(57)【要約】【課題】アンモニア酸化菌と独立栄養性脱窒菌を組み合せ、同一槽内で硝化脱窒処理を行うに際し、溶存酸素濃度を高く制御することができ、効率的な窒素含有排水の処理方法および窒素含有排水の処理装置を提供する。【解決手段】アンモニア性窒素含有排水をアンモニア酸化菌と独立栄養性脱窒菌により処理する窒素含有排水の処理方法であって、体積０．０５ｃｍ３以上の多孔質担体２８を反応槽１０に充填し、多孔質担体２８に付着したアンモニア酸化菌により少なくとも一部のアンモニア性窒素を亜硝酸にすると共に、多孔質担体２８に付着した独立栄養性脱窒菌により脱窒を行う窒素含有排水の処理方法である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンモニア性窒素含有排水をアンモニア酸化菌と独立栄養性脱窒菌により処理する窒素含有排水の処理方法であって、
体積０．０５ｃｍ３以上の多孔質担体を反応槽に充填し、前記多孔質担体に付着したアンモニア酸化菌により少なくとも一部のアンモニア性窒素を亜硝酸にすると共に、前記多孔質担体に付着した独立栄養性脱窒菌により脱窒を行うことを特徴とする窒素含有排水の処理方法。
【請求項２】
請求項１に記載の窒素含有排水の処理方法であって、
前記多孔質担体の表面から中心部までの最短距離が、２．５ｍｍ以上であることを特徴とする窒素含有排水の処理方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の窒素含有排水の処理方法であって、
前記多孔質担体を、前記反応槽に反応槽容積比で２０〜４０％充填することを特徴とする窒素含有排水の処理方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の窒素含有排水の処理方法であって、
前記反応槽内の溶存酸素濃度を、３ｍｇＯ／Ｌ以上にすることを特徴とする窒素含有排水の処理方法。
【請求項５】
アンモニア性窒素含有排水をアンモニア酸化菌と独立栄養性脱窒菌により処理する窒素含有排水の処理装置であって、
体積０．０５ｃｍ３以上の多孔質担体が充填された反応槽を備え、前記多孔質担体に付着したアンモニア酸化菌により少なくとも一部のアンモニア性窒素が亜硝酸にされると共に、前記多孔質担体に付着した独立栄養性脱窒菌により脱窒が行われることを特徴とする窒素含有排水の処理装置。
【請求項６】
請求項５に記載の窒素含有排水の処理装置であって、
前記多孔質担体の表面から中心部までの最短距離が、２．５ｍｍ以上であることを特徴とする窒素含有排水の処理装置。
【請求項７】
請求項５または６に記載の窒素含有排水の処理装置であって、
前記多孔質担体が、前記反応槽に反応槽容積比で２０〜４０％充填されていることを特徴とする窒素含有排水の処理装置。
【請求項８】
請求項５〜７のいずれか１項に記載の窒素含有排水の処理装置であって、
前記反応槽内の溶存酸素濃度が、３ｍｇＯ／Ｌ以上であることを特徴とする窒素含有排水の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒素含有排水の処理方法および窒素含有排水の処理装置に関し、特に、アンモニア性窒素含有排水をアンモニア酸化菌と独立栄養性脱窒菌により同一槽内で処理する窒素含有排水の処理方法および窒素含有排水の処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
排水中に含まれるアンモニア性窒素等の窒素成分は、環境水の富栄養化の原因であり、排水中の濃度に基準が設けられている。一般的に、排水中のアンモニア性窒素は、硝化と脱窒という２段階の生物処理によって窒素ガスまで分解処理されている。硝化は好気性の硝化菌による反応であるのに対し、脱窒は嫌気性の脱窒菌による反応であるため、両方の反応を進行させるために、好気槽と嫌気槽の２種類の反応槽が必要である。従来法で利用される脱窒菌は従属栄養細菌であり、活性を維持するために脱窒槽に電子供与体としての有機物等を添加しなければならないという問題もある。
【０００３】
