JP6894278B2 - 廃水処理方法 - Google Patents
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上記本発明にかかる液体分析計によれば、溶解性蒸発残留物および/またはカリウムイオン濃度が高い廃水に対しても、共存イオンおよび/またはカリウムイオンの影響を受けずにアンモニア濃度を正確に測定することができることを実験によって確認した。このため、硝化槽に対する酸素含有気体の供給量を硝化槽のNH4濃度に応じて正確に制御することが可能になる。
そして、硝化槽のNH4濃度に応じて酸素含有気体の供給量を制御することで、従来のように硝化槽のDO値を高める必要が無くなる。即ち、硝化槽のDO値を1mg/L以下と、従来よりも低く保つことが可能となり、硝化槽において安定した硝化反応の進行が図れ、また硝化槽での硝化脱窒同時進行が生じ、窒素除去濃度低減効果を高めることが可能となる。
硝化槽のNH4濃度に応じて酸素含有気体の供給量を制御することで、従来のように硝化槽のDO値を高める必要が無くなる。即ち、硝化槽のDO値を従来よりも低く保つことが可能となり、硝化槽において安定した硝化反応の進行が図れ、また硝化槽での硝化脱窒同時進行が生じ、窒素除去濃度低減効果を高めることが可能となる。
本発明において処理の対象となる被処理水(分析対象液)は、溶解性蒸発残留物および/またはカリウムイオン濃度が高い被処理水であり、具体的には、最終処分場浸出水処理施設、し尿処理施設、産業廃水処理施設等に排出される廃水が挙げられる。本発明においては、し尿や浄化槽汚泥を含む汚水を処理することを「し尿処理」と称し、従来からのし尿処理場や汚泥再生処理センター(し尿・浄化槽汚泥の他に生ごみ等有機性廃棄物を対象)での処理を意味する。また、し尿処理場や汚泥再生処理センターで処理対象となるし尿や浄化槽汚泥を含む汚水を「し尿等」とも称する。
E:アンモニウムイオン電極S1の応答膜S11の膜電位(mV)
EOIon:アンモニウムイオン電極S1の標準電極電位(mV)
R:気体定数
F:ファラデー定数
T:絶対温度(K)
aN, Sample:分析対象液L中のNH4 +のイオン活量(moL/L)
aN, Ion:アンモニウムイオン電極S1の内部液S13中のNH4 +のイオン活量(moL/L)
aCl, Ref:基準電極S3の内部液S33中のCl−のイオン活量(moL/L)
aCl, Ion:アンモニウムイオン電極S1の内部液S13中のCl−のイオン活量(moL/L)
図6は標準脱窒素処理方式による処理フローの一例を示す図である。同図に示すように、この標準脱窒素処理方式による処理フローは、脱窒素槽210と、硝化槽220と、二次脱窒素槽230と、再曝気槽240と、沈殿池250とを設置して、この順番に処理を行う構成となっている。
高負荷脱窒素処理方式や膜分離高負荷脱窒素処理方式の高負荷処理方式では、前処理したし尿等を無希釈のまま高容積負荷の硝化脱窒素設備で処理し、固液分離後の分離水を凝集沈殿処理等の高度処理を経た後、放流する方式である。高負荷処理方式では、高容積負荷運転を可能とするため、MLSSを8,000〜20,000mg/Lに維持する必要がある。この高MLSSの活性汚泥の固液分離方式としては、高負荷脱窒素処理方式では、遠心濃縮機等の機械分離方式の採用が一般的であり、膜分離高負荷脱窒素処理方式では、精密ろ過膜(MF膜)や限外ろ過膜(UF膜)による膜分離方式が採用される。
浄化槽汚泥の混入比率の高い脱窒素処理方式や前脱水+標準脱窒素処理方式では、生物学的硝化脱窒素処理の前に前処理後のし尿等の濃縮や脱水の固液分離処理を行い、固形物の除去を行う。これにより、生物処理への流入水の性状が安定し、生物学的硝化脱窒処理の負荷が軽減できる。また、余剰汚泥を前処理後のし尿等とともに脱水する方式の場合、汚泥脱水設備を一元化できる。
前処理後のし尿等を前記図7に示す膜分離高負荷脱窒素処理方式で処理した際のNH4センサー測定値について検討した。
