(57)【要約】【課題】例えば震災などで長期間アナモックスプロセスが停止した場合でも、アナモックス菌を死滅させることなく活性を保持させ、早期に所定の処理能力に戻すことができるアナモックスプロセス長期停止時のアナモックス菌活性保持方法を提供する。【解決手段】アナモックス槽内のアナモックス菌によって実施されるアナモックスプロセスがアナモックス菌に対する基質の供給停止によって常温で第１所定期間以上停止する際、第１所定期間よりも短い第２所定期間以内に、硝酸塩をアナモックス槽内に添加するものとする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アナモックス槽内のアナモックス菌によって実施されるアナモックスプロセスが前記アナモックス菌に対する基質の供給停止によって常温で第１所定期間以上停止する際、前記第１所定期間よりも短い第２所定期間以内に、硝酸塩を前記アナモックス槽内に添加することを特徴とするアナモックスプロセス長期停止時のアナモックス菌活性保持方法。
【請求項２】
前記第１所定期間は３週間であり、前記第２所定期間は２週間であることを特徴とする請求項１に記載のアナモックスプロセス長期停止時のアナモックス菌活性保持方法。
【請求項３】
前記硝酸塩としては、硝酸ナトリウムまたは硝酸カリウムを用いることを特徴とする請求項１または２に記載のアナモックスプロセス長期停止時のアナモックス菌活性保持方法。
【請求項４】
前記硝酸塩の添加濃度は、１０〜２０００ｍｇ−Ｎ／Ｌとすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のアナモックスプロセス長期停止時のアナモックス菌活性保持方法。
【請求項５】
前記硝酸塩の添加後の前記アナモックス槽内のｐＨは６．５〜８．５の範囲とすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のアナモックスプロセス長期停止時のアナモックス菌活性保持方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば震災などで長期間アナモックスプロセスが停止した場合でも、アナモックス菌を死滅させることなく活性を保持して早期に所定の処理能力に戻すことができるアナモックスプロセス長期停止時のアナモックス菌活性保持方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、アナモックス槽内に基質を供給し、アナモックス槽内のアナモックス菌により、嫌気性条件下でアンモニアおよび亜硝酸を窒素ガスに変換するアナモックスプロセスが注目されている（特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、１７日程度であれば、約１０〜３５℃で処理を停止（基質の供給を停止）しても、処理再開後アナモックス菌は速やかに処理能力が戻ることは、実証されている（非特許文献１参照）。停止期間がさらに長くなれば、基質は完全になくなり汚泥の腐敗や解体等が生じて、菌数は死滅量が増殖量を上回り徐々に減少していくこととなる（後述の比較例１参照）。それにともない、アナモックス菌の活性は低下し、再稼働させても十分な処理能力を発揮できなくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２０２６２号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】第５２回下水道研究発表会講演集  ｐｐ．８３０−８３２
【０００６】
アナモックス菌の活性を保持する方法としては、冷蔵することでアナモックス菌の活性を一時的に低下させ、生物が休眠状態で生き残る確率が高くなるため、冷蔵条件（約３〜７℃）で保存することが試みられていた。
【０００７】
しかしながら、実設備として稼働しているプラントでは、アナモックス槽は大量の水量を有しているため、冷蔵のために大量の電力が必要となり、ランニングコストが嵩むという問題点がある。また、例えば震災時等の場合は、電力インフラが使用できなくなることがあり、この場合、事実上冷蔵することは不可能であり、長期停止時の水温が高い場合は再稼働させても十分な処理能力を発揮できなくなるほどアナモックス菌の活性を低下させてしまうという問題点がある。
【０００８】
アナモックスプロセスは生物処理であり、生物処理では、震災などで長期停止した場合には、基質を供給することができず、生物叢が変化する、あるいは生物が死滅してしまい、処理再開後も十分な処理能力が得られなくなり、馴致期間が必要になる。特にアナモックス菌は増殖速度が遅く、一度菌が死滅してしまった場合、長期間をかけて再度菌を培養するか、あるいは外部から大量の種汚泥を供給する必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、前述のような問題点等に鑑みてなされたもので、例えば震災などで長期間アナモックスプロセスが停止した場合でも、アナモックス菌を死滅させることなく活性を保持させ、早期に所定の処理能力に戻すことができるアナモックスプロセス長期停止時のアナモックス菌活性保持方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するために、本発明によるアナモックスプロセス長期停止時のアナモックス菌活性保持方法は、
