JPH038495A

JPH038495A - 脱窒・脱リン用組成物及び脱窒・脱リン方法

Info

Publication number: JPH038495A
Application number: JP14269289A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Wakatsuki; 若月　利之; Shuichi Komura; 小村　修一
Original assignee: KANATSU GIKEN KOGYO KK
Current assignee: KANATSU GIKEN KOGYO KK
Priority date: 1989-06-05
Filing date: 1989-06-05
Publication date: 1991-01-16

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、汚水、或いは単独浄化槽、合併処理槽、下水
処理場等からの処理水、その他各種水中に含まれる硝酸
態窒素骨とリン分を同時に且つ高度に除去できる組成物
及び脱窒脱リン方法に関する。

［従来の技術］水中からリン分を除去するために、従来から種々な技術
が用いられてきた。即ち、（１）　　アルミニウム、鉄或いはカルシウム等を含む
資材を投入して沈澱物として捕東除去する方法。

（２）　　活性アルミニウムや活性鉄含有率の高い土壌
に水を流入させて吸着除去する方法。

（３）生物的な脱リン法として、微生物菌体や汚泥中に
リン分を濃縮除去する方法。

また、水中の硝酸態窒素を除去するには、嫌気的な条件
下で脱窒菌が利用できる炭素・水素供与体源を供給する
。用いる炭素・水素供与体源としては、汚水や微生物中
に含まれるものを利用する場合と、浄化槽に外部から別
の炭素・水素供与体源を供給する場合がある。土壌に流
入させて硝酸態窒素を除去するには、予め炭素・水素供
与体源としてジュート等の資材を添加した土壌を用いる
方法等がある。

［本発明が解決しようとする問題点］上記の方法で高度に脱窒脱リンが同時に可能な方法は、
以下に述べる本発明者らの方法があるだけである。生物
的な脱窒脱リン法も種々検討されているが、これには脱
窒槽と脱リン槽の２槽以上が必要であったり、２段階以
トの操作が必要であると言う点で厳密には同時除去法で
はない。また高度の脱窒と脱リンを共に実現するには複
雑な操作が必要であり、その処理成績もあまり安定して
いないのが実情である。

操作が簡便で処理成績も安定している脱窒・脱リン同時
除去法としては、本発明者らの方法がある（特願昭６３
−２７０３５９、特願平１−８１７４）。これらは、浄
化用土壌層に金属鉄を２〜ｌＯ％混合し、さらに予め炭
素・水素供与体源資材を添加しておいたり或いは外部か
ら浄化用土壌層に炭素・水素供与体源を供給することに
より、効率的に水中の窒素成分とリン成分を同時除去す
るものである。

即ち、還元鉄等の金属鉄が空気を含んだ水と接した場合
、中性域では空気中や水中の酸素による酸化作用により
微量の鉄イオンが溶出する。この現象を利用して、汚水
中の酸素を消費することにより土壌層を嫌気的雰囲気に
保ち、脱窒菌の活性を向上させて脱窒を行わせる。一方
、リン分は溶出した鉄イオンと反応してリン酸鉄となり
、土壌層中に沈澱し保持される。尚、被処理水の有機物
濃度（ＢＯＤ、’Ｃ０Ｄ）がかなり高い場合には、有機
物が装置の下層まで浸透、移動して装置内部が全体的に
還元状態となり、有機物の好気的な分解除去及び消化反
応が抑制される。この対策として、装置内部に散気管を
配置し、適宜送気する。

しかし、上記方法においては、浄化機能の主体はあくま
でも土壌であり、金属鉄や炭素・水素供与体源は土壌の
浄化機能を強化するために補助的に加えられていた。こ
のため、長期的な高付加運転には限界があり、また土壌
を主体とした資材で構成されているため、調合及び施工
が困難な場合があった。

［課題を解決するための手段１本発明は、上記に漏みなされたもので、土壌を全く使用
しないか或いは土壌を補助的に使用するべく、金属鉄粒
（或いは粉末）と炭素・水素供与体源資材の混合物或い
はこれを圧縮成形した脱窒・説リン用組成物を提供する
ものである。更に、金属鉄粒と液状炭素・水素供与体源
を使用して税窒脱リンを行わせる方法を提供するもので
ある。

