(57)【要約】【課題】被処理水を、水素供与体の存在下で脱窒菌により脱窒処理する脱窒工程を少なくとも含む水処理方法において、脱窒菌の脱窒活性を高く維持し、処理速度を向上することができる水処理方法および水処理装置を提供する。【解決手段】被処理水を生物処理槽１０に通水し、水素供与体の存在下で脱窒菌により脱窒処理する脱窒工程を少なくとも含み、被処理水中に０．０１〜１．０ｍｇＭｏ／ｇＮのモリブデンを存在させる、水処理方法である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水を生物処理槽に通水し、水素供与体の存在下で脱窒菌により脱窒処理する脱窒工程を少なくとも含み、
前記被処理水中に０．０１〜１．０ｍｇＭｏ／ｇＮのモリブデンを存在させることを特徴とする水処理方法。
【請求項２】
請求項１に記載の水処理方法であって、
前記生物処理槽における窒素負荷を、０．１６ｋｇ／（ｍ３−槽容積・ｄ）以上とすることを特徴とする水処理方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の水処理方法であって、
前記生物処理槽に担体を添加し、前記担体に対する窒素負荷を、１．６ｋｇＮ／（ｍ３−担体・ｄ）以上とすることを特徴とする水処理方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の水処理方法であって、
前記被処理水中のモリブデン濃度が、０．０００１ｍｇ／Ｌ未満であることを特徴とする水処理方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の水処理方法であって、
前記被処理水中のモリブデン含有量を前記生物処理槽における窒素負荷に応じて変化させることを特徴とする水処理方法。
【請求項６】
被処理水を生物処理槽に通水し、水素供与体の存在下で脱窒菌により脱窒処理する脱窒手段を少なくとも備え、
前記被処理水中に０．０１〜１．０ｍｇＭｏ／ｇＮのモリブデンを存在させることを特徴とする水処理装置。
【請求項７】
請求項６に記載の水処理装置であって、
前記生物処理槽における窒素負荷を、０．１６ｋｇ／（ｍ３−槽容積・ｄ）以上とすることを特徴とする水処理装置。
【請求項８】
請求項６または７に記載の水処理装置であって、
前記生物処理槽に担体を添加し、前記担体に対する窒素負荷を、１．６ｋｇＮ／（ｍ３−担体・ｄ）以上とすることを特徴とする水処理装置。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれか１項に記載の水処理装置であって、
前記被処理水中のモリブデン濃度が、０．０００１ｍｇ／Ｌ未満であることを特徴とする水処理装置。
【請求項１０】
請求項６〜９のいずれか１項に記載の水処理装置であって、
前記被処理水中のモリブデン含有量を前記生物処理槽における窒素負荷に応じて変化させることを特徴とする水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理水を、水素供与体の存在下で脱窒菌により脱窒処理する脱窒工程を少なくとも含む水処理方法および水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被処理水中の硝酸態窒素および亜硝酸態窒素のうち少なくとも１つを、水素供与体の存在下で脱窒菌により脱窒処理することにより、硝酸態窒素および亜硝酸態窒素のうち少なくとも１つを窒素ガスに分解して処理することができる。このような脱窒方法としては、脱窒菌の保持形態により浮遊法、ＵＳＢ法（Ｕｐｆｌｏｗ  Ｓｌｕｄｇｅ  Ｂｌａｎｋｅｔ：上向流汚泥床）、担体法に分けられる。なお、以下、「脱窒菌」は特に断らない限り、水素供与体の存在下で脱窒する従属栄養性の脱窒菌を意味する。
【０００３】
上記に示す脱窒法のうち、沈殿池から汚泥を返送する浮遊法は広く採用されているが、窒素負荷は１ｋｇ／（ｍ３・ｄ）以下と低負荷で運用されるため、処理に必要な反応槽容積が大きい。
【０００４】
これに対し、ＵＳＢ法は脱窒菌の凝集能を利用した自己造粒により、反応槽内に沈降性の良いグラニュールを形成させて、被処理水を上向流で通水することで脱窒処理を行う方法である。この方法は、沈降性の良いグラニュールにより、反応槽内の脱窒菌を多く保持することができるため、浮遊法に比べて高負荷処理が可能となる。
【０００５】
また、微生物保持担体を用いて脱窒菌を担体に高濃度に保持する担体法（固定床または流動床）であれば、浮遊法よりも高負荷運転が可能で、かつ沈殿池で固液分離した汚泥を返送しなくてもよいため、維持管理が容易となる。特に流動担体を用いた方法では、逆洗を行わなくてもよいことから、安定運転が可能である。
【０００６】
