(57)【要約】【課題】脱窒性能に優れると共に、亜酸化窒素の発生が抑制された脱窒方法および該脱窒方法を備える硝化脱窒方法、並びに、脱窒装置および該脱窒装置を備える硝化脱窒装置を提供すること。【解決手段】硝酸態窒素を含む被処理液を嫌気性細菌の存在下で脱窒し、前記被処理液に無酸素ガスを供給する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
硝酸態窒素を含む被処理液を嫌気性細菌の存在下で脱窒する脱窒方法であって、
前記被処理液に無酸素ガスを供給することを特徴とする脱窒方法。
【請求項２】
前記無酸素ガスをファインバブルの形態で前記被処理液に供給することを特徴とする請求項１に記載の脱窒方法。
【請求項３】
前記被処理液から発生した気体を回収し、
該気体を前記無酸素ガスの少なくとも一部として前記被処理液に供給することを特徴とする請求項１または２に記載の脱窒方法。
【請求項４】
前記無酸素ガスが、窒素および二酸化炭素の少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の脱窒方法。
【請求項５】
アンモニア態窒素及び／または有機態窒素を含む被処理液を、好気性細菌の存在下、好気性雰囲気で硝化する硝化処理と、
該硝化処理で硝化された前記被処理液を、嫌気性細菌の存在下、嫌気性雰囲気で脱窒する脱窒処理と、を備え、
該脱窒処理が、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の脱窒方法であることを特徴とする硝化脱窒方法。
【請求項６】
前記硝化処理は、前記アンモニア態窒素及び／または有機態窒素を含む被処理液に、酸素を含む気体をミリバブルの形態で供給し、
前記脱窒処理は、前記硝化処理で硝化された前記被処理液に、前記無酸素ガスをファインバブルの形態で供給することを特徴とする請求項５に記載の硝化脱窒方法。
【請求項７】
硝酸態窒素を含む被処理液を収容可能な脱窒槽と、
該脱窒槽が収容する前記被処理液中に無酸素ガスを供給する無酸素ガス供給部と、を備え、
前記被処理液を嫌気性細菌の存在下で脱窒することを特徴とする脱窒装置。
【請求項８】
前記無酸素ガス供給部が、前記無酸素ガスのファインバブルを前記被処理液に供給することを特徴とする請求項７に記載の脱窒装置。
【請求項９】
前記被処理液から発生した気体を回収する回収部をさらに備え、
前記無酸素ガス供給部は、前記回収部が回収した気体を前記無酸素ガスの少なくとも一部として前記被処理液に供給することを特徴とする請求項７または８に記載の脱窒装置。
【請求項１０】
前記無酸素ガスが、窒素および二酸化炭素の少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の脱窒装置。
【請求項１１】
アンモニア態窒素及び／または有機態窒素を含む被処理液を収容可能な硝化槽を有し、該被処理液を好気性細菌の存在下、好気性雰囲気で硝化する硝化装置と、
該硝化装置で硝化された前記被処理液を収容可能な脱窒槽、および、該脱窒槽が収容する前記被処理液中に無酸素ガスを供給する無酸素ガス供給部を有し、嫌気性細菌の存在下、嫌気性雰囲気で脱窒する脱窒装置と、を備え、
該脱窒装置が、請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の脱窒装置であることを特徴とする硝化脱窒装置。
【請求項１２】
前記硝化装置は、前記硝化槽に酸素を含む気体を供給する酸素供給部をさらに備え、
該酸素供給部が、前記アンモニア態窒素及び／または有機態窒素を含む被処理液に、酸素を含む気体のミリバブルを供給し、
前記無酸素ガス供給部が、前記無酸素ガスのファインバブルを前記硝化装置で硝化された前記被処理液に供給することを特徴とする請求項１１に記載の硝化脱窒装置。
【請求項１３】
前記硝化槽が、前記脱窒槽を兼ねた硝化脱窒槽であることを特徴とする請求項１１に記載の硝化脱窒装置。
