(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
嫌気性アンモニア酸化細菌の培養及び回収を行う培養装置であって、
アンモニアと亜硝酸とを含む原水を導入する導入口を備え、該導入した原水と接触させることにより前記嫌気性アンモニア酸化細菌を培養する培養槽と、
前記培養槽から流出する処理水を貯留する貯留槽と、
前記処理水中に残留する嫌気性アンモニア酸化細菌を分離回収する固液分離装置と、
前記処理水中に前記原水を導入する原水導入手段と、
前記貯留槽と前記固液分離装置とを連通し、前記原水を混合した処理水を前記貯留槽と前記固液分離装置との間において循環させる循環手段と、
を備えたことを特徴とする培養装置。
【請求項２】
前記貯留槽に、前記処理水中の嫌気性アンモニア酸化細菌を担持させるための担体を備えたことを特徴とする請求項１に記載の培養装置。
【請求項３】
前記貯留槽に、前記担体を添加する担体添加手段を備えたことを特徴とする請求項２に記載の培養装置。
【請求項４】
前記貯留槽と前記培養槽とを連通し、前記貯留槽内の処理水を前記培養槽に戻す戻し配管を備えたことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の培養装置。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか１項に記載の培養装置を備えたことを特徴とする廃水処理装置。
【請求項６】
嫌気性アンモニア酸化細菌の培養及び回収を行う方法であって、
前記嫌気性アンモニア酸化細菌を、アンモニアと亜硝酸とを含む原水と接触させることにより培養する第１の培養工程と、
前記第１の培養工程から流出した嫌気性アンモニア酸化細菌を含む処理水に前記原水を混合して循環流動させることにより前記嫌気性アンモニア酸化細菌を培養すると共に、該培養した嫌気性アンモニア酸化細菌を固液分離して回収する第２の培養工程と、
を備えたことを特徴とする培養方法。
【請求項７】
前記第１の培養工程と前記第２の培養工程は同時並行で行うことを特徴とする請求項６に記載の培養方法。
【請求項８】
前記第２の培養工程において培養した嫌気性アンモニア酸化細菌を前記第１の培養工程に導入することを特徴とする請求項６又は７に記載の培養方法。
【請求項９】
請求項５に記載の廃水処理装置を用いたことを特徴とする廃水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、培養方法及び装置、並びに廃水処理方法及び装置に係り、特に、嫌気性アンモニア酸化法に使用される嫌気性アンモニア酸化細菌の回収技術と、回収された嫌気性アンモニア酸化細菌の培養技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
廃水中のアンモニア性窒素を除去する方法としては、硝化細菌及び脱窒細菌により窒素ガスに変換して除去する方法のほか、嫌気性アンモニア酸化細菌を用いた窒素除去方法がある。この嫌気性アンモニア酸化法は、独立栄養細菌である嫌気性アンモニア酸化細菌群により、被処理水中のアンモニア性窒素を電子供与体とし、亜硝酸性窒素を電子受容体として、アンモニア性窒素と亜硝酸性窒素とを下記式にように同時脱窒する方法である。
【０００３】
１．０ＮＨ４＋１．３２ＮＯ２＋０．０６６ＨＣＯ３＋０．１３Ｈ＋→１．０２Ｎ２＋０．２６ＮＯ３＋０．０６６ＣＨ２Ｏ０．５Ｎ０．１５＋２．０３Ｈ２Ｏ  …（式１）
これにより、従来の硝化脱窒反応では大量に必要されたメタノール等の有機物使用量を大幅に削減できる上、汚泥の発生量も削減できる。このため、嫌気性アンモニア酸化法は、省スペース化、省エネルギー化できる窒素除去技術として期待されている。
【０００４】
しかしながら、嫌気性アンモニア酸化法に使用される嫌気性アンモニア酸化細菌は、増殖速度が非常に遅いという問題がある。具体的には、嫌気性アンモニア酸化細菌の比増殖速度は、最大で約０．０６５ｄａｙ−１（１日で１．０６５倍に増殖）であり、倍加時間は１４〜３５日程度要することが報告されている（後述する特許文献１参照）。
【０００５】
