JPH0723867B2

JPH0723867B2 - ＮＯｘ態窒素の定量分析方法

Info

Publication number: JPH0723867B2
Application number: JP60210289A
Authority: JP
Inventors: 正一平田; 一郎山本; 操会沢
Original assignee: 環境エンジニアリング株式会社
Priority date: 1985-09-25
Filing date: 1985-09-25
Publication date: 1995-03-15
Anticipated expiration: 2010-03-15
Also published as: JPS6270734A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、NOx態窒素濃度の定量分析方法および定量分
析装置に関し、更に詳しくは活性汚泥法による排水処理
における排水あるいは処理水のNOx態窒素濃度の定量分
析に有用である定量分析方法および定量分析装置に関す
る。

（従来の技術）従来、生活排水あるいは産業排水の浄化方法としては、
活性汚泥を用いて排水中の種々の有機物等を分解して排
水を浄化する方法が広く行なわれている。これらの活性
汚泥法は一般に広大な設備面積を有するという欠点があ
るため、近年は制限曝気法と称される回分式の活性汚泥
法が提案され、且つ広く使用されつつある。該制限曝気
法は、１個の処理槽内でBOD酸化菌と硝化菌による好気
工程と、該好気工程で生成したNOx態窒素を脱窒菌を利
用して窒素ガスに還元して除去する嫌気工程とを繰返し
て行う方法であるが、使用する活性汚泥を効率良く利用
し、排水中の窒素化合物は勿論その他有機物やリン化合
物等を十分に除去するためには、曝気槽混合液中のNOx
態窒素濃度を十分にコントロールすることが必要であ
る。

このようなNOx態窒素濃度をコントロールするために
は、曝気槽混合液中のNOx態窒素濃度を随時定量分析
し、NOx態窒素濃度が低すぎる場合には曝気を延長し、
またNOx態窒素濃度が高すぎる時は曝気を中断したり、
アルコールや原排水等の水素供与体の注入を行うことに
よりNOx態窒素濃度をコントロールする。

このようなNOx態窒素濃度の定量分析方法としては、ブ
ルシン吸光光度法（JISK0102）、硫酸ヒドラジン還元法
（環境庁告示第59号）、エチレンジアミン法（JISK010
2）、紫外吸光度法等の方法が行なわれている。

そして、いずれの定量分析方法を利用するとしても、正
確な分析値を期待するには、分析前に検水（例えば曝気
槽混合液）中の浮遊固形物、溶存有機または無機化合物
あるいは活性汚泥等の分析妨害物質を十分に除去するこ
とが必要である。このような妨害物質の除去方法として
は、微細な網目スクリーンやカートリッジ瀘過器等の一
般的な固液分離法が使用されている。

（発明が解決しようとしている問題点）以上の如き従来の曝気槽混合液中のNOx態窒素濃度の定
量分析方法における検水の前処理装置、すなわち妨害物
質を除去するための前処理装置が瀘過器、例えば微細な
網目スクリーンやカートリッジ瀘過器の場合には、瀘過
効果が不十分であり、コロイド状あるいは溶解状態の有
機および無機妨害物質を除去できないため、正確なNOx
態窒素濃度の定量が困難である。またこれらの瀘過器は
目詰りし易いので、頻繁な瀘材の交換や瀘材の逆洗が必
要であり、特に排水処理設備を自動制御する際には多く
の不都合を生じる。

また、前処理した検水の従来の分析方法のいずれもが多
くの分析試薬を必要としたり、定温反応や蒸留操作等の
測定条件の設定が繁雑であり、このような分析方法は、
特に排水処理設備を自動制御する場合には多くの不都合
が生じる。

