(57)【要約】【課題】排水の処理能力を向上させるとともに、排水処理に要する装置及びコストを削減させることを可能とした排水処理装置及び排水処理方法、並びに微生物担持体を提供する。【解決手段】芯材１Ａと、当該芯材１Ａの外周に螺旋状に取り付けられたループ材１Ｂとからなり、脱窒素促進剤Ｈが固定されている微生物担持体１を、脱窒槽１０内に固定し、被処理水中の窒素化合物を処理する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理槽内に、繊維を編織してなる微生物担持体が垂直方向に配置されている排水処理装置において、
前記微生物担持体として、芯材と、当該芯材の外周に取り付けられた複数のループ材とからなり、脱窒素促進剤が固定されているものを含むことを特徴とする排水処理装置。
【請求項２】
前記ループ材は、前記芯材の外周に螺旋状に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の排水処理装置。
【請求項３】
前記微生物担持体の数量は、目標排水処理能力に応じて配置されるようになっていることを特徴とする請求項１又は２に記載の排水処理装置。
【請求項４】
前記脱窒素促進剤の量は、排水中に含まれる窒素化合物の濃度に応じて固定されるようになっていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の排水処理装置。
【請求項５】
被処理水が、０．１ｍ／時間以上の流速で、前記微生物担持体に沿って上向きに流されるようになっていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の排水処理装置。
【請求項６】
前記微生物担持体は、その表面積が１００ｍ２  ／ｍ３  以上となるように配置されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の排水処理装置。
【請求項７】
前記微生物担持体は複数本具備され、前記複数本の微生物担持体は、当該微生物担持体の幅の２．５倍以下の隙間を介して配置されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の排水処理装置。
【請求項８】
前記微生物担持体は複数本具備され、前記複数本の微生物担持体は、前記処理槽に対して垂直方向に形成された複数段に配置されているとともに、この複数段のうち最下段に配置される前記微生物担持体の単位容積当たりの充填本数が、最上段に配置される前記微生物担持体の単位容積当たりの充填本数よりも多くなっていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の排水処理装置。
【請求項９】
前記被処理水の上向き流が、前記処理槽を通過して浄化された浄化水の一部を再度前記処理槽内に循環させることで形成されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の排水処理装置。
【請求項１０】
前記脱窒素促進剤は、炭素数が６以上のカルボン酸或いは炭素数が１２以上のアルコールを主成分としてなることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の排水処理装置。
【請求項１１】
前記ループ材は、その表面積が１００ｍ２  ／ｍ３  以上となるように形成されていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の排水処理装置。
【請求項１２】
前記ループ材は、塩化ビニリデン系合成繊維から構成されていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の排水処理装置。
【請求項１３】
前記被処理水の流速は、排水処理用の通常運転流速と、洗浄用の高速運転流速との切り替えができるようになっていることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の排水処理装置。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の排水処理装置を用いた排水処理方法であって、
前記微生物担持体に固定させた脱窒素促進剤によって、排水中の窒素化合物を処理することを特徴とする排水処理方法。
【請求項１５】
被処理水を、好気性生物処理装置を用いて処理する第一の排水処理工程と、
前記好気性生物処理装置を用いて処理した後の被処理水を、請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の排水処理装置を用いて処理する第二の排水処理工程と、を備えたことを特徴とする排水処理方法。
【請求項１６】
