(57)【要約】  高い負荷においても安定した脱窒処理を行うことのできる処理方法と処理装置を提供する。本発明は、酸化態窒素を含有する廃水を、本体内にガス・液・固体の分離部を有し、且つ本体内に脱窒微生物及び／又は脱窒微生物フィルムが担持された微生物担体が充填されている上向流式汚泥床処理装置に導入し、該脱窒微生物を用いて該廃水を生物学的に脱窒処理することを含む生物学的脱窒方法を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化態窒素を含有する廃水を、本体内にガス・液・固体の分離部を有し、且つ本体内に脱窒微生物及び／又は脱窒微生物フィルムが担持された微生物担体が充填されている上向流式汚泥床処理装置に導入すること、及び脱窒微生物を用いて該廃水を生物学的に脱窒処理すること、を含む生物学的脱窒方法。
【請求項２】
脱窒処理によって生じたガスを水封槽に導入すること、及び該ガスを装置の系外に排出させること、を更に含む、請求項１に記載の生物学的脱窒方法。
【請求項３】
前記脱窒微生物が、アンモニアイオンを電子供与体とし、亜硝酸イオンを電子受容体とする独立栄養性脱窒微生物である、請求項１又は２に記載の生物学的脱窒方法。
【請求項４】
前記微生物担体が、多孔質体であり、その有効粒径が０．０５〜０．５ｍｍである、請求項１〜３のいずれかに記載の生物学的脱窒方法。
【請求項５】
前記脱窒処理において、前記上向流式処理装置の上部から流出する処理水の少なくとも一部を被処理水と共に循環する、請求項１〜４のいずれかに記載の生物学的脱窒方法。
【請求項６】
本体内にガス・液・固体の分離部が形成され、且つ本体内に脱窒微生物及び／又は脱窒微生物フィルムが担持された微生物担体が充填されている上向流式処理装置を有し、該上向流式汚泥床処理装置には、廃水を導入する配管と処理水を排出する配管とが接続されている生物学的脱窒装置。
【請求項７】
上向流式汚泥床処理装置内で発生するガスを排出する配管と、該配管が接続された水封槽とを更に具備する、請求項６に記載の生物学的脱窒装置。
【請求項８】
前記上向流式汚泥床処理装置は筒状体であり、筒状体には、一方の端部が筒状体の側壁に固定され、他方の端部が反対側の側壁方向に向かって下向きに伸長する邪魔板が設けられ、該邪魔板と筒状体の側壁との角度が３５度以下である、請求項６又は７に記載の生物学的脱窒装置。
【請求項９】
前記脱窒微生物が、アンモニアイオンを電子供与体とし、亜硝酸イオンを電子受容体とする独立栄養性脱窒微生物である、請求項６〜８のいずれかに記載の生物学的脱窒装置。
【請求項１０】
前記微生物担体が、多孔質体であり、その有効粒径が０．０５〜０．５ｍｍである、請求項６〜９のいずれかに記載の生物学的脱窒装置。
【請求項１１】
前記上向流式処理装置が、該装置の上部から流出する処理水の少なくとも一部を、被処理水に注入して循環する循環経路を有する、請求項６〜１０のいずれかに記載の生物学的脱窒装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃水の生物学的な脱窒処理に係り、特に、下水、し尿、各種工場等より排出される廃水中の酸化態窒素（ＮＯｘ-Ｎ）を、生物学的に還元して脱窒処理する生物学的脱窒方法及び装置に関する。なお、この出願において、ガス・液・固分離部は、ＧＳＳ部と記すこともある。
【背景技術】
【０００２】
従来、生物学的脱窒方法としては、脱窒菌を含む汚泥を浮遊状態で存在させる方法、担体に脱窒菌を固定する方法、上向流式汚泥床法（以下ＵＳＢ(Upflow Sludge Blanket)法とも記す）などが採用されている。
【０００３】
