(57)【要約】【課題】簡易に、より確実に所望の硝化率に制御することが可能な廃水の処理方法および処理装置を提供する。【解決手段】廃水中のアンモニアの一部を硝化槽１３でアンモニア酸化細菌により亜硝酸に硝化する硝化工程を含む廃水の処理方法において、硝化槽１３内または硝化槽１３から排出された硝化水の硝化率を測定する硝化率測定工程と、硝化率測定工程により測定された硝化率に基づいて添加する炭酸塩類の量を算出する算出工程と、算出工程により算出された量の炭酸塩類を硝化槽１３に添加する炭酸塩類添加工程と、を有することを特徴とする廃水の処理方法および処理装置である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃水中のアンモニアの一部を硝化槽でアンモニア酸化細菌により亜硝酸に硝化する硝化工程を含む廃水の処理方法において、
前記硝化槽内または前記硝化槽から排出された硝化水の硝化率を測定する硝化率測定工程と、
前記硝化率測定工程により測定された前記硝化率に基づいて添加する炭酸塩類の量を算出する算出工程と、
前記算出工程により算出された量の前記炭酸塩類を前記硝化槽に添加する炭酸塩類添加工程と、を有することを特徴とする廃水の処理方法。
【請求項２】
前記硝化槽内に炭酸塩類以外のアルカリ剤を添加するアルカリ添加工程と、を有することを特徴とする請求項１に記載の廃水の処理方法。
【請求項３】
前記アルカリ剤は水酸化物であることを特徴とする請求項２に記載の廃水の処理方法。
【請求項４】
前記測定した硝化率が所定値以下のときは前記硝化槽に炭酸塩類を添加し、所定値を超えたときは前記炭酸塩類以外のアルカリ剤を添加することを特徴とする請求項２または３に記載の廃水の処理方法。
【請求項５】
廃水中のアンモニアの一部を硝化槽でアンモニア酸化細菌により亜硝酸に硝化する硝化工程を含む廃水の処理方法において、
脱窒槽で嫌気性アンモニア酸化細菌により前記アンモニアと前記亜硝酸とを同時脱窒する脱窒工程と、
前記脱窒槽から排出された処理水のアンモニア濃度または亜硝酸濃度を測定する濃度測定工程と、
前記濃度測定工程により測定された濃度に基づいて添加する炭酸塩類の量を算出する算出工程と、
前記算出工程により算出された量の前記炭酸塩類を前記硝化槽に添加する炭酸塩類添加工程と、を有することを特徴とする廃水の処理方法。
【請求項６】
廃水中のアンモニアの一部を亜硝酸に硝化する硝化槽と、
前記硝化槽内または硝化槽から排出された硝化水の硝化率を測定する測定手段を有する硝化率計算部と、
前記硝化率に基づいて、炭酸塩類を前記硝化槽内に添加する炭酸塩類供給ラインと、を備えることを特徴とする廃水の処理装置。
【請求項７】
前記硝化槽内に炭酸塩類以外のアルカリ剤を添加するアルカリ剤供給ラインを有することを特徴とする請求項６に記載の廃水の処理装置。
【請求項８】
前記硝化率計算部で測定された硝化率に基づいて、前記硝化率が所定値以下のときは前記炭酸塩類を添加し、所定値を超えたときは前記炭酸塩類以外のアルカリ剤を添加する制御部を備えることを特徴とする請求項７に記載の廃水の処理装置。
【請求項９】
廃水中のアンモニアの一部を亜硝酸に硝化する硝化槽と、
前記硝化槽から排出された硝化水の前記アンモニアと前記亜硝酸を同時脱窒する脱窒槽と、
前記脱窒槽から排出された処理水のアンモニア濃度または亜硝酸濃度を測定する濃度計測器と、
前記アンモニア濃度または前記亜硝酸濃度に基づいて、炭酸塩類を前記硝化槽内に添加する炭酸塩類供給ラインと、を備えることを特徴とする廃水の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃水の処理方法および処理装置に係り、特に、アンモニアを含む廃水をアンモニア酸化細菌により硝化する廃水の処理方法および処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水や産業廃水に含有する窒素成分は、湖沼の富栄養化の原因となること、河川の溶存酸素の低下原因になることなどの理由から、窒素成分を除去する必要がある。下水や産業廃水に含有する窒素成分は、アンモニア性窒素、亜硝酸性窒素、硝酸性窒素、有機性窒素が主たる成分である。
