(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
嫌気性アンモニア酸化細菌を利用して脱窒処理を行う嫌気性アンモニア酸化反応装置の運転方法において、
前記嫌気性アンモニア酸化細菌が存在する嫌気性アンモニア酸化反応槽に供給する原水に、溶存酸素を消費する微生物群を含む前記嫌気性アンモニア酸化反応槽の処理水を混合して、前記原水中の溶存酸素を前記微生物群で生物学的に低減した溶存酸素低減水を調製する複数の混合槽を備えた混合工程と、
前記複数の混合槽を切り替えて溶存酸素低減水を調製して、調製した溶存酸素低減水を前記嫌気性アンモニア酸化反応槽に流入させると共に、前記嫌気性アンモニア酸化反応槽からの処理水の一部を次に溶存酸素低減水を調製する混合槽で使用するように前記原水と前記処理水の流路を切り替える切り替え工程と、を備えたことを特徴とする嫌気性アンモニア酸化反応装置の運転方法。
【請求項２】
前記処理水には、独立栄養細菌と、該独立栄養細菌の代謝物である有機物質を基質とする従属栄養細菌とが共存しており、前記従属栄養細菌が前記原水中の溶存酸素を低減することを特徴とする請求項１の嫌気性アンモニア酸化反応装置の運転方法。
【請求項３】
前記運転方法を、前記嫌気性アンモニア酸化細菌を培養する培養運転に適用するとともに、前記原水として、前記嫌気性アンモニア酸化細菌の基質であるアンモニアと亜硝酸とを添加した水を使用することを特徴とする請求項１又は２の嫌気性アンモニア酸化反応装置の運転方法。
【請求項４】
前記運転方法を、前記嫌気性アンモニア酸化細菌により前記アンモニアと亜硝酸とを同時脱窒する廃水処理の立ち上げ運転に適用するとともに、前記原水として、前記嫌気性アンモニア酸化細菌の基質であるアンモニアと亜硝酸とを少なくとも含有する被処理水を使用することを特徴とする請求項１又は２の嫌気性アンモニア酸化反応装置の運転方法。
【請求項５】
前記処理水を、前記原水に対して２０〜７５体積％の比率で混合することを特徴とする請求項１〜４の何れか１の嫌気性アンモニア酸化反応装置の運転方法。
【請求項６】
前記混合槽を加熱又は保温することを特徴とする請求項１〜５の何れか１の嫌気性アンモニア酸化反応装置の運転方法。
【請求項７】
嫌気性アンモニア酸化細菌を利用して脱窒処理を行う嫌気性アンモニア酸化反応装置において、
前記嫌気性アンモニア酸化細菌が槽内に存在する嫌気性アンモニア酸化反応槽と、
前記嫌気性アンモニア酸化反応槽に供給する原水に、溶存酸素を消費する微生物群を含む前記嫌気性アンモニア酸化反応槽からの処理水を混合することにより前記原水中の溶存酸素を前記微生物群で生物学的に低減した溶存酸素低減水を調製する複数の混合槽と、
前記複数の混合槽において調製された溶存酸素低減水を、前記嫌気性アンモニア酸化反応槽に流入させる流入配管と、
前記嫌気性アンモニア酸化反応槽において脱窒処理した処理水を流出させる流出配管と、を備え、
前記複数の混合槽と前記流入配管とは、切換手段を介して接続され、前記流出配管と前記複数の混合槽とは、前記処理水の一部を前記複数の混合槽へ切り換え可能に分配する分配手段を備えた分配配管で接続されていることを特徴とする嫌気性アンモニア酸化反応装置。
【請求項８】
前記混合槽に、前記溶存酸素低減水の溶存酸素を測定する溶存酸素測定手段が設けられていることを特徴とする請求項７の嫌気性アンモニア酸化反応装置。
【請求項９】
前記嫌気性アンモニア酸化反応装置を、前記嫌気性アンモニア酸化細菌を培養する培養運転に適用するとともに、前記原水として、前記嫌気性アンモニア酸化細菌の基質であるアンモニアと亜硝酸とを添加した水を使用することを特徴とする請求項７又は８の嫌気性アンモニア酸化反応装置。
【請求項１０】
前記嫌気性アンモニア酸化反応装置を、前記嫌気性アンモニア酸化細菌により前記アンモニアと亜硝酸とを同時脱窒する廃水処理の立ち上げ運転に適用するとともに、前記原水として、前記嫌気性アンモニア酸化細菌の基質であるアンモニアと亜硝酸とを少なくとも含有する被処理水を使用することを特徴とする請求項７又は８の嫌気性アンモニア酸化反応装置。
【請求項１１】
前記廃水処理の立ち上げ運転の場合には、前記原水を前記複数の混合槽を切り替えて溶存酸素低減水を調製し、調製された溶存酸素低減水を前記嫌気性アンモニア酸化反応槽に流入させ、前記立ち上げ運転から定常運転に移行する場合には、前記原水を前記嫌気性アンモニア酸化反応槽に直接流入させる切換手段を備えたことを特徴とする請求項１０の嫌気性アンモニア酸化反応装置。
【請求項１２】
前記混合槽に、加熱手段又は保温手段を設けたことを特徴とする請求項７〜１１の何れか１の嫌気性アンモニア酸化反応装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃水処理方法及び装置に係り、特に、廃水中のアンモニアを嫌気性アンモニア酸化細菌により除去する嫌気性アンモニア酸化反応装置及び運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水や産業廃水に含有する窒素成分は、湖沼の富栄養化の原因になること、河川の溶存酸素の低下原因になること等の理由から、窒素成分を除去する必要がある。下水や産業廃水に含有する窒素成分は、アンモニア性窒素、亜硝酸性窒素、硝酸性窒素、有機性窒素が主たる窒素成分である。
【０００３】
従来、この種の廃水は、窒素濃度が低濃度であれば、イオン交換法での除去や塩素、オゾンによる酸化も用いられているが、中高濃度の場合には生物処理が採用されており、一般的には以下の条件で運転されている。
【０００４】
生物処理では好気硝化と嫌気脱窒による硝化・脱窒処理が行われている。好気硝化では、アンモニア酸化細菌（Ｎｉｔｒｏｓｏｍｏｎａｓ、Ｎｉｔｒｏｓｏｃｏｃｃｕｓ、Ｎｉｔｒｏｓｏｓｐｉｒａ、Ｎｉｔｒｏｓｏｌｏｂｕｓ等）と亜硝酸酸化細菌（Ｎｉｔｒｏｂａｃｔｏｒ、Ｎｉｔｒｏｓｐｉｎａ、Ｎｉｔｒｏｃｏｃｃｕｓ、Ｎｉｔｒｏｓｐｉｒａ等）によるアンモニア性窒素や亜硝酸性窒素の酸化が行われている。一方、嫌気脱窒では、従属栄養細菌（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｄｅｎｉｔｒｉｆｉｃａｎｓ等）による脱窒が行われている。
【０００５】
また、好気硝化を行う硝化槽は負荷０．２〜０．３ｋｇ−Ｎ／ｍ３／日の範囲で運転され、嫌気脱窒の脱窒槽は負荷０．２〜０．４ｋｇ−Ｎ／ｍ３ ／日の範囲で運転される。下水の総窒素濃度３０〜４０ｍｇ／Ｌを処理するには、硝化槽で６〜８時間の滞留時間、脱窒槽で５〜８時間が必要であり、大規模な処理槽が必要であった。また無機質だけを含有する産業廃水では、硝化槽や脱窒槽は先と同様の負荷で設計されるが、脱窒に有機物が必要であり、窒素濃度の３〜４倍濃度のメタノールを添加していた。このため、イニシャルコストばかりでなく、多大なランニングコストを要するという問題があった。
