(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンモニア性窒素を含有する原水を脱窒槽に導入し、該脱窒槽内の、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する脱窒微生物の作用により、亜硝酸性窒素の存在下に脱窒する方法において、
該脱窒槽に炭酸ガスを供給することにより、該脱窒槽内のｐＨを制御して脱窒を行うことを特徴とする脱窒方法。
【請求項２】
該脱窒槽に供給する炭酸ガスの少なくとも一部は、有機性廃棄物の嫌気性生物処理で発生する炭酸ガスを含むバイオガスであることを特徴とする請求項１に記載の脱窒方法。
【請求項３】
該脱窒槽内のｐＨを６〜９に制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の脱窒方法。
【請求項４】
該脱窒槽は、その内部に前記脱窒微生物が担体粒子表面に生物膜を形成したもの、又は前記脱窒微生物が自己造粒によりグラニュールになったものを保有し、
脱窒処理で生成する脱窒排ガスの一部を該脱窒槽の底部へ循環供給することにより、前記脱窒微生物が表面に生物膜を形成した担体粒子又は前記グラニュールを撹拌して流動させることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の脱窒方法。
【請求項５】
該脱窒槽は、その内部に前記脱窒微生物が担体粒子表面に生物膜を形成したもの、又は前記脱窒微生物が自己造粒によりグラニュールになったものを保有し、
前記炭酸ガスを該脱窒槽内に散気する散気管として粗大気泡を吐出させるものを用いることにより、炭酸ガスを脱窒槽内に粗大気泡として散気し、液中への炭酸ガスの溶解効率を低下させて、炭酸ガスをｐＨ調整に必要な当量よりも過剰に該脱窒槽の底部に供給してもｐＨ調整可能とすることにより、前記脱窒微生物が表面に生物膜を形成した担体粒子又は前記グラニュールを撹拌して流動させることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の脱窒方法。
【請求項６】
前記脱窒槽に導入されたガスのＬＶが０．１〜１０ｍ／分であることを特徴とする請求項４又は５に記載の脱窒方法。
【請求項７】
アンモニア性窒素を含有する原水を、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、亜硝酸性窒素の存在下に脱窒する脱窒装置であって、
前記脱窒微生物が担体粒子表面に生物膜を形成したもの、又は前記脱窒微生物が自己造粒によりグラニュールになったものを保有する脱窒槽と、
該脱窒槽内のｐＨを測定するｐＨ測定手段と、
該脱窒槽に炭酸ガスを供給する炭酸ガス供給手段と、
前記ｐＨ測定手段の測定値に基づいて該炭酸ガス供給手段の炭酸ガス供給量を制御する手段と、
該脱窒槽における脱窒処理で生成する脱窒ガスを脱窒槽から排出する手段と、
排出された脱窒排ガスの一部を該脱窒槽の底部へ循環する手段と
を備えてな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有する原水を、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、亜硝酸性窒素の存在下に脱窒する方法及び装置に係り、特に、この方法において、脱窒槽内のｐＨ調整を容易かつ安価に行う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（自己栄養細菌）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」と称す場合がある。）を利用する生物脱窒プロセスは、Strous, M, et al., Appl. Microbiol. Biotechnol., 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】