いずれの方法においても脱窒菌の活性を高く保つためには、ｐＨや酸化還元電位（ＯＲＰ）等の様々な制御因子があり、そのうちの１つに脱窒菌の栄養環境を整えることも挙げられる。例えば特許文献１には、栄養塩、ミネラル、重金属等の少ない被処理水を処理する場合、脱窒処理に必要な無機物として鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カリウム（Ｋ）、カルシウム（Ｃａ）等の栄養素を多く添加することが記載されている。また、特許文献２には包括固定化担体に用いる脱窒菌の培養に対し、栄養素として鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）を添加して実施したとの記載がある。
【０００７】
一方で、特許文献１，２では一般的に脱窒菌の増殖に必要とされる栄養素が記載されているだけであり、特定の栄養素が脱窒菌の脱窒活性を高く維持することを示すものではなく、特定の栄養素の要求量や負荷条件については明らかにされていない。特に、流動担体上に脱窒菌を維持し生物膜を形成させる場合は、装置の立ち上げとともに担体上で生物を増殖させる必要があり、脱窒活性を高く維持する方法が求められている。
【０００８】
また、これらの栄養素の供給として、金属塩が添加されるが、添加量が過剰となった場合、ランニングコストの増加や残存金属の処理が必要となるケースもある。
【０００９】
なお、生物処理における一般的な栄養素として、必須栄養素の窒素（Ｎ）、リン（Ｐ）の他に、硫黄（Ｓ）、カリウム（Ｋ）、ナトリウム（Ｎａ）、カルシウム（Ｃａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、鉄（Ｆｅ）、マンガン（Ｍｎ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、モリブデン（Ｍｏ）等が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１０−２５３３５２号公報
【特許文献２】特開２０１２−０６６１６４号公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】Microbiology nitrate respiration - Genes, enzymes, and environmental distribution, Journal of Biotechnology, 155(2011), pp.104-117
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、被処理水を、水素供与体の存在下で脱窒菌により脱窒処理する脱窒工程を少なくとも含む水処理方法において、脱窒菌の脱窒活性を高く維持し、処理速度を向上することができる水処理方法および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】
【００１３】
本発明は、被処理水を生物処理槽に通水し、水素供与体の存在下で脱窒菌により脱窒処理する脱窒工程を少なくとも含み、前記被処理水中に０．０１〜１．０ｍｇＭｏ／ｇＮのモリブデンを存在させる、水処理方法である。
【００１４】
前記水処理方法において、前記生物処理槽における窒素負荷を、０．１６ｋｇ／（ｍ３−槽容積・ｄ）以上とすることが好ましい。
【００１５】
前記水処理方法において、前記生物処理槽に担体を添加し、前記担体に対する窒素負荷を、１．６ｋｇＮ／（ｍ３−担体・ｄ）以上とすることが好ましい。
【００１６】
前記水処理方法において、前記被処理水中のモリブデン濃度が、０．０００１ｍｇ／Ｌ未満であることを特徴とすることが好ましい。
【００１７】
前記水処理方法において、前記被処理水中のモリブデン含有量を前記生物処理槽における窒素負荷に応じて変化させることが好ましい。
【００１８】
また、本発明は、被処理水を生物処理槽に通水し、水素供与体の存在下で脱窒菌により脱窒処理する脱窒手段を少なくとも備え、前記被処理水中に０．０１〜１．０ｍｇＭｏ／ｇＮのモリブデンを存在させる、水処理装置である。
【００１９】
前記水処理装置において、前記生物処理槽における窒素負荷を、０．１６ｋｇ／（ｍ３−槽容積・ｄ）以上とすることが好ましい。
【００２０】
前記水処理装置において、前記生物処理槽に担体を添加し、前記担体に対する窒素負荷を、１．６ｋｇＮ／（ｍ３−担体・ｄ）以上とすることが好ましい。
【００２１】
前記水処理装置において、前記被処理水中のモリブデン濃度が、０．０００１ｍｇ／Ｌ未満であることを特徴とすることが好ましい。
【００２２】
前記水処理装置において、前記被処理水中のモリブデン含有量を前記生物処理槽における窒素負荷に応じて変化させることが好ましい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明により、被処理水を、水素供与体の存在下で脱窒菌により脱窒処理する脱窒工程を少なくとも含む水処理方法において、脱窒菌の脱窒活性を高く維持し、処理速度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態に係る水処理装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る水処理装置の他の例を示す概略構成図である。
