(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
製鉄所における硝酸含有排水および鉄分含有排水の処理方法であって、
前記硝酸含有排水に有機物（ＣＯＤ成分）を添加して活性汚泥によって生物学的に脱窒処理する脱窒処理工程と、該脱窒処理工程で使用されずに残留した有機物（ＣＯＤ成分）を活性汚泥によって生物学的に酸化分解処理してＣＯ２と水に変換する有機物分解工程と、沈殿槽にて固液分離する固液分離工程とを備え、かつ前記脱窒処理工程及び／又は前記有機物分解工程において製鉄所で発生する溶存鉄およびＢＯＤ成分が含まれる鉄分含有排水を添加し混合する鉄分含有排水添加工程を有し、
前記鉄分含有排水添加工程で添加する鉄分含有排水は、pH2乃至pH12となるように予めpH調整し、酸化鉄をスラッジとして沈殿処理することで得られる生物活性阻害物質や環境規制物質を含まない上澄み液であることを特徴とする硝酸含有排水および鉄分含有排水の処理方法。
【請求項２】
前記鉄分含有排水添加工程は、活性汚泥の有機物の比率（MLVSS/MLSS）が0.78以下になるように、前記鉄分含有排水を添加することを特徴とする請求項１に記載の硝酸含有排水および鉄分含有排水の処理方法。
【請求項３】
前記鉄分含有排水添加工程は、活性汚泥の有機物の比率（MLVSS/MLSS）が0.4以上になるように、前記鉄分含有排水を添加することを特徴とする請求項１又は２に記載の硝酸含有排水および鉄分含有排水の処理方法。
【請求項４】
製鉄所における硝酸含有排水および鉄分含有排水の処理装置であって、
前記硝酸含有排水に有機物（ＣＯＤ成分）を添加して活性汚泥によって生物学的に脱窒処理する脱窒処理槽と、該脱窒処理槽で使用されずに残留した有機物（ＣＯＤ成分）を活性汚泥によって生物学的に酸化分解処理してＣＯ２と水に変換する曝気槽と、沈殿槽にて固液分離する固液分離手段と、前記脱窒処理槽及び／又は前記曝気槽に製鉄所で発生する溶存鉄およびＢＯＤ成分が含まれる鉄分含有排水を添加し混合する鉄分含有排水添加装置を具備し、
該鉄分含有排水添加装置で添加する鉄分含有排水は、pH2乃至pH12となるように予めpH調整し、酸化鉄をスラッジとして沈殿処理することで得られる生物活性阻害物質や環境規制物質を含まない上澄み液であることを特徴とする硝酸含有排水および鉄分含有排水の処理装置。
【請求項５】
前記鉄分含有排水添加装置は、活性汚泥の有機物の比率（MLVSS/MLSS）が0.78以下になるように、前記鉄分含有排水を添加することを特徴とする請求項４に記載の硝酸含有排水および鉄分含有排水の処理装置。
【請求項６】
前記鉄分含有排水添加装置は、活性汚泥の有機物の比率（MLVSS/MLSS）が0.4以上になるように、前記鉄分含有排水を添加することを特徴とする請求項４又は５に記載の硝酸含有排水および鉄分含有排水の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製鉄所において発生する硝酸含有排水の処理方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
排水中に含まれる窒素成分は、放流流域の富栄養化などを招き、周辺環境を悪化させるため、地方自治体の条例などで規制された量以下となるように処理することが義務付けられている。
製鉄所においては、ステンレス等の酸洗工程において使用した洗浄水は硝酸を含有し、このような硝酸含有排水は窒素成分を含有することから、処理が必要となる。
従来、硝酸含有排水の処理方法としては、イオン交換や吸着などの物理化学的方法と、活性汚泥を利用した生物学的脱窒方法などが用いられているが、コスト的な観点から生物学的処理が主に用いられている。
【０００３】
硝酸含有排水の生物処理は、通常、排出が規制されている有害元素（Crなど）を凝集沈澱法などで除去した後、脱窒槽に導かれ、嫌気的な条件下で硝酸は生物学的に窒素ガスに還元され、窒素源の除去が達成される。このとき、脱窒に必要な有機炭素源が不足しがちであることから、系外からメタノール等の有機炭素源（水素供与体）を添加することが一般的に行われている。