芯材と、当該芯材の外周に取り付けられた複数のループ材とからなり、脱窒素促進剤が固定されていることを特徴とする微生物担持体。
【請求項１７】
前記ループ材は、前記芯材の外周に螺旋状に取り付けられていることを特徴とする請求項１６に記載の微生物担持体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排水中に含まれる窒素化合物或いは有機物を処理する排水処理装置及び排水処理方法、並びにそれらに用いられる微生物担持体に関し、特に、排水処理を効率よく行うとともに、排水処理に要する装置及びコストの削減を実現するために有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の排水処理装置として、嫌気性バイオリアクターが公知となっており、脱窒菌を備えた脱窒槽内にメタノールなどの水素供与体を連続的に供給して脱窒素反応を促進させることで、窒素化合物を窒素ガスに還元し排水中から除去するようになっている。
【０００３】
ここで、この水素供与体は、排水中に含まれる窒素化合物の濃度に応じて最小量を供給することが好ましいが、反応効率を考慮して、過剰に添加しているのが現状である。このとき、排水中に含まれる窒素化合物の濃度が略一定の場合は特に問題はないが、実際の排水は多くの場合、排水中に含まれる窒素化合物の濃度に変動があり、この場合の水素供与体の添加量は高窒素濃度時に対応して設定することになるため、低窒素濃度時には水素供与体を過剰に添加してしまうことになる。
【０００４】
ところが、水素供与体が過剰に供給されると、ＣＯＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｏｘｙｇｅｎ  Ｄｅｍａｎｄ）成分やＢＯＤ（Ｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｏｘｙｇｅｎ  Ｄｅｍａｎｄ）成分が後の処理水中に残存してしまう。このため、窒素化合物を処理した後の排水に、ＢＯＤ成分やＣＯＤ成分を除去するための好気性バイオリアクターによる処理を行う必要があり、排水処理に要する装置が複雑化し、設備コストやランニングコストが増大してしまうという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明者等は、水素供与体として、炭素数が６以上のカルボン酸或いは炭素数が１２以上のアルコールを主成分とする脱窒素促進剤を紐などに固定化させて脱窒槽内に設置することで、水素供与体を連続的に供給しなくても、窒素化合物の濃度に応じて必要量供給可能な排水処理方法を提案している（特許文献１参照）。
【０００６】
また、本発明者等は、水素供与体として炭素数が１０以上の脂肪酸或いは炭素数が１４以上のアルコールを主成分とするろ材（脱窒素促進剤）を、単体で或いは担持体に固定化させてろ過槽（脱窒素槽）内に設置することで、水素供与体を連続的に供給しなくても、窒素化合物の濃度に応じて必要量供給可能な排水処理方法を提案している（特許文献２参照）。
さらに、近年、排水の水質総量規制の計画同意など環境汚染物質の規制が厳しくなっており、排水中のＣＯＤ成分やＢＯＤ成分だけでなく、排水中の窒素成分の低減も必要に迫られている。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−３３４４９２号公報
【特許文献２】
特開２００２−２６３６８５号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した特許文献１及び特許文献２に記載の排水処理方法においては、いずれも微生物担持体の形状について特に言及されておらず、微生物の着床性、持続性、排水処理効率などの点において、未だ改善の余地があった。
また、上述した特許文献２に記載の排水処理方法においては、粒状の微生物担持体に脱窒素促進剤が担持された流動床型バイオリアクターについて言及されている。よって、脱窒素促進剤の脱窒槽内からの流出を防止する脱窒素促進剤流出防止材や、微生物担持体を攪拌し脱窒素促進剤を排水に均一に接触させる脱窒槽内攪拌手段、及び脱窒素促進剤による脱窒反応で発生するガスを脱窒槽外へ排出するガス排出手段などが必要であるため、装置が複雑化し、コストが高くなってしまうという問題があった。
【０００９】
さらに、例えば、既設の好気性バイオリアクターで処理した後の処理水中の残存窒素化合物を除去するために従来の嫌気性バイオリアクターを適用する場合などでは、余剰の水素供与体を再度好気性バイオリアクターで処理する必要があるため、装置が複雑化し、コストが高くなってしまうという問題があった。
そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、排水の処理効率を向上させるとともに、排水処理に要する装置及びコストを削減させることを可能とした排水処理装置及び排水処理方法、並びにそれらに用いられる微生物担持体を提供することを課題としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために、本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、上述の特許文献１及び特許文献２に記載の脱窒素促進剤を固定する微生物担持体の構造や処理槽内への充填密度、或いは排水処理条件を改善することで上記課題を解決できることを見出し、本発明をなすに至った。
【００１１】
すなわち、本発明の排水処理装置は、処理槽内に、繊維を編織してなる微生物担持体が垂直方向に配置されている排水処理装置において、前記微生物担持体として、芯材と、当該芯材の外周に取り付けられた複数のループ材とからなり、脱窒素促進剤が固定されているものを含むことを特徴とするものである。
なお、本発明の排水処理装置において、前記ループ材は、前記芯材の外周に螺旋状に取り付けられていることが好ましい。
【００１２】
ここで、ループ材は、芯材の外周に螺旋状に取り付けられているのであればその実現方法は限定されず、例えば、複数のループ材が外周に取り付けられた芯材自体に撚りを形成することで実現してもよい。
また、本発明の排水処理装置において、前記微生物担持体の数量は、目標排水処理能力に応じて配置されるようになっていることが好ましい。
【００１３】
ここで、目標排水処理能力とは、例えば、窒素化合物が含まれる排水を処理する場合の脱窒率の程度など、必要とされる浄化率を指す。ここで、必要とされる浄化率は、処理する排水の種類、濃度、量などによって決定される。
さらに、本発明の排水処理装置において、前記脱窒素促進剤の量は、排水中に含まれる窒素化合物の濃度に応じて固定されるようになっていることが好ましい。
【００１４】
さらに、本発明の排水処理装置において、処理水が、０．１ｍ／時間以上の流速で、前記微生物担持体に沿って上向きに流されるようになっていることが好ましい。
ここで、流速が０．１ｍ／時間未満であると、微生物による排水処理作用に伴うガスの排出能力が十分ではないため好ましくない。また、ガスを十分に排出するとともに、微生物担持体に担持されている微生物の被処理水による剥離を抑制するために、流速を０．１〜１００ｍ／時間とするのが好ましく、さらに好ましくは１〜２０ｍ／時間とするのがよい。
【００１５】
さらに、本発明の排水処理装置において、前記微生物担持体は、その表面積が１００ｍ２  ／ｍ３  以上となるように配置されていることが好ましい。
さらに、本発明の排水処理装置において、前記微生物担持体は複数本具備され、前記複数本の微生物担持体は、当該微生物担持体の幅の２．５倍以下の隙間を介して配置されていることが好ましい。
【００１６】
ここで、複数の微生物担持体を、微生物担持体の幅の２．５倍を超える隙間で配置すると、処理槽内の上向き流が担持体と担持体との隙間を優先的に通過してしまい、被処理水が担持体に固定された菌体に接触することなく通過してしまう。このため、極端に処理能力が低下するため、好ましくない。
さらに、本発明の排水処理装置において、前記微生物担持体は複数本具備され、前記複数本の微生物担持体は、前記処理槽に対して垂直方向に形成された複数段に配置されているとともに、この複数段のうち最下段に配置される前記微生物担持体の単位容積当たりの充填本数が、最上段に配置される前記微生物担持体の単位容積当たりの充填本数よりも多くなっていることが好ましい。
【００１７】
さらに、本発明の排水処理装置において、前記被処理水の上向き流が、前記処理槽を通過して浄化された浄化水の一部を再度前記処理槽内に循環させることで形成されていることが好ましい。
さらに、本発明の排水処理装置において、前記脱窒素促進剤は、炭素数が６以上のカルボン酸或いは炭素数が１２以上のアルコールを主成分としてなることが好ましい。
【００１８】
ここで、脱窒素促進剤を、炭素数が６未満のカルボン酸或いは炭素数が１５未満のアルコールを主成分として構成すると、水に対する溶解度が大きくなりすぎてしまい、短期間で溶解してしまうため好ましくない。
さらに、本発明の排水処理装置において、前記ループ材は、その表面積が１００ｍ２  ／ｍ３  以上となるように形成されていることが好ましい。
【００１９】
さらに、本発明の排水処理装置において、前記ループ材は、塩化ビニリデン系合成繊維から構成されていることが好ましい。
さらに、本発明の排水処理装置において、前記被処理水の流速は、排水処理用の通常運転流速と、洗浄用の高速運転流速との切り替えができるようになっていることが好ましい。
【００２０】
