JP2004305980A

JP2004305980A - 生物脱窒処理方法

Info

Publication number: JP2004305980A
Application number: JP2003106273A
Authority: JP
Inventors: Masaharu Tano; 正治田野; Manabu Mochizuki; 望月　　学; Masaki Takahashi; 正樹高橋; Hironari Ogasawara; 裕也小笠原
Original assignee: Miyama Inc
Current assignee: Miyama Inc
Priority date: 2003-04-10
Filing date: 2003-04-10
Publication date: 2004-11-04

Abstract

【課題】高濃度の塩分を含有する被処理水中の高濃度の硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素を無希釈で、かつ高効率に脱窒する生物脱窒処理方法を提供する。
【解決手段】硫黄酸化細菌を含む微生物群を用いて、高濃度の塩分を含有する被処理水中の高濃度の硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素を無希釈で脱窒する。脱窒活性が低下した場合は、エタノール，糖類，糖類のアルコール発酵液のいずれか一種類以上を添加して生物脱窒処理を活性化させる。被処理水を希釈せず且つ高効率に処理が可能なため、排水処理装置を小型化して設置面積を縮小することができ、廉価な処理費用での生物脱窒処理を可能とする。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高濃度の塩分を含有する被処理水中の高濃度の硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素の生物脱窒処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の特に水質に関する環境において、国の法律である環境基本法で水質環境基準が定められ、水質汚濁防止法により排水中の汚染物質の濃度を基準値以下にするように義務付けられており、完全な排水処理が要求されている。特に、これら水質汚染物質のうち水道法水質基準に合わせて有害物質として指定された硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素は、閉鎖系の河川，湖沼及び海域における富栄養化の原因物質の一つでもあり、排水処理工程で硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素を効率的に除去することは極めて重要である。
【０００３】
従来、この窒素を生物学的に除去する方法としては、アンモニア性窒素を好気条件下で、独立栄養細菌であるアンモニア酸化細菌で亜硝酸性窒素に酸化し、亜硝酸性窒素を独立栄養細菌である亜硝酸酸化細菌で硝酸性窒素に酸化し、次に脱窒工程でこれら硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素を嫌気条件下で、従属栄養細菌である脱窒菌により有機物を電子供与体として窒素ガスとして除去する硝化脱窒法がある。この硝化脱窒法は、自然界の窒素循環サイクルのメカニズムを利用した方法で、特に生物脱窒法として広く下水処理をはじめ産業廃水の処理に適用されている。
【０００４】
一方、高塩濃度排水を対象とした生物脱窒法については、処理対象の排水が海水の塩分濃度以上の高塩濃度になった場合、排水中の微生物は高塩濃度の浸透圧によって細胞膜から水分が失われ、生理活性が低下したり生存が不可能となる。したがって、微生物による脱窒速度が低下し、排水処理槽内の滞留時間が長くなるという問題があった。そこで、一般に高塩濃度排水の処理においては、排水の塩分濃度を生理食塩水以下の塩分濃度にまで希釈し処理を行っていた。しかしながら、排水処理装置が大型化になりランニングコストが高くなるという問題があった。
【０００５】