【図３】本発明の実施形態に係る水処理装置の他の例を示す概略構成図である。
【図４】比較例１および実施例１における充填率２０％の結果を示すグラフである。
【図５】比較例１および実施例１における充填率４０％の結果を示すグラフである。
【図６】比較例１および実施例１における充填率６０％の結果を示すグラフである。
【図７】実施例２の結果を示すグラフである。
【図８】実施例３の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の実施の形態について以下説明する。本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。
【００２６】
本発明の実施形態に係る水処理装置の一例の概略を図１に示し、その構成について説明する。また、図２，３は、本実施形態に係る水処理装置の他の例を示し、担体を利用した水処理装置の一例を示す。
【００２７】
水処理装置１は、被処理水を生物処理槽（脱窒槽）１０に通水し、水素供与体の存在下で脱窒菌により脱窒処理する脱窒手段を少なくとも備え、被処理水中に０．０１〜１．０ｍｇＭｏ／ｇＮのモリブデンを存在させる装置である。
【００２８】
水処理装置１において、生物処理槽１０の被処理水入口には、被処理水配管１８が接続され、処理水出口には、処理水配管２０が接続されている。生物処理槽１０には、撹拌手段として、例えば、モータ等の回転駆動手段および撹拌羽根等を有する撹拌装置１２が設置されている。被処理水配管１８には、モリブデン化合物供給配管１４が接続され、生物処理槽１０には、水素供与体供給配管１６が接続されている。
【００２９】
本実施形態に係る水処理方法および水処理装置１の動作について説明する。
【００３０】
被処理水は、被処理水配管１８を通して、生物処理槽１０へ送液される。ここで、被処理水配管１８において、被処理水に対して、モリブデン化合物供給配管１４を通してモリブデン化合物が供給され、被処理水中に０．０１〜１．０ｍｇＭｏ／ｇＮのモリブデンを存在させる（モリブデン化合物供給工程）。生物処理槽１０において、水素供与体供給配管１６を通して水素供与体が供給され、水素供与体の存在下で脱窒菌により、硝酸態窒素または亜硝酸態窒素が窒素ガスにまで還元され、脱窒処理される（脱窒工程）。脱窒液は、処理水として、処理水配管２０を通して排出される。
【００３１】
脱窒工程は、嫌気性条件および水素供与体の存在下において、脱窒菌により硝酸態窒素および亜硝酸態窒素のうち少なくとも１つを窒素ガスにまで還元処理する工程である。生物処理槽１０を上向流式とする場合は、処理水の一部を被処理水配管１８に循環する循環配管を備えてもよく、完全混合式とする場合は、撹拌手段としてモータ等の回転駆動手段および撹拌羽根等を有する撹拌装置を備えてもよい。ｐＨの制御が容易である点を考慮すると、完全混合式の方が好ましい。
【００３２】
本実施形態に係る水処理方法および水処理装置では、硝酸態窒素および亜硝酸態窒素のうち少なくとも１つを含む被処理水をモリブデンの存在下で脱窒菌により脱窒処理することにより、脱窒活性を高く維持し、脱窒速度を向上することが可能となる。
【００３３】
これは次のような理由による。嫌気性条件下における脱窒菌による硝酸から窒素ガスまでの脱窒反応は、［ＮＯ３−→ＮＯ２−→ＮＯ→Ｎ２Ｏ→Ｎ２］に細分化される。ここで、非特許文献１によれば、［ＮＯ３−→ＮＯ２−］の還元反応を触媒する酵素は、モリブデンが関与していることが明らかとなっている。よって、脱窒反応において、モリブデンが存在することで脱窒活性が向上することが想定されるが、モリブデンの要求量や負荷条件についてはいずれの脱窒方法においても明らかとなっていない。
【００３４】
本発明者らは、硝酸態窒素および亜硝酸態窒素のうち少なくとも１つを含む被処理水を、水素供与体の存在下で脱窒菌により脱窒処理する脱窒工程を含む水処理方法において、微生物活性が低く、処理速度が向上しにくい場合に、被処理水に所定量のモリブデンを存在させることで、脱窒菌の活性が大幅に向上し、高い処理速度を得ることが可能となることを見出し、また、モリブデンが必要となる負荷条件を見出した。
【００３５】
処理対象となる被処理水の窒素濃度に対し、必要なモリブデン濃度が決まることが本発明者らにより明らかとなり、存在させるモリブデンの量は、０．０１ｍｇＭｏ／ｇＮ以上、過剰添加を避けるために特に０．０１〜１．０ｍｇＭｏ／ｇＮの範囲が好ましく、０．０１〜０．１ｍｇＭｏ／ｇＮの範囲がより好ましい。モリブデンの存在量が、０．０１ｍｇＭｏ／ｇＮ未満であると、脱窒菌の活性が低く、処理に必要な反応槽容積が増加する。処理対象となる被処理水の窒素濃度に特に限定はないが、例えば１０ｍｇＮ／Ｌ以上であり、１０〜５０００ｍｇＮ／Ｌの範囲である。例えば１０ｍｇＮ／Ｌの場合、モリブデンの必要濃度としては、０．０００１〜０．０１ｍｇＭｏ／Ｌの範囲となる。この範囲内において、さらに生物処理槽１０における窒素負荷に応じて被処理水中のモリブデン含有量を変化させ、最終的な添加量を決定するのが好ましい。
