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JP4101348B2 - Biological nitrogen removal method - Google Patents
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、窒素成分を含有する被処理水を生物学的に硝化脱窒処理する生物学的窒素除去方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、窒素成分を含有する排水から窒素を除去する処理方法として、生物学的硝化脱窒処理法が利用されている。
【0003】
このような生物学的硝化脱窒処理法において、硝化槽及び脱窒槽を浮遊式とした場合には、まず被処理水を硝化槽に供給し、ここで浮遊汚泥とともに曝気処理して、好気性条件下の硝化処理を行う。次に、硝化処理液を汚泥と共に脱窒槽に供給すると共に、水素供与体を添加し、ここで嫌気性条件下の脱窒処理を行う。そして、脱窒処理液を沈殿槽に供給し、ここで固液分離を行い、上澄水を処理水として放流し、沈殿汚泥を硝化槽に返送する。また、沈殿汚泥の一部は余剰汚泥として系外に排出する。
【0004】
この処理方法の問題点は、硝化菌の増殖速度が脱窒菌のそれに比べて遅いので、硝化菌を高濃度に保持できず、硝化槽に対する負荷を大きくできない点にある。すなわち、硝化菌及び脱窒菌を含んだ沈殿汚泥の一部を余剰汚泥として排出するため、処理系内の汚泥中における硝化菌を十分な濃度に維持できない。
【0005】
これを改善する方法として、硝化槽及び脱窒槽の後に、それぞれ沈殿槽を設ける方法がある。しかし、この方法では沈殿槽の数が多くなること、及び硝化槽の後段の沈殿槽において沈殿分離が難しいという問題がある。すなわち、硝化菌からなる硝化単独ではフロックができにくく、沈殿分離しにくくなる。
【0006】
さらに、硝化槽及び脱窒槽に充填材を充填して、汚泥を生物膜として保持する付着式の方法もある。しかし、硝化菌は充填材に付着しにくく、やはり硝化槽において高濃度に汚泥を保持できない。また、アンモニアが硝酸に酸化されるのでpHが変化するが、充填材がある場合には原水流入口に近い部分と遠い部分とで硝化槽中にpHの分布ができ、硝化槽内全体を硝化菌に最適なpHに維持することができず、これが硝化に悪影響を及ぼす。さらに、排水中にカルシウムが含まれている場合には、pHが高い部分にカルシウム化合物(炭酸カルシウムやリン酸ヒドロキシアパタイトなど)のスケールが発生しやすく、これが原因で充填材の目詰まりが起きやすいという問題がある。
【0007】
さらに、硝酸性窒素の処理方法として、上向流スラッジブランケット法が開発されている。これは、主に硝酸性窒素を含有する排水と水素供与体とを上向流で通水し、槽内に保持されているグラニュールと呼ばれる凝集集塊化し高濃度に保持された脱窒菌で、高効率に脱窒する方法である。
【0008】
この方法では、硝酸性窒素を含む被処理排水中のSS(浮遊性固形物)が多いと、SSに伴われてグラニュールが流出したり、SSの方が沈殿してグラニュールが流出してしまったり、SSによってグラニュールが破壊されてしまったりする。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来より各種の生物学的窒素除去装置が提案されているが、それぞれ一長一短があり、十分効率的な処理を行うことができなかった。
【0010】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、排水中の窒素成分を効率的に除去可能な生物学的窒素除去方法を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明は、窒素成分を含有する被処理水を好気性条件下で硝酸、亜硝酸に酸化する汚泥浮遊式の硝化槽と、この硝化槽で得られる硝化処理液を膜分離して、固形物を除去する膜分離装置と、この膜分離装置で得られる透過水が水素供与体とともに流入され、嫌気的条件下で脱窒処理する上向流スラッジブランケットタイプの脱窒処理槽と、を有する生物学的窒素除去装置において、前記硝化槽の水のランゲリア指数が0以下となるように硝化槽内のpHを維持する
【0012】
このように、本発明では、硝化槽を汚泥浮遊式にしている。従って、上述した付着式のようなpHの分布の発生に基づく問題は解決される。次に、硝化処理液を膜分離することにより、沈殿や充填材への汚泥の付着が悪い硝化菌からなる硝化汚泥を効率よく分離できる。従って、この分離汚泥を硝化槽内に保持することによって、硝化槽内に硝化菌を高濃度に保持できる。さらに、膜分離の透過水にはSSが含まれていない。このため、上向流スラッジブランケット(USB)タイプの脱窒槽において、グラニュールを好適な状態に維持して処理を行うことができる。従って、窒素成分を含有する被処理水を非常に効率的に処理することができる。なお、水素供与体としては一般にメタノールが用いられるが、その他の生物分解性有機物でも良い。
【0013】
