(57)【要約】【課題】窒素含有有機性排水を処理するためのＡＮＡＭＭＯＸプロセスを有する生物処理方法において、ＡＮＡＭＭＯＸ反応槽内の亜硝酸性窒素濃度が高濃度になった場合に、該反応槽内の亜硝酸性窒素濃度を速やかに低下させると共に、この際、亜硝酸性窒素を系外に排出することなく処理することができるＡＮＡＭＭＯＸプロセスを有する排水処理方法を提供する。【解決手段】ＡＮＡＭＭＯＸ反応槽内の亜硝酸性窒素濃度が所定値よりも高くなった場合、曝気を停止し、該ＡＮＡＭＭＯＸ反応槽内でグラニュール又は担体を沈降させる沈降工程と、次いで、曝気を停止した状態で該ＡＮＡＭＭＯＸ反応槽内の亜硝酸性窒素含有水を前記メタン発酵槽又はその上流側に返送する返送工程とを行う。【選択図】図１
2018161607.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水をメタン発酵槽にてメタン発酵処理する工程と、該メタン発酵槽からの消化液をＡＮＡＭＭＯＸ反応槽に導入し、曝気することにより亜硝酸型硝化処理とＡＮＡＭＭＯＸ処理とを該反応槽内にて行う工程と
を有するＡＮＡＭＭＯＸプロセスを有する排水処理方法において、
該ＡＮＡＭＭＯＸ反応槽内の亜硝酸性窒素濃度又はその指標値が所定値よりも高くなった場合、
前記曝気を停止し、該ＡＮＡＭＭＯＸ反応槽内でグラニュール又は担体を沈降させる沈降工程と、
次いで、前記曝気を停止した状態で該ＡＮＡＭＭＯＸ反応槽の亜硝酸性窒素含有水を前記メタン発酵槽又はその上流側に返送する返送工程と
を行うことを特徴とするＡＮＡＭＭＯＸプロセスを有する排水処理方法。
【請求項２】
請求項１において、前記ＡＮＡＭＭＯＸ反応槽は、消化液が連続的に供給される連続型反応槽であり、
前記沈降工程にあっては、該ＡＮＡＭＭＯＸ反応槽からの処理水の流出を停止すると共にＡＮＡＭＭＯＸ反応槽への消化液の供給を停止し、
返送工程にあっては処理水の流出を停止したままで消化液の供給を再開し、
前記返送工程後、前記ＡＮＡＭＭＯＸ反応槽で曝気を行いながら該反応槽の亜硝酸性窒素含有水を前記メタン発酵槽又はその上流側に返送する工程を行うことを特徴とするＡＮＡＭＭＯＸプロセスを有する排水処理方法。
【請求項３】
請求項１において、前記ＡＮＡＭＭＯＸ反応槽は、消化液が回分式に供給される回分式反応槽であり、
前記返送工程の後、前記ＡＮＡＭＭＯＸ反応槽で曝気を行いながら、該反応槽の亜硝酸性窒素含有水を前記メタン発酵槽又はその上流側に返送し、かつメタン発酵槽からの消化液を該ＡＮＡＭＭＯＸ反応槽に導入する工程を行うことを特徴とするＡＮＡＭＭＯＸプロセスを有する排水処理方法。
【請求項４】
原水をメタン発酵槽にてメタン発酵処理する工程と、該メタン発酵槽からの消化液を亜硝酸型硝化槽に導入し、曝気することにより亜硝酸化硝化処理を行う工程と、亜硝酸型硝化槽の処理液をＡＮＡＭＭＯＸ反応槽に導入してＡＮＡＭＭＯＸ処理を行う工程と
を有するＡＮＡＭＭＯＸプロセスを有する排水処理方法において、
該ＡＮＡＭＭＯＸ反応槽内の亜硝酸性窒素濃度又はその指標値が所定値よりも高くなった場合、
前記曝気を停止し、該亜硝酸型硝化槽内でグラニュール又は担体を沈降させる沈降工程と、
次いで、前記曝気を停止した状態で該ＡＮＡＭＭＯＸ反応槽の亜硝酸性窒素含有水を前記メタン発酵槽又はその上流側に返送する返送工程と
を行うことを特徴とするＡＮＡＭＭＯＸプロセスを有する排水処理方法。
【請求項５】
請求項４において、前記ＡＮＡＭＭＯＸ反応槽は、消化液が連続的に供給される連続型反応槽であり、
前記沈降工程にあっては、該ＡＮＡＭＭＯＸ反応槽からの処理水の流出を停止すると共に亜硝酸型硝化槽への消化液の導入及び亜硝酸型硝化槽からの処理液の排出を停止し、
返送工程にあってはＡＮＡＭＭＯＸ反応槽からの処理水の流出を停止したままで亜硝酸型硝化槽への消化液の導入、及び亜硝酸型硝化槽からの処理液の排出を再開し、
