(57)【要約】【課題】高ｐＨ又は高ＩＣ濃度のアンモニア性窒素含有排水をＳＢＲ式一槽型ＡＮＡＭＭＯＸプロセスで処理する場合において、ｐＨ調整剤を使用することなく、或いはその使用量を低減した上で、原水導入時のｐＨ上昇を抑え、ＡＮＡＭＭＯＸ反応の活性が低下しないｐＨ範囲に維持して、安定したＡＮＡＭＭＯＸ脱窒処理を行う。【解決手段】アンモニア性窒素含有排水を原水として、アンモニア酸化細菌とＡＮＡＭＭＯＸ細菌の混合汚泥を収容した反応槽を用いて回分式で脱窒処理する方法において、該反応槽への原水導入工程と曝気工程を同時に行うアンモニア性窒素含有排水の脱窒処理方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンモニア性窒素含有排水を原水として、アンモニア酸化細菌とＡＮＡＭＭＯＸ細菌の混合汚泥を収容した反応槽を用いて回分式で脱窒処理する方法であって、該反応槽への原水導入工程において曝気工程を同時に行うことを特徴とするアンモニア性窒素含有排水の脱窒処理方法。
【請求項２】
請求項１において、前記原水導入工程の時間（以下「原水導入時間」という。）と曝気工程の時間（以下「曝気時間」という。）との比（原水導入時間／曝気時間の百分率）を４０〜１００％とすることを特徴とするアンモニア性窒素含有排水の脱窒処理方法。
【請求項３】
請求項１において、前記反応槽内のｐＨを測定し、該ｐＨ測定値が８．３を超える場合には前記原水の導入を停止することを特徴とするアンモニア性窒素含有排水の脱窒処理方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、前記原水のｐＨが８．３を超え１０以下であることを特徴とするアンモニア性窒素含有排水の脱窒処理方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項において、前記原水の無機炭酸濃度が１５０〜３，０００ｍｇ／Ｌであることを特徴とするアンモニア性窒素含有排水の脱窒処理方法。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項において、前記原水が嫌気性消化液の脱水濾液であることを特徴とするアンモニア性窒素含有排水の脱窒処理方法。
【請求項７】
請求項１、２、５又は６に記載のアンモニア性窒素含有排水の脱窒処理方法を行うための脱窒処理装置であって、
アンモニア酸化細菌とＡＮＡＭＭＯＸ細菌の混合汚泥を収容した反応槽と、
該反応槽へアンモニア性窒素含有排水を原水として導入する原水導入手段と、
該反応槽から脱窒処理水を排出する処理水排出手段と、
該反応槽内の反応液を曝気する曝気手段と、
該原水導入手段の作動と、該曝気手段の作動を制御する制御手段とを有する回分式の一槽型ＡＮＡＭＭＯＸ反応装置であり、
該制御手段は、該原水導入手段による原水導入時に、該曝気手段により、該反応槽内を曝気する制御を行う手段であることを特徴とするアンモニア性窒素含有排水の脱窒処理装置。
【請求項８】
請求項３又は４に記載のアンモニア性窒素含有排水の脱窒処理方法を行うための脱窒処理装置であって、
アンモニア酸化細菌とＡＮＡＭＭＯＸ細菌の混合汚泥を収容した反応槽と、
該反応槽へアンモニア性窒素含有排水を原水として導入する原水導入手段と、
該反応槽から脱窒処理水を排出する処理水排出手段と、
該反応槽内の反応液を曝気する曝気手段と、
該反応槽内液のｐＨを測定するｐＨ測定手段と、
該原水導入手段の作動と、該曝気手段の作動を制御する制御手段とを有する回分式の一槽型ＡＮＡＭＭＯＸ反応装置であり、
