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技術 亜硝酸型硝化担体及びその製造方法並びにそれを用いた廃水処理方法及び廃水処理装置

出願人 株式会社日立プラントテクノロジー
発明者 生田創井坂和一角野立夫
出願日 2007年4月25日 (13年2ヶ月経過) 出願番号 2007-115942
公開日 2008年11月13日 (11年7ヶ月経過) 公開番号 2008-272610
状態 特許登録済
技術分野 生物膜廃水処理 生物学的処理一般 嫌気,嫌気・好気又は生物に特徴ある処理
主要キーワード pH電極 多孔形状 酸液処理 調整ポンプ 立方体形 本発明担体 薬品添加量 プラスチック担体
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (4)

課題

亜硝酸型硝化を行うことができる亜硝酸型硝化担体の製造方法,亜硝酸型硝化反応担体廃水処理方法並びに廃水処理装置を提供する。

解決手段

アンモニア酸化細菌が酸に対して高い耐性を有する一方、亜硝酸硝化細菌が酸に対して耐性が低いという特性を有する。耐酸性の違いを利用し、アンモニア酸化細菌及び亜硝酸酸化細菌を含む微生物担体を酸で洗浄することで、亜硝酸酸化細菌の活性を抑制し、安定した亜硝酸型の硝化反応を得ることができる亜硝酸型硝化担体を得ることができる。

概要

背景

廃水下水微生物で処理する生物学的処理方法は、比較的低コストであることから多くの処理場で採用されている。しかし、微生物の種類によっては、増殖速度が遅いものや、被毒し易いもの、又はその環境下において増殖し難いものがある。特に、アンモニア性窒素を含有する廃水の処理を行う際に用いられる硝化細菌は増殖速度が遅いという問題があった。そこで、硝化細菌等の増殖し難い特定の微生物を固定化して処理を行う方法がすでに実用化されている。

微生物を固定化する方法としては、例えば特許文献1のように、微生物をゲルの内部に固定化する包括固定化担体が用いられる。固定化する微生物としては、硝化菌が生息している活性汚泥や、湖沼河川や海の底泥地表土壌等を微生物供給源とし、特に工場廃水下水処理場の活性汚泥が使用される。また、特許文献2のように、微生物を担体材料の表面に付着させて固定化する付着固定化担体も用いられており、担体材料を活性汚泥処理内に投入して、自然に表面に付着させたものが使用される。さらに、特許文献3のように、硝化菌等粘性を有する微生物では微生物自体の自己造粒力によりグラニュールが形成できるので、そのグラニュールを担体として廃水処理に利用する例もある。
特開平11−33578号公報
特開平8−267081号公報
特開2003−266095号公報

概要

亜硝酸型硝化を行うことができる亜硝酸型硝化担体の製造方法,亜硝酸型硝化反応担体廃水処理方法並びに廃水処理装置を提供する。アンモニア酸化細菌が酸に対して高い耐性を有する一方、亜硝酸硝化細菌が酸に対して耐性が低いという特性を有する。耐酸性の違いを利用し、アンモニア酸化細菌及び亜硝酸酸化細菌を含む微生物担体を酸で洗浄することで、亜硝酸酸化細菌の活性を抑制し、安定した亜硝酸型の硝化反応を得ることができる亜硝酸型硝化担体を得ることができる。なし

目的

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、有機物添加量を大幅に減少してランニングコスト下げることができる亜硝酸型硝化担体及びその製造方法並びにそれを用いた窒素除去方法及び装置を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
1件

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請求項1

アンモニア酸化細菌優先的に集積させた亜硝酸型硝化担体の製造方法において、少なくともアンモニア酸化細菌及び亜硝酸酸化細菌を含む複合微生物集積汚泥付着固定化担体包括固定化担体又は自己造粒物グラニュール担体のいずれかの担体に製造する工程と、前記複合微生物に対しをpH6.0以下の範囲で酸処理する工程を備えたことを特徴とする亜硝酸型硝化担体の製造方法。

