JPH06154787A - 窒素除去装置 - Google Patents
窒素除去装置Info
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- JPH06154787A JPH06154787A JP33380192A JP33380192A JPH06154787A JP H06154787 A JPH06154787 A JP H06154787A JP 33380192 A JP33380192 A JP 33380192A JP 33380192 A JP33380192 A JP 33380192A JP H06154787 A JPH06154787 A JP H06154787A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 硝酸態窒素を含有する原水の脱窒装置におい
て、生物学的脱窒手段で積極的に亜硝酸態窒素を生成さ
せ、後段に亜硝酸態窒素を窒素に還元するための水素添
加触媒による化学的脱窒手段を設置する。 【目的及び効果】 生物学的脱窒法における立上げ時、
非定常時における亜硝酸態窒素の生成の問題を解消し、
また微生物による硝酸態窒素から亜硝酸態窒素への還元
反応を積極的に進行させるとともに、生成された亜硝酸
態窒素を水素添加触媒によって窒素ガスへ速やかに還元
することにより、全体として高速の脱窒素装置を提供す
る。
て、生物学的脱窒手段で積極的に亜硝酸態窒素を生成さ
せ、後段に亜硝酸態窒素を窒素に還元するための水素添
加触媒による化学的脱窒手段を設置する。 【目的及び効果】 生物学的脱窒法における立上げ時、
非定常時における亜硝酸態窒素の生成の問題を解消し、
また微生物による硝酸態窒素から亜硝酸態窒素への還元
反応を積極的に進行させるとともに、生成された亜硝酸
態窒素を水素添加触媒によって窒素ガスへ速やかに還元
することにより、全体として高速の脱窒素装置を提供す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は例えば飲料用原水や下排
水中に含まれる硝酸態窒素を除去する装置に関するもの
である。
水中に含まれる硝酸態窒素を除去する装置に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】近年飲料用原水、特に井水中の酸化態窒
素濃度が高くなっており、例えば硝酸態窒素濃度が飲料
用基準である10mgN/リットルを超す場合も多くなってい
る。このような酸化態窒素の上昇原因としては、農地へ
の窒素肥料の施肥が自然環境中で硝化されることが主と
してあげられる。
素濃度が高くなっており、例えば硝酸態窒素濃度が飲料
用基準である10mgN/リットルを超す場合も多くなってい
る。このような酸化態窒素の上昇原因としては、農地へ
の窒素肥料の施肥が自然環境中で硝化されることが主と
してあげられる。
【０００３】酸化態窒素はメトヘモグロビン血症原因物
質として知られ、また強力な変異原性物質であるＮ−ニ
トロソ化合物の前駆物質でもある。このように、酸化態
窒素はヒトに重大な健康障害をもたらす物質であり、特
に飲用に供する水中からの除去が必要とされている。
質として知られ、また強力な変異原性物質であるＮ−ニ
トロソ化合物の前駆物質でもある。このように、酸化態
窒素はヒトに重大な健康障害をもたらす物質であり、特
に飲用に供する水中からの除去が必要とされている。
【０００４】従来の除去技術としては、陰イオン交換樹
脂を用いたイオン交換法が、代表的な方法としてあげら
れるが、当該方法は水中の酸化態窒素を濃縮除去するも
のであり、濃縮液の処理が必要となり、根本的な酸化態
窒素の除去方法とはいえない。
脂を用いたイオン交換法が、代表的な方法としてあげら
れるが、当該方法は水中の酸化態窒素を濃縮除去するも
のであり、濃縮液の処理が必要となり、根本的な酸化態
窒素の除去方法とはいえない。
【０００５】別の除去技術として、生物学的処理法があ
る。これには水素供与体としてエタノール、酢酸等の有
機物を用いる従属栄養性細菌による方法、水素供与体と
して水素ガスを用いる独立栄養性細菌による方法等があ
げられる。これらの方法は、水中の酸化態窒素を下記化
学反応式により無害な窒素ガスにするものであり、根本
的な酸化態窒素の除去方法である。
る。これには水素供与体としてエタノール、酢酸等の有
機物を用いる従属栄養性細菌による方法、水素供与体と
して水素ガスを用いる独立栄養性細菌による方法等があ
げられる。これらの方法は、水中の酸化態窒素を下記化
学反応式により無害な窒素ガスにするものであり、根本
的な酸化態窒素の除去方法である。
【０００６】・従属栄養性細菌による反応（水素供与
体：エタノール） ６ＮＯ3 - ＋Ｃ2 Ｈ5 ＯＨ→６ＮＯ2 - ＋２ＣＯ2 ＋３Ｈ2 Ｏ … ６ＮＯ2 - ＋Ｃ2 Ｈ5 ＯＨ→３Ｎ2 ＋２ＣＯ2 ＋３Ｈ2 Ｏ＋６ＯＨ- …
体：エタノール） ６ＮＯ3 - ＋Ｃ2 Ｈ5 ＯＨ→６ＮＯ2 - ＋２ＣＯ2 ＋３Ｈ2 Ｏ … ６ＮＯ2 - ＋Ｃ2 Ｈ5 ＯＨ→３Ｎ2 ＋２ＣＯ2 ＋３Ｈ2 Ｏ＋６ＯＨ- …
