(57)【要約】【課題】亜硝酸型硝化担体の硝化活性を回復するための加熱処理による硝化性能の変動を小さくできるので、安定な硝化処理を行うことができる。【解決手段】アンモニアを亜硝酸まで硝化するアンモニア酸化細菌を優先的に集積させた亜硝酸型硝化担体２０が多数投入された硝化槽１２内で、アンモニア性廃水中のアンモニアを亜硝酸に硝化処理する亜硝酸型の硝化処理する際に、硝化槽１２内における亜硝酸型硝化担体２０の全担体量の一部を定期的に引き抜いて加熱処理してから硝化槽１２に戻すことにより亜硝酸型硝化担体２０の硝化活性を回復させると共に、該硝化槽１２から引き抜く１日当たりの引き抜き量を全担体量の０．５〜２．５％の範囲内に制御する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンモニアを亜硝酸まで硝化するアンモニア酸化細菌を優先的に集積させた亜硝酸型硝化担体が多数投入された硝化槽内で、アンモニア性廃水中のアンモニアを亜硝酸に硝化処理する亜硝酸型の硝化処理方法において、
前記硝化槽内における亜硝酸型硝化担体の全担体量の一部を定期的に引き抜いて加熱処理してから前記硝化槽に戻すことにより前記亜硝酸型硝化担体の硝化活性を回復させると共に、該硝化槽から引き抜く１日当たりの引き抜き量を全担体量の０．５〜２．５％の範囲内に制御することを特徴とする亜硝酸型の硝化処理方法。
【請求項２】
前記亜硝酸型硝化担体を毎日引き抜くことを特徴とする請求項１の亜硝酸型の硝化処理方法。
【請求項３】
前記亜硝酸型硝化担体は包括固定化担体であることを特徴とする請求項１又は２の亜硝酸型の硝化処理方法。
【請求項４】
アンモニアを亜硝酸まで硝化するアンモニア酸化細菌を優先的に集積させた亜硝酸型硝化担体が多数投入された硝化槽内で、アンモニア性廃水中のアンモニアを亜硝酸に硝化処理する亜硝酸型の硝化処理装置において、
前記硝化槽から前記亜硝酸型硝化担体を引き抜く引き抜きラインと、
引き抜いた亜硝酸型硝化担体の引き抜き量を計量する計量手段と、
計量された亜硝酸型硝化担体を加熱処理する加熱手段と、
加熱処理した亜硝酸型硝化担体を前記硝化槽に戻す戻しラインと、を備えたことを特徴とする亜硝酸型の硝化処理装置。
【請求項５】
前記計量手段は、
引き抜いた亜硝酸型硝化担体を一杯に溜めたときに引き抜き量が前記硝化槽内の全担体量の０．５〜２．５％の範囲内になるように容量が設定された容器と、
該容器内に前記亜硝酸型硝化担体が一杯になったことを検知する検知手段と、から成ることを特徴とする請求項４の亜硝酸型の硝化処理装置。
【請求項６】
前記戻しラインに前記加熱した亜硝酸型硝化担体を冷却する冷却手段を設けたことを特徴とする請求項４又は５の亜硝酸型の硝化処理装置。
【請求項７】
請求項４〜請求項６の何れか１の亜硝酸型の硝化処理装置の後段に、アンモニアと亜硝酸とを嫌気性アンモニア酸化細菌により同時脱窒する嫌気性アンモニア酸化装置を設けたことを特徴とする廃水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、亜硝酸型の硝化処理方法及び装置並びに廃水処理装置に係り、特にアンモニアを亜硝酸まで硝化するアンモニア酸化細菌を優先的に集積させた亜硝酸型硝化担体を使用した硝化技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の硝化処理方法は、アンモニア性廃水中のアンモニアを硝化細菌の一種であるアンモニア酸化細菌により亜硝酸に硝化（酸化）し、更に硝化細菌の一種である亜硝酸酸化細菌により亜硝酸を硝酸にまで硝化していた。そして、硝化処理で生成された硝酸を脱窒処理で窒素ガスに還元することにより、アンモニア性廃水から窒素成分を除去していた。
【０００３】
このように、従来の硝化処理方法は、アンモニアを亜硝酸を経由して硝酸にまで硝化するが、亜硝酸の段階で硝化反応を停止させる亜硝酸型の硝化処理を行うことができれば、亜硝酸から硝酸にする際の酸素供給量を低減できるだけでなく、脱窒処理において硝酸を窒素ガスに還元するよりも亜硝酸を窒素ガスに還元した方が水素供与体（例えばメタノール）の使用量を削減できる。しかし、亜硝酸酸化細菌の方がアンモニア酸化細菌よりも増殖速度が速いため、亜硝酸型の硝化処理が困難であった。
