JPH06154786A - 水中の酸化態窒素除去装置 - Google Patents

水中の酸化態窒素除去装置

Info

Publication number
JPH06154786A
JPH06154786A JP33096592A JP33096592A JPH06154786A JP H06154786 A JPH06154786 A JP H06154786A JP 33096592 A JP33096592 A JP 33096592A JP 33096592 A JP33096592 A JP 33096592A JP H06154786 A JPH06154786 A JP H06154786A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
nitrogen
water
hydrogen
reactor
oxidizing bacteria
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP33096592A
Other languages
English (en)
Inventor
Fudeko Tsunoda
ふで子 角田
Haruki Akega
春樹 明賀
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Organo Corp
Original Assignee
Organo Corp
Japan Organo Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Organo Corp, Japan Organo Co Ltd filed Critical Organo Corp
Priority to JP33096592A priority Critical patent/JPH06154786A/ja
Publication of JPH06154786A publication Critical patent/JPH06154786A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
  • Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】 水素ガスを水素供与体に用いて水中の酸化態
窒素を生物学的に除去する水素酸化細菌と、水中の亜硝
酸態窒素を水素ガスの存在下において窒素ガスに還元す
る水素添加触媒を同一の反応器内に収容した水中の酸化
態窒素の除去装置。 【目的及び構成】 水素酸化細菌と水素添加触媒を同一
の反応器内に収容して硝酸態窒素及び/又は亜硝酸態窒
素の如き酸化態窒素を含有する飲料用原水を処理するこ
とにより、水素酸化細菌による中間代謝物と生成された
亜硝酸態窒素を即座に水素添加触媒により除去でき、亜
硝酸態窒素による水素酸化細菌に対する阻害作用を防
ぎ、毒性のある亜硝酸態窒素の流出を回避でき、しかも
水素添加触媒の働きにより脱窒反応の阻害因子となる溶
存酸素も除去できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は主として飲料用原水中に
含まれる硝酸態窒素及び/又は亜硝酸態窒素(以下、こ
れらをまとめて酸化態窒素という)を除去する装置に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】近年飲料用原水、特に井水中の酸化態窒
素濃度が高くなっており、例えば硝酸態窒素濃度が飲料
用基準である10mgN/リットルを超す場合も多くなってい
る。このような酸化態窒素の上昇原因としては、農地へ
の窒素肥料の施肥が自然環境中で硝化されることが主と
してあげられる。
【0003】これら酸化態窒素は、メトヘモグロビン血
症原因物質として知られ、また強力な変異原性物質であ
るN−ニトロソ化合物の前駆物質でもある。このように
酸化態窒素はヒトに重大な健康障害をもたらす物質であ
り、特に飲用に供する水中からの除去が必要とされてい
る。
【0004】従来の除去技術としては、陰イオン交換樹
脂を用いて原水中のNO3 - ,NO2 - を吸着除去する
イオン交換法と、水素供与体としてエタノール、メタノ
ール等の有機物を用いる従属栄養性細菌による生物学的
脱窒法が代表的な方法としてあげられるが、イオン交換
法は、吸着後の樹脂の再生廃液処理をいかに行うかとい
う問題があり、また、生物学的脱窒法の場合は、実質上
有機物を含まないといってよい飲用原水にあえてエタノ
ール、メタノール等の有機物を添加することが短所と言
える。
【0005】他に新たな生物処理法として、最近独立栄
養性細菌である水素酸化細菌を用いた方法(特開昭57-2
01594 号公報)が提案されている。これは、飲用原水に
水素ガスという毒性がなく、かつ環境に対してクリーン
な水素供与体を添加することにより酸化態窒素、例えば
硝酸態窒素を水素酸化細菌の働きによって以下の反応式
のように分解して除去するものである。
【0006】 2NO3 - +2H2 →2NO2 - +2H2 O …… 2NO2 - +3H2 →N2 ↑+2H2 O+2OH- ……
【0007】このような機能を有する細菌としては、Pa
racoccus denitrificans,Alcaligenes eutrophus 等が
知られている。
【0008】水素酸化細菌を用いる上記脱窒技術は、イ
