(57)【要約】  本発明の課題は、簡便な工程で効率的に廃水中の窒素を除去できる技術を提供することである。  本発明は、アンモニア態窒素及び有機物を含む廃水を処理する装置であって、前記装置は、前記廃水の上流側から、脱窒菌を含み、かつ、廃水中の有機物を嫌気的条件下で酸化する有機物酸化槽と、前記有機物酸化槽を経た廃水中のアンモニア態窒素の一部を好気的条件下で亜硝酸化する亜硝酸化槽と、アナモックス菌を含み、かつ、前記亜硝酸化槽を経た廃水をアナモックス反応に供するアナモックス槽と、を少なくともこの順に備え、かつ、前記アナモックス槽を経た廃水のうち少なくとも一部を前記有機物酸化槽に返送する手段を含む、装置を提供する。
2019202756.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンモニア態窒素及び有機物を含む廃水を処理する装置であって、
前記装置は、前記廃水の上流側から、
脱窒菌を含み、かつ、廃水中の有機物を嫌気的条件下で酸化する有機物酸化槽と、
前記有機物酸化槽を経た廃水中のアンモニア態窒素の一部を好気的条件下で亜硝酸化する亜硝酸化槽と、
アナモックス菌を含み、かつ、前記亜硝酸化槽を経た廃水をアナモックス反応に供するアナモックス槽と、を少なくともこの順に備え、かつ、
前記アナモックス槽を経た廃水のうち少なくとも一部を前記有機物酸化槽に返送する手段を含む、装置。
【請求項２】
アンモニア態窒素及び有機物を含む廃水を処理する装置であって、
前記装置は、前記廃水の上流側から、
脱窒菌が保持された固定床担体が配置された有機物酸化槽と、
前記有機物酸化槽を経た廃水中のアンモニア態窒素の一部を好気的条件下で亜硝酸化する亜硝酸化槽と、
アナモックス菌を含み、かつ、前記亜硝酸化槽を経た廃水をアナモックス反応に供するアナモックス槽と、を少なくともこの順に備え、かつ、
前記アナモックス槽を経た廃水のうち少なくとも一部を前記有機物酸化槽に返送する手段を含み、
前記固定床担体が、細長の芯部と、該芯部の外周全面にわたって多数立設され、それぞれが繊維糸を撓ませてその両端を閉じることにより形成された輪状体と、を備え、
前記有機物酸化槽内の溶存酸素量が０．０ｍｇ／Ｌ超２．０ｍｇ／Ｌ以下である、装置。
【請求項３】
前記亜硝酸化槽と、前記アナモックス槽とは別個の槽である、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記亜硝酸化槽と、前記アナモックス槽とは１つの槽である、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項５】
前記アナモックス槽の下流に脱窒槽を備えない、請求項１から４のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
前記アナモックス槽はｐＨ調整手段を備えない、請求項１から５のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
前記アナモックス槽から前記有機物酸化槽に返送される廃水の量は、前記亜硝酸化槽から前記アナモックス槽に流入する廃水の量の０．５倍量以上である、請求項１から６のいずれかに記載の装置。
【請求項８】
アンモニア態窒素及び有機物を含む廃水を処理する方法であって、
前記方法は、前記廃水の上流側から、
脱窒菌を用いて、廃水中の有機物を嫌気的条件下で酸化する有機物酸化工程と、
前記有機物酸化工程を経た廃水中のアンモニア態窒素の一部を好気的条件下で亜硝酸化する亜硝酸化工程と、
アナモックス菌を用いて、前記亜硝酸化工程を経た廃水をアナモックス反応に供するアナモックス反応工程と、を少なくともこの順に備え、かつ、
前記アナモックス反応工程を経た廃水のうち少なくとも一部を有機物酸化工程に再度供する工程を含む、方法。
【請求項９】
アンモニア態窒素及び有機物を含む廃水を処理する方法であって、
前記方法は、前記廃水の上流側から、
固定床担体に保持された脱窒菌と、酸素と、を用いて、廃水中の有機物を酸化する有機物酸化工程と、
前記有機物酸化工程を経た廃水中のアンモニア態窒素の一部を好気的条件下で亜硝酸化する亜硝酸化工程と、
アナモックス菌を用いて、前記亜硝酸化工程を経た廃水をアナモックス反応に供するアナモックス反応工程と、を少なくともこの順に備え、かつ、
前記アナモックス反応工程を経た廃水のうち少なくとも一部を有機物酸化工程に再度供する工程を含み、
前記固定床担体が、細長の芯部と、該芯部の外周全面にわたって多数立設され、それぞれが繊維糸を撓ませてその両端を閉じることにより形成された輪状体と、を備え、
前記有機物酸化工程における溶存酸素量が０．０ｍｇ／Ｌ超２．０ｍｇ／Ｌ以下である、方法。
【請求項１０】
前記亜硝酸化工程と前記アナモックス反応工程は、別個の槽内で行われる、請求項８又は９に記載の方法。
【請求項１１】
前記亜硝酸化工程と、前記アナモックス反応工程とは１つの槽内で行われる、請求項８又は９に記載の方法。
【請求項１２】
前記アナモックス反応工程の下流に脱窒工程を含まない、請求項８から１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
前記アナモックス反応工程は、ｐＨの調整工程を含まない、請求項８から１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
前記アナモックス反応工程後に有機物酸化反応に再度供される廃水の量は、前記アナモックス反応工程に供される廃水の量の０．５倍量以上である、請求項８から１３のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃水を処理する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
工場、農場等から廃棄される水（廃水）には、有害物質や汚濁物質が含まれる。このような物質のとしては、例えば窒素が挙げられ、廃水中の窒素除去技術が各種提案されている。廃水中において、窒素は、通常、アンモニア態窒素として存在する。【０００３】
廃水からの窒素除去技術としては、硝化脱窒法が知られる。硝化脱窒法とは、硝化反応及び脱窒反応を組み合わせた方法である。硝化反応は、好気的条件下で、アンモニア態窒素を酸素で酸化することで、亜硝酸態窒素が生成するか、又は、亜硝酸態窒素がさらに酸素で酸化されることで硝酸態窒素が生成する反応である（ただし、亜硝酸態窒素は不安定であるため、通常は、亜硝酸態窒素の全量が硝酸態窒素に酸化される。）。脱窒反応は、嫌気的条件下で、硝酸態窒素又は亜硝酸態窒素が、有機物により還元され、窒素ガスが生成する反応である。この反応によって、廃水から窒素を窒素ガスとして排出し、除去することができる。【０００４】
他方、硝化脱窒法には、硝化反応において酸素供給が必要であるため曝気に要するエネルギー消費が大きい点、脱窒反応において有機物を添加する必要があるため煩雑な操作やコストを要する点、等のデメリットがある。【０００５】
硝化脱窒法におけるデメリットを低減する方法としては、アナモックス菌による反応（アナモックス（ａｎａｅｒｏｂｉｃ  ａｍｍｏｎｉｕｍ  ｏｘｉｄａｔｉｏｎ、嫌気性アンモニア酸化）反応）を取り入れた技術が知られる（例えば、特許文献１、非特許文献１を参照）。アナモックス反応は、嫌気的条件下で、アンモニア態窒素及び亜硝酸態窒素を基質として、窒素がガスとして除去され、副生成物として硝酸態窒素が生成する反応である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１５−２２９１３１号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】「窒素を除去するアナモックス菌  −畜産における可能性−」畜産環境情報  第５６号  平成２７年（２０１５年）２月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
