特開 2015-93258 脱窒処理方法及び脱窒処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2015-93258(P2015-93258A)

(43)【公開日】2015年5月18日

(54)【発明の名称】脱窒処理方法及び脱窒処理装置

(51)【国際特許分類】

   C02F 3/34 20060101AFI20150421BHJP

【ＦＩ】

   C02F3/34 101A

   C02F3/34 101C

   C02F3/34 101D

   C02F3/34 101B

【審査請求】未請求

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2013-235288(P2013-235288)

(22)【出願日】2013年11月13日

(71)【出願人】

【識別番号】591030651

【氏名又は名称】水ｉｎｇ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000523

【氏名又は名称】アクシス国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】葛 甬生

(72)【発明者】

【氏名】郷野 慎二

(72)【発明者】

【氏名】中村 寿実

(72)【発明者】

【氏名】石川 隆雄

【テーマコード（参考）】

4D040

【Ｆターム（参考）】

4D040BB04

4D040BB05

4D040BB12

4D040BB22

4D040BB42

4D040BB56

4D040BB57

4D040BB82

4D040BB91

(57)【要約】

【課題】処理を安定して進めることができ、処理効率を向上させ、装置の小型化が可能な脱窒処理装置及び脱窒処理方法を提供する。
【解決手段】窒素及び有機物を含有する被処理液４を、従属栄養性細菌を用いた脱窒反応により嫌気的に脱窒処理して第１脱窒処理液６を得る第１脱窒処理と、第１脱窒処理液６中に含まれるアンモニア性窒素の一部をアンモニア酸化菌により亜硝酸性窒素に酸化して亜硝酸化処理液９を得る亜硝酸化処理と、亜硝酸化処理液９を、独立栄養性細菌を用いた脱窒反応により嫌気的に脱窒処理する第２脱窒処理と、亜硝酸化処理液９を第１脱窒処理へ循環し、従属栄養性細菌を用いた脱窒反応により亜硝酸化処理液９中の亜硝酸性窒素を窒素ガスに変換して除去する亜硝酸化処理液循環処理とを含む脱窒処理方法である。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

窒素及び有機物を含有する被処理液を、従属栄養性細菌を用いた脱窒反応により嫌気的に脱窒処理して第１脱窒処理液を得る第１脱窒処理と、
前記第１脱窒処理液中に含まれるアンモニア性窒素の一部をアンモニア酸化菌により亜硝酸性窒素に酸化して亜硝酸化処理液を得る亜硝酸化処理と、
前記亜硝酸化処理液を、独立栄養性細菌を用いた脱窒反応により嫌気的に脱窒処理する第２脱窒処理と、
前記亜硝酸化処理液を前記第１脱窒処理へ循環し、前記従属栄養性細菌を用いた脱窒反応により、前記亜硝酸化処理液中の亜硝酸性窒素を窒素ガスに変換して除去する亜硝酸化処理液循環処理と
を含む脱窒処理方法。

【請求項2】

窒素及び有機物を含有する被処理液を、従属栄養性細菌を用いた脱窒反応により嫌気的に脱窒処理して第１脱窒処理液を得る第１脱窒処理と、
前記第１脱窒処理液中に含まれるアンモニア性窒素の一部をアンモニア酸化菌により亜硝酸性窒素に酸化して亜硝酸化処理液を得る亜硝酸化処理と、
前記亜硝酸化処理液を、独立栄養性細菌を用いた脱窒反応により嫌気的に脱窒処理する第２脱窒処理と、
前記第２脱窒処理液の一部を前記第１脱窒処理へ循環する第２脱窒処理液循環処理と
を含む脱窒処理方法。

【請求項3】

前記第２脱窒処理液の一部を前記第１脱窒処理へ循環する第２脱窒処理液循環処理を更に含む請求項１に記載の脱窒処理方法。

【請求項4】

前記亜硝酸化処理液循環処理は、前記亜硝酸化処理液に含まれる亜硝酸性窒素濃度が、前記第１脱窒処理における脱窒反応において前記被処理液中の生物化学的酸素要求量に対して理論上必要な濃度となるように、前記亜硝酸処理液の循環量を調整することを含む請求項１又は３に記載の脱窒処理方法。

【請求項5】

前記第１脱窒処理の前に、原水を濃縮処理及び脱水処理することにより、前記被処理液を調製することを含む請求項１〜４のいずれか１項に記載の脱窒処理方法。

【請求項6】

前記亜硝酸化処理液循環処理において、前記被処理液の供給流量に対する前記亜硝酸化処理液の循環流量の比を以下の関係式（１）に基づいて決定することを含む請求項１、３〜５のいずれか１項に記載の脱窒処理方法。

ｒ＝ａ×２．３２／（１．３２×３×（１−ａ／３）） ・・・（１）

（（１）式において、ｒは被処理液の供給流量に対する前記亜硝酸化処理液の循環流量の比［−］を示し、ａは被処理液の全窒素濃度に対する生物化学的酸素要求量の比（ＢＯＤ／Ｔ−Ｎ比）を示す。）

【請求項7】

前記第２脱窒処理液循環処理において、前記被処理液の供給流量に対する前記第２脱窒処理液の循環流量の比を以下の関係式（２）に基づいて決定することを含む請求項２〜６のいずれか１項に記載の脱窒処理方法。

ｒ＜Ｃｎ／２００−１ ・・・（２）

（（２）式において、ｒは被処理液の供給流量に対する前記第２脱窒処理液の循環流量の比［−］を示し、Ｃｎは被処理液のアンモニア性窒素濃度［ｍｇ／Ｌ］を示す。）

【請求項8】

前記第２脱窒処理液循環処理は、前記亜硝酸化処理で処理される前記第１脱窒処理液のアンモニア性窒素濃度が２００ｍｇ／Ｌよりも高くなるように、前記第２脱窒処理液の循環流量を調整することを含む請求項２〜７のいずれか１項に記載の脱窒処理方法。

【請求項9】

前記亜硝酸化処理は、活性汚泥共存下に硝化菌を付着固定した高分子流動担体を添加した反応槽中に前記第１脱窒処理液を供給することにより、前記第１脱窒処理液中に含まれるアンモニア性窒素の一部を亜硝酸性窒素に変換する部分亜硝酸化処理を含む請求項１〜８のいずれか１項に記載の脱窒処理方法。

【請求項10】

前記第２脱窒処理は、アンモニア脱窒菌を付着固定した高分子流動担体を添加した反応槽に前記亜硝酸化処理液を供給することにより、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する独立栄養性脱窒反応を進行させることを含む請求項１〜９のいずれか１項に記載の脱窒処理方法。

