(57)【要約】  【課題】  窒素含有廃液の間欠曝気処理において、廃液処理部が破綻せずに、安定した処理を可能にする方法を提供する。  【解決手段】  有機性廃棄物をメタン発酵槽１内に投入し、嫌気性微生物によりメタン発酵させて、窒素含有廃液の一例である消化液として取り出した後、この消化液を間欠曝気槽３に投入して間欠曝気処理を行なう。好気工程において、消化液中のアンモニア性窒素を亜硝酸性窒素に転換させる硝化反応が終了するまでの硝化完了時間をｐＨ計６で測定し、この硝化完了時間と、間欠曝気の１サイクルに要する時間と、消化液の供給量とから、次の嫌気工程における消化液の供給量の上限である最大供給量を算出し、次サイクルにおける消化液の供給量をこの最大供給量以下とする。  【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃液中のアンモニアを窒素ガスに転換して除去する窒素含有廃液処理方法であって、好気処理と嫌気処理のサイクルを交互に繰り返す間欠曝気処理において、
前記好気処理する工程では、前記廃液中のアンモニア性窒素を亜硝酸性窒素に転換させる硝化反応が終了するまでの硝化完了時間を測定し、
この硝化完了時間と、前記１サイクルに要する時間と、廃液供給量とから、次のサイクルで供給できる上限となる最大廃液供給量を算出し、次のサイクルにおける廃液量を前記最大廃液供給量以下とすることを特徴とする窒素含有廃液処理方法。
【請求項２】
前記最大供給量の算出を、以下の（Ｉ）〜(II)式によって行う請求項１に記載の窒素含有廃液処理方法。
【数１】
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【請求項３】
前記硝化完了時間の測定を、前記活性汚泥槽内のｐＨ、溶存酸素、アンモニア濃度より選択される少なくとも１つにより行う請求項１に記載の窒素含有廃液処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、糞尿、生ゴミ、食品加工残滓等の有機性廃棄物を処理するメタン発酵処理から発生する消化液のような、アンモニアを高濃度に含有する窒素含有廃液の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
栄養源の一つである窒素は廃水中に於いてアンモニアとして含まれており、高濃度で排出すると富栄養化の原因となることから下水道法により排出基準が定められている。窒素除去法としては、生物を利用した循環式硝化脱窒法と呼ばれる処理方法が開発されている。特に高濃度で窒素を含む廃水としては、し尿、畜産廃液、メタン発酵消化液等がある。このうちメタン発酵では、生ごみ等や下水の余剰汚泥などの有機性廃棄物をメタン発酵し、メタンガスとしてエネルギーを回収する方法が省資源、循環型社会形成の一環として注目されている。
【０００３】
例えば、メタン発酵では有機物をメタンと炭酸ガスに分解するが、１００％分解されるわけではなく、メタン発酵後の消化液には高濃度の有機成分が残っている。更に、メタン発酵過程で有機物中の蛋白質に含まれる窒素は、微生物の働きによりアンモニアに変換され、このアンモニアは菌体の増殖に使用される分を除いては消化液に溶解することから、消化液のアンモニア濃度は高濃度になる。したがって、消化液は、水質汚濁防止法及び下水道法により、そのまま下水道や河川に放流できず、有機物と窒素成分とを、放流基準値以下にまで分解除去する必要がある。
【０００４】
上記のメタン発酵廃液の処理方法として、例えば、下記の特許文献１に開示されているような、活性汚泥処理法の一つである間欠曝気式活性汚泥法（以下、間欠曝気法ともいう）が知られている。この間欠曝気法では、メタン発酵廃液中の有機物は、活性汚泥を構成する微生物の食物となり分解除去される。
【０００５】
すなわち、消化液中のアンモニアは、空気で曝気した好気性条件下でアンモニア酸化菌によって亜硝酸に酸化され、この亜硝酸が亜硝酸酸化菌によって硝酸に酸化される（硝化反応）。続いて、空気曝気を停止した嫌気性条件で、亜硝酸もしくは硝酸中の酸素を使い消化液中の有機物を酸化する脱窒菌の作用により、亜硝酸もしくは硝酸は還元され、窒素ガスとして除去（脱窒反応）される。