また、膜分離手段として、浸漬膜を使用することも好適である。硝化槽内は曝気しており、ここに浸漬膜を配置すれば、下部からの曝気により膜表面の堆積物を除去できる。従って、膜分離装置において、長期間にわたり、透過水量を安定して得られる。また、透過水量が減少してきた場合には、膜を薬品(水酸化ナトリウム、塩酸、次亜塩素酸ナトリウムなど)洗浄を行えばよい。
【0014】
そして、硝化槽内の水のランゲリア(Langerlier)指数が0以下となるように、硝化槽内のpHを維持することを特徴とする。これによって、硝化槽内におけるpHを硝化菌に対する阻害がないように制御することができる。また、膜分離装置の膜表面に対するスケール発生を効果的に防止することができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態(以下実施形態という)について、図面に基づいて説明する。
【0016】
「第1実施形態」
図1は、第1実施形態の方法に使用する装置の全体構成を示すブロック図である。窒素(主にアンモニア性窒素)を含有する排水は、硝化槽10に流入される。この硝化槽10には、その下部から空気(酸素ガスや酸素富化空気でもよい)が供給されており、槽内が曝気されている。
【0017】
また、pHセンサ12が設けられ、硝化槽10内の混合液のpHを検出している。そして、このpHセンサ12の検出値は、pH調整剤供給装置14に供給されている。pH調整剤供給装置14は、供給されるpHに基づき酸またはアルカリのpH調整剤の硝化槽10内への供給を制御する。
【0018】
硝化槽10内には、浸漬型の膜分離装置16が設けられている。この膜分離装置16には、吸引ポンプ18が接続されている。そして、この吸引ポンプ18により、膜を透過した透過水を排出することによって、汚泥を硝化槽10内に残したまま硝化処理水を排出する。
【0019】
吸引ポンプ18には、上向流スラッジブランケットタイプの脱窒槽20が接続されている。吸引ポンプ18からの硝化処理水は、水素供与体(例えば、メタノール)が添加された後、脱窒槽20の底部に供給される。そして、脱窒槽20の上部から上澄み水が処理水として排出される。
【0020】
このような装置において、硝化槽10内は、曝気により好気性条件下に保たれる。そして、窒素含有排水が汚泥と共に曝気されることによって、汚泥中の硝化菌によりアンモニアなど排水中の窒素が硝酸または亜硝酸に硝化される。このシステムでは、硝化槽10内の汚泥は、その槽内の膜分離装置16により、硝化槽10内に維持される。従って、硝化槽10内の汚泥濃度を単独で制御することができ、硝化槽10における汚泥を高濃度に維持することができ、硝化槽10に対する負荷を高くすることができる。また、硝化槽は浮遊式であるため、汚泥中におけるpH分布の発生を防止でき、硝化を効果的に行うことができる。さらに、硝化槽10内における硝化汚泥は沈降性や付着性が悪いが、膜分離装置16を利用して効果的に分離ができる。そこで、SSの少ない処理水を脱窒槽20に供給できる。
【0021】
特に、本実施形態では、膜分離装置16に浸漬型のものを採用している。従って、硝化槽内の曝気により膜表面の洗浄を効果的に行うことができる。また、比較的付着性の少ない硝化菌が膜分離される汚泥を形成しているため、より好適な膜分離が行われる。
【0022】
さらに、pH調整剤供給装置14により、pH調整剤(通常水酸化ナトリウムなど)を添加して、硝化槽10内のpHを適切なものに維持するため、好適な硝化処理が行える。
【0023】
ここで、本実施形態におけるpH調整は、ランゲリア指数が0以下になるように行う。
【0024】
ランゲリア指数(飽和指数)とは水の実際のpHと理論的pH(pHs、水中の炭酸カルシウムが溶解も析出もしない平衡状態にあるときのpH)との差をいい、炭酸カルシウムの皮膜形成の目安として用いられている。指数が正の値で絶対値が大きいほど炭酸カルシウムの析出が起こりやすく、ゼロであれば平衡関係にあり、負の値では炭酸カルシウム皮膜は形成されないことを示す。
【0025】
ランゲリア指数は、水のpH、カルシウムイオン濃度、総アルカリ度および溶解性物質量から、次式によって求められる。
【0026】
ランゲリア指数=水のpH−pHs
pHs=8.313−log[Ca2+]−log[A]+S
ここで、
8.131:炭酸カルシウムの溶解係数と炭酸の第2解離定数から計算される定数
[Ca2+]: Ca2+としてのカルシウム濃度、単位mg/L
[A]:CaCO3としての総アルカリ度、単位mg/L
S:次式によって求められる補正係数
S=2√μ/(1+√μ)
ここで、μ=2.5×10-5Sdであり、Sdは溶解性物質濃度(mg/L)である。
【0027】
なお、ランゲリア指数は温度によっても異なる。また、佐藤威夫:用水と排水、Vol.19、No.2、(1977)では簡易にランゲリア指数が算出できる図表が示されている。
【0028】