前記返送工程後、前記亜硝酸型硝化槽で曝気を行いながら該反応槽の亜硝酸性窒素含有水を前記メタン発酵槽又はその上流側に返送する工程を行うことを特徴とするＡＮＡＭＭＯＸプロセスを有する排水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒素含有有機性排水を生物処理する方法に係り、特にＡＮＡＭＭＯＸプロセスを有する排水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＡＮＡＭＭＯＸプロセスでは、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微生物であるＡＮＡＭＭＯＸ細菌を利用し、アンモニア性窒素と亜硝酸性窒素とを反応させて脱窒する。ＡＮＡＭＭＯＸ反応は、式１に示すように、アンモニア性窒素と亜硝酸性窒素が１：１．３２の比率で反応するものである。従って、ＡＮＡＭＭＯＸ反応を用いた窒素処理技術は、被処理水中のアンモニア性窒素の約半量を亜硝酸性窒素に酸化し、ＡＮＡＭＭＯＸ反応に供する。
１．０ＮＨ４＋＋１．３２ＮＯ２−＋０．０６６ＨＣＯ３−→１．０２Ｎ２＋０．２６ＮＯ３−＋０．０６６ＣＨ２Ｏ０．５Ｎ０．１５＋２．０３Ｈ２Ｏ＋０．１３ＯＨ−      …（１）
【０００３】
ＡＮＡＭＭＯＸプロセスには、亜硝酸型硝化処理とＡＮＡＭＭＯＸ処理を別々の槽で行う二槽型ＡＮＡＭＭＯＸプロセスと、同一槽内で同時に行う一槽型ＡＮＡＭＭＯＸプロセスがある。
【０００４】
いずれのＡＮＡＭＭＯＸプロセスにおいても、ＡＮＡＭＭＯＸ反応槽内の亜硝酸性窒素濃度は、通常、ＡＮＡＭＭＯＸ細菌の消費により低濃度（１００ｍｇ−Ｎ／Ｌ以下）に維持されるが、運転条件の変動（水温、ｐＨ、窒素濃度、ＡＮＡＭＭＯＸ槽流入水のアンモニア性窒素：亜硝酸性窒素比など）によりＡＮＡＭＭＯＸ細菌の活性が低下した場合には、亜硝酸性窒素がＡＮＡＭＭＯＸ反応で消費できなくなり、槽内の亜硝酸性窒素濃度が高くなることがある。
【０００５】
亜硝酸性窒素は、ＡＮＡＭＭＯＸ細菌の基質である一方で、ＡＮＡＭＭＯＸ細菌の活性を阻害することが知られており、槽内の亜硝酸性窒素濃度が高くなると、阻害によってＡＮＡＭＭＯＸ細菌の活性が低下し、さらに亜硝酸性窒素濃度が高くなってしまうといった悪循環に陥る。従って、ＡＮＡＭＭＯＸ反応槽内で亜硝酸性窒素の蓄積が生じた場合には、速やかに槽内の亜硝酸性窒素濃度を下げることが望ましい。
【０００６】
このために、例えば原水をＡＮＡＭＭＯＸ反応槽に供給して反応槽内の液を希釈して反応槽内の亜硝酸性窒素濃度を低下させることが考えられる。しかしながら、このようにすると、高濃度の亜硝酸性窒素を含む、放流に適さない排水が反応槽から発生する。
【０００７】
従って、ＡＮＡＭＭＯＸ槽内の亜硝酸性窒素濃度が高濃度になったときに、反応槽内の亜硝酸性窒素濃度を低下させる処置をする場合には、反応槽内に蓄積した亜硝酸性窒素を系外に排出することなく除去する必要がある。
【０００８】
なお、特開２００３−３９０９２には、回分式の亜硝酸化→ＡＮＡＭＭＯＸ脱窒の２段処理において、亜硝酸の高濃度化によるＡＮＡＭＭＯＸ菌の失活の課題があることが記載されている。
【０００９】
また、ＡＮＡＭＭＯＸ菌の失活の課題解決について、特開２００３−２４９８４や特開２００３−４７９９０には、活性低下や処理効率の低下を検知して原水流量制御することが記載され、特開２００３−３３７９１には、活性低下や失活の際にヒドラジン添加により活性を回復することが記載され、特開２００６−１２２８３９には、窒素ガス発生量により循環比調整することや所定値を超えたときに警報を鳴らすことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００３−３９０９２号公報
