(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
担体に活性汚泥を付着させ、次にこれを糊料で処理した後、硬化させてなる活性汚泥固定化担体を、生物処理槽内に上方から下方に向かって斜めに設置された隔壁の下部の硝化部と、この隔壁の上部の脱窒部とのそれぞれに収容させ、
前記脱窒部の上部から前記硝化部の上部に前記窒素含有有機性廃水を流出させ、この硝化部の下部から前記脱窒部の下部に前記窒素含有有機性廃水を流出させて、この窒素含有有機性廃水を前記生物処理槽内で循環させ、
前記窒素含有有機性廃水を前記硝化部で硝化反応させつつ前記脱窒部で脱窒素反応させて、ひとつの前記生物処理槽内で前記窒素含有有機性廃水を硝化と同時に脱窒する
ことを特徴とする窒素含有有機性廃水の処理方法。
【請求項２】
生物処理槽内で、窒素含有有機性廃水を硝化脱窒するとともに固液分離する
ことを特徴とする請求項１記載の窒素含有有機性廃水の処理方法。
【請求項３】
担体として、砂、珪砂、貝化石、クリストバライト、粘土鉱物、鉄粉および多孔性ガラスの少なくともいずれか１つを使用する
ことを特徴とする請求項１または２記載の窒素含有有機性廃水の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、活性汚泥固定化担体を使用する硝化脱窒処理に関するものであり、例えば下水などの窒素を含有する有機性廃水の効率的処理に有用である。
【０００２】
【従来の技術】
従来、生物学的な硝化脱窒法としては、浮遊性活性汚泥を用いる循環式硝化脱窒法が知られている。
そのフローシートは図１に示すとおりであって、先ず、原水は、前段にて固液分離した後、生物反応タンクに入る。生物反応タンクは、硝化槽（好気タンク）と脱窒槽（無酸素タンク）から構成される。
硝化槽では、汚泥中の硝化菌により、原水中のアンモニア性窒素等が酸化態窒素に酸化される。硝化液は、硝化槽出口部より、脱窒槽に循環される。脱窒槽内では、下水中のＢＯＤと、循環液中の酸化態窒素が、無酸素状態で反応し、窒素ガスとなり窒素の除去が行われる。生物反応タンクを出た混合液は、最終沈殿槽で固液分離され、処理水が得られる。反応に要する汚泥濃度は、最終沈殿槽よりの返送汚泥により確保される。
【０００３】
たしかに従来法は硝化脱窒法としてすぐれたものではあるが、実際の廃水を処理するに当っては、未だ充分なものとはいえず、改良の余地が残されている。
【０００４】
すなわち、従来法では、反応槽の活性汚泥濃度を高くすることができないため、処理に長時間を要し、処理槽の容量を大きくせざるを得ない。また、固液分離は、別途、沈殿槽を設けてこれを実施しなければならない、しかもその際、反応槽の運転状態により分離性能が悪化する場合があり、維持管理が容易ではない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記した従来法の不充分な点を改良して、新規にして有用な硝化脱窒方法を開発し、もって窒素を含む有機性廃水を効率よく処理するシステムを新たに確立する目的でなされたものである。
【０００６】
