(57)【要約】【課題】窒素およびリンの生物学的同時除去のための活性汚泥法を提供すること。【解決手段】本発明は、（Ａ）該汚水を、活性汚泥を含む処理槽に供給して、該汚水と該活性汚泥との混合物を形成するステップであって、該混合物中の揮発性脂肪酸総量が該閾値以上となるように追加揮発性脂肪酸またはその塩を添加することを特徴とする、ステップ、（Ｂ）該処理槽において該混合物を非好気処理するステップ、（Ｃ）該処理槽において非好気処理された該混合物を好気処理するステップ、（Ｄ）該混合物中の該活性汚泥を沈降させて、該活性汚泥と処理水とに分離するステップ、および（Ｅ）該処理水の少なくとも一部を該処理槽から引抜くステップ、を含み、該活性汚泥が、硝化細菌、脱窒細菌およびリン蓄積細菌を少なくとも含む、汚水中のリン化合物および窒素化合物を除去する方法を提供する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚水中のリン化合物および窒素化合物を除去する方法であって、
（Ａ）該汚水を、活性汚泥を含む処理槽に供給して、該汚水と該活性汚泥との混合物を形成するステップであって、該混合物中の揮発性脂肪酸量が該閾値以上となるように追加揮発性脂肪酸またはその塩を添加することを特徴とする、ステップ、
（Ｂ）該処理槽において該混合物を非好気処理するステップ、
（Ｃ）該処理槽において非好気処理された該混合物を好気処理するステップ、
（Ｄ）該混合物中の該活性汚泥を沈降させて、該活性汚泥と処理水とに分離するステップ、および
（Ｅ）該処理水の少なくとも一部を該処理槽から引抜くステップ、
を含み、該活性汚泥が、硝化細菌、脱窒細菌およびリン蓄積細菌を少なくとも含む、方法。
【請求項２】
汚水中のリン化合物および窒素化合物を除去する方法であって、
（Ａ）該汚水を、活性汚泥を含む処理槽に供給して、該汚水と該活性汚泥との混合物を形成するステップであって、該混合物中の揮発性脂肪酸量が閾値以上となるように追加揮発性脂肪酸またはその塩を添加することを特徴とする、ステップ、
（Ｂ）該処理槽において該混合物を非好気処理するステップ、
（Ｃ−１）該処理槽において非好気処理された該混合物を好気処理するステップ、
（Ｃ−２）該処理槽に、炭素源を供給するステップ、
（Ｃ−３）該処理槽において該混合物をさらに非好気処理するステップ、
（Ｃ−４）該処理槽において非好気処理された該混合物をさらに好気処理するステップ、
（Ｄ）該混合物中の該活性汚泥を沈降させて、該活性汚泥と処理水とに分離するステップ、および
（Ｅ）該処理水の少なくとも一部を該処理槽から引抜くステップ、
を含み、該活性汚泥が、硝化細菌、脱窒細菌およびリン蓄積細菌を少なくとも含む、方法。
【請求項３】
前記ステップ（Ｂ）を、前記混合物が嫌気状態になるまで少なくとも行うことを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記ステップ（Ｂ）を、脱窒細菌による硝酸の取り込み、およびリン蓄積細菌によるリンの放出が行われるまで少なくとも行うことを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記ステップ（Ｃ）、（Ｃ−１）または（Ｃ−４）を、前記リン蓄積細菌によるリンの取り込みが行われるまで少なくとも行うことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記ステップ（Ｃ−２）において、前記脱窒細菌による硝酸の取り込みが行われるような量で前記炭素源を添加することを特徴とする、請求項２、または請求項２に従属する場合の請求項３〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記ステップ（Ｃ−３）を、前記混合物が無酸素状態になるまで少なくとも行うことを特徴とする、請求項２、または請求項２に従属する場合の請求項３〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記ステップ（Ｃ−３）を、前記脱窒細菌による硝酸の取り込みが行われるまで少なくとも行うことを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記閾値が、約１５ｍｇ／Ｌ〜約３０ｍｇ／Ｌである、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記閾値が約２０ｍｇ／Ｌである、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記汚水のＢＯＤ：アンモニア態窒素の濃度比が５：１以上、かつアンモニア態窒素が４０ｍｇ／Ｌ以下の場合、前記炭素源として前記汚水を使用することを特徴とする、請求項２、または請求項２に従属する場合の請求項３〜１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記追加揮発性脂肪酸またはその塩は、酢酸もしくはプロピオン酸、またはそれらの塩からなる群より選択される、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記ステップ（Ｂ）における前記混合物のｐＨが約７．５以上である、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記ステップ（Ａ）における前記追加揮発性脂肪酸またはその塩の添加量は、前記汚水のＢＯＤ、アンモニア態窒素濃度、および揮発性脂肪酸濃度に基づいて決定される、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
化学凝集剤を添加するステップを含まない、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
前記処理水の硝酸態窒素濃度が約１〜５ｍｇ／Ｌである、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
前記炭素源が、揮発性脂肪酸またはその塩である、請求項２、または請求項２に従属する場合の請求項３〜１６のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、揮発性脂肪酸を特定の時点で添加することにより窒素およびリンの生物学的同時除去を可能とする活性汚泥法に関する。
【背景技術】
【０００２】
窒素およびリンの生物学的同時除去技術は定常連続活性汚泥法による試みもなされているが、リンの除去能力が不安定であった。そこで、ＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム）などの化学凝集剤を使用することによりリンを化学的に沈殿させることは可能であるが、化学凝集剤の添加はスラッジの増大、また処理水中に残存するアルミニウムや鉄イオンの生態系への影響が危惧されるために最小限の利用に止めるべきである（非特許文献１）。また、定常連続活性汚泥法は、最初沈殿槽、反応槽、最終沈殿槽、返送汚泥設備が最小限必要である。
【０００３】
一方、ＳＢＲ（Ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ  Ｂａｔｃｈ  Ｒｅａｃｔｏｒ）法も同様に活性汚泥法であるが、単一の槽で原水流入（ＦＩＬＬ）、反応（ＲＥＡＣＴ）、沈降（ＳＥＴＴＬＥ）、処理水引抜（ＤＲＡＷ）、余剰汚泥引抜（ＩＤＬＥ）の全ての処理を所定の時間配分のもとで繰り返し実施するものであり、設備の所要面積およびコストが少なく、また、原水流入量の変動にも容易に対応できるなど分散型小規模処理施設として適切と考えられている（非特許文献２）。
【０００４】
しかしながら、リン蓄積細菌によるリン放出は、生物学的リン除去にとって重要であるが、雨量の多い地域では降雨により汚水中の有機物が希釈されてしまい、リン蓄積細菌がリン放出するために必要な有機物が不十分である場合がある。また、リン蓄積細菌がリンを放出するためには無酸素条件下かつ結合性酸素をある一定レベルまで下げる必要があり、リンの同時除去は結合性酸素の濃度にも影響され非常に不安定で、難しい。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】van  Loosdrecht  et  al.,  “Biological  phosphorous  removal  process”,  Applied  Microbiology  and  Biotechnology,  48(3),  289-296  (1997).
【非特許文献２】Widerer,P.A.  et  al.,  (2001)  “Sequencing  batch  reactor  technology”,  IWA  scientific  and  technical  report  no.  10,  London,  UK.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
十分な有機物がない排水における窒素およびリンの生物学的同時除去は十分と言えるものではなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、窒素およびリンの生物学的同時除去を達成するために、好気および非好気の設定位置ならびに時間配分、また汚水中の炭素および窒素の構成比を考慮したサイクル時間などの条件を種々検討した結果、窒素およびリンの生物学的同時除去に適したＳＢＲの基本的シークエンスを見出して、本発明を完成させた。また、本発明者らは、リン除去に必要なリン放出を誘導するための揮発性脂肪酸の適切な添加量および添加のタイミングを見出した。
【０００８】
したがって、本発明は、例えば、以下の項目を提供する。
（項目１）
汚水中のリン化合物および窒素化合物を除去する方法であって、
（Ａ）該汚水を、活性汚泥を含む処理槽に供給して、該汚水と該活性汚泥との混合物を形成するステップであって、該混合物中の揮発性脂肪酸量が該閾値以上となるように追加揮発性脂肪酸またはその塩を添加することを特徴とする、ステップ、
（Ｂ）該処理槽において該混合物を非好気処理するステップ、
（Ｃ）該処理槽において非好気処理された該混合物を好気処理するステップ、
（Ｄ）該混合物中の該活性汚泥を沈降させて、該活性汚泥と処理水とに分離するステップ、および
（Ｅ）該処理水の少なくとも一部を該処理槽から引抜くステップ、
を含み、該活性汚泥が、硝化細菌、脱窒細菌およびリン蓄積細菌を少なくとも含む、方法。
（項目２）
汚水中のリン化合物および窒素化合物を除去する方法であって、
（Ａ）該汚水を、活性汚泥を含む処理槽に供給して、該汚水と該活性汚泥との混合物を形成するステップであって、該混合物中の揮発性脂肪酸量が閾値以上となるように追加揮発性脂肪酸またはその塩を添加することを特徴とする、ステップ、
（Ｂ）該処理槽において該混合物を非好気処理するステップ、
（Ｃ−１）該処理槽において非好気処理された該混合物を好気処理するステップ、
（Ｃ−２）該処理槽に、炭素源を供給するステップ、
（Ｃ−３）該処理槽において該混合物をさらに非好気処理するステップ、
（Ｃ−４）該処理槽において非好気処理された該混合物をさらに好気処理するステップ、
（Ｄ）該混合物中の該活性汚泥を沈降させて、該活性汚泥と処理水とに分離するステップ、および
（Ｅ）該処理水の少なくとも一部を該処理槽から引抜くステップ、
を含み、該活性汚泥が、硝化細菌、脱窒細菌およびリン蓄積細菌を少なくとも含む、方法。
（項目３）
