亜硝酸型硝化反応汚泥並びにその製造方法及び製造装置、並びに廃水処理方法及び廃水処理装置
【課題】エネルギーコストが低く、長期間にわたって安定した廃水処理を簡便に行うことができる亜硝酸型硝化反応汚泥並びにその製造方法及び製造装置、並びに廃水処理方法及び廃水処理装置を提供することを目的とする。
【解決手段】アンモニア酸化細菌と亜硝酸酸化細菌とを含む活性汚泥１２のｐＨが１０以上になるように、アルカリ液タンク１８からアルカリ液を活性汚泥１２に添加する。これにより、活性汚泥１２中の亜硝酸酸化細菌を失活させて、アンモニア酸化細菌を優占的に集積させることができる。これにより、アンモニア性窒素の硝化反応を亜硝酸の段階で止めて、硝化反応時の酸素の供給量と、還元反応時の水素供与体の供給量とを低減することができる。
【解決手段】アンモニア酸化細菌と亜硝酸酸化細菌とを含む活性汚泥１２のｐＨが１０以上になるように、アルカリ液タンク１８からアルカリ液を活性汚泥１２に添加する。これにより、活性汚泥１２中の亜硝酸酸化細菌を失活させて、アンモニア酸化細菌を優占的に集積させることができる。これにより、アンモニア性窒素の硝化反応を亜硝酸の段階で止めて、硝化反応時の酸素の供給量と、還元反応時の水素供与体の供給量とを低減することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、亜硝酸型硝化反応汚泥並びにその製造方法及び製造装置、並びに廃水処理方法及び廃水処理装置に係る。ここで亜硝酸型硝化反応汚泥とは、アンモニア性窒素を亜硝酸に酸化するアンモニア酸化細菌を優占的に集積させた活性汚泥をいう。
【背景技術】
【０００２】
アンモニア性窒素を含む廃水の処理方法として、硝化細菌によりアンモニア性窒素を硝酸に硝化（酸化）した後、この硝酸を脱窒細菌により窒素ガスに還元することで、アンモニア性窒素を除去する硝化脱窒方法が知られている。
【０００３】
しかし、上記硝化脱窒方法では、廃水中のアンモニア性窒素（ＮＨ４）を、亜硝酸（ＮＯ２）を経由して硝酸（ＮＯ３）まで硝化するため、硝化反応の際に多量の酸素を供給する必要がある。また硝酸から窒素ガスへの脱窒反応の際に多量の水素供与体（例えばメタノール）を供給する必要がある。
【０００４】
そこで、アンモニア性窒素の硝化反応を亜硝酸の段階で止めて、この亜硝酸を窒素ガスに脱窒することで、硝化反応時の酸素の供給量と、脱窒反応時の水素供与体の供給量とを低減することが考えられる。
【０００５】
一方、従来の硝化脱窒方法に代わる廃水処理方法として、嫌気性アンモニア酸化細菌による脱窒処理を伴う廃水処理方法が注目を集めている。この方法は、廃水中のアンモニア性窒素を亜硝酸に硝化した後、当該亜硝酸と、廃水中のアンモニア性窒素とを嫌気性アンモニア酸化細菌により同時脱窒するものであり、硝化反応時の酸素の供給量を低減することができるだけでなく、脱窒反応時に水素供与体を供給する必要がない点で従来の硝化脱窒方法よりも有利である。しかし、嫌気性アンモニア酸化細菌を用いて廃水処理を行うためには、廃水中のアンモニア性窒素の硝化反応を亜硝酸の段階で止める必要がある。
【０００６】
このような理由から、廃水中のアンモニア性窒素を亜硝酸に硝化する亜硝酸型の硝化反応を提供する微生物担体の作製方法がいくつか提案されている。
【０００７】
例えば特許文献１には、加熱処理により、亜硝酸型の硝化反応に適した硝化細菌だけを集積させることで、アンモニア性窒素の硝化反応を亜硝酸の段階で止める方法が記載されている。この方法では、アンモニア性窒素を亜硝酸に酸化するアンモニア酸化細菌と、亜硝酸を硝酸に硝化する亜硝酸酸化細菌とを含む担体に対して加熱処理を施すことで、亜硝酸酸化細菌を失活させて、アンモニア酸化細菌を担体中に優占的に集積させる。この担体を用いれば、廃水中のアンモニア性窒素の硝化反応を亜硝酸の段階で止めることができる。
【０００８】
しかし特許文献１に記載された方法では、担体の加熱処理時に多量の熱エネルギーを供給する必要がある。このため、エネルギーコストを低減する観点から、担体の加熱処理を伴わない方法が提案されている。
【０００９】
例えば特許文献２は、アンモニア酸化細菌と亜硝酸酸化細菌とを含む活性汚泥を包括固定した担体に対して酸処理を施すことにより、アンモニア酸化細菌を優占的に集積させた担体を作製して、当該担体を用いて廃水処理を行う方法を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許３７８８６０１号公報
【特許文献２】特開２００８−２７２６１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献２に記載された方法では、廃水等により外部から持ち込まれる亜硝酸酸化細菌を失活させるため担体を定期的に酸処理する必要があり、この酸処理の条件によっては、担体の機械的強度が徐々に劣化して、担体内部の硝化細菌が流出してしまう場合がある。
【００１２】
また担体を定期的に酸処理するには、硝化反応槽中の廃水と担体とを分離して、担体だけを回収しなければならず、担体回収のための複雑な工程が必要となる。
【００１３】
さらに酸処理された担体を中和せずに硝化反応槽に投入すると、硝化反応槽におけるｐＨが低下して、硝化反応速度が小さくなってしまう場合がある。
【００１４】
本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、エネルギーコストが低く、長期間にわたって安定した廃水処理を簡便に行うことができる亜硝酸型硝化反応汚泥並びにその製造方法及び製造装置、並びに廃水処理方法及び廃水処理装置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】
【００１５】
本発明に係る亜硝酸型硝化反応汚泥の製造方法は、アンモニア酸化細菌を優占的に集積させた亜硝酸型硝化反応汚泥の製造方法であって、少なくともアンモニア酸化細菌と亜硝酸酸化細菌とを含む活性汚泥のｐＨが１０以上になるように、前記活性汚泥に対してアルカリ処理を施す工程を含むことを特徴とする。
【００１６】
ここで、「ｐＨが１０以上」とは、ｐＨが１０以上１４未満の場合だけでなく、ｐＨメーターによる実測が困難なｐＨが１４以上の場合をも含む。なお本明細書において「ｐＨ」は、２５℃、１ａｔｍの状態における−ｌｏｇ１０［Ｈ＋］を意味する（ただし、［Ｈ＋］は水素イオン濃度（ｍｏｌ／Ｌ）である）。
【００１７】
本願発明者が鋭意検討した結果、アンモニア酸化細菌がアルカリに対し高い耐性を持つ一方で、亜硝酸酸化細菌はアルカリに対して耐性が低いことが明らかになった。上記製造方法は、このようなアンモニア酸化細菌と亜硝酸酸化細菌とのアルカリ耐性の違いを利用したものであり、活性汚泥に対してアルカリ処理を施すことにより、亜硝酸酸化細菌を失活させて、アンモニア酸化細菌を優占的に集積させることができる。
【００１８】
またアルカリ処理は、担体の加熱処理に比べて低コストで行うことができるため、エネルギーコストを削減することができる。
【００１９】
またアンモニア酸化細菌を担体ではなく活性汚泥に集積させることにより、担体の破損に起因する硝化反応速度の低下を防止することができるとともに、担体回収のための複雑な工程を省略することができる。
【００２０】
さらにアルカリ処理された活性汚泥を中和せずに硝化反応槽に投入しても、硝化反応速度を低下させることはないため、中和処理を省略することができる。
【００２１】
上記亜硝酸型硝化反応汚泥の製造方法において、前記アルカリ処理を施す工程では、前記活性汚泥にアルカリ液を添加することで、前記活性汚泥のｐＨを１０以上１４以下（さらに好ましくは１１以上１４以下）の範囲で保持することが好ましい。
【００２２】
活性汚泥のｐＨを上記範囲に調節することで、アンモニア酸化細菌を失活させることなく、亜硝酸酸化細菌を選択的に失活させることができる。
【００２３】
上記亜硝酸型硝化反応汚泥の製造方法において、前記アルカリ処理は、下記（１）〜（３）のうち少なくとも一つの条件で行うことが好ましい。
【００２４】
（１）前記活性汚泥のｐＨを１３以上の範囲で５分以上保持する。
【００２５】
（２）前記活性汚泥のｐＨを１２以上１３未満の範囲で１０分以上保持する。
【００２６】
（３）前記活性汚泥のｐＨを１０以上１２未満の範囲で６０分以上保持する。
【００２７】
これにより、亜硝酸酸化細菌を確実に失活させて、アンモニア酸化細菌がより選択的に集積した活性汚泥を製造することができる。
