JPH0218920B2 - - Google Patents
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- JPH0218920B2 JPH0218920B2 JP12942686A JP12942686A JPH0218920B2 JP H0218920 B2 JPH0218920 B2 JP H0218920B2 JP 12942686 A JP12942686 A JP 12942686A JP 12942686 A JP12942686 A JP 12942686A JP H0218920 B2 JPH0218920 B2 JP H0218920B2
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Landscapes
- Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
Description
［産業上の利用分野］
本発明は、水系の汚濁廃水中の窒素分の大部分
を生物学的にNO2に硝化することによつて、廃
水中の窒素を省エネルギー、省資源的に除去する
方法に関するものである。 ［従来の技術］ 生物学的脱窒素法は、硝化菌（亞硝酸菌、硝酸
菌）の作用を利用して窒素化合物を好気的条件下
でNOx（NO2、NO3）に硝化（酸化）したのち、
脱窒素菌の作用を利用してNOxを嫌気的条件下
でN2ガスにまで還元除去するものである。脱窒
素が終了するまでの反応過程を化学量論的に表わ
すと次式のようになる。 硝化反応（好気的条件） NH4 -＋1.5O2→NO2 -＋2H+＋H2O 亞硝酸菌 ……(1) NO2 -＋0.5O2→NO3 - 硝酸菌 ……(2) 脱窒素反応（嫌気的条件） NO3 -＋H2→NO2 -＋H2O 脱窒素菌 ……(3) NO2 -＋1.5H2→0.5N2↑＋OH-＋H2O 脱窒素菌 ……(4) 上記硝化反応の条件は、他の好気的微生物反応
と同様に、溶存酸素、水温、PHが適当に維持され
ていることであるが、硝化反応は炭素性化合物を
酸化する場合と異なり、(1)式に示されているよう
に、アンモニア１当量に対して２当量のH+を発
生する生酸反応なので、硝化が進行すれば、PHは
低下する。ところが、硝化菌の至適PH範囲は7.8
〜8.8にあり、PHが５程度まで低下すると硝化は
ほとんど停止する。このため、順調な硝化反応が
行なわれるには、廃水のPHが中性付近に維持され
なければならない。 上記(1)〜(4)式に示されるように、硝化には酸
素、脱窒素には水素供与体の供給が必要である
が、廃水に含有される大量の窒素分を処理する場
合には、酸素供給動力費、水素供与体として使用
されているメタノール、PH制御用のアルカリ剤な
ど有価の工業薬品が大量に消費され、脱窒素処理
装置の運転経費のうえから大きな問題となつてい
る。脱窒素処理装置の硝化工程では、通常アンモ
ニアをNO3にまで硝化しているが、上記(1)〜(4)
式からわかるように、硝化をNO2でとどめて脱
窒素処理する方が、硝化の酸素供給、脱窒素の水
素供与体供給量が少なくて済み、運転経費の点で
有利である。すなわち、NO2型硝化の酸素量は
NO3型硝化の3/4（1.5O2／2O2）で済み、NOxの
還元に消費される水素供与体量もNO2はNO3の
３／５（1.5H2／2.5H2）で足りる。このように、
NO2型硝化の脱窒素処理には自明の利点がある
にもかかわらず、実際の脱窒素処理のほとんどが
NO3型で行なわれている。これは、NO2型硝化
を脱窒素処理装置内で維持することが極めて因難
であるからに外ならない。しかしながら、PHおよ
びアンモニア濃度が高い程NO2型硝化になりや
すいという報告（下水道協会誌Vol.7、No.74、
1970／７、遠矢泰典「生物学的脱窒素法に関する
研究(1)」）がなされている。これは次の化学平衡
式から、遊離のNH3がNO2をNO3に硝化する硝