前記ステップ（Ｂ）を、前記混合物が嫌気状態になるまで少なくとも行うことを特徴とする、項目１または２に記載の方法。
（項目４）
前記ステップ（Ｂ）を、脱窒細菌による硝酸の取り込み、およびリン蓄積細菌によるリンの放出が行われるまで少なくとも行うことを特徴とする、項目３に記載の方法。
（項目５）
前記ステップ（Ｃ）、（Ｃ−１）または（Ｃ−４）を、前記リン蓄積細菌によるリンの取り込みが行われるまで少なくとも行うことを特徴とする、項目１〜４のいずれか１項に記載の方法。
（項目６）
前記ステップ（Ｃ−２）において、前記脱窒細菌による硝酸の取り込みが行われるような量で前記炭素源を添加することを特徴とする、項目２、または項目２に従属する場合の項目３〜５のいずれか１項に記載の方法。
（項目７）
前記ステップ（Ｃ−３）を、前記混合物が無酸素状態になるまで少なくとも行うことを特徴とする、項目２、または項目２に従属する場合の項目３〜６のいずれか１項に記載の方法。
（項目８）
前記ステップ（Ｃ−３）を、前記脱窒細菌による硝酸の取り込みが行われるまで少なくとも行うことを特徴とする、項目７に記載の方法。
（項目９）
前記閾値が、約１５ｍｇ／Ｌ〜約３０ｍｇ／Ｌである、項目１〜８のいずれか１項に記載の方法。
（項目１０）
前記閾値が約２０ｍｇ／Ｌである、項目９に記載の方法。
（項目１１）
前記汚水のＢＯＤ：アンモニア態窒素の濃度比が５：１以上、かつアンモニア態窒素が４０ｍｇ／Ｌ以下の場合、前記炭素源として前記汚水を使用することを特徴とする、項目２、または項目２に従属する場合の項目３〜１０のいずれか１項に記載の方法。
（項目１２）
前記追加揮発性脂肪酸またはその塩は、酢酸もしくはプロピオン酸、またはそれらの塩からなる群より選択される、項目１〜１１のいずれか１項に記載の方法。
（項目１３）
前記ステップ（Ｂ）における前記混合物のｐＨが約７．５以上である、項目１〜１２のいずれか１項に記載の方法。
（項目１４）
前記ステップ（Ａ）における前記追加揮発性脂肪酸またはその塩の添加量は、前記汚水のＢＯＤ、アンモニア態窒素濃度、および揮発性脂肪酸濃度に基づいて決定される、項目１〜１３のいずれか１項に記載の方法。
（項目１５）
化学凝集剤を添加するステップを含まない、項目１〜１４のいずれか１項に記載の方法。
（項目１６）
前記処理水の硝酸態窒素濃度が約１〜５ｍｇ／Ｌである、項目１〜１５のいずれか１項に記載の方法。
（項目１７）
前記炭素源が、揮発性脂肪酸またはその塩である、項目２、または項目２に従属する場合の項目３〜１６のいずれか１項に記載の方法。
【０００９】
本発明において、上記１または複数の特徴は、明示された組み合わせに加え、さらに組み合わせて提供されうることが意図される。本発明のなおさらなる実施形態および利点は、必要に応じて以下の詳細な説明を読んで理解すれば、当業者に認識される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の方法によって、リン蓄積細菌がリン放出するために必要な有機物が不十分な場合がある汚水において、窒素およびリンの生物学的同時除去を効率的に達成することができる。したがって、本発明の方法は、降雨量が多く、かつ排水収集が合流式で揮発性脂肪酸の希釈される下水、また有機物質含有量の少ない工業排水に適用できる。また、本発明の方法によれば、高濃度の窒素・リンを含むがＢＯＤ成分の少ない腐敗槽汚泥の固液分離液の処理も可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１Ａは、嫌気状態（Ａｎａｅｒｏｂｉｃ）と好気状態（Ａｅｒｏｂｉｃ）でのリン蓄積細菌における代謝の概略図を示す。図１Ｂは、リン蓄積細菌によるリンの放出および再取り込みによる典型的なリン濃度の変化を示す。
【図２】図２は、ＳＢＲにおける典型的な溶存酸素（ＤＯ）のプロファイル（Ａ）ならびにＮＨ４−ＮおよびＮＯ３−Ｎのプロファイル（Ｂ）を示す。
【図３】図３は、実施例で使用されるＳＢＲシミュレータの概略図および写真を示す。
【図４】図４は、酢酸ナトリウム添加によるＰＯ４３−およびＮＯ３−Ｎの濃度の変化を示す。
【図５】図５は、リン放出誘導に及ぼす酢酸ナトリウム添加の影響を示す。図５Ａのグラフの縦軸はリン酸の濃度（ｍｇ／Ｌ）を示し、図５Ｂのグラフの縦軸は、ＶＦＡの濃度（ｍｇ／Ｌ）を示す。０．５ｇ、１．０ｇ、２．０ｇ、および４．０ｇの酢酸ナトリウムを、２２．８Ｌの処理水に対して添加した。
【図６】図６は、Ｔｗｏ  ｓｔｅｐ−ｆｅｅｄｉｎｇにおける溶存酸素（ＤＯ）のプロファイル（Ａ）ならびにＮＨ４−ＮおよびＮＯ３−Ｎのプロファイル（Ｂ）を示す。
【図７】図７は、Ｔｗｏ  ｓｔｅｐ−ｆｅｅｄｉｎｇの１サイクルにおけるＣＯＤ、ＶＦＡ、ＰＯ４、ＮＯ３−Ｎ、およびＮＨ４−Ｎの濃度の変化を示す。
【図８】図８は、１０％ＰＡＣ水溶液を添加した場合のＳＢＲ内の活性汚泥浮遊物質（ＭＬＳＳ）の変化を示す。
【図９】図９は、腐敗槽汚泥（Ｓｅｐｔａｇｅ）固液分離液の処理にＴｗｏ−ｓｔｅｐ  ｆｅｅｄｉｎｇを用いた場合のＰＯ４、ＮＨ４−Ｎ、およびＮＯ３−Ｎの濃度プロファイルを示す。
【図１０】図１０は、Ｓｅｐｔａｇｅ固液分離液の処理にＴｗｏ−ｓｔｅｐ  ｄｏｓｉｎｇを用いた場合のＮＨ４−ＮおよびＮＯ３−Ｎの濃度プロファイルを示す。
【図１１】図１１は、Ｓｅｐｔａｇｅ固液分離液の処理にｔｗｏ−ｓｔｅｐ  ｄｏｓｉｎｇを用いた場合のＣＯＤおよびＰＯ４の濃度プロファイルを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本明細書において使用される用語は、特に言及しない限り、当該分野で通常用いられる意味で用いられることが理解されるべきである。したがって、別段定義されない限り、本明細書中で使用されるすべての専門用語および科学技術用語は、本発明の属する分野の当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。矛盾する場合、本明細書が優先する。
【００１３】
（用語の定義）
以下に本明細書において特に使用される用語の定義を列挙する。
【００１４】
「生物化学的酸化要求量（ＢＯＤ）」および「化学的酸素要求量（ＣＯＤ）」とは、一般的に使用される水質の指標であり、これらの値が大きいほど、水中の被酸化性物質が多く、汚れていることを意味している。ＢＯＤは、水中の有機物などの被酸化性物質を酸化するために微生物が必要とする酸素の量をいう。一方、ＣＯＤは、水中の被酸化性物質を化学的に酸化する際に必要とする酸素の量をいう。
【００１５】
ＢＯＤは、サンプルを密閉容器に５日間２０℃で保った場合の溶存酸素の減少量で表され、このように測定された値を「ＢＯＤ５」と呼ぶ。本明細書において使用される「ＢＯＤ」とは「ＢＯＤ５」を意味する。ＣＯＤは、サンプルと酸化剤（例えば、ニクロム酸カリウム（重クロム酸カリ）、過マンガン酸カリウムなど）を反応させた際に消費された酸素量を求めることにより測定される。本明細書において使用される「ＣＯＤ」とはニクロム酸カリウムを使用して測定されたＣＯＤの値を意味する。「ＢＯＤ」および「ＣＯＤ」は、市販のキットまたは装置を使用して測定することができる。
【００１６】
本明細書で使用される場合、「リン化合物」とは、分子内にリン原子を有する化合物を指し、例えば、リン酸（ＰＯ４３−）が挙げられるが、これに限定されない。本明細書において使用される「ＰＯ４−Ｐ」という用語は、リン酸態リンを指し、ＰＯ４−Ｐまたはリン酸態リンの濃度が記述される文脈においては、その濃度は、リン酸（ＰＯ４）中のリン（Ｐ）のみの重量に基づいて計算された濃度を意味する。リン酸（ＰＯ４）の濃度とリン酸態リン（ＰＯ４−Ｐ）の濃度とは、相互に変換することが可能である。例えば、ＨＡＣＨ試薬を使用した場合、その測定値はリン酸（ＰＯ４）の濃度で表示されるため、リン酸（ＰＯ４）の濃度に０．３２６（Ｐの原子量とＰＯ４の分子量との比）を乗じることでリン酸態リン（ＰＯ４−Ｐ）の濃度を導くことが可能である。
【００１７】
本明細書で使用される場合、「窒素化合物」とは、分子内に窒素原子を有する化合物を指し、例えば、アンモニアイオン（ＮＨ４＋）、亜硝酸イオン（ＮＯ２−）、および硝酸イオン（ＮＯ３−）が挙げられるが、これらに限定されない。本明細書において使用される「ＮＨ４−Ｎ」という用語は、アンモニア態窒素を指し、ＮＨ４−Ｎまたはアンモニア態窒素の濃度が記述される文脈においては、その濃度は、アンモニア（ＮＨ４）中の窒素（Ｎ）のみの重量に基づいて計算された濃度を意味する。本明細書において使用される「ＮＯ３−Ｎ」という用語は、硝酸態窒素を指し、ＮＯ３−Ｎまたは硝酸態窒素の濃度が記述される文脈においては、その濃度は、硝酸（ＮＯ３）中の窒素（Ｎ）のみの重量に基づいて計算された濃度を意味する。
【００１８】
本明細書で使用される場合、「汚水」とは、家庭や工場から排出される排水、養豚糞尿や腐敗槽汚泥の固液分離液などの、浄化処理に供される任意の排水を指す。
【００１９】
本明細書で使用される場合、「活性汚泥」とは、微生物群、微小動物および有機物などの浮遊物を含む汚泥を指す。好ましい実施形態において、本発明で使用される活性汚泥は、リン蓄積細菌、硝化細菌および脱窒細菌を少なくとも含む。
【００２０】
本明細書において使用される場合、「揮発性脂肪酸（ＶＦＡ）」とは、炭素数６以下の脂肪酸を指し、例えば、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、および酪酸が挙げられるが、これらに限定されない。揮発性脂肪酸塩としては、ナトリウム塩、カリウム塩、カルシウム塩、マグネシウム塩などが挙げられるが、これらに限定されない。汚水中または汚水と活性汚泥との混合物中の揮発性脂肪酸の総量は、当該分野で公知の任意の方法を使用して測定される。本明細書において使用される揮発性脂肪酸（ＶＦＡ）の濃度は、エステル化に基づいたＨＡＣＨ試薬ＴＮＴ８７２を用いた比色分析により測定された濃度を意味する。
【００２１】
本明細書において使用される場合、「炭素源」とは、細菌の発育のために必要とするエネルギー源である生分解性の有機物をいう。
【００２２】
本明細書において使用される場合、「好気状態」とは、分子状の酸素が存在する状態をいう。「好気処理」は、例えば、汚水および活性汚泥を含む混合物を酸素または空気で曝気することを意味する。本明細書において使用される場合、「非好気状態」とは、分子状の酸素が存在しない状態をいい、無酸素状態および嫌気状態を含む。「非好気処理」は、汚水および活性汚泥を含む混合物を空気にも酸素にも触れさせず、曝気処理も行わないことを意味する。「分子状の酸素が存在しない」とは、溶存酸素計および化学分析法で検出限界にあることをいう。典型的には、分子状の酸素が約０．１ｍｇ／Ｌ以下である場合、分子状の酸素が存在しないという。
【００２３】
本明細書において使用される場合、「無酸素状態」とは、分子状の酸素は存在しないが、結合性の酸素は存在する状態をいい、特に硝酸イオンが存在することを「無酸素状態」という。活性汚泥中での結合性酸素量は、実質的に硝酸イオン量に依存するからである。「嫌気状態」とは、分子状の酸素（Ｏ２）も結合性の酸素（硝酸イオン）も存在しない状態をいう。「硝酸イオンが存在しない」とは、硝酸が約１ｍｇ／Ｌ以下であることをいう。
【００２４】
本明細書において使用される場合、「硝化細菌」とは、アンモニアイオンを亜硝酸イオン（ＮＯ２−）に酸化する能力を持つ任意の細菌、および亜硝酸イオン（ＮＯ２−）を硝酸イオン（ＮＯ３−）に酸化する能力を持つ任意の細菌を総合して指す。アンモニアと活性汚泥とを好気状態で接触させたときにアンモニアイオンの亜硝酸イオンへの酸化および亜硝酸イオンの硝酸イオンへの酸化が観察される場合、当該活性汚泥は硝化細菌を含む。
