JPS6231638B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、下水、し尿、その他産業廃液などの
廃水を脱窒工程の媒体上に付着した脱窒素菌を利
用して効果的に脱窒する生物学的脱窒法に関する
ものである。 一般に生物学的脱窒法は活性汚泥法と、粒状、
塊状、板状、網状、棒状、繊維状、管状の媒体に
微生物を付着して利用する生物固定床法に大別さ
れるが、設置面積に制限のある処理施設では、硝
化菌、脱窒素菌を純粋かつ高濃度に維持でき、装
置の縮小が可能な固体床法が実用化されている。
この従来の固定床法の脱窒処理は通常廃水中の窒
素（以下Ｎとする）化合物、例えばNH₄を硝化工
程でNO₂あるいはNO₃（以下NOxとする）に硝化
したのち、脱窒菌が付着した媒体によつて固定層
あるいは流動層の形成されている脱窒工程で
NOxをN₂ガスにまで還元分解（脱窒）するもの
である。この方法で発生する余剰菌の処理は、媒
体を再利用するため、媒体を脱窒工程より引抜い
た後媒体に付着した菌体と媒体とを分離し、媒体
は脱窒工程に返送し、一方菌体は脱水、乾燥、焼
却されるが、この方法は媒体に対する菌体の付着
が強力なため剥離に大きなエネルギーを必要とす
るし、また剥離された菌体は純粋培養化されてい
るので極めて脱水性が悪い等の欠点がある。 また嫌気的消化法を利用して、媒体上の菌体を
可溶化し、媒体より分離する方法もあるが、これ
も菌体の可溶化に長時間を要するうえ消化脱離液
の再処理が必要であるという欠点を有する。この
ような従来の余剰菌の処理法はいずれも操作が煩
雑であるうえ前記の如き欠点があり当業界にとつ
て憂慮されている問題であつた。とりわけ余剰脱
窒素菌の処理法の改良が大きな問題となつている
が、これは、利用する硝化菌の増殖量が0.1増殖
菌量／NH₄−Ｎ（ｇ／ｇ）であるのに対し、脱窒
素菌の増殖量は、菌体収率の小さいメタノール資
化性脱窒素菌でも0.4増殖菌量／NO₃−Ｎ（ｇ／
ｇ）と、除去窒素あたり硝化菌の４倍量にも達す
るためである。 本発明は、これら従来法の諸欠点を除去しよう
とするもので、生物学的脱窒法において、媒体上
の脱窒菌の量を制御することで菌体を脱窒工程か
ら引抜くことも、菌体を媒体より分離することも
なく極めて容易で経済的な余剰脱窒素菌の処理処
分を可能にする廃水の生物学的脱窒法を提供する
ことを目的とするものである。 本発明は、メタノールによる脱窒反応（外呼吸
型脱窒反応）で媒体上に増殖した脱窒素菌をメタ
ノールを減少、即ち脱窒素菌の構成成分自体を還
元剤とする脱窒反応（内呼吸型脱窒反応）によつ
て媒体上に増殖した余剰脱窒素菌を減少せしめた
のち再びメタノールによる脱窒反応で脱窒素菌を
増殖するという方法を複数の脱窒工程を利用し、
工程全体の脱窒素菌量が一定量保持されるように
して処理する生物学的脱窒法である。 次に本発明の実施態様について図面を参照して
説明すると、NH₃を含有する廃水１は全部又はそ
の一部が硝化工程２でNO₃に硝化され、NO₃のみ
を含有する硝化水３は直接、メタノール１４とと
もに脱窒工程４に流入し、NO₃の大部分は脱窒さ
れ、残部はバルブ１０，８を経由してメタノール
なしで脱窒工程５に流入し、脱窒が完了したのち
バルブ１３を経由して放流される。 この場合前記廃水１はその一部又は全部がバイ
パス流路１′で直接前記脱窒工程４，５に流入し
て処理することができる。 一方脱窒工程４ではメタノールによる脱窒反応
で脱窒素菌が増殖し、脱窒工程５では菌体成分自
体を還元剤とする内呼吸型脱窒反応により菌体は
次第に減少する。この内呼吸型の脱窒速度はメタ
ノールによる脱窒反応のおおよそ１／５〜１／10
である。従つて、前記脱窒工程４，５の菌体重が
同じであれば、脱窒工程４に流入するNOxの80
〜90％を除去し、次の脱窒工程５では残留する20
〜10％のNOxを除去すれば効率的な脱窒処理を
することができる。この脱窒工程４，５の脱窒素
菌がそれぞれ過剰に増加減少する前に、硝化水３
とメタノール１４の注入は脱窒工程５に切り換え
られる。脱窒工程５において、硝化水３中の
NOx−Ｎの大部分はメタノール１４の注入によ
つて脱窒され、残留するNOx−Ｎはバルブ１
１，７を経由し、脱窒工程４にメタノール１４な
しで流入し、脱窒を完了したのち、バルブ１２を
経由して放流される。以後同様の操作で脱窒工程
４，５に硝化水３とメタノール１４とを交互に繰
返し注入することによつて工程全体の脱窒素菌を