該制御手段は、該原水導入手段による原水導入時に、該曝気手段により、該反応槽内を曝気する制御と、該ｐＨ測定手段の測定値が８．３を超える場合には、該原水導入手段による原水の導入を停止する制御とを行うことを特徴とするアンモニア性窒素含有排水の脱窒処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回分式（ＳＢＲ）の一槽型ＡＮＡＭＭＯＸプロセスで、アンモニア性窒素含有排水、特にアンモニア性窒素を含む高ｐＨ又は高無機炭酸濃度の排水、例えばメタン発酵消化液の脱水濾液や化学工場排水等を処理する際に、ｐＨ調整剤の使用量を削減するアンモニア性窒素含有排水の脱窒処理方法及び脱窒処理装置に関する。
ここで、一槽型ＡＮＡＭＭＯＸプロセスとは、アンモニア酸化細菌とＡＮＡＭＭＯＸ細菌の混合汚泥によってアンモニア性窒素の亜硝酸化とＡＮＡＭＭＯＸ反応による脱窒を同一槽内で行って、窒素を除去する排水処理プロセスを指す。
【背景技術】
【０００２】
アンモニア性窒素含有排水の脱窒処理プロセスとして、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プロセスが知られている。
【０００３】
ＡＮＡＭＭＯＸ反応を利用した排水処理プロセスは、従来、亜硝酸型硝化槽とＡＮＡＭＭＯＸ脱窒槽とを設け、亜硝酸化→ＡＮＡＭＭＯＸ反応の順に処理を行う二槽型で行われていたが、近年、アンモニア酸化細菌とＡＮＡＭＭＯＸ細菌とを共生させた汚泥により、亜硝酸化とＡＮＡＭＭＯＸ反応を一つの槽内で行う、一槽型ＡＮＡＭＭＯＸプロセスが開発された（特許文献１）。
【０００４】
一槽型ＡＮＡＭＭＯＸプロセスは、回分式（ＳＢＲ）（特許文献２）と連続式（特許文献３）のいずれの反応槽でも処理を行うことができるが、固液分離装置が不要で装置構造が簡単であるＳＢＲ式反応槽が利用されることが多い。
【０００５】
ＳＢＲ式反応槽とは下記のような運転を行う反応槽である。
１．原水を反応槽に投入する。
２．反応槽内を曝気することで、一槽型ＡＮＡＭＭＯＸ反応を進行させてアンモニア性窒素を窒素ガスにして水中から除去する。
３．曝気を止めて静置し、アンモニア酸化細菌とＡＮＡＭＭＯＸ細菌を含む汚泥を沈殿させる。
４．上澄水を処理水として排出する。
５．新しい原水を再び反応槽に投入し、２〜４を繰り返し運転する。
【０００６】
ＡＮＡＭＭＯＸ細菌の活性は、ｐＨ８．３を超える高ｐＨ領域では、ｐＨ６．７〜８．３の場合の活性と比較して低下することが知られており（非特許文献１）、反応槽内液のｐＨはＡＮＡＭＭＯＸ細菌の活性が低下しないように例えばｐＨ７〜８程度に調整する必要がある。
しかし、原水のｐＨが高い場合には、反応槽への原水投入時に槽内液のｐＨが上昇する。
【０００７】
そこで、特許文献２では、図３に示すＳＢＲ式反応槽において、以下の手順で原水に酸を添加してｐＨ調整を行っている。
（１）原水導入路Ｌ１からポンプＰ１により原水を反応槽１に導入する。
（２）酸素含有ガスとして空気を空気導入路Ｌ４から反応槽１に導入して亜硝酸化とＡＮＡＭＭＯＸ反応を同時に進行させる。
（３）このとき、ｐＨ測定装置ｐＨにより反応液のｐＨが７〜８になるようにポンプＰ２を制御して、薬剤導入路Ｌ２からｐＨ調整剤として炭酸ナトリウムを注入する。
（４）反応終了後、曝気を止めて静置し、アンモニア酸化細菌とＡＮＡＭＭＯＸ細菌を含む汚泥を沈殿させる。
（５）ポンプＰ３により処理水取出路３から上澄水を処理水として排出する。
（６）新しい原水を再び反応槽１に投入し、上記（２）〜（５）を繰り返し運転する。
なお、図３中、３はＡＮＡＭＭＯＸ細菌およびアンモニア酸化細菌を含む生物汚泥２が分散した反応液３であり、４は散気装置、５は取出部、６は制御装置である。反応槽１内の溶存酸素濃度は溶存酸素濃度測定装置ＤＯにより測定され、この溶存酸素濃度測定装置ＤＯの測定値とｐＨ測定装置ｐＨの測定値は制御装置６に入力される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特表２００１−５０６５３５号公報
