JPH0947787A

JPH0947787A - 廃水処理装置

Info

Publication number: JPH0947787A
Application number: JP20486695A
Authority: JP
Inventors: Nobuko Hashimoto; 信子橋本; Tatsuo Sumino; 立夫角野; Masaaki Shirai; 正明白井; Masataka Kasai; 正隆河西
Original assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Current assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Priority date: 1995-08-10
Filing date: 1995-08-10
Publication date: 1997-02-18
Anticipated expiration: 2015-08-10
Also published as: JP3180891B2

Abstract

(57)【要約】【課題】アンモニア性廃水を高速処理することができる
ので、処理能力を低下させずに装置の大幅なコンパクト
化を実現することができる生物学的な廃水処理装置を提
供する。【解決手段】アンモニア性窒素廃水を濃縮して該アンモ
ニア性窒素廃水のアンモニア性窒素濃度を高める第１の
濃縮装置１４と、第１の濃縮装置１４で濃縮されたアン
モニア性窒素濃縮水と、硝化菌であるＡＨ菌が優先繁殖
した固定化担体２８とを好気性雰囲気で接触させる硝化
装置２０と、硝化装置２０から排出される硝化液中のア
ンモニア性窒素を濃縮分離すると共に濃縮分離した濃縮
水を硝化装置２０に戻す第２の濃縮装置５０と、から構
成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は廃水処理装置に係
り、特に下水等のアンモニア性窒素廃水を生物学的に高
速処理する廃水処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】廃水中に含まれるアンモニア性窒素（Ｎ
Ｈ₄−Ｎ）は、放流先の公共用水域の溶存酸素の低下
や、閉鎖性水域における富栄養化の原因物質の一つとな
ることから、その効果的な除去方法が課題になってい
る。廃水中のアンモニア性窒素を生物学的に処理する方
法としては、通常、活性汚泥循環変法を用いた処理方法
が行われ、硝化菌によるアンモニアから硝酸への硝化反
応及び脱窒菌による硝酸から窒素への脱窒反応を利用し
たものである。この方法は、嫌気性状態の脱窒槽と好気
性状態の硝化槽の２つの槽から成り、脱窒槽では脱窒菌
により廃水中の有機物の分解と脱窒処理が行われ、硝化
槽では硝化菌により廃水中のアンモニア性窒素が硝化処
理されて硝酸になる。そして、硝化槽で硝化処理された
硝化液が脱窒槽に循環されることにより廃水中の窒素成
分は窒素ガスとして大気に放出されて除去される。

【０００３】上記した硝化菌と脱窒菌のうち、硝化菌は
増殖速度が遅いので、活性汚泥中に相当量の菌数を保持
するためには汚泥の滞留時間を長くして充分な増殖時間
を確保しなくてはならない。このことから、活性汚泥循
環変法は、硝化効率を上げるために硝化菌の固定化が検
討されており、固定化硝化菌を硝化槽に投入したプロセ
スが実用化されている。活性汚泥循環変法は主として適
用される下水等の廃水であり、下水中のアンモニア性窒
素濃度は２０〜８０ｍｇ／ｌ程度である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、下水等
の廃水を生物学的に処理する廃水処理装置は、前記滞留
時間等を確保する等の理由から装置に広い敷地面積を必
要とするため、広い敷地面積を確保しにくい都市部での
設置が難しいという問題がある。また、狭い敷地スペー
スに合わせて廃水処理装置を小型化すると処理能力がそ
の分低下してしまう。

【０００５】このような背景から、アンモニア性窒素廃
水の処理能力を低下させずに且つ狭い敷地スペースにも
設置可能な廃水処理装置が要望されていた。本発明は、
このような事情に鑑みてなされたもので、アンモニア性
廃水を高速処理することができるので、処理能力を低下
させずに装置の大幅なコンパクト化を実現することがで
きる生物学的な廃水処理装置を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決する為の手段】本発明は前記目的を達成す
る為に、アンモニア性窒素廃水を担体に担持した硝化菌
により生物処理する廃水処理装置に於いて、前記アンモ
ニア性窒素廃水を濃縮して該アンモニア性窒素廃水のア
ンモニア性窒素濃度を高める前処理用の濃縮装置と、前
記前処理用の濃縮装置で濃縮されたアンモニア性窒素濃
縮水と、前記硝化菌の種類のうちのＡＨ菌が優先繁殖し
た固定化担体とを好気性雰囲気で接触させる反応槽と、
から成ることを特徴とする。

