(57)【要約】【課題】嫌気性アンモニア酸化法を用いたアンモニア含有排水の脱窒処理を実施するに当たって前段の亜硝酸化を安定して進行せしめるとともに、ｐＨ調整薬品量を減少させる。【解決手段】高濃度アンモニア含有排水中のアンモニア性窒素の一部又は全部を亜硝酸化する亜硝酸化工程と、該亜硝酸化工程により得られた排水を低濃度アンモニア含有排水と混合し、得られた混合排水の窒素を脱窒素する嫌気性アンモニア酸化工程とを含むアンモニア含有排水の脱窒方法。【選択図】図２
2017080682.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高濃度アンモニア含有排水中のアンモニア性窒素の一部又は全部を亜硝酸化する亜硝酸化工程と、該亜硝酸化工程により得られた排水を低濃度アンモニア含有排水と混合し、得られた混合排水の窒素を脱窒素する嫌気性アンモニア酸化工程とを含むアンモニア含有排水の脱窒方法。
【請求項２】
高濃度アンモニア含有排水及び低濃度アンモニア含有排水の少なくとも一方の排水に他方の排水を部分的に添加することにより、少なくとも一方のアンモニア濃度が変化した二種類の排水を得る工程と、前記二種類の排水のうちアンモニア濃度の高い排水中のアンモニア性窒素の一部又は全部を亜硝酸化する亜硝酸化工程と、該亜硝酸化工程により得られた排水を前記二種類の排水のうちアンモニア濃度の低い排水と混合し、得られた混合排水の窒素を脱窒素する嫌気性アンモニア酸化工程とを含むアンモニア含有排水の脱窒方法。
【請求項３】
前記高濃度アンモニア含有排水及び前記低濃度アンモニア含有排水の少なくとも一方は、濃度の異なる複数の排水源からの排水を混合することで得られたものである請求項１又は２に記載の脱窒方法。
【請求項４】
高濃度アンモニア含有排水中のアンモニア性窒素の一部又は全部を亜硝酸化するための好気槽と、好気槽流出水と低濃度アンモニア含有排水が混合された混合排水を嫌気性アンモニア酸化法によって脱窒素するための嫌気槽とを備えるアンモニア含有排水の脱窒装置。
【請求項５】
前記高濃度アンモニア含有排水及び前記低濃度アンモニア含有排水の少なくとも一方は、濃度の異なる複数の排水源からの排水を混合することで得られたものである請求項４に記載の脱窒装置。
【請求項６】
好気槽流出水と低濃度アンモニア含有排水を混合するための混合槽を更に備える請求項４又は５に記載の脱窒装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はアンモニア含有排水の脱窒方法に関する。また、本発明はアンモニア含有排水の脱窒装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
排水中に含まれる窒素及びリンは、湖沼及び湾などの閉鎖系水域における富栄養化の原因物質であり、排水処理工程で効率的に除去されることが望まれる。排水から窒素を除去する方法としては生物学的方法が多数用いられている。従来の生物学的脱窒素方法を図１に従って説明する。アンモニア含有排水排出施設１の複数のアンモニア含有排水排出源２、３から排出される高濃度アンモニア含有排水４、低濃度アンモニア含有排水５は貯留槽６で混合・貯留されたのちに総合排水７として硝化工程８、脱窒工程９を経由して脱窒素される。具体的には、硝化工程では、アンモニア性窒素は好気条件下で独立栄養性細菌であるアンモニア酸化細菌によって亜硝酸性窒素に酸化され、この亜硝酸性窒素が同じく独立栄養性細菌である亜硝酸酸化細菌によって硝酸まで酸化される。脱窒工程では、従属栄養細菌である脱窒菌が硝化工程で生成した亜硝酸性窒素および硝酸性窒素を嫌気性条件下で、メタノール１０などの有機物を水素供与体として窒素ガスまで分解する。アンモニア含有排水排出施設１では高濃度アンモニア含有排水４、低濃度アンモニア含有排水５と混合された状態で貯留槽６に流入する場合も多い。
