(57)【要約】【課題】還元剤の供給制御を簡便且つ経済的に実施可能な生物学的脱窒方法を提供する。【解決手段】酸化態窒素含有液に還元剤を注入して液中の酸化態窒素を生物付着担体充填式の脱窒工程で生物学的に還元脱窒する方法において、前記脱窒処理液の濁度を測定し、その測定値に基づいて前記脱窒工程への還元剤注入量を調整する工程を含む方法。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化態窒素含有液に還元剤を注入して液中の酸化態窒素を生物付着担体充填式の脱窒工程で生物学的に還元脱窒する方法において、前記脱窒処理液の濁度を測定し、その測定値に基づいて前記脱窒工程への還元剤注入量を調整する工程を含む方法。
【請求項２】
酸化態窒素含有液に還元剤を注入して液中の酸化態窒素を生物付着担体充填式の脱窒工程で生物学的に還元脱窒する方法において、前記脱窒処理液の濁度を測定し、その測定値に基づいて生物付着担体を洗浄する工程を行った後に前記脱窒処理液の濁度を再度測定し、その測定値に基づいて前記脱窒工程への還元剤注入量を調整する工程を含む方法。
【請求項３】
還元剤注入量の調整を行った後の脱窒処理液の濁度の変化に基づいて、生物付着担体を洗浄する工程を更に含む請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
生物付着担体充填式の脱窒工程が固定床式、流動床式又は浮遊担体充填式である請求項１〜３の何れか一項に記載の方法。
【請求項５】
濁度が透過光測定方式、散乱光測定方式、透過光・散乱光演算方式、及び積分球測定方式よりなる群から選択される少なくとも一つの方式によって測定される請求項１〜４の何れか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記酸化態窒素含有液が硫酸イオンを含有する請求項１〜５の何れか一項に記載の方法。
【請求項７】
液中の酸化態窒素を生物学的に還元脱窒するための装置であって、生物付着担体充填部、当該充填部への還元剤注入手段、当該充填部から流出する脱窒処理液の濁度を測定する測定手段、及び制御部を備え、制御部は測定手段によって測定された脱窒処理液の濁度に基づいて還元剤注入手段による還元剤注入量を調整することを指示できるように、還元剤注入手段に連結されている装置。
【請求項８】
前記充填部の洗浄手段を更に備え、制御部は還元剤注入量の調整を行う前及び/又は行った後の脱窒処理液の濁度の変化に基づいて、生物付着担体を洗浄することを指示することができるように、洗浄手段に連結されている請求項７に記載の装置。
【請求項９】
洗浄手段が空気逆洗及び液逆洗の少なくとも一つを行う請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
生物付着担体充填部における脱窒工程は固定床式、流動床式又は浮遊担体充填式により行われる請求項７〜９の何れか一項に記載の装置。
【請求項１１】
濁度が透過光測定方式、散乱光測定方式、透過光・散乱光演算方式、及び積分球測定方式よりなる群から選択される少なくとも一つの方式によって測定される請求項７〜１０の何れか一項に記載の装置。
【請求項１２】
前記酸化態窒素含有液が硫酸イオンを含有する請求項７〜１１の何れか一項に記載の装置。
【請求項１３】
液中のアンモニアを硝化処理して酸化態窒素にするための硝化装置と、当該硝化装置の後段に連結された請求項７〜１２の何れか一項に記載の装置とを備えた液処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は生物学的脱窒方法に関する。また、本発明は生物学的脱窒装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液中の酸化態窒素を生物学的に還元脱窒処理する方式としては、微生物（脱窒菌）の保持形態に応じて、活性汚泥中の脱窒菌の働きを利用した浮遊方式、脱窒菌を選択的に凝集させる自己造粒方式、生物付着担体の表面に脱窒菌を固定化する担体方式等が知られている。