【０００４】
このような背景から、本出願人は、少なくともアンモニア酸化細菌と亜硝酸酸化細菌が生存する微生物群（例えば活性汚泥等）を適切な温度で加熱処理することにより、亜硝酸酸化細菌を失活させ、アンモニア酸化細菌を優先的に集積させた亜硝酸型硝化担体を発明し、この亜硝酸型硝化担体を使用することで亜硝酸型の硝化処理を行うことを提案した（例えば特許文献１）。
【０００５】
しかし、この亜硝酸型硝化担体を使用した硝化処理装置を実際の廃水処理に適用した場合、アンモニア性廃水に混ざって亜硝酸酸化細菌が硝化処理装置に混入してくるため、混入した亜硝酸酸化細菌が担体に付着・増殖すると、亜硝酸型硝化担体としての硝化活性が低下してくる。従って、亜硝酸型硝化担体の硝化活性を回復するには、亜硝酸型硝化担体を定期的に加熱処理して付着・増殖した亜硝酸酸化細菌を失活する必要がある。このことから、特許文献１では３カ月から１２カ月に一度の割合で亜硝酸型硝化担体を加熱処理することを提案している。
【特許文献１】特開２００３−２１１１７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、亜硝酸型硝化担体を加熱処理すると、亜硝酸酸化細菌は失活するが、同時にアンモニア酸化細菌までもが若干ではあるが失活してしまう。従って、３カ月から１２カ月に一度の割合で亜硝酸型硝化担体をまとめて加熱処理すると、硝化槽の亜硝酸型の硝化性能が一時的に急激に低下し、アンモニア酸化細菌が再び元の硝化活性まで回復するまでは亜硝酸型の硝化反応を十分に行えない期間が生じ、亜硝酸型の硝化処理を安定して行うことができないという欠点がある。
【０００７】
また、一度に多量の亜硝酸型硝化担体を加熱処理するためには、大容量の加熱装置や保温装置が必要になり、加熱装置が大がかりになってしまうという問題がある。
【０００８】
ところで、最近、嫌気性アンモニア酸化法を利用した廃水処理方法が注目されている（例えば  特開２００１−３７４６７号公報）。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。
【０００９】
1.0 NH4 +1.32NO 2 +0.066HCO 3 +0.13H+ →1.02N 2 +0.26NO 3 +0.066CH2 O 0.5 N 0.15+2.03H2 O 
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，今後の廃水処理方法として有効な方法であると考えられている。しかし、この方法は上記式からも分かるように、アンモニアと亜硝酸との比を１：１．３２にする必要があり、この比を安定的に形成するには、亜硝酸型の硝化性能の変動が小さいことが必要である。従って、亜硝酸型の硝化性能の変動を小さくできる硝化処理方法や装置があれば、嫌気性アンモニア酸化法の廃水処理を行うための被処理水を得るのに好適である。
【００１０】
また、亜硝酸型の硝化性能の変動を小さくできる硝化処理方法や装置があれば、通常の生物学的脱窒処理（又は独立栄養細菌による脱窒処理）においても有効である。通常の硝化・脱窒処理では、メタノール等の水素供与体を必要とし、亜硝酸から硝酸を経由して窒素ガスに変換していた。しかしながら、亜硝酸から脱窒することで、亜硝酸から硝酸を経由して還元するときに使用するメタノール量を削減でき、薬剤使用量を低減することが可能となる。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、亜硝酸型硝化担体の硝化活性を回復するための加熱処理による硝化性能の変動を小さくできるので、安定な硝化処理を行うことができ嫌気性アンモニア酸化法の廃水処理を行うための被処理水を得るのに好適であると共に通常の生物学的脱窒処理にも好適であり、しかも加熱処理の装置もコンパクト化することができる亜硝酸型の硝化処理方法及び装置並びに廃水処理装置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】
【００１２】
