(57)【要約】【課題】多量のアナモックス細菌を保持し、アンモニア性窒素と亜硝酸性窒素を効率よく反応させて脱窒することができ、発生する窒素ガスを効率よく分離して脱窒を継続することができる窒素含有液の処理方法および装置を提供する。【解決手段】気相中に水平方向に配置された複数の多孔質柱状体５が上下方向に接続された生物反応部材３を容器２に収容してアナモックス細菌を付着させ、アンモニア性窒素および亜硝酸性窒素を含む被処理液を散液装置８から生物反応部材３の上から流下させ、アナモックス細菌によりアンモニア性窒素と亜硝酸性窒素を反応させて脱窒する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気相中に水平方向に配置された複数の多孔質柱状体が上下方向に接続された生物反応部材にアナモックス細菌を付着させ、アンモニア性窒素および亜硝酸性窒素を含む被処理液を生物反応部材の上から流下させ、アナモックス細菌によりアンモニア性窒素と亜硝酸性窒素を反応させて脱窒する窒素含有液の処理方法。
【請求項２】
生物反応部材を無酸素雰囲気に配置して脱窒する請求項１記載の方法。
【請求項３】
気相中に水平方向に配置された複数の多孔質柱状体が上下方向に接続された生物反応部材にアナモックス細菌およびアンモニア酸化菌を付着させ、アンモニア性窒素を含む被処理液を生物反応部材の上から流下させ、アナモックス細菌の増殖を阻害しない量の酸素含有ガスを供給しながら生物反応を行い、アンモニア酸化菌によりアンモニア性窒素の一部を亜硝酸性窒素に亜硝酸化するとともに、アナモックス細菌によりアンモニア性窒素と亜硝酸性窒素を反応させて脱窒する窒素含有液の処理方法。
【請求項４】
生物反応部材は、複数の多孔質柱状体が導液性シートによりくびれ部を介して上下方向に接続されている請求項１ないし３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
気相中に水平方向に配置された複数の多孔質柱状体が上下方向に接続され、アナモックス細菌を付着させるようにした生物反応部材と、
アンモニア性窒素および亜硝酸性窒素を含む被処理液を生物反応部材の上から流下させる被処理液供給手段と
を含む窒素含有液の処理装置。
【請求項６】
生物反応部材を無酸素雰囲気に維持する手段を含む請求項５記載の装置。
【請求項７】
気相中に水平方向に配置された複数の多孔質柱状体が上下方向に接続され、アナモックス細菌およびアンモニア酸化菌を付着させるようにした生物反応部材と、
アンモニア性窒素を含む被処理液を生物反応部材の上から流下させる被処理液供給手段と、
アナモックス細菌の増殖を阻害しない量の酸素含有ガスを供給するガス供給手段と
を含む窒素含有液の処理装置。
【請求項８】
生物反応部材は、複数の多孔質柱状体が導液性シートによりくびれ部を介して上下方向に接続されている請求項５ないし７のいずれかに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒素含有液の処理方法および装置に関し、特にアンモニア性窒素および／または亜硝酸性窒素を含有する窒素含有液を生物学的に処理するのに適した処理方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
窒素含有排液中に含まれる窒素成分は河川、湖沼及び海洋などにおける富栄養化の原因物質の一つであり、排液処理工程で効率的に除去する必要がある。一般に、窒素含有液中の窒素成分は、生物学的な分解を受けてそのほとんどがアンモニア性窒素に転換される。従来の窒素含有液の処理方法では、アンモニア性窒素をアンモニア酸化細菌の働きにより亜硝酸性窒素に酸化し、さらに亜硝酸性窒素を亜硝酸酸化細菌によりアンモニア性窒素を硝酸性窒素に酸化する硝化工程と、これらの亜硝酸性窒素および硝酸性窒素を従属栄養性細菌である脱窒細菌によりメタノール等の有機物を電子供与体として利用して窒素ガスにまで転換する脱窒工程との２段階の生物反応を経て排水中から除去する生物学的硝化脱窒法が一般的であった。このような従属栄養性細菌を利用する硝化脱窒処理では、メタノール等の有機物が必要であるほか、アンモニア性窒素を亜硝酸性窒素を経て硝酸性窒素にまで酸化するため、多くの曝気動力が必要になる。