オン交換法のごとき再生廃液処理の問題や、従属栄養性
細菌を用いる処理法のごときエタノール、メタノール等
の有機物のような飲料用原水として好ましくない物質の
添加等の問題がなく、飲料用原水中の酸化態窒素を効率
良く除去する技術として非常に優れている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような利点を有する水素酸化細菌を用いた生物学的処理
技術にも、以下のような問題点があることが判明した。
【0010】すなわち前記の反応(NO2 - →N2
は、の反応(NO3 - →NO2 -)に比べて反応速度
が遅いため、生物学的酸化態窒素除去法の常として、処
理装置の立上げ時には細菌の機能あるいは増殖が充分で
ないため(独立栄養性細菌は増殖が遅い)、運転当初は
前記の反応が主に進行して亜硝酸態窒素が生成し、細
菌に対し阻害作用、いわゆる代謝物阻害をもたらす。
【0011】また、原水流量や原水中の酸化態窒素濃度
等の変動に起因する不安定運転時にも、細菌に過剰な負
荷がかかるため、完全な処理が行われず、その結果、や
はりの反応が主となって亜硝酸態窒素が生成し、この
亜硝酸態窒素が細菌に阻害をもたらし、窒素除去装置と
して機能しなくなる。なお、当該亜硝酸態窒素は原水中
にもともと存在するものもあるが、多くは硝酸態窒素の
分解過程における反応中間代謝物として生成されるもの
である。
【0012】上述のごとく、亜硝酸態窒素は細菌に対し
て阻害作用を及ぼすばかりでなく、ヒトに対しても有害
性は大であり、従って飲料水中に亜硝酸態窒素が検出さ
れることは好ましくない。
【0013】本発明は水素酸化細菌を用いる生物学的処
理装置における上記問題点を解決するものであり、時間
的損失及び装置容量の増大を抑制し、かつ飲用に適した
安全な水を常に供給できる新規な窒素除去装置を提供す
ることを目的とするものである。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では水素ガスを水素供与体に用いて水中の酸
化態窒素を水素酸化細菌により生物学的に除去するため
の生物学反応器において、この生物学的反応器内に、水
中の亜硝酸態窒素を水素ガス存在下において窒素ガスに
還元する水素添加触媒を存在させたことを特徴とする水
中の酸化態窒素除去装置を提供するものである。
【0015】本発明において採用される生物学的反応器
とは、水素ガスの存在下において酸化態窒素を含む原水
と水素酸化細菌とを効率良く接触させうる構造のもので
あればいかなるものでもよく、一例として槽内にレース
状の化学繊維を微生物の付着担体として充填し、この表
面に水素酸化細菌を付着させ、この槽内に原水を流入さ
せるとともに水素ガスを吹き込み酸化態窒素を除去する
いわゆる固定床式の反応装置があげられる。
【0016】また、本発明において採用される水素添加
触媒とは、水素ガスの存在下において、亜硝酸態窒素に
水素を付加させることにより、窒素ガスと水とに分解す
る反応を促進させるものである。ここで用いる触媒とし
ては、例えばパラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、
白金(Pt)等の金属があげられるが、中でも亜硝酸態
窒素の分解能力に優れている点、及びコスト、入手し易
さ等からパラジウム触媒を用いるのが好ましく、例えば
当該パラジウムをアルミナ(Al2 3 )やイオン交換
樹脂等の担体に担持させた触媒を用いるのがよい。
【0017】なお、上記反応器としては水素酸化細菌と
水素添加触媒とを併存させ、生物学的反応と触媒反応と
の両反応を効率良く行える構造であればいかなるもので
もよいが、例えば前記レース状の化学繊維を入れた生物
学的反応器の中に、粒径50〜150 μm程度の粉末状の触
媒粒子を投入すると、レース状担体の表面に触媒粒子が
ほぼ均一に付着するので、当該繊維状担体に更に微生物
(水素酸化細菌)を付着させて、該微生物により酸化態
窒素を分解させながら、その中間代謝物として生成した
亜硝酸態窒素を上記担体上に付着している触媒粒子によ
り迅速に分解させるようにするとよい。
【0018】あるいは、反応器内に水素酸化細菌の付着
担体としての砂利、活性炭、プラスチック等からなる粒
状物と、例えば粒径 0.5〜1.0mm 程度の水素添加触媒粒
子とを充填し、これらの担体と触媒粒子とを反応器内に
て流動させながら反応を行う流動床式の反応装置を使用
してもよい。
【0019】以下に本発明の実施態様を図面に基づいて
説明する。生物学的反応器(1)は下部に原水供給ライ
ン(2)と上部に処理水ライン(3)とが連通されてい
る。反応器(1)内には表面に例えば粒径50〜150 μm
程度の粉末状パラジウム触媒を付着させた繊維状担体
(6)を充填している。(4)は反応槽(1)に水素ガ
スを供給するラインである。
【0020】酸化態窒素を含有する飲料用原水は、原水
供給ライン(2)を介して反応器(1)に流入する。図
中に示されていないが、微生物の反応効率を高めるため
に原水供給ラインに栄養源添加ラインを接続してもよ
い。
【0021】一方、水素ガスは水素ガス供給ライン
(4)を介して散気管(7)から反応器(1)内に均一
に供給される。
【0022】パラジウム触媒が付着している繊維状担体
(6)の表面には水素酸化細菌を繁殖させており、当該
細菌の働きにより例えば原水中の硝酸態窒素は溶存状態
の水素ガスと反応し分解される。このとき中間代謝物と
