JP4691938B2

JP4691938B2 - 窒素含有液の処理方法および装置

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Description

本発明は、窒素含有液の処理方法および装置に関し、特にアンモニア性窒素を含む窒素含有液を、アンモニア酸化細菌により部分的に亜硝酸化し、亜硝酸化工程の処理液中の亜硝酸性窒素とアンモニア性窒素とをアナモックス細菌により反応させて窒素ガスに転換し脱窒する窒素含有液の処理方法および装置に関するものである。

窒素含有排液中に含まれる窒素成分、特にアンモニア性窒素は河川、湖沼及び海洋などにおける富栄養化の原因物質の一つであり、排液処理工程で効率的に除去する必要がある。一般に、窒素含有液中の有機性窒素成分は、生物学的な分解を受けてそのほとんどがアンモニア性窒素に転換される。従来の窒素含有液の処理方法では、アンモニア性窒素をアンモニア酸化細菌の働きにより亜硝酸性窒素に酸化し、さらに亜硝酸性窒素を亜硝酸酸化細菌によりアンモニア性窒素を硝酸性窒素に酸化する硝化工程と、これらの亜硝酸性窒素および硝酸性窒素を従属栄養性細菌である脱窒細菌によりメタノール等の有機物を電子供与体として利用して窒素ガスにまで転換する脱窒工程との２段階の生物反応を経て排水中から除去する生物学的硝化脱窒法が一般的であった。このような従属栄養性細菌を利用する硝化脱窒処理では、メタノール等の有機物が必要であるほか、アンモニア性窒素は亜硝酸性窒素を経て硝酸性窒素にまで硝酸化するため、多くの曝気動力が必要になる。

このような点を改善する処理方法として、例えば特許文献１により、独立栄養性脱窒細菌を利用する硝化脱窒処理方法が知られている。この方法は、嫌気条件下でアンモニア性窒素を電子供与体、硝酸または亜硝酸性窒素を電子受容体として両者を反応させ、窒素ガスを生成することができる独立栄養性の脱窒微生物群を利用して脱窒する方法であり、有機物の添加は不要とされている。特許文献１では、硝酸イオンを添加してアンモニアと反応させて脱窒する場合について、脱窒反応槽の処理液の一部を脱窒反応槽に循環する例が記載されているが、部分硝化および亜硝酸化については具体的な実施例に基づく記載はない。

特許文献２には、アンモニア性窒素の一部を硝酸および／または亜硝酸に酸化し、部分硝化液中の硝酸および／または亜硝酸性窒素とアンモニア性窒素とを独立栄養性脱窒細菌により反応させて窒素ガスに転換する脱窒方法が記載されている。そして部分硝化工程と脱窒工程との間にｐＨ調整槽を設け、脱窒工程の脱窒処理液をｐＨ調整槽に循環して、脱窒処理に適したｐＨ７〜８に調整する処理方法が記載されている。ここではｐＨ調整槽はｐＨ調整の役割と同時に、結合酸素脱窒素菌を適切なｐＨ条件で増量培養し、脱窒工程に送り込む役割を兼ねている。特許文献２では、アンモニア性窒素の一部を硝酸性窒素に酸化し、これをアンモニア性窒素と反応させて脱窒する場合について記載されており、この場合、脱窒に必要な硝酸化率約４０％を達成するに必要なｐＨは６．０近傍であり、一方脱窒処理に適したｐＨ７〜８であるため、脱窒反応槽の処理液の一部を脱窒反応槽に循環する例が記載されている。しかし亜硝酸化およびそのための部分硝化については具体的な実施例に基づく記載はない。

