アンモニア含有廃水の処理装置
【課題】高濃度の亜硝酸が蓄積することにより嫌気性アンモニア酸化細菌が失活するのを防止することができるアンモニア含有廃水の処理装置及び処理方法を提供する。
【解決手段】アンモニア含有廃水中のアンモニアの一部を亜硝酸に硝化処理した一次処理水を、アンモニアと亜硝酸とを基質とする嫌気性アンモニア酸化細菌が充填された嫌気性アンモニア酸化槽１４で処理するアンモニア含有廃水の処理装置１０において、一次処理水が嫌気性アンモニア酸化槽１４に流入する流入ライン２０と、流入ライン２０に、一次処理水に含まれる亜硝酸濃度に応じて一次処理水を希釈する希釈水を合流させる希釈ライン２６と、を備える。
【解決手段】アンモニア含有廃水中のアンモニアの一部を亜硝酸に硝化処理した一次処理水を、アンモニアと亜硝酸とを基質とする嫌気性アンモニア酸化細菌が充填された嫌気性アンモニア酸化槽１４で処理するアンモニア含有廃水の処理装置１０において、一次処理水が嫌気性アンモニア酸化槽１４に流入する流入ライン２０と、流入ライン２０に、一次処理水に含まれる亜硝酸濃度に応じて一次処理水を希釈する希釈水を合流させる希釈ライン２６と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンモニア含有廃水の処理装置に係り、特に、廃水中のアンモニアを嫌気性アンモニア酸化細菌により除去する嫌気性アンモニア酸化反応により脱窒するアンモニア含有廃水の処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水や産業廃水に含有する窒素成分は、湖沼の富栄養化の原因になること、河川の溶存酸素の低下原因になること等の理由から、窒素成分を除去する必要がある。下水や産業廃水に含有する窒素成分は、アンモニア性窒素、亜硝酸性窒素、硝酸性窒素、有機性窒素が主たる窒素成分である。
【０００３】
従来、この種の廃水は、窒素濃度が低濃度であれば、イオン交換法での除去や塩素、オゾンによる酸化も用いられているが、中高濃度の場合には生物処理が採用されており、一般的には以下の条件で運転されている。
【０００４】
生物処理では好気硝化と嫌気脱窒による硝化・脱窒処理が行われている。好気硝化では、アンモニア酸化細菌（Ｎｉｔｒｏｓｏｍｏｎａｓ、Ｎｉｔｒｏｓｏｃｏｃｃｕｓ、Ｎｉｔｒｏｓｏｓｐｉｒａ、Ｎｉｔｒｏｓｏｌｏｂｕｓ等）と亜硝酸酸化細菌（Ｎｉｔｒｏｂａｃｔｏｒ、Ｎｉｔｒｏｓｐｉｎａ、Ｎｉｔｒｏｃｏｃｃｕｓ、Ｎｉｔｒｏｓｐｉｒａ等）によるアンモニア性窒素や亜硝酸性窒素の酸化が行われている。一方、嫌気脱窒では、従属栄養細菌（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｄｅｎｉｔｒｉｆｉｃａｎｓ等）による脱窒が行われている。
【０００５】
また、好気硝化を行う硝化槽は負荷０．２〜０．３ｋｇ−Ｎ／ｍ３／日の範囲で運転され、嫌気脱窒の脱窒槽は負荷０．２〜０．４ｋｇ−Ｎ／ｍ３／日の範囲で運転される。
下水の総窒素濃度３０〜４０ｍｇ／Ｌを処理するには、硝化槽で６〜８時間の滞留時間、脱窒槽で５〜８時間が必要であり、大規模な処理槽が必要であった。また無機質だけを含有する産業廃水では、硝化槽や脱窒槽は先と同様の負荷で設計されるが、脱窒に有機物が必要であり、窒素濃度の３〜４倍濃度のメタノールを添加していた。このため、イニシャルコストばかりでなく、多大なランニングコストを要するという問題があった。
【０００６】
これを解決する手段として、例えば、特許文献１に、嫌気性アンモニア酸化法による窒素除去方法が開示されている。この嫌気性アンモニア酸化法は、アンモニアを水素供与体とし、亜硝酸を水素受容体として、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以下の反応式により同時脱窒する方法である。
【０００７】
１．００ＮＨ４＋１．３２ＮＯ２＋０．０６６ＨＣＯ３＋０．１３Ｈ＋
→１．０２Ｎ２＋０．２６ＮＯ３＋０．０６６ＣＨ２Ｏ０．５Ｎｏ０．１５＋２.０３Ｈ２Ｏ
…（式１）
この方法によれば、アンモニアを水素供与体とするため、脱窒で使用する有機物（メタノール等）の使用量を大幅に削減できることや、汚泥の発生量を削減できる等のメリットがあり、今後の窒素除去方法として有効な方法であると考えられている。
【特許文献１】特開２００１−３７４６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、アンモニア含有廃水を処理するには、まず硝化工程において、アンモニアの約半量を亜硝酸に硝化する。上記（式１）に示す通り、アンモニアと亜硝酸の比は、１：１．３２となるよう調整する必要がある。特に、アンモニア濃度が高濃度となる場合、例えば発酵廃水などではアンモニアが１０００ｍｇＮ／Ｌ程度となるが、このとき、嫌気性アンモニア酸化に適したアンモニアと亜硝酸の比率となるよう、硝化工程にて酸化すると、アンモニア４３１ｍｇＮ／Ｌ、亜硝酸５６９ｍｇ／Ｌとなる。従って、嫌気性アンモニア酸化槽への流入水中の亜硝酸濃度が５６９ｍｇ／Ｌと高濃度になってしまう。ここで、もし、何らかのトラブルが装置に発生した場合や、装置の立上げ開始の場合には、処理が十分にされず、高濃度の亜硝酸が蓄積することになり、嫌気性アンモニア酸化細菌が失活するという問題があった。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、高濃度の亜硝酸が蓄積することにより嫌気性アンモニア酸化細菌が失活するのを防止することができるアンモニア含有廃水の処理装置及び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】
【００１０】
請求項１に記載の発明は、前記目的を達成するために、アンモニア含有廃水中のアンモニアの一部を亜硝酸に硝化処理した一次処理水を、アンモニアと亜硝酸とを基質とする嫌気性アンモニア酸化細菌が充填された嫌気性アンモニア酸化槽で処理するアンモニア含有廃水の処理装置において、前記一次処理水が前記嫌気性アンモニア酸化槽に流入する流入ラインと、前記流入ラインに、前記一次処理水に含まれる亜硝酸濃度に応じて前記一次処理水を希釈する希釈水を合流させる希釈ラインと、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
本発明のアンモニア含有廃水の処理装置によれば、アンモニア含有廃水のアンモニアの一部を硝化細菌により亜硝酸に硝化する硝化処理した一次処理水を、嫌気性アンモニア酸化細菌により脱窒する脱窒処理を嫌気性アンモニア酸化槽で二次処理水とする際に、一次処理水を嫌気性アンモニア酸化槽へと流入させる流入ラインに合流するように亜硝酸濃度に応じて希釈する希釈水を合流させるための希釈ラインを設けるようにした。