アナモックス反応を取り入れた従来の窒素除去技術においては、アナモックス反応後に脱窒反応を行うことで、アナモックス反応で生成した硝酸態窒素を還元し、廃水中の窒素を除去することができる。しかし、このような技術によっても、脱窒反応におけるデメリットは解決されない。【０００９】
本発明は、上記の状況に鑑みてなされたものであり、簡便な工程で効率的に廃水中の窒素を除去できる技術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】
【００１０】
本発明者らは、アナモックス反応を経た廃水を、未処理の廃水と合流させ、再度有機物による還元に供することで上記課題を解決できる点を見出し、本発明を完成するに至った。具体的には、本発明は以下のものを提供する。【００１１】
（１）  アンモニア態窒素及び有機物を含む廃水を処理する装置であって、
前記装置は、前記廃水の上流側から、
脱窒菌を含み、かつ、廃水中の有機物を嫌気的条件下で酸化する有機物酸化槽と、
前記有機物酸化槽を経た廃水中のアンモニア態窒素の一部を好気的条件下で亜硝酸化する亜硝酸化槽と、
アナモックス菌を含み、かつ、前記亜硝酸化槽を経た廃水をアナモックス反応に供するアナモックス槽と、を少なくともこの順に備え、かつ、
前記アナモックス槽を経た廃水のうち少なくとも一部を前記有機物酸化槽に返送する手段を含む、装置。【００１２】
（２）  アンモニア態窒素及び有機物を含む廃水を処理する装置であって、
前記装置は、前記廃水の上流側から、
脱窒菌が保持された固定床担体が配置された有機物酸化槽と、
前記有機物酸化槽を経た廃水中のアンモニア態窒素の一部を好気的条件下で亜硝酸化する亜硝酸化槽と、
アナモックス菌を含み、かつ、前記亜硝酸化槽を経た廃水をアナモックス反応に供するアナモックス槽と、を少なくともこの順に備え、かつ、
前記アナモックス槽を経た廃水のうち少なくとも一部を前記有機物酸化槽に返送する手段を含み、
前記固定床担体が、細長の芯部と、該芯部の外周全面にわたって多数立設され、それぞれが繊維糸を撓ませてその両端を閉じることにより形成された輪状体と、を備え、
前記有機物酸化槽内の溶存酸素量が０．０ｍｇ／Ｌ超２．０ｍｇ／Ｌ以下である、装置。【００１３】
（３）  前記亜硝酸化槽と、前記アナモックス槽とは別個の槽である、（１）又は（２）に記載の装置。【００１４】
（４）  前記亜硝酸化槽と、前記アナモックス槽とは１つの槽である、（１）又は（２）に記載の装置。【００１５】
（５）  前記アナモックス槽の下流に脱窒槽を備えない、（１）から（４）のいずれかに記載の装置。【００１６】
（６）  前記アナモックス槽はｐＨ調整手段を備えない、（１）から（５）のいずれかに記載の装置。【００１７】
（７）  前記アナモックス槽から前記有機物酸化槽に返送される廃水の量は、前記亜硝酸化槽から前記アナモックス槽に流入する廃水の量の０．５倍量以上である、（１）から（６）のいずれかに記載の装置。【００１８】
（８）  アンモニア態窒素及び有機物を含む廃水を処理する方法であって、
前記方法は、前記廃水の上流側から、
脱窒菌を用いて、廃水中の有機物を嫌気的条件下で酸化する有機物酸化工程と、
前記有機物酸化工程を経た廃水中のアンモニア態窒素の一部を好気的条件下で亜硝酸化する亜硝酸化工程と、
アナモックス菌を用いて、前記亜硝酸化工程を経た廃水をアナモックス反応に供するアナモックス反応工程と、を少なくともこの順に備え、かつ、
前記アナモックス反応工程を経た廃水のうち少なくとも一部を有機物酸化工程に再度供する工程を含む、方法。【００１９】
（９）  アンモニア態窒素及び有機物を含む廃水を処理する方法であって、
前記方法は、前記廃水の上流側から、
固定床担体に保持された脱窒菌と、酸素と、を用いて、廃水中の有機物を酸化する有機物酸化工程と、
前記有機物酸化工程を経た廃水中のアンモニア態窒素の一部を好気的条件下で亜硝酸化する亜硝酸化工程と、
アナモックス菌を用いて、前記亜硝酸化工程を経た廃水をアナモックス反応に供するアナモックス反応工程と、を少なくともこの順に備え、かつ、
前記アナモックス反応工程を経た廃水のうち少なくとも一部を有機物酸化工程に再度供する工程を含み、
前記固定床担体が、細長の芯部と、該芯部の外周全面にわたって多数立設され、それぞれが繊維糸を撓ませてその両端を閉じることにより形成された輪状体と、を備え、
前記有機物酸化工程における溶存酸素量が０．０ｍｇ／Ｌ超２．０ｍｇ／Ｌ以下である、方法。【００２０】
（１０）  前記亜硝酸化工程と前記アナモックス反応工程は、別個の槽内で行われる、（８）又は（９）に記載の方法。【００２１】
（１１）  前記亜硝酸化工程と、前記アナモックス反応工程とは１つの槽内で行われる、（８）又は（９）に記載の方法。【００２２】
（１２）  前記アナモックス反応工程の下流に脱窒工程を含まない、（８）から（１１）のいずれかに記載の方法。【００２３】
（１３）  前記アナモックス反応工程は、ｐＨの調整工程を含まない、（８）から（１２）のいずれかに記載の方法。【００２４】
（１４）  前記アナモックス反応工程後に有機物酸化反応に再度供される廃水の量は、前記アナモックス反応工程に供される廃水の量の０．５倍量以上である、（８）から（１３）のいずれかに記載の方法。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、簡便な工程で効率的に廃水中の窒素を除去できる技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】従来の装置の概要を示す図である。
【図２】本発明の装置の一例の概要を示す図である。
【図３】本発明の装置の一例の概要を示す図である。
【図４】実施例で用いた装置の概要を示す図である。
【図５】本発明の装置の一例の概要を示す図である。
【図６】本発明の装置の一例の概要を示す図である。
【図７】本発明における固定床担体の一例の外観上方視模式図である。
【図８】本発明における固定床担体の一例の外観斜視模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、従来の技術と比較しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。
【００２８】
本明細書において「廃水」とは、窒素を除去するための処理対象であり、アンモニア態窒素（ＮＨ４−Ｎ）及び有機物を少なくとも含む。廃水は、工場、農場、家庭等から排出された水であり得る。本明細書において、廃水に含まれる「有機物」とは、生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）を指標として特定されるものである。
【００２９】
＜従来の装置の作用＞
図１は、アナモックス槽を含む従来の装置の一例である。この装置は、廃水の流れの上流側から順に、有機物酸化槽、亜硝酸化槽、アナモックス槽、脱窒槽を少なくとも備える。この態様は、亜硝酸化槽及びアナモックス槽が別個の槽であるため二槽式として知られ、その他の態様として、亜硝酸化槽及びアナモックス槽が１つの槽である一槽式も知られる。
【００３０】
（従来の装置における有機物酸化槽の作用）
