JPH10328695A - 廃水からの窒素除去方法 - Google Patents
廃水からの窒素除去方法Info
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- JPH10328695A JPH10328695A JP14389097A JP14389097A JPH10328695A JP H10328695 A JPH10328695 A JP H10328695A JP 14389097 A JP14389097 A JP 14389097A JP 14389097 A JP14389097 A JP 14389097A JP H10328695 A JPH10328695 A JP H10328695A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 廃水から窒素をコンパクトな装置を用い
て安定して効率的かつ安価に除去できる装置を提供す
る。 【解決手段】 上記課題は、窒素含有廃水を生物処理し
て窒素を除去する方法において、生物による硝化処理を
行なった廃水に、金属鉄を接触させることを特徴とす
る、廃水からの窒素除去方法によって解決される。
て安定して効率的かつ安価に除去できる装置を提供す
る。 【解決手段】 上記課題は、窒素含有廃水を生物処理し
て窒素を除去する方法において、生物による硝化処理を
行なった廃水に、金属鉄を接触させることを特徴とす
る、廃水からの窒素除去方法によって解決される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、アンモニア、有機
性窒素等の窒素成分を含有する下水、し尿、上水、埋立
地浸出水、産業排水等の廃水の窒素除去方法に関する。
性窒素等の窒素成分を含有する下水、し尿、上水、埋立
地浸出水、産業排水等の廃水の窒素除去方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、廃水に含まれている窒素の除去方
法として生物学的方法が多用され、そのなかでも好気槽
と嫌気槽を組み合わせて好気槽で硝化菌の働きによって
アンモニア態窒素を硝酸態窒素や亜硝酸態窒素に変え、
これらを嫌気槽で脱窒菌により窒素ガスに変えて脱窒を
行なうものである。この処理方法では通常廃水の多くを
両槽間で循環させ、その一部を引き抜く形式がとられて
おり、廃水の平均滞留時間は６〜１０時間程度である。
法として生物学的方法が多用され、そのなかでも好気槽
と嫌気槽を組み合わせて好気槽で硝化菌の働きによって
アンモニア態窒素を硝酸態窒素や亜硝酸態窒素に変え、
これらを嫌気槽で脱窒菌により窒素ガスに変えて脱窒を
行なうものである。この処理方法では通常廃水の多くを
両槽間で循環させ、その一部を引き抜く形式がとられて
おり、廃水の平均滞留時間は６〜１０時間程度である。
【０００３】一方、廃水には窒素とともにリンも含有す
るものが多く、このリンの除去方法としては、好気槽で
汚泥菌で資化させる方法、凝集沈殿法、晶析法等が用い
られてきたが、これらは、前処理、薬剤費によるコスト
アップ、広大な沈殿池の確保、運転条件による脱リン率
のバラツキ等の問題があった。
るものが多く、このリンの除去方法としては、好気槽で
汚泥菌で資化させる方法、凝集沈殿法、晶析法等が用い
られてきたが、これらは、前処理、薬剤費によるコスト
アップ、広大な沈殿池の確保、運転条件による脱リン率
のバラツキ等の問題があった。
【０００４】この解決手段として、好気性状態と嫌気性
状態を交互に繰返す回分式反応槽内に鉄接触材をおいて
鉄イオンを溶出させ、この鉄イオンと廃水中のリン酸イ
オンを反応させてリン酸鉄を生成させ、このリン酸鉄を
限外濾過膜で分離する方法が報告されている（特開昭６
４−２２３９６号公報）。この鉄接触材の使用量は廃水
のリン１ｇ当り鉄の表面積１ｍ2であり、窒素１ｇ当り
では０．０９ｍ2程度である。
状態を交互に繰返す回分式反応槽内に鉄接触材をおいて
鉄イオンを溶出させ、この鉄イオンと廃水中のリン酸イ
オンを反応させてリン酸鉄を生成させ、このリン酸鉄を
限外濾過膜で分離する方法が報告されている（特開昭６
４−２２３９６号公報）。この鉄接触材の使用量は廃水
のリン１ｇ当り鉄の表面積１ｍ2であり、窒素１ｇ当り
では０．０９ｍ2程度である。
【０００５】また、やはり、微生物を付着させた固体粒
子の存在下で好気処理と嫌気処理を交互に繰返す処理槽
に鉄材を存在させて鉄イオンを溶出させてリンを不溶化
