(57)【要約】【課題】単一反応槽を利用可能なＴＭＡＨおよびアンモニア性窒素を含む廃液を処理する廃液処理方法および廃液処理装置を提供する。【解決手段】単一反応槽内にＴＭＡＨの含まないアンモニア性窒素含有溶液を導入する。反応槽内において微生物を利用してアンモニア性窒素含有溶液に対して脱窒作用を行う。前記微生物は硝化菌および独立栄養性脱硝菌を含む。反応槽は、溶存酸素濃度が０．１〜０．５ｍｇ／Ｌであり、ＰＨ値が７〜８である。脱窒効率が安定となった後、ＴＭＡＨを当該アンモニア性窒素含有溶液に混合し、ＴＭＡＨの添加濃度を６０ｍｇ／Ｌより低くする。脱窒効率が再び安定となった後に、ＴＭＡＨの添加濃度を漸次的に高める。【選択図】図１
2015058428.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水酸化テトラメチルアンモニウム及びアンモニア性窒素を含有する廃液を処理する廃液処理方法であって、
溶存酸素濃度が０．１〜０．５ｍｇ／ＬでありｐＨ値が７〜８である単一の反応槽内に、水酸化テトラメチルアンモニウムを含有しないアンモニア性窒素含有溶液を導入し、硝化菌及び独立栄養性脱硝菌を含む微生物を利用してアンモニア性窒素含有溶液に対して脱窒を行うステップと、
脱窒効率が安定した後に、前記反応槽内に、濃度が６０ｍｇ／Ｌより低い水酸化テトラメチルアンモニウムを混入するステップと、
脱窒効率が再び安定した後、水酸化テトラメチルアンモニウムの添加濃度を高くする調整を複数回行うステップと、を含むことを特徴とする廃液処理方法。
【請求項２】
水酸化テトラメチルアンモニウムの添加濃度を高くする調整を行うステップにおいて、
前回の水酸化テトラメチルアンモニウムの添加濃度が３００ｍｇ／Ｌ以下である場合、前回の水酸化テトラメチルアンモニウムの添加濃度の３倍を超過しないよう添加濃度を調整し、
前回の水酸化テトラメチルアンモニウムの添加濃度が３００ｍｇ／Ｌより高い場合は、前回の水酸化テトラメチルアンモニウムの２倍を超過しないよう添加濃度を調整することを特徴とする請求項１に記載の廃液処理方法。
【請求項３】
水酸化テトラメチルアンモニウムの添加濃度を高くする調整を行うステップにおいて、
前回の水酸化テトラメチルアンモニウムの添加濃度が３００ｍｇ／Ｌ以下である場合、前回の水酸化テトラメチルアンモニウムの添加濃度の２〜３倍まで添加濃度を調整することを特徴とする請求項１に記載の廃液処理方法。
【請求項４】
前記反応槽内には、前記微生物の付着に用いられる複数個の担体が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の廃液処理方法。
【請求項５】
水酸化テトラメチルアンモニウムの添加濃度を高くする調整を複数回行った後、前記反応槽内において、従属栄養性脱硝菌、及び、水酸化テトラメチルアンモニウムの分解に用いる好気性微生物を添加または増殖させることで、微生物を増やすステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の廃液処理方法。
【請求項６】
前記反応槽は、回分式活性汚泥法を用いる反応槽であって、導入ステップ、反応ステップ、沈殿ステップ、及び排出ステップを繰り返して行い、
前記導入ステップでは、前記反応槽内に、アンモニア性窒素含有溶液、または、水酸化テトラメチルアンモニウム及びアンモニア性窒素を含む廃液を導入し、
前記反応ステップでは、前記アンモニア性窒素含有溶液の導入を停止し、
前記沈殿ステップでは、前記微生物を含む活性汚泥を沈澱させ、
前記排出ステップでは、反応槽の中の一部の上澄液を排出することを特徴とする請求項１に記載の廃液処理方法。
【請求項７】
溶存酸素濃度が０．１〜０．５ｍｇ／Ｌであり、ｐＨ値が７〜８である反応槽を備え、
前記反応槽は、硝化菌、独立栄養性脱硝菌、及び、従属栄養性脱硝菌によって水酸化テトラメチルアンモニウム及びアンモニア性窒素を同時に除去し、
前記硝化菌は、アンモニア性窒素を亜硝酸性窒素に酸化し、
前記独立栄養性脱硝菌は、アンモニア性窒素及び亜硝酸性窒素を窒素及び硝酸性窒素に変換し、
