JP5118376B2

JP5118376B2 - Water treatment method and water treatment apparatus

Info

Publication number: JP5118376B2
Application number: JP2007093603A
Authority: JP
Inventors: 勇太寺嶋; 吉昭長谷部; 正浩江口
Original assignee: Organo Corp
Current assignee: Organo Corp
Priority date: 2007-03-30
Filing date: 2007-03-30
Publication date: 2013-01-16
Anticipated expiration: 2027-03-30
Also published as: JP2008246434A

Description

本発明は、フッ素及びアンモニア性窒素を含有する原水の水処理方法及び水処理装置に関する。 The present invention relates to a water treatment method and a water treatment apparatus for raw water containing fluorine and ammonia nitrogen.

一般に、原水中のアンモニア性窒素は、アンモニア性窒素をアンモニア酸化細菌により亜硝酸性窒素に酸化し、更にこの亜硝酸性窒素を亜硝酸酸化細菌により硝酸性窒素に酸化する硝化工程と、これらの亜硝酸性窒素及び硝酸性窒素を従属栄養性細菌である脱窒菌により、メタノール等の有機物を電子供与体として利用して窒素ガスにまで分解する脱窒工程との２段階の生物反応を経て窒素ガスにまで分解される。 In general, ammonia nitrogen in raw water is composed of a nitrification step in which ammonia nitrogen is oxidized to nitrite nitrogen by ammonia-oxidizing bacteria, and this nitrite nitrogen is oxidized to nitrate nitrogen by nitrite-oxidizing bacteria. Nitrogenous nitrogen and nitrate nitrogen are subjected to a two-stage biological reaction with denitrification bacteria, which are heterotrophic bacteria, and decomposed to nitrogen gas using organic substances such as methanol as an electron donor. It is broken down into gas.

これに対して、近年、排水処理プロセスの効率化等の観点から、硝化工程においてアンモニア性窒素の酸化が亜硝酸性窒素までで止まるように制御を行う亜硝酸型硝化を利用した処理法や、独立栄養性脱窒微生物（以下「ＡＮＡＭＭＯＸ微生物」と称す場合がある。）を利用した処理法が提案されている。 On the other hand, in recent years, from the viewpoint of improving the efficiency of the wastewater treatment process, a treatment method using nitrite-type nitrification that performs control so that oxidation of ammonia nitrogen stops up to nitrite nitrogen in the nitrification step, A treatment method using an autotrophic denitrifying microorganism (hereinafter sometimes referred to as “ANAMMOX microorganism”) has been proposed.

そして、例えば、亜硝酸型硝化を利用すれば、後段の脱窒工程において添加するメタノール量を削減することが可能となり、低コストで効率的な排水処理システムの構築が可能となる。 For example, if nitrite-type nitrification is used, the amount of methanol added in the subsequent denitrification step can be reduced, and an efficient wastewater treatment system can be constructed at a low cost.

また、ＡＮＡＭＭＯＸ微生物を利用した処理方法においては、アンモニア性窒素の一部を亜硝酸型硝化し、以下のようなＡＮＡＭＭＯＸ反応によりアンモニア性窒素を電子供与体とし、亜硝酸型硝化された亜硝酸性窒素を電子受容体として脱窒することから、メタノール等の有機物の添加が不要となり、また、独立栄養性の細菌であることから菌体転換率が低く余剰汚泥の発生量が少ないため、効率的な処理システムの構築が可能となる。 Moreover, in the treatment method using the ANAMMOX microorganism, a part of ammonia nitrogen is nitrite-type nitrified, and ammonia nitrogen is used as an electron donor by the following ANAMMOX reaction. Denitrification using nitrogen as an electron acceptor eliminates the need for the addition of organic substances such as methanol, and because it is an autotrophic bacterium, the conversion rate of cells is low and the amount of excess sludge generated is low. It is possible to construct a simple processing system.

ＮＨ_４ ^＋＋ 1.32ＮＯ_２ ⁻ → Ｎ_２＋ 0.26ＮＯ_３ ⁻ ＋２Ｈ_２Ｏ NH ₄ ⁺ + 1.32 NO ₂ ⁻ → N ₂ + 0.26 NO ₃ ⁻ + 2H ₂ O

そして、これらの処理においては、硝化工程において亜硝酸型硝化が起こるように制御する必要があることから、炭酸塩や重炭酸塩の添加によるｐＨの制御、空気量の制御等により亜硝酸型硝化を行う方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。 And in these treatments, it is necessary to control so that nitrite type nitrification occurs in the nitrification process, so nitrite type nitrification is performed by controlling pH by adding carbonate or bicarbonate, controlling air volume, etc. The method of performing is proposed (for example, refer patent document 1).

一方、エレクトロニクス工場等から排出される、窒素とフッ素を含有した原水の処理においては、フッ素濃度が低いとき（例えば１０ｍｇＦ／Ｌ以下）には生物学的窒素除去法による窒素除去を行った後にキレート樹脂等を用いた吸着法によるフッ素除去を行うこともあるが、数十〜数百ｍｇＮ／Ｌの窒素及び数十〜数百ｍｇＦ／Ｌのフッ素を含む原水中からの窒素及びフッ素の除去は、生物学的窒素除去法とカルシウム化合物を用いたフッ素除去法とを組み合わせて行うのが一般的とされてきた。 On the other hand, in the treatment of raw water containing nitrogen and fluorine discharged from an electronics factory, etc., when the fluorine concentration is low (for example, 10 mgF / L or less), chelation is performed after nitrogen removal by biological nitrogen removal method. Fluorine removal may be performed by an adsorption method using a resin or the like, but removal of nitrogen and fluorine from raw water containing tens to hundreds of mg N / L of nitrogen and tens to hundreds of mg F / L of fluorine In general, a biological nitrogen removal method and a fluorine removal method using a calcium compound are combined.

そして、フッ素は生物学的処理反応を阻害するため、カルシウム化合物によるフッ素除去は生物学的窒素除去の前段で行い、その後に窒素の生物学的処理を行う必要があった。しかしここで、カルシウム化合物によるフッ素除去を行う際には、原水中に含まれるフッ素に対して過剰量のカルシウムを添加する必要があり、そのため、フッ素除去の際に添加された過剰なカルシウムの存在により、亜硝酸型硝化工程において原水に対して炭酸塩又は重炭酸塩添加によるｐＨ制御を行う場合には炭酸カルシウムが析出してしまうという問題点があった。 Since fluorine inhibits the biological treatment reaction, it was necessary to remove fluorine with a calcium compound before biological nitrogen removal, and then perform nitrogen biological treatment. However, here, when removing fluorine with a calcium compound, it is necessary to add an excessive amount of calcium relative to the fluorine contained in the raw water. Therefore, the presence of excess calcium added at the time of fluorine removal. Thus, when pH control is performed on the raw water by adding carbonate or bicarbonate to the nitrite type nitrification step, there is a problem that calcium carbonate is precipitated.

そのため、フッ素除去工程と亜硝酸型硝化工程との間にカルシウムを除去するための軟化装置を設け亜硝酸型硝化工程の前にカルシウムを除去する手法や、アンモニア酸化細菌がフッ素に対してある程度の耐性を持つことから、亜硝酸型硝化を行った後にカルシウム化合物によるフッ素処理及び脱窒処理を行う手法（例えば、特許文献２参照）により、亜硝酸型硝化工程において炭酸塩又は重炭酸塩添加によるｐＨ制御を行う方法が用いられてきた。 For this reason, a softening device for removing calcium is provided between the fluorine removal step and the nitrite type nitrification step, and a method of removing calcium before the nitrite type nitrification step and ammonia oxidizing bacteria to some extent against fluorine Due to its resistance, after performing nitrite type nitrification, a method of performing fluorine treatment and denitrification treatment with a calcium compound (see, for example, Patent Document 2), by adding carbonate or bicarbonate in the nitrite type nitrification step A method of controlling pH has been used.

特開２００６−１６７５４９号公報JP 2006-167549 A 特開平８−１４１５９７号公報JP-A-8-141597

しかしながら、フッ素除去工程と亜硝酸型硝化工程との間に軟化処理によりカルシウムを除去する方法では、軟化装置を設置する必要がある。また、通常、カルシウムの除去は炭酸塩又は重炭酸塩を添加することで炭酸カルシウムを析出させることにより行われることから、軟化のために薬剤添加が必要であり、また、軟化により発生する汚泥の処理を行う必要があり、汚泥処理のための設備や費用が必要となるため、コストが高くなるといった問題があった。 However, in the method of removing calcium by the softening treatment between the fluorine removal step and the nitrite type nitrification step, it is necessary to install a softening device. In addition, since removal of calcium is usually performed by precipitating calcium carbonate by adding carbonate or bicarbonate, chemical addition is necessary for softening, and sludge generated by softening is also removed. There is a problem that the cost is increased because it is necessary to perform the treatment, and facilities and costs for sludge treatment are required.

また、特許文献２の方法では、脱窒処理において添加された過剰のメタノール等の水素供与体の分解を行うために酸化処理が必要であり、酸化処理のための設備や費用、また酸化処理により発生する汚泥処理のための設備や費用が必要となるため、コストが高くなるといった問題があった。 In addition, in the method of Patent Document 2, an oxidation treatment is necessary to decompose the hydrogen donor such as excess methanol added in the denitrification treatment. There is a problem that the cost is increased because facilities and costs for the treatment of generated sludge are required.

本発明は、フッ素及びアンモニア性窒素を含有する原水の処理において、フッ素処理に際して添加されるカルシウム等の軟化処理のための軟化装置及び脱窒処理に際して添加される過剰の水素供与体の酸化処理のための酸化装置を設ける必要がなく、又は、軟化装置を小型化することができ、軟化装置及び酸化装置から発生する汚泥の発生量を低減可能とする水処理方法及び水処理装置である。 In the treatment of raw water containing fluorine and ammonia nitrogen, the present invention relates to a softening device for softening treatment of calcium and the like added during fluorine treatment, and an oxidation treatment of excess hydrogen donor added during denitrification treatment. It is a water treatment method and a water treatment device that can reduce the amount of sludge generated from the softening device and the oxidation device, without the need to provide an oxidation device for the purpose, or by reducing the size of the softening device.

本発明は、フッ素及びアンモニア性窒素を含有する被処理水に含まれるアンモニア性窒素の一部を亜硝酸化する亜硝酸化工程と、前記アンモニア性窒素を電子供与体とし、前記亜硝酸化された亜硝酸性窒素を電子受容体として独立栄養性脱窒微生物により脱窒反応を行う脱窒工程と、前記脱窒反応後に前記フッ素を処理するフッ素処理工程と、を含み、前記脱窒工程に流入する被処理水中のフッ素濃度が１００〜４００ｍｇ／Ｌの範囲である水処理方法である。 The present invention provides a nitritation step of nitrating a part of ammonia nitrogen contained in water to be treated containing fluorine and ammonia nitrogen, and using the ammonia nitrogen as an electron donor, and a denitrification step of performing denitrification by autotrophic denitrifying organisms nitrite nitrogen as an electron acceptor, observed containing a fluorine treatment step, the treating said fluorine said after denitrification, the denitrification step Is a water treatment method in which the fluorine concentration in the water to be treated flowing into the water is in the range of 100 to 400 mg / L.

