(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンモニア性窒素を含む原水を硝化槽に導入し、アンモニア酸化細菌の作用により原水中のアンモニア性窒素の少なくとも一部を亜硝酸性窒素に酸化するアンモニア酸化工程と、
アンモニア酸化工程からの硝化液を無酸素下に貯留する硝化液貯留工程と、
硝化液貯留工程からの硝化液を回分式に脱窒処理する脱窒槽に導入する導入工程と、
導入工程で導入された硝化液を脱窒槽内で、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する脱窒微生物の作用により脱窒処理する脱窒工程と、
脱窒処理液を該脱窒槽内で沈殿汚泥と上澄水とに分離する分離工程と、
分離工程の上澄水を処理水として該脱窒槽から排出する排出工程と
を有する脱窒方法であって、
アンモニア酸化工程におけるアンモニア性窒素の亜硝酸化率を３０％以上５５％以下とし、
前記脱窒槽内のアンモニア性窒素濃度をモニターし、脱窒工程終了直前において、該脱窒槽内に残留するアンモニア性窒素濃度に対して、ＮＨ４−Ｎ：ＮＯ２−Ｎ＝１：１．１〜１．５となる量の亜硝酸性窒素を含む液を該脱窒槽に注入することにより、脱窒工程終了後の脱窒処理液中のアンモニア性窒素濃度を０〜１００ｍｇ／Ｌとすることを特徴とする脱窒方法。
【請求項２】
アンモニア性窒素を含む原水が導入され、アンモニア酸化細菌の作用により原水中のアンモニア性窒素の少なくとも一部を亜硝酸性窒素に酸化する硝化槽と、
該硝化槽からの硝化液を無酸素下に貯留する硝化液貯留槽と、
該硝化液貯留槽からの硝化液を、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する脱窒微生物の作用により脱窒処理した後、脱窒処理液を沈殿処理する回分式脱窒槽と、
該回分式脱窒槽内のアンモニア性窒素濃度をモニターするアンモニア性窒素濃度検出装置と、
該回分式脱窒槽に亜硝酸性窒素を含む液を注入する手段と、
を備える脱窒装置であって、
該硝化槽におけるアンモニア性窒素の亜硝酸化率を３０％以上５５％以下とし、
前記回分式脱窒槽の脱窒処理終了直前において、該回分式脱窒槽内に残留するアンモニア性窒素濃度に対して、ＮＨ４−Ｎ：ＮＯ２−Ｎ＝１：１．１〜１．５となる量の亜硝酸性窒素を含む液を該回分式脱窒槽に注入することにより、脱窒処理終了後の脱窒処理液中のアンモニア性窒素濃度を０〜１００ｍｇ／Ｌとする制御手段を有することを特徴とする脱窒装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アンモニア性窒素を含む原水中のアンモニア性窒素の一部をアンモニア酸化細菌の作用により亜硝酸性窒素に酸化した後、回分式脱窒槽において、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する脱窒微生物の作用により生物脱窒する脱窒方法及び脱窒装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
排液中に含まれるアンモニア性窒素は河川、湖沼及び海洋などにおける富栄養化の原因物質の一つであり、排液処理工程で効率的に除去する必要がある。一般に、排水中のアンモニア性窒素は、アンモニア性窒素をアンモニア酸化細菌により亜硝酸性窒素に酸化し、更にこの亜硝酸性窒素を亜硝酸酸化細菌により硝酸性窒素に酸化する硝化工程と、これらの亜硝酸性窒素及び硝酸性窒素を従属栄養性細菌である脱窒菌により、有機物を電子供与体として利用して窒素ガスにまで分解する脱窒工程との２段階の生物反応を経て窒素ガスにまで分解される。
【０００３】
しかし、このような従来の硝化脱窒法では、脱窒工程において電子供与体としてメタノールなどの有機物を多量に必要とし、また硝化工程では多量の酸素が必要であるため、ランニングコストが高いという欠点がある。