請求項2

前記酸処理はpH0.5〜pH5.0以下の範囲とすることを特徴とする請求項1記載の亜硝酸型硝化担体の製造方法。

請求項3

前記酸処理をpHが2.0未満の範囲では30秒以上行い、pHが2.0以上、4.0未満の範囲では3分以上行い、pHが4.0以上、6.0以下の範囲では15分以上行うことを特徴とする請求項1の亜硝酸型硝化担体の製造方法。

請求項4

請求項1〜3のいずれか1に記載の製造方法により製造された亜硝酸型硝化担体。

請求項5

アンモニア性廃水を処理する廃水処理装置であって、アンモニアから亜硝酸を生成するために請求項4の亜硝酸型硝化担体が投入された亜硝酸生成槽と、アンモニアと亜硝酸とを嫌気性アンモニア酸化細菌により同時脱窒する嫌気性アンモニア酸化槽とを備えたことを特徴とする廃水処理装置。

請求項6

前記亜硝酸生成槽は、前記亜硝酸型硝化担体の亜硝酸型硝化硝酸硝化移行したときに、前記酸処理を再度行って亜硝酸型硝化能力回復させる機能を備えたことを特徴とする請求項5の廃水処理装置。

請求項7

アンモニア性廃水を処理する廃水処理方法であって、請求項4の亜硝酸型硝化担体が投入された亜硝酸生成槽でアンモニアから亜硝酸を生成する工程と、嫌気性アンモニア酸化槽でアンモニアと前記亜硝酸とを嫌気性アンモニア酸化細菌により同時脱窒する工程とを備えたことを特徴とする廃水処理方法。

請求項8

前記亜硝酸型硝化担体の亜硝酸型硝化が硝酸型硝化に移行したときに、前記酸処理を再度行って亜硝酸型の硝化能力を回復させることを特徴とする請求項7の廃水処理方法。

技術分野

0001

本発明は、亜硝酸型硝化担体の製造方法、亜硝酸型硝化担体、廃水処理方法並びに廃水処理装置係り、特に嫌気性アンモニア酸化法における亜硝酸型硝化反応を安定して行える亜硝酸型硝化担体の製造方法,亜硝酸型硝化担体、廃水処理方法並びに廃水処理装置に関する。

背景技術

0002

廃水下水微生物で処理する生物学的処理方法は、比較的低コストであることから多くの処理場で採用されている。しかし、微生物の種類によっては、増殖速度が遅いものや、被毒し易いもの、又はその環境下において増殖し難いものがある。特に、アンモニア性窒素を含有する廃水の処理を行う際に用いられる硝化細菌は増殖速度が遅いという問題があった。そこで、硝化細菌等の増殖し難い特定の微生物を固定化して処理を行う方法がすでに実用化されている。

0003

微生物を固定化する方法としては、例えば特許文献1のように、微生物をゲルの内部に固定化する包括固定化担体が用いられる。固定化する微生物としては、硝化菌が生息している活性汚泥や、湖沼河川や海の底泥地表土壌等を微生物供給源とし、特に工場廃水下水処理場の活性汚泥が使用される。また、特許文献2のように、微生物を担体材料の表面に付着させて固定化する付着固定化担体も用いられており、担体材料を活性汚泥処理内に投入して、自然に表面に付着させたものが使用される。さらに、特許文献3のように、硝化菌等粘性を有する微生物では微生物自体の自己造粒力によりグラニュールが形成できるので、そのグラニュールを担体として廃水処理に利用する例もある。
特開平11−33578号公報
特開平8−267081号公報
特開2003−266095号公報

発明が解決しようとする課題

0004

脱窒菌を使用した硝酸から窒素ガスへの変換は、メタノール等の有機物の添加が必要であり、ランニングコストが高くなるという欠点がある。このことから、有機物の添加が少量で済む窒素除去方法要望されていた。

