JPH11253993A - 被処理水中の硝酸態窒素処理方法 - Google Patents
被処理水中の硝酸態窒素処理方法Info
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- JPH11253993A JPH11253993A JP5774898A JP5774898A JPH11253993A JP H11253993 A JPH11253993 A JP H11253993A JP 5774898 A JP5774898 A JP 5774898A JP 5774898 A JP5774898 A JP 5774898A JP H11253993 A JPH11253993 A JP H11253993A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 硝酸還元速度を大幅に向上させる。
【解決手段】 陽極３と陰極２を反応槽１内にセット
し、該反応槽内に脱窒菌を浮遊させ、該反応槽中で硝酸
態窒素を含む被処理水を硝酸還元する。
し、該反応槽内に脱窒菌を浮遊させ、該反応槽中で硝酸
態窒素を含む被処理水を硝酸還元する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、被処理水中の硝酸
態窒素処理方法に関する。
態窒素処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】基準値を超える高濃度の硝酸態窒素汚染
水に対する処理法については、これまでに、イオン交換
法、逆浸透法、電解還元法などの物理化学的処理法およ
び生物学的脱窒法が検討され、一部実用化している。し
かしながら、いずれの処理法も現段階では、高塩濃度再
生排水処理、運転コスト、処理能力、処理水質などに問
題を有しており、有効な水処理技術の開発研究が重要な
課題となっている。
水に対する処理法については、これまでに、イオン交換
法、逆浸透法、電解還元法などの物理化学的処理法およ
び生物学的脱窒法が検討され、一部実用化している。し
かしながら、いずれの処理法も現段階では、高塩濃度再
生排水処理、運転コスト、処理能力、処理水質などに問
題を有しており、有効な水処理技術の開発研究が重要な
課題となっている。
【０００３】生物学的脱窒法は、上述のような硝酸イオ
ン汚染水へ適用可能な処理法の一つと考えられるが、そ
のプロセス開発に重要な因子は、適切な水素供与体の添
加と制御および高速処理のための脱窒菌の高濃度化、高
密度化であると考えられる。通常の生物学的脱窒プロセ
スでは、有機物を水素供与体として添加して、大きな処
理速度を得ているが、十分な処理を行うためには過剰量
の有機物を添加する必要があるため、処理水への有機物
の残留が課題となっている。他方、水素ガスを電子供与
体として Micrococcus denitrificansなどの自栄養性細
菌を用いる処理法では、残留有機物の問題は解決される
が、低溶解性の水素ガスの効率的供給および亜硝酸態窒
素の残留に問題を有している。
ン汚染水へ適用可能な処理法の一つと考えられるが、そ
のプロセス開発に重要な因子は、適切な水素供与体の添
加と制御および高速処理のための脱窒菌の高濃度化、高
密度化であると考えられる。通常の生物学的脱窒プロセ
スでは、有機物を水素供与体として添加して、大きな処
理速度を得ているが、十分な処理を行うためには過剰量
の有機物を添加する必要があるため、処理水への有機物
の残留が課題となっている。他方、水素ガスを電子供与
体として Micrococcus denitrificansなどの自栄養性細
菌を用いる処理法では、残留有機物の問題は解決される
が、低溶解性の水素ガスの効率的供給および亜硝酸態窒
素の残留に問題を有している。
【０００４】このような問題を解決するものとして、最
近電気化学的反応を利用した汚染水に対する生物学的処
理法が注目されている（特開平８−１９７８８号公報参
照）。電気化学的反応を利用した生物学的処理法につい
て、図２に示した試験装置を参照しながら説明する。こ
の試験装置は、ステンレスでできた円筒形の陰極兼反応
槽１１の中心に、多孔性プラスチック製円筒１２で覆わ
れた炭素製陽極１３を設置し、陰極兼反応槽１１と多孔
性プラスチック製円筒１２との間の空間に脱窒菌を固定
した炭素粒１４を充填する。これにより、炭素粒１４は
陰極の役割を兼ねる粒子型電極となる。
近電気化学的反応を利用した汚染水に対する生物学的処
理法が注目されている（特開平８−１９７８８号公報参
照）。電気化学的反応を利用した生物学的処理法につい
て、図２に示した試験装置を参照しながら説明する。こ
