公害防止管理者 (水質関係) 汚水処理特論 練習問題 第51問: アンモニア性窒素 30 mg/L を含む排水 1,000 m³/日を、活性汚泥法で完全に硝化する。硝化の反応を NH4⁺ + 2O2 → NO3⁻ + 2H⁺

必要な酸素量は約 137 kg/日 である。反応式 NH4⁺ + 2O2 → NO3⁻ + 2H⁺ + H2O から、窒素 1 mol (14 g) の硝化に酸素 2 mol (64 g) が要るので、窒素 1 g あたりの酸素は 64 ÷ 14 ≒ 4.57 g である。

硝化する窒素の量は 30 mg/L × 1,000 m³/日 = 30,000 g/日 = 30 kg/日 (mg/L × m³ = g) なので、30 × 4.57 ≒ 137 kg/日 となる。「103 kg/日」は亜硝酸までの反応 (NH4⁺ + 1.5O2 → NO2⁻ + 2H⁺ + H2O、48 ÷ 14 ≒ 3.43) で止めた値、「214 kg/日」は硝化で消費されるアルカリ度 (CaCO3 換算で窒素 1 g あたり 100 ÷ 14 ≒ 7.14 g) と取り違えた値、「69 kg/日」は酸素を 1 mol (32 ÷ 14 ≒ 2.29) とした値、「30 kg/日」は窒素と同じ質量の酸素とした値である。

実際の送気量は、BOD の酸化や内生呼吸に要る酸素も合わせ、酸素の溶解効率を見込んで決める。