(57)【要約】【課題】脱窒処理後の処理後水にメタノール量が所定値以上含有されると、脱窒処理後にメタノールを処理するための処理槽が必要となり、場所、設備、コストがかかってしまう。しかし、処理後水中のメタノールの含有量は、脱窒菌の活性等にも影響されるので、処理後水中のメタノール量だけを基準にして処理原水へのメタノール量を増減してしまうと、脱窒槽内の環境を悪化してしまうことになる。【解決手段】処理後水中のメタノール（炭素源）だけでなく、亜酸化窒素量を吸光光度計で検出し、メタノールと亜酸化窒素の残留量から脱窒菌の活性を考慮し、脱窒槽内の環境が維持できるように、処理原水への添加物および脱窒槽への処理原水の移送量を制御する。【選択図】図１
2015186779.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理原水が導入されるコンディショニングタンクと、
前記コンディショニングタンクへｐＨ調整剤を添加するｐＨ調整剤添加手段と、
前記コンディショニングタンクと移送配管を介して連通された処理塔と、
前記処理塔の上部から排出された処理後水を流す排水管と、
前記処理後水中の水素供与体を検出する第１吸光光度計と、
前記処理後水中の亜酸化窒素を検出する第２吸光光度計と、
水素供与体を前記コンディショニングタンクに添加する水素供与体添加手段とを有する
水素供与体添加ユニットと、
前記第１吸光光度計と前記第２吸光光度計の出力に基づいて前記水素供与体添加手段と前記ｐＨ調整剤添加手段と、前記移送配管を介してコンディショニングタンクから前記処理塔に導入する調整済処理原水の移送量を制御する制御器を有することを特徴とする脱窒装置。
【請求項２】
さらに栄養剤添加手段と、硝酸剤添加手段を有し、
前記制御器は、前記第１吸光光度計と前記第２吸光光度計の出力に基づいて前記栄養剤添加手段と、前記硝酸剤添加手段の少なくとも一方を制御することを特徴とする請求項１に記載された脱窒装置。
【請求項３】
グラニュール状の脱窒菌が充填された処理塔の下部から水素供与体を添加された処理原水を注入する脱窒装置の運転方法であって、
前記処理塔の上部から排出される処理後水中の水素供与体濃度および亜酸化窒素濃度を検出する工程と、
前記水素供与体濃度が許容上限値Ｎｕより高く、前記亜酸化窒素濃度が閾値Ｔｕより高い場合に、脱窒菌の活性化処理工程を行うことを特徴とする脱窒装置の運転方法。
【請求項４】
グラニュール状の脱窒菌が充填された処理塔の下部から水素供与体を添加された処理原水を注入する脱窒装置の運転方法であって、
前記処理塔の上部から排出される処理後水中の水素供与体濃度および亜酸化窒素濃度を検出する工程と、
前記水素供与体濃度が許容上限値Ｎｕより高く、前記亜酸化窒素濃度が閾値Ｔｕより低い場合に、前記水素供与体の前記処理原水への添加を抑制することを特徴とする脱窒装置の運転方法。
【請求項５】
グラニュール状の脱窒菌が充填された処理塔の下部から水素供与体を添加された処理原水を注入する脱窒装置の運転方法であって、
前記処理塔の上部から排出される処理後水中の水素供与体濃度および亜酸化窒素濃度を検出する工程と、
前記水素供与体濃度が許容下限値Ｎｄより低く、前記亜酸化窒素濃度が閾値Ｔｕより高い場合に、脱窒菌の活性化処理工程を行うことを特徴とする脱窒装置の運転方法。
【請求項６】
グラニュール状の脱窒菌が充填された処理塔の下部から水素供与体を添加された処理原水を注入する脱窒装置の運転方法であって、
前記処理塔の上部から排出される処理後水中の水素供与体濃度および亜酸化窒素濃度を検出する工程と、
前記水素供与体濃度が許容下限値Ｎｄより低く、前記亜酸化窒素濃度が閾値Ｔｕより低い場合は、前記処理原水に添加する前記水素供与体の量を増やすことを特徴とする脱窒装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、硝酸性窒素を窒素と二酸化炭素に分解する脱窒反応を行う脱窒装置に関するものであり、より詳細にはグラニュール状の脱窒菌を用いた上向流汚泥床型リアクターとなる処理塔を有する脱窒装置と脱窒装置の運転方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