【特許文献２】特許第５３４７２２１号公報
【特許文献３】特開２０１０−２２１１９３号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Wastewater  Engineering  5th  Edition
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
原水による槽内液のｐＨ上昇を防止するために、特許文献２のように、ｐＨ調整剤（例えば炭酸ナトリウム）を添加してｐＨ調整すると、ｐＨ調整剤の添加が必要な上に、ＡＮＡＭＭＯＸ反応や硝化反応に必要な無機炭素（ＩＣ）が解離平衡でＣＯ２ガスとして揮散してしまうため、これを補うためにＡＮＡＭＭＯＸ反応槽へのＩＣの添加量が増えてしまう。
また、原水のｐＨが８．３以下であっても、無機炭素（ＩＣ）を高濃度で含む原水では、曝気による炭酸ストリッピングによりｐＨが上昇する場合があり、この場合にも上記と同じ問題に直面する。
【００１１】
このように原水ｐＨが高い場合や原水にＩＣが多く含まれる場合には、反応槽内液のｐＨが上昇してしまうことがあるが、単純にｐＨ調整剤を添加してｐＨ調整することは望ましくない。
【００１２】
本発明は、ＳＢＲ式の一槽型ＡＮＡＭＭＯＸプロセスで高ｐＨ又は高ＩＣ濃度のアンモニア性窒素含有排水を処理する場合において、原水導入時に反応槽のｐＨが上昇して、ＡＮＡＭＭＯＸ細菌の活性低下が起こり、窒素除去率が低下することを、ｐＨ調整剤を使用することなく、或いはその使用量を低減した上で防止する技術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】
【００１３】
本発明者らは、上記課題を解決すべく検討を重ねた結果、ＡＮＡＭＭＯＸ反応槽への原水導入時に曝気を行うことで、原水導入時にも亜硝酸化とＡＮＡＭＭＯＸ反応を進行させてアンモニア性窒素を除去し、アンモニア性窒素の除去でｐＨを低下させることにより、高ｐＨの原水が流入することによるｐＨ上昇を抑えることができることを見出した。
即ち、本発明は以下を要旨とする。
【００１４】
［１］  アンモニア性窒素含有排水を原水として、アンモニア酸化細菌とＡＮＡＭＭＯＸ細菌の混合汚泥を収容した反応槽を用いて回分式で脱窒処理する方法であって、該反応槽への原水導入工程において曝気工程を同時に行うことを特徴とするアンモニア性窒素含有排水の脱窒処理方法。
【００１５】
［２］  ［１］において、前記原水導入工程の時間（以下「原水導入時間」という。）と曝気工程の時間（以下「曝気時間」という。）との比（原水導入時間／曝気時間の百分率）を４０〜１００％とすることを特徴とするアンモニア性窒素含有排水の脱窒処理方法。
【００１６】
［３］  ［１］において、前記反応槽内のｐＨを測定し、該ｐＨ測定値が８．３を超える場合には前記原水の導入を停止することを特徴とするアンモニア性窒素含有排水の脱窒処理方法。
【００１７】
［４］  ［１］ないし［３］のいずれかにおいて、前記原水のｐＨが８．３を超え１０以下であることを特徴とするアンモニア性窒素含有排水の脱窒処理方法。
【００１８】
［５］  ［１］ないし［４］のいずれかにおいて、前記原水の無機炭酸濃度が１５０〜３，０００ｍｇ／Ｌであることを特徴とするアンモニア性窒素含有排水の脱窒処理方法。
【００１９】
［６］  ［１］ないし［５］のいずれかにおいて、前記原水が嫌気性消化液の脱水濾液であることを特徴とするアンモニア性窒素含有排水の脱窒処理方法。
【００２０】