【０００３】
従来、この種の廃水は、窒素濃度が低濃度であれば、イオン交換法での除去や塩素、オゾンによる酸化も用いられているが、中高濃度の場合には生物処理が採用されており、一般的には以下の条件で運転されている。
【０００４】
生物処理では、好気硝化と嫌気脱窒による硝化・脱窒処理が行われており、好気硝化では、アンモニア酸化細菌（Nitrosomonas,Nitrosococcus,Nitrosospira,Nitrosolobusなど）と亜硝酸酸化細菌（Nitrobactor,Nitrospina,Nitrococcus,Nitrospiraなど）によるアンモニア性窒素や亜硝酸性窒素の酸化が行われる一方、嫌気脱窒では、従属栄養細菌（Pseudomonas  denitrificansなど）による脱窒が行われる。
【０００５】
また、好気硝化を行う硝化槽は負荷０．２〜０．３ｋｇ−Ｎ／ｍ３／日の範囲で運転され、嫌気脱窒の脱窒槽は負荷０．２〜０．４ｋｇ−Ｎ／ｍ３／日の範囲で運転される。下水の総窒素密度３０〜４０ｍｇ／Ｌを処理するには、硝化槽で６〜８時間の滞留時間、脱窒槽で５〜８時間が必要であり、大規模な処理槽が必要であった。また無機質だけを含有する産業廃水では、硝化槽や脱窒槽は先と同様の負荷で設計されるが、脱窒に有機物が必要で、窒素濃度の３〜４倍濃度のメタノールを添加していた。このためイニシャルコストばかりでなく、多大なランニングコストを要するという問題もある。
【０００６】
これに対し、最近、嫌気性アンモニア酸化法による窒素除去方法が注目されている。例えば下記の特許文献１に記載されている嫌気性アンモニア酸化法は、アンモニアを水素供与体とし、亜硝酸を水素受容体として、嫌気性アンモニア酸化細菌によりアンモニアと亜硝酸とを以下の反応式により同時脱窒する方法である。
【０００７】
１．０ＮＨ４＋１．３２ＮＯ２＋０．０６６ＨＣＯ３＋０．１３Ｈ＋→１．０２Ｎ２＋０．２６ＮＯ３+０．０６６ＣＨ２Ｏ０．５Ｎ０．１５＋２．０３Ｈ２Ｏ
この方法によれば、アンモニアを水素供与体とするため、脱窒で使用するメタノールのなどの使用量を大幅に削減できることや、汚泥の発生量を削減できるなどのメリットがあり、今後の窒素除去方法として有効な方法であると考えられている。
【０００８】
また、下記の特許文献２に記載されている廃水の硝化方法は、廃水のアンモニア濃度およびアルカリ度を測定し、両者の当量比が所定値になるように酸またはアルカリを添加して硝化率を制御する方法が記載されている。硝化処理が進むにつれて、アルカリ度が無くなるため、ｐＨが低下し硝化処理が止まり、所定の硝化率とすることができる。この方法によれば、硝化を亜硝酸型硝化として硝化率を５０％に抑え、ＮＨ４＋−Ｎ／ＮＯ２−−Ｎ≒１の処理水を得ることができ、容易かつ低コストに、廃水の硝化、脱窒を行うことができる。
【特許文献１】特開２００１−３７４６７号公報
【特許文献２】特公平７−７３７１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、嫌気性アンモニア酸化反応を行う嫌気性アンモニア酸化細菌は、アンモニアと亜硝酸を一定の比率で利用し、脱窒する特性を有する。言い換えれば、所定の比率よりもアンモニアが亜硝酸よりも多ければ、アンモニアが嫌気性アンモニア酸化処理中に残留してしまう。逆に亜硝酸が多ければ、亜硝酸が残留してしまう。
【００１０】
嫌気性アンモニア酸化反応では、アンモニアと亜硝酸が必要であり、廃水の多くはアンモニア廃水であることから、廃水の一部を亜硝酸に酸化する工程が必要である。廃水のアンモニアを、硝化工程で、そのまま嫌気性アンモニア酸化槽で処理することができない。そこで、一部のアンモニアを亜硝酸に酸化する硝化工程が必要である。この際、嫌気性アンモニア酸化反応のアンモニアと亜硝酸の反応比は１：１．３２であることから、この比率に硝化することが好ましい。ここで、亜硝酸に酸化する率（以下、「硝化率」ともいう）を以下のように定義する。
