JPS5976597A - 窒素化合物とジチオン酸含有排水の生物処理方法 - 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】 本発明は、排煙脱硫排水のような難分解性ＣＯＤと窒素
化合物を含む排水の生物学的処理法に関するものである
。

化石燃料を用いたボイラーその他の燃焼装置から排出さ
れる排煙には、高濃度の硫黄酸化物や窒素酸化物が含寸
れている。これらを大気中に無処理で排出すればそれら
自体の有害性によって、まだ大気中での光化学反応でさ
らなる不害物質に変化することによって、環境保全上条
・ぐの弊害をもたら子。したがって、これらを含む排煙
は法的規制に基づき、脱硝脱硫処理された後に大気中へ
と鼎気されている。

今日、排煙の脱硝脱（１！ｆ法として最もよく用しつら
れているものの一つに、排煙中の硫黄酸化物ば・・よび
９累酸化物をアルカリ液によって吸収除去する方法があ
る。この方法においては、硫黄酸化物の多くけイ１イ）
酸カル／ラム、硫酸マグネシウム等の硫酸塩として除去
されるが、ジチオン酸塩等の酸化分解されにくい化合物
も副生される。酸化分解し２にくい硫黄酸化物のうち特
にジチオン酸については、塩素による分解やオゾンによ
る分解によっても効果的な分解はなきれず、物理化学的
方法としてはほぼ湿式燃焼による方法に限定される。

本発明は、このような現状に鑑みて上記硫黄酸化物であ
る難分解性ＣＯＤ成分を微生物のもつ生物性Ｍ能力を利
用して分解すると共に窒素化合物（以下、［ＮＨ３Ｊと
略する。）を効果的かつ合理的に生物学的に処理ｒる方
法を提供することを目的とするものである。

本発明は、窒素化合物と硫黄酸化物として少なくともジ
チオン酸又はその塩を含有するゼ１水に有機物を添加し
、発生する硫化水素を吸収除去しながら嫌気性生物処理
したのち、該嫌気性生物処理液に前記硫化水素を吸収し
た吸収剤を添加して生物学的硝化脱窒床処理することを
特徴とする窒素化合物とジチオン酸含有排水の生物処理
方法である。

以下に本発明の基本構成を、本発明に至った研究経緯を
踏まえて詳細に説明する。

硫黄酸化細菌（Ｔｈｊｏｂａｃｊｌｌｕｓ属等）や硫酸
還元菌（Ｄｅｓｕｌｆｏｖｉｂｕｒｉｃ　属等）などが
ジチオン酸等を生物分解することはよく知られている。

本研究も、湿式燃焼法に代わるジチオン酸を含む硫黄酸
化物系の難分解性ＣＯＤ成分を分解せしめる省エネルギ
ー的処理法として、当初嫌気性細菌による単純な連続発
酵処理方式によって検討が開始された。供試排煙脱硫排
水は希釈もしくはイオン交換処理などの物理化学的処理
による濃縮によって、ジチオン酸濃度が１００ＩＶ／７
ａｓＳ２０６　　＋　３００Ｗ／ｌａｓ　５２０６　＋
　５００１ｎ？／１ａｓ８２０６　、１０００＋＃／ｌ
ａｓ　５２０６　の４段階になるように１１’Ａ整し、
さらに乳酸をＢＯＤ源としていずれも１ｏｏｏｍｙ／ｌ
（乳酸）となるよう添加して用いた。

用いた種菌は、下水汚泥の嫌気性消化槽より得だ消化汚
泥からジチオン酸す）　ＩＪウムを含む集積培地で培養
した混合細菌で、実験反応槽内濃度が３０００ｍ９／ｌ
　−ＭＬＳＳとなるように植種した。この結果、ジチオ
ン酸濃度が１００　ｍ９／ｌの供試排水の場合において
はジチオン酸の分解除去はほぼ完全に達成されたが、供
試排水中のジチオン酸濃度が３００ｍｙ／ｌではジチオ
ン酸の除去率は約６０係に低下し、ジチオン酸溪７＆’
、　５００　ｍｙ／を以上の場合ではジチオン酸の除去
はｌＥＩ数の経過に伴いほとんどなされない状態となっ
た。このジチオン酸の分解阻害因子を調べた結果、阻害
現象が見られた時点での処理水中の硫化水素濃度が供試
排水中のジチオン酸濃度によって第１表のように変化す
ることが知られた。