【０００３】
このような従来の生物学的脱窒法では、アンモニア性窒素を亜硝酸性窒素および硝酸性窒素に酸化する硝化工程において多量の酸素（空気）を必要とし、また、脱窒工程では水素供与体としてのメタノールの使用量が多量であり、ランニングコストを増加させるという課題があった。
【０００４】
近年、前記課題を解決するため、アンモニア性窒素を水素供与体、亜硝酸性窒素を水素受容体として、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微生物群を利用した新しい処理技術、いわゆる嫌気性アンモニア酸化法の開発が進められている（特開２００２−２６３６８９号公報、特開２０１５−０９３２５８号公報など）。この方法は、（１）式に示されるように脱窒素のために排水中のアンモニア性窒素を脱窒素の水素供与体として利用でき、また、従来の硝酸にまで酸化させる方法に比べ、原水のアンモニア性窒素の約半量を亜硝酸化するだけなので、酸素供給量も著しく減少されるという極めて著しい経済効果を有する。嫌気性アンモニア酸化反応は（１）式によって進行する。
1.0NH4+ + 1.32NO2- + 0.066HCO3- + 0.13H+
→1.02N2 + 0.26NO3- + 0.066CH2O0.5N0.15 + 2.03H2O・・・(1)
【０００５】
アンモニア性窒素の硝化は（２）、（３）式に従って進行するが、嫌気性アンモニア酸化法では（１）式に示すように亜硝酸性窒素を利用するため、アンモニア性窒素の酸化を亜硝酸化で停止するように制御することが肝要である。硝化処理においてアンモニア性窒素の酸化を亜硝酸性窒素で停止させ、亜硝酸酸化菌の働きにより、硝酸性窒素が生成しないように制御する方法として、以下の方法がある。  
（ａ）亜硝酸化槽内に遊離のアンモニアを一定濃度以上残存させ、この遊離アンモニアの毒性を利用して亜硝酸酸化細菌の働きを抑える（アンモニア酸化細菌の活性を亜硝酸酸化細菌の活性よりも高く維持する）。  
（ｂ）亜硝酸化槽内に遊離亜硝酸を一定濃度以上残存させ、この遊離亜硝酸の毒性を利用して亜硝酸酸化細菌の働きを抑える（アンモニア酸化細菌の活性を亜硝酸酸化細菌の活性よりも高く維持する）
【０００６】
○亜硝酸の生成（アンモニア酸化菌の作用）
NH4+ + 3/2O2 → NO2- + 2H+ + H2O・・・(2) 
○硝酸の生成（亜硝酸酸化菌の作用）
NO2- + 1/2O2 → NO3-・・・(3)
【０００７】
アンモニア性窒素は水中では（４）式に示されるように遊離アンモニア（ＮＨ3）とアンモニアイオン（ＮＨ4+）として存在し、ｐＨ（水素イオン濃度）によって両アンモニア性窒素濃度が変わる可逆反応により平衡状態になっている。
NH3+H+ ←→ NH4+・・・(4)
硝酸菌（亜硝酸酸化菌）は前述（ａ）のとおり遊離アンモニアによって阻害できるため、亜硝酸化に制御するためには遊離アンモニア濃度を上げることが必要である。そのためには、アンモニア性窒素濃度を高めるか、ｐＨを上げてアンモニアイオンを遊離アンモニアに移動させるようにしてもよい。なお遊離アンモニア濃度（ＦＡ）は近似的に（５）式で計算される。
【化１】
2017080682.tif 000003
【０００８】
