WO2009099207A1 - 硝酸塩廃液処理方法及び装置 - Google Patents

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WO2009099207A1
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waste liquid
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nitrate waste
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Naoki Ogawa
Katsushi Shibata
Kazuhiko Kuroda
Hiromitsu Nagayasu
Kuniaki Takahashi
Yoshimi Kawato
Yoshihiro Meguro
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Mitsubishi Heavy Industries, Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to a nitrate waste liquid treatment method and apparatus capable of removing nitric acid contained in waste water.
  • Nitrate waste liquid generated from nuclear facilities such as reprocessing factories is highly concentrated (salt concentration of 1% or more) and radioactive, so it cannot be discharged as it is, and is finally molded into cemented solids. It is supposed to be buried.
  • Methods for treating nitrate include an electroreduction method, a chemical reduction method, a bioreduction method, and the like, but the electroreduction method has problems such as inhibition by heavy metals and generation of ammonia. Further, the chemical reduction method has problems such as exothermic reaction and generation of ammonia.
  • Patent Document 1 a method of treating nitrate by biological treatment has been studied (Patent Document 1).
  • Patent Document 1 uses only one type of carbon source, there is a problem that the amount of surplus sludge generated with the nitric acid reduction treatment is increased and the secondary waste disposal cost is increased. .
  • FIG. 7 is a schematic view showing a configuration of a conventional nitrate waste liquid treatment apparatus using living organisms.
  • a conventional nitrate waste liquid treatment apparatus 100 includes a denitrification tank 102 for reducing nitric acid in nitrate waste liquid 101 generated from a nuclear facility (not shown) to nitrogen gas, and a denitrified denitrification liquid 103.
  • a re-aeration tank 104 for aeration and mixing with activated sludge, and a precipitation tank 108 for separating the re-aeration liquid 105 discharged from the re-aeration tank 104 into a sludge 106 and a treatment liquid 107 are precipitated.
  • the denitrification tank 102 contains activated sludge containing a large amount of denitrification bacteria (not shown), and nitrate ions in the nitric acid waste liquid in the denitrification tank 102 are expressed by the following formula (1) by the action of anaerobic microorganisms (denitrification bacteria). ) To be reduced to nitrogen gas (N 2 ) and removed from the nitric acid waste solution. At this time, for example, methanol and a pH adjusting agent 120 are supplied to the denitrification tank 102 as the carbon source 121. Further, the inside of the denitrification tank 102 is stirred by a stirrer 110. NO 3 ⁇ + 5 / 6CH 3 OH ⁇ 1 / 2N 2 + 5 / 6CO 2 + 7 / 6H 2 O + OH ⁇ (1)
  • the re-aeration liquid 105 is sent from the re-aeration tank 104 to the subsequent process (not shown) as the processing liquid 107 through the precipitation tank 108.
  • the sludge 106 that has settled in the sedimentation tank 108 is recovered as excess sludge 131 by the circulation pump 111.
  • Part of the sludge 106 that has settled in the sedimentation tank 108 is returned to the denitrification tank 102 via the return sludge supply line 112 and reused. Sludge that is not reused is pulled out of the system as surplus sludge 131 and sent to a disposal step (not shown).
  • Patent Document 2 there is a method and apparatus for treating nitrate-containing waste liquid with multiple treatment tanks that include microbial treatment steps for reducing nitrate nitrogen and nitrite nitrogen to nitrogen by anaerobic denitrifying bacteria in microorganism-containing sludge.
  • the concentration of nitrate in the nitrate waste liquid 101 is low (the salt concentration is less than 1%), the denitrifying bacteria are not killed, but the nitrate in the nitrate waste liquid 101 When the concentration of is high (for example, about 1 to 7%), there is a problem that the denitrifying bacteria may be killed due to an increase in pH accompanying the biological denitrification reaction.
  • the nitrate concentration in the nitrate waste liquid 101 is high (for example, about 1 to 7%), water is leached out from the living body due to the increase in osmotic pressure, and the organism cannot be maintained. There is a problem that the sludge flocs become finer and the sludge 106 does not settle in the settling tank 108 and, as a result, flows out to the rear side together with the treatment liquid 107.
  • the carbon source 121 supplied in the denitrification tank 102 for example, organic acid such as acetic acid or saccharides
  • the growth of microorganisms occurs, the amount of surplus sludge 131 generated increases, and the amount of disposal increases. There is a problem.
  • an object of the present invention is to provide a nitrate waste liquid treatment method and apparatus that are installed in a radiation control area and that can efficiently microbially treat waste liquid having a high nitrate concentration.
  • the first invention of the present invention for solving the above-described problem is that an anaerobic microorganism that adsorbs or absorbs a radioactive substance in a nitrate waste liquid containing nitric acid and a radioactive substance and reduces the nitric acid to nitrogen gas.
  • An easy first carbon source and a second carbon source in which the anaerobic microorganisms are difficult to grow are supplied and treated with activated sludge, and the denitrification liquid treated with the activated sludge is separated from the solid content containing sludge.
  • first solid-liquid separation means that separates into a nitrogen treatment liquid, and promotes reduction treatment of anaerobic microorganisms by supplying a gas that does not contain oxygen when separated by the first solid-liquid separation means And adheres to the first solid-liquid separation means
  • a second solid-liquid separation means for separating the denitrification treatment liquid treated in the step into a solid content containing sludge and a re-aeration treatment liquid; And a separation treatment step of the nitrate waste liquid treatment method.
  • the first carbon source in which the anaerobic microorganisms are likely to grow is either one or both of an organic acid and a saccharide, and the anaerobic microorganisms are difficult to grow.
  • the second carbon source is alcohol.
  • the third invention is the nitrate waste liquid treatment method according to the first or second invention, wherein the supply ratio of the first carbon source is 40 to 90%.
  • the fourth invention is a denitrification tank that contains activated sludge in which anaerobic microorganisms that grow and absorb the radioactive material in the nitrate waste liquid containing nitric acid and radioactive material and reduce the nitric acid to nitrogen gas,
  • a nitrate waste liquid treatment apparatus having a deaeration tank for aeration mixing with an activated sludge in which aerobic microorganisms grow a denitrification treatment liquid treated in the denitrification tank, wherein the denitrification tank adjusts the pH of the nitrate waste liquid.
  • PH adjusting means for supplying a pH adjusting agent to be adjusted, first and second carbon source supplying means for supplying two kinds of carbon sources to the denitrification tank, and a denitrification liquid treated with the activated sludge,
  • a first solid-liquid separation unit that separates solids containing sludge and a denitrification treatment liquid, and a gas that does not contain oxygen is provided in the lower side of the first solid-liquid separation unit.
  • Gas supply means for performing re-aeration Is provided on the lower side of the second solid-liquid separation means, the second solid-liquid separation means for further separating the denitrification treatment liquid treated with the activated sludge into a solid containing sludge and a treatment liquid.
  • an air supply means for supplying air into the re-aeration tank.
  • the first carbon source is a carbon source in which the anaerobic microorganisms are easy to grow
  • the second carbon source is a carbon source in which the anaerobic microorganisms are difficult to grow. It exists in the nitrate waste liquid processing apparatus characterized by being.
  • the first carbon source in which the anaerobic microorganisms are likely to grow is one or both of an organic acid and a saccharide, and the anaerobic microorganisms are difficult to grow.
  • the second carbon source is an apparatus for treating nitrate waste liquid, wherein the second carbon source is alcohol.
  • the seventh invention is the nitrate waste liquid treatment apparatus according to any one of the fourth to sixth inventions, wherein the supply ratio of the first carbon source is 40 to 90%.
  • the eighth invention is the nitrate waste liquid treatment apparatus according to any one of the fourth to seventh inventions, wherein the pH of the treatment liquid in the denitrification tank is 7.0 to 10.0.
  • a ninth invention is characterized in that, in any one of the fourth to eighth inventions, nitrogen gas and carbon dioxide generated by the activated sludge treatment of the denitrification tank are circulated to the denitrification tank by a gas circulation line. Nitrate waste liquid treatment equipment.