また、このような高塩濃度排水を処理する方法の一つとして、例えば、特開平１１−０９０４８５号公報にその具体的な方法が開示されている。この公報によると、排水又はし尿の処理中に、海水の塩分濃度以上の高塩濃度を有する排水を生物により脱窒する脱窒工程で、有機酸類，メタノール以外のアルコール類及び糖類を脱窒工程の水素供与体として用いている。
【０００６】
しかしながら、このような上記従来の水素供与体を必要とする脱窒菌による高塩濃度排水の生物脱窒処理方法においても、処理できる窒素の濃度に限界があった。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−０９０４８５号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題点を解決しようとするものであり、高濃度の塩分を含有する被処理水中の高濃度の硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素を無希釈で、かつ高効率に脱窒する生物脱窒処理方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するため、鋭意検討を重ねた結果、硫黄酸化細菌などの独立栄養細菌や従属栄養細菌を含む共生微生物群が、高濃度の塩分を含有する被処理水中の高濃度の硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素を無希釈で脱窒し、さらにエタノール，糖類，糖類のアルコール発酵液のいずれか一種類以上添加することによって、脱窒分解反応を活性化させることを見出し、本発明に想到したものである。
【００１０】
本発明の請求項１記載の生物脱窒処理方法は、海水の塩分濃度程度の高濃度塩分を含有する被処理水中の硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素を、硫黄酸化細菌を含む微生物群により脱窒する。
【００１１】
また、本発明の請求項２記載の生物脱窒処理方法は、請求項１記載の生物脱窒処理方法において、前記被処理水中の硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素の初期合算濃度が、約５０００ｍｇ−Ｎ／リットルの高濃度の場合でも無希釈で脱窒する。
【００１２】
さらに、本発明の請求項３記載の生物脱窒処理方法は、請求項１又は２記載の生物脱窒処理方法において、前記被処理水に、生物脱窒活性化剤としてエタノール，糖類，糖類のアルコール発酵液のいずれか一種類以上を添加して前記硫黄酸化細菌を含む微生物群の脱窒を活性化させる。
【００１３】
また、本発明の請求項４記載の生物脱窒処理方法は、請求項１〜３のいずれか１項記載の生物脱窒処理方法において、脱窒処理能力が、２ｋｇ−Ｎ／ｍ^３／日以上である。
【００１４】
【発明の実施形態】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
本発明において処理対象となる高濃度の塩分を含有する被処理水中の高濃度の硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素を含有する被処理水とは、例えば発電所等のばい煙脱硝スクラバー廃水，半導体工場等のシリコン研磨硝フッ酸廃水，金属表面処理工場等の金属硝酸洗浄廃水等の硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素を含む廃水等のことである。
【００１５】
また、本発明において、高濃度塩分とは、被処理水に含有する全塩分濃度が海水の塩分濃度程度であること意味し、具体的には約２〜４％程度の塩分濃度をいう。
【００１６】
さらに、高濃度の硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素とは、被処理水中の硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素の初期合算濃度が約５０００ｍｇ−Ｎ／リットルであることをいう。
【００１７】