0005

この欠点を解決する窒素除去方法として、嫌気性アンモニア酸化法(Anaerobic ammonia oxidation)による窒素除去方法が注目されている。この嫌気性アンモニア酸化法は、アンモニア水素供与体とし、亜硝酸水素受容体として、嫌気性アンモニア酸化細菌によりアンモニアと亜硝酸とを以下の反応式により同時脱窒する方法である。

0006

[化1]
NH4++ NO2−=N 2 +2H 2 O
この方法によれば、アンモニアを水素供与体とするため、脱窒で使用するメタノール等の使用量を大幅に削減できることや、汚泥発生量を削減できる等のメリットがあり,今後の窒素除去方法として有効な方法であると考えられている。

0007

この嫌気性アンモニア酸化法ではアンモニア性窒素の酸化を途中で止めて、亜硝酸とアンモニアとを約半分ずつ残して脱窒する必要がある。しかし、亜硝酸型硝化反応に使用される従来の包括固定化担体、付着固定化担体又は硝化グラニュール担体ではアンモニア酸化細菌亜硝酸酸化細菌が混在しているため、アンモニア性窒素を処理する際に、亜硝酸から硝酸への反応を経由してしまう場合もあった。

0008

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、有機物の添加量を大幅に減少してランニングコストを下げることができる亜硝酸型硝化担体及びその製造方法並びにそれを用いた窒素除去方法及び装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0009

本発明の請求項1は前記目的を達成するために、アンモニア酸化細菌を優先的に集積させた亜硝酸型硝化担体の製造方法は、少なくともアンモニア酸化細菌及び亜硝酸酸化細菌を含む複合微生物集積汚泥を付着固定化担体、包括固定化担体又は自己造粒物のグラニュール担体のいずれかの担体に製造する工程と、前記複合微生物に対しをpH6.0以下の範囲で酸処理する工程を備えたことを特徴とする。

0010

ここで、少なくともアンモニア酸化細菌及び亜硝酸酸化細菌を含む硝化性能を有する複合微生物系の汚泥の具体例としては、下水や工場廃水を処理する処理場の活性汚泥、湖沼や河川や海の底泥、地表の土壌等がある。

0011

請求項1によれば、亜硝酸型硝化担体の製造において、少なくともアンモニア酸化細菌及び亜硝酸酸化細菌を含む複合微生物の集積汚泥を付着固定化担体、包括固定化担体又は自己造粒物のグラニュール担体のいずれかの形態で保持させた担体をpH6.0以下の範囲で酸処理するようにした。(pHには0以下、つまりマイナス(−)の値がある。しかしながら、マイナスpHの測定技術がなため、ここではpH範囲の下限値を規定せず、pH6以下と記載する。)アンモニア酸化細菌が酸に対し高い耐性を持つ一方、亜硝酸型酸化細菌が酸に対し耐性が低い特性を利用して、亜硝酸酸化細菌を殺菌してアンモニア酸化細菌を優先的に集積させることができる。また、本発明では、酸処理に使用した酸液を担体と分離し繰り返し使用できるので、エネルギー的消失を減少させることができる。

0012

本発明の請求項2は請求項1において、前記酸処理はpH0.5〜pH5.0以下の範囲とすることを特徴とする。酸処理のpHを5.0以下にすることで亜硝酸酸化細菌の殺菌を促進できる。また酸処理のpHを0.5以上にすることでアンモニア酸化細菌の失活を防止して集積度を上げることができる。

0013

本発明の請求項3は請求項1において、前記酸処理をpHが2.0未満の範囲では30秒以上行い、pHが2.0以上、4.0未満の範囲では3分以上行い、pHが4.0以上、6.0以下の範囲では15分以上行うことを特徴とする。

0014

請求項3によれば、酸処理を上記条件で行うことにより、亜硝酸酸化細菌を殺菌してアンモニア酸化細菌を集積でき、亜硝酸型の硝化を効率よく行う担体を製造することができる。