  • the amount of activated sludge grown can be reduced while maintaining the growth performance of anaerobic microorganisms.
  • the denitrification tank has a first solid-liquid separation means for separating the denitrification liquid treated with activated sludge into a solid content containing sludge and a denitrification treatment liquid, and the renitrification tank treated with the re-aeration tank. Since it has the 2nd solid-liquid separation means which further separates aeration liquid into solid content containing sludge, and re-aeration processing liquid, it prevents that refined sludge flows out with processing liquid, respectively. Can do.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram showing a nitrate waste liquid treatment apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of a nitrate waste liquid treatment apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of a nitrate waste liquid treatment apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing the configuration of a nitrate waste liquid treatment apparatus according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing a configuration of a biological treatment system using a nitrate waste liquid treatment apparatus according to Embodiment 5 of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing a configuration of a biological treatment system using a nitrate waste liquid treatment apparatus according to Embodiment 5 of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the acetic acid mixing ratio, the denitrification performance, and the sludge generation amount in the examples of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic view showing a configuration of a conventional nitrate waste liquid treatment apparatus using living organisms.
  • Nitrate waste liquid treatment device 11 Nitrate waste liquid 12A, 12B, 12C Denitrification tank 14 Re-aeration tank 21 pH adjuster 22A First carbon source 22B Second carbon source 23 Denitrification liquid 24 Denitrification treatment liquid 25 First Solid-liquid separation membrane 26A, 26B Solid content (excess sludge) 27 Re-aeration treatment liquid 28 Second solid-liquid separation membrane 29 Re-aeration liquid 30 Gas supply means 31A Gas discharge line 31B Gas circulation line 32, 35 Blower 33 Pressure valve 34 Air supply means 50 Nitrate waste liquid (raw solution) 51 Adjustment tank 52 Electric conductivity meter (EC meter) 53 Industrial water introduction line 54 Industrial water supply amount adjustment valve 55 Nitric acid waste liquid supply line 61 Industrial water 62 Dilution device 63 Biological treatment device 65 Sludge 67 Sludge dewatering device 68 Dehydrated sludge 69 Incinerator 70 Treatment liquid 71 Incinerated ash 72 Washing water P 1 Denitrification treatment liquid supply pump P 2 Re-aeration treatment
  • FIG. 1 is a conceptual diagram showing a nitrate waste liquid treatment apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the nitrate waste liquid treatment apparatus 10A according to the present embodiment adsorbs or absorbs the radioactive substance in the nitrate waste liquid 11 containing nitric acid and radioactive substance and grows anaerobic microorganisms that reduce the nitric acid to nitrogen gas.
  • Is a nitrate waste liquid treatment apparatus having a denitrification tank 12A for containing a denitrification tank 24 and a re-aeration tank 14 for aeration mixing of the denitrification treatment liquid 24 treated in the denitrification tank 12A with activated sludge, wherein the denitrification tank 12A is a nitrate waste liquid.
  • PH adjusting means (not shown) that supplies a pH adjusting agent 21 that adjusts the pH of 11 and a carbon source supply that supplies different types of first and second carbon sources 22A and 22B to the denitrification tank 12A.
  • a solid-liquid separation membrane 25 Provided in the lower side of the first solid-liquid separation membrane 25, a gas containing no oxygen in the denitrification tank 12A (e.g., nitrogen gas (N 2), carbon dioxide (either or both CO 2)) supplied
  • N 2 nitrogen gas
  • CO 2 carbon dioxide
  • a second solid-liquid separation membrane 28 which is a second solid-liquid separation means for separation, and a lower side of the second solid-liquid separation membrane 28 are provided, and air is blown into the re-aeration tank 14 by a blower 35. It has an air supply means 34 to supply.
  • the first solid-liquid separation membrane 25 and the second solid-liquid separation membrane 28 have gas supply means 30 and air supply means 34 below the first solid-liquid separation membrane 28, respectively, and activated sludge as the supply gas rises. When the mixed liquid passes through the surface of the separation membrane, only the liquid permeates the membrane and solid-liquid separation is performed.
  • reference numeral P 1 denotes a denitrification treatment liquid supply pump that supplies the denitrification treatment liquid 24 to the reaeration tank 14, and reference symbol P 2 denotes a reaeration treatment liquid supply pump that sends out the reaeration treatment liquid 27.
  • the first carbon source 22A is a carbon source in which the anaerobic microorganisms are easy to grow
  • the second carbon source 22B is a carbon source in which the microorganisms are difficult to grow.
  • the anaerobic microorganism of the first carbon source 22A is likely to grow, for example, either or both of an organic acid and a saccharide, and the microorganism of the second carbon source 22B is difficult to grow.
  • the carbon source include alcohols such as methanol.
  • the supply ratio of the first carbon source 22A is preferably 40 to 90%, more preferably 45 to 90%. %, More preferably 50 to 90%.
  • FIG. 6 is a diagram showing the relationship between acetic acid mixing ratio, denitrification performance, and sludge generation amount when acetic acid is used as the first carbon source 22A.
  • the denitrification performance is about 70% when the mixing ratio of acetic acid is about 40%.
  • the amount of sludge generated was confirmed to be about 45%. Further, it was confirmed that when the mixing ratio of acetic acid was about 50%, the denitrification performance was as good as about 100%, and the amount of sludge generated was about 50%.
  • the first solid-liquid separation membrane 25 and the second solid-liquid separation membrane 28 are provided in the denitrification tank 12A and the re-aeration tank 14, respectively.
  • the sludge thus obtained can be completely separated from the denitrification liquid 23 or the re-aeration liquid 29. Thereby, the outflow of sludge can be prevented.
  • the types of the first solid-liquid separation membrane 25 and the second solid-liquid separation membrane 28 are not particularly limited, but known solid-liquid separation membranes such as flat membranes and hollow fiber membranes are used. What should I do?
  • the refined sludge is completely separated from the denitrification treatment liquid 24 or the re-aeration treatment liquid 27, so that suspended matter (SS, metal hydroxide, etc.) of the discharged re-aeration treatment liquid 27 is obtained. )
  • the concentration can be reduced.
  • the first solid-liquid separation membrane 25 in the denitrification tank 12A, it is possible to prevent the denitrification bacteria from flowing out and there is no contamination with other bacteria, so only the denitrification bacteria that grow in the denitrification tank 12A. Will be present in the tank in large quantities. As a result, a sufficient amount of sludge can be secured, and the sludge concentration in the denitrification tank 12A can be maintained at a high concentration, so that the denitrification performance of the denitrification tank 12A can be maintained high, Compactness can be achieved.
  • the particulate radioactive material contained in the nitrate waste liquid 11 can also be separated from the re-aeration liquid 29. It is possible to reduce the radioactivity concentration of the re-aeration treatment liquid 27 discharged to the bottom.
  • the pH in the denitrification liquid 23 of the denitrification tank 12A is preferably adjusted to 7.0 to 10.0.
  • the pH is preferably 8.0 to 9.5, more preferably 8.0 to 9.0. This is because microorganisms are killed when the pH in the denitrification solution 23 exceeds 10.0. Further, if the pH is less than 7.0, the reaction rate of the reaction of reducing the nitrogen gas of the microorganism decreases.
  • the lower side of the first solid-liquid separation membrane 25 of the denitrification tank 12A (bottom face of the tank)
  • the gas supply means 30 supplies a gas (for example, nitrogen gas) that does not contain oxygen gas into the denitrification liquid 23 of the denitrification tank 12A.
  • the denitrification liquid 23 in the denitrification tank 12A can be forcibly stirred, which is caused by microorganisms. Reduction treatment of nitrogen gas can be promoted. Further, since nitrogen gas is supplied from the lower side of the first solid-liquid separation membrane 25 through the gas supply means 30, the activated sludge adhering to the first solid-liquid separation membrane 25 is removed. The clogging of the film can be prevented by the gas cleaning effect.