脱窒反応により窒素分がほとんど除去された排水は、その後曝気され、好気的な条件で引き続き微生物処理される。ここで、未処理の有機炭素源など、残留するCOD成分を炭酸ガスと水にまで分解することで除去する。その後、最終沈殿池にて汚泥と上澄水に固液分離し、上澄水を処理水として放流している。
【０００４】
製鉄所のステンレス酸洗工程で発生する含硝酸排水を生物学的脱窒処理する実装置においては、排水処理量を初めとする窒素負荷が、工場の操業状況によって大きく変動するが、時々、汚泥の沈降性が低下し、最終沈澱池での固液分離性が損なわれ、最悪の場合には、排水に混ざって汚泥が排出されてしまうといったことが問題となっていた。
【０００５】
排水の生物学的処理においては、最終沈澱池における固液分離性の障害は比較的発生確率の高い障害であり、一般的には凝集剤等を添加することが行われている。例えば特許文献１では、鉄塩を添加する方法が開示されている。
また、特許文献２には有機性廃棄物を焼却処分して得られた焼却灰を利用して有機性排水を生物処理する有機性排水の処理方法が開示されている。
さらに、特許文献３には、脱硫処理に使用した後の酸化鉄を主成分とする脱硫剤を、曝気槽の流入液及び/又は曝気槽内液と接触させる方法が開示されている。
また、特許文献４には、Fe2+を含有する酸性溶液を有機物含有アルカリ性廃液と混合した、活性汚泥を用いて曝気処理する方法が開示されている。
【０００６】
ところで、製鉄所においては鉄に代表される重金属を大量に処理するため、大量の冷却水、表面処理水等が発生し、これらの排水中には溶存鉄等が含有されている。このような、溶存鉄等を含有する重金属含有排水は、溶存する重金属を充分に除去して放流することが要求されている。
重金属含有排水の処理方法として、例えば特許文献５には、「溶存重金属を含む原水を酸化槽に導入してアルカリ剤を添加し、原水のｐＨを６．５〜８．３に調整する工程と、該ｐＨ調整された原水を酸化処理する工程と、酸化処理された処理液を凝集槽に送り、アルカリ剤と凝集剤を添加して処理液のpHを８．４以上に調整するとともに酸化重金属を凝集させる工程と、凝集処理液を沈澱槽に送り、酸化重金属を沈降させ、上澄み液を放流する工程と、沈澱槽で生じた酸化重金属スラッジを引き抜く工程とからなる溶存重金属含有排水の処理方法。」が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開2010-29767号公報
【特許文献２】特開2010-253437号公報
【特許文献３】特開平6-47390号公報
【特許文献４】特開2000-263080号公報
【特許文献５】特開平7-136669号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に開示された凝集剤を添加する方法は、最終沈澱池における固液分離性の悪化を確認した後の事後的な対策であり、フロックが最終沈澱池から溢れだすことも考えられ、処理方法として万全であるとは言えない。このような状況を改善するため、最終沈殿池での処理状態に関わらず凝集剤を添加することも考えられるが、これでは薬剤費が膨大になり実用的ではい。
【０００９】
特許文献２、３に開示された方法では、焼却灰や脱硫剤が近隣に存在していれば有効であるが、一般的にはそのような状況は稀であり、焼却灰や脱硫剤を長距離運搬すれば、運搬コストが嵩み処理費用を圧迫する要因となる。
【００１０】
また特許文献４の方法を含硝酸排水の生物学的脱窒処理に適用したところ、Fe2+を含有する酸性溶液では排水の酸性が強すぎ、槽内のpHをアルカリによって制御しても、酸性溶液添加直後にはpH値が低くなるため、この低いpH値により活性汚泥がショックを受け、処理能力が低下する問題が生じた。特許文献４の方法は安水のようなアルカリ性の高い排水に対してしか適用できないと考えられる。