ＵＳＢ法には、一般に図２に示すような装置が用いられている。以下に一般的なＵＳＢ法の説明を行う。以下において、被処理水を以下「原水」ともいう。図２に、公知のＵＳＢ法による生物学的脱窒装置の概略構成図を示す。図２の装置は、底部に流入水２１を供給する原水供給管１が接続された原水供給部及び脱窒菌汚泥層２３を有し、汚泥層２３の上方にガス衝突部２４、ガス捕集部２５、処理水９の流出部を有する脱窒槽２２により構成される。ＵＳＢ生物学的脱窒装置においては、この脱窒槽２２において脱窒処理がなされ、脱窒菌の付着担体を用いることなく、脱窒槽２２内に高濃度の脱窒微生物を保持する。このような装置では、脱窒菌汚泥層２３が堆積していない装置の上部が、浮上してきたガスを汚泥と分離すると共に処理水と汚泥を分離するＧＳＳ部５として構成され、装置下部が脱窒菌汚泥を堆積させ、脱窒反応を行う反応部として構成される。ガス捕集部２５に捕集されたガス（窒素ガス）２６は発生ガス回収配管６によって排出される。
【０００４】
しかしながら、脱窒菌を高濃度に保持する上向流式汚泥床法には、今なお、以下に示すような問題がある。（ａ）脱窒処理で発生する窒素ガスを付着あるいは内包した汚泥が浮上し、処理水と共に流出するため、脱窒槽内の脱窒菌汚泥量が減少し、処理の悪化を招く恐れがある。（ｂ）ＧＳＳ部が装置全体の１／３〜１／２を占めており、実際の脱窒反応を行う反応部のスペースが制限されているため、装置全体が大型になる。（ｃ）前記（ａ）、（ｂ）の理由により、高負荷処理が困難となる。
【発明の開示】
【０００５】
本発明は、上記公知技術に鑑み、脱窒菌含有汚泥の保持量を高めることにより、高い負荷においても安定した脱窒処理を行うことのできる上向流式汚泥床法による生物学的脱窒方法方法及び装置を提供することを課題とする。
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明では、酸化態窒素を含有する廃水を、本体内にガス・液・固体の分離部を有し、且つ本体内に脱窒微生物及び／又は脱窒微生物フィルムが担持された微生物担体が充填されている上向流式汚泥床処理装置に導入すること、及び該廃水を生物学的に脱窒処理すること、を含む生物学的脱窒方法が提供される。本発明に係る脱窒方法において、脱窒微生物としては、アンモニアイオンを電子供与体とし、亜硝酸イオンを電子受容体とする独立栄養性脱窒微生物を用いることができる。また、前記微生物担体としては、多孔質体であり、その有効粒径が０．０５〜０．５ｍｍであるものを用いることができる。また、均等係数が１．２〜２．０である多孔質体を用いることがより好ましい。また、本発明に係る脱窒処理においては、上向流嫌気性汚泥床処理装置上部から流出する処理水の少なくとも一部を被処理水と共に循環することができる。
【０００７】
また、本発明では、本体内にガス・液・固体の分離部が形成され、且つ本体内に脱窒微生物及び／又は脱窒微生物フィルムが担持された微生物担体が充填されている上向流式汚泥床処理装置、該上向流式汚泥床処理装置に廃水を導入する配管、及びと該上向流式汚泥床処理装置から処理水を排出する配管、を有する生物学的脱窒装置も提供される。本発明に係る脱窒装置においては、脱窒微生物が、アンモニアを電子供与体とし、亜硝酸イオンを電子受容体とする独立栄養性脱窒微生物であってもよい。そして、前記微生物担体は、多孔質であり、その有効粒径が０．０５〜０．５ｍｍであるのがよく、更に均等係数が１．２〜２．０であるのがより好ましい。また、前記上向流汚泥床処理装置は、上部から流出する処理水の少なくとも一部を、被処理水に注入して循環する循環経路を有することができる。
【０００８】
本発明では、脱窒により発生する窒素ガスを、多段に設置したＧＳＳ部から速やかに回収し、発生ガス・処理水・汚泥又は担体の分離回収性能を高めることができ、また、脱窒菌を微生物担体に付着させることで、脱窒菌の保持量を高める効果があり、高負荷処理が可能となる。本発明では、ガス・液・固分離部を多段に取り付け、嫌気性菌を含有する汚泥を保持した上向流嫌気性汚泥床処理装置において、嫌気性菌を含有する汚泥に代えて担体に担持した脱窒菌を含有する汚泥を入れて脱窒作用が生じるようにして、生物学的脱窒処理を行うようにしている。