【００１２】
このように、一次処理水に希釈水を添加するラインを設けたので、嫌気性アンモニア酸化槽内において高濃度の亜硝酸が蓄積して嫌気性アンモニア酸化細菌が失活することを防ぐことができる。
【００１３】
尚、アンモニアと亜硝酸とを含む一次処理水は、アンモニア酸化細菌が充填された亜硝酸型の硝化槽の硝化条件を制御することにより、アンモニア含有廃水中のアンモニアの一部を亜硝酸に変換する方法、又は、アンモニア含有廃水を分配器で前記亜硝酸型の硝化槽と、嫌気性アンモニア酸化槽とに分配し、硝化槽に分配されたアンモニア含有廃水中のアンモニアを全て亜硝酸に変換する方法、のいずれかを採用できる。
【００１４】
また、希釈水は、本発明においては、二次処理水や中水を使うことができる。また、希釈水のＤＯ濃度（溶存酸素濃度）が高い場合は、窒素ガス等で脱気処理して用いても構わない。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記希釈水は、下水処理の沈殿池から採取することを特徴とする。
【００１６】
本願発明者は、鋭意研究した結果、希釈水は以下のことを考慮することが望ましいことを見出した。嫌気性アンモニア酸化細菌は、酸素の混入に弱いため、希釈水はＤＯの低い廃水が好ましい。そして、嫌気性アンモニア酸化細菌は、酸素の混入に弱いため、希釈水中のＢＯＤ(生物化学的酸素要求量)は低い方が好ましい。また、ＳＳ（浮遊物質量）が多量混入すると、嫌気性アンモニア酸化槽内に蓄積したり汚泥からＢＯＤ成分が溶出したりするので、嫌気性アンモニア酸化細菌が失活する。従って、希釈水は、ＤＯが低く、ＳＳが少なく、またＢＯＤも低いことが好ましい。
【００１７】
請求項２は、適切な希釈水の種類を限定したものであり、希釈水は下水処理場の最終沈殿池から採取した廃水を用いることが好ましい。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、請求項１において、前記一次処理水と前記希釈水とが合流した合流水から、該合流水中の溶存酸素（ＤＯ）を脱気する脱気槽と、合流水中のＢＯＤ及びＳＳを除去する固液分離手段と、の少なくとも１つを備えたことを特徴とする。
【００１９】
請求項３によれば、一次処理水と希釈水との合流水のＤＯを低減するために脱気槽、及び／又は、ＢＯＤ及びＳＳを除去する固液分離手段を設置する。即ち、合流水にはＤＯが多く含まれること、又、希釈水にＤＯ、ＢＯＤ及びＳＳが含まれるケースが想定されることから、ＤＯ消費のための脱気槽、及び／又は、ＢＯＤ及びＳＳを除去する固液分離手段を設けることが好ましい。尚、脱気槽では、硝化処理水中の硝化細菌及び／又は希釈水中に含まれる一般細菌によって、ＤＯが低減される。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように、本発明のアンモニア含有廃水の処理装置によれば、高濃度の亜硝酸が蓄積することで嫌気性アンモニア酸化細菌が失活するのを防止することができるので、安定してアンモニア含有廃水を処理することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明において、アンモニアと亜硝酸とを含む一次処理水は、アンモニア酸化細菌が充填された亜硝酸型の硝化槽の硝化条件を制御することにより、アンモニア含有廃水中のアンモニアの一部を亜硝酸に変換する方法、又は、アンモニア含有廃水を分配器で前記亜硝酸型の硝化槽と、嫌気性アンモニア酸化槽とに分配し、硝化槽に分配されたアンモニア含有廃水中のアンモニアを全て亜硝酸に変換する方法、のいずれかを採用できる。
【００２２】
尚、以下の実施形態においては、アンモニアと亜硝酸とを含む一次処理水を、アンモニア酸化細菌が充填された亜硝酸型の硝化槽の硝化条件を制御することにより、アンモニア含有廃水中のアンモニアの一部を亜硝酸に変換する方法において説明するが、アンモニアと亜硝酸とを含む一次処理水を、アンモニア含有廃水を分配器で前記亜硝酸型の硝化槽と、嫌気性アンモニア酸化槽とに分配し、硝化槽に分配されたアンモニア含有廃水中のアンモニアを全て亜硝酸に変換する方法においても同様に成り立つ。
【００２３】
以下、添付図面に従って、本発明に係るアンモニア含有廃水の処理装置について詳述する。
【００２４】
図１に示すように、アンモニア含有廃水の処理装置１０は、主に、アンモニア含有廃水（単に「廃水」ともいう）に含まれるアンモニアの一部を亜硝酸に硝化する亜硝酸型の硝化槽１２と、この硝化槽１２から流出する廃水中のアンモニアと亜硝酸とを嫌気性アンモニア酸化細菌により除去する嫌気性アンモニア酸化槽１４と、希釈ライン２６と、を備えている。
【００２５】
アンモニア含有廃水としては特に限定しないが、下水処理場においては、下水汚泥を消化した消火汚泥を固液分離した後に排出される汚泥脱水ろ液や、アンモニア臭気をスクラバー処理して排出されるアンモニアスクラバー廃水などが上げられる。その他に、半導体工場排水、金属洗練廃水、ゴミ浸出水などが上げられる。
【００２６】
亜硝酸型の硝化槽１２（単に「硝化槽１２」ともいう）は、アンモニア含有廃水が流入する流入流路１８と連通している。
【００２７】
亜硝酸型の硝化槽１２内には、アンモニアを亜硝酸に酸化するアンモニア酸化細菌が保持されると共に、槽底部にはブロアーから圧送されるエアを曝気する曝気管が設けられる。これにより、亜硝酸型の硝化槽に分配されたアンモニア含有廃水中のアンモニアの略全量が、アンモニア酸化細菌により亜硝酸に酸化される。
【００２８】
亜硝酸型の硝化槽内にアンモニア酸化細菌を保持する方法としては、担体や固定床を好適に使用することが挙げられる。担体の材料としては、ポリビニルアルコールやアルギン酸、ポリエチレングリコール系のゲルや、セルロース、ポリエステル、ポリプロピレン、塩化ビニル等のプラスチック担体等が挙げられるが、特に限定するものではない。また、アンモニア酸化細菌を担体内部に包括固定化する方法や担体表面に付着固定化する方法があるが、どちらの方法を使用してもよい。例えばアンモニア酸化細菌を包括固定化した担体を製造するには、アンモニア酸化細菌や亜硝酸酸化細菌等を含む複合微生物汚泥を包括固定化した担体を加熱処理して、複合微生物汚泥中の亜硝酸酸化細菌を失活する方法がある。この場合の加熱処理温度は、５０〜９０℃の範囲が好ましく、６０〜８０℃の範囲がより好ましい。担体の形状については、球形や円筒形、多孔質、立方体、スポンジ状、ハニカム状等の整形を行ったものを使用することが好ましい。尚、固定床については後記する嫌気性アンモニア酸化細菌を嫌気性アンモニア酸化槽内に保持する方法において詳説するので、ここでは省略する。