  • nitrogen gas is supplied from the gas supply means, but the present invention is not limited to this, for example, carbon dioxide gas Any gas that does not contain oxygen, such as (CO 2 gas) or an inert gas, may be used.
  • nitrogen gas (N 2 ) and carbon dioxide gas (CO 2 ) generated in the denitrification tank 12A are released to the outside through the gas discharge line 31A.
  • activated sludge is initially charged with sewage sludge or sludge used in industrial wastewater treatment as seed sludge, and the activated sludge concentration is, for example, about 5,000 to Those grown up to about 20,000 mg / L can be used.
  • activated sludge can also be hold
  • any one of acetic acid, organic acids such as formic acid and propionic acid, and sugars such as glucose, fructose, maltose, sucrose, and galactose can be used as the first carbon source 22A. Either or both of them can be used, but the present invention is not limited to this.
  • sulfuric acid, hydrochloric acid or the like can be used as the pH adjuster 21, but the present invention is not limited to this.
  • a known anaerobic microorganism that exhibits a denitrification performance can be used in the denitrification tank 12A.
  • known aerobic microorganisms for re-aeration can be used, and there is no particular limitation.
  • the first solid-liquid separation membrane 25 and the second solid-liquid separation membrane 28 are used as the solid-liquid separation means, but the present invention is limited to this. What is necessary is just a thing which can isolate
  • the first solid-liquid separation membrane 25 and the second solid-liquid separation membrane 28 are placed in the denitrification tank 12A and the re-aeration tank 14, respectively. Therefore, the refined sludge can be completely separated from the denitrification treatment liquid 24 and the re-aeration treatment liquid 27. For this reason, the outflow of radioactive substances and sludge can be prevented. Further, the concentration of suspended matter (SS) such as dust and metal hydroxide in the re-aeration treatment liquid 27 discharged from the re-aeration tank 14 and separately processed can be improved.
  • SS suspended matter
  • the apparatus can be made compact.
  • the raw water nitrate nitrogen concentration is 6700-9200 mg / L (salt concentration: 4.0-5.5%), methanol and acetic acid are used as carbon sources, and the test temperature is 20
  • the denitrification test was performed at ⁇ 25 ° C. (room temperature).
  • a nitrate waste liquid treatment apparatus according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIG.
  • the nitrate waste liquid treatment apparatus 10B according to the present embodiment is configured such that the nitrogen gas (N 2) generated when the anaerobic microorganisms react with the nitric acid in the denitrification liquid 23 in the denitrification tank 12B. ) And carbon dioxide gas (CO 2 ) are circulated in the denitrification tank 12B.
  • N 2 nitrogen gas generated when the anaerobic microorganisms react with the nitric acid in the denitrification liquid 23 in the denitrification tank 12B.
  • CO 2 carbon dioxide gas
  • nitrogen gas (N 2 ) and carbon dioxide gas (CO 2 ) generated in the denitrification tank 12B are routed to the gas circulation line 31B and fed to the gas supply means 30 by the blower 32, and are fed to the denitrification tank 12B.
  • nitrogen gas (N 2 ) and carbon dioxide gas (CO 2 ) generated by the microbial reaction in the denitrification tank 12B are routed to the gas circulation line 31B and fed to the gas supply means 30 by the blower 32, and are fed to the denitrification tank 12B.
  • nitrogen gas (N 2 ) and carbon dioxide gas (CO 2 ) generated in the denitrification tank 12B By recirculating nitrogen gas (N 2 ) and carbon dioxide gas (CO 2 ) generated by the microbial reaction in the denitrification tank 12B and reusing them in the denitrification tank 12B, oxygen as shown in FIG. It is not necessary to separately provide a nitrogen gas supply means for supplying a gas that does not contain gas. As a result, the nitrogen gas supply means
  • gas is discharged to the outside from a part of the gas discharge line 31A that discharges nitrogen gas (N 2 ) and carbon dioxide gas (CO 2 ) generated in the denitrification tank 12B.
  • a pressure valve 33 for discharging is provided. Thereby, surplus nitrogen gas (N 2 ) and carbon dioxide gas (CO 2 ) can be released by opening the pressure valve 33. Therefore, according to the present embodiment, since the nitrogen gas (N 2 ) and carbon dioxide gas (CO 2 ) generated in the denitrification tank 12B are used, the gas is efficiently consumed and the gas is supplied. Equipment and gas purchase costs can be reduced.
  • the nitrate waste liquid treatment apparatus 10C according to the present embodiment uses air instead of nitrogen gas (N 2 ) as the gas supplied to the denitrification tank 12C, and further generates nitrogen gas generated in the denitrification tank 12C. And a gas circulation line for circulating the carbon dioxide gas to the denitrification tank 12C. That is, the nitrate waste liquid treatment apparatus 10C according to the present embodiment includes an air supply line 41 in which the gas supplied to the denitrification tank of the nitrate waste liquid treatment apparatus 10A according to the first embodiment shown in FIG.
  • an air supply amount adjustment valve 42 is provided in the air supply line 41, and the air supply amount adjustment valve 42 is repeatedly opened and closed at regular intervals.
  • air may be intermittently supplied into the denitrification tank 12C for about 2 to 5 minutes per week.
  • ORP redox potential
  • the types of carbon sources that can be used when processing the high concentration nitrate waste liquid 11 can be increased.
  • the nitrate waste liquid treatment apparatus 10D has a nitrate waste liquid (raw water: salt concentration of 30) upstream of the denitrification tank 12A of the nitrate waste liquid treatment apparatus 10A according to the first embodiment shown in FIG. ⁇ 40%) is provided with an adjustment tank 51 for supplying 50, and the adjustment tank 51 includes an electric conductivity meter (EC meter) 52 for measuring electric conductivity, an industrial water introduction line 53, and the industrial water introduction line. 53 has an industrial water supply amount adjusting valve 54 for adjusting the flow rate of water to be diluted based on the measured value of the electric conductivity meter (EC meter) 52.
  • EC meter electric conductivity meter
  • the water supplied to the adjustment tank 51 is controlled by controlling the industrial water supply amount adjustment valve 54 provided in the industrial water introduction line 53 based on the EC value measured by the electric conductivity meter (EC meter) 52 provided in the adjustment tank 51.
  • the flow rate is adjusted. Specifically, when the EC value measured by the electric conductivity meter (EC meter) 52 is high, the industrial water supply amount adjustment valve 54 is opened, and the EC value measured by the electric conductivity meter (EC meter) 52 is When it is low, the industrial water supply amount adjustment valve 54 is closed.
  • the nitrate waste liquid (raw water: salt concentration 30 to 40%) 50 is diluted and biologically treated in a high salt concentration state of about 4%, for example, the electric conduction at this time
  • the control range of the EC value measured by the meter (EC meter) 52 is preferably 50 to 70 mS / cm, more preferably 53 to 68 mS / cm.
  • the nitrate waste liquid processing device 10D is provided with the nitrate waste liquid supply pump P 3 in nitric acid waste liquid feed line 55 for feeding the stock solution 50 of a nitrate waste liquid adjusting tank 51.
  • the nitrate waste liquid supply pump P 3 is controlled to adjust the supply amount of the nitrate waste liquid stock solution 50 fed to the adjustment tank 51. .
  • the nitrate waste liquid supply pump P 3 is stopped to stop supplying the nitrate waste liquid stock solution 50 to the adjustment tank 51.
  • the nitrate waste liquid supply pump P 3 is operated to supply the nitrate waste liquid 50 to the adjustment tank 51.
  • the concentration of the high-concentration nitrate waste liquid from the treatment facility is not constant, by adjusting the concentration of the nitrate waste liquid stock solution 50 in the adjustment tank 51, the nitrate waste liquid (diluted liquid) 11 having a constant salt concentration is obtained.
  • the supply pump P 4 can be operated and supplied to the denitrification tank 12A, and the denitrification performance can be stabilized.
