(57)【要約】【課題】地下水等の原水中の硝酸性窒素を安定させながら効率よく除去処理することができる脱窒処理装置及び脱窒処理方法を提供する。【解決手段】本発明は、原水に含まれる硝酸性窒素を硫黄脱窒菌によって脱窒処理する脱窒処理装置１であって、反応槽２と、この反応槽２内に原水を供給する原水導入装置６と、反応槽２内に元素硫黄及び炭酸カルシウムを供給する元素硫黄及び炭酸カルシウム供給装置４と、反応槽２内の脱窒処理によって発生した窒素ガスを反応槽２外に排出すると共に窒素ガスの一部を反応槽２内に戻すガス排出循環装置８と、反応槽２内の液体を膜分離処理して処理液を分離する膜分離装置７と、この膜分離装置７で膜分離処理した処理液を反応槽２外へ排出する処理水排出装置１０と、反応槽２内の液体の一部を抜出し、この液体を所定のｐＨ範囲に制御して、反応槽内に戻す液循環装置１２と、を有することを特徴としている。【選択図】      図１
2004154700.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水に含まれる硝酸性窒素を硫黄脱窒菌によって脱窒処理する脱窒処理装置であって、
反応槽と、
この反応槽内に原水を供給する原水供給手段と、
上記反応槽内に元素硫黄及び炭酸カルシウムを供給する元素硫黄及び炭酸カルシウム供給手段と、
上記反応槽内の脱窒処理によって発生した窒素ガスを上記反応槽外に排出すると共に上記窒素ガスの一部を上記反応槽内に戻すガス排出戻し手段と、
上記反応槽内の液体を膜分離処理して処理液を分離する膜分離処理手段と、
この膜分離処理手段で膜分離処理した処理液を上記反応槽外へ排出する処理液排出手段と、
を有することを特徴とする脱窒処理装置。
【請求項２】
さらに、上記原水供給手段から上記反応槽内に供給される原水にチオ硫酸塩を供給するチオ硫酸塩供給手段を有する請求項１記載の脱窒処理装置。
【請求項３】
上記膜分離処理手段はマイクロフィルター、又は限外ろ過膜をろ材として有する請求項１又は請求項２に記載の脱窒処理装置。
【請求項４】
上記処理液排出手段は、さらに、上記膜分離処理手段で膜分離処理した処理液に塩素又は次亜塩素酸塩を供給して混和する塩素又は次亜塩素酸塩供給混和手段と、この塩素又は次亜塩素酸塩供給混和手段で混和した処理液中の塩素量を検出する塩素量検出手段と、を備えている請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の脱窒処理装置。
【請求項５】
さらに、上記反応槽内の液体の一部を抜出し、この液体を所定のｐＨ範囲に制御して、上記反応槽内に戻すｐＨ制御戻し手段を備えている請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の脱窒処理装置。
【請求項６】
原水に含まれる硝酸性窒素を硫黄脱窒菌によって脱窒処理する脱窒処理方法であって、
反応槽内に原水を供給する原水供給工程と、
上記反応槽内に元素硫黄及びアルカリを供給する硫黄及びアルカリ供給工程と、
上記反応槽内の脱窒処理によって発生した窒素ガスを上記反応槽外に排出すると共に上記窒素ガスの一部を上記反応槽内に戻すガス排出戻し工程と、
上記反応槽内の液体を膜分離処理して処理液を分離する膜分離処理工程と、
この膜分離処理工程で膜分離処理した処理液を上記反応槽外へ排出する処理液排出工程と、
を有することを特徴とする脱窒処理方法。
【請求項７】
さらに、上記原水供給工程で上記反応槽内に供給される原水にチオ硫酸塩を供給するチオ硫酸塩供給工程と、上記膜分離工程で膜分離した処理液に塩素又は次亜塩素酸塩を供給して混和する塩素又は次亜塩素酸塩供給混和工程と、この塩素又は次亜塩素酸塩供給混和工程で混和した処理液中の塩素量を検出する塩素量検出工程と、を備えている請求項６記載の脱窒処理方法。
【請求項８】
