JPH07115033B2 - アンモニア態窒素含有無機性排水用の生物学的脱窒装置 - Google Patents

アンモニア態窒素含有無機性排水用の生物学的脱窒装置

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JPH07115033B2
JPH07115033B2 JP15096587A JP15096587A JPH07115033B2 JP H07115033 B2 JPH07115033 B2 JP H07115033B2 JP 15096587 A JP15096587 A JP 15096587A JP 15096587 A JP15096587 A JP 15096587A JP H07115033 B2 JPH07115033 B2 JP H07115033B2
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【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、アンモニア態窒素含有の無機性排水(原水)
を生物学的に処理して、該排水中の窒素を除去するため
に用いられる生物学的脱窒装置に関するものである。
(従来の技術) 生物学的な窒素除去のための装置は、例えば発電所の排
水等のように、一般に有機物含有量がアンモニア態窒素
に比べて比較的少ない排水(このような排水を通常、ア
ンモニア態窒素含有の無機性排水という)の処理のため
に用いられるものであり、硝化槽、脱窒槽、酸化槽の組
合せとして通常構成され、またこれらの硝化菌,脱窒
菌,BOD酸化菌の至適環境は、流通する排水の流れに沿っ
て好気性,嫌気性,好気性と異なる。なお上記各槽は非
浮遊式のものとして構成されることもある。ここで非浮
遊式とは、水中に微生物が浮遊した状態で存在する方式
のものに対し、微生物を槽内で固定の担体表面に支持さ
せている形式のものをいい、例えば固定床,流動床,回
転円板式等の生物膜式、あるいは適用できる場合にはス
ランジブランケット式等のものを言う。
このようなアンモニア態窒素含有排水の生物学的処理の
基本概要は、排水中のアンモニア態窒素を溶存酸素存在
下において硝化菌の働きにより硝酸態窒素に変換させ、
その後有機物の存在下で脱窒菌の働きによりN2ガスに還
元させて、水中の窒素を大気中に放出する形で除去する
ものである。
また脱窒反応時に必要な有機物は、この種排水中では有
機物含量が少ないことから一般にメタノール等の炭素源
を添加することで補給するのが普通であり、メタノール
の添加量は、排水中の硝酸態窒素をN2ガスに還元するの
に必要十分なように若干過剰に添加するのが普通であ
る。このため脱窒槽から流出する処理水中には余剰の炭
素源(メタノール等)が含まれることになるから、該脱
窒槽の次段には該余剰のメタノールを酸化分解させるた
めの酸化槽を上述の如く配置するのが一般的となってい
る。
第2図はこのようなアンモニア態窒素含有排水の生物学
的処理のための固定床式脱窒装置と称される一例の装置
のフロー概要を示した図であり、アンモニア態窒素含有
排水(原水)は、排水導入管5を介して硝化槽1にその
下部から導入される。この硝化槽1内は、下部の散気装
置11からの散気により溶存酸素が存在する環境とされ
て、硝化菌によりアンモニア態窒素が硝酸態窒素に変換
される。なお硝化菌の栄養要求に応じて適宜栄養源(リ
ン等)が栄養源注入管7を介して注入され、また硝化菌
の至適環境を維持するため、pH調整剤(例えばNaOH等)
が必要に応じてpH調整剤注入管8を介し導入される。
硝化槽1で酸化された硝酸態窒素を含む排水(以下一次
処理水という)は次に脱窒槽2に供給される。なおこの
一時処理水が通水される管の途中には有機炭素源(メタ
ノール)を注入する有機炭素源注入管9が接続されてい
る。
脱窒槽2においては脱窒菌の働きにより硝酸態窒素が窒
素ガス(N2)に変換されて除去される。窒素の除去され
た排水(以下二次処理水という)は更に酸化槽3へ送給
される。
酸化槽3においては、槽の下部に設けた散気装置11′か
らの散気により、BOD酸化菌の働きで二次処理水中のメ
タノールの分解がなされる。
以上の処理がなされて該酸化槽3から流出する処理水
が、本装置により窒素およびBODが除去された最終処理
水となる。
なお以上のフローにおいて、硝化反応の至適pHは7〜7.