工場などの排水では、アンモニア性窒素若しくは硝酸性窒素が含まれる。このような排水はそのまま自然界に戻すと、環境破壊につながるため、望ましくない。そこで、アンモニア性窒素若しくは硝酸性窒素は分解してから自然界に放流する。そして、これらの窒素成分の分解には、微生物を利用した分解処理が行われている。
【０００３】
微生物を利用した分解処理では、好気性菌を利用してアンモニア性窒素を硝酸性窒素若しくは亜酸化窒素に分解する硝化処理と、嫌気性菌を利用して硝酸性窒素および亜酸化窒素を窒素と二酸化炭素に分解する脱窒処理が連続して行われる場合が多い。
【０００４】
嫌気性菌（脱窒菌）は、嫌気雰囲気下では、菌同士が絡み合い、塊になりやすい。この性質を利用して上向流中で種菌を含む汚泥を馴養することで、脱窒菌をグラニュール状にし、汚泥濃度を飛躍的に高める方法が提案された（特許文献１）。この方法は、上向流汚泥床型（ＵＳＢ）と呼ばれ、汚泥濃度が高いため比較的小さな設備であっても、硝酸性窒素や亜酸化窒素の処理量が多い脱窒装置を作ることができる。
【０００５】
脱窒反応において、炭素源をメタノールとした場合、以下の（１）式で表される反応によって硝酸性窒素が分解されると考えられている。
６ＮＯ３−＋５ＣＨ３ＯＨ  →  ３Ｎ２  ＋５ＣＯ２  ＋７Ｈ２Ｏ  ＋６ＯＨ−・・・（１）
【０００６】
また、亜酸化窒素は以下の（２）式で表される反応によって分解されると考えられている。
３Ｎ２Ｏ＋ＣＨ３ＯＨ  →  ３Ｎ２  ＋ＣＯ２  ＋２Ｈ２Ｏ          ・・・（２）
【０００７】
これらの反応式によれば、分解する硝酸性窒素および亜酸化窒素に対して必要とされる炭素源（メタノール）の量が決められることになる。すなわち、過剰なメタノールは、処理後水に残留する。処理後水に所定量以上のメタノールが残留する場合は、これを除去する必要がある。そのため、脱窒槽の後段に再度曝気装置などを有する分解処理槽が必要となる。
【０００８】
しかし、分解処理槽の設置は場所およびコスト高の要因となる。そこで、脱窒反応には、できるだけ過剰な炭素源を投入しないようにする必要がある。特許文献２は、処理後水中のメタノールを曝気などで直接取り出し、メタノールの量が所定以上であれば、投入する処理原水に混ぜるメタノールの量を減らす技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平０７−２９００８８号公報
【特許文献２】特開２００３−０７１４９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
脱窒反応後の処理後水中のメタノールが増加したということは、（１）式、（２）式通りに脱窒反応が進まなかったと推定される。したがって、メタノールを減らす措置は、正しい場合もある。しかしながら、処理後水のメタノール量が増加若しくは減少するのは、単に（１）式、（２）式における硝酸性窒素量とメタノール量のバランスだけではなく、脱窒菌の活性も大きく影響する。
【００１１】
つまり、処理後水のメタノール量に基づいて、処理原水に投入するメタノール量を増減するだけでは、却って脱窒槽の環境を破壊することにもなりかねないという課題が存在した。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は上記の課題に鑑み想到されたものであり、処理後水の炭素源の濃度だけでなく、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）の濃度をも測定し、これらに基づいて処理原水に添加する炭素源の量、栄養剤量、また脱窒槽への処理原水送り量を制御するものである。
【００１３】
より具体的に本発明に係る脱窒装置は、
処理原水が導入されるコンディショニングタンクと、
前記コンディショニングタンクへｐＨ調整剤を添加するｐＨ調整剤添加手段と、
前記コンディショニングタンクと移送配管を介して連通された処理塔と、
前記処理塔の上部から排出された処理後水を流す排水管と、
前記処理後水中の水素供与体を検出する第１吸光光度計と、
前記処理後水中の亜酸化窒素を検出する第２吸光光度計と、
水素供与体を前記コンディショニングタンクに添加する水素供与体添加手段とを有する
水素供与体添加ユニットと、
