JPH0985290A - 硝化脱窒装置の制御方法 - Google Patents

硝化脱窒装置の制御方法

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JPH0985290A
JPH0985290A JP25224495A JP25224495A JPH0985290A JP H0985290 A JPH0985290 A JP H0985290A JP 25224495 A JP25224495 A JP 25224495A JP 25224495 A JP25224495 A JP 25224495A JP H0985290 A JPH0985290 A JP H0985290A
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JP
Japan
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nitrite
bacteria
nitrification
nitric acid
tank
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JP25224495A
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Naoki Ogawa
尚樹 小川
Hiroshi Nakamura
宏 中村
Masayuki Tabata
雅之 田畑
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 環境条件の変化に伴う硝化槽への亜硝酸イオ
ンの蓄積を迅速に解消することができ、安定運転が可能
な硝化脱窒装置の制御方法を提供すること。 【解決手段】 排水中のアンモニアを硝化槽中でアンモ
ニア酸化細菌(亜硝酸菌)及び亜硝酸酸化細菌(硝酸
菌)により硝酸イオンに酸化し、さらに脱窒を行う生物
硝化脱窒装置において硝化槽中の亜硝酸イオン濃度を検
知し、硝化槽内に亜硝酸イオンの蓄積が生じた時点で亜
硝酸酸化細菌(硝酸菌)を添加して硝化槽内の亜硝酸酸
化細菌(硝酸菌)の濃度を高めることにより亜硝酸の蓄
積を解消させることを特徴とする硝化脱窒装置の制御方
法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は排水・し尿処理及び
発電所で発生する排水処理など生物硝化脱窒を利用して
いる排水処理装置に広く利用できる硝化脱窒装置の制御
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の排水処理設備、し尿処理設備ある
いは発電所から発生するアンモニアを大量に含む排水の
処理設備などにおいて、生物を利用した硝化脱窒装置が
広く適用されている。図2に発電所排水処理における硝
化脱窒装置のシステムフローの1例を示す。処理対象と
なる排水(原水)はまず調整槽7に送られ貯溜される。
調整槽7に貯められた排水は原水ポンプ(定流量ポン
プ)8により硝化槽1に送液される。硝化槽1では硝化
菌の働きにより、式(1)及び式(2)の反応が起こ
り、排水中のアンモニアは硝酸イオンにまで酸化され
る。
【化1】 NH4 + +3/2O2 +2e- → NO2 - +2H2 O ・・・(1) NO2 - +1/2O2 → NO3 - ・・・(2)
【0003】これらの反応は酸素を必要とするため、硝
化槽1にはブロワ10により通気が行われ、さらにリン
酸ソーダタンク5から栄養塩としてリン酸ソーダが添加
される。式(1)及び(2)から明らかなように、硝化
反応では酸が生成するため、反応液のpHが低下する。
pHの低下により処理速度が低下するのでこの処理速度
低下を防ぐため、アルカリタンク4からアルカリ剤を注
入し、pHを制御している。硝化反応を終えた排水は続
いて脱窒槽2に流入する。脱窒槽2では式(3)に示す
ように、脱窒菌の働きにより硝酸イオンが窒素ガスに還
元される。
【化2】 NO3 - +6H+ → N 2+3H 2O ・・・(3)
【0004】この反応は嫌気条件下で起こり、硝酸イオ
ンの還元に必要な水素供与体としてメタノールタンク6
からメタノールが添加される。以上の処理で排水中の窒
素分は除去されるが、反応速度を上げるために脱窒槽2
には理論値以上のメタノールを添加するので、排水中に
は未利用のメタノールが残存する。このメタノールは排
水放流規制値のCOD(化学的酸素要求量)として発現
するため、再曝気槽3において余剰メタノールを酸化分
解する。再曝気槽3にはメタノールを分解する活性汚泥
が使用されており、曝気により酸素供給を行っている。
各反応槽で発生する汚泥は再曝気槽3より循環ポンプ9
により硝化槽1へ返送される。
【0005】
【発明が解決する課題】前記のような硝化脱窒装置にお
いて、排水中のアンモニアが硝化槽1で処理される間
に、式(1)、式(2)の順に反応が進行し、硝酸イオ