0004876343.tif 000002
【０００７】
この反応では、水素イオンが消費されるため、脱窒処理液のｐＨは増加する。一方、この脱窒反応を円滑に進行させるためには、至適ｐＨ範囲があり、通常はｐＨ６〜９、好ましくはｐＨ６．５〜７．５の範囲に制御する必要がある。ｐＨを制御しない場合には、最終的にｐＨは９．０以上に上昇し、脱窒活性は著しく低下する。このｐＨ調整には、通常、硫酸や塩酸などの無機酸が使用される。しかし、これらの酸は、（１）薬品として購入する必要があり、運転コスト上昇の一因となる、（２）脱窒槽内液のアルカリ度が低いため、厳密な薬注制御を行わないと、ｐＨが下がりすぎる場合があるなどの欠点がある。特に、ｐＨが下がり過ぎた場合には、ＡＮＡＭＭＯＸ微生物が失活し、脱窒処理を行えなくなる。
【０００８】
ところで、有価物としてメタンガスを回収することができる工業的に有利なプロセスとして、有機性廃棄物の嫌気性生物処理が広く一般に行われている。
【０００９】
嫌気性生物処理では、有機物がメタンガスと炭酸ガスに分解され、多くの場合、微量の硫化水素ガスも発生する。通常は、嫌気性生物処理で発生したメタンガス、炭酸ガス及び微量の硫化水素ガスを含むバイオガスは、脱硫装置で硫化水素ガスを除去した後、ボイラ等でメタンガスをエネルギーとして回収再利用しているが、従来において、炭酸ガスを有効利用する例は殆どない。
【００１０】
ＡＮＡＭＭＯＸ微生物は、その収率が低い分、増殖速度が遅く、反応槽内に高濃度に保持することが困難であり、このために処理効率を高めることができないという問題があった。
【００１１】
一方、従属栄養性細菌である脱窒菌を利用する従来の硝化脱窒法では、原水を反応槽の下部より上向流で流入させ、菌の付着担体を用いることなく、汚泥をブロック化又は粒状化させて粒径１〜数ｍｍのグラニュール汚泥の汚泥床（スラッジブランケット）を形成させ、反応槽中に高濃度の微生物を保持して、高負荷処理を行うＵＳＢ (Upflow Sludge Bed；上向流汚泥床）方式で処理が行われている。
【００１２】
従って、ＡＮＡＭＭＯＸ微生物についても、上向流反応槽やＳＢＲ（回分式反応槽）で造粒したグラニュール汚泥を用いて、ＵＳＢ方式で高負荷で生物脱窒処理を行うことが考えられる。
【００１３】
ＵＳＢ方式で処理を行う場合、造粒したグラニュール汚泥は沈降し易いため、汚泥と処理液との分離を効率的に行えるという利点があるが、一方で反応槽内において、原水と汚泥とを効率的に接触させると共に、グラニュール汚泥を適度な粒径に造粒して維持するために、反応槽内でグラニュール汚泥を十分に撹拌すると共に展開させて流動させる必要がある。このために、処理水の一部を循環水として反応槽の底部に循環させて槽内の上向流速を高めたり、また、活性汚泥による好気性処理の場合には、空気曝気による撹拌でグラニュール汚泥を撹拌、流動させている。しかしながら、ＡＮＡＭＭＯＸ微生物は酸素により阻害を受けるため、活性汚泥の場合のような空気曝気を適用することはできない。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明はｐＨ調整用の酸を用いることなく、しかも、厳密な添加制御を行うことなく、ＡＮＡＭＭＯＸ脱窒槽内を容易に好適なｐＨ範囲に調整することができる脱窒方法及び脱窒装置を提供することを目的とする。
【００１５】
本発明はまた、脱窒槽内のグラニュールを効率的に撹拌、流動させて効率的な脱窒処理を行うことができる脱窒方法及び脱窒装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明（請求項１）の脱窒方法は、アンモニア性窒素を含有する原水を脱窒槽に導入し、該脱窒槽内の、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する脱窒微生物の作用により、亜硝酸性窒素の存在下に脱窒する方法において、該脱窒槽に炭酸ガスを供給することにより、該脱窒槽内のｐＨを制御して脱窒を行うことを特徴とする。