本発明の請求項１は、前記目的を達成するために、アンモニアを亜硝酸まで硝化するアンモニア酸化細菌を優先的に集積させた亜硝酸型硝化担体が多数投入された硝化槽内で、アンモニア性廃水中のアンモニアを亜硝酸に硝化処理する亜硝酸型の硝化処理方法において、前記硝化槽内における亜硝酸型硝化担体の全担体量の一部を定期的に引き抜いて加熱処理してから前記硝化槽に戻すことにより前記亜硝酸型硝化担体の硝化活性を回復させると共に、該硝化槽から引き抜く１日当たりの引き抜き量を全担体量の０．５〜２．５％の範囲内に制御することを特徴とする。
【００１３】
請求項１によれば、硝化槽内における亜硝酸型硝化担体の全担体量の一部を定期的に引き抜いて加熱処理してから硝化槽に戻すことにより、加熱処理した亜硝酸型硝化担体の硝化活性を回復させる。このときに、硝化槽から引き抜く１日当たりの引き抜き量を全担体量の０．５〜２．５％の範囲内に制御することにより、亜硝酸型硝化担体の硝化活性を回復するための加熱処理による硝化性能の変動を小さくできるので、安定な硝化処理を行うことができる。これは、本発明者が、硝化槽から引き抜く１日当たりの引き抜き量の全担体量に占める比率が、硝化槽における亜硝酸型の処理性能を安定させる上で極めて重要な条件であることを見いだしたものである。即ち、硝化槽から引き抜く１日当たりの引き抜き量が全担体量の０．５％未満では、硝化槽全体からみたときに亜硝酸型硝化担体に付着した亜硝酸酸化細菌を十分に殺菌することができない。これにより、硝化槽の亜硝酸型の硝化性能が低下するので、処理水中に硝酸が生成してしまう。逆に、硝化槽から引き抜く１日当たりの引き抜き量を全担体量の２．５％を超えると、亜硝酸酸化細菌は十分に殺菌されるが、アンモニア酸化細菌の一部も殺菌されるために亜硝酸型硝化担体の硝化活性が低下し、硝化槽の硝化性能が大きく低下する。従って、活性の低下した亜硝酸型硝化担体が再び元の活性まで馴養される間は、硝化槽の硝化性能が大きく低下してしまう。
【００１４】
尚、本発明において、アンモニア性廃水とは、廃水中の窒素成分としてアンモニアが主体である廃水を言い、以下同様である。
【００１５】
請求項２は請求項１において、前記亜硝酸型硝化担体を毎日引き抜くことを特徴とする。これは、硝化槽内における亜硝酸型硝化担体の全担体量の一部を定期的に引き抜いて加熱処理することで、従来のように全担体量を一度に加熱処理するような硝化活性の低下はないが、定期的な引き抜きの間隔が長くなると、硝化槽内において、硝化活性の回復した亜硝酸型硝化担体の比率が次第に少なくなり、硝化槽の硝化性能が徐々に低下してくるためである。従って、硝化槽からは毎日、０．５〜２．５％の範囲内で引き抜きを行って加熱処理することが好ましい。
【００１６】
請求項３は請求項１又は２において、前記亜硝酸型硝化担体は包括固定化担体であることを特徴とする。固定化方法としては、付着固定と包括固定があるが、付着固定の場合には、亜硝酸型硝化担体を硝化槽から取り出す工程と、加熱処理する工程と、加熱処理した亜硝酸型硝化担体を硝化槽に戻す工程を経る間に付着した微生物が担体から剥離する虞がある。その点、包括固定は、微生物がゲル内部に包括されているので、上記工程を経ても微生物が担体から剥離する虞が無く、硝化活性を一層安定化することができる。
【００１７】
請求項４は、前記目的を達成するために、アンモニアを亜硝酸まで硝化するアンモニア酸化細菌を優先的に集積させた亜硝酸型硝化担体が多数投入された硝化槽内で、アンモニア性廃水中のアンモニアを亜硝酸に硝化処理する亜硝酸型の硝化処理装置において、前記硝化槽から前記亜硝酸型硝化担体を引き抜く引き抜きラインと、引き抜いた亜硝酸型硝化担体の引き抜き量を計量する計量手段と、計量された亜硝酸型硝化担体を加熱処理する加熱手段と、加熱処理した亜硝酸型硝化担体を前記硝化槽に戻す戻しラインと、を備えたことを特徴とする。
【００１８】
請求項４は、請求項１の方法を実施する装置として構成したものである。
【００１９】
請求項５は請求項４において、前記計量手段は、引き抜いた亜硝酸型硝化担体を一杯に溜めたときに引き抜き量が前記硝化槽内の全担体量の０．５〜２．５％の範囲内になるように容量が設定された容器と、該容器内に前記亜硝酸型硝化担体が一杯になったことを検知する検知手段と、から成ることを特徴とする。
【００２０】