【請求項１４】
前記硝化脱窒槽に酸素を供給する酸素供給部と、制御部と、をさらに備え、
該制御部は、前記酸素供給部が供給する酸素の量、および、前記無酸素ガス供給部が供給する前記無酸素ガスの量をそれぞれ制御して、前記硝化脱窒槽内における前記被処理液の硝化と、前記被処理液の脱窒と、を切り替えることを特徴とする請求項１３に記載の硝化脱窒装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、脱窒方法および該脱窒方法を備える硝化脱窒方法、並びに、脱窒装置および該脱窒装置を備える硝化脱窒装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、下水などの廃水処理では微生物を用いた生物処理が広く行われている。この生物処理として、廃水に含まれるアンモニア態窒素（有機態窒素）を酸化して硝酸態窒素（亜硝酸や硝酸）にする硝化反応と、硝酸態窒素を還元して分子状窒素（Ｎ２）にする脱窒反応と、を生じさせて廃水中から窒素を取り除く硝化脱窒方法を用いることで、効率的な脱窒が可能となることが知られている。このとき、硝化反応には好気性細菌が用いられ、脱窒反応には嫌気性細菌が用いられる。
【０００３】
また、特許文献１は、硝化脱窒槽内の好気性細菌および嫌気性細菌に散気管から空気のマイクロナノバブルを供給して双方を活性化させ、前者によって硝化反応を、後者によって脱窒反応を行うことで脱窒性能に優れる硝化脱窒方法を開示している。かかる硝化脱窒方法では、散気管（曝気部）からの酸素の供給を停止させて硝化脱窒槽内の被処理液中の残留酸素を細菌が消費することで、硝化脱窒槽内の無酸素（低酸素）状態を作り出して脱窒反応を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３２６０７５号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】花木、外３名、「生活排水の窒素除去過程で発生する一酸化二窒素」、地球環境シンポジウム講演集、１９９４年、第２巻、Ｐ１８９〜１９４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、本発明者等が鋭意検討した結果、特許文献１にかかる硝化脱窒方法のように散気管からの酸素の供給を停止したのみでは、溶存酸素濃度が迅速に低下しないことがわかった。充分に溶存酸素濃度が低下していない状態では脱窒菌（嫌気性細菌）の作用が低下し、脱窒反応が円滑に進行しづらくなる。脱窒菌の作用の低下は、脱窒性能の低下を引き起こすだけにとどまらず、硝化脱窒の過程において温室効果ガスである亜酸化窒素（一酸化二窒素）の発生を増大させてしまうという問題があった。亜酸化窒素の温室効果は二酸化炭素の約３００倍もしくはそれ以上と極めて高く、その発生の抑制が強く求められている。
【０００７】
そこで本発明は、脱窒性能に優れると共に、亜酸化窒素の発生が抑制された脱窒方法および該脱窒方法を備える硝化脱窒方法、並びに、脱窒装置および該脱窒装置を備える硝化脱窒装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施形態にかかる脱窒方法は、硝酸態窒素を含む被処理液を嫌気性細菌の存在下で脱窒する脱窒方法であって、前記被処理液に無酸素ガスを供給することを特徴とする。
また、本発明の他の実施形態にかかる硝化脱窒方法は、アンモニア態窒素及び／または有機態窒素を含む被処理液を、好気性細菌の存在下、好気性雰囲気で硝化する硝化処理と、該硝化処理で硝化された前記被処理液を、嫌気性細菌の存在下、嫌気性雰囲気で脱窒する脱窒処理と、を備え、該脱窒処理が、上記脱窒方法であることを特徴とする。
さらに、本発明の他の実施形態にかかる脱窒装置は、硝酸態窒素を含む被処理液を収容可能な脱窒槽と、該脱窒槽が収容する前記被処理液中に無酸素ガスを供給する無酸素ガス供給部と、を備え、前記被処理液を嫌気性細菌の存在下で脱窒することを特徴とする。