特許文献１および２の方法は、いずれも脱窒処理に適したｐＨに調整するために、部分硝化工程と脱窒工程との中間に直接またはｐＨ調整槽を設けて、脱窒工程の脱窒処理液を循環しｐＨ調整しているが、これは硝酸性窒素にまで酸化する場合に、硝化に適したｐＨと脱窒に適したｐＨが大きく相違するからであると推測される。また特許文献２では、ｐＨ調整剤の添加なしにｐＨ調整が可能であるとされているが、これも硝酸性窒素にまで酸化する場合に特有の現象であると推測される。しかし亜硝酸性窒素に酸化し、硝酸化は行わない部分亜硝酸化の場合、部分亜硝酸化工程のｐＨ調整をしないと、亜硝酸化の進行に伴ってアンモニア酸化細菌の活性が低下し、亜硝酸化が停止して脱窒が行えなくなる。そして亜硝酸化工程でｐＨ調整剤（アルカリ）を注入すると、脱窒工程ではｐＨ調整剤（酸）の注入が必要になり、薬剤コストが高くなるという問題点がある。
特表平３−５０１０９９号公報特開平８−１９２１８５号公報

本発明の課題は、硝化のための曝気動力が少なく、ｐＨ調整が容易で、ｐＨ調整槽およびｐＨ調整剤のコストを小さくし、効率よく処理を行って、高水質の処理液を得るとともに、発生汚泥量を少なくすることができる窒素含有液の処理方法および装置を提供することである。

本発明は、次の窒素含有液の処理方法および装置である。
（１）アンモニア性窒素含有液をアンモニア酸化細菌の存在下に曝気し、アンモニア性窒素成分の５０〜６０％を亜硝酸性窒素にまで酸化する部分亜硝酸化工程と、
アナモックス細菌の存在下に、部分亜硝酸化工程の処理液中の亜硝酸性窒素とアンモニア性窒素とを反応させて窒素ガスに転換する脱窒工程と、
脱窒工程の処理液を部分亜硝酸化工程に循環して、部分亜硝酸化工程の反応液のｐＨを６.８〜８.７に調整するとともに、脱窒工程の入口での亜硝酸性窒素の濃度が５００ｍｇ／Ｌ以下になるように調整するｐＨ調整工程と
を含む窒素含有液の処理方法。
（２）部分亜硝酸化工程にさらにアルカリを注入してｐＨ調整する上記（１）記載の方法。
（３）アンモニア性窒素含有液をアンモニア酸化細菌の存在下に曝気し、アンモニア性窒素成分の５０〜６０％を亜硝酸性窒素にまで酸化する部分亜硝酸化槽と、
アナモックス細菌の存在下に、部分亜硝酸化槽の処理液中の亜硝酸性窒素とアンモニア性窒素とを反応させて窒素ガスに転換する脱窒槽と、
脱窒槽の処理液を部分亜硝酸化槽に循環して、部分亜硝酸化槽の反応液のｐＨを６.８〜８.７に調整するとともに、脱窒槽の入口での亜硝酸性窒素の濃度が５００ｍｇ／Ｌ以下になるように調整するｐＨ調整装置と
を含む窒素含有液の処理装置。
（４）ｐＨ調整装置が、脱窒槽の処理液を部分亜硝酸化槽に循環する循環路と、部分亜硝酸化槽にアルカリを注入する薬注路とを含む上記（３）記載の装置。

本発明において処理の対象となる被処理液は、アンモニア性窒素を含む窒素含有液であり、亜硝酸性窒素、有機性窒素、その他の窒素を含んでいてもよく、下水、し尿、食品排水、肥料工場排水、その他の産業排水などがあげられる。これらの窒素含有液は本発明の処理方法および装置で処理する段階でアンモニア性窒素を含有する被処理液であればよく、有機性窒素を含む場合はあらかじめ嫌気性処理または好気性処理により有機性窒素をアンモニア性窒素に分解して本発明の処理に供することができる。硝酸性窒素は含有しないものが好ましい。

