(57)【要約】【課題】アンモニア性窒素及びアンモニア酸化細菌生育阻害物質を含む原水を処理して高い窒素除去率を安定して得ることが可能となる窒素含有排水の処理方法を提供する。【解決手段】窒素含有排水は、酸化槽１に導入され、亜硝酸化処理又は亜硝酸化及び硝酸化処理され、一部の亜硝酸含有水は混合反応槽２へ送られ、残部は脱窒処理槽３へ送られて脱窒処理され、処理水となる。生育阻害物質含有排水は、該混合反応槽２にて酸化槽１からの亜硝酸イオン含有水が混合され、生育阻害物質が分解する。この混合反応槽２の分解処理水は、脱窒処理槽３へ送られ、脱窒処理される。混合反応槽２の流出水の全量を酸化槽１へ供給してもよく、混合反応槽２の流出水の一部を酸化槽１へ供給し、残部を脱窒処理槽３へ供給してもよい。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンモニア性窒素を含有する窒素含有排水と、アンモニア酸化細菌の生育を阻害する生育阻害物質を含有する生育阻害物質含有排水とを処理する窒素含有排水の処理方法であって、
該窒素含有排水を亜硝酸化処理する亜硝酸化工程と、
該亜硝酸化工程からの亜硝酸含有水を脱窒処理する脱窒工程と、
前記生育阻害物質含有排水に対し亜硝酸を添加し、亜硝酸と生育阻害物質含有排水中の生育阻害物質とを反応させて生育阻害物質を分解する生育阻害物質分解工程と、
該分解工程からの分解処理水を前記亜硝酸化工程及び／又は脱窒工程に供給する工程と、
を有する窒素含有排水の処理方法。
【請求項２】
請求項１において、該生育阻害物質含有排水に亜硝酸を添加するために、前記亜硝酸化工程からの亜硝酸含有水の一部を前記生育阻害物質分解工程に添加することを特徴とする窒素含有排水の処理方法。
【請求項３】
アンモニア性窒素とアンモニア酸化細菌生育阻害物質とを含有する排水を処理する方法であって、
該排水に亜硝酸を添加して生育阻害物質を分解する生育阻害物質分解工程と、
該生育阻害物質分解工程からの分解処理水を亜硝酸化処理及び／又は硝酸化処理する酸化工程と、
該酸化工程からの酸化処理水を脱窒処理する脱窒工程と
を有する窒素含有排水の処理方法。
【請求項４】
請求項３において、前記排水に亜硝酸を添加するために、前記生育阻害物質分解工程からの分解処理水の一部を亜硝酸化処理して亜硝酸含有水とし、この亜硝酸含有水を前記排水に添加することを特徴とする窒素含有排水の処理方法。
【請求項５】
請求項３において、前記排水に亜硝酸を添加するために、前記酸化工程で亜硝酸化処理を行い、この亜硝酸化処理水の一部を前記排水に添加することを特徴とする窒素含有排水の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は窒素含有排水の処理方法に係り、特にアンモニア性窒素を酸化し次いで脱窒する工程を有する窒素含有排水の処理方法に関する。詳しくは、本発明は、排水中にヒドラジン、ヒドロキシルアミン、過酸化水素などのアンモニア酸化細菌の生育を阻害する生育阻害物質が含まれる場合に採用される窒素含有排水の処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
排液中に含まれる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、排水中のアンモニア性窒素は、アンモニア性窒素をアンモニア酸化細菌により亜硝酸性窒素に酸化し、更にこの亜硝酸性窒素を亜硝酸酸化細菌により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及び硝酸性窒素を従属栄養性細菌である脱窒菌により、有機物を電子供与体として利用して窒素ガスにまで分解する脱窒工程との２段階の生物反応を経て窒素ガスにまで分解される。
【０００３】
しかし、このような従来の硝化脱窒法では、脱窒工程において電子供与体としてメタノールなどの有機物を多量に必要とし、また硝化工程では多量の酸素が必要であるため、ランニングコストが高いという欠点がある。
【０００４】
