JPH08164400A

JPH08164400A - 生物学的硝化装置

Info

Publication number: JPH08164400A
Application number: JP6332656A
Authority: JP
Inventors: Fudeko Tsunoda; ふで子角田; Haruki Akega; 春樹明賀
Original assignee: Organo Corp; Japan Organo Co Ltd
Current assignee: Organo Corp
Priority date: 1994-12-13
Filing date: 1994-12-13
Publication date: 1996-06-25

Abstract

(57)【要約】【目的】排水中に含まれるアンモニア態窒素を硝化菌
の働きにより硝化して硝酸態窒素又は亜硝酸態窒素に酸
化する生物学的硝化装置において、処理槽における硝化
菌の高濃度保持による硝化反応の効率化、短時間での負
荷上昇による装置立上り時間の短縮化、硝化菌の処理槽
外への流出抑制、装置の操作性向上、硝化処理の低コス
ト化を図る。【構成】処理槽４内に硝化菌の担体として不織布から
なる担体２４を配設する。担体２４は、好ましくは、処
理槽４内に不織布をその面を垂直にして、かつ互いの面
を離間させることにより、不織布同士の間に空隙部を形
成したものとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、排水中に含まれるアン
モニア態窒素を硝化菌の働きにより硝化して硝酸態窒素
又は亜硝酸態窒素に酸化する生物学的硝化装置に関し、
さらに詳述すると、処理槽内に新規な硝化菌の担体を配
設した生物学的硝化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】閉鎖性水域の富栄養化現象の原因物質の
一つとしてアンモニア態窒素、硝酸態窒素、亜硝酸態窒
素、有機態窒素等の各種形態の窒素（以下単に窒素とい
うこともある）が挙げられており、排水中から窒素を除
去することが要求されている。排水中から窒素を除去す
る方法としては、これまで硝化、脱窒の２段階の反応に
よりなされる生物学的窒素除去法が多用されている。硝
化とは、硝化菌（硝酸菌、亜硝酸菌）の働きによりアン
モニア態窒素を硝酸態窒素又は亜硝酸態窒素に酸化する
反応である。脱窒とは、脱窒菌の働きにより硝酸態窒素
又は亜硝酸態窒素を窒素ガスに還元する反応である。

【０００３】ところで、硝化菌は比反応速度（単位微生
物当たりの反応速度）は速いが、比増殖速度（単位微生
物当たりの増殖速度）が遅く、かつフロック形成力が弱
いという特性を有している。このような特性を有する硝
化菌は、浮遊式では処理槽内に高濃度に保持して反応速
度を高めることは難しい。そのため現在、生物学的硝化
装置の処理槽内に硝化菌の担体を充填することにより、
処理槽内に硝化菌を高濃度に保持して硝化反応を効率的
に行わせる研究がなされ、その担体の探索が盛んに行わ
れている。

【０００４】このような硝化菌の担体として、従来、砂
利、砕石等の粒状担体、スポンジ等の粒状多孔質担体、
ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）等による粒状包括固定
化担体が使用されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
の硝化菌担体には、次のような欠点があった。（１）砂利、砕石等の粒状担体は、硝化菌の保持能力が
低く、単位担体当たりの許容負荷が低いので、硝化装置
の処理能力を高めるためには処理槽の容積を大きくして
多量の担体を処理槽に充填する必要がある。したがっ
て、粒状担体を用いた場合には硝化装置が大型化してし
まう。また、粒状担体は硝化菌の保持能力が低いため、
短期間で負荷を上げることができず、装置の立上り時間
（装置の運転を開始してから安定状態になるまでの時
間）が長くなる。