また、硫黄酸化細菌を含む微生物群とは、特に無機物である硫黄を電子供与体として用いる硫黄脱窒や有機物を電子供与体及び炭素源として用いる従属栄養的脱窒を行うことができる脱窒菌等が含まれ、硫黄脱窒に携わる細菌として具体的には、Ｔｈｉｏｂａｃｉｌｌｕｓｄｅｎｉｔｒｉｆｉｃａｎｔｓ，Ｔｈｉｏｍｉｃｒｏｓｐｉｒａｄｅｎｉｔｒｉｆｉｃａｎｓ，Ｔｈｉｏｓｐｈａｅｒａｐａｎｔｏｔｒｏｐｈａ，Ｂｅｇｇｉａｔｏａａｌｂａ等の硫黄酸化細菌を挙げることができる。また、従属栄養的脱窒に携わる細菌として具体的には、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ，Ｒｈｏｄｏｂａｃｔｅｒ，Ｔｈｉｏｂａｃｉｌｌｕｓ等が挙げられる。
【００１８】
本発明の生物脱窒処理方法は、高濃度の塩分を含有する被処理水中の高濃度の硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素を、無希釈で硫黄酸化細菌を含む微生物群を用いて生物脱窒処理するにあたり、硫黄酸化細菌は、好気条件下では溶存酸素を取り込み硫黄又は硫黄化合物を酸化することでエネルギーを得ているため脱窒に関与しないが、被処理水中に溶存酸素が無くなると亜硝酸及び硝酸を還元脱窒し、硫黄を酸化することでエネルギーを得ている。脱窒処理に関与するその他の微生物群も硫黄酸化細菌と同様に亜硝酸及び硝酸の還元脱窒であり、通性嫌気条件下又は嫌気条件下で被処理水と硫黄酸化細菌を含む微生物群とを、例えば機械攪拌方式で接触させ脱窒処理する。また、前記微生物群の脱窒活性が低下した場合に処理条件を変更せず脱窒活性化剤として、エタノール，変成エタノール，単糖類，単糖類のアルコール発酵液等のいずれか一種類以上を添加することで脱窒活性を向上できる。
【００１９】
なお、脱窒活性化剤として用いられる単糖類とは、具体的には、例えばグルコース，フルクトース，ガラクトースおよびマンノース等を挙げることができる。また、単糖類のアルコール発酵液とは、具体的には、例えば食品廃液等が挙げられる。また、二種類以上の脱窒活性化剤を混合して用いてもよく、硫黄酸化細菌を含む微生物群の生物脱窒活性を促進するものであればこれに限定されるものではない。さらに、このような脱窒活性化剤は、硫黄酸化細菌を含む微生物群の生物脱窒活性が低下した場合に添加すればよく、脱窒活性化剤の添加方法は、脱窒槽に直接添加してもよく、また廃水の流入配管に注入して排水と共に脱窒槽に導入してもよく、特に制限されない。また脱窒活性化剤の添加量は、脱窒活性化剤の種類や濃度に応じて適宜決定すればよく、特に限定されないが、最大の添加量でも前記硝化脱窒法におけるメタノールなどの有機物を電子供与体として窒素濃度に応じて添加する添加量よりも少量の添加で同等以上の効果を発揮する。
【００２０】
このような本発明の生物脱窒処理方法においては、無希釈で処理が可能なため、排水処理装置を小型化して設置面積を縮小することができ、廉価な処理費用で、高効率な生物脱窒処理を可能とする。また、脱窒活性が低下した場合に、エタノール，糖類，糖類のアルコール発酵液等のいずれか一種類以上を添加するだけで、生物脱窒処理を活性化させるものであるので、容易に且つ高効率に生物脱窒処理を行うことができる。さらに、生物脱窒活性化剤として糖類及び糖類のアルコール発酵液を含む食品廃液を用いることができるので、食品廃液を有効利用できるため、極めて経済的で有効な処理ができ、実用性にも優れている。
【００２１】
図１は、本発明に係る生物脱窒処理方法を実施するための生物脱窒処理装置の一例を示す図である。この生物脱窒処理装置は、原水槽１と、第１の脱窒槽２と、第２の脱窒槽３と、硝化槽４と、沈殿槽５と、第１の計量槽６と、第２の計量槽７と、脱窒活性化剤の保管槽８とを備えている。なお、第１の脱窒槽２は、硫黄酸化細菌を含む微生物群が流出せぬように上澄液を第２の脱窒槽３へ送る構造となっている。さらに、第１の脱窒素槽２及び第２の脱窒槽３には攪拌機１２，１３が各々設けられ、硝化槽４にはブロアー９と散気管１０による曝気装置が設けられている。また、原水槽１は原水槽１内の被処理水を計量槽６に送る原水ポンプ１４を備え、脱窒活性化剤の保管槽８は脱窒活性化剤を計量槽６に送る注入ポンプ１５を備えている。さらに、沈殿槽５は返送汚泥ポンプ１６を備え、返送汚泥ポンプ１６により返送汚泥を硝化槽４と第２の計量槽７とに返送するようになっている。図１に示すように、これらの槽は原水槽１，第１の脱窒槽２，第２の脱窒槽３，硝化槽４，沈殿槽５の順に配置され、原水槽１と第１の脱窒槽２の間に保管槽８及び計量槽６が設けられている。さらに、脱窒槽３に繋がる第２の計量槽７が設けられている。なお、硫黄酸化細菌を含む微生物群は第１の脱窒素槽２に投入されている。
