(57)【要約】【課題】廃液の硝化処理を効率よく行うことができるようにする。【解決手段】硝化槽１における被処理廃液２中に接触材１２を浸漬させる。接触材１２は、微生物の付着しにくい材料で形成された芯材１３と、微生物の付着しやすい繊維にて構成されるとともに芯材１３から放射状に突出する多数の嵩高の房状糸１４とを有する。房状糸１０に、バイオポリマーを出す菌を優先種として付着させるとともに、このバイオポリマーを出す菌に硝化菌を保持させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
硝化槽における被処理廃液中に、微生物の付着しにくい材料で形成された芯材と、微生物の付着しやすい繊維にて構成されるとともに前記芯材から放射状に突出する多数の嵩高の房状糸とを有した接触材を浸漬させて、前記房状糸に、バイオポリマーを出す菌を優先種として付着させるとともに、前記バイオポリマーを出す菌に硝化菌を保持させることを特徴とする廃液の硝化処理方法。
【請求項２】
被処理廃液にＢＯＤを添加することを特徴とする請求項１記載の廃液の硝化処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃液の硝化処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
廃液の処理方法の一種として、その廃液中に含まれる窒素分を処理するための、循環式の硝化脱窒処理方法が知られている。これは、嫌気性の脱窒槽と好気性の硝化槽とをこの順に設けるとともに、硝化槽から脱窒槽への汚泥返送路を設け、硝化槽におけるアンモニアの硝化反応と、脱窒槽における硝酸イオンの脱窒反応とを行わせることで、廃液中の窒素分を窒素ガスに変換させて大気中に放出させる技術である。
【０００３】
しかしながら、一般に硝化反応はその反応速度が遅い。これは、硝化菌の繁殖速度が遅いためで、理論的には硝化反応の完了には２週間程度の時間が必要となる。特に、ＢＯＤが存在すると、これが硝化反応にとっての阻害要因となっている。たとえば特許文献１には、活性汚泥法の場合に、ＢＯＤ負荷が０．４ｋｇ／ｍ３・日以上になると急激に硝化反応が低下することが記載されている。特許文献２には、ＢＯＤ負荷が大きすぎると硝化反応が十分におこなわれない旨が記載されている。特許文献３には、ＢＯＤ負荷を下げると硝化が促進される旨が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−４７３８７号公報（［０００５］）
【特許文献２】特開２００２−１３６９９０号公報（［００１６］）
【特許文献３】特開平８−１０８１９０号公報（［００２４］）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように従来の技術においては、実質的にＢＯＤを除去した後でないと硝化反応を行わせることができないため、低容積負荷とすることを余儀なくされ、また水理学的滞留時間が長くなるという課題があり、廃液中の窒素分の除去率に限界がある。
【０００６】
そこで本発明は、このような課題を解決して、硝化反応を効率よく行うことができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的を達成するために本発明は、硝化槽における被処理廃液中に、微生物の付着しにくい材料で形成された芯材と、微生物の付着しやすい繊維にて構成されるとともに前記芯材から放射状に突出する多数の嵩高の房状糸とを有した接触材を浸漬させて、前記房状糸に、バイオポリマーを出す菌を優先種として付着させるとともに、前記バイオポリマーを出す菌に硝化菌を保持させることを特徴とする。
【０００８】