前記第１吸光光度計と前記第２吸光光度計の出力に基づいて前記水素供与体添加手段と前記ｐＨ調整剤添加手段と、前記移送配管を介してコンディショニングタンクから前記処理塔に導入する調整済み処理原水の移送量を制御する制御器を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る脱窒装置は、炭素源としてメタノールを使用し、処理後水中のメタノール濃度と、亜酸化窒素濃度に基づいて、処理原水への添加物量および脱窒槽（本発明では、処理塔）への処理原水の送り量(移送量)を制御する。したがって、脱窒槽中の脱窒菌の環境を大きく変えることなく、脱窒装置を運転することができる。
【００１５】
また、処理後水中のメタノール濃度と、亜酸化窒素濃度は、吸光光度計を用いて測定するため、非常に高速な測定ができ、迅速に処理原水の調整にフィードバックすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る脱窒装置の構成を示す図である。
【図２】脱窒装置の一部変形の構成を示す図である。
【図３】本発明に係る脱窒装置の信号ラインを示す図である。
【図４】本発明に係る脱窒装置の運転フローを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に図面を参照しながら、本発明に係る脱窒装置を説明する。なお、以下の説明は本発明に係る脱窒装置の一例を示すものであり、以下の説明に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、以下の例は変更することができる。
【００１８】
本発明に係る脱窒装置１は、コンディショニングタンク１０、処理塔２０、水素供与体添加ユニット３０、調整剤添加ユニット４０を含む。なお、調整剤添加ユニット４０には制御器５０が含まれていてもよい。コンディショニングタンク１０には、処理原水４が投入される。
【００１９】
コンディショニングタンク１０には、循環用ポンプ１１、移送用ポンプ１２が設けられている。また、コンディショニングタンク１０には、調整剤添加ユニット４０も備えられている。循環用ポンプ１１は、コンディショニングタンク１０中の処理原水４を攪拌するためのポンプである。したがって、攪拌機と置き換えても良い。移送用ポンプ１２は、コンディショニングタンク１０と処理塔２０の間を連通する移送配管Ｌ１に配置されている。
【００２０】
また、コンディショニングタンク１０には、ｐＨメータ１３および温度計１４、ヒータ１５が設けられている。
【００２１】
調整剤添加ユニット４０には、ｐＨ調整剤添加手段４１、栄養剤添加手段４２、硝酸剤添加手段４３が含まれる。ｐＨ調整剤添加手段４１は、ｐＨ調整剤タンク４１ａおよびバルブ４１ｂで構成される。また、栄養剤添加手段４２は栄養剤タンク４２ａおよびバルブ４２ｂで構成される。また、硝酸剤添加手段４３は、硝酸剤タンク４３ａ、バルブ４３ｂで構成される。なお、各バルブ４１ｂ、４２ｂ、４３ｂは外部の信号で開閉が制御できるものであれば望ましい。
【００２２】
また、バルブ４１ｂ、４２ｂ、４３ｂは、ポンプ４１ｃ、４２ｃ、４３ｃに置き換えてもよい（図２参照）。すなわち、各調整剤はポンプ４１ｃ、４２ｃ、４３ｃによって、圧送されてもよい。なお、図２では、各ポンプ４１ｃ、４２ｃ、４３ｃは、制御器５０で動作が制御される。
【００２３】
また、図１で示すｐＨ調整剤タンク４１ａとバルブ４１ｂ、栄養剤タンク４２ａとバルブ４２ｂ、硝酸剤タンク４３ａとバルブ４３ｂの間に、図２で示すポンプ４１ｃ、４２ｃ、４３ｃを設けてもよい。
【００２４】
処理塔２０は、略円筒形状、もしくは直方体をしている。外側には、温度制御用のウォータージャケット２１が設けられている。ウォータージャケット２１内には温度制御器２１ａによって、温度を制御された水が流されている。処理塔２０の内部を一定の温度にするためである。ウォータージャケット２１は、蒸気熱源などを使用した他の加温方式でもよい。本実施の形態では、ジャケット式加温方式を例示したが、処理塔２０を一定の温度に維持できる方式であれば、特に限定しない。
【００２５】
コンディショニングタンク１０と連通している移送配管Ｌ１は、処理塔２０の下部に接続される。処理塔２０の内部には、後述するグラニュール状の脱窒菌が充填される。処理塔２０の上部には、気固液分離器２２が設けられている。気固液分離器２２は、処理塔２０内のグラニュール状の脱窒菌がウォッシュアウトしないようにし、処理塔２０を通過した処理後水６を排出し、処理塔２０内で発生する気体（窒素等）を大気中に排出する。