【０００７】・独立栄養性細菌による反応 ２ＮＯ3 - ＋２Ｈ2 →２ＮＯ2 - ＋２Ｈ2 Ｏ … ２ＮＯ2 - ＋３Ｈ2 →Ｎ2 ＋２Ｈ2 Ｏ＋２ＯＨ- …
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、生物学
的処理法にも以下のような問題点がある。すなわち硝酸
態窒素を生物学的処理法で、窒素にほぼ完全に分解しよ
うとすると、生物学的処理の常として反応速度が通常の
化学反応に較べて遅いために容積負荷をかなり低く抑え
なければならず、装置の容量が大きくなり、一方高い容
積負荷をかけるためには、微生物の量を多くしなければ
ならないが、実際にはそれ程容易ではない。
的処理法にも以下のような問題点がある。すなわち硝酸
態窒素を生物学的処理法で、窒素にほぼ完全に分解しよ
うとすると、生物学的処理の常として反応速度が通常の
化学反応に較べて遅いために容積負荷をかなり低く抑え
なければならず、装置の容量が大きくなり、一方高い容
積負荷をかけるためには、微生物の量を多くしなければ
ならないが、実際にはそれ程容易ではない。
【０００９】また亜硝酸態窒素からの還元反応（化学反
応式あるいは）は、微生物の状態が良ければ問題は
ないが、馴養時間の不足や反応条件の変動時には、前記
反応が進まず、亜硝酸態窒素の蓄積が起こり、処理水中
に検出されることになり好ましくない。
応式あるいは）は、微生物の状態が良ければ問題は
ないが、馴養時間の不足や反応条件の変動時には、前記
反応が進まず、亜硝酸態窒素の蓄積が起こり、処理水中
に検出されることになり好ましくない。
【００１０】本発明は、生物学的処理法における上記問
題点を解決するものであり、装置容量を小さくし、かつ
飲用に適したあるいは河川等に放流しても何ら問題のな
い安全な水を常に供給できる窒素除去装置を提供するこ
とを目的とするものである。
題点を解決するものであり、装置容量を小さくし、かつ
飲用に適したあるいは河川等に放流しても何ら問題のな
い安全な水を常に供給できる窒素除去装置を提供するこ
とを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
になされた本発明は、水中の硝酸態窒素を水素供与体の
存在下に微生物を用いて生物学的に分解し、積極的に亜
硝酸態窒素を生成させる生物学的手段と水中の亜硝酸態
窒素を水素ガスの存在下に水素添加触媒を用いて窒素ガ
スに還元する化学的手段とを備え、前記生物学的手段の
下流に前記化学的手段を配置接続したことを特徴とする
窒素除去装置を要旨とするものである。
になされた本発明は、水中の硝酸態窒素を水素供与体の
存在下に微生物を用いて生物学的に分解し、積極的に亜
硝酸態窒素を生成させる生物学的手段と水中の亜硝酸態
窒素を水素ガスの存在下に水素添加触媒を用いて窒素ガ
スに還元する化学的手段とを備え、前記生物学的手段の
下流に前記化学的手段を配置接続したことを特徴とする
窒素除去装置を要旨とするものである。
【００１２】本発明において「水中の硝酸態窒素を水素
供与体の存在下において微生物を用いて生物学的に分解
し、積極的に亜硝酸態窒素を生成させる」とは、硝酸態
窒素をほぼ完全に窒素ガスに分解させるのではなく、前
記した反応をできるだけ亜硝酸態窒素生成の段階までで
留めること、すなわち、従属栄養性細菌を用いる場合は
前記の式の反応、独立栄養性細菌を用いる場合は前記
の式の反応が専ら進行するように制御することを意味
する。
供与体の存在下において微生物を用いて生物学的に分解
し、積極的に亜硝酸態窒素を生成させる」とは、硝酸態
窒素をほぼ完全に窒素ガスに分解させるのではなく、前
記した反応をできるだけ亜硝酸態窒素生成の段階までで
留めること、すなわち、従属栄養性細菌を用いる場合は
前記の式の反応、独立栄養性細菌を用いる場合は前記
の式の反応が専ら進行するように制御することを意味
する。
【００１３】そして、硝酸態窒素の分解反応を亜硝酸態
窒素生成の段階で止めて良いのであれば、硝酸態窒素を
生物学的手段によってほぼ完全に窒素ガスに分解する場
合に較べて装置の容積負荷を著しく高くすることがで
き、したがって生物学的反応槽の容量を小さくすること
ができる。
窒素生成の段階で止めて良いのであれば、硝酸態窒素を
生物学的手段によってほぼ完全に窒素ガスに分解する場
合に較べて装置の容積負荷を著しく高くすることがで
き、したがって生物学的反応槽の容量を小さくすること
ができる。
【００１４】なお、生物学的手段における窒素負荷を高
くし、硝酸態窒素の分解反応を亜硝酸態窒素生成の段階
に留めて良いのであれば、供給する水素供与体の量も前
記の式またはの式から計算される化学当量だけで十
分である。
くし、硝酸態窒素の分解反応を亜硝酸態窒素生成の段階
に留めて良いのであれば、供給する水素供与体の量も前
記の式またはの式から計算される化学当量だけで十
分である。
【００１５】一方、上記生物学的手段で生成した亜硝酸
態窒素は、後段の化学的手段において水素添加触媒の触
媒作用によって速やかに窒素ガスに分解される。この反
応は、触媒による化学反応であって、瞬時に進行するか
ら、装置としては極めて小型なものとすることができ
る。したがって、生物学的手段と化学的手段との両手段
を必要とするといっても、硝酸態窒素を生物学的手段単