本発明の廃液の硝化処理方法によれば、被処理廃液にＢＯＤを添加することが好適である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、接触材の房状糸に、バイオポリマーを出す菌を優先種として付着させるとともに、バイオポリマーを出す菌に硝化菌を保持させるため、この接触材に確実に硝化菌を保持させることができ、したがって、従来よりもＢＯＤ負荷が高い状態で硝化処理を行うことができて、硝化反応を効率よく行うことができる。
【００１０】
本発明によれば、被処理廃液のＢＯＤ負荷が低い場合には、従来においては避けられていた、硝化槽にＢＯＤを添加するという手法を採用することで、効率よく硝化反応を行わせることができ、このため、被処理廃液のＢＯＤ負荷が低い場合には、ＢＯＤの添加によって処理効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】廃液の硝化処理方法を実施するための装置の一例を示す図である。
【図２】図１の装置における房状糸の横断面を示す図である。
【図３】図２とは異なる運転条件における房状糸の横断面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１に示す硝化槽１は、被処理廃液２を貯留可能であるが、その内部が、隔壁３によって、被処理廃液の上昇路４と降下路５とに区画されている。上昇路４と降下路５とは、硝化槽１の底部において互いに連通している。
【００１３】
上昇路４の底部には、散気装置６が設けられており、この上昇路４の底部からその内部の処理廃液２中に曝気用のエア７を供給可能である。８は、槽外から散気装置６へのエア供給管である。
【００１４】
降下路５には、揺動床１０が設置されている。この揺動床１０は、上下のフレーム１１、１１間に揺動式の接触材１２が設けられた構成である。接触材１２は、上下のフレーム１１、１１どうしの間にわたって配置された芯材１３と、この芯材１３から放射状に突出する嵩高の房状糸１４とを有した構成とされている。芯材１３は、微生物の付着しにくい材料で形成されている。房状糸１４は、アクリル繊維などの微生物の付着しやすい繊維にて構成されるとともに、その多数本が、芯材１３の長さ方向にわたって、この芯材１３から水平方向に放射状に突出されている。そして、房状糸１４は、芯材１３の位置を基端として、降下路５における被処理廃液２の中で揺動可能とされている。
【００１５】
上昇路４の上端には、隔壁３の上端部を利用して、上昇路４から降下路５への溢水路１６が形成されている。１７は、硝化槽１への被処理廃液の供給路、１８は、硝化槽１からの処理水の排出路である。
本装置では、硝化槽１へＢＯＤを供給するための手段１９が設けられている。
【００１６】
このような装置を運転する際には、硝化槽１に被処理廃液２を供給したうえで、散気装置６から上昇路４にエア７を供給する。すると、このエア７が廃液２内を浮上することに伴って上昇路４に上昇流が発生し、またそれに伴って降下路５に降下流が発生する。すなわち、槽内に上下方向の高速の循環流が発生する。揺動床１０を構成する接触材１２の房状糸１４は、この高速流の作用によって強く揺動する。
【００１７】
このような装置において、被処理廃液２としてアンモニア性窒素（ＮＨ４＋−Ｎ）を主体としたものを用いて運転を行ったところ、硝化槽１へアンモニア性窒素のみを供給して運転した場合は窒素分の除去率が低かったが、供給手段１９によりＢＯＤを添加したところ、１００％に近い除去率を達成することができた。
【００１８】
その理由について説明する。
図２および図３は、図１の装置に設けられた接触材１２における一つの房状糸１４の横断面の状態を示すものである。なお、上述のように房状糸１４は嵩高の糸条にて構成されているが、図２および図３においては、この房状糸１４の横断面構造を模式的に簡略化して表現している。
【００１９】
図２は、アンモニア性窒素を主体とする被処理廃液２のみを対象として処理を行ったときの状態を示す。図示のように、房状糸１４の周囲に若干量の汚泥２０が付着しただけであった。
【００２０】