【００１１】
Ａ＝Ｂ／（Ｂ＋Ｃ）
（Ａ：硝化率、Ｂ：亜硝酸、Ｃ：アンモニア）
嫌気性アンモニア酸化に送るための、最適なアンモニアと亜硝酸の比率は１：１．３２であることから硝化率Ａは５７％であるこことが好ましい。
【００１２】
しかしながら、硝化工程において所定の硝化率に制御することは困難とされている。特許文献２に記載されている方法は、原水中のアンモニア濃度に対してアルカリ度を添加調整する方法であり、ｐＨ低下の度合い（バッファー）により硝化率を制御していた。この方法では、処理水中のアンモニア濃度または亜硝酸濃度が分からず効率的な硝化処理が行われていなかった。また、硝化槽内の硝化率は、硝化槽内の条件によって変動し易く、例えば、硝化槽内の硝化菌が増殖すれば硝化率が大きくなり、硝化菌が減少すれば硝化率は減少する。硝化菌が増殖しすぎたときは、硝化槽から硝化菌の一部を引き抜くなどの方法もあるが、引き抜きすぎると硝化率が低下し、コントロールが難しい。更には、硝化槽内の水温などによっても硝化率は変動する。
【００１３】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、生物に強い影響を与えず、簡易に、より確実に所望の硝化率に制御することが可能な廃水の処理方法および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】
【００１４】
本発明の請求項１は前記目的を達成するために、廃水中のアンモニアの一部を硝化槽でアンモニア酸化細菌により亜硝酸に硝化する硝化工程を含む廃水の処理方法において、前記硝化槽内または前記硝化槽から排出された硝化水の硝化率を測定する硝化率測定工程と、前記硝化率測定工程により測定された前記硝化率に基づいて添加する炭酸塩類の量を算出する算出工程と、前記算出工程により算出された量の前記炭酸塩類を前記硝化槽に添加する炭酸塩類添加工程と、を有することを特徴とする廃水の処理方法を提供する。
【００１５】
請求項１によれば、硝化槽内または硝化槽から排出された硝化水中の硝化率を測定し、炭酸塩類を添加することにより、硝化率を制御している。したがって、硝化率が低下した場合には、炭酸塩類を添加し、硝化率を上げることにより、所定の硝化率を維持することができる。また、炭酸塩類を添加することにより、一定の硝化速度を維持することができるので、硝化率が低下することを防止することができる。
【００１６】
請求項２は請求項１において、前記硝化槽内に炭酸塩類以外のアルカリ剤を添加するアルカリ添加工程と、を有することを特徴とする。
【００１７】
請求項２によれば、炭酸塩類以外のアルカリ剤を添加するアルカリ添加工程を有しているため、ｐＨの調整をアルカリ剤により行うことができる。また、硝化率が上昇しすぎた場合は、アルカリ剤の添加を停止することにより硝化率を下げることができる。
【００１８】
請求項３は請求項２において、前記アルカリ剤は水酸化物であることを特徴とする。
【００１９】
請求項３によれば、アルカリ剤として水酸化物を用いているため、ｐＨの調整を容易に行うことができる。
【００２０】
請求項４は請求項２または３において、前記測定した硝化率が所定値以下のときは前記硝化槽に炭酸塩類を添加し、所定値を超えたときは前記炭酸塩類以外のアルカリ剤を添加することを特徴とする。
【００２１】
請求項４は硝化率に応じて、炭酸塩類とアルカリ剤の添加量を制御することができる。したがって、例えば、硝化槽において、ｐＨが低下し、アルカリ剤を添加する必要があり、同時に硝化率が低下した場合（炭酸塩類を添加する必要がある場合）、アルカリ剤を添加せずに、炭酸塩類を添加することで、硝化率およびｐＨを制御することができる。また、硝化率が充分であり、炭酸塩類を添加する必要がない場合は、アルカリ剤でｐＨ制御をすることができる。
【００２２】