このように、引き抜いた亜硝酸型硝化担体で容器が一杯になったら、硝化槽から引き抜く１日当たりの引き抜き量が全担体量の０．５〜２．５％の範囲内に入るようにすれば、亜硝酸型硝化担体の適切な引き抜き量を簡単な構成で自動化することができる。
【００２１】
請求項６は請求項４又は５において、前記戻しラインに前記加熱した亜硝酸型硝化担体を冷却する冷却手段を設けたことを特徴とする。これは、亜硝酸型硝化担体は加熱処理直後に収縮し、体積が小さくなることに考慮したものである。即ち、硝化槽の処理水出口には通常、亜硝酸型硝化担体を分離するスクリーンが設けられるが、亜硝酸型硝化担体が収縮したまま硝化槽に戻すと、亜硝酸型硝化担体がスクリーンに目詰まりする等のトラブルを発生させる原因になる。
【００２２】
請求項７は、前記目的を達成するために、請求項４〜請求項６の何れか１の亜硝酸型の硝化処理装置の後段に、アンモニアと亜硝酸とを嫌気性アンモニア酸化細菌により同時脱窒する嫌気性アンモニア酸化装置を設けたことを特徴とする。
【００２３】
このように、本発明の亜硝酸型の硝化処理装置の後段に嫌気性アンモニア酸化装置を設ければ、硝化処理装置において嫌気性アンモニア酸化法を行うのに好適なアンモニアと亜硝酸との比が１：１．３２の被処理水を安定的に生成することができる。
【発明の効果】
【００２４】
以上説明したように本発明の亜硝酸型の硝化方法及び装置によれば、亜硝酸型硝化担体の活性を回復するための加熱処理による亜硝酸型の硝化性能の変動を小さくできるので、安定な硝化処理を行うことができる。
【００２５】
また、本発明の廃水処理装置によれば、本発明の亜硝酸型の硝化装置の後段に嫌気性アンモニア酸化装置を配置するようにしたので、嫌気性アンモニア酸化法の廃水処理を行うための被処理水を適切に得ることができる。更には、本発明は通常の生物学的脱窒処理（又は独立栄養細菌による脱窒処理）においても、脱窒処理におけるメタノール等の水素供与体の添加量を削減できるので有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下添付図面に従って本発明に係る亜硝酸型の硝化処理方法及び装置並びに廃水処理装置における好ましい実施の形態について詳説する。
【００２７】
図１は本発明の亜硝酸型の硝化処理装置の概念図である。
【００２８】
図１に示すように、亜硝酸型の硝化処理装置１０は、主として、亜硝酸型の硝化槽１２と、該硝化槽１２内の亜硝酸型硝化担体２０を加熱処理する加熱処理装置１４とで構成される。
【００２９】
硝化槽１２には原水配管１６を介して原水ポンプ１８によりアンモニア性廃水（原水）が流入する。硝化槽１２内には、アンモニアを亜硝酸まで硝化するアンモニア酸化細菌を優先的に集積させた亜硝酸型硝化担体２０、２０…が多数投入されており、アンモニア性廃水と亜硝酸型硝化担体とを好気性条件下で接触させることにより、アンモニア性廃水中のアンモニアが亜硝酸まで硝化される。硝化槽１２で亜硝酸型の硝化処理が行われた硝化処理水は処理水配管２２を介して系外に排出される。硝化槽１２内における処理水配管２２の入口位置にはスクリーン２４が設けられ、これにより亜硝酸型硝化担体２０が硝化処理水に同伴して流出するのを防止する。
【００３０】
硝化槽１２に投入する亜硝酸型硝化担体２０としては、微生物を担体内部に包括固定した包括固定化担体や、担体周囲に微生物を付着させた付着固定化担体の何れかを使用することもできる。しかし、加熱処理時に微生物の脱離しにくさから見た場合、付着固定化担体よりも包括固定化担体がより好ましい。
【００３１】
包括固定化型の亜硝酸型硝化担体２０の製造方法としては、少なくともアンモニア酸化細菌及び亜硝酸酸化細菌を含む硝化性能を有する複合微生物系の汚泥を、４０〜１００°Ｃの範囲で加熱処理した後、モノマー又はプレポリマーの何れかに包括固定する。加熱処理時間としては、加熱処理温度が４０°Ｃ以上、６０°Ｃ未満の範囲では６０分以上、加熱処理温度が６０°Ｃ以上、８０°Ｃ未満の範囲では４０分以上、加熱処理温度が８０°Ｃ以上、１００°Ｃ以下の範囲では２０分以上であることが好ましい。モノマー材料としてはアクリルアミド、メチレンビスアクリルアミド、トリアクリルフォルマールなどがよい。