〔発明の効果〕
【０００９】
本発明によれば、ガス・液・固分離部を多段に配置し、また、脱窒菌を微生物担体に担持することにより、脱窒により発生する窒素ガスを速やかに回収し、発生ガス・処理水・汚泥の分離回収性能を高め、脱窒菌の保持量を高める効果がある。そして、高い酸化態窒素負荷においても、安定した処理を行うことのできる生物学的脱窒方法と、その装置を提供することができる。そのため、高い酸化態窒素負荷での上向流式汚泥床法（ＵＳＢ法）の運転において、常時安定した脱窒処理成績が得られるので、本願発明の方法及び装置は極めて有益である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係る生物学的脱窒処理方法を実施するのに好ましい、上向流式汚泥床処理装置を用いる一形態の概要を例示したフロー構成図である。なお、実施の形態及び実施例を説明するための全図において、同一機能を有する構成要素は同一符号を用いて示す。図１に示す装置においては、下部に原水供給管１が連通し、上下が閉塞された筒状のリアクター２が設けられている。リアクター２内部の左右両側壁には、それぞれに一方の端部を固定し、他方の端部を反対側の側壁方向に向かって下降しながら延びる邪魔板３が設けられている。
【００１１】
図１に示す形態においては、邪魔板３は、上下方向に３箇所左右交互に設けられていて、リアクター側壁との間にそれぞれ鋭角の区分スラッジゾーン４ａ〜４ｃが形成されている。リアクター２の側壁と邪魔板３のなす角度θは、下向きに３５度以下の鋭角であることが好ましく、邪魔板３の占有面積は装置断面積の１／２以上であることが好ましい。θが３５度を越える角度の場合には、スラッジゾーン４ａ〜４ｃの上方の邪魔板３の上にグラニュール汚泥が堆積してデッドスペースを生じやすくなるため、流動性が不十分となり、高負荷処理が困難となる場合がある。また、邪魔板３の占有面積が１／２に満たないと、発生ガスの捕捉が不十分となり、気液固の分離に不具合を生じる。すなわち、リアクターの中心よりガスが上方へ抜けてしまい、後記のＧＳＳ部５にガスを十分に集積することができなくなる。
【００１２】
区分スラッジゾーン４ａ〜４ｃの上部は、ＧＳＳ部５を形成している。反応が開始すると発生ガスが集まるＧＳＳ部５の気相部５ａには、外部と通じる発生ガス回収配管６の排出口を設けてある。気相部５ａから接続されている発生ガス回収配管６の吐出口は、水を充填した水封槽７の水中内で開口している。開口位置は、水圧が異なる適宜な水深位にあり、水封槽７には、発生ガス回収配管６から吐き出されたガス流量を測定するガスメータ８が設けてある。ガスメータ８の先には、ガスホルダー１０が設けられている。また、リアクター２の上端には、上澄み液を排出する処理水配管９が接続されている。
【００１３】
本発明の処理対象となる原水は、アンモニア性窒素、有機性窒素、酸化態窒素を含む廃水である。アンモニア性窒素及び有機性窒素の一部或いは全てが好気性処理などにより酸化態窒素としてから、廃水が本発明にかかる処理に供される。
【００１４】
本発明における酸化態窒素の脱窒方法には、従属栄養細菌である脱窒菌により、原水中の有機物、あるいは系外から添加されるメタノールなどの有機物を電子供与体として利用する方法や、独立栄養性の脱窒菌により、アンモニア性窒素や硫黄などを電子供与体として利用する方法が適用できる。アンモニア性窒素を電子供与体とする場合には、前記した好気性処理などで廃水のアンモニア性窒素の一部或いは全部を、主に亜硝酸に変換して本発明にかかる処理に供することができる。この時、アンモニア性窒素と亜硝酸性窒素の割合が、モル比でアンモニア性窒素１に対して亜硝酸性窒素０．５〜２、好ましくは１〜１．５、である廃水を装置に供するのが好ましい。
【００１５】
