(57)【要約】  本発明は、アンモニウムを亜硝酸塩に酸化することによって、続いて反応相が分別される連続生物反応槽で窒素ガスの亜硝酸塩への脱硝によって、窒素濃縮廃水を処理するための方法に関するものであり、処理される流入量が硝化バクテリアの入っている反応槽に注ぎ込まれる方法であり、運転状態が硝化バクテリアの作用に特権を与え、硝化バクテリアの作用を最大限まで抑制するために提供されており、硝化を引き起こす少なくとも1つの通気相、続いて通気が止められ、炭素源が亜硝酸塩を窒素に変えるための反応槽に導入される相のある処理サイクルを備える方法である。
2009502494.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンモニウムを亜硝酸塩に酸化し、引き続く、反応フェーズが細分されている生物反応槽で窒素ガスの亜硝酸塩への脱硝によって、高窒素濃度廃水を処理するための方法であって、連続する前記反応槽は硝化バクテリアが入っており、硝化バクテリアの作用（活動）が優越しており、硝化バクテリアの作用（活動）が最大になるまで（条件が）抑制されており、そこにおける方法は、全サイクルで処理される流入量が連続的に体積を分割して反応槽に注ぎ込まれ、全処理サイクルは連続するサブサイクルに分けられ、それぞれのサブサイクルでは体積を分割して供給され、続いて硝酸塩を引き起こす通気（空気供給）フェーズがあり、続いて通気（空気供給）が止められ、炭素含有源が亜硝酸塩を窒素に転化するために反応槽に導入される方法であって、一連のリアルタイム測定が廃水処理（工程）、吐出および生物反応槽、でなされ、流入時に処理されるべき供給窒素量が秤量され、全サイクルの（空気）供給フェーズの数は、前記供給窒素量および反応槽の液体の最小量に応じて、以下の式にしたがって確定され、
2009502494.tif 000009
この式では、
Ｎalimmin：供給サイクルの最小数
ＦNH4,J：毎日の供給窒素量
[ＮＨ4+]eff：反応槽からの（反応槽における）廃水中のアンモニウム濃度
Ｖmin：最小液体体積（抜き取り後および供給前）
ＮRBS：１日当たりの完全ＲＢＳサイクル数
[ＮＨ4+]inhib：硝化バイオマスの抑制アンモニウム濃度
このようにして、注入される体積部分の窒素濃度は、反応槽に残っている液体部分で希釈され、それによって硝化バクテリアの抑制を防ぎ、体積部分の供給窒素量は、反応槽内に、各部分への注入アンモニア供給の「シングルショット」またはピーク（Ｐ）を生じさせるに十分であり、亜硝酸塩生成バイオマスの開発に適していることを特徴とする高窒素濃度廃水を処理する方法。
【請求項２】
流入で処理されるべき窒素の体積体での供給は、流入物の伝導性（Ｘ）および流量（Ｑ）を測定することによって数値が求められる請求項１に記載の方法。
【請求項３】
各部分の注入時のピーク（Ｐ）アンモニア供給は、少なくともサブサイクル継続時間の４分の１より長くない期間中、関係するサブサイクルの終わりを特徴づけるアンモニア濃度の１２５％以上である請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
反応槽の溶解酸素濃度は、通気（空気供給）フェーズの継続期間を制限することによって、また処理される供給への酸素入力を調整することによって、それを低い値に維持するために測定され、制御される先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
溶解酸素濃度の割合は、通気（空気供給）/無酸素サブサイクルの最小数Ｎbiolminによって、０と２ｍｇ  Ｏ2／１の間に制限される請求項４に記載の方法。
【請求項６】
実際に応用されるサブサイクルの数（ＮＣ）は、ＮalimminとＮbiolminの間の最高値である請求項５に記載の方法。
【請求項７】
ｐＨは反応槽で測定され、ｐＨの自己調整は、ｐＨの変動を６．５と８．５の間、なるべくなら７と８の間に制限することで連続するニトロ化および脱硝フェーズを交換することによって提供される先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
反応槽内で温度が測定され、５℃と４５℃の間に維持するために、温度調整される先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
通気（空気供給）および無酸素フェーズの一定の継続期間のある通気（空気供給）／無酸素タイプの生物サイクルは、前もって決定され、これらの反応フェーズの総時間ｔＣは、サイクルの数ＮＣに応じて計算される先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
2009502494.tif 000010
この式で、
ｔRBS：総ＲＢＳサイクル時間
ｔalim：総供給時間（分割されず）
ｔsedim：設定フェーズ時間
ｔextract：抜き取りフェーズ時間
【請求項１０】
無酸素フェーズの間炭素含有源の注入時間は、入ってくる供給窒素量の測定から確定される先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
当方法が、嫌気性消化上澄み液の処理に応用される先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
当方法が、ガスプロセスによる濃縮の処理に応用される請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
当方法が、ゴミ埋立地浸出水の処理に応用される請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