図３は、アンモニア性窒素を主体とする被処理廃液２を貯留した硝化槽１に、供給手段１９からＢＯＤを供給して処理を行ったときの状態を示す。この場合は、高流速下でＢＯＤが房状糸１４に付着し、これによってバイオポリマーを出す菌２２が優先種となって房状糸１４に付着し、ここに硝化菌２３が保持された。すなわち、これらの菌２２、２３は、汚泥の形で房状糸１４に付着した。換言すると、ＢＯＤ負荷が高いほど、バイオポリマーにより硝化菌２３のベッドが増加して、大量の硝化菌２３が房状糸に保持され、それによって高い効率で硝化処理が行われた。
【００２１】
硝化菌２３は、上述のように繁殖速度が遅いが、菌２２を介して房状糸１４に固着される。すると、被処理廃液２が高流速で房状糸１４に作用するという条件下で、被処理廃液２に含まれるアンモニア性窒素が、比較的低濃度であっても効率良く硝化菌２３に捕捉される。すると、房状糸１４の部分ではアンモニア性窒素が相対的に高濃度となり、図示のように硝化菌２３が増加し、場合によっては房状糸１４への付着物のほぼ全体が硝化菌２３となって、アンモニア性窒素を高除去率で処理することが可能となる。
【００２２】
なお、上述のように供給手段１９からＢＯＤを供給することに代えて、被処理廃液２としてＢＯＤ負荷の高いものを用いても、同様の作用効果を得ることができる。すなわち、上述のように従来では、ＢＯＤ負荷がたとえば０．４ｋｇ／ｍ３・日以上になると急激に硝化反応が低下することが知られているが、本発明によれば、ＢＯＤ負荷が７ｋｇ／ｍ３・日程度になっても問題なく処理を行うことができる。また、ＢＯＤ負荷が上述の０．４ｋｇ／ｍ３・日である場合よりも、１ｋｇ／ｍ３・日以上、たとえば３ｋｇ／ｍ３・日程度である方が、却って効率良く処理を行うことが可能である。換言すれば、本発明によれば、被処理廃液２のＢＯＤ負荷が低い場合は供給手段１９から系内にＢＯＤを供給した方が効率よく処理を行うことができ、また被処理廃液２のＢＯＤ負荷が従来に比べて高い場合も、その方が良好に処理を行うことができる。
【００２３】
上述のように菌２２、２３を含む汚泥が付着している房状糸１４は高流速の被処理廃液２によって揺動されるが、その揺動によって、房状糸１４に付着していた菌２２、２３すなわち汚泥は、房状糸１４から剥離して浮遊汚泥となる。このとき、装置の運転条件が高負荷である場合には、それに伴って剥離汚泥の量が増加し、この剥離汚泥つまり浮遊汚泥の中に硝化菌が含まれることから、いっそうの能力向上を図ることができる。
【００２４】
さらに、図３に示す状態になったときには、房状糸１４に付着した菌２２、２３すなわち付着汚泥は、散気装置６からのエア７の作用によってその表面側が好気状態となるとともに、その内部は、エア７の作用が及ばす嫌気状態となる。このため、硝化槽１内のＤＯコントロールを行うことで、硝化槽１内で、硝化反応のみならず脱窒反応をも行わせることが可能である。
【００２５】
一般に、廃液には、アンモニア性窒素（ＮＨ４＋−Ｎ）のほかにＣＮ２−Ｎ、ＣＮ３−Ｎ、Ｔ−Ｐなどが浮遊していることが通例である。これらも、高流速によって房状糸１４に固定され、したがって、上記効果との累積効果が発揮されることになる。その結果、従来と比べて汚泥発生量が少なく、系外への引き抜き汚泥量を低減することができる。このため、硝化槽から脱窒槽へ汚泥返送を行うようにした活性汚泥処理法に本方法を適用する場合には、汚泥返送比を通常並の８０〜１００％程度としても、脱窒率、脱燐率を６０〜７０％程度の高効率とすることができる。
【００２６】
活性汚泥処理法の一種として、上述のように、硝化槽から脱窒槽へ好気性の汚泥が返送される循環式の硝化脱窒処理方法が知られている。この循環式の硝化脱窒処理方法においては、硝化槽にて生成される好気性汚泥のフロックは、通常の処理方法で形成される７０μｍ程度のサイズのフロックに比べて、固くかつ大きく、そのサイズは２２０μｍ程度に達する。このようにフロックのサイズが大きくなると、硝化槽においてこのフロックを含む被処理廃液の粘度上昇が少なくなり、その結果、曝気による酸素溶解効率の低下が少なく、きわめて効果的である。