プレポリマ材料としてはポリエチレングリコールジアクリレートやポリエチレングリコールメタアクリレートがよく、その誘導体を用いることができる。亜硝酸型硝化担体の形状は球状や筒状などの包括担体、ひも状包括担体、多孔質状や不織布状やハニカム状やスポンジ状など凹凸が多い包括担体が接触効率がよく硝化性能が向上する。また、汚泥をモノマー又はプレポリマーの何れかに包括固定してから加熱処理してもよく、この場合には３０〜９０°Ｃの範囲で１時間以上加熱処理することが好ましい。これにより、アンモニアを亜硝酸まで硝化するアンモニア酸化細菌を優先的に集積させた亜硝酸型硝化担体を製造することができる。複合微生物系の汚泥としては、例えば湖沼や河川や海の底泥、地表の土壌、下水処理廃水や工場廃水の汚泥を使用することができる。
【００３２】
付着固定化型の亜硝酸型硝化担体の製造方法としては、複合微生物系の汚泥を４０〜１００°Ｃの範囲で加熱処理した後、付着固定化材料に付着固定することで製造する。付着固定では球状や筒状などの担体材料、ひも状材料、ゲル状担体、不織布状材料など凹凸が多い固定化材料が付着し易く硝化性能が向上する。更には、微生物の自己造立を利用したグラニュール型の亜硝酸型硝化担体でもよい。
【００３３】
加熱処理装置１４は、主として、硝化槽１２から亜硝酸型硝化担体２０を引き抜く引き抜き配管２６と、亜硝酸型硝化担体２０の引き抜き量を計量する計量槽２８と、亜硝酸型硝化担体２０を加熱処理する加熱槽３０と、亜硝酸型硝化担体２０を冷却する冷却槽３２と、亜硝酸型硝化担体２０を硝化槽１２に戻す戻し配管３４と、から構成される。また、計量槽２８と加熱槽３０、加熱槽３０と冷却槽３２はそれぞれ、第１送水管３６、第２送水管３８で連結される。そして、引き抜き配管２６、第１送水管３６、第２送水管３８、戻し配管３４にはそれぞれ、引き抜きポンプ４０、第１送りポンプ４２、第２送りポンプ４４、戻しポンプ４５がそれぞれ設けられる。
【００３４】
計量槽２８内には、金網又はプラスチック製の網で形成された容器４６が設けられ、この容器４６は上面から引き抜き配管２６の一端が挿入されると共に、下面が開閉駆動部４８により開閉可能に形成される。この容器４６の編み目のメッシュは亜硝酸型硝化担体２０が通過しないことが必要である。そして、この容器４６の容量は、亜硝酸型硝化担体２０が容器４６内に一杯になったときに、硝化槽１２から引き抜く引き抜き量が全担体量の０．５〜２．５％の範囲内になるように形成される。また、容器４６の上面位置に容器４６内が亜硝酸型硝化担体２０で一杯になったことを検知するセンサー５０が設けられ、センサー５０の検知信号が制御装置５２に入力される。また、上記した引き抜きポンプ４０、第１送りポンプ４２、第２送りポンプ４４、戻しポンプ４５のＯＮ−ＯＦＦ制御、及び開閉駆動部４８の開閉制御も制御装置５２によって行われる。
【００３５】
このように構成された加熱処理装置１４によれば、制御装置５２が引き抜きポンプ４０をＯＮにすると、硝化槽１２内の亜硝酸型硝化担体２０が引き抜き配管２６を介して硝化槽１２内の廃水と一緒に容器４６内に流れ込み、亜硝酸型硝化担体２０のみが容器４６内に溜められる。亜硝酸型硝化担体２０が容器内に一杯になったことをセンサー５０が検知すると、検知信号が制御装置５２に送られ、制御装置５２は引き抜きポンプ４０をＯＦＦにする。これにより、硝化槽１２から引き抜く１日当たりの引き抜き量を計量することができる。亜硝酸型硝化担体２０の引き抜き量が計量されたら、制御装置５２は開閉駆動部４８を制御して容器４６の下面を開けると共に、第１送りポンプ４２をＯＮにして容器４６内の亜硝酸型硝化担体２０を計量槽２８内の廃水と一緒に加熱槽３０に送る。送り終わったら第１送りポンプ４２をＯＦＦにする。尚、計量槽２８での亜硝酸型硝化担体２０の計量は上記した方法に限定されるものではなく、容器４６を重量計りに吊るしておいて、所定の重量になったときに上記した引き抜き量が全担体量の０．５〜２．５％の範囲内になるようにしてもよい。要は、硝化槽１２から引き抜く１日当たりの引き抜き量を自動計量することができる方法であればよい。
【００３６】