このようにして計算されるランゲリア指数が0以下になるように硝化槽10内のpH(上述の水のpH)を維持することによって、硝化槽10内のpHをアルカリ度に応じて常に適切なものに維持することができる。さらに、ランゲリア指数を0以下に維持することによって、膜分離装置16の膜表面におけるカルシウムの析出を防止して、膜分離に対する悪影響を排除することができる。なお、被処理水のCa2+の濃度はカルシウムイオンモニタで計測してもよいが、濃度変化が少なければ、定数としてもよい。
【0029】
また、膜分離装置16の分離膜としては、限外ろ過膜(UF)、精密ろ過膜(MF)などが採用される。その材質として、ポリオレフィン、酢酸セルロース、セラミックなどが挙げられる。また、膜の形状としては汚泥の閉塞に強いチューブラー型や平膜型が好適である。さらに、ろ過流速の低下防止のために定期的に薬品洗浄を行うとよい。洗浄用薬品としては、次亜塩素酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、界面活性剤、酵素、蓚酸、塩酸などが採用される。この薬品洗浄は、硝化槽10に浸漬したまま行ってもよいが、一旦引き上げて外部で行ってもよい。また、膜分離装置16での濾過方式として、吸引ポンプ18を利用した吸引ろ過を採用しているが、重力によりろ過を行う重力ろ過方式を採用することも可能である。
【0030】
また、硝化槽10における曝気空気量はBOD負荷に対応した流量(1kg−BOD(窒素分の硝化のための酸素要求量も含む)に対し20〜100Nm3程度)の他に、膜表面の閉塞を低減するために上昇攪拌流をつくる流量が必要で、例えば平膜では膜一枚当たり、10〜15L/分である。間欠曝気を行い、間欠的に膜表面を洗浄できるようにしてもよい。なお、吸引ポンプ18は、自給式ポンプを採用することが好適である。
【0031】
上向流スラッジブランケットタイプの脱窒槽20には、膜分離後のSSの少ない硝化処理水が水素供与体と共に上向流で供給される。脱窒槽20は、流入水によって攪拌が行われるだけであり、酸素の溶解はほとんどない。このため、脱窒槽20内は嫌気的条件下に保持され、硝酸(及び/または亜硝酸)の酸素を利用して、水素供与体を酸化する脱窒処理が行われ、脱窒菌が増殖しグラニュールと呼ばれる汚泥塊が生じる。そして、このグラニュールが自重によって、脱窒槽20の下部に滞留し、ここを水素供与体が添加された硝化処理水が通過することによって、脱窒処理が継続して行われる。グラニュールは、比較的沈降性が優れているため、上向流スラッジブランケットタイプの脱窒槽20により、SSの少ない清澄な処理水が得られる。また、脱窒槽20内の汚泥濃度を高濃度に保つことができ、効率的な脱窒処理が行える。
【0032】
なお、硝化槽10及び脱窒槽20内の汚泥は、適宜余剰汚泥として系外に除去される。本発明においては各槽を独立して余剰汚泥の排出を行うため、それぞれ汚泥の系内における滞留時間を制御することができ、硝化槽において硝化菌が少なくなってしまうことはない。
【0033】
「第2実施形態」
図2は、第2実施形態の方法に使用する装置の全体構成を示すブロック図である。この例では、硝化槽10の硝化処理液は、ポンプ22によって、硝化槽10とは別に設けた通常の膜分離装置24に供給される。そして、膜分離装置24の透過水は、一旦中間タンク26に貯留された後、ポンプ28によって、脱窒槽20に供給され、膜分離装置24の濃縮水はその一部が返送汚泥として硝化槽10に返送され、他部は余剰汚泥として系外に排出される。
【0034】
このような構成においても、硝化槽10からの硝化処理液から、膜分離装置24によって、汚泥が効果的に分離される。そこで、硝化槽10内の汚泥濃度を高濃度に維持することができる。また、ランゲリア指数に基づいたpH制御を行うため、膜に対するスケールの発生も効果的に防止することができる。さらに、脱窒槽20に流入するSSも少なくできるため、脱窒槽20において流入SSの悪影響が発生することを防止することができる。
【0035】
なお、膜分離装置24へのポンプ22の運転方法としては、連続して膜分離を行う連続運転、または運転、休止を繰り返す間欠運転があり、いずれも採用可能である。ポンプ22としては、吐出圧5〜20kPaのものが好適である。
【0036】
「その他」
また、本実施形態の装置は、カルシウム及びアンモニアを多量に含む半導体装置製造工程からの排水や、排煙脱硫排水などの処理に好適である。すなわち、本実施形態では、硝化槽10におけるカルシウム化合物の析出を防止できるため、膜分離装置16への悪影響がない。また、排水がカルシウムを含むため、硝化槽10におけるpH調整剤(アルカリ)の添加量を比較的少なくできる。さらに、硝化処理液にカルシウムイオンが含まれているため、脱窒槽20におけるグラニュールの生成が助長され、脱窒槽20における汚泥濃度を高濃度に維持しやすくなるなどの効果が得られる。
【0037】
【実施例】
<実施例>
上述の実施形態に示した処理装置により、ある半導体工場から排出されるアンモニア含有排水を用いて通水実験を行った。実験の仕様は以下の通りであった。
【0038】
原水NH4−N濃度:200mg/L
原水PO4−P濃度:2mg/L
硝化槽有効容積:2m3
硝化槽溶存酸素濃度:2mg/L
膜仕様:浸漬膜、膜面積5.6m2、材質はポリオレフィン
