JP3814835B2 - Biological nitrification denitrification equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、被処理液中の窒素化合物を生物学的に硝化脱窒する生物学的硝化脱窒装置に関し、さらに詳細には窒素化合物含有排液の生物学的硝化脱窒法に利用可能な生物学的硝化脱窒装置に関する。
【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の存在下に好気性処理して排液中のCOD、BOD成分を分解するとともに、有機性窒素化合物をアンモニア性窒素とし、その後硝化細菌が増殖した活性汚泥の存在下に曝気してアンモニア性窒素(NH4−N)を硝化細菌により亜硝酸性または硝酸性窒素(以下、これらをまとめてNOx−Nという場合がある)に硝化(酸化)した後、脱窒細菌が増殖した活性汚泥の存在下に嫌気状態に維持することにより、亜硝酸性または硝酸性窒素を窒素ガスに還元して脱窒する方法である。このような生物学的硝化脱窒処理法では、脱窒の際に硝酸または亜硝酸を酸素源とする硝酸呼吸が行われるため、水素供与体が必要である。この水素供与体としては排液中の有機物が利用され、排液中の窒素に対して有機物が2.5〜3倍必要であるとされている。従ってこれ以上の有機物が排液中に存在している場合には新たに水素供与体を添加する必要はないが、これより少ない場合はメタノール、エタノール等の易分解性の有機物を水素供与体として添加して処理が行われる。
【0003】
ところで生物学的硝化脱窒処理法の一つに循環法と呼ばれる方法がある。この方法は硝化槽の前段に脱窒槽を備え、脱窒槽および硝化槽で処理した硝化処理液を前段の脱窒槽に循環(返送)して脱窒する方法である。このような循環法による窒素除去率は、被処理液に対する硝化処理液の循環比(被処理液の流量に対する循環液の流量)により決定され、循環比が大きくなるほど窒素除去率は大きくなる。つまり、窒素除去率は窒素除去率=循環比/(1+循環比)の式で表わされ、循環比が2の場合、すなわち被処理液に対して2倍の硝化処理液を循環する場合で約67%、循環比4の場合で80%、循環比9の場合で90%の窒素除去率となる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし硝化処理液は溶存酸素で飽和状態となっているため、循環比が大きくなるに伴って硝化処理液中の溶存酸素が多量に脱窒槽に持込まれることになり、これにより脱窒槽の嫌気度が保てなくなって脱窒が不完全となる。これを防止するためには過剰の水素供与体を脱窒槽に添加して溶存酸素を除去することができるが、この方法は脱窒に必要な水素供与体に加えて溶存酸素除去のために水素供与体が消費されるので、水素供与体の添加量が多くなる。さらに循環比が大きくなり、また溶存酸素の除去量が多くなるに従って、有機物の除去量も増加するため、排液中の窒素に対して有機物が2.5〜3倍以上存在しているような場合でも水素供与体を添加することが必要になる。
【0005】
従来の処理法では、水素供与体は一定量で添加されており、しかも予想される被処理液中の窒素濃度の変動の内、最も高濃度の場合にも目標水質が得られるように循環比を設定しているので、通常過剰の水素供与体が添加されることになり、水素供与体が無駄に消費される。別の添加方法として、脱窒槽の酸化還元電位を検出して水素供与体の添加量を制御する場合もあるが、この場合も循環比を制御することは行われていない。このため被処理液の水質が変動して処理液の水質が目標水質より十分よい場合でも、循環比が一定であるため、硝化処理液の循環により持込まれる溶存酸素を除去するために水素供与体が添加されることになり、やはり水素供与体が無駄に消費される。
【0006】
本発明の目的は、被処理液の窒素濃度の変動に応じて循環水量を調整するとともに、水素供与体の添加量を自動的に調整し、これにより水素供与体の過剰添加を防止して、低コストで硝化脱窒を行うことが可能な生物学的硝化脱窒装置を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は、被処理液および硝化槽から循環される硝化処理液を受入れて生物学的に脱窒を行う脱窒槽と、
この脱窒槽で脱窒した脱窒処理液を受入れて生物学的に硝化を行う硝化槽と、
この硝化槽で硝化した硝化処理液の窒素濃度を検出する窒素濃度検出装置と、
循環液中の溶存酸素濃度を検出する溶存酸素濃度検出装置と、
被処理液および循環液の流量を測定する流量計と、
窒素濃度検出装置で検出した硝化処理液の窒素濃度(Cout)、現在の循環比(r0)および目標水質(Ce)に基づいて、被処理液の窒素濃度(Cin)を下式〔1〕で演算し、目標とする硝化処理液の窒素濃度を得るための被処理液に対する硝化処理液の循環比(r)を下式〔2〕で演算して循環比制御信号を出力し、かつ前記循環比に応じて被処理液に添加する水素供与体の添加量を、下式〔3〕で求められる溶存酸素を除去するために必要な量(E 1 )と、下式〔4〕で求められる脱窒反応に必要な量(E 2 )との合計量から被処理水中に含まれている水素供与体の量を減じた量として演算して添加量制御信号を出力する制御装置と、