【特許文献２】特開２００３−２４９８４号公報
【特許文献３】特開２００３−４７９９０号公報
【特許文献４】特開２００３−３３７９１号公報
【特許文献５】特開２００６−１２２８３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、窒素含有有機性排水を処理するためのＡＮＡＭＭＯＸプロセスを有する生物処理方法において、ＡＮＡＭＭＯＸ反応槽内の亜硝酸性窒素濃度が高濃度になった場合に、該反応槽内の亜硝酸性窒素濃度を速やかに低下させると共に、この際、亜硝酸性窒素を系外に排出することなく処理することができるＡＮＡＭＭＯＸプロセスを有する排水処理方法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】
【００１２】
本発明は、次を要旨とする。
【００１３】
［１］  原水をメタン発酵槽にてメタン発酵処理する工程と、該メタン発酵槽からの消化液をＡＮＡＭＭＯＸ反応槽に導入し、曝気することにより亜硝酸型硝化処理とＡＮＡＭＭＯＸ処理とを該反応槽内にて行う工程とを有するＡＮＡＭＭＯＸプロセスを有する排水処理方法において、該ＡＮＡＭＭＯＸ反応槽内の亜硝酸性窒素濃度又はその指標値が所定値よりも高くなった場合、前記曝気を停止し、該ＡＮＡＭＭＯＸ反応槽内でグラニュール又は担体を沈降させる沈降工程と、次いで、前記曝気を停止した状態で該ＡＮＡＭＭＯＸ反応槽の亜硝酸性窒素含有水を前記メタン発酵槽又はその上流側に返送する返送工程と
を行うことを特徴とするＡＮＡＭＭＯＸプロセスを有する排水処理方法。
【００１４】
［２］  ［１］において、前記ＡＮＡＭＭＯＸ反応槽は、消化液が連続的に供給される連続型反応槽であり、前記沈降工程にあっては、該ＡＮＡＭＭＯＸ反応槽からの処理水の流出を停止すると共にＡＮＡＭＭＯＸ反応槽への消化液の供給を停止し、返送工程にあっては処理水の流出を停止したままで消化液の供給を再開し、前記返送工程後、前記ＡＮＡＭＭＯＸ反応槽で曝気を行いながら該反応槽の亜硝酸性窒素含有水を前記メタン発酵槽又はその上流側に返送する工程を行うことを特徴とするＡＮＡＭＭＯＸプロセスを有する排水処理方法。
【００１５】
［３］  ［１］において、前記ＡＮＡＭＭＯＸ反応槽は、消化液が回分式に供給される回分式反応槽であり、前記返送工程の後、前記ＡＮＡＭＭＯＸ反応槽で曝気を行いながら、該反応槽の亜硝酸性窒素含有水を前記メタン発酵槽又はその上流側に返送し、かつメタン発酵槽からの消化液を該ＡＮＡＭＭＯＸ反応槽に導入する工程を行うことを特徴とするＡＮＡＭＭＯＸプロセスを有する排水処理方法。
【００１６】
［４］  原水をメタン発酵槽にてメタン発酵処理する工程と、該メタン発酵槽からの消化液を亜硝酸型硝化槽に導入し、曝気することにより亜硝酸型硝化処理を行う工程と、亜硝酸型硝化槽の処理液をＡＮＡＭＭＯＸ反応槽に導入してＡＮＡＭＭＯＸ処理を行う工程とを有するＡＮＡＭＭＯＸプロセスを有する排水処理方法において、該ＡＮＡＭＭＯＸ反応槽内の亜硝酸性窒素濃度又はその指標値が所定値よりも高くなった場合、前記曝気を停止し、該亜硝酸型硝化槽内でグラニュール又は担体を沈降させる沈降工程と、次いで、前記曝気を停止した状態で該ＡＮＡＭＭＯＸ反応槽の亜硝酸性窒素含有水を前記メタン発酵槽又はその上流側に返送する返送工程とを行うことを特徴とするＡＮＡＭＭＯＸプロセスを有する排水処理方法。
【００１７】
［５］  ［４］において、前記ＡＮＡＭＭＯＸ反応槽は、消化液が連続的に供給される連続型反応槽であり、前記沈降工程にあっては、該ＡＮＡＭＭＯＸ反応槽からの処理水の流出を停止すると共に亜硝酸型硝化槽への消化液の導入及び亜硝酸型硝化槽からの処理液の排出を停止し、返送工程にあってはＡＮＡＭＭＯＸ反応槽からの処理水の流出を停止したままで亜硝酸型硝化槽への消化液の導入、及び亜硝酸型硝化槽からの処理液の排出を再開し、前記返送工程後、前記亜硝酸型硝化槽で曝気を行いながら該反応槽の亜硝酸性窒素含有水を前記メタン発酵槽又はその上流側に返送する工程を行うことを特徴とするＡＮＡＭＭＯＸプロセスを有する排水処理方法。