5であること、硝化槽1における反応はアルカリ度消費
反応であり、NH4−Nとして1gを硝化するのにM−アル
カリ度7.14gを必要とすることから、硝化槽1にはpH制
御のために上述の如くNaOH等のアルカリが注入される
が、このようなアルカリ注入に伴なうランニングコスト
の負担軽減を図る目的から、従来、酸化槽3から最終処
理水を硝化槽1に循環ラインを介し戻して、この硝化槽
1に対する上記pH調整剤供給の量低減を図るようにして
いるのが一般的である。
これは、第2図の脱窒槽2で行われる脱窒反応は、上記
硝化反応に対し、逆にアルカリ度生成反応であってNO3
−Nとして1gを脱窒する際にM−アルカリ度3.57gを生
成するものである。したがってこのことに着眼し、脱窒
槽2において生成されたアルカリの一部を酸化槽3から
硝化槽1に循環させることで、外部から硝化槽1へのpH
調整剤の供給量を低減させるようにしているのである。
なお脱窒槽2で生成されたアルカリの利用の点のみから
すれば、脱窒槽2から硝化槽1へ上記二次処理水を直接
循環することも考えられるが、脱窒槽2の流出液中には
上述の如く有機物(メタノール等の炭素源)が含有され
ているため、一般には酸化槽3からの循環を行なうのが
普通である。
(発明が解決しようとする問題点) ところで本発明者等が上記アンモニア態窒素含有の排水
から生物学的に脱窒を行なう装置についての研究を鋭意
重ねたところ、次のような問題のあることが知見され
た。
すなわち、実験室レベルで上述第2図で示した概要の装
置モデルを構成させてアンモニア態窒素含有の排水から
の脱窒を行なった時に確認されているNH4−N負荷に比
べ、実際規模のものとして構成させた脱窒装置において
の許容NH4−N負荷は、実施規模への装置スケールアッ
プの際に通常考えられる問題を考慮しても、予想に反し
て十分高いレベルでは得られず、このため硝化槽は脱窒
槽,酸化槽に比べてかなり槽容量を大きくしたものとし
て構成しなければならないという問題である。
そして更に、このような硝化槽容量を大きく設計した場
合においても、長期に渡り装置を稼働させると次第に硝
化槽の硝化能力が低下する傾向がみられるという問題も
ある。
(問題点を解決するための手段) そこで本発明者等は、実施規模の装置においても、硝化
槽におけるNH4−N負荷を十分に高いレベルに維持する
ことができる装置を実現するために検討を重ねた結果本
発明をなすに至ったのである。
すなわち、上記第2図構成の装置においては、硝化槽内
の担体表面には外見上相当量の微生物が担持されている
にもかかわらず、この担持量に相応する硝化速度は得ら
れないのであるが、これは上記硝酸槽内に存在する微生
物の相当部分が硝化菌以外のもの、具体的には酸化菌に
より占められていることが原因しているのが分った。し
かし、酸化菌は好気性微生物であって、増殖のために有
機物を必要とする従属栄養性細菌である点で独立栄養性
細菌である硝化菌とは異なるものであり、有機物の存在
が少ない硝化槽内は該酸化菌の増殖環境でないことか
ら、硝化槽内でその増殖の悪影響につき指摘した提案は
従来全くない。
また上記第2図形式の装置では、酸化槽からその流出水
を循環しているが、該流出水は最終処理水であってその
中の懸濁固形物存在量は極めて微量であるため、この循
環水中の懸濁固形物に関連して硝化槽中での酸化菌の増
殖を指摘した従来文献もまたない。
しかし本発明者等が第2図装置を改良して循環水中の懸
濁固形物除去を試みたところ、驚くべきことに硝化槽内
における担持体表面での微生物の量はかなり少なくなる
ものの、硝化速度は反対に大幅に向上されるという予想
を越えた効果が知見されたのである。
而して、かかる知見に基づいて上記目的を達成するため
に提供される本発明のアンモニア態窒素含有の無機性排
水を対象とした生物学的脱窒装置の特徴は、排水処理の
ための通水経路に沿って順次配置されたそれぞれ非浮遊
式の硝化槽、脱窒槽、酸化槽を有し、該酸化槽からの流
出水の一部を硝化槽に循環させる循環ラインが設けられ
ている生物学的脱窒装置において、上記循環ラインに
は、循環水中の懸濁固形物を除去する懸濁固形物除去装
置を設けたという構成をなすとことろにある。
本発明において用いられる各反応槽のうち硝化槽および
酸化槽は、固定床式,流動床式,回転円板式等の公知の
生物膜式のいずれの方式の槽であってもよく、また脱窒