特に、１００ｍｇ  Ｎ／ｌ以上を含む高窒素濃度廃水を処理するための設備であり、アンモニウムを亜硝酸塩に酸化させることによって、反応フェーズが連続的に分割される生物反応槽（１）で亜硝酸塩の窒素ガスへの脱硝が後に続き、前記反応槽は硝化バクテリアを含み、その運転状態が硝化バクテリアの作用（活動）が優越しており、硝化バクテリアの作用（活動）が最大になるまで（条件が）抑制されるものであり、全サイクルで処理される流入量が連続的に体積を分割して反応槽に注ぎ込まれ、その全処理サイクルは、それぞれが体積を分割して供給するフェーズを備える連続するサブサイクルに分けられ、硝化を引き起こす通気（空気供給）フェーズがあり、続いて通気（空気供給）が止められ、炭素含有源が亜硝酸塩を窒素に転化するための反応槽に導入される無酸素フェーズがあり、当設備は、特に、伝導性（Ｘ）を測定するプローブ（１７）によって、流入物の伝導性（Ｘ）および流量（Ｑ）を測定するための流量計（１８）によって、流入で処理される窒素の大量供給を評価するための手段（１７、１８、Ｃ）を備え、また全サイクルの供給フェーズの数を、前記供給窒素量および反応槽の液体の最小量に応じて計算および制御するための手段（Ｃ）を備えることを特徴とし、導入される体積部分の窒素濃度は、反応槽に残っている液体部分に希釈され、それによって硝化バクテリアの抑制を防ぎ、体積部分の供給窒素量は、反応槽内に、各部分への注入アンモニア供給の「シングルショット」またはピーク（Ｐ）を生じさせるに十分であり、亜硝酸塩生成バイオマスの開発に適しているような態様が実現することを特徴とする窒素濃縮廃水を処理するための設備。
【請求項１５】
当設備は、出ていく廃水に伝導性測定プローブ（１９）および流量計（２０）、ならびに反応槽（１）内に種々のセンサーを備えることができ、特に伝導性（２１）、溶解酸素濃度（２２）、酸化還元電位（２３）およびｐＨ（２４）センサーであり、すべての前記プローブおよびセンサーは、処理の進展および改善策の管理を継続的に監視する制御装置（Ｃ）に接続される請求項１４に記載の設備。
【請求項１６】
当設備は、無酸素フェーズの間、炭素含有源の注入時間のために、炭素含有源（８）および制御装置（Ｃ）によって制御される定量ポンプを備え、前記注入時間は、入ってくる供給窒素量の測定から確定される請求項１４または１５に記載の設備。
【請求項１７】
当設備は、溶解酸素濃度の測定に従って、制御装置（Ｃ）  によって制御される通気手段（１０、１１、１２）を備える請求項１４〜１６のいずれか１項に記載の設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンモニウムを亜硝酸塩に酸化することによって、続いて反応相が分別される連続生物反応槽で亜硝酸塩の窒素ガスへの脱硝によって、窒素濃縮廃水を処理するための方法に関するものであり、処理される流入量が硝化バクテリアの入っている反応槽に注ぎ込まれる方法であり、運転状態が硝化バクテリアの作用に特権を与え、硝化バクテリアの作用を最大限まで抑制する《発揮させる》ために提供されており、硝化を引き起こす少なくとも１つの通気相、続いて通気が止められ、炭素源が亜硝酸塩を窒素に変えるための反応槽に導入される相のある処理サイクルを備える方法である。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、特に窒素濃度が100 mg N/lより高い廃水の処理に関するものである。
【０００３】
窒素濃縮（高窒素濃度）廃水の処理
多くの汚染物処理設備は、ホスト環境での、その含有窒素、主にアンモニア体、の制御および処理と関連した増大する障害に直面している。アンモニアは、水域環境の酸素欠乏、魚への毒性または富栄養化過程などの環境被害を引き起こす恐れがある。これらの影響を制限するために、規制が、ますます厳重な放出制限を課しており、それは、しばしば現存する処理ステーションの多大の費用を要する改修が必要となる。
【０００４】
窒素を処理するための主要な方法の一つは、硝化/脱硝の生物学的方法であり、その方法によって、アンモニウムは、通気状態で、まず亜硝酸塩にその後硝酸塩に、２つのステップで酸化され、最終的に無酸素状態で窒素ガスに還元される。濃縮（高濃度）廃水の場合、さまざまの規定要因を制御することによって、後で直接脱硝される亜硝酸塩への部分的硝化を実施することで、この生物学的過程を省くことが可能である。「硝酸塩シャント」とも呼ばれ、ＥＰ−Ａ−８２６６３９およびＷＯ  ００／１５１７６で既に説明される本方法は、酸素入力を硝化のため２５％、脱硝のため４０％、およびまた有機栄養の関連製品のための生物分解炭素入力を還元することが可能である。
【０００５】
嫌気性消化装置を備える廃水処理プラントは、設備の、前工程に戻されるとき、総窒素供給量のほぼ20%を占める可能性のあるスラッジ処理ラインにおいてアンモニウム（約1000mg N/l）で濃縮された流れを生じさせる。その特定の処理は、したがって、放出制限を満たす主要な処理ラインの多大の費用を要する改修を避けるのに、多くの場合役に立つであろう。その上に、ますます多くの場所が、完全に最小限度に抑えなくてはならないアンモニアの状態を大量に負わされる凝縮物を発生させ、生じる異臭またはオフガスを処理することを強いられている。最終的に埋立地からの浸出水は、アンモニウムイオンが、汚染の主要な根源の一つを示す3番目のタイプの廃水を構成する。
【０００６】
