(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＯＤ成分とアンモニア性窒素を含有する安水を、安水中のＣＯＤ濃度と窒素濃度の比（ＣＯＤ／Ｎ比）が２から２．９となるようにアンモニアストリッピング装置でアンモニアを除去した後、１段の脱窒槽の直後に１段の好気槽を有する生物学的脱窒素プロセスに通水し、好気槽において、ｐＨが６．０から７．５に維持されるように調整して、硝化細菌を用いて水中のアンモニアを酸化して亜硝酸性窒素および硝酸性窒素を生成し、この水を脱窒槽に循環して、脱窒槽において、ｐＨが６．０から７．５に維持されるように調整して、脱窒細菌により安水中のＣＯＤ成分を利用して亜硝酸性窒素および硝酸性窒素を窒素ガスとして除去すると共に、曝気および／または攪拌して、脱窒槽においてＣＯＤ成分の除去を促進し、好気槽において硝化細菌の育成を促進することを特徴とする安水からの窒素の除去方法。
【請求項２】
前記脱窒槽における曝気および／または攪拌を、運転の立ち上げ時に行い、酸素を用いて有機化合物や硫黄化合物を分解することを特徴とする請求項１記載の安水からの窒素の除去方法。
【請求項３】
安水中のＣＯＤ成分の主体がフェノールであり、脱窒槽を曝気および／または攪拌して、脱窒槽出口のフェノールを３０ｍｇ／ｌ以下まで除去することを特徴とする請求項１または２に記載の安水からの窒素の除去方法。
【請求項４】
生物学的脱窒素プロセスの脱窒槽の酸化還元電位が−１００ｍＶから−３００ｍＶとなるように、脱窒槽の曝気量および／または攪拌機の回転数を調整することを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の安水からの窒素の除去方法。
【請求項５】
安水中のＣＯＤ成分が有機物および／または硫黄化合物であり、脱窒槽の脱窒細菌が従属栄養細菌および／または硫黄酸化細菌であることを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載の安水からの窒素の除去方法。
【請求項６】
脱窒槽および／または好気槽に微生物固定化担体を投入することを特徴とする請求項１〜５いずれかに記載の安水からの窒素の除去方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃水中に含まれる高濃度のアンモニア性窒素化合物を安定的、効率的に除去することを目的とする。
【０００２】
【従来の技術】
高濃度のアンモニア性窒素を含有する廃水は、製鉄所コークス工場、屎尿、肥料工場、半導体工場、皮革工場、下水処理場汚泥処理工程などから発生する。
【０００３】
このような廃水中のアンモニアは、加熱操作（加熱空気や蒸気利用）によって空中にアンモニアガスとして放散が容易に行えるかどうかによって、以下のように２種類に分類されて呼ばれている。
（１）遊離アンモニア：NH3 
（２）固定アンモニア：NH4Cl、（NH4）2SO4 など
この固定という表現は、アンモニアがアンモニウムイオン（NH4+）として水中に存在しているため、アンモニアガスとして容易に放散できない理由からこのように呼称されている。固定アンモニアを遊離アンモニアとするためには、ｐＨおよび水温を上昇させれば良い。
【０００４】
NH4+  ＋  OH-    → NH3＋  H2O          （１）
水のｐＨや水温の上昇により（１）式の反応は右側に進行し、遊離のアンモニア（NH3）の存在比率は増大する。例えば、水温２０℃、ｐＨ＝８の廃水では、遊離のアンモニア（NH3）の存在比率はわずか５％程度である。このｐＨを９に高めれば、約３０％が遊離のアンモニアとして、また、ｐＨを１０に高めれば約８０％が遊離のアンモニアとして水中に存在することになる。さらに、水温が８０℃になると、ｐＨを９に高めれば約９０％が遊離アンモニアとなる。したがって、遊離アンモニアの存在割合は、廃水のｐＨ及び水温によって、大幅に変わってくる。
【０００５】
