(57)【要約】【課題】亜硝酸型硝化反応を低コストで確実に行うことのできる亜硝酸型硝化反応担体の製造方法、製造装置、排水処理方法、及び、排水処理装置を提供する。【解決手段】亜硝酸型硝化反応担体の製造装置９０は、アンモニア酸化細菌及び亜硝酸酸化細菌を含む硝化性能を有する複合微生物系の汚泥を担体材料に付着させて形成される付着固定化担体、複合微生物系の汚泥を担体材料に包括させて形成される包括固定化担体、又は、複合微生物系の汚泥の自己造粒力により形成される硝化グラニュール担体を、アルカリ水によって洗浄する洗浄装置９４を備え、アンモニア性窒素を亜硝酸に酸化するアンモニア酸化細菌が優占的に集積された亜硝酸型硝化反応担体を製造する。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンモニア性窒素を亜硝酸に酸化するアンモニア酸化細菌が優占的に集積された亜硝酸型硝化反応担体を製造する製造方法において、
少なくともアンモニア酸化細菌及び亜硝酸酸化細菌を含む硝化性能を有する複合微生物系の汚泥を担体材料に付着させて形成される付着固定化担体、前記複合微生物系の汚泥を担体材料に包括させて形成される包括固定化担体、又は、前記複合微生物系の汚泥の自己造粒力により形成される硝化グラニュール担体を、アルカリ水によって洗浄するアルカリ洗浄工程を備えたことを特徴とする亜硝酸型硝化反応担体の製造方法。
【請求項２】
前記アルカリ洗浄工程は、前記アルカリ水のｐＨを９．０以上に制御することを特徴とする請求項１に記載の亜硝酸型硝化反応担体の製造方法。
【請求項３】
前記アルカリ洗浄工程は、前記アルカリ水のｐＨが１２以上１４未満の範囲では１分以上行い、前記ｐＨが１０以上１２未満の範囲では５分以上行い、前記ｐＨが９・０以上１０未満の範囲では２０分以上行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の亜硝酸型硝化反応担体の製造方法。
【請求項４】
アンモニア性窒素を亜硝酸に酸化するアンモニア酸化細菌が優占的に集積された亜硝酸型硝化反応担体を製造する製造装置において、
少なくともアンモニア酸化細菌及び亜硝酸酸化細菌を含む硝化性能を有する複合微生物系の汚泥を担体材料に付着させて形成される付着固定化担体、前記複合微生物系の汚泥を担体材料に包括させて形成される包括固定化担体、又は、前記複合微生物系の汚泥の自己造粒力により形成される硝化グラニュール担体を、アルカリ水によって洗浄するアルカリ洗浄装置を備えたことを特徴とする亜硝酸型硝化反応担体の製造装置。
【請求項５】
アンモニア酸化細菌が優占的に集積された亜硝酸型硝化反応担体によって排水中のアンモニア性窒素を亜硝酸に酸化する亜硝酸生成工程と、
前記亜硝酸生成工程で得られた処理水中のアンモニアと亜硝酸を、嫌気性アンモニア酸化細菌によって同時脱窒する嫌気性アンモニア酸化工程と、を備えた排水処理方法において、
前記亜硝酸生成工程は、少なくともアンモニア酸化細菌及び亜硝酸酸化細菌を含む硝化性能を有する複合微生物系の汚泥を担体材料に付着させて形成される付着固定化担体、前記複合微生物系の汚泥を担体材料に包括させて形成される包括固定化担体、又は、前記複合微生物系の汚泥の自己造粒力により形成される硝化グラニュール担体をアルカリ水で洗浄することによって得られた亜硝酸型硝化反応担体を用いることを特徴とする排水処理方法。
【請求項６】
前記亜硝酸生成工程では、前記亜硝酸型硝化反応担体が亜硝酸型硝化反応から硝酸型硝化反応に移行した際に、該亜硝酸型硝化反応担体をアルカリ水で洗浄することを特徴とする排水処理方法。
【請求項７】
アンモニア性窒素を亜硝酸に酸化するアンモニア酸化細菌が優占的に集積された亜硝酸型硝化反応担体が投入された亜硝酸生成槽と、前記亜硝酸生成槽の後段に配設され、アンモニアと亜硝酸とを嫌気性アンモニア酸化細菌によって同時脱窒する嫌気性アンモニア酸化槽と、を備えた排水処理装置において、