これらすべての廃水は、通例生物分解炭素をほとんど含まず、生物学的処理装置が、ほとんど窒素の処理のためだけに寸法を合わせることができることを意味している。「硝酸塩シャント」タイプの生物学的処理は、したがって従来の硝化/脱硝と比較して、かなりのコスト削減を可能にするであろう。
【０００７】
ＲＢＳ（連続生物反応槽）構成における硝酸塩シャント
Fux,C.、Lange K., Faessier, A.、Huber, P.、Grueniger, B.およびSiegrist, H.（2003年）は、水科学および技術48巻No.8、9ページから18ページ（2003年）の論評に載っている「亜硝酸塩‐SBRまたはSHARON?を経由して消化装置浮遊物からの窒素除去」と題する論文において、窒素濃縮廃水で硝酸塩シャントの実装のために、供給、反応（通気+無酸素）、設定および除去相を備える連続生物反応槽（ＲＢＳ）の利点を例証した。実際に、このＲＢＳ構成は、バイオマス保有がないことで、亜硝酸塩から硝酸塩の酸化の原因であるそのバイオマスの特定の浸出が可能となるSHARON方法（特許EP-A-826639）とは違って、同じ反応槽でのバイオマス保有によって、より大量の供給を利用するのに役立つ。Fuxおよびその他のＲＢＳ方法によると、完全サイクルで処理される流入量は、連続的な体積分別の反応槽に注ぎ込まれ、その完全処理サイクルは、それぞれが体積分別供給相を備える連続するサブサイクルに分けられ、硝化を引き起こす通気相があり、続いて通気が止められ、炭素含有源が亜硝酸塩を窒素に転化するための反応槽に導入される無酸素相がある。
【０００８】
嫌気性消化装置浮遊物、ガス処理凝縮物および埋立地浸出水のような放出のために、亜硝酸生成および還元反応を最大限に利用することは、以下の2つの主要な理由で特に困難である。
・これらの放出は、流量およびアンモニウム濃度において、一定品質の廃水を生み出す運転基準の定期的に繰り返される調節を必要とするような極度に幅広い変化の傾向がある。
・塩および種々雑多なイオン化合物を大量に負わされる、本発明で取り扱われるような培地は、プローブの感度にマイナス効果があり（特に硫化物による酸化還元プローブの汚染）、劣化タイマーモードへの急速な転移を誘発する動きを引き起こす傾向がある。
【０００９】
強固な管理システムの発達が、したがってSBR反応槽での硝酸塩シャントによる濃縮廃水の窒素処理の信頼性を確実にすることが望ましい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、その連続には複数の分別供給/通気/無酸素相、これらの相の数および継続期間また処理される廃水、放出および生物反応槽での一連の実時間測定によって調節される炭素含有試薬の付加反応が含まれる連続生物反応槽（ＲＢＳ）での硝化/脱硝方法によって、濃縮廃水から窒素を除去することを提案する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によれば、最初に定義されるタイプであり、完全サイクルで処理される流入量は、連続する体積分別で反応槽に注ぎ込まれ、完全処理サイクルは連続するサブサイクルに分けられ、それぞれのサブサイクルが体積分別のある供給相を備え、続いて硝酸塩を引き起こす通気相があり、続いて通気が止められ、炭素含有源が亜硝酸塩を窒素に転化するための反応槽に導入される無酸素相がある窒素濃縮廃水を処理するための方法は、一連の実時間測定は処理される廃水で、放出で、および生物反応槽で行われ、流入で処理される窒素量供給は評価され、完全サイクルの供給相の数は、前記窒素供給および反応槽の液体の最小量に応じて、以下の式にしたがって確定されることを特徴とする。
【００１２】
2009502494.tif 000003
【００１３】
この式では、
Nalimmin：供給サイクルの最小数
FNH4,J：毎日の窒素供給
[NH4+]eff：反応槽からの廃水のアンモニウム濃度
Vmin：最小液体体積（抽出後および供給前）
NRBS：1日当たりの完全ＲＢＳサイクル数
[NH4+]inhib：硝化バイオマスの抑制アンモニウム濃度
【００１４】
そのように、注入される体積分別の窒素濃度は、反応槽に残っている液体用量で希釈され、それによって硝化バクテリアの抑制を防ぎ、体積分別の窒素供給は、反応槽内に、各分率の注入へのアンモニア供給の「シングルショット」またはピークを生じさせるに十分であり、亜硝酸塩生成バイオマスの開発に適している。
【００１５】
望ましくは、流入で処理される窒素の大量供給は、流入の伝導性（X）および流量（Q）を測定することによって評価される。
【００１６】
望ましくは、反応槽の溶解酸素濃度は、通気相の継続期間を制限することによって、また処理される供給への酸素入力を調整することによって、それを低い値に維持するために測定され、制御される。
【００１７】
通気/無酸素サブサイクルの最小数Nbiolminは、既定の生物反応時間を越えるのを避けるために確定され、0と2 mg O2/1の間の溶解酸素濃度の変動を制限するために選択される。
【００１８】
pHは、反応槽で測定され、pHの自己調整は、pHの変動を6.5と8.5の間、なるべくなら7と8の間に制限することで連続するニトロ化および脱硝相を交換することによって提供される。
【００１９】
通気および無酸素相の一定の継続期間のある通気/無酸素タイプの生物サイクルは、前もって決定され、これらの反応相の総時間tCは、サイクルの数NCに応じて計算される。
【００２０】
2009502494.tif 000004
【００２１】
この式では、
tRBS：総ＲＢＳサイクル時間
talim：総供給時間（分別されず）
tsedim：設定相時間
textract：抽出相時間
【００２２】