ここで、排水処理用の通常運転流速から洗浄用の高速運転流速への切り替えは、常時所定時間経過後に行うようにしてもよいし、或いは、装置に汚泥やガスが蓄積され、排水処理能力低下が認められた時点で行うようにしてもよい。
本発明の第一の排水処理方法は、請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の排水処理装置を用いた排水処理方法であって、前記微生物担持体に固定させた脱窒素促進剤によって、排水中の窒素化合物を処理することを特徴とするものである。
【００２１】
本発明の第二の排水処理方法は、被処理水を、好気性生物処理装置を用いて処理する第一の排水処理工程と、前記好気性生物処理装置を用いて処理した後の被処理水を、請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の排水処理装置を用いて処理する第二の排水処理工程と、を備えたことを特徴とするものである。
本発明の微生物担持体は、芯材と、当該芯材の外周に取り付けられた複数のループ材とからなり、脱窒素促進剤が固定されていることを特徴とするものである。
【００２２】
なお、本発明の微生物担持体において、前記ループ材は、前記芯材の外周に螺旋状に取り付けられていることが好ましい。
このように、本発明における排水処理装置によれば、微生物担持体として、芯材と、当該芯材の外周に取り付けられた複数のループ材とからなり、脱窒素促進剤が固定されているものを含むことによって、必要に応じて脱窒素促進剤が溶解し脱窒作用を進行させるため、メタノールなどの水素供与体を連続供与しなくても長期間脱窒素反応を維持することが可能となる。このため、水素供与体の過剰供給に起因するＣＯＤ成分やＢＯＤ成分を除去するための装置及びコストを低減させることが可能となる。
【００２３】
また、微生物担持体として、芯材と、当該芯材の外周に螺旋状に取り付けられた複数のループ材とから構成したことによって、微生物の着床性、持続性、及び排水処理効率をさらに向上させることが可能となる。
さらに、微生物担持体の数量が、目標排水処理能力に応じて配置されるようになっていることによって、排水の種類や濃度に応じて最適な排水処理を行うことが可能となる。
【００２４】
さらに、脱窒素促進剤の量が、排水中に含まれる窒素化合物の濃度に応じて固定されるようになっていることによって、排水の種類や濃度に応じて最適な排水処理を行うことが可能となる。
さらに、被処理水が、０．１ｍ／時間以上の流速で微生物担持体に沿って上向きで流されるようになっていることによって、微生物担持体に担持させた微生物の着床性、持続性、排水処理効率を低下させることなく、微生物の排水処理作用に伴うガスの排出を低コストで効率よく行うことができるとともに、微生物の死骸等がループ材に蓄積することを抑制することが可能となる。
【００２５】
さらに、微生物担持体が、その表面積が１００ｍ２  ／ｍ３  以上となるように配置されていることによって、排水処理作用を行う微生物を十分に担持させることができるため、排水処理性能を向上させることが可能となる。
さらに、複数の微生物担持体が、この微生物担持体の幅の２．５倍以下の隙間を介して配置されていることによって、微生物の排水処理作用を効率よく行うことができるとともに、微生物の排水処理作用に伴うガスの排出をより効率よく行うことが可能となる。
【００２６】
さらに、複数の微生物担持体が、処理槽に対して垂直方向に形成された複数段に配置され、この複数段のうち最下段に配置される微生物担持体の単位容積当たりの充填本数が、最上段に配置される微生物担持体の単位容積当たりの充填本数よりも多くなっていることによって、微生物の排水処理作用に伴うガスの排出をさらに効率よく行うことが可能となる。
【００２７】
さらに、被処理水の上向き流が、処理槽を通過させて浄化した浄化水の一部を再度処理槽内に循環させることで形成されていることによって、必要とされる流速を確保できるとともに、常に一定の流速で被処理水を流すことが可能となる。
さらに、脱窒素促進剤が、炭素数が６以上のカルボン酸或いは炭素数が１２以上のアルコールを主成分とすることによって、水に対してある程度の溶解度を確保することができるため、長期間脱窒素反応を維持することが可能となる。このため、従来のように水素供与体の連続供与を行う必要がなくなるため、水素供与体の過剰供給に起因するＣＯＤ成分やＢＯＤ成分の残存を抑制することが可能となる。
【００２８】
さらに、微生物担持体を構成するループ材の表面積が、１００ｍ２  ／ｍ３  以上となるように形成されていることによって、排水処理作用を有する微生物を十分に担持させることが可能となる。
特に、微生物担持体を構成するループ材が、塩化ビニリデン系合成繊維から構成されていることによって、微生物の付着性、耐久性及び耐薬品性に優れるとともに、比較的大きな比重を有するため、処理槽内で安定して配置することが可能となる。
