JPH11128958A - 水の脱窒処理装置 - Google Patents
水の脱窒処理装置Info
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- JPH11128958A JPH11128958A JP31645497A JP31645497A JPH11128958A JP H11128958 A JPH11128958 A JP H11128958A JP 31645497 A JP31645497 A JP 31645497A JP 31645497 A JP31645497 A JP 31645497A JP H11128958 A JPH11128958 A JP H11128958A
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- gas
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- hydrogen gas
- hydrogen
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- Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 水素供与体として水素ガスを供給する生物学
的脱窒法又は化学的脱窒法により硝酸性窒素含有水を処
理する際に、供給水素ガスの利用率を高めて効率よく脱
窒しうる装置を提供すること。 【解決手段】 脱窒槽１に、水中の硝酸性及び／又は亜
硝酸性窒素を窒素ガスに分解するのに必要な反応当量の
水素ガスを連続供給する電解槽３と、槽内で発生する窒
素含有ガスを外部へ排気するガス排出配管７と、脱窒槽
上部の混合ガスを底部へ循環するガス循環配管６とを設
け、水素モニタ１４で混合ガス中の水素ガス濃度を測定
し、水素ガス供給制御システム１５によって水素ガスの
供給量を増減する水の脱窒処理装置。
的脱窒法又は化学的脱窒法により硝酸性窒素含有水を処
理する際に、供給水素ガスの利用率を高めて効率よく脱
窒しうる装置を提供すること。 【解決手段】 脱窒槽１に、水中の硝酸性及び／又は亜
硝酸性窒素を窒素ガスに分解するのに必要な反応当量の
水素ガスを連続供給する電解槽３と、槽内で発生する窒
素含有ガスを外部へ排気するガス排出配管７と、脱窒槽
上部の混合ガスを底部へ循環するガス循環配管６とを設
け、水素モニタ１４で混合ガス中の水素ガス濃度を測定
し、水素ガス供給制御システム１５によって水素ガスの
供給量を増減する水の脱窒処理装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、硝酸性窒素及び／
又は亜硝酸性窒素を含有する水を水素ガスを用いて生物
学的及び／又は化学的に処理する脱窒処理装置に関す
る。
又は亜硝酸性窒素を含有する水を水素ガスを用いて生物
学的及び／又は化学的に処理する脱窒処理装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】硝酸性窒素を含有する廃水としては、金
属表面処理で排出される硝酸洗浄廃水や発電所からの高
濃度アンモニア廃水などが挙げられる。また、数年前か
ら地下水の硝酸汚染が問題となり、汚染された井戸水を
取水する浄水場では硝酸性窒素あるいは亜硝酸性窒素の
除去が深刻な問題となっている。水道水中の硝酸性窒素
あるいは亜硝酸性窒素は、メトヘモグロビン血症の原因
物質であるとともに発癌性物質であるニトロソアミンの
前駆物質とされているが、近年の水道統計では国内の浄
水場数の５％近くが硝酸性窒素５ppm 以上の原水を取水
している。
属表面処理で排出される硝酸洗浄廃水や発電所からの高
濃度アンモニア廃水などが挙げられる。また、数年前か
ら地下水の硝酸汚染が問題となり、汚染された井戸水を
取水する浄水場では硝酸性窒素あるいは亜硝酸性窒素の
除去が深刻な問題となっている。水道水中の硝酸性窒素
あるいは亜硝酸性窒素は、メトヘモグロビン血症の原因
物質であるとともに発癌性物質であるニトロソアミンの
前駆物質とされているが、近年の水道統計では国内の浄
水場数の５％近くが硝酸性窒素５ppm 以上の原水を取水
している。
【０００３】硝酸性窒素及び／又は亜硝酸性窒素を含有
する水の脱窒処理方法としては、従来、生物学的脱窒
法、イオン交換法や逆浸透膜法などが知られている。し
かしながら、従来の生物学的脱窒法においては、汚泥の
発生、処理水水質のコントロールの難しさが問題とな
り、また、廃水中の有機物濃度が少ない場合には、水素
供与体として酢酸やメタノールなどの有機物を原水に添
加して処理するが、硝酸性及び亜硝酸性窒素を完全に除
去するには、窒素除去に必要な反応当量の２〜３倍の過
剰な有機物を供給する必要があり、必然的に脱窒槽から