酸菌の活性を阻害するためであるということが容
易に推定できる。 NH4 +＋OH-→NH3＋H2O ……(5) NH3：遊離アンモニア この(5)式から、アンモニア濃度、PHの高いほど
遊離NH3濃度が増加し、NO2型硝化の条件範囲
となるが、硝化をこのような条件で行なうことは
窒素除去率、アルカリ剤の供給経費のうえから困
難であり、実施されるに至つていない。 ［発明が解決しようとする問題点］ 本発明はコークス製造廃水、火力発電所廃水な
どの水温の高い廃水を省エネルギー、省資源の点
で有利はNO2型硝化に硝化型式を制御して脱窒
する方法を提供することを目的とするものであ
る。 ［発明を解決するための手段］ 本発明は硝化工程、脱窒工程をこの順序で直列
に配備して還元態窒素化合物を有する高水温のア
ンモニア含有廃水を活性汚泥法で硝化脱窒処理す
る方法において、硝化工程を少なくとも前段部と
後段部に２分割し、該廃水と返送汚泥を硝化工程
の前段部に流入せしめると共に該前段部の水温を
連続あるいは間欠的に40〜45℃の間に制御するこ
とによつて該還元態窒素化合物をNO2に酸化し
たのち脱窒工程で脱窒するものである。 次に本発明の一実施態様を図面を参照しながら
説明する。第１図は本発明の一実施例の工程の概
要を示すフローシートである。 第１図において高水温の原水１は返送汚泥２と
ともに水温が40〜45℃、好ましくは40〜42℃に保
たれている第１硝化槽（前段部）３に流入し、原
水１のアンモニアの一部が硝化されたのち、脱窒
工程６から循環される循環脱窒液４とともに第２
硝化槽５に流入し残部のアンモニアが硝化された
のち脱窒槽６に流入しアルコールなどの水素供与
体が添加されて脱窒される。脱窒槽６の混合液の
大部分は第２硝化工程５に循環され、残部は沈澱
槽８で固液分離される。硝化槽３，５には必要に
応じててPH調整のためのアルカリ剤９が注入され
る。各槽の水温は、返送汚泥２、循環脱窒４の流
入、エアレーシヨンおよび槽壁からの放射、対流
熱損によつて順次低下する。 硝化菌のうち硝酸菌のみを失活し、亞硝酸菌の
みでNO2型硝化を行なうために必要である水温
の範囲は極めて狭く40〜45℃の範囲である。 ただし、一度硝酸菌が失活すると水温を40℃以
下にしても硝酸菌は長い日数（数十日）活性汚泥
中に増殖してこない。一方、水温を46℃以上にす
ると硝酸菌のみならず亞硝酸菌も失活するので、
水温の制御には十分の注意を要する。したがつて
水温の制御は自動制御にし、制御範囲を安全をみ
て40〜42℃にしておくことが好ましい。手動で水
温制御を行う場合は、少なくとも10〜20日に１回
十分な監視体制の下に行なうとよい。水温の自動
制御に当り、まず第１硝化槽３の混合液が十分撹
拌されていなければならない。第１硝化槽水温の
自動制御の方法としては次の方法がある。 熱の損失によつて水温の降下している循環脱
窒液４の一部を流量制御して第１硝化槽に注入
する方法。 第１硝化槽へ希釈水を流量制御して注入する
方法。 高水温の原水１の一部を第２硝化槽５に分配
することによつて第１硝化工程３に注入する熱
量を加減する方法。 第２図は水温制御の上記の各方法を実施する際
の工程を一図にまとめて表したフローシートであ
る。第２図において１０は希釈水、１１は水温検
出部、１２は水温コントローラ、１３は分注循環
脱窒液流入量制御用電磁バルブ、１４は原水注入
量制御用電磁バルブ、Ｐはポンプを示す。 次に実施例について本発明を説明する。 実施例 １ 第１図に示した工程を用い、実施の条件は次の
とおりである 第１硝化槽容量……10 第２硝化槽容量……30 脱窒槽……30 原水流入量……80／日（NH3−N400mg／） 原水水温……60℃ 返送汚泥量……40／日 循環液量……400／日 なお、硝化槽は熱損失を防ぐため保温材で被覆
した。 第１硝化槽の温度制御法として前記の第２図に
示したような各制御法即ち、原水１の流入量の制
御、分注循環脱窒液流入量の制御、希釈水注入量