【０００６】
これを解決する手段として、例えば、特許文献１に、嫌気性アンモニア酸化法による窒素除去方法が開示されている。この嫌気性アンモニア酸化法は、アンモニアを水素供与体とし、亜硝酸を水素受容体として、嫌気性アンモニア酸化細菌によりアンモニアと亜硝酸とを以下の反応式により同時脱窒する方法である。
【０００７】
（化１）
１．００ＮＨ４＋１．３２ＮＯ２＋０．０６６ＨＣＯ３＋０．１３Ｈ＋
→１．０２Ｎ２+０．２６ＮＯ３＋０．０６６ＣＨ２Ｏ０．5Ｎ０．１５＋２．０３Ｈ２Ｏ
この方法によれば、アンモニアを水素供与体とするため、脱窒で使用するメタノール等の使用量を大幅に削減できることや、汚泥の発生量を削減できる等のメリットがあり、今後の窒素除去方法として有効な方法であると考えられている。
【特許文献１】特開２００１−３７４６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、嫌気性アンモニア酸化細菌は、酸素の混入によりその活性が低下してしまう性質を有している。特に、嫌気性アンモニア酸化細菌を培養する時や、廃水処理装置の起動時又は停止時は、嫌気性アンモニア酸化細菌の活動が不安定になりやすい。また、嫌気性アンモニア酸化反応槽に供給される原水として、硝化処理後の廃水が供給される場合があるが、これには溶存酸素（ＤＯ＝Ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ  Ｏｘｉｄｅ）が２〜４ｍｇ／Ｌであることが多い。また、嫌気性アンモニア酸化細菌を培養する時に水道水を用いる場合、この水道水には、飽和酸素量に近い溶存酸素量（ＤＯ７ｍｇ／Ｌ以上）が溶解されており、このままでは、嫌気性アンモニア酸化反応に利用することができない。このため、原水に、溶存酸素を除去するため、窒素ガス等の酸素以外の気体によりばっ気する方法や、亜硫酸ナトリウムや硫化ナトリウム、ｃｙｓｔｅｉｎ−ＨＣｌ等の薬剤を添加する方法がなされていた。しかし、装置が大型化するに伴い、原水量が多くなり、多大なガス量や薬剤量が必要とされ、処理コストが増大するといった問題があった。さらに、安全を確保し、環境汚染を防止する観点からも、これらの手段を用いることに問題があった。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、嫌気性アンモニア酸化細菌が存在する嫌気性アンモニア酸化反応槽へ供給する原水中の溶存酸素を低減し、脱窒処理を効率的に行え、かつ、処理コストを低減させる嫌気性アンモニア酸化反応装置及び運転方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の請求項１は前記目的を達成するために、嫌気性アンモニア酸化細菌を利用して脱窒処理を行う嫌気性アンモニア酸化反応装置の運転方法において、前記嫌気性アンモニア酸化細菌が存在する嫌気性アンモニア酸化反応槽に供給する原水に、溶存酸素を消費する微生物群を含む前記嫌気性アンモニア酸化反応槽の処理水を混合して、前記原水中の溶存酸素を前記微生物群で生物学的に低減した溶存酸素低減水を調製する複数の混合槽を備えた混合工程と、前記複数の混合槽を切り替えて溶存酸素低減水を調製して、調製した溶存酸素低減水を前記嫌気性アンモニア酸化反応槽に流入させると共に、前記嫌気性アンモニア酸化反応槽からの処理水の一部を次に溶存酸素低減水を調製する混合槽で使用するように前記原水と前記処理水の流路を切り替える切り替え工程と、を備えたことを特徴とする嫌気性アンモニア酸化反応装置の運転方法を提供する。
【００１１】
発明者は、嫌気性アンモニア酸化細菌等の独立栄養細菌を利用した処理水中に含まれる微生物群中には、独立栄養細菌の代謝物である有機物質を基質とする従属栄養細菌が共存し、この従属栄養細菌が水中の溶存酸素を活発に消費するとの知見を得た。本発明はかかる知見に基づいて嫌気性アンモニア酸化反応装置に供給される原水中の溶存酸素を生物学的に低減するようにしたものである。ここで、原水とは、嫌気性アンモニア酸化反応槽で処理される直前の被処理水をいい、嫌気性アンモニア酸化反応槽の前段において、嫌気性アンモニア酸化細菌による脱窒処理（嫌気性アンモニア酸化処理）以外の処理がされていてもよい。
【００１２】
すなわち、本発明は、嫌気性アンモニア酸化反応槽に供給される原水中の溶存酸素を低減する方法として、従来のように窒素ガス等の酸素以外のガスをバブリングする、又は亜硫酸ナトリウム等の薬剤を利用するのではなく、溶存酸素を消費する微生物群を含む微生物群含有水を原水に混合することにより、原水中の溶存酸素を生物学的に低減するようにした。この微生物群含有水としては、上述のとおり、嫌気性アンモニア酸化細菌等の独立栄養細菌を利用した処理水を使用することができるので、従来の溶存酸素低減方法に比べて大幅に処理コストを低減できる。なお、微生物群含有水は溶存酸素を消費する微生物群を含むものであればよく、脱窒処理の処理水以外のものでもよい。
【００１３】
また、原水と微生物群含有水を混合させたら直ちに嫌気性アンモニア酸化反応槽に流入させないで、溶存酸素を低減するのに十分な混合時間、例えば、１〜１２時間経過させた後、嫌気性アンモニア酸化反応槽に流入させることが好ましい。
【００１４】
請求項２は請求項１において、前記処理水には、独立栄養細菌と、該独立栄養細菌の代謝物である有機物質を基質とする従属栄養細菌とが共存しており、前記従属栄養細菌が前記原水中の溶存酸素を低減することを特徴とする。
【００１５】
請求項２は、処理水に含まれ、溶存酸素を消費する微生物群を具体的に規定したものである。
【００１６】
このように、嫌気性アンモニア酸化細菌の代謝物を従属栄養細菌が消費する際や内生呼吸をする際に、原水中の溶存酸素が消費される。また、従属栄養細菌を添加して、溶存酸素を消費させてもよく、特にＢａｃｉｌｌｕｓ属を添加するのが効果的である。
【００１７】
このように、脱窒処理後の処理水を微生物群含有水として使用することで、原水中の溶存酸素を低減する際に、他の薬剤等を必要としない。したがって、処理コストが大幅に低減できる。
【００１８】
請求項３は請求項１又は２において、前記運転方法を、前記嫌気性アンモニア酸化細菌を培養する培養運転に適用するとともに、前記原水として、前記嫌気性アンモニア酸化細菌の基質であるアンモニアと亜硝酸とを添加した水を使用することを特徴とする。細菌の培養では、通常、水に細菌の基質を添加したものを培養液として使用するが、水には飽和酸素量に近い酸素が溶存されている。このため、水道水で嫌気性アンモニア酸化細菌等の嫌気性細菌を培養するには、水道水中の溶存酸素を低減する必要がある。