独でほぼ完全に窒素ガスに分解する場合よりも装置全体
としては小規模な装置で済み、かつ好ましくない亜硝酸
態窒素を化学的手段によって完全に分解、除去すること
ができる。
態窒素は、後段の化学的手段において水素添加触媒の触
媒作用によって速やかに窒素ガスに分解される。この反
応は、触媒による化学反応であって、瞬時に進行するか
ら、装置としては極めて小型なものとすることができ
る。したがって、生物学的手段と化学的手段との両手段
を必要とするといっても、硝酸態窒素を生物学的手段単
独でほぼ完全に窒素ガスに分解する場合よりも装置全体
としては小規模な装置で済み、かつ好ましくない亜硝酸
態窒素を化学的手段によって完全に分解、除去すること
ができる。
【００１６】本発明において採用される生物学的手段と
は、硝酸態窒素を含む原水と微生物とを水素供与体の存
在下に効率良く接触できる構造のものであればいかなる
ものでもよく、例えば槽内に活性炭、セラミックボール
等の粒状物や各種形状のプラスチック等の担体を充填
し、当該担体の表面に微生物を付着させて、処理するよ
うにしたいわゆる固定床式の反応装置や活性炭、セラミ
ックボール等の粒状物表面に微生物を付着させて流動さ
せながら処理するようにしたいわゆる流動床式の反応装
置等があげられる。
は、硝酸態窒素を含む原水と微生物とを水素供与体の存
在下に効率良く接触できる構造のものであればいかなる
ものでもよく、例えば槽内に活性炭、セラミックボール
等の粒状物や各種形状のプラスチック等の担体を充填
し、当該担体の表面に微生物を付着させて、処理するよ
うにしたいわゆる固定床式の反応装置や活性炭、セラミ
ックボール等の粒状物表面に微生物を付着させて流動さ
せながら処理するようにしたいわゆる流動床式の反応装
置等があげられる。
【００１７】また本発明において採用される化学的手段
とは、水素ガスの存在下において、亜硝酸態窒素を含む
原水と水素添加触媒とを効率良く接触させ、下記化学反
応式により亜硝酸態窒素に水素を付加させることによ
り、窒素ガスと水とに分解するものである。 ２ＮＯ2 - ＋３Ｈ2 →Ｎ2 ＋２Ｈ2 Ｏ＋２ＯＨ- … ここで用いる触媒としては例えばパラジウム（Ｐｄ）、
ロジウム（Ｒｈ）、白金（Ｐｔ）等の金属があげられる
が、経済的な面及び還元力の点からパラジウムが好まし
い。接触方式としては、バッチ式でも連続式でもよい。
とは、水素ガスの存在下において、亜硝酸態窒素を含む
原水と水素添加触媒とを効率良く接触させ、下記化学反
応式により亜硝酸態窒素に水素を付加させることによ
り、窒素ガスと水とに分解するものである。 ２ＮＯ2 - ＋３Ｈ2 →Ｎ2 ＋２Ｈ2 Ｏ＋２ＯＨ- … ここで用いる触媒としては例えばパラジウム（Ｐｄ）、
ロジウム（Ｒｈ）、白金（Ｐｔ）等の金属があげられる
が、経済的な面及び還元力の点からパラジウムが好まし
い。接触方式としては、バッチ式でも連続式でもよい。
【００１８】以下に本発明の実施態様を図面に基づいて
説明する。
説明する。
【００１９】図１は本発明の実施態様の一例を示すフロ
ーの説明図であり、生物学的反応槽（１）は下部に原水
供給ライン（２）と上部に生物処理水ライン（３）とが
連通されている。反応槽（１）内には、表面に従属栄養
性脱窒菌からなる微生物を予め付着させた活性炭担体
（５）を充填している。反応塔（７）は前記生物処理水
ライン（３）を介して生物学的反応槽（１）の下流に配
置接続した化学的反応塔であり、当該反応塔（７）は下
部に前記生物処理水ライン（３）が上部に最終処理水ラ
イン（６）が連通されている。反応塔（７）内には、粒
状のパラジウム触媒（９）を充填している。
ーの説明図であり、生物学的反応槽（１）は下部に原水
供給ライン（２）と上部に生物処理水ライン（３）とが
連通されている。反応槽（１）内には、表面に従属栄養
性脱窒菌からなる微生物を予め付着させた活性炭担体
（５）を充填している。反応塔（７）は前記生物処理水
ライン（３）を介して生物学的反応槽（１）の下流に配
置接続した化学的反応塔であり、当該反応塔（７）は下
部に前記生物処理水ライン（３）が上部に最終処理水ラ
イン（６）が連通されている。反応塔（７）内には、粒
状のパラジウム触媒（９）を充填している。
【００２０】硝酸態窒素を含有する原水は、原水供給ラ
イン（２）を介して、反応槽（１）に流入する。なお、
原水供給ライン（２）に栄養源添加ライン（４）を連通
し、当該栄養源添加ライン（４）を介して原水中に、水
素供与体となる有機物（エタノール、酢酸など）か、更
に必要に応じて無機塩類等の栄養源が夫々添加される。
イン（２）を介して、反応槽（１）に流入する。なお、
原水供給ライン（２）に栄養源添加ライン（４）を連通
し、当該栄養源添加ライン（４）を介して原水中に、水
素供与体となる有機物（エタノール、酢酸など）か、更
に必要に応じて無機塩類等の栄養源が夫々添加される。
【００２１】上記活性炭担体（５）の表面には従属栄養
性脱窒菌からなる微生物を積極的に繁殖させており、当
該微生物の働きにより水中の硝酸態窒素を前出の化学反
応式により積極的に亜硝酸態窒素に還元し、その処理
水は生物処理水ライン（３）を介して後段のパラジウム
触媒（９）が充填された反応塔（７）にその下部より導