【０００７】また、本発明は前記目的を達成する為に、
アンモニア性窒素廃水を担体に担持した硝化菌により生
物処理する廃水処理装置に於いて、前記アンモニア性窒
素廃水を濃縮してアンモニア性窒素濃度を高める前処理
用の濃縮装置と、前記前処理用の濃縮装置で濃縮された
アンモニア性窒素濃縮水と、前記硝化菌の種類のうちの
ＡＨ菌とＡＬ菌が混相状態で繁殖した固定化担体とを好
気性雰囲気で接触させる反応槽と、から成ることを特徴
とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下添付図面に従って本発明に係
る廃水処理装置の好ましい実施の形態について詳説す
る。本発明は、硝化菌の種類には後述するＡＨ菌とＡＬ
菌とが生存するという知見に基づいてなされたものであ
り、本発明の廃水処理装置を説明するまえに本発明を理
解する上で必要なＡＨ菌とＡＬ菌について先ず説明す
る。

【０００９】即ち、本発明者等は、以前、硝化処理の高
速化を図る目的で、硝化菌を担持した担体を３基の槽に
投入し、アンモニア性窒素廃水を３槽に直列に流す３段
処理を行った際に１２３ｍｇ−Ｎ／ｈ・ｌ−担体という
高い消化速度が得られた。そこでこの原因を探るため
に、担体に含有する硝化菌を分離し、菌の特性について
検討した。その結果、硝化菌は、大別すると、高濃度の
アンモニア性窒素雰囲気の条件下で高活性を発揮する硝
化菌と、低濃度のアンモニア性窒素雰囲気の条件下で高
活性を発揮する硝化菌とが生存することを見いだした。

【００１０】そして、本発明者等は、これら２種類の硝
化菌を特定するために、濃度５０００ｍｇ／ｌの高濃度
な硫酸アンモニア溶液中で８週間培養して検出される硝
化菌をＡＨ菌とし、濃度１００ｍｇ／ｌの低濃度な硫酸
アンモニア溶液中で８週間培養して検出される硝化菌を
ＡＬ菌とした。このように特定されたＡＨ菌とＡＬ菌の
特性を調べる為に、アンモニア性窒素濃度を変えて培養
した時の担体の硝化速度と担体中に生存する細菌濃度を
詳細に測定したところ図１及び図２に示す関係が得られ
た。

【００１１】図１はアンモニア性窒素濃度に対するＡＨ
菌の菌数と硝化速度を示し、図２はアンモニア性窒素濃
度に対するＡＬ菌の菌数と硝化速度を示す。消化速度と
は、曝気槽の必要容量を決定するために、また窒素除去
率を左右する重要な因子であり、消化速度が高ければ高
いほど装置のコンパクト化を図ることができる。図１か
ら分かるように、ＡＨ菌は、アンモニア性窒素濃度が２
００ｍｇ／ｌ以下では菌数は少なく硝化速度も遅い。し
かし、４００ｍｇ／ｌ以上では菌数が２桁以上に増え、
担体当たりの硝化速度も３００ｍｇ−Ｎ／ｈ・ｌ−担体
以上と低濃度時の３倍以上高くなった。

【００１２】一方、図２から分かるように、ＡＬ菌は、
アンモニア性窒素濃度が２００ｍｇ／ｌ以下で菌数が多
く、１００ｍｇ／ｌ付近に硝化速度のピークがある。そ
して、１００ｍｇ／ｌ以下の領域では、アンモニアの拡
散速度が律速になり見掛けの硝化速度が低下している。
また、１００ｍｇ／ｌ以上の領域で硝化速度が低下する
が、この原因はアンモニアによる菌体の被毒が起こって
いることが推測される。

【００１３】また、アンモニア性窒素濃度が１５０〜４
００ｍｇ／ｌの範囲で培養したときにはＡＨ菌とＡＬ菌
の混相繁殖が認められ、硝化速度もこの間で３００〜４
５０ｍｇ−Ｎ／ｈ・ｌ−担体という高い値になり、２種
類の菌の混在による相乗効果が認められた。また、菌体
の培養・維持条件には、担体当たりのアンモニア性窒素
負荷条件が大切であることから、アンモニア性窒素濃度
を一定に維持した条件下でアンモニア性窒素負荷条件を
変えてＡＨ菌とＡＬ菌の特性を調べた。図３は、アンモ
ニア性窒素濃度を２００ｍｇ／ｌに維持しながら担体当
たりのアンモニア性窒素負荷を１００〜６００ｍｇ−Ｎ
／ｈ・ｌ−担体の間で変化させた時の菌数を示す。図４
は、アンモニア性窒素濃度を５００ｍｇ／ｌに維持しな
がら担体当たりのアンモニア性窒素負荷を１００〜６０
０ｍｇ−Ｎ／ｈ・ｌ−担体の間で変化させた時の菌数を
示す。