これに対して、近年、アンモニア性窒素を電子供与体とし、亜硝酸性窒素を電子受容体とする独立栄養性細菌（自己栄養細菌）を利用し、アンモニア性窒素と亜硝酸性窒素とを反応させて脱窒する方法が提案された。この方法であれば、有機物の添加は不要であるため、従属栄養性の脱窒菌を利用する方法と比べて、コストを低減することができる。また、独立栄養性の細菌は収率が低く、汚泥の発生量が従属栄養性細菌と比較すると著しく少ないので、余剰汚泥の発生量を抑えることができる。更に、従来の硝化脱窒法で観察されるＮ２Ｏの発生がなく、環境に対する負荷を低減できるといった特長もある。
【０００５】
この独立栄養性脱窒細菌（以下「ＡＮＡＭＭＯＸ菌」と称す場合がある。）を利用する生物脱窒プロセスは、Ｓｔｒｏｕｓ，  Ｍ  ｅｔ  ａｌ．  （１９９８）  Ａｐｐｌ．  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．  Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ．Ｖｏｌ．５０，
ｐ．５８９−５９６に報告されており、以下のような反応でアンモニア性窒素と亜硝酸性窒素が反応して窒素ガスに分解されると考えられている。
【０００６】
【化１】
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【０００７】
即ち、ＡＮＡＭＭＯＸ菌を利用して脱窒処理を行う場合、ＡＮＡＭＭＯＸ菌を保持するＡＮＡＭＭＯＸ反応槽に流入する被処理水（原水）は、アンモニア性窒素と亜硝酸性窒素を含む必要がある。このため、従来においては、例えば、アンモニア性窒素を含む排水を予め硝化処理し、排水中のアンモニア性窒素の一部をアンモニア酸化細菌により亜硝酸性窒素に酸化したものを原水として導入している。この原水は、上記反応式から明らかなように、アンモニア性窒素と亜硝酸性窒素とがモル比０．４３：０．５７で反応するため、アンモニア性窒素（ＮＨ４−Ｎ）と亜硝酸性窒素（ＮＯ２−Ｎ）をこのような割合で含むことが好ましい。
【０００８】
なお、反応生成物として窒素の他に硝酸が生成するため、ＡＮＡＭＭＯＸ工程の後段にメタノール等の有機物の共存下で生物脱窒を行う脱窒工程を設けることにより、窒素の除去率を高め、良好な水質の処理水を得ることができる。
【０００９】
【非特許文献１】
Ｓｔｒｏｕｓ，  Ｍ  ｅｔ  ａｌ．  （１９９８）  Ａｐｐｌ．  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．
Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ．Ｖｏｌ．５０，  ｐ．５８９−５９６
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
窒素含有排水には、ヒドラジン、ヒドロキシルアミン、過酸化水素などアンモニア酸化細菌の生育阻害を引き起こすものを含むものがある。
【００１１】
従来、この生育阻害物質含有排水を処理する場合は、ヒドラジンなどの生育阻害物質を分解除去、あるいは生育阻害濃度以下に希釈した後、硝化槽へ流入させている。この生育阻害物質の分解方法としては、アルカリ注入・高ｐＨ条件下で硫酸銅触媒を用いて分解する方法が行われている。
【００１２】
しかし、硫酸銅も生育阻害性を有すると共に、排水規制のため除去する必要があり、装置・操作が煩雑となり、処理費用も高価となる問題があった。
【００１３】
本発明は上記従来の問題点を解決し、ヒドラジン、ヒドロキシルアミン、過酸化水素などアンモニア酸化細菌の生育を阻害する生育阻害物質を含む窒素含有排水を容易に処理する方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
第１発明（請求項１）の窒素含有排水の処理方法は、アンモニア性窒素を含有する窒素含有排水と、アンモニア酸化細菌の生育を阻害する生育阻害物質を含有する生育阻害物質含有排水とを処理する窒素含有排水の処理方法であって、該窒素含有排水を亜硝酸化処理する亜硝酸化工程と、該亜硝酸化工程からの亜硝酸含有水を脱窒処理する脱窒工程と、前記生育阻害物質含有排水に対し亜硝酸を添加し、亜硝酸と生育阻害物質含有排水中の生育阻害物質とを反応させて生育阻害物質を分解する生育阻害物質分解工程と、該分解工程からの分解処理水を前記亜硝酸化工程及び／又は脱窒工程に供給する工程と、を有するものである。
【００１５】