またさらに、本発明の他の実施形態にかかる硝化脱窒装置は、アンモニア態窒素及び／または有機態窒素を含む被処理液を収容可能な硝化槽を有し、該被処理液を好気性細菌の存在下、好気性雰囲気で硝化する硝化装置と、該硝化装置で硝化された前記被処理液を収容可能な脱窒槽、および、該脱窒槽が収容する前記被処理液中に無酸素ガスを供給する無酸素ガス供給部を有し、嫌気性細菌の存在下、嫌気性雰囲気で脱窒する脱窒装置と、を備え、該脱窒装置が、上記脱窒装置であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、脱窒性能に優れると共に、亜酸化窒素の発生が抑制された脱窒方法および該脱窒方法を備える硝化脱窒方法、並びに、脱窒装置および該脱窒装置を備える硝化脱窒装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る硝化脱窒装置の一例を示す模式図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る硝化脱窒装置の一例を示す模式図である。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る硝化脱窒装置の一例を示す模式図である。
【図４】窒素の曝気による溶存酸素濃度の経時変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施形態について具体的に述べる前に、まず、本発明がその効果を発揮するメカニズムについて説明する。
本発明者等は、本発明が脱窒性能に優れると共に、亜酸化窒素の発生を抑制し得るメカニズムについて以下のように推測している。
【００１２】
非特許文献１に記載のように、硝化反応および脱窒反応は以下の式で表されることが知られている。
［硝化反応］
ＮＨ４−Ｎ  →  ＮＯ２−Ｎ  →  ＮＯ３−Ｎ
［脱窒反応］
ＮＯ３−Ｎ  →  ＮＯ２−Ｎ  →  Ｎ２Ｏ  →Ｎ２
脱窒反応の場合は中間体として亜酸化窒素が生成する。また、硝化反応の場合は亜硝酸態窒素が酸化されて硝酸態窒素となるが、一部の亜硝酸態窒素が還元されることで亜酸化窒素が生成する。
【００１３】
ここで非特許文献１によれば、生活排水等の窒素除去過程で発生する亜酸化窒素の量は、溶存酸素濃度やｐＨなど種々の条件が影響する。溶存酸素濃度については、（Ａ）硝化反応にとって充分に高い溶存酸素濃度であるか、（Ｂ）硝化反応がほとんど生じないほどの低い溶存酸素濃度であれば、亜酸化窒素の発生量は少ないが、この（Ａ）と（Ｂ）との間の溶存酸素濃度であると亜酸化窒素の発生量が多くなってしまう。
ところが、硝化反応と脱窒反応とをこの順に行う硝化脱窒反応の場合、硝化反応では溶存酸素濃度を高くする必要があり、脱窒反応では溶存酸素濃度を低くする必要があるため、硝化反応と脱窒反応との切り替え時には亜酸化窒素の発生量が多くなる期間が必ず存在する。
【００１４】
そこで本発明者等は、この硝化反応と脱窒反応との切り替え、すなわち、硝化反応時の溶存酸素濃度が高い状態から、脱窒反応時の溶存酸素濃度が低い状態までの移行期間を短くすることで、亜酸化窒素の発生を大幅に抑制し得るものと推測している。また、溶存酸素濃度の低下をより迅速にすることで脱窒の処理速度も向上する。
【００１５】
以下、本発明に係る脱窒方法、硝化脱窒方法、脱窒装置および硝化脱窒装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。
なお、以下に述べる各実施形態は、本発明の好適な実施形態であるから技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は以下の説明において本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００１６】
［第１の実施形態］
（硝化脱窒装置、硝化脱窒方法）