近年になって、アンモニアを電子供与体、亜硝酸を電子受容体として脱窒処理を行う脱窒菌を利用した新しい脱窒処理が注目されるようになった。特許文献１には、アンモニア酸化菌と独立栄養性脱窒菌を共存させ、硝化および脱窒を同一の反応槽で行う技術が開示されている。特許文献２には、高濃度のアンモニアとリンを含有する排水の処理方法として、晶析法でリンを除去した後に、アンモニア酸化菌と独立栄養性脱窒菌を組み合わせた反応により、硝化脱窒を行う処理方法が開示されている。特許文献１，２の方法は、好気槽と嫌気槽に分ける必要がなく１槽での処理が可能であり、電子供与体としての有機物等を添加する必要がないという利点はあるものの、嫌気性細菌である脱窒菌の活性を維持するために、アンモニアの酸化に必要な溶存酸素濃度を高めることができず、処理能力に限界があった。
【０００４】
特許文献３には、繊維状担体に、アンモニア酸化菌を外側に、独立栄養性脱窒菌を内側に付着させ、生物膜を厚さ５ｍｍ以上に保った上で脱窒処理する方法が開示されている。この方法では生物膜を十分に厚くするため、生物膜内部の独立栄養性脱窒菌の周囲の嫌気性が保たれる。その結果、処理槽内の溶存酸素濃度を高くしても独立栄養性脱窒菌の活性が維持され、高い処理能力が得られる。しかし、細菌を５ｍｍの厚さに集積するためには長期間を要し、現実的ではない。また、汚泥が繊維状担体の表面に付着しているにすぎないために、酸素濃度を高めて処理速度を上げるために曝気風量を増やすと、繊維状担体から汚泥が脱落し、処理性が悪化する可能性もある。
【０００５】
特許文献４には、硝化菌と、亜硝酸に対する半飽和定数が６．１ｍｇＮ／Ｌ以上である嫌気性アンモニア酸化菌を共存させて脱窒処理する方法が開示されている。この特殊な嫌気性アンモニア酸化菌は、溶存酸素濃度が高い条件下でも脱窒活性を維持できる。しかし、事前に培養が必要である等の菌の特殊性から、現実的に処理に利用するには困難が伴う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２９３４９４号公報
【特許文献２】特開２００３−１２６８８８号公報
【特許文献３】国際公開第２００５／０９５２８９号パンフレット
【特許文献４】特開２０１０−２１４２４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、アンモニア酸化菌と独立栄養性脱窒菌を組み合せ、同一槽内で硝化脱窒処理を行うに際し、溶存酸素濃度を高く制御することができ、効率的な窒素含有排水の処理方法および窒素含有排水の処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、アンモニア性窒素含有排水をアンモニア酸化菌と独立栄養性脱窒菌により処理する窒素含有排水の処理方法であって、体積０．０５ｃｍ３以上の多孔質担体を反応槽に充填し、前記多孔質担体に付着したアンモニア酸化菌により少なくとも一部のアンモニア性窒素を亜硝酸にすると共に、前記多孔質担体に付着した独立栄養性脱窒菌により脱窒を行う窒素含有排水の処理方法である。
【０００９】
また、前記窒素含有排水の処理方法において、前記多孔質担体の表面から中心部までの最短距離が、２．５ｍｍ以上であることが好ましい。
【００１０】
また、前記窒素含有排水の処理方法において、前記多孔質担体を、前記反応槽に反応槽容積比で２０〜４０％充填することが好ましい。
【００１１】
また、前記窒素含有排水の処理方法において、前記反応槽内の溶存酸素濃度を、３ｍｇＯ／Ｌ以上にすることが好ましい。
【００１２】
また、本発明は、アンモニア性窒素含有排水をアンモニア酸化菌と独立栄養性脱窒菌により処理する窒素含有排水の処理装置であって、体積０．０５ｃｍ３以上の多孔質担体が充填された反応槽を備え、前記多孔質担体に付着したアンモニア酸化菌により少なくとも一部のアンモニア性窒素が亜硝酸にされると共に、前記多孔質担体に付着した独立栄養性脱窒菌により脱窒が行われることを特徴とする窒素含有排水の処理装置である。
【００１３】
