JPS6158237B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 近年、アンモニア態窒素（NH₄ ⁺−Ｎ）などの
窒素化合物による水質汚濁の増加により、湖沼池
および海域での富栄養化が進み大きな社会問題と
なり、又、上水における殺菌の場合、ブレーク・
ポイント・クロリネーシヨンでの処理コストの上
昇などの問題が発生しているが、このような希薄
アンモニアの除去には、未だ有効な手段が確立さ
れているとは云えない現状である。従来アンモニ
アの除去法として大きく分類すると、 ブレーク・ポイント・クロリネーシヨン法 微生物学的硝化法 吸着法 があるが、それぞれの方法には大きな欠点があ
る。

では原水中のNH₄ ⁺−Ｎ＝1ppmに対し約10倍
量のCl₂（塩素）が必要で、かつ副生するクロラ
ミンその他塩素化合物が残留し、毒性などの問題
を残す。

の方法は一旦NH₄ ⁺−Ｎを生物学的にNO₃ ^-−
Ｎに酸化し、それをさらに多量のメタノールなど
の有機物を添加して生物学的にN₇に還元すると
いう方法であるが、この時NO₃ ^-−Ｎ＝1ppmに対
しメタノールを約３倍量必要とするし、多量の汚
泥が発生し、かつメタノールの一部が残留し処理
水のBOD成分をさらに処理する必要がある。

は脱着液の処理がやつかいで、エアーストリ
ツピングなどの再生法があるが、やはり濃厚な塩
を含んだ脱着液が処理水へ漏出することが避けら
れず、処理水の塩分が加する。

このように従来の方法は、経済性もさることな
がら安全性、２次公害の面からも問題が残されて
いる。このため、本発明者らは安全でかつ確実に
また安価な脱窒の方法について鋭意研究を重ねた
結果、本発明に到つたのである。

すなわち、本発明は、吸着材を入れた吸脱着槽
と生物学的好気性硝化槽とを有し、 (イ) 前記吸脱着槽に原水を供給し、その原水に含
まれているアンモニア態窒素を前記吸着材で含
着、除去して処理水を得る工程と、 (ロ) 前記吸着槽に対する原水の供給を止めた後、
前記吸脱着槽と硝化槽との間で、前記硝化槽内
の、前記吸着材の再生剤を含む硝化液を循環さ
せ、前記吸着材の再生と硝化液の濃縮を行う工
程と、 (ハ) 前記吸脱着槽と硝化槽との間における前記硝
化液の循環を止める工程と、 を順次繰り返し行う水処理システムを特徴とする
ものである。

本発明をさらに詳細に説明するに、まず処理す
べき原水中のNH₄ ⁺−Ｎは、吸脱着槽において選
択吸着性を有する吸着材により除去される。使用
後の吸着剤は硝化槽内のアルカリ金属又はアルカ
リ土類金属イオンを含む硝化液により処理され、
吸着した一部のNH₄ ⁺−Ｎは脱着される。NH₄ ⁺−
Ｎを含んだ硝化液は硝化槽に導かれ、ここで生物
学的にNO₃ ^-−Ｎに酸化された後、再び吸脱着槽
へ戻り、再生剤として作用する。硝化液は、吸脱
着槽と硝化槽を循環しているうちに次第にその
NC₂ ^-−Ｎ，NO₃ ^-−Ｎ濃度を高めつつ吸着材の脱
着を終了する。このようなサイクルの途中で硝化
液の一部を抜き出し、これを濃厚NO₃ ^-−Ｎ，
NO₂ ^-−Ｎ含有水として他のBOD廃水と混合する
ことによつて酸化剤として使うことができ、また
同時に脱窒も可能となる。BOD成分の吸着域が
別に設けられている場合には、BOD吸着域の再
生に硝化液を用いることができることは言うまで
もない。

生物学的硝化反応にゼオライト粉末を併用する
方法としては、活性汚泥の曝気槽に汚泥とともに
ゼオライト粉末を懸濁状になし、NH₄ ⁺−Ｎの吸
着と硝化を同時に起こさせる方法が知られている
が、この方法は、粉末表面での微生物硝化反応に
対して触媒効果を期待したものである。本発明者
らが提案したゼオライトの固定床によつて吸着と
硝化を同時に起こさせる方法（特開昭51−141774
号）も知られているが、これはゼオライト粒子の
表面に硝化菌を主とした生物膜を固着さてるもの
である。

