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技術 窒素含有排水の亜硝酸型硝化処理方法及び処理装置

出願人 パナソニック株式会社独立行政法人国立高等専門学校機構
発明者 鬼頭佑典榊原隆司山崎博人根來宗孝
出願日 2012年4月24日 (7年9ヶ月経過) 出願番号 2012-099211
公開日 2013年11月7日 (6年3ヶ月経過) 公開番号 2013-226491
状態 特許登録済
技術分野 微生物、その培養処理 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 自動投入機 無料公開 亜臨界処理 アンモニウムイオン源 残渣液 液面検出器 トレント バスター
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図面 (6)

課題

アンモニア性窒素窒素ガスと水にまで分解できるアナモックス法は、効率よく分解できるといった利点がある。しかし、効率的に分解できるアンモニア性窒素と亜硝酸性窒素の割合をpHで調整するのは容易ではない。予め亜硝酸性窒素溶液を効率的に製造することができれば、最適な割合になるようにアンモニア性窒素と亜硝酸性窒素を混合することができる。

解決手段

そこで、本発明に係る亜硝酸性窒素溶液の製造方法は、アンモニア性窒素を含有する排水を処理槽投入する工程と、アンモニア性窒素酸化能、亜硝酸性窒素酸化能、および硝酸性窒素還元能の3つの能力を有する微生物群を処理槽に投入する工程と、前記処理槽内を曝気する工程を有する。

概要

背景

窒素含有排水の処理においては、アンモニア性窒素の処理が重要となる。アンモニア性窒素の処理方法としては、いくつかの方法が知られている。科学的な処理方法としては、たとえば、アンモニアストリッピング法が知られている。これは、アンモニア性窒素をpHの高い溶液中で、水(H2O)とアンモニア(NH3)に分解するものである。アンモニアは大気中に放出するか、硫酸アンモニウムという形で回収することもできる。しかし、科学的な方法はpHの調節や、温度調節といった点で費用がかさむという問題がある。

一方、微生物を用いてアンモニア性窒素を処理する方法も知られている。これは、硝化菌によって、アンモニア性窒素から亜硝酸性窒素硝酸性窒素に変換し、硝酸性窒素から脱窒菌によって水と窒素ガスを発生させるという手順である。この方法はアンモニア性窒素を窒素ガスまで分解するため、環境にはよいと考えられる。しかし、脱窒菌の活動のために、メタノールなどの有機物が必要となる。この有機物は人為的に添加する必要があるので、このための費用が必要となる。

微生物を用いてアンモニア性窒素を処理する他の方法としては、アナモックス法が知られている。この方法は、独立栄養性脱窒微生物(「アナモックス微生物」と称す)を利用して、アンモニア性窒素と亜硝酸性窒素を主として窒素と水に分解する。アナモックス微生物は、脱窒を行う際に有機物を必要としない。すなわち、極めて低コストでアンモニア性窒素を分解することができるという特徴を有する。

特許文献1は、この方法でアンモニア性窒素を処理する方法を提供している。図5にこの方法を概説する。この硝化処理方法は、原水を処理する硝化槽101と、硝化槽101に原水を送液するためのポンプ105と、硝化槽101内に配設されたpHセンサ102と、pHセンサ102の出力に基づいてポンプ105を制御する制御器103によって実施される。

アナモックス法では、アンモニア性窒素と亜硝酸性窒素の割合が、処理効率を向上させるのに、重要とされている。すなわち、アンモニア性窒素1に対して亜硝酸性窒素の割合が0.5〜2の範囲にするのが最も効率が高いとされている。硝化槽101内に配設されたpHセンサ102は、この割合を管理するために配置されている。アンモニア性窒素はアルカリ性であり、亜硝酸性窒素は酸性であるため、アンモニア性窒素と亜硝酸性窒素の割合が変わると、pHが変化する。制御器103は、硝化槽101内の溶液のpHが酸性側に振れたら、原水の供給量を増やすようにポンプ105を制御する。