【００３６】
本実施形態に係る水処理方法および水処理装置において、生物処理槽１０における窒素負荷を０．１６ｋｇ／（ｍ３−槽容積・ｄ）以上とした場合に、処理性能が向上する。なお、生物処理槽１０における窒素負荷は、設置面積やコスト等の観点から、１．０ｋｇ／（ｍ３−槽容積・ｄ）以上とすることがより好ましい。生物処理槽１０における窒素負荷の上限は、特に限定はないが、例えば、１０ｋｇ／（ｍ３−槽容積・ｄ）以下であり、５．０ｋｇ／（ｍ３−槽容積・ｄ）以下とすることが好ましい。
【００３７】
本実施形態において、処理対象となる被処理水は、例えば、硝酸態窒素および亜硝酸態窒素のうち少なくとも１つを含む窒素含有水である。さらにアンモニア態窒素を含む窒素含有水もあるが、アンモニア態窒素が主成分の窒素含有水は、好気性条件下において、アンモニア酸化細菌および亜硝酸酸化細菌等によりアンモニウムイオンを亜硝酸イオン、硝酸イオンにまで硝化した後の被処理水が処理対象となる。
【００３８】
被処理水としては、例えば、電子産業排水、金属精錬工場排水、発電所排水等の産業排水や、汚泥処理過程で排出される消化脱離水を含む排水等が挙げられる。ここで、電子産業排水は、様々な薬品が含まれており、また、製造する製品によっても排水中の成分は大きく異なるが、窒素含有水としては、例えばウェハー洗浄排水等が挙げられる。この排水中には、アンモニアの他、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）、過酸化水素、フッ素イオン、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）等を含むことが多い。
【００３９】
被処理水中のモリブデン濃度は、例えば、０．０００１ｍｇＭｏ／Ｌ未満である。
【００４０】
被処理水中に含まれるモリブデンが不足する場合には、モリブデン化合物を外部添加することで処理性能が向上する。モリブデン化合物は、例えばモリブデン化合物溶液として、被処理水に対してモリブデン化合物供給配管１４を通して供給されて、モリブデン化合物が被処理水に混合されることで系内に供給される。
【００４１】
モリブデン化合物としては、例えば、モリブデン酸ナトリウム、モリブデン酸カリウム、モリブデン酸アンモニウム等のモリブデン酸化合物等が挙げられる。モリブデン化合物の形態としては特に限定はないが、例えば溶液の状態であれば微生物汚泥中の細菌が利用しやすく、例えばモリブデン酸ナトリウムやモリブデン酸カリウム等の水溶液が予め調製されて添加されることが好ましい。
【００４２】
モリブデン化合物の添加場所については、生物処理槽１０に被処理水を流入させる被処理水配管１８に供給されてもよいし、被処理水を一時的に貯留するタンクを別途設けて、そこに供給されてもよい。
【００４３】
水素供与体としては、被処理水中に含まれている有機物等が利用できるが、水素供与体が不足する場合には外部より供給してもよい。このとき水素供与体は、例えば、被処理水中の窒素濃度と水量とから供給量が決定され、その供給量に基づいて、水素供与体が連続的に添加されてもよい。外部より供給する水素供与体としては、例えばメタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等のアルコール類、酢酸等の有機酸類、水素ガス、アセトン、グルコース、エチルメチルケトン、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）等のうち１つまたは複数が挙げられるが、これに限定されるものではなく、水素供与体として従来公知のもの全てを使用することができる。
【００４４】
生物処理槽１０の水温は、例えば、１５〜４０℃の範囲に維持されることが好ましい。
【００４５】
生物処理槽１０における還元に伴い、脱窒液のｐＨが上昇する場合は、塩酸や硫酸等の酸を添加し、ｐＨ６．０〜８．５に維持されることが好ましい。
【００４６】
生物処理槽１０において、担体を投入し、脱窒菌が流動担体上に保持されることで、硝酸態窒素および亜硝酸態窒素のうち少なくとも１つと脱窒菌との接触効率が高くなり、高負荷運転可能となるほか、脱窒菌を含む汚泥の管理が容易となる。
【００４７】
このような形態の水処理装置の例を図２に示す。図２の水処理装置３において、生物処理槽１０には、担体２２が投入されている。生物処理槽１０は、担体２２の処理水配管２０への流出を抑制するためのスクリーン２４を備える。
【００４８】