の試験装置は、ステンレスでできた円筒形の陰極兼反応
槽１１の中心に、多孔性プラスチック製円筒１２で覆わ
れた炭素製陽極１３を設置し、陰極兼反応槽１１と多孔
性プラスチック製円筒１２との間の空間に脱窒菌を固定
した炭素粒１４を充填する。これにより、炭素粒１４は
陰極の役割を兼ねる粒子型電極となる。
【０００５】硝酸態窒素を含む処理対象汚染水を陰極兼
反応槽１１の中に収容させ、この状態において、直流電
源１５により陰極兼反応槽１１および陽極１３に通電し
た場合、陽極１３では、電極材質の炭素が酸化して炭酸
イオンとして液中に溶解する。陰極兼反応槽１１から炭
素粒１４に電流が流れ、その表面上では、水が還元され
て水素が発生する。汚染水中の硝酸態窒素は、水素を電
子供与態として、炭素粒１４の表面上に固定した脱窒菌
を生体触媒として、窒素に還元される。上記硝酸態窒素
としては、被処理水中に含まれる硝酸イオンを示し、例
えば、硝酸アンモニウム、硝酸カルシウム、硝酸カリウ
ム、硝酸ナトリウム等が水に溶解したときに生じる硝酸
イオンを示す。
反応槽１１の中に収容させ、この状態において、直流電
源１５により陰極兼反応槽１１および陽極１３に通電し
た場合、陽極１３では、電極材質の炭素が酸化して炭酸
イオンとして液中に溶解する。陰極兼反応槽１１から炭
素粒１４に電流が流れ、その表面上では、水が還元され
て水素が発生する。汚染水中の硝酸態窒素は、水素を電
子供与態として、炭素粒１４の表面上に固定した脱窒菌
を生体触媒として、窒素に還元される。上記硝酸態窒素
としては、被処理水中に含まれる硝酸イオンを示し、例
えば、硝酸アンモニウム、硝酸カルシウム、硝酸カリウ
ム、硝酸ナトリウム等が水に溶解したときに生じる硝酸
イオンを示す。
【０００６】ところで、炭素粒１４の表面上に脱窒菌を
固定して生体触媒固定電極を形成し、該生体触媒固定電
極を用いて実際に汚染水の処理を行う場合には、次のよ
うな不具合があった。すなわち、生体触媒固定電極を、
流動している被処理水に浸漬すると、流体（被処理水）
のせん断力により生体触媒が電極から剥離することがあ
った。また、固定化槽内の基質の拡散現象による制約に
より生体触媒の固定化量が抑制される場合もあった。こ
のため、従来の方法では、硝酸還元速度を大幅に向上さ
せるのは困難であった。本発明は、上記実情に鑑みてな
されたもので、硝酸還元速度を大幅に向上させることが
できる被処理水中の硝酸態窒素処理方法を提供すること
を目的とする。
固定して生体触媒固定電極を形成し、該生体触媒固定電
極を用いて実際に汚染水の処理を行う場合には、次のよ
うな不具合があった。すなわち、生体触媒固定電極を、
流動している被処理水に浸漬すると、流体（被処理水）
のせん断力により生体触媒が電極から剥離することがあ
った。また、固定化槽内の基質の拡散現象による制約に
より生体触媒の固定化量が抑制される場合もあった。こ
のため、従来の方法では、硝酸還元速度を大幅に向上さ
せるのは困難であった。本発明は、上記実情に鑑みてな
されたもので、硝酸還元速度を大幅に向上させることが
できる被処理水中の硝酸態窒素処理方法を提供すること
を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の被処理水中の硝
酸態窒素処理方法では、上記目的を達成するために、陽
極と陰極を反応槽内にセットし、該反応槽内に脱窒菌を
浮遊させ、該反応槽中で硝酸態窒素を含む被処理水を硝
酸還元するようにしている。すなわち、本発明では、脱
窒菌を、電極表面上に固定化するのではなく、電極を入
れた反応槽中に浮遊させた状態で、硝酸還元を行うよう
にしている。
酸態窒素処理方法では、上記目的を達成するために、陽
極と陰極を反応槽内にセットし、該反応槽内に脱窒菌を
浮遊させ、該反応槽中で硝酸態窒素を含む被処理水を硝
酸還元するようにしている。すなわち、本発明では、脱
窒菌を、電極表面上に固定化するのではなく、電極を入
れた反応槽中に浮遊させた状態で、硝酸還元を行うよう
にしている。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る被処理水中の
硝酸態窒素処理方法の一実施形態について、図１に示し
た試験装置を参照しながら説明する。この試験装置は、
反応槽１と、該反応槽内に配置された陰極２および陽極
３と、これらの電極２，３に電流を供給する定電流電解
装置４と、該反応槽内に収容された試験水（排水等の硝
酸態窒素を含む被処理水）５を攪拌させる攪拌機６とを
備えている。
硝酸態窒素処理方法の一実施形態について、図１に示し
た試験装置を参照しながら説明する。この試験装置は、
反応槽１と、該反応槽内に配置された陰極２および陽極