このような廃水中のアンモニアを除去する方法として、以下のような方法が広く知られている。
【０００６】
まず、アンモニアストリッピング法があげられる。アンモニアストリッピング法は、基本的には（１）式の反応を利用したものであり、製鉄所コ−クス工場を中心に広く実用化されている。方法は以下の通りである。まず、消石灰や水酸化ナトリウムを用いて廃水のｐＨを上昇させるとともに、必要に応じて水温を調整する。工場に加熱源があり、ｐＨがある程度高い場合にはｐＨを調整せず、水温のみを上昇させる場合もある。いずれにせよ、廃水中の遊離アンモニアの割合を増大させる。その後、廃水を各種の充填材を充填したストリッピング塔の上部から散布するとともに、下部から大量の空気を吹き込むことにより、廃水の遊離アンモニアを空気中に放散する。この場合、処理する廃水と吹き込む空気量の比（以下、気液比と述べる）もアンモニアの除去率に影響を及ぼす重要な要素である。通常、気液比は、数千倍の値がとられている。
【０００７】
このほか、廃水からのアンモニア性窒素の生物学的除去方法として、生物学的硝化−脱窒素法が広く用いられている。この原理は以下の通りである。すなわち、好気性独立栄養細菌（ニトロゾモナス、ニトロバクター等の硝化細菌）による生物学的酸化と通性嫌気性従属栄養細菌（シュードモナス等）による生物学的還元の組み合わせから成っている。
【０００８】
まず、硝化工程は以下の２段の反応から成っており、関与する硝化細菌の種類は異なっている。
【０００９】
２ＮＨ4+ ＋  ３Ｏ2 → ２ＮＯ2-＋２Ｈ2Ｏ＋４Ｈ+   （２）
２ＮＯ2- ＋    Ｏ2 → ２ＮＯ3-               （３）
（２）式に示す反応は、ニトロゾモナスを代表種とする亜硝酸菌によってもたらされ、（３）式に示す反応は、ニトロバクターを代表種とする硝酸菌によってもたらされる。
【００１０】
上記反応によって生成した亜硝酸性窒素並びに硝酸性窒素は、一般的に通性嫌気性従属栄養細菌を用い、無酸素の条件の基で、以下のように還元されて酸化窒素ガス（Ｎ2Ｏ）あるいは窒素ガス（Ｎ2）となり大気中に放散される。
【００１１】
２ＮＯ2- ＋  ６Ｈ2 → Ｎ2 ＋２Ｈ2Ｏ＋２ＯＨ-  （４）
２ＮＯ3- ＋１０Ｈ2 → Ｎ2  ＋４Ｈ2Ｏ＋２ＯＨ-  （５）
脱窒反応には水素供与体が必要であり、有機物が通常利用されている。都市下水などでは、下水中の有機物がそのまま用いられ、有機物を含まない廃水ではメタノールなどが添加されることが多い。この生物学的硝化−脱窒素法は、アンモニア性窒素濃度が１００ｍｇ／ｌ以下の廃水では、最も安価で安定した処理方法であり、都市下水処理等で広く用いられている。
【００１２】
この他に、塩素ガスにより水中のアンモニアを酸化分解する方法などが報告されているが、アンモニアを高濃度に含む廃水の場合、ランニングコスト等の観点から実用化事例はほとんど見られない。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
まず、アンモニアストリッピング法の課題を述べる。
【００１４】
１つはランニングコストが高い点にある。先にも述べたように、アンモニアの除去率をあげるためには、水温およびｐＨをかなり上昇させる必要がある。そうしなければ、遊離アンモニアの一部しか除去できない。
【００１５】
例えば、都市下水処理水を対象とした実験報告（横須賀市下水道部：横須賀市における下水の三次処理実験報告、昭和４９、５０年度）によると、ｐＨ＝１０、気液比１０００〜１１００、水温１４℃の条件下でのアンモニア性窒素の除去率は、３３％程度にすぎない。また、鉄鋼業コ−クス炉工場ガス廃水（以下、安水と述べる）を対象とした報告（造水技術、造水促進センタ−、ｐ313−320）によると、安水中のアンモニア濃度は３０００〜５０００ｍｇ／ｌもあり、このうち、遊離アンモニアの割合は６５−８０％である。この安水をｐＨ＝１０、気液比３０００、水温８０℃の条件でアンモニアストリッピングを行うと、安水中の５０００ｍｇ／ｌのアンモニアを１００ｍｇ／ｌ（除去率：９８％）まで削減可能であったと述べられている。