また、NOx態窒素濃度の定量分析方法として紫外吸光度
法も知られているが、この紫外吸光度法は、検水を予め
アルカリ性ペルオキソ二硫酸カリウム等による酸化分解
を行い、検水中の窒素化合物をすべてNOx態窒素に変え
る方法であるため、NOx態窒素以外の窒素系化合物もNOx
態窒素として定量され、NOx態窒素濃度のみを正確に把
握することができない。検水を酸化しない場合には、窒
素系有機化合物あるいはベンゼン環や不飽和構造をもつ
有機化合物等が妨害物質として作用し、同様に正確なNO
x態窒素濃度を把握できない。

従って、活性汚泥法による排水処理設備、特に回分式の
制限曝気法による排水処理設備の自動制御化に際して
は、その曝気槽混合液中のNOx態窒素濃度の分析妨害物
質を十分に除去し、且つその中のNOx態窒素濃度のみを
迅速且つ正確に定量分析できる分析方法および分析装置
が強く要望されている。

（問題点を解決するための手段）本発明者は上記の如き従来技術の要望に応えるべく鋭意
研究の結果、曝気槽混合液中のNOx態窒素濃度を紫外吸
光度法により定量分析するに際して、特定の膜により検
水を前処理することによって、上述の如き種々の問題を
生じることなく、曝気槽混合液中のNOx態窒素濃度のみ
が迅速且つ正確に定量分析でき、従って排水処理設備の
自動制御化に有用であることを知見して本発明を完成し
た。

すなわち、本発明は、活性汚泥法における曝気槽中の硝
酸性および／または亜硝酸性窒素（以下NOx態窒素とい
う）を含有する曝気槽混合液中のNOx態窒素濃度を紫外
吸光光度法により定量分析する方法において、定量分析
前に検水中の妨害物質を、NOx態窒素を実質的に透過す
る逆浸透膜（以下RO膜という）および／または限外透過
膜（以下UF膜という）により除去した後、得られた透過
水中のNOx態窒素を定量分析することを特徴とするNOx態
窒素の定量分析方法である。

次に本発明を更に詳細に説明すると、本発明を第１に特
徴づける点は、検水、例えば活性汚泥法による排水処理
設備の曝気槽混合液中のNOx態窒素濃度を定量分析する
にあたり、定量分析前に該検水をRO膜またはUF膜あるい
は両者により処理する点である。

本発明者の詳細な研究によれば、検水、特に曝気槽混合
液は、原排水からの種々雑多の浮遊固形物を含有する
外、種々雑多な有機および無機の溶解物質、多くの種類
の微生物（活性汚泥）を含有しており、これらの多くの
夾雑物がNOx態窒素濃度の定量分析の妨害物質になり得
るものであり、従来の瀘過器等を用いる検水の前処理で
は、前述の如き妨害物質の十分な除去が不可能であり、
例えば紫外吸光度法によりNOx態窒素濃度の定量分析を
行うと、NOx態窒素以外の有機態窒素分までがNOx態窒素
濃度として定量分析され、正確なNOx態窒素濃度の定量
分析が不可能であった。

これに対して、検水、特に曝気槽混合液を適当な孔サイ
ズのRO膜および／またはUF膜で透過処理することによ
り、検水中のNOx態窒素のみを実質的に透過させ、そそ
の他上記の如き種々の妨害物質の大部分が除去され、次
いでこの前処理した検水を紫外吸光度法によりNOx態窒
素濃度の定量分析を行うことにより、従来方法の如く定
量分析前に検水の酸化処理を行う等の繁雑な操作を必要
とすることなく正確なNOx態窒素濃度を直接定量分析す
ることができることを知見したものである。

本発明において使用するRO膜とは、海水の淡水化、種々
の溶液中の溶質の濃縮あるいは分離技術として広く知ら
れている逆浸透法に使用される膜であり、主として比較
的小さい分子の溶質の溶液の分離、濃縮あるいは精製等
に使用されているものである。

またUF膜とは、限外瀘過膜として公知であり、上記のRO
膜による溶質よりも大きい分子量の溶質の濃縮、分離あ
るいは精製を行う限外瀘過方法に使用されているもので
ある。