水素供与体:50%メタノール
水素供与体添加濃度:800mgBOD/L
脱窒槽有効容積:1m3
通水量を5〜25m3/d、各容積負荷として硝化槽で0.5〜2.5kgN/m3/d、脱窒槽で1.0〜5.0kgN/m3/dとした。その結果、硝化槽における単位容積当たりの最大除去速度は約2kgN/m3/dであった。脱窒槽では約4.5kgN/m3/dであった。
【0039】
<比較例>
実施例と同じ排水を用い、硝化槽と脱窒槽として浮遊式のものを用い、後段に沈殿池を設置し、沈殿した汚泥を硝化槽に返送した。なお、有効容積は実施例と同じとした。
【0040】
通水量を0.5〜10m3/d、各容積負荷として硝化槽で0.05〜1kgN/m3/d、脱窒槽で0.1〜2kgN/m3/dとした。その結果、硝化槽における単位容積当たりの最大除去速度は約0.5 kgN/m3/dであった。脱窒槽では約1.7 kgN/m3/dであった。
【0041】
すなわち、実施例は比較例に比べて硝化槽で4倍、脱窒槽で3倍の最大除去速度が得られた。なお、脱窒槽の最大除去速度は、脱窒槽への流入水へ硝酸を添加して調べた。
【0042】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、硝化槽を汚泥浮遊式にしているため、付着式のような槽内pHの分布の発生に基づく問題は解決される。また、硝化処理液を膜分離することにより、沈殿や充填材への汚泥の付着が悪い硝化菌からなる硝化汚泥を効率よく分離でき、硝化槽内に硝化菌を高濃度に保持できる。さらに、膜分離の透過水にはSSが含まれていないため、上向流スラッジブランケットタイプの脱窒槽において、グラニュールを好適な状態に維持して処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 第1実施形態の装置の全体構成を示すブロック図である。
【図2】 第2実施形態の装置の全体構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
10 硝化槽、12 pHセンサ、14 pH調整剤供給装置、16,24 膜分離装置、18,22,28 ポンプ、20 脱窒槽、26 中間タンク。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a biological nitrogen removal method in which water to be treated containing a nitrogen component is biologically nitrified and denitrified.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a biological nitrification denitrification treatment method has been used as a treatment method for removing nitrogen from wastewater containing a nitrogen component.
[0003]
In such a biological nitrification and denitrification treatment method, when the nitrification tank and the denitrification tank are of a floating type, first, the water to be treated is supplied to the nitrification tank, where it is aerated together with the suspended sludge and aerobic. Perform nitrification under the conditions. Next, while supplying a nitrification liquid with sludge to a denitrification tank, a hydrogen donor is added and denitrification process is performed here under anaerobic conditions. And a denitrification process liquid is supplied to a sedimentation tank, a solid-liquid separation is performed here, supernatant water is discharged | emitted as process water, and a sedimentation sludge is returned to a nitrification tank. A part of the precipitated sludge is discharged out of the system as surplus sludge.
