は、アンモニア性窒素から亜硝酸性窒素を1g生成するのに、アルカリ度7.14g(CaCO3換算)を消費する。それゆえ、亜硝酸化槽1A及び1B内では、アンモニア酸化細菌による亜硝酸化によりアルカリ度が消費され、pH緩衝作用が低下する。その結果、亜硝酸化槽1A及び1Bでは、アンモニア酸化細菌による亜硝酸の生成により、pHが低下する。このため、亜硝酸化槽1A及び1Bでは、槽内のpHを適正範囲に維持するために、アルカリ薬剤供給設備8からアルカリ薬剤が添加される。
〔Processing method〕
Here, the ammoniacal nitrogen-containing wastewater flowing into the
添加されるアルカリ薬剤の量は、アンモニア酸化細菌が理想量の亜硝酸性窒素を生成するために必要なアルカリ度と、亜硝酸化槽に含まれる排水中のアルカリ度との差に依存して、大きくなる。 The amount of alkali chemicals added depends on the difference between the alkalinity required for ammonia-oxidizing bacteria to produce an ideal amount of nitrite nitrogen and the alkalinity in the wastewater contained in the nitrite tank. ,growing.
部分亜硝酸化リアクタ10では、アンモニア性窒素含有排水の全量が亜硝酸化槽1A及び1Bそれぞれに流入する構成となっている。そして、流入水量可変供給機構4により、亜硝酸化槽1Aへ流入するアンモニア性窒素含有排水と、亜硝酸化槽1Bへ流入するアンモニア性窒素含有排水との流量比を制御することによって、亜硝酸化槽1A及び1Bそれぞれにおける亜硝酸性窒素の生成量が制御されている。それゆえ、図10に示された従来の窒素除去装置200と比較して、部分亜硝酸化水における亜硝酸性窒素とアンモニア性窒素との比率を、容易に最適化することが可能になる。
In the
また、部分亜硝酸化リアクタ10では、亜硝酸化槽1A及び1Bそれぞれにおいて、アンモニア性窒素含有排水中のアルカリ度は、アンモニア酸化細菌により消費される。このように、部分亜硝酸化リアクタ10では、図9に示された従来の嫌気性アンモニア酸化処理システム100と異なり、アンモニア酸化細菌による消費のために、アンモニア性窒素含有排水の全量に含まれるアルカリ度を無駄なく利用することができる。このため、図9に示された従来の嫌気性アンモニア酸化処理システム100と比較して、pH調整のために添加されるアルカリ薬剤の量を低く抑えることができる。
Further, in the
以下に、部分亜硝酸化リアクタ10を用いたアンモニア性窒素含有排水の処理方法(すなわち、部分亜硝酸化リアクタ10の運転方法)について、図3〜8に基づいて説明する。図3は、部分亜硝酸化リアクタ10の第1の運転方法を説明するための模式図である。第1の運転方法は、合流配管5を通過する部分亜硝酸化水中の亜硝酸化窒素濃度がアンモニア性窒素濃度に対して1.32倍以下である場合の、部分亜硝酸化リアクタ10の運転方法である。なお、ここでいう「1.32倍」とは、亜硝酸化窒素濃度及びアンモニア性窒素濃度の測定限界内で「1.32倍」を意味しており、1.32±0.10倍である。
Hereinafter, a method for treating ammoniacal nitrogen-containing wastewater using the partial nitrite reactor 10 (that is, a method for operating the partial nitrite reactor 10) will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the first operation method of the
合流配管5を通過する部分亜硝酸化水は、図3に示された状態では、アナモックス反応に対し、理想的な亜硝酸性窒素濃度/アンモニア性窒素濃度の比から亜硝酸性窒素が不足した状態となっている。すなわち、部分亜硝酸化リアクタ10に流入するアンモニア性窒素含有排水のアンモニア性窒素濃度をCとすると、
合流配管5を通過する部分亜硝酸化水の亜硝酸性窒素濃度≦0.57C
合流配管5を通過する部分亜硝酸化水のアンモニア性窒素濃度≧0.43C
である。
In the state shown in FIG. 3, the partially nitrite water passing through the confluent pipe 5 lacked nitrite nitrogen from the ideal nitrite nitrogen concentration / ammoniacal nitrogen concentration ratio with respect to the anammox reaction. It is in a state. That is, assuming that the ammoniacal nitrogen concentration of the ammoniacal nitrogen-containing wastewater flowing into the
Concentration of nitrite nitrogen in partially nitrite water passing through confluent pipe 5 ≤0.57C
Ammonia nitrogen concentration of partially nitrite water passing through confluent pipe 5 ≧ 0.43C
Is.
図3に示される状態の下では、亜硝酸化槽1A及び1B間にて反応条件を揃え、亜硝酸化槽1A及び1Bの両方において同時に亜硝酸化反応を促進する必要がある。このため、亜硝酸化槽1A及び1Bへのアンモニア性窒素含有排水供給量を、それぞれ等量の0.5Qとなるように、流入水量可変供給機構4により流量比を調整する。更に、例えば水温を30℃、pHを7.8(程度)に制御する等の方法により、亜硝酸化槽1A及び1Bにおける硝酸菌群による硝酸性窒素生成反応を抑制する。以上の処理方法によって、亜硝酸性窒素濃度がアンモニア性窒素濃度に対して1.32倍になるように(すなわち合流配管5を通過する部分亜硝酸化水の亜硝酸性窒素濃度=0.57Cとなるように)制御する。
Under the condition shown in FIG. 3, it is necessary to arrange the reaction conditions between the
図4は、部分亜硝酸化リアクタ10の第2の運転方法を実施する前の状態を示す模式図である。図5は、部分亜硝酸化リアクタ10の第2の運転方法を説明するための模式図である。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a state before the second operation method of the
例えば、図3に示された運転方法を継続することにより、合流配管5を通過する部分亜硝酸化水中の亜硝酸化窒素濃度がアンモニア性窒素濃度に対して1.32倍を超えた状態となる。 For example, by continuing the operation method shown in FIG. 3, it is possible to determine that the concentration of nitrite nitrite in the partially nitrite water passing through the confluent pipe 5 exceeds 1.32 times the concentration of ammonia nitrogen. Become.