【００２２】
上記のような生物脱窒処理装置において、被処理水は、まず原水槽１に投入され、ここから原水ポンプ１４により第１の計量槽６に導入されるようになっている。なお、第１の計量槽６には、脱窒活性化剤の入った保管槽８から注入ポンプ１５によって送られた脱窒活性化剤と、原水ポンプ１４により送られた被処理水とを含む被処理水が存在する。この被処理水は第１の脱窒槽２に供給され、被処理水の脱窒が行われ、次に、脱窒された被処理水が第２の脱窒槽３に供給されるようになっている。また、第２の脱窒槽３では、第２の計量槽７により希釈水が流入され、被処理水が希釈され、さらに一般的な生物脱窒処理方法である嫌気／好気プロセスによる硝化脱窒が行われるようになっている。その時の脱窒のための電子供与体は第１の脱窒槽２で残留した脱窒活性化剤を含む有機物である。その後、脱窒された被処理水が硝化槽４に送られ、ブロアー９と散気管１０の曝気装置により曝気が行われた後、この被処理水が沈殿槽５に送られる。沈殿槽５の底部汚泥は、第２の計量槽７へ返送し、上澄液を処理水として排出されるようになっている。
【００２３】
次に、この生物脱窒処理装置を用いた本発明の生物脱窒処理方法について説明する。処理対象となる被処理水は、工場から排出される高濃度の塩分を含有する被処理水中に高濃度の硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素を含む廃水である。なお、限定されるものではないが、被処理水の硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素濃度は１０００ｍｇ−Ｎ／リットル以上、塩分濃度は約２〜４％である。また、脱窒活性化剤として変成アルコールを用いる。
【００２４】
まず、この生物脱窒処理方法で用いる硫黄酸化細菌を含む微生物群は、活性汚泥中の微生物から硫黄酸化細菌が単離され、硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素を含む被処理水で馴化された活性汚泥である。この硫黄酸化細菌を含む微生物群を第１の脱窒槽２に投入する。なお、第１の脱窒槽２には被処理水が投入され、予め被処理水中の硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素を生物脱窒させておく。その後、上記被処理水を原水槽１に投入し、原水ポンプ１４により計量槽６へ送る。同時に脱窒活性剤の入った保管槽８から注入ポンプ１５によって、脱窒活性化剤を計量槽６へ送る。脱窒活性化剤の注入量は、無注入から最大の注入量でも硝化脱窒法におけるメタノールなどの有機物を電子供与体として窒素濃度に応じて注入する注入量であり、計量槽６に投入した被処理水の水量と硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素の濃度、並びに第１の脱窒槽２に投入されている被処理水中の硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素の濃度から決定する。なお、脱窒活性化剤の注入量は、更に、第２の脱窒槽３の酸化還元電位（ＯＲＰ）により制御されている。計量槽６には、原水ポンプ１４により送られる被処理水と、注入ポンプ１５によって送られる脱窒活性化剤とを混合した被処理水が存在し、第１の脱窒槽２にこの被処理水を投入する。