第　　１　　表 上記実験によシ、ジチオン酸の嫌気性生物分解は供試排
水中のジチオン酸濃度が１００　ｍ９／ｌを超える場合
には単純な嫌気性生物分解法では継続不可能であること
が判明し、阻害現象が生じた場合の反応液中の硫化水素
濃度は比較的高いことが知らレタ。＋１、シｆ　オン酸
濃度３００　ｍｔ；ｒ／ｌ　、　５００　ｍ９Ａ　。

１０００　ｗｖ／ｌの排水について、反応液中の硫化水
素濃度を８　ｔｎｙ／を以下になるように脱硫しながら
同柳・な生物処理実験を行ったところ、いずれのジチオ
ン酸塩度の供試排水もほぼ完全なジチオン酸の分解処理
が達成できた。以上の結果から、ジチオン酸の嫌気性生
物分解処理においては、高濃度の硫化水素が生成されそ
れがジチオン酸の分解を阻害するととが知られ、これを
防止するだめに、反応液中の硫化水素を除去しながら分
解処理せしめることの有効性が明らかとなった。

以上の知見に基づいて想到したプロセスについては、本
発明者等は既に完成ずみである（特願昭５７−１２６８
１１参照）。本発明者等はさらに改良すべく、嫌気性生
物処理では除去できないＮＨ３の効果的な処理法につい
て検討した（Ｎｏよの１部は嫌気性生物処理において除
去される）。寸だ、水質の変動によって嫌気性反応槽か
らジチオン酸が漏出した場合を考虜して、生物学的硝化
脱窒素処理工程における好気的ジチオン酸分解法につい
ても検討した。

これらの検討を行った結果、■嫌気性生物処理に用いた
ＢＯＤ源の残部が生物学的脱窒に有利に利用できること
、■嫌気性反応液から発生した硫化水素を吸収した吸収
液又は脱硫剤が脱窒の還元剤として利用できること、■
硫化水素吸収液又は脱硫剤を生物学的硝化脱窒素工程に
添加することＫよって該工程がジチオン酸酸化能力を備
えることが判明し、本発明を完成したものである。

次に、本発明の実施態様の一例を図面に基づいて詳細に
祝明する。

排煙説硝脱硫工程等から排出されるＮＨ，とジチオン酸
を含有する排水は流入液１として嫌気性生物分解槽２（
以下、「分解槽」と略記する）に投入される。この際の
分解槽２のｔ１ｈ１時間は、通常０．５〜１０日の範囲
とされることが多く、この排水の滞留時間は分解槽２に
添加される有機物３の種類に応じて決定することができ
る。

メタノールを添加有機物とする場合においては、特に滞
留時間を短縮でき０．３〜２０日の範囲とすることが可
能であり、一方下水汚泥、産業廃水汚泥。

生し尿等を用いる場合には滞留時間を４日〜１０日とや
や長めにとる必要がある。

ジチオン酸の分解に添加効果のあった有機性廃水として
は、これらの他に都市下水、ゴミ処理場でのピットゴミ
汁、下水汚泥または都市ゴミのコンポストプラントにて
排出される浸出汁、ゴミ埋立地の浸出水、豚舎および牛
舎からの家蓄糞尿を含む廐肥からの浸出水および厩舎清
掃廃水、製糖工場からの廃糖蜜、バルプ工場からの蒸気
ドレン類、醸造工場からの醸造廃水および蒸留廃水９食
品加工場からの工場廃水などを挙げることができ、これ
らを用いた場合の反応器滞留時間は０．８日〜５０日と
、メタノールを添加有機物とする場合よシもやや長くと
る必要がある。

