(57)【要約】【課題】廃水のアンモニア性窒素負荷の変動に対応できるだけでなく、亜硝酸型の硝化処理と、脱窒処理を安定化できる回分式脱窒処理装置、脱窒処理用回分槽及び回分式脱窒方法を提供すること。【解決手段】アンモニア性窒素を含有する廃水を生物学的に脱窒処理する装置において、亜硝酸型の硝化を行う亜硝酸菌と脱窒を行う脱窒菌とを時間的に区別して活性化する回分槽２を備えたことを特徴とする。好ましくは、亜硝酸菌を活性化する際に、回分槽２を溶存酸素濃度１．０ｍｇ／Ｌ以上２．０ｍｇ／Ｌ以下に制御することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンモニア性窒素を含有する廃水を生物学的に脱窒処理する装置において、
亜硝酸型の硝化を行う亜硝酸菌と脱窒を行う脱窒菌とを時間的に区別して活性化する回分槽を備えたことを特徴とする回分式脱窒処理装置。
【請求項２】
前記亜硝酸菌を活性化する際に、前記回分槽を溶存酸素濃度１．０ｍｇ／Ｌ以上２．０ｍｇ／Ｌ以下に制御することを特徴とする請求項１記載の回分式脱窒処理装置。
【請求項３】
前記回分槽におけるアンモニア性窒素汚泥負荷を、０．０２ｇ−ＮＨ４−Ｎ／ｇ−ＳＳ／日以上に制御することを特徴とする請求項１又は２記載の回分式脱窒処理装置。
【請求項４】
アンモニア性窒素を含有する廃水を生物学的に脱窒処理するために用いられる回分槽であって、
亜硝酸型の硝化を行う亜硝酸菌と脱窒を行う脱窒菌とを時間的に区別して活性化するように構成されたことを特徴とする脱窒処理用回分槽。
【請求項５】
前記亜硝酸菌を活性化する際に、当該回分槽を溶存酸素濃度１．０ｍｇ／Ｌ以上２．０ｍｇ／Ｌ以下に制御することを特徴とする請求項４記載の脱窒処理用回分槽。
【請求項６】
当該回分槽におけるアンモニア性窒素汚泥負荷を、０．０２ｇ−ＮＨ４−Ｎ／ｇ−ＳＳ／日以上に制御することを特徴とする請求項４又は５記載の脱窒処理用回分槽。
【請求項７】
アンモニア性窒素を含有する廃水を生物学的に脱窒処理する際に、同一の回分槽内で、亜硝酸型の硝化を行う亜硝酸菌と脱窒を行う脱窒菌の活性化のタイミングを時間的に区別することを特徴とする回分式脱窒処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回分式脱窒処理装置、脱窒処理用回分槽及び回分式脱窒処理方法に関し、詳しくは廃水のアンモニア性窒素負荷の変動に対応でき、亜硝酸型の硝化を安定化できる回分式脱窒処理装置、脱窒処理用回分槽及び回分式脱窒処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アンモニア性窒素を含有する廃水を、連続的に、生物学的に、硝化・脱窒処理する技術として特許文献１がある。特許文献１の技術は、硝化槽と脱窒槽を設けて、廃水を連続的に受け入れ、硝化と脱窒を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３４６５８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の硝化槽では、連続処理において、亜硝酸型の硝化を行なおうとしている。しかしながら、硝化槽に対する廃水のアンモニア性窒素負荷が少なかった場合には、硝化槽における硝化反応が進み、亜硝酸態窒素から硝酸態窒素まで酸化されてしまい、亜硝酸型の硝化脱窒の処理が安定して実現できない問題がある。
【０００５】
アンモニア性窒素負荷をバッファーするために、調整タンクを設けると、設備コストが高くなる問題がある。
【０００６】