【００１７】
炭酸ガスは下記のようにｐＨ緩衝能を有するため、ｐＨ調整用の酸として炭酸ガスを用いることにより、ｐＨが下がり過ぎることを防止して、容易に好適なｐＨ範囲に調整することができる。
【００１８】
【化２】
0004876343.tif 000003
【００１９】
この炭酸ガスとしては、有機性廃棄物の嫌気性生物処理で発生するバイオガス中の炭酸ガスを有効利用することができ、これにより、薬品としての酸を不要として、処理コストを低減することができる。
【００２０】
しかも、バイオガスに含まれる硫化水素を脱窒槽内で吸収することができるため、脱硫装置で使用する脱硫剤の節減を図ることもできる。
【００２１】
本発明では、脱窒槽内をｐＨ６〜９に調整することが好ましい。
【００２２】
請求項４の脱窒方法は、脱窒槽が、その内部に前記脱窒微生物が担体粒子表面に生物膜を形成したもの、又は前記脱窒微生物が自己造粒によりグラニュールになったものを保有するものであり、脱窒処理で生成する脱窒排ガスの一部を該脱窒槽の底部へ循環供給することにより、前記脱窒微生物が表面に生物膜を形成した担体粒子又は前記グラニュールを撹拌して流動させることを特徴とするものであり、この方法であれば脱窒排ガスを用いて、脱窒槽内の表面に生物膜が形成された担体粒子又はグラニュールを効果的に撹拌して流動、展開させることができる。
【００２３】
請求項５の脱窒方法は、脱窒槽が、その内部に前記脱窒微生物が担体粒子表面に生物膜を形成したもの、又は前記脱窒微生物が自己造粒によりグラニュールになったものを保有するものであり、前記炭酸ガスを該脱窒槽内に散気する散気管として粗大気泡を吐出させるものを用いることにより、炭酸ガスを脱窒槽内に粗大気泡として散気し、液中への炭酸ガスの溶解効率を低下させて、炭酸ガスをｐＨ調整に必要な当量よりも過剰に該脱窒槽の底部に供給してもｐＨ調整可能とすることにより、前記脱窒微生物が表面に生物膜を形成した担体粒子又は前記グラニュールを撹拌して流動させることを特徴とするものであり、この方法によれば、バイオガス等の炭酸ガスを用いて、脱窒槽内の表面に生物膜が形成された担体粒子又はグラニュールを効果的に撹拌して流動、展開させることができる。
【００２４】
この場合において、脱窒槽内に導入されたガスのＬＶ（空塔線速度）は０．１〜１０ｍ／分であることが好ましい。
【００２５】
本発明の脱窒装置は、アンモニア性窒素を含有する原水を、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、亜硝酸性窒素の存在下に脱窒する脱窒装置であって、前記脱窒微生物が担体粒子表面に生物膜を形成したもの、又は前記脱窒微生物が自己造粒によりグラニュールになったものを保有する脱窒槽と、該脱窒槽内のｐＨを測定するｐＨ測定手段と、該脱窒槽に炭酸ガスを供給する炭酸ガス供給手段と、前記ｐＨ測定手段の測定値に基づいて該炭酸ガス供給手段の炭酸ガス供給量を制御する手段と、該脱窒槽における脱窒処理で生成する脱窒ガスを脱窒槽から排出する手段と、排出された脱窒排ガスの一部を該脱窒槽の底部へ循環する手段とを備えてなることを特徴とするものである。
【００２６】
この脱窒装置であれば、バイオガス等の炭酸ガスにより脱窒槽内をｐＨ調整すると共に、脱窒排ガスを用いて、脱窒槽内の表面に生物膜が形成された担体粒子又はグラニュールを効果的に撹拌して流動、展開させることができる。
【００２７】
なお、以下において、本発明に係る脱窒微生物が担体粒子表面に生物膜を形成したもの、及び自己造粒によりグラニュールになったものをあわせて「グラニュール」と称す場合がある。
【００２８】
【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。
【００２９】
図１は本発明の脱窒装置の実施の形態を示す模式的な断面図である。