【００１１】
また、特許文献５に開示された重金属含有排水の処理方法においては、酸化重金属を凝集させた後、凝集処理液を沈澱槽に送り、酸化重金属を沈降させ、上澄み液を放流するとしている。
しかしながら、地域によっては上澄み液をそのまま放流できない場合もあり、その場合には生物学的な処理がさらに必要となることもある。
【００１２】
本発明は、コストの低く抑えつつ、最終沈殿池における固液分離性を確実に改善して、かつ製鉄所における排水処理の合理化を図ることができる硝酸含有排水の処理方法及び装置を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
（１）本発明に係る硝酸含有排水の処理方法は、製鉄所における硝酸含有排水の処理方法であって、
前記硝酸含有排水を活性汚泥によって生物学的に脱窒処理する脱窒処理工程と、該脱窒処理工程で使用されずに残留した有機物（ＣＯＤ成分）を活性汚泥によって生物学的に酸化分解処理してＣＯ２と水に変換する有機物分解工程と、沈殿槽にて固液分離する固液分離工程とを備え、かつ前記脱窒処理工程及び／又は前記有機物分解工程において製鉄所で発生する鉄分を含有する鉄分含有排水を添加する鉄分含有排水添加工程を有することを特徴とするものである。
【００１４】
（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記鉄分含有排水添加工程において前記鉄分含有排水をpH2乃至pH12となるように予めpH調整することを特徴とするものである。
【００１５】
（３）また、上記（１）又は（２）に記載のものにおいて、前記鉄分含有排水がＢＯＤ成分を有することを特徴とするものである。
【００１６】
（４）また、上記（１）乃至（３）のいずれかに記載のものにおいて、前記鉄分含有排水添加工程は、活性汚泥の有機物の比率（MLVSS/MLSS）が0.78以下になるように、前記鉄分含有排水を添加することを特徴とするものである。
【００１７】
（５）また、上記（１）乃至（４）のいずれかに記載のものにおいて、前記鉄分含有排水添加工程は、活性汚泥の有機物の比率（MLVSS/MLSS）が0.4以上になるように、前記鉄分含有排水を添加することを特徴とするものである。
【００１８】
（６）本発明に係る硝酸含有排水の処理装置は、製鉄所における硝酸含有排水の処理装置であって、前記硝酸含有排水を活性汚泥によって生物学的に脱窒処理する脱窒処理槽と、該脱窒処理工程で使用されずに残留した有機物（ＣＯＤ成分）を活性汚泥によって生物学的に酸化分解処理してＣＯ２と水に変換する曝気槽と、沈殿槽にて固液分離する固液分離手段と、前記脱窒処理槽及び／又は前記曝気槽に製鉄所で発生する鉄分を含有する鉄分含有排水を添加する鉄分含有排水添加装置を具備することを特徴とするものである。
【００１９】
（７）また、上記（６）に記載のものにおいて、前記鉄分含有排水添加装置は、前記鉄分含有排水をpH2乃至pH12となるように予めpH調整する手段を具備することを特徴とするものである。
【００２０】
（８）また、上記（６）又は（７）に記載のものにおいて、前記鉄分含有排水がＢＯＤ成分を有することを特徴とするものである。
【００２１】
（９）また、上記（６）乃至（８）のいずれかに記載のものにおいて、前記鉄分含有排水添加装置は、活性汚泥の有機物の比率（MLVSS/MLSS）が0.78以下になるように、前記鉄分含有排水を添加することを特徴とするものである。
【００２２】
