(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
難生物分解性有機窒素化合物および易生物分解性窒素化合物を含む排液を、
好気性処理して有機物を生物分解し、易生物分解性窒素化合物を分解するとともに硝化を行って、アンモニア性窒素を硝酸または亜硝酸性窒素へ変換したのち、
難生物分解性有機窒素化合物を分解しかつアンモニア性窒素を硝酸または亜硝酸性窒素へ変換するのに必要な量のオゾンを供給してオゾン処理を行い、
次いで残留オゾンを除去して生物学的脱窒処理を行い、
好気性処理およびオゾン処理で生成した硝酸または亜硝酸性窒素をＮ2に変換して脱窒することを特徴とする有機窒素化合物含有排液の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は難生物分解性有機窒素化合物を含む排液の処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
アンモニア性または有機性窒素化合物を含む排液を処理する方法として、生物学的硝化脱窒処理法がある。この方法は活性汚泥により排液中のＣＯＤ、ＢＯＤ成分を分解するとともに、有機窒素化合物をアンモニア性窒素とし、このアンモニア性窒素を硝化細菌により硝酸または亜硝酸性窒素に硝化（酸化）した後、脱窒細菌により脱窒（還元）する方法である。この方法には、脱窒槽を最初に設けて原排液を導入し、後段の硝化槽から硝化液を返送して処理を行う方法も含まれる。
【０００３】
このような生物学的硝化脱窒処理法を適用するのに適した排液として、例えばＣＯＤ、ＢＯＤで表される有機物濃度が比較的高く、有機性窒素含有量も数ｍｇ／ｌ〜数百ｍｇ／ｌと多い排液があげられる。
しかし、排液中にアミン類などが含まれている場合は、これらの多くが難生物分解性であるため、生物学的硝化脱窒処理を行っても分解されず、そのまま処理水中に残留するという問題点がある。
【０００４】
例えば、染色系排液、半導体産業排液、自動車製造排液、クーラント排液には、各種染料、アミン、塗料などの難生物分解性の有機窒素化合物が含まれているため、これらの排液を生物学的に硝化脱窒処理することは困難である。
このため、難生物分解性の有機窒素化合物を含む排液を処理する場合は、生物処理で分解されなかった有機窒素化合物を、後段において活性炭に吸着させて除去する方法が採用されている。
【０００５】
しかしこのような従来の処理方法では、難生物分解性の有機性窒素化合物が高濃度に含まれている場合には、活性炭処理により低濃度まで除去することは難しく、また除去できた場合も活性炭の使用量が多くなるなどの問題点がある。
【０００６】
ところで特開平３−２２９６９９号には、汚濁水中のアンモニア性窒素を吸着剤に吸着させ、この濃縮したアンモニア性窒素をオゾンで処理して硝酸イオンにまで酸化し、次いで生物学的脱窒処理する水処理方法が記載されている。
【０００７】
しかしこの方法は、アンモニアを濃縮してオゾン分解する方法であり、吸着剤に吸着されない成分は別途生物処理等により処理する必要があり、処理が複雑でコスト高になる。そしてこの方法ではアンモニアを処理対象としており、微生物では分解されない難生物分解性の有機窒素化合物をオゾン処理して硝化することは予想されていない。この方法を難生物分解性の窒素化合物を含む排水に適用できたとしても、アンモニア等の易生物分解性の窒素化合物も多量に吸着されるため、高価なオゾンの使用量が多くなり、コスト高になるなどの問題点がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記問題点を解決するため、難生物分解性有機窒素化合物を含む排液から、窒素化合物その他の有機物を効率よく、低コストで、しかも安定して除去することができる有機窒素化合物含有排液の処理方法を提案することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、難生物分解性有機窒素化合物および易生物分解性窒素化合物を含む排液を、