【００２９】
図１に示すように、硝化槽１２の下流側には、流入ライン２０を介して嫌気性アンモニア酸化槽１４が設けられている。
【００３０】
嫌気性アンモニア酸化槽１４内には、嫌気性アンモニア酸化細菌が保持され以下の反応式により、アンモニアを水素供与体とすると共に亜硝酸を水素受容体として、アンモニアと亜硝酸とが同時脱窒される。
【００３１】
１．００ＮＨ４＋１．３２ＮＯ２＋０．０６６ＨＣＯ３＋０．１３Ｈ＋
→１．０２Ｎ２＋０．２６ＮＯ３＋０．０６６ＣＨ２Ｏ０．５Ｎｏ０．１５＋２.０３Ｈ２Ｏ
…（式１）
嫌気性アンモニア酸化法は、（式１）から分かるように、アンモニアと亜硝酸とが１：１．３２の比率で反応するとされている。従って、亜硝酸型の硝化槽１２における硝化率を１００％と仮定すると、廃水原水中のアンモニアの約５７％を亜硝酸型に硝化し、残りの４３％のアンモニアを残留させることで、嫌気性アンモニア酸化槽に流入する原水中のアンモニアと亜硝酸との比率を１：１．３２に調整することができる。
【００３２】
嫌気性アンモニア酸化槽１４内には嫌気性アンモニア酸化細菌が保持されるが、保持する方法は、亜硝酸型の硝化槽におけるアンモニア酸化細菌の保持方法と同様に担体や固定床を好適に使用することができる。担体を利用した方法は上記に示したので省略し、ここでは固定床について説明する。固定床を用いる場合の材料としては、ポリエチレン、ポリエステル、ポリプロピレン、塩化ビニル等のプラスチック素材や、活性炭ファイバー等を用いることができるが、特にこれらに限定するものではない。固定床の形状としては、繊維状、菊花状に整形したものや、ハニカム状に整形したものがあるが特に限定しない。嫌気性アンモニア酸化槽内に充填する固定床のみかけ容積としては、３０〜８０％の範囲が良く、好ましくは４０〜８０％の範囲である。また、空隙率としては、８０％以上のものを好適に使用することができる。担体や固定床以外にも、微生物の自己造粒を利用したグラニュールも本発明に利用できる。
【００３３】
以上の硝化槽１２と嫌気性アンモニア酸化槽１４とでアンモニア含有廃水中のアンモニアを脱窒した後、二次処理水として流出流路３２から排出される。このように、アンモニア含有廃水を処理するには、まず硝化工程において、アンモニアの約半量を亜硝酸に硝化する。上記（式１）に示す通り、アンモニアと亜硝酸の比は、１：１．３２となるよう調整する必要があるが、特に、アンモニア濃度が高濃度となる場合、例えば発酵廃水などではアンモニアが１０００ｍｇＮ／Ｌ程度となるが、このとき、嫌気性アンモニア酸化に適したアンモニアと亜硝酸の比率となるよう、硝化工程にて酸化すると、アンモニア４３１ｍｇＮ／Ｌ、亜硝酸５６９ｍｇ／Ｌとなってしまう。従って、嫌気性アンモニア酸化槽への流入水中の亜硝酸濃度が５６９ｍｇ／Ｌと高濃度になってしまう。ここで、もし、何らかのトラブルが装置に発生した場合や、装置の立上げ開始の場合には、処理が十分にされず、高濃度の亜硝酸が蓄積することになり、嫌気性アンモニア酸化細菌が失活してしまう。
【００３４】
そこで、本発明は、図１に示すように、流入ライン２０に硝化槽１２で生成された亜硝酸を含むアンモニア含有廃水の窒素濃度に応じて希釈する希釈水を合流させるための希釈ライン２６を備えた。
【００３５】
このように、硝化槽で生成された亜硝酸を含むアンモニア含有廃水に希釈水を添加する希釈ライン２６を設けたので、高濃度の亜硝酸が蓄積して嫌気性アンモニア酸化細菌が失活することを防ぐことができる。尚、希釈水は、本発明においては、二次処理水や中水を使うことができる。
【００３６】
従って、本発明は、以下の場合に有効である。
【００３７】
（１）何らかの要因（水温低下、廃水中の阻害物資、原水中の亜硝酸濃度の上昇、急激な負荷の上昇）によって、槽内の亜硝酸濃度が上昇した場合
このとき、希釈ラインを作動させることによって、嫌気性アンモニア酸化槽の亜硝酸濃度が上昇し、嫌気性アンモニア酸化細菌の活性が低下することを防ぐことができる。
【００３８】
（２）流入水中の亜硝酸濃度が低濃度であることが望まれる場合
即ち、装置の立上げ時、又は、装置の運転開始時において、槽内の活性が十分でないときにいきなり高濃度の廃水を流入させると、嫌気性アンモニア酸化細菌の活性が低下する。
【００３９】
このとき、亜硝酸濃度を低減してから流入させられれば、嫌気性アンモニア酸化細菌の活性低下を防ぐことができる。
【００４０】
また、本発明において、希釈水は、嫌気性アンモニア酸化細菌は、酸素の混入に弱いため、希釈水はＤＯの低い廃水が好ましい。そして、嫌気性アンモニア酸化細菌は、酸素の混入に弱いため、希釈水中のＢＯＤ(生物化学的酸素要求量)は低い方が好ましい。また、ＳＳ（浮遊物質量）が多量混入すると、嫌気性アンモニア酸化槽内に蓄積したり汚泥からＢＯＤ成分が溶出したりするので、嫌気性アンモニア酸化細菌が失活する。従って、希釈水は、ＤＯが低く、ＳＳが少なく、またＢＯＤも低いことが好ましい。
【００４１】
従って、希釈水のＤＯ濃度（溶存酸素濃度）が高い場合は、窒素ガス等で脱気処理して用いることが好ましい。即ち、本発明のアンモニア含有廃水の処理装置において、図２に示すように、硝化槽１２で生成された亜硝酸を含むアンモニア含有廃水と希釈水との希釈廃水を脱気するために、脱気槽１６を備えることが好ましい。亜硝酸を含むアンモニア含有廃水と希釈水との希釈廃水のＤＯを低減することができる。硝化槽１２からの流出水にはＤＯが多く含まれること、又、希釈水にＤＯが含まれるケースが想定されるからである。尚、この脱気槽１６では、硝化処理水中の硝化細菌及び／又は希釈水中に含まれる一般細菌によって、ＤＯが低減される。
【００４２】
また、図示しないが、脱気する脱気槽の他に、ＢＯＤ及びＳＳを除去する固液分離手段を設置することが好ましい。即ち、希釈水にＤＯの他に、ＢＯＤ及びＳＳが含まれるケースが想定されることから、ＢＯＤ及びＳＳを除去する固液分離手段を設けることが好ましい。尚、固液分離手段としては、例えば、遠心分離機、濾過器、固液分離槽が考えられる。
【００４３】
図３は、下水処理施設において下水処理水を嫌気性アンモニア酸化槽の希釈水に使用できるようにしたものである。生物処理槽４０で処理された下水が沈殿槽４２に移され、沈殿槽４２での上積み液（処理水）を希釈水として流入ライン２６に流入させる。これにより、希釈倍率に応じて、任意に処理水を利用できる。下水処理水を用いると、脱気処理が不要であることから、有効であると考えられる。
【００４４】
また、図４は、図３において更に、希釈により処理できなかった亜硝酸型硝化処理水を生物処理槽４０に戻すためのライン５１と、嫌気性アンモニア酸化槽１４の水質が十分に得られなかった場合や、嫌気性アンモニア酸化反応により生じた硝酸を更に処理したい場合に生物処理槽４０に戻すためのライン５２を設けたものである。