さらに、上記反応槽内の液体の一部を抜出し、所定のｐＨ範囲に制御して、上記反応槽内に戻すｐＨ制御戻し工程を備えている請求項６又は請求項７に記載の脱窒処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は脱窒処理装置及び脱窒処理方法に係り、特に、地下水等の上水用原水に含まれる硝酸性窒素を硫黄脱窒菌によって脱窒処理する脱窒処理装置及び脱窒処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地下水等の原水には、例えば、家畜糞尿等の土壌還元によるアンモニアが酸化されて、硝酸性窒素となって水中にしみ込んでいる。これらの原水に含まれている硝酸性窒素の濃度は通常５０ｐｐｍ以下で比較的低濃度ではあるが、上水源として利用するには、人体への影響等も考慮して水道法施行規則によって水中に含まれる硝酸性窒素濃度を１０ｐｐｍ以下にするように定められており、これらの原水中に含まれる硝酸性窒素を除去する処理（以下「脱窒処理」と呼ぶ）が従来から要請されている。
この原水の脱窒処理としては、従来から、原水中の硝酸性窒素を硫黄脱窒菌によって脱窒処理する脱窒処理装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。ここで「硫黄脱窒菌」とは、増殖のための主反応として硫黄化合物を何らかの形で代謝したり、細胞中に元素硫黄を蓄積し、且つ脱窒反応に関与する細菌をいう。硫黄脱窒菌は元々地下水等の原水中にも広く生息している。
この硫黄脱窒菌によって原水中の硝酸性窒素を脱窒処理する従来の脱窒処理装置を図５より具体的に説明する。
図５に示すように、従来の脱窒処理装置５０は、上部が開放された反応槽５２を備え、この反応槽５２内には硫黄脱窒菌の担体として元素硫黄粉粒体５４が収容されている。この反応槽５２の上部には、反応槽５２内の元素硫黄粉粒体５４等の沈降性を高めるため、反応槽５２内の液体の流速を抑えるための段部５２ａが設けられている。
一方、反応槽５２の下部には、原水導入管５６が接続され、硝酸性窒素を含む原水がこの原水導入管５６から反応槽５２内に導入されるようになっている。原水導入管５６から反応槽５２内に原水が導入されると、反応槽５２内の元素硫黄粉粒体５４が流動する。そして、元々原水中に含まれ、脱窒反応に関与する硫黄脱窒菌等がこの元素硫黄粉粒体５４の表面に付着して増殖し、脱窒に良好なグラニュールが形成されて、脱窒処理が行われるようになっている。
【０００３】
さらに、反応槽５２の上部には、ガス抜管５８及び処理水抜出管６０がそれぞれ接続されている。反応槽５２内の脱窒処理によって発生した窒素はガス抜管５８から排出されるようになっている。また、反応槽５２内の脱窒処理後の処理水は処理水抜出管６０から抜出され、この処理水の一部は、処理水分岐管６０ａへ分岐され、残部は処理水分岐管６０ｂから系外に排出されるようになっている。
処理水分岐管６０ａへ分岐された処理水は、ｐＨコントローラ６２に送られ、処理水にＮａＯＨ等のアルカリが供給され、脱窒に好適なｐＨの調整が行われる。ｐＨコントローラ６２によってｐＨが調整された水は再び原水導入管５６に戻され、脱窒処理に利用されるようになっている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−１８２３９３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の脱窒処理装置５０においては、低濃度な硝酸性窒素を含む原水をより高速で脱窒処理しようとするほど、処理水抜出管６０から送出される処理水と共に反応槽５２内の元素硫黄粉粒体５４や硫黄脱窒菌等の流出が激しくなる。