【０００４】
これに対して、近年、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する独立栄養性微生物を利用し、アンモニア性窒素と亜硝酸性窒素とを反応させて脱窒する方法が提案された。この方法であれば、有機物の添加は不要であるため、従属栄養性の脱窒菌を利用する方法と比べて、コストを低減することができる。また、独立栄養性の微生物は収率が低く、汚泥の発生量が従属栄養性微生物と比較すると著しく少ないので、余剰汚泥の発生量を抑えることができる。更に、従来の硝化脱窒法で観察されるＮ２Ｏの発生がなく、環境に対する負荷を低減できるといった特長もある。
【０００５】
この独立栄養性脱窒微生物（以下「ＡＮＡＭＭＯＸ微生物」と称す。）を利用する生物脱窒プロセス（ＡＮＡＭＭＯＸプロセス）は、Strous,  M,  et  al.,  Appl.  Microbiol.  Biotecnol.,  50,  p.589-596  (1998)  に報告されており、以下のような反応でアンモニア性窒素と亜硝酸性窒素が反応して窒素ガスに分解されると考えられている。
【０００６】
【化１】
0005055670.tif 000002
【０００７】
即ち、ＡＮＡＭＭＯＸ微生物を利用して脱窒処理を行う場合、ＡＮＡＭＭＯＸ微生物を保持するＡＮＡＭＭＯＸ反応槽に流入する被処理水（原水）は、アンモニア性窒素と亜硝酸性窒素を含む必要がある。このため、従来においては、例えば、アンモニア性窒素を含む排水を予め硝化処理し、排水中のアンモニア性窒素の一部を亜硝酸性窒素に酸化したものを原水として導入している。この原水は、上記反応式から明らかなように、アンモニア性窒素（ＮＨ４−Ｎ）に対し、亜硝酸性窒素（ＮＯ２−Ｎ）を０．５〜２倍、特に１〜１．５倍の割合で含むことが好ましい。なお、反応生成物として窒素の他に硝酸が生成する。
【０００８】
この微生物を利用することにより、従来の硝化脱窒と比較して曝気量の低減、メタノール等の有機物添加量の削減、余剰汚泥の低減が可能となる。
【０００９】
ＡＮＡＭＭＯＸ微生物は独立栄養性微生物であり、収率が低く増殖速度が遅い。その比増殖速度は、最大で０．０６５ｄａｙ−１（１日で１．０６５倍に増殖する）と報告されている。実際の培養では、処理水中の基質濃度は低く、生物のフロック内部まで十分に基質が浸透しないため、比増殖速度は０．０２〜０．０５ｄａｙ−１程度の値となる。
【００１０】
ＡＮＡＭＭＯＸ微生物の活性に阻害を与える要因としては、酸素の混入と高濃度亜硝酸への暴露がある。即ち、ＡＮＡＭＭＯＸ微生物は、酸素に対する耐性は低く、酸素分圧０．５％においても不可逆的に阻害を受ける。亜硝酸による阻害は、亜硝酸性窒素濃度５０〜２００ｍｇ／Ｌ程度から生じ、高濃度ほど阻害作用が大きくなると言われている。
【００１１】
微生物を利用した反応槽方式としては、例えば、砂やプラスチック、スポンジ、ゲルなど、微生物を付着させた担体を充填したカラムに、上向流又は下向流で排水を通水する方法が用いられる。反応槽の負荷は担体表面に付着した微生物量で決定され、担体の比表面積が大きいほど保持できる微生物量が多くなり、高い負荷を取ることができる。
【００１２】
また、槽内に浮遊状態で保持した微生物を利用する方式も用いられる。この方式の場合、後段に固液分離装置を設け、濃縮された微生物を反応槽へ返送し、反応槽内の微生物濃度を高めることにより高い負荷を得る手法がある。
【００１３】