【００２８】
本発明にかかる亜硝酸型硝化反応汚泥は、上記亜硝酸型硝化反応汚泥の製造方法により製造することができる。
【００２９】
本発明に係る亜硝酸型硝化反応汚泥の製造装置は、アンモニア酸化細菌を優占的に集積させた亜硝酸型硝化反応汚泥の製造装置であって、少なくともアンモニア酸化細菌と亜硝酸酸化細菌とを含む活性汚泥のｐＨが１０以上になるように、前記活性汚泥に対してアルカリ処理を施すアルカリ処理装置を含むことを特徴とする。
【００３０】
アルカリ処理装置により、ｐＨ１０以上のアルカリ処理を活性汚泥に施すことで、活性汚泥中の亜硝酸酸化細菌を失活させて、アンモニア酸化細菌を優占的に集積させることができる。
【００３１】
本発明に係る廃水処理方法は、アンモニア性窒素を含む廃水を処理する廃水処理方法であって、少なくともアンモニア酸化細菌と亜硝酸酸化細菌とを含む活性汚泥のｐＨが１０以上になるように、前記活性汚泥に対してアルカリ処理を施す工程と、前記アルカリ処理が施された前記活性汚泥により、前記廃水に含まれる前記アンモニア性窒素を亜硝酸に酸化する工程と、前記亜硝酸に対して脱窒処理を施す工程とを含むことを特徴とする。
【００３２】
上記廃水処理方法によれば、活性汚泥に対してｐＨ１０以上のアルカリ処理を施すことにより、アンモニア酸化細菌を活性汚泥中に優占的に集積させることにより、アンモニア性窒素の硝化反応を亜硝酸の段階で止めることができる。これにより、硝化反応時の酸素の供給量と、還元反応時の水素供与体の供給量とを低減することができる。
【００３３】
上記廃水処理方法において、前記脱窒処理を施す工程では、嫌気性アンモニア酸化細菌によって、前記廃水に含まれる前記アンモニア性窒素を水素供与体とし、前記アンモニア性窒素を酸化する工程で生成した前記亜硝酸を脱窒してもよい。
【００３４】
上記廃水処理方法において、前記脱窒処理を施す工程では、脱窒細菌によって、前記アンモニア性窒素を酸化する工程で生成した前記亜硝酸を脱窒してもよい。
【００３５】
上記廃水処理方法において、前記アンモニア性窒素を前記亜硝酸に酸化する工程で用いた前記活性汚泥を回収する工程と、回収された前記活性汚泥に対して前記アルカリ処理を施す工程とを含むことが好ましい。
【００３６】
これにより、外部から亜硝酸酸化細菌が持ち込まれる場合であっても、亜硝酸型の硝化性能を長期にわたって維持することができる。
【００３７】
上記廃水処理方法において、前記アルカリ処理が施された前記活性汚泥に酸剤を添加して、前記活性汚泥のｐＨを調整する工程を含むことが好ましい。
【００３８】
このように、酸剤の添加によりアルカリ処理後の活性汚泥のｐＨを小さくすることで、廃水処理の効率が低下してしまうことを防止することができる。
【００３９】
本発明の廃水処理装置は、アンモニア性窒素を含む廃水を処理する廃水処理装置であって、少なくともアンモニア酸化細菌と亜硝酸酸化細菌とを含む活性汚泥のｐＨが１０以上になるように、前記活性汚泥に対してアルカリ処理を施すアルカリ処理装置と、前記アルカリ処理が施された前記活性汚泥により、前記廃水に含まれる前記アンモニア性窒素を亜硝酸に酸化する亜硝酸生成槽と、前記亜硝酸に対して脱窒処理を行う脱窒槽とを含むことを特徴とする。
【００４０】
上記廃水処理装置において、前記脱窒槽は、嫌気性アンモニア酸化細菌によって、前記廃水に含まれる前記アンモニア性窒素を水素供与体とし、前記亜硝酸生成槽において生成した前記亜硝酸を脱窒してもよい。
【００４１】
上記廃水処理装置において、前記脱窒槽は、脱窒細菌によって、前記亜硝酸生成槽において生成した前記亜硝酸を脱窒してもよい。
【００４２】
上記廃水処理装置において、前記亜硝酸生成槽から前記活性汚泥を回収する回収装置と、前記回収装置により回収された前記活性汚泥に対して前記アルカリ処理を施して、前記活性汚泥を再生する再生装置とを含むことが好ましい。
【００４３】
上記廃水処理装置において、前記アルカリ処理が施された前記活性汚泥に酸剤を添加して、前記活性汚泥のｐＨを調整するｐＨ調整装置を含むことが好ましい。
【発明の効果】
【００４４】
本発明によれば、活性汚泥に対してｐＨ１０以上のアルカリ処理を施すことにより、亜硝酸酸化細菌を失活させて、アンモニア酸化細菌を優占的に集積させることができる。これにより、廃水中のアンモニア性窒素の硝化反応を亜硝酸の段階で止めて、硝化反応時の酸素の供給量と、還元反応時の水素供与体の供給量とを低減することができる。
【００４５】
アルカリ処理は、担体の加熱処理に比べて低コストで行うことができるため、エネルギーコストを削減することができる。
【００４６】
またアンモニア酸化細菌を担体ではなく活性汚泥に集積させることにより、担体の破損に起因する硝化反応速度の低下を防止することができるとともに、担体回収のための複雑な工程を省略することができる。
【００４７】
さらにアルカリ処理された活性汚泥を中和せずに硝化反応槽に投入しても、硝化反応速度を低下させることはないため、中和処理を省略することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明に係る亜硝酸型硝化反応汚泥の製造装置（反応汚泥製造装置）の一例を示す構成図である。
【図２】亜硝酸型硝化反応汚泥を用いた硝化処理装置の一例を示す構成図である。
【図３】第１の廃水処理実験に用いた合成廃水の水質を示す表である。
【図４】第１の廃水処理実験の条件下における処理水中の窒素濃度を示すグラフであり、（ａ）〜（ｃ）それぞれ本発明汚泥Ａ〜Ｃを用いた場合の窒素濃度を示し、（ｄ）は比較汚泥を用いた場合の窒素濃度を示す。
【図５】第２の廃水処理実験に用いた合成廃水の水質を示す表である。（ａ）は亜硝酸性窒素を４４ｍｇ／Ｌ含有する合成廃水の水質を示す表であり、（ｂ）はアンモニア性窒素を４４ｍｇ／Ｌ含有する合成廃水の水質を示す表である。
【図６】第２の廃水処理実験に用いた好気反応槽を示す構成図である。
【図７】（ａ）は、亜硝酸性窒素を４４ｍｇ／Ｌ含有する合成廃水（図５（ａ）参照）を１ヶ月間連続曝気処理して得られた上澄み液の硝酸性窒素濃度を示すグラフである。（ｂ）はアンモニア性窒素を４４ｍｇ／Ｌ含有する合成廃水（図５（ｂ）参照）を１ヶ月間連続曝気処理して得られた上澄み液の亜硝酸性窒素濃度を示すグラフである。
【図８】反応汚泥のアルカリ処理を定期的に行う硝化処理装置の一例を示す構成図である。
【図９】第３の廃水処理実験に用いた廃水の平均水質を示す表である。
【図１０】第３の廃水処理実験の条件下における処理水中の窒素濃度を示すグラフである。
【図１１】（ａ）は脱窒菌による脱窒処理を伴う廃水処理方法を示す工程図であり、（ｂ）は嫌気性アンモニア酸化細菌による脱窒処理を伴う廃水処理方法を示す工程図である。
【図１２】本発明に係る廃水処理方法を実施するための廃水処理装置の一例を示す構成図である。
【図１３】図１２に示す廃水処理装置の変形例を示す構成図である。
【図１４】図１２に示す廃水処理装置の他の変形例を示す構成図である。
【図１５】図１４に示す廃水処理装置の変形例を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
以下、添付図面に従って本発明の実施形態について説明する。
【００５０】
本発明に係る亜硝酸型硝化反応汚泥は、アンモニア性窒素を亜硝酸に酸化するアンモニア酸化細菌を優占的に集積させた活性汚泥である。
【００５１】
図１は亜硝酸型硝化反応汚泥の製造装置（反応汚泥製造装置）の一例を示す構成図である。同図に示すように、反応汚泥製造装置１０は、活性汚泥１２が溜められたアルカリ処理槽１４と、活性汚泥１２のｐＨを測定するｐＨ測定機１６と、ｐＨ測定機１６の測定結果に基づいてアルカリ液タンク１８に溜められたアルカリ液をアルカリ処理槽１４に供給するポンプＰとにより構成される。
【００５２】
活性汚泥１２は、少なくともアンモニア酸化細菌と亜硝酸酸化細菌とを含む複合微生物系の汚泥であり、例えば、下水や工場廃水を処理する処理場の活性汚泥、湖沼や河川や海の底泥、地表の土壌等を使用することができる。
【００５３】
