窒素含有排水の処理方法
【課題】特別な装置を使用することなく硝化菌の増殖に必要な無機炭素を供給可能で、処理コストの安い窒素含有排水の処理方法を提供する。
【解決手段】排水中のアンモニア性窒素を好気性独立栄養細菌である硝化菌で硝化処理し、硝酸性窒素、亜硝酸性窒素を嫌気性細菌である脱窒菌で脱窒処理した硝化脱窒処理後の処理水を、硝化塔に送り、該処理水に溶解する二酸化炭素を前記硝化菌の増殖に必要な無機炭素源とする。硝化脱窒処理後の処理水には、硝化脱窒反応に伴い生成する二酸化炭素が溶解しているので、この処理水を硝化塔に送ることで、特別な装置を使用することなく硝化菌の増殖に必要な無機炭素を供給することが可能で、排水処理コストを安くすることができる。
【解決手段】排水中のアンモニア性窒素を好気性独立栄養細菌である硝化菌で硝化処理し、硝酸性窒素、亜硝酸性窒素を嫌気性細菌である脱窒菌で脱窒処理した硝化脱窒処理後の処理水を、硝化塔に送り、該処理水に溶解する二酸化炭素を前記硝化菌の増殖に必要な無機炭素源とする。硝化脱窒処理後の処理水には、硝化脱窒反応に伴い生成する二酸化炭素が溶解しているので、この処理水を硝化塔に送ることで、特別な装置を使用することなく硝化菌の増殖に必要な無機炭素を供給することが可能で、排水処理コストを安くすることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生物学的硝化脱窒理装置を用いて窒素含有排水を処理する排水処理方法に関し、特に好気性独立栄養細菌を硝化菌とする窒素含有排水の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
排水中に含まれる窒素は、富栄養化現象の原因とされ、排水中の窒素を除去する技術が多く開発されている。この一つである微生物を利用して排水中の窒素を除去する生物学的窒素処理方法も、従来からよく使用されており、順送法、ＡＯ（Ａｎａｅｒｏｂｉｃ−Ｏｘｉｃ）法、Ａ２Ｏ（Ａｎａｅｒｏｂｉｃ−Ａｎｏｘｉｃ−Ｏｘｉｃ）及びＵＡＳＢ（Ｕｐｆｌｏｗ Ａｎａｅｒｏｂｉｃ Ｓｌｕｄｇｅ Ｂｌａｎｋｅｔ）−ＤＨＳ（Ｄｏｗｎｆｌｏｗ Ｈａｎｇｉｎｇ Ｓｐｏｎｇｅ Ｃｕｂｅ）法などの循環法を含め多くのプロセスが提案さている。生物学的窒素処理方法は、好気性細菌である硝化菌により排水中のアンモニア性窒素を、亜硝酸性窒素又は硝酸性窒素にまで酸化する硝化工程と、嫌気性細菌である脱窒菌を用いて硝酸性、亜硝酸性窒素を窒素に還元する脱窒工程とからなり、排水の性状等に応じた処理プロセス、リアクタが開発されている。
【０００３】
窒素含有排水を好気性独立栄養細菌である硝化菌で硝化処理するとき、硝化菌の増殖に無機炭素が必要となる。排水に含まれる窒素量が少ない場合には、曝気による排水への炭酸ガスの溶解により無機炭素を確保することができるが、高負荷処理の場合には、曝気のみでは無機炭素が不足する。これを解決するために重炭酸塩を排水中に添加し、さらにこの重炭酸塩をアリカリ剤として使用する硝化処理方法があるが、この方法では、重炭酸塩のコストが高く、排水処理コストが高くなるとして、新たな方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
この方法は、アルカリ性水溶液中に二酸化炭素を含有する気体を供給し、気体中の二酸化炭素を炭酸イオン、炭素水素イオンの形でアルカリ水溶液に吸収させ、この水溶液を硝化菌の炭素源とするものであり、これにより充分な無機炭素の供給と処理コストの低減が図れるとする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３２０８４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の技術は、アルカリ性の水溶液に二酸化炭素を含む気体を吹き込み、液中に二酸化炭素を溶解させる方法ゆえ、水酸化ナトリウムなど薬剤を水又は排水に溶解させアルカリ性の水溶液を製造する必要がある。さらにこの水溶液に二酸化炭素を溶解させるための装置が別途必要となる。二酸化炭素として空気又は燃焼排ガス中の二酸化炭素を使用する場合には、二酸化炭素の入手にコストは殆ど掛からないものの二酸化炭素の濃度が低いので、アルカリ性水溶液に充分に溶解させるには、気液接触の高い溶解装置が必要となる。市販されているボンベに充填された二酸化炭素を使用すれば、濃度が高く比較的簡単な装置で水溶液に溶解させることが可能であるが、別途、二酸化炭素ボンベを準備する必要がありコストが掛かる。
【０００７】
本発明の目的は、特別な装置を使用することなく硝化菌の増殖に必要な無機炭素を供給可能で、処理コストの安い窒素含有排水の処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の本発明は、排水中のアンモニア性窒素を好気性独立栄養細菌である硝化菌で硝化処理する硝化塔と、硝酸性窒素、亜硝酸性窒素を嫌気性細菌である脱窒菌で脱窒処理する脱窒塔とを有する生物学的硝化脱窒装置を用いた窒素含有排水の処理方法であって、硝化脱窒処理に伴い生成する二酸化炭素が溶解した硝化脱窒処理後の処理水を前記硝化塔に供給し、前記処理水に溶解する二酸化炭素を前記硝化菌の増殖に必要な無機炭素源とすることを特徴とする窒素含有排水の処理方法である。
【０００９】
請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の窒素含有排水の処理方法において、脱窒処理に必要な水素供与体としてメタノールを使用し、前記硝化塔へ供給する硝化脱窒処理後の処理水量が、排水に対して０．１２６倍以上であることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の本発明は、請求項１又は２に記載の窒素含有排水の処理方法において、前記排水は、低有機物含有排水又は無機排水であることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の本発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の窒素含有排水の処理方法において、前記硝化塔に供給する硝化脱窒処理後の処理水に含まれる有機物の量は、前記硝化菌の生育を阻害する量を越えないことを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載の本発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の窒素含有排水の処理方法において、前記硝化脱窒処理後の処理水で排水を希釈し、排水中のアンモニア性窒素濃度を４００〜５００ｍｇＮＨ４−Ｎ／Ｌとした後、該排水を前記硝化塔に供給することを特徴とする。