【０００６】
このような間欠曝気処理を効率よく行うために、例えば、下記の特許文献２には、間欠曝気処理が行われる反応槽内のｐＨ変化を計測してその屈曲点から硝化反応の終了を検知するとともに、得られた硝化時間から原水窒素濃度を推定し、この原水窒素濃度から反応槽の窒素負荷を一定にするために原水流量を制御する窒素含有排水の処理方法が開示されている。
【特許文献１】特開平４−１０４８９６号公報
【特許文献２】特開平１１−２５３９９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のような間欠曝気法によって消化液を処理する場合、間欠曝気槽で処理できる消化液の最大供給量を把握することが重要である。これによって、消化液を迅速に処理することができ、必要に応じて間欠曝気槽への消化液の供給量を最適に調整することができ、アンモニアの残存による廃液処理部の破綻を防止できる。
【０００８】
しかし、上記の特許文献１の方法では、溶存酸素（ＤＯ）や酸化還元電位（ＯＲＰ）を用いて硝化反応の終了を検出しているのみであり、サイクル単位での消化液の供給量を最適に制御することは検討されていない。
【０００９】
また、特許文献２の方法では、ｐＨ変化から窒素濃度を推定し、これによって間欠曝気槽内の窒素濃度を一定に維持しているが、反応槽の窒素負荷を一定にするために原水流量を常時制御する必要がある。したがって、間欠曝気槽内の処理水の窒素濃度が頻繁に変動する場合には、それに応じて、間欠曝気槽への消化液の供給量にバラツキが生じてしまう。このため、消化液の安定的に処理できないという問題がある。
【００１０】
このように、上記の従来技術においては、間欠曝気槽内において、サイクル単位でどの程度の窒素濃度変動が許容されるかについては検討されてない。
【００１１】
本発明の目的は、上記の従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、間欠曝気槽内における窒素負荷が変動した場合や、間欠曝気槽の運転条件を変更したい場合に、サイクル単位で間欠曝気槽に供給できる最適な廃液量を正確に決定でき、これによって、廃液処理部が破綻せずに、かつ、安定して良好な処理水質を得ることができる方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
すなわち、本発明の窒素含有廃液処理方法は、廃液中のアンモニアを窒素ガスに転換して除去する窒素含有廃液処理方法であって、好気処理と嫌気処理のサイクルを交互に繰り返す間欠曝気処理において、
前記好気処理する工程では、前記廃液中のアンモニア性窒素を亜硝酸性窒素に転換させる硝化反応が終了するまでの硝化完了時間を測定し、
この硝化完了時間と、前記１サイクルに要する時間と、廃液供給量とから、次のサイクルで供給できる上限となる最大廃液供給量を算出し、次のサイクルにおける廃液量を前記最大廃液供給量以下とすることを特徴とする。
【００１３】
アンモニアを高濃度に含有する窒素含有廃液の一例としては、メタン発酵処理後の消化液がある。メタン発酵後の消化液は、通常は有機物を充分に含んだＢＯＤ／Ｎ比の大きい廃液である。本発明によれば、このような廃液系の場合には、硝化反応が完了する硝化完了時間と、脱窒反応が終了する脱窒完了時間とはほぼ等しいか、もしくは硝化完了時間に比べて脱窒完了時間のほうが短いことを見出した。したがって、好気処理に測定される硝化完了時間を測定することで、好気処理後の嫌気工程における脱窒完了時間を予め硝化完了時間と同時間になると設定できる。よって、この関係から好気処理と嫌気処理を併せた１サイクルの時間が、好気時間に測定された硝化完了時間を２倍した時間よりも長く設定しておくことで、１サイクル内で確実に硝化反応と脱窒反応を終了させることができる。
【００１４】
そして、前期硝化完了時間から好気処理後に供給される消化液の供給量を間欠曝気槽に供給する前に、硝化完了時間と、設定した前記１サイクルに要する時間と、１サイクル前の消化液供給量から、次サイクルの消化液の最大供給量を算出できる。よって、実際の測定項目としては硝化完了時間を測定するのみで足り、簡易な方法で消化液の最大供給量をサイクル毎に決定できる。
