JPH1085790A - 排液の生物学的窒素除去装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 カルシウム、アンモニア態窒素をおよび硝化
阻害物質を含有する排液から、安定して高い窒素負荷で
効率よく窒素を除去することができ、しかも低コストの
生物学的窒素除去装置を提供する。 【解決手段】 排液にアルカリを添加してカルシウムを
アルカリ凝集するアルカリ凝集槽１と、空気と接触させ
てアンモニアをストリッピングするアンモニアストリッ
ピング槽２と、ストリッピングされたアンモニアを捕捉
する吸収塔３と、アンモニアを捕捉した吸収液を生物学
的に硝化脱窒する硝化脱窒装置４とを備えた排液の生物
学的窒素除去装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カルシウム、アン
モニア態窒素および硝化阻害物質を含有する排液を処理
するための生物学的窒素除去装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】廃棄物埋立地からの浸出水や排煙脱硫排
液中には、窒素、有機物などが含まれているため、生物
学的な硝化脱窒処理を行い、窒素成分を硝酸または亜硝
酸態窒素に酸化して硝化した後、有機物を添加して脱窒
反応を行わせ、窒素を除去している。硝化反応を行うの
はニトロソモナス、ニトロバクターなどの硝化細菌であ
るが、これらの微生物は独立自栄養細菌であり増殖速度
が遅く、また排液中に含まれている各種化学物質、例え
ば重金属類、チオ尿素類、その他有機物、高塩類などに
対して極めて敏感である。このため、含まれている物質
の濃度と種類によっては硝化反応が阻害されて完全に停
止し、結果として全く窒素除去ができない場合がある。

【０００３】このため従来は、アルカリ凝集処理および
活性炭吸着処理などの前処理を行って阻害物質を除去し
た後、硝化脱窒を行っている。すなわち従来は、図２に
示すように、排液をアルカリ凝集槽３１に導入し、アル
カリを添加してアルカリ凝集分離し、これにより重金属
などを除去した後、中和槽３２において中和し、次に活
性炭吸着塔３３において活性炭に有機性阻害物質を吸着
させて除去した後、硝化脱窒装置３４において生物学的
に硝化脱窒を行っている。硝化脱窒処理液はさらに高水
質の処理水を得るために高度処理装置３５において処理
されるが、省略される場合もある。

【０００４】しかし上記従来の方法は、設備コストなら
びに薬剤および吸着剤コストが莫大となり、実用上大き
な障害となっている。また、阻害物濃度の変動も考慮し
て、硝化槽は低負荷で硝化を行うように設計を行うこと
が多く、このため硝化槽が大型化し、これもコスト上の
問題点である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、カル
シウム、アンモニア態窒素および硝化阻害物質を含有す
る排液を処理するための生物学的窒素除去装置であっ
て、安定して高い窒素負荷で効率よく窒素を除去するこ
とができ、しかも運転コストおよび設備コストの低い排
液の生物学的窒素除去装置を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、カルシウム、
アンモニア態窒素および硝化阻害物質を含有する排液を
受入れ、カルシウムをアルカリ凝集するアルカリ凝集装
置と、アルカリ凝集処理された排液を受入れ、空気と接
触させてアンモニアをストリッピングするアンモニアス
トリッピング装置と、このアンモニアストリッピング装
置から排出される排ガスを受入れ、吸収液と接触させて
アンモニアを捕捉する吸収装置と、アンモニアが捕捉さ
れた吸収液を受入れ、生物学的に硝化脱窒する硝化脱窒
装置とを備えていることを特徴とする排液の生物学的窒
素除去装置である。

【０００７】本発明の装置において処理の対象となる排
液は、カルシウム、アンモニア態窒素、およびニトロソ
モナスやニトロバクターなどの硝化細菌の硝化活性を阻
害する硝化阻害物質を含有する液であり、このほか有機
物、その他の不純物を含んでいてもよい。硝化阻害物質
の具体的なものとしては、重金属、チオ尿素、高塩類、
未知の有機化合物などがあげられる。このような排液の
具体的なものとしては、廃棄物の埋立浸出水、排煙脱硫
排水などがあげられる。

