(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
生物処理によって排水の硝化及び脱窒を同時に行う好気槽を備え、前記好気槽内の生物蛍光体の蛍光量、前記好気槽内のｐＨ、前記好気槽内の溶存酸素濃度に基づいて反応段階を判断し、前記好気槽内に供給する空気量を増減させる排水処理方法であって、
測定される前記蛍光量及び前記ｐＨがそれぞれ一定範囲に収まるように前記空気量を増減させ負荷変動に応じて前記溶存酸素濃度を変化させることにより前記好気槽で硝化及び脱窒を同時に行う反応工程と、前記反応工程において前記好気槽の上流側の無酸素槽に前記好気槽で硝化された排水（硝化液）を４０％〜１００％の循環率で循環させる硝化液循環工程と、前記好気槽内の生物蛍光体の蛍光量に基づいて前記硝化液の循環率を増減させる循環率調整工程と、を備えたことを特徴とする排水処理方法。
【請求項２】
生物処理によって排水の硝化及び脱窒を同時に行う好気槽を備え、前記好気槽内の生物蛍光体の蛍光量、前記好気槽内のｐＨ、前記好気槽内の溶存酸素濃度に基づいて反応段階を判断し、前記好気槽内に供給する空気量を増減させる排水処理方法であって、
測定される前記蛍光量及び前記ｐＨがそれぞれ一定範囲に収まるように前記空気量を増減させ負荷変動に応じて前記溶存酸素濃度を変化させることにより前記好気槽で硝化及び脱窒を同時に行う反応工程と、前記反応工程において前記好気槽の上流側の無酸素槽に前記好気槽で硝化された排水（硝化液）を４０％〜１００％の循環率で循環させる硝化液循環工程と、前記無酸素槽内の生物蛍光体の蛍光量に基づいて前記硝化液の循環率を増減させる循環率調整工程と、を備えたことを特徴とする排水処理方法。
【請求項３】
請求項１に記載の排水処理方法に用いる排水処理装置であって、
嫌気槽と、前記嫌気槽の下流側に配設される無酸素槽と、前記無酸素槽の下流側に配設される好気槽と、前記好気槽内に配設され生物蛍光体の蛍光量を測定する蛍光測定センサと、前記好気槽内に配設されｐＨを測定するｐＨセンサと、前記好気槽内に配設され溶存酸素濃度を測定するＤＯセンサと、前記好気槽内に空気を供給する空気供給部と、前記無酸素槽に前記好気槽で硝化された排水（硝化液）を循環させる硝化液循環部と、前記蛍光測定センサで測定される蛍光量と前記ｐＨセンサで測定されるｐＨと前記ＤＯセンサで測定される溶存酸素濃度とに基づいて前記好気槽での硝化及び脱窒の反応段階を判断し前記反応段階に応じて前記空気供給部の運転を制御すると共に前記蛍光測定センサで測定される蛍光量に基づいて前記硝化液循環部による前記硝化液の循環率を４０％〜１００％の範囲で増減させる制御部と、を備えたことを特徴とする排水処理装置。
【請求項４】
請求項２に記載の排水処理方法に用いる排水処理装置であって、
嫌気槽と、前記嫌気槽の下流側に配設される無酸素槽と、前記無酸素槽の下流側に配設される好気槽と、前記好気槽内及び前記無酸素槽内に配設され生物蛍光体の蛍光量を測定する蛍光測定センサと、前記好気槽内に配設されｐＨを測定するｐＨセンサと、前記好気槽内に配設され溶存酸素濃度を測定するＤＯセンサと、前記好気槽内に空気を供給する空気供給部と、前記無酸素槽に前記好気槽で硝化された排水（硝化液）を循環させる硝化液循環部と、前記好気槽内の蛍光測定センサで測定される蛍光量と前記ｐＨセンサで測定されるｐＨと前記ＤＯセンサで測定される溶存酸素濃度とに基づいて前記好気槽での硝化及び脱窒の反応段階を判断し前記反応段階に応じて前記空気供給部の運転を制御すると共に前記無酸素槽内の蛍光測定センサで測定される蛍光量に基づいて前記硝化液循環部による前記硝化液の循環率を４０％〜１００％の範囲で増減させる制御部と、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、排水中の窒素成分を生物処理によって除去する排水処理方法及びそれに用いる排水処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、排水中の窒素成分を除去するために様々な排水処理方法や排水処理装置が提案されている。
その１つとして、連続的に排水を流入させる生物学的窒素除去法では、アンモニア性窒素を硝酸性窒素に酸化する硝化槽（好気槽）と硝酸性窒素を窒素ガスに還元する脱窒槽（無酸素槽）との２種類の槽が一つずつ、もしくは複数設けられている。好気槽ではその槽内を好気性状態にするために空気を送風し、無酸素槽ではその槽内を無酸素状態にするために空気を送風しない。そして、好気槽への送風量が過剰にならないような制御がなされている。また、好気槽と無酸素槽の区別のない完全混合型の好気槽で、硝化と脱窒を同時並行的に行う方式では、好気槽全体に空気を送風しており、この場合は、好気槽と無酸素槽を別々に有する窒素除去法より高度な制御が求められる。
しかし、好気槽内の硝化状態や脱窒状態を検知するために、酸化還元電位（ＯＲＰ）をＯＲＰプローブで測定しても、反応が遅く、値が安定せず、バラツキも大きいので、硝化状態や脱窒状態を正確に把握することができず、風量制御の指標にするには正確性、信頼性に欠け、排水処理の安定性に欠けるという問題点があった。
これらの問題点を解決するものとして、本出願人が出願し、特許された（特許文献１）には、反応槽内の排水の硝化及び脱窒を生物処理によって同時に行う反応工程を備えた排水処理方法であって、反応工程において、排水中の溶存酸素濃度を０．１〜０．９ｍｇ／Ｌの範囲とした状態で、反応槽内の排水の溶存酸素濃度、排水内の生物蛍光体の蛍光量を用いて演算された所定時間における蛍光変化量、及び排水のｐＨを用いて演算された所定時間におけるｐＨ変化量に基づいて、反応槽内に供給する空気量を制御し、（ａ）溶存酸素濃度＜ＤＯ閾値、ｐＨ変化量＞ｐＨ閾値及び蛍光変化量＞蛍光閾値のとき硝化未了と判断し、酸素供給部が供給する空気量を増加させ、（ｂ）溶存酸素濃度＞ＤＯ閾値、ｐＨ変化量＜ｐＨ閾値及び蛍光変化量＞蛍光閾値のとき、反応段階判断部が、反応段階を脱窒未了と判断し、制御部が、酸素供給部が供給する空気量を減少させる排水処理方法が開示されている。
また、（特許文献１）の排水処理方法を用いる排水処理装置として、（特許文献２）には、排水処理装置が、流入端から流出端まで排水の流れに沿って複数の送風制御領域に分割され、各々の領域にセンサと、散気手段と、可変式電動空気弁が設けられ、センサから得られる情報に基づいて可変式電動空気弁と送風手段とを制御することによりそれぞれの送風制御領域における空気の送風量を調節するものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４３４０２３９号公報