前記亜硝酸生成槽内の前記亜硝酸型硝化担体をアルカリ水で洗浄するアルカリ洗浄装置を備えたことを特徴とする排水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は亜硝酸型硝化反応担体の製造方法、製造装置、排水処理方法、排水処理装置に係り、特に、嫌気性アンモニア酸化の前段で亜硝酸型硝化反応を行うための亜硝酸型硝化反応担体を製造する方法及び装置と、それを用いた排水処理方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
排水処理設備では、硝化菌が生息している活性汚泥や、湖沼や河川や海の底泥、浄水処理場の汚泥、地表の土壌等を微生物供給源としており、これらの微生物は担体に固定化されて使用されている。微生物を固定化する方法としては、例えば特許文献１のように、微生物をゲルの内部に固定化した包括固定化担体が用いられる。また、特許文献２のように、微生物を担体材料の表面に付着させて固定化する付着固定化担体も用いられており、担体材料を活性汚泥処理内に投入して、自然に表面に付着させたものが使用される。さらに、特許文献３のように、硝化菌等粘性を有する微生物では、微生物自体の自己造粒力によりグラニュール形成できるので、そのグラニュールを担体として廃水処理に利用する例もある。
【０００３】
ところで、近年では、排水中のアンモニアと亜硝酸とを嫌気性アンモニア酸化細菌によって同時に脱窒する排水処理設備が開発されている。この排水処理設備では、嫌気性アンモニア酸化反応の前段として、アンモニア性窒素を硝酸まで酸化させずに亜硝酸までの酸化反応で止める反応（以下、亜硝酸型硝化反応という）を行う必要がある。
【０００４】
そこで、従来は、高濃度アンモニア負荷による処理や、低濃度溶存酸素濃度、高ｐＨ調整、高水温によって亜硝酸型硝化反応を制御していた。
【特許文献１】特開平１１−３３５７８号公報
【特許文献２】特開平８−２６７０８１号公報
【特許文献３】特開２００３−２６６０９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の方法は、亜硝酸型硝化反応のためにエネルギーを供給し続ける必要があり、嫌気性アンモニア酸化によって得られる省エネルギーの利点が相殺されてしまうという問題があった。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みて成されたもので、亜硝酸型硝化反応を低コストで確実に行うことのできる亜硝酸型硝化反応担体の製造方法、製造装置、排水処理方法、及び、排水処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は前記目的を達成するために、アンモニア性窒素を亜硝酸に酸化するアンモニア酸化細菌が優占的に集積された亜硝酸型硝化反応担体を製造する製造方法において、少なくともアンモニア酸化細菌及び亜硝酸酸化細菌を含む硝化性能を有する複合微生物系の汚泥を担体材料に付着させて形成される付着固定化担体、前記複合微生物系の汚泥を担体材料に包括させて形成される包括固定化担体、又は、前記複合微生物系の汚泥の自己造粒力により形成される硝化グラニュール担体を、アルカリ水によって洗浄するアルカリ洗浄工程を備えたことを特徴とする。
【０００８】