本発明者は、かかる問題を解消するために、回分式の亜硝酸型硝化・脱窒処理の研究を行った。
【０００７】
しかるに、回分式の場合、変動するアンモニア性窒素負荷の最大値を考慮して、回分槽を設計すれば、当該負荷変動に対応可能である。
【０００８】
しかし、回分槽の内部では亜硝酸菌と脱窒菌が混在した状態にあり、各々の菌を活性化させることは容易でない。亜硝酸菌は空気曝気状態（好気状態）で活性化し、脱窒菌は非曝気状態（嫌気状態）で活性化するからである。そのため回分槽では、亜硝酸型の硝化処理と脱窒処理を安定化させることは困難であった。
【０００９】
そこで本発明の課題は、廃水のアンモニア性窒素負荷の変動に対応できるだけでなく、亜硝酸型の硝化処理と、脱窒処理を安定化できる回分式脱窒処理装置、脱窒処理用回分槽及び回分式脱窒方法を提供することにある。
【００１０】
また本発明の他の課題は、以下の記載によって明らかとなる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題は、以下の各発明によって解決される。
【００１２】
１．
アンモニア性窒素を含有する廃水を生物学的に脱窒処理する装置において、
亜硝酸型の硝化を行う亜硝酸菌と脱窒を行う脱窒菌とを時間的に区別して活性化する回分槽を備えたことを特徴とする回分式脱窒処理装置。
【００１３】
２．
前記亜硝酸菌を活性化する際に、前記回分槽を溶存酸素濃度１．０ｍｇ／Ｌ以上２．０ｍｇ／Ｌ以下に制御することを特徴とする上記１記載の回分式脱窒処理装置。
【００１４】
３．
前記回分槽におけるアンモニア性窒素汚泥負荷を、０．０２ｇ−ＮＨ４−Ｎ／ｇ−ＳＳ／日以上に制御することを特徴とする上記１又は２記載の回分式脱窒処理装置。
【００１５】
４．
アンモニア性窒素を含有する廃水を生物学的に脱窒処理するために用いられる回分槽であって、
亜硝酸型の硝化を行う亜硝酸菌と脱窒を行う脱窒菌とを時間的に区別して活性化するように構成されたことを特徴とする脱窒処理用回分槽。
【００１６】
５．
前記亜硝酸菌を活性化する際に、当該回分槽を溶存酸素濃度１．０ｍｇ／Ｌ以上２．０ｍｇ／Ｌ以下に制御することを特徴とする上記４記載の脱窒処理用回分槽。
【００１７】
６．
当該回分槽におけるアンモニア性窒素汚泥負荷を、０．０２ｇ−ＮＨ４−Ｎ／ｇ−ＳＳ／日以上に制御することを特徴とする上記４又は５記載の脱窒処理用回分槽。
【００１８】
７．
アンモニア性窒素を含有する廃水を生物学的に脱窒処理する際に、同一の回分槽内で、亜硝酸型の硝化を行う亜硝酸菌と脱窒を行う脱窒菌の活性化のタイミングを時間的に区別することを特徴とする回分式脱窒処理方法。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、廃水のアンモニア性窒素負荷の変動に対応できるだけでなく、亜硝酸型の硝化処理と、脱窒処理を安定化できる回分式脱窒処理装置、脱窒処理用回分槽及び回分式脱窒方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】回分式脱窒処理装置の一例を概念的に説明する図
【図２】制御の一例を説明するためのタイムチャート
【図３】溶存酸素濃度と硝化速度の関係を示すグラフ
【図４】亜硝酸化率の推移を示すグラフ
【図５】メタノール削減率の推移を示すグラフ
【図６】曝気風量削減率の推移を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、本発明を実施するための形態について説明する。
【００２２】
本発明の回分式脱窒処理装置は、アンモニア性窒素（ＮＨ４−Ｎ）を含有する廃水を、回分式で、生物学的に脱窒処理するために好適に用いられる。