定量的に保持することができる。 なお、前記脱窒工程の菌体量および脱窒量の調
節はメタノールの注入量を増減することによつて
行うことができる。即ち、増殖した菌体の減少
は、必ずしもメタノール１４を完全に停止せずと
も、菌体の増殖に不足な量にまで注入量を低下す
ればよく、この場合、メタノール無注入より脱窒
速度は大きくなり、菌体の減少量は少くなる。脱
窒工程の菌体量の制御は、例えば、脱窒工程４，
５の総菌体量が増加傾向にある場合はメタノール
注入工程のメタノール量を減少し、総菌体量が減
少傾向にある場合にはメタノール注入工程のメタ
ノール量を増加すればよいが、脱窒工程をそれぞ
れ複数工程設けることによつて融通性が付加さ
れ、負荷変動に対しても安定した脱窒処理と菌体
の定量保持をすることができる。 また硝化水とメタノールの注入を工程から工程
へ切換える時期は、メタノール注入工程の媒体に
付着した脱窒素菌の肥大あるいは肥大による媒体
からの剥離の状態を観察することによつて決定す
ることができる。またメタノール無注入工程の脱
窒素菌が内呼吸型脱窒反応によつてほとんど減少
してしまえば媒体の脱窒機能が損なわれるので、
そうなる以前を切り換えの時期としてもよい。脱
窒機能の低下は、媒体上の脱窒素菌量を観察すれ
ば大体推定できるが、処理水質の分析によつて確
実に知ることができる。このように肉眼あるいは
分析などの手動操作による切換えによつて切換え
時期を経験的に把握できれば、タイマで切換え時
間を設定することによつて切換えの自動化もでき
る。また媒体が粒状媒体であれば、脱窒素菌の増
減によつて媒体層の高さが増減するので、それを
観察して切換えてもよいが、層高（固液界面）の
増減を光の透過率あるいは他の手段による界面計
を用いて検知することによつて切換の自動化をす
ることができる。 例えば有機炭素源の過不足を判断する肉眼によ
る観察の際に脱窒素菌の増殖に不十分な有機炭素
源の注入量の見分け方としては媒体に付着してい
る脱窒素菌の量をみて、経験的に判断する。十分
な量の場合には菌量も増え生物膜も成長する。逆
に不十分な量にすると生物膜は収縮したように小
さくなり、流出水と一緒に流れ出るのを見分けれ
ばよい。例えば、小規模の廃水を処理する場合に
は脱窒工程に透明あるいは半透明なプラスチツク
構造物を用いるので、外側から増殖量を観察する
ことができるし、また鋼板等の不透明な材料によ
る構造体を用いる場合には砂ろ過塔等に配備され
ているような覗き窓を脱窒塔の側面に縦長に取り
付けることによつて、塔内の脱窒菌の増殖量を観
察することができる。 以上のような方法によつて塔内脱窒菌量を観察
しながら、試行錯誤的に脱窒菌の増殖に不十分な
有機炭素源の注入量を決定することができる。す
なわち、脱窒菌量が次第に減少していくように有
機炭素源量の注入量を減少していくか、あるいは
注入を停止すればよい。 特に増殖に不足な量とは、有機炭素源を添加し
て菌が増殖すれば、十分な量であり、菌が増殖し
なければ不足な量となるのであるが、経時的変化
をみて判断する。即ちある時の菌の状態を基にし
て、次の時に菌がどうなつているかで判断する。
すなわち、次の時に前より菌が増えて生物膜が成
長していれば十分な量であり、菌が減少（収縮）
して生物膜が不安定な状態であれば、不足量であ
ると判断すればよい。また具体的には脱窒素菌の
増殖に不足な有機炭素源の量について脱窒菌も含
めた微生物一般の増殖量は次式で求めることがで
きる。 △Xs＝α・Ls−β・Xs ……(1) △Xs：菌体の増殖量 （Kg／日） Xs：反応槽（脱窒工程）の菌体量（Kg） Ls：基質（有機炭素源）の流入量 （Kg／
日） α：基質の菌体転換率（収率）（−） β：菌体の自己消化率 （ ／日） 注） 内生呼吸脱室は菌体の自己消化によつて
行われる。 第(1)式に示されているように流入する基質の量
が少ない場合には△Xsは負となる。例えば、
α，βをそれぞれ通常使用されている0.4，0.05
に設定し、Ls，Xsをそれぞれ0.02Kg／日、1.0Kg
とすると、第(1)式より△Xsは−0.042Kg／日、す
なわち一日に0.042Kgの菌体が減少する。また基
質の注入量が０の場合には、△Xs＝0.05Kg／日
と計算される。 このように有機炭素源を注入しても脱窒工程に
保持されている脱窒菌の量が減少傾向にある状態
を有機炭素源が不足であると判断すればよい。 なお前記各脱窒工程における菌体量および脱窒