加熱槽３０内には加熱ヒータ５４が設けられ、計量槽２８から送られた亜硝酸型硝化担体２０を加熱処理する。このときの加熱処理条件は、上述した亜硝酸型硝化担体２０の製造時における加熱処理条件と同様である。この加熱処理により、硝化槽１２内に廃水と一緒に混入して亜硝酸型硝化担体２０に付着した亜硝酸酸化細菌を殺菌する。加熱槽３０での加熱処理が終了したら、制御装置５２は、第２送りポンプ４４をＯＮにして、加熱槽３０内の亜硝酸型硝化担体２０を加熱槽３０内の廃水と一緒に冷却槽３２に送る。送り終わったら第２送りポンプ４４をＯＦＦにする。
【００３７】
冷却槽３２の上方には、冷水を供給する冷水供給配管５６が延設され、冷却槽３２に冷水が供給されることにより、加熱槽３０で加熱された亜硝酸型硝化担体２０が硝化槽１２内での亜硝酸型硝化担体２０の温度と同程度まで冷却される。この場合、冷却槽３２の底部に、亜硝酸型硝化担体２０は排出せずに、加熱槽３０からの温かい廃水のみを排出するための排出管５８を設けておくとよい。冷却槽３２での亜硝酸型硝化担体２０の冷却が終了したら、制御装置５２は、戻しポンプ４５をＯＮにして、冷却槽３２内で冷却された亜硝酸型硝化担体２０を冷却槽３２内の冷水と一緒に硝化槽１２に送る。送り終わったら戻しポンプ４５をＯＦＦにする。
【００３８】
尚、加熱頻度については、必ずしも１日１回行う必要はなく、例えば２日に１回行ってもよく、あるいは２日分の加熱処理をまとめて行うことも可能である。また、１日分の加熱すべき亜硝酸型硝化担体２０を数回に分けて加熱処理してもよい。但し、加熱処理する間隔が余り長くなり過ぎると、硝化槽１２内において、硝化活性の回復した亜硝酸型硝化担体２０の比率が次第に少なくなり、硝化槽１２の硝化性能が徐々に低下してくる。従って、硝化槽１２からは毎日１回、０．５〜２．５％の範囲内で引き抜きを行って加熱処理することが好ましい。
【００３９】
このように、本発明によれば、硝化槽１２内における亜硝酸型硝化担体２０の全担体量の一部を定期的に引き抜いて加熱処理してから硝化槽１２に戻すことにより、亜硝酸型硝化担体２０の硝化活性を回復させると共に、該硝化槽１２から引き抜く１日当たりの引き抜き量を全担体量の０．５〜２．５％の範囲内に制御するようにした。これにより、亜硝酸型硝化担体２０の硝化活性を回復するための加熱処理による硝化槽１２の硝化性能の変動を小さくできるので、安定な亜硝酸型の硝化処理を行うことができる。また、冷却槽３２を設けて、加熱槽３０での加熱処理で体積が収縮した亜硝酸型硝化担体２０を元の体積まで戻すようにしたので、亜硝酸型硝化担体２０が硝化槽１２のスクリーン２４に目詰まりする等のトラブルを発生させることもない。
【００４０】
図２は、亜硝酸型硝化担体２０の計量と加熱とを同じ槽で出来るようにした計量・加熱槽６０の説明図である。尚、図１の部材と同じ部材は同符号を付して説明する。
【００４１】
図２に示すように、計量・加熱槽６０内に硝化槽１２から引き抜いた亜硝酸型硝化担体２０を溜める容器４６を設けることは同様であるが、計量・加熱槽６０には、亜硝酸型硝化担体２０を引き抜く引き抜き配管２６と、温水を供給する温水供給配管６２と、硝化槽１２から亜硝酸型硝化担体２０と共に流れ込む廃水を排出するバルブ６４付きの排出管６６とが設けられる。そして、亜硝酸型硝化担体２０の加熱処理を行うときには、硝化槽１２内の亜硝酸型硝化担体２０を引き抜き配管２６を介してポンプ４０で容器４６内が一杯になるまで引き抜く。引き抜きが終了したら排出管６６のバルブ６４を開けて計量・加熱槽６０の廃水を硝化槽１２に排出する。尚、排出先は硝化槽１２以外でもよい。次に、温水供給配管６２から計量・加熱槽６０内に温水を供給し、容器４６内に引き抜いた亜硝酸型硝化担体２０を加熱処理する。これにより、亜硝酸型硝化担体２０の計量と加熱とを同じ槽で行うことができ、加熱処理装置１４のコンパクト化に寄与する。
【００４２】
図３は、本発明の廃水処理装置７０の概念図であり、上記した亜硝酸型の硝化装置１０の後段に、アンモニアと亜硝酸とを嫌気性アンモニア酸化細菌により同時脱窒する嫌気性アンモニア酸化装置７２を設けたものである。尚、亜硝酸型の硝化装置１０で既に説明した部材には同符号を付して説明は省略する。尚、図３の加熱処理装置１４には主な構成のみを図示したが、図１で説明した加熱処理装置１４と同様である。
【００４３】
