(57)【要約】【課題】水中のアンモニア態窒素濃度を低コストに安定して低減できるアンモニア態窒素含有水の処理方法を提供することを目的とする。【解決手段】メタン及び硫化水素のいずれか一方もしくは両方とアンモニア態窒素を含むアンモニア態窒素含有水に対し、硝化脱窒法を用いずに、微生物担持体に付着させた硝化菌を利用する接触酸化法による硝化処理を行い、かつ前記硝化処理中に曝気強度２〜１０ｍ３／ｍ３・ｈｒで曝気することを特徴とするアンモニア態窒素含有水の処理方法。前記微生物担持体としては、幹部１２から環状枝部１４が分岐した樹状構造を有し、幹部１２の直径が環状枝部１４の直径よりも太い紐状体からなる紐状担持体１０が好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
メタン及び硫化水素のいずれか一方もしくは両方とアンモニア態窒素を含むアンモニア態窒素含有水に対し、硝化脱窒法を用いずに、微生物担持体に付着させた硝化菌を利用する接触酸化法による硝化処理を行い、かつ前記硝化処理中に曝気強度２〜１０ｍ３／ｍ３・ｈｒで曝気することを特徴とするアンモニア態窒素含有水の処理方法。
【請求項２】
前記微生物担持体が、幹部から枝部が分岐した樹状構造を有し、前記幹部の直径と前記枝部の直径が異なる紐状体からなる紐状担持体である、請求項１に記載のアンモニア態窒素含有水の処理方法。
【請求項３】
複数の前記紐状担持体を、前記幹部の軸方向が鉛直方向となるように、かつ隣り合う紐状担持体の前記枝部の先端部分同士が平面視で重なり合うように、前記硝化処理を行う硝化槽内に配置する、請求項２に記載のアンモニア態窒素含有水の処理方法。
【請求項４】
前記硝化処理を行う硝化槽を全面曝気する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のアンモニア態窒素含有水の処理方法。
【請求項５】
前記硝化処理を行う硝化槽に前記アンモニア態窒素含有水を供給しつつ、前記硝化槽から処理水を抜き出す連続式の硝化処理とし、前記硝化槽における前記アンモニア態窒素含有水の滞留時間（ＨＲＴ）を０．５〜２時間とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のアンモニア態窒素含有水の処理方法。
【請求項６】
前記アンモニア態窒素含有水に対して前処理として曝気処理を行わずに、前記硝化処理を行う、請求項１〜５のいずれか一項に記載のアンモニア態窒素含有水の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンモニア態窒素含有水の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
地下水、河川水、湖沼水等には、数ｍｇ／Ｌ程度のアンモニア態窒素が含まれていることが多い。特に地下水は０．１〜３ｍｇ／Ｌ程度のアンモニア態窒素を含む場合が多く、時にはアンモニア態窒素濃度が１０ｍｇ／Ｌを超える場合もある。
窒素を含む水を飲用化する場合、水道法に基づく水質基準に適合させる必要がある。具体的には、水に含まれる全窒素のうち「硝酸態窒素及び亜硝酸態窒素」を１０ｍｇ／Ｌ以下、「亜硝酸態窒素」を０．０４ｍｇ／Ｌ以下（２０１４年４月１日から追加）とする必要がある。「アンモニア態窒素」については水質基準は定められていない。しかし、水中にアンモニア態窒素が存在すると、消毒用に添加する次亜塩素酸ナトリウムがアンモニア態窒素と反応して消費される。この場合、アンモニア態窒素に対して約１０倍当量の過剰な次亜塩素酸ナトリウムが必要になり、ランニングコストの大幅な上昇を招く。そのため、アンモニア態窒素が含まれている水を飲用化する場合等には、次亜塩素酸ナトリウムによる消毒の前にアンモニア態窒素濃度を充分に低減する必要がある。
【０００３】
地下水等を飲用化する際に水中に含まれるアンモニア態窒素を除去する方法としては、例えば、イオン交換法や不連続点アルカリ塩素法を用いる方法が知られている。具体的には、例えば、図４に例示した処理装置２００を用いる方法が挙げられる。
処理装置２００を用いる方法では、まず井戸ポンプ２１０により井戸から地下水を汲み上げて砂ろ過塔２１２に送り、前処理としてろ過処理を行う。これにより、次工程のイオン交換塔２１４において砂や粘土等により不具合が生じることが抑制される。次いで、イオン交換樹脂が充填されたイオン交換塔２１４に地下水を送り、イオン交換法により処理してアンモニア態窒素の一部を除去し、処理水を一旦中間槽２１６に貯液する。その後、処理ポンプ２１８により中間槽２１６から処理水を汲み出し、次亜塩素酸ナトリウムを添加して不連続点アルカリ塩素法により残りのアンモニア態窒素を除去した後、砂ろ過塔２２０に送ってろ過処理を行う。その後、処理水を活性炭塔２２２に送り、活性炭と接触させることで残存する次亜塩素酸ナトリウムを除去し、消毒用の次亜塩素酸ナトリウムを添加し、ＵＦ膜ろ過装置２２４によりろ過して処理水槽２２６に貯液する。ＵＦ膜ろ過装置２２４によるろ過後の処理水については、残留塩素計２３０による測定により残留塩素濃度をモニターする。処理水槽２２６に貯液している処理水は、処理ポンプ２２８によって所定の場所に送液する。
【０００４】
しかし、イオン交換法は、装置（イオン交換塔）が高価である、イオン交換の媒体になる食塩の消費量が多くランニングコストが高くなる等の欠点がある。また、不連続点アルカリ塩素法も、アンモニア態窒素に対して１０倍当量程度の次亜塩素酸ナトリウムの添加が必要であるため、ランニングコストが高くなる。そのため、従来の処理方法で地下水等を飲用化するには高いコストがかかる。
【０００５】
一方、アンモニア態窒素を含む産業排水等の生物学的処理法として、硝化菌及び脱窒菌を用いた硝化脱窒法が提案されている（特許文献１、２）。
