(57)【要約】【課題】膜分離メタン発酵法で分離される膜ろ過水を一つの槽で効率よくアナモックス処理できる方法と装置を提供する。【解決手段】  上記課題は、有機性廃棄物を膜分離メタン発酵法でメタン発酵させ、その膜ろ過水を、亜硝酸化細菌およびアナモックス細菌を担持した短管状生物担体を見掛け容積比で１０〜５０％収容するアナモックス処理槽に導入して、該膜ろ過水に含まれるアンモニア性窒素を分解除去することを特徴とする、有機性廃棄物の処理方法と装置によって解決される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性廃棄物を膜分離メタン発酵法でメタン発酵させ、その膜ろ過水を、亜硝酸化細菌およびアナモックス細菌を担持した短管状生物担体を見掛け容積比で１０〜５０％収容するアナモックス処理槽に導入して、該膜ろ過水に含まれるアンモニア性窒素を分解除去することを特徴とする、有機性廃棄物の処理方法。
【請求項２】
短管状生物担体の直径が３〜１０ｍｍである請求項１記載の有機性廃棄物の処理方法。
【請求項３】
アナモックス処理槽内に縦方向の旋回流が形成され、かつ表層の溶存酸素濃度が０．１〜０．４ｍｇ／Ｌである請求項１又は２記載の有機性廃棄物の処理方法。
【請求項４】
メタン発酵のＨＲＴを１０〜２０日とし、膜ろ過するろ過膜の孔径を０．４μｍ以下とする請求項１ないし３のいずれかに記載の有機性廃棄物の処理方法。
【請求項５】
膜ろ過水のアンモニア性窒素の濃度が１００〜４，０００ｍｇ／Ｌである請求項１ないし４のいずれかに記載の有機性廃棄物の処理方法。
【請求項６】
有機性廃棄物が生ごみである請求項１ないし５のいずれかに記載の有機性廃棄物の処理方法。
【請求項７】
有機性廃棄物をメタン発酵するメタン発酵槽と、該メタン発酵槽内の発酵液を膜ろ過して膜ろ過水を取り出す膜分離装置と、膜ろ過水をアナモックス処理するアナモックス処理槽と、該アナモックス処理槽からの流出水に含まれている汚泥を分離する固液分離槽からなり、アナモックス処理槽内には亜硝酸化細菌とアナモックス細菌を担持した短管状生物担体が見掛け容積比で１０〜５０％収容されていることを特徴とする有機性廃棄物の処理装置。
【請求項８】
短管状生物担体がプラスチック又はセラミックス等でその直径が３〜１０ｍｍである請求項７記載の有機性廃棄物の処理装置。
【請求項９】
短管状生物担体が表面に微細な凹凸が形成されているポリプロピレン製である請求項８記載の有機性廃棄物の処理装置。
【請求項１０】
アナモックス処理槽が内部に縦方向に整流板が設けられ、該整流板で分画された一方の室に散気部が設けられている請求項７ないし９のいずれかに記載の有機性廃棄物の処理装置。
【請求項１１】
アナモックス処理槽内液の表層の溶存酸素濃度を測定する溶存酸素計が取付けられている請求項７ないし１０のいずれかに記載の有機性廃棄物の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生ごみ等の有機性廃棄物を膜分離メタン発酵によりバイオガス化し、膜ろ過水を生物担体を投入した一つの水槽でアナモックス処理する方法と装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
メタン発酵処理では、発酵液中に多くのアンモニア性窒素が含有されることが課題となっており、その窒素除去法としてアナモックス処理が検討されている。ここに、アナモックス処理とは、アナモックス菌による処理であり、アナモックス菌は独立栄養性の脱窒微生物であって、嫌気条件下でアンモニア性窒素を電子供与体として、亜硝酸性窒素を電子受容体として反応させて、それらの窒素成分を窒素ガスとして除去するものである。このアナモックス処理においては、酸素の供給は少量でよく、有機物の添加も不要であり、有機物が存在すると逆にアナモックス菌の生育が阻害される。
【０００３】
このアナモックス処理を利用した方法として、例えば、