【請求項11】

前記第２脱窒処理で発生する窒素ガスを前記反応槽内で循環させて前記高分子流動担体を流動させることを含む請求項１〜１０のいずれか１項に記載の脱窒処理方法。

【請求項12】

前記第２脱窒処理で得られた第２脱窒処理液を、従属栄養性脱窒反応により脱窒する第３脱窒処理を行い、該第３脱窒処理により得られる第３脱窒処理液を曝気処理後に沈殿池に導入して固液分離し、該固液分離により得られる沈降濃縮汚泥を前記第１脱窒処理へ返送することを更に含む請求項１〜１１のいずれか１項に記載の脱窒処理方法。

【請求項13】

窒素及び有機物を含有する被処理液を、従属栄養性細菌を用いた脱窒反応により嫌気的に脱窒処理して第１脱窒処理液を得る第１脱窒槽と、
前記第１脱窒処理液中に含まれるアンモニア性窒素の一部をアンモニア酸化菌により亜硝酸性窒素に酸化して亜硝酸化処理液を得る亜硝酸化槽と、
前記亜硝酸化処理液を、独立栄養性細菌を用いた脱窒反応により嫌気的に脱窒処理する第２脱窒槽と、
前記亜硝酸化処理液を前記第１脱窒槽へ循環する亜硝酸化処理液循環手段と
を備え、
前記第１脱窒処理槽内に循環した前記亜硝酸化処理液中の亜硝酸性窒素を前記第１脱窒槽内の前記従属栄養性細菌を用いた脱窒反応により窒素ガスに変換して除去することを特徴とする脱窒処理装置。

【請求項14】

窒素及び有機物を含有する被処理液を、従属栄養性細菌を用いた脱窒反応により嫌気的に脱窒処理して第１脱窒処理液を得る第１脱窒槽と、
前記第１脱窒処理液中に含まれるアンモニア性窒素の一部をアンモニア酸化菌により亜硝酸性窒素に酸化して亜硝酸化処理液を得る亜硝酸化槽と、
前記亜硝酸化処理液を、独立栄養性細菌を用いた脱窒反応により嫌気的に脱窒処理する第２脱窒槽と、
前記第２脱窒処理液の一部を前記第１脱窒処理へ循環する第２脱窒処理液循環手段と
を備えることを特徴とする脱窒処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、窒素及び有機物を含有する窒素含有有機性排水又は汚泥の脱窒処理装置及び脱窒処理方法に関し、特に、下水消化汚泥の脱水分離液、浸出水、畜産廃液のメタン発酵脱水分離液、し尿及び浄化槽汚泥の濃縮脱水分離液等の脱窒処理に好適な脱窒処理装置及び脱窒処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

窒素濃度の高い有機性廃液の処理方法として生物学的硝化脱窒法がよく用いられている。生物学的硝化脱窒法では、原水中のアンモニア性窒素を、好気状態の反応槽、通称硝化槽においてアンモニア酸化細菌（ＡＯＢ）により亜硝酸性窒素（ＮＯ₂−Ｎ）に酸化し、次に亜硝酸性窒素を亜硝酸酸化細菌（ＮＯＢ）により硝酸性窒素（ＮＯ₃−Ｎ）に酸化する。さらに、この硝化槽からの処理液を、嫌気状態の反応槽、通称脱窒槽に導入して、硝化槽処理液中の硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素を従属栄養性細菌である脱窒菌を用いて有機物を電子供与体として利用しながら無害の窒素ガスに還元している。

【0003】

しかしながら、この従来の生物学的硝化脱窒処理では、流入原水中のアンモニア性窒素（ＮＨ₄−Ｎ）が、硝化槽において亜硝酸性窒素（ＮＯ₂−Ｎ）を経て最終的に硝酸性窒素（ＮＯ₃−Ｎ）に酸化される際に、ＮＨ₄−Ｎ酸化に必要な酸素を硝化槽に供給する必要がある。この酸素の必要量は原水ＮＨ₄−Ｎの４．５７倍と高いため、曝気による酸素供給動力が大きくなり処理コスト増の要因となる。

【0004】

一方、アンモニア脱窒槽においては、電子供与体となる有機物を大量に必要とするため、原水中に有機物が少ない場合、メタノール等を添加する必要が生じ、全体のランニングコストが高いという欠点がある。

【0005】

従来の生物学的硝化脱窒法としては、例えば以下の方法が知られている。例えば、特許第３４６０７４５号公報（特許文献１）では、アンモニア性窒素（ＮＨ₄−Ｎ）を電子供与体とし、亜硝酸性窒素（ＮＯ₂−Ｎ）を電子受容体とする独立栄養性微生物を利用し、ＮＨ₄−ＮとＮＯ₂−Ｎを嫌気状態において反応させて窒素ガスに変換する嫌気性アンモニア酸化処理法（Anaerobic Ammonium Oxidation Process）、所謂アナモックス反応による窒素除去方法またはアンモニア脱窒処理法の例が記載されている。

【0006】

特開平９−１０８６９３号公報（特許文献２）には、窒素と浮遊性有機物を含む廃水を複数の浮上濾材型濾過装置で濾過し、濾過した濾過水を硝化・脱窒装置で生物学的に処理して廃水中の窒素を除去する廃水処理方法の例が記載されている。

【0007】

特開２００１−３８３８９号公報（特許文献３）には、生物学的硝化脱窒法において廃水の化学的酸素要求量（ＣＯＤ）と有機性炭素濃度を検出し、検出結果に基づいて廃水の生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）と全窒素濃度（Ｔ−Ｎ）の比が２．５以上となるように脱窒槽内の有機物供給量を制御することが記載されている。

【0008】

特開２００５−３２４１３１号公報（特許文献４）には、対象原水を無酸素槽、亜硝酸生成槽、嫌気性アンモニア槽、硝化槽の順に供給し、硝化槽の処理液の一部を返送ラインにより無酸素槽に循環させる廃水処理装置及び廃水処理方法が記載されている。

【0009】

特開２００５−３０５４１０号公報（特許文献５）には、廃水を２つに分配し、一方の廃水中のアンモニアを硝化槽で亜硝酸に硝化し、他方の廃水を脱窒槽で脱窒処理させ、２つの廃水を合流させて嫌気性アンモニア酸化槽に送水して嫌気性アンモニア酸化細菌によりアンモニアと亜硝酸とを同時脱窒すると共に、嫌気性アンモニア酸化槽で処理された処理水を脱窒槽に循環させる窒素除去方法が記載されている。

