(57)【要約】【課題】亜酸化窒素の発生量や揮散量を低減すること。【解決手段】排水処理装置Ｓは、ＯＲＰ計２４を利用して脱窒槽４の最下流位置近傍におけるＯＲＰ値Ｄ１を計測し、計測されたＯＲＰ値Ｄ１が臨界ＯＲＰ値Ｄｃ以上である場合、有機物添加手段２６を制御することによって脱窒槽４内に有機物を添加する。脱窒槽４への有機物の添加量が増大すると、脱窒槽４内の脱窒菌の活動が活発となり、脱窒反応が促進されて、亜酸化窒素の発生量が低減されると共に、ＯＲＰ値Ｄ１が低下する。これにより、亜酸化窒素の発生量や揮散量を低減することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
脱窒槽において窒素含有排水中に含まれる窒素酸化物を還元する脱窒ステップと、
前記脱窒槽の最下流位置近傍における酸化還元電位を計測する計測ステップと、
前記計測ステップによって計測された酸化還元電位が所定値以上である場合、前記脱窒槽内に有機物を添加する有機物添加ステップと、
を含むことを特徴とする排水処理方法。
【請求項２】
前記窒素含有排水中のアンモニア性窒素を硝化する好気槽から前記脱窒槽に窒素含有排水を循環させる循環ステップと、
前記酸化還元電位が所定値以上である場合、前記窒素含有排水の循環量を減少させる循環量制御ステップと、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の排水処理方法。
【請求項３】
前記好気槽の下流側に位置する沈殿槽内に沈殿した汚泥を前記脱窒槽又はそれより上流へと返送する返送ステップと、
前記酸化還元電位が所定値以上である場合、前記汚泥の返送量を減少させる返送量制御ステップと、
を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の排水処理方法。
【請求項４】
前記有機物が、アルコール、揮発性脂肪酸、易分解性の炭水化物、及び前記脱窒槽に流入する前の前記窒素含有排水のうちの少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の排水処理方法。
【請求項５】
窒素含有排水中に含まれる窒素酸化物を還元する脱窒槽と、
前記脱窒槽の最下流位置近傍における酸化還元電位を計測する計測手段と、
前記計測手段によって計測された酸化還元電位が所定値以上である場合、前記脱窒槽内に有機物を添加量する有機物添加手段と、
を備えることを特徴とする排水処理装置。
【請求項６】
好気槽において窒素含有排水中のアンモニア性窒素を硝化する硝化ステップと、
前記好気槽の下流側に位置する沈殿槽において硝化が完了した窒素含有排水を固液分離する固液分離ステップと、
前記固液分離ステップによって生成された汚泥の一部を返送経路を介して前記好気槽に返送する返送ステップと、
前記返送経路内又は前記沈殿槽内の酸化還元電位を計測する計測ステップと、
前記計測ステップによって計測された酸化還元電位が所定値以上である場合、前記返送経路内又は前記沈殿槽内に有機物を添加する有機物添加ステップと、
を含むことを特徴とする排水処理方法。
【請求項７】
前記有機物が、アルコール、揮発性脂肪酸、易分解性の炭水化物、又は前記窒素含有排水のうちの少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項６に記載の排水処理方法。
【請求項８】
前記汚泥と前記添加された有機物とを撹拌する攪拌ステップを含むことを特徴とする請求項６又は７に記載の排水処理方法。
【請求項９】
窒素含有排水中のアンモニア性窒素を硝化する好気槽と、
前記好気槽の下流側に位置し、硝化が完了した窒素含有排を固液分離する沈殿槽と、
固液分離によって生成された汚泥の一部を前記好気槽に返送する返送経路と、
前記返送経路内又は前記沈殿槽内の酸化還元電位を計測する計測手段と、
前記計測手段によって計測された酸化還元電位が所定値以上である場合、前記返送経路内又は前記沈殿槽内に有機物を添加する有機物添加手段と、