槽は生物膜式の他、上向流スラッジブランケット式の槽
であってもよい。
本発明において特徴的に採用される上記懸濁固形物(以
下SSという)除去装置は、循環水中のSS除去目的に達し
た沈殿固液分離式、濾過方式等のものが使用できるが、
除去対象であるSSが細かく沈殿し難いものであること、
装置全体規模の小型化に適していることから、特に濾過
方式のものが好ましく採用される。
(作用) 本発明は前記の構成をなすことにより、従来循環水中に
含まれて硝化槽に送られ、その結果硝化槽において増殖
し硝化菌の増殖を抑制する結果となっていた主なるSSの
構成物質である酸化菌を、上記循環ライン中に介設した
SS除去装置によりライン系外に取除くことができ、した
がって硝化槽内で競争的に増殖する酸化菌を抑制して、
独立栄養性細菌である硝化菌の至適環境に好適に維持す
ることが可能となり、該槽中の担体表面に本来の目的に
沿って硝化菌を選択、優先的に増殖させることができる
ようになった。
(実施例) 以下本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。
第1図に示される本実施例の装置は、上記説明した第2
図の従来例装置に比べて、酸化槽3から硝化槽1へ接続
された循環ライン12の途中にSS除去装置4を設けたこと
に特徴があり、他の構成は同様である。
すなわち、排水導入管5を介して固定床式の硝化槽1に
その下部から導入されるアンモニア態窒素含有排水は、
該槽1下部の散気装置11からの散気で溶存酸素が存在す
る環境となっている該槽1中で、硝化菌によりアンモニ
ア態窒素が硝酸態窒素に変換される。該反応のために硝
化菌の栄養要求に応じて適宜栄養源(リン等)が栄養源
注入管7を介し注入されると共に、硝化菌の至適環境を
維持するため、後述する酸化槽3からの最終処理水の循
環が行なわれ、更に必要に応じてpH調整剤(例えばNaOH
等)がpH調整剤注入管8を介して導入される。
変換された硝酸態窒素を含む一時処理水は、途中で有機
炭素源注入管9からのメタノール注入が行なわれながら
次段の固定床式の脱窒槽2に供給される。
脱窒槽2では、嫌気性雰囲気下での脱窒菌の働きにより
一時処理水中の硝酸態窒素は窒素ガス(N2)に変換され
て外気に放出除去され、窒素の除去された二次処理水は
更に次段の固定床式の酸化槽3へ送給される。
二次処理水が送給された酸化槽3においては、槽下部の
散気装置11′からの散気により好気性雰囲気とされ、BO
D酸化菌の働きで二次処理水中に残存しているメタノー
ルの分解がなされる。
以上の処理がなされて該酸化槽3から流出する最終処理
水の一部は、循環ライン12の濾過方式のSS除去装置4に
送られ、該最終処理水中に含まれている微量のSSの除去
がなされた後、硝化槽1に循環送給される。また残りの
最終処理水は処理水管6を介して適宜の処理水排水ライ
ンに送られる。なお循環ラインからの硝化槽への循環量
は、従来装置の場合と同様にして、装置全体の排水処理
量、排水中のアンモニア態窒素,BODの含有量等に応じて
設計されればよい。
実施例および比較例 以上の第1図に示したフローで示される脱窒装置を以下
の容量,条件で構成して試験を行い、また比較のため第
2図の装置を用いて同様の試験をした。
(1)原水(排水) NH4−N 300mgN/lおよびPO4−P 3mgP/lを水道水中に溶解
して調製。
通水量・・・100l/日 循環量・・・200l/日 (2)薬剤の添加、散気 pH調整剤 ・・・硝化槽pHが7.2〜7.5となるようにNaOH
を添加 メタノール・・・3%メタノールを3l/日脱窒槽に添加 散気 ・・・硝化槽、酸化槽のDOを5mg/l以上とし
た (3)装置 第1図のフローにおいて、硝化槽30l、脱窒槽20l、酸化
槽10lとした。なお各槽は槽中に焼成担体を充填するこ
とで、微生物が該担体表面に担持された固定床式の各槽
を形成させた。
(4)第1図の濾過装置 ポリウレタンを濾材とした内容量1のものとした。
(5)試験方法 通水量20l/日で試験を開始し、徐々に通水量を増加させ
て6週間後に100l/日とし、その状態で更に2ヵ月間試
験を継続した。
以上の実施例,比較例の結果を下記表に示した。
上記表の結果より、本発明の実施例の場合は、比較例に
比べて優れたアンモニア態窒素の除去能力が発揮され
た。