の流出水に有機物が残留する。したがって、脱窒槽の後
段に再曝気槽を設けて残留有機物の処理を行う方式が採
られている。
する水の脱窒処理方法としては、従来、生物学的脱窒
法、イオン交換法や逆浸透膜法などが知られている。し
かしながら、従来の生物学的脱窒法においては、汚泥の
発生、処理水水質のコントロールの難しさが問題とな
り、また、廃水中の有機物濃度が少ない場合には、水素
供与体として酢酸やメタノールなどの有機物を原水に添
加して処理するが、硝酸性及び亜硝酸性窒素を完全に除
去するには、窒素除去に必要な反応当量の２〜３倍の過
剰な有機物を供給する必要があり、必然的に脱窒槽から
の流出水に有機物が残留する。したがって、脱窒槽の後
段に再曝気槽を設けて残留有機物の処理を行う方式が採
られている。
【０００４】また、イオン交換法は、使用している樹脂
の交換容量に限界があり、一定の時間間隔で樹脂の再生
が必要となることや水中に含まれる硝酸性窒素以外のイ
オンも同時に除去してしまうなど、水道水の製造には必
ずしも適当ではない。他方、逆浸透膜法は、再生操作が
ないため、再生薬剤の処理問題は生じないが、逆浸透膜
で濃縮された濃厚液の処理が新たな問題となる。濃厚液
には、硝酸性窒素などが高濃度で存在するため別途処理
することが必要であるばかりか、逆浸透装置にかけた原
水の２０〜３０％近い水量の濃厚液が排出される。この
ように、飲料水を対象とする硝酸性窒素除去方式は、幾
つか検討されているものの、まだ、解決すべき問題が多
いと同時に処理コストの大幅な増加を招くものである。
の交換容量に限界があり、一定の時間間隔で樹脂の再生
が必要となることや水中に含まれる硝酸性窒素以外のイ
オンも同時に除去してしまうなど、水道水の製造には必
ずしも適当ではない。他方、逆浸透膜法は、再生操作が
ないため、再生薬剤の処理問題は生じないが、逆浸透膜
で濃縮された濃厚液の処理が新たな問題となる。濃厚液
には、硝酸性窒素などが高濃度で存在するため別途処理
することが必要であるばかりか、逆浸透装置にかけた原
水の２０〜３０％近い水量の濃厚液が排出される。この
ように、飲料水を対象とする硝酸性窒素除去方式は、幾
つか検討されているものの、まだ、解決すべき問題が多
いと同時に処理コストの大幅な増加を招くものである。
【０００５】さらに、硝酸性窒素及び／又は亜硝酸性窒
素を除去するため、上記方法の他に水素ガスを用いて還
元する方法がある。この方法は、下記の（１）式又は
（２）式で表される。 ２ＮＯ3 - ＋５Ｈ2 → Ｎ2 ＋４Ｈ2 Ｏ＋２ＯＨ- ・・・（１） ２ＮＯ2 - ＋３Ｈ2 → Ｎ2 ＋２Ｈ2 Ｏ＋２ＯＨ- ・・・（２）
素を除去するため、上記方法の他に水素ガスを用いて還
元する方法がある。この方法は、下記の（１）式又は
（２）式で表される。 ２ＮＯ3 - ＋５Ｈ2 → Ｎ2 ＋４Ｈ2 Ｏ＋２ＯＨ- ・・・（１） ２ＮＯ2 - ＋３Ｈ2 → Ｎ2 ＋２Ｈ2 Ｏ＋２ＯＨ- ・・・（２）
【０００６】水素ガスで硝酸性及び／又は亜硝酸性窒素
を窒素ガスに還元する方法としては、水素ガスを水素供
与体とする水素酸化細菌の脱窒能を利用する方法と、Ｐ
ｔやＰｄ合金などの水素添加触媒を用いる方法がある。
前者は、独立栄養細菌の硝酸呼吸能を利用する生物学的
処理方法であり、特開平８−３９０９５号公報などで提
案されている。また、後者は、物理化学的な触媒還元法
であり、特開平６−１５４７８６号公報、特開平７−３
２８６５１号公報などに開示されている。しかしなが
ら、このような水素ガスを用いたリアクタは、純水素ガ
スを供給し、利用されなかった水素ガスは、そのまま希
釈排気するなどの手段が採られ、水素利用効率は５〜１
０％にすぎなかった。水素ガスは可燃性ガスであり、ま
た、数十％濃度では爆発する危険性も高い。したがっ
て、高濃度の水素ガスをリアクタから大量に排気するこ
とは安全性の面からも好ましくない。
を窒素ガスに還元する方法としては、水素ガスを水素供
与体とする水素酸化細菌の脱窒能を利用する方法と、Ｐ
ｔやＰｄ合金などの水素添加触媒を用いる方法がある。
前者は、独立栄養細菌の硝酸呼吸能を利用する生物学的
処理方法であり、特開平８−３９０９５号公報などで提
案されている。また、後者は、物理化学的な触媒還元法
であり、特開平６−１５４７８６号公報、特開平７−３
２８６５１号公報などに開示されている。しかしなが
ら、このような水素ガスを用いたリアクタは、純水素ガ
スを供給し、利用されなかった水素ガスは、そのまま希
釈排気するなどの手段が採られ、水素利用効率は５〜１
０％にすぎなかった。水素ガスは可燃性ガスであり、ま
た、数十％濃度では爆発する危険性も高い。したがっ
て、高濃度の水素ガスをリアクタから大量に排気するこ
とは安全性の面からも好ましくない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記の従来