【００１６】
これらの結果から、アンモニアストリッピング法単独で廃水中の窒素を削減するためには、膨大なランニングコストが必要となることは容易に推定される。例えば、安水処理の報告によると、８０℃の条件でｐＨを８．５から１０に上昇させるためには、安水１ｍ3あたり、約６．４Ｌの水酸化ナトリウム溶液（５０％）が必要であったと述べられている。これから仮に、安水発生量を１４００ｍ3／日とすると、ｐＨ調整に必要な水酸化ナトリウム溶液量は、約９ｔ／日、すなわち、年間約３３００ｔにもなり、年間数億円オーダーのランニングコストとなる。更に、水温上昇のための費用やブロワー等の電力費が加わることから、膨大なランニングコストとなってしまうのである。従って、アンモニアストリッピング単独で高濃度のアンモニアを含む廃水の窒素を除去するのは得策では無い。今１つの問題は、放散するアンモニアガスの処理が必要なことである。処理方法としては、アンモニア水として回収、硫安として回収、燃焼、触媒燃焼の４方法がある（例えば、廃水からの固定及び遊離アンモニアの除去、用水と廃水、37、9、ｐ56〜60、1995）。いずれも設備費、ランニングコストの更なる上昇を招いてしまう。
【００１７】
次に、生物学的硝化−脱窒素法の課題を述べる。
【００１８】
微生物を用いた廃水の処理方法の最大の課題は、廃水中の有機物や遊離アンモニアの微生物への阻害である。
【００１９】
まず、廃水中に含まれる各種有機物の硝化細菌への阻害がある。硝化細菌は、独立栄養細菌であり、阻害を極めて受けやすいため、硝化反応を抑制する物質は比較的広く調査されている（例えば、生物学的脱窒素法の歴史的考察、用水と廃水、13、11、ｐ1362〜1374、1974）。これによると、例えば、コークス工場から発生する安水に多量に含まれているフェノールは、わずか５．６ｍｇ／ｌで、アンモニア性窒素を単独で含有する場合と比較して、単位微生物あたりの硝化速度が７５％減少することが報告されている。したがって、このような有機物を含む廃水の硝化を促進するためには、有機物を事前に極力除去しておく必要がある。
【００２０】
しかし、脱窒槽で脱窒素を促進するためには、逆に、有機物などの水素供与体が必要である。水素供与体としては有機物のほかに硫黄化合物もある。このような有機物や硫黄化合物は、ＣＯＤとして測定されるが脱窒細菌への影響は小さく、むしろ、このような廃水中のＣＯＤが不足すれば脱窒素除去性能が低下しやすい。
【００２１】
このように、生物学的脱窒素法は、廃水が硝化細菌に影響があるＣＯＤ成分を含む場合、ＣＯＤ成分による硝化反応の阻害防止とＣＯＤ成分の脱窒反応での有効利用の両面から検討する必要があり、反応制御がかなり難しい。
【００２２】
また、廃水中に含まれる遊離のアンモニアであるが、通常、遊離のアンモニア性窒素濃度が１００ｍｇ／ｌを超えると様々な課題が生じ、安定した処理が困難となるといわれている。すなわち、遊離のアンモニア性窒素濃度が１００ｍｇ／ｌを超えると、好気槽の硝化工程において、亜硝酸酸化細菌であるニトロバクターが阻害を受け、この結果、処理水中の亜硝酸性窒素が蓄積しやすい。特に、廃水のｐＨが高くなりすぎると遊離のアンモニアの存在割合が高まるため、硝化阻害が生じやすくなるといわれている。
【００２３】
このような理由から、ＣＯＤ濃度が高く、かつ、遊離のアンモニア性窒素濃度が１００ｍｇ／ｌを超えるような廃水の場合、生物学的硝化−脱窒素法の適用はかなり難しい。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の課題を解決すべく検討を重ねた結果、以下の方法により、高濃度のＣＯＤ成分とアンモニア性窒素を含有する廃水を安定して効率的に処理することに成功した。本発明の要旨とするところは次の（１）〜（８）である。