活性汚泥１２のｐＨは、ｐＨ測定機１６により常に測定されており、このｐＨ測定機１６の測定結果に基づいて、ポンプＰによるアルカリ処理槽１４へのアルカリ液の供給量が調節される。これにより、活性汚泥１２に対して、ｐＨ１０以上のアルカリ処理が施される。ここで、「ｐＨが１０以上」とは、ｐＨが１０以上１４未満の場合だけでなく、一般的なｐＨメーターによる実測が困難なｐＨが１４以上の場合をも含む。例えば、理論上ｐＨが１４よりも高い値になる２規定の水酸化ナトリウムに活性汚泥１２を投入する場合であっても、アルカリ処理後の活性汚泥１２を中和して、一定時間放置することで、活性汚泥１２中のアンモニア酸化細菌を再活性化することができる。
【００５４】
本願発明者が鋭意検討した結果、アンモニア酸化細菌がアルカリに対し高い耐性を持つ一方で、亜硝酸酸化細菌はアルカリに対して耐性が低いことが明らかになった。上記構成の反応汚泥製造装置１０は、このようなアンモニア酸化細菌と亜硝酸酸化細菌とのアルカリ耐性の違いを利用したものであり、活性汚泥１２に対してｐＨ１０以上のアルカリ処理を施すことにより、亜硝酸酸化細菌を失活させて、アンモニア酸化細菌が優占的に集積した反応汚泥を製造することができる。
【００５５】
活性汚泥１２のアルカリ処理は、ｐＨが１０以上１４以下の範囲であることが好ましく、ｐＨが１１以上１４以下の範囲であることがさらに好ましい。これにより、アンモニア酸化細菌を失活させることなく、亜硝酸酸化細菌を迅速に殺菌することができる。
【００５６】
また活性汚泥１２のアルカリ処理は、下記（１）〜（３）のうち少なくとも一つの条件で行うことが好ましい。
【００５７】
（１）活性汚泥１２のｐＨを１３以上の範囲で５分以上保持する。
【００５８】
（２）活性汚泥１２のｐＨを１２以上１３未満の範囲で１０分以上保持する。
【００５９】
（３）活性汚泥１２のｐＨを１０以上１２未満の範囲で６０分以上保持する。
【００６０】
これにより、活性汚泥１２中の亜硝酸酸化細菌を確実に失活させて、アンモニア酸化細菌をより選択的に集積させることができる。
【００６１】
またアルカリ処理後の活性汚泥１２に対して酸剤を添加して、活性汚泥１２のｐＨを調整することが好ましい。このように、酸剤の添加によりアルカリ処理後の活性汚泥のｐＨを小さくすることで、廃水処理の効率が低下してしまうことを防止することができる。
【００６２】
なお図１には、所定量の活性汚泥１２に対してバッチ方式でアルカリ処理を行う例を示したが、一定の流量でアルカリ処理槽１４を通過する活性汚泥１２に対して連続方式でアルカリ処理を行ってもよい。連続方式でアルカリ処理を行う場合、上記（１）〜（３）の条件におけるアルカリ処理時間（ｐＨ保持時間）を、アルカリ処理槽１４における活性汚泥１２の平均滞留時間に読み替えて適用することができる。
【００６３】
また図１には、反応汚泥製造装置１０が独立した例について説明したが、反応汚泥製造装置１０を廃水処理装置に組み込んで、廃水処理装置の一部として使用してもよい。
【００６４】
次に、上記構成の反応汚泥製造装置１０により製造した亜硝酸型硝化反応汚泥を用いて、廃水中のアンモニア性窒素を亜硝酸に酸化（硝化）する硝化処理装置の構成について説明する。
【００６５】
図２は亜硝酸型硝化反応汚泥を用いる硝化処理装置の一例を示す構成図である。硝化処理装置２０は、主として、廃水原水を貯蔵する原水タンク２２と、原水タンク２２から流入する廃水原水の硝化処理が行われる好気反応槽（亜硝酸生成槽）２４と、硝化処理が施された廃水（処理水３０）と反応汚泥（亜硝酸型硝化反応汚泥）２８とを分離する沈殿槽２６とにより構成される。
【００６６】
原水タンク２２と好気反応槽２４との間には、廃水原水を好気反応槽２４に送るポンプＰ１（原水ポンプ）が設けられており、沈殿槽２６と好気反応槽２４との間には、反応汚泥２８を好気反応槽２４に返送するポンプＰ２（返送汚泥ポンプ）が設けられている。
【００６７】
好気反応槽２４には、ポンプＰ１により原水タンク２２から送られた原水廃水と、ポンプＰ２により沈殿槽２６から返送された反応汚泥２８との混合液３２が溜まっており、この混合液３２は好気反応槽２４内に設けられた散気装置３４により曝気攪拌される。この散気装置３４は、例えば、円筒状のパイプに設けられた複数の穴からエアを噴出する構成を有し、混合液３２を均一に攪拌するとともに、硝化処理に必要な酸素を好気反応槽２４に供給する。
【００６８】
好気反応槽２４内の混合液３２のｐＨは、ｐＨ測定機１６により常に（又は定期的に）測定されており、ｐＨ測定機１６の測定値に基づいて、ポンプＰ３により、アルカリ液タンク１８から好気反応槽２４にアルカリ液が供給される。これにより、混合液３２のｐＨを所定の範囲内に調節することができる。
【００６９】
上記構成の好気反応槽２４において、混合液３２中のアンモニア性窒素は、反応汚泥２８により持ち込まれたアンモニア酸化細菌により、亜硝酸に酸化（硝化）される。
【００７０】
好気反応槽２４における硝化処理が施された混合液３２は、沈殿槽２６に送られて、反応汚泥２８と処理水３０とに分離される。沈殿槽２６における反応汚泥２８と処理水３０との分離は任意の手法で行うことができる。図２には、反応汚泥２８と処理水３０の比重差を利用して分離する例を示している。
【００７１】
沈殿槽２６において重力沈殿した反応汚泥２８は、沈殿槽２６の下方から抜き取られ、上澄み液である処理水３０は沈殿槽２６から排出される。
【００７２】
この後、反応汚泥２８は、返送汚泥弁Ｖ１を開いた状態で、ポンプＰ２を稼動することで、再び好気反応槽２４に返送される。また硝化処理装置２０内の反応汚泥２８の全体量は、汚泥引抜弁Ｖ２の開閉により調節することができる。
【００７３】
上記構成の硝化処理装置２０を用いて、反応汚泥製造装置１０により製造した亜硝酸型硝化反応汚泥の亜硝酸型の硝化性能を確認するために、下記の方法による第１の廃水処理実験を行った。
【００７４】
硝化処理の対象である廃水として、アンモニア性窒素濃度が４０ｍｇ／Ｌになるように調整された合成廃水を用いた。図３は硝化処理の対象である合成廃水の水質を示す表である。
【００７５】
反応汚泥２８には、下水処理場で採取した返送汚泥（活性汚泥浮遊物質濃度（ＭＬＳＳ濃度：Ｍｉｘｅｄ Ｌｉｑｕｏｒ Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ Ｓｏｌｉｄ）＝６，０００ｍｇ／Ｌ）に対して、下記条件でアルカリ処理および中和処理した反応汚泥（本発明汚泥Ａ〜Ｃと、比較汚泥）を用いた。
【００７６】
本発明汚泥Ａは、上記返送汚泥のｐＨを１３．４〜１３．６で２０分間維持した後、酸剤を添加してｐＨ７．５に中和して作製した。
【００７７】
本発明汚泥Ｂは、上記返送汚泥のｐＨを１１．９〜１２．１で６０分間維持した後、酸剤を添加してｐＨ７．５に中和して作製した。
【００７８】
本発明汚泥Ｃは、上記返送汚泥のｐＨを１０．９〜１１．１で１２０分間維持した後、酸剤を添加してｐＨ７．５に中和して作製した。
【００７９】
比較汚泥は、上記返送汚泥のｐＨを７．４〜７．６で６０分間維持することで作製した。
【００８０】
アルカリ処理及び中和処理には、２ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウムと、１ｍｏｌ／Ｌの硫酸とを用いた。
【００８１】
好気反応槽２４の反応容積は２Ｌであり、好気反応槽２４内のＭＬＳＳ濃度が２，５００〜３，５００ｍｇ／Ｌになるように運転した。また好気反応槽２４内の水温を１８〜２２℃（平均２０℃）に調節した。好気反応槽２４における廃水の水理学的滞留時間は３時間とした。
【００８２】
好気反応槽２４内の溶存酸素（ＤＯ：Ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ Ｏｘｙｇｅｎ）濃度は、亜硝酸型の硝化性能を評価しやすくするため、あえて硝酸型硝化反応が起こりやすい４．０ｍｇ／Ｌ以上になるように、散気装置３４のエア噴出量を調節した。
【００８３】
好気反応槽２４内のｐＨは、亜硝酸型の硝化性能を評価しやすくするため、あえて硝酸型硝化反応が起こりやすい７．０以上７．５以下になるように、ポンプＰ３によるアルカリ液の添加量を調節した。
【００８４】
図４は上述の条件下における処理水３０中の窒素濃度を示すグラフであり、図４（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明汚泥Ａ〜Ｃを用いた場合の窒素濃度を示し、図４（ｄ）は比較汚泥を用いた場合の窒素濃度を示す。図４（ａ）〜（ｄ）において、○は廃水原水のアンモニア性窒素濃度を示し、●は処理水３０のアンモニア性窒素濃度を示し、▲は処理水３０の亜硝酸性窒素濃度を示し、■は処理水３０の硝酸性窒素濃度を示す。
