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JP3206102B2 - アンモニア性または有機性窒素化合物を含む廃水の処理方法 - Google Patents

アンモニア性または有機性窒素化合物を含む廃水の処理方法

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Publication number
JP3206102B2
JP3206102B2 JP12911492A JP12911492A JP3206102B2 JP 3206102 B2 JP3206102 B2 JP 3206102B2 JP 12911492 A JP12911492 A JP 12911492A JP 12911492 A JP12911492 A JP 12911492A JP 3206102 B2 JP3206102 B2 JP 3206102B2
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JP
Japan
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organic
treatment
denitrification
organic acid
nitrogen
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP12911492A
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JPH05317880A (ja
Inventor
哲朗 深瀬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kurita Water Industries Ltd
Original Assignee
Kurita Water Industries Ltd
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Publication date
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  • Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はアンモニア性または有機
性窒素化合物を含む廃水から、生物学的な硝化および
窒処理により窒素を除去する廃水の処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】アンモニア性または有機性窒素化合物を
含む廃水を処理する方法として、生物学的硝化脱窒処理
法がある。この方法は活性汚泥により廃水中のCOD、
BOD成分を分解するとともに、有機性窒素化合物をア
ンモニア性窒素とし、このアンモニア性窒素を硝化細菌
により亜硝酸性または硝酸性窒素に硝化(酸化)した
後、脱窒細菌により脱窒(還元)する方法である。
【0003】このような従来の生物学的硝化脱窒処理法
においては、硝化は、アンモニア性窒素を亜硝酸性窒素
に酸化するニトロソモナスや亜硝酸性窒素を硝酸性窒素
に酸化するニトロバクターなどの独立栄養細菌(無機栄
養細菌、自家栄養細菌ともいう)により行われ、脱窒
は、従属栄養細菌により行われている。
【0004】従来の生物学的硝化脱窒処理の形態は、次
の三つの方法に大別できる。 1)硝化と脱窒とをそれぞれ別の槽で行う方法 2)一つの槽をバイオフィルタなどで区分し、下部で硝
化、上部で脱窒を行う方法 3)一つの槽で行うが、時間を区切って好気性処理(硝
化)と嫌気性処理(脱窒)とを交互に行う方法
【0005】しかし上記1)および2)の方法では、硝
化槽(好気槽)と脱窒槽(嫌気槽)とを別々に設ける必
要があるため、装置および操作が複雑になるという問題
点がある。また有機物を脱窒に使用するには、硝化液を
脱窒槽へ循環する必要があるという問題点もある。また
上記3)の方法では、槽は一つでよいが、時間を区切っ
て好気性処理と嫌気性処理とを交互に行うため、曝気を
間欠的に行わなければならない、窒素除去率を高めるた
めには原水は嫌気性処理時にしか流入させられない、な
どの問題点がある。このように従来の生物学的硝化脱窒
処理法では、簡単な操作で、しかも効率よく窒素を除去
できないという問題点がある。
