(57)【要約】【課題】上記無酸素槽において脱窒反応が溶存酸素を有する硝酸体窒素の供給によって抑制されることを防止する窒素含有水処理装置を提供する。【解決手段】窒素成分含有水を生物学的に処理する窒素成分含有水の処理装置において、硝化細菌によって上記窒素成分を硝化する好気性槽４と、この好気性槽の上流側に流路２０を介して接続されるとともに、上記窒素成分含有水を供給する供給管８が接続され、脱窒細菌によって上記硝化された窒素成分を脱窒する無酸素槽３とを設けるとともに、上記好気性槽において窒素成分が硝化された水を上記無酸素槽に戻す循環路５を設けた。さらに、上記好気性槽と無酸素槽とを各々気密的に閉じるとともに、上記好気性槽と無酸素槽との間であって、上記水の界面上方に、上記無酸素槽内の酸素を分離して上記好気性槽に供給する酸素富化器９を備えた酸素流通部を有する窒素成分含有水の処理装置とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒素成分含有水を生物学的に処理する窒素成分含有水の処理装置において、硝化細菌によって上記窒素成分を硝化する好気性槽と、この好気性槽の上流側に流路を介して接続されるとともに、上記窒素成分含有水を供給する供給管が接続され、脱窒細菌によって上記硝化された窒素成分を脱窒する無酸素槽とを有し、かつ上記好気性槽において窒素成分が硝化された水を上記無酸素槽に戻す循環路が設けられ、
上記好気性槽と無酸素槽とは、各々気密的に閉じられるとともに、両槽の間であって、上記水の界面上方に、上記無酸素槽内の酸素を分離して上記好気性槽に供給する酸素富化器を備えた酸素流通部が設けられていることを特徴とする窒素成分含有水の処理装置。
【請求項２】
上記好気性槽は、上記窒素成分含有水中に上記酸素を供給する曝気装置が備えられていることを特徴とする請求項１に記載の窒素成分含有水の処理装置
【請求項３】
上記供給管には、開閉弁が取り付けられ、上記循環路は、ポンプが介装された配管からなるとともに、上記好気性槽内には、ｐＨ計が設けられてなり、かつ
上記ｐＨ計による数値が規定値よりも小さくなった場合に、上記開閉弁を閉じるとともに、上記ポンプを駆動させるようになっていることを特徴とする請求項１又は２に記載の窒素成分含有水の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機性窒素やアンモニア化合物等の無機性窒素を含有する窒素含有水を生物学的に処理する窒素含有水の処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、上記窒素成分含有水の処理装置は、例えば、特許文献１及び２に示されるように、無酸素槽とその下流側に接続された好気性槽とによって概略構成されており、好気性槽において処理された上記窒素成分含有水が無酸素槽に循環供給されるようになっている。
【０００３】
この好気性槽は、内部に硝化細菌が充填されるとともに、酸素を内部に供給する酸素発生機が接続されており、例えば、アンモニア（ＮＨ4+）含有水を処理する場合、上記酸素発生器によって外界から上記好気性槽に供給された酸素により、アンモニアを硝化して、硝酸体窒素（ＮＯ3-ＮＯ2-）等にし、上記無酸素槽に供給するようになっている。
【０００４】
他方、この無酸素槽は、内部に脱窒細菌が充填されるとともに、無酸素条件下において上記硝酸体窒素（ＮＯ3-ＮＯ2-）を窒素（Ｎ2）に脱窒するようなっている。また、上記窒素成分含有水を供給する供給管が接続されており、この供給管から供給された窒素成分含有水に硝酸体窒素が含まれている場合には、上述と同様に、硝酸体窒素を脱窒するとともに、その他成分を含む水を上記好気性槽に供給するようになっている。
これらの硝化および脱窒による窒素循環によって、上記アンモニアが無害化され、外界に放出可能となる。
【０００５】
しかしながら、上記無酸素槽においては、上記好気性槽から溶存酸素を有する硝酸体窒素が供給されると、脱窒細菌が呼吸することにより、上気反応が進行せず、または反応速度が遅くなるという問題がある。
【０００６】
【特許文献１】特開平５−２００３９６号公報