このようなRO膜およびUF膜は、Abcor Inc.Ajax lntl.Co
rp.、Amicon Corp.、Aqua−chem.lnc.、Culligan lntl.
Co.、Dorr−oliver.lnc.、Dow chemical Co.、Dupont.C
o.、Envirogenics Co.、General Electric Co.その他多
くのメーカーから、種々の孔径のRO膜またはUF膜として
市販されており、これらのものがいずれも入手でき選択
して本発明に使用することができる。

以上の如きRO膜および／またはUF膜は、食塩等の小さい
分子の無機塩等を透過しないものから、無機塩等は透過
するが中程度の分子量の有機化合物あるいは高分子有機
化合物を透過しないもの等種々の孔径のものが入手し且
つ使用できるので、予め検水となる排水の種類からその
内に含まれる各種夾雑物の種類を調べておき、NOx態窒
素は実質的に透過できるが、それらより分子量の大なる
夾雑物、例えば各種界面活性剤、洗剤、石鹸、微生物等
は実質的に透過しないRO膜またはUF膜をを採用するのが
好ましい。

例えば、好ましいRO膜あるいはUF膜の選定方法として
は、排水中に含有されていると考えられる上記の如き各
種の夾雑物およびNOx態窒素を水に溶解して疑似排水を
作成し、この疑似排水を用いて種々の孔径のRO膜および
／またはUF膜により、NOx態窒素を実質的に透過する
が、NOx態窒素より大きな分子量の夾雑物は実質的に透
過しないRO膜またはUF膜を採用することができる。また
これらのRO膜とUF膜とを組合せて使用することもでき
る。

本発明者の研究によれば、１つの好ましいRO膜は、塩除
去率が30〜70％のRO膜であることを知見した。

すなわち、食塩とドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウ
ム（DBS）と含有する疑似排水を調製し、この疑似排水
中の食塩とDBSのRO膜による除去率を測定したところ、
塩除去率が30〜70％のRO膜が、NOx態窒素の大部分を実
質的に透過させ、且つDBSを実質上透過しないことを知
見したものである。勿論、このようなRO膜の物質透過率
（除去率）は、使用するRO膜の運転条件、特に使用する
運転圧力によって大いに影響されるので、適切な運転条
件の設定も重要である。このような運転条件に関する本
発明者の詳細な検討によれば、RO膜の通常の運転圧力は
モジュール入側が20〜50kgf/cm²であるが、運転圧力と
して通常の圧力より低い圧力、例えば３〜5kgf/cm²のモ
ジュール入側圧力を採用するときは、DBS等の中〜高分
子量の除去率は通常の圧力の場合と殆ど変化しないが、
NOx態窒素等の無機塩等の透過率は著しく大となり、従
ってこのような運転条件を採用することによって、NOx
態窒素を殆ど透過させ、且つ種々の夾雑物を十分に除去
できることを見い出した。

尚、上記の如き運転条件によっても、NOx態窒素はRO膜
によってある程度、例えば５〜15％程度は除去されるの
で、あらかじめRO膜等のNOx態窒素除去率を求めておい
て、紫外吸光度による実際のNOx態窒素濃度分析値を補
正することが望ましい。

次に本発明を第２に特徴づける点は、上記の如くのRO膜
および／またはUF膜により前処理した検水を紫外吸光度
法によって検水中のNOx態窒素濃度を直接定量分析する
点である。

紫外吸光度法による水中の窒素化合物を定量分析する方
法自体は公知であり、例えば、従来の方法では、検水中
の窒素化合物を定量分析する場合には、まず検水にアル
カリ性ペルオキソ二硫酸カリウム等の酸化剤を加えて、
検水中の窒素化合物をすべて硝酸イオンに変化させ、波
長210〜230nmの紫外線の吸光度を測定し、NOx態窒素濃
度を算出するものである。