【００１４】図３から分かるように、アンモニア性窒素
濃度を２００ｍｇ／ｌで培養したときは、ＡＨ菌とＡＬ
菌の混合生物相になった。そして、担体当たりのアンモ
ニア性窒素負荷が３００ｍｇ−Ｎ／ｈ・ｌ−担体以下で
は菌体数が１０⁷と低かったが担体当たりのアンモニア
性窒素負荷を大きくしていくと菌体数の顕著な増加が認
められた。ちなみに、担体当たりのアンモニア性窒素負
荷を４００ｍｇ−Ｎ／ｈ・ｌ−担体以上にすると、菌体
数は少なくとも１０⁸個以上に、５００ｍｇ−Ｎ／ｈ・
ｌ−担体以上にすると１０⁹以上に維持できることがわ
かった。

【００１５】一方、図４から分かるように、アンモニア
性窒素濃度を５００ｍｇ／ｌで培養したときは、ＡＨ菌
のみの単一生物相になった。そして、図５の場合と同様
に担体当たりのアンモニア性窒素負荷が３００ｍｇ−Ｎ
／ｈ・ｌ−担体以下では菌体数が１０⁷と低かったが負
荷を大きくしていくと菌体数の顕著な増加が認められ
た。

【００１６】従って、図３及び図４から、ＡＨ菌とＡＬ
菌の混合生物相或いはＡＨ菌のみの単一生物相に係わら
ず、担体当たりのアンモニア性窒素負荷を大きくするこ
とにより菌体密度が大きくなり、その結果として担体当
たりの硝化速度を増加させることができることが分かっ
た。このことは、包括固定化担体の場合、担体当たりの
アンモニア性窒素負荷を大きくすることにより、菌体の
栄養源であるアンモニア性窒素を担体の内部にまで充分
に供給できるので菌数の増加、担体当たりの硝化速度の
増加につながるものと考えられる。

【００１７】以上の検討結果からＡＨ菌とＡＬ菌の特性
について次のことが言える。硝化菌を大別すると、高濃度のアンモニア性窒素雰囲
気の条件下で高活性を発揮するＡＨ菌と、低濃度のアン
モニア性窒素雰囲気の条件下で高活性を発揮するＡＬ菌
とがある。ＡＨ菌は、アンモニア性窒素濃度が４００ｍｇ／ｌ以
上の領域で優先繁殖し、菌数の顕著な増殖が見られ、硝
化速度も顕著に高くなる。しかし、図５に見られるよう
にアンモニア性窒素濃度が低濃度の領域では硝化能力が
ほとんどなくなる。

【００１８】ＡＬ菌はアンモニア性窒素濃度が２００
ｍｇ／ｌ以下の領域で優先繁殖し、菌数の顕著な増殖が
見られ、硝化速度は１００ｍｇ／ｌ付近にピークがある
放物線を示す。アンモニア性窒素濃度が１５０〜４００ｍｇ／ｌの領
域ではＡＨ菌とＡＬ菌の混相繁殖し、硝化速度は２種類
の菌の混在による相乗効果が生じる。

【００１９】ＡＨ菌とＡＬ菌の混合生物相或いはＡＨ
菌のみの単一生物相に係わらず、担体当たりのアンモニ
ア性窒素負荷を大きくすることにより菌体密度が大きく
なり、結果として担体当たりの硝化速度を増加させるこ
とができる。そして、上記からの知見をまとめると、液中のアン
モニア性窒素濃度が４００ｍｇ／ｌ以上のアンモニア含
有液と、硝化細菌であるＡＨ菌が優先繁殖した固定化担
体を好気性雰囲気で接触させることにより、高濃度のア
ンモニア性廃水を高濃度のままで処理することができ、
且つ高速処理が可能である。この場合、前記ＡＨ菌が優
先繁殖した固定化担体の担体当たりのアンモニア性窒素
負荷が５００ｍｇ−Ｎ／ｈ・ｌ−担体以上、好ましくは
６００ｍｇ−Ｎ／ｈ・ｌ−担体以上になるようにするこ
とにより、硝化速度が一層高くなり更なる高速処理を行
うことができる。