【００１９】
請求項３は、本発明の運転方法を、嫌気性アンモニア酸化細菌の培養を行う際の培養運転に適用したものであり、水中の溶存酸素を生物学的に低減でき、培養運転を効率的に行うことができる。また、本発明の溶存酸素の低減は、従来のガスや薬剤を使用した方法ではなく生物学的な方法なので、水中に微生物群が残存しても、培養される嫌気性アンモニア酸化細菌に悪影響がない。なお、請求項４における水として、例えば、水道水、地下水、工業用水等を使用することができる。
【００２０】
請求項４は請求項１又は２において、前記運転方法を、前記嫌気性アンモニア酸化細菌により前記アンモニアと亜硝酸とを同時脱窒する廃水処理の立ち上げ運転に適用するとともに、前記原水として、前記嫌気性アンモニア酸化細菌の基質であるアンモニアと亜硝酸とを少なくとも含有する被処理水を使用することを特徴とする。
【００２１】
嫌気性アンモニア酸化細菌を利用した廃水処理における立ち上げ運転では、原水中に溶存酸素があると立ち上げが阻害される。例えば、アンモニアを含有する廃水を脱窒処理により廃水処理する場合、廃水の一部を亜硝酸型の硝化槽に分配して、廃水中のアンモニアをエアー曝気しながら亜硝酸に硝化し、この亜硝酸を含む硝化液と廃水とを合流させた被処理水を嫌気性アンモニア酸化反応槽に流入させる。したがって、嫌気性アンモニア酸化反応槽に流入させる被処理水中には酸素が溶存しており、特に、酸素による阻害に敏感な嫌気性アンモニア酸化反応装置の立ち上げ運転時に、酸素が嫌気性アンモニア酸化細菌の活性を低下させてしまう。
【００２２】
請求項４は、本発明の運転方法を、嫌気性アンモニア酸化細菌を利用した廃水処理における立ち上げ運転に適用したものであり、嫌気性アンモニア酸化反応槽に流入させる被処理水中の溶存酸素を、生物学的に低減することができる。なお、立ち上げ運転には、装置の運転中に嫌気性アンモニア酸化細菌が失活して再度活性を復活させる場合の運転も含む。
【００２３】
請求項５は請求項１〜４の何れか１において、前記微生物群含有水を、前記原水に対して２０〜７５体積％の比率で混合することを特徴とする。
【００２４】
これは、微生物群含有水を原水に対して混合する比率が２０体積％未満では、溶存酸素を消費する微生物群の濃度（従属栄養細菌の濃度）が小さすぎるため、原水中の溶存酸素を十分に低減できない。逆に、微生物群含有水を原水に対して混合する比率が７５体積％を超えると、微生物群からの代謝物（独立栄養細菌の代謝物）が蓄積されて、嫌気性アンモニア酸化細菌の活性を低下させてしまう。したがって、２０〜７５体積％の比率にすることにより、嫌気性アンモニア酸化細菌の活性が維持され、かつ原水中の溶存酸素が充分に除去される。また、微生物群含有水の原水に対する混合は、３０〜６０体積％の範囲で行うのがより好ましい。
【００２５】
請求項６は請求項１〜５の何れか１において、前記原水と前記微生物群含有水とを混合する混合槽を加熱又は保温することを特徴とする。
【００２６】
これは、原水の水温が低いと微生物群による溶存酸素消費速度が小さくなるためで、混合槽を加熱することにより、溶存酸素の消費速度を向上させることができる。また、混合槽内を一定温度に保つことにより、溶存酸素の消費速度を維持することができる。
【００２７】
本発明の請求項７は前記目的を達成するために、嫌気性アンモニア酸化細菌を利用して脱窒処理を行う嫌気性アンモニア酸化反応装置において、前記嫌気性アンモニア酸化細菌が槽内に存在する嫌気性アンモニア酸化反応槽と、前記嫌気性アンモニア酸化反応槽に供給する原水に、溶存酸素を消費する微生物群を含む前記嫌気性アンモニア酸化反応槽からの処理水を混合することにより前記原水中の溶存酸素を前記微生物群で生物学的に低減した溶存酸素低減水を調製する複数の混合槽と、前記複数の混合槽において調製された溶存酸素低減水を、前記嫌気性アンモニア酸化反応槽に流入させる流入配管と、前記嫌気性アンモニア酸化反応槽において脱窒処理した処理水を流出させる流出配管と、を備え、前記複数の混合槽と前記流入配管とは、切換手段を介して接続され、前記流出配管と前記複数の混合槽とは、前記処理水の一部を前記複数の混合槽へ切り換え可能に分配する分配手段を備えた分配配管で接続されていることを特徴とする嫌気性アンモニア酸化反応装置を提供する。
【００２８】
請求項７は本発明を装置として構成したものであり、主に、嫌気性アンモニア酸化反応槽内の嫌気性アンモニア酸化細菌の活性が低い場合、又は不安定な場合、例えば、廃水処理における立ち上げ運転などに利用することができる。また、複数の混合槽において、原水と微生物群含有水を混合して原水中の溶存酸素を微生物群で生物学的に低減した溶存酸素低減水（以下、ＤＯ低減水とする）を調製する。
【００２９】
請求項８は請求項７において、前記混合槽に、前記溶存酸素低減水の溶存酸素を測定する溶存酸素測定手段が設けられていることを特徴とする。
【００３０】
混合槽に溶存酸素測定手段を設ければ、原水と微生物群含有水を混合して十分に溶存酸素が確実に低減されたＤＯ低減水を嫌気性アンモニア酸化反応槽に流入させることができる。
【００３２】
水に微生物群を分散させて微生物群含有水を調製することも可能であるが、大型の装置のように微生物群含有水の使用量が多くなる場合には対応できない。請求項７は脱窒処理された処理水を微生物群含有水として利用するようにしたものであり、この処理水は嫌気性アンモニア酸化反応槽から常時流出されるものなので、微生物群含有水の使用量が多くなる場合でも全く問題ない。嫌気性アンモニア酸化反応槽の処理水には、嫌気性アンモニア酸化細菌と、嫌気性アンモニア酸化細菌の代謝物である有機物質を基質とする従属栄養細菌が共存しており、微生物群含有水として使用することができる。
【００３３】
また、混合槽が複数ある場合、切換手段により、ＤＯ低減水を嫌気性アンモニア酸化反応槽に交互に流入させることができる。このとき、流入させていない混合槽ではＤＯ低減水を調製することができる。また、脱窒処理後の処理水は、分配手段により所定の混合槽に、所定量送液することができる。この分配手段は、配管を切換える機能と、混合槽に所定量だけ処理水を送液できるよう分配する機能と、を有している。具体的な例としては、バルブ、ダンパ、電磁弁等が挙げられる。
【００３４】
請求項９は請求項７又は８において、前記嫌気性アンモニア酸化反応装置を、前記嫌気性アンモニア酸化細菌を培養する培養運転に適用するとともに、前記原水として、前記嫌気性アンモニア酸化細菌の基質であるアンモニアと亜硝酸とを添加した水を使用することを特徴とする。
【００３５】