好気性アンモニア酸化細菌及びアナモックス細菌を含む微生物群が収容された水槽に、アンモニア性窒素を含む被処理水を導入しながら、該被処理水と前記微生物群とを接触させて生物処理を行い、脱窒された処理水を得る水処理方法において、前記水槽内の被処理水の溶存酸素濃度を０．０５〜０．４ｍｇ／Ｌに保持する工程を含む、水処理方法（特許文献１）が開発されている。
【０００４】
また、バイオマスをメタン発酵させるためのメタン発酵槽；該メタン発酵により生じたメタン発酵ガスを回収するためのメタン発酵ガス回収装置；該メタン発酵により生じたメタン発酵処理物を拡散液と透析液とに分離するための拡散透析装置または電気透析装置；該拡散液を亜硝酸化するための亜硝酸化槽；および、該亜硝酸化処理液をアナモックス処理するためのアナモックス処理槽；を備える、バイオマス処理システム（特許文献２）も開発されている。
【０００５】
さらに、アンモニア性窒素を含有する有機性原水を、亜硝化槽に導入し、アンモニア酸化細菌の作用により亜硝酸性窒素に酸化する亜硝酸型硝化工程と、
前記亜硝化槽からの流出水を、脱窒槽に導入し、脱窒菌の作用により窒素ガスを発生させる脱窒工程とからなる有機性原水の脱窒方法において、亜硝酸型硝化工程の前段に、アンモニア性窒素を含む有機性廃水を、生物担体が投入され、かつ溶存酸素量が２．８ｍｇ／Ｌ以下であるように曝気量を制御されたＢＯＤ分解槽に導入して有機物を分解するＢＯＤ分解工程を設けることを特徴とする有機性原水の脱窒方法（特許文献３）も開発されている上記脱窒工程ではアナモックス菌が使用されることも開示されている。
【０００６】
その外、有機物とアンモニア性窒素とを含有する原水を浄化処理する方法であって、
工程Ａ：上記原水を、原生動物の実質的不存在下、細菌によって好気的に処理を行う細菌槽に導入して細菌処理し、該細菌により上記排水中の有機物を生物分解し、増殖した細菌を固液分離処理して除去する有機物の分解工程；
工程Ｂ：工程Ａで得た処理水中のアンモニア性窒素の一部を、好気的条件下、アンモニア酸化細菌により亜硝酸性窒素に酸化する工程；及び、
工程Ｃ：工程Ｂで亜硝酸化された亜硝酸性窒素と、工程Ｂで亜硝酸性窒素に酸化されなかったアンモニア性窒素とを含む被処理水を、脱窒槽内で、嫌気的条件下、独立栄養性脱窒細菌により上記処理水を脱窒処理する工程（特許文献４）を有することを特徴とする排水処理方法も開発されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１７−７７５０９号公報
【特許文献２】特開２００７−４４５７９号公報
【特許文献３】特開２０１０−４８０号公報
【特許文献４】特開２０１０−２０７７８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
アンモニア性窒素をアナモックス処理する場合、アンモニア性窒素を亜硝酸に変える亜硝酸化細菌（アンモニア酸化細菌）は好気性であり、一方、アナモックス細菌は嫌気性であるので、従来は特許文献２〜４に示されるように、亜硝酸化槽と脱窒槽（アナモックス槽）を別々に設けて処理が行われてきた。
【０００９】
しかしながら、アナモックス処理は１槽で処理したほうが効率がよく、特許文献１では、槽内の溶存酸素濃度を０．０５〜０．４ｍｇ／Ｌに保持することによって、亜硝酸化細菌とアナモックス細菌を１槽内に収容して、そこでアンモニア性窒素の亜硝酸化と脱窒の両方を行わせている。
【００１０】
しかるに、本発明者らが確認したところ、このような低い溶存酸素濃度では、亜硝酸化反応も脱窒反応も特許文献１で実施されているように単に亜硝酸化細菌とアナモックス細菌を投入しただけでは反応速度が実用化には不充分であった。さらに、特許文献１では、処理槽内に処理水を抜き出す分離膜が設けられており、散気装置の運転を続ければ亜硝酸化細菌やアナモックス細菌がこの分離膜に付着して成長するから、膜面にガスを供給してこの付着汚泥を剥離する必要があるが、これを空気で行った場合には溶存酸素を０．４ｍｇ／Ｌ以下にできず、窒素ガスや二酸化炭素ガスを用いるとコストがかかって実用化が困難であった。
【００１１】