これに対して、例えば特許文献１には、嫌気性アンモニア酸化細菌の活性を損なわずに良好に保存するための保存温度、保存環境ｐＨの範囲が開示されている。
【０００６】
特許文献２では、嫌気性アンモニア酸化槽で脱窒した後の処理水中に浮遊する嫌気性アンモニア酸化細菌を固定化材料に付着させて回収する方法が提案されている。
【特許文献１】特開２００３−２４９９０号公報
【特許文献２】特開２００５−３２４１３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、嫌気性アンモニア酸化細菌は培養時間を長く必要とするだけでなく、嫌気性細菌であるため培養条件の設定も難しく、培養に時間や手間がかかるという問題があった。
【０００８】
これに対して、特許文献１は嫌気性アンモニア酸化細菌に適した保存条件を開示したものに過ぎず、嫌気性アンモニア酸化細菌を回収、培養する方法については記載されていない。また、特許文献２では、培養時間の更なる短縮が求められている。
【０００９】
このように、培養を行った嫌気性アンモニア酸化細菌を無駄なく回収し、さらに短期間で大量培養を行うことが望まれている。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、嫌気性アンモニア酸化細菌を無駄なく回収できると共に、短時間で効率よく嫌気性アンモニア酸化細菌の培養を行うことができる培養方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の請求項１は前記目的を達成するために、嫌気性アンモニア酸化細菌の培養及び回収を行う培養装置であって、アンモニアと亜硝酸とを含む原水を導入する導入口を備え、該導入した原水と接触させることにより前記嫌気性アンモニア酸化細菌を培養する培養槽と、前記培養槽から流出する処理水を貯留する貯留槽と、前記処理水中に残留する嫌気性アンモニア酸化細菌を分離回収する固液分離装置と、前記処理水中に前記原水を導入する原水導入手段と、前記貯留槽と前記固液分離装置とを連通し、前記原水を混合した処理水を前記貯留槽と前記固液分離装置との間において循環させる循環手段と、を備えたことを特徴とする培養装置を提供する。
【００１２】
請求項１によれば、培養槽において、アンモニアと亜硝酸とを含む原水と接触させることにより嫌気性アンモニア酸化細菌を培養する。
【００１３】
また、培養槽から流出した処理水に原水を導入する原水導入手段と、貯留槽と固液分離装置との間に処理水を循環させる循環手段とを設ける。これにより、貯留槽と固液分離装置との間で原水を混合した処理水を循環させるので、前記培養槽から流出した嫌気性アンモニア酸化細菌を種菌として培養することができる。
【００１４】
さらに、固液分離装置では、処理水を固液分離により嫌気性アンモニア酸化細菌を分離回収する。このため、最終的処理水に嫌気性アンモニア酸化細菌を残すことなく、嫌気性アンモニア酸化細菌を濃縮保持及び回収できる。
【００１５】
このように、培養槽での培養と、貯留槽と固液分離装置との間で循環・流動させた状態での培養とを同時に行うので、短時間で大量の嫌気性アンモニア酸化細菌を培養することができる。なお、固液分離装置としては、膜分離装置やろ過塔等が使用できるが、中でも膜分離装置が好ましい。
【００１６】
請求項２は請求項１において、前記貯留槽に、前記処理水中の嫌気性アンモニア酸化細菌を担持させるための担体を備えたことを特徴とする。
【００１７】
嫌気性アンモニア酸化細菌には自己造粒する性質がある。請求項２によれば、貯留槽に担体を投入するので、浮遊状態よりも嫌気性アンモニア酸化細菌が担体を核として付着し易くなる。これにより、嫌気性アンモニア酸化細菌の増殖を促進し、培養運転の立ち上げ時間や培養時間を短縮できる。
【００１８】
担体としては、固定床型、流動床型のいずれも使用でき、中でも流動床型の担体（プラスチック担体等）が好ましい。
【００１９】
請求項３は請求項２において、前記貯留槽に、前記担体を添加する担体添加手段を備えたことを特徴とする。
【００２０】
請求項３によれば、貯留槽において、例えば担体が不足するような場合に、迅速に担体を補充できる。