本発明においてアンモニア性窒素の亜硝酸化に用いられるアンモニア酸化細菌は、アンモニア性窒素の亜硝酸化に用いられる細菌であって、好気性下にアンモニア性窒素を酸化して亜硝酸性窒素に転換する細菌である。このようなアンモニア酸化細菌は、アンモニア性窒素を含む被処理液を好気性下に酸化することにより発生させることができるが、有機性廃水処理の亜硝酸化工程より採取した汚泥をそのまま、または担体に付着させて使用することができる。

本発明において脱窒に用いられるアナモックス細菌は、Ｐｌａｎｃｔｏｍｙｃｅｔｅｓに属す細菌であって、嫌気性雰囲気でアンモニア性窒素と亜硝酸性窒素を反応させて直接窒素ガスに変換させる脱窒細菌であり、アンモニア性窒素と硝酸性窒素の反応は行わない細菌である。このようなアナモックス細菌は従来の脱窒に用いられた従属栄養性の脱窒細菌とは異なり、独立栄養性の細菌であるため、脱窒に際して従来の脱窒細菌には必要であったメタノール等の栄養源の添加を必要としない。またアナモックス細菌は、アンモニア性窒素と亜硝酸性窒素を反応させて直接窒素ガスに変換させるため、アンモニア性窒素と亜硝酸性窒素を同時に除去でき、しかも有害な廃棄物を生成しない。このようなアナモックス細菌はアンモニア性窒素と亜硝酸性窒素を含む被処理液を嫌気性下に反応させて脱窒することにより発生させることができるが、窒素含有液の脱窒工程より採取した汚泥をそのまま、または担体に付着させて使用することができる。

本発明では、まず部分亜硝酸化工程として、被処理液を部分亜硝酸化槽に導入してアンモニア酸化細菌の存在下に曝気し、アンモニア性窒素成分の一部を亜硝酸性窒素にまで酸化する。この場合、アンモニア酸化細菌を含む生物汚泥と被処理液を好気状態で接触させることにより、部分亜硝酸化を行う。上記の処理は連続式、回分式、半回分式など、任意の処理方式を採用できる。アンモニア酸化細菌は増殖速度が遅いので、担体を槽内に投入してアンモニア酸化細菌を担持させるのが好ましい。担体としてはスポンジのような連続気泡を有する軽質の粒状の材料が好ましいが、他の担体でもよい。粒状担体の粒径は任意であるが、例えば１〜５ｍｍ程度の粒状担体が使用できる。

曝気は被処理液中のアンモニア性窒素の５０〜６０％、好ましくは５５〜５８％、さらに好ましくは５６〜５７％が亜硝酸性窒素に酸化されるような条件で行う。このような亜硝酸化率となるように部分亜硝酸化を行うためには、部分亜硝酸化工程の入口と出口のアンモニア性窒素濃度を測定し、入口と出口のアンモニア性窒素濃度比が上記亜硝酸化率に対応するように曝気量（酸素供給量）を制御することが好ましいが、他の制御手段によってもよい。本発明では、アンモニア性窒素を亜硝酸性窒素にまで酸化すればよいので、アンモニア性窒素を硝酸性窒素にまで酸化する場合に比べて、酸化のための酸素供給量は少なくてよく、このため硝化のための曝気動力が少なくなり、処理コストが低下する。

さらに曝気はアンモニア酸化細菌の活性が低下せず、また亜硝酸性窒素が硝酸性窒素にまで酸化されるのを防ぐため、亜硝酸酸化細菌が増加しない条件で行う。このような条件として、例えば、炭酸塩または重炭酸塩を添加して無機炭酸濃度を５０ｍｇ−Ｃ／Ｌ以上に維持しつつ曝気を行う運転条件や、原水のアンモニアに対してＣ／Ｎ比で０．５以上となるように炭酸塩または重炭酸塩を添加する運転条件などが挙げられる。硝化槽のｐＨ条件としては、ｐＨ６．８〜８．７、好ましくはｐＨ７．０〜８．０、さらに好ましくは７．５〜８．０となるようにｐＨを調整して曝気を行う。