概要

アンモニア性窒素を窒素ガスと水にまで分解できるアナモックス法は、効率よく分解できるといった利点がある。しかし、効率的に分解できるアンモニア性窒素と亜硝酸性窒素の割合をpHで調整するのは容易ではない。予め亜硝酸性窒素溶液を効率的に製造することができれば、最適な割合になるようにアンモニア性窒素と亜硝酸性窒素を混合することができる。そこで、本発明に係る亜硝酸性窒素溶液の製造方法は、アンモニア性窒素を含有する排水を処理槽投入する工程と、アンモニア性窒素酸化能、亜硝酸性窒素酸化能、および硝酸性窒素還元能の3つの能力を有する微生物群を処理槽に投入する工程と、前記処理槽内を曝気する工程を有する。

目的

本発明は上記課題に鑑みて想到されたものであり、アナモックス法で利用できる亜硝酸性窒素溶液を効率よく産生する方法および装置を、窒素含有排水の亜硝酸型硝化処理方法および窒素含有排水の処理装置として提供する

効果

実績

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請求項1

窒素成分を含有する排水を処理槽投入する工程と、アンモニア性窒素酸化能亜硝酸性窒素酸化能、および硝酸性窒素還元能の3つの能力を有する微生物群を処理槽に投入する工程と、前記処理槽内を曝気する工程と、を有することを特徴とする窒素含有排水亜硝酸型硝化処理方法

請求項2

前記微生物群には、シュードモナス属(Pseudomonas属)、ブレビバシラス属(Brevibacillus属)、アシネトバクター属(Acinetobacter属)、ミクロバクテリウム属(Microbacterium属)に属する少なくとも1つの細菌を高濃度アンモニア環境で酸素を与えながら馴化培養した微生物を含むことを特徴とする請求項1に記載された窒素含有排水の亜硝酸型硝化処理方法。

請求項3

窒素成分を有する排水が投入される処理槽と、培地と共にアンモニア性窒素酸化能、亜硝酸性窒素酸化能、硝酸性窒素還元能の3つの能力を有する微生物群を培養した培養液を生成する培養槽と、前記培養槽から前記処理槽へ前記培養液を送液する送液手段と、前記処理槽内を曝気する曝気装置を有することを特徴とする窒素含有排水の処理装置

請求項4

前記微生物群には、シュードモナス属(Pseudomonas属)、ブレビバシラス属(Brevibacillus属)、アシネトバクター属(Acinetobacter属)、ミクロバクテリウム属(Microbacterium属)に属する少なくとも1つの細菌を、高濃度アンモニア環境で酸素を与えながら馴化培養した微生物が含まれていることを特徴とする請求項3に記載された窒素含有排水の処理装置。

請求項5

前記処理槽には、少なくともアンモニア濃度検出装置亜硝酸濃度検出装置を含む検出手段を有し、前記検出手段からの出力に基づいて前記送液手段を制御する制御装置をさらに有することを特徴とする請求項3または4の何れかの請求項に記載された窒素含有排水の処理装置。

技術分野

0001

本発明はアンモニア性窒素を含む排水を処理するために利用することのできる亜硝酸性窒素を、窒素を含む排水から微生物を利用して製造する製造方法および製造装置に関するものである。

背景技術

0002

窒素含有排水の処理においては、アンモニア性窒素の処理が重要となる。アンモニア性窒素の処理方法としては、いくつかの方法が知られている。科学的な処理方法としては、たとえば、アンモニアストリッピング法が知られている。これは、アンモニア性窒素をpHの高い溶液中で、水(H2O)とアンモニア(NH3)に分解するものである。アンモニアは大気中に放出するか、硫酸アンモニウムという形で回収することもできる。しかし、科学的な方法はpHの調節や、温度調節といった点で費用がかさむという問題がある。

0003

一方、微生物を用いてアンモニア性窒素を処理する方法も知られている。これは、硝化菌によって、アンモニア性窒素から亜硝酸性窒素、硝酸性窒素に変換し、硝酸性窒素から脱窒菌によって水と窒素ガスを発生させるという手順である。この方法はアンモニア性窒素を窒素ガスまで分解するため、環境にはよいと考えられる。しかし、脱窒菌の活動のために、メタノールなどの有機物が必要となる。この有機物は人為的に添加する必要があるので、このための費用が必要となる。

