(57)【要約】【課題】  有機物とアンモニア性窒素を含むあるいはアンモニア性窒素を含む排水（原水）を処理する生物学的排水処理方法について、ANAMMOX（嫌気性アンモニア酸化）反応を利用して、脱窒速度がはやく、高濃度排水に適用が可能である生物学的排水処理方法を提供する。【解決手段】  有機物とアンモニア性窒素を含む排水（原水）を処理する生物学的排水処理方法は、１次処理槽（１）において原水中の有機物を好気性微生物による酸化反応により分解するとともに、アンモニア性窒素の一部をアンモニア酸化細菌による生物酸化反応により酸化して亜硝酸化し、１次処理水を沈殿槽において固液分離した後、２次処理槽（２）に導入し、２次処理槽（２）には嫌気性アンモニア酸化の条件で長期間培養した汚泥を投入しておき、この２次処理槽（２）において上記１次処理水中の亜硝酸性窒素とアンモニア性窒素の残部とから脱窒を行ない、排水を浄化する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機物とアンモニア性窒素を含む排水（原水）を処理する生物学的排水処理方法であって、１次処理槽において原水中の有機物を好気性微生物による酸化反応により分解するとともに、アンモニア性窒素の一部をアンモニア酸化細菌による生物酸化反応により酸化して亜硝酸化し、１次処理槽から排出された１次処理水を沈殿槽において固液分離した後、１次処理水を嫌気的な攪拌手段を有する混合槽とした２次処理槽に導入し、２次処理槽には嫌気性アンモニア酸化の条件で長期間培養した汚泥を投入しておき、この２次処理槽において上記１次処理水中の亜硝酸性窒素とアンモニア性窒素の残部とから脱窒を行ない、排水を浄化することを特徴とする、生物学的排水処理方法。
【請求項２】
２次処理槽の出口の２次処理水中のアンモニア性窒素濃度の値をモニタリングし、その値によって１次処理槽の反応系容積を制御することを特徴とする、請求項１記載の生物学的排水処理方法。
【請求項３】
２次処理槽の出口の２次処理水中のＢＯＤ（生物化学的酸素要求量）の値をモニタリングし、その値によって１次処理槽の反応系容積を制御することを特徴とする、請求項１または２記載の生物学的排水処理方法。
【請求項４】
２次処理槽の出口の２次処理水中の亜硝酸性窒素濃度の値をモニタリングし、その値によって１次処理槽の反応系容積を制御することを特徴とする、請求項１〜３のうちのいずれか一項記載の生物学的排水処理方法。
【請求項５】
１次処理槽からの１次処理水中のアンモニア性窒素濃度の値をモニタリングし、その値によって１次処理槽の反応系容積を制御することを特徴とする、請求項１記載の生物学的排水処理方法。
【請求項６】
１次処理槽からの１次処理水中の亜硝酸性窒素濃度の値をモニタリングし、その値によって１次処理槽の反応系容積を制御することを特徴とする、請求項１または５記載の生物学的排水処理方法。
【請求項７】
アンモニア性窒素を含む排水（原水）を処理する生物学的排水処理方法であって、１次処理槽において原水中のアンモニア性窒素の一部をアンモニア酸化細菌による生物酸化反応により酸化して亜硝酸化し、１次処理槽から排出された１次処理水を嫌気的な攪拌手段を有する混合槽とした２次処理槽に導入し、２次処理槽には嫌気性アンモニア酸化の条件で長期間培養した汚泥を投入しておき、この２次処理槽において上記１次処理水中の亜硝酸性窒素とアンモニア性窒素の残部とから脱窒を行ない、排水を浄化することを特徴とする、生物学的排水処理方法。
【請求項８】
２次処理槽の出口の２次処理水中のアンモニア性窒素濃度の値をモニタリングし、その値によって１次処理槽の反応系容積を制御することを特徴とする、請求項７記載の生物学的排水処理方法。
【請求項９】
２次処理槽の出口の２次処理水中の亜硝酸性窒素濃度の値をモニタリングし、その値によって１次処理槽の反応系容積を制御することを特徴とする、請求項７または８記載の生物学的排水処理方法。
【請求項１０】
１次処理槽からの１次処理水中のアンモニア性窒素濃度の値をモニタリングし、その値によって１次処理槽の反応系容積を制御することを特徴とする、請求項７記載の生物学的排水処理方法。
【請求項１１】
１次処理槽からの１次処理水中の亜硝酸性窒素濃度の値をモニタリングし、その値によって１次処理槽の反応系容積を制御することを特徴とする、請求項７または１０記載の生物学的排水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機物とアンモニア性窒素を含むあるいはアンモニア性窒素を含む排水（原水）を処理する生物学的排水処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、原水中にアンモニア性窒素を含む排水を処理する場合、好気条件下で硝化菌により亜硝酸性窒素および硝酸性窒素に酸化し、嫌気条件下で従属栄養性の脱窒菌により亜硝酸および硝酸を脱窒するという処理方法が知られている。
【０００３】
ここで、硝化反応および脱窒反応の式を以下に示す。
【０００４】
従来法  硝化脱窒反応式
ａ一１：Nitrosomonas（アンモニア酸化細菌）による生物酸化反応
ＮＨ４＋＋１．５Ｏ２→ＮＯ２−十Ｈ２Ｏ＋２Ｈ＋
ａ一２：Nitrobacter（亜硝酸酸化細菌）による生物酸化反応
ＮＯ２−十０．５Ｏ２→ＮＯ３−
ｂ一１：亜硝酸性窒素の生物還元
２ＮＯ２−十６Ｈ→Ｎ２↑十２Ｈ２Ｏ＋２ＯＨ−
ｂ一２：硝酸性窒素の生物還元
２ＮＯ３−＋１０Ｈ→Ｎ２↑十４Ｈ２Ｏ＋２ＯＨ−
原水中の有機物は好気性微生物による分解あるいは脱窒の際の水素供与体として利用し、分解除去される。原水中の有機物含有量が高い場合、脱窒の水素供与体として有効に利用できるが、有機物量が低い場合、脱窒の水素供与体が不足し、メタノール等の有機炭素源を外部から供給する必要がある。
【０００５】
ここで、従来のアンモニア性窒素と亜硝酸性窒素を含有する原水を生物脱窒する方法に関わる先行特許文献には、つぎのようなものがある。
【特許文献１】特開２００３−２４９８６号公報  この特許文献１に記載の発明は、アンモニア性窒素と亜硝酸性窒素を含有する原水を、アンモニア性窒素を電子供与体とし、亜硝酸性窒素を電子受容体とする独立栄養性脱窒微生物の作用で生物脱窒する方法において、該脱窒槽内の脱窒液又は該脱窒槽から流出する処理液の亜硝酸性窒素濃度を測定し、この測定値に基づいて該脱窒槽に流入する原水の流量を調節するもので、脱窒槽内の独立栄養性脱窒微生物の活性低下ないし処理率の低下を早期に検知し、原水流入量を適正に制御することにより、安定かつ効率的な生物脱窒を行なうというものであった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
原水中にアンモニア性窒素または亜硝酸性窒素、あるいはその両方を含む排水処理方法において、アンモニア性窒素を電子供与体、亜硝酸性窒素を電子受容体として窒素ガスに脱窒する生物反応がANAMMOX法（嫌気性アンモニア酸化法）として注目されている。
【０００７】
ANAMMOX（嫌気性アンモニア酸化）反応について以下の式に示す。
【０００８】
ANAMMOX脱窒反応式
ａ一１：Nitrosomonas（アンモニア酸化細菌）による生物酸化反応
ＮＨ４＋＋１．５Ｏ２→ＮＯ２−十Ｈ２Ｏ＋２Ｈ＋
ｃ−１：ANAMMOX（嫌気性アンモニア酸化）反応
ＮＨ４＋＋ＮＯ２−→Ｎ２↑十２Ｈ２Ｏ
