JP2003033799A - 窒素成分を含む有機物の処理方法 - Google Patents
窒素成分を含む有機物の処理方法Info
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Abstract
中の窒素成分を生物脱窒処理により効率的に処理する。 【解決手段】 窒素成分を含む有機物を水の存在下に熱
処理して該有機物を液化及び/又は低分子化し、得られ
た水熱処理液を生物処理し、アンモニア性窒素を含む生
物処理液をアンモニア性窒素を電子供与体とし、亜硝酸
性窒素を電子受容体とする脱窒微生物の作用により亜硝
酸性窒素の存在下に脱窒処理する。この脱窒処理工程に
おいて、共存させる亜硝酸性窒素の濃度を70mg−N
/L以下とする。
Description
物の処理方法に係り、特に窒素成分を含む有機性汚濁物
質の水熱処理液中の窒素成分を生物脱窒処理により効率
的に処理する方法に関する。
とによって、液化ないし低分子化される。この反応は水
熱反応と呼ばれており、反応速度が速いことから有機性
汚濁物質の処理への応用が検討されている。
分解性が向上することが多い。この理由は、 固形物が液化することで酸素分解を受けやすくな
る。 低分子化されることで加水分解されやすくなる。 ことなどが挙げられる。
物の処理プロセスとして、水熱処理と生物処理とを組み
合わせたプロセスが報告されている。このうち、好気的
な生物処理の報告事例は村上定瞭ら(1999)「水熱
反応を用いる汚泥消滅型生物法(水熱・生物法)に関す
る研究」環境技術Vol.28, No.8、嫌気的な生物処理の報
告事例はN. Weiszら (2000) “Sludge disintegration
with thermal hydrolysis-cases from Norway, Denmark
and United Kingdom”、1st World Water Congress of
the International Water Association (IWA) Paris 3
-7 July 2000がある。
て、近年、アンモニア性窒素を電子供与体とし、亜硝酸
性窒素を電子受容体とする独立栄養性微生物(以下「A
NAMMOX微生物」と称す。)を利用し、アンモニア
性窒素を亜硝酸性窒素の共存下に反応させて脱窒する方
法が提案された。この方法では、従来の硝化脱窒法に対
して、有機物の添加が不要であり、酸素供給のための曝
気が不要である、余剰汚泥の発生量が少ないといった利
点がある。
脱窒プロセスは、Strous, M. et. al. (1998) Appl. Mi
crobiol. Biotechnol. Vol.50, p.589-596に報告されて
おり、以下のような反応でアンモニア性窒素と亜硝酸性
窒素が反応して窒素ガスに分解されると考えられてい
る。
酸性窒素と共に窒素ガスに分解されるが、同時に亜硝酸
性窒素は本反応の阻害剤となる。この阻害についてはSt
rous, M. et. al. (1999) Appl. Environ. Microbiol.
Vol.65, p.3248で報告されているように、亜硝酸性窒素
濃度90mg−N/L以上で顕著となる。
汚濁物質を水熱処理し、その処理液を生物処理すると、
有機物の生物分解に伴って無機窒素成分が生成する。代
表的に生成する無機窒素成分はアンモニアであり、この
除去にも生物処理を用いることができる。
生物学的に難分解性の有機物が生成する場合がある。こ
の原因は特定されていないが、特に、炭水化物と蛋白質
を含む有機物の水熱反応では顕著である。難分解性の有
機物は茶褐色を呈することが多く、これが高濃度になる
と生物反応を阻害する場合があると言われている。
熱処理液を更に生物処理して得られるアンモニアを含む
生物処理液(以下、水熱処理液を生物処理して得られる
液を「水熱・生物処理液」と称す場合がある。)を、上
述のANAMMOX微生物で生物脱窒させるには、報告
されている亜硝酸性窒素濃度よりも低い濃度に維持する
必要があった。
たものであって、窒素成分を含む有機物を水熱処理し、
水熱処理液中の窒素成分を効率良く生物脱窒させる窒素
成分を含む有機物の処理方法を提供することを目的とす
る。
有機物の処理方法は、窒素成分を含む有機物を水の存在
下に熱処理して該有機物を液化及び/又は低分子化する
水熱反応工程と、該水熱反応工程から排出される、液化
物及び/又は低分子化物を含む処理物を生物処理する生
物処理工程と、該生物処理工程から排出されるアンモニ
ア性窒素を含む処理液を、アンモニア性窒素を電子供与
体とし、亜硝酸性窒素を電子受容体とする脱窒微生物の
作用により亜硝酸性窒素の存在下に脱窒処理する脱窒処
理工程とを有することを特徴とする。
処理液を必要に応じて希釈した後生物処理し、生物処理
液を必要に応じて希釈した後、ANAMMOX微生物に
より脱窒処理することにより、効率的に窒素成分を除去
することができる。
mg−N/L以下とすることにより、反応に対する阻害
を防止して、効率的な脱窒処理を行える。
機物の処理方法の実施の形態を詳細に説明する。
機物を水熱反応させる。
機物としては、下水処理汚泥、産業排水処理汚泥、家畜
糞尿、生ゴミ等が挙げられる。
理するには、被処理物を、必要に応じて酸化剤、補助燃
料、水等と共に反応器内に入れ、高温高圧状態に保つこ
とで、被処理有機物を酸化分解ないし加水分解等により
分解して液化又は低分子化する。この水熱処理を行うに