アナモックス槽内のアナモックス菌によって実施されるアナモックスプロセスが前記アナモックス菌に対する基質の供給停止によって常温で第１所定期間以上停止する際、前記第１所定期間よりも短い第２所定期間以内に、硝酸塩を前記アナモックス槽内に添加することを特徴とするものである（第１発明）。
【００１１】
本発明において、前記第１所定期間は３週間であり、前記第２所定期間は２週間であるのが好ましい（第２発明）。
【００１２】
本発明において、前記硝酸塩としては、硝酸ナトリウムまたは硝酸カリウムを用いるのが好ましい（第３発明）。
【００１３】
本発明において、前記硝酸塩の添加濃度は、１０〜２０００ｍｇ−Ｎ／Ｌとするのが好ましい（第４発明）。
【００１４】
本発明において、前記硝酸塩の添加後の前記アナモックス槽内のｐＨは６．５〜８．５の範囲とするのが好ましい（第５発明）。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のアナモックスプロセス長期停止時のアナモックス菌活性保持方法によれば、硝酸塩を添加することによってアナモックス槽内の還元雰囲気下で亜硝酸が生成されるとともに、アナモックス菌の一部が基質不足による自己分解を起して微量のアンモニアが生成されるので、亜硝酸とアンモニアとによってアナモックス反応が起こり、一部のアナモックス菌が生き残り、例えば震災などで長期間アナモックスプロセスが停止した場合でも、アナモックス菌を死滅させることなく活性を保持させ、早期に所定の処理能力に戻すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】アナモックスプロセス停止期間とアナモックス菌活性の推移を示すグラフ
【図２】アナモックス菌の培養時間と菌体濃度の推移を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、本発明によるアナモックスプロセス長期停止時のアナモックス菌活性保持方法の具体的な実施の形態について説明する。
【００１８】
本発明のアナモックスプロセス長期停止時のアナモックス菌活性保持方法は、アナモックス槽内のアナモックス菌によって実施されるアナモックスプロセスがアナモックス菌に対する基質（亜硝酸性窒素、アンモニア性窒素）の供給停止によって常温で第１所定期間以上停止する際、第１所定期間よりも短い第２所定期間以内に、硝酸塩をアナモックス槽内に添加することを特徴とするものである。
【００１９】
例えば、震災などに起因して基質の供給が停止し、電力インフラも使用できないために冷蔵条件以外でアナモックスプロセスが３週間以上停止する際、停止後２週間以内に硝酸塩をアナモックス槽に添加する。ここで、温度条件は、外気温に影響を受けるが、概ね１０〜３５℃の範囲とする。
【００２０】
硝酸塩としては、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、硝酸アンモニウム、硝酸銀などがあるが、安全性、汎用性、水質への影響などを考慮して、硝酸ナトリウム、硝酸カリウムが好ましい。
【００２１】
硝酸ナトリウムの添加濃度は、１０〜２０００ｍｇ−Ｎ／Ｌの範囲であり、好ましくは１０〜１０００ｍｇ−Ｎ／Ｌの範囲である。アナモックス菌の自己分解係数は０．００２ｄ−１であり、活性汚泥の自己分解係数（０．０５ｄ−１）と比べて非常に小さい。また、下記に示すアナモックス反応の実験式より、菌体中に含まれる窒素分は約９％（＝１４×０．１５／（１２＋１×２＋１６×０．５＋１４×０．１５））であることから、自己分解による窒素（アンモニア）の生成量は元々の汚泥（菌体）量に対して１．８×１０−５ｄ−１である。
【００２２】
【化１】
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【００２３】
例えば、アナモックス菌の活性が十分に確保されている反応槽では約１０ｇ／Ｌ以上の菌体量が保持されており、この場合、菌の自己分解により１日に生成されるアンモニアは０．１８ｍｇ−Ｎ／Ｌ（＝１０×１０３×１．８×１０−５）となり、これに相当する硝酸から還元された亜硝酸は約０．２４ｍｇ−Ｎ／Ｌ（＝０．１８×１．３２）であり、これがアナモックス菌の活性維持に必要となる。ただし、停止する際の槽内の状況（アンモニア残留など）や他の微生物との競合などを考慮して、アナモックス菌は硝酸による阻害がほとんどないことから、最大２０００ｍｇ−Ｎ／Ｌを範囲とする。
【００２４】
硝酸塩添加後のアナモックス槽内のｐＨは６．５〜８．５とする。アナモックス反応は高濃度の亜硝酸（ＮＯ２−）（概ね２００ｍｇ−Ｎ／Ｌ以上）およびアンモニア（ＮＨ４＋）（概ね１０００ｍｇ−Ｎ／Ｌ以上）により阻害されるが、さらに、遊離亜硝酸（ＨＮＯ２）（概ね０．１ｍｇ／Ｌ以上）および遊離アンモニア（ＮＨ３）（概ね５０ｍｇ／Ｌ以上）にも阻害される。特に、ＨＮＯ２およびＮＨ３は下式のとおり、ｐＨに大きく関与するため、亜硝酸、アンモニア濃度が低い場合でも、ｐＨ次第では阻害を受ける可能性がある。低ｐＨではＨＮＯ２の影響が大きくなり、また高ｐＨではＮＨ３の影響が大きくなるため、ｐＨは６．５〜８．５の範囲とすることが好ましい。