【００４５】
尚、図３と図４のアンモニア含有廃水の処理装置において、生物処理槽４０と沈殿槽４２とがある施設として下水処理施設を例にしたが、半導体工場廃水処理など下水処理施設同様の効果が得られる廃水処理工程であれば良く、下水処理施設だけには限定されない。
【００４６】
このように、本発明によって、何らかのトラブルが発生した場合に処理が十分にされず高濃度の亜硝酸が蓄積することが想定されるが、そのようなトラブル時に嫌気性アンモニア酸化細菌が失活するのを防止することができる。
【実施例】
【００４７】
以下に本発明の実施例を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００４８】
アンモニアを主体とした合成廃水を用いて、廃水処理試験を行った。アンモニア濃度は１０００ｍｇＮ／Ｌである。下水汚泥をポリエチレングリコール系のゲルで包括固定化した担体を用いて、硝化処理した。硝化処理実験には２０Ｌの反応槽を用意し、水温３０℃の条件下で行った。ＨＴＲ（水理学的滞留時間）は８時間の条件で行い、ｐＨは７．５となるように炭酸水素ナトリウムを用いて調整した。平均処理水濃度としてアンモニア濃度４００ｍｇ／Ｌ、亜硝酸濃度５５０ｍｇ／Ｌを得た。この廃水を用いて嫌気性アンモニア酸化槽の立上げを行うこととした。
【００４９】
（比較例）
［実験１］
まず、硝化処理水を希釈せずに嫌気性アンモニア酸化槽を立上げることとした。嫌気性アンモニア酸化槽の運転条件としては、滞留時間は２日、水温３０度、ＰＨ＝７．６とした。実験には４Ｌの反応槽を用意し、反応槽内部には、嫌気性アンモニア酸化細菌の集積汚泥をポリエチレングリコール系のゲルで包括固定化した担体を０．８Ｌ充填した。固定化した嫌気性アンモニア酸化細菌は、下水汚泥から集積培養したものであり、担体内の汚泥濃度は１．０％とした（参考：特開２００５−３４２７０５号公報）。その結果、運転４日後にサンプリングした結果、槽内の亜硝酸濃度は４５０ｍｇ／Ｌであり、槽内の亜硝酸濃度が上昇してしまった。滞留時間を７日に変更して約３ヶ月間運転したが、脱窒活性を０．５ｋｇ−Ｎ／ｍ３／ｄ以上に上昇することはできなかった。
【００５０】
（実施例）
［実験１］
比較例の硝化処理水を用いて、図１のアンモニア含有廃水の処理装置１０で、立上げ試験を行った。希釈水には、窒素ガスにより脱気処理した水道水を用いて、試験を行なった。硝化処理水１に対して、希釈水９の割合（１０倍）で希釈した。さらに、活性の上昇に伴い、徐々に希釈倍率を落とした。尚、希釈時には、硝化処理水がすべて嫌気性アンモニア酸化槽へ流入させることができないので、一部は別系統で処理を行なった。嫌気性アンモニア酸化槽の運転条件としては、滞留時間は２日、水温３０度、ＰＨ＝７．６とした。実験には４Ｌの反応槽を用意し、反応槽内部には、比較例同様に、嫌気性アンモニア酸化細菌の集積汚泥をポリエチレングリコール系のゲルで包括固定化した担体を０．８Ｌ充填した。固定化した嫌気性アンモニア酸化細菌は、下水汚泥から集積培養したものであり、担体内の汚泥濃度は１．０％とした。
【００５１】
その結果、約１週間亜硝酸濃度の除去率が５０％以下であったが、徐々に除去率が増加した。そして、希釈倍率を徐々に低下させ、１ヶ月後には、無希釈で流すことができた。
さらに、滞留時間を短くすることで、約２ヶ月後には、３．０ｋｇ−Ｎ／ｍ３／ｄを得ることができた。
【００５２】
このように、運転立上げ初期においては、いきなり高濃度の亜硝酸濃度の廃水を流すことが難しいので、希釈水を用いることが有用である。
【００５３】
［実験２］
また、希釈水として、下水の原水（１）、脱窒槽から採取した排水（２）、又は、下水処理水（３）を用いて試験を行なった。実験に用いた反応装置、担体、及び、運転条件は実施例［実験１］と同様である。尚、この廃水中にはいずれもＤＯはほとんど含まれておらず、水道水使用時のように脱気処理が不要であった。
【００５４】
下水の原水（１）を用いた場合には、亜硝酸の除去が確認できたが、アンモニアの除去が確認できなかった。すなわち、嫌気性アンモニア酸化反応ではなく、通常の脱窒反応が生じていた。この傾向は約２ヶ月間運転しても変わらず、嫌気性アンモニア酸化槽の立上げを行なうことができなかった。
【００５５】
脱窒槽から採取した廃水（２）を用いた場合には、約２ヶ月間運転しても嫌気性アンモニア酸化槽の立上げをおこなうことができなかった。廃水中にはＳＳが２０００ｍｇ／Ｌ含まれており、汚泥の腐敗によって、立上げの阻害になったと考えられる。
【００５６】
下水処理水（３）を用いた場合には、水道水を使用したときと同じ結果を得ることができた。下水処理水を用いると、脱気処理が不要であることから、有効であると考えられる。これを実現させる方法として、図３や図４のアンモニア含有廃水の処理装置が考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明に係るアンモニア含有廃水の処理装置の概略構成を示した平面図
【図２】本発明の第２の実施の形態に係るアンモニア含有廃水の処理装置の概略構成を示した平面図
【図３】本発明の第３の実施の形態に係るアンモニア含有廃水の処理装置の概略構成を示した平面図
【図４】本発明の第４の実施の形態に係るアンモニア含有廃水の処理装置の概略構成を示した平面図
【符号の説明】
【００５８】
１０，１０’…アンモニア含有廃水の処理装置、１２…硝化槽、１４…嫌気性アンモニア酸化槽、１６…脱気槽、１８…流入流路、２０…流入ライン、２６…希釈ライン、３２…流出流路、４０…生物処理槽、４２…沈殿槽
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンモニア含有廃水の処理装置に係り、特に、廃水中のアンモニアを嫌気性アンモニア酸化細菌により除去する嫌気性アンモニア酸化反応により脱窒するアンモニア含有廃水の処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水や産業廃水に含有する窒素成分は、湖沼の富栄養化の原因になること、河川の溶存酸素の低下原因になること等の理由から、窒素成分を除去する必要がある。下水や産業廃水に含有する窒素成分は、アンモニア性窒素、亜硝酸性窒素、硝酸性窒素、有機性窒素が主たる窒素成分である。
【０００３】
従来、この種の廃水は、窒素濃度が低濃度であれば、イオン交換法での除去や塩素、オゾンによる酸化も用いられているが、中高濃度の場合には生物処理が採用されており、一般的には以下の条件で運転されている。
