JP5631090B2 - 廃水処理装置および廃水処理方法 - Google Patents
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Description
そこで本発明は、アンモニア性窒素およびアルカリ土類金属イオンを含有する廃水を処理する際に、アルカリ土類金属イオンに起因する化合物の析出をより簡便な方法で抑制し、亜硝酸化槽での亜硝酸型硝化およびアンモニア脱窒槽でのアンモニア脱窒を良好に行なうことのできる廃水処理装置および廃水処理方法を提供することを目的とする。
のpHを8.5以上9.5以下に調整するpH調整手段(例えば、薬品タンク14a、14b、注入ポンプ15a、15b)とを備える。
廃水処理装置10では、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アンモニア脱窒細菌(アナモックス細菌)を用いる。まず、亜硝酸化槽11において廃水中のアンモニア性窒素の一部のみを亜硝酸性窒素まで酸化する。その後、アンモニア脱窒槽13において、亜硝酸性窒素と残りのアンモニア性窒素から窒素ガスを生成させ窒素を除去する。したがって、亜硝酸化槽11では、廃水中のアンモニア性窒素の一部のみを亜硝酸性窒素まで酸化し、酸化反応を亜硝酸性窒素で停止させる部分硝化処理が必要となる。
NH4 + ⇔ NH3 + H+
HNO2 ⇔ NO2 − + H+
上記のとおり、pHをアルカリ性側に調整すればするほど遊離アンモニアの濃度が高くなる。よって、より強い阻害作用とアルカリ度を確保するため、亜硝酸化槽11は、一般的には、pH7以上、多くはpH7.5以上に制御されることが多い。
KSP=〔Ca2+〕10・〔PO4 3−〕6・〔OH−〕2
KSP=〔Mg2+〕・〔NH4 +〕・〔HPO4 2−〕・〔OH−〕
[実施例1]
図1に示す廃水処理装置10を用いて、下水汚泥の嫌気性消化脱離液の処理を行った。亜硝酸化槽11の容量を約100L、中間処理槽12の容量を約70L、アンモニア脱窒槽13の容量を約100Lとした。亜硝酸化槽11と中間処理槽12のpH調整剤には水酸化ナトリウムを、アンモニア脱窒槽13のpH調整剤には硫酸を用いた。亜硝酸化槽11には、ポリエチレングリコール製の微生物担体を、アンモニア脱窒槽13には、ポリビニルアルコール製の微生物担体を用いた。亜硝酸化槽11のpHを6.5に、中間処理槽12のpHを8.9〜9.1に、アンモニア脱窒槽13のpHを7.5になるように調整した。中間処理槽12の滞留時間は4時間とした。亜硝酸化槽11およびアンモニア脱窒槽13には、それぞれ微生物担体を反応槽容量に対して20vol%充填した。
図9に示す廃水処理装置100(従来型の装置、中間処理槽なし)を用いて、下水汚泥の嫌気性消化脱離液の処理を行った。亜硝酸化槽11およびアンモニア脱窒槽13の容量、pH調整に使用する調整剤、各槽に充填した微生物担体、T‐N負荷、亜硝酸化槽11およびアンモニア脱窒槽13のpHは、実施例1と同様とした。また、実験に用いた原水水質は、図8に示す表1の被処理水1と同様である。図10に示すように、比較例1は、当初は実施例1と同様に良好な処理水を得ることができた。しかし、運転を継続するにしたがって、アンモニア脱窒槽13に充填した微生物担体表面をアルカリ土類金属イオンの析出物が覆い、結果微生物担持量が減少し、アンモニア脱窒処理速度が低下して、良好な処理水を得ることができなくなった。すなわち、実施例1と同様に処理性能を長期間に渡って安定的に維持することはできなかった。
図2に示す廃水処理装置20を用いて、下水汚泥の嫌気性消化脱離液の処理を行った。亜硝酸化槽11、中間処理槽12およびアンモニア脱窒槽13の容量、pH調整に使用する調整剤、各槽に充填した微生物担体、T‐N負荷、実験に用いた原水水質は、実施例1と同様である。亜硝酸化槽11のpHを6.5に、中間処理槽12のpHを8.5〜9.5に、アンモニア脱窒槽13のpHを7.5になるように調整した。中間処理槽12の滞留時間は4時間とした。亜硝酸化槽11およびアンモニア脱窒槽13には、それぞれ微生物担体を反応槽容量に対して20vol%充填した。さらに、アルカリ土類金属イオン測定手段21とpH制御機構22を用いて、処理水3(中間処理槽流出水)のアルカリ土類金属イオン濃度を30mg/L、20mg/L、10mg/Lにそれぞれ制御した。