本発明の目的は、膜分離メタン発酵法で分離される膜ろ過水を一つの槽で効率よくアナモックス処理できる方法と装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは、好気性菌である亜硝酸化細菌と嫌気槽菌であるアナモックス細菌を共存させて両者を効率よく働かせることができる手段を開発するべく鋭意検討の結果、槽内に生物担体を投入すると、その表面に微生物が付着繁殖して微生物膜が形成されるが、この微生物膜の表面側には亜硝酸化細菌が繁殖し、内側にはアナモックス細菌が繁殖することを知った。その結果、表面側で亜硝酸化反応によって酸素が消費されて内側を無酸素状態にするため、亜硝酸化細菌とアナモックス細菌の両方が高い活性で働くことを見出した。そしてこの生物担体を短管状にすると、微生物が付着する表面積が増すばかりでなく内部を被処理水が流通するため、全体として効率よく亜硝酸化反応とアナモックス反応を行わせることができる。さらに、この短管状生物担体は、見掛け容積比で１０％未満になると細菌量が不足して窒素除去率が低下し、一方、５０％を越えると担体の流動性が低下してやはり窒素除去率が低下することを見出した。
【００１３】
本発明は、これらの知見に基いてなされたものであり、
有機性廃棄物を膜分離メタン発酵法でメタン発酵させ、その膜ろ過水を、亜硝酸化細菌およびアナモックス細菌を担持した短管状生物担体を見掛け容積比で１０〜５０％収容するアナモックス処理槽に導入して、該膜ろ過水に含まれるアンモニア性窒素を分解除去することを特徴とする、有機性廃棄物の処理方法と、
有機性廃棄物をメタン発酵するメタン発酵槽と、該メタン発酵槽内の発酵液を膜ろ過して膜ろ過水を取り出す膜分離装置と、膜ろ過水をアナモックス処理するアナモックス処理槽と、該アナモックス処理槽からの流出水に含まれている汚泥を分離する固液分離槽からなり、アナモックス処理槽内には亜硝酸化細菌とアナモックス細菌を担持した短管状生物担体が見掛け容積比で１０〜５０％収容されていることを特徴とする有機性廃棄物の処理装置
を提供するものである。
【００１４】
そして、この短管の径が３ｍｍ未満になると微生物膜が薄くなり、亜硝酸化反応とアナモックス反応がいずれも不充分になり、一方、１０ｍｍを越えると担体が大きくなりすぎて槽内の流動性を維持できず、窒素除去率が低下することを見出した。
【００１５】
そこで、本発明はまた、
短管状生物担体の直径が３〜１０ｍｍである上記の有機性廃棄物の処理方法と、
短管状生物担体がプラスチック又はセラミックス等でその直径が３〜１０ｍｍである上記の有機性廃棄物の処理装置
を提供するものである。
【００１６】
さらに、一つの槽に亜硝酸化細菌とアナモックス細菌を共存させると、必然的に溶存酸素濃度を極めて低く保たざるを得ず、これを溶存酸素計の出力に応じた風量調整を全面曝気で行うことは非常に困難であった。そこで、槽内に縦方向の整流板を設けるとともに、それによって分画された一方の室に散気部を設けて槽内に縦方向の旋回流を形成させることによって、この極めて低い溶存酸素濃度で濃度の調整を容易に行ないうることを見出した。
【００１７】
従って、本発明は、
アナモックス処理槽内に縦方向の旋回流が形成され、かつ表層の溶存酸素濃度が０．１〜０．４ｍｇ／Ｌである請求項１又は２記載の有機性廃棄物の処理方法と、
アナモックス処理槽が内部に縦方向に整流板が設けられ、該整流板で分画された一方の室に散気部が設けられている前記の有機性廃棄物の処理装置
を提供するものである。
【００１８】
そして、さらに、槽内の溶存酸素濃度を窒素除去が進んだ下流側で測定すれば、溶存酸素濃度を安定させ易いことを見出した。
【００１９】
従って、本発明は、
アナモックス処理槽内液の表層の溶存酸素濃度を測定する溶存酸素計が取付けられている前記の有機性廃棄物の処理装置
を提供するものである。
【００２０】
本発明は、また、メタン発酵を実用可能な範囲で延長して膜ろ過水に含まれる溶解性有機物濃度を低下させ、かつ膜分離装置の膜の孔径を有機物分解細菌より小さくすることによってアナモックス処理槽での有機物分解細菌の増殖を阻止し、該処理槽内でのアナモックス処理を円滑に行わせるものである。