本発明の請求項５は前記目的を達成するために、廃水中のアンモニアの一部を硝化槽でアンモニア酸化細菌により亜硝酸に硝化する硝化工程を含む廃水の処理方法において、脱窒槽で嫌気性アンモニア酸化細菌により前記アンモニアと前記亜硝酸とを同時脱窒する脱窒工程と、前記脱窒槽から排出された処理水のアンモニア濃度または亜硝酸濃度を測定する濃度測定工程と、前記濃度測定工程により測定された濃度に基づいて添加する炭酸塩類の量を算出する算出工程と、前記算出工程により算出された量の前記炭酸塩類を前記硝化槽に添加する炭酸塩類添加工程と、を有することを特徴とする廃水の処理方法を提供する。
【００２３】
請求項５によれば、硝化水を脱窒することにより、アンモニアまたは亜硝酸が同時に脱窒されるため、余剰のいずれかの物質が残ることになる。したがって、アンモニアまたは亜硝酸の濃度を測定することにより、硝化率を想定することができ、硝化槽内に添加する炭酸塩類の添加量を決定することができる。
【００２４】
本発明の請求項６は前記目的を達成するために、廃水中のアンモニアの一部を亜硝酸に硝化する硝化槽と、前記硝化槽内または硝化槽から排出された硝化水の硝化率を測定する測定手段を有する硝化率計算部と、前記硝化率に基づいて、炭酸塩類を前記硝化槽内に添加する炭酸塩類供給ラインと、を備えることを特徴とする廃水の処理装置を提供する。
【００２５】
請求項７は請求項６において、前記硝化槽内に炭酸塩類以外のアルカリ剤を添加するアルカリ剤供給ラインを有することを特徴とする。
【００２６】
請求項８は請求項７において、前記硝化率計算部で測定された硝化率に基づいて、前記硝化率が所定値以下のときは前記炭酸塩類を添加し、所定値を超えたときは前記炭酸塩類以外のアルカリ剤を添加する制御部を備えることを特徴とする。
【００２７】
本発明の請求項９は前記目的を達成するために、廃水中のアンモニアの一部を亜硝酸に硝化する硝化槽と、前記硝化槽から排出された硝化水の前記アンモニアと前記亜硝酸を同時脱窒する脱窒槽と、前記脱窒槽から排出された処理水のアンモニア濃度または亜硝酸濃度を測定する濃度計測器と、前記アンモニア濃度または前記亜硝酸濃度に基づいて、炭酸塩類を前記硝化槽内に添加する炭酸塩類供給ラインと、を備えることを特徴とする廃水の処理装置を提供する。
【００２８】
請求項６から９は、請求項１から５の廃水の処理方法を処理装置として展開したものである。請求項６から９の廃水の処理装置によれば、請求項１から５の廃水の処理方法と同様の効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、硝化槽内または消化水中の硝化率を測定して、測定した硝化率に応じて、炭酸塩類の添加量を決定することができるので、所望の硝化率に容易に制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、添付図面に本発明の廃液の処理方法および処理装置の好ましい実施の形態について詳説する。
【００３１】
≪第一実施形態≫
図１は本発明の第一実施形態に係る廃液の処理装置１０の構成を摸式的に示した図である。図１に示すように、処理装置１０は、主として、亜硝酸型の硝化槽１３と、硝化槽１３から排出された硝化水の硝化率を測定する計測器１５、１６を有する硝化率計算部１７と、硝化率計算部１７により求められた硝化率に基づいて炭酸塩類を供給する炭酸塩類供給ライン１８から構成される。
【００３２】
原水配管１２を流れる廃水は原水ポンプ１１により、硝化槽１３に供給される（必ずしも原水ポンプ１１は必要ではない）。硝化槽１３でアンモニアの一部が亜硝酸に硝化される。硝化水は計測器１５、１６を備える硝化率計算部１７により、硝化率が計算される。そして、算出された数値に基づいて炭酸塩類供給ポンプ１９が制御され、炭酸塩類供給ライン１８から炭酸塩類が硝化槽１３内に供給され所定の硝化率に保たれる。硝化槽１３内で硝化処理された硝化水は、硝化水配管１４を介して脱窒槽２０に送液され、嫌気性アンモニア酸化反応を主体とする反応で処理される。
【００３３】