図３に示すように、硝化槽１２の前段にアンモニア性廃水を硝化装置１０と嫌気性アンモニア酸化装置７２とに２つに分流する分流器７４が設けられる。即ち、原水配管１６は分流器７４の出口で２つに分岐され、一方の分岐原水配管１６ａは硝化槽１２に接続されると共に、他方の分岐原水配管１６ｂは嫌気性アンモニア酸化装置７２に至る上記処理水配管２２の途中に接続される。
【００４４】
かかる廃水処理装置７０で嫌気性アンモニア酸化法によりアンモニア性廃水中の窒素成分を除去するには、分流器７４によりアンモニア性廃水の５７％を亜硝酸型の硝化装置１０に分流し、残りの４３％を嫌気性アンモニア酸化装置７２に直接流入するように分流する。そして、硝化装置１０でアンモニア性廃水中のアンモニアを亜硝酸に硝化することにより、嫌気性アンモニア酸化装置７２に流入する被処理水のアンモニアと亜硝酸との比を１：１．３２の嫌気性アンモニア酸化法の比にコントロールする。この場合、本発明の亜硝酸型の硝化装置１０を使用することで、アンモニア性廃水中のアンモニアを亜硝酸に硝化する硝化性能を安定化することができるので、嫌気性アンモニア酸化装置７２に流入する被処理水のアンモニアと亜硝酸との比を１：１．３２の嫌気性アンモニア酸化法の比に安定してコントロールすることが可能となる。従って、嫌気性アンモニア酸化装置７２による窒素除去性能が良くなる。
【実施例】
【００４５】
以下に本発明の亜硝酸型の硝化装置の実施例を説明するが、これに限定されるものではない。
【００４６】
（比較例）
比較例は、図４に示すとおり、亜硝酸型硝化担体２０の加熱処理をまとめて行う従来の硝化槽８０で亜硝酸型の硝化処理試験を行った場合である。加熱処理した亜硝酸型硝化担体２０（包括固定化担体）を硝化槽８０に投入し、アンモニア性廃水を通水した。アンモニア性廃水（原水）は、産業廃水を用いた。亜硝酸型硝化担体は、１辺３ｍｍの立方体形状に成形したものを予め湯浴で６０°Ｃ１時間加熱処理したものを使用した。この産業廃水のアンモニア性窒素濃度（ＮＨ4 −Ｎ）は３５０〜４４０ｍｇ／Ｌであった。廃水のｐＨについては、ｐＨコントローラーにより７．０〜８．０に制御し、溶存酸素濃度（ＤＯ）はＤＯ制御装置により１．０〜２．０ｍｇ／Ｌに設定した。
【００４７】
比較例における処理水の水質結果を図５に示す。処理水のアンモニア性窒素濃度（ＮＨ4 −Ｎ）及び亜硝酸性窒素濃度（ＮＯ2 −Ｎ）から分かるように、運転開始約３〜４週間後に硝化活性が立上り、亜硝酸型の硝化反応を開始した。そして、運転開始後、約２１０日目までは安定した亜硝酸型の硝化反応を維持することが確認された。しかし、運転開始２１０日以後から、亜硝酸性窒素濃度（ＮＯ2 −Ｎ）が急激に減少した。これは、産業廃水と一緒に硝化槽８０に流入した亜硝酸酸化細菌が亜硝酸型硝化担体に付着・増殖して亜硝酸酸化活性が立上ったためであり、処理水中には高濃度の硝酸が検出された。そこで、２４０日目に、硝化槽００内の亜硝酸型硝化担体をすべて回収し、再度加熱処理により、付着した亜硝酸酸化細菌の殺菌を行った。加熱処理条件は６０°Ｃ１時間湯浴に潰すことにより行った。これにより、約２５８日目から性能を取り戻すことができ、亜硝酸型の硝化反応を行うことができた。
【００４８】
しかしながら、図５から明らかなように、運転開始後２４０日目から２５８日目までの間は、処理水中に多量のアンモニアが残留した。これは、亜硝酸型硝化担体の加熱処理によりアンモニア酸化細菌も若干影響をうけて亜硝酸型の硝化活性が低下した為である。この比較例の結果から、硝化槽８０内の亜硝酸型硝化担体２０を一度に引き抜いて加熱処理を行うと１次的に全く亜硝酸型の硝化が行えない期間が生じてしまうことが明らかとなった。
【００４９】
（実施例）
実施例は、図１の本発明の亜硝酸型の硝化装置１０を使用して、比較例のときと同じ産業廃水及び亜硝酸型硝化担体２０を使用して亜硝酸型の硝化試験を行ったものである。硝化槽１２から亜硝酸型硝化担体２０を、毎日１回の割合で定期的に引き抜いて加熱処理装置１４で加熱処理し、硝化槽１２に戻すと共に、１回の担体引抜量（％）は硝化槽１２内の全担体量の０．１％〜４％として試験した。即ち、複数の硝化槽１２を用意し、硝化槽ごとに０．１％〜４％の担体引抜量（％）の範囲内で担体引抜量（％）が異なるように設定した。
【００５０】
