JPH09168795A - 高濃度のアンモニア性窒素を含む排水の硝化方法 - Google Patents

高濃度のアンモニア性窒素を含む排水の硝化方法

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JPH09168795A
JPH09168795A JP7330133A JP33013395A JPH09168795A JP H09168795 A JPH09168795 A JP H09168795A JP 7330133 A JP7330133 A JP 7330133A JP 33013395 A JP33013395 A JP 33013395A JP H09168795 A JPH09168795 A JP H09168795A
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JP
Japan
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nitrification
carrier
ammonia nitrogen
tank
fiber carrier
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JP7330133A
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Masahiro Fujii
正博 藤井
Yuji Kano
裕士 加納
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Unitika Ltd
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Unitika Ltd
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    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10Biological treatment of water, waste water, or sewage

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 80mg/リットル以上の高濃度アンモニア
性窒素を高速で硝化することのできる、高濃度アンモニ
ア性窒素を含む排水の硝化方法を提供する。 【解決手段】 高濃度のアンモニア性窒素を含む排水の
硝化を行うに際し、繊維を複数本絡み合わせた繊維担体
3を硝化槽1に投入し、この硝化槽1の溶存酸素濃度を
6mg/リットル以上にして生物的な硝化を行うことを
特徴とする高濃度のアンモニア性窒素を含む排水の硝化
方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、80mg/リット
ル以上の高濃度のアンモニア性窒素を含む排水の硝化方
法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】アンモニア性窒素を80mg/リットル
以上含んだ排水の処理は、生物学的硝化・脱窒法やアン
モニアストリッピング法が代表的である。前者の生物学
的に硝化を行う方法としては、通常の活性汚泥を用いる
一般的な方法、比較的粒径の大きな接触材を反応槽に固
定して接触材表面に付着した生物膜により処理する固定
床法と呼ばれる方法、粒子の小さな接触材を反応槽内で
流動させ、接触材に付着した微生物より処理する流動床
法と呼ばれる方法などがあげられる。また、後者のアン
モニアストリッピング法は、排水をアルカリ性として、
アンモニウムイオンをアンモニアに転換し、散気や落水
等によりアンモニアを大気中に気散させる方法である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】生物学的手法によるア
ンモニア性窒素の硝化は、排水の性状と硝化手段により
その問題点が異なるため、排水の性状別に問題点を整理
する。まず、排水がBODを含まないアンモニア性窒素
濃度が高い排水である場合、活性汚泥法では、BOD酸
化菌が成育できないため、分散性の特徴を有する硝化菌
をBOD酸化菌に付着させることができなくなる。した
がって、汚泥分離を沈降分離で行うときに,硝化菌の洗
い出しが起こり,硝化処理がうまくいかないといった問
題があった。また,固定床法では、活性汚泥法とは異な
り、接触材に硝化菌が付着して反応槽内に留まるため、
硝化処理は良好に行われるが、生物膜の成長により目詰
まりや肥大化が起こるため、逆洗が必要となる。さら
に、流動床法では、流動する接触材に硝化菌が付着し、