【００２１】
従って、本発明は、
メタン発酵のＨＲＴを１０〜２０日とし、膜ろ過する透膜の孔径を０．４μｍ以下とする前記の有機性廃棄物の処理方法
を提供するものである。
【００２２】
本発明は、このような構成を採用することによって膜ろ過水を高窒素負荷で除去できるものである。
【００２３】
従って、本発明は、
膜ろ過水のアンモニア性窒素の濃度が１００〜４，０００ｍｇ／Ｌである前記の有機性廃棄物の処理方法
をも提供するものである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明により、有機性廃棄物を膜分離メタン発酵法で処理する際に、膜ろ過水に含まれるアンモニア性窒素をアナモックス処理槽一槽で効率よく処理でき、しかも膜ろ過水のアンモニア性窒素が高濃度であっても高い窒素除去率で窒素を除去できる。その結果、設備投資を抑制できるばかりでなく、有機性廃棄物の処理能力を高めることがもでき、メタン発酵で生成したバイオガスを発電等に有効利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施態様を示すフローシートである。
【図２】そのアナモックス処理槽の縦断面図である。
【図３】同槽の平面図である。
【図４】生物担体に担持された細菌による反応状態を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明で処理できる有機性廃棄物は、メタン発酵できるものであれば特に限定されないが、例えば、家庭やスーパー、コンビニ、レストラン、食品工場、魚加工場、畜産物加工場などから排出される生ごみやその他の有機性廃棄物などである。これらは、メタン発酵槽にそのまま投入できるものはそのまま投入してもよく、必要により予め分別や破砕処理したり、水を加えて流動化したりしてもよい。
【００２７】
有機性廃棄物のメタン発酵は、基本的には、公知の方法に従って行えばよい。メタン発酵槽は、メタン発酵が嫌気発酵であり、また、発酵で生成したメタンを主成分とするバイオガスを有効利用するために密閉構造とするのがよい。形状は箱形や円筒形などでよい。内部には攪拌機は設けなくてもよいが、ドラフトチューブなどを設けてもよい。
【００２８】
メタン発酵は、アナモックス細菌が増殖しやすいよう、有機物がなるべく残存しないように行うのがよく、膜ろ過水中のＣＯＤｃｒが４５０ｍｇ／Ｌ以下、好ましくは３００ｍｇ／Ｌ以下になるまで行うのがよい。そのために、メタン発酵時間はＨＲＴで１０〜３０日程度、好ましくは１０〜２０日程度とするのがよい。
【００２９】
メタン発酵で生成するバイオガスは、メタンを主成分とするガスであり、燃料等種々の用途に利用できるが、発電用に用いるのが好ましい。
【００３０】
メタン発酵液中には多量のアンモニア性窒素（ＮＨ４−Ｎ）が含まれていて、これがメタン発酵を阻害するので発酵中に発酵液を膜分離してアンモニア性窒素を取り出す。膜分離される発酵液には、メタン菌が大量に含まれているので、メタン菌を高濃度に維持して発酵を効率よく行わせるために、膜分離槽で処理水を分離して残った発酵汚泥を回収してメタン発酵槽に返送する。このメタン発酵槽に付設する膜分離槽は特開２００１−１７０６３１号公報に開示されているものなどを利用でき、メタン発酵槽内外のいずれに設けてもよい。用いる膜は、一般の有機物分解細菌がアナモックス処理槽への流入を阻止できるよう孔径（平均孔径）が０．４μｍ以下の膜を選ぶのがよい。この膜には、精密ろ過膜（ＭＦ膜）、限外ろ過膜（ＵＦ膜）等を用いることができ、膜の形状は、平膜、中空糸膜等がある。膜の下には散気装置を設けて膜面の流速を高めるとともに発酵汚泥等の膜面への付着を防止する。散気装置に使用するガスは、窒素ガスや炭素ガスなどを用いてもよいが、メタン発酵で発生するメタンを主成分とするバイオガスを利用するのがよい。
【００３１】