【発明の効果】
【００１８】
ＡＮＡＭＭＯＸ反応槽に亜硝酸性窒素が蓄積した際に、ＡＮＡＭＭＯＸ細菌に強い阻害を示す亜硝酸性窒素濃度を速やかに低下させ、ＡＮＡＭＭＯＸ活性を速やかに回復させることができる。また、メタン発酵槽の従属栄養細菌が原料のＢＯＤを消費して亜硝酸性窒素を脱窒することにより、亜硝酸性窒素は窒素ガスとなり液中から除去されるので、亜硝酸性窒素は系外に排出されない。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施の形態に係るＡＮＡＭＭＯＸプロセスを有する排水処理方法を説明するブロック図である。
【図２】実施の形態に係るＡＮＡＭＭＯＸプロセスを有する排水処理方法を説明するブロック図である。
【図３】実施の形態に係るＡＮＡＭＭＯＸプロセスを有する排水処理方法を説明するブロック図である。
【図４】実施の形態に係るＡＮＡＭＭＯＸプロセスを有する排水処理方法を説明するブロック図である。
【図５】実施の形態に係るＡＮＡＭＭＯＸプロセスを有する排水処理方法を説明するブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明では、二槽型ＡＮＡＭＭＯＸプロセス（メタン発酵槽→亜硝酸型硝化槽→ＡＮＡＭＭＯＸ反応槽）または一槽型ＡＮＡＭＭＯＸプロセス（メタン発酵槽→亜硝酸型硝化・ＡＮＡＭＭＯＸ反応槽）による処理方法において、ＡＮＡＭＭＯＸ反応槽内の亜硝酸性窒素濃度やそれに相当する指標値（窒素ガス発生量など）が所定値を超えたときに、ＡＮＡＭＭＯＸ反応槽または亜硝酸型硝化・ＡＮＡＭＭＯＸ反応槽の亜硝酸性窒素含有水をメタン発酵槽またはその上流側に返送すると共に、被処理水を該ＡＮＡＭＭＯＸ反応槽に導入する。
【００２１】
その際、亜硝酸型硝化槽または亜硝酸型硝化・ＡＮＡＭＭＯＸ反応槽の曝気を停止して、亜硝酸性窒素の濃度を低下させる。
【００２２】
これにより、ＡＮＡＭＭＯＸ反応槽に亜硝酸性窒素が蓄積した際に、ＡＮＡＭＭＯＸ細菌に強い阻害を示す亜硝酸性窒素濃度を速やかに低下させ、ＡＮＡＭＭＯＸ活性を速やかに回復させることができる。また、メタン発酵槽の従属栄養細菌が原料のＢＯＤを消費して亜硝酸性窒素を脱窒することにより、亜硝酸性窒素は窒素ガスとなり液中から除去されるので、亜硝酸性窒素は系外に排出されない。
【００２３】
本発明の一例では、亜硝酸性窒素濃度が２０ｍｇ−Ｎ／Ｌ以上の所定値を超えたときに亜硝酸性窒素が蓄積したと判断する。この所定値は２０ｍｇ−Ｎ／Ｌ以上、特に２０〜４００ｍｇ−Ｎ／Ｌ、好ましくは５０〜２００ｍｇ−Ｎ／Ｌ、さらに好ましくは１００〜１５０ｍｇ−Ｎ／Ｌの間から選択された値であればよい。
【００２４】
本発明の一態様では、亜硝酸性窒素含有水の返送のために、ＡＮＡＭＭＯＸ槽とメタン発酵槽に液循環用のバイパスラインを設ける。このラインは通常運転時には使用しない。ＡＮＡＭＭＯＸ槽内に高濃度の亜硝酸性窒素が蓄積した場合には、曝気を停止し、ＡＮＡＭＭＯＸ細菌、アンモニア酸化細菌が付着したグラニュールまたは担体を沈降させる。その後、ＡＮＡＭＭＯＸプロセスの被処理水（後述の実施の形態では脱水濾液）を槽内に通水することで、亜硝酸濃度が０〜１００ｍｇ−Ｎ／Ｌ、好ましくは２０〜５０ｍｇ−Ｎ／Ｌ程度（ただし、前記所定値より低い値）の規定値になるように希釈する。このとき、通水量はＡＮＡＭＭＯＸグラニュール又は担体の流出を避けるため、グラニュール又は担体の沈降速度を上回らないＬＶにする。または、スクリーンなどの分離手段を用いてグラニュール又は担体を分離する。