部分亜硝酸化工程に続く脱窒工程では、脱窒槽においてアナモックス細菌の存在下に部分亜硝酸化工程の処理液を嫌気状態に維持して、部分亜硝酸化工程で生成した亜硝酸性窒素と残留するアンモニア性窒素とを、アナモックス細菌の作用により反応させ、窒素ガスに転換して脱窒する。この場合、攪拌状態を保ち、アナモックス細菌を含む生物汚泥と部分亜硝酸化工程の処理液を接触させる。アナモックス細菌も増殖速度が遅いので、担体に担持させたり、あるいはグラニュール汚泥を形成するのが好ましい。グラニュール汚泥を形成する場合、微生物だけではグラニュール形成に期間を要するので、核となる物質を添加し、その核の周りにアナモックス細菌の生物膜を形成させることが望ましい。この場合、核として、例えば微生物グラニュールや非生物的な担体を挙げることができる。

核として用いられる微生物グラニュールとしては、メタン菌グラニュール等の嫌気性徴生物や従属栄養性脱窒菌グラニュール等を挙げることができる。メタン菌グラニュールは、UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket ；上向流嫌気性汚泥床)法もしくはEGSB (Expanded Granule Sludge Bed ；展開粒状汚泥床)法でメタン発酵が行われているメタン発酵槽で使用されているものを適用できる。また、従属栄養性脱窒グラニュールは、ＵＳＢ方式の通常の脱窒槽で利用されるものを適用できる。これらのグラニュールはそのままの状態で、またはその破砕物として用いることができる。アナモックス細菌はこのような微生物グラニュールに付着しやすく、グラニュールの形成に要する時間が短縮される、核として非生物的な材料を用いるよりも経済的である。
核として用いられる非生物的な材料としては、例えば、活性炭、ゼオライト、ケイ砂、ケイソウ土、焼成セラミック、イオン交換樹脂等、好ましくは活性炭、ゼオライト等よりなる、粒径５０〜２００μｍ、好ましくは５０〜１００μｍで、平均比重１．０１〜２．５、好ましくは１．１〜２．０の担体を挙げることができる。

このような担体あるいはグラニュール汚泥等の核となる物質にアナモックス細菌の生物膜を形成するには、アナモックス細菌が存在する脱窒槽に核となる物質を添加し、嫌気状態に維持して脱窒処理を行うことにより、生物膜を形成した生物汚泥を生成させることができる。
担体あるいはグラニュール汚泥にアナモックス細菌の生物膜を形成した生物汚泥を用いて脱窒処理を行う場合、UASB法もしくはEGSB法のように生物汚泥を展開流動化した状態で、部分亜硝酸化工程の処理液と生物汚泥を嫌気状態において接触させる。これによりアナモックス細菌の作用によって、部分亜硝酸化工程の処理液中の亜硝酸性窒素とアンモニア性窒素とが反応して、窒素ガスに転換されて脱窒が行われる。

部分亜硝酸化工程におけるアンモニア酸化細菌による亜硝酸化反応は、以下の式（１）に示され、酸（亜硝酸）が生成してｐＨが低下する。また脱窒工程におけるアナモックス細菌による脱窒反応は、以下の式（２）に示され、アンモニア性窒素と亜硝酸性窒素がほぼ１：１．３２で反応し、アルカリが生成してｐＨが上昇する。式（１）および式（２）を経る全体の反応では、酸の生成量の方が多く、脱窒液のアルカリを全部回収したとしてもｐＨが低下する。

ＮＨ₄ ⁺＋３/２Ｏ₂ ^- → ＮＯ₂ ^-＋Ｈ₂Ｏ＋２Ｈ⁺・・・（１）
１．０ＮＨ₄ ⁺＋１．３２ＮＯ₂ ^-＋０．０６６ＨＣＯ₃ ^- →
１．０２Ｎ₂＋０．２６ＮＯ₃ ^-＋０．０６６ＣＨ₂Ｏ_0.5Ｎ_0.15＋２．０３Ｈ₂Ｏ＋０．１３ＯＨ^-・・・（２）