【０００４】
生物処理では好気硝化と嫌気脱窒による硝化・脱窒処理が行われている。好気硝化では、アンモニア酸化細菌（Ｎｉｔｒｏｓｏｍｏｎａｓ、Ｎｉｔｒｏｓｏｃｏｃｃｕｓ、Ｎｉｔｒｏｓｏｓｐｉｒａ、Ｎｉｔｒｏｓｏｌｏｂｕｓ等）と亜硝酸酸化細菌（Ｎｉｔｒｏｂａｃｔｏｒ、Ｎｉｔｒｏｓｐｉｎａ、Ｎｉｔｒｏｃｏｃｃｕｓ、Ｎｉｔｒｏｓｐｉｒａ等）によるアンモニア性窒素や亜硝酸性窒素の酸化が行われている。一方、嫌気脱窒では、従属栄養細菌（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｄｅｎｉｔｒｉｆｉｃａｎｓ等）による脱窒が行われている。
【０００５】
また、好気硝化を行う硝化槽は負荷０．２〜０．３ｋｇ−Ｎ／ｍ３／日の範囲で運転され、嫌気脱窒の脱窒槽は負荷０．２〜０．４ｋｇ−Ｎ／ｍ３／日の範囲で運転される。
下水の総窒素濃度３０〜４０ｍｇ／Ｌを処理するには、硝化槽で６〜８時間の滞留時間、脱窒槽で５〜８時間が必要であり、大規模な処理槽が必要であった。また無機質だけを含有する産業廃水では、硝化槽や脱窒槽は先と同様の負荷で設計されるが、脱窒に有機物が必要であり、窒素濃度の３〜４倍濃度のメタノールを添加していた。このため、イニシャルコストばかりでなく、多大なランニングコストを要するという問題があった。
【０００６】
これを解決する手段として、例えば、特許文献１に、嫌気性アンモニア酸化法による窒素除去方法が開示されている。この嫌気性アンモニア酸化法は、アンモニアを水素供与体とし、亜硝酸を水素受容体として、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以下の反応式により同時脱窒する方法である。
【０００７】
１．００ＮＨ４＋１．３２ＮＯ２＋０．０６６ＨＣＯ３＋０．１３Ｈ＋
→１．０２Ｎ２＋０．２６ＮＯ３＋０．０６６ＣＨ２Ｏ０．５Ｎｏ０．１５＋２.０３Ｈ２Ｏ
…（式１）
この方法によれば、アンモニアを水素供与体とするため、脱窒で使用する有機物（メタノール等）の使用量を大幅に削減できることや、汚泥の発生量を削減できる等のメリットがあり、今後の窒素除去方法として有効な方法であると考えられている。
【特許文献１】特開２００１−３７４６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、アンモニア含有廃水を処理するには、まず硝化工程において、アンモニアの約半量を亜硝酸に硝化する。上記（式１）に示す通り、アンモニアと亜硝酸の比は、１：１．３２となるよう調整する必要がある。特に、アンモニア濃度が高濃度となる場合、例えば発酵廃水などではアンモニアが１０００ｍｇＮ／Ｌ程度となるが、このとき、嫌気性アンモニア酸化に適したアンモニアと亜硝酸の比率となるよう、硝化工程にて酸化すると、アンモニア４３１ｍｇＮ／Ｌ、亜硝酸５６９ｍｇ／Ｌとなる。従って、嫌気性アンモニア酸化槽への流入水中の亜硝酸濃度が５６９ｍｇ／Ｌと高濃度になってしまう。ここで、もし、何らかのトラブルが装置に発生した場合や、装置の立上げ開始の場合には、処理が十分にされず、高濃度の亜硝酸が蓄積することになり、嫌気性アンモニア酸化細菌が失活するという問題があった。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、高濃度の亜硝酸が蓄積することにより嫌気性アンモニア酸化細菌が失活するのを防止することができるアンモニア含有廃水の処理装置及び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】
【００１０】
請求項１に記載の発明は、前記目的を達成するために、アンモニア含有廃水中のアンモニアの一部を亜硝酸に硝化処理した一次処理水を、アンモニアと亜硝酸とを基質とする嫌気性アンモニア酸化細菌が充填された嫌気性アンモニア酸化槽で処理するアンモニア含有廃水の処理装置において、前記一次処理水が前記嫌気性アンモニア酸化槽に流入する流入ラインと、前記流入ラインに、前記一次処理水に含まれる亜硝酸濃度に応じて前記一次処理水を希釈する希釈水を合流させる希釈ラインと、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
本発明のアンモニア含有廃水の処理装置によれば、アンモニア含有廃水のアンモニアの一部を硝化細菌により亜硝酸に硝化する硝化処理した一次処理水を、嫌気性アンモニア酸化細菌により脱窒する脱窒処理を嫌気性アンモニア酸化槽で二次処理水とする際に、一次処理水を嫌気性アンモニア酸化槽へと流入させる流入ラインに合流するように亜硝酸濃度に応じて希釈する希釈水を合流させるための希釈ラインを設けるようにした。
【００１２】
このように、一次処理水に希釈水を添加するラインを設けたので、嫌気性アンモニア酸化槽内において高濃度の亜硝酸が蓄積して嫌気性アンモニア酸化細菌が失活することを防ぐことができる。
【００１３】
尚、アンモニアと亜硝酸とを含む一次処理水は、アンモニア酸化細菌が充填された亜硝酸型の硝化槽の硝化条件を制御することにより、アンモニア含有廃水中のアンモニアの一部を亜硝酸に変換する方法、又は、アンモニア含有廃水を分配器で前記亜硝酸型の硝化槽と、嫌気性アンモニア酸化槽とに分配し、硝化槽に分配されたアンモニア含有廃水中のアンモニアを全て亜硝酸に変換する方法、のいずれかを採用できる。
【００１４】
また、希釈水は、本発明においては、二次処理水や中水を使うことができる。また、希釈水のＤＯ濃度（溶存酸素濃度）が高い場合は、窒素ガス等で脱気処理して用いても構わない。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記希釈水は、下水処理の沈殿池から採取することを特徴とする。
【００１６】
本願発明者は、鋭意研究した結果、希釈水は以下のことを考慮することが望ましいことを見出した。嫌気性アンモニア酸化細菌は、酸素の混入に弱いため、希釈水はＤＯの低い廃水が好ましい。そして、嫌気性アンモニア酸化細菌は、酸素の混入に弱いため、希釈水中のＢＯＤ(生物化学的酸素要求量)は低い方が好ましい。また、ＳＳ（浮遊物質量）が多量混入すると、嫌気性アンモニア酸化槽内に蓄積したり汚泥からＢＯＤ成分が溶出したりするので、嫌気性アンモニア酸化細菌が失活する。従って、希釈水は、ＤＯが低く、ＳＳが少なく、またＢＯＤも低いことが好ましい。
【００１７】
請求項２は、適切な希釈水の種類を限定したものであり、希釈水は下水処理場の最終沈殿池から採取した廃水を用いることが好ましい。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、請求項１において、前記一次処理水と前記希釈水とが合流した合流水から、該合流水中の溶存酸素（ＤＯ）を脱気する脱気槽と、合流水中のＢＯＤ及びＳＳを除去する固液分離手段と、の少なくとも１つを備えたことを特徴とする。