この制御装置から送信される循環比制御信号に応じて、その循環比が得られるように、硝化処理液の循環液量を調整する循環液量調整装置と、
前記制御装置から送信される添加量制御信号に応じて、その添加量が添加できるように、水素供与体を被処理液に注入する薬剤注入装置と
を備え、被処理液の窒素濃度を検出して制御する手段を備えていないことを特徴とする生物学的硝化脱窒装置である。
Cin=Cout×(1+r0) …〔1〕
r=(Cin/Ce)−1 …〔2〕
E 1 =溶存酸素量×K 1 ×循環液流量 …〔3〕
E 2 =被処理液中の窒素濃度×K 2 ×被処理液流量 …〔4〕
(式中、K 1 は溶存酸素単位量除去に必要な有機物量を表わす係数、K 2 は2.5〜3の係数である。)
【0008】
本発明の装置において処理の対象となる被処理液は、アンモニア性または有機性窒素化合物を含有する液であり、このほか有機物、亜硝酸性または硝酸性窒素、その他の不純物を含んでいてもよい。
【0009】
本発明の装置を構成する脱窒槽は、脱窒細菌を含む生物汚泥と被処理液とを嫌気性下に接触させて脱窒を行う装置であり、固定床式または流動床式等の生物ろ過式のもの、あるいは浮遊式で用いられる完全混合型のものなど任意のものが使用できる。
【0010】
本発明の装置を構成する硝化槽は、脱窒槽で脱窒した脱窒処理液と硝化細菌を含む生物汚泥とを好気性下に接触させて硝化を行う装置であり、固定床式または流動床式等の生物ろ過式のもの、あるいは浮遊式で用いられる完全混合型のものなど任意のものが使用できる。
脱窒槽と硝化槽とは別々に設けることもできるし、両者を1個の槽内に設けることもできる。後者の例としては、例えば充填層に生物汚泥を付着させた生物ろ過装置の中間に散気装置を設け、上部を好気状態に保ち、上向流で通液すると、下部を脱窒槽、上部を硝化槽として一体化することができる。
【0011】
本発明の装置を構成する窒素濃度検出装置は硝化処理液の窒素濃度を検出し、その窒素濃度信号を制御装置に送信する装置である。検出する窒素濃度は全窒素濃度でも、硝酸性窒素濃度でもよく、目標水質に応じて選択することができる。
【0012】
本発明の装置を構成する制御装置は、前記窒素濃度検出装置から出力される窒素濃度信号を入力し、この信号から目標水質が得られるように硝化処理液の循環比を演算し、この循環比制御信号を循環液量調整装置に出力して循環液量を調整するように構成する。
【0013】
循環比は次のようにして求めることができる。処理液(硝化処理液)の窒素濃度(Cout)と現在の循環比(r0)とから被処理液中の窒素濃度(Cin)を下式〔1〕から推定し、目標とする窒素濃度(Ce)を得るための適正な循環比(r)を下式〔2〕で計算する。
Cin=Cout×(1+r0) …〔1〕
r=(Cin/Ce)−1 …〔2〕
上記数式〔1〕、〔2〕から分るように、処理液の窒素濃度(Cout)が上昇すると循環液量を多くし、低下すると循環液量を少なくするように制御される。
【0014】
また制御装置は、上記循環比の変動に応じて被処理液に添加する水素供与体の添加量を演算し、この添加量制御信号を薬剤注入装置に出力して水素供与体(薬剤)の添加量を調整するように構成する。循環比が変動すると脱窒槽に導入される硝化処理液(循環液)の液量もそれに応じて変動するので、脱窒槽に持込まれる溶存酸素の量が変動する。このため循環比が大きくなる(循環液量が多くなる)と脱窒槽に持込まれる溶存酸素の量が多くなり、脱窒に必要な嫌気性が保てなくなる。従って制御装置では、循環比の変動に応じて変動する必要最低限の水素供与体の添加量を求める。
【0015】
水素供与体の添加量は、溶存酸素を除去するために必要な量(E1)と脱窒反応に必要な量(E2)との合計量から、被処理液中に含まれている水素供与体(有機物)の量を減じた量として求める。E1、E2は次の数式により求める。
E1=溶存酸素量×K1×循環液流量 …〔3〕
E2=被処理液中の窒素濃度×K2×被処理液流量 …〔4〕
【0016】
上記数式〔3〕、〔4〕において、溶存酸素量は処理液中の濃度を溶存酸素濃度検出装置により検出して求めることもできるし、飽和濃度などの定数を用いてもよい。K1は溶存酸素単位量除去に必要な有機物量を表わす係数であり、通常0.87である。K2は係数であり、通常2.5〜3である。
また被処理液中の水素供与体(有機物)は予め測定した値を用いるか、有機物の濃度測定装置を設置して測定して求めてもよい。
【0017】
本発明の装置を構成する循環液量調整装置は、前記制御装置から送信される循環比制御信号に応じて循環液の流量を調整する装置であり、ポンプ、流量調整弁などが採用できる。