このように部分亜硝酸化工程では、アンモニアが酸化される際に酸が生成してｐＨが低下するため、アルカリ剤を添加する必要があり、また脱窒工程ではアルカリが生成してｐＨが上昇するため、酸剤を添加する必要がある。また独立栄養性脱窒を行うアナモックス細菌は高濃度の亜硝酸によって阻害を受けるため、従来は部分亜硝酸化工程処理液中の窒素濃度が高濃度の場合には、脱窒工程の処理液を循環して脱窒槽入り口付近の亜硝酸濃度を低下させていた。循環される処理液は既にｐＨが高い状態となっているため、循環工程の途中や、硝化工程と脱窒工程の間にｐＨ調整槽を設け、薬品（酸）を添加してｐＨ調整を行う必要があった。特に被処理液のアンモニア性窒素濃度が高濃度の場合、これに比例して循環量も多くなりｐＨ調整のための薬品が大量に必要であった。

本発明では、部分亜硝酸化工程のｐＨを上昇させるため、ならびに高濃度の亜硝酸による阻害を防ぐために、前段の部分亜硝酸化工程に脱窒工程の処理液を循環させる。これにより、ｐＨ調整槽を設けることなく独立栄養性脱窒工程流入水のｐＨを調整することが可能となる。特許文献２の硝酸性窒素にまで酸化する部分硝酸化工程では、硝酸化率約４０％の達成に必要なｐＨは６．０近傍であり、ｐＨ調整は必要ないとされているが、アンモニア酸化細菌による部分亜硝酸化工程では、被処理液中のアンモニア性窒素の５０〜６０％を部分亜硝酸化するのに必要なｐＨは６.８〜８.７であることが分かった。このため部分亜硝酸化工程においてｐＨ調整が必要であるが、ｐＨの高い脱窒工程の処理液を循環させると、ｐＨ調整と希釈を兼ねることができる。また部分亜硝酸化工程では反応でｐＨが低下するため、従来技術では必要であった脱窒工程の処理液への酸剤の投入が不要となり、酸剤のコストおよび貯留設備、投入設備などを省略することができる。

前述のとおり、アナモックス細菌による脱窒工程において、高濃度の亜硝酸が流入すると脱窒反応が進行し難くなるという観点からは、脱窒工程の入口での亜硝酸性窒素の濃度が５００ｍｇ／Ｌ以下、好ましくは４００ｍｇ／Ｌ以下、さらに好ましくは３００ｍｇ／Ｌ以下となるように循環する処理液の量を調整する。一方、部分亜硝酸化工程における速やかな反応を実現するという観点からは、被処理液と循環処理液との混合液のアンモニア性窒素濃度が５０ｍｇ／Ｌ以上、好ましくは１００ｍｇ／Ｌ以上、さらに好ましくは２００ｍｇ／Ｌ以上となるように、循環処理液の量を調整するのが好ましい。

このように脱窒工程の処理液を部分亜硝酸化工程に循環してｐＨ調整しても、部分亜硝酸化工程における酸の生成量が多くｐＨが低下するので、部分亜硝酸化工程では、水酸化ナトリウム、炭酸水素ナトリウム等のアルカリ剤を添加して、後段の脱窒工程に適するｐＨ（６.８〜８.７）に調整するのが好ましい。この場合でも、循環処理液はアルカリ性であるため、従来方法と比較してアルカリ剤の使用量を減じることができる。部分亜硝酸化工程に適するｐＨ範囲と脱窒工程に適するｐＨ範囲はほぼ一致するので、部分亜硝酸化工程と脱窒工程の中間にｐＨ調整槽を設けて、ｐＨ調整槽に処理液を循環するような従来の操作は不要になる。