【特許文献２】特許第４３８１４７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
（１）（特許文献１）に記載の技術は、溶存酸素濃度、蛍光変化量及びｐＨ変化量に基づいて反応槽内に供給する空気量を制御するので、反応槽内の反応段階がどのような状態にあるのか、例えば脱窒及び硝化が終了しているのか、硝化に比べ脱窒が不十分な状態にあるのか、硝化に比べ脱窒が勝っている状態にあるのか等の状態に応じて必要な空気量を供給することができ、好気性の硝化菌と通性嫌気性の脱窒菌という２種類の細菌群を単一の反応槽内に保持させ、硝化と脱窒をバランス良く両立させて安定した水質の処理水を容易に得ることができ処理水の水質の安定性に優れるものであった。
（２）また、溶存酸素濃度を低くした状態で硝化と脱窒を単一の反応槽内で同時に行うことができるため、好気槽と無酸素槽を複数有する排水処理装置では必須の循環ポンプ等の付帯設備が不要となり、それらの設備を稼働させるエネルギーが必要なく、省エネルギー性に優れるものであった。
（３）（特許文献２）に記載の技術は、流入端から流出端まで排水の流れに沿って複数の送風制御領域に分割された押し出し流れ型反応槽にあって、それぞれの送風制御領域での汚染物質の除去の進行度をセンサを用いて把握し、その進行度からそれぞれの領域ごとの送風量を調節することで、汚染物質の除去効率と散気手段への送風効率を改善し、処理水の水質の向上と送風に要する電力の削減に大きく貢献できるものであった。
（４）排水処理においては、さらなる高度処理として窒素除去が望まれているが、処理水量を変えないためには槽容量を増やす、つまり、敷地を増やす必要があり、そのままの槽容量なら処理水量を減少させる必要がある。従って、既存の設備と同等の容量で、処理可能水量を減少させることなく、処理時間の短縮、消費電力量の削減を図ることができ、排水処理の効率性、安定性、省エネルギー性に優れる排水処理方法及び排水処理装置の開発が強く要望されていた。
【０００５】
本発明は上記要望に応えるもので、反応槽（嫌気槽、無酸素槽に対して本願では以下、好気槽という。）内の詳細な状態を把握して、その状態に応じた制御を行うことにより、硝化液の循環率及び好気槽への空気供給量を大幅に低減しながら処理水質の向上、処理可能水量の増大、処理時間の短縮を図り、処理水量当たりの消費電力量を削減することができ、排水処理の効率性、処理水の水質の安定性、省エネルギー性に優れる排水処理方法の提供を目的とする。
また、上流側の嫌気槽と下流側の好気槽との間には酸化還元状態に大きな開きがあるので、その間に無酸素槽を設け、上記排水処理方法を用いて好気槽から無酸素槽に硝酸性窒素と溶存酸素と好気状態の活性汚泥からなる硝化液を循環させることにより、無酸素槽と好気槽との間の酸化還元状態の開きを小さくすることができる。このことにより、好気槽への空気供給量を低減し、短時間で必要な溶存酸素濃度を得ることができ、省エネルギー性に優れるだけでなく、処理水量を増大させることができ、排水処理の効率性、処理水の水質の安定性に優れる排水処理装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段及びそれによって得られる作用、効果】
【０００６】
上記課題を解決するために本発明の排水処理方法及びそれに用いる排水処理装置は、以下の構成を有している。
本発明の請求項１に記載の排水処理方法は、生物処理によって排水の硝化及び脱窒を同時に行う好気槽を備え、前記好気槽内の生物蛍光体の蛍光量、前記好気槽内のｐＨ、前記好気槽内の溶存酸素濃度に基づいて反応段階を判断し、前記好気槽内に供給する空気量を増減させる排水処理方法であって、測定される前記蛍光量及び前記ｐＨがそれぞれ一定範囲に収まるように前記空気量を増減させ負荷変動に応じて前記溶存酸素濃度を変化させることにより前記好気槽で硝化及び脱窒を同時に行う反応工程と、前記反応工程において前記好気槽の上流側の無酸素槽に前記好気槽で硝化された排水（硝化液）を４０％〜１００％の循環率で循環させる硝化液循環工程と、前記好気槽内の生物蛍光体の蛍光量に基づいて前記硝化液の循環率を増減させる循環率調整工程と、を備えた構成を有している。
この構成により、以下のような作用、効果を有する。
（１）測定される蛍光量及びｐＨがそれぞれ一定範囲に収まるように空気供給量を増減させ負荷変動に応じて溶存酸素濃度を変化させることにより好気槽で硝化及び脱窒を同時に行う反応工程を有するので、好気槽内の硝化領域と脱窒領域の割合を常に略一定に保つことができ、同時に行われる硝化及び脱窒の反応を安定的に継続して行うことが可能で、排水処理の効率性、安定性に優れると共に、最適な溶存酸素濃度が得られるように、空気の供給量が制御されるため、送風機の電力が無駄に消費されることがなく、省エネルギー性に優れる。
（２）反応工程において好気槽の上流側の無酸素槽に硝酸性窒素と溶存酸素と好気状態の活性汚泥からなる硝化液を循環させる硝化液循環工程を有することにより、無酸素槽と好気槽との間の酸化還元状態の開きを小さくすることができる。このことにより、好気槽への空気供給量を低減することができ、短時間で必要な溶存酸素濃度を得ることができ、省エネルギー性に優れるだけでなく、処理水量を増大させることができ、排水処理の効率性、処理水の水質の安定性に優れる。
（３）無酸素槽及び好気槽で脱窒が行われることにより、硝化液循環工程で循環される硝化液循環率を低減して、硝化液を循環させるための循環ポンプの駆動に必要な電力を削減することができ、省エネルギー性に優れると共に、無酸素槽の容量を通常の硝化液循環率を用いた窒素除去法の１／３程度まで小さくすることができ、省スペース性に優れる。
（４）硝化液循環工程で循環される硝化液の循環率４０％〜１００％は、従来の硝化担体を投入した嫌気無酸素好気法（担体Ａ2Ｏ法）の硝化液の循環率の１／２程度であり、硝化液の循環に必要な動力エネルギーを１／２〜１／３まで大幅に低減することができると同時に、処理時間が担体Ａ2Ｏ法より短く、また、担体を用いない従来のＡ2Ｏ法の１／２程度まで省スペースとなり、空気供給に必要な電力も１／２程度まで低減することができる。
（５）好気槽内の生物蛍光体の蛍光量に基づいて硝化液の循環率を増減させる循環率調整工程を有することにより、負荷変動条件下であっても、無酸素槽での脱窒量を最適に保つことができ、好気槽での硝化・脱窒同時反応に必要な空気量を低減することができるので、好気槽への空気供給に必要な電力を削減することができ、排水処理の効率性、省エネルギー性を向上させることができる。
【０００７】
ここで、排水としては、下水、汚水、し尿、畜産排水、産業排水等を対象とすることができる。