ANAMMOX（嫌気性アンモニア酸化）反応は、従来法の従属栄養性微生物を用いた脱窒方法と比較すると、脱窒速度がはやく、高濃度排水に適用が可能である。ANAMMOX微生物自体は有機物の処理能力を持たないため、原水中の有機物はANAMMOX反応槽以外で分解する必要がある。
【０００９】
また、ANAMMOX（嫌気性アンモニア酸化）反応は、アンモニア性窒素と亜硝酸性窒素の割合がほぼ１：１で進む反応であるため、原水中のアンモニア性窒素を亜硝酸化する必要がある。原水中に有機物とアンモニア性窒素または亜硝酸性窒素、あるいはその両方を含む排水を処理する場合、ANAMMOX反応槽に導入する前に、有機物分解およびアンモニア性窒素の亜硝酸化を適正に行なうことが、処理効率向上につながる。
【００１０】
本発明の目的は、上記の従来技術の問題を解決し、有機物とアンモニア性窒素を含むあるいはアンモニア性窒素を含む排水（原水）を処理する生物学的排水処理方法について、ANAMMOX（嫌気性アンモニア酸化）反応を利用して、脱窒速度がはやく、高濃度排水に適用が可能である生物学的排水処理方法を提供しようとすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、上記の点に鑑み鋭意研究を重ねた結果、ANAMMOX（嫌気性アンモニア酸化）反応は、従来法の脱窒方法と比較すると、脱窒速度がはやく、高濃度排水に適用が可能であるが、ANAMMOX微生物自体は有機物の処理能力を持たないため、原水中に有機物が含まれる場合、原水中有機物はANAMMOX反応槽以外で分解する必要があり、またANAMMOX（嫌気性アンモニア酸化）反応は、アンモニア性窒素と亜硝酸性窒素の割合がほぼ１：１で進む反応であるため、原水中に有機物とアンモニア性窒素を含むあるいはアンモニア性窒素を含む排水を処理する場合、原水をANAMMOX反応槽に導入する前に有機物分解およびアンモニア性窒素の亜硝酸化を適正に行なうことが、処理効率向上につながることを見い出し、本発明を完成するに至ったものである。
【００１２】
上記の目的を達成するために、請求項１の生物学的排水処理方法の発明は、有機物とアンモニア性窒素を含む排水（原水）を処理する生物学的排水処理方法であって、１次処理槽において原水中の有機物を好気性微生物による酸化反応により分解するとともに、アンモニア性窒素の一部をアンモニア酸化細菌による生物酸化反応により酸化して亜硝酸化し、１次処理槽から排出された１次処理水を沈殿槽において固液分離した後、１次処理水を嫌気的な攪拌手段を有する混合槽とした２次処理槽に導入し、２次処理槽には嫌気性アンモニア酸化の条件で長期間培養した汚泥を投入しておき、この２次処理槽において上記１次処理水中の亜硝酸性窒素とアンモニア性窒素の残部とから脱窒を行ない、排水を浄化することを特徴としている。
【００１３】
なお、排水（原水）には、有機物およびアンモニア性窒素と共に、亜硝酸性窒素が含まれていても良い。
【００１４】
請求項２の生物学的排水処理方法の発明は、上記請求項１記載の生物学的排水処理方法であって、２次処理槽の出口の２次処理水中のアンモニア性窒素濃度の値をモニタリングし、その値によって１次処理槽の反応系容積を制御することを特徴としている。
【００１５】
請求項３の生物学的排水処理方法の発明は、上記請求項１または２記載の生物学的排水処理方法であって、２次処理槽の出口の２次処理水中のＢＯＤ（生物化学的酸素要求量）の値をモニタリングし、その値によって１次処理槽の反応系容積を制御することを特徴としている。
【００１６】
請求項４の生物学的排水処理方法の発明は、上記請求項１〜３のうちのいずれか一項記載の生物学的排水処理方法であって、２次処理槽の出口の２次処理水中の亜硝酸性窒素濃度の値をモニタリングし、その値によって１次処理槽の反応系容積を制御することを特徴としている。
【００１７】
請求項５の生物学的排水処理方法の発明は、上記請求項１記載の生物学的排水処理方法であって、１次処理槽からの１次処理水中、好ましくは１次処理槽から排出された１次処理水を沈殿槽において固液分離した後において、１次処理水中のアンモニア性窒素濃度の値をモニタリングし、その値によって１次処理槽の反応系容積を制御することを特徴としている。
【００１８】
請求項６の生物学的排水処理方法の発明は、上記請求項１または５記載の生物学的排水処理方法であって、１次処理槽からの１次処理水中、好ましくは１次処理槽から排出された１次処理水を沈殿槽において固液分離した後において、１次処理槽からの１次処理水中の亜硝酸性窒素濃度の値をモニタリングし、その値によって１次処理槽の反応系容積を制御することを特徴としている。
【００１９】
請求項７の生物学的排水処理方法の発明は、アンモニア性窒素を含む排水（原水）を処理する生物学的排水処理方法であって、１次処理槽において原水中のアンモニア性窒素の一部をアンモニア酸化細菌による生物酸化反応により酸化して亜硝酸化し、１次処理槽から排出された１次処理水を嫌気的な攪拌手段を有する混合槽とした２次処理槽に導入し、２次処理槽には嫌気性アンモニア酸化の条件で長期間培養した汚泥を投入しておき、この２次処理槽において上記１次処理水中の亜硝酸性窒素とアンモニア性窒素の残部とから脱窒を行ない、排水を浄化することを特徴としている。
【００２０】
請求項８記載の生物学的排水処理方法の発明は、上記請求項７記載の生物学的排水処理方法であって、２次処理槽の出口の２次処理水中のアンモニア性窒素濃度の値をモニタリングし、その値によって１次処理槽の反応系容積を制御することを特徴としている。
【００２１】
請求項９記載の生物学的排水処理方法の発明は、上記請求項７または８記載の生物学的排水処理方法であって、２次処理槽の出口の２次処理水中の亜硝酸性窒素濃度の値をモニタリングし、その値によって１次処理槽の反応系容積を制御することを特徴としている。
【００２２】
請求項１０の生物学的排水処理方法の発明は、上記請求項７記載の生物学的排水処理方法であって、１次処理槽からの１次処理水中のアンモニア性窒素濃度の値をモニタリングし、その値によって１次処理槽の反応系容積を制御することを特徴としている。
【００２３】
請求項１１の生物学的排水処理方法の発明は、上記請求項７または１０記載の生物学的排水処理方法であって、１次処理槽からの１次処理水中の亜硝酸性窒素濃度の値をモニタリングし、その値によって１次処理槽の反応系容積を制御することを特徴としている。
【発明の効果】
【００２４】
本発明による生物学的排水処理方法は、１次処理槽において原水中の有機物を好気性微生物による酸化反応により分解するとともに、アンモニア性窒素の一部をアンモニア酸化細菌による生物酸化反応により酸化して亜硝酸化し、１次処理槽から排出された１次処理水を沈殿槽において固液分離した後、１次処理水を嫌気的な攪拌手段を有する混合槽とした２次処理槽に導入し、２次処理槽には嫌気性アンモニア酸化の条件で長期間培養した汚泥を投入しておき、この２次処理槽において上記１次処理水中の亜硝酸性窒素とアンモニア性窒素の残部とから脱窒を行ない、排水を浄化するものであるから、有機物とアンモニア性窒素を含む排水（原水）を処理する生物学的排水処理方法について、ANAMMOX（嫌気性アンモニア酸化）反応を利用して、脱窒速度がはやく、高濃度排水を速やかに浄化処理することができるという効果を奏する。
【００２５】