【００２６】
気固液分離器２２には、処理後水６を次の工程に移す排水管Ｌ２が設けられる。また、処理後水６の一部をコンディショニングタンク１０に戻すための戻し配管Ｌ３が設けられている。また処理塔２０には、ｐＨメータ２３と温度計２４が設けられていてもよい。
【００２７】
排水管Ｌ２には、水素供与体添加ユニット３０が接続される。水素供与体添加ユニット３０は、排水管Ｌ２内の処理後水６の一部をサンプリングし、処理後水６中の亜酸化窒素（以後「Ｎ２Ｏ」と記載する。）および、水素供与体（ここではメタノール）の含有量を測定するための測定器が配置される。Ｎ２Ｏとメタノールの含有量を測定することができれば、測定器は特に限定されるものではない。
【００２８】
ここでは、Ｎ２Ｏを測定するためのＵＶ吸光光度計３２と、メタノールを測定するための赤外吸光光度計３１を示す。なお、赤外吸光光度計３１を第１吸光光度計とよび、ＵＶ吸光光度計３２を第２吸光光度計とも呼ぶ。
【００２９】
また、水素供与体添加ユニット３０には、水素供与体添加手段３３が含まれる。水素供与体添加手段３３は、水素供与体タンク３３ａとバルブ３３ｂと配管３３Ｌによって構成される。配管３３Ｌの端部はコンディショニングタンク１０に連通する。なお、バルブ３３ｂは、外部からの信号で開閉を制御できるようにするものとする。
【００３０】
なお、バルブ３３ｂは、ポンプ３３ｃに置き換えてもよい（図２参照）。または、図１の水素供与体タンク３３ａとバルブ３３ｂの間に図２のポンプ３３ｃを設けてもよい。すなわち、水素供与体はポンプ３３ｃによって、圧送されてもよい。ポンプ３３ｃは、外部の信号で運転停止が制御できるように構成しているものとする。また、各バルブ３３ｂ、４１ｂ、４２ｂ、４３ｂは、外部（制御器５０）からの信号によって開閉が制御できるように構成しているものとして説明を続ける。
【００３１】
図３に各信号を図１に書き入れた図を示す。ＵＶ吸光光度計３２、赤外吸光光度計３１、ｐＨメータ１３、温度計１４、ｐＨメータ２３、温度計２４の出力は、制御器５０に接続されている。そして、ＵＶ吸光光度計３２、赤外吸光光度計３１、ｐＨメータ１３、ｐＨメータ２３、温度計１４および温度計２４は、それぞれの測定値を、信号Ｓｕｖ、信号Ｓｉｒ、信号Ｓｐ１３、信号Ｓｐ２３、信号Ｓｔ１４および信号Ｓｔ２４で制御器５０に送信する。
【００３２】
また、制御器５０は、指示信号Ｃｂ３３、Ｃｂ４１、Ｃｂ４２、Ｃｂ４３、Ｃｐ１２、Ｃｈ１５、Ｃｈ２１で、バルブ３３ｂ、４１ｂ、４２ｂ、４３ｂの開閉と、移送用ポンプ１２の運転と、ヒータ１５および温度制御器２１ａを制御する。
【００３３】
以上の構成を有する脱窒装置１の動作について説明する。本発明に係る脱窒装置１は、硝酸性窒素（以下「ＮＯ３−Ｎ」と記す。）を含む処理原水４を処理対象とする。なお、アンモニア性窒素（以下「ＮＨ４−Ｎ」と記す。）は、含まれていても良いが、脱窒装置１では、ほとんど分解しない。したがって、ＮＨ４−Ｎの分解を必要とする場合は、脱窒装置１の前に曝気装置等を有する好気槽を配置し、処理原水４に対して硝化処理を行っておくのが望ましい。
【００３４】
まず、処理塔２０内には、グラニュール状の脱窒菌が充填される。処理塔２０の高さの７割近くまで充填してもよい。すなわち、脱窒装置１では、上向流汚泥床（ＵＳＢ）型リアクターを構成する。
【００３５】
グラニュール状の脱窒菌は、予め他の場所で馴養したものでもよいし、種菌を処理塔２０に仕込み、処理塔２０内で、馴養することで、グラニュールを形成させてもよい。グラニュールは、リン（Ｐ）およびカルシウム（Ｃａ）を含むＮＯ３−Ｎおよび水素供与体を与え、ｐＨを７〜８．５付近にし、水温を３０〜４５℃に保持することで、得ることができる。
【００３６】
処理塔２０内にグラニュール状の脱窒菌が形成されたら、処理原水４をコンディショニングタンク１０に導入する。コンディショニングタンク１０では、ｐＨメータ１３およびｐＨ調整剤添加手段４１によって処理原水４のｐＨを６．５〜９、好ましくは７〜８．５の範囲に調整する。ｐＨ調整剤は、処理原水４を酸性側に調整する場合は、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）、アルカリ側に調整する場合は、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）等を用いることができる。