【００２５】
本明細書において使用される場合、「脱窒細菌」は、硝酸イオンを窒素ガスに還元する能力を持つ任意の細菌をいう。硝酸イオンと活性汚泥とを無酸素状態で接触させたときに、硝酸イオンの窒素への還元が観察される場合、当該活性汚泥は脱窒細菌を含む。
【００２６】
本明細書において使用される場合、「リン蓄積細菌」とは、非好気状態（例えば、嫌気状態）では、有機物を摂取してリン化合物を放出し、その後の好気状態では、摂取した有機物を代謝し増殖するとともに、放出したリン化合物よりも過剰のリン化合物を摂取する任意の細菌をいう。例えば、リン蓄積細菌は、非好気状態で揮発性脂肪酸を摂取してＰＯ４３−を放出し、その後の好気状態では、摂取した揮発性脂肪酸を代謝し増殖するとともに、放出したＰＯ４３−よりも過剰のＰＯ４３−を摂取し得る。有機物と活性汚泥とを接触させた場合に、嫌気状態で炭素源を摂取してリン化合物を放出し、その後好気状態で放出したリン化合物よりも過剰のリン化合物の摂取が観察される場合、当該活性汚泥はリン蓄積細菌を含む。
【００２７】
本明細書において使用される場合、数値の前の「約」とは、後に続く数値の±１０％を意味する。
【００２８】
（活性汚泥法における微生物の役割）
本発明において、窒素の除去には硝化細菌と脱窒細菌の働きが必要である。１つの実施形態において、本発明の硝化細菌は、好気状態で、アンモニアイオンを亜硝酸イオン（ＮＯ２−）に酸化する能力を持つアンモニア酸化細菌（Ｎｉｔｒｏｓｏｍｏｎａｓ）、および亜硝酸イオン（ＮＯ２−）を硝酸イオン（ＮＯ３−）に酸化する能力を持つ亜硝酸酸化細菌（Ｎｉｔｒｏｂａｃｔｏｒ）を含むが、これらに限定されない。これらの細菌は反応に有機炭素源必要としない独立栄養細菌である。窒素除去では、以下の式に示すように、アンモニア酸化菌（Ｎｉｔｒｏｓｏｍｏｎａｓ）がアンモニアを酸化して亜硝酸にし、ついで亜硝酸酸化菌（Ｎｉｔｒｏｂａｃｔｏｒ）が亜硝酸を硝酸に酸化する。
【００２９】
【化１】
2018099641.tif 000002
【００３０】
１つの実施形態において、本発明の脱窒細菌は、無酸素条件下で、硝酸イオンを窒素ガスに還元する能力を持つ細菌をいう。従属栄養細菌であるこの細菌は、還元反応には水素が必要であり、メタノールや酢酸などの炭素源が電子供与体となってその加水分解反応で発生する水素が利用される（Metcalf  et  al.,  “Wastewater  Engineering:  treatment  and  reuse.  4th,  Mc  Graw-Hill,  Boston  (2003)；本論文は本明細書中に援用される。）。このために一般的にＣ／Ｎ比と呼ばれる排水中の電子を供与する炭素濃度と硝酸態窒素濃度とのバランスが重要となる。脱窒菌は、以下の式に示すように非好気状態で硝酸を窒素ガスまで還元する。
【００３１】
【化２】
2018099641.tif 000003
【００３２】
一方、リンの除去にはリン蓄積細菌の働きが必要である。リン蓄積細菌は、好ましくは分子状酸素も結合性の酸素（ＮＯ３−）もない嫌気状態で、酢酸またはプロピオン酸などの揮発性脂肪酸（ＶＦＡ）を菌体内に取り込み、菌体内のポリリン酸を加水分解して生じたエネルギー（ＡＴＰ）を使用して、菌体内蓄積物質であるポリヒドロキシアルカノエート（ＰＨＡ）を合成する。このポリリン酸の分解によって生じたＰＯ４が菌体外に放出される（図１Ａ）。ついで、好気状態にするとこの菌は、吐出した量よりも多いリンの再取り込みを行ってポリリン酸の蓄積を行う（図１Ｂ）。このポリリン酸の合成に使われるＡＴＰは先に嫌気状態で蓄積したＰＨＡの分解で発生し、この分解反応での電子受容体は酸素である（Mino  et  al.,  “Microbiology  and  biochemistry  of  the  enhanced  biological  phosphate  removal  process”,  Water  Research,  32,  3193-3207  (1998)；本論文は本明細書中に援用される。）。これらの反応機構に基づいてリンの過剰取込みをした菌を余剰汚泥としてリアクターから抜出すことで排水中のリン除去が達成される。
【００３３】
（追加揮発性脂肪酸の添加）
本発明の実施形態において、リン蓄積細菌によるリン放出を誘導するために、追加揮発性脂肪酸が処理槽に添加され得る。ここで、本発明においては、揮発性脂肪酸の外部添加量を軽減化するために、リン蓄積細菌以外の細菌による揮発性脂肪酸の競合的な消費を抑制することが１つの特徴であり得る。揮発性脂肪酸は脱窒の電子供与体としても大変有効で、リンおよび窒素の除去のためには脱窒菌はリン蓄積細菌の重要なパートナーではあるが、同時に揮発性脂肪酸消費の競合相手でもある。したがって、本発明は、脱窒を汚水中の有機物質で極力進行させ、ほぼ脱窒が終了した時点で揮発性脂肪酸を添加することを企図する。
【００３４】
これに対して、ＳＢＲでの窒素、リンの除去に伴って起こる典型的な溶存酸素（ＤＯ）、酸化還元電位（ＯＲＰ）およびｐＨの変化を図示し、ＤＯ、ＯＲＰおよびｐＨの変曲点で脱窒の終了時点を検知できるという報告がある（S.  Marsili-Libelli,  “Control  of  SBR  switching  by  fuzzy  pattern  recognition”,  Water  Research  (2006)；本論文は本明細書中に援用される。）。しかしながら、揮発性脂肪酸を外部から添加して外乱が加わるような場合では、理想的なＤＯ、ＯＲＰおよびｐＨのパターンを得ることは困難であった。また、実際に発明者らが試験したところ、ＢＯＤはアンモニア量などの条件の変動が大きい汚水においては、そもそも変曲点の検知自体が不可能であった。
【００３５】
本発明では、あえて揮発性脂肪酸を脱窒の電子供与体としても使用することで脱窒が迅速に達成され、結果として、リン蓄積細菌によるリン放出が誘導される。ここで、添加した揮発性脂肪酸が脱窒によってすべて消費されないような量を添加することが重要である。リン蓄積細菌のリン放出が誘導されるための閾値は、実施例２に示すように、追加揮発性脂肪酸を添加した場合のリン（ＰＯ４）および揮発性脂肪酸の濃度をモニターすることによって決定することが可能である。
【００３６】
追加揮発性脂肪酸の添加量は、汚水と活性汚泥との混合物中の揮発性脂肪酸の総量を測定し、その総量と閾値との差異を求めることによって決定され得る。なお、ＳＢＲにおいては、処理水には揮発性脂肪酸はほぼ含まれていないので、汚水と活性汚泥との混合物中の揮発性脂肪酸の総量は、ＦＩＬＬにおいて供給される汚水における揮発性脂肪酸の総量と同視することができる。したがって、１つの実施形態においては、追加揮発性脂肪酸の添加量は、供給される汚水における揮発性脂肪酸の総量を測定することによって決定され得る。
【００３７】
好ましい実施形態において、添加される追加揮発性脂肪酸は、酢酸またはプロピオン酸であり、特に好ましくは酢酸である。別の実施形態では、添加される脂肪酸は、塩形態の揮発性脂肪酸であってもよい。
【００３８】
追加揮発性脂肪酸塩の添加は、競合微生物の抑制という観点からも優れている。例えば、酢酸ナトリウムは、水に溶けると電離して酢酸イオン（ＣＨ３ＣＯＯ−）とナトリウムイオン（Ｎａ＋）に解離する。この酢酸イオンは水分子と反応して以下のように酢酸を作ると共に水酸化物イオンを生成して水溶液を弱塩基性にする。
ＣＨ３ＣＯＯ−  ＋  Ｈ２Ｏ  →  ＣＨ３ＣＯＯＨ  ＋  ＯＨ−
グリコーゲン蓄積細菌（ＧＡＯ）はリン除去に貢献することは無いが、ＶＦＡを活発に菌体内に取り込むことでリン蓄積細菌（ＰＡＯ）の競合相手である。効率的リン除去のためにはＧＡＯの数および／または活性を減らすことが必要である。ＰＡＯの嫌気下における酢酸摂取速度はｐＨ７．５以上で競合微生物であるＧＡＯに勝るようになるようである。なお、プロピオン酸ナトリウムも作用の点では酢酸ナトリウムと同様であるが、臭気の点で酢酸ナトリウムがより好ましい。
【００３９】
（汚水）
本発明は、家庭や工場からの排水や、養豚糞尿や腐敗槽汚泥の固液分離液などの条件が大きく変動する任意の汚水に適用可能であり得る。例えば、雨水排水と家庭排水を区別せずに混合排水として処理される地域では、降雨により排水中の炭素源が希釈されてしまう。本発明は、このような窒素およびリン除去に必要な炭素源が少ない排水を処理するこが可能である。さらに、本発明は極めて処理が困難な腐敗槽汚泥（Ｓｅｐｔａｇｅ）固液分離液も処理し得る。
【００４０】
Ｓｅｐｔａｇｅ固液分離液処理の困難な点は、その水質が表１に示すように下水とは大きく異なることによる。表１に示されるように、例えば、アメリカ合衆国環境保護庁（ＵＳ  ＥＰＡ）のデータと下水を比べるとＢＯＤで３３倍、ＣＯＤで１３６倍、Ｔ−Ｎで１９倍、Ｔ−Ｐで６０倍と遥かに高く、一般の下水処理場では対応できず、専用の施設が必要とされた。このような汚水に対して窒素・リンの除去を行うためには、新たな処理プロセスが必要である。
【００４１】
【表１】
2018099641.tif 000004
【００４２】
Ｓｅｐｔａｇｅの高濃度の有機物資濃度を低減するために、ベルトプレス、遠心分離、スクリュープレスなどにより固液分離が施される。表２は、スクリュープレスで養豚糞尿の固液分離した場合、液中に流出する各種溶出濃度を示したものである（Jimieson  et  al.,“Evaluation  of  a  mechanical  solid-liquid  separator  for  swine  manure”,  Solid-liquid  Separation  of  Swine  Waste;  Final  Report,  December  (2001)；本論文は本明細書中に援用される。）。表２から明らかなように、固液分離によるＢＯＤ５の分離液中への移行量は４２％で大半は固体相に留まっている。リン（Ｐ）についても２０％とかなりの量が固体相に残留するが、窒素（Ｎ）については大半が分離液中に移行する。固液分離後の分離液中の濃度はＢＯＤ５  ７，５００ｍｇ／Ｌ、Ｔ−Ｎ  ３，２００ｍｇ／Ｌ、Ｔ−Ｐ  ７４０ｍｇ／Ｌと下水に比して極めて高い値である。
【００４３】
【表２】
2018099641.tif 000005
【００４４】
（好ましい実施形態）
以下に本発明の好ましい実施形態を説明する。以下に提供される実施形態は、本発明のよりよい理解のために提供されるものであり、本発明の範囲は以下の記載に限定されるべきでないことが理解される。従って、当業者は、本明細書中の記載を参酌して、本発明の範囲内で適宜改変を行うことができることは明らかである。また、本発明の以下の実施形態は単独でも使用されあるいはそれらを組み合わせて使用することができることが理解される。
【００４５】
本発明の一態様において、汚水中のリン化合物および窒素化合物を除去する方法であって、（Ａ）該汚水を、活性汚泥を含む処理槽に供給して、該汚水と該活性汚泥との混合物を形成するステップであって、該混合物中の揮発性脂肪酸総量が該閾値以上となるように追加揮発性脂肪酸またはその塩を添加することを特徴とする、ステップ、（Ｂ）該処理槽において該混合物を非好気処理するステップ、（Ｃ）該処理槽において非好気処理された該混合物を好気処理するステップ、（Ｄ）該混合物中の該活性汚泥を沈降させて、該活性汚泥と処理水とに分離するステップ、および（Ｅ）該処理水の少なくとも一部を該処理槽から引抜くステップ、を含み、該活性汚泥が、硝化細菌、脱窒細菌およびリン蓄積細菌を少なくとも含む、方法が提供される。