このため、安定した脱窒処理が難しく、脱窒処理効率を高めるには限界があるという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、上述した従来技術の問題を解決するためになされたものであり、地下水等の原水中の硝酸性窒素を安定させながら効率よく除去処理することができる脱窒処理装置及び脱窒処理方法を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は、原水に含まれる硝酸性窒素を硫黄脱窒菌によって脱窒処理する脱窒処理装置であって、反応槽と、この反応槽内に原水を供給する原水供給手段と、反応槽内に元素硫黄及び炭酸カルシウムを供給する元素硫黄及び炭酸カルシウム供給手段と、反応槽内の脱窒処理によって発生した窒素ガスを反応槽外に排出すると共に窒素ガスの一部を反応槽内に戻すガス排出戻し手段と、反応槽内の液体を膜分離処理して処理液を分離する膜分離処理手段と、この膜分離処理手段で膜分離処理した処理液を反応槽外へ排出する処理液排出手段と、を有することを特徴としている。
【０００８】
また、本発明は、好ましくは、さらに、原水供給手段から反応槽内に供給される原水にチオ硫酸塩を供給するチオ硫酸塩供給手段を有する。
また、本発明において、好ましくは、膜分離処理手段はマイクロフィルター、又は限外ろ過膜をろ材として有する。
また、本発明において、好ましくは、処理液排出手段は、さらに、膜分離処理手段で膜分離処理した処理液に塩素又は次亜塩素酸塩を供給して混和する塩素又は次亜塩素酸塩供給混和手段と、この塩素又は次亜塩素酸塩供給混和手段で混和した処理液中の塩素量を検出する塩素量検出手段と、を備えている。
また、本発明は、好ましくは、さらに、上記反応槽内の液体の一部を抜出し、この液体を所定のｐＨ範囲に制御して、上記反応槽内に戻すｐＨ制御戻し手段を備えていてもよい。
【０００９】
また、本発明は、原水に含まれる硝酸性窒素を硫黄脱窒菌によって脱窒処理する脱窒処理方法であって、反応槽内に原水を供給する原水供給工程と、反応槽内に元素硫黄及び炭酸カルシウムを供給する硫黄及び炭酸カルシウム供給工程と、反応槽内の脱窒処理によって発生した窒素ガスを反応槽外に排出すると共に窒素ガスの一部を反応槽内に戻すガス排出戻し工程と、反応槽内の液体を膜分離処理して処理液を分離する膜分離処理工程と、この膜分離処理工程で膜分離処理した処理液を反応槽外へ排出する処理液排出工程と、を有することを特徴としている。
また、本発明は、好ましくは、さらに、原水供給工程で反応槽内に供給される原水にチオ硫酸塩を供給するチオ硫酸塩供給工程と、膜分離工程で膜分離した処理液に塩素又は次亜塩素酸塩を供給して混和する塩素又は次亜塩素酸塩供給混和工程と、この塩素又は次亜塩素酸塩供給混和工程で混和した処理液中の塩素量を検出する塩素量検出工程と、を備えている。
さらに、本発明は、好ましくは、上記反応槽内の液体の一部を抜出し、所定のｐＨ範囲に制御して、上記反応槽内に戻すｐＨ制御戻し工程を備えていてもよい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の脱窒処理装置及び脱窒処理方法の実施形態について説明する。
図１は、本発明の第１実施形態による脱窒処理装置の全体構成図である。この図１に示すように、本発明の第１実施形態による脱窒処理装置１は、反応槽２を備えている。この反応槽２は、従来の脱窒処理装置５０の反応槽５２に設けられている反応槽内の液体の流速を抑える段部５２のような手段は備えず、反応槽２内の液体の流速を妨げない形状となっている。
また、反応槽２の下部には、原水導入装置６が接続され、硝酸性窒素（ＮＯ３−Ｎ）等を含む原水がこの原水導入装置６から反応槽２内に導入されるようになっている。この反応槽２には、元素硫黄及び炭酸カルシウム供給装置４が設けられ、この供給装置４が反応槽２内に粉状の元素硫黄（Ｓ）及び炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）を供給するようになっている。
