JPS63315198A - アンモニア態窒素含有無機性排水用の生物学的脱窒装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、アンモニア態窒素含有の無機性排水（原水）
を生物学的に処理して、該排水中の窒素を除去するため
に用いられる生物学的脱窒装置に関するものである。

（従来の技術） 生物学的な窒素除去のための装置は、例えば発電所の排
水等のように、一般に有機物含有量がアンモニア態窒素
に比へて比較的少ない排水（このような排水を通常、ア
ンモニア態窒素含有の無機性排水という）の処理のため
に用いられるものであり、硝化槽、脱窒槽、酸化槽の組
合せとして通常構成され、またこれらの硝化菌、脱窒菌
、ＢＯＤ酸化菌の至適環境は、流通する排水の流れに沿
って好気性、嫌気性、好気性と異なる。なお上記８槽は
非浮遊式のものとして構成されることもある。ここで非
浮遊式とは、水中に微生物が浮遊した状態で存在する方
式のものに対し、微生物を槽内で固定の担体表面に支持
させている形式のものをいい、例えば固定床、流動床１
回転円板式等の生物膜式、あるいは適用できる場合には
スランジブランケット弐等のものを言う。

このようなアンモニア態窒素含有排水の生物学的処理の
基本概要は、排水中のアンモニア態窒素な溶存酸素存在
下において硝化菌の働きにより硝酸態窒素に変換させ、
その後有機物の存在下で脱窒菌の働きによりＮ２ガスに
還元させて、水中の窒素を大気中に放出する形で除去す
るものである。

また脱窒反応時に必要な有機物は、この種排水中では有
機物含量が少ないことから一般にメタノール等の炭素源
を添加することで補給するのが普通であり、メタノール
の添加量は、排水中の硝酸態窒素をＮ２ガスに還元する
のに必要十分なように若干過剰に添加するのが普通であ
る。このため脱窒槽から流出する処理水中には余剰の炭
素源（メタノール等）が含まれることになるから、該脱
窒槽の次段には該余剰のメタノールを酸化分解させるた
めの酸化槽を上述の如く配置するのか一般的となってい
る。

第２図はこのようなアンモニア態窒素含有排水の生物学
的処理のための固定床式脱窒装置と称される一例の装置
のフロー概要を示した図であり、アンモニア態窒素含有
排水（原水）は、排水導入管５を介して硝化槽１にその
下部から導入される。この硝化槽１内は、下部の散気装
置１１からの散気により溶存酸素が存在する環境とされ
て、硝化菌によりアンモニア態窒素が硝酸態窒素に変換
される。なお硝化菌の栄養要求に応じて適宜栄養源（リ
ン等）が栄養源注入管７を介し注入され、また硝化菌の
至適環境を維持するため、　ｐｉ（調整剤（例えばＮａ
叶等）が必要に応じてｐＨ調整剤注入管８を介し導入さ
れる。

硝化槽１で酸化された硝酸態窒素を含む排水（以下−次
処理水という）は次に脱窒槽２に供給される。なおこの
−次処理水が通水される管の途中には有機炭素源（メタ
ノール）を注入する有機炭素源注入管９が接続されてい
る。

脱窒槽２においては脱窒菌の働きにより硝酸態窒素が窒
素ガス（Ｎ２）に変換されて除去される。窒素の除去さ
れた排水（以下二次処理水という）は更に酸化槽３へ送
給される。

酸化槽３においては、糟の下部に設けた散気装置１１か
らの散気により、ＢＯＤ酸化菌の働きで二次処理水中の
メタノールの分解がなされる。

以上の処理がなされて該酸化槽３から流出する処理水が
、本装置により窒素およびＢＯＤが除去された最終処理
水となる。

なお以上のフローにおいて、硝化反応の至適ｐＨは７〜
７．５であること、硝化槽１における反応はアルカリ度
消費反応であり、ＮＨ４−Ｎとして１ｇを硝化するのに
Ｍ−アルカリ度７．１４ｇを必要とすることから、硝化
槽１にはｐＨ制御のために上述の如＜　ＮａＯＨ等のア
ルカリが注入されるが、このようなアルカリ注入に伴な
うランニングコストの負担軽減を図る目的から、従来、
酸化槽３から最終処理水を硝化槽１に循環ラインを介し
戻して、この硝化槽１に対する上記ｐＨ調整剤供給の量
低減を図るようにしているのが一般的である。

