JP2002172399A - 脱窒処理方法 - Google Patents

脱窒処理方法

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JP2002172399A
JP2002172399A JP2000371719A JP2000371719A JP2002172399A JP 2002172399 A JP2002172399 A JP 2002172399A JP 2000371719 A JP2000371719 A JP 2000371719A JP 2000371719 A JP2000371719 A JP 2000371719A JP 2002172399 A JP2002172399 A JP 2002172399A
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sludge
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Kazuya Komatsu
和也 小松
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Kurita Water Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 安定した窒素除去を可能とし、且つ脱窒工程
で必要とされる反応槽容積が小さくて足りる生物学的硝
化脱窒処理方法を提供する。 【解決手段】 原水配管1からの原水は添加用の配管2
よりpH調製剤が添加された後、硝化槽10に導入さ
れ、亜硝酸型硝化され、処理水がUSB方式の脱窒槽2
0に導入される。脱窒槽20の内部にはグラニュールの
汚泥床21が形成される。脱窒槽20からの処理水は、
再曝気槽30で好気的に処理されて残留有機物が分解さ
れ、沈殿池40で固液分離される。硝化槽10の流出水
を固液分離し、水分のみを脱窒槽20へ導入してもよ
い。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、アンモニア性窒素
を含有する排水を生物学的に脱窒処理する方法に係り、
特に硝化工程と脱窒工程とを有する脱窒処理方法に関す
る。詳しくは、後段の脱窒工程を好適には上向流汚泥床
(USB:Upflow SludgeBlanke
t)方式の生物学的脱窒装置によって行うようにした脱
窒処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】アンモニア性窒素を含む排水を処理する
方法として、該アンモニア性窒素を生物学的に亜硝酸又
は硝酸に硝化し、次いでこの亜硝酸又は硝酸を生物学的
に還元して脱窒する生物学的脱窒処理方法は周知であ
る。
【0003】この硝化工程でアンモニア性窒素が亜硝酸
に硝化される段階で止めることにより、硝化工程で必要
となる酸素量や後段の脱窒工程で必要となるメタノール
等の水素供与体量が少なくて済む。
【0004】硝化工程を亜硝酸型硝化に制御する方法と
して、硝化槽内の溶存酸素濃度やpHを制御したり(特
開昭53−70551号、特開昭59−92096
号)、アンモニアや亜硝酸、硫化物により微生物阻害す
る(特開昭60−212294号、特開平2−1986
95号、特開平4−161299号)方法などがある。
また、硝化槽内を亜硝酸酸化菌よりもアンモニア酸化菌
の生育に適した30〜40℃と高めの温度に保持し、か
つ汚泥の返送をなくし、滞留時間を0.5〜2.5日程
度と短めに維持することによってアンモニア酸化菌を優
先的に増殖させて亜硝酸型硝化を維持する方法もある
(The SHARON process:a inn
ovative methods for nitro
gen removal from ammonium
−rich waste water/ Wat.Sc
i.Tech.Vol.37 No.9 pp135−