原水導入装置６から反応槽２内に原水が導入され、元素硫黄及び炭酸カルシウム供給装置４から反応槽２内に粉状の元素硫黄及び炭酸カルシウムが供給されると、反応槽２内の元素硫黄粒子５が流動し、槽内の液体が中和されながら、元々原水中に含まれていた硫黄脱窒菌が元素硫黄粒子５の表面に付着して増殖し、脱窒処理が行われるようになっている。
【００１１】
さらに、反応槽２内には、膜分離装置７が設けられている。この膜分離装置７は、例えば、孔径が約１μｍのマイクロフィルター、又は分子量約２万の領域で分画可能な限外ろ過膜等のろ材（図示せず）等で完全密閉された箱又は筒状の本体７ａを含む。そして、このろ材等で完全密閉された本体７ａは、元素硫黄粒子５、硫黄脱窒菌を含む脱窒微生物、その他大腸菌やクリストスポリジウム等の病原微生物を含む反応槽液中の懸濁物質をろ過し、清澄液のみを通過させて処理水として分離するようになっている。
また、反応槽２の上部には、ガス排出循環装置８と、処理水排出装置１０と、液循環装置１２とがそれぞれ設けられている。
ガス排出循環装置８は、反応槽２内の脱窒処理によって発生した窒素ガスの一部をガス循環路８ａへ分岐させて反応槽２内の下部に循環させ、発生した窒素の残部をガス排出路８ｂから反応槽外へ排出するようになっている。
処理水排出装置１０は、反応槽２内の懸濁液を膜分離装置７でろ過した処理水を系外に排出するようになっている。
液循環装置１２は、反応槽２内の懸濁液をｐＨ制御装置１４に送り、ＮａＯＨ等のアルカリを添加することによって、脱窒に好適なｐＨ、好ましくはｐＨ約６〜約８．５に調整するようになっている。このｐＨ制御装置１４によってｐＨが調整された液体は再び反応槽２内に戻され、脱窒処理に再利用されるようになっている。
【００１２】
つぎに、上述した本発明の第１実施形態の脱窒処理装置１による脱窒処理方法（動作）を説明する。まず、硝酸性窒素（ＮＯ３−Ｎ）等を含む原水が原水導入装置６から反応槽２内に導入され、粉状の元素硫黄（Ｓ）及び炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）が元素硫黄及び炭酸カルシウム供給装置４から反応槽２内に供給される。このとき、反応槽２内の液体は、元素硫黄粒子（Ｓ）５、原水中の硝酸イオン（ＮＯ３−）及び脱窒菌等が流動して懸濁した状態となっているが、時間の経過と共に、原水中に含まれていた硫黄脱窒菌が元素硫黄粒子５の表面に付着して増殖し、脱窒反応が進み、以下の反応式１（簡略式）のように、窒素ガス（Ｎ２）が発生する。
なお、硫黄脱窒細菌は原水中に含まれるものを利用することが出来るが、予め活性汚泥や土壌などに元素硫黄やチオ硫酸塩などの硫黄化合物を添加しつつ曝気して好気的に増殖させたものを、反応槽２に植種すると、より速やかに脱窒性能を得ることが出来る。
ＮＯ３−＋Ｓ＋Ｈ２Ｏ  →  Ｎ２↑＋ＳＯ４２−＋Ｈ＋            （反応式１）
このように、反応式１のような脱窒反応が進むにつれて、反応槽２内の液体は、酸性側に反応しようとするが、供給装置４によって供給される炭酸カルシウムによって中和される。この作用により、原水中の硝酸性窒素濃度が十分低い場合はｐＨ変化が少ないため、ｐＨ制御装置１４を省略したり、或いはアルカリ添加なしで処理出来ることもある。また、炭酸カルシウムは、ｐＨの中和作用の他、硫黄脱窒菌の増殖に必要な栄養源となる無機炭素を供給するため、硫黄脱窒菌をより速やかに増殖させる作用も有している。
他の栄養源としてりん酸が必要であるが、リンとして原水中の硝酸性窒素の約１５０分の１程度の量でよく、原水中に不足していれば添加すればよい。その他に必要な微量金属塩は通常原水中に十分含まれている。
【００１３】
また、反応槽２内で発生した窒素ガスは、一部がガス排出循環装置８によってガス循環路８ａへ分岐され、反応槽２内の下部に循環され、残部は、ガス排出路８ｂによって系外８ｂに排出される。この反応槽２内の下部に循環された窒素ガスは、反応槽２内の懸濁液の攪拌や、膜分離装置７のろ材表面（図示せず）の洗浄に利用される。