ンが生成する。通常、式(1)の反応はアンモニア酸化
細菌(以下、亜硝酸菌と称する)によって行われ、式
(2)の反応は亜硝酸酸化細菌(以下、硝酸菌と称す
る)によって行われる。すなわち、硝化槽1内では少な
くとも2種類の微生物が一定のバランスを保ちながら反
応を進行させている。従って、これらの微生物のバラン
スが崩れると、硝化反応が不安定になり、アンモニアや
亜硝酸の蓄積が生じる。特に式(2)の反応は、式
(1)の反応で生成した亜硝酸イオンを基質として進行
するため、式(1)の反応が不安定になると式(2)の
反応の進行が阻害され、結果として亜硝酸イオンが蓄積
することになる。実際の運転においても、このような現
象から亜硝酸イオンの蓄積が生じることが多い。
【0006】硝化槽1内で亜硝酸菌、硝酸菌のバランス
が崩れる原因として温度、pH、原水中のアンモニア濃
度等の環境条件が影響している。亜硝酸イオンが蓄積す
ると脱窒槽2における式(3)の反応の進行が防げられ
るため、最終的な窒素除去性能が低下する。現状では、
このような亜硝酸イオンの蓄積を防止するため、温度、
pHなど環境条件を厳しく制御するとともに、万一、亜
硝酸イオンが蓄積した場合は流入水量を減らし、処理負
荷を下げることで、硝化槽1内の硝酸菌の回復を待つこ
とが多い。すなわち、従来方式では、日頃の管理が難し
いと共に、亜硝酸イオンの蓄積が起こると最悪の場合、
排水の流入を停止しなければならず、設備あるいは工場
の操業停止などの重大な損害を被る恐れがある。
【0007】硝化槽内では通常、亜硝酸菌と硝酸菌が共
存しており、両者を単離し、純粋に培養することは困難
である。従って、一般の処理設備では両者が共存したま
ま、硝化汚泥として使用されている。硝化槽中の亜硝酸
菌と硝酸菌の挙動については次のとおりである。流入水
中にはアンモニアだけが含まれているため、まず、式
(1)の反応を担う亜硝酸菌の増殖が起こる。亜硝酸菌
の増殖に伴い、硝化槽内には亜硝酸イオンが生成する。
その亜硝酸イオンを硝酸菌が式(2)の反応に従って分
解し、同時に硝酸菌が増殖する。両者の増殖にはこのよ
うに時間的なラグがあり、そのため一時的に亜硝酸イオ
ンが蓄積する現象が生じる。これは、アンモニアを基質
として処理を行う場合に必ず生じるものであり、これを
迅速に解消する手段が求められている。
【0008】本発明は、このような環境条件の変化に伴
う亜硝酸イオンの蓄積を迅速に解消することができ、安
定運転が可能な硝化脱窒装置の制御方法を提供しようと
するものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、(1)排水中
のアンモニアを硝化槽中でアンモニア酸化細菌(亜硝酸
菌)及び亜硝酸酸化細菌(硝酸菌)により硝酸イオンに
酸化し、さらに脱窒を行う生物硝化脱窒装置において、
硝化槽中の亜硝酸イオン濃度を検知し、硝化槽内に亜硝
酸イオンの蓄積が生じた時点で亜硝酸酸化細菌(硝酸
菌)を添加して硝化槽内の亜硝酸酸化細菌(硝酸菌)の
濃度を高めることにより亜硝酸の蓄積を解消させること
を特徴とする硝化脱窒装置の制御方法及び(2)添加す
る亜硝酸酸化細菌(硝酸菌)が微工研菌寄第12556
号であることを特徴とする前記(1)の硝化脱窒装置の
制御方法である。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明による硝化脱窒システムフ
ローの基本概念を図1に示す。図1において、図2の従
来方法との違いは硝化槽1に硝酸菌添加ラインを設けた
点であり、図1と同様の部分については同符号を付し説
明を省略する。硝酸菌の添加は、硝酸菌培養槽11より
十分に増殖させた硝酸菌を送液ポンプ12で硝化槽1内
に注入する。硝酸菌の培養には基質として亜硝酸ナトリ
ウム、窒素及びリンを添加する。また、硝酸菌は好気性
微生物であるため、ブロワによる曝気が必要である。硝
化槽1が定常運転されている場合には、槽内の亜硝酸イ
オン濃度は5ppm以下を維持しているが、急に過度の
負荷が流入した場合には亜硝酸酸化細菌の性能が追いつ
かず亜硝酸イオンが蓄積する。亜硝酸イオンが10pp
m以上になった場合には送液ポンプ12のバルブを開に
することで硝酸菌の添加を行う。これにより、硝化槽1
内の硝酸菌濃度が高まり、亜硝酸イオンの分解速度が向
上し亜硝酸イオンの蓄積が解消される。
【0011】本発明の方法において、亜硝酸の蓄積時に
添加する硝酸菌としては、ニトロバクター( Nitrobact
er)属、ニトロスピナ( Nitrosina)属、ニトロコッカ
ス(Nitrococcus)属、ニトロスピラ( Nitrospira )
属などに属する硝酸菌が使用できる。これらの中でもニ
トロバクター属に属する硝酸菌である微工研菌寄第12
556号が特に好適である。この微工研菌寄第1255
6号は本発明者らが単離・培養に成功したもので、表1
の細菌学的な特徴を有するものである。
【0012】
【表1】
【0013】硝化反応では、亜硝酸菌の増殖によって生