すなわち、本発明は、上記目的を達成するためになされたものであって、各方面から検討の結果、人工造粒による活性汚泥固定化担体流動床が高い汚泥濃度を維持し、きわめて効率よく硝化脱窒を行うだけでなく、固液分離装置を別途設ける必要がないため、コンパクトな装置でしかも短時間に窒素含有有機性廃水を処理できることを発見し、この有用な新知見に基づき、更に研究した結果、遂に完成されたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の窒素含有有機性廃水の処理方法は、担体に活性汚泥を付着させ、次にこれを糊料で処理した後、硬化させてなる活性汚泥固定化担体を、生物処理槽内に上方から下方に向かって斜めに設置された隔壁の下部の硝化部と、この隔壁の上部の脱窒部とのそれぞれに収容させ、前記脱窒部の上部から前記硝化部の上部に前記窒素含有有機性廃水を流出させ、この硝化部の下部から前記脱窒部の下部に前記窒素含有有機性廃水を流出させて、この窒素含有有機性廃水を前記生物処理槽内で循環させ、前記窒素含有有機性廃水を前記硝化部で硝化反応させつつ前記脱窒部で脱窒素反応させて、ひとつの前記生物処理槽内で前記窒素含有有機性廃水を硝化と同時に脱窒するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明に係る硝化脱窒法においては、人工造粒による活性汚泥固定化担体流動床を利用するが、該活性汚泥固定化担体は、先ずはじめに、担体に活性汚泥を付着させ、次にこれを糊料で処理した後、硬化させて製造するものである。
【０００９】
活性汚泥固定化担体を製造するにあたり、担体としては、廃水中に沈降可能となるよう比重の大きい担体を使用し、例えば砂、珪砂、貝化石、クリストバライト、粘土鉱物（モンモリロナイト、ベントナイト、酸性白土、カオリナイト等）、鉄粉、及び／又は多孔性ガラス等が挙げられる。
使用する担体の大きさ、形状は必要に応じて適宜選択するものであり、球状、棒状、角状、中空状、膜状、筒状、ホローファイバー状等に成形できる。その表面は滑面としてもよいし、付着性を向上させるために粗面としたり、また、多孔質にしたりしてもよい。小球状の場合、その粒径は０．００１〜１０mm程度（好ましくは０．０５〜０．３mm程度）とするのがよい。
【００１０】
また、本発明においては、担体をカチオン又はアニオンに帯電せしめると、汚泥の付着が改良されるので、帯電処理する方法は推奨される方法である。
例えば担体をカチオンに帯電させる場合は、担体を分子量５００〜１５００万（好適には１０００〜１０００万）のカチオン性高分子凝集剤（例えば、ポリジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレート、ポリジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレート−ポリアクリルアミド共重合体、ポリエチレンイミン、キトサン、ポリビニルピリジン塩酸塩、ビニルピリジン共重合物塩等）で処理すればよい。
【００１１】
上記のように担体をカチオン性高分子凝集剤で処理すれば、担体が直接カチオン化される。しかしながら、カチオン処理した担体を乾燥し又は乾燥することなくアニオン性高分子凝集剤で処理すると、カチオン化されるだけでなく、両者が反応して水不溶性の繊維状析出物が担体表面に生成するので、このような処理も利用できる。このようにして、必要あれば、カチオン性及びアニオン性高分子凝集剤処理を多数回くり返して、全体として担体をカチオン性に帯電させることもでき、しかも生成した繊維状物によって活性汚泥を更に強固に結合固定することもできる。
【００１２】
これらの高分子凝集剤は、上記したように交互に層状に処理してもよいし、これらで担体を同時に処理して、担体表面上にカチオンとアニオンとを混在せしめるようにしてもよい。ただ、カチオン性高分子凝集剤とアニオン性高分子凝集剤とを併用する場合には、併用した後、全体として帯電性がカチオンとなるようにその使用比率を調整しなければならない。
【００１３】