【０００３】
液中の酸化態窒素を生物学的に還元脱窒処理する場合、脱窒を補助するために担体充填層に還元剤を添加することが多いが、従来は、還元剤の注入量の制御は行なわず、安全のために脱窒工程流入酸化窒素に対してやや過剰量の還元剤を注入することが行なわれていた。そのため、負荷変動などによって流入酸化態窒素が減少した時には、大過剰の還元剤が注入されることになり、不経済であったばかりでなく、脱窒工程の嫌気度が進み過ぎて脱窒菌の活性が低下するという弊害を生じ、かつ処理液も悪化するという問題があった。
【０００４】
そこで、特開平６−１６５９９６号公報（特許文献１）においては、還元剤注入量が過剰になると硫化水素、硫黄イオンが発生するという知見に基づき、脱窒工程気相部の硫化水素濃度、脱窒工程流出液の硫黄イオン濃度、脱窒工程流出液の硫化水素濃度の少なくとも一つを検出し、その検出値に基づいて還元剤注入量を制御することを提案している。特許文献１に記載の発明によれば、還元剤注入量を適正に制御し、経済的に良質な処理液を得ることができるとされている。
【０００５】
また、日高平等、「前凝集・生物膜ろ過反応器とその運転制御法の開発」、土木学会論文集Ｎｏ．７１３／ＶＩＩ−２４，１５９−１７０，２００２．８（非特許文献１）では、液中の流入酸化態窒素や流出酸化態窒素の濃度を測定し、これに基づいて供給する還元剤の供給量を自動制御することが記載されている。そして、当該制御によって還元剤の使用量を２０％削減できたことも記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−１６５９９６号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】日高平等、「前凝集・生物膜ろ過反応器とその運転制御法の開発」、土木学会論文集Ｎｏ．７１３／ＶＩＩ−２４，１５９−１７０，２００２．８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載の方法は、脱窒工程に流入する排水に例えば硫酸のような硫黄化合物が含有されていなければならず、また、硫化水素や硫黄イオンの測定装置は５００万円程度と高額であるため実用化が難しいという問題がある。
非特許文献１に記載の方法を実施するためには酸化態窒素濃度の自動測定装置が必要であるが、これはオートサンプリングや分析操作に高度な機械が必要なため一式８００万円程度と高額である。また、分析にも時間を要するので応答性にも問題があり、該装置を利用した還元剤の自動注入方式は普及していない。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みて創作されたものであり、還元剤の供給制御を簡便且つ経済的に実施可能な生物学的脱窒方法を提供することを課題の一つとする。また、本発明は還元剤の供給制御を簡便且つ経済的に実施可能な生物学的脱窒装置を提供することも課題の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は上記課題を解決するために鋭意研究したところ、還元剤注入量が過剰になると脱窒素処理液が濁るということを見出した。そして、液中の濁度は測定が簡単であり、また、測定装置も低廉である。更に、応答性も高い。そのため、脱窒素処理液の濁度に基づいて還元剤流入量を制御することは実用性の観点から極めて優れていることが分かった。
【００１１】
本発明は上記知見を基礎として完成したものであり、一側面において、酸化態窒素含有液に還元剤を注入して液中の酸化態窒素を生物付着担体充填式の脱窒工程で生物学的に還元脱窒する方法において、前記脱窒処理液の濁度を測定し、その測定値に基づいて前記脱窒工程への還元剤注入量を調整する工程を含む方法である。