【００２０】また、液中のアンモニア性窒素濃度が１０
０〜４００ｍｇ／ｌ以上のアンモニア含有液と、硝化細
菌であるＡＨ菌とＡＬ菌とが混相して固定化した担体と
が優先繁殖した固定化担体を好気性雰囲気で接触させる
ことにより、中濃度から低濃度にかけてのアンモニア性
廃水の高速処理を行うことができる。この場合も、前記
ＡＨ菌とＡＬ菌が混相して固定化した固定化担体の担体
当たりのアンモニア性窒素負荷が５００ｍｇ−Ｎ／ｈ・
ｌ−担体以上、好ましくは６００ｍｇ−Ｎ／ｈ・ｌ−担
体以上になるようにすることにより、硝化速度が一層高
くなり更なる高速処理を行うことができる。

【００２１】従って、高濃度のアンモニア性窒素廃水に
適したＡＨ菌の特性と、中濃度のアンモニア性窒素廃水
に適したＡＨ菌とＡＬ菌が混相繁殖したＡＨ菌＋ＡＬ菌
の特性とを上手に利用することにより、下水等のアンモ
ニア性窒素廃水を効率良く且つ高速処理することができ
るので、廃水処理装置のコンパクト化を図ることができ
る。

【００２２】図６は、上記知見に基づいて構成した本発
明の廃水処理装置１０の第１の実施の形態である。図６
に示すように、アンモニア性窒素廃水の原水は、図示し
ない固液分離装置により原水中の固形物が予め分離され
てから加圧ポンプ（図示せず）により原水流入管１２を
介して第１のアンモニア濃縮装置１４に送水される。第
１のアンモニア濃縮装置１４は逆浸透膜（ＲＯ膜）装置
から構成され、原水中のアンモニア性窒素が所定濃度に
なるように濃縮した濃縮水とアンモニア性窒素を殆ど含
まない透過水に膜分離する。透過水は透過水配管１６か
らそのまま放流されると共に、濃縮水は濃縮水供給配管
１８を介して硝化装置２０に送水される。また、原水流
入管１２から第１の濃縮装置１４を経由しないで硝化装
置２０に到るバイパス配管２２が設けられ、バイパス配
管２２には開閉バルブ２４が設けられる。これにより、
廃水原水のアンモニア性窒素濃度が充分高く濃縮する必
要がない場合には、原水はバイパス配管２２により硝化
装置２０に直接送水される。

【００２３】硝化装置２０は、硝化槽２６と、硝化槽２
６内に投入される硝化菌の固定化担体２８と、硝化槽２
６内に好気性状態を形成するために空気を供給する曝気
配管３０、担体２８が硝化槽２６外に流出するのを防止
するスクリーン３２とから構成される。硝化槽２６内に
投入される担体２８は、ＡＨ菌が優先繁殖した固定化担
体２８、又はＡＨ菌とＡＬ菌が混相繁殖した固定化担体
２８が用いられ、好気性状態で濃縮水の硝化処理が行わ
れる。硝化処理された硝化液は、硝化液配管３４を介し
て脱窒装置３６に送水される。尚、硝化菌が有効に働く
ｐＨは７〜８程度がよく、硝化処理より生じる硝酸によ
るｐＨ低下に備え硝化装置２０にはアルカリ添加が行え
るようになっている。

【００２４】脱窒装置３６は、脱窒槽３８と水中攪拌機
４０と栄養供給配管４２とから構成される。脱窒槽３８
内には脱窒菌を含む活性汚泥が浮遊すると共に、栄養供
給配管４２により脱窒菌の栄養源、たとえばアルコール
が供給され、硝化水の脱窒処理が行われる。脱窒処理さ
れた脱窒液は、脱窒液配管４４を介して固液分離槽４６
に送水され固液分離された上澄液が上澄水配管４８を介
して第２の濃縮装置５０に送水される。

【００２５】第２の濃縮装置５０は、精密濾過膜（ＭＦ
膜）装置とツリー構造をした複数段の逆浸透膜（ＲＯ
膜）装置から構成され、加圧ポンプ（図示せず）により
第２の濃縮装置５０に加圧送水された脱窒液は、該脱窒
液中に残存するアンモニア性窒素が濃縮された濃縮水と
アンモニア性窒素を含まない透過水とに膜分離され、透
過水は処理水として処理水配管５２から放流される。一
方、濃縮水は硝化装置２０への戻し配管５４と該戻し配
管５４の途中から分岐した循環配管５６を通って上澄水
配管４８に至り再び第２の濃縮装置５０に循環され、所
定の濃縮倍率になるように濃縮されると共に、循環する
濃縮水の一部は戻し配管５４を介して硝化装置２０に戻
される。濃縮水の循環量と硝化装置２０への戻し量の調
整は循環配管５６に設けられた流量調整バルブ５８によ
り行われる。