一方、亜硝酸は水中では（６）式に示されるように遊離亜硝酸（ＮＯ2）と亜硝酸イオン（ＮＯ2-）として存在し、ｐＨで両亜硝酸濃度が変わる可逆反応により平衡状態になっている。
HNO2 ←→ H++NO2-・・・(6)
硝酸菌（亜硝酸酸化菌）は前述（ｂ）のとおり遊離亜硝酸によって阻害できるため、亜硝酸化に制御するためには遊離亜硝酸濃度を上げることが必要である。そのためには、亜硝酸濃度を高めるか、ｐＨを下げて亜硝酸イオンを遊離亜硝酸に移動させるようにしてもよい。なお遊離亜硝酸濃度（ＦＮＡ）は近似的に（７）式で計算される。
【化２】
2017080682.tif 000004
【０００９】
亜硝酸化制御は前記した（ａ）、（ｂ）の他に、ｐＨを７．５前後の中性よりも高い範囲のｐＨ制御（アルカリ度制御）で行われることが多い。また、アンモニア性窒素が硝酸まで酸化されないように酸素供給量を制限する方法も提案されているが、供給量の制御が難しいため実施されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−２６３６８９号公報
【特許文献２】特開２０１５−０９３２５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
前記したように嫌気性アンモニア酸化法は、前段の硝化工程における反応を亜硝酸化で安定して停止させることが大前提であり、反応が硝酸にまで進行してしまうと嫌気性アンモニア酸化による脱窒素処理自体が不可能になるので、亜硝酸化率（ＮＯ2／ＮＯx）をどれだけ高くできるかが嫌気性アンモニア酸化法の要点になっている。しかしながら、亜硝酸化率を安定して高く維持することは容易ではないため、亜硝酸化率の安定化が嫌気性アンモニア酸化法の最大の課題になっている。
【００１２】
排水の生物処理では水質的に類似した排水は一般的に複数の排出源の排水を総合排水として一括して処理する。一括処理は処理システムが簡単なため、広く採用されている。高濃度のアンモニア含有排水が排出されても一括処理では平均化されてアンモニア性窒素濃度が低下し、遊離アンモニア濃度が低下する。ｐＨ調整によって遊離アンモニア濃度を上昇させるためのｐＨ調整はアルカリ剤の費用がかかり経済的な問題になっている。
【００１３】
一方、高濃度アンモニア含有排水では、式（５）より明らかなように、同一ｐＨであれば低濃度アンモニア含有排水よりも遊離アンモニア濃度が高くなり、亜硝酸型化硝化に有利である。低濃度アンモニア含有排水の遊離アンモニア濃度を高濃度アンモニア含有排水と同等にするためには亜硝酸化工程でアルカリ剤を注入してｐＨを上昇させなければならず、亜硝酸型硝化を維持するためには、高濃度アンモニア含有排水に比較してアルカリ剤注入量が多くなる。さらに、低濃度アンモニア含有排水の嫌気性アンモニア酸化工程では亜硝酸化工程で注入したアルカリ剤の分だけ脱窒素で遊離する水酸基の量が多くなるため、嫌気性アンモニア酸化工程の水酸基を中和するための酸注入量を、高濃度アンモニア含有排水の嫌気性アンモニア酸化工程への酸注入量よりも多くしなければならない。これは嫌気性アンモニア酸化菌が高ｐＨ条件下において活性が低下するため、嫌気性アンモニア酸化工程に酸を注入してｐＨ制御しなければならないからである。このように低濃度アンモニア含有排水では高濃度アンモニア含有排水の嫌気性アンモニア酸化処理に比較して窒素除去量当たりのアルカリ、酸の使用量が多くなる。
【００１４】