【００３０】
図１（ａ）の脱窒装置は、脱窒槽として、内部にＡＮＡＭＭＯＸ微生物のグラニュール汚泥床が形成されたＵＳＢ反応槽１を有し、この反応槽１の底部に原水の流入配管２が接続されている。反応槽１の上部には気液固分離装置３が設けられ、この気液固分離装置３から、処理水の排出配管４と、処理水の一部を循環水として原水流入配管２に戻す循環配管５が引き出されている。
【００３１】
反応槽１の頂部には脱窒排ガスのガス排出管６が設けられ、このガス排出管６に分岐して、脱窒排ガスの一部を反応槽１の底部に循環させるブロワＢ１を備えるガス循環配管７が設けられている。また、ｐＨ調整のための炭酸ガス（ＣＯ２）を反応槽１の底部に供給するブロワＢ２を備えるＣＯ２ガス（バイオガスであっても良い。）供給配管８が設けられている。
【００３２】
反応槽１には、槽内液のｐＨを測定するｐＨ計９が設けられ、このｐＨ計９の測定結果に基づいて、ＣＯ２ガス供給配管８のブロワＢ２の作動が制御され、ＣＯ２ガス供給量が調節されるように構成されている。
【００３３】
この脱窒装置において、原水は、配管５からの循環水と共に配管２からＵＳＢ反応槽１の底部に導入される。ＵＳＢ反応槽１に導入された原水は、ＡＮＡＭＭＯＸ微生物のグラニュール汚泥床を上向流で上昇する間に、ＡＮＡＭＭＯＸ微生物により生物脱窒処理され、処理水が配管４より系外へ排出される。また、処理水の一部は配管５より原水導入配管２に循環される。
【００３４】
図１（ａ）の脱窒装置では、ｐＨ計９に連動するブロワＢ２により配管８を経てＣＯ２ガスが反応槽１の底部から導入され、これにより反応槽１の槽内液が所定のｐＨに調整される。
【００３５】
ＡＮＡＭＭＯＸ微生物による脱窒反応を効果的に促進させるために、反応槽１内のｐＨは６〜９、特に６．５〜７．５に制御することが好ましい。
【００３６】
また、このＣＯ２ガスにより、反応槽１内にはＣＯ２ガスの上昇流が形成され、この上昇流により槽内のグラニュールが撹拌、流動され、良好な造粒汚泥が形成されると共に、汚泥と原水との接触効率が高められ、効率的な脱窒処理を行える。
【００３７】
このような、汚泥の造粒を促進すると共に、汚泥と原水とを効率的に接触させるために、反応槽１内にＬＶ（ガス空塔速度）０．１〜１０ｍ／分のガスの上昇流を形成することが望ましい。従って、反応槽１内へのＣＯ２ガスの導入は、このようなガスの上昇流が形成されるように行うことが望まれるが、ｐＨ調整用のＣＯ２ガスのみでは、十分なガスの上昇流を形成し得ない場合には、次のような方法でガス流速を確保することが望ましい。
（１）  脱窒排ガスの一部をブロワＢ１により配管７を経て反応槽１の底部に循環させ、この循環ガスと導入されるＣＯ２ガスとで所定のガス流速を得る。なお、この場合、脱窒排ガス中には、未溶解のＣＯ２ガスが含まれており、このＣＯ２ガスも循環によりｐＨ調整に寄与することとなる。
（２）  ＣＯ２ガスを窒素ガス等の酸素を含有しないガスで希釈して反応槽１に導入する。これにより、ｐＨ調整に必要なガス量が増加し、所定のガス流速を得ることができるようになる。
（３）  ＣＯ２ガスを反応槽１内に散気する散気管として粗大気泡を吐出させるものを用いる。これにより、ＣＯ２ガスは反応槽１内に粗大気泡として散気され、液中への炭酸ガスの溶解効率が低下する。このため、ｐＨ調整に必要な当量のＣＯ２ガス量よりも多いガス量でＣＯ２ガスを供給してもｐＨ調整が可能となり、所定のガス流速を得ることができるようになる。
【００３８】
上記（１）〜（３）は２以上を組み合わせて採用しても良い。
【００３９】
ＣＯ２ガスは、ｐＨ緩衝能を有し、ｐＨを大きく変動させることがないため、反応槽１内のｐＨ調整に用いるＣＯ２ガス量では、反応槽１内に形成されるガス流速が大き過ぎることは殆どないが、ガス流速が大き過ぎる場合には、反応槽１内にＣＯ２ガスを散気する散気管として微細気孔を吐出させるものを用い、ＣＯ２ガスの溶解効率を高めれば良い。また、薬品としての酸を併用しても良い。
