(57)【要約】【課題】下水その他の有機性排水を被処理排水（原排水に同じ。）として、処理前の原排水と該原排水を好気性処理した硝化液との間に相互浸透可能な気液透過膜を介して接触（隔膜接触）させ、膜表面及び膜厚内で自然過程による脱窒反応をおこなわせる。【解決手段】隔膜脱窒方法が少なくとも以下の処理工程を包含する。（１）嫌気性の原排水と好気性の硝化液を多孔性又は透水性素材からなる気液透過膜を介して接触させる。（２）隔膜内に原排水と硝化液を相互浸透導入し、脱窒菌の増殖環境を自然形成させる。（３）膜表面及び膜厚内で硝酸性窒素の還元による脱窒反応を生起させ、硝化液中の窒素除去と原排水中の有機物除去を同時的に進行させる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下水その他の有機性排水を被処理排水（以下、原排水。）として、嫌気・好気環境を形成し、好気環境排水中の酸化態窒素を嫌気環境排水（原排水）中の有機物を利用して還元することにより窒素を分離除去する生物学的脱窒方法において、
嫌気・好気環境排水を隔膜接触させ、該隔膜上で生物反応を生起させ又は担持する隔膜脱窒方法であって、
処理前の原排水と該原排水を好気性処理した硝化液との間に相互浸透可能な気液透過膜を介して接触させ、膜表面及び膜厚内で自然過程による脱窒反応をおこなわせるようにしたことを特徴とする隔膜脱窒方法。
【請求項２】
下水その他の有機性排水を被処理排水（以下、原排水。）として、処理前の原排水と該原排水を好気性処理した硝化液との間に相互浸透可能な気液透過膜を介して接触させ、膜表面及び膜厚内で自然過程による脱窒反応をおこなわせるようにした隔膜脱窒方法であって、少なくとも以下の処理工程を包含することを特徴とする隔膜脱窒方法。
（１）嫌気性の原排水と好気性の硝化液を多孔性隔膜又は透水性隔膜からなる気液透過膜を介して接触させる。
（２）隔膜内に原排水と硝化液を相互浸透導入し、脱窒菌の増殖環境を自然形成させる。（３）膜表面及び膜厚内で硝酸性窒素の還元による脱窒反応を生起させ、硝化液中の窒素除去と原排水中の有機物除去を同時的に進行させる。
【請求項３】
気液透過膜を筒状又はチューブ状に形成して硝化液中に管路を配設し、該管路内に原排水を導入するようにした請求項１又は２記載の隔膜脱窒方法。
【請求項４】
気液透過膜を筒状又はチューブ状に形成して原排水中に管路を配設し、該管路内に硝化液を導入するようにした請求項１又は２記載の隔膜脱窒方法。
【請求項５】
気液透過膜を平膜状に形成して原排水と硝化液を隔膜接触させるようにした請求項１又は２記載の隔膜脱窒方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水その他の有機性排水を被処理排水（以下、原排水。）として、嫌気性と好気性の処理環境を形成し、好気性処理により生じた酸化態窒素を原排水中の有機物を利用して還元することにより窒素を分離除去する生物学的脱窒方法に係り、詳しくは、処理前の原排水と該原排水を好気性処理した硝化液との間に相互浸透可能な気液透過膜を介して接触させ、膜表面及び膜厚内で自然過程による脱窒反応をおこなわせるようにした隔膜脱窒方法に関する。なお、脱窒と窒素除去、有機物除去とＢＯＤ除去、及び脱窒反応と生物反応は、それぞれ互換的に使用する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、排水処理施設においては、原排水に酸素を供給して有機物処理をおこなうことが行われてきた。ここでは、酸素供給を曝気に依存する場合が多く、送気のための動力が必要である。
【０００３】
また、富栄養化対策のための窒素等の栄養塩削減も必要であることから、水素供与体（例えばメタノール）を供給する等の必要があった。
【０００４】
ところで、原排水の窒素除去法に関しては、屎尿浄化槽の構造基準が策定されている（非特許文献１を参照）。
【非特許文献１】財団法人日本建築センター情報事業部：屎尿浄化槽の構造基準・同解説１９９６年版，１９９６，pp.589-596
【０００５】