【００８５】
図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、本発明汚泥Ａ〜Ｃを用いた廃水処理では開始から１週間目からアンモニア酸化活性が上昇し、３週間目には亜硝酸生成率９０％以上の亜硝酸生成能が確認された。その後、２ヶ月以上にわたって合成廃水の硝化処理を継続したが、硝酸生成能が上昇することはなかった。このように、本発明の製造方法により製造した反応汚泥２８を用いれば、好気反応槽２４において亜硝酸型の硝化反応が起こることが分かった。
【００８６】
一方、図４（ｄ）に示すように、比較汚泥を用いた廃水処理では、運転開始直後の２週間は亜硝酸の生成能のみが上昇したが、その後、硝酸生成能が上昇し、３週間目以降には硝酸生成率９０％以上の硝酸生成能が確認された。その後、２ヶ月以上廃水処理を行ったが、硝酸生成能の抑制は確認されなかった。
【００８７】
以上から、少なくともアンモニア酸化細菌と亜硝酸酸化細菌とを含む活性汚泥に対して、ｐＨ１０以上のアルカリ処理を施すことにより、亜硝酸型の硝化性能を有する反応汚泥２８を製造可能であることが確認された。
【００８８】
次に、反応汚泥２８を製造する際のアルカリ処理条件と、反応汚泥２８の亜硝酸型の硝化性能との関係について検討するために、下記の方法による第２の廃水処理実験を行った。
【００８９】
亜硝酸型硝化反応汚泥として、第１の廃水処理実験と同様に、アルカリ処理及び中和処理が施されたＭＬＳＳ濃度が６，０００ｍｇ／Ｌの汚泥（下水処理場にて採取）を用いた。汚泥のアルカリ処理は、ｐＨが８、９、１０、１１、１２、１３、１３．５又は１４であり、処理時間（分）が０．５、１、３、５、１０、２０、４０又は６０の条件下で行った。その後、アルカリ処理後の汚泥を、直ちに酸液でｐＨ７．５に中和した。
【００９０】
硝化処理の対象である合成廃水は、亜硝酸性窒素を４４ｍｇ／Ｌ含有する合成廃水と、アンモニア性窒素を４４ｍｇ／Ｌ含有する合成廃水とを使用した。図５（ａ）は亜硝酸性窒素を４４ｍｇ／Ｌ含有する合成廃水の水質を示す表であり、図５（ｂ）はアンモニア性窒素を４４ｍｇ／Ｌ含有する合成廃水の水質を示す表である。
【００９１】
これらの合成廃水４５０ｍＬと、上述の亜硝酸型硝化反応汚泥５０ｍＬとをそれぞれ図６に示す好気反応槽２４に投入して、水温２０℃、曝気風量３００ｍＬ／分の条件で、連続曝気処理を行った。好気反応槽２４内の反応液の蒸発を考慮して、１日１回曝気を停止して活性汚泥を沈殿させ、上澄み液４００ｍＬをそれぞれの培地と交換する半回分培養を行った。
【００９２】
図７（ａ）は、亜硝酸性窒素を４４ｍｇ／Ｌ含有する合成廃水（図５（ａ）参照）を１ヶ月間連続曝気処理して得られた上澄み液の硝酸性窒素濃度を示すグラフであり、図７（ｂ）はアンモニア性窒素を４４ｍｇ／Ｌ含有する合成廃水（図５（ｂ）参照）を１ヶ月間連続曝気処理して得られた上澄み液の亜硝酸性窒素濃度を示すグラフである。
【００９３】
図７（ａ）及び（ｂ）から、下記（１）〜（３）の条件下で、活性汚泥のアルカリ処理を行うことで、硝酸の生成を抑制しつつ、亜硝酸の生成を促進することが可能な反応汚泥を製造可能であることが分かった。
【００９４】
（１）活性汚泥のｐＨを１３以上の範囲で５分以上保持する。
【００９５】
（２）活性汚泥のｐＨを１２以上１３未満の範囲で１０分以上保持する。
【００９６】
（３）活性汚泥のｐＨを１０以上１２未満の範囲で６０分以上保持する。
【００９７】
次に、亜硝酸型硝化反応汚泥の亜硝酸型の硝化性能を長期にわたって安定的に維持するための硝化処理装置の構成について説明する。
【００９８】
上述の第１の廃水処理実験および第２の廃水処理実験では、硝化処理対象として合成廃水を用いたため外部から亜硝酸酸化細菌が持ち込まれることはなかったが、実際の廃水には亜硝酸酸化細菌が含まれている。このため、硝化処理を長期にわたって継続すると、廃水とともに好気反応槽に流入した亜硝酸酸化細菌が増殖して、好気反応槽における硝化反応が亜硝酸型硝化から硝酸型硝化に移行してしまう場合がある。
【００９９】
このため、亜硝酸型の硝化性能を長期にわたって維持する観点から、反応汚泥（亜硝酸型硝化反応汚泥）に対して、定期的にｐＨ１０以上（好ましくはｐＨ１０以上１４以下、さらに好ましくはｐＨ１１以上１４以下）のアルカリ処理を施すことが好ましい。
【０１００】
この場合、全ての反応汚泥に対して一度にアルカリ処理をするのではなく、沈殿槽から好気反応槽に返送される返送汚泥の一部を回収して、定期的にアルカリ処理することが好ましい。これにより、好気反応槽における亜硝酸酸化活性を長期的に抑制するとともに、好気反応槽におけるアンモニア酸化細菌の不足に起因するアンモニア酸化活性の低下を防止することができる。また返送汚泥に対してアルカリ処理を施すことで、アルカリ液の添加量を少なくすることができる。
【０１０１】
図８は、反応汚泥のアルカリ処理を定期的に行う硝化処理装置の一例を示す構成図である。同図に示すように、硝化処理装置４０は、主として、沈殿槽２６から好気反応槽２４に返送される反応汚泥２８の一部に対してアルカリ処理を行う再生処理槽３６を備える点で、図２に示す硝化処理装置２０と異なる。なお、硝化処理装置４０の構成要素のうち硝化処理装置２０と共通するものについては、共通の符号を付して、その説明を省略する。
【０１０２】
硝化処理装置４０の沈殿槽２６において分離した反応汚泥２８は、返送汚泥弁Ｖ１を開いた状態で、ポンプＰ２の動力により、好気反応槽２４に返送される。このとき、沈殿槽２６から返送される反応汚泥２８の一部は、回収汚泥弁Ｖ３が開かれることにより、再生処理槽３６に送られる。
【０１０３】
回収汚泥弁Ｖ３の開閉は、再生処理槽３６内における反応汚泥２８の水位が一定になるように調節されることが好ましい。例えば、再生処理槽３６に取り付けられた水位センサーＳにより反応汚泥２８の水位を検出して、この水位センサーＳの検出結果に基づいて、回収汚泥弁Ｖ３の開閉を切り替えることで、反応汚泥２８の水位を一定に調節することができる。
【０１０４】
再生処理槽３６内の反応汚泥２８のｐＨは、ｐＨ測定機１６により常に（又は定期的に）測定されており、ｐＨ測定機１６の測定値に基づいて反応汚泥２８のｐＨが調節される。具体的には、ｐＨ測定機１６の測定結果に基づいて、ポンプＰ３がアルカリ液タンク１８Ａからアルカリ液を再生処理槽３６に添加するか、あるいはポンプＰ４が酸液タンク１８Ｂから酸液を添加することで、反応汚泥２８のｐＨを所望の範囲に調節することができる。なお反応汚泥２８のｐＨ調整時は、ｐＨ調整を正確に行う観点から、例えば、再生処理槽３６に取り付けられた攪拌機Ｍにより反応汚泥２８を攪拌することが好ましい。
【０１０５】
上記構成の再生処理槽３６により、回収された反応汚泥２８にｐＨ１０以上（好ましくは１０以上１４以下、さらに好ましくは１１以上１４以下）のアルカリ処理（再生処理）を施して、反応汚泥２８の亜硝酸型の硝化性能を回復することができる。
【０１０６】
このとき、回収された反応汚泥２８のアルカリ処理（再生処理）は、下記（１）〜（３）のうち少なくとも一つの条件で行うことが好ましい。
【０１０７】
（１）反応汚泥２８のｐＨを１３以上の範囲で５分以上保持する。
【０１０８】
（２）反応汚泥２８のｐＨを１２以上１３未満の範囲で１０分以上保持する。
【０１０９】
（３）反応汚泥２８のｐＨを１０以上１２未満の範囲で６０分以上保持する。
【０１１０】
反応汚泥２８は、再生処理槽３６によるアルカリ処理（再生処理）が行われた後、酸液タンク１８Ｂからの酸液添加によって中和されることが好ましい。反応汚泥２８は、この後、ポンプＰ５（再生汚泥返送ポンプ）の動力により、好気反応槽２４に返送される。
【０１１１】
なお図８には、所定量の反応汚泥２８を再生処理槽３６に溜めてから、この反応汚泥２８に対してアルカリ処理を施す例（バッチ方式）について説明したが、反応汚泥２８のアルカリ処理は連続方式で行ってもよい。連続方式でアルカリ処理を行う場合、上記（１）〜（３）の条件における処理時間（保持時間）を、再生処理槽３６における反応汚泥２８の平均滞留時間に読み替えて適用することができる。
【０１１２】
次に、上記構成の硝化処理装置４０による亜硝酸型の硝化性能の長期安定性を確認するために行った第３の廃水処理実験について説明する。
【０１１３】