技術の問題点を解消し、水素供与体として水素ガスを供
給する生物学的脱窒法又は水素添加触媒の存在下に水素
ガスにより還元する化学的脱窒法により硝酸性及び／又
は亜硝酸性窒素含有水を処理する際に、供給水素ガスの
利用率を高めて効率よく脱窒しうる装置を提供すること
を目的とする。
技術の問題点を解消し、水素供与体として水素ガスを供
給する生物学的脱窒法又は水素添加触媒の存在下に水素
ガスにより還元する化学的脱窒法により硝酸性及び／又
は亜硝酸性窒素含有水を処理する際に、供給水素ガスの
利用率を高めて効率よく脱窒しうる装置を提供すること
を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、脱窒に必要な
水素ガスを脱窒槽内に連続的に供給するとともに、脱窒
槽内の水素混合ガスを脱窒槽の底部へ循環させることに
よって上記課題を解決しうるとの知見に基づいて完成し
たものである。
水素ガスを脱窒槽内に連続的に供給するとともに、脱窒
槽内の水素混合ガスを脱窒槽の底部へ循環させることに
よって上記課題を解決しうるとの知見に基づいて完成し
たものである。
【０００９】すなわち、本発明の水の脱窒処理装置は、
硝酸性窒素及び／又は亜硝酸性窒素を含有する水の脱窒
処理装置において、脱窒槽に、水中の硝酸性及び／又は
亜硝酸性窒素を窒素ガスに分解するのに必要な水素ガス
を連続供給する水素ガス供給手段と、槽内で発生する窒
素含有ガスを外部へ排気するガス排出配管と、脱窒槽上
部の混合ガスを底部へ循環するガス循環配管とを設けた
ことを特徴とする。
硝酸性窒素及び／又は亜硝酸性窒素を含有する水の脱窒
処理装置において、脱窒槽に、水中の硝酸性及び／又は
亜硝酸性窒素を窒素ガスに分解するのに必要な水素ガス
を連続供給する水素ガス供給手段と、槽内で発生する窒
素含有ガスを外部へ排気するガス排出配管と、脱窒槽上
部の混合ガスを底部へ循環するガス循環配管とを設けた
ことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明の脱窒処理装置は、硝酸性
窒素及び／又は亜硝酸性窒素を含有する水を脱窒槽内に
水素ガスを連続供給して脱窒処理することにより、硝酸
性窒素及び／又は亜硝酸性窒素を窒素ガスまで分解さ
せ、除去するものである。以下、説明を簡明にするた
め、単に硝酸性窒素を含有する水として説明する。
窒素及び／又は亜硝酸性窒素を含有する水を脱窒槽内に
水素ガスを連続供給して脱窒処理することにより、硝酸
性窒素及び／又は亜硝酸性窒素を窒素ガスまで分解さ
せ、除去するものである。以下、説明を簡明にするた
め、単に硝酸性窒素を含有する水として説明する。
【００１１】本発明の脱窒処理装置において、脱窒槽
は、脱窒菌が付着した接触材を充填した生物学的脱窒槽
あるいは水素添加触媒、例えばＣｕ／Ｐｄ触媒、Ｃｕ／
Ｐｔ触媒、Ｃｕ／Ｒｈ触媒などが充填されている化学的
脱窒槽であってよい。対象とする被処理水の硝酸性窒素
濃度が高い（５０ｍｇ／Ｌ以上）ときには、生物学的脱
窒槽単独では、ｐＨ上昇により、処理が不充分な状態で
終了するおそれがある。この場合には、生物学的脱窒槽
の後段に化学的脱窒槽を連結するのが好ましい。
は、脱窒菌が付着した接触材を充填した生物学的脱窒槽
あるいは水素添加触媒、例えばＣｕ／Ｐｄ触媒、Ｃｕ／
Ｐｔ触媒、Ｃｕ／Ｒｈ触媒などが充填されている化学的
脱窒槽であってよい。対象とする被処理水の硝酸性窒素
濃度が高い（５０ｍｇ／Ｌ以上）ときには、生物学的脱
窒槽単独では、ｐＨ上昇により、処理が不充分な状態で
終了するおそれがある。この場合には、生物学的脱窒槽
の後段に化学的脱窒槽を連結するのが好ましい。
【００１２】また、脱窒槽の底部に接続する水素ガス供
給手段は、水素ガスを連続供給できるものであれば、特
に制限はなく、水素ガスボンベあるいは水の電気分解装
置であってよく、水の電気分解装置から発生した水素ガ
スを耐圧容器に一時的に貯留し、水素ガスの必要量に応
じて耐圧容器から供給する方式であってもよい。電気分
解装置は、隔膜電解槽であるのが好ましい。脱窒反応が
起こることにより供給した水素ガスは、消費され、その
１／５量の窒素ガスが発生し、脱窒槽上部の気相は水素
含有混合ガスとなっている。本発明においては、連続供
給した水素ガスの利用効率を向上させるため、脱窒槽上
部の混合ガスをガス循環配管を経て（ガスブロワ又はエ
ゼクタなどを用いて）槽下部に供給し、ガスを循環する
構成とする。
給手段は、水素ガスを連続供給できるものであれば、特
に制限はなく、水素ガスボンベあるいは水の電気分解装
置であってよく、水の電気分解装置から発生した水素ガ
スを耐圧容器に一時的に貯留し、水素ガスの必要量に応
じて耐圧容器から供給する方式であってもよい。電気分
解装置は、隔膜電解槽であるのが好ましい。脱窒反応が