本発明の装置を構成する薬剤注入装置は、前記制御装置から送信される添加量制御信号に応じて水素供与体(薬剤)の添加量を調整する装置であり、ポンプなどが採用できる。なお水素供与体としては、メタノール、エタノールなどの易分解性有機物が使用できる。
【0018】
【作用】
本発明の生物学的硝化脱窒装置では、窒素濃度検出装置で検出される処理液(硝化処理液)中の窒素濃度に応じて制御装置により循環比が決定され、循環液量調整装置により循環液量が自動的に増減されるので、被処理液中の窒素濃度が変動しても常に安定した処理液水質を得ることができる。
【0019】
そして循環液量の増減に応じて、制御装置により必要最低限の水素供与体の添加量が決定され、薬剤注入装置により添加量が自動的に増減されるので、循環液量(循環比)が変動しても常に適切な量の水素供与体を添加することが可能になる。これにより水素供与体の過剰添加は防止され、低コストでの運転が可能になる。
【0020】
【実施例】
次に本発明の実施例を図面により説明する。
図1は実施例の生物学的硝化脱窒装置を示す系統図であり、硝化槽および脱窒槽が一体化した場合の例を示している。図1において、1は脱窒硝化槽、2は脱窒部、3は硝化部、4は制御装置、5は窒素濃度検出装置、6は溶存酸素濃度検出装置、7は薬剤貯槽、8、9は流量計である。
【0021】
脱窒硝化槽1の内部には空気供給路11に接続する散気装置12が設けられ、散気装置12の下部に脱窒細菌を含む生物ろ過層13、上部に硝化細菌を含む生物ろ過層14が形成され、それぞれ脱窒部2および硝化部3を構成している。生物ろ過層13、14としては造粒化汚泥を充填したもの、あるいは充填層に生物汚泥を付着させたものなど、任意のものが採用できる。また生物ろ過層13、14は固定床のほかに、脱窒部2と硝化部3との間に仕切を設けて流動床とすることもできる。脱窒硝化槽1の下部には被処理液ポンプ21を有する被処理液路22が連絡し、薬注ポンプ23を有する薬注路24が被処理液路22に連絡している。脱窒硝化槽1の上部には処理液路25および排ガス路26が連絡している。処理液路25は循環路27が分岐して被処理液路22に接続している。循環路27の中間には循環ポンプ28が設けられている。
【0022】
窒素濃度検出装置5は硝化処理液(循環液)中の窒素濃度が検出できるように構成されている。溶存酸素濃度検出装置6は循環液中の溶存酸素濃度が検出できるように構成されている。流量計8、9はそれぞれ被処理液および循環液の流量が測定できるように構成されている。
【0023】
制御装置4は窒素濃度検出装置5で検出した硝化処理液(循環液)中の窒素濃度信号、溶存酸素濃度検出装置6で検出した循環液中の溶存酸素濃度信号、流量計8、9で測定した被処理液および循環液の流量信号を入力し、目標水質が得られる必要循環比を演算し、循環ポンプ28に循環比制御信号を出力するように構成されている。そして上記必要循環比および溶存酸素濃度信号に基づいて、脱窒部2に水素供与体となる薬剤を添加する際の必要薬注量を演算し、薬注ポンプ23に添加量制御信号を出力するように構成されている。
【0024】
図1の装置により硝化脱窒を行うには、まず被処理液ポンプ21を駆動するとともに循環ポンプ28を駆動し、被処理液路22を通して供給される被処理液と循環路27を通して循環される循環液とを混合する。さらに薬注ポンプ23を駆動し、薬剤貯槽7から薬注路24を通して水素供与体を混合し、この混合液を脱窒硝化槽1下部から脱窒部2に導入する。被処理液の流量は流量計9で連続的または間欠的に検出し、この流量信号を制御装置4に送信する。脱窒部2では混合液を生物ろ過層13中を上向流で通液し、脱窒細菌の作用により混合液中の亜硝酸または硝酸性窒素を窒素ガスに生物学的に脱窒する。
【0025】
脱窒処理液は硝化部3に導入して硝化する。硝化部3では空気供給路11から供給する空気を散気装置12から散気した状態で、脱窒処理液を生物ろ過層14中を上向流で通液し、硝化細菌の作用により脱窒処理液中のアンモニア性窒素を亜硝酸または硝酸性窒素に生物学的に硝化する。脱窒処理液中に有機性窒素化合物が含有されている場合は、この有機性窒素化合物は生物ろ過層14中の微生物の作用によりアンモニア性窒素に分解され、さらに硝化細菌の作用により亜硝酸または硝酸性窒素に硝化される。
【0026】
硝化処理液の一部は循環路27から循環ポンプ28により循環液として循環し、残部は処理液として処理液路25から取出す。排ガスは排ガス路26から排出する。処理液(硝化処理液)中の窒素濃度は窒素濃度検出装置5により連続的または間欠的に検出し、この窒素濃度信号を制御装置4に送信する。また循環液中の溶存酸素濃度を溶存酸素濃度検出装置6により連続的または間欠的に検出し、この溶存酸素濃度信号を制御装置4に送信する。さらに循環液の流量を流量計8で連続的または間欠的に検出し、この流量信号を制御装置4に送信する。
【0027】