は、120℃以上(0.2MPa以上)例えば150〜
220℃(0.5〜3.0MPa)の温度又は圧力条件
下で0.2Hr以上例えば0.5〜1.0Hr保つこと
が好ましい。
剤としてH2O2、Fe2+、NO Xを10〜8,00
0mg/L(0.1〜200mM)程度添加してもよ
い。
で、生物処理する。この生物処理は、好気性生物処理で
あっても良く、嫌気性生物処理であっても良く、その両
方を行っても良い。ANAMMOX微生物は酸素により
阻害を受けることから、一般的には嫌気性生物処理が好
ましく、好気性生物処理を行った場合には、脱窒処理に
先立ち、生物処理液中の溶存酸素を除去することが好ま
しい。
熱処理液を希釈しても良い。
により脱窒処理する。
前述の如く、アンモニア性窒素を亜硝酸性窒素の共存下
に反応させるものであることから、生物処理液を脱窒処
理するに当っては、必要量の亜硝酸性窒素を生物処理液
に添加する。
前述の反応式に従って行われるため、アンモニア性窒素
及び亜硝酸性窒素の残留を防止して、脱窒処理液中の窒
素成分を低減するために、脱窒処理に供される液中のア
ンモニア性窒素と亜硝酸性窒素の割合は、モル比でアン
モニア性窒素1に対して亜硝酸性窒素0.5〜2、特に
1〜1.5とするのが好ましいが、前述の如く、亜硝酸
性窒素による反応阻害を防止するために、脱窒工程で共
存する亜硝酸性窒素濃度は70mg−N/L以下とする
ことが好ましい。
に、共存する亜硝酸性窒素濃度が70mg−N/Lを超
えるとANAMMOX微生物が阻害を受け、アンモニア
性窒素の除去活性が低下する。亜硝酸性窒素は70mg
−N/L以下であれば良く、液中のアンモニア性窒素濃
度との割合が上記範囲となるように調整すれば良い。
としては、薬品としての亜硝酸ナトリウム等を用いるこ
とができるが、亜硝酸性窒素を含む排水を用いても良
く、また、アンモニア性窒素を亜硝酸化したものを用い
ても良い。
懸濁法、固定床、流動床、担体添加法、ANAMMOX
微生物のグラニュールを保持するUSB(Upflow Sludg
e Bed:上向流汚泥床)式等、各種のものを採用するこ
とができる。
じて水熱・生物処理液を希釈しても良い。
応で生成する難分解性の有機物の溶解性COD成分によ
り助長されるため、水熱・生物処理液中を希釈して溶解
性COD成分濃度を低減することが好ましい。このため
の希釈は生物処理前の水熱処理液に対して行っても同様
の効果が得られる。
理液を希釈することにより、ANAMMOX微生物によ
る脱窒処理に供する液中の溶解性COD濃度を1,00
0mg/L以下とすることが好ましい。
いても良く、また、脱窒処理液を用いても良い。更に、
別系統の処理水を用いることもできる。
説明する。
汚泥)7,000mg−TVS/Lを180℃、1MP
aの条件で60分間水熱処理を行った。この水熱処理液
を嫌気的に生物分解させたところ、混合生汚泥単位重量
当たり0.3NL/g−TVSのメタンガスが生成し
た。生物処理液には500mg−N/Lのアンモニア態
窒素、300mg−N/Lの溶解性CODが含まれてい
た。
o.1)、或いは水で1.5倍(No.2)又は2倍
(No.3)に希釈すると共に、更に亜硝酸性窒素とし
て亜硝酸ナトリウムを添加した。このとき、亜硝酸ナト
リウムは、液中に共存させる亜硝酸性窒素濃度を種々変
えて添加した。各々の液について、ANAMMOX微生
物による脱窒処理実験を行った。
から採取したANAMMOX微生物を1g−VSS投入
し、被処理液を10L/dayで通水し、pH6〜8.
8、温度30℃で行った。また、No.4として、水熱
・生物処理液ではなく、500mg−N/Lのアンモニ
ア水溶液について、同様に共存させる亜硝酸性窒素濃度
を変えて脱窒処理実験も行った。
おける亜硝酸添加濃度30〜90mg/Lにおける値に
対する各実験のアンモニア窒素除去活性の割合を調べ、
結果を図1に示した。
モニア水溶液の場合には、亜硝酸性窒素濃度が90mg
−N/L程度まで阻害を受けることはないが、水熱・生
物処理液では、No.1の無希釈の場合も、No.2,
3の希釈を行った場合も、亜硝酸性窒素濃度が70mg
−N/Lを超えると反応阻害によりアンモニア除去活性
が低下し、特に、無希釈の場合に、活性低下が顕著に現
れる。
X微生物による脱窒処理工程では、共存させる亜硝酸性
窒素濃度を70mg−N/L以下とすることが好ましい
ことがわかる。
含む有機物の処理方法によれば、窒素成分を含む有機物
を水熱処理し、窒素成分を含む有機性汚濁物質の水熱処
理液中の窒素成分を生物脱窒処理により効率的に処理す
ることができる。
ア除去活性との関係を示すグラフである。
Claims (2)
- 【請求項1】 窒素成分を含む有機物を水の存在下に熱
処理して該有機物を液化及び/又は低分子化する水熱反
応工程と、 該水熱反応工程から排出される、液化物及び/又は低分
子化物を含む処理物を生物処理する生物処理工程と、 該生物処理工程から排出されるアンモニア性窒素を含む
処理液を、アンモニア性窒素を電子供与体とし、亜硝酸
性窒素を電子受容体とする脱窒微生物の作用により亜硝
酸性窒素の存在下に脱窒処理する脱窒処理工程とを有す
ることを特徴とする窒素成分を含む有機物の処理方法。 - 【請求項2】 前記脱窒処理工程における亜硝酸性窒素
の濃度を70mg−N/L以下とする請求項1に記載の
窒素成分を含む有機物の処理方法。
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