陰イオン性高分子凝集剤としては、分子量５００〜１５００万（好適には１０００〜１５００万）のアニオン性高分子凝集剤（例えば、ポリアクリル酸塩、ポリ（アクリルアミド−アクリル酸塩）共重合体、アルギン酸ナトリウム、マレイン酸共重合物塩等）が使用される。
【００１４】
このようにしてカチオン処理した担体は、活性汚泥と接触せしめて、担体上に汚泥を付着凝集せしめる。この場合、担体はカチオン処理されているので、無処理の場合よりも汚泥の付着凝集が促進強化される。
【００１５】
カチオン処理した担体に汚泥を付着せしめる際、上記のように無処理の汚泥を該担体と接触せしめてもよいが、活性汚泥を予めアニオン処理しておき、しかる後にカチオン処理した担体と接触せしめると非常に良い結果が得られる（担体を帯電させる際、上記とは逆にアニオン処理した場合には、汚泥をカチオン処理することは当然のことである。）。
【００１６】
本発明においては、担体と活性汚泥との結合をより有利に行うために、担体のカチオン化のみでなく、活性汚泥の方はアニオン化するという全く新規な技術を採用し且つこれらの技術を併用するものである。活性汚泥のアニオン化は、アニオン源を汚泥と混合接触せしめたり、イオン交換樹脂で処理したり、また、前記したアニオン性高分子凝集剤と接触せしめたりして行うが、他のアニオン化処理も適宜必要に応じて行うことができる。
【００１７】
これらの高分子凝集剤は、これを水溶液（０．０５〜５、好ましくは０．１〜１．０ｗ／ｖ％）又はペースト状又は粉末とし、担体と接触せしめることにより（混合攪拌、スプレー処理等）、担体をカチオン化することができる。担体とカチオン（アニオン）高分子凝集剤の割合は、乾物量換算で１００：０．２〜１００：２程度とするのがよい。
【００１８】
このようにしてカチオンに帯電した担体をアニオン化した活性汚泥中に投入したりこれとは逆に該担体にアニオン化した活性汚泥を加えて、両者を接触させれば活性汚泥の処理が完了し、担体に活性汚泥が付着する。
【００１９】
活性汚泥のアニオン化は前記した方法によって行うのであるが、例えばアニオン性高分子凝集剤を使用してアニオン化する場合には、アニオン性高分子凝集剤の０．０１〜１０％程度の水溶液を調整しておき、これと活性汚泥とを混合させれば容易にアニオン化が完了する。
【００２０】
このようにして汚泥を付着せしめた担体は、直ちに、後記する糊料処理に付することができる。
しかしながら、糊料処理に先立ち、更に次に述べるような帯電処理を行うと、その効果が更に高められる。
つまり、上記によって得た活性汚泥付着担体は、アニオン処理して更に汚泥の付着を強化補強した後、カチオン処理するのである。あるいは、わずかにカチオン化するよう、カチオンとアニオン処理を同時に行うことも可能である。いずれの場合においても、これらの処理は、先に述べたと同様の方法で実施することができる。
【００２１】
しかる後に、次のようにして糊料処理を行うのである。糊料としては、例えば、アルギン酸プロピレングリコールエステル、繊維素グリコール酸カルシウム、同ナトリウム、澱粉グリコール酸ナトリウム、澱粉リン酸エステルナトリウム、メチルセルロース、ポリアクリル酸ナトリウム、ゼラチン、カゼインナトリウム、寒天等のように特別の処理をしないでもそれ単独で増粘、硬化、凝固するタイプのもののほか、金属イオンその他の硬化剤により酸化ないしゲル化するタイプのいずれもが適宜使用できる。
【００２２】
後者のタイプとしては次のものが例示される（カッコ内は硬化剤の例）：アルギン酸ナトリウム（金属イオン）：カゼイン（酸化カルシウム、水酸化カルシウム、水酸化ナトリウム、フッ化ナトリウム、水ガラス）；ポリビニルアルコール（硫安、硫酸ソーダ＋硫酸亜鉛）その他。