【００２３】
当該装置は、亜硝酸型の硝化を行う亜硝酸菌と脱窒を行う脱窒菌とを時間的に区別して活性化する回分槽を備える。これにより、廃水のアンモニア性窒素負荷の変動に対応できるだけでなく、亜硝酸型の硝化処理と、脱窒処理を安定化できる効果が奏される。
【００２４】
比較として従来の連続式システムでは、常に嫌気状態が保たれた脱窒槽と、常に好気状態が保たれた好気槽を用いるため、各槽内において、処理に寄与させる菌の切り替えは行われない。
【００２５】
本発明では、回分槽は１槽内で、嫌気工程から好気工程への切り替え、あるいは好気工程から嫌気工程への切り替えを行う。即ち、１槽内で、各工程に寄与させる亜硝酸菌と脱窒菌の切り替え（時間的に区別して活性化する切り替え）を行う。このとき、１槽内での亜硝酸菌と脱窒菌の切り替えが速やかに進行することを本発明者は見出している。
【００２６】
従って、本発明によれば、菌の切り替えの面で連続式システムと比較しても遜色のない効率が得られ、のみならず、以下に説明する通り、硝化が過剰になることを防止して亜硝酸型の硝化を安定した状態で、溶存酸素濃度（以下、必要により「ＤＯ」と略す。）を比較的高くして亜硝酸型の硝化を高速化でき、また、アンモニア性窒素汚泥負荷が低負荷である場合にも好適に対応できる。
【００２７】
まず、下記反応式に示されるように、亜硝酸型の硝化を用いることにより、硝酸型の硝化を用いる場合と比較して、必要とされる酸素量を２５％削減できる。のみならず、脱窒に必要とされるメタノール量も４０％削減できる。
・硝化
（亜硝酸型）ＮＨ４＋＋１．５Ｏ２→ＮＯ２−＋Ｈ２Ｏ＋２Ｈ＋
（硝酸型）  ＮＨ４＋＋２Ｏ２→ＮＯ３−＋Ｈ２Ｏ＋２Ｈ＋
・脱窒
（亜硝酸型）６ＮＯ２−＋３ＣＨ３ＯＨ＋３ＣＯ２→３Ｎ２＋６ＨＣＯ３−＋３Ｈ２
（硝酸型）  ６ＮＯ３−＋５ＣＨ３ＯＨ＋ＣＯ２→３Ｎ２＋６ＨＣＯ３−＋７Ｈ２
【００２８】
亜硝酸型の硝化を行う際には、アンモニア性窒素が硝酸（ＮＯ３−）まで酸化されることを抑制して、亜硝酸（ＮＯ２−）までの酸化に止めることが重要になる。
【００２９】
比較として、脱窒槽と硝化槽とを備えた連続式システムでは、硝化及び脱窒の継続時間は、基本的に槽容量に基づく一定の滞留時間に支配される。そのため、例えば廃水のアンモニア性窒素負荷が低下した場合、硝化が過剰となって、亜硝酸までの酸化に止めることが困難になり易い。このような過剰な硝化を回避するために、従来の技術では、硝化槽のＤＯを低い濃度領域に設定しているが、十分な対策とはいえない。ＤＯを低い濃度領域に設定することにより、硝化が低速化し易い。
【００３０】
これに対して、本発明では、亜硝酸型の硝化を行う亜硝酸菌と脱窒を行う脱窒菌とを時間的に区別して活性化する回分槽を備えることにより、このような硝化の制御を容易且つ好適に行うことができる。亜硝酸型の硝化を行う亜硝酸菌を活性化するのは好気工程であり、脱窒を行う脱窒菌を活性化するのは、嫌気工程である。
【００３１】
従って、本発明は、回分式を用いることによって、従来の連続式では困難であった時間的な制御を容易にし、硝化が過剰になることを好適に防止できる。そのため、廃水のアンモニア性窒素負荷の変動に対応でき、亜硝酸型の硝化を安定化できる。
【００３２】
また、硝化が過剰になることを好適に防止できることにより、ＤＯの設定の自由度も向上するため、比較的高い濃度領域下において亜硝酸型の硝化を高速化することもできる。亜硝酸型の硝化を行う好気工程において、回分槽をＤＯ１．０ｍｇ／Ｌ以上２．０ｍｇ／Ｌ以下という比較的高い濃度領域に制御することは、亜硝酸型の硝化の効率を向上する等の観点で特に好ましいことである。