有機物酸化槽においては、好気的条件下で、廃水中の有機物が酸化する（式（１−１））。この結果、廃水中の有機物の濃度が低下する。廃水中の有機物は後述するアナモックス反応を阻害し得るため、あらかじめ除去しておく必要があるためである。なお、本発明において「好気的条件」とは、酸素が存在する条件を意味する。
有機物＋Ｏ２→ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ          式（１−１）
【００３１】
（従来の装置における亜硝酸化槽の作用）
有機物酸化槽から亜硝酸化槽に流入した廃水は、少なくともアンモニア態窒素を含む。有機物酸化槽から流出した廃水は、亜硝酸化槽において、好気的条件下で、廃水中のアンモニア態窒素のうち一部（通常、約半分）が亜硝酸態窒素（ＮＯ２−Ｎ）に酸化される（式（１−２））。この結果、廃水中のアンモニア態窒素の濃度が低下する一方、亜硝酸態窒素の濃度が増加する。この槽において全てのアンモニア態窒素を亜硝酸化すると、後述するアナモックス槽におけるアナモックス反応が進行しなくなるため、通常は温度、ｐＨ、廃水の滞留時間等を制御することで、酸化反応が制御される。
ＮＨ４＋＋Ｏ２→ＮＯ２−＋Ｈ２Ｏ＋Ｈ＋          式（１−２）
【００３２】
（従来の装置におけるアナモックス槽の作用）
亜硝酸化槽からアナモックス槽に流入した廃水は、少なくともアンモニア態窒素及び亜硝酸化態窒素を含む。亜硝酸化槽から流出した廃水は、アナモックス槽において、嫌気的条件下で、アナモックス菌の作用により、アナモックス反応が起きる（式（１−３））。アナモックス反応では、アンモニア態窒素及び亜硝酸態窒素を基質として、窒素がガスとして除去され、副生成物として硝酸態窒素（ＮＯ３−Ｎ）が生じる。この結果、廃水中のアンモニア態窒素及び亜硝酸態窒素の濃度が低下する一方、硝酸態窒素の濃度が増加する。なお、本発明において「嫌気的条件」とは、酸素が存在しないか、又は、ごくわずかしか存在しない条件を意味する。
ＮＨ４＋＋ＮＯ２−→Ｎ２＋ＮＯ３−＋Ｈ２Ｏ          式（１−３）
【００３３】
（従来の装置における脱窒槽の作用）
アナモックス槽から脱窒槽に流入した廃水は、少なくとも硝酸態窒素を含む。アナモックス槽から流出した廃水は、脱窒槽において、嫌気的条件下で、脱窒細菌の作用により、有機物の存在下で硝酸態窒素が還元され、窒素ガスを排出する（式（１−４））。ただし、脱窒槽に流入した廃水中には有機物がほぼ含まれないため、還元反応を進行させるために、脱窒槽内に有機物（通常は、メタノール等）を添加する必要がある。
ＮＯ３−＋有機物→Ｎ２＋ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ          式（１−４）
【００３４】
アナモックス槽を含む従来の装置によれば、以上のような機序によって廃水中から窒素が除去される。しかし、この装置においては、上述の脱窒槽への有機物の添加や、後述するアナモックス槽におけるｐＨ調整等の、煩雑かつ処理コスト上昇の要因となる操作を要する。他方、本発明の装置によれば、このようなデメリットを低減しつつも、効率的に廃水中の窒素を除去することができる。以下に、本発明の装置の概要を説明する。
【００３５】
＜本発明の装置の作用＞
本発明の装置は、アンモニア態窒素及び有機物を含む廃水を処理する装置であり、廃水の流れの上流側から順に、（１）脱窒菌を含み、かつ、廃水中の有機物を嫌気性条件下、又は、嫌気性条件及び好気性条件下で酸化する有機物酸化槽と、（２）有機物酸化槽を経た廃水中のアンモニア態窒素の一部を好気性条件下で亜硝酸化する亜硝酸化槽と、（３）アナモックス菌を含み、かつ、亜硝酸化槽を経た廃水をアナモックス反応に供するアナモックス槽と、を少なくとも備え、さらに、アナモックス槽を経た廃水のうち少なくとも一部を有機物酸化槽に返送する手段を含む。
【００３６】
図２及び図５は、本発明の装置の一例である。この装置は、廃水の流れの上流側から順に、有機物酸化槽、亜硝酸化槽、アナモックス槽を備える。該装置は、有機物酸化槽における反応が嫌気的条件下（図２）、又は、嫌気性条件及び好気性条件下（図５）で行われる点、アナモックス槽の下流に脱窒槽が設けられない点、アナモックス槽から流出した廃水の少なくとも一部が有機物酸化槽に返送される点において従来の装置とは少なくとも異なる。なお、図５に示す装置の構成は、有機物酸化槽の構成以外は図２と同様である。
【００３７】
（本発明の装置におけるアナモックス槽の作用−１）
有機物酸化槽、次いで、亜硝酸化槽を経て、アナモックス槽に流入した廃水は、少なくともアンモニア態窒素及び亜硝酸態窒素を含む。亜硝酸化槽から流出した廃水は、アナモックス槽において、嫌気的条件下で、アナモックス菌の作用により、アナモックス反応が起きる（式（２−１））。アナモックス反応では、アンモニア態窒素及び亜硝酸態窒素を基質として、窒素がガスとして除去され、副生成物として硝酸態窒素が生じる。この結果、廃水中のアンモニア態窒素及び亜硝酸態窒素の濃度が低下する一方、硝酸態窒素の濃度が増加する。
ＮＨ４＋＋ＮＯ２−→Ｎ２＋ＮＯ３−＋Ｈ２Ｏ          式（２−１）
【００３８】
アナモックス反応を経た廃水のうち一部は、有機物酸化槽に戻される。この点は、本発明の装置が従来の装置と異なる点の１つである。本発明において、アナモックス槽を経た廃水のうち一部が有機物酸化槽に戻されることを「返送」ともいう。本発明において、「廃水が槽を経る」とは、廃水がその槽における目的とする反応（アナモックス反応等）に十分に供され、所定の反応が生じたことを意味する。また、アナモックス槽から有機物酸化槽に返送される廃水を「返送水」ともいう。
【００３９】
（本発明の装置における有機物酸化槽の作用）
アナモックス槽から有機物酸化槽の返送水は、少なくとも硝酸態窒素を含む。アナモックス槽から有機物酸化槽の返送水は、有機物酸化槽に流入した未処理の廃水（有機物及びアンモニア態窒素を少なくとも含む。）と合流する。
【００４０】
本発明における有機物酸化槽は、嫌気的条件、又は、嫌気性条件及び好気性条件に保たれる。以下、それぞれの態様における作用について説明する。
【００４１】
第１の態様に係る有機物酸化槽（図２）においては、嫌気的条件下で、脱窒菌の作用により、返送水中の硝酸態窒素と、未処理の廃水中の有機物との間の反応が生じる（式（２−２））。この結果、有機物が酸化され、かつ、硝酸態窒素が還元される。その結果、廃水中の有機物及び硝酸態窒素の濃度が低下し、窒素ガスが排出される。つまり、本発明の装置によれば、廃水がアナモックス槽から有機物酸化槽に返送されることにより、従来の装置のように別途脱窒槽を設け、有機物を添加せずとも、硝酸態窒素を還元し、窒素ガスとして除去することができる。
有機物＋ＮＯ３−→Ｎ２＋ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ          式（２−２−１）
【００４２】
第２の態様に係る有機物酸化槽（図５）は、曝気されることで好気的条件に保たれつつ、かつ、後述する固定床担体を用いて部分的に嫌気的条件に保たれる。これにより、廃水を、上記の嫌気的条件下の反応（式（２−２−１））とともに、有機物の酸化反応（式（２−２−２））に供することができ、より効率的に有機物の酸化及び窒素ガスの除去を実現できる。第２の態様の有機物酸化槽を備える本発明の装置は、廃水中の有機物含量が高い場合（例えば、ＮＨ４−Ｎに対するＴ−ＢＯＤの質量比が１．０以上である場合）に特に有用である。
有機物＋Ｏ２→ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ          式（２−２−２）
【００４３】