またメタノール以外の市販有機物で添加効果のあったも
のは、アルコール類ではプロパツール。

ブタノール、グリセロール、およびエタ１．ノールを挙
げることができるが、これらのうちエタノールはやや添
加効果が低かった。

有機酸類ではギ酸、ピルビン酸、乳酸、プロピオン酸、
酪酸９．コハク酸、クエン酸および酢酸に添加効果が見
られた。特に酢酸の場合は他の有機酸との混合添加の場
合に添加効果が高かった。これらの有機酸の添加の場合
の反応器滞留時間は０．６〜４．０日程度にする必要が
あって、メタノール添加の場合よシもやや長くすること
が必要とされたが、前記各種廃汚泥や廃水を添加する場
合よりも短くてすむことが判明したＣ−！、たマルトー
ス。

セロビオース、グルコース等のオリゴ糖、還元糖もほぼ
これと同程度の滞留時間を必要とした。

有機物の添加邦は、処理すべき廃水中のジチオン酸（塩
）その他の難分解性ＣＯＤ物質の濃度に応じて、添加す
べき有機物の量がＢＯＤに換鏝してジチオン酸濃度と同
等から７倍となるように添加することが好ましい。添加
有機物の量がこれ以下の場合にはジチオン酸を充分に分
解することができず、未分解のジチオン酸が処理水中に
残留し、またこれ以上の有機物添加では処理水中での残
存ＢＯＤ濃度が高まるが、これは脱窒の還元剤として利
用できるので、有機物の際加量は過剰な方がジチオン酸
の分解のうえからも好ましい。

なお、本発明においては添加有機物として、上記した有
機性廃水、有機性汚泥、アルコール類。

有機酸類、糖類を適宜に組み合わせて使用できることは
勿論である。

以上のような添加栄養条件と滞留時間条件の丁で、投入
排水中のジチオン酸はほぼ完全に硫化水素へと還元分解
され、一部は槽内液中に溶存硫化水素として残存するが
残υは消化カス４中へ、と移行する。本発明なるジチオ
ン酸の分解槽２は、通常のメタン発酵に採用されている
温ＩＷ条件、即ち中温菌な利用しての分解では２０℃〜
４０℃、高温菌を利用しての分解では４５℃〜７０℃に
保だ几ることによってその効率を著しく高めることがで
き、特に４５℃〜７０℃での操作は溶存Ｈ２Ｓ濃度を低
下させるうえでより効果的であるが、分解効呉を問題と
しなくてすむ場合には渦層制御なし７の操作であっても
か址わない。

分解槽２内液中の硫化水素を除去するにはいろいろな方
法がとりうる。例えば消化ガス４中に集積した硫化水素
をガス循環経路を設け、これに吸収装置５を設けること
は、分解槽ヘッドスペースの気相を低濃度Ｈ２Ｓ雰囲気
とし、分解槽内液中に残留するＨ２Ｓを追い出すことを
目的としてなされる。この）１２Ｓ吸収除去剤は苛性ソ
ーダ液、第一鉄液、炭酸カルシウム液９石灰液、アンモ
ニア液。

モノエタノールアミン等の液体吸収剤でもよく、酸化鉄
等の固体吸収剤であっても可能である。

また、硫化水素除去のだめのガス循環経路は、必ずしも
図示した如くの方法のみに限らず、例えば第１図に示す
如くガス循環ボンゾロからの送気バイブを分解槽内液面
下に入れ、ガス攪拌と共用することによって、液中に溶
存する硫化水素濃度を゛＼ノドスペースのみのガス循環
によるよりも、ストリッピング効果によってさらに低減
させることができて好捷しい。硫化水素除去には上記の
ガス吸収法のほかに、分解槽液中に鉄塩等の金鳥塩を添
加することによって、不溶性硫化物として除去する方法
もとりうる。