しかし、硝化菌及び脱窒菌を用いた硝化脱窒法では、好気性条件下での硝化反応と嫌気性条件下での脱窒反応の２つの反応系が存在するために反応条件の制御が難しく、アンモニア態窒素の除去率が不安定になりやすい。アンモニア態窒素の除去率が不安定になると、後段で消毒用の次亜塩素酸ナトリウムを添加する場合にその添加量の制御も困難になる。該硝化脱窒法においてアンモニア態窒素の除去率を安定化するには、大型装置や複雑な制御機構が必要となりコストが高くなる。
【０００６】
また、硝化菌及び脱窒菌を用いた硝化脱窒法では、脱窒反応における水素供与体として一般に窒素量に対して２〜３倍程度の有機物（ＢＯＤ）が必要である。しかし、地下水等では水素供与体となる有機物の含有量は少なく、ほとんどの場合、脱窒反応の必要量に満たない。
産業排水処理の脱窒では一般に水素供与体としてメタノールが添加されている。しかし、メタノールは飲適でないため、処理水を飲用水とする場合は残存メタノールを除去するために再曝気槽、活性炭塔等の高度処理設備が必要になりコストが増大する。水素供与体としてエタノールを使用することも考えられるが、エタノールはメタノールに比べて高価である。また、この場合も残存エタノールを除去するための高度処理設備が必要である。また、水素供与体として水素ガスを利用する方法は爆発等の懸念から実用化が難しい。
また、地下水、河川水、湖沼水等にはメタンや硫化水素が含まれていることがある。そのため、これらの成分が含まれていても安定してアンモニア態窒素濃度を低減できることが重要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平９−１１８４号公報
【特許文献２】特開２００１−２９９１３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、メタン及び硫化水素のいずれか一方もしくは両方とアンモニア態窒素を含むアンモニア態窒素含有水のアンモニア態窒素濃度を低コストに安定して低減できるアンモニア態窒素含有水の処理方法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】
【０００９】
本発明のアンモニア態窒素含有水の処理方法は、メタン及び硫化水素のいずれか一方もしくは両方とアンモニア態窒素を含むアンモニア態窒素含有水に対し、硝化脱窒法を用いずに、微生物担持体に付着させた硝化菌を利用する接触酸化法による硝化処理を行い、かつ前記硝化処理中に曝気強度２〜１０ｍ３／ｍ３・ｈｒで曝気することを特徴とする。
【００１０】
本発明のアンモニア態窒素含有水の処理方法では、前記微生物担持体が、幹部から枝部が分岐した樹状構造を有し、前記幹部の直径と前記枝部の直径が異なる紐状体からなる紐状担持体であることが好ましい。
また、複数の前記紐状担持体を、前記幹部の軸方向が鉛直方向となるように、かつ隣り合う紐状担持体の前記枝部の先端部分同士が平面視で重なり合うように、前記硝化処理を行う硝化槽内に配置することが好ましい。
また、前記硝化処理を行う硝化槽を全面曝気することが好ましい。
また、前記硝化処理を行う硝化槽に前記アンモニア態窒素含有水を供給しつつ、前記硝化槽から処理水を抜き出す連続式の硝化処理とし、前記硝化槽における前記アンモニア態窒素含有水の滞留時間（ＨＲＴ）を０．５〜２時間とすることが好ましい。
また、前記アンモニア態窒素含有水に対して前処理として曝気処理を行わずに、前記硝化処理を行うことが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のアンモニア態窒素含有水の処理方法によれば、メタン及び硫化水素のいずれか一方もしくは両方とアンモニア態窒素を含むアンモニア態窒素含有水のアンモニア態窒素濃度を低コストに安定して低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】微生物担持体の一例である紐状担持体を示した斜視図である。
【図２】図１の紐状担持体を幹部の軸方向に垂直な方向で切断した断面図（ａ）、及び図１の紐状担持体の側面図（ｂ）である。
【図３】本発明の処理方法に用いるアンモニア態窒素含有水の処理装置の一例を示した模式図である。
【図４】従来のアンモニア態窒素含有水の処理装置の一例を示した模式図である。
【図５】例１に使用した処理装置を示した模式図である。
【図６】例２に使用した処理装置を示した模式図である。
【図７】例１及び例２における処理期間に対する硝化率の関係を示したグラフである。
【図８】例６で使用した処理装置を示した模式図である。
【図９】例６及び例７における処理期間に対する水温と硝化率の関係を示したグラフである。
【図１０】例８における処理期間に対するアンモニア態窒素濃度と硝化率の関係を示したグラフである。
【図１１】例１０における経過日数に対するアンモニア態窒素濃度の関係を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明のアンモニア態窒素含有水の処理方法では、メタン及び硫化水素のいずれか一方もしくは両方とアンモニア態窒素を含有するアンモニア態窒素含有水に対し、硝化脱窒法を用いずに、微生物担持体に付着させた硝化菌を利用する接触酸化法による硝化処理を行う。接触酸化法による硝化処理、すなわち微生物担持体に付着させた硝化菌による硝化作用を利用した好気性条件下での処理により、水中のアンモニア態窒素が硝酸態窒素又は亜硝酸態窒素へと硝化され、アンモニア態窒素濃度が低減される。
【００１４】
本発明が処理対象とするアンモニア態窒素含有水としては、例えば、地下水、河川水、湖沼水等が挙げられる。
例えば、アンモニア態窒素濃度が数十〜数百ｍｇ／Ｌの下水や産業排水に比べて、地下水はアンモニア態窒素濃度が１５ｍｇ／Ｌ以下と低いが、微生物担持体に硝化菌を付着させて利用することで、アンモニア態窒素濃度が低い水を処理する場合でも、硝化菌が増殖しやすくなり、処理効率（硝化率）が高くなる。
【００１５】