0015

本発明の請求項4の亜硝酸型硝化担体は、請求項1〜3の何れか1の製造方法で製造されたことを特徴とする。請求項4の亜硝酸型硝化担体は、本発明の製造方法によって製造されるので、亜硝酸型の硝化を効率よく行う担体を得ることができる。

0016

請求項5の廃水処理装置は、アンモニアから亜硝酸を生成するために請求項4の亜硝酸型硝化担体が投入された亜硝酸生成槽と、アンモニアと亜硝酸とを嫌気性アンモニア酸化細菌により同時脱窒する嫌気性アンモニア酸化槽とを備えたことを特徴とする。

0017

請求項5の廃水処理装置によれば、亜硝酸生成槽に本発明の亜硝酸型硝化担体が投入されるので、亜硝酸酸化細菌の活性を選択的に抑制でき亜硝酸型硝化反応を効率よく行うことができる廃水処理装置を得ることができる。

0018

請求項6の廃水処理装置は、亜硝酸型硝化担体の亜硝酸型硝化が硝酸型硝化に移行したときに、前記酸処理を再度行って亜硝酸型の硝化能力回復させる機能を備えたことを特徴とする。

0019

亜硝酸型硝化担体の亜硝酸型硝化が硝酸型硝化へ移行したとき、請求項6によれば、再度酸処理を行うことで亜硝酸酸化細菌を抑制でき亜硝酸型の硝化能力を回復させることができる。亜硝酸酸化細菌を酸により殺菌しても長期間使用すれば、亜硝酸酸化細菌が再増殖する場合がある。亜硝酸酸化細菌の増殖は、亜硝酸型硝化を硝酸型硝化に移行させる。かかる場合に亜硝酸酸化細菌を再度酸処理により殺菌することで亜硝酸型の硝化能力を回復することができる。

0020

請求項7のアンモニア性廃水を処理する廃水処理方法は、請求項4の亜硝酸型硝化担体が投入された亜硝酸生成槽でアンモニアから亜硝酸を生成する工程と、嫌気性アンモニア酸化槽でアンモニアと前記亜硝酸とを嫌気性アンモニア酸化細菌により同時脱窒する工程とを備えたことを特徴とする。

0021

請求項7によれば、亜硝酸生成槽に本発明の亜硝酸型硝化担体が投入されるので、亜硝酸酸化細菌の活性を選択的に抑制でき亜硝酸型硝化反応を効率よく行うことができる廃水処理方法を実現することができる。

0022

請求項8の排水処理方法は、前記亜硝酸型硝化担体の亜硝酸型硝化が硝酸型硝化に移行したときに、前記酸処理を再度行って亜硝酸型硝化の能力を回復させることを特徴とするものである。

発明の効果

0023

本発明に係る亜硝酸型硝化担体の製造方法、亜硝酸型硝化担体、廃水処理装置及び廃水処理方法によれば、亜硝酸酸化細菌を殺菌してアンモニア酸化細菌を優先的に集積させることができる。従って、嫌気性アンモニア酸化法で必要とされる亜硝酸までの酸化反応でとどめることができるプロセスを提供できる。また、亜硝酸酸化細菌の殺菌に使用した酸液は繰り返し使用可能である。エネルギー消費量の少ない亜硝酸型硝化担体の製造が可能となる。