  • a biological treatment system 60 using a nitrate waste liquid treatment apparatus according to Embodiment 5 of the present invention will be described with reference to FIG.
  • the nitrate waste liquid treatment apparatus according to this embodiment the nitrate waste liquid treatment apparatus according to Embodiments 1 to 4 shown in FIGS. 1 to 4 can be used, and the description thereof is omitted.
  • the biological treatment system 60 according to the present embodiment performs a microbial treatment on a diluting device 62 for diluting a nitrate waste liquid (raw solution) 50 with industrial water 61 and nitrate ions in the diluted nitrate waste liquid 11.
  • Separating the sludge 65 and the treatment liquid 70 from the biological treatment apparatus 63 (nitrate waste liquid treatment apparatus of Examples 1 to 4) 63 that performs nitrogen reduction and re-aeration, and the biological treatment liquid treated by the biological treatment apparatus 63, It consists of a sludge dewatering device 67 for dewatering the water in the separated sludge 65 and an incinerator 69 for incinerating the dewatered sludge 68.
  • the diluting device 62 is performed in the adjustment tank 51 for diluting the raw water as shown in FIG.
  • the biological treatment apparatus 63 is a nitrate waste liquid treatment apparatus including either the denitrification tank 12A, 12B, or 12C described above and the re-aeration tank 14.
  • the sludge dewatering device 67 dewaters excess sludge discharged from the denitrification tank and the re-aeration tank of the biological treatment device 63, and the incinerator 69 is a secondary waste discharged from the sludge dewatering device 67.
  • This dehydrated sludge 68 is incinerated to form incinerated ash 71.
  • secondary waste may increase because the salt concentration of water adhering to the sludge during dehydration of excess sludge is high.
  • industrial water 61 is added to wash out the high salt concentration adhering water, and the washed washing water 72 is used as dilution water in the diluting device 62 for diluting the nitrate waste liquid 11. Therefore, since a part of the industrial water 61 used in the diluting device 62 is used for washing during dehydration, it is not necessary to use additional industrial water 61.
  • the amount of secondary waste (incineration ash) can be reduced to about 1/2 by lowering the salt concentration of adhering water.
  • the waste liquid with a high nitrate concentration discharged from nuclear facilities such as a reprocessing plant can be efficiently microbially treated, and the refined sludge is treated together with the treatment liquid. It can be prevented from flowing out.

Abstract

　硝酸塩廃液（１１）中の該放射性物質を吸着または吸収すると共に、前記硝酸を窒素ガスに還元する嫌気性微生物が生育する活性汚泥を収容する脱窒槽（１２Ａ）と、該脱窒槽（１２Ａ）で処理された脱窒処理液（２４）を活性汚泥と曝気混合する再曝気槽（１４）とを有する硝酸塩廃液処理装置であって、脱窒槽（１２Ａ）にｐＨ調整剤（２１）、種類の異なる第一の炭素源（２２Ａ）と第二の炭素源（２２Ｂ）、及び窒素ガス（Ｎ2）を供給し、第一の固液分離膜（２５）により固形分と脱窒処理液（２４）とに分離し、再曝気槽（１４）において前記活性汚泥で処理された脱窒処理液（２４）を再曝気処理し、第二の固液分離膜（２８）により固形分と再曝気処理液（２７）とに分離する。

Description

硝酸塩廃液処理方法及び装置
　本発明は、排水中に含まれる硝酸を除去することが可能な硝酸塩廃液処理方法及び装置に関する。
　再処理工場などの原子力施設から発生する硝酸塩廃液は高濃度（塩濃度が１％以上）であると共に、放射性であるため、そのままでは放流できず、最終的にはセメント固化体などに成型して埋設処分することになっている。
　近年、セメント固化体が硝酸塩を含有する場合、この硝酸塩が漏水し、周辺の地下水、土壌環境を汚染することが懸念され、硝酸塩を分解することが検討されている。
　硝酸塩を処理する方法として、電気還元法、化学還元法、生物還元法などがあるが、電気還元法では、重金属による阻害、アンモニアの発生等の問題を有している。
　また、化学還元法では、発熱反応、アンモニアの発生等の問題を有している。