これらの方法においては、ゼオライトの曝気な
どによる機械的摩耗による処理水の白濁化とゼオ
ライトの減少、ゼオライト表面の微生物付着によ
る吸着性能の低下などが見られる。この現象は、
特にゼオライト粉末を用いかつ曝気下に暴す活性
汚泥に併用する場合に著しく、この場合には、さ
らに生物汚泥とゼオライト粉末の分離が難かしい
という問題もある。また、吸着、硝化を同時に起
こす場合には、処理水中のNO₃ ^-−Ｎは原水の
NH₄ ⁺−Ｎと同程度の濃度であり、この脱窒がむ
づかしい。

本発明は、吸着と硝化を時間的にずらし、吸着
と硝化を空間的にずらすというものであつて、こ
れによつて吸着材を汚すことなく、また破損をな
くすことが出来る。また、吸着効率を高めるため
に固定床となすことも出来る。また、硝化菌はそ
の大部分が硝化槽に存在するため、たえず硝化菌
の生育にも適した曝気条件、温度、PHなどを選ぶ
ことが出来る。吸脱着槽と硝化槽を分ける別の利
点は、硝化槽を相対的に大きくすることによつて
吸着剤の再生を速くし、吸着槽の稼動率を高める
ことが出来ることにある。

循環させる硝化液は、化学的脱着のみの場合
（アルカリ金属塩又はアルカリ土類金属塩として
１〜２規定）に比べて金属塩の濃度を大巾に下げ
ることが出来、0.01乃至１規定さらに好ましくは
0.03乃至0.3規定である。硝化液は、何回も使用
されることによつて極めて高濃度NO₃ ^-−Ｎ，
NO₂ ^-−Ｎを含有することが出来る。硝化液の一
部は、連続又は回分的に抜き出してBOD汚染水
の酸化剤として混合し、同時に脱窒が出来る。な
お抜出し水量は、原水に対し容量的に極めて少な
いため、BOD処理槽への水量負荷の増加はほと
んど無視出来る位に小さい。

本発明の吸脱着域で用にられる選択吸着材は、
天然ゼオライト（クリノプチロライト、モルデナ
イトなど）、合成ゼオライトの粒状物であつても
よいが、特に好ましいのはゼオライト微粉末を合
成高分子と一緒に成形した繊維状吸着材である。

本発明での吸脱着槽および硝化槽はそれぞれ１
つに限定されるものではなく、それぞれ複数箇の
組み合わせであつてもよい。

本発明での硝化菌を内蔵する硝化槽は好ましく
は基材に付着固定化し生物膜したものがよく、本
発明の利点が一層発揮出来る。これは、懸濁汚泥
の場合には循環させる硝化液に汚泥が同伴し吸脱
着槽へ持ち込むことが避けられず、一方、生物膜
の場合は、水量負荷が大きくても流出する汚泥は
ほとんどなく、吸着材の汚れを引き起こすことが
少ないからである。

実施例 １ 本実施例で用いた装置を第１図に示す。

１は吸脱着槽、２は硝化槽、３は硝化液の循環
ライン、４は吸着材、５は生物膜基材、６は散気
装置、７は原水との供給ライン、８は処理水の流
出ライン、９は硝化液の抜き出しライン、１０は
中和剤などの薬剤、つまり再生剤の供給ライン、
１１は硝化槽２における硝化速度を制御するため
の加温用ヒータである。まず都市下水の２次処理
水を砂炉過し、それを原水として７から供給し
た。原水中の平均NH₄ ⁺−Ｎは20ppmである。吸
脱着槽１での空塔基準滞留時間を３分になるよう
水量を供給し、処理水の平均NH₄ ⁺−Ｎ＝0.2ppm
を得た。処理水中のNH₄ ⁺−Ｎ＝2ppmに上昇した
時点で原水供給を止め、硝化槽２中の硝化液を３
のラインを通して吸脱着槽との間で循環した。硝
化液は再び硝化槽２に戻り、ここで基材５に付着
した硝化菌と散気装置６によつて与えられる酸素
および薬剤供給ラインから供給されるNaCl，
Na₂CO₃，生物生育に不可欠な栄養塩、少量の有
機物によつて硝化される。原水処理量の1/10乃至
1/3量を循環するとほぼ完全に硝化が終了し、
（NO₃ ^-−Ｎ）＋（NO₂ ^-−Ｎ）＝3000〜2000ppmの高
濃度硝化液となつた。この硝化液の一文を抜出し
ライン９を通して水と混合することにより、メタ
ノール等の新たな有機物添加なしで脱窒出来、か
つ酸素源としても使うことができた。硝化液中の
再生剤としてNaClを供給するのが最も好まし
く、約5000ppmの場合、処理水中へ漏出する
NaClは平均で30ppmになつた。堀実施例の場
合、30回の吸脱着を行なつたが吸着材の汚れはほ
とんどなく吸着効率の低下は見られなかつた。な
お、吸着剤は天然ゼオライトの微粉末を合成高分
子と一緒に成形した繊維状のものを用いた。水温
は原水が20℃であつたが、硝化液は30℃にヒータ
１１で加温した。原水のBODは8ppmであつた。
比較のため、吸脱着槽１に対する原水の供給を止
めないで、つまり吸脱着槽１に原水を流しつつ同
時にその吸脱着槽１と硝化槽２の間で硝化液を循
環させたみた。しかしながら、このときの硝化液
中の（NO₃ ^-−Ｎ）と（NO₂ ^-−Ｎ）の和は30回の
吸脱着後において約50ppmであり、原水を止め
て硝化液を循環させた場合の上記3000〜
2000ppmという値にくらべて極めて低いもので
あつた。これほどまでに低くなるのは、硝化液中
の（NO₃ ^-−Ｎ）や（NO₂ ^-−Ｎ）が原水によつて
処理水の流出ライン８から持ち去られてしまい、
濃縮されにくいからである。また、吸脱着時にお
ける処理水中アンモニア態窒素、つまりNH₄ ⁺−
Ｎは約120ppmと原水よりもかえつて増大してし
まつた。