前記従属栄養性脱硝菌は、硝酸性窒素及び水酸化テトラメチルアンモニウムまたは炭素を含む水酸化テトラメチルアンモニウムの分解物を窒素に変換することを特徴とする廃液処理装置。
【請求項８】
前記反応槽は、複数個の担体を有し、当該担体が微生物の付着に用いられることを特徴とする請求項７に記載の廃液処理装置。
【請求項９】
前記反応槽は、水酸化テトラメチルアンモニウムの分解に用いられる好気性微生物を含むことを特徴とする請求項７に記載の廃液処理装置。
【請求項１０】
前記反応槽は、回分式活性汚泥法を用いる反応槽であって、導入ステップ、反応ステップ、沈殿ステップ、及び、排出ステップを繰り返して行い、
前記導入ステップでは、前記反応槽内に水酸化テトラメチルアンモニウム及びアンモニア性窒素を含む廃液を導入し、
前記反応ステップでは、前記水酸化テトラメチルアンモニウム及びアンモニア性窒素を含む廃液の導入を停止し、
前記沈殿ステップでは、前記微生物を含む活性汚泥を沈澱させ、
前記排出ステップでは、前記反応槽内の一部の上澄液を排出することを特徴とする請求項７に記載の廃液処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒素を含む廃液を処理する廃液処理方法および廃液処理装置に関し、特に生物学的方法で水酸化テトラメチルアンモニウム（ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ  ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ，以下ＴＭＡＨという）およびアンモニア性窒素を同時に含有する廃液の廃液処理方法および廃液処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体や光電産業などの領域において大量の工業廃水を生成する場合がある。これらの工業廃水にはアンモニア性窒素および有機態窒素が多く含まれている。また、前記有機態窒素は大量に現像剤（ｄｅｖｅｌｏｐｅｒ）に使われている強アルカリ性のＴＭＡＨが含まれている。そのため、水中の含窒素化合物を有効に除去する方法が求められている。
【０００３】
従来の伝統的な活性汚泥法を利用して水処理を行うと、ＴＭＡＨを分解するのに比較的に長い水理学的滞留時間（ＨＲＴ）および比較的に高い溶存酸素濃度を必要とする。このような方法は、処理効率が低いだけでなく、酸素を廃液に溶け込むのに比較的に大量のエネルギが消耗される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−６２４４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
また、上述の活性汚泥法により硝化―脱硝反応がさらに進行すると、アンモニア性窒素と分解しきれなかったＴＭＡＨが同じ反応系統内に存在する。その時、ＴＭＡＨは、独立栄養性脱硝菌の活性を抑制し、独立栄養性脱硝菌の脱硝（脱窒）の効率を低下させる。
【０００６】
上述の問題に鑑みて、従来の生物学的方法でＴＭＡＨおよびアンモニア性窒素を同時に含有する廃液を処理するには、少なくとも二つの個別かつ独立の処理段階に分けざるを得ない。まず、第一段階において、ＴＭＡＨをアンモニア性窒素に分解し、その後、第二段階において、脱窒作用を行い、アンモニア性窒素を窒素に分解する。そのため、業者は、必ず二個以上の系統を建てることで、異なる段階の処理をそれぞれ行う必要がある。これにより、建設コストが著しく増加するだけでなく、操作および維持が複雑となるおそれがある。
【０００７】