また、本発明の処理方法では、硝化処理中に曝気強度２〜１０ｍ３／ｍ３・ｈｒで曝気する。本発明者らが鋭意検討を行ったところ、アンモニア態窒素含有水にメタン及び硫化水素のいずれか一方もしくは両方が含まれると、硝化菌によるアンモニア態窒素の硝化率が低下することが判明した。そして、さらに検討を行った結果、硝化処理中に曝気強度２〜１０ｍ３／ｍ３・ｈｒで曝気することで、アンモニア態窒素含有水に含まれるメタン及び硫化水素が気相に放散され、安定して高い硝化率が得られることを見出した。
【００１６】
曝気強度は、２〜１０ｍ３／ｍ３・ｈｒであり、３〜７ｍ３／ｍ３・ｈｒが好ましく、４〜５ｍ３／ｍ３・ｈｒが、空気を供給するブロワの動力を考慮して、より好ましい。曝気強度が前記下限値以上であれば、アンモニア態窒素含有水中のメタン及び硫化水素の除去効率が高くなり、安定して高い硝化率が得られる。曝気強度が前記上限値以下であれば、微生物担持体から硝化菌が脱落することを抑制できる。
なお、曝気強度（ｍ３／ｍ３・ｈｒ）とは、硝化槽の有効容積に対する１時間当たりの曝気量を意味する。
【００１７】
硝化処理中の曝気方法としては、全面曝気が好ましい。全面曝気を採用することで、アンモニア態窒素含有水に含まれるメタン及び硫化水素が効率良く気相に放散されやすくなり、より高い硝化率が安定して得られる。全面曝気は、例えば硝化槽の底部全域に散気管を配置し、該散気管から生じる気泡により上昇流を発生させることで行える。
なお、本発明の処理方法では、例えば、硝化槽内において鉛直方向に設置した仕切り板等により微生物担持体と散気管を仕切り、該散気管から生じた気泡に伴って発生する水流が、仕切り板の上方から微生物担持体に到達し、仕切り板の下方から散気管側に戻ることで旋回流を引き起こすような部分曝気を採用してもよい。
【００１８】
硝化処理中のアンモニア態窒素含有水の水温は、９〜２５℃が好ましい。水温が前記範囲であれば、同様な硝化効果が得られ、アンモニア態窒素濃度を十分に低減させることができる。
また、後述の予め硝化菌を水温１０〜１６℃で所定期間馴養して得た種菌を使用して地下水、河川水、湖沼水等を硝化処理する場合は、水温が低くても安定して高い硝化率が得られるため、処理中の水温を調節しなくてもよい。この場合、温調設備が必要ないため設備コストが低くなる。
【００１９】
アンモニア態窒素含有水の接触酸化法による硝化処理は、回分式で行ってもよく、連続式で行ってもよい。回分式の硝化処理とは、アンモニア態窒素含有水を硝化槽に供給した後、曝気しつつ硝化処理を行い、その後に硝化槽から処理水を抜き出すというサイクルを繰り返す処理である。連続式の硝化処理とは、硝化槽にアンモニア態窒素含有水を供給しつつ、該硝化槽から処理水を抜き出しながら硝化処理を連続的に行う処理である。
【００２０】
本発明の処理方法では、より多くのアンモニア態窒素含有水を効率良く処理できる点から、連続式の硝化処理を採用することが好ましい。
硝化処理を連続式で行う場合、硝化菌を付着させた微生物担持体を備えた硝化槽におけるアンモニア態窒素含有水の滞留時間（ＨＲＴ）は、０．５〜２時間が好ましく、１．０〜１．５時間が、処理の安定性や経済性を考慮して、より好ましい。滞留時間（ＨＲＴ）が前記下限値以上であれば、高い硝化率が得られやすく、アンモニア態窒素濃度を充分に低減させやすい。滞留時間（ＨＲＴ）が前記上限値以下であれば、硝化槽をより小型化できるため、設備コストを低くすることができる。
【００２１】
本発明の処理方法においては、アンモニア態窒素含有水に対して、前処理として曝気処理を行わずに硝化処理を行うことが好ましい。前処理として曝気処理を行わないことで、硝化槽の前段に曝気槽を設ける必要がなくなるため、コスト面で有利になる。
なお、本発明の効果を損なわない範囲であれば、アンモニア態窒素含有水に対して前処理として曝気処理を行ってもよい。
【００２２】
（微生物担持体）
微生物担持体としては、高い硝化率が安定して得られる点から、幹部から枝部が分岐した樹状構造を有し、前記幹部の直径と前記枝部の直径が異なる紐状体からなる紐状担持体（以下、紐状担持体Ｘという。）が好ましい。なお、枝部が複数本の糸からなる場合、枝部の直径とは、それら複数本の糸を束ねた状態においてそれらの糸の外面に接する外接円の直径を意味するものとする。
紐状担持体Ｘには、枝部間に、アンモニア態窒素含有水や曝気により生じた気泡が円滑に通過可能な充分に大きな空隙が形成されている。また、紐状担持体Ｘの枝部間での気泡の滞留時間を充分に長くできるうえ、該気泡を微細化（裁断化）することで酸素溶解効率の向上並びにメタン及び硫化水素の除去率向上が図れる。また、紐状担持体Ｘは他の微生物担持体に比べて表面積が大きく、より多くの硝化菌を付着させることができる。これらのことから、紐状担持体Ｘを用いることで、より高い硝化率を実現することができる。
【００２３】
紐状担持体Ｘの長さ１ｍ当たりの表面積は、２ｍ２／ｍ以上が好ましく、３ｍ２／ｍ以上がより好ましく、４．５ｍ２／ｍ以上がさらに好ましい。表面積が前記下限値以上であれば、より多くの硝化菌を付着させることができるため、高い硝化率が得られやすい。
【００２４】
紐状担持体Ｘの具体例としては、例えば、図１及び図２に例示した紐状担持体１０が挙げられる。紐状担持体１０は、幹部１２と、幹部１２から分岐した環状枝部１４とを有する樹状構造を有する紐状体である。
環状枝部１４の直径は、幹部１２の直径よりも細くなっている。大径の幹部１２によって紐状担持体１０における気泡の通過速度が抑えられることで、紐状担持体１０における気泡の滞留時間が長くなる。また、細径の環状枝部１４によって、紐状担持体１０を通過する気泡が裁断されることで微細化される。これら大径の幹部１２と細径の環状枝部１４の作用により、酸素溶解効率が増し、液中の酸素（空気）分圧が高くなることで、メタン及び硫化水素の分圧が低くなり、放散が加速されメタン及び硫化水素の除去率が向上するため、高い硝化率が得られやすくなる。
【００２５】
この例の幹部１２は組紐構造を有している。幹部１２が組紐構造を有することで、紐状担持体１０における気泡の通過経路を蛇行させる作用が得られ、気泡の滞留時間がより長くなる。
