JPH01194995A - 生物学的窒素除去方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は脱窒菌が高濃度に凝集した粒状物を形成する汚
泥床を有する槽に、硝酸性窒素およびまたは亜硝酸性窒
素を含む汚水を、有機物の存在下で上昇流にて通過させ
て生物学的に窒素を除去する方法の改良に関するもので
ある。

〈従来の技術〉 従来から脱窒菌がもつ硝酸呼吸能力を利用して、水中の
硝酸性窒素、亜硝酸性窒素をＮ２ガスに還元し、水中の
窒素を除去する方法が実施されている。

前記脱窒菌は、通常環境下では分子状酸素（０□）の存
在下で有機物を酸化して得られるエネルギーを、その増
殖と生体維持に利用するが、前記分子状酸素の無い嫌気
性（通性嫌気性）下では、分子状酸素の代わりにＮＯ３
−もしくはＮ０Ｚ−を用いて有機物を酸化しエネルギー
を得る能力を有する。

生物学的脱窒装置は脱窒菌の上述したＮＯ３−もしくは
ＮＯ□−の分解能力を利用するものであり、従来より種
々の形式のものが用いられている。

例えば標準的活性汚泥のように、嫌気性下で懸濁状の脱
窒菌汚泥に汚水を接触させるものや、砂、石、カーボン
、ハニカムチューブ等の微生物担体に前記脱窒菌を保持
させて汚水を接触させるものがある。

ところが近年になって、槽内の汚泥濃度を上記した従来
の装置より飛躍的に高く保持することができる脱窒装置
が開発された。当該脱窒装置は脱窒槽内部に、脱窒菌が
高濃度に凝集した粒状物（通称グラニユールと呼ばれる
汚泥粒）からなる汚泥床（以下グラニユール汚泥床とい
う）を形成させてなるものであり、このグラニユール汚
泥床に対して汚水を上昇流で通過接触させて脱窒処理す
るものである。

前記グラニユール汚泥床の形成は、いわゆる活性汚泥を
種汚泥として脱窒槽に入れ、硝酸性窒素および有機物を
含む汚水を上昇流で適量通水させながら所定時間（通常
１〜２週間）馴養させて行われる。なお有機物として通
常メタノールが汚水に添加されるが、汚水中に必要にし
て充分な有機物源がある場合はメタノールの添加を省略
することができる。上昇ＬＶを２ｍ／日以上として前記
馴養を行うと、粒子径０．５〜３　ｍｍ程度の砂粒状の
グラニユール汚泥粒が形成され、当該グラニユール汚泥
床は、汚水が当該汚泥床の下方から上昇流で流入されて
も、密度が高く沈降速度が従来の汚泥より著しく大とな
っているので、槽内からの流出は起こることがない。

このようなグラニユール汚泥床をもった脱窒槽における
汚泥濃度は、従来の懸濁状汚泥を有するものと比較する
と１０倍以上であり、通常２０゜０００〜１００，００
０ｍｇ／ｌ以上にまで達し、したがってそれだけ高負荷
運転が可能となる。

このようにグラニユール汚泥床を用いる脱窒装置は、従
来装置と比較して高負荷運転とすることができるので、
槽を小型とすることができ、イニシャルコストを削減で
きるとともに、装置の設置面積を著しく小さくすること
ができ、ＮＯｘ−およびまたはＮ　Ｏｘ−を多量に含む
無機性排水やＮＨ４〜イオンを多量に含む例えば火力発
電所排水の脱窒処理法として注目されている。

なおＮＨ４−排水の場合は、前段で好気性処理を行い、
Ｎ　Ｈａ−を硝化したり、あるいは後段で同様にして好
気性硝化してその処理水の一部あるいは大部分を前段に
循環する、従来の好気、嫌気の組み合わせ処理をするこ
とは言うまでもない。