【００３３】
更にまた、回分槽におけるアンモニア性窒素汚泥負荷が、０．０２ｇ−ＮＨ４−Ｎ／ｇ−ＳＳ／日程度という比較的低い負荷である場合においても、硝化が過剰になることを好適に防止できる。
【００３４】
即ち、アンモニア性窒素汚泥負荷の自由度も向上するということである。回分槽におけるアンモニア性窒素汚泥負荷が、例えば、０．０２ｇ−ＮＨ４−Ｎ／ｇ−ＳＳ／日以上に制御されていれば、より安定な処理を行えるようになり好ましい。回分槽におけるアンモニア性窒素汚泥負荷は、０．０２ｇ−ＮＨ４−Ｎ／ｇ−ＳＳ／日以上０．１ｇ−ＮＨ４−Ｎ／ｇ−ＳＳ／日以下の範囲に制御されることが更に好ましく、０．０３ｇ−ＮＨ４−Ｎ／ｇ−ＳＳ／日以上０．０５ｇ−ＮＨ４−Ｎ／ｇ−ＳＳ／日以下の範囲に制御されることが最も好ましい。
【００３５】
以下に、図面を参照して本発明について更に詳しく説明する。
【００３６】
図１は、本発明のアンモニア性窒素含有廃水の回分式脱窒処理装置の一例を概念的に説明する図である。
【００３７】
まず、本発明が処理対象とする廃水（原水ともいう）は、アンモニア性窒素を含有するものであれば格別限定されないが、アンモニア性窒素と共に有機物を含有するものが好ましく、例えば、生ゴミ等の有機性廃棄物をメタン発酵した後の消化液などを好ましく挙げることができる。かかる消化液は、あらかじめ脱水処理を施して得られた濾液を用いることが特に好ましい。
【００３８】
図示の例において、回分式脱窒処理装置は、アンモニア性窒素を含有する原水を貯留する原水槽１と、原水槽から流入させた原水を生物学的に処理する回分槽２と、回分槽から流出させた処理水を貯留する放流槽３を備えている。
【００３９】
原水槽１と回分槽２は、配管４で接続されている。配管４には、該配管４を介して原水槽１内の原水を回分槽２に供給するための原水供給ポンプ５が設けられている。
【００４０】
回分槽２には、配管４に接続された原水流入口６と、該回分槽２での処理後の処理水を流出させる処理水流出口７が設けられている。
【００４１】
処理水流出口７から流出させた処理水は、配管８を介して放流槽３に導入されるように構成されている。配管８には処理水弁９が設けられている。
【００４２】
図示するように、回分槽２は、原水流入口６近傍と、処理水流出口７近傍に、それぞれバッフル（バッファプレートともいう）１０、１１を備えることが好ましい。ショートパス防止のためである。
【００４３】
回分槽２には、余剰汚泥排出口１２が設けられている。余剰汚泥排出口１２には余剰汚泥排出管１３が接続されている。余剰汚泥排出管１３には、余剰汚泥排出ポンプ１４が設けられている。これにより、回分槽２内で発生した余剰汚泥分を引き抜けるように構成されている。
【００４４】
回分槽２には、亜硝酸菌や脱窒菌が棲息している。本明細書では、亜硝酸菌や脱窒菌を「汚泥」と称する場合がある。この汚泥は、回分槽内では原水や処理水と混合した状態で存在していると考えられる。
【００４５】
回分槽２内には、汚泥を攪拌するための攪拌機１５を設けており、攪拌機１５は、回分槽２内の汚泥中に配置された攪拌羽１６と、該攪拌羽を駆動するモーター１７により構成されている。
【００４６】
また回分槽２には、回分槽２内の汚泥を曝気するための曝気装置１８を設けている。曝気装置１８は、回分槽２内の下部に配置された散気管１９と、該散気管１９に接続された曝気ブロワ２０により構成されている。
【００４７】
曝気装置１８は、回分槽２内の汚泥におけるＤＯの調整に用いることができる。即ち、回分槽２内の汚泥に酸素を供給して好気状態を形成するために用いることができる。