本発明の主な目的は、単一反応槽を利用可能なＴＭＡＨおよびアンモニア性窒素を含む廃液を処理する廃液処理方法および廃液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】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、ＴＭＡＨおよびアンモニア性窒素を含む廃液を処理する廃液処理方法は以下の内容を含む。単一反応槽内にＴＭＡＨの含まないアンモニア性窒素含有溶液を導入する。反応槽内において微生物を利用してアンモニア性窒素含有溶液に対して脱窒作用を行う。前記微生物は硝化菌および独立栄養性脱硝菌を含む。反応槽は、溶存酸素濃度が０．１〜０．５ｍｇ／Ｌであり、ＰＨ値が７〜８である。脱窒効率が安定となった後、ＴＭＡＨを当該アンモニア性窒素含有溶液に混合し、ＴＭＡＨの添加濃度を６０ｍｇ／Ｌより低くする。脱窒効率が再び安定となった後に、ＴＭＡＨの添加濃度を漸次的に高める。
また、上記目的を達成するために、本発明は水酸化テトラメチルアンモニウムおよびアンモニア性窒素を含む廃液の処理装置は反応槽を備える。反応槽は、硝化菌、独立栄養性脱硝菌、および、従属栄養性脱硝菌によって水酸化テトラメチルアンモニウムおよびアンモニア性窒素を同時に除去する。反応槽は、溶存酸素濃度が０．１〜０．５  ｍｇ／Ｌであり、ｐＨ値が７〜８である。硝化菌は、アンモニア性窒素を亜硝酸性窒素に酸化する。独立栄養性脱硝菌は、アンモニア性窒素および亜硝酸性窒素を窒素および硝酸性窒素に変換する。従属栄養性脱硝菌は、硝酸性窒素および水酸化テトラメチルアンモニウムまたは炭素を含む水酸化テトラメチルアンモニウムの分解物を窒素に変換する。
【０００９】
従来は、ＴＭＡＨが独立栄養性脱硝菌の脱窒効果を抑制するおそれがあると認識されていた。しかしながら、本発明の発明者は、本発明の方法により、最初から添加濃度の比較的に低いＴＭＡＨを混入し、その後、ＴＭＡＨの添加濃度を漸次的に高める。これにより、ＴＭＡＨが独立栄養性脱硝菌に対する抑制作用を大幅に改善することができる。また、単一反応槽内においてＴＭＡＨおよびアンモニア性窒素を同時に処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態による廃液処理装置を示す模式図である。
【図２】ＴＭＡＨ濃度と嫌気性アンモニア酸化との相対活性を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態による廃液処理方法において、段階１〜８のアンモニア性窒素の除去率および全体の窒素除去率を表す図である。
【図４】本発明の一実施形態による廃液処理方法において、段階３〜８の排出水中のＴＭＡＨ濃度およびＴＭＡＨ除去率を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（一実施形態）
本発明の一実施形態による廃液処理方法は、ＴＭＡＨおよびアンモニア性窒素を含む廃液の処理方法に適用されている。単一反応槽内にＴＭＡＨを含まないアンモニア性窒素含有溶液を導入し、反応槽内の微生物を利用してアンモニア性窒素含有溶液に対して脱窒を行う。前記微生物は硝化菌および独立栄養性脱硝菌を含む。また、反応槽は、溶存酸素濃度が０．１〜０．５ｍｇ／Ｌであり、ｐＨ値が７〜８である。このように溶存酸素濃度が高くない条件下で、硝化菌は、部分硝化（ｐａｒｔｉａｌ  ｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ）行うことによりアンモニア性窒素含有溶液の中の一部分のアンモニア性窒素嫌気性アンモニアを亜硝酸性窒素（ｎｉｔｒｉｔｅ  ｎｉｔｒｏｇｅｎ）に酸化する。また、独立栄養性脱硝菌は、生成された前記亜硝酸性窒素および余剰アンモニア性窒素を窒素に変換する。このプロセスが前述の脱窒である。
【００１２】
脱窒効率が安定した後、当該アンモニア性窒素含有溶液にＴＭＡＨを混入する。一度に過量のＴＭＡＨを混入すると脱窒効果が明らかに抑制されるため、ＴＭＡＨの最初の添加濃度を６０  ｍｇ／Ｌより低くする。
【００１３】