硝化槽１３では、原水配管１２により廃水が供給され、廃水中に含有されるアンモニアの一部がアンモニア酸化細菌により亜硝酸に硝化される（硝化工程）。硝化槽内のアンモニアと亜硝酸のモル比は、１：１．３２付近に調整することが好ましいことから、硝化率は４４．９％〜６６．０％の範囲が好ましく、より好ましくは５１．３％〜６１．２％の範囲であり、最も好ましくは５７％である。
【００３４】
硝化槽１３においては、微生物を固定化するための固定化材を使用しても良い。その材料は、限定するものではないが、例えば、ゲルや樹脂ビーズなどの槽内を流動可能な粒状の固定化材料の周囲に微生物を付着固定する付着・流動型の微生物固定化材や、含水ゲルの内部に微生物を包括固定し、槽内を自由に流動することのできる包括・流動型の微生物固定化材を使用することができる。
【００３５】
固定化材料の材質としては、ポリビニルアルコールやアルギン酸、ポリエチレングリコール系のゲルや、セルロース、ポリエステル、ポリプロピレン、塩化ビニル、などのプラスチック系の材料などを利用することができるが、これらに限定するものではない。固定化材料の形状については、球形、円筒形、立方形、多孔状、ハニカム状、スポンジ状などの成形を行ったものを好ましく使用できる。また、微生物の自己造粒を利用したグラニュールにも本発明を適用できる。
【００３６】
例えば、亜硝酸型の包括固定化担体を製造するには、アンモニア酸化細菌や亜硝酸酸化細菌などを含む複合微生物汚泥を包括固定化した包括固定化担体を加熱処理して複合微生物汚泥中の亜硝酸酸化細菌を失活させる方法がある。この場合の加熱処理温度は５０℃〜９０℃が好ましく、より好ましくは６０℃〜８０℃の範囲である。また、加熱処理時間は２０分〜１週間が好ましく、より好ましくは２０分〜２４時間である。その他、硝化槽１３内の固定化担体や活性汚泥の亜硝酸酸化活性を抑制する方法としては、硝化槽１３内の溶存酸素（ＤＯ）を２．０ｍｇ／Ｌ以下に抑制する方法や、硝化槽１３内のアンモニア負荷を１．０ｋｇ−Ｎ／ｍ３／日以上と高負荷にする方法などがあるが、これらに限定されない。
【００３７】
硝化槽１３への固定化担体の充填率としては、容積％として５％〜４０％が好ましく、より好ましい充填率は８％〜２０％である。グラニュールの充填率は、容積％として２０％〜８０％が好ましく、３０％〜６０％がより好ましい。
【００３８】
硝化槽１３における硝化反応の条件としては、曝気する空気量は槽内のＤＯが０．５〜４．０となるよう注入することが好ましい。また、反応槽の水温は２０℃〜４０℃が好ましく、硝化槽１３の滞留時間は４時間〜２４時間が好ましい。
【００３９】
硝化槽１３において硝化処理された硝化水は硝化水配管１４中に設けられた計測器１５、１６により硝化水がモニタリングされ、硝化率が算出される（硝化率測定工程）。計測器としては、例えばアンモニア濃度計と全窒素計を設置し、アンモニア濃度計の値（ａ）と全窒素計の値（ｂ）から硝化率＝１−（ａ／ｂ）を算出する方法が挙げられる。また、アンモニア濃度計と亜硝酸濃度計を設置し、アンモニア濃度計の値（ａ）と亜硝酸濃度計の値（ｃ）から硝化率＝ｃ／（ａ＋ｃ）を算出する方法がある。
【００４０】
アンモニア濃度計、全窒素計、亜硝酸濃度計などの計測器については、特に限定されず用いることができるが、アンモニア濃度計については、アンモライザー（Ｓｃａｎ社製）、NH４D（HAC社製）などを用いることができる。
【００４１】
なお、図１においては計測器を硝化水配管１４に設けたが、硝化槽１３内に設置することも可能である。この場合、硝化率を測定した硝化水に炭酸塩類を添加することができるので、より精密に硝化率の制御をすることができる。
【００４２】
次に、硝化率計算部１７により算出された硝化率に基づいて、炭酸塩類供給ライン１８から炭酸塩類が供給される（算出工程、炭酸塩類添加工程）。硝化槽１３内に炭酸塩類が供給されることにより、硝化槽１３内の廃水の硝化率を制御することができる。
【００４３】
このような炭酸塩類としては、炭酸塩、重炭酸塩などを挙げることができ、なかでも、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムが好ましい。
【００４４】