【0010】

特開２００７−１１７８４２号公報（特許文献６）には、被処理水を脱窒槽に導入して窒素除去を行った後、脱窒槽から処理液を被処理水量より少ない量で硝化槽に導入し、被処理水のアンモニア性窒素を亜硝酸性或いは硝酸性窒素に酸化した後、硝化液を脱窒槽に返送する高濃度有機性廃水の窒素除去方法が記載されている。

【0011】

特開２０１０−４８０号公報（特許文献７）には、亜硝酸型硝化工程と脱窒工程とからなる有機性原水の脱窒方法において、亜硝酸型硝化工程の前段に有機性廃水中の有機物を分解するＢＯＤ分解工程を設けた有機性原水の脱窒方法が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0012】

【特許文献1】特許第３４６０７４５号公報

【特許文献2】特開平９−１０８６９３号公報

【特許文献3】特開２００１−３８３８９号公報

【特許文献4】特開２００５−３２４１３１号公報

【特許文献5】特開２００５−３０５４１０号公報

【特許文献6】特開２００７−１１７８４２号公報

【特許文献7】特開２０１０−４８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0013】

しかしながら、特許文献１〜７に記載された生物学的硝化脱窒法及びその処理装置では、処理効率、処理安定性、装置の小型化及び運転操作の簡略化の面を考慮すると未だ改善の余地がある。

【0014】

上記課題を鑑み、本発明は、窒素及び有機物を含有する被処理液の生物学的硝化脱窒処理において、処理を安定して進めることができ、処理効率を向上させ、装置の小型化が可能な脱窒処理装置及び脱窒処理方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0015】

本発明者は鋭意検討を重ねた結果、窒素及び有機物を含有する被処理液を、亜硝酸化槽及び独立栄養脱窒菌を用いた脱窒槽に供給して嫌気的に処理する脱窒処理方法において、亜硝酸化槽の前段に、従属栄養脱窒菌を用いた脱窒槽を設けるとともに、亜硝酸化槽で得られた亜硝酸化処理液をその脱窒槽に返送し、亜硝酸化処理液中のＮＯ₂−Ｎを脱窒槽で窒素ガスに変換させることにより、被処理液のＢＯＤを低減させ、後段の亜硝酸化処理及びアンモニア脱窒処理をより安定的且つ効率的に処理して窒素濃度の低い処理水が得られることを見出した。

【0016】

以上の知見を基礎として完成した本発明は一側面において、窒素及び有機物を含有する被処理液を、従属栄養性細菌を用いた脱窒反応により嫌気的に脱窒処理して第１脱窒処理液を得る第１脱窒処理と、第１脱窒処理液中に含まれるアンモニア性窒素の一部をアンモニア酸化菌により亜硝酸性窒素に酸化して亜硝酸化処理液を得る亜硝酸化処理と、亜硝酸化処理液を、独立栄養性細菌を用いた脱窒反応により嫌気的に脱窒処理する第２脱窒処理と、亜硝酸化処理液を第１脱窒処理へ循環し、従属栄養性細菌を用いた脱窒反応により、亜硝酸化処理液中の亜硝酸性窒素を窒素ガスに変換して除去する亜硝酸化処理液循環処理とを含む脱窒処理方法である。

【0017】

本発明は別の一側面において、窒素及び有機物を含有する被処理液を、従属栄養性細菌を用いた脱窒反応により嫌気的に脱窒処理して第１脱窒処理液を得る第１脱窒処理と、第１脱窒処理液中に含まれるアンモニア性窒素の一部をアンモニア酸化菌により亜硝酸性窒素に酸化して亜硝酸化処理液を得る亜硝酸化処理と、亜硝酸化処理液を、独立栄養性細菌を用いた脱窒反応により嫌気的に脱窒処理する第２脱窒処理と、第２脱窒処理液の一部を第１脱窒処理へ循環する第２脱窒処理液循環処理とを含む脱窒処理方法が提供される。

【0018】

本発明に係る脱窒処理方法は一実施態様において、亜硝酸化処理液循環処理は、亜硝酸化処理液に含まれる亜硝酸性窒素濃度が、第１脱窒処理における脱窒反応において被処理液中の生物化学的酸素要求量に対して理論上必要な濃度となるように、亜硝酸処理液の循環量を調整する。

【0019】

本発明に係る脱窒処理方法は別の一実施態様において、第１脱窒処理の前に、原水を濃縮処理及び脱水処理することにより、被処理液を調製する。

【0020】

本発明に係る脱窒処理方法は更に別の一実施態様において、亜硝酸化処理液循環処理において、被処理液の供給流量に対する亜硝酸化処理液の循環流量の比を以下の関係式（１）に基づいて決定することを含む。

ｒ＝ａ×２．３２／（１．３２×３×（１−ａ／３）） ・・・（１）

（（１）式において、ｒは被処理液の供給流量に対する亜硝酸化処理液の循環流量の比［−］を示し、ａは被処理液の全窒素濃度に対する生物化学的酸素要求量の比（ＢＯＤ／Ｔ−Ｎ比）を示す。）

【0021】

本発明に係る脱窒処理方法は更に別の一実施態様において、第２脱窒処理液循環処理において、被処理液の供給流量に対する第２脱窒処理液の循環流量の比を以下の関係式（２）に基づいて決定することを含む。

ｒ＜Ｃｎ／２００−１ ・・・（２）

（（２）式において、ｒは被処理液の供給流量に対する第２脱窒処理液の循環流量の比［−］を示し、Ｃｎは被処理液のアンモニア性窒素濃度［ｍｇ／Ｌ］を示す。）

【0022】

本発明に係る脱窒処理方法は更に別の一実施態様において、第２脱窒処理液循環処理は、亜硝酸化処理で処理される第１脱窒処理液のアンモニア性窒素濃度が２００ｍｇ／Ｌよりも高くなるように、第２脱窒処理液の循環流量を調整する。

【0023】

本発明に係る脱窒処理方法は更に別の一実施態様において、亜硝酸化処理は、活性汚泥共存下に硝化菌を付着固定した高分子流動担体を添加した反応槽中に第１脱窒処理液を供給することにより、第１脱窒処理液中に含まれるアンモニア性窒素の一部を亜硝酸性窒素に変換する部分亜硝酸化処理を含む。

【0024】

本発明に係る脱窒処理方法は更に別の一実施態様において、第２脱窒処理は、アンモニア脱窒菌を付着固定した高分子流動担体を添加した反応槽に亜硝酸化処理液を供給することにより、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する独立栄養性脱窒反応を進行させる。