担体２２については、従来から嫌気性条件下で使用される担体であれば特に限定されるものではなく、例えば、プラスチック製担体、スポンジ状担体、ゲル状担体等が挙げられる。特に、流動担体として、ゲル状担体を用いることで、窒素ガスによる担体の浮上を抑制し、また、撹拌による担体の流動性も高いため、プラスチック製担体、スポンジ状担体と比較して、高負荷処理が可能となる。ゲル状担体としては、特に限定されるものではないが、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、ポリウレタン等を含む吸水性高分子ゲル状担体等が挙げられる。また、担体における汚泥の維持方法として、あらかじめ担体内部に汚泥を包括固定化する方法や、担体と種汚泥を生物処理槽（脱窒槽）に投入し、担体上に生物膜を形成させる方法等があり、被処理水との接触効率を多くし、活性を高く保つ点で担体上に生物膜を形成させる方法が好ましい。
【００４９】
担体２２の形状は、特に限定されるものではないが、１ｍｍ〜１０ｍｍ程度の球状または立方体状（キューブ状）、長方体、円筒状等のものが好ましい。特に、３〜８ｍｍ程度の球状、または円筒状のゲル状担体が好ましい。生物処理槽１０の内部で流動状態を形成しやすくするために、担体２２の比重は少なくとも１．０より大きく、真比重として、１．１以上、あるいは見かけ比重として１．０１以上のものが好ましい。
【００５０】
担体法を用いる場合の撹拌方法として、生物処理槽１０の内部に略垂直に設置され、上下が開口したドラフトチューブを設置し、ドラフトチューブ内側に下降流、ドラフトチューブ外側に上向流が形成するよう縦型撹拌機や水中エアレータを用いてもよい。
【００５１】
生物処理槽１０への担体２２の投入量は、生物処理槽１０の容積に対して、１０〜７０％の範囲が好ましい。担体２２の投入量が生物処理槽１０の容積に対して１０％未満であると反応速度が小さくなる場合があり、７０％を超えると担体が流動しにくくなり、長期運転において汚泥による閉塞等で被処理水がショートパスし、処理水質が悪くなる場合がある。
【００５２】
担体法においては、脱窒工程における、モリブデンを必要とする担体当たりの窒素負荷が本発明者らにより明らかとなり、１．６ｋｇＮ／（ｍ３−担体・ｄ）以上の場合にモリブデンを含有させることで処理性能が向上するため、好ましい。表１に示すように、例えば、生物処理槽１０の担体充填率が１０％の場合には、窒素負荷として０．１６ｋｇＮ／（ｍ３−槽容積・ｄ）以上の場合に、処理性能が向上するため、好ましい。
【００５３】
【表１】
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【００５４】
アンモニア態窒素が主成分の被処理水については、好気性条件下において、アンモニア酸化細菌および亜硝酸酸化細菌等によりアンモニウムイオンを亜硝酸イオン、硝酸イオンにまで硝化するための硝化槽等を生物処理槽１０の前段に設けて処理してもよい。
【００５５】
このような形態の水処理装置の例を図３に示す。図３の水処理装置５は、好気性条件下において、アンモニア酸化細菌および亜硝酸酸化細菌等によりアンモニウムイオンを亜硝酸イオン、硝酸イオンにまで硝化するための硝化手段として、硝化槽２６と、硝化で得られた硝化液を生物処理槽（脱窒槽）１０に通水し、水素供与体の存在下で脱窒菌により脱窒処理する脱窒手段とを備える。
【００５６】
水処理装置５において、硝化槽２６の被処理水入口には、被処理水配管３６が接続され、硝化槽２６の硝化液出口と生物処理槽１０の硝化液入口とは、硝化液配管３８により接続され、生物処理槽１０の処理水出口には、処理水配管２０が接続されている。被処理水配管３６には、モリブデン化合物供給配管３４が接続されている。生物処理槽１０には、撹拌手段として、例えば、モータ等の回転駆動手段および撹拌羽根等を有する撹拌装置１２が設置されている。生物処理槽１０には、水素供与体供給配管１６が接続されている。硝化槽２６には、担体３０が投入されている。硝化槽２６は、担体３０の硝化液配管３８への流出を抑制するためのスクリーン３２を備え、酸素含有気体を供給する酸素含有気体供給手段として、散気装置２８を備える。生物処理槽１０には、担体２２が投入されている。生物処理槽１０は、担体２２の処理水配管２０への流出を抑制するためのスクリーン２４を備える。
【００５７】
水処理装置５において、被処理水は、被処理水配管３６を通して、硝化槽２６へ送液される。ここで、被処理水配管３６において、被処理水に対して、モリブデン化合物供給配管３４を通してモリブデン化合物が供給され、被処理水中に０．０１〜１．０ｍｇＭｏ／ｇＮのモリブデンを存在させる（モリブデン化合物供給工程）。硝化槽２６において、好気性条件下において、アンモニア酸化細菌および亜硝酸酸化細菌等によりアンモニウムイオンが亜硝酸イオン、硝酸イオンにまで硝化される（硝化工程）。
【００５８】