除去する技術も報告されている(特公平３−７６２００
号公報)。この鉄材の使用量は廃水のリン１ｇ当り鉄の
表面積５０ｍ2であり、窒素１ｇ当りでは５ｍ2である。
また、廃水の平均滞留時間は１０時間である。
子の存在下で好気処理と嫌気処理を交互に繰返す処理槽
に鉄材を存在させて鉄イオンを溶出させてリンを不溶化
除去する技術も報告されている(特公平３−７６２００
号公報)。この鉄材の使用量は廃水のリン１ｇ当り鉄の
表面積５０ｍ2であり、窒素１ｇ当りでは５ｍ2である。
また、廃水の平均滞留時間は１０時間である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】生物処理における必要
滞留時間は一般に窒素の除去が律速になって多大の時間
を要していた。そのため被処理水である廃水の循環量が
多くなって循環ポンプの容量が大きくなり設備費や運転
費が問題となっていた。また、生物処理は水質条件や水
温条件の変動に伴って生物活性が変動する安定した処理
ができないという問題もあり、さらに脱窒を行なう廃水
は硝化処理において既に栄養物が消費されているためメ
タノール等の有機物を添加しなければならず、これが廃
水処理のコストアップにつながっていた。一方、前記の
生物処理槽に鉄材を存在させる方法は廃水からの脱リン
を目的とするものであって脱窒を目的とするものではな
い。
滞留時間は一般に窒素の除去が律速になって多大の時間
を要していた。そのため被処理水である廃水の循環量が
多くなって循環ポンプの容量が大きくなり設備費や運転
費が問題となっていた。また、生物処理は水質条件や水
温条件の変動に伴って生物活性が変動する安定した処理
ができないという問題もあり、さらに脱窒を行なう廃水
は硝化処理において既に栄養物が消費されているためメ
タノール等の有機物を添加しなければならず、これが廃
水処理のコストアップにつながっていた。一方、前記の
生物処理槽に鉄材を存在させる方法は廃水からの脱リン
を目的とするものであって脱窒を目的とするものではな
い。
【０００７】本発明は上記のような問題点を解決するた
めになされたもので、廃水から窒素をコンパクトな装置
を用いて安定して効率的かつ安価に除去できる装置を提
供することを目的とするものである。
めになされたもので、廃水から窒素をコンパクトな装置
を用いて安定して効率的かつ安価に除去できる装置を提
供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意研究
の結果、酸化還元電位の低い金属である鉄との直接的な
反応によって、窒素酸化物イオンが速やかに窒素ガスま
たはアンモニウムイオンにまで還元されることを見出
し、かつ被処理水である廃水を中性から酸性の間の所定
のｐＨに保持することによって、反応生成物の形態をい
ずれの形に転化せしめるかを選択し、かつその反応速度
をもコントロールする手法を確立した。
の結果、酸化還元電位の低い金属である鉄との直接的な
反応によって、窒素酸化物イオンが速やかに窒素ガスま
たはアンモニウムイオンにまで還元されることを見出
し、かつ被処理水である廃水を中性から酸性の間の所定
のｐＨに保持することによって、反応生成物の形態をい
ずれの形に転化せしめるかを選択し、かつその反応速度
をもコントロールする手法を確立した。
【０００９】本発明はかかる知見に基づいてなされたも
のであり、生物によって硝化処理した廃水に金属鉄を作
用させてそこに含まれている硝酸態窒素や亜硝酸態窒素
を窒素ガスに変えて脱窒を行なうものである。
のであり、生物によって硝化処理した廃水に金属鉄を作
用させてそこに含まれている硝酸態窒素や亜硝酸態窒素
を窒素ガスに変えて脱窒を行なうものである。
【００１０】すなわち、本発明は、窒素含有廃水を生物
処理して窒素を除去する方法において、生物による硝化
処理を行なった廃水に、金属鉄を接触させることを特徴
とする、廃水からの窒素除去方法に関するものである。
処理して窒素を除去する方法において、生物による硝化
処理を行なった廃水に、金属鉄を接触させることを特徴
とする、廃水からの窒素除去方法に関するものである。
【００１１】鉄と亜硝酸および硝酸との反応は〜式
によって表される。 ＮＯ2-＋３／２Ｆｅ＋４Ｈ+ → １／２Ｎ2＋３／２Ｆｅ2+＋２Ｈ2Ｏ ＮＯ3-＋５／２Ｆｅ＋６Ｈ+ → １／２Ｎ2＋５／２Ｆｅ2+＋３Ｈ2Ｏ
によって表される。 ＮＯ2-＋３／２Ｆｅ＋４Ｈ+ → １／２Ｎ2＋３／２Ｆｅ2+＋２Ｈ2Ｏ ＮＯ3-＋５／２Ｆｅ＋６Ｈ+ → １／２Ｎ2＋５／２Ｆｅ2+＋３Ｈ2Ｏ