【００１３】
請求項６に記載の本発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載の窒素含有排水の処理方法において、前記硝化脱窒処理後の処理水に溶解している二酸化炭素の量を、前記硝化塔に供給されるアンモニア性窒素量、硝化塔及び脱窒塔の滞留時間、硝化率及び脱窒率、硝化塔及び脱窒塔の装置特性から算出し、該処理水を前記硝化塔に供給することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る窒素含有排水の処理方法は、硝化脱窒処理に伴い生成する二酸化炭素が溶解した硝化脱窒処理後の処理水を硝化塔に供給し、この処理水に溶解している二酸化炭素を硝化菌の増殖に必要な無機炭素源として使用するので、特別な装置を用いることなく簡単に無機炭素を供給することができる。プロセスも簡単であり窒素含有排水の処理を安価に行うことができる。
【００１５】
また本発明によれば、脱窒処理に必要な水素供与体としてメタノールを使用するとき、硝化塔へ供給する硝化脱窒処理後の処理水量が、排水に対して０．１２６倍以上であるので、硝化菌の増殖に必要な無機炭素を十分に供給することができる。
【００１６】
また本発明に係る窒素含有排水の処理方法は、アンモニア排水などの低有機物含有排水又は無機排水の処理に好適に使用することができる。
【００１７】
また本発明によれば、硝化菌の増殖に必要な無機炭素源の供給を目的に硝化塔に供給する処理水に含まれる有機物の量は、硝化菌の生育を阻害する量を越えないので、硝化性能を高く維持することが可能で窒素含有排水の処理を効率的に行うことができる。
【００１８】
また本発明によれば、硝化脱窒処理後の処理水で排水を希釈し、排水中のアンモニア性窒素濃度を硝化活性の高い４００〜５００ｍｇＮＨ４−Ｎ／Ｌとした後、該排水を硝化塔に供給するので、硝化率が高く窒素含有排水の処理を効率的に行うことができる。
【００１９】
また本発明によれば、硝化脱窒処理後の処理水に溶解している二酸化炭素の量を、分析装置を用いて測定することなく算出することも可能であるため、排水処理装置のコストを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の窒素含有排水の処理方法を用いた生物学的硝化脱窒装置１のプロセスフロー図である。
【図２】図１の生物学的硝化脱窒装置１の処理水量を算出するためのフローチャートである。
【図３】本発明の窒素含有排水の処理方法を説明するための図であって、排水中のアンモニア性窒素濃度と硝化活性との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明に係る窒素含有排水の処理方法は、排水中のアンモニア性窒素を好気性独立栄養細菌である硝化菌で硝化処理し、硝酸性窒素、亜硝酸性窒素を嫌気性細菌である脱窒菌で脱窒処理した硝化脱窒処理後の処理水を、硝化塔に送り、該処理水に溶解する二酸化炭素を前記硝化菌の増殖に必要な無機炭素源とする方法である。
【００２２】
排水中のアンモニア性窒素を好気性独立栄養細菌である硝化菌で、硝酸性窒素、亜硝酸性窒素に酸化するときの反応式は式（１）で示される。式（１）から分かるように、硝化反応では、アンモニア性窒素１モルに対して０．１０３モルの二酸化炭素が必要である。この二酸化炭素は、硝化菌の増殖に必要な無機炭素源となる。
ＮＨ４＋＋０．１０３ＣＯ２＋１．８６Ｏ２→０．０１８２Ｃ２Ｈ５ＮＯ２＋０．００２４５Ｃ５Ｈ７ＮＯ２＋０．９７９ＮＯ３−＋１．９８Ｈ＋＋０．９３８Ｈ２Ｏ・・・（１）
【００２３】
また、硝酸性窒素、亜硝酸性窒素を嫌気性細菌である脱窒菌で還元し窒素ガスとするときの反応式は、水素供与体をメタノールとすると式（２）で示される。メタノールは、水素供与体として硝化処理後の排水に注入され脱窒塔に送られる。式（２）から硝酸性窒素６モルから５モルの二酸化炭素が生成されることが分かる。
６ＮＯ３−＋５ＣＨ３ＯＨ→３Ｎ２＋５ＣＯ２＋７Ｈ２Ｏ＋６ＯＨ−・・・（２）
【００２４】
アンモニア性窒素、硝酸性窒素及び二酸化炭素に着目し、式（１）及び式（２）を整理すると、概略的には式（３）で示される。式（３）から分かるように硝化脱窒反応全体では、１モルのアンモニア性窒素を処理するために、０．１０３モルの二酸化炭素が必要であるが、硝化脱窒反応後においては、１モルのアンモニア性窒素から０．８１６モルの二酸化炭素が生成することが分かる。
ＮＨ４＋＋０．１０３ＣＯ２＋１．８６Ｏ２＋０．８１６ＣＨ３ＯＨ→０．８１６ＣＯ２＋０．４９０Ｎ２・・・（３）
【００２５】
本発明に係る窒素含有排水の処理方法は、上記関係から硝化脱窒処理後の処理水には、硝化脱窒反応に伴い生成する二酸化炭素が多く含まれることに着目し、処理水を硝化塔へ送ることで、硝化菌の増殖に必要な無機炭素を供給しようとするものである。式（３）の関係から排水中のアンモニア性窒素が１００％窒素に変換され、生成した二酸化炭素が全て処理水に溶解しているときには、排水１に対して０．１２６倍の処理水を硝化塔に供給することで、硝化菌の増殖に必要な無機炭素を供給することができる。排水中のアンモニア性窒素の窒素への変換率、硝化塔及び脱窒塔からの二酸化炭素の放散量等を考慮する必要はあるが、排水１に対して０．１２６倍以上の処理水を硝化塔へ送ることで、硝化菌の増殖に必要な無機炭素を充分に補給することができる。
【００２６】
上記の通り、本発明に係る窒素含有排水の処理方法では、硝化菌の増殖に必要な無機炭素を硝化脱窒後の処理水を通じて供給することができるので、別途、無機炭素源、無機炭素を供給するための装置が不要となり、簡便かつ安価に排水処理を行うことができる。排水中のアンモニア性窒素濃度が非常に高く、処理水を通じて硝化菌の増殖に必要な無機炭素を完全に補給できない場合であっても、無機炭素を補給するための薬剤の使用量が低減され、従来以上に安価に排水処理を行うことができる。
【００２７】