の制御をそれぞれ単独で行なつた。なお、第２図
には示してないが、第１、第２硝化槽はPHを7.0
に制御し、脱窒槽にはメタノールを注入した。実
験結果を表−１に示す。
を生物学的にNO2に硝化することによつて、廃
水中の窒素を省エネルギー、省資源的に除去する
方法に関するものである。 ［従来の技術］ 生物学的脱窒素法は、硝化菌（亞硝酸菌、硝酸
菌）の作用を利用して窒素化合物を好気的条件下
でNOx（NO2、NO3）に硝化（酸化）したのち、
脱窒素菌の作用を利用してNOxを嫌気的条件下
でN2ガスにまで還元除去するものである。脱窒
素が終了するまでの反応過程を化学量論的に表わ
すと次式のようになる。 硝化反応（好気的条件） NH4 -＋1.5O2→NO2 -＋2H+＋H2O 亞硝酸菌 ……(1) NO2 -＋0.5O2→NO3 - 硝酸菌 ……(2) 脱窒素反応（嫌気的条件） NO3 -＋H2→NO2 -＋H2O 脱窒素菌 ……(3) NO2 -＋1.5H2→0.5N2↑＋OH-＋H2O 脱窒素菌 ……(4) 上記硝化反応の条件は、他の好気的微生物反応
と同様に、溶存酸素、水温、PHが適当に維持され
ていることであるが、硝化反応は炭素性化合物を
酸化する場合と異なり、(1)式に示されているよう
に、アンモニア１当量に対して２当量のH+を発
生する生酸反応なので、硝化が進行すれば、PHは
低下する。ところが、硝化菌の至適PH範囲は7.8
〜8.8にあり、PHが５程度まで低下すると硝化は
ほとんど停止する。このため、順調な硝化反応が
行なわれるには、廃水のPHが中性付近に維持され
なければならない。 上記(1)〜(4)式に示されるように、硝化には酸
素、脱窒素には水素供与体の供給が必要である
が、廃水に含有される大量の窒素分を処理する場
合には、酸素供給動力費、水素供与体として使用
されているメタノール、PH制御用のアルカリ剤な
ど有価の工業薬品が大量に消費され、脱窒素処理
装置の運転経費のうえから大きな問題となつてい
る。脱窒素処理装置の硝化工程では、通常アンモ
ニアをNO3にまで硝化しているが、上記(1)〜(4)
式からわかるように、硝化をNO2でとどめて脱
窒素処理する方が、硝化の酸素供給、脱窒素の水
素供与体供給量が少なくて済み、運転経費の点で
有利である。すなわち、NO2型硝化の酸素量は
NO3型硝化の3/4（1.5O2／2O2）で済み、NOxの
還元に消費される水素供与体量もNO2はNO3の
３／５（1.5H2／2.5H2）で足りる。このように、
NO2型硝化の脱窒素処理には自明の利点がある
にもかかわらず、実際の脱窒素処理のほとんどが
NO3型で行なわれている。これは、NO2型硝化
を脱窒素処理装置内で維持することが極めて因難
であるからに外ならない。しかしながら、PHおよ
びアンモニア濃度が高い程NO2型硝化になりや
すいという報告（下水道協会誌Vol.7、No.74、
1970／７、遠矢泰典「生物学的脱窒素法に関する
研究(1)」）がなされている。これは次の化学平衡
式から、遊離のNH3がNO2をNO3に硝化する硝
酸菌の活性を阻害するためであるということが容
易に推定できる。 NH4 +＋OH-→NH3＋H2O ……(5) NH3：遊離アンモニア この(5)式から、アンモニア濃度、PHの高いほど
遊離NH3濃度が増加し、NO2型硝化の条件範囲
となるが、硝化をこのような条件で行なうことは
窒素除去率、アルカリ剤の供給経費のうえから困
難であり、実施されるに至つていない。 ［発明が解決しようとする問題点］ 本発明はコークス製造廃水、火力発電所廃水な
どの水温の高い廃水を省エネルギー、省資源の点
で有利はNO2型硝化に硝化型式を制御して脱窒
する方法を提供することを目的とするものであ
る。 ［発明を解決するための手段］ 本発明は硝化工程、脱窒工程をこの順序で直列
に配備して還元態窒素化合物を有する高水温のア
ンモニア含有廃水を活性汚泥法で硝化脱窒処理す
る方法において、硝化工程を少なくとも前段部と