請求項９は、嫌気性アンモニア酸化反応装置を、嫌気性アンモニア酸化細菌を培養する培養運転に使用したものであり、嫌気性アンモニア酸化反応槽に流入する水中の溶存酸素を生物学的に低減でき、培養運転を効率的に行うことができる。また、本発明の溶存酸素の低減は、従来のガスや薬剤を使用した方法ではなく、生物学的な方法なので、水中に微生物群が残存しても、培養される嫌気性アンモニア酸化細菌に悪影響がない。
【００３６】
請求項１０は請求項７又は８において、前記嫌気性アンモニア酸化反応装置を、前記嫌気性アンモニア酸化細菌により前記アンモニアと亜硝酸とを同時脱窒する廃水処理の立ち上げ運転に適用するとともに、前記原水として、前記嫌気性アンモニア酸化細菌の基質であるアンモニアと亜硝酸を少なくとも含有する被処理水を使用することを特徴とする。
【００３７】
請求項１０は、嫌気性アンモニア酸化反応装置を、嫌気性アンモニア酸化細菌を利用した廃水処理の立ち上げ運転に使用したものであり、嫌気性アンモニア酸化反応槽に流入する被処理水の溶存酸素を生物学的に低減でき、立ち上げ運転を効率的に行うことができる。なお、立ち上げ運転には、装置の運転中に嫌気性アンモニア酸化細菌が失活して再度活性を復活させる場合の運転も含む。
【００３８】
請求項１１は請求項１０において、前記廃水処理の立ち上げ運転の場合には、前記原水を前記複数の混合槽を切り替えて溶存酸素低減水を調製し、調製された溶存酸素低減水を前記嫌気性アンモニア酸化反応槽に流入させ、前記立ち上げ運転から定常運転に移行する場合には、前記原水を前記嫌気性アンモニア酸化反応槽に直接流入させる切換手段を備えたことを特徴とする。
【００３９】
定常運転時は、上述の立ち上げ運転時とは異なり、原水槽に貯蔵された原水を嫌気性アンモニア酸化反応槽に流入させて、脱窒処理を行わせる。請求項１１によれば、嫌気性アンモニア酸化反応槽へ原水と溶存酸素低減水とを、切換手段により切り換えて流入させることができる。したがって、廃水処理の立ち上げ運転と定常運転とを迅速に切り換えることができる。また、上述のように、定常運転中に嫌気性アンモニア酸化細菌が失活して再度活性を復活させる場合の運転への切り換えも適宜行うことができる。
【００４０】
請求項１２は請求項７〜１１の何れか１において、前記混合槽に、加熱手段又は保温手段を設けたことを特徴とする。これは、原水の水温が低いと微生物群による溶存酸素消費速度が小さくなるためで、混合槽を加熱することにより、溶存酸素消費速度を向上させることができる。
【発明の効果】
【００４１】
以上説明したように、本発明によれば、嫌気性アンモニア酸化反応槽に供給する原水中の溶存酸素を低減し、脱窒処理を効率的に行え、かつ、処理コストを低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下、添付図面に従って、本発明に係る嫌気性アンモニア酸化細菌の培養装置、嫌気性アンモニア酸化反応装置及び運転方法の好ましい実施の形態について説明する。
【００４３】
（第一実施形態）
図１は、本発明が適用される嫌気性アンモニア酸化細菌の培養装置１０の構造を説明する図である。同図に示すように、嫌気性アンモニア酸化細菌の培養装置１０は、主として、嫌気性アンモニア酸化細菌が槽内に存在する嫌気性アンモニア酸化反応槽８０と、嫌気性アンモニア酸化細菌を培養する基質を含む水道水の溶存酸素を生物学的に低減した溶存酸素低減水（以下、ＤＯ低減水）を調製する２槽の混合タンク６０Ａ、６０Ｂと、を備えて構成されている。なお、混合タンクを２槽とした例で説明するが１槽、又は３槽以上でもよい。
【００４４】
かかる嫌気性アンモニア酸化反応槽８０、及び複数の混合タンク６０Ａ、６０Ｂ、を以下のように配管等により接続することにより、培養時の送液ラインが構成される。
【００４５】
嫌気性アンモニア酸化細菌の培養時の送液ラインについて説明すると、水道水を供給する配管２８Ａ及び嫌気性アンモニア酸化細菌の基質等を供給する薬注配管２９Ａは、混合タンク６０Ａに接続される。同様に、配管２８Ｂ、２９Ｂは混合タンク６０Ｂに接続される。なお、配管２８Ａ、２８Ｂには、それぞれ図示しない送液ポンプが設けられる。それぞれの混合タンク６０Ａ、６０Ｂからは配管１２Ａ、１２Ｂがそれぞれ延設され、上述した第１の切換手段３１及び配管１２を介して嫌気性アンモニア酸化反応槽８０へ接続される。この第１の切換手段３１は、配管１２と配管１２Ａ又は配管１２Ｂを切り換える培養運転の切り換えを行う。また、上述した切換・分配手段３２と混合タンク６０Ａ、６０Ｂとがそれぞれの配管１６Ａ、１６Ｂにより接続される。この切換・分配手段３２は、混合タンク６０Ａと混合タンク６０Ｂとの切り換え操作と、混合タンク６０Ａ又は混合タンク６０Ｂへ供給する処理水流量と処理水配管１８へ排出する排出流量との流量を分配する分配操作との両方を行う。これにより、培養時の送液ラインが形成される。
【００４６】
混合タンク６０Ａ、６０Ｂは、水道水と、嫌気性アンモニア酸化反応槽８０における処理後の処理水と、を混合する手段又は貯蔵部である。さらに、混合タンク６０Ａ、６０Ｂ内には、ＤＯ計測器６７Ａ、６７Ｂが、混合タンク６０Ａ、６０Ｂ内にそれぞれ備えられている。
【００４７】
ＤＯ計測器６７Ａ、６７Ｂは、混合タンク６０Ａ、６０Ｂ内の溶存酸素濃度を測定し、所定値以下になれば、混合タンク６０Ａ、６０Ｂから、嫌気性の高いＤＯ低減水を嫌気性アンモニア酸化反応槽８０へ供給する制御がなされる。
【００４８】
また、混合タンク６０Ａ、６０Ｂの所定位置には、液量調節手段６５Ａ、６５Ｂが設けられ、水道水と処理水とが等量混合されるようになっている。また、水道水と処理水との混合時は、酸素（空気）の混入・溶解を防止する必要があり、密閉容器内で行うか、酸素濃度の低いガス等を曝気しながら攪拌することが好ましい。
【００４９】
液量調節手段６５Ａ、６５Ｂの具体的な手段としては、混合タンク６０Ａ、６０Ｂの満量時の液面高さの半分程度の付近に、排出口６１Ａ、６１Ｂとバルブ６３Ａ、６３Ｂとがそれぞれ設けられている。これにより、水道水が所定量以上の液量となった場合は、排出口６１Ａ、６１Ｂより系外へ溢れ出し、混合タンク内の液量は所定値に維持される。この状態で、排出口６１Ａ、６１Ｂのバルブ６３Ａ、６３Ｂが閉じられ、次いで、処理水が満量になるまで供給される。また、混合タンク６０Ａ、６０Ｂ内の液量を調節する機能を有するものであれば他の手段でもよい。例えば、後述する図５に示すように、混合タンク６０Ａ、６０Ｂの側面に水位センサ６５Ａ’、６５Ｂ’を設けて、所定量以上にならないよう、水道水又は処理水の供給量を制御することもできる。
【００５０】
また、混合タンク６０Ａ、６０Ｂは、加熱手段６６Ａ、６６Ｂがそれぞれ設けられている。これにより、混合タンク内のＤＯ低減水の液温を、所定値に維持できるため、均一な処理を行うことができる。また、混合タンク６０Ａ、６０Ｂを所定の温度に加熱することにより、従属栄養細菌による溶存酸素の消費を促進させることができる。特に、廃水の組成にもよるが、２０〜４０℃で混合することが好ましい。加熱手段６６Ａ、６６Ｂとしては、混合タンク６０Ａ、６０Ｂ内を所定温度に維持し、加熱させることができるものであれば、特に限定はされない。