【０００３】
このような点を改善する処理方法として、独立栄養性脱窒細菌であるアナモックス細菌を利用する亜硝酸化脱窒処理方法が知られている。この方法は、嫌気条件下でアンモニア性窒素を電子供与体、亜硝酸性窒素を電子受容体として両者を反応させ、窒素ガスを生成することができる独立栄養性の脱窒微生物群を利用して脱窒する方法であり、有機物の添加は不要であるほか、アンモニア性窒素を亜硝酸性窒素まで酸化すればよいので、酸化のための動力も少なくなる。また独立栄養性の微生物は収率が低く、汚泥の発生量が従属栄養性微生物と比較すると著しく少ない。しかし汚泥の発生量が少ないということは、逆にこの微生物を大量に増殖させるのに時間がかかることを意味しており、このため新たな生物処理装置を設置する際には十分量の微生物を槽内に確保することが困難である。
【０００４】
特許文献１には、このような増殖速度が遅い独立栄養性細菌であるアナモックス細菌を、スポンジのような連続気泡を有する粒状担体に担持させることにより汚泥保持量を増加させ、これにより速度を高くする方法が提案されている。しかしこの方法では、汚泥保持量を増加させることができるが、脱窒反応で生成する窒素ガスが粒状担体に付着するため粒状担体が水面近くに浮上してしまい、被処理液と担体の接触が悪くなる。これを防止するためには、ガスの注入、あるいはポンプ等の機械的な力を加えて槽内を強く攪拌する必要があり、攪拌してもガスの除去は困難である。
【０００５】
特許文献２には、スポンジのような連続気泡を有する粒状担体に、独立栄養性脱窒細菌であるアナモックス細菌およびアンモニア酸化菌を担持させ、アナモックス細菌の増殖を阻害しない量の酸素含有ガスを供給しながら生物反応を行い、アンモニア酸化菌によりアンモニア性窒素の一部を亜硝酸性窒素に亜硝酸化するとともに、アナモックス細菌により脱窒を行う方法が示されている。しかしこの方法でも、脱窒反応では窒素ガスが生成するため、粒状担体の周囲や内部にガスが気泡となって付着し、酸素含有ガスの供給によっても粒状担体とガスの分離は困難であり、粒状担体にガスが付着した状態で被処理液が循環するようになり、処理効率が低下する。また上記の処理方法はいずれもアンモニア性窒素を酸化する際、アンモニア性窒素を含む液中に酸素含有ガス（空気）を供給して酸化するため、ガス供給のための動力費が高く、処理コストを高くするという問題点がある。
【０００６】
特許文献３には、有機性排液を好気的に処理するために、水平方向に配置した多数の多孔質柱状体を導水シートにより上下方向に接続した浄化帯に好気性微生物を付着させ、浄化帯の上から有機性排水を流下させ、好気性微生物の存在下に空気と接触させ、排水中の有機物を分解する方法が示されている。しかしこの方法では、好気性微生物の存在下に排水を空気と効率よく接触させ、大量の空気を供給するために上記の構成が採用されているだけであり、アナモックス細菌による脱窒の可能性については示されていない。
【特許文献１】特開２００２−２２４６８８号公報
【特許文献２】特開２００１−２９３４９４号公報
【特許文献３】特開平１０−２６３５７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の第１の課題は、多量のアナモックス細菌を保持し、アンモニア性窒素と亜硝酸性窒素を効率よく反応させて脱窒することができ、発生する窒素ガスを効率よく分離して脱窒を継続することができる窒素含有液の処理方法および装置を提供することである。
【０００８】