起こることにより供給した水素ガスは、消費され、その
１／５量の窒素ガスが発生し、脱窒槽上部の気相は水素
含有混合ガスとなっている。本発明においては、連続供
給した水素ガスの利用効率を向上させるため、脱窒槽上
部の混合ガスをガス循環配管を経て（ガスブロワ又はエ
ゼクタなどを用いて）槽下部に供給し、ガスを循環する
構成とする。
【００１３】さらに、本発明においては、水素ガスは連
続的に供給されるが、脱窒槽上部の混合ガス中の水素ガ
ス濃度に応じて供給量を自動的に増減するのが好まし
い。そのため、脱窒槽上部（気相部）の混合ガス中の水
素ガス濃度を監視する水素モニタを設け、水素ガス濃度
が設定値を超えたら水素ガス供給量を減少させ、逆に水
素ガス濃度が設定値より低くなったら水素ガス供給量を
増加させる水素ガス供給制御システムを付設するのが好
ましい。上記水素モニタの設置場所としては、例えば、
脱窒槽上部（気相部）、ガス排出配管の入口付近、ガス
循環配管の入口付近などが挙げられる。本発明により気
相部の混合ガスを循環させるとともに、水素ガス供給量
を気相部の混合ガス中の水素ガス濃度に応じて自動的に
増減させることにより、水素ガスの利用率が著しく向上
し、効率よく脱窒処理を行うことができる。
続的に供給されるが、脱窒槽上部の混合ガス中の水素ガ
ス濃度に応じて供給量を自動的に増減するのが好まし
い。そのため、脱窒槽上部（気相部）の混合ガス中の水
素ガス濃度を監視する水素モニタを設け、水素ガス濃度
が設定値を超えたら水素ガス供給量を減少させ、逆に水
素ガス濃度が設定値より低くなったら水素ガス供給量を
増加させる水素ガス供給制御システムを付設するのが好
ましい。上記水素モニタの設置場所としては、例えば、
脱窒槽上部（気相部）、ガス排出配管の入口付近、ガス
循環配管の入口付近などが挙げられる。本発明により気
相部の混合ガスを循環させるとともに、水素ガス供給量
を気相部の混合ガス中の水素ガス濃度に応じて自動的に
増減させることにより、水素ガスの利用率が著しく向上
し、効率よく脱窒処理を行うことができる。
【００１４】また、脱窒槽上部（気相部）の混合ガスは
連続的に排気される。水素ガスは、可燃性ガスであり、
爆発の危険性があるので、外気が脱窒槽へ混入し、脱窒
槽内で水素ガスと支燃性ガスの酸素が接触することを防
止するため、ガス排出配管に、例えば、逆止弁、水封槽
などの外気遮断装置を設けるのが好ましい。この外気遮
断装置を介して排出される混合ガスは、水素ガス燃焼手
段で燃焼させた後に外気に放出することが安全性の面か
ら好ましい。水素ガスの燃焼は、白金やパラジウムを
０．１〜０．５容量％含んだアルミナ担体を触媒として
用い、１００℃以下の温度で行うのが好ましい。その
際、水素ガス濃度が高いと爆発の危険性があり、また、
反応熱により１％の水素ガス濃度で１００℃付近まで温
度が上昇するため、希釈手段により水素ガス濃度を１％
以下まで希釈してから燃焼させるのが好ましい。さら
に、水素ガス燃焼のための助燃ガスとして、電解槽の陽
極部で発生する酸素ガスを供給してもよい。
連続的に排気される。水素ガスは、可燃性ガスであり、
爆発の危険性があるので、外気が脱窒槽へ混入し、脱窒
槽内で水素ガスと支燃性ガスの酸素が接触することを防
止するため、ガス排出配管に、例えば、逆止弁、水封槽
などの外気遮断装置を設けるのが好ましい。この外気遮
断装置を介して排出される混合ガスは、水素ガス燃焼手
段で燃焼させた後に外気に放出することが安全性の面か
ら好ましい。水素ガスの燃焼は、白金やパラジウムを
０．１〜０．５容量％含んだアルミナ担体を触媒として
用い、１００℃以下の温度で行うのが好ましい。その
際、水素ガス濃度が高いと爆発の危険性があり、また、
反応熱により１％の水素ガス濃度で１００℃付近まで温
度が上昇するため、希釈手段により水素ガス濃度を１％
以下まで希釈してから燃焼させるのが好ましい。さら
に、水素ガス燃焼のための助燃ガスとして、電解槽の陽
極部で発生する酸素ガスを供給してもよい。
【００１５】脱窒槽からの流出水は、曝気槽に流入させ
て嫌気性雰囲気から好気性雰囲気に回復させるととも
に、場合により存在しうる有機物を分解除去し、飲料水
に好適なものとする。曝気槽には、空気を吹き込むか、
又は水素ガス供給手段としての隔膜電解槽から発生する
酸素を単独で若しくは空気と一緒に吹き込むことができ
る。
て嫌気性雰囲気から好気性雰囲気に回復させるととも
に、場合により存在しうる有機物を分解除去し、飲料水
に好適なものとする。曝気槽には、空気を吹き込むか、
又は水素ガス供給手段としての隔膜電解槽から発生する
酸素を単独で若しくは空気と一緒に吹き込むことができ
る。
【００１６】
【実施例】次に、図面を参照して実施例に基づいて本発
明を具体的に説明する。図１は、本発明の第一の実施例
を示す脱窒処理装置の系統図である。図１に示した脱窒