好気性処理して有機物を生物分解し、易生物分解性窒素化合物を分解するとともに硝化を行って、アンモニア性窒素を硝酸または亜硝酸性窒素へ変換したのち、
難生物分解性有機窒素化合物を分解しかつアンモニア性窒素を硝酸または亜硝酸性窒素へ変換するのに必要な量のオゾンを供給してオゾン処理を行い、
次いで残留オゾンを除去して生物学的脱窒処理を行い、
好気性処理およびオゾン処理で生成した硝酸または亜硝酸性窒素をＮ2に変換して脱窒することを特徴とする有機窒素化合物含有排液の処理方法である。
【００１０】
本発明で処理の対象となる排液は、難生物分解性有機窒素化合物および易生物分解性窒素化合物を含む排液である。難生物分解性有機窒素化合物とは、排液処理に使用される微生物、特に好気性微生物により分解されないか、または分解されにくい有機窒素化合物であり、例えば、アミン、各種染料、塗料などがあげられる。また易生物分解性窒素化合物には、生物分解可能な有機窒素化合物、ならびにアンモニア等の易生物分解性無機窒素化合物などが含まれる。排液中には、ＣＯＤ、ＢＯＤ成分などの他の有機または無機成分が含まれていてもよい。このような排液として、具体的には染色系排液、半導体産業排液、自動車製造排液、クーラント排液などがあげられる。
【００１１】
好気性処理工程は、好気性微生物の存在下に排液を好気的に処理する工程であり、ＣＯＤ、ＢＯＤ成分となる有機物を生物分解するとともに、易生物分解性窒素化合物である生物分解可能な有機窒素化合物をアンモニア性窒素（以下、ＮＨ4−Ｎと記す）にまで分解し、さらにこのＮＨ4−Ｎを硝酸または亜硝酸性窒素（以下、ＮＯx−Ｎと記す）にまで硝化する操作である。この工程は次のオゾン処理の負荷を小さくするために、生物分解可能なものの大部分をこの段階で生物分解しておくものであり、易生物分解性の窒素化合物を含まない場合は、ＣＯＤ、ＢＯＤ成分となる易生物分解性の有機物を主として分解する。
【００１２】
オゾン処理工程は、上記好気性処理で分解されなかった有機物、特に難生物分解性有機窒素化合物を分解し、それにより生じたＮＨ4−ＮをＮＯx−Ｎにまで変換する操作である。このオゾン処理工程は、難生物分解性有機窒素化合物を分解しかつアンモニア性窒素を硝酸または亜硝酸性窒素へ変換するのに必要な量のオゾンを供給してオゾン処理を行う。このオゾン処理によりアミン類はＮＨ4−Ｎと糖類、アルコールなどに分解され、このＮＨ4−ＮはさらにＮＯx−Ｎにまで変換される。またアゾ染料等の染料は容易にＮＯ3−Ｎにまで酸化される。ここでは窒素化合物以外の難生物分解性の有機物が分解されてもよい。
【００１３】
生物学的脱窒処理工程は、上記好気性処理およびオゾン処理で生成したＮＯx−Ｎを脱窒細菌によりＮ2に変換し、排液中から窒素を除去するための工程であり、残留オゾンを除去して、オゾン処理液を脱窒細菌およびその基質の存在下に嫌気状態に保持して脱窒処理する操作である。
【００１４】
【実施例】
次に本発明の実施例を図面により説明する。
図１は実施例の有機窒素化合物含有排液の処理方法を示すフロー図である。図において、１は好気性処理装置、２および７は固液分離装置、３はオゾン処理装置、４はオゾン除去装置、５は脱窒装置、６は再曝気装置である。
【００１５】