実際に応用される「通気/無酸素」の生物サイクルは、通気時間が、入ってくる供給、反応槽の通気システムの構成および反応速度論を使用して計算される理論上の通気時間に最も合致するものである。無酸素相の継続時間は、嫌気生活の危険を制限するために制限される。
【００２３】
無酸素相の間の炭素含有源の注入時間は、入ってくる窒素供給の測定から確定させる。望ましくは、窒素除去効率は計算され、最小効率と比較され、無酸素相の間、炭素含有源の注入は、比較の結果に従って、処理される供給の反応物の入力を調整することによって最適化される。
【００２４】
本方法は、嫌気性浮遊物の処理、またはガス処理凝縮の処理、または埋立地浸出水の処理に有利に応用される。
【００２５】
本発明はまた、特に、100 mg N/l以上を含む窒素濃縮廃水を処理するための設備にも関するものであり、アンモニウムを亜硝酸塩に酸化させることによって、反応相が分別される連続生物反応槽で亜硝酸塩の窒素ガスへの脱硝が後に続き、前記反応槽は硝化バクテリアを含み、その運転状態が硝化バクテリアの作用に特権を与え、硝化バクテリアの作用を最大限まで抑制するために提供されており、完全サイクルで処理される流入量は、連続的な体積分別の反応槽に注ぎ込まれ、その完全処理サイクルは、それぞれが体積分別供給相を備える連続するサブサイクルに分けられ、硝化を引き起こす通気相があり、続いて通気が止められ、炭素含有源が亜硝酸塩を窒素に転化するための反応槽に導入される無酸素相があり、当設備は、特に、伝導性（X）を測定するプローブによって、流入の流量（Q）を測定するための流量計によって、流入で処理される窒素の大量供給を評価するための手段を備え、また完全サイクルの供給相の数を、前記窒素供給および反応槽の液体の最小量に応じて計算および制御するための手段を備えるという特徴があり、その方法では、導入される体積分別の窒素濃度は、反応槽に残っている液体体積に希釈され、それによって硝化バクテリアの抑制を防ぎ、体積分別の窒素供給は、反応槽内に、各分率の注入へのアンモニア供給の「シングルショット」またはピークを生じさせるに十分であり、亜硝酸塩生成バイオマスの開発に適している。
【００２６】
当設備は、出ていく廃水に伝導性測定プローブおよび流量計、ならびに反応槽内に種々のセンサーを備えることができ、特に伝導性、溶解酸素濃度、酸化還元電位およびpＨセンサー、すべての前記プローブおよびセンサーは、処理の進展および改善策の管理を継続的に監視する制御装置に接続される。
【００２７】
望ましくは、当設備は、無酸素相の間、炭素含有源の注入時間のために、炭素含有源および制御装置によって制御される定量ポンプを備え、前記注入時間は、入ってくる窒素供給の測定から確定される。
【００２８】
当設備は、溶解酸素濃度の測定に従って、制御装置によって制御される通気手段を備える。
【００２９】
供給の最適化された分別、複数の相へのＲＢＳサイクルの通気および無酸素のステップによって、硝酸塩シャントによる窒素処理のための有益な効果を作り出すのに役立つ。
【００３０】
a)  「シングルショット」アンモニア供給
連続的供給システム、例えばEP 0 826 639によると、反応槽の基質濃度は、反応槽の出口で測定されるものと同じである。アンモニア濃度が亜硝酸塩生成反応速度を直接確定するので、高い転換率および収率の両方を得ることは非常に困難である。
【００３１】
ＲＢＳでは、連続する体積分別またはバッチによる操作は、硝化バクテリアを抑制し、それによって高い反応速度を得ることによって、サブサイクルの始めでアンモニウムイオンを濃縮するのに、または硝化バクテリアの作用を高めるのに役に立つ。一方、培地の高いアンモニア濃度を考えれば、反応槽で希釈するために、これらのシングルショット供給を分別し、亜硝酸塩生成バイオマスの抑制を防ぐことが非常に重要である。
【００３２】
本発明の方法は、バイオマスの抑制を防ぐ一方で、アンモニウム転換率を最大にするために、供給の最適な分別を可能にする。
【００３３】
b)  限られた通気の管理
ＲＢＳ構成は、バイオマスの保持を可能にする。したがって、スラッジの年数を制限することによって（EP 0 826 639の方法の原理）、亜硝酸塩生成バイオマスを選択することは、もはや適切ではない。その結果、通気相の間生物学的池で、硝酸塩の形成を防ぐ一方、亜硝酸塩の形成を確実にするために、低い溶解酸素濃度を維持することが必要となる。
【００３４】
処理される廃水の広範な変動性のために、有酸素/無酸素の連続の間、不十分な量または経時的に適切でない酸素分布にかかわらず、酸素入力の調節不足の恐れがある。
【００３５】
本発明は、通気相の継続期間を制限する一方、ならびに処理される供給への酸素入力を調節する一方、低い値での溶解酸素濃度のより良い管理を得るのに役立つ。
【００３６】
c)  培地のpHの自己調整
pHを6.5と8.5の間に維持することは、アンモニウム-酸化バイオマスの抑制を防ぐのに役立つ。実際に、硝酸塩シャントに利用されるＲＢＳ方法は、各バッチの始めで、アンモニアの供給の高まりを増強しがちで、通気相の間より低いpH値を間接的に生じさせがちである。これは、亜硝酸塩の生成の間、プロトンが遊離され、水酸イオンが脱硝中に遊離される。バッチ運転の間に蓄積できる場合、培地のpHへの影響はより強い。
【００３７】
本発明は、連続してニトロ化および脱硝相を順に交代させることによって、培地のpHのより良い自己調整を可能にする。
【００３８】
d)  無酸素相の最適な管理
低供給状態での長期にわたる無酸素期間の維持は、本方法の運転での可能性のある劣化および採用されるセンサーの汚染を伴う嫌気性状態の形成につながることがある。
【００３９】