硝化液（生物処理槽１０における被処理水となる）は、硝化液配管３８を通して、生物処理槽１０へ送液される。生物処理槽１０において、水素供与体供給配管１６を通して水素供与体が供給され、水素供与体の存在下で脱窒菌により、硝酸態窒素または亜硝酸態窒素が窒素ガスにまで還元され、脱窒処理される（脱窒工程）。脱窒液は、処理水として、処理水配管２０を通して排出される。
【００５９】
モリブデン化合物の添加場所については、硝化槽２６に被処理水を流入させる被処理水配管３６に供給されてもよいし、被処理水を一時的に貯留するタンクを別途設けて、そこに供給されてもよい。
【００６０】
アンモニア酸化細菌および亜硝酸酸化細菌等を硝化槽２６内に保持するために、担体３０を投入してもよい。その際の担体３０は、従来から好気性条件下で使用される担体であれば特に限定されるものではなく、例えば、プラスチック製担体、スポンジ状担体、ゲル状担体等が挙げられる。
【００６１】
アンモニア酸化細菌、亜硝酸酸化細菌および脱窒菌等の保持手段としては、流動床方式に限らず、固定床方式、浮遊式、膜分離活性汚泥法、ＵＳＢ方式等、いずれの方式であってもよい。また、浮遊式と膜分離活性汚泥法等に対し、槽内にアンモニア酸化細菌、亜硝酸酸化細菌および脱窒菌等を多く保持するために、担体を併用してもよい。なお、脱窒工程で残存する有機物を処理するために、脱窒工程の後に酸化工程を設けてもよい。
【実施例】
【００６２】
以下、実施例および比較例を挙げ、本発明をより具体的に詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
【００６３】
以下に連続通水試験機を用いた実施例および比較例を示す。
【００６４】
全て室温２０℃±２．０℃、ｐＨ７．０〜７．５で制御した条件で実施した。また、０．４５μｍフィルタで被処理水および処理水をろ過した溶解性の水質から得られた実験結果である。
【００６５】
＜比較例１および実施例１＞
図２に示す、担体法による水処理装置を用いて模擬排水の脱窒試験を実施した。
【００６６】
［試験条件］
生物処理槽容積：１．４Ｌ
微生物保持用担体：ポリビニルアルコールゲル状担体（球状、直径４ｍｍ）
担体充填率：２０％、４０％、６０％（担体かさ容量／槽容量）
供試水：井水に硝酸ナトリウムを硝酸態窒素濃度３００ｍｇ／Ｌ相当量添加し、その他リン酸および微量元素溶液を添加したものを模擬排水とした。なお、本試験に用いた微量元素溶液にはモリブデン、ニッケル、コバルトが含まないものを用いた。なお、模擬排水のモリブデン、ニッケル、コバルトの各含有濃度は０．０００１ｍｇ／Ｌ未満であった。模擬排水の微量元素濃度を表２に示す。微量元素の濃度は、ＩＣＰ質量分析法（ＩＣＰ−ＭＳ）を用いて測定した。
水素供与体：メタノール
種汚泥：メタノールで馴養された脱窒汚泥をＭＬＳＳ濃度として１０００ｍｇ／Ｌ分添加
【００６７】
【表２】
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【００６８】
［試験結果］
図４に、充填率２０％の結果を、図５に、充填率４０％の結果を、図６に、充填率６０％の結果を示す。
【００６９】
（比較例１  運転期間：充填率２０％  〜８５日目、充填率４０％と６０％  〜１４２日目）
Ｔ−Ｎ（全窒素）容積負荷として、充填率２０％は０．３ｋｇＮ／（ｍ３−槽容積・ｄ）、充填率４０％は０．５ｋｇＮ／（ｍ３−槽容積・ｄ）、充填率６０％は０．６ｋｇＮ／（ｍ３−槽容積・ｄ）で通水を開始した。充填率２０％と充填率４０％は、Ｔ−Ｎ容積負荷として約１．０ｋｇＮ／（ｍ３−槽容積・ｄ）、充填率６０％は、約１．３ｋｇＮ／（ｍ３−槽容積・ｄ）まで負荷を上昇させたが、Ｔ−Ｎ除去率は低下傾向にあり、処理性能が安定しなかった。この間の最大Ｔ−Ｎ除去速度として、充填率２０％は０．３３ｋｇＮ／（ｍ３−槽容積・ｄ）、充填率４０％は０．５９ｋｇＮ／（ｍ３−槽容積・ｄ）、充填率６０％は１．００ｋｇＮ／（ｍ３−槽容積・ｄ）に留まった。
【００７０】
（実施例１  運転期間：充填率２０％  ８６日目以降、充填率４０％と６０％  １４３日目以降）
その後、充填率２０％は８６日目から、充填率４０％と６０％は１４３日目からモリブデン、ニッケル、コバルトを模擬排水中の含有濃度として、それぞれ０．２５７ｍｇＭｏ／Ｌ、０．２２０ｍｇＮｉ／Ｌ、０．２１６ｍｇＣｏ／Ｌとなるようにモリブデン化合物、ニッケル化合物、コバルト化合物をそれぞれ添加し、通水を継続した。被処理水の窒素濃度に対する比率として、０．８５７ｍｇＭｏ／ｇＮ、０．７３３ｍｇＮｉ／ｇＮ、０．７２０ｍｇＣｏ／ｇＮの条件である。
【００７１】
モリブデン、ニッケル、コバルトについて上記に示す量で添加を開始したところ、処理性能が急激に改善し、Ｔ−Ｎ除去率が９７％以上となった。また、Ｔ−Ｎ除去速度も上昇傾向を示し、いずれもモリブデン、ニッケル、コバルトの添加を開始して４０日以内に６．０ｋｇＮ／（ｍ３−槽容積・ｄ）以上に到達した。
【００７２】
比較例１と実施例１における担体当たりのＴ−Ｎ除去速度を、表３に示す。
【００７３】
【表３】
2019217482.tif 000005