後段部に２分割し、該廃水と返送汚泥を硝化工程
の前段部に流入せしめると共に該前段部の水温を
連続あるいは間欠的に40〜45℃の間に制御するこ
とによつて該還元態窒素化合物をNO2に酸化し
たのち脱窒工程で脱窒するものである。 次に本発明の一実施態様を図面を参照しながら
説明する。第１図は本発明の一実施例の工程の概
要を示すフローシートである。 第１図において高水温の原水１は返送汚泥２と
ともに水温が40〜45℃、好ましくは40〜42℃に保
たれている第１硝化槽（前段部）３に流入し、原
水１のアンモニアの一部が硝化されたのち、脱窒
工程６から循環される循環脱窒液４とともに第２
硝化槽５に流入し残部のアンモニアが硝化された
のち脱窒槽６に流入しアルコールなどの水素供与
体が添加されて脱窒される。脱窒槽６の混合液の
大部分は第２硝化工程５に循環され、残部は沈澱
槽８で固液分離される。硝化槽３，５には必要に
応じててPH調整のためのアルカリ剤９が注入され
る。各槽の水温は、返送汚泥２、循環脱窒４の流
入、エアレーシヨンおよび槽壁からの放射、対流
熱損によつて順次低下する。 硝化菌のうち硝酸菌のみを失活し、亞硝酸菌の
みでNO2型硝化を行なうために必要である水温
の範囲は極めて狭く40〜45℃の範囲である。 ただし、一度硝酸菌が失活すると水温を40℃以
下にしても硝酸菌は長い日数（数十日）活性汚泥
中に増殖してこない。一方、水温を46℃以上にす
ると硝酸菌のみならず亞硝酸菌も失活するので、
水温の制御には十分の注意を要する。したがつて
水温の制御は自動制御にし、制御範囲を安全をみ
て40〜42℃にしておくことが好ましい。手動で水
温制御を行う場合は、少なくとも10〜20日に１回
十分な監視体制の下に行なうとよい。水温の自動
制御に当り、まず第１硝化槽３の混合液が十分撹
拌されていなければならない。第１硝化槽水温の
自動制御の方法としては次の方法がある。 熱の損失によつて水温の降下している循環脱
窒液４の一部を流量制御して第１硝化槽に注入
する方法。 第１硝化槽へ希釈水を流量制御して注入する
方法。 高水温の原水１の一部を第２硝化槽５に分配
することによつて第１硝化工程３に注入する熱
量を加減する方法。 第２図は水温制御の上記の各方法を実施する際
の工程を一図にまとめて表したフローシートであ
る。第２図において１０は希釈水、１１は水温検
出部、１２は水温コントローラ、１３は分注循環
脱窒液流入量制御用電磁バルブ、１４は原水注入
量制御用電磁バルブ、Ｐはポンプを示す。 次に実施例について本発明を説明する。 実施例 １ 第１図に示した工程を用い、実施の条件は次の
とおりである 第１硝化槽容量……10 第２硝化槽容量……30 脱窒槽……30 原水流入量……80／日（NH3−N400mg／） 原水水温……60℃ 返送汚泥量……40／日 循環液量……400／日 なお、硝化槽は熱損失を防ぐため保温材で被覆
した。 第１硝化槽の温度制御法として前記の第２図に
示したような各制御法即ち、原水１の流入量の制
御、分注循環脱窒液流入量の制御、希釈水注入量
の制御をそれぞれ単独で行なつた。なお、第２図
には示してないが、第１、第２硝化槽はPHを7.0
に制御し、脱窒槽にはメタノールを注入した。実
験結果を表−１に示す。
【表】
実施例 ２
実施条件は実施例１の条件と同じで、表−１の
分注循環脱窒液流入量を制御して５日間42〜43℃
に設定した後、10日間32〜38℃の運転を行ない、
再び５日間42〜43℃に設定した運転を繰返し行な
う間欠的な水温制御を行なつたが、表−１とほぼ
同様に第２硝化槽にNO2−Ｎを５mg／蓄積す
ることができた。 実施例 ３ 第１図に示した工程で循環を行なう方法を用
い、実施の条件は次のとおりである。 第１硝化槽容量……10 第２硝化槽容量……30 脱窒槽……30 原水流入量……640／日（NH3−N50mg／） 原水水温……45℃ 返送汚泥量……320／日 なお、硝化槽は熱損失を防ぐため保温材で被覆
した。また第１、第２硝化槽はPHを7.0に制御し、