【００２１】
請求項４は請求項１〜３の何れか１項において、前記貯留槽と前記培養槽とを連通し、前記貯留槽内の処理水を前記培養槽に戻す戻し配管を備えたことを特徴とする。
【００２２】
貯留槽の処理水には、固液分離装置との間で循環する過程で培養された活性の高い嫌気性アンモニア酸化細菌が含まれる。請求項４によれば、貯留槽内の処理水を培養槽に戻す戻し配管を設けるので、培養槽内に前記高い活性を示す嫌気性アンモニア酸化細菌を導入できる。これにより、例えば、培養槽内の菌体を回収する際に、一時的な菌体量の減少や酸素の混入により培養槽内の嫌気性アンモニア酸化細菌の活性が低下した場合でも、回収後に残留した少量の嫌気性アンモニア酸化細菌をもとに培養を迅速に再開でき、培養運転の立ち上げ時間や回復時間を短縮できる。
【００２３】
本発明の請求項５は前記目的を達成するために、請求項１〜４の何れか１項に記載の培養装置を備えた廃水処理装置を提供する。
【００２４】
このように、アンモニアや亜硝酸を含む窒素含有廃水を処理する廃水処理装置に、請求項１〜４の何れか１項の培養装置を備え、このうち培養槽が嫌気性アンモニア酸化槽として機能する。これにより、オンラインで嫌気性アンモニア酸化細菌を高活性な状態で効率よく回収できる。
【００２５】
本発明の請求項６は前記目的を達成するために、嫌気性アンモニア酸化細菌の培養及び回収を行う方法であって、前記嫌気性アンモニア酸化細菌を、アンモニアと亜硝酸とを含む原水と接触させることにより培養する第１の培養工程と、前記第１の培養工程から流出した嫌気性アンモニア酸化細菌を含む処理水に前記原水を混合して循環流動させることにより前記嫌気性アンモニア酸化細菌を培養すると共に、該培養した嫌気性アンモニア酸化細菌を固液分離して回収する第２の培養工程と、を備えたことを特徴とする培養方法を提供する。
【００２６】
請求項６によれば、第２の培養工程において、第１の培養工程から流出する嫌気性アンモニア酸化細菌を含む処理水を原水と混合して循環流動させる。これにより、第１の培養工程を経た処理水中に残存する嫌気性アンモニア酸化細菌の培養を行うと共に、培養した嫌気性アンモニア酸化細菌を固液分離により回収する。
【００２７】
これにより、第１の培養工程における通常の培養と、第２の培養工程において原水と混合した処理水を循環流動させながら行う培養と、を同時又は順次行うことができるので、短時間で大量の嫌気性アンモニア酸化細菌を培養することができる。なお、第１の培養工程と第２の培養工程とを順次行う例としては、第１の培養工程を経た処理水を一旦タンク等に貯留した後、第２の培養工程を行う方法が挙げられる。
【００２８】
請求項７は請求項６において、前記第１の培養工程と前記第２の培養工程は同時並行で行うことを特徴とする。
【００２９】
請求項７によれば、第１の培養工程と第２の培養工程とを同時並行で行うので、短時間で大量に嫌気性アンモニア酸化細菌を培養することができる。
【００３０】
請求項８は請求項６又は７において、前記第２の培養工程において培養した嫌気性アンモニア酸化細菌を、前記第１の培養工程に導入することを特徴とする。
【００３１】
請求項８によれば、前記第２の培養工程における高活性な嫌気性アンモニア酸化細菌を第１の培養工程に導入する。これにより、例えば、第１の培養工程において菌体を回収する際に、一時的な菌体量の減少や酸素の混入により培養槽内の嫌気性アンモニア酸化細菌の活性が低下した場合でも、回収後に残留した少量の嫌気性アンモニア酸化細菌をもとに培養を迅速に再開でき、培養運転の立ち上げ時間及び回復時間を短縮できる。
【００３２】
本発明の請求項９は前記目的を達成するために、請求項５に記載の廃水処理装置を用いたことを特徴とする廃水処理方法を提供する。
【００３３】
これにより、廃水処理工程と並行して、嫌気性アンモニア酸化細菌を効率よく回収、培養することができる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、嫌気性アンモニア酸化細菌を無駄なく回収できると共に、短時間で効率よく嫌気性アンモニア酸化細菌の培養を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、添付図面に従って本発明に係る培養方法及び装置の好ましい実施の形態について説明する。