【００３７】
なお、処理塔２０内の脱窒菌の活性が高まり、ＮＯ３−Ｎの分解が進むと、処理後水６はアルカリ性を示す。したがって、処理後水６の一部をコンディショニングタンク１０に返すことで、アルカリ源とすることができる。このｐＨの調整は、制御器５０が行うことができる。
【００３８】
また、制御器５０は、温度計１４から受信する信号Ｓｔ１４と、ヒータ１５に送信する指示信号Ｃｈ１５を用いて、コンディショニングタンク１０中の処理原水４の水温を２０〜４５℃、好ましくは３０〜３５℃に調整する。制御器５０は、温度計１４およびヒータ１５を調節することで、処理原水４の水温を調整することができる。
【００３９】
制御器５０は、さらに栄養剤添加手段４２によって、栄養剤を処理原水４に添加する。具体的には、制御器５０は、栄養剤添加手段４２のバルブ４２ｂに指示信号Ｃｂ４２を送信し、栄養剤を処理原水４に添加する。栄養剤は、リン、カルシウム、マグネシウム、鉄、銅、マンガン、モリブデン、亜鉛、コバルトなどの無機物を含むことができる。なお、リン、カルシウムの割合を多くするのが望ましい。グラニュールの形成に効果的だからである。
【００４０】
移送用ポンプ１２が、コンディショニングタンク１０で調整された調整済処理原水５を処理塔２０へ移送配管Ｌ１を介して移送する。移送用ポンプ１２は、制御器５０からの指示信号Ｃｐ１２によって駆動する。移送用ポンプ１２の移送流量と処理塔２０の断面積によって、処理塔２０内での調整済処理原水５の流速が決まる。移送用ポンプ１２の移送流量と処理塔２０の容積によって水理学的滞留時間（ＨＲＴ：Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ  Ｒｅｔｅｎｔｉｏｎ  Ｔｉｍｅ）が決まる。つまり、制御器５０は、移送配管Ｌ１を介してコンディショニングタンク１０から処理塔２０に導入する調整済処理原水５の移送量を制御すると言ってよい。
【００４１】
脱窒菌は嫌気環境下の上向流中でグラニュールを形成する。グラニュールは脱窒菌の固まりであり、無機物の担持体に脱窒菌を担持させるよりも汚泥濃度を高くすることができる。このグラニュール状の脱窒菌を用いる上向流汚泥床型リアクターでは、ＮＯ３−Ｎをほぼ１００％近く分解することができる。
【００４２】
つまり、脱窒装置１の運転状態としては、ＮＯ３−Ｎの分解率を１００％近くまで高め、その分解率を維持できなくなるまでＨＲＴを短くするように移送用ポンプ１２を調整する。このようにすることで、脱窒装置１の窒素容量負荷を求めることができる。なお、事業規模で行うには、１つの処理塔で、窒素容積負荷としては、７〜１５（ｋｇ−ＮＯ３−Ｎ／ｍ３／日）程度の処理能力を設計するのが望ましい。
【００４３】
処理塔２０の下部から導入された調整済処理原水５中のＮＯ３−Ｎは、グラニュール状の脱窒菌の間を上昇する間に分解される。そして、処理塔２０の最上部からは、窒素、二酸化炭素、および水酸基を含む水（処理後水６）が排出される。処理塔２０の最上部に設けられた気固液分離器２２は、窒素および二酸化炭素を大気中に放出し、処理後水６を排出する。
【００４４】
処理後水６は、排水管Ｌ２から次の処理に送られる。また、処理後水６の一部は、戻し配管Ｌ３を介してコンディショニングタンク１０に戻される。処理後水６の一部をコンディショニングタンク１０に戻すのは、処理後水６中の水酸基で処理原水４の酸性を緩和するためである。また、処理塔２０に流入する調整済処理原水５の水質変動を緩和することができるという効果もある。
【００４５】
排水管Ｌ２に設けられた水素供与体添加ユニット３０は、排水管Ｌ２中の処理後水６の一部をサンプリングする。そして、処理後水６中の水素供与体の含有量と、Ｎ２Ｏの含有量を測定する。水素供与体は脱窒菌に対する炭素源であり、メタノール、酢酸などの炭化水素が好適に利用できる。ここでは、メタノールとして説明を続ける。
【００４６】