【００１２】本発明を概略図である図１を用いて説明す
る。アンモニア等の窒素を含有する廃水は生物処理槽１
に流入する。生物処理槽内でＢＯＤ等の有機分が除去さ
れるとともに、アンモニア生物反応により亜硝酸態窒素
および硝酸態窒素に酸化される。生物処理槽の後段には
脱窒槽２が設置してあり、脱窒槽内で生物処理槽流出液
中の亜硝酸態窒素および硝酸態窒素は鉄と反応し窒素ガ
スおよびアンモニアに還元され除去される。亜硝酸およ
び硝酸の還元により生じた鉄イオンは水中のりん酸イオ
ンと結合して不溶化することにより、水中のりんを除去
することとなる。
る。アンモニア等の窒素を含有する廃水は生物処理槽１
に流入する。生物処理槽内でＢＯＤ等の有機分が除去さ
れるとともに、アンモニア生物反応により亜硝酸態窒素
および硝酸態窒素に酸化される。生物処理槽の後段には
脱窒槽２が設置してあり、脱窒槽内で生物処理槽流出液
中の亜硝酸態窒素および硝酸態窒素は鉄と反応し窒素ガ
スおよびアンモニアに還元され除去される。亜硝酸およ
び硝酸の還元により生じた鉄イオンは水中のりん酸イオ
ンと結合して不溶化することにより、水中のりんを除去
することとなる。
【００１３】本発明者らが、モデル系において金属鉄に
よる脱窒能力を各ｐＨにおいて設定した結果を次に示
す。図３に示したような実験装置を用いて、本発明方法
に関連する実験を行った。粒度８０ｍｅｓｈの表面に酸
化皮膜のない鉄粉末１０ｇを用いて、硝酸イオンおよび
亜硝酸イオンを初期濃度として共に３０ｍＭ、りん酸態
リンを初期濃度として５ｍＭを含む試料水０．５Ｌに対
し、水温２５℃において各種のｐＨ条件下で反応させた
結果を、表１および表２に示す。
よる脱窒能力を各ｐＨにおいて設定した結果を次に示
す。図３に示したような実験装置を用いて、本発明方法
に関連する実験を行った。粒度８０ｍｅｓｈの表面に酸
化皮膜のない鉄粉末１０ｇを用いて、硝酸イオンおよび
亜硝酸イオンを初期濃度として共に３０ｍＭ、りん酸態
リンを初期濃度として５ｍＭを含む試料水０．５Ｌに対
し、水温２５℃において各種のｐＨ条件下で反応させた
結果を、表１および表２に示す。
【００１４】
【表１】
【００１５】
【表２】
【００１６】上記処理を行った後、１５分間放置して得
た上澄水中のリン濃度を、モリブデン青（アスコルビン
酸）吸光光度法により測定したところ、リンは検出され
なかった。
た上澄水中のリン濃度を、モリブデン青（アスコルビン
酸）吸光光度法により測定したところ、リンは検出され
なかった。
【００１７】
【発明の実施の形態】生物による硝化処理を行なった廃
水に接触させる鉄の形状は、鉄粉状、粒状、ウール状、
箔状、板状、定形状等のいずれでも良く、また切削屑の
ような鉄屑の再利用も可能である。鉄粉等は微粉であ
り、２０メッシュ以上、好ましくは５０メッシュ以上、
特に好ましくは８０メッシュ以上のものが適当である。
鉄の供給方法は連続もしくは回分のいずれでも良い。
水に接触させる鉄の形状は、鉄粉状、粒状、ウール状、
箔状、板状、定形状等のいずれでも良く、また切削屑の
ような鉄屑の再利用も可能である。鉄粉等は微粉であ
り、２０メッシュ以上、好ましくは５０メッシュ以上、
特に好ましくは８０メッシュ以上のものが適当である。
鉄の供給方法は連続もしくは回分のいずれでも良い。
【００１８】金属鉄の量は表面積が硝化処理を行なった
廃水に含まれる窒素1ｇ当り１０ｍ2以上、好ましくは２
０〜５０ｍ2程度、特に好ましくは２０〜３０ｍ2程度に
なるようにする。鉄の重量では該廃水中の窒素の少なく
とも３倍モル、好ましくは５倍モル存在させることが好
ましい。上限は特にないが、実用的には１００倍モル、
通常１０倍モルあれば充分である。
廃水に含まれる窒素1ｇ当り１０ｍ2以上、好ましくは２
０〜５０ｍ2程度、特に好ましくは２０〜３０ｍ2程度に
なるようにする。鉄の重量では該廃水中の窒素の少なく
とも３倍モル、好ましくは５倍モル存在させることが好
ましい。上限は特にないが、実用的には１００倍モル、
通常１０倍モルあれば充分である。
【００１９】鉄を存在させる槽（以下、「化学脱窒槽」
と称する。）は数段直列に配置しても良く、また、生物
処理槽と化学脱窒槽とを多段に設置することも可能であ
る。この場合窒素除去率を高めることができる。
と称する。）は数段直列に配置しても良く、また、生物
処理槽と化学脱窒槽とを多段に設置することも可能であ
る。この場合窒素除去率を高めることができる。