ここでは、発行年までに確立した窒素除去技術が記載されているが、発行より１０年を経過した現時点での先行技術（文献公知発明）を概観すると、生物学的硝化脱窒法を基本とするものが圧倒的に多く、嫌気・好気循環式硝化脱窒法（例えば、特許文献１、２及び３を参照。）と膜分離活性汚泥法（例えば、特許文献４、５及び６を参照。）に大別される。
【特許文献１】特開２００４−１０５８７２号公報
【特許文献２】特開平１１−２３９８００号公報
【特許文献３】特開平９−４７７８０号公報
【特許文献４】特開２００４−２４３２４８号公報
【特許文献５】特開２００３−３１１２９５号公報
【特許文献６】特開平１０−５７８４号公報
【０００６】
しかしながら、嫌気・好気循環式硝化脱窒法に係る問題点は、嫌気・好気条件を維持するため、硝化槽及び脱窒槽を設ける必要がある点、硝化槽内のｐＨ変動を抑制するため中和剤が必要である点、脱窒促進のためメタノール（水素供与体）の添加が必要である点、及び硝化液循環のためのポンプ（動力）が必要である点が挙げられる。
【０００７】
また、膜分離活性汚泥法に係る問題点は、曝気槽内に膜ろ過装置を設け、圧力差を形成してろ過水（窒素除去排水）を取り出すので駆動ポンプが必要となる点、及びろ過による膜の目詰まりが頻発する点が挙げられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
一般に、有機性排水中の窒素除去（脱窒）に必要な３条件は、除去しようとする窒素の形態が硝酸態窒素（ＮＯ3-Ｎ）になっていること〔好気状態〕、水素供与体が豊富であること〔高いＢＯＤ濃度〕、及び酸素が存在しないこと〔嫌気状態〕であり、好気条件と嫌気条件（及び高ＢＯＤ）が両立しないという原理的な問題がある。
【０００９】
こうしたなかで本発明者らは、嫌気・好気条件に関する環境形成の簡素化（無動力化及び薬剤無添加等）、設備コストやランニングコストの削減（省エネルギを含む。）に関する経済効果、及び電気その他のエネルギ供給が難しい地域に対しても機動的に適用可能な立地性について、「酸素透過膜を用いた省エネルギ排水処理技術開発に関する研究」を推進してきた。
【００１０】
この成果物のひとつは、先に特許第３７４３７７１号「無動力排水処理方法」として結実し、すでに実施（技術移転）されている。
【００１１】
本発明は、継続的な研究開発の成果物のひとつであって、気液透過膜を嫌気・好気環境排水の接触材（隔膜）として用いるものである。以下、気液透過膜（隔膜）を介した嫌気・好気環境排水の接触を隔膜接触という。
【００１２】
ここで、発明が解決しようとする課題は、嫌気環境排水（原排水）と好気環境排水（硝化液）との間に相互浸透可能な接触材（隔膜）を導入することにより、膜内（膜面を含む）で自然過程による脱窒反応の進行を規律する点にある。そのような隔膜構成は、多孔性又は透水性素材からなる気液透過膜であることが要請される。
【００１３】
しかも、立地条件を緩和し、無動力及び薬剤無添加の省エネルギ設計を図る。さらに、既設の設備系への適用を容易なものとし、新設、改造、維持に係る設備コストの低減を図る。
【００１４】
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであって、処理前の原排水と該原排水を好気性処理した硝化液との間に相互浸透可能な気液透過膜を介して接触させ脱窒反応をおこなわせるようにした隔膜脱窒方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
課題を解決するために本発明は、原排水に対する嫌気・好気環境を形成し、好気環境排水中の酸化態窒素を嫌気環境排水（原排水）中の有機物を利用して還元することにより窒素を分離除去する生物学的脱窒方法において、
嫌気・好気環境排水を隔膜接触させ、該隔膜上で生物反応を生起させ又は担持する隔膜脱窒方法であって、
処理前の原排水と該原排水を好気性処理した硝化液との間に相互浸透可能な気液透過膜を介して接触させ、膜表面及び膜厚内で自然過程による脱窒反応をおこなわせるようにしたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は以上の構成よりなるものであり、これによれば極めて簡素な手法で動力を必要としないで有機物（原排水中のＢＯＤ）と窒素（硝化液中の硝酸性窒素）を同時的に除去するための排水処理が可能である。