即ち、本発明者らは土壌に添加する金属鉄粒の濃度を上
記１０％よりさらに上げていくと、説窒脱リン能力がさ
らに上昇することを見いだした。

最終的には、土壌の存在なしで金属鉄粒とジュート等の
Ｃ／Ｎ比（炭素／窒素比）の高い固体の炭素・水素供与
体を混合した組成物の使用、或いは金属鉄粒や粉末とメ
タノールやグルコース等の水溶性液状炭素・水素供与体
を併用することにより、高度の税窒脱リン能力が得られ
ることを発見した。

金属鉄粒だけでは脱リン能力はあるが脱窒能力はなく、
またジュート等の固体或いはメタノール等の液状炭素・
水素供与体源資材のみでは塩リン能力はなく且つ好気的
条件下では脱窒能力もないが、この両物質を混合すると
、高度の窒素・リン同時除去能力を発揮する。金属鉄の
混合割合は、被処理水中の硝酸態窒素や燐酸態リンの濃
度や処理量、処理槽、等の構造や処理速度等により５〜
９５重量％の範囲で決定する。５％よりも少ないと鉄イ
オンの溶出が少ないし、９５％を越えると炭素・水素供
与体源が少なくて脱窒菌の括約が阻害される。より好ま
しくは１０〜９０重量％程度である。

尚、金属鉄粒や粉末は還元鉄が好ましいがこれに限定は
されない。また、その粒度は熔解性に大きな影響を与え
る。即ち、粒度が小さいと表面積が太き（なって熔解し
やすくなり、鉄イオン濃度が上昇しやす（なるとともに
短期間で消耗される。

粒度が大きいとこの逆の現象が生じる。本発明では、０
．ｌ〜５１径程度のものが好ましく用いられる。

固体の炭素・水素供与体源資材としては、ジュート、落
綿、藁、鋸屑等Ｃ／Ｎ比（炭素／窒素比）が大きい、例
えば２０以上の天然素材が好ましく用いられる。これら
の固体炭素・水素供与体＃Ｉ資材は一般に嵩高いので、
炭素・水素供与体源資材と金属鉄粒との混合物の容量を
小さくするために加圧圧縮するとよい。加圧圧縮は、処
理槽や塔内に圧縮充填してもよいが、予め板状やブロッ
ク状、ペレット状等に成形しておいてもよい。特にペレ
ット状のものは、充填や秤量その他取り扱いが簡単であ
る。

また、これらの組成物をカセット等に充填しておくと能
力減衰時点或いは被処理水の水質変化時等にカセット交
換できるので便利である。

一方、上記のような固体の炭素・水素供与体源ばかりで
なく、メタノールやグルコース等の水溶性の液状炭素・
水素供与体源も使用できる。この場合、脱窒速度はジュ
ートや線環固体のものを使用するよりは速くなるので、
メタノールやグルコースの混合割合は、被処理水中に含
まれる硝酸態窒素１モルに対して液状炭素・水素供与体
源素材中の炭素が１〜３モルとなるような比率で使用す
る。聞酸態窒素を完全に除去するには、この混合割合を
３〜１０モル程度に引き上げる。但し、この場合は未分
解の有機物が処理水中に混ざることがある。

メタノールやグルコースの被処理水への添加は、予め金
属鉄粒や粉末が投入或いは充填しである処理槽や塔中に
被処理水とともに流入させたり、別途槽や塔の上部、中
部或いは下部から必要量を注入させることにより行なう
。

一方、本発明の組成物は土壌や充填材と併用することも
できる。本発明方法でも同様である。土壌の代わりに或
いは土壌とともに用いられる充填材としては、ゼオライ
ト粒やパーライト、バーミキュライト等の天然或いは人
工の粒状鉱物、プラスチック粉砕品、プラスチック紐そ
の他成形品が考えられる。この内、ゼオライトはｉｆｉ
作用や吸着能特にアンモニア態窒素の吸着能に優れる。