まず、図３に示す水質の合成廃水に対して、第１の廃水処理実験で用いた本発明汚泥Ａによる硝化処理を定常状態に達するまで行った。
【０１１４】
この後、処理対象の廃水を、下水処理水にＮＨ４Ｃｌを添加して、アンモニア性窒素濃度が４０ｍｇ／Ｌになるように調整した下水調整廃水に切り替えた。図９は硝化処理の対象である下水調整廃水の平均水質を示す表である。
【０１１５】
硝化処理対象の廃水を合成廃水から下水調整廃水に切り替えると、下水調整廃水とともに好気反応槽２４に流れ込んだ亜硝酸酸化細菌が増殖して、好気反応槽２４における硝化反応が亜硝酸型硝化から硝酸型硝化に移行する。
【０１１６】
本廃水処理実験では、あえて、好気反応槽２４における硝化反応を亜硝酸型硝化から硝酸型硝化に移行させた後、返送汚泥の一部を定期的にアルカリ処理する運転に切り替えて、再生処理槽３６による反応汚泥２８のアルカリ処理（再生処理）の効果を確認した。
【０１１７】
また反応汚泥２８のアルカリ処理（再生処理）条件としては、３０ｍＬの反応汚泥２８を１２時間に１回の頻度で再生処理槽３６に引き込み、攪拌しながらアルカリ液を添加して、ｐＨ１３．４〜１３．６で２０分間維持した。この後、アルカリ処理された反応汚泥２８に酸液を添加、攪拌して、ｐＨ７．５に中和して、好気反応槽２４に返送した。アルカリ処理および中和処理には、２ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウムと、２ｍｏｌ／Ｌの硫酸とを用いた。
【０１１８】
好気反応槽２４の反応容積は２Ｌであり、好気反応槽２４内のＭＬＳＳ濃度が２，５００〜３，５００ｍｇ／Ｌになるように運転した。また好気反応槽２４内の水温を１８〜２２℃（平均２０℃）に調節した。好気反応槽２４における廃水の水理学的滞留時間は３時間とした。
【０１１９】
好気反応槽２４内の溶存酸素（ＤＯ：Ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ Ｏｘｙｇｅｎ）濃度は、４．０ｍｇ／Ｌ以上に調節した。また好気反応槽２４内のｐＨは、７．０以上７．５以下の範囲内で調節した。
【０１２０】
図１０は上述の条件下における処理水３０中の窒素濃度を示すグラフである。図１０において、○は廃水原水のアンモニア性窒素濃度を示し、●は処理水３０のアンモニア性窒素濃度を示し、▲は処理水３０の亜硝酸性窒素濃度を示し、■は処理水３０の硝酸性窒素濃度を示す。また図１０の横軸は、処理対象の廃水を合成廃水から下水調整廃水に切り替えた時点（廃水切替時点）からの経過日数を示す。
【０１２１】
図１０から分かるように、廃水切替時点から約２週間は亜硝酸型の硝化反応が維持されたが、その後処理水中の硝酸濃度が増加し、硝酸型の硝化反応に移行した。廃水切替時点から８１日目に定期的引込アルカリ処理（再生処理）を開始したが、１０８日目までは顕著な硝酸生成抑制効果が確認されなかった。しかしながら、１１７日目頃から処理水中の硝酸濃度が減少し始め、２０９日目には処理水中硝酸濃度が５ｍｇ／Ｌ以下になり、その後は安定した亜硝酸型の硝化反応が約２００日間継続した。
【０１２２】
以上から、回収された反応汚泥２８に定期的引込アルカリ処理（再生処理）を施すことで、反応汚泥２８の亜硝酸型の硝化性能を維持できることが分かった。
【０１２３】
次に、本発明に係るアンモニア性窒素を含む廃水を処理する廃水処理方法について説明する。
【０１２４】
本発明に係る廃水処理方法では、廃水中のアンモニア性窒素を亜硝酸型硝化反応汚泥により亜硝酸に酸化（硝化）した後、生成した亜硝酸に対して脱窒処理を施して、窒素ガスに分解する。亜硝酸の脱窒処理として、例えば、脱窒菌を用いる方法や、嫌気性アンモニア酸化細菌を用いる方法を用いることができる。
【０１２５】
図１１（ａ）は脱窒菌による脱窒処理を伴う廃水処理方法を示す工程図であり、図１１（ｂ）は嫌気性アンモニア酸化細菌による脱窒処理を伴う廃水処理方法を示す工程図である。
【０１２６】
脱窒菌による脱窒処理を伴う廃水処理方法（図１１（ａ）参照）では、廃水中のアンモニア性窒素を亜硝酸に酸化した後、当該亜硝酸を脱窒菌により窒素ガスに分解する。これに対し、嫌気性アンモニア酸化細菌による脱窒処理を伴う廃水処理方法（図１１（ｂ）参照）では、廃水中のアンモニア性窒素を亜硝酸に酸化した後、当該亜硝酸を嫌気性アンモニア酸化細菌により脱窒する。なお、この場合、廃水中のアンモニア性窒素が脱窒処理時の水素供与体として用いられる。
【０１２７】
図１２は本発明に係る廃水処理方法を実施するための廃水処理装置の一例を示す構成図である。図１２に示すように、廃水処理装置５０は、主として、廃水原水に含まれる有機体の窒素を脱アミノ化する嫌気槽４２と、亜硝酸を脱窒する無酸素槽４４と、アンモニア性窒素を亜硝酸に酸化する好気反応槽２４と、処理水３０と反応汚泥２８とを分離する沈殿槽２６と、反応汚泥２８に対してアルカリ処理を施す再生処理槽３６とにより構成される。
【０１２８】
嫌気槽４２は、廃水原水に含まれる有機体の窒素を脱アミノ化して、アンモニア性窒素を生成する。嫌気槽４２において生成したアンモニア性窒素は、直後の無酸素槽４４を通過して、好気反応槽２４において亜硝酸に硝化される。
【０１２９】
この後、好気反応槽２４と無酸素槽４４との間に設けられた廃水返送管５２により、好気反応槽２４による硝化処理が施された廃水が無酸素槽４４に返送される。これにより、無酸素槽４４に返送された廃水中の亜硝酸が、無酸素槽４４において脱窒されて、窒素ガスに分解される。
【０１３０】
また嫌気槽４２において原水廃水中の溶存酸素が消費されるため、無酸素槽４４の溶存酸素量を低い状態に維持して、無酸素槽４４における脱窒処理を効率的に行うことができる。
【０１３１】
沈殿槽２６において分離された反応汚泥２８の一部は、再生処理槽３６においてアルカリ処理（再生処理）が施された後、好気反応槽２４よりも前段に返送される。例えば、アルカリ処理後の反応汚泥２８を、好気反応槽２４の直前に返送してもよいし、嫌気槽４２又は無酸素槽４４の直前に返送してもよい。図１２には、返送汚泥弁Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５の開閉により、アルカリ処理後の反応汚泥２８の返送先を、嫌気槽４２の直前、無酸素槽４４の直前および好気反応槽２４の直前のうちいずれかに選択できる例を示した。
【０１３２】
図１３は、図１２に示す廃水処理装置５０の変形例を示す構成図である。図１３に示すように、廃水処理装置６０は、アンモニア酸化細菌が優占的に集積した担体５４を好気反応槽２４に充填している点と、担体５４に対してアルカリ処理（再生処理）を行う担体再生処理槽５６が設けられている点とにおいて図１２に示す廃水処理装置５０と異なる。
【０１３３】
廃水処理装置６０の担体５４は、例えば、アンモニア酸化細菌と亜硝酸酸化細菌とを含む複合微生物系の汚泥に対して、加熱処理、アルカリ処理または酸処理を施すことにより作製することができる。具体的には、上記複合微生物系の汚泥に対して、４０℃以上１００℃以下の加熱処理、ｐＨ１０以上（好ましくはｐＨ１０以上１４以下、さらに好ましくはｐＨ１１以上１４以下）のアルカリ処理、またはｐＨ６以下（好ましくは、ｐＨ０．５以上５以下の酸処理）の酸処理を施すことにより、担体５４を作製することができる。
【０１３４】
また担体５４の亜硝酸型の硝化性能は、長期間の使用により劣化してしまうため、担体再生処理槽５６によるアルカリ処理（再生処理）を定期的に行うことが好ましい。
【０１３５】
担体再生処理槽５６は、定期的に、好気反応槽２４内の担体５４をポンプＰ８により抜き取って、担体５４のアルカリ処理（再生処理）を行う。担体５４のアルカリ処理（再生処理）は、ｐＨ測定機１６の測定結果に基づいてアルカリ液タンク１８Ａからアルカリ液を担体再生処理槽５６に添加することで行う。このアルカリ処理条件は、既に説明した再生処理槽３６における反応汚泥２８のアルカリ処理と同様の条件を用いることができる。
【０１３６】
上記構成の廃水処理装置６０では、反応汚泥２８と担体５４とを併用して、好気反応槽２４における硝化処理を行うため、廃水中のアンモニア性窒素を効率的に亜硝酸に酸化（硝化）することができる。
【０１３７】
図１４は、図１２に示す廃水処理装置５０の他の変形例を示す構成図である。図１４に示すように、廃水処理装置７０は、複数の嫌気槽４２と好気反応槽２４とを直列に並べた多段式の処理方法を採用している点と、再生処理槽３６によりアルカリ処理（再生処理）が施された反応汚泥２８を分配して、各槽の直前に返送する分配器５８が設けられている点において、図１２に示す廃水処理装置５０と異なる。