図１は本発明の第１の実施形態に係る硝化脱窒装置の一例を示す模式図である。図１に示す硝化脱窒装置１は、硝化装置２００と、脱窒装置１００とを備える。
硝化脱窒装置１は、導入される被処理液の硝化および脱窒を行う装置であり、例えば、下水処理施設、合併処理浄化槽、農業集落排水処理施設、漁業集落排水処理施設、畜舎汚水処理、食品工業排水（水産加工排水、畜産加工排水）などに適用することができる。
一方、被処理液とは硝化処理および脱窒処理を行う処理対象の液であり、例えば、下水、畜舎汚水、食品工業排水など、アンモニア態窒素や有機態窒素を多く含む各種の液体が挙げられる。
【００１７】
硝化脱窒装置１に導入されるアンモニア態窒素及び／または有機態窒素を含む被処理液は、硝化装置２００でアンモニア態窒素が硝酸態窒素に酸化され（硝化）、ついで、脱窒装置１００に導入されて硝酸態窒素が窒素に還元され（脱窒）、硝化脱窒装置１から排出される。
【００１８】
（硝化装置、硝化方法）
硝化装置２００は、アンモニア態窒素及び／または有機態窒素を含む被処理液を収容可能な硝化槽２０と、硝化槽２０内の被処理液に酸素を含む気体を供給する酸素供給部２２と、を有し、好気性細菌の存在下、好気性雰囲気で硝化する。
硝化槽２０には配管３２が接続されていて、配管３２を介して外部からアンモニア態窒素及び／または有機態窒素を含む被処理液が導入される。また、硝化槽２０と後述する脱窒槽１０との間には配管３４が設けられており、硝化槽２０内で硝化処理された被処理液が配管３４を介して脱窒槽１０に導入される。
【００１９】
図１に示す酸素供給部２２は、管状の部材の管壁に形成された複数の孔から、酸素を含む気体として空気を放出するものであるが、被処理液に酸素を供給できれば特に制限はなく、任意の構成とすることができる。酸素供給部２２が供給する酸素を含む気体としては空気に限られるものではなく、酸素を含む空気以外の気体を供給してもよい。
なお、酸素供給部２２は必ずしも設けられていなくてもよい。
【００２０】
酸素供給部２２が供給する酸素を含む気体は、径がミリ単位の気泡の形態で供給されることが好ましい。酸素供給部２２から酸素を含む気体をファインバブル（詳細は後述する）の形態で供給すると、後段の脱窒槽１０においても気泡が消失せずに滞留してしまう可能性がある。これに対して、酸素供給部２２から酸素を含む気体を径がミリ単位の気泡として供給すると、後段の脱窒槽１０においては大部分もしくはすべての気泡が消失しているため、嫌気性雰囲気で脱窒反応がより効果的に行われる。
【００２１】
硝化槽２０は、撹拌機を有していてもよい。撹拌機によって被処理液を撹拌することで、被処理液の液面が接する空気中からより多くの酸素を吸収することができる。
【００２２】
（脱窒装置、脱窒方法）
脱窒装置１００は、硝酸態窒素を含む被処理液を収容可能な脱窒槽１０と、脱窒槽１０が収容する被処理液中に無酸素ガスを供給する無酸素ガス供給部１２と、を有し、被処理液を嫌気性細菌の存在下で脱窒する。
脱窒槽１０には配管３４が接続されていて、硝化槽２０から、硝化装置２００で硝化された被処理液（硝酸態窒素を含む被処理液）が導入される。また、脱窒槽１０には配管３８が設けられており、脱窒槽１０内で脱窒処理された被処理液が配管３８を介して硝化脱窒装置１外に排出される。
【００２３】
無酸素ガス供給部１２は、配管３６を介して配管３４に接続されている。無酸素ガス供給部１２で生成された無酸素ガスの気泡は、まず配管３４に導入され、流れに沿って配管３４内を流動し、脱窒槽１０内に導入される。なお、無酸素ガス供給部１２は、配管３４に接続されている必要はなく、例えば、脱窒槽１０の壁面に配管３６が接続され、無酸素ガス供給部１２から直接脱窒槽１０に無酸素ガスを供給してもよく、無酸素ガス供給部１２自体が脱窒槽１０の内壁に設けられていてもよい。また、無酸素ガス供給部１２が無酸素ガスを注入するノズルを備える場合、ノズルが脱窒槽１０内に直接挿入されていてもよい。
【００２４】