幹部１２の直径は、３〜１０ｍｍが好ましく、５〜７ｍｍがより好ましい。幹部１２の直径が前記下限値以上であれば、紐状担持体１０における気泡の滞留時間がより長くなる。幹部１２の直径が前記上限値以下であれば、幹部１２が適度に搖動し、それに応じて環状枝部１４も搖動し、生物学的反応を促進しやすい。
【００２６】
環状枝部１４は、幹部１２の組紐構造を構成する右回りの糸と左回りの糸のそれぞれによって形成されている。幹部１２の組紐構造を構成する右回りの糸と左回りの糸のそれぞれによって環状枝部１４が形成されることで、気泡を微細化する効果が得られやすくなる。
このような環状枝部１４は、幹部１２の組紐構造を形成する際に一連の工程で一体的に形成できる。
【００２７】
また、この例では幹部１２の組紐構造は２本の太い糸と４本の細い糸からなっており、環状枝部１４として、それら２種類の糸のうちの太い糸で形成された環状枝部１４Ａと、細い糸で形成された環状枝部１４Ｂが混在している。
太い糸で形成された環状枝部１４Ａと細い糸で形成された環状枝部１４Ｂが混在することで、紐状担持体１０の単位長さあたりのかさ密度が大きくなりすぎることを抑制しやすくなる。また、太い糸で形成された環状枝部１４Ａは、気泡の通過経路を蛇行させる効果が高く、細い糸で形成された環状枝部１４Ｂは気泡を微細化する効果が高い。そのため、これらが混在することで、気泡の滞留時間を長くしつつ、該気泡を微細化して酸素溶解効率並びにメタン及び硫化水素の除去率を高める効果が得られやすくなる。
環状枝部１４Ａを形成する太い糸の直径は、２〜４ｍｍが好ましい。環状枝部１４Ｂを形成する細い糸の直径は、０．２〜０．５ｍｍが好ましい。
【００２８】
幹部１２及び環状枝部１４を形成する糸は、複数のフィラメント糸を結束することで形成できる。
太い糸を形成するフィラメント糸の材質としては、例えば、ポリプロピレン、金属類、ポリエチレン、ポリウレタン、ポリエステル、ポリスチレン、塩化ビニール、フッ素樹脂、ポリカーボネート、ポリアセタール、ＡＢＳ等が挙げられる。太い糸にプロピレン等の水よりも比重の軽い材料からなるフィラメント糸を使用すれば、環状枝部１４Ａの先端が水中で垂れ下がりにくく、環状枝部１４が充分に広がった形状となりやすい。これにより、環状枝部１４による効果がより得られやすくなる。
細い糸を形成するフィラメント糸の材質としては、例えば、ビニロン、ポリプロピレン、ナイロン等が挙げられる。
フィラメント糸の直径は１０〜５０μｍが好ましい。
【００２９】
環状枝部１４には、複数のフィラメント糸が結束され、かつ、かさ高加工された糸が含まれることが好ましい。特に太い糸によって形成される環状枝部１４Ａに、複数のフィラメント糸が結束され、かつ、かさ高加工された糸が含まれることが好ましい。これにより、紐状担持体１０における気泡の通過経路を蛇行させる効果と、気泡の微細化する効果が得られやすくなる。
かさ高加工された糸の具体例としては、芯糸に対して複数の浮糸が絡みつくように、タスラン加工によって結束された糸や、芯糸が存在せず複数の浮糸がバルキ加工（懸縮加工）によって結束された糸等が挙げられる。
【００３０】
環状枝部１４Ａの直径は、１〜５ｍｍが好ましく、２〜４ｍｍがより好ましい。環状枝部１４Ａの直径が前記下限値以上であれば、気泡の通過経路を蛇行させる効果が得られやすい。環状枝部１４Ａの直径が前記上限値以下であれば、気泡を微細化する効果が得られやすい。
環状枝部１４Ｂの直径は、０．１〜０．７ｍｍが好ましく、０．２〜０．４ｍｍがより好ましい。環状枝部１４Ｂの直径が前記下限値以上であれば、気泡の通過経路を蛇行させる効果が得られやすい。環状枝部１４Ｂの直径が前記上限値以下であれば、気泡を微細化する効果が得られやすい。
【００３１】
太い糸で構成された環状枝部１４Ａと、細い糸によって形成された環状枝部１４Ｂとは、幹部１２の軸方向に間隔を空けて交互に配置されている。環状枝部１４Ａと環状枝部１４Ｂのピッチは一定であることが好ましい。なお、必要に応じて、環状枝部１４Ａと環状枝部１４Ｂのピッチを変えてもよい。
この例では、幹部１２の軸方向に隣り合う環状枝部１４Ａのピッチが７〜１０ｍｍであり、それらの間に適切な間隔を空けて環状枝部１４Ｂが配置されている。
【００３２】
環状枝部１４は、図２（ｂ）に示されるように、幹部１２の軸方向に垂直な方向に対をなして突出して形成されている。これにより、それぞれの環状枝部１４による、気泡の通過経路を蛇行させる効果、及び気泡を微細化する効果が得られやすくなっている。
また、紐状担持体１０では、幹部１２が捩れることによって、複数の環状枝部１４が幹部１２の軸方向に螺旋状に配置されている。これにより、平面視で幹部１２を中心に様々な方向に向かって環状枝部１４が配置されるため、紐状担持体１０を通過する気泡を余すことなく捉えやすくなる。そのため、気泡の通過経路を蛇行させる効果と微細化する効果をより安定して発揮できる。
なお、幹部１２の捩れは、組紐構造を形成する際に付与することができる。
【００３３】
環状枝部１４の形状は、水滴状、すなわち幹部１２の軸方向に対して垂直方向に外側に向かうにつれて徐々に幅が広くなり、先端が窄んだ環状になっている。
環状枝部１４における、幹部１２の軸方向に対する垂直方向の中間位置での幅ｄ（図２（ａ））は、１〜２ｍｍ程度が好ましい。
【００３４】
なお、紐状担持体Ｘの幹部及び枝部の構造は、前記した幹部１２及び環状枝部１４の構造には限定されない。例えば、枝部は環状になっていなくてもよい。また、環状でない枝部と環状枝部が混在していてもよい。気泡を微細化して酸素溶解効率並びにメタン及び硫化水素の除去率を高める効果が高い点では、枝部は環状枝部を含むことが好ましく、全て環状枝部であることがより好ましい。
また、幹部の直径が枝部の直径よりも細くなっている紐状担持体Ｘであってもよい。
【００３５】
紐状担持体１０の長さ、すなわち幹部１２の軸方向の長さは、使用する装置に応じて適宜設定すればよく、例えば、数十ｍ〜数百ｍとすることができる。