更に、グラニュール状にした汚泥を反応槽内に充填し、上向流で通水するＵＳＢ（Upflow  Sludge  Bed：上向流汚泥床）方式も利用できる。この場合、槽内に保持できる微生物濃度は上記担体添加、浮遊形式よりも高くでき、そのため高い容積負荷を得ることが可能である。グラニュールの径は０．２５〜２．５ｍｍに維持するのが処理効率の面で好ましい。グラニュールの径は、反応により発生するガスによる槽内液の撹拌によって生じる剪断力と、槽内上向流の流速の影響を受け、また、適度な上向流速を保持して、グラニュールと被処理水とを効果的に接触させて高い処理効率を得るために、運転に際しては上向流速の管理が重要である。このため、発生ガスにより槽内液を撹拌すると共に、処理水の一部を循環して適度な上向流速を確保することが行われている。また、槽内に保持できるグラニュール量は装置上部に設置したＧＳＳ（気液固分離装置）の性能にも影響を受けるため、この形状も重要である。
【００１４】
反応槽の方式としては、ＳＢＲ方式（回分式反応槽）も報告されている。この方式は、浮遊状態或いはペレット状態の汚泥を反応槽内に保持し、被処理水を添加して撹拌することで被処理水と微生物とを接触させ、処理終了後撹拌を止め、反応槽内で微生物を沈殿させて上澄水を処理水として排出するものである。この反応槽の利点は、固液分離装置を別に設ける必要がなく反応槽の設置面積を小さくできること、反応槽が一槽のため管理が簡便であること、撹拌には機械撹拌やガス撹拌などが利用でき、担体添加やＵＳＢ方式の場合のような厳密な撹拌強度の制御が必要ないこと、槽内が完全混合となるため高濃度の原水が流入しても即座に希釈され、高濃度基質による阻害が起きにくいことなどが挙げられる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来においては、ＡＮＡＭＭＯＸ微生物による脱窒処理にＳＢＲ方式を採用する技術は十分に確立されていない。
【００１６】
従来、ＳＢＲ方式を利用したＡＮＡＭＭＯＸ反応としては、アンモニア性窒素と亜硝酸性窒素を同濃度で含む合成排水を処理した実験結果が報告されており、この場合、反応終了後の反応槽内には亜硝酸性窒素は検出されず、アンモニア性窒素と硝酸性窒素が存在することとなる。即ち、前述のＡＮＡＭＭＯＸ反応の反応式からも明らかなように、反応にはアンモニア性窒素に対して亜硝酸性窒素を多く必要とし、また、反応生成物として硝酸性窒素が生成する。従って、アンモニア性窒素と亜硝酸性窒素とを同濃度で含む排水を処理した場合には、亜硝酸性窒素は消費され、アンモニア性窒素が残留し、硝酸性窒素が生成する。
【００１７】
ＡＮＡＭＭＯＸ反応では硝酸性窒素が反応生成物として生成することは知られており、従って、後段で硝酸性窒素を還元して窒素ガスに変換する脱窒処理が必要となるが、この脱窒処理では残存するアンモニア性窒素を処理することはできない。従って、ＳＢＲ反応槽内に残存するアンモニア性窒素と硝酸性窒素を処理するためには、後段でアンモニア性窒素を酸化し、酸化態窒素を脱窒するという二段階の処理を必要とするため、実用的ではない。
【００１８】
一方で、ＡＮＡＭＭＯＸ反応にアンモニア性窒素が不足する場合には、反応後に亜硝酸性窒素が残留し、残留した高濃度の亜硝酸性窒素によりＡＮＡＭＭＯＸ微生物が阻害を受ける可能性がある。
【００１９】
従って、ＡＮＡＭＭＯＸ反応を行うＳＢＲ反応槽において、アンモニア性窒素も亜硝酸性窒素も高濃度に残留させないようにするためには、ＳＢＲ反応槽に導入する被処理水のアンモニア性窒素と亜硝酸性窒素との比率を、当該ＳＢＲ反応槽の処理状況に適当な値に調整する必要がある。このためには、アンモニア性窒素を含有する排水を硝化して排水中のアンモニア性窒素の一部を亜硝酸性窒素とする前段のアンモニア酸化工程における運転管理が重要となるが、従来において、アンモニア性窒素と亜硝酸性窒素との比率を適当な値に調整し得る運転管理手法は確立されていないのが現状である。
【００２０】