し、脱窒素槽にはメタノールを注入した。実験結
果を表−２に示す。
分注循環脱窒液流入量を制御して５日間42〜43℃
に設定した後、10日間32〜38℃の運転を行ない、
再び５日間42〜43℃に設定した運転を繰返し行な
う間欠的な水温制御を行なつたが、表−１とほぼ
同様に第２硝化槽にNO2−Ｎを５mg／蓄積す
ることができた。 実施例 ３ 第１図に示した工程で循環を行なう方法を用
い、実施の条件は次のとおりである。 第１硝化槽容量……10 第２硝化槽容量……30 脱窒槽……30 原水流入量……640／日（NH3−N50mg／） 原水水温……45℃ 返送汚泥量……320／日 なお、硝化槽は熱損失を防ぐため保温材で被覆
した。また第１、第２硝化槽はPHを7.0に制御し、
し、脱窒素槽にはメタノールを注入した。実験結
果を表−２に示す。
【表】
比較例 １
比較のため、硝化槽（40）を１槽のみ用い、
実施例１の条件で硝化、脱窒を行なつたところ、
硝化槽でNO2の蓄積濃度は最大で17mg／
（asNO2−Ｎ）であつた。また硝化槽水温は26〜
27℃となつた。 比較例 ２ 硝化槽（40）を１槽のみ用い、実施例３の条
件で硝化、脱窒を行なつたところ、硝化槽で
NO2の蓄積濃度は最大で５mg／（asNO2−Ｎ）
であつた。また硝化槽水温は36〜37℃となつた。 ［発明の効果］ 本発明によつてNH3をNO2に硝化して脱窒す
るので（NO3までは酸化しない）、硝化脱窒法を
次のように経済的な方法に改良することができ
る。 硝化の酸素消費量が少ないので、酸素供給動
力費を節減することができる。 脱窒のためのアルコール添加量が少なくてす
む。
実施例１の条件で硝化、脱窒を行なつたところ、
硝化槽でNO2の蓄積濃度は最大で17mg／
（asNO2−Ｎ）であつた。また硝化槽水温は26〜
27℃となつた。 比較例 ２ 硝化槽（40）を１槽のみ用い、実施例３の条
件で硝化、脱窒を行なつたところ、硝化槽で
NO2の蓄積濃度は最大で５mg／（asNO2−Ｎ）
であつた。また硝化槽水温は36〜37℃となつた。 ［発明の効果］ 本発明によつてNH3をNO2に硝化して脱窒す
るので（NO3までは酸化しない）、硝化脱窒法を
次のように経済的な方法に改良することができ
る。 硝化の酸素消費量が少ないので、酸素供給動
力費を節減することができる。 脱窒のためのアルコール添加量が少なくてす
む。
第１図は本発明の一実施態様の概要を示すフロ
ーシートである。第２図は本発明にかかる各制御
法による実施態様の工程を一図にまとめて表した
フローシートである。 １……原水、２……返送汚泥、３……第１硝化
槽（前段部）、４……循環脱窒液、５……第２硝
化槽、６……脱窒槽、７……水素供与体、８……
沈澱槽、９……アルカリ剤、１０……希釈水、１
１……水温検出部、１２……水温コントローラ、
１３……分注循環脱窒液流入量制御用電磁バル
ブ、１４……原水注入量制御用電磁バルブ、Ｐ…
…ポンプ。
ーシートである。第２図は本発明にかかる各制御
法による実施態様の工程を一図にまとめて表した
フローシートである。 １……原水、２……返送汚泥、３……第１硝化
槽（前段部）、４……循環脱窒液、５……第２硝
化槽、６……脱窒槽、７……水素供与体、８……
沈澱槽、９……アルカリ剤、１０……希釈水、１
１……水温検出部、１２……水温コントローラ、
１３……分注循環脱窒液流入量制御用電磁バル
ブ、１４……原水注入量制御用電磁バルブ、Ｐ…
…ポンプ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 硝化工程、脱窒工程をこの順序で直列に配備
して還元態窒素化合物を有する高水温のアンモニ
ア含有廃水を活性汚泥法で硝化脱窒処理する方法
において、硝化工程を少なくとも前段部と後段部
に２分割し、該廃水と返送汚泥を硝化工程の前段
部に流入せしめると共に該前段部の水温を連続あ
るいは間欠的に40〜45℃の間に制御することによ