【００１５】
そして、好気工程に続く嫌気工程では、この消化液を最大供給量以下で供給することにより、過剰のアンモニアが間欠曝気槽に残存することによる廃液処理部の破綻を防止でき、必要に応じて最大量の消化液の間欠曝気槽への供給を可能として、間欠曝気槽の処理効率を向上できる。また、最大供給量を超えない限りにおいては窒素濃度が変動しても供給量を変動させる必要がないので安定して運転できる。
【００１６】
本発明の窒素含有廃液処理方法においては、前記最大供給量の算出を、以下の（Ｉ）〜(II)式によって行うことが好ましい。
【００１７】
【数２】
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【００１８】
これによれば、より正確に廃液の最大供給量を決定でき、間欠曝気槽の処理効率をより向上できる。また、安全率を１〜２として設けることが望ましい。硝化完了時間が１サイクルの半分の時間を超えると、硝化と脱窒を併せた時間は１サイクルの時間より大きくなるため、(II)式に従って負荷は安全率の分だけ自動的に減少させることができる。よって、安全率により運転中の窒素濃度の変動や温度等の外乱によって硝化完了時間が変動した場合でも、間欠曝気槽内を破綻させずに運転できる。
【００１９】
また、本発明の窒素含有廃液処理方法においては、前記硝化完了時間の測定を、前記活性汚泥槽内のｐＨ、溶存酸素、アンモニア濃度より選択される少なくとも１つにより行うことが好ましい。
【００２０】
アンモニア性窒素を亜硝酸性窒素に転換させる硝化反応の完了時点は、アンモニウムイオンの存在量で検出できるので、ｐＨ、溶存酸素、アンモニア濃度より選択される少なくとも１つによって、消化反応が終了する時間を容易に検出することができる。
【００２１】
すなわち、間欠曝気槽内では、好気条件において硝化反応の進行に伴いｐＨが低下していき、アンモニアがなくなるとｐＨの低下が止まり、その後、炭酸ガスが脱気されるためｐＨは逆に上昇傾向を示す。したがって、ｐＨの屈曲点から硝化反応の終了が判定できる。
【００２２】
また、間欠曝気槽内にアンモニアが残存している状態では、アンモニア酸化による酸素の消費が大きいが、アンモニアが無くなると、酸素消費量が急減して溶存酸素計の検出値が急増する、この増加を検知することによっても硝化反応の終了が判定できる。
【００２３】
また、直接にアンモニア濃度を測定して、このアンモニア濃度がゼロとなった点を検知することによっても硝化反応の終了が判定できる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、好気工程における硝化完了時間の測定という簡易な手段のみによって、嫌気工程における廃液の最大供給量を決定できるので、間欠曝気槽への廃液の供給量を増やしたいときには、最大限の廃液を供給でき、高効率での硝化脱窒運転を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、窒素含有廃液がメタン発酵処理後の消化液である場合を例にして、本発明について図面を用いて更に詳細に説明する。図１には、本発明の方法に用いることができるメタン発酵処理装置の一実施形態の概略構成図が示されている。
【００２６】
図１の処理装置は、メタン発酵槽１と、メタン発酵後の消化液を処理するための間欠曝気槽３とから主に構成されている。そして、メタン発酵槽１からの配管は、供給ポンプ２を介して間欠曝気槽３に接続されており、間欠曝気槽３には処理水を排出するための配管が接続されている。なお、本発明においては、メタン発酵槽１からの消化液を、一旦廃液貯留タンクに貯めて、その後に間欠曝気槽３に送るように構成されていてもよい。
【００２７】
間欠曝気槽３内の底部には、酸素を含む気体（通常空気）で消化液を曝気可能なように曝気装置７が設けられている。曝気装置７としては従来公知のものが使用可能であり特に限定されない。一方、間欠曝気槽３内の上部には、攪拌機５が設けられており、攪拌羽根によって消化液を攪拌可能になっている。攪拌機５としても従来公知のものが使用可能であり特に限定されない。
【００２８】