【００４６】
本発明の別の態様において、汚水中のリン化合物および窒素化合物を除去する方法であって、（Ａ）該汚水を、活性汚泥を含む処理槽に供給して、該汚水と該活性汚泥との混合物を形成するステップであって、該混合物中の揮発性脂肪酸総量が閾値以上となるように追加揮発性脂肪酸またはその塩を添加することを特徴とする、ステップ、（Ｂ）該処理槽において該混合物を非好気処理するステップ、（Ｃ−１）該処理槽において非好気処理された該混合物を好気処理するステップ、（Ｃ−２）該処理槽に、炭素源を供給するステップ、（Ｃ−３）該処理槽において該混合物をさらに非好気処理するステップ、（Ｃ−４）該処理槽において非好気処理された該混合物をさらに好気処理するステップ、（Ｄ）該混合物中の該活性汚泥を沈降させて、該活性汚泥と処理水とに分離するステップ、および（Ｅ）該処理水の少なくとも一部を該処理槽から引抜くステップ、を含み、該活性汚泥が、硝化細菌、脱窒細菌およびリン蓄積細菌を少なくとも含む、方法が提供される。本発明の説明のために、ステップ（Ａ）および（Ｂ）をＦＩＬＬ、ステップ（Ｃ）をＲＥＡＣＴ、ステップ（Ｃ−１）をＲＥＡＣＴ  Ｉ、ステップ（Ｃ−２）および（Ｃ−３）をＲＥＡＣＴ  ＩＩ、ステップ（Ｃ−４）をＲＥＡＣＴ  ＩＩＩ、ステップ（Ｄ）をＳＥＴＴＬＥ、およびステップ（Ｅ）をＤＲＡＷと呼ぶ場合がある。
【００４７】
一実施形態では、本発明の方法は、汚水中のリン化合物および窒素化合物を「生物学的に」除去する方法であり得る。好ましい実施形態では、汚水中のリン化合物および窒素化合物を「生物学的に」除去する方法は、ＰＡＣ（ポリアルミニウムクロライド）などの化学凝集剤を添加するステップを含まない。化学凝集剤を使用すると、多量の余剰汚泥が生じ、さらに活性汚泥中の微生物に悪影響を与えてしまうため、追加設備として沈殿槽を設ける必要があり、単一槽で行うことができるというＳＢＲの本来の利点が損なわれてしまう。
【００４８】
ＳＢＲにおけるサイクル時間は、処理すべき汚水の量、汚水の汚染物質の含有量等に応じて適宜調節することが可能であるが、一部の実施形態では、サイクル時間は約６〜約１０時間（例えば、約６時間、約７時間、約８時間、約９時間または約１０時間）であり、典型的には、サイクル時間は約８時間である。１サイクルにおけるＦＩＬＬ、ＲＥＡＣＴ、ＲＥＡＣＴ  Ｉ、ＲＥＡＣＴ  ＩＩ、ＲＥＡＣＴ  ＩＩＩ、ＳＥＴＴＬＥ、およびＤＲＡＷそれぞれの時間は、サイクル時間、活性汚泥の状態、汚水の状態に応じて当業者であれば適宜設定することが可能である。
【００４９】
ＦＩＬＬは、最初に汚水の供給が開始され得る。汚水の供給時間は、約０．５時間〜約１．５時間、好ましくは約１時間行われ得る。必要に応じて、ＦＩＬＬで追加揮発性脂肪酸またはその塩が添加され得る。追加揮発性脂肪酸またはその塩の添加は、汚水の供給の前、その間またはその後であってもよい。具体的な実施形態では、追加揮発性脂肪酸またはその塩の添加は、汚水の供給の開始と同時、開始約１０分後、約２０分後、約３０分後、約４０分後、約５０分後または約６０分後に行われ得る。ＦＩＬＬは非好気処理で行われ、脱窒菌が硝酸を還元して窒素ガスを放出する。非好気処理とは、空気を入れることなく攪拌することをいう。この脱窒菌の働きにより結合性酸素である硝酸が減少し、汚水と活性汚泥との混合物は嫌気状態に近づく。リン蓄積細菌によるリン放出は必ずしも嫌気状態である必要はなく、硝酸態窒素の濃度が約５ｍｇ／Ｌ以下であれば、リン蓄積細菌によるリン放出が行われ得るが、好ましくは、約１ｍｇ／Ｌ以下である。リン放出はこの後に続く好気処理におけるリン蓄積細菌によるリンの再取り込みのために必要となる。したがって、ＦＩＬＬは、リン蓄積細菌によるリンの放出が行われるまで少なくとも行われ得る。より具体的には、ＦＩＬＬは、まず脱窒細菌による硝酸の取り込みと窒素ガスの放出が行われ、それと同時にまたはその後にリンの放出が行われ得る。特定の実施形態では、ＦＩＬＬは約１〜約４時間であり、好ましくは約２〜３時間、より好ましくは約３時間である。
【００５０】
ＦＩＬＬにおいて供給される汚水の量は、汚水中のＢＯＤおよび／またはアンモニア態窒素濃度に応じて適宜決定することが可能である。処理全量に対する汚水の供給量の比を充填率（Ｆｉｌｌｉｎｇ  ｒａｔｉｏ）と呼ぶが、充填率は、通常約１０％〜約４０％であり得、充填率を適宜増減して、活性汚泥に対する汚水量を希釈調整することが可能である。例えば、汚水中のアンモニア態窒素が高い場合は、充填率を減らして、供給する汚水の希釈率を高くすることができることが当業者に理解される。
【００５１】
ＲＥＡＣＴまたはＲＥＡＣＴ  Ｉは好気条件で行われ、リン蓄積細菌はリンの再取り込みを行い、他方で、アンモニア態窒素を酸化して硝酸態窒素を放出する。ＲＥＡＣＴまたはＲＥＡＣＴ  Ｉは、リンの取り込みが行われるまで少なくとも行われ得る。特定の実施形態では、ＲＥＡＣＴまたはＲＥＡＣＴ  Ｉは、約１〜約３時間であり、好ましくは約２時間である。
【００５２】
ＲＥＡＣＴ  ＩＩは、非好気状態で行われ、脱窒菌が脱窒を行う、すなわち硝酸態窒素を還元して窒素ガスを放出する。また、ＲＥＡＣＴ  ＩＩでは、必要に応じて、炭素源が添加され得る。脱窒のための脱窒細菌の栄養源を供給するためである。脱窒菌による脱窒は、リン蓄積細菌によるリン放出に要求されるような易分解性の炭素源（すなわち揮発性脂肪酸）を必ずしも必要としていない。したがって、炭素源は、嫌気状態下で加水分解を受けることができる生分解性の任意の有機物であり得る。ＲＥＡＣＴ  ＩＩで添加される炭素源としては、汚水、脂肪酸もしくはその塩、スターチ、メタノール、エタノール、プロパノール、糖、またはこれらの混合物である農産廃棄物が挙げられる。１つの実施形態においては、ＲＥＡＣＴ  ＩＩで炭素源として汚水を添加する場合は、ＦＩＬＬで供給した汚水の量よりも少ない量で、汚水が添加され得る。このＲＥＡＣＴ  ＩＩは、次のサイクルの硝酸態窒素の初期濃度（すなわち、ＦＩＬＬの初期における硝酸態窒素の初期濃度）を下げることを目的として必要に応じて行われ得る。サイクルの硝酸態窒素の初期濃度を下げることで、ＦＩＬＬでの脱窒が迅速に行われ、それによって嫌気状態が迅速に達成されて、リン蓄積細菌によるリンの放出につながり得るからである。したがって、ＲＥＡＣＴ  ＩＩでは、次のサイクルの硝酸態窒素の初期濃度を下げる目的を達成できれば、完全に脱窒が完了して嫌気状態にする必要はない。したがって、ＲＥＡＣＴ  ＩＩは、汚水と活性汚泥との混合物が無酸素状態になるまで行われ得る。理論に束縛されることを望まないが、例えば、硝酸態窒素の濃度を約５ｍｇ／Ｌ以下まで低下させることができれば、硝酸態窒素の初期濃度を下げる目的は達成され得る。特定の実施形態では、ＲＥＡＣＴ  ＩＩは、約０．５時間〜約１．５時間、好ましくは約１時間であり得る。
【００５３】
ＲＥＡＣＴ  ＩＩＩは、好気状態で行われる。硝化細菌による、アンモニア態窒素の取り込みおよび硝酸態窒素の放出、ならびにリン蓄積細菌によるリンの取り込み行われ得る。また、無酸素状態の処理水を系外に排出すると水質の悪化するおそれがあるため、処理水の溶存酸素を上げることを目的にＲＥＡＣＴ  ＩＩＩとして好気処理が行われる。例えば、ＲＥＡＣＴ  ＩＩＩにおいて、溶存酸素が、約３ｍｇ／Ｌ以上、好ましくは５ｍｇ／Ｌ以上になるまで行われ得る。したがって、ＲＥＡＣＴ  ＩＩＩは、約１０分〜約６０分間、好ましくは約３０分間行われ得る。また、ＲＥＡＣＴ  ＩＩＩでは、必要に応じて余剰汚泥の除去が行われ得る。
【００５４】
ＳＥＴＴＬＥは、汚水と活性汚泥との混合物の攪拌を停止し、活性汚泥を沈降させて、該活性汚泥と処理水とに分離する。本発明の一実施形態では、処理水の硝酸態窒素濃度が約１〜５ｍｇ／Ｌであり得る。硝酸態窒素濃度が約１〜５ｍｇ／Ｌであれば、次のサイクルのＦＩＬＬにおける脱窒が速やかに行われ得る。ＳＥＴＴＬＥ後のＤＲＡＷで、処理水の少なくとも一部を処理槽から引き抜く。
【００５５】
好ましい実施形態において、汚水と活性汚泥との混合物中の揮発性脂肪酸の総量の閾値は、リン蓄積細菌がリンを放出するのに効率的な揮発性脂肪酸の量である。リン蓄積細菌がリンを放出するのに効率的な揮発性脂肪酸の量は、汚水中のＢＯＤや活性汚泥の質等に依存して変動し得るが、実施例２に示されるように、揮発性脂肪酸を添加した場合のリン（ＰＯ４）および揮発性脂肪酸の濃度をモニターすることによって決定することが可能である。特定の実施形態では、混合物中の揮発性脂肪酸の総量の閾値は、約１０ｍｇ／Ｌ以上、約１１ｍｇ／Ｌ以上、約１２ｍｇ／Ｌ以上、約１３ｍｇ／Ｌ以上、約１４ｍｇ／Ｌ以上、約１５ｍｇ／Ｌ以上、約１６ｍｇ／Ｌ以上、約１７ｍｇ／Ｌ以上、約１８ｍｇ／Ｌ以上、約１９ｍｇ／Ｌ以上、約２０ｍｇ／Ｌ以上、約２１ｍｇ／Ｌ以上、約２２ｍｇ／Ｌ以上、約２３ｍｇ／Ｌ以上、約２４ｍｇ／Ｌ以上、約２５ｍｇ／Ｌ以上、約２６ｍｇ／Ｌ以上、約２７ｍｇ／Ｌ以上、約２８ｍｇ／Ｌ以上、約２９ｍｇ／Ｌ以上、または約３０ｍｇ／Ｌ以上であるが、これらに限定されない。好ましい実施形態では、混合物中の揮発性脂肪酸の総量の閾値は、約１５ｍｇ／Ｌ以上である。さらに好ましい実施形態では、混合物中の揮発性脂肪酸の総量の閾値は、約２０ｍｇ／Ｌ以上である。
【００５６】
添加される追加揮発性脂肪酸またはその塩の量は、混合物中の揮発性脂肪酸総量が該閾値以上となるような量であり得る。また、追加揮発性脂肪酸またはその塩の量は、上記脱窒に必要な電子供与体を考慮して揮発性脂肪酸またはその塩の量を加算してもよい。加算される揮発性脂肪酸またはその塩の量は、汚水中のＢＯＤおよびアンモニア態窒素（ＮＨ４）濃度および揮発性脂肪酸濃度から推定することが可能である。具体的には、［化１］および［化２］の式から当業者であれば添加される追加揮発性脂肪酸またはその塩の量を容易に推定することも可能である。具体的には、［化１］の式から汚水中のＮＨ４＋の量から処理すべきＮＯ３−の量を計算し、［化２］の式からＮＯ３−を還元するための水素を供給するのに必要な揮発性脂肪酸またはその塩の量を計算することが可能である。なお、［化２］は単なる例示として酢酸または酢酸ナトリウムを使用した場合の反応式が記載されているが、酢酸および酢酸ナトリウム以外の揮発性脂肪酸またはその塩が使用され得ることが理解される。なお、［化２］に示されるようにメタノールなどの低級アルコールも脱窒の電子供与体として用いることができる。したがって、代替的な実施形態では、加算される揮発性脂肪酸またはその塩に代えて、メタノールなどのアルコール（メタノール、エタノール、プロパノールなど）を電子供与体として用いてもよい。
【００５７】
一実施形態では、追加揮発性脂肪酸またはその塩は、少なくとも約３０ｍｇ／Ｌ、少なくとも約４０ｍｇ／Ｌ、少なくとも約５０ｍｇ／Ｌ、少なくとも約６０ｍｇ／Ｌ、少なくとも約７０ｍｇ／Ｌ、少なくとも約８０ｍｇ／Ｌ、少なくとも約９０ｍｇ／Ｌ、少なくとも約１００ｍｇ／Ｌ、少なくとも約１１０ｍｇ／Ｌ、少なくとも約１２０ｍｇ／Ｌ、少なくとも約１３０ｍｇ／Ｌ、少なくとも約１４０ｍｇ／Ｌ、少なくとも約１５０ｍｇ／Ｌ、少なくとも約１６０ｍｇ／Ｌ、少なくとも約１７０ｍｇ／Ｌ、少なくとも約１８０ｍｇ／Ｌ、少なくとも約１９０ｍｇ／Ｌ、少なくとも約２００ｍｇ／Ｌ、少なくとも約２２０ｍｇ／Ｌ、少なくとも約２４０ｍｇ／Ｌ、少なくとも約２６０ｍｇ／Ｌ、少なくとも約２８０ｍｇ／Ｌ、または少なくとも約３００ｍｇ／Ｌの濃度で添加される。別の実施形態では、追加揮発性脂肪酸またはその塩は、約３０〜約３００ｍｇ／Ｌ、約４０〜約２８０ｍｇ／Ｌ、約５０〜約２５０ｍｇ／Ｌ、約８０〜約２２０ｍｇ／Ｌの濃度で添加される。好ましい実施形態では、追加揮発性脂肪酸またはその塩は、約８０〜約２２０ｍｇ／Ｌの濃度で添加される。
