JPS607998A - 窒素除去装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３−１　産業上の利用分野 本発明は上水用原水、都市下水、各種産業廃水などに含
まれる窒素化合物を生物学的に除去する窒素除去装置に
関するものである。

ろ−２従来技術 最近上水の取水源である河川、湖沼などの汚濁が進行し
、上水用の原水中にアンモニア性窒素などの窒素化合物
の含有量が増加している。

寸だ都市下水、各種産業廃水などでも従来の二次処理の
段階では、窒素化合物の除去は困難で現状でｆｌ：ｊ−
一部の地域を除いて無処理のまま公共水域に放流さｉＬ
でいる例が多い。上水処理においては、原水中に多量の
アンモニア性窒素が含まれると、浄水工程で遊離残留塩
素を確保するために、これを」１回る量の塩素を注入し
なければならない。この場合アンモニア性窒素の１０倍
量以」二のｊ）１、暫＋９が必要で、さらに塩素注入に
よるアルカリ度の低下を補うためにアル゛カリ剤の添加
も心安となる。この結果、浄水工程における薬品使Ｊｌ
ｌ　１７）が著しく増加することになる。また都市下水
、各種産業廃水などに由来する窒素化合物を含めた栄養
塩類は水域の京栄養化現象をもたらし、さ芥ざまな被害
、障害を招いている。

これらのりと状から種々の窒素除去装置が開発され、実
用化さノｔているが、生物学的窒素除去装置は、火葬１
１１の処理が可能、プロセスが比較的単純、運転費が安
価などの理由から主流となっている。かかる一般的な生
物学的窒素除去装置によると、被処理水中に含′まれる
窒素化合物（有機化合物、アンモニアなど）は先づ硝化
槽において好気的に硝化菌の働きで、硝酸、亜硝酸に酸
化され、次に脱窒光種で嫌気的雰囲気の下で水素供給源
（例えばメタノールなど）を利用して、脱窒素菌の働き
により硝酸、亜硝酸は窒素ガスに還元される。従来では
被処理水のアンモニア性窒素濃度が低い場合などには、
上記の前段の処理、すなわち、生物学的々硝化のみを行
い、アンモニア性窒素を硝酸性あるいｉｔ亜硝酸性窒素
の形に酸化１−で、比較的安定した化合物にして放流す
る例も多かった。ところが上水の分野では、硝化によっ
て生じた硝酸、亜硝酸は無機化されたといっても飲料水
には奸才しくなく、消化器管などに障害を起すことが知
られている。従って水道水基準ではアンモニア性窒素と
即硝酸性窒素は同時に検出されないこと、硝ｊ役性屋素
は１０ｍ１？／Ｚ以下であることが定められている。ま
た工業用水にとっても亜硝酸性窒素は好ましいものでな
く、例えば染色、醸造工業においては、亜硝酸性窒素を
含む用水は利用価値がない。以上のようなことから最近
では、生物学的硝化装置ｉ’ｊ：において窒素化合物を
硝酸、亜硝ｊｊ１２件窒素に変換した後も、これらの化
合物を還元して窒素ガスにして大気に放出するプロセス
、すなわち生物学重膜窒素装置を加えるケースが多くな
っている。この方法により被処理水中の有害窒素化合物
は完全に除去され、無害な窒素ガスとして大気に返還さ
れるこ°とになる。

現在生物学的硝化、脱窒素装置として、活性汚泥法、回
転円板法、流動床法なと種々の方法が実用化されている
が、この中回転円板法は保守管理が容易である、運転費
が安価であることなどから注目されている。回転円板を
生物学的硝化装置として使用する場合、回転円板の回転
によって大気中の酸素が円板表面あるいは回転円板槽内
に溶解し、円板上の付着微生物がこれを消費して、生物
学的な硝化反応が遂行される。

従ってこの装置では、酸素の供給が回転円板の回転によ
って行われるため、その供給量を自由にコントロールす
ることが困難である。例えば他の活性汚泥装置では、酸
素の供給はブロアなどの送風機によって行われるため、
送風量を変化させることで、比較的容易に酸素の供給量
をコントロールすることができる。ところが回転円板法
ではこのコントロールが困難で、回転数が一定であれば
、はぼ一定の酸素が供給されることになる。ここで被処
理水が上水用原水、都市下水、二次処理水などの場合に
（ｄ、ＢＯＤなどの有機成分の含有量は非常に少く、従
って生物酸化に利用される酸素はほとんどが窒素化合物
の硝化用である。捷たこの窒素化合物の含有量も窒素と
して１０〜２０　ｍ９／を以下、少い時は１　ｍＶｔ以
下という例もある。このため硝化装置内で利用さ、！す
る酸素の量は非常に少く、結果として硝化装置の流出水
には過剰に供給された酸素が残存して、溶解し溶存酸素
が高い値を示すようになる。これは後段に設置する脱窒
素装置が嫌気性雰囲気で運転されることが原則であるこ
とに対して障害となシ、脱窒素効率を低下さぜることと
なる。また生物学重膜窒素装置では硝酸、亜硝酸を還元
する脱窒素菌への水素供与体としてメタノールなどの有
機炭化水素源を添加する必要があるが、被処理水中に溶
存酸素が存在すると、この酸素が有機炭化水素源と反応
し、該４１機炭化水素源を消費するので脱窒素反応に不
足する結果となる。従ってこの場合、脱墾素反応を充分
進行させるためには、溶存酸素によって消費される分を
加えて、有機゛炭化水素源を添加しなければならず、脱
窒素反応に要する薬品代が増加することになる。この値
は被処理水中の溶存酸素濃度が高くなれば、それに従っ
てｊＩ＾ｌ犬することになる。