間欠曝気槽３の上部には温度計４が接続されており、この測定値に基づいて間欠曝気槽３内の温度を調節するように温度調節装置８が設けられている。温度調節装置８としては従来公知のヒーター等が使用できる。
【００２９】
また、間欠曝気槽３の上部にはｐＨ計６が接続されており、後述する方法によって、消化液中のｐＨを監視して硝化完了時間の測定が行えるようになっている。
【００３０】
次に、この処理装置を用いた、本発明のメタン発酵処理方法について説明すると、図１において、牛、豚などの畜産糞尿や生ゴミ等の有機性廃棄物は、あらかじめ破砕、粉砕され、必要に応じて適度な水で希釈されてスラリー化された後、メタン発酵槽１に投入される。
【００３１】
メタン発酵槽１ではスラリーのメタン発酵が行なわれ、嫌気性微生物による有機性廃棄物の分解が行われる。そして、消化液が、供給ポンプ２によってメタン発酵槽１から引き抜かれて間欠曝気槽３に送られる。なお、メタン発酵槽１で生成したバイオガスは、図示しないガスホルダーに回収され、燃料電池発電装置、ガスエンジン等の発電機やボイラーの燃料として有効利用されるようになっている。
【００３２】
次に、間欠曝気処理について説明する。間欠曝気槽３内では、好気処理と嫌気処理を繰り返す間欠曝気処理が行われる。
【００３３】
一般に、間欠曝気処理におけるアンモニアの硝化反応と脱窒反応は以下の（１）〜（４）式に従って進行する。このうち（１）、（２）式が空気曝気における好気性反応（硝化反応）であり、（３）、（４）式は曝気停止時の嫌気性反応（脱窒反応）である。
【００３４】
NH4+＋3/2O2→NO2−＋H2O・・・・・・・・・・・（１）
NO2−＋1/2O2→NO3−・・・・・・・・・・・・・・・（２）
2NO2−＋6H→N2＋2H2O＋2OH−・・・・・・・（３）
2NO3−＋10H→N2＋4H2O＋2OH−・・・・・・（４）
まず、曝気装置７によって曝気ガスである空気が供給され、好気性条件下で上記の硝化反応が行われる。
【００３５】
ここで、この実施形態においては、ｐＨ計６によって、アンモニア性窒素を前記亜硝酸性窒素に転換させる反応が終了する硝化完了時間を測定する。間欠曝気槽３内では、好気条件において硝化反応の進行に伴いｐＨが低下していき、アンモニアがなくなるとｐＨの低下が止まり、その後、炭酸ガスが脱気されるためｐＨは逆に上昇傾向を示す。したがって、このｐＨの屈曲点から、硝化反応の終了が判定できる。
【００３６】
図２には、図１に示すような構成の装置を用い、メタン発酵処理後の消化液を間欠曝気槽３で処理した結果の一例が示されている。図２の間欠曝気処理は、間欠曝気槽の水温を制御し、好気工程の空気曝気時間の制御にｐＨ計を用いることで亜硝酸型の硝化脱窒を実現している例である。図２（ａ）は間欠曝気処理中における各種窒素化合物の経時変化を求めたグラフであり、図２（ｂ）は、そのときのｐＨの変化を示したグラフである。
【００３７】
図２より、曝気装置７を稼動させて空気曝気を行い好気工程が開始されると、アンモニアは硝化して間欠曝気槽３内のアンモニア濃度（ＮＨ４−Ｎ）及びｐＨは徐々に減少する。その後、アンモニア濃度が０ｍｇ／ＬになるとｐＨは逆に増加して変化点になり上昇に転じる。図２（ｂ）では好気工程開始から４０分後にＮＨ４−Ｎが０ｍｇ／Ｌとなり、これ以降ｐＨは増加に転じている。したがって、この場合の硝化完了時間として４０分が得られる。
【００３８】
次に、この硝化完了時間を用いて、以下の（Ｉ）〜(II)式によって次の嫌気工程で投入できる消化液の最大供給量を算出する。
【００３９】
【数３】
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【００４０】
安全率は運転期間中の窒素濃度の変動や温度等の外乱に対して、破綻させずに運転するために設けられたものである。サイクル時間は硝化完了時間の２倍以上である。
【００４１】
図３には、一定のＨＲＴで間欠曝気処理を連続して行った場合の、硝化完了時間と脱窒完了時間の推移を示した例である。図３の間欠曝気処理は、間欠曝気槽の水温を制御し、硝化完了時間をｐＨ計を用いて測定し、空気曝気時間を制御して亜硝酸型硝化脱窒を長期間運転した例である。図３より、硝化と脱窒に要する時間はほぼ同じ、もしくは脱窒時間にかかる時間の方が短いことがわかる。この特徴から１回の好気・嫌気サイクルにおける硝化工程及び脱窒工程の合計にかかる時間の最大（最大硝化脱窒時間）は、
