JPH0156840B2 - - Google Patents

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。

３−２ 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。また都
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は一
部の地域を除いて無処理のまま公共水域に放流さ
れている例が多い。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、これを上回
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倍量以上の塩素が必要で、
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必要となる。この結果、
浄水工程における薬品使用量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富栄
養化現象をもたらし、さまざまな被害、障害を招
いている。

これらの現状から種々の窒素除去装置が開発さ
れ、実用化されているが、生物学的窒素除去装置
は、大容量の処理が可能、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つてい
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、
次に脱窒素槽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、生物学的な硝化のみを行い、アンモニア性窒
素を硝酸性あるいは亜硝酸性窒素の形に酸化し
て、比較的安定した化合物にして放流する例も多
かつた。ところが上水の分野では、硝化によつて
生じた硝酸、亜硝酸は無機化されたといつても飲
料水には好ましくなく、消化器管などに障害を起
すことが知られている。従つて水道水基準ではア
ンモニア性窒素と亜硝酸性窒素は同時に検出され
ないこと、硝酸性窒素は10mg／以下であること
が定められている。また工業用水にとつても亜硝
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、
生物学的硝化装置において窒素化合物を硝酸、亜
硝酸性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、
すなわち生物学的脱窒素装置を加えるケースが多
くなつている。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、流動床法など種々の方法が実
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つて大気
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。従つてこの装置で
は、酸素の供給が回転円板の回転によつて行われ
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つて行われ
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、ほぼ一定の酸素
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は、
BODなどの有機成分の含有量は非常に少く、従
つ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。またこの窒素化合物の含
有量も窒素として10〜20mg／以下、少い時は１
mg／以下という例もある。このため硝化装置内
で利用され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
障害となり、脱窒素効率を低下させることとな
る。また生物学的脱窒素装置では硝酸、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、該有機炭化水素源
を消費するので脱窒素反応に不足する結果とな
る。従つてこの場合、脱窒素反応を充分進行させ
るためには、溶存酸素によつ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、それに従つて増大することになる。

３−３ 発明の目的 本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは生物学的脱窒素反
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。

３−４ 発明の構成 即ち本発明は、回転円板により被処理水中の窒
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
素槽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。

以下図面により本発明を詳細に説明する。

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図は脱窒素槽出口
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。

以下第１図について説明すると、硝化槽１は直
径１〜３ｍ、厚さ0.5〜2.0mm程度のプラスチツク
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３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％を被処理水中に
潜水せしめ得る槽５とからなり、同図ではかかる
硝化槽１が供給路６より供給される被処理水Ｗの
流下方向に沿つて複数（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。

また脱窒素槽７は、硝化槽１におけると同様に
円板２′を複数枚、中心回御軸３′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、該脱窒素槽７は同図に具示
したように被処理水Ｗの流下方向に沿つて複数
（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。脱窒素槽７は硝化槽１と同様に直列
および／または並列に連結されていてもよい。

脱窒素槽７は、第１図の場合回転円板により構
成されているが、これに限定されるものでなく、
生物学的脱窒素装置であれば如何なるものでもよ
く、通常の撹拌式水槽型の脱窒素槽でも適用でき
る。なお、脱窒素槽７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１と脱窒素槽７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９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
まるようになされた塔１０および該塔の頂部近傍
よりパイプを介して連結された真空ポンプ１１と
によつて構成されている。前記塔１０は、円筒ド
ラム状構造物であつてもよく、内部の設定圧力に
よつてその高さが決定される。また脱気効率を上
げるため塔内部に棚を設けたり、ラシヒリングな
どの充填物を挿入することも可能である。真空ポ
ンプ１１はエジエクターなどに変えることも可能
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、アンモニアなど）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り硝酸あるいは亜
硝酸に酸化される。大気からの酸素の供給により
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つて硝化槽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
流出水を脱窒素槽７に直接導びかず、一旦減圧脱
気装置９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せる。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を通過することによつて溶存
酸素濃度は低減され、一方水素供与体（メタノー
ルなど）注入装置８により有機炭化水素源が添加
され脱窒素槽７に供給される。該槽７で硝酸、亜
硝酸は脱窒素菌の働きによつて還元され、窒素ガ
スが放出される。以上の工程により被処理水中の
窒素化合物は分解除去される。

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
実験を行つた時の脱窒素槽出口の溶存酸素濃度と
脱窒素率を示すグラフである。この場合硝化槽と
脱窒素槽との間に減圧脱気装置は介在させておら
ず（即ち第１図で硝化槽１と脱窒素槽７を直結し
たものに相当）、硝化槽の流出水はほぼ飽和濃度
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種々の割合で添加し
た。その結果脱窒素槽出口の溶存酸素濃度は変動
し、これに従つて硝酸、亜硝酸の脱窒素率も変化
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１と脱窒素槽７との間に設置
された減圧脱気装置９によつて行うもので、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
減される。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図によれば脱窒素槽にお
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、脱窒素槽の溶存酸素が５mg／の
時には脱窒素率は約30％にしかならない。ところ
が本発明に従つて回転円板よりなる硝化槽の後段
に減圧脱気装置を設置し、脱窒素槽流入水中の溶
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。脱窒素槽は溶存酸素が0.5mg／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
化槽と脱窒素槽との間に、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
とを特徴としている。

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
化された溶存酸素濃度の高い流出水から減圧脱気
装置によつて機械的に溶存酸素が取り除かれ、後
段の脱窒素槽に供給される。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、脱窒素槽の運
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つたため、高くて安定した脱
窒素率が得られるようになつた。

【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図は脱窒素槽出口の
溶存酸素濃度と脱窒素率との関係を示すグラフで
ある。 １……硝化槽、７……脱窒素槽、９……減圧脱
気装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 回転円板によつ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素槽との間
   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。