【００２９】
さらに、被処理水の流速が、排水処理用の通常運転流速と、洗浄用の高速運転流速とに切り替えることができるようになっていることによって、経時変化に伴って処理槽内に蓄積されるガスや汚泥を容易且つ確実に排出し、装置を洗浄することが可能となる。
本発明の第一の排水処理方法によれば、脱窒素促進剤が固定された微生物担持体を用いて窒素化合物を処理するようにしたことによって、必要に応じて脱窒素促進剤が溶解し脱窒作用を進行させるため、メタノールなどの水素供与体を連続供与しなくても長期間脱窒素反応を維持することが可能となる。このため、水素供与体の過剰供与に起因するＣＯＤ成分やＢＯＤ成分の残存を抑制することができるため、処理効率を向上させることが可能となる。
【００３０】
本発明の第二の排水処理方法によれば、被処理水を、好気性生物処理方法を用いて第一の排水処理を行った後の被処理水を、本発明の排水処理装置を用いて第二の排水処理を行うようにしたことによって、第一の排水処理によってＣＯＤ成分やＢＯＤ成分が除去された後の排水から窒素化合物のみを除去することが可能となる。
本発明の微生物担持体によれば、本発明の排水処理装置及び排水処理方法を容易に実現することが可能となる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、本実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。
＜第一実施形態＞
図１は、本発明に係る排水処理装置に適用される繊維を編織してなる微生物担持体の一構成例を示し、（ａ）は芯材に複数のループ材が取り付けられた状態を示す側面図であり、（ｂ）は図１（ａ）の状態から芯材に螺旋状の撚りが形成された状態を示す平面図である。
【００３２】
本実施形態における微生物担持体１は、図１（ａ）に示すように、紐状の芯材１Ａと、この芯材１Ａの一面側に突出して取り付けられた複数のループ糸（ループ材）１Ｂとからなり、芯材１Ａに螺旋状の撚りが形成されていることで、図１（ｂ）に示すように、平面視で芯材１Ａを中心にして円周状にループ材１Ｂが位置するようになっている。この微生物担持体１には、芯材１Ａ及びループ材１Ｂの全体に脱窒素促進材Ｈが固定されている。
【００３３】
ここで、微生物担持体１の排水処理能力を向上させるために、主に微生物を担持させるループ材１Ｂの表面積を、構成するループ糸の表面積や本数などによって調整することが好ましい。なお、脱窒槽１０内に一本の微生物担持体１が配置された場合であっても排水処理作用を行えるようにするため、ループ材１Ｂの表面積を少なくとも１００ｍ２  ／ｍ３  以上となるように形成することが好ましい。
【００３４】
微生物担持体１の形成材料は、芯材１Ａ及びループ材１Ｂともに特に限定されないが、微生物の付着性や、通気性、通水性、適度な剛性、形状保持性、耐久性、耐薬品性などに優れる合成繊維を用いることが好ましい。合成繊維としては、例えば、塩化ビニリデン系、塩化ビニル系、ポリアミド系、ポリエステル系、アクリル系、ポリオレフィン系などの単独重合体或いは共重合体などが挙げられる。特に、微生物の付着性、耐久性、耐薬品性に優れるとともに、比重が大きく脱窒槽１０内での浮上抑制を可能とした塩化ビニリデン系の合成繊維を用いることが好ましい。
【００３５】
この塩化ビニリデン系合成繊維としては、特に限定されないが、例えば、塩化ビニリデンと塩化ビニルとの共重合や塩化ビニリデンとメチルアクリレートとの共重合体などが挙げられる。
微生物担持体１に固定される脱窒素促進剤Ｈは、亜硝酸態窒素又は硝酸態窒素を窒素ガスにするための電子を供給する機能を有するものであり、炭素数が６以上のカルボン酸或いは炭素数が１２以上のアルコールを主成分としている。
【００３６】
ここで、炭素数が６以上のカルボン酸としては、直鎖状飽和モノカルボン酸であることが好ましく、具体的には、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸及びこれらカルボン酸の塩、オキシ酸、或いはエステルなどが挙げられる。
同様に、炭素数が１５以上のアルコールとしては、一級アルコールであることが好ましく、具体的には、テトラデシルアルコール、ヘキサデシルアルコール、オクタデシルアルコール、エイコサノール、ミリシルアルコール及びこれらアルコールを二量化した分岐高級アルコール類、有機酸とのエステル類などが挙げられる。
【００３７】
この脱窒素促進剤Ｈの微生物担持体１への固定方法は、特に限定されないが、例えば、エマルジョン型の接着剤などに脱窒素促進剤Ｈの溶融液中に微生物担持体１を浸漬・乾燥させることで固定させることができる。