また、前記窒素含有排水の処理装置において、前記多孔質担体の表面から中心部までの最短距離が、２．５ｍｍ以上であることが好ましい。
【００１４】
また、前記窒素含有排水の処理装置において、前記多孔質担体が、前記反応槽に反応槽容積比で２０〜４０％充填されていることが好ましい。
【００１５】
また、前記窒素含有排水の処理装置において、前記反応槽内の溶存酸素濃度が、３ｍｇＯ／Ｌ以上であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明では、体積０．０５ｃｍ３以上の多孔質担体を反応槽に充填し、アンモニア酸化菌と独立栄養性脱窒菌を組み合せ、同一槽内で硝化脱窒処理を行うことにより、溶存酸素濃度を高く制御することができ、効率的な窒素含有排水の処理方法および窒素含有排水の処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る窒素含有排水処理装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る窒素含有排水処理装置の他の例を示す概略構成図である。
【図３】実施例で用いた窒素含有排水処理装置を示す概略構成図である。
【図４】実施例における多孔質担体の体積と全窒素処理速度との関係を示す図である。
【図５】実施例における多孔質担体の充填率と全窒素処理速度との関係を示す図である。
【図６】実施例における溶存酸素濃度と全窒素処理速度との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の実施の形態について以下説明する。本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。
【００１９】
本発明者らは、好気条件を必要とする硝化菌であるアンモニア酸化菌と嫌気条件を必要とする独立栄養性脱窒菌という、相反する生存条件の微生物を、いかに効率的に反応槽で共存させることができるかについて鋭意検討した結果、所定の大きさ以上（体積０．０５ｃｍ３以上）の多孔質担体にアンモニア酸化菌と独立栄養性脱窒菌を付着させることにより、独立栄養性脱窒菌が阻害されることを回避するために溶存酸素濃度を低く制御しなくてもよく、効率的に処理することができることを見出した。また、本実施形態に係る窒素含有排水処理方法および窒素含有排水処理装置によれば、従来の処理に比べて非常に大きな処理速度が得られることを見出した。
【００２０】
本発明の実施形態に係る窒素含有排水処理装置の一例の概略を図１に示し、その構成について説明する。図１に示す窒素含有排水処理装置１は、多孔質担体２８が充填された反応槽１０を備える。
【００２１】
図１の窒素含有排水処理装置１において、反応槽１０の入口には原水配管１６が接続され、出口には処理水配管１８が接続されている。反応槽１０の内部には酸素を供給するための散気手段として散気装置１２が設置されている。反応槽１０には撹拌効率を高めるため、撹拌手段として整流板１４が設置されてもよい。また、反応槽１０には、ｐＨ測定手段としてｐＨ計２０が設置され、ｐＨ調整剤供給手段としてｐＨ調整剤槽２２がｐＨ調整剤配管２４によりポンプ２６を介して接続されている。ｐＨ計２０とポンプ２６とは電気的接続手段等により接続されている。
【００２２】
本実施形態に係る窒素含有排水処理方法および窒素含有排水処理装置１の動作について説明する。
【００２３】
原水は必要に応じて原水槽へ貯留された後、原水配管１６を通して、体積０．０５ｃｍ３以上の多孔質担体２８が充填された流動床式の反応槽１０へ供給される。反応槽１０において、散気装置１２により散気されながら、多孔質担体２８に付着したアンモニア酸化菌により原水中の少なくとも一部のアンモニア性窒素が亜硝酸にされると共に、多孔質担体２８に付着した独立栄養性脱窒菌により脱窒が行われる（硝化脱窒工程）。反応槽１０へは、ｐＨ調整剤槽２２からｐＨ調整剤配管２４を通してポンプ２６によりｐＨ調整剤が供給され、反応槽１０内のｐＨが所定の範囲に調整される。反応槽１０内のｐＨはｐＨ計２０により測定され、測定されたｐＨ値に基づき、図示しない制御手段によりポンプ２６が制御されてｐＨ調整剤の供給量が調整されてもよい。硝化脱窒処理された処理水は、処理水配管１８を通して排出される。