【０００８】本発明の装置を構成するアルカリ凝集装置
は、例えば槽内に上記排液を受入れ、アルカリ添加によ
りカルシウムをアルカリ凝集し分離する装置である。な
お上記アルカリとしてはソーダ灰などの炭酸塩が使用で
き、この場合カルシウムは炭酸カルシウムとして析出
し、凝集する。アルカリの添加量は槽内液のｐＨが９〜
１１となる量が適当である。

【０００９】本発明の装置を構成するアンモニアストリ
ッピング装置は、上記アルカリ凝集装置でアルカリ凝集
処理された排液（以下、アルカリ凝集処理液という場合
がある）を例えば槽内に受入れ、空気と接触させて排液
中のアンモニアをストリッピングする装置である。空気
と接触させる手段としては、槽内の底部に散気装置を設
けたり、スプレー塔、充填塔等において空気と排液を接
触させる装置などが採用できる。アンモニアストリッピ
ング装置に導入される排液にはすでにアルカリが添加さ
れているので、アルカリ添加手段は必ずしも必要ではな
いが、アルカリの添加が可能なように構成することもで
きる。上記アルカリとしては水酸化ナトリウムなどが使
用でき、槽内液のｐＨが１０〜１２となるように添加す
るのが好ましい。

【００１０】本発明の装置を構成する吸収装置は、上記
アンモニアストリッピング装置から排出され、アンモニ
アを同伴する排ガスを受入れ、この排ガスと吸収液とを
接触させて、吸収液にアンモニアを捕捉する装置であ
る。排ガスと吸収液との接触手段としては、塔内の吸収
液中に排ガスを吹込んで接触させる装置、スプレー塔、
充填等において排ガスと吸収液を接触させる装置などが
採用できる。

【００１１】本発明の装置を構成する硝化脱窒装置は、
上記吸収塔でアンモニアが捕捉された吸収液を受入れ、
この液を微生物により硝化および脱窒を行う装置であ
り、硝化槽と脱窒槽とを備えることができる。上記硝化
槽はアンモニアが捕捉された吸収液と硝化細菌を含む生
物汚泥とを好気性下に接触させて硝化を行う装置であ
り、生物膜ろ過式、浮遊式、接触曝気式など任意のもの
が使用できる。

【００１２】前記脱窒槽は上記硝化槽で硝化した硝化処
理液と脱窒細菌を含む生物汚泥とを嫌気性下に接触させ
て脱窒を行う装置であり、生物膜ろ過式、浮遊式など任
意のものが使用できる。

【００１３】

【作用】アルカリ凝集装置において排液に炭酸塩などの
アルカリを添加すると、カルシウムは炭酸カルシウムな
どの水不溶性の塩を形成し、凝集する。この凝集物を固
液分離することにより、排液中からカルシウムが除去さ
れる。本発明の装置では、このような脱カルシウム工程
を行うアルカリ凝集装置を処理プロセスの最初に設けて
いるので、ポンプ、配管等でのスケーリングを防止する
ことができる。

【００１４】アルカリ凝集処理された排液をアンモニア
ストリッピング装置において、ｐＨ１０以上の状態で空
気と接触させることによりアンモニアのストリッピング
を行う。本発明ではアルカリ凝集装置における脱カルシ
ウム工程においてすでにアルカリが添加されているの
で、アンモニアストリッピング装置でのアルカリの添加
は必ずしも必要ではないが、添加する場合でも少量の添
加でよい。アルカリ性の排液に空気を接触させてストリ
ッピングすることにより、排液中のアンモニアは空気中
に移行し、排出される空気に同伴して排液中から除去さ
れるが、硝化阻害物質は空気中に移行しないので、アン
モニアと硝化阻害物質とが分離される。

【００１５】アンモニアストリッピング装置の排ガス
は、吸収装置においてアンモニアを吸収液に吸収させ
る。そしてアンモニアを吸収した吸収液は硝化脱窒装置
において、生物学的に硝化および脱窒を行う。本発明で
はアンモニアストリッピングにより硝化阻害物質と分離
されたアンモニアを硝化脱窒装置において硝化脱窒を行
うので、阻害を受けることなく安定して高い窒素負荷で
硝化脱窒を行うことができる。