を備えることを特徴とする排水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒素を含有する排水を生物処理する排水処理方法及び排水処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
窒素を含有する排水（以下、窒素含有排水と略記）を生物処理する際、反応副生成物として亜酸化窒素ガス（Ｎ２Ｏ）が発生することが知られている。亜酸化窒素ガスは温室効果ガスであり、その温室効果は二酸化炭素ガスの約３１０倍と非常に高い。また、亜酸化窒素ガスは、フロンガスと同様、成層圏のオゾン層を破壊するオゾン層破壊ガスとしても問題視されている。このため、窒素含有排水を生物処理する際、大気中への亜酸化窒素ガスの拡散を抑制することが地球環境保護の観点から急務となっている。なお、窒素含有排水としては、下水処理場の最初沈殿池より供給される原水、一般下水や汚水、し尿，工場排水，農業集落排水，漁業集落排水，養殖排水等を処理した排水や浄水原水等を例示できる。
【０００３】
一般に、窒素含有排水を生物処理する方法（以下、排水処理方法と表記）は、硝化菌を利用して窒素含有排水中のアンモニア性窒素を酸化する硝化工程と、脱窒菌を利用して窒素含有排水中に含まれる窒素酸化物を還元する脱窒工程と、を含む（特許文献１〜３参照）。硝化工程は、以下に示す化学反応式（１），（２）に従ってアンモニアが酸化されて亜硝酸となる工程と、以下に示す化学反応式（３）に従って亜硝酸が酸化されて硝酸となる工程と、を含む。
【０００４】
ＮＨ４＋＋Ｏ２＋Ｈ＋＋２ｅ−  →  ＮＨ２ＯＨ＋Ｈ２Ｏ      …（１）
ＮＨ２ＯＨ＋Ｈ２Ｏ  →  ＮＯ２−＋５Ｈ＋＋４ｅ−      …（２）
ＮＯ２−＋０．５Ｏ２  →  ＮＯ３−      …（３）
【０００５】
化学反応式（１），（２）は、本来的には１対の反応として連続的に進み、以下の化学反応式（４）に示すように余った電子が酸素に渡される。しかしながら、化学反応式（１）に従って生成されたＮＨ２ＯＨの一部が化学反応式（２）の反応経路を経ることなく以下に示す化学反応式（５）に従って酸化されることによって、亜酸化窒素が生成されることがある。また、曝気量が不足して硝化工程に必要な酸素量を確保できない場合、反応が十分に進行せず、排水中にＮＯ２−が蓄積し、以下に示す化学反応式（６），（７）の反応が生じ、硝化率が低下することによって、亜酸化窒素への転換率が上昇することがある。一方、脱窒工程は、有機物を利用して以下に示す化学反応式（８）に従って進行する。化学反応式（８）中の（Ｈ）はエタノール及びその他の有機物を示している。
【０００６】
０．５Ｏ２＋２Ｈ＋＋２ｅ−  →  Ｈ２Ｏ      …（４）
ＮＨ２ＯＨ＋ＮＯ２−  →  Ｎ２Ｏ＋Ｈ２Ｏ＋ＯＨ−      …（５）
ＮＯ２−＋３Ｈ＋＋２ｅ−  →  ０．５Ｎ２Ｏ＋１．５Ｈ２Ｏ      …（６）
ＮＯ２−＋Ｈ＋＋２（Ｈ）  →  ０．５Ｎ２Ｏ＋１．５Ｈ２Ｏ      …（７）
ＮＯ３−＋Ｈ＋＋５（Ｈ）  →  ０．５Ｎ２＋３Ｈ２Ｏ      …（８）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平６−６３５８８号公報
【特許文献２】特開２００９−１３１８５４号公報
【特許文献３】特開平８−１６８７９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述の脱窒工程において、有機物量が少ない、溶存酸素量が多い等、反応環境が良好でないと、還元反応が不十分になり、窒素への完全な分解が進まなくなる。この結果、以下に示す化学反応式（９）〜（１２）のうち、化学反応式（１１）までで反応が終了してしまい、亜酸化窒素の発生量が増加することがある。
【０００９】
ＮＯ３−＋Ｈ＋＋５（Ｈ）  →  ＮＯ２−＋Ｈ２Ｏ      …（９）