また、土壌は緩ｉｈ作用や吸着能さらには立ち上がり時
の微生物の供給源として優れており、これらと本発明組
成物との併用は更に相乗効果を発揮する。

土壌や充填材の混合割合は、５〜９５重量％である。

このような組成物の使用或いは方法の実施により、長期
に高度な脱窒脱リン能力が得られ、高負荷運転も可能に
なる。従って、本発明の組成物を充填した槽や塔に対象
とする汚水その他の被処理水を通すだけで、或いは金属
鉄粒を投入或いは充填した槽や塔内に液状炭素・水素供
与体源とともに被処理水を通すだけで、硝酸態窒素とリ
ンを除去することができる。このため、装置のコンパク
ト化がはかれ、且つ施工が簡単となるため低コストで装
置が設置できる。また処理操作も簡単でランニングコス
トも低くなる。

［実施例１次に、図面に示す実施例に基づいて、本発明の詳細な説
明する。

実施例　ｌ第１図は、本発明にかかる組成物単独或いはゼオライト
や土壌とともに充填した装置の一例を示す。内径１０ｃ
ｍ、高さ５０ｃａ＋の塩化ビニール類のカラム１の中に
、各重量％で混合した充填物２等を充填したものである
。

用いた組成物は、それぞれ以下の組成を持つ。

まず金属鉄粒と固体炭素・水素供与体源資材の比は、Ｎ
ｏ、１が粒径０．１〜５．抛■の金属鉄２５％とＣ／Ｎ
比が約１００〜２００のジュート７５％、Ｎｏ、２は金
属鉄とジュートの比が４０％と６０％、Ｎｏ、３は同６
０％と４０％、Ｎｏ、４は同９０％と１０％、Ｎｏ、５
は同８０％と２０％である。

更に、Ｎｏ、１は上記組成物の２０％に表土（マサ土）
３０％、ゼオライト（２〜５ＩＩ１ｍφ）５０％を混合
してカラムに充填した。また、Ｎｏ、２のカラムは組成
物、土及びゼオライＩ・の比が２５％、２５％、５０％
のものを充填し、Ｎｏ、３は同３５％、２０％、４５％
の割合で充填し、Ｎｏ、４は同６０％、１０％、３０％
、Ｎｏ、は組成物のみを充填した。また、Ｎｏ、６のカ
ラムには金属鉄粒のみ、Ｎｏ、７のカラムにはジュート
のみを充填した。充填量は、何れも４にｇである。

これらのカラム１の下層部には、鉄イオンの溶出を防止
するための散気管３を設置して、送気した。送気量は処
理対象水の質と量によるが、処理済水中の鉄イオン濃度
がｌｐｐｍ以下となるように羽部した。また、充填した
組成物の下面及び上面にはネット４．５を設置した。

しかして、この装置に被処理水として人工ｔｒ５水６（
硝酸態窒素濃度４０ｍｇ／Ｉｔ、リン酔態リン濃度２０
ｍｇ／ｊりを、４００〜６　Ｑ　Ｏｆｆ／４７日の付加
量で供給した。図中、符号７は人工汚水容器、８は微量
定量ポンプ、９は処理水、１０は処理木表 ■ 燐敗恕リン’ｌＵｍｇ／ｉｆ容器、１１は排水管、１２はビニールチヱーブである。

測定の結果は、表−１に示すように、土壌とゼオライト
を混合したＮｏ、４でも、また本発明組成物のみを充填
したＮｏ、５でも、極めて高い脱窒説リン性能を示した
。一方、Ｎｏ、６の金属鉄粒のみでは脱リン能力は極め
て高いが脱窒能力はなく、またＮｏ、７のジュートのみ
では脱窒も脱リンのいずれの能力もないことから、本発
明組成物の優れた機能が明らかである。

表−１で示したように、Ｎｏ、２からＮｏ、５までの組
成物を充填したカラムは、日付加量４００〜６００　ｆ
／ｒｒｆでも極めて高い窒素リン同時除去能力を示した
のであるが、本実験のカラム高を４倍の２ｍにすれば、
処理能力も４倍に上げることができるので、透水性を確
保するために加圧成形した本発明組成物を充填した槽や
カラムの処理能力は１〜３トン／ｎ（７日以上のものに
することも可能である。