本発明は上記事情に鑑みて創作されたものであり、嫌気性アンモニア酸化法を用いたアンモニア含有排水の脱窒処理を実施するに当たって前段の亜硝酸化を安定して進行せしめるとともに、ｐＨ調整薬品量を減少させることを目的の一つとする。また、本発明は当該脱窒方法の実施に好適なアンモニア含有排水の脱窒装置を提供することを別の目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者は上記課題を解決するために鋭意研究したところ、排水中に含まれるアンモニア性窒素濃度は排水源によって異なることを上手く利用することで、上記課題を解決できることを見出した。具体的には、高濃度アンモニア含有排水は硝化工程に送る。これにより、ｐＨ調整をほとんど実施しなくても亜硝酸化を安定して進行させることが可能になる。一方で、高濃度アンモニア含有排水を亜硝酸化させた後の高濃度亜硝酸を含有する処理水を低濃度アンモニア含有排水と混合することで、高濃度亜硝酸による嫌気性アンモニア酸化工程に対する弊害を抑えることができる。
【００１６】
本発明は上記知見に基づいて完成したものであり、一側面において、高濃度アンモニア含有排水中のアンモニア性窒素の一部又は全部を亜硝酸化する亜硝酸化工程と、該亜硝酸化工程により得られた排水を低濃度アンモニア含有排水と混合し、得られた混合排水の窒素を脱窒素する嫌気性アンモニア酸化工程とを含むアンモニア含有排水の脱窒方法である。
【００１７】
本発明は別の一側面において、高濃度アンモニア含有排水及び低濃度アンモニア含有排水の少なくとも一方の排水に他方の排水を部分的に添加することにより、少なくとも一方のアンモニア濃度が変化した二種類の排水を得る工程と、前記二種類の排水のうちアンモニア濃度の高い排水中のアンモニア性窒素の一部又は全部を亜硝酸化する亜硝酸化工程と、該亜硝酸化工程により得られた排水を前記二種類の排水のうちアンモニア濃度の低い排水と混合し、得られた混合排水の窒素を脱窒素する嫌気性アンモニア酸化工程とを含むアンモニア含有排水の脱窒方法である。
【００１８】
本発明に係るアンモニア含有排水の脱窒方法の一実施形態においては、前記高濃度アンモニア含有排水及び前記低濃度アンモニア含有排水の少なくとも一方は、濃度の異なる複数の排水源からの排水を混合することで得られたものである。
【００１９】
本発明は更に別の一側面において、高濃度アンモニア含有排水中のアンモニア性窒素の一部又は全部を亜硝酸化するための好気槽と、好気槽流出水と低濃度アンモニア含有排水が混合された混合排水を嫌気性アンモニア酸化法によって脱窒素するための嫌気槽とを備えるアンモニア含有排水の脱窒装置である。
【００２０】
本発明に係るアンモニア含有排水の脱窒装置の一実施形態においては、前記高濃度アンモニア含有排水及び前記低濃度アンモニア含有排水の少なくとも一方は、濃度の異なる複数の排水源からの排水を混合することで得られたものである。
【００２１】
本発明に係るアンモニア含有排水の脱窒装置の別の一実施形態においては、好気槽流出水と低濃度アンモニア含有排水を混合するための混合槽を更に備える。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、排水源によって異なる排水中のアンモニア性窒素濃度の差を上手く利用することで、嫌気性アンモニア酸化法の中心技術である亜硝酸化を確実かつ経済的に実施でき、さらに嫌気性アンモニア酸化槽におけるｐＨを調整するための薬品添加量を抑制することができる。
【００２３】