図１の処理方法は、まず好気性処理装置１に難生物分解性有機窒素化合物および易生物分解性窒素化合物を含む排液を被処理液管１０から導入するとともに、返送汚泥を汚泥返送管１１から返送し、また必要により装置内液のｐＨが７〜８となるように酸またはアルカリをｐＨ調整剤注入管１２から注入し、空気供給管１３から空気を送って散気装置１４から散気し、好気条件に保って好気性処理を行う。
【００１６】
ここでは、好気性微生物の存在下にＣＯＤ、ＢＯＤ成分となる有機物を生物分解するとともに、生物分解可能な有機窒素化合物をＮＨ4−Ｎにまで分解し、さらにこのＮＨ4−Ｎを硝化細菌によりＮＯx−Ｎにまで硝化する。この場合、ＮＨ4−Ｎが残留しても次の工程のオゾン処理でＮＯx−Ｎに変換されるが、オゾン処理の負荷を小さくするため、できるだけＮＯx−Ｎに硝化しておくのが好ましい。
【００１７】
好気性処理装置１において好気性処理を行った好気性処理液は一部ずつ取出して、固液分離装置２に導入し、分離液と分離汚泥とに分離する。分離汚泥の一部は返送汚泥として汚泥返送管１１から好気性処理装置１に返送し、他の一部は余剰汚泥として汚泥排出管１１ａから排出する。
【００１８】
固液分離装置２の分離液はオゾン処理装置３に導入するとともに、必要によりｐＨ調整剤注入管１５からアルカリを注入し、オゾン供給管１６からオゾンまたはオゾン含有ガスを供給し、散気装置１７から散気して被処理液と接触させオゾン処理を行う。
ここでは、好気性処理で分解されなかった有機物、特に難生物分解性有機窒素化合物を分解するとともに、それにより生じたＮＨ4−Ｎと、好気性処理で硝化されなかた残留ＮＨ4−ＮとをＮＯx−Ｎに変換する。
【００１９】
オゾン処理によりアミン類はＮＨ4−Ｎ、糖類、アルコールなどに分解され、このＮＨ4−ＮはさらにＮＯx−Ｎに変換される。またアゾ染料等の染料も容易にＮＯ3−Ｎに変換される。ＮＨ4−Ｎはアルカリ側でオゾンにより容易にＮＯx−Ｎに酸化されるので、被処理液のｐＨを８以上に調整してオゾン処理すると、ＮＨ4−ＮからＮＯx−Ｎへの変換は容易に進行する。
【００２０】
このようなオゾン処理では、すでに生物分解可能な有機物および有機窒素化合物の大部分は分解されており、またＮＨ4−ＮもＮＯx−Ｎに硝化されているので、オゾン処理の負荷は大幅に低減している。従って、オゾンの使用量も好気性処理を行わない場合に比べて、難生物分解性有機窒素化合物の分解およびそれにより生じたＮＨ4−Ｎと残留ＮＨ4−ＮとのＮＯx−Ｎへの変換に必要な量のオゾン量で処理することができる。
また被処理液中の難生物分解性有機窒素化合物の含有量が変動しても、オゾン供給量を調整するなどの簡単な方法により、安定して処理することができる。
【００２１】
オゾン処理の排ガスは排ガス管１８から排出し、オゾン処理液はオゾン除去装置４に導入する。
オゾン除去装置４では、オゾン処理液を活性炭充填層２１中を通過させて、残留オゾンを除去する。この場合、オゾンを除去するだけであるので、有機物などを吸着する場合に比べて小型の装置で処理することができる。またオゾン処理装置３におけるオゾン吹込量を調整してオゾンが残留しないようにした場合は、この処理は省略できる。
【００２２】
残留オゾンを除去した被処理液は脱窒装置５に導入し、水素供与体としてのメタノールなどの有機物を有機物供給管２２から供給するとともに、返送汚泥を汚泥返送管２３から返送し、混合液を攪拌器２４で攪拌し、嫌気状態に保って脱窒を行う。ここでは脱窒細菌によりＮＯx−ＮがＮ2に還元され、被処理液中の窒素成分が除去される。
【００２３】
脱窒装置５内の脱窒液は一部ずつ再曝気装置６に導入し、空気供給管２５から空気を送り、散気装置２６から散気して再曝気することにより残留する有機物を除去する。
【００２４】