無酸素ガス供給部１２は、脱窒槽１０に収容されている被処理液に無酸素ガスを供給できるものであれば特に制限はないが、粒径が小さい気泡を供給することが好ましい。したがって、無酸素ガスをマイクロバブルの形態で供給するマイクロバブル発生装置であることがより好ましく、ウルトラファインバブルの形態で供給するウルトラファインバブル発生装置であることが特に好ましい。無酸素ガス供給部１２から脱窒槽１０に収容されている被処理液に無酸素ガスが供給されることで、溶存酸素濃度が迅速に低下し、亜酸化窒素の発生を抑制することができる。
【００２５】
（ファインバブル）
ここで、ファインバブルは、径が１００μｍ以下の微細気泡を意味し、便宜上、マイクロバブルとウルトラファインバブルとに分けられる。従来から知られている、径がミリ単位の気泡（以下、ミリバブルという）が液面に到達するまでに数秒を要するのに対して、マイクロバブルは、液中における上昇速度（移動速度）が非常に遅く、数分以上かけて上昇し、液中に溶解することで徐々にその径を縮小しながら液面に至る前に完全に溶解して気泡が消滅する。
【００２６】
一方、ウルトラファインバブルはさらに径が小さく、１μｍ以下の極微細気泡を意味する。ウルトラファインバブルは液中において、浮力よりもブラウン運動や周囲の液体の流動による力が支配的となる。また、ウルトラファインバブルは容易に溶解しづらい。このため、ウルトラファインバブルは液中を漂うこととなり、ミリバブルが液面に到達するまでに数秒を要するような場合であっても、ウルトラファインバブルの場合は長時間漂い続けることがある。
【００２７】
したがって、無酸素ガスのマイクロバブルやウルトラファインバブルを脱窒槽１０内の被処理液に供給すると、無酸素ガスが気泡の状態で液中に長時間残存するため、嫌気性細菌の生育がより活性化される。嫌気性細菌が活性化されると脱窒反応が促進されることから、亜酸化窒素の発生もさらに抑制される。
【００２８】
気泡の粒径の測定装置としては、例えば、株式会社島津製作所製のレーザ回折・散乱法を用いたＳＡＬＤ−７５００、Malvern Instruments Limited（旧社名：NanoSight Ltd.）製のナノ粒子トラッキング解析法を用いたＬＭ１０、大塚電子株式会社製の動的光散乱法を用いたＤＬＳ−８０００などが挙げられる。
【００２９】
（無酸素ガス）
無酸素ガスは、不純物として混入している場合などを除き酸素が含まれない気体、すなわち、酸素を実質的に含まない気体であればよい。無酸素ガスの種類に特に制限はないが、コストや入手容易性、環境負荷などを考慮すると窒素、二酸化炭素が好ましい。
【００３０】
脱窒槽１０は、撹拌機を有していてもよい。撹拌機によって被処理液を撹拌することで、無酸素ガスを脱窒槽１０内により均一に供給することができる。
また、脱窒槽１０には水素供与体を添加してもよい。水素供与体としては、例えばメタノールが挙げられる。
【００３１】
（制御部）
第１の実施形態にかかる硝化脱窒装置１は、不図示の制御部を備えている。この制御部は、硝化槽２０および脱窒槽１０にそれぞれ設けられた微生物濃度計（不図示）や酸化還元電位計（不図示）、溶存酸素濃度計（不図示）からの信号に基づき、酸素供給部２２からの空気の供給量や無酸素ガス供給部１２からの無酸素ガスの供給量を制御する。
なお、図１においては硝化脱窒装置１内に供給される空気や無酸素ガス、内部を流動する被処理液などの流量を制御し得るポンプやバルブなどは図示を省略している。
【００３２】
脱窒槽１０の溶存酸素濃度は、脱窒反応を促進させるために、嫌気性細菌の生育しやすい貧酸素濃度に近付けることが望ましい。
【００３３】
（その他の構成）
硝化装置２００の前段には、沈降分離やスクリーンによって固形物の除去を行う前処理装置が設けられていてもよい。
また、脱窒装置１００の後段には最終沈殿槽が設けられていてもよい。最終沈殿槽の上澄み液は必要に応じて高度処理装置で処理が施された後に排出される一方で、沈殿した汚泥は硝化装置２００や脱窒装置１００へと返送され（返送汚泥）、再び硝化脱窒の用に供される。
