(57)【要約】【課題】酸発酵上澄水中の有機酸などの有機物を効率よく分離・回収して、脱窒処理工程の水素供与体として有効に利用する排水の脱窒処理方法と装置を提供する。【解決手段】排水を生物学的に脱窒処理する方法において、前記脱窒処理における水素供与体として、有機物を含有する水を流動させながら、含有される有機物の融点よりも低く、水の凝固点よりも高い温度に冷却することにより、含有される有機物のうち、水よりも融点が高い有機物を凝固させて水から分離・回収し、該回収した有機物を用いる排水の脱窒処理方法としたものであり、前記有機物を含有する水が、下水又は排水処理設備の初沈汚泥あるいは余剰汚泥を酸発酵させて得られる液の上澄水であり、前記回収される有機物が、有機酸を主体とする有機物であるのがよい。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排水を生物学的に脱窒処理する方法において、前記脱窒処理における水素供与体として、有機物を含有する水を流動させながら、含有される有機物の融点よりも低く、かつ、水の凝固点よりも高い温度に冷却することにより、含有される有機物のうち、水よりも融点が高い有機物を凝固させて水から分離・回収し、該回収した有機物を用いることを特徴とする排水の脱窒処理方法。
【請求項２】
前記有機物を含有する水が、下水又は排水処理設備の初沈汚泥あるいは余剰汚泥を酸発酵させて得られる液の上澄水であり、前記回収される有機物が、有機酸を主体とする有機物であることを特徴とする請求項１記載の排水の脱窒処理方法。
【請求項３】
排水を生物学的に脱窒処理する処理槽と、有機物を含有する水を貯留する貯槽、該有機物の融点よりも低く、水の凝固点よりも高い温度に冷却された冷却セル、前記貯槽の有機物を含有する水を該冷却セルに吹付けて回収する手段、冷却セルに凝固した有機物を回収する手段及び該回収した有機物を前記脱窒処理槽に供給する手段からなる水素供与体供給装置とを有することを特徴とする排水の脱窒処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＮＯｘ−Ｎ含有排水の脱窒処理に係り、特に、下水等の排水を対象とした生物処理による脱窒処理工程において、排水由来の有機物を水素供与体として効率的に利用して脱窒処理する方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、下水に代表される有機物及び窒素分を含有する排水の処理方法としては、まず沈降分離により沈降しやすい固形物を除去し、次いで活性汚泥処理法などの生物処理により有機物や窒素分を分解除去した後、凝集沈殿処理や活性炭吸着処理により残留しているＳＳやリン、ＣＯＤ成分を除去する方法が一般的に採用されている。
ここでいう生物処理としては、代表的なものとして、好気処理単独の場合と、好気処理と嫌気処理とを組み合わせたものがあり、微生物の作用により有機物（ＢＯＤ成分）と窒素分とが分解され除去される。具体的には、まず好気処理工程で、有機物が微生物により酸化分解されると共に、硝化菌の作用により、ＮＨ４−ＮがＮＯｘ−Ｎに酸化される。また、嫌気処理工程を組み合わせた場合おいては、アルコールなどの有機物を、水素供与体として嫌気処理工程に添加することで、脱窒細菌の作用によりＮＯｘ−Ｎが窒素ガスと二酸化炭素に分解される。
【０００３】
近年、周辺水域の富栄養化が問題視されるようになり、窒素分についての環境基準が設定され、これに合わせて排水基準が設定されるなど、下水・排水の処理において窒素分の高度な除去が求められるようになってきた。
この窒素除去処理の主軸となる技術が、前記した脱窒細菌の作用を利用した生物学的な脱窒処理であるが、この処理においては、ＮＯｘ−Ｎを分解するためにアルコールなどの有機物が水素供与体として必要である。このため、一般的には、処理に際してアルコールの添加を必要とし、ランニングコストの高騰を招いている。
このランニングコストを低減する方法として、脱窒処理工程に必要な水素供与体に、処理対象である排水に含有されている有機物を有効利用する試みが多くなされてきた。
【０００４】
その代表的な方法として、嫌気槽と好気槽の内部液を循環させて処理する方式が実用化されており、特にし尿処理において広く普及している。しかしながら、その循環型という特徴から、通常この方式だけでは、ＮＯｘ−Ｎを排水基準を満たす低濃度レベルにまで低減することができず、アルコール等の有機物を水素供与体として添加する従来型の脱窒処理を、後段で別途実施することが必要不可欠であり、アルコールにかわる安価な水素供与体の利用はこの方式においても残された課題となっている。
また、下水の初沈汚泥の酸発酵液などの有機物を、水素供与体として利用する試みもなされてきたが、排水中の有機物を効率的に分離・濃縮する有効な手段がこれまでには無く、このため、次のような問題点があり、実用化には到っていない。
▲１▼有機物濃度が薄く、必要となる添加液の量が多くなり、その結果処理水量が多くなることで処理に支障をきたす。
▲２▼夾雑成分による処理不良や汚染を引き起こす可能性がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術に鑑み、初沈汚泥の酸発酵上澄水中の酢酸など、処理対象である下水又は排水に由来する有機物を効率よく分離・回収し、これを脱窒処理工程の水素供与体として有効に利用することができる排水の脱窒処理方法と装置を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明では、排水を生物学的に脱窒処理する方法において、前記脱窒処理における水素供与体として、有機物を含有する水を流動させながら、含有される有機物の融点よりも低く、かつ、水の凝固点よりも高い温度に冷却することにより、含有される有機物のうち、水よりも融点が高い有機物を凝固させて水から分離・回収し、該回収した有機物を用いることを特徴とする排水の脱窒処理方法としたものである。