脱窒効率が再び安定になった後に、ＴＭＡＨ添加濃度を漸次的に高める、または、幾つかの段階に分けてアンモニア性窒素含有溶液のＴＭＡＨ添加濃度を高く調整する。予定量より低くない量までＴＭＡＨ添加濃度を調整する。ＴＭＡＨ添加濃度を高く調整する時、前回のＴＭＡＨ添加濃度が３００ｍｇ／Ｌ以下である場合、前回のＴＭＡＨ添加濃度の３倍を超えないようＴＭＡＨ添加濃度を設定する。また、ＴＭＡＨ添加濃度を漸次的に高く調整する総回数を減らすために、前回のＴＭＡＨ添加濃度の２〜３倍となるようＴＭＡＨ添加濃度を設定することができる。一方で、前回のＴＭＡＨ添加濃度がすでに３００ｍｇ／Ｌより高い場合、前回のＴＭＡＨ添加濃度の２倍を超過しないようＴＭＡＨ添加濃度を設定する。ここで注意しなければいけないことは、あまり高いＴＭＡＨ添加濃度は微生物に負担をもたらすおそれがある。また、明らかに抑制する現象が発生しやすいので、本発明で提案する範囲に基づいてＴＭＡＨ添加濃度を設定したほうが望ましい。
【００１４】
また、本発明の一実施形態による廃液処理装置は、ＴＭＡＨおよびアンモニア性窒素含有の廃液を処理する処理装置に適用されている。当該処理装置は、前記処理方法に応用することができる。図１に示すように、前記処理装置は、反応槽１０を備える。反応槽１０は、前記微生物が付着されている活性汚泥を含む。また、反応槽１０の中には、複数個の担体２０がさらに設置され、微生物の付着成長に用いられる。これらの担体２０は、反応槽１０の内部に環状に配列されている。反応層１０の底部においては撹拌装置３０が設置されている。当該撹拌装置３０は、廃液の反応槽１０での循環流動を促進する外、反応槽１０の底部の活性汚泥を掻き回させ循環流水に従い反応層１０の各処に散らばす。
【００１５】
本実施形態において、当該反応層１０を、回分式活性汚泥を用いる反応槽（ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ  ｂａｔｃｈ  ｒｅａｃｔｏｒ）とすることにより、導入ステップ、反応ステップ、沈殿ステップ、および、排出ステップを繰り返して行う。導入ステップにおいて、反応槽１０内に前記アンモニア性窒素含有溶液またはＴＭＡＨおよびアンモニア性窒素を含む廃液を導入する。反応ステップにおいて、前記アンモニア性窒素を含む溶液またはＴＭＡＨおよびアンモニア性窒素を含む廃液の導入を停止する。沈殿ステップにおいて、前記微生物を含有する活性汚泥を沈殿させ、攪拌装置３０の運転を停止する。よって、反応槽１０の上半部が次第に清澄になる。排出ステップにおいて、反応槽の中の最大限度の上澄液を排出する。
【００１６】
前記四つのステップの処理時間は必要に応じて調整可能である。例えば、導入ステップでは、短時間内に高濃度廃液の補充が微生物に対する衝撃（ｌｏａｄ  ｓｈｏｃｋ）をスローダウンするために、流入の時間を適度に延長することができ、逆に補充された廃液の含窒素物の濃度と反応槽内の残留溶液濃度との差異が大きくない、或は毎回補充すべき廃液の総流量が比較的に少なければ、導入の時間を程よく短縮することもできる。次に反応ステップでは、主に微生物が廃液の中の含窒素物を十分に消化するのに必要な時間を基準とする。他のステップにおいて、実際に微生物が依然として絶えずに反応を行っている（但し反応速度が異なる）ため、他のステップの時間の長さに基づいて反応ステップの時間を調整することができる。例を挙げて説明すると、導入ステップの設定時間が比較的に長ければ、水理学的滞留時間（ＨＲＴ）が低減するために、反応ステップの時間を適度に短縮することが考えられる。
【００１７】
前記「脱窒効率」というのは全体の窒素（ｔｏｔａｌ  ｎｉｔｒｏｇｅｎ）を除去する効率を指すものである。前記全体の窒素はアンモニア性窒素、亜硝酸性窒素および硝酸性窒素を含む。また、前記脱窒効率の「安定」というのは、ある観察時間帯内において、脱窒効率の変化幅がある偏差率より低いこと、すなわちその脱窒効率がすでに安定している状態に達したことを称する。その中の観察時間および偏差率は必要に応じて設定するものである。一般的に言えば、観察時間は通常２日間から１０日間であり、偏差率は通常±１％から±１０％である。例えば、７日間内の脱窒効率の変化幅が±５％以内であれば、脱窒効率が安定されたといえる。
【００１８】