【0006】一方、特開昭61−185398号には、
有機酸発酵液を膜分離した後、分離液を生物学的硝化脱
窒処理に添加する方法が記載されている。しかし、この
方法は、好気性処理と嫌気性処理との組合せからなる従
来の生物学的硝化脱窒法に適用するものであり、その好
気性処理による脱窒工程における水素供与体として汚泥
の酸発酵液を利用することが開示されているだけであ
り、有機酸の存在下に、廃水を溶存酸素濃度が0.5m
g/l以下の好気性状態を維持するように曝気し、生物
学的に脱窒することは開示されていない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
問題点を解決するため、一段の好気性処理による簡単な
操作で、効率よく窒素を除去することができるアンモニ
ア性または有機性窒素化合物を含む廃水の処理方法を提
案することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は次の、アンモニ
ア性または有機性窒素化合物を含む廃水の処理方法であ
る。 (1)アンモニア性または有機性窒素化合物を含む廃水
、有機酸を添加し、溶存酸素濃度が0.5mg/l以
下の好気性状態を維持するように曝気し、一段の好気性
処理により生物学的に硝化および脱窒処理することを特
徴とするアンモニア性または有機性窒素化合物を含む廃
水の処理方法。 (2)アンモニア性または有機性窒素化合物を含む廃水
を、有機酸発酵処理して有機酸を生成させた後、溶存酸
素濃度が0.5mg/l以下の好気性状態を維持するよ
うに曝気し、一段の好気性処理により生物学的に硝化お
よび脱窒処理することを特徴とするアンモニア性または
有機性窒素化合物を含む廃水の処理方法。
【0009】本発明の請求項1の方法で処理の対象とな
る廃水は、アンモニア性または有機性窒素化合物を含む
廃水であり、他の有機物、その他の成分が含まれていて
もよい。ただし、請求項1の方法では有機性窒素化合物
は、曝気によってアンモニア性、亜硝酸性または硝酸性
窒素に分解して脱窒されるが、予め活性汚泥処理などの
方法により、有機性窒素化合物を分解した後、本発明の
処理に供するのが好ましい。本発明の請求項2の方法で
処理の対象となる廃水は、アンモニア性または有機性窒
素化合物を含む有機性の廃水であり、他の有機物、その
他の成分が含まれていてもよい。
【0010】請求項1の方法において、曝気を行う際に
存在させる有機酸の種類としては、酢酸が最適である
が、酪酸、プロピオン酸などの他の有機酸でもよい。有
機酸は廃水中に添加してもよいし、脱窒槽に添加しても
よく、またこのような有機酸を含有する廃水を混合して
もよい。廃水中の有機酸の濃度は、通常2%まで、好ま
しくは1000〜5000mg/lが望ましい。
【0011】曝気は空気などの酸素含有ガスを使用して
行うが、その際の溶存酸素濃度は0.5mg/l以下、
好ましくは検出下限〜0.2mg/lの好気性状態を維
持するように曝気する。溶存酸素濃度が0.5mg/l
を超えると処理水中に残存する亜硝酸および硝酸の濃度
が上昇し、それに伴ってアンモニアの濃度も徐々に上昇
し、ついには窒素除去が実質的に停止する。溶存酸素濃
度の下限値は溶存酸素濃度が検出できるか、できないか
の境界付近とすることができる。溶存酸素濃度の測定可
能な最低濃度、例えば0.07mg/l程度の濃度であ
っても、脱窒は効率よく進行する。本発明では、酸素含
有ガスを用いて曝気し、好気性状態に維持することによ
り脱窒が行われるが、操作の都合により溶存酸素濃度が
ゼロになることがあっても、短時間であれば正常に復帰
することが可能である。
【0012】本発明においては、脱窒は有機酸の分解に
伴って進行するため、有機物(酸)負荷が固液分離に悪
影響を及ぼさない範囲で高い方が窒素の除去効率はよく
なる。通常、生物学的脱窒処理の全体としてのBOD汚
泥負荷は0.1kg−BOD/MLSS・day以上、
好ましくは0.1〜0.2kg−BOD/MLSS・d
ayが望ましい。従来の生物学的硝化脱窒処理の全体と
してのBOD汚泥負荷は、通常0.05kg−BOD/
MLSS・day以下であるので、本発明におけるBO
D汚泥負荷はかなり高い。またその他の条件としては、
通常温度が10〜40℃、好ましくは15〜35℃、p
Hが6〜9、好ましくは6.5〜7.5が望ましい。曝
気は連続的に行うのが好ましい。