【００４８】
回分槽２には、該回分槽２内の汚泥のｐＨを測定するｐＨ計２１と、酸化還元電位を測定するＯＲＰ計２２と、溶存酸素濃度を測定するＤＯ計２３が設けられている。
【００４９】
回分槽２は、回分槽２内の汚泥のｐＨを調整可能に構成されており、ｐＨ調整剤を貯留する貯留槽２４が設けられている。ｐＨ調整剤は格別限定されない。貯留槽２４からのｐＨ調整水は、供給管２５を介して、回分槽２に供給される。供給管２５には、供給ポンプ２６が設けられている。
【００５０】
回分槽２には、原水のＢＯＤ源としてのメタノールを供給するメタノール貯留槽２７が設けられている。メタノール貯留槽２７からのメタノールは、メタノール供給管２８を介して、回分槽２に供給される。メタノール供給管２８には、メタノール供給ポンプ２９が設けられている。
【００５１】
＜運転・制御＞
回分式脱窒処理装置は、制御部３０を備えている。制御部３０によって、回分槽２は、脱窒処理と、亜硝酸型硝化処理を行う。
【００５２】
図２は、制御の一例を説明するためのタイムチャートである。
【００５３】
図２に示すように、制御部３０は、回分槽２において、「流入・流出工程」、「嫌気工程（脱窒工程）」、「好気工程（亜硝酸酸化工程）」、「沈殿工程」及び「余剰汚泥排出工程」を順に含む１サイクルを繰り返すように制御するように構成されている。各工程の切り替え（各工程の継続時間）は、タイマー制御により行うことができる。
【００５４】
図示の例では、１サイクルの合計時間が３６０分になるように設定しており、１日４サイクルの運転を行うようにしている。
【００５５】
流入／流出工程のスタートの状態では、亜硝酸酸化工程（好気工程）を終わって、沈殿工程で、上澄み水（処理水）と汚泥に固液分離し、沈殿した汚泥のうち、余剰汚泥増加分を引き抜いた状態にある。液面は、満水状態にある。
【００５６】
流入／流出工程において、制御部３０により原水供給ポンプ５を駆動させると共に、処理水弁９を開く。これにより、原水槽１から回分槽２に原水を流入させると共に、流入量に応じた処理水を、処理水流出口７を介して回分槽２から流出させる。
【００５７】
回分槽２におけるアンモニア性窒素汚泥負荷は、０．０２ｇ−ＮＨ４−Ｎ／ｇ−ＳＳ／日以上に制御されることが好ましく、０．０２ｇ−ＮＨ４−Ｎ／ｇ−ＳＳ／日以上０．１ｇ−ＮＨ４−Ｎ／ｇ−ＳＳ／日以下の範囲に制御されることが更に好ましく、０．０３ｇ−ＮＨ４−Ｎ／ｇ−ＳＳ／日以上０．０５ｇ−ＮＨ４−Ｎ／ｇ−ＳＳ／日以下の範囲に制御されることが最も好ましい。これにより、好気工程における亜硝酸型の硝化を更に安定化できる。なお、「アンモニア性窒素汚泥負荷」は、下記式（１）により算出できる。
【００５８】
アンモニア性窒素汚泥負荷［ｇ−ＮＨ４−Ｎ／ｇ−ＳＳ／日］＝（原水のアンモニア性窒素濃度［ｍｇ／Ｌ］×原水量［ｍ３／日］）÷（回分槽ＭＬＳＳ［ｍｇ／Ｌ］×回分槽容量［ｍ３］）×（２４［ｈｒ］÷嫌気及び好気工程合計時間［ｈｒ］）・・・式（１）
【００５９】
流入／流出工程は所定時間（図示の例では２０分間）継続する。
【００６０】
次いで、嫌気工程において脱窒処理を行う。脱窒処理では、脱窒菌が回分槽２内で活性化する。制御部３０は、原水供給ポンプ５を停止すると共に、処理水弁９を閉じる。
【００６１】
これにより、原水の流入及び処理水の流出は停止される。更に制御部３０は、攪拌機１５のモーター１７を駆動すると共に、メタノール供給ポンプ２９を駆動する。回分槽２内の汚泥の攪拌と、該汚泥へのメタノールの供給が行われる。  
【００６２】
なお、原水が十分な量の有機物を含む場合は、メタノールの供給は適宜省略できる。