第２発明（請求項３）の窒素含有排水の処理方法は、アンモニア性窒素とアンモニア酸化細菌生育阻害物質とを含有する排水を処理する方法であって、該排水に亜硝酸を添加して生育阻害物質を分解する生育阻害物質分解工程と、該生育阻害物質分解工程からの分解処理水を亜硝酸化処理及び／又は硝酸化処理する酸化工程と、該酸化工程からの酸化処理水を脱窒処理する脱窒工程とを有するものである。
【００１６】
上記の通り、アンモニア性窒素含有排水が生物酸化処理されると、亜硝酸イオンが生成すると共に、この亜硝酸イオンがさらに酸化されて硝酸イオンが生成する。
【００１７】
本発明者が研究を重ねた結果、この生物酸化処理によって生成する亜硝酸がヒドラジン、ヒドロキシルアミン、過酸化水素などのアンモニア酸化細菌生育阻害物質と反応してこれを分解することが見出された。
【００１８】
本発明は、かかる知見に基づき創案されたものであり、本発明によれば、生育阻害物質が亜硝酸によって効率良く分解されることにより、排水中の生育阻害物質と窒素とを効率良く低コストに処理することが可能となる。
【００１９】
なお、上記のヒドラジン含有排水としては発電所の復水脱塩装置再生排水、ボイラ蒸発管の保管排水、ヒドラジン製造工場排水などが例示され、ヒドロキシルアミン含有排水としてはヒドロキシルアミン製造工場排水、ＬＳＩ製造工場（レジストの剥離）排水などが例示され、過酸化水素含有排水としてはＬＳＩ製造工場（レジストの剥離）排水、食品、繊維、紙パルプの殺菌・脱色後の排水などが例示される。窒素含有排水としては、し尿、生活排水、農業排水、工業排水、食品工場排水、コンデミ再生排水などが例示される。窒素と生育阻害物質とを含有する排水としては、窒素とヒドラジンとを含有する上記復水脱塩装置再生排水、上記各排水の混合排水などが例示される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２１】
図１（ａ）は、生育阻害物質含有排水と窒素含有排水とを処理する実施の形態に係る方法のフロー図である。
【００２２】
窒素含有排水は、酸化槽１に導入され、亜硝酸化処理又は亜硝酸化及び硝酸化処理され、一部の亜硝酸含有水は混合反応槽２へ送られ、残部は脱窒処理槽３へ送られて脱窒処理され、処理水となる。生育阻害物質含有排水は、該混合反応槽２にて酸化槽１からの亜硝酸イオン含有水が混合され、生育阻害物質が分解処理される。この混合反応槽２の分解処理水は、脱窒処理槽３へ送られ、脱窒処理される。
【００２３】
この脱窒処理槽３は、亜硝酸性窒素及び硝酸性窒素を従属栄養性細菌である脱窒菌により、有機物を電子供与体として利用して窒素ガスにまで分解する脱窒菌脱窒プロセスを行うものであってもよく、アンモニア性窒素を電子供与体とし、亜硝酸性窒素を電子受容体とする独立栄養性微生物すなわちＡＮＡＭＭＯＸ菌を利用し、アンモニア性窒素と亜硝酸性窒素とを反応させて脱窒するＡＮＡＭＭＯＸプロセスであってもよい。
【００２４】
この脱窒処理槽３が、上記の脱窒菌脱窒プロセスを行うものである場合、酸化槽１の流出水中にアンモニアが残留しないようにするために、図１（ｄ）のように酸化槽１から脱窒槽３へ向けて流出する流出水の一部を該酸化槽１に循環させて硝化を十分に進行させるようにしてもよい。
【００２５】
脱窒処理槽３がＡＮＡＭＭＯＸプロセスを行うものであるときには、酸化槽１の流出水中にはアンモニアが残留する方が好ましく、特に、生育阻害物質含有排水中にアンモニアが含有されないときには、酸化槽流出水中にアンモニアを残留させる必要がある。
【００２６】
なお、前述の通り、ＡＮＡＭＭＯＸ工程の処理水中には硝酸性窒素が残留することが多い。
【００２７】
ＡＮＡＭＭＯＸ工程の処理水中に残留した硝酸性窒素を除去するためにＡＮＡＭＭＯＸ工程の後段に、メタノール等の有機物の共存下で生物脱窒させる脱窒菌脱窒プロセスを行ってもよい。
【００２８】
図１（ａ），（ｄ）では混合反応槽２の流出水の全量を脱窒処理槽３へ供給しているが、図１（ｂ）のように混合反応槽２の流出水の全量を酸化槽１へ供給してもよく、図１（ｃ）のように混合反応槽２の流出水の一部を酸化槽１へ供給し、残部を脱窒処理槽３へ供給してもよい。図１（ｂ），（ｃ）の場合においても、図１（ｄ）の如く酸化槽１から脱窒処理槽３へ向けて流出する流出水の一部を酸化槽１へ循環させてもよい。
【００２９】