（１０）また、上記（６）乃至（９）のいずれかに記載のものにおいて、前記鉄分含有排水添加装置は、活性汚泥の有機物の比率（MLVSS/MLSS）が0.4以上になるように、前記鉄分含有排水を添加することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明においては、硝酸含有排水を活性汚泥によって生物学的に脱窒処理する脱窒処理工程と、該脱窒処理工程で使用されずに残留した有機物（ＣＯＤ成分）を活性汚泥によって生物学的に酸化分解処理してＣＯ２と水に変換する有機物分解工程と、沈殿槽にて固液分離する固液分離工程とを備え、かつ前記脱窒処理工程及び／又は前記有機物分解工程において製鉄所で発生する鉄分を含有する鉄分含有排水を添加する鉄分含有排水添加工程を有したことにより、コストを低く抑えつつ、最終沈殿池における固液分離性を確実に改善して、かつ製鉄所における排水処理の合理化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本実施の形態に係る硝酸含有排水の処理方法に用いる硝酸含有排水処理装置を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の一実施の形態に係る硝酸含有排水の処理方法は、製鉄所における硝酸含有排水の処理方法であって、硝酸含有排水を活性汚泥によって生物学的に脱窒処理する脱窒処理工程と、該脱窒処理工程で使用されずに残留した有機物（ＣＯＤ成分）を活性汚泥によって生物学的に酸化分解処理してＣＯ２と水に変換する有機物分解工程と、沈殿槽にて固液分離する固液分離工程とを備え、かつ前記脱窒処理工程において製鉄所で発生する鉄分を含有する鉄分含有排水を添加する鉄分含有排水添加工程を有することを特徴とするものである。
上記各工程を行うための硝酸含有排水処理装置１について、図１に基づいて説明する。
【００２６】
硝酸含有排水処理装置１は、図１に示す通り、処理対象となる硝酸含有排水を原水として貯留する原水槽３と、原水槽３から送給されてくる原水を活性汚泥によって生物学的に脱窒処理を行うための脱窒槽７と、脱窒槽７で処理した排水が送給されて該排水中に残留した有機物（ＣＯＤ成分）を活性汚泥によって生物学的に酸化分解処理してＣＯ２と水に変換するための曝気槽９と、曝気槽９で処理された排水が送給されて該排水を固液分離するための沈殿槽１１とを有している。
また、硝酸含有排水処理装置１は、製鉄所で発生する鉄分含有排水を貯留して、脱窒槽７に供給する鉄分含有排水供給装置４を有している。
各槽及び装置構成を詳細に説明する。
【００２７】
＜原水槽＞
原水槽３は、製鉄所で発生する硝酸含有排水を一時的に貯留しておくためのものである。
硝酸含有排水は、製鉄所においてステンレスなどの酸洗工程で発生する。硝酸含有排水は、凝集沈殿、ろ過処理をされた後、原水として原水槽３に貯留される。この時点で、全窒素濃度50〜150mg/L程度で、その殆どは硝酸態窒素である。
一方、水素供与体となる有機物は殆ど存在しない排水性状となっている。原水は、原水汲み上げ用ポンプ１３によって汲み上げられ、原水槽３と脱窒槽７とをつなぐ原水送給管路１５を通って脱窒槽７に送給される。
【００２８】
＜脱窒槽＞
脱窒槽７は、原水槽３から送給されてくる硝酸含有排水を貯留して、硝酸含有排水を活性汚泥によって生物学的に脱窒処理するとともに、鉄分含有排水供給装置４から送給されてくる鉄分含有排水を原水に混合するためのものである。
脱窒槽７には、有機物（ＣＯＤ成分、水素供与体）であるメタノールを槽内に添加するメタノール添加装置２７が設けられている。また、脱窒槽７内には、槽内を攪拌する攪拌機２９が設けられている。
脱窒槽７内には活性汚泥が存在しており、ここで活性汚泥によってメタノールを栄養源として生物学的に脱窒処理（生物学的脱窒素処理）される。メタノールは、原水の窒素濃度に応じて添加される。
脱窒反応を促進するため、脱窒槽７内は攪拌機２９で撹拌され、このとき鉄分含有排水が硝酸含有排水に混合され、鉄分が満遍なく槽内に攪拌される。
【００２９】
＜曝気槽＞
曝気槽９は、脱窒槽７から送給される排水中に残留した有機物を活性汚泥によって生物学的に酸化分解処理するためのものである。
曝気槽９は、曝気させるための気泡を発生させる散気装置３１を有している。散気装置３１には散気装置３１に空気を送り込むブロア３３が接続されている。
【００３０】
沈殿槽１１は、曝気槽９から送給される排水を貯留して上澄みと汚泥に固液分離するためのものである。