請求項２記載の生物学的排水処理方法の発明は、２次処理槽の出口の２次処理水中のアンモニア性窒素濃度の値をモニタリングし、その値によって１次処理槽の反応系容積を制御するもので、請求項２記載の発明によれば、２次処理槽においてANAMMOX（嫌気性アンモニア酸化）反応が適正に行なわれるための条件が整い、良好な浄化処理水が得られるという効果を奏する。
【００２６】
請求項３記載の生物学的排水処理方法の発明は、２次処理槽の出口の２次処理水中のＢＯＤ（生物化学的酸素要求量）の値をモニタリングし、その値によって１次処理槽の反応系容積を制御するもので、請求項３記載の発明によれば、２次処理槽においてANAMMOX（嫌気性アンモニア酸化）反応が適正に行なわれるための条件が整い、良好な浄化処理水が得られるという効果を奏する。
【００２７】
請求項４記載の生物学的排水処理方法の発明は、２次処理槽の出口の２次処理水中の亜硝酸性窒素濃度の値をモニタリングし、その値によって１次処理槽の反応系容積を制御するもので、請求項４記載の発明によれば、２次処理槽においてANAMMOX（嫌気性アンモニア酸化）反応が適正に行なわれるための条件が整い、良好な浄化処理水が得られるという効果を奏する。
【００２８】
請求項５記載の生物学的排水処理方法の発明は、１次処理槽からの１次処理水中、好ましくは１次処理槽から排出された１次処理水を沈殿槽において固液分離した後において、１次処理水中のアンモニア性窒素濃度の値をモニタリングし、その値によって１次処理槽の反応系容積を制御するもので、請求項５記載の発明によれば、２次処理槽においてANAMMOX（嫌気性アンモニア酸化）反応が適正に行なわれるための条件が整い、良好な浄化処理水が得られるという効果を奏する。
【００２９】
請求項６記載の生物学的排水処理方法の発明は、１次処理槽からの１次処理水中、好ましくは１次処理槽から排出された１次処理水を沈殿槽において固液分離した後において、１次処理槽からの１次処理水中の亜硝酸性窒素濃度の値をモニタリングし、その値によって１次処理槽の反応系容積を制御するもので、請求項６記載の発明によれば、２次処理槽においてANAMMOX（嫌気性アンモニア酸化）反応が適正に行なわれるための条件が整い、良好な浄化処理水が得られるという効果を奏する。
【００３０】
請求項７記載の生物学的排水処理方法の発明は、アンモニア性窒素を含む排水（原水）を処理する生物学的排水処理方法であって、１次処理槽において原水中のアンモニア性窒素の一部をアンモニア酸化細菌による生物酸化反応により酸化して亜硝酸化し、１次処理槽から排出された１次処理水を嫌気的な攪拌手段を有する混合槽とした２次処理槽に導入し、２次処理槽には嫌気性アンモニア酸化の条件で長期間培養した汚泥を投入しておき、この２次処理槽において上記１次処理水中の亜硝酸性窒素とアンモニア性窒素の残部とから脱窒を行ない、排水を浄化するもので、請求項７記載の発明によれば、アンモニア性窒素を含む排水（原水）を処理する生物学的排水処理方法について、ANAMMOX（嫌気性アンモニア酸化）反応を利用して、脱窒速度がはやく、高濃度排水を速やかに浄化処理することができるという効果を奏する。
【００３１】
請求項８記載の生物学的排水処理方法の発明は、２次処理槽の出口の２次処理水中のアンモニア性窒素濃度の値をモニタリングし、その値によって１次処理槽の反応系容積を制御するもので、請求項８記載の発明によれば、２次処理槽においてANAMMOX（嫌気性アンモニア酸化）反応が適正に行なわれるための条件が整い、良好な浄化処理水が得られるという効果を奏する。
【００３２】
請求項９記載の生物学的排水処理方法の発明は、２次処理槽の出口の２次処理水中の亜硝酸性窒素濃度の値をモニタリングし、その値によって１次処理槽の反応系容積を制御するもので、請求項９記載の発明によれば、２次処理槽においてANAMMOX（嫌気性アンモニア酸化）反応が適正に行なわれるための条件が整い、良好な浄化処理水が得られるという効果を奏する。
【００３３】
請求項１０の生物学的排水処理方法の発明は、１次処理槽からの１次処理水中のアンモニア性窒素濃度の値をモニタリングし、その値によって１次処理槽の反応系容積を制御するもので、請求項１０記載の発明によれば、２次処理槽においてANAMMOX（嫌気性アンモニア酸化）反応が適正に行なわれるための条件が整い、良好な浄化処理水が得られるという効果を奏する。
【００３４】
請求項１１の生物学的排水処理方法の発明は、１次処理槽からの１次処理水中の亜硝酸性窒素濃度の値をモニタリングし、その値によって１次処理槽の反応系容積を制御するもので、請求項１１記載の発明によれば、２次処理槽においてANAMMOX（嫌気性アンモニア酸化）反応が適正に行なわれるための条件が整い、良好な浄化処理水が得られるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
つぎに、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３６】
本発明による生物学的排水処理方法は、有機物とアンモニア性窒素を含むあるいはアンモニア性窒素を含む排水（原水）を処理する方法である。
【００３７】
図１は、本発明による生物学的排水処理方法を実施する装置の第１実施形態を示すフローシートである。
【００３８】
同図を参照すると、本発明による生物学的排水処理方法は、有機物とアンモニア性窒素を含む排水（原水）を処理する方法であって、１次処理槽（１）において原水中の有機物を好気性微生物による酸化反応により分解するとともに、アンモニア性窒素の一部をアンモニア酸化細菌による生物酸化反応により酸化して亜硝酸化する。１次処理槽（１）にはポンプ（５ａ）の作動によって原水供給管（５）から原水を供給する。１次処理槽（１）には、例えば下水処理場由来の活性汚泥などを投入しておく。１次処理槽（１）の底部には、エアポンプ（１１ａ）の作動によって空気供給管（１１）から空気が供給される散気管（曝気手段）（１２）が備えられるとともに、１次処理槽（１）内でアンモニア性窒素から亜硝酸性圭素への亜硝酸化がスムーズに進行するように、１次処理槽（１）の頂部に、ＤＯ（溶存酸素量）調整装置（３）およびｐＨ調整装置（４）が設けられており、そのＤＯ検出部（３ａ）およびｐＨ検出部（４ａ）が１次処理槽（１）の底部に吊り下げ状に備えられている。そして、ＤＯ検出部（３ａ）により１次処理槽（１）中の被処理水のＤＯ（溶存酸素量）の実測値を求め、ＤＯ調整装置（３）においてその実測値を予め設定された所定の基準値と比較し、その比較結果において実測値が基準値を下回った場合に、エアポンプ（１１ａ）の作動によって空気供給管（１１）から散気管（曝気手段）（１２）に供給される空気量が調整されるものであり、同様に、ｐＨ検出部（４ａ）により１次処理槽（１）中の被処理水のｐＨの実測値を求め、ｐＨ調整装置（４）においてその実測値を予め設定された所定の基準値と比較し、その比較結果に基づいて被処理水のｐＨを調整するものである。
【００３９】
そして、１次処理槽（１）において原水中の有機物を好気性微生物による酸化反応により分解するとともに、アンモニア性窒素の一部がアンモニア酸化細菌による生物酸化反応により酸化して亜硝酸化する。反応後の１次処理水は、１次処理槽（１）の下端部に接続された１次処理水排出管（１０）からポンプ（１０ａ）の作動によって排出される。
【００４０】