脱窒反応では、分解する対象であるＮＯ３−Ｎに対して必要とするメタノールの化学当量が決まる。しかし、実際には脱窒菌の活性や処理原水４中のＮＯ３−Ｎの量の変動から化学当量分だけのメタノールを投入するのは容易ではない。そこで、ある程度過剰量のメタノールがコンディショニングタンク１０に添加される。したがって、処理後水６中にはメタノールが含まれる。
【００４７】
処理後水６中のメタノール濃度は脱窒装置１が定常運転になった際に、処理後水６に許容される濃度によって、許容下限値Ｎｄから許容上限値Ｎｕの範囲に入るように調整される。なお、メタノール濃度は、赤外吸光光度計３１で３６００ｃｍ−１付近の波数で検出することができる。
【００４８】
処理後水６中のメタノール濃度が許容上限値Ｎｕより高い場合は、処理原水４中のＮＯ３−Ｎに対しメタノール添加量が過剰である場合と、何らかの原因で脱窒菌の活性が低下している場合が考えられる。脱窒菌の活性が低下しているか否かは、処理後水６のＮ２Ｏの含有量を調べることで判断することができる。脱窒反応では、脱窒不足になった場合、ＮＯ３−ＮがＮ２まで分解できず、その中間物であるＮ２Ｏが生成されるからである。なお、Ｎ２Ｏは、ＵＶ吸光光度計３２で波長１９０ｎｍ付近のピークを観測することで測定することができる。
【００４９】
メタノール濃度が許容上限値Ｎｕ以上であって、Ｎ２Ｏが十分少なければ、脱窒菌の活性はむしろ活発であり、処理原水４中のＮＯ３−Ｎに対しメタノール添加量が過剰である場合と判断できる。この場合は、コンディショニングタンク１０で添加するメタノール濃度を減少させることもできる。しかし、処理塔２０内の状態をできるだけ変動させないために、コンディショニングタンク１０で、処理原水４に硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ３）等の硝酸剤を添加してもよい。硝酸剤の添加は硝酸剤添加手段４３によって行うことができる。
【００５０】
また、メタノール濃度が許容上限値Ｎｕより高くて、Ｎ２Ｏが多い場合は、何らかの原因で脱窒菌の活性が低下していることが疑われる。この場合もコンディショニングタンク１０で添加するメタノール濃度を減少させることもできる。
【００５１】
しかし、単にメタノール濃度を減少させるだけではなく、栄養剤の増加、ｐＨの適正化といった手立てを行うのが望ましい。脱窒菌の活性が低下している場合は、馴養からやり直す必要があるからである。したがって、手動に戻すのが望ましい。
【００５２】
一方、処理後水６中のメタノール濃度が許容下限値Ｎｄ以下である場合は、処理原水４中のＮＯ３−Ｎに対しメタノール添加量が不足である場合と、脱窒菌の活性が高まった場合が考えられる。
【００５３】
処理後水６中のＮ２Ｏの濃度が十分に少ない場合は、脱窒菌の増殖によって、処理量が増加したと考えられる。したがって、負荷を上げる（移送用ポンプ１２の送量を増やす）ことができる。
【００５４】
処理後水６中のＮ２Ｏの濃度が多い場合は、脱窒菌の活性は低下しており、メタノールも処理原水４中のＮＯ３−Ｎに対して不足していると考えられる。したがって、メタノールの添加量を増やし、脱窒菌を活性させる処理を行う必要がある。なお、この場合も状態が継続するようであれば、手動に戻す。
【００５５】
制御器５０は、ＵＶ吸光光度計３２と赤外吸光光度計３１からの測定結果を表す信号（Ｓｕｖ、Ｓｉｒ）を受信し、上記の場合分けに基づいて、水素供与体添加手段３３のバルブ３３ｂからコンディショニングタンク１０へのメタノールの添加量を増減させる。また、調整剤添加ユニット４０のｐＨ調整剤添加手段４１および栄養剤添加手段４２を操作する。
【００５６】
次に図４のフローを参照し、より具体的に定常運転後の制御器５０の処理について説明する。なお、図１は適宜参照する。図４のフローのスタート（ステップＳ１００）は、処理塔２０内に、グラニュール状の脱窒菌が充填されており、処理原水４を処理後水６に分解している状態であるとする。
【００５７】
また、図４のフローでは、処理後水６中のメタノール濃度に対して、許容上限値Ｎｕ、許容下限値Ｎｄが決められる。許容上限値Ｎｕおよび許容下限値Ｎｄは、処理後水６中のメタノール濃度が、許容下限値Ｎｄから許容上限値Ｎｕまでの間にあれば、脱窒装置１が定常的に運転していると判断できる範囲を示す値である。
【００５８】