沈殿槽１１は、汚泥の一部を引き抜いて脱窒槽７に戻すための返送汚泥管路３５を有している。
【００３１】
＜鉄分含有排水供給装置＞
鉄分含有排水供給装置４は、製鉄所で発生する鉄分含有排水を貯留する鉄分含有排水貯留槽５と、鉄分含有排水貯留槽５に貯留された鉄分含有排水のpHを測定するpHメータ１７と、pHメータ１７によって測定されたpHに基づいて中和するための酸添加装置１９およびアルカリ添加装置２１と、鉄分含有排水汲み上げ用ポンプ２３を有している。
鉄分含有排水貯留槽５に貯留される鉄分含有排水は、製鉄所から排出される鉄分を多く含む排水を中和処理し、曝気等で該鉄を酸化処理したものや、前記酸化処理したものをさらに、酸化鉄をスラッジとして沈殿処理することで得られる上澄み液等であり、鉄分含有排水には鉄分が残存している。
【００３２】
鉄分含有排水の中和処理を行うのは、活性汚泥にダメージを与えないようにするためであるが、脱窒槽７や曝気槽９においても中和処理を行うような場合は、鉄分含有排水貯留槽５における中和処理はそれほど厳密に行う必要はない。このような場合は、脱窒槽７における中和処理の前段階として、生物に悪影響を及ぼさない程度のpHに調整すればよい。具体的な数値は装置形状等によって異なるが、pH2〜12程度、好ましくはpH3〜11、より好ましくはpH4〜10程度の間になっていればよい。
【００３３】
鉄分含有排水貯留槽５に貯留された鉄分含有排水は、鉄分含有排水汲み上げ用ポンプ２３によって汲み上げられ、鉄分含有排水貯留槽５と脱窒槽７とをつなぐ鉄分含有排水送給管路２５を通って脱窒槽７に送給される。
【００３４】
以上のように構成された本実施の硝酸含有排水処理装置１を用いて、硝酸含有排水を処理する方法について説明する。
本発明の一実施の形態に係る硝酸含有排水の処理方法は、硝酸含有排水を活性汚泥によって生物学的に脱窒処理する脱窒処理工程と、脱窒処理工程で使用されずに残留した有機物（ＣＯＤ成分）を活性汚泥によって生物学的に酸化分解処理してＣＯ２と水に変換する有機物分解工程と、沈殿槽にて固液分離する固液分離工程とを備え、かつ脱窒処理工程において製鉄所で発生する鉄分を含有する鉄分含有排水を添加する鉄分含有排水添加工程を有することを特徴とするものである。
各工程について以下に説明する。
【００３５】
＜脱窒処理工程＞
脱窒処理工程は、脱窒槽７において、硝酸含有排水を活性汚泥によって生物学的に脱窒処理する工程である。
原水槽３から送給された原水としての硝酸含有排水が脱窒槽７に貯留されると共に、メタノール添加装置２７からメタノールが添加される。すると、脱窒槽７内に存在している活性汚泥は、メタノールを栄養源として硝酸含有排水中の硝酸を分解する。
さらに、上記脱窒処理がなされるとともに、脱窒槽７には鉄分含有排水貯留槽５から送給されてくる鉄分含有排水が添加される（鉄分含有排水添加工程）。
ここで、鉄分含有排水添加工程について説明する。
【００３６】
≪鉄分含有排水添加工程≫
鉄分含有排水添加工程は、所定の量の鉄分含有排水を脱窒槽７に添加する工程である。
本実施の形態において用いられる鉄分含有排水は、製鉄所より排出される鉄分を多く含む排水を、中和処理し、曝気等で該鉄分を酸化処理したものとした。鉄分含有排水には、前述したとおり、鉄分が残存している。
本工程において鉄分含有排水を添加することによって、活性汚泥を形成するフロックに鉄分含有排水中の鉄分が取り込まれ、フロックの重量を増加させることができる。それ故、後工程である固液分離工程においてフロックの沈降性が向上することになる。
【００３７】
なお、鉄分含有排水は、生物活性阻害物質や環境規制物質などが含まれていなければどのような排水も利用可能である。鉄分含有排水は、予め分析をしたり、活性汚泥を用いてラボテストしたりして、性状を把握しておくことが望ましい。
【００３８】
鉄分含有排水の添加量、すなわち鉄分の添加量は、汚泥中の無機物の比率に基づいて決定する。ここで、汚泥中の無機物の比率とは、式１で表されるものである。式１においてMLSSは活性汚泥浮遊物質（Mixed Liquor Suspended Solids）であり、MLVSSは活性汚泥有機性浮遊物質（Mixed liquor volatile