して生成される亜硝酸態窒素は繊維状担体(6)の表面
に付着しているパラジウム触媒の触媒作用によって速や
かに窒素ガスと水に分解される。
【0023】硝酸態窒素及び中間代謝物として生成され
た亜硝酸態窒素が完全に除去された処理水は、処理水ラ
イン(3)を介して取り出される。なお、図面において
(5)はガス排出ラインを示しており、分解によって生
成した窒素ガス及び未反応の水素ガスは当該ガス排出ラ
イン(5)を介して系外に排出される。
【0024】水素ガスを反応器中に供給し、器内の原水
中に溶解させる手段としてはこの他に (1) 気体透過性膜を用い、水素ガスを当該膜を介して
水中に溶解させる方法 (2) エゼクタを用いる方法 等があげられる。
【0025】また本発明の実施において反応器内の原水
のpHを中性付近にコントロールするため、反応器内に
炭酸ガスを連続的又は不連続的に供給する手段を備える
のが望ましく、通常は水素ガスと炭酸ガスとを約9:1
(容積比)の割合で反応器中に供給、溶解せしめるよう
にするのが好ましい。
【0026】
【発明の効果】本発明によれば、原水中に含有されてい
る硝酸態窒素及び/又は亜硝酸態窒素のごとき酸化態窒
素を水素酸化細菌を用いた生物学的手段によって除去で
きるとともに、たとえ水素酸化細菌が充分機能せず中間
代謝物である亜硝酸態窒素を生成したとしても、これを
同一反応器内に入れた水素添加触媒によって完全に分
解、除去することができる。
【0027】また、本反応器において水素添加触媒は、
2H2 +O2 →H2 Oの反応の触媒としても働くので、
前記,に示した生物学的脱窒反応の阻害物質となる
水中の溶存酸素の除去も行うことができるため、反応速
度を一層高めることができる。
【0028】すなわち、脱窒反応を起こす細菌は、一般
には通性嫌気性細菌といわれ酸素が存在する場合にはこ
れを用いて呼吸するが、酸素が存在せず硝酸イオンや亜
硝酸イオンが存在する場合には、これら結合酸素を呼吸
作用に利用する性質がある。いい換えれば、酸素がある
状態では呼吸し易い酸素を利用し、硝酸イオンや亜硝酸
イオンの結合酸素は利用しない、すなわち硝酸イオンや
亜硝酸イオンを分解しなくなる。そこで水素酸化細菌と
水素添加触媒とを同一反応器に入れることにより、脱窒
反応に悪影響を及ぼす溶存酸素を前出の触媒反応により
取り除くことができ、よって脱窒反応速度を一層高める
ことができるという副次的効果が得られるものである。
【0029】また、この同一触媒により生成した亜硝酸
イオンを即座に分解するという前出の主効果も得られ
る。従って同一反応器に水素酸化細菌及び水素添加触媒
を入れることにより脱窒反応に悪影響を及ぼす溶存酸素
を除去すると同時に亜硝酸イオンを除去することが可能
となり、従って亜硝酸態窒素による細菌への阻害作用を
受けることなく、かつ最終的には常に亜硝酸態窒素の検
出されない飲用に適した水を得ることができる。
【0030】
【実施例】次に本発明の実施例について以下に説明す
る。
【0031】(実施例)容量1リットルの反応器内に、
レース状の化学繊維からなる繊維状担体上に、直径約 1
50μmの粉末状のPd−Al2 3 触媒(Pd含量5
%)5gを均一に付着させたものを充填率20%で充填し
た。原水として、水道水中にKNO3 20mgN/リットル、
KH2 PO4 0.2mgP/リットルとなるように添加したも
のを用いた。水素ガス流量は、流入してくるN量に対す
る理論必要量の10倍とした。種汚泥として、予め上記模
擬原水と同様の基質で培養した水素酸化細菌を用いた。
【0032】まず、反応器内に接種した細菌の馴養を1
日行った後、窒素負荷を0.1kgN/m3 /日として運転を開
始した。開始直後1日で、処理水中の硝酸態窒素の除去
率は90%以上であり、亜硝酸態窒素は検出されなかっ
た。その後徐々に負荷を上げ、7週間後には窒素負荷3
kgN/m3 /日としたが、処理性能は常に硝酸態窒素の除
去率90%以上であり、かつ処理水中に亜硝酸態窒素は検
出されなかった。また、この期間中器内の溶存酸素は検
出されなかった。
【0033】(比較例)容量1リットルの反応器内に、
水素添加触媒を付着させてない繊維状担体のみを充填率
20%で充填した。その他の条件は実施例と同じとした。
【0034】まず反応器内に接種した細菌の馴養を1日
行った後、窒素負荷を0.1kgN/m3 /日として運転を開始
した。開始直後1日では、処理水中の硝酸態窒素の除去
率は70%(なお、前述の実施例における運転開始直後の
硝酸態窒素の除去率が90%以上であったのと較べると除
去率が悪いが、これは後述のごとく反応器内に溶存酸素
が存在していたために細菌が阻害を受けたものと考えら
れる。)であり、亜硝酸態窒素は15mgN/リットル検出さ
れたが、4週間後には、処理水の硝酸態窒素除去率90%
以上、亜硝酸態窒素は検出されなかった。しかし、その
後も負荷はなかなか上げられず、8週間後に窒素負荷0.
3kgN/m3 /日としたところ、処理水の亜硝酸態窒素は12
mgN/リットル検出された。また、この期間中器内の溶存
酸素は4 mg/リットルであった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明装置の1つの実施態様を示した説明図で
ある。
【符号の説明】
1 反応器 2 原水供給ライン 3 処理水ライン 4 水素ガス供給ライン 5 ガス排出ライン 6 パラジウム触媒付繊維状担体 7 散気管