最大硝化脱窒時間[分]＝硝化時間[分]＋脱窒時間[分]＝硝化時間[分]×２
となり、１サイクル時間を硝化完了時間の２倍以上と設定すれば、硝化工程の後に脱窒工程まで必ず終了できる。したがって、実際には硝化完了時間のみ測定すればよく、脱窒完了時間は測定する必要がない。
【００４２】
なお、本発明においては、上記の好気工程において、間欠曝気槽３内のアンモニア酸化菌の菌数が増加し、かつ、亜硝酸酸化菌の菌数が減少するように空気曝気の時間及び温度を調整することが好ましい。
【００４３】
上記の（１）〜（４）の反応のうち、硝化反応においては、アンモニア性窒素を亜硝酸性窒素に転換させる（１）式の反応のみが進行して亜硝酸で止まり（２）式の反応が進行しなくなる。したがって、（２）式の酸素分が不要となるので、空気曝気に必要な酸素量（空気量）を最大２５％削減できる。
【００４４】
また、これにより脱窒反応においては、硝酸から脱窒する（４）式の反応が進行しなくなり、（３）式の亜硝酸からの脱窒のみが進行する。ここで（３）式と（４）式とを比べると（３）式のほうが必要な水素が４０％少ない。この水素は系内に供給される有機物から得ているため、（３）式の亜硝酸からの脱窒のほうが、少ない有機物量で脱窒を行うことができる。したがって、脱窒に必要な有機物量を減らすことができ、脱窒素時のメタノールの添加を不要とするか、又はメタノール添加量を減らすことができる。
【００４５】
また、本発明においては、空気曝気を、アンモニア酸化菌の増殖速度が前記亜硝酸酸化菌の増殖速度より高くなる温度で行うことが好ましく、具体的には、温度計４によって温度を計測し、温度調節装置８を用いて２５〜３５℃に制御しながら空気曝気を行うことがより好ましい。
【００４６】
硝化反応に関係する微生物は、アンモニア酸化菌と亜硝酸酸化菌である。アンモニア酸化菌と亜硝酸酸化菌の増殖速度には違いがあり、１５℃程度以上の温度条件においては、亜硝酸酸化菌よりアンモニア酸化菌の増殖速度の方が速く、高温条件ほどその差は大きくなることが知られている（L.G.J.M.van Dongen, M.S.M.Jetten, M.C.M.van Loosdrecht, The Combined Sharon/Anammox Process, STOWA Report, IWA Publishing, 2001, p8）。
【００４７】
したがって、アンモニア酸化菌が増殖するスピードより遅く、かつ、亜硝酸酸化菌が増殖するスピードより早く間欠曝気槽より各菌を流出させれば、亜硝酸酸化菌のみが減少してゆき、亜硝酸から硝酸への反応が進行しなくなり、硝化反応は亜硝酸までで止まることになる。
【００４８】
温度が２５℃未満では、アンモニア酸化菌と亜硝酸酸化菌の増殖速度の差が小さく、安定した運転ができないので好ましくない。また、３５℃を超えると菌の活性が低下して処理効率が低下するので好ましくない。
【００４９】
また、本発明における空気曝気の時間は硝化完了時間の１〜１．５倍とすることが望ましい。これは本発明における間欠曝気法が、好気性条件と嫌気条件を繰返し行うことにより窒素の除去を行っているが、上記のアンモニアや亜硝酸を酸化する微生物は、好気条件では増殖することができるが、嫌気条件では増殖できずに死滅のみが進行する。ここで、アンモニアを酸化するアンモニア酸化菌の増殖速度は、系内のアンモニア濃度に依存せずにほぼ一定と考えることができるので、間欠曝気槽内が安定して運転されている条件においては、硝化完了時間がアンモニア酸化菌に対して系内に菌を維持するのに必要な最低時間となる。
【００５０】
一方、亜硝酸酸化菌については、上述のようにアンモニア酸化菌より増殖速度が遅いため、アンモニア酸化菌の増殖に必要な好気時間ぎりぎりで運転することにより、死滅および系外に流出する量が勝るため、亜硝酸酸化菌は系内に維持できなくなり、結果としてアンモニアの酸化は亜硝酸までで停止する。
【００５１】