入される。導入された生物処理水は、反応塔（７）内を
上昇流で流れ、塔内に充填されているパラジウム触媒
（９）の働きにより反応塔（７）の下部に連通された水
素ガス供給ライン（８）を介して導入された水素ガスと
生物処理水中の亜硝酸態窒素が反応し、前出の化学反応
式により速やかに窒素ガスと水とに分解される。
性脱窒菌からなる微生物を積極的に繁殖させており、当
該微生物の働きにより水中の硝酸態窒素を前出の化学反
応式により積極的に亜硝酸態窒素に還元し、その処理
水は生物処理水ライン（３）を介して後段のパラジウム
触媒（９）が充填された反応塔（７）にその下部より導
入される。導入された生物処理水は、反応塔（７）内を
上昇流で流れ、塔内に充填されているパラジウム触媒
（９）の働きにより反応塔（７）の下部に連通された水
素ガス供給ライン（８）を介して導入された水素ガスと
生物処理水中の亜硝酸態窒素が反応し、前出の化学反応
式により速やかに窒素ガスと水とに分解される。
【００２２】硝酸態窒素が完全に除去された最終処理水
は、最終処理水ライン（６）を介して取り出される。ま
た分解によって生成された窒素ガスは塔（７）の上部に
設けたガス排出ライン（10）を介して外部に排出され
る。
は、最終処理水ライン（６）を介して取り出される。ま
た分解によって生成された窒素ガスは塔（７）の上部に
設けたガス排出ライン（10）を介して外部に排出され
る。
【００２３】なお、生物処理水ライン（３）の途中に精
密ろ過膜等の膜を用いた濁質分離手段を設置し、生物学
的反応槽（１）の生物処理水中に含まれる懸濁物質を除
去するようにしても良い。また、化学的反応塔（７）の
後段に空気曝気槽を設け、水中に残存する水素ガスの除
去や揮発性有機物の除去を行っても良い。
密ろ過膜等の膜を用いた濁質分離手段を設置し、生物学
的反応槽（１）の生物処理水中に含まれる懸濁物質を除
去するようにしても良い。また、化学的反応塔（７）の
後段に空気曝気槽を設け、水中に残存する水素ガスの除
去や揮発性有機物の除去を行っても良い。
【００２４】図２は本発明の実施態様の別の例を示すフ
ローの説明図である。生物学的反応槽（１）は下部に原
水供給ライン（２）と水素ガス供給ライン（11）、上部
に生物処理水ライン（３）とが連通されている。反応槽
（１）内には表面に独立栄養性脱窒菌からなる微生物を
予め付着させた繊維状プラスチック担体（12）を充填し
ている。反応槽（15）は生物処理水ライン（３）を介し
て、生物学的反応槽（１）の下流に配置接続した化学的
反応槽であり、当該反応槽（15）は上部に前記生物処理
水ライン（３）及び最終処理水ライン（６）が夫々連通
されているとともに、当該反応槽（15）内には粉末状の
パラジウム触媒を浮遊させている。
ローの説明図である。生物学的反応槽（１）は下部に原
水供給ライン（２）と水素ガス供給ライン（11）、上部
に生物処理水ライン（３）とが連通されている。反応槽
（１）内には表面に独立栄養性脱窒菌からなる微生物を
予め付着させた繊維状プラスチック担体（12）を充填し
ている。反応槽（15）は生物処理水ライン（３）を介し
て、生物学的反応槽（１）の下流に配置接続した化学的
反応槽であり、当該反応槽（15）は上部に前記生物処理
水ライン（３）及び最終処理水ライン（６）が夫々連通
されているとともに、当該反応槽（15）内には粉末状の
パラジウム触媒を浮遊させている。
【００２５】硝酸態窒素を含有する原水は、原水供給ラ
イン（２）を介して反応槽（１）に流入し、また水素ガ
ス供給ライン（11）を経て水素供与体となる水素ガスが
供給される。なお、必要に応じて原水に無機塩類等の栄
養源を添加してもよい。
イン（２）を介して反応槽（１）に流入し、また水素ガ
ス供給ライン（11）を経て水素供与体となる水素ガスが
供給される。なお、必要に応じて原水に無機塩類等の栄
養源を添加してもよい。
【００２６】このように繊維状プラスチック担体（12）
の表面に独立栄養性脱窒菌からなる微生物を積極的に繁
殖させているので、当該微生物の働きにより、水中の硝
酸態窒素は前出の化学反応式により、積極的に亜硝酸
態窒素に還元され、当該処理水は生物処理水ライン
（３）を介して後段のパラジウム触媒（９）が浮遊して
いる反応槽（15）にその上部より導入される。
の表面に独立栄養性脱窒菌からなる微生物を積極的に繁
殖させているので、当該微生物の働きにより、水中の硝
酸態窒素は前出の化学反応式により、積極的に亜硝酸
態窒素に還元され、当該処理水は生物処理水ライン
（３）を介して後段のパラジウム触媒（９）が浮遊して
いる反応槽（15）にその上部より導入される。
【００２７】導入された生物処理水は反応槽（15）内の
パラジウム触媒（９）の働きにより、反応槽（15）の下
部に連通された水素ガス供給ライン（８）を介して導入
された水素ガスと生物処理水中の亜硝酸態窒素が反応
し、前出の化学反応式により、速やかに窒素ガスと水
とに分解される。このとき攪拌機（13）により被反応物
と触媒とが効率良く接触するように攪拌する。
パラジウム触媒（９）の働きにより、反応槽（15）の下
部に連通された水素ガス供給ライン（８）を介して導入
された水素ガスと生物処理水中の亜硝酸態窒素が反応
