JPH11253990A - 窒素含有排水の処理方法 - Google Patents

窒素含有排水の処理方法

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JPH11253990A
JPH11253990A JP6321898A JP6321898A JPH11253990A JP H11253990 A JPH11253990 A JP H11253990A JP 6321898 A JP6321898 A JP 6321898A JP 6321898 A JP6321898 A JP 6321898A JP H11253990 A JPH11253990 A JP H11253990A
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重浩 鈴木
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  • Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】原水窒素濃度が変化した場合にも、間欠曝気処
理における適正な原水流量、好気時間中の曝気量、嫌気
時間中の水素供与体添加量などを最適に制御すること。 【解決手段】間欠曝気処理が行われる反応槽内のｐＨ変
化を計測してその屈曲点から硝化反応の終了を検知し、
得られた硝化時間から原水窒素濃度を推定する。第１の
発明では、原水窒素濃度から反応槽の窒素負荷を一定に
するために原水流量を制御する。第２の発明では、原水
窒素濃度に応じて好気状態時における曝気量を制御す
る。第３の発明では、原水窒素濃度に応じて変動する窒
素負荷に対し嫌気状態における水素供与体の添加量を制
御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、下水二次処理水、
ごみ埋め立て地からの浸出水、河川、し尿、産業排水等
の窒素含有排水中から効率よく窒素を除去することがで
きる間欠曝気方式の窒素含有排水の処理方法に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】排水中から窒素を除去するためには、好
気槽で酸素の存在下で排水中の有機態窒素やアンモニア
態窒素を酸化して硝酸態窒素に変換する硝化過程と、こ
の硝酸態窒素を嫌気槽で窒素ガスに変える脱窒過程とが
必要であり、通常は好気槽と嫌気槽とを直列に設置して
窒素除去を行っている。この場合２槽を必要とするが、
単一の反応槽内で間欠的な曝気を行うことにより好気条
件と嫌気条件とを交互に作りだし、窒素除去を行う間欠
曝気処理も知られている。
【０００３】この間欠曝気処理における重要な操作因子
は、好気時間（硝化時間）と嫌気時間（脱窒時間）の取
り方であり、通常は例えば好気時間３時間、嫌気時間２
時間というように、予めそれぞれの時間を設定して処理
を行っている。しかし水温や排水中の有機物成分と窒素
成分との割合などの環境条件によって硝化能力、脱窒能
力に差が生じることから、これらの時間を環境条件によ
り制御することが望まれる。このため、処理槽内のＤＯ
（溶存酸素濃度）やＯＰＲ（酸化還元電位）等を測定す
ることにより、好気時間と嫌気時間の制御を行うことが
既に提案されている。
【０００４】ところがこのような方法で好気時間と嫌気
時間の制御を行うことはできるものの、適正な原水流
量、好気時間中の曝気量、嫌気時間中の水素供与体添加
量までを制御することはできなかった。すなわちこれら
はいずれも原水窒素濃度に応じて決定されるべき値であ
るが、原水窒素濃度の測定には一般的な分析手法を用い
るか、あるいは高価な自動窒素測定装置を導入する必要
があり、例えばごみ埋立地浸出水などの原水窒素濃度の
変動が激しい排水に対しては、リアルタイムで経済的な
制御を行うことが不可能であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記した従来
の問題点を解決して、間欠曝気処理における適正な原水
流量、好気時間中の曝気量、嫌気時間中の水素供与体添
加量などを、原水窒素濃度に応じてリアルタイムで最適
に制御し、効率よく窒素を除去することができるように
した窒素含有排水の処理方法を提供するためになされた
ものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者等はこの課題を
解決するために研究した結果、好気条件時に反応槽内の
ｐＨ変化を計測すると、硝化反応の終了と同時に屈曲点