【００３６】
まず、本発明に係る培養装置の構成について説明する。
【００３７】
図１は、本発明に係る培養装置の概略構成の一例を示す概略側面図である。
【００３８】
図１に示すように、培養装置１０は、主として、アンモニアと亜硝酸とを含む原水を貯留する原水槽１２と、原水槽１２から原水を導入し、菌体固定化材に保持した嫌気性アンモニア酸化細菌を培養する培養槽１４と、該培養槽１４から流出する処理水を貯留する貯留槽１６と、該貯留槽１６の処理水を固液分離し、菌体を回収する膜分離装置１８（固液分離装置）と、より構成されている。
【００３９】
培養槽１４は、原水槽１２と配管２０を介して連通しており、アンモニアと亜硝酸とを含む原水が培養槽１４の下部から上向流として供給される。培養槽１４は、嫌気性アンモニア酸化細菌を付着固定させるための菌体固定化材１５を備えており、原水中のアンモニアと亜硝酸とを基質として嫌気性アンモニア酸化細菌を培養する。また、嫌気性アンモニア酸化細菌の増殖速度を向上させる上で、菌体固定化材１５に予め微量の嫌気性アンモニア酸化細菌を付着させておくことが好ましい。
【００４０】
本実施の形態では、原水を培養槽１４の下部から上向流として供給することで、嫌気性アンモニア酸化細菌の基質を含む原水を培養槽１４の全体に行き渡らせることができる。また、嫌気性アンモニア酸化細菌は、窒素ガスを抱いて培養槽１４の上部に浮上して滞留することが多いため、原水を上向流として供給することで菌体を貯留槽１６に流し易くし、後段の膜分離装置１８において捕集して培養の種菌として使用し易くすることができる。なお、原水の供給方法は、上記実施形態に限定されず、上部から供給してもよい。
【００４１】
菌体固定化材１５としては、特に限定されないが、アクリル製の繊維不織布や樹脂性の担体、スポンジや包括固定化担体、プラスチック担体等を使用できる。菌体固定化材１５の形状としては、特に限定はしないが、繊維状、菊花状に整形したもの、ハニカム状に整形したもの等が含まれる。また、微生物の自己造粒により形成されたグラニュールも使用できる。培養槽１４における菌体固定化材１５の充填率は、２０〜５０容積％とすることが好ましい。
【００４２】
培養槽１４に導入される原水は、アンモニア性窒素濃度が５０〜２００ｍｇ／Ｌであることが好ましい。このような原水としては、廃水処理工程における窒素含有廃水や、合成水等が使用できる。また、培養槽１４において嫌気性アンモニア酸化細菌による反応を効率よく行う上で、原水中の亜硝酸性窒素量はアンモニア性窒素量に対して１〜１．５倍の範囲であることが好ましい。
【００４３】
培養槽１４における原水の容積負荷は、窒素量として０．５〜５．０ｋｇ・Ｎ／ｍ３／ｄａｙが好ましく、滞留時間（ＨＲＴ）は２〜２４時間程度とすることが好ましい。
【００４４】
貯留槽１６は、配管２２を介して培養槽１４と連通しており、培養槽１４において処理した後の処理水が一時的に貯留される。また、貯留槽１６には、処理水に残存する嫌気性アンモニア酸化細菌に基質を導入するための原水導入配管２４が接続されている。貯留槽１６と膜分離装置１８との間は、循環配管２６（配管２６ａ、２６ｂ）及び図示しない送液手段を介して連通しており、貯留槽１６と膜分離装置１８との間で処理水を循環できるように構成されている。
【００４５】
膜分離装置１８に流入する処理水の容積負荷は、窒素量として０．５〜５．０ｋｇ・Ｎ／ｍ３／ｄａｙが好ましく、滞留時間（ＨＲＴ）は２〜２４時間程度とすることが好ましい。
【００４６】
膜分離装置１８は、処理水からウォッシュアウトする菌体を回収するためのものであり、処理水を固液分離し、処理水中に残存する嫌気性アンモニア酸化細菌を分離回収する。膜分離装置１８は、膜面で分離回収した嫌気性アンモニア酸化細菌を系外へ取り出す菌体回収配管３０と、ポンプ２７を介して固液分離後の最終処理水を排出するための配管２８と、が接続されている。
【００４７】