【００５８】
追加揮発性脂肪酸またはその塩として酢酸ナトリウムが添加される場合、酢酸ナトリウムは、少なくとも約５０ｍｇ／Ｌ、少なくとも約６０ｍｇ／Ｌ、少なくとも約７０ｍｇ／Ｌ、少なくとも約８０ｍｇ／Ｌ、少なくとも約９０ｍｇ／Ｌ、少なくとも約１００ｍｇ／Ｌ、少なくとも約１１０ｍｇ／Ｌ、少なくとも約１２０ｍｇ／Ｌ、少なくとも約１３０ｍｇ／Ｌ、少なくとも約１４０ｍｇ／Ｌ、少なくとも約１５０ｍｇ／Ｌ、少なくとも約１６０ｍｇ／Ｌ、少なくとも約１７０ｍｇ／Ｌ、少なくとも約１８０ｍｇ／Ｌ、少なくとも約１９０ｍｇ／Ｌ、または少なくとも約２００ｍｇ／Ｌの濃度で添加される。好ましい実施形態では、追加酢酸ナトリウムは、少なくとも約８８ｍｇ／Ｌの濃度で添加される。
【００５９】
本発明の一実施形態では、炭素源は、汚水、脂肪酸、スターチ、メタノール、エタノール、プロパノール、糖、またはこれらの混合物である農産廃棄物などの任意の有機物であり得る。１つの実施形態においては、汚水のＢＯＤ：アンモニア態窒素の濃度比が５：１以上、かつアンモニア態窒素が４０ｍｇ／Ｌ以下の場合、炭素源として汚水を添加し得る。このような条件の汚水が炭素源として使用できるのは、脱窒のための栄養源も十分にあるからである。したがって、ＲＥＡＣＴ  ＩＩにおいて硝酸態窒素濃度を約５ｍｇ／Ｌ以下に低下させることが企図される。炭素源として汚水を添加する実施形態において、ＦＩＬＬで供給した汚水の量よりも少ない量で、ＲＥＡＣＴ  ＩＩで汚水が添加され得る。炭素源として汚水が添加される場合は、代表的には、ＦＩＬＬで添加される汚水の量よりも少ない量を添加し、例えば、ＦＩＬＬで添加される汚水とＲＥＡＣＴ  ＩＩで添加される汚水との体積比は、約６：４〜約９：１、約６．５：３．５〜８．５：１．５、または約７：３〜約８：２であり、好ましくは約８：２であり得る。
【００６０】
汚水中のＢＯＤおよびアンモニア態窒素の上記条件以外の条件、すなわち、汚水のＢＯＤ：アンモニア態窒素の濃度比が５：１未満、かつアンモニア態窒素が４０ｍｇ／Ｌを超える場合、汚水以外の炭素源が添加され得る。このような汚水の条件の場合、脱窒のための栄養源が不足するため、炭素源として汚水を使用せずに、嫌気状態下で加水分解を受けることができる生分解性の任意の有機物、例えば、脂肪酸、スターチ、メタノール、エタノール、プロパノール、糖、またはこれらの混合物である農産廃棄物などが添加され得る。汚水以外の炭素源を使用する場合は、ＲＥＡＣＴ  ＩＩにおいて硝酸態窒素濃度を約５ｍｇ／Ｌ以下に低下させることができるのに十分な量が添加され得る。理論に束縛されることを望まないが、炭素源の添加は、硝酸態窒素濃度を約５ｍｇ／Ｌ以下に低下させることにより、サイクル初期の硝酸態窒素濃度を下げることを目的としているため、約５ｍｇ／Ｌ以下の硝酸態窒素濃度が達成される限り、任意の炭素源を使用することができる。
【００６１】
１つの実施形態では、炭素源は脂肪酸またはその塩であり得る。添加される脂肪酸またはその塩は、炭素数６を超える中鎖脂肪酸、長鎖脂肪酸、またはこれらの塩を含み得るが、好ましくは揮発性脂肪酸またはその塩であり得る。好ましくは、ＦＩＬＬで添加される追加揮発性脂肪酸と、ＲＥＡＣＴ  ＩＩにおいて添加される炭素源とは、同じ揮発性脂肪酸である。炭素源として揮発性脂肪酸またはその塩が添加される場合は、ＦＩＬＬで添加される追加揮発性脂肪酸またはその塩とＲＥＡＣＴ  ＩＩで炭素源として添加される揮発性脂肪酸またはその塩との体積比は、約６：４〜約９：１、好ましくは約８：２であり得る。
【００６２】
本発明の一実施形態では、ＦＩＬＬにおいて添加される追加揮発性脂肪酸またはその塩は、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸およびその塩からなる群からから選択され得る。特定の実施形態では、添加される追加揮発性脂肪酸またはその塩は、酢酸、プロピオン酸またはこれらの塩から選択され得る。好ましい実施形態では、酢酸ナトリウムまたはプロピオン酸ナトリウムから選択される追加揮発性脂肪酸塩が添加され得る。最も好ましい実施形態では、酢酸ナトリウムが添加され得る。酢酸以外の揮発性脂肪酸は、臭気の問題を除き、酢酸と同様の効果が達成される。
【００６３】
本発明の一実施形態では、ＦＩＬＬにおける汚水と活性汚泥との混合物のｐＨは約７．２５以上であり得る。別の実施形態では、ＦＩＬＬにおける汚水と活性汚泥との混合物のｐＨは、約７．５以上、例えば、約７．５〜約９．０、約７．５〜約８．５、約７．５〜約８．０、約８．０〜約９．０、約８．０〜約８．５、または約８．５〜約９．０であり得る。
【実施例】
【００６４】
（比較例１：脂肪酸またはその塩を添加しない場合の従来の活性汚泥法）
図２Ａは、サイクル時間６時間（ＦＩＬＬ１時間、ＲＥＡＣＴ２時間、ＳＥＴＴＬＥ１．５時間、ＤＲＡＷ１．５時間）、Ｆｉｌｌｉｎｇ  ｒａｔｉｏ２５％で行った１サイクルの溶存酸素（ＤＯ）のモニタリングの結果である。図２ＡのＤＯプロファイルに示されるように、ＦＩＬＬ  ＰｈａｓｅのＤＯは、排水の流入開始と共に減少し、１０分後には無酸素状態となった。通気・撹拌が行われるＲＥＡＣＴ  ＰｈａｓｅでのＤＯのジグザグ変動は、ＤＯの自動制御（制御ＤＯ範囲２．５〜４．５ｍｇ／Ｌ）によるものである。通気撹拌が停止される  ＳＥＴＴＬＥ  Ｐｈａｓｅでは、このＰｈａｓｅ初期にＤＯの低下が起こるが２ｍｇ／Ｌ前後で一定となった。これは、撹拌停止後約３０分で活性汚泥の沈降が完了し、その後は汚泥と酸素を含む水との接触が固液界面だけと著しく制限されたためである。
【００６５】
図２ＢにはＮＨ４−ＮとＮＯ３−Ｎの濃度プロファイルを示した。Ｆｉｌｌ  ＰｈａｓｅでのＮＨ４−Ｎは流入原水中のＮＨ４−Ｎによって増加し、好気的なＲＥＡＣＴ  Ｐｈａｓｅで硝化によって濃度低下が起こっている。一方、流入原水中のＮＯ３−Ｎはほぼゼロであり、ＦＩＬＬ  Ｓｔａｇｅの初期値は１回前のサイクルの残液濃度を反映している。無酸素状態が継続する１時間の間に脱窒によって濃度が低下するが、ＲＥＡＣＴ  ＰｈａｓｅではＮＨ４−Ｎの硝化によってふたたび上昇する。ＳＢＲにおいては、このようなＮＨ４−ＮとＮＯ３−Ｎの濃度変化は一般的なものである。
【００６６】
リンの除去処理では、このＦＩＬＬ  Ｐｈａｓｅが溶存酸素並びにＮＯ３のような結合酸素もない嫌気状態であることが要求される。図２ＢのＦＩＬＬ  Ｐｈａｓｅ終了時においても３〜４ｍｇ／Ｌ程度のＮＯ３−Ｎが残存しており、無酸素状態ではあるが嫌気状態ではない。このように、従来の活性汚泥法では、リン放出に十分な嫌気状態が達成されていないため、窒素とリンとの生物学的同時除去は困難であった。
【００６７】
（実施例１：本発明のＳＢＲ）
実施例において使用されるＳＢＲを以下に説明する。
【００６８】
図３に示すような、作動容量（Ｗｏｒｋｉｎｇ  Ｖｏｌｕｍｅ）３５Ｌの小型ＳＢＲ（攪拌機、メンブランディフューザー付）を用いた。このＳＢＲにはＤＯ、ｐＨ、およびＯＲＰのレベルセンサー、サーミスターが備わっており、シークエンス制御はＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）で行った。この装置をフィリピン・ケソン市の下水処理場に設置した。下水中の紙、布、ゴムなどの固形物をスクリーンにより取り除き、グリッドトラップおよびオイルトラップにより浮遊している固形油脂などを分離して前処理された汚水を試験対象として主に用いた。
【００６９】
なお、フィリピンにおける低い排水処理技術に起因する水質低下に鑑み、フィリピン政府は、工場排水、事業所排水の窒素・リン排出規制を新たに定めたＤＥＮＲ  Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｖｅ  Ｏｒｄｅｒ  Ｎｏ．２０１６−０８  “Ｗａｔｅｒ  Ｑｕａｌｉｔｙ  Ｇｕｉｄｅｌｉｎｅｓ  ａｎｄ  Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｅｆｆｌｕｅｎｔ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ  ｏｆ  ２０１６”を２０１６年６月１４日に公布した。これによってＮＨ４−Ｎ、ＮＯ３−ＮおよびＰＯ４−Ｐの排出基準は水域、排水量に関わらずそれぞれ０．５、１４、および１．０ｍｇ／Ｌと極めて厳しいものとなった。以下の実施例においては、この排出基準を目標として実験を行った。
【００７０】
（実施例２：リン放出を誘導するためのＦＩＬＬ  Ｐｈａｓｅの条件検討）
本実施例では、リン蓄積細菌によるリン放出を誘導するために、ＦＩＬＬ  Ｐｈａｓｅ継続時間、および添加される揮発性脂肪酸塩の最小濃度を検討した。
【００７１】
ＦＩＬＬ  Ｐｈａｓｅの継続時間の検討
これまでのＦＩＬＬ  Ｐｈａｓｅを１時間から２時間に変更して操作したＳＢＲの処理結果を表３に示した。流出液（ＥＦＦＬＵＥＮＴ）のＣＯＤ、ＮＨ４−Ｎ、およびＮＯ３−Ｎを変更前後で比較すると、ＣＯＤおよびＮＨ４−Ｎには大きな差異は見られないが、ＮＯ３−Ｎには大きな効果が表れた。ＦＩＬＬ  Ｐｈａｓｅ１時間での流出液中ＮＯ３−Ｎの平均値は１８．６ｍｇ／ＬとＤＥＮＲの排出基準値１４．０ｍｇ／Ｌを超えていた。しかし、２時間に延長することでＮＯ３−Ｎは排出基準を下回る５．４ｍｇ／Ｌとなった。この時のＮＨ４−ＮおよびＣＯＤも排出基準の０．５ｍｇ／Ｌおよび１００ｍｇ／Ｌをそれぞれ下回っており、窒素およびＣＯＤ除去対策としては十分であった。しかし、このＦＩＬＬ２時間後のＮＯ３−Ｎは１ｍｇ／Ｌを下回ることはなかった。
【００７２】
【表３】
2018099641.tif 000006
【００７３】
酢酸ナトリウム添加による効果
ＤＲＡＷ  Ｐｈａｓｅにおける処理水の引抜後に４ｇの酢酸ナトリウムをＳＢＲ（液量２２．８Ｌ）に添加し（ＳＢＲ内濃度１７６ｍｇ／Ｌ）、リンの放出と好気下でのリンの取込みをバッチ実験で調べた。なお、ＤＲＡＷ終了時にはＶＦＡはほとんど消費されて存在しないため、酢酸ナトリウムの外部添加による効果を直接調べることが可能である。
【００７４】
酢酸ナトリウム添加により、およそ４ｍｇ／Ｌ残存していたＮＯ３−Ｎは、極めて速やかに脱窒されて嫌気状態となった（図４）。これは、酢酸ナトリウムが脱窒細菌による脱窒のための優れた電子供与体であることを示す。酢酸ナトリウム添加後２時間程度で、ＰＯ４が６０ｍｇ／Ｌに達した。また、好気条件に移行後のリンの取込みも２時間程度で完了し、典型的なＰＡＯの挙動を示した。以上より、汚水中の揮発性脂肪酸塩の濃度が低い場合でも、酢酸ナトリウムの添加により、脱窒細菌による脱窒が速やかに達成され、さらにはリン蓄積細菌のリン放出が誘導されることが示された。
【００７５】
リン放出誘導に必要な酢酸ナトリウムの最小濃度の検討
ＤＲＡＷ  Ｐｈａｓｅ後のＳＢＲ（液量２２．８Ｌ）に酢酸ナトリウムを０．５ｇから４ｇを添加してＳＢＲ内液中濃度を２２ｍｇ／Ｌから１７６ｍｇ／Ｌに変化させた。その結果は図５Ａに示すように、添加量２ｇ（８８ｍｇ／Ｌの濃度で添加）以上において明確なＰＯ４放出が認められた。この放出が認められた添加量におけるＶＦＡの濃度を調べると、図５Ｂに示すように、１５ｍｇ／Ｌ以上の濃度において安定した放出が起っており放出誘導のための本発明の好ましい閾値を１５ｍｇ／Ｌと定めた。
【００７６】
（実施例３：ｔｗｏ−ｓｔｅｐ  ｆｅｅｄｉｎｇ）