0004

微生物を用いてアンモニア性窒素を処理する他の方法としては、アナモックス法が知られている。この方法は、独立栄養性脱窒微生物(「アナモックス微生物」と称す)を利用して、アンモニア性窒素と亜硝酸性窒素を主として窒素と水に分解する。アナモックス微生物は、脱窒を行う際に有機物を必要としない。すなわち、極めて低コストでアンモニア性窒素を分解することができるという特徴を有する。

0005

特許文献1は、この方法でアンモニア性窒素を処理する方法を提供している。図5にこの方法を概説する。この硝化処理方法は、原水を処理する硝化槽101と、硝化槽101に原水を送液するためのポンプ105と、硝化槽101内に配設されたpHセンサ102と、pHセンサ102の出力に基づいてポンプ105を制御する制御器103によって実施される。

0006

アナモックス法では、アンモニア性窒素と亜硝酸性窒素の割合が、処理効率を向上させるのに、重要とされている。すなわち、アンモニア性窒素1に対して亜硝酸性窒素の割合が0.5〜2の範囲にするのが最も効率が高いとされている。硝化槽101内に配設されたpHセンサ102は、この割合を管理するために配置されている。アンモニア性窒素はアルカリ性であり、亜硝酸性窒素は酸性であるため、アンモニア性窒素と亜硝酸性窒素の割合が変わると、pHが変化する。制御器103は、硝化槽101内の溶液のpHが酸性側に振れたら、原水の供給量を増やすようにポンプ105を制御する。

先行技術

0007

特開2003−24983号公報

発明が解決しようとする課題

0008

アナモックス法はアンモニア性窒素を窒素ガスと水にまで分解でき、しかもコストは高くならないといった利点がある。しかしながら、特許文献1の方法のように、アンモニア性窒素と亜硝酸性窒素の割合をpHで制御するのは、容易ではない。特にpHは二酸化炭素や温度などの影響を受けるため、非常に難しい制御であると言える。

課題を解決するための手段

0009

本発明は上記課題に鑑みて想到されたものであり、アナモックス法で利用できる亜硝酸性窒素溶液を効率よく産生する方法および装置を、窒素含有排水の亜硝酸型硝化処理方法および窒素含有排水の処理装置として提供するものである。より具体的には、本発明の亜硝酸型硝化処理方法は、
窒素成分を含有する排水を処理槽投入する工程と、
アンモニア性窒素酸化能、亜硝酸性窒素酸化能、および硝酸性窒素還元能の3つの能力を有する微生物群を処理槽に投入する工程と、
前記処理槽内を曝気する工程と、
を有することを特徴とする。

0010

また、本発明の窒素含有排水の処理装置は、
窒素成分を有する排水が投入される処理槽と、
培地と共にアンモニア性窒素酸化能、亜硝酸性窒素酸化能、硝酸性窒素還元能の3つの能力を有する微生物群を培養した培養液を生成する培養槽と、
前記培養槽から前記処理槽へ前記培養液を送液する送液手段と、
前記処理槽内を曝気する曝気装置を有することを特徴とする。

発明の効果

0011

本発明では、アンモニア性窒素酸化能、亜硝酸性窒素酸化能および硝酸性窒素還元能の3つの能力を有する微生物群を利用するので、アンモニア性窒素や硝酸性窒素を亜硝酸性窒素に処理することができる。この亜硝酸性窒素を含有する溶液(これを「副原水」と呼ぶ。)は、アナモックス法を用いた原水処理に利用することができる。

0012

すなわち、アナモックス法におけるアンモニア性窒素と亜硝酸性窒素の比率は所定の値が効果的であることがわかっているので、処理槽中のアンモニア性窒素の比率と、亜硝酸性窒素の比率を直接測定し、最も効果的な比率になるように、原水と副原水を混合することができる。

0013

また、副原水は、等モルのアンモニア性窒素と共に亜臨界処理を行うことで、水と窒素ガスに分解し回収することもできる。

図面の簡単な説明

0014

本発明に係る亜硝酸性窒素溶液の製造装置の構成を説明する図である。
本発明に係る微生物群のアンモニア性窒素酸化能を示すグラフである。
本発明に係る微生物群のアンモニア性窒素酸化能(pH=8.0の時)を示すグラフである。
各微生物のアンモニア性窒素、亜硝酸性窒素および硝酸性窒素の処理能力を示す図である。
従来のアナモックス法を実施する装置の構成を示す図である。