紐状担持体１０の直径、すなわち平面視における環状枝部１４の先端に接する外接円の直径も使用する装置に応じて適宜設定すればよく、例えば１００ｍｍ程度とすることができる。紐状担持体１０の直径は、幹部１２の直径と、環状枝部１４における幹部１２の軸方向に対する垂直方向の長さを調節することで調節できる。
【００３６】
硝化処理を行う硝化槽内に複数の紐状担持体Ｘを設置する場合、各紐状担持体Ｘの幹部の軸方向が鉛直方向となるように、かつ隣り合う紐状担持体Ｘの枝部の先端部分同士が平面視で重なり合うように設置することが好ましい。曝気により生じる気泡の気泡径が小さいほどメタン及び硫化水素を気相中に放散させる効率は高い。隣り合う紐状担持体Ｘを前記のように設置することで、隣り合う紐状担持体Ｘの間を微細化されないまま通過する気泡量を低減できる。そのため、曝気により供給された気泡が硝化槽内で紐状担持体Ｘによって充分に微細化されやすくなり、より効率良くメタン及び硫化水素が気相中に放散されることで、高い硝化率が安定して得られやすくなる。
【００３７】
隣り合う紐状担持体Ｘの枝部の先端部分同士が平面視で重なり合うように設置する場合、隣り合う紐状担持体Ｘのピッチ（幹部と幹部の距離）は、水中において２つ紐状担持体Ｘの枝部先端同士が接するときの幹部間の距離に対して、０．８〜０．９倍が好ましく、０．８〜０．８５倍がより好ましい。前記ピッチが下限値以上であれば、隣り合う紐状担持体Ｘの間を微細化されずに素通りする気体量を低減できる。前記ピッチが上限値以下であれば、アンモニア態窒素含有水中のメタン及び硫化水素が気相中に放散されやすくなり、高い硝化率が得られやすくなる。
なお、本発明では、硝化槽において紐状担持体Ｘをその幹部の軸方向が水平方向となるように設置してもよい。
【００３８】
微生物担持体としては、前記した紐状担持体Ｘ以外の担持体を使用してもよい。例えば、紐状担持体Ｘ以外の紐状担持体、粒状担持体（セラミック、活性炭等。）、網状担持体（ゴルフネット、漁網等。）等を使用してもよい。
【００３９】
（硝化菌）
硝化菌としては、アンモニア態窒素の硝化処理に用いられる公知の硝化菌を使用できる。なかでも、硝化菌としては、処理中のアンモニア態窒素含有水の水温が低くても高い硝化率が安定して得られる点から、予め硝化菌を水温１０〜１６℃で所定期間馴養して得た種菌（以下、種菌Ｙということがある。）を用いることが好ましい。
種菌Ｙを得る馴養時の水温は、１３〜１５℃がより好ましい。
【００４０】
硝化菌は、通常水温が低いほど増殖しにくく硝化活性が低くなる。しかし、本発明者らが鋭意検討した結果、硝化菌を水温１０〜１６℃で所定期間（例えば４０日間程度）馴養すると、硝化菌の活動が急激に活発化し、適温（例えば２５℃）での硝化活性と同等の硝化活性を獲得することが判明した。硝化菌を水温１０〜１６℃で馴養する期間は、水温以外の条件に応じて適宜設定すればよい。
このような種菌Ｙは、１０℃前後においても短期間で適温（例えば２５℃）での硝化活性と同等の硝化活性を獲得できる。そのため、種菌Ｙを用いることで、地下水、河川水、湖沼水等を硝化処理する際、朝夕や季節によって水温が変動しても安定して高い硝化率が得られるため、処理中の水温の温調設備が必要なくなる。
【００４１】
硝化菌を水温１０〜１６℃で所定期間馴養する際は、硝化菌が増殖し固着しやすい点から、微生物担持体を用いることが好ましく、紐状担持体Ｘを用いることがより好ましい。なお、硝化菌を水温１０〜１６℃で所定期間馴養する際は、微生物担持体を用いずに浮遊状態にしてもよい。
また、予め行う水温１０〜１６℃での硝化菌の馴養には、処理対象のアンモニア態窒素含有水を用いることが好ましい。具体的には、地下水を処理対象とする場合、当該地下水を用いて予め水温１０〜１６℃で硝化菌を馴養して種菌Ｙを得ることが好ましい。これにより、アンモニア態窒素含有水の硝化処理時に高い硝化率が得られやすくなる。
【００４２】
微生物担持体に硝化菌を付着させる方法としては、公知の方法を採用でき、例えば、硝化菌を含む汚泥を微生物担持体に付着させる方法等が挙げられる。
本発明の処理方法では、高い硝化率が安定して得られやすい点から、幹部から枝部が分岐した樹状構造を有し、前記幹部の直径と前記枝部の直径が異なる紐状体からなる馴養用紐状担持体を用いて硝化菌を水温１０〜１６℃で所定期間馴養して種菌Ｙを得た後、該馴養用紐状担持体を用いて硝化処理に用いる紐状担持体Ｘに該種菌Ｙを植種して硝化処理を行うことが好ましい。
馴養用紐状担持体としては、硝化処理に使用する紐状担持体Ｘと同じものを用いることが好ましい。
【００４３】
馴養用紐状担持体を用いて、硝化処理に用いる紐状担持体Ｘに種菌Ｙを植種する方法としては、処理対象のアンモニア態窒素含有水中で、馴養用紐状担持体を硝化処理に用いる紐状担持体Ｘに接触させる方法が好ましい。これにより、硝化処理に用いる紐状担持体Ｘに種菌Ｙが効率良く植種されて増殖するため、より短期間で高い硝化率が得られる。
なお、本発明の処理方法では、硝化処理に用いる紐状担持体Ｘと、馴養後の種菌Ｙが付着した馴養用紐状担持体が共に処理対象のアンモニア態窒素含有水に浸漬されていれば、必ずしもそれらを接触させなくてもよい。
【００４４】
また、植種に使用する馴養用紐状担持体の長さは、硝化処理に用いる紐状担持体Ｘの全長に対して、５％以上が好ましく、１０％以上がより好ましい。植種に使用する馴養用紐状担持体の長さが前記下限値以上であれば、硝化処理に用いる紐状担持体Ｘに種菌Ｙが効率良く植種されて増殖するため、より短期間で高い硝化率が得られる。
【００４５】
本発明では、硝化処理後の処理水のアンモニア態窒素濃度を０．５ｍｇ／Ｌ以下とすることが好ましく、０．１５ｍｇ／Ｌ以下とすることがより好ましい。得られる処理水のアンモニア態窒素濃度が前記上限値以下であれば、処理水を飲用化する場合等に後段で使用する消毒用の次亜塩素酸ナトリウムの添加量を低減でき、コスト面で有利である。
【００４６】
本発明のアンモニア態窒素含有水の処理方法では、接触酸化法による硝化処理を実施した後に、必要に応じて、次亜塩素酸ナトリウムによる消毒処理、ろ過処理、活性炭処理等を行ってもよい。