【特許文献２】特開平６−２１８３８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、無酸素槽から好気性槽に簡易的に酸素を供給することによって、好気性槽を有酸素条件下にするとともに、無酸素槽を無酸素条件下にし、無酸素槽において脱窒反応が抑制されることを防止する窒素含有水処理装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記酸素富化器を上記好気性槽と無酸素槽との間に設け、この無酸素槽内の酸素を好気性槽に供給することによって、無酸素槽中の酸素含有量を少なくすることができることを見出し、本発明を完成させたものである。
【０００９】
すなわち、請求項１に記載の発明は、窒素成分含有水を生物学的に処理する窒素成分含有水の処理装置において、硝化細菌によって上記窒素成分を硝化する好気性槽と、この好気性槽の上流側に流路を介して接続されるとともに、上記窒素成分含有水を供給する供給管が接続され、脱窒細菌によって上記硝化された窒素成分を脱窒する無酸素槽とを有し、かつ上記好気性槽において窒素成分が硝化された水を上記無酸素槽に戻す循環路が設けられ、上記好気性槽と無酸素槽とは、各々気密的に閉じられるとともに、両槽の間であって、上記水の界面上方に、上記無酸素槽内の酸素を分離して上記好気性槽に供給する酸素富化器を備えた酸素流通部が設けられていることを特徴とする窒素成分含有水の処理装置である。
【００１０】
ここで、窒素成分とは、有機性窒素やアンモニア化合物等の無機性窒素を意味するとともに、窒素成分含有水とは、上記窒素成分を含有する排水等の水を意味するものである。また、好気性槽とは、少なくとも有酸素条件下であって、硝化細菌が窒素成分を消化するために充分な酸素量を有する槽であることを意味するととともに、無酸素槽とは、好ましくは無酸素条件下であって、少なくとも無酸素槽内の排水中において、脱窒素細菌が上記硝化された窒素成分を脱窒するために支障となる酸素量を有しない槽であることを意味する。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の窒素成分含有水の処理装置において、上記好気性槽は、上記窒素成分含有水中に上記酸素を供給する曝気装置が備えられていることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の窒素成分含有水の処理装置において、上記供給管には、開閉弁が取り付けられ、上記循環路は、ポンプが介装された配管からなるとともに、上記好気性槽内には、ｐＨ計が設けられてなり、かつ上記ｐＨ計による数値が規定値よりも小さくなった場合に、上記開閉弁を閉じるとともに、上記ポンプを駆動させるようになっていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載の発明によれば、好気性槽と無酸素槽との間に設けられた酸素富化器によって、無酸素槽中の酸素を好気性槽に供給することによって、無酸素槽内を無酸素条件にするとともに、好気性槽内を有酸素条件にすることができ、その結果、好気性槽内における硝化細菌による硝化作用を促すことができるとともに、無酸素槽内における酸素量を減少させることができる。このため、無酸素槽において、脱窒用細菌による脱窒作用が溶存酸素によって抑制されることを防止できる。
それ故、好気性槽と無酸素槽との間に設けられた酸素富化器が、好気性槽における硝化作用と無酸素槽における脱窒作用とに寄与することによって、全体として良好な窒素循環を行うことができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、曝気装置によって好気性槽内の窒素成分含有水中に酸素を曝気することができるため、上記硝化細菌による硝化作用を促進させることができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明によれば、ｐＨ計による数値が規定値より小さくなった場合、すなわち硝酸体窒素濃度が高くなった場合には、上記開閉弁を閉じることによって、新たな窒素成分含有水の供給を停止するとともに、上記ポンプを駆動させることによって、硝酸体窒素を無酸素槽に供給して、脱窒させることができる。