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水素ガスを水素供与体に用いて水中の酸
    化態窒素を水素酸化細菌により生物学的に除去するため
    の生物学的反応器において、この生物学的反応器内に、
    水中の亜硝酸態窒素を水素ガスの存在下において窒素ガ
    スに還元する水素添加触媒を存在させたことを特徴とす
    る水中の酸化態窒素除去装置。
  2. 【請求項2】 水素添加触媒がパラジウム触媒である請
    求項1記載の水中の酸化態窒素除去装置。
JP33096592A 1992-11-17 1992-11-17 水中の酸化態窒素除去装置 Pending JPH06154786A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP33096592A JPH06154786A (ja) 1992-11-17 1992-11-17 水中の酸化態窒素除去装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP33096592A JPH06154786A (ja) 1992-11-17 1992-11-17 水中の酸化態窒素除去装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH06154786A true JPH06154786A (ja) 1994-06-03

Family

ID=18238359

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP33096592A Pending JPH06154786A (ja) 1992-11-17 1992-11-17 水中の酸化態窒素除去装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH06154786A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996025364A1 (de) * 1995-02-17 1996-08-22 Solvay Umweltchemie Gmbh Kombiniertes verfahren zur chemischen und biologischen behandlung von wasser
JP2003170191A (ja) * 2001-09-30 2003-06-17 Yasuo Hatate 脱窒細菌を内包したマイクロカプセルを利用した地下水の脱窒方法およびその装置
CN112429844A (zh) * 2020-10-23 2021-03-02 同济大学 一种污水深度脱氮的方法及系统

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996025364A1 (de) * 1995-02-17 1996-08-22 Solvay Umweltchemie Gmbh Kombiniertes verfahren zur chemischen und biologischen behandlung von wasser
JP2003170191A (ja) * 2001-09-30 2003-06-17 Yasuo Hatate 脱窒細菌を内包したマイクロカプセルを利用した地下水の脱窒方法およびその装置
CN112429844A (zh) * 2020-10-23 2021-03-02 同济大学 一种污水深度脱氮的方法及系统
CN112429844B (zh) * 2020-10-23 2022-07-26 同济大学 一种污水深度脱氮的方法及系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3937664B2 (ja) 生物学的窒素除去方法および装置
JP4284700B2 (ja) 窒素除去方法及び装置
JP3350353B2 (ja) 排水処理方法および排水処理装置
JP2001293494A (ja) 生物学的窒素除去方法
JP2006289311A (ja) 排水の処理方法
JP4734996B2 (ja) 窒素含有水の生物的処理方法および装置
JP2009136725A (ja) アンモニア含有廃水の処理装置
JP4302341B2 (ja) 生物学的窒素除去方法及び装置
JP2006082053A (ja) 窒素含有排水の処理方法及び装置
JP2003154393A (ja) 生物学的窒素除去方法及びその装置
Garrido et al. Nitrous oxide production by nitrifying biofilms in a biofilm airlift suspension reactor
JP2008296164A (ja) 窒素除去方法及び装置
JP5306296B2 (ja) 廃水処理装置及び廃水処理方法
KR100578408B1 (ko) 혐기성 그래뉼 슬러지를 이용한 탈질 방법
JP2845642B2 (ja) 窒素除去装置
JPH06154786A (ja) 水中の酸化態窒素除去装置
JP2000189995A (ja) 排水中の窒素除去方法及び装置
JPH10263594A (ja) 廃水中の硝酸イオンの除去方法及びその装置
JPS6117559B2 (ja)
JP2006088057A (ja) アンモニア含有水の処理方法
JP2901323B2 (ja) 生物学的窒素除去方法
JP2947684B2 (ja) 窒素除去装置
JP5126691B2 (ja) 廃水処理方法
JP4596533B2 (ja) 排水の処理方法
JP3837757B2 (ja) セレン含有水の処理方法