【００２５】
亜硝酸性窒素を含む水は、循環ラインにより嫌気性消化プロセスに投入する希釈水として、または直接、メタン発酵槽内に返送する。この水は、亜硝酸性窒素を含有するが、嫌気性消化プロセスに投入することで原料由来の有機物を電子供与体とした従属栄養性脱窒が生じ、亜硝酸性窒素が窒素ガスに還元され、液中から除去される。
【００２６】
以下に図面を参照して本発明の排水処理方法の実施の形態を詳細に説明する。
【００２７】
図１及び図２は一槽型ＡＮＡＭＭＯＸプロセスによる処理方法の実施の形態を示すブロック図であり、図１は連続式プロセスを示し、図２は回分式（バッチ式）プロセスを示す。
【００２８】
図１，２のいずれにおいても、原水（ＢＯＤ及び窒素含有排水、有機性廃棄物の場合は原料及び希釈水）は、まず、嫌気性メタン発酵槽１に導入され、嫌気性条件下でメタン発酵処理される。この嫌気性メタン発酵槽１の処理槽としては、嫌気性メタン発酵を行うことができるものであれば良く、任意の形式のものを採用することができる。例えば、浮遊式（懸濁式）嫌気性処理槽、固定床式嫌気性処理槽、上向流式スラッジブランケット型嫌気性処理槽などを用いることができ、酸発酵とメタン発酵とを１槽で行う１槽式であっても、これらを別々の槽で行う２槽式であっても良い。
【００２９】
嫌気性メタン発酵槽１では、原水中のＢＯＤ成分が嫌気性メタン発酵処理されて通常その８０〜９０％程度が除去され、メタンガスと炭酸ガスを含むバイオガスが生成する。この嫌気性メタン発酵槽１で発生したバイオガスは、回収系（図示略）にて回収される。メタン発酵槽１からの処理水は、脱水機２で脱水処理され、脱水汚泥（又は濃縮液）と液分（濾液）とに分離される。脱水機２としては、遠心脱水機、スクリュープレス脱水機などを用いることができる。
【００３０】
嫌気性消化液の脱水濾液は、一般的にアンモニア性窒素濃度が５００〜７，０００ｍｇ／Ｌ、ｐＨ７．７〜９．２、ＩＣ１，０００〜３，０００ｍｇ／Ｌである。
【００３１】
この脱水濾液は、ＡＮＡＭＭＯＸ反応槽３に送られ、ＡＮＡＭＭＯＸプロセスによって脱窒処理される。このＡＮＡＭＭＯＸ反応槽３にはＡＮＡＭＭＯＸ細菌やアンモニア酸化細菌が付着したグラニュール又は担体が充填されている。また、この反応槽３には、アンモニア性窒素の一部を亜硝酸性窒素に酸化するための曝気装置３ａが設けられている。
【００３２】
［一槽型ＡＮＡＭＭＯＸプロセス（連続式）の場合（図１）］
図１（ａ）は、通常状態における一槽型・連続式ＡＮＡＭＭＯＸプロセスを示す。原水は連続的にメタン発酵槽１に供給され、メタン発酵槽処理水が脱水機２に連続的に供給され、脱水濾液が反応槽３に連続的に供給され、処理水が連続的に処理水取出配管（処理水排出ライン）４から取り出される。
【００３３】
反応槽３内の亜硝酸性窒素の濃度が所定値を超えたとき、図１（ｂ）の通り反応槽３からの処理水排出（配管４の通水）を停止すると共に、反応槽への脱水濾液の供給を停止し、曝気装置３ａによる曝気を停止し、ＡＮＡＭＭＯＸ細菌、アンモニア酸化細菌が付着したグラニュールまたは担体を沈降させる。なお、反応槽の手前には図示はしないが脱水濾液貯留槽が設けられているのが通常であり、沈降工程に反応槽に供給されない脱水濾液を貯留することができる。
【００３４】
次いで、図１（ｃ）の通り反応槽の脱水濾液の供給を再開すると共に、循環ライン５によって、反応槽３内の亜硝酸性窒素含有水のメタン発酵槽１への返送を開始する。このとき、メタン発酵槽１への原水の供給は継続する。これにより、反応槽３での亜硝酸性窒素の生成は停止する。また、反応槽３内で、生成済みの亜硝酸性窒素が、メタン発酵槽１に返送されると、脱窒菌によって脱窒され、窒素ガスとして排出される。これにより、系内の亜硝酸性窒素が徐々に低下する。ただし原水が連続的に供給されるので、原水由来のアンモニア性窒素は系内に徐々に蓄積される。