　一方、生物還元法では、常温常圧で処理ができると共に、アンモニアの発生もないため、生物処理により硝酸塩を処理する方法が検討されている（特許文献１）。しかし、特許文献１の方法では使用する炭素源が１種類であるために、硝酸還元処理に伴って発生する余剰汚泥量が増え、２次廃棄物処分費が増大するという課題を有している。
　図７は、従来の生物を利用した硝酸塩廃液処理装置の構成を示す概略図である。
　図７に示すように、従来の硝酸塩廃液処理装置１００は、図示しない原子力施設から発生する硝酸塩廃液１０１中の硝酸を窒素ガスに還元処理する脱窒槽１０２と、脱窒された脱窒液１０３を活性汚泥と曝気混合する再曝気槽１０４と、該再曝気槽１０４から排出された再曝気液１０５を沈澱した汚泥１０６と処理液１０７とに分離する沈澱槽１０８とを有するものである。
　前記脱窒槽１０２には、図示しない脱窒菌を多量に含有する活性汚泥が含まれており、該脱窒槽１０２において硝酸廃液中の硝酸イオンは嫌気性微生物（脱窒菌）の働きにより下記式（１）の反応で窒素ガス（Ｎ2）に還元され、硝酸廃液中から除去される。
　この時、脱窒槽１０２には、炭素源１２１として例えばメタノールと、ｐＨ調整剤１２０が供給される。また、脱窒槽１０２内は攪拌機１１０により攪拌されている。
ＮＯ3 -＋５／６ＣＨ3ＯＨ→１／２Ｎ2＋５／６ＣＯ2＋７／６Ｈ2Ｏ＋ＯＨ-・・・（１）
　その後、再曝気液１０５は再曝気槽１０４から沈澱槽１０８を経て、処理液１０７として図示しない後の工程に送られる。また、沈澱槽１０８に沈澱した汚泥１０６は、循環ポンプ１１１によって余剰汚泥１３１として回収される。また、沈澱槽１０８に沈澱した汚泥１０６の一部は、返送汚泥供給ライン１１２を介して脱窒槽１０２に返送され、再利用されている。再利用されない汚泥は余剰汚泥１３１として系外に引き抜かれ、図示しない処分工程に送られる。
　また、微生物含有汚泥中の嫌気性脱窒菌により、硝酸態窒素と亜硝酸態窒素を窒素に還元するための微生物処理工程を含む複数の処理槽を持った硝酸塩含有廃液の処理方法と処理装置が利用されている（特許文献２）。
特許第３６９７０３７号公報 特開２００７－１０５６２７号公報
　しかしながら、従来の硝酸塩廃液処理装置１００では、硝酸塩廃液１０１中の硝酸塩の濃度が低い場合（塩濃度が１％未満）には、脱窒菌が死滅することはなかったが、硝酸塩廃液１０１中の硝酸塩の濃度が高濃度（例えば、１～７％程度）の場合には、生物脱窒反応に伴うｐＨの上昇により前記脱窒菌が死滅してしまうおそれがある、という問題がある。
　また、硝酸塩廃液１０１中の硝酸塩の濃度が高濃度（例えば、１～７％程度）の場合には、浸透圧の上昇により生体内から水が浸出し、生態を維持できずに死滅するので、汚泥フロックの微細化が発生し、汚泥１０６が沈殿槽１０８において沈殿しなくなり、この結果、処理液１０７と共に後側に流出してしまう、という問題がある。
　また、脱窒槽１０２において供給する炭素源１２１を変更（例えば酢酸などの有機酸や糖類等）することにより、微生物の増殖が発生し、余剰汚泥１３１の発生量が増大し、処分量が増加する、という問題がある。
　この余剰汚泥１３１の発生量の増大は、原子力施設にとっては、二次廃棄物は固化体として埋設処分されるため、処分するために膨大な費用がかかる、いわゆる、二次廃棄物量を削減する必要がある、という問題がある。
　また、硝酸塩廃液を処理する設備は、放射線管理区域内に設置する必要があるため、その処理設備をコンパクトにする必要がある、という要望がある。
　さらには、放射線管理区域内に設置する微生物処理システムとしては、反応、性能の安定化を図る必要がある、という要望がある。
　本発明は、前記問題に鑑み、放射線管理区域内に設置され、且つ高い硝酸塩濃度の廃液を効率的に微生物処理することができる硝酸塩廃液処理方法及び装置を提供することを課題とする。
　上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、硝酸と放射性物質とを含む硝酸塩廃液中の該放射性物質を吸着または吸収すると共に、前記硝酸を窒素ガスに還元する嫌気性微生物が生育する活性汚泥を利用して硝酸塩廃液の還元処理を行なう硝酸塩廃液処理方法であって、前記硝酸塩廃液を収容する脱窒槽で、前記硝酸塩廃液のｐＨを調整しつつ、前記嫌気性微生物が増殖し易い第一の炭素源と前記嫌気性微生物が増殖し難い第二の炭素源とを供給して活性汚泥で処理し、前記活性汚泥で処理された脱窒液を、汚泥を含む固形分と脱窒処理液とに分離する第一の固液分離手段を有し、該第一の固液分離手段で分離する際に、酸素を含まないガスを供給して嫌気性微生物の還元処理を促進すると共に、第一の固液分離手段に付着する活性汚泥をガス洗浄する第一の分離処理工程と、前記第一の分離処理工程で処理された脱窒処理液を収容し、活性汚泥と曝気混合する再曝気槽で、前記第一の分離処理工程で処理された脱窒処理液を、汚泥を含む固形分と再曝気処理液とに分離する第二の固液分離手段を有し、該第二の固液分離手段で更に分離する第二の分離処理工程とを含むことを特徴とする硝酸塩廃液処理方法にある。
　第２の発明は、第１の発明において、前記嫌気性微生物が増殖し易い第一の炭素源が、有機酸、糖類のいずれか一方又は両方であると共に、前記嫌気性微生物が増殖し難い第二の炭素源が、アルコールであることを特徴とする硝酸塩廃液処理方法にある。
　第３の発明は、第１又は２の発明において、第一の炭素源の供給割合が、４０～９０％であることを特徴とする硝酸塩廃液処理方法にある。
　第４の発明は、硝酸と放射性物質とを含む硝酸塩廃液中の該放射性物質を吸着または吸収すると共に、前記硝酸を窒素ガスに還元する嫌気性微生物が生育する活性汚泥を収容する脱窒槽と、該脱窒槽で処理された脱窒処理液を、好気性微生物が生育する活性汚泥と曝気混合する再曝気槽とを有する硝酸塩廃液処理装置であって、前記脱窒槽が、前記硝酸塩廃液のｐＨを調整するｐＨ調整剤を供給するｐＨ調整手段と、前記脱窒槽に二つの種類の炭素源を供給する第一及び第二の炭素源供給手段と、前記活性汚泥で処理された脱窒液を、汚泥を含む固形分と脱窒処理液とに分離する第一の固液分離手段と、該第一の固液分離手段の下部側に設けられ、前記脱窒槽内に酸素を含まないガスを供給するガス供給手段とを有すると共に、前記再曝気槽が、前記活性汚泥で処理された脱窒処理液を、汚泥を含む固形分と処理液とに更に分離する第二の固液分離手段と、該第二の固液分離手段の下部側に設けられ、前記再曝気槽内に空気を供給する空気供給手段と、を有することを特徴とする硝酸塩廃液処理装置にある。
　第５の発明は、第４の発明において、第一の炭素源は、前記嫌気性微生物が増殖し易い炭素源であると共に、第二の炭素源は前記嫌気性微生物が増殖し難い炭素源であることを特徴とする硝酸塩廃液処理装置にある。
　第６の発明は、第５の発明において、前記嫌気性微生物が増殖し易い第一の炭素源が、有機酸、糖類のいずれか一方又は両方であると共に、前記嫌気性微生物が増殖し難い第二の炭素源が、アルコールであることを特徴とする硝酸塩廃液処理装置にある。
　第７の発明は、第４乃至６のいずれか一つの発明において、第一の炭素源の供給割合が、４０～９０％であることを特徴とする硝酸塩廃液処理装置にある。
　第８の発明は、第４乃至７のいずれか一つの発明において、前記脱窒槽の処理液のｐＨが、７．０～１０．０であることを特徴とする硝酸塩廃液処理装置にある。
　第９の発明は、第４乃至８のいずれか一つの発明において、前記脱窒槽の活性汚泥処理によって生成する窒素ガス及び二酸化炭素を、ガス循環ラインによって前記脱窒槽に循環させることを特徴とする硝酸塩廃液処理装置にある。
　本発明によれば、脱窒槽において、二つの種類の異なる炭素源を供給することにより、嫌気性微生物の増殖性能を維持しつつ活性汚泥の増殖量を減らすことができる。