【0025】

本発明に係る脱窒処理方法は更に別の一実施態様において、第２脱窒処理で発生する窒素ガスを反応槽内で循環させて高分子流動担体を流動させる。

【0026】

本発明に係る脱窒処理方法は更に別の一実施態様において、第２脱窒処理で得られた第２脱窒処理液を、従属栄養性脱窒反応により脱窒する第３脱窒処理を行い、該第３脱窒処理により得られる第３脱窒処理液を曝気処理後に沈殿池に導入して固液分離し、該固液分離により得られる沈降濃縮汚泥を第１脱窒処理へ返送することを更に含む。

【0027】

本発明は更に別の一側面において、窒素及び有機物を含有する被処理液を、従属栄養性細菌を用いた脱窒反応により嫌気的に脱窒処理して第１脱窒処理液を得る第１脱窒槽と、
第１脱窒処理液中に含まれるアンモニア性窒素の一部をアンモニア酸化菌により亜硝酸性窒素に酸化して亜硝酸化処理液を得る亜硝酸化槽と、亜硝酸化処理液を、独立栄養性細菌を用いた脱窒反応により嫌気的に脱窒処理する第２脱窒槽と、亜硝酸化処理液を第１脱窒槽へ循環する亜硝酸化処理液循環手段とを備え、第１脱窒処理槽内に循環した亜硝酸化処理液中の亜硝酸性窒素を第１脱窒槽内の従属栄養性細菌を用いた脱窒反応により窒素ガスに変換して除去する脱窒処理装置である。

【0028】

本発明は更に別の一側面において、窒素及び有機物を含有する被処理液を、従属栄養性細菌を用いた脱窒反応により嫌気的に脱窒処理して第１脱窒処理液を得る第１脱窒槽と、 第１脱窒処理液中に含まれるアンモニア性窒素の一部をアンモニア酸化菌により亜硝酸性窒素に酸化して亜硝酸化処理液を得る亜硝酸化槽と、亜硝酸化処理液を、独立栄養性細菌を用いた脱窒反応により嫌気的に脱窒処理する第２脱窒槽と、第２脱窒処理液の一部を第１脱窒処理へ循環する第２脱窒処理液循環手段とを備える脱窒処理装置である。

【発明の効果】

【0029】

本発明によれば、窒素及び有機物を含有する被処理液の生物学的硝化脱窒処理において、処理を安定して進めることができ、処理全体のランニングコストを低減して処理効率を向上させることが可能な脱窒処理装置及び脱窒処理方法が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【図1】本発明の第１の実施の形態に係る脱窒処理の一例を示す処理フロー図である。

【図2】本発明の第２の実施の形態に係る脱窒処理の一例を示す処理フロー図である。

【図3】本発明の変形例に係る脱窒処理の一例を示す処理フロー図である。

【図4】従来の脱窒処理の一例を示す処理フロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0031】

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。

【0032】

（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態に係る脱窒処理装置は、図１に示すように、窒素及び有機物を含有する被処理液４を、従属栄養性細菌を用いた脱窒反応により嫌気的に脱窒処理して第１脱窒処理液６を得る第１脱窒槽５と、第１脱窒処理液６中に含まれるアンモニア性窒素（ＮＨ₄−Ｎ）の一部をアンモニア酸化菌により亜硝酸性窒素（ＮＯ₂−Ｎ）に酸化して亜硝酸化処理液９を得る亜硝酸化槽７と、亜硝酸化処理液９を、独立栄養性細菌を用いた脱窒反応により嫌気的に脱窒処理する第２脱窒槽１０と、亜硝酸化槽７で処理された亜硝酸化処理液９を第１脱窒槽５へ循環する循環手段８とを備える。

【0033】

（濃縮・脱水装置）
第１脱窒槽５の上流側には、原水１を濃縮処理及び脱水処理することにより、原水１中の浮遊物質（ＳＳ）成分を除去して被処理液４を得るための濃縮・脱水装置２が配置されてもよい。原水１としては、窒素と有機物を含有する廃水を好ましく利用できる。より具体的には、下水消化汚泥、浸出水、畜産廃液のメタン発酵液、し尿、浄化槽汚泥の混合液等を原水１として用いることができる。

【0034】

濃縮・脱水装置としては種々の装置を用いることができる。例えば原水１として、し尿と浄化槽汚泥混合液を利用する場合は、一般的にはし尿と浄化槽汚泥混合液に対する濃縮・脱水処理は別々に行うことが好ましい。予め、汚泥の濃縮処理を行い、濃縮した汚泥に対して脱水処理を行えば、含水率の低い脱水汚泥が得られる。濃縮方式としては、重力濃縮、機械濃縮の何れも有効な濃縮方式である。高分子凝集剤を添加した濃縮処理を行うと、濃縮汚泥濃度を最大１０％程度にすることができる。この濃縮汚泥に対して脱水処理を行えば、含水率７０％以下の脱水汚泥が得られて顕著な汚泥減容効果が得られる。この低含水率脱水汚泥のカロリーは高く、焼却処理において補助燃料無での自燃が可能であり、省エネ、低コストとなる。

【0035】

濃縮・脱水装置２で濃縮・脱水が行われた被処理液４は、ＢＯＤ、ＳＳ等の有機物濃度が大きく低減されることから、後段の各反応槽（第１脱窒槽５、亜硝酸化槽７、第２脱窒槽１０）の容積をコンパクト化できる。特に、被処理液４のＢＯＤ／Ｔ−Ｎ比が３より大きく低下した場合、本発明で使用するアンモニア脱窒方式の適用メリットが高くなる。

【0036】

（第１脱窒槽）
第１脱窒槽５では、従属栄養性細菌である脱窒菌を用いて、被処理液４中の有機物を電子供与体として利用しながら窒素ガスを発生させる従属栄養脱窒反応を進行させる。従属栄養脱窒反応により脱窒できるＮＯ_X−Ｎ量は、第１脱窒槽５に流入されるＢＯＤ量に依存する。通常は、ＮＯ_X−Ｎが１ｇに対しＢＯＤが約３ｇ必要となる。第１脱窒槽５に流入するＢＯＤは、被処理液４のＢＯＤを測定することにより予め測定できる。このため、後述する亜硝酸化槽７から第１脱窒槽５へ循環する亜硝酸化処理液９に含まれるＮＯ_X−Ｎ量が、第１脱窒槽５における脱窒処理により処理される被処理液４中のＢＯＤ量に対して理論上必要量（例えば約１／３倍）となるように、亜硝酸化処理液９の循環流量を調整すれば、第１脱窒槽５でＮＯ_X−Ｎを確実に除去できる上、被処理液４中のＢＯＤも同時に消費して、被処理液４中のＢＯＤを小さくすることができる。