生物蛍光体としては、生体（生細胞）によって合成され分子に光を照射すると蛍光を発するものが用いられる。例えば、タンパク質類、特にトリプトファン含有タンパク質類やチロシン含有タンパク質類；トリプトファン含有ペプチド類やチロシン含有ペプチド類；トリプトファンやチロシンを含有するアミノ酸や誘導体；補助因子類；プリン類、ピリミジン類、ヌクレオシド類、ヌクレオチド類、核酸類、ステロイド類、ビタミン類等が挙げられる。具体的には、ＮＡＤＨ（還元ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド）、ＮＡＤＰＨ（リン酸ニコチンアデニンジヌクレオチド）等の補酵素、ＡＴＰ（アデノシン三リン酸）、ＡＤＰ（アデノシン二リン酸）、チロシン、トリプトファン、アデニン、アデノシン、エストロゲン酸、ヒスタミン、ビタミンＡ、フェニルアラニン、ｐ−アミノ安息香酸、ドーパミン（３，４−ジヒドロキシフェニルエチルアミン）、セロトニン（５−ヒドロキシトリプトアミン）、３，４−ジヒドロキシフェニルアラニン、キヌレニン、ビタミンＢ１２等を挙げることができる。
【０００８】
生物蛍光体である補酵素は、生体で合成され生体化学反応を促進する生体触媒である酵素を補助する機能を有し、生体における酸化・還元反応を触媒する酵素が基質から引き離した電子を電子受容体に供給する還元力を有している。
排水処理においては、好気槽内の反応段階に応じて、好気性状態ではＯ2、無酸素状態ではＮＯｘ分子が電子受容体となる。特に、無酸素状態ではＮＯｘ分子である硝酸性窒素が、還元され窒素ガスとなり排水から除去され、同時に生物蛍光体は酸化されるので、ＮＯｘ分子の量や還元状態によって生物蛍光体の蛍光量が変化する。
よって、分子の酸化・還元反応による生物蛍光体の蛍光量の変化を蛍光測定センサで測定することにより、好気槽の反応段階を瞬時に安定した値として把握することができる。
尚、硝化液循環工程で循環させる硝化液の循環量は、処理水の目標Ｔ−Ｎ濃度に応じて、選択することができる。
予め無酸素槽内の生物蛍光体の蛍光量と、好気槽内の生物蛍光体の蛍光量との相関を求めておけば、好気槽内の生物蛍光体の蛍光量から無酸素槽内の生物蛍光体の蛍光量を予測することができる。よって、好気槽内の生物蛍光体の蛍光量に基づいて硝化液の循環率を調整することができる。好気槽内の生物蛍光体の蛍光量を測定するためにはＮＡＤＨセンサ等の蛍光測定センサが用いられる。ＮＡＤＨセンサ等の蛍光測定センサは、瞬時に安定した測定を行うことがき、優れた応答特性を有するので、好適に用いることができる。尚、好気槽に配設される蛍光測定センサは、好気槽への空気供給量の制御と無酸素槽への硝化液循環率の制御の両方に用いることができる。
【０００９】
本発明の請求項２に記載の排水処理方法は、生物処理によって排水の硝化及び脱窒を同時に行う好気槽を備え、前記好気槽内の生物蛍光体の蛍光量、前記好気槽内のｐＨ、前記好気槽内の溶存酸素濃度に基づいて反応段階を判断し、前記好気槽内に供給する空気量を増減させる排水処理方法であって、測定される前記蛍光量及び前記ｐＨがそれぞれ一定範囲に収まるように前記空気量を増減させ負荷変動に応じて前記溶存酸素濃度を変化させることにより前記好気槽で硝化及び脱窒を同時に行う反応工程と、前記反応工程において前記好気槽の上流側の無酸素槽に前記好気槽で硝化された排水（硝化液）を４０％〜１００％の循環率で循環させる硝化液循環工程と、前記無酸素槽内の生物蛍光体の蛍光量に基づいて前記硝化液の循環率を増減させる循環率調整工程と、を備えた構成を有している。
この構成により、請求項１の（１）乃至（４）で得られる作用、効果に加え、以下のような作用、効果が得られる。
（１）無酸素槽内の生物蛍光体の蛍光量に基づいて硝化液の循環率を増減させる循環率調整工程を有することにより、負荷変動条件下であっても、無酸素槽での脱窒量を最適に保つことができ、好気槽での硝化・脱窒同時反応に必要な空気量を低減することができるので、好気槽への空気供給に必要な電力を削減することができ、排水処理の効率性、省エネルギー性を向上させることができる。
【００１０】
ここで、無酸素槽内の生物蛍光体の蛍光量が分かれば、硝化液の最適な循環率を自動制御できるので、無酸素槽内の生物蛍光体の蛍光量を直接測定することが望ましい。無酸素槽内の生物蛍光体の蛍光量に基づいて硝化液の循環率を調整することができる。無酸素槽内の生物蛍光体の蛍光量を測定するためにはＮＡＤＨセンサ等の蛍光測定センサが用いられる。ＮＡＤＨセンサ等の蛍光測定センサは、瞬時に安定した測定を行うことがき、優れた応答特性を有するので、好適に用いることができる。
【００１２】
請求項１及び２で、硝化液の循環率は４０％〜１００％、好ましくは４０％〜７０％である。硝化液の循環率が４０％より低くなるにつれ、好気槽での必要空気量が増える。これは、好気槽での硝化と脱窒の同時進行状態に達するまでの時間が長くなることを意味し、結果として、処理水質が悪化することになり、好ましくない。また、硝化液の循環率が７０％より大きくなるにつれ、無酸素槽の容量を大きくする必要があり、さらに１００％より大きくなると、硝化液の循環に必要な動力エネルギーが増加し、また、処理時間が担体を用いない従来のＡ2Ｏ法と同等に近づく傾向があり、好ましくない。
尚、硝化液の循環率は、流入水量（＝最初沈殿池流出水量）に対する硝化液の循環量の割合（硝化液の循環量を流入水量で割ったもの）である。従来の担体Ａ2Ｏ法では、窒素除去率が８０％のときの硝化液の循環率は１００％〜２５０％であったが、本願発明では好気槽での空気量が適正に保たれることにより、硝化と脱窒が継続的に安定して行われるため、硝化液の循環率を大幅に削減することができ、それに伴って循環ポンプの駆動に必要な消費電力も低減することができる。このとき、特に、無酸素槽と好気槽の容量比を１：３〜１：５とすることにより、硝化液の循環率が４０％〜１００％で、好気槽での脱窒と無酸素槽での脱窒をバランス良く行うことができ、排水処理の効率性、制御の安定性に優れる。
【００１３】
本発明の請求項３に記載の排水処理装置は、請求項１に記載の排水処理方法に用いる排水処理装置であって、嫌気槽と、前記嫌気槽の下流側に配設される無酸素槽と、前記無酸素槽の下流側に配設される好気槽と、前記好気槽内に配設され生物蛍光体の蛍光量を測定する蛍光測定センサと、前記好気槽内に配設されｐＨを測定するｐＨセンサと、前記好気槽内に配設され溶存酸素濃度を測定するＤＯセンサと、前記好気槽内に空気を供給する空気供給部と、前記無酸素槽に前記好気槽で硝化された排水（硝化液）を循環させる硝化液循環部と、前記蛍光測定センサで測定される蛍光量と前記ｐＨセンサで測定されるｐＨと前記ＤＯセンサで測定される溶存酸素濃度とに基づいて前記好気槽での硝化及び脱窒の反応段階を判断し前記反応段階に応じて前記空気供給部の運転を制御すると共に前記蛍光測定センサで測定される蛍光量に基づいて前記硝化液循環部による前記硝化液の循環率を４０％〜１００％の範囲で増減させる制御部と、を備えた構成を有している。