上記のとおり、本発明の装置においては、従来の装置のように別途脱窒槽を設けなくともよい。ただし、本発明において、アナモックス槽の下流に脱窒槽を設け、アナモックス槽から流出した廃水を脱窒反応（式（１−４））に供する態様は排除されない。
【００４４】
（本発明の装置における亜硝酸化槽の作用）
有機物酸化槽から亜硝酸化槽に流入した廃水は、少なくともアンモニア態窒素を含む。亜硝酸化槽においては、好気的条件下で、廃水中のアンモニア態窒素のうち一部（通常、約半分）が亜硝酸態窒素に酸化する（式（２−３））。この結果、廃水中のアンモニア態窒素の濃度が低下する一方、亜硝酸態窒素の濃度が増加する。この槽において全てのアンモニア態窒素を亜硝酸化すると、後述するアナモックス槽におけるアナモックス反応が進行しなくなるため、通常は温度、ｐＨ、廃水の滞留時間等を制御することで、酸化反応が制御される。
ＮＨ４＋＋Ｏ２→ＮＯ２−＋Ｈ２Ｏ＋Ｈ＋          式（２−３）
【００４５】
なお、有機物酸化槽から亜硝酸化槽に流入した廃水に有機物が含まれる場合、好気的条件下にある亜硝酸化槽においては、式（２−３）の反応よりも、有機物の酸化反応が優先的に進行する（式（２−４））。有機物の酸化が完了次第、式（２−３）の反応が進行する。
有機物＋Ｏ２→ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ          式（２−４）
【００４６】
（本発明の装置におけるアナモックス槽の作用−２）
亜硝酸化槽からアナモックス槽に流入した廃水は、少なくともアンモニア態窒素及び亜硝酸態窒素を含む。亜硝酸化槽から流出した廃水は、アナモックス槽において、嫌気的条件下で、アナモックス菌の作用により、アナモックス反応が起きる（式（２−１））。次いで、（本発明の装置におけるアナモックス槽の作用−１）と同様に、アナモックス反応を経た廃水のうち一部が、有機物酸化槽に返送され、次いで、（本発明の装置における有機物酸化槽の作用）、（本発明の装置における亜硝酸化槽の作用）、及び（本発明の装置におけるアナモックス槽の作用−２）で説明したサイクルが繰り返され、廃水中から窒素が除去される。
【００４７】
アナモックス反応では、水素イオンを利用するため、反応の進行にともない、ｐＨが上昇する傾向がある。ここで、アンモニア態窒素は、イオン態（ＮＨ４＋）及びガス態（ＮＨ３）の２形態が存在し、水中においてはこれらの２形態が共存している。これらのうち、ガス態はアナモックス反応を強く阻害することが知られる。ｐＨが上昇するとガス態の割合が高くなってしまうので、アナモックス反応の進行にともなってｐＨが上昇すると、アナモックス反応が阻害されてしまうという問題が生じ得る。そのため、従来の装置においては、アナモックス反応を進行させるために、酸（硫酸等）等を用いてｐＨを調整（例えば、アナモックス反応の至適ｐＨである６．５〜８．０になるようにｐＨを低下させる、等）する必要があった。
【００４８】
他方で、上記のとおり、本発明の装置においては、廃水がアナモックス槽から有機物酸化槽に返送される。返送水は、アナモックス反応によってアンモニア態窒素の濃度が低減された状態で、未処理の廃水と合流する。そうすると、合流後の廃水中のアンモニア態窒素の濃度は、未処理の廃水のみにおけるアンモニア態窒素の濃度と比較して、相対的に低くなる。換言すると、返送を行うことで、装置を流れる廃水中のアンモニア態窒素の濃度が、従来の装置における濃度よりも低くなる。そのため、返送後にアナモックス槽に流入する廃水中のアンモニア態窒素の濃度は、従来の装置のアナモックス槽に流入する濃度よりも低くなる。これにより、本発明の装置においては、アナモックス槽中のアンモニア態窒素の濃度が過度とならず、ｐＨが上昇しても、アンモニア態窒素（特に、ガス態）の濃度がアナモックス反応の阻害濃度以下となりやすい。したがって、本発明の装置においては、従来の装置で行われていた、アナモックス槽のｐＨ調整を行わなくてもよい。ただし、本発明において、酸（硫酸等）等のｐＨ調整手段を用いてアナモックス槽のｐＨを調整することは排除されない。
【００４９】
本発明の装置によれば、以上のような機序によって廃水中から窒素が除去される。そして、この装置においては、上述のとおり、アナモックス槽におけるｐＨ調整や、脱窒槽における有機物の添加等の煩雑な操作を行わなくてもよい。また、本発明の装置において曝気が必要なのは亜硝酸化槽である。そのため、従来の装置と比較して曝気を要する槽が少なく、稼働のためのエネルギーを低減することもできる。
【００５０】
図２及び図５に基づき説明した本発明の装置は、亜硝酸化槽とアナモックス槽とが別個に設けられた二槽式の態様である。本発明の装置の構成としては、図３及び図６に示すように、亜硝酸化槽及びアナモックス槽が１つの槽である一槽式を採用してもよい。一槽式の場合、亜硝酸化槽及びアナモックス槽の反応が同一の槽内で行われる点以外は二槽式と同様である。なお、図６に示す装置の構成は、有機物酸化槽の構成以外は図３と同様である。
【００５１】
一槽式における亜硝酸化槽及びアナモックス槽においては、式（３−１）及び式（３−２）の反応が両方進行する。式（３−２）は、後述する好気的反応（部分亜硝酸化反応）及び嫌気的反応（アナモックス反応）に相当する。
有機物＋Ｏ２→ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ          式（３−１）
ＮＨ４＋→Ｎ２＋ＮＯ３−＋Ｈ２Ｏ          式（３−２）
【００５２】
発明の装置が一槽式である場合、亜硝酸化槽及びアナモックス槽の構成としては、特開２０１５−２２９１３１に示された担体や装置を好ましく採用できる。
【００５３】
以下、本発明の装置における各槽の詳細について説明する。なお、各槽の形状及び材料等、曝気の手段、各槽内への菌（汚泥等）の投入手段、各槽間の連結手段及び流路、並びにポンプ等としては、公知の廃水処理設備に用いられるものを採用でき、各槽は任意の撹拌手段、測定手段（水温計、ｐＨメーター等）等を備えていてもよい。
【００５４】
＜有機物酸化槽の構成＞
有機物酸化槽は、３つの流路、すなわち、（１）未処理の廃水が有機物酸化槽に流入するための流路、（２）有機物が酸化された廃水が有機物酸化槽から亜硝酸化槽に流入するための流路、及び、（３）アナモックス槽からの返送水が有機物酸化槽に流入するための流路、を少なくとも備える。
【００５５】
本発明における有機物酸化槽は、嫌気的条件に保たれる第１の態様、並びに、嫌気性条件及び好気性条件に保たれる第２の態様がある。以下、それぞれの態様における構成について説明する。
【００５６】
（第１の態様に係る有機物酸化槽）
第１の態様に係る有機物酸化槽内は、嫌気的な条件に保たれる。有機物酸化槽内を嫌気的な条件に保つ手段としては、有機物酸化槽を密閉して空気に触れない状態とすること等が挙げられる。ただし、廃水には有機物が含まれるため、槽を完全に密閉しなくとも、槽の開口部を蓋（マンホールの蓋等）で覆うことによって嫌気的な状態にすることができる。
【００５７】
有機物酸化槽には脱窒菌が含まれる。脱窒菌としては、嫌気的条件下で有機物を酸化できるものであれば特に限定されないが、具体的には、シュードモナス属（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ）、マイクロコッカス属（Ｍｉｃｒｏｃｏｃｃｕｓ）、スピリルム属（Ｓｐｉｒｉｌｌｕｍ）等の菌が挙げられる。脱窒菌としては、脱窒菌を含む活性汚泥等を用いることができる。有機物酸化槽への脱窒菌の投入量は、有機物酸化槽における酸化反応が進行すれば特に限定されないが、例えば、脱窒菌を含む活性汚泥を用いて、槽の容積１Ｌあたり、浮遊物質（ＳＳ）濃度で１００〜１０００ｍｇ投入してもよい。