142 1998)。なお、ここで亜硝酸型硝化という
のは硝化工程で生成する酸化態窒素(亜硝酸性窒素と硝
酸性窒素)のうち、亜硝酸性窒素が50%以上を占める
ものをいう。
【0005】これらの亜硝酸型硝化方法はいずれも亜硝
酸酸化菌の活性もしくは増殖を制限し、硝化槽内のアン
モニア酸化活性と亜硝酸酸化活性に差を生じさせ、結果
として本来中間生成物である亜硝酸を残留させるもので
ある。このように亜硝酸型硝化を行う場合にはアンモニ
ア酸化活性を亜硝酸酸化活性よりも高くするため、処理
対象水は100〜3,000mg−N/Lの高濃度のア
ンモニアを含む排水であることが多い。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】このように、亜硝酸型
硝化では処理対象が高濃度のアンモニア含有排水である
ため、その硝化処理水には高濃度の酸化態窒素が含ま
れ、これを後段の脱窒工程で脱窒処理するためには大容
量の脱窒槽が必要になるという問題がある。
【0007】本発明は、この脱窒工程を小容量の脱窒槽
で行うことができる脱窒処理方法を提供することを目的
とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の脱窒処理方法
は、排水中のアンモニア性窒素を窒素酸化物に生物学的
に硝化する工程と、該窒素酸化物を生物学的に還元して
脱窒する工程とを有する脱窒処理方法において、該硝化
工程が亜硝酸型硝化の硝化槽内で行われ、該脱窒工程が
脱窒菌グラニュールが充填されている脱窒槽内で行われ
ることを特徴とするものである。
【0009】かかる本発明では、硝化工程が亜硝酸型で
あり、硝化工程で必要となる酸素量や後段の脱窒工程に
おいて必要となる水素供与体が少なくて済む。
【0010】この脱窒工程を、脱窒菌グラニュールが充
填されている脱窒槽、好適にはグラニュールを充填した
USB方式の生物学的脱窒装置によって行うことによ
り、脱窒槽が小容量で済む。
【0011】このUSB方式の生物学的脱窒装置では、
脱窒菌の付着担体を用いることなく、反応塔内に脱窒菌
を高濃度の粒状に凝集させたグラニュールの汚泥床を形
成し、亜硝酸化硝化処理水を反応塔下部から導入してこ
のグラニュールと接触させて亜硝酸化硝化処理水中の硝
酸性窒素、亜硝酸性窒素を分解し、脱窒処理水を反応塔
上部の固液分離部から取り出す。このUSB方式の脱窒
処理槽は、脱窒菌が高濃度に凝集した汚泥床を有するた
め、高負荷で脱窒処理することができる。
【0012】ところで、このUSB方式の脱窒槽への流
入水中のSS濃度が高いと、該脱窒槽でのグラニュール
の維持が不安定になるおそれがある。即ち、流入水中の
SSに伴われてグラニュールが流出したり、SSの方が
沈殿してグラニュールが流出してしまったり、SSによ
ってグラニュールが破壊されてしまったりする。
【0013】そこで、本発明では、亜硝酸型硝化処理水
を固液分離処理し、分離された水分のみを脱窒工程に送
給することが望ましい。
【0014】なお、USB方式の脱窒処理工程において
も、通常の脱窒処理工程と同じく脱窒反応に必要な有機
物(通常メタノール)を原水(硝化処理水)に注入する
が、脱窒反応を速やかに完了させるためには、理論上必
要な有機物量よりも過剰に、通常は理論量の約1.2倍
(N濃度の約3倍)程度の有機物量となるように注入す
る。
【0015】脱窒反応塔内において、原水に注入した有
機物は脱窒された亜硝酸性窒素の量に見合った量だけ消
費されるが、原水中には前述の如く理論量より過剰の有
機物を注入しているため、脱窒処理水中には脱窒反応で
消費されなかった余剰の有機物が残留しており、BO
D、CODが高く、当該水をこのまま放流することがで
きない。従って、本発明にあっては、脱窒反応で除去さ
れずになお残留するメタノール等の有機物を除去するた
めに、脱窒反応工程の後段に再曝気槽等の好気性生物処
理工程を設けるのが好ましい。
【0016】
【発明の実施の形態】以下に図面を参照して実施の形態