処理装置は、主として脱窒槽１と曝気槽２と水の電解槽
３とから成る。脱窒槽１には脱窒菌が付着した充填材又
は水素添加触媒からなる充填材が充填されており、硝酸
性窒素を含有する被処理液は、原水供給ポンプ４により
脱窒槽１に流入する。電解槽３で水の電気分解によって
発生した水素ガスは、水素ガス供給配管８により脱窒槽
１の底部から導入される。水素ガス供給手段として、隔
膜電解槽を用いた場合には、陰極部からの水素ガス発生
と同時に陽極部から酸素ガスが発生する。この酸素ガス
を酸素ガス供給配管９から水素ガス燃焼手段１３へ助燃
ガスとして供給することができる。
明を具体的に説明する。図１は、本発明の第一の実施例
を示す脱窒処理装置の系統図である。図１に示した脱窒
処理装置は、主として脱窒槽１と曝気槽２と水の電解槽
３とから成る。脱窒槽１には脱窒菌が付着した充填材又
は水素添加触媒からなる充填材が充填されており、硝酸
性窒素を含有する被処理液は、原水供給ポンプ４により
脱窒槽１に流入する。電解槽３で水の電気分解によって
発生した水素ガスは、水素ガス供給配管８により脱窒槽
１の底部から導入される。水素ガス供給手段として、隔
膜電解槽を用いた場合には、陰極部からの水素ガス発生
と同時に陽極部から酸素ガスが発生する。この酸素ガス
を酸素ガス供給配管９から水素ガス燃焼手段１３へ助燃
ガスとして供給することができる。
【００１７】また、脱窒槽１の気相部に連結されたガス
循環配管６からガスブロワやエゼクタなどのガス循環装
置５により、水素混合ガスが脱窒槽１の底部に送気さ
れ、未利用の水素ガスが利用に供される。脱窒槽１で
は、水素ガスを水素供与体として前記の式（１）、
（２）に示した脱窒反応が進行し、硝酸性窒素は窒素ガ
スに分解され、脱窒槽流出液は、曝気槽２へ導入し、こ
こで嫌気性雰囲気から好気性雰囲気に回復させて飲料水
に好適なものとし、脱窒槽流出液中に含まれる有機物を
分解除去することができる。
循環配管６からガスブロワやエゼクタなどのガス循環装
置５により、水素混合ガスが脱窒槽１の底部に送気さ
れ、未利用の水素ガスが利用に供される。脱窒槽１で
は、水素ガスを水素供与体として前記の式（１）、
（２）に示した脱窒反応が進行し、硝酸性窒素は窒素ガ
スに分解され、脱窒槽流出液は、曝気槽２へ導入し、こ
こで嫌気性雰囲気から好気性雰囲気に回復させて飲料水
に好適なものとし、脱窒槽流出液中に含まれる有機物を
分解除去することができる。
【００１８】脱窒槽１では硝酸性窒素の分解に伴い窒素
ガスの発生と水素ガスの消費が生じる。計画窒素除去量
に対して消費される量の水素ガスを水素ガス供給手段で
ある電解槽３から水素ガス供給配管８を介して供給し、
消費される水素ガスの１／５量の発生した窒素と未反応
水素の混合ガスがガス排出配管７から連続的に排気され
る。また、ガス排出配管７の入口付近には、脱窒槽１の
上部（気相部）の混合ガス中の水素ガス濃度を監視する
水素モニタ１４を設け、水素ガス濃度が設定値を超えた
ら水素ガス供給量を減少させ、逆に水素ガス濃度が設定
値より低くなったら水素ガス供給量を増加させる水素ガ
ス供給制御システム１５が接続されている。これによ
り、水素ガスの余分な供給・排気を防ぐことができ、ま
た、逆に、水素不足による脱窒性能低下を防ぐことがで
きる。
ガスの発生と水素ガスの消費が生じる。計画窒素除去量
に対して消費される量の水素ガスを水素ガス供給手段で
ある電解槽３から水素ガス供給配管８を介して供給し、
消費される水素ガスの１／５量の発生した窒素と未反応
水素の混合ガスがガス排出配管７から連続的に排気され
る。また、ガス排出配管７の入口付近には、脱窒槽１の
上部（気相部）の混合ガス中の水素ガス濃度を監視する
水素モニタ１４を設け、水素ガス濃度が設定値を超えた
ら水素ガス供給量を減少させ、逆に水素ガス濃度が設定
値より低くなったら水素ガス供給量を増加させる水素ガ
ス供給制御システム１５が接続されている。これによ
り、水素ガスの余分な供給・排気を防ぐことができ、ま
た、逆に、水素不足による脱窒性能低下を防ぐことがで
きる。
【００１９】水素ガスは、可燃性ガスであり、爆発の危
険性があることから、脱窒槽１内への空気混入防止のた
め、ガス排出配管７に外気遮断装置１２を備える。この
外気遮断装置１２を水封槽とした場合には、脱窒槽内圧
力を簡便に一定値に維持することができるメリットがあ
る。外気遮断装置１２から排出される混合ガスは、水素
ガス燃焼手段１３で燃焼させてから大気中に放出される
が、このとき水素ガスの燃焼を１００℃以下の低温で行
うため、希釈手段１６で混合ガス中の水素ガス濃度を１
％以下まで希釈してから水素ガス燃焼手段１３へ送る。
水素ガス燃焼手段１３には、電解槽３の陽極部から生成
した酸素ガスを酸素ガス供給配管９を介して送り、水素
ガスを燃焼させることにより、直接可燃性ガスを大気中
に放出することを防止することができる。