次に、本実施形態における微生物担持体１を用いた排水処理装置１００について説明する。
【００３８】
図２は、本発明に係る排水処理装置の一構成例を示す模式図である。図３は、本発明に係る排水処理装置に適用される微生物担持体の配置状態を示し、（ａ）は支持材に固定された状態を示す微生物担持体の正面図であり、（ｂ）は微生物担持体を配置した状態を示す脱窒槽の平面図である。本実施形態における排水処理装置は、硝酸などの窒素化合物が大量に含有された排水を処理するために、嫌気性条件下で適用されるものである。
【００３９】
この排水処理装置１００は、図２に示すように、繊維を編織してなる微生物担持体が設置される脱窒槽１０と、この脱窒槽１０に供給する被処理水を貯留し、被処理水の調整を行う調整槽２０と、脱窒槽１０で浄化された浄化水を貯留する浄化水槽３０と、調整槽２０から脱窒槽１０へ被処理水を供給するための供給ポンプ１Ｐと、脱窒槽１０により浄化された浄化水の一部を、被処理水とともに再度脱窒槽１０内に循環させるための循環ポンプ２Ｐと、から構成されており、この循環ポンプ２Ｐによって、脱窒槽１０内に０．１ｍ／時間以上の流速を有する上向き流が形成されるようになっている。
【００４０】
ここで、脱窒槽１０内に設置される微生物担持体１は、処理する排水の種類、濃度及び量などによって決定される目標排水処理能力（程度）に対して必要とされる単位容積当たりの表面積に相当する本数が充填されるようになっている。
脱窒槽１０は、略矩形体の箱形状を有しており、その内部には、図３（ａ）に示すように、所定本数の微生物担持体１の両端を支持した金属板などの支持材２が、水平方向に１０列、垂直方向に３段設置されている。ここで、微生物による脱窒素反応で発生する炭酸ガス及び窒素ガスの抜け性を良好にするために、所定本数の微生物担持体１は、その幅Ｗの２．５倍以下の隙間を介して支持材２に支持することが好ましい。
【００４１】
また、脱窒槽１０は、その上部に、排水処理作用に伴って発生するガスを排出可能とする排出口（図示せず）が形成されているとともに、その下部に、被処理水を供給可能な供給口（図示せず）が形成されている。
このとき、微生物担持体１の充填率を向上させるために、図３（ｂ）に示すように、隣り合う支持材２に支持される微生物担持体１の支持位置をずらし、平面視で千鳥格子状に配置するようにすることが好ましい。
【００４２】
また、微生物の排水処理作用に伴って発生するガスを効率よく排出するために、最下段に配置された微生物担持体１の単位容積当たりの充填本数を、最上段に配置された微生物担持体１の単位容積当たりの充填本数よりも多く配置することが好ましい。
ここで、微生物担持体１に担持される微生物は、硝酸などの窒素化合物を窒素ガスに変換する能力を有する脱窒菌である。この脱窒菌としては、特に限定されないが、例えば、シュードモナス（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ）属、ミクロコッカス（Ｍｉｃｒｏｃｏｃｃｕｓ）属、スピルラム（Ｓｐｉｒｉｌｌｕｍ）属、アクロモバクター（Ａｃｈｒｏｍｏｂａｃｔｅｒ）属、アルカリゲネス（Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ）属、ハイドロジェノモス（Ｈｙｄｒｏｇｅｎｏｍｏｎａｓ）属、チオバシルス（Ｔｈｉｏｂａｃｉｌｌｕｓ）属などが挙げられる。
【００４３】
調整槽２０は、脱窒槽１０に供給する被処理水が貯留されており、供給ポンプ１Ｐは、この被処理水を必要に応じて脱窒槽１０に供給するようになっている。浄化水槽３０は、脱窒槽１０で浄化された浄化水が供給されるようになっている。このとき、脱窒槽１０で浄化された浄化水が全て浄化水槽３０に供給されるのではなく、その浄化水の一部は脱窒槽１０内で被処理水に上向き流を形成するために循環させて利用されるようになっている。このため、必要とされる流速を確保できるとともに、常に一定流速で被処理水を流すことが可能となる。
【００４４】
循環ポンプ２Ｐは、脱窒槽１０で浄化された浄化水の一部を循環し、再度、脱窒槽１０内に戻すようになっている。このとき、供給ポンプ１Ｐから供給される被処理水と浄化水とは脱窒槽１０内に供給する前に混合されるため、窒素化合物或いは有機物濃度の高い被処理水が若干薄まった状態で脱窒槽１０内に供給されるようになっている。
【００４５】
また、排水処理装置１００は、被処理水を流す流速を、排水処理用の通常運転流速と、例えば、通常運転流速の１．２倍以上の流速である洗浄用の高速運転流速とに切り替えることができるようになっている。ここで、通常運転流速から高速運転流速への切り替えは、所定時間運転後或いは不具合発生時などの必要に応じて行うことで、経時変化に伴って脱窒槽１０内に蓄積されるガスや汚泥を排出し、装置の洗浄を行うことができる。
【００４６】