次に、第１の脱窒素槽２では、攪拌機１２で攪拌されるが酸素はほとんど供給されないため嫌気性雰囲気となり、硫黄酸化細菌を含む微生物群が、被処理水中及び脱窒活性化剤の有機物質，硫酸イオン，硫黄等を利用しながら、硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素を還元して無害な窒素ガスへと浄化する。脱窒の詳細なメカニズムは明らかではないが、被処理水と脱窒活性化剤とが混合した被処理水中のＣ／Ｎ比から有機物を電子供与体とする生物脱窒の他に別種の生物脱窒が行われていることは明らかであり、硫黄酸化細菌の役割は共存微生物の代謝で生産された還元性の硫黄又は硫黄系化合物、あるいは被処理水中に最初から含有していた硫黄又は硫黄系化合物を硫酸に酸化する際、硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素を還元すると考えられる。脱窒活性が低下した状態で添加する脱窒活性化剤は、硫黄酸化細菌を含む微生物群を活性化し、第１の脱窒槽２を嫌気性雰囲気にするとともに、電子供与体とする生物脱窒にも寄与し、更に、第２の脱窒槽３での硝化脱窒にも電子供与体として寄与している。第１の脱窒槽２での窒素の除去速度は、硫黄酸化細菌を含む微生物群の濃度と、被処理水との接触方法によるが、機械攪拌方式で２ｋｇ−Ｎ／ｍ^３／日以上で硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素を除去可能とし、第１の脱窒槽２で約９０％以上の窒素を除去する。第１の脱窒槽２において、廃水は無希釈で硝酸性窒素並びに亜硝酸性窒素を脱窒し、窒素を除去することができるため、排水処理装置を小型化して設置面積を縮小することができ、廉価な処理費用で、高効率な生物処理が可能である。
【００２５】
次に、希釈水と共に沈殿槽５に備えられた返送汚泥ポンプ１６による返送汚泥を第２の計量槽７に投入し、計量槽７から第２の脱窒槽３に希釈水及び返送汚泥を供給する。また、第１の脱窒槽２の処理水を第２の脱窒槽３に送り、ここで被処理水を、生理食塩水以下の塩分濃度まで希釈する。第２の脱窒槽３では、攪拌機１３で攪拌されるが酸素はほとんど供給されないため嫌気性雰囲気となり、沈殿槽５から送られる返送汚泥中に含まれる硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素も合わせて、嫌気／好気プロセスによる硝化脱窒が行われ、窒素ガスにして大気中に放散される。
【００２６】
さらに、第２の脱窒槽３の被処理水を硝化槽４に送り、ブロアー９と散気管１０の曝気装置による好気性雰囲気で、好気性菌により有機物を分解してＢＯＤ並びにＴＯＣを低減させ、硝化菌により被処理水中に含まれる窒素分としてのアンモニア性窒素を硝酸性窒素に酸化する。
【００２７】
その後、硝化槽４の被処理水を沈殿槽５に送り、沈殿槽５から汚泥返送ポンプ１６により返送汚泥を硝化槽４及び第２の計量槽７へ供給する。そして、沈殿槽５から処理水を排出する。
【００２８】
以上、本発明の生物脱窒処理方法について説明してきたが、本発明の思想を逸脱しない範囲で、種々の変形実施が可能である。例えば、生物脱窒活性化剤としては、２種以上のものを併用してもよい。
【００２９】
【実施例】
以下の具体的実施例により本発明をさらに詳細に説明する。
生物脱窒処理装置における被処理水の平均滞留時間を第１の脱窒槽２及び第２の脱窒槽３ともに約２４時間となるように通水し、生物脱窒処理を実施した。この結果について表１において説明する。
【００３０】
表１は生物脱窒処理装置での連続処理値の抜粋で、生物脱窒処理装置の第１の脱窒槽２における脱窒処理能力を２ｋｇ−Ｎ／ｍ^３／日以上とすることが可能であることがわかった。また、被処理水の硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素の濃度が最大で約５０００ｍｇ−Ｎ／リットルでも脱窒活性は阻害されず窒素除去能力を維持できることもわかった。
【００３１】
【表１】

【００３２】
試験例１
高濃度の塩分及び高濃度の硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素を含む被処理水について、脱窒活性化剤の添加の有無によるベンチスケールの連続脱窒試験を行った。