【０１３８】
廃水処理装置７０では、複数の嫌気槽４２と好気反応槽２４とを並べることにより、廃水処理装置全体としてのサイズを縮小することができる。
【０１３９】
廃水処理装置７０では、好気反応槽２４における亜硝酸型の酸化（硝化）を効率的に行う観点から、アンモニア酸化細菌が優占的に集積された担体５４を好気反応槽２４に充填している。
【０１４０】
なお廃水処理装置７０では、担体５４のアルカリ処理（再生処理）を行っていないが、図１５に示すように、既に説明した担体再生処理槽５６により、担体５４のアルカリ処理（再生処理）を定期的に行ってもよい。
【符号の説明】
【０１４１】
１０…反応汚泥製造装置、１２…活性汚泥、１４…アルカリ処理槽、１６…ｐＨ測定機、１８…アルカリ液タンク、２０…硝化処理装置、２２…原水タンク、２４…好気反応槽、２６…沈殿槽、２８…反応汚泥、３０…処理水、３２…混合液、３４…散気装置、３６…再生処理槽、４０…硝化処理装置、４２…嫌気槽、４４…無酸素槽、５０…廃水処理装置、５２…廃水返送管、５４…担体、５６…担体再生処理槽、５８…分配器、６０…廃水処理装置、８０…廃水処理装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、亜硝酸型硝化反応汚泥並びにその製造方法及び製造装置、並びに廃水処理方法及び廃水処理装置に係る。ここで亜硝酸型硝化反応汚泥とは、アンモニア性窒素を亜硝酸に酸化するアンモニア酸化細菌を優占的に集積させた活性汚泥をいう。
【背景技術】
【０００２】
アンモニア性窒素を含む廃水の処理方法として、硝化細菌によりアンモニア性窒素を硝酸に硝化（酸化）した後、この硝酸を脱窒細菌により窒素ガスに還元することで、アンモニア性窒素を除去する硝化脱窒方法が知られている。
【０００３】
しかし、上記硝化脱窒方法では、廃水中のアンモニア性窒素（ＮＨ４）を、亜硝酸（ＮＯ２）を経由して硝酸（ＮＯ３）まで硝化するため、硝化反応の際に多量の酸素を供給する必要がある。また硝酸から窒素ガスへの脱窒反応の際に多量の水素供与体（例えばメタノール）を供給する必要がある。
【０００４】
そこで、アンモニア性窒素の硝化反応を亜硝酸の段階で止めて、この亜硝酸を窒素ガスに脱窒することで、硝化反応時の酸素の供給量と、脱窒反応時の水素供与体の供給量とを低減することが考えられる。
【０００５】
一方、従来の硝化脱窒方法に代わる廃水処理方法として、嫌気性アンモニア酸化細菌による脱窒処理を伴う廃水処理方法が注目を集めている。この方法は、廃水中のアンモニア性窒素を亜硝酸に硝化した後、当該亜硝酸と、廃水中のアンモニア性窒素とを嫌気性アンモニア酸化細菌により同時脱窒するものであり、硝化反応時の酸素の供給量を低減することができるだけでなく、脱窒反応時に水素供与体を供給する必要がない点で従来の硝化脱窒方法よりも有利である。しかし、嫌気性アンモニア酸化細菌を用いて廃水処理を行うためには、廃水中のアンモニア性窒素の硝化反応を亜硝酸の段階で止める必要がある。
【０００６】
このような理由から、廃水中のアンモニア性窒素を亜硝酸に硝化する亜硝酸型の硝化反応を提供する微生物担体の作製方法がいくつか提案されている。
【０００７】
例えば特許文献１には、加熱処理により、亜硝酸型の硝化反応に適した硝化細菌だけを集積させることで、アンモニア性窒素の硝化反応を亜硝酸の段階で止める方法が記載されている。この方法では、アンモニア性窒素を亜硝酸に酸化するアンモニア酸化細菌と、亜硝酸を硝酸に硝化する亜硝酸酸化細菌とを含む担体に対して加熱処理を施すことで、亜硝酸酸化細菌を失活させて、アンモニア酸化細菌を担体中に優占的に集積させる。この担体を用いれば、廃水中のアンモニア性窒素の硝化反応を亜硝酸の段階で止めることができる。
【０００８】
しかし特許文献１に記載された方法では、担体の加熱処理時に多量の熱エネルギーを供給する必要がある。このため、エネルギーコストを低減する観点から、担体の加熱処理を伴わない方法が提案されている。
【０００９】
例えば特許文献２は、アンモニア酸化細菌と亜硝酸酸化細菌とを含む活性汚泥を包括固定した担体に対して酸処理を施すことにより、アンモニア酸化細菌を優占的に集積させた担体を作製して、当該担体を用いて廃水処理を行う方法を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許３７８８６０１号公報
【特許文献２】特開２００８−２７２６１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献２に記載された方法では、廃水等により外部から持ち込まれる亜硝酸酸化細菌を失活させるため担体を定期的に酸処理する必要があり、この酸処理の条件によっては、担体の機械的強度が徐々に劣化して、担体内部の硝化細菌が流出してしまう場合がある。
【００１２】
また担体を定期的に酸処理するには、硝化反応槽中の廃水と担体とを分離して、担体だけを回収しなければならず、担体回収のための複雑な工程が必要となる。
【００１３】
さらに酸処理された担体を中和せずに硝化反応槽に投入すると、硝化反応槽におけるｐＨが低下して、硝化反応速度が小さくなってしまう場合がある。
【００１４】
本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、エネルギーコストが低く、長期間にわたって安定した廃水処理を簡便に行うことができる亜硝酸型硝化反応汚泥並びにその製造方法及び製造装置、並びに廃水処理方法及び廃水処理装置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】
【００１５】
本発明に係る亜硝酸型硝化反応汚泥の製造方法は、アンモニア酸化細菌を優占的に集積させた亜硝酸型硝化反応汚泥の製造方法であって、少なくともアンモニア酸化細菌と亜硝酸酸化細菌とを含む活性汚泥のｐＨが１０以上になるように、前記活性汚泥に対してアルカリ処理を施す工程を含むことを特徴とする。
【００１６】
ここで、「ｐＨが１０以上」とは、ｐＨが１０以上１４未満の場合だけでなく、ｐＨメーターによる実測が困難なｐＨが１４以上の場合をも含む。なお本明細書において「ｐＨ」は、２５℃、１ａｔｍの状態における−ｌｏｇ１０［Ｈ＋］を意味する（ただし、［Ｈ＋］は水素イオン濃度（ｍｏｌ／Ｌ）である）。
【００１７】
本願発明者が鋭意検討した結果、アンモニア酸化細菌がアルカリに対し高い耐性を持つ一方で、亜硝酸酸化細菌はアルカリに対して耐性が低いことが明らかになった。上記製造方法は、このようなアンモニア酸化細菌と亜硝酸酸化細菌とのアルカリ耐性の違いを利用したものであり、活性汚泥に対してアルカリ処理を施すことにより、亜硝酸酸化細菌を失活させて、アンモニア酸化細菌を優占的に集積させることができる。
【００１８】
またアルカリ処理は、担体の加熱処理に比べて低コストで行うことができるため、エネルギーコストを削減することができる。
【００１９】
またアンモニア酸化細菌を担体ではなく活性汚泥に集積させることにより、担体の破損に起因する硝化反応速度の低下を防止することができるとともに、担体回収のための複雑な工程を省略することができる。
【００２０】
さらにアルカリ処理された活性汚泥を中和せずに硝化反応槽に投入しても、硝化反応速度を低下させることはないため、中和処理を省略することができる。
【００２１】
上記亜硝酸型硝化反応汚泥の製造方法において、前記アルカリ処理を施す工程では、前記活性汚泥にアルカリ液を添加することで、前記活性汚泥のｐＨを１０以上１４以下（さらに好ましくは１１以上１４以下）の範囲で保持することが好ましい。
【００２２】
活性汚泥のｐＨを上記範囲に調節することで、アンモニア酸化細菌を失活させることなく、亜硝酸酸化細菌を選択的に失活させることができる。
【００２３】
上記亜硝酸型硝化反応汚泥の製造方法において、前記アルカリ処理は、下記（１）〜（３）のうち少なくとも一つの条件で行うことが好ましい。
【００２４】
（１）前記活性汚泥のｐＨを１３以上の範囲で５分以上保持する。
【００２５】
（２）前記活性汚泥のｐＨを１２以上１３未満の範囲で１０分以上保持する。
【００２６】
（３）前記活性汚泥のｐＨを１０以上１２未満の範囲で６０分以上保持する。
【００２７】
