特許 6811360 水処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6811360

(24)【登録日】2020年12月16日

(45)【発行日】2021年1月13日

(54)【発明の名称】水処理方法

(51)【国際特許分類】

   C02F 3/10 20060101AFI20201228BHJP

   C02F 3/34 20060101ALI20201228BHJP

   C02F 3/00 20060101ALI20201228BHJP

【ＦＩ】

   C02F3/10 A

   C02F3/34 101D

   C02F3/00 G

【請求項の数】3

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2020-527705(P2020-527705)

(86)(22)【出願日】2019年6月28日

(86)【国際出願番号】JP2019025978

(87)【国際公開番号】WO2020004662

(87)【国際公開日】20200102

【審査請求日】2020年7月29日

(31)【優先権主張番号】特願2018-124399(P2018-124399)

(32)【優先日】2018年6月29日

(33)【優先権主張国】JP

(31)【優先権主張番号】特願2019-9004(P2019-9004)

(32)【優先日】2019年1月23日

(33)【優先権主張国】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000001085

【氏名又は名称】株式会社クラレ

(74)【代理人】

【識別番号】110002206

【氏名又は名称】特許業務法人せとうち国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】平居 佑亮

(72)【発明者】

【氏名】林 愛之

(72)【発明者】

【氏名】大澤 卓矢

(72)【発明者】

【氏名】鵜飼 悠

(72)【発明者】

【氏名】吉原 資二

【審査官】 目代 博茂

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−１５６３８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１３／０９９９６８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００３−０００２３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−２５９７９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−２８０８９３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０２Ｆ３／００−３／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

反応槽を含む水処理装置で処理を行って上水を得る水処理方法であって、
有機物およびアンモニア態窒素を含む被処理水を、担体を保持する前記反応槽に通水して好気条件下で処理を行い、
前記水処理装置が活性汚泥槽を含まず、
前記反応槽の立ち上げに際し、予め菌を担持させる操作を行っていない前記担体に前記被処理水を接触させることにより、活性汚泥を使用せずに、該担体に、有機物及びアンモニア態窒素を処理する菌を担持させ、
前記担体の含水率は５０％以上９６％以下であり、
前記担体は孔径が３０μｍ以下の連通孔を有するものであり、
前記被処理水が、河川水、湖水及び地下水から選択される少なくとも１種であり、その有機物濃度がＢＯＤ_５で１００ｍｇ／Ｌ以下、アンモニア態窒素濃度が５０ｍｇ／Ｌ以下であり、
前記反応槽における前記被処理水の水理学的滞留時間が２時間以下であり、かつ、
前記被処理水中の有機物とアンモニア態窒素を前記反応槽内で処理する水処理方法。

【請求項2】

前記被処理水中に含まれる有機性浮遊物質の濃度が１００ｍｇ／Ｌ以下である、請求項１に記載の水処理方法。

【請求項3】

前記担体がポリビニルアルコールから構成されるゲル状担体である、請求項１又は２に記載の水処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、有機物とアンモニア態窒素（以下、「ＮＨ_４−Ｎ」と称する）を含有する被処理水を短時間で生物処理する水処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

河川水や湖水、地下水を処理する方法として、生物処理やＲＯ膜、活性炭、砂濾過などを組み合わせて被処理水中の有機物とＮＨ_４−Ｎを処理し、最終的に次亜塩素酸の添加によって被処理水中の残存ＮＨ_４−Ｎを除去する方法が一般的である。

【0003】

ＮＨ_４−Ｎの残存量が多い場合、次亜塩素酸の使用量が増え、ランニングコストが掛かるとともに処理水に塩素由来の臭いが残ってしまう。そのため、前段で可能な限りＮＨ_４−Ｎを除去することがランニングコストの低減と処理水質の向上につながる。