【００２４】
本実施形態に係る窒素含有排水処理方法および窒素含有排水処理装置によれば、反応槽１０内の溶存酸素濃度を低く制御しなくてもよいため、同一の反応槽内での硝化および脱窒の処理能力を高めることができる。従来、アンモニア酸化菌と独立栄養性脱窒菌の組み合せでは、嫌気性の独立栄養性脱窒菌の活性を維持するために反応槽内の溶存酸素濃度を低く制御する必要があった。溶存酸素濃度を低くすると、脱窒の電子受容体となる亜硝酸の生成が制限され、結果として、処理能力が制限されていた。本実施形態に係る窒素含有排水処理方法および窒素含有排水処理装置によれば、所定の大きさ以上（体積０．０５ｃｍ３以上）の多孔質担体を用いることにより、多孔質担体の表面には多量の硝化菌（アンモニア酸化菌）が付着保持されるため、亜硝酸が十分に生成される。一方で、多孔質担体の表面に多量の硝化菌が付着しているために、多孔質担体の内部には嫌気条件が確保され、脱窒菌の活性が維持される。したがって、溶存酸素濃度が高い条件下で、効率のよい硝化脱窒処理を行うことができる。特殊なアンモニア酸化菌を用いたり、担体に厚い生物膜を形成したりしなくても、可能な限り溶存酸素濃度を高くして脱窒処理を行うことができる。すなわち、所定の大きさ以上の多孔質担体にアンモニア酸化菌と独立栄養性脱窒菌を付着させるという簡易な構成により、効率のよい脱窒処理を行うことができ、特殊な細菌を馴養したり、生物膜を特に厚くしたりしなくてもよい。
【００２５】
多孔質担体２８としては、体積０．０５ｃｍ３以上であり、粒状に成形した多孔質担体が用いられる。ここで、「多孔質担体」とは、担体の内部に複数の空孔を有する粒状かつ中実状の担体であり、一般的な繊維状担体とは異なるものである。多孔質担体２８の体積は、０．１ｃｍ３以上であることが好ましく、０．１ｃｍ３〜９．３ｃｍ３の範囲がより好ましく、０．１ｃｍ３〜０．５ｃｍ３の範囲が特に好ましい。多孔質担体２８の体積が０．０５ｃｍ３未満であると、多孔質担体の内部の嫌気条件が確保されず、脱窒菌の活性が低下する。多孔質担体２８の体積が９．３ｃｍ３を超えると、担体の流動性の低下や比表面積の低下により、処理能力が低下する場合がある。
【００２６】
多孔質担体２８の体積は、ノギスを用いて担体の寸法を測定することにより計算することができる。担体２０個の測定値の平均値を、多孔質担体の体積とする。
【００２７】
ここで、本実施形態における多孔質担体の体積と、上記特許文献１，４における担体の体積とを比較した結果を表１に示す。表１に示すように、本実施形態における多孔質担体の体積が、上記特許文献１，４における担体の体積よりも大きいことがわかる。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
多孔質担体２８の形状は、担体内部に嫌気条件を確保できる粒状等の形状であればよく、特に制限はないが、例えば、立方体形状、長方体形状、六角柱等の多角柱形状、円柱形状、球形状等が挙げられる。
【００３０】
多孔質担体２８の材質は、特に制限はないが、例えば、ウレタン、ポリエチレン、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリプロピレン、セルロース、塩化ビニル等のスポンジ、ポリビニルアルコール、アルギン酸、ポリエチレングリコール等のゲルが挙げられる。
【００３１】
本実施形態において、多孔質担体２８の表面から中心部までの最短距離が、２．５ｍｍ以上であることが好ましく、２．５ｍｍ〜１０ｍｍの範囲であることが好ましい。多孔質担体２８の表面から中心部までの最短距離が２．５ｍｍ未満であると、多孔質担体の内部の嫌気条件が確保されにくく、脱窒菌の活性が低下する場合がある。多孔質担体２８の表面から中心部までの最短距離が２０ｍｍを超えると、処理能力が悪化する場合がある。
【００３２】