これは、第２図の脱窒槽２で行なわれる脱窒反応は、上
記硝化反応に対し、逆にアルカリ度生成反応であってＮ
０３−Ｎとして１ｇを脱窒する際にＭ−アルカリ度３．
５７ｇを生成するものである。したがってこのことに着
眼し、脱窒槽２において生成されたアルカリの一部を酸
化槽３から硝化槽１に循環させることで、外部から硝化
槽１へのｐｌ（調整剤の供給量を低減させるようにして
いるのである。

なお脱窒槽２で生成されたアルカリの利用の点のみから
すれば、脱窒槽２から硝化槽１へ上記二次処理水を直接
循環することも考えられるが、脱窒槽２の流出液中には
上述の如く有機物（メタノール等の炭素源）が含有され
ているため、一般には酸化槽３からの循環を行なうのが
普通である。

（発明か解決しようとする問題点） ところで本発明者等が上記アンモニア態窒素含有の排水
から生物学的に脱窒を行なう装置についての研究を鋭意
重ねたところ、次のような問題のあることか知見された
。

すなわち、実験室レベルで上述第２図で示した概要の装
置モデルを構成させてアンモニア態窒素含有の排水から
の脱窒を行なりた時に確認されているＮＨ４−Ｎ負荷に
比べ、実際規模のものとして構成させた脱窒装置におい
ての許容旧］４−Ｎ負荷は、実施規模への装置スケール
アップの際に通常考えられる問題を考慮しても、予想に
反して十分高いレベルでは得られず、このため硝化槽は
脱窒槽、酸化槽に比べてかなり槽容量を大きくしたもの
として構成しなければならないという問題である。

そして更に、このような硝化槽容量を大きく設計した場
合においても、長期に渡り装置を稼働させると次第に硝
化槽の硝化能力が低下する傾向がみられるという問題も
ある。

（問題点を解決するための手段） そこで本発明者等は、実施規模の装置においても、硝化
槽におけるＮＨ４−Ｎ負荷を十分に高いレベルに維持す
ることがてぎる装置を実現するために検討を重ねた結果
本発明をなすに至フたのである。

すなわち、上記第２図構成の装置においては、硝化槽内
の担体表面には外見上相当量の微が、これは上記硝化槽
内に存在する微生物の相当部分が硝化菌以外のもの、具
体的には酸化菌により占められていることが原因してい
るのが分った。しかし、酸化菌は好気性微生物であって
、増殖のために有機物を必要とする従属栄養性細菌であ
る点で独立栄養性細菌である硝化菌とは異なるものであ
り、有機物の存在が少ない硝化槽内は該酸化菌の増殖環
境でないことから、硝化槽内でその増殖の悪影響につぎ
指摘した提案は従来全くない。

また上記第２図形式の装置では、酸化槽からその流出水
を循環しているが、該流出水は最終処理水であってその
中の懸濁固形物存在量はｔｉめて微量であるため、この
循環水中の懸濁固形物に関連して硝化槽中での酸化菌の
増殖を指摘した従来文献もまたない。

しかし本発明者等が第２図装置を改良して循環水中の懸
濁固形物除去を試みたところ、驚くべきことに硝化槽内
における担持体表面での微生物の量はかなり少なくなる
ものの、硝化速度は反対に大幅に向上されるという予想
を越えた効果か知見されたのである。

而して、かかる知見に基づいて上記目的を達成するため
に提供される本発明のアンモニア態窒素含有の無機性排
水を対象とした生物学的脱窒装置の特徴は、排水処理の
ための通水経路に沿って順次配置されたそれぞれ非浮遊
式の硝化槽、脱窒槽、酸化槽を有し、該酸化槽からの流
出水の一部を硝化槽に循環させる循環ラインが設けらて
いる生物学的脱窒装置において、上記循環ラインには、
循環水中の懸濁固形物を除去する懸濁固形物除去装置を
設けたという構成をなすところにある。