これにより、亜硝酸酸化細菌を確実に失活させて、アンモニア酸化細菌がより選択的に集積した活性汚泥を製造することができる。
【００２８】
本発明にかかる亜硝酸型硝化反応汚泥は、上記亜硝酸型硝化反応汚泥の製造方法により製造することができる。
【００２９】
本発明に係る亜硝酸型硝化反応汚泥の製造装置は、アンモニア酸化細菌を優占的に集積させた亜硝酸型硝化反応汚泥の製造装置であって、少なくともアンモニア酸化細菌と亜硝酸酸化細菌とを含む活性汚泥のｐＨが１０以上になるように、前記活性汚泥に対してアルカリ処理を施すアルカリ処理装置を含むことを特徴とする。
【００３０】
アルカリ処理装置により、ｐＨ１０以上のアルカリ処理を活性汚泥に施すことで、活性汚泥中の亜硝酸酸化細菌を失活させて、アンモニア酸化細菌を優占的に集積させることができる。
【００３１】
本発明に係る廃水処理方法は、アンモニア性窒素を含む廃水を処理する廃水処理方法であって、少なくともアンモニア酸化細菌と亜硝酸酸化細菌とを含む活性汚泥のｐＨが１０以上になるように、前記活性汚泥に対してアルカリ処理を施す工程と、前記アルカリ処理が施された前記活性汚泥により、前記廃水に含まれる前記アンモニア性窒素を亜硝酸に酸化する工程と、前記亜硝酸に対して脱窒処理を施す工程とを含むことを特徴とする。
【００３２】
上記廃水処理方法によれば、活性汚泥に対してｐＨ１０以上のアルカリ処理を施すことにより、アンモニア酸化細菌を活性汚泥中に優占的に集積させることにより、アンモニア性窒素の硝化反応を亜硝酸の段階で止めることができる。これにより、硝化反応時の酸素の供給量と、還元反応時の水素供与体の供給量とを低減することができる。
【００３３】
上記廃水処理方法において、前記脱窒処理を施す工程では、嫌気性アンモニア酸化細菌によって、前記廃水に含まれる前記アンモニア性窒素を水素供与体とし、前記アンモニア性窒素を酸化する工程で生成した前記亜硝酸を脱窒してもよい。
【００３４】
上記廃水処理方法において、前記脱窒処理を施す工程では、脱窒細菌によって、前記アンモニア性窒素を酸化する工程で生成した前記亜硝酸を脱窒してもよい。
【００３５】
上記廃水処理方法において、前記アンモニア性窒素を前記亜硝酸に酸化する工程で用いた前記活性汚泥を回収する工程と、回収された前記活性汚泥に対して前記アルカリ処理を施す工程とを含むことが好ましい。
【００３６】
これにより、外部から亜硝酸酸化細菌が持ち込まれる場合であっても、亜硝酸型の硝化性能を長期にわたって維持することができる。
【００３７】
上記廃水処理方法において、前記アルカリ処理が施された前記活性汚泥に酸剤を添加して、前記活性汚泥のｐＨを調整する工程を含むことが好ましい。
【００３８】
このように、酸剤の添加によりアルカリ処理後の活性汚泥のｐＨを小さくすることで、廃水処理の効率が低下してしまうことを防止することができる。
【００３９】
本発明の廃水処理装置は、アンモニア性窒素を含む廃水を処理する廃水処理装置であって、少なくともアンモニア酸化細菌と亜硝酸酸化細菌とを含む活性汚泥のｐＨが１０以上になるように、前記活性汚泥に対してアルカリ処理を施すアルカリ処理装置と、前記アルカリ処理が施された前記活性汚泥により、前記廃水に含まれる前記アンモニア性窒素を亜硝酸に酸化する亜硝酸生成槽と、前記亜硝酸に対して脱窒処理を行う脱窒槽とを含むことを特徴とする。
【００４０】
上記廃水処理装置において、前記脱窒槽は、嫌気性アンモニア酸化細菌によって、前記廃水に含まれる前記アンモニア性窒素を水素供与体とし、前記亜硝酸生成槽において生成した前記亜硝酸を脱窒してもよい。
【００４１】
上記廃水処理装置において、前記脱窒槽は、脱窒細菌によって、前記亜硝酸生成槽において生成した前記亜硝酸を脱窒してもよい。
【００４２】
上記廃水処理装置において、前記亜硝酸生成槽から前記活性汚泥を回収する回収装置と、前記回収装置により回収された前記活性汚泥に対して前記アルカリ処理を施して、前記活性汚泥を再生する再生装置とを含むことが好ましい。
【００４３】
上記廃水処理装置において、前記アルカリ処理が施された前記活性汚泥に酸剤を添加して、前記活性汚泥のｐＨを調整するｐＨ調整装置を含むことが好ましい。
【発明の効果】
【００４４】
本発明によれば、活性汚泥に対してｐＨ１０以上のアルカリ処理を施すことにより、亜硝酸酸化細菌を失活させて、アンモニア酸化細菌を優占的に集積させることができる。これにより、廃水中のアンモニア性窒素の硝化反応を亜硝酸の段階で止めて、硝化反応時の酸素の供給量と、還元反応時の水素供与体の供給量とを低減することができる。
【００４５】
アルカリ処理は、担体の加熱処理に比べて低コストで行うことができるため、エネルギーコストを削減することができる。
【００４６】
またアンモニア酸化細菌を担体ではなく活性汚泥に集積させることにより、担体の破損に起因する硝化反応速度の低下を防止することができるとともに、担体回収のための複雑な工程を省略することができる。
【００４７】
さらにアルカリ処理された活性汚泥を中和せずに硝化反応槽に投入しても、硝化反応速度を低下させることはないため、中和処理を省略することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明に係る亜硝酸型硝化反応汚泥の製造装置（反応汚泥製造装置）の一例を示す構成図である。
【図２】亜硝酸型硝化反応汚泥を用いた硝化処理装置の一例を示す構成図である。
【図３】第１の廃水処理実験に用いた合成廃水の水質を示す表である。
【図４】第１の廃水処理実験の条件下における処理水中の窒素濃度を示すグラフであり、（ａ）〜（ｃ）それぞれ本発明汚泥Ａ〜Ｃを用いた場合の窒素濃度を示し、（ｄ）は比較汚泥を用いた場合の窒素濃度を示す。
【図５】第２の廃水処理実験に用いた合成廃水の水質を示す表である。（ａ）は亜硝酸性窒素を４４ｍｇ／Ｌ含有する合成廃水の水質を示す表であり、（ｂ）はアンモニア性窒素を４４ｍｇ／Ｌ含有する合成廃水の水質を示す表である。
【図６】第２の廃水処理実験に用いた好気反応槽を示す構成図である。
【図７】（ａ）は、亜硝酸性窒素を４４ｍｇ／Ｌ含有する合成廃水（図５（ａ）参照）を１ヶ月間連続曝気処理して得られた上澄み液の硝酸性窒素濃度を示すグラフである。（ｂ）はアンモニア性窒素を４４ｍｇ／Ｌ含有する合成廃水（図５（ｂ）参照）を１ヶ月間連続曝気処理して得られた上澄み液の亜硝酸性窒素濃度を示すグラフである。
【図８】反応汚泥のアルカリ処理を定期的に行う硝化処理装置の一例を示す構成図である。
【図９】第３の廃水処理実験に用いた廃水の平均水質を示す表である。
【図１０】第３の廃水処理実験の条件下における処理水中の窒素濃度を示すグラフである。
【図１１】（ａ）は脱窒菌による脱窒処理を伴う廃水処理方法を示す工程図であり、（ｂ）は嫌気性アンモニア酸化細菌による脱窒処理を伴う廃水処理方法を示す工程図である。
【図１２】本発明に係る廃水処理方法を実施するための廃水処理装置の一例を示す構成図である。
【図１３】図１２に示す廃水処理装置の変形例を示す構成図である。
【図１４】図１２に示す廃水処理装置の他の変形例を示す構成図である。
【図１５】図１４に示す廃水処理装置の変形例を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
以下、添付図面に従って本発明の実施形態について説明する。
【００５０】
本発明に係る亜硝酸型硝化反応汚泥は、アンモニア性窒素を亜硝酸に酸化するアンモニア酸化細菌を優占的に集積させた活性汚泥である。
【００５１】
図１は亜硝酸型硝化反応汚泥の製造装置（反応汚泥製造装置）の一例を示す構成図である。同図に示すように、反応汚泥製造装置１０は、活性汚泥１２が溜められたアルカリ処理槽１４と、活性汚泥１２のｐＨを測定するｐＨ測定機１６と、ｐＨ測定機１６の測定結果に基づいてアルカリ液タンク１８に溜められたアルカリ液をアルカリ処理槽１４に供給するポンプＰとにより構成される。
【００５２】
活性汚泥１２は、少なくともアンモニア酸化細菌と亜硝酸酸化細菌とを含む複合微生物系の汚泥であり、例えば、下水や工場廃水を処理する処理場の活性汚泥、湖沼や河川や海の底泥、地表の土壌等を使用することができる。
【００５３】