[0004]
The problem with this treatment method is that the growth rate of nitrifying bacteria is slower than that of denitrifying bacteria, so that the nitrifying bacteria cannot be maintained at a high concentration and the load on the nitrifying tank cannot be increased. That is, since a part of the precipitated sludge containing nitrifying bacteria and denitrifying bacteria is discharged as excess sludge, the nitrifying bacteria in the sludge in the treatment system cannot be maintained at a sufficient concentration.
[0005]
As a method for improving this, there is a method in which a precipitation tank is provided after each of the nitrification tank and the denitrification tank. However, this method has a problem that the number of precipitation tanks increases, and that precipitation separation is difficult in the subsequent precipitation tank of the nitrification tank. That is, nitrification alone consisting of nitrifying bacteria makes it difficult for flocs to occur and makes it difficult to separate precipitates.
[0006]
Further, there is an adhesion type method in which a nitrification tank and a denitrification tank are filled with a filler, and sludge is retained as a biofilm. However, nitrifying bacteria are difficult to adhere to the filler, and again sludge cannot be retained at a high concentration in the nitrifying tank. In addition, the pH changes because ammonia is oxidized to nitric acid, but when there is a filler, pH distribution can be made in the nitrification tank at the part near and far from the raw water inlet, and the entire nitrification tank is nitrified. The pH optimum for the fungus cannot be maintained, which adversely affects nitrification. In addition, when calcium is contained in the waste water, scales of calcium compounds (calcium carbonate, hydroxyapatite phosphate, etc.) are likely to occur at high pH parts, which can cause clogging of the filler. There is a problem.
[0007]
Furthermore, an upflow sludge blanket method has been developed as a method for treating nitrate nitrogen. This is a denitrifying bacterium that is agglomerated and agglomerated and held at a high concentration called granule, which is drained mainly containing nitrate nitrogen and a hydrogen donor in an upward flow, and held in the tank. This is a highly efficient denitrification method.
[0008]
In this method, if there is a lot of SS (floating solids) in the wastewater to be treated containing nitrate nitrogen, granule flows out along with SS, or SS precipitates and granule flows out. Or granule is destroyed by SS.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
Thus, various biological nitrogen removal apparatuses have been proposed in the past, but each has advantages and disadvantages, and a sufficiently efficient treatment cannot be performed.
[0010]
This invention is made | formed in view of the said subject, and it aims at providing the biological nitrogen removal method which can remove efficiently the nitrogen component in waste_water | drain.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a sludge floating type nitrification tank that oxidizes water to be treated containing nitrogen components to nitric acid and nitrous acid under aerobic conditions, and a nitrification liquid obtained in this nitrification tank by membrane separation, A biological separator having a desulfurization treatment tank of the upflow sludge blanket type in which the permeated water obtained by the membrane separation apparatus flows in together with the hydrogen donor and denitrifies under anaerobic conditions In the chemical nitrogen removing apparatus, the pH in the nitrification tank is maintained so that the Langeria index of water in the nitrification tank is 0 or less .
[0012]
Thus, in the present invention, the nitrification tank is a sludge floating type. Therefore, the problem based on the occurrence of the pH distribution like the above-described adhesion formula is solved. Next, nitrifying sludge composed of nitrifying bacteria with poor deposition and sludge adhesion to the filler can be efficiently separated by membrane separation of the nitrification treatment liquid. Therefore, by holding this separated sludge in the nitrification tank, the nitrifying bacteria can be kept at a high concentration in the nitrification tank. Furthermore, SS is not contained in the permeated water of membrane separation. For this reason, in an upward flow sludge blanket (USB) type denitrification tank, it is possible to perform the treatment while maintaining the granules in a suitable state. Accordingly, the water to be treated containing nitrogen components can be treated very efficiently. Note that methanol is generally used as the hydrogen donor, but other biodegradable organic substances may be used.
[0013]
It is also preferable to use an immersion membrane as the membrane separation means. The inside of the nitrification tank is aerated, and if an immersion film is disposed here, deposits on the film surface can be removed by aeration from the lower part. Therefore, the amount of permeated water can be stably obtained over a long period in the membrane separation apparatus. If the amount of permeated water has decreased, the membrane may be washed with chemicals (sodium hydroxide, hydrochloric acid, sodium hypochlorite, etc.).