【００５１】
また、混合タンク６０Ａ、６０Ｂにおける混合時間（滞留時間）は、１２〜７２時間が好ましい。また、所定時間混合した後、嫌気性アンモニア酸化反応槽８０へ供給を開始するように制御することもできる。また、混合タンク内を混合する混合手段を設けることが好ましく、例えば攪拌機を使用することができる。
【００５２】
第１の切換手段３１及び切換・分配手段３２は、図１のように、複数のバルブによって構成することができる。例えば、第１の切換手段３１は、配管１２Ａ、１２Ｂにそれぞれバルブ３１Ｂ、３１Ｃを設け、図示しない制御部からの制御信号によりバルブ３１Ｂ、３１Ｃを開閉する。また、切換・分配手段３２は、配管１６、１６Ａ、１６Ｂにそれぞれバルブ３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃを設け、図示しない制御部からの制御信号によりバルブ３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃの開度を制御することにより、上記の切り換え操作と分配操作を行う。
【００５３】
また、培養時は、水道水（及び薬剤等）を混合タンク６０Ａ又は６０Ｂに送液すると共に、バルブ３１Ｂ及び３１Ｃを開閉して混合タンク６０Ａ、６０Ｂで調製されたＤＯ低減水を嫌気性アンモニア酸化反応槽８０に供給する。また、切換・分配手段３２はバルブ３２Ｂと３２Ｃとを開閉して切換操作を行うと共に、バルブ３２Ａとバルブ３２Ｂ又は３２Ｃの開度を調整して配管１６から排出される処理水の水量と混合タンク６０Ａ又は６０Ｂに供給される処理水の水量を制御する。
【００５４】
なお、本実施の形態では、第１の切換手段３１及び切換・分配手段３２を複数のバルブで構成するようにしたが、バルブに限定されるものではなく、配管流路を切り換える機能、及び／又は水量を分配できる機能を有するものであれば、他の手段でもよい。
【００５５】
送液ポンプ４は、ダイヤフラムポンプ、シリンジポンプ等が使用されているが、原水、ＤＯ低減水、微生物群含有水、処理水等の送液を確実に行える機能を有するものであれば、他の手段でもよい。
【００５６】
次に、本発明に係る嫌気性アンモニア酸化細菌の培養装置１０の運転方法について説明する。
【００５７】
図２（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明に係る嫌気性アンモニア酸化細菌の培養装置１０の培養運転を示す図であり、このうち図２（Ａ）、２（Ｂ）、２（Ｃ）、２（Ｄ）は、第一、二、三、四のステップを示す図である。また太線矢印は、水道水、ＤＯ低減水、及び培養装置１０内における処理水の流通を示す。
【００５８】
まず、培養運転前に、図２（Ａ）のようにタンク６０Ａ内の水道水に窒素ガスバブリング又は嫌気性アンモニア酸化汚泥を投入することにより、ＤＯ低減水を貯蔵しておく（混合タンク６０Ａの約半量）。また、水道水には、嫌気性アンモニア酸化細菌の基質であるアンモニアと亜硝酸が含まれていないため、薬注配管２９Ａ、２９Ｂから混合タンク６０Ａ、６０Ｂへ、これらの基質を必要量添加しておく。
【００５９】
次に、図２（Ｂ）の第二ステップにおいて、まず、第１の切換手段３１が作動され、ＤＯ低減水は、配管１２Ａ、１２を介して、送液ポンプ４により嫌気性アンモニア酸化反応槽８０に送液される。嫌気性アンモニア酸化反応槽８０では、溶存酸素の少ないＤＯ低減水中において、アンモニアと亜硝酸が、嫌気性アンモニア酸化細菌により酸化され、除去される。また、同時に切換・分配手段３２が作動され、嫌気性アンモニア酸化反応槽８０で処理された処理水の一部は、配管１６、１６Ｂを介して混合タンク６０Ｂへ送液される（太線矢印）。また、他方の処理水は、処理水配管１８を介して廃棄部へ送液されるか、又は他の工程へ送液される（太線矢印）。
【００６０】
この時、混合タンク６０Ｂには、バルブ６３Ｂが開かれており、混合タンク６０Ｂ内の液量が初期の原水量の約半分となるよう調節された後、バルブ６３Ｂが閉められる。また、約半分以上の量が供給された後、第１の切換手段３１、切換・分配手段３２、バルブ６３Ｂは閉じられる。
【００６１】
次に、図２（Ｃ）の第三ステップにおいて、混合タンク６０Ｂに供給された量と同体積量の水道水が、配管２８Ｂを介して、図示しない送液ポンプにより混合タンク６０Ｂに送液される（太線矢印）。
【００６２】
そして、混合タンク６０Ｂ内において、水道水及び処理水は、水道水：処理水＝１：１体積％となるよう所定時間混合される。この混合によって、処理水中の微生物群（従属栄養細菌等）により、水道水中に含まれる溶存酸素が消費され、嫌気度の高いＤＯ低減水が調製される。混合されている間、ＤＯ測定器６７Ａにより、溶液中のＤＯ濃度が測定される。このＤＯ濃度が、所定値以下に低減されたことを確認した後、ＤＯ低減水は、嫌気性アンモニア酸化反応槽８０へ送液される。
【００６３】
さらに、図２（Ｄ）の第四ステップにおいて、第１の切換手段３１が作動され、混合タンク６０ＢのＤＯ低減水は、配管１２Ｂ、１２を介して、嫌気性アンモニア酸化反応槽８０に送液される。また、同時に、切換・分配手段３２が作動され、嫌気性アンモニア酸化反応槽８０で処理された処理水の一部は、配管１６、１６Ａを介して混合タンク６０Ａへ送液され（太線矢印）、残りの処理水は、上述と同様に処理水配管１８を介して廃棄部へ送液されるか、又は他の工程へ送液される。
【００６４】
そして、図２（Ｄ）に示すように、ＤＯ低減水は、混合タンク６０Ｂより配管１２Ｂ、１２を介して、送液ポンプ４により嫌気性アンモニア酸化反応槽８０へ送液される（太線矢印）。
【００６５】
なお、混合タンク６０Ａ、６０Ｂに添加する基質の投入タイミングは、水道水と処理水を混合した直後、またはＤＯが低下した後の２通りがあるが、水道水と処理水を混合した直後が好ましい。これは、基質の供給により内部の微生物（従属栄養細菌）の活性が上昇し、効率的に水道水中の溶存酸素を低減できるためである。
【００６６】
このように、混合タンク６０Ａ、６０Ｂにおいて、水道水中の溶存酸素濃度を低減させたＤＯ低減水を嫌気性アンモニア酸化反応槽８０に供給することにより、嫌気性アンモニア酸化反応槽８０内の嫌気性アンモニア酸化細菌の活性を高めることができる。したがって、嫌気性アンモニア酸化細菌の培養を効率よく行うことができる。
【００６７】
なお、本実施の形態においては、水道水を用いてＤＯ低減水を調製する例を説明したが、これに限定されることはなく、地下水、工業用水等も使用することができる。また、薬注配管から添加する薬剤としては、例えば、嫌気性アンモニア酸化細菌の基質となる物質（アンモニアや亜硝酸等）であり、これらを含有する廃水、薬品等でもよい。