ＮＯ２−＋Ｈ＋＋（Ｈ）  →  ＮＯ＋Ｈ２Ｏ      …（１０）
ＮＯ＋（Ｈ）  →  ０．５Ｎ２Ｏ＋０．５Ｈ２Ｏ      …（１１）
Ｎ２Ｏ＋２（Ｈ）  →  Ｎ２＋Ｈ２Ｏ      …（１２）
【００１０】
また、上述の排水処理方法では、硝化工程後の窒素含有排水の固液を分離するために、固液分離槽にて窒素含有排水を静置させ、活性汚泥を沈殿させることが行われる。沈殿した活性汚泥の一部は、返送経路を介して硝化槽の上流部又はそれ以前の排水原水へと返送され、沈殿した活性汚泥の残部は、排出管を介して余剰汚泥として装置外へと排出される。活性汚泥の内部は、無酸素状態又はそれに近い状態にあるために、硝化反応によって生じた硝酸又は亜硝酸の還元反応が生じ易い環境条件にある。
【００１１】
しかしながら、活性汚泥は既に好気的に処理されているため、還元反応に必要な有機物が不足している等の原因によって、還元反応が窒素になるまで十分に進行せず、亜酸化窒素が生成されることがある。そして、亜酸化窒素を含む活性汚泥が返送経路を介して硝化槽へと返送されると、硝化槽における散気の影響によって、亜酸化窒素が揮散され、溶存状態の亜酸化窒素が大気中に放出される。
【００１２】
このような問題を解決するために、特許文献３には、活性汚泥の一部を貯泥槽に一旦貯留し、酸化還元電位が−１９０ｍＶ以下となるまで活性汚泥を貯泥する技術が提案されている。しかしながら、従来技術は、返送汚泥の分散性向上を目的としたものであって、亜酸化窒素の発生量や揮散量の低減を目的としたものではない。このため、亜酸化窒素の発生量や揮散量を低減可能な技術の提供が期待されていた。
【００１３】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、亜酸化窒素の発生量や揮散量を低減可能な排水処理方法及び排水処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様に係る排水処理方法は、脱窒槽において窒素含有排水中に含まれる窒素酸化物を還元する脱窒ステップと、前記脱窒槽の最下流位置近傍における酸化還元電位を計測する計測ステップと、前記計測ステップによって計測された酸化還元電位が所定値以上である場合、前記脱窒槽内に有機物を添加する有機物添加ステップと、を含む。
【００１５】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様に係る排水処理装置は、窒素含有排水中に含まれる窒素酸化物を還元する脱窒槽と、前記脱窒槽の最下流位置近傍における酸化還元電位を計測する計測手段と、前記計測手段によって計測された酸化還元電位が所定値以上である場合、前記脱窒槽内に有機物を添加量する有機物添加手段と、を備える。
【００１６】
上記課題を解決するために、本発明の第２の態様に係る排水処理方法は、好気槽において窒素含有排水中のアンモニア性窒素を硝化する硝化ステップと、前記好気槽の下流側に位置する沈殿槽において硝化が完了した窒素含有排水を固液分離する固液分離ステップと、前記固液分離ステップによって生成された汚泥の一部を返送経路を介して前記好気槽に返送する返送ステップと、前記返送経路内又は前記沈殿槽内の酸化還元電位を計測する計測ステップと、前記計測ステップによって計測された酸化還元電位が所定値以上である場合、前記返送経路内又は前記沈殿槽内に有機物を添加する有機物添加ステップと、を含む。
【００１７】
上記課題を解決するために、本発明の第２の態様に係る排水処理装置は、窒素含有排水中のアンモニア性窒素を硝化する好気槽と、前記好気槽の下流側に位置し、硝化が完了した窒素含有排を固液分離する沈殿槽と、固液分離によって生成された汚泥の一部を前記好気槽に返送する返送経路と、前記返送経路内又は前記沈殿槽内の酸化還元電位を計測する計測手段と、前記計測手段によって計測された酸化還元電位が所定値以上である場合、前記返送経路内又は前記沈殿槽内に有機物を添加する有機物添加手段と、を備える。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る排水処理方法及び排水処理装置によれば、亜酸化窒素の発生量や揮散量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態である排水処理装置の構成を示す模式図である。