このようにグラニユール汚泥床を用いる脱窒装置は、従
来装置と比較して種々の利点を持つが、処理せんとする
汚水中に含まれるＮＯ３−およびまたはＮＯ□−の濃度
が変動すると、グラニユール汚泥床の汚泥濃度が低下す
る傾向となって、安定した処理がしずらくなる。

したがって汚水の窒素濃度が変動するような場合は、滞
留槽あるいは貯槽を設けて、汚水中の窒素濃度を平均化
させてから当該脱窒装置で処理する必要があるが、その
ための設置面積を必要とし、処理施設全体としての設置
面積をあまり広く用いることができない場合は、この点
が難点とされている。

〈発明が解決しようとする問題点〉 本発明はグラニユール汚泥床を用いる脱窒法において、
処理せんとする汚水のＮ０１−およびまたはＮＣｈ−の
濃度が変動しても、グラニユール汚泥床の汚泥濃度が低
下することなく、安定して脱窒処理できる前記脱窒処理
方法を提供することを目的とするものである。

〈問題点を解決するための手段〉 上記目的を達成すべく、本発明者等は種々の検討を行っ
た結果、処理せんとする汚泥の塩Ｘｉ　？Ｍ度が５，０
００■／β以上になると、汚水中のＮＯ３−およびまた
はＮＯ！−が変動しても中度形成されたグラニユール汚
泥床の汚泥濃度が低下しないことを知見した。

本発明は上記知見に基づいてなされたもので、脱窒菌が
高濃度に凝集した粒状物の形成する汚泥床を有する槽に
、硝酸性窒素およびまたは亜硝酸性窒素を含む汚水を、
を機動の存在下で上昇流にて通過させて生物学的に窒素
を除去する方法において、前記汚泥床に接触させる汚水
の塩ｔＭ　？Ｍ度を５．０００ｍｇ／β以上の条件下と
することを特徴とするものである。

〈作用〉 グラニユール汚泥床で処理しようとする汚水の塩Ｒ？Ｍ
度が、５，０００ｍｇ／ｌ以上となると、汚水中のＮＯ
３″およびまたはＮＯ□−からなる窒素濃度が変動して
も、グラニユール汚泥床の汚泥濃度が低下しないことは
実験室的に確認されたものであり、その理由は明らかに
されていない。

しかしながら後述する実施例で示すごとく、本発明の効
果は確実に達成できる。

なお汚水の塩類濃度が５，０００ｍｇ／ｌ以上であれば
、例えば塩類濃度が５０，０００ｍｇ／ｌ前後であって
も、本発明の効果は確実に達成できる。

しかしなから塩類濃度が１００，０００ｍｇ／ｌ以上の
高濃度となると高塩類濃度における浸透圧によって脱窒
菌の生成に害を及ぼすので、塩類濃度を１００．０００
以上とすることはむしろ好ましくない。

したがって本発明においては汚水の塩ＫＭ　？Ｈ度を５
．０００〜１００．ＯＯＯｍｇｚｌ、好ましくは１ｏ、
ｏ　ｏ　ｏｍｇ／ｌ前後とするとよい。

本発明においては窒素濃度が変動するような汚水をグラ
ニユール汚泥床で処理する場合、当該汚水の塩類濃度を
５，０００ｍｇ／ｌ以上とするが、その具体的方法例と
しては以下の通りである。

例えばＮ０１−およびまたはＮＯ２−を含有する汚水が
複数種類排出されるような場合、従来においてこれらの
汚水を混合して脱窒処理していたが、これら複数種類の
汚水の内に、その塩類濃度が５゜０００ｍｇ／ｌ以上の
汚水が存在し、かつ全汚水を混合した場合、その混合汚
水の塩類濃度が５，０００■／ｌ以下となるような場合
、これらの複数の汚水を混合しないで、別々に処理する
。