　また、脱窒槽において、活性汚泥で処理された脱窒液を、汚泥を含む固形分と脱窒処理液とに分離する第一の固液分離手段を有すると共に、再曝気槽において処理された再曝気液を、汚泥を含む固形分と再曝気処理液とに更に分離する第二の固液分離手段とを有しているため、微細化した汚泥が処理液と共に各々流出するのを防止することができる。
図１は、本発明の実施例１に係る硝酸塩廃液処理装置を示す概念図である。 図２は、本発明の実施例２に係る硝酸塩廃液処理装置の構成を示す概略図である。 図３は、本発明の実施例３に係る硝酸塩廃液処理装置の構成を示す概略図である。 図４は、本発明の実施例４に係る硝酸塩廃液処理装置の構成を示す概略図である。 図５は、本発明の実施例５に係る硝酸塩廃液処理装置を用いた生物処理システムの構成を示す概略図である。 図６は、本発明の実施例における酢酸混合比と脱窒性能、汚泥発生量との関係を示す図である。 図７は、従来の生物を利用した硝酸塩廃液処理装置の構成を示す概略図である。
符号の説明
　１０Ａ～１０Ｄ　硝酸塩廃液処理装置
　１１　硝酸塩廃液
　１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ　脱窒槽
　１４　再曝気槽
　２１　ｐＨ調整剤
　２２Ａ　第一の炭素源
　２２Ｂ　第二の炭素源
　２３　脱窒液
　２４　脱窒処理液
　２５　第一の固液分離膜
　２６Ａ、２６Ｂ　固形分（余剰汚泥）
　２７　再曝気処理液
　２８　第二の固液分離膜
　２９　再曝気液
　３０　ガス供給手段
　３１Ａ　ガス排出ライン
　３１Ｂ　ガス循環ライン
　３２、３５　ブロワ
　３３　圧力弁
　３４　空気供給手段
　５０　硝酸塩廃液（原液）
　５１　調整槽
　５２　電気伝導計（ＥＣ計）
　５３　工業用水導入ライン
　５４　工業用水供給量調整バルブ
　５５　硝酸廃液供給ライン
　６１　工業用水
　６２　希釈装置
　６３　生物処理装置
　６５　汚泥
　６７　汚泥脱水装置
　６８　脱水汚泥
　６９　焼却装置
　７０　処理液
　７１　焼却灰
　７２　洗浄水
　Ｐ1　脱窒処理液供給ポンプ
　Ｐ2　再曝気処理液供給ポンプ
　Ｐ3　硝酸塩廃液供給ポンプ
　以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
　本発明による実施例に係る硝酸塩廃液処理装置について、図面を参照して説明する。
　図１は、本発明の実施例１に係る硝酸塩廃液処理装置を示す概念図である。
　本実施例に係る硝酸塩廃液処理装置１０Ａは、硝酸と放射性物質とを含む硝酸塩廃液１１中の該放射性物質を吸着または吸収すると共に、前記硝酸を窒素ガスに還元する嫌気性微生物が生育する活性汚泥を収容する脱窒槽１２Ａと、該脱窒槽１２Ａで処理された脱窒処理液２４を活性汚泥と曝気混合する再曝気槽１４とを有する硝酸塩廃液処理装置であって、脱窒槽１２Ａが、硝酸塩廃液１１のｐＨを調整するｐＨ調整剤２１を供給するｐＨ調整手段（図示せず）と、脱窒槽１２Ａに種類の異なる第１の炭素源２２Ａと第２の炭素源２２Ｂとを供給する炭素源供給手段（図示せず）と、前記活性汚泥で処理された脱窒液２３を、汚泥（余剰汚泥２６Ａ）を含む固形分と処理液とに分離する第一の固液分離手段である第一の固液分離膜２５と、該第一の固液分離膜２５の下部側に設けられ、脱窒槽１２Ａ内に酸素を含まないガス（例えば、窒素ガス（Ｎ2）、炭酸ガス（ＣＯ2）の何れか一方又は両方）を供給するガス供給手段３０とを有すると共に、再曝気槽１４が、前記活性汚泥で処理された脱窒処理液２４を再曝気処理し、再曝気液２９を余剰汚泥２６Ｂと再曝気処理液２７とに更に分離する第二の固液分離手段である第二の固液分離膜２８と、該第二の固液分離膜２８の下部側に設けられ、前記再曝気槽１４内に空気をブロワ３５により供給する空気供給手段３４とを有するものである。
　また、前記第一の固液分離膜２５と第二の固液分離膜２８の下部には、各々ガス供給手段３０と空気供給手段３４とを有し、供給ガスの上昇に伴って、活性汚泥混合液が分離膜表面を通過する際に、液のみが膜を透過して固液分離が行われる。膜の表面には分離された後の活性汚泥が付着するが、膜表面は前記供給ガス流によって常に洗浄されるため、膜表面に付着した活性汚泥は洗浄除去され、常に清浄な膜表面で固液分離を行うことが出来る。なお、図１中、符号Ｐ1は脱窒処理液２４を再曝気槽１４に供給する脱窒処理液供給ポンプ、符号Ｐ2は再曝気処理液２７を送出する再曝気処理液供給ポンプを図示する。
　ここで、第一の炭素源２２Ａは、前記嫌気性微生物が増殖し易い炭素源であると共に、第二の炭素源２２Ｂは前記微生物が増殖し難い炭素源としている。
　性質の異なる種類の炭素源を混合して投入することにより、脱窒性能を維持したまま、汚泥発生量を低減することができる。
　ここで、第一の炭素源２２Ａの嫌気性微生物が増殖し易い炭素源としては、例えば有機酸、糖類のいずれか一方又は両方であると共に、第二の炭素源２２Ｂの前記微生物が増殖し難い炭素源としては、メタノール等のアルコール類を挙げることができる。
　また、より効果的に脱窒性能を維持しつつ、汚泥発生量を減らすためには、第一の炭素源２２Ａの供給割合が、４０～９０％とすることが好ましく、より好ましくは４５～９０％、更には５０～９０％とするのが好ましい。
　図６は、第一の炭素源２２Ａとして酢酸を用いた場合の酢酸混合比と脱窒性能、汚泥発生量との関係を示す図である。図６が示すように、第一の炭素源２２Ａとして酢酸を用い、第二の炭素源２２Ｂとしてメタノールを用いた場合、酢酸の混合比が４０％程度で脱窒性能が約７０％程度であり、汚泥発生量が約４５％程度であることを確認した。
　また、酢酸の混合比が５０％程度では脱窒性能が１００％程度と良好であり、汚泥発生量が約５０％程度であることを確認した。
　本実施例に係る硝酸塩廃液処理装置１０Ａにおいては、第一の固液分離膜２５と第二の固液分離膜２８とを、それぞれ脱窒槽１２Ａと再曝気槽１４に設けているため、微細化した汚泥は完全に脱窒液２３、又は再曝気液２９と分離することができることとなる。これにより、汚泥の流出を防ぐことができる。ここで、第一の固液分離膜２５と第二の固液分離膜２８の種類としては特に限定されるものではないが、例えば平膜、中空糸膜等の公知の固液分離膜を用いるようにすればよい。
　この結果、微細化した汚泥を脱窒処理液２４、又は再曝気処理液２７と完全に分離することで、排出される再曝気処理液２７の例えばゴミ、金属水酸化物等の浮遊物質（ＳＳ）濃度の低減化を図ることができる。
　また、脱窒槽１２Ａ内に第一の固液分離膜２５を設置することにより、脱窒菌の流出を防止できると共に、他の菌の混入もないことから、脱窒槽１２Ａ内で増殖する脱窒菌のみが大量に槽内に存在することになる。その結果、十分な量の汚泥を確保することができ、脱窒槽１２Ａ内の汚泥濃度を高濃度に維持することができるため、脱窒槽１２Ａの脱窒性能を高く維持することができ、装置のコンパクト化を図ることができる。
　また、第一の固液分離膜２５及び第二の固液分離膜２８を設けることにより、硝酸塩廃液１１中に含まれる粒子状の放射性物質も再曝気液２９から分離することができるため、外部に排出される再曝気処理液２７の放射能濃度を低くすることができる。
　また、本実施例に係る硝酸塩廃液処理装置１０Ａにおいては、脱窒槽１２Ａの脱窒液２３中のｐＨは、７．０～１０．０に調整するのがよい。またｐＨを８．０～９．５、更にはｐＨを８．０～９．０とするのが好ましい。これは、脱窒液２３中のｐＨが１０．０を超えると、微生物が死滅するからである。また、ｐＨが７．０未満であると、微生物の窒素ガスの還元処理の反応の反応速度が低下するためである。
　また、本実施例に係る硝酸塩廃液処理装置１０Ａにおいては、嫌気性微生物による窒素ガスの還元処理を良好にするために、脱窒槽１２Ａの第一の固液分離膜２５の下部側（槽の底面側）には、脱窒槽１２Ａの脱窒液２３中に酸素ガスを含まないガス（例えば窒素ガス等）をガス供給手段３０により供給するようにしている。