【0004】

前段処理に使用される生物処理の手法には、活性汚泥法や回転円盤法、担体法などがある。

【0005】

活性汚泥法は広く使用されている生物処理法である。しかしながら、河川水、湖水、地下水等、有機物とＮＨ_４−Ｎを含む被処理水を短時間で処理する場合、活性汚泥が解体しやすく、運転が困難になるケースがある。

【0006】

特許文献１には、回転円盤を用いた水処理方法が記載されている。しかしながら、回転円盤法では、生物膜が円盤部から剥離することがあり、処理性が安定しないという問題がある。

【0007】

特許文献２、特許文献３に記載されているように、活性炭やスポンジを担体として使用した水処理方法では処理性が安定し、運転も容易である。しかしながら、被処理水中に有機物が含まれる場合、短時間で有機物とＮＨ_４−Ｎの両方を処理することが困難になる場合がある。

【0008】

処理能力は担体に保持できる菌数に依存するため、菌の生着する空間を多くするために含水率の高い担体が用いられる。しかしながら、特許文献４に記載されているハイドロゲルのような、含水率の高い担体は物理的な強度が弱くなり、長期的な使用ができず定期的に担体を追加する必要がある。

【0009】

また、担体に菌を担持させる手法として、立ち上げ時に活性汚泥と担体を接触させる方法や、予め菌を担持させた担体を使用する方法が一般的である。しかしながら、処理設備によっては活性汚泥が使用できない場合がある。また菌付きの担体を用意するには時間と費用を要する場合がある。被処理水に含まれる菌を担体に担持させる方法もあるが、被処理水中の有機性浮遊物質（以下、「有機ＳＳ」と称する）が低濃度である場合には、従来の方法では処理に必要な菌数を担体に担持させるのに長期間を要する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【特許文献1】特開昭５４−１４７６４９号公報

【特許文献2】特開平９−２３８８１号公報

【特許文献3】特開２０１７−２０２４７３号公報

【特許文献4】特開平７−８９８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、有機物とＮＨ_４−Ｎを含む被処理水に対して生物処理を行うに際し、被処理水中に含まれる有機ＳＳが微量であっても安定した処理性と優れた処理水を得ることのできる水処理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】

【0012】

上記課題は、有機物およびＮＨ_４−Ｎを含む被処理水を、担体を保持する反応槽に通水して好気条件下で処理を行う水処理方法であって、前記担体の含水率は５０％以上９６％以下であり、前記担体は孔径が３０μｍ以下の連通孔を有するものであり、前記被処理水中の有機物の濃度がＢＯＤ_５で１００ｍｇ／Ｌ以下、ＮＨ_４−Ｎ濃度が５０ｍｇ／Ｌ以下であり、前記反応槽における被処理水の滞留時間が２時間以下であり、かつ、前記被処理水中の有機物とＮＨ_４−Ｎを同一槽内で処理する水処理方法を提供することによって解決される。

【0013】

このとき、前記被処理水中に含まれる有機ＳＳが１００ｍｇ／Ｌ以下であることが好ましい。

【0014】

このとき、前記反応槽の立ち上げに際し、活性汚泥を使用しないことが好ましい。また、前記水処理方法を実施する水処理装置内に活性汚泥槽を含まないことが好ましい。

【0015】

このとき、前記反応槽の立ち上げに際し、予め菌を担持させる操作を行っていない担体に前記被処理水を接触させることにより、該担体に有機物及びＮＨ_４−Ｎを処理する菌を担持させることが好ましい。

【0016】

このとき、前記担体がポリビニルアルコールから構成されるゲル状担体であることが好ましい。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、有機物とＮＨ_４−Ｎを含む被処理水に対して生物処理を行うに際し、被処理水中に含まれる有機ＳＳが微量であっても安定した処理性と優れた処理水を得ることのできる水処理方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の処理方法で用いられる処理装置の一例を示したフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