【００１９】
請求項３によれば、一次処理水と希釈水との合流水のＤＯを低減するために脱気槽、及び／又は、ＢＯＤ及びＳＳを除去する固液分離手段を設置する。即ち、合流水にはＤＯが多く含まれること、又、希釈水にＤＯ、ＢＯＤ及びＳＳが含まれるケースが想定されることから、ＤＯ消費のための脱気槽、及び／又は、ＢＯＤ及びＳＳを除去する固液分離手段を設けることが好ましい。尚、脱気槽では、硝化処理水中の硝化細菌及び／又は希釈水中に含まれる一般細菌によって、ＤＯが低減される。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように、本発明のアンモニア含有廃水の処理装置によれば、高濃度の亜硝酸が蓄積することで嫌気性アンモニア酸化細菌が失活するのを防止することができるので、安定してアンモニア含有廃水を処理することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明において、アンモニアと亜硝酸とを含む一次処理水は、アンモニア酸化細菌が充填された亜硝酸型の硝化槽の硝化条件を制御することにより、アンモニア含有廃水中のアンモニアの一部を亜硝酸に変換する方法、又は、アンモニア含有廃水を分配器で前記亜硝酸型の硝化槽と、嫌気性アンモニア酸化槽とに分配し、硝化槽に分配されたアンモニア含有廃水中のアンモニアを全て亜硝酸に変換する方法、のいずれかを採用できる。
【００２２】
尚、以下の実施形態においては、アンモニアと亜硝酸とを含む一次処理水を、アンモニア酸化細菌が充填された亜硝酸型の硝化槽の硝化条件を制御することにより、アンモニア含有廃水中のアンモニアの一部を亜硝酸に変換する方法において説明するが、アンモニアと亜硝酸とを含む一次処理水を、アンモニア含有廃水を分配器で前記亜硝酸型の硝化槽と、嫌気性アンモニア酸化槽とに分配し、硝化槽に分配されたアンモニア含有廃水中のアンモニアを全て亜硝酸に変換する方法においても同様に成り立つ。
【００２３】
以下、添付図面に従って、本発明に係るアンモニア含有廃水の処理装置について詳述する。
【００２４】
図１に示すように、アンモニア含有廃水の処理装置１０は、主に、アンモニア含有廃水（単に「廃水」ともいう）に含まれるアンモニアの一部を亜硝酸に硝化する亜硝酸型の硝化槽１２と、この硝化槽１２から流出する廃水中のアンモニアと亜硝酸とを嫌気性アンモニア酸化細菌により除去する嫌気性アンモニア酸化槽１４と、希釈ライン２６と、を備えている。
【００２５】
アンモニア含有廃水としては特に限定しないが、下水処理場においては、下水汚泥を消化した消火汚泥を固液分離した後に排出される汚泥脱水ろ液や、アンモニア臭気をスクラバー処理して排出されるアンモニアスクラバー廃水などが上げられる。その他に、半導体工場排水、金属洗練廃水、ゴミ浸出水などが上げられる。
【００２６】
亜硝酸型の硝化槽１２（単に「硝化槽１２」ともいう）は、アンモニア含有廃水が流入する流入流路１８と連通している。
【００２７】
亜硝酸型の硝化槽１２内には、アンモニアを亜硝酸に酸化するアンモニア酸化細菌が保持されると共に、槽底部にはブロアーから圧送されるエアを曝気する曝気管が設けられる。これにより、亜硝酸型の硝化槽に分配されたアンモニア含有廃水中のアンモニアの略全量が、アンモニア酸化細菌により亜硝酸に酸化される。
【００２８】
亜硝酸型の硝化槽内にアンモニア酸化細菌を保持する方法としては、担体や固定床を好適に使用することが挙げられる。担体の材料としては、ポリビニルアルコールやアルギン酸、ポリエチレングリコール系のゲルや、セルロース、ポリエステル、ポリプロピレン、塩化ビニル等のプラスチック担体等が挙げられるが、特に限定するものではない。また、アンモニア酸化細菌を担体内部に包括固定化する方法や担体表面に付着固定化する方法があるが、どちらの方法を使用してもよい。例えばアンモニア酸化細菌を包括固定化した担体を製造するには、アンモニア酸化細菌や亜硝酸酸化細菌等を含む複合微生物汚泥を包括固定化した担体を加熱処理して、複合微生物汚泥中の亜硝酸酸化細菌を失活する方法がある。この場合の加熱処理温度は、５０〜９０℃の範囲が好ましく、６０〜８０℃の範囲がより好ましい。担体の形状については、球形や円筒形、多孔質、立方体、スポンジ状、ハニカム状等の整形を行ったものを使用することが好ましい。尚、固定床については後記する嫌気性アンモニア酸化細菌を嫌気性アンモニア酸化槽内に保持する方法において詳説するので、ここでは省略する。
【００２９】
図１に示すように、硝化槽１２の下流側には、流入ライン２０を介して嫌気性アンモニア酸化槽１４が設けられている。
【００３０】
嫌気性アンモニア酸化槽１４内には、嫌気性アンモニア酸化細菌が保持され以下の反応式により、アンモニアを水素供与体とすると共に亜硝酸を水素受容体として、アンモニアと亜硝酸とが同時脱窒される。
【００３１】
１．００ＮＨ４＋１．３２ＮＯ２＋０．０６６ＨＣＯ３＋０．１３Ｈ＋
→１．０２Ｎ２＋０．２６ＮＯ３＋０．０６６ＣＨ２Ｏ０．５Ｎｏ０．１５＋２.０３Ｈ２Ｏ
…（式１）
嫌気性アンモニア酸化法は、（式１）から分かるように、アンモニアと亜硝酸とが１：１．３２の比率で反応するとされている。従って、亜硝酸型の硝化槽１２における硝化率を１００％と仮定すると、廃水原水中のアンモニアの約５７％を亜硝酸型に硝化し、残りの４３％のアンモニアを残留させることで、嫌気性アンモニア酸化槽に流入する原水中のアンモニアと亜硝酸との比率を１：１．３２に調整することができる。
【００３２】
嫌気性アンモニア酸化槽１４内には嫌気性アンモニア酸化細菌が保持されるが、保持する方法は、亜硝酸型の硝化槽におけるアンモニア酸化細菌の保持方法と同様に担体や固定床を好適に使用することができる。担体を利用した方法は上記に示したので省略し、ここでは固定床について説明する。固定床を用いる場合の材料としては、ポリエチレン、ポリエステル、ポリプロピレン、塩化ビニル等のプラスチック素材や、活性炭ファイバー等を用いることができるが、特にこれらに限定するものではない。固定床の形状としては、繊維状、菊花状に整形したものや、ハニカム状に整形したものがあるが特に限定しない。嫌気性アンモニア酸化槽内に充填する固定床のみかけ容積としては、３０〜８０％の範囲が良く、好ましくは４０〜８０％の範囲である。また、空隙率としては、８０％以上のものを好適に使用することができる。担体や固定床以外にも、微生物の自己造粒を利用したグラニュールも本発明に利用できる。
【００３３】