また、前記水処理方法において、前記被処理水中のフッ素濃度が前記脱窒工程に流入する前段で１００〜４００ｍｇ／Ｌの範囲になるように、あらかじめ被処理水にフッ素の等量以下のカルシウム化合物を添加して処理する調整工程を含むことが好ましい。
Further, in the water treatment method, a calcium compound having an equivalent amount or less of fluorine in the water to be treated in advance so that the fluorine concentration in the water to be treated is in a range of 100 to 400 mg / L before flowing into the denitrification step. preferably contains the added processing to that adjustment step a.

また、本発明は、フッ素及びアンモニア性窒素を含有する被処理水に含まれるアンモニア性窒素の一部を亜硝酸化する亜硝酸化手段と、前記アンモニア性窒素を電子供与体とし、前記亜硝酸化された亜硝酸性窒素を電子受容体として独立栄養性脱窒微生物により脱窒反応を行う脱窒手段と、前記脱窒反応後に前記フッ素を処理するフッ素処理手段と、を有し、前記脱窒手段に流入する被処理水中のフッ素濃度が１００〜４００ｍｇ／Ｌの範囲である水処理装置である。 The present invention also provides a nitritation means for nitrating a part of ammonia nitrogen contained in water to be treated containing fluorine and ammonia nitrogen, the ammonia nitrogen as an electron donor, and the nitrous acid possess a denitrification unit for performing denitrification by autotrophic denitrifying organisms of been nitrite nitrogen as an electron acceptor, and fluorine processing means for processing the fluorine said after denitrification, the said de the fluorine concentration in the for-treatment water which flows into the denitrification device is a water treatment device area by der of 100 to 400 mg / L.

また、前記水処理装置において、前記被処理水中のフッ素濃度が前記脱窒手段に流入する前段で１００〜４００ｍｇ／Ｌの範囲になるように、あらかじめ被処理水にフッ素の等量以下のカルシウム化合物を添加して処理する調整手段を有することが好ましい。 Further, in the water treatment apparatus, a calcium compound having an equivalent amount of fluorine or less in the water to be treated in advance so that the fluorine concentration in the water to be treated is in the range of 100 to 400 mg / L before flowing into the denitrification means . It is preferable to have an adjusting means for adding and processing .

本発明では、フッ素及びアンモニア性窒素を含有する原水の処理において、フッ素処理より前段で独立栄養性脱窒微生物による脱窒処理を行うことにより、軟化装置及び酸化装置を設ける必要がなく、又は、軟化装置を小型化することができ、軟化装置及び酸化装置から発生する汚泥の発生量を低減可能とする水処理方法及び水処理装置を提供することができる。 In the present invention, in the treatment of raw water containing fluorine and ammonia nitrogen, it is not necessary to provide a softening device and an oxidizer by performing a denitrification treatment with an autotrophic denitrification microorganism in a stage prior to the fluorine treatment, or It is possible to provide a water treatment method and a water treatment device that can reduce the size of the softening device and reduce the amount of sludge generated from the softening device and the oxidation device.

本発明の実施の形態について以下説明する。本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。 Embodiments of the present invention will be described below. This embodiment is an example for carrying out the present invention, and the present invention is not limited to this embodiment.

本発明の実施形態に係る水処理装置の一例の概略を図１に示し、その構成について説明する。水処理装置１は、亜硝酸化装置１０と、脱窒装置１２と、フッ素処理装置１４とを備える。図１の水処理装置１において、亜硝酸化装置１０の出口と脱窒装置１２の入口、脱窒装置１２の出口とフッ素処理装置１４の入口がそれぞれ配管等により接続されている。 An example of a water treatment apparatus according to an embodiment of the present invention is schematically shown in FIG. The water treatment device 1 includes a nitritation device 10, a denitrification device 12, and a fluorine treatment device 14. In the water treatment device 1 of FIG. 1, the outlet of the nitritation device 10 and the inlet of the denitrification device 12, and the outlet of the denitrification device 12 and the inlet of the fluorine treatment device 14 are connected by a pipe or the like.

次に、本実施形態に係る水処理方法及び水処理装置１の動作について説明する。まず、フッ素及びアンモニア性窒素を含有する原水（被処理水）を亜硝酸化装置１０に送液し、亜硝酸化装置１０において、硝化菌を用いて被処理水に含まれるアンモニア性窒素の一部を亜硝酸化する（亜硝酸化工程）。次に、脱窒装置１２において、亜硝酸化処理水に残ったアンモニア性窒素を電子供与態とし、亜硝酸化工程において亜硝酸化された亜硝酸性窒素を電子受容体として独立栄養性脱窒微生物（ＡＮＡＭＭＯＸ微生物）により脱窒反応を行う（脱窒工程）。そして、脱窒反応後にフッ素処理装置１４において脱窒処理水にカルシウム化合物を添加してフッ素を処理し（フッ素処理工程）、処理水を得る。フッ素処理工程において生成した汚泥は系外に排出する。 Next, the operation of the water treatment method and the water treatment apparatus 1 according to this embodiment will be described. First, raw water (treated water) containing fluorine and ammonia nitrogen is fed to the nitritation apparatus 10, and the nitrifying apparatus 10 uses ammonia nitrifying bacteria to treat ammonia nitrogen contained in the treated water. The part is nitrified (nitritization step). Next, in the denitrification apparatus 12, ammonia nitrogen remaining in the nitritation water is made into an electron donating state, and nitrous acid nitrogen nitritized in the nitritation step is used as an electron acceptor for autotrophic denitrification. A denitrification reaction is carried out by a microorganism (ANAMMOX microorganism) (denitrification step). Then, after the denitrification reaction, the fluorine treatment device 14 adds a calcium compound to the denitrification treated water to treat the fluorine (fluorine treatment step) to obtain treated water. Sludge generated in the fluorine treatment process is discharged out of the system.

このように、フッ素処理工程より前段側で独立栄養性脱窒微生物による脱窒処理を行うことにより、軟化装置及び酸化装置を設ける必要がなく、汚泥の発生量を低減することができる。 As described above, by performing the denitrification treatment with the autotrophic denitrification microorganism on the upstream side of the fluorine treatment step, it is not necessary to provide a softening device and an oxidation device, and the amount of sludge generated can be reduced.

本実施形態において処理対象となる原水に含まれるフッ素は、フッ酸やフッ素化合物等に起因するものである。 The fluorine contained in the raw water to be treated in the present embodiment is caused by hydrofluoric acid, a fluorine compound, or the like.

また、本実施形態において処理対象となる原水に含まれるアンモニア性窒素は、アンモニア、アンモニウム系化合物、アミン系化合物、例えばＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド）、ＭＥＡ（モノエタノールアミン）、その他アミノ酸等の有機性窒素化合物に起因するものであり、亜硝酸化工程において一部が亜硝酸性窒素に酸化される。 In addition, the ammoniacal nitrogen contained in the raw water to be treated in the present embodiment is ammonia, ammonium compounds, amine compounds such as TMAH (tetramethylammonium hydroxide), MEA (monoethanolamine), and other amino acids. This is due to the organic nitrogen compound, and part of it is oxidized to nitrite nitrogen in the nitritation step.

本実施形態において処理対象となるフッ素とアンモニア性窒素を含む原水としては特に制限はないが、例えば液晶工場排水、半導体工場排水等の電子産業排水、金属表面化工排水、火力発電所排水等が挙げられる。 There are no particular restrictions on the raw water containing fluorine and ammonia nitrogen, which are to be treated in this embodiment, but examples include electronic industrial wastewater such as liquid crystal factory wastewater, semiconductor factory wastewater, metal surface chemical wastewater, and thermal power plant wastewater. It is done.

亜硝酸化工程において用いる硝化菌としては、アンモニア酸化細菌等の独立栄養性細菌を用いることができる。 As a nitrifying bacterium used in the nitritation step, an autotrophic bacterium such as an ammonia oxidizing bacterium can be used.

亜硝酸化装置１０としては、例えば、生物膜式の生物学的硝化装置を用いることができる。この生物学的硝化装置は、例えば、担体に硝化菌を含む微生物膜を担持させてなる微生物担持体やグラニュールを反応槽内に充填するとともに、反応槽の下部に反応槽内の原水に空気を供給する空気供給管を連結したものである。フッ素とアンモニア性窒素を含む原水を原水導入管から亜硝酸化装置１０の反応槽内に導入し、微生物担持体に担持されている硝化菌の働きによって原水中のアンモニア性窒素の一部が亜硝酸性窒素に硝化され、亜硝酸化処理水を配管を介して次の脱窒装置１２に送液する。 As the nitritation apparatus 10, for example, a biofilm-type biological nitrification apparatus can be used. This biological nitrification apparatus, for example, fills a reaction vessel with a microorganism carrier or granule formed by carrying a microbial membrane containing nitrifying bacteria on a carrier, and supplies air to the raw water in the reaction vessel at the bottom of the reaction vessel. The air supply pipe which supplies is connected. Raw water containing fluorine and ammonia nitrogen is introduced into the reaction tank of the nitritation apparatus 10 from the raw water introduction pipe, and a part of the ammonia nitrogen in the raw water is sublimated by the action of nitrifying bacteria supported on the microorganism carrier. It is nitrified to nitrate nitrogen, and nitrite-treated water is sent to the next denitrification device 12 through a pipe.

なお、アンモニア性窒素の一部を亜硝酸化するには、原水の全てを亜硝酸化装置１０に供給し一部を亜硝酸化する方法の他、原水の一部を亜硝酸化装置１０に供給し亜硝酸化した後に亜硝酸化を行っていない原水と混合してもよい。 In order to nitrify a part of the ammonia nitrogen, a part of the raw water is supplied to the nitritation apparatus 10 in addition to a method of supplying all of the raw water to the nitritation apparatus 10 and nitrating a part of the raw water. You may mix with the raw | natural water which has not supplied nitritation after supplying and nitrifying.

亜硝酸化装置１０において、ｐＨ調整手段により、アルカリ等のｐＨ調整剤を添加し、槽内ｐＨを亜硝酸型硝化に好適なｐＨ、即ち、ｐＨ７．０〜８．５に維持することが好ましい。ここでｐＨ調整手段により添加するアルカリとしては、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）等の強アルカリも挙げられるが、炭酸ナトリウム等の炭酸塩や重炭酸ナトリウム等の重炭酸塩を用い、炭酸塩や重炭酸塩のｐＨ緩衝能によって生物膜内でのｐＨの低下を防止して、亜硝酸型硝化を維持することが好ましい。これにより、原水中のアンモニア性窒素の一部、例えば約５０％が亜硝酸性窒素に硝化される。 In the nitritation apparatus 10, it is preferable to add a pH adjusting agent such as alkali by a pH adjusting means and maintain the pH in the tank at a pH suitable for nitrite type nitrification, that is, pH 7.0 to 8.5. . Examples of the alkali added by the pH adjusting means include strong alkalis such as sodium hydroxide (NaOH), but carbonates such as sodium carbonate and bicarbonates such as sodium bicarbonate are used. It is preferable to maintain the nitrite type nitrification by preventing the pH drop in the biofilm by the pH buffering ability of the salt. Thereby, a part of ammonia nitrogen in the raw water, for example, about 50% is nitrified to nitrite nitrogen.