実施例　２次に、実施例１と同じ装置と被処理水６を用いて液状炭
素・水素供与体源と金属鉄粒の組合せ、液状炭素・水素
供与体源と金属鉄粒及び土壌とゼオライト粒の組合せに
よる浄化試験を行なった。

即ち、カラム１に充填物２として実施例１と同じ金属鉄
粒（充填物Ｎｏ、８）を充填し、人工汚水６とともにメ
タノールを人工汚水１１当たり５０Ｂ添加して流入させ
、得られた処理水９中の硝酸態窒素濃度及び燐ｒ！Ｉｌ
態リン濃度を測定した。

同様にして、カラム１に充填物Ｎｏ、９として金属鉄３
０％と表土２０％、ゼオライト５０％を充填し、同様に
人工汚水とともにメタノールを人工汚水１２当たり５０
−ｇの割合で添加して流入させた。結果を、それぞれ表
−１中の充填物８及び９の欄に示す。表から明らかなよ
うに、これらの場合もそれぞれ優れた除去能力を示した
。

Ｃ発明の効果］以上詳述したように、本発明の組成物は金属鉄粒とＣ／
Ｎ比の高い固体の炭素・水素供与体源資材の混合物或い
はこれを圧縮成形したもので、浄化槽や塔に充填して用
いるものである。

従って、＋ｌ）　　汚水その他の被処理水中の硝酸態窒素や燐酸
態リンが高効率で同時除去できる。

（２）浄化槽や塔への充填が容易で取り扱いやすく、か
つ低コストである。また、充填した装置の操作も簡便で
ある。

（３）組成物をカセット等に充填してお（と交換や取り
扱いがさらに便利になる。

（４）　　金属鉄粒の粒度や混合割合を変えることによ
り、また必要に応じて土壌やゼオライト等混合するごと
により、様々な硝酸態窒素や燐酸畑リンの濃度や流入量
の被処理水に対応することができる。

また本発明の脱窒脱リン方法は、金属鉄粒を入れた処理
槽や塔に被処理水とともに水溶性の液状炭素・水素供与
体源を流入させたり、別途槽内に注入させるものである
。

従って、＋１１　　汚水その他の被処理水中の硝酸態窒素や燐酸
５１Ｊンが高効率で同時除去できる。

（２）処理槽や塔に金属鉄粒を充瞑或いは投入するだけ
で、あとは被処理水とともに液状炭素・水素供与体源を
添加するだけであるから、装置の構造や操作・維持管理
が簡単で低コスト化が図れる。

（３）金属鉄粒や粉末の粒度や投入量、液状炭素・水素
供与体源の添加割合等を変えることにより、更には金属
鉄粒と土壌やゼオライ１−等を併用することにより、様
々な硝酸態窒素や燐酸態リンの濃度や流入量の被処理水
に対応することができる。

等、種々の優れた効果を奏する有意義なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実験装置の一例を示す。 ■・・・・・・カラム２・・・・・・充填物３・・・・・・散気管６・・・・・・人工汚水９・・・・・・処理水

Claims

【特許請求の範囲】１、金属鉄粉或いは粉末とＣ／Ｎ比が高い炭素・水素供
与体源資材との混合物或いは混合圧縮成形物から構成さ
れることを特徴とする脱窒・脱リン用組成物。２、請求項１記載の組成物と、土壌及び／又は充填材と
を、混合して充填した処理槽や塔内に、被処理水を流入
させることを特徴とする脱窒・脱リン方法。３、金属鉄粒又は粉末或いはこれらと土壌及び／又は充
填材を入れた処理槽や塔内に、被処理水とともに被処理
水中の硝酸態窒素１モルに対して炭素・水素供与体源中
の炭素量が１〜１０モルとなる比率で液状炭素・水素供
与体源を流入させることを特徴とする脱窒・脱リン方法
。