すなわち、合流配管5を通過する部分亜硝酸化水は、図4に示されるように、部分亜硝酸化リアクタ10に流入するアンモニア性窒素含有排水のアンモニア性窒素濃度をCとし、合流配管5を通過する部分亜硝酸化水の亜硝酸性窒素濃度をcとすると、
合流配管5を通過する部分亜硝酸化水の亜硝酸性窒素濃度c>0.57C
合流配管5を通過する部分亜硝酸化水のアンモニア性窒素濃度C−c<0.43C
となる。部分亜硝酸化リアクタ10の第2の運転方法は、合流配管5を通過する部分亜硝酸化水中の亜硝酸化窒素濃度がアンモニア性窒素濃度の1.32倍よりも大きい場合の、部分亜硝酸化リアクタ10の運転方法である。
That is, as shown in FIG. 4, the partial nitrite water passing through the confluent pipe 5 has the ammonia nitrogen concentration of the ammoniacal nitrogen-containing wastewater flowing into the
Concentration of nitrite nitrogen in partially nitrite water passing through confluent pipe 5 c> 0.57C
Ammoniacal nitrogen concentration C-c <0.43C of partially nitrite water passing through the confluence pipe 5.
Becomes The second operation method of the
図5に示されるように、部分亜硝酸化リアクタ10の第2の運転方法では、亜硝酸化槽1Aへ供給するアンモニア性窒素含有排水の流入量を、亜硝酸化槽1Aから排出される部分亜硝酸化水中のアンモニア性窒素が残留しないように、流入水量可変供給機構4により0.5Qからqへ減少させている。これにより、亜硝酸化槽1Aでは、流入するアンモニア性窒素含有排水中のアンモニア性窒素が全量亜硝酸性窒素に変換される。このため、亜硝酸化槽1Aから排出される部分亜硝酸化水の亜硝酸性窒素濃度は、流入するアンモニア性窒素含有水のアンモニア性窒素濃度Cと等しくなる。その結果、亜硝酸化槽1Aにおける亜硝酸性窒素の生成量は、C*qとなる(「*」は「×」と同義)。ここで、「部分亜硝酸化水中のアンモニア性窒素が残留しない」とは、アンモニア性窒素の検出限界内で検出されないことを意味し、検出されるアンモニア性窒素濃度が15mg/L以下である状態をいう。
As shown in FIG. 5, in the second operation method of the
また、部分亜硝酸化リアクタ10の第2の運転方法では、残りのアンモニア性窒素含有排水を亜硝酸化槽1Bへ流入させている。すなわち、亜硝酸化槽1Bへ供給するアンモニア性窒素含有排水の流入量は、0.5QからQ−qへ増加している。亜硝酸化槽1Bにおける亜硝酸性窒素の生成量は、流動担体2に担持されているアンモニア酸化細菌群の量と活性とにより決定される。このため、亜硝酸性窒素の生成量は、短期間(各種条件によって異なるが、1〜2日程度)では変化しない。したがって、亜硝酸化槽1Bにおける亜硝酸性窒素の生成量は、第2の運転方法を実施する前の状態(すなわち、図4の状態)から変化せず、c*0.5Qである。
Further, in the second operation method of the
ここで、亜硝酸化槽1Aへ流入するアンモニア性窒素含有排水の流量qは、合流配管5を通過する部分亜硝酸化水の亜硝酸性窒素濃度/アンモニア性窒素濃度の比が1.32となるように調節される。流量qの算出方法について、以下に説明する。
Here, the flow rate q of the ammoniacal nitrogen-containing wastewater flowing into the
まず、合流配管5を通過する部分亜硝酸化水における亜硝酸性窒素濃度Aは、(亜硝酸化槽1A及び1Bそれぞれにおける亜硝酸性窒素の生成量)/全流量であるので、以下の式(2)
A=(C*q+c*0.5Q)/Q (2)
により表される。
First, since the nitrite nitrogen concentration A in the partially nitrite water passing through the confluent pipe 5 is (the amount of nitrite nitrogen produced in each of the
A = (C * q + c * 0.5Q) / Q (2)
Represented by
理想的な亜硝酸性窒素濃度/アンモニア性窒素濃度の比である場合、亜硝酸性窒素濃度Aは0.57Cとなる。式(2)に代入することにより、流量qは、以下の式(3)
q=Q×(0.57C−0.5c)/C (3)
q:流量調節後の亜硝酸化槽1Aに流入するアンモニア性窒素含有排水の流量
Q:部分亜硝酸化リアクタ10に流入するアンモニア性窒素含有排水の流量
C:部分亜硝酸化リアクタ10に流入するアンモニア性窒素含有排水のアンモニア性窒素濃度
c:流量調節直前における、亜硝酸化槽1Bから排出される部分亜硝酸化水の亜硝酸性窒素濃度
により算出される。
In the case of an ideal nitrite nitrogen concentration / ammonia nitrogen concentration ratio, the nitrite nitrogen concentration A is 0.57C. By substituting into the equation (2), the flow rate q is given by the following equation (3)
q = Qx (0.57C-0.5c) / C (3)
q: Flow rate of ammoniacal nitrogen-containing wastewater flowing into the
部分亜硝酸化リアクタ10の第2の運転方法では、合流配管5を通過する部分亜硝酸化水中の亜硝酸化窒素濃度がアンモニア性窒素濃度に対して1.32倍を超えた場合、亜硝酸化槽1A及び1B間でのアンモニア性窒素含有排水の流量比を流入水量可変供給機構4により変更する。このとき、流入量を減少させる側の亜硝酸化槽1Aへ流入する流量qを上記式(2)に従って設定することにより、試行錯誤によることなく、アナモックス処理工程に好適な部分亜硝酸化水を得ることができる。また、部分亜硝酸化リアクタ10の第2の運転方法では、アンモニア性窒素含有排水をバイパスさせることなく、全量を亜硝酸化槽1A及び1Bへ供給させている。このため、アンモニア酸化細菌による亜硝酸化反応のために、アンモニア性窒素含有排水に含まれるアルカリ度を最大限利用することができるので、添加するアルカリ薬剤の量を削減することができる。
In the second operating method of the
図6は、部分亜硝酸化リアクタ10の第3の運転方法を説明するための模式図である。例えば、上記第2の運転方法を長期間(1か月程度)継続すると、アンモニア性窒素含有排水の流入量を減少させた亜硝酸化槽1Aに存在するアンモニア酸化細菌群が減少する一方、アンモニア性窒素含有排水の流入量を増加させた亜硝酸化槽1Bに存在するアンモニア酸化細菌群が増加すると考えられる。このため、亜硝酸化槽1Aと亜硝酸化槽1Bとの間で、流動担体2の亜硝酸性窒素生成能力に差が生じる。部分亜硝酸化リアクタ10の第3の運転方法は、このように亜硝酸化槽1Aと亜硝酸化槽1Bとの間で亜硝酸性窒素生成能力に差が生じた場合の対応方法である。
FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a third operating method of the
図6に示されるように、部分亜硝酸化リアクタ10の第3の運転方法では、開閉ゲート6を開放することにより、亜硝酸化槽1Aと亜硝酸化槽1Bとの間で流動担体2を相互に移動させる。その結果、亜硝酸化槽1Aと亜硝酸化槽1Bとの間で、アンモニア酸化細菌群が均一に分布するようになり、亜硝酸性窒素の生成能力が均一化する。
As shown in FIG. 6, in the third operating method of the
なお、開閉ゲート6は、亜硝酸化槽1Aおよび1Bそれぞれに存在する流動担体2が亜硝酸化槽1Aおよび1B間を相互に移動できる構成であればよい。好ましくは、開閉ゲート6は、亜硝酸化槽1A及び1Bそれぞれにおいて、少なくとも1か所、好ましくは2か所設けられている。