【図２】図２は、ＯＲＰ値と脱窒槽内における脱窒反応の進行との関係を示す説明図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施形態である排水処理装置の変形例の構成を示す模式図である。
【図４】図４は、本発明の第２の実施形態である排水処理装置の構成を示す模式図である。
【図５】図５は、返送経路の内部構成を示す模式図である。
【図６】図６は、ＯＲＰ値と返送経路内における脱窒反応の進行との関係を示す説明図である。
【図７】図７は、返送経路の内部構成の変形例を示す模式図である。
【図８】図８は、返送経路の内部構成の変形例を示す模式図である。
【図９】図９は、返送経路の内部構成の変形例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して、本発明の第１及び第２の実施形態である排水処理装置及びその排水処理方法について説明する。
【００２１】
〔第１の実施形態〕
始めに、図１乃至図３を参照して、本発明の第１の実施形態である排水処理装置及びその排水処理方法について説明する。
【００２２】
図１は、本発明の第１の実施形態である排水処理装置の構成を示す模式図である。図１に示すように、本発明の第１の実施形態である排水処理装置Ｓは、窒素含有排水の流れ方向に沿って配列された嫌気槽２，脱窒槽４，好気（硝化）槽６，及び固液分離槽（沈殿槽）１０を主な構成要素として備えている。嫌気槽２は、窒素含有排水が最初に又は下水処理場の構成によっては図示しない最初沈殿池を介して流入する槽である。嫌気槽２は、嫌気環境下でリン蓄積細菌の作用によって窒素含有排水に対し脱リン処理（嫌気処理）を施すためのものである。
【００２３】
脱窒槽４は、嫌気槽２の下流側に配置され、嫌気槽２から流出した処理水が流入する槽である。脱窒槽４は、無酸素環境下で脱窒菌の作用によって処理水に対し脱窒処理を施すためのものである。脱窒槽４内の処理水には、循環経路８を介して好気槽６内の硝化液が循環されることによって硝酸が含まれている。この硝酸は、既に述べた化学反応式（９）〜（１２）に従った化学反応によって窒素へと分解される。循環経路８を介して脱窒槽４に硝化液を循環させることによって、脱窒槽４における脱窒効率を向上させることができる。
【００２４】
脱窒槽４の槽終端位置（最下流近傍位置）４ａ、すなわち好気槽６に至る直前部分の位置には、窒素含有排水の酸化還元電位（ＯＲＰ値）を計測するＯＲＰ計２４が設けられている。脱窒槽４の上流側には、図示しない貯留タンク内に貯留された有機物を脱窒槽４の上流側に添加する有機物添加手段２６が設けられている。有機物添加手段２６が添加する有機物としては、メタノールやエタノール等のアルコール類、酢酸等の揮発性脂肪酸、グルコース等の易分解性の炭水化物を例示することができる。
【００２５】
有機物添加手段２６は、窒素含有排水を有機物として脱窒槽４の上流側に添加してもよい。この場合、例えば図１中に仮想線で示す分岐経路Ｖ等により、嫌気槽２に流入前の窒素含有排水を有機物添加手段２６へと導く必要がある。有機物添加手段２６は、コンピュータ２８からの制御指令Ｄ２の指令内容に従って有機物の流量を調整可能な流量調整弁を備えている。ＯＲＰ計２４と有機物添加手段２６とは、コンピュータ２８に接続されている。
【００２６】
好気槽６は、脱窒槽４の下流側に配置され、脱窒槽４から流出した処理水が流入する槽である。好気槽６の底部には、貯留されている処理水に空気を供給するための散気装置１６が設けられている。散気装置１６の散気量はコントローラ２２によって制御される。コントローラ２２は、ブロア２０と図示しない流量調整弁とを備え、コンピュータ２８からの制御指令に従って散気装置１６の散気量を調整する。好気槽６内では、散気装置１６による散気が充分に行われ、溶存酸素濃度が高い環境下で硝化菌の作用によって処理水の硝化が行われる。