【００４７】
硝化処理前のアンモニア態窒素含有水（原水）のアンモニア態窒素濃度が１０ｍｇ／Ｌを超える場合、硝化処理によって硝酸態窒素が生じるために、得られる処理水の硝酸態窒素及び亜硝酸態窒素の濃度が水道法の水質基準（１０ｍｇ／Ｌ以下）を満たさないことがある。この場合は、例えば、地下水揚水量の７〜８割程度を硝化処理し、残りの２〜３割の地下水を未処理として、それら硝化処理後の処理水と未処理の地下水を混合した後、残存するアンモニア態窒素を不連続点アルカリ塩素法で除去する方法等を採用してもよい。これにより、処理水の硝酸態窒素及び亜硝酸態窒素の濃度が水道法の水質基準（１０ｍｇ／Ｌ以下）を満たすようにできる。
該方法は、地下水におけるアンモニア態窒素の大部分を接触酸化法による硝化処理により硝酸態窒素に硝化しているため、残存するアンモニア態窒素は少ない。そのため、不連続点アルカリ塩素法で除去する際に多量の次亜塩素酸ナトリウムを使用しなくてもよく、従来法に比べてコスト低減が図れる。
【００４８】
（実施形態例）
以下、本発明のアンモニア態窒素の処理方法の実施形態の一例として、図３に例示した処理装置１００を用いて地下水を処理する方法について説明する。
処理装置１００は、井戸から地下水Ａを汲み上げる井戸ポンプ１１０と、井戸ポンプ１１０により汲み上げられた地下水Ａを硝化処理する硝化槽１１２と、硝化処理後の処理水Ｂをろ過する砂ろ過塔１１４と、ろ過後の処理水Ｃを活性炭により処理する活性炭塔１１６と、活性炭処理後の処理水Ｄをろ過するＵＦ膜ろ過装置１１８と、残留塩素濃度を測定する残留塩素計１２０と、ＵＦ膜ろ過装置１１８によるろ過後の処理水Ｅを貯液する処理水槽１２２と、処理水槽１２２から処理水Ｅを汲み出す処理ポンプ１２４と、を備えている。残留塩素計１２０は処理水Ｅ中の次亜塩素酸ナトリウムの過不足を検知したときに警報を発信するようになっている。処理ポンプ１２４は、図示していない受水槽の液面の高さに応じて自動的に処理水槽１２２から処理水Ｅを汲み出すようになっている。
【００４９】
硝化槽１１２には、複数の紐状担持体１０と、紐状担持体１０の下方に位置し、かつ硝化槽１１２の底部全域に位置するように複数の散気管１２６が設置されている。各散気管１２６にはブロア１２８からエア導入管１２９を通じてエアが供給されるようになっている。このように、処理装置１００では、硝化槽１１２の底部全域に配置された複数の散気管１２６を用いて、全面曝気が行えるようになっている。
【００５０】
この例の処理装置１００では、紐状担持体１０は幹部１２の軸方向が鉛直方向となるように設置されている。各々の紐状担持体１０は、隣り合う紐状担持体の前記枝部同士が部分的に平面視で重なり合うように配置されていることが好ましい。
【００５１】
処理装置１００を用いた地下水の処理方法では、井戸ポンプ１１０により井戸から、メタン及び硫化水素のいずれか一方もしくは両方とアンモニア態窒素を含む地下水Ａを汲み上げて硝化槽１１２に送り、硝化槽１１２において、硝化菌が付着した紐状担持体１０を利用して接触酸化法により硝化処理を行う。硝化処理中は、ブロア１２８からエア導入管１２９を通じて散気管１２６にエアを供給し、曝気強度２〜１０ｍ３／ｍ３・ｈｒで全面曝気する。これにより、好気性条件が維持されつつ、地下水Ａ中に含まれるメタン及び硫化水素が気相中に放散される。そのため、硝化菌による硝化作用によってアンモニア態窒素が効率的に硝酸態窒素又は亜硝酸態窒素へと硝化され、アンモニア態窒素濃度が低減された処理水Ｂが得られる。
【００５２】
次いで、硝化処理後の処理水Ｂに対して次亜塩素酸ナトリウムを添加し、処理水Ｂ中に残存するアンモニア態窒素を不連続点アルカリ塩素法により除去した後、砂ろ過塔１１４に送ってろ過処理を行う。ろ過処理後の処理水Ｃは活性炭塔１１６に送り、処理水Ｃ中に残存する次亜塩素酸ナトリウムを活性炭と接触させることで除去する。活性炭処理後の処理水Ｄは、消毒用の次亜塩素酸ナトリウムを添加した後にＵＦ膜ろ過装置１１８に送ってろ過し、得られた処理水Ｅを処理水槽１２２に貯液する。ＵＦ膜ろ過装置１１８によるろ過後の処理水Ｅについては、残留塩素計１２０による測定により残留塩素濃度をモニターする。処理水槽１２２に貯液された処理水Ｅは、処理ポンプ１２４により所定の場所に送液する。
【００５３】
以上説明した本発明のアンモニア態窒素含有水の処理方法は、図４で説明した従来の方法に比べてイオン交換塔や前処理の砂ろ過塔が必要なくイニシャルコストが低い。また、イオン交換の媒体となる食塩や次亜塩素酸ナトリウムの消費量に起因するコスト高騰も防げるためランニングコストも低い。
また、本発明の処理方法は、好気性条件下の硝化反応と嫌気性条件下の脱窒反応の２つの反応系が存在する硝化脱窒法に比べて、硝化処理の反応制御が容易であり、高い硝化率を安定して実現できる。そのため、処理水を飲用水とする場合に後段で消毒用の次亜塩素酸ナトリウムを添加する際も量的制御が容易なことからコスト面で特に有利である。
【００５４】
また、本発明の処理方法では、アンモニア態窒素含有水にメタン及び硫化水素のいずれか一方もしくは両方が含まれていても、曝気強度２〜１０ｍ３／ｍ３・ｈｒの曝気により当該成分を気相中に放散させて除去できるため、メタン及び硫化水素による不具合が抑制され、安定してアンモニア態窒素濃度を低減することができる。
【００５５】
また、微生物担持体として紐状担持体Ｘを用いれば、硝化菌が増殖しやすく、また気泡が微細化されやすくメタン及び硫化水素を効率良く除去できるため、より効率良く安定してアンモニア態窒素濃度を低減できる。そのため、消毒用の次亜塩素酸ナトリウムの添加量がさらに低減され、コスト面でさらに有利になる。
また、硝化菌として、予め硝化菌を水温１０〜１６℃で所定期間馴養して得た種菌Ｙを用いれば、処理対象のアンモニア態窒素含有水の水温が低くても高い硝化率が維持できるため、水温の温調設備も不要となりコストをより低減できる。
【実施例】
【００５６】