図１は、本発明の窒素含有排水の処理方法を用いた生物学的硝化脱窒装置１のプロセスフロー図である。図１は、本発明の窒素含有排水の処理方法を用いた生物学的硝化脱窒装置１の一例であり、生物学的硝化脱窒装置がこれに限定されないことは言うまでもない。アンモニア排水を例として生物学的硝化脱窒装置１のプロセスフローを説明する。
【００２８】
排水貯槽内のアンモニア排水（以下単に排水と記す場合もある）は、排水供給ライン３に介装された排水ポンプ４を通じて混合槽５へ送られる。排水中の全窒素濃度及び排水中に溶解している二酸化炭素濃度が、供給ライン３に設けられたサンプリングポイト７で測定される。混合槽５へ送られた排水は、処理水供給ライン２９を通じて送られる硝化脱窒処理後の処理水と混合される。さらに混合槽５には栄養塩供給装置９から表１に示される栄養塩が供給され、さらにｐＨ調整剤供給装置１１から塩酸、硫酸などのｐＨ調整剤が供給される。表１に示すようにこの栄養塩からは、硝化菌の増殖に必要な無機炭素は補給されない。
【００２９】
【表１】
【００３０】
混合槽５で調整された排水は、ＤＨＳ硝化塔１３へ送られる。ＤＨＳ硝化塔１３内には、複数の微生物固定化担体（図示省略）が充填されており、ＤＨＳ硝化塔１３には下方から空気が供給される。排水は、ＤＨＳ硝化塔１３の上部から散水され、微生物固定化担体を通過するとき、微生物固定化担体に付着する硝化菌の作用により空気中の酸素で酸化され、排水中のアンモニア性窒素は、硝酸性窒素又は亜硝酸性窒素となる。
【００３１】
硝化処理された排水は、ライン１５を通じてＵＡＳＢ脱窒塔１７へ送られる。ライン１５の途中には、メタノール供給装置１９が接続し、所定量のメタノールが供給され、硝化処理後の排水はメタノールと共にＵＡＳＢ脱窒塔１７へ送られる。メタノールは脱窒反応に必要な水素供与体として与えられるものであり、ＤＨＳ硝化塔１３の入口の全窒素量に対応した量が供給される。
【００３２】
ＵＡＳＢ脱窒塔１７は、内部にグラニュール汚泥を保持し、ＵＡＳＢ脱窒塔１７に送られた排水中の硝酸性窒素又は亜硝酸性窒素は、グラニュール汚泥中の脱窒菌の作用により、メタノールと反応し窒素ガスと炭酸ガスに分解される。
【００３３】
処理水は、ライン２１を通り処理水貯槽２３に送られる。ライン２１の途中には、処理水中の全窒素濃度、ＣＯＤ濃度を測定するためのサンプリングポイト２５が設けられている。処理水中の全窒素濃度及びＣＯＤ濃度が共に規制値以下であることが確認された後、処理水貯槽２３の処理水は、処理水排出ライン２７を通じて河川又は海域へ排出される。また、処理水の一部は、処理水供給ライン２９を通り混合槽５に送られる。混合槽５に送る処理水は、制御装置３５が流量を算出し、処理水供給ポンプ３３を制御し所定量の処理水を混合槽５へ送る。
【００３４】
次に混合槽５に送る処理水量の算出要領を説明する。制御装置３５は、排水に含まれる全窒素濃度及び排水流量と、処理水供給ライン２９を通じて混合槽５に送られる処理水に含まれる全窒素濃度及び処理水量とからＤＨＳ硝化塔１３に送られる全窒素量を算出する（ステップ１）。次にＤＨＳ硝化塔１３に送られる全窒素を硝化処理するに必要な二酸化炭素量を算出する（ステップ２）。次に排水に含まれる二酸化炭素量を算出し、処理水から供給すべき二酸化炭素量を求める（ステップ３）。ステップ３で求めた二酸化炭素量と、サンプリングポイント３１で測定される処理水中の二酸化炭素濃度とから必要な処理水量を求める（ステップ４）。このとき、排水ポンプ４を通じて送られる排水量と処理水量との合計が、所定の流量か否か判断する（ステップ５）。
【００３５】
所定の流量は、ＤＨＳ硝化塔１３の硝化反応に必要な時間及びＤＨＳ硝化塔１３の大きさから算出され、これは予め決められている。制御装置３５は、ステップ５において排水ポンプ４を通じて送られる排水量と処理水量との合計が、所定の流量でないと判断すると、排水ポンプ４を通じて送られる排水量を増減させ、同時にステップ１からステップ５の計算を繰り返し、混合槽５へ送る排水量及び処理水量を算出する。処理水量を算出するに当たり、ＤＨＳ硝化塔１３の装置特性等から二酸化炭素が途中で放散することが想定される場合は、予めこの量を加算しておいてもよく、さら安全率を考慮し処理水量を算出してもよい。このような制御装置３５は、プログラマブルロジックコントーラ、コンピュータを用いて実現することができる。
【００３６】
硝化菌の増殖に必要な無機炭素は、ステップＳ４で算出した処理水を混合槽５へ供給することで確保することができる。硝化菌の増殖に必要な無機炭素を供給する観点からは、ステップ４で算出した処理水量以上の処理水を混合槽５へ供給してもよいけれども、必要以上に多く処理水を混合槽５へ供給すると、処理すべき排水の流量を減少させる必要が生じるので好ましくない。
【００３７】
さらに混合槽５に送る処理水量の算出するに当たり、排水中のアンモニア性窒素濃度を考慮することが好ましい。具体的には、排水中のアンモニア性窒素濃度が６００ｍｇＮＨ４−Ｎ／Ｌを越える排水にあっては、硝化菌の増殖に必要な無機炭素を供給可能な量であると共に、ＤＨＳ硝化塔１３の入口部において、排水中のアンモニア性窒素濃度が４００〜５００ｍｇＮＨ４−Ｎ／Ｌとなるように処理水量を決めることが好ましい。なお、排水中のアンモニア性窒素濃度が６００ｍｇＮＨ４−Ｎ／Ｌ以下の排水にあっては、上記ステップ１からステップ５の要領で処理水量を算出すればよい。
【００３８】
図３及び表２は、アンモニア含有排水を処理するＤＨＳリアクタの排水中のアンモニア濃度と硝化活性との関係を示す実験結果である。このアンモニア含有排水は、有機物を殆ど殆ど含まない排水である。図３及び表２中、硝化活性とは、アンモニア濃度の減少量を示す。
【００３９】
【表２】
【００４０】
図３及び表２から、排水中のアンモニア濃度が４００〜５００ｍｇＮ／Ｌにおいて硝化活性が一番高くなることが分かる。また排水中のアンモニア濃度が９００ｍｇＮ／Ｌを超える領域では、硝化活性が極端に低くなり、硝化菌のアンモニア硝化限界が９００ｍｇＮ／Ｌ以下であることが分かる。これらの結果から、アンモニア排水を硝化処理する場合、排水中のアンモニア濃度が４００〜５００ｍｇＮＨ４−Ｎ／Ｌの排水を処理することが一番効率的であることが分かる。
【００４１】