嫌気性アンモニア酸化反応において完全混合条件で反応が完全に進行している場合、ＮＯ2−Ｎ濃度は動的平衡状態でほぼゼロｍｇ／Ｌ近傍で推移するため亜硝酸による阻害は生じない。しかしながら、なんらかの事故によりＮＯ2−Ｎが２００ｍｇ／Ｌ以上残存すると嫌気性アンモニア酸化菌は失活すると報告されている。本発明ではたとえ事故によって亜硝酸が残存しても低濃度アンモニア含有排水の希釈効果により高濃度硝酸残存によるトラブルを未然に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】従来の生物学的脱窒素方法を説明する模式図である。
【図２】本発明の１実施態様について説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
次に本発明の１実施態様について図２に基づいて説明する。複数のアンモニア含有排水排出源を有するアンモニア含有排水排出施設１の高濃度アンモニア含有排水排出源２から排出される高濃度アンモニア含有排水４は高濃度アンモニア含有排水貯留槽６−１を経由して亜硝酸化槽１２に導入され、アンモニア性窒素の一部または全部が亜硝酸に酸化されたのちに、嫌気性アンモニア酸化槽１４に導入される。低濃度アンモニア含有排水排出源３から排出される低濃度アンモニア含有排水５は低濃度アンモニア含有排水貯留槽６−２を経由して嫌気性アンモニア酸化槽１４に導入され、低濃度アンモニア含有排水５中のアンモニア性窒素と亜硝酸化槽１２からの亜硝酸性窒素、アンモニア性窒素は、前記した（１）式の反応にしたがって、窒素ガスに分解される。亜硝酸化槽１２流出水は嫌気性アンモニア酸化槽１４に直接導入してもよいが、処理の安定化のため、亜硝酸化槽１２流出水と低濃度アンモニア含有排水を混合するための混合槽１３を嫌気性アンモニア酸化槽１４の前段に設置してもよい。
【００２６】
本発明において、高濃度アンモニア含有排水というのは２種類以上のアンモニア含有排水が排出される場合にそのうちで一方の排水よりもアンモニア濃度の高い排水を指す相対的なものであり、そのアンモニア性窒素（ＮＨ3−Ｎ）濃度は、特定されるものではない。高濃度アンモニア含有排水中のアンモニア性窒素（ＮＨ3−Ｎ）濃度は、亜硝酸化を安定して進行させることができるように２００ｍｇ／Ｌ以上であることが好ましく、２５０ｍｇ／Ｌ以上であることがより好ましく、３００ｍｇ／Ｌ以上であることが更により好ましい。但し、高濃度アンモニア含有排水中の遊離アンモニア性窒素（ＦＡ−Ｎ）濃度は、高すぎると亜硝酸化菌の活性までも阻害するおそれがあるため、高濃度アンモニア含有排水においては亜硝酸化工程のＦＡ−Ｎが少なくとも３００ｍｇ／Ｌ以下になるように（５）式に基づいてｐＨを調整することが望ましい。そのｐＨは（５）式から計算される。例えば水温３０℃、ｐＨ８．７０で、亜硝酸化工程のＦＡ−Ｎが３００ｍｇ／Ｌのときの亜硝酸化工程のアンモニア性窒素濃度は、１０５０ｍｇ／Ｌとなる。高濃度アンモニア含有排水の亜硝酸化工程の遊離アンモニア性窒素（ＦＡ−Ｎ）は３００ｍｇ／Ｌ以下であることが好ましく、２００ｍｇ／Ｌ以下であることがより好ましい。高濃度アンモニア含有排水中のアンモニア性窒素濃度が高すぎる場合は、低濃度アンモニア含有排水の一部を混合することにより濃度調整することも可能であり、高濃度アンモニア含有排水中のアンモニア性窒素濃度が低すぎる場合は、ＲＯ膜、蒸発等の手段により濃縮することも可能である。
また排出源が３か所以上ある場合、例えば高濃度アンモニア含有排水排出源が２か所、低濃度アンモニア含有排水排出源が３か所ある場合は、高濃度アンモニア含有排水、低濃度アンモニア含有排水をそれぞれ適宜ひとつにまとめて処理することができる。例えば、３か所のうち中間濃度の排水を高濃度、低濃度にどのように分配するかは、濃度、水量から計算した物質収支、（１）、（５）、後述する（８）式または更に（６）に基づいて決めることができる。すなわち、高濃度アンモニア含有排水及び低濃度アンモニア含有排水はそれぞれ複数の排水源からのアンモニア含有排水を適宜混合することにより得られたものであってよい。