【００１２】
本発明は別の一側面において、酸化態窒素含有液に還元剤を注入して液中の酸化態窒素を生物付着担体充填式の脱窒工程で生物学的に還元脱窒する方法において、前記脱窒処理液の濁度を測定し、その測定値に基づいて生物付着担体を洗浄する工程を行った後に前記脱窒処理液の濁度を再度測定し、その測定値に基づいて前記脱窒工程への還元剤注入量を調整する工程を含む方法である。
【００１３】
本発明に係る方法の一実施形態においては、還元剤注入量の調整を行った後の脱窒処理液の濁度の変化に基づいて、生物付着担体を洗浄する工程を更に含む。
【００１４】
本発明に係る方法の別の一実施形態においては、生物付着担体充填式の脱窒工程が固定床式、流動床式又は浮遊担体充填式である。
【００１５】
本発明に係る方法の更に別の一実施形態においては、濁度が透過光測定方式、散乱光測定方式、透過光・散乱光演算方式、及び積分球測定方式よりなる群から選択される少なくとも一つの方式によって測定される。
【００１６】
本発明に係る方法の更に別の一実施形態においては、前記酸化態窒素含有液が硫酸イオンを含有する。
【００１７】
本発明は更に別の一側面において、液中の酸化態窒素を生物学的に還元脱窒するための装置であって、生物付着担体充填部、当該充填部への還元剤注入手段、当該充填部から流出する脱窒処理液の濁度を測定する測定手段、及び制御部を備え、制御部は測定手段によって測定された脱窒処理液の濁度に基づいて還元剤注入手段による還元剤注入量を調整することを指示できるように、還元剤注入手段に連結されている装置である。
【００１８】
本発明に係る装置の一実施形態においては、前記充填部の洗浄手段を更に備え、制御部は還元剤注入量の調整を行う前及び/又は行った後の脱窒処理液の濁度の変化に基づいて、生物付着担体を洗浄することを指示することができるように、洗浄手段に連結されている。
【００１９】
本発明に係る装置の別の一実施形態においては、洗浄手段が空気逆洗及び液逆洗の少なくとも一つを行う。
【００２０】
本発明に係る装置の別の一実施形態においては、生物付着担体充填部における脱窒工程は固定床式、流動床式又は浮遊担体充填式により行われる。
【００２１】
本発明に係る装置の更に別の一実施形態においては、濁度が透過光測定方式、散乱光測定方式、透過光・散乱光演算方式、及び積分球測定方式よりなる群から選択される少なくとも一つの方式によって測定される。
【００２２】
本発明に係る装置の更に別の一実施形態においては、前記酸化態窒素含有液が硫酸イオンを含有する。
【００２３】
本発明は更に別の一側面において、液中のアンモニアを硝化処理して酸化態窒素にするための硝化装置と、当該硝化装置の後段に連結された本発明に係る前記装置とを備えた液処理システムである。
【発明の効果】
【００２４】
以上述べたように、本発明によれば、簡便且つ経済的に脱窒用還元剤を注入することができる。その結果、過剰注入による還元剤の残留、脱窒処理液の濁度上昇を防止し、また充填材の洗浄時期も濁度に基づいて制御することによって、経済的で、濁度、ＢＯＤ濃度の低い良質の処理液を得ることができる。本発明は特に硫酸イオン含有硝化液の脱窒処理に対して顕著な効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る生物学的脱窒装置の構成の一例を示す模式図である。
【図２】本発明に係る生物学的脱窒装置の構成の別の一例を示す模式図である。
【図３】本発明に係る液処理システムの構成の一例を示す模式図である。
【図４】実験例１における流入硝化水中のＮＯ3−Ｎ濃度及び自動制御したメタノール注入量の変動パターンである。
【図５】実験例２におけるメタノール注入と脱窒カラムの逆洗に対する濁度の経時変化を示す。