アンモニア酸化菌/亜硝酸酸化菌の増殖速度の比は、上記運転温度のように比較的高温の条件に於いて最大１．５程度である。従って空気曝気の時間を硝化完了時間の１〜１．５倍の間で運転することで、亜硝酸酸化菌を系内に維持できない条件とすることができる。逆に空気曝気の時間を硝化完了時間が1.5倍を超えると、亜硝酸酸化菌も増殖できる条件となり、亜硝酸から硝酸への反応が進むので好ましくない。また空気曝気の時間を硝化完了時間の1倍未満では硝化完了時間を測定できない。
【００５２】
上記の空気曝気終了後、攪拌機５を動かし、供給ポンプ２より一定量の消化液を供給する。嫌気処理では、好気処理で硝化した硝酸や亜硝酸を脱窒するために有機物源が必要となる。メタン発酵廃液の場合、未分解の有機物は多量に含まれていることからこれを利用するために嫌気開始時に消化液を供給する。この状態で間欠曝気槽３は溶存酸素が無い状態となり、上記の（３）式の反応である亜硝酸からの脱窒反応が進行する。
【００５３】
このとき、上記の算出された最大供給量は、現状の処理量（上記(II)の現在の消化液の滞留日数の逆数で与えられる）と比較される。この結果、現状の処理量が最大供給量以下であれば、安定に運転できていると判断し、供給ポンプ２より、嫌気工程の開始時に1サイクル前の嫌気工程開始時と同じ量の消化液を供給する。この場合、消化液中の窒素濃度が変動した場合でも、現状の処理量が最大供給量以下であれば、処理量を変更せずに運転できる。
【００５４】
一方、菌の活性低下や温度等の外乱によって、現状の処理量が最大供給量を越える場合には、好気工程で硝化が終了せずにアンモニアが残存してしまうので、最大供給量以下の供給量になるように供給ポンプ２の運転時間を制御する。供給量を減少させることで、再び現状の処理量が最大供給量以下になれば、再度算出される最大供給量に基づいて、この最大供給量まで運転が破綻しないように供給量を増加させる制御を行うことができる。この結果、外乱などによって減少した処理量を短期間、且つ安定した状態で元に戻すことができる。
【００５５】
なお、このとき、好気反応において硝酸が生成していなので、脱窒反応における上記の（４）式の反応も進行せず、結果として、上記の（１）、（３）式の反応のみが優勢に進行して硝酸が生成しない状態となる。図２の例では、図２（ａ）に示すように、間欠曝気槽内の亜硝酸濃度（ＮＯ２−Ｎ）は徐々に減少して３０分後にゼロとなっており、逆にアンモニア濃度（ＮＨ４−Ｎ）は徐々に上昇して４０分後に一定となっている。そして、このときの硝酸濃度（ＮＯ３−Ｎ）は、嫌気工程、好気工程共に、常にほぼゼロであったことから、上記のアンモニアの硝化反応と脱窒反応において、（１）式と（３）式のみが進行しており、硝酸を生成する（２）式、（４）式は進行していないことがわかる。
【００５６】
なお、好気時間と嫌気時間の合計は、タイマー等によって１〜４時間にサイクル時間を設定することが好ましい。この結果、このサイクル時間と、上記の方法によって求められた空気曝気時間（硝化完了時間×安全率）との差が嫌気条件の時間となる。
【００５７】
図４には、本発明の方法に用いることができるメタン発酵処理装置の他の実施形態の概略構成図が示されている。なお、以下の実施形態の説明においては、前記実施形態と同一部分には同符合を付して、その説明を省略することにする。
【００５８】
この実施形態においては、上記の実施形態におけるｐＨ計６の代わりに溶存酸素計９を用いている点のみが、上記の実施形態と異なっている。
【００５９】
この場合、まず、溶存酸素計（ＤＯ計）９による溶存酸素濃度が０．５〜２ｍｇ／Ｌとなるように曝気装置７を制御する。２ｍｇ／Ｌを超えると曝気の電力が無駄になるため好ましくなく、０．５ｍｇ／Ｌ未満では硝化菌の活性が低下して硝化速度が遅くなるため好ましくない。そして、間欠曝気槽３内にアンモニアが残存している状態では、アンモニア酸化による酸素の消費が大きいが、アンモニアが無くなると、酸素消費量が急減して溶存酸素計９の検出値が急増する、この増加を検知することによって上記（１）式の終了が判定できる。このように、本発明においては、溶存酸素濃度を測定することにより、上記（１）式の終了を判定してもよい。
【００６０】