１次処理槽（１）と２次処理槽（２）の間には沈殿槽（６）を設置し、ポンプ（１０ａ）の作動によって１次処理槽（１）の１次処理水排出管（１０）から排出された１次処理水を、沈殿槽（６）において固液分離する。ついで、１次処理水をポンプ（１４ａ）の作動によって流送管（１４）から嫌気的な攪拌手段を有する混合槽とした２次処理槽（２）へと導入する。
【００４１】
沈殿槽（６）の底部には１次処理水返送管（１３）が接続されていて、沈殿槽（６）の底部に沈澱した汚泥の一部を１次処理水と共に、ポンプ（１３ａ）の作動により返送管（１３）を経て１次処理槽（１）の底部に返送する。
【００４２】
嫌気的な攪拌手段を有する混合槽とした２次処理槽（２）には、嫌気性アンモニア酸化の条件で長期間培養した汚泥を投入しておき、この２次処理槽（２）において、１次処理水中の亜硝酸性窒素とアンモニア性窒素の残部とから脱窒を行ない、下記のANAMMOX（嫌気性アンモニア酸化）反応により排水を浄化する。
【００４３】
ｃ−１：ANAMMOX（嫌気性アンモニア酸化）反応
ＮＨ４＋＋ＮＯ２−→Ｎ２↑十２Ｈ２Ｏ
浄化された処理水は、排出管（１５）より排出する。なお、場合によっては、浄化処理水の一部を循環ポンプ（１６ａ）の作動により循環管（１６）を経て２次処理槽（２）に循環返送する。
【００４４】
本発明においては、この２次処理槽（２）のANAMMOX（嫌気性アンモニア酸化）反応を適正に進めるための制御として、２次処理槽（２）出口の処理水中のアンモニア性窒素濃度をアンモニア性窒素検出部（９）によりモニタリングし、その値によって１次処理槽（１）の反応系容積を制御する。
【００４５】
この第１実施形態では、１次処理槽（１）の反応系容積を制御する方法として、液面計による液面制御を行なう。すなわち、１次処理槽（１）にはフロートスイッチによる液面計（７）が設けてあり、一方、２次処理槽（２）出口の排出管（１５）の途上にアンモニア性窒素検出部（９）が介在させられていて、２次処理槽（２）出口の浄化処理水中のアンモニア性窒素濃度をアンモニア性窒素検出部（９）によりモニタリングし、検出したアンモニア性窒素濃度の実測データを信号化して制御器（８）にデータ送信する。１次処理槽（１）においてはフロートスイッチによる液面計（７）により常時１次処理槽（１）内の被処理水の液面のレベルがモニタリングされており、上記制御器（８）において、アンモニア性窒素濃度の実測データを基準値と比較し、アンモニア性窒素濃度の値が基準値の上限値を超えると、液面を上昇させ、アンモニア性窒素濃度の値が基準値の下限値を下回ると、液面を下降させるように、１次処理槽（１）内の被処理水の液面を制御、換言すれば、１次処理槽（１）の反応系容積を制御するものである。
【００４６】
例えば、２次処理槽（２）出口において、アンモニア性窒素濃度の値が８ｍｇ／Ｌ以上になると、１次処理槽（１）内の被処理水の液面を上昇させ、アンモニア性窒素濃度の値が２ｍｇ／Ｌを下回ると、液面を下降させるようにする。勿論、これらの値は、有機物とアンモニア性窒素を含む排水（原水）の種類や濃度などの諸条件によって異なるものである。
【００４７】
１次処理槽（１）内の被処理水の液面を上昇させるには、具体的には、沈殿槽（６）の底部から返送管（１３）を経て汚泥と共に返送する１次処理水の量をポンプ（１３ａ）の作動により増加すれば良い。逆に、１次処理槽（１）内の被処理水の液面を下降させるには、具体的には、ポンプ（１０ａ）の作動によって１次処理槽（１）から１次処理水排出管（１０）を経て沈殿槽（６）に導入する１次処理水の量を増加すれば良い。なおこの時、１次処理水返送管（１３）のポンプ（１３ａ）の作動を停止、あるいは返送量を低減させれば良い。
【００４８】
つぎに、嫌気的な攪拌手段を有する完全混合槽とした２次処理槽（２）の具体例を図２〜図５に示す。
【００４９】
まず、図２と図３を参照すると、微生物反応を行なう２次処理槽（２）は円筒形であり、２次処理槽（２）の下端部の左右両側部に、２次処理槽（２）の円筒形周壁に対し接線方向に配された２本の１次処理水流入管（２１）（２２）が接続されている。すなわち、１次処理水中に含まれる亜硝酸塩およびアンモニア性窒素を２次処理槽（２）入口で攪拌し、２次処理槽（２）中にすばやく拡散する方法として、微生物反応を行なう円筒形の２次処理槽（２）の円筒形周壁の接線方向に沿うように入口部を設置することを特徴とする。
【００５０】
１次処理水供給ポンプ（１４）の作動によって１次処理水は２次処理槽（２）の円筒形周壁の接線方向に沿うように流入し、円筒形周壁に沿って拡散することによって、１次処理水中の亜硝酸塩およびアンモニア性窒素毒性物質がすばやく攪拌混合される。微生物反応を行なう２次処理槽（２）には、上記のように、長期間馴養したANAMMOX汚泥が投入されており、亜硝酸塩およびアンモニア性窒素を含む１次処理水は旋回によって混合攪拌されて、ANAMMOX（嫌気性アンモニア酸化）反応により１次処理水中の亜硝酸性窒素とアンモニア性窒素の残部とから脱窒を行ない、排水が浄化される。
【００５１】
なお、円筒形２次処理槽（２）に設けられる入口部は１個あるいは複数個とし、いずれも２次処理槽（２）に円筒形周壁の接線方向に沿うように１次処理水が導入されるようになされている。図示の場合、入口部は２個であり、これらの入口部として、２本の１次処理水流入管（２１）（２２）が接続されている。
【００５２】
また、円筒形２次処理槽（２）中心に固定軸（２３）もしくは自在に回転する軸を設置すると、２次処理槽（２）の円筒形周壁の接線方向から入った１次処理水は、２次処理槽（２）の円筒形周壁の内面に沿って旋回すると同時に、中心の軸（２３）の周りを旋回し、２次処理槽（２）中にすばやく拡散する。これによって、亜硝酸塩およびアンモニア性窒素を含む１次処理水は旋回によって混合攪拌され、ANAMMOX（嫌気性アンモニア酸化）反応による脱窒が促進されて、排水が速やかに浄化される。浄化された２次処理水は、旋回による押出し流として２次処理槽（２）の頂部の排出管（１５）から排出される。
【００５３】
なお、２次処理槽（２）に１次処理水を導入するだけでは、拡散効果が低い場合、１次処理水中の亜硝酸性窒素とアンモニア性窒素の攪拌混合を促進するために内部循環水と合流させ、流入水の量を調整することにより、攪拌効果を高めることも可能である。すなわち、２次処理槽（２）において浄化されかつ頂部の排出管（１５）から排出された２次処理水の一部を、循環ポンプ（１６ａ）の作動により循環管（１６）を経て２次処理槽（２）へと内部循環させ、２次処理槽（２）のANAMMOX（嫌気性アンモニア酸化）反応系の内容量を調整して、１次処理水中の亜硝酸性窒素とアンモニア性窒素の攪拌混合を促進して、微生物反応が速やかに行なわれるようにするのが、好ましい。
【００５４】
なお、微生物反応槽の攪拌方法として、一般的には機械攪拌があるが、機械攪拌では動力が必要となる。しかし、上記の本発明で用いる嫌気的な攪拌手段を有する完全混合槽とした２次処理槽（２）によれば、動力は不要であるばかりか、高濃度排水に適用が可能であり、ANAMMOX（嫌気性アンモニア酸化）反応を利用して、脱窒速度がはやく、高濃度排水を速やかに浄化処理することができるものである。
【００５５】
つぎに、２次処理槽（２）の変形例を示す図４と図５を参照すると、微生物反応を行なう円筒形２次処理槽（２）の中心に設置した自在に回転する軸（２３）に回転羽（２４）を設けることにより、導入された１次処理水の流れにより、回転羽（２４）が回転し、攪拌効果をさらに高めることも可能である。なお、図示の回転羽（２４）は４枚であるが、複数枚であることが好ましい。