再曝気装置６内の再曝気液は固液分離装置７に導入して固液分離し、分離液と分離汚泥とに分離する。分離液は処理液として処理液管２７から排出する。分離汚泥の一部は返送汚泥として汚泥返送管２３から脱窒装置５に返送し、残部は余剰汚泥として汚泥排出管２３ａから排出する。
【００２５】
上記の処理方法において、好気性処理装置１、脱窒装置５、再曝気装置６として、充填材に生物を付着させた固定床ないし流床式の装置を用いることもでき、これにより固液分離装置２、７を小型化または省略することができる。また処理液はアルカリ性となっているので、その一部を希釈液として返送すると、ｐＨ調整のために注入するアルカリの量を少なくすることができる。
【００２６】
図２は別の実施例による有機窒素化合物含有排液の処理方法を示すフロー図である。この実施例では、脱窒装置を最初に設けて、ここに原排液を導入し、後段の装置から硝化液を循環して処理するようにした場合の例である。
図２の処理方法では、まず脱窒装置５に被処理液管１０から被処理排液を導入するとともに、汚泥返送管１１から返送汚泥を返送し、またオゾン除去装置４で残留オゾンが除去されたオゾン処理液を循環管２８から導入し、攪拌器２４により脱窒細菌を含む活性汚泥と混合し、嫌気状態を維持して脱窒を行う。
【００２７】
脱窒装置５内の脱窒液は一部ずつ取出して好気性処理装置１に導入し、空気供給管１３から空気を送って散気装置１４から散気して好気処理を行う。この場合、ｐＨ調整剤の注入は省略されている。
好気性処理液は図１の場合と同様にして、固液分離、オゾン処理およびオゾンの除去を行う。オゾンを除去したオゾン処理液は一部は処理液として処理液管２７から排出し、残部は循環管２８から脱窒装置５に返送して循環させる。
【００２８】
図３はさらに別の実施例による有機窒素化合物含有排液の処理方法を示すフロー図である。この実施例では、微生物を固定した好気性処理装置１を採用し、また脱窒および再曝気を１つの装置で行うようにした場合の例である。
図３の処理方法では、被処理液を好気性処理装置１に導入し、上向流で通液して、微生物を固定した微生物固定床３１と接触させて好気性処理を行う。このとき空気供給管１３から空気を供給し、排気管１３ａから排気する。好気性処理液は図１の場合と同様にして、オゾン処理および残留オゾンの除去を行った後、脱窒再曝気装置３２の下部に導入する。
【００２９】
脱窒再曝気装置３２では、上向流で通液して下部の脱窒部３３で脱窒を行い、空気供給管２５から空気を供給し、散気装置２６から散気して上部の曝気部３４で再曝気を行い、排気管２５ａから排気するとともに、処理液管２７から処理液を排出する。
【００３０】
実施例１
図１の処理方法でクーラント排液を処理した。被処理液としては、クーラント排液を凝集処理して浮遊物質を除去した後、３倍に希釈した排液を用いた。被処理液中の有機性窒素（Ｏｒｇ−Ｎ）濃度は７０ｍｇ／ｌであった。
上記被処理液をｐＨ７の条件で好気性処理装置１において生物硝化した後、固液分離した。この分離液のＯｒｇ−Ｎは２５ｍｇ／ｌ、ＮＯx−Ｎは１００ｍｇ／ｌであった。
【００３１】
次にｐＨ９、オゾン使用量１ｇ／ｌの条件でオゾン処理装置３においてオゾン処理した。このオゾン処理液のＯｒｇ−Ｎは２ｍｇ／ｌ、ＮＯx−Ｎは１２０ｍｇ／ｌであった。
次にオゾン除去装置４で残留オゾンを除去した後、脱窒装置５において脱窒し、続いて再曝気装置６において再曝気し、さらに固液分離装置７において固液分離して処理液を得た。この処理液の全窒素は５ｍｇ／ｌ以下であった。
【００３２】
比較例１
実施例１において、オゾン処理工程および残留オゾンの除去工程を省略した以外は実施例１と同様にして処理液を得た。この処理液をさらに活性炭を用いて処理し、生物分解されなかった有機窒素化合物を吸着除去した。活性炭の使用量は５ｇ／ｌとした。