本発明の第２の課題は、アナモックス細菌およびアンモニア酸化菌を保持し、アンモニア酸化菌によりアンモニア性窒素の一部を亜硝酸性窒素に亜硝酸化するとともに、アナモックス細菌によりアンモニア性窒素と亜硝酸性窒素を反応させて脱窒することができ、発生する窒素ガスを効率よく分離して脱窒を継続することができ、酸素含有ガス供給のための動力費を低くすることができる窒素含有液の処理方法および装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、次の窒素含有液の処理方法および装置である。
（１）気相中に水平方向に配置された複数の多孔質柱状体が上下方向に接続された生物反応部材にアナモックス細菌を付着させ、アンモニア性窒素および亜硝酸性窒素を含む被処理液を生物反応部材の上から流下させ、アナモックス細菌によりアンモニア性窒素と亜硝酸性窒素を反応させて脱窒する窒素含有液の処理方法。
（２）生物反応部材を無酸素雰囲気に配置して脱窒する上記（１）記載の方法。
（３）気相中に水平方向に配置された複数の多孔質柱状体が上下方向に接続された生物反応部材にアナモックス細菌およびアンモニア酸化菌を付着させ、アンモニア性窒素を含む被処理液を生物反応部材の上から流下させ、アナモックス細菌の増殖を阻害しない量の酸素含有ガスを供給しながら生物反応を行い、アンモニア酸化菌によりアンモニア性窒素の一部を亜硝酸性窒素に亜硝酸化するとともに、アナモックス細菌によりアンモニア性窒素と亜硝酸性窒素を反応させて脱窒する窒素含有液の処理方法。
（４）生物反応部材は、複数の多孔質柱状体が導液性シートによりくびれ部を介して上下方向に接続されている上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の方法。
（５）気相中に水平方向に配置された複数の多孔質柱状体が上下方向に接続され、アナモックス細菌を付着させるようにした生物反応部材と、
アンモニア性窒素および亜硝酸性窒素を含む被処理液を生物反応部材の上から流下させる被処理液供給手段と
を含む窒素含有液の処理装置。
（６）生物反応部材を無酸素雰囲気に維持する手段を含む上記（５）記載の装置。
（７）気相中に水平方向に配置された複数の多孔質柱状体が上下方向に接続され、アナモックス細菌およびアンモニア酸化菌を付着させるようにした生物反応部材と、
アンモニア性窒素を含む被処理液を生物反応部材の上から流下させる被処理液供給手段と、
アナモックス細菌の増殖を阻害しない量の酸素含有ガスを供給するガス供給手段と
を含む窒素含有液の処理装置。
（８）生物反応部材は、複数の多孔質柱状体が導液性シートによりくびれ部を介して上下方向に接続されている上記（５）ないし（７）のいずれかに記載の装置。
【００１０】
本発明において処理の対象となる被処理液は窒素含有液であり、下水、し尿、食品排水、肥料工場排水、その他の産業排水などが上げられる。これらの窒素含有液は本発明の処理方法および装置で処理する段階でアンモニア性窒素、またはアンモニア性窒素および亜硝酸性窒素を含有する被処理液であればよく、有機性窒素を含む場合はあらかじめ嫌気性処理または好気性処理により有機性窒素をアンモニア性窒素に分解し、あるいはさらにアンモニア性窒素の一部を亜硝酸性窒素に分解して本発明の処理に供することができる。硝酸性窒素は含有しないものが好ましい。
【００１１】
本発明において脱窒に用いられるアナモックス細菌は、Ｐｌａｎｃｔｏｍｙｃｅｔｅｓに属す細菌であって、嫌気性雰囲気でアンモニア性窒素と亜硝酸性窒素を反応させて直接窒素ガスに変換させる脱窒細菌である。このようなアナモックス細菌は従来の脱窒に用いられた従属栄養性の脱窒細菌とは異なり、独立栄養性の細菌であるため、脱窒に際して従来の脱窒細菌には必要であったメタノール等の栄養源の添加を必要としない。またアナモックス細菌は、アンモニア性窒素と亜硝酸性窒素を反応させて直接窒素ガスに変換させるため、アンモニア性窒素と亜硝酸性窒素を同時に除去でき、しかも有害な廃棄物を生成しない。このようなアナモックス細菌はアンモニア性窒素と亜硝酸性窒素を含む被処理液を嫌気性下に反応させて脱窒することにより発生させることができるが、窒素含有液の脱窒工程より採取した汚泥をそのまま、または生物反応部材に付着させて使用することができる。アナモックス細菌による反応は以下に示され、アンモニア性窒素と亜硝酸性窒素がほぼ１：１．３２で反応する。