【００２７】
しかも、本発明においては、これに加えて、房状糸１４を備えた接触材１２が硝化槽１に設けられており、この房状糸１４は接触頻度効果が高いという特長を有している。
【００２８】
したがって、本発明によれば、硝化槽１の容積負荷を、公知の硝化槽に比べて１０倍程度にも高めることが可能である。さらに、水理学的滞留時間を短縮させることができる。しかも本発明によれば、上述のように、ＢＯＤの存在下、さらには高ＢＯＤ負荷のもとで硝化反応を行わせることができ、これらの相乗効果から、水理学的滞留時間をきわめて短くすることができる。また、きわめて効率良く硝化反応を行わせることができるため、硝化槽１の容積や、その設置のための敷地面積を大幅に低減させることができる。
【実施例】
【００２９】
［実施例１］
図１に示される装置を用いて実験した。硝化槽１は、容積約１０リットル（高さ約８００ｍｍ）のガラス容器にて構成した。接触材１２は、図示の揺動床１０の構成のものを用い、その長さは５００ｍｍ、その容積は５リットルとした。散気装置６は、槽内に空気を８リットル／分の割合で供給するようにセットした。
【００３０】
このような装置に、アンモニア性窒素のみからなる被処理廃液を供給し、硝化処理を行った。そうしたところ、被処理廃液は槽内を高速で循環させることが可能であったが、処理を開始した当初は、接触材への汚泥の付着量が乏しかった。そこで、系内に工程廃水を供給してＢＯＤを添加した。このときのＢＯＤ負荷は、１ｋｇ／ｍ３・日であった。
【００３１】
すると、上記のように被処理廃液が高速で循環する状態を維持しながら、接触材１２に大量の汚泥を付着させることができた。この汚泥は、図３に示すような、接触材１２の房状糸１４の周囲に付着したバイオポリマーを出す菌２２と、この菌２２の周囲に粘着した硝化菌２３とを含むものであった。
【００３２】
硝化槽１の内部の高速流によって房状糸１４が揺動し、それによって房状糸１４への付着汚泥が剥離した。その剥離汚泥は、その後に槽内に滞留したが、その滞留している汚泥を調べたところ、同様に硝化菌を含んでいた。すなわち、剥離汚泥による硝化反応の促進も確認することができた。
【００３３】
［実施例２］
実施例１と同様の装置を用いて実験した。被処理廃液は、アンモニア性窒素を主体とする高濃度のものであり、これを工業用水で希釈して、所定のアンモニア性窒素濃度にして用いた。
【００３４】
当初は被処理廃液のみを用いて処理していたところ、汚泥増加の効果が認められなかった。そこで、途中から、廃液のＴＯＤが所定濃度となるようにＴＯＤ廃水（ＴＯＤ２００００ｍｇ／リットル、ＢＯＤ約１００００ｍｇ／リットル）を適量添加した。すなわち、被処理廃液にＢＯＤを添加して処理を行った。
【００３５】
そうしたところ、アンモニア性窒素の負荷を上昇させても、アンモニア性窒素の濃度７３０ｍｇ／リットル程度までは、問題なく硝化が進行した。これは、アンモニア性窒素を主体とする廃液すなわち無機廃液のみでは、硝化菌の着床が十分でなかったのに対し、ＢＯＤを添加することで、ＢＯＤ酸化細菌すなわちバイオポリマーを出す菌が房状糸の周囲で増殖し、この菌が生成するバイオポリマーが房状糸に硝化菌を接触させるためのバインダーとして働いたことで、その周囲に硝化菌を保持することが可能となったことによるものであった。
【符号の説明】
【００３６】
１    硝化槽
２    被処理廃液
１０    揺動床
１２    接触材
１３    芯材
１４    房状糸
２２    バイオポリマーを出す菌
２３    硝化菌
【図１】
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【図２】
2012005911.tif 000004
【図３】
2012005911.tif 000005