（１）ＣＯＤ成分とアンモニア性窒素を含有する安水を、安水中のＣＯＤ濃度と窒素濃度の比（ＣＯＤ／Ｎ比）が２から２．９となるようにアンモニアストリッピング装置でアンモニアを除去した後、１段の脱窒槽の直後に１段の好気槽を有する生物学的脱窒素プロセスに通水し、好気槽において、ｐＨが６．０から７．５に維持されるように調整して、硝化細菌を用いて水中のアンモニアを酸化して亜硝酸性窒素および硝酸性窒素を生成し、この水を脱窒槽に循環して、脱窒槽において、ｐＨが６．０から７．５に維持されるように調整して、脱窒細菌により安水中のＣＯＤ成分を利用して亜硝酸性窒素および硝酸性窒素を窒素ガスとして除去すると共に、曝気および／または攪拌して、脱窒槽においてＣＯＤ成分の除去を促進し、好気槽において硝化細菌の育成を促進することを特徴とする安水からの窒素の除去方法。
（２）前記脱窒槽における曝気および／または攪拌を、運転の立ち上げ時に行い、酸素を用いて有機化合物や硫黄化合物を分解することを特徴とする(１)記載の安水からの窒素の除去方法。
（３）安水中のＣＯＤ成分の主体がフェノールであり、脱窒槽を曝気および／または攪拌して、脱窒槽出口のフェノ−ルを３０ｍｇ／ｌ以下まで除去することを特徴とする(１)または(２)に記載の安水からの窒素の除去方法。
（４）生物学的脱窒素プロセスの脱窒槽の酸化還元電位が−１００ｍＶから−３００ｍＶとなるように、脱窒槽の曝気量および／または攪拌機の回転数を調整することを特徴とする(１)〜(３)いずれかに記載の安水からの窒素の除去方法。
（５）安水中のＣＯＤ成分が有機物および／または硫黄化合物であり、脱窒槽の脱窒細菌が従属栄養細菌および／または硫黄酸化細菌であることを特徴とする(１)〜(４)いずれかに記載の安水からの窒素の除去方法。
（６）脱窒槽および／または好気槽に微生物固定化担体を投入（設置）することを特徴とする(１)〜(５)いずれかに記載の安水からの窒素の除去方法。
【００２５】
【発明の実施の形態】
発明者らは、ＣＯＤ成分とアンモニアを含有する廃水から、窒素を安定・効率的に除去するため、以下の手法を考案した。処理フローの１例を図１に示す。ＣＯＤ成分とアンモニアを含有する廃水として、コークス工場から発生する廃水（以下、安水と述べる）に適用した事例である。
【００２６】
まず、安水（１）をアンモニアストリッピング法を用いて、アンモニア濃度を減少させ、安水中のＣＯＤ／Ｎ比（単位体積あたりのＣＯＤの質量／単位体積あたりの窒素の質量）が２から３．５となるように調整する。アンモニアストリッピング法によって、いたずらに廃水中のアンモニアを完全に減少させる必要は無く、ＣＯＤ／Ｎ比が２−３．５程度まで減少させればよい。具体的には、ＣＯＤ濃度が２０００ｍｇ／ｌの場合、アンモニア性窒素濃度として７００ｍｇ／ｌから１０００ｍｇ／ｌとなるようにアンモニアを除去すればよい。ボイラー（７）で蒸気を発生させ、水温上昇によるアンモニアストリッピングを適用させてもよい。アンモニアが、大量に存在し、大半が固定アンモニアとして存在している場合には、水温を上昇させるとともに、水酸化ナトリウム等のアルカリ剤（２）を添加しｐＨを１０〜１１程度まで上昇させてもよい。このようにアンモニアストリッピングで処理された水は、水温がかなり高い場合が多いので、もとの廃水と熱交換した後冷却器で冷却するか、または、海水や工業用水で希釈し、３０−３８℃とし生物処理にかけることが望ましい。
【００２７】
次に生物学的処理の運転方法について説明する。
【００２８】
好気槽（14）では、ニトロゾモナスを代表種とする亜硝酸菌およびニトロバクターを代表種とする硝酸菌によって、アンモニアから硝酸性窒素および亜硝酸性窒素を生成する。
【００２９】
２ＮＨ4+ ＋  ３Ｏ2 → ２ＮＯ2-＋２Ｈ2Ｏ＋４Ｈ+   （２）
２ＮＯ2- ＋    Ｏ2 → ２ＮＯ3-                （３）