0024

また、本発明で製造した亜硝酸型硝化担体を廃水処理装置及び処理方法を用いると、酸素供給薬品添加量を大幅に減少して、処理時間を短縮することができる。

0025

また、本発明で製造した亜硝酸型硝化担体を用いた廃水処理装置及び処理方法を実施する際に、担体の酸処理を定期的に行えば、亜硝酸型の硝化能力を維持することができる。

発明を実施するための最良の形態

0026

以下添付図面に従って本発明に係る亜硝酸型硝化担体及び廃水処理方法の好ましい実施の形態について詳説する。

0027

本発明の亜硝酸型硝化担体は、湖沼や河川や海の底泥、又は下水や工場廃水の処理場の活性汚泥のように、多数の微生物が混在する複合微生物系の汚泥を微生物供給源として製造される。特にアンモニア酸化細菌や亜硝酸酸化細菌等の硝化細菌を多く含む汚泥を微生物供給源とすることが好ましい。
微生物供給源を含む汚泥を保持・固定する方法として、付着固定包括固定、自己造粒力によりグラニュールを形成する方法が知られている。本発明において、最初に(1)複合微生物系の汚泥中に担体材料を投入して付着固定するか、(2)複合微生物系の汚泥をモノマ又はプレポリマに包括固定するか、(3)複合微生物系の汚泥の自己造粒力によりグラニュールを形成する方法かの、いずれかの方法によって微生物供給源含む汚泥の保持・固定を行う。

0028

次に、(1)〜(3)に製造された付着固定担体、包括固定担体又はグラニュール担体を、pH6.0以下、好ましくはpH0.5〜5.0の範囲で酸処理する。

0029

また、複合微生物系の汚泥をpH6.0以下、好ましくはpH0.5〜5.0の範囲で酸処理した後に、(1)複合微生物系の汚泥中に担体材料を投入して付着固定するか、(2)複合微生物系の汚泥をモノマ又はプレポリマに包括固定するか、(3)複合微生物系の汚泥の自己造粒力によりグラニュールを形成する方法いずれかの方法で製造してもよい。

0030

この酸処理方法は、酸液を担体に直接散液して処理してもよいし、酸液に担体を浸漬してもよいし、担体を酸液中で撹拌してもよい。いずれの酸処理方法の場合もpH6.0以下、好ましくはpH0.5〜5.0の範囲で酸処理することが必要である。酸処理することにより、複合微生物系の汚泥中に存在する複数種類の細菌のうち、亜硝酸を硝酸に硝化する酸耐性の低い亜硝酸酸化細菌が殺菌される。亜硝酸酸化細菌が殺菌されるので、アンモニアを亜硝酸まで硝化する、耐酸性の高いアンモニア酸化細菌が優占的に集積される。

0031

また、酸処理を上述したようにpH6.0以下、好ましくはpH0.5〜5.0の範囲内としたのは、pH5.0以下とすれば亜硝酸酸化細菌の殺菌効果をより確実に発揮できるからである。また、pH0.5以上とすればアンモニア酸化細菌の活性が遅れることなく立ち上がる。

0032

本発明の亜硝酸型硝化担体の製造において、付着固定化に用いられる担体材料としては、ポリビニルアルコールアルギン酸エチレングリコール系のゲルや、セルロースポリエステルポリプロピレン塩化ビニル等のプラスチック担体を好適に使用することができる。また、担体材料の形状としては、球形や円筒形多孔形状立方体形状、ハニカム形状等の整形を行ったものを好適に使用できる。

0033

本発明の亜硝酸型硝化担体の製造において、包括固定化に用いられる担体材料としては、モノメタクリレート類、モノアクリレート類、ジメタクリレート類、ジアクリレート類、トリメタクリレート類、トリアクリレート類、テトラアクリレート類ウレタンアクリレート類エポキシアクリレート類、その他、ポリビニルアルコール、アクリルアミド光硬化性ポリビニルアルコール、光硬化性ポリエチレングリコール、光硬化性ポリエチレングリコールポリプロピレングリコールプレポリマ等を使用することができる。

0034

また、硝化細菌はその粘性により自己造粒し易いので、この自己造粒力によりグラニュールを形成させて担体として利用することができる。なお、グラニュールの形成は、自己造粒力のみで形成されるものの他に、他の細菌が形成したグラニュールの外周に付着する形で形成されたグラニュールも含まれる。