ここで、中心距離のことを多孔質担体２８の表面から中心部までの最短距離と定義する。多孔質担体２８の表面から中心部までの最短距離は、ノギスを用いて測定することができる。担体２０個の測定値の平均値を、多孔質担体の表面から中心部までの最短距離とする。
【００３３】
多孔質担体２８の空隙率は、特に制限はないが、例えば、３０％〜９８％のものを用いればよい。空隙率は対象担体の比重を測定し、下記の式から空隙率を算出する。
空隙率（％）＝（１−比重／真比重）×１００
比重：対象担体の比重の測定値
真比重：対象担体材質の比重（文献値）  例えばポリウレタンの場合  １．２０
【００３４】
多孔質担体２８の空孔の平均孔径は、特に制限はないが、例えば、２０μｍ〜２．０ｍｍのものを用いればよい。
【００３５】
多孔質担体２８の空隙率および平均孔径は、ノギスまたはマイクロスコープ等を用いて測定することができる。なお、担体の質量は、天秤を用いて測定することができる。
【００３６】
本実施形態において、多孔質担体２８を、反応槽１０に反応槽容積比で２０〜４０％充填することが好ましく、３０〜４０％充填することがより好ましい。多孔質担体２８の充填率が２０％未満であると、十分な処理能力が得られない場合があり、４０％を超えると、担体が流動しにくくなる場合がある。
【００３７】
本実施形態において、反応槽１０内の溶存酸素濃度を、３ｍｇＯ／Ｌ以上にすることが好ましく、３ｍｇＯ／Ｌ〜８ｍｇＯ／Ｌの範囲であることがより好ましい。反応槽１０内の溶存酸素濃度が３ｍｇＯ／Ｌ未満であると、酸素不足による硝化活性の低下の場合があり、８ｍｇＯ／Ｌを超えると、過剰曝気により電力を無駄に消費する場合がある。
【００３８】
反応槽１０内の溶存酸素濃度を高くするためには、散気装置１２による曝気風量を大きくすればよい。曝気風量を大きくすることで、反応槽１０内の撹拌効率が高まり、処理が安定化する効果も期待できる。
【００３９】
反応槽１０としては、体積０．０５ｃｍ３以上の多孔質担体を充填することができるものであればよく、特に制限はないが、例えば、流動床式の反応槽、充填式の反応槽等が挙げられる。原水と多孔質担体との接触効率が高い等の点から、流動床式の反応槽が好ましい。
【００４０】
散気装置１２としては、反応槽１０内の溶存酸素濃度を好ましくは３ｍｇＯ／Ｌ以上に維持できる曝気風量を提供できるものであればよい。
【００４１】
撹拌手段としては、整流板１４の他に、撹拌羽根等を備えた機械的な撹拌装置等が挙げられる。撹拌手段により反応槽１０内の撹拌効率を高めることができる。
【００４２】
反応槽１０内のｐＨは、例えば、６．５〜９．０の範囲とすればよい。
【００４３】
ｐＨ調整剤としては、塩酸等の酸や、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム等のアルカリの水溶液等が挙げられる。
【００４４】
アンモニア酸化菌および独立栄養性脱窒菌は、馴養段階から同一の反応槽内において多孔質担体に付着させることができる。
【００４５】
本実施形態の処理対象となる窒素含有排水は、アンモニア態窒素を含有する排水であり、例えば、下水、生活排水、畜産排水、食品工場排水、発電所排水、電子産業排水等の産業排水等が挙げられる。
【００４６】
また、図２に示すように反応槽１０の後段に硝化装置、脱窒装置を組み合わせてもよい。
【００４７】
図２に示す窒素含有排水処理装置３は、多孔質担体２８が充填された反応槽１０を備え、反応槽１０の後段に硝化槽３０と、脱窒槽３２と、酸化槽３４と、沈殿槽３６とを備える。
【００４８】
図２の窒素含有排水処理装置３において、反応槽１０の入口には原水配管１６が接続されている。反応槽１０の出口と硝化槽３０の入口、硝化槽３０の出口と脱窒槽３２の入口、脱窒槽３２の出口と酸化槽３４の入口、酸化槽３４の出口と沈殿槽３６の入口は、それぞれ配管３８，４０，４２，４４により接続され、沈殿槽３６の出口には配管４６が接続されている。沈殿槽３６の下部と配管３８とは返送配管４８により接続されている。反応槽１０、硝化槽３０、酸化槽３４の内部には散気装置１２，５０，５８がそれぞれ設置されている。反応槽１０、硝化槽３０には、ｐＨ計２０，５２がそれぞれ設置され、ｐＨ調整剤槽２２がｐＨ調整剤配管２４，５４によりポンプ２６，５６を介してそれぞれ接続されている。ｐＨ計２０とポンプ２６、ｐＨ計５２とポンプ５６とは電気的接続手段等により接続されている。
