─ 257 ─〔報告〕

硝酸性窒素等の高度処理装置の開発に関する研究
和波

一夫

嶋津

暉之＊

（＊前東京都環境科学研究所

1

羽田野

一幸 * ＊＊＊クリオン㈱表1

はじめに谷田貝敦＊＊＊＊＊＊㈱ニッチツ）

実験装置の概要

国内では硝酸性窒素による水汚染問題が顕在化している。特に、地下水に関しては環境基準を超える例は少なくない。その改善対策のためには硝酸性窒素の汚染源である生活排水や事業場排水、更には汚染地下水に対して有効な硝酸性窒素の除去技術を確立することが必要である。窒素除去に関して当研究所では、独立栄養性細菌である硫黄酸化菌を用いた硝酸性窒素除去技術の研究を進めてきた。また､難分解性有機物質および富栄養化の主因であるりんについてはメンテナンスフリーの除去技術の研究を行ってきた 1, 2）。当研究所のこれらの研究成果を活用し、硝酸性窒素およびりんを同時除去する高度処理装置を開発するため、民間会社 2 社と共同研究を行っている。ここでは、平成 16(2)

年度の調査結果を報告する。

2

実験時期

2004 年 7 月から 2005 年 2 月に実験を行った。

調査方法

(1)

実験装置
硝酸性窒素を除去する高度処理実験装置を秩父市の下水処理場内に設置して、同処理場の最終沈殿池越流水を原水にして実験を行った。実験装置を下水処理場の最終沈殿池の脇に埋設して、水中ポンプにより最終沈殿池の越流水を採水した。実験装置の概要を図 1、
表 1 に、外観を図 2（写真）に示す。
本実験では流量調整型と流量変動型について実験を行った。流量調整型は、原水を 1 日 24 回に分けて毎図2時流入させ、流量変動型は生活排水の排出パターンに実験装置の外観合わせて 1 日 22 回に分けて流入させた。ただし、12月 9 日以降は流量変動型も流量調整型に変更した。

3結果

(1)

処理水質

①水温
実験装置の水温変動を小さくするため半地下の状態で設置したが、外気温の影響は大きく、実験装置処理水の水温は、夏期には 25 ℃付近まで上昇し、冬期には 10 ℃前後まで低下した（図 3）。
図1

実験装置の概念図

東京都環境科学研究所年報 2005─ 258 ─

図3②

原水及び処理水の水温の経時変化

図6

原水及び処理水のＴ−Ｎの経時変化

BOD
BOD（生物化学的酸素要求量）、COD（化学的酸素要求量）濃度の経時変化を図 4、5 に示す。流量調整型と流量変動型の差はあまりなかった。原水の BODは秋期から冬期にかけて 5 褂/褄から 25 褂/褄程度まで上昇したが、処理水は 1 〜 3 褂/褄の値を維持した。
COD については原水濃度の変化に伴って処理水の濃度も変化したが、除去率は水温に関わらず、50 ％前後であった。
③

図7

Ｔ−Ｎ

Ｔ−Ｎの除去率の経時変化

Ｔ−Ｎ（全窒素）濃度の経時変化を図 6 に、除去率それに対応して処理水のＴ−Ｎも上昇する傾向がみの経時変化を図 7 に示す。原水のＴ−Ｎは夏期から冬られた。流量調整型ではＴ−Ｎの除去率は夏期から秋期にかけて上昇した。

期にかけては概ね 50 〜 60 ％、冬期は 40 ％強であった（1 月中旬を除く）。冬期は 10 ℃程度まで水温が低下したにもかかわらず、Ｔ−Ｎ除去率の大幅な低下はみられなかった。一方、流量変動型は夏期・秋期でもＴ−Ｎ除去率が 40 ％程度にとどまることが多かった。
④

Ｔ−Ｐ
Ｔ−Ｐ（全りん）濃度の経時変化を図 8 に、除去率の経時変化を図 9 に示す。流量調整型と流量変動型の差はあまりなかった。原水のＴ−Ｐは、秋期から冬期にかけて上昇し、これに対応して処理水のＴ−Ｐも上
図4