硝化槽１３から硝化水配管１４を介して脱窒槽２０に送液された硝化水は、脱窒槽２０内の嫌気性アンモニア酸化細菌によって、硝化水中に含まれるアンモニアと亜硝酸とが同時脱窒される。
【００４５】
嫌気性アンモニア酸化細菌は、その詳細は不明であるが、Planctomyceteを代表とする菌群であると言われている。そして、この嫌気性アンモニア酸化細菌は増殖速度が０．００１ｈ−１とかなり遅いことが報告されており（例えば、Strous,M.et  al.:Nature,400,446(1999)参照）、嫌気性アンモニア酸化細菌を固定化した固定化担体を脱窒槽２０内に充填することが好ましい。なお、固定化する嫌気性アンモニア酸化細菌は、活性汚泥の微生物から集積培養したものでも、嫌気性アンモニア酸化細菌を含有する活性汚泥でもよい。固定化材としては、硝化槽１３に用いる固定化剤と同様のものを用いることができる。また、固定化方法としては、特に限定はしないが、不織布やプラスチックなどの付着固定化材料に付着固定する方法、ゲル材内に包括固定する方法、プラスチック担体に生物膜を形成させて固定化する方法やグラニュールとして使用する方法がある。固定化担体の充填率は１５％〜３０％である。不織布の充填率については、見かけ充填率として４０％〜９０％が好ましく、より好ましくは５０％〜８０％である。グラニュールの充填率は、容積％として２０％〜８０％が好ましく、３０％〜６０％が好ましい。
【００４６】
≪第二実施形態≫
図２は、本発明の第二実施形態に係る廃液の処理装置３０の構成を摸式的に示した図である。図２に示すように、硝化槽内のｐＨを測定するｐＨコントローラ３１、およびｐＨコントローラ３１により測定されたｐＨに基づいて炭酸塩類以外のアルカリ剤を供給するアルカリ剤供給ポンプ３２およびアルカリ剤供給ライン３３を備えている。
【００４７】
通常の硝化反応においては、処理水のｐＨ調整を行うため、アルカリ剤の添加を行っている。第二実施形態によれば、硝化率を調整するための炭酸塩類の供給ライン１８と、ｐＨを調整するためにアルカリ剤を供給するライン３３をそれぞれ別々に設ける構成とした。そのため、ｐＨの調整を炭酸塩類の添加による調整の他に、他のアルカリを添加することにより調整を行うことができる（アルカリ添加工程）。
【００４８】
このようなアルカリ剤としては、ｐＨを調整することができれば特に限定されず使用することができるが、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化マグネシウムなどを挙げることができる。また、硝化槽１３中のｐＨは６．５〜８．５に維持することが好ましく、より好ましくは７．０〜８．０である。
【００４９】
≪第三実施形態≫
図３は、本発明の第三実施形態に係る廃液の処理装置４０の構成を摸式的に示した図である。図３に示す処理装置４０は、硝化率計算部１７で測定した硝化率およびｐＨコントローラ３１で測定したｐＨの値に基づいて、炭酸塩類供給ポンプ１９およびアルカリ剤供給ポンプ３２を制御する制御部４２を備えている点が、第二実施形態と異なっている。炭酸塩類を供給することは同時にアルカリを添加していることを意味する。したがって、第三実施形態に係る装置によれば、硝化率計算部１７で硝化率が算出され、炭酸塩類を添加する信号が出ており、かつ、ｐＨコントローラ３１からｐＨ調整時にアルカリ剤を供給する信号が出ているときは、炭酸塩類供給ポンプ１９を稼動させ、炭酸塩類を供給する。また、ｐＨコントローラ３１からアルカリ剤を添加する信号は出ているが、炭酸塩類の添加の信号が硝化率計算部１７より出ていない場合は、アルカリ剤供給ポンプ３２を稼動させ、アルカリ剤を供給する。このように、硝化率のみでなく、ｐＨコントローラ３１で測定したｐＨ値に基づいて、炭酸塩類供給ポンプ１９およびアルカリ剤供給ポンプ３２を制御可能とすることにより、容易にｐＨの制御が可能であり、かつ、効率よく炭酸塩類およびアルカリ剤を添加することができる。
【００５０】
≪第四実施形態≫