【００５８】
有機物酸化槽内での反応条件は、有機物酸化槽における酸化反応が進行すれば特に限定されないが、例えば、温度条件は１０〜４０℃であってもよい。廃水の滞留時間は１〜８時間であってもよい。
【００５９】
（第２の態様に係る有機物酸化槽）
第２の態様に係る有機物酸化槽は、曝気することで好気的条件に保たれ、かつ、後述する固定床担体を用いて部分的に嫌気的条件に保たれる。
【００６０】
［固定床担体］
有機物酸化槽内には、曝気された状態で、細長の芯部と、該芯部の外周全面にわたって多数立設され、それぞれが繊維糸を撓ませてその両端を閉じることにより形成された輪状体と、を備える固定床担体が配置される。固定床担体には脱窒菌が保持される。このような固定床担体が、曝気された槽内に配置されることで、固定床担体の芯部側に脱窒菌が付着及び定着する結果、固定床担体の芯部側が嫌気的状態となる一方、固定床担体の外周側では好気的状態が維持される。その結果、槽内を好気的条件に保ちつつ、部分的に嫌気的条件に保つことができる。
【００６１】
固定床担体の構成としては、特開２０１５−２２９１３１（日本国特許第６２４００２９号）に記載されたものを採用できる。以下、図７及び８に示される固定床担体を例に説明する。
【００６２】
固定床担体１を形成する手段については特に限定されない。例えば、細長の布状部材上に輪状体１２が多数形成されるように繊維糸１２１を編みつけた後、芯材１１を捩じり形成することによって、芯部１１を略円筒状に形成するとともに、その外周全面にわたって輪状体１２が多数立設される形状を成形してもよい。また、繊維糸１２１を編みあげることで芯部１１に該当する部分と輪状体１２を形成してもよい。その他、あらかじめ輪状体１２を形成しておき、棒状又は紐状部材の外周の全面にわたってその輪状体１２を取着・固定することにより、本発明に係る固定床担体の形状を成形してもよい。
【００６３】
芯部１１は、多数の輪状体１２を立設させる基材部分である。例えば、略棒状、略紐状等の形態を備える。
【００６４】
輪状体１２は、略輪状（略ループ状）の形態を備える部位で、芯部１１の外周（側壁面）の全面にわたって多数立設される。
【００６５】
各輪状体１２は、それぞれ、繊維糸１２１を撓ませてその両端を閉じることにより、略輪状に形成されている。繊維糸１２１の部分が輪状体１２の実質部分であり、繊維糸１２１によって囲まれた輪穴部分は中空の流通可能な部分である。各輪状体１２を繊維糸１２１により形成し、かつ略輪状に形成することにより、脱窒菌の凝集体が絡め取られるように引っかかっていき、脱窒菌が凝集体ごと固定床担体に付着・定着するため、短時間で、脱窒菌を処理槽内に高密度に保持させることができる。
【００６６】
形成された輪状体１２の大きさは特に限定されないが、脱窒菌の凝集体が引っかかる程度の大きさ、すなわち、輪状体１２の最大横幅ｄ１が５〜２０ｍｍ、最大長さｄ２が５〜３０ｍｍであることが好適であり、輪状体１２の最大横幅ｄ１が６〜１５ｍｍ、最大長さｄ２が８〜２５ｍｍであることがより好適であり、輪状体１２の最大横幅ｄ１が８〜１２ｍｍ、最大長さｄ２が１０〜２０ｍｍであることが最も好適である。ここで、最大横幅ｄ１は、繊維糸１２１を撓ませて輪状体１２を形成した際に、対向する繊維間の最大距離であり、最大長さは、繊維糸１２１を撓ませて輪状体１２を形成した際の根元部分（芯部表面）から先端部分（芯部から最も離れた部分）までの長さである。
【００６７】
各輪状体１２は、複数の繊維糸１２１、１２１、１２１の束として形成されたものであってもよい。例えば、１つの輪状体１２を、２〜１０本の繊維糸の束として形成することにより、脱窒菌の凝集体を固定床担体の輪状体により効率的に引っかかり、脱窒菌を凝集体ごと固定床担体に付着・定着させることができるため、より短時間で、脱窒菌を処理槽内に高密度に保持させることができる。
【００６８】
輪状体１２を形成する繊維糸１２１の材質については、公知のものを広く利用でき、狭く限定されないが、例えば、脱窒菌が付着・定着しやすく、かつ処理槽１内若しくは被処理水Ｗ１内に長時間設置されても担体性能を保持可能な高耐久性部材であることが好ましい。繊維糸１２１の材料として、例えば、合成繊維、天然繊維、無機繊維、金属繊維、若しくはそのうちの複数を組み合わせたもの等を使用できる。合成繊維としては、例えば、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、アクリル繊維、ポリオレフィン繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリ塩化ビニル繊維、ポリ塩化ビニリデン繊維、ポリウレタン繊維、ポリアセタール繊維、ポリフロロエチレン繊維、フエノール繊維等が挙げられる。天然繊維としては、例えば、綿、絹、亜麻、黄麻等が挙げられる。無機繊維としては、例えば、炭素繊維、ガラス繊維等が挙げられる。金属繊維としては、例えば、鉄繊維、銅繊維等が挙げられる。
【００６９】
有機物酸化槽内における固定床担体の配置方法や位置は、該固定床担体を槽内に固定でき、廃水と接触できれば特に限定されない。
【００７０】
［曝気量］
第２の態様に係る有機物酸化槽は曝気され、槽内の溶存酸素量（ＤＯ）が０．０ｍｇ／Ｌ超２．０ｍｇ／Ｌ以下に保たれる。溶存酸素量がこのような範囲に保たれることで、固定床担体に保持された脱窒菌による反応を阻害せずに、廃水中の有機物の酸化反応をも進行させることができる。なお、本発明において「曝気」とは、廃水に空気が送りこまれることで、廃水に酸素が供給されることを意味する。
【００７１】
有機物酸化槽内の溶存酸素量の上限は、好ましくは５．０ｍｇ／Ｌ以下、より好ましくは３．０ｍｇ／Ｌ以下である。有機物酸化槽内の溶存酸素量の下限は、好ましくは０．１ｍｇ／Ｌ以上、より好ましくは１．０ｍｇ／Ｌ以上である。
【００７２】
有機物酸化槽内の溶存酸素量は、溶存酸素計（溶存酸素濃度計、ＤＯ計等としても知られる）を用いた計測によって特定される。
【００７３】
有機物酸化槽の曝気手段は特に限定されず、散気管、ディフューザー等を採用できる。曝気手段の位置は、固定床担体と接しないことが好ましい。有機物酸化槽内において、固定床担体と曝気手段との間を仕切り板等で区切ってもよいし、区切らなくともよい。
【００７４】
有機物酸化槽内での反応条件は、有機物酸化槽における酸化反応が進行すれば特に限定されないが、例えば、温度条件は１０〜４０℃であってもよい。廃水の滞留時間は４〜２４時間であってもよい。
【００７５】
脱窒菌の種類や投入量は、上記（第１の態様に係る有機物酸化槽）における条件と同様のものを採用できる。
【００７６】
＜亜硝酸化槽及びアナモックス槽の構成＞
亜硝酸化槽及びアナモックス槽は別個の槽（二槽式）であってもよく、１つの槽（一槽式）であってもよい。以下、それぞれの態様について説明する。
【００７７】
（亜硝酸化槽（二槽式の場合）の構成）
亜硝酸化槽は、２つの流路、すなわち、（１）有機物酸化槽を経た廃水が亜硝酸化槽に流入するための流路、（２）アンモニア態窒素の一部が亜硝酸に酸化された廃水が、亜硝酸化槽からアナモックス槽に流入するための流路、を少なくとも備える。
【００７８】
亜硝酸化槽内は、好気的な条件に保たれる。これにより、亜硝酸化槽内の反応が進行する。亜硝酸化槽内を好気的な条件に保つ手段としては、公知の散気装置等が挙げられる。
【００７９】
亜硝酸化槽には、亜硝酸化菌が含まれる。亜硝酸化菌としては、一般的な廃水処理汚泥（活性汚泥等）を用いることができる。
【００８０】