0035

本発明の製造方法で製造した亜硝酸型硝化担体の亜硝酸型の硝化性能を確認するために、下記の方法による第1の廃水処理実験を行った。

0036

図1は、第1の廃水処理試験に使用される実験装置1の概略構成を示した説明図である。

0037

実験装置1は、多数の担体11,11…が投入された反応槽10と、廃水原水が蓄えられた原水タンク13と、pH調整液が蓄えられたpH調整液タンク19と、pH調整機17とを備えている。反応槽10と原水タンク13及び反応槽10とpH調整液タンク19とが配管で接続されている。反応槽10にエアポンプ管12が配置されている。流出管15が、処理した廃水を流出するために反応槽10に設けられている。反応槽10のpHを測定するためpH電極16が配置され、pH電極16はpH調節器17に接続されている。

0038

実験装置1において、原水ポンプ14の動力によって原水タンク13から廃水原水が反応槽10に流入される。エアポンプ管12からの供給されるエアによって、反応槽10内で廃水原水は、担体11,11・・・とともに曝気中で撹拌され処理される。処理された廃水は、反応槽10に設けられた流出管15から処理水として排出される。

0039

反応槽10に設けられたpH電極16を介して反応槽10のpH値がpH調節器17によって測定される。反応槽10のpH値が一定となるように、pH調整機17の指示に基づいて、pH調整ポンプ18が駆動される。pH調整ポンプ18の動力によりpH調整液タンク19からpH調整液が反応槽10に供給される。

0040

本実験で供試される亜硝酸型硝化の担体11、11・・・は、下水処理場の余剰汚泥ポリエチレングリコール系のプレポリマと混合し、重合開始剤として過硫化カリウムを添加して重合した後、3mmの立方体に整形し、pH2.0〜2.2の酸液に10分間浸漬することで製造された(以下本発明担体)。なお、汚泥の含有量は2W/V%とし、プレポリマ含有量は10V/V%になるように包括固定化したものを使用した。またpH調整に2mol/L硫酸が使用された。酸処理後の担体11、11・・・は、中和するため酸液から取り出され、水道水で流洗される。

0041

本実験で供試される比較例の亜硝酸型硝化の担体11、11・・・は、上述と同様の製法で製造された。但し、比較例においては担体11、11・・・は、3mmの立方体に整形した後、pH7.5〜7.7の溶液に10分間浸漬することで製造された(以下比較担体)。この点が本発明担体と製造方法において異なる点である。その後、比較担体は本発明担体と同様中和するため酸液から取り出され、水道水で流洗される。

0042

反応槽10の反応容積は2Lであり、この反応槽10に担体充填量が200mLになるように担体11を充填した。

0043

また、本実験で供試される廃水として下水を模擬した表1に示す合成廃水を使用した。合成廃水はアンモニア性窒素濃度が40mg/Lとなるように調整されている。

0044

実験装置10における廃水の水理学滞留時間は3時間とした。吹き込むエア量が多く、反応槽10内に吹き込むエアの溶存酸素DO:Dissolved Oxygen)濃度が低いと亜硝酸型硝化になりうるので、反応槽10中のDOを4.0mg/L以上に保持して廃水処理を行った。

0045

第1の廃水処理実験の結果を図2に示す。図2(A)は本発明担体を使用した場合、図2(B)は比較担体を使用した場合の試験結果を示している。各グラフにおいて、○は原水のアンモニア性窒素濃度を、●は処理水のアンモニア性窒素濃度を、▲は処理水の亜硝酸性窒素濃度を、■は硝酸性窒素濃度を示している。

0046

図2(A)に示すように、本発明担体を用いた廃水処理では開始からアンモニア酸化細菌の活性が確認された。処理水のアンモニア性窒素濃度の下降が見られ、処理水の亜硝酸性窒素濃度の上昇が見られた。その一方で硝酸性窒素濃度の上昇は見られなかった。開始からアンモニア性窒素の硝化が始まり、亜硝酸型の硝化が行われていることが確認された。これは、酸処理により担体11,11・・・から亜硝酸酸化細菌が除去され、アンモニア酸化細菌による亜硝酸型の硝化のみが行われるようになったからである。