　また、前記ガス供給手段３０を介して脱窒槽１２Ａ内の脱窒液２３中に窒素ガスを供給することにより、脱窒槽１２Ａ内の脱窒液２３を強制的に攪拌することができ、微生物による窒素ガスの還元処理を促進することができる。また、第一の固液分離膜２５の下方側からガス供給手段３０を介して窒素ガスを供給するようにしているので、第一の固液分離膜２５に付着する活性汚泥を除去することとなり、ガス洗浄効果により膜の目詰りを防止することができる。
　また、本実施例に係る硝酸塩廃液処理装置１０Ａにおいては、ガス供給手段より窒素ガス（Ｎ2ガス）を供給するようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば炭酸ガス（ＣＯ2ガス）や不活性ガス等の酸素を含まないガスであればいずれでもよい。
　また、本実施例に係る硝酸塩廃液処理装置１０Ａにおいては、脱窒槽１２Ａで発生した窒素ガス（Ｎ2）、二酸化炭素ガス（ＣＯ2）はガス排出ライン３１Ａを介して外部に放出される。
　また、本実施例に係る硝酸塩廃液処理装置１０Ａにおいては、活性汚泥は、当初、下水汚泥や産業排水処理で用いられている汚泥を種汚泥として投入し、活性汚泥濃度が例えば約５，０００～２０，０００ｍｇ／Ｌ程度に達するまで増殖させたものを用いることができる。活性汚泥は、粒状担体や繊維状担体により保持することもできるが、本発明の場合は、浮遊性の活性汚泥を用いることが好ましい。
　また、本実施例に係る硝酸塩廃液処理装置１０Ａにおいては、第一の炭素源２２Ａとして酢酸の他、ギ酸、プロピオン酸等の有機酸あるいはグルコース、フルクトース、マルトース、シュクロース、ガラクトース等の糖類のいずれか一方又は両方を用いることができるが、本発明はこれに限定されるものではない。
　また、本実施例に係る硝酸塩廃液処理装置１０Ａにおいては、ｐＨ調整剤２１として硫酸、塩酸等を用いることができるが、本発明はこれに限定されるものではない。
　本実施例に係る硝酸塩廃液処理装置１０Ａにおいては、活性汚泥中に含まれる微生物としては、脱窒槽１２Ａでは、脱窒性能が発揮される公知の嫌気性微生物を用いることができる。また再曝気槽１４では再曝気用の公知の好気性微生物を用いることができ、特に限定されるものではない。
　本実施例に係る硝酸塩廃液処理装置１０Ａにおいては、固液分離手段として、第一の固液分離膜２５及び第二の固液分離膜２８を用いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、汚泥と液体とを分離できるようなものであればよい。
　以上説明したように、本実施例に係る硝酸塩廃液処理装置１０Ａによれば、第一の固液分離膜２５及び第二の固液分離膜２８を、それぞれ脱窒槽１２Ａ及び再曝気槽１４内に設けているため、微細化した汚泥は脱窒処理液２４及び再曝気処理液２７と完全に分離することができる。このため、放射性物質および汚泥の流出を防ぐことができる。また再曝気槽１４から排出され、別途処理される再曝気処理液２７中の例えばゴミ、金属水酸化物等の浮遊物質（ＳＳ）濃度を改善することができる。
　また、脱窒槽１２Ａ内に十分な量の汚泥を確保することができるため、脱窒槽１２Ａ内の汚泥濃度を高濃度に維持することができるため、脱窒槽１２Ａの脱窒性能を高く維持することができ、装置のコンパクト化を図ることができる。
　［試験例］
　本実施例に係る装置を用い、原水硝酸態窒素濃度が６７００～９２００ｍｇ／Ｌ（塩濃度：４．０～５．５％）のものを、炭素源としてメタノールと酢酸を用いて、試験温度２０～２５℃（室温）で脱窒試験を行った。
　酢酸添加率を５０％にした場合には、脱窒槽に第一の固液分離膜を設けた場合に到達した脱窒性能である７ｋｇ－Ｎ／ｍ3／ｄを維持すると同時に、余剰汚泥発生量を１／２以下に低減することができた。
　本発明による実施例２に係る硝酸塩廃液処理装置について、図２を参照して説明する。
　図２に示すように、本実施例に係る硝酸塩廃液処理装置１０Ｂは、脱窒槽１２Ｂにおいて、前記嫌気性微生物が脱窒液２３中の前記硝酸と反応することにより生成される窒素ガス（Ｎ2）及び二酸化炭素ガス（ＣＯ2）を脱窒槽１２Ｂ内に循環させるようにしたものである。
　具体的には、脱窒槽１２Ｂで発生した窒素ガス（Ｎ2）及び二酸化炭素ガス（ＣＯ2）をガス循環ライン３１Ｂに回送されてブロワ３２によりガス供給手段３０に送給し、脱窒槽１２Ｂに導入する。
　このように脱窒槽１２Ｂ内の微生物反応で発生した窒素ガス（Ｎ2）、二酸化炭素ガス（ＣＯ2）を再循環させて脱窒槽１２Ｂ内で再利用することにより、図１に示すような酸素を含まないガスを供給する窒素ガス供給手段を別途設ける必要がなくなる。この結果、窒素ガス供給手段及びガス購入費を削減することができる。
　また、本実施例に係る硝酸塩廃液処理装置１０Ｂにおいては、脱窒槽１２Ｂで発生した窒素ガス（Ｎ2）、二酸化炭素ガス（ＣＯ2）を排出するガス排出ライン３１Ａの一部から外部にガスを排出する圧力弁３３を設けるようにしている。これにより、余剰の窒素ガス（Ｎ2）及び二酸化炭素ガス（ＣＯ2）は圧力弁３３を開いて放出することができる。
　よって、本実施例によれば、脱窒槽１２Ｂで発生した窒素ガス（Ｎ2）及び二酸化炭素ガス（ＣＯ2）を用いているため、ガスの効率的な自己消費を行うこととなり、ガスの供給設備、ガス購入費を削減することができる。
　本発明による実施例３に係る硝酸塩廃液処理装置について、図３を参照して説明する。
　図３に示すように、本実施例に係る硝酸塩廃液処理装置１０Ｃは、脱窒槽１２Ｃに供給するガスを窒素ガス（Ｎ2）に代えて空気とし、さらに、脱窒槽１２Ｃにおいて生成される窒素ガス、二酸化炭素ガスを脱窒槽１２Ｃに循環させるガス循環ラインを有するものである。
　即ち、本実施例に係る硝酸塩廃液処理装置１０Ｃは、図１に示す実施例１に係る硝酸塩廃液処理装置１０Ａの脱窒槽に供給するガスを窒素ガスに代えて空気とする空気供給ライン４１と、図２に示す実施例２に係る硝酸塩廃液処理装置１０Ｂの脱窒槽において生成される窒素ガス（Ｎ2）、二酸化炭素ガス（ＣＯ2）を脱窒槽１２Ｃに循環させるガス循環ライン３１Ｂとを有するものである。
　また、本実施例に係る硝酸塩廃液処理装置１０Ｃにおいては、空気供給ライン４１に空気供給量調整バルブ４２を設け、空気供給量調整バルブ４２を一定時間毎に開閉を繰り返すようにしている。この開閉は、例えば１週間に２～５分程度、脱窒槽１２Ｃ内に間欠的に空気を供給するようにすればよい。
　これは、有機酸（例えばギ酸、酢酸、プロピオン酸など）、糖類（例えばグルコース、フルクトース、マルトース、シュクロース、ガラクトースなど）を炭素源として用いた場合には、酸化還元電位（ＯＲＰ）が低下するような場合には、有機物のみで反応が進行し、硝酸が使用されないことが発生し、このため硝酸が減少しない場合があるが、このように酸素を少し供給することにより脱窒性能の低下を防止することができる。
　また、高濃度の硝酸塩廃液１１を処理する際に使用できる炭素源の種類を増加させることができる。
　また、脱窒槽１２Ｃ内の還元雰囲気が緩和されるため、硫化水素（Ｈ2Ｓ）の発生を防止することができ、反応容器の配管などの腐食を抑制することができる。
　本発明による実施例４に係る硝酸塩廃液処理装置について、図４を参照して説明する。
　図４に示すように、本実施例に係る硝酸塩廃液処理装置１０Ｄは、図１に示す実施例１に係る硝酸塩廃液処理装置１０Ａの脱窒槽１２Ａの上流側に、硝酸塩廃液（原水：塩濃度３０～４０％）５０を供給する調整槽５１を設けており、調整槽５１には、電気伝導度を測定する電気伝導計（ＥＣ計）５２と、工業用水導入ライン５３と、該工業用水導入ライン５３に前記電気伝導計（ＥＣ計）５２の測定値に基づいて希釈する水の流量を調整する工業用水供給量調整バルブ５４とを有するものである。