【００３５】
この図１（ｃ）の工程は、反応槽３内の亜硝酸性窒素濃度が規定値（本例では１００ｍｇ−Ｎ／Ｌ）以下になるまで継続する。なお、この規定値は、０〜１００ｍｇ−Ｎ／Ｌ、好ましくは２０〜５０ｍｇ−Ｎ／Ｌ（ただし所定値より低い値）の範囲から選択される。以下の他の実施の形態でも同様である。
【００３６】
沈降工程や返送工程においては、反応槽からの処理水の排出を停止しているが、メタン発酵槽への原水の供給は継続するので系内の水量が経時的に増加するが、この増加した分は脱水濾液貯留槽に一時的に貯留することができる。ただし、脱水濾液貯留槽の容量が小さい、または原水の供給量が多い場合は、原水の供給量を制限または停止する必要がある。
【００３７】
反応槽３内の亜硝酸性窒素の濃度が規定値以下になった場合、図１（ｄ）の通り、反応槽３からのメタン発酵槽１への返送を継続した状態で曝気を再開する。これによりアンモニア性窒素が徐々に亜硝酸性窒素に酸化され、アンモニア性窒素および亜硝酸性窒素からＡＮＡＭＭＯＸ反応が進行し始め、系内のアンモニア性窒素濃度が徐々に低下する。
【００３８】
アンモニア性窒素濃度が所定値以下まで低下した段階で、循環ライン５の通水を停止すると共に処理水排出ライン(配管４)の通水を再開し、図１（ａ）に示す通常運転を再開する。
【００３９】
［一槽型ＡＮＡＭＭＯＸプロセス（回分式）の場合（図２）］
図２（ａ）〜（ｃ）は、通常状態における一槽型・回分式ＡＮＡＭＭＯＸプロセスを示すものである。
【００４０】
メタン発酵槽１においてメタン発酵処理された処理液は、回分式（バッチ式）に脱水機２で脱水され、脱水濾液が反応槽３に回分式に導入される（図２（ａ）の移送工程）。移送終了後、図２（ｂ）の通り反応槽３で曝気が行われ、ＡＮＡＭＭＯＸ反応が進行する。窒素濃度が所定値以下にまで低下した後、図２（ｃ）の通り処理水が取り出される。その後、（ａ）の移送工程に戻り、（ａ）→（ｂ）→（ｃ）の各工程を繰り返し行う。
【００４１】
回分運転の１サイクルの図２（ｂ）の工程において、反応槽３内の亜硝酸性窒素の濃度が所定値を超えたときには、図２（ｄ）の通り曝気を停止し、ＡＮＡＭＭＯＸ細菌、アンモニア酸化細菌が付着したグラニュールまたは担体を沈降させる。次いで、図２（ｅ）の通り、循環ライン５の通水（反応槽３内の亜硝酸性窒素含有水のメタン発酵槽１への返送）を開始すると共に、メタン発酵槽１から脱水機２を介して濾液を反応槽３に送水する。メタン発酵槽１への原水の供給は継続する。
【００４２】
これにより、反応槽３における亜硝酸性窒素の生成は停止する。また、反応槽３内で生成済みの亜硝酸性窒素は、メタン発酵槽１に返送されて脱窒され、窒素ガスとして排出される。このため、系内の亜硝酸性窒素濃度が徐々に低下する。ただし、原料由来のアンモニア性窒素は系内に徐々に蓄積する。
【００４３】
この図２（ｅ）の工程は、反応槽３内の亜硝酸性窒素濃度が前記規定値以下（この例では１００ｍｇ−Ｎ／Ｌ以下）、好ましくは２０〜５０ｍｇ−Ｎ／Ｌ（ただし所定値より低い値）になるまで継続する。
【００４４】
反応槽３内の亜硝酸性窒素濃度が規定値以下になった場合、反応槽３からメタン発酵槽１への返送を停止すると共に、メタン発酵槽１から脱水機２を経ての反応槽３への濾液導入を停止し、図２（ｂ）の通り反応槽３の曝気を再開する。これにより反応槽３内において、アンモニア性窒素から亜硝酸性窒素が徐々に生成され、アンモニア性窒素および亜硝酸性窒素からＡＮＡＭＭＯＸ反応が進行し始め、アンモニア性窒素濃度が徐々に低下する。
【００４５】
反応槽３内のアンモニア性窒素濃度が所定値以下まで低下した段階で、処理終了と判定して、処理水取出工程（図２（ｃ））に移行する。その後、図２（ａ）→（ｂ）→（ｃ）の通常工程を繰り返す。
【００４６】