【００２６】また、脱窒装置３６の液を必要に応じて硝
化装置２０に循環できるように、循環液用配管６０が戻
し配管５４の途中に接続されると共に、循環液用配管６
０には循環ポンプ６２が設けられる。次に、上記の如く
構成された本発明の廃水処理装置１０の作用を、下水等
の低濃度のアンモニア性窒素廃水（８０ｍｇ／ｌ程度）
を処理する例で説明する。

【００２７】低濃度のアンモニア性窒素廃水は、先ず第
１の濃縮装置１４に送水されて所定濃度までアンモニア
性窒素が濃縮された濃縮水とアンモニア性窒素を殆ど含
まない透過水に膜分離される。透過水はそのまま放流さ
れ、濃縮水のみが硝化装置２０に送水される。これによ
り、第１の濃縮装置１４から硝化装置２０へは濃縮倍率
に応じて減容化された濃縮水が送水される。

【００２８】硝化装置２０では、第１の濃縮装置１４で
濃縮された濃縮水と、硝化菌を固定化した固定化担体２
８とを好気性雰囲気で接触させて硝化処理を行う。この
硝化処理で用いる硝化菌の固定化担体２８は、濃縮水の
アンモニア性窒素濃度が４００ｍｇ／ｌ以上であればＡ
Ｈ菌が優先繁殖した固定化担体２８を用い、１５０〜４
００ｍｇ／ｌ程度であれば、ＡＨ菌とＡＬ菌が混相繁殖
した固定化担体２８を用いると良い。このように、アン
モニア性窒素廃水を、ＡＨ菌の固定化担体２８、或いは
ＡＨ菌とＡＬ菌が混相する固定化担体２８に適したアン
モニア性窒素濃度まで高濃度化して硝化処理を行うこと
により担体内の菌数が顕著に増加し、高い硝化速度を得
ることができる。この場合、担体当たりのアンモニア性
窒素負荷が高い方が更に高い硝化速度を得ることができ
るので、処理水のアンモニア性窒素濃度が著しく上昇し
ない限度で担体当たりのアンモニア性窒素負荷を高くす
ることが望ましい。具体的には、アンモニア性窒素負荷
が５００ｍｇ−Ｎ／ｈ・ｌ−担体以上、好ましくは６０
０ｍｇ−Ｎ／ｈ・ｌ−担体以上になるように硝化槽２６
に投入する担体の充填量、滞留時間等を設定するのが良
い。

【００２９】次に、硝化装置２０で硝化処理された硝化
液は、脱窒装置３６に送水されて脱窒菌を含む活性汚泥
により脱窒処理がなされ窒素ガスとして大気に放出され
る。脱窒装置３６で脱窒処理された脱窒液は固液分離槽
４６で固液分離され、脱窒液の上澄液は第２の濃縮装置
５０に送水されて脱窒液中に残存したアンモニア性窒素
が除去される。一方、固液分離槽４６の底部に沈降した
活性汚泥の一部は硝化装置２０に戻されると共に、他の
活性汚泥は余剰汚泥として系外に引き抜かれる。

【００３０】次に、第２の濃縮装置５０に送水された脱
窒液は、所定の濃縮倍率になるように循環濃縮されるこ
とによりアンモニア性窒素が濃縮された濃縮水とアンモ
ニア性窒素を殆ど含まない透過水に膜分離される。濃縮
水は硝化装置２０にもどされて再び硝化処理が行われ
る。一方、透過水は処理水として放流される。これによ
り、脱窒液中に残存したアンモニア性窒素が殆ど完全に
除去されるので、処理水中のアンモニア性窒素濃度を極
力低減させることができる。

【００３１】このように、硝化菌であるＡＨ菌が優先繁
殖した固定化担体２８、又はＡＨ菌とＡＬ菌が混相繁殖
した固定化担体２８の特性を利用することにより、低濃
度のアンモニア性窒素廃水を濃縮して硝化処理すること
ができるので、硝化装置２０で処理する廃水の水量を大
幅に低減させることができる。更に、従来の活性汚泥法
に比べて高い硝化速度で高速処理することができるの
で、廃水処理装置１０を大幅にコンパクト化することが
できる。