【図６】実験例３における流入硝化水中のＮＯ3−Ｎ濃度の変動パターンである。
【図７】硫酸イオン含有硝化水を脱窒処理後の流出液の濁度の上昇経過である。
【図８】本発明に係る生物学的脱窒装置の制御系のブロック線図の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明は一側面において、酸化態窒素含有液に還元剤を注入して液中の酸化態窒素を生物付着担体充填式の脱窒工程で生物学的に還元脱窒する方法を対象とする。
【００２７】
酸化態窒素含有液としては、硝酸や亜硝酸などの窒素酸化物を含有する液であれば特に制限はないが、例示的には、上水、下水、し尿、用水、海水、排水、及び魚介類の飼育水などが挙げられる。特に、例示した水中に含まれるアンモニア性窒素を酸化処理後の水、とりわけ好気的条件下での生物学的硝化後の水が典型例として挙げられる。
【００２８】
本発明は特に海水など硫酸イオンを含有する前記酸化態窒素含有液に対して効果的である。発明者の研究によれば、還元剤の注入量が過剰である場合、液中の硫酸イオンも多量に還元され硫黄コロイドが生成しやすく、これが濁度上昇をもたらすことが分かった。排液を硝化処理した場合、硝化過程で排液中の硫黄分が硫黄酸化細菌によって硫酸イオンに酸化され、硝化処理液中に硫酸イオンが含まれるが、このような硫酸イオンを含む硝化液は還元剤の過剰注入による濁度上昇の感度が高いため、還元剤の注入制御が容易になり、還元剤注入の適正制御による脱窒処理液の濁度上昇防止に対して顕著な効果を得ることができる。硫酸イオンの濃度に特に制限はないが、典型的には２００〜２６００ｍｇ／Ｌであり、より典型的には３００〜２０００ｍｇ／Ｌである。
【００２９】
脱窒工程においては、嫌気的条件下における脱窒菌の作用によって、酸化態窒素含有液中の酸化態窒素が脱窒反応を受け、窒素まで還元される。生物付着担体としては、当業者に公知の生物付着担体が制限なく使用可能であるが、例えばアンスラサイト、活性炭（特に球状や粒状の活性炭）、セラミック、砂、石、合成樹脂、スポンジ、鉱物の破砕物などが挙げられるが、脱窒菌が付着しやすいという理由により、粒状活性炭が好ましい。生物付着担体は表面積を増大させるべく、球状、粒状、管状、ハニカム状、ポーラス状、キューブ状といった種々の形状を取り得る。これらの中でも逆洗浄が容易行えるという理由により球状、粒状が好ましい。
【００３０】
生物付着担体の充填方式としては、固定床式、流動床式、浮遊担体充填式の何れを採用することも可能である。固定床式は充填層の上部から被処理液を下降流で通液するもので、生物付着担体は静止状態を維持する。固定床式では経時的な通液圧力の上昇を抑えるため逆洗浄などを行わなければならず、また、大量の処理には向かないため比較的中小規模の処理に採用されることが多いが、運転操作が容易であるというメリットがある。流動床式は充填層の底部から被処理液を上向流で通液するもので、上昇流によって生物付着担体を流動化させて処理するものであり、充填層内が閉塞しないので逆洗が原則的に不要であるというメリットがある。浮遊式は浮上担体に脱窒菌を付着させる方式であり、大規模処理に適用しやすいというメリットがある。
【００３１】
還元剤としては脱窒用の還元剤として知られている任意の還元剤が使用できるが、例えばメタノールやエタノール等のアルコール、酢酸などの有機酸、硫黄等が挙げられ、これらは単独で使用してもよいし、適宜組み合わせて使用してもよい。中でも経済的な理由により、メタノールが好ましい。
【００３２】
還元剤の注入量は液中に含まれる平均的な酸化態窒素の含有量に対して、重量比としてそれぞれメタノール、エタノールでそれぞれ２．０〜２．５、１．９〜２．２倍注入されるように設定しておくのが一般的である。
【００３３】