【０００６】（２）スポンジ等の粒状多孔質担体は、比
表面積が大きく硝化菌の保持能力が高いので、単位担体
当たりの許容負荷は高くなる。しかし、比表面積を大き
くしようとすると各担体は小さくならざるを得ず、軽量
となるため、硝化処理時等に処理槽の外に流出し易い。
また、粒状多孔質担体は小さいので処理槽から取り除く
のに手間がかかり、そのため処理槽の点検時、メンテナ
ンス時等に処理槽から担体を取り除く場合の操作性が悪
くなる。さらに、粒状多孔質担体は固定床で使用しにく
いので、流動床で使用するが、そのために装置が複雑と
なりコスト高を招く。

【０００７】（３）ＰＶＡ等による粒状包括固定化担体
は、初めから硝化菌を多量に保持することが可能であ
り、したがって硝化処理の初期から負荷を高く設定する
ことができる。しかし、粒状包括固定化担体は（２）の
粒状多孔質担体と同様に各担体が軽量であるため処理槽
外に流出し易く、また処理槽の点検時などに取り除きに
くく、流動床で使用するためコスト高を招くという欠点
がある上、価格が高い。

【０００８】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、処理槽内に硝化菌を高濃度に保持してアンモニア態
窒素の硝化反応を効率的に行わせることができ、また短
期間で許容負荷を高くして装置の立上り時間を短くする
ことが可能であるとともに、硝化菌の処理槽外への流出
抑制、処理槽の点検時等における操作性の向上、アンモ
ニア態窒素の硝化処理の低コスト化を達成し得る硝化菌
担体を用いた生物学的硝化装置を提供することを目的と
する。

【０００９】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明者らは、
上記目的を達成するために種々の担体材料の検討を行っ
た結果、不織布が優れた硝化菌の保持能力を有し、その
ため不織布を担体として使用することにより、処理槽に
おける硝化菌の高濃度保持、短時間での負荷上昇、硝化
菌の処理槽外への流出抑制、担体の取り出し易さによる
操作性の向上、固定床での使用による低コスト化を図る
ことができることを知見し、本発明をなすに至った。

【００１０】したがって、本発明は、処理槽と、処理槽
に接続された被処理水導入管及び処理水排出管と、処理
槽内の被処理水の曝気を行う曝気機構とを備え、被処理
水導入管から処理槽内にアンモニア態窒素を含有する被
処理水を導入し、処理槽内で硝化菌を用いて被処理水中
に含まれるアンモニア態窒素を硝酸態窒素又は亜硝酸態
窒素に酸化し、アンモニア態窒素が除去された処理水を
処理水排出管から排出する生物学的硝化装置において、
前記処理槽内に硝化菌の担体として不織布からなる担体
を配設したことを特徴とする生物学的硝化装置を提供す
る。

【００１１】本発明において、硝化菌の担体を構成する
不織布としては、例えば、ポリプロピレン製不織布、繊
維状活性炭製不織布、ポリエステル及びポリエチレンか
らなる不織布等が挙げられるが、これらに限定されるも
のではない。

【００１２】また、不織布からなる担体の構成に特に制
限はないが、処理槽内に不織布をその面を垂直にして、
かつ互いの面を離間させて配置した構成とすることが特
に好ましい。このようにすると、不織布間に空隙部が形
成されるので、曝気時における酸素含有ガスの気泡は上
記空隙部を通ってスムースに上昇し、気泡の上昇を不織
布が妨げることがないので、硝化反応が良好に進行す
る。かかる構成の担体として、具体的には後述する図２
〜４に示すものを例示することができる。なお、上記空
隙部の幅は０．５〜２ｃｍ程度であることが適当であ
る。さらに、本発明では、不織布からなる担体層を処理
槽内に上下方向において複数段に分割して設けるととも
に、各担体層の間に気泡分散材を配設することもでき
る。

【００１３】本発明において、処理槽及び曝気機構の構
造、処理槽への被処理水導入管及び処理水排出管の接続
位置、使用微生物の種類などに限定はない。例えば、処
理槽は連続式としてもよく、バッチ式としてもよい。ま
た、処理槽を竪型とし、該処理槽の底部に被処理水導入
管、頂部に処理水排出管を接続して被処理水を上昇流で
流すようにしてもよく、処理槽の頂部に被処理水導入
管、底部に処理水排出管を接続して被処理水を下降流で
流すようにしてもよく、さらには処理槽を横型とし、該
処理槽内に被処理水を横流式に流すようにしてもよい。