３と、これらの電極２，３に電流を供給する定電流電解
装置４と、該反応槽内に収容された試験水（排水等の硝
酸態窒素を含む被処理水）５を攪拌させる攪拌機６とを
備えている。
【０００９】反応槽１は、直径１２０ｍｍ，高さ１５０
ｍｍの円筒形ガラス容器である。陰極２および陽極３
は、ともに幅５０ｍｍ，長さ１００ｍｍ，厚さ３ｍｍの
板状の炭素製電極である。上記脱窒菌とは、例えば、下
水処理活性汚泥等を嫌気的に保持し、硝酸態窒素処理能
を付与した活性汚泥を示す。試験水５中における脱窒菌
の濃度は、３０００〜６０００ｐｐｍである。本発明で
は、反応槽１内に、陰極２および陽極３を適宜離間させ
てセットし、該反応槽１内を、脱窒菌と処理すべき硝酸
の入った試験水５で満たしている。試験に際しては、攪
拌機６によって試験水５を緩やかに攪拌しながら、定電
流電解装置４によって陰極２および陽極３を通して試験
水５中に一定電流を流し、硝酸還元を行った。すなわ
ち、本発明では、脱窒菌を反応槽１中に浮遊させた状態
で硝酸還元を行った。なお、電流値は、抵抗や電極面積
等の因子により大きく左右されるが、１５〜３０ｍＡで
あるのが特に好ましいが、これに限定されない。
ｍｍの円筒形ガラス容器である。陰極２および陽極３
は、ともに幅５０ｍｍ，長さ１００ｍｍ，厚さ３ｍｍの
板状の炭素製電極である。上記脱窒菌とは、例えば、下
水処理活性汚泥等を嫌気的に保持し、硝酸態窒素処理能
を付与した活性汚泥を示す。試験水５中における脱窒菌
の濃度は、３０００〜６０００ｐｐｍである。本発明で
は、反応槽１内に、陰極２および陽極３を適宜離間させ
てセットし、該反応槽１内を、脱窒菌と処理すべき硝酸
の入った試験水５で満たしている。試験に際しては、攪
拌機６によって試験水５を緩やかに攪拌しながら、定電
流電解装置４によって陰極２および陽極３を通して試験
水５中に一定電流を流し、硝酸還元を行った。すなわ
ち、本発明では、脱窒菌を反応槽１中に浮遊させた状態
で硝酸還元を行った。なお、電流値は、抵抗や電極面積
等の因子により大きく左右されるが、１５〜３０ｍＡで
あるのが特に好ましいが、これに限定されない。
【００１０】表１は、本発明の試験結果を示すものであ
る。
る。
【表１】 表１によれば、従来の方法によって電気処理と生物処理
を合わせて行った場合は、脱窒速度が３．６ｇ−Ｎ／ｍ
2 ・ｄとなり、本発明の方法によって電気処理と生物処
理を合わせて行った場合は、脱窒速度が３６．０ｇ−Ｎ
／ｍ2 ・ｄとなった。なお、表１には、参考までに、電
気処理のみを行った場合と、生物処理のみを行なった場
合も示している。また、表１の「汚泥濃度」の欄におけ
る「付着」の表示は、電極表面に脱窒菌を固定化したこ
とを示しており、電極表面に固定化された脱窒菌の正確
な濃度測定ができないため、このような「付着」の表現
を用いた。さらに、表１の「メタノールＣ／Ｎ」の表示
における「メタノール」は、従来生物学的脱窒法におい
て用いられている水素供与体としての有機物であり
（（０００３）の欄参照）、「Ｃ／Ｎ」とは、このメタ
ノールに代表される水素供与体としての有機物の添加量
を、「Ｃ：有機物量」と「Ｎ：被処理水中に含まれる窒
素量」の比で表したものである。表１より明らかなよう
に、本発明では、生体触媒固定化電極を用いるよりも、
硝酸還元速度が約１０倍向上している。すなわち、本発
明による硝酸還元速度は、固定化電極を用いた従来法を
大きく上回ったことがわかる。
を合わせて行った場合は、脱窒速度が３．６ｇ−Ｎ／ｍ
2 ・ｄとなり、本発明の方法によって電気処理と生物処
理を合わせて行った場合は、脱窒速度が３６．０ｇ−Ｎ
／ｍ2 ・ｄとなった。なお、表１には、参考までに、電
気処理のみを行った場合と、生物処理のみを行なった場
合も示している。また、表１の「汚泥濃度」の欄におけ
る「付着」の表示は、電極表面に脱窒菌を固定化したこ
とを示しており、電極表面に固定化された脱窒菌の正確
な濃度測定ができないため、このような「付着」の表現
を用いた。さらに、表１の「メタノールＣ／Ｎ」の表示
における「メタノール」は、従来生物学的脱窒法におい
て用いられている水素供与体としての有機物であり
（（０００３）の欄参照）、「Ｃ／Ｎ」とは、このメタ
ノールに代表される水素供与体としての有機物の添加量
を、「Ｃ：有機物量」と「Ｎ：被処理水中に含まれる窒
素量」の比で表したものである。表１より明らかなよう
に、本発明では、生体触媒固定化電極を用いるよりも、
硝酸還元速度が約１０倍向上している。すなわち、本発
明による硝酸還元速度は、固定化電極を用いた従来法を
大きく上回ったことがわかる。
【００１１】
【発明の効果】本発明に係る被処理水中の硝酸態窒素処