次に、脱窒装置１２において、亜硝酸化処理水に残ったアンモニア性窒素を電子供与態とし、亜硝酸化工程において亜硝酸化された亜硝酸性窒素を電子受容体として前記反応式のように、独立栄養性脱窒微生物（ＡＮＡＭＭＯＸ微生物）により脱窒反応が行われる。脱窒菌である独立栄養性脱窒微生物の働きによって、亜硝酸化処理水中のアンモニア性窒素及び亜硝酸性窒素が窒素ガスに還元される。 Next, in the denitrification apparatus 12, ammonia nitrogen remaining in the nitritation water is made into an electron donating state, and nitrite nitrogen nitritized in the nitritation step is used as an electron acceptor as in the above reaction formula. In addition, a denitrification reaction is performed by an autotrophic denitrification microorganism (ANAMMOX microorganism). By the action of autotrophic denitrifying microorganisms that are denitrifying bacteria, ammonia nitrogen and nitrite nitrogen in the nitrite-treated water are reduced to nitrogen gas.

この独立栄養性脱窒微生物により脱窒処理する方法は、有機物の添加が不要であるため、従属栄養性の脱窒菌を利用する方法と比べて、コストを低減することができる。また、独立栄養性の微生物は収率が低く、汚泥の発生量が従属栄養性微生物と比較すると著しく少ないので、余剰汚泥の発生量を抑えることができる。更に、従来の硝化脱窒法で観察されるＮ_２Ｏの発生がほとんどなく、環境に対する負荷を低減できるといった特長もある。 Since the method of denitrifying with the autotrophic denitrifying microorganism does not require the addition of organic matter, the cost can be reduced as compared with the method using heterotrophic denitrifying bacteria. Moreover, since the yield of autotrophic microorganisms is low and the amount of sludge generated is significantly less than that of heterotrophic microorganisms, the amount of surplus sludge generated can be suppressed. Furthermore, there is a feature that the generation of N ₂ O observed by the conventional nitrification denitrification method is hardly generated, and the burden on the environment can be reduced.

脱窒装置１２において、例えば、亜硝酸化工程からの亜硝酸化処理水を配管を介して反応槽内に上向流にて通水し、この反応槽内には独立栄養性脱窒微生物のフロックが存在しており、この独立栄養性脱窒微生物により脱窒処理される。脱窒処理水を配管を介して次のフッ素除去装置１４に送液する。 In the denitrification apparatus 12, for example, nitritation water from the nitrification step is passed through the pipe in an upward flow into the reaction tank, and the autotrophic denitrifying microorganisms are contained in the reaction tank. Flock exists and is denitrified by this autotrophic denitrifying microorganism. The denitrification water is sent to the next fluorine removing device 14 through a pipe.

フッ素処理工程については特に限定はないが、例えば、脱窒工程からの脱窒処理水中にカルシウム化合物を添加し、下記反応式に示す反応によりフッ化カルシウム（ＣａＦ_２）を生成させてそれを分離することによりフッ素を除去する。 The fluorine treatment process is not particularly limited. For example, a calcium compound is added to denitrification water from the denitrification process, and calcium fluoride (CaF ₂ ) is generated and separated by the reaction shown in the following reaction formula. To remove fluorine.

Ｃａ^２＋＋２Ｆ⁻ → ＣａＦ_２↓ Ca ²⁺ + 2F ⁻ → CaF ₂ ↓

フッ素処理装置１４において、例えば、脱窒処理水を配管を介して反応槽に供給し、添加したカルシウム化合物により、フッ素とイオン状のカルシウムからフッ化カルシウムを形成する。フッ化カルシウム及びフッ素が除去された処理水は系外へ排出される。ここで、反応槽においてカルシウム化合物とともに、凝集剤等を添加してもよい。 In the fluorine treatment apparatus 14, for example, denitrification water is supplied to the reaction tank through a pipe, and calcium fluoride is formed from fluorine and ionic calcium by the added calcium compound. The treated water from which calcium fluoride and fluorine have been removed is discharged out of the system. Here, you may add a coagulant | flocculant etc. with a calcium compound in a reaction tank.

また、フッ素処理装置１４は、反応槽と沈殿槽とを備えるものであってもよく、反応槽において脱窒処理水にカルシウム化合物、凝集剤等を添加し、沈殿槽において凝集、沈降分離を行ってもよい。さらに、フッ素処理装置１４は、第１反応槽と第２反応槽と沈殿槽とを備えるものであってもよく、第１反応槽で脱窒処理水にカルシウム化合物を添加してフッ化カルシウムを生成させ、第２反応槽で凝集剤等を添加してフロックを強固にし、沈殿槽で沈降分離を行ってもよい。なお、反応槽には槽内の水の撹拌を行う撹拌機構が設けられてもよい。 Further, the fluorine treatment device 14 may include a reaction tank and a precipitation tank. In the reaction tank, a calcium compound, a flocculant, and the like are added to the denitrification water, and aggregation and sedimentation are performed in the precipitation tank. May be. Furthermore, the fluorine treatment apparatus 14 may include a first reaction tank, a second reaction tank, and a precipitation tank. In the first reaction tank, a calcium compound is added to denitrified water so that calcium fluoride is added. The flocs may be strengthened by adding the flocculant or the like in the second reaction tank, and the sedimentation separation may be performed in the precipitation tank. In addition, the reaction tank may be provided with a stirring mechanism for stirring water in the tank.

脱窒処理水に添加するカルシウム化合物は、フッ素イオンをフッ化カルシウムとして折出できるものであればよく特に制限はないが、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）_２）、塩化カルシウム（ＣａＣｌ_２）、硫酸カルシウム（ＣａＳＯ_４）等が挙げられる。また、凝集剤としては、ポリ塩化アルミニウムや硫酸アルミニウム等の無機系凝集剤や陰イオン性ポリマー等の有機高分子凝集剤等を用いることができる。凝集剤は、折出したフッ化カルシウムを凝集して粗大化し、沈殿槽での固液分離を容易にする。なお、固液分離は、沈殿槽によらず膜分離装置や晶析装置などの他の任意の手段で行ってもよい。 The calcium compound to be added to the denitrified water is not particularly limited as long as it can break out fluorine ions as calcium fluoride, but calcium hydroxide (Ca (OH) ₂ ), calcium chloride (CaCl ₂ ), Examples thereof include calcium sulfate (CaSO ₄ ). As the flocculant, inorganic flocculants such as polyaluminum chloride and aluminum sulfate, organic polymer flocculants such as an anionic polymer, and the like can be used. The flocculant aggregates and coarsens the calcium fluoride that has broken out, and facilitates solid-liquid separation in the precipitation tank. The solid-liquid separation may be performed by any other means such as a membrane separation device or a crystallization device without depending on the precipitation tank.

本実施形態では、原水中のフッ素による独立栄養性脱窒微生物の阻害が小さい条件下でフッ素及びアンモニア性窒素含有原水の処理を行う点が重要である。 In this embodiment, it is important that the raw water containing fluorine and ammonia nitrogen is treated under a condition that the inhibition of autotrophic denitrifying microorganisms by fluorine in the raw water is small.

ここで、独立栄養性脱窒微生物を用いた脱窒処理は従属栄養性脱窒微生物を用いた従来の脱窒処理法と比較し、２倍以上の負荷で運転が可能であり、装置の設置面積も５０％以上削減可能である。そのため、独立栄養性脱窒微生物の処理速度が５０％以下まで低下しないような条件下で処理を行えば、従来法と同等以下の設置面積、コストにおいて汚泥発生を抑制して運転することが可能となる。 Here, denitrification treatment using autotrophic denitrification microorganisms can be operated with a load more than twice that of conventional denitrification treatment methods using heterotrophic denitrification microorganisms. The area can also be reduced by 50% or more. Therefore, if treatment is performed under conditions where the treatment rate of autotrophic denitrifying microorganisms does not decrease to 50% or less, it is possible to operate while suppressing sludge generation in the same installation area and cost as those of the conventional method. It becomes.

そこで、原水のフッ素濃度が独立栄養性脱窒微生物に与える影響について試験を行い、フッ素が含有されていない原水を処理した場合と比較し、独立栄養性脱窒微生物の処理速度が５０％以下まで低下しないフッ素濃度（ｍｇＦ／Ｌ）範囲を検討したところ（詳細は後述する実施例参照）、１００ｍｇＦ／Ｌ以下の範囲では処理速度はフッ素が含有されていない条件と殆ど同様であり、２００〜４００ｍｇＦ／Ｌの範囲ではフッ素の阻害により処理速度が約５０〜６０％低下し、５００ｍｇＦ／Ｌを超えた条件においては、フッ素が含有されていない条件と比較し処理速度が約３０％以下まで低下することがある。 Therefore, the effect of raw water fluorine concentration on autotrophic denitrifying microorganisms was tested, and the processing rate of autotrophic denitrifying microorganisms was reduced to 50% or less compared to the case where raw water containing no fluorine was treated. When the fluorine concentration (mgF / L) range that does not decrease was examined (refer to the examples described later for details), in the range of 100 mgF / L or less, the treatment speed is almost the same as the condition containing no fluorine, and 200 to 400 mgF In the range of / L, the treatment rate is reduced by about 50 to 60% due to the inhibition of fluorine, and the treatment rate is reduced to about 30% or less in the condition exceeding 500 mg F / L compared with the condition not containing fluorine. Sometimes.

したがって、原水のフッ素濃度が４００ｍｇＦ／Ｌ以下のフッ素含有原水に対して、亜硝酸化、独立栄養性脱窒微生物による脱窒化の後にカルシウム化合物によるフッ素処理を行うことが、スケーリングを起こすことなく、フッ素処理の際に添加した過剰カルシウムの軟化が不要で汚泥の発生及び薬剤添加量を低減した処理が可能となるため好ましい。 Therefore, for fluorine-containing raw water with a fluorine concentration of 400 mgF / L or less in raw water, fluorination with a calcium compound after nitritation and denitrification by an autotrophic denitrifying microorganism, without causing scaling, It is preferable because softening of excess calcium added during the fluorine treatment is unnecessary, and the treatment with reduced sludge generation and chemical addition is possible.

すなわち、原水中のフッ素濃度については特に制限はないが、１０〜４００ｍｇＦ／Ｌの範囲であることが好ましく、１０〜１００ｍｇＦ／Ｌ範囲であることがより好ましく、１０〜５０ｍｇＦ／Ｌの範囲であることがさらに好ましい。この範囲とすることにより、独立栄養性脱窒微生物の活性低下を抑制して原水を処理することができる。 That is, although there is no restriction | limiting in particular about the fluorine concentration in raw | natural water, It is preferable that it is the range of 10-400 mgF / L, It is more preferable that it is the range of 10-100 mgF / L, It is the range of 10-50 mgF / L. More preferably. By setting it as this range, the activity reduction of an autotrophic denitrification microorganism can be suppressed and raw water can be processed.