【００１４】なお、本発明生物学的硝化装置の前段に
は、生物学的硝化装置に導入される被処理水中の有機物
を生物学的酸化により予め分解し、アンモニア態窒素に
転換させる生物学的酸化装置を設置することができる。
また、本発明生物学的硝化装置の後段には、生物学的硝
化装置の処理水中に含まれる硝酸態窒素又は亜硝酸態窒
素を脱窒菌を用いて窒素ガスに還元する生物学的脱窒装
置を設置することができる。

【００１５】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に示す
が、本発明は下記実施例に限定されるものではない。図
１は本発明に係る生物学的硝化装置の一実施例を示すフ
ロー図である。

【００１６】図１において、２は原水槽、４は上端が開
放された有底円筒状の処理槽、６は原水槽２に接続され
た原水供給管、８は原水槽２と処理槽４の底部１０との
間に設けられた被処理水導入管、１２は被処理水導入管
８に介装された給水ポンプ、１４は処理槽４の上方部の
槽内に設けられたトラフ１６に接続された処理水排出
管、１８は処理槽４の底部１０に接続された空気供給
管、２０は空気供給管１８に介装されたエアポンプを示
す。本装置では、空気供給管１８及びエアポンプ２０に
よって酸素含有ガスの曝気機構２２が構成されている。

【００１７】また、本装置においては、処理槽４内に硝
化菌の担体として不織布からなる担体２４が配設されて
いる。この担体２４は、処理槽４内に不織布をその面を
垂直にして、かつ互いの面を離間させて配置したもので
ある。このような構成の担体２４としては、例えば図２
〜４に示すものが挙げられる。

【００１８】図２（Ａ）に示す担体２４は、平面状の不
織布２６に別の不織布２８を波板状となるように固着し
てなる成形体３０を円く巻いたものを、両不織布２６、
２８を垂直にした状態で処理槽４内に配設したものであ
る。なお、図２（Ｂ）は上記成形体３０を広げた状態を
示す斜視図である。本例の担体２４では、平面状不織布
２６とそれに固着された波板状不織布２８との間に空隙
部３２が形成され、波板状不織布２８とその外側に巻か
れた平面状不織布２６との間にも空隙部３４が形成され
ている。したがって、硝化処理時には、曝気用空気は両
空隙部３２、３４を通って上昇する。

【００１９】図３に示す担体２４は、不織布３６を円く
巻くとともに、内側の不織布３６と外側の不織布３６と
の間にスペーサ３８を配置したものを、不織布３６を垂
直にした状態で処理槽４内に配設したものである。本例
の担体２４では、内側の不織布３６と外側の不織布３６
の間に空隙部４０が形成されている。したがって、硝化
処理時には、曝気用空気は空隙部４０を通って上昇す
る。

【００２０】図４に示す担体２４は、多数の平面状不織
布４２を垂直にした状態で処理槽４内に並べるととも
に、各不織布４２間にスペーサ４４を配置したものであ
る。本例の担体２４では、各平面状不織布４２の間に空
隙部４６が形成されている。したがって、硝化処理時に
は、曝気用空気は空隙部４６を通って上昇する。

【００２１】図１に示す装置では、原水（アンモニア態
窒素を含有する被処理水）は原水供給管６から原水槽２
に供給され、ここに貯留される。原水槽２内の原水２５
は、給水ポンプ１２の作動により被処理水導入管８を通
って処理槽４内に導入される。同時に、エアポンプ２０
の作動によって空気供給管１８から処理槽４内に空気が
供給され、被処理水の曝気が行われる。処理槽４内にお
いて、被処理水及び曝気用空気は担体２４の不織布間の
空隙部を通って底部１０から上方部へ上昇する。この間
に、被処理水中のアンモニア態窒素は、担体２４に保持
されている硝化菌の働きによって硝酸態窒素又は亜硝酸
態窒素に酸化される。その後、アンモニア態窒素が除去
された処理水は、トラフ１６を経て処理槽４の上方部に
接続された処理水排出管１４を通して排出される。