【００３３】
具体的には、１日分の被処理水を貯留する２０リットルの原水槽と硫黄酸化細菌を含む微生物群で生物脱窒処理を行う１８リットルの脱窒槽で構成されており、原水槽から脱窒槽へ定量ポンプで送り、処理水は押し出しで得られた。
【００３４】
実施例で示したように、脱窒槽に予め被処理水を投入しておき、その中に硫黄酸化細菌を含む微生物群汚泥を約１％含有させ、被処理水中の高濃度の硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素を予め脱窒しておく。その後、原水槽から被処理水を１８リットル／日の負荷量で脱窒槽に投入した。被処理水は１回／日の頻度で交換した。
【００３５】
表２は、ベンチスケールの試験結果で、被処理水中の高濃度の硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素を脱窒活性化剤の添加なしで試験開始から連続１４日間高効率に脱窒していたことがわかった。また、被処理水の連続投入１５日後から生物脱窒の活性が低下し、硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素を脱窒しないことがわかった。また、連続投入１９日後から被処理水と共に脱窒活性化剤を脱窒槽に添加すると、再び硫黄酸化細菌を含む微生物群の脱窒活性が活性化することがわかった。
【００３６】
【表２】

【００３７】
試験例２
脱窒活性化剤として食品廃液を用いて、下記の方法で脱窒試験を行った。ここで、食品廃液とは、グルコース及び糖類アルコール発酵液を多量に含むものである。
【００３８】
具体的には、１０００ｍｇ−Ｎ／リットル以上の高濃度の硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素の初期合算濃度を有する被処理水に、脱窒活性が低下した硫黄酸化細菌を含む微生物群汚泥を１％含有させたものをコントロールとして調製し、コントロールに食品廃液１％添加したもの及び２％添加したものをそれぞれ調製した。次に、コントロール及び食品廃液を添加した被処理水に対して、回分処理により３日間連続攪拌し、処理水中の亜硝酸性・硝酸性窒素（ＮＯ_２，ＮＯ_３−Ｎ）の濃度について分析を行った。この結果について、図２において説明する。
【００３９】
図２は、横軸に試験日数（日）、縦軸に処理水中の亜硝酸性・硝酸性窒素（ＮＯ_２，ＮＯ_３−Ｎ）の濃度（ｍｇ／リットル）を示す。
【００４０】
脱窒活性化剤である食品廃液が添加されていないコントロールでは、亜硝酸性・硝酸性窒素の濃度の減少が見られず、脱窒がほとんど行われなかったと考えられる。これに対して、脱窒活性化剤である食品廃液を添加した被処理水では、亜硝酸性・硝酸性窒素の濃度の減少が見られ、脱窒反応が十分行われていることが明らかである。また、食品廃液を添加した脱窒反応は、被処理水中の食品廃液添加濃度依存性を示し、食品廃液を２％添加するだけで高濃度の亜硝酸性窒素及び硝酸性窒素含有の被処理水を処理することがわかった。食品廃液２％添加時の被処理水中における食品廃液中の有機物濃度（ＴＯＣ）は、概ね６００ｍｇ−Ｃ／リットルで、食品廃液２％添加時の被処理水中におけるＣ／Ｎ比は０．６未満となっており（図示せず）、明らかに有機物を電子供与体とする生物脱窒の他に別種の生物脱窒が行われていることがわかった。さらに、未利用の食品廃液中の有機物は、嫌気／好気プロセスで有機物を電子供与体とする生物脱窒に有効利用でき、極めて経済的で有効な生物脱窒処理を可能とする。
【００４１】
試験例３
脱窒活性化剤としてエタノールを用いて、下記の方法で脱窒試験を行った。
具体的には、まず模擬排水は、塩分３％となるように塩化ナトリウムを６．６ｇ／リットル，塩化カルシウムを１８．７ｇ／リットル，塩化カリウムを１．３ｇ／リットル，硝酸ナトリウムを３．４ｇ／リットルで調製した。模擬排水中に脱窒活性が低下した硫黄酸化細菌を含む微生物群汚泥を１％含有させ、硫黄（Ｓ^０）０．１％添加したものをコントロールとして調製し、また、脱窒活性化剤としてエタノール０．１％を添加したものを処理水１として調製し、さらにエタノール０．１％と硫黄（Ｓ^０）０．１％添加したものを処理水２として調製した。次に、コントロール，処理水１及び処理水２に対して、回分処理により２日間連続攪拌し、水質分析を行った。上記の水質分析は、処理水中の亜硝酸性・硝酸性窒素（ＮＯ_２，ＮＯ_３−Ｎ），硫酸イオン（ＳＯ_４ ^２−）及び全有機体炭素（ＴＯＣ）の濃度について分析を行った。この結果について、図３において説明する。