リアクター２は、担体及び汚泥を投入して使用するが、担体と汚泥の投入の順序は問わない。また、汚泥と担体を混合してから投入しても差し支えない。汚泥は、脱窒菌からなるグラニュール汚泥を投入して使用するのが好ましいが、グラニュール汚泥でなくてもよい。脱窒菌は、上記従属栄養細菌の脱窒菌、あるいは独立栄養性の脱窒菌の何れも適用できる。担体は、非生物的な多孔質体であり、有効粒径０．０５〜０．５ｍｍのものが適している。中でも、平均比重が１．０５〜２．０の担体が好ましい。例として、活性炭、ゼオライト、ケイ砂、ケイソウ土、焼成セラミック、イオン交換樹脂等をあげることができる。脱窒槽への担体の充填量は、１０〜７５容量％とすることができる。
【００１６】
原水は、送液管１からリアクター２へ導入する。原水は、処理水の循環液や系外から供給する希釈水等により、必要に応じて適宜希釈を行い、流入水のリアクター２内部での通水速度が０．０１〜５ｍ／ｈとなるように調節することで、リアクター内部の汚泥層の流動状態が良好となる。流入水のリアクター２内部での通水速度を６ｍ／ｈ以上にすると、脱窒菌付着担体が処理水と共に流出しやすくなるため、通水速度を５ｍ／ｈ以下とすることが好ましい。
【００１７】
リアクター２内では、脱窒菌の介在によって酸化態窒素が分解し、窒素ガスが発生する。このガスの発生とリアクター内の液の流速により、脱窒微生物が自然発生的にグラニュール（粒状）化することができることが、本発明者らにより実験的に確認された。また、担体を用いる場合には、脱窒菌が流動化して担体の表面にほぼ担持することができることも実験的に確認された。発生したガスは、各区分スラッジゾーン４ａ〜４ｃの上端のＧＳＳ部５に別れて集まり、それぞれに気相部５ａを形成し、発生ガス回収配管６を通じて水封槽７に導かれる。こうした発生ガスは、ガスメータ８でその排出量が記録され、ガスホルダー１０に送られる。発生ガスの一部は、区分スラッジゾーン４ａ〜４ｃ内で微生物担持担体に付着し、その見かけ比重を軽減させると共に、微生物担持担体を同伴してＧＳＳ部５の水面に達する。こうした発生ガスは、気泡を形成して水面気泡部５ｂに一時的に滞留する。水面気泡部５ｂに集合した気泡は、やがて破裂し、発生ガスと微生物担持担体とが分離され、担体はもとの比重を回復して沈降し、発生ガスは、発生ガス回収配管６から水封槽７を経由して系外に排出される。酸化態窒素が分解して清澄になって水は、リアクター上端から処理水配管９を経由して系外に排出される。
【００１８】
各ＧＳＳ部５の気相部５ａのガス圧は異なるので、その差圧は水封槽７で調整するとよい。原水送液側に近い順に水封圧は高く保つ必要がある。ガス回収の圧調整は、水封槽７を使う方法以外にも多くの方法がある。例えば、圧力弁等を使用してもよい。本発明の上向流式汚泥床処理方法では、各区分スラッジゾーン毎にそこで発生する発生ガスを回収できるため、リアクター単位断面積当たりの発生ガス量が少なくなる。特に、処理水を流出させる処理水配管９に最も近い所では、リアクターの単位断面積当たりのガス量が小さくなる。そのため、汚泥及び担体の系外流出量を非常に少なくすることができる。
【００１９】
発泡性の原水を処理する場合には、ＧＳＳ部５内の気相部５ａ及び発生ガス回収配管６が閉塞し、発生ガスの回収が困難となる。このような場合、リアクター２の流入水に予め消泡剤を加えることで、ＧＳＳ部５内での発泡を抑えることができる。ＧＳＳ部５内に消泡剤を滴下、噴霧する方法に比べ、本手法は密閉空間での消泡に効果的である。消泡剤は、原水性状に応じた消泡効果を有する消泡剤を使用することができる。消泡剤の種類としては、シリコーン系消泡剤、アルコール系消泡剤の何れも適用が可能である。
【００２０】
原水が高ＳＳ等の理由により、スカムを形成しやすい場合には、ＧＳＳ部５内の気泡部５ｂの表面及び内部にスカムが形成され、発生ガスの回収が困難となる。このような場合には、発生ガス吹き込み配管１３を散気管１１に接続し、ガスホルダー１０内の発生ガスをＧＳＳ部５内に供給することで、スカムの破壊あるいはスカムの形成防止が可能となる。散気管１１から吹き込まれる気泡によりスカムが破壊され、破壊されたスカムは、リアクター２内の液の流れと共に処理水として排出される。