【００２２】図５は本発明に係る生物学的硝化装置の他
の実施例を示すフロー図である。本装置は、不織布から
なる担体層２４を処理槽４内に上下方向において複数段
（図では３段）に分割して設けるとともに、各担体層２
４の間及び最下段の担体層２４の下部にそれぞれ気泡分
散材２７を配設したものである。本装置の他の構成は図
１の装置と同じであるため、図１の装置と同一の部分に
は同一参照符号を付して説明を省略する。

【００２３】上記気泡分散材２７は、下段に位置する担
体層２４の空隙部を通って上昇してきた気泡を再分散さ
せるとともに、気泡の流路を変更させる役目をなし、こ
れによって処理槽４内全体に気泡を均一に分配するもの
である。気泡分散材としては、例えば、ポリプロピレン
等の合成樹脂からなるポーラス材をマット状に成形した
もの、多数の小孔を有する目板等を用いることができ
る。

【００２４】以下、本発明の生物学的硝化装置を用いて
アンモニア態窒素含有排水の処理を行った本発明処理例
１、２及び比較処理例を示す。本発明処理例１図１に示した構成の実験装置を作製し、アンモニア態窒
素含有排水の硝化処理を行った。硝化菌の担体として
は、高さ３３ｃｍ、幅７２ｃｍのポリプロピレン製不織
布（面積２３７６ｃｍ²）を高さ方向に沿って所定幅に
切り分けたものを、処理槽内に５ｍｍ間隔で垂直に吊り
下げて充填した。なお、吊り下げた各不織布はその下部
を処理槽内に固定した。担体の見かけ容積（処理槽の内
径×不織布の高さ）は約１３００ｍｌであった。

【００２５】処理槽中に被処理水及び種汚泥として活性
汚泥１ｇ（乾燥重量）を投入し、曝気機構により一晩曝
気を行った。これにより、汚泥は全て不織布に吸着され
た。その後、アンモニア態窒素５０ｍｇ／ｌを含む被処
理水を被処理水導入管から処理槽に導入し、同時に空気
供給管から被処理水中に空気を１リットル／分で供給し
て曝気を行い、処理水を処理水排出管から排出すること
により、連続硝化処理を行った。

【００２６】２週間連続硝化処理を行った後の、アンモ
ニア態窒素負荷を１．２ｋｇＮ／ｍ³／ｄ（ｍ³は担体の
見かけ容積）とした時のアンモニア態窒素除去率は９９
％以上であった。また、実験期間中、処理水に含まれる
ＳＳ成分は５ｍｇ／ｌ前後であった。

【００２７】本発明処理例２図１に示した構成の実験装置を作製し、アンモニア態窒
素含有排水の硝化処理を行った。硝化菌の担体として
は、ポリエステル及びポリエチレンからなる平面状不織
布に繊維状活性炭製不織布を波高１ｃｍ程度の波板状と
なるように固着してなる高さ３１ｃｍ、幅１２０ｃｍの
成形体（繊維状活性炭製不織布の面積４０８０ｃｍ²）
を円く巻いたものを、各不織布を垂直にした状態で処理
槽内に充填した。この担体は、図２に示した構成のもの
である。担体の見かけ容積（処理槽の内径×不織布の高
さ）は約１２００ｍｌであった。