このような部分亜硝酸化工程におけるｐＨを調整するためのｐＨ調整装置は、脱窒工程の処理液を部分亜硝酸化工程に循環してｐＨ調整するように構成され、脱窒槽の処理液を部分亜硝酸化槽に循環する循環路と、部分亜硝酸化槽にアルカリを注入する薬注路とを含むように構成することができる。循環路および薬注路はいずれもポンプを備えることができるが、循環路のポンプはほぼ前記ｐＨ範囲および前記濃度範囲となるように一定量の処理液を循環するように設定され、薬注路のポンプは正確に前記ｐＨ範囲になるようにｐＨ計により制御されるものが好ましい。

上記の処理により、まず部分亜硝酸化工程において、被処理液は部分亜硝酸化槽に導入され、アンモニア酸化細菌の存在下に曝気されて、アンモニア性窒素成分の一部が亜硝酸性窒素にまで酸化される。部分亜硝酸化工程に続く脱窒工程では、亜硝酸化工程の処理液は脱窒槽に導入され、アナモックス細菌の存在下に嫌気状態に維持されて、部分亜硝酸化工程で生成した亜硝酸性窒素と、残留するアンモニア性窒素とが、アナモックス細菌の作用により生物反応して窒素ガスに転換されて無害化し、脱窒が行われる。脱窒工程の処理液は一部（大部分）は部分亜硝酸化工程に循環して反応液のｐＨを調整に用いられ、他の一部は系外に放流される。

上記の処理では、アンモニア性窒素の一部を亜硝酸性窒素にまで酸化すればよいので硝化のための曝気動力が少なくなり、アナモックス細菌による独立栄養型の脱窒により効率よくアンモニア性窒素の処理を行って、高水質の処理液を得ることができる。そしてアナモックス細菌は増殖速度が遅いため、発生汚泥量を少なくすることができる。

以上のとおり、本発明の窒素含有液の処理方法によれば、部分亜硝酸化工程において、アンモニア性窒素含有液をアンモニア酸化細菌の存在下に曝気してアンモニア性窒素成分の５０〜６０％を亜硝酸性窒素にまで酸化し、脱窒工程において、アナモックス細菌の存在下に、部分亜硝酸化工程の処理液中の亜硝酸性窒素とアンモニア性窒素とを反応させて窒素ガスに転換し、ｐＨ調整工程において、脱窒工程の処理液を部分亜硝酸化工程に循環して、部分亜硝酸化工程の反応液のｐＨを６.８〜８.７に調整するとともに、脱窒工程の入口での亜硝酸性窒素の濃度を５００ｍｇ／Ｌ以下に調整するようにしたので、硝化のための曝気動力が少なく、ｐＨ調整が容易で、ｐＨ調整槽およびｐＨ調整剤のコストを小さくし、効率よく処理を行って、高水質の処理液を得るとともに、発生汚泥量を少なくすることができる。

また本発明の窒素含有液の処理装置によれば、アンモニア性窒素含有液をアンモニア酸化細菌の存在下に曝気し、アンモニア性窒素成分の５０〜６０％を亜硝酸性窒素にまで酸化する部分亜硝酸化槽と、アナモックス細菌の存在下に、部分亜硝酸化槽の処理液中の亜硝酸性窒素とアンモニア性窒素とを反応させて窒素ガスに転換する脱窒槽と、脱窒槽の処理液を部分亜硝酸化槽に循環して、部分亜硝酸化工程の反応液のｐＨを６.８〜８.７に調整するとともに、脱窒工程の入口での亜硝酸性窒素の濃度が５００ｍｇ／Ｌ以下になるように調整するｐＨ調整装置とを含むため、上記の処理を効率よく行うことができる。

以下、本発明の実施の形態を図面により説明する。図１は本発明の実施形態による窒素含有液の処理方法および装置を示すフロー図である。図１において、１は部分亜硝酸化槽、２は脱窒槽、３は中継槽である。