６−６　発明の目的 本発明は、」１記問題点に鑑みてなされたものであシ、
その目的とするところ１．−ｊ：生物学的膜窒素反応を
より効率的に進行させ、かつその運転費をより軽減し得
る窒素除去装置を提供することにある。

ろ−４発明の構成 即ち本発明は、回転円板によシ被処理水中の窒素化合物
を生物学的に硝化する硝化槽と硝化槽で硝化された被処
理水を生物学的に脱窒素する脱窒先程との間に被処理水
中に含まれる酸素ガスを除去する減圧脱気装置を設置し
たことを特徴とする窒素除去装置である。

以丁図面によシ本発明の詳細な説明する。

第１図は、本発明の一実施態様であシ、生物学的窒素除
去装置の概略図、第２図は脱窒先程出口の溶存酸素濃度
と脱窒素率との関係を示すグラフである。

以丁第１図について説明すると、硝化槽上は直径１〜３
ｍ、厚さ０．５〜２．　Ｑ　ｍｍ程度のプラスチック製
の波形円板２と平板の円板２とを交互に積層し、中心回
転軸乙に軸支して並べた回転円板４と該回転円板４の全
円板面の約５０係を被処理水中に潜水せしめ得る槽５と
からなシ、同図ではかかる硝化槽１が供給路６よシ供給
される。ｆＪ１処理処理水流下方向に沿って複数（この
場合４槽）順次直列に連結した状態で構成されている。

硝化槽１は直列および／または並列に連結されていても
よい。

また脱窒先程７ｉｄ、硝化槽上におけると同様に円板２
を腹数枚、中心回転軸乙に軸支して並べた回転円板４と
この場合回転円板４の全円板面を実質的に被処理水中に
潜水せしめ、密封し得る槽５′とからなるが、該脱窒先
程ヱは同図に具足したように被処理水Ｗの流下方向゛に
沿って複数（この場合４槽）順次直列に連結した状態で
構成されている。脱窒先程７は硝化槽１と同様に直列丸
・よび／または並列に連結されていてもよい。

脱窒先程ヱは、第１図の場合回転円板によシ構成されて
いるが、これに限定されるものでなく、生物学重税窒素
装置であれば如何なるものでもよく、通常の攪拌式水槽
型の脱窒先程でも適用できる。なお、脱窒先程ムでは、
被処理水が流入する直前においてメタノールなどの水素
供与体である有機炭化水素源を添加する注入装置８が設
けられている。

かくて本発明では、硝化槽」−と脱窒先程ｌとの間に被
処理水Ｗ中に溶存する酸素を除去するため、減圧脱気装
置ユを設置する。第１図ではかかる減圧脱気装置９とし
て液面上に気体が頂部に貯するようになされた塔１０お
よび該塔の頂部近傍よシバイブを介して連結された真空
ポンプ１１とによって構成されている。前記塔１０は、
円筒ドラム状構造物であってもよく、内部の設定圧力に
よってその高さが決定される。まだ脱気効率を上げるた
め塔内部に棚を設けたり、ラノピリングなどの充填物を
挿入するととも可能である。真空ポンプ１１はエジェク
ターなどに変えるととも可能である。