本発明者は、図１のフローシートに示した実験装置によって、硝酸態窒素を含有する硝化液１を粒径３ｍｍのろ材（アンスラサイト）を充填した充填層５をもつ生物付着担体充填脱窒槽（固定床）２に下降流で通液し、還元剤３としてメタノールを用いた脱窒実験を行った。その結果、硝化液中の窒素負荷低下時に脱窒処理液４が濁ることを排液ラインの途中に設置した濁度計７により観察した。また、同時にｐＨが低下し、有機酸が残存することも確認した。この原因を調査するため、固定床の充填層下部の酸化還元電位を測定したところ著しく電位が低下し、固定化された脱窒菌が自己消化により酸敗していることが判明した。濁りは酸敗し、コロイド状に分解、分散した付着菌体によるものであることが分かった。これは、脱窒菌の酸素源である硝酸性酸素（結合酸素）が不足したことによるものであると予想し、還元剤であるメタノール注入量を低減したところ濁りが収まった。その後、流入硝酸態窒素の負荷に見合うようにメタノール添加量を低減した結果、清澄な脱窒処理液を得ることができた。従って、脱窒処理液の濁度を測定し、その測定値に基づいて脱窒工程への還元剤注入量を調整することが還元剤を過不足なく注入するのに適していることが分かった。注入量の制御は手動で行っても自動化してもよいが、自動制御が経済性の観点から好ましい。
【００３４】
従って、本発明に係る酸化態窒素含有液の還元脱窒方法の一実施形態においては、脱窒処理液の濁度を測定し、その測定値に基づいて前記脱窒工程への還元剤注入量を調整する工程を含む。典型的には、濁度の測定値が予め設定した上限値（例えば、６〜１０ＮＴＵ）に達したときに、還元剤注入量を低減するように、還元剤注入設備の運転モードを切り替える。例えば、連続供給であったのを間欠供給に切り替えたり、流量を低下させたりすることが考えられる。そして、濁度の測定値が予め設定した下限値（例えば、１〜２ＮＴＵ）に達したときには、逆に還元剤注入量を増加するように、還元剤注入設備の運転モードを再度切り替えることができる。例えば、間欠供給から連続供給に切り替えたり、流量を上昇させたりすることが考えられる。これは、濁度が低下している場合は還元剤注入量が不足している可能性があるからである。
【００３５】
一方で、このような実験を長期間実施したところ、期間経過と共に処理液に硝酸性窒素が残留するようになり、また同時に濁りも発生するようになった。この原因を解明するために、脱窒槽２から充填層５のろ材を観察したところ、増殖した脱窒菌がろ材間隙に充満してデッドゾーンを形成したため、排液の通過部分が限られて、脱窒反応が制限され、またデッドゾーンで菌が腐敗したことにより、酸化態窒素の残留と濁りが生じたと予想された。そこで、このような現象が生じたときに充填層５を逆洗水６で洗浄したところ処理が正常に復元することを確認した。従って、還元剤注入量の制御を実施しても濁度低下が見られない場合には、生物付着担体を洗浄することが脱窒処理の安定な継続に有効であることが分かった。洗浄手段としては、限定的ではないが、例えば、ブロワを用いた空気逆洗やポンプを用いた水逆洗が挙げられる。水逆洗には処理液を使用するのが経済的である。これらは単独で使用してもよく、組み合わせて使用してもよい。なお、洗浄は手動で行っても自動化してもよいが、自動制御が経済性の観点から好ましい。
【００３６】
洗浄は還元剤注入量の制御を実施する前に行い、洗浄を実施しても濁度が低下しない場合は還元剤の注入量を制御するという実施態様にしても良い。これにより、デッドゾーンの形成により生じた濁度上昇を見極めることができ、還元剤過剰ではないにもかかわらず誤って還元剤過剰だと認識して還元剤の注入量を抑制してしまうことを防止するというメリットが得られる。洗浄後の還元剤注入量は０とすることも可能である。充填層の逆洗は、例えば砂ろ過層では流入液の浮遊物を充填層内に捕捉したことによって空隙率が減少したために上昇したろ過抵抗を下げるために行われる。従って、流入液の濁度、懸濁物質の濃度が高いほど逆洗頻度は多くなる。膜ろ過装置も同様である。一方、本発明においては、脱窒菌が増殖して生じたデッドゾーンを破壊するため洗浄するものであり。従来のろ過装置から想到され得ない、本発明の脱窒工程独特のものである。