【００２７】
固液分離槽１０は、好気槽６の下流側に位置し、好気槽６から流出した処理水が流入する槽である。固液分離槽１０は、生物学的処理が完了した処理水を固液分離するためのものである。固液分離槽１０では、固液分離によって生成された上澄水が装置外に排出される。固液分離によって生成された汚泥の一部は、返送経路１２を介して嫌気槽２や嫌気槽２に流入する前の窒素含有排水と合流する位置にまで返送され、嫌気槽２内の生物量を維持している。固液分離によって生成された汚泥の残部は余剰汚泥として排出管１４を介して装置外に排出される。
【００２８】
コンピュータ２８は、内部に図示しない演算処理部及びメモリを備え、メモリ内には所定臨界値としての臨界ＯＲＰ値Ｄｃのデータが格納されている。コンピュータ２８は、ＯＲＰ計２４からＯＲＰ値Ｄ１を受信し、ＯＲＰ値Ｄ１とメモリ内の臨界ＯＲＰ値Ｄｃとを比較する機能を有している。コンピュータ２８は、有機物添加手段２６に対して有機物の添加量を増減させる（添加開始／添加停止を含む）制御を実行させる制御指令Ｄ２を送出する機能を有している。コンピュータ２８は、ＯＲＰ値Ｄ１が臨界ＯＲＰ値Ｄｃ以上である場合、有機物添加手段２６に対して有機物添加量を増大させる制御指令Ｄ２を送出する。
【００２９】
図２は、ＯＲＰ値Ｄ１と脱窒槽４内における脱窒反応（化学反応式（９）〜（１２））の進行との関係を示す図である。ＯＲＰ値Ｄ１が−１８０ｍＶ程度である場合、脱窒槽４内では化学反応式（１０）式までしか脱窒反応が進まず、ＯＲＰ値Ｄ１が−２００ｍＶ程度である場合には、化学反応式（１１）式までしか脱窒反応が進まないことがわかる。このため、この状態では、亜酸化窒素が窒素まで分解されずに大量に生成されてしまう。これに対して、ＯＲＰ値Ｄ１が−２２０ｍＶ以下程度まで下がると、化学反応式（１２）まで十分に脱窒反応が進み、亜酸化窒素の窒素への分解を促進することができる。この結果、亜酸化窒素の発生量を低減することができる。
【００３０】
以上のことから、本実施形態では、メモリ内の臨界ＯＲＰ値Ｄｃを−２２０ｍＶに設定し、コンピュータ２８は、ＯＲＰ値Ｄ１が−２２０ｍＶを超えた場合に有機物の添加量を増大させる制御指令Ｄ２を送出する。脱窒槽４への有機物の添加量が増大すると、脱窒槽４内の脱窒菌（硝酸還元菌）の活動が活発となり、脱窒反応が促進されて、亜酸化窒素の発生量が低減されると共にＯＲＰ値Ｄ１が低下する。これにより、亜酸化窒素の発生量や揮散量を低減することができる。なお、臨界ＯＲＰ値Ｄｃの値は、有機物濃度等の原水の水質に応じて変化する値であり、−２２０ｍＶに限定されるものではない。
【００３１】
以上の説明から明らかなように、本発明の一実施形態である排水処理装置は、脱窒槽４の最下流位置近傍におけるＯＲＰ値Ｄ１を計測し、計測されたＯＲＰ値Ｄ１が臨界ＯＲＰ値Ｄｃ以上である場合、脱窒槽４内に有機物を添加する。脱窒槽４への有機物添加量が増大すると、脱窒槽４内の脱窒菌の活動が活発となり、脱窒反応が促進されて、亜酸化窒素の発生量が低減されると共にＯＲＰ値Ｄ１が低下する。これにより、亜酸化窒素の発生量や揮散量を低減することができる。
【００３２】
〔変形例〕
図３は、本発明の第１の実施形態である排水処理装置の変形例の構成を示す模式図である。図３に示すように、本変形例では、硝化液を脱窒槽４へと循環させる循環ポンプ９とＯＲＰ計２４とがコンピュータ２８に接続されている。本変形例では、コンピュータ２８は、ＯＲＰ値Ｄ１と臨界ＯＲＰ値Ｄｃとの比較結果に応じて、循環ポンプ９に対して硝化液の循環量を増減させる制御指令Ｄ２を送出する。具体的には、コンピュータ２８は、ＯＲＰ値Ｄ１が臨界ＯＲＰ値Ｄｃ以上である場合、硝化液の循環量を減少させる制御指令Ｄ２を循環ポンプ９に送出する。硝化液の循環量を減少させることにより、脱窒槽４内への硝化液の流入量が減少し、脱窒槽４内の溶存酸素量が減少する。この結果、脱窒反応が促進され、亜酸化窒素の発生量を低減できる。