[0014]
Then , the pH in the nitrification tank is maintained so that the Langerier index of water in the nitrification tank is 0 or less. Thereby, the pH in the nitrification tank can be controlled so as not to inhibit the nitrifying bacteria. Moreover, scale generation on the membrane surface of the membrane separator can be effectively prevented.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described with reference to the drawings.
[0016]
“First Embodiment”
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of an apparatus used in the method of the first embodiment. Waste water containing nitrogen (mainly ammoniacal nitrogen) flows into the nitrification tank 10. The nitrification tank 10 is supplied with air (oxygen gas or oxygen-enriched air) from its lower part, and the inside of the tank is aerated.
[0017]
A pH sensor 12 is provided to detect the pH of the mixed solution in the nitrification tank 10. The detected value of the pH sensor 12 is supplied to the pH adjuster supply device 14. The pH adjuster supply device 14 controls the supply of an acid or alkali pH adjuster into the nitrification tank 10 based on the supplied pH.
[0018]
An immersion type membrane separation device 16 is provided in the nitrification tank 10. A suction pump 18 is connected to the membrane separation device 16. Then, the suction pump 18 discharges the permeated water that has passed through the membrane, thereby discharging the nitrification water while leaving the sludge in the nitrification tank 10.
[0019]
An upflow sludge blanket type denitrification tank 20 is connected to the suction pump 18. The nitrification water from the suction pump 18 is supplied to the bottom of the denitrification tank 20 after a hydrogen donor (for example, methanol) is added. Then, the supernatant water is discharged from the upper part of the denitrification tank 20 as treated water.
[0020]
In such an apparatus, the inside of the nitrification tank 10 is kept under aerobic conditions by aeration. Nitrogen-containing wastewater is aerated with sludge, so that nitrogen in wastewater such as ammonia is nitrified to nitric acid or nitrous acid by nitrifying bacteria in the sludge. In this system, the sludge in the nitrification tank 10 is maintained in the nitrification tank 10 by the membrane separation device 16 in the tank. Therefore, the sludge concentration in the nitrification tank 10 can be controlled independently, the sludge in the nitrification tank 10 can be maintained at a high concentration, and the load on the nitrification tank 10 can be increased. Moreover, since the nitrification tank is a floating type, generation | occurrence | production of pH distribution in sludge can be prevented and nitrification can be performed effectively. Furthermore, the nitrification sludge in the nitrification tank 10 has poor sedimentation and adhesion, but can be effectively separated using the membrane separation device 16. Therefore, treated water with less SS can be supplied to the denitrification tank 20.
[0021]
In particular, in the present embodiment, an immersion type is used for the membrane separation device 16. Therefore, the membrane surface can be effectively cleaned by aeration in the nitrification tank. Moreover, since nitrifying bacteria with relatively little adhesion form a sludge from which membrane separation is performed, more suitable membrane separation is performed.
[0022]
Furthermore, since a pH adjuster (usually sodium hydroxide or the like) is added by the pH adjuster supply device 14 and the pH in the nitrification tank 10 is maintained at a suitable level, a suitable nitrification treatment can be performed.
[0023]
Here, the pH adjustment in this embodiment is performed so that the Langeria index is 0 or less.
[0024]
The Langeria index (saturation index) is the difference between the actual pH of water and the theoretical pH (pHs, the pH when the calcium carbonate in water is in an equilibrium state where it does not dissolve or precipitate). It is used as a guide. When the index is positive and the absolute value is large, calcium carbonate is more likely to precipitate. If it is zero, it is in an equilibrium relationship, and a negative value indicates that no calcium carbonate film is formed.
[0025]
The Langeria index is obtained from the following formula from the pH of water, the calcium ion concentration, the total alkalinity, and the amount of soluble substances.
[0026]
Langeria index = pH of water-pHs
pHs = 8.313-log [Ca 2+ ] -log [A] + S
here,
8.131: Constant calculated from the solubility coefficient of calcium carbonate and the second dissociation constant of carbonic acid [Ca 2+ ]: Calcium concentration as Ca 2+ , unit mg / L
[A]: Total alkalinity as CaCO 3 , unit mg / L
S: Correction coefficient obtained by the following equation S = 2√μ / (1 + √μ)
Here, μ = 2.5 × 10 −5 Sd, and Sd is a soluble substance concentration (mg / L).
[0027]
Note that the Langeria index varies depending on the temperature. Takeo Sato: Water and drainage, Vol. 19, no. 2, (1977) shows a chart that can easily calculate the Langeria index.