本発明の発明者は、複合微生物系の汚泥を固定化した担体をアルカリ水によって洗浄するだけで、担体の亜硝酸型硝化反応の性能が向上し、且つ、その性能が長期間維持されるという知見を得た。本発明はこの知見に基づいて成されたものであり、複合微生物系の汚泥を固定化した担体をアルカリ水によって洗浄したので、アンモニア酸化細菌が優占的に集積された亜硝酸型硝化反応担体が得られる。また、本発明は、アルカリ水によって担体を洗浄するだけなので、亜硝酸型硝化反応のためにエネルギーを常に供給し続ける必要がなく、コストを削減することができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は請求項１の発明において、前記アルカリ洗浄工程は、前記アルカリ水のｐＨを９．０以上に制御することを特徴とする。本発明の発明者は、ｐＨが９．０以上のアルカリ水を用いて担体を洗浄することによって、亜硝酸酸化細菌（すなわち亜硝酸を硝酸に酸化する細菌）の殺菌を促進でき、亜硝酸型硝化反応の効率を高めることができるという知見を得た。本発明はこのような知見に基づいて成されたものであり、アルカリ水のｐＨを９．０以上としたので、担体の亜硝酸型硝化反応の性能を促進させることができる。また、ｐＨ９．０以上のアルカリ水は、アルカリ洗浄に繰り返し使用することができ、エネルギー及びコストの消費を削減することができる。なお、ｐＨの上限は、アンモニア酸化細菌の失活を防止して集積度を上げるために、１４未満が好ましい。
【００１０】
請求項３に記載の発明は請求項１又は２の発明において、前記アルカリ洗浄工程は、前記アルカリ水のｐＨが１２以上１４未満の範囲では１分以上行い、前記ｐＨが１０以上１２未満の範囲では５分以上行い、前記ｐＨが９・０以上１０未満の範囲では２０分以上行うことを特徴とする。アルカリ水洗浄を上記の条件で行うことにより、亜硝酸酸化細菌を排除してアンモニア酸化細菌を確実に集積できるとともに、過度のアルカリ水との接触によってアンモニア酸化細菌が失活することを防止できる。これにより、亜硝酸型硝化反応を効率よく行う担体を製造することができる。
【００１１】
請求項４に記載の発明は前記目的を達成するために、アンモニア性窒素を亜硝酸に酸化するアンモニア酸化細菌が優占的に集積された亜硝酸型硝化反応担体を製造する製造装置において、少なくともアンモニア酸化細菌及び亜硝酸酸化細菌を含む硝化性能を有する複合微生物系の汚泥を担体材料に付着させて形成される付着固定化担体、前記複合微生物系の汚泥を担体材料に包括させて形成される包括固定化担体、又は、前記複合微生物系の汚泥の自己造粒力により形成される硝化グラニュール担体を、アルカリ水によって洗浄するアルカリ洗浄装置を備えたことを特徴とする。本発明は上記の方法発明を実施するための装置発明であり、担体をアルカリ水で洗浄するようにしたので、アンモニア酸化細菌が優占的に集積された亜硝酸型硝化反応担体が得られる。
【００１２】
請求項５に記載の発明は前記目的を達成するために、アンモニア酸化細菌が優占的に集積された亜硝酸型硝化反応担体によって排水中のアンモニア性窒素を亜硝酸に酸化する亜硝酸生成工程と、前記亜硝酸生成工程で得られた処理水中のアンモニアと亜硝酸を、嫌気性アンモニア酸化細菌によって同時脱窒する嫌気性アンモニア酸化工程と、を備えた排水処理方法において、前記亜硝酸生成工程は、少なくともアンモニア酸化細菌及び亜硝酸酸化細菌を含む硝化性能を有する複合微生物系の汚泥を担体材料に付着させて形成される付着固定化担体、前記複合微生物系の汚泥を担体材料に包括させて形成される包括固定化担体、又は、前記複合微生物系の汚泥の自己造粒力により形成される硝化グラニュール担体をアルカリ水で洗浄することによって得られた亜硝酸型硝化反応担体を用いることを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、アルカリ水で洗浄した亜硝酸型硝化反応担体を用いて亜硝酸型硝化反応を行うので、亜硝酸型硝化反応のためにエネルギーを供給し続ける必要がなく、コストを削減することができる。
【００１４】
請求項６に記載の発明は請求項５の発明において、前記亜硝酸生成工程では、前記亜硝酸型硝化反応担体が亜硝酸型硝化反応から硝酸型硝化反応に移行した際に、該亜硝酸型硝化反応担体をアルカリ水で洗浄することを特徴とする。本発明によれば、亜硝酸型硝化反応担体の性能が低下した際に洗浄を行うので、亜硝酸型硝化反応担体の性能を常に高く維持することができる。