【0037】

その結果、第１脱窒槽５から得られる第１脱窒処理液６は、ＢＯＤ残留が少なく、窒素成分として、主にアンモニア性窒素（ＮＨ₄−Ｎ）を含有することとなる。また、第１脱窒槽５で処理された第１脱窒処理液６の全窒素濃度（Ｔ−Ｎ）は、亜硝酸化処理液９を循環させない場合に比べて低減されていることから、後述する第２脱窒槽１０（アンモニア脱窒槽）のＴ−Ｎ負荷も低減でき、第２の脱窒槽１０がコンパクトとなる。

【0038】

（亜硝酸化槽）
亜硝酸化槽７では、硝化菌の働きにより、第１脱窒処理液６中に含まれるＮＨ₄−Ｎの一部をＮＯ₂−Ｎに変換する部分亜硝酸化処理が行われる。部分亜硝酸化処理では、アンモニア酸化菌を安定して亜硝酸化槽７内に維持することが望ましい。アンモニア酸化菌を安定して維持するための方法としては、亜硝酸化槽７内にアンモニア酸化菌を付着固定できる高分子流動担体（高分子生物担体）を添加すること等が挙げられる。これにより、アンモニア酸化菌を安定して付着できることから、亜硝酸化槽７において安定した亜硝酸化性能が得られる。

【0039】

亜硝酸化槽７に充填する高分子生物担体としては、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）やポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリアクリルアミド、光硬化性樹脂等の合成高分子、カラギーナン、アルギン酸ソーダ等の高分子を用いたゲル担体、ポリエチレンやポリウレタン、ポリポロピレン等からなる流動担体が挙げられる。

【0040】

担体の形状としては球形、四角形、円筒形の何れも使用可能であり、その有効径は曝気槽出口のスクリーンより安定して分離できる３〜１０ｍｍが好ましい。担体比重は曝気状態において均一に流動可能となる１．０１〜１．０５であるものが好ましい。また、担体充填量は均一に混合流動可能となる１０〜３０Ｖ％であることが望ましい。

【0041】

亜硝酸化槽７では、担体添加と浮遊活性汚泥の共存が望ましい。浮遊活性汚泥の共存により、亜硝酸化槽７に流入する第１脱窒処理液６の水質が変動しても、活性汚泥処理による平均化が可能であり、アンモニア酸化菌付着の微生物担体への影響がほとんど無く、安定した亜硝酸化処理が得られる。

【0042】

（循環流量）
亜硝酸化槽７で処理された亜硝酸化処理液９の一部は、亜硝酸化槽７の出口側と第１脱窒槽５の入口側とを繋ぐ配管等の循環手段８（亜硝酸化処理液循環手段）によって循環される。ここで、亜硝酸化処理液９の循環処理は、被処理液４の供給流量（流入流量）に対する亜硝酸化処理液９の循環流量の比（ｒ）を、以下の関係式（１）に基づいて決定することが好ましい。

ｒ＝ａ×２．３２／（１．３２×３×（１−ａ／３）） ・・・（１）

（１）式において、ｒは被処理液４の供給流量に対する前記亜硝酸化処理液の循環流量の比［−］を示し、ａは被処理液４の全窒素濃度に対する生物化学的酸素要求量の比（ＢＯＤ／Ｔ−Ｎ比）を示す。

【0043】

（１）式より求めた循環流量で亜硝酸化処理液を第１脱窒槽５に循環すれば、第１脱窒槽５に流入する被処理液４のＢＯＤを利用した脱窒により、循環された亜硝酸化処理液中のＮＯ₂−Ｎ成分を完全にＮ₂に変換することができる。

【0044】

例えば、被処理液４のＢＯＤ／Ｔ−Ｎ比が１．６の場合、循環流量比ｒは２．０［−］とすることが好ましい。即ち、被処理液４を供給流量１００Ｌ／ｄで供給する場合には、亜硝酸化処理液９の循環流量を２００Ｌ／ｄで供給するのが好ましい。

【0045】

（第２脱窒槽）
第２脱窒処理においては、独立栄養細菌であるアンモニア脱窒菌を付着固定した高分子流動担体を添加した反応槽（第２脱窒槽１０）に亜硝酸化処理液を供給することにより、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する独立栄養性脱窒反応を進行させる。ここでは、増殖の遅いアンモニア脱窒菌を槽内にできるだけ多く保持することが重要である。第２脱窒槽１０にアンモニア脱窒菌を付着固定できる高分子流動担体（高分子生物担体）を充填すれば、アンモニア脱窒菌を安定して付着できることから、第２脱窒槽１０において安定した脱窒性能が得られる。また、第２脱窒処理で発生する窒素ガスを第２脱窒槽１０内で循環させて高分子流動担体を流動させることにより、より安定した脱窒性能が得られる。

【0046】

第２脱窒槽１０に充填する高分子担体としては、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）やポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ポリアクリルアミド、光硬化性樹脂等の合成高分子、カラギーナン、アルギン酸ソーダ等の高分子を用いたゲル担体、ポリエチレンやポリウレタン、ポリポロピレン等からなる流動担体が挙げられる。

【0047】

担体の形状としては球形、四角形、円筒形の何れも使用可能であり、その有効径は脱窒槽出口のスクリーンより安定して分離できる３〜１０ｍｍが好ましい。担体として表面に微細孔径を多く有するもの、内部中空であるスポンジ、表面に無数の凹凸を有するものがアンモニア脱窒菌の付着固定が速く、短期間で高い脱窒性能が得られる。さらに長期間、脱窒槽内アンモニア脱窒菌を高濃度に維持できることから、安定した脱窒性能が得られる。

【0048】

担体比重は嫌気状態において撹拌より均一流動できる１．０１〜１．１０であるものが好ましい。担体充填量は脱窒槽内において局部堆積のないように１０〜３０Ｖ％とすることが望ましい。

【0049】

第２脱窒槽１０内において担体を流動させる方法としては、攪拌羽を用いた機械攪拌、ガス循環を用いた内部ガス循環方式のいずれも効果的である。機械攪拌の場合は攪拌羽と担体との衝突による担体付着脱窒菌剥離を抑制するために攪拌羽の回転速度ができるだけ緩慢であることが望ましい。一方、ガス攪拌の場合は、担体と攪拌羽との衝突がないことから、担体付着アンモニア脱窒菌の剥離が少なく、高濃度のアンモニア脱窒菌をアンモニア脱窒リアクター内に保持することが可能である。

【0050】

（沈殿池）
第２脱窒槽１０で処理された第２脱窒処理液１１は、沈殿池１２に導入されて固液分離される。沈殿池１２で濃縮沈降した活性汚泥は返送汚泥１４として第１脱窒槽５に返送される一方、清澄な上澄み液は処理水１３として得られる。