このようにｐＨ計によって好気性槽内の硝酸体窒素量を間接的に観察するとともに、ｐＨ計の数値によって、開閉弁およびポンプを操作することにより、全体として効率的に窒素循環を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係る窒素成分含有水の処理装置について、図１および図２を用いて説明する。
【００１７】
本実施形態の窒素成分含有水の処理装置は、図１に示すように、略有底四角柱状の容器１の内部を２分割する仕切壁２がその両端部を対向する壁部に一体的に接合して設けられており、一方の容器が脱窒用処理槽（無酸素槽）３として用いられるとともに、他方の容器が硝化用処理槽（好気性槽）４として用いられる。
【００１８】
そして、上記仕切壁２には、上記一端部から他端部に向けて上記水中に開口２０（流路）が形成されており、上記脱窒用処理槽３から硝化用処理槽４に窒素成分含有水が供給されるようになっている。また、上記硝化用処理槽４から上記脱窒用処理槽３に向けて配管（循環路）５が配設されており、硝化用処理槽４内の供給口にはポンプ５ｐが介装されている。
【００１９】
この硝化用処理槽４は、ファン６ｐを介装した配管（曝気装置）６が設けられ、この配管６の排出口が窒素成分含有水中に位置して、窒素成分含有水中に酸素を曝気するようになっており、上記開口２０の対向面に窒素成分を除去した水を排出する排水管８０が接続されている。
【００２０】
また、上部には取り外し可能な蓋体５４が設けられ、外気を遮断して、気密的に閉じられている。そして、内部にはｐＨ計７が設けられるとともに、Nitrosomonas  Nitrobacter  Nitrococcus  Nitrospira等の硝化細菌が充填されており、上記窒素成分含有水を下記のように硝化して、硝酸体にするようになっている。例えば、窒素成分含有水としてアンモニアが供給されると、
ＮＨ4+＋３／２Ｏ2 →  ＮＯ2-＋Ｈ2Ｏ＋Ｈ+
ＮＯ2-＋２Ｏ2     →  ＮＯ3-             になる。
【００２１】
上記脱窒用処理槽３は、窒素成分含有水を供給する供給管８が接続されるとともに、この供給管８に開閉弁８ａが介装されており、上部には取り外し可能な蓋体５３が設けられ、気密的に閉じられている。また、内部には、脱窒細菌として、Pseudonas  Micrococcus等の通気性細菌が充填されており、下記のように亜硝酸イオン等の硝酸体を脱窒して、窒素にするようになっている。
ＮＯ3-→ＮＯ2-→ＮＯ→Ｎ2Ｏ→Ｎ2
【００２２】
そして、上記窒素が窒素成分含有水の界面上方へと放出され、窒素が除去された排水が再度開口２０から硝化用処理槽４に供給され、排水管８０から排出されるようになっている。
【００２３】
ところで、上記ｐＨ計７による数値が小さい場合には、硝化用処理槽４内の雰囲気が酸性になっており、アンモニアが充分に硝化されて、硝酸体になっていることが間接的に判明する。
それ故、ｐＨ計７による数値が規定値（例えばｐＨ５以下）よりも小さくなった際に、制御装置（図示を略す）によって、開閉弁８ａを閉口し、かつポンプ５ｐを駆動させるようになっている。これにより、硝酸体が上記脱窒用処理槽３に供給されるようになっている。
【００２４】
さらに、上記仕切壁２の上部であって、上記窒素成分含有水の界面の上方に酸素富化器９が介装され、上記脱窒用処理槽３内の酸素を分離して上記硝化用処理槽４に供給する酸素流通部が構成されている。
【００２５】
この酸素富化器９は、図１及び図２に示すように、酸素イオン伝導性を有する板状の固体電解質９０の硝化用処理槽４側の面にアノード電極９４が形成されるとともに、脱窒用処理槽３側の面にカソード電極９３が形成されている。そして、アノード電極９４、カソード電極９３間に直流電圧Ｖを印加することにより、およそ４００℃〜８００℃の温度下において、上記固体電解質９０がカソード電極９３側からアノード電極９４側に窒素を含む酸素混合ガスから酸素のみを選択的に透過させる酸素透過膜として作用するようになっている。
【００２６】
ここで、固体電解質９０としては、例えば、イットリア添加ジルコニア（ＹＳＺ）が用いられるとともに、電極９３、９４としては、ＬＳＣ：Ｌａ0.6Ｓｒ0.4ＣｏＯ3が用いられている。或いは、固体電解質９０として、コバルト添加ランタンガレート（ＬＳＧＭＣ）が用いられるとともに、電極９３、９４として、ＳＳＣ：Ｓｍ0.5Ｓｒ0.5ＣｏＯ3が用いられている。