以下、実施例によって本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の記載によっては限定されない。
［硝化率の測定］
本実施例における硝化率の測定は、以下のように行った。処理前の地下水中のアンモニア態窒素濃度ＱＡと、処理後の処理水中のアンモニア態窒素濃度ＱＢを東亜ディーケーケー株式会社製のＨＡＣＨを用いて測定し、下式により硝化率Ｐを算出した。
Ｐ＝｛（ＱＡ−ＱＢ）／ＱＡ｝×１００
【００５７】
［紐状担持体Ｘ］
紐状担持体Ｘとして、図１及び図２に例示した、幹部１２が２本の太い糸と４本の細い糸からなる組紐構造を有し、組紐構造を構成する右回りの糸と左回りの糸のそれぞれによって環状枝部１４Ａ、１４Ｂが形成されている紐状担持体１０を使用した。使用した紐状担持体１０の詳細を以下に示す。
全長：２００ｍｍ。
長さ１ｍ当たりの表面積：４．５ｍ２／ｍ。
幹部１２の直径：５ｍｍ。
環状枝部１４Ａの直径：２ｍｍ。
環状枝部１４Ｂの直径：０．２５ｍｍ。
幹部１２及び環状枝部１４Ａを形成する太い糸：ポリプロピレン製。
幹部１２及び環状枝部１４Ｂを形成する細い糸：ビニロン製。
【００５８】
［例１］
図５に例示した全面曝気式の処理装置１００Ａを用いて地下水の接触酸化法による硝化処理を連続式で行った。
処理装置１００Ａは、２０ｃｍ×２０ｃｍ×有効水深２５ｃｍの１０リットル水槽からなる硝化槽１３０と、硝化槽１３０の底部全域に配置された複数の散気管１３２と、各散気管１３２とエア導入管１３４で接続されたブロア１３６とを有する。硝化槽１３０中の水温はヒータにより調節できるようになっている。
硝化菌を含む汚泥を付着させた複数の紐状担持体１０を硝化槽１３０内に配置した。各紐状担持体１０は鉛直方向に吊り下げることで据え付け、各紐状担持体１０のピッチを１００ｍｍとし、隣り合う紐状担持体１０の環状枝部１４の先端同士がわずかに接触するようにした。
散気管１３２としては、１５Ａのポリ塩化ビニル管に直径３ｍｍの円形の穴を複数設けたものを使用した。
【００５９】
硝化槽１３０に地下水Ａ（アンモニア態窒素濃度：２．５〜３．０ｍｇ／Ｌ、メタン濃度：２〜３体積ｐｐｍ、硫化水素濃度：０体積ｐｐｍ）を連続的に供給し、滞留時間（ＨＲＴ）が１時間となるように処理水Ｂを連続的に抜き出した。硝化槽１３０内の地下水Ａの温度は２０℃に維持した。
また、曝気については、紐状担持体１０の下方に位置する散気管１３２から気泡を生じさせることにより行い、曝気強度を１．０ｍ３／ｍ３・ｈｒ、１．５ｍ３／ｍ３・ｈｒ、３．０ｍ３／ｍ３・ｈｒと段階的に変化させた。
【００６０】
［例２］
図６に例示した部分曝気式の処理装置１００Ｂを用いた以外は、例１と同様にして地下水Ａ（アンモニア態窒素濃度：２．５〜３．０ｍｇ／Ｌ、メタン濃度：２〜３体積ｐｐｍ、硫化水素濃度：０体積ｐｐｍ）の処理を行った。
処理装置１００Ｂは、硝化槽１３０内の散気管１３２を硝化槽１３０の側壁面寄りに偏在させ、硝化槽１３０内に配置する紐状担持体１０と散気管１３２の間に仕切り板１３８を設け、散気管１３２から発生した気泡に伴って発生する水流が仕切り板１３８の上方から紐状担持体１０に到達し、仕切り板１３８の下方から散気管１３２側に回って循環するようにした以外は、処理装置１００Ａと同じである。
例１及び例２における処理中の地下水Ａの硝化率の変化を図７に示す。
【００６１】
図７に示すように、例１においては、曝気強度が１．０ｍ３／ｍ３・ｈｒ、１．５ｍ３／ｍ３・ｈｒの期間は硝化率が１０％程度かそれよりも低かった。しかし、曝気強度を３．０ｍ３／ｍ３・ｈｒとしたところ硝化率が急激に上昇し、９５％程度となった。例２においても同様の傾向が見られ、曝気強度が１．０ｍ３／ｍ３・ｈｒ、１．５ｍ３／ｍ３・ｈｒの期間は硝化率が１０％程度かそれよりも低かったものの、曝気強度を３．０ｍ３／ｍ３・ｈｒとしたところ硝化率が急激に上昇し、８５〜９０％程度となった。
例１及び例２における硝化率の上昇は、曝気強度３．０ｍ３／ｍ３・ｈｒの曝気により、地下水Ａ中のメタンが気相中に放散されたためである。
【００６２】
［例３（参考例）］
直径６０ｍｍ、有効高さ３００ｍｍの円筒状のポリ塩化ビニル管からなる硝化槽内に、硝化菌を含む汚泥を付着させた紐状担持体１０を配置し、地下水（アンモニア態窒素濃度：２．５〜３．０ｍｇ／Ｌ、メタン濃度：０体積ｐｐｍ、硫化水素濃度：０体積ｐｐｍ）を入れ、曝気しながら回分式で２時間硝化処理を行った。硝化処理中の地下水の温度は、恒温水槽を用いて２５℃に調節した。また、曝気強度は１．５ｍ３／ｍ３・ｈｒとした。
【００６３】
［例４（参考例）］
微生物担持体として紐状担持体１０の代わりに粒状担持体であるセラミックを用いた以外は、例１と同様にして接触酸化法による硝化処理を行った。
【００６４】
［例５（参考例）］
微生物担持体として紐状担持体１０の代わりに網状担持体である漁網を用いた以外は、例１と同様にして接触酸化法による硝化処理を行った。
【００６５】
例３〜５について、処理開始から２時間後のアンモニア態窒素の硝化率を測定したところ、粒状担持体、網状担持体を用いた例４、５では硝化率が７０〜９３％であったのに対し、紐状担持体１０を用いた例３では硝化率が９５〜９８％と高かった。
【００６６】
［例６（参考例）］
図８に例示した処理装置１００Ｃを用いて地下水の接触酸化法による硝化処理を連続式で行った。
処理装置１００Ｃは、円筒状のポリ塩化ビニル管からなる硝化槽１４０と、硝化槽１４０が浸漬される恒温水槽１４２と、硝化槽１４０及び恒温水槽１４２の底部に配置された散気管１４４と、散気管１４４とエア導入管１４６で接続されたブロア１４８と、恒温水槽１４２中の水温を調節するヒータ１５０及びチラーユニット１５２とを有する。恒温水槽１４２から恒温水がポンプ１５４によってチラーユニット１５２に供給され、再び恒温水槽１４２に戻されて循環するようになっている。硝化槽１４０内の散気管１４４は、平面視で硝化槽１４０の中心に配置した。