【００４９】
窒素含有排水処理装置３の動作について説明する。原水は必要に応じて原水槽へ貯留された後、原水配管１６を通して、体積０．０５ｃｍ３以上の多孔質担体２８が充填された反応槽１０へ供給される。反応槽１０において、散気装置１２により散気されながら、多孔質担体２８に付着したアンモニア酸化菌により原水中の少なくとも一部のアンモニア性窒素が亜硝酸にされると共に、多孔質担体２８に付着した独立栄養性脱窒菌により脱窒が行われる（硝化脱窒工程）。反応槽１０へは、ｐＨ調整剤槽２２からｐＨ調整剤配管２４を通してポンプ２６によりｐＨ調整剤が供給され、反応槽１０内のｐＨが所定の範囲に調整される。反応槽１０内のｐＨはｐＨ計２０により測定され、測定されたｐＨ値に基づき、図示しない制御手段によりポンプ２６が制御されてｐＨ調整剤の供給量が調整されてもよい。
【００５０】
硝化脱窒処理された硝化脱窒処理水は、配管３８を通して、硝化槽３０へ送液される。硝化槽３０において、散気装置５０により散気されながら、硝化処理される（硝化工程）。硝化槽３０へは、ｐＨ調整剤槽２２からｐＨ調整剤配管５４を通してポンプ５６によりｐＨ調整剤が供給され、硝化槽３０内のｐＨが所定の範囲に調整される。硝化槽３０内のｐＨはｐＨ計５２により測定され、測定されたｐＨ値に基づき、図示しない制御手段によりポンプ５６が制御されてｐＨ調整剤の供給量が調整されてもよい。硝化処理された硝化処理液は、配管４０を通して、脱窒槽３２へ送液される。
【００５１】
脱窒槽３２において、脱窒処理される（脱窒工程）。脱窒工程において、有機物等の水素供与体を用いて脱窒処理を行ってもよいし、独立栄養性の脱窒処理を行ってもよい。脱窒処理された脱窒処理液は、配管４２を通して、酸化槽３４へ送液され、酸化槽３４において、散気装置５８により散気されながら、酸化処理される（酸化工程）。酸化処理された酸化処理液は、配管４４を通して、沈殿槽３６へ送液され、沈殿槽３６において、固液分離処理が行われる（固液分離工程）。固液分離工程においては膜を使用してもよい。分離された分離水は、配管４６を通して排出される。一方、分離された汚泥の少なくとも一部は、返送配管４８を通して、硝化槽３０の前段側の配管３８へ返送される（返送工程）。
【００５２】
この窒素含有排水処理装置３を用いることによって、反応槽容積の縮小や水素供与体添加量の削減が可能となる等の利点がある。
【実施例】
【００５３】
以下、実施例および比較例を挙げ、本発明をより具体的に詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
【００５４】
＜実施例１＞
［多孔質担体の充填］
体積０．１〜０．５ｃｍ３の正六角柱形状（底面の一辺３．５ｍｍ（±１ｍｍ）×高さ７．０ｍｍ）のスポンジ状の多孔質担体（材質：ウレタン、表面から中心部までの最短距離：３ｍｍ、空隙率：９６．５％、空孔の平均孔径：約０．５４ｍｍ）を反応槽内に容積比で２０％充填し、通水試験を実施した。多孔質担体はあらかじめアンモニアを含む原水で馴養した担体を使用して通水を開始した。
【００５５】
［反応槽］
図３に示す窒素含有排水処理装置を用いて窒素処理を行った。原水の性状および用いた装置の仕様と条件は以下の通りである。
・原水：ＮＨ４−Ｎ濃度３００ｍｇ／Ｌの排水
・反応槽：寸法１９０ｍｍ×１９０ｍｍ×高さ４００ｍｍ、容量６．７Ｌ（水面高さ  約１９０ｍｍ）
・処理方法：流動床式生物処理法
・反応槽内の水温：３０℃
・反応槽内の溶存酸素濃度（ＤＯ濃度）：約４ｍｇ／Ｌ
【００５６】
＜実施例２＞
実施例２の試験で用いた窒素含有排水処理装置の構成は、多孔質担体と反応槽の大きさを変更した以外は実施例１の構成と同様である。実施例２の装置および多孔質担体の仕様は以下の通りである。