【００３３】
コンピュータ２８が、循環ポンプ９でなく循環経路８の途中に別途設けられた図示しない流量調整弁を制御しても同様の効果を実現することができる。本変形例では、硝化液の循環量を調整すべくコンピュータ２８と循環ポンプ９とを接続したが、固液分離槽１０からの汚泥の返送量を調整すべく、コンピュータ２８と図示しない汚泥返送ポンプとを接続した構成としてもよい。そして、ＯＲＰ値Ｄ１が臨界ＯＲＰ値Ｄｃ以上である場合、コンピュータ２８が汚泥返送量を減少させる制御を行っても同様の効果を実現できる。また、第１の実施形態にて説明した有機物添加量調整、本変形例で説明した循環量調整及び汚泥返送量調整は、いずれか１つの手法を採用してもよいし、これらのうちの複数の手法を組み合わせて採用してももちろんよい。
【００３４】
上記第１の実施形態及び変形例では、嫌気槽、無酸素槽、好気槽を有するＡ２Ｏ法を実現する排水処理装置について説明したが、本発明が適用できる範囲は、Ａ２Ｏ法に係る装置に限定されない。すなわち、脱窒機能を有する脱窒槽及び硝化機能を有する好気槽を有する排水処理装置であれば、本発明を適用することができる。また、嫌気槽と好気槽とを有して構成されるＡＯ法に係る排水処理装置にも本発明を適用できる。すなわち、嫌気槽の最下流近傍位置におけるＯＲＰ値を計測し、そのＯＲＰ値が所定臨界値を超えた場合に、有機物添加手段による嫌気槽への有機物の添加量を増大させることにより、嫌気槽からの亜酸化窒素の発生量を低減することができる。もちろん、この場合においては、ＯＲＰ計は、嫌気槽の槽終端位置に設置され、有機物添加手段は、嫌気槽の比較的上流側に向けて有機物を添加可能に構成される。また、好気槽からの循環経路も嫌気槽の比較的上流側に向けて排水を循環可能に構成される。
【００３５】
〔第２の実施形態〕
次に、図４乃至図９を参照して、本発明の第２の実施形態である排水処理装置及びその排水処理方法について説明する。
【００３６】
図４は、本発明の第２の実施形態である排水処理装置の構成を示す模式図である。図４に示すように、本発明の第２の実施形態である排水処理装置Ｓは、好気槽１０２，沈殿槽１１０，返送経路１１２，ＯＲＰ計１２４、有機物添加手段１２２，及びコンピュータ１２８を主な構成要素として備えている。
【００３７】
好気槽１０２は、窒素含有排水が最初に又は下水処理場の構成によっては図示しない最初沈殿池を介して流入する槽である。好気槽１０２の底部には、貯留されている処理水に空気を供給するための散気装置１２６が設けられている。好気槽１０２内では、散気装置１２６による散気が充分に行われ、溶存酸素濃度が高い環境下で硝化菌の作用によって窒素含有排水の硝化が行われる。
【００３８】
固液分離槽１１０は、好気槽１０２の下流側に位置し、好気槽１０２から流出した処理水が流入する槽である。固液分離槽１１０は、生物学的処理が完了した処理水を固液分離するためのものである。固液分離槽１１０では、固液分離によって生成された上澄水が装置外に排出される。固液分離によって生成された汚泥の一部は、返送経路１１２を介して好気槽１０２の上流側に返送され、好気槽１０２内の生物量を維持している。
【００３９】
固液分離によって生成された汚泥の残部は余剰汚泥として排出管１１４を介して装置外に排出される。なお、本実施形態では、固液分離槽１１０から返送経路１１２によって汚泥を好気槽１０２へと返送しているが、好気槽１０２内に浮遊又は一部沈殿している汚泥を好気槽１０２の下流側から好気槽１０２の上流側へと返送するように構成してもよい。また、生物処理装置Ｓが好気槽１０２を複数槽有する構成においては、下流側の好気槽から上流側の好気槽へと汚泥を返送してもよい。
【００４０】