次に本発明の作用について説明すると、窒素化合物（有
機化合物、アンモニアなと）を含む被処理水Ｗは供給路
６を通して回転円板４よりなる硝化槽１に供給される。

ここで窒素化合物は回転円板表面の付着微生物の働きに
よシ硝酸あるい（ｄ　１ｌｌｊ硝酸に酸化される。大気
からの酸素の供給によシ好気反応が行われ酸素が消費さ
れるが、被処理水中の窒素化合物、有機物濃度が低い場
合には、酸素供給量が消費量を上廻って硝化槽１の流出
水（硝化された被処理水Ｗ）中に高い溶存酸素濃度が示
されることになる。そこで本発明では、この流出水を脱
窒先程ムに直接導ひかず、一旦減圧脱気装置ユに供給し
真空ポンプ１１により装置内を大気圧以下の減圧状態に
維持し、被処理水中に存在する溶解気体及び気泡を放出
さぜる。これにより被処理水中の□溶存酸素が除去され
る。被処理水Ｗは減圧脱気装置９を辿過することによっ
て溶存酸素濃ｊＷは低減さｉ′ｔ、一方水素供刀体（メ
タノールなど）注入装置ｉ／ｊ“８に」：り有機炭化水
素源が添加され脱窒先程−乙に供冷される。核種１−で
硝酸、亜硝ｒ′俊は脱窒素菌の働きによって逝元され、
窒素ガスが放出される。以上の工程により被処理水中の
窒素化合物Ｑ」、分解除去される。

第２図は、上水処理において浄水工程の前処理として回
転円板法を採用し、生物学的硝化脱窒素実験を行った時
の脱窒先程出１コの溶存酸素濃度と脱窒素率を示すグラ
フである。この場合硝化槽と脱窒紫檀との間（で減圧脱
気装置は介在させておらず（即ち第１図で硝化槽上と脱
窒紫檀１を直結した゛もの（Ｃ相当）、硝化槽の流出水
けほぼ飽和濃度に近い溶存酸素が存在していた。

この流出水に水素供与体であるメタノールを鍾々の割合
で添加した。その結果脱窒素槽出口の溶存酸素濃度は変
動し、これに従って硝酸、亜、′］ｌ！ｌｒ浚の脱窒素
率も変化している。第２図から明らかなように溶存酸素
濃度が低いほど脱窒素率は向上する。このケースでは硝
化槽流出水に脱窒素反応に必要な量以上の過剰の水素供
与体である有機炭化水素源を添加して、溶存酸素を還元
してその低減をはかつている。しかしこの方法の場合は
、酸素の還元が必要で多量の有機炭化水素源が必要とな
り、この量は脱窒素率を高めるほど増加する。これに伴
い装置の運転費用は急激に上昇する。

本発明では、上記の有機炭化水素源による溶存酸素の除
去を硝化槽上と脱窒紫檀ｌとの間に設置された減圧脱気
装置？によって行うもので、かかる装置では運転費用は
真空ポンプなどの動力費だけに限られ、有機炭化水素源
は脱窒素反応に必要な量だけ添加すれば良く、薬品使用
量は大巾に節減されミ。また本発明によれば硝化槽流出
水中の溶存酸素は安定して常に低い値に維持されるため
、脱窒素槽内の脱窒素反応は効率的に安定して遂行され
る。例えば第′２図によれば脱窒紫檀において脱窒素反
応に必要な量だ゛けの有機炭化水素源を加えた場合、脱
窒紫檀の溶存酸素が５　ｍｇ／Ｌの時には脱窒素率は約
６０係にしかならない。ところが本発明に従って回転円
板よ勺なる硝化槽の後段に減圧脱気装置を設置し、脱窒
鋼種流入水中の溶存酸素濃度を低下させてやると第２図
で示したデータからも明らかなように脱窒素率は徐々に
上昇する。脱窒紫檀は溶存酸七が０．５　ｍｇ／′ｔで
は約９０％の脱窒素率が得られることになる。

以上要するに本発明は上水用原水、都市下水、各種産業
廃水などに含まれる窒素化合物を生物学的に除去する装
置において、回転円板よりなる硝化槽と脱窒紫檀との間
に、被処理水中に溶存する酸素ガスを除去する減圧脱気
装置を介在させることを４寺徴としている。

３−５　発明の効果 本発明によれば、回転円板よりなる硝化槽で硝化された
溶存ば素濃度の高い流出水から減圧脱気装置によって機
械的に溶存酸素が取り除かれ、後段の脱窒紫檀に供給さ
れる。この結果、従来脱窒素反応以外に高い溶存酸素と
の反応で消費されていた有機炭化水素源が不要となり、
説諭先程の運転費用を大巾に節減することができた。ま
た、同時に脱窒素槽内の溶存酸素濃度を常に低い状態に
維持できるようになったため、高くて安定した脱窒素率
が得られるようになつ／こ。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施態様であり、生物学的窒素除去
装置の概略図、第２図は脱窒先程出口の溶存酸素濃度と
脱窒素率との関係を示すグラフである。 特許出願人　三菱化工機株民会社 代　理　人　弁理士　白　井　重　隆

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１９回転円板によって被処理水中の窒素化合物を生物
   学的に硝化する硝化槽と硝化槽で硝化された被処理水を
   生物学的に脱窒素する脱窒光種との間に被処理水中に含
   まれる酸素ガスを除去する減圧脱気装置を設置したこと
   を特徴とする窒素除去装置。