険性があることから、脱窒槽１内への空気混入防止のた
め、ガス排出配管７に外気遮断装置１２を備える。この
外気遮断装置１２を水封槽とした場合には、脱窒槽内圧
力を簡便に一定値に維持することができるメリットがあ
る。外気遮断装置１２から排出される混合ガスは、水素
ガス燃焼手段１３で燃焼させてから大気中に放出される
が、このとき水素ガスの燃焼を１００℃以下の低温で行
うため、希釈手段１６で混合ガス中の水素ガス濃度を１
％以下まで希釈してから水素ガス燃焼手段１３へ送る。
水素ガス燃焼手段１３には、電解槽３の陽極部から生成
した酸素ガスを酸素ガス供給配管９を介して送り、水素
ガスを燃焼させることにより、直接可燃性ガスを大気中
に放出することを防止することができる。
【００２０】図２は、本発明の第二の実施例を示す脱窒
処理装置の系統図である。図２に示した脱窒処理装置
は、電解槽３で発生した水素ガスを水素ガス貯留タンク
１７に貯留しておき、このタンクに付加した調整弁と水
素モニタ１４を水素ガス供給制御システム１５に接続
し、水素ガス供給量を制御する構成とした点で第一の実
施例と相違する。
処理装置の系統図である。図２に示した脱窒処理装置
は、電解槽３で発生した水素ガスを水素ガス貯留タンク
１７に貯留しておき、このタンクに付加した調整弁と水
素モニタ１４を水素ガス供給制御システム１５に接続
し、水素ガス供給量を制御する構成とした点で第一の実
施例と相違する。
【００２１】次に、生物学的脱窒方式において本発明の
装置を用いて脱窒処理した場合の水素濃度による脱窒速
度への影響について説明する。図３は、硝酸性窒素１０
０ｍｇ／Ｌに水素酸化細菌をＳＳ濃度として３０００ｍ
ｇ／Ｌ接種し、水素ガス濃度を変化させて脱窒速度を測
定した回分試験の結果を示す水素濃度−脱窒速度関係図
である。図３から分かるように、ガス循環量を空塔速度
として６０ｍ／ｈに設定した場合、脱窒速度２０ｍｇ／
Ｌ・ｈを得るための水素濃度は約１０％であった。ま
た、ガス循環量を変化させると、同脱窒速度を得るため
に必要な水素濃度は、ガス空塔速度１０ｍ／ｈで約３０
％、１７０ｍ／ｈで約５％と、異なる結果を得た。この
ように、脱窒反応に律速となる水素溶解速度は水素濃度
とガス循環量に依存する。したがって、与えられる硝酸
性窒素負荷に最適な水素濃度とガス循環量を予め装置特
性と併せて取得しておくことが好ましい。
装置を用いて脱窒処理した場合の水素濃度による脱窒速
度への影響について説明する。図３は、硝酸性窒素１０
０ｍｇ／Ｌに水素酸化細菌をＳＳ濃度として３０００ｍ
ｇ／Ｌ接種し、水素ガス濃度を変化させて脱窒速度を測
定した回分試験の結果を示す水素濃度−脱窒速度関係図
である。図３から分かるように、ガス循環量を空塔速度
として６０ｍ／ｈに設定した場合、脱窒速度２０ｍｇ／
Ｌ・ｈを得るための水素濃度は約１０％であった。ま
た、ガス循環量を変化させると、同脱窒速度を得るため
に必要な水素濃度は、ガス空塔速度１０ｍ／ｈで約３０
％、１７０ｍ／ｈで約５％と、異なる結果を得た。この
ように、脱窒反応に律速となる水素溶解速度は水素濃度
とガス循環量に依存する。したがって、与えられる硝酸
性窒素負荷に最適な水素濃度とガス循環量を予め装置特
性と併せて取得しておくことが好ましい。
【００２２】また、図１に示した脱窒処理装置におい
て、脱窒槽に水素酸化細菌を付着させた接触材を６リッ
トル充填し、硝酸性窒素１５ｍｇ／Ｌの地下水を対象と
し、有効液容積１２リットル、充填層容積当たりの硝酸
性窒素負荷２０ｍｇ／Ｌ・ｈ、液流速０．１３Ｌ／分、
循環ガス空塔速度６０ｍ／ｈ、水素ガスの排気濃度１０
％の設定条件として連続通水し、原水及び処理水の硝酸
性窒素を測定した結果を図４に示す。図４から分かるよ
うに、この連続処理によって地下水中に含まれている硝
酸性窒素が１ｍｇ／Ｌ以下（除去率９５％以上）にまで
除去できた。この脱窒処理装置により、気相部の混合ガ
ス中の水素ガス濃度が１０〜１２％で安定し、ガス排出
配管へ排出されるガス量もわずかであるため、水素利用
率は９５％以上であった。
て、脱窒槽に水素酸化細菌を付着させた接触材を６リッ
トル充填し、硝酸性窒素１５ｍｇ／Ｌの地下水を対象と
し、有効液容積１２リットル、充填層容積当たりの硝酸
性窒素負荷２０ｍｇ／Ｌ・ｈ、液流速０．１３Ｌ／分、
循環ガス空塔速度６０ｍ／ｈ、水素ガスの排気濃度１０
％の設定条件として連続通水し、原水及び処理水の硝酸
性窒素を測定した結果を図４に示す。図４から分かるよ
うに、この連続処理によって地下水中に含まれている硝
酸性窒素が１ｍｇ／Ｌ以下（除去率９５％以上）にまで
除去できた。この脱窒処理装置により、気相部の混合ガ
ス中の水素ガス濃度が１０〜１２％で安定し、ガス排出
配管へ排出されるガス量もわずかであるため、水素利用
率は９５％以上であった。
【００２３】さらに、３０日経過時から、硝酸性窒素５