　調整槽５１に設けた電気伝導計（ＥＣ計）５２により計測されるＥＣ値に基づいて工業用水導入ライン５３に設けた工業用水供給量調整バルブ５４を制御し、調整槽５１に供給される水の流量を調整するようにしている。
　具体的には、電気伝導計（ＥＣ計）５２により計測されるＥＣ値が高い場合には、工業用水供給量調整バルブ５４を開き、電気伝導計（ＥＣ計）５２により計測されるＥＣ値が低い場合には、工業用水供給量調整バルブ５４を閉じる。
　本実施例に係る硝酸塩廃液処理装置１０Ｄにおいては、硝酸塩廃液（原水：塩濃度３０～４０％）５０を希釈して例えば４％程度の高塩濃度状態で生物処理する場合、このときの電気伝導計（ＥＣ計）５２により計測されるＥＣ値の制御範囲は、５０～７０ｍＳ／ｃｍ、更には５３～６８ｍＳ／ｃｍとするのが好ましい。
　また、本実施例に係る硝酸塩廃液処理装置１０Ｄにおいては、硝酸塩廃液の原液５０を調整槽５１に送給する硝酸廃液供給ライン５５に硝酸塩廃液供給ポンプＰ3を設けている。電気伝導計（ＥＣ計）５２により計測されるＥＣ値に基づいて硝酸塩廃液供給ポンプＰ3を制御して調整槽５１に送給される硝酸塩廃液の原液５０の供給量を調整するようにしている。
　具体的には、電気伝導計（ＥＣ計）５２により計測されるＥＣ値が高い場合には、硝酸塩廃液供給ポンプＰ3を停止して硝酸塩廃液の原液５０を調整槽５１に供給するのを停止し、電気伝導計（ＥＣ計）５２により計測されるＥＣ値が低い場合には、硝酸塩廃液供給ポンプＰ3を稼働して硝酸塩廃液５０を調整槽５１に供給する。
　よって、処理設備からの高濃度の硝酸塩廃液の濃度が一定でない場合でも、調整槽５１において、硝酸塩廃液の原液５０の濃度調整を行うことにより、一定の塩濃度の硝酸塩廃液（希釈液）１１を供給ポンプＰ4を稼働して脱窒槽１２Ａに供給することができ、脱窒性能を安定化することができる。
　本発明による実施例５に係る硝酸塩廃液処理装置を用いた生物処理システム６０について、図５を参照して説明する。
　本実施例に係る硝酸塩廃液処理装置は、前記図１～４に示した実施例１～４に係る硝酸塩廃液処理装置を用いることができ、説明は省略する。
　本実施例に係る生物処理システム６０は、図５に示すように、硝酸塩廃液（原液）５０を工業用水６１で希釈する希釈装置６２と、希釈された硝酸塩廃液１１中の硝酸イオンを微生物処理して窒素還元すると共に、再曝気する生物処理装置（実施例１～４の硝酸塩廃液処理装置）６３と、生物処理装置６３で処理された生物処理液から汚泥６５と処理液７０とを分離し、分離した汚泥６５中の水分を脱水する汚泥脱水装置６７と、脱水汚泥６８を焼却する焼却装置６９とからなる。
　希釈装置６２は、前述した実施例４の図４に示すような原水を希釈する調整槽５１で行われる。生物処理装置６３は、前述した脱窒槽１２Ａ又は１２Ｂ又は１２Ｃのいずれかと再曝気槽１４とからなる硝酸塩廃液処理装置である。
　また、汚泥脱水装置６７は、生物処理装置６３の脱窒槽と再曝気槽とから排出される余剰汚泥を脱水するものであり、焼却装置６９は、汚泥脱水装置６７から排出される２次廃棄物である脱水汚泥６８を焼却し、焼却灰７１としている。
　高塩濃度の硝酸廃液を生物処理する生物処理装置６３においては、余剰汚泥脱水時に汚泥に付着する水の塩濃度が高いため、２次廃棄物（焼却灰）が増加することがあるが、汚泥脱水装置６７において、工業用水６１を加えて高塩濃度の付着水を洗い流し、洗い流された洗浄水７２を硝酸塩廃液１１の希釈する希釈装置６２における希釈水として使用するようにしている。
　よって、希釈装置６２で用いる工業用水６１の一部を脱水時の洗浄に使用するため、追加の工業用水６１を用いる必要がない。また、付着水の塩濃度を下げることで、２次廃棄物量（焼却灰）を約１／２程度にまで低減することができる。
　以上のように、本発明に係る硝酸塩廃液処理装置を用いれば、再処理工場などの原子力施設から排出される高い硝酸塩濃度の廃液を効率的に微生物処理し、微細化した汚泥が処理液と共に各々流出するのを防止することができる。

Claims (9)

  1. 　硝酸と放射性物質とを含む硝酸塩廃液中の該放射性物質を吸着または吸収すると共に、前記硝酸を窒素ガスに還元する嫌気性微生物が生育する活性汚泥を利用して硝酸塩廃液の還元処理を行なう硝酸塩廃液処理方法であって、
    　前記硝酸塩廃液を収容する脱窒槽で、前記硝酸塩廃液のｐＨを調整しつつ、前記嫌気性微生物が増殖し易い第一の炭素源と前記嫌気性微生物が増殖し難い第二の炭素源とを供給して活性汚泥で処理し、前記活性汚泥で処理された脱窒液を、汚泥を含む固形分と脱窒処理液とに分離する第一の固液分離手段を有し、該第一の固液分離手段で分離する際に、酸素を含まないガスを供給して嫌気性微生物の還元処理を促進すると共に、第一の固液分離手段に付着する活性汚泥をガス洗浄する第一の分離処理工程と、
    　前記第一の分離処理工程で処理された脱窒処理液を収容し、活性汚泥と曝気混合する再曝気槽で、前記第一の分離処理工程で処理された脱窒処理液を、汚泥を含む固形分と再曝気処理液とに分離する第二の固液分離手段を有し、該第二の固液分離手段で更に分離する第二の分離処理工程とを含むことを特徴とする硝酸塩廃液処理方法。
  2. 　請求項１において、
    　前記嫌気性微生物が増殖し易い第一の炭素源が、有機酸、糖類のいずれか一方又は両方であると共に、前記嫌気性微生物が増殖し難い第二の炭素源が、アルコールであることを特徴とする硝酸塩廃液処理方法。
  3. 　請求項１又は２において、
    　第一の炭素源の供給割合が、４０～９０％であることを特徴とする硝酸塩廃液処理方法。
  4. 　硝酸と放射性物質とを含む硝酸塩廃液中の該放射性物質を吸着または吸収すると共に、前記硝酸を窒素ガスに還元する嫌気性微生物が生育する活性汚泥を収容する脱窒槽と、
    　該脱窒槽で処理された脱窒処理液を、好気性微生物が生育する活性汚泥と曝気混合する再曝気槽とを有する硝酸塩廃液処理装置であって、
    　前記脱窒槽が、
    　前記硝酸塩廃液のｐＨを調整するｐＨ調整剤を供給するｐＨ調整手段と、
    　前記脱窒槽に二つの種類の炭素源を供給する第一及び第二の炭素源供給手段と、
    　前記活性汚泥で処理された脱窒液を、汚泥を含む固形分と脱窒処理液とに分離する第一の固液分離手段と、
    　該第一の固液分離手段の下部側に設けられ、前記脱窒槽内に酸素を含まないガスを供給するガス供給手段とを有すると共に、
    　前記再曝気槽が、
    　前記活性汚泥で処理された脱窒処理液を、汚泥を含む固形分と処理液とに更に分離する第二の固液分離手段と、
    　該第二の固液分離手段の下部側に設けられ、前記再曝気槽内に空気を供給する空気供給手段と、
    　を有することを特徴とする硝酸塩廃液処理装置。
  5. 　請求項４において、
    　第一の炭素源は、前記嫌気性微生物が増殖し易い炭素源であると共に、第二の炭素源は前記嫌気性微生物が増殖し難い炭素源であることを特徴とする硝酸塩廃液処理装置。
  6. 　請求項５において、
    　前記嫌気性微生物が増殖し易い第一の炭素源が、有機酸、糖類のいずれか一方又は両方であると共に、前記嫌気性微生物が増殖し難い第二の炭素源が、アルコールであることを特徴とする硝酸塩廃液処理装置。
  7. 　請求項４乃至６のいずれか一つにおいて、
    　第一の炭素源の供給割合が、４０～９０％であることを特徴とする硝酸塩廃液処理装置。
  8. 　請求項４乃至７のいずれか一つにおいて、
    　前記脱窒槽の処理液のｐＨが、７．０～１０．０であることを特徴とする硝酸塩廃液処理装置。
  9. 　請求項４乃至８のいずれか一つにおいて、
    　前記脱窒槽の活性汚泥処理によって生成する窒素ガス及び二酸化炭素を、ガス循環ラインによって前記脱窒槽に循環させることを特徴とする硝酸塩廃液処理装置。
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