硝化処理は良好に行われるが、接触材に砂など比重の大
きな細かい粒子を用いる場合には、粒子の流動が難し
く、粒子が沈殿池から流出する場合もあり、接触材の量
が減少していくことが考えられる。比重が小さく、粒子
の大きな接触材を用いる場合には、スクリーンによる分
離が可能となり沈降分離の必要はなくなるが、比表面積
が小さくなり付着生物量が少なくなるので、接触材の量
を増やすか、反応槽の容量を増やす必要が生じる。
【0004】また、前記の排水のうち、SSが多い場
合、固定床法では、接触材を積層状態にすることができ
なくなるため、負荷を高くすることができず槽の容量を
増す必要がある。さらに、流動床法では、排水のSSが
直接処理に影響を及ぼすということはないが、目幅の細
かいスクリーンを用いて接触材の分離を行っている場合
には、SSによるスクリーンの目詰まりが起こることが
ある。
【0005】一方、排水がBODを含むアンモニア性窒
素が高い排水の場合、活性汚泥法ではBOD酸化菌のフ
ロックに硝化菌が取り込まれ、沈降分離により硝化菌の
洗い出しは少なくなるが、汚泥濃度を高濃度にできない
ため反応槽の容量を大きくする必要がある。また、固定
床法では、積層型の接触材を用いた場合、BOD酸化菌
の繁殖のため目詰まりが起こりやすく、すだれ状の接触
材を用いた場合には、負荷を高くとれないために反応槽
を大きくする必要がある。さらに、流動床法では、細か
い粒子の接触材を用いた場合には接触材を硝化槽のみに
留めておくことができず、BOD酸化槽のBOD酸化菌
や脱窒槽の脱窒菌も付着して、接触材当たりの硝化速度
は低下してしまう。すなわち、槽分離による処理機能の
分担化ができず、硝化専用の接触材を作ることは困難で
ある。また、大きな粒子の接触材を用いた場合、スクリ
ーンにより機能分担は可能であるが、比表面積が小さい
ため、付着微生物が少なくなってしまう。以上のよう
に、排水の性状により各処理法の問題点を整理すると、
目詰まりや担体の機能低下などが問題点としてあげら
れ、その対応策として、逆洗により目詰まりを解消した
り、槽容量を大きくするか接触材の量を増やすかの手段
を講じたりする必要が生じる。一方、アンモニアストリ
ッピング法では大気中にアンモニアを放散し、二次公害
を招く場合がある。
【0006】このような方法の中で、維持管理、処理の
安定性、処理能力、環境保護の観点から考えて、目詰ま
りの少ない高速硝化装置として流動床法を採用した場
合、高速で硝化処理をするためには、比表面積の大きな
細かい担体を選択し、さらに、硝化専用の担体により処
理機能の分担化を図ることが必要となる。しかし、細か
い担体で、しかも担体を槽毎に分離するためには、BO
D酸化槽や脱窒槽などそれぞれの反応槽毎に沈殿槽を設
置することが必要となり、反応槽に比較して沈殿槽の大
きさが目立ち、非効率的なものとなってしまう。一方、
スクリーンによる分離により機能分担を図る場合、スク
リーンのメンテナンスの制約から担体の粒径は3mm以
上とする必要があり、粒径の大きな担体では比表面積が
小さくなり、細かい担体と同一の生物付着量を得るため
には、担体の添加量を増やさなければならない。本発明
は、このような問題を解決し、80mg/リットル以上
の高濃度のアンモニア性窒素含む排水を高速で硝化する
ことのできる、高濃度のアンモニア性窒素を含む排水の
硝化方法を提供することを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、このよう
な課題を解決するために鋭意検討の結果、繊維担体を投
入した硝化槽の溶存酸素濃度(以下、MLDOとい
う。)を6mg/リットル以上として運転することによ
り、高濃度のアンモニア性窒素を高速で硝化処理するこ
とができるという事実を見出し、本発明に到達した。す
なわち、本発明は、高濃度のアンモニア性窒素を含む排
水の硝化を行うに際し、繊維を複数本絡み合わせた繊維
担体を硝化槽に投入し、この硝化槽の溶存酸素濃度を6
mg/リットル以上にして生物的な硝化を行うことを特
徴とする高濃度のアンモニア性窒素を含む排水の硝化方
法を要旨とするものである。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明における高濃度のアンモニア性窒素とは、濃度が
80mg/リットル以上のアンモニア性窒素のことをい
う。まず、本発明において、繊維担体を用いることの必
要性について表1に基づいて説明する。その表1には、
各担体の表面積当たりの汚泥付着量を示しており、表1
に示すように、繊維担体の表面積当たりの汚泥付着量は
細かい担体より高く、担体の内部に汚泥を保持している
ことがうかがえる。繊維担体の内部は85%が空隙であ
り、その空隙に汚泥が保持できるので、比表面積がさほ