図４は、本発明の第四実施形態に係る廃液の処理装置５０の構成を摸式的に示した図である。図４に示す処理装置５０は、原水配管１２を流れる廃水の一部をバイパスポンプ５１により原水側管５２を流し、硝化槽１３に供給せず、混合槽５３に送液する構成とした。
【００５１】
硝化率を制御する際、硝化率が上昇しすぎることがある。この場合、アルカリ剤の添加を停止することにより、硝化反応を停止することができる。しかしながら、第四実施形態によれば、廃水を硝化槽１３で硝化反応させず原水側管５２を流し混合槽５３に送液しているため、硝化槽１３で硝化水の硝化率が上昇した場合においても、混合槽５３で所望の硝化率に調整することができる。
【００５２】
≪第五実施形態≫
図５は、本発明の第五実施形態に係る廃液の処理装置６０の構成を摸式的に示した図である。図５に示す処理装置６０は、硝化率計算部６２の２つ計測器のうち、計測器６１を原水配管１２に備えている点が、他の実施形態と異なっている。第五実施形態に係る処理装置においては、アンモニアセンサーを用いて、計測器６１により原水のアンモニア濃度（ａ）と、計測器１６により処理水のアンモニア濃度（ｂ）を計測し、その減少を測定することにより、硝化率（硝化率＝１−ｂ／ａ）を算出することができる。
【００５３】
≪第六実施形態≫
図６は、本発明の第六実施形態に係る廃液の処理装置７０の構成を模式的に示した図である。図６に示す処理装置７０は、脱窒槽２０で処理された処理水を濃度計測器７１で計測する計算部７２を備える点が他の実施形態と異なっている。
【００５４】
硝化槽１３での硝化率が低い場合、脱窒槽２０で嫌気性アンモニア酸化反応が生じる際、アンモニアに対する亜硝酸濃度が不足するため、処理水中にアンモニアが残存する。一方、硝化率が高い場合は、処理水中に亜硝酸が残留する。したがって、脱窒槽２０で処理された処理水の亜硝酸濃度もしくはアンモニア濃度の一方を測定することにより、硝化率を判断することができる。アンモニア濃度測定値に基づき制御する方法としては、アンモニアが残存する場合、たとえば５０ｍｇ／ｌ以上となった場合には、炭酸塩類供給ポンプ１９を稼動させ、アンモニア濃度が２０ｍｇ／ｌ以下となった場合には、炭酸塩類供給ポンプを減速もしくは停止させることにより、硝化率を制御することができる。また、亜硝酸濃度測定値に基づき制御する方法としては、処理水のＮＯ２−Ｎ濃度が１００ｍｇ／ｌ以上となった場合、炭酸塩類供給ポンプを減速もしくは停止させる。また、ＮＯ２−Ｎ濃度が５０ｍｇ／ｌ以下となった場合、炭酸塩類供給ポンプを稼動もしくは加速させる。
【００５５】
このように第六実施形態においては、亜硝酸濃度もしくはアンモニ濃度のいずれかを測定することにより、硝化率を判断することができるので、計測器を１つにすることができる。したがって、他の実施形態のように２台以上の計測器が必要な場合よりも機器費用およびメンテナンスを削減することができる。
【００５６】
このように、本発明の廃水の処理方法および処理装置によれば、硝化処理中または硝化処理した後の硝化水中の硝化率またはアンモニア濃度を測定しているため、より確実にリアルタイムに制御が可能である。
【実施例】
【００５７】
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００５８】
＜試験例１＞
［実施例１］
アンモニアを主成分とした合成廃水を用いて試験を行った。装置は、図３に示した第三実施形態にかかる廃液の処理装置４０を用いて廃水処理試験を行った。
【００５９】
（原水）
アンモニア性窒素８００ｍｇ−Ｎ／Ｌとなるように塩化ナトリウムを用いて調整を行った。そこに炭酸ナトリウムを３００ｍｇ−Ｃ／Ｌとなるように添加した。
【００６０】
（硝化槽）
硝化槽は３０Ｌの容器のリアクタを用い、内部に硝化細菌を包括固定化したポリエチレングリコール系の担体を充填した。担体の大きさは３ｍｍ角の立方体であり、担体の総容積として６Ｌ充填した。空気量は反応槽内のＤＯが２〜４になるように制御した。ｐＨは７．５となるよう、５％水酸化ナトリウム溶液または５％炭酸水素ナトリウム溶液を添加した。
【００６１】
（脱窒槽）