部分亜硝酸化槽１は反応液４を収容し、スポンジのような連続気泡を有する軽質の粒状の担体にアンモニア酸化細菌を付着させた亜硝酸化汚泥５を反応液４に分散させており、底部に曝気装置６、上部にスクリーン７が設けられている。部分亜硝酸化槽１には、被処理液導入路Ｌ１、循環路Ｌ２、および薬注路Ｌ３が上部に連絡し、曝気装置６に空気供給路Ｌ４が連絡し、分離液部８から移送路Ｌ５が中継槽３に連絡している。脱窒槽２は反応液１１を収容し、グラニュール汚泥にアナモックス細菌を付着させた脱窒汚泥１２を反応液１１にスラッジブランケット状に形成し、上部に固−気−液分離器１３を備えている。中継槽３から移送路Ｌ６が脱窒槽２の底部に連絡し、固−気−液分離器１３から循環路Ｌ２が部分亜硝酸化槽１に連絡し、処理液取出路Ｌ７が系外に連絡している。ｐＨはｐＨ計、Ｐ１〜Ｐ３はポンプである。

図１の装置による窒素含有液の処理方法は、まず部分亜硝酸化工程として、部分亜硝酸化槽１に被処理液導入路Ｌ１から被処理液を導入し、循環路Ｌ２から処理液を循環して混合し、空気供給路Ｌ４から空気を供給して曝気装置６により曝気して、アンモニア酸化細菌を付着させた亜硝酸化汚泥５と反応液４を好気性下に接触させて、アンモニア性窒素成分の一部を亜硝酸性窒素にまで酸化する。部分亜硝酸化槽１の処理液はスクリーン７を通して、亜硝酸化汚泥５の流出を防止しながら分離液部８に取出し、移送路Ｌ５から中継槽３に導入して貯留し、ポンプＰ１により移送路Ｌ６から脱窒槽２の底部に導入する。

脱窒槽２では、脱窒工程として、アナモックス細菌を付着させた脱窒汚泥１２と部分亜硝酸化処理液とを嫌気状態で接触させて、部分亜硝酸化工程で生成した亜硝酸性窒素と、残留するアンモニア性窒素とを、アナモックス細菌の作用により生物反応させて窒素ガスに転換させて無害化し、脱窒を行う。脱窒槽２を上昇して処理を受ける反応液１１は、固−気−液分離器１３において固−気−液分離を受け、固体および気体を分離した処理液１４は、一部（大部分）は循環路Ｌ２からポンプＰ２により部分亜硝酸化槽１に循環して反応液４のｐＨを調整するとともに、脱窒槽２の入口での亜硝酸性窒素の濃度の調整に用いられ、他の一部は処理液取出路Ｌ７から系外に放流される。部分亜硝酸化槽１ではｐＨ計ｐＨにより反応液４のｐＨを測定し、ｐＨ６.８〜８.７になるようにポンプＰ３を制御して、薬注路Ｌ３から不足分のアルカリ剤を注入してｐＨ調整する。

図２は参考例として、図１の装置に特許文献２のｐＨ調整法を適用した例を示し、図１の装置において、中継槽３に替えてｐＨ調整槽１５を設け、循環路Ｌ２から処理液を循環するように連絡するとともに、ｐＨ計ｐＨ２を設けてポンプＰ４を制御し、薬注路Ｌ８から酸を注入するように連絡している。
この装置による窒素含有液の処理方法は図１の場合とほぼ同様に行われるが、部分亜硝酸化槽１ではｐＨ計ｐＨによりポンプＰ３を制御し、薬注路Ｌ３からアルカリを注入してｐＨ調整し、ｐＨ調整槽１５では、循環路Ｌ２から処理液を循環してｐＨ調整するとともに、ｐＨ計ｐＨ２によりポンプＰ４を制御し、薬注路Ｌ８から酸を注入して循環する処理液のｐＨを下げるように調整する。このため図１の場合に比べ、ｐＨ調整は複雑であり、ｐＨ調整用の薬剤の量も多くなる。