【００１２】
１．０ＮＨ4+＋１．３２ＮＯ2-＋０．０６６ＨＣＯ3-＋０．１３Ｈ+→１．０２Ｎ2＋０．２６ＮＯ3-＋０．０６６ＣＨ2Ｏ0.5Ｎ0.15＋２．０３Ｈ2Ｏ
【００１３】
本発明においてアンモニア性窒素の亜硝酸化に用いられるアンモニア酸化菌は、従来よりアンモニア性窒素の亜硝酸化に用いられている細菌であって、好気性下にアンモニア性窒素を酸化して亜硝酸性窒素に転換する細菌である。このような亜硝酸化細菌は、アンモニア性窒素を含む被処理液を好気性下に酸化することにより発生させることができるが、有機性廃水処理の亜硝酸化工程より採取した汚泥をそのまま、または生物反応部材に付着させて使用することができる。
【００１４】
本発明において脱窒に用いられる生物反応部材は、水平方向に配置された複数の多孔質柱状体が上下方向に接続された構造体であり、複数の多孔質柱状体が導液性シートによりくびれ部を介して上下方向に接続されているものが好ましい。多孔質柱状体は連続気泡を有する多孔質の柱状体が好ましく、連続気泡は孔径５〜５０００μｍ、好ましくは１０〜１０００μｍ、空隙率１０〜９５％、好ましくは３０〜９５％、比表面積５００〜１００００ｍ2/ｍ3のものが好ましい。このような多孔質柱状体スポンジのような発泡成形体、あるいは焼結金属のような粒子もしくは繊維状物の結合体などが用いられる。具体的には、不織布やポリウレタン製などのスポンジ状の素材や、セラミックスなどの保水性のある素材などが使用できる。
【００１５】
多孔質柱状体は垂直方向の断面形状が四辺形、三角形、円形など、任意の断面形状とすることができるが、対角線が水平および垂直方向に向く四辺形、または頂角が水平方向に向くように２個の三角形の底辺を合わせた断面形状のものが好ましい。このような多孔質柱状体は、水平方向に配置された複数のものが導液性シートによりくびれ部を介して上下方向に接続されている形状のものが好ましいが、製作上は導液性シートの片側または両側に、垂直方向の断面で分割した形状の多孔質柱状体を貼り付けたものが容易に製作できるため好ましい。導液性シートは織物あるいは網状のシートなどの透液性のシートが好ましいが、樹脂シートのような非透液性のシートを用いてもよい。
【００１６】
本発明において、上記のような生物反応部材は、気相中に多孔質柱状体が水平方向に配置され、複数の多孔質柱状体が上下方向に接続されるように配置される。生物反応部材は容器中に配置されるのが好ましく、これにより雰囲気を無酸素雰囲気にしたり、あるいは酸素雰囲気にするなど、使い分けることができる。生物反応部材の上から被処理液を流下させるように被処理液供給手段が設けられるが、被処理液供給手段は容器の上部に連絡することができる。処理液を反応部材の下から取り出すように処理液供給手段を容器の下部に連絡することができる。無酸素雰囲気にする場合には不活性ガス供給手段を設けることができ、酸素雰囲気にする場合には酸素含有ガス供給手段を設けることができる。
【００１７】
アンモニア性窒素および亜硝酸性窒素を含む被処理液を脱窒するには、気相中に配置された生物反応部材にアナモックス細菌を付着させ、アンモニア性窒素および亜硝酸性窒素を含む被処理液を生物反応部材の上から流下させ、アナモックス細菌によりアンモニア性窒素と亜硝酸性窒素を反応させて脱窒する。この場合、生物反応部材を無酸素雰囲気に配置して脱窒することにより、アナモックス細菌の活性が高く保持され、脱窒効率は高くなる。上記の処理では、生物反応部材に付着したアナモックス細菌の作用によりアンモニア性窒素と亜硝酸性窒素が生物学的に反応して、窒素ガスが生成することにより脱窒され、メタノール等の栄養源は不要である。被処理液中のアンモニア性窒素と亜硝酸性窒素の割合は、モル比でアンモニア性窒素１に対して亜硝酸性窒素０．５〜２、好ましくは１〜１．５とするのが望ましい。被処理液中のアンモニア性窒素および亜硝酸性窒素の濃度はそれぞれ５〜１０００ｍｇ／Ｌ、５〜２００ｍｇ／Ｌとするのが好ましい。