が現れること、この硝化に要した時間と予め測定されて
いる温度に応じた硝化速度から原水窒素濃度が推定でき
ることを把握した。本発明はこれらの知見に基づいてな
されたものであり、第１の発明は、間欠曝気処理が行わ
れる反応槽内のｐＨ変化を計測してその屈曲点から硝化
反応の終了を検知するとともに、得られた硝化時間から
原水窒素濃度を推定し、この原水窒素濃度から反応槽の
窒素負荷を一定にするために原水流量を制御することを
特徴とするものである。
【０００７】また第２の発明は、間欠曝気処理が行われ
る反応槽内のｐＨ変化を計測してその屈曲点から硝化反
応の終了を検知するとともに、得られた硝化時間から原
水窒素濃度を推定し、この原水窒素濃度から変動する窒
素負荷に対し好気状態における曝気量を制御することを
特徴とするものであり、第３の発明は、間欠曝気処理が
行われる反応槽内のｐＨ変化を計測してその屈曲点から
硝化反応の終了を検知するとともに、得られた硝化時間
から原水窒素濃度を推定し、この原水窒素濃度から変動
する窒素負荷に対し嫌気状態における水素供与体の添加
量を制御することを特徴とするものである。
【０００８】単一に反応槽で好気状態と嫌気状態とを繰
り返す間欠曝気処理において、好気時間と嫌気時間を予
め定めた場合（例えば３０分まで）、微生物による硝化
反応が終了して反応槽内にアンモニア態窒素がなくなる
と、図１に示すようにｐＨ変化曲線に屈曲点が出現す
る。この硝化に要した時間（ｔ）と原水のアンモニア態
窒素濃度との間には相関関係がある。
【０００９】例えば担体としてポリビニルアルコールゲ
ルを使用し、反応槽内に４０％充填した間欠曝気処理装
置において、滞留時間を１２時間、好気状態と嫌気状態
の繰り返し回数を１２回とした場合、水温２０℃の条件
において硝化時間（硝化開始から屈曲点が出現するまで
の時間）と原水のアンモニア態窒素濃度との間には、図
２に示される関係が成立することが確認された。このよ
うな相関関係が成立する理由は次の通りである。
【００１０】まず好気状態下におけるアンモニア態窒素
の減少速度は反応槽内の硝化菌による硝化速度に依存す
るため、硝化速度が分かっている場合、硝化時間より好
気状態開始時におけるアンモニア態窒素濃度が推定でき
る。このとき、硝化速度は水温によって図３のように影
響されるので、水温との関係を考慮した硝化速度を用い
る。
【００１１】また、好気状態開始時におけるアンモニア
態窒素濃度と原水中のアンモニア態窒素濃度とは、好気
状態時に硝化反応が、また嫌気状態時に脱窒反応が完了
している場合には、式１により表される。ここで好気状
態開始時におけるアンモニア態窒素濃度をＣNH4 、原水
中のアンモニア態窒素濃度をＣ0 、好気状態と嫌気状態
の繰り返し回数をＮとする。
【数１】ＣNH4 ＝Ｃ0 （１−exp(−１／２Ｎ））
【００１２】このため、反応槽内のｐＨ変化の屈曲点か
ら硝化時間が分かり、この硝化時間から原水窒素濃度を
推定することができるのである。このようにして得られ
た原水窒素濃度から、本願各発明は効率よく原水中から
窒素を除去するために、次の実施形態に示す通りの手段
を取る。
【００１３】
【発明の実施の形態】（第１の発明）間欠曝気処理が行
われる反応槽内のｐＨ変化を公知のｐＨ計で連続的に測
定してその屈曲点から硝化反応の終了を検知し、硝化開
始から屈曲点が出現するまでの時間である硝化時間を算
出する。この硝化時間と予め求められている硝化速度と
から、前記の式により原水窒素濃度を推定する。第１の
発明では、この原水窒素濃度から反応槽の窒素負荷を一
定にするために原水流量を制御する。
【００１４】通常、反応槽の窒素負荷が変動する場合に
は、好気状態時における曝気量あるいは嫌気状態時にお
ける水素供与体添加量を調節しないと、間欠曝気処理が
うまく行えない。しかしこの第１の発明では、原水窒素
濃度を指標として原水流量を制御し、単位時間内に処理
槽に流入するアンモニア態窒素の量を一定に保つ。その
結果、原水窒素濃度の変動が激しい排水に対しても間欠
曝気処理により効率のよい窒素除去が可能となる。
【００１５】（第２の発明）この第２の発明では、上記
のようにして求められた原水窒素濃度に応じて好気状態
時における曝気量を制御し、常に適切な空気供給量を維
持する。具体的には、原水窒素濃度が高いときにはブロ
ワの出力を高めて曝気量を増加させ、原水窒素濃度が低
いときにはブロワの出力を落とす。これにより、原水窒
素濃度の変動が激しい排水に対しても間欠曝気処理によ
り効率のよい窒素除去が可能となる。