【００５６】
この２次処理槽（２）の変形例のその他の点は、上記図２と図３に示す２次処理槽（２）の具体例の場合と同様であるので、図面において同一のものには同一の符号を付した。
【００５７】
図６は、本発明による生物学的排水処理方法を実施する装置の第２実施形態を示すフローシートである。ここで、上記第１実施形態の場合と異なる点は、１次処理槽（１）の出口高さを変更することにより、１次処理槽（１）の反応系容積を制御する方法を用いた点にある。
【００５８】
すなわち、この第２実施形態においては、２次処理槽（２）のANAMMOX（嫌気性アンモニア酸化）反応を適正に進めるための制御として、２次処理槽（２）出口の処理水中のアンモニア性窒素濃度をアンモニア性窒素検出部（９）によりモニタリングし、その値によって１次処理槽（１）の反応系容積を制御する点は、同じであるが、１次処理槽（１）の反応系容積を制御する方法として、１次処理槽（１）の出口高さを変更する。すなわち、１次処理槽（１）の頂部に接続する溢流管（１７）が設けられ、この溢流管（１７）の先端部は、１次処理槽（１）下端部の１次処理水排出管（１０）に接続されるとともに、制御弁（１８ａ）〜（１８ｅ）を有する５本の溢流分岐管（１７ａ）〜（１７ｅ）が、１次処理槽（１）と溢流管（１７）との間に、順次所定高さに渡し止められていて、１次処理槽（１）の異なる高さの出口を形成している。
【００５９】
２次処理槽（２）出口の浄化処理水中のアンモニア性窒素濃度を、排出管（１５）の途上に介在させられたアンモニア性窒素検出部（９）によりモニタリングし、検出したアンモニア性窒素濃度の実測データを信号化して制御器（８）にデータ送信する。この制御器（８）において、アンモニア性窒素濃度の実測データを基準値と比較し、アンモニア性窒素濃度の値が基準値の上限値を超え、あるいはまたアンモニア性窒素の値が基準値の下限値を下回ると、所定高さの溢流分岐管（１７ａ）〜（１７ｅ）の制御弁（１８ａ）〜（１８ｅ）のいずれかを開くと同時に、他の制御弁（１８ａ）〜（１８ｅ）を閉じることにより、液面を上昇あるいは下降させて、１次処理槽（１）内の被処理水の液面を制御、換言すれば、１次処理槽（１）の反応系容積を制御するものである。
【００６０】
この第２実施形態のその他の点は、上記第１実施形態の場合と同様であるので、図面において同一のものには同一の符号を付した。
【００６１】
なお、上記の２つの実施形態においては、本発明の生物学的排水処理方法において、それぞれ２次処理槽の出口の２次処理水中のアンモニア性窒素濃度の値をモニタリングし、その値によって１次処理槽の反応系容積を制御する場合について説明した。
【００６２】
本発明の生物学的排水処理方法においては、２次処理槽の出口の２次処理水中のＢＯＤ（生物化学的酸素要求量）の値をモニタリングし、その値によって１次処理槽の反応系容積を制御することにより、２次処理槽（２）のANAMMOX（嫌気性アンモニア酸化）反応を適正に進める場合もある。
【００６３】
この場合には、２次処理槽の出口の２次処理水中のＢＯＤ（生物化学的酸素要求量）の値をモニタリングし、その値によって１次処理槽の反応系容積を制御する。例えば上記の図１において、２次処理槽（２）出口の排出管（１５）の途上に介在させられたアンモニア性窒素検出部（９）の代わりに、ＢＯＤ（生物化学的酸素要求量）の値を検出する検出部（図示略）を介在させておく。２次処理槽（２）出口の浄化処理水中のＢＯＤ値を検出部によりモニタリングし、検出したＢＯＤ値の実測データを信号化して制御器（８）にデータ送信する。そして、この制御器（８）において、ＢＯＤ値の実測データを基準値と比較し、ＢＯＤ値が基準値の上限値を超えると、液面を上昇させ、ＢＯＤ値が基準値の下限値を下回ると、液面を下降させるように、１次処理槽（１）内の被処理水の液面を制御、換言すれば、１次処理槽（１）の反応系容積を制御するものである。
【００６４】
これによって、２次処理槽においてANAMMOX（嫌気性アンモニア酸化）反応が適正に行なわれるための条件が整い、良好な浄化処理水が得られるものである。
【００６５】
例えば、２次処理槽（２）出口のＢＯＤ濃度が２ｍｇ／Ｌ以下になると、１次処理槽（１）の液面を下降させ、ＢＯＤ濃度が９ｍｇ／Ｌ以上になると、液面を上昇させるように、１次処理槽（１）の反応系容積を制御する。勿論、これらの値は、有機物とアンモニア性窒素を含む排水（原水）の種類や濃度などの諸条件によって異なるものである。
【００６６】
さらに、本発明の生物学的排水処理方法においては、２次処理槽の出口の２次処理水中の亜硝酸性窒素濃度の値をモニタリングし、その値によって１次処理槽の反応系容積を制御することにより、２次処理槽（２）のANAMMOX（嫌気性アンモニア酸化）反応を適正に進める場合もある。
【００６７】
この場合には、２次処理槽の出口の２次処理水中の亜硝酸性窒素濃度の値をモニタリングし、その値によって１次処理槽の反応系容積を制御する。例えば上記の図１において、２次処理槽（２）出口の排出管（１５）の途上に介在させられたアンモニア性窒素検出部（９）の代わりに、亜硝酸性窒素濃度の値を検出する検出部（図示略）を介在させておく。２次処理槽（２）出口の浄化処理水中の亜硝酸性窒素濃度の値を検出部によりモニタリングし、検出した亜硝酸性窒素濃度の値の実測データを信号化して制御器（８）にデータ送信する。そして、この制御器（８）において、亜硝酸性窒素濃度の値の実測データを基準値と比較し、亜硝酸性窒素濃度の値が基準値の上限値を超えると、液面を下降させ、亜硝酸性窒素濃度の値が基準値の下限値を下回ると、液面を上昇させるように、１次処理槽（１）内の被処理水の液面を制御、換言すれば、１次処理槽（１）の反応系容積を制御するものである。
【００６８】
これによって、２次処理槽においてANAMMOX（嫌気性アンモニア酸化）反応が適正に行なわれるための条件が整い、良好な浄化処理水が得られるものである。
【００６９】
例えば、２次処理槽（２）出口において、亜硝酸性窒素濃度の値が８ｍｇ／Ｌ以上になると、液面を下降させ、亜硝酸性窒素濃度の値が２ｍｇ／Ｌを下回ると、液面を上昇させるように、１次処理槽（１）の反応系容積を制御する。勿論、これらの値は、有機物とアンモニア性窒素を含む排水（原水）の種類や濃度などの諸条件によって異なるものである。
【００７０】
なお、場合によっては、上記のモニタリングの３つの実施態様を組み合わせるのが、好ましい。すなわち、（イ）２次処理槽（２）の出口の２次処理水中のアンモニア性窒素濃度の値をモニタリングし、その値によって１次処理槽（１）の反応系容積を制御する場合と、（ロ）２次処理槽（２）の出口の２次処理水中のＢＯＤ（生物化学的酸素要求量）の値をモニタリングし、その値によって１次処理槽（１）の反応系容積を制御する場合と、（ハ）２次処理槽（２）の出口の２次処理水中の亜硝酸性窒素濃度の値をモニタリングし、その値によって１次処理槽（１）の反応系容積を制御する場合の３つの実施態様について、これら（イ）〜（ハ）の実施態様を適宜組み合わせて実施することにより、より一層、２次処理槽（２）においてANAMMOX（嫌気性アンモニア酸化）反応が適正に行なわれるための条件が整い、良好な浄化処理水を得ることができるものである。
【００７１】
図７は、本発明による生物学的排水処理方法を実施する装置の第３実施形態を示すフローシートである。
【００７２】