硝化菌を含む汚泥を付着させた紐状担持体１０を硝化槽１４０内に配置し、硝化槽１４０に地下水Ａ（アンモニア態窒素濃度：２．５〜３．０ｍｇ／Ｌ、メタン濃度：０体積ｐｐｍ、硫化水素濃度：０体積ｐｐｍ）を連続的に供給し、滞留時間（ＨＲＴ）が１時間となるように処理水Ｂを連続的に抜き出した。硝化槽１４０内の地下水Ａの温度は、ヒータ１５０及びチラーユニット１５２によって恒温水槽１４２中の水温を調節することで２５℃から段階的に１１℃まで低下させた。
曝気は、紐状担持体１０の下方に位置する散気管１４４から気泡を生じさせることにより行い、曝気強度は１．５ｍ３／ｍ３・ｈｒとした。
【００６７】
［例７（参考例）］
硝化槽１４０内の散気管１４４を硝化槽１４０の側壁面寄りに偏在させ、硝化槽１４０内に配置する紐状担持体１０と散気管１４４の間に仕切り板を設け、散気管１４４から発生した気泡に伴って発生する水流が該仕切り板の上方から紐状担持体１０に到達し、該仕切り板の下方から散気管１４４側に回って循環するようにした以外は、処理装置１００Ｃと同様の処理装置を用いた。該処理装置を用い、硝化槽１４０内の地下水Ａの温度を２５℃から段階的に９℃まで低下させた以外は、例６と同様にして接触酸化法による硝化処理を行った。
例６及び例７における処理中の地下水Ａの水温及び硝化率の変化を図９に示す。
【００６８】
図９に示すように、例６において、処理中の水温を２５℃から段階的に低下させていったところ、水温１６℃までは水温の低下とともに硝化率の低下が確認された。しかし、水温を１４℃まで低下させたところで水温を長期間にわたり維持して運転したところ、水温を１４℃に設定してから４０日経過頃から硝化率が急上昇し、９５％程度に到達した。その後、水温を１℃ずつ低下させたところ、温度を下げた際に一旦硝化率の低下が見られたが、硝化率は短期間で回復し、水温１１℃でも硝化率は９５％程度が維持された。また、例７においても同様の傾向が見られ、水温９℃でも硝化率は９５％程度が維持された。
このように、水温１４℃で長期間維持することで硝化菌の活動が大きく転換し、水温が低くても高い硝化率を維持できるようになるという、常識に反する新たな知見が得られた。
【００６９】
［例８（参考例）］
処理中の地下水Ａの温度を２５℃に維持し、ＨＲＴを５．１時間から段階的に０．５時間まで短くした以外は、例６と同様にして接触酸化法による硝化処理を行った。
処理に用いた地下水Ａ及び得られた処理水Ｂのアンモニア態窒素濃度、並びに硝化率の変化を図１０に示す。
【００７０】
ＨＲＴを５．１時間として運転したところ、硝化率が上昇して９５％程度となった。その後、ＨＲＴを段階的に短くしていったところ、図１０に示すように、一旦は硝化率が低下するものの、一定期間その条件で維持することで硝化率が上昇することが確認された。そして、ＨＲＴが０．５時間であっても、ＨＲＴが５．１時間の時と同様の９５％程度の硝化率が得られた。
【００７１】
［例９（参考例）］
例６と同様にして水温を段階的に低下させた後、例８と同様にＨＲＴを段階的に短くしていき、水温９℃、ＨＲＴ０．５時間の条件で硝化率が９５％程度になった段階で、地下水Ａの供給、水温制御及び曝気を全て停止し、室温５〜１０℃の環境下で８日間放置した。その後、水温９℃、ＨＲＴ０．５時間の条件で硝化処理を再開したところ、再開後２日程度で硝化率が９５％程度まで上昇した。
【００７２】
例９の結果から、水温の低下、ＨＲＴの短縮により負荷をかけた状態で所定期間維持した硝化菌は、苛酷な環境下で使用しても充分な硝化活性を発現できることがわかった。
【００７３】
［例１０（参考例）］
有効容量２Ｌの容器に、硝化菌が付着していない紐状担持体１０を５００ｍ／ｍ３の充填密度で充填した。次いで、該紐状担持体１０の長さ１ｍに対して、例４と同様にして得た種菌（水温１４℃の条件で硝化率が９５％程度まで上昇した硝化菌）を含む汚泥が付着している紐状担持体１０を長さ０．１ｍの割合、すなわち１０％の割合で接触させた。また、地下水を連続的に供給しつつ、ＨＲＴが４時間となるように処理水を連続的に抜き出し、２３日間硝化処理を行った。
前記硝化処理は、処理中の地下水の温度を１２℃に調節したものと、２０℃に調節したものの２通り実施した。種菌を含む汚泥が付着した紐状担持体１０は、水温を１２℃に調節した例では処理開始から１４日後、水温を２０℃に調節した例では処理開始から８日後に撤去した。
また、種菌を含む汚泥が付着した紐状担持体１０を用いない以外は同様の方法で、地下水の温度を２０℃に調節した処理も実施した。
【００７４】
例１０における処理前の地下水及び処理水のアンモニア態窒素濃度の変化を図１１に示す。図１１における「種菌有の処理水」とは、硝化菌が付着していない紐状担持体１０に、種菌が付着した紐状担持体１０を上記の割合で接触させて硝化処理を行った系を示す。また、「種菌無の処理水」とは、種菌が付着した紐状担持体１０を用いなかった系を示す。
【００７５】
図１１に示すように、種菌を含む汚泥が付着した紐状担持体１０を用いた場合、水温２０℃の系で処理開始から８日後、水温１２℃の系で処理開始から１４日後には、処理水中のアンモニア態窒素濃度が充分に低下した。一方、種菌を含む汚泥が付着した紐状担持体１０を用いない、すなわち種菌を植種しない系では、処理開始から２０日後も処理水のアンモニア態窒素濃度が低下しなかった。
この結果は、予め馴養した種菌を微生物担持体に植種することで、苛酷な条件でも極めて短い期間で硝化処理の本運転が開始できることを示唆するものである。
【００７６】
なお、例１〜１０において、地下水に含まれるアンモニア態窒素の減少分は、全て硝化処理により硝酸態窒素に転化しており、得られた処理水の亜硝酸態窒素濃度は全て水道法に基づく基準値（０．０４ｍｇ／Ｌ）以下であった。
【符号の説明】
【００７７】
１０…紐状担持体、１２…幹部、１４，１４Ａ，１４Ｂ…環状枝部。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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