本発明者らは、本発明に到る研究の過程で、アンモニア性窒素濃度３００ｍｇ−Ｎ／Ｌ、８００ｍｇ−Ｎ／Ｌ、１５００ｍｇ−Ｎ／Ｌの各排水を、容積１０Ｌの硝化槽に導入してアンモニア性窒素の一部を亜硝酸性窒素に酸化し、この硝化液を容積１０Ｌの円筒型ＳＢＲ反応槽でＡＮＡＭＭＯＸ反応により脱窒処理を行った。ＡＮＡＭＭＯＸ反応後にアンモニア性窒素が残存しないことを目的として、アンモニア酸化工程で曝気量を増やし、亜硝酸性窒素がアンモニア性窒素の１．５倍以上となることを目安に運転すると、実際の硝化液中の亜硝酸性窒素の比率はアンモニア性窒素の１．８〜２．０倍となり、亜硝酸性窒素がＡＮＡＭＭＯＸ反応槽内で処理しきれずに残存し、特に高濃度のアンモニア性窒素を含有する排水の場合には、残存する亜硝酸性窒素が３５０ｍｇ−Ｎ／Ｌにも達し、これによりＡＮＡＭＭＯＸ微生物が阻害を受け、脱窒能を失うという問題が生じた。そこで、亜硝酸性窒素による阻害を受けないよう、アンモニア酸化工程で亜硝酸性窒素がアンモニア性窒素の１．３倍となることを目安として運転すると、実際の処理水中の亜硝酸性窒素の比率はアンモニア性窒素の１．０〜１．３倍となり、ＡＮＡＭＭＯＸ反応槽内でアンモニア性窒素が残存し、特に高濃度のアンモニア性窒素を含有する排水を処理する場合には、残存するアンモニア性窒素濃度は１７５ｍｇ−Ｎ／Ｌにも達し、その後の硝化脱窒処理のアンモニア性窒素負荷が高いという問題が生じた。
【００２１】
このようにアンモニア酸化工程での亜硝酸化率を後段の脱窒状況に応じて設定することは非常に困難である。
【００２２】
本発明は上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、前述の如く、固液分離装置を別に設ける必要がなく反応槽の設置面積を小さくできる；反応槽が一槽のため管理が簡便である；撹拌には機械撹拌やガス撹拌などが利用でき、担体添加やＵＳＢ方式の場合のような厳密な撹拌速度の制御が必要ない；槽内が完全混合となるための高濃度の原水が流入しても即座に希釈され、高濃度基質による阻害が起きにくい；といった優れた利点を有するＳＢＲ方式（回分式）の反応槽によるＡＮＡＭＭＯＸ反応を行う脱窒方法及び脱窒装置を提供することを目的とする。
【００２３】
本発明はまた、このようにＳＢＲ反応槽によるＡＮＡＭＭＯＸ反応を採用した際に、前段のアンモニア酸化工程での亜硝酸化率を設定し、亜硝酸性窒素の残留によるＡＮＡＭＭＯＸ微生物の阻害、アンモニア性窒素の残留による後工程への負荷の問題を解決し、安定かつ効率的な脱窒処理を行う方法及び装置を提供することを目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本発明の脱窒方法は、アンモニア性窒素を含む原水を硝化槽に導入し、アンモニア酸化細菌の作用により原水中のアンモニア性窒素の少なくとも一部を亜硝酸性窒素に酸化するアンモニア酸化工程と、アンモニア酸化工程からの硝化液を無酸素下に貯留する硝化液貯留工程と、硝化液貯留工程からの硝化液を回分式に脱窒処理する脱窒槽に導入する導入工程と、導入工程で導入された硝化液を脱窒槽内で、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する脱窒微生物の作用により脱窒処理する脱窒工程と、脱窒処理液を該脱窒槽内で沈殿汚泥と上澄水とに分離する分離工程と、分離工程の上澄水を処理水として該脱窒槽から排出する排出工程とを有する脱窒方法であって、アンモニア酸化工程におけるアンモニア性窒素の亜硝酸化率を３０％以上５５％以下とし、前記脱窒槽内のアンモニア性窒素濃度をモニターし、脱窒工程終了直前において、該脱窒槽内に残留するアンモニア性窒素濃度に対して、ＮＨ４−Ｎ：ＮＯ２−Ｎ＝１：１．１〜１．５となる量の亜硝酸性窒素を含む液を該脱窒槽に注入することにより、脱窒工程終了後の脱窒処理液中のアンモニア性窒素濃度を０〜１００ｍｇ／Ｌとすることを特徴とする。
【００２５】