前記アンモニア性窒素含有溶液におけるＴＭＡＨの添加濃度がある予定量より低くない場合、反応槽内にＴＭＡＨおよびアンモニア性窒素が同時に含有する廃液を導入することができる。ただし前記予定量は必要に応じて調整可能である。例えば、処理待ち廃液のＴＭＡＨ含量を参考値にすることができる。処理待ち廃液のＴＭＡＨ含量は常に一定値ではなくある変化範囲を有するため、予定量を処理待ち廃液のＴＭＡＨ含量の変化範囲の下限値にすることができる。好ましいのは、予定量を処理待ち廃液のＴＭＡＨ含量の平均値にすることである。さらに好ましいのは、予定量を処理待ち廃液のＴＭＡＨ含量範囲の上限値にすることである。勿論、実用上の必要に応じて、操作者は、処理待ち廃液のＴＭＡＨ含量の上限値より高く予定量を設定することができる。一方で、微生物の馴養時間を短縮するために、操作者は、処理待ち廃液のＴＭＡＨ含量の下限値よりやや低く予定量を設定してもよい。
【００１９】
従来はアンモニア性窒素含有廃液にＴＭＡＨを混入すると独立栄養性脱硝菌の効率が抑制され、ＴＭＡＨの添加濃度（濃度）が高ければ高いほど抑制の効果が高くなると考えられてきた。しかしながら、本実施形態の提供されている方法によりＴＭＡＨの最初の添加濃度を６０ｍｇ／Ｌより低くするなど添加濃度を比較的低濃度にコントロールし、脱窒効率が安定した後、漸次的にＴＭＡＨ添加濃度を高く調整すれば、ＴＭＡＨの脱窒効率に対する抑制作用が一度に高濃度のＴＭＡＨを混入する場合より大幅に低減される。さらにはＴＭＡＨも漸次的に分解され、最終的には溶液におけるＴＭＡＨおよびアンモニア性窒素が共に単一反応槽で有効に除去され、二つの反応層に分けてＴＭＡＨおよびアンモニア性窒素を個別に処理しなくて済む。
【００２０】
ＴＭＡＨの脱窒効率に対する抑制現象を検証するために、まず脱窒効果の抑制現象の実験を行った。実験詳細は下記のとおりである。
【００２１】
使用する化学品は、塩化アンモニウム（ＮＨ4Ｃｌ）溶液（２３００ｍｇＮ／Ｌ）、亜硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ2）溶液（２５００ｍｇ／Ｌ）、および、０．１４ｇ／Ｌリン酸二水素カリウム（ＫＨ2ＰＯ4）、０．７５ｇ／Ｌリン酸水素二カリウム（Ｋ2ＨＰＯ4）、および、０．５ｇ／Ｌ炭酸水素カリウム（ＫＨＣＯ３）を含むリン酸塩緩衝溶液（ｐｈｏｓｐｈａｔｅ  ｂｕｆｆｅｒ  ｓｏｌｕｔｉｏｎ）である。
これらの溶液をそれぞれアルゴンで１０分間洗い流すことで、溶液の酸素を除去する。ＴＭＡＨ溶液（２５００ｍｇ／Ｌ）も予め作っておく。試験用の活性汚泥には硝化菌および独立栄養性脱硝菌を含有し、リン酸塩緩衝溶液を用いて二回洗い流すことにより有機質および含窒素化合物を除去する。複数個の容量が６７ｍｌの試験管に１．７ｍｌの塩化アンモニウム溶液、１．７ｍｌの亜硝酸ナトリウム溶液、および、５３．６ｍｌの活性汚泥をそれぞれ入れる。このように塩化アンモニウムおよび亜硝酸ナトリウムの濃度は共に７０ｍｇＮ／Ｌである。異なる濃度のＴＭＡＨが脱窒効率に対する抑制効果をテストするために、ＴＭＡＨは、表１に示されている七種の異なる濃度で前記試験瓶にそれぞれ添加されている。このように、試験瓶内の液相体積は５７ｍｌ、気相体積は１０ｍｌになり、その後、試験瓶頂部空間をアルゴンで洗い流すことで、酸素を除去すると同時に気圧を大気圧に維持する。次に、密閉された試験瓶を２５℃で、１２５ｒｐｍの頻度で振盪すると同時に圧力計で試験瓶の頂部空間の圧力を測定する。測定時間は２時間から４時間までであり、一時間ごとに圧力を測定し記録する。すべての測定を二回重複（ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ  ｉｎ  ｄｕｐｌｉｃａｔｅ）する。
【００２２】
【表１】
2015058428.tif 000003
【００２３】
まず、独立栄養性脱硝は、嫌気性アンモニア酸化（ａｎａｍｍｏｘ）反応をする時窒素が生成するため、脱窒効率は窒素の生成速度に基づいて測定することができる。また、窒素の生成速度は下記の式１により得られる。
【００２４】
【数１】
2015058428.tif 000004