この構成により、以下のような作用、効果を有する。
（１）蛍光測定センサで測定される蛍光量とｐＨセンサで測定されるｐＨとＤＯセンサで測定される溶存酸素量とに基づいて好気槽での硝化及び脱窒の反応段階を判断し反応段階に応じて空気供給部の運転を制御する制御部を備えていることにより、好気槽内において、硝化に比べ脱窒が不十分な状態（硝化過多）にあるのか、硝化に比べ脱窒が勝っている状態（未硝化）にあるのかを的確に把握することができるため、好気性の硝化菌と通性嫌気性の脱窒菌という２種類の細菌群を単一の好気槽内に保持させ、硝化と脱窒をバランス良く両立させて安定した水質の処理水を短時間で効率的に得ることができ、処理水の水質の安定性に優れ、また作業者の熟練が必要なく、操作性に優れる。
（２）制御部で硝化及び脱窒の反応段階を的確に判断し、反応段階に応じて空気供給部の運転を制御することにより、好気槽内で硝化と脱窒を同時に行うのに過不足のない適切な量の空気を短時間で供給することができ、空気供給部の消費電力を大幅に削減することが可能で、排水処理の効率性、省エネルギー性に優れる。
（３）制御部で硝化及び脱窒の反応段階を的確に判断して空気供給部の運転を制御することにより、好気槽内に懸濁させた微生物フロック内に硝化菌と脱窒菌を保持して、微生物フロックの外周部分で硝化を、微生物フロックの内部の酸素欠乏領域で脱窒を同時に行うことができるので、好気槽内に流入する排水中の有機物を脱窒菌のエネルギー源及び炭素源として利用して微生物の活性を最適に維持することができ、また流入する排水の量や水質の変化等に伴う負荷変動に対して、蛍光量やｐＨを一定範囲に保ちながら溶存酸素濃度を変化させて、硝化及び脱窒の反応を安定的に継続して行うことができ、排水処理の効率性、安定性に優れる。
（４）好気槽から無酸素槽に硝酸性窒素と溶存酸素と好気状態の活性汚泥からなる硝化液を循環させる硝化液循環部を有することにより、嫌気槽と下流側の好気槽との間の酸化還元状態の開きを小さくすることができる。このことにより、短時間で必要な溶存酸素濃度を得ることができ、省エネルギー性に優れるだけでなく、処理水量を増大させることができ、排水処理の効率性、処理水の水質の安定性に優れる。
（５）制御部の制御により、好気槽内において硝化と脱窒をバランス良く両立させることができ、必要な脱窒量を好気槽での脱窒と無酸素槽での脱窒で受け持つことができるため、硝化液循環率を従来の担体Ａ2Ｏ法と比較して１／２程度まで低減して、循環ポンプの駆動に必要な電力を低く抑えることができると共に、好気槽への空気の供給量も担体Ａ2Ｏ法と比較して１／２以下に低減できるため、トータルとして処理水量当たりの消費電力量を担体Ａ2Ｏ法と比較して４０％近く削減することができ、省エネルギー性に優れる。
（６）硝化液循環部による硝化液の循環率４０％〜１００％は、従来の硝化担体を投入した嫌気無酸素好気法（担体Ａ2Ｏ法）の硝化液の循環率の１／２程度であり、硝化液の循環に必要な動力エネルギーを１／２〜１／３まで大幅に低減することができると同時に、処理時間が担体Ａ2Ｏ法より短く、また、担体を用いない従来のＡ2Ｏ法の１／２程度まで省スペースとなり、空気供給に必要な電力も１／２程度まで低減することができる。
（７）好気槽内の蛍光測定センサで測定される生物蛍光体の蛍光量に基づいて硝化液循環部による硝化液の循環率を４０％〜１００％の範囲で増減させることにより、負荷変動条件下であっても、無酸素槽での脱窒量を最適に保つことができ、好気槽での硝化・脱窒同時反応に必要な空気量を低減することができるので、好気槽への空気供給に必要な電力を削減することができ、排水処理の効率性、省エネルギー性を向上させることができる。
【００１４】
ここで、蛍光測定センサは、生物学的排水処理において利用される活性汚泥（微生物）中に存在する生物蛍光体の量を測定するセンサとして、生物蛍光体が特定の励起波長を有していることを利用している。このため、生物蛍光体の蛍光量は、生物蛍光体に２５０〜５００ｎｍ程度の波長の光を照射して励起させ、検出された特定の波長の蛍光強度から求めることができる。
ＮＡＤＨ又はＮＡＤＰＨを生物蛍光体として利用すると、それらが酸化された状態とは異なり、３４０ｎｍにピークがある励起波長により４６０ｎｍにピークがある蛍光を発するので、この波長における蛍光量の変化を測定することで、微生物の代謝状態（硝化と有機物酸化が生じる好気的呼吸状態か、脱窒が生じる硝酸呼吸状態か、嫌気状態か）を把握して好気槽内の反応段階を応答性良く把握することができる。
【００１５】
蛍光測定センサやＤＯセンサは、脱窒反応の対象水質成分である硝酸性窒素を直接計測できるものではない。一方、化学量論的に硝化反応では硝化されるアンモニア性窒素１ｍｇ当たり排水中のアルカリ度が約７ｍｇ消費され、脱窒反応では脱窒される硝酸性窒素１ｍｇ当たり約３．５ｍｇのアルカリ度が生成される。硝化と脱窒が同時に進行しているときには、これらの消費と生成の化学量論的計算から、硝化・脱窒同時反応により除去したアンモニア性窒素１ｍｇ当たり約３．５ｍｇのアルカリ度が消費され、それに見合うｐＨの減少が観測できることになる。そこで、ｐＨを測定することで、硝化反応が優先しているか、硝化と脱窒反応が同時並行的に進行しているか等の硝化と脱窒の同時進行の程度を判断する。ｐＨセンサは、蛍光測定センサやＤＯセンサと同様にほぼリアルタイムでｐＨを測定できるので、蛍光測定センサ及びＤＯセンサによる制御にｐＨセンサによる制御を組合せることで、硝化・脱窒同時反応の制御精度を高めることができる。
【００１６】
空気供給部としては、好気槽内に空気を供給できるものであればよいが、送風量を増減できる送風機から送られる空気を細かい気泡にして好気槽に吹き込む散気管を備えたものが好適に用いられる。
散気管に接続する送風機の数は適宜、選択することができ、送風機の出力（送風量）、作動させる送風機の台数、散気管と送風機との間に配設される電動空気弁の開閉度などを制御することにより、好気槽に供給する空気量を増減させることができる。
硝化液循環部としては、循環ポンプにより好気槽から無酸素槽に硝化液を循環させるものが好適に用いられる。硝化液循環部の硝化液吸い込み側は好気槽の最下流側に設けるが、その理由は、循環による窒素除去効率を最大にするためである。
【００１７】