脱窒槽（13）では好気槽（14）で生成した硝酸性窒素および亜硝酸性窒素を脱窒細菌（従属栄養細菌および／または硫黄酸化細菌）を用いて窒素ガスまで還元する。脱窒反応を進めるためには、有機物や硫黄化合物が必要である。通常、有機物やチオ硫酸などの硫黄化合物がＣＯＤとして測定される。実際には廃水中の成分をすべて特定することは難しいため、ＣＯＤを用いて有機物や硫黄化合物の総量を推定する方法が現実的である。
【００３０】
例えば、有機物がフェノールの場合、従属栄養細菌による脱窒反応は以下の式であらわされる。
【００３１】
5C6H5OH＋28NO3-            14N2  ＋30CO2＋H2O＋28OH-  （６）
この場合、窒素１ｇに対して必要なフェノールは、１．２ｇとなる。さらにフェノール１ｇは、ＣＯＤとして１．８から２．４ｇ−ＣＯＤとして測定される。したがって、必要なＣＯＤ／Ｎ比は、２．２−２．９程度となる。
【００３２】
また、硫黄酸化細菌を用いて脱窒素を行う場合、硫黄源が必要である。硫黄源としてチオ硫酸、硫黄粒、亜硫酸ナトリウムなどが用いられる。例えば、硫黄源がチオ硫酸の場合、硫黄酸化細菌による脱窒素反応は以下の式であらわされる。
【００３３】
5S2O32-＋8NO3-  ＋H2O          4N2  ＋10SO42＋2H+      （７）
この場合、窒素１ｇに対して必要なチオ硫酸は、５．０ｇとなる。さらにチオ硫酸１ｇは、ＣＯＤとして０．４から０．５ｇ−ＣＯＤとして測定される。したがって、必要なＣＯＤ／Ｎ比は、２．０−２．５程度となる。
【００３４】
これらの結果から、ＣＯＤ／Ｎ比は、２から３．５程度とすることが望ましい。ＣＯＤ／Ｎ比が３．５より高い場合には、ＣＯＤが残存しやすく後段の硝化反応に悪影響がでやすくなる。また、ＣＯＤ／Ｎ比が２より低い場合には、ＣＯＤ不足で脱窒反応に悪影響がでやすくなる。
【００３５】
より具体的にはＣＯＤ源の主体が硫黄化合物である場合はＣＯＤ／Ｎ比を２から３程度、ＣＯＤ源の主体がフェノールなどの有機化合物である場合はＣＯＤ／Ｎ比を２．５から３．５程度に設定することが望ましい。詳細の数値は廃水の内容によってやや変わってくる。
【００３６】
脱窒細菌が十分に存在する場合、廃水のＣＯＤ成分は脱窒素反応によって除去される。
しかし、立ち上げ初期等の場合、好気槽(14)で生成した硝酸性窒素および亜硝酸性窒素濃度が十分にないため、脱窒槽（13）での脱窒素反応が進まず、ＣＯＤ成分であるフェノールや硫黄化合物がそのまま好気槽（14）に流入する。このため、好気槽（14）での硝化細菌の馴養が全く進まない場合がある。このような場合は、脱窒槽（13）にあえてブロアーで空気を送るか、および、または攪拌機の回転数を調整して、脱窒槽（13）において、酸素を用いて有機化合物や硫黄化合物を分解してしまうことが望ましい。脱窒槽（13）を曝気および／または攪拌して、脱窒槽（13）において硝化細菌への阻害機能を有するＣＯＤ成分を除去することによって、好気槽（14）において硝化細菌の育成を促進することができる。
【００３７】
廃水中のＣＯＤ成分の主体（３０％以上）がフェノールである場合、フェノールの硝化細菌への阻害が考えられる。阻害濃度として、前述したように５．６ｍｇ／ｌの報告があるが、発明者らの研究では、実際には脱窒槽出口のフェノール濃度が３０ｍｇ／ｌ程度まではほとんど硝化阻害は認められなかった。したがって、脱窒槽（13）を曝気および／または攪拌して、脱窒槽（13）出口のフェノール濃度を、硝化細菌への阻害がほぼ無視できる３０ｍｇ／ｌ以下まで除去することが望ましい。
【００３８】
脱窒槽（12）でのブロアーによる送風、および／または攪拌機の回転数調整方法には、以下のような方法がある。まず、生物学的脱窒素プロセスの脱窒槽の酸化還元電位が−１００ｍＶから−３００ｍＶ（銀／塩化銀複合電極基準）となるように、脱窒槽（13）の曝気量および／または攪拌機の回転数を調整することが望ましい。−３００ｍＶ未満では、ＣＯＤ成分が大量に存在していることが予想され、好気槽（14）に悪影響が出る。逆に−１００ｍＶを超えると、溶存酸素の残留、NO3−Nの蓄積等が予想され、好気槽（14）に悪影響は無いものの、脱窒反応が進まないことになる。