素量の調節は、メタノール注入工程、無注入工程
の配分とメタノール注入量の増減とを同時にある
いはそれぞれ単独に調整、制御することによつて
行うことができる。 さらに有機炭素源の注入量はそれぞれの脱窒素
菌体の増殖に十分な量および零乃至脱窒素菌の増
殖に不足な量に交互に繰返し処理する場合少なく
とも別の脱窒工程でそれぞれ行なうのがよく、前
記有機炭素源は脱窒工程の脱窒素菌が減少した時
点で注入され、増加した時点で中止乃至注入減量
を行なうようにすることが考慮されている。 さらにまた前記脱窒工程４と脱窒工程５との複
数工程は並列又は直列に連結され必要に応じ両者
を選択的に切換えられる形態の脱窒工程に連結す
るシステムにするのが便利である。 本発明によれば、脱窒素菌を脱窒工程から取り
出すことなく処理することにより、余剰菌体の処
理設備が不要となるほか脱窒処理水の浄化効率が
著しく向上され処理操作も余剰菌体の処理がバル
ブなどの操作だけですみ極めて簡単であつて運転
管理も容易で余剰菌の処理と同時に脱窒処理水の
浄化も行うことができるので余剰脱窒素菌の処理
処分に付随する従来の欠点を解消し、大幅に改良
化された脱窒処理とすることができ余剰菌の処理
費用が不要となり、さらに十分量のメタノールを
注入する工程と硝化液が初めに流入する工程が同
一なので、変動により硝化液流入量が増加して工
程内の滞留時間が減少し、脱窒反応が不足して有
機炭素と大量のNOxが残留しても、次段の脱窒
工程で有機炭素が脱窒に消費されるので処理水に
有機炭素が残留してBODが上昇する恐れがな
い。また硝化液が初めに流入する工程において有
機炭素源を誤操作などにより過剰に注入しても次
段の脱窒工程で利用されるので、処理水BOD値
に及ぼす影響は少ない。さらにまた、内呼吸型脱
窒によりメタノールも節減され、処理コストも大
巾に節減できるなど従来の脱窒素菌の処理処分に
付随する欠点を解消し、大幅に改良化された脱窒
処理とすることができる。 次に本発明の実施例について示す。 実験装置 流動層式脱窒塔 50 円筒カラム二本 （φ200mm、高さ1600mm、有効容積50.2） 実験条件 実験廃水 人工硝化液 NO₃−Ｎ 30mg／ （脱塩素水道水にNaNO₃を添加して調
整したもの） 廃水処理量 2000／日 流動層媒体 砂 流動層菌量は流動層層高をもつて増減をみた 実験開始時の流動層層高 第１塔 800mm（脱窒工程Ａ） 第２塔 1400mm（ 〃 Ｂ） 実験開始時の流動層菌体濃度は 20500mg／であつた。 実験結果 【表】

【図面の簡単な説明】

図面は本発明方法のフローシートである。 １…廃水、２…硝化工程、３…硝化水、４，５
…脱窒工程、６，７，８，９，１０，１１，１
２，１３…バルブ、１４…有機炭素源、１５，１
６…バルブ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 媒体に付着した脱窒素菌を利用して酸化態窒
   素（NOx−Ｎ）を除去するに際し、脱窒工程を
   二工程に分離し、硝化水を一方の脱窒工程Ａに流
   入せしめて該脱窒工程Ａで有機炭素源を注入して
   硝化水中のNOx−Ｎの一部を除去したのち、そ
   の水の残留NOx−Ｎを他方の脱窒工程Ｂにおい
   て有機炭素源注入量を零乃至脱窒素菌の増殖に不
   足な量にして除去し脱窒素水を得る通水方法と、
   硝化水を前記脱窒工程Ｂに流入せしめて該脱窒工
   程Ｂで有機炭素源を注入して硝化水中のNOx−
   Ｎの一部を除去したのち、その水の残留する
   NOx−Ｎを脱窒工程Ａにおいて有機炭素源注入
   量を零乃至脱窒素菌の増殖に不足な量にして除去
   し脱窒素水を得る通水方法とを交互に切換えて硝
   化水を通水することを特徴とする廃水の生物学的
   脱窒法。 ２ 前記両方法が、その切換えを一定時間毎に行
   われるようにタイマで設定されて処理するもので
   ある特許請求の範囲第１項記載の廃水脱窒法。 ３ 前記脱窒工程が、粒状媒体で行われるもので
   あつて、脱窒素菌の増減によつて生ずる媒体の層
   高の増減を検知して二つの方法の切換えを行つて
   処理されるものである特許請求の範囲第１項又は
   第２項記載の廃水脱窒法。 ４ 前記脱窒工程が、液循環流路中に備えられる
   バルブの切換操作によつて交互に繰り返し処理工
   程に挿入されるものである特許請求の範囲第１
   項、第２項又は第３項記載の廃水脱窒法。