【００６３】
嫌気工程における脱窒処理は、所定時間（図示の例では１００分間）継続する。
【００６４】
次いで、好気工程において亜硝酸酸化型の硝化を行う。制御部３０は、曝気装置１８の曝気ブロワ２０を駆動する。これにより、回分槽２内の汚泥を曝気し、ＤＯを上昇して好気雰囲気を形成する。
【００６５】
制御部３０は、回分槽２のＤＯを制御する。例えば、ＤＯ計２３により測定されたＤＯの測定値が所定の下限値を下回る場合に、曝気ブロワ２０を駆動し、曝気を行い、ＤＯの測定値が所定の上限値を超える場合に、曝気ブロワ２０を停止するように構成される。
【００６６】
汚泥のＤＯは、１．０ｍｇ／Ｌ以上２．０ｍｇ／Ｌ以下の範囲に制御されることが好ましい。これにより、亜硝酸型の硝化を更に安定化できる。
【００６７】
好気工程では、曝気によって十分な攪拌作用が得られるので、攪拌機１５は適宜停止してもよい。メタノール供給ポンプ２９は停止されることが好ましい。
【００６８】
また、硝化の進行に伴って汚泥のｐＨが低下する場合がある。制御部３０は、このようなｐＨ変化に対して、亜硝酸硝化に適したｐＨを保持するように制御することが好ましい。例えば、制御部３０は、ｐＨ計２１により測定されたｐＨの測定値が所定の下限値を下回る場合に、供給ポンプ２６を駆動し、ｐＨの測定値が所定の上限値を超える場合に、供給ポンプ２６を停止するように構成されることが好ましい。
【００６９】
亜硝酸化を行う好気工程は所定時間（図示の例では２００分間）継続することができる。好気工程の継続時間は、嫌気工程の継続時間の１．５〜３倍の範囲で設定されることが好ましい。図示の例では、２倍に設定している。
【００７０】
次いで、沈殿工程において、制御部３０は、曝気装置１８の曝気ブロワ２０を停止する。攪拌機１５を稼働していた場合には、それを停止する。供給ポンプ２６も停止する。これにより、静置された汚泥の沈殿が進行し、処理水と汚泥に固液分離される。沈殿工程は所定時間（図示の例では３８分間）継続することができる。
【００７１】
次いで、余剰汚泥排出工程において、制御部３０は、余剰汚泥排出ポンプ１４を駆動して、余剰汚泥の排出を行う。
【００７２】
余剰汚泥排出工程は所定時間（図示の例では２分間）継続される。余剰汚泥排出工程を終了する際には、余剰汚泥排出ポンプ１４を停止する。余剰汚泥排出工程を終了したら、上述した流入／流出工程に戻る。
【００７３】
なお、余剰汚泥の量が僅かである場合、余剰汚泥排出工程は適宜省略することができる。余剰汚泥排出工程を省略する場合は、１サイクルの合計時間が変動しないよう、省略された余剰汚泥排出工程に対応する時間だけ沈殿工程を延長した後、上述した流入／流出工程に戻ることが好ましい。
【００７４】
上記のようなサイクルで運転を行うことにより、放流槽３には、回分槽２から流出させた処理水が貯留される。放流槽３内の処理水は、放流管３１を介して放流ポンプ３２により下水道に放流されることが好ましい。処理水は、下水放流基準を好適に満たすことができるからである。
【００７５】
以上に説明した「流入・流出工程」、「嫌気工程」、「好気工程」、「沈殿工程」及び「余剰汚泥排出工程」は、回分式であるが故に、各工程の継続時間を容易に制御できる。特に、原水のアンモニア性窒素濃度に応じて、各工程の継続時間、特に嫌気工程及び好気工程の継続時間を制御することは好ましいことである。
【００７６】