【００２３】
糊料処理は、糊料の水溶液を加えて攪拌したり、スプレーしたりして汚泥付着担体と糊料と接触せしめたり、硬化剤を添加するタイプのものにあっては、更に硬化剤水溶液を添加したり、その他適宜常法にしたがって処理すればよい。糊料の添加量は、一応の目安としては、珪砂担体１kg当り、アルギン酸ソーダを例にとれば１％水溶液として０．５〜５０Ｌ程度である。
【００２４】
本発明は、このようにして製造した活性汚泥固定化担体を用いて窒素含有有機性廃水を処理することにより、該廃水の硝化及び／又は脱窒を行うものである。
該活性汚泥固定化担体を該廃水と接触、処理すれば、本発明に係る硝化及び／又は脱窒を行うことができ、各種の実施態様が可能である。
【００２５】
例えばそのひとつとして、硝化部において硝化菌を用いて硝化反応を行い、その結果生成した処理水を脱窒部において該活性汚泥固定化担体を用いて脱窒素反応を行う方法が挙げられる。
なお、以下において、担体として砂を用いた場合を代表例として本発明を説明する。
【００２６】
本発明の実施態様のひとつは、一槽の反応槽の中に流動床式脱窒槽と、硝化槽を配し、脱窒槽に固液分離効果を持たせたものである。脱窒槽には、砂を担体とした微生物固定化担体を用いて、微生物の濃度を高めて反応速度を上昇させ、また上向流式の流動床式として、嫌気的な反応条件を保持するとともに、発生するＳＳの捕捉機能を持たせ、固液分離効果を具備するようにした。ＳＳの捕捉による流動床の目ずまりは発生しない。硝化槽には、硝化速度を速めるために担体を用い、脱窒槽に固液分離機能を持たせて沈殿槽を廃し、コンパクトな、一槽式の生物硝化脱窒処理方式を提供することができる。
【００２７】
この方法は、例えば図２に示した装置によって実施することができる。
生物処理槽１は、図２に示すように上方から下方に向かって斜めに設置された隔壁２により脱窒槽３と硝化槽４に分かれている。硝化槽４では、硝化菌を保持した固定化担体が、曝気により流動しＢＯＤ酸化、硝化反応が進行している。下部に設置したストレーナ５により担体を分離した硝化処理水は、循環ポンプ６で脱窒槽３に循環される。
脱窒槽３は、砂を担体とする流動床で、窒素を含む有機性廃水Ａと硝化部からの循環液が下部から流入し、流動状態が保持される。流動床内では脱窒素反応が進行するとともに、流動床内に排水中の固形物が捕捉され、清澄となった処理水Ｂが上部より硝化槽４に流入する。硝化槽４上部より担体分離後処理水Ｃが流出する。
窒素含有有機性廃水Ａは、原水槽８に貯留しておき、必要あればクーラー９等を用いて温度コントロールを行う。10は、ベローズポンプ等原水供給用のポンプである。
【００２８】
窒素を含む有機性廃水Ａは、硝化槽４においてゲル化担体に包括固定化された硝化菌等により、曝気条件下の好気性状態で窒素が酸化され、酸化態窒素になる。ＢＯＤの酸化も同時に進行する。担体を分離した硝化液の一部は、循環ポンプ６により、排水とともに脱窒槽３下部に流入し、酸化態窒素が排水中のＢＯＤを還元剤としてＮ2ガスとなる脱窒素反応が起こる。
脱窒槽３には、砂を担体として人工造粒汚泥により高濃度の微生物が保持されていて、高い速度で脱窒素反応が進行する。硝化槽４からの循環液による上向流により流動層の浮遊・流動状態が保持されるとともに流動層と処理水の界面が形成される。流動層には固形分が抑留されるため、界面上の処理水は清澄となり、つぎの硝化槽４を経て処理水（流出液）として排出される（Ｂ→Ｃ）。
【００２９】