The opening / closing gate 6 may be configured so that the
次に、部分亜硝酸化リアクタ10の第2の運転方法において、亜硝酸化槽1Aに流入するアンモニア性窒素含有排水の流量qの下限値について説明する。
Next, in the second operating method of the
上記第3の運転方法にて開閉ゲート6を開放し亜硝酸化槽1A及び1B間で亜硝酸性窒素生成能力が均一化した結果、部分亜硝酸化リアクタ10では、亜硝酸性窒素濃度とアンモニア性窒素濃度との好適な比率を達成できるだけの亜硝酸性窒素生成能力が保障されることが望ましい。亜硝酸化槽1Aへ流入する流量qが極めて小さい場合、亜硝酸化槽1Aでの亜硝酸性窒素生成能力が極めて低くなる。このため、上記第3の運転方法にて開閉ゲート6を開放しても、亜硝酸性窒素濃度とアンモニア性窒素濃度との好適な比率を達成できるだけの亜硝酸性窒素が生成されないおそれがある。
In the third operation method, the opening / closing gate 6 is opened to make the nitrite nitrogen producing capacity uniform between the
それゆえ、流量を減少させる亜硝酸化槽1Aの流量qの下限値は、次の事項を条件として、決定される。流量qの下限値は、上記第3の運転方法にて亜硝酸化槽1A及び1B間で流動担体2の均一化操作を行った後の亜硝酸化速度が、後段のアナモックス反応にて必要とされる亜硝酸性窒素濃度の亜硝酸性窒素を生成可能な値であるということが条件となる。
Therefore, the lower limit value of the flow rate q of the
ここで、上記第2の運転方法での流量調整の結果、流量増加側の亜硝酸化槽1Bにおける亜硝酸化能力が最大値となる一方、流量減少側の亜硝酸化槽1Aにおける亜硝酸性窒素生成能力が最小値となる状態を想定する。ここで、亜硝酸性窒素生成能力とは、流入するアンモニア性窒素含有排水のアンモニア性窒素濃度が律速要因にならない(亜硝酸化槽で処理された部分亜硝酸化水からアンモニア性窒素が検出される状態である)亜硝酸化速度である。すなわち、常にアンモニア性窒素が残留する状態である流量増加側の亜硝酸化槽1Bでは、亜硝酸性窒素生成能力は常に亜硝酸化速度に等しくなる。一方、全量亜硝酸化によりアンモニア性窒素が残留しない処理を前提とする亜硝酸化槽1Aでは、亜硝酸性窒素生成能力は亜硝酸化速度よりも大きい場合がある。亜硝酸性窒素生成能力が最小値となる状態とは、亜硝酸化槽1Aへのアンモニア性窒素流入負荷量と亜硝酸化槽1Aの亜硝酸性窒素生成能力が等しくなり、部分亜硝酸化水にアンモニア性窒素がわずかに検出される程度となった状態である。
Here, as a result of the flow rate adjustment in the second operation method, the nitrous acid capacity in the
また、上記第2の運転方法を実施するためには、流量qの下限値は、上記のように想定した状態から、亜硝酸化槽1A及び1B間にて流動担体2を均一化したとき、均一化された流動担体2による亜硝酸化速度により、後段のアナモックス反応にて必要とされる亜硝酸性窒素濃度以上の亜硝酸性窒素が生成されることを条件として、決定されることが望ましい。また、上記条件は、流量増加側の亜硝酸化槽1Bにおける亜硝酸化能力が最大値となる状態にて流動担体2を均一化して得られる亜硝酸化速度にて亜硝酸化処理すると、常に、後段のアナモックス反応にて亜硝酸性窒素が不足しないことを意味する。
Further, in order to carry out the second operation method, the lower limit value of the flow rate q, when the
以下、図7を参照して、流量qの下限値の決定方法を説明する。図7は、流量qの下限値の決定方法を説明するための模式図であり、第2の運転方法での流量調整の結果、流量増加側の亜硝酸化槽1Bにおける亜硝酸化速度が最大値となる一方、流量減少側の亜硝酸化槽1Aにおける亜硝酸性窒素生成能力が最小値となる状態を示している。
Hereinafter, a method of determining the lower limit value of the flow rate q will be described with reference to FIG. 7. FIG. 7 is a schematic diagram for explaining the method of determining the lower limit value of the flow rate q, and as a result of the flow rate adjustment in the second operating method, the nitrite nitrating rate in the
まず、流量増加側の亜硝酸化槽1Bの亜硝酸化能力の最大値は、流動担体2の保持できるアンモニア酸化細菌群の最大量に依存する。このため、流入するアンモニア性窒素含有排水の流量条件に関わらず、ほぼ一定の値となる。すなわち、亜硝酸化槽1Bにおける亜硝酸性窒素生成速度は、アンモニア性窒素負荷の増加に伴い徐々に上昇する可能性があるが、最終的には一定の値に収束する。当該値は、流動担体2の表面積及び材質、並びに部分亜硝酸化リアクタ10への流動担体2の添加率により上下するが、概ね1〜2kgN/m3−槽・日の範囲となり、槽に固有の値(μi)として定められる。
First, the maximum value of the nitrite nitrating capacity of the
一方、亜硝酸化槽1Aでは、常にアンモニア性窒素が全量亜硝酸化される(完全亜硝酸化されるともいう)。このため、亜硝酸化槽1Aは、該亜硝酸化槽1Aが本来有する亜硝酸性窒素生成能力よりも小さいアンモニア性窒素負荷にて運転されることになる。この結果、亜硝酸化槽1Aの亜硝酸性窒素生成能力は、流入水量可変供給機構4の流量調整によるアンモニア性窒素負荷の減少に応じて、徐々に減少する可能性がある。それゆえ、亜硝酸化槽1A内でアンモニア性窒素の全量亜硝酸化が維持できることを条件とすると、亜硝酸化槽1Aから流出する部分亜硝酸化水に、アンモニア性窒素がわずかに検出されている状態が亜硝酸化能力の最小値が得られている状態となる。
On the other hand, in the
図7を参照すると、亜硝酸化槽1Aでの亜硝酸性窒素生成能力の最小値μdは、亜硝酸化槽1A及び1Bの容量をVとすると、以下の式(4)
μd=q×C/V (4)
により表される。
Referring to FIG. 7, the minimum value μ d of the nitrite nitrogen generation capacity in the
μ d = q × C / V (4)
Represented by
また、亜硝酸化槽1Bの亜硝酸化能力の最大値μiは、一定値である。
Further, the maximum value μ i of the nitrite nitrating ability of the
そして、開閉ゲート6により流動担体2を均一化した後の亜硝酸化槽1A及び1Bにおける亜硝酸化速度μは、亜硝酸化槽1A及び1Bの亜硝酸化能力の算術平均であり、下記式(5)
μ=(μd + μi)/2=(q×C/V+μi )/2 (5)
により表される。
The nitrite rate μ in the
μ = (μ d + μ i ) / 2 = (q × C / V + μ i ) / 2 (5)
Represented by
そして、式(5)により表される亜硝酸化速度μについて、後段のアナモックス反応にて必要とされる亜硝酸性窒素濃度以上の亜硝酸性窒素が生成されるという条件を適用すると、下記式(6)
μ≧0.57Q×C/2V (6)
が成立する。
Then, for the nitrite rate μ represented by the formula (5), if the condition that nitrite nitrogen is generated at a concentration equal to or higher than the nitrite nitrogen concentration required in the subsequent anammox reaction is applied, (6)
μ ≧ 0.57Q × C / 2V (6)
Is established.