【００１６】アンモニアを除去した排液は別途活性汚泥
処理等の生物処理により有機物を分解して処理すること
ができる。本発明ではこの排液の処理とは別の系で硝化
脱窒が行われるが、最も敏感な硝化反応を別の系で行う
ので、温度、ｐＨなどの条件を硝化に最も適した条件に
設定、維持することが容易であり、効率よく硝化脱窒を
行うことができる。硝化脱窒の処理液は上記アンモニア
除去後の排液処理系に導入して、さらに処理を行うこと
ができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施例を図面に基づ
いて説明する。図１は実施例の生物学的窒素除去装置を
示す系統図であり、窒素除去に加えて有機物も除去する
例を示している。図１の装置は、アルカリ凝集槽１、ア
ンモニアストリッピング槽２からアンモニアを含む排ガ
スの経路１１が吸収塔３および硝化脱窒装置４に接続
し、またアンモニアストリッピング槽２から排液の経路
１２が中和槽５、生物処理装置６および高度処理装置７
に接続している。

【００１８】アルカリ凝集槽１は、カルシウム、アンモ
ニア態窒素および硝化阻害物質を含有する排液を原水路
８から受入れ、この排液に注入路１３からアルカリを添
加し、生成した凝集物を分離して排出路１４から排出す
るように構成する。

【００１９】アンモニアストリッピング槽２はアルカリ
凝集槽１で処理したアルカリ凝集処理液を経路９から受
入れ、給気路１５から空気を導入して槽内液と接触させ
アンモニアをストリッピングするように構成する。アン
モニアストリッピング槽２にはアルカリを添加する注入
路１６を設けるのが好ましい。

【００２０】吸収塔３はアンモニアストリッピング槽２
からの経路１１を通して排ガスを受入れ、吸収塔３内の
吸収液と接触させ、排ガス中のアンモニアを捕捉するよ
うに構成する。吸収塔３と硝化脱窒装置４とは経路１７
を通して吸収液を送り、循環路８を通して脱窒処理液を
循環するように接続している。循環路１８には補給水路
１９が接続している。

【００２１】硝化脱窒装置４は、硝化槽４ａと脱窒槽４
ｂとを備えており、硝化槽４ａにおいて経路１７からア
ンモニアが捕捉された吸収液を受入れ、給気路２１から
空気を導入して硝化細菌を含む生物汚泥と好気性下に接
触させて硝化を行い、脱窒槽４ｂにおいて硝化処理液お
よび注入路２２から水素供給体となる有機物を受入れ、
脱窒細菌を含む生物汚泥と嫌気性下に接触させて脱窒を
行うように構成する。脱窒処理液を取出す経路２３は分
岐して、一部は脱窒槽４ｂから吸収塔３に連絡する循環
路１８に接続し、他の一部は脱窒槽４ｂから生物処理装
置６に脱窒処理液の残部を送液するための連絡路２４に
接続している。

【００２２】中和槽５は生物処理装置６において生物処
理が十分に進行するように排液を中和するための装置で
あり、アンモニアストリッピング槽２においてアンモニ
アが除去された排液を経路１２から受入れ、注入路２５
から酸を添加して中和するように構成する。

【００２３】生物処理装置６は排液中に含まれているＢ
ＯＤ、有機物および脱窒槽４ｂに添加された過剰の有機
物などを微生物に資化させて除去するための装置であ
り、経路２６から中和された排液、連絡路２４から硝化
処理液および必要により返送路２７から返送汚泥などを
受入れ、給気路２８から空気を導入して槽内の生物汚泥
と混合して曝気し、好気性生物処理を行う装置などが採
用できる。

【００２４】高度処理装置７は経路２９から生物処理液
を導入し、生物処理装置６での生物処理において残留し
た有機物などをさらに除去して高水質の処理水を得、処
理水路３０から放流するための装置であり、凝集沈殿装
置、ろ過装置、活性炭吸着塔、ウルトラフィルトレーシ
ョン装置などが採用できる。なお高度処理装置７は省略
することもできる。

【００２５】図１の装置により排液を処理するには、ア
ルカリ凝集槽１に原水路８から排液を導入し、槽内液が
前記ｐＨとなるようにアルカリを添加してカルシウムを
凝集させる。凝集物は分離して排出路１４から系外に排
出し、分離液はアルカリ凝集処理液として経路９からア
ンモニアストリッピング槽２に送液する。