・反応槽：寸法１００ｍｍ×１００ｍｍ×高さ２５０ｍｍ、容量１．５Ｌ（水面高さ  約１５０ｍｍ）
・多孔質担体：体積０．７０〜１．３０ｃｍ３の立方体形状（１０ｍｍ（±１ｍｍ）×１０ｍｍ×１０ｍｍ）に整形したスポンジ状の多孔質担体（材質：ポリオレフィン、表面から中心部までの最短距離：５ｍｍ、空隙率：９５％、空孔の平均孔径：約０．５２〜０．８ｍｍ）
【００５７】
＜実施例３＞
実施例３の試験で用いた窒素含有排水処理装置の構成は、多孔質担体の大きさを変更した以外は実施例２の構成と同様である。実施例３の多孔質担体の仕様は以下の通りである。
・多孔質担体：体積６．９〜９．３ｃｍ３の立方体形状（２０ｍｍ（±１ｍｍ）×２０ｍｍ×２０ｍｍ）に整形したスポンジ状の多孔質担体（材質：ウレタン、表面から中心部までの最短距離：１０ｍｍ、空隙率：９８％、空孔の平均孔径：約０．５２〜０．８ｍｍ）
【００５８】
＜比較例１＞
比較例１の試験で用いた窒素含有排水処理装置の構成は、多孔質担体の大きさを変更した以外は実施例２の構成と同様である。比較例１の多孔質担体の仕様は以下の通りである。
・多孔質担体：体積０．０２〜０．０４ｃｍ３の立方体形状（３ｍｍ（±１ｍｍ）×３ｍｍ×３ｍｍ）に整形したスポンジ状の多孔質担体（材質：ウレタン、表面から中心部までの最短距離：１．５ｍｍ、空隙率：９６．５％、空孔の平均孔径：約０．５４ｍｍ）
【００５９】
図４に示すように、比較例１においては０．０２〜０．０４ｃｍ３の多孔質担体を用いても一工程での硝化脱窒を確認できたが、実施例１〜３に比べて処理速度が明らかに低い結果であった。このことから、多孔質担体の体積による微生物膜の厚さが一槽式の硝化脱窒処理には重要であり、体積０．０５ｃｍ３以上、好ましくは体積０．１ｃｍ３以上の多孔質担体が適していることが示された。
【００６０】
＜実施例４＞
実施例１に示す実験装置において、体積０．１〜０．５ｃｍ３の多孔質担体の反応槽への充填率を容積比で３０％（反応槽内の溶存酸素濃度：４〜５ｍｇ／Ｌ）、４０%（反応槽内の溶存酸素濃度：約６．７ｍｇ／Ｌ）になるように追加し、処理性能を検証した。
【００６１】
図５に示すように、多孔質担体の充填量を２０%から３０％、４０％に増やすことにより、全窒素処理速度で最大４．０ｋｇＮ／m３／日の処理能力が得られることを確認した。全窒素処理速度は担体の充填率によるところが大きく、反応槽容積比で２０〜４０％に充填することが好ましいことがわかった。
【００６２】
＜実施例５＞
実施例１に示す実験装置において曝気風量を調整して、溶存酸素濃度を３．０ｍｇＯ／Ｌ（担体充填量：２０％）、５．５ｍｇＯ／Ｌ（担体充填量：２０％）、６．７ｍｇＯ／Ｌ（担体充填量：４０％）とし、溶存酸素濃度が処理能力に与える影響を確認した。図６に溶存酸素濃度が処理能力に与えた影響を示す。
【００６３】
図６に示すように、溶存酸素濃度を３．０ｍｇＯ／Ｌ以上にすることにより、全窒素処理速度で０．５ｋｇＮ／m３／日以上の高負荷窒素処理が可能なこと、溶存酸素濃度が６．７ｍｇＯ／Ｌの条件下で全窒素処理速度４．０ｋｇＮ／ｍ３／日の高負荷窒素処理が可能なことを確認した。
【００６４】
以上の結果より、使用する多孔質担体は一粒あたり０．０５ｃｍ３以上の容積を有する担体を反応槽容積比で２０〜４０％充填することが好ましいことがわかった。
【符号の説明】
【００６５】
１，３  窒素含有排水処理装置、１０  反応槽、１２，５０，５８  散気装置、１４  整流板、１６  原水配管、１８  処理水配管、２０，５２  ｐＨ計、２２  ｐＨ調整剤槽、２４，５４  ｐＨ調整剤配管、２６，５６  ポンプ、２８  多孔質担体、３０  硝化槽、３２  脱窒槽、３４  酸化槽、３６  沈殿槽、３８，４０，４２，４４，４６  配管、４８  返送配管。
【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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