本発明の廃水処理装置では、各槽のpHを的確に調整することのみで析出物の発生を抑え、亜硝酸化処理およびアンモニア脱窒処理を長期間に渡って良好に維持することができる。このように、本発明は、様々な物質を含有する多様な廃水の窒素除去を長期間に渡って、良好にかつ安価に行なうことができる。
2、3、4 処理水
10、20、30、40、50 廃水処理装置
11 亜硝酸化槽
12 中間処理槽
13 アンモニア脱窒槽
14a アルカリ薬品タンク
14b 酸薬品タンク
15a アルカリ注入ポンプ
15b 酸注入ポンプ
16a、16b、16c pH測定手段
17 仕切板
21 アルカリ土類金属イオン測定手段
22 pH制御機構
31、41 沈殿槽
100 従来の廃水処理装置
Claims (4)
- アンモニア性窒素およびアルカリ土類金属イオンを含有する廃水を処理する廃水処理装置であって、
アンモニア性窒素を亜硝酸性窒素に変換する亜硝酸化槽と;
前記亜硝酸化槽の処理水から、アルカリ土類金属イオンを除去する中間処理槽と;
前記中間処理槽の処理水から、アンモニア性窒素と亜硝酸性窒素を除去するアンモニア脱窒槽と;
前記アンモニア脱窒槽に充填され、アンモニア性窒素を水素供与体とし亜硝酸性窒素を水素受容体とする独立栄養脱窒菌を付着固定する微生物担体と;
前記亜硝酸化槽、前記中間処理槽および前記アンモニア脱窒槽のpHを測定するpH測定手段と;
前記亜硝酸化槽のpH、前記中間処理槽のpH、および、前記アンモニア脱窒槽のpHを調整するpH調整手段とを備え;
前記pH調整手段は、前記亜硝酸化槽のpHを6.0以上7.0以下に、前記中間処理槽のpHを8.5以上9.5以下に、および、前記アンモニア脱窒槽のpHを7.0以上8.0以下に調整し、
前記pH調整手段は、前記アルカリ土類金属イオン濃度が20mg/L以下になるように、前記中間処理槽のpHを調整する、
廃水処理装置。 - 前記中間処理槽の処理水に含まれるアルカリ土類金属イオン濃度を測定するためのアルカリ土類金属イオン測定手段を備え;
前記pH調整手段は、前記中間処理槽のpHを制御するpH制御機構を有する;
請求項1に記載の廃水処理装置。 - アンモニア性窒素およびアルカリ土類金属イオンを含有する廃水を処理する廃水処理方法であって、
アンモニア性窒素を亜硝酸性窒素に変換する亜硝酸化ステップと;
前記亜硝酸化ステップ後の処理水から、アルカリ土類金属イオンを除去するアルカリ土類金属イオン除去ステップと;
前記アルカリ土類金属イオン除去ステップ後の処理水から、アンモニア性窒素と亜硝酸性窒素を除去する窒素除去ステップと;
前記亜硝酸化ステップ、前記アルカリ土類金属イオン除去ステップおよび窒素除去ステップでのpHを測定するステップと;
前記亜硝酸化ステップでのpH、前記アルカリ土類金属イオン除去ステップでのpH、および、窒素除去ステップでのpHを調整するステップとを備え;
前記窒素除去ステップでは、アンモニア性窒素を水素供与体とし亜硝酸性窒素を水素受容体とする独立栄養脱窒菌を付着固定する微生物担体が用いられ;
前記pHを調整するステップは、前記亜硝酸化ステップでのpHを6.0以上7.0以下に、前記アルカリ土類金属イオン除去ステップでのpHを8.5以上9.5以下に、および、前記窒素除去ステップでのpHを7.0以上8.0以下に調整し、
前記pHを調整するステップは、前記アルカリ土類金属イオン濃度が20mg/L以下になるように、前記アルカリ土類金属イオン除去ステップでのpHを調整する、
廃水処理方法。 - 前記アルカリ土類金属イオン除去ステップ後の処理水に含まれるアルカリ土類金属イオン濃度を測定するステップを備え;
前記pHを調整するステップは、前記アルカリ土類金属イオン除去ステップでのpHを制御するステップを有する;
請求項3に記載の廃水処理方法。
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