[0028]
By maintaining the pH in the nitrification tank 10 (the pH of the above-mentioned water) so that the Langeria index calculated in this way is 0 or less, the pH in the nitrification tank 10 is always appropriate depending on the alkalinity. Can be kept on things. Furthermore, by maintaining the Langeria index at 0 or less, it is possible to prevent calcium precipitation on the membrane surface of the membrane separation device 16 and to eliminate adverse effects on membrane separation. The concentration of Ca 2+ in the water to be treated may be measured with a calcium ion monitor, but may be a constant if the concentration change is small.
[0029]
As the separation membrane of the membrane separation device 16, an ultrafiltration membrane (UF), a microfiltration membrane (MF), or the like is employed. Examples of the material include polyolefin, cellulose acetate, and ceramic. Further, as the shape of the membrane, a tubular type or a flat membrane type that is resistant to sludge blockage is suitable. Furthermore, chemical cleaning may be performed periodically to prevent a decrease in the filtration flow rate. As cleaning chemicals, sodium hypochlorite, sodium hydroxide, surfactants, enzymes, oxalic acid, hydrochloric acid and the like are employed. This chemical cleaning may be performed while immersed in the nitrification tank 10, but may be performed once after being pulled up. Moreover, although the suction filtration using the suction pump 18 is employ | adopted as the filtration system in the membrane separator 16, it is also possible to employ | adopt the gravity filtration system which filters by gravity.
[0030]
Further, the amount of aerated air in the nitrification tank 10 is a flow rate corresponding to the BOD load (about 20 to 100 Nm 3 with respect to 1 kg-BOD (including oxygen demand for nitrification of nitrogen content)), as well as blocking of the membrane surface. In order to reduce the flow rate, a flow rate for creating an upward stirring flow is required. Intermittent aeration may be performed so that the membrane surface can be cleaned intermittently. The suction pump 18 is preferably a self-contained pump.
[0031]
The denitrification tank 20 of the upflow sludge blanket type is supplied with nitrification water with less SS after membrane separation in an upward flow together with the hydrogen donor. The denitrification tank 20 is only stirred by the inflowing water, and there is almost no oxygen dissolution. For this reason, the inside of the denitrification tank 20 is maintained under anaerobic conditions, and denitrification treatment is performed to oxidize the hydrogen donor using oxygen of nitric acid (and / or nitrous acid). A sludge mass called le is generated. And this granule stays in the lower part of the denitrification tank 20 by dead weight, and denitrification process is performed continuously when the nitrification water to which the hydrogen donor was added passes here. Since granule has a relatively excellent sedimentation property, clear treated water with less SS can be obtained by the denitrification tank 20 of the upward flow sludge blanket type. Moreover, the sludge density | concentration in the denitrification tank 20 can be maintained at a high density | concentration, and an efficient denitrification process can be performed.
[0032]
In addition, the sludge in the nitrification tank 10 and the denitrification tank 20 is appropriately removed from the system as excess sludge. In the present invention, each tank is discharged independently, so that the residence time in the sludge system can be controlled, and nitrifying bacteria are not reduced in the nitrification tank.
[0033]
“Second Embodiment”
FIG. 2 is a block diagram showing the overall configuration of an apparatus used for the method of the second embodiment. In this example, the nitrification solution in the nitrification tank 10 is supplied by a pump 22 to a normal membrane separation device 24 provided separately from the nitrification tank 10. Then, the permeated water of the membrane separation device 24 is once stored in the intermediate tank 26 and then supplied to the denitrification tank 20 by the pump 28, and a part of the concentrated water of the membrane separation device 24 is returned to the nitrification tank 10. The other part is discharged out of the system as surplus sludge.
[0034]
Even in such a configuration, the sludge is effectively separated from the nitrification treatment liquid from the nitrification tank 10 by the membrane separation device 24. Therefore, the sludge concentration in the nitrification tank 10 can be maintained at a high concentration. Further, since pH control is performed based on the Langeria index, it is possible to effectively prevent generation of scale on the film. Furthermore, since the SS flowing into the denitrification tank 20 can be reduced, it is possible to prevent the adverse effect of the inflow SS from occurring in the denitrification tank 20.
[0035]
In addition, as the operation method of the pump 22 to the membrane separation apparatus 24, there are a continuous operation in which the membrane is continuously separated, or an intermittent operation in which the operation and the pause are repeated, and any of them can be adopted. As the pump 22, a pump having a discharge pressure of 5 to 20 kPa is suitable.