【００１６】（第３の発明）この第３の発明では、上記
のようにして求められた原水窒素濃度に応じて変動する
窒素負荷に対し嫌気状態における水素供与体の添加量を
制御する。水素供与体としてメタノールを使用した場
合、１ｇの硝酸態窒素に対し２．４７ｇのメタノールが
必要となる。従って硝化が完全に行われる場合、メタノ
ールは原水アンモニア態窒素に対して２．４７倍以上添
加する。これにより、変動する窒素負荷に対し効率のよ
い窒素除去が可能となる。
【００１７】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれば
従来は迅速に把握できなかった原水窒素濃度をリアルタ
イムで正確に推測することができ、間欠曝気処理におけ
る適正な原水流量、好気時間中の曝気量、嫌気時間中の
水素供与体添加量などを最適に制御し、効率よく窒素を
除去することができる。このため、ごみ埋立地浸出水な
どの原水窒素濃度の変動が激しい排水に対しても、効率
のよい処理が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】間欠曝気処理におけるｐＨ変化曲線のグラフで
ある。
【図２】硝化時間と原水窒素濃度との関係を示すグラフ
である。
【図３】水温と硝化速度との関係を示すグラフである。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１１年２月４日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者等はこの課題を
解決するために研究した結果、好気条件時に反応槽内の
ｐＨ変化を計測すると、硝化反応の終了と同時に屈曲点
が現れること、この硝化に要した時間と予め測定されて
いる温度に応じた硝化速度から原水窒素濃度が推定でき
ることを把握した。本発明はこれらの知見に基づいてな
されたものであり、第１の発明は、間欠曝気処理が行わ
れる反応槽内のｐＨ変化を計測してその屈曲点から硝化
反応の終了を検知するとともに、得られた硝化時間から
原水窒素濃度を推定し、この原水窒素濃度から反応槽の
窒素負荷を一定にするために、単位時間内に反応槽に流
入する窒素量を一定に保つよう原水流量を制御すること
を特徴とするものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００７】また第２の発明は、間欠曝気処理が行われ
る反応槽内のｐＨ変化を計測してその屈曲点から硝化反
応の終了を検知するとともに、得られた硝化時間から原
水窒素濃度を推定し、この原水窒素濃度から、その濃度
が高いときは曝気量を増加させ、低いときは減少させる
よう変動する窒素負荷に対し好気状態における曝気量を
制御することを特徴とするものであり、第３の発明は、
嫌気状態において水素供与体を添加する間欠曝気処理が
行われる反応槽内のｐＨ変化を計測してその屈曲点から
硝化反応の終了を検知するとともに、得られた硝化時間
から原水窒素濃度を推定し、この原水窒素濃度から、そ
の濃度が高いときは水素供与体添加量を増加させ、低い
ときは減少させるよう変動する窒素負荷に対し嫌気状態
における水素供与体の添加量を制御することを特徴とす
るものである。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 間欠曝気処理が行われる反応槽内のｐＨ
    変化を計測してその屈曲点から硝化反応の終了を検知す
    るとともに、得られた硝化時間から原水窒素濃度を推定
    し、この原水窒素濃度から反応槽の窒素負荷を一定にす
    るために原水流量を制御することを特徴とする窒素含有
    排水の処理方法。
  2. 【請求項２】 間欠曝気処理が行われる反応槽内のｐＨ
    変化を計測してその屈曲点から硝化反応の終了を検知す
    るとともに、得られた硝化時間から原水窒素濃度を推定
    し、この原水窒素濃度から変動する窒素負荷に対し好気
    状態における曝気量を制御することを特徴とする窒素含
    有排水の処理方法。
  3. 【請求項３】 間欠曝気処理が行われる反応槽内のｐＨ
    変化を計測してその屈曲点から硝化反応の終了を検知す
    るとともに、得られた硝化時間から原水窒素濃度を推定
    し、この原水窒素濃度から変動する窒素負荷に対し嫌気
    状態における水素供与体の添加量を制御することを特徴
    とする窒素含有排水の処理方法。
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