［二槽型ＡＮＡＭＭＯＸプロセス（連続式）の場合（図３）］
図３（ａ）に通常状態における二槽型・連続式ＡＮＡＭＭＯＸプロセスを示す。このプロセスでは、メタン発酵槽１からの反応水（消化液）が脱水機２で脱水され、濾液が亜硝酸型硝化槽７に連続的に導入され、曝気装置７ａによって曝気され、亜硝酸型硝化が行われる。安定な亜硝酸型硝化を行うために、この亜硝酸型硝化槽７内のＤＯ濃度が０．５〜４ｍｇ／Ｌとなるように曝気槽７ａによる曝気量を調節することが好ましい。
【００４７】
亜硝酸型硝化槽７からの硝化液は、反応槽３に連続的に導入され、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して脱窒反応を行うＡＮＡＭＭＯＸ菌の作用により脱窒処理される。このＡＮＡＭＭＯＸ菌による脱窒処理で、アンモニア性窒素と亜硝酸性窒素とを効率的に反応させて残留窒素を低減するために、亜硝酸型硝化槽７からの硝化液は、アンモニア性窒素：亜硝酸性窒素＝１：１．３２〜１．４モル比の硝化液であることが好ましい。
【００４８】
反応槽３からの処理水は配管４を介して取り出される。
【００４９】
この図３（ａ）のプロセスにおいて、反応槽３内の亜硝酸性窒素濃度が所定値を超えたときには、図３（ｂ）の通り反応槽３からの処理水排出を停止すると共に、亜硝酸型硝化槽への脱水濾液の供給を停止し、亜硝酸型硝化槽から硝化液の排出を停止し、亜硝酸型硝化槽７の曝気を停止してアンモニア酸化細菌の付着担体を沈降させる。次いで、図３（ｃ）の通り、脱水濾液の亜硝酸型硝化槽７への導入、及び亜硝酸型硝化槽７から反応槽３へのアンモニア及び亜硝酸性窒素含有水の導入を再開すると共に、反応槽３からメタン発酵槽１への循環ライン５の通水を開始する。このとき、メタン発酵槽１への原水の供給は継続する。
【００５０】
これにより亜硝酸型硝化槽７における亜硝酸性窒素の生成は停止し、該亜硝酸型硝化槽７内で生成済みの亜硝酸性窒素は反応槽３及び循環ライン５を経由してメタン発酵槽１に返送され、脱窒され窒素ガスとして排出される。これにより、系内の亜硝酸性窒素濃度が徐々に低下する。ただし、原水由来のアンモニア性窒素は系内に蓄積される。この図３（ｃ）の工程は、亜硝酸性窒素が規定値以下（例えば１００ｍｇ−Ｎ／Ｌ以下）、好ましくは２０〜５０ｍｇ−Ｎ／Ｌ（ただし所定値より低い値）になるまで継続する。
【００５１】
反応槽３内の亜硝酸性窒素濃度が規定値以下になったときには、図３（ｄ）の通り、反応槽３からメタン発酵槽１への返送を継続した状態で亜硝酸型硝化槽７の曝気を再開する。これにより反応槽３内の亜硝酸性窒素濃度が徐々に上昇し、ＡＮＡＭＭＯＸ反応が進行し始め、アンモニア性窒素濃度が徐々に低下する。
【００５２】
アンモニア性窒素濃度が所定値以下まで低下した段階で、循環ライン５の通水を停止すると共に配管４からの処理水排出を再開し、図３（ａ）に示す通常運転を再開する。
【００５３】
[別の態様]
上記説明では、循環ライン５によって反応槽３から循環される水は、メタン発酵槽１に直接供給されるものとなっているが、例えば図４に示されるように、少なくとも一部を嫌気性消化の原料廃棄物の希釈水ラインに供給するようにしてもよい。この場合は、循環運転を開始するときに希釈水の供給を停止する。いずれにしても原料の有機物を電子供与体とした従属栄養性の脱窒が生じ、亜硝酸性窒素が除去される。図４は一槽型であるが、二槽型であってもよい。
【００５４】
上記説明では、反応槽３内の亜硝酸性窒素濃度が所定値以上となった場合に、反応槽３内から亜硝酸性窒素含有水を返送するものとしているが、処理水ライン（配管４）から亜硝酸性窒素含有水を返送してもよい。また、図５のように、反応槽３内から処理水を受け入れる処理水槽９が設置されている場合には、反応槽３内の亜硝酸性窒素含有水を該処理水槽９を経て返送するようにしてもよい。図５は一槽型であるが、二槽型でも同様である。