排水中のアンモニア性窒素濃度が１０００ｍｇＮＨ４−Ｎ／Ｌの排水を例として、処理水の算出要領を説明する。硝化脱窒後の処理水には窒素は含まれておらず、処理水は、５００ｍｇＮＨ４−Ｎ／Ｌのアンモニア性窒素を硝化脱窒処理した後の二酸化炭素が全て溶解しているものとする。一方、処理すべき排水中のアンモニア性窒素濃度は１０００ｍｇＮＨ４−Ｎ／Ｌであり、排水中に二酸化炭素は溶解していないものとする。またＤＨＳ硝化塔１３に供給する排水量は、２Ｌ／ｍｉｎとする。この場合、硝化菌の増殖に必要な二酸化炭素を供給するためには、排水量を１．６Ｌ／ｍｉｎとし、処理水量を０．４Ｌ／ｍｉｎとすればよい。このときＤＨＳ硝化塔１３に送り込まれる排水中のアンモニア性窒素の濃度は、８００ｍｇＮＨ４−Ｎ／Ｌとなる。このように排水量及び処理水量を調節すると処理すべき排水流量を大きくすることができるが、この状態では図３に示すように硝化活性が低く効率が悪い。
【００４２】
一方、排水量を１．０Ｌ／ｍｉｎとし、処理水量を１．０Ｌ／ｍｉｎとすれと、処理水からは硝化菌の増殖に必要な二酸化炭素の４倍の量の二酸化炭素が供給される。このとき処理すべき排水量は、１．０Ｌ／ｍｉｎとなるが、ＤＨＳ硝化塔１３に送り込まれる排水中のアンモニア性窒素の濃度は、５００ｍｇＮＨ４−Ｎ／Ｌとなる。このためＤＨＳ硝化塔１３での硝化活性を高くすることができる。排水中のアンモニア濃度が６００ｍｇＮＨ４−Ｎ／Ｌを越える排水が含まれることが想定される場合には、これらの関係を制御装置３５に組み込み、処理水量を算出、制御させることが好ましい。
【００４３】
図１に示す実施形態では処理水に溶解する二酸化炭素の濃度を分析装置で測定し求める例を示したけれども、計算で求めることもできる。ＤＨＳ硝化塔１３とＵＡＳＢ脱窒塔１７との滞留時間の合計時間（Ｔ１）を算出する。現時点からＴ１時間前のＤＨＳ硝化塔１３入口部の排水中のアンモニア性窒素量と式（１）との関係、ＤＨＳ硝化塔１３での反応率α１から硝化処理後の硝酸性窒素量を算出する。また、反応率α１から反応に使用されなかった二酸化炭素量を算出し、これにＤＨＳ硝化塔１３の装置特性β１を乗算し硝化処理後の排水中の二酸化炭素量を算出する。さらに硝酸性窒素量と式（２）との関係、脱窒率（α２）、ＵＡＳＢ脱窒塔１７の装置特性β２から硝化脱窒後の処理水中に溶解する二酸化炭素濃度を求める。ここでＤＨＳ硝化塔１３の装置特性β１及びＵＡＳＢ脱窒塔１７の装置特性β２は、反応により生成した二酸化炭素がガスとなって放散することなく排水又は処理水に溶解する割合を示すものである。これらは上記計算値から求めた硝化処理後の排水及び硝化脱窒処理後の処理水に含まれる二酸化炭素濃度と、分析装置で実測した値とから求めることが可能であり、予めこれら装置特性β１、β２を取得しておくことが望ましい。
【００４４】
上記のように本発明に係る窒素含有排水の処理方法は、硝化脱窒処理後の処理水を硝化塔へ送ることで、硝化菌の増殖に必要な無機炭素を供給しようとするものであるから、処理水に溶解する二酸化炭素量が多いことが好ましい。このためには硝化脱窒処理後の処理水に溶解する二酸化炭素をガスとして放散させないことが重要であり、硝化脱窒処理後の処理水を空気で曝気させるような操作は行うべきではない。さらに処理水貯槽の容量も小さくし滞留時間を短くすることが好ましい。また処理水貯槽を経由させることなく、脱窒塔から排出される処理水を直接、混合槽又は硝化塔へ送水してもよい。
【００４５】
また硝化脱窒処理後の処理水に含まれる有機物が多いと硝化菌の生育が阻害されるので、処理水に有機物が含まれないか、含まれる場合であっても硝化菌の生育を阻害しない量とする。排水がアンモニア排水で排水中に有機物を含まない場合であっても、脱窒反応に必要なメタノールの供給量が過剰であると、余剰メタノールが処理水に含まれるので、メタノールの供給量は適正量とする。
【００４６】
本発明に係る窒素含有排水の処理方法は、排水に含まれる有機物の量が少ない排水又は無機排水に好適に使用することができる。このような排水としては、石炭火力発電所から排出される復水脱塩装置から排出される排水、電気集じん機の洗浄排水、脱硫排水又はこれらが混合した排水などが例示される。なお、上記実施形態では、硝化塔にＤＨＳ硝化塔を脱窒塔にＵＡＳＢ脱窒塔を用いた例を示したけれども硝化塔及び脱窒塔がこれらリアクタに限定されないことは言うまでもない。
【符号の説明】
【００４７】
１ 生物学的硝化脱窒装置
３ 排水供給ライン
４ 排水ポンプ
５ 混合槽
７ サンプリングポイント
９ 栄養塩供給装置
１１ ｐＨ調整剤供給装置
１３ ＤＨＳ硝化塔
１５ ライン
１７ ＵＡＳＢ脱窒塔
１９ メタノール供給装置
２１ ライン
２３ 処理水貯槽
２５ サンプリングポイント
２７ 処理水排出ライン
２９ 処理水供給ライン
３１ サンプリングポイント
３３ 処理水供給ポンプ
３５ 制御装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生物学的硝化脱窒理装置を用いて窒素含有排水を処理する排水処理方法に関し、特に好気性独立栄養細菌を硝化菌とする窒素含有排水の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
排水中に含まれる窒素は、富栄養化現象の原因とされ、排水中の窒素を除去する技術が多く開発されている。この一つである微生物を利用して排水中の窒素を除去する生物学的窒素処理方法も、従来からよく使用されており、順送法、ＡＯ（Ａｎａｅｒｏｂｉｃ−Ｏｘｉｃ）法、Ａ２Ｏ（Ａｎａｅｒｏｂｉｃ−Ａｎｏｘｉｃ−Ｏｘｉｃ）及びＵＡＳＢ（Ｕｐｆｌｏｗ Ａｎａｅｒｏｂｉｃ Ｓｌｕｄｇｅ Ｂｌａｎｋｅｔ）−ＤＨＳ（Ｄｏｗｎｆｌｏｗ Ｈａｎｇｉｎｇ Ｓｐｏｎｇｅ Ｃｕｂｅ）法などの循環法を含め多くのプロセスが提案さている。生物学的窒素処理方法は、好気性細菌である硝化菌により排水中のアンモニア性窒素を、亜硝酸性窒素又は硝酸性窒素にまで酸化する硝化工程と、嫌気性細菌である脱窒菌を用いて硝酸性、亜硝酸性窒素を窒素に還元する脱窒工程とからなり、排水の性状等に応じた処理プロセス、リアクタが開発されている。
【０００３】
窒素含有排水を好気性独立栄養細菌である硝化菌で硝化処理するとき、硝化菌の増殖に無機炭素が必要となる。排水に含まれる窒素量が少ない場合には、曝気による排水への炭酸ガスの溶解により無機炭素を確保することができるが、高負荷処理の場合には、曝気のみでは無機炭素が不足する。これを解決するために重炭酸塩を排水中に添加し、さらにこの重炭酸塩をアリカリ剤として使用する硝化処理方法があるが、この方法では、重炭酸塩のコストが高く、排水処理コストが高くなるとして、新たな方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