理方法では、陽極と陰極を反応槽内にセットし、該反応
槽内に脱窒菌を浮遊させ、該反応槽中で硝酸態窒素を含
む被処理水を硝酸還元するようにしている。すなわち、
本発明では、脱窒菌を、電極表面上に固定化するのでは
なく、反応槽中に浮遊させた状態で硝酸還元を行わせる
ようにしているので、硝酸還元速度を大幅に向上させる
ことができる。しかも、本発明では、脱窒菌を反応槽中
に浮遊させているので、電極への脱窒菌の固定化のため
の期間が不要であり、また、上記反応槽中に浮遊させる
菌の濃度を上げることによって、硝酸還元速度を容易に
向上させることができる。
理方法では、陽極と陰極を反応槽内にセットし、該反応
槽内に脱窒菌を浮遊させ、該反応槽中で硝酸態窒素を含
む被処理水を硝酸還元するようにしている。すなわち、
本発明では、脱窒菌を、電極表面上に固定化するのでは
なく、反応槽中に浮遊させた状態で硝酸還元を行わせる
ようにしているので、硝酸還元速度を大幅に向上させる
ことができる。しかも、本発明では、脱窒菌を反応槽中
に浮遊させているので、電極への脱窒菌の固定化のため
の期間が不要であり、また、上記反応槽中に浮遊させる
菌の濃度を上げることによって、硝酸還元速度を容易に
向上させることができる。
【図１】本発明に係る被処理水中の硝酸態窒素処理方法
の一実施形態である試験装置を示す概念的に示す縦断面
図である。
の一実施形態である試験装置を示す概念的に示す縦断面
図である。
【図２】従来の被処理水中の硝酸態窒素処理方法を適用
した試験装置を示す概念的に示す斜視図である。
した試験装置を示す概念的に示す斜視図である。
１ 反応槽 ２ 陰極 ３ 陽極 ４ 定電流電解装置 ５ 試験水（被処理水） ６ 攪拌機
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 市川 公一 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内
Claims (3)
- 【請求項１】 陽極と陰極を反応槽内にセットし、該反
応槽内に脱窒菌を浮遊させ、該反応槽中で硝酸態窒素を
含む被処理水を硝酸還元することを特徴とする被処理水
中の硝酸態窒素処理方法。 - 【請求項２】 前記電極間に一定の電流を流しながら硝
酸還元することを特徴とする請求項１に記載の被処理水
中の硝酸態窒素処理方法。 - 【請求項３】 前記反応槽内の被処理水を攪拌しながら
硝酸還元することを特徴とする請求項１又は請求項２に
記載の被処理水中の硝酸態窒素処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5774898A JPH11253993A (ja) | 1998-03-10 | 1998-03-10 | 被処理水中の硝酸態窒素処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5774898A JPH11253993A (ja) | 1998-03-10 | 1998-03-10 | 被処理水中の硝酸態窒素処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11253993A true JPH11253993A (ja) | 1999-09-21 |
Family
ID=13064526
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5774898A Pending JPH11253993A (ja) | 1998-03-10 | 1998-03-10 | 被処理水中の硝酸態窒素処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11253993A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013085022A1 (ja) * | 2011-12-09 | 2013-06-13 | パナソニック株式会社 | 硝酸還元方法、硝酸還元触媒、硝酸還元電極、燃料電池、及び水処理装置 |
| JP2015033693A (ja) * | 2009-06-16 | 2015-02-19 | カンブリアン イノベーションズ インコーポレイデッド | 水、廃水、および他の生物分解物質を処理し監視するシステムおよび装置 |
| US9551685B2 (en) | 2009-12-08 | 2017-01-24 | Cambrian Innovation Inc. | Microbially-based sensors for environmental monitoring |