し、前出の化学反応式により、速やかに窒素ガスと水
とに分解される。このとき攪拌機（13）により被反応物
と触媒とが効率良く接触するように攪拌する。
【００２８】硝酸態窒素が完全に除去された最終処理水
は、最終処理水ライン（６）を介して取り出される。ま
た、分解によって生成された窒素ガスは槽（15）の上部
に設けたガス排出ライン（10）を介して外部に排出され
る。なお、（14）はパラジウム触媒粒子が処理水中に流
出するのを防止するための阻流板である。
は、最終処理水ライン（６）を介して取り出される。ま
た、分解によって生成された窒素ガスは槽（15）の上部
に設けたガス排出ライン（10）を介して外部に排出され
る。なお、（14）はパラジウム触媒粒子が処理水中に流
出するのを防止するための阻流板である。
【００２９】また、化学的反応槽（15）の後段に精密ろ
過膜等の膜を設置し、最終処理水と共に流出してくる一
部触媒を捕捉し、再び反応槽（７）に戻すようにしても
よい。
過膜等の膜を設置し、最終処理水と共に流出してくる一
部触媒を捕捉し、再び反応槽（７）に戻すようにしても
よい。
【００３０】
【発明の効果】本発明によれば、生物学的手段における
容積負荷を高めることによって原水中に含有されている
硝酸態窒素を生物学的手段によって積極的に亜硝酸態窒
素に還元し、その後段に設置した化学的手段によって生
成された亜硝酸態窒素を速やかに分解、除去することが
できるので、生物学的手段単独で水中の硝酸態窒素をほ
ぼ完全に窒素ガスに分解する場合に較べて、装置容量を
小型化することができ、かつ硝酸態窒素濃度が低く、酸
化態窒素の検出されない飲用に適した水を得ることがで
きる。
容積負荷を高めることによって原水中に含有されている
硝酸態窒素を生物学的手段によって積極的に亜硝酸態窒
素に還元し、その後段に設置した化学的手段によって生
成された亜硝酸態窒素を速やかに分解、除去することが
できるので、生物学的手段単独で水中の硝酸態窒素をほ
ぼ完全に窒素ガスに分解する場合に較べて、装置容量を
小型化することができ、かつ硝酸態窒素濃度が低く、酸
化態窒素の検出されない飲用に適した水を得ることがで
きる。
【００３１】
【実施例】次に本発明の実施例について以下に説明す
る。
る。
【００３２】（実施例１）：図１ 容量１リットルの反応槽（１）内に、表面に従属栄養性
脱窒菌からなる微生物を予め着生させた活性炭担体
（５）を充填した。模擬原水として水道水中に試薬のＫ
ＮＯ3 を、水中の硝酸態窒素濃度が20mgN/リットルとな
るように、またＫＨ2 ＰＯ4 を水中のリン濃度が 0.2mg
P/リットルとなるように添加したものを用いた。水素供
与体としてのエタノール量は、流入してくる硝酸態窒素
を亜硝酸態窒素に還元するのに必要な量の 1.2倍、すな
わち 13mg/リットルに制限して添加した。
脱窒菌からなる微生物を予め着生させた活性炭担体
（５）を充填した。模擬原水として水道水中に試薬のＫ
ＮＯ3 を、水中の硝酸態窒素濃度が20mgN/リットルとな
るように、またＫＨ2 ＰＯ4 を水中のリン濃度が 0.2mg
P/リットルとなるように添加したものを用いた。水素供
与体としてのエタノール量は、流入してくる硝酸態窒素
を亜硝酸態窒素に還元するのに必要な量の 1.2倍、すな
わち 13mg/リットルに制限して添加した。
【００３３】また、容量20mlの反応塔（７）内に直径約
１mmの粒状のＰｄ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒（Ｐｄ含量５％）５
ｇを充填した。反応塔（７）へ供給する水素ガス量は、
反応槽（１）で硝酸態窒素が完全に亜硝酸態窒素に還元
された時の窒素量に対して窒素ガスに還元するのに必要
な量の３倍とした。また、槽内を中性付近にするため炭
酸ガを供給した。
１mmの粒状のＰｄ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒（Ｐｄ含量５％）５
ｇを充填した。反応塔（７）へ供給する水素ガス量は、
反応槽（１）で硝酸態窒素が完全に亜硝酸態窒素に還元
された時の窒素量に対して窒素ガスに還元するのに必要
な量の３倍とした。また、槽内を中性付近にするため炭
酸ガを供給した。
【００３４】まず、微生物の馴養を充分行った後、窒素
負荷（反応槽１ｍ3 、１日当りのＮ換算の硝酸態窒素
量）0.1kgN/m3 ／日として運転を開始した。
負荷（反応槽１ｍ3 、１日当りのＮ換算の硝酸態窒素
量）0.1kgN/m3 ／日として運転を開始した。
【００３５】その後徐々に負荷を上げ４週間後には窒素
負荷4.5kgN/m3 ／日とした。この時の処理性能は、生物
処理水については硝酸態窒素除去率平均90％、亜硝酸態
窒素濃度は平均 18mg/リットルとなり、除去された硝酸
態窒素はほぼ 100％亜硝酸態窒素に分解されていた。し
かし、この生物処理水を反応塔（７）によって処理した
最終処理水については亜硝酸態窒素は検出されなかっ
た。
負荷4.5kgN/m3 ／日とした。この時の処理性能は、生物
処理水については硝酸態窒素除去率平均90％、亜硝酸態
窒素濃度は平均 18mg/リットルとなり、除去された硝酸
態窒素はほぼ 100％亜硝酸態窒素に分解されていた。し