を詳細に説明する。図1は本発明の実施の形態に係る脱
窒処理方法を実施するための生物学的脱窒装置を示す系
統図である。
【0017】この生物学的脱窒装置は、硝化槽10、脱
窒槽20、再曝気槽30及び沈殿池40を備えている。
【0018】硝化槽10には原水(アンモニア性窒素含
有排水)が原水配管1を介して導入される。なお、原水
配管1にはpH調製剤添加用の配管2と沈殿池40から
の汚泥返送配管43とが接続されている。この硝化槽1
0内の底部には空気等の酸素含有ガスを槽内に吹き込む
ための散気管11が設けられている。この硝化槽10で
は主に亜硝酸型硝化が進行するが、部分的には硝酸型硝
化も進行する。
【0019】硝化槽10内において主として亜硝酸型硝
化を受けた硝化処理水は、配管12を介して、且つその
途中で配管13からメタノール等の有機物(水素供与
体)の添加を受けて、USB方式の脱窒槽20の下部へ
送給される。この脱窒槽20は、上下方向に長い反応塔
よりなるものであり、下部は下方に縮径する円錐形状部
となっており、その上部が円筒状となっている。配管1
2からの亜硝酸性窒素を含む有機性排水は脱窒槽20の
下部から塔内に導入されて塔内を上向流で流れ、処理水
は塔上部から取出用配管22を介して取り出され、再曝
気槽30へ送給される。また、処理水の一部を配管13
や原水配管1に循環させてもよい。
【0020】この脱窒槽20の内部にはグラニュールの
汚泥床21が形成されている。グラニュールの汚泥床2
1は通常、反応塔容積の4〜6割を占める。
【0021】再曝気槽30内に送給された脱窒処理水
は、散気管31によって吹き込まれた空気等の酸素含有
ガスによって曝気され、残留有機物が好気的に分解処理
される。
【0022】この再曝気槽30で有機物が分解処理され
た水は、配管32から沈殿池40へ送られ、上澄水が配
管41から処理水として取り出され、沈殿した汚泥は配
管42から引き抜かれる。そして、汚泥の一部は返送配
管43,44を介して硝化槽10と再曝気槽30へ返送
される。
【0023】図2は、図1の硝化槽10からの流出水を
配管16を介して沈殿池15に導入して固液分離し、分
離した分離液のみを配管12から脱窒槽20へ送給する
ようにしたものである。有機物の添加用の配管13はこ
の配管12に接続されている。この沈殿池15の沈降汚
泥は、返送配管17を介して硝化槽10へ返送される。
なお、前記沈殿池40からの返送汚泥は、返送配管44
を介して再曝気槽30のみへ返送されている。図2のそ
の他の構成は図1と同一であり、同一符号は同一部分を
示している。
【0024】このような本発明の生物学的脱窒装置にお
いて、脱窒処理される原水性状としては、アンモニア性
窒素濃度が100〜3000mg−N/Lのものが好適
である。
【0025】なお、原水に対してPO−P濃度が0.
5〜30mg−P/Lとなるように、必要に応じてPと
してメタノール添加量の0.5〜1%程度のリン酸、リ
ン酸塩等が添加される。
【0026】また、硝化によりpHが低下するので、図
1,2の通り原水に対しpH調製剤を添加し、硝化槽1
0内のpHを6.0〜7.0に維持するのが好ましい。
pH調製剤は配管1からではなく、直接に硝化槽10に
添加されてもよい。
【0027】硝化槽10では、N負荷は0.5〜4kg
−N/m.d、特に0.5〜2kg/m.dが好ま
しい。水理学的滞留時間HRTは2hr〜2dayが好
ましく、水温は15〜40℃特に25〜37℃が好まし
い。
【0028】脱窒槽20のN負荷は2〜10kg−N/
・d特に5〜10kg−N/m ・dが好ましい。
脱窒槽20の塔内汚泥床比率は20〜70%特に40〜
60%が好ましい。この汚泥床内の汚泥濃度は2万〜1
0万mg/Lとくに2万〜6万mg/Lが好ましい。通
水条件は、HRTは1〜8hr特に1.5〜4hrが好
ましく、LVは0.5〜10m/hr特に2〜6m/h
rが好ましい。pHは6.5〜9.0特に7.0〜8.