（処理装置）
本発明は、有機物とＮＨ_４−Ｎを含む被処理水に対して生物処理を行う水処理方法に関する。ここで、被処理水は、有機物とＮＨ_４−Ｎの濃度が比較的低い、河川、湖水および地下水のうち少なくともひとつであることが好ましい。本発明によればこのような被処理水を効率よく処理することが可能であり、その処理水を上水として使用することが想定される。

【0020】

まず、本発明の処理方法で用いられる生物処理装置の一例について説明する。図１は本発明の処理方法で用いられる生物処理装置の一例を示した図である。以下、この処理装置を用いて水処理を行った場合を例にして、本発明の処理方法について説明する。

【0021】

（工程１）
本発明における工程１は、被処理水を反応槽（好気槽）へ供給する工程である。工程１について、図１に示した処理装置を例に説明する。この処理装置では、被処理水は被処理水供給管２を通って処理装置へ導入される。この処置装置は反応槽として好気槽１のみを有するものであるが、活性汚泥層や他の好気槽等各種付帯設備を備えることを排除するものではない。

【0022】

（工程２）
本発明における工程２は、前記好気槽１内において、担体４に担持された細菌により有機物の分解を行い、一次処理水を排出する工程である。この担体４には、有機物を分解する能力を有する細菌が担持されている。また、本発明における工程２は、有機物の分解と併せて、前記好気槽１内において、硝化を行い、被処理水中のＮＨ_４−Ｎを亜硝酸及び硝酸に変え、一次処理水を排出する工程である。この担体４には、硝化能力を有する細菌が担持されている。すなわち、この担体４には、硝化菌が担持されている。有機物を分解する能力を有する細菌と硝化能力を有する細菌は同種の菌であってもよい。また、該被処理水には、非溶解性の有機物質である有機ＳＳが含まれ、また有機ＳＳには担体４に担持されうる菌が少量含有される。工程２では、前記被処理水中の有機物とＮＨ_４−Ｎを同一槽（好気槽１）内で処理する。

【0023】

前記好気槽１に供給する被処理水中の有機物の濃度はＢＯＤ_５で１００ｍｇ／Ｌ以下である。効率良くＮＨ_４−Ｎの硝化を進めるためにはＢＯＤ_５は６０ｍｇ／Ｌ以下であることが好ましく、４０ｍｇ／Ｌ以下であることがより好ましい。本発明の処理対象となる、河川、湖水および地下水のひとつである被処理水には、有機物が含まれているため、ＢＯＤ_５は通常０ｍｇ／Ｌより大きい。本発明によれば、被処理水中の有機物とＮＨ_４−Ｎの両方を同一槽内で処理することが可能である。このとき、被処理水のＢＯＤ_５が例えば５ｍｇ／Ｌ以上であってもよく、６ｍｇ／Ｌ以上であってもよい。

【0024】

また、生物処理で除去できる有機物は主に溶解性であり、被処理水に含まれる有機物中の溶解性成分は被処理水の種類によって異なる。本発明によれば被処理水の溶解性ＢＯＤ_５（以下、「ｓ−ＢＯＤ_５」と称する）が例えば０．５ｍｇ／Ｌ以上であってもよく、１．０ｍｇ／Ｌ以上であってもよい。また、被処理水のｓ−ＢＯＤ_５は、通常１００ｍｇ／Ｌ以下であり、６０ｍｇ／Ｌ以下であることが好ましく、４０ｍｇ／Ｌ以下であることがより好ましい。ここでＢＯＤ_５とは生物化学的酸素要求量のことを指し、水中に含まれる有機物を微生物が分解する際に５日間で消費する溶存酸素量のことを指す（例えば、ＪＩＳ Ｋ０１０２ ２１に記載の方法で測定される）。