【００４２】
図３の（Ａ）は、横軸に試験日数（日）、縦軸に処理水中の亜硝酸性・硝酸性窒素（ＮＯ_２，ＮＯ_３−Ｎ）の濃度（ｍｇ／リットル）を示す。図３の（Ｂ）は、横軸に試験日数（日）、縦軸に処理水中の全有機体炭素（ＴＯＣ）の濃度（ｍｇ／リットル）を示す。図３の（Ｃ）は、横軸に試験日数（日）、縦軸に処理水中の硫酸イオン（ＳＯ_４ ^２−）の濃度（ｍｇ／リットル）を示す。
【００４３】
図３（Ａ）の結果から、脱窒活性化剤であるエタノールが添加されていないコントロールでは、亜硝酸性・硝酸性窒素の濃度減少が見られず、脱窒がほとんど行われなかったと考えられる。これに対して、脱窒活性化剤であるエタノールが添加された処理水１では、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）の結果から、亜硝酸性・硝酸性窒素の濃度減少と共に、ＴＯＣの濃度減少が見られ、エタノールを利用しながら脱窒反応していることがわかった。さらに、脱窒活性化剤として添加されたエタノール減少量より、亜硝酸性・硝酸性窒素除去量が多く、また、図３（Ｃ）の結果から、添加された硫黄が硫酸イオンにまで酸化され、硫黄酸化細菌が活性化されたこともわかった。このことから、硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素の生物脱窒反応は、硫黄酸化細菌を含む微生物群の共存による脱窒が行われたものと考えられ、脱窒活性化剤であるエタノールの添加により硫黄酸化細菌を含む微生物群が活性化することが認められた。
【００４４】
試験例４
脱窒活性化剤としてグルコースを用いて、下記の方法で脱窒試験を行った。
前記試験例３と同様に、まず模擬排水は、塩分３％となるように塩化ナトリウムを６．６ｇ／リットル，塩化カルシウムを１８．７ｇ／リットル，塩化カリウムを１．３ｇ／リットル，硝酸ナトリウムを３．４ｇ／リットルで調製した。模擬排水中に脱窒活性が低下した硫黄酸化細菌を含む微生物群汚泥を１％含有させ、硫黄（Ｓ^０）０．１％添加したものをコントロールとして調製し、また、脱窒活性化剤としてグルコースをＴＯＣ換算で８００ｍｇ／リットルとなるように添加ものを処理水３として調製し、及びグルコースをＴＯＣ換算で８００ｍｇ／リットルとなるように添加し、硫黄（Ｓ^０）０．１％添加したものを処理水４として調製した。次に、コントロール，処理水３及び処理水４に対して、回分処理により２日間連続攪拌し、水質分析を行った。上記の水質分析は、処理水中の亜硝酸性・硝酸性窒素（ＮＯ_２，ＮＯ_３−Ｎ），硫酸イオン（ＳＯ_４ ^２−）及び全有機体炭素（ＴＯＣ）の濃度について分析を行った。この結果について、図４において説明する。
【００４５】
図４の（Ａ）は、横軸に試験日数（日）、縦軸に処理水中の亜硝酸性・硝酸性窒素（ＮＯ_２，ＮＯ_３−Ｎ）の濃度（ｍｇ／リットル）を示す。図４の（Ｂ）は、横軸に試験日数（日）、縦軸に処理水中の全有機体炭素（ＴＯＣ）の濃度（ｍｇ／リットル）を示す。図４の（Ｃ）は、横軸に試験日数（日）、縦軸に処理水中の硫酸イオン（ＳＯ_４ ^２−）の濃度（ｍｇ／リットル）を示す。
【００４６】
図４（Ａ）の結果から、脱窒活性化剤であるグルコースが添加されていないコントロールでは、亜硝酸性・硝酸性窒素の濃度減少が見られず、脱窒がほとんど行われなかったと考えられる。これに対して、脱窒活性化剤であるグルコースが添加された処理水３及び処理水４では、図４（Ａ）及び図４の（Ｂ）の結果から亜硝酸性・硝酸性窒素の濃度と共にＴＯＣの濃度減少が見られ、グルコースを利用しながら脱窒反応していることがわかった。また、図４（Ｃ）の結果から、処理水４では、添加された硫黄が硫酸イオンにまで酸化され、硫黄酸化細菌が活性化されたこともわかった。このことから、硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素の生物脱窒反応は、硫黄酸化細菌を含む微生物群の共存による脱窒が行われているものと考えられ、脱窒活性化剤であるグルコースの添加により硫黄酸化細菌が活性化することが認められた。