【００３７】
また、本発明者は固定床方式に替えて、図２のフローシートに示した流動床方式で実験を行ったところ、硝化液中の窒素負荷低下時に脱窒処理液４が濁ることを観察し、濁度に基づいて還元剤注入量を調整する方法は流動床方式でも固定床方式と同様の効果を生じることを確認した。なお、流動床方式は通常閉塞しないので固定床方式のような逆洗は原則的に行わないが、担体に付着する菌体が肥大化して付着層深部まで酸化態窒素が到達しないと腐敗して、処理液が悪化し、濁度も上昇する。このような状態になると、還元剤注入量を制御しても液質の悪化は避けらず、また担体表面上に増殖した脱窒菌が剥離し、還元剤注入量を制御する以前に窒素除去能力そのものが低下してしまう。したがって、濁度を検出して担体の菌体付着量を適正に維持するための洗浄は有効な操作である。浮遊式も同様に洗浄は有効な操作である。
【００３８】
従って、本発明に係る酸化態窒素含有液の還元脱窒方法の好ましい一実施形態においては、還元剤注入量の調整を行った後の脱窒処理液の濁度の変化に基づいて、生物付着担体を洗浄する工程を実施する。典型的には、還元剤の注入調整を行った後も、一定期間（例えば、１〜６時間）濁度が低下しない場合に、逆洗を行うことが考えられる。逆洗は例えば濁度が予め設定した目標値に低下するまで行うこともでき、予め設定した時間行うこともできる。逆洗に要する時間は通常５分以内である。
【００３９】
脱窒処理液の濁度を測定する測定手段としては、一般的な濁度計を使用すればよく、特に制限はない。濁度は透過光測定方式、散乱光測定方式、透過光・散乱光演算方式、積分球測定方式など公知の方法（JIS K0101「工業用水試験方法」）によって検出することができる。これらは単独で使用しても良いし、組み合わせて使用しても良い。還元剤注入を自動制御することを考慮すると、連続的に又は間欠的に自動で測定可能な濁度計が望ましい。透過光や散乱光による濁度の測定は、硝酸態窒素自動分析装置のようにサンプリング及び分析操作といった複雑な操作を行うのとは異なり、脱窒処理液流出管に濁度計を装着し、管内の処理液に光を照射し直接測定することができるので、極めて簡便である。装置自体も１００万円以下と低廉である。
【００４０】
濁度の測定手段の設置場所は、脱窒処理液の濁度を測定可能である限り特に制限はないが、例えば生物付着担体充填部からの脱窒処理液の配管に連結することができ、又は、脱窒処理液の配管から分岐した配管に連結することもできる。
【００４１】
図３には、液中のアンモニアを硝化処理して酸化態窒素にするための硝化装置と、当該硝化装置の後段に連結された本発明に係る固定床式脱窒装置とを備えた液処理システムの構成の一例の模式図が示されている。
【００４２】
アンモニア態窒素含有液は流入管１０１を通じて硝化槽１０３に流入する。硝化槽１０３には、硝化菌が付着した担体（ハニカムチューブ等）の充填層１０４が収容されている。硝化槽１０３はブロワ１０５から供給される空気によって好気的条件となっている。硝化槽１０３に流入した液中に含まれるアンモニア態窒素は硝化処理されて酸化態窒素に変化する。硝化槽１０３からの排気ガスは排気管１０２を通じて排出される。
【００４３】
次いで、硝化槽１０３から流出した酸化態窒素含有液はポンプ１０６の働きによって流入管１０７を通じて脱窒槽１０８に流入する。脱窒槽１０８には還元剤注入設備１１０から還元剤供給管１１１を通じて還元剤（メタノール）も供給される。脱窒槽１０８に流入した酸化態窒素含有液及び還元剤は充填層１０９を下方に向かって通過する。この間に、酸化態窒素含有液は脱窒菌によって窒素に分解される。充填層１０９内で発生した窒素ガスは充填層１０９を抜けて脱窒槽１０８の上部から排気管１１６を通って系外に排出される。