【００２７】
次いで、上述の窒素成分含有水の処理装置によって、窒素成分含有水としてアンモニアを含む排水を用いて処理する場合の作用について、説明する。
【００２８】
まず、アンモニアを含む排水を、開閉弁８ａを開口して、供給管８から脱窒用処理槽３に供給する。すると、排水中に含まれる有機物が脱窒用処理槽３内に滞留するとともに、アンモニアを含む排水が開口２０から硝化用処理槽４に供給される。その際、脱窒用処理槽３においては、排水中に溶存する少量の酸素が上昇して、排水の界面上方へと放出される。
【００２９】
すると、酸素は、酸素富化器９近傍まで移動して、この酸素富化器９を介して硝化用処理槽４内に供給される。
【００３０】
次いで、ファン６ｐを駆動させ、上記硝化用処理槽４内に供給された酸素を配管６により曝気することによって、硝化用処理槽４内の排水中に酸素を供給する。すると、硝化用処理槽４内において、排水中のアンモニア成分が硝化細菌により硝化されて、漸次、硝酸体となりつつ、ｐＨ値が小さくなる。そして、ｐＨ値が既定値になった段階において、制御装置が作動して、開閉弁８ａが閉口されるとともに、ポンプ５ｐが駆動する。
【００３１】
すると、新たな排水の供給が停止されるとともに、配管５によって硝酸体が脱窒用処理槽３に供給される。次いで、脱窒用処理槽３内において、通性嫌気性細菌により脱窒され、窒素になって排水の界面上方へと放出される。
その際、供給管８から供給される排水中には、溶存酸素が少ないため、脱窒用処理槽３を上流に配設することにより、脱窒用処理槽３内の酸素量を少なくすることができるとともに、酸素富化器９によって脱窒用処理槽３内に流入した酸素が硝化用処理槽４に供給されるため、脱窒用処理槽３内を無酸素条件にすることができる。このため、通性嫌気性細菌による脱窒作用が保たれる。
【００３２】
次いで、アンモニアが窒素となって除去された排水が開口２０から硝化用処理槽４に供給されて、排水管８０から排出される。
【００３３】
以上のようにして、窒素成分含有水の処理装置の運転時には、アンモニアを含む排水を供給管８０から供給しつつ、アンモニアを窒素として除去した排水を排水管８０から排出する。また、定期的に上述の処理装置の作動を停止し、蓋体５３、蓋体５４を開口して、脱窒用処理槽３内及び硝化用処理槽４内をそれぞれ清掃する。特に、脱窒用処理槽３は、内部に脱窒による窒素が充満するため、蓋体５３を開口して窒素を放出させるとともに、排水とともに流入する不純物が沈降するため、蓋体５３を開口して内部を清掃する必要がある。
【００３４】
上述の実施形態によれば、排水中の溶存酸素が少ないため、上流側に配設された脱窒用処理槽３内の酸素量を少なくすることができるとともに、脱窒用処理槽３内の酸素を酸素富化器９によって硝化用処理槽４内に供給することによって、上記脱窒用処理槽３内を無酸素条件下に保つことができる。さらに、排水中に混入している通性嫌気性菌等の有機物が脱窒用処理槽３内に滞留して、この有機物等が脱窒反応に寄与することができる。
【００３５】
他方、硝化用処理槽４においては、脱窒用処理槽３内にて有機物が消費されるため、有機物が供給されて硝化作用を阻害することを防止できるとともに、酸素富化器９により供給される酸素によって、硝化細菌による硝化作用を促進させることができる。
【００３６】
また、制御装置によって、ｐＨ値が既定値よりも小さくなった場合に、開閉弁８ａを閉じるとともに、ポンプ５ｐを駆動させることにより、硝化作用および脱窒作用を効率的に行い、その結果、全体的として効率的に窒素循環を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係る窒素成分含有水の処理装置を示す説明図である。
【図２】図１の酸素富化器９の詳細説明図である。
【符号の説明】
【００３８】
３  脱窒用処理槽（無酸素槽）
４  硝化用処理槽（好気性槽）
５  配管（循環路）
８  供給管
９  酸素富化器
２０  開口（流路）
【図１】
2007160226.tif 000003
【図２】
2007160226.tif 000004