【００３２】次に、本発明の廃水処理装置１０の第２の
実施の形態について説明する。第２の実施の形態は、第
１の濃縮装置１４及び第２の濃縮装置５０を第１の実施
の形態での膜分離方式から蒸留分離方式に変更したもの
である。尚、第２実施の形態では硝化系統のみを図示し
た。図７に示すように、アンモニア性窒素廃水は図示し
ない固液分離装置により原水中の固形物が予め分離され
てから原水流入管１２を介して第１のアンモニア濃縮装
置１４に送水される。第１のアンモニア濃縮装置１４は
蒸留装置７０と凝縮器７２と吸収液（例えば酢酸等の弱
酸）が貯留された吸収槽７４とで構成される。蒸留装置
７０内の中段位置にはラヒリングが充填された充填層７
６が形成され、アンモニア性窒素廃水は充填層７６の上
方に設けられたシャワリング配管７８からシャワリング
されると共に、充填層７６の下方に設けられた加熱空気
配管８０から加熱空気が充填層７６に供給される。これ
により、アンモニア性窒素廃水は、アンモニア性窒素が
濃縮された蒸留液とアンモニア性窒素を殆ど含まない蒸
留残液とに蒸留分離される。蒸留液は凝縮器７２で凝縮
されてから吸収液に吸収され、蒸留残液はそのまま放流
される。

【００３３】吸収液に吸収された蒸留液は蒸留液配管６
４を介して硝化装置２０に送水され第１の実施の形態と
同様に、ＡＨ菌の固定化担体２８、或いはＡＨ菌＋ＡＬ
菌の固定化担体２８と好気性雰囲気で接触して硝化処理
される。また、硝化装置２０の上方には、硝化槽２６内
のｐＨを７〜８程度に調整するアルカリ液（例えば炭酸
水素ナトリウム等の弱アルカリ）の貯留槽８２が設けら
れ、アルカリ液配管６６に設けられた添加量調整バルブ
６８により所定量のアルカリ液が添加される。

【００３４】硝化装置２０で硝化処理された硝化液は、
硝化液配管３４を介して第２の濃縮装置５０に送水さ
れ、この送水途中でアルカリ添加ライン８４によりアル
カリが添加されてｐＨを１０付近まで上げる。第２の濃
縮装置５０は蒸留装置８６で構成され蒸留装置８６の構
造は第１の実施の形態で説明した蒸留装置と同様であ
る。硝化液は第２の濃縮装置５０で蒸留され、硝化液に
残存するアンモニア性窒素が濃縮された蒸留液とアンモ
ニア性窒素を含まない蒸留残液に蒸留分離される。蒸留
液はアンモニア分離配管８８を介して吸収液が貯留され
た第２の吸収槽９０に吸収され、吸収槽配管９２に設け
られた開閉バルブ９４により間欠的に硝化装置２０に戻
される。一方、蒸留残液は処理水として放流される。

【００３５】上記の如く構成された第２の実施の形態に
よる廃水処理装置１０の場合にも第１の実施の形態と同
様の効果を得ることができる。更には、第１及び第２の
濃縮装置１４、５０として蒸留装置７０、８６を用いた
ので、膜分離のように目詰まり等による処理能力ほ低下
がない。また、硝化槽２６内のｐＨ調整として前記した
ように炭酸水素ナトリウム等の炭酸塩を一般的に使用す
るが、第２の濃縮装置５０を膜分離方式にすると炭酸塩
による目詰まりを防止するための固液分離槽が必須であ
るが、蒸留分離方式ではその必要がなく装置を簡素化で
きる。

【００３６】尚、上記実施の形態において、廃水原水の
アンモニア性窒素濃度をモニターする測定器を設けて、
測定結果に基づいて第１の濃縮装置での濃縮率を決定す
ると、より効率のよい硝化処理を行うことができる。ま
た、第１又は第２の濃縮装置は、同じ方式にする必要は
なく、膜分離方式と蒸留方式を自由に組み合わせること
ができる。

【００３７】

【実施例】以下に上記した廃水処理装置を用いて試験し
た実施例を説明する。（実施例１）実施例１は図６で説明した廃水処理装置１
０を用いた場合であり、硝化槽２６の容量を５リットル
で行った。また、固定化担体２８は、３ｍｍφの担体表
面に硝化菌を付着馴養した結合型のＰＶＡ担体を使用
し、充填率を２０％で行った。

【００３８】また、運転条件はNo.１〜No.３の３通りで
行うと共に、担体当たりのアンモニア性窒素負荷が６０
０ｍｇ−Ｎ／ｈ・ｌ−担体以上になるように硝化槽２６
の滞留時間を変えて行った。また、処理水のアンモニア
性窒素濃度、アンモニア除去率（硝化槽２６への流入ア
ンモニア性窒素濃度に対する除去率）及び硝化速度の測
定は、６０日間連続運転した後の安定した時に測定し
た。