【００２０】原廃水中の亜硝酸態窒素、硝酸態窒素濃度
が高い場合、図２に示したように生物処理槽の前段およ
び後段に化学脱窒槽を設置しても良い。生物処理槽の前
段および後段の両方に化学脱窒槽を付加することにより
窒素除去率を高めることができる。
が高い場合、図２に示したように生物処理槽の前段およ
び後段に化学脱窒槽を設置しても良い。生物処理槽の前
段および後段の両方に化学脱窒槽を付加することにより
窒素除去率を高めることができる。
【００２１】本発明において、化学脱窒槽を設けること
なく鉄を沈殿池に添加して沈殿池に脱窒機能を保有させ
ても良い。
なく鉄を沈殿池に添加して沈殿池に脱窒機能を保有させ
ても良い。
【００２２】本発明の化学脱窒槽における被処理水のｐ
Ｈは７．０以下、好ましくはｐＨ１．０〜７．０程度、
より好ましくはｐＨ３〜５程度、特に好ましくはｐＨ３
〜４程度である。
Ｈは７．０以下、好ましくはｐＨ１．０〜７．０程度、
より好ましくはｐＨ３〜５程度、特に好ましくはｐＨ３
〜４程度である。
【００２３】窒素酸化物イオンの還元によって、廃水等
の被処理水のｐＨは上昇するので、反応速度が低下す
る。したがって、被処理水のｐＨを目的とする生成物を
与えうるｐＨに維持する必要があるが、被処理水中の窒
素酸化物イオン濃度が小であるならば、ｐＨの上昇も小
さいので連続的にｐＨを制御する必要はない。
の被処理水のｐＨは上昇するので、反応速度が低下す
る。したがって、被処理水のｐＨを目的とする生成物を
与えうるｐＨに維持する必要があるが、被処理水中の窒
素酸化物イオン濃度が小であるならば、ｐＨの上昇も小
さいので連続的にｐＨを制御する必要はない。
【００２４】鉄と窒素酸化物との反応速度を高めるため
に攪拌を行なうことは好ましい。これは鉄が粉末状、ウ
ール状、箔状、小板状、切削屑等で攪拌によって懸濁状
態になりやすい場合に特に有効である。廃水の化学脱窒
槽の滞留時間は１〜５時間程度、通常２〜３時間程度で
足りる。
に攪拌を行なうことは好ましい。これは鉄が粉末状、ウ
ール状、箔状、小板状、切削屑等で攪拌によって懸濁状
態になりやすい場合に特に有効である。廃水の化学脱窒
槽の滞留時間は１〜５時間程度、通常２〜３時間程度で
足りる。
【００２５】生物処理槽には担体を投入して硝化を促進
しても良い。使用する担体は、有機高分子物質または無
機物質を主成分とする粒子状の物質であり、その表面に
微生物を包括固定化もしくは付着固定化もしくは結合固
定化させたものである。
しても良い。使用する担体は、有機高分子物質または無
機物質を主成分とする粒子状の物質であり、その表面に
微生物を包括固定化もしくは付着固定化もしくは結合固
定化させたものである。
【００２６】生物処理槽内のｐＨは、３〜７、好ましく
は６〜７である。鉄を用いた脱窒処理では亜硝酸態窒素
の処理速度が硝酸態窒素のそれに比べて１０倍程度高い
ために、生物処理水は亜硝酸態窒素を多く含むことが好
ましい。そのために、生物的にｐＨを調整（７〜８）や
アンモニア酸化細菌等の付着させた、担体を用いるとよ
い。
は６〜７である。鉄を用いた脱窒処理では亜硝酸態窒素
の処理速度が硝酸態窒素のそれに比べて１０倍程度高い
ために、生物処理水は亜硝酸態窒素を多く含むことが好
ましい。そのために、生物的にｐＨを調整（７〜８）や
アンモニア酸化細菌等の付着させた、担体を用いるとよ
い。
【００２７】生物処理槽には循環式硝化脱窒法もしくは
嫌気無酸素好気法等の窒素除去プロセスを用いても良
く、また、生物処理槽内に担体を投入した硝化促進型プ
ロセスを適用しても良い。
嫌気無酸素好気法等の窒素除去プロセスを用いても良
く、また、生物処理槽内に担体を投入した硝化促進型プ
ロセスを適用しても良い。
【００２８】
【実施例】図１に示した装置を用い、表３に示した条件
で比較実験を行なった。比較実験は、鉄分の添加の有無
の違いだけである。表３の条件で連続通水し定常状態に
なった後の生物処理水および脱窒処理水の水質は表４に
示した通りである。
で比較実験を行なった。比較実験は、鉄分の添加の有無
の違いだけである。表３の条件で連続通水し定常状態に
なった後の生物処理水および脱窒処理水の水質は表４に
示した通りである。
【００２９】
【表３】
【００３０】
【表４】
【００３１】表４に見られるように、生物処理の後段に
鉄を用いた脱窒を付加することにより、高い窒素の除去
率が得られることがわかった。
鉄を用いた脱窒を付加することにより、高い窒素の除去