【0013】微生物を含まない廃水の場合には、最初は
活性汚泥や消化汚泥などを接種し、前記条件で培養を行
うことにより、目的とする微生物を増殖させることがで
き、その後は汚泥を返送して曝気すれば処理は継続す
る。このような条件で曝気することにより、一つの槽で
好気的に脱窒を効率よく行うことができる。この時、廃
水中の有機性窒素化合物は分解され、生成するアンモニ
ア性窒素は亜硝酸性または硝酸性窒素に酸化され、さら
に微生物により窒素ガスに還元されて生物学的に脱窒さ
れて除去される。また廃水中の有機酸などのBOD成分
も同時に除去される。
【0014】本発明における前記のような低溶存酸素濃
度条件は、従来の硝化反応において優占種となるニトロ
ソモナスやニトロソバクターなどの硝化細菌に対する濃
度としては低すぎるため、これらの硝化細菌は著しく劣
勢となるが、本発明においては、一段で好気的に脱窒が
効率よく行われる。これは有機酸の存在下においては、
ニトロソモナスやニトロソバクターなどの独立栄養細菌
とは異なる従属栄養細菌が優占種となり、この有機酸従
属栄養細菌が生物学的脱窒に関与しているためであると
推定される。
【0015】本発明における脱窒のメカニズムは明らか
ではないが、上記有機酸従属栄養細菌が亜硝酸性または
硝酸性窒素を還元する際に有機酸を必要とし、この時ア
ンモニア性窒素が亜硝酸性または硝酸性窒素に硝化され
るものと推定される。なお有機酸の代わりに、グルコー
ス、タンパク質、ペプトンなどの有機物を用いても脱窒
反応は起こらない。これは、おそらく有機酸以外の有機
物の存在下では、前記有機酸従属栄養細菌が優占種とし
て増殖することができず、このため硝化が進行しないた
めだと推定される。
【0016】本発明の請求項2の方法は、上記の反応に
おける有機酸を廃水から生成させるために、有機酸発酵
処理を行うものである。この処理における有機酸発酵処
理は従来の嫌気性処理(メタン発酵)における酸発酵工
程と同様な条件で同様にして行うことができるが、酢酸
が多く生成されるように行うのが好ましい。
【0017】有機酸発酵処理により廃水中の有機性窒素
化合物はアンモニア;ギ酸、酢酸、酪酸、プロピオン酸
等の有機酸;エタノール等のアルコールなどに分解さ
れ、他の有機物が存在する場合にはこの有機もギ酸、
酢酸、酪酸、プロピオン酸等の有機酸;エタノール等の
アルコールなどに分解される。
【0018】有機酸発酵は、有機酸発酵槽を設置した
り、原水貯留槽を嫌気性に維持したり、または最初沈殿
池の滞留時間を長くすることにより行うことができ、通
常温度が10〜40℃、好ましくは15〜35℃で行
う。
【0019】有機酸発酵処理して有機酸を生成させた後
は、廃水を請求項1の方法と同様に、溶存酸素濃度が
0.5mg/l以下の好気性状態を維持するように曝気
し、生物学的に硝化および脱窒処理する。
【0020】
【実施例】次に本発明の実施例について説明する。図1
は本発明の実施例の廃水の処理方法を示すフロー図であ
る。図において、1は有機酸発酵槽、2は脱窒槽、3は
固液分離槽である。
【0021】処理方法は、まずアンモニア性または有機
性窒素化合物を含む有機性の原水(廃水)を有機酸発酵
槽1に導入し、嫌気的に有機酸発酵処理を行う。この工
程で、有機性窒素化合物をアンモニア性窒素に分解する
とともに、他の有機物も分解して有機酸を生成させる。
【0022】有機酸発酵処理した酸発酵液4は脱窒槽2
に導入し、散気管5から空気6を散気して曝気し、溶存
酸素濃度が0.5mg/l以下の好気性状態に維持す
る。曝気により未分解の有機性窒素化合物は分解し、ア
ンモニア性窒素は亜硝酸性または硝酸性窒素に酸化さ
れ、従属栄養細菌により生物学的に脱窒されるととも
に、他の有機酸などのBOD成分も同時に除去される。
脱窒処理した脱窒液7は固液分離槽3に導入し、固液分
離する。分離水は処理水として系外に排出する。沈澱物
は一部を返送汚泥8として脱窒槽2に返送し、残部は余
剰汚泥9として系外に排出する。
【0023】以上の処理は請求項2の方法によるもので
あるが、他の工程から有機酸が得られる場合は、請求項
1の方法により、有機酸を脱窒槽2に添加して上記と同
様に曝気処理を行えばよい。
【0024】実施例1 図1のフローに従って有機性廃水の処理を行った。すな
わち、グルコース、N4lおよびKH2 4 含む
廃水Aと、MgSO4・7H2OおよびCaCl2・2H2