しかしながら、本発明における紫外吸光度法の利用は、
上記の従来方法と異なり、検水中の全窒素化合物を定量
分析するものではなく、検水中のNOx態窒素濃度のみを
定量分析するものであるので、検水を予め酸化処理する
必要はなく、また前述の通り、検水中の妨害物質は予め
RO膜および／またはUF膜により実質的に除去されている
ため、直ちに紫外線の吸光度からNOx態窒素濃度を求め
ることができる点に特徴がある。

特に好ましい方法は、210〜230nmの波長の吸光度を測定
することであり、最も好ましい波長は220nmであり、こ
の220nm付近では共存する他の無機塩の妨害が少ないた
め良好な測定結果を得ることができる。

前処理した検水中に溶解した有機物が殆ど存在しない場
合には、上記の特定波長の吸光度の測定によって十分に
信頼できる値を得ることができるが、前処理した検水中
に低分子量の有機物等の妨害物質がある程度存在する場
合には、これらの有機物等は250〜270nmの波長において
吸収を示すため、波長210〜230nmの吸光度と波長250〜2
70nmの吸光度の両方を測定し、下記式に従ってNOx態窒
素濃度の測定値を補正することによって正確なNOx態窒
素濃度を求めることができる。

NOx態窒素濃度（mg/）＝（E1−E2×ａ）×ＫここでElは波長210〜230nmの吸光度であり、E2は波長25
0〜270nmの吸光度であり、ａは試料中の有機物のE1/E2
であり、且つＫはNOx態窒素の波長210〜230nmにおける
係数である。

本発明のNOx態窒素濃度の定量分析方法は、以上の如
く、検水を予めRO膜および／またはUF膜により前処理す
ること、およびこのように定量分析した検水を紫外吸光
度法により、検水の酸化処理を行うことなく直接NOx態
窒素濃度を定量分析することを主たる特徴とするもので
あり、それら以外の各種操作は従来方法におけると同様
でよい。

本発明の第２の発明は、検水の前処理部の妨害物質の分
離機器として上述の通りのRO膜および／またはUF膜を有
する装置を使用し、且つNOx態窒素濃度の測定部として
上述の如き紫外吸光度測定装置を使用し、これらを組合
せたことを特徴としているものであり、その他の構成は
いずれの従来のNOx態窒素濃度の分析装置と同様でよい
ものである。

（作用・効果）以上の如き本発明のNOx態窒素濃度の定量分析方法およ
び装置によれば、検水の前処理が極めて容易であり、且
つ容易に各種妨害物質を除去することができる。また、
前処理した検水の紫外吸光度法によるNOx態窒素濃度の
定量分析においては、従来技術の如き煩雑な分析試薬の
使用や測定条件の設定が不要であり、前処理した検水の
紫外吸光度を測定するのみで容易に且つ迅速に検水中の
NOx態窒素濃度を定量することができるものである。

従って本発明の定量分析方法および装置は、一般の排水
その他の水質検査に有用であるばかりでなく、特に活性
汚泥を使用する排水処理設備のNOx態窒素濃度の制御機
器として有用である。例えば、本発明のNOx態窒素濃度
の定量分析方法および装置を排水処理設備の曝気槽中の
NOx態窒素濃度の制御機器として利用することにより、
これらの排水処理設備の自動制御が実現できる。このこ
とは、従来のNOx態窒素濃度の定量分析方法では、検水
の前処理およびNOx態窒素濃度の測定にあたり、種々の
繁雑な作業が要求されるため、いずれもかなりの分析時
間を要し、曝気槽中のNOx態窒素濃度の変化を直ちに把
握できなかったのに対し、本発明のNOx態窒素濃度の定
量分析方法および装置によれば曝気槽中のNOx態窒素濃
度の定量分析に殆ど時間を要せず、刻々と曝気槽中のNO
x態窒素濃度の変化を把握できることによる。