硝化槽４には、硝化菌を収容するが、硝化菌としては、アンモニウムイオンを亜硝酸イオンに酸化する亜硝酸菌、亜硝酸イオンを硝酸イオンに酸化する硝酸菌を広く包含するものであって、Nitrosomonas、Nitrosococcus属菌やNitrobacter属菌が例示される。
硝化菌は、単離菌を使用してもよいが、当技術分野の常法にしたがって、混合菌としたり、含有物を使用したりしてもよく、市販品も使用可能である。また、例えば活性汚泥には各種硝化菌が包含されているので、硝化菌として活性汚泥を使用してもよいし、硝化槽から分離した菌体混合物を使用してもよい。
【００３０】
硝化菌は、そのまま硝化槽４で使用してもよいが、流亡防止、濃密化等の目的から、各種担体に固定して使用すると好適である。担体に固定化した硝化菌は、既に各種市販されており、自由に入手可能であって、例えばゲル化担体に包括固定化された硝化菌（商品名  バイオエヌキューブ  ：日立プラント建設株式会社製）は、好適例のひとつである。
【００３１】
また、本発明の別の実施態様としては、生物処理槽１に該活性汚泥固定化担体を収容し、その下部で該廃水の硝化反応を行い、その上部で脱窒素反応を行うこと、を特徴とする内部に両反応を区画する隔壁を設けることなくひとつの生物処理槽１内で硝化と同時に脱窒を行う該廃水の硝化脱窒方法（以下、流動床砂担体硝化脱窒法ないし流動床砂担体法ということもある）が挙げられる。
【００３２】
流動床砂担体法は、硝化及び脱窒処理をひとつの生物処理槽１で行うものであり、しかも活性汚泥固定化担体を使用することとも相まって、固液分離槽としても作用するものである。したがって、この生物処理槽１は、流動床硝化脱窒・固液分離槽ということができる。
【００３３】
活性汚泥固定化担体は、既述した方法によって製造すればよく、砂担体汚泥は、例えば、０．１mm径の珪砂を核として自己造粒した０．３〜０．８mm径の生物膜粒子で、活性汚泥フロックと異なり沈降速度が著しく速いために汚泥濃度を高く（ＭＬＶＳＳ１．５〜３％）維持できる。
【００３４】
この方法は、例えば図３に示した装置によって実施することができる。
１は、生物処理槽を示す。生物処理槽１は、上述のように、流動床硝化脱窒・固液分離槽をなすものである。本実施例においては、生物処理槽１は、２槽並列に設けたが、１槽のみでもあるいは多数並設してもよい。また必要あれば、直列に設けて更に廃水処理を高度に行ってもよい。
【００３５】
生物処理槽１には、その中央部が好適であるが、適宜個所にドラフトチューブ２を設け、空気パイプ３から空気を供給する。
窒素を含む有機性廃水Ａは、最初沈殿池６に送られ、沈殿した汚泥は底部からポンプによって取り出し、汚泥脱水工程へと移送する。なお、最初沈殿池６は、図示した沈殿池方式のほか、ろ材を用いたろ過方式でもよい。一方、流入原水（初沈処理水）Ｂは、下降流ドラフトチューブ２内で酸素を充分溶解した低いＳＳ濃度の循環水と混合された後、下部に設置されている下降流軸流ポンプ４とディストリビュータ５によって底部に均等に送り込まれる。
【００３６】
生物処理槽１内には活性汚泥固定化担体を収容しておき、原水とともに流動床を形成せしめる。
流動床担体汚泥は、下部では送り込まれた溶存酸素（ＤＯ）を用いてＮＨ4−Ｎを硝化すると共に原水中の有機物（ＢＯＤ，ＣＯＤ等）を吸着する。
循環水は上昇にともない溶存酸素を消費するので、上部の流動床汚泥は酸化態窒素の結合酸素を用いて吸着した有機物を分解することにより脱窒素を行なう。
このように、生物処理槽１においては、下部の好気性領域内では活性汚泥中に含有されている硝化菌が働き、上部の嫌気性領域内では活性汚泥中に含有されている脱窒菌が働き、本発明によれば、ひとつの生物処理槽１、ひとつの微生物源（活性汚泥）で、硝化と脱窒素の２つの処理が同時にできるという著効が奏される。