亜硝酸化槽内での反応条件は、アンモニア態窒素の全てが亜硝酸化されないように制御される。そのため、亜硝酸化槽内の反応は、部分亜硝酸化反応とも呼ばれる。亜硝酸化槽内での反応条件は、例えば、温度条件は２５〜３５℃であってもよい。溶存酸素（ＤＯ）量は０〜１．５ｍｇ／Ｌであってもよい。廃水の滞留時間は０．４〜２日であってもよい。
【００８１】
（アナモックス槽（二槽式の場合）の構成）
アナモックス槽は、３つの流路、すなわち、（１）亜硝酸化槽を経た廃水がアナモックス槽に流入するための流路、（２）アナモックス反応に供された廃水（アナモックス槽を経た廃水）の一部がアナモックス槽から有機物酸化槽に返送されるための流路、及び、（３）アナモックス槽を経た廃水の一部が処理済み廃水として装置外に流出するための流路、を少なくとも備える。上記のうち、（２）の流路は、有機物酸化槽における「アナモックス槽からの返送水が有機物酸化槽に流入するための流路」と連結される。また、（２）の流路と、（３）の流路とは、別個の流路であってもよいが、途中に枝分かれ構造を有する一体の流路であってもよい。
【００８２】
アナモックス反応は嫌気的反応であるため、アナモックス槽内は、嫌気的な条件に保たれる。アナモックス槽内を嫌気的な条件に保つ手段としては、アナモックス槽を密閉して空気に触れない状態とすること等が挙げられる。ただし、槽を完全に密閉しなくとも、槽の開口部を蓋（マンホールの蓋等）で覆うことによって嫌気的な状態にすることができる。
【００８３】
アナモックス槽にはアナモックス菌が含まれる。アナモックス菌としては、アナモックス菌を含む汚泥（アナモックス汚泥）等を用いることができる。アナモックス汚泥としては、特開２０１３−１９２４６５号公報に記載された混合微生物を使用できる。
【００８４】
アナモックス槽へのアナモックス菌の投入量は、アナモックス反応が進行すれば特に限定されないが、例えば、アナモックス汚泥を用いて、槽の容積１Ｌあたり、浮遊物質（ＳＳ）濃度で１０〜１０００ｍｇ投入してもよい。
【００８５】
アナモックス槽内での反応条件は、アナモックス槽における酸化反応が進行すれば特に限定されないが、例えば、温度条件は１５〜３９℃であってもよい。廃水の滞留時間は３〜４８時間であってもよい。
【００８６】
アナモックス槽を経た廃水のうち少なくとも一部は有機物酸化槽に返送される。返送量は特に限定されず、処理対象である廃水の組成（アンモニア態窒素濃度、有機物濃度等）等に応じて適宜設定できる。例えば、有機物酸化槽に流入した未処理の廃水の０．５倍量以上、好ましくは１．０倍量以上、より好ましくは２．０倍量以上の廃水を有機物酸化槽に返送してもよい。返送量の上限は、特に限定されないが、廃水中のアンモニア態窒素濃度が４００〜６００ｍｇ／Ｌ、かつ、Ｔ−ＢＯＤ（有機物の生物化学的酸化による酸素要求量と、硝化による酸素要求量との和）濃度が２００〜５００ｍｇ／Ｌである場合、有機物酸化槽に流入した未処理の廃水の５倍量以下、好ましくは４倍量以下、より好ましくは３倍量以下であってもよい。
【００８７】
アナモックス槽を経た廃水のうち一部は、そのまま装置外に流出させることができる。本発明の装置で処理された後、装置外に排出された廃水中の窒素濃度は、未処理の廃水と比較して顕著に低減されている。
【００８８】
（亜硝酸化槽及びアナモックス槽（一槽式の場合）の構成）
一槽式の場合、亜硝酸化槽及びアナモックス槽は１つの槽である。以下、１つの槽である亜硝酸化槽及びアナモックス槽を、「一槽式の槽」ともいう。
【００８９】
一槽式の槽は、３つの流路、すなわち、（１）有機物酸化槽を経た廃水が一槽式の槽に流入するための流路、（２）アナモックス反応に供された廃水の一部が一槽式の槽から有機物酸化槽に返送されるための流路、及び、（３）一槽式の槽を経た廃水の一部が処理済み廃水として装置外に流出するための流路、を少なくとも備える。上記のうち、（２）の流路は、有機物酸化槽における「アナモックス槽からの返送水が有機物酸化槽に流入するための流路」と連結される。また、（２）の流路と、（３）の流路とは、別個の流路であってもよいが、途中に枝分かれ構造を有する一体の流路であってもよい。
【００９０】
一槽式の槽の構成としては、例えば、特開２０１５−２２９１３１号公報に記載された装置を採用できる。
【００９１】
特開２０１５−２２９１３１号公報に記載された装置は、槽内に固定床担体が配置され、該固定床担体は、細長の芯部と、該芯部の外周全面にわたって多数立設され、それぞれが繊維糸を撓ませてその両端を閉じることにより形成された輪状体と、を備える。この槽に、嫌気性のアナモックス菌とともに、好気性の亜硝酸化菌を投入することで、これらの菌が固定床担体に付着及び定着する。その結果、固定床担体の芯部側では嫌気的状態となって主にアナモックス菌が多く集積し、固定床担体の外周側では好気的状態がある程度維持されて主に亜硝酸化菌が多く集積するようになる。そして、アナモックス菌と亜硝酸化菌の両者による厚いバイオフィルムを、固定床担体を包むように形成させることができる。これにより、好気的反応（部分亜硝酸化反応）と嫌気的反応（アナモックス反応）とを１つの槽内で行うことができる。
【００９２】
亜硝酸化菌による反応や有機物の酸化反応を進行させるため、一槽式の槽には、アナモックス反応を阻害しない態様で曝気手段を設けてもよい。
【００９３】
亜硝酸化菌としては、好気的条件下で、廃水中のアンモニア態窒素を亜硝酸態窒素に酸化させることができる菌であれば特に限定されず、亜硝酸化菌を含む汚泥（亜硝酸化汚泥）等を用いることができる。槽への亜硝酸化菌の投入量は、亜硝酸化槽における反応が進行すれば特に限定されないが、例えば、亜硝酸化汚泥を用いて、槽の容積１Ｌあたり、浮遊物質（ＳＳ）濃度で１００〜１０００ｍｇ投入してもよい。
【００９４】
アナモックス菌の種類や投入量は、＜アナモックス槽（二槽式の場合）の構成＞において記載した条件を採用できる。
【００９５】
一槽式の槽での反応条件は、部分亜硝酸化反応及びアナモックス反応の両方が十分に進行すれば特に限定されないが、例えば、温度条件は２５〜３５℃であってもよい。廃水の滞留時間は０．４〜２日であってもよい。
【００９６】
一槽式の槽を経た廃水の返送量は、＜アナモックス槽（二槽式の場合）の構成＞において記載した条件を採用できる。
【００９７】
＜本発明の廃水処理方法＞
本発明の廃水処理方法は、アンモニア態窒素及び有機物を含む廃水を処理する方法であって、脱窒菌を用いて、廃水中の有機物を嫌気性条件下で酸化する有機物酸化工程と、有機物酸化工程を経た廃水中のアンモニア態窒素の一部を好気性条件下で亜硝酸化する亜硝酸化工程と、アナモックス菌を用いて、亜硝酸化工程を経た廃水をアナモックス反応に供するアナモックス反応工程と、アナモックス反応工程を経た廃水のうち少なくとも一部を有機物酸化工程に供する工程と、を含む。本発明において、「廃水が工程を経る」とは、廃水がその工程における目的とする反応（アナモックス反応等）に十分に供され、所定の反応が生じたことを意味する。
【００９８】
本発明の廃水処理方法は、例えば、上述した本発明の装置を用いて好適に実施できる。具体的には、有機物酸化工程は、本発明の装置における有機物酸化槽によって実施できる。亜硝酸化工程は、本発明の装置における亜硝酸化槽によって実施できる。アナモックス反応工程は、本発明の装置におけるアナモックス槽によって実施できる。アナモックス反応工程を経た廃水の少なくとも一部を有機物酸化槽に返送することで、有機物酸化工程に供することができる。
【００９９】
亜硝酸化工程とアナモックス反応工程とは、別個の槽（二槽式）内で行ってもよいし、１つの槽（一槽式）内で行ってもよい。
【０１００】
各工程における条件は、上述した本発明の装置において採用される条件を好適に適用できる。