この方法は、アルカリ性水溶液中に二酸化炭素を含有する気体を供給し、気体中の二酸化炭素を炭酸イオン、炭素水素イオンの形でアルカリ水溶液に吸収させ、この水溶液を硝化菌の炭素源とするものであり、これにより充分な無機炭素の供給と処理コストの低減が図れるとする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３２０８４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の技術は、アルカリ性の水溶液に二酸化炭素を含む気体を吹き込み、液中に二酸化炭素を溶解させる方法ゆえ、水酸化ナトリウムなど薬剤を水又は排水に溶解させアルカリ性の水溶液を製造する必要がある。さらにこの水溶液に二酸化炭素を溶解させるための装置が別途必要となる。二酸化炭素として空気又は燃焼排ガス中の二酸化炭素を使用する場合には、二酸化炭素の入手にコストは殆ど掛からないものの二酸化炭素の濃度が低いので、アルカリ性水溶液に充分に溶解させるには、気液接触の高い溶解装置が必要となる。市販されているボンベに充填された二酸化炭素を使用すれば、濃度が高く比較的簡単な装置で水溶液に溶解させることが可能であるが、別途、二酸化炭素ボンベを準備する必要がありコストが掛かる。
【０００７】
本発明の目的は、特別な装置を使用することなく硝化菌の増殖に必要な無機炭素を供給可能で、処理コストの安い窒素含有排水の処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の本発明は、排水中のアンモニア性窒素を好気性独立栄養細菌である硝化菌で硝化処理する硝化塔と、硝酸性窒素、亜硝酸性窒素を嫌気性細菌である脱窒菌で脱窒処理する脱窒塔とを有する生物学的硝化脱窒装置を用いた窒素含有排水の処理方法であって、硝化脱窒処理に伴い生成する二酸化炭素が溶解した硝化脱窒処理後の処理水を前記硝化塔に供給し、前記処理水に溶解する二酸化炭素を前記硝化菌の増殖に必要な無機炭素源とすることを特徴とする窒素含有排水の処理方法である。
【０００９】
請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の窒素含有排水の処理方法において、脱窒処理に必要な水素供与体としてメタノールを使用し、前記硝化塔へ供給する硝化脱窒処理後の処理水量が、排水に対して０．１２６倍以上であることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の本発明は、請求項１又は２に記載の窒素含有排水の処理方法において、前記排水は、低有機物含有排水又は無機排水であることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の本発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の窒素含有排水の処理方法において、前記硝化塔に供給する硝化脱窒処理後の処理水に含まれる有機物の量は、前記硝化菌の生育を阻害する量を越えないことを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載の本発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の窒素含有排水の処理方法において、前記硝化脱窒処理後の処理水で排水を希釈し、排水中のアンモニア性窒素濃度を４００〜５００ｍｇＮＨ４−Ｎ／Ｌとした後、該排水を前記硝化塔に供給することを特徴とする。
【００１３】
請求項６に記載の本発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載の窒素含有排水の処理方法において、前記硝化脱窒処理後の処理水に溶解している二酸化炭素の量を、前記硝化塔に供給されるアンモニア性窒素量、硝化塔及び脱窒塔の滞留時間、硝化率及び脱窒率、硝化塔及び脱窒塔の装置特性から算出し、該処理水を前記硝化塔に供給することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る窒素含有排水の処理方法は、硝化脱窒処理に伴い生成する二酸化炭素が溶解した硝化脱窒処理後の処理水を硝化塔に供給し、この処理水に溶解している二酸化炭素を硝化菌の増殖に必要な無機炭素源として使用するので、特別な装置を用いることなく簡単に無機炭素を供給することができる。プロセスも簡単であり窒素含有排水の処理を安価に行うことができる。
【００１５】
また本発明によれば、脱窒処理に必要な水素供与体としてメタノールを使用するとき、硝化塔へ供給する硝化脱窒処理後の処理水量が、排水に対して０．１２６倍以上であるので、硝化菌の増殖に必要な無機炭素を十分に供給することができる。
【００１６】
また本発明に係る窒素含有排水の処理方法は、アンモニア排水などの低有機物含有排水又は無機排水の処理に好適に使用することができる。
【００１７】
また本発明によれば、硝化菌の増殖に必要な無機炭素源の供給を目的に硝化塔に供給する処理水に含まれる有機物の量は、硝化菌の生育を阻害する量を越えないので、硝化性能を高く維持することが可能で窒素含有排水の処理を効率的に行うことができる。
【００１８】
また本発明によれば、硝化脱窒処理後の処理水で排水を希釈し、排水中のアンモニア性窒素濃度を硝化活性の高い４００〜５００ｍｇＮＨ４−Ｎ／Ｌとした後、該排水を硝化塔に供給するので、硝化率が高く窒素含有排水の処理を効率的に行うことができる。
【００１９】
また本発明によれば、硝化脱窒処理後の処理水に溶解している二酸化炭素の量を、分析装置を用いて測定することなく算出することも可能であるため、排水処理装置のコストを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の窒素含有排水の処理方法を用いた生物学的硝化脱窒装置１のプロセスフロー図である。
【図２】図１の生物学的硝化脱窒装置１の処理水量を算出するためのフローチャートである。
【図３】本発明の窒素含有排水の処理方法を説明するための図であって、排水中のアンモニア性窒素濃度と硝化活性との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明に係る窒素含有排水の処理方法は、排水中のアンモニア性窒素を好気性独立栄養細菌である硝化菌で硝化処理し、硝酸性窒素、亜硝酸性窒素を嫌気性細菌である脱窒菌で脱窒処理した硝化脱窒処理後の処理水を、硝化塔に送り、該処理水に溶解する二酸化炭素を前記硝化菌の増殖に必要な無機炭素源とする方法である。