suspended solid）である。
1-MLVSS/MLSS    ・・・（１）
MLVSS/MLSSは汚泥中の有機物の比率であり、式１に示す通り、全体からこれを除けば汚泥中の無機物の比率が求まる。
【００３９】
鉄分の添加量は、汚泥中の無機物の比率が、鉄分含有排水を添加していないときと比較して、10％程度上昇する程度がよい。具体的な数値は装置構成や運転条件によって変動するが、含硝酸排水1m3あたり0.5〜50ｇ程度、好ましくは5〜40ｇ程度、より好ましくは10〜30ｇ程度である。添加量が少なすぎると汚泥沈降性の改善効果が見られないが、過剰な添加はMLSSの上昇や、無機物すなわち鉄分が汚泥中に極端に増加し、比重が増すことによる管路の閉塞などを招くため、好ましくない。
【００４０】
なお、添加する鉄分含有排水はＢＯＤ成分を有することが望ましい。これは、このような鉄分含有排水を用いることで、活性汚泥に栄養源として与えるメタノールの量を減らすことができるためである。
【００４１】
＜有機物分解工程＞
有機物分解工程は、曝気槽９において行われる工程であり、脱窒槽７で処理した排水が送給されて該排水中に残留した有機物を活性汚泥によって生物学的に酸化分解処理してＣＯ２と水に変換するものである。
排水中に有機物が残留していると、次工程の固液分離工程において、該有機物を栄養源として活性汚泥によって脱窒反応が起こってしまう。脱窒反応はＮ２やＣＯ２のガスの発生を伴うため、これらの発生したガスによってフロックが浮遊してしまい、沈降性が悪化する。そのため、本有機物分解工程において、残留している有機物を分解させる。
有機物分解工程では、脱窒槽７から送給された排水を曝気槽９に貯留し、散気装置３１とブロア３３を用いて気泡を発生させ、この気泡によって曝気を行う。
【００４２】
＜固液分離工程＞
固液分離工程は、沈殿槽１１にて行われる工程であり、曝気槽９から送給された排水中のフロックを重力により沈降させて、汚泥と処理水とに固液分離する工程である。
フロックには、上述したとおり、鉄分が取り込まれて重量が増加しており、沈降性がよい。
汚泥の一部は、引き抜かれて返送汚泥管路３５を通って脱窒槽７に戻される。残りの汚泥は、余剰汚泥として回収される。汚泥には、鉄分が取り込まれているため、汚泥を回収することで鉄分も回収したことにもなる。
【００４３】
以上のように、本実施の形態においては、鉄分含有排水中に含まれる鉄分の一部が活性汚泥の中に蓄積され、硝酸含有排水の処理において、生物脱窒活性を高いレベルに保ったまま、低コストに、かつ効率的に汚泥の沈降性（固液分離性）を改善でき、さらに鉄分含有排水の処理もできる。
【００４４】
また、本実施の形態では、固液分離性改善の事前処理として鉄分含有排水（鉄分）を添加しており、上記特許文献１のように、固液分離性が悪化していることを確認して凝集剤を添加するような事後処理を行う必要がない。さらに、事後処理が遅れることによるフロックが溢れだすという重大な問題を予防することができる。また、オペレータはこれらの問題を意識することもないので、極めて効率的な処理となる。
また、鉄分含有排水は、前述したように、鉄分排水処理装置で中和処理、酸化処理等されているが、さらに生物学的処理が必要となる場合があるところ、本実施の形態によれば、硝酸含有排水処理の処理工程の中で生物学的処理ができるので、鉄分含有排水の生物学的処理を別途行う必要がなくなり、極めて効率的な排水処理が可能となる。
【００４５】
なお、上記の実施の形態では、鉄分含有排水を脱窒槽７に添加する例を示したが、本発明はこれに限られるものではなく、鉄分含有排水を曝気槽９に添加するようにしてもよく、脱窒槽７と曝気槽９の両方に添加するようにしてもよい。
【実施例】
【００４６】
本発明の硝酸含有排水の処理方法による作用効果について、具体的な実施例に基づいて説明する。