つて該還元態窒素化合物の大部分をNO2に酸化
したのち脱窒工程で脱窒するこを特徴とする生物
学的脱窒法。 ２ 前記脱窒工程から流出する脱窒素液の一部を
硝化工程の後段部に循環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法。 ３ 前記水温の制御が前段部に流入する希釈水量
の増減によつて自動的に行われるものである特許
請求の範囲第１項又は第２項記載の生物学的脱窒
法。 ４ 前記原廃水が前段部と次段の硝化工程に分配
注入されるように配備され、前記前段部の水温の
制御が原廃水の前段部分配量の増減によつて自動
的に行なわれるものである特許請求の範囲第１項
又は第２項記載の生物学的脱窒法。 ５ 前記脱窒工程から流出する脱窒素液の一部が
次段の硝化工程と前段部に分配注入されるように
配備され、前段部の水温が循環液の前段部分配量
の増減によつて自動的に行なわれるものである特
許請求の範囲第２項記載の生物学的脱窒法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12942686A JPS62286598A (ja) | 1986-06-04 | 1986-06-04 | 高水温のアンモニア含有廃水の生物学的硝化脱窒法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12942686A JPS62286598A (ja) | 1986-06-04 | 1986-06-04 | 高水温のアンモニア含有廃水の生物学的硝化脱窒法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62286598A JPS62286598A (ja) | 1987-12-12 |
| JPH0218920B2 true JPH0218920B2 (ja) | 1990-04-27 |
Family
ID=15009200
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12942686A Granted JPS62286598A (ja) | 1986-06-04 | 1986-06-04 | 高水温のアンモニア含有廃水の生物学的硝化脱窒法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62286598A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005131451A (ja) * | 2003-10-28 | 2005-05-26 | Kobelco Eco-Solutions Co Ltd | アンモニア性窒素含有排水の硝化方法 |
| JP4203853B2 (ja) * | 2003-11-13 | 2009-01-07 | 株式会社日立プラントテクノロジー | 亜硝酸型硝化担体の製造方法 |
| JP4910266B2 (ja) * | 2004-03-01 | 2012-04-04 | 栗田工業株式会社 | アンモニア性窒素含有水の硝化方法及び処理方法 |
| JP2009208007A (ja) * | 2008-03-04 | 2009-09-17 | Tokyo Gas Co Ltd | 廃水処理方法及び廃水処理装置 |
| JP5148642B2 (ja) * | 2010-01-15 | 2013-02-20 | 水ｉｎｇ株式会社 | 廃水の窒素処理方法と装置 |
-
1986
- 1986-06-04 JP JP12942686A patent/JPS62286598A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62286598A (ja) | 1987-12-12 |
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