本発明の請求項４に記載の排水処理装置は、請求項２に記載の排水処理方法に用いる排水処理装置であって、嫌気槽と、前記嫌気槽の下流側に配設される無酸素槽と、前記無酸素槽の下流側に配設される好気槽と、前記好気槽内及び前記無酸素槽内に配設され生物蛍光体の蛍光量を測定する蛍光測定センサと、前記好気槽内に配設されｐＨを測定するｐＨセンサと、前記好気槽内に配設され溶存酸素濃度を測定するＤＯセンサと、前記好気槽内に空気を供給する空気供給部と、前記無酸素槽に前記好気槽で硝化された排水（硝化液）を循環させる硝化液循環部と、前記好気槽内の蛍光測定センサで測定される蛍光量と前記ｐＨセンサで測定されるｐＨと前記ＤＯセンサで測定される溶存酸素濃度とに基づいて前記好気槽での硝化及び脱窒の反応段階を判断し前記反応段階に応じて前記空気供給部の運転を制御すると共に前記無酸素槽内の蛍光測定センサで測定される蛍光量に基づいて前記硝化液循環部による前記硝化液の循環率を４０％〜１００％の範囲で増減させる制御部と、を備えた構成を有している。
この構成により、請求項３の（１）乃至（６）で得られる作用、効果に加え、以下のような作用、効果が得られる。
（１）無酸素槽内に配設される蛍光測定センサを備えることにより、無酸素槽内の生物蛍光体の蛍光量を直接測定することができ、それに基づいて好気槽から無酸素槽に循環させる硝化液の量を最適に保つことが可能で、硝化液の循環率の制御の確実性、安定性に優れる。
（２）無酸素槽内に配設される蛍光測定センサで測定される生物蛍光体の蛍光量に基づいて硝化液循環部による硝化液の循環率を４０％〜１００％の範囲で増減させることにより、無酸素槽での脱窒量を最適に保つことができるので、好気槽での硝化・脱窒同時反応に必要な空気量を低減することができ、好気槽への空気供給に必要な電力を削減することが可能で、排水処理の効率性、省エネルギー性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施の形態１の排水処理方法に用いる排水処理装置を備えた排水処理システムのフローチャート
【図２】実施の形態１の排水処理方法に用いる排水処理装置の構成を示す模式図
【図３】実施の形態１の排水処理方法を示すフローチャート
【図４】（ａ）硝化液循環工程を備えていない場合の排水処理装置の各槽における蛍光量（ＮＡＤＨ値）を示す概念図  （ｂ）硝化液循環工程を備えた実施の形態１の排水処理方法を適用した場合の排水処理装置の各槽における蛍光量（ＮＡＤＨ値）を示す概念図
【図５】実施の形態１の排水処理方法に用いる排水処理装置の各槽におけるＮＡＤＨ値の測定結果を示す図
【図６】実施例２の排水処理における処理水量と窒素除去の推移を示す図
【図７】実施例２、比較例１及び担体Ａ2Ｏ法における処理水量当たりの空気倍率の比較図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の排水処理方法及びそれに用いる排水処理装置について、以下図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下に説明する実施の形態に限定されるものではない。
（実施の形態１）
図１は実施の形態１の排水処理方法に用いる排水処理装置を備えた排水処理システムのフローチャートである。
図１において、１は排水中の粗大浮遊物等の粗大夾雑物を除去するスクリーン、２はスクリーン１の下流に配設され砂等の固形物質等を沈降分離させる沈砂池、３は沈砂池２の下流に配設され排水の流量等を調整し処理に適するように水量変動を平滑化する流量調整槽、４は流量調整槽３の下流に配設され排水の懸濁物質等を沈降させて分離する最初沈殿池、５は最初沈殿池４の下流に配設され排水が嫌気状態で活性汚泥形態の微生物と一緒に撹拌されてリンが放出される嫌気槽、６は嫌気槽５の下流に配設され後述する好気槽７の後段から硝化液循環部１１によって循環される硝化液を脱窒する無酸素槽、７は無酸素槽６の下流に配設され硝化菌と脱窒菌が形成する微生物フロックにより硝化及び脱窒，リンの吸収が行われる好気槽、８は微生物フロックが沈降し固液分離される最終沈殿池、９は最終沈殿池８で固液分離され処理が終了した排水が消毒され河川等に放流される消毒及び放流槽である。
なお、排水の種類等に応じて、流量調整槽３や最初沈殿池４を省略して排水処理システムを構成して運転することも可能である。この場合は、沈砂池２から流出した排水が最初沈砂池４に直接流入されるように、又は、流量調整槽３から流出した排水が嫌気槽５に直接流入されるように、配管を連結して排水処理システムが構成される。
【００２０】
次に、実施の形態１の排水処理方法に用いる排水処理装置の詳細について説明する。
図２は実施の形態１の排水処理方法に用いる排水処理装置の構成を示す模式図である。
図２中、１０は実施の形態１の排水処理方法に用いる排水処理装置、１１ａは好気槽７の最下流の好気第５槽７ｅから無酸素槽６に硝化液を循環させる硝化液循環部１１の硝化液循環路、１１ｂは硝化液循環路１１ａの途中に配設された硝化液循環部１１の循環ポンプ、１２は多孔板で５つに等分された好気槽７の好気第１槽７ａ〜第５槽７ｅにそれぞれ配設され溶存酸素濃度を測定するＤＯセンサ、１３ａ，１３ｂは無酸素槽６及び好気槽７の好気第２槽７ｂ及び第４槽７ｄにそれぞれ配設され微生物フロックが産生する生物蛍光体の蛍光量を測定するＮＡＤＨセンサを用いた蛍光測定センサ、１４は好気槽７の好気第２槽７ｂ及び第４槽７ｄにそれぞれ配設され水素イオン濃度を測定するｐＨセンサ、１５は好気槽７に空気を供給するための空気供給部、１５ａは好気槽７の好気第１槽７ａ〜第５槽７ｅの底面や側面にそれぞれ配設された空気供給部１５の散気管、１６は各々の散気管１５ａから好気第１槽７ａ〜第５槽７ｅ内に供給される空気量を増減させる空気供給部１５の電動空気弁、１６ａは電動空気弁１６を開閉する空気供給部１５のバルブ開閉部、１７は散気管１５に送風する空気の送風量を増減する空気供給部１５の送風機、１８はＤＯセンサ１２で測定される溶存酸素量と蛍光測定センサ１３ｂで測定される蛍光量とｐＨセンサ１４で測定されるｐＨとに基づいて硝化及び脱窒の反応段階を判断し反応段階に応じて空気供給部１５の運転を制御する排水処理装置１０の制御部、１９は最終沈殿池８から嫌気槽５に汚泥を返送するための汚泥返送部である。
【００２１】
ＮＡＤＨセンサを用いた蛍光測定センサ１３ａ，１３ｂは、ＮＡＤＨ（還元ニコチンアミノアデニンジヌクレオチド）が波長３４０ｎｍの紫外線の照射を受けることにより波長４６０ｎｍの蛍光を発する原理に基づき、微生物の呼吸が、溶存酸素を用いた通常の好気的呼吸か、硝酸性窒素に含まれる化学的結合酸素を利用したいわゆる硝酸呼吸か、あるいはこれら二つの反応と異なり酸素を要しない嫌気反応状態であるかを判断できる情報をリアルタイムで取得できるセンサである。