【００３９】
より厳密には、生物学的脱窒素プロセスの脱窒槽出口のＣＯＤ濃度を連続測定し、この測定値が、あらかじめ測定しておいた硝化細菌に阻害が出ないＣＯＤ濃度となるように、脱窒槽（13）の曝気量および／または攪拌機の回転数を調整すれば良い。ただし、脱窒槽（13）出口のＣＯＤ濃度は、廃水の種類によって硝化細菌に阻害が出る濃度が変わってくるため、個別の基礎実験によって求める必要がある。
【００４０】
廃水中のＣＯＤ成分が有機物の場合、脱窒槽（13）の脱窒細菌は従属栄養細菌が、廃水中のＣＯＤ成分が硫黄化合物の場合、硫黄酸化細菌が主体となる。廃水中のＣＯＤ成分の主体がフェノールおよび硫黄化合物の場合（それぞれ３０％以上含有）は、脱窒槽（13）の脱窒細菌は従属栄養細菌および硫黄酸化細菌の混合体となる。
【００４１】
廃水がコークス工場から発生する安水の場合、ＣＯＤ成分の主体はフェノールであり、フェノール起因のＣＯＤが、全ＣＯＤの３０％以上を占めている。本発明の方法をコークス工場から発生する安水に適用することは極めて望ましい。
【００４２】
また、硝化細菌は、先にも述べたように遊離のアンモニアにも弱いので、好気槽（14）の遊離アンモニア濃度が１００ｍｇ／ｌ以下となるようにすることが望ましい。アンモニウムイオン（NH4+）の割合を増大させるためには、好気槽（14）のｐＨが低い方がよい。しかし、ｐＨを下げすぎるとｐＨによる硝化細菌への阻害が生じ、アンモニアの酸化速度が低下する。したがって、好気槽（14）のｐＨは、６〜７．５に維持することが望ましい。ｐＨが６未満であればｐＨによる硝化菌の阻害が顕著に生じ、ｐＨが７.５を超えると、遊離アンモニアによる硝化細菌の阻害が生じやすい。
【００４３】
また、脱窒細菌は、硝化細菌よりも耐性が強いが、やはり脱窒槽（13）のｐＨも６〜７.５に制御することが望ましい。通常の生物処理のｐＨは６〜８．５程度であり、硝化細菌の最適ｐＨは８前後とされている。しかし、アンモニア性窒素濃度が１００ｍｇ／ｌを超える廃水の場合、本知見は適用できない。反応槽のｐＨ管理が通常の生物処理法よりも非常に重要となる。しかし、逆に、ｐＨ管理を的確に行えば、従来困難とされていたアンモニア性窒素濃度の高い廃水でも安定した処理が可能となるのである。
【００４４】
これらのｐＨの制御方法であるが、装置が大型化して、脱窒槽や好気槽での均一なｐＨ調整が困難な場合、アンモニアストリッピング処理水（生物処理流入水）のｐＨを脱窒槽（13）及び好気槽（14）のｐＨが６．０から７．５に維持されるように、流入する廃水のｐＨを酸および／またはアルカリによって調整することが望ましい。
【００４５】
脱窒槽（13）および／または好気槽（14）に微生物固定化担体（プラスチックス、セラミックス、スラグ、ゲル等）を投入し各槽の微生物を高濃度化することにより、一層の高効率処理が可能となる。自己造粒作用を有する硫黄酸化細菌または凝集剤を併用して造粒させた硫黄酸化細菌を脱窒槽に用いてもかまわない。
【００４６】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明する。
（実施例）製鉄所コークス工場安水処理への適用
本発明の方法をＡ製鉄所コークス工場から発生する安水からの窒素除去に適用した。安水は、表１に示すようにフェノール主体の廃水（全ＣＯＤの４８％がフェノール起因のＣＯＤ）であるが、硫黄化合物も含んでいる。ここで、フェノール１ｇは２．４ｇ−ＣＯＤと仮定した。ＣＯＤは６２００ｍｇ／ｌである。アンモニア性窒素も８０００ｍｇ／ｌ含んでいる。ｐＨは９．２とかなり高い。
【００４７】
そこで、まず、安水（1）にアルカリ剤としてＮａＯＨ（２）を添加し、ｐＨを９．４から１０．５とし、気液比３０００、水温４０℃の条件でアンモニアストリッピング塔(3)の運転を行った。アンモニアストリッピングの結果、安水中のアンモニア性窒素は、アンモニアガスとして、９０％程度除去され、水中のアンモニア性窒素濃度は８００ｍｇ／ｌとなった。この結果、ＣＯＤ／Ｎ比は２．１となった。なお、アンモニアストリッピングにより発生するアンモニアガスは、磁製のセラミックスを充填した蓄熱式の分解炉（４）を用い、１０００℃の条件で焼却処分した。