すなわち塩Ｒｔａ度が５．０．００■／ｌ以下の汚水と
、ｓ、ｏｏｏｍｇ／ｌ以上の汚水との２系統に分け、前
者の汚水については例えば塩化ナトリウム溶液等の塩類
溶液、あるいは海水等を添加してその塩Ｗ４　’ｔｌｔ
度を５，０００■７２以上の条件下として脱窒処理し、
後者の汚水については塩類濃度が５．０００ｍｇ／ｌ以
上の条件下となっているので、そのままの状態で脱窒処
理する。

また前記複数種類の汚水を混合した場合、その混合汚水
の塩類濃度が５，０００■／β以上となる場合は、むし
ろ積極的に混合し、塩類濃度を５゜０００ｍｇ／ｌ以上
の条件下とした汚水を脱窒処理する。

また窒素濃度が変動し、かつその塩類濃度が５゜０００
ｍｇ／ｌ以下の汚水のみが排出される場合は、当該汚水
に塩類溶液や海水を添加してその塩類濃度を５，０００
ｍｇ／ｊ！以上の条件下として脱窒処理する。

なお本発明に用いる塩類溶液としては、塩化ナトリウム
溶液や硫酸ナトリウム溶液等の無機塩類溶液を用いる。

本発明の対象となる脱窒装置に、逆浸透膜を用いる脱塩
装置が併設される場合、当該脱塩装置からは高濃度の塩
類を有する濃縮水が排出されるので、当該濃縮水を汚水
に添加する塩ａ溶液として用いることができる。

さらに同様にしてイオン交換樹脂を用いる脱塩装置また
は純水装置が併設される場合、当該装置から排出される
中和後の再生廃液も高濃度の塩類溶液なので、当該再生
廃液も汚水に添加する塩類溶液として用いることができ
る。

上述した逆浸透膜を用いる脱塩装置の濃縮水あるいはイ
オン交換樹脂を用いる脱塩装置または純水装置の再生廃
液を本発明の塩類溶液として用いる場合、本発明におい
ては当該濃縮水あるいは再生廃液中に存在する硝酸性窒
素あるいは亜硝酸性窒素も併せて脱窒処理できるという
副次的効果も奏する。

以下に本発明の効果を明確にするために実施例を説明す
る。なお本発明は以下の実施例に限定されるものではな
い。

実施例 硝酸性窒素を含む汚水に、塩類として硫酸ナトリウムを
４，０００■／ｌ、塩化ナトリウムを１゜０００ｍｇ／
ｌ、合計５，０００■／ｌとなるように添加した。

上記の塩類濃度にした硝酸性窒素２００■／ｌを含む汚
水に、脱窒菌に対するエネルギー源となる有機物として
メタノールを硝酸性窒素濃度の３倍、すなわち６００■
／ｌ添加した。

上記汚水を下水処理場の余剰汚泥（汚泥濃度１０　ｇ　
／　ｌ　）を入れた脱窒槽に容積負荷０．５ｋｇＮ／イ
／日となるように上向流で流入させ、立ち上げた。上記
脱窒槽の硝酸性窒素の除去率が１００％となりしだい容
積負荷を徐々に上げ、容積負荷１４ｋｇＮ／ｒ４／日ま
で上昇させ、上記容積負荷で１週間馴養させた。その結
果、粒子径が２ｆ１前後のグラニユール汚泥粒が形成さ
れた。当該グラニユール汚泥粒が形成された後、２種類
の窒素濃度を一定時間毎に交互に処理する後述の条件で
濃度変動試験を行った。

硝酸性窒素の濃度変動条件 硝酸性窒素濃度；１００■／ｌ、２００■／ｌ窒素容積
負荷ｉ７ｋｇＮ／ｍ／日、１４ｋｇＮ／ｎ？／日上昇Ｌ
　　’／　　；　４．５ｃｍ／分、４．９ｃｍ／分変動
時間　；１２時時間化 塩類濃度ｉ　５，０００曙／β一定 上記試験結果を第１表に示した。第１表に見られるごと
く上記試験を約５週間続けた結果、硝酸性窒素の除去率
は１００％を維持するとともに、汚泥濃度は徐々に増加
し、３５日以降は１００ｇ／７！となり、汚泥濃度が低
下することがなかった。