0047

その後、3週間目には完全な亜硝酸型硝化反応が確認された。3週間目以降、アンモニア性窒素濃度が5%以下、亜硝酸性窒素濃度が25%以上の安定した数値を示すことが確認された。実験開始から3週間目以降、硝酸性窒素濃度は5%以下の安定した数値が示され、濃度の上昇は見られなかった。

0048

一方、図2(B)に示すように、比較担体で廃水処理を行うと、2週間目から硝酸性窒素濃度の上昇が見られ、硝酸の生成が確認された。亜硝酸酸化細菌の存在も確認された。さらに5週間目には亜硝酸性窒素濃度と硝酸性窒素濃度が同一の値を示し、5週間目以降硝酸性窒素濃度が亜硝酸性窒素濃度を上回ることが確認された。亜硝酸酸化細菌の硝化能力がアンモニア酸化細菌の能力が上回ることが示された。

0049

図2に示されるように、担体形成後に酸処理を施した本発明担体は、安定した亜硝酸型の硝化を実現できることが示された。

0050

酸処理により、第1の廃水処理試験における担体11,11・・・よる亜硝酸型の硝化が約50日間維持することができた。しかし、その後亜硝酸が減少して硝酸が生成されることが確認された。これは、廃水を介して流入する亜硝酸酸化細菌が増殖したことや、酸処理で処理し切れなかった微量な亜硝酸酸化細菌が増殖したためと考えられる。

0051

そこで、担体11,11…を実験装置1から取り出して、担体11,11を・・・pH2.0〜2.2の酸液に10分間浸漬した後、実験装置1へ戻して廃水処理を継続したところ、亜硝酸型の硝化性能を回復できた。

0052

したがって、亜硝酸濃度の減少や硝酸の生成が見られたとき、もしくは一定の期間で担体を酸処理することにより、担体の亜硝酸型の硝化性能を維持することができることが判明した。

0053

次に、本発明の亜硝酸型硝化担体の製造方法における酸液pHと酸処理時間との関係を調査するため第2の廃水処理試験を行った。

0054

供試される担体としては、第1の廃水処理試験で使用したものと同じ包括固定担体を使用した。得られた包括固定担体を、pH0、pH0.5、pH2.0、pH3.0、pH4.0、pH5.0、pH6.0、pH7.0で酸処理を行い、酸処理時間をそれぞれ6秒、30秒、1分、3分、9分、15分、30分、60分とした。中和するため酸液処理後の担体を、一度酸液から取り出し、水道水で流洗した。

0055

また、供試される廃水として、亜硝酸窒素を40mg/Lを含有した合成廃水を使用した。廃水処理試験は、合成廃水450ml中に担体50mgを投入し、連続曝気にて廃水処理を行った。廃水を1日ごとに交換し、交換した処理水中の亜硝酸濃度と硝酸濃度を測定した。

0056

その結果を図3に示す。図3(A)は、各酸液pH及びにおける実験開始1ヶ月後の処理水中の亜硝酸濃度を示したグラフである。一方図3(B)は、各酸液pH及びにおける実験開始1ヶ月後の処理水中の硝酸濃度を示したグラフである。

0057

図3(A)(B)から分かるように、pH2.0未満の範囲では30秒以上、pH2.0以上4.0未満の範囲では3分以上、pH4.0以上6.0以下の範囲では15分以上酸液処理を行うことにより、硝酸生成が抑制され、かつ亜硝酸生成が促進された亜硝酸型の硝化を行うことができることが確認できた。