具体的には、無酸素槽６及び好気槽７における微生物フロック内部が、硝化と有機物酸化が生じる好気的呼吸状態、脱窒が生じる硝酸呼吸状態、嫌気状態の順に大きなＮＡＤＨ値（生物蛍光体の濃度に相当する）となるように変化する。
そして、無酸素槽６に配設される蛍光測定センサ１３ａは、硝化液循環部１１によって好気槽７の好気第５槽７ｅから無酸素槽６に循環させる硝化液の循環率を調整するために用いられる。
また、好気槽７に配設される蛍光測定センサ１３ｂは、好気槽７に供給する空気量を調整するために用いられ、ＮＡＤＨ値での目標とする制御値としては、好気的呼吸状態及び硝酸呼吸状態で得られる２つの値で挟まれた下限値と上限値を設定し、蛍光測定センサ１３ｂで測定される値がその範囲内に収まるように酸素濃度を制御することで、硝化と脱窒を同時進行させることができる。
ｐＨセンサ１４は、硝化反応によるアルカリ度の消費と脱窒反応によるアルカリ度の生成との結果としてのｐＨの変化を測定し、その変化から硝化・脱窒の同時進行の程度、もしくは、硝化と脱窒のいずれかへの反応の偏りを確認し、このことにより、ＮＡＤＨ値による硝化と脱窒の同時進行の制御をさらに安定させることができる。
【００２２】
次に実施の形態１の排水処理方法の反応工程について説明する。
図３は実施の形態１の排水処理方法を示すフローチャートである。
図３において、図２の蛍光測定センサ１３ｂで測定された蛍光量が予め設定した上限値より大きいか否かを判定（Ｓ１：蛍光量判定第１ステップ）し、上限値より大きいと判定した時には、制御装置１８からの制御により空気供給部１５の送風機１７の出力を増大させたり、バルブ開閉部１６ａで電動空気弁１６を開いたりして散気管１５ａから好気第１槽７ａ〜第５槽７ｅ内に供給される空気量を増大させ（Ｓ２：第１空気量増加ステップ）、ステップＳ１に戻る。
蛍光量判定第１ステップＳ１で測定された蛍光量が上限値以下であると判定した時には、予め設定した下限値より小さいか否かを判定（Ｓ３：蛍光量判定第２ステップ）し、下限値より小さいと判定した時には、制御装置１８からの制御により空気供給部１５の送風機１７の出力を減少させたり、バルブ開閉部１６ａで電動空気弁１６を閉じたり（絞ったり）して散気管１５ａから好気第１槽７ａ〜第５槽７ｅ内に供給される空気量を減少させ（Ｓ４：第１空気量減少ステップ）、ステップＳ１に戻る。
【００２３】
蛍光量判定第２ステップＳ３で測定された蛍光量が下限値以上であると判定した時には図２のｐＨセンサ１４で測定されるｐＨが予め設定した上限値より高いか否かを判定（Ｓ５：ｐＨ判定第１ステップ）し、上限値より高いと判定した時には、制御装置１８からの制御により空気供給部１５の送風機１７の出力を増大させたり、バルブ開閉部１６ａで電動空気弁１６を開いたりして散気管１５ａから好気第１槽７ａ〜第５槽７ｅ内に供給される空気量を増大させ（Ｓ６：第２空気量増加ステップ）、ステップＳ１に戻る。
ｐＨ判定第１ステップＳ５で測定されたｐＨが上限値以下であると判定した時には、予め設定した下限値より小さいか否かを判定（Ｓ７：ｐＨ判定第２ステップ）し、下限値より小さいと判定した時には、制御装置１８からの制御により空気供給部１５の送風機１７の出力を減少させたり、バルブ開閉部１６ａで電動空気弁１６を閉じたり（絞ったり）して散気管１５ａから好気第１槽７ａ〜第５槽７ｅ内に供給される空気量を減少させ（Ｓ８：第２空気量減少ステップ）、ステップＳ１に戻る。
【００２４】
以上の動作を繰り返すことにより、反応工程において好気槽７内の硝化領域と脱窒領域の割合を常に略一定に保つことができ、同時に行われる硝化及び脱窒の反応を安定的に継続して行うことが可能で、排水処理の効率性、安定性に優れる。また、最適な溶存酸素濃度が得られるように、空気の供給量が制御されるため、無駄なエネルギーが消費されることがなく、省エネルギー性に優れる。
尚、第１空気量増加ステップＳ２、第１空気量減少ステップＳ４、第２空気量増加ステップＳ６、第２空気量減少ステップＳ８の各ステップにおいて増減させる空気量は、好気槽７の好気第１槽７ａ〜第５槽７ｅに配設された各々のＤＯセンサ１２で測定される溶存酸素濃度に基づいて微調整することができ、制御の信頼性、安定性に優れる。
【００２５】
次に実施の形態１の排水処理方法の硝化液循環工程について説明する。
実施の形態１の排水処理方法は、上記の蛍光量及びｐＨがそれぞれ一定範囲に収まるように空気量を増減させ負荷変動に応じて溶存酸素濃度を変化させることにより好気槽で硝化及び脱窒を同時に行う反応工程中に、図２に示したように硝化液循環部１１で、好気槽７の好気第５槽７ｅから無酸素槽６に硝化液を４０％〜１００％の循環率で循環させる硝化液循環工程を有している。
図４（ａ）は硝化液循環工程を備えていない場合の排水処理装置の各槽における蛍光量（ＮＡＤＨ値）を示す概念図であり、図４（ｂ）は硝化液循環工程を備えた実施の形態１の排水処理方法を適用した場合の排水処理装置の各槽における蛍光量（ＮＡＤＨ値）を示す概念図である。
【００２６】
蛍光測定センサ１３ａ，１３ｂとしてＮＡＤＨセンサを用いた場合、測定されるＮＡＤＨ値は、その測定原理に従えば、『嫌気時＞脱窒時（完全な無酸素槽での脱窒）＞同時硝化脱窒時＞好気時』という関係になる。このとき図４（ａ）に示すように、好気槽７からの硝化液の循環がなく、第１番目及び第２番目の槽がいずれも嫌気槽５として機能する場合、嫌気槽５におけるＮＡＤＨ値ａと好気槽７における同時硝化脱窒に適したＮＡＤＨ値ｃに基づいて、好気槽７に供給する空気量を増加させようとすると、ＮＡＤＨ値の差ａ−ｃに比例した風量ｆが必要となる。
これに対し、図４（ｂ）に示すように、好気槽７から循環量Ｑｃで硝化液を循環させ、第２番目の槽を無酸素槽６として機能させた場合、無酸素槽６におけるＮＡＤＨ値がｂまで下がるため、好気槽７に供給すべき空気量を減少させることができ、ＮＡＤＨ値の差ｂ−ｃに比例した風量ｆ’まで必要風量を低減することができる。
つまり、無酸素槽６に配設される蛍光測定センサ１３ａで測定される蛍光量（ＮＡＤＨ値）を基に硝化液の循環率を調整することにより、空気供給部１５の送風機１７による送風量を効果的に低減できると共に、送風時間を短縮して短時間で排水処理を行うことができるので、処理水量を増大させることができ、処理水量当たりの消費エネルギーを大幅に低減することができ、排水処理の効率性、省エネルギー性に優れる。
尚、好気槽７に配設される蛍光測定センサ１３ｂによって無酸素槽６内の生物蛍光体の蛍光量を予測できる場合は、蛍光測定センサ１３ａを省略してもよい。また、蛍光測定センサ１３ａの代わりに、無酸素槽６若しくは好気槽７にＯＲＰセンサを配設して酸化還元電位を測定し、それを基に硝化液の循環率を調整してもよい。
【００２７】
以上のように構成された実施の形態１の排水処理方法は、以下の作用を有する。