本発明は、無酸素相の継続期間を制限することによって、嫌気生活の恐れを制限するのに役立つ。
【００４０】
さらに、無酸素相中の生物分解性炭素の可用性は、脱硝を完成するために、保証されなくてはならない。関係する廃水が通常ほとんど生物分解性炭素を含んでいないので、脱硝ステップは、通例外部源を付加することを必要とする。付加反応物の量を最適化することが非常に重要であり、それは主要な方法のコスト項目の一つを示している。概してある一定用量が、理論的二段燃焼率または実験的に確定された率で、所定の平均窒素供給の関数として利用される。
【００４１】
本発明は、処理される供給への反応物入力を調整する一方、生物分解炭素付加の適正化を可能にする。
【００４２】
上記の配置は別として、本発明は、添付図面を参照して説明されるが、限定されない典型的な実施形態に併せて、以下でより明確に検討されるいくつかの他の配置を備える。
【００４３】
これらの図面は、以下のとおりである。
図１は、本発明の方法を実行するための連続生物反応槽のある設備の略図である。
図２は、処理サイクル中の時間の関数として、反応槽でのレベルの変化量を示すグラフである。
図３は、サブサイクルのあるサイクルの連続相を示す。
図４は、本方法による設備運転のブロック図である。
図５は、反応槽内の値の変化を示すグラフである。
ｘ軸上に表示される時間数での時間の関数として、ｙ軸上に表示される、
‐  メートル（ｍ）で表す水位、
‐  mg/lで表す溶解酸素濃度、
‐  pH
‐  mS/cmで表す伝導性X（センチメートル当たりのミリジーメンス）
‐  およびmg N/lで表すアンモニウム濃度、ならびに
図６は、mg N/lで表わすアンモニア濃度の変化および日数で表しx軸上に表示される時間の関数として、y軸上に表示されるm3/d（m3/1日）で表す流量を示すグラフである。
【００４４】
図面の図1は、通例100 mg N/l（100 mg窒素/リットル）以上の窒素濃度のあるアンモニウム濃縮廃水を処理するための設備を示す。当設備は、全サイクルにつき、体積分別またはバッチで満たされ、処理後に排水される連続生物反応槽1を備える。反応槽1に注ぎ込まれる廃水は、「流入」とも呼ばれる。液体Vminの最小体積は、排水後反応槽1内にあり、前記液体のレベルは、図1の水平線によって示される。
【００４５】
連続生物反応槽、すなわちＲＢＳは、亜硝酸塩バクテリア（酸化アンモニウムから亜硝酸塩）および硝化バクテリア(亜硝酸塩から硝酸塩)を備える硝化バクテリアを含む。運転状態は、アンモニウムを亜硝酸塩に転換する硝化バクテリアの作用に特権を与え、硝酸塩への亜硝酸塩の転換を防ぐように、硝化バクテリアの作用を最大限まで抑制するために提供されている。
【００４６】
緩衝剤タンク3は、反応槽1の流れをさかのぼり提供される。処理される流入の反応槽1への供給は、緩衝剤タンク3からのパイプに取り付けられるポンプ4によって提供される。レベル2まで浸水管を形成する例えばポンプ6およびパイプ7によって、排水が提供される。例えばメチルアルコールタンクなどの炭素含有源8は、提供ポンプ9がメチルアルコールの、または炭素含有源の1回分を無酸素相中に、反応槽に注入することができるようにするために提供される。通気手段10は、電磁弁12を経由して、例えばブースター11などの加圧空気源に接続される例えば穴あき管などの反応槽1の底部で提供される。
【００４７】
サブサイクルの処理中に、体積分別を供給した後、第1有酸素相では、反応槽1の通気は、亜硝酸バクテリアの作用（ニトロ化）のもとで、亜硝酸塩へのアンモニウムの転換を引き起こすように、空気を管10に送り込むことによって、また反応槽に含まれる流入での泡の形成によって実行される。続いて起こる無酸素相において、通気は中止され、例えばメタノールなどの炭素含有源は、亜硝酸塩を窒素に転換するために、定量ポンプ9を使用して反応槽1に導入される。有酸素相および無酸素相の組み合わせは、サブサイクルの生物サイクルを構成する。
【００４８】
「完全サイクル」という表現は、液体の最高レベル13と最小レベル2の間の反応槽の容量に相当する量を処理するために行われる全面的運転を指定するために使用される。完全サイクルの開始時に、レベルは最小であり、反応槽は、その時最高レベル13まで満たされ、処理後、反応槽はその最小レベル2まで排水される。
【００４９】
完全サイクルについては、反応槽1は、連続する体積分別で供給される。各分別の流量は、反応槽の容量の一部を占めるにすぎず、その結果流入の窒素濃度は反応槽の中身で希釈され、過度の窒素濃度による亜硝酸塩バクテリアを抑制するのを防ぐのに依然として許容し得る。よって、反応槽に導入される連続する流入分別は、連続する増分14、15、16、および13（図２）、またはよく考えられた例での4つの増分で、液面が上昇する原因となるであろう。入ってくる流入には、亜硝酸バクテリアか限度を越えない濃度より実質的に高い濃度がある場合、供給の分別は、既に反応槽内にある液体体積に注ぎ込まれる分別の希釈を引き起こし、そのために濃度の抑制の限度を越えるのを防ぐ。
【００５０】
各流量分別の注入開始時に、反応槽1に特有のスラッジの滞留にもかかわらず、亜硝酸バイオマスの発達に有利で、硝化バイオマスに不利なアンモニア供給の「シングルショット」またはピークP（図５）が起こる。望ましくは、ピークPは、少なくともサブサイクル時間の4分の1の長さの期間中、依然として関連するサブサイクルの終わりを特徴づけるアンモニア濃度の125%以上のままである。
【００５１】