【0025】

前記好気槽１に供給する被処理水中のＮＨ_４−Ｎ濃度は５０ｍｇ／Ｌ以下であり、２０ｍｇ／Ｌ以下であることが好ましい。本発明の処理対象となる、河川、湖水および地下水のひとつである被処理水には、ＮＨ_４−Ｎが含まれているため、ＮＨ_４−Ｎ濃度は通常０ｍｇ／Ｌより大きい。上水としての使用を想定し、処理が必要であるという観点から、例えばＮＨ_４−Ｎ濃度は１ｍｇ／Ｌ以上である場合が想定される。

【0026】

前記好気槽１に供給する被処理水中の有機ＳＳの濃度は１００ｍｇ／Ｌ以下であることが好ましく、７０ｍｇ／Ｌ以下であることがより好ましい。本発明の効果を十分に発揮させるためには、有機ＳＳの濃度は５０ｍｇ／Ｌ以下であることがさらに好ましい。なお、被処理水中には少量の有機ＳＳが含有されていることが好ましく、その濃度は０ｍｇ／Ｌより大きい。本発明においては被処理水中の有機ＳＳ濃度が小さい河川、湖水または地下水のような被処理水を用いた場合でも、短時間で有機物およびＮＨ_４−Ｎの処理が可能である。

【0027】

また、好気槽１の立ち上げに際し、予め菌を担持させる操作を行っていない担体に被処理水を接触させることにより該担体に短期間で菌を担持させることも可能である。より短期間で担体に菌を担持させる観点からは、有機ＳＳの濃度は５ｍｇ／Ｌ以上であることがより好ましい。

【0028】

前記好気槽１での被処理水の水理学的滞留時間（Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｒｅｔｅｎｔｉｏｎ Ｔｉｍｅ：ＨＲＴ）は２時間以下である。またＨＲＴは１時間以下であってもよく、その場合でも処理が十分に進行する。一方、処理を十分なものとする観点からは、ＨＲＴは０．１０時間以上であることが好ましく、０．２５時間以上であることがより好ましい。

【0029】

前記好気槽１内のｐＨは５〜９であることが好ましく、７〜８であることがより好ましい。ｐＨがこの範囲から外れると細菌が生育し難くなるとともに、有機物分解速度及び硝化速度が低下するおそれがある。

【0030】

前記好気槽１内の温度は１０〜４０℃であることが好ましく、２０℃〜３５℃であることがより好ましい。温度がこの範囲から外れると細菌が生育し難くなるとともに、有機物の分解速度及び硝化速度が低下するおそれがある。

【0031】

前記好気槽１内のＤＯ（Ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ Ｏｘｙｇｅｎ、溶存酸素）は２ｍｇ／Ｌ以上であることが好ましい。ＤＯが２ｍｇ／Ｌ未満の場合、有機物分解速度及び硝化速度が低下するおそれがある。また、ＤＯの上限については特に制限はないが、水処理における操作上、９ｍｇ／Ｌ以下であることが好適である。

【0032】

本発明における工程２において、有機物の分解及び硝化を効率良く進行させる観点から、前記好気槽１内の処理水を曝気することが好ましい。曝気の方法は特に限定されないが、図１に示すように、前記好気槽１は、空気管７が接続された散気装置６を備えることが好ましい。散気装置６からの空気によって前記好気槽１の処理水を曝気することができるとともに、処理水及び担体４を十分に流動させることができる。担体４の流動性をさらに向上させる場合には、撹拌機等の撹拌装置を用いて好気槽１内を撹拌してもよい。

【0033】

前記好気槽１には、担体４の流出を防ぐために、図１に示すように、好気槽１の排出口にスクリーン５を設けることが好ましい。

【0034】

好気槽１に添加する担体４の槽容積に対する体積割合（充填率）は、被処理水の性状に応じて適宜決めることができ、充填率は体積換算で５〜６０％であることが好ましく、５〜４０％であることがより好ましく、５〜３０％であることがさらに好ましく、８〜２０％であることが特に好ましい。担体４の充填率が高いほど有機物の分解反応及び硝化反応を効率よく進行させることができるが、充填率が高すぎると担体４の流動性が低下し、反応効率が低下するおそれがある。