次に、本実施形態における排水処理装置を用いた排水処理方法について説明する。
まず、脱窒素促進剤Ｈが全体に固定された微生物担持体１を、脱窒素槽１０内に設置した状態で、この脱窒槽１０内に種汚泥を流し、微生物担持体１に脱窒菌を担持させておく。
【００４７】
次いで、調整槽２０に貯留された被処理水を、供給ポンプ１Ｐによって脱窒槽１０下部から０．１〜１００ｍ／時間以上の流速で上向きに流す。
ここで、脱窒槽１０内では、被処理水が、微生物担持体１に担持された脱窒菌と接触するとともに、微生物担持体１に固定された脱窒素促進剤Ｈが必要に応じて溶けだすため、脱窒菌による脱窒素反応が起こる。この反応によって、被処理水中に含まれる硝酸などの窒素化合物が、窒素ガスと、炭酸ガスと、水などに分解され、浄化水が放出される。このとき発生した窒素ガスや炭酸ガスは、脱窒槽１０上部の排出口から放出される。
【００４８】
次いで、脱窒槽１０で浄化された浄化水は、浄化水槽３０に供給される。このとき、脱窒槽１０から放出される浄化水の一部は、脱窒槽１０内における被処理水の上向き流を実現するために、循環路内を通過し、循環ポンプ２Ｐによって再度脱窒槽１０下部の供給口から流すようにする。
このように、本実施形態における排水処理装置１００によれば、微生物担持体１に脱窒素促進剤Ｈを固定させたことによって、この脱窒素促進剤Ｈが必要に応じて溶けだして脱窒菌の脱窒素反応を促進させるため、水素供与体としてメタノールなどを連続供給する必要がなくなる。このため、水素供与体の過剰供給に起因するＣＯＤ成分或いはＢＯＤ成分の残存を抑制することができ、余剰のＣＯＤ成分やＢＯＤ成分を除去するための処理が不要となるため、排水処理に要する装置及びコストを削減させることが可能となる。
【００４９】
また、微生物担持体１として、螺旋状に撚りが形成された芯材１Ａと、当該芯材１Ａに取り付けられた複数のループ材１Ｂとから構成したことによって、脱窒菌の着床性、持続性、及び排水処理効率をさらに向上させることが可能となる。さらに、被処理水が、０．１〜１００ｍ／時間の流速で微生物担持体１に沿って上向きで流されるようになっていることによって、微生物担持体１に担持させた脱窒菌の着床性、持続性、排水処理効率を低下させることなく、脱窒菌の脱窒素反応（排水処理作用）に伴う窒素ガス及び炭酸ガスの排出を効率よく行うことができるとともに、脱窒菌の死骸等によるループ材１Ｂの閉塞を抑制することが可能となる。
【００５０】
さらに、本実施形態における排水処理方法によれば、上述した特許文献２に記載の脱窒素促進剤流出防止材や脱窒槽内攪拌手段、及びガス排出手段などが不要となるため、装置の小型化及びコスト削減を実現することが可能となる。
さらに、本実施形態における排水処理方法によれば、ＢＯＤ成分やＣＯＤ成分を残存させることなく、窒素化合物のみを処理することができるため、例えば、好気性バイオリアクターなどによってＣＯＤ成分やＢＯＤ成分が除去された後の被処理水から窒素化合物のみを除去する場合に好適に用いることができる。
＜第一実施形態の変形例＞
図４は、本発明に係る排水処理装置に適用される微生物担持体の他の配置状態を示す正面図である。
【００５１】
本変形例における排水処理装置１００は、脱窒槽１０内に配置される微生物担持体１として、第一実施形態で示した脱窒素促進剤Ｈが固定された微生物担持体１ａと、脱窒素促進剤Ｈが固定されていない微生物担持体１ｂとを交互に配置するようにした。
このような構成の排水処理装置１００によれば、経時変化に伴って脱窒素促進剤Ｈが少なくなった場合に、この脱窒素促進剤Ｈが固定された微生物担持体１ａのみを交換することで、容易に脱窒素促進剤Ｈの補充を行うことができる。
【００５２】
なお、本変形例における排水処理装置１００は、脱窒素促進剤Ｈが固定された微生物担持体１ａと、脱窒素促進剤Ｈが固定されていない微生物担持体１ｂとを交互に配置するようにしたが、配置位置はこれに限らず適宜変更するようにしても構わない。
また、第一実施形態及び第一実施形態の変形例においては、微生物担持体１の全体に脱窒素促進剤Ｈが固定される場合について説明したが、脱窒素促進剤Ｈの固定位置はこれに限らず、例えば、微生物担持体１の下半分或いは上半分に固定されるようにしてもよいし、或いは微生物担持体１の中央部のみなど一部に固定されるようにしても構わない。
【００５３】
【実施例】
以下、本発明の効果を、次の実施例を用いて検証する。
第一実施形態と同様の排水処理装置を用いて、以下の条件下で排水処理を行った。
＜排水処理条件＞
・被処理水  硝酸態窒素含有排水（ＮａＮＯ３  −Ｎ＝１００ｍｇ／Ｌ）
・栄養塩  Ｋ２  ＨＰＯ４  −Ｐ＝１ｍｇ／Ｌ
・種汚泥  富士市西部浄化センタから採取した返送汚泥
・被処理水の流速  ２．３ｍ／時間
・脱窒槽寸法      縦７０ｍｍ×横７０ｍｍ×高さ２０００ｍｍ