その中でαは試験管内の気圧変化率（ａｔｍ）であり、ＶGは試験管内の気相体積（０．０１Ｌ）であり、Ｒは理想気圧常数０．０８２０５７５（ａｔｍＬｍｏｌ-1Ｋ-1）であり、Ｔは温度（Ｋ）を指す。
【００２５】
次に、下記の式２に基づいて嫌気性アンモニア酸化活性（Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ａｎａｍｍｏｘ  Ａｃｔｉｖｉｔｙ，  ＳＡＡと省略し、独立栄養性脱硝菌の嫌気性アンモニア酸化の反応活性を指す）が得られる。
【００２６】
【数２】
2015058428.tif 000005
２８は窒素の分子量（ｇＮ／ｍｏｌ）であり、２４は時間から日数への変換単位（２４ｈｒ／ｄａｙ）であり、Ｘは試験管内のバイオマス濃度（Ｂｉｏｍａｓｓ  ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ，ｇＶＳＳ／Ｌ）であり、ＶＬは試験管内の液相体積（０．０５７Ｌ）を指す。
【００２７】
本検証はＴＭＡＨが添加されていないサンプルの嫌気性ンモニア酸化活性を基準（１００％）とする。その他のＴＭＡＨが添加されたサンプルの嫌気性アンモニア酸化活性とＴＭＡＨが添加されていないサンプルの嫌気性アンモニア酸化活性の比を相対活性とする。図２はＴＭＡＨの濃度と嫌気性アンモニア酸化相対活性との関係を示したものである。ＴＭＡＨの濃度が高ければ高いほど嫌気性アンモニア酸化の相対活性は直ちに下降する。ＴＭＡＨの濃度が７８０ｍｇ／Ｌまで上昇した時、嫌気性アンモニア酸化の相対活性は１０％より低くなる。これは独立栄養性脱硝菌を利用してアンモニア性窒素を処理する系統において、一遍に高濃度のＴＭＡＨを添加すると独立栄養性脱硝菌の活性が著しく低減することを示している。
【００２８】
しかしながら、本実施形態では、高濃度のＴＭＡＨが独立栄養性脱硝菌に対する抑制が極めて大幅に改善されている。
【００２９】
本実施形態では、同時に行う部分硝化反応、嫌気性アンモニア酸化反応、および脱硝反応を利用してＴＭＡＨが混入しているアンモニア性窒素含有溶液を処理している。本系統の中において、一部のアンモニア性窒素は、硝化菌により低い溶存酸素条件下で亜硝酸性窒素に部分的に硝化される。余剰アンモニア性窒素と生成された亜硝酸性窒素は、独立栄養性脱硝菌の嫌気性アンモニア酸化反応により窒素硝酸性窒素に変換する。前記二つの反応は反応槽内で同時進行する。その後、添加されたＴＭＡＨと硝酸性窒素は、従属栄養性脱硝菌の脱硝反応により窒素に変換する。
【００３０】
本系統の初期の反応槽内は、アンモニア性窒素のみを含み、ＴＭＡＨを含まない合成廃液が導入される。この合成廃液の構成を表２に示す。
【００３１】
【表２】
2015058428.tif 000006
【００３２】
本実施形態では、体積が１８Ｌの回分式活性汚泥反応槽（ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ  ｂａｔｃｈ  ｒｅａｃｔｏｒ）を利用して１２時間の導入ステップ、１１時間の反応ステップ、３０分間の沈澱ステップおよび３０分間の排出ステップを繰り返して行う。すなわち一回反応すると２４時間を要する。反応槽内は複数個の球状担体が環状に設置されている。反応槽内の温度は２５℃に保たれ、ｐＨ値は７〜８の範囲内にコントロールされ、溶存酸素濃度は０．１〜０．５ｍｇ／Ｌにコントロールされている。
【００３３】
本実施形態の作業プロセスは３９２日にもわたっている。それは表３に示したように８段階に分けられる。
【００３４】
【表３】
2015058428.tif 000007
【００３５】
１、２段階において、反応槽内にはＴＭＡＨを含有しないアンモニア性窒素含有溶液を導入する。即ち表２に示した合成廃液である。その中の段階２にアンモニア性窒素濃度が比較的に高い溶液を導入する。また、水理学的滞留時間を低減させることによって独立栄養性脱硝菌の活性を高める。
【００３６】
段階３〜８において、アンモニア性窒素含有溶液にＴＭＡＨを混入しはじめる。段階３において添加されたＴＭＡＨ濃度は３３ｍｇ／Ｌであり、その後の各段階においてＴＭＡＨ濃度を漸次的に高く調整する。