【００３９】No.１の運転条件は、アンモニア性窒素濃
度が８０ｍｇ／ｌのアンモニア性窒素廃水を第１の濃縮
装置１４で３倍濃縮して硝化装置２０に供給すると共
に、第２の濃縮装置５０では２倍濃縮するように運転
し、硝化槽２６内の滞留時間を１時間とした。No.２の
運転条件は、アンモニア性窒素濃度が４００ｍｇ／ｌの
アンモニア性窒素廃水を第１の濃縮装置１４で１．５倍
濃縮して硝化装置２０に供給すると共に第２の濃縮装置
５０では３倍濃縮するように運転し、硝化槽２６内の滞
留時間を５時間とした。

【００４０】No.３の運転条件は、アンモニア性窒素濃
度が１０００ｍｇ／ｌと充分に高いアンモニア性窒素廃
水の場合で、第１の濃縮装置１４を使用せずに廃水をそ
のままバイパス配管２２で硝化装置２０に供給して第２
の濃縮装置５０のみを２倍濃縮で使用し、硝化槽２６内
の滞留時間を６時間とした。比較例として、アンモニア
性窒素濃度が８０ｍｇ／ｌのアンモニア性窒素廃水を濃
縮せずにそのまま硝化装置２０に供給し、第２の濃縮装
置のみを２倍濃縮で使用した。

【００４１】上記運転条件及び試験結果を図８に示す。
その結果、No.１〜No.３における各処理水（第２の濃縮
装置５０の透過水）のアンモニア性窒素濃度の測定結果
は、No.１で４ｍｇ／ｌ（除去率…９８．３％）、No.２
で８〜９ｍｇ／ｌ（除去率…９８．７％）、No.３では
１０ｍｇ／ｌ（除去率…９９．０％）となり、充分低減
させることができた。これに対し、比較例の処理水のア
ンモニア性窒素濃度は１０ｍｇ／ｌ（８７．５％）とな
り、No.１〜No.３に比べて除去率が悪かった。

【００４２】また、No.１〜No.３における硝化速度の測
定結果は、全て４００ｍｇ−Ｎ／ｈ・ｌ−担体以上であ
り、特にNo.３は４６０ｍｇ−Ｎ／ｈ・ｌ−担体と極め
て高い値を示した。これに対し、比較例の硝化速度は１
２０ｍｇ−Ｎ／ｈ・ｌ−担体であり、No.１〜No.３の場
合の約１／４であった。また、試験終了後の担体２８に
含まれている硝化菌を同定したところ、No.１及びNo.２
の担体２８にはＡＨ菌とＡＬ菌の存在が確認され、No.
３の担体２８にはＡＨ菌が優先繁殖していることが確認
された。また、比較例の担体２８はＡＬ菌が大部分であ
り、菌種の違いが硝化速度に反映したことが考えられ
る。（実施例２）実施例２は図７で説明した廃水処理装置１
０を用いた場合である。硝化槽２６の容量、使用した担
体２８、担体２８の充填率は実施例１と同様である。ま
た、第２実施例ではアンモニア性窒素廃水として合成し
た尿廃水を希釈して、アンモニア性窒素濃度を８０ｍｇ
／ｌとしたものを使用した。また、処理水のアンモニア
性窒素濃度、及び硝化速度の測定は、６０日間連続運転
した後の安定した時に測定した。

【００４３】本実施例の運転条件は、アンモニア性窒素
濃度が８０ｍｇ／ｌのアンモニア性窒素廃水を第１の濃
縮装置１４で５倍濃縮して硝化装置２０に供給すると共
に、第２の濃縮装置５０では２倍濃縮するように運転
し、硝化槽２６内の滞留時間を４時間とした。比較例と
して、アンモニア性窒素濃度が８０ｍｇ／ｌのアンモニ
ア性窒素廃水を濃縮せずにそのまま硝化装置２０に供給
し、第２の濃縮装置５０のみを２倍濃縮で使用した。ま
た、硝化槽２６での滞留時間を２０時間とした。