0が好ましく、水温は15〜35℃特に20〜30℃が
好ましい。
【0029】配管13からの配管12へのメタノール等
の水素供与体の添加量は、配管12中の水中のNO
NのNの2〜3倍量が好ましい。
【0030】
【実施例】以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に
説明する。
【0031】実施例1 図1に示す装置を用いて、水道水に酵母エキス10mg
/L、NHClを500mg−N/L、HPO
10mg−P/Lとなるように添加して調製した合成排
水(25℃、pH6.5)を4.2L/hrで流入さ
せ、55日間(うち、15日は立ち上げ期間)処理を行
った。容量20Lの硝化槽10にはスポンジ担体を40
体積%添加するとともにし尿処理場の硝化脱窒汚泥を種
汚泥として投入した。硝化槽10の汚泥濃度は1,20
0mg/Lであった。円筒反応塔よりなる脱窒槽20
は、直径12cm、直胴部の長さは85cm、反応塔下
部円錐部の高さは12cmであり、容積は10Lであ
る。配管13からのメタノール添加量は1,000mg
/Lとした。
【0032】この脱窒槽20には、ステンレス鋼の酸洗
排水のUSB脱窒処理槽から得られたグラニュール汚泥
を種汚泥として脱窒槽下部より塔高の50%まで投入し
た。グラニュール汚泥床21内の汚泥濃度は35,00
0mg/Lであった。
【0033】この間グラニュールが形成する汚泥床21
の界面が脱窒槽20の下部より65%の高さを超えない
ように適宜汚泥の引抜きを行った。
【0034】装置の立ち上げに要した15日経過後の4
0日間、連続通水して処理を行ったときの水質の平均値
は次の通りであった。 硝化槽10の流出水 NH−N濃度:20mg−N/L NO−N濃度:400mg−N/L NO−N濃度:80mg−N/L 脱窒槽20の流出水 NO−N濃度:1mg−N/L以下 全窒素(NH−NとNO−Nとの合計)の除去率:
96%以上
【0035】比較例1 図1のUSB方式の脱窒槽20の代わりに浮遊汚泥式脱
窒槽(容量10L),(MLSS濃度4000mg/
L)を設置した他は同様の構成の硝化脱窒処理装置によ
り同様の運転を行った。
【0036】その結果、脱窒槽流出水の水質は次の通り
NO−N濃度が高いものであった。 NO−N濃度:375mg−N/L 全窒素除去率:21%
【0037】比較例2 図1のUSB方式の脱窒槽20の代わりに浮遊汚泥式脱
窒槽(50L,MLSS濃度4,000mg/Lを設置
した他は同様の構成の硝化脱窒処理装置により同様の運
転を行った。その結果、脱窒槽流出水の水質は次の通り
NO−N濃度の低いものであった。 NO−N濃度:1mg−N/L以下 全窒素除去率:96%以上
【0038】上記の実施例1と比較例1,2との対比か
ら明らかな通り、脱窒槽を実施例1と同容積とした比較
例1では脱窒は著しく不十分であり、実施例1と同程度
の脱窒効率を達成するには比較例2の通り実施例1の約
5倍の脱窒反応槽容積が必要である。即ち、実施例1に
よれば比較例2に比べて約1/5の容積の脱窒槽によっ
て同程度の高水質の処理水を得ることができる。
【0039】実施例2 図2の通り沈殿池15を設置した硝化脱窒処理装置を用
いて実施例1と同一の条件で運転を行った。立上運転
後、前記条件で60日運転したとき、実施例1では、硝
化槽から流入する浮遊汚泥に伴われてグラニュールが流
失し、槽内汚泥床比率が徐々に低下した。45日後には
37%となり、処理水中にNO−Nが残留するように
なった。60日目の槽内汚泥床比率は32%であり、処
理水のNO −N濃度は75mgN/L、TN除去率は
81%であった。これに対し、実施例2では運転開始時
の50%から徐々に増加し、25,52日目に65%に
達したところで50%までグラニュールを余剰汚泥とし
て引き抜いたが、運転期間を通じて常に、処理水のNO
−N濃度は1mgN/L以下、全窒素除去率は96%
以上であった。
【0040】このように、沈殿池15を設置することに
より、長期にわたり安定して硝化脱窒処理運転を継続で
きることが認められた。
【0041】
【発明の効果】以上の通り、本発明によると、安定した
窒素除去を可能とし、且つ脱窒工程で必要とされる反応
槽容積が小さくて足りる生物学的硝化脱窒処理方法が提
供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態に係る脱窒処理方法に用いられる生
物学的脱窒装置の系統図である。
【図2】実施の形態に係る脱窒処理方法に用いられる生
物学的脱窒装置の系統図である。
【符号の説明】
10 硝化槽 15 沈殿池 20 脱窒槽 30 再曝気槽 40 沈殿池

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 排水中のアンモニア性窒素を窒素酸化物
    に生物学的に硝化する工程と、該窒素酸化物を生物学的
    に還元して脱窒する工程とを有する脱窒処理方法におい
    て、 該硝化工程が亜硝酸型硝化の硝化槽内で行われ、 該脱窒工程が脱窒菌グラニュールが充填されている脱窒
    槽内で行われることを特徴とする脱窒処理方法。
  2. 【請求項2】 請求項1において、前記硝化工程の流出
    水を汚泥と水分とに分離し、分離した水分のみを前記脱
    窒工程に送給することを特徴とする脱窒処理方法。
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