原水及び処理水の BOD の経時変化昇する傾向がみられた。Ｔ−Ｐの除去率は変動が大きいが、夏期と秋期は概ね 30 〜 50 ％で、冬期に向かうと低下する傾向がみられ 20 ％前後になった。
(2)

窒素の除去能①

槽別のＴ−Ｎ濃度槽別のＴ−Ｎ濃度の経時変化を図 10 に示す。原水と接触ばっ気槽出口がほぼ同じ濃度、脱窒槽と沈殿槽がほぼ同じ濃度であり、当然のことではあるが、本装置の窒素除去がほとんど脱窒槽で行われていることが確認された。
図5

原水及び処理水の COD の経時変化

上述のとおり、Ｔ−Ｎの除去率は、1 月 11 日以外は東京都環境科学研究所年報 2005─ 259 ─
後、接触ばっ気槽の送風量を増やした結果、接触ばっ気槽出口のケルダールＮは大幅に小さくなり、窒素除去率が向上した。
②

窒素除去と原水濃度との関係
窒素の除去濃度と原水濃度との関係を図 11 に示す。

両者の関係はばらつきがあるが、原水濃度と窒素の除去濃度の関係は、正の相関傾向がみられた。このことは、窒素除去に関しては原水濃度が高くなっても、除去率は低下しないことを示唆している。
図8

原水及び処理水のＴ−Ｐの経時変化

図 11
図9

Ｔ−Ｎの原水濃度と除去濃度Ｔ−Ｐの除去率の経時変化

40 〜 60 ％であって、水温が 10 ℃程度まで低下して4検討課題も、除去率の大幅な低下はなかった。1 月 11 日に窒素

(1)

脱窒材の改良除去率が低下した理由は、原水のケルダールＮ（有機窒素の除去率は夏期から秋期にかけては概ね 50 〜体窒素＋アンモニア性窒素）の上昇に合わせて接触ば60 ％、冬期は 40 ％強であり、低水温時も含めて 40っ気槽の送風量を増やさなかったため、接触ばっ気槽〜 60 ％を維持することができたが、実用化を図るた

出口でケルダールＮが比較的な高い濃度で残ってしまめには、脱窒材を改良して窒素除去率をさらに高めるったことにある。本装置は、接触ばっ気槽までに窒素必要がある。今回使用した硫黄―カルシウム系脱窒材を NOx −Ｎ（硝酸性窒素＋亜硝酸性窒素）の形態にはインゴットを割ってブロック化したもので、単位重しておき、次に脱窒槽で NOx −Ｎを還元して窒素除量あたりの表面積が比較的小さい。単位重量あたりの去を行う方式をとっているので、接触ばっ気槽の出口表面積が大きい形状に成型した硫黄―カルシウム系脱で有機体窒素やアンモニア性窒素（NH4 −Ｎ）が多く窒材を用いれば、窒素除去率の大幅な向上を期待する残っていると、窒素除去率が低下する。1 月 11 日のことができる。
(2)

脱りん材の改良

りんの除去率は夏期と秋期は概ね 30 〜 50 ％で、冬期は 20 ％前後であり、より高い除去率を確保する必要がある。りんの除去率を高めるためには単にりんの吸着だけでなく、晶析脱りんの現象も並行して進むように、脱りん材の改良が必要である。
(3)

高濃度原水についての実験

今回の実験で原水として用いた下水処理場の最終沈殿池越流水のＴ−Ｎは、冬期を除けば 10 褂/褄前後で
図 10

槽別のＴ−Ｎの経時変化（流量調整型）あり、比較的低い濃度であった。本実験装置は原水濃

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度が高くても、除去効果を期待することができるので、排水中の窒素が問題となる高い濃度の原水について実験を行って処理性能を確認する必要がある。

謝辞
本実験装置の設置および原水の提供については、秩父市都市建設部下水道課の多大なご協力をいただいた。
ここに、関係各位に深く感謝の意を表します。

引用文献1）嶋津暉之ら：小規模処理による難分解性有機物質の除去に関する研究、東京都環境科学研究所年報、144-152（2000）．
2）嶋津暉之ら：高度処理型小型合併処理浄化槽の研究、東京都環境科学研究所年報、195-204（1998）．

東京都環境科学研究所年報 2005