制御装置4では、窒素濃度信号および被処理液の流量信号から目標水質を得るための循環比を演算し、その循環液量が得られるように、循環ポンプ28に対して循環比制御信号を出力し、循環液量を調整する。これにより、被処理液中の窒素化合物の含有量などが変動する場合でも常に安定して目標水質を得ることができる。
【0028】
また制御装置4では、溶存酸素濃度信号および循環液の流量信号に基づいて水素供与体の添加量を演算し、その添加量が添加できるように、薬注ポンプ23に対して添加量制御信号を出力し、水素供与体の添加量を調整する。これにより、循環液量、被処理液中の窒素濃度や有機物含有量などが変動しても、変動に応じて常に適切な量の水素供与体が添加できるので、水素供与体の無駄な添加が防止できる。
【0029】
なお図1の生物学的硝化脱窒装置では、被処理液の流量が一定している場合、流量計9は省略することができる。
また図1の生物学的硝化脱窒装置では脱窒槽と硝化槽が一体化した脱窒硝化槽1を用いているが、脱窒槽と硝化槽とを別々に設けることもできる。この場合被処理液と生物汚泥とを混合して脱窒または硝化する完全混合型の浮遊法による槽を採用することもできる。
【0030】
さらに薬注路24は被処理液路22に接続する代わりに脱窒硝化槽1に直接接続させて、被処理液と循環液との混合液に薬剤を添加するように構成することもできる。
【0031】
試験例1
図1の装置により塗装排液の硝化脱窒を行った。運転は、まず全窒素濃度100mg/l、BOD濃度150mg/l、SS 45mg/lの排水を、下記条件で処理した。このときの水素供与体としてのメタノールの添加量は100ml/l−被処理液、処理液の全窒素濃度は9mg/lであった。
脱窒硝化槽:
直径 ;400mm
有効高さ;3,000mm
硝化部長;2,000mm
脱窒部長;1,000mm
負荷:
硝化負荷;0.7kg−N/m3・d
脱窒負荷;1.4kg−N/m3・d
被処理液流量:1.8m3/d
循環比 :9倍
処理液の全窒素濃度の目標水質:10mg/l
【0032】
次に被処理液の全窒素濃度を65mg/l(BOD濃度は150mg/lで一定)に低下させて運転した。このとき水素供与体の添加量は12mg/l−被処理液と約12%に低下した。また処理液の全窒素濃度は8mg/l、循環比は7倍であった。
【0033】
【発明の効果】
本発明の生物学的硝化脱窒装置は、硝化処理液の窒素濃度を検出する窒素濃度検出装置と、循環液中の溶存酸素濃度を検出する溶存酸素濃度検出装置と、被処理液および循環液の流量を測定する流量計と、窒素濃度検出装置で検出した硝化処理液の窒素濃度、現在の循環比および目標水質に基づいて、被処理液の窒素濃度を演算し、目標とする硝化処理液の窒素濃度を得るための被処理液に対する硝化処理液の循環比を演算して循環比制御信号を出力し、かつ前記循環比に応じて被処理液に添加する水素供与体の添加量を、溶存酸素を除去するために必要な量と、脱窒反応に必要な量との合計量から被処理水中に含まれている水素供与体の量を減じた量として演算して添加量制御信号を出力する制御装置と、この制御装置から送信される循環比制御信号に応じて、その循環比が得られるように、硝化処理液の循環液量を調整する循環液量調整装置と、前記制御装置から送信される添加量制御信号に応じて、その添加量が添加できるように、水素供与体を被処理液に注入する薬剤注入装置とを備えているので、被処理液の窒素濃度が変動しても、その変動に応じて添加する水素供与体の量を自動的に調整でき、これにより水素供与体の過剰な添加を防止して低コストで硝化脱窒を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例の生物学的硝化脱窒装置を示す系統図である。
【符号の説明】
1 脱窒硝化槽
2 脱窒部
3 硝化部
4 制御装置
5 窒素濃度検出装置
6 溶存酸素濃度検出装置
7 薬剤貯槽
8、9 流量計
11 空気供給路
12 散気装置
13、14 生物ろ過層
21 被処理液ポンプ
22 被処理液路
23 薬注ポンプ
24 薬注路
25 処理液路
26 排ガス路
27 循環路
28 循環ポンプ[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a biological nitrification denitrification apparatus for biologically nitrifying and denitrifying nitrogen compounds in a liquid to be treated, and more specifically, a biological substance that can be used in a biological nitrification and denitrification method of a nitrogen compound-containing effluent. The present invention relates to a chemical nitrification denitrification device.