図５は、返送経路１１２の内部構成を示す模式図である。返送経路１２２の上流側には、有機物添加手段１２２が設置されている。有機物添加手段１２２は、返送経路１２２を介して返送される汚泥に有機物を添加する。有機物添加手段１２２は、コンピュータ１２８に接続され、コンピュータ１２８からの制御指令Ｄ２に基づいて有機物の添加量を調整する。有機物添加手段１２２が添加する有機物としては、メタノールやエタノール等のアルコール類、酢酸等の揮発性脂肪酸、グルコース等の易分解性の炭水化物を例示することができる。また、有機物添加手段１２２は、窒素含有排水を有機物として添加してもよい。この場合、例えば図４中に仮想線で示す分岐経路Ｖ等により、好気槽１０２に流入する前の窒素含有排水を有機物添加手段１２２へと導く必要がある。
【００４１】
返送経路１１２内の有機物添加手段１２２より下流側の位置には、スクリュー１１３が設置されている。スクリュー１１３は、有機物添加手段１２２によって添加された有機物と汚泥とを撹拌する。有機物と汚泥とを攪拌することによって、脱窒菌と有機物との接触機会を増加させ、脱窒反応を効率的に進行させることができる。なお、スクリュー１１３の代わりに散気装置を利用して有機物と汚泥とを攪拌してもよい。  
【００４２】
返送経路１１２内のスクリュー１１３よりも下流側の位置１１２ａには、ＯＲＰ計１２４が設置されている。ＯＲＰ計１２４は、返送経路１１２内を返送される汚泥の酸化還元電位（ＯＲＰ値）Ｄ１を計測するためのものである。ＯＲＰ計１２４は、コンピュータ１２８と接続され、計測されたＯＲＰ値Ｄ１をコンピュータ１２８に送出する。スクリュー１１３よりも下流側の位置にＯＲＰ計１２４を設置することにより、汚泥と有機物とが充分撹拌された後にＯＲＰ値Ｄ１を計測することができる。
【００４３】
本実施形態では、返送経路１１２の下流位置１１２ａにＯＲＰ計１２４を設置し、その上流側に有機物添加手段１２２を設置したが、固液分離槽１１０内にＯＲＰ計１２４及び有機物添加手段１２２を設置してもよい。但し、固液分離槽１１０内に有機物を添加する際には、槽流を乱さないように汚泥の界面付近に添加することが望ましい。
【００４４】
コンピュータ１２８は、内部に図示しない演算処理部及びメモリを備え、メモリ内には所定臨界値としての臨界ＯＲＰ値Ｄｃ１のデータが格納されている。コンピュータ１２８は、ＯＲＰ計１２４からＯＲＰ値Ｄ１を受信し、ＯＲＰ値Ｄ１とメモリ内の臨界ＯＲＰ値Ｄｃ１とを比較する機能を有している。コンピュータ１２８は、有機物添加手段１２２に対して有機物の添加量を増減させる（添加開始／添加停止を含む）制御を実行させる制御指令Ｄ２を送出する機能を有している。コンピュータ１２８は、ＯＲＰ値Ｄ１が臨界ＯＲＰ値Ｄｃ１以上である場合、有機物添加手段１２２に対して有機物添加量を増大させる制御指令Ｄ２を送出する。
【００４５】
図６は、ＯＲＰ値Ｄ１と返送経路１１２内における脱窒反応（化学反応式（９）〜（１２））の進行との関係を示す図である。ＯＲＰ値Ｄ１が＋５０ｍＶ程度である場合、返送経路１１２内では化学反応式（１０）式までしか脱窒反応が進まず、ＯＲＰ値Ｄ１が−５０ｍＶ程度である場合には、化学反応式（１１）式までしか脱窒反応が進まないことがわかる。このため、この状態では、亜酸化窒素が窒素まで分解されずに大量に生成されてしまう。これに対して、ＯＲＰ値Ｄ１が−１００ｍＶ以下程度まで下がると、化学反応式（１２）まで十分に脱窒反応が進み、亜酸化窒素の窒素への分解を促進することができる。この結果、亜酸化窒素の発生量を低減することができる。
【００４６】
以上のことから、本実施形態では、メモリ内の臨界ＯＲＰ値Ｄｃ１を−１００ｍＶに設定し、コンピュータ１２８は、ＯＲＰ値Ｄ１が―１００ｍＶを超えた場合に有機物の添加量を増大させる制御指令Ｄ２を送出する。返送経路１１２への有機物の添加量が増大すると、返送経路１１２内の脱窒菌（硝酸還元菌）の活動が活発となり、脱窒反応が促進されて、亜酸化窒素の発生量が低減されると共にＯＲＰ値Ｄ１が低下する。また、汚泥の溶存亜酸化窒素濃度を低減することができ、その汚泥が好気槽１０２に返送された場合も、好気槽１０２内からの亜酸化窒素の揮散量を低減することができる。これにより、亜酸化窒素の発生量や揮散量を低減することができる。なお、臨界ＯＲＰ値Ｄｃ１の値は、有機物濃度等の原水の水質に応じて変化する値であり、−１００ｍＶに限定されるものではない。