本実施例では、ＦＩＬＬ  Ｐｈａｓｅにおける脱窒細菌による酢酸ナトリウムの消費を抑え、かつ、嫌気状態を迅速に達成するために、ＦＩＬＬ  Ｐｈａｓｅの開始時のＮＯ３−Ｎ濃度を下げるための条件を検討した。そこで、好気条件のＦＩＬＬ  Ｐｈａｓｅ後に、無酸素条件で処理することにより、好気条件で増加したＮＯ３−Ｎを脱窒反応により低減させることを試みた。無酸素条件で処理する際に、脱窒に必要な炭素源の供給を行うために、汚水を再度供給するｔｗｏ−ｓｔｅｐ  ｆｅｅｄｉｎｇを実施した。
【００７７】
所定汚水投入量を、ＦＩＬＬ  Ｐｈａｓｅでの１次投入で８０％、２次投入で２０％と２分割した。サイクル時間を８時間とし、１日３サイクルに変更し、充填率（Ｆｉｌｌｉｎｇ  ｒａｔｉｏ）を２５％から３５％に増加させて、１日当たりの処理水量の低下が起こらないようにした。その結果、ＦＩＬＬ  Ｐｈａｓｅ後半２時間におけるＮＯ３−Ｎの濃度は０．５ｍｇ／Ｌにまで低下した（図６Ｂ）。
【００７８】
（実施例４：下水への適用）
本実施例では、上記実施例で行った条件検討に基づき条件の最適化を行い、下水への適用を行った。
【００７９】
実施例２で検討した酢酸ナトリウムの最小添加量である３．０７ｇ／３５Ｌ（ＳＢＲ内濃度８８ｍｇ／Ｌ）と定め、脱窒に必要な電子供与体は汚水中のＢＯＤで補えるものとした。Ｒａｗ  ｓｅｗａｇｅの投入が開始されたＦＩＬＬ  Ｐｈａｓｅの３０分後に酢酸ナトリウムを添加した。その後は下記の新規シークエンス（表４）に従ってＳＢＲの運転を行った。サイクル時間８時間、Ｆｉｌｌｉｎｇ  ｒａｔｉｏは３５％とし、その内の８０％は第一供給（１ｓｔ  Ｆｅｅｄｉｎｇ）としてＦＩＬＬ  Ｐｈａｓｅで、残り２０％の第二供給（２ｎｄ  Ｆｅｅｄｉｎｇ）はＲＥＡＣＴ  ＩＩ  Ｐｈａｓｅで添加した。ＲＥＡＣＴ  ＩＩＩ  Ｐｈａｓｅでは処理水のＤＯを上げるための再爆気と、余剰スラッジの引抜を行っている。
【００８０】
【表４】
2018099641.tif 000007
【００８１】
また、図７は、この処理期間中に測定した１サイクル内のＣＯＤ、ＶＦＡ、ＮＯ３−Ｎ、ＮＨ４−ＮおよびＰＯ４の濃度変化を示したものである。ＶＦＡは閾値を超える約２２ｍｇ／Ｌを安定して維持しており、ＰＯ４の明確な放出が行われている。この放出によって、ここに存在しているＰＡＯは、好気条件のもとでＰＯ４の活発な取込みが可能であることを示している。ＦＩＬＬおよびＲＥＡＣＴ  ＩでのＮＯ３−ＮとＮＨ４−Ｎの挙動は、脱窒菌および硝化菌の働きを明確に示すものである。また、２ｎｄ  Ｆｅｅｄｉｎｇが行われたＲＥＡＣＴ  ＩＩでは、硝化反応で一旦増えたＮＯ３−Ｎが脱窒によって再び低減化されている。
【００８２】
このシークエンスで約２カ月処理を継続した時の流出液のＣＯＤ、ＰＯ４、ＮＯ３−ＮおよびＮＨ４−Ｎ、の濃度を表５に示した。流入濃度の大きな変動にも拘わらず、流出濃度は安定してフィリピン政府により定められた排出基準を満足するものであった。
【００８３】
【表５】
2018099641.tif 000008
【００８４】
（比較例２：ＰＡＣを使用したリン除去）
ＳＢＲの中で硝化・脱窒の微生物反応で窒素を除去し、ついでＰＡＣをＳＢＲ内に添加してリンを除去する方法（ｉｎ−ｓｉｔｕ）と、ＳＢＲで窒素除去を完結し、その後その処理水をＳＢＲの外部に用意した凝集沈殿装置でリンを除去する方法（ｅｘ−ｓｉｔｕ）とがある。ここでは、新たに凝集沈殿装置を用意する必要が無いｉｎ−ｓｉｔｕの処理を試みた。１０％ＰＡＣ水溶液９．２ｍｌ（または５％ＰＡＣ水溶液１８．５ｍｌを使用）をＴｗｏ−Ｓｔｅｐ  Ｆｅｅｄｉｎｇを実施しているＳＢＲのＲＥＡＣＴ  ＩＩで添加し、約２週間処理を実施した。この時の処理結果ならびにＳＢＲ内の活性汚泥浮遊物質（ＭＬＳＳ）の変化を図８に示す。図８の写真は、処理期間中のＭＬＳＳの変化を示したもので、実施例４と同様に汚泥引抜を実施しているにも関わらず２週間で８０％ものＭＬＳＳの増加が起こった。
【００８５】
下記の表Ａは、２０１６年１１月１０日（Ｔｗｏ−Ｓｔｅｐ  Ｆｅｅｄｉｎｇの対照）からｉｎ−ｓｉｔｕ  ＰＡＣ処理を開始した結果であり、処理水中のＮＨ４−Ｎが次第に増加するのが確認される。これはＰＡＣの使用によって硝化細菌の活性が落ちてきたことを示すものである。ＰＡＣには微生物を阻害する重金属も含まれており、硝化細菌を阻害したものと考えられる。
【表Ａ】
2018099641.tif 000009
【００８６】
以上の結果から、ＰＡＣを使用する場合には、余剰汚泥の過剰な蓄積および微生物への悪影響を避けるために、凝集沈殿装置などの追加設備が必須であることが分かった。本発明のようなＰＡＣを使用しない微生物による処理の優位性が明確となった。
【００８７】
（実施例５：Ｓｅｐｔａｇｅ固液分離液の各種パラメータの測定）
表６は試験実施場所の処理場においてｓｅｐｔａｇｅをスクリュープレスで固液分離した分離液中のＣＯＤ、ＮＯ３−Ｎ、ＮＨ４−ＮおよびＰＯ４の濃度を示したもので、これらの濃度変動は激しく、またＣＯＤの値に比してＮおよびＰの値が極めて高い。このような典型的な低Ｃ／Ｎ比かつ低Ｃ／Ｐ比の汚水は、極めて処理が難しい。
【００８８】
【表６】
2018099641.tif 000010
【００８９】
さらに分離液のＣＯＤの生分解性を下水と対比して表７に示した。Ｓｅｐｔａｇｅの固液分離液は水質変動が激しいだけでなく、驚くことに、４００ｍｇ／Ｌを超える高濃度ＣＯＤにも拘わらずＢＯＤ５が僅か３０ｍｇ／Ｌ前後しかないロットも出てくる。このモニタリング期間における固液分離液の平均ＢＯＤ／ＣＯＤ比は２２％で、下水のＢＯＤ／ＣＯＤ比８０％に比して著しく低い。ＢＯＤ／ＣＯＤ比が５％（３５６ｍｇ／ＬのＣＯＤに対して１８ｍｇ／ＬのＢＯＤ）と極端な例もあり、これらは安定した排水処理を極めて困難にする大きな要因である。
【００９０】
【表７】
2018099641.tif 000011
【００９１】
（実施例６：Ｓｅｐｔａｇｅ固液分離液の処理）
表６および表７に示したように本供試排水はＢＯＤ／ＣＯＤ比が平均でも２０％しかなく、かつ平均のＮＨ４−Ｎ濃度が１１０ｍｇ／Ｌと高い極めて処理の困難な排水である。また、ＰＯ４も４５ｍｇ／Ｌと高い値を示している。本実施例では、このように処理が極めて難しい汚水のＳＢＲ処理プロセスを検討する。
【００９２】
１．予備的検討
この排水のＳＢＲ処理に際して、ＰＡＯのリン放出誘導ためのＶＦＡの閾値は下水の場合と同じく１５ｍｇ／Ｌとした。これを実現するためのＦＩＬＬにおける酢酸ナトリウム最小添加量を３．０７ｇ／３５Ｌ（ＳＢＲ内濃度８８ｍｇ／Ｌ）とし、酢酸ナトリウムは汚水の供給が開始された３０分後に添加した。既に述べたように、本供試排水のＢＯＤ含有量は極めて低く、平均１１０ｍｇ／ＬのＮＨ４−Ｎを脱窒除去させるために必要な炭素量は含有していない。酢酸ナトリウムは脱窒の有効な電子供与体であり、［化１］および［化２］に示す脱窒の量論式から必要量を推算することが可能である。この推算量の７０％を外部添加する酢酸ナトリウムで補充し、残りの３０％は排水中のＢＯＤ成分で賄えるものとした。その結果、外部添加の酢酸ナトリウム量は、リン放出誘導の分と合わせて５．０４ｇ／サイクルとした。
【００９３】
その他のＳＢＲの運転は新規シークエンス（表４）に従った。サイクル時間８時間、Ｆｉｌｌｉｎｇ  ｒａｔｉｏは２０％とし、その内の８０％は１ｓｔ  ｆｅｅｄｉｎｇとしてＦＩＬＬ  ｐｈａｓｅで、残り２０％の２ｎｄ  ｆｅｅｄｉｎｇはＲＥＡＣＴ  ＩＩ  ｐｈａｓｅで添加した。ＲＥＡＣＴ  ＩＩＩ  ｐｈａｓｅでは処理水のＤＯを上げるための再爆気と、余剰スラッジの引抜を行っている。このシークエンスでの運転は２０１６年９月３０日から２０１６年１０月３日まで行い、この間の１サイクル中でのＰＯ４、ＮＨ４−Ｎ、およびＮＯ３−Ｎの濃度変化を図９に示した。
【００９４】
図９から明らかなように、ＦＩＬＬ  ｐｈａｓｅではリンの放出誘導が起こっており、ＲＥＡＣＴ  Ｉでのリンの再取り込みも認められた。しかし、ＲＥＡＣＴ  ＩＩでの２ｎｄ  Ｆｅｅｄｉｎｇでは流入排水によるＮＨ４−Ｎの増加のみが起こり、脱窒によるＮＯ３−Ｎの減少は極めて少ない。これは、脱窒に使用される流入排水中のＢＯＤ成分が少なく、脱窒が行われなかったことを示す。本供試排水のように、高濃度ＮＨ４−Ｎかつ低濃度ＢＯＤの場合には、ｔｗｏ−ｓｔｅｐ  ｆｅｅｄｉｎｇはその本来の目的を果たすことが出来ないことが明らかとなった。
【００９５】
２．シークエンスの変更（ｔｗｏ−ｓｔｅｐ  ｄｏｓｉｎｇ）
そこで、ＦＩＬＬ  ｐｈａｓｅとＲＥＡＣＴ  ＩＩ  ｐｈａｓｅにそれぞれ酢酸ナトリウムを供給する所謂ｔｗｏ−ｓｔｅｐ  ｄｏｓｉｎｇを開始した。また、ＮＨ４−Ｎの流入濃度も初期想定値の１１０ｍｇ／Ｌより増加しており、流入濃度を１８０ｍｇ／Ｌに再設定し、酢酸ナトリウム添加量を５．４９ｇ／サイクルとし、その８０％をＦＩＬＬ  ｐｈａｓｅにおける第一添加（１ｓｔ  ｄｏｓｉｎｇ）で、２０％をＲＥＡＣＴ  ＩＩ  ｐｈａｓｅの第二添加（２ｎｄ  ｄｏｓｉｎｇ）でそれぞれ添加した。このｔｗｏ−ｓｔｅｐ  ｄｏｓｉｎｇの採用によって、図１０および図１１で示すように、ＮＯ３−Ｎの残存濃度は低下し、リンの放出、再吸収も満足できるものとなった。
【００９６】
しかし、２０１６年１０月１９日〜２０１６年１０月２４日にかけてＮＨ４−Ｎが２００ｍｇ／Ｌを超えて３００ｍｇ／Ｌに達する異常事態が起こった。この突然のＮＨ４−Ｎの増大によって、ＦＩＬＬ  ｐｈａｓｅおよびＲＥＡＣＴ  ｐｈａｓｅのＮＯ３−Ｎ残存濃度が高まり、リンの放出のみならずリンの再吸収も阻害された。このスラッジはｓｅｐｔａｇｅではなく、連続活性汚泥処理場の余剰スラッジを脱水した一過性の固液分離液であることが分かった。しかし、このような突然のＮＨ４−Ｎ上昇による活性汚泥への障害を軽減するために、２０％のＦｉｌｌｉｎｇ  ｒａｔｉｏを１５％に下げて処理を継続した。これらの対策によって、高濃度ＮＨ４−Ｎでダメージを受けた活性汚泥は１０日間で回復し、回復後の処理水質はＤＥＮＲの新排水基準を満足するものとなった。このように、ｓｅｐｔａｇｅの固液分離液のような窒素およびリンの同時除去が極めて困難である汚水でも、ｔｗｏ−ｓｔｅｐ  ｄｏｓｉｎｇを採用することでその処理が可能となる。また、汚水中のＮＨ４−Ｎの急激な増加などの異常事態が起きたとしても、Ｆｉｌｌｉｎｇ  ｒａｔｉｏを適宜変更することで十分に対応が可能である（表８）。
【００９７】
【表８】
2018099641.tif 000012
【００９８】
（考察）
下水およびＳｅｐｔａｇｅ固液分離液の窒素・リンの同時処理を実施する際に重要な要点を以下にまとめた。
【００９９】
１）汚水のＢＯＤ：アンモニア態窒素の濃度比が５：１以上、かつアンモニア態窒素が４０ｍｇ／Ｌ以下の場合、ｔｗｏ−ｓｔｅｐ  ｆｅｅｄｉｎｇ（ＲＥＡＣＴ  ＩＩで炭素源として汚水を添加）を実施し、ＲＥＡＣＴ  ＩＩ  ｐｈａｓｅで発生したＮＯ３−Ｎを脱窒によって極力低減させる。これによって次のサイクルにおけるＦＩＬＬ  ｐｈａｓｅの嫌気状態の達成が容易となる。この状態で、ＰＯＡからのリン酸放出誘導に必要なＶＦＡの閾値確保のための酢酸ナトリウムを添加する。この方法によって、排水の窒素・リンの同時処理が可能となる。
【０１００】
２）上記条件以外の排水の場合、すなわち、ＢＯＤが極めて少なく、アンモニア態窒素が極めて多い場合、ｔｗｏ−ｓｔｅｐ  ｆｅｅｄｉｎｇはＮＯ３−Ｎの低減化には役立たない。このような排水では、ＲＥＡＣＴ  ｐｈａｓｅで発生したＮＯ３−Ｎを電子供与体の外部添加によって低減させる。酢酸ナトリウムは優れた脱窒の電子供与体であり、これをＦＩＬＬ  ｐｈａｓｅとＲＥＡＣＴ  ＩＩ  ｐｈａｓｅに分けて投与するｔｗｏ−ｓｔｅｐ  ｄｏｓｉｎｇが効果的である。ＦＩＬＬ  ｐｈａｓｅで投与された酢酸ナトリウムは脱窒とリン放出誘導に利用され、ＲＥＡＣＴ  ＩＩで投与された酢酸ナトリウムは脱窒に利用される。