実施例１：
図１の装置により処理を行った。被処理液は硫酸アンモニウム主体の合成排水であり、ＮＨ₄-Ｎ濃度１０００ｍｇ／Ｌである。部分亜硝酸化槽１として、容量６Ｌの曝気槽を使用し、槽内に体積として４０％のスポンジ担体を投入して、アンモニア酸化細菌を付着させた。担体を含む亜硝酸化汚泥５と処埋液の固液分離するスクリーン７としてはウェッジワイヤスクリーンを用いた。また脱窒槽２として、容量３Ｌの上向流型の反応槽を使用し、槽内に独立栄養性脱窒細菌のグラニュールを２Ｌ投入して、アナモックス細菌を付着させた。脱窒槽２の脱窒工程処理液は部分亜硝酸化槽１に循環した。その他の実験条件を表１に示す。

比較例１：
図２の装置により、実施例１と同じ容量の反応槽を用い、同じ被処理液について処理を行った。脱窒槽２の処理液をｐＨ調整槽１５に循環して、部分亜硝酸化工程処埋液と混合したのちに脱窒槽２に導入した。ｐＨ調整槽１５内液はｐＨ７．６に調整した。

実施例１および比較例１の結果、
実施例１および比較例１のいずれも、処理は良好に行うことができたが、薬品の使用量に差があった。すなわち実施例１では酸を使用することなく、比較例１と同等の処理が可能であり、またアルカリ剤の使用量が約１０％削減できた。
実施例１および比較例１の各工程の処理液の水質を表２に示す。

アンモニア性窒素を含有する窒素含有液を生物学的に脱窒する処理方法および装置に利用可能である。

本発明の実施形態による窒素含有液の処理方法および装置を示すフロー図である。参考例として、図１の装置に特許文献２のｐＨ調整法を適用した例を示すフロー図である。

符号の説明

１部分亜硝酸化槽
２脱窒槽
３中継槽
４反応液
５亜硝酸化汚泥
６曝気装置
７スクリーン
８分離液部
１１反応液
１２脱窒汚泥
１３固−気−液分離器
１４処理液
１５ｐＨ調整槽

Claims

アンモニア性窒素含有液をアンモニア酸化細菌の存在下に曝気し、アンモニア性窒素成分の５０〜６０％を亜硝酸性窒素にまで酸化する部分亜硝酸化工程と、
アナモックス細菌の存在下に、部分亜硝酸化工程の処理液中の亜硝酸性窒素とアンモニア性窒素とを反応させて窒素ガスに転換する脱窒工程と、
脱窒工程の処理液を部分亜硝酸化工程に循環して、部分亜硝酸化工程の反応液のｐＨを６.８〜８.７に調整するとともに、脱窒工程の入口での亜硝酸性窒素の濃度が５００ｍｇ／Ｌ以下になるように調整するｐＨ調整工程と
を含む窒素含有液の処理方法。
部分亜硝酸化工程にさらにアルカリを注入してｐＨ調整する請求項１記載の方法。
アンモニア性窒素含有液をアンモニア酸化細菌の存在下に曝気し、アンモニア性窒素成分の５０〜６０％を亜硝酸性窒素にまで酸化する部分亜硝酸化槽と、
アナモックス細菌の存在下に、部分亜硝酸化槽の処理液中の亜硝酸性窒素とアンモニア性窒素とを反応させて窒素ガスに転換する脱窒槽と、
脱窒槽の処理液を部分亜硝酸化槽に循環して、部分亜硝酸化槽の反応液のｐＨを６.８〜８.７に調整するとともに、脱窒槽の入口での亜硝酸性窒素の濃度が５００ｍｇ／Ｌ以下になるように調整するｐＨ調整装置と
を含む窒素含有液の処理装置。
ｐＨ調整装置が、脱窒槽の処理液を部分亜硝酸化槽に循環する循環路と、部分亜硝酸化槽にアルカリを注入する薬注路とを含む請求項３記載の装置。