ｍｇ／Ｌの地下水に切り替え、気相部の混合ガス中の水
素ガス濃度を３％に設定した後、同様に処理した結果、
図４に示した良好な除去性能を得た。したがって、生物
学的脱窒槽に流入する被処理水の硝酸性窒素量に応じて
気相部の混合ガス中の水素ガス濃度を一定値に設定する
ことにより、水素利用率や処理性能の最適化を図ること
が可能であった。なお、上記と同一の脱窒槽構成におい
て、脱窒菌が付着した接触材の代わりに、ＰｔやＰｄな
どの水素添加触媒を充填し、同様の試験を行った結果、
硝酸性窒素の除去率として８０％以上を得た。
ｍｇ／Ｌの地下水に切り替え、気相部の混合ガス中の水
素ガス濃度を３％に設定した後、同様に処理した結果、
図４に示した良好な除去性能を得た。したがって、生物
学的脱窒槽に流入する被処理水の硝酸性窒素量に応じて
気相部の混合ガス中の水素ガス濃度を一定値に設定する
ことにより、水素利用率や処理性能の最適化を図ること
が可能であった。なお、上記と同一の脱窒槽構成におい
て、脱窒菌が付着した接触材の代わりに、ＰｔやＰｄな
どの水素添加触媒を充填し、同様の試験を行った結果、
硝酸性窒素の除去率として８０％以上を得た。
【００２４】
【発明の効果】本発明の脱窒処理装置を用いることによ
り、脱窒反応に必要な水素供与体として水素ガスを連続
的に供給し、高い水素ガス利用効率で、廃水中の硝酸性
窒素を効率よく除去することができる。また、排出され
る混合ガス中の水素ガスを燃焼させて爆発の危険のない
安全なガスとして大気中に放出することができる。さら
に、被処理水の硝酸性窒素濃度に応じて脱窒槽の気相部
の混合ガス中の水素ガス濃度を一定値に制御する構成と
することにより、自動的に水素利用効率と処理性能の最
適化を図ることができる。また、対象とする被処理水の
硝酸性窒素濃度が高い（５０ｍｇ／Ｌ以上）ときには、
生物学的脱窒槽単独では、ｐＨ上昇が大きく、処理が不
充分な状態で終了するおそれがあるため、生物学的脱窒
槽の後段に化学的脱窒槽を連結することによって、効率
よく充分な窒素除去を達成することができる。
り、脱窒反応に必要な水素供与体として水素ガスを連続
的に供給し、高い水素ガス利用効率で、廃水中の硝酸性
窒素を効率よく除去することができる。また、排出され
る混合ガス中の水素ガスを燃焼させて爆発の危険のない
安全なガスとして大気中に放出することができる。さら
に、被処理水の硝酸性窒素濃度に応じて脱窒槽の気相部
の混合ガス中の水素ガス濃度を一定値に制御する構成と
することにより、自動的に水素利用効率と処理性能の最
適化を図ることができる。また、対象とする被処理水の
硝酸性窒素濃度が高い（５０ｍｇ／Ｌ以上）ときには、
生物学的脱窒槽単独では、ｐＨ上昇が大きく、処理が不
充分な状態で終了するおそれがあるため、生物学的脱窒
槽の後段に化学的脱窒槽を連結することによって、効率
よく充分な窒素除去を達成することができる。
【図１】本発明の一実施例を示す脱窒処理装置の系統図
である。
である。
【図２】本発明の別の実施例を示す脱窒装置の系統図で
ある。
ある。
【図３】一定のガス循環量において脱窒処理を行った回
分試験の結果を示す水素濃度−脱窒速度関係図である。
分試験の結果を示す水素濃度−脱窒速度関係図である。
【図４】本発明の生物学的脱窒装置における連続試験の
結果を示す原水及び処理水の硝酸性窒素濃度の経日変化
を示すグラフである。
結果を示す原水及び処理水の硝酸性窒素濃度の経日変化
を示すグラフである。
【符号の説明】 １ 脱窒槽 ２ 曝気槽 ３ 電解槽 ４ 原水供給ポンプ ５ ガス循環装置 ６ ガス循環配管 ７ ガス排出配管 ８ 水素ガス供給配管 ９ 酸素ガス供給配管 １０ 充填材 １１ 充填材 １２ 外気遮断装置 １３ 水素ガス燃焼手段 １４ 水素モニタ １５ 水素ガス供給制御システム １６ 希釈手段 １７ 水素ガス貯留タンク
Claims (6)
- 【請求項１】 硝酸性窒素及び／又は亜硝酸性窒素を含
有する水の脱窒処理装置において、脱窒槽に、水中の硝
酸性及び／又は亜硝酸性窒素を窒素ガスに分解するのに
必要な反応当量の水素ガスを連続供給する水素ガス供給
手段と、槽内で発生する窒素含有ガスを外部へ排気する
ガス排出配管と、脱窒槽上部の混合ガスを底部へ循環す
るガス循環配管とを設けたことを特徴とする水の脱窒処
理装置。 - 【請求項２】 脱窒槽上部の混合ガス中の水素ガス濃度
を監視する水素モニタを設け、水素ガス濃度が設定値を
超えたら水素ガス供給量を減少させ、逆に水素ガス濃度
が設定値より低くなったら水素ガス供給量を増加させる
水素ガス供給制御システムを付設した請求項１記載の水
の脱窒処理装置。 - 【請求項３】 ガス排出配管に、脱窒槽への空気の混入
を防止する外気遮断装置を設けた請求項１記載の水の脱
窒処理装置。 - 【請求項４】 脱窒槽が、脱窒細菌を用いた生物学的脱