これらいずれの場合においても分解槽液中の硫化水素濃
度を２０■／を以下とすることが好ましく、特に０〜８
ｍｙ／ｌの範囲にとどめることが望まれる。

分Ｍ槽内のｐＨが極端な変動を示す場合には、Ｉ）Ｈを
５．５〜７．５の範囲に調整することが好ましい。この
ｐＨ調整は、ジチオン酸の嫌気性生物分解反応を助長す
るのみならず、上記硫化水素のガス循環吸収除去を行う
うえでも効果がある。このことは特にｐＨを調節しない
方式で分解槽液中のｐＨが７５を超えて上列する場合に
重要となる。即ち、７５よシ高いｐ■１では値化７１（
素の溶存量が著しく高くなるために、硫化水素のガス化
が充分に行われず液中の硫化水素の残存濃度を低く抑え
られなくなるからであδ。

上記実施態様のほかに、本発明による排煙脱硝脱硫排水
の嫌気性生物処理装置の形態として従来よシ知られてい
る嫌気性消化装置である半回分式接触消化法、上自流嫌
気件ろ床法、流動庁式嫌り９性反応器法、上向流嫌気性
汚泥ブシ・ソケット法などに属する装置のほとんどが利
用できるＡｌｉ、処理すべき排煙脱硝脱硫排水の水質お
よび添加有機物の種類に応じて最も効率の高い装置を洸
成するうえで選択範囲をよシ広くできる利点としてあげ
ることができる。

次Ｖこ、分解液７は返送汚泥８．循環硝化液９とともに
嫌気的条件にある第１脱窒槽１ｏに流入し、循環硝化液
９中のＮＯよけ分解液７中に残留するＢＯＤ成分、硫化
水素吸収液１１あるいは外部から添加する有機物３を還
元剤として脱窒菌によってＮ２ガスに還元分解される。

残留ＢＯＤ、有機物３を用いる脱窒菌の種類は多いが、
硫化水素を利用して脱窒する菌ばＴｈ１ｏｂａｃｉｌｌ
ｕｓ　。

Ｄｅｎｉ　ｔｒｉｆ　１ｃａｎｓの如く限られた種で、
ＮＯ：ｃ中の結合酸素を用いて硫化水素を硫酸にまで酸
化する。第ｌ脱窒槽１０に添加する還元剤の量は、残留
ＢＯＤ成分で足りていれば、通常有価である有機物３を
敢えて注入する必要はない。

循環硝化液９のＮＯ，ｃが脱窒されたのち、分解液７中
のＮＨ，け次段の好気的条件に維持されている硝化槽１
３でＮｏえに酸化され、その大部分は第１脱窒槽１０に
循環され、残部は第２脱窒槽１４に流入し、有機物３あ
るいは硫化水素吸収液１１中の硫化水素を還元剤として
Ｎ２にまで還元分解きれる。

第２脱窒槽１４に使用する還元剤にＮＨ３が含有されて
いると処理水１６′にＮＨ５が残留し窒素除去率が低下
するので、還元剤として利用する有機物３゜硫化水素吸
収液１１はＮＨ３を含まないものが望ましい。したがっ
て、分解槽２の有機物として含ＮＨ３有機物を利用する
場合には、脱窒の還元剤としては第１脱紫檀１０にしか
使用できないので、第２脱窒槽１４にはＮＨ３を含有し
ない有機物を別個に添加することが好″！、１〜い。硫
化水素吸収液１１についても同様であり、Ｎ’Ｈ３を含
む硫化水素吸収液１１は第１脱窒槽１０のみ、Ｎｌ−１
３を含まない硫化水素吸収液１】は第１脱窒槽１０．第
２脱窒槽１４のいずれにも使用することができる。

第２脱窒槽１４流出液は次段の再はっ気槽１５で残留有
機物の酸化、液中のＮ２ガスのばっ気放散が行われ／こ
のち、沈殿槽Ｊ６に流入して固液分離され、上澄水は処
理水１６′之して放流され、汚泥は返送汚泥８どして大
部分第１脱窒槽１０に返送され、残部は余剰汚泥１２と
して分解槽２に流入してジチオン酸を分解する有機物と
して利用されるか、あるいは余剰汚泥処理工程１７で処
理・処分される。