成する亜硝酸イオンを基質として硝酸菌が増殖するた
め、硝化槽内の亜硝酸菌と硝酸菌の存在比は亜硝酸菌の
方が高くなる。従って、硝化槽を順調に運転させるため
には、亜硝酸菌の働きを抑制するように制御することに
なる。ところが、負荷の増大等により亜硝酸菌の働きが
抑制できなくなったときは、硝酸菌の性能が亜硝酸菌の
それに追随できなくなり、亜硝酸イオンの蓄積が生じ
る。本発明では、硝酸菌を人為的に添加することで硝化
槽内の硝酸菌の能力を高め、硝酸菌の性能が亜硝酸菌の
性能に追随できるようにし、それによって亜硝酸イオン
の蓄積を解消するようにしている。
【0014】
【実施例】図1の構成の装置を用いてアンモニア含有原
水の処理試験を行った。図1の装置はは従来の硝化脱窒
装置の硝化槽に硝酸菌添加ラインを設けたのものであ
り、亜硝酸イオンの蓄積時には送液ポンプ12を開い
て、硝化槽1内に硝酸菌を添加することができるように
構成されている。硝化槽1にはアンモニアを硝酸に変換
する微生物を含む硝化汚泥が馴養されており、脱窒槽2
には硝酸を窒素ガスに変換する脱窒汚泥が馴養されてい
る。再曝気槽3には脱窒槽2で添加したメタノールの余
剰分を処理するための微生物が馴養されている。この試
験では、硝化槽1内の亜硝酸イオンが蓄積した状態を模
擬するため、アンモニアを含む処理原水に亜硝酸イオン
を添加した模擬排水を使用した。その成分を表2に示
す。
【0015】
【表2】
【0016】また、硝酸菌として次のものを使用した。 硝酸菌:Nitrobacter sp.IM203
微工研菌寄第12556号 試験は次のように行った。先ず、表2の模擬排水を硝化
脱窒装置に通水し、処理性能を調べた。その結果、表3
に示したように、アンモニアは十分に処理されている
が、亜硝酸イオンが最大20ppmまで蓄積している。
次に、この硝化脱窒装置の硝化槽に培養した硝酸菌を添
加した時の、処理水の性状を同じく表3に示した。添加
した硝酸菌の量は硝化槽に含まれる汚泥量(約3,00
0ppm)の10分の1、すなわち300ppmであ
る。その結果、亜硝酸イオンの蓄積は最大5ppmにま
で減少した。さらに硝酸菌の添加量を増やした場合
(3,000ppm)、処理水中の亜硝酸イオンは常に
0ppmを保っており、硝酸菌の添加効果が確認でき
た。
【0017】
【表3】
【0018】
【発明の効果】本発明の制御方法によれば、環境条件の
変化に伴う硝化脱窒装置における亜硝酸イオンの蓄積を
迅速に解消することができ、安定運転が可能となる。従
来、硝化脱窒装置の運転においては、硝化槽での操作が
不安定で、最悪の場合、操業停止にもつながる亜硝酸イ
オンの蓄積トラブルの発生の恐れがあったが、本発明の
方法はこのような問題点を解消する簡便な手法であり、
生物硝化脱窒プロセスへ与える効果は大きいと考えられ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る硝化脱窒システムフローの基本概
念を示す図。
【図2】従来の硝化脱窒システムフローの1例を示す
図。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 排水中のアンモニアを硝化槽中でアンモ
    ニア酸化細菌(亜硝酸菌)及び亜硝酸酸化細菌(硝酸
    菌)により硝酸イオンに酸化し、さらに脱窒を行う生物
    硝化脱窒装置において、硝化槽中の亜硝酸イオン濃度を
    検知し、硝化槽内に亜硝酸イオンの蓄積が生じた時点で
    亜硝酸酸化細菌(硝酸菌)を添加して硝化槽内の亜硝酸
    酸化細菌(硝酸菌)の濃度を高めることにより亜硝酸の
    蓄積を解消させることを特徴とする硝化脱窒装置の制御
    方法。
  2. 【請求項2】 添加する亜硝酸酸化細菌(硝酸菌)が微
    工研菌寄第12556号であることを特徴とする請求項
    1記載の硝化脱窒装置の制御方法。
JP25224495A 1995-09-29 1995-09-29 硝化脱窒装置の制御方法 Withdrawn JPH0985290A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002176972A (ja) * 2000-12-13 2002-06-25 Bicom:Kk 高濃度亜硝酸酸化細菌、及び亜硝酸酸化細菌の高濃度培養方法
JP2005512770A (ja) * 2001-12-13 2005-05-12 インバイロンメンタル オペレイティング ソリューションズ インコーポレイテッド 排水処理のプロセスおよび装置
JP2011104585A (ja) * 2009-10-20 2011-06-02 Metawater Co Ltd 排水処理方法及び排水処理装置
CN105366804A (zh) * 2015-11-13 2016-03-02 天津大学 一种促进生物反硝化过程中亚硝酸盐积累的药剂

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