【００１５】
請求項７に記載の発明は前記目的を達成するために、アンモニア性窒素を亜硝酸に酸化するアンモニア酸化細菌が優占的に集積された亜硝酸型硝化反応担体が投入された亜硝酸生成槽と、前記亜硝酸生成槽の後段に配設され、アンモニアと亜硝酸とを嫌気性アンモニア酸化細菌によって同時脱窒する嫌気性アンモニア酸化槽と、を備えた排水処理装置において、前記亜硝酸生成槽内の前記亜硝酸型硝化反応担体をアルカリ水で洗浄するアルカリ洗浄装置を備えたことを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、亜硝酸生成槽内の亜硝酸型硝化反応担体をアルカリ洗浄装置によってアルカリ水で洗浄することができる。したがって、使用前の亜硝酸型硝化反応担体をアルカリ水で洗浄し、性能を高めてから使用したり、使用中の亜硝酸型硝化反応担体をアルカリ水で洗浄し、性能を回復させたりすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、複合微生物系の汚泥が固定化された担体をアルカリ水で洗浄したので、アンモニア酸化細菌が優占的に集積された亜硝酸型硝化反応担体が得られ、その結果、亜硝酸型硝化反応のためにエネルギーを連続して供給する必要がなくなり、コストを削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下添付図面に従って本発明に係る亜硝酸型硝化反応担体の製造方法、製造装置、排水処理方法、及び、排水処理装置の好ましい実施形態について説明する。
【００１９】
まず、本発明の理論的根拠となる第１の試験について説明する。図１は第１の試験で使用された実験装置を示している。同図において、各槽は透視した状態を示している。
【００２０】
図１に示すように、実験装置１０は反応槽１２を備え、この反応槽１２の内部に多数の担体１４、１４…が投入されている。反応槽１２は、原水配管１６を介して原水タンク１８に接続される。原水タンク１８には、下水を模擬した合成排水が貯留されており、原水配管１６上の原水ポンプ２０を駆動することによって、原水タンク１８内の合成排水が原水配管１６を介して反応槽１２に送液される。
【００２１】
反応槽１２には、調整液配管２２を介して調整液タンク２４が接続される。調整液配管２２には調整液ポンプ２６が配設されており、この調整液ポンプ２６を駆動することによって調整液タンク２４内のｐＨ調整液が反応槽１２に送液される。
【００２２】
反応槽１２の内部にはエアポンプ管２８が配設される。このエアポンプ管２８が不図示の送気手段に接続されており、この送気手段によってエアポンプ管２８にエアが送気される。エアポンプ管２８にエアが送気されることによってエアポンプ管２８の下端からエアが散気され、曝気攪拌が行われる。すなわち、エアポンプ管２８の下端から散気された気泡が上昇することによって、担体１４、１４…が流動して攪拌が行われるとともに、担体１４、１４…にエアが供給されて生物処理が行われる。
【００２３】
また、反応槽１２の内部には、ｐＨ電極３０が配設されている。ｐＨ電極３０は、ｐＨ調節器３２に接続されており、反応槽１２内のｐＨを測定できるようになっている。ｐＨ調節器３２は調整液ポンプ２６に接続されており、ｐＨ調節器３２の測定値に基づいて調整液ポンプ２６の駆動が制御される。すなわち、反応槽１２内が所望のｐＨになるように、調整液ポンプ２６が駆動され、反応槽１２にｐＨ調整液が供給される。これにより、反応槽１２内を所望のｐＨに制御することができる。
【００２４】
本実験では、担体１４として、下水処理場の余剰汚泥をポリエチレングリコール系のプレポリマと混合し、重合開始剤として過硫化カリウムを添加して重合し、３ｍｍ角の立方体に整形したものを使用した。担体１４の汚泥の含有量は２Ｗ／Ｖ％とし、プレポリマ含有量は１０Ｖ／Ｖ％になるように包括固定化したものを使用した。また、原水タンク１８内の合成排水は、図２の表に示すものを使用し、アンモニア性窒素濃度として４０ｍｇ／Ｌになるように調製して使用した。さらに、調整液タンク２４内のｐＨ調整液としては１ｍｏｌ／Ｌ硫酸を使用した。また、反応槽１２は反応容積が２Ｌのものを用い、この反応槽１２に担体充填量が２００ｍＬとなるように担体１４を充填した。