【００２６】アンモニアストリッピング槽２では、槽内
液が前記ｐＨとなるようにアルカリを添加し、また槽内
液に空気を吹込んで接触させ、アンモニアストリッピン
グを行う。この場合、アルカリ凝集処理においてアルカ
リが添加されているので、新たに追加するアルカリの量
は少量でよく、このため薬剤コストは低い。ストリッピ
ングしたアンモニアを同伴する排ガスは経路１１から吸
収塔３に導く。

【００２７】吸収塔３では、排ガスと吸収液とを接触さ
せてアンモニアを捕捉する。吸収液としては硝化脱窒装
置４で脱窒処理した脱窒処理液の一部を循環路１８を介
して循環させて使用するが、一部は工業用水などを補給
水として補給水路１９から補給し、塩類濃度を上げない
ようにする。吸収液には硫酸などの酸を添加して酸性に
したものを使用するのが好ましい。

【００２８】アンモニア捕捉した吸収液は経路１７から
硝化脱窒装置４に導入し、生物学的に硝化脱窒する。こ
こではまず硝化槽４ａにおいて生物学的に硝化を行う。
硝化槽４ａとしては、沈殿槽を必要とせず、しかも高窒
素負荷、例えば１ｋｇ−Ｎ／ｍ³／ｄａｙ程度での処理
が可能となるので、生物膜ろ過式のものが好ましい。ま
た硝化槽としては浮遊式のものなどを採用することもで
き、この場合０．３ｋｇ−Ｎ／ｍ³／ｄａｙ程度、スポ
ンジなどの担体を添加する方法では０．６ｋｇ−Ｎ／ｍ
³／ｄａｙ程度での硝化負荷とすることができる。浮遊
式の硝化槽を採用した場合は、沈殿槽を設けて処理液を
固液分離し、分離汚泥の一部を硝化槽に返送し、残部を
系外に排出する。分離液は硝化処理液として脱窒槽４ｂ
に送液する。

【００２９】硝化処理する被処理液には硝化阻害物質は
含まれておらず、しかも排液の処理系とは別の系で硝化
しているので、温度、ｐＨなどの条件を硝化に最適な条
件に設定して硝化を行うことができ、このため安定して
高い窒素負荷で効率よく処理することができる。

【００３０】硝化処理液は脱窒槽４ｂに導入して生物学
的に脱窒を行う。水素供与体となる有機物としてはメタ
ノールを利用するのが最も経済的である。脱窒槽４ｂと
しては生物ろ過式のもの、浮遊式のものなどが採用でき
る。浮遊式の脱窒槽を採用した場合は、沈殿槽を設けて
処理液を固液分離し、分離汚泥の一部を脱窒槽に返送
し、残部を系外に排出し、分離液を脱窒処理液とする。
脱窒処理液は一部を循環路１８を介して吸収塔３に循環
し、残部を連絡路２４から生物処理装置６に送液する。

【００３１】前記アンモニアストリッピング槽２でアン
モニアをストリッピングした排液は経路１２から中和槽
５に導入し、塩酸などの酸を添加して中和する。中和し
た排液および脱窒処理液の残部は経路２６から生物処理
装置６に導入し、活性汚泥処理などの生物処理を行っ
て、排液中の有機物、脱窒槽４ｂに添加された過剰の水
素供与体などを除去する。

【００３２】排液中に含まれている硝化阻害物質は生物
処理装置６内のＢＯＤ分解菌などに対しても阻害物質と
なる場合もあるが、ＢＯＤ分解菌が阻害される程度は硝
化細菌に比べて小さく、しかもアルカリ凝集槽１におい
て重金属等の阻害物質もある程度凝集分離されるので、
生物処理は十分に進行する。生物処理液は経路２９から
高度処理装置７に導入してさらに高度の処理を行った
後、処理水路３０から処理水を系外に排出する。

【００３３】このような生物学的窒素除去装置は、アン
モニアストリッピングの際に添加するアルカリ量は少量
でよく、また従来の方法のように活性炭を使用しないの
で、運転コストは低い。また硝化脱窒は安定して高い窒
素負荷で効率よく行うことができるので、硝化脱窒装置
は小型化することができ、設備コストは低い。

【００３４】

【実施例】次に本発明の試験例について説明する。 試験例１ 表１に示すようにＴ−Ｎ（全窒素）を６３５ｍｇ／ｌ、
ＮＨ₄−Ｎを６２０ｍｇ／ｌ、カルシウムを２３００ｍ
ｇ／ｌの濃度で含有し、さらに埋立物に由来する未知の
有機性阻害物質を含有する産業廃棄物埋立地の浸出水
（原水）について、阻害物質の除去方法を変えて硝化を
行った。