以上の硝化槽１２と嫌気性アンモニア酸化槽１４とでアンモニア含有廃水中のアンモニアを脱窒した後、二次処理水として流出流路３２から排出される。このように、アンモニア含有廃水を処理するには、まず硝化工程において、アンモニアの約半量を亜硝酸に硝化する。上記（式１）に示す通り、アンモニアと亜硝酸の比は、１：１．３２となるよう調整する必要があるが、特に、アンモニア濃度が高濃度となる場合、例えば発酵廃水などではアンモニアが１０００ｍｇＮ／Ｌ程度となるが、このとき、嫌気性アンモニア酸化に適したアンモニアと亜硝酸の比率となるよう、硝化工程にて酸化すると、アンモニア４３１ｍｇＮ／Ｌ、亜硝酸５６９ｍｇ／Ｌとなってしまう。従って、嫌気性アンモニア酸化槽への流入水中の亜硝酸濃度が５６９ｍｇ／Ｌと高濃度になってしまう。ここで、もし、何らかのトラブルが装置に発生した場合や、装置の立上げ開始の場合には、処理が十分にされず、高濃度の亜硝酸が蓄積することになり、嫌気性アンモニア酸化細菌が失活してしまう。
【００３４】
そこで、本発明は、図１に示すように、流入ライン２０に硝化槽１２で生成された亜硝酸を含むアンモニア含有廃水の窒素濃度に応じて希釈する希釈水を合流させるための希釈ライン２６を備えた。
【００３５】
このように、硝化槽で生成された亜硝酸を含むアンモニア含有廃水に希釈水を添加する希釈ライン２６を設けたので、高濃度の亜硝酸が蓄積して嫌気性アンモニア酸化細菌が失活することを防ぐことができる。尚、希釈水は、本発明においては、二次処理水や中水を使うことができる。
【００３６】
従って、本発明は、以下の場合に有効である。
【００３７】
（１）何らかの要因（水温低下、廃水中の阻害物資、原水中の亜硝酸濃度の上昇、急激な負荷の上昇）によって、槽内の亜硝酸濃度が上昇した場合
このとき、希釈ラインを作動させることによって、嫌気性アンモニア酸化槽の亜硝酸濃度が上昇し、嫌気性アンモニア酸化細菌の活性が低下することを防ぐことができる。
【００３８】
（２）流入水中の亜硝酸濃度が低濃度であることが望まれる場合
即ち、装置の立上げ時、又は、装置の運転開始時において、槽内の活性が十分でないときにいきなり高濃度の廃水を流入させると、嫌気性アンモニア酸化細菌の活性が低下する。
【００３９】
このとき、亜硝酸濃度を低減してから流入させられれば、嫌気性アンモニア酸化細菌の活性低下を防ぐことができる。
【００４０】
また、本発明において、希釈水は、嫌気性アンモニア酸化細菌は、酸素の混入に弱いため、希釈水はＤＯの低い廃水が好ましい。そして、嫌気性アンモニア酸化細菌は、酸素の混入に弱いため、希釈水中のＢＯＤ(生物化学的酸素要求量)は低い方が好ましい。また、ＳＳ（浮遊物質量）が多量混入すると、嫌気性アンモニア酸化槽内に蓄積したり汚泥からＢＯＤ成分が溶出したりするので、嫌気性アンモニア酸化細菌が失活する。従って、希釈水は、ＤＯが低く、ＳＳが少なく、またＢＯＤも低いことが好ましい。
【００４１】
従って、希釈水のＤＯ濃度（溶存酸素濃度）が高い場合は、窒素ガス等で脱気処理して用いることが好ましい。即ち、本発明のアンモニア含有廃水の処理装置において、図２に示すように、硝化槽１２で生成された亜硝酸を含むアンモニア含有廃水と希釈水との希釈廃水を脱気するために、脱気槽１６を備えることが好ましい。亜硝酸を含むアンモニア含有廃水と希釈水との希釈廃水のＤＯを低減することができる。硝化槽１２からの流出水にはＤＯが多く含まれること、又、希釈水にＤＯが含まれるケースが想定されるからである。尚、この脱気槽１６では、硝化処理水中の硝化細菌及び／又は希釈水中に含まれる一般細菌によって、ＤＯが低減される。
【００４２】
また、図示しないが、脱気する脱気槽の他に、ＢＯＤ及びＳＳを除去する固液分離手段を設置することが好ましい。即ち、希釈水にＤＯの他に、ＢＯＤ及びＳＳが含まれるケースが想定されることから、ＢＯＤ及びＳＳを除去する固液分離手段を設けることが好ましい。尚、固液分離手段としては、例えば、遠心分離機、濾過器、固液分離槽が考えられる。
【００４３】
図３は、下水処理施設において下水処理水を嫌気性アンモニア酸化槽の希釈水に使用できるようにしたものである。生物処理槽４０で処理された下水が沈殿槽４２に移され、沈殿槽４２での上積み液（処理水）を希釈水として流入ライン２６に流入させる。これにより、希釈倍率に応じて、任意に処理水を利用できる。下水処理水を用いると、脱気処理が不要であることから、有効であると考えられる。
【００４４】
また、図４は、図３において更に、希釈により処理できなかった亜硝酸型硝化処理水を生物処理槽４０に戻すためのライン５１と、嫌気性アンモニア酸化槽１４の水質が十分に得られなかった場合や、嫌気性アンモニア酸化反応により生じた硝酸を更に処理したい場合に生物処理槽４０に戻すためのライン５２を設けたものである。
【００４５】
尚、図３と図４のアンモニア含有廃水の処理装置において、生物処理槽４０と沈殿槽４２とがある施設として下水処理施設を例にしたが、半導体工場廃水処理など下水処理施設同様の効果が得られる廃水処理工程であれば良く、下水処理施設だけには限定されない。
【００４６】
このように、本発明によって、何らかのトラブルが発生した場合に処理が十分にされず高濃度の亜硝酸が蓄積することが想定されるが、そのようなトラブル時に嫌気性アンモニア酸化細菌が失活するのを防止することができる。
【実施例】
【００４７】
以下に本発明の実施例を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００４８】
アンモニアを主体とした合成廃水を用いて、廃水処理試験を行った。アンモニア濃度は１０００ｍｇＮ／Ｌである。下水汚泥をポリエチレングリコール系のゲルで包括固定化した担体を用いて、硝化処理した。硝化処理実験には２０Ｌの反応槽を用意し、水温３０℃の条件下で行った。ＨＴＲ（水理学的滞留時間）は８時間の条件で行い、ｐＨは７．５となるように炭酸水素ナトリウムを用いて調整した。平均処理水濃度としてアンモニア濃度４００ｍｇ／Ｌ、亜硝酸濃度５５０ｍｇ／Ｌを得た。この廃水を用いて嫌気性アンモニア酸化槽の立上げを行うこととした。
【００４９】
（比較例）
［実験１］
まず、硝化処理水を希釈せずに嫌気性アンモニア酸化槽を立上げることとした。嫌気性アンモニア酸化槽の運転条件としては、滞留時間は２日、水温３０度、ＰＨ＝７．６とした。実験には４Ｌの反応槽を用意し、反応槽内部には、嫌気性アンモニア酸化細菌の集積汚泥をポリエチレングリコール系のゲルで包括固定化した担体を０．８Ｌ充填した。固定化した嫌気性アンモニア酸化細菌は、下水汚泥から集積培養したものであり、担体内の汚泥濃度は１．０％とした（参考：特開２００５−３４２７０５号公報）。その結果、運転４日後にサンプリングした結果、槽内の亜硝酸濃度は４５０ｍｇ／Ｌであり、槽内の亜硝酸濃度が上昇してしまった。滞留時間を７日に変更して約３ヶ月間運転したが、脱窒活性を０．５ｋｇ−Ｎ／ｍ３／ｄ以上に上昇することはできなかった。