高度処理装置は、例えば、色の除去やＣＯＤ（Chemical Oxygen Demand）の除去、リンの除去などを行う装置であり、脱窒装置１００の後段に必要に応じて設けられていてもよい。
その他、脱窒装置１００と最終沈殿槽との間に再曝気槽を設けるなど、公知の構成を適宜採用することができる。
【００３４】
［第２の実施形態］
図２は本発明の第２の実施形態に係る硝化脱窒装置の一例を示す模式図である。以下、第２の実施形態について説明するが、第１の実施形態と同じ部材には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
【００３５】
図２に示すように、第２の実施形態にかかる硝化脱硫装置は、第１の実施形態にかかる硝化脱硫装置と比較すると、回収部である回収経路１４をさらに備えている点で異なり、他の構成は第１の実施形態と同一である。したがって、以下においては回収経路１４について説明し、他の構成については説明を省略する。
【００３６】
回収経路１４は、脱窒槽１０の上面に接続され、脱窒槽１０内の被処理液から発生した気体を回収する。脱窒槽１０内の被処理液から発生した気体とは、被処理液中の脱窒反応によって生成した気体や、無酸素ガス供給部１２から供給されて被処理液中を通過した無酸素ガスを含む。被処理液中の脱窒反応によって生成した気体には亜酸化窒素が含まれる。回収経路１４の脱窒槽１０の上面と接続された側とは反対側の端部は、無酸素ガス供給部１２に接続されている。したがって、脱窒槽１０の上面から回収された気体は、回収経路１４を経由して無酸素ガス供給部１２に至り、無酸素ガスの少なくとも一部として配管３６、配管３４を介して再び脱窒槽１０内の被処理液に供給される。回収経路１４を循環する気体では無酸素ガスの量として不足する場合は、不図示の無酸素ガス供給源から不足分を補って脱窒槽１０内の被処理液に供給すればよい。
【００３７】
第２の実施形態によれば、温室効果ガスとして問題となる亜酸化窒素を回収して再び脱窒槽１０内の被処理液に供給するため、亜酸化窒素の発生を抑制するだけではなく、亜酸化窒素の分解をすることができる。したがって、第２の実施形態によれば、硝化脱窒装置１から排出される亜酸化窒素の量をさらに低減をすることができる。
【００３８】
［第３の実施形態］
図３は本発明の第３の実施形態に係る硝化脱窒装置の一例を示す模式図である。以下、第３の実施形態について説明するが、第１の実施形態と同じ部材には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
【００３９】
図３に示すように、第３の実施形態にかかる硝化脱窒槽３０は、第１の実施形態にかかる硝化槽２０の機能と脱窒槽１０の機能とを単一の槽で併せ持ったものであり、配管３２、配管３８、酸素供給部２２が設けられている。すなわち、第１の実施形態における硝化槽２０が脱窒槽１０を兼ねた構成、または、脱窒槽１０が硝化槽２０を兼ねた構成である。
硝化脱窒槽３０が単一の槽で構成されているため、第１の実施形態において硝化槽２０と脱窒槽１０とを連結している配管３４は不要となるため省略されている。したがって、第３の実施形態では、無酸素ガス供給部１２は配管３６を介して配管３２に無酸素ガスを供給している。
【００４０】
第３の実施形態にかかる硝化脱窒装置１は、硝化脱窒槽３０内の被処理液を撹拌する撹拌機を有していてもよい。撹拌機によって被処理液を撹拌することで、硝化反応の際には空気中からより多くの酸素を吸収することができ、脱窒反応の際には無酸素ガスを硝化脱窒槽３０内により均一に供給することができる。なお、撹拌機は硝化反応の際のみ動作するなど、所定のタイミングで動作するように制御してもよい。
【００４１】
また、図示を省略している制御部は、酸素供給部２２が供給する酸素の量、および、無酸素ガス供給部１２が供給する無酸素ガスの量をそれぞれ制御して、硝化脱窒槽３０内における被処理液の硝化と、被処理液の脱窒と、を切り替えている。