【００２５】
上記の如く構成された実験装置１０では、まず、担体１４をｐＨ１２の酸液に１分間浸漬し、亜硝酸型硝化反応担体（以下、本発明担体と称す）を製造した。また、比較例として、ｐＨ７．５の溶液に１０分間浸漬した包括固定化担体（以下、比較担体と称す）を製造した。
【００２６】
担体の製造後は、反応槽１２内のｐＨを調整して排水処理を行った。その際、ｐＨが高いと亜硝酸型硝化反応になるので、反応槽１２内のｐＨを７．０〜７．５に調整した。
【００２７】
図３（Ａ）、図３（Ｂ）にその結果を示す。図３（Ａ）は本発明担体を使用した場合であり、図３（Ｂ）は比較担体を使用した場合である。なお、各グラフにおいて、○は原水のアンモニア性窒素濃度を、●は処理水のアンモニア性窒素濃度を、▲は処理水の亜硝酸性窒素濃度を、■は処理水の硝酸性窒素濃度を示している。
【００２８】
図３（Ｂ）から分かるように、比較担体で廃水処理を行った場合、略一週間後から処理水中のアンモニア性窒素が減り、代わりに処理水中の亜硝酸性窒素が増える。しかし、二週間後からは、処理水中の亜硝酸窒素が減り、代わりに硝酸が増えている。したがって、比較担体を使用した場合は、比較担体の内部に亜硝酸酸化細菌が増加するため、亜硝酸型硝化反応を安定して行うことができないことが分かる。
【００２９】
これに対して、本発明担体の場合は、図３（Ａ）に示すように、略一週間後から処理水中のアンモニア性窒素が減り、代わりに亜硝酸性窒素が増えた後、長期間（少なくとも七週間以上）、処理水中に亜硝酸性窒素が得られた。したがって、本発明担体を使用した場合は、担体内にアンモニア酸化細菌が安定して生成しており、亜硝酸型硝化反応を安定して行うことができることが分かる。
【００３０】
このように、アルカリ水によって洗浄した本発明担体は、亜硝酸型硝化反応を確実に行えること、そして、その亜硝酸硝化反応を長期間安定して行えることが分かる。
【００３１】
次に、第２の試験として、本発明担体を製造する際のアルカリ水ｐＨとアルカリ水洗浄時間との関係を求めた。
【００３２】
この試験で供試される（アルカリ洗浄前の）担体１４としては、第１の試験と同じ担体を使用し、この担体をｐＨ８、９、１０、１１、１２、１３、１３．５、１４でアルカリ水洗浄した。また、アルカリ水洗浄時間をそれぞれ０、１、３、５、１０、２０、４０、６０分として担体を製造した。担体製造後、中和するために、アルカリ水洗浄後の担体１４を一度、アルカリ水から取り出し、水道水で流洗した。
【００３３】
また、供試される廃水として、亜硝酸性窒素を４０ｍｇ／Ｌを含有した合成廃水を使用した。廃水処理試験は、この合成廃水４５０ｍＬに担体５０ｍＬを投入し、連続曝気にて廃水処理を行った。廃水を１日ごとに交換し、交換した処理水中の亜硝酸濃度と硝酸濃度を測定した。その結果を図４（Ａ）図４（Ｂ）に示す。図４（Ａ）は実験開始１ケ月後の処理水中の亜硝酸濃度を示しており、図４（Ｂ）は実験開始１カ月後の処理水中の硝酸濃度を示している。
【００３４】
これらの図から分かるように、アルカリ水のｐＨが１２以上１４未満の範囲では、洗浄時間が１分以上のときに硝酸の生成が抑制され、且つ、亜硝酸の生成が促進された。同様に、アルカリ水のｐＨが１０以上１２未満の範囲では、洗浄時間が５分以上のときに硝酸の生成が抑制され、且つ、亜硝酸の生成が促進された。さらに、アルカリ水のｐＨが９以上１０未満の範囲では、洗浄時間が２０分以上のときに硝酸の生成が抑制され、且つ、亜硝酸の生成が促進された。したがって、上記の如くアルカリ水のｐＨと洗浄時間を制御することによって、亜硝酸型硝化反応を効率よく行うことができる。