これにより、嫌気性アンモニア酸化細菌の基質を混合した処理水を、貯留槽１６、循環配管２６、膜分離装置１８に循環させる過程で、嫌気性アンモニア酸化細菌を培養できる。したがって、処理水中に残存する嫌気性アンモニア酸化細菌を膜面で高濃度に濃縮保持でき、バルブ３０ａを開いて菌体回収配管３０から随時回収することができる。
【００４８】
膜分離装置１８を構成する分離膜としては、例えば、平膜、中空糸膜、管状膜等が使用できる。分離膜の材質としては、例えば、ポリフッ化ビニルデン、ポリスルフォン、ポリエチレン、ポリプロピレン、セラミック等を用いることができる。
【００４９】
分離方式としては、浸漬膜方式、回転平膜方式、クロスフロー濾過方式、ダイナミック濾過方式等を採用できる。回転平膜、浸潰膜、中空糸膜の中では、膜の寿命を長期間維持する上で、回転平膜を用いることが好ましい。
【００５０】
また、嫌気性アンモニア酸化細菌を付着させる担体を添加する担体槽３２及び担体添加配管３４を設けて、貯留槽１６に担体３５を添加できるように構成される。（担体添加手段）。担体の添加量は、例えば、バルブ３４ａの開度を変えることで調整できる。
【００５１】
担体３５の材質としては、特に限定はしないが、塩化ビニル、セルロース、ポリエステル、ポリプロピレン等のプラスチック担体、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系のゲル、活性炭ファイバー等が使用できる。担体３５の形状についても、特に限定はないが、貯留槽１６や循環配管２６、膜分離装置１８の間を良好に流動できるものが好ましく、球状体、円筒形状体、多孔質体、立方体、スポンジ状体、ハニカム状体等が使用できる。担体３５のサイズは、担体の直径が循環配管２６を塞がない程度にする必要があり、例えば１〜１０ｍｍ程度とすることが好ましい。
【００５２】
また、担体３５としては、付着用の担体だけでなく、予め嫌気性アンモニア酸化細菌を固定化した包括固定化担体や、微生物の自己造粒を利用したグラニュール等も使用できる。
【００５３】
担体３５の添加頻度は、貯留槽１６から嫌気性アンモニア酸化細菌の菌体汚泥を回収した後に補充する程度とすることが好ましい。貯留槽１６における担体３５の充填率は、処理水の流動を妨げることなく嫌気性アンモニア酸化細菌を効率よく付着させる上で５〜５０容積％とすることが好ましい。
【００５４】
次に、本実施の形態における培養装置１０の作用について、図１を参照して説明する。
【００５５】
アンモニアと亜硝酸とを含む原水は、原水槽１２から配管２０を通じて培養槽１４に流入する。そして、培養槽１４内の菌体固定化材１５に保持された嫌気性アンモニア酸化細菌が、原水中のアンモニアと亜硝酸を基質として脱窒し、菌体固定化材１５上で増殖する（第１の培養工程）。
【００５６】
培養槽１４において処理された後の処理水は、配管２２を通じて貯留槽１６に流入する。このとき、培養槽１４から流出する処理水には、菌体固定化材１５から脱離した嫌気性アンモニア酸化細菌が浮遊している。この処理水中に残存する嫌気性アンモニア酸化細菌を、以下のように短時間で培養し、且つ高効率で回収する。
【００５７】
すなわち、貯留槽１６に、原水導入配管２４を通じてアンモニアと亜硝酸を含む原水を添加して、処理水に嫌気性アンモニア酸化細菌の基質を混合する。原水の混合は、間欠的に行ってもよいし連続的に行ってもよい。原水を混合した処理水を、循環配管２６ａ、２６ｂを介して貯留槽１６と膜分離装置１８との間で循環させる。
【００５８】
膜分離装置１８では、残存する嫌気性アンモニア酸化細菌を含む処理水を膜面にて固液分離する。これにより、処理液中に残存する嫌気性アンモニア酸化細菌の大部分を膜面にて回収できると共に、嫌気性アンモニア酸化細菌が残留しなくなった処理水の一部を配管２８から排出できる。処理水の残部は、再び循環配管２６ｂを通じて貯留槽１６に戻され、貯留槽１６と膜分離装置１８との間を循環する（第２の培養工程）。
【００５９】
これにより、微量の嫌気性アンモニア酸化細菌を含む処理水に基質を与えながら貯留槽１６と膜分離装置１８との間を循環させるので、嫌気性アンモニア酸化細菌を効率よく培養し、回収することができる。また、嫌気性アンモニア酸化細菌を含む処理水を貯留槽１６と膜分離装置１８との間で循環させることで、菌体（嫌気性アンモニア酸化細菌）と基質とを効果的に攪拌できる。また、膜分離装置１８の膜を通過させる処理水量を低減できるので、膜の耐久性を向上できる。