【００４７】
以上の説明から明らかなように、本発明の第２の実施形態である排水処理装置Ｓは、返送経路１１２内のＯＲＰ値Ｄ１を計測し、計測されたＯＲＰ値Ｄ１が臨界ＯＲＰ値Ｄｃ１以上である場合、返送経路１１２内に有機物を添加する。返送経路１１２内への有機物添加量が増大すると、返送経路１１２内の脱窒菌の活動が活発となり、脱窒反応が促進されて、亜酸化窒素の発生量が低減されると共にＯＲＰ値Ｄ１が低下する。また、汚泥の溶存亜酸化窒素濃度を低減することができ、その汚泥が好気槽１０２に返送された場合も、好気槽１０２内からの亜酸化窒素の揮散量を低減することができる。これにより、亜酸化窒素の発生量や揮散量を低減することができる。
【００４８】
［変形例］
図７は、返送経路１１２の内部構成の変形例を示す模式図である。本変形例では、返送経路１１２は、経路途中に反応室１０４を有している。反応室１０４内にはＯＲＰ計１２４及びスクリュー１１３が設置されており、有機物添加手段１２２は反応室１０４内に有機物を添加するように構成されている。このように、経路途中に反応室１０４を配置し、その内部でＯＲＰ値Ｄ１の計測、有機物の添加、及び撹拌を行うことによって、より精度が高いフィードバック制御、より効率的な脱窒反応の促進を実現できる。なお、ＯＲＰ計１２４は、反応室１０４内の下流側位置に配置されることが望ましく、必要に応じて反応室１０４より下流側の返送経路１１２内に配置されていてもよい。
【００４９】
図８は、返送経路１１２の内部構成の変形例を示す模式図である。本変形例では、返送経路１１２が螺旋形状に形成されている。このような構成によれば、スクリュー１１３を必要とすることなく、返送経路１１２の形状自体が撹拌手段としての機能を発揮することになる。図９は、返送経路１１２の内部構成の変形例を示す模式図である。本変形例では、返送経路１１２の経路断面が長さ方向で変化するように大略蛇腹形状に形成されている。このような構成によれば、返送経路１１２内を移動する汚泥の流速を変化させることができ、スクリュー１１３を必要とすることなく、返送経路１１２の形状自体が撹拌手段としての機能を発揮することになる。これら図８又は図９に示す構成においても、ＯＲＰ計１２４の配置位置は、添加された有機物と返送汚泥とが十分に撹拌された後の位置が望ましく、返送経路１１２内の下流側位置であるとよい。
【００５０】
以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者などによりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術などは全て本発明の範疇に含まれる。
【符号の説明】
【００５１】
２  嫌気槽
４  脱窒槽
４ａ  槽終端位置（最下流近傍位置）
６  好気（硝化）槽
８  循環経路
９  循環ポンプ
１０  固液分離槽（沈殿槽）
１２  返送経路
１４  排出管
１６  散気装置
２０  ブロア
２２  コントローラ
２４  ＯＲＰ計
２６  有機物添加手段
２８  コンピュータ
１０２  好気（硝化）槽
１０４  反応室
１１０  固液分離槽（沈殿槽）
１１２  返送経路
１１２ａ  下流位置
１１３  スクリュー
１１４  排出管
１２２  有機物添加手段
１２４  ＯＲＰ計
１２６  散気装置
１２８  コンピュータ
Ｓ  生物処理装置
Ｖ  分岐経路
【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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