【００１８】
生物反応部材は、水平方向に配置された複数の多孔質柱状体が上下方向に接続されているため、上から流下する被処理液は短絡することなく、個々の多孔質柱状体に均一に行き渡り、付着したアナモックス細菌と均一に接触して生物反応が均一に行われる。上の多孔質柱状体から下の多孔質柱状体へ被処理液が流下する際、くびれ部を通過することにより、被処理液と気相との接触効率が高くなり、
発生する窒素ガスの放出が促進される。発生する窒素ガスはそのまま生物反応部材から気相に放出されるが、不活性ガス等を供給すると、窒素ガスの除去が促進されるので、生物反応部材に気泡が付着することがなく、被処理液の生物反応部材への供給が促進され、反応効率が高くなる。多孔質柱状体は導液性シートにより上下方向に接続されていると、被処理液が均一に流下するため好ましいが、直接流下させてもよい。
【００１９】
アンモニア性窒素を含む被処理液を脱窒するには、気相中に配置された生物反応部材にアナモックス細菌およびアンモニア酸化菌を付着させ、アンモニア性窒素を含む被処理液を生物反応部材の上から流下させ、アナモックス細菌の増殖を阻害しない量の酸素含有ガスを供給しながら生物反応を行い、アンモニア酸化菌によりアンモニア性窒素の一部を亜硝酸性窒素に亜硝酸化するとともに、アナモックス細菌により残留アンモニア性窒素と生成亜硝酸性窒素を生物学的に反応させて脱窒する。この場合、アナモックス細菌の増殖を阻害しない量の酸素含有ガスを供給しながら脱窒することにより、亜硝酸化と脱窒が同時に起こり、アナモックス細菌の活性が高く保持され、脱窒効率は高くなる。この場合、アナモックス細菌は生物反応部材の内部に付着し、酸素含有ガスと接触する外周部にアンモニア酸化菌を付着して、亜硝酸化と脱窒を並行して行うことができる。
【００２０】
上記の処理では、発生する窒素ガスはそのまま生物反応部材から気相に放出されるが、酸素含有ガスを供給することにより窒素ガスの除去が促進されるので、生物反応部材に気泡が付着することがなく、被処理液および酸素含有ガスの生物反応部材への供給が促進され、反応効率が高くなる。また上記の処理はいずれも、気相に配置した生物反応部材に被処理液を上から流下させて反応させるようにしているため、不活性ガスまたは酸素含有ガスの供給のための動力費は液中へ供給する場合に比べて低くでき、処理コストを低くできる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、気相中に水平方向に配置された複数の多孔質柱状体が上下方向に接続された生物反応部材にアナモックス細菌を付着させ、アンモニア性窒素および亜硝酸性窒素を含む被処理液を生物反応部材の上から流下させ、アナモックス細菌によりアンモニア性窒素と亜硝酸性窒素を反応させて脱窒するようにしたので、多量のアナモックス細菌を保持し、アンモニア性窒素と亜硝酸性窒素を効率よく反応させて脱窒することができ、発生する窒素ガスを効率よく分離して脱窒を継続することができ、動力費を低くできる窒素含有液の処理方法および装置を得ることができる。
【００２２】
本発明において、生物反応部材を無酸素雰囲気に配置して脱窒することにより、アナモックス細菌の活性を高く維持して脱窒を継続することができる。
【００２３】