【００４０】
図１（ｂ）に示す脱窒装置は、脱窒槽として、内部に上下に開放した内管（ドラフトチューブ）１２が同軸的に配置された二重管構造のエアリフト型反応槽（ただし、エアではなくバイオガスや脱窒排ガスによりエアリフトと同様な上昇流が形成される。）１１を用いたものであり、内筒１２の下部に散気部１３を有し、内筒１２に曝気による上昇流が発生するように構成されている。この内筒１２には、ＡＮＡＭＭＯＸ微生物のグラニュール汚泥が保持されている。
【００４１】
この脱窒装置では、嫌気性消化装置２０からのバイオガスがＣＯ２ガスとして導入されるように構成されている。図１（ｂ）の脱窒装置のその他の構成は、図１（ａ）の脱窒装置と同様であり、同一機能を奏する部材に同一符号を付してその説明を省略する。
【００４２】
この脱窒装置において、原水は配管２より、反応槽１１の底部に導入され、散気部１３からのバイオガス及び必要に応じて循環される脱窒排ガスの曝気による上昇流で内筒２内を上向流で流れ、その間にグラニュールと接触して脱窒処理される。
【００４３】
内筒１２内の上昇流は一部が処理水として配管４より排出され、残部は内筒１２と反応槽１１の内壁との間に形成される下降部を下降し、反応槽１１の下部から導入される原水と共に循環処理される。
【００４４】
この反応槽１においても、ｐＨ計９と連動するブロワＢ２により、槽内のｐＨが好ましくは６〜９、より好ましくは６．５〜７．５となるようにバイオガスの供給量が調整される。
【００４５】
また、このバイオガスの上昇流のみでは十分な槽内ＬＶを確保し得ない場合には、脱窒排ガスの一部を循環する等の前述の（１）〜（３）の方法により、ＬＶ０．１〜１０ｍ／分となるようにガス流速が調整される。
【００４６】
本発明において、処理対象となる原水は、アンモニア性窒素及び亜硝酸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く、また、溶存酸素濃度が高い場合には、必要に応じて溶存酸素を除去しておくことが好ましい。原水は無機物を含んでいてもよい。また、原水はアンモニア性窒素を含む液と亜硝酸性窒素を含む液を混合したものであってもよい。例えば、アンモニア性窒素を含む排水をアンモニア酸化微生物の存在下に好気性処理を行い、アンモニア性窒素の一部、好ましくはその約１／２を亜硝酸に部分酸化したものを原水とすることができる。更には、アンモニア性窒素を含む排水の一部をアンモニア酸化微生物の存在下に好気性処理を行い、アンモニア性窒素を亜硝酸に酸化し、アンモニア性窒素を含む排水の残部と混合したものを原水としても良い。
【００４７】
一般的には、下水、し尿、嫌気性消化脱離液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、これらを好気性又は嫌気性処理して有機物を分解し、有機性窒素をアンモニア性窒素に分解し、さらに部分亜硝酸化或いは、一部についての亜硝酸化を行った液を原水とすることが好ましい。
【００４８】
原水のアンモニア性窒素と亜硝酸性窒素の割合はモル比でアンモニア性窒素１に対して亜硝酸性窒素０．５〜２、特に１〜１．５とするのが好ましい。原水中のアンモニア性窒素及び亜硝酸性窒素の濃度はそれぞれ５〜１０００ｍｇ／Ｌ、５〜２００ｍｇ／Ｌであることが好ましいが、処理水を循環して希釈すればこの限りではない。
【００４９】
原水の生物脱窒条件としては、例えば反応槽内液の温度が１０〜４０℃、特に２０〜３５℃、溶存酸素濃度が０〜２．５ｍｇ／Ｌ、特に０〜０．２ｍｇ／Ｌ、ＢＯＤ濃度が０〜５０ｍｇ／Ｌ、特に０〜２０ｍｇ／Ｌ、窒素負荷が０．１〜１０ｋｇ−Ｎ／ｍ３・ｄａｙ、特に１〜５ｋｇ−Ｎ／ｍ３・ｄａｙの範囲とするのが好ましい。
【００５０】
グラニュール汚泥を形成する場合、微生物だけではグラニュール形成に期間を要するので、核となる物質を添加し、その核の周りにＡＮＡＭＭＯＸ微生物の生物膜を形成させることが望ましい。この場合、核として、例えば微生物グラニュールや非生物的な担体を挙げることができる。