【００３５】
なお、上記の試験では、亜硝酸濃度と硝酸濃度を測定したが、これらの濃度はアンモニア酸化細菌と亜硝酸酸化細菌の菌数に比例することが知られている。すなわち、菌数は、ＭＰＮ法と呼ばれる方法で測定するが、この方法は、担体を破砕した溶液をアンモニア培地または亜硝酸培地で段階的に希釈し、亜硝酸の生成または硝酸の生成から菌体濃度を推定して算出する。したがって、試験における亜硝酸濃度と硝酸濃度の増減は、担体内のアンモニア酸化細菌と亜硝酸酸化細菌の増減に相当し、担体の亜硝酸型硝化反応の性能の指標となる。
【００３６】
次に上述した理論的根拠に基づいて成される排水処理装置の実施形態について説明する。
【００３７】
図５は本実施の形態の排水処理装置５０の構成を模式的に示しており、本発明の特徴部分である亜硝酸生成槽５４のみを詳細に示している。
【００３８】
同図に示すように、排水処理装置５０は主として、原水槽５２、亜硝酸生成槽５４、嫌気性アンモニア酸化槽５６で構成されている。原水槽５２には原水配管５８が接続され、この原水配管５８を介して排水が原水槽５２に供給され、貯留される。原水槽５２に貯留された排水は、配管５９を介して分配器６０に送液される。分配器６０には二つの配管６２、６４が接続されており、一方の配管６２は亜硝酸生成槽５４を介して混合器６６に接続され、もう一方の配管６４は混合器６６に直接接続される。
【００３９】
亜硝酸生成槽５４には、多数の亜硝酸型硝化反応担体６８、６８…が投入されている。この亜硝酸型硝化反応担体６８は、上述した試験で使用した本発明担体と同様のものであり、アンモニア酸化細菌及び亜硝酸酸化細菌を含む硝化性能を有する複合微生物系の汚泥を担体材料に付着させて形成される付着固定化担体、複合微生物系の汚泥を担体材料に包括させて形成される包括固定化担体、又は、複合微生物系の汚泥の自己造粒力により形成される硝化グラニュール担体を、アルカリ水で洗浄したものである。洗浄時、アルカリ水のｐＨは９以上１４未満であり、洗浄時間は、アルカリ水のｐＨが１２以上１４未満の範囲で１分以上、アルカリ水のｐＨが１０以上１２未満の範囲で５分以上、アルカリ水のｐＨが９以上１０未満の範囲で２０分以上とした。
【００４０】
この亜硝酸型硝化反応担体６８によって、亜硝酸生成槽５４内の排水に含まれるアンモニア性窒素が亜硝酸まで酸化される。亜硝酸生成槽５４で処理された排水は、配管６２を介して混合器６６に送液され、分配器６０から直接送液された排水と混合される。前述の分配器６０は、混合器６６において排水中のアンモニアと亜硝酸のモル比が略１：１．３２になるように分流を行う。なお、本実施の形態では、原水槽５２の排水を二つに分流させ、一方の排水を亜硝酸型硝化反応させた後、他方の排水と混合させるようにしたが、これに限定するものではなく、分流せずに所定濃度の亜硝酸が生成されるように亜硝酸型硝化反応を行うようにしてもよい。
【００４１】
混合器６６で混合された排水は、嫌気性アンモニア酸化槽５６に送液される。嫌気性アンモニア酸化槽５６には、嫌気性アンモニア酸化細菌が固定化された担体が投入されている。嫌気性アンモニア酸化細菌は、Ｐｌaｎｃｔｏｎｍｙｃｅｔｅを代表とする菌群であるといわれるものであり、その培養方法としては、不織布（生田創、井坂和一、角野立夫（２００４）、連続培養系による嫌気性アンモニア酸化細菌の馴養、第３８回水環境学会講演論文集、ｐ３７２参照）やろ床などに付着させて培養し、その生物膜を剥がして利用する方法が好ましい。また、嫌気性アンモニア酸化細菌の固定方法としては、ゲル等の固定化材料内に包括固定する方法、プラスチックや不織布などの付着担体に付着固定する方法、プラスチック担体に生物膜を形成させて固定する方法、グラニュールとして使用する方法等を用いることができ、担体の固定化材料としては、ポリビニルアルコール、アルギン酸、ポリエチレングリコール系のゲル等を使用することができる。担体の形状については、球形、円筒形、立方形等に成形されたものを好ましく、担体のサイズとしては、１ｍｍ〜５ｍｍサイズの球形、円筒形、立方形等であることが好ましい。