本実施例においては、硝酸含有排水の処理方法による作用効果を確認するための実験を行った。実験にあたっては、上記実施の形態の硝酸含有排水処理装置１に相当する実験装置を作成した。この実験装置について以下に説明する。
実験装置は、各槽の容量が脱窒槽5L、曝気槽3L、沈澱槽7Lとした。鉄含有排水のpH調整は鉄分含有排水槽では行わず、添加後の脱窒槽および曝気槽にて行うものとした。汚泥は実際の含硝酸処理設備より採取した。脱窒のための微生物の栄養源としてはメタノールを別途添加した。
処理対象となる硝酸含有排水の性状を表1に示す。
【００４７】
【表１】
0005966558.tif 000002
【００４８】
表１に示す通り、硝酸含有排水中のT-N（total nitrogen:総窒素）のうち、ほぼ全てが硝酸態窒素（NO3-N）だった。その他、硝酸含有排水中には微量元素としてCa、Mg、Alなどが含まれていた。
【００４９】
鉄分含有排水は、製鉄所より発生する鉄分含有排水を２種用意した。これらの鉄分含有排水の性状を表２に示す。
【００５０】
【表２】
0005966558.tif 000003
【００５１】
表２に示す通り、鉄分含有排水Ａは、鉄分が280mg/L（280g/m3）含まれており、pHは5.5であった。鉄分含有排水Ｂは、鉄分が1230mg/L（1230g/m3）含まれており、pHは強酸性を示す0.8であった。鉄分含有排水Ａにのみ、有機物（ＢＯＤ成分）が2500mg/L含まれていた。
【００５２】
上記の実験装置を用いて行った実験方法について説明する。
実験方法は、硝酸含有排水を10L/日送給して硝酸の脱窒処理を行わせ、添加する鉄分含有排水の種類とその添加量を変更して６パターン行い、パターン毎の汚泥の沈降性（SVI:汚泥容積指標（Sladge Volume Index））、脱窒特性（窒素除去率）、汚泥中の有機物の比率（MLVSS/MLSS）を評価するというものである。評価は、各パターンにおいて十分な時間（おおよそ２週間程度）処理を行い、定常状態に達した後、さらに２週間程度処理を行い、このときの平均値に基づいて行った。
なお、実験に先立って実験装置で硝酸含有排水のみの処理を1ヶ月程度行い、活性汚泥の状態が定常状態に達していることを確認した上で実験を実施した。
添加する鉄分含有排水の種類とその添加量（実験条件）について表３に基づいて説明する。
【００５３】
【表３】
0005966558.tif 000004
【００５４】
表３は、上記パターン毎に実験条件とその実験結果を表したものである。
実験条件欄は左側から順に、使用した鉄分含有排水の種類、鉄分の添加量を示している。各パターンの実験条件についてパターン１から順に説明する。
パターン１では、鉄分含有排水Ａを、硝酸含有排水1Lに対し鉄分0.3mgの割合（0.3mg-Fe/L硝酸排水）で添加した。これは、硝酸含有排水1m3に対し鉄分0.3gの割合（0.3g-Fe/m3硝酸排水）で添加したものに相当する。
同様に、パターン２として鉄分含有排水Ａを7mg-Fe/L硝酸排水（7g-Fe/m3硝酸排水）、パターン３として鉄分含有排水Ａを22mg-Fe/L硝酸排水（22g-Fe/m3硝酸排水）、パターン４として鉄分含有排水Ａを250mg-Fe/L硝酸排水（250g-Fe/m3硝酸排水）、パターン５として鉄分含有排水Ａを500mg-Fe/L硝酸排水（500g-Fe/m3硝酸排水）、パターン６として鉄分含有排水Ｂを22mg-Fe/L硝酸排水（22g-Fe/m3硝酸排水）添加した。
また、表３の最上行に、比較例として鉄分含有排水を添加しないで処理を行ったものを示す。
【００５５】
実験結果について表３の実験結果欄に基づいて説明する。実験結果欄は左から順に、汚泥の沈降性（SVI）、汚泥の沈降性の判定結果、硝酸除去率、硝酸除去率の判定結果、汚泥中の有機物の比率（MLVSS/MLSS）、汚泥中の有機物の比率の判定結果、および備考を示している。なお、各判定結果は、実験結果を視覚的に判別しやすいように○印、△印、×印で記載したものである。