本発明の脱窒装置は、アンモニア性窒素を含む原水が導入され、アンモニア酸化細菌の作用により原水中のアンモニア性窒素の少なくとも一部を亜硝酸性窒素に酸化する硝化槽と、該硝化槽からの硝化液を無酸素下に貯留する硝化液貯留槽と、該硝化液貯留槽からの硝化液を、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する脱窒微生物の作用により脱窒処理した後、脱窒処理液を沈殿処理する回分式脱窒槽と、該回分式脱窒槽内のアンモニア性窒素濃度をモニターするアンモニア性窒素濃度検出装置と、該回分式脱窒槽に亜硝酸性窒素を含む液を注入する手段と、を備える脱窒装置であって、該硝化槽におけるアンモニア性窒素の亜硝酸化率を３０％以上５５％以下とし、前記回分式脱窒槽の脱窒処理終了直前において、該回分式脱窒槽内に残留するアンモニア性窒素濃度に対して、ＮＨ４−Ｎ：ＮＯ２−Ｎ＝１：１．１〜１．５となる量の亜硝酸性窒素を含む液を該回分式脱窒槽に注入することにより、脱窒処理終了後の脱窒処理液中のアンモニア性窒素濃度を０〜１００ｍｇ／Ｌとする制御手段を有することを特徴とする。
【００２６】
本発明の脱窒方法及び脱窒装置によれば、ＳＢＲ脱窒槽にて効率的な脱窒処理が行える。
【００２７】
また、この方法において、脱窒処理液中に残留するアンモニア性窒素濃度を０〜１００ｍｇ／Ｌ好ましくは０〜２０ｍｇ／Ｌとすることにより、後工程のアンモニア性窒素負荷を軽減し、後処理を容易なものとすることができる。
【００２８】
また、硝化槽でのアンモニア性窒素の亜硝酸化率を５５％以下とすることにより、脱窒槽での亜硝酸性窒素の残留を防止して、残留した亜硝酸性窒素によるＡＮＡＭＭＯＸ微生物の活性低下ないし失活を防止することができる。
【００２９】
また、脱窒工程に流入する硝化液中のアンモニア性窒素濃度に応じて、脱窒工程に亜硝酸性窒素を含む液を添加することにより、原水中のアンモニア性窒素濃度の変動、これによる硝化液中のアンモニア性窒素濃度の変動にかかわらず、アンモニア性窒素濃度の低い処理水を得ることができる。これにより、後段の処理工程は、残存する亜硝酸性窒素及び／又は硝酸性窒素を除去するための脱窒工程のみで良く、装置を簡略化することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明の脱窒方法及び脱窒装置の実施の形態を詳細に説明する。
【００３１】
図１は本発明の脱窒装置の実施の形態を示す系統図である。
【００３２】
１は硝化槽であり、本実施の形態では、エアリフト型の曝気槽が用いられている。このエアリフト型曝気槽は、内部に上下が開放した内筒１Ａが同軸的に配置された二重管構造とされており、内筒１Ａの下部に散気部１Ｂを有し、内筒１Ａ内に曝気によるエアリフトが発生するように構成されている。内筒１Ａの上部には気液分離部１Ｃが設けられている。内筒１Ａには、アンモニア酸化細菌の汚泥が保持されている。
【００３３】
硝化槽１に導入された原水は、散気部１Ｂからの曝気によるエアリフトにより上向流で内筒１Ａ内を流れ、その間に汚泥と接触して生物的に硝化処理される。
【００３４】
内筒１Ａ内の上昇流は気液分離部１Ｃを経て一部が処理水として排出され、残部は内筒１Ａと硝化槽１との間の部分を下降し、原水と共に循環処理される。
【００３５】
硝化槽１からの硝化液は貯留槽２に送給され、脱窒槽３における次の脱窒処理まで貯留される。この貯留槽２の気相部には、窒素ガス等の酸素を含有しないガスが通気され、硝化液を実質的に無酸素下に貯留することができるように構成されている。
【００３６】
貯留槽２に貯留された硝化液は、ポンプＰ１により脱窒槽３に送給され、回分式で脱窒処理される。
【００３７】