また、以上の点から、フッ素濃度が４００ｍｇＦ／Ｌを超える排水に対しては、亜硝酸化工程の前に、例えば、原水を希釈する方法、原水を前処理してフッ素の一部を除去する方法等により、被処理水中のフッ素濃度を４００ｍｇ／Ｌ以下、好ましくは１０〜４００ｍｇ／Ｌ、より好ましくは１０〜１００ｍｇ／Ｌ、さらに好ましくは１０〜５０ｍｇ／Ｌとなるように調整する（調整工程）ことが好ましい。このように調整することにより独立栄養性脱窒微生物の活性低下を抑制しつつ、カルシウム汚泥の発生を抑制し、薬剤添加量を低減し、処理費用を低減することができる。 In addition, from the above points, for wastewater having a fluorine concentration exceeding 400 mg F / L, for example, a method of diluting raw water or a pretreatment of raw water to remove a part of fluorine before the nitritation step. By the method or the like, the fluorine concentration in the water to be treated is adjusted to 400 mg / L or less, preferably 10 to 400 mg / L, more preferably 10 to 100 mg / L, and further preferably 10 to 50 mg / L (adjustment step). Is preferred. By adjusting in this way, generation | occurrence | production of calcium sludge can be suppressed, the chemical | medical agent addition amount can be reduced, and processing cost can be reduced, suppressing the activity fall of an autotrophic denitrification microorganism.

原水を希釈する方法の場合、本実施形態に係る水処理方法は、フッ素及びアンモニア性窒素を含有する原水を希釈する希釈工程と、前記希釈した希釈処理水（被処理水）に含まれるアンモニア性窒素の一部を亜硝酸化する亜硝酸化工程と、前記アンモニア性窒素を電子供与態とし、前記亜硝酸化された亜硝酸性窒素を電子受容体として独立栄養性脱窒微生物により脱窒反応を行う脱窒工程と、前記脱窒反応後に前記フッ素を処理するフッ素処理工程と、を含み、前記希釈処理水中のフッ素濃度が１０〜４００ｍｇ／Ｌの範囲である水処理方法である。 In the case of the method of diluting raw water, the water treatment method according to the present embodiment includes a dilution step of diluting raw water containing fluorine and ammonia nitrogen, and ammoniacal contained in the diluted diluted treated water (treated water). A nitritation step for nitrifying a part of nitrogen, and denitrification by an autotrophic denitrifying microorganism using the ammoniacal nitrogen as an electron donating state and the nitritized nitrite nitrogen as an electron acceptor And a fluorine treatment step of treating the fluorine after the denitrification reaction, wherein the fluorine concentration in the diluted treated water is in the range of 10 to 400 mg / L.

希釈水としては、純水や工業用水だけでなく、窒素処理設備の処理水や、フッ素を含まないアンモニア性窒素含有原水でもよい。スケーリング防止等の点から希釈水のＣａ濃度は希釈後の原水中のＣａ濃度が５０ｍｇ／Ｌ以下であるような濃度であることが好ましく、希釈後の原水中のＣａ濃度が３５ｍｇ／Ｌであるような濃度であることがより好ましい。 The dilution water is not limited to pure water or industrial water, but may be treated water of a nitrogen treatment facility or ammonia nitrogen-containing raw water containing no fluorine. From the viewpoint of preventing scaling, the Ca concentration in the diluted water is preferably such that the Ca concentration in the diluted raw water is 50 mg / L or less, and the Ca concentration in the diluted raw water is 35 mg / L. More preferred is such a concentration.

また、原水を前処理してフッ素の一部を除去する方法の場合、例えば、フッ素及びアンモニア性窒素を含有する原水を前処理してフッ素の一部を除去するフッ素前処理工程と、前記前処理したフッ素前処理水（被処理水）に含まれるアンモニア性窒素の一部を亜硝酸化する亜硝酸化工程と、前記アンモニア性窒素を電子供与態とし、前記亜硝酸化された亜硝酸性窒素を電子受容体として独立栄養性脱窒微生物により脱窒反応を行う脱窒工程と、前記脱窒反応後に前記フッ素を処理するフッ素処理工程と、を含み、前記フッ素前処理水中のフッ素濃度が１０〜４００ｍｇ／Ｌの範囲である水処理方法とすることができる。 Further, in the case of a method of pretreating raw water to remove a part of fluorine, for example, a fluorine pretreatment step of pretreating raw water containing fluorine and ammonia nitrogen to remove a part of fluorine; A nitritation step of nitrating a part of ammonia nitrogen contained in the treated fluorine pretreated water (treated water); A denitrification step in which nitrogen is used as an electron acceptor by an autotrophic denitrification microorganism, and a fluorine treatment step in which the fluorine is treated after the denitrification reaction, wherein the fluorine concentration in the fluorine pretreated water is It can be set as the water treatment method which is the range of 10-400 mg / L.

原水を前処理してフッ素の一部を除去する方法としては、例えば、フッ素及びアンモニア性窒素含有原水に含有されるフッ素の当量と同程度あるいはそれより少ないカルシウム化合物を添加して前処理し、フッ素濃度を４００ｍｇＦ／Ｌ以下にする方法が挙げられる。 As a method of pretreating raw water to remove a part of fluorine, for example, a calcium compound having the same or less amount as the equivalent of fluorine contained in fluorine and ammoniacal nitrogen-containing raw water is added and pretreated, A method of setting the fluorine concentration to 400 mgF / L or less is mentioned.

図２に本方法による水処理装置の一例の概略を示す。水処理装置２は、亜硝酸化装置１０と、脱窒装置１２と、フッ素処理装置１４と、フッ素前処理装置であるフッ素前除去装置１６及び軟化装置１８とを備える。図２の水処理装置２において、フッ素前除去装置１６の出口と軟化装置１８の入口、軟化装置１８の出口と亜硝酸化装置１０の入口、亜硝酸化装置１０の出口と脱窒装置１２の入口、脱窒装置１２の出口とフッ素処理装置１４の入口がそれぞれ配管等により接続されている。 FIG. 2 shows an outline of an example of a water treatment apparatus according to this method. The water treatment device 2 includes a nitritation device 10, a denitrification device 12, a fluorine treatment device 14, a fluorine pretreatment device 16 that is a fluorine pretreatment device, and a softening device 18. In the water treatment device 2 of FIG. 2, the outlet of the fluorine pre-removal device 16 and the inlet of the softening device 18, the outlet of the softening device 18 and the inlet of the nitritation device 10, the outlet of the nitritation device 10 and the denitrification device 12. The inlet, the outlet of the denitrification apparatus 12 and the inlet of the fluorine treatment apparatus 14 are connected by piping or the like.

まず、フッ素及びアンモニア性窒素を含有する原水をフッ素前除去装置１６に送液し、フッ素前除去装置１６において含有フッ素の当量に満たないカルシウム化合物を添加してフッ素の一部を除去する（フッ素前除去工程）。生成したフッ化カルシウムは系外へ排出する。次に、フッ素前除去工程において得られたフッ素前除去水を軟化装置１８に送液し、軟化装置１８において炭酸ナトリウム等の炭酸塩を添加して炭酸カルシウムを形成する（軟化工程。フッ素前除去工程と合わせてフッ素前処理工程と呼ぶ。）。生成した炭酸カルシウムは系外へ排出し、軟化されたフッ素前処理水は被処理水（フッ素濃度４００ｍｇＦ／Ｌ以下）として、亜硝酸化装置１０に送液し、以降上記と同様に亜硝酸化処理、脱窒処理、フッ素処理を行う。 First, raw water containing fluorine and ammonia nitrogen is fed to the fluorine pre-removing device 16, and a calcium compound that is less than the equivalent of fluorine contained in the fluorine pre-removing device 16 is added to remove a part of the fluorine (fluorine). Pre-removal step). The generated calcium fluoride is discharged out of the system. Next, the fluorine pre-removed water obtained in the fluorine pre-removing step is fed to the softening device 18, and a carbonate such as sodium carbonate is added in the softening device 18 to form calcium carbonate (softening step. Pre-fluorine removal). Together with the process, it is called a fluorine pretreatment process.) The generated calcium carbonate is discharged out of the system, and the softened fluorine pretreated water is sent to the nitritation device 10 as treated water (fluorine concentration of 400 mgF / L or less), and thereafter nitritized in the same manner as described above. Treatment, denitrification treatment, and fluorine treatment are performed.

図２のような方法では、原水に含まれるフッ素の一部を前処理するので、軟化に必要な炭酸ナトリウム等の炭酸塩の量、及び汚泥（フッ化カルシウム及び炭酸カルシウム含有汚泥）の発生量は少なくてすむ。 In the method shown in FIG. 2, since a part of the fluorine contained in the raw water is pretreated, the amount of carbonate such as sodium carbonate required for softening and the amount of sludge (calcium fluoride and calcium carbonate containing sludge) generated. Is less.

通常、カルシウム化合物を添加してフッ化カルシウムとしてフッ素を除去する場合には、処理水にカルシウムが３００〜４００ｍｇ／Ｌ残留するようにカルシウム化合物を過剰に添加することで、処理水のフッ素濃度を１０〜１５ｍｇ／Ｌまで低減することができる。フッ化カルシウムの溶解度は、溶解度＝［Ｃａ］［Ｆ］^２で一定なので、処理水にカルシウムが１０〜２０ｍｇ／Ｌ残留するようにやや過剰にカルシウム化合物を添加した場合、処理水のフッ素濃度を５０〜１００ｍｇ／Ｌ程度まで低減させることができる。また、カルシウム化合物を含有フッ素の当量分だけ添加した場合でも、処理水のフッ素濃度を１００〜２００ｍｇ／Ｌ程度まで低減させることができる。 Usually, when adding a calcium compound and removing fluorine as calcium fluoride, the fluorine concentration of the treated water is increased by adding an excessive amount of calcium compound so that calcium remains in the treated water at 300 to 400 mg / L. It can be reduced to 10-15 mg / L. Since the solubility of calcium fluoride is constant at solubility = [Ca] [F] ² , when a calcium compound is added in an excessive amount so that 10 to 20 mg / L of calcium remains in the treated water, the fluorine concentration of the treated water is increased. It can be reduced to about 50 to 100 mg / L. Even when the calcium compound is added in an amount equivalent to the fluorine content, the fluorine concentration of the treated water can be reduced to about 100 to 200 mg / L.

また、原水を前処理してフッ素の一部を除去する方法としては、例えば、フッ素及びアンモニア性窒素含有原水に含有されるフッ素の一部を分離して、フッ素濃度を４００ｍｇＦ／Ｌ以下にする方法が挙げられる。 In addition, as a method for removing a part of fluorine by pretreating the raw water, for example, a part of fluorine contained in the raw water containing fluorine and ammonia nitrogen is separated to make the fluorine concentration 400 mgF / L or less. A method is mentioned.

図３に本方法による水処理装置の一例の概略を示す。水処理装置３は、亜硝酸化装置１０と、脱窒装置１２と、フッ素処理装置１４と、フッ素前処理装置であるフッ素分離装置２０とを備える。図３の水処理装置３において、フッ素分離装置２０の出口と亜硝酸化装置１０の入口、亜硝酸化装置１０の出口と脱窒装置１２の入口、脱窒装置１２の出口とフッ素処理装置１４の入口がそれぞれ配管等により接続されている。また、フッ素除去手段であるフッ素除去装置２２及び軟化装置２４を備え、フッ素分離装置２０のもう一つの出口とフッ素除去装置２２の入口、フッ素除去装置２２の出口と軟化装置２４の入口がそれぞれ配管等により接続されている。 FIG. 3 shows an outline of an example of a water treatment apparatus according to this method. The water treatment device 3 includes a nitritation device 10, a denitrification device 12, a fluorine treatment device 14, and a fluorine separation device 20 that is a fluorine pretreatment device. In the water treatment device 3 of FIG. 3, the outlet of the fluorine separation device 20 and the inlet of the nitritation device 10, the outlet of the nitritation device 10 and the inlet of the denitrification device 12, the outlet of the denitrification device 12 and the fluorine treatment device 14. Are connected to each other by piping or the like. Further, a fluorine removing device 22 and a softening device 24 which are fluorine removing means are provided, and another outlet of the fluorine separating device 20 and an inlet of the fluorine removing device 22, and an outlet of the fluorine removing device 22 and an inlet of the softening device 24 are respectively piped. Etc. are connected.