その結果、生物硝化脱窒した液（活性炭処理する前の液）のＯｒｇ−Ｎは２５ｍｇ／ｌであり、またＮＨ4−ＮとＮＯx−Ｎとの合計は５ｍｇ／ｌ以下であった。また活性炭処理後の処理液の全窒素は１５ｍｇ／ｌであった。
【００３３】
実施例２
図３の方法で染色排液を処理した。被処理液中のＯｒｇ−Ｎは１５ｍｇ／ｌ、ＮＨ4−Ｎは５５ｍｇ／ｌであった。
上記原水をｐＨ７の条件で好気性処理装置１において生物処理した。この処理液（オゾン処理する前の液）のＯｒｇ−Ｎは１０ｍｇ／ｌ、ＮＯx−Ｎは５５ｍｇ／ｌであった。
【００３４】
次にｐＨ９、オゾン使用量３０ｍｇ／ｌの条件でオゾン処理装置３においてオゾン処理した。このオゾン処理液のＯｒｇ−Ｎは２ｍｇ／ｌ、ＮＯx−Ｎは５０ｍｇ／ｌであった。
次にオゾン除去装置４で残留オゾンを除去した後、脱窒再曝気装置３２において脱窒再曝気して得られた処理液のＯｒｇ−Ｎは２ｍｇ／ｌ、ＮＯx−Ｎは５ｍｇ／ｌ以下であった。
【００３５】
比較例２
実施例２において、オゾン処理工程および残留オゾンの除去工程を省略した以外は実施例２と同様にして処理液を得た。この処理液をさらに活性炭を用いて処理し、生物分解されなかった有機窒素化合物を吸着除去した。活性炭の使用量は３００ｍｇ／ｌとした。
その結果、生物硝化脱窒した液（活性炭処理する前の液）のＯｒｇ−Ｎは１０ｍｇ／ｌであり、またＮＨ4−ＮとＮＯx−Ｎとの合計は５ｍｇ／ｌ以下であった。また活性炭処理後の処理液のＯｒｇ−Ｎは５ｍｇ／ｌであり、またＮＨ4−ＮとＮＯx−Ｎとの合計は５ｍｇ／ｌ以下であった。
【００３６】
【発明の効果】
以上の通り、本発明の処理方法によれば、難生物分解性有機化合物および易生物分解性窒素化合物を含有する排液を、好気性処理して有機物を生物分解し、易生物分解性窒素化合物を分解するとともに硝化を行って、アンモニア性窒素を硝酸または亜硝酸性窒素へ変換した後、難生物分解性有機窒素化合物を分解しかつアンモニア性窒素を硝酸または亜硝酸性窒素へ変換するのに必要な量のオゾンを供給してオゾン処理を行い、次いで残留オゾンを除去して生物学的脱窒処理を行い、好気性処理およびオゾン処理で生成した硝酸または亜硝酸性窒素をＮ2に変換して脱窒するようにしたので、オゾン処理におけるオゾン使用量を少なくすることができ、これにより難生物分解性有機化合物を効率よく低コストで、しかも安定して除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の難生物分解性有機窒素化合物を含有する排液の処理方法を示すフロー図である。
【図２】別の実施例の難生物分解性有機窒素化合物を含有する排液の処理方法を示すフロー図である。
【図３】さらに別の実施例の難生物分解性有機窒素化合物を含有する排液の処理方法を示すフロー図である。
【符号の説明】
１  好気性処理装置
２、７  固液分離装置
３  オゾン処理装置
４  オゾン除去装置
５  脱窒装置
６  再曝気装置
１０  被処理液管
１１、２３  汚泥返送管
１１ａ、２３ａ  汚泥排出管
１２、１５  ｐＨ調整剤注入管
１３、２５  空気供給管
１３ａ、２５ａ  排気管
１４、１７、２６  散気装置
１６  オゾン供給管
１８  排ガス管
２１  活性炭充填層
２２  有機物供給管
２４  攪拌器
２７  処理液管
２８  循環管
３１  微生物固定床
３２  脱窒再曝気装置
３３  脱窒部
３４  曝気部
【図１】
0003841446.tif 000002
【図２】
0003841446.tif 000003
【図３】
0003841446.tif 000004