本発明において用いられる各反応槽のうち硝化槽および
酸化槽は、固定床式、流動床式１回転円板式等の公知の
生物膜式のいずれの方式の槽であってもよく、また脱窒
槽は生物膜式の他、上向流スラッジブランケット式の槽
であってもよい。

本発明において特徴的に採用される上記懸濁固形物（以
下ＳＳという）除去装置は、循環水中のＳＳ除去目的に
適した沈殿固液分離式、濾過方式等のものか使用できる
が、除去対象であるＳＳが細かく沈殿し難いものである
こと、装置全体規模の小型化に適していることから、特
に濾過方式のものか好ましく採用される。

（作　　　用） 本発明は前記の構成をなすことにより、従来循環水中に
含まれて硝化槽に送られ、その結果硝化槽において増殖
し硝化菌の増殖を抑制する結果となっていた主なるＳＳ
の構成物質である酸化菌を、上記循環ライン中に介設し
たＳＳ除去装置によりライン系外に取除くことかでき、
したがって硝化槽内で競争的に増殖する酸化菌を抑制し
て、独立栄養性細菌である硝化菌の至適環境に好適に維
持することか可能となり、該槽中の担体表面に本来の目
的に沿って硝化菌を選択、優先的に増殖させることがで
きるようになった。

（実　施　例） 以下本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。

第１図に示される本実施例の装置は、上記説明した第２
図の従来例装置に比べて、酸化槽３から硝化槽１へ接続
された循環ライン１２の途中にＳＳ除去装置４を設けた
ことに特徴があり、他の構成は同様である。

すなわち、排水導入管５を介して固定床式の硝化槽１に
その下部から導入されるアンモニア態窒素含有排水は、
該槽１下部の散気装置１１からの散気って溶存酸素が存
在する環境となっている該槽１中て、硝化菌によりアン
モニア態窒素が硝酸態窒素に変換される。該反応のため
に硝化菌の栄養要求に応じて適宜栄養源（リン等）か栄
養源注入管７を介し注入されると共に、硝化菌の至適環
境を維持するため、後述する酸化槽３からの最終処理水
の循環が行なわれ、更に必要に応じてｐＨ調整剤（例え
ばＮａＯＨ等）がｐＨ調整剤注入管８を介し導入される
。

変換された硝酸態窒素を含む一次処理水は、途中で有機
炭素源注入管９からのメタノール注入が行なわれながら
次段の固定床式の脱窒槽２に供給される。

脱窒槽２ては、嫌気性雰囲気下での脱窒菌の働きにより
一次処理水中の硝酸態窒素は窒素ガス（Ｎ２）に変換さ
れて外気に放出除去され、窒素の除去された二次処理水
は更に次段の固定床式の酸化槽３へ送給される。

二次処理水か送給された酸化槽３においては、槽下部の
散気装置１１からの散気により好気性７囲気とされ、Ｂ
ＯＤ酸化菌の働きて二次処理水中に残存しているメタノ
ールの分解かなされる。

以上の処理がなされて該酸化槽３から流出する最終処理
水の一部は、循環ライン１２の濾過方式のＳＳ除去装置
４に送られ、該最終処理水中に含まれている重量のＳＳ
の除去がなされた後、硝化槽１に循環送給される。また
残りの最終処理水は処理管６を介して適宜の処理水排水
ラインに送られる。なお循環ラインからの硝化槽への循
環量は、従来装置の場合と同様にして、装置全体の排水
処理量、排水中のアンモニア態窒素、　　ＢＯＤの含有
量等に応じて設計されればよい。

実施例および比較例 以上の第１図に示したフローて示される脱窒装置を以下
の容量１条件て構成して試験を行い、また比較のため第
２図の装置を用いて同様の試験をした。

（１）原水（排水） ＮＨ−Ｎ４　３００ｍｇＮ／ｕおよびＰＯ４−Ｐ　３ｍ
ｇＰ／　ｆｌを水道水中に溶解して調製。

通水量・・・　　１００Ｊ２７日 循環量・・・　　２００Ｉｌ／日 （２）薬剤の添加、散気 ｐＨ調整剤・・・硝化槽ｐＨが７．２〜７．５となるよ
うにＮａＯＨを添加 メタノール・・・３９６メタノールを３ｆｌ／日脱窒槽
に添加 散気　　　・・・硝化槽、酸化槽のＤＯを５ｍｇ／ｕ以
上とした （３）装置 第１図のフローにおいて、硝化槽３０ｊｌｊ、脱窒ａｉ
２０．Ｑ、酸化槽１０℃とした。なお８槽は槽中に焼成
担体を充填することで、微生物が該担体表面に担持され
た固定床式の８槽を形成させた。