【００３７】
原水中の浮遊物質（ＳＳ）は流動床上昇中に生物膜粒子に付着及び吸着除去されるために生物ろ過作用が働き、流動床を通過して上昇した循環水中のＳＳは１０mg/L以下でほぼ透明となり固液分離が完全に行なわれるので、流出水Ｃはそのまま凝集沈殿処理することが出来る。
したがって本発明によれば、上記したひとつの生物処理槽１において硝化と脱窒素の２つの処理が同時にできるだけでなく、そのうえ更に、固液分離も同時に行うことができるという従来未知の新規にしてきわめて有用な著効が奏される。
【００３８】
このようにして処理された流出水Ｃは、必要ある場合には、凝集沈殿池７に送り、凝集剤タンク８から無機凝集剤を添加して、凝集沈殿せしめ、上澄を放流水Ｄとして取り出し、河川等へ放流する。一方、沈殿した汚泥は、凝集沈殿池７の底部から余剰汚泥として取り出し、汚泥脱水工程へ移送する。
【００３９】
凝集沈殿池７は、既設の最終沈殿池を若干改造すれば充分に流用することができ、ＳＳ、色度及びリンを除去することができる。
これに対して、活性汚泥を収容、浮遊せしめた曝気槽で廃水を処理する方法（標準活性汚泥法）が従来より行われているが、この標準活性汚泥法では窒素除去は殆どできないが、本流動床砂担体法は返送汚泥が不要であり汚泥濃度を高く維持できるために既設曝気槽の改造により同じ滞留時間で窒素除去及び固液分離までが達成できる。また不要となった最終沈殿池を凝集沈殿池７に改造し用途変更することにより、敷地面積及び水槽容量を増加することなしに二次処理施設が窒素・リン除去も含めた高度処理施設に改造することができる。
【００４０】
【実施例１】
珪砂（０．０７４〜０．１４９mm）５０ｇに下記化１に示される強カチオン性高分子凝集剤１％水溶液８０ccを加え、９０℃で４時間乾燥させ、水分を蒸発させた。次いでこれを室温に冷却し、カチオン化した担体を得た。
【００４１】
【化１】
0003933230.tif 000002
【００４２】
一方、下水処理場から採取した活性汚泥（ＭＬＳＳ５０００mg/l）３Ｌ中に上記処理した珪砂を添加し、ジャーテスターにて１５０rpmで数分間攪拌すると、珪砂の表面に活性汚泥が凝集付着した。これに下記化２に示す中アニオン性高分子凝集剤０．１％水溶液５００mlを加えて混合し、１５０rpmにて数分間攪拌した。
【００４３】
【化２】
0003933230.tif 000003
【００４４】
更に、上記と同じ強カチオン性高分子凝集剤０．１％水溶液３００mlを加えて混合すると、粒径５mm〜１cm位のやや大きな凝集体が生成した。これを更に、１５０rpmで１０分程攪拌すると２mm以下の大きさに均一化できた。これに、アルギン酸ナトリウム１％水溶液４００ccを加えて混合し、１５０rpmで数分攪拌した。１５０rpmにて攪拌を続けながらこれに０．２Ｍ塩化カルシウム水溶液６００ccを徐々に加えてゆくと、前記凝集体に浸透付着したアルギン酸ナトリウムは、アルギン酸カルシウムのゲルに変化してゆき、前記凝集体が硬いゲルでおおわれた。塩化カルシウム水溶液を全量投入して、更に１５０rpmで３０分程攪拌すると、２mm位の大きさに均一化できた。活性はほぼ１００％残存していた。
【００４５】
【実施例２】
実施例１にしたがい、径０．１mmの珪砂を担体として用い、当初珪砂にカチオンポリマーを加えて攪拌した後、蒸発乾固させてポリマーをコーティングし、この乾燥珪砂と活性汚泥を混合攪拌したのちアルギン酸・カチオンポリマー・塩化カルシウムを順次加えジャーテスターで攪拌すると人工的なバイオペレットができた。この砂担体汚泥の製造時平均径は、概ね０．２mmであった。
