JPS61249597A - 生物学的脱窒素プロセスにおけるメタノ−ル注入制御方法 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、廃水に含有される窒素分を生物学的に除去す
る方法に関する。

〔発明の背景〕

生物学的脱窒素法は、硝化菌の作用を利用してＮＨ，−
Ｎを好気的条件下でＮｏ、（Ｎｏ、ｏｒＮｏ３）に酸化
する硝化工程と、脱窒菌を利用してＮｏ、を嫌気的条件
下でＮ２ガスに還元分解する脱窒工程の二工程を利用す
るものである。両工程の微生物反応を化学量論的に表わ
すと次式のようになる。

硝化反応　ＮＨ４”＋２０．→Ｎ０，１２Ｈ”＋Ｈ，Ｏ
・（１）脱窒反応　Ｎｏ３−＋２Ｈ，−＋０．５Ｎ、＋
２０Ｈ−＋Ｈ，０−（２）脱窒の還元剤には、通常、メ
タノールなどの有機工業薬品が使用されているが、その
注入量が不足であるとＮｏ、が分解されずに残留し、逆
に過剰であると処理水ＣＯＤが高くなるなど、経済的。

水質的に問題が多いため、メタノールの適量、注入を行
うために種々の制御方法が提案されている。

脱窒工程に流入するＮｏ、−Ｎ、ＣＯＤを自動測定し、
脱窒反応状態に適したメタノールの注入をフィードフォ
ワード、フィードバック方式の自動制御系により行える
のが好ましいが、ＮＯ，−Ｎを連続的に測定検出するこ
とが現在困難であるため、実施に至っていない。今日の
メタノール注入制御は、フィードフォワード方式として
、プロセスに流入する汚水量に比例させ注入する方式、
定量注入方式、ＭＣＣＡＲＴＹの式に基づいた注入方式
等があるが、どの方式も脱窒工程内のＮｏ、　−Ｎ濃度
、ＣＯＤ濃度に対する脱窒菌の実際の反応特性に基づい
たものではないという点で一致しており、適時適量のメ
タノール注入は望めない。また。

フィードバック方式として脱窒工程内の０ＲＰ（酸化還
元電位）を指標とした注入方式（特開昭５７−１１３８
９５号、特開昭５５−８８５２号公報）、硝化工程での
苛性ソーダ注入量に基づいた注入方式（特開昭５５−２
７０２７号公報）等がある。前者は、脱窒工程内で多種
の酸化還元反応に伴うＯＲＰを一括して測定してしまう
ため、脱窒反応の結果生じるＯＲＰだけを測定すること
は不可能であり、また、脱窒反応の進行に対するＯＲＰ
の変化は大変小さいという理由で、制御指標とするのは
難しい。また、後者は、硝化工程でｐＨを一定に保つ制
御の結果、必要となる苛性ソーダ注入量が指標であるが
、硝化反応に対するＰＨの変化は小さく、また、流入汚
水量が増加すると滞留時間が短くなり、苛性ソーダ注入
量と硝化窒素量の相関性が損なわれるため、メタノール
の注入量を苛性ソーダ注入量で決定することは難しい。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、脱窒槽に流入するＣＯＤ。

ＮＨ，−Ｎを１動測定し、メタノールの注入量を制御す
ることにより、生物学的脱窒素プロセスの高い脱窒率を
提供することにある。

【発明の概要〕

硝化液循環系の脱窒プロセスにより構成した実験装置に
おいて、アンモニア性窒素除去実験を行った結果、第３
図のように、脱窒槽内のＯＲＰが脱窒槽内で大きく変化
することを確認した。これは、脱窒菌がメタノールの酸
化反応を先ず行い、次に、Ｎｏ３−Ｎの還元反応を行う
ことを示している。従って、従来言われていたように、
単に、脱窒槽内のＮｏ、−Ｎが減少した時点で、脱窒反
応が終了したと考えることは問題があり、実際の脱窒反
応の終了は、Ｎｏ、−Ｎの還元反応が終了した時と考え
るべきである。よって、Ｎｏ、−Ｎの還元反応を脱窒槽
内で終了させるためには、この反応時間を考慮する必要
があり、メタノール等の還元剤の注入を早めに、即ち、
脱窒槽の入口付近で行なわねばならない。

本発明は、脱窒反応前に微生物が還元体であるＣＯＤと
被還元体であるＮｏ、−Ｎを一定の割合で体内に摂取し
、脱窒反応を行う特性に基づき、脱窒槽に流入してくる
ＮＨ，−ＮとＣＯＤと原水流量を信号として、ＮＨ，−
Ｎが流入して、脱窒。

硝化工程を経て、Ｎｏ、−Ｎになる量を、流入ＮＨ，−
Ｎから演算して求め、滞留時間を考慮して、メタノール
注入量と、注入量更新タイミングを、滞留時間分遅らせ
る事を特徴とするメタノール注入制御方法に関する。

〔発明の実施例〕

第１図において、廃水１は硝化液６．返送汚泥７と共に
嫌気的条件下にある脱窒工程２に流入し、原水１のＣＯ
Ｄとメタノールの存在下でＮｏ、−Ｎは分解除去され、
好気的条件下の硝化工程３ではＮＨ３−ＮはＮ０３−Ｎ
に酸化され、脱窒工程で残留したＣＯＤは酸化除去され
る。硝化混合液は沈殿池４に流入し固液分離されたのち
、上澄液は処理水５として放流され、沈降汚泥は脱窒工
程２に返送される。８は流入水流量測定装置、９は流入
水中のＮＨ，−Ｎ濃度測定装置、１０は流入水中のＣＯ
Ｄ測定装置であり、それぞれ信号としてメタノール注入
量演算装置１１に入力されメタノール注入量を演算する
。また、遅延時間演算装置１２では流入水流量測定装置
からの信号よりメタノール注入タイミングを演算する。