例えば、被処理液の硝化を行う際には酸素供給部２２から酸素を供給し、無酸素ガス供給部１２から無酸素ガスは供給しないことで、硝化脱窒槽３０内を好気性雰囲気とする。一方、被処理液の脱窒を行う際には無酸素ガス供給部１２から無酸素ガスを供給し、酸素供給部２２から酸素は供給しないことで、硝化脱窒槽３０内を嫌気性雰囲気とする。
【００４２】
第３の実施形態にかかる硝化脱窒装置１は、上述した点で異なり、他の構成は第１の実施形態と同一であるため、他の構成については説明を省略する。
【実施例】
【００４３】
以下、本発明について実施例を挙げてより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
【００４４】
容積２Ｌの槽を用いて、以下の条件で、（１）空気供給（空気曝気）、（２）空気供給停止、（３−１）散気管（ミリバブル）による窒素供給（窒素曝気）、または、（３−２）ウルトラファインバブル発生装置による窒素供給を、この順で行った。
なお、無酸素ガスの曝気による溶存酸素濃度の減少の効果をより明らかにするため、被処理液には精製水を用いた。下水処理などの場合であれば、好気性細菌による酸素消費の効果も加わるため、さらに溶存酸素濃度の減少速度は高まる。
また、以下に示す（１）空気供給から（３）窒素供給までは、いずれもバッチ処理で行った。
【００４５】
（１）空気供給
供給時間：１１分
ガス供給量：０．２Ｌ／ｍｉｎ
（２）空気供給停止
停止時間：８３分（通算９４分）
【００４６】
（３−１）窒素供給−散気管（ミリバブル）
供給時間：３２分（通算１２６分）
供給態様：散気管によって窒素のバブリングをして窒素を供給
（３−２）窒素供給−ウルトラファインバブル発生装置
供給時間：８分（通算１０２分；１０２分経過後は、気体は何も供給しなかった）
ガス供給量：０．２Ｌ／ｍｉｎ
循環流量：４Ｌ／ｍｉｎ
供給態様：槽内の被処理液を、ウルトラファインバブル発生装置にて循環させる過程で、ウルトラファインバブル発生装置より発生させた窒素のファインバブルを混合・循環
【００４７】
図４に結果を示す。図４中、実線がウルトラファインバブル発生装置で窒素供給を行った例を示し、点線が散気管（ミリバブル）を用いて窒素供給を行った例を示す。
図４から明らかなように、被処理液中に無酸素ガス（窒素）を供給することで溶存酸素濃度が短時間で低下し、嫌気性細菌が生育しやすい環境となったことから、脱窒反応が促進されることがわかった。
また、ウルトラファインバブルを用いた例では、ミリバブルを用いた例と比較して溶存酸素濃度の減少に要する時間が短いため、脱窒反応が即座に生じることがわかった。さらに、ウルトラファインバブルを用いた例では、ミリバブルを用いた例と比較してより低い濃度まで溶存酸素濃度を低減できることがわかった。
【００４８】
一般的な下水処理施設などでは、好気条件（硝化反応）から嫌気条件（脱窒反応）へと移行し、被処理液中の溶存酸素濃度が低減し、嫌気性細菌の代謝活動（脱窒反応）が活性化されるまでに時間（例：一般的な沈殿池の滞留時間  ２〜６時間）を要することから、亜酸化窒素の発生が懸念される。これと比較して無酸素ガスを供給した場合では、格段に溶存酸素濃度低下の速度が早いことがわかり、亜酸化窒素の発生の抑制に充分に寄与できる程度の迅速な溶存酸素濃度低下の効果が得られることが確認できた。
【符号の説明】
【００４９】
１  硝化脱窒装置、１０  脱窒槽、１２  無酸素ガス供給部、１４  回収経路、２０  硝化槽、２２  酸素供給部、３０  硝化脱窒槽、３２  配管、３４  配管、３６  配管、３８  配管、１００  脱窒装置、２００  硝化装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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