【００２７】
本発明において、低濃度アンモニア含有排水というのは２種類以上のアンモニア含有排水が排出される場合にそのうちで一方の排水よりもアンモニア濃度の低い排水を指す相対的なものであり、そのアンモニア性窒素（ＮＨ3−Ｎ）濃度は、特定されるものではない。低濃度アンモニア含有排水による嫌気アンモニア酸化工程でアンモニアの供給、希釈による亜硝酸阻害の防止、希釈によるｐＨ上昇抑制の観点から、例えば、高濃度アンモニア含有排水（水量１００ｍ3／日、高濃度アンモニア性窒素濃度（Ｈ−ＮＨ3−Ｎ）が１０００ｍｇ／Ｌ、亜硝酸化率０．６５）を低濃度アンモニア含有排水水量１０００ｍ3／日とともに処理する場合、低濃度アンモニア含有排水のアンモニア性窒素濃度（Ｌ−ＮＨ3−Ｎ）は、嫌気性アンモニア酸化槽１４に導入されるアンモニア性窒素（ＮＨ3−Ｎ）に対する亜硝酸性窒素（ＮＯ2−Ｎ）の窒素濃度比（ＮＯ2−Ｎ／ＮＨ3−Ｎ）を１．３２に設定したとき、後述する（９）式によって以下のように計算される。
１００ｍ3／日×１ｋｇ／ｍ3×０．６５／（１００ｍ3／日×１ｋｇ／ｍ3×０．３５＋１０００ｍ3／日×Ｘｋｇ／ｍ3）＝１．３２
Ｘ（Ｌ−ＮＨ3−Ｎ）≒０．０１４ｋｇ／ｍ3＝１４ｍｇ／Ｌ  
以上のように高濃度アンモニア含有排水の水量、水質、低濃度アンモニア含有排水の水量、水質によって物質収支的に理想的なそれらの排水のアンモニア性窒素濃度が異なってくる。しかしながら、高、低濃度アンモニア含有排水によっては必ずしも理想的な水量、水質になるわけではない。高、低濃度アンモニア含有排水を本発明によって実施する水質の目安としては式（８）であり、高濃度アンモニア含有排水中のアンモニア性窒素濃度Ｈ−ＮＨ3−Ｎは先述したように亜硝酸化が容易な２００ｍｇ／Ｌ以上（Ｈ−ＮＨ3−Ｎ≧２００ｍｇ／Ｌ）が好ましく、この場合、低濃度アンモニア含有排水のアンモニア性窒素濃度Ｌ−ＮＨ3−Ｎは１００ｍｇ／Ｌ以下となる。Ｈ−ＮＨ3−Ｎが２５０ｍｇ／Ｌ以上である場合にはＬ−ＮＨ3−Ｎは１２５ｍｇ／Ｌ以下となり、Ｈ−ＮＨ3−Ｎが３００ｍｇ／Ｌ以上である場合にはＬ−ＮＨ3−Ｎは１５０ｍｇ／Ｌ以下となる。
Ｈ−ＮＨ3−Ｎ≧Ｌ−ＮＨ3−Ｎ×２  ・・・（８）
（８）式はＨ−ＮＨ3−Ｎ≧Ｌ−ＮＨ3−Ｎ×５が好ましく、Ｈ−ＮＨ3−Ｎ≧Ｌ−ＮＨ3−Ｎ×（１０〜４０）であることがより好ましい。
低濃度アンモニア含有排水中のアンモニア性窒素濃度が低すぎる場合は、高濃度アンモニア含有排水の一部を混合することにより濃度調整することも可能であり、低濃度アンモニア含有排水中のアンモニア性窒素濃度が高すぎる場合は、嫌気性アンモニア酸化槽１４流出水の循環等の手段により希釈することも可能である。
【００２８】
アンモニア含有排水排出施設１の例としては、例えば、窒素肥料工場、メタン発酵施設、し尿処理施設などが挙げられる。
【００２９】
高濃度アンモニア含有排水４、低濃度アンモニア含有排水５にＢＯＤ成分及び／又はＳＳが存在する場合は、それぞれの貯留槽６−１、６−２の前段あるいは後段にＢＯＤ及び／又はＳＳ除去装置を配備することが望ましい。貯留槽６−１、６−２にＳＳ除去手段及び／又は曝気によるＢＯＤ除去手段を配備してもよい。
【００３０】