【実施例】
【００５５】
［実験例１］
槽容積４ＬのＳＢＲ反応槽を用い、集積培養した一槽型ＡＮＡＭＭＯＸグラニュールを沈降体積で１．０Ｌ（ＳＶ２５％）投入し、一槽型ＡＮＡＭＭＯＸ装置の立ち上げを行った。
【００５６】
原水としては、ＢＯＤ成分として酢酸ナトリウムを用い、アンモニア性窒素成分として硫酸アンモニウムを用いて調製したＢＯＤ濃度３６０ｍｇ／Ｌ、アンモニア性窒素濃度２，０００ｍｇ／Ｌの合成排水を用いた。
【００５７】
槽内の水温は３２℃に設定し、ｐＨは７．７になるようにｐＨ調整剤（炭酸ナトリウム水溶液、８０ｇ／Ｌ）を用いて調整した。
【００５８】
ＳＢＲ反応槽の運転は、１バッチあたりの交換水量を０．８Ｌとし、流入工程１０ｍｉｎ、曝気工程６ｈ、沈殿工程３ｍｉｎ、排出工程１０ｍｉｎとした。槽内の曝気は、０〜２．０Ｌ／ｍｉｎの範囲で行い、ＤＯが０．５ｍｇ／Ｌになるようにマスフローコントローラーを用いて制御した。
【００５９】
この条件で運転を行ったところ、アンモニア性窒素１〜３ｍｇ／Ｌ、亜硝酸性窒素４〜１２ｍｇ／Ｌ、硝酸性窒素１８０〜２１０ｍｇ／Ｌまで除去され、窒素負荷１．５ｋｇ−Ｎ／ｍ３／ｄ、窒素所除去速度１．３ｋｇ−Ｎ／ｍ３／ｄとなった。ここから１バッチだけ曝気量を４Ｌ／ｍｉｎに固定して運転を行い、槽内に亜硝酸性窒素を蓄積させた。その結果、槽内に３６０ｍｇ／Ｌの亜硝酸性窒素が蓄積した。ここで、装置の運転を一時的に停止し、グラニュールを完全に沈降させた後で、原水を送水して槽内の亜硝酸性窒素濃度を９０ｍｇ／Ｌにした。その後、装置の運転を再度スタートさせた結果、窒素負荷１．５ｋｇ−Ｎ／ｍ３／ｄ、窒素所除去速度１．３ｋｇ−Ｎ／ｍ３／ｄとなり、速やかに活性が回復することが確認された。
【００６０】
［実験例２］
メタン発酵槽内で亜硝酸性窒素が除去されることについて、メタン発酵汚泥と亜硝酸性窒素を含む原水を混合した回分試験により確認した。
【００６１】
バイアル瓶の中にメタン発酵汚泥３５０ｍＬ（ＴＳ４３，０００ｍｇ／Ｌ）、０．３Ｍリン酸緩衝液（ｐＨ７．５）５０ｍＬを混合し、３５℃のインキュベーター内に設置したスターラーで撹拌し、メタンガス発生量を計測した。
【００６２】
汚泥からの基質持ち込みによるガス発生が無くなったことを確認した後、酢酸ナトリウムと亜硝酸性窒素の混合液５０ｍＬを添加した（終濃度ＣＯＤｃｒ３，０００ｍｇ／Ｌ、亜硝酸性窒素濃度１５０ｍｇ／Ｌ）（系１）。また、同様に亜硝酸性窒素を含まない酢酸のみの系をブランク（系２）として用意し、メタンガス発生量の比較を行った。
【００６３】
系１では、５日間反応後、槽内の亜硝酸性窒素濃度を測定した結果、１ｍｇ／Ｌ以下となり、亜硝酸性窒素は実質的に全て除去されていた。メタンガス発生量は、系１では３４０ｍＬ、系２では３３０ｍＬとなったことから、亜硝酸性窒素によるメタン生成菌への阻害は確認されなかった。
【００６４】
［実験例３］
実験例１と同じ手順で、一槽型ＡＮＡＭＭＯＸ装置を立ち上げ、槽内に亜硝酸性窒素を蓄積させた。槽内に亜硝酸が３２０ｍｇ／Ｌ蓄積した状態から、槽内の亜硝酸濃度の希釈を行わず、元の運転条件に戻したところ、亜硝酸によるＡＮＡＭＭＯＸ細菌への阻害のため、処理水の亜硝酸性窒素濃度がバッチを繰り返すごとに上昇し、槽内の亜硝酸濃度が１，３００ｍｇ／Ｌになったことから、ＡＮＡＭＭＯＸ活性が回復しないことが認められた。
【符号の説明】
【００６５】
１  メタン発酵槽
２  脱水機
３  ＡＮＡＭＭＯＸ反応槽
３ａ  曝気装置
５  循環ライン
７  亜硝酸型硝化槽
７ａ  曝気装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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