装置１１と出力信号１２はメタノール注入制御装置１３
に入力され、メタノール供給装置１４を制御する。次に
、メタノール注入制御装置への入力である流入水流量Ｑ
　ｔ　ｖ　Ｎ　Ｈｚ　−Ｎ濃度、ＣＯＤ信号をメタノー
ル注入流量Ｍ、に変換する方法を記載する。硝化循環式
の槽列型脱窒槽で構成した装置を用い。

ＭＬＳＳ２５００〜２８００■／　ｎ、液温１７〜２５
℃の条件の下に、脱窒素実験を行い、第２図のように脱
窒槽におけるＮｏ、−Ｎ、ＣＯＤの減少速度（摂取速度
）に一定の関係があることが判った。これは関係式とし
て（１）式のように表わせ、脱窒槽に流入するＮｏ、−
Ｎ濃度を検出すれば一義的にメタノールの注入量を決定
できる。

（ＣＯＤ）＝　１．９　Ｘ（Ｎｏ３−Ｎ）＋　１．８（
ｇ／ｈ）−（１）しかし、現在Ｎｏ３−Ｎ濃度を容易に
自動測定する装置が開発されていないため、既に、開発
されているＮＨ，−Ｎ濃度を検出してのメタノール注入
制御を検討した。脱窒槽に流入するＮＨ，−Ｎ量と硝化
循環され脱窒槽に流入するＮＯ，−Ｎ量は、系の循環比
をγとして、硝化率をＮとした場合、その関係は、 １＋γ また、ＣＯＤは原水中のＣＯＤ分ＣＯＤ、とメタノール
のＣＯＤ換算値ＣＯＤつとの和である。

よって ・・・（３） 硝化循環式において、時刻ｔに流入するＮＨ。

−Ｎ濃度を検出したとしても（３）式を用い、メタノー
ルを注入するのはプロセスの滞留時間だけ遅らせて行な
う必要がある。よって、（３）式に滞留時間を加味しく
４）式とし、滞留による遅延時間演算式を（５）式に示
す。

＋１．８８−Ｃ０ＤＩ（ｔ）（／ｈ）−（４）■＝硝化
脱窒工程の槽容量ＣＱ） Ｄ、、−、、：流入アンモニア性窒素濃度（ｇ／Ｑ）た
だし、（４）式で、アンモニア性窒素濃度と流入水流量
の検出を硝化槽流入部で行う場合は、■を硝化工程の槽
容量として注入時刻を演算させる。よって、（４）式を
用いれば、流入ＮＨ，−Ｎ量、流入水流量が変動しても
、その時の脱窒反応に対して最適なメタノール注入制御
を行うことができ、かつ、良好な処理水を得ることがで
きるが、（４）式は、第２図の微生物の摂取速度に基づ
いた関係式であり、実際に制御として適用する場合には
、ＭＬＳＳ　、液温、微生物相、流入水質により関係式
の係数が異なる可能性があるので、個別に回分実験や流
下特性的に類似させた実験装置等で微生物の摂取速度を
求め、関係式の係数を決めるのが望ましい。

なお、図中３は硝化工程、１５はメタノール。

〔発明の効果〕

本発明によれば、脱窒槽へのメタノール注入を適切な時
刻に適切な量だけ注入可能であり、系全体の理論脱窒率
に近い脱窒率を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の系統図、第２図は、脱窒
工程で除去、利用されるＮｏ、−ＮとＣＯＤの減少速度
の関係を示す図、第３図は、窒素除去プロセス内の流下
距離に対する水質指標分布図である。 ２・・・脱窒工程、３・・・硝化工程、４・・・沈殿池
、８・・・原水流量測定装置、９・・・原水ＮＨ，−Ｎ
濃度測定装置、１０・・・原水ＣＯＤ測定装置、１１・
・・メタノール注入量演算装置、１２・・・遅延時間演
算装置、蕉１０ 躬２０ Ｆｌ？ｉ！宣槽Ｎｏ３−Ｎシへヅ速臭（３７ｈ＞茗３０ （の） ；ＬＴ距謎ｃ’ｒｒｔ＞

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、硝化工程と脱窒素工程から成る硝化液循環法による
   生物学的脱窒素法において、 脱窒槽に流入するアンモニア性窒素濃度と流入水流量を
   検出し、アンモニア性窒素の流入量を求め、このアンモ
   ニア性窒素の流入量と、それが十分に硝化された場合に
   必要となるＣＯＤ流入量との間にある関係式に基づいて
   、前記脱窒槽に添加する還元剤のメタノール注入量を自
   動制御することを特徴とする生物学的脱窒素プロセスに
   おけるメタノール注入制御方法。 ２、前記還元剤の注入制御系に流入水流量の変動に応じ
   、前記還元剤の注入を前記アンモニア性窒素がＮＯ＿３
   −Ｎに変化する反応時間を考慮して演算することを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の生物学的脱窒素プロ
   セスにおけるメタノール注入制御方法。