【００２８】本発明処理例１と同様に種汚泥投入後一晩
曝気を行ったところ、汚泥は全て不織布に吸着された。
また、続けて本発明処理例１と同様の連続硝化処理を３
週間行った後の、アンモニア態窒素負荷を１．８ｋｇＮ
／ｍ³／ｄとした時のアンモニア態窒素除去率は９０％
以上であった。また、実験期間中、処理水に含まれるＳ
Ｓ成分は５ｍｇ／ｌ前後であった。

【００２９】比較処理例硝化菌の担体として処理槽内に径１０〜１５ｍｍのセラ
ミックス系多孔質粒状担体１５００ｍｌを充填し、本発
明処理例１、２と同様の種汚泥投入と一晩曝気を行い、
その後連続硝化処理を行った。この場合、連続硝化処理
を行ったときに、最初に投入した種汚泥の一部は処理槽
に被処理水を流入させたことにより処理水排出管から流
出した。また、連続硝化処理を３週間行った後の、アン
モニア態窒素負荷を１ｋｇＮ／ｍ³／ｄとした時のアン
モニア態窒素除去率は７０〜８０％であったが、その後
もそれ以上負荷が大きくなることはなかった。また、実
験期間中、処理水に含まれるＳＳ成分は１０ｍｇ／ｌを
超えることが多かった。

【００３０】以上の結果より、不織布を硝化菌の担体と
した場合、処理槽内に硝化菌を高濃度に保持し、硝化反
応を効率化して安定した水質の処理水が得られること、
短期間で高負荷をかけることが可能となり、装置の立上
り時間を短くできることが確認された。すなわち、処理
水に含まれるＳＳ成分は硝化菌であると考えられるが、
本発明装置では粒状担体を用いた装置に比べて硝化菌の
流出が少なく、そのために処理槽内に硝化菌を高濃度に
保持することができ、また種汚泥投入後所定時間曝気す
ることにより投入汚泥をほとんど全て担体に吸着させる
ことができるので、投入した種汚泥の一部が処理水と共
に流れてしまう粒状担体を用いた装置に比べて、装置立
上げ初期より処理槽内の硝化菌濃度を高く保持すること
ができ、これにより装置の立上り時間を短くすることが
できるのである。

【００３１】

【発明の効果】本発明の生物学的硝化装置は、硝化菌保
持能力に優れた不織布を担体として用いたので、処理槽
内に硝化菌を高濃度に保持し、被処理水中に含まれるア
ンモニア態窒素の硝化反応を効率的に行わせて安定した
水質の処理水を得ることができ、また運転開始後短期間
で許容負荷を高くして装置の立上り時間を短くすること
が可能であるとともに、硝化菌の処理槽外への流出抑
制、処理槽の点検時等における操作性の向上、硝化処理
の低コスト化を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る生物学的硝化装置の一実施例を示
すフロー図である。

【図２】（Ａ）は硝化菌の担体の一例を示す平面図、
（Ｂ）は担体を広げた状態を示す斜視図である。

【図３】硝化菌の担体の一例を示す平面図である。

【図４】硝化菌の担体の一例を示す平面図である。

【図５】本発明に係る生物学的硝化装置の他の実施例を
示すフロー図である。

【符号の説明】

４処理槽８被処理水導入管１４処理水排出管２２曝気機構２４不織布からなる担体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】処理槽と、処理槽に接続された被処理水
導入管及び処理水排出管と、処理槽内の被処理水の曝気
を行う曝気機構とを備え、被処理水導入管から処理槽内
にアンモニア態窒素を含有する被処理水を導入し、処理
槽内で硝化菌を用いて被処理水中に含まれるアンモニア
態窒素を硝酸態窒素又は亜硝酸態窒素に酸化し、アンモ
ニア態窒素が除去された処理水を処理水排出管から排出
する生物学的硝化装置において、前記処理槽内に硝化菌
の担体として不織布からなる担体を配設したことを特徴
とする生物学的硝化装置。
【請求項２】不織布からなる担体が、処理槽内に不織
布をその面を垂直にして、かつ互いの面を離間させて配
置したものである請求項１記載の生物学的硝化装置。