| US9963790B2 (en) | 2010-10-19 | 2018-05-08 | Matthew Silver | Bio-electrochemical systems |
| US10099950B2 (en) | 2010-07-21 | 2018-10-16 | Cambrian Innovation Llc | Bio-electrochemical system for treating wastewater |
| US10851003B2 (en) | 2010-07-21 | 2020-12-01 | Matthew Silver | Denitrification and pH control using bio-electrochemical systems |
| US11150213B2 (en) | 2011-06-14 | 2021-10-19 | Cambrian Innovation Inc. | Biological oxygen demand sensors |
-
1998
- 1998-03-10 JP JP5774898A patent/JPH11253993A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015033693A (ja) * | 2009-06-16 | 2015-02-19 | カンブリアン イノベーションズ インコーポレイデッド | 水、廃水、および他の生物分解物質を処理し監視するシステムおよび装置 |
| US9776897B2 (en) | 2009-06-16 | 2017-10-03 | Matthew Silver | Systems and devices for treating water, wastewater and other biodegradable matter |
| US11708284B2 (en) | 2009-06-16 | 2023-07-25 | Cambrian Innovation, Inc. | Systems and devices for treating and monitoring water, wastewater and other biodegradable matter |
| US9551685B2 (en) | 2009-12-08 | 2017-01-24 | Cambrian Innovation Inc. | Microbially-based sensors for environmental monitoring |
| US10099950B2 (en) | 2010-07-21 | 2018-10-16 | Cambrian Innovation Llc | Bio-electrochemical system for treating wastewater |
| US10851003B2 (en) | 2010-07-21 | 2020-12-01 | Matthew Silver | Denitrification and pH control using bio-electrochemical systems |
| US9963790B2 (en) | 2010-10-19 | 2018-05-08 | Matthew Silver | Bio-electrochemical systems |
| US11150213B2 (en) | 2011-06-14 | 2021-10-19 | Cambrian Innovation Inc. | Biological oxygen demand sensors |
| WO2013085022A1 (ja) * | 2011-12-09 | 2013-06-13 | パナソニック株式会社 | 硝酸還元方法、硝酸還元触媒、硝酸還元電極、燃料電池、及び水処理装置 |
| JP5655161B2 (ja) * | 2011-12-09 | 2015-01-14 | パナソニック株式会社 | 硝酸還元方法、硝酸還元触媒、硝酸還元電極、燃料電池、及び水処理装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040301 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20040521 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040716 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20041015 |