【0035】

本発明に用いられる担体は、表面から内部に連通する孔（連通孔）を有する。ここで、孔が連通しているとは、孔が各々独立に存在しているのではなく、孔同士が相互に連通していることをいう。

【0036】

上記担体の連通孔の孔径は、３０μｍ以下であり、好ましくは２０μｍ以下であり、より好ましくは１０μｍ以下である。孔径が３０μｍ以下の連通孔を有する担体を用いることで担体に菌を効率良く担持することができ、それにより立ち上げ時に活性汚泥を使用せずに反応槽の立ち上げが可能である。

【0037】

被処理水中の有機ＳＳ濃度が低い場合でも、被処理水と担体を接触させるだけで反応槽の立ち上げが可能であり、有機ＳＳを反応槽に返送する必要がなく、安定した処理が可能となる。また、有機物とＮＨ_４−Ｎを含む被処理水を生物処理する場合、短い処理時間では有機物とＮＨ_４−Ｎの両方を除去することは通常困難であるが、孔径が３０μｍ以下の連通孔を有する担体を使用することで、有機物を含んだ被処理水であってもＮＨ_４−Ｎの除去が可能となる。なお、孔径は０．１μｍ以上であることが好ましい。孔径が０．１μｍ未満の場合、細菌が担体内部に侵入できないことがある。

【0038】

ここで、「孔径が３０μｍ以下」とは、担体が有する微細孔の内５０％以上が３０μｍ以下であることを意味する。また、「孔径が０．１μｍ以上」とは、担体が有する微細孔の内５０％以上が０．１μｍ以上であることを意味する。この際、孔径とは、電子顕微鏡で担体の断面を観察した際に見られる孔の直径であり、孔が真円でない場合は、円相当径、すなわち、孔の断面積と同面積の真円の直径を孔径とした。

【0039】

孔径の具体的な測定方法は次の通りである。担体の断面を電子顕微鏡で観察し、電子顕微鏡画像を得る。得られた画像に、等間隔で縦に１０本の直線を引くとともに、等間隔で横に１０本の直線を引く。そして、直線の交点に存在する孔を１００個選択し、それぞれの孔の直径を上述の通り測定する。このとき、交点に孔が存在しなかった場合には、その交点に最も近い孔を選択する。この測定は２つの交点に孔が跨らない縮尺の画像で行う。

【0040】

そして、本明細書における「孔径が３０μｍ以下」とは、選択された孔の直径を上述の通り測定したとき、直径が３０μｍ以下の孔の個数が、選択された全ての孔の個数の５０％以上であることをいう。また、本明細書における「孔径が０．１μｍ以上」とは、選択された孔の直径を上述の通り測定したとき、直径が０．１μｍ以上の孔の個数が、選択された全ての孔の個数の５０％以上であることをいう。

【0041】

担体表面の孔径は観察できる範囲において０．１μｍ以上であることが好ましく、０．５μｍ以上であることがより好ましい。一方、担体表面の孔径は観察できる範囲において３０μｍ以下であることが好ましい。担体表面の孔径が３０μｍを超える場合、細菌以外の大きな生物が進入しやすく、有機物の分解速度及び硝化速度が低下するおそれがある。担体表面の孔径は２０μｍ以下であることがより好ましく、１０μｍ以下であることがさらに好ましい。担体表面とは、担体を切断等の操作なく表面を電子顕微鏡で観察した際に見られる範囲のことである。担体表面の孔径は、担体断面の孔径の測定方法と同様の方法で得られた値である。

【0042】

本発明で用いられる担体の含水率は、質量換算で５０％以上であり、好ましくは７０％以上であり、より好ましくは８５％以上である。上記範囲を満たすことにより、菌の生育環境を良好なものとすることができ、菌が増殖及び担持されやすくなる。また、含水率は９６％以下である。このような含水率を有することで担体が破損せず、担体の追加投入の必要がなく長期的な運転が可能となる。なお、含水率は含水した状態の担体を完全に乾燥させた際の質量差から計算できる。