まず、フッ素及びアンモニア性窒素を含有する原水をフッ素分離装置２０に送液し、フッ素分離装置２０においてフッ素の一部を分離する（フッ素分離工程（フッ素前処理工程））。フッ素の一部が分離されたフッ素前処理水を被処理水（フッ素濃度４００ｍｇＦ／Ｌ以下）として、亜硝酸化装置１０に送液し、以降上記と同様に亜硝酸化処理、脱窒処理、フッ素処理を行う。一方、フッ素分離装置２０においてフッ素が濃縮されたフッ素濃縮水をフッ素除去装置２２に送液し、カルシウム化合物を添加してフッ素の少なくとも一部を除去する（フッ素除去工程）。生成したフッ化カルシウムは系外へ排出する。次に、フッ素除去工程において得られたフッ素除去水を軟化装置２４に送液し、軟化装置２４において炭酸ナトリウム等の炭酸塩、硫酸ナトリウム等の硫酸塩等を添加して炭酸カルシウムや硫酸カルシウム等を形成する（軟化工程）。生成した炭酸カルシウム及び軟化された軟化処理水は系外へ排出する。 First, raw water containing fluorine and ammoniacal nitrogen is fed to the fluorine separation device 20, and a part of fluorine is separated in the fluorine separation device 20 (fluorine separation step (fluorine pretreatment step)). Fluorine pretreatment water from which a part of the fluorine has been separated is fed to the nitritation device 10 as water to be treated (fluorine concentration of 400 mgF / L or less), and thereafter nitritation treatment, denitrification treatment, Fluorine treatment is performed. On the other hand, the fluorine-concentrated water in which the fluorine is concentrated in the fluorine separator 20 is sent to the fluorine removing device 22, and a calcium compound is added to remove at least a part of the fluorine (fluorine removing step). The generated calcium fluoride is discharged out of the system. Next, the fluorine-removed water obtained in the fluorine removal step is fed to the softening device 24, and carbonates such as sodium carbonate and sulfates such as sodium sulfate are added to the softening device 24 to add calcium carbonate, calcium sulfate, etc. (Softening step). The produced calcium carbonate and softened softened water are discharged out of the system.

本方法ではフッ素分離装置２０により、原水からフッ素の一部を分離する。フッ素分離装置２０によってアンモニア性窒素がフッ素と共に分離される場合には、図４に示すように、フッ素除去装置２２及び軟化装置２４によりフッ素濃縮水からフッ素を除去した後、軟化処理水をフッ素前処理水と混合して被処理水とすればよい。 In this method, a part of the fluorine is separated from the raw water by the fluorine separator 20. In the case where ammonia nitrogen is separated together with fluorine by the fluorine separation device 20, as shown in FIG. 4, after removing fluorine from the fluorine concentrated water by the fluorine removal device 22 and the softening device 24, What is necessary is just to mix with treated water and to make treated water.

フッ素分離装置２０としては、ＲＯ膜（逆浸透膜）、ＮＦ膜（ナノ濾過膜）だけでなく、陰イオン交換樹脂、陽イオン交換樹脂等のイオン交換樹脂、フッ素吸着剤、電気式脱イオン装置など、フッ素前処理水（被処理水）のＣａ濃度を大きく上昇させない手段であれば、特に限定はされないが、コストや設置スペースの観点から、ＲＯ膜やＮＦ膜が好ましい。 The fluorine separator 20 includes not only RO membranes (reverse osmosis membranes) and NF membranes (nanofiltration membranes), but also ion exchange resins such as anion exchange resins and cation exchange resins, fluorine adsorbents, and electric deionization devices. Although it will not specifically limit if it is a means which does not raise the Ca density | concentration of fluorine pretreatment water (water to be treated) greatly, RO membrane and NF membrane are preferable from the viewpoint of cost and installation space.

図３及び図４の方法を採用した場合には、被処理水のフッ素濃度が比較的低いので、独立栄養性脱窒微生物による処理（ＡＮＡＭＭＯＸ処理）だけでなく、通常の従属栄養性細菌による処理でも処理可能であるが、ＡＮＡＭＭＯＸ処理の方が処理速度が大きいため好ましい。また、被処理水のカルシウム濃度が低減されていることから、特に嫌気性のＡＮＡＭＭＯＸ微生物による処理の場合に有効である。これは、嫌気性のＡＮＡＭＭＯＸ処理では、ＡＮＡＭＭＯＸ微生物の炭素源として、二酸化炭素（ＣＯ_２）や炭酸ナトリウム（Ｎａ_２ＣＯ_３）を使用するため、被処理水のカルシウム濃度が高いと炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）のスケールが発生しやすいためである。なお、フッ素除去装置２２及び軟化装置２４の代わりに、図５、図６に示すように凝集沈殿装置や晶析装置等のフッ素除去手段２６を用いてもよい。 When the method of FIG. 3 and FIG. 4 is adopted, since the fluorine concentration of the water to be treated is relatively low, not only the treatment with autotrophic denitrifying microorganisms (ANAMOX treatment) but also the treatment with normal heterotrophic bacteria However, the processing is possible, but the ANAMOX processing is preferable because the processing speed is higher. Moreover, since the calcium concentration of to-be-processed water is reduced, it is effective especially in the case of the process by an anaerobic ANAMOX microorganism. This is because anaerobic ANAMMOX treatment uses carbon dioxide (CO ₂ ) or sodium carbonate (Na ₂ CO ₃ ) as the carbon source of the ANAMMOX microorganisms, so if the calcium concentration of the treated water is high, calcium carbonate (CaCO _This is because the scale ₃ ) is likely to occur. Instead of the fluorine removing device 22 and the softening device 24, fluorine removing means 26 such as a coagulating precipitation device or a crystallizing device may be used as shown in FIGS.

また、例えば、フッ素及びアンモニア性窒素含有原水の一部をフッ素分離手段等により前処理し、その前処理水を希釈水として原水を希釈する方法により、被処理水のフッ素濃度を４００ｍｇＦ／Ｌ以下にしてもよい。 In addition, for example, by pre-treating a part of the raw water containing fluorine and ammonia nitrogen by a fluorine separation means or the like and diluting the raw water using the pre-treated water as dilution water, the fluorine concentration of the water to be treated is 400 mgF / L or less. It may be.

すなわち、本実施形態に係る水処理方法は、フッ素及びアンモニア性窒素を含有する原水の一部を前処理するフッ素前処理工程と、前記前処理されたフッ素前処理水により残りの原水を希釈し、前記希釈した被処理水中のアンモニア性窒素の一部を亜硝酸化する亜硝酸化工程と、前記アンモニア性窒素を電子供与態とし、前記亜硝酸化された亜硝酸性窒素を電子受容体として独立栄養性脱窒微生物により脱窒反応を行う脱窒工程と、前記脱窒反応後に前記フッ素を処理するフッ素処理工程と、を含み、前記被処理水中のフッ素濃度が１０〜４００ｍｇ／Ｌの範囲である水処理方法である。 That is, in the water treatment method according to the present embodiment, a fluorine pretreatment process for pretreating a part of raw water containing fluorine and ammonia nitrogen, and the remaining raw water is diluted with the pretreated fluorine pretreated water. A nitritation step of nitrifying a part of ammonia nitrogen in the diluted water to be treated, the ammonia nitrogen as an electron donating state, and the nitrite nitrogen as an electron acceptor A denitrification step of performing a denitrification reaction with an autotrophic denitrifying microorganism, and a fluorine treatment step of treating the fluorine after the denitrification reaction, wherein the fluorine concentration in the treated water is in the range of 10 to 400 mg / L This is a water treatment method.

図７に本方法による水処理装置の一例の概略を示す。水処理装置７は、亜硝酸化装置１０と、脱窒装置１２と、フッ素処理装置１４と、フッ素前処理装置であるフッ素分離装置２０とを備える。図７の水処理装置７において、原水流入菅は亜硝酸化装置１０の入口、フッ素分離装置２０の入口にそれぞれ接続されている。フッ素分離装置２０の出口と亜硝酸化装置１０の入口、亜硝酸化装置１０の出口と脱窒装置１２の入口、脱窒装置１２の出口とフッ素処理装置１４の入口がそれぞれ配管等により接続されている。また、フッ素除去手段であるフッ素除去装置２２及び軟化装置２４を備え、フッ素分離装置２０のもう一つの出口とフッ素除去装置２２の入口、フッ素除去装置２２の出口と軟化装置２４の入口がそれぞれ配管等により接続されている。軟化装置２４の出口は亜硝酸化装置１０とフッ素分離装置２０とを接続する配管等の途中に配管等により接続されているがこれに限るものではなく、亜硝酸化装置１０の入口に接続されてもよい。 FIG. 7 shows an outline of an example of a water treatment apparatus according to this method. The water treatment device 7 includes a nitritation device 10, a denitrification device 12, a fluorine treatment device 14, and a fluorine separation device 20 that is a fluorine pretreatment device. In the water treatment device 7 of FIG. 7, the raw water inlet is connected to the inlet of the nitritation device 10 and the inlet of the fluorine separation device 20. The outlet of the fluorine separation device 20 and the inlet of the nitritation device 10, the outlet of the nitritation device 10 and the inlet of the denitrification device 12, and the outlet of the denitrification device 12 and the inlet of the fluorine treatment device 14 are connected by piping or the like. ing. Further, a fluorine removing device 22 and a softening device 24 which are fluorine removing means are provided, and another outlet of the fluorine separating device 20 and an inlet of the fluorine removing device 22, and an outlet of the fluorine removing device 22 and an inlet of the softening device 24 are respectively piped. Etc. are connected. The outlet of the softening device 24 is connected by a pipe or the like in the middle of the pipe or the like connecting the nitritation device 10 and the fluorine separation device 20, but is not limited to this, and is connected to the inlet of the nitritation device 10. May be.