【００６８】
（第二実施形態）
図３は、本発明の嫌気性アンモニア酸化反応装置５０の適用例として、該嫌気性アンモニア酸化反応装置５０を、廃水処理システム２０に組み込んだ全体図の一例である。また、図４は、図３の主要部である嫌気性アンモニア酸化反応装置５０の構成を示す図である。
【００６９】
図４の嫌気性アンモニア酸化反応装置５０は、図１において、原水槽３０より原水を混合タンク６０Ａ、６０Ｂに送液するライン（原水槽３０、配管１１、２６、２６Ａ、２６Ｂ、送液ポンプ６、第２の切換手段３３）を設けたこと以外は、同様に構成されている。なお、図３及び図４において、図１及び図２と同一の符号を示す部分は、同一の物又は機能を有するものとする。
【００７０】
まず、本実施の形態における廃水処理システム２０の全体構成について説明する。
【００７１】
同図に示すように、廃水処理システム２０は、主として、廃水中のアンモニアを亜硝酸に酸化する亜硝酸型の硝化槽４０と、嫌気性アンモニア酸化細菌により脱窒処理を行う嫌気性アンモニア酸化反応装置５０と、硝化槽４０と嫌気性アンモニア酸化反応装置５０とに廃水を分配して流通させる分配器９と、を備えて構成されている。
【００７２】
硝化槽４０には、アンモニア酸化細菌を固定化した固定化担体又は接触ろ材を充填することが好ましい。固定化するアンモニア酸化細菌は、活性汚泥等の微生物から分離したものでも、アンモニア酸化細菌を優先繁殖させた微生物群を含有する活性汚泥でもよい。この場合、固定化担体は、アンモニア酸化細菌を担体内部に包括固定化した包括固定化担体、又は担体表面に付着固定した付着固定化担体の何れでもよい。
【００７３】
固定化担体の固定化材料としては、ポリビニルアルコールやアルギン酸、ポリエチレングリコール系のゲルや、セルロース、ポリエステル、ポリプロピレン、塩化ビニルなどのプラスチック担体などを使用することができるが、これらに限定するものではない。固定化担体の形状については、球形、円筒形、立方形、多孔状、ハニカム状、スポンジ状などの成形を行ったものを好ましく使用できる。接触ろ材については塩化ビニル製のものやポリエチレン製のものを好ましく使用することができる。また、微生物の自己造粒を利用したグラニュールも使用できる。
【００７４】
例えば、亜硝酸型の包括固定化担体を製造するには、アンモニア酸化細菌や亜硝酸酸化細菌等を含む複合微生物汚泥を包括固定化した包括固定化担体を加熱処理して複合微生物汚泥中の亜硝酸酸化細菌を失活させる方法がある。この場合の加熱処理温度は５０〜９０°Ｃが好ましく、６０〜８０°Ｃの範囲がより好ましい。また、加熱処理時間は２０分〜１週間が好ましく、２０分〜２４時間がより好ましい。その他、硝化槽４０内の固定化担体や活性汚泥の亜硝酸酸化活性を抑制する方法としては、硝化槽４０内の溶存酸素（ＤＯ）を２．０ｍｇ／Ｌ以下に制御する方法や、硝化槽４０内のアンモニア負荷を１．５ｋｇ−Ｎ／ｍ３／日以上と高負荷にする方法などがあるが、これらに限定されない。
【００７５】
硝化槽４０への固定化担体の充填率としては、容積％として５〜４０％が好ましく、８〜２０％がより好ましい充填率である。一方、硝化槽４０への接触ろ材の充填率については、みかけ容積として３０〜８０％が好ましく、４０〜７０％がより好ましい。
【００７６】
嫌気性アンモニア酸化反応装置５０の嫌気性アンモニア酸化反応槽内には、嫌気性アンモニア酸化細菌が担持された固定化担体や接触ろ材を充填することが好ましい。なお、固定化する嫌気性アンモニア酸化細菌は、活性汚泥等の微生物から集積培養したものでも、嫌気性アンモニア酸化細菌を含有する活性汚泥でもよい。嫌気性アンモニア酸化細菌は、その詳細は不明であるが、Ｐｌａｎｃｔｏｍｙｃｅｔｅを代表とする菌群であると言われている。そして、嫌気性アンモニア酸化細菌を固定化した固定化担体や接触ろ材を嫌気性アンモニア酸化反応槽８０内に充填することが好ましい。固定化担体の固定化材料としてや形状については、上述の硝化槽の場合と同様である。
【００７７】
また、固定化方法としては特に限定はしないが、不織布やプラスチックなどの付着固定化材料に付着固定する方法、ゲル材内に包括固定する方法、プラスチック担体に生物膜を形成させて固定化する方法や、グラニュールとして使用する方法がある。固定化担体の充填率としては、容積％として１０〜４０％が好ましく、１５〜３０％がより好ましい充填率である。不織布の充填率については、見かけ充填率として４０〜９０％が好ましく、５０〜８０％がより好ましい。接触ろ材の充填率については、みかけ容積として３０〜８０％が好ましく、４０〜７０％がより好ましい。グラニュールの充填率は、容積％として２０〜８０％が好ましく、３０〜６０％がより好ましい。
【００７８】
上記の如く構成された廃水処理システム２０によれば、まず、アンモニアを含む廃水は、図３のように、送液ポンプ２により分配器９まで送液される。この分配器９により、廃水は、硝化槽４０へ送液されるライン４１と、嫌気性アンモニア酸化反応装置５０へ送液されるライン４２とに、ほぼ１：１の体積比で分配される。硝化槽４０においては、廃水中のアンモニアは、アンモニア酸化細菌の作用により亜硝酸にほぼ完全に酸化される。次いで、硝化処理済みの廃水は、分配器９により分配されたもう一方の廃水と合流点Ａで合流し、アンモニア：亜硝酸＝１：１．３２の比率にほぼ調節された原水が調製される。次いで、原水は嫌気性アンモニア酸化反応装置５０へ送液され、廃水中の亜硝酸を水素供与体として、アンモニアと亜硝酸は嫌気性アンモニア酸化細菌によって酸化され、除去される。
【００７９】
かかる嫌気性アンモニア酸化細菌は、酸素を嫌うことから嫌気性アンモニア酸化反応装置５０の立ち上げ運転や何らかの理由で嫌気性アンモニア酸化細菌が失活したときの再立ち上げの運転時に原水中に酸素が混入することは好ましくない。また、アンモニアと亜硝酸を利用して、嫌気性アンモニア酸化細菌の培養を行う場合においても、原水中に酸素が混入することは好ましくない。そこで、本実施の形態では、嫌気性アンモニア酸化反応装置５０を次のように構成した。
【００８０】
図４に示すように、嫌気性アンモニア酸化反応装置５０は、主として、アンモニアと亜硝酸とを含有する原水を貯留する原水槽３０と、嫌気性アンモニア酸化細菌が槽内に存在する嫌気性アンモニア酸化反応槽８０と、原水槽３０から嫌気性アンモニア酸化反応槽８０に供給する原水中の溶存酸素を生物学的に低減したＤＯ低減水を調製する２槽の混合タンク６０Ａ、６０Ｂと、を備えて構成されている。なお、混合タンクを２槽とした例で説明するが１槽、又は３槽以上でもよい。
【００８１】