【０１０１】
（追加揮発性脂肪酸またはその塩の添加量の計算）
実施例４および６では、代表的に追加揮発性脂肪酸またはその塩として酢酸ナトリウムを使用した。酢酸ナトリウムの最小添加量は、実施例２で検討したように３．０７ｇ／３５Ｌ（ＳＢＲ内濃度８８ｍｇ／Ｌ）とした。脱窒を行うのに十分な電子供与体が無い場合、この最小添加量に加え、脱窒に必要な酢酸ナトリウムの量を増加させることが可能である。脱窒に必要な酢酸ナトリウムの量の算出方法は以下のとおりである。
【０１０２】
［化２］の式より、
８ＮＯ３＋５ＣＨ３ＣＯＯＨ＋１０Ｈ２Ｏ→４Ｎ２＋８ＯＨ＋１６Ｈ２Ｏ＋１０ＣＯ２
の式が導き出され、１ｍｏｌのＮＯ３を脱窒するために０．６２５ｍｏｌの酢酸が必要となる。
【０１０３】
（１）実施例４における酢酸ナトリウムの添加量
流入排水中の平均ＮＨ４−Ｎは約３０ｍｇ／Ｌで、Ｆｉｌｌｉｎｇ  Ｒａｔｉｏ  ３５％の場合、新たにＳＢＲに流入するＮＨ４−Ｎの量は、（３０ｍｇ／Ｌ）（３５Ｌ×０．３５）＝（３６７．５ｍｇ）である。ＳＢＲ中でＮＨ４−Ｎは完全酸化されてＮＯ３−Ｎ（３６７．５ｍｇ）に変換される。これをＮＯ３−Ｎのｍｏｌで表せば、２６．３ｍｍｏｌである。上記の脱窒に関する量論式から、脱窒に必要なＣＨ３ＣＯＯＨは１６．４ｍｍｏｌである。重量表記では、ＣＨ３ＣＯＯＨは０．９８ｇとなり、これに対応するＣＨ３ＣＯＯＮａは１．３５ｇとなる。
【０１０４】
しかし、実施例３のｔｗｏ−ｓｔｅｐ  ｆｅｅｄｉｎｇによって処理後はＮＯ３−Ｎの濃度は２ｍｇ／Ｌ前後に低下し、ＦＩＬＬ  Ｐｈａｓｅの始めにおいても３ｍｇ／Ｌ前後となっており（図６Ｂ）、流入排水中のＢＯＤ成分で脱窒が進行すると考え、脱窒のための酢酸ナトリウムの添加は行わなかった。よって、添加する酢酸ナトリウムは、ＰＡＯのリン放出誘導に必要な閾値１５ｍｇ／Ｌを達成するための３．０７ｇ／３５Ｌとした。
【０１０５】
（２）実施例６（１．予備的検討）
流入排水中の平均ＮＨ４−Ｎが約１１０ｍｇ／Ｌで、Ｆｉｌｌｉｎｇ  Ｒａｔｉｏ  ２０％の場合、新たにＳＢＲに流入するＮＨ４−Ｎの量は、（１１０ｍｇ／Ｌ）（３５Ｌ×０．２）＝７７０ｍｇである。ＳＢＲ中でＮＨ４−Ｎは完全酸化されてＮＯ３−Ｎ（７７０ｍｇ）に変換される。これをＮＯ３−Ｎのｍｏｌで表せば、５５ｍｍｏｌである。上記の脱窒に関する量論式から、脱窒に必要なＣＨ３ＣＯＯＨは３４．３ｍｍｏｌである。重量表記では、ＣＨ３ＣＯＯＨは２．０６ｇとなり、これに対応するＣＨ３ＣＯＯＮａは２．８１ｇとなる。固液分離液は、極めて高い濃度でＮＨ４−Ｎを含んでいるにもかかわらず、ＢＯＤ成分が極めて少ない。そこで、脱窒の量論式から推算される酢酸ナトリウムの７０％を外部添加して、残りの３０％は固液分離中のＢＯＤ成分で補えるものとして、最小添加量３．０７ｇに１．９７ｇをさらに加えた。よって、添加する酢酸ナトリウムは、５．０４ｇ／３５Ｌとした。
【０１０６】
（３）実施例６（２．シークエンスの変更）
固液分離中のＮＨ４−Ｎの濃度が予想以上に高かったため、流入排水の平均ＮＨ４−Ｎ濃度を約１８０ｍｇ／Ｌ、Ｆｉｌｉｎｇ  ｒａｔｉｏｎを１５％と再設定し、添加する酢酸ナトリウムの添加量を再計算した。（２）と同様の計算方法により酢酸ナトリウム添加量を５．４９ｇ／３５Ｌとした。
【図１】
2018099641.tif 000013
【図２】
2018099641.tif 000014
【図３】
2018099641.tif 000015
【図４】
2018099641.tif 000016
【図５】
2018099641.tif 000017
【図６】
2018099641.tif 000018
【図７】
2018099641.tif 000019
【図８】
2018099641.tif 000020
【図９】
2018099641.tif 000021
【図１０】
2018099641.tif 000022
【図１１】
2018099641.tif 000023
【手続補正書】
【提出日】平成29年4月4日(2017.4.4)
【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】
ＳＢＲ（Ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ  Ｂａｔｃｈ  Ｒｅａｃｔｏｒ）法により、単一の処理槽において汚水中のリン化合物および窒素化合物を除去する方法であって、
（Ａ１）該汚水中の揮発性脂肪酸濃度を測定するステップ、
（Ａ２）該汚水を、活性汚泥を含む該処理槽に供給して、該汚水と該活性汚泥との混合物を形成するステップであって、（Ａ１）で測定された該汚水の揮発性脂肪酸濃度に基づいて該混合物中の揮発性脂肪酸量が該閾値以上となるように追加揮発性脂肪酸またはその塩を添加することを特徴とする、ステップ、
（Ｂ）該処理槽において該混合物を、リン蓄積細菌によるリンの放出が行われるまで非好気処理するステップ、
（Ｃ）該処理槽において非好気処理された該混合物を、リン蓄積細菌によるリンの取り込みが行われるまで好気処理するステップ、
（Ｄ）該混合物中の該活性汚泥を沈降させて、該活性汚泥と処理水とに分離するステップ、および
（Ｅ）該処理水の少なくとも一部を該処理槽から引抜くステップ、
をこの順で含み、該活性汚泥が、硝化細菌、脱窒細菌およびリン蓄積細菌を少なくとも含み、該閾値が、（Ｂ）のステップにおいて、リン蓄積細菌がリンを放出するのに必要な揮発性脂肪酸の量である、方法。
【請求項２】
ＳＢＲ（Ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ  Ｂａｔｃｈ  Ｒｅａｃｔｏｒ）法により、単一の処理槽において汚水中のリン化合物および窒素化合物を除去する方法であって、
（Ａ１）該汚水中の揮発性脂肪酸濃度を測定するステップ、
（Ａ２）該汚水を、活性汚泥を含む該処理槽に供給して、該汚水と該活性汚泥との混合物を形成するステップであって、（Ａ１）で測定された該汚水の揮発性脂肪酸濃度に基づいて該混合物中の揮発性脂肪酸量が閾値以上となるように追加揮発性脂肪酸またはその塩を添加することを特徴とする、ステップ、
（Ｂ）該処理槽において該混合物をリン蓄積細菌によるリンの放出が行われるまで非好気処理するステップ、
（Ｃ−１）該処理槽において非好気処理された該混合物を、リン蓄積細菌によるリンの取り込みが行われるまで好気処理するステップ、
（Ｃ−２）該処理槽に、炭素源を供給するステップ、
（Ｃ−３）該処理槽において該混合物をさらに非好気処理するステップ、
（Ｃ−４）該処理槽において非好気処理された該混合物をさらに好気処理するステップ、
（Ｄ）該混合物中の該活性汚泥を沈降させて、該活性汚泥と処理水とに分離するステップ、および
（Ｅ）該処理水の少なくとも一部を該処理槽から引抜くステップ、
をこの順で含み、該活性汚泥が、硝化細菌、脱窒細菌およびリン蓄積細菌を少なくとも含み、該閾値が、（Ｂ）のステップにおいて、リン蓄積細菌がリンを放出するのに必要な揮発性脂肪酸の量である、方法。
【請求項３】
前記ステップ（Ｂ）を、前記混合物が嫌気状態になるまで少なくとも行うことを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記ステップ（Ｂ）を、脱窒細菌による硝酸の取り込み、およびリン蓄積細菌によるリンの放出が行われるまで少なくとも行うことを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記ステップ（Ｃ−４）を、前記リン蓄積細菌によるリンの取り込みが行われるまで少なくとも行うことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記ステップ（Ｃ−２）において、前記脱窒細菌による硝酸の取り込みが行われるような量で前記炭素源を添加することを特徴とする、請求項２、または請求項２に従属する場合の請求項３〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記ステップ（Ｃ−３）を、前記混合物が無酸素状態になるまで少なくとも行うことを特徴とする、請求項２、または請求項２に従属する場合の請求項３〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記ステップ（Ｃ−３）を、前記脱窒細菌による硝酸の取り込みが行われるまで少なくとも行うことを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記閾値が、約１５ｍｇ／Ｌ〜約３０ｍｇ／Ｌであり、ここで、約とは、後に続く数値の±１０％を意味する、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記閾値が約２０ｍｇ／Ｌであり、ここで、約とは、後に続く数値の±１０％を意味する、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記汚水のアンモニア態窒素に対するＢＯＤの濃度比が５以上、かつアンモニア態窒素が４０ｍｇ／Ｌ以下の場合、前記炭素源として前記汚水を使用し、それ以外の場合には前記汚水ではない有機物を使用することを特徴とする、請求項２、または請求項２に従属する場合の請求項３〜１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記追加揮発性脂肪酸またはその塩は、酢酸もしくはプロピオン酸、またはそれらの塩からなる群より選択される、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記ステップ（Ｂ）における前記混合物のｐＨが約７．５以上であり、ここで、約とは、後に続く数値の±１０％を意味する、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
化学凝集剤を添加するステップを含まない、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記処理水の硝酸態窒素濃度が約１〜５ｍｇ／Ｌであり、ここで、約とは、後に続く数値の±１０％を意味する、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
前記炭素源が、揮発性脂肪酸またはその塩である、請求項２、または請求項２に従属する場合の請求項３〜１５のいずれか１項に記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
したがって、本発明は、例えば、以下の項目を提供する。
（項目１）
汚水中のリン化合物および窒素化合物を除去する方法であって、
（Ａ）該汚水を、活性汚泥を含む処理槽に供給して、該汚水と該活性汚泥との混合物を形成するステップであって、該混合物中の揮発性脂肪酸量が該閾値以上となるように追加揮発性脂肪酸またはその塩を添加することを特徴とする、ステップ、
（Ｂ）該処理槽において該混合物を非好気処理するステップ、
（Ｃ）該処理槽において非好気処理された該混合物を好気処理するステップ、
（Ｄ）該混合物中の該活性汚泥を沈降させて、該活性汚泥と処理水とに分離するステップ、および
（Ｅ）該処理水の少なくとも一部を該処理槽から引抜くステップ、
を含み、該活性汚泥が、硝化細菌、脱窒細菌およびリン蓄積細菌を少なくとも含む、方法。