事前検討1と同様に、前処理後のし尿等を前記図7に示す膜分離高負荷脱窒素処理方式で処理した際の、溶解性残留物濃度およびK+濃度の高い廃水でのNH4センサー100の適用について検討した。即ち、下記するA処理場、B処理場、C処理場において、硝化槽270のNH4センサー100により、NH4-Nを測定し、別途実施した水質分析結果と比較した。
A処理場:事前検討1と同じし尿処理施設、硝化槽270の溶解性蒸発残留物濃度は2,000〜4,000mg/L、カリウムイオン濃度は150〜350mg/L
B処理場:し尿処理施設、硝化槽の溶解性蒸発残留物濃度は3,000〜6,000mg/L、カリウムイオン濃度は300〜450mg/L
C処理場:最終処分場浸出水処理施設、硝化槽の溶解性蒸発残留物濃度は10,000〜20,000mg/L、カリウムイオン濃度は10〜40mg/L
前処理後のし尿および浄化槽汚泥を、前記図6に示す標準脱窒素処理方式で処理した。NH4-N濃度の測定は、前記図1〜図5に示すNH4センサー100を用いた。被処理水(対象水)の主な水質(平均値)はNH4-N:500mg/L、BOD:2,000mg/Lであった。また流入水量は60m3/d、希釈水量は140m3/d、硝化液循環量は300m3/d、返送汚泥量は200m3/dとした。硝化槽220のMLSSを6,000mg/L、硝化槽水温を29〜31℃に設定した。そして、硝化槽220のNH4センサー100で硝化槽220のNH4-Nを1mg/Lとなるように硝化槽220への空気量を制御した。
硝化槽NH4-N濃度による空気量制御(本願発明)と硝化槽DO濃度による空気量制御(従来法)での比較を行った。
図7に示す方式(膜分離高負荷脱窒素処理方式・高負荷脱窒素処理方式)のように、NH4センサー100を設置した硝化槽270の後段に二次硝化槽290および二次脱窒素槽300を備えたフローでは、硝化槽270のNH4-N設定値を高めても、硝化槽出口で残留しているNH4-Nが後段の二次硝化槽290および二次脱窒素槽300で除去されるため放流水水質に与える影響が小さい。
前処理後のし尿等を、図7に示す膜分離高負荷脱窒素処理方式で処理するA処理場で、下記するケース1,2の条件で運転した。対象水の主な水質(平均値)はNH4-N:1,000mg/L、BOD:4,000mg/Lであった。流入水量は36m3/d、硝化液循環量は720m3/dとした。硝化槽270のMLSSは12,000mg/L、硝化槽水温は35℃とした。硝化槽270のNH4センサー100で硝化槽270のNH4-Nが1mg/Lとなるように硝化槽270への空気量を制御したところ、硝化槽270のDO値は約1.5mg/Lであった。
図17に示すように、硝化槽270のNH4-N設定値は1mg/Lで変更せず、生物反応槽に流入するし尿等の流量を期間(1):36m3/d、期間(2)33m3/d、期間(3)32m3/dで段階的に下げることで、硝化槽270のDO値を1mg/L以下に維持する運転を行った。硝化液循環量は生物反応槽に流入するし尿等の流量の20倍とした。硝化槽270のDO値は期間(1)で約1.5mg/L、期間(2)で1.1〜1.3mg/L、期間(3)で0.7〜1.0mg/Lであり、期間(3)で硝化槽のDO値を1mg/L以下に維持することができた。期間(3)では硝化槽270での硝化と脱窒素の同時進行によるNH4-N+NOX-Nの低減効果が期待できる。
図18に示すように、生物反応槽に流入するし尿等の流量は変更せず、硝化槽270のNH4-N設定値を、期間(4):1mg/L、期間(5)1.5mg/L、期間(6)2mg/Lで段階的に上げることで、硝化槽270のDO値を1mg/L以下に維持する運転を行った。硝化槽270のDO値は期間(4)で約1.5mg/L、期間(5)で1.1〜1.4mg/L、期間(6)で0.7〜1.0mg/Lであり、期間(6)で硝化槽のDO値を1mg/L以下に維持することができた。期間(6)では硝化槽270での硝化と脱窒素の同時進行によるNH4-N+NOX-Nの低減効果が期待できる。