従って、本発明の方法および装置を排水処理設備の制御
機器として使用することにより、曝気槽中のNOx態窒素
濃度を常に適正な値に制御して、曝気槽の適切な曝気時
間、曝気の中断時間、適当な水素供与体の添加量等が容
易に設定できるため、排水処理における排水浄化効率が
著しく改善され、且つ使用薬剤やランニングコストの大
幅な節減が実現される。

次に実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明する。
尚、文中、％とあるのは特に断りのない限り重量基準で
ある。

実施例１第１図に図解的に示す如く、紫外吸光度法による分光光
度計３と制限曝気式排水処理設備（処理能力2m³/回のパ
イロットプラント）の曝気槽１との間に、塩除去率が50
％のRO膜を有する前処理装置２を設置および連結し、本
発明のNOx態窒素濃度定量分析装置とした。この分析装
置を有する制限曝気式排水処理設備によって、下水を対
象とした連続通水試験を実施した。

検水は、第１図ポンプＰ−１にて曝気槽１より採水し、
塩除去率50％のRO膜２へと供給される。この時の運転圧
力はモジュール入側が5kgf/cm²、出側が4.5kgf/cm²であ
る。透過水は次工程へと進み、非透過水は曝気槽１へ戻
される。透過水の一部をポンプＰ−２にて採水し、これ
にポンプＰ−３よりpH調整用の1N−HClおよびポンプＰ
−４より稀釈水を供給し、混合されて分光光度計３へと
導かれる。検水の紫外吸光度は前述の演算方法によりNO
x態窒素濃度に換算され記録計４に記録される。

１サイクル時における本発明方法および装置により定量
分析されたNOx態窒素濃度の値と従来法による手分析値
の相関関係を第２図に示す。第２図に示す通り従来法に
よる値（縦軸、mg/）の方が本発明による値（横軸、m
g/）より５〜15％程度高い値を示しているが、これは
RO膜２によるNOx態窒素の除去分を考慮していないため
であり、RO膜２によるNOx態窒素の除去率を10％として
補正することにより、手分析値とよく一致した値とな
る。

このパイロットプラントは回分式であり、曝気工程３時
間の後メタノール添加および嫌気攪拌工程1.5時間をも
って脱窒素を行うものであるが、本発明によるNOx態窒
素濃度定量分析方法および装置を用い、曝気終了時のNO
x態窒素濃度を定量分析し、これに相当する量のメタノ
ールを添加した。その結果、安定した窒素処理および有
機物の処理が達成された。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のNOx態窒素濃度定量分析方法および装
置を図解的に示し、第２図は本発明方法によるNOx態窒
素濃度の定量分析値および手分析によるNOx態窒素濃度
の定量分析値を示す。 1;曝気槽 2;検水前処理装置 3;分光光度計 4;記録計 P1〜4;ポンプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭61−18135（ＪＰ，Ａ) 特開昭55−65139（ＪＰ，Ａ) 実開昭56−151951（ＪＰ，Ｕ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】活性汚泥法における曝気槽中の硝酸性およ
び／または亜硝酸性窒素（以下NOx態窒素という）を含
有する曝気槽混合液中のNOx態窒素濃度を紫外吸光光度
法により定量分析する方法において、定量分析前に曝気
槽混合液中の妨害物質を、NOx態窒素を実質的に透過す
る逆浸透膜（以下RO膜という）および／または限外透過
膜（以下UF膜という）により除去した後、得られた透過
水中のNOx態窒素を定量分析することを特徴とするNOx態
窒素の定量分析方法。
【請求項２】RO膜が、塩除去率30〜70％のRO膜である特
許請求の範囲第（１）項に記載の定量分析方法。
【請求項３】RO膜の運転圧力が、３〜5Kgf/cm²である特
許請求の範囲第（１）項に記載の定量分析方法。
【請求項４】曝気槽混合液の、波長210〜230nmの紫外吸
光光度および波長250〜270nmの紫外吸光光度を測定し、
これらの測定値から曝気槽混合液中のNOx態窒素濃度を
求める特許請求の範囲第（１）項に記載の定量分析方
法。