【００５０】
（実施例）
［実験１］
比較例の硝化処理水を用いて、図１のアンモニア含有廃水の処理装置１０で、立上げ試験を行った。希釈水には、窒素ガスにより脱気処理した水道水を用いて、試験を行なった。硝化処理水１に対して、希釈水９の割合（１０倍）で希釈した。さらに、活性の上昇に伴い、徐々に希釈倍率を落とした。尚、希釈時には、硝化処理水がすべて嫌気性アンモニア酸化槽へ流入させることができないので、一部は別系統で処理を行なった。嫌気性アンモニア酸化槽の運転条件としては、滞留時間は２日、水温３０度、ＰＨ＝７．６とした。実験には４Ｌの反応槽を用意し、反応槽内部には、比較例同様に、嫌気性アンモニア酸化細菌の集積汚泥をポリエチレングリコール系のゲルで包括固定化した担体を０．８Ｌ充填した。固定化した嫌気性アンモニア酸化細菌は、下水汚泥から集積培養したものであり、担体内の汚泥濃度は１．０％とした。
【００５１】
その結果、約１週間亜硝酸濃度の除去率が５０％以下であったが、徐々に除去率が増加した。そして、希釈倍率を徐々に低下させ、１ヶ月後には、無希釈で流すことができた。
さらに、滞留時間を短くすることで、約２ヶ月後には、３．０ｋｇ−Ｎ／ｍ３／ｄを得ることができた。
【００５２】
このように、運転立上げ初期においては、いきなり高濃度の亜硝酸濃度の廃水を流すことが難しいので、希釈水を用いることが有用である。
【００５３】
［実験２］
また、希釈水として、下水の原水（１）、脱窒槽から採取した排水（２）、又は、下水処理水（３）を用いて試験を行なった。実験に用いた反応装置、担体、及び、運転条件は実施例［実験１］と同様である。尚、この廃水中にはいずれもＤＯはほとんど含まれておらず、水道水使用時のように脱気処理が不要であった。
【００５４】
下水の原水（１）を用いた場合には、亜硝酸の除去が確認できたが、アンモニアの除去が確認できなかった。すなわち、嫌気性アンモニア酸化反応ではなく、通常の脱窒反応が生じていた。この傾向は約２ヶ月間運転しても変わらず、嫌気性アンモニア酸化槽の立上げを行なうことができなかった。
【００５５】
脱窒槽から採取した廃水（２）を用いた場合には、約２ヶ月間運転しても嫌気性アンモニア酸化槽の立上げをおこなうことができなかった。廃水中にはＳＳが２０００ｍｇ／Ｌ含まれており、汚泥の腐敗によって、立上げの阻害になったと考えられる。
【００５６】
下水処理水（３）を用いた場合には、水道水を使用したときと同じ結果を得ることができた。下水処理水を用いると、脱気処理が不要であることから、有効であると考えられる。これを実現させる方法として、図３や図４のアンモニア含有廃水の処理装置が考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明に係るアンモニア含有廃水の処理装置の概略構成を示した平面図
【図２】本発明の第２の実施の形態に係るアンモニア含有廃水の処理装置の概略構成を示した平面図
【図３】本発明の第３の実施の形態に係るアンモニア含有廃水の処理装置の概略構成を示した平面図
【図４】本発明の第４の実施の形態に係るアンモニア含有廃水の処理装置の概略構成を示した平面図
【符号の説明】
【００５８】
１０，１０’…アンモニア含有廃水の処理装置、１２…硝化槽、１４…嫌気性アンモニア酸化槽、１６…脱気槽、１８…流入流路、２０…流入ライン、２６…希釈ライン、３２…流出流路、４０…生物処理槽、４２…沈殿槽
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンモニア含有廃水中のアンモニアの一部を亜硝酸に硝化処理した一次処理水を、アンモニアと亜硝酸とを基質とする嫌気性アンモニア酸化細菌が充填された嫌気性アンモニア酸化槽で処理するアンモニア含有廃水の処理装置において、
前記一次処理水が前記嫌気性アンモニア酸化槽に流入する流入ラインと、
前記流入ラインに、前記一次処理水に含まれる亜硝酸濃度に応じて前記一次処理水を希釈する希釈水を合流させる希釈ラインと、を備えたことを特徴とするアンモニア含有廃水の処理装置。
【請求項２】
前記希釈水は、下水処理の沈殿池から採取することを特徴とする請求項１に記載のアンモニア含有廃水の処理装置。
【請求項３】
前記一次処理水と前記希釈水とが合流した合流水から、該合流水中の溶存酸素（ＤＯ）を脱気する脱気槽と、合流水中のＢＯＤ及びＳＳを除去する固液分離手段と、の少なくとも１つを備えたことを特徴とする請求項１のアンモニア含有廃水の処理装置。
【請求項１】
アンモニア含有廃水中のアンモニアの一部を亜硝酸に硝化処理した一次処理水を、アンモニアと亜硝酸とを基質とする嫌気性アンモニア酸化細菌が充填された嫌気性アンモニア酸化槽で処理するアンモニア含有廃水の処理装置において、
前記一次処理水が前記嫌気性アンモニア酸化槽に流入する流入ラインと、
前記流入ラインに、前記一次処理水に含まれる亜硝酸濃度に応じて前記一次処理水を希釈する希釈水を合流させる希釈ラインと、を備えたことを特徴とするアンモニア含有廃水の処理装置。
【請求項２】
前記希釈水は、下水処理の沈殿池から採取することを特徴とする請求項１に記載のアンモニア含有廃水の処理装置。
【請求項３】
前記一次処理水と前記希釈水とが合流した合流水から、該合流水中の溶存酸素（ＤＯ）を脱気する脱気槽と、合流水中のＢＯＤ及びＳＳを除去する固液分離手段と、の少なくとも１つを備えたことを特徴とする請求項１のアンモニア含有廃水の処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−１３６７２５（Ｐ２００９−１３６７２５Ａ）
【公開日】平成２１年６月２５日（２００９．６．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３１３５５１（Ｐ２００７−３１３５５１）
【出願日】平成１９年１２月４日（２００７．１２．４）
【出願人】（０００００５４５２）株式会社日立プラントテクノロジー (1,767)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月２５日（２００９．６．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月４日（２００７．１２．４）
【出願人】（０００００５４５２）株式会社日立プラントテクノロジー (1,767)
【Ｆターム（参考）】
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