図２は、生育阻害物質及び窒素を含む排水を処理する方法のフロー図である。図２（ａ）では、この生育阻害物質・窒素含有排水は、混合反応槽２にて亜硝酸イオンの添加・混合により生育阻害物質が分解された後、酸化槽１にて亜硝酸化処理又は亜硝酸化及び硝酸化処理された後、脱窒処理槽３にて脱窒処理される。この脱窒処理槽３は、図１の場合と同じく脱窒菌による脱窒プロセスであってもよくＡＮＡＭＭＯＸ菌による脱窒プロセスであってもよい。後者のＡＮＡＭＭＯＸ脱窒プロセスの場合、脱窒処理槽３の後段に脱窒菌による脱窒槽を設けてもよい。
【００３０】
図２（ａ）では、混合反応槽２に亜硝酸イオンを供給するために、混合反応槽２からの流出水の一部を亜硝酸化槽４へ導入し、亜硝酸化処理して亜硝酸イオンを生成させ、この亜硝酸イオンを含む水を混合反応槽２へ添加している。なお、他の亜硝酸イオン供給源が存在するならば、この亜硝酸化槽４を省略し、当該亜硝酸イオン供給源から混合反応槽２へ亜硝酸イオンを供給してもよい。
【００３１】
また、運転開始の当初だけ亜硝酸イオン供給源から混合反応槽２へ亜硝酸イオンを供給し、酸化槽１の酸化反応が十分に進行するようになった段階になったならば、図２（ｂ）のように該酸化槽１の酸化処理水の一部を混合反応槽２に供給し、該酸化処理水中の亜硝酸イオンを生育阻害物質の分解に利用するようにしてもよい。
【００３２】
脱窒処理槽３が、前述の脱窒菌による脱窒プロセスを行うものである場合、酸化槽１からこの脱窒処理槽３に導入される酸化処理水はアンモニアが残留しないように硝化が進行していることが好ましい。そこで、この場合には、図２（ｃ）のように酸化槽１から脱窒処理槽３へ向って流出する流出水の一部を酸化槽１へ循環させるようにしてもよい。
【００３３】
【実施例】
以下に比較例及び実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００３４】
＜比較例１＞
アンモニア性窒素７００ｍｇ−Ｎ／Ｌとヒドラジン性窒素３０ｍｇ−Ｎ／Ｌを含む復水脱塩装置（コンデミ）再生排水を中和した排水を原水とした。この排水を生物（硝化）槽へ導入したところ、曝気槽が泡立ち、汚泥が白色化して、アンモニアが酸化されなくなった。亜硝酸化、硝酸化が起こらないため、脱窒できなかった。
【００３５】
＜比較例２＞
上記排水中のヒドラジンを分解するため、硫酸銅を排水中の濃度が１０ｍｇ／Ｌとなるように添加し、ｐＨ１０に調整し、１時間曝気処理した。この処理で、ヒドラジンは５ｍｇ／Ｌ以下となったが、Ｃｕイオンがアンモニア錯体として１ｍｇ／Ｌ程度残留し、このＣｕイオンの阻害のため、硝化速度が３０％程度低下した。
【００３６】
＜実施例１＞
上記原水を図２（ｂ）に示す構成の装置に８００Ｌ／ｄａｙにて通水して処理した。各槽の内容は次の通りである。
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【００３７】
初期には混合反応槽へ亜硝酸ナトリウムを５０ｍｇ−Ｎ／Ｌの濃度となるように添加したところ、混合反応槽２の流出水中のヒドラジンは１ｍｇ−Ｎ／Ｌ以下となった。
【００３８】
ヒドラジンを除去したため、酸化槽１は安定運転できた。３０分経過後、酸化槽で生成した亜硝酸性窒素を混合反応槽へ返送・添加するようにした。この場合も、ヒドラジンが酸化槽へ流入せず、安定運転することができた。
【００３９】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の窒素含有排水の処理方法によれば、アンモニア性窒素及びアンモニア酸化細菌生育阻害物質を含む原水を簡易なプロセスにより処理して高い窒素除去率を安定して得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る窒素含有排水の処理方法の系統図である。
【図２】本発明の別の実施の形態に係る窒素含有排水の処理方法の系統図である。
【符号の説明】
１  酸化槽
２  混合反応槽
３  脱窒処理槽
４  亜硝酸化槽
【図１】
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【図２】
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