式(5)及び(6)から、流量qについて、下記式(7)
q≧0.57Q−V×μi/C (7)
が得られる。式(7)から、流量qの最小値qminは、アンモニア性窒素含有排水の流量Q及びアンモニア性窒素濃度Cと、亜硝酸化槽1A及び1Bの容量V、並びに亜硝酸化槽1Bの亜硝酸化速度の最大値μiから、固有の値として算出することが可能である。
From the equations (5) and (6), the following equation (7) is obtained for the flow rate q.
q ≧ 0.57Q−V × μ i / C (7)
Is obtained. From the equation (7), the minimum value q min of the flow rate q is as follows: the flow rate Q of the ammoniacal nitrogen-containing wastewater and the ammoniacal nitrogen concentration C, the capacity V of the
例えば、部分亜硝酸化リアクタ10に流入するアンモニア性窒素含有排水の、流量Qが200m3/日、アンモニア性窒素濃度Cが1.00kgN/m3、亜硝酸化槽1Bにおける亜硝酸化窒素生成速度の最大値(μi)が1.50kgN/m3−槽・日である場合、式(7)から、
q≧0.57×200−50×1.50÷1=39(m3/日)
という条件が得られ、流量qの下限値qminが39m3/日となる。
For example, the ammoniacal nitrogen-containing wastewater flowing into the
q ≧ 0.57 × 200-50 × 1.50 ÷ 1 = 39 (m 3 / day)
The condition is obtained, and the lower limit value q min of the flow rate q becomes 39 m 3 / day.
したがって、上述の条件下では、亜硝酸化槽1Aで全量亜硝酸化が行われている限り、流量qを39m3/日まで減少させたとしても、上記第3の運転方法により流動担体2を均一化させれば亜硝酸性窒素濃度の不足を招くことはない。一方、上記流量qを39m3/日よりも減少させた場合は、上記第3の運転方法により流動担体2を均一化させても亜硝酸性窒素濃度の不足を招く可能性がある。この状態は、アンモニア酸化細菌が再度増殖するまでに時間を要することになる。
Therefore, under the above-mentioned conditions, as long as the total amount of nitrite is carried out in the
本実施形態に係る処理装置50を用いたアンモニア性窒素含有排水の処理方法では、アナモックス反応に必要な部分亜硝酸化水を得るために、亜硝酸性窒素濃度に応じて、上述した第1〜第3の運転方法を適宜選択する。図8は、本実施形態に係る処理方法の一例を示すフローチャートである。
In the method for treating ammoniacal nitrogen-containing wastewater using the
図8に示される処理方法では、まず、2つの亜硝酸化槽間で均一化した担体で同量の原水(アンモニア性窒素含有排水)を処理する(工程S1)。具体的には、工程S1では、上述した第1の運転方法を実施する。 In the treatment method shown in FIG. 8, first, the same amount of raw water (wastewater containing ammoniacal nitrogen) is treated with a carrier homogenized between two nitrite tanks (step S1). Specifically, in step S1, the above-described first operating method is performed.
そして、工程S1を継続した結果、2槽合流後の部分亜硝酸化水における亜硝酸性窒素濃度が過剰となる(アンモニア性窒素濃度の1.32倍よりも大きくなる)場合、工程S2にて、2つの亜硝酸化槽間において流入する原水の流量に差を設ける。具体的には、工程S2では、上述した第2の運転方法を実施する。 Then, as a result of continuing step S1, if the nitrite nitrogen concentration in the partially nitrated water after the two tanks merge is excessive (becomes greater than 1.32 times the ammoniacal nitrogen concentration), in step S2. There is a difference in the flow rate of raw water flowing between the two nitrite tanks. Specifically, in step S2, the second operating method described above is performed.