測定プローブおよびセンサーは、設備のさまざまな場所で提供される。廃水の伝導性を測定するためのプローブ17および流量計18は、廃水注入口パイプ上に提供される。測定結果は、電気信号の形式で、特にマイクロプロセッサーのあるコンピューターまたは制御装置Cで形成される電子計算および制御手段に送られる。これらの伝導性および流量測定は、既定の時間間隔の間、反応槽1に入る窒素供給をCが確定することができるようにする。伝導性測定プローブ19および流量計20は、配水管上に提供される。測定結果は、制御装置Cにも送られる。生物学上池を構成する反応槽1の液体に、プローブ21は、溶解酸素を測定するために提供され、プローブ22は酸化還元電位、プローブ23はpHおよび温度センサー24を測定するために提供される。これらすべてのプローブまたはセンサーは、制御装置Cに接続され、それはポンプ4、6および9の始動または停止ならびに電磁弁12の開閉ならびにブースター11の運転または運転停止を指示する。
【００５２】
図３の下部によって図式的に示されるとおり、完全サイクルは、複数の連続するサブサイクルを備え、各サブサイクルは以下のステップを備える。
‐  体積分別の供給、
‐  および有酸素ニトロ化処理のための通気相、及び
亜硝酸塩を窒素に転換するための無酸素相のある、
生物サイクル
完全サイクルは、設定ステップで終わり、その後排水される。さまざまな相の継続期間およびステップは、異なる可能性がある。
図３の上部は、各サブサイクルの開始時の供給に起因する、mg N/lで表されるアンモニア供給［NH4+］の「シングルショット」またはピークPを示す。ピークPは、図５のグラフにより正確に示される。
【００５３】
処理される流入の変動性に当方法の運転を適合させるために、相の数および継続期間ならびに炭素含有反応物8は、実時間測定から、3つのレベルで、前記制御装置に導入されるプログラムを使用して制御装置Cによって確定される。
1）未精製の流入において、入ってくる窒素の供給を確定し、「供給/通気/無酸素」サブサイクル、通気時間および炭素含有源を正確に確定する、
2）放出において、処理収量を確定し、方法の遡及修正を可能にする、
3）生物反応槽においては、通気および無酸素サイクルの間、生物学的プロセスの満足のゆく推移を制御する。
【００５４】
本発明の方法のさまざまな要素は、以下に詳細が記載される。
【００５５】
1）処理される流入での測定の使用
例えば、プローブ17で伝導性、ならびに流量計18で流量、または所定のセンサーの使用を通し測定することによって、所定の時間間隔の間の入ってくる窒素供給は確定される。
・アンモニア濃度のシングルショットによって、しかしバクテリアの活動の劣化を避けることによって、亜硝酸塩生成反応速度の混ぜ物をするために、全体的なＲＢＳサイクルの間、供給の最適な分別は実行さる。
この分別は、ポンプ4の運転または停止を指示することによって得られる。
・毎日の酸素の必要が見積もられ、設備される通気容量に従って、この要求を満たすのに必要な通気相の継続期間もまた、適用される通気/無酸素サイクルも見積もられる。ブースター11および弁12は、Cによってそれ相応に制御される。
・生物分解性炭素の要件は、理論上または実験的比率から計算され、無酸素相中に炭素含有反応物定量ポンプ9の運転時間は、それ相応に決定される。ポンプ9の運転は、Cによって制御される。
【００５６】
完全ＲＢＳ サイクルの供給相Nalimminの最小数（または連続する体積分別の数）は、アンモニア濃度による抑制を防ぐために、処理される窒素体積供給（サイクルの数の増加を必要とするより高い供給）に従って、制御装置Cによって確定される。以下の式は、毎日の供給に適用される最小分別を計算するために採用することができる。
【００５７】
2009502494.tif 000005
【００５８】
この式では、
Nalimmin：供給相（または体積分別）の最小数
FNH4,J：毎日の窒素供給
[NH4+]eff：反応槽からの廃水のアンモニウム濃度
Vmin：最小液体体積（排水/抽出後および供給前）
NRBS：1日当たりの完全ＲBＳサイクル数
[NH4+]inhib：硝化バイオマスの抑制アンモニウム濃度、
それは、以下の形式で、反応槽内に存在するバクテリア集団を抑制する、培地のpHおよび温度およびアンモニア濃度[NH3+]inhib次第である。
【００５９】
2009502494.tif 000006
【００６０】
この式では、約10 mg N-NH3/lの濃度は、亜硝酸バクテリアにとっては既に有毒である可能性がある。
【００６１】
制御装置Cは、溶解酸素濃度およびpHの過度の変動ならびに長期間の無酸素を避けるために選択され、既定の総生体反応時間を越えるのを防ぐために、有酸素/無酸素サブサイクルの最小数Nbiolminを確定する。
【００６２】
手順のロバスト性および均一性を維持するために、単独の「供給/有酸素/無酸素」サブサイクルを応用するように、供給数を有酸素/無酸素サブサイクル数と一致させることが重要である。実際に応用されるサブサイクルの数NCは、その結果NalimminとNbiolminの間の最高値である。
【００６３】
いったん「供給/有酸素/無酸素」サブサイクルの数が明確に定められれば、通気および無酸素相の継続期間が定められている「有酸素/無酸素」タイプのサブサイクルの数は、前もって決定される。これらの反応相の総時間tCは、サブサイクルNCの数に応じて計算される。
【００６４】
2009502494.tif 000007
【００６５】
実際に応用される「有酸素/無酸素」サブサイクルは、入ってくる供給、反応槽通気システムの構成および反応速度論から制御装置Cによって計算される通気時間が理論上の通気時間に最適に相当するサイクルである。同様に、メチルアルコール定量ポンプ9の運転時間は、入ってくる窒素供給の測定からCによって確定することができる。