【００４４】
一方、充填層１０９を下方に通り抜けた処理液は、装置外へ排出される。排出された処理液は放流されるか又は用水等として再利用される。また、処理液は中継槽１１７を経由させてから装置の外へ排出することもできる。中継槽１１７に処理液を貯留することで、これを逆洗用液として使用することが可能となる。
【００４５】
脱窒処理液流出経路に配備された濁度測定設備１１２によって処理液の濁度が測定される。さらに、この測定設備１１２は、図３中に１点鎖線で示したように、演算制御回路１１３に連結されており、測定設備１１２で測定された濁度が演算制御回路１１３に入力され、設定された濁度の目標値と比較演算されたのち、還元剤注入設備１１０による還元剤注入量を制御するように演算制御回路１１３と還元剤注入設備１１０とが連結されている。このときの制御系のブロック線図を図８に示す。また、図３中に１点鎖線で示したように、液逆洗設備１１４及び／又は空気逆洗バルブ１１５を演算制御回路１１３に連結して、逆洗操作を制御することもできる。液逆洗は中継槽１１７内の処理液を利用すればよい。空気逆洗及び／又は液逆洗は一般的な圧力上昇時、あるいは定期的に行うことが推奨されるが、濁度測定によってより確実に充填層１０９の状態を改善することができる。
【００４６】
このように、本実施形態では処理液の濁度を読み取り、この濁度が目標値に近づくように、又は、許容値を超えた場合にモータの回転速度還元剤の注入量を調整してフィードバック制御する。目標値は一定値でなくて、許容範囲のある幅をもった値であってもよい。
【実施例】
【００４７】
以下、本発明及びその利点をより良く理解するための実施例を示すが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。なお、実験例における濁度はいずれにおいても透過光測定方式で測定した。
【００４８】
（実験例１）
脱窒菌を付着固定化した粒径３ｍｍの粒状活性炭を充填した固定床式脱窒カラム（内径１００ｍｍ、充填容量５Ｌ）を用い、硝化水の水温：２２℃、硝化水の流入量：２００Ｌ／日、硝化水の流れ：下降流の条件とし、また、還元剤として１質量％メタノールを連続注入して嫌気的条件下で生物学的に脱窒処理した。メタノール注入の自動制御は、脱窒処理水の濁度を連続的に測定し、脱窒処理水中の濁度が上昇して濁度が６ＮＴＵ（Nephelometric Turbidity Unit）に達した時点でメタノール注入を間欠注入に切り替えることによって低減し、濁度が２ＮＴＵに低下した時点でメタノール注入を連続注入に切り替えることによって増加するように設定した。本実験における流入硝化水のＮＯ3−Ｎ濃度及び１質量％メタノール注入量の変動を図４に、処理結果を表１に示す。この実験期間は、濁度の上昇に対してメタノールを注入することで濁度が低下し、脱窒処理水の水質も良好であった。
【００４９】
（実験例２）
実験例１における実験の後、脱窒処理を継続して行ったところ、実施例１の実験終了から４日目を経過した付近から濁度が上昇してきたので実験例１に倣って濁度が６ＮＴＵに到達した５日目にメタノール注入量を間欠注入に切り替えて低下せしめた。しかしながら、濁度が低下せずに上昇を続け、また硝酸性窒素、メタノール（ＢＯＤとして分析）が脱窒処理水中に残留した。これに対処するため７日目に脱窒カラムの空気洗浄を１分、逆洗浄設備による脱窒カラムの水逆洗を２分行った。その結果、処理水の濁度は低減し、脱窒処理水の水質も改善された。経過を図５に示す。この結果により、メタノール注入量を制御しても濁度が低下しない場合は、脱窒カラムの洗浄操作を行うように制御回路を設定しておけばよいことが判明した。
【００５０】
（実験例３）