【００４８】
アンモニアストリッピングのあと、調整槽（10）にて海水および／または淡水（８）により２．５倍程度に希釈し、リン酸（９）を添加した。さらに、脱窒槽（13）および好気槽（14）のｐＨ（12）を測定し、６−７．５になるように、ＮａＯＨ（2）を添加した。
【００４９】
次に生物学的硝化−脱窒法の運転方法を以下に述べる。
【００５０】
まず、好気槽（14）の運転方法を説明する。
【００５１】
好気槽（14）で硝化細菌により、アンモニア性窒素を亜硝酸性窒素および硝酸性窒素まで酸化する。好気槽（14）には、浮遊性の円筒型プラスチックス担体(内径:3mm;長さ4mm)を槽容積あたり１５％投入し（設置ないし存在させ）、亜硝酸菌および硝酸菌を付着させた。好気槽（14）のｐＨ（12）は、先に述べたように流入原水のｐＨを調整することにより、６〜７．５に制御した。また、空気により、ＤＯを２ｍｇ／ｌ以上、ＯＲＰ（20）を＋１５０ｍＶ（銀／塩化銀基準）以上、また、水温を３０〜３８℃に維持するように運転した。この結果、好気槽(14)のＨＲＴ（水理学的滞留時間）が２４時間の条件で、アンモニア性窒素（８００ｍｇ／ｌ）は、８０％が硝酸性窒素に、1０％が亜硝酸性窒素に酸化できた。アンモニア性窒素は１０％程度残留した。本硝化液を原水量に対して２倍量、循環ポンプ（22）を用いて脱窒槽（12）に返送した。
【００５２】
次に、脱窒槽（13）の運転方法を説明する。
【００５３】
脱窒槽（13）には、下水の活性汚泥などの従属栄養細菌を投入した。脱窒槽（13）のｐＨ（12）は、先に述べたように流入原水のｐＨを調整することにより、６〜７．５に制御した。また、脱窒槽(13)のＯＲＰ(20)は、−１５０〜−２００ｍＶ（銀／塩化銀基準）に維持するように、ブロアー(19)の回転数を変動させ、空気を供給した。脱窒槽（13）のＨＲＴは、１２時間の条件で運転した。脱窒槽(13)出口のフェノールは、１ｍｇ／ｌとなっていた。
【００５４】
好気槽（14）の後段には沈殿池(15)を設置し、微生物と処理水(18)を分離した。沈殿池(15)で濃縮した微生物群は、返送汚泥(17)として汚泥返送ポンプ（15）によって原水量と等量脱窒槽（13）に返送した。一部は余剰汚泥として引きぬき処分した。
【００５５】
以上の方法により、処理水（18）のＣＯＤは１２０ｍｇ／ｌ、窒素は１００ｍｇ／ｌ以下となった。これらの結果を表１に示す。
【００５６】
【表１】
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【００５７】
【発明の効果】
本発明により、ＣＯＤ成分とアンモニア性窒素を高濃度に含有する廃水から、廃水中のＣＯＤ成分を用いて安価に安定した窒素除去が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】アンモニアストリッピング装置と硝化細菌および脱窒細菌（従属栄養細菌および硫黄酸化細菌）を用いる脱窒素処理プロセスである。
【符号の説明】
（1）安水
（2）アルカリ剤（ＮａＯＨ）
（3）アンモニアストリッピング塔
（4）蓄熱式アンモニアガス分解炉
（5）循環ブロワー
（6）ボイラー給水
（7）ボイラー
（8）希釈水（海水または淡水）
（9）リン酸
（10）調整槽
（11）給水ポンプ
（12）ｐＨ計
（13）脱窒槽
（14）好気槽
（15）沈殿池
（16）硝化液
（17）返送汚泥
（18）処理水
（19）ブロワー
（20）ＯＲＰ計
（21）汚泥返送ポンプ#
（22）循環ポンプ
（23）窒素測定装置
（24）ＣＯＤ測定装置
【図１】
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