［７］  ［１］、［２］、［５］又は［６］に記載のアンモニア性窒素含有排水の脱窒処理方法を行うための脱窒処理装置であって、アンモニア酸化細菌とＡＮＡＭＭＯＸ細菌の混合汚泥を収容した反応槽と、該反応槽へアンモニア性窒素含有排水を原水として導入する原水導入手段と、該反応槽から脱窒処理水を排出する処理水排出手段と、該反応槽内の反応液を曝気する曝気手段と、該原水導入手段の作動と、該曝気手段の作動を制御する制御手段とを有する回分式の一槽型ＡＮＡＭＭＯＸ反応装置であり、該制御手段は、該原水導入手段による原水導入時に、該曝気手段により、該反応槽内を曝気する制御を行う手段であることを特徴とするアンモニア性窒素含有排水の脱窒処理装置。
【００２１】
［８］  ［３］又は［４］に記載のアンモニア性窒素含有排水の脱窒処理方法を行うための脱窒処理装置であって、アンモニア酸化細菌とＡＮＡＭＭＯＸ細菌の混合汚泥を収容した反応槽と、該反応槽へアンモニア性窒素含有排水を原水として導入する原水導入手段と、該反応槽から脱窒処理水を排出する処理水排出手段と、該反応槽内の反応液を曝気する曝気手段と、該反応槽内液のｐＨを測定するｐＨ測定手段と、該原水導入手段の作動と、該曝気手段の作動を制御する制御手段とを有する回分式の一槽型ＡＮＡＭＭＯＸ反応装置であり、該制御手段は、該原水導入手段による原水導入時に、該曝気手段により、該反応槽内を曝気する制御と、該ｐＨ測定手段の測定値が８．３を超える場合には、該原水導入手段による原水の導入を停止する制御とを行うことを特徴とするアンモニア性窒素含有排水の脱窒処理装置。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、高ｐＨ又は高ＩＣ濃度のアンモニア性窒素含有排水をＳＢＲ式一槽型ＡＮＡＭＭＯＸプロセスで処理する場合において、ｐＨ調整剤を使用することなく、或いはその使用量を低減した上で、原水導入時の反応槽内液のｐＨをＡＮＡＭＭＯＸ反応の活性が低下しない範囲に維持することができ、ＡＮＡＭＭＯＸ反応による脱窒処理を安定かつ効率的に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明による原水導入と曝気の制御方法の一例を説明するＳＢＲ式一槽型ＡＮＡＭＭＯＸ反応槽の系統図である。
【図２】本発明による原水導入と曝気の制御方法の他の例を説明するＳＢＲ式一槽型ＡＮＡＭＭＯＸ反応槽の系統図である。
【図３】一般的なＳＢＲ式一槽型ＡＮＡＭＭＯＸ反応槽を示す系統図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２５】
本発明では、ＳＢＲ式一槽型ＡＮＡＭＭＯＸ反応槽への原水導入時に曝気を併行して行い、反応槽への原水導入時にアンモニア性窒素の亜硝酸化と亜硝酸性窒素とアンモニア性窒素とのＡＮＡＭＭＯＸ反応による脱窒を進行させる。
【００２６】
反応槽への原水導入時に曝気を行う本発明の作用機構は以下のとおりである。
アンモニア性窒素の亜硝酸化とＡＮＡＭＭＯＸ反応の反応式は、下記式１、式２に示す通りである。式１と式２をまとめた、一槽型ＡＮＡＭＭＯＸ反応は、下記式３の通りであり、一槽型ＡＮＡＭＭＯＸ反応では、アンモニア性窒素の除去に伴ってｐＨが低下する。本発明に従って、原水の導入開始と共に曝気を開始し、原水を緩やかに（低流量で時間をかけて）導入することで、原水導入によるｐＨ上昇をアンモニア性窒素の除去によるｐＨ低下で相殺し、結果として槽内液のｐＨをＡＮＡＭＭＯＸ細菌を阻害しないｐＨ域（ｐＨ６．７〜８．３）に維持して運転することが可能となる。
＜アンモニア性窒素の亜硝酸化＞
１．０ＮＨ４＋＋１．５Ｏ２→１．０ＮＯ２＋Ｈ２Ｏ＋２．０Ｈ＋      式１
＜ＡＮＡＭＭＯＸ反応＞
１．０ＮＨ４＋＋１．３２ＮＯ２−＋０．０６６ＨＣＯ３−→
１．０２Ｎ２＋０．２６ＮＯ３−＋０．０６６ＣＨ２Ｏ０．５Ｎ０．１５
＋２．０３Ｈ２Ｏ＋０．１３ＯＨ−      式２
＜一槽型ＡＮＡＭＭＯＸ反応による脱窒反応＞
１．０ＮＨ４＋＋０．６５Ｏ２→