つぎに、反応槽２内における元素硫黄粒子５、硫黄脱窒菌を含む脱窒微生物、その他大腸菌やクリストスポリジウム等の病原微生物を含む懸濁液が、反応槽２内の水圧によって、膜分離装置７のろ材によって限外ろ過等がなされ、ろ液のみが処理水として分離される。この処理水は処理水排出装置１０によって系外に排出される。
【００１４】
ここで、本実施形態では、膜分離装置７による反応槽２内の懸濁液の限外ろ過等については、一例として反応槽２内の水圧を利用することを述べたが、このことに限定されず、反応槽２内の懸濁液を膜分離装置７のろ材に積極的に引き込むように引圧をかける装置等を膜分離装置７に設けてもよい。
また、本実施形態では、一例として膜分離装置７が反応槽２内に設けられた例を述べたが、このことに限定されず、反応槽２と膜分離装置７を別々に配置し、両者を連通管等で連通させて、反応槽２内の脱窒処理と膜分離装置７の膜分離処理をそれぞれ個別に行ってもよい。
【００１５】
一方、膜分離装置７のろ材を通過できずにろ材の外側に残された元素硫黄粒子５や硫黄脱窒菌等を含む反応槽２内の懸濁液は、液循環装置１２によってｐＨ制御装置１４に送り込まれ、ここでＮａＯＨ等のアルカリが添加されて、液体のｐＨが脱窒に好適な所定のｐＨの範囲、好ましくはｐＨ約６〜約８．５に調整される。ｐＨ制御装置１４によってｐＨが調整された液体は、再び原水導入装置６に戻され、反応槽２内で脱窒処理に再利用される。
【００１６】
上述したように、本発明の第１実施形態による脱窒処理装置１によれば、反応槽２内における脱窒処理中、反応槽２内で発生した窒素ガスが、ガス排出循環装置８によって反応槽２内の下部に循環し、この窒素ガスが反応槽２内の懸濁液の攪拌と膜分離装置７のろ材表面の洗浄を促進する。このため、膜分離装置７が安定した膜分離処理を行うことができ、また、反応槽２の形状についても反応槽２内の流速を妨げない形状であるため、従来の脱窒処理装置５０に比べ、反応槽２内の脱窒反応の高速化が可能となり、反応槽２のコンパクト化も可能となる。
【００１７】
また、元素硫黄粒子５の粒径は小さいほど脱窒反応を促進して高速化できるが、従来の脱窒処理装置５０では、元素硫黄粒子５等の流出が多く、水槽内２に元素硫黄粒子５等を保持するには粒径が５０μｍが限度であった。しかしながら、本発明の第１実施形態による脱窒処理装置１によれば、膜分離装置７によって例えば粒径が５μｍの元素硫黄粒子５でも流出を防止することができ、反応槽２内の元素硫黄粒子や硫黄脱窒菌等の固形物を高濃度に維持することができる。このため、従来の脱窒処理装置５０に比べ、数倍の脱窒処理の高速化が可能となるばかりでなく、反応槽２のコンパクト化も可能となる。さらに、膜分離装置７が反応槽２内の元素硫黄粒子５や硫黄脱窒菌以外にも、大腸菌やクリストスポリジウム等の病原微生物を含む懸濁物質をろ過し、清澄なろ液のみが処理水として分離されるため、上水処理に特に有効である。
【００１８】
さらに、本実施形態による脱窒処理装置１によれば、膜分離装置７のろ材を通過できずにろ材の外側に残された元素硫黄粒子５や硫黄脱窒菌等を含む反応槽２内の懸濁液が、液循環装置１２及びｐＨ制御装置１４によって、脱窒に好適なｐＨの状態で原水に循環されて、反応槽２内の懸濁液の攪拌を促進する。このため、反応槽２内の脱窒反応の高速化が可能となり、反応槽２のコンパクト化も可能となる。
【００１９】
つぎに、図２は、本発明の第１実施形態による脱窒処理装置１を使用した場合の処理水中の硝酸性窒素濃度（以下「ＮＯ３−Ｎ濃度」と呼ぶ）の結果の一例を示すグラフである。図２に示すように、処理水中のＮＯ３−Ｎ濃度は、水道法施行規則で定められている１０ｐｐｍ以下という基準を常に大幅に下回っており、本発明の第１実施形態による脱窒処理装置１により良好で安定した脱窒処理を行うことができる。
【００２０】
つぎに、図３及び図４を参照して本発明の脱窒処理装置及び脱窒処理方法の第２実施形態について説明する。