【００２１】
この態様では、各ＧＳＳ部で吹き込みガスを回収できるため、リアクター単位断面積当たりの発生ガス量が少なく、特に、処理水を流出させる処理水配管に最も近い所では、リアクターの単位断面積当たりのガス量が小さくなり、汚泥及び担体の系外流出量を極く少なくすることができるという機能は損なわれない。散気管１１は、リアクター２の下部あるいは各ＧＳＳ部の下部に配置することができる。吹き込みガスにより担体層が撹拌されるので脱窒菌と流入廃水の接触は良好となり、特に、リアクター本体内に流入する酸化態窒素負荷量が少ない場合には、これにより発生するガスの量も少ないため、吹き込みガスによる撹拌の効果は大きい。
【００２２】
ＧＳＳ部５内部のスカムを破壊・除去するために、ＧＳＳ部５内に吹き込む気体は、酸素を含まない、脱窒処理に影響を与えない気体が好ましく、特に、発生する窒素ガスを使用することが好ましい。なお、従属栄養細菌である脱窒菌を適用する場合は、通性嫌気性細菌であるため、処理水のＯＲＰが−１００ｍＶ以下に維持され、脱窒処理に影響を与えない条件であれば、空気等の酸素を含む気体を使用することができる。ガスを吹き込む頻度は、廃水の性状にもよるが１日に１回から１週間に１回とすることで、ＧＳＳ部内部のスカムを破壊・除去する効果がある。また、ガスを吹き込む頻度を１日に１回以上とすることで、汚泥層の撹拌効果がさらに高まる。
【００２３】
本発明の各種態様は以下の通りである。
【００２４】
１．酸化態窒素を含有する廃水を、本体内にガス・液・固体の分離部を有し、且つ本体内に脱窒微生物及び／又は脱窒微生物フィルムが担持された微生物担体が充填されている上向流式汚泥床処理装置に導入すること、及び脱窒微生物を用いて該廃水を生物学的に脱窒処理すること、を含む生物学的脱窒方法。
【００２５】
２．脱窒処理によって生じたガスを水封槽に導入すること、及び該ガスを装置の系外に排出させること、を更に含む、上記第１項に記載の生物学的脱窒方法。
【００２６】
３．前記脱窒微生物が、アンモニアイオンを電子供与体とし、亜硝酸イオンを電子受容体とする独立栄養性脱窒微生物である、上記第１項又は第２項に記載の生物学的脱窒方法。
【００２７】
４．前記微生物担体が、多孔質体であり、その有効粒径が０．０５〜０．５ｍｍである、上記第１項〜第３項のいずれかに記載の生物学的脱窒方法。
【００２８】
５．前記脱窒処理において、上向流式汚泥床処理装置の上部から流出する処理水の少なくとも一部を被処理水と共に循環する、上記第１項〜第４項のいずれかに記載の生物学的脱窒方法。
【００２９】
６．本体内にガス・液・固体の分離部が形成され、且つ本体内に脱窒微生物及び／又は脱窒微生物フィルムが担持された微生物担体が充填されている上向流式汚泥床処理装置を有し、該上向流式汚泥床処理装置には、廃水を導入する配管と処理水を排出する配管とが接続されている生物学的脱窒装置。
【００３０】
７．上向流式汚泥床処理装置内で発生するガスを排出する配管と、該配管が接続された水封槽とを更に具備する、上記第６項に記載の生物学的脱窒装置。
【００３１】
８．前記上向流式汚泥床処理装置は筒状体であり、筒状体には、一方の端部が筒状体の側壁に固定され、他方の端部が反対側の側壁方向に向かって下向きに伸長する邪魔板が設けられ、該邪魔板と筒状体の側壁との角度が３５度以下である、上記第６項又は第７項に記載の生物学的脱窒装置。
【００３２】
９．前記脱窒微生物が、アンモニアイオンを電子供与体とし、亜硝酸イオンを電子受容体とする独立栄養性脱窒微生物である、上記第６項〜第８項のいずれかに記載の生物学的脱窒装置。
【００３３】
１０．前記微生物担体が、多孔質体であり、その有効粒径が０．０５〜０．５ｍｍである、上記第６項〜第９項のいずれかに記載の生物学的脱窒装置。