【００１７】
ここでは、従来の排水処理過程における窒素除去に必要な脱窒槽、硝化槽の設置、ｐＨ調整のためのアルカリ剤や水素供与体としてのメタノール添加、さらに硝化液循環のための送液ポンプが不要となり、維持管理の簡素化が図れる。当然に低コストである。
【００１８】
また、実施において既存の排水処理設備に大きな改造を加えることなく応用可能であり、建設コストた維持管理コストの低減が可能で、自然公園、畜舎その他の水質保全を要する利用先の拡大等立地条件に係る制限もない（機動性がある）ので、行政施策としての推進が期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明を実施するための最良形態は、図１に嫌気・好気環境排水を隔膜接触、及び図２に排水処理機構（脱窒機構）の原理的説明図を示すように、上記構成において、少なくとも以下の処理工程を包含している。
【００２０】
（１）嫌気性の原排水と好気性の硝化液を多孔性又は透水性素材からなる気液透過膜を介して接触させる。
（２）隔膜内に原排水と硝化液を相互浸透導入し、脱窒菌の増殖環境を自然形成させる。（３）膜表面及び膜厚内で硝酸性窒素の還元による脱窒反応を生起させ、硝化液中の窒素除去と原排水中の有機物除去を同時的に進行させる。
【００２１】
ここで、気液透過膜を筒状又はチューブ状に形成して硝化液中に管路を配設し、該管路内に原排水を導入するように構成する場合がある。
【００２２】
また、気液透過膜を筒状又はチューブ状に形成して原排水中に管路を配設し、該管路内に硝化液を導入するように構成する場合がある。
【００２３】
また、気液透過膜を平膜状に形成して原排水と硝化液を隔膜接触するように構成する場合がある。
【００２４】
なお、気液透過膜としては多孔性セラミックス、布帛、不織布その他の多孔性又は透水性素材を用いるのが好ましい。
【００２５】
したがって、本発明方法を実施するための装置構成は、原排水と硝化液との間に気液透過界面を形成する気液透過膜を介設して接触させ、硝化液中の硝酸性窒素を原排水中の有機物を水素供与体として利用して還元し、硝化液中の窒素除去と原排水中の有機物除去を同時的に進行させる排水処理機構（脱窒機構）を具備するものとなる。〔後述〕
【００２６】
本発明方法を実施するための装置構成例を図３（Ａ）（Ｂ）に示す。
【００２７】
図示するように、気液透過膜は、好気槽（曝気槽）に配設され、筒状又はチューブ状に形成して硝化液中に管路を配設し、該管路内に原排水を導入することにより隔膜接触させるように構成している。
【００２８】
他の装置構成例を図４（Ａ）（Ｂ）に示す。
【００２９】
図示するように、気液透過膜は、嫌気槽（最初沈殿槽）に配設され、筒状又はチューブ状に形成して原排水中に管路を配設し、該管路内に硝化液を導入することにより、隔膜接触させるように構成している。
【００３０】
さらに他の装置構成例を図５に示す。
【００３１】
図示するように、気液透過膜は、嫌気槽（最初沈殿槽）と好気槽（曝気槽）の隔壁として配設され、平膜状に形成して原排水と硝化液とを隔膜接触させるように構成している。  
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、簡素な手法で有機物と窒素を同時的に除去可能とする新たな省エネルギ排水処理技術を開発したものであり、下水処理施設や浄化槽等対象となる利用先は極めて広く、産業上の利用価値が高い。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】嫌気・好気環境排水の隔膜接触を示す原理的説明図である。
【図２】排水処理機構（脱窒機構）の原理的説明図である。
【図３】一実施形態（好気槽への隔膜配置）を示す装置構成説明図である。
【図４】他の実施形態（嫌気槽への隔膜配置）を示す装置構成説明図である。
【図５】さらに他の実施形態（平膜の配設）を示す装置構成説明図である。
【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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