図３は、本発明の第２実施形態による脱窒処理装置の全体構成図である。ここで、図３において、上述したような図１に示す本発明の第１実施形態による脱窒処理装置１と同一部分には同一の符号を付し、それらの説明は省略する。
図３に示すように、本発明の第２実施形態による脱窒処理装置３０は、チオ硫酸塩供給装置３２を備え、このチオ硫酸塩供給装置３２が、原水導入装置６から反応槽２内に導入される前のＮＯ３−等を含む原水にチオ硫酸ナトリウム（Ｎａ２Ｓ２Ｏ３）等のチオ硫酸塩を追加供給するようになっている。
【００２１】
さらに、本発明の第２実施形態による脱窒処理装置３０は、処理水排出装置１０において、塩素又は次亜塩素酸ナトリウム供給装置３４と、塩素又は次亜塩素酸ナトリウム混和装置３６と、残留塩素自動検出装置３８が設けられている。
塩素又は次亜塩素酸ナトリウム供給装置３４は、ポンプ３４ａ等の装置を備え、膜分離装置７でろ過処理した処理水中に塩素（Ｃｌ２）又は次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ）を供給するようになっている。
塩素又は次亜塩素酸ナトリウム混和装置３６は、膜分離装置７でろ過処理した処理水を供給装置３４から供給されるＣｌ２又はＮａＣｌＯと混和させるようになっている。
残留塩素自動検出装置３８は、混和装置３６によって混和された液体に残留する塩素（Ｃｌ２）の量等を連続的に自動検出し、検出したデータに基づいて、供給装置３４のポンプ３４ａから混和装置３６に供給されるＣｌ２又はＮａＣｌＯの量を制御するようになっている。
【００２２】
つぎに、上述した本発明の第２実施形態の脱窒処理装置３０による脱窒処理方法（動作）を説明する。
まず、チオ硫酸塩供給装置３２が、原水導入装置６から反応槽２内に導入される前の硝酸性窒素（ＮＯ３−）等を含む原水にＮａ２Ｓ２Ｏ３等のチオ硫酸塩を追加供給し、Ｓ２Ｏ３２−を含む原水が反応槽２内に導入される。
反応槽２内では、原水中に含まれるＮＯ３−、Ｓ２Ｏ３２−等によって反応式２（簡略式）のような脱窒反応が進み、窒素ガス（Ｎ２）が発生する。
【００２３】
２ＮＯ３−＋２Ｓ２Ｏ３２−＋４Ｈ２Ｏ→Ｎ２↑＋４ＳＯ４２−＋８Ｈ＋（反応式２）
【００２４】
ここで、参考のため、反応式２のより厳密な反応式を以下の反応式３に示す（例えば、文献（１）及び文献（２）参照）。
文献（１）  Ｂａｔｃｈｅｌｏｒ  Ｂ  ｅｔ．ａｌ．，  Ａｕｔｏｔｒｏｐｈｉｃ  ｄｅｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｕｓｉｎｇ  ｅｌｅｍｅｎｔａｌ  ｓｕｌｆｕｒ，  ＪＷＰＣＦ  （１９７８）  ｐ．１９８６−２００１．
文献（２）  Ｂｉｓｏｇｎｉ  Ｊ．Ｊ．ｅｔ．ａｌ．  Ｄｅｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｕｓｉｎｇ  ｔｈｉｏｓｕｌｆａｔｅ  ａｎｄ  ｓｕｌｆｉｄｅ，  Ｊ．Ｅｎｖ．Ｅｎｇ．Ｄｉｖ．（１９７７−８）．
【００２５】
ＮＯ３−＋０．８４４Ｓ２Ｏ３２−＋０．３４７ＣＯ２＋０．０８６５ＨＣＯ３−＋０．０８６５ＮＨ４＋＋０．４３４Ｈ２Ｏ＝０．０８６５Ｃ５Ｈ７ＮＯ２＋０．５Ｎ２↑＋１．６８９ＳＯ４２−＋０．６９７Ｈ＋                      （反応式３）
【００２６】
また、反応槽２内では、膜分離装置７が反応槽２の水中に含まれる元素硫黄粒子５や脱窒菌のほか、大腸菌やクリストスポリジウム等の病原微生物をろ過処理し、処理水を処理水排出装置１０の塩素又は次亜塩素酸ナトリウム混和装置３６に送る。
混和装置３６に供給される処理水については、反応槽２の上流側でチオ硫酸塩供給装置３２が原水に供給したＳ２Ｏ３２−が原水に含まれるＮＯ３−に対し過剰になると、処理水中にＳ２Ｏ３２−が残存する。そこで、塩素又は次亜塩素酸ナトリウム供給装置３４が、この残存したＳ２Ｏ３２−を含む処理水にＣｌ２又はＮａＣｌＯを供給して混和させることにより、Ｓ２Ｏ３２−を塩素と反応させて除去する（反応式４参照）。