【0051】

返送汚泥１４の返送流量としては、汚泥沈降性や必要汚泥濃度に応じて、被処理液４流入流量に対する比率として一般的に０．２５〜１．０倍とすることができる。

【0052】

このように、図１に示す脱窒処理装置及びこれを用いた処理方法によれば、被処理液４を、第１脱窒槽５、亜硝酸化槽７、第２脱窒槽１０（アンモニア脱窒槽）の順に導入して処理するとともに、亜硝酸化槽７から亜硝酸化処理液９の一部を第１脱窒槽５に循環する。その結果、第１脱窒槽５において、亜硝酸化処理液９中のＮＯ₂−Ｎが従属脱窒菌の働きで被処理液４中のＢＯＤを利用した脱窒反応により窒素ガスに変換され、これにより第１脱窒槽５から流出する第１脱窒処理液６、即ち、亜硝酸化槽７に流入するＢＯＤがかなり低減されることから、亜硝酸化槽７では安定した処理が可能となる。

【0053】

更に、第１脱窒槽５に循環された亜硝酸化処理液９中のＮＯ₂−Ｎの一部が除去されることから、その後に亜硝酸化槽７に流入する第１脱窒処理液６のＮＨ₄−Ｎ濃度は、第１脱窒槽５に亜硝酸化処理液９を循環しない場合に比べて低減されるため、亜硝酸化槽７のコンパクト化が可能となる。

【0054】

更に、被処理液４のＢＯＤ／Ｔ−Ｎを予め測定すれば、第１脱窒槽５に循環すべき亜硝酸化処理液９の循環流量を決定できる。即ち、被処理液４中のＢＯＤ量に応じたＮＯ₂−Ｎ量を亜硝酸化槽７から循環することにより、第１脱窒槽５において被処理液４中のＢＯＤを完全利用するとともに循環したＮＯ₂−Ｎの完全除去が行われるため、第１脱窒槽５から排出される第１脱窒処理液６の水質として常にＢＯＤがほとんどなく、窒素が低減されたより安定した水質となる。

【0055】

更に本発明によれば、し尿と浄化槽汚泥混合液のようなＳＳの高い原水に対して、予め、濃縮と脱水処理を行うことにより、ＳＳが大きく低減できるだけでなく、分離液及び脱水ろ液である被処理液の有機物濃度が大きく低下し、被処理液ＢＯＤ／Ｔ−Ｎが３より大きく低下し、アンモニア脱窒に有利な水質となり、従来の脱窒処理方式より処理装置のコンパクト化やランコスの低下が得られ、さらに処理性能の安定化が図られる。

【0056】

尚、ＢＯＤ／Ｔ−Ｎ比が３より低い被処理液に対しては、被処理液のＢＯＤを予め好気的に酸化分解することなく、従属脱窒の水素供与体として利用し、従属脱窒後の被処理液に対し、アンモニア脱窒方式を用いて脱窒処理することができる。

【0057】

（第２の実施の形態）
第２の実施の形態に係る脱窒処理装置は、図２に示すように、第２脱窒槽１０で得られた第２脱窒処理液１１を第１脱窒槽５へ循環する循環手段１５（第２脱窒処理液循環手段）を更に備える点が、図１に示す脱窒処理装置と異なる。その他の条件は第１の実施の形態とほぼ同様であるため重複した説明を省略する。

【0058】

第２脱窒槽１０から第１脱窒槽５に循環する第２脱窒処理液１１の循環流量比率は、第１脱窒槽５に流入する被処理液４のＮＨ₄−Ｎ濃度に基づいて適宜に決定することが望ましい。亜硝酸化処理液９の第１脱窒槽５への循環により、第２脱窒槽１０から流出する第２脱窒処理液１１のＮＨ₄−Ｎはほぼ無くなっている。そのため、第２脱窒処理液１１を第１脱窒槽５に循環することにより、第１脱窒槽５に流入する被処理液４中のＮＨ₄−Ｎを希釈することが可能となる。これにより、第１脱窒槽５の流出水、即ち、亜硝酸化槽７に流入する第１脱窒処理液６のＮＨ₄−Ｎが低下する。

【0059】

ところが、亜硝酸化槽７に流入するＮＨ₄−Ｎが２００ｍｇ／Ｌより低い場合、亜硝酸化槽７での部分亜硝酸化処理が安定しないことがある。これは部分亜硝酸化処理液のＮＨ₄−Ｎ及びＮＯ₂−Ｎがいずれも低く、それに対応して、亜硝酸酸化菌に毒性効果がある遊離アンモニア（ＦＡ）及び遊離亜硝酸（ＦＮＡ）が低下し、亜硝酸酸化菌増殖の抑制が不安定となるためである。

【0060】

そこで、第２脱窒処理液１１の第１脱窒槽５への循環処理が、亜硝酸化処理に供給される第１脱窒処理液６のＮＨ₄−Ｎ濃度が２００ｍｇ／Ｌよりも高くなるように、第２脱窒処理液１１の循環流量を調整することが望ましい。

【0061】

具体的には、被処理液４の供給流量に対する第２脱窒処理液１１の循環流量の比は、以下の関係式（２）に基づいて決定することが好ましい。

ｒ＜Ｃｎ／２００−１ ・・・（２）

（２）式において、ｒは被処理液４の供給流量に対する第２脱窒処理液１１の循環流量の比［−］を示し、Ｃｎは被処理液４のアンモニア性窒素濃度［ｍｇ／Ｌ］を示す。

【0062】

第２の実施の形態に係る脱窒処理装置及び脱窒処理方法によれば、第２脱窒槽１０で得られた第２脱窒処理液１１を第１脱窒槽５へ更に循環することにより、第１の実施の形態に係る脱窒処理装置及び装置よりもより高い窒素除去率を達成した処理水１３が得られる。

【0063】

第２脱窒処理液１１のＴ−Ｎ形態としては、ほとんどＮＯ_X−Ｎである。このため、要求される処理水質に応じて、さらに後段にメタノール添加する脱窒槽を別に設ければ、処理水１３の全窒素濃度（Ｔ−Ｎ）の更なる低減が可能である。

【0064】

即ち、第２脱窒槽１０で得られた第２脱窒処理液１１を、従属栄養性脱窒反応により脱窒する第３脱窒処理を行い、その第３脱窒処理により得られる第３脱窒処理液を曝気処理後に沈殿池１２に導入して固液分離し、固液分離により得られる沈降濃縮汚泥を第１脱窒槽５へ返送させることにより、処理水１３のＴ−Ｎの更なる低減が可能となる。

【0065】

（変形例）
本発明は上記の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態及び運用技術が明らかとなろう。