【００４６】
【実施例３】
実施例２において、糊料及び硬化剤としてカゼイン及び水酸化ナトリウムを使用した以外は同様に処理して、活性汚泥をその表面に強固に凝集付着せしめた砂担体を得た。
この場合の活性残存率を測定したところ、約１００％であった。
【００４７】
【実施例４】
図２に示した装置を用い、下記する人工下水を処理した。
【００４８】
（１）使用装置
生物処理槽１は、上向流の砂担体流動床脱窒素カラム３と硝化細菌包括固定化ペレットの硝化カラム４から構成されており、循環ポンプ６により硝化液の循環を行なっている。槽容量は硝化槽４が１５Ｌ、脱窒槽３が１５Ｌであり、寸法は１．０mH×０．１５mW×０．３mLである。両槽３,４の仕切は上向流カラムで汚泥界面を形成するように斜に配置されている。循環ポンプ６にはマグネットポンプ（１−１０L/min）を用いローターメータとバルブで循環流量をコントロールした。硝化カラム４では包括固定化担体の攪拌とＤＯ供給が必要なため粗泡曝気の散気としてエアポンプから常時送気を行なった（空気量２−６L/min）。包括固定化ペレットが循環液に混入することを防ぐために硝化カラム４下部には目巾１．５mmのウェッジワイヤストレーナが設置されている。反応槽の水温はサーモスタット・ヒータにより２２℃に保温した。原水はベローズポンプで脱窒素カラム３下部に供給されるが、流量は連続で５L/Hr（滞留時間６時間）に設定し、滞留時間の変更はタイマーによるポンプ10の稼働時間調節により行なった。
【００４９】
砂担体汚泥としては、実施例２で製造したものを使用し、硝化細菌包括固定化ペレットは、市販品（商品名  バイオエヌキューブ：日立プラント建設株式会社製）を使用した。
【００５０】
（２）人工下水の組成
人工下水の濃度は、一般的な流入下水濃度を想定しグルコース２５０mg/L、ＮＨ4−Ｎ  ４０mg/Lに設定した。栄養塩及び緩衝液としてＢＯＤ試験のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ液（下水試験方法）をそれぞれ人工下水１Ｌに対してＡ液５mL、Ｂ、Ｃ、Ｄは１mLづつ添加した。
人工下水の使用量は、当初３０Ｌ／日（滞留時間２４時間）から開始し、６０Ｌ／日（同１２時間）１２０Ｌ／日（同６時間）と増大させた。人工下水の腐敗防止のため４〜６度に冷却した。
【００５１】
（３）運転条件
運転条件を下記表１に示す。
【００５２】
【表１】
0003933230.tif 000004
【００５３】
（４）測定
次の各項目について、それぞれの測定法により測定を行った。
ＮＨ4−Ｎ：蒸留滴定法
酸化態窒素：ＵＶ吸光度法
グルコース：フェノール硫酸法
ＭＬＳＳ：遠心分離乾燥法
ＭＬＶＳＳ：６００℃、１時間加熱法
ＤＯ及びｐＨ：電極法
単粒子沈降速度：１００cm透視度計
【００５４】
（５）運転結果
先の条件で連続運転開始１カ月後の汚泥濃度及び沈降速度の測定結果を下記表２に示す。
【００５５】
【表２】
0003933230.tif 000005
【００５６】
上記結果から明らかなように、ＭＬＶＳＳ濃度は下部で高く、（３０，０００mg/L）上部では低めであるが、活性汚泥法に比べれば数段高い値（８，７００mg/L）を示した。担体汚泥の粒径は、上部で０．２mm〜０．４mmで、下部に行くほど大きく（０．６mm〜２mm）となっている。この汚泥層を通過した循環液中のＳＳ濃度はきわめて低く、２〜１０mg/L程度であった。
【００５７】