実施例

0015

以下、本発明を図面を用いて説明するが、下記の説明は、本発明の一実施形態を例示するものであり、下記の実施形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、下記の説明は変更することができる。

0016

本発明に利用する微生物群は、アンモニア性窒素を酸化する能力(アンモニア性窒素酸化能)と、亜硝酸性窒素を酸化する能力(亜硝酸性窒素酸化能)と、硝酸性窒素を還元する能力(硝酸性窒素還元能)の3つをともに有する微生物群である。より具体的には、アンモニア性窒素酸化能とは、アンモニア性窒素を亜硝酸性窒素に酸化する能力をいう。また、亜硝酸性窒素酸化能とは、亜硝酸性窒素を硝酸性窒素に酸化する能力をいう。また、硝酸性窒素還元能とは、硝酸性窒素を亜硝酸性窒素に還元する能力である。

0017

このような能力を有する微生物は、現在のところ、自然界には知られていない。本発明の発明者は、好気性の硝化菌を高濃度のアンモニア環境で馴化培養することで、この3つの能力を有する微生物群を得た。このような能力を有する微生物群は、16SrDNA検索によって、シュードモナス属(Pseudomonas属)、ブレビバシラス属(Brevibacillus属)、アシネトバクター属(Acinetobacter属)、そしてミクロバクテリウム属(Microbacterium属)に属する微生物から構成されていることがわかった。

0018

本発明の亜硝酸性窒素溶液の製造方法においては、これらの微生物群を培地中で培養し、培養液を生成する。

0019

これらの微生物群は、以下の方法で得た。まず、既製品である消臭微生物製剤(Effective Micro organism groups;(有)トレントバイオバスター)を種菌とした。この種菌は、好気性で硝化作用を有する菌群複数種が混在している)である。この種菌を室温で連続曝気を行いながら一定期間毎に培地を入れ替え、その都度アンモニウムイオン濃度を高くする馴化培養を行った。培地の成分を表1に示す。

0020

アンモニウムイオン源は、硫酸アンモニウムを使用した。初回は、2,500mg/Lの濃度から開始し、10回目の培地の入れ替えの際には、10倍の25,000mg/Lの濃度まで高めた。培地の交換は、アンモニウムイオン濃度が50%以上減少したら交換することとした。なお、培地のpHは7〜8となるようにNaOHで調節した。

0021

0022

10回目の培地を入れ替えた後、馴化培養した微生物群の酸化能を調べた。図2には、その結果を示す。横軸は時間(日数)であり、縦軸態窒素濃度(ppm)である。pHは7.8に維持されている。四角は、アンモニア性窒素濃度であり、ひし形亜硫酸性窒素であり、三角は硝酸性窒素である。馴化培養した菌(または「微生物」とも呼ぶ)のいる培地では、アンモニア性窒素が時間と共に減少し、亜硝酸性窒素はその濃度を増加させた。また、硝酸性窒素の量は全く増えなかった。

0023

培地が酸性領域(pH3.0〜pH6.0未満)の場合は亜硝酸性窒素に酸化する割合が少なく、また、アンモニア性窒素含有溶液アルカリ性領域(pH9.0〜pH11.0)の場合でも亜硝酸性窒素に酸化する割合が少なかったが、pHを6.0以上9.0未満の領域においては亜硝酸性窒素に酸化する割合が増加し、図3に示すように、pH8.0の近傍では特に酸化の割合が高くなった。この結果を見ると60日後には、ほぼ100%のアンモニア性窒素を亜硝酸性窒素に酸化していた。また、硝酸性窒素については、全く増えていなかった。

0024

この馴化培養した微生物群が上記の4種を含むと同定した方法は後述するが、寒天培地を用いて、コロニーを作らせ、これらの4種をそれぞれ分離し、それぞれの能力を調べた。図4には、図4(a)ブレビバシラス属、図4(b)シュードモナス属、図4(c)ミクロバクテリウム属、図4(d)アシネトバクター属のそれぞれに対して、アンモニア性窒素、亜硝酸性窒素、硝酸性窒素を与えて、80日間好機条件下で培養した際の、それぞれの成分の変化を調べた結果である。黒四角はアンモニア性窒素、黒丸は亜硝酸性窒素、そして黒三角は硝酸性窒素である。いずれの菌もアンモニア性窒素と硝酸性窒素が減少し、亜硝酸性窒素が上昇した。