比較例 硝酸性窒素を２０Ｏｎ＋ｇ／／！含み、かつ塩化ナトリ
ウムを２００■／ｌ含む汚水Ａと、硝酸性窒素を２００
■／ｌ含み、かつ硫酸ナトリウム１．０００■／ｌおよ
び塩化ナトリウムｉ、ｏｏｏ■／ｌ、合計２，０００■
／ｉ、を含む汚水Ｂのそれぞれについてメタノールを６
００ｍｇ／ｌ添加し、実施例で示したと同じ条件で立ち
上げ、脱窒槽の硝酸性窒素の除去率が１００％となりし
だい、容積負荷を徐々に上げ、容積負荷１４ｋｇＮ／ｎ
（／日まで上昇させ、上記容積負荷で１週間馴養させた
。

その結果、粒子径が２ｎ前後のグラニユール汚泥粒が形
成された。当該グラニユール汚泥粒が形成された後、そ
れぞれの汚水について、２種類の窒素濃度を一定時間毎
に交互に処理する後述の条件、で濃度変動試験を行った
。

硝酸性窒素の濃度変動条件 硝酸性窒素濃度；１００■／ｌ、２００■／ｌ窒素゛容
積負荷；７ｋｇＮ／％／日、１４ｋｇＮ／ｎ？／日上昇
Ｌ　Ｖ　　；４．５ｃｍ／分、４．９　ｃｍ　／分変動
時間　；１２時時間化 塩類濃度　；汚水Ａ２００ｍｇ／ｌ一定汚水８２，００
０■／ｌ一定 上記試験結果を第１表に示した。第１表に見られるごと
く、汚水ＡおよびＢともに、１０日以降から硝酸性窒素
の除去率が低下し、２０日目には硝酸性窒素の除去率が
７０％となり、回復することがな（、かつ汚泥濃度も５
０％となり著しく減少した。

第１表 〈効果〉 以上説明したごとく、脱窒菌が高濃度にｃＥ集した粒状
物の形成する、いわゆるグラニユール汚泥床を有する槽
に、硝酸性窒素およびまたは亜硝酸性窒素を含み、かつ
その窒素濃度が変動するような汚水を上昇流にて通過さ
せて生物学的に窒素を除去する場合、当該汚泥床に接触
させる汚水の塩類濃度を５，０００ｍｇ／ｌ２以上の条
件下とすることにより、汚泥濃度を低下させることなく
、高除去率で窒素を除去することができる。

したがって汚水の窒素濃度が変動するような場合におい
ても、本発明により安定して脱窒処理することが可能と
なり、また汚水の窒素濃度を平均化するための滞留槽や
貯槽を省略することができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、脱窒菌が高濃度に凝集した粒状物の形成する汚泥床
   を有する槽に、硝酸性窒素およびまたは亜硝酸性窒素を
   含む汚水を、有機物の存在下で上昇流にて通過させて生
   物学的に窒素を除去する方法において、前記汚泥床に接
   触させる汚水の塩類濃度を５，０００ｍｇ／ｌ以上の条
   件下とすることを特徴とする生物学的窒素除去方法。 ２、汚水に塩類溶液を添加することにより、汚水の塩類
   濃度を５，０００ｍｇ／ｌ以上の条件下とする特許請求
   の範囲第１項記載の生物学的窒素除去方法。 ３、汚水に海水を添加することにより、汚水の塩類濃度
   を５，０００ｍｇ／ｌ以上の条件下とする特許請求の範
   囲第１項記載の生物学的窒素除去方法。 ４、塩類溶液が、併設される逆浸透膜を用いる脱塩装置
   の濃縮水である特許請求の範囲第２項記載の生物学的窒
   素除去方法。