【0043】

本発明で用いられる担体の種類は特に限定されないが、細菌との親和性が高く、細菌棲息性に優れている点から、担体が高分子ゲル担体であることが好ましく、ポリビニルアルコールから構成されるゲル状担体（以下、ＰＶＡゲル担体と称する）であることがより好ましい。ＰＶＡゲル担体は、多くの細菌を担持することができるため、短いＨＲＴで安定的な処理が可能となる。

【0044】

上記ＰＶＡゲル担体は、アセタール化されたＰＶＡゲル担体であってもよい。

【0045】

担体の球相当径は１〜１０ｍｍであることが好ましい。球相当径が小さい場合、担体の流出を防ぐためのスクリーンの網目を小さくしなければならず、目詰まりを起こすおそれがある。球相当径は２ｍｍ以上であることがより好ましい。一方、球相当径が１０ｍｍを超える場合、担体の流動性が低下するおそれがある。担体の球相当径は６ｍｍ以下であることがより好ましい。ここで球相当径とは、担体の体積と等しい体積を有する球の直径である。

【0046】

担体の形状は特に限定されるものではなく、球状、立方体、直方体、円柱状など任意の形状をとることができる。これらの中でも、細菌との接触効率を考えると球状が好ましい。

【0047】

担体の比重は水よりわずかに大きく、好気槽内で揺動させることができる比重であることが好ましい。担体の比重は、１．００１以上であることが好ましく、１．００５以上であることがより好ましい。一方、比重は１．２０以下であることが好ましく、１．１０以下であることがより好ましく、１．０５以下であることがさらに好ましい。

【0048】

本発明は好気槽１の立ち上げ時に活性汚泥等の種菌を使用しなくとも立ち上げが可能である簡便な方法であり、被処理水と担体を接触させるのみで立ち上げることができる。すなわち、予め菌を担持させる操作を行っていない担体に被処理水を接触させることにより該担体に有機物及びＮＨ_４−Ｎを処理する菌を担持させることができる。この際、被処理水は通常、わずかに当該菌を含有しており、立ち上げ前の担体は通常、菌が担持されていない状態である。また、本発明の水処理方法を実施する水処理装置は、処理装置が煩雑かつ巨大になる観点から活性汚泥槽を含まないことも好適な態様である。また、運転管理の簡便さの観点から好気槽１内に後段から有機ＳＳを返送する設備を設けなくても良い。なお、上記態様が考えられうるが、立ち上げ時に活性汚泥等の種菌を使用することや活性汚泥槽を水処理装置内に含むこと、好気槽１に有機ＳＳを返送する設備を設けることを排除するものではない。

【0049】

前記工程１及び２を経て処理された処理水は、後段でさらに凝集沈殿、ＲＯ膜、ＵＦ膜、ＭＦ膜、活性炭、砂濾過などの任意の処理方法で処理することができる。

【0050】

本発明によれば、被処理水中の有機ＳＳ濃度が低い場合でも、被処理水と担体を接触させるだけで反応槽の立ち上げが可能であり、有機ＳＳを反応槽に返送する必要なく、安定した処理が可能となる。また、通常は有機物の処理がされた後にＮＨ_４−Ｎの処理が行われるが、菌の生育環境を十分確保できる本発明の方法においては、有機物とＮＨ_４−Ｎを含む被処理水を同一槽内で生物処理することが可能であるため、短い処理時間で有機物とＮＨ_４−Ｎの両方を除去することができる。