かし、この生物処理水を反応塔（７）によって処理した
最終処理水については亜硝酸態窒素は検出されなかっ
た。
【００３６】（実施例２）：図２ 容量１リットルの生物学的反応槽（１）内に、表面に独
立栄養性脱窒菌からなる微生物を予め着生させた繊維状
プラスチック担体（12）を充填した。模擬原水として水
道水中にＫＮＯ3 20mgN/リットル、ＫＨ2 ＰＯ4 0.2mg
P/リットルとなるように添加したものを用いた。水素供
与体としての水素ガス量は、流入してくる硝酸態窒素を
窒素ガスに還元するのに必要な量の３倍とした。
立栄養性脱窒菌からなる微生物を予め着生させた繊維状
プラスチック担体（12）を充填した。模擬原水として水
道水中にＫＮＯ3 20mgN/リットル、ＫＨ2 ＰＯ4 0.2mg
P/リットルとなるように添加したものを用いた。水素供
与体としての水素ガス量は、流入してくる硝酸態窒素を
窒素ガスに還元するのに必要な量の３倍とした。
【００３７】また、容量 500mlの化学的反応槽（15）内
に直径約 150μｍの粉末状のＰｄ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒（Ｐ
ｄ含量５％）５ｇをマグネティックスターラーで均一に
なるように攪拌した。反応槽（15）へ供給する水素ガス
量は反応槽（１）で水中に溶存した水素ガス量で充分で
はあるが、必要に応じて供給した。
に直径約 150μｍの粉末状のＰｄ−Ａｌ2 Ｏ3 触媒（Ｐ
ｄ含量５％）５ｇをマグネティックスターラーで均一に
なるように攪拌した。反応槽（15）へ供給する水素ガス
量は反応槽（１）で水中に溶存した水素ガス量で充分で
はあるが、必要に応じて供給した。
【００３８】まず、微生物の馴養を充分行った後、窒素
負荷１ kgN/m3 ／日として運転を開始した。開始１週間
後には、生物処理水中の硝酸態窒素除去率平均95％以
上、亜硝酸態窒素は１ mg/リットル以下となり、生物処
理のみで原水中の硝酸態窒素をほぼ完全に窒素ガスに分
解できていた。なお、この時最終処理水ライン（６）か
ら得られる最終処理水中には亜硝酸態窒素は検出されな
かった。
負荷１ kgN/m3 ／日として運転を開始した。開始１週間
後には、生物処理水中の硝酸態窒素除去率平均95％以
上、亜硝酸態窒素は１ mg/リットル以下となり、生物処
理のみで原水中の硝酸態窒素をほぼ完全に窒素ガスに分
解できていた。なお、この時最終処理水ライン（６）か
ら得られる最終処理水中には亜硝酸態窒素は検出されな
かった。
【００３９】その後負荷を上げ、窒素負荷をそれぞれ
２、３、４、及び５ kgN/m3 ／日とした時の処理性能を
調べた。これらの結果を次の表１に示した。なお、上記
各処理のいずれにおいても、最終処理水に亜硝酸態窒素
は検出されなかった。
２、３、４、及び５ kgN/m3 ／日とした時の処理性能を
調べた。これらの結果を次の表１に示した。なお、上記
各処理のいずれにおいても、最終処理水に亜硝酸態窒素
は検出されなかった。
【００４０】
【表１】
【００４１】（実施例３）：図２ 容量１リットルの生物学的反応槽（１）内に、表面に独
立栄養性脱窒菌からなる微生物を予め着生させた繊維状
プラスチック担体（12）を充填した。模擬原水として水
道水中にＫＮＯ3 を20mgN/リットルになるように添加
し、更にＫＨ2 ＰＯ4 を 0.2mgP/リットルとなるように
添加したものを用いた。水素供与体としての水素ガス量
は流入してくる硝酸態窒素を亜硝酸態窒素に還元するた
めに必要な量の1.2 倍に制限して供給した。また、槽内
を中性付近にするため炭酸ガスを供給した。
立栄養性脱窒菌からなる微生物を予め着生させた繊維状
プラスチック担体（12）を充填した。模擬原水として水
道水中にＫＮＯ3 を20mgN/リットルになるように添加
し、更にＫＨ2 ＰＯ4 を 0.2mgP/リットルとなるように
添加したものを用いた。水素供与体としての水素ガス量
は流入してくる硝酸態窒素を亜硝酸態窒素に還元するた
めに必要な量の1.2 倍に制限して供給した。また、槽内
を中性付近にするため炭酸ガスを供給した。
【００４２】上記反応槽の後段には、容量 500mlの化学
的反応槽（15）内に直径約 150μｍの粉末状のＰｄ−Ａ
ｌ2 Ｏ3 触媒（Ｐｄ含量５％）５ｇを投入し、マグネテ
ィックスターラーで均一になるように攪拌した。反応槽
（15）へ供給する水素ガス量は反応槽（１）で硝酸態窒
素が完全に亜硝酸態窒素に還元された時の窒素量に対し
て窒素ガスに還元するのに必要な量の３倍とした。
的反応槽（15）内に直径約 150μｍの粉末状のＰｄ−Ａ
ｌ2 Ｏ3 触媒（Ｐｄ含量５％）５ｇを投入し、マグネテ
ィックスターラーで均一になるように攪拌した。反応槽
（15）へ供給する水素ガス量は反応槽（１）で硝酸態窒
素が完全に亜硝酸態窒素に還元された時の窒素量に対し
て窒素ガスに還元するのに必要な量の３倍とした。
【００４３】まず、微生物の馴養を充分行った後、窒素
負荷0.1kgN/m3 ／日として運転を開始した。その後、徐
々に負荷を上げ、６週間後には窒素負荷4.5kgN/m3 ／日
とした。この時、処理性能は、生物処理水については、