好気工程において、回分槽２のＤＯを、好ましくは１．０ｍｇ／Ｌ以上２．０ｍｇ／Ｌ以下という比較的高い濃度領域に制御することができる。これにより亜硝酸硝化処理を高速化できる。このとき、回分式であるが故に、嫌気工程及び好気工程の継続時間を容易に制御できるため、硝化処理を亜硝酸で止めることが容易である。その結果、亜硝酸型の硝化処理を短時間で、確実に実現することができる。
【００７７】
また、原水のアンモニア性窒素負荷の変動に対しても、好適に対応することができる。即ち、連続式では、原水のアンモニア性窒素負荷が低下する場合、硝化処理が過剰となり、亜硝酸で止まらず、硝酸化が進行し易くなるが、回分式を用いることで、嫌気工程及び好気工程の継続時間を短くする時間的な制御も容易に行うことができるため、硝化処理を亜硝酸で止めることができる。
【００７８】
なお、上記のサイクル運転において、嫌気工程と好気工程の順序を、好気工程→嫌気工程というように逆にしてもよい
【実施例】
【００７９】
以下、本発明の好ましい実施例を説明する。
【００８０】
実施例１
＜時間制御の具体例＞
原水のアンモニア性窒素濃度の変動に対する対応例を説明する。
表１は、原水のアンモニア性窒素濃度が通常時の１５００［ｍｇ／Ｌ］である場合における各工程の継続時間の設定例を示しており、表２は、原水のアンモニア性窒素濃度が７５０［ｍｇ／Ｌ］に低下した場合における各工程の継続時間の設定例を示している。
【００８１】
【表１】
2016135467.tif 000003
【００８２】
【表２】
2016135467.tif 000004
【００８３】
表１及び表２に示されるように、この対応例では、原水のアンモニア性窒素濃度が低下した場合に、嫌気工程及び好気工程の各継続時間を短くするように制御している。ここでは、原水のアンモニア性窒素濃度が通常時の１／２まで低下していることに対応して、嫌気工程及び好気工程の各継続時間を１／２に短縮している。
【００８４】
回分式であるが故に、上記のような時間制御によって、原水のアンモニア性窒素濃度の変動に対して、上述した式（１）により算出されるアンモニア性窒素汚泥負荷［ｇ−ＮＨ４−Ｎ／ｇ−ＳＳ／日］の変動を抑えることができる。この対応例では、原水のアンモニア性窒素濃度の変化と同じ割合で、嫌気工程及び好気工程の各継続時間を変化させているので、該アンモニア性窒素汚泥負荷が一定に保たれ、特に好ましい。このようにして、亜硝酸型の硝化を更に安定化できる。
【００８５】
また、この対応例のように、嫌気工程及び好気工程の各継続時間の変化に応じて、沈殿工程の継続時間を変化させることが好ましく、これにより１サイクルの合計時間の変動を抑えることができる。
【００８６】
以上に説明した時間制御は、原水のアンモニア性窒素濃度の変動だけでなく、例えば回分槽に導入する原水量が変動するような場合などにも有効である。本明細書では、回分槽に導入する原水量やアンモニア性窒素濃度が変動する場合を「負荷変動」と称している。
【００８７】
このような場合も、同様の時間制御によって、アンモニア性窒素汚泥負荷［ｇ−ＮＨ４−Ｎ／ｇ−ＳＳ／日］の変動を抑え、好ましくは一定に保つことができる。
【００８８】
実施例２
＜試験データに基づく説明＞
次に、試験データに基づいて、本発明について更に詳しく説明する。
図３は、好気工程における回分槽の溶存酸素濃度（ＤＯ）と亜硝酸硝化速度の関係を示すグラフである。
【００８９】
ＤＯ［ｍｇ／Ｌ］が、０．３〜０．６［ｍｇ／Ｌ］の場合、１．０〜１．３［ｍｇ／Ｌ］の場合、及び１．５〜２．０［ｍｇ／Ｌ］の場合のそれぞれについて、亜硝酸硝化速度［ｋｇ−Ｎ／ｋｇ−ＭＬＳＳ・ｄ］の温度依存性を観察した結果を示している。
【００９０】
図３より、何れの温度においても、温度、ＤＯが高いほど、亜硝酸硝化速度が向上することがわかる。特に１．０ｍｇ／Ｌ以上２．０ｍｇ／Ｌ以下の範囲において高い亜硝酸硝化速度が得られることがわかる。