・微生物担体      サラン繊維担体
担体全幅３５ｍｍ（芯材５ｍｍ、ループ材３０ｍｍ）
担体長さ２０００ｍｍ
ループ材表面積０．５ｍ２  ／ｍ
そして、固体有機体４０ｇ／ｍを用いて脱窒試験を行ったところ、Ｔ−Ｎ負荷が０．１０ｋｇ／ｍ３  ・日で、９０％以上の脱窒率が得られた。
以上の結果より、水素供与体を連続供給しなくても、脱窒素処理性能が得られていることが確認できた。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の排水処理装置によれば、微生物担持体として、脱窒素促進剤が固定された微生物担持体を含んでいることによって、必要に応じて脱窒素促進剤が溶解し脱窒作用を進行させるため、メタノールなどの水素供与体を連続供与しなくても長期間脱窒素反応を維持することが可能となる。
【００５５】
また、微生物担持体として、芯材と、当該芯材の外周に取り付けられた複数のループ材とから構成したことによって、微生物の着床性、持続性、及び排水処理効率をさらに向上させることが可能となる。
さらに、被処理水が、０．１ｍ／時間以上の流速で微生物担持体に沿って上向きで流されるようになっていることによって、微生物担持体に担持させた微生物の着床性、持続性、排水処理効率を低下させることなく、微生物の排水処理作用に伴うガスの排出を低コストで効率よく行うことができるとともに、微生物の死骸等がループ材に蓄積することを抑制することが可能となる。
【００５６】
さらに、複数の微生物担持体が、この微生物担持体の幅の２．５倍以下の隙間を介して配置されていることによって、微生物の排水処理作用を効率よく行うことができるとともに、微生物の排水処理作用に伴うガスの排出をより効率よく行うことが可能となる。
さらに、複数の微生物担持体が、処理槽に対して垂直方向に形成された複数段に配置され、この複数段のうち最下段に配置される微生物担持体の単位容積当たりの充填本数が、最上段に配置される微生物担持体の単位容積当たりの充填本数よりも多くなっていることによって、微生物の排水処理作用に伴うガスの排出をさらに効率よく行うことが可能となる。
【００５７】
本発明の第一の排水処理方法によれば、微生物担持体に固定させた脱窒素促進剤によって、排水中の窒素化合物を処理するようにしたことによって、必要に応じて脱窒素促進剤が溶解し脱窒作用を進行させるため、メタノールなどの水素供与体を連続供与しなくても長期間脱窒素反応を維持することが可能となる。このため、水素供与体の過剰供給に起因するＣＯＤ成分やＢＯＤ成分の残存を抑制することができるため、処理効率を向上させることが可能となる。
【００５８】
本発明の第二の排水処理方法によれば、被処理水を、好気性生物処理方法を用いて処理する第一の排水処理工程と、好気性生物処理を施した後の被処理水を、本発明の排水処理装置を用いて処理する第二の排水処理工程と、を備えたことによって、第一の排水処理工程で処理された後の排水に対して、ＣＯＤ成分やＢＯＤ成分を残存させずに窒素化合物のみを除去することが可能となる。
本発明の微生物担持体によれば、本発明の排水処理装置及び排水処理方法を容易に実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る排水処理装置に適用される、繊維を編織してなる微生物担持体の一構成例を示し、（ａ）は芯材に複数のループ材が取り付けられた状態を示す側面図であり、（ｂ）は図１（ａ）の状態から芯材に螺旋状の撚りが形成された状態を示す平面図である。
【図２】本発明に係る排水処理装置の一構成例を示す模式図である。
【図３】本発明に係る排水処理装置に適用される、繊維を編織してなる微生物担持体の配置状態を示し、（ａ）は支持材に固定された状態を示す微生物担持体の正面図であり、（ｂ）は脱窒素槽の平面図である。
【図４】本発明に係る排水処理装置に適用される、繊維を編織してなる微生物担持体の他の配置状態を示す正面図である。
【符号の説明】
１、１ａ、１ｂ  微生物担持体
２              支持材
１０              脱窒槽（処理槽）
２０              調整槽
３０              浄化水槽
１Ｐ              供給ポンプ
２Ｐ              循環ポンプ
１００              排水処理装置
Ｈ              脱窒素促進剤
【図１】
2004243207.tif 000003
【図２】
2004243207.tif 000004
【図３】
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【図４】
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