流動床用の脱窒カラム（内径１００ｍｍ、高さ２ｍ、容積約１６Ｌ）に０．７ｍｍの粒状活性炭を充填し、硝化水の水温：２２℃、硝化水中のＮＯ3−Ｎ濃度：２０ｍｇ／Ｌ、硝化水流入量：２８００Ｌ／日、硝化水の流れ：上向流の条件とし、また、還元剤として１質量％メタノールを２７００ｍＬ／日注入して、嫌気的条件下で生物学的に脱窒処理した。２週間実験を継続し、活性炭に脱窒菌が付着し、処理水ＮＯ3−Ｎが低減し１ｍｇ／Ｌ以下になってから、流入硝化水のＮＯ3−Ｎ濃度を図６の示すように変動させ、処理水の濁度を連続的に測定してメタノール注入量を自動制御する方法に切り替えた。脱窒処理水中の濁度が６ＮＴＵに上昇した時点でメタノール注入量を３４０ｍＬ／日に低減し、濁度が２ＮＴＵに低下に時点でメタノール注入量を２７００ｍＬ／日に増加するように設定した。この時の硝化水のＮＯ3−Ｎ濃度の変動を図６に、処理結果を表１に示す。
【００５１】
（実験例４）
攪拌羽を内蔵し、上部に目開き１．５ｍｍのバースクリーンを設置した脱窒カラム（内径１００ｍｍ、容量１０Ｌ）に３ｍｍ角のスポンジを浮遊せしめ、実験１と同じ条件で脱窒実験を行った。結果は、実験１とほとんど同様であった。処理結果を表１に示す。
【００５２】
（実験例５）
アンモニア性窒素２０ｍｇ／Ｌを含む海水をハニカムチューブを充填した硝化槽で硝化して硝酸性窒素濃度２０ｍｇ／Ｌの硝化水を得た後、実験１の脱窒カラムを用いて、海水硝化水：２００Ｌ／日、海水硝化水の水温：２２℃、海水硝化水の流れ：下降流の条件とし、また、還元剤として１質量％メタノール注入量を１００ｍＬ／日に固定して、嫌気的条件下で生物学的に脱窒処理を行った。２日目に流入硝酸性窒素濃度を海水で希釈して２０ｍｇ／Ｌから５ｍｇ／Ｌに切り替えたところ濁度が著しく上昇した。
また、アンモニア性窒素２０ｍｇ／Ｌを含む淡水をハニカムチューブを充填した硝化槽で硝化して硝酸性窒素濃度２０ｍｇ／Ｌの硝化水を得た後、実験１の脱窒カラムを用いて、淡水硝化水：２００Ｌ／日、淡水硝化水の水温：２２℃、淡水硝化水の流れ：下降流の条件とし、また、還元剤として１質量％メタノール注入量を１００ｍＬ／日に固定して脱窒処理を行った。２日目に流入硝酸性窒素濃度を淡水で希釈して２０ｍｇ／Ｌから５ｍｇ／Ｌに切り替えたところ、濁度の上昇は海水に比較して低かった。その結果を図７に示す。
【００５３】
海水の脱窒処理で生成した濁度成分を分析した結果、懸濁性有機物の他、硫黄コロイドが検出された。これは海水中の硫酸イオンが還元され硫黄コロイドが生成し、これが濁度上昇の主因であることが分かった。排水を硝化処理した場合、硝化過程で排水中の硫黄分が硫黄酸化細菌によって硫酸イオンに酸化され、硝化処理水中に含有されるが、このような硫酸イオンを含む硝化水の脱窒素については、本発明によって、還元剤の注入制御が容易になり、還元剤注入の適正制御、処理水の濁度上昇防止により顕著な効果を得ることができる。
【００５４】
【表１】
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注）１質量％メタノール注入量、脱窒処理水の水質は、処理水質が安定状態になってからの8日間の平均値である。
【符号の説明】
【００５５】
１  硝化液
２  脱窒槽
３  還元剤
４  脱窒処理液
５  充填層
６  逆洗液
７  濁度計
８  窒素ガス
１０１  流入管
１０２  排気管
１０３  硝化槽
１０４  硝化菌付着担体充填層
１０５  ブロワ
１０６  ポンプ
１０７  流入管
１０８  脱窒槽
１０９  脱窒菌付着担体充填層
１１０  還元剤注入設備
１１１  還元剤供給管
１１２  濁度測定設備
１１３  演算制御回路
１１４  液逆洗設備
１１５  空気逆洗バルブ
１１６  排気管
１１７  中継槽
【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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