膜分離された膜ろ過水にはアンモニア性窒素が１００〜４，０００ｍｇ／Ｌ程度含まれているのでこれをアナモックス処理して除去する。
【００３２】
これによって、アナモックス処理槽への有機物分解細菌の混入を防止するとともに、混入してもその増殖を抑制して、アナモックス細菌、亜硝酸化細菌を優先して生育させ働かせることができる。
【００３３】
アナモックス処理は、膜ろ過水をまず亜硝酸化細菌（アンモニア酸化細菌）で処理して、そこに含まれているアンモニア性窒素の一部を亜硝酸に変え、次いでアナモックス細菌で残っているアンモニアと亜硝酸を反応させて脱窒を行うものである。これらの細菌については前述の特許文献１〜４に詳述されており、これらの細菌を使用している廃棄物処理場等から入手できる。
【００３４】
アナモックス処理槽は、密閉構造であってもなくてもよいが、アナモックス細菌が嫌気性菌であるので低溶存酸素濃度に維持できるよう配慮する必要がある。しかしながら、この低溶存酸素濃度を全面曝気で実現させることは容易ではなかった。そこで、本発明者らは、これを、アナモックス処理槽の一部に散気部を設けることによって槽内に旋回流を形成させ、縦方向に整流版を設けることによってこの旋回流を円滑に行うことができるようにした。それによって、散気部の単位面積当りの風量を増やすことができるので風量調整が容易になり、また、旋回流によって槽内の溶存酸素濃度の均一化を図ることができるので溶存酸素濃度のコントロールを低濃度においても正確にできるようになった。この整流版は特段の目的がなければ平板でよい。また、縦方向（上下方向）の旋回流を整流するものであるからその下側と上側は槽内液が流通できるように配置されていなければならない。散気部は通常の曝気槽などで用いられている箱状や管状で多数の開口やノズル等が設けられているものなどが用いられる。散気部には、そこに空気等を送るブロワーや送気量をコントロールする弁などが付設される。この整流板と散気部は１つのユニットとしてアナモックス処理槽内に複数配置することもできる。
【００３５】
アナモックス処理槽における膜ろ過水の入口は、例えば、散気部がない方の室の上部に設ければよいが、他所であってもよい。また、処理水の出口は、例えば入り口と反対側の上部に設ければよいが、他所であってもよい。
【００３６】
槽内液の溶存酸素濃度を測定するために溶存酸素計を設ける。溶存酸素計の取付位置は旋回流が形成されている下流側が比較的窒素除去が進んでいるので溶存酸素濃度が安定しており、その位置が好ましい。具体的には表層部の溶存酸素濃度を測定できるようにするのがよい。
【００３７】
アナモックス処理槽内には短管状の生物担体を投入する。生物担体のサイズは、外径が３〜１０ｍｍ程度、好ましくは３．５〜７ｍｍ程度、内径が２〜８ｍｍ程度、好ましくは２．５〜５ｍｍ程度、肉厚が０．５〜１ｍｍ程度、好ましくは０．７〜１．５ｍｍ程度であることがのぞましい、外径が３ｍｍ未満、内径が２ｍｍ未満になると微生物膜が薄くなり、一方、外径が１０ｍｍを越えると生物担体の槽内における流動性が悪くなって、いずれも亜硝酸化反応とアナモックス反応が不充分になる。担体の長さは流動性を確保できれば特に限定されないが、通常２〜５０ｍｍ程度、特に３〜１０ｍｍ程度でよい。担体の表面は、細菌が付着生育しやすいよう微細な凹凸を設けた粗面とするのがよい。生物担体の材質は、細菌が付着生育できればよく、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール等などの各種プラスチック、セラミックス等、多種のものを使用できる。
【００３８】
これらのなかでポリプロピレンが生分解されず、また、物理化学的強度が高いため磨耗に強く、担体の補充が不要である点で特に好ましい。比重は１に近いことが処理中に生物担体が流動しやすくできるので好ましく、１．０〜１．０２程度、特に１．０〜１．０１程度であることが好ましい。そのために、必要により生物担体は多孔質にすることができる。
【００３９】
生物担体の充填量は反応槽有効容積に対する見掛け容積比で１０〜５０％程度、好ましくは２０〜４０％程度が適当である。