窒槽又は水素添加触媒を用いた化学的脱窒槽であるか、
又は生物学的脱窒槽と化学的脱窒槽を連結したものであ
る請求項１記載の水の脱窒処理装置。 - 【請求項５】 ガス排出配管に設けた外気遮断装置の後
に希釈手段及び水素ガス燃焼手段を設けた請求項３記載
の水の脱窒処理装置。 - 【請求項６】 水素ガス供給手段として、隔膜電解槽を
用い、その電解槽の陽極部で発生する酸素ガスを、水素
ガス燃焼手段の助燃ガスとして供給するか、又は脱窒槽
の後段に接続した曝気槽に供給する請求項１記載の水の
脱窒処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31645497A JPH11128958A (ja) | 1997-10-31 | 1997-10-31 | 水の脱窒処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31645497A JPH11128958A (ja) | 1997-10-31 | 1997-10-31 | 水の脱窒処理装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11128958A true JPH11128958A (ja) | 1999-05-18 |
Family
ID=18077280
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31645497A Pending JPH11128958A (ja) | 1997-10-31 | 1997-10-31 | 水の脱窒処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11128958A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100332496B1 (ko) * | 1999-05-24 | 2002-04-17 | 채문식 | 전기에너지의 환원력을 이용한 하.폐수의 생물학적 탈질방법및 그 장치 |
| WO2003045853A1 (fr) * | 2001-11-28 | 2003-06-05 | Ebara Corporation | Procede et dispositif de filtration a biomembrane |
| JP2008049251A (ja) * | 2006-08-24 | 2008-03-06 | Institute Of National Colleges Of Technology Japan | 窒素除去装置 |
| KR100990162B1 (ko) | 2008-04-28 | 2010-10-29 | (주)범한엔지니어링 종합건축사 사무소 | 대수층을 이용한 강변여과수의 탈질방법 및 장치 |
| CN109775914A (zh) * | 2019-01-17 | 2019-05-21 | 大渊环境技术（厦门）有限公司 | 一种等离子体污水净化装置 |
-
1997
- 1997-10-31 JP JP31645497A patent/JPH11128958A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100332496B1 (ko) * | 1999-05-24 | 2002-04-17 | 채문식 | 전기에너지의 환원력을 이용한 하.폐수의 생물학적 탈질방법및 그 장치 |
| WO2003045853A1 (fr) * | 2001-11-28 | 2003-06-05 | Ebara Corporation | Procede et dispositif de filtration a biomembrane |
| US7297275B2 (en) | 2001-11-28 | 2007-11-20 | Ebara Corporation | Biomembrane filtration apparatus and method |
| JP2008049251A (ja) * | 2006-08-24 | 2008-03-06 | Institute Of National Colleges Of Technology Japan | 窒素除去装置 |
| KR100990162B1 (ko) | 2008-04-28 | 2010-10-29 | (주)범한엔지니어링 종합건축사 사무소 | 대수층을 이용한 강변여과수의 탈질방법 및 장치 |
| CN109775914A (zh) * | 2019-01-17 | 2019-05-21 | 大渊环境技术（厦门）有限公司 | 一种等离子体污水净化装置 |
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