図５には、本発明の方法に用いることができるメタン発酵処理装置の更に他の実施形態の概略構成図が示されている。この実施形態においては、上記の第１の実施形態におけるｐＨ計６の代わりにアンモニア計１０を用いている点のみが、上記の第１の実施形態とことなっている。
【００６１】
この場合、アンモニア計１０により間欠曝気槽３内のアンモニア濃度を計測し、このアンモニア濃度がゼロとなるまでの時間を検出することにより、上記（１）式の終了が判定できる。このように、本発明においては、直接アンモニア濃度を測定することにより、上記（１）式の終了を判定してもよい。なお、アンモニア計の場合には、嫌気工程での消化液供給時に、アンモニア値の変化量により、消化液中のアンモニアが多いかどうかを知ることができる。この検出結果により、アンモニアが多ければ、次の好気工程での硝化は完了できないので、さらにその次の嫌気工程での被処理液供給量を抑えなくてはならないことが把握できる。
【００６２】
なお、上記の実施形態においては、窒素含有廃液がメタン発酵処理後の消化液である場合を例にして説明したが、本発明の適用対象はメタン発酵処理後の消化液には限定されず、窒素を含む廃液であればよい。このような他の廃液としては、例えば、し尿や畜産廃液などの、窒素を高濃度で含む廃液が挙げられる。
【実施例】
【００６３】
図１に示すような構成の装置を用い、メタン発酵処理後の消化液を間欠曝気槽３で処理した。
【００６４】
間欠曝気槽３としては１ｍ３の容積のものを用い、間欠曝気活性汚泥法（好気：嫌気＝１:１、サイクル時間１２０分）で消化液を処理した。現在の滞留日数（ＨＲＴ）は１０日で運転し、すなわち1日当りの処理量は０．１ｍ３／日（＝1[m3]／10[日]）であった。そして、ｐＨ計６によって硝化完了時間を測定したところ、硝化に要する時間として３０分が得られた。これにより、下記の数値を上記の（Ｉ）〜(II)式に代入して最大供給量を算出した結果、最大ＨＲＴとして６．０日が得られた。
【００６５】
サイクル時間：120分
現在のHRT  ：10日
硝化終了時間：30分
安全率      ：1.2
よって、ＨＲＴ１０日で運転している現在の状態と比べてＨＲＴ６．０日（＝0.167m3/日）、すなわち現在の約１．７倍の負荷には耐えられると算出された。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明の窒素含有廃液処理方法は、例えば、糞尿、生ゴミ、食品加工残滓等の有機性廃棄物をメタン発酵した後の消化液などの窒素含有廃液を処理するために好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明に用いる窒素含有廃液処理装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】間欠曝気処理中における各種窒素化合物及びｐＨの経時変化を求めたグラフである。
【図３】間欠曝気処理における1サイクル内の硝化完了時間及び脱窒完了時間の変化を求めたグラフである。
【図４】本発明に用いる窒素含有廃液処理装置の他の実施形態を示す概略構成図である。
【図５】本発明に用いる窒素含有廃液処理装置の更に他の実施形態を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００６８】
１  メタン発酵槽
２  供給ポンプ
３  間欠曝気槽
４  温度計
５  攪拌機
６  ｐＨ計
７  曝気装置
８  温度調節装置
９  溶存酸素計
１０  アンモニア計
【図１】
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【図４】
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【図５】
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【図２】
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【図３】
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