同図を参照すると、本発明による生物学的排水処理方法は、２次処理槽（２）のANAMMOX（嫌気性アンモニア酸化）反応を適正に進めるための制御として、１次処理槽（１）からの１次処理水中、好ましくは１次処理槽（１）から排出された１次処理水を沈殿槽（６）において固液分離した後において、１次処理水中のアンモニア性窒素濃度の値をモニタリングし、その値によって１次処理槽の（１）反応系容積を制御することにより、２次処理槽（２）のANAMMOX（嫌気性アンモニア酸化）反応を適正に進めるものである。
【００７３】
この第３実施形態では、１次処理槽（１）の反応系容積を制御する方法として、液面計による液面制御を行なう。すなわち、１次処理槽（１）にはフロートスイッチによる液面計（７）が設けてあり、一方、１次処理槽（１）出口の排出管（１４）の途上にアンモニア性窒素検出部（１９）が介在させられていて、１次処理槽（１）出口の浄化処理水中のアンモニア性窒素濃度をアンモニア性窒素検出部（１９）によりモニタリングし、検出したアンモニア性窒素濃度の実測データを信号化して制御器（８）にデータ送信する。１次処理槽（１）においてはフロートスイッチによる液面計（７）により常時１次処理槽（１）内の被処理水の液面のレベルがモニタリングされており、上記制御器（８）において、アンモニア性窒素濃度の実測データを基準値と比較し、アンモニア性窒素濃度の値が基準値の上限値を超えると、液面を上昇させ、アンモニア性窒素濃度の値が基準値の下限値を下回ると、液面を下降させるように、１次処理槽（１）内の被処理水の液面を制御、換言すれば、１次処理槽（１）の反応系容積を制御し、これによって、２次処理槽（２）のANAMMOX（嫌気性アンモニア酸化）反応を適正に進めるものである。
【００７４】
例えば、原水のアンモニア性窒素濃度が５０ｍｇ／Ｌである場合、１次処理槽（１）出口において、アンモニア性窒素濃度の値が２５ｍｇ／Ｌ以上になると、１次処理槽（１）内の被処理水の液面を上昇させ、アンモニア性窒素濃度の値が２０ｍｇ／Ｌを下回ると、液面を下降させるようにする。勿論、これらの値は、有機物とアンモニア性窒素を含む排水（原水）の種類や濃度などの諸条件によって異なるものである。
【００７５】
本発明の第３実施形態によれば、２次処理槽（２）においてANAMMOX（嫌気性アンモニア酸化）反応が適正に行なわれるための条件が整い、良好な浄化処理水が得られる。
【００７６】
この第３実施形態のその他の点は、上記第１実施形態の場合と同様であるので、図面において同一のものには同一の符号を付した。
【００７７】
本発明の生物学的排水処理方法においては、上記第３実施形態において、１次処理槽（１）からの１次処理水中、好ましくは１次処理槽（１）から排出された１次処理水を沈殿槽（６）において固液分離した後において、１次処理水中の亜硝酸性窒素濃度の値をモニタリングし、その値によって１次処理槽の反応系容積を制御することにより、２次処理槽（２）のANAMMOX（嫌気性アンモニア酸化）反応を適正に進める場合もある。
【００７８】
この場合には、１次処理槽（１）の出口の２次処理水中の亜硝酸性窒素濃度の値をモニタリングし、その値によって１次処理槽（１）の反応系容積を制御する。例えば上記の図７において、１次処理槽（１）出口の排出管（１４）の途上に介在させられたアンモニア性窒素検出部（１９）の代わりに、亜硝酸性窒素濃度の値を検出する検出部（図示略）を介在させておく。１次処理槽（１）出口の浄化処理水中の亜硝酸性窒素濃度値を検出部によりモニタリングし、検出した亜硝酸性窒素濃度値の実測データを信号化して制御器（８）にデータ送信する。そして、この制御器（８）において、亜硝酸性窒素濃度値の実測データを基準値と比較し、亜硝酸性窒素濃度値が基準値の上限値を超えると、液面を上昇させ、亜硝酸性窒素濃度値が基準値の下限値を下回ると、液面を下降させるように、１次処理槽（１）内の被処理水の液面を制御、換言すれば、１次処理槽（１）の反応系容積を制御し、これによって、２次処理槽（２）のANAMMOX（嫌気性アンモニア酸化）反応を適正に進めるものである。
【００７９】
例えば、原水のアンモニア性窒素濃度が５０ｍｇ／Ｌであり、１次処理槽（１）出口の亜硝酸性窒素濃度が２５ｍｇ／Ｌ以下になると、１次処理槽（１）の液面を上昇させ、亜硝酸性窒素濃度が３０ｍｇ／Ｌ以上になると、液面を下降させるように、１次処理槽（１）の反応系容積を制御する。勿論、これらの値は、有機物とアンモニア性窒素を含む排水（原水）の種類や濃度などの諸条件によって異なるものである。
【００８０】
これによって、２次処理槽（２）においてANAMMOX（嫌気性アンモニア酸化）反応が適正に行なわれるための条件が整い、良好な浄化処理水が得られるものである。
【００８１】
なお、場合によっては、上記のモニタリングの２つの実施態様を組み合わせるのが、好ましい。すなわち、（ニ）１次処理槽（１）からの１次処理水中、好ましくは１次処理槽（１）から排出された１次処理水を沈殿槽において固液分離した後において、１次処理水中のアンモニア性窒素濃度の値をモニタリングし、その値によって１次処理槽（１）の反応系容積を制御する場合と、（ホ）１次処理槽からの１次処理水中、好ましくは１次処理槽（１）から排出された１次処理水を沈殿槽において固液分離した後において、１次処理槽（１）からの１次処理水中の亜硝酸性窒素濃度の値をモニタリングし、その値によって１次処理槽（１）の反応系容積を制御する場合の２つの実施態様について、これら（ニ）と（ホ）の実施態様を組み合わせて実施することにより、より一層、２次処理槽（２）においてANAMMOX（嫌気性アンモニア酸化）反応が適正に行なわれるための条件が整い、良好な浄化処理水を得ることができるものである。
【００８２】
また、上記においては、本発明による生物学的排水処理方法により、有機物とアンモニア性窒素を含む排水（原水）を処理する場合について説明したが、本発明による生物学的排水処理方法は、有機物を含まず、アンモニア性窒素を含む排水（原水）を処理する場合にも適用されるものである。
【００８３】
すなわち、本発明において、アンモニア性窒素を含む排水（原水）を処理する生物学的排水処理方法は、１次処理槽（１）において原水中のアンモニア性窒素の一部をアンモニア酸化細菌による生物酸化反応により酸化して亜硝酸化し、１次処理槽（１）から排出された１次処理水を嫌気的な攪拌手段を有する混合槽とした２次処理槽（２）に導入し、２次処理槽（２）には嫌気性アンモニア酸化の条件で長期間培養した汚泥を投入しておき、この２次処理槽（２）において上記１次処理水中の亜硝酸性窒素とアンモニア性窒素の残部とから脱窒を行ない、排水を浄化する。
【００８４】
これにより、アンモニア性窒素を含む排水（原水）を処理する生物学的排水処理方法について、ANAMMOX（嫌気性アンモニア酸化）反応を利用して、脱窒速度がはやく、高濃度排水を速やかに浄化処理することができるものである。
【００８５】
そして、この場合、（ヘ）２次処理槽（２）の出口の２次処理水中のアンモニア性窒素濃度の値をモニタリングし、その値によって１次処理槽（１）の反応系容積を制御する。これにより、２次処理槽（２）においてANAMMOX（嫌気性アンモニア酸化）反応が適正に行なわれるための条件が整い、良好な浄化処理水が得られる。
【００８６】
また、上記の場合、（ト）２次処理槽（２）の出口の２次処理水中の亜硝酸性窒素濃度の値をモニタリングし、その値によって１次処理槽（１）の反応系容積を制御する。これにより、２次処理槽（２）においてANAMMOX（嫌気性アンモニア酸化）反応が適正に行なわれるための条件が整い、良好な浄化処理水が得られる。