０．４４Ｎ２＋０．１１ＮＯ３−＋１．１４Ｈ＋＋１．４３Ｈ２Ｏ      式３
【００２７】
従来、ＳＢＲ式の一槽型ＡＮＡＭＭＯＸプロセスにおいて、反応槽の曝気を行いつつ原水を低流量で時間をかけて反応槽へ導入することは行われていない。即ち、反応終了後、曝気を停止して静置し、汚泥を沈降させて上澄水を処理水として排出した後は、曝気を行うことなく反応槽になるべく短時間で原水を導入し、反応槽内の水位が所定の位置となったら原水の導入を停止し、その後、曝気を開始して反応を行うというのが通常である。このように、従来、曝気を停止したまま短時間で原水を導入するのは、反応槽内のアンモニア性窒素濃度を高く維持することでアンモニア酸化細菌およびＡＮＡＭＭＯＸ細菌の反応速度を高く維持しようとするのが一般的だからであり、従来のＳＢＲ式の一槽型ＡＮＡＭＭＯＸプロセスにおいて、原水導入時に曝気を併行して行うという発想はなかった。
【００２８】
本発明は、原水の導入で槽内液のｐＨ上昇を引き起こしやすい、高ｐＨ又は高ＩＣ濃度のアンモニア性窒素含有排水を原水として、ＳＢＲ式一槽型ＡＮＡＭＭＯＸプロセスで処理する場合に好適に適用される。
【００２９】
本発明において、処理対象となるアンモニア性窒素含有排水は、アンモニア酸化細菌とＡＮＡＭＭＯＸ細菌を含む汚泥と接触させて脱窒処理可能なアンモニア性窒素または有機性窒素を含む液であればよいが、特に高濃度のアンモニア性窒素を含むｐＨ８．３を超える排水や高ＩＣ濃度の排水において高い効果が得られる。
【００３０】
本発明で処理対象となるアンモニア性窒素含有排水のｐＨは、８．３を超え１０以下であることが好ましい。ｐＨが８．３以下の原水であれば、本発明を適用しなくても安定処理が可能な場合が多く、ｐＨ１０を超えるような高ｐＨの原水では、本発明を適用しても十分なｐＨ低下効果を得ることができない場合がある。同様な理由から、本発明で対象となるアンモニア性窒素含有排水のＩＣ濃度は１５０〜３，０００ｍｇ／Ｌであることが好ましい。
また、本発明で処理対象となるアンモニア性窒素含有排水のアンモニア性窒素濃度は２００〜７０００ｍｇ／Ｌであることが好ましい。
このような排水の具体的な例としては、嫌気性消化液（メタン発酵消化液）の脱水濾液や各種化学工場排水等が挙げられる。嫌気性消化液の脱水濾液の水質は、通常、アンモニア性窒素濃度が５００〜７，０００ｍｇ／Ｌ、ｐＨが７．７〜９．２、ＩＣ濃度が１，０００〜３，０００ｍｇ／Ｌである。
【００３１】
本発明においてアンモニア性窒素の亜硝酸化に用いられるアンモニア酸化細菌は、従来よりアンモニア性窒素の亜硝酸化に用いられている細菌であって、好気性下にアンモニア性窒素を酸化して亜硝酸性窒素に転換する細菌である。このような亜硝酸化細菌は、アンモニア性窒素を含む被処理液を好気性下に維持することにより発生させることができるが、有機性廃水処理の亜硝酸化工程より採取した汚泥をそのまま、または生物反応部材に付着させて使用することができる。
【００３２】
本発明において脱窒に用いられるＡＮＡＭＭＯＸ細菌は、Ｐｌａｎｃｔｏｍｙｃｅｔｅｓに属す細菌であって、嫌気性雰囲気でアンモニア性窒素と亜硝酸性窒素を反応させて直接窒素ガスに変換させる脱窒細菌である。このようなＡＮＡＭＭＯＸ細菌は従来の脱窒に用いられた従属栄養性の脱窒細菌とは異なり、独立栄養性の細菌であるため、脱窒に際して従来の脱窒細菌には必要であったメタノール等の栄養源の添加を必要としない。またＡＮＡＭＭＯＸ細菌は、アンモニア性窒素と亜硝酸性窒素を反応させて直接窒素ガスに変換させるため、アンモニア性窒素と亜硝酸性窒素を同時に除去でき、しかも有害な副生物を生成しない。このようなＡＮＡＭＭＯＸ細菌はアンモニア性窒素と亜硝酸性窒素を含む被処理液を嫌気性下に反応させて脱窒することにより発生させることができるが、窒素含有液の脱窒工程より採取した汚泥をそのまま、または生物反応部材に付着させて使用することができる。