【実施例】
【０１０１】
以下に、実施例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。【０１０２】
＜実施例１＞
図４に示す構成を備える装置を準備した。この装置においては、亜硝酸化槽と、アナモックス反応槽とが１つの槽（一槽式）である。亜硝酸化槽及びアナモックス槽には、特開２０１５−２２９１３１号の実施例に準じて作製した略円筒状の固定床担体（塩化ビニリデン製、外径２５ｍｍ）を配置した。また、各槽間をチューブでつないで廃水が循環できるようにポンプ（図４中の「Ｐ」）を稼働させ、各槽内は常時スターラーで撹拌した。廃水の循環方向は、図４の矢印で示される。亜硝酸化槽及びアナモックス槽には、アナモックス反応を阻害しないように曝気手段を設けた（図４中の「Ａｉｒ」）。【０１０３】
廃水として、焼酎粕を原料としたメタン発酵廃液を２倍希釈したものを用いた。該廃水の組成を表１（表中の数値の単位；ｍｇ／Ｌ）に示す。【０１０４】
なお、廃水の組成は、ＪＩＳ  Ｋ  ０１０２に規定された方法で測定した。【０１０５】
【表１】
2019202756.tif 000003
【０１０６】
各槽の構成の詳細は以下のとおりである。
（１）有機物酸化槽：１００ｍｌショット瓶に、脱窒菌含有活性汚泥（浮遊物質（ＳＳ）濃度３，０００ｍｇ／Ｌ）１０ｍｌ、水９０ｍｌを入れた。また、槽内への空気の流入を遮断して槽内を嫌気的状態にした。
（２）亜硝酸化槽及びアナモックス槽（一槽式の槽）：ガラスビーカー（有効容積１．０Ｌ）に、廃水０．７Ｌ、亜硝酸化菌を含むアナモックス汚泥（ＳＳ濃度２，０００ｍｇ／Ｌ）０．３Ｌを入れた。アナモックス汚泥は、特開２０１３−１９２４６５号公報におけるものと同様の汚泥を用いた。また、槽内のｐＨを、硫酸を用いて常時７．３に調整した。亜硝酸化菌は担体の外周側に集積するため、担体の外周側を曝気した。【０１０７】
各槽内に廃水を流入させた状態で（流入量＝１Ｌ／ｄａｙ）、温度３６度に設定したインキュベータ内に装置を設置し、各槽内の水温が３５℃となるように調整した。【０１０８】
２８日間にわたって廃水を、１Ｌ／ｄａｙの流入速度で装置内に通水した。一槽式の槽から有機物酸化槽への返送量は、有機物酸化槽に流入した未処理の廃水と同量（１Ｌ／ｄａｙ）に設定した。【０１０９】
２８日間の循環後、一槽式の槽から流出した廃水における窒素除去率を以下の方法で測定した。すなわち、有機物酸化槽から一槽式の槽へ流入する廃水、及び、一槽式の槽から流出した廃水のそれぞれについて、イオン交換クロマトグラフィーを用いて、付属の電気伝導度検出器により、硝酸塩の濃度（硝酸態窒素の濃度に相当する。）を測定した。【０１１０】
（結果）
アナモックス反応の反応式、及び、未処理の廃水の組成に基づくと、２８日間の循環後の廃水中の硝酸態窒素濃度の理論値を算出は、「５６ｍｇ／Ｌ」だった。しかし、循環後の廃水中の実際の硝酸態窒素濃度は「３７ｍｇ／Ｌ」だった。このことは、一槽式の槽におけるアナモックス反応で生じた硝酸態窒素（理論値５６ｍｇ／Ｌ）を、一槽式の槽から返送された有機物酸化槽における反応において低減できたことを意味する。【０１１１】
＜実施例２＞
一槽式の槽から有機物酸化槽への返送量を変えて、実施例１と同様の試験を行った。具体的には、有機物酸化槽に流入した未処理の廃水量を「１」とし、該廃水量に対して返送量を増減させた。例えば、「返送倍率（Ｑ）がゼロ」とは、一槽式の槽から有機物酸化槽への返送を行わなかったことを意味する。「返送倍率（Ｑ）が３」とは、有機物酸化槽に流入した未処理の廃水量の３倍量の廃水を一槽式の槽から有機物酸化槽へ返送したことを意味する。【０１１２】
有機物酸化槽から一槽式の槽へ流入する廃水、及び、一槽式の槽から流出した廃水のそれぞれについて、イオン交換クロマトグラフィーを用いて、付属の電気伝導度検出器により、アンモニウム塩、亜硝酸塩及び硝酸塩の濃度を測定した。これらの測定結果、及び廃水の供給量に基づき、一槽式の槽における窒素除去率を自動算出した。その結果を表２に示す。【０１１３】
【表２】
2019202756.tif 000004
【０１１４】
表２に示されるとおり、いずれの返送倍率であっても、廃水中の窒素濃度を効率的に低減することができた。本例では、返送倍率が３（Ｑ＝３）であると、特に良好に窒素濃度を低減することができたが、廃水の組成等に応じて最適な返送倍率は異なり得る。【０１１５】
＜実施例３＞
実施例２の試験において、Ｑ＝３に設定し、一槽式の槽におけるｐＨの自動調整を停止した場合に、任意の時点におけるｐＨ及び窒素除去率を測定した。窒素除去率は実施例２と同様に算出した。その結果を表３に示す。【０１１６】
【表３】
2019202756.tif 000005
【０１１７】
表３に示されるとおり、ｐＨが上昇しても、高い窒素除去率を維持することができた。このことは、アナモックス槽においてアンモニア態窒素濃度が低下した廃水を返送することで、未処理の廃水中に含まれるアンモニア態窒素濃度が希釈され、アンモニア態窒素（特に、ガス態）の濃度が、アナモックス反応の阻害濃度以下となったことを意味する。【０１１８】
＜実施例３＞
有機物酸化槽を以下のように改変した以外は、上記＜実施例１＞で使用した図４に示す構成を備える装置と同様の装置を準備した。
有機物酸化槽：５００ｍｌショット瓶に、特開２０１５−２２９１３１号の実施例に準じて作製した略円筒状の固定床担体（塩化ビニリデン製、外径２５ｍｍ）を配置し、廃水０．５Ｌ、脱窒菌含有活性汚泥（浮遊物質（ＳＳ）濃度３０００ｍｇ／Ｌ）５０ｍｌ、水４５０ｍｌを入れた。脱窒菌は担体の外周側に集積するため、担体の外周側を曝気した。この操作により、有機物酸化槽内の溶存酸素（ＤＯ）量を、０．０ｍｇ／Ｌ超１．５ｍｇ／Ｌ以下に維持した。【０１１９】
なお、有機物酸化槽内の溶存酸素（ＤＯ）量は溶存酸素計を用いて測定した。【０１２０】
廃水として、焼酎粕を原料としたメタン発酵廃液を２倍希釈したものを用いた。該廃水の組成を表４（表中の数値の単位；ｍｇ／Ｌ）に示す。以下、廃水の組成は実施例１と同様の方法で測定した。【０１２１】
【表４】
2019202756.tif 000006
【０１２２】
各槽内に廃水を流入させた状態で（流入量＝１Ｌ／ｄａｙ）、温度３６度に設定したインキュベータ内に装置を設置し、各槽内の水温が３５℃となるように調整した。【０１２３】
２８日間にわたって廃水を、１Ｌ／ｄａｙの流入速度で装置内に通水した。一槽式の槽から有機物酸化槽への返送量は、有機物酸化槽に流入した未処理の廃水と同量（１Ｌ／ｄａｙ）に設定した。【０１２４】
２８日間の循環後、有機物酸化槽、及び一槽式の槽（亜硝酸化槽＋アナモックス槽）のそれぞれから流出した廃水の組成を実施例１と同様の方法で測定した。その結果を表５（表中の数値の単位；ｍｇ／Ｌ）に示す。【０１２５】
【表５】
2019202756.tif 000007
【０１２６】
表５に示されるとおり、Ｔ−ＢＯＤ濃度（有機物濃度）は、系に流入させた廃水中の濃度は１，０５１ｍｇ／Ｌであったのに対し、有機物酸化槽からの流出水では８５ｍｇ／Ｌまで低下していた。窒素濃度に基づくと、硝酸態窒素（ＮＯ３−Ｎ）による酸化に起因して低下した有機物量は約３００ｍｇ／Ｌと算出されるため、残り（（１，０５１−８５）−約３００＝約７００ｍｇ／Ｌ）は、酸素により酸化されたと推察される。【０１２７】
有機物酸化槽からの流出水中にＮＯ２−Ｎ及びＮＯ３−Ｎはほとんど含まれていなかった。このことから、有機物酸化槽においては、酸素による反応と、脱窒菌の作用による反応とが両方進行していたと考えられる。【０１２８】