0025

これより、この馴化培養した菌群は、アンモニア性窒素を亜硝酸性窒素に分解するアンモニア性窒素酸化能を有しているといえる。また、硝酸性窒素を減少させて、亜硝酸性窒素を増加させているので、少なくとも、これらの菌群を集めた微生物群としてみると、硝酸性窒素還元能があると言える。また、そもそもこれらの微生物群は好気性の硝化菌であることを考えると、亜硝酸性窒素を硝酸性窒素に酸化する亜硝酸性窒素酸化能は有していると考えられる。したがって、これらの微生物群は、アンモニア性窒素酸化能、亜硝酸性窒素酸化能および硝酸性窒素還元能の3つの能力を有する微生物群である。また、少なくともこれらの微生物群は、アンモニア性窒素酸化能と硝酸性窒素還元能を有する。

0026

このように馴化培養して得た微生物は、99%以上の相同性をもって、上記4種の細菌と同種であると判断した。同定には、16SrDNA塩基配列解析を用いた。16SrDNAは、リボソームの一部である小サブユニットを構成する16SrRNA遺伝情報を持つDNAである。このDNAは、如何なる生物にも存在し、異種間塩基配列差異を持つ。そのため、種の判別に適している。特に細菌においては、ある部分が、共通した塩基配列をもつ。そのためDNAの増幅の際に、同一のプライマーユニバーサルプライマー)を用いることができる。

0027

そして、これらの微生物の16SrDNAと既知の微生物の配列を、Web上で無料公開されているデータベースDDBJEMBLGenBankhttp://www.ddbj.nig.ac.jp/intro−j.html)を用い、BLAST検索を行うことで相同性を調べた。

0028

より具体的な手順は以下のようにした。まず、市販のDNA抽出キットを使用して、馴化培養した微生物のDNAを抽出した。次にこのDNAを9Fプライマーと926Rプライマーを用いてPCR増幅を行い、16SrDNAを増幅した。この増幅した16SrDNAから塩基配列を解析した。解析した塩基配列をBLAST検索にかけて、相同性の高い微生物を調べた。

0029

以上の結果、馴化培養によって得られた微生物群は、シュードモナス属(Pseudomonas属)、ブレビバシラス属(Brevibacillus属)、アシネトバクター属(Acinetobacter属)、そしてミクロバクテリウム属(Microbacterium属)に属する微生物と99%の相同性を有する微生物を含んでいた。すなわち、本発明で用いる微生物群は、これら4つの属に属する微生物の集合体に硝酸性窒素還元能を持つように馴化培養した微生物群である。

0030

言い換えると、これらの微生物群は、16SrDNAの相同性検索で99%の相同性を有して上記4つの属のいずれかに属する微生物からなり、さらに、硝酸性窒素を亜硝酸性窒素に還元できる微生物群であるといえる。

0031

これらの微生物は、馴化培養の後は、培地において培養し、培養液とする。培地は、表1で示した培地であってもよく、また硝酸性窒素を含んだ排水でよい。培養の際には、温度は25℃乃至40℃程度がよい。液温が高い方が増殖しやすいためである。

0032

図1に本発明の亜硝酸性窒素溶液の製造装置(処理装置)1を示す。本発明の亜硝酸性窒素溶液の製造装置1は、処理槽2と、原水を処理槽2に送液する送液ポンプ4と、処理液を処理槽2から排出する排出ポンプ6と、処理槽2中で曝気する曝気装置8と、上記の微生物群を培養した培養液を貯留する培養槽10と、培養槽10から培養液を処理槽2に送液する培養液ポンプ12と、処理槽2中に配設された、DO検出装置14、pH検出装置15、アンモニア濃度検出装置16、亜硝酸濃度検出装置17、及び硝酸濃度検出装置18と、これらの検出装置および送液ポンプ4、排出ポンプ6、培養液ポンプ12と接続され、検出装置からの信号に基づき、各種ポンプを制御する制御装置20を有する。