【００３３】
本発明で用いるアンモニア酸化細菌とＡＮＡＭＭＯＸ細菌の混合汚泥は、このようなアンモニア酸化細菌およびＡＮＡＭＭＯＸ細菌を含む混合汚泥である。これらの細菌は混合汚泥中にランダムな混合状態で汚泥中に含まれていてもよいが、ＡＮＡＭＭＯＸ細菌の表面をアンモニア酸化細菌が覆うように構成された生物汚泥が好ましく、特に担体の内部に担持したＡＮＡＭＭＯＸ細菌の表面をアンモニア酸化細菌が覆うように形成された生物汚泥が好ましい。このような汚泥は反応液中に担体を存在させて処理を継続することにより形成される。このような担体に生物汚泥が付着すると、表面側は好気性となるためアンモニア酸化細菌が優勢となり、内部は嫌気性になるためＡＮＡＭＭＯＸ細菌が優勢となり、上記構成の生物汚泥が形成されやすい。担体の替わりにＡＮＡＭＭＯＸ細菌を自己造粒させたＡＮＡＭＭＯＸグラニュールの表面をアンモニア酸化細菌が覆うように形成した生物汚泥でもよい。
【００３４】
本発明で曝気に使用する酸素含有ガスとしては酸素を含有するガスが制限なく使用できる。酸素含有ガスとしては空気が好ましいが、他のガスを使用することもできる。
【００３５】
例えば、図３に示すＳＢＲ式反応槽で本発明を実施する場合、以下のような手順で行うことができる。
（１）ポンプＰ１の作動によりアンモニア性窒素を含む原水の反応槽１への導入を開始すると共に、散気装置４を作動させて空気導入路Ｌ４より空気（酸素含有ガス）の反応槽１への導入を開始して槽内を曝気することで、原水導入と脱窒反応を同時に進行させる。原水導入時間は、好ましくは曝気時間の４０〜１００％とする。または、時間制御ではなく、槽内のｐＨを測定しながら、槽内ｐＨが８．３を下回った場合にｐＨ８．３になるまで原水を導入し、ｐＨが８．３を超えたら原水の導入を停止して曝気のみ行い、槽内液の曝気でｐＨ８．３以下となったら原水の導入を再開する操作を繰り返すこともできる。
（２）反応終了後、曝気を止めて静置し、アンモニア酸化細菌とＡＮＡＭＭＯＸ細菌を含む汚泥を沈殿させる。
（３）ポンプＰ３により処理水取出路Ｌ３から、上澄水を処理水として排出する。
（４）新しい原水を再び反応槽１に導入しながら曝気を行い、上記（１）〜（３）を繰り返し運転する。
【００３６】
以下に図１，２を参照して、本発明による原水導入と曝気の制御方法について説明する。図１，２において、図３におけると同一機能を奏する部材には同一符号を付してある。また、図１，２において、図３における溶存酸素濃度測定装置ＤＯ及びその制御装置６は図示を省略している。
【００３７】
図１は、時間制御により原水導入工程と曝気工程とを行うＳＢＲ式一槽型ＡＮＡＭＭＯＸ反応槽１を示し、制御装置１０によりポンプＰ１を作動させて原水を反応槽１に導入すると共にブロアＢを作動させて空気による曝気を行うことで、原水導入工程と曝気工程とを同時に行う。
【００３８】
この方法において、原水導入工程の時間（原水導入時間）と曝気工程の時間（曝気時間）との比（原水導入時間／曝気時間の百分率）は４０〜１００％、特に５０〜１００％となるように原水導入時間と曝気時間を制御することが好ましい。即ち、原水導入と曝気とを同時に開始し、反応槽内の水位が所定の位置に達したら、原水導入と曝気を同時に終了して反応を終了してもよいし（原水導入時間／曝気時間比１００％）、原水導入と曝気を同時に開始して、原水導入と曝気を所定時間行った後、反応槽の水位が所定の位置に達したら、原水の導入を停止し、その後更に曝気のみ行った後反応を終了してもよい。
【００３９】
この時間制御による方法において、原水の導入は、図示しない水位センサ、流量計、タイマー等を用いて、反応槽１内の水位が所定の位置まで上ったところで停止し、その後必要に応じて更に曝気を継続した後曝気を停止して汚泥の沈殿工程と処理水の排出工程を行う。