[0036]
"Other"
Moreover, the apparatus of this embodiment is suitable for treatment of waste water from a semiconductor device manufacturing process containing a large amount of calcium and ammonia, exhaust gas desulfurization waste water, and the like. That is, in this embodiment, since precipitation of the calcium compound in the nitrification tank 10 can be prevented, there is no adverse effect on the membrane separation device 16. Moreover, since the waste water contains calcium, the amount of the pH adjuster (alkali) added to the nitrification tank 10 can be relatively reduced. Furthermore, since calcium ions are contained in the nitrification treatment liquid, the generation of granules in the denitrification tank 20 is promoted, and the effect of making it easier to maintain the sludge concentration in the denitrification tank 20 is obtained.
[0037]
【Example】
<Example>
A water flow experiment was conducted using the ammonia-containing waste water discharged from a certain semiconductor factory by the processing apparatus described in the above embodiment. The experimental specifications were as follows.
[0038]
Raw water NH 4 —N concentration: 200 mg / L
Raw water PO 4 -P concentration: 2 mg / L
Effective volume of nitrification tank: 2m 3
Nitrogen tank dissolved oxygen concentration: 2mg / L
Membrane specifications: Immersion membrane, membrane area 5.6 m 2 , material: polyolefin hydrogen donor: 50% methanol hydrogen donor addition concentration: 800 mg BOD / L
Denitrification tank effective volume: 1m 3
The passing water 5~25m 3 / d, in the nitrification tank as the volume loading 0.5~2.5kgN / m 3 / d, was 1.0~5.0kgN / m 3 / d in the denitrification tank. As a result, the maximum removal rate per unit volume in the nitrification tank was about 2 kgN / m 3 / d. In the denitrification tank, it was about 4.5 kgN / m 3 / d.
[0039]
<Comparative example>
The same waste water as in the example was used, a floating type nitrification tank and a denitrification tank were used, a sedimentation basin was installed in the latter stage, and the precipitated sludge was returned to the nitrification tank. The effective volume was the same as in the example.
[0040]
The passing water 0.5 to 10 m 3 / d, in the nitrification tank as the volume loading 0.05~1kgN / m 3 / d, was 0.1~2kgN / m 3 / d in the denitrification tank. As a result, the maximum removal rate per unit volume in the nitrification tank was about 0.5 kgN / m 3 / d. In the denitrification tank, it was about 1.7 kgN / m 3 / d.
[0041]
That is, in the example, the maximum removal rate was 4 times in the nitrification tank and 3 times in the denitrification tank as compared with the comparative example. The maximum removal rate of the denitrification tank was examined by adding nitric acid to the water flowing into the denitrification tank.
[0042]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the nitrification tank is a sludge floating type, the problem based on the occurrence of the distribution of pH in the tank as in the adhesion type is solved. Further, by membrane separation of the nitrification solution, nitrification sludge composed of nitrification bacteria with poor adhesion of sludge to the precipitate and filler can be efficiently separated, and the nitrification bacteria can be kept at a high concentration in the nitrification tank. Furthermore, since the permeated water of the membrane separation does not contain SS, the treatment can be carried out while maintaining the granules in a suitable state in an upward flow sludge blanket type denitrification tank.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of an apparatus according to a first embodiment.
FIG. 2 is a block diagram showing an overall configuration of an apparatus according to a second embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Nitrification tank, 12 pH sensor, 14 pH adjuster supply apparatus, 16, 24 Membrane separation apparatus, 18, 22, 28 Pump, 20 Denitrification tank, 26 Intermediate tank.

Claims (1)

窒素成分を含有する被処理水を好気性条件下で硝酸、亜硝酸に酸化する汚泥浮遊式の硝化槽と、この硝化槽で得られる硝化処理液を膜分離して、固形物を除去する膜分離装置と、この膜分離装置で得られる透過水が水素供与体とともに流入され、嫌気的条件下で脱窒処理する上向流スラッジブランケットタイプの脱窒処理槽と、を有する生物学的窒素除去装置において、
前記硝化槽の水のランゲリア指数が0以下となるように硝化槽内のpHを維持することを特徴とする生物学的窒素除去方法
Sludge floating type nitrification tank that oxidizes treated water containing nitrogen component to nitric acid and nitrous acid under aerobic condition, and membrane that removes solid matter by membrane separation of nitrification liquid obtained in this nitrification tank Biological nitrogen removal comprising a separation device and an upflow sludge blanket type denitrification treatment tank in which the permeated water obtained in the membrane separation device flows together with a hydrogen donor and denitrification treatment is performed under anaerobic conditions In the device
A biological nitrogen removal method characterized by maintaining the pH in the nitrification tank so that the Langeria index of water in the nitrification tank is 0 or less .
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