0033

処理槽2は、必要な大きさを有する容器であり、蓋体を有しているのが望ましい。本発明に用いる微生物以外の細菌の混入を排除するためである。処理槽2には散気管8bが底部に固定され、散気管8bより伸び送風管8c(一点鎖線で示した。)が処理槽2外部に続く。送風管8cには、ブロア8aが接続され、必要量の空気を散気管8bに送ることができる。なお、ブロア8aは、制御装置20に連結されており、制御装置20は指示Cbでブロア8aの風量を制御することができる。ブロア8a、散気管8bおよび送風管8cで曝気装置8が構成される。

0034

また、処理槽2中には、DO検出装置14、pH検出装置15、アンモニア濃度検出装置16、亜硝酸濃度検出装置17、及び硝酸濃度検出装置18が配設されている。それぞれ、処理槽2中の処理液の状態を検出するための検出装置であり、ここに上げた検出装置以外の検出装置があってもよい。なお、ここに上げた検出装置を含み、検出手段19と呼ぶ。

0035

原水は、窒素成分を有する排水である。つまり、原水は、工場からの排水を初め、下水などの生活用水であってもよい。また、すでに、好気性硝化菌によって処理を済ませた処理水であってもよい。本発明に利用する微生物群は、硝酸性窒素まで酸化が進んでいても、これを亜硝酸性窒素に還元することができるからである。また処理対象となる排水中にはアンモニア性窒素が高濃度で含まれていてもよい。

0036

培養槽10には培地と本発明に係る微生物群が投入されている。培地と微生物群の混合物を培養液と呼ぶ。培養槽10中でも微生物の増殖を図るため、培養槽10にはヒータ10hと温度センサ10Tが配置されていてもよい。これらのヒータ10hおよび温度センサ10Tも制御装置20と連結される。ヒータ10hは、電源10hbに接続されており、スイッチ10hsの制御で通電可能に構成されている。

0037

制御装置20は、温度センサ10Tから温度信号Tbで培養槽10内の温度を検出し、スイッチ10hsを指示Chsで制御することで、培養槽10内の温度を制御することができる。培養槽10には培養液ポンプ12が連結されており、送液管12pを介して、処理槽2中に培養液を送液することができる。培養液ポンプ12と送液管12pで送液手段が形成される。なお、送液手段は、培養液ポンプ12と送液管12pという構成に限定されることなく、他の方法で構成されてもよい。例えば、必要量の培養液を計量し、別容器に入れて、処理槽2に投入するなどである。この培養液ポンプ12も制御装置20に連結され、制御装置20からの指示Cmで制御されている。

0038

処理槽2には、排水管6pが連結されており、排水管6pには排水ポンプ6が連結されている。処理済みの溶液を処理槽2から排出するためである。排水ポンプ6も、制御装置20と連結され制御装置20からの指示Cexで動作が制御される。

0039

排出ポンプ6の上流側には、フィルタ手段22を設けてもよい。フィルタ手段22は処理液を濾過して、微生物群を濾しとるためである。したがって、フィルタはおよそ0.1〜1.0μmを濾過できるMF膜(Microfiltration Membrane)が好適に利用できる。

0040

フィルタ手段22を通過しなかった処理液中には、微生物群が多く残留しているので、この残渣液は培養槽10若しくは処理槽2に戻す。本発明の微生物群は馴化培養によって3つの能力を有する貴重な微生物であるので、再利用を図るためである。

0041

制御装置20は、検出手段19からの測定値に基づいて処理槽2中の状態を判断し、原水が処理される状況に応じて、処理液を排出し、原水を処理槽2に投入し、さらに培養液を培養槽10から処理槽2に追加する。また、培養槽10中の状態を判断し、処理槽10の温度を制御するようにしてもよい。

0042

以上のように構成された亜硝酸性窒素溶液の製造装置1の動作について説明する。制御装置20から送液ポンプ4に対する指示Cinによって送液ポンプ4は原水を処理槽2中に送液する。処理槽2中の液面高は、液面検出器2Lによって検出され、信号SLによって制御装置20に送信される。