【００８７】
なお、場合によっては、上記のモニタリングの２つの実施態様（ヘ）と（ト）を組み合わせるのが好ましい。これら（ヘ）と（ト）の実施態様を組み合わせて実施することにより、より一層、２次処理槽（２）においてANAMMOX（嫌気性アンモニア酸化）反応が適正に行なわれるための条件が整い、良好な浄化処理水を得ることができるものである。
【００８８】
また、本発明のアンモニア性窒素を含む排水（原水）を処理する生物学的排水処理方法においては、（チ）１次処理槽（１）からの１次処理水中のアンモニア性窒素濃度の値をモニタリングし、その値によって１次処理槽（１）の反応系容積を制御する。これにより、２次処理槽（２）においてANAMMOX（嫌気性アンモニア酸化）反応が適正に行なわれるための条件が整い、良好な浄化処理水が得られる。
【００８９】
同様に、本発明のアンモニア性窒素を含む排水（原水）を処理する生物学的排水処理方法においては、（リ）１次処理槽（１）からの１次処理水中の亜硝酸性窒素濃度の値をモニタリングし、その値によって１次処理槽（１）の反応系容積を制御する。これにより、２次処理槽（２）においてANAMMOX（嫌気性アンモニア酸化）反応が適正に行なわれるための条件が整い、良好な浄化処理水が得られるものである。
【００９０】
なお、場合によっては、上記のモニタリングの２つの実施態様（チ）と（リ）を組み合わせるのが好ましい。これら（チ）と（リ）の実施態様を組み合わせて実施することにより、より一層、２次処理槽（２）においてANAMMOX（嫌気性アンモニア酸化）反応が適正に行なわれるための条件が整い、良好な浄化処理水を得ることができるものである。
【実施例】
【００９１】
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００９２】
実施例１
図１に示す装置を用いて、本発明による生物学的排水処理方法を実施する実験を行なった。
【００９３】
まず、有機物とアンモニア性窒素を含む排水（原水）として、グルコースおよび塩化アンモニウムで実験用排水（原水）を調整し、原水中のＢＯＤ２０ｍｇ／Ｌ、およびアンモニア性窒素２０ｍｇ／Ｌとした。
【００９４】
１次処理槽（１）において原水中の有機物を好気性微生物による酸化反応により分解するとともに、アンモニア性窒素の一部をアンモニア酸化細菌による生物酸化反応により酸化して亜硝酸化する。
【００９５】
１次処理槽（１）にはポンプ（５ａ）の作動によって原水供給管（５）から原水を供給する。１次処理槽（１）には、下水処理場由来の活性汚泥を投入した。１次処理槽（１）の底部には、エアポンプ（１１ａ）の作動によって空気供給管（１１）から空気が供給される散気管（曝気手段）（１２）が備えられるとともに、１次処理槽（１）の頂部に、ＤＯ（溶存酸素量）調整装置（３）およびｐＨ調整装置（４）が設けられており、そのＤＯ検出部（３ａ）およびｐＨ検出部（４ａ）が１次処理槽（１）の底部に吊り下げ状に備えられており、１次処理槽（１）内でアンモニア性窒素から亜硝酸性圭素への亜硝酸化がスムーズに進行するように、１次処理槽（１）の生物反応系のＤＯおよびｐＨを、ＤＯ調整装置（３）およびｐＨ調整装置（４）によりそれぞれ調整した。
【００９６】
１次処理槽（１）において原水中の有機物を好気性微生物による酸化反応により分解するとともに、アンモニア性窒素の一部がアンモニア酸化細菌による生物酸化反応により酸化して亜硝酸化する。反応後の１次処理水は、１次処理槽（１）の下端部に接続された１次処理水排出管（１０）からポンプ（１０ａ）の作動によって排出され、ついで、沈殿槽（６）において固液分離する。
【００９７】
沈殿槽（６）により固液分離された１次処理水は、嫌気的な攪拌手段を有する完全混合槽とした図２と図３に示す２次処理槽（２）に導入した。２次処理槽（２）にはANAMMOX（嫌気性アンモニア酸化）条件で長期間培養した汚泥を投入しておき、この２次処理槽（２）において、１次処理水中の亜硝酸性窒素とアンモニア性窒素の残部とから脱窒を行ない、ANAMMOX（嫌気性アンモニア酸化）反応により排水を浄化する。浄化された処理水は、排出管（１５）より排出する。
【００９８】
なお、２次処理槽（２）に１次処理水を導入するだけでは、拡散効果が低い場合、１次処理水中の亜硝酸性窒素とアンモニア性窒素の攪拌混合を促進するために内部循環水と合流させ、流入水の量を調整することにより、攪拌効果を高める。すなわち、２次処理槽（２）において浄化されかつ頂部の排出管（１５）から排出された２次処理水の一部を、循環ポンプ（１６ａ）の作動により循環管（１６）を経て２次処理槽（２）へと内部循環させ、２次処理槽（２）のANAMMOX（嫌気性アンモニア酸化）反応系の内容量を調整して、１次処理水中の亜硝酸性窒素とアンモニア性窒素の攪拌混合を促進して、微生物反応が速やかに行なわれるようにする。
【００９９】
本実施例においては、この２次処理槽（２）のANAMMOX（嫌気性アンモニア酸化）反応を適正に進めるための制御として、２次処理槽（２）出口の処理水中のアンモニア性窒素濃度をアンモニア性窒素検出部（９）によりモニタリングし、その値によって１次処理槽（１）の反応系容積を制御した。
【０１００】
１次処理槽（１）にはフロートスイッチによる液面計（７）が設けてあり、一方、２次処理槽（２）出口の排出管（１５）の途上にアンモニア性窒素検出部（９）が介在させられていて、２次処理槽（２）出口の浄化処理水中のアンモニア性窒素濃度をアンモニア性窒素検出部（９）によりモニタリングし、検出したアンモニア性窒素濃度の実測データを信号化して制御器（８）にデータ送信する。１次処理槽（１）においてはフロートスイッチによる液面計（７）により常時１次処理槽（１）内の被処理水の液面のレベルがモニタリングされており、上記制御器（８）において、アンモニア性窒素濃度の実測データを基準値と比較し、アンモニア性窒素濃度の値が基準値の上限値を超えると、液面を上昇させ、アンモニア性窒素の値が基準値の下限値を下回ると、液面を下降させるように、１次処理槽（１）内の被処理水の液面を制御、換言すれば、１次処理槽（１）の反応系容積を制御するものである。この実施例では、２次処理槽（２）出口において、アンモニア性窒素の値が８ｍｇ／Ｌ以上になると、１次処理槽（１）内の被処理水の液面を上昇させ、アンモニア性窒素の値が２ｍｇ／Ｌを下回ると、液面を下降させるようにした。
【０１０１】
２次処理槽（２）出口のアンモニア性窒素濃度が安定した後、原水中のアンモニア性窒素濃度を２０ｍｇ／Ｌから、２５ｍｇ／Ｌ、３０ｍｇ／Ｌ、４０ｍｇ／Ｌおよび５０ｍｇ／Ｌへと順次上げていった。
【０１０２】
こうして、本発明の方法により、排水処理を６０日間実施し、得られた結果を、図８ａと図８ｂに示した。なお、図８ａには、実験用排水（原水）中のアンモニア性窒素濃度（ｍｇ／Ｌ）を、図８ｂには、２次処理水中のアンモニア性窒素濃度（ｍｇ／Ｌ）を、それぞれ記録した。
【０１０３】
図８ａと図８ｂの結果から明らかなように、本発明の生物学的排水処理方法によれば、ANAMMOX（嫌気性アンモニア酸化）反応が適正に行なわれるための条件が整い、良好な浄化処理水が得られることがわかった。
【０１０４】
実施例２