【００２２】
排水中のアンモニア性窒素を好気性独立栄養細菌である硝化菌で、硝酸性窒素、亜硝酸性窒素に酸化するときの反応式は式（１）で示される。式（１）から分かるように、硝化反応では、アンモニア性窒素１モルに対して０．１０３モルの二酸化炭素が必要である。この二酸化炭素は、硝化菌の増殖に必要な無機炭素源となる。
ＮＨ４＋＋０．１０３ＣＯ２＋１．８６Ｏ２→０．０１８２Ｃ２Ｈ５ＮＯ２＋０．００２４５Ｃ５Ｈ７ＮＯ２＋０．９７９ＮＯ３−＋１．９８Ｈ＋＋０．９３８Ｈ２Ｏ・・・（１）
【００２３】
また、硝酸性窒素、亜硝酸性窒素を嫌気性細菌である脱窒菌で還元し窒素ガスとするときの反応式は、水素供与体をメタノールとすると式（２）で示される。メタノールは、水素供与体として硝化処理後の排水に注入され脱窒塔に送られる。式（２）から硝酸性窒素６モルから５モルの二酸化炭素が生成されることが分かる。
６ＮＯ３−＋５ＣＨ３ＯＨ→３Ｎ２＋５ＣＯ２＋７Ｈ２Ｏ＋６ＯＨ−・・・（２）
【００２４】
アンモニア性窒素、硝酸性窒素及び二酸化炭素に着目し、式（１）及び式（２）を整理すると、概略的には式（３）で示される。式（３）から分かるように硝化脱窒反応全体では、１モルのアンモニア性窒素を処理するために、０．１０３モルの二酸化炭素が必要であるが、硝化脱窒反応後においては、１モルのアンモニア性窒素から０．８１６モルの二酸化炭素が生成することが分かる。
ＮＨ４＋＋０．１０３ＣＯ２＋１．８６Ｏ２＋０．８１６ＣＨ３ＯＨ→０．８１６ＣＯ２＋０．４９０Ｎ２・・・（３）
【００２５】
本発明に係る窒素含有排水の処理方法は、上記関係から硝化脱窒処理後の処理水には、硝化脱窒反応に伴い生成する二酸化炭素が多く含まれることに着目し、処理水を硝化塔へ送ることで、硝化菌の増殖に必要な無機炭素を供給しようとするものである。式（３）の関係から排水中のアンモニア性窒素が１００％窒素に変換され、生成した二酸化炭素が全て処理水に溶解しているときには、排水１に対して０．１２６倍の処理水を硝化塔に供給することで、硝化菌の増殖に必要な無機炭素を供給することができる。排水中のアンモニア性窒素の窒素への変換率、硝化塔及び脱窒塔からの二酸化炭素の放散量等を考慮する必要はあるが、排水１に対して０．１２６倍以上の処理水を硝化塔へ送ることで、硝化菌の増殖に必要な無機炭素を充分に補給することができる。
【００２６】
上記の通り、本発明に係る窒素含有排水の処理方法では、硝化菌の増殖に必要な無機炭素を硝化脱窒後の処理水を通じて供給することができるので、別途、無機炭素源、無機炭素を供給するための装置が不要となり、簡便かつ安価に排水処理を行うことができる。排水中のアンモニア性窒素濃度が非常に高く、処理水を通じて硝化菌の増殖に必要な無機炭素を完全に補給できない場合であっても、無機炭素を補給するための薬剤の使用量が低減され、従来以上に安価に排水処理を行うことができる。
【００２７】
図１は、本発明の窒素含有排水の処理方法を用いた生物学的硝化脱窒装置１のプロセスフロー図である。図１は、本発明の窒素含有排水の処理方法を用いた生物学的硝化脱窒装置１の一例であり、生物学的硝化脱窒装置がこれに限定されないことは言うまでもない。アンモニア排水を例として生物学的硝化脱窒装置１のプロセスフローを説明する。
【００２８】
排水貯槽内のアンモニア排水（以下単に排水と記す場合もある）は、排水供給ライン３に介装された排水ポンプ４を通じて混合槽５へ送られる。排水中の全窒素濃度及び排水中に溶解している二酸化炭素濃度が、供給ライン３に設けられたサンプリングポイト７で測定される。混合槽５へ送られた排水は、処理水供給ライン２９を通じて送られる硝化脱窒処理後の処理水と混合される。さらに混合槽５には栄養塩供給装置９から表１に示される栄養塩が供給され、さらにｐＨ調整剤供給装置１１から塩酸、硫酸などのｐＨ調整剤が供給される。表１に示すようにこの栄養塩からは、硝化菌の増殖に必要な無機炭素は補給されない。
【００２９】
【表１】
【００３０】
混合槽５で調整された排水は、ＤＨＳ硝化塔１３へ送られる。ＤＨＳ硝化塔１３内には、複数の微生物固定化担体（図示省略）が充填されており、ＤＨＳ硝化塔１３には下方から空気が供給される。排水は、ＤＨＳ硝化塔１３の上部から散水され、微生物固定化担体を通過するとき、微生物固定化担体に付着する硝化菌の作用により空気中の酸素で酸化され、排水中のアンモニア性窒素は、硝酸性窒素又は亜硝酸性窒素となる。
【００３１】
硝化処理された排水は、ライン１５を通じてＵＡＳＢ脱窒塔１７へ送られる。ライン１５の途中には、メタノール供給装置１９が接続し、所定量のメタノールが供給され、硝化処理後の排水はメタノールと共にＵＡＳＢ脱窒塔１７へ送られる。メタノールは脱窒反応に必要な水素供与体として与えられるものであり、ＤＨＳ硝化塔１３の入口の全窒素量に対応した量が供給される。
【００３２】
ＵＡＳＢ脱窒塔１７は、内部にグラニュール汚泥を保持し、ＵＡＳＢ脱窒塔１７に送られた排水中の硝酸性窒素又は亜硝酸性窒素は、グラニュール汚泥中の脱窒菌の作用により、メタノールと反応し窒素ガスと炭酸ガスに分解される。
【００３３】
処理水は、ライン２１を通り処理水貯槽２３に送られる。ライン２１の途中には、処理水中の全窒素濃度、ＣＯＤ濃度を測定するためのサンプリングポイト２５が設けられている。処理水中の全窒素濃度及びＣＯＤ濃度が共に規制値以下であることが確認された後、処理水貯槽２３の処理水は、処理水排出ライン２７を通じて河川又は海域へ排出される。また、処理水の一部は、処理水供給ライン２９を通り混合槽５に送られる。混合槽５に送る処理水は、制御装置３５が流量を算出し、処理水供給ポンプ３３を制御し所定量の処理水を混合槽５へ送る。
【００３４】
次に混合槽５に送る処理水量の算出要領を説明する。制御装置３５は、排水に含まれる全窒素濃度及び排水流量と、処理水供給ライン２９を通じて混合槽５に送られる処理水に含まれる全窒素濃度及び処理水量とからＤＨＳ硝化塔１３に送られる全窒素量を算出する（ステップ１）。次にＤＨＳ硝化塔１３に送られる全窒素を硝化処理するに必要な二酸化炭素量を算出する（ステップ２）。次に排水に含まれる二酸化炭素量を算出し、処理水から供給すべき二酸化炭素量を求める（ステップ３）。ステップ３で求めた二酸化炭素量と、サンプリングポイント３１で測定される処理水中の二酸化炭素濃度とから必要な処理水量を求める（ステップ４）。このとき、排水ポンプ４を通じて送られる排水量と処理水量との合計が、所定の流量か否か判断する（ステップ５）。