【００４０】
この制御方法においても、以下の制御方法においても、高い窒素除去率を達成するためには、曝気時間（反応時間）を十分に確保することが好ましく、原水性状や反応槽の仕様、槽内液量にもよるが、曝気時間は２時間以上、例えば４〜１６時間とすることが好ましい。
【００４１】
なお、この場合において、ｐＨ測定装置ｐＨにより測定される槽内液のｐＨが好適ｐＨ範囲（６．７〜８．３）を超える場合にはポンプＰ２を作動させて薬剤導入路Ｌ２よりｐＨ調整剤（酸又はアルカリ）を添加するようにしてもよい。
【００４２】
図２は、ｐＨ測定装置ｐＨにより反応槽１内の液のｐＨを測定し、このｐＨ測定値に基づいて、原水導入工程と曝気工程とを制御するものであり、図１におけると同様に原水導入工程と曝気工程を同時に開始すると共に、反応槽１内の液のｐＨを測定し、原水の導入及び曝気でｐＨ測定値が８．３以下となった後、反応槽１内に設けた水位センサＬＳが、所定の水位になったことを検知したら原水の導入を停止する。その際、ｐＨ測定値が入力される制御装置１０により、ｐＨの測定値が８．３を超える場合には一旦原水の導入を停止し、曝気のみを行い、曝気によりｐＨが８．３以下となったら原水の導入を再開する間欠導入を所定の水位となるまで行う。その後必要に応じて更に曝気を継続した後曝気を停止して反応を終了し、汚泥の沈殿工程と処理水の排出工程を行う。
【００４３】
このように、反応槽への原水の導入時に曝気を併行して行うことで、ｐＨ調整のための薬剤を添加することなく、或いは、その添加量を従来法に比べて大幅に低減した上で、原水導入時の反応槽内液のｐＨ上昇を抑えてＡＮＡＭＭＯＸ反応に好適なｐＨ範囲に制御し、安定かつ効率的な脱窒処理を行える。
【実施例】
【００４４】
以下に実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。
【００４５】
［実施例１］
アンモニア性窒素：９００ｍｇ／Ｌ、ＩＣ：３５０ｍｇ／Ｌ、ｐＨ：９．０の合成排水を調製した。一槽型ＡＮＡＭＭＯＸ反応槽としては、反応槽容積４Ｌのラボ試験装置を用いた。種汚泥は、合成排水で培養した一槽型ＡＮＡＭＭＯＸ汚泥を、沈降体積で槽容積の３０％になるように投入した。水温は３２℃で行った。１バッチあたりの交換水量を０．８Ｌとし、バッチサイクルを曝気工程６ｈｒ、汚泥沈殿工程３ｍｉｎ、処理水排出工程１０ｍｉｎとした。原水導入工程は、曝気工程開始と同時にスタートし、導入時間を２．４ｈｒ（曝気工程の４０％）とした。結果を表１に示す。
【００４６】
本実施例では、原水導入開始から槽内液のｐＨが上昇したものの、最大ｐＨ８．２に留まり、原水導入工程終了後は、一槽型ＡＮＡＭＭＯＸ反応によるアンモニア性窒素の除去で、槽内液のｐＨは緩やかに低下し、反応終了時にはｐＨ７．１となった。このときの窒素除去率は８７％であり、処理水はアンモニア性窒素濃度１ｍｇ／Ｌ以下、亜硝酸性窒素濃度５．２ｍｇ／Ｌ、硝酸性窒素濃度１１３ｍｇ／Ｌとなったことから、一槽型ＡＮＡＭＭＯＸ反応によりアンモニア性窒素が除去されたと考えられた。
【００４７】
［比較例１］
原水導入時に曝気を行わなかったこと以外は実施例１と同様に実施した。結果を表１に示す。
【００４８】
本比較例では、原水導入工程で反応槽内液のｐＨが９．０まで上昇した。曝気工程でｐＨはなだらかに減少したものの曝気工程終了時のｐＨはＡＮＡＭＭＯＸ細菌の活性低下が起こる８．４であった。処理水は、アンモニア性窒素濃度８８ｍｇ−Ｎ／Ｌ、亜硝酸性窒素濃度２７９ｍｇ／Ｌ、硝酸性窒素濃度４７ｍｇ／Ｌであり、窒素除去率は５４％であった。また、反応槽内にはＡＮＡＭＭＯＸ細菌に強い阻害性を持つ亜硝酸性窒素が高濃度に蓄積していた。
【００４９】
【表１】