硝酸態窒素除去率平均90％、亜硝酸態窒素濃度は平均 1
8mg/リットルとなったが、最終処理水については、亜硝
酸態窒素は検出されなかった。
負荷0.1kgN/m3 ／日として運転を開始した。その後、徐
々に負荷を上げ、６週間後には窒素負荷4.5kgN/m3 ／日
とした。この時、処理性能は、生物処理水については、
硝酸態窒素除去率平均90％、亜硝酸態窒素濃度は平均 1
8mg/リットルとなったが、最終処理水については、亜硝
酸態窒素は検出されなかった。
【００４４】ちなみに水素ガスを、原水中の硝酸態窒素
をＮ2 ガスまで還元するのに充分な量供給し、原水中の
硝酸態窒素を生物学的手段単独でほぼ完全に窒素ガスに
しようとすると、実施例２で述べたように処理性能は、
窒素負荷２ kgN/m3 ／日以下では硝酸態窒素除去率95％
以上で、亜硝酸態窒素生成濃度も平均３ mg/リットルと
比較的少ないが、窒素負荷が２ kgN/m3 ／日を超えると
亜硝酸態窒素の生成量が著しく増加し、そのままでは処
理水を飲用に供することができないなど、実用上問題が
生じる。
をＮ2 ガスまで還元するのに充分な量供給し、原水中の
硝酸態窒素を生物学的手段単独でほぼ完全に窒素ガスに
しようとすると、実施例２で述べたように処理性能は、
窒素負荷２ kgN/m3 ／日以下では硝酸態窒素除去率95％
以上で、亜硝酸態窒素生成濃度も平均３ mg/リットルと
比較的少ないが、窒素負荷が２ kgN/m3 ／日を超えると
亜硝酸態窒素の生成量が著しく増加し、そのままでは処
理水を飲用に供することができないなど、実用上問題が
生じる。
【００４５】上記実施例２及び実施例３から明らかなご
とく、生物学的手段単独では、窒素負荷はせいぜい２ k
gN/m3 ／日程度が限度であるが、生物学的手段の後段に
化学的手段を組合せることで窒素負荷には制約がなくな
り、工業的実施上有利である。
とく、生物学的手段単独では、窒素負荷はせいぜい２ k
gN/m3 ／日程度が限度であるが、生物学的手段の後段に
化学的手段を組合せることで窒素負荷には制約がなくな
り、工業的実施上有利である。
【００４６】なお、独立栄養性細菌を用いた場合の窒素
負荷の上限については特に制約されないが、硝酸態窒素
の亜硝酸態窒素への分解率及び装置の操業効率の面か
ら、窒素負荷は３ kgN/m3 ／日〜10 kgN/m3 ／日の範囲
とするのが好ましい。
負荷の上限については特に制約されないが、硝酸態窒素
の亜硝酸態窒素への分解率及び装置の操業効率の面か
ら、窒素負荷は３ kgN/m3 ／日〜10 kgN/m3 ／日の範囲
とするのが好ましい。
【図１】本発明の実施例で用いた脱窒装置の概要説明図
である。
である。
【図２】本発明の実施例２及び３で用いた脱窒装置の概
要説明図である。
要説明図である。
１ 生物学的反応槽 ２ 原水供給ライン ３ 生物処理水ライン ４ 栄養源添加ライン ５ 活性炭担体 ６ 最終処理水ライン ７ 化学的反応塔 ８ 水素ガス供給ライン ９ パラジウム触媒 10 ガス排出ライン 11 水素ガス供給ライン 12 繊維状プラスチック担体 13 攪拌機 14 阻流板 15 化学的反応槽
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年１１月８日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２９】また、化学的反応槽（１５）の後段に精密
ろ過膜等の膜を設置し、最終処理水と共に流出してくる
一部触媒を捕捉し、再び反応槽（１５）に戻すようにし
てもよい。
ろ過膜等の膜を設置し、最終処理水と共に流出してくる
一部触媒を捕捉し、再び反応槽（１５）に戻すようにし
てもよい。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３０】
【発明の効果】本発明によれば、生物学的手段における
容積負荷を高めることによって、あるいは水素供与体の
供給量を制限することによって原水中に含有されている
硝酸態窒素を生物学的手段によって積極的に亜硝酸態窒
素に還元し、その後段に設置した化学的手段によって生
成された亜硝酸態窒素を速やかに分解、除去することが
できるので、生物学的手段単独で水中の硝酸態窒素をほ
ぼ完全に窒素ガスに分解する場合に較べて、装置容量を
小型化することができ、かつ硝酸態窒素濃度が低く、酸
化態窒素の検出されない飲用に適した水を得ることがで
きる。
容積負荷を高めることによって、あるいは水素供与体の
供給量を制限することによって原水中に含有されている
硝酸態窒素を生物学的手段によって積極的に亜硝酸態窒
素に還元し、その後段に設置した化学的手段によって生
成された亜硝酸態窒素を速やかに分解、除去することが
できるので、生物学的手段単独で水中の硝酸態窒素をほ
ぼ完全に窒素ガスに分解する場合に較べて、装置容量を
小型化することができ、かつ硝酸態窒素濃度が低く、酸
化態窒素の検出されない飲用に適した水を得ることがで
きる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３３】また、容量２０ｍｌの反応塔（７）内に直
径約１ｍｍの粒状のＰｄ−Ａｌ２Ｏ３触媒（Ｐｄ含量５