脱窒槽は１０Ｌのリアクタを用い、硝化水の全量を脱窒槽にて処理した。水温は３０℃とし、ｐＨは７．６となるように塩酸を用いて調整した。脱窒槽内には、嫌気性アンモニア細菌を包括固定したポリエチレングリコール系の担体を充填した。担体量は２Ｌであり、攪拌機を用いて緩速攪拌を行った。
【００６２】
（硝化率の計測）
硝化率の計測は、アンモニア濃度計および全窒素計を用いて、アンモニア濃度（ａ）と全窒素濃度（ｂ）から硝化率（Ｃ）をＣ＝１−ａ／ｂから算出した。硝化率の制御は、硝化率５７％を目標制御値とし、硝化率が５６％を越えた時点から炭酸塩類の添加を停止し、水酸化ナトリウムの添加に切り替えた。また、５６％より低下した場合は、炭酸水素ナトリウムの添加を開始した。
【００６３】
（結果）
約２週間、上記条件で安定運転した結果、平均硝化率は５７％に制御可能であり、最大硝化率５９％、最低硝化率５５％に安定して制御が可能であった。そのため、脱窒槽の窒素除去率は、８０％以上の高い窒素除去性能が得られた。
【００６４】
（アルカリ剤の使用量）
また、このときのｐＨ調整に使用したアルカリ剤の量について解析した。上記試験と同様の条件において、ｐＨ調整剤に炭酸水素ナトリウムのみを使用した場合とアルカリ剤の量を比較した。硝化率に応じて炭酸水素ナトリウムと水酸化ナトリウムを変更し硝化反応を行った実施例１は、炭酸水素ナトリウムのみを用いた場合に比べ、炭酸水素ナトリウムの量を６０％削減することができた。炭酸水素ナトリウムは水酸化ナトリウムより高値であり、炭酸水素ナトリウムのみをｐＨ調整剤として使用した場合よりも、その薬品費用を削減することができる。
【００６５】
また、ｐＨ調整剤として、水酸化ナトリウムのみを使用した場合には、硝化率が不安定であり、平均の硝化率は４０％であり、硝化率不足が生じていた。そのため、脱窒槽での窒素除去率は６０％まで低下した。
【００６６】
＜試験例２＞
試験例１で使用している硝化装置について、ｐＨ一定条件下で、硝化槽内の炭酸濃度の量を調整し、硝化速度の計測を行った。なお、ｐＨ調整用のアルカリは添加しているので、ｐＨ低下、アルカリ度不足による硝化速度の低下はないものと考える。結果を図７に示す。
【００６７】
図７に示すように、炭酸濃度が５０ｍｇ／Ｌより低くなると、急激に硝化速度の低下が見られる。この硝化速度の低下が硝化率の低下に直結し、適切な硝化率の制御が困難になるため、硝化率を制御するためには、硝化槽内の炭酸濃度を制御する必要があることが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の第一実施形態に係る廃液の硝化装置の構成を摸式的に示した図である。
【図２】本発明の第二実施形態に係る廃液の硝化装置の構成を摸式的に示した図である。
【図３】本発明の第三実施形態に係る廃液の硝化装置の構成を摸式的に示した図である。
【図４】本発明の第四実施形態に係る廃液の硝化装置の構成を摸式的に示した図である。
【図５】本発明の第五実施形態に係る廃液の硝化装置の構成を摸式的に示した図である。
【図６】本発明の第六実施形態に係る廃液の硝化装置の構成を摸式的に示した図である。
【図７】硝化槽内の炭酸濃度と硝化速度の関係を示した図である。
【符号の説明】
【００６９】
１０、３０、４０、５０、６０、７０…廃液の硝化装置、１１…原水ポンプ、１２…原水配管、１３…硝化槽、１４…硝化水配管、１５、１６、６１…計測器、１７、６２…硝化率計算部、１８…炭酸塩類供給ライン、１９…炭酸塩類供給ポンプ、２０…脱窒槽、３１…ｐＨコントローラ、３２…アルカリ剤供給ポンプ、３３…アルカリ剤供給ライン、４２…制御部、５１…バイパスポンプ、５２…原水側管、５３…混合槽、７１…濃度計測器、７２…計算部
【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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【図７】
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