Oを含む廃水Bとを、それぞれ別々に等量ずつポンプに
より有機酸発酵槽1に送液し、あわせてグルコース10
000mg/l、NH 4 Cl 50mg/l、KH 2
4 500mg/lおよびMgSO 4 ・7H 2 50
0mg/l、CaCl 2 ・2H 2 500mg/lを含
む廃水を原水として有機酸発酵処理を行った。処理は、
滞留時間2日、pH6.0、BOD汚泥負荷3.5kg
−BOD/ −槽・day、温度30℃にコントロー
ルして行った。
【0025】有機酸発酵槽1で処理した酸発酵液4は脱
窒槽2に導入し、散気管5から空気6を連続的に曝気し
ながら、溶存酸素濃度0.4mg/l、滞留時間2日、
pH6.8、温度30℃にコントロールして生物学的に
脱窒処理した。この時のMLSSは11500mg/l
であった。このようにして処理した処理水の水質は、T
OC 47mg/l、アンモニア性窒素(NH4−N)
35mg/l、亜硝酸性窒素(NO2−N)17mg/
l、硝酸性窒素(NO3−N)2.2mg/lであっ
た。
【0026】比較例1 実施例1と同様の原水を有機酸発酵処理を行うことな
く、直接脱窒槽2に導入し、溶存酸素濃度0.4mg/
lに維持しながら曝気して生物学的に脱窒処理した。M
LSSを12000mg/lに保った結果、処理水の水
質はTOCが52mg/lまで低下したが、アンモニア
性窒素は1210mg/l残存した。また硝酸性窒素は
検出されず、亜硝酸性窒素は微量であった。
【0027】比較例2 実施例1と同様の処理を行った後、溶存酸素濃度を徐々
に上昇させた。その結果、溶存酸素濃度を0.7mg/
lにして1か月間運転を続けたところ、処理水中の亜硝
酸性窒素および硝酸性窒素が徐々に上昇し、亜硝酸性窒
素160mg/l、硝酸性窒素230mg/lになっ
た。またアンモニア性窒素は130mg/lであった。
さらに1か月間運転を続けたところ、処理水中のアンモ
ニア性窒素850mg/l、亜硝酸性窒素26mg/
l、硝酸性窒素77mg/lになった。
【0028】実施例2 実施例1において、グルコースの代わりに酢酸を添加
し、有機酸発酵処理を行うことなく直接曝気して生物学
的に脱窒処理した。その結果、処理水の水質は実施例1
とほぼ同様であった。
【0029】
【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、アンモニ
ア性または有機性窒素化合物を含む廃水、有機酸を添
加し、または有機酸発酵処理して有機酸を生成させた
後、溶存酸素濃度が0.5mg/l以下の好気性状態を
維持するように曝気し、生物学的に硝化および脱窒処理
するようにしたので、一段の好気性処理による簡単な操
作で、効率よく廃水から窒素を除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例の処理方法を示すフロー図である。
【符号の説明】
1 有機酸発酵槽 2 脱窒槽 3 固液分離槽 4 酸発酵液 5 散気管 6 空気 7 脱窒液 8 返送汚泥 9 余剰汚泥
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C02F 3/34

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アンモニア性または有機性窒素化合物を
    含む廃水、有機酸を添加し、溶存酸素濃度が0.5m
    g/l以下の好気性状態を維持するように曝気し、一段
    の好気性処理により生物学的に硝化および脱窒処理する
    ことを特徴とするアンモニア性または有機性窒素化合物
    を含む廃水の処理方法。
  2. 【請求項2】 アンモニア性または有機性窒素化合物を
    含む廃水を、有機酸発酵処理して有機酸を生成させた
    後、溶存酸素濃度が0.5mg/l以下の好気性状態を
    維持するように曝気し、一段の好気性処理により生物学
    的に硝化および脱窒処理することを特徴とするアンモニ
    ア性または有機性窒素化合物を含む廃水の処理方法。
JP12911492A 1992-05-21 1992-05-21 アンモニア性または有機性窒素化合物を含む廃水の処理方法 Expired - Lifetime JP3206102B2 (ja)

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