【００６０】
さらに、貯留槽１６には、担体槽３２からペレット状の担体を添加する。これにより、貯留槽１６において、流動する担体３５を核として嫌気性アンモニア酸化細菌を付着させ易くし、増殖を促進できる。嫌気性アンモニア酸化細菌を付着、培養させた担体３５は、貯留槽１６から取り出した後、別の嫌気性アンモニア酸化槽に投入してすぐに使用することもできる。
【００６１】
このように、本実施の形態によれば、菌体固定化材１５で保持した状態での培養と、貯留槽１６と膜分離装置１８との間で流動させた状態での培養と、を同時に行うので、短時間で大量の嫌気性アンモニア酸化細菌を回収及び培養することができる。
【００６２】
なお、培養槽１４と貯留槽１６の構成は、図１に限定されることはなく、例えば、貯留槽１６と培養槽１４との間に更に貯留槽を設けて、ポンプ等の送液手段により送水するように構成してもよい（このようにすることのメリットがあれば補充をお願いします）。
【００６３】
また、培養槽１４と貯留槽１６を別々に構成せず、例えば、図２に示すように一体に構成することもできる。図２は、本実施の形態における培養装置の別態様について示す断面図である。
【００６４】
図２に示すように、培養槽１４内に仕切り板３６を設けて、菌体固定化材１５を保持する培養槽１４Ａと貯留槽１４Ｂを形成する。そして、培養槽１４Ａにおいて処理した処理水を仕切り板３６の上部に越流させ（点線矢印参照）、直接貯留槽１４Ｂに注ぐようにしてもよい。
【００６５】
図３は、本発明に係る培養装置１０の別態様について示す断面図である。
【００６６】
図３の培養装置１０は、貯留槽１６内の処理水を培養槽１４へ戻す戻し配管３８と、培養槽１４から流出する処理水を再び培養槽１４に循環させる循環配管４０と、を設けた以外は図１と同様に構成されている。
【００６７】
これにより、貯留槽１６と膜分離装置１８との間を循環する過程で培養された嫌気性アンモニア酸化細菌を含む処理水が、戻し配管３８を介して培養槽１４に戻される。これにより、例えば、菌体固定化材１５から菌体を回収する際、一時的に嫌気性アンモニア酸化細菌の菌体量が低下したり、酸素との接触により嫌気性アンモニア酸化細菌に阻害を与えたりする等により、窒素除去速度が低下する場合でも、活性の高い嫌気性アンモニア酸化細菌を導入することで増殖を促進し、培養の立ち上げ時間を短縮できる。
【００６８】
戻し配管３８を介した処理水の循環は、一時的に培養槽１４における窒素除去速度が低下した時点で行えばよい。このため、通常はバルブ３８ａを閉じておき、処理水を培養槽１４に循環する際にバルブ３８ａを開くようにするとよい。
【００６９】
処理水の循環時間は、高濃度の嫌気性アンモニア酸化細菌を付着させることが可能な２〜２４時間程度とすることが好ましい。循環させる際の処理水の流速は、特に限定しないが、菌体固定化材１５から菌体を剥離させない程度であることが好ましく、原水ラインと同程度、或いは培養槽１４の滞留時間（ＨＲＴ）が２〜１２時間となる程度が好ましい。
【００７０】
また、循環配管４０により培養槽１４から流出した処理水を、再度原水と混合して培養槽１４内へ循環させることで、菌体固定化剤１５から剥離した菌体を菌体固定化材１５に再度付着させることができる。
【００７１】
次に、本実施の形態の培養装置１０の応用例について説明する。
【００７２】
図４は、本実施の形態の培養装置１０の一部を廃水処理装置５０に組み込んだ場合の一例を示す説明図である。
【００７３】
同図では、嫌気性アンモニア酸化槽５２の前段に培養装置１０が配置されている。嫌気性アンモニア酸化反応槽５２には、アンモニアと亜硝酸とを含む原水を導入する導入配管５４と、嫌気性アンモニア酸化槽５２における処理水を排出するための排出配管５６と、が接続されている。そして、導入配管５４から分岐部５８を介して分岐する導入配管６０が培養装置１０の培養槽１４と貯留槽１６とにそれぞれ接続されている。培養装置１０の膜分離装置１８と連通する排出配管２８は導入配管５４と連通しており、菌体回収配管３０は嫌気性アンモニア酸化槽５２と連通している。これにより、ＤＯ、ＯＲＰ（酸化還元電位）の低い処理水を嫌気性アンモニア酸化槽５２に供給すると共に、膜分離装置１８において回収した菌体を嫌気性アンモニア酸化槽５２に供給できるようになっている。