【実施例】

【0051】

以下、実施例を用いて本発明を更に具体的に説明する。

【0052】

［実施例１］
図１に示す処理装置を用いて、有機物とＮＨ_４−Ｎを含む被処理水に対して生物処理を行った。

【0053】

（有機物とＮＨ_４−Ｎを含む被処理水）
生物処理される被処理水として、以下の組成のものを用いた。
ＢＯＤ_５：４０ｍｇ／Ｌ（ｓ−ＢＯＤ_５：２０ｍｇ／Ｌ）、ＮＨ_４−Ｎ：７ｍｇ／Ｌ、有機ＳＳ：２０ｍｇ／Ｌ

【0054】

（担体）
好気槽１（容積１Ｌ)に担体４を０．１Ｌ（充填率１０％）投入した。投入した担体４は、ＰＶＡゲル担体であった。この担体４は球状であり、球相当径は４ｍｍであり、比重は１．０１５である。電子顕微鏡を用いてこの担体の表面および内部を観察したところ、相互に連通した孔が確認された。また、得られた電子顕微鏡による観察像を用いて担体の表面および内部の孔径を測定したところ、孔径は０．１〜３０μｍであった。具体的な測定方法は以下の通りである。担体４の断面を電子顕微鏡で観察して電子顕微鏡画像を得た。得られた画像に、等間隔で縦に１０本の直線を引くとともに、等間隔で横に１０本の直線を引いた。そして、直線の交点に存在する孔を１００個選択し、それぞれの孔の直径を上述の通り測定した。その結果、１００個の孔の直径が０．１〜３０μｍの範囲内であった。また、担体の含水率は、質量基準で９４％であった。なお、通水開始後も、担体４の含水率は基本的に変化しない。

【0055】

（処理装置）
好気槽１の底部には散気装置６が取り付けられており、空気管７を通して送られた空気により槽内の処理水が曝気される。好気槽１の出口には担体４の流出を防ぐためのスクリーン５が取り付けられている。

【0056】

被処理水供給管２を通って好気槽１の供給された被処理水は好気槽１内の担体に担持されている細菌により有機物の分解およびＮＨ_４−Ｎの硝化が行われる。有機物の分解およびＮＨ_４−Ｎの硝化が行われた処理水は処理水管３を通って好気槽１外に排出される。

【0057】

（立ち上げ方法、管理方法）
好気槽１の管理条件は、ｐＨは７．５〜８．０であり、ＤＯは２〜８ｍｇ／Ｌであり、好気槽１内の温度は２２℃であった。ＨＲＴが１時間となるように被処理水の供給量は１Ｌ／ｈｒとし、予め菌を担持させる操作を行っていない担体（菌が担持されていない担体）を投入した好気槽１に対して被処理水を供給した。

【0058】

以上説明した処理装置を用いて、上述した有機物とＮＨ_４−Ｎを含む被処理水に対して生物処理を行った。

【0059】

（結果）
好気槽１から排出された処理水の水質を調べたところ、通水から３０日でｓ−ＢＯＤ_５は１．０ｍｇ／Ｌ、ＮＨ_４−Ｎ濃度は０．８ｍｇ／Ｌとなった。以下、処理水質はｓ−ＢＯＤ_５で記載する。

【0060】

［実施例２］
被処理水のＢＯＤ_５を４０ｍｇ／Ｌ（ｓ−ＢＯＤ_５：２０ｍｇ／Ｌ）、ＮＨ_４−Ｎ濃度を３０ｍｇ／Ｌ、有機ＳＳ濃度を２０ｍｇ／Ｌとした以外は実施例１と同様にして生物処理を行った。その結果、通水から２７日で処理水のｓ−ＢＯＤ_５が２．０ｍｇ／Ｌ、ＮＨ_４−Ｎ濃度が７．４ｍｇ／Ｌとなった。

【0061】

［実施例３］
被処理水のＢＯＤ_５を３０ｍｇ／Ｌ（ｓ−ＢＯＤ_５：１５ｍｇ／Ｌ）、ＮＨ_４−Ｎ濃度を１０ｍｇ／Ｌ、有機ＳＳ濃度を３０ｍｇ／Ｌとし、好気槽１に投入する担体量を０．０８Ｌ（充填率８％）とし、ＨＲＴを１．５時間とした以外は実施例１と同様にして生物処理を行った。その結果、通水から３０日で処理水中のｓ−ＢＯＤ_５が４．０ｍｇ／Ｌ、ＮＨ_４−Ｎ濃度が１．０ｍｇ／Ｌとなった。