【００４０】
この見掛け容積とは、生物担体の短管の内側空洞部も容積に加えたものである。
【００４１】
生物担体に亜硝酸化細菌とアナモックス細菌を付着させる方法は、アナモックス処理槽に所定量の生物担体を充填して、これらの菌と膜ろ過水を加えてＤＯ０．１〜０．４ｍｇ／Ｌで運転していれば、自然に生物担体表面の内側にアナモックス細菌層、外側に亜硝酸化細菌層が形成される。この初期運転は１５〜４５日間程度行えばよい。
【００４２】
本発明のアナモックス処理では、１００〜４，０００ｍｇ／Ｌ程度のアンモニア性窒素を含む膜ろ過水を一つの水槽で窒素容積負荷０．５〜５ｋｇＮ／ｍ３／日、好ましくは０．５〜２ｋｇＮ／ｍ３／日で処理できる。特に、本発明では、３，０００〜４，０００ｍｇ／Ｌ程度の高濃度のアンモニア性窒素を含む膜ろ過水も良好に処理できる。アナモックス処理中は、散気部に酸素を含む気体、通常は空気を送って槽内の溶存酸素濃度を維持する。槽内の溶存酸素濃度はゼロになると亜硝酸化細菌が働かず、一方、高濃度になるとアナモックス細菌が働かなくなるので、槽内液の溶存酸素濃度を０．０５〜０．４ｍｇ／Ｌ程度になるように調節する。そして、アナモックス処理槽内では、下流側すなわち出口に近いところでは窒素除去が進行していて溶存酸素の消費が少なく濃度が安定しやすいため、そこの溶存酸素濃度を測定して０．２〜０．４ｍｇ／Ｌ程度、特に０．２〜０．３ｍｇ／Ｌ程度になるように風量を調節すればアナモックス処理槽内の大部分の部位の溶存酸素濃度を０．０５〜０．１ｍｇ／Ｌ程度にできて好ましい。
【００４３】
アナモックス処理槽から排出される処理水には亜硝酸化細菌とアナモックス細菌を含む汚泥が含まれているのでこれを分離する。これは処理水を固液分離槽に投入して行えばよく、自然沈降にて汚泥と上澄み水を分離する。
【００４４】
固液分離して排出される処理水は、必要によりさらに処理し、放流あるいは有効利用すればよい。
【００４５】
このような本発明の一実施態様を図１に示す。生ごみはメタン発酵槽に入れてメタン発酵させ、発酵中に生じたバイオガスは取り出して発電等に利用する。メタン発酵中は、メタン発酵槽内あるいは槽外に設置した膜分離装置で発酵液を連続的に膜ろ過し、メタン発酵汚泥は発酵槽に返送し、膜ろ過水は生物担体が投入されているアナモックス処理槽で処理し、処理水は固液分離槽でアナモックス処理槽の汚泥を固液分離槽で分離して取り出される。
【実施例】
【００４６】
家庭などから排出された生ごみを水を用いてTS７％に希釈してＣＯＤｃｒ７０，０００ｍｇ／Ｌの液を調整し、その１０Ｌを容積が１５０Ｌの発酵槽に入れて３８℃でメタン発酵させた。発酵槽に隣接して膜ろ過面積０．１ｍ２の精密ろ過膜（公称孔径０．２μｍ、材質ＰＴＦＥ、住友電工製）を装着した膜分離装置を設置して膜ろ過を連続して行った。膜ろ過水のＣＯＤｃｒとアンモニア性窒素濃度の経時変化を測定した結果を表１に示す。
【００４７】
【表１】
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【００４８】
アナモックス処理槽は、図２、図３に示すように、縦１５ｃｍ、横７ｃｍ、高さ５０ｃｍの箱形で、内部には、幅７ｃｍ、高さ１５ｃｍの整流板が底面から１０ｃｍの間隔を明けて取り付けられており、この整流版で分画された一方の室の中位には外径１０．５ｍｍ、長さ７ｃｍの散気管が設置されている。膜ろ過水の入口はこの散気板が設置されている室の整流板の取付方向の一端の上部に配置されており、出口は他端の下部に配置されている。このアナモックス処理槽内には、生物担体として、１個の外径が４ｍｍ、内径が３ｍｍ、長さが５ｍｍで表面が微細な凹凸状になっている比重１．００７のポリプロピレン製の短管（ＪＦＥエンジニアリング株式会社製、「Ｂｉｏ  Ｔｕｂｅ」）が見掛け容積１．５Ｌの量で充填されており、既に亜硝酸化細菌およびアナモックス細菌が投入され馴養されている。この生物担体に亜硝酸化細菌とアナモックス細菌が付着している状態を様式的に図４に示す。同図に示すように、短管内外面には微生物膜が付着形成されているが、微生物膜の表面側には亜硝酸化細菌が棲息していて亜硝酸化反応で酸素を消費し、担体側にはアナモックス菌が棲息していて、酸素が消費されて無酸素化状態でアナモックス反応を行っている。