（項目２）
汚水中のリン化合物および窒素化合物を除去する方法であって、
（Ａ）該汚水を、活性汚泥を含む処理槽に供給して、該汚水と該活性汚泥との混合物を形成するステップであって、該混合物中の揮発性脂肪酸量が閾値以上となるように追加揮発性脂肪酸またはその塩を添加することを特徴とする、ステップ、
（Ｂ）該処理槽において該混合物を非好気処理するステップ、
（Ｃ−１）該処理槽において非好気処理された該混合物を好気処理するステップ、
（Ｃ−２）該処理槽に、炭素源を供給するステップ、
（Ｃ−３）該処理槽において該混合物をさらに非好気処理するステップ、
（Ｃ−４）該処理槽において非好気処理された該混合物をさらに好気処理するステップ、
（Ｄ）該混合物中の該活性汚泥を沈降させて、該活性汚泥と処理水とに分離するステップ、および
（Ｅ）該処理水の少なくとも一部を該処理槽から引抜くステップ、
を含み、該活性汚泥が、硝化細菌、脱窒細菌およびリン蓄積細菌を少なくとも含む、方法。
（項目３）
前記ステップ（Ｂ）を、前記混合物が嫌気状態になるまで少なくとも行うことを特徴とする、項目１または２に記載の方法。
（項目４）
前記ステップ（Ｂ）を、脱窒細菌による硝酸の取り込み、およびリン蓄積細菌によるリンの放出が行われるまで少なくとも行うことを特徴とする、項目３に記載の方法。
（項目５）
前記ステップ（Ｃ）、（Ｃ−１）または（Ｃ−４）を、前記リン蓄積細菌によるリンの取り込みが行われるまで少なくとも行うことを特徴とする、項目１〜４のいずれか１項に記載の方法。
（項目６）
前記ステップ（Ｃ−２）において、前記脱窒細菌による硝酸の取り込みが行われるような量で前記炭素源を添加することを特徴とする、項目２、または項目２に従属する場合の項目３〜５のいずれか１項に記載の方法。
（項目７）
前記ステップ（Ｃ−３）を、前記混合物が無酸素状態になるまで少なくとも行うことを特徴とする、項目２、または項目２に従属する場合の項目３〜６のいずれか１項に記載の方法。
（項目８）
前記ステップ（Ｃ−３）を、前記脱窒細菌による硝酸の取り込みが行われるまで少なくとも行うことを特徴とする、項目７に記載の方法。
（項目９）
前記閾値が、約１５ｍｇ／Ｌ〜約３０ｍｇ／Ｌである、項目１〜８のいずれか１項に記載の方法。
（項目１０）
前記閾値が約２０ｍｇ／Ｌである、項目９に記載の方法。
（項目１１）
前記汚水のアンモニア態窒素に対するＢＯＤの濃度比が５以上、かつアンモニア態窒素が４０ｍｇ／Ｌ以下の場合、前記炭素源として前記汚水を使用することを特徴とする、項目２、または項目２に従属する場合の項目３〜１０のいずれか１項に記載の方法。
（項目１２）
前記追加揮発性脂肪酸またはその塩は、酢酸もしくはプロピオン酸、またはそれらの塩からなる群より選択される、項目１〜１１のいずれか１項に記載の方法。
（項目１３）
前記ステップ（Ｂ）における前記混合物のｐＨが約７．５以上である、項目１〜１２のいずれか１項に記載の方法。
（項目１４）
前記ステップ（Ａ）における前記追加揮発性脂肪酸またはその塩の添加量は、前記汚水のＢＯＤ、アンモニア態窒素濃度、および揮発性脂肪酸濃度に基づいて決定される、項目１〜１３のいずれか１項に記載の方法。
（項目１５）
化学凝集剤を添加するステップを含まない、項目１〜１４のいずれか１項に記載の方法。
（項目１６）
前記処理水の硝酸態窒素濃度が約１〜５ｍｇ／Ｌである、項目１〜１５のいずれか１項に記載の方法。
（項目１７）
前記炭素源が、揮発性脂肪酸またはその塩である、項目２、または項目２に従属する場合の項目３〜１６のいずれか１項に記載の方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５９】
本発明の一実施形態では、炭素源は、汚水、脂肪酸、スターチ、メタノール、エタノール、プロパノール、糖、またはこれらの混合物である農産廃棄物などの任意の有機物であり得る。１つの実施形態においては、汚水のアンモニア態窒素に対するＢＯＤの濃度比が５以上、かつアンモニア態窒素が４０ｍｇ／Ｌ以下の場合、炭素源として汚水を添加し得る。このような条件の汚水が炭素源として使用できるのは、脱窒のための栄養源も十分にあるからである。したがって、ＲＥＡＣＴ  ＩＩにおいて硝酸態窒素濃度を約５ｍｇ／Ｌ以下に低下させることが企図される。炭素源として汚水を添加する実施形態において、ＦＩＬＬで供給した汚水の量よりも少ない量で、ＲＥＡＣＴ  ＩＩで汚水が添加され得る。炭素源として汚水が添加される場合は、代表的には、ＦＩＬＬで添加される汚水の量よりも少ない量を添加し、例えば、ＦＩＬＬで添加される汚水とＲＥＡＣＴ  ＩＩで添加される汚水との体積比は、約６：４〜約９：１、約６．５：３．５〜８．５：１．５、または約７：３〜約８：２であり、好ましくは約８：２であり得る。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
汚水中のＢＯＤおよびアンモニア態窒素の上記条件以外の条件、すなわち、汚水のアンモニア態窒素に対するＢＯＤの濃度比が５未満、またはアンモニア態窒素が４０ｍｇ／Ｌを超える場合、汚水以外の炭素源が添加され得る。このような汚水の条件の場合、脱窒のための栄養源が不足するため、炭素源として汚水を使用せずに、嫌気状態下で加水分解を受けることができる生分解性の任意の有機物、例えば、脂肪酸、スターチ、メタノール、エタノール、プロパノール、糖、またはこれらの混合物である農産廃棄物などが添加され得る。汚水以外の炭素源を使用する場合は、ＲＥＡＣＴ  ＩＩにおいて硝酸態窒素濃度を約５ｍｇ／Ｌ以下に低下させることができるのに十分な量が添加され得る。理論に束縛されることを望まないが、炭素源の添加は、硝酸態窒素濃度を約５ｍｇ／Ｌ以下に低下させることにより、サイクル初期の硝酸態窒素濃度を下げることを目的としているため、約５ｍｇ／Ｌ以下の硝酸態窒素濃度が達成される限り、任意の炭素源を使用することができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９９】
１）汚水のアンモニア態窒素に対するＢＯＤの濃度比が５以上、かつアンモニア態窒素が４０ｍｇ／Ｌ以下の場合、ｔｗｏ−ｓｔｅｐ  ｆｅｅｄｉｎｇ（ＲＥＡＣＴ  ＩＩで炭素源として汚水を添加）を実施し、ＲＥＡＣＴ  ＩＩ  ｐｈａｓｅで発生したＮＯ３−Ｎを脱窒によって極力低減させる。これによって次のサイクルにおけるＦＩＬＬ  ｐｈａｓｅの嫌気状態の達成が容易となる。この状態で、ＰＯＡからのリン酸放出誘導に必要なＶＦＡの閾値確保のための酢酸ナトリウムを添加する。この方法によって、排水の窒素・リンの同時処理が可能となる。
【手続補正書】
【提出日】平成29年6月20日(2017.6.20)
【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】
ＳＢＲ（Ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ  Ｂａｔｃｈ  Ｒｅａｃｔｏｒ）法により、単一の処理槽において汚水中のリン化合物および窒素化合物を除去する方法であって、
（Ａ１）該汚水中の揮発性脂肪酸濃度を測定するステップ、
（Ａ２）該汚水を、活性汚泥を含む該処理槽に供給して、該汚水と該活性汚泥との混合物を形成するステップであって、（Ａ１）で測定された該汚水の揮発性脂肪酸濃度に基づいて該混合物中の揮発性脂肪酸量が閾値以上となるように追加揮発性脂肪酸またはその塩を添加することを特徴とする、ステップ、
（Ｂ）該処理槽において該混合物をリン蓄積細菌によるリンの放出が行われるまで非好気処理するステップ、
（Ｃ−１）該処理槽において非好気処理された該混合物を、リン蓄積細菌によるリンの取り込みが行われるまで好気処理するステップ、
（Ｃ−２）該処理槽に、炭素源を供給するステップ、
（Ｃ−３）該処理槽において該混合物をさらに非好気処理するステップ、
（Ｃ−４）該処理槽において非好気処理された該混合物をさらに好気処理するステップ、
（Ｄ）該混合物中の該活性汚泥を沈降させて、該活性汚泥と処理水とに分離するステップ、および
（Ｅ）該処理水の少なくとも一部を該処理槽から引抜くステップ、
をこの順で含み、該活性汚泥が、硝化細菌、脱窒細菌およびリン蓄積細菌を少なくとも含み、該閾値が、（Ｂ）のステップにおいて、リン蓄積細菌がリンを放出するのに必要な揮発性脂肪酸の量である、方法。
【請求項２】
前記ステップ（Ｂ）を、前記混合物が嫌気状態になるまで少なくとも行うことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ステップ（Ｂ）を、脱窒細菌による硝酸の取り込み、およびリン蓄積細菌によるリンの放出が行われるまで少なくとも行うことを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記ステップ（Ｃ−４）を、前記リン蓄積細菌によるリンの取り込みが行われるまで少なくとも行うことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記ステップ（Ｃ−２）において、前記脱窒細菌による硝酸の取り込みが行われるような量で前記炭素源を添加することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記ステップ（Ｃ−３）を、前記混合物が無酸素状態になるまで少なくとも行うことを特徴とする、請求項２、または請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記ステップ（Ｃ−３）を、前記脱窒細菌による硝酸の取り込みが行われるまで少なくとも行うことを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記閾値が、約１５ｍｇ／Ｌ〜約３０ｍｇ／Ｌであり、ここで、約とは、後に続く数値の±１０％を意味する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記閾値が約２０ｍｇ／Ｌであり、ここで、約とは、後に続く数値の±１０％を意味する、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記汚水のアンモニア態窒素に対するＢＯＤの濃度比が５以上、かつアンモニア態窒素が４０ｍｇ／Ｌ以下の場合、前記炭素源として前記汚水を使用し、それ以外の場合には前記汚水ではない有機物を使用することを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記追加揮発性脂肪酸またはその塩は、酢酸もしくはプロピオン酸、またはそれらの塩からなる群より選択される、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記ステップ（Ｂ）における前記混合物のｐＨが約７．５以上であり、ここで、約とは、後に続く数値の±１０％を意味する、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
化学凝集剤を添加するステップを含まない、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記処理水の硝酸態窒素濃度が約１〜５ｍｇ／Ｌであり、ここで、約とは、後に続く数値の±１０％を意味する、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記炭素源が、揮発性脂肪酸またはその塩である、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の方法。