【0062】

［実施例４］
被処理水のＢＯＤ_５を３０ｍｇ／Ｌ（ｓ−ＢＯＤ_５：２０ｍｇ／Ｌ）、ＮＨ_４−Ｎ濃度を１０ｍｇ／Ｌ、有機ＳＳ濃度を２０ｍｇ／Ｌとし、好気槽１に投入する担体量を０．４Ｌ（充填率４０％）とし、ＨＲＴを０．２５時間とした以外は実施例１と同様にして生物処理を行った。その結果、通水から３６日で処理水のｓ−ＢＯＤ_５が４．５ｍｇ／Ｌ、ＮＨ_４−Ｎ濃度が０．８ｍｇ／Ｌとなった。

【0063】

［比較例１］
被処理水のＢＯＤ_５を３０ｍｇ／Ｌ（ｓ−ＢＯＤ_５：１５ｍｇ／Ｌ）、ＮＨ_４−Ｎ濃度を１０ｍｇ／Ｌ、好気槽１の後段に沈殿槽を設置し、槽内の活性汚泥濃度が４０００ｍｇ／Ｌとなるよう好気槽１に汚泥を返送し、担体は使用せず、ＨＲＴを１．５時間とした以外は実施例１と同様にして生物処理を行った。その結果、処理水中のｓ−ＢＯＤ_５は５ｍｇ／Ｌまで下がったが、ＮＨ_４−Ｎ濃度は５ｍｇ／Ｌ程度にまでしか下がらず、また１０日程で活性汚泥が解体し、運転の継続が困難となった。

【0064】

［比較例２］
使用する担体をチップ状のポリエチレン樹脂担体にし、使用する担体量を０．１Ｌ（充填率１０％）にした以外は実施例２と同様にして生物処理を行った。電子顕微鏡を用いてこの担体の孔径を測定したところ、担体の孔径は１００〜４００μｍ（担体の断面を観察し、得られた画像中の１００個の孔のうち８０個の孔径がこの範囲であり、３０μｍ以下の孔は２０個）であった。また、担体の含水率は、質量基準で３１％であった。その結果、通水から６０日経過後において処理水のｓ−ＢＯＤ_５は４．３ｍｇ／Ｌであったが、ＮＨ_４−Ｎ濃度は２４ｍｇ／Ｌまでしか下がらなかった。

【0065】

［参考例１］
立ち上げ時に活性汚泥４０００ｍｇ／Ｌとなるように担体の入った処理槽に添加して多量の菌を担体に接触させたこと以外は実施例２と同様にして生物処理を行った。その結果、通水から２６日で処理水のｓ−ＢＯＤ_５が２．０ｍｇ／Ｌ、ＮＨ_４−Ｎ濃度が８．０ｍｇ／Ｌとなり、実施例２と同様の結果となった。

【0066】

本発明の発明特定事項を満たす実施例１、２、３及び４では、被処理水中に含まれる有機ＳＳが微量であっても高い処理能力を有しており、比較例１及び２よりも優れた処理水を得ることができた。また、担体に多量の菌を接触させる方法で実施した参考例１の結果と、被処理水に含まれる微量の菌のみを担体に接触させる方法で実施した実施例２が同様の処理性を示したことから、立ち上げ時に活性汚泥を使用しない場合や予め菌を担持させる操作を行っていない担体を用いた場合でも、優れた生物処理能力があることが示された。

【符号の説明】

【0067】

１ 好気槽
２ 被処理水供給管
３ 処理水管
４ 担体
５ スクリーン
６ 散気装置
７ 空気管

【図1】