【００６６】
平均窒素供給の計算は、たとえば生物サイクルの継続期間、供給期間、水力滞留時間または滞留日などの関係のある期間にわたっておこなわれ、なぜなら処理される廃水のタイプの本来備わっている変動性を考えれば、過度に短時間のステップは、システムの不安定性につながり、過度の長時間は通気のレベルと処理される廃水の等級に通例不適当である炭素含有源の追加の両方またはそのいずれかにつながるであろう。
【００６７】
2）放出における測定の使用
反応槽1の注入口および放出口でのインライン測定からCによって計算される、生物学的処理の窒素除去効率の機能として、自動遡及修正を導入することによって、通気量制御を改善することができる。
【００６８】
炭素含有反応物添加を最適にするために、生物学的池の注入口（17.18）および放出口（19,20）での測定から、自動システムを、定量ポンプ9の運転時間を遡及的に修正するために設置することができる。制御装置Cによって計算される窒素除去効率が所定の最小効率より高い場合、炭素含有反応物制御装置Cは、炭素含有反応物添加の量を減らすために定量ポンプ9の運転時間の減少を指示する。反応槽1を出る処理された流入の品質の劣化の場合、制御装置Cによって指示される第1の是正処置は、定量ポンプ9の初期の運転時間の復元である。この修正の頻度は、システムへの過度の妨害を防ぐために、少なくとも3つのスラッジ年数に達することが望ましい。スラッジ年数は、反応槽から抽出される毎日のスラッジの量に対する反応槽に存在するスラッジの量の比率であることが思い起こされる。
【００６９】
この応用は、本発明の方法が適用される窒素濃縮廃水の処理に関連して、特に有用であり、それにつき代替の独立栄養の脱硝プロセスは特定されてきて、生物分解炭素の事実上ゼロ要件につながる。
【００７０】
適切な是正措置を命じるために、生物学的池、すなわち反応槽1に入っている液体であるシステムの状態を示すセンサーによって供給されるものと、このデータを結び付けるのにしばしば有用である。
【００７１】
3）生物学的池における測定の使用
本方法は、制御装置Cに接続される伝導性21、溶解酸素濃度22、酸化還元電位23およびpH24などの生物学的池でさまざまのセンサーによって供給される情報を利用でき、それは処理の進展の継続的な監視、および是正措置の指示を可能にする。温度センサーは提供され、反応槽内の温度は測定され、温度は、5℃と45℃の間に維持するために調節される。
【００７２】
処理される窒素供給および任意の窒素除去効率に従って最初に明確に定められる通気および無酸素相の継続期間は、伝導性の設定値またはしきい値、溶解酸素濃度、酸化還元電位とpHのすべてまたはそのいずれかに従って、その結果制御装置Cによって調節することができる。よって、通気装置10、11の運転は、
-  溶解酸素の設定値と酸化還元電位と伝導性の誘導体のすべてまたはそのいずれかに従って調節される、
-  溶解酸素と酸化還元電位とpHのすべてまたはそのいずれかのしきい値に従って停止または再始動される可能性がある。
制御装置Cは、弁12の開閉とともに、ブースター11の始動または停止を指示する。
通気の調節のタイプおよびセンサーの選択は、システムの特に技術的および経済的要件によって調整される。
【００７３】
図４の略図は、反応槽1の注入口および排出口で流量Qおよび伝導性Xの測定および溶解酸素濃度O2、pH、酸化還元電位ORPおよび生物反応槽1の伝導性Xの測定に基づく完全な管理システムを示す。反応槽に入る供給の測定は、継続期間tCを持つサブサイクルNCの数、および通気相(t aer)および無酸素相（t anox）を明確に定めるのに役立つ。より低い選択C（ｘ−１）  またはより高い選択C（ｘ+１）は、効率（R）の計算および生物反応槽でのインライン測定に従って、微調整される。
【実施例】
【００７４】
消化スラッジ遠心分離浮遊物の平均窒素供給は、600 mg N-NH4+/lの平均濃度に対して150 kg N/dであるが、400と1000N-NH4+/lの間で異なる。20日目ごろの遠心分離機の故障が零流入（図６）を起こした後、供給は3日間停止されるともまた考えられる。
【００７５】
この窒素供給は、450 m3の容量および3mと4mの間の液高のある連続生物反応槽（ＲＢＳ）内で、8 時間/日の3完全サイクルで処理される。4相への最小供給の分別（Nailmmin）は、以下の前提で計算された。
[NH4+]eff = 50 mg N/l、[NH3]inhib = 10 mg N-NH3+/l、pH = 8.3、T = 25℃。90分の結果として生じる生物学的時間tCは、システムのために定められる最小値と一致した。4つの「供給/通気/無酸素」サブサイクルは、最高pHでのアンモニア濃度による抑制を防ぐために、その結果、設定および回収ステップ前に適用された。この構成においては、5つの生物反応時間選択（通気/無酸素）が、明確に定められた（表１）。
【００７６】
表1：硝酸塩シャントによって消化廃水の窒素を処理するために利用されるＲＢＳ完全サイクルおよびＲＢＳ反応槽の生物サイクル（サブサイクルの）
【００７７】
【表１】
2009502494.tif 000008
【００７８】