まず、フッ素及びアンモニア性窒素を含有する原水の一部をフッ素分離装置２０に送液し、フッ素分離装置２０においてフッ素の一部を分離する（フッ素分離工程）。フッ素の一部が分離されたフッ素前処理水を亜硝酸化装置１０に送液し、一方、フッ素分離装置２０においてフッ素が濃縮されたフッ素濃縮水をフッ素除去装置２２に送液し、カルシウム化合物を添加してフッ素の少なくとも一部を除去する（フッ素除去工程）。生成したフッ化カルシウムは系外へ排出する。次に、フッ素除去工程において得られたフッ素除去水を軟化装置２４に送液し、軟化装置２４において炭酸ナトリウム等の炭酸塩を添加して炭酸カルシウムを形成する（軟化工程。フッ素分離工程、フッ素除去工程と合わせてフッ素前処理工程と呼ぶ。）。生成した炭酸カルシウムは系外に排出し、軟化された軟化処理水はフッ素前処理水と混合する。また、フッ素及びアンモニア性窒素を含有する原水の残りを亜硝酸化装置１０に送液し、亜硝酸化処理する。このように、フッ素前処理水及び軟化処理水により残りの原水を希釈して被処理水（フッ素濃度４００ｍｇＦ／Ｌ以下）として、以降上記と同様に亜硝酸化処理、脱窒処理、フッ素処理を行う。 First, a part of raw water containing fluorine and ammonia nitrogen is fed to the fluorine separation device 20 and a part of fluorine is separated in the fluorine separation device 20 (fluorine separation step). Fluorine pretreated water from which a part of the fluorine has been separated is fed to the nitritation device 10, while the fluorine-concentrated water enriched with fluorine in the fluorine separation device 20 is fed to the fluorine removing device 22, and the calcium compound Is added to remove at least a part of fluorine (fluorine removing step). The generated calcium fluoride is discharged out of the system. Next, the fluorine-removed water obtained in the fluorine removal step is fed to the softening device 24, and carbonates such as sodium carbonate are added in the softening device 24 to form calcium carbonate (softening step, fluorine separation step, fluorine Together with the removal step, this is called a fluorine pretreatment step.) The generated calcium carbonate is discharged out of the system, and the softened softened water is mixed with fluorine pretreated water. Moreover, the remainder of the raw water containing fluorine and ammonia nitrogen is sent to the nitritation apparatus 10 for nitritation treatment. In this way, the remaining raw water is diluted with fluorine pretreated water and softened treated water to be treated water (fluorine concentration of 400 mgF / L or less), and thereafter nitritation treatment, denitrification treatment, and fluorine treatment are performed in the same manner as described above. Do.

また、原水を前処理してフッ素の一部を除去する方法としては、例えば、フッ素及びアンモニア性窒素含有原水の一部をカルシウム化合物を添加して前処理し、残りの原水を亜硝酸化処理し、フッ素前処理水と亜硝酸化処理水とを混合して被処理水中のフッ素濃度を４００ｍｇＦ／Ｌ以下にする方法が挙げられる。 In addition, as a method of pretreating raw water to remove a part of fluorine, for example, a part of fluorine and ammonia nitrogen-containing raw water is pretreated by adding a calcium compound, and the remaining raw water is subjected to nitritation treatment In addition, there is a method in which fluorine pretreatment water and nitritation water are mixed to make the fluorine concentration in the water to be treated 400 mgF / L or less.

すなわち、本実施形態に係る水処理方法は、フッ素及びアンモニア性窒素を含有する原水の一部を前処理するフッ素前処理工程と、残りの原水中のアンモニア性窒素の一部を亜硝酸化する亜硝酸化工程と、前記前処理されたフッ素前処理水と前記亜硝酸化された亜硝酸化処理水とを混合し、前記アンモニア性窒素を電子供与態とし、前記亜硝酸化された亜硝酸性窒素を電子受容体として独立栄養性脱窒微生物により脱窒反応を行う脱窒工程と、前記脱窒反応後に前記フッ素を処理するフッ素処理工程と、を含み、前記混合した混合水中のフッ素濃度が１０〜４００ｍｇ／Ｌの範囲である水処理方法である。 That is, in the water treatment method according to the present embodiment, a fluorine pretreatment process for pretreating a part of raw water containing fluorine and ammonia nitrogen, and a part of the ammonia nitrogen in the remaining raw water is nitrified. A nitritation step, the pretreated fluorine pretreated water and the nitritized nitritized water are mixed, the ammoniacal nitrogen is brought into an electron donating state, and the nitritized nitrous acid A denitrification step of performing denitrification reaction using autotrophic nitrogen as an electron acceptor with an autotrophic denitrifying microorganism, and a fluorine treatment step of treating the fluorine after the denitrification reaction, and the fluorine concentration in the mixed mixed water Is a water treatment method in the range of 10 to 400 mg / L.

図８に本方法による水処理装置の一例の概略を示す。水処理装置８は、亜硝酸化装置１０と、脱窒装置１２と、フッ素処理装置１４と、フッ素前処理装置であるフッ素前除去装置１６及び軟化装置１８とを備える。図８の水処理装置８において、原水流入菅が２つに分かれ、亜硝酸化装置１０の入口及びフッ素前除去装置１６の入口にそれぞれ接続されている。また、フッ素前除去装置１６の出口と軟化装置１８の入口、亜硝酸化装置１０の出口と脱窒装置１２の入口、脱窒装置１２の出口とフッ素処理装置１４の入口がそれぞれ配管等により接続されている。軟化装置１８の出口は亜硝酸化装置１０と脱窒装置１２とを接続する配管等の途中に配管等により接続されているがこれに限るものではなく、脱窒装置１２の入口に接続されてもよい。原水流入菅は、バルブ等（図示せず）により流路を切り替えられるようになっている。 FIG. 8 shows an outline of an example of a water treatment apparatus according to this method. The water treatment device 8 includes a nitritation device 10, a denitrification device 12, a fluorine treatment device 14, a fluorine pretreatment device 16 that is a fluorine pretreatment device, and a softening device 18. In the water treatment device 8 of FIG. 8, the raw water inflow trough is divided into two and connected to the inlet of the nitritation device 10 and the inlet of the fluorine pre-removal device 16, respectively. In addition, the outlet of the fluorine pre-removal device 16 and the inlet of the softening device 18, the outlet of the nitritation device 10 and the inlet of the denitrification device 12, and the outlet of the denitrification device 12 and the inlet of the fluorine treatment device 14 are connected by piping or the like. Has been. The outlet of the softening device 18 is connected by a pipe or the like in the middle of a pipe or the like connecting the nitritation device 10 and the denitrification device 12, but is not limited to this, and is connected to the inlet of the denitrification device 12. Also good. The flow path of the raw water inflow trough can be switched by a valve or the like (not shown).

まず、フッ素及びアンモニア性窒素を含有する原水の一部をフッ素前除去装置１６に送液し、フッ素前除去装置１６においてカルシウム化合物を添加してフッ素の少なくとも一部を除去する（フッ素前除去工程）。生成したフッ化カルシウムは系外へ排出する。次に、フッ素前除去工程において得られたフッ素前除去水を軟化装置１８に送液し、軟化装置１８において炭酸ナトリウム等の炭酸塩を添加して炭酸カルシウムを形成する（軟化工程。フッ素前除去工程と合わせてフッ素前処理工程と呼ぶ。）。生成した炭酸カルシウムは系外へ排出する。一方、原水の残りは亜硝酸化装置１０に送液し、亜硝酸化処理を行う（亜硝酸化工程）。亜硝酸化処理された亜硝酸化処理水と、軟化されたフッ素前処理水とを混合して混合水（被処理水）として、脱窒装置１２に送液する。一般に、亜硝酸化工程において用いられる硝化菌（亜硝酸菌等）はフッ素耐性が高いので、８００ｍｇＦ／Ｌ程度までであればフッ素前処理なしで亜硝酸化し、迂回させた一部の原水をフッ素前処理して脱窒装置１２においてあるいは脱窒装置１２への送液前に混合することにより、脱窒装置１２におけるフッ素濃度を４００ｍｇＦ／Ｌ以下に調整することができる。以降上記と同様に脱窒処理、フッ素処理を行う。 First, a part of raw water containing fluorine and ammonia nitrogen is fed to the fluorine pre-removing device 16, and the calcium compound is added in the fluorine pre-removing device 16 to remove at least a part of the fluorine (fluorine pre-removing step). ). The generated calcium fluoride is discharged out of the system. Next, the fluorine pre-removed water obtained in the fluorine pre-removing step is fed to the softening device 18, and a carbonate such as sodium carbonate is added in the softening device 18 to form calcium carbonate (softening step. Pre-fluorine removal). Together with the process, it is called a fluorine pretreatment process.) The generated calcium carbonate is discharged out of the system. On the other hand, the remaining raw water is sent to the nitritation apparatus 10 to perform nitritation treatment (nitritation step). Nitrite treated water that has been subjected to nitritation treatment and softened fluorine pretreated water are mixed and fed to the denitrification apparatus 12 as mixed water (treated water). In general, nitrifying bacteria (nitrite bacteria, etc.) used in the nitritation process are highly resistant to fluorine, so if it is up to about 800 mg F / L, it is nitrified without fluorine pretreatment and some raw water that has been bypassed is fluorinated. The fluorine concentration in the denitrification apparatus 12 can be adjusted to 400 mgF / L or less by performing pretreatment and mixing in the denitrification apparatus 12 or before feeding to the denitrification apparatus 12. Thereafter, denitrification treatment and fluorine treatment are performed in the same manner as described above.

なお、フッ素濃度の制御は、フッ素イオン電極等により原水中のフッ素濃度を測定することにより、フッ素前処理装置１６に導入する原水量を自動制御すること等により行うことができる。 The fluorine concentration can be controlled by automatically controlling the amount of raw water introduced into the fluorine pretreatment device 16 by measuring the fluorine concentration in the raw water using a fluorine ion electrode or the like.

また、フッ素前処理を行っていない亜硝酸化処理水と混合することにより、フッ素前処理工程において過剰に添加したカルシウム濃度が低下し、炭酸塩の添加によっても炭酸カルシウムによるスケーリングが起こらない場合には、フッ素前処理を行ったフッ素前処理水中のカルシウムを除去することなく、フッ素前処理を行っていない亜硝酸化処理水と混合し、以降の処理を行ってもよい。 In addition, when mixed with nitrite-treated water that has not been subjected to fluorine pretreatment, the concentration of calcium added excessively in the fluorine pretreatment step is reduced, and scaling by calcium carbonate does not occur even when carbonate is added. May be mixed with nitrite-treated water that has not been subjected to fluorine pretreatment without removing calcium in the fluorine-pretreated water that has undergone fluorine pretreatment, and the subsequent treatment may be performed.

以上説明したように、本実施形態に係るフッ素及びアンモニア性窒素含有原水の処理方法及び装置によれば、カルシウム化合物によるフッ素処理より前段で独立栄養性脱窒微生物による脱窒処理を行うこととしたため、過剰に添加したカルシウムを除去する際に必要な薬剤添加や発生する汚泥を抑制することが可能となる。さらに、軟化装置及び酸化装置を設ける必要がなく、又は、軟化装置を小型化することができ、カルシウム等の汚泥及び過剰水素供与体に起因する汚泥の発生しない、又は、カルシウム等の汚泥の発生量を低減することが可能となる。これにより、独立栄養性脱窒微生物を用いたフッ素及びアンモニア性窒素含有原水の処理を低コスト、省スペースで実現することができる。 As described above, according to the method and apparatus for treating fluorine and ammonia nitrogen-containing raw water according to the present embodiment, the denitrification treatment by the autotrophic denitrification microorganism is performed before the fluorine treatment by the calcium compound. It becomes possible to suppress the addition of chemicals necessary for removing excessive calcium and the generated sludge. Further, it is not necessary to provide a softening device and an oxidation device, or the softening device can be downsized, and sludge such as calcium and sludge due to excess hydrogen donors are not generated or sludge such as calcium is generated. The amount can be reduced. Thereby, the treatment of fluorine and ammonia nitrogen-containing raw water using autotrophic denitrifying microorganisms can be realized at low cost and space saving.