【００５１】
核として用いられる微生物グラニュールとしては、メタン菌グラニュール等の嫌気性微生物や従属栄養性脱窒菌グラニュール等を挙げることができる。メタン菌グラニュールは、ＵＡＳＢ（Upflow Anaerobic Sludge Blanket；上向流嫌気性汚泥床）法もしくはＥＧＳＢ（Expanded Granule Sludge Bed；展開粒状汚泥床）法でメタン発酵が行われているメタン発酵槽で使用されているものを適用できる。また、従属栄養性脱窒グラニュールは、ＵＳＢ方式の通常の脱窒槽で利用されるものを適用できる。これらのグラニュールはそのままの状態で、又はその破砕物として用いることができる。独立栄養性脱窒微生物はこのような微生物グラニュールに付着しやすく、グラニュールの形成に要する時間が短縮される。また、核として非生物的な材料を用いるよりも経済的である。
【００５２】
核として用いられる非生物的な材料としては、例えば、活性炭、ゼオライト、ケイ砂、ケイソウ土、焼成セラミック、イオン交換樹脂等、好ましくは活性炭、ゼオライト等よりなる、粒径５０〜２００μｍ、好ましくは５０〜１００μｍで、平均比重１．０１〜２．５、好ましくは１．１〜２．０の担体を挙げることができる。
【００５３】
このようにして形成されるＡＮＡＭＭＯＸ微生物のグラニュール汚泥は、平均粒径が０．２５〜３ｍｍ、好ましくは０．２５〜２ｍｍ、より好ましくは０．２５〜１．５ｍｍ程度、平均比重が１．０１〜２．５、好ましくは１．１〜２．０であることが望ましい。グラニュールの粒度が小さいほど比表面積が大きくなるので、高い汚泥濃度を維持し、脱窒処理を効率よく行う点で好ましい。
【００５４】
図１（ａ），（ｂ）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。脱窒槽の型式についても図１（ａ）に示すＵＳＢ反応槽や図１（ｂ）に示すようなエアリフト型反応槽に何ら限定ず、その他、流動床型、浮遊汚泥型、固定床型などの各種の脱窒槽を用いることができる。浮遊汚泥型の脱窒槽の場合には、脱窒槽流出液を固液分離する沈澱池等の固液分離手段が設けられる。
【００５５】
【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。
【００５６】
実施例１
４．３ｍｍｏｌ（約６２ｍｇ−Ｎ／Ｌ）のアンモニアと５．７ｍｍｏｌの亜硝酸を含有する水を原水として図１（ａ）に示す脱窒装置により脱窒処理を行った。
【００５７】
反応槽は内径２０ｃｍ、高さ４００ｃｍ、容量１２６Ｌであり、内部にはＡＮＡＭＭＯＸ微生物のグラニュール汚泥を１５００ｇ−ＶＳＳ投入した。
【００５８】
原水は１２６Ｌ／ｈｒの通水量でポンプにより反応槽に通水し、処理水３０００Ｌ／ｄａｙを得、処理水の残部は原水供給側へ循環した。
【００５９】
なお、未溶解の炭酸ガスを含む脱窒排ガスの循環は行わず、全量を排出した。また、反応槽には、槽内ｐＨが６．８〜７．２になるような炭酸ガスを吹き込んだ。この炭酸ガスの吹き込みで反応槽内にはＬＶ０．２ｍ／分のガスの上昇流が形成された。
【００６０】
その結果、２ヶ月間の連続運転中、反応槽内のｐＨは６．８〜７．２の範囲に制限され、アンモニア濃度５ｍｇ−Ｎ／Ｌの良好な処理水を安定に得ることができた。
【００６１】
比較例１
実施例１において、炭酸ガスの代りに希硫酸を用いたこと以外は同様にして連続運転を行ったところ、運転開始から１ヶ月半は実施例１と同様な処理性能を得ることができたが、その直後に希硫酸が過剰投入される事故が発生し、反応槽内ｐＨは４まで低下した。その後、ｐＨを中和して原水の通水を再開したがアンモニアの除去は行えなかった。
【００６２】
実施例２
図１（ｂ）に示す脱窒装置から内筒（ドラフトチューブ）を取り外し、４．３ｍｍｏｌ（約６０ｍｇ−Ｎ／Ｌ）のアンモニアと５．７ｍｍｏｌの亜硝酸を含有する水を原水として脱窒処理を行った。