【００３４】
１１．前記上向流式汚泥床処理装置が、該装置の上部から流出する処理水の少なくとも一部を、被処理水に注入して循環する循環経路を有する、上記第６項〜第１０項のいずれかに記載の生物学的脱窒装置。
【実施例】
【００３５】
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。
【００３６】
実施例１
図３、図４に、多段型脱窒処理の実験に用いた装置の概要を示す。Ａ系列は、上向流式汚泥床法の従来法であり、図３に示すように、図２の原水供給管１中にメタノール１５を注入する。Ｂ系列及びＣ系列は、傾斜する邪魔板３を３個取り付け、装置側壁と邪魔板との角度を下向きに３０度とし、散気管１１を取り付けて発生ガスの吹込みを行った系列であり、図４に示す。Ｂ系列は、装置内にグラニュール汚泥のみを投入した系列である。Ｃ系列は、本発明に基づく系列であり、担体に担持された脱窒微生物を用いた。
【００３７】
図４において、原水を、リアクター２の下端に接続した原水供給管１より装置内に導入し、リアクター２の上部の処理水配管９より処理水を得た。リアクター２内には、有機物を分解、浄化する際に発生したガスが集まるＧＳＳ部５が形成され、その上端には、外部と通じる発生ガス回収配管６の排出口を設けた。脱窒処理の電子供与体としてメタノール１４を注入した。
【００３８】
液層部の容量は１ｍ３であり、リアクター内の水温は２０〜２５℃とした。原水には、化学工場から排出される廃水（酸化態窒素１００ｍｇ／リットル）に、無機栄養塩類（リンなど）を添加したものを用いた。メタノールをＢＯＤとして３００ｍｇ／リットルとなるように注入した。Ｃ系列の担体としては、粒径０．１〜０．２ｍｍの活性炭を静置状態で０．５ｍ３になるように投入した。処理水を循環し、微生物担体層を０．８５ｍ３前後まで膨張させた。Ｂ系列及びＣ系列では、発生ガスの吹込みを１時間当たり１回とした。
【００３９】
図５に、実験経過と脱窒処理成績の変化を示す。両系列とも、処理水の酸化態窒素負荷量を徐々に上げた。実験経過後約８０日目までは、ほぼ同じ負荷量で処理できた。約８０日目以降、酸化態窒素負荷が３ｋｇ／ｍ３／ｄ以上になると、Ａ系列では、処理水の酸化態窒素濃度が高くなり、９０日目では、酸化態窒素除去率が５０％に低下した。Ａ系列では、負荷の上昇により、発生した窒素ガスを付着あるいは内包したグラニュール汚泥が浮上し、処理水と共に流出したため、脱窒槽内の脱窒菌グラニュール汚泥量が減少し、処理性能が低下した。一方、ＧＳＳ部を多段に配置したＢ系列及びＣ系列では、酸化態窒素負荷が５ｋｇ／ｍ３／ｄにおいても、処理水酸化態窒素濃度は５ｍｇ／リットル以下、酸化態窒素除去率９５％以上の処理が可能であった。しかし、更に負荷を上昇させて酸化態窒素負荷６ｋｇ／ｍ３／ｄとしたところ、Ｂ系列では処理水ＶＳＳが増加し、脱窒槽内のグラニュール汚泥量が減少し、処理性能が低下した。表１に定常状態における処理成績の比較を示す。
【００４０】
【表１】
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【００４１】
本発明に基づくＣ系列では、酸化態窒素負荷６ｋｇ／ｍ３／ｄ、酸化態窒素除去率９５％、処理水ＶＳＳ４０〜８０ｍｇ／リットルであった。一方、Ｂ系列の従来法−２では、酸化態窒素負荷５ｋｇ／ｍ３／ｄ、酸化態窒素除去率９５％、処理水ＶＳＳ４０〜８０ｍｇ／リットルであった。このように、Ｃ系列の本発明に基づく方法では、高い酸化態窒素負荷で運転しているにもかかわらず、脱窒処理成績が安定していた。また、処理水ＶＳＳ濃度は、従来法とほぼ同じであった。
【００４２】
実施例２
本実施例は、図１、図２に示す多段型脱窒処理装置を用いて実験した。Ｄ系列は、上向流式汚泥床法の従来法であり、図２に図示する装置を用いた。Ｅ系列及びＦ系列は、傾斜する邪魔板を３個取り付け、装置側壁と邪魔板との角度を３０度とし、散気管を取り付け、発生ガスの吹込みを行った系列であり、図１に示す装置を用いた。Ｅ系列は、グラニュール汚泥のみを投入した系列である。Ｆ系列は、本発明に基づく系列であり、担体に担持された脱窒微生物を用いた。
