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養豚廃水の窒素除去効率を5倍以上に改善2018年4月20日

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連続曝気式活性汚泥処理で研究成果、農研機構

 農研機構は、養豚廃水の処理に多く用いられている「連続曝気(ばっき)式活性汚泥処理」で処理槽の溶存酸素濃度を低く保つことで、窒素除去率が5倍以上に改善することを実験とシミュレーションで明らかにした。これにより今後は、曝気槽中の溶存酸素濃度の測定や管理装置を付け加える簡単な改修のみで、窒素除去能力を大幅に改善できるメドがついた。

 家畜ふん尿を主体とする畜舎廃水には、高濃度の窒素が含まれる。畜舎廃水を河川などに排出する場合、水質汚濁防止法により「アンモニア、アンモニウム化合物、亜硝酸化合物および硝酸化合物」の濃度を基準値以下にすることが定められている。畜産農業の場合、現在は暫定基準値(600 mg/L)が適用されているが、一律排水基準(100 mg/L)に移行することが早急に求められている。
 特に現在の処理施設では連続曝気式の活性汚泥処理施設が広く普及しているが、窒素除去能力の向上が求められている。

連続曝気式活性化汚泥処理の図(写真)連続曝気式活性化汚泥処理の図

 
 そこで農研機構畜産研究部門では、フランス国立環境・農業科学技術研究所(IRSTEA)と共同で、標準的な施設の6万分の1の小規模実験とシミュレーションにより、連続曝気式活性汚泥処理における窒素除去の至適条件を調べた。その結果、処理槽の溶存酸素濃度を低く保つと、通常の処理条件に比べて窒素除去率が約50ポイント上昇し、60%以上になることが分かった。
 また、畜舎廃水の浄化処理では生物化学的酸素要求量(BOD)も同時に低減する必要があるが、溶存酸素濃度が低い条件でもBODは良好に除去された。さらに、溶存酸素濃度が低い条件では曝気動力を抑えることができ、施設の運転に要するエネルギー消費量が抑制されるため、ランニングコストも削減できる。

汚泥処理の図(画像)汚泥処理の図
(クリックすると大きな画像が表示されます)

 

 この技術により、養豚現場ですでに普及している活性汚泥処理施設に対して、処理槽中の溶存酸素濃度の測定や管理装置の付加という簡易な改修のみで、窒素除去能力を大幅に改善できる可能性がある。現在、パイロットプラントでの実験に取り組んでおり、農研機構では平成31年度からの現場での実証実験開始をめざしている。

連続曝気式活性化汚泥処理装置運転による処理前と処理後の無機態窒素(曝気槽中)とBOD濃度(処理水中)(画像)連続曝気式活性化汚泥処理装置運転による処理前と処理後の無機態窒素(曝気槽中)とBOD濃度(処理水中)
(クリックすると大きな画像が表示されます。)

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