【００３５】
所定の流量は、ＤＨＳ硝化塔１３の硝化反応に必要な時間及びＤＨＳ硝化塔１３の大きさから算出され、これは予め決められている。制御装置３５は、ステップ５において排水ポンプ４を通じて送られる排水量と処理水量との合計が、所定の流量でないと判断すると、排水ポンプ４を通じて送られる排水量を増減させ、同時にステップ１からステップ５の計算を繰り返し、混合槽５へ送る排水量及び処理水量を算出する。処理水量を算出するに当たり、ＤＨＳ硝化塔１３の装置特性等から二酸化炭素が途中で放散することが想定される場合は、予めこの量を加算しておいてもよく、さら安全率を考慮し処理水量を算出してもよい。このような制御装置３５は、プログラマブルロジックコントーラ、コンピュータを用いて実現することができる。
【００３６】
硝化菌の増殖に必要な無機炭素は、ステップＳ４で算出した処理水を混合槽５へ供給することで確保することができる。硝化菌の増殖に必要な無機炭素を供給する観点からは、ステップ４で算出した処理水量以上の処理水を混合槽５へ供給してもよいけれども、必要以上に多く処理水を混合槽５へ供給すると、処理すべき排水の流量を減少させる必要が生じるので好ましくない。
【００３７】
さらに混合槽５に送る処理水量の算出するに当たり、排水中のアンモニア性窒素濃度を考慮することが好ましい。具体的には、排水中のアンモニア性窒素濃度が６００ｍｇＮＨ４−Ｎ／Ｌを越える排水にあっては、硝化菌の増殖に必要な無機炭素を供給可能な量であると共に、ＤＨＳ硝化塔１３の入口部において、排水中のアンモニア性窒素濃度が４００〜５００ｍｇＮＨ４−Ｎ／Ｌとなるように処理水量を決めることが好ましい。なお、排水中のアンモニア性窒素濃度が６００ｍｇＮＨ４−Ｎ／Ｌ以下の排水にあっては、上記ステップ１からステップ５の要領で処理水量を算出すればよい。
【００３８】
図３及び表２は、アンモニア含有排水を処理するＤＨＳリアクタの排水中のアンモニア濃度と硝化活性との関係を示す実験結果である。このアンモニア含有排水は、有機物を殆ど殆ど含まない排水である。図３及び表２中、硝化活性とは、アンモニア濃度の減少量を示す。
【００３９】
【表２】
【００４０】
図３及び表２から、排水中のアンモニア濃度が４００〜５００ｍｇＮ／Ｌにおいて硝化活性が一番高くなることが分かる。また排水中のアンモニア濃度が９００ｍｇＮ／Ｌを超える領域では、硝化活性が極端に低くなり、硝化菌のアンモニア硝化限界が９００ｍｇＮ／Ｌ以下であることが分かる。これらの結果から、アンモニア排水を硝化処理する場合、排水中のアンモニア濃度が４００〜５００ｍｇＮＨ４−Ｎ／Ｌの排水を処理することが一番効率的であることが分かる。
【００４１】
排水中のアンモニア性窒素濃度が１０００ｍｇＮＨ４−Ｎ／Ｌの排水を例として、処理水の算出要領を説明する。硝化脱窒後の処理水には窒素は含まれておらず、処理水は、５００ｍｇＮＨ４−Ｎ／Ｌのアンモニア性窒素を硝化脱窒処理した後の二酸化炭素が全て溶解しているものとする。一方、処理すべき排水中のアンモニア性窒素濃度は１０００ｍｇＮＨ４−Ｎ／Ｌであり、排水中に二酸化炭素は溶解していないものとする。またＤＨＳ硝化塔１３に供給する排水量は、２Ｌ／ｍｉｎとする。この場合、硝化菌の増殖に必要な二酸化炭素を供給するためには、排水量を１．６Ｌ／ｍｉｎとし、処理水量を０．４Ｌ／ｍｉｎとすればよい。このときＤＨＳ硝化塔１３に送り込まれる排水中のアンモニア性窒素の濃度は、８００ｍｇＮＨ４−Ｎ／Ｌとなる。このように排水量及び処理水量を調節すると処理すべき排水流量を大きくすることができるが、この状態では図３に示すように硝化活性が低く効率が悪い。
【００４２】
一方、排水量を１．０Ｌ／ｍｉｎとし、処理水量を１．０Ｌ／ｍｉｎとすれと、処理水からは硝化菌の増殖に必要な二酸化炭素の４倍の量の二酸化炭素が供給される。このとき処理すべき排水量は、１．０Ｌ／ｍｉｎとなるが、ＤＨＳ硝化塔１３に送り込まれる排水中のアンモニア性窒素の濃度は、５００ｍｇＮＨ４−Ｎ／Ｌとなる。このためＤＨＳ硝化塔１３での硝化活性を高くすることができる。排水中のアンモニア濃度が６００ｍｇＮＨ４−Ｎ／Ｌを越える排水が含まれることが想定される場合には、これらの関係を制御装置３５に組み込み、処理水量を算出、制御させることが好ましい。
【００４３】
図１に示す実施形態では処理水に溶解する二酸化炭素の濃度を分析装置で測定し求める例を示したけれども、計算で求めることもできる。ＤＨＳ硝化塔１３とＵＡＳＢ脱窒塔１７との滞留時間の合計時間（Ｔ１）を算出する。現時点からＴ１時間前のＤＨＳ硝化塔１３入口部の排水中のアンモニア性窒素量と式（１）との関係、ＤＨＳ硝化塔１３での反応率α１から硝化処理後の硝酸性窒素量を算出する。また、反応率α１から反応に使用されなかった二酸化炭素量を算出し、これにＤＨＳ硝化塔１３の装置特性β１を乗算し硝化処理後の排水中の二酸化炭素量を算出する。さらに硝酸性窒素量と式（２）との関係、脱窒率（α２）、ＵＡＳＢ脱窒塔１７の装置特性β２から硝化脱窒後の処理水中に溶解する二酸化炭素濃度を求める。ここでＤＨＳ硝化塔１３の装置特性β１及びＵＡＳＢ脱窒塔１７の装置特性β２は、反応により生成した二酸化炭素がガスとなって放散することなく排水又は処理水に溶解する割合を示すものである。これらは上記計算値から求めた硝化処理後の排水及び硝化脱窒処理後の処理水に含まれる二酸化炭素濃度と、分析装置で実測した値とから求めることが可能であり、予めこれら装置特性β１、β２を取得しておくことが望ましい。
【００４４】
上記のように本発明に係る窒素含有排水の処理方法は、硝化脱窒処理後の処理水を硝化塔へ送ることで、硝化菌の増殖に必要な無機炭素を供給しようとするものであるから、処理水に溶解する二酸化炭素量が多いことが好ましい。このためには硝化脱窒処理後の処理水に溶解する二酸化炭素をガスとして放散させないことが重要であり、硝化脱窒処理後の処理水を空気で曝気させるような操作は行うべきではない。さらに処理水貯槽の容量も小さくし滞留時間を短くすることが好ましい。また処理水貯槽を経由させることなく、脱窒塔から排出される処理水を直接、混合槽又は硝化塔へ送水してもよい。
【００４５】