図１に示す装置を用いて、実施例１の場合と同様にして、本発明による生物学的排水処理方法を実施する実験を行なった。図１の装置で、原水中のＢＯＤ濃度を２０ｍｇ／Ｌから、５０ｍｇ／Ｌ、および８０ｍｇ／Ｌ、へと順次上昇させた実験を行なった。
【０１０５】
この実施例２では、２次処理槽（２）の出口の２次処理水中のＢＯＤ（生物化学的酸素要求量）の値をモニタリングし、その値によって１次処理槽の反応系容積を制御する。すなわち、図１において、２次処理槽（２）出口の排出管（１５）の途上に介在させられたアンモニア性窒素検出部（９）と同様に、ＢＯＤ（生物化学的酸素要求量）の値を検出する検出部（図示略）を介在させておく。そして、２次処理槽（２）出口の浄化処理水中のＢＯＤ値を検出部によりモニタリングし、検出したＢＯＤ値の実測データを信号化して制御器（８）にデータ送信する。そして、この制御器（８）において、ＢＯＤ値の実測データを基準値と比較し、２次処理槽（２）出口のＢＯＤ濃度が２ｍｇ／Ｌ以下になると、１次処理槽（１）の液面を下降させ、ＢＯＤ濃度が９ｍｇ／Ｌ以上になると液面を上昇させるように、１次処理槽（１）内の被処理水の液面を制御、換言すれば、１次処理槽（１）の反応系容積を制御した。
【０１０６】
一方、この実施例２では、２次処理槽（２）出口の処理水中のアンモニア性窒素濃度をアンモニア性窒素検出部（９）によりモニタリングし、検出したアンモニア性窒素濃度の実測データを信号化して制御器（８）にデータ送信する。この制御器（８）において、アンモニア性窒素濃度の実測データを基準値と比較し、２次処理槽（２）出口のアンモニア性窒素濃度が８ｍｇ／Ｌ以上になると液面を上昇させ、アンモニア性窒素濃度が２ｍｇ／Ｌ以下になると液面を下降させるように、１次処理槽（１）の反応系容積を制御した。得られた結果を、図９に示した。
【０１０７】
なお、図９ａは、排水処理の実験を３５日間実施した経過日数と原水（排水）中のアンモニア性窒素濃度（ｍｇ／Ｌ）の関係を表わすグラフ、および実験の経過日数と原水（排水）中のＢＯＤ濃度（ｍｇ／Ｌ）の関係を表わすグラフである。図９ｂは、実験の経過日数と浄化処理水中のＢＯＤ濃度（ｍｇ／Ｌ）の関係を表わすグラフである。図９ｃは、実験の経過日数と浄化処理水中のアンモニア性窒素濃度（ｍｇ／Ｌ）の関係を表わすグラフである。
【０１０８】
図９ａ〜図９ｃのグラフの結果から明らかなように、本発明によれば、２次処理槽においてANAMMOX（嫌気性アンモニア酸化）反応が適正に行なわれるための条件が整い、良好な浄化処理水が得られることがわかった。
【０１０９】
実施例３
図１に示す装置を用いて、実施例１の場合とほゞ同様にして、本発明による生物学的排水処理方法を実施する実験を行なうが、実施例１の場合と異なる点は、塩化アンモニウムで原水を調整し、アンモニア性窒素２０ｍｇ／Ｌとした排水（原水）を使用する点、および２次処理槽（２）出口の亜硝酸性窒素濃度の値をモニタリングし、その値によって１次処理槽の反応系容積を制御する点にある。
【０１１０】
この実施例３では、図１において、２次処理槽（２）出口の排出管（１５）の途上に介在させられたアンモニア性窒素検出部（９）の代わりに、亜硝酸性窒素濃度の値を検出する検出部（図示略）を介在させておく。２次処理槽（２）出口の浄化処理水中の亜硝酸性窒素濃度の値を検出部によりモニタリングし、検出した亜硝酸性窒素濃度の値の実測データを信号化して制御器（８）にデータ送信する。そして、この制御器（８）において、亜硝酸性窒素濃度の値の実測データを基準値と比較し、２次処理槽（２）出口において、亜硝酸性窒素濃度の値が８ｍｇ／Ｌ以上になると、液面を下降させ、亜硝酸性窒素濃度の値が２ｍｇ／Ｌを下回ると、液面を上昇させるように、１次処理槽（１）内の被処理水の液面を制御、換言すれば、１次処理槽（１）の反応系容積を制御した。
【０１１１】
２次処理槽（２）出口の亜硝酸性窒素濃度が安定した後、原水中のアンモニア性窒素濃度を２０ｍｇ／Ｌから、２５ｍｇ／Ｌ、３０ｍｇ／Ｌ、４０ｍｇ／Ｌおよび５０ｍｇ／Ｌへと順次上げていった。得られた結果を、図１０に示した。
【０１１２】
なお、図１０ａは、排水処理の実験を３５日間実施した経過日数と原水（排水）中のアンモニア性窒素濃度（ｍｇ／Ｌ）の関係を表わすグラフである。図１０ｂは、実験の経過日数と浄化処理水中の亜硝酸性窒素濃度（ｍｇ／Ｌ）の関係を表わすグラフである。
【０１１３】
図１０ａと図１０ｂのグラフの結果から明らかなように、本発明によれば、２次処理槽においてANAMMOX（嫌気性アンモニア酸化）反応が適正に行なわれるための条件が整い、良好な浄化処理水が得られることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】本発明による生物学的排水処理方法を実施する装置の第１実施形態を示すフローシートである。
【図２】嫌気的な攪拌手段を有する完全混合槽とした２次処理槽の具体例を示す概略拡大断面図である。
【図３】同２次処理槽の概略拡大平面図である。
【図４】嫌気的な攪拌手段を有する完全混合槽とした２次処理槽の変形例を示す概略拡大断面図である。
【図５】同２次処理槽の概略拡大平面図である。
【図６】本発明による生物学的排水処理方法を実施する装置の第２実施形態を示すフローシートである。
【図７】本発明による生物学的排水処理方法を実施する装置の第３実施形態を示すフローシートである。
【図８】図８ａは、排水処理の実験経過日数と原水（排水）中のアンモニア性窒素濃度の関係を表わすグラフである。図８ｂは、実験経過日数と２次処理水中のアンモニア性窒素濃度の関係を表わすグラフである。
【図９】図９ａは、排水処理の実験経過日数と原水（排水）中のアンモニア性窒素濃度の関係を表わすグラフ、および実験経過日数と原水（排水）中のＢＯＤ濃度の関係を表わすグラフである。図９ｂは、実験経過日数と浄化処理水中のＢＯＤ濃度の関係を表わすグラフである。図９ｃは、実験経過日数と浄化処理水中のアンモニア性窒素濃度の関係を表わすグラフである。
【図１０】図１０ａは、排水処理の実験経過日数と原水（排水）中のアンモニア性窒素濃度の関係を表わすグラフである。図１０ｂは、実験経過日数と浄化処理水中の亜硝酸性窒素濃度の関係を表わすグラフである。
【符号の説明】
【０１１５】
１：１次処理槽
２：２次処理槽
３：ＤＯ（溶存酸素量）調整装置
３ａ：ＤＯ検出部
４：ｐＨ調整装置
４ａ：ｐＨ検出部
５：原水供給管
５ａ：ポンプ
６：沈殿槽
７：フロートスイッチによる液面計
８：制御器
９：アンモニア性窒素検出部
１０：１次処理水排出管
１０ａ：ポンプ
１１：空気供給管
１１ａ：エアポンプ
１２：散気管（曝気手段）
１３：１次処理水返送管
１３ａ：ポンプ
１４：１次処理水流送管
１４ａ：ポンプ
１５：２次処理水排出管
１６：循環管
１６ａ：循環ポンプ
１７：溢流管
１７ａ〜１７ｅ：溢流分岐管
１８ａ〜１８ｅ：制御弁
１９：アンモニア性窒素検出部
２０：円筒形の２次処理槽
２１：１次処理水流入管
２２：１次処理水流入管
２３：中心の軸
２４：回転羽
【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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【図９】
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【図１０】
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