以下、実施例および比較例を挙げ、本発明をより具体的に詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, although an example and a comparative example are given and the present invention is explained more concretely in detail, the present invention is not limited to the following examples.

（実施例１）
実施例１においては、図１に示したものと同様の装置を用い、フッ素濃度１００〜４００ｍｇＦ／Ｌのアンモニア性窒素及びフッ素含有原水に対して、亜硝酸化工程において重炭酸ナトリウムの添加やｐＨ調整剤（塩酸及び水酸化ナトリウム）によるｐＨ制御（ｐＨ＝７．５〜８．０）、空気量の制御により原水中のアンモニア性窒素の一部を亜硝酸化した後に、ＡＮＡＭＭＯＸ微生物によりアンモニア性窒素及び亜硝酸性窒素を脱窒化処理した。そして、その後に水酸化カルシウムの添加によりフッ素をフッ化カルシウムとして処理した。これにより、清浄な処理水を得ることが出来た。脱窒処理速度、炭酸カルシウム汚泥量、酸化槽におけるメタノール余剰汚泥量の結果を表１に示す。なお、脱窒処理速度は、下記の実施例７に示す方法により求め、以下の基準で評価した。
◎：Ｆ濃度１０ｍｇＦ／Ｌ以下の場合の従属栄養性細菌の脱窒処理速度の１２５％以上
○：Ｆ濃度１０ｍｇＦ／Ｌ以下の場合の従属栄養性細菌の脱窒処理速度の７５％を超え１２５％未満
×：Ｆ濃度１０ｍｇＦ／Ｌ以下の場合の従属栄養性細菌の脱窒処理速度の７５％以下 Example 1
In Example 1, the same apparatus as shown in FIG. 1 was used, and sodium bicarbonate was added to the ammonia nitrogen and fluorine-containing raw water having a fluorine concentration of 100 to 400 mgF / L in the nitritation step and the pH. After pH control (pH = 7.5-8.0) by adjusting agent (hydrochloric acid and sodium hydroxide) and nitritation of a part of ammonia nitrogen in raw water by controlling air volume, it is ammoniacal by ANAMMOX microorganisms. Nitrogen and nitrite nitrogen were denitrified. Then, fluorine was treated as calcium fluoride by adding calcium hydroxide. Thereby, clean treated water could be obtained. Table 1 shows the results of the denitrification rate, the amount of calcium carbonate sludge, and the amount of excess methanol sludge in the oxidation tank. In addition, the denitrification process speed | rate was calculated | required by the method shown in the following Example 7, and evaluated with the following references | standards.
A: 125% or more of the denitrification rate of heterotrophic bacteria when the F concentration is 10 mgF / L or less B: More than 75% of the denitrification rate of heterotrophic bacteria when the F concentration is 10 mgF / L or less 125 Less than% ×: 75% or less of the denitrification rate of heterotrophic bacteria when F concentration is 10 mgF / L or less

（参考例１）
フッ素濃度５０以上１００ｍｇＦ／Ｌ未満のアンモニア性窒素及びフッ素含有原水を用いた以外は、実施例１と同様にして処理した。これにより、清浄な処理水を得ることが出来た。結果を表１に示す。 ( Reference Example 1 )
The treatment was carried out in the same manner as in Example 1 except that ammonia nitrogen having a fluorine concentration of 50 or more and less than 100 mg F / L and fluorine-containing raw water were used. Thereby, clean treated water could be obtained. The results are shown in Table 1.

（実施例２）
実施例２においては、図２に示したものと同様の装置を用い、フッ素濃度４００ｍｇＦ／Ｌ以上のアンモニア性窒素及びフッ素含有原水に対して、含有フッ素当量と同程度あるいはそれより少ない水酸化カルシウムを用いてフッ素前処理装置に導入しフッ素処理を行った後にカルシウムを炭酸ナトリウムの添加により除去した上で、被処理水のフッ素濃度を１００〜４００ｍｇＦ／Ｌとして実施例１と同様の工程により処理を行った。これにより、清浄な処理水を得ることが出来た。結果を表１に示す。 (Example 2 )
In Example 2 , the same apparatus as that shown in FIG. 2 was used, and calcium hydroxide equivalent to or less than the fluorine equivalent contained in ammoniacal nitrogen and fluorine-containing raw water having a fluorine concentration of 400 mgF / L or more. After the introduction of fluorine into the fluorine pretreatment apparatus and the fluorine treatment, calcium is removed by the addition of sodium carbonate, and the fluorine concentration in the water to be treated is set to 100 to 400 mg F / L and treated in the same process as in Example 1. Went. Thereby, clean treated water could be obtained. The results are shown in Table 1.

（参考例２）
被処理水のフッ素濃度を５０以上１００ｍｇＦ／Ｌ未満とした以外は、実施例２と同様にして処理した。これにより、清浄な処理水を得ることが出来た。結果を表１に示す。 ( Reference Example 2 )
It processed like Example 2 except the fluorine concentration of to-be-processed water having been 50 or more and less than 100 mgF / L. Thereby, clean treated water could be obtained. The results are shown in Table 1.

（実施例３）
実施例３においては、図８に示したものと同様の装置を用い、フッ素濃度４００ｍｇＦ／Ｌ以上のアンモニア性窒素及びフッ素含有原水に対して、原水の一部を水酸化カルシウムを用いたフッ素前処理装置に導入しフッ素処理を行った後に過剰に添加したカルシウムを炭酸ナトリウムの添加により除去した上で、亜硝酸化処理を行った残りの原水（亜硝酸化処理水）と混合することにより被処理水のフッ素濃度を１００〜４００ｍｇＦ／Ｌとして実施例１と同様の工程により処理を行った。これにより、清浄な処理水を得ることが出来た。結果を表１に示す。 (Example 3 )
In Example 3 , a device similar to that shown in FIG. 8 was used, and a portion of the raw water was pre-fluorinated using calcium hydroxide against ammoniacal nitrogen and fluorine-containing raw water having a fluorine concentration of 400 mg F / L or more. After removing the excess calcium added by adding sodium carbonate after introducing into the treatment equipment and performing the fluorine treatment, it is mixed with the remaining raw water (nitrite treated water) that has undergone nitrite treatment. The treatment water was treated according to the same steps as in Example 1 with a fluorine concentration of 100 to 400 mg F / L. Thereby, clean treated water could be obtained. The results are shown in Table 1.

（参考例３）
被処理水のフッ素濃度を５０以上１００ｍｇＦ／Ｌ未満とした以外は、実施例３と同様にして処理した。これにより、清浄な処理水を得ることが出来た。結果を表１に示す。 ( Reference Example 3 )
It processed like Example 3 except the fluorine concentration of to-be-processed water having been 50 or more and less than 100 mgF / L. Thereby, clean treated water could be obtained. The results are shown in Table 1.

（比較例１）
比較例１においては、図９に示したものと同様の装置を用いた。図９の水処理装置５０により、フッ素処理装置２８においてカルシウム化合物を添加して、フッ素濃度１００〜４００ｍｇＦ／Ｌのアンモニア性窒素及びフッ素含有原水のフッ素を処理するフッ素処理（フッ素処理工程）、硝化装置３０において硝化菌による硝化処理（硝化工程）、脱窒装置３２において従属栄養性細菌（脱窒菌）によるメタノールを利用した脱窒処理（脱窒工程）、酸化装置３４において過剰のメタノールの分解を行う酸化処理（酸化処理工程）を順次行った。結果を表１に示す。 (Comparative Example 1)
In Comparative Example 1, an apparatus similar to that shown in FIG. 9 was used. Fluorine treatment (fluorine treatment step), nitrification by adding calcium compound in the fluorine treatment device 28 and treating fluorine of 100-400 mg F / L ammonia nitrogen and fluorine-containing raw water by the water treatment device 50 of FIG. Nitrogen treatment (nitrification process) with nitrifying bacteria in the apparatus 30, denitrification treatment (denitrification process) using methanol by heterotrophic bacteria (denitrification bacteria) in the denitrification apparatus 32, and decomposition of excess methanol in the oxidizer 34. The oxidation treatment (oxidation treatment step) to be performed was sequentially performed. The results are shown in Table 1.

（比較例２）
比較例２においては、図１０に示したものと同様の装置を用いた。図１０の水処理装置５１により、フッ素処理装置２８においてカルシウム化合物を添加して、フッ素濃度１００〜４００ｍｇＦ／Ｌのアンモニア性窒素及びフッ素含有原水のフッ素を処理するフッ素処理（フッ素処理工程）、軟化装置３６において炭酸塩による軟化処理（軟化工程）、亜硝酸化装置３８において硝化菌による亜硝酸化処理（亜硝酸化工程）、脱窒装置４０においてＡＮＡＭＭＯＸ微生物による脱窒処理（脱窒工程）を順次行った。結果を表１に示す。 (Comparative Example 2)
In Comparative Example 2, an apparatus similar to that shown in FIG. 10 was used. Fluorine treatment (fluorine treatment step), softening by adding a calcium compound in the fluorine treatment device 28 and treating the fluorine with a fluorine concentration of 100 to 400 mgF / L of ammonia nitrogen and fluorine-containing raw water by the water treatment device 51 of FIG. Softening treatment with carbonate in the apparatus 36 (softening process), nitritation treatment with nitrifying bacteria (nitritation process) in the nitritation apparatus 38, and denitrification treatment (denitrification process) with ANAMMOX microorganisms in the denitrification apparatus 40. We went sequentially. The results are shown in Table 1.

（比較例３）
比較例３においては、図１１に示したものと同様の装置を用いた。図１１の水処理装置５２により、硝化装置３０においてフッ素濃度１００〜４００ｍｇＦ／Ｌのアンモニア性窒素及びフッ素含有原水の硝化菌による硝化処理（硝化工程）、フッ素処理装置２８においてカルシウム化合物を添加して、フッ素を処理するフッ素処理（フッ素処理工程）、脱窒装置３２において従属栄養性細菌（脱窒菌）によるメタノールを利用した脱窒処理（脱窒工程）、酸化装置３４において過剰のメタノールの分解を行う酸化処理（酸化処理工程）を順次行った。結果を表１に示す。 (Comparative Example 3)
In Comparative Example 3, an apparatus similar to that shown in FIG. 11 was used. The water treatment device 52 of FIG. 11 adds nitrification treatment (nitrification process) with ammonia nitrogen and fluorine-containing raw water nitrifying bacteria in the nitrification device 30 and a calcium compound in the fluorine treatment device 28. Fluorine treatment for treating fluorine (fluorine treatment step), denitrification treatment using methanol by heterotrophic bacteria (denitrification bacteria) in the denitrification device 32 (denitrification step), and decomposition of excess methanol in the oxidizer 34 The oxidation treatment (oxidation treatment step) to be performed was sequentially performed. The results are shown in Table 1.

表１に示すように実施例１〜３の方法によれば、軟化装置及び酸化装置を設ける必要がなく、又は、軟化装置を小型化することができ、カルシウム等の汚泥及び過剰水素供与体に起因する汚泥の発生しない、又は、カルシウム等の汚泥の発生量を低減することが可能となった。 As shown in Table 1, according to the methods of Examples 1 to 3 , it is not necessary to provide a softening device and an oxidation device, or the softening device can be reduced in size, and sludge such as calcium and excess hydrogen donor can be used. It has become possible to reduce the amount of sludge such as calcium without causing sludge.

