津野 洋

Mathematical models are developed to evaluate treatment performance in a pre-precipitation and biofilm process which is operated for phosphorus removal and nitrification as well as BOD removal. The biofilm process is a fluidized medium reactor with polyurethane foam. Treatment performance is also evaluated by fractionation method, in which pollutants are separated by particle size with filters (pore size; 105, 1.0 and 0.1 micro-meter). A distribution matrix model is developed to show the change in distribution pattern and concentration of each particle size through precipitation and sedimentation. A mathematical model developed for biofilm reactor, which can simulate the competition between autotrophic and heterotrophic bacteria with respect to attached surface of the medium, is demonstrated to predict the treatment performance (BOD removal and nitrification) by comparing the simulated results with experimental results. With these models, the pre-precipitation and biofilm process is evaluated with respect to hydraulic retention time and recovery of organic sludge by comparing with primary sedimentation and biofilm process. As a result, it is shown to shorten the hydraulic retention time and increase the organic recovery effectively.

本研究では, イオン交換剤であるゼオライトを生物付着担体として用い, イオン交換・吸着による廃水中のアンモニア性窒素濃度の硝化阻害発現濃度以下への低減と, 担体付着硝化菌による硝化およびゼオライトの再生をも行わしめることができる反応器 (生物ゼオライト反応器) の開発を目的とした. アンモニア性窒素の吸着と硝化を同時に作用させ得ること, 単位担体当りのアンモニア性窒素負荷率の値を, 0.15mgN/(gゼオライト・h) まであげることができることなどを示した.

Ammonium nitrogen is a principal material of concern in treated water discharge. Applicability of completely mixed series reactor with polyurethane foam cubes as attached medium to municipal sewage treatment for BOD removal and nitrification was experimentally examined. Nitrifier grew preferably on the polyurethane foam cubes, and its nitrifying activity reached 0.33 (mg N/hr.cube) for the cubes of 8 cm3. BOD removal was completed in 4 hours, and then nitrification began to occur and was completed in 10 hours under the condition of temperature as low as 15 degrees centigrade. The heterotrophic bacteria and nitrifier grew separately in the different cells of the reactor. Nitrification activity was inhibited by some organics included in the influent. The effect of inhibition was severer with increasing DOC.

粒状活性炭流動床型嫌気性反応器は,生物学的分解可能な有機物のみならず高濃度の生物分解阻害有機物や難分解性有機物を含む廃水を処理するために開発途上にある。この反応器による石炭ガス化実廃水の処理機構のより良い知見を得,その際の設計操作用因子の検討に資するために,活性炭吸着および付着微生物による分解の両機構を組み込んだ簡単な数理モデルを提示した。この簡単なモデルにより,廃水の希釈度,GAC取り替え速度,流入水COD負荷および滞留時間のような操作用因子の種々の条件下で行われた実験での放流水中溶解性COD濃度,GAC媒体単位量当りのCOD吸着量および一日当りのメタン生成量の時間的変化を良くシミュレートし得ることが示された。そして,各操作条件における各状態変数間の定性的および定量的関係や卓越する機構についての有用な知見が示された。

本研究では,石炭ガス化実廃水の粒状活性炭流動床型嫌気性反応器による処理について既報で提示した数理モデルを用いて,良好な処理成績を得るための設計因子や操作法,さらにはプロセスの安定性について検討を試みた。すなわち,比GAC取り替え速度,GAC媒体量,水理学的滞留時間,COD負荷および廃水の希釈度といった操作因子と処理効果を示す関係式を提示し,良好な処理を得るための各操作因子の範囲の検討を行った。関与細菌群の増殖の限界および最適条件について比GAC取り替え速度との関連で検討し,そのとるべき範囲について提示した。また,廃水強度の変化に対する応答について,x_A-x_H関係図やx_A-x_H相平面での軌跡図により検討を行い,プロセスの安定性についての検討を行った。以上により,粒状活性炭流動床型嫌気性反応器により石炭ガス化実廃水を処理する際の設計・操作法についての有用な知見を提示した。

粒状活性炭流動床型嫌気性反応器は,生物学的分解可能な有機物のみならず高濃度の生物分解阻害有機物や難分解性有機物を含む廃水を処理するために開発途上にある。この反応器による石炭ガス化実廃水の処理機構のより良い知見を得,その際の設計操作用因子の検討に資するために,活性炭吸着および付着微生物による分解の両機構を組み込んだ簡単な数理モデルを提示した。この簡単なモデルにより,廃水の希釈度,GAC取り替え速度,流入水COD負荷および滞留時間のような操作用因子の種々の条件下で行われた実験での放流水中溶解性COD濃度,GAC媒体単位量当りのCOD吸着量および一日当りのメタン生成量の時間的変化を良くシミュレートし得ることが示された。そして,各操作条件における各状態変数間の定性的および定量的関係や卓越する機構についての有用な知見が示された。