【００６３】
反応槽は内径２０ｃｍ、高さ４００ｃｍ、容量１２６Ｌであり、内部にはＡＮＡＭＭＯＸ微生物のグラニュール汚泥を１５００ｇ−ＶＳＳ投入した。
【００６４】
原水は１２６Ｌ／ｈｒの通水量でポンプにより反応槽に通水し、処理水３０００Ｌ／ｄａｙを得た。
【００６５】
炭酸ガス源としては、下水汚泥の嫌気性消化装置から採取したバイオガス（６０％メタンガス、３９．８％炭酸ガス、０．２％硫化水素ガス）を供給した。バイオガスの曝気には、粒径４〜５ｍｍ程度の微細気泡を発生する散気板を使用した。なお、脱窒排ガスの循環は行わなかった。
【００６６】
反応槽内のｐＨを６．８〜７．２の間に制御するためには、バイオガスを間欠的に注入する必要があった。しかし、その後ｐＨ計の出力とリンクさせてバイオガスの流量をニードルバルブで制御できるようにしたところ、バイオガスの連続曝気（流量はｐＨ計の出力に従って連続的に変化する）が可能であった。そこで、６〜８ｍｍ程度の粗大気泡を形成する多孔管に散気板を交換したところ、炭酸ガスの溶解効率が低下した。このことで、バイオガスの流量は６〜１０Ｌ／分程度と、それ以前よりも多くなったものの、流量自体を大きく変化させることなく連続曝気が可能であった。このとき、反応槽内には０．２〜０．３ｍ／分のガスの上昇流が形成された。
【００６７】
約６ヶ月の運転後には、反応槽内に微細な自己造粒汚泥の形成が認められ、粒径は次第に大きくなった。約１年を経過すると粒径の成長は１〜２ｍｍで停止した。
【００６８】
処理水のアンモニア濃度は５ｍｇ−Ｎ／Ｌで良好な処理水が得られた。また、排ガス中には硫化水素は殆ど検出されなかった。
【００６９】
実施例３
反応槽内にドラフトチューブを配置した図１（ｂ）の脱窒装置により、４．３ｍｍｏｌ（約６０ｍｇ−Ｎ／Ｌ）のアンモニアと５．７ｍｍｏｌの亜硝酸を含有する水を原水として脱窒処理を行った。
【００７０】
反応槽は内径２０ｃｍ、高さ４００ｃｍ、容量１２６Ｌであり、内部には造粒していないＡＮＡＭＭＯＸ微生物のグラニュール汚泥を５００ｇ−ＶＳＳ投入した。
【００７１】
原水は１２６Ｌ／ｈｒの通水量でポンプにより反応槽に通水し、処理水３０００Ｌ／ｄａｙを得た。
【００７２】
炭酸ガス源としては、下水汚泥の嫌気性消化装置から採取したバイオガス（６０％メタンガス、３９．８％炭酸ガス、０．２％硫化水素ガス）を供給した。バイオガスの曝気には、４〜５ｍｍ程度の粗大気泡を生成する多孔管を用いた。脱窒排ガスの循環を行った。
【００７３】
その結果、バイオガスの流量は６〜１０Ｌ／分程度となり、反応槽内には１〜１０ｍ／分のガス流速が形成された。運転開始から２ヶ月後には粒径が０．５〜１．５ｍｍに造粒した良好な造粒汚泥が形成され、アンモニア濃度１０ｍｇ／Ｌ以下の良好な処理水が得られた。排ガス中には硫化水素は殆ど検出されなかった。
【００７４】
【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、ｐＨ緩衝能を有する炭酸ガスを用いて、ｐＨ調整を行うことにより、脱窒槽内を容易に好適なｐＨ範囲に調整することができる。また、この炭酸ガスとして、有機性廃棄物の嫌気性生物処理で発生するバイオガスを有効利用することにより、薬品としての酸が不要となり、処理コストを低減することができる。
【００７５】
また、本発明によれば、この炭酸ガス又は脱窒排ガスの循環ガスにより、脱窒槽内のグラニュールを効果的に撹拌して流動、展開させることにより、グラニュールの造粒を促進させて、効率的な脱窒処理を行える。
【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模式的な断面図である。
【符号の説明】
１  ＵＳＢ反応槽
３  気液固分離装置
９  ｐＨ計
１１  反応槽
１２  内筒
１３  散気部
２０  嫌気性消化装置
【図１】
0004876343.tif 000004