【００３５】

【表１】

【００３６】まず原水を前処理することなくそのまま硝
化を行ったが、阻害性が強く、硝化は全く進行しなかっ
た。原水を２４倍に希釈して標準液（原水と同等の窒素
を含有し、阻害物質を含まない液）とほぼ同等の硝化活
性が得られた（阻害強度２４）。結果を表２に示す。

【００３７】また原水を表２に示す条件でアルカリ凝集
して阻害物質を除去したアルカリ凝集処理液において
も、硝化は全く進行しなかった。アルカリ凝集処理液を
１２倍に希釈して標準液とほぼ同等の硝化活性が得られ
た（阻害強度１２）。結果を表２に示す。

【００３８】さらに上記アルカリ凝集処理液に活性炭吸
着を施し、ようやく阻害強度３に低下し、生物学的な硝
化脱窒が可能であった。しかし、汚泥あたりの硝化速度
は、阻害のない標準液の０．０７ｇＮ／ｇＳＳ／ｄａｙ
（１５℃）に対して１／３程度の０．０２ｋｇＮ／ｋｇ
ＳＳ／ｄａｙであった。結果を表２に示す。

【００３９】これらに対して、原水をアルカリ凝集処理
してＣａ濃度を１００ｍｇ／ｌ以下に低下させた後（ソ
ーダ灰を約８，０００ｍｇ／ｌ添加、ｐＨ１１）、Ｎａ
ＯＨを添加してｐＨを１１．５〜１２に調整した後、曝
気処理を行ってアンモニアをストリッピングし、ストリ
ッピングしたアンモニアを０．０１ＭのＨ₂ＳＯ₄に吸収
させた吸収液の阻害強度を測定した結果、阻害強度は１
で標準液での活性０．０７ｇＮ／ｇＳＳ／ｄａｙと同一
であった。結果を表２に示す。

【００４０】

【表２】 ＊１ 原水を希釈して、阻害のない標準液を用いた活性の８０％以内となった 時の希釈倍率

【００４１】上記の結果から明らかなように、アンモニ
アストリッピングを行う本発明では、毒性物質に対して
敏感な硝化細菌を毒性濃度にかかわらず、効率的に利用
することが可能である。

【００４２】

【発明の効果】本発明の生物学的窒素除去装置は、アル
カリ凝集された排液からアンモニアをストリッピング
し、このアンモニアを生物学的に硝化脱窒するように、
アルカリ凝集装置、アンモニアストリッピング装置、吸
収塔および硝化脱窒装置を備えているので、硝化阻害物
質を含有する排液であっても、安定して高い窒素負荷で
効率よく窒素を除去することができ、しかも薬剤コスト
および設備コストは低い。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の生物学的窒素除去装置を示す系統図で
ある。

【図２】従来の生物学的窒素除去装置を示す系統図であ
る。

【符号の説明】

１、３１ アルカリ凝集槽 ２ アンモニアストリッピング槽 ３ 吸収塔 ４、３４ 硝化脱窒装置 ４ａ 硝化槽 ４ｂ 脱窒槽 ５、３２ 中和槽 ６ 生物処理装置 ７、３５ 高度処理装置 ８ 原水路 ９、１１、１２、１７、２３、２６、２９ 経路 １３、１６、２２、２５ 注入路 １４ 排出路 １５、２１、２８ 給気路 １８ 循環路 １９ 補給水路 ２４ 連絡路 ２７ 返送路 ３０ 処理水路 ３３ 活性炭吸着塔

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カルシウム、アンモニア態窒素および硝
   化阻害物質を含有する排液を受入れ、カルシウムをアル
   カリ凝集するアルカリ凝集装置と、 アルカリ凝集処理された排液を受入れ、空気と接触させ
   てアンモニアをストリッピングするアンモニアストリッ
   ピング装置と、 このアンモニアストリッピング装置から排出される排ガ
   スを受入れ、吸収液と接触させてアンモニアを捕捉する
   吸収装置と、 アンモニアが捕捉された吸収液を受入れ、生物学的に硝
   化脱窒する硝化脱窒装置とを備えていることを特徴とす
   る排液の生物学的窒素除去装置。