この脱窒槽３はＡＮＡＭＭＯＸ微生物の汚泥が浮遊状態或いはペレット状で保持されており、汚泥と比処理液との接触を図るための撹拌機３Ａが設けられている。また、槽内液のアンモニア性窒素濃度を測定するためのアンモニア性窒素濃度検出装置４の検出センサ４Ａが挿入されると共に、亜硝酸性窒素を含む液を注入するための薬注配管３Ｂが設けられている。この薬注配管３Ｂの薬注ポンプＰ２はアンモニア性窒素濃度検出装置４の検出値に基いて制御される。この脱窒槽３も貯留槽２と同様に、気相部に窒素ガス等の酸素を含有しないガスが通気され、槽内を実質的に無酸素状態とするように構成されている。
【００３８】
本発明において、脱窒槽３は回分式のＳＢＲ脱窒槽であり、この脱窒槽３では、
(1)  貯留槽２から硝化液を受け入れる導入工程
(2)  槽内に導入された硝化液をＡＮＡＭＭＯＸ微生物により脱窒処理する脱窒工程
(3)  脱窒処理液を沈殿分離する分離工程
(4)  分離された上澄水を処理水として槽外へ排出する排出工程
の工程を経て一連の処理が行われる。
【００３９】
導入工程では、ポンプＰ１を作動させて貯留槽２内の硝化液の所定量を脱窒槽３に移送する。
【００４０】
導入工程終了後は、撹拌下で硝化液をＡＮＡＭＭＯＸ微生物汚泥と接触させて脱窒処理を行う。脱窒工程終了後は撹拌を停止して静置することにより、汚泥を沈降させる。
【００４１】
その後、ポンプＰ３を作動させて、上澄液を処理水として排出する。
【００４２】
本発明においては、このようなアンモニア酸化及び脱窒処理に当たり、硝化槽１におけるアンモニア酸化による亜硝酸化率を５５％以下とする。この亜硝酸化率が５５％を超えると、脱窒槽３における脱窒処理において、亜硝酸性窒素が残留し、残留した亜硝酸性窒素によるＡＮＡＭＭＯＸ微生物の阻害の問題が生じる。
【００４３】
亜硝酸化率は低くても、脱窒槽３への亜硝酸性窒素を含む液の添加により、アンモニア性窒素を脱窒処理することができるが、過度に低いと脱窒槽３で添加する亜硝酸性窒素を含む液の添加量が多くなる場合があるため、３０％以上であり、特に、５５％以下であって５５％に近いことが好ましい。
【００４４】
この硝化槽１での亜硝酸化率を５５％以下とするためには、原水の水質から算出されたアンモニア性窒素の亜硝酸化に必要な理論酸素量以下、即ち、アンモニア性窒素１モルに対して酸素１．１モル以下となるように曝気量を制御する方法や、硝化槽１のＨＲＴを短くすることにより汚泥当たりの負荷を上げる方法などを採用することができる。また、原水を二系列に分割し、一系列を硝化槽１に導入して亜硝酸化し、他系列は硝化槽１をバイパスさせて直接貯留槽２に導入し、この混合比率と硝化槽１内の硝化の程度を調節して貯留槽２に貯留される硝化液の亜硝化率を５５％以下とすることもできる。
【００４５】
脱窒槽３における前記(1)〜(4)の工程において、(1)導入工程及び(2)排出工程に要する時間は各々ポンプＰ１，Ｐ３の移送能力と液移送量に依存する。
【００４６】
(2)脱窒工程の処理時間は、脱窒槽３の負荷や汚泥量によっても異なるが、通常の場合０．５〜２４ｈｒ程度で十分である。また、(3)分離工程は、汚泥の沈降分離が十分に行える時間であれば良く、脱窒槽３の水面積負荷等によっても異なるが、通常０．２５〜３ｈｒ程度である。
【００４７】
本発明において、硝化槽１におけるアンモニアの酸化を亜硝酸化率を５５％以下で行うと、脱窒槽３における脱窒工程終了時において、亜硝酸性窒素が不足し、脱窒工程終了時において、脱窒処理液中にアンモニア性窒素が残留する場合がある。このため、図１の脱窒装置では、脱窒槽３に亜硝酸性窒素を含む液を注入する手段を設け、不足する亜硝酸性窒素を亜硝酸性窒素を含む液の注入で補うことにより、アンモニア性窒素の残留を防止する。
【００４８】
具体的には、アンモニア性窒素濃度検出装置４のアンモニアイオンセンサ４Ａで脱窒槽３内のアンモニア性窒素濃度をモニターし、脱窒工程終了直前において、アンモニア性窒素が残留する場合には、このアンモニア性窒素濃度に応じて薬注ポンプＰ２の作動を制御してアンモニア性窒素の残留量に見合う量の亜硝酸性窒素を含む液を脱窒槽３に注入する。
【００４９】