なお、有機物酸化槽内の溶存酸素量を、２．０ｍｇ／Ｌ超に調整すると、有機物酸化槽からの流出水中に硝酸態窒素（ＮＯ３−Ｎ）が残留してしまうという不具合があった（データは示していない。）。【０１２９】
以上のことから、有機物酸化槽内の有機物酸化槽内の溶存酸素量を、０．０ｍｇ／Ｌ超１．５ｍｇ／Ｌ以下に維持することで、酸素による反応と、脱窒菌の作用による反応とを両方進行させ、効率的に廃水中の窒素を除去できることがわかった。
【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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【図８】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年5月28日(2019.5.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンモニア態窒素及び有機物を含む廃水を処理する装置であって、
前記装置は、前記廃水の上流側から、
脱窒菌が保持された固定床担体が配置された有機物酸化槽と、
前記有機物酸化槽を経た廃水中のアンモニア態窒素の一部を好気的条件下で亜硝酸化する亜硝酸化槽と、
アナモックス菌を含み、かつ、前記亜硝酸化槽を経た廃水をアナモックス反応に供するアナモックス槽と、を少なくともこの順に備え、かつ、
前記アナモックス槽を経た廃水のうち少なくとも一部を前記有機物酸化槽に返送する手段を含み、
前記固定床担体が、細長の芯部と、該芯部の外周全面にわたって多数立設され、それぞれが繊維糸を撓ませてその両端を閉じることにより形成された輪状体と、を備え、
前記有機物酸化槽内の溶存酸素量が０．０ｍｇ／Ｌ超２．０ｍｇ／Ｌ以下であり、
前記有機物酸化槽が曝気手段を備え、
前記亜硝酸化槽と、前記アナモックス槽とは１つの槽である、
装置。
【請求項２】
前記アナモックス槽の下流に脱窒槽を備えない、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記アナモックス槽はｐＨ調整手段を備えない、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記アナモックス槽から前記有機物酸化槽に返送される廃水の量は、前記亜硝酸化槽から前記アナモックス槽に流入する廃水の量の０．５倍量以上である、請求項１から３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
アンモニア態窒素及び有機物を含む廃水を処理する方法であって、
前記方法は、前記廃水の上流側から、
固定床担体に保持された脱窒菌と、酸素と、を用いて、廃水中の有機物を酸化する有機物酸化工程と、
前記有機物酸化工程を経た廃水中のアンモニア態窒素の一部を好気的条件下で亜硝酸化する亜硝酸化工程と、
アナモックス菌を用いて、前記亜硝酸化工程を経た廃水をアナモックス反応に供するアナモックス反応工程と、を少なくともこの順に備え、かつ、
前記アナモックス反応工程を経た廃水のうち少なくとも一部を有機物酸化工程に再度供する工程を含み、
前記固定床担体が、細長の芯部と、該芯部の外周全面にわたって多数立設され、それぞれが繊維糸を撓ませてその両端を閉じることにより形成された輪状体と、を備え、
前記有機物酸化工程における溶存酸素量が０．０ｍｇ／Ｌ超２．０ｍｇ／Ｌ以下であり、
前記有機物酸化工程は曝気された状態で行われ、
前記亜硝酸化工程と、前記アナモックス反応工程とは１つの槽内で行われる、
方法。
【請求項６】
前記アナモックス反応工程の下流に脱窒工程を含まない、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記アナモックス反応工程は、ｐＨの調整工程を含まない、請求項５又は６に記載の方法。
【請求項８】
前記アナモックス反応工程後に有機物酸化反応に再度供される廃水の量は、前記アナモックス反応工程に供される廃水の量の０．５倍量以上である、請求項５から７のいずれかに記載の方法。
【手続補正書】
【提出日】令和1年9月13日(2019.9.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンモニア態窒素及び有機物を含む廃水を処理する装置であって、
前記装置は、前記廃水の上流側から、
脱窒菌が保持された固定床担体が配置された有機物酸化槽と、
前記有機物酸化槽を経た廃水中のアンモニア態窒素の一部を好気的条件下で亜硝酸化する亜硝酸化槽と、
アナモックス菌を含み、かつ、前記亜硝酸化槽を経た廃水をアナモックス反応に供し、脱窒するアナモックス槽と、を少なくともこの順に備え、かつ、
前記アナモックス槽を経た廃水のうち少なくとも一部を前記有機物酸化槽に返送する手段を含み、
前記固定床担体が、細長の芯部と、該芯部の外周全面にわたって多数立設され、それぞれが繊維糸を撓ませてその両端を閉じることにより形成された輪状体と、を備え、
前記有機物酸化槽内の溶存酸素量が０．０ｍｇ／Ｌ超２．０ｍｇ／Ｌ以下であり、
前記有機物酸化槽が曝気手段を備え、
前記亜硝酸化槽と、前記アナモックス槽とは１つの槽である、
装置。
【請求項２】
前記アナモックス槽の下流に脱窒槽を備えない、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記アナモックス槽はｐＨ調整手段を備えない、請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記アナモックス槽から前記有機物酸化槽に返送される廃水の量は、前記有機物酸化槽に流入した未処理の廃水の量の０．５倍量以上である、請求項１から３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
アンモニア態窒素及び有機物を含む廃水を処理する方法であって、
前記方法は、前記廃水の上流側から、
固定床担体に保持された脱窒菌と、酸素と、を用いて、廃水中の有機物を酸化する有機物酸化工程と、
前記有機物酸化工程を経た廃水中のアンモニア態窒素の一部を好気的条件下で亜硝酸化する亜硝酸化工程と、
アナモックス菌を用いて、前記亜硝酸化工程を経た廃水をアナモックス反応に供し、脱窒するアナモックス反応工程と、を少なくともこの順に備え、かつ、
前記アナモックス反応工程を経た廃水のうち少なくとも一部を有機物酸化工程に再度供する工程を含み、
前記固定床担体が、細長の芯部と、該芯部の外周全面にわたって多数立設され、それぞれが繊維糸を撓ませてその両端を閉じることにより形成された輪状体と、を備え、
前記有機物酸化工程における溶存酸素量が０．０ｍｇ／Ｌ超２．０ｍｇ／Ｌ以下であり、
前記有機物酸化工程は曝気された状態で行われ、
前記亜硝酸化工程と、前記アナモックス反応工程とは１つの槽内で行われる、
方法。
【請求項６】
前記アナモックス反応工程の下流に脱窒工程を含まない、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記アナモックス反応工程は、ｐＨの調整工程を含まない、請求項５又は６に記載の方法。
【請求項８】
前記アナモックス反応工程後に有機物酸化反応に再度供される廃水の量は、前記アナモックス反応工程に供される廃水の量の０．５倍量以上である、請求項５から７のいずれかに記載の方法。
【国際調査報告】
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2019202756.tif 000017
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