【００４４】上記運転条件及び試験結果を図９に示す。
その結果、本実施例の場合は、第１の濃縮装置１４から
放流される蒸留残液のアンモニア性窒素濃度は５ｍｇ／
ｌ以下になった。また、第２の濃縮装置５０から放流さ
れる処理水（蒸留残液）のアンモニア性窒素濃度は、１
０ｍｇ／ｌ以下に安定していた。また、硝化速度は２９
０ｍｇ−Ｎ／ｈ・ｌ−担体となり、第２実施例の場合も
高い硝化速度に返られ、第１実施例と同様に高速処理す
ることができた。

【００４５】一方、比較例の場合は、硝化槽２６内の滞
留時間を本実施例の５倍にしたことにより処理水（蒸留
残液）のアンモニア性窒素濃度は、１０ｍｇ／ｌ以下に
なっったが、硝化速度は１４ｍｇ−Ｎ／ｈ・ｌ−担と本
実施例に比べて著しく低下しており、高速処理とは程遠
い結果となった。硝化速度の低下は、硝化槽２６内のア
ンモニア性窒素濃度に対応して菌体密度が低下したため
と考えられる。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の廃水処理
装置によれば、硝化菌であるＡＨ菌が優先繁殖した固定
化担体、又はＡＨ菌とＡＬ菌が混相繁殖した固定化担体
の特性を利用することにより、低濃度のアンモニア性窒
素廃水を濃縮して硝化処理することができるので、反応
槽で処理する廃水の水量を大幅に低減させることができ
る。更に、従来の活性汚泥法に比べて高い硝化速度で高
速処理することができるので、廃水処理装置を大幅にコ
ンパクト化することができる。

【００４７】従って、広い敷地面積を確保しにくい都市
部に設置する生物学的な廃水処理装置としてその有用性
が極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】アンモニア性窒素濃度に対するＡＨ菌の硝化速
度及び菌数の関係図

【図２】アンモニア性窒素濃度に対するＡＬ菌の硝化速
度及び菌数の関係図

【図３】アンモニア性窒素濃度を２００ｍｇ／ｌに一定
にした場合の担体当たりのアンモニア性窒素負荷と菌数
の関係図

【図４】アンモニア性窒素濃度を５００ｍｇ／ｌに一定
にした場合の担体当たりのアンモニア性窒素負荷と菌数
の関係図

【図５】アンモニア性窒素濃度に対するＡＨ菌の適正範
囲を示した説明図

【図６】本発明の廃水処理装置の第１の実施の形態を説
明する構成図

【図７】本発明の廃水処理装置の第２の実施の形態を説
明する構成図

【図８】本発明の廃水処理装置の第１の実施の形態を用
いて実施した実施例の運転条件と結果を示した説明図

【図９】本発明の廃水処理装置の第２の実施の形態を用
いて実施した実施例の運転条件と結果を示した説明図

【符号の説明】

１０…廃水処理装置１４…第１の濃縮装置２０…硝化装置２８…硝化菌を固定化した担体３０…曝気配管３６…脱窒装置４６…固液分離槽５０…第２の濃縮装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者河西正隆東京都千代田区内神田１丁目１番14号日立プラント建設株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アンモニア性窒素廃水を担体に担持した硝
化菌により生物処理する廃水処理装置に於いて、前記アンモニア性窒素廃水を濃縮して該アンモニア性窒
素廃水のアンモニア性窒素濃度を高める前処理用の濃縮
装置と、前記前処理用の濃縮装置で濃縮されたアンモニア性窒素
濃縮水と、前記硝化菌の種類のうちのＡＨ菌が優先繁殖
した固定化担体とを好気性雰囲気で接触させる反応槽
と、から成ることを特徴とする廃水処理装置。
【請求項２】アンモニア性窒素廃水を担体に担持した硝
化菌により生物処理する廃水処理装置に於いて、前記アンモニア性窒素廃水を濃縮してアンモニア性窒素
濃度を高める前処理用の濃縮装置と、前記前処理用の濃縮装置で濃縮されたアンモニア性窒素
濃縮水と、前記硝化菌の種類のうちのＡＨ菌とＡＬ菌が
混相状態で繁殖した固定化担体とを好気性雰囲気で接触
させる反応槽と、から成ることを特徴とする廃水処理装
置。
【請求項３】前記反応槽から排出される排出液中のアン
モニア性窒素を濃縮分離すると共に濃縮分離した濃縮水
を前記反応槽に戻す後処理用の濃縮装置を設け、前記排
出液中に残存するアンモニア性窒素を除去することを特
徴とする請求項１又は２の廃水処理装置。
【請求項４】前記前処理及び後処理用の濃縮装置は、膜
分離装置と蒸留装置から選択されることを特徴とする請
求項１、２又は３の廃水処理装置。