活性汚泥１２のｐＨは、ｐＨ測定機１６により常に測定されており、このｐＨ測定機１６の測定結果に基づいて、ポンプＰによるアルカリ処理槽１４へのアルカリ液の供給量が調節される。これにより、活性汚泥１２に対して、ｐＨ１０以上のアルカリ処理が施される。ここで、「ｐＨが１０以上」とは、ｐＨが１０以上１４未満の場合だけでなく、一般的なｐＨメーターによる実測が困難なｐＨが１４以上の場合をも含む。例えば、理論上ｐＨが１４よりも高い値になる２規定の水酸化ナトリウムに活性汚泥１２を投入する場合であっても、アルカリ処理後の活性汚泥１２を中和して、一定時間放置することで、活性汚泥１２中のアンモニア酸化細菌を再活性化することができる。
【００５４】
本願発明者が鋭意検討した結果、アンモニア酸化細菌がアルカリに対し高い耐性を持つ一方で、亜硝酸酸化細菌はアルカリに対して耐性が低いことが明らかになった。上記構成の反応汚泥製造装置１０は、このようなアンモニア酸化細菌と亜硝酸酸化細菌とのアルカリ耐性の違いを利用したものであり、活性汚泥１２に対してｐＨ１０以上のアルカリ処理を施すことにより、亜硝酸酸化細菌を失活させて、アンモニア酸化細菌が優占的に集積した反応汚泥を製造することができる。
【００５５】
活性汚泥１２のアルカリ処理は、ｐＨが１０以上１４以下の範囲であることが好ましく、ｐＨが１１以上１４以下の範囲であることがさらに好ましい。これにより、アンモニア酸化細菌を失活させることなく、亜硝酸酸化細菌を迅速に殺菌することができる。
【００５６】
また活性汚泥１２のアルカリ処理は、下記（１）〜（３）のうち少なくとも一つの条件で行うことが好ましい。
【００５７】
（１）活性汚泥１２のｐＨを１３以上の範囲で５分以上保持する。
【００５８】
（２）活性汚泥１２のｐＨを１２以上１３未満の範囲で１０分以上保持する。
【００５９】
（３）活性汚泥１２のｐＨを１０以上１２未満の範囲で６０分以上保持する。
【００６０】
これにより、活性汚泥１２中の亜硝酸酸化細菌を確実に失活させて、アンモニア酸化細菌をより選択的に集積させることができる。
【００６１】
またアルカリ処理後の活性汚泥１２に対して酸剤を添加して、活性汚泥１２のｐＨを調整することが好ましい。このように、酸剤の添加によりアルカリ処理後の活性汚泥のｐＨを小さくすることで、廃水処理の効率が低下してしまうことを防止することができる。
【００６２】
なお図１には、所定量の活性汚泥１２に対してバッチ方式でアルカリ処理を行う例を示したが、一定の流量でアルカリ処理槽１４を通過する活性汚泥１２に対して連続方式でアルカリ処理を行ってもよい。連続方式でアルカリ処理を行う場合、上記（１）〜（３）の条件におけるアルカリ処理時間（ｐＨ保持時間）を、アルカリ処理槽１４における活性汚泥１２の平均滞留時間に読み替えて適用することができる。
【００６３】
また図１には、反応汚泥製造装置１０が独立した例について説明したが、反応汚泥製造装置１０を廃水処理装置に組み込んで、廃水処理装置の一部として使用してもよい。
【００６４】
次に、上記構成の反応汚泥製造装置１０により製造した亜硝酸型硝化反応汚泥を用いて、廃水中のアンモニア性窒素を亜硝酸に酸化（硝化）する硝化処理装置の構成について説明する。
【００６５】
図２は亜硝酸型硝化反応汚泥を用いる硝化処理装置の一例を示す構成図である。硝化処理装置２０は、主として、廃水原水を貯蔵する原水タンク２２と、原水タンク２２から流入する廃水原水の硝化処理が行われる好気反応槽（亜硝酸生成槽）２４と、硝化処理が施された廃水（処理水３０）と反応汚泥（亜硝酸型硝化反応汚泥）２８とを分離する沈殿槽２６とにより構成される。
【００６６】
原水タンク２２と好気反応槽２４との間には、廃水原水を好気反応槽２４に送るポンプＰ１（原水ポンプ）が設けられており、沈殿槽２６と好気反応槽２４との間には、反応汚泥２８を好気反応槽２４に返送するポンプＰ２（返送汚泥ポンプ）が設けられている。
【００６７】
好気反応槽２４には、ポンプＰ１により原水タンク２２から送られた原水廃水と、ポンプＰ２により沈殿槽２６から返送された反応汚泥２８との混合液３２が溜まっており、この混合液３２は好気反応槽２４内に設けられた散気装置３４により曝気攪拌される。この散気装置３４は、例えば、円筒状のパイプに設けられた複数の穴からエアを噴出する構成を有し、混合液３２を均一に攪拌するとともに、硝化処理に必要な酸素を好気反応槽２４に供給する。
【００６８】
好気反応槽２４内の混合液３２のｐＨは、ｐＨ測定機１６により常に（又は定期的に）測定されており、ｐＨ測定機１６の測定値に基づいて、ポンプＰ３により、アルカリ液タンク１８から好気反応槽２４にアルカリ液が供給される。これにより、混合液３２のｐＨを所定の範囲内に調節することができる。
【００６９】
上記構成の好気反応槽２４において、混合液３２中のアンモニア性窒素は、反応汚泥２８により持ち込まれたアンモニア酸化細菌により、亜硝酸に酸化（硝化）される。
【００７０】
好気反応槽２４における硝化処理が施された混合液３２は、沈殿槽２６に送られて、反応汚泥２８と処理水３０とに分離される。沈殿槽２６における反応汚泥２８と処理水３０との分離は任意の手法で行うことができる。図２には、反応汚泥２８と処理水３０の比重差を利用して分離する例を示している。
【００７１】
沈殿槽２６において重力沈殿した反応汚泥２８は、沈殿槽２６の下方から抜き取られ、上澄み液である処理水３０は沈殿槽２６から排出される。
【００７２】
この後、反応汚泥２８は、返送汚泥弁Ｖ１を開いた状態で、ポンプＰ２を稼動することで、再び好気反応槽２４に返送される。また硝化処理装置２０内の反応汚泥２８の全体量は、汚泥引抜弁Ｖ２の開閉により調節することができる。
【００７３】
上記構成の硝化処理装置２０を用いて、反応汚泥製造装置１０により製造した亜硝酸型硝化反応汚泥の亜硝酸型の硝化性能を確認するために、下記の方法による第１の廃水処理実験を行った。
【００７４】
硝化処理の対象である廃水として、アンモニア性窒素濃度が４０ｍｇ／Ｌになるように調整された合成廃水を用いた。図３は硝化処理の対象である合成廃水の水質を示す表である。
【００７５】
反応汚泥２８には、下水処理場で採取した返送汚泥（活性汚泥浮遊物質濃度（ＭＬＳＳ濃度：Ｍｉｘｅｄ Ｌｉｑｕｏｒ Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ Ｓｏｌｉｄ）＝６，０００ｍｇ／Ｌ）に対して、下記条件でアルカリ処理および中和処理した反応汚泥（本発明汚泥Ａ〜Ｃと、比較汚泥）を用いた。
【００７６】
本発明汚泥Ａは、上記返送汚泥のｐＨを１３．４〜１３．６で２０分間維持した後、酸剤を添加してｐＨ７．５に中和して作製した。
【００７７】
本発明汚泥Ｂは、上記返送汚泥のｐＨを１１．９〜１２．１で６０分間維持した後、酸剤を添加してｐＨ７．５に中和して作製した。
【００７８】
本発明汚泥Ｃは、上記返送汚泥のｐＨを１０．９〜１１．１で１２０分間維持した後、酸剤を添加してｐＨ７．５に中和して作製した。
【００７９】
比較汚泥は、上記返送汚泥のｐＨを７．４〜７．６で６０分間維持することで作製した。
【００８０】
アルカリ処理及び中和処理には、２ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウムと、１ｍｏｌ／Ｌの硫酸とを用いた。
【００８１】
好気反応槽２４の反応容積は２Ｌであり、好気反応槽２４内のＭＬＳＳ濃度が２，５００〜３，５００ｍｇ／Ｌになるように運転した。また好気反応槽２４内の水温を１８〜２２℃（平均２０℃）に調節した。好気反応槽２４における廃水の水理学的滞留時間は３時間とした。
【００８２】
好気反応槽２４内の溶存酸素（ＤＯ：Ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ Ｏｘｙｇｅｎ）濃度は、亜硝酸型の硝化性能を評価しやすくするため、あえて硝酸型硝化反応が起こりやすい４．０ｍｇ／Ｌ以上になるように、散気装置３４のエア噴出量を調節した。
【００８３】
好気反応槽２４内のｐＨは、亜硝酸型の硝化性能を評価しやすくするため、あえて硝酸型硝化反応が起こりやすい７．０以上７．５以下になるように、ポンプＰ３によるアルカリ液の添加量を調節した。
【００８４】
図４は上述の条件下における処理水３０中の窒素濃度を示すグラフであり、図４（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明汚泥Ａ〜Ｃを用いた場合の窒素濃度を示し、図４（ｄ）は比較汚泥を用いた場合の窒素濃度を示す。図４（ａ）〜（ｄ）において、○は廃水原水のアンモニア性窒素濃度を示し、●は処理水３０のアンモニア性窒素濃度を示し、