【００３７】
図３は、段階１〜８において、本実施形態のアンモニア性窒素除去率および全体の窒素の除去率を表す。ＴＭＡＨは２４７日目から（即ち第３段階後）反応槽に注入するので、注入の初期段階では、アンモニア性窒素の除去率および全体の窒素除去率が共に下降する傾向がみられる。ＴＭＡＨの最初の添加量を比較的に低い濃度に設定したため、嫌気性アンモニア酸化反応が抑制を受ける程度が許容範囲内にある。また、３３０日目から、アンモニア性窒素の除去率は直ちに１００％に近い状態に回復している。さらに、３５０日目から、全体の窒素の除去率もおよそ９７％以上に維持している。このとき、実際に、反応槽に導入されたアンモニア性窒素含有溶液のＴＭＡＨ濃度がすでに４００〜１０００ｍｇ／Ｌに達していることから、嫌気性アンモニア酸化反応は、すでに高濃度のＴＭＡＨによる抑制を受けていないことがみられる。
【００３８】
また、図４は、段階３〜８の中のＴＭＡＨ濃度およびＴＭＡＨの除去率を表している。ＴＭＡＨの添加初期において、流出する水の中には低濃度のＴＭＡＨが残留されている。２９２日目から、流出する水の中にはほぼＴＭＡＨの残留がなくなり、ＴＭＡＨの除去率は１００％に近くなる。発明者は、反応槽内に天然の従属栄養性脱硝菌が存在し、段階３〜８に導入した溶液の中にＴＭＡＨが含まれていたため、反応槽内の従属栄養性脱硝菌がＴＭＡＨを炭素源として脱硝反応が行われると共に反応槽で徐々に繁殖したことが原因であるということを発見した。
【００３９】
また、発明者は、段階３〜８において、反応槽内にＴＭＡＨを含有するため、反応の後期段階で、反応槽内にＴＭＡＨの好気性分解菌があることを発見し、前記好気性分解菌がＴＭＡＨを分解し、前記分解過程において、ＴＭＡＨの中にあるアンモニア性窒素とその他の炭素含有部分を徐々に分離させ、最終的にＴＭＡＨがホルムアルデヒドおよびアンモニア性窒素に分解される。前述のように、従属栄養性脱硝菌は、ＴＭＡＨを炭素源として脱硝反応を行う他、ＴＭＡＨの炭素含有分解物、ホルムアルデヒドおよびその他の分解過程における炭素含有中間産物を利用して、脱硝反応の炭素源とし、硝酸性窒素をアンモニア性窒素に変換する。Ｐａｒａｃｏｃｃｕｓ  ｋｏｃｕｒｉｉのほかに、反応槽内に存在可能性のあるＴＭＡＨの好気性分解菌はＮｏｃａｒｄｉａ  ｓｐ．、Ｍｙｃｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ  ｓｐ．、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ  ａｍｉｎｏｖｏｒａｎｓ、Ｍｅｔｈｙｌｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ  ｓｔｒａｉｎｓなどの菌を含む。
【００４０】
本実施形態の反応系統において、硝化菌はアンモニア性窒素を亜硝酸性窒素に酸化するものであって、独立栄養性脱硝はアンモニア性窒素および亜硝酸性窒素を窒素および硝酸性窒素に転化するものである。また、ＴＡＭＨの好気性分解菌はＴＭＡＨをアンモニア性窒素およびその他の含炭素部分に分解する。例えばホルムアルデヒドである。従属栄養性脱硝菌は、硝酸性窒素およびＴＭＡＨまたはＴＭＡＨの炭素含有分解物を窒素およびその他の無機炭素化合物に変換する。これによって、ＴＭＡＨの除去率および全体の窒素除去率が絶えずに向上する。
【００４１】
最後に再び説明すべきことは、本発明において上記実施形態の中に示されている構成要素は単なる例示するためのものであり、決して本発明の特許請求の範囲を限定するものではない。その他の同価元素への入れ替えや変換を行っても、本発明の特許請求の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４２】
１０  反応槽、
２０  担体、
３０  撹拌装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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