この亜硝酸性窒素を含む液の注入量は、脱窒槽３内に残留するアンモニア性窒素に対して、ＮＨ４−Ｎ：ＮＯ２−Ｎ＝１：１．１〜１．５とする。この範囲よりも亜硝酸性窒素が多いと亜硝酸性窒素の残留によるＡＮＡＭＭＯＸ微生物の阻害の問題が生じ、少ないとアンモニア性窒素が残留する。
【００５０】
脱窒工程終了直前に添加された亜硝酸性窒素により、分離工程で固液分離される前に、脱窒処理液中のアンモニア性窒素がＡＮＡＭＭＯＸ微生物の作用で脱窒処理され、アンモニア性窒素の残留のない高水質な処理水を得ることができる。
【００５１】
なお、この亜硝酸性窒素を含む液としては、１００〜５０，０００ｍｇ−Ｎ／Ｌ程度の亜硝酸ナトリウム水溶液等を用いることができるが、亜硝酸性窒素を有する他の排水を用いても良い。
【００５２】
本発明において、脱窒槽３の脱窒工程における亜硝酸性窒素濃度は０〜３００ｍｇ−Ｎ／Ｌ、特に０〜１５０ｍｇ−Ｎ／Ｌであることが、ＡＮＡＭＭＯＸ微生物の亜硝酸性窒素による阻害を防止する上で好ましい。また、後段の装置の簡略化のために、脱窒処理液のアンモニア性窒素は０〜１００ｍｇ／Ｌ好ましくは０〜２０ｍｇ／Ｌである。
【００５３】
なお、前記(1)導入工程と(2)脱窒工程とを同時に行って、貯留槽２から脱窒槽３への硝化液の移送と同時に脱窒槽３における脱窒処理を開始しても良く、(1)導入工程を終了した後に、(2)脱窒工程を開始しても良い。ただし、(1)導入工程終了後に(2)脱窒工程を開始する場合には、(1)導入工程終了直後に脱窒槽３内のアンモニア性窒素濃度及び亜硝酸性濃度が最も高くなるため、このときの亜硝酸性濃度が上記特定濃度以下となるようにすることが望ましい。
【００５４】
図１に示す脱窒装置は本発明の実施の形態の一例であって、本発明はその要旨を超えない限り、何ら図示のものに限定されるものではない。
【００５５】
例えば、硝化槽の型式についても特に制限はなく、何らエアリフト型曝気槽に限定されるものではないが、好ましくは、固液分離のための沈殿槽を不要とするものが望ましく、固定床、流動床、グラニュール法、担体添加法等の生物膜法によるものが好ましい。
【００５６】
本発明において、処理対象となる原水は、アンモニア性窒素を含む水であり、有機物及び有機性窒素を含むものであってもよいが、これらは脱窒処理前に予めアンモニア性窒素になる程度まで分解しておくことが好ましい。一般的には、下水、し尿、汚泥硝化脱離液、その他工場排水、埋立浸出水等のアンモニア性窒素、有機性窒素及び有機物を含む排水が処理対象となる場合が多いが、この場合、これらを必要に応じて好気性又は嫌気性処理して有機物を分解して原水とすることが好ましい。
【００５７】
【実施例】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００５８】
実施例１
図１に示す脱窒装置により、アンモニア性窒素８００ｍｇ−Ｎ／Ｌを含む原水を処理した。硝化槽１は容量１２Ｌのエアリフト型の曝気槽であり、原水はｐＨ７．５に調整し、温度３５℃でＨＲＴ１ｄａｙで通水した。この硝化槽１の曝気量をアンモニア性窒素１モルに対して酸素１．１モルとなるように設定し、亜硝酸化率４０〜５２％でアンモニアの酸化を行った。
【００５９】
硝化槽１の硝化液は貯留槽２を経てＳＢＲ脱窒槽３へ導入した。なお、貯留槽２及びＳＢＲ脱窒槽３は上部の気相部を窒素ガスで通気し、酸素の混入を防止した。また、脱窒槽３には、径０．５〜３ｍｍのフロック状のＡＮＡＭＭＯＸ微生物を５０００ｍｇＶＳＳ／Ｌ投入した。
【００６０】
ＳＢＲ脱窒槽３の容量は５Ｌで、貯留槽２からの硝化液の導入工程：２．５ｈｒ、脱窒工程：０．５ｈｒ、汚泥を沈殿分離する分離工程：０．５ｈｒ、上澄水を排出する排出工程：０．５ｈｒの１サイクル合計４ｈｒの回分式で排出する処理を行った。１回の処理水量は２Ｌとした。
【００６１】