本発明において、生物反応部材にアナモックス細菌およびアンモニア酸化菌を付着させ、アンモニア性窒素を含む被処理液を生物反応部材の上から流下させることにより、アナモックス細菌およびアンモニア酸化菌を保持し、アンモニア酸化菌によりアンモニア性窒素の一部を亜硝酸性窒素に亜硝酸化するとともに、アナモックス細菌によりアンモニア性窒素と亜硝酸性窒素を反応させて脱窒することができ、発生する窒素ガスを効率よく分離して脱窒を継続することができ、酸素含有ガス供給のための動力費を低くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を図面により説明する。図１は本発明の実施形態による窒素含有液の処理方法および装置を示す斜視図（透視図）、図２は生物反応部材の斜視図、図３はその部分拡大図、図４はユニットの斜視図である。図１〜図４において、１は処理装置であり、容器２内に生物反応部材３のユニット４が配置されている。生物反応部材３は、複数の多孔質柱状体５が導液性シート６によりくびれ部７を介して上下方向に接続されるように構成されている。この生物反応部材３は、図３に示すように、導液性シート６の両側に垂直断面形状が三角形の多孔質柱状分割体５ａ、５ｂが、頂角を外側にして底面を合わせるように張り合わされ、全体として対角線が水平および垂直方向となる四辺形の垂直断面形状に形成されている。
【００２５】
ユニット４は、被処理液供給手段としての散液装置８の両側壁に形成されたＶノッチ９の下側に、被処理液を流下させるように２個の生物反応部材３が並べて吊り下げられている。隣接する生物反応部材３はそれぞれの多孔質柱状分割体５ａ、５ｂの頂角が対向するように並べられているが、それぞれの頂角が反対側のくびれ部７と対向するように並べられていてもよい。このようなユニット４は、多数並べて容器２内に収容され、被処理液路１１および分配路１２に連絡している。容器２の下部には給気路１５および処理液路１３が連絡し、上部には排気路１６が連絡している。
【００２６】
図５は他の実施形態による窒素含有液の処理方法および装置を示す斜視図（透視図）であり、図１における散液装置８の替わりに、蓋２１が被処理液供給手段として設けられている。蓋２１には平行な分配溝２２の最下部に透孔２３が生物反応部材３の上部に被処理液を流下させるように開口している。分配溝２２の上部には被処理液を分配するスプリンクラ２４が設けられ、被処理液路１１に連絡している。透孔２３は排気路１６を兼ねている。他の構成は図１と同様である。
【００２７】
上記の処理装置１では、アンモニア性窒素と亜硝酸性窒素を含む被処理液を脱窒する場合は、生物反応部材３にアナモックス細菌を付着させて脱窒反応を行う。付着させるには、アンモニア性窒素と亜硝酸性窒素を含む被処理液を嫌気性下に反応させて脱窒することによりアナモックス細菌を発生させて付着させることができるが、窒素含有液の脱窒工程より採取したアナモックス細菌を含む汚泥を生物反応部材３に付着させて使用することができる。アナモックス細菌は生物反応部材３の複数の多孔質柱状体３の空隙に付着して生息し、脱窒反応を行う。導液性シート６にも付着する。
【００２８】
上記の処理方法は、アナモックス細菌を付着させた生物反応部材３にアンモニア性窒素および亜硝酸性窒素を含む被処理液を生物反応部材３の上から流下させ、アナモックス細菌によりアンモニア性窒素と亜硝酸性窒素を反応させて脱窒する。この場合、生物反応部材３を無酸素雰囲気に配置して脱窒することにより、アナモックス細菌の活性が高く保持され、脱窒効率は高くなる。被処理液は被処理液路１１から供給し、図１の場合は分配路１２を通して散液装置８に導入し、Ｖノッチ９から生物反応部材３に被処理液を流下させて脱窒する。図５の場合はスプリンクラ２４から分配溝２２に被処理液を分配し、透孔２３から生物反応部材３に被処理液を流下させて脱窒する。
【００２９】