実施例 ２ 実施例１で用いたと同様の装置を用い、吸脱着
槽の上半部にゼオライト系吸着材を、下半部に活
性炭系吸着材を混床式に充填したものを用いた。
原水としては実施例１と同じものを用いた。実施
例２は実施例１に比べ溶解BOD成分の除去効果
が大きく、処理水BODは4ppmであつた。また、
循環させる硝化液のNO₃ ^-−Ｎが活性炭系吸着材
部位で脱窒されることにより、硝下液として
（NO₂ ^-−Ｎ）＋（NO₃ ^-−Ｎ）＝2000〜1000ppmと実
施例１に比べかなり脱窒している。本実施例の特
長は、吸脱着槽にゼオライト系吸着材と活性炭吸
着材を充填したことによりBOD成分を除去する
とともに、除去したBOD成分を循環させる硝化
液中のNO₃ ^-−ＮおよびNO₂ ^-−Ｎの脱窒に利用す
ることにあり、実施例１の目的をさらに高度に達
成させることにある。なお、実施例１，２では吸
脱着槽の通液方向は上向流としたが、これは下向
流であつてもよい。又、薬剤供給ライン１０は必
ずしも硝化槽へ直接供給しなくても循環ラインの
途中であつてもよい。

実施例 ３ 本実施例で用いた装置を第２図に示す。吸脱着
槽としては、撹拌槽１２を用いた。硝化液槽２お
よび循環ライン３は実施例１と同じである。吸着
材としては、ゼオライト粉末を高分子で一体化し
た機械的に強い繊維状吸着材を用いた。撹拌によ
て破損する天然ゼオライトならびに合成ゼオライ
ト等は、本実施例の装置には適用できない。吸脱
着槽は３槽直列に配置した。本実施例で用いた吸
脱着槽の内部には、吸着材４の撹拌用散気装置１
３が備わつているが、これは他の機械撹拌の手段
であつてもよい。実施例１で都市下水の２次処理
水のBODが20ppm以上ろ場合には、数回の吸脱
着の後に圧損が急上昇する現象が見られたが、本
実施例の場合には、30回の吸脱着の後も全くトラ
ブルが発生しなかつた。本実施例の装置の特長
は、BOD成分が多いなど吸着材の汚れが避け難
い原水の場合に対しても安定に、かつ効率的に脱
窒素を行なわしめることができる点にある。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、本発明の水処理システ
ムの工程図である。 １：吸脱着槽、２：硝化槽、３：循環ライン、
１２：撹拌槽。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 吸着剤を入れた吸脱着槽と生物学的好気性硝
   化槽とを有し、 (イ) 前記吸脱着槽に原水を供給し、その原水に含
   まれているアンモニア態窒素を前記吸着材で吸
   着、除去して処理水を得る工程と、 (ロ) 前記吸脱着槽に対する原水の供給を止めた
   後、前記吸脱着槽と硝化槽との間で、前記硝化
   槽内の、前記吸着材の再生剤を含む硝化液を循
   環させ、前記吸着材の再生と硝化液の濃縮を行
   う工程と、 (ハ) 前記吸脱着槽と硝化槽との間における前記硝
   化液の循環を止める工程と、 を順次繰り返し行うことを特徴とする水処理シス
   テム。