以上のように本発明では、水質の変動により分解液７中
にジチオン酸が残留する場合でも、ジチオン酸は主に好
気的条件にある硝化槽１３で速やかに酸化することがで
きる。元来、ジチオン酸酸化能力を有する菌は、ジチオ
ン酸のみの酸化では充分な増殖エネルギーを穫得するこ
とができないため、水質変動あるいは定常的な残留によ
って生物学的硝化脱窒素工程にジチオン酸が流入しても
、該工程のみではジチオン酸分解菌が発生せず、したが
ってジチオン酸は除去されない。一方、吸収液中のイオ
ウ分の酸化によって生ずるエネルギーは充分ジチオン酸
酸化菌の増殖エネルギーとして利用される。ジチオン酸
酸化菌はイオウ分を酸化するに際し、分子状酸素、　Ｎ
Ｏ工中の結合酸素のいずれの酸素も利用できるので、イ
オウ分を含有する吸収液は脱窒槽に注入しで脱窒の還元
剤、ジチオン酸酸化菌の増殖エネルギー源として兼用す
るようＫしたものである。もちろん硫化水素吸収液１１
を硝化槽１３に注入しても充分ジチオン酸酸化菌を増殖
することができる。

第１図は活性汚泥法で示したが硝化槽１３．第１脱窒槽
１０．第２脱窒槽１４．再ばっ気槽１５は粒状あるいは
板状の生物付着媒体を用いてもよい。ただしこの場合、
各種の微生物相は流入する基質にょって異なってくるの
で、ジチオン酸の酸化を行うためには、価、化水素吸収
液の一部あるい１・よ全てを好気槽である？ｉｌ′Ｉ化
槽１３及び／又は再ばつ気槽１５に注入することが必要
である。

なお第１図中１８は有機物貯槽、］９は余剰ガスである
。

本発明は、脱硝脱硫排水には多量のＮＨ３力は含有され
ているので、特に有効に適用し得るものであるが、窒素
含有量の少ないジチオン酸含有排水でも分解槽２の有機
物としてＮＨ３の多いし尿、あるいは嫌気性分解に際し
ＮＨ５を溶出する有機性汚泥を利用する場合にも、放流
水の窒素濃度を低減するうえで有効である。

寸だ硫化水素吸収液はアルカリ性吸収液を用いることが
推奨される。これはイオウ分の酸化に際して生成する硫
酸によるｐＨ低下を防止するアルカリ剤の一部として使
用できるからである。

次に本発明の実ｉ＞ｆＭ例を第１図のフローに基づいて
行った結果に一ついて述べる。嫌気性反応装置（第１Ｍ
１符号２に該当する）は第２図に示したものを用いた。

なお、第２図中２０は嫌気性生物処理液の沈殿槽、２１
は返送汚泥、２２は水封槽である。

実施・条件は第２表、第３表のとおりである。

第　　３　　表 注）＊−ＩＳ２０乏−一ジチオン酸イオン＊−２Ｔ−Ｎ
　　：ＮＨ３−Ｎ＋ＮＯよ−Ｎ第３表の実施番号ＣとＤ
とを比較すると、５２０６が高濃度になると硫化水素吸
収液無添加のＤではＳ２Ｏニーが大量に残留しているこ
とがわかる。

また第２表の実施条件に示しだ処理装置を用い、７日で
、有機物としてし尿、下水汚泥を、硝化脱窒処理装置の
余剰汚泥としてメタノールをそれぞれ用いて処理を行っ
たところ、高率のジチオン酸。