【００７４】
比較例１の期間（立ち上げ時期は除く）における担体当たりの最大Ｔ−Ｎ除去速度は、充填率２０％が１．６５ｋｇＮ／（ｍ３−担体・ｄ）、充填率４０％が１．４８ｋｇＮ／（ｍ３−担体・ｄ）、充填率６０％が１．６７ｋｇＮ／（ｍ３−担体・ｄ）となり、これらの平均は１．６０ｋｇＮ／（ｍ３−担体・ｄ）となった。
【００７５】
一方で、実施例１の期間においては、モリブデン化合物、ニッケル化合物、コバルト化合物を添加することで担体当たりのＴ−Ｎ除去速度が大きく上昇し、通水期間における最大Ｔ−Ｎ除去速度が１０倍以上となり、担体当たりのＴ−Ｎ除去速度として１．６０ｋｇＮ／（ｍ３−担体・ｄ）以上を得ることができた。
【００７６】
＜実施例２＞
実施例１の充填率４０％の試験において、モリブデン、ニッケル、コバルトの添加を停止し、連続通水を継続した（模擬排水中のモリブデン、ニッケル、コバルトの各含有濃度は０．０００１ｍｇ／Ｌ未満）。その後、Ｔ−Ｎ除去速度が半分程度まで低下したことを確認し、モリブデン化合物を含有濃度として０．００７５ｍｇＭｏ／Ｌとなるように添加した。なお、被処理水の窒素濃度に対する比率として、０．０２５ｍｇＭｏ／ｇＮの条件である。結果を図７に示す。
【００７７】
添加後は実施例１と同様に処理性能が向上し、Ｔ−Ｎ容積負荷３．５〜６．０ｋｇＮ／（ｍ３−槽容積・ｄ）の範囲においてＴ−Ｎ除去率９５％以上となり、モリブデン、ニッケル、コバルトを添加した実施例１と比較して、同等の処理性能が得られた。
【００７８】
＜実施例３＞
実施例１の充填率６０％の試験において、モリブデン、ニッケル、コバルトの添加を停止し、連続通水を継続した（模擬排水中のモリブデン、ニッケル、コバルトの各含有濃度は０．０００１ｍｇ／Ｌ未満）。その後、Ｔ−Ｎ除去速度が３割程度まで低下したことを確認し、モリブデン添加量の影響を確認するため、モリブデン化合物を含有濃度として０．００４ｍｇＭｏ／Ｌ、０．００７５ｍｇＭｏ／Ｌ、０．２５７ｍｇＭｏ／Ｌとなるように添加して比較した。なお、被処理水窒素濃度に対する比率として、０．０１３ｍｇＭｏ／ｇＮ、０．０２５ｍｇＭｏ／ｇＮ、０．８５７ｍｇＭｏ／ｇＮの条件である。結果を図８に示す。なお、図８の０．８５７ｍｇＭｏ／ｇＮにおけるＴ−Ｎ容積負荷８ｋｇＮ／（ｍ３−槽容積・ｄ）以下の数値は実施例１の結果である。
【００７９】
０．０１３ｍｇＭｏ／ｇＮでは、Ｔ−Ｎ容積負荷として約６〜８ｋｇＮ／（ｍ３−槽容積・ｄ）の条件で、Ｔ−Ｎ除去率が８７〜９４％となり、Ｔ−Ｎ除去速度は７．５ｋｇＮ／（ｍ３−槽容積・ｄ）に達した。０．０２５ｍｇＭｏ／ｇＮと０．８５７ｍｇＭｏ／ｇＮの条件では、Ｔ−Ｎ容積負荷１０ｋｇＮ／（ｍ３−槽容積・ｄ）の条件においても同等の処理性能となった。
【００８０】
このように、実施例の方法により、被処理水を、水素供与体の存在下で脱窒菌により脱窒処理する脱窒工程を少なくとも含む水処理方法において、脱窒菌の脱窒活性を高く維持し、処理速度を向上することができた。
【符号の説明】
【００８１】
１，３，５  水処理装置、１０  生物処理槽、１２  撹拌装置、１４，３４  モリブデン化合物供給配管、１６  水素供与体供給配管、１８，３６  被処理水配管、２０  処理水配管、２２，３０  担体、２４，３２  スクリーン、２６  硝化槽、２８  散気装置、３８  硝化液配管。
【図１】
2019217482.tif 000006
【図２】
2019217482.tif 000007
【図３】
2019217482.tif 000008
【図４】
2019217482.tif 000009
【図５】
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【図６】
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【図７】
2019217482.tif 000012
【図８】
2019217482.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成30年9月13日(2018.9.13)
【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】
被処理水を生物処理槽に通水し、水素供与体の存在下で従属栄養性の脱窒菌により脱窒処理する脱窒工程を少なくとも含み、
前記被処理水中に０．０１〜１．０ｍｇＭｏ／ｇＮのモリブデンを存在させることを特徴とする水処理方法。
【請求項２】
請求項１に記載の水処理方法であって、
前記生物処理槽における窒素負荷を、０．１６ｋｇＮ／（ｍ３−槽容積・ｄ）以上とすることを特徴とする水処理方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の水処理方法であって、