％）５ｇを充填した。反応塔（７）へ供給する水素ガス
量は、反応槽（１）で硝酸態窒素が完全に亜硝酸態窒素
に還元された時の窒素量に対して窒素ガスに還元するの
に必要な量の３倍とした。また、槽内を中性付近にする
ため炭酸ガスを供給した。
径約１ｍｍの粒状のＰｄ−Ａｌ２Ｏ３触媒（Ｐｄ含量５
％）５ｇを充填した。反応塔（７）へ供給する水素ガス
量は、反応槽（１）で硝酸態窒素が完全に亜硝酸態窒素
に還元された時の窒素量に対して窒素ガスに還元するの
に必要な量の３倍とした。また、槽内を中性付近にする
ため炭酸ガスを供給した。
Claims (5)
- 【請求項１】 水中の硝酸態窒素を水素供与体の存在下
に微生物を用いて生物学的に分解し、積極的に亜硝酸態
窒素を生成させる生物学的手段と、水中の亜硝酸態窒素
を水素ガスの存在下に水素添加触媒を用いて窒素ガスに
還元する化学的手段とを備え、前記生物学的手段の下流
に前記化学的手段を配置接続したことを特徴とする窒素
除去装置。 - 【請求項２】 生物学的手段が水素供与体として水素ガ
スを用い、容積負荷（反応槽１ｍ3 、１日当りのＮ換算
の硝酸態窒素量）を３ kgN/m3 ／日以上に設定した請求
項１記載の窒素除去装置。 - 【請求項３】 生物学的手段が水素供与体として水素ガ
スを用い、該水素ガス量を硝酸態窒素を亜硝酸態窒素に
還元するための化学当量に設定した請求項１または２に
記載の窒素除去装置。 - 【請求項４】 生物学的手段が水素供与体として有機物
を用い、該有機物量を硝酸態窒素を亜硝酸態窒素に還元
するための化学当量に設定した請求項１記載の窒素除去
装置。 - 【請求項５】 化学的手段に用いる水素添加触媒がパラ
ジウム触媒である請求項１〜４までのいずれか１項記載
の窒素除去装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33380192A JP2947684B2 (ja) | 1992-11-20 | 1992-11-20 | 窒素除去装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33380192A JP2947684B2 (ja) | 1992-11-20 | 1992-11-20 | 窒素除去装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06154787A true JPH06154787A (ja) | 1994-06-03 |
| JP2947684B2 JP2947684B2 (ja) | 1999-09-13 |
Family
ID=18270111
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33380192A Expired - Fee Related JP2947684B2 (ja) | 1992-11-20 | 1992-11-20 | 窒素除去装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2947684B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996025364A1 (de) * | 1995-02-17 | 1996-08-22 | Solvay Umweltchemie Gmbh | Kombiniertes verfahren zur chemischen und biologischen behandlung von wasser |
| KR20200017433A (ko) * | 2017-06-08 | 2020-02-18 | 닛산 가가쿠 가부시키가이샤 | 플렉서블 디바이스용 기판의 제조방법 |
| CN112429844A (zh) * | 2020-10-23 | 2021-03-02 | 同济大学 | 一种污水深度脱氮的方法及*** |
-
1992
- 1992-11-20 JP JP33380192A patent/JP2947684B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996025364A1 (de) * | 1995-02-17 | 1996-08-22 | Solvay Umweltchemie Gmbh | Kombiniertes verfahren zur chemischen und biologischen behandlung von wasser |
| KR20200017433A (ko) * | 2017-06-08 | 2020-02-18 | 닛산 가가쿠 가부시키가이샤 | 플렉서블 디바이스용 기판의 제조방법 |
| CN112429844A (zh) * | 2020-10-23 | 2021-03-02 | 同济大学 | 一种污水深度脱氮的方法及*** |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2947684B2 (ja) | 1999-09-13 |
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