【００２５】
【化２】
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【実施例】
【００２６】
次に、本発明によるアナモックスプロセス長期停止時のアナモックス菌活性保持方法の具体的な実施例について、図面を参照しつつ説明する。
【００２７】
（実施例１）
（アナモックスプロセスを３週間以上の長期停止時に硝酸塩添加の事例）
アナモックス槽で２．１〜２．６ｋｇ−Ｎ／ｍ３／ｄの窒素除去速度で処理を約１ヶ月継続した後、運転を停止した。アナモックス槽に、運転停止から約２週間後に５００ｍｇ−Ｎ／Ｌの硝酸ナトリウムを添加し、そのまま運転停止時から計１．５ヶ月放置した。停止前のｐＨは７．５〜７．７程度に維持しており、停止中のｐＨは７．３〜７．５程度であった。停止前の水温は２５〜２７℃程度に維持しており、停止中の水温は１８〜２５℃程度であった。その後、運転を再開したところ、運転停止前に対して３７％の活性比（除去速度）が得られ、菌の活性は低下したものの、死滅することなく活性を保持できた（表１、図１参照）。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
（比較例１）
（アナモックスプロセスの長期停止において硝酸塩添加なしの事例）
図１に示されるように、長期停止において硝酸塩添加なしの場合でも、停止期間が２週間程度であれば立上げ時の活性は停止前とほぼ同等の活性を維持した。具体的には、アナモックス槽で１．５〜２．１ｋｇ−Ｎ／ｍ３／ｄの除去速度で処理を１ヶ月継続した後、運転を停止し、そのまま１７日間放置した（硝酸ナトリウムは添加なし）。停止中のｐＨは７．６〜７．８程度、停止中の水温は２９〜３３℃程度であった。運転を再開したところ、運転停止前に対して９７％の活性比（除去速度）が得られ、活性は低下することなく維持できた。
【００３０】
しかし、基質の供給なしでかつ常温で３２日間放置したアナモックス菌の活性試験を実施したところ、図１に示されるように、活性は停止前の４２％まで低下し、同様に６２日でほぼ失活していた。これは、図２の菌体の増殖曲線（Ｍｏｎｏｄの式）に示されるように、基質が減少して最終的に完全になくなると、菌数は死滅量が増殖量を上回り徐々に減少していくこととなり、菌体は体内に蓄えた養分を消費し続けて、最終的には死滅していくこととなる（図２（５）死滅期参照）。よって、停止期間が長くなるとアナモックス槽内の菌体量は減少することとなり、図１に示す菌の活性比は時間の経過とともに急激に低下することとなる。
【００３１】
本発明のアナモックスプロセス長期停止時のアナモックス菌活性保持方法によれば、例えば震災などに起因して冷蔵条件以外で長期停止した場合でも、特に基質を供給することなく、また長期間をかけて再度菌を培養する、あるいは外部から大量の種汚泥を供給することなく、速やかに再立上でき、処理再開が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明のアナモックスプロセス長期停止時のアナモックス菌活性保持方法は、例えば震災などで長期間アナモックスプロセスが停止した場合でも、アナモックス菌を死滅させることなく活性を保持させ、早期に所定の処理能力に戻すことができることから、産業上の利用可能性が大である。
【図１】
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【図２】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年9月3日(2018.9.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アナモックス槽内のアナモックス菌によって実施されるアナモックスプロセスが前記アナモックス菌に対する基質の供給停止によって常温で３週間以上停止する際、２週間以内に、１０〜１０００ｍｇ−Ｎ／Ｌの硝酸塩を前記アナモックス槽内に添加することによって、前記アナモックス槽内の還元雰囲気下で亜硝酸が生成されるとともに、前記アナモックス菌の一部が前記基質不足による自己分解を起して微量のアンモニアが生成されて、前記亜硝酸と前記アンモニアとによってアナモックス反応が起こるようにし、かつ前記アナモックスプロセスの停止から４６日以内に前記アナモックスプロセスを再開することを特徴とするアナモックスプロセス長期停止時のアナモックス菌活性保持方法。
【請求項２】
前記硝酸塩としては、硝酸ナトリウムまたは硝酸カリウムを用いることを特徴とする請求項１に記載のアナモックスプロセス長期停止時のアナモックス菌活性保持方法。
【請求項３】
前記硝酸塩の添加後の前記アナモックス槽内のｐＨは６．５〜８．５の範囲とすることを特徴とする請求項１または２に記載のアナモックスプロセス長期停止時のアナモックス菌活性保持方法。