[0002]
[Prior art]
There is a biological nitrification denitrification method as a method for treating a drainage liquid containing ammoniacal or organic nitrogen compounds. In this method, aerobic treatment is performed in the presence of activated sludge to decompose COD and BOD components in the effluent, and the organic nitrogen compound is changed to ammonia nitrogen, and then aerated in the presence of activated sludge on which nitrifying bacteria have grown. After nitrifying (oxidizing) ammoniacal nitrogen (NH 4 -N) to nitrite or nitrate nitrogen (hereinafter, these may be collectively referred to as NO x -N) by nitrifying bacteria, denitrifying bacteria This is a method of denitrifying by reducing nitrite or nitrate nitrogen to nitrogen gas by maintaining it in an anaerobic state in the presence of activated activated sludge. In such a biological nitrification denitrification treatment method, nitric acid respiration using nitric acid or nitrous acid as an oxygen source is performed at the time of denitrification, so a hydrogen donor is necessary. As this hydrogen donor, organic matter in the drainage is used, and it is said that the organic matter is required 2.5 to 3 times the nitrogen in the drainage. Therefore, it is not necessary to add a new hydrogen donor when more organic substances are present in the effluent, but when the amount is less than this, easily decomposable organic substances such as methanol and ethanol are used as the hydrogen donor. Addition is performed.
[0003]
By the way, there is a method called a circulation method as one of biological nitrification denitrification treatment methods. In this method, a denitrification tank is provided in the previous stage of the nitrification tank, and the nitrification treatment liquid treated in the denitrification tank and the nitrification tank is circulated (returned) to the previous denitrification tank for denitrification. The nitrogen removal rate by such a circulation method is determined by the circulation ratio of the nitrification treatment liquid to the liquid to be treated (the flow rate of the circulation liquid with respect to the flow rate of the liquid to be treated), and the nitrogen removal rate increases as the circulation ratio increases. In other words, the nitrogen removal rate is expressed by the formula nitrogen removal rate = circulation ratio / (1 + circulation ratio), and when the circulation ratio is 2, that is, when the nitrification liquid is circulated twice as much as the liquid to be treated. The nitrogen removal rate is about 67%, 80% when the circulation ratio is 4, and 90% when the circulation ratio is 9.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the nitrification liquid is saturated with dissolved oxygen, as the circulation ratio increases, a large amount of dissolved oxygen in the nitrification liquid is brought into the denitrification tank. Can no longer be maintained and denitrification is incomplete. To prevent this, excess hydrogen donor can be added to the denitrification tank to remove dissolved oxygen, but this method adds hydrogen to remove the dissolved oxygen in addition to the hydrogen donor required for denitrification. Since the donor is consumed, the amount of hydrogen donor added is increased. Furthermore, as the circulation ratio increases and the removal amount of dissolved oxygen increases, the removal amount of organic matter also increases, so that the organic matter is present 2.5 to 3 times or more with respect to nitrogen in the effluent. Even if it is necessary to add a hydrogen donor.
[0005]
In the conventional treatment method, the hydrogen donor is added in a fixed amount, and the circulation ratio is set so that the target water quality can be obtained even at the highest concentration among the expected fluctuations in the nitrogen concentration in the liquid to be treated. Therefore, usually an excess of hydrogen donor is added, and the hydrogen donor is wasted. As another addition method, the redox potential in the denitrification tank may be detected to control the addition amount of the hydrogen donor, but in this case as well, the circulation ratio is not controlled. For this reason, even if the water quality of the liquid to be treated fluctuates and the water quality of the treatment liquid is sufficiently better than the target water quality, the circulation ratio is constant, so the hydrogen donor is used to remove dissolved oxygen brought in by circulation of the nitrification liquid. As a result, hydrogen donors are wasted.
[0006]
The purpose of the present invention is to adjust the amount of circulating water according to the variation in the nitrogen concentration of the liquid to be treated, and automatically adjust the amount of hydrogen donor added, thereby preventing excessive addition of the hydrogen donor, A biological nitrification denitrification apparatus capable of performing nitrification denitrification at low cost is provided.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention includes a denitrification tank that receives a nitrification treatment liquid circulated from a liquid to be treated and a nitrification tank and performs biological denitrification;
A nitrification tank that receives the denitrification solution denitrified in this denitrification tank and biologically nitrifies,
A nitrogen concentration detection device for detecting the nitrogen concentration of the nitrification solution nitrified in the nitrification tank;
A dissolved oxygen concentration detection device for detecting the dissolved oxygen concentration in the circulating fluid;
A flow meter for measuring the flow rate of the liquid to be treated and the circulating fluid;
Nitrogen concentration in the nitrified liquid detected by the nitrogen concentration detection device (Cout), the current circulation ratio (r0) and based on the target quality (Ce), the following formula the nitrogen concentration of the liquid to be treated (Cin) [1] To calculate the circulation ratio (r) of the nitrification liquid to the liquid to be treated for obtaining the target nitrogen concentration of the nitrification liquid by the following equation [2] , and output the circulation ratio control signal; The amount of hydrogen donor added to the liquid to be treated according to the circulation ratio is determined by the amount (E 1 ) required to remove dissolved oxygen determined by the following equation [3] and by the following equation [4]. A controller that calculates the amount obtained by subtracting the amount of hydrogen donor contained in the water to be treated from the total amount required for the denitrification reaction (E 2 ) and outputs an addition amount control signal;
In accordance with the circulation ratio control signal transmitted from this control device, a circulating fluid amount adjusting device that adjusts the circulating fluid amount of the nitrification liquid so as to obtain the circulation ratio;
A chemical injection device for injecting a hydrogen donor into the liquid to be treated so that the amount of addition can be added in response to an addition amount control signal transmitted from the control device, and detecting the nitrogen concentration of the liquid to be treated. The biological nitrification denitrification apparatus is characterized in that it does not have a control means .