標準脱窒素処理方式での、硝化槽DO濃度による空気量制御(従来法)、硝化槽NH4-N濃度による空気量制御(本願発明、図6参照)、および硝化槽をDO濃度により機能上、「硝化脱窒同時進行ゾーン」と「硝化ゾーン」とに分割する空気量制御手法(本願発明、図20参照)とでの比較を行った。
前脱水+標準脱窒素処理方式での、硝化槽DO濃度による空気量制御(従来法)、硝化槽NH4-N濃度による空気量制御(本願発明、図8参照)、および硝化槽をDO濃度により機能上、「硝化脱窒同時進行ゾーン」と「硝化ゾーン」とに分割する空気量制御手法(本願発明、図21参照)とでの比較を行った。
2 押圧機構
100 NH4センサー(液体分析計)
S1,S2,S3 センサー
S1 アンモニウムイオン電極
S11 応答膜
S2 カリウムイオン電極
S21 応答膜
S3 基準電極(比較電極)
S31 液絡部
L 分析対象液(被処理水)
SP1、SP2、SP3 センサー面
TS 温度センサー
S12、S22、S32 支持管
S13、S23、S33 内部液
S1E、S2E、S3E 内部電極(内部極)
210 脱窒素槽
220 硝化槽
221 硝化液循環配管
230 二次脱窒素槽
240 再曝気槽
250 沈殿池
251 汚泥返送管
260 脱窒素槽
270 硝化槽
271 硝化液循環配管
280 膜分離原水槽
281 膜分離装置
290 二次硝化槽
300 二次脱窒素槽
310 再曝気槽
320 沈殿池
321 汚泥返送管
330 脱水機
340 脱窒素槽
350 硝化槽
360 二次脱窒素槽
370 再曝気槽
380 沈殿池
400 散気式曝気装置
401 槽(硝化槽等)
403 散気装置
405 ブロワ
407 送気管
430 ポンプ循環式曝気装置
431 槽(硝化槽等)
433 循環ポンプ
435 循環ポンプ配管
437 エジェクタ
460 空気注入式曝気装置
461 槽(硝化槽等)
463 ブロワ
465 送気管
467 回転空気分離機
Claims (2)
- 溶解性蒸発残留物500〜30,000mg/Lおよび/またはカリウムイオン濃度40〜600mg/Lの廃水を、少なくとも脱窒素槽および硝化槽を用いて生物学的硝化脱窒処理する廃水処理方法において、
前記硝化槽のアンモニア濃度を測定する液体分析計として、
液絡部を介して外部と連通する空間内に内部液である塩化カリウム飽和液と当該内部液に接触する内部極であるAg/AgCl電極とを備えた比較電極と、応答膜によって外部から仕切られた空間内に内部液として塩化アンモニウム水溶液と当該内部液に接触する内部極としてAg/AgCl電極とを備えたアンモニウムイオン電極と、アンモニウムイオンに対するカリウムイオンの干渉を補正するために用いられるカリウムイオンによる電位を測定するカリウムイオン電極と、を具備する構成の液体分析計を用い、
前記硝化槽に設置された前記液体分析計のアンモニウムイオン電極の内部液中のアンモニウムイオンの濃度と塩化物イオンの濃度とを変動させることにより、内部液の浸透圧を分析対象液の浸透圧と同程度になるように調整しながら、分析対象液中のアンモニウムイオンの濃度範囲内で等温交点を得ることで、前記溶解性蒸発残留物500〜30,000mg/Lおよび/またはカリウムイオン濃度40〜600mg/Lの廃水を対象として、共存イオンおよび/またはカリウムイオンの影響を受けずにアンモニア濃度を測定すると共に、
前記液体分析計により測定した硝化槽のアンモニア性窒素濃度が、1〜20mg/Lとなるように、前記硝化槽への酸素含有気体供給量を制御し、
且つ前記硝化槽のDO値が1mg/L以下になるように制御することによって、前記硝化槽において硝化反応と脱窒素反応を同時に進行させることを特徴とする廃水処理方法。 - 請求項1に記載の廃水処理方法であって、
前記硝化槽のDO値が1mg/L以下になるように、前記硝化槽への廃水の流入水量を調整することを特徴とする廃水処理方法。
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