ど大きくなくても汚泥保持量が大きい。また、粒径が3
〜5mmであり、目幅が2.0mmのスクリーンで処理
水との分離が可能であるため、担体を槽毎に分離し処理
機能を分担化させることも可能となる。
【0009】
【表1】
【0010】したがって、本発明においては、繊維を複
数本絡み合わせた繊維担体を用いることが必要である。
繊維担体としては、例えば、太さ4デニール、カット長
5mmのポリエステル繊維4100〜5000本を絡み
合わせた形状がほぼ球形のものを用いることができ、繊
維担体の市販品としては、例えば、ファビオス担体(ユ
ニチカ社製)があげられる。また、繊維担体は、適当量
の繊維を、攪拌することのできる水槽に入れ、水中で攪
拌して繊維を絡み合わせた後、繊維塊を固定化して製造
することができる。
【0011】しかし、細かい担体に比べ繊維担体はその
内部に汚泥を保持するため、基質の内部拡散についての
問題が生じてくる。硝化反応では、基質はアンモニア性
窒素と酸素であり、高濃度のアンモニア性窒素の硝化の
場合、アンモニア性窒素は80mg/リットル以上と高
い値をとるが、MLDOは通常の運転では2〜4mg/
リットルであり、酸素が内部拡散律速になる可能性が生
じる。酸素が内部まで到達しない状態で連続運転を行う
と、担体内部汚泥の硝化活性は低くなり、担体の表面に
付着した汚泥のみの処理速度とほとんど同じになる。そ
の結果、内部まで汚泥を保持できる繊維担体の特徴が十
分に発揮できず、単に、前記した粒径の大きな担体とな
んら変わらなくなる。したがって、高速に硝化を進行さ
せるためには、硝化反応における基質であるアンモニア
性窒素と酸素が十分に繊維担体内部にまで拡散すること
が望ましい。
【0012】そこで、本発明においては、高濃度のアン
モニア性窒素の硝化をする場合において、前記したよう
な繊維担体を硝化槽に投入し、この硝化槽のMLDOを
6mg/リットル以上にして硝化することが必要であ
り、好ましくは、MLDOを7mg/リットル以上10
mg/リットル以下である。高濃度のアンモニア性窒素
の硝化をする際、硝化槽のMLDOが6mg/リットル
未満の場合には、担体内部汚泥の硝化活性が低くなり、
担体の表面に付着した汚泥のみの処理速度とほとんど同
じになって硝化速度が鈍化する。
【0013】また、本発明は、アンモニア性窒素濃度が
80mg/リットル以上の高濃度のアンモニア性窒素を
硝化する場合に適用することが必要であり、特に、アン
モニア性窒素濃度が100mg/リットル以上300m
g/リットル以下の場合に適用することが好ましい。例
えば、硝化槽のMLDOを6mg/リットル以上にして
100mg/リットルのアンモニア性窒素を硝化する場
合の硝化能力は、MLDOを6mg/リットル以上にし
て30mg/リットルのアンモニア性窒素を硝化する場
合よりも2〜3倍増加する。
【0014】図1は、本発明の硝化方法の一例を示す、
BODを含まない高濃度アンモニア性窒素の処理フロー
図である。この処理の場合は、硝化のみを考えたケース
であるため、処理機能の分担化の必要はないが、繊維担
体3を用いることにより、スクリーン2によって処理水
4と繊維担体3が分離されるため、繊維担体3は硝化槽
1に保持され、処理水4とともに流出することはない。
また、硝化槽1のMLDOは6mg/リットル以上とし
て運転されており、この運転の継続により、繊維担体3
はアンモニア性窒素が高いといった環境に適した硝化専
用の担体となり、担体の内部にも硝化活性の高い硝化菌
を維持することができ、高速で硝化処理することができ
る。一方、処理水4は硝酸態窒素を多量に含むため、無
処理のまま放流することはできない。したがって、他の
BODを含む排水に処理水4を混入させ、脱窒処理する
のが適当である。
【0015】図2は、本発明の硝化方法の他の例を示
す、BODを含む高濃度アンモニア性窒素の処理フロー
図である。この処理では、BOD酸化はBOD酸化槽5
で活性汚泥に任せ、BODが少なくなりアンモニア性窒
素が80mg/リットル以上残った排水を、硝化槽1に
投入した繊維担体3と活性汚泥で硝化を行っている。こ
こで、硝化槽1のMLDOは6mg/リットル以上とし
て運転されている。運転の継続により、硝化槽1に投入
した繊維担体3はアンモニア性窒素が高いといった環境
に適した硝化専用の担体となり、担体の内部にも硝化活
性の高い硝化菌を維持することができる。さらに、繊維
担体3はスクリーン2により分離されるので、硝化槽1
から流出することもない。処理水4とともに流出した活
性汚泥は沈殿槽6で沈降分離され、処理水4は脱窒処理
を経て放流される。また、沈殿槽6で沈殿した活性汚泥
は返送汚泥7として、BOD酸化槽5に返送される。
【0016】しかし、図2のフローのように、排水がB