【００４９】
この生物担体の充填量を反応槽に対する見掛け容積比で０〜６０％まで変えて、ＨＲＴ１５日の膜ろ過水を用いて、水温２５℃、HRT１２ｈｒ、表層DOが０．２ｍｇ／Ｌとなるようにアナモックス処理を行ったところ、表２のような結果が得られた。
【００５０】
【表２】
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【００５１】
こうして、生物担体の充填量が１０％未満あるいは５０％を越えると窒素除去率が低下することがわかった。その原因は、１０％未満だと、亜硝酸化細菌とアナモックス細菌の量が不足し、５０％を越えると担体の流動性が悪くなるためであると考えられる。
【００５２】
生物担体の充填量を３０％にして、表層DOが０．２ｍｇ／Ｌとなるように曝気した際の槽内の溶存酸素濃度分布を測定した結果を図２と図３に示す。これらの図に示すように、アナモックス処理槽内では、ＤＯ計を設置した処理水が流出する近傍の溶存酸素濃度が０．２ｍｇ／Ｌと最も高くしかも安定しており、この部分の溶存酸素濃度を０．２ｍｇ／Ｌにコントロールすることによって処理槽内の大部分の溶存酸素濃度を０．１ｍｇ／Ｌ以下にできることを見出した。
【００５３】
生物担体の充填率を３０％にして、前述のＨＲＴが７．５〜３０日の各膜ろ過水についてアナモックス処理を行ったところ、ＣＯＤｃｒが４５０ｍｇ／Ｌ以上では、有機物分解細菌の増殖と、アナモックス処理細菌の活性阻害がみられた。ＨＲＴ３０日以上では、メタン発酵槽の容積が通常のメタン発酵と同等になるため、容積が大きくなってメリットがない。
【００５４】
反応槽への窒素容積負荷を変更した実験を行った。窒素容積負荷（ｋｇＮ／ｍ３／日）は次の式により算出される。
【００５５】
（膜ろ過水の流入水量（Ｌ／日））×（膜ろ過水のT-N濃度（ｍｇ／Ｌ））／（反応槽容積（Ｌ））／１，０００
前述の実験水槽および担体を用いて、水温２５℃、担体投入率３０％、表層DO２．０相当となるように曝気風量を調整してANAMMOX処理実験を行った。
【００５６】
まず、膜分離メタン発酵の膜ろ過水（T-N１，５００〜２，５００ｍｇ／Ｌ）がT-N２，５００ｍｇ／Ｌ未満の場合には、塩化アンモニウムを添加してT-N２，５００ｍｇ／Ｌとした。滞留時間を２．０日、１．０日、１２時間、８時間として窒素容積負荷を１．２５、２．５、５．０、７．５ｋｇＮ／ｍ３／日として窒素除去率を求めた。また、その後、HRT１２時間として、T-N３，０００ｍｇ／Ｌとなるように塩化アンモニウムを添加することで、窒素容積負荷を６．０ｋｇＮ／ｍ３／日とした。その結果、表３のような結果が得られ、高い窒素容積負荷での窒素除去が可能であるという結果が得られた。
【００５７】
【表３】
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【００５８】
こうして、本発明の方法では、窒素容積負荷が５．０ｋｇ／ｍ３／日でも窒素除去率が８０％になり、充分に処理できることを確認した。一方、７ｋｇ／ｍ３／日になると窒素除去率は５０％以下になってしまった。一般の下水処理の窒素容積負荷が０．０５〜０．１ｋｇ／ｍ３／日であるから、本発明を適用することによってかなり高速化が可能になることが明らかになった。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明により、生ごみをはじめとする有機性廃棄物を効率よく処理できるので、各種の有機性廃棄物処理に幅広く利用できる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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