また、処理後水６中のＮ２Ｏ濃度に対して、閾値Ｔｕが定められる。この閾値Ｔｕは、Ｎ２Ｏ濃度がこの値より高ければ、脱窒菌の活性が低下していると判断できる値である。一方、Ｎ２Ｏ濃度がＴｕより小さければ脱窒菌の活性に関しては、正常と判断できる範囲を示す値である。
【００５９】
処理が始まったら（ステップＳ１００）、自動運転を解除するか否かの判断を行う（ステップＳ１０２）。制御器５０による自動運転の解除は、脱窒菌の活性低下が一定のレベルを超えたと認められる場合としてもよい。炭素源（水素供与体）と処理すべき処理水中の硝酸性窒素やアンモニア性窒素とのわずかなアンバランスであれば、自動制御でバランスを復帰させることもできる。
【００６０】
しかし、脱窒菌自体の大きな活性低下は、自動運転では回復できない場合がある。また、無理に自動運転で回復させようとすると、脱窒菌自体が死滅するおそれもある。脱窒菌の活性低下は様々な原因が考えられ、雑菌の除去や栄養分を与えながら馴養するなど、予めプログラムできない場合が多い。したがって、そのような場合は、処理を手動に戻した方がよいと考えられる。
【００６１】
なお、自動運転を解除したら（ステップＳ１５０）、アラームで警告する若しくは、脱窒装置１の図示しない操作パネルにその旨の表示を行うといった処理を行ってよい。
【００６２】
次に制御器５０は、ＵＶ吸光光度計３２からの信号Ｓｕｖと、赤外吸光光度計３１からの信号Ｓｉｒを受信し、処理後水６中の亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）とメタノールの含有率を得る（ステップＳ１０４）。そして、メタノールの濃度が許容上限値Ｎｕより大きいか否かを判断する（ステップＳ１０６）。
【００６３】
メタノールの濃度が許容上限値Ｎｕより高ければ（ステップＳ１０６のＹ分岐）、Ｎ２Ｏが閾値Ｔｕより大きいか否かを判断する（ステップＳ１２０）。もし、Ｎ２Ｏが閾値Ｔｕより高ければ（ステップＳ１２０のＹ分岐）、処理１にフローを移す（ステップＳ１３０）。処理１にフローが移ったということは、メタノール濃度が許容上限値Ｎｕより高く、Ｎ２Ｏ濃度が閾値Ｔｕより高いことを意味する。これは、メタノールの供給が過剰で、さらに脱窒菌の活性も低下しているおそれが高い場合と考えられる。処理１は、このような場合への対応を行う処理である。
【００６４】
処理１（ステップＳ１３０）では、メタノールの供給量を減らし、脱窒菌の活性を向上させる処理（以下「脱窒菌の活性化処理工程」と呼ぶ。）を行うのがよい。脱窒菌の活性を向上させる手段は特に限定されず、栄養源を補給する、処理塔２０内の温度を上昇させるといった手段が考えられる。また、脱窒菌以外の雑菌を排除する目的で、処理塔２０内のｐＨを一時的に高くするといった手段を行ってもよい。しかし、これらの処理は、複雑になるため、自動制御は解除する。
【００６５】
ステップＳ１２０で、Ｎ２Ｏ濃度が閾値Ｔｕより高くない場合（ステップＳ１２０のＮ分岐）は、処理２にフローが移る（ステップＳ１３２）。処理２にフローが移ったということは、メタノールが許容上限値Ｎｕより高く、Ｎ２Ｏ濃度が閾値Ｔｕより低いことを意味する。
【００６６】
この場合は、脱窒菌の活性は正常と判断できる。したがって、処理２（ステップＳ１３２）では、メタノール濃度を抑制する。
【００６７】
この場合は、メタノールが許容上限値Ｎｕより高く、Ｎ２Ｏ濃度が閾値Ｔｕ以下にあることを意味する。これは、脱窒菌の活性は通常であって、単にメタノールが多すぎるだけと考えられる。従って、フローが移された処理２（ステップＳ１３２）では、メタノールの添加量を減らす。メタノールの添加量を減らすのは、水素供与体添加手段３３によって実施される。
【００６８】
ステップＳ１０６でメタノールの濃度が許容上限値Ｎｕより大きくなかった場合（ステップＳ１０６のＮ分岐）は、フローはステップＳ１０８に移る。ステップＳ１０８では、メタノール濃度が許容下限値Ｎｄより小さいか否かが判断される。そして、メタノール濃度が許容下限値Ｎｄより小さい場合（ステップＳ１０８のＹ分岐）は、ステップＳ１２２にフローは移り、Ｎ２Ｏが閾値Ｔｕより大きいか否かが判断される（ステップＳ１２２）。
【００６９】
Ｎ２Ｏが閾値Ｔｕより大きい場合（ステップＳ１２２のＹ分岐）は、処理３に制御が移る（ステップＳ１３６）。処理３にフローが移ったということは、メタノール濃度が許容下限値Ｎｄより小さく、Ｎ２Ｏ濃度が、閾値Ｔｕより高いことを意味する。