0058

図3(A)(B)から分かるように、pH2.0未満の範囲では30秒以上、pH2.0以上4.0未満の範囲では3分以上、pH4.0以上6.0以下の範囲では15分以上酸液処理を行うことにより、亜硝酸型の硝化を行う亜硝酸型硝化担体を製造できるとともに、その硝化能力を維持できることが分かった。

0059

図4は、本発明の廃水処理装置の全体構成の一例を示す概念図である。図4に示すように、廃水処理装置20は、原水配管21と、原水を分配する分配器22と、原水の一部が供給される亜硝酸生成槽23と、亜硝酸生成槽23の後段に設けられた嫌気性アンモニア酸化槽24と、嫌気性アンモニア酸化槽24の後段に設けられた再脱窒槽25と、再脱窒槽25にメタノールを供給するメタノール添加装置26と、再脱窒槽25の後段に設けられた固液分離槽27で構成されている。亜硝酸生成槽23には本発明の担体11が多数投入される。また、亜硝酸生成槽23には本発明の担体11を再酸液処理するための酸液処理槽28が配置されている。

0060

嫌気性アンモニア酸化槽24には亜硝酸生成槽23から処理液に加え、分配器22で分配された原水の一部が供給される構成となっている。

0061

廃水処理装置20では、原水配管21を流れるアンモニア性窒素を含む廃水が分配器22で分配され、廃水の一部が亜硝酸生成槽23に流入される。亜硝酸生成槽23に流入したアンモニア性廃水中のアンモニアは、本発明の担体と曝気撹拌されて亜硝酸に酸化される。

0062

亜硝酸生成槽23で処理された亜硝酸性処理水は、配管を通って嫌気性アンモニア酸化槽24へ供給される。さらに分配器22で分配されたアンモニア性廃水の一部も、嫌気性アンモニア酸化槽24に供給される。嫌気性アンモニア酸化槽24に流入したアンモニアと亜硝酸とは嫌気性アンモニア酸化細菌の脱窒反応により同時脱窒される。

0063

嫌気性アンモニア酸化槽24で処理された処理水には、硝酸が僅かに残るため、再脱窒槽25にてメタノール添加装置26からメタノールを添加して脱窒反応を経て固液分離槽27で固液分離され、最終処理水として系外に排出される。

0064

本発明の亜硝酸型硝化担体において、アンモニア性窒素を亜硝酸で反応停止させる能力は、使用の仕方によっても多少相違するが、期間の経過とともに硝化能力が小さくなることがある。従って、本発明による亜硝酸型硝化担体を製造後も、定期的、または亜硝酸性窒素濃度及び硝酸性窒素濃度を測定し亜硝酸硝化の能力を確認した後、再酸液処理することが好ましい。

0065

本発明の担体を廃水処理装置20に用いることにより、嫌気性アンモニア酸化法で必要とされる亜硝酸までの酸化反応でとどめることができる、安定した脱窒プロセスを得ることができる。また、亜硝酸酸化細菌の殺菌に使用し酸液は繰り返し用可能である。エネルギー消費量の少ない亜硝酸型硝化担体の製造が可能となる。

図面の簡単な説明

0066

本発明の亜硝酸型硝化担体を用いた第1の廃水処理試験に使用される実験装置の概略構成を示した説明図
本発明と比較例の亜硝酸型硝化担体とを用いた第1の廃水処理試験における廃水処理時間と廃水中の各窒素濃度との関係を示したグラフ
本発明の亜硝酸型硝化担体を用いた各pH及び各酸液処理時間における亜硝酸濃度と硝酸濃度を示したグラフ
本発明の亜硝酸型硝化担体を利用した廃水処理装置の概念図

符号の説明

0067

1・・・実験装置、10・・・反応槽、11・・・担体、13・・・原水タンク、17・・・調節器、19・・・pH調整液タンク、20廃水処理装置、23・・・亜硝酸生成槽、24・・・嫌気性アンモニア酸化槽、28・・・酸液処理槽

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