【００７４】
このように構成することで、アンモニア性窒素を含む原水の一部が嫌気性アンモニア酸化槽５２において脱窒することができる。これと同時に、原水の残部を導入配管６０、６２を介して培養装置１０に導入し、嫌気性アンモニア酸化細菌の培養を行うことができる。
【００７５】
このようにして培養装置１０において培養、回収した嫌気性アンモニア酸化細菌は高い活性を示すので、例えば、嫌気性アンモニア酸化槽５２に投入することですぐに使用できる。
【００７６】
なお、図４では、導入配管６０、６２を導入配管５４から分岐させる構成としたが、例えば、嫌気性アンモニア酸化槽５２内の上流部から分岐させてもよい。また、培養装置１０の排出配管２８を排出配管５６と接続して、培養装置１０で処理した処理水を嫌気性アンモニア酸化槽５２に戻さないようにしてもよい。
【００７７】
上記実施の形態では、培養装置１０の上流側と嫌気性アンモニア酸化反応槽５２の上流側とを接続し、培養装置１０の下流側と嫌気性アンモニア酸化反応槽５２の下流側とを接続する例を示したが、これに限定されず、嫌気性アンモニア酸化槽５２の下流側と培養装置１０の上流側とを接続し、培養装置１０の下流側と嫌気性アンモニア酸化槽５２の上流側とを接続するように構成してもよい。また、培養装置１０を嫌気性アンモニア酸化槽５２の後段に直列に設けてもよい。これにより、嫌気性アンモニア酸化槽５２において処理した後の処理水中に残存する嫌気性アンモニア酸化細菌を培養装置１０にて回収、培養することができる。
【００７８】
以上、本発明に係る培養方法及び装置の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、各種の態様が採り得る。
【００７９】
たとえば、本実施の形態の図１では、培養槽１４に固定床型の菌体固定化材１５を設置する例について説明したが、これに限定されず、例えば、流動床型の菌体固定化材１５を用いてもよい。流動床型の菌体固定化材１５としては、貯留槽１６に添加するペレット状の担体３５と同様のものを使用できる。或いは、菌体固定化材１５を設置せず、培養槽１４内に嫌気性アンモニア酸化細菌の菌体汚泥を直接投入してもよい。
【００８０】
本実施の形態では、貯留槽１６にペレット状の担体３５を投入し、嫌気性アンモニア酸化細菌の増殖を促進するようにしたが、これに限定されることはなく、担体３５を投入せずに処理水中に浮遊させた状態で嫌気性アンモニア酸化細菌の培養を行ってもよい。
【００８１】
本発明は、工場等の窒素含有廃水だけでなく、嫌気性アンモニア酸化細菌を用いた幅広い水処理分野に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本実施の形態における培養装置の概略構成の一例を示す概略断面図である。
【図２】本実施の形態の培養装置の別態様を示す概略断面図である。
【図３】本実施の形態の培養装置の別態様を示す概略断面図である。
【図４】本実施の形態の培養装置の応用例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００８３】
１０…培養装置、１２…原水槽、１４…培養槽、１６…貯留槽、１８…膜分離装置、２０、２２、２６、２８…配管、１５…菌体固定化材、２４…原水導入配管、２６…循環配管、２６ａ、２６ｂ…配管、３０…菌体回収配管、３２…担体槽、３４…担体添加配管、３５…担体、３６…仕切り板、３８…戻し配管、４０…循環配管、５０…廃水処理装置、５２…嫌気性アンモニア酸化槽、５４、６０、６２…導入配管、５６…排出配管、５８…分岐部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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