（１）測定される蛍光量及びｐＨがそれぞれ一定範囲に収まるように空気供給量を増減させ負荷変動に応じて溶存酸素濃度を変化させることにより好気槽で硝化及び脱窒を同時に行う反応工程を有するので、好気槽内の硝化領域と脱窒領域の割合を常に略一定に保つことができ、同時に行われる硝化及び脱窒の反応を安定的に継続して行うことが可能で、排水処理の効率性、安定性に優れると共に、最適な溶存酸素濃度が得られるように、空気の供給量が制御されるため、送風機の電力が無駄に消費されることがなく、省エネルギー性に優れる。
（２）反応工程において好気槽の上流側の無酸素槽に硝酸性窒素と溶存酸素と好気状態の活性汚泥からなる硝化液を循環させる硝化液循環工程を有することにより、無酸素槽と好気槽との間の酸化還元状態の開きを小さくすることができる。このことにより、好気槽への酸素供給量を低減することができ、短時間で必要な溶存酸素濃度を得ることができ、省エネルギー性に優れるだけでなく、処理水量を増大させることができ、排水処理の効率性、処理水の水質の安定性に優れる。
（３）無酸素槽及び好気槽で脱窒が行われることにより、硝化液循環工程で循環される硝化液循環率を低減して、硝化液を循環させるための循環ポンプの駆動に必要な電力を削減することができ、省エネルギー性に優れると共に、無酸素槽の容量を通常の硝化液循環率を用いた窒素除去法の１／３程度まで小さくすることができ、省スペース性に優れる。
（４）好気槽内の生物蛍光体の蛍光量に基づいて硝化液の循環率を増減させる循環率調整工程を有することにより、負荷変動条件下であっても、無酸素槽での脱窒量を最適に保つことができ、好気槽での硝化・脱窒同時反応に必要な空気量を低減することができるので、好気槽への空気供給に必要な電力を削減することができ、排水処理の効率性、省エネルギー性を向上させることができる。
（５）硝化液循環工程で循環される硝化液の循環率４０％〜１００％は、従来の硝化担体を投入した嫌気無酸素好気法（担体Ａ2Ｏ法）の硝化液の循環率の１／２程度であり、硝化液の循環に必要な動力エネルギーを１／２〜１／３まで大幅に低減することができると同時に、処理時間が担体Ａ2Ｏ法より短く、また、担体を用いない従来のＡ2Ｏ法の１／２程度まで省スペースとなり、空気供給に必要な電力も１／２程度まで低減することができる。
【００２８】
以上のように構成された実施の形態１の排水処理方法に用いる排水処理装置は、以下の作用を有する。
（１）蛍光測定センサで測定される蛍光量とｐＨセンサで測定されるｐＨとＤＯセンサで測定される溶存酸素量とに基づいて好気槽での硝化及び脱窒の反応段階を判断し反応段階に応じて空気供給部の運転を制御する制御部を備えていることにより、好気槽内において、硝化に比べ脱窒が不十分な状態（硝化過多）にあるのか、硝化に比べ脱窒が勝っている状態（未硝化）にあるのかを的確に把握することができるため、好気性の硝化菌と通性嫌気性の脱窒菌という２種類の細菌群を単一の好気槽内に保持させ、硝化と脱窒をバランス良く両立させて安定した水質の処理水を短時間で効率的に得ることができ、処理水の水質の安定性に優れ、また作業者の熟練が必要なく、操作性に優れる。
（２）制御部で硝化及び脱窒の反応段階を的確に判断し、反応段階に応じて空気供給部の運転を制御することにより、好気槽内で硝化と脱窒を同時に行うのに過不足のない適切な量の空気を短時間で供給することができ、空気供給部の消費電力を大幅に削減することが可能で、排水処理の効率性、省エネルギー性に優れる。
（３）制御部で硝化及び脱窒の反応段階を的確に判断して空気供給部の運転を制御することにより、好気槽内に懸濁させた微生物フロック内に硝化菌と脱窒菌を保持して、微生物フロックの外周部分で硝化を、微生物フロックの内部の酸素欠乏領域で脱窒を同時に行うことができるので、好気槽内に流入する排水中の有機物を脱窒菌のエネルギー源及び炭素源として利用して微生物の活性を最適に維持することができ、また流入する排水の量や水質の変化等に伴う負荷変動に対して、蛍光量やｐＨを一定範囲に保ちながら溶存酸素濃度を変化させて、硝化及び脱窒の反応を安定的に継続して行うことができ、排水処理の効率性、安定性に優れる。
（４）好気槽から無酸素槽に硝酸性窒素と溶存酸素と好気状態の活性汚泥からなる硝化液を循環させる硝化液循環部を有することにより、嫌気槽と下流側の好気槽との間の酸化還元状態の開きを小さくすることができる。このことにより、短時間で必要な溶存酸素濃度を得ることができ、省エネルギー性に優れるだけでなく、処理水量を増大させることができ、排水処理の効率性、処理水の水質の安定性に優れる。
（５）制御部の制御により、好気槽内において硝化と脱窒をバランス良く両立させることができ、必要な脱窒量を好気槽での脱窒と無酸素槽での脱窒で受け持つことができるため、硝化液循環率を従来の担体Ａ2Ｏ法と比較して１／２程度まで低減して、循環ポンプの駆動に必要な電力を低く抑えることができると共に、好気槽への空気の供給量も担体Ａ2Ｏ法と比較して１／２以下に低減できるため、トータルとして処理水量当たりの消費電力量を担体Ａ2Ｏ法と比較して４０％近く削減することができ、省エネルギー性に優れる。
（６）無酸素槽内に配設される蛍光測定センサ又はＯＲＰセンサを備えることにより、無酸素槽内の生物蛍光体の蛍光量又は無酸素槽内の酸化還元電位を直接測定することができ、それに基づいて好気槽から無酸素槽に循環させる硝化液の量を最適に保つことが可能で、硝化液の循環率の制御の確実性、安定性に優れる。
（７）無酸素槽内に配設される蛍光測定センサ又はＯＲＰセンサで測定される生物蛍光体の蛍光量又は酸化還元電位に基づいて硝化液の循環率を調整することができ、無酸素槽での脱窒量を最適に保つことができるので、好気槽での硝化・脱窒同時反応に必要な空気量を低減することができ、好気槽への空気供給に必要な電力を削減することが可能で、排水処理の効率性、省エネルギー性を向上させることができる。
【実施例】
【００２９】
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
実施の形態１の排水処理方法に用いる排水処理装置１０の嫌気槽５、無酸素槽６、好気槽７の好気第１槽７ａの各槽について、蛍光測定センサとしてＮＡＤＨセンサを用いて、ＮＡＤＨ値を測定した。
尚、各槽の容量は嫌気槽５及び無酸素槽６が５７５ｍ3、好気槽７が２，８７５ｍ3で、各槽の間は多孔板で仕切られている。また、処理水量は１万ｍ3／日で硝化液の循環率は７０％に固定した。汚泥返送率は５０％とした。
図５は実施の形態１の排水処理方法に用いる排水処理装置の各槽におけるＮＡＤＨ値の測定結果を示す図である。
通常運転時は、嫌気槽５でのＮＡＤＨ値の測定は行っていないが、図５に示したように、ＮＡＤＨ値が、『嫌気槽＞無酸素槽＞好気槽（好気第１槽）』の関係となっていることが確認された。