（実施例４）
次に、フッ素濃度が独立栄養性脱窒微生物に与える影響について試験を行い、フッ素が含有されていない原水を処理した場合と比較し、独立栄養性脱窒微生物の処理速度が５０％以下まで低下しないフッ素濃度範囲を検討した。 (Example 4 )
Next, the effect of fluorine concentration on autotrophic denitrifying microorganisms was tested, and the processing rate of autotrophic denitrifying microorganisms was reduced to 50% or less compared to the case of treating raw water containing no fluorine. Fluorine concentration range not examined.

試験は、事前に集積培養しておいた所定量のＡＮＡＭＭＯＸ微生物を用い、窒素封入したバイアル瓶内で行った。 The test was performed in a nitrogen-filled vial using a predetermined amount of ANAMOX microorganism that had been accumulated and cultured in advance.

図１２にフッ素濃度を変化させた合成排水を用いた場合の、フッ素濃度に対する処理速度の変化を示す。 FIG. 12 shows the change in the treatment speed with respect to the fluorine concentration when using synthetic waste water having a changed fluorine concentration.

なお、処理速度の算出は、所定時間ごとにバイアル瓶内の排水を採取し、液中のアンモニア性窒素（ＮＨ_４−Ｎ）濃度をインドフェノール青吸光光度法により、亜硝酸性窒素（ＮＯ_２−Ｎ）濃度をイオンクロマトグラフィ法により測定した結果から、単位時間当りの窒素減少量を算出し処理速度とした。 The calculation of the processing speed, the drainage of the vial bottle was sampled every predetermined time, the ammonium nitrogen (NH 4 _-N) concentration in the liquid indophenol blue absorptiometry, nitrite nitrogen (NO ₂ -N) From the result of measuring the concentration by ion chromatography, the amount of nitrogen decrease per unit time was calculated and used as the treatment speed.

図１２のグラフによると、２００〜４００ｍｇＦ／Ｌの範囲において阻害により処理速度が低下している。そして、５００ｍｇＦ／Ｌを超えた条件においては、フッ素が含有されていない条件と比較し処理速度が３０％以下まで低下している。一方、１００ｍｇＦ／Ｌ以下の範囲では処理速度はフッ素が含有されていない条件と殆ど同様である。 According to the graph of FIG. 12, the treatment speed is reduced due to inhibition in the range of 200 to 400 mg F / L. And in the conditions over 500 mgF / L, the processing speed is reduced to 30% or less as compared with the conditions not containing fluorine. On the other hand, in the range of 100 mgF / L or less, the treatment speed is almost the same as the condition containing no fluorine.

したがって、フッ素濃度が１０〜４００ｍｇＦ／Ｌ、好ましくは１０〜１００ｍｇＦ／Ｌのフッ素含有排水に対しては、亜硝酸化、独立栄養性脱窒微生物によるアンモニア性窒素及び亜硝酸性窒素の処理を行った後にカルシウム化合物によるフッ素処理を行うことにより、スケーリングを起こすことなく、フッ素処理の際に添加した過剰カルシウムの軟化が不要で汚泥の発生及び薬剤添加量をより低減した処理が可能となることがわかった。 Therefore, fluorine-containing wastewater with a fluorine concentration of 10 to 400 mgF / L, preferably 10 to 100 mgF / L, is treated with ammonia nitrogen and nitrite nitrogen by nitritation and autotrophic denitrifying microorganisms. Fluorine treatment with a calcium compound afterwards, without causing scaling, it is not necessary to soften excess calcium added during the fluorination treatment, and it is possible to perform treatment with reduced sludge generation and chemical addition. all right.

本発明の実施形態に係る水処理装置の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the water treatment apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る水処理装置の他の例を示す概略図である。It is the schematic which shows the other example of the water treatment apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る水処理装置の他の例を示す概略図である。It is the schematic which shows the other example of the water treatment apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る水処理装置の他の例を示す概略図である。It is the schematic which shows the other example of the water treatment apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る水処理装置の他の例を示す概略図である。It is the schematic which shows the other example of the water treatment apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る水処理装置の他の例を示す概略図である。It is the schematic which shows the other example of the water treatment apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る水処理装置の他の例を示す概略図である。It is the schematic which shows the other example of the water treatment apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る水処理装置の他の例を示す概略図である。It is the schematic which shows the other example of the water treatment apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の比較例１において使用した水処理装置を示す概略図である。It is the schematic which shows the water treatment apparatus used in the comparative example 1 of this invention. 本発明の比較例２において使用した水処理装置を示す概略図である。It is the schematic which shows the water treatment apparatus used in the comparative example 2 of this invention. 本発明の比較例３において使用した水処理装置を示す概略図である。It is the schematic which shows the water treatment apparatus used in the comparative example 3 of this invention. 本発明の実施例４における、フッ素濃度に対する処理速度の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the processing speed with respect to fluorine concentration in Example 4 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１，２，３，４，５，６，７，８，５０，５１，５２水処理装置、１０，３８亜硝酸化装置、１２，３２，４０脱窒装置、１４，２８フッ素処理装置、１６フッ素前除去装置、１８，２４、３６軟化装置、２０フッ素分離装置、２２フッ素除去装置、２６フッ素除去手段、３０硝化装置、３４酸化装置。 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 50, 51, 52 Water treatment device, 10, 38 Nitrite device, 12, 32, 40 Denitrification device, 14, 28 Fluorine treatment device, 16 Pre-fluorine removal device, 18, 24, 36 softening device, 20 fluorine separation device, 22 fluorine removal device, 26 fluorine removal means, 30 nitrification device, 34 oxidation device.

Claims

フッ素及びアンモニア性窒素を含有する被処理水に含まれるアンモニア性窒素の一部を亜硝酸化する亜硝酸化工程と、
前記アンモニア性窒素を電子供与体とし、前記亜硝酸化された亜硝酸性窒素を電子受容体として独立栄養性脱窒微生物により脱窒反応を行う脱窒工程と、
前記脱窒反応後に前記フッ素を処理するフッ素処理工程と、
を含み、
前記脱窒工程に流入する被処理水中のフッ素濃度が１００〜４００ｍｇ／Ｌの範囲であることを特徴とする水処理方法。 A nitritation step of nitrating a part of ammonia nitrogen contained in water to be treated containing fluorine and ammonia nitrogen;
A denitrification step of performing a denitrification reaction with an autotrophic denitrification microorganism using the ammoniacal nitrogen as an electron donor and the nitrite-nitrified nitrogen as an electron acceptor;
A fluorine treatment step of treating the fluorine after the denitrification reaction;
Including
A water treatment method, wherein the fluorine concentration in the for-treatment water flowing into the denitrification step is in the range of 100 to 400 mg / L.

請求項１に記載の水処理方法であって、
前記被処理水中のフッ素濃度が前記脱窒工程に流入する前段で１００〜４００ｍｇ／Ｌの範囲になるように、あらかじめ被処理水にフッ素の等量以下のカルシウム化合物を添加して処理する調整工程を含むことを特徴とする水処理方法。 The water treatment method according to claim 1,
Wherein as the fluorine concentration in the water to be treated is in the range of the front at 100 to 400 mg / L flowing into the denitrification step, tone that processes with the addition of fluorine equal volume following calcium compound previously the water to be treated The water treatment method characterized by including an adjustment process.

請求項１または２に記載の水処理方法であって、
前記亜硝酸化工程に流入する被処理水中のフッ素濃度が８００ｍｇ／Ｌ以下であることを特徴とする水処理方法。 The water treatment method according to claim 1 or 2,
The water treatment method characterized by the fluorine concentration in the to-be-processed water which flows into the said nitritation process being 800 mg / L or less.

請求項１〜３のいずれか１項に記載の水処理方法であって、
前記被処理水の一部にフッ素の等量以下のカルシウム化合物を添加して処理したフッ素前処理水と、前記被処理水の残りを前記亜硝酸化工程において亜硝酸化処理した亜硝酸化処理水とを混合して、前記脱窒工程において脱窒反応を行うことを特徴とする水処理方法。 The water treatment method according to any one of claims 1 to 3,
Fluorine pretreatment water treated by adding a calcium compound equal to or less than the equivalent amount of fluorine to a part of the water to be treated, and nitritation treatment in which the rest of the water to be treated is nitritized in the nitritation step A water treatment method comprising mixing water and performing a denitrification reaction in the denitrification step.

フッ素及びアンモニア性窒素を含有する被処理水に含まれるアンモニア性窒素の一部を亜硝酸化する亜硝酸化手段と、
前記アンモニア性窒素を電子供与体とし、前記亜硝酸化された亜硝酸性窒素を電子受容体として独立栄養性脱窒微生物により脱窒反応を行う脱窒手段と、
前記脱窒反応後に前記フッ素を処理するフッ素処理手段と、
を有し、
前記脱窒手段に流入する被処理水中のフッ素濃度が１００〜４００ｍｇ／Ｌの範囲であることを特徴とする水処理装置。 Nitritation means for nitrifying a part of ammonia nitrogen contained in water to be treated containing fluorine and ammonia nitrogen;
A denitrification means for performing denitrification by an autotrophic denitrification microorganism using the ammoniacal nitrogen as an electron donor and the nitritized nitrite nitrogen as an electron acceptor;
Fluorine treatment means for treating the fluorine after the denitrification reaction;
Have
A water treatment apparatus, wherein the fluorine concentration in the water to be treated flowing into the denitrification means is in the range of 100 to 400 mg / L.

請求項５に記載の水処理装置であって、
前記被処理水中のフッ素濃度が前記脱窒手段に流入する前段で１００〜４００ｍｇ／Ｌの範囲になるように、あらかじめ被処理水にフッ素の等量以下のカルシウム化合物を添加して処理する調整手段を有することを特徴とする水処理装置。 The water treatment device according to claim 5,
Adjustment means for adding a calcium compound equal to or less than the equivalent amount of fluorine to the water to be treated in advance so that the fluorine concentration in the water to be treated is in the range of 100 to 400 mg / L before flowing into the denitrification means. A water treatment apparatus comprising:

請求項５または６に記載の水処理装置であって、
前記亜硝酸化手段に流入する被処理水中のフッ素濃度が８００ｍｇ／Ｌ以下であることを特徴とする水処理装置。 The water treatment device according to claim 5 or 6,
A water treatment apparatus, wherein the fluorine concentration in the for-treatment water flowing into the nitritation means is 800 mg / L or less.

請求項５〜７のいずれか１項に記載の水処理装置であって、
前記被処理水の一部にフッ素の等量以下のカルシウム化合物を添加して処理したフッ素前処理水と、前記被処理水の残りを前記亜硝酸化手段において亜硝酸化処理した亜硝酸化処理水とを混合して、前記脱窒手段において脱窒反応を行うことを特徴とする水処理装置。 The water treatment apparatus according to any one of claims 5 to 7,
Fluorine pretreatment water treated by adding a calcium compound equal to or less than the equivalent amount of fluorine to a part of the water to be treated, and nitritation treatment in which the rest of the water to be treated is nitritized in the nitritation means A water treatment apparatus, wherein water is mixed and denitrification is performed in the denitrification means.