生物反応部材３に流下した被処理液は、生物反応部材３の水平方向に配置された複数の多孔質柱状体５の全体に浸透し、ここで付着したアナモックス細菌と均一に接触して生物反応が均一に行われる。上下方向に接続されている複数の多孔質柱状体５はくびれ部７で連絡することにより、流路が狭くなるため短絡することなく、個々の多孔質柱状体５に均一に行き渡り、多孔質柱状体５の全体で生物反応が行われ、反応効率は高くなる。また上の多孔質柱状体５から下の多孔質柱状体５へ被処理液が流下する際、くびれ部７を通過することにより、被処理液と気相との接触効率が高くなり、発生する窒素ガスの放出が促進される。
【００３０】
上記の処理方法では、生物反応部材３を無酸素雰囲気に配置して脱窒することにより、アナモックス細菌の活性が高く保持され、脱窒効率は高くなる。このためには容器２内への酸素の侵入を遮断することも有効であるが、給気路１５から窒素ガス等の不活性ガスを供給して生物反応部材３に沿って流すことにより、発生する窒素ガスを除去して反応を効率化することができる。すなわち生物反応で発生する窒素ガスはそのまま生物反応部材から気相に放出されるが、不活性ガス等を供給すると、窒素ガスの除去が促進されるので、生物反応部材に気泡が付着することがなく、被処理液の生物反応部材への供給が促進され、反応効率が高くなる。発生する窒素ガスを循環してもよい。
【００３１】
アンモニア性窒素を含む被処理液を脱窒する場合は、気相中に配置された生物反応部材３にアナモックス細菌およびアンモニア酸化菌を付着させて、亜硝酸化と脱窒を行う。アナモックス細菌およびアンモニア酸化菌を付着させるには、アンモニア性窒素を含む被処理液を供給し、アナモックス細菌の増殖を阻害しない量の酸素含有ガス（空気）を供給しながら生物反応を行うことによりこれらの細菌を発生させることができるが、すでに発生している汚泥を付着させてもよい。
【００３２】
上記の処理方法は、アンモニア性窒素を含む被処理液を前記と同様に被処理液路１１から供給して生物反応部材３の上から流下させ、給気路１５からアナモックス細菌の増殖を阻害しない量の酸素含有ガス（空気）を供給しながら生物反応を行い、アンモニア酸化菌によりアンモニア性窒素の一部を亜硝酸性窒素に亜硝酸化するとともに、アナモックス細菌により残留アンモニア性窒素と生成亜硝酸性窒素を生物学的に反応させて脱窒する。この場合、アナモックス細菌の増殖を阻害しない量の酸素含有ガスを供給しながら脱窒することにより、亜硝酸化と脱窒が同時に起こり、アナモックス細菌の活性が高く保持され、脱窒効率は高くなる。この場合、アナモックス細菌は生物反応部材３の複数の多孔質柱状体５の内部に付着し、酸素含有ガスと接触する外周部にアンモニア酸化菌を付着して、亜硝酸化と脱窒を平行して行うことができる。空気の供給が過剰な場合には亜硝酸が処理水中に残留し、空気が不足する場合にはアンモニアが処理水中に残留するため、処理水水質を測定して空気の供給量を調節することができる。
【００３３】
上記の処理では、発生する窒素ガスはそのまま生物反応部材３から気相に放出されるが、酸素含有ガスを供給することにより窒素ガスの除去が促進されるので、生物反応部材３に気泡が付着することがなく、被処理液および酸素含有ガスの生物反応部材３への供給が促進され、反応効率が高くなる。また上記の処理はいずれも、気相に配置した生物反応部材３に被処理液を上から流下させて反応させるようにしているため、不活性ガスまたは酸素含有ガスの供給のための動力費は液中へ供給する場合に比べて低くでき、処理コストを低くできる。
【００３４】
以上の処理を受けた処理液は処理液路１３から取り出され、必要により後処理を受けて系外へ排出される。排気は排気路１６から取り出されるが、無害な排気の場合は排気路１６を省略できる。
【実施例１】
【００３５】
３辺が3cm×3cm×4.24cmの二等辺三角形の横断面形状を有する三角柱のポリウレタンスポンジ（全スポンジ容積:0.756L、スポンジ表面積:1,008cm2）からなる多孔質柱状分割体（長さ4cm）５ａ、５ｂを水平方向に21列配置して上下に平行に並べ、２枚の塩化ビニル板の片側に、合計42列の長辺を含む底面を糊づけして生物反応部材３を形成した。この生物反応部材３を多孔質柱状分割体５ａ、５ｂの突出する頂角が反対側のくびれ部７に対向するように配置して、内径5cm×5cm、塔長1.3m、容積3.25Lの円筒状の容器２に収容して処理装置１を構成した。