図６は、亜硝酸型硝化率（％）と亜硝酸型硝化担体の引抜量（％）との関係を示したものである。
【００５１】
ここで、横軸に示す担体引抜量（％）とは、硝化槽内全体の全担体量に対して１日当たり引き抜いた亜硝酸型硝化担体２０の比率であり、縦軸に示す亜硝酸型硝化率（％）は次の式によって算出した。
【００５２】
処理水の亜硝酸性窒素濃度（ＮＯ2 −Ｎ）
亜硝酸型硝化率（％）＝─────────────────────×１００
廃水のアンモニア性窒素濃度（ＮＨ4 −Ｎ）
図６から分かるように、硝化槽１２からの担体引抜量（％）を大きくしていくと、亜硝酸型硝化率（％）が急激に大きくなり、担体引抜量（％）が０．５％のときに亜硝酸型硝化率（％）が約９０％と最大になった。更に担体引抜量（％）を大きくしていくと、亜硝酸型硝化率（％）がゆるやかに下降し、担体引抜量（％）が２．５％のときに亜硝酸型硝化率（％）約７５％となり、その後は急激に低下する。このように、硝化槽１２から引き抜く１日当たりの引き抜き量が全担体量の０．５％未満では、硝化槽１２全体からみたときに亜硝酸型硝化担体１２に付着した亜硝酸酸化細菌を十分に殺菌することができない。これにより、硝化槽１２の亜硝酸型の硝化性能が低下するので、処理水中に硝酸が生成してしまう。逆に、硝化槽１２から引き抜く１日当たりの引き抜き量を全担体量の２．５％を超えると、亜硝酸酸化細菌は十分に殺菌されるが、アンモニア酸化細菌の一部も殺菌されるために硝化槽１２内における馴養中の亜硝酸型硝化担体２０の割合が多くなり、硝化槽１２の硝化性能が低下する。即ち、担体引抜量（％）が０．５％未満で小さ過ぎても、２．５％を超えて大き過ぎても亜硝酸型硝化率（％）が低下し、硝化槽１２の硝化性能が悪化することが分かる。
【００５３】
この実施例の結果は、硝化槽１２内における亜硝酸型硝化担体の全担体量の一部を定期的に引き抜いて加熱処理することで、比較例のように全担体量を一度に加熱処理するような硝化活性の低下はないが、１日当たりの引き抜き量を間違えると硝化槽１２の硝化性能が低下することを意味する。従って、亜硝酸型硝化担体２０を定期的に引き抜いて加熱処理し、加熱処理した亜硝酸型硝化担体２０を硝化槽１２に戻すことに加えて、引き抜く１日当たりの引き抜き量を硝化槽１２内における全担体量の０．５〜２．５％の範囲内に制御することが重要であり、これにより高い亜硝酸硝化率を得ることができる。
【００５４】
また、加熱処理時に使用する加熱槽３０の湯量（熱量）については、担体引抜量（％）の最大値を２．５％とすることから、小型の加熱槽３０でよく、設備の大幅な縮小が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の亜硝酸型の硝化装置の概念図
【図２】亜硝酸型硝化担体の引き抜き計量と加熱処理とを１槽で行えるようにした計量・加熱槽の概念図
【図３】本発明の廃水処理装置の概念図
【図４】従来の亜硝酸型の硝化装置の概念図
【図５】従来の亜硝酸型の硝化装置で亜硝酸型硝化担体をまとめて加熱処理した比較例の結果を示した図
【図６】本発明の亜硝酸型の硝化装置で亜硝酸型硝化担体を定期的に加熱処理した場合の亜硝酸型硝化率（％）と亜硝酸型硝化担体の引抜量（％）との関係を示した図
【符号の説明】
【００５６】
１０…亜硝酸型の硝化装置、１２…硝化槽、１４…加熱処理装置、１６…原水配管、１８…原水ポンプ、２０…亜硝酸型硝化担体、２２…処理水配管、２４…スクリーン、２６…引き抜き配管、２８…計量槽（計量手段）、３０…加熱槽（加熱手段）、３２…冷却槽（冷却手段）、３４…戻し配管、３６…第１送水管、３８…第２送水管、４０…引き抜きポンプ、４２…第１送りポンプ、４４…第２送りポンプ、４５…戻しポンプ、４６…容器、４８…開閉駆動部、５０…センサー、５２…制御装置、５４…ヒーター、５６…冷水供給配管、５８…排出管、６０…計量・加熱槽、６２…温水供給配管、６４…バルブ、６６…排出管、７０…廃水処理装置、７２…嫌気性アンモニア酸化装置、７４…分流器
【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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