前記処理方法において、有機物を含有する水は、下水又は排水処理設備の初沈汚泥あるいは余剰汚泥を酸発酵させて得られる液の上澄水であり、前記回収される有機物は、有機酸を主体とする有機物とすることができる。
また、本発明では、排水を生物学的に脱窒処理する処理槽と、有機物を含有する水を貯留する貯槽、該有機物の融点よりも低く、水の凝固点よりも高い温度に冷却された冷却セル、前記貯槽の有機物を含有する水を該冷却セルに吹付けて回収する手段、冷却セルに凝固した有機物を回収する手段及び該回収した有機物を前記脱窒処理槽に供給する手段からなる水素供与体供給装置とを有することを特徴とする排水の脱窒処理装置としたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明における脱窒処理方法は、水を流動させながら冷却することにより、含有される有機物のうち、水よりも融点の高い有機物を凝固させて水から分離・回収して、これを脱窒処理工程の水素供与体として利用するものである。
本発明者らは、鋭意研究を進めた結果、水を流動させながら水の凝固点よりも若干高い温度に冷却することにより、含有される有機物のうち、水よりも融点の高い有機酸などの有機物を凝固させて、効率的に分離・回収できることを見出し、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、有機酸などの水よりも融点の高い有機物を含む排水を流動させながら、含有される有機物の融点よりも低く、かつ、水の凝固点よりも高い温度に冷却することにより、排水中に含有される酢酸などの有機物を凝固させて排水から効率的に分離・回収し、これを脱窒処理工程に必要な水素供与体として利用するものである。
【０００８】
次に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の有機物を回収する回収装置の一例を示す概略構成図である。
図１において、水よりも融点が高い有機物を含む水である原水７を供給ラインに付設したポンプ４により凝固分離原水槽１に供給する。
凝固分離原水槽１内の原水は、吹き付けラインに付設したポンプ５の圧力により、凝固（冷却）セル３に繰り返し吹き付けられる。
【０００９】
凝固セル３は、吹き付けた原水のうち凝固しなかったものが滴り落ちて回収されるように、傾斜角度を付けた板状のもの、あるいは上下を反転させたカップ状のものなどである。この凝固セル３を、水の凝固点温度より若干高めの温度、望ましくは０℃〜３℃前後の温度に冷却し、これに原水を繰り返し吹き付ける。吹き付けた原水の内、凝固セル３で水よりも融点が高い成分は凝固８して析出するが、凝固しきらなかった一部の成分と水は、凝固せずにセルから滴り落ちる。この滴り落ちた液は、凝固分離原水槽１内に回収され、再び凝固セル３に吹き付けられる。
この繰返しにより、最終的には原水中の水よりも融点が高い有機物が凝固８して、凝固分離回収槽２に分離・回収される。
この様にして、排水などから分離・回収した有機物を、脱窒処理槽に供給して、ＮＯｘ−Ｎを含有する排水の脱窒処理工程の水素供与体として利用する。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。
実施例１
図２及び図３の実験装置を用いて実験した。
実際の下水を対象に、活性汚泥処理試験を実施しているモデルプラントから採取した余剰汚泥（ＳＳ＝１８，０００ｍｇ／ｌ）を、実験的に酸発酵させて得られた液の上澄水（以下、被試験水）を用いて有機物の分離試験をした。被試験水の性状を以下に示す。
ｐＨ：５．０
ＶＦＡ：５１０ｍｇ／ｌ
Ｓ−ＣＯＤｃｒ：１０６０ｍｇ／ｌ
（ＶＦＡ：揮発性有機酸濃度。蟻酸、乳酸、酢酸、プロピオン酸、イソ酪酸、ノルマル酪酸、イソ吉草酸、ノルマル吉草酸の合計値。）
【００１１】
被試験水５Ｌを、図２の凝固分離原水槽に入れ、冷却水を循環させて約１℃に冷却した容量２５０ｍｌの丸底フラスコの内壁に、連続してポンプにて吹き付け続けた。約２時間後、被試験水の吹き付けを停止し、丸底フラスコを取り外して室温（約２０℃）で放置して、フラスコ内に凝固した固体を液体に戻し回収した。
この時得られた回収液（液量約０．５ｍｌ）の性状を測定したところ、ＣＯＤｃｒ濃度約６００，０００ｍｇ／ｌであった。
この回収液を、図３の脱窒処理試験装置において水素供与体として添加した。
その結果、上記回収液はＣＯＤｃｒ濃度の約６割にあたるＢＯＤ濃度を有しており、この有機物量に相当する水素供与体としての作用が得られ、以下の表に示すように良好な脱窒処理結果が得られた。
【００１２】
【表１】
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【００１３】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明は、水よりも融点の高い有機酸などの有機物を含む排水を流動させながら、含有される有機物の融点よりも低く、かつ、水の凝固点よりも高い温度に冷却することにより、排水中に含有される水よりも融点の高い酢酸などの有機物を凝固させて効率的に分離・回収し、これを脱窒工程に必要な水素供与体として利用することにより、下水・排水を対象とした脱窒処理のランイングコストを低減するものであり、極めて有益である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の有機物を回収する回収装置の一例を示す概略構成図。
【図２】実施例１の有機物の回収に用いた実験装置の概略構成図。
【図３】実施例１の脱窒処理試験用いた装置の概略構成図。
【符号の説明】
１：凝固分離原水槽、２：凝固成分回収槽、３：凝固セル、４、５：ポンプ、６：支柱、７：原水、８：凝固不純物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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