(硝化速度の比較) 上記実施例,比較例の硝化槽中の担体表面から微生物膜
を注意深く剥離し、当該微生物量を測定するとともに、
これらの剥離した微生物1g当りによって得られる硝化速
度を、アンモニア態窒素の添加により各別に測定した。
その結果は、実施例では微生物がMLSS 2000mg/lであ
り、また硝化速度が0.51gN/gSS/日であるのに対し、比
較例では微生物量がMLSS 5000mgであり、また硝化速度
が0.12gN/gSS/日であった。
このことは、単位微生物量中の菌のうち、アンモニア態
窒素の硝化に寄与する菌が実施例では比較例に比べて著
しく多いことを意味しており、本発明によって構成され
る生物学的脱窒装置が、従来の同種装置(第2図装置)
に比べて、飛躍的に優れた硝化能力を発揮するものであ
ることが確認された。
(発明の効果) 以上述べたように、本発明よりなる生物学的脱窒装置に
よれば、従来この種装置を工業的に実施する場合に考え
られていたものと比べて硝化槽の性能が驚くほど向上
し、したがって従来は、実験室レベルでの装置に比べス
ケールアップの際の性能低下分を考慮して一般に大きな
槽構造が必要とされていたのに対し、本発明装置は実施
規模においても実験室レベルでのNH4−N負荷に近似し
た性能が得られて、槽をその分小型(例えば同規模の性
能のために必要な従来の槽容量の1/2程度)に構成で
き、一般に敷地面積が大きくなるこの種装置の全体規模
を小さく設計できるという効果がある。
また特に、一般に敷地面積の制約が大きい他、既設の排
水処理装置に窒素除去の機能を付加する必要性が高くな
ってきているこの種装置において、既存設備の周囲には
新たな装置を設置する余裕があまりないのが普通である
が、かかる場合にも上記の如く硝化槽容量が従来の1/2
程度で足りる本発明装置の適用の利益は極めて大きなも
のがある。
また、硝化槽において酸化菌の増殖が実質的に抑制され
るため、この酸化菌の増殖によって生ずることがあった
槽のつまりに対し必要とされ付加されていた洗浄装置
が、従来に比べて小型で小容量のもので足りるものとな
り、設計上の負担も軽減されるという効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
図面第1図は本発明よりなる生物学的脱窒装置の構成概
要一例を示す図、第2図は従来の生物学的脱窒装置の構
成概要一例を示す図である。 1:硝化槽、2:脱窒槽 3:酸化槽、4:SS除去装置 5:排水導入管、6:処理水管 7:栄養源注入管、8:pH調整剤注入管 9:有機炭素源注入管 10,10′:空気注入管 11,11′:散気装置、12:循環ライン

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アンモニア態窒素含有の無機性排水の処理
    のために通水経路に沿って順次配置されたそれぞれ非浮
    遊式の硝化槽、脱窒槽、酸化槽を有し、該酸化槽からの
    流出水の一部を硝化槽に循環させる循環ラインが設けら
    ている生物学的脱窒装置において、上記循環ラインに
    は、循環水中の懸濁固形物を除去する懸濁固形物除去装
    置を設けたことを特徴とするアンモニア態窒素含有無機
    性排水用の生物学的脱窒装置。
JP15096587A 1987-06-17 1987-06-17 アンモニア態窒素含有無機性排水用の生物学的脱窒装置 Expired - Fee Related JPH07115033B2 (ja)

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US9714921B2 (en) 2014-06-25 2017-07-25 Murata Manufacturing Co., Ltd. Method of identifying direction of multilayer ceramic capacitor, apparatus identifying direction of multilayer ceramic capacitor, and method of manufacturing multilayer ceramic capacitor

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