【００２７】
４ＨＣｌＯ＋２Ｎａ＋＋２Ｓ２Ｏ３２−＋６ＯＨ−
→２Ｎａ＋＋２ＳＯ４２−＋４Ｃｌ−＋５Ｈ２Ｏ  （反応式４）
【００２８】
混和装置３６においてＳ２Ｏ３２−を除去した処理水は塩素が残留しているが、残留塩素自動検出装置３８がこの処理水中に含まれる残留塩素量等を連続的に自動検出し、検出データを供給装置３４に転送し、供給装置３４が混和装置３６に供給するＣｌ２又はＮａＣｌＯの量を制御する。
ここで、水道法施行規則では、上水中の遊離残留塩素の含有量は、０．１ｐｐｍ以上と定められているので、残留塩素自動検出装置３８が検出する残留塩素量が０．１ｐｐｍ以上となるように、供給装置３４は混和装置３６に供給するＣｌ２又はＮａＣｌＯ量を制御する。
ここで、残留塩素自動検出装置３８が残留塩素量を０．１ｐｐｍ以上と検出した場合、処理水は上水として系外に排出される。
一方、残留塩素自動検出装置３８が残留塩素量を０．１ｐｐｍ未満と検出した場合、処理水の残留塩素量が０．１ｐｐｍ以上となるまで、供給装置３４が混和装置３６に供給するＣｌ２又はＮａＣｌＯ量を再調整し、上水処理が完了した後に処理水が系外へ排出される。
【００２９】
本発明の第２実施形態による脱窒処理装置３０によれば、原水中のＮＯ３−の変動が大きく従来の脱窒処理装置５０では元素硫黄粒子や脱窒菌による脱窒反応が追随できないことがあっても、チオ硫酸塩供給装置３２が原水に供給したＳ２Ｏ３２−が溶解性があり反応槽２内で脱窒反応を容易に促進するため、確実に脱窒処理を行うことができる。
また、チオ硫酸塩供給装置３２が原水に供給するＳ２Ｏ３２−については、原水中のＮＯ３−の変動を見込んで、適正なＳ２Ｏ３２−量を供給することによってより確実にＮＯ３−を除去し、且つ残留するＳ２Ｏ３２−が少ない処理水を得ることができる。
【００３０】
つぎに、図４は、本発明の第２実施形態による脱窒処理装置３０を使用した場合の処理水中のＮＯ３−Ｎ濃度の結果の一例を示すグラフである。図４に示すように、処理水中のＮＯ３−Ｎ濃度は、水道法施行規則で定められている１０ｐｐｍ以下という基準を常に大幅に下回っており、原水中のＮＯ３−の変動が大きい場合でも、本発明の第２実施形態による脱窒処理装置３０によれば、良好で安定した脱窒処理を確実に行うことができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の脱窒処理装置及び脱窒処理方法によれば、地下水等の原水中の硝酸性窒素を安定させながら効率よく除去処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による脱窒処理装置を示す全体構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態による脱窒処理装置を使用した場合の処理水中の硝酸性窒素濃度の結果の一例を示すグラフである。
【図３】本発明の第２実施形態による脱窒処理装置を示す全体構成図である。
【図４】本発明の第２実施形態による脱窒処理装置を使用した場合の処理水中の硝酸性窒素濃度の結果の一例を示すグラフである。
【図５】従来の脱窒処理装置を示す全体構成図である。
【符号の説明】
１，３０  脱窒処理装置
２  反応槽
４  元素硫黄及び炭酸カルシウム供給装置
５  元素硫黄粒子
６  原水導入装置
７  膜分離装置
８  ガス排出循環装置
８ａ  ガス循環路
８ｂ  ガス排出路
１０  処理水排出装置
１２  液循環装置
１４  ｐＨ制御装置
３２  チオ硫酸塩供給装置
３４  塩素又は次亜塩素酸ナトリウム供給装置
３６  塩素又は次亜塩素酸ナトリウム混和装置
３８  残留塩素自動検出装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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