また硝化脱窒処理後の処理水に含まれる有機物が多いと硝化菌の生育が阻害されるので、処理水に有機物が含まれないか、含まれる場合であっても硝化菌の生育を阻害しない量とする。排水がアンモニア排水で排水中に有機物を含まない場合であっても、脱窒反応に必要なメタノールの供給量が過剰であると、余剰メタノールが処理水に含まれるので、メタノールの供給量は適正量とする。
【００４６】
本発明に係る窒素含有排水の処理方法は、排水に含まれる有機物の量が少ない排水又は無機排水に好適に使用することができる。このような排水としては、石炭火力発電所から排出される復水脱塩装置から排出される排水、電気集じん機の洗浄排水、脱硫排水又はこれらが混合した排水などが例示される。なお、上記実施形態では、硝化塔にＤＨＳ硝化塔を脱窒塔にＵＡＳＢ脱窒塔を用いた例を示したけれども硝化塔及び脱窒塔がこれらリアクタに限定されないことは言うまでもない。
【符号の説明】
【００４７】
１ 生物学的硝化脱窒装置
３ 排水供給ライン
４ 排水ポンプ
５ 混合槽
７ サンプリングポイント
９ 栄養塩供給装置
１１ ｐＨ調整剤供給装置
１３ ＤＨＳ硝化塔
１５ ライン
１７ ＵＡＳＢ脱窒塔
１９ メタノール供給装置
２１ ライン
２３ 処理水貯槽
２５ サンプリングポイント
２７ 処理水排出ライン
２９ 処理水供給ライン
３１ サンプリングポイント
３３ 処理水供給ポンプ
３５ 制御装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排水中のアンモニア性窒素を好気性独立栄養細菌である硝化菌で硝化処理する硝化塔と、硝酸性窒素、亜硝酸性窒素を嫌気性細菌である脱窒菌で脱窒処理する脱窒塔とを有する生物学的硝化脱窒装置を用いた窒素含有排水の処理方法であって、
硝化脱窒処理に伴い生成する二酸化炭素が溶解した硝化脱窒処理後の処理水を前記硝化塔に供給し、前記処理水に溶解する二酸化炭素を前記硝化菌の増殖に必要な無機炭素源とすることを特徴とする窒素含有排水の処理方法。
【請求項２】
脱窒処理に必要な水素供与体としてメタノールを使用し、前記硝化塔へ供給する硝化脱窒処理後の処理水量が、排水に対して０．１２６倍以上であることを特徴とする請求項１に記載の窒素含有排水の処理方法。
【請求項３】
前記排水は、低有機物含有排水又は無機排水であることを特徴とする請求項１又は２に記載の窒素含有排水の処理方法。
【請求項４】
前記硝化塔に供給する硝化脱窒処理後の処理水に含まれる有機物の量は、前記硝化菌の生育を阻害する量を越えないことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の窒素含有排水の処理方法。
【請求項５】
前記硝化脱窒処理後の処理水で排水を希釈し、排水中のアンモニア性窒素濃度を４００〜５００ｍｇＮＨ４−Ｎ／Ｌとした後、該排水を前記硝化塔に供給することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の窒素含有排水の処理方法。
【請求項６】
前記硝化脱窒処理後の処理水に溶解している二酸化炭素の量を、前記硝化塔に供給されるアンモニア性窒素量、硝化塔及び脱窒塔の滞留時間、硝化率及び脱窒率、硝化塔及び脱窒塔の装置特性から算出し、該処理水を前記硝化塔に供給することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の窒素含有排水の処理方法。
【請求項１】
排水中のアンモニア性窒素を好気性独立栄養細菌である硝化菌で硝化処理する硝化塔と、硝酸性窒素、亜硝酸性窒素を嫌気性細菌である脱窒菌で脱窒処理する脱窒塔とを有する生物学的硝化脱窒装置を用いた窒素含有排水の処理方法であって、
硝化脱窒処理に伴い生成する二酸化炭素が溶解した硝化脱窒処理後の処理水を前記硝化塔に供給し、前記処理水に溶解する二酸化炭素を前記硝化菌の増殖に必要な無機炭素源とすることを特徴とする窒素含有排水の処理方法。
【請求項２】
脱窒処理に必要な水素供与体としてメタノールを使用し、前記硝化塔へ供給する硝化脱窒処理後の処理水量が、排水に対して０．１２６倍以上であることを特徴とする請求項１に記載の窒素含有排水の処理方法。
【請求項３】
前記排水は、低有機物含有排水又は無機排水であることを特徴とする請求項１又は２に記載の窒素含有排水の処理方法。
【請求項４】
前記硝化塔に供給する硝化脱窒処理後の処理水に含まれる有機物の量は、前記硝化菌の生育を阻害する量を越えないことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の窒素含有排水の処理方法。
【請求項５】
前記硝化脱窒処理後の処理水で排水を希釈し、排水中のアンモニア性窒素濃度を４００〜５００ｍｇＮＨ４−Ｎ／Ｌとした後、該排水を前記硝化塔に供給することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の窒素含有排水の処理方法。
【請求項６】
前記硝化脱窒処理後の処理水に溶解している二酸化炭素の量を、前記硝化塔に供給されるアンモニア性窒素量、硝化塔及び脱窒塔の滞留時間、硝化率及び脱窒率、硝化塔及び脱窒塔の装置特性から算出し、該処理水を前記硝化塔に供給することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の窒素含有排水の処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−６２６５３（Ｐ２０１１−６２６５３Ａ）
【公開日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２１６４７７（Ｐ２００９−２１６４７７）
【出願日】平成２１年９月１８日（２００９．９．１８）
【出願人】（０００２１１３０７）中国電力株式会社 (6,505)
【出願人】（５９５０９５６２９）中電環境テクノス株式会社 (44)
【出願人】（５０２３９５９８５）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月１８日（２００９．９．１８）
【出願人】（０００２１１３０７）中国電力株式会社 (6,505)
【出願人】（５９５０９５６２９）中電環境テクノス株式会社 (44)
【出願人】（５０２３９５９８５）
【Ｆターム（参考）】
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