【００３６】
この処理装置１に、アナモックス細菌による脱窒装置から採取したグラニュール汚泥をホモジナイザーで破砕し、約100mlを生物反応部材３に植種して脱窒試験を行った。試験に用いた被処理液は、塩化アンモニウムおよび亜硝酸ナトリウムにより窒素濃度を調整し、ミネラル、微量金属、重炭酸カリウムを添加した人工合成基質であり、窒素濃度は負荷の上昇にともなって、NH4-N濃度：10-80mgN/L、NO2-N濃度：10-80mgN/Lとなるように濃度を上昇させた。
【００３７】
脱窒試験は上記の被処理液を容器２内の２個の生物反応部材３の上部に供給して、上部の多孔質柱状分割体５ａ、５ｂから順次流下させ、容器２内は酸素の供給を遮断した状態で脱窒反応を行った。試験はNH4-N濃度10mgN/L、NO2-N濃度10mgN/L、窒素負荷0.125gTN/L・day、HRT4.4hr、pH8.0に設定して室温で運転を開始した。その後、HRTを1.92hrに短縮し、徐々に基質の窒素濃度を上げて窒素負荷を0.75gTN/L・dayにまで上昇させた。さらに30〜35℃での温度制御による運転を行った。全体の試験条件は、被処理液流量：4-13L/day、流入pH：7.5-8.0、温度：0-60日目は室温、61日目以降は約30-35℃である。
【００３８】
窒素負荷、窒素除去速度（ｇＮ／Ｌ・day）および気温（℃）の経時変化を図６に示し、被処理液アンモニア性窒素濃度（Int. NH4-N）、処理液アンモニア性窒素濃度（Eff. NH4-N）、被処理液亜硝酸性窒素濃度（Int. NO2 -N）、処理液亜硝酸性窒素濃度（Eff. NO2-N）、被処理液硝酸性窒素濃度（Int. NO3-N）処理液硝酸性窒素濃度（Eff. NO3-N）の経時変化を図７に示す。
【００３９】
図６、図７より、生物反応部材にアナモックス細菌を付着させることにより、被処理液のアンモニア性窒素および亜硝酸性窒素が除去でき、処理の継続に伴ってアナモックス細菌の付着量が増加するためと推測されるが、窒素除去速度が高くなることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
アンモニア性窒素、亜硝酸性窒素等の窒素成分を含有する窒素含有液を生物学的に脱窒する処理方法および装置に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態による窒素含有液の処理方法および装置を示す斜視図（透視図）である。
【図２】生物反応部材の斜視図である。
【図３】図２の部分拡大図である。
【図４】ユニットの斜視図である。
【図５】他の実施形態による窒素含有液の処理方法および装置を示す斜視図（透視図）である。
【図６】実施例１の結果を示すグラフである。
【図７】実施例１の結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４２】
１  処理装置
２  容器
３  生物反応部材
４  ユニット
５  多孔質柱状体
５ａ、５ｂ  多孔質柱状分割体
６  導液性シート
７  くびれ部
８  散液装置
９  Ｖノッチ
１１  被処理液路
１２  分配路
１３  処理液路
１５  給気路
１６  排気路
２１  蓋
２２  分配溝
２３  透孔
２４  スプリンクラ
【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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【図７】
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