率が得られることがわかった。
【００３２】
【発明の効果】本発明において生物処理と鉄を用いた脱
窒を併用することにより、生物処理槽を変更することな
くより高い窒素除去率が得られるとともに、鉄による確
実な脱窒により生物処理では複雑であった維持管理を容
易にすることが可能となる。
窒を併用することにより、生物処理槽を変更することな
くより高い窒素除去率が得られるとともに、鉄による確
実な脱窒により生物処理では複雑であった維持管理を容
易にすることが可能となる。
【００３３】脱窒に利用された鉄は鉄イオンとなり、水
中のりん酸イオンと結合して不溶化することにより、水
中のりんを除去することとなるため、凝集剤の使用が不
要となり運転費を低減することができる。
中のりん酸イオンと結合して不溶化することにより、水
中のりんを除去することとなるため、凝集剤の使用が不
要となり運転費を低減することができる。
【図１】 本発明が適用された廃水処理設備の一例のフ
ローシートである。
ローシートである。
【図２】 本発明が適用された廃水処理設備の他の一例
のフローシートである。
のフローシートである。
【図３】 処理水のｐＨと硝酸イオンのＮ2及びＮＨ4へ
の転化率の測定に使用した装置の概略図である。
の転化率の測定に使用した装置の概略図である。
Claims (1)
- 【請求項１】 窒素含有廃水を生物処理して窒素を除去
する方法において、生物による硝化処理を行なった廃水
に、金属鉄を接触させることを特徴とする、廃水からの
窒素除去方法
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14389097A JPH10328695A (ja) | 1997-06-02 | 1997-06-02 | 廃水からの窒素除去方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14389097A JPH10328695A (ja) | 1997-06-02 | 1997-06-02 | 廃水からの窒素除去方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10328695A true JPH10328695A (ja) | 1998-12-15 |
Family
ID=15349427
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14389097A Pending JPH10328695A (ja) | 1997-06-02 | 1997-06-02 | 廃水からの窒素除去方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10328695A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101406526B1 (ko) * | 2012-07-23 | 2014-06-13 | 연세대학교 원주산학협력단 | 수중 질산성질소를 제거하기 위한 영가철 기반 수처리 공정 및 장치 |
| CN104230000A (zh) * | 2014-09-17 | 2014-12-24 | 上海大学 | 富营养化水体脱氮除磷处理方法及动态流水处理装置 |
| CN104649415A (zh) * | 2015-01-31 | 2015-05-27 | 青岛水务集团有限公司科技中心 | 添加微生物载体填料的人工湿地基质 |
-
1997
- 1997-06-02 JP JP14389097A patent/JPH10328695A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101406526B1 (ko) * | 2012-07-23 | 2014-06-13 | 연세대학교 원주산학협력단 | 수중 질산성질소를 제거하기 위한 영가철 기반 수처리 공정 및 장치 |
| CN104230000A (zh) * | 2014-09-17 | 2014-12-24 | 上海大学 | 富营养化水体脱氮除磷处理方法及动态流水处理装置 |
| CN104649415A (zh) * | 2015-01-31 | 2015-05-27 | 青岛水务集团有限公司科技中心 | 添加微生物载体填料的人工湿地基质 |
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