【００４７】
以上、試験例１〜４において、脱窒活性が低下した硫黄酸化細菌を含む微生物群を活性化させる方法として、被処理水にエタノール，グルコース，グルコースを含む糖類のアルコール発酵液を添加する方法が極めて有効で、高濃度の塩分を含有する被処理水中の高濃度の硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素を無希釈で高効率に安定して生物脱窒できることが確認できた。
【００４８】
【発明の効果】
本発明の請求項１記載の生物脱窒処理方法は、海水の塩分濃度程度の高濃度塩分を含有する被処理水中の硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素を、硫黄酸化細菌を含む微生物群により脱窒するので、生物脱窒処理装置を小型化して設置面積を縮小することができ、廉価な処理費用で、高効率な生物脱窒処理を可能とする。
【００４９】
また、本発明の請求項２記載の生物脱窒処理方法は、請求項１記載の生物脱窒処理方法において、前記被処理水中の硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素の初期合算濃度が、約５０００ｍｇ−Ｎ／リットルの高濃度の場合でも無希釈で脱窒するので、高濃度の硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素の被処理水でも簡単かつ効率的に生物脱窒処理を可能とし、生物脱窒処理装置を小型化して設置面積を縮小することができる。
【００５０】
さらに、本発明の請求項３記載の生物脱窒処理方法は、請求項１又は２記載の生物脱窒処理方法において、前記被処理水に、生物脱窒活性化剤としてエタノール，糖類，糖類のアルコール発酵液のいずれか一種類以上を添加して前記硫黄酸化細菌を含む微生物群の脱窒を活性化させるので、廉価な処理費用で、高効率な生物脱窒処理を安定持続させることを可能とする。さらに、糖類のアルコール発酵液等を多量に含有する食品廃液を脱窒活性化剤として有効利用できるため、極めて経済的で有効な生物脱窒処理を可能とする。
【００５１】
また、本発明の請求項４記載の生物脱窒処理方法は、請求項１〜３のいずれか１項記載の生物脱窒処理方法において、脱窒処理能力が、２ｋｇ−Ｎ／ｍ^３／日以上であるので、生物脱窒処理装置を小型化して設置面積を縮小することができ、廉価な処理費用で、高効率な生物脱窒処理を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す生物脱窒処理装置の概略図である。
【図２】本発明の試験例２の結果を示すグラフである。
【図３】本発明の試験例３の結果を示すグラフである。
【図４】本発明の試験例４の結果を示すグラフである。

Claims

海水の塩分濃度程度の高濃度塩分を含有する被処理水中の硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素を、硫黄酸化細菌を含む微生物群により脱窒することを特徴とする生物脱窒処理方法。
前記被処理水中の硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素の初期合算濃度が、約５０００ｍｇ−Ｎ／リットルの高濃度の場合でも無希釈で脱窒することを特徴とする請求項１記載の生物脱窒処理方法。
前記被処理水に、生物脱窒活性化剤としてエタノール，糖類，糖類のアルコール発酵液のいずれか一種類以上を添加して前記硫黄酸化細菌を含む微生物群の脱窒を活性化させることを特徴とする請求項１又は２記載の生物脱窒処理方法。
脱窒処理能力が、２ｋｇ−Ｎ／ｍ^３／日以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の生物脱窒処理方法。