また、上記結果から明らかなように、この流動床汚泥を１００cm透視度計ガラス管を用いて単粒子沈降させたときの沈降速度は、上部の小さい粒子で３３cm/min(20m/Hr)、下部の大きな粒子では１６３cm/min(98m/Hr)と著しく高いことがわかる。循環水中のＳＳ濃度は極めて低く２mg/Lから１０mg/L程度であった。
【００５８】
更に、運転開始からの窒素負荷の変化と窒素除去能の変化を図４に示した。
その結果から明らかなように、負荷の上昇に伴い処理水中の窒素濃度は低下していったが、これは時間経過とともに、硝化ゾーンの包括固定化担体中の硝化菌と、脱窒素ゾーンの砂担体汚泥の増殖がともに進行したためと考えられる。
【００５９】
すなわち、基質濃度は変更せず、滞留時間を短縮させて負荷を上昇させたが、負荷の上昇に伴い窒素除去率が向上し、６時間滞留時の処理水中窒素濃度はＮＨ4−Ｎ２−５mg/L、ＮＯｘ−Ｎ２−５mg/Lであり除去率は７５−９０％の高い値を示した。この理由は包括固定化硝化細菌の馴養と、砂担体汚泥量の増加である。汚泥の引き抜きをおこなわないで運転したため砂担体汚泥は増加を続けて循環流量が低い場合には硫化水素臭が観察された。このときにはＮＨ4−Ｎも高めの値を示しているのは嫌気分解による溶出と思われる。汚泥濃度が高くなりすぎると全体的な流動化が行なわれず短絡現象と嫌気化が発生するので処理性能が低下するようである。
【００６０】
【実施例５】
図３に示した装置を用い、流動床砂担体法によって下水を処理した。なお対照として、標準活性汚泥法によって下水を処理した。
【００６１】
その結果、滞留時間＝６時間でＭＬＶＳＳ値が標準活性汚泥法の場合は２０００mg/Lであるのに対し、流動床砂担体法の場合は１５，０００mg/Lであった。
また、放流水の水質についても、両者間には下記表３に示すような顕著な相違が認められ、本法の著効が確認された。
【００６２】
【表３】
0003933230.tif 000006
【００６３】
以上の結果、下水処理に際して、人工造粒した砂担体は、壊れることなく順調に成長し、ほとんどＳＳを含まない循環水が得られた。また、固定化した硝化細菌処理と組合わせることにより、標準活性汚泥法の滞留時間で硝化脱窒を行うことが可能となった。更に本法によれば、砂担体汚泥の沈降速度が著しく速いために硝化脱窒と固液分離を同時に行うことができるので、最終沈殿池を凝集沈殿池に切換えることが可能となり、狭い敷地面積、小容量のタンクで迅速に硝化脱窒が行われるだけでなく、色度除去とリンの除去も達成でき、しかも汚泥濃度を高レベルに維持できるので、汚泥を返送する必要がない。
【００６４】
【発明の効果】
担体に活性汚泥を付着させ、次にこれを糊料で処理した後、硬化させてなる活性汚泥固定化担体は、壊れることなく順調に成長し、窒素含有有機性廃水を処理した際に、ほとんどＳＳを含まない処理水が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  循環式硝化脱窒法のフローシートを示す。
【図２】  本発明に係る硝化脱窒法を実施するための装置を示す。
【図３】  本発明に係る硝化脱窒法（流動床砂担体硝化脱窒法）を実施するための装置を示す。
【図４】  窒素負荷と処理水窒素濃度の経日変化を示す。
【符号の説明】
１    生物処理槽
２    隔壁
３    脱窒部としての脱窒槽
４    硝化部としての硝化槽
Ａ    窒素含有有機性廃水
Ｂ    処理水
【図１】
0003933230.tif 000007
【図２】
0003933230.tif 000008
【図３】
0003933230.tif 000009
【図４】
0003933230.tif 000010