【００４２】
上記の嫌気性アンモニア酸化細菌によって、嫌気性アンモニア酸化槽５６内の排水に含まれるアンモニアと亜硝酸が同時に脱窒される。脱窒された処理水は、嫌気性アンモニア酸化槽５６から排出される。
【００４３】
ところで、亜硝酸生成槽５４には、亜硝酸型硝化反応担体６８の洗浄装置として、ｐＨ調整液タンク７０、洗浄槽７２が設けられている。洗浄槽７２は、担体移送装置７３を介して亜硝酸生成槽５４に接続されており、この担体移送装置７３によって、亜硝酸生成槽５４内の洗浄前の亜硝酸型硝化反応担体６８が洗浄槽７２に移送される。
【００４４】
洗浄槽７２は、配管８０を介してｐＨ調整液タンク７０に接続されている。ｐＨ調整液タンク７０にはアルカリ水が貯留されており、配管８０に配設されたポンプ８１を駆動することによって、ｐＨ調整液タンク７０内のアルカリ水が洗浄槽７２に供給される。また、洗浄槽７２にはｐＨセンサ７４が設けられ、このｐＨセンサ７４によって槽内のｐＨが測定される。前述のポンプ８１は、ｐＨセンサ７４の測定値に基づいて制御され、洗浄槽７２内が所望のｐＨ（９以上１４未満）に制御される。これにより、洗浄槽７２内の亜硝酸型硝化反応担体６８をアルカリ水で洗浄することができる。洗浄の際、所定時間（すなわちｐＨが１２以上１４未満では１分以上、ｐＨが１０以上１２未満では５分以上、ｐＨが９以上１０未満では２０分以上の時間）が経過した後に担体移動装置７３が駆動され、亜硝酸型硝化反応担体６８が亜硝酸生成槽５４に移送される。これにより、所定時間のアルカリ洗浄が行われた亜硝酸型硝化反応担体６８が亜硝酸生成槽５４に戻されるので、亜硝酸型硝化反応担体６８による亜硝酸型の硝化能力を回復させることができる。なお、亜硝酸型硝化反応担体６８の洗浄は定期的に行うことが好ましい。すなわち、亜硝酸生成槽５４内の亜硝酸型硝化反応担体６８の一部を定期的に引き抜いて洗浄槽７２に移送し、アルカリ水で洗浄した後、亜硝酸生成槽５４に戻すことが好ましい。
【００４５】
亜硝酸生成槽５４には、硝酸濃度センサ８５が設けられ、この硝酸濃度センサ８５によって槽内の硝酸濃度が測定される。硝酸濃度センサ８５は制御装置８６に接続されており、制御装置８６は硝酸濃度センサ８５の測定値に基づいて担体移送装置７３を駆動制御する。具体的には、槽内の硝酸濃度が上昇した際に、「亜硝酸型硝化反応担体６８が亜硝酸型硝化反応から硝酸型硝化反応に移行した」と判断し、亜硝酸型硝化反応担体６８の洗浄槽７２への移送量を増加させる。これにより、亜硝酸生成槽５４内の亜硝酸型硝化反応担体６８は常に高い亜硝酸型の硝化能力が維持される。
【００４６】
このように排水処理装置５０によれば、亜硝酸型硝化反応担体６８をアルカリ水で洗浄できるようにしたので、亜硝酸型硝化反応を常に効率よく行うことができる。
【００４７】
なお、図５の排水処理装置５０は、ｐＨ調整液タンク７０が配管８２を介して亜硝酸生成槽５４に接続され、配管８２に配設されたポンプ８３を駆動することによってｐＨ調整液タンク７０内のアルカリ水が亜硝酸生成槽５４に供給される。また、亜硝酸生成槽５４にはｐＨセンサ８４が設けられ、このｐＨセンサ８４の測定値に基づいてポンプ８３が制御される。したがって、亜硝酸生成槽５４を所望のｐＨに制御することができ、亜硝酸型硝化反応担体６８を亜硝酸生成槽５４内でアルカリ洗浄することも可能である。
【００４８】
また、上述した実施形態では、予めアルカリ水で洗浄した亜硝酸型硝化反応担体６８を亜硝酸生成槽５４に投入するようにしたが、これに限定するものではなく、洗浄前の担体を洗浄槽７２に投入し、アルカリ洗浄するようにしてもよい。
【００４９】