Cin = Cout × (1 + r0) (1)
r = (Cin / Ce) −1 (2)
E 1 = dissolved oxygen amount × K 1 × circulating fluid flow rate [3]
E 2 = nitrogen concentration in the liquid to be processed × K 2 × flow rate of the liquid to be processed ... [4]
(In the formula, K 1 is a coefficient representing the amount of organic substances necessary for removing the dissolved oxygen unit amount, and K 2 is a coefficient of 2.5 to 3. )
[0008]
The liquid to be treated in the apparatus of the present invention is a liquid containing ammoniacal or organic nitrogen compounds, and may further contain organic substances, nitrite or nitrate nitrogen, and other impurities. .
[0009]
The denitrification tank constituting the apparatus of the present invention is an apparatus for performing denitrification by contacting biological sludge containing denitrifying bacteria and the liquid to be treated under anaerobic conditions, and biological filtration such as fixed bed type or fluidized bed type. Arbitrary ones such as those of the formula or those of the complete mixing type used in the floating type can be used.
[0010]
The nitrification tank constituting the apparatus of the present invention is an apparatus that performs nitrification by contacting the denitrification treatment liquid denitrified in the denitrification tank and the biological sludge containing nitrifying bacteria under aerobic conditions, and is a fixed bed type or fluidized bed. Arbitrary things such as a biological filtration type such as a formula, or a completely mixed type used in a floating type can be used.
The denitrification tank and the nitrification tank can be provided separately, or both can be provided in one tank. As an example of the latter, for example, an air diffuser is provided in the middle of a biological filtration device in which biological sludge is adhered to the packed bed, and the upper part is kept in an aerobic state. Can be integrated as a nitrification tank.
[0011]
The nitrogen concentration detection device constituting the device of the present invention is a device that detects the nitrogen concentration of the nitrification solution and transmits the nitrogen concentration signal to the control device. The nitrogen concentration to be detected may be the total nitrogen concentration or the nitrate nitrogen concentration, and can be selected according to the target water quality.
[0012]
The control device constituting the device of the present invention receives the nitrogen concentration signal output from the nitrogen concentration detection device, calculates the circulation ratio of the nitrification solution so as to obtain the target water quality from this signal, and the circulation ratio. A control signal is output to the circulating fluid amount adjusting device to adjust the circulating fluid amount.
[0013]
The circulation ratio can be obtained as follows. The nitrogen concentration (Cin) in the liquid to be treated is estimated from the following equation [1] from the nitrogen concentration (Cout) of the treatment liquid (nitrification liquid) and the current circulation ratio (r0), and the target nitrogen concentration (Ce) ) proper circulation ratio for obtaining a (r) calculated by the following formula (2).
Cin = Cout × (1 + r0) (1)
r = (Cin / Ce) −1 (2)
As can be seen from the above formulas [1] and [2], the amount of circulating fluid is controlled to increase when the nitrogen concentration (Cout) of the processing solution increases, and the amount of circulating fluid is decreased when it decreases.
[0014]
In addition, the control device calculates the amount of hydrogen donor added to the liquid to be treated according to the change in the circulation ratio, and outputs this addition amount control signal to the drug injection device to add the hydrogen donor (drug). Configure to adjust the amount. When the circulation ratio varies, the amount of the nitrification treatment liquid (circulation solution) introduced into the denitrification tank also varies accordingly, so the amount of dissolved oxygen brought into the denitrification tank varies. For this reason, when the circulation ratio increases (the amount of circulating fluid increases), the amount of dissolved oxygen brought into the denitrification tank increases and the anaerobic property necessary for denitrification cannot be maintained. Therefore, the control device obtains the minimum necessary amount of hydrogen donor that varies depending on the circulation ratio.
[0015]
The amount of hydrogen donor added is determined from the total amount of the amount necessary for removing dissolved oxygen (E 1 ) and the amount necessary for the denitrification reaction (E 2 ), and the amount of hydrogen contained in the liquid to be treated. Calculated as the reduced amount of donor (organic). E 1, E 2 is Ru determined by the following formula.