【００４３】
図１において、原水は、リアクター２の下端に接続した原水供給管１より装置内に導入し、リアクター２の上部の処理水配管９より処理水を得た。リアクター２内には、アンモニア態窒素及び亜硝酸態窒素を分解、浄化する際に発生したガスが集まるＧＳＳ部５が形成され、その上端には、外部と通じる発生ガス回収配管６の排出口を設けた。
【００４４】
液層部の容量は１ｍ３であり、リアクター内の水温は３０〜３５℃とした。原水には、汚泥の嫌気性消化槽から排出される廃水（消化脱離液：アンモニア態窒素５００ｍｇ／リットルを含む）に、無機栄養塩類（リンなど）を添加したものをアンモニア態窒素と亜硝酸態窒素がおよそ１：１になるように消化処理した亜硝酸化処理水を用いた。Ｆ系列の担体としては、粒径０．１〜０．２ｍｍの活性炭を静置状態で０．５ｍ３になるように投入した。処理水を循環し、微生物担体層を０．８５ｍ３まで膨張させた。Ｅ系列及びＦ系列では、発生ガスの吹込みを１時間当たり１回とした。
【００４５】
図６に、実験経過と脱窒処理成績の変化を示す。３系列とも、処理水の酸化態窒素濃度を見ながら窒素負荷量を徐々に上げた。実験経過後約１００日目までは、ほぼ同じ負荷量で処理できた。約１００日目以降、窒素負荷が２ｋｇ／ｍ３／ｄ以上になると、Ｄ系列では、処理水酸化態窒素濃度が高くなり、１１５日目では、窒素除去率が５０％に低下した。Ｄ系列では、負荷の上昇により、発生した窒素ガスを付着あるいは内包したグラニュール汚泥が浮上し、処理水と共に流出したため、脱窒槽内の脱窒菌グラニュール汚泥が減少し、処理性能が低下した。
【００４６】
一方、ＧＳＳ部を多段に配置したＥ及びＦ系列では、酸化態窒素負荷が４ｋｇ／ｍ２／ｄにおいても、処理水の亜硝酸窒素濃度は５ｍｇ／リットル以下、窒素除去率８０％以上の処理が可能であった。しかし、更に負荷を上昇させて酸化態窒素負荷５ｋｇ／ｍ３／ｄとしたところ、Ｅ系列では処理水ＶＳＳが増加し、脱窒槽内のグラニュール汚泥量が減少し、処理性能が低下した。表２に定常状態における処理成績の比較を示す。
【００４７】
【表２】
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【００４８】
本発明に基づくＦ系列では、窒素負荷５ｋｇ／ｍ３／ｄ、窒素除去率８３％、処理水ＶＳＳ４０〜８０ｍｇ／リットルであった。一方、Ｅ系列の従来法−２では、窒素負荷４ｋｇ／ｍ３／ｄ、窒素除去率８３％、処理水ＶＳＳ４０〜８０ｍｇ／リットルであった。このように、Ｆ系列の本発明に基づく方法では、高い窒素負荷で運転しているにもかかわらず、脱窒処理成績が安定していた。また、処理水ＶＳＳ濃度は従来法とほぼ同じであった。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係る上向流脱窒処理装置の一形態を示すフロー構成図である。
【図２】従来の上向流脱窒処理装置の一形態を示す概略構成図である。
【図３】実施例１で用いた従来法の処理装置の概略を示す概略構成図である。
【図４】実施例１で用いた本発明に係る処理装置を示すフロー構成図である。
【図５】実施例１の実験経過と酸化態窒素負荷、酸化態窒素濃度及び除去率の変化を示すグラフである。
【図６】実施例２の実験経過と窒素負荷、亜硝酸態窒素濃度、除去率の変化を示すグラフである。
【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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【国際調査報告】
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