【0066】

例えば、図２に示す第２の実施形態では、亜硝酸化槽７で処理された亜硝酸化処理液９を第１脱窒槽５へ循環する循環手段８と第２脱窒槽１０で得られた第２脱窒処理液１１を第１脱窒槽５へ循環する循環手段１５とを両方設ける例が記載されている。しかしながら、処理すべき被処理液４の成分組成（ＢＯＤ／Ｔ−Ｎ比）によっては、循環手段８を機能させずに、循環手段１５のみ利用すること（図３参照）が可能であることは勿論である。

【実施例】

【0067】

以下に本発明の実施例を比較例と共に示すが、これらの実施例は本発明及びその利点をよりよく理解するために提供するものであり、発明が限定されることを意図するものではない。

【0068】

＜実施例１＞
（処理条件）
図１に示す処理フローに従って、し尿と浄化槽汚泥の混合液を原水として脱窒処理を実施した。表１に本実施例１における各処理槽の処理条件を示す。なお、亜硝酸化槽７には平均粒径４．２ｍｍ、比重１．０２、ポリエチレングリコール主体の高分子ゲル担体（ＰＥＧ担体）を２０Ｖ％添加した。第２脱窒槽１０には、平均粒径４．０ｍｍ、比重１．０２、ポリビニルアルコール主体の高分子ゲル担体（ＰＶＡ担体）を２０Ｖ％添加した。各反応槽水温はほぼ２５〜３０℃とした。

【0069】

【表1】

【0070】

し尿と浄化槽汚泥の混合液（原水１）に対し、濃縮脱水後の分離液を被処理液４として第１脱窒槽５に１００Ｌ／ｄ流入させて脱窒処理を行った。亜硝酸化槽７からの処理液２００Ｌ／ｄを循環液として第１脱窒槽５に返送した。流入原水に対する亜硝酸処理液９の循環流量の比（循環率）を２．０とした。これは予め測定した原水ＢＯＤ／Ｔ−Ｎ比から設定した。その結果、第１脱窒槽５のＮＯ_X−Ｎ負荷が０．４ｋｇ／ｍ³／ｄ、ＢＯＤ負荷が１．２ｋｇ／ｍ³／ｄとなった。亜硝酸化槽７のＮＨ₄−Ｎ負荷を３．０ｋｇ／ｍ³／ｄとし、第２脱窒槽１０のＴ−Ｎ負荷を２．０ｋｇ／ｍ³／ｄとし、亜硝酸化槽７のＢＯＤ負荷が０．３ｋｇ／ｍ³／ｄとなった。

【0071】

（水質）
実施例１において、安定処理期間中、被処理液4、第１脱窒槽５、亜硝酸化槽７及び第２脱窒槽１０での処理後に得られる処理水１３の水質の一例を示す。原水１でＳＳ７８００ｍｇ／Ｌ、ＢＯＤ５２００ｍｇ／Ｌ、Ｔ−Ｎ１５２０ｍｇ／Ｌであるのに対し、濃縮・脱水後の分離脱水ろ液である被処理液４では、ＳＳ、ＢＯＤ及びＴ−Ｎがそれぞれ、９６０ｍｇ／Ｌ、１７９０ｍｇ／Ｌと１１１５ｍｇ／Ｌとなり、ＳＳ及びＢＯＤが大きく低減できた。この結果、ＢＯＤ／Ｔ−Ｎ比が１．６と３．０より低く、従来法の硝化脱窒ではＢＯＤ源が不足する。

【0072】

【表2】

【0073】

第１脱窒槽５では、亜硝酸化槽７の処理液を一部循環することで流入被処理液ＢＯＤを利用した従属脱窒により、出口ＮＯ_X−Ｎが０．１ｍｇ／Ｌ以下、ＮＨ₄−Ｎが５２５ｍｇ／Ｌに低下した。また、Ｓ−ＢＯＤも５０ｍｇ／Ｌに低下した。

【0074】

亜硝酸化槽７では、第１脱窒槽５で被処理液Ｔ−Ｎの一部が脱窒除去されたことにより、流入ＮＨ₄−Ｎが５２５ｍｇ／Ｌと被処理液１０７０ｍｇ／Ｌの約半分となった。ＢＯＤも低いことから、部分亜硝酸化処理が安定し、亜硝酸化処理液ＮＨ₄−ＮとＮＯ₂−Ｎがそれぞれ、２２５ｍｇ／Ｌと２８５ｍｇ／Ｌとなり、ＮＯ₂−Ｎ／ＮＨ₄−Ｎ＝１．２７と目標値の１．３に近い値となった。

【0075】

また、第２脱窒処理後の処理水１３のＮＨ₄−Ｎ及びＮＯ₂−Ｎはそれぞれ、５ｍｇ／Ｌ、７．１ｍｇ／Ｌといずれも低くなった。処理水１３中のＴ−Ｎが７０ｍｇ／Ｌとなり、被処理液Ｔ−Ｎに対して、約９３．７％の除去率が得られた。アンモニア脱窒のみでは、Ｔ−Ｎ除去率が理論的に最高８８％であることから、従属脱窒と組み合わせた本実施例１のＴ−Ｎ除去率が高く得られることが分かる。

【0076】

第２脱窒処理後の処理水Ｔ−Ｎ形態としてはほとんどＮＯ_X−Ｎである。このため、要求される処理水質に応じて、さらに後段にメタノール添加する脱窒槽を設ければ、処理水Ｔ−Ｎの更なる低減が可能である。

【0077】

＜実施例２＞
（処理条件）
図２に示す処理フローに従って、実施例１と同様に、し尿と浄化槽汚泥の混合液に対し、濃縮・脱水後の分離ろ過液である被処理液を用いた脱窒処理を実施した。実施例２における各処理槽の処理条件を表３に示す。亜硝酸化槽７から第１脱窒槽５に循環する流量を３００Ｌ／ｄとし、被処理液４の供給流量に対する亜硝酸化処理液９の循環流量の比（循環比率）を３．０とした。また、第２脱窒槽１０から第１脱窒槽５に循環する流量を２００Ｌ／ｄとし、被処理液に対する循環率を２．０とした。亜硝酸化槽７ではＮＨ₄−Ｎ負荷を２．０ｋｇ／ｍ³／ｄとした。その他の条件は、実施例１と同じとした。

【0078】

【表3】

【0079】

（水質）
表４に実施例２において、安定処理期間中、原水１、被処理液４、第１脱窒槽５、亜硝酸化槽７及び第２脱窒槽１０での処理後に得られる処理水１３の水質の一例を示す。