【００７０】
これは、脱窒菌の活性が低い、または、メタノールが不足していることが考えられる。そこで処理３では、メタノールの供給量を増やし「脱窒菌の活性化処理工程」を行うのがよい。しかし、これらの処理は複雑になる為、自動制御は解除する（ステップＳ１５０へ飛ぶ）。
【００７１】
ステップＳ１２２でＮ２Ｏ濃度が閾値Ｔｕより小さい場合（ステップＳ１２２のＮ分岐）は、処理４（ステップＳ１３８）に処理を移す。ステップＳ１３８に処理が移るということは、メタノール濃度が許容下限値Ｎｄより少なく、Ｎ２Ｏ濃度は、正常値であることを意味する。これは、脱窒菌の活性は正常であって、単にメタノールが不足していると考えられる。したがって、処理４ではメタノールの添加量を増やす。メタノール添加量の増加は、水素供与体添加手段３３を用いて行われる。
【００７２】
ステップＳ１０８のメタノール濃度が許容下限値Ｎｄより小さくない場合（ステップＳ１０８のＮ分岐）は、ステップＳ１１０に処理が移る。ステップＳ１１０に処理が移るということは、メタノール濃度は許容下限値Ｎｄより大きく、許容上限値Ｎｕより小さいことを意味する。つまり、メタノール濃度に関しては正常である。
【００７３】
ステップＳ１１０は、Ｎ２Ｏ濃度が閾値Ｔｕより高いか否かを調べる。もしＮ２Ｏ濃度が閾値Ｔｕより高ければ（ステップＳ１１０のＹ分岐）、処理５（ステップＳ１４０）にフローが移る。この場合は、脱窒菌の活性だけが低下していると考えられる。しかし、原因は個別具体的に検討しなければならない。よって、この場合は自動制御の解除を行う（ステップＳ１５０へ飛ぶ）。
【００７４】
なお、処理１から処理５までは、作業が終了すればステップＳ１０２に処理を戻す。しかし、各処理で行った作業が処理塔２０内に効果として表れるのには、時間がかかる。したがって、各処理に移行し、各処理内の作業を行ったら、一定時間待機するようにしてよい。また、ステップＳ１１０のＮ分岐は、正常と判断し（ステップＳ１１２）再び、ステップＳ１０２に処理を戻す。
【００７５】
以上のように、処理後水６内の水素供与体（炭素源）であるメタノールの濃度と、Ｎ２Ｏの濃度を検知することで、処理塔２０内の脱窒菌の状態を推定することができる。そして、脱窒菌の活性を維持するように、処理塔２０内の環境を維持することができる。
【００７６】
以上のように本発明に係る脱窒装置１は、処理後水６中のメタノールとＮ２Ｏの濃度を検知した上で、処理原水４への添加物および移送用ポンプ１２を制御するので、処理塔２０内の脱窒菌の環境を大きく変えることなく、運転を継続することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明に係る脱窒装置は、工場等の排水だけでなく、家庭排水などの脱窒処理にも好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００７８】
１  脱窒装置
４  処理原水
５  コンディショニングタンクで調整された処理原水（調整済処理原水）
６  処理後水
１０  コンディショニングタンク
１１  循環用ポンプ
１２  移送用ポンプ
１３  ｐＨメータ
１４  温度計
１５  ヒータ
２０  処理塔
２１  ウォータージャケット
２１ａ  温度制御器
２２  気固液分離器
２３  ｐＨメータ
２４  温度計
３０  水素供与体添加ユニット
３１  赤外吸光光度計（第１吸光光度計）
３２  ＵＶ吸光光度計（第２吸光光度計）
３３  水素供与体添加手段
３３ａ  水素供与体タンク
３３ｂ  バルブ
３３Ｌ  配管
３３ｃ  ポンプ
４０  調整剤添加ユニット
４１  ｐＨ調整剤添加手段
４１ａ  ｐＨ調整剤タンク
４１ｂ  バルブ
４１ｃ  ポンプ
４２  栄養剤添加手段
４２ａ  栄養剤タンク
４２ｂ  バルブ
４２ｃ  ポンプ
４３  硝酸剤添加手段
４３ａ  硝酸剤タンク
４３ｂ  バルブ
４３ｃ  ポンプ
５０  制御器
Ｌ１  移送配管
Ｌ２  排水管
Ｌ３  戻し配管
【図１】
2015186779.tif 000003
【図２】
2015186779.tif 000004
【図３】
2015186779.tif 000005
【図４】
2015186779.tif 000006