前記生物処理槽に担体を添加し、前記担体に対する窒素負荷を、１．６ｋｇＮ／（ｍ３−担体・ｄ）以上とすることを特徴とする水処理方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の水処理方法であって、
前記被処理水中のモリブデン含有量を前記生物処理槽における窒素負荷に応じて変化させることを特徴とする水処理方法。
【請求項５】
被処理水を生物処理槽に通水し、水素供与体の存在下で従属栄養性の脱窒菌により脱窒処理する脱窒手段を少なくとも備え、
前記被処理水中に０．０１〜１．０ｍｇＭｏ／ｇＮのモリブデンを存在させることを特徴とする水処理装置。
【請求項６】
請求項５に記載の水処理装置であって、
前記生物処理槽における窒素負荷を、０．１６ｋｇＮ／（ｍ３−槽容積・ｄ）以上とすることを特徴とする水処理装置。
【請求項７】
請求項５または６に記載の水処理装置であって、
前記生物処理槽に担体を添加し、前記担体に対する窒素負荷を、１．６ｋｇＮ／（ｍ３−担体・ｄ）以上とすることを特徴とする水処理装置。
【請求項８】
請求項５〜７のいずれか１項に記載の水処理装置であって、
前記被処理水中のモリブデン含有量を前記生物処理槽における窒素負荷に応じて変化させることを特徴とする水処理装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明は、被処理水を生物処理槽に通水し、水素供与体の存在下で従属栄養性の脱窒菌により脱窒処理する脱窒工程を少なくとも含み、前記被処理水中に０．０１〜１．０ｍｇＭｏ／ｇＮのモリブデンを存在させる、水処理方法である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
前記水処理方法において、前記生物処理槽における窒素負荷を、０．１６ｋｇＮ／（ｍ３−槽容積・ｄ）以上とすることが好ましい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
また、本発明は、被処理水を生物処理槽に通水し、水素供与体の存在下で従属栄養性の脱窒菌により脱窒処理する脱窒手段を少なくとも備え、前記被処理水中に０．０１〜１．０ｍｇＭｏ／ｇＮのモリブデンを存在させる、水処理装置である。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
前記水処理装置において、前記生物処理槽における窒素負荷を、０．１６ｋｇＮ／（ｍ３−槽容積・ｄ）以上とすることが好ましい。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正書】
【提出日】平成30年11月19日(2018.11.19)
【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】
被処理水を生物処理槽に通水し、水素供与体の存在下で従属栄養性の脱窒菌により脱窒処理する脱窒工程を少なくとも含み、
前記被処理水中に０．０１〜１．０ｍｇＭｏ／ｇＮのモリブデンを存在させ、
前記生物処理槽に担体を添加し、前記担体に対する窒素負荷を、１．６ｋｇＮ／（ｍ３−担体・ｄ）以上とすることを特徴とする水処理方法。
【請求項２】
請求項１に記載の水処理方法であって、
前記被処理水中のモリブデン含有量を前記生物処理槽における窒素負荷に応じて変化させることを特徴とする水処理方法。
【請求項３】
被処理水を生物処理槽に通水し、水素供与体の存在下で従属栄養性の脱窒菌により脱窒処理する脱窒手段を少なくとも備え、
前記被処理水中に０．０１〜１．０ｍｇＭｏ／ｇＮのモリブデンを存在させ、
前記生物処理槽に担体を添加し、前記担体に対する窒素負荷を、１．６ｋｇＮ／（ｍ３−担体・ｄ）以上とすることを特徴とする水処理装置。
【請求項４】
請求項３に記載の水処理装置であって、
前記被処理水中のモリブデン含有量を前記生物処理槽における窒素負荷に応じて変化させることを特徴とする水処理装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明は、被処理水を生物処理槽に通水し、水素供与体の存在下で従属栄養性の脱窒菌により脱窒処理する脱窒工程を少なくとも含み、前記被処理水中に０．０１〜１．０ｍｇＭｏ／ｇＮのモリブデンを存在させ、前記生物処理槽に担体を添加し、前記担体に対する窒素負荷を、１．６ｋｇＮ／（ｍ３−担体・ｄ）以上とする、水処理方法である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
また、本発明は、被処理水を生物処理槽に通水し、水素供与体の存在下で従属栄養性の脱窒菌により脱窒処理する脱窒手段を少なくとも備え、前記被処理水中に０．０１〜１．０ｍｇＭｏ／ｇＮのモリブデンを存在させ、前記生物処理槽に担体を添加し、前記担体に対する窒素負荷を、１．６ｋｇＮ／（ｍ３−担体・ｄ）以上とする、水処理装置である。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】削除
【補正の内容】