【0080】

【表4】

【0081】

第１脱窒槽５では、亜硝酸化槽７からの処理液及び第２脱窒槽１０からの処理液の両方を一部循環することにより、循環される処理液中のＮＯ_X−Ｎが原水ＢＯＤを利用した従属脱窒が行われた結果、出口ＮＯ₂−Ｎ、ＮＯ_X−Ｎとも０．１ｍｇ／Ｌ以下となり、ＮＨ₄−Ｎが２４０ｍｇ／Ｌに低下した。

【0082】

亜硝酸化槽７では、第１脱窒槽５の従属脱窒と第２脱窒処理液１１の希釈効果で流入ＮＨ₄−Ｎが２４０ｍｇ／Ｌと原水の約１／５に低下した。亜硝酸化処理液でＮＨ₄−Ｎが１０５ｍｇ／Ｌ、ＮＯ₂−Ｎが１２９ｍｇ／Ｌと安定した部分亜硝酸化が得られた。

【0083】

第２脱窒槽１０処理後の処理水は、ＮＨ₄−Ｎ及びＮＯ₂−Ｎがそれぞれ、４．５ｍｇ／Ｌと５．５１ｍｇ／Ｌといずれも実施例１に比して低くなった。また、ＮＯ_X−Ｎも３１．５ｍｇ／Ｌ、Ｔ−Ｎも３６ｍｇ／Ｌに低下しており、被処理液Ｔ−Ｎに対して、約９６．８％の除去率が得られた。これはアンモニア脱窒処理液循環無の実施例１よりも高いＴ−Ｎ除去率を示している。

【0084】

実施例１と同様に実施例２においても、アンモニア脱窒処理水のＴ−Ｎ形態としては、ほとんどＮＯ_X−Ｎである。このため、要求される処理水質に応じて、さらに後段にメタノール添加する脱窒槽を別に設ければ、処理水Ｔ−Ｎの更なる低減が可能である。

【0085】

＜実施例３＞
図３に示す処理フローに従って、実施例１と同様に、し尿と浄化槽汚泥の混合液に対し、濃縮・脱水後の分離ろ過液である被処理液を用いた脱窒処理を実施した。実施例３における各処理槽の処理条件を表５に示す。第２脱窒槽１０から第１脱窒槽５に循環する水量を３００Ｌ／ｄとし、被処理液に対する循環率を３．０とした。亜硝酸化槽７ではＮＨ₄−Ｎ負荷を１．０ｋｇ／ｍ³／ｄとした。その他の条件は、実施例１と同じとした。

【0086】

【表5】

【0087】

表６に実施例３において、安定処理期間中、原水１、被処理液４、第１脱窒槽５、亜硝酸化槽７及び第２脱窒槽１０での処理後に得られる処理水１３の水質の一例を示す。

【0088】

【表6】

【0089】

第１脱窒槽５では、第２脱窒処理液１１の循環により、流入ＮＨ₄−Ｎが希釈されることにより、第１脱窒槽処理液６のＮＨ₄−Ｎが２８５ｍｇ／Ｌに低下した。さらに循環される第２脱窒処理液１１中のＮＯ_X−Ｎが従属脱窒にて除去されて、第１脱窒槽５の出口ＮＯ_X−Ｎが０．１ｍｇ／Ｌ以下となった。

【0090】

亜硝酸化槽７では、第２脱窒処理液１１の希釈効果で流入ＮＨ₄−Ｎが２８５ｍｇ／Ｌと原水の約１／４に低下した。亜硝酸化処理液９でＮＨ₄−Ｎが１２５ｍｇ／Ｌ、ＮＯ₂−Ｎが１６２ｍｇ／Ｌと安定した部分亜硝酸化が得られた。

【0091】

第２脱窒槽１０処理後の処理水１３は、ＮＨ₄−Ｎ及びＮＯ₂−Ｎがそれぞれ、４．１ｍｇ／Ｌと５．８ｍｇ／Ｌに低下した。また、ＮＯ_X−Ｎも３８ｍｇ／Ｌ、Ｔ−Ｎも４２ｍｇ／Ｌに低下しており、被処理液Ｔ−Ｎに対して、約９６．２％の除去率が得られた。

【0092】

＜比較例＞
図１の第１脱窒槽５を具備せずに亜硝酸化処理液９の循環を行わない従来の脱窒処理を実施した。即ち、図４に示す処理フローに従って、原水１Ａを脱水装置２Ａで脱水した後の被処理液４Ａを亜硝酸化槽７Ａ、アンモニア脱窒槽１０Ａ、沈殿池１２へ順に供給して処理水１３Ａを得た。沈殿池１２で得られた濃縮汚泥を返送汚泥１４Ａとして亜硝酸化槽７Ａへ返送した。各反応槽の処理条件を表７に示し、各反応槽で得られる処理液の水質の一例を表８に示す。

【0093】

【表7】

【0094】

【表8】

【0095】

比較例では、亜硝酸化槽７Ａの前段に第１脱窒槽５を設けなかったため、表６に示すように、亜硝酸化槽７Ａに流入する原水ＢＯＤ、ＮＨ₄−Ｎが高くなり、亜硝酸化槽７Ａで安定したアンモニア酸化菌の保持ができなかった。そのため、亜硝酸化処理後の処理水には、処理水ＮＨ₄−Ｎが７５０ｍｇ／Ｌと高く残留し、ＮＯ₂−Ｎが２３０ｍｇ／Ｌしか生成されず、ＮＯ₂−Ｎ／ＮＨ₄−Ｎ比が０．３１と目標の１．３より大きく外れた。

【0096】

その結果、アンモニア脱窒槽１０Ａでのアンモニア脱窒処理では、残留ＮＨ₄−Ｎが高いことから、高濃度遊離ＮＨ₃（ＦＡ）残留によるアンモニア脱窒菌への阻害でアンモニア脱窒処理がほとんど進行せず、処理水ＮＨ₄−Ｎ及びＮＯ₂−Ｎがそれぞれ、７３０ｍｇ／Ｌと２１５ｍｇ／Ｌ残留した。このように、従来における図４に示すフローでは、前段に脱窒処理、及び亜硝酸処理液の循環を行っていなかったため、亜硝酸化処理での安定化が困難であった。

【符号の説明】

【0097】

１…原水
２…濃縮・脱水装置
３…脱水汚泥
４…被処理液
５…第１脱窒槽
６…第１脱窒処理液
７…亜硝酸化槽
８…循環手段（亜硝酸酸化処理液循環手段）
９…亜硝酸化処理液
１０…第２脱窒槽
１１…第２脱窒処理液
１２…沈殿池
１３…処理水
１４…返送汚泥
１５…循環手段（第２脱窒処理液循環手段）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】