高濃度アンモニア含有排水４の亜硝酸化槽１２における亜硝酸化率（アンモニア性窒素を亜硝酸に変換する割合）は後段の嫌気性アンモニア酸化槽１４に導入される低濃度アンモニア含有排水５中のアンモニア性窒素との兼ね合いで制御することが好ましい。すなわち、嫌気性アンモニア酸化槽１４に導入されるアンモニア性窒素（ＮＨ3−Ｎ）に対する亜硝酸性窒素（ＮＯ2−Ｎ）の窒素濃度比ＮＯ2−Ｎ／ＮＨ3−Ｎは、＝１．３２又はその近傍になるように制御することが好ましい。具体的には、１．１２≦ＮＯ2−Ｎ／ＮＨ3−Ｎ≦１．５２とすることが好ましく、１．２２≦ＮＯ2−Ｎ／ＮＨ3−Ｎ≦１．４２とすることがより好ましく、１．２７≦ＮＯ2−Ｎ／ＮＨ3−Ｎ≦１．３７とすることが更により好ましく、ＮＯ2−Ｎ／ＮＨ3−Ｎ＝１．３２であることが最も好ましい。
【００３１】
図２の実施形態において、嫌気性アンモニア酸化槽１４に導入されるアンモニア性窒素（ＮＨ3−Ｎ）に対する亜硝酸性窒素（ＮＯ2−Ｎ）の窒素濃度比は次式（９）で表すことができる。
窒素濃度比＝Ｑ・ＮＯ2−Ｎ／（Ｑ・ＮＨ3−Ｎ1＋Ｃ・ＮＨ3−Ｎ2）・・・（９）
Ｑ：高濃度アンモニア含有排水流量（ｍ3／日）
Ｃ：低濃度アンモニア含有排水流量（ｍ3／日）
ＮＯ2−Ｎ：亜硝酸化工程後の亜硝酸性窒素濃度（ｋｇ／ｍ3）
ＮＨ3−Ｎ1：亜硝酸化工程後のアンモニア性窒素濃度（ｋｇ／ｍ3）
ＮＨ3−Ｎ2：低濃度アンモニア含有排水アンモニア性窒素濃度（ｋｇ／ｍ3）
【００３２】
従って、嫌気性アンモニア酸化槽１４に導入されるアンモニア性窒素（ＮＨ3−Ｎ）に対する亜硝酸性窒素（ＮＯ2−Ｎ）の窒素濃度比として、例えば１．３２を目標値と設定し、当該窒素濃度比に近づくように、亜硝酸化槽１２における亜硝酸化率を制御することが可能である。例えば、当該窒素濃度比が高すぎる場合には亜硝酸化率が低下するように、亜硝酸化工程における反応条件を変化させることができる。亜硝酸化率を低下させる方法としては例えば、ｐＨ、酸素供給量、亜硝酸濃度等を制御する方法が挙げられる。逆に当該窒素濃度比が低すぎる場合には亜硝酸化率が上昇するように、亜硝酸化工程における反応条件を変化させることができる。亜硝酸化率を上昇させる方法としては例えば、ｐＨ、酸素供給量、亜硝酸濃度等を制御する方法が挙げられる。
【００３３】
上記窒素濃度比を調整する他の方法としては、高濃度アンモニア含有排水流量、低濃度アンモニア含有排水流量、高濃度アンモニア含有排水中のアンモニア性窒素濃度、及び低濃度アンモニア含有排水中のアンモニア性窒素濃度の一つ以上を制御する方法が挙げられる。
【００３４】
また、嫌気性アンモニア酸化を効率よく進行させるという観点から、嫌気性アンモニア酸化によって脱窒素する工程に導入される混合排水中の亜硝酸濃度は２００ｍｇ／Ｌ未満であることが好ましく、１５０ｍｇ／Ｌ以下であることがより好ましく、１００ｍｇ／Ｌ以下であることがより好ましく、８０ｍｇ／Ｌ以下であることが更により好ましい。図２の実施形態において、嫌気性アンモニア酸化によって脱窒素する工程に導入される混合排水中の亜硝酸濃度は、次式（１０）で表すことができる。
亜硝酸濃度＝Ｑ・ＮＯ2−Ｎ／（Ｑ＋Ｃ）・・・（１０）
よって、嫌気性アンモニア酸化によって脱窒素する工程に導入される混合排水中の亜硝酸濃度が適切な範囲に入るように、高濃度アンモニア含有排水流量、低濃度アンモニア含有排水流量、及び亜硝酸化率の一つ以上を制御することが好ましい。
【００３５】