0043

処理槽2中に所定の容量の原水が投入されたら、制御装置20は、培養液ポンプ12に指示Cmを送り、培養槽10から所定量の培養液を処理槽2に送る。そして、制御装置20は、指示Cbによって曝気装置8のブロア8aを作動させ、処理槽2中の原水に酸素を送る。

0044

この曝気によって処理槽2中を酸素リッチな状況とし、微生物群に好気性条件下でアンモニア性窒素を亜硝酸性窒素に酸化するアンモニア性窒素酸化能を発揮させる。また、図2で示したように、馴化培養した微生物群は、亜硝酸までで、反応がとまり、硝酸までは酸化されない。また、仮に硝酸まで反応が進んだり、硝酸性窒素を含有する原水が投入されても、亜硝酸性窒素に還元される。これらの成分濃度の変化は、アンモニア濃度検出装置16、亜硝酸濃度検出装置17、硝酸濃度検出装置18でモニタする。

0045

曝気は連続して行う必要はなく、主としてDO検出装置14によって検出された溶存酸素濃度に基づいて行えばよい。あるいは、アンモニア濃度、亜硝酸濃度、硝酸濃度の値を考慮してもよい。すなわち、微生物群にアンモニア性窒素酸化能および亜硝酸性窒素酸化能を効率的に行えるだけの曝気を行えばよい。このようにすることで、運転コストを削減することができる。

0046

制御装置20は、処理槽2中のアンモニア濃度検出装置16によって、アンモニアの残量をモニタする。もし、あらかじめ調べておいた時間でアンモニア濃度が減少しなければ、微生物群の活性が低いか、微生物群の数が少ないかである。その際は、ブロア量を増やす若しくは、さらに培養液を追加する。

0047

また、pH検出装置15によって検出したpHの値によっては、pH調整剤を投入する指示を出してもよい。もちろん、処理槽2へpH調整剤を投入する自動投入機を設置し、それを制御してpH調整剤を投入するようにしてもよい。なお、pH調整剤としては、苛性ソーダ(NaOH)等が好適に利用できる。処理槽2中には、亜硝酸性窒素が増え、pHは酸性側に向かうからである。

0048

制御装置20は、亜硝酸濃度検出装置17と硝酸濃度検出装置18によって亜硝酸濃度の増加と硝酸濃度の減少を監視し、所定の割合になった時点で、曝気を止める。そして、フィルタ手段22を介して貯蔵タンク25に処理水を移し、次の処理液を導入し、次の処理を開始する。

0049

なお、排水管6pにMF膜などのフィルタ手段22を配置した場合は、濾過されなかった処理液を再度処理槽2に戻す。この状態で新たに原水を入れ、上記と同様の処理を行う。この場合は、原水に添加する培養液の量を予め少なくしておいてもよい。

0050

以上のように本発明の窒素含有排水の処理装置1(「亜硝酸性窒素溶液の製造装置」とも言える。)で本発明の亜硝酸型硝化処理方法を実施すれば、亜硝酸性窒素溶液を多量に得ることができる。このような亜硝酸性窒素溶液は、アナモックス反応において、アンモニア性窒素と亜硝酸性窒素の割合を所定の値にするための副原水として用いることで、容易にアナモックス反応を制御することができる。

0051

また、亜硝酸性窒素は等モルのアンモニア性窒素と共に亜臨界処理を行うことで、水と窒素ガスにして回収することもできる。

0052

本発明の亜硝酸性窒素溶液の製造方法は、工場や生活排水などの有機物を含有した排水を、水と窒素に変換する際に有用となる亜硝酸性窒素溶液を効率よく生成する際に好適に利用することができる。

0053

1亜硝酸性窒素溶液の製造装置
2処理槽
2L液面検出器
4 送液ポンプ
6排出ポンプ
6p排水管
8曝気装置
8aブロア
8b散気管
8c送風管
10培養槽
10hヒータ
10hb電源
10hs スイッチ
10T温度センサ
12培養液ポンプ
12p 送液管
14DO検出装置
15 pH検出装置
16アンモニア濃度検出装置
17亜硝酸濃度検出装置
18硝酸濃度検出装置
19 検出手段
20制御装置
22フィルタ手段
25 貯蔵タンク

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