【００５６】
パターン１では、鉄分の添加量が不足し、汚泥の沈降性（SVI）は比較例と同一（230mL/g-MLSS）であり、汚泥の沈降性は改善しなかった。また、硝酸除去率および汚泥中の有機物の比率も比較例とほぼ同一であった。
パターン１より鉄分の添加量を増加させたパターン２では、軽微ではあるが汚泥の沈降性改善が見られた。
パターン２よりさらに鉄分の添加量を増加させたパターン３、４では、顕著な沈降性の改善が観察された。またこのとき、汚泥が鉄分を取り込むことにより汚泥中の無機物の比率が増加し、汚泥中の有機物の比率であるMLVSS/MLSSはそれぞれ約10％、約30％程度低下した。
以上のことより、沈降性を改善させるためには、活性汚泥の有機物の比率（MLVSS/MLSS）を、汚泥の沈降性改善が見られたパターン２の0.78以下になるように、鉄分含有排水を添加することが望ましい。
【００５７】
しかし、さらに鉄分の添加量を増加させたパターン５では、沈降性を示すSVIは23mL/g-MLSSを示しており大幅に沈降性が改善したものの、この時の汚泥中の有機物の比率（MLVSS/MLSS）は0.38と大きく下がっており、無機物（Fe）の比率が上昇し過ぎてしまった。このとき、汚泥が重くなりすぎて管路等の閉塞が発生し、実験を中断せざるを得なかった。
そのため、管路等が閉塞しないようにするか、活性汚泥の有機物の比率（MLVSS/MLSS）を0.4以上、好ましくは0.50以上に保持することが望ましい。
【００５８】
また、パターン６に示す通り、強酸性排水である鉄分含有排水Ｂを添加したところ、汚泥沈降性の改善は見られた。
しかし、鉄分の添加量はパターン３と同一（22mg-Fe/L硝酸排水）にもかかわらず、沈降性の改善幅は小さくなっていた。また、硝酸除去率を見ると60％に落ち込んでおり、フロックを観察すると解体気味になっていた。これは、鉄分含有排水Ｂは強酸性（pH0.8）であるため、添加後から脱窒槽７等でpH調整されるまでの間に、汚泥がダメージを受けたためであると考えられる。
従って、生物に悪影響を及ぼさない程度のpHの鉄分含有排水を用いるか、鉄分含有排水添加工程において、鉄分含有排水槽で鉄分含有排水をpH2乃至pH12となるように予めpH調整することが望ましい。
【００５９】
また、鉄分含有排水Ａを添加したパターン１〜５では、硝酸除去率がわずかであるが向上している。これは、上述したとおり、鉄分含有排水Ａには有機物が含まれており、微生物の栄養源が増加したためであると考えた。
そこで、鉄含有排水の種類とその添加量はパターン２の実験条件と同様にして、メタノールの添加量を減じた実験を別途行った。その結果、硝酸除去率は低下しなかった。このことによって添加した鉄分含有排水Ａの有機物が微生物の栄養源として消費されていることが確認された。よって、有機物を含む鉄分含有排水Ａを添加することにより、メタノール添加量を減少可能であることが実証された。
従って、添加する鉄分含有排水はＢＯＤ成分を有することが望ましい。
【００６０】
以上のように、本実施例においては、鉄分含有排水中に含まれる鉄分の一部が活性汚泥の中に蓄積されるため、硝酸含有排水の処理において、生物脱窒活性を高いレベルに保ったまま、低コストに、かつ効率的に汚泥の沈降性を改善でき、さらに鉄分含有排水の処理もできた。
【符号の説明】
【００６１】
１  硝酸含有排水処理装置
３  原水槽
４  鉄分含有排水供給装置
５  鉄分含有排水貯留槽
７  脱窒槽
９  曝気槽
１１  沈殿槽
１３  原水汲み上げ用ポンプ
１５  原水送給管路
１７  pHメータ
１９  酸添加装置
２１  アルカリ添加装置
２３  鉄分含有排水汲み上げ用ポンプ
２５  鉄分含有排水送給管路
２７  メタノール添加装置
２９  攪拌機
３１  散気装置
３３  ブロア
３５  返送汚泥管路
【図１】
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