そして、工程S2を継続した結果、2槽間で亜硝酸性窒素生成能力の差が大きくなり、槽合流後の部分亜硝酸化水における亜硝酸性窒素濃度が不足する(アンモニア性窒素濃度の1.32倍以下となる)場合、次の2つの処理の何れかを実施する。1つ目の処理は、開閉ゲートを開いて流動担体を均一化した(すなわち、上述した第3の運転方法を実施した)後、工程S1を実施する処理である。2つ目の処理は、工程S3を実施する処理である。工程S3では、流量減少側の亜硝酸化槽内で完全亜硝酸化される範囲で、2槽間の流量差を小さくする。より具体的には、工程S3では、上述した第2の運転方法において、亜硝酸化槽1Aにてアンモニア性窒素全量が亜硝酸化される範囲内で、流入水量可変供給機構4により、流量減少側の亜硝酸化槽1Aへ流入するアンモニア性窒素含有排水の流量qと、流量増加側の亜硝酸化槽1Bへ流入するアンモニア性窒素含有排水の流量Q−qとの差を小さくする。
Then, as a result of continuing the step S2, the difference in the nitrite nitrogen producing capacity between the two tanks becomes large, and the nitrite nitrogen concentration in the partially nitriding water after joining the tanks becomes insufficient (ammonia nitrogen concentration of 1 .32 times or less), one of the following two processes is performed. The first process is a process in which the opening / closing gate is opened to make the fluidized carrier uniform (that is, the above-described third operation method is performed), and then step S1 is performed. The second process is a process of performing step S3. In step S3, the flow rate difference between the two tanks is reduced within the range where the nitrite tank on the flow rate reduction side is completely nitrided. More specifically, in step S3, in the second operation method described above, the flow rate is reduced by the inflow water amount variable supply mechanism 4 within a range in which the total amount of ammonia nitrogen is nitrite in the
また、工程S2を継続した結果、槽合流後の部分亜硝酸化水における亜硝酸性窒素濃度が過剰となる場合、工程S4を実施する。工程S4では、2槽間の流量差を大きくする(流量減少側の槽への流量qが下限値qminよりも小さくならない範囲で)。より具体的には、工程S4では、上述した第2の運転方法において、亜硝酸化槽1Aに流入するアンモニア性窒素含有排水の流量qが下限値qminよりも小さくならない範囲で、流入水量可変供給機構4により、流量減少側の亜硝酸化槽1Aへ流入するアンモニア性窒素含有排水の流量qと、流量増加側の亜硝酸化槽1Bへ流入するアンモニア性窒素含有排水の流量Q−qとの差を大きくする。
Moreover, as a result of continuing the step S2, when the nitrite nitrogen concentration in the partially nitriding water after the tank confluence becomes excessive, the step S4 is performed. In step S4, the flow rate difference between the two tanks is increased (within a range in which the flow rate q to the tank on the flow reduction side does not become smaller than the lower limit value q min ). More specifically, in step S4, in the second operation method described above, the inflow water amount is variable within a range in which the flow rate q of the ammoniacal nitrogen-containing wastewater flowing into the
工程S3を継続した結果、槽合流後の部分亜硝酸化水における亜硝酸性窒素濃度が不足する場合、再度、工程S3を実施する。また、工程S3を継続した結果、槽合流後の部分亜硝酸化水における亜硝酸性窒素濃度が過剰となる場合、工程S4を実施する。 As a result of continuing step S3, if the nitrite nitrogen concentration in the partially nitrite water after the tank confluence is insufficient, step S3 is performed again. Further, as a result of continuing step S3, if the nitrite nitrogen concentration in the partially nitriding water after the tank confluence becomes excessive, step S4 is performed.
また、工程S4を継続した結果、2槽間で亜硝酸性窒素生成能力の差が大きくなり、槽合流後の部分亜硝酸化水における亜硝酸性窒素濃度が不足する場合、工程S3を実施するか、あるいは、開閉ゲートを開いて流動担体を均一化した(すなわち、上述した第3の運転方法を実施した)後、工程S1を実施する。また、工程S4を継続した結果、槽合流後の部分亜硝酸化水における亜硝酸性窒素濃度が過剰となる場合、再度、工程S4を実施する。 Further, as a result of continuing step S4, when the difference in the nitrite nitrogen generation capacity between the two tanks becomes large and the nitrite nitrogen concentration in the partially nitriding water after the tank merges is insufficient, step S3 is performed. Alternatively, the opening / closing gate is opened to homogenize the fluidized carrier (that is, the third operation method described above is performed), and then step S1 is performed. Further, as a result of continuing step S4, when the nitrite nitrogen concentration in the partially nitriding water after the tank confluence becomes excessive, step S4 is performed again.
〔シミュレーションによる比較〕
以下のシミュレーション1及びシミュレーション2により、本実施形態に係る処理方法と従来の処理方法とを比較した。
[Comparison by simulation]
The following
<シミュレーション1:バイパスを利用する方法との比較>
シミュレーション1では、本実施形態に係る処理方法と、バイパスを利用した処理方法(例えば、図9に示される処理方法)との間で、必要とされるアルカリ薬剤の投入量を比較した。
<Simulation 1: Comparison with the method using bypass>
In the
本シミュレーションでは、供給されるアンモニア性窒素含有排水の総量(Q)を200m3/日、当該アンモニア性窒素含有排水のアンモニア性窒素濃度(C)を1000mgN/L、アルカリ度を3000mg/Lとする。この場合、部分亜硝酸化リアクタに流入するアンモニア性窒素の負荷量は200kgN/日、アルカリ度の負荷量は600kgCaCO3/日となる。合流後の部分亜硝酸化水における亜硝酸性窒素濃度は、アンモニア性窒素濃度の1.32倍とする。すなわち、亜硝酸性窒素生成量は114kgN/日とする。 In this simulation, the total amount (Q) of the ammoniacal nitrogen-containing wastewater supplied is 200 m 3 / day, the ammoniacal nitrogen concentration (C) of the ammoniacal nitrogen-containing wastewater is 1000 mgN / L, and the alkalinity is 3000 mg / L. . In this case, the load of ammonia nitrogen flowing into the partial nitrite reactor is 200 kgN / day, and the load of alkalinity is 600 kgCaCO 3 / day. The nitrite nitrogen concentration in the partially nitrided water after the confluence is 1.32 times the ammonia nitrogen concentration. That is, the amount of nitrite nitrogen produced is 114 kgN / day.