窒素除去を行うことができた。ただし、第２脱窒槽の有
機物１（はメタノールを用いた。

以上のように本発明によって、以下に列挙する多大の効
果をあげることができる。

■　ジチオン酸流入量の変動に対応するため、嫌気性生
物処理槽に過剰の有機物を添加しても、次段の生物学的
脱窒に有効に利用できる。

■　嫌気性生物処理槽で発生した硫化水素を吸収した吸
収剤を脱窒の還元剤として利用するため、外部から添加
する有機物量を節減でき、同時に該吸収剤も処理できる
。

■　イオウ分を硝化脱窒素工程に注入することにより、
該工程内にジチオン酸酸化能力を有する微生物を増殖で
きるので、前段の嫌気性生物処理工程と合せて、極めて
安定したジチオン酸の生物処理を行うことができる。

■　硝化脱窒素工程で発生する余剰汚泥をジチオン酸の
還元分解に利用できるので、プロセス全体の汚泥発生茄
・が少なくなり、汚泥処理費用が軽減される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施態様を示すフローシート、第２
図は本発明の実施例に使用した嫌気性反応装置を示すフ
ローシートである。 ］・・・流入液、２・・・分解槽、３・・・有機物、４
・・・消化ガス、５・・・吸収装置、６・・・ガス循環
ポンプ、７・・・分解液、８・・・返送汚泥、９・−・
循環硝化液、１０・・・第１脱窒槽、１１・・・硫化水
素吸収液、１２・・・余剰汚泥、１３・・・硝化槽、１
４・・・第２脱法槽、１５・・阿ばっ気槽、１６・・・
沈殿４’Ｌ　１６’・・・処理水、１７・・・余剰汚泥
処理工程、１８・・・有機物貯槽、１９・・・余剰ガス
、２０・・・沈殿槽、２１・・返送汚泥、２２・・・水
封槽。 特許出１ｊｉｆｉ人　荏原インフィルコ株式会社代到１
人弁理士　千　　１）　　　　稔（ｊ穐手続補正書 昭和５８年８月　５日 特許庁長官　若杉和夫殿 ■、　事イ！１の表示 昭和５７年特　許　願第１８６０７８号３、　補正をす
る者 ・１沖（との１口糸　　　　特許出願人イＩｉ・斤（＋
、＋ｉ１−斤） 氏６（名調）　　　　（０４０）荏原インフィルコ株式
会社４、代Ｊｌｌ！ｌｊ人 ６、補正により増加する発明の数 補　　　　　正　　　　　舎 本願明細書中 １、　第１２負、第４行の「必ずしも図示・・・・・・
・・・限らず、」を削除する。 ２、第１６頁、第１９行〜第１７頁、第４行の「ただし
この場合、・・・・・山注入することが必要である。Ｊ
を削除する。 以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　窒素化合物と硫黄酸化物として少なくともジチオン
   酸又はその塩を含有する排水に有機物を添加し、発生す
   る硫化水素を吸収除去しながら嫌気性生物処理したのち
   、該嫌気性生物処理液に前記硫化水素を吸収した吸収剤
   を疾加して生物学的硝化脱窒素処理することを特徴とす
   る窒素化合物とジチオン酸含有排水の生物処理方法。 ２、　前記嫌気性生物処理を、生物反応液の硫化水素濃
   度を２０■／を以下、好ましくは８ｒｖ／ｌ−以下に保
   って行う特許請求の範囲第１項記載の方法。 乙　前記硫化水素を吸収した吸収剤を前記生物学的硝化
   脱窒素工程の脱窒素工程に添加する特許請求の範囲第１
   項又は第２項記載の方法。 ４　前記硫化水素を吸収した吸収剤を前記生物学的硝化
   脱窒素工程の硝化工程に添加する特許請求の範囲第１項
   又は第２項記載の方法。 ５、　前記有機物としてメタノール、エタノール。 酢酸などの窒素を含有しない物質を使用する特許請求の
   範囲第１項記載の方法。 ６　前記有機物として前記生物学的硝化脱窒素工程で得
   られる余剰汚泥を使用する特許請求の範囲第１項記載の
   方法。