さらに上述した実施形態では、「亜硝酸型硝化反応担体６８が亜硝酸型硝化反応から硝酸型硝化反応に移行した」ことを判別するために、硝酸濃度センサ７８を設けたが、代わりに亜硝酸濃度センサを設けて亜硝酸濃度を測定するようにしてもよい。この場合には、亜硝酸濃度が減少したことによって、反応の変化を判別することができる。
【００５０】
次に本発明が適用される亜硝酸型硝化反応担体の製造装置９０について説明する。図６に示すように、製造装置９０は、担体成形装置９２と、洗浄装置９４とによって構成される。
【００５１】
担体成形装置９２は、担体原料（固定化剤、水、活性汚泥、重合開始剤等）から担体を成形する装置であり、たとえば、アンモニア酸化細菌及び亜硝酸酸化細菌を含む硝化性能を有する複合微生物系の汚泥を担体材料に付着させて形成される付着固定化担体、複合微生物系の汚泥を担体材料に包括させて形成される包括固定化担体、又は、複合微生物系の汚泥の自己造粒力により形成される硝化グラニュール担体を成形する。担体の形成方法は特に限定されるものではないが、たとえば、微生物と高分子材料の混合物をシート状にし、これを細かく切断することによって角形の担体を製造するシート成形法が用いられる。なお、微生物と高分子材料の混合物を数ミリ径のビニルチューブ内に注入して重合させながら押し出し、これを一定長さに切断して円柱形の担体を製造するチューブ成形法や、微生物と高分子材料の混合物を別の液体内に滴下し、球形の担体を製造する滴下造粒法を用いてもよい。
【００５２】
担体成形装置９２で成形された担体は、洗浄装置９４に送られる。洗浄装置９４は、担体をアルカリ水に浸漬することによって、又は、アルカリ水のシャワーを担体に浴びせることによって、担体を洗浄する。その際、アルカリ水は上述した試験で説明したように、ｐＨ９以上１４未満が好ましい。また、洗浄時間は、ｐＨが１２以上１４未満では１分以上、ｐＨが１０以上１２未満では５分以上、ｐＨが９以上１０未満では２０分以上となるように設定する。
【００５３】
上記の如く構成された製造装置９０によれば、成形された担体をアルカリ水で洗浄するようにしたので、亜硝酸型硝化反応の性能が良く、且つ、その亜硝酸型硝化反応を継続可能な亜硝酸型硝化反応担体を製造することができる。この亜硝酸型硝化反応担体が、上述した排水処理装置５０の亜硝酸生成槽５４に投入される。
【００５４】
なお、上述した実施形態では、担体成形装置９２と、洗浄装置９４とを連続して設けたが、これに限定するものではなく、洗浄装置９４を担体成形装置９２から切り離して独立して設けてもよい。また、担体成形装置９２で担体を成形する過程で担体（又は担体となる前のシート等）をアルカリ水によって洗浄してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の理論的根拠となる試験で使用された実験装置を示す図
【図２】試験で用いた合成排水の組成を示す表図
【図３】試験の結果を示す図
【図４】試験の結果を示す図
【図５】本発明が適用された排水処理装置を模式的に示す構成図
【図６】本発明が適用された製造装置を示すブロック図
【符号の説明】
【００５６】
１０…実験装置、１２…反応槽、１４…担体、１６…原水配管、１８…原水タンク、２０…原水ポンプ、２２…調整液配管、２４…調整液タンク、２６…調整液ポンプ、２８…エアポンプ、３０…ｐＨ電極、３２…ｐＨ調節器、５０…排水処理装置、５２…原水槽、５４…亜硝酸生成槽、５６…嫌気性アンモニア酸化槽、５８…原水配管、６０…分配器、６２…配管、６４…配管、６６…混合器、６８…亜硝酸型硝化反応担体、７０…ｐＨ調整液タンク、７２…ｐＨ調整液タンク、７４…ｐＨセンサ、７６…制御装置、７８…硝酸濃度センサ、９０…製造装置、９２…担体成形装置、９４…洗浄装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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