ODを含んでいる場合、BODの存在により活性汚泥の
発生量が高くなり、硝化槽11は活性汚泥と繊維担体1
3の混合系となる。このような、活性汚泥を繊維担体と
併用する硝化促進法では、水温が17℃以上に上昇した
場合、活性汚泥の硝化速度と担体表面の付着汚泥の硝化
速度が高速になり、基質(アンモニア性窒素、酸素)の
利用速度が高くなるため、担体内部への基質の拡散が律
速となり、担体内部の汚泥の能力が低下する。このよう
な場合に、MLDOだけ増加させたとしてもアンモニア
性窒素がどんどん利用されて少なくなるために担体内部
まで基質が拡散せず、担体の能力アップにはつながりに
くい。
【0017】
【実施例】以下、本発明を実施例及び比較例によって具
体的に説明する。 実施例1 充填率20%、水温15℃、アンモニア性窒素濃度10
0mg/リットル、MLDO9mg/リットル以上、滞
留時間8時間で馴養した繊維担体を用いて、アンモニア
性窒素の硝化の回分実験を行った。ここでは、平均粒径
4.8mmのファビオス担体(ユニチカ社製)を繊維担
体に用いた。この回分実験では、MLDOを9mg/リ
ットル以上、水温を15℃に保持し、排水中のアンモニ
ア性窒素濃度だけを変化させて、硝化速度を調べた。な
お、ここではBODがほとんど含まれていない排水を用
いた。表2に、それぞれの場合における硝化速度を示
す。
【0018】
【表2】
【0019】表2より明らかなように、排水中のアンモ
ニア性窒素濃度が80mg/リットル以上と高濃度の場
合には、アンモニア性窒素濃度が80mg/リットル未
満の場合に比べてかなり高い硝化速度が得られており、
窒素濃度を低くしたものは、明らかにアンモニア性窒素
が内部拡散律速となっていることが分かる。すなわち、
MLDOとアンモニア性窒素濃度が共に高ければ、繊維
担体内部まで十分に基質が拡散するため、高い硝化速度
を得ることができる。
【0020】実施例2 実施例1ではアンモニア性窒素濃度を変化させた場合の
硝化速度を比較したが、実施例2ではMLDOを変数と
したときの硝化速度を示す。すなわち、充填率20%、
水温17℃、アンモニア性窒素150〜200mg/リ
ットル、MLDO7mg/リットル、滞留時間8時間で
馴養した繊維担体を用いて、アンモニア性窒素の硝化の
回分実験を行った。それぞれの回分実験における排水の
初期のアンモニア性窒素濃度は100mg/リットルで
あり、水温は17℃に保持した。なお、ここでもBOD
がほとんど含まれていない排水を用いた。表3に、ML
DOを変化させた場合のそれぞれの硝化速度を示す。
【0021】
【表3】
【0022】表3より明らかなように、MLDOが6m
g/リットル以上の場合には、MLDOが6mg/リッ
トル未満の場合に比べてかなり高い硝化速度が得られて
おり、MLDOを低くしたものは、明らかに酸素が内部
拡散律速となっていることが分かる。すなわち、MLD
Oとアンモニア性窒素濃度が共に高ければ、繊維担体内
部まで基質が十分に拡散するため、高い硝化速度を得る
ことができる。
【0023】
【発明の効果】本発明によれば、80mg/リットル以
上の高濃度アンモニア性窒素を高速で硝化すること可能
となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の硝化方法の一例を示す、BODを含ま
ない高濃度アンモニア性窒素の処理フロー図である。
【図2】本発明の硝化方法の他の例を示す、BODを含
む高濃度アンモニア性窒素の処理フロー図である。
【符号の説明】
1 硝化槽 2 スクリーン 3 繊維担体 4 処理水 5 BOD酸化槽 6 沈殿槽 7 返送汚泥

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高濃度のアンモニア性窒素を含む排水の
    硝化を行うに際し、繊維を複数本絡み合わせた繊維担体
    を硝化槽に投入し、この硝化槽の溶存酸素濃度を6mg
    /リットル以上にして生物的な硝化を行うことを特徴と
    する高濃度のアンモニア性窒素を含む排水の硝化方法。
JP7330133A 1995-12-19 1995-12-19 高濃度のアンモニア性窒素を含む排水の硝化方法 Pending JPH09168795A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002172400A (ja) * 2000-12-06 2002-06-18 Unitika Ltd 汚泥返流水中の窒素除去方法および装置
JP2016077954A (ja) * 2014-10-15 2016-05-16 新日鐵住金株式会社 生物学的窒素除去方法

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