図示しないが、高濃度アンモニア含有排水貯留槽６−１からの高濃度アンモニア含有排水４の一部を亜硝酸化槽１２に導入して流入アンモニアを１００％近く（実質的に９０％以上）亜硝酸化し、残部は亜硝酸化槽１２をバイパスして嫌気性アンモニア酸化槽１４に導入してもよい。亜硝酸化槽１２に導入した高濃度アンモニア含有排水４を１００％近く亜硝酸化させる割合は（９）式と同様の物質収支から計算して決定するとよい。この方法は、亜硝酸化槽１２において低ｐＨで遊離亜硝酸（ＦＮＡ）による亜硝酸酸化菌阻害を利用して、亜硝酸化率（ＮＯ2／ＮＯx）を向上することが、遊離アンモニア（ＦＡ）による亜硝酸酸化菌阻害を利用するよりも容易であるという特長を有するが、排水のｐＨ緩衝能が低い場合には亜硝酸化槽１２へのｐＨ調整用アルカリ剤注入量が多くなるので排水のｐＨ緩衝能を測定して適宜選択するとよい。
【００３６】
また図示しないが、高濃度アンモニア含有排水４のアンモニア性窒素濃度が著しく高く、遊離アンモニア性窒素（ＦＡ−Ｎ）が亜硝酸化工程において３００ｍｇ／Ｌを超え、亜硝酸化菌の活性を阻害するなど亜硝酸化工程における円滑な反応に支障を生じる場合は、低濃度アンモニア含有排水５の一部を高濃度アンモニア含有排水の貯留槽６−１に注入して亜硝酸化工程における遊離アンモニア性窒素（ＦＡ−Ｎ）が３００ｍｇ／Ｌ以下になるように適宜希釈するとよい。
【実施例】
【００３７】
以下、本発明の実施例について説明する。実験装置は図２に示す構成とし、各槽の有効容積を表１に記載の条件とした。表３に示す性状の原水に対して、実験装置を表２の流量（設定値）及び水温で稼働させた結果、表３に記載の処理水質（１２日間の平均値、サンプル採取日数１から５日目、８から１２日目の１０日）を得ることができた。なお、嫌気性アンモニア酸化槽に導入されるアンモニア性窒素（ＮＨ3−Ｎ）に対する亜硝酸性窒素（ＮＯ2−Ｎ）の窒素濃度比が１．３２の近傍になるように、亜硝酸化槽のｐＨを７．６に調整しながら排水処理を行った。
その結果、亜硝酸化槽流出液の亜硝酸化率９９．７％（ＮＯ2−Ｎ／（ＮＯ2−Ｎ＋ＮＯ3−Ｎ）＝１００×６７２／（６７２＋２））を安定して達成することができた。
【００３８】
なお、高濃度アンモニア含有排水と低濃度アンモニア含有排水を予め混合してしまうと、混合排水中のアンモニア濃度が１１２．４ｍｇ／Ｌにまで低下してしまう。これでは亜硝酸化を安定して進行させることは困難となるため、ｐＨ調整のために薬品を多量に使用することが必要になる。
本実施例では、亜硝酸化槽を浮遊媒体を利用した膜分離方式、嫌気性アンモニア酸化槽を生物付着媒体充填方式で実施したが、いずれの槽も公知の生物処理方法で実施することができる。
【００３９】
【表１】
2017080682.tif 000005
【００４０】
【表２】
2017080682.tif 000006
【００４１】
【表３】
2017080682.tif 000007
＊１）流出水水質：亜硝酸化槽はｐＨは７．６になるように炭酸ナトリウムを注入して自動制御した。窒素系は液体クロマト法で測定した。
【符号の説明】
【００４２】
１      アンモニア含有排水排出施設
２      高濃度アンモニア含有排水排出源
３      低濃度アンモニア含有排水排出源
４      高濃度アンモニア含有排水
５      低濃度アンモニア含有排水
６      貯留槽
６−１  高濃度アンモニア含有排水貯留槽
６−２  低濃度アンモニア含有排水貯留槽
７      総合排水
８      硝化槽
９      脱窒槽
１０    メタノール
１１    処理水
１２    亜硝酸化槽
１３    混合槽
１４    嫌気性アンモニア酸化槽
【図１】
2017080682.tif 000008
【図２】
2017080682.tif 000009