E 1 = dissolved oxygen amount × K 1 × circulating fluid flow rate [3]
E 2 = nitrogen concentration in the liquid to be processed × K 2 × flow rate of the liquid to be processed ... [4]
[0016]
In the above formulas [3] and [4], the dissolved oxygen amount can be obtained by detecting the concentration in the processing solution with a dissolved oxygen concentration detector, or a constant such as a saturated concentration may be used. K 1 is a coefficient representing the amount of organic matter necessary for removing the dissolved oxygen unit amount, and is usually 0.87. K 2 is a coefficient, which is usually 2.5-3.
The hydrogen donor (organic substance) in the liquid to be treated may be obtained by using a value measured in advance or by installing an organic substance concentration measuring device.
[0017]
The circulating fluid amount adjusting device constituting the device of the present invention is a device that adjusts the flow rate of the circulating fluid in accordance with the circulating ratio control signal transmitted from the control device, and can employ a pump, a flow rate adjusting valve, and the like.
The drug injection device constituting the device of the present invention is a device that adjusts the addition amount of the hydrogen donor (drug) in accordance with the addition amount control signal transmitted from the control device, and can employ a pump or the like. As the hydrogen donor, easily decomposable organic substances such as methanol and ethanol can be used.
[0018]
[Action]
In the biological nitrification denitrification apparatus of the present invention, the circulation ratio is determined by the control device according to the nitrogen concentration in the treatment liquid (nitrification treatment liquid) detected by the nitrogen concentration detection device, and the circulation ratio is circulated by the circulation liquid amount adjustment device. Since the amount of the liquid is automatically increased or decreased, a stable treatment liquid water quality can always be obtained even if the nitrogen concentration in the liquid to be treated fluctuates.
[0019]
Then, according to the increase / decrease of the circulating fluid volume, the minimum amount of hydrogen donor added is determined by the control device, and the added amount is automatically increased / decreased by the chemical injection device, so that the circulating fluid volume (circulation ratio) is Even if it fluctuates, it is always possible to add an appropriate amount of hydrogen donor. This prevents excessive addition of the hydrogen donor and enables operation at a low cost.
[0020]
【Example】
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a system diagram showing a biological nitrification denitrification apparatus of an embodiment, and shows an example in which a nitrification tank and a denitrification tank are integrated. In FIG. 1, 1 is a denitrification nitrification tank, 2 is a denitrification section, 3 is a nitrification section, 4 is a control device, 5 is a nitrogen concentration detection device, 6 is a dissolved oxygen concentration detection device, 7 is a chemical reservoir, and 8 and 9 Is a flow meter.
[0021]
Inside the
[0022]
The nitrogen concentration detection device 5 is configured to detect the nitrogen concentration in the nitrification treatment liquid (circulating liquid). The dissolved oxygen
[0023]
The
[0024]
In order to perform nitrification denitrification by the apparatus of FIG. 1, first, the
[0025]
The denitrification treatment liquid is introduced into the
[0026]
A part of the nitrification treatment liquid is circulated as a circulation liquid from the
[0027]
The
[0028]
Further, the
[0029]
In the biological nitrification denitrification apparatus of FIG. 1, the
Moreover, although the
[0030]
[0031]
Test example 1
The apparatus shown in FIG. 1 was used to nitrify and denitrify the paint effluent. In operation, first, wastewater having a total nitrogen concentration of 100 mg / l, a BOD concentration of 150 mg / l, and SS of 45 mg / l was treated under the following conditions. At this time, the amount of methanol added as a hydrogen donor was 100 ml / l-treated liquid, and the total nitrogen concentration of the treated liquid was 9 mg / l.
Denitrification nitrification tank:
Diameter: 400mm
Effective height: 3,000mm
Nitrification head: 2,000mm
Denitrification manager: 1,000mm
load:
Nitrification load: 0.7kg-N / m 3 · d
Denitrification load: 1.4 kg-N / m 3 · d
Processed liquid flow rate: 1.8 m 3 / d
Circulation ratio: 9 times the total nitrogen concentration of the treatment liquid Target water quality: 10 mg / l
[0032]
Next, the total nitrogen concentration of the liquid to be treated was lowered to 65 mg / l (the BOD concentration was constant at 150 mg / l), and the operation was performed. At this time, the amount of hydrogen donor added was reduced to about 12% with 12 mg / l-treated liquid. The total nitrogen concentration of the treatment liquid was 8 mg / l, and the circulation ratio was 7 times.