（４）第１図の濾過装置 ポリウレタンを濾材とした内容量１℃のものとした。

（５）試験方法 通水量２０Ｉｌ／日で試験を開始し、徐々に通水量を増
加させて６週間後に　１００Ｊ２７日とし、その状態で
更に２力月間試験を継続した。

以上の実施例、比較例の結果を下記表に示した。

上記表の結果より、本発明の実施例の場合は、比較例に
比べて優れたアンモニア態窒素の除去能力か発揮された
。

（硝化速度の比較） 上記実施例、比較例の硝化槽中の担体表面から微生物膜
を注意深く剥離し、当該微生物量を測定するとともに、
これらの剥離した微生物１ｇ当りによって得られる硝化
速度を、アンモニア態窒素の添加により各別に測定した
。

その結果は、実施例では微生物がＭＬＳ５２０００ｍｇ
／ｌであり、また硝化速度か０．５１ｇＮ／ｇｓｓ／日
であるのに対し、比較例では微生物量がＭＬＳＳ５００
０ｍｇであり、また硝化速度がｏ、ｔ２ｇｓ／ｇｓｓ７
日であった。

このことは、単位微生物量中の菌のうち、アンモニア態
窒素の硝化に寄与する菌が実施例では比較例に比べて著
しく多いことを意味しており、本発明によって構成され
る生物学的脱窒装置が、従来の同種装置（第２図装置）
に比べて、飛躍的に優れた硝化能力を発揮するものであ
ることが確認された。

（発明の効果） 以上述べたように、本発明よりなる生物学的脱窒装置に
よれば、従来この種装置を工業的で実施する場合に考え
られていたものと比べて硝化槽の性能が驚くほど向上し
、したがりて従来は、実験室レベルでの装置に比へスケ
ールアップの際の性能低下分を考慮して一般に大きな槽
構造が必要とされていたのに対し、本発明装置は実施規
模においても実験室レヘルでのＮＨ４−Ｎ負荷に近似し
た性能が得られて、槽をその分小型（例えば同規模の性
能のために必要な従来の槽容量の１／２程度）に構成で
き、一般に敷地面積が大きくなるこの種装置の全体規模
を小さく設計できるという効果がある。

また特に、−１８２に敷地面積の制約が大きい他、既設
の排水処理装置に窒素除去の機能を付加する必要性が高
くなってきているこの種装置において、既存設備の周囲
には新たな装置を設置する余裕があまりないのが普通で
あるが、かかる場合にも上記の如く硝化槽容量が従来の
１７２程度で足りる本発明装置の適用の利益は極めて大
なるものがある。

また、硝化槽において酸化菌の増殖が実質的に抑制され
るため、この酸化菌の増殖によって生ずることがあった
槽のつまりに対し必要とされ付加されていた洗浄装置が
、従来に比べて小型で小容量のもので足りるものとなり
、設計上の負担も軽減されるという効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

図面第１図は本発明よりなる生物学的脱窒装置の構成概
要−例を示す図、第２図は従来の生物学的脱窒装置の構
成概要−例を示す図である。 １：硝化槽　　　　　２：脱窒槽 ３二酸化槽　　　　　４：５５除去装置５：排水導入管
　　　６．処理水管 ７；栄養源注入管　　８・　ｐＨ調整剤注入管９：有機
炭素源注入管 １０、１０′：空気注入管

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. アンモニア態窒素含有の無機性排水の処理のために通水
   経路に沿って順次配置されたそれぞれ非浮遊式の硝化槽
   、脱窒槽、酸化槽を有し、該酸化槽からの流出水の一部
   を硝化槽に循環させる循環ラインが設けらている生物学
   的脱窒装置において、上記循環ラインには、循環水中の
   懸濁固形物を除去する懸濁固形物除去装置を設けたこと
   を特徴とするアンモニア態窒素含有無機性排水用の生物
   学的脱窒装置。