入ってくる窒素供給は、プローブ17によって供給される伝導性測定の手段および流量計18によって供給される供給量から、1日につき1回制御装置Cによって計算される。伝導性/アンモニウムの関係は、この廃水のために前もって確立された。理論上の通気および無酸素期間は、反応速度論が制限的でないことを確かめることによって、酸素需要量（亜硝酸塩中間体と比較して）の効用として処理される供給から計算された。このように、5つの所定の時間選択の最も近いものが適用された。同時に、メタノール定量ポンプ9の運転時間は、反応速度論が制限的でないことを確かめることによって、入ってくる供給の生物分解炭素需要量（亜硝酸塩中間体と比較して）の効用として確定された。
【００７９】
図５は、監視の典型的な展開および8時間の完全サイクルの4つのサブサイクル中の反応槽1の制御パラメーターを示す。
・溶解酸素濃度
溶解酸素プローブ22は、設定値1と2 mg O2/lの間で通気の調節を可能にする。より長い通気相時間は、ブースター11のより頻繁な停止および再始動を含む。
図５の点で描いたO2曲線は、有酸素状態が増加し、無酸素状態が零に減少するO2の濃度の変化を表す。
【００８０】
・pH
pH 曲線は、有酸素相が減少し、無酸素相が増加するpHの変化を示す。pHは、6.5と8.5の間、実際には7と8の間に留まる。
供給が分別されない場合、pＨは、有酸素相の間により低くなり、アンモニウム酸化バクテリアの活性を抑制する値におそらく落ちるであろう。
【００８１】
・伝導性Ｘ（伝導性）曲線は、窒素イオン型の窒素ガスへの転換の結果として、無酸素脱硝相の間、伝導性の低下を示す。その期間の最後で、伝導性の誘導体は、零に向かう傾向があり、完全脱硝を反映する。
【００８２】
NH4+曲線は、水位H曲線の増分に相当する各体積分別の供給の開始時のアンモニア濃度のピークPまたはアンモニア「シングルショット」を示す。ピークPは、サブサイクルの4分の1より短い時間間隔の間、100mg N/lに達し、65 mg N/l（サブサイクルの終わりに計測される52 mg N/lの125%）以上に留まるのみである。
【００８３】
システムからのアンモニアを含む窒素の除去は、メタノール添加の結果、通気相の間のアンモニウムの亜硝酸塩への酸化および無酸素相の間の亜硝酸塩の窒素ガスへの減少を伴う硝酸塩シャントによって行なわれる。各生物サブサイクルの開始時に、アンモニア「シングルショット」によって加えられる圧力は、通気相の間低い溶解酸素濃度の維持と相まって、ＲＢＳ反応槽の特定のスラッジの保持にもかかわらず、亜硝酸塩バイオマスから硝酸塩バイオマスの損害への選択的進展を可能にする。
【００８４】
処理の最後での伝導性の測定は、プローブ19により、窒素除去効率の定期的評価を可能にし、システムのずれを修正するための警報として役立つ。よって、80%の最小効率が定められ、生物サイクルNo.2が適用された間、70%に低下した。制御装置Cは、溶解酸素濃度がその日の通気相の間、アンモニア供給の不完全な酸化を反映して1mg/lを超過しなかったこと、ならびにより長い通気相を備えるサイクルNo.3が指示されたことを確認した。生物反応槽のセンサー21による伝導性測定もまた、有用であることが判明する可能性がある。よって、無酸素相の間の伝導性測定の誘導体は不完全の脱硝を反映して、零に向かう傾向がなかったが、数日後に、効率の新たな低下が観察された。続いて起こる作用は、サイクルNo.2を適用した。
【００８５】
メタノールの添加を再調整するためのループが、15日ごとに定量ポンプ9の運転時間を減少させるために、最終的に設置された。最小値群以下の窒素除去効率の低下の場合、ポンプ運転時間9の運転時間は、前値に戻された。
【００８６】
本発明の方法は、連続生物反応槽での汚染供給を処理する空気および炭素の十分な量を恒久的に提供する間、炭素含有反応物（最低40％）の添加において通気エネルギー（25%）およびスラッジの産出（約30%）でかなりの節約を達成するのに役立つ。この構成は、硝酸塩シャントによって窒素を処理するために前に説明される他の継続的供給反応槽より大きな大量供給に適用するのに役立つ。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】図１は、本発明の方法を実行するための連続生物反応槽のある設備の略図である。
【図２】図２は、処理サイクル中の時間の関数として、反応槽でのレベルの変化量を示すグラフである。
【図３】図３は、サブサイクルのあるサイクルの連続相を示す説明図である。
【図４】図４は、本方法による設備運転のブロック図である。
【図５】図５は、反応槽内の値の変化を示すグラフである。
【図６】図６は、mg N/lで表わすアンモニア濃度の変化および日数で表しx軸上に表示される時間の関数として、y軸上に表示されるm3/d（m3/1日）で表す流量を示すグラフである。
【符号の説明】
【００８８】
１  反応槽
２  最小レベル
３  緩衝剤タンク
４  ポンプ
６  ポンプ
７  パイプ
８  炭素含有源
９  提供ポンプ
１０  通気手段
１１  ブースター
１２  電磁弁
１３  最高レベル
１４、１５、１６  連続する増分
１７、１９  プローブ
１８、２０  流量計
２１、２２、２３  プローブ
２４  温度センサー
【図１】
2009502494.tif 000011
【図２】
2009502494.tif 000012
【図３】
2009502494.tif 000013
【図４】
2009502494.tif 000014
【図５】
2009502494.tif 000015
【図６】
2009502494.tif 000016
【国際調査報告】
2009502494.tif 000017
2009502494.tif 000018
2009502494.tif 000019
2009502494.tif 000020
2009502494.tif 000021
2009502494.tif 000022