[0033]
【The invention's effect】
The biological nitrification denitrification device of the present invention includes a nitrogen concentration detection device that detects the nitrogen concentration of a nitrification solution, a dissolved oxygen concentration detection device that detects a dissolved oxygen concentration in the circulating fluid, a liquid to be treated, and a circulating fluid. a flow meter for measuring the flow rate, the nitrogen concentration of the nitrified liquid detected by the nitrogen concentration detection apparatus, based on the current circulation ratio and the target quality, calculates the nitrogen concentration of the liquid to be treated, nitrification process of a target Calculate the circulation ratio of the nitrification liquid to the liquid to be treated to obtain the nitrogen concentration of the liquid, output a circulation ratio control signal, and add the amount of hydrogen donor added to the liquid to be treated according to the circulation ratio , the amount required to remove the dissolved oxygen, calculates and amount control signal as an amount obtained by subtracting the amount of hydrogen donor contained in the treatment water from the total amount of the amount necessary for denitrification Output from the control device and the circulation transmitted from the control device A circulating fluid amount adjusting device that adjusts the circulating fluid amount of the nitrification solution so as to obtain the circulation ratio according to the control signal, and the addition amount according to the addition amount control signal transmitted from the control device. Since a chemical injection device for injecting a hydrogen donor into the liquid to be treated is provided, even if the nitrogen concentration of the liquid to be treated fluctuates, the amount of the hydrogen donor to be added according to the fluctuation Thus, nitrification denitrification can be performed at a low cost by preventing excessive addition of a hydrogen donor.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system diagram showing a biological nitrification denitrification apparatus of an example.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (1)
この脱窒槽で脱窒した脱窒処理液を受入れて生物学的に硝化を行う硝化槽と、
この硝化槽で硝化した硝化処理液の窒素濃度を検出する窒素濃度検出装置と、
循環液中の溶存酸素濃度を検出する溶存酸素濃度検出装置と、
被処理液および循環液の流量を測定する流量計と、
窒素濃度検出装置で検出した硝化処理液の窒素濃度(Cout)、現在の循環比(r0)および目標水質(Ce)に基づいて、被処理液の窒素濃度(Cin)を下式〔1〕で演算し、目標とする硝化処理液の窒素濃度を得るための被処理液に対する硝化処理液の循環比(r)を下式〔2〕で演算して循環比制御信号を出力し、かつ前記循環比に応じて被処理液に添加する水素供与体の添加量を、下式〔3〕で求められる溶存酸素を除去するために必要な量(E 1 )と、下式〔4〕で求められる脱窒反応に必要な量(E 2 )との合計量から被処理水中に含まれている水素供与体の量を減じた量として演算して添加量制御信号を出力する制御装置と、
この制御装置から送信される循環比制御信号に応じて、その循環比が得られるように、硝化処理液の循環液量を調整する循環液量調整装置と、
前記制御装置から送信される添加量制御信号に応じて、その添加量が添加できるように、水素供与体を被処理液に注入する薬剤注入装置と
を備え、被処理液の窒素濃度を検出して制御する手段を備えていないことを特徴とする生物学的硝化脱窒装置。
Cin=Cout×(1+r0) …〔1〕
r=(Cin/Ce)−1 …〔2〕
E 1 =溶存酸素量×K 1 ×循環液流量 …〔3〕
E 2 =被処理液中の窒素濃度×K 2 ×被処理液流量 …〔4〕
(式中、K 1 は溶存酸素単位量除去に必要な有機物量を表わす係数、K 2 は2.5〜3の係数である。) A denitrification tank that receives the nitrification liquid circulated from the liquid to be treated and the nitrification tank and performs biological denitrification;
A nitrification tank that receives the denitrification solution denitrified in this denitrification tank and biologically nitrifies,
A nitrogen concentration detection device for detecting the nitrogen concentration of the nitrification solution nitrified in the nitrification tank;
A dissolved oxygen concentration detection device for detecting the dissolved oxygen concentration in the circulating fluid;
A flow meter for measuring the flow rate of the liquid to be treated and the circulating fluid;
Nitrogen concentration in the nitrified liquid detected by the nitrogen concentration detection device (Cout), the current circulation ratio (r0) and based on the target quality (Ce), the following formula the nitrogen concentration of the liquid to be treated (Cin) [1] To calculate the circulation ratio (r) of the nitrification liquid to the liquid to be treated for obtaining the target nitrogen concentration of the nitrification liquid by the following equation [2] , and output the circulation ratio control signal; The amount of hydrogen donor added to the liquid to be treated according to the circulation ratio is determined by the amount (E 1 ) required to remove dissolved oxygen determined by the following equation [3] and by the following equation [4]. A controller that calculates the amount obtained by subtracting the amount of hydrogen donor contained in the water to be treated from the total amount required for the denitrification reaction (E 2 ) and outputs an addition amount control signal;
In accordance with the circulation ratio control signal transmitted from this control device, a circulating fluid amount adjusting device that adjusts the circulating fluid amount of the nitrification liquid so as to obtain the circulation ratio;
A chemical injection device for injecting a hydrogen donor into the liquid to be treated so that the amount of addition can be added in response to an addition amount control signal transmitted from the control device, and detecting the nitrogen concentration of the liquid to be treated. The biological nitrification denitrification apparatus characterized by not having the means to control .
Cin = Cout × (1 + r0) (1)
r = (Cin / Ce) −1 (2)
E 1 = dissolved oxygen amount × K 1 × circulating fluid flow rate [3]
E 2 = nitrogen concentration in the liquid to be processed × K 2 × flow rate of the liquid to be processed (4)
(In the formula, K 1 is a coefficient representing the amount of organic substances necessary for removing the dissolved oxygen unit amount, and K 2 is a coefficient of 2.5 to 3. )
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