なお、アンモニア性窒素濃度検出装置４により、脱窒槽３内のアンモニア性窒素濃度を検出し、脱窒工程終了５分前において、脱窒槽３の槽内液にアンモニア性窒素が残留する場合には１００００ｍｇ−Ｎ／Ｌの亜硝酸ナトリウム水溶液を、残留するアンモニア性窒素に対して、亜硝酸性窒素添加量が１．３倍となるように脱窒槽３に添加した。
【００６２】
原水のアンモニア性窒素（ＮＨ４−Ｎ）濃度、硝化液のアンモニア性窒素（ＮＨ４−Ｎ）濃度、亜硝酸性窒素（ＮＯ２−Ｎ）濃度及び硝酸性窒素（ＮＯ３−Ｎ）濃度の経時変化は図２に示す通りであり、また、脱窒槽３からの処理水のアンモニア性窒素（ＮＨ４−Ｎ）濃度、亜硝酸性窒素（ＮＯ２−Ｎ）濃度及び硝酸性窒素（ＮＯ３−Ｎ）濃度の経時変化は図３に示す通りであった。
【００６３】
これらの結果から明らかなように、処理水中の硝酸性窒素濃度は、亜硝酸化率が低いほど高い傾向があるが、運転期間中、処理水中にアンモニア性窒素は検出されず、亜硝酸性窒素濃度も１０ｍｇ−Ｎ／Ｌ以下の低い濃度に維持された。
【００６４】
比較例１
実施例１において、硝化槽における曝気量を上げて亜硝酸化率を５１〜６０％とし、脱窒槽において亜硝酸ナトリウム水溶液の添加を行わなかったこと以外は同様にして処理を行った。
【００６５】
原水のアンモニア性窒素（ＮＨ４−Ｎ）濃度、硝化液のアンモニア性窒素（ＮＨ４−Ｎ）濃度、亜硝酸性窒素（ＮＯ２−Ｎ）濃度及び硝酸性窒素（ＮＯ３−Ｎ）濃度の経時変化は図４に示す通りであり、また、脱窒槽３からの処理水のアンモニア性窒素（ＮＨ４−Ｎ）濃度、亜硝酸性窒素（ＮＯ２−Ｎ）濃度及び硝酸性窒素（ＮＯ３−Ｎ）濃度の経時変化は図５に示す通りであった。
【００６６】
これらの結果から明らかなように、処理水中にはアンモニア性窒素が残留する場合と、亜硝酸性窒素が残留する場合とがあり、安定した処理は行えなかった。
【００６７】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の脱窒方法及び脱窒装置によれば、ＳＢＲ脱窒槽におけるＡＮＡＭＭＯＸ反応で良好な脱窒処理を行うことができる。特に、このＳＢＲ脱窒槽における前段のアンモニア酸化工程での亜硝酸化率を設定すると共に、必要に応じて脱窒槽に亜硝酸性窒素を含む液を添加することにより、亜硝酸性窒素の残留によるＡＮＡＭＭＯＸ微生物の阻害、アンモニア性窒素の残留による後工程への負荷の問題を解決し、安定かつ効率的な脱窒処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の脱窒装置の実施の形態を示す系統図である。
【図２】  実施例１における原水のアンモニア性窒素（ＮＨ４−Ｎ）濃度と、硝化液のアンモニア性窒素（ＮＨ４−Ｎ）濃度、亜硝酸性窒素（ＮＯ２−Ｎ）濃度及び硝酸性窒素（ＮＯ３−Ｎ）濃度の経時変化を示すグラフである。
【図３】  実施例１における処理水のアンモニア性窒素（ＮＨ４−Ｎ）濃度、亜硝酸性窒素（ＮＯ２−Ｎ）濃度及び硝酸性窒素（ＮＯ３−Ｎ）濃度の経時変化を示すグラフである。
【図４】  比較例１における原水のアンモニア性窒素（ＮＨ４−Ｎ）濃度と、硝化液のアンモニア性窒素（ＮＨ４−Ｎ）濃度、亜硝酸性窒素（ＮＯ２−Ｎ）濃度及び硝酸性窒素（ＮＯ３−Ｎ）濃度の経時変化を示すグラフである。
【図５】  比較例１における処理水のアンモニア性窒素（ＮＨ４−Ｎ）濃度、亜硝酸性窒素（ＮＯ２−Ｎ）濃度及び硝酸性窒素（ＮＯ３−Ｎ）濃度の経時変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１  硝化槽
２  貯留槽
３  脱窒槽
４  アンモニア性窒素濃度検出装置
【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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