かかる原水槽３０、嫌気性アンモニア酸化反応槽８０、及び複数の混合タンク６０Ａ、６０Ｂ、を以下のように配管等により接続することにより、定常運転時の送液ラインと、立ち上げ運転時（嫌気性アンモニア酸化細菌の失活による立ち上げも含む）の送液ラインとが構成される。
【００８２】
まず、定常運転時の送液ラインについて説明すると、原水槽３０と嫌気性アンモニア酸化反応槽８０とが配管１１、第１の切換手段３１、及び配管１２により接続され、配管１２に第１の送液ポンプ４が設けられる。また、嫌気性アンモニア酸化反応槽８０には、嫌気性アンモニア酸化反応槽８０で処理された処理水を流出させる配管１６が接続され、切換・分配手段３２を介して処理水配管１８（図４参照）に接続される。これにより、定常運転時の送液ラインが形成される。
【００８３】
次に、立ち上げ運転時及び嫌気性アンモニア酸化細菌の培養時の送液ラインについて説明すると、原水槽３０から延設された配管２６は第２の切換手段３３を介して２つの配管２６Ａ、２６Ｂに分岐され、一方の配管２６Ａは混合タンク６０Ａに接続され、他方の配管２６Ｂは混合タンク６０Ｂに接続される。配管２６には第２の送液ポンプ６が設けられる。この第２の切換手段３３は、原水槽３０からの原水の送液を混合タンク６０Ａと混合タンク６０Ｂとに切り換える。それぞれの混合タンク６０Ａ、６０Ｂからは配管１２Ａ、１２Ｂがそれぞれ延設され、上述した第１の切換手段３１及び配管１２を介して嫌気性アンモニア酸化反応槽８０へ接続される。この第１の切換手段３１は、配管１２と配管１１とを連通させる定常運転時の切り換えと、配管１２と配管１２Ａ又は配管１２Ｂを切り換える立ち上げ運転時の切り換えを行う。また、上述した切換・分配手段３２と混合タンク６０Ａ、６０Ｂとがそれぞれの配管１６Ａ、１６Ｂにより接続される。この切換・分配手段３２は、混合タンク６０Ａと混合タンク６０Ｂとの切り換え操作と、混合タンク６０Ａ又は混合タンク６０Ｂへ供給する処理水流量と処理水配管１８へ排出する排出流量との流量を分配する分配操作との両方を行う。これにより、立ち上げ運転時の送液ラインが形成される。
【００８４】
第１及び第２の切換手段３１、３３、及び切換・分配手段３２は、図４のように、複数のバルブによって構成することができる。例えば、第１の切換手段３１は、配管１１、１２Ａ、１２Ｂにそれぞれバルブ３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃを設け、図示しない制御部からの制御信号によりバルブ３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃを開閉する。第２の切換手段３３は、配管２６Ａと配管２６Ｂとにそれぞれバルブ３３Ａ、３３Ｂを設け、図示しない制御部からの制御信号によりバルブ３３Ａ、３３Ｂを開閉する。また、切換・分配手段３２は、第一実施形態と同様の切り換え操作と分配操作を行う。
【００８５】
そして、定常運転時には、第２の切換手段３３のバルブ３３Ａ、３３Ｂを閉成した状態で、第１の切換手段３１のバルブ３１Ａを開成し、バルブ３１Ｂ及び３１Ｃを閉成するとともに、切換・分配手段３２のバルブ３２Ａを開成し、バルブ３２Ｂ及び３２Ｃを閉成する。
【００８６】
また、立ち上げ運転時及び嫌気性アンモニア酸化細菌の培養時には、第２の切換手段３３のバルブ３３Ａ、３３Ｂを開閉して原水槽３０の原水を混合タンク６０Ａ又は混合タンク６０Ｂに送液すると共に、第１の切換手段３１のバルブ３１Ａを閉成した状態で、バルブ３１Ｂ及び３１Ｃを開閉して混合タンク６０Ａ、６０Ｂで調製されたＤＯ低減水を嫌気性アンモニア酸化反応槽８０に供給する。また、切換・分配手段３２は、第一実施形態と同様に、バルブ３２Ｂと３２Ｃとを開閉して切換操作を行うと共に、混合タンク６０Ａ又は６０Ｂに供給される処理水の水量を制御する。
【００８７】
送液ポンプ２、６は、前述の送液ポンプ４と同様のものを使用することができる。
【００８８】
また、本実施形態では、配管１２、１６は、小容量化のため配管を切り換えて共通に使用されているが、図５の他の実施形態において示すように、送液される液体毎に配管が設けられてもよい。
【００８９】
次に、本発明に係る嫌気性アンモニア酸化反応装置５０の運転方法について説明する。
【００９０】
まず、立ち上げ運転前に、混合タンク６０Ａ内に原水を窒素ガスバブリング又は嫌気性アンモニア酸化汚泥を投入し、ＤＯ低減水を調製する（混合タンク６０Ａの約半量）。立ち上げ運転時は、図６（Ａ）において、まず第２の切換手段３３が作動され、原水槽３０より配管２６、２６Ａを介して、混合タンク６０Ａへ酸素が混入した原水が送液される（太線矢印）。この時、原水及び処理水は、原水：処理水＝１：１体積％となるよう混合タンク６０Ａ内で所定時間混合される。この混合により、処理水中に含有される微生物群の中の従属栄養細菌が、原水中の溶存酸素を低減させ、ＤＯ低減水が調製される。混合されている間、ＤＯ測定器６７Ａにより、溶液中のＤＯ濃度が測定される。このＤＯ濃度が、所定値以下に低減されたことを確認した後、ＤＯ低減水は、嫌気性アンモニア酸化反応槽８０へ送液される。これ以降の定常運転は、第一実施形態における第二〜四のステップ（図２（Ｂ）〜（Ｄ））において、水道水を混合タンク６０Ａ、６０Ｂに送液する部分を、原水を原水槽３０から混合タンク６０Ａ、６０Ｂへ送液する部分に変えたこと以外は、同様の方法である。
【００９１】
一方、定常運転においては、図６（Ｂ）のように、嫌気性アンモニア酸化細菌の活性が高い状態で、処理すべき原水が原水槽３０より、配管１１を介して嫌気性アンモニア酸化反応槽８０へ送液され、定常運転が行われる（太線矢印）。そして、処理水は、処理水配管１８を介して廃棄又は他の工程へ送液される。
【００９２】
また、本実施の形態では、脱窒処理の立ち上げ運転時に適用する例を述べたが、定常運転時に嫌気性アンモニア酸化細菌の失活した場合にも、適用することができる。
【００９３】
このように、特に、廃水処理システム２０に本発明を適用することにより、溶存酸素濃度が高い原水中の溶存酸素を低減させることができる。これにより、嫌気性アンモニア酸化細菌を活性に維持することができ、効率よく反応を開始させることができる。また、原水中の溶存酸素を低減させる際、嫌気性アンモニア酸化反応槽における脱窒処理後の処理水を再利用するため、窒素ガスのバブリング処理や他の薬品等を投入する必要がない。したがって、処理コストを大幅に低減させることができる。
【００９４】
また、図２（Ａ）〜（Ｄ）に示す嫌気性アンモニア酸化を行う際、混合タンク６０Ａ、６０Ｂ内に溶存酸素の低減された処理水が貯蔵されなくなった場合、混合タンク６０Ａ（又は６０Ｂ）に少量の嫌気性アンモニア酸化汚泥を投入してもよい。
【００９５】