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【００５０】
＜結果＞
原水ｐＨが高いとき、原水導入時に曝気することで、曝気工程中のｐＨが８．３を超過することによるＡＮＡＭＭＯＸ細菌の失活や阻害による処理不良を防ぎ、安定して８０％以上の窒素除去率を得ることができる。
【００５１】
［実施例２−１〜３、比較例２−１〜３］
実施例１において、合成排水の条件をアンモニア性窒素：１，８００ｍｇ／Ｌ、ＩＣ：１，２００ｍｇ／Ｌ、ｐＨ：９．０に変更し、表２のように原水導入時間を変えて原水導入時間／曝気時間比を１０〜１００％の範囲で変化させた。
このときの曝気工程（反応工程）中の槽内液ｐＨと窒素除去率は表２に示す通りであった。
【００５２】
表２に示されるように、原水導入時間／曝気時間比が１０〜３０％では、窒素除去率が低下し３４〜６７％となった。
原水中のＩＣが高い場合、反応によるｐＨ低下が原水導入によるｐＨ上昇に追い付かず、槽内液のｐＨが８．３を超えたため、ＡＮＡＭＭＯＸ細菌の活性が低下し、さらに槽内に亜硝酸性窒素が５０ｍｇ−Ｎ／Ｌ以上蓄積し、ＡＮＡＭＭＯＸ細菌が亜硝酸性窒素によって阻害を受けたものと推定される。
一方、原水導入時間／曝気時間比を４０％以上とし、原水を低流量で導入した場合には、槽内液のｐＨは安定して８．３以下となり、８０〜８９％の高い窒素除去率が得られた。
【００５３】
【表２】
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【００５４】
＜結果＞
原水ＩＣが高いとき、原水導入時間／曝気時間比が４０％以上になるように原水を時間をかけて低流量で導入することにより、曝気工程中のｐＨが８．３を超過することなく、ＡＮＡＭＭＯＸ細菌の失活や阻害を防いで、安定して８０％以上の窒素除去率を得ることができる。
【００５５】
［実施例３−１〜３、比較例３−１〜３］
実施例１において合成排水の条件をアンモニア性窒素：１，８００ｍｇ／Ｌ、ＩＣ：１５０ｍｇ／Ｌ、ｐＨ：１０に変更し、表３のように原水導入時間を変えて原水導入時間／曝気時間比を１０〜１００％の範囲で変化させた。
このときの曝気工程（反応工程）中の槽内液ｐＨと窒素除去率は表３に示す通りであった。
【００５６】
表３に示されるように、原水中のｐＨがさらに高ｐＨの場合、原水導入時間／曝気時間比が１０〜３０％では、窒素除去率は２８％以下となった。特に１０〜２０％のときは曝気工程中の槽内液ｐＨが９を超えたため、ＡＮＡＭＭＯＸ細菌に加え硝化菌の活性も低下したものと推定される。なお、高ｐＨのためアンモニアのストリッピングが発生してしまい、生物処理による窒素除去率の測定が困難であった。
一方、原水導入時間／曝気時間比を４０％以上とし、原水を低流量で導入した場合には、槽内液のｐＨは安定して８．３以下となり、８０〜８９％の高い窒素除去率が得られた。
【００５７】
【表３】
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【００５８】
＜結果＞
原水ｐＨがより高いとき、原水導入時間／曝気時間比が４０％以上になるように原水を時間をかけて低流量で導入することにより、曝気工程初期のｐＨが８．３を超過することなく、アンモニアストリッピングによる揮散やＡＮＡＭＭＯＸ細菌の失活を防いで、安定して８０％以上の窒素除去率を得ることができる。
【符号の説明】
【００５９】
１  反応槽
２  混合汚泥
３  反応液
４  散気装置
Ｌ１  原水導入路
Ｌ２  薬剤導入路
Ｌ３  処理水取出路
Ｌ４  空気導入路
１０  制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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