【００９１】
図４は、図２に示したサイクルを１日４サイクルで長期運転した場合の亜硝酸化率の推移を示すグラフである。
【００９２】
回分槽を用いた回分運転を行うことにより、亜硝酸化率８０％以上、好ましくは９０％以上を安定に達成できることがわかる。即ち、硝化が過剰となり硝酸まで酸化されてしまったり、硝化が不足したりすることが防止され、亜硝酸型の硝化が安定化されることがわかる。
【００９３】
亜硝酸型の硝化が安定化されることは、図５のメタノール削減率の推移を示すグラフや、図６の曝気風量削減率の推移を示すグラフからも裏付けられる。
【００９４】
即ち、図５は、従来の完全硝酸型硝化の場合に必要なメタノール量を１００％としたときのメタノール削減率を示しており、回分槽を用いた回分運転を行うことにより約４０％のメタノール量を削減できることを示している。このことから、亜硝酸型の硝化が安定して行われていることが裏付けられる。
【００９５】
また、図６は、従来の完全硝酸型硝化の場合に必要な曝気風量を１００％としたときの曝気風量削減率を示しており、回分槽を用いた回分運転を行うことにより約２５％の曝気風量を削減できることを示している。このことからも、亜硝酸型の硝化が安定して行われていることが裏付けられる。
【００９６】
実施例３
亜硝酸型の硝化を行う好気工程と、脱窒を行う嫌気工程とを１槽で行う回分槽を備える図１に示す装置を用い、表３に示す性状を有する原水を該回分槽に導入し、下記試験条件のもと、図２に示したサイクルを１日４サイクルで繰り返して、アンモニア性窒素を脱窒処理した。
【００９７】
得られた処理水の性状は表３に示した。また、表３では、得られた処理水の性状を下水放流基準と対比した。
＜試験条件＞
・原水のアンモニア性窒素濃度：１０００〜１５００［ｍｇ／Ｌ］
・原水量：３００〜７００［Ｌ／日］
・アンモニア性窒素汚泥負荷：０．０４５［ｇ−ＮＨ４−Ｎ／ｇ−ＳＳ／日］
・好気工程時の回分槽ＤＯ濃度：≦２［ｍｇ／Ｌ］
・回分槽ＭＬＳＳ：３０００〜６０００［ｍｇ／Ｌ］
・回分槽内温度：１５〜３５［℃］
【００９８】
【表３】
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＜評価＞
【００９９】
本発明のアンモニア性窒素含有廃水の回分式脱窒処理装置によれば、原水のアンモニア性窒素負荷変動に対応でき、亜硝酸型の硝化を安定化できる等の優れた効果が奏され、その結果として、表３に示すように、アンモニア性窒素を高い除去率で除去できる。のみならず、ＢＯＤ、ＳＳ、Ｔ−Ｎ、Ｔ−Ｐ、ヨウ素、ＣＯＤなどの項目についても処理性能に優れ、処理水は下水放流基準を好適に満たすことがわかる。
【符号の説明】
【０１００】
１：原水槽
２：回分槽
３：放流槽
４：配管
５：原水供給ポンプ
６：原水流入口
７：処理水流出口
８：配管
９：処理水弁
１０、１１：バッフル
１２：余剰汚泥排出口
１３：余剰汚泥排出管
１４：余剰汚泥排出ポンプ
１５：攪拌機
１６：攪拌羽
１７：モーター
１８：曝気装置
１９：散気管
２０：曝気ブロワ
２１：ｐＨ計
２２：ＯＲＰ計
２３：ＤＯ計
２４：貯留槽
２５：供給管
２６：供給ポンプ
２７：メタノール貯留槽
２８：メタノール供給管
２９：メタノール供給ポンプ
３０：制御部
【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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