なお、本実施の形態では、嫌気性アンモニア酸化細菌の基質（アンモニア、亜硝酸）を利用するために、アンモニア含有廃水の約半分を亜硝酸型の硝化槽に分流して亜硝酸にするようにしたが、廃水の全量を亜硝酸型の硝化槽に供給して、アンモニアの約半分が亜硝酸になるように硝化率を制御するようにしてもよい。また、嫌気性アンモニア酸化細菌の基質（アンモニア、亜硝酸）として廃水中の成分を利用するようにしたが、亜硝酸については嫌気性アンモニア酸化槽の近傍に亜硝酸溶液のタンクを設けて、嫌気性アンモニア酸化槽に添加するようにしてもよい。
【実施例】
【００９６】
以下、本発明に係る実施例を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００９７】
図４に示した本発明に係る嫌気性アンモニア酸化反応装置５０を用いて、表１の供試廃水を用いて廃水処理を行った。具体的には、まず、処理水の再利用率の割合に対するタンクのＤＯ低減水中の溶存酸素濃度（ＤＯ）と、嫌気性アンモニア酸化細菌の活性について試験を行った。なお、廃水は、表１の供試廃水を用いた。
【００９８】
【表１】
0004636248.tif 000002
【００９９】
（処理条件）
嫌気性アンモニア酸化反応槽８０の窒素負荷は１．６ｋｇ−Ｎ／ｍ３／日とした。また、嫌気性アンモニア酸化反応槽８０には、嫌気性アンモニア酸化細菌を付着させた不織布を、見かけ充填率として８０％になるように充填した。この不織布は開口径５００μｍのものを菊の形状に折ったものであり、空隙率は９９％以上のものである。
【０１００】
また、嫌気性アンモニア酸化細菌を集積培養した汚泥を、３００ｍｇ−ｓｓ／ｍＬとなるように添加した。また、嫌気性アンモニア酸化反応槽８０は２０Ｌ容量のもの、混合タンク６０Ａ、６０Ｂはそれぞれ１０００Ｌ容量のものを用いた。
【０１０１】
運転は、脱窒速度１．４ｋｇ−Ｎ／ｍ３／ｄの活性条件で、水温２２℃、ＨＲＴ６時間で行った。ＤＯの測定においては、処理水の再利用率を１０、１５、２０、３０、５０、６０、８０体積％とし、１０回にわたり再利用を繰り返した。そして、処理水と水道水を所定の割合で混合して２４時間経過後にＤＯメータによりＤＯを測定した。
【０１０２】
また、嫌気性アンモニア酸化細菌の活性測定においては、処理水の再利用率を４０、５０、６０、７０、７５、８０、８５、９０体積％とし、１０回にわたり再利用を繰り返した。また、処理水を４０％再利用した場合の、嫌気性アンモニア酸化細菌の脱窒速度を１００とし、再利用率の違いによる活性への影響を相対値とした。
【０１０３】
図７に示すように、少なくとも処理水を２０％以上再利用すると、原水中のＤＯが顕著に消費されることがわかった。
【０１０４】
また図８に示すように、再利用率の増加とともに、嫌気性アンモニア酸化細菌の相対活性は、やや低下する傾向が認められた。しかし、特に再利用率が７５％を超えると、希釈となる水が少なくなり、代謝物の蓄積が発生し、その活性は著しく低下することがわかった。以上、ＤＯ濃度及び嫌気性アンモニア酸化細菌の活性の観点より、処理水の再利用率は、２０〜７５％が好ましいことがわかった。さらに、３０〜６０％の再利用率がより好ましいことがわかった。
【０１０５】
以上のように、本発明を嫌気性アンモニア酸化細菌の培養に適用することにより、外部から薬品等を添加する必要がないため、嫌気性アンモニア酸化細菌の培養を低コストで行える。また、本発明の嫌気性アンモニア酸化反応装置及び運転方法を適用することにより、嫌気性アンモニア酸化反応槽に供給する原水中の溶存酸素を低減することができ、脱窒処理を効率よく行える。また、原水中の溶存酸素を低減する際の処理コストも低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】本発明の第一実施形態における培養装置を示す図である。
【図２（Ａ）】本発明の第一実施形態における培養装置の第一ステップの運転方法を示す図である。
【図２（Ｂ）】本発明の第一実施形態における培養装置の第二ステップの運転方法を示す図である。
【図２（Ｃ）】本発明の第一実施形態における培養装置の第三ステップの運転方法を示す図である。
【図２（Ｄ）】本発明の第一実施形態における培養装置の第四ステップの運転方法を示す図である。
【図３】本発明の第二実施形態における廃水処理システムを示す図である。
【図４】本発明の第二実施形態における嫌気性アンモニア酸化反応装置を示す図であ        る。
【図５】本発明の第二実施形態における嫌気性アンモニア酸化反応装置の変形例を示        す図である。
【図６（Ａ）】本発明の第二実施形態における嫌気性アンモニア酸化反応装置の立ち上げ運転の方法を示す図である。
【図６（Ｂ）】本発明の第二実施形態における嫌気性アンモニア酸化反応装置の定常運転の方法を示す図である。
【図７】本発明に係る実施例のグラフである。
【図８】本発明に係る実施例のグラフである。
【符号の説明】
【０１０７】
１、２、３、４、６…送液ポンプ、１０…培養装置、２０…廃水処理システム、５０…嫌気性アンモニア酸化反応装置、４０…硝化槽、６０Ａ、６０Ｂ…混合タンク（混合槽）、８０…嫌気性アンモニア酸化反応槽、９…分配器、４１、４２…配管、３０…原水槽、１１、１２、１２Ａ、１２Ｂ、１６、１６Ａ、１６Ｂ…配管、１８…処理水配管、２６、２６Ａ、２６Ｂ、２８Ａ、２８Ｂ…配管、３１…第１の切換手段、３２…切換・分配手段、３３…第２の切換手段、３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ…バルブ、３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ…バルブ、３３Ａ、３３Ｂ…バルブ、６５Ａ、６５Ｂ…液量調節手段、６５Ａ’、６５Ｂ’…水位センサ、６６Ａ、６６Ｂ…加熱手段、６７Ａ、６７Ｂ…ＤＯ測定器、２９Ａ、２９Ｂ…薬注配管
【図１】
0004636248.tif 000003
【図２（Ａ）】
0004636248.tif 000004
【図２（Ｂ）】
0004636248.tif 000005
【図２（Ｃ）】
0004636248.tif 000006
【図２（Ｄ）】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６（Ａ）】
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【図６（Ｂ）】
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【図７】
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【図８】
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