ＤＯセンサで測定されるＤＯ値は、嫌気時でも無酸素時でも値が０になるので、好気槽７の好気第５槽７ｅから硝化液が循環される無酸素槽６がなくても、好気槽７に供給される空気量に違いがないように見えるが、実際には嫌気槽５と無酸素槽６ではＮＡＤＨ値に違いがあり、実施の形態１のように無酸素槽６を設けることにより、無酸素槽６と好気槽７のＮＡＤＨ値の差を小さくすることができ、好気槽７への空気供給量を低減して空気供給部１５の消費電力量を大幅に低減できることがわかった。
【００３０】
（実施例２）
実施例１と同様の排水処理装置１０を用いて、排水処理を行った。
図６は実施例２の排水処理における処理水量と窒素除去の推移を示す図である。
図６において、測定は各月に３〜４回ずつ行い、その結果を横軸に時系列で並べている。左側の縦軸は窒素濃度、右側の縦軸は処理水量を示している。
図６によれば、処理水量の増減や季節による好気槽水温の変化に関わらず、処理水Ｔ−Ｎ濃度は安定しており、平均７ｍｇ／Ｌ程度で推移している。
以上のことから、硝化、脱窒共に安定して行われているものと考えられる。
【００３１】
（比較例１）
比較例１は図４（ａ）と同様に好気槽７からの硝化液の循環を行わず、第１番目及び第２番目の槽をいずれも嫌気槽５として機能させた以外は、実施例２と同様にして排水処理を行った。
【００３２】
図７は実施例２、比較例１及び担体Ａ2Ｏ法における処理水量当たりの空気倍率の比較図である。
図７は、担体Ａ2Ｏ法における処理水量当たりの空気倍率を１００％としたときの実施例２及び比較例１の処理水量当たりの空気倍率を示している。
比較例１では、実施例２と同様に、蛍光測定センサ１３ｂ及びｐＨセンサ１４に基づく制御部１８の制御により、好気槽７内において硝化と脱窒をバランス良く両立させることができ、排水の処理に必要な脱窒を好気槽７と無酸素槽６で受け持つことができるため、好気槽７への空気供給量を担体Ａ2Ｏ法よりも低減することができ、短時間で必要な溶存酸素濃度を得ることができるため、空気供給部１５の送風機１７による送風量を担体Ａ2Ｏ法より３０％以上低減することができ、それに比例して消費電力を低減することができた。
【００３３】
実施例２では、さらに無酸素槽６に硝化液を循環させるための硝化液循環部１１を備えることにより、比較例１と比べて無酸素槽６と好気槽７との間の酸化還元状態の開きを小さくすることができる。このことにより、好気槽７への空気供給量を担体Ａ2Ｏ法の１／２以下にまで大幅に低減することができ、比較例１よりも短時間で必要な空気量を得ることができるため、空気供給部１５の送風機１７による送風量は比較例１よりもさらに２０％以上低減して、担体Ａ2Ｏ法の１／２以下となり、消費電力の大幅な低減を行うことができた。
【００３４】
尚、実施例１，２では、硝化液の循環率は７０％で固定したが、無酸素槽６又は好気槽７のＮＡＤＨ値に基づいて硝化液の循環率を調整すれば、水量変動や水質変動を受ける時の好気槽７への空気供給をさらに効率的に行うことができ、排水処理の効率性、省エネルギー性を向上させることが可能である。
また、実施例１，２では各槽の間が多孔板で仕切られており、完全には区切られていないため、好気槽７での曝気が無酸素槽６にも影響を与えるにも関わらず、安定した排水処理が行われていることから、各槽を無孔板で完全に区切った場合には、さらに排水処理の効率性を向上できることは明らかである。
以上のことから、本願発明の排水処理方法及びそれに用いる排水処理装置は、排水の処理時間を短縮して処理水量を増大させることができ、排水処理の効率性、処理水の水質の安定性に優れると共に、著しく省エネルギー性に優れることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、好気槽内の詳細な状態を把握して、その状態に応じた制御を行うことにより、硝化液の循環率及び好気槽への送気量を大幅に低減しながら処理水質の向上、処理可能水量の増大、処理時間の短縮を図り、処理水量当たりの消費電力量を削減することができ、排水処理の効率性、処理水の水質の安定性、省エネルギー性に優れる排水処理方法の提供、及び酸化還元状態に大きな開きがある上流側の嫌気槽と下流側の好気槽との間に無酸素槽を設け、上記排水処理方法を用いて好気槽から無酸素槽に硝酸性窒素と溶存酸素と好気状態の活性汚泥からなる硝化液を循環させることにより、無酸素槽と好気槽との間の酸化還元状態の開きを小さくすることができ、好気槽への空気供給量を低減し、短時間で必要な溶存酸素濃度を得ることができ、省エネルギー性に優れるだけでなく、処理水量を増大させることができ、排水処理の効率性、処理水の水質の安定性に優れる排水処理装置の提供を行い、既存の排水処理施設の有効利用に貢献することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１  スクリーン
２  沈砂池
３  流量調整槽
４  最初沈殿池
５  嫌気槽
６  無酸素槽
７  好気槽
７ａ〜７ｅ  好気第１槽〜第５槽
８  最終沈殿池
９  消毒及び放流槽
１０  排水処理装置
１１ａ  硝化液循環路
１１ｂ  循環ポンプ
１２  ＤＯセンサ
１３ａ，１３ｂ  蛍光測定センサ
１４  ｐＨセンサ
１５  空気供給部
１５ａ  散気管
１６  電動空気弁
１６ａ  バルブ開閉部
１７  送風機
１８  制御部
１９  汚泥返送部
【要約】
【課題】好気槽内の詳細な状態を把握して、その状態に応じた制御を行うことにより、硝化液の循環率及び好気槽への空気供給量を大幅に低減しながら処理水質の向上、処理可能水量の増大、処理時間の短縮を図り、処理水量当たりの消費電力量を削減することができ、排水処理の効率性、処理水の水質の安定性、省エネルギー性に優れる排水処理方法の提供を目的とする。
【解決手段】測定される蛍光量及びｐＨがそれぞれ一定範囲に収まるように空気量を増減させ負荷変動に応じて溶存酸素濃度を変化させることにより好気槽で硝化及び脱窒を同時に行う反応工程と、反応工程において好気槽の上流側の無酸素槽に好気槽で硝化された排水（硝化液）を循環させる硝化液循環工程と、を備える。
【選択図】図２【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６】
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【図５】
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【図７】
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