[本実施形態に係る処理方法の場合]
以下、再び図3に基づいて、本シミュレーションについて説明する。本シミュレーションにおいて、亜硝酸化槽1A及び1Bへのアンモニア性窒素含有排水の流入量は、0.5Q=100m3/日・槽ずつとする。亜硝酸化槽1A及び1Bの容量(V)を50m3とすると、上述の亜硝酸性窒素生成量を達成するために必要な亜硝酸性窒素生成速度は、亜硝酸化槽1A及び1B共に1.14kgN/m3・日である(亜硝酸性窒素生成速度の単位におけるm3は、亜硝酸化槽の容量1m3あたりを表している)。この亜硝酸性窒素生成速度であれば、亜硝酸化槽1A及び1Bからは、それぞれ50×1.14=57kgN/日、合計114kgN/日の亜硝酸性窒素が生成されることになる。
[In the case of the processing method according to this embodiment]
The simulation will be described below again with reference to FIG. In this simulation, the inflow amount of the ammoniacal nitrogen-containing wastewater into the
ここで、本シミュレーションでは、亜硝酸性窒素の生成に消費されるアルカリ度を亜硝酸性窒素量×7.14としている。それゆえ、814kg/日のアルカリ度が亜硝酸性窒素の生成に消費される。このうち600kg/日は、亜硝酸化槽1A又は1Bに流入するアンモニア性窒素含有排水に含まれているため、214kg/日のアルカリ度をアルカリ薬剤の投入によって補う必要がある。
Here, in this simulation, the alkalinity consumed for the production of nitrite nitrogen is defined as the amount of nitrite nitrogen × 7.14. Therefore, 814 kg / day of alkalinity is consumed in the production of nitrite nitrogen. Of this, 600 kg / day is contained in the ammoniacal nitrogen-containing wastewater flowing into the
[バイパスを利用する方法の場合]
例えば、図9に示されるシステムにおいて、亜硝酸化槽116の容量をV=100m3とする。また、亜硝酸化槽116における亜硝酸化速度は、本実施形態に係る処理方法と同じ1.14kgN/m3・日とする。この条件において、亜硝酸化槽116へのアンモニア性窒素含有排水流入量を114m3/日、原水バイパス水路へのアンモニア性窒素含有排水量を86m3/日とすれば、上述の亜硝酸性窒素生成量を達成できる。この時、亜硝酸化槽へは114kgN/日のアンモニア性窒素が流入し、一方、上記亜硝酸化槽の亜硝酸性窒素生成能力は1.14×100=114kgN/日であるので、理想的な亜硝酸性窒素生成量114kgN/日が達成されうる。
[Bypass method]
For example, in the system shown in FIG. 9, the capacity of the
この場合、アンモニア性窒素含有排水に含まれるアルカリ度として利用できる量は、亜硝酸化槽116へ流入するアンモニア性窒素含有排水に含まれる342kg/日にとどまるため、472kg/日のアルカリ度をアルカリ薬剤の投入で補う必要がある。
In this case, the amount that can be used as the alkalinity contained in the ammoniacal nitrogen-containing wastewater is 342 kg / day contained in the ammoniacal nitrogen-containing wastewater flowing into the
したがって、本実施形態に係る処理方法によれば、バイパスを利用する方法と比較して2分の1以上アルカリ薬剤の投入量を削減できる。 Therefore, according to the processing method of the present embodiment, it is possible to reduce the amount of the alkaline chemical input to be half or more as compared with the method using the bypass.
<シミュレーション2:亜硝酸化槽が1槽である方法との比較>
シミュレーション2では、本実施形態に係る処理方法と、亜硝酸化槽が1槽である従来の方法(例えば、図10に示される処理方法)との間で、亜硝酸が過剰である状態からの回復過程を比較した。
<Simulation 2: Comparison with the method with one nitrite tank>
In the
本シミュレーションでは、供給されるアンモニア性窒素含有排水(Q)の総量を200m3/日、当該アンモニア性窒素含有排水のアンモニア性窒素濃度(C)を1000mgN/L、アルカリ度を3000mg/Lとする。この場合、アンモニア性窒素の総量は200kgN/日、アルカリ度の総量は600kg/日となる。合流後の部分亜硝酸化水において、理想的な亜硝酸性窒素濃度はアンモニア性窒素濃度の1.32倍とする。すなわち、理想的な亜硝酸性窒素生成量は114kgN/日とする。 In this simulation, the total amount of the ammoniacal nitrogen-containing wastewater (Q) supplied is 200 m 3 / day, the ammoniacal nitrogen concentration (C) of the ammoniacal nitrogen-containing wastewater is 1000 mgN / L, and the alkalinity is 3000 mg / L. . In this case, the total amount of ammoniacal nitrogen is 200 kgN / day, and the total amount of alkalinity is 600 kg / day. The ideal nitrite nitrogen concentration in the partially nitrided water after joining is 1.32 times the ammonia nitrogen concentration. That is, the ideal amount of nitrite nitrogen produced is 114 kgN / day.
本シミュレーションでは、当初の亜硝酸化速度を1.30kgN/m3・日とする。この場合、理想的な114kgN/日よりも多い、130kgN/日の亜硝酸性窒素が生成されていることになる。 In this simulation, the initial nitrite rate is 1.30 kgN / m 3 · day. In this case, 130 kgN / day of nitrite nitrogen, which is more than the ideal 114 kgN / day, is generated.
[本実施形態に係る処理方法の場合]
以下、図5を再び参照して、本シミュレーションを説明する。亜硝酸化槽1A及び1Bの容量(V)を50m3とする。そして、亜硝酸化槽1A(流量減少側)へ流入させるアンモニア性窒素含有排水の流量qを49m3/日、亜硝酸化槽1B(流量増加側)へ流入させるアンモニア性窒素含有排水の流量を151m3/日に調整する。すると、亜硝酸化槽1Aからは49kgN/日、亜硝酸化槽1Bからは65kgN/日の亜硝酸性窒素が生成されることになり、理想的な亜硝酸性窒素生成量である114kgN/日が達成される。
[In the case of the processing method according to this embodiment]
The simulation will be described below with reference to FIG. 5 again. The volume (V) of the
この場合、アンモニア性窒素含有排水に含まれるアルカリ度600kg/日の全てを亜硝酸化工程に利用できるため、214kg/日のアルカリ度をアルカリ薬剤の投入によって補う必要がある。 In this case, since the alkalinity of 600 kg / day contained in the ammoniacal nitrogen-containing wastewater can be utilized for the nitrite nitration step, it is necessary to supplement the alkalinity of 214 kg / day by introducing an alkaline chemical.
[亜硝酸化槽が1槽である方法の場合]
亜硝酸化槽が1槽のみの場合、アンモニア性窒素含有排水の全量を亜硝酸化槽へ導入し続けながら、亜硝酸性窒素濃度を好適な状態へ戻すことは困難である。最も単純な手段の1つに、アンモニア性窒素含有排水の一部をバイパスさせる手段がある。この場合、亜硝酸化槽へは114m3/日、バイパスへは86m3/日のアンモニア性窒素含有排水を流入させると、理想的な亜硝酸性窒素生成量が達成される。この時、亜硝酸化槽へは114kgN/日のアンモニア性窒素が流入し、一方上記亜硝酸化槽の亜硝酸性窒素生成能力は1.30×100=130kgN/日であるので、全量亜硝酸化が行われ、全てのアンモニア性窒素が亜硝酸性窒素に変換されている。
[In the case of the method in which there is one nitrite tank]
When there is only one nitrite tank, it is difficult to return the nitrite nitrogen concentration to a suitable state while continuing to introduce the entire amount of the ammoniacal nitrogen-containing wastewater into the nitrite tank. One of the simplest means is to bypass a part of the ammoniacal nitrogen-containing wastewater. In this case, when an ammoniacal nitrogen-containing wastewater of 114 m 3 / day is flowed into the nitrite tank and 86 m 3 / day of water is flowed into the bypass, an ideal nitrite nitrogen generation amount is achieved. At this time, 114 kgN / day of ammonium nitrogen flows into the nitrite tank, while the nitrite nitrogen producing capacity of the nitrite tank is 1.30 × 100 = 130 kgN / day, so the total amount of nitrite is Is converted to convert all ammoniacal nitrogen to nitrite nitrogen.
この場合、アンモニア性窒素含有排水に含まれるアルカリ度のうち、亜硝酸化槽へ流入する342kg/日しか亜硝酸化工程には利用できないので、472kg/日のアルカリ度をアルカリ薬剤で補わねばならない。 In this case, of the alkalinity contained in the ammoniacal nitrogen-containing wastewater, only 342 kg / day flowing into the nitrite tank can be used for the nitrite nitration step, so the alkalinity must be supplemented with 472 kg / day of alkalinity. .
このように、本実施形態に係る処理方法は、アンモニア性窒素含有排水に含まれるアルカリ度を最大限に活用しながら、理想的な亜硝酸性窒素生成量を達成しうる。 As described above, the treatment method according to the present embodiment can achieve an ideal nitrite nitrogen generation amount while maximizing the alkalinity contained in the ammoniacal nitrogen-containing wastewater.
なお、本実施形態では、部分亜硝酸化リアクタ10が2つの亜硝酸化槽1A及び1Bを備えた構成について説明した。しかし、亜硝酸化槽は、複数並列して配置していればよく、亜硝酸化槽の個数は特に限定されない。
In addition, in this embodiment, the structure in which the
なお、部分亜硝酸化リアクタ10では亜硝酸化槽1A及び1B間の流動担体2の移動に切替部として、常に位置が固定されている開閉ゲート6が用いられていた。しかし、本実施形態における部分亜硝酸化リアクタ10の切替部の構成は、亜硝酸化槽間の連通と遮蔽とを切り替える機能を有していれば、特に限定されない。例えば、切替部を、亜硝酸化槽を任意の比率で(または、あらかじめ設定された比率で)分割できる、取り外し可能な仕切りとすることもできる。この場合、上記仕切りを取り外し、亜硝酸化槽1A及び1Bを分割されていない単一の亜硝酸化槽とすることにより、開閉ゲート6の開放と同様の効果が得られる。また、上記仕切を備えた構成においては、流量比ではなく、槽容量を任意に変えることで、分割された各亜硝酸化槽へのアンモニア性窒素負荷量を調整できるため、流動担体以外に固定担体をも好適に用いることができる。
In the
また、流入水量可変供給機構4は、合流配管5により合流された部分亜硝酸化水の亜硝酸性窒素濃度がアンモニア性窒素濃度の1.32倍になるように、亜硝酸化槽1A及び1B間で、アンモニア性窒素含有排水の流量を変えて供給するものであった。すなわち、亜硝酸性窒素濃度/アンモニア性窒素濃度の比率をアナモックス反応に最適な1.32としていた。しかし、亜硝酸性窒素濃度/アンモニア性窒素濃度の比率は、1.32に限定されず、アンモニア性窒素含有排水の処理技術に応じて適宜、所定の比率に設定可能である。
Further, the variable inflow water supply mechanism 4 adjusts the
〔実施例:亜硝酸濃度の調整〕
散気装置(エアストーン)及びpHコントローラーを備えた5Lの水槽を2槽用意した。また、pH制御のためのアルカリ薬剤として苛性ソーダを使用した。両水槽に、流動担体(繊維から製造)に活性汚泥(汚泥再生処理センターから採取)を吸収させたものを、みかけ体積で1.5Lずつ投入した。これらを2槽に並列された亜硝酸化槽とした。
[Example: Adjustment of nitrite concentration]
Two 5 L water tanks equipped with an air diffuser (air stone) and a pH controller were prepared. In addition, caustic soda was used as an alkaline chemical for pH control. A fluid carrier (manufactured from fibers) in which activated sludge (collected from a sludge regeneration treatment center) was absorbed was charged into both water tanks by an apparent volume of 1.5 L each. These were made into the nitrite tank paralleled to two tanks.
塩化アンモニウム、重炭酸カリウム、及び微量金属を水道水に溶解させ、アンモニア性窒素濃度を1000mgN/L、アルカリ度を3000mg/Lとした液体を、アンモニア性窒素含有排水として調製した。上記アンモニア性窒素含有排水を、各亜硝酸化槽へ常に同量ずつ供給し、かつ、槽内のpHを7.9±0.1の範囲で制御した。 Ammonium chloride, potassium bicarbonate, and trace metals were dissolved in tap water, and a liquid having an ammoniacal nitrogen concentration of 1000 mgN / L and an alkalinity of 3000 mg / L was prepared as ammoniacal nitrogen-containing wastewater. The same amount of the ammonia-containing nitrogen-containing wastewater was constantly supplied to each nitrite tank, and the pH in the tank was controlled within the range of 7.9 ± 0.1.
2ヶ月間の馴致期間中、供給するアンモニア性窒素含有排水量を徐々に増加させ、最終的に供給するアンモニア性窒素含有排水量を6L/日・槽、水理学的滞留時間を20時間、供給窒素負荷を1.2gN/L・槽とした。この時点における、上記各亜硝酸化槽での亜硝酸化処理後の部分亜硝酸化水の水質は差が小さく、アンモニア性窒素濃度は290〜300mgN/L、亜硝酸性窒素濃度は690〜700mgN/L、硝酸性窒素濃度は10mgN/Lであった。
During the acclimatization period of 2 months, gradually increase the amount of ammonia nitrogen-containing wastewater supplied, and finally supply the amount of ammonia nitrogen-containing wastewater 6 L / day / tank,
上記部分亜硝酸化水の水質は、アナモックス反応にとっては亜硝酸性窒素が過剰となっている。このため、流量を減少させる槽の流量qを、式(3)に各値を代入した以下の式(8)に従って求めた。 Regarding the water quality of the partially nitrite water, nitrite nitrogen is excessive for the anammox reaction. Therefore, the flow rate q of the tank for reducing the flow rate was obtained according to the following equation (8) in which each value was substituted into equation (3).
q=12×(0.57×1000−0.5×700)/1000=2.64(L/日) 式(8)
流量を減少させる亜硝酸化槽への供給アンモニア性窒素含有排水量を式(8)で得られた2.64L/日とし、流量を増加させる亜硝酸化槽への供給アンモニア性窒素含有排水量を12−2.64=9.36L/日として各亜硝酸化槽を稼働させ、得られた結果を表1に示す。
q = 12 * (0.57 * 1000-0.5 * 700) /1000=2.64 (L / day) Formula (8)
The amount of the ammoniacal nitrogen-containing wastewater supplied to the nitrite tank for decreasing the flow rate is set to 2.64 L / day obtained by the formula (8), and the amount of the ammoniacal nitrogen-containing wastewater supplied to the nitrite tank for increasing the flow rate is set to 12 Each nitrite tank was operated at -2.64 = 9.36 L / day, and the obtained results are shown in Table 1.
表1に示された通り、合流後の部分亜硝酸化水における亜硝酸性窒素濃度は、アンモニア性窒素濃度の1.28倍となり、アナモックス反応に対して理想的な1.32倍に近づけることができた。 As shown in Table 1, the nitrite nitrogen concentration in the partially nitrite water after merging is 1.28 times the ammonia nitrogen concentration, and should be close to the ideal 1.32 times for the anammox reaction. I was able to.
以上のように、本発明の処理装置及び処理方法によれば、特に亜硝酸性窒素が過剰に生成されている場合における、理想的な亜硝酸性窒素生成量への調整が容易である。加えて、アンモニア性窒素含有排水の全量が部分亜硝酸化リアクタ10へ流入し、アンモニア性窒素含有排水中に含まれるアルカリ度を最大限利用できるため、アルカリ薬剤の投入量が削減される。
As described above, according to the treatment apparatus and the treatment method of the present invention, it is easy to adjust to an ideal nitrite nitrogen generation amount, particularly when nitrite nitrogen is excessively produced. In addition, the total amount of the ammoniacal nitrogen-containing wastewater flows into the
本発明は、高濃度のアンモニア性窒素を含有する排水の処理に利用できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for treating wastewater containing a high concentration of ammonia nitrogen.
1A、1B 亜硝酸化槽
2 流動担体
3 散気装置
4 流入水量可変供給機構
5 合流配管(合流設備)
6 開閉ゲート(切替部)
7 担体流出防止機構
8 アルカリ薬剤供給設備
9 槽内水質検知部
10 部分亜硝酸化リアクタ
20 アナモックスリアクタ
50 処理装置
1A,
6 Open / close gate (switching part)
7 Carrier
Claims (6)
上記部分亜硝酸化リアクタは、
互いに並列して配置された複数の亜硝酸化槽と、
上記複数の亜硝酸化槽それぞれから流出した部分亜硝酸化水を合流させる合流設備と、
上記合流設備により合流された部分亜硝酸化水の亜硝酸性窒素濃度がアンモニア性窒素濃度の所定倍になるように、上記複数の亜硝酸化槽間で、アンモニア性窒素含有排水の流量を変えて供給するための流入水量可変供給機構と、
を備え、
上記複数の亜硝酸化槽それぞれは、アンモニア酸化細菌群を担持している流動担体を備え、
上記複数の亜硝酸化槽間での上記流動担体の移動及び分離を切り替える切替部を備えたことを特徴とする処理装置。 A treatment device comprising a partial nitrite reactor for performing a partial nitrite treatment of ammoniacal nitrogen-containing wastewater,
The partial nitrite reactor is
A plurality of nitrite tanks arranged in parallel with each other,
A confluence facility that joins the partial nitrite water that has flowed out of each of the plurality of nitrite tanks,
The flow rate of the ammoniacal nitrogen-containing wastewater is changed between the plurality of nitrite tanks so that the nitrite nitrogen concentration of the partial nitrite water joined by the merging facility becomes a predetermined multiple of the ammonia nitrogen concentration. Inflow water amount variable supply mechanism for supplying
Equipped with
Each of the plurality of nitrite tanks comprises a fluid carrier carrying a group of ammonia-oxidizing bacteria,
A processing apparatus comprising a switching unit that switches between movement and separation of the fluidized carrier between the plurality of nitrite tanks .
上記合流設備により合流された部分亜硝酸化水における亜硝酸性窒素濃度がアンモニア性窒素濃度の所定倍よりも大きくなったとき、上記流入水量可変供給機構により、
上記複数の亜硝酸化槽のうち1つの第1の亜硝酸化槽に対して、当該第1の亜硝酸化槽から流出する部分亜硝酸化水のアンモニア性窒素が残留しないように、アンモニア性窒素含有排水を供給する一方、
上記第1の亜硝酸化槽以外の第2の亜硝酸化槽に対して、残りのアンモニア性窒素含有排水を供給し、
上記複数の亜硝酸化槽それぞれでは、アンモニア酸化細菌群を担持している流動担体により部分亜硝酸化処理をしており、上記処理装置は、上記複数の亜硝酸化槽間での上記流動担体の移動及び分離を切り替える切替部を備え、
上記複数の亜硝酸化槽間で亜硝酸性窒素生成能力に差が生じたときに、上記切替部を開放することにより、上記複数の亜硝酸化槽間で上記流動担体を均質化し、上記複数の亜硝酸化槽それぞれの亜硝酸性窒素生成能力を平均化することを特徴とするアンモニア性窒素含有排水の処理方法。 A method for treating ammoniacal nitrogen-containing wastewater using the treatment apparatus according to any one of claims 1 to 4 ,
When the nitrite nitrogen concentration in the partially nitrated water joined by the joining facility becomes larger than a predetermined multiple of the ammonia nitrogen concentration, the inflow water amount variable supply mechanism,
To one of the plurality of nitrite tanks, which is the first nitrite tank, is used ammonia ammonia so that the ammoniacal nitrogen of the partial nitrite water flowing out from the first nitrite tank does not remain. While supplying nitrogen-containing wastewater,
The remaining ammoniacal nitrogen-containing wastewater is supplied to the second nitrite tank other than the first nitrite tank ,
In each of the plurality of nitrite tanks, partial nitrite treatment is carried out by a fluid carrier carrying a group of ammonia-oxidizing bacteria, and the treatment device is the fluid carrier between the plurality of nitrite tanks. Equipped with a switching unit that switches between moving and separating
When there is a difference in nitrite nitrogen producing capacity between the plurality of nitrite tanks, the switching unit is opened to homogenize the fluid carrier between the plurality of nitrite tanks, A method for treating wastewater containing ammoniacal nitrogen, which comprises averaging the nitrite nitrogen producing capacities of the respective nitrite tanks .
上記複数の亜硝酸化槽それぞれに対し、流入量が全て等しくなるようにアンモニア性窒素含有排水を供給することを特徴とする請求項5に記載のアンモニア性窒素含有排水の処理方法。 When the nitrite nitrogen concentration in the partially nitriding water joined by the joining facility becomes a predetermined multiple or less of the ammonia nitrogen concentration, by the inflow water amount variable supply mechanism,
The method for treating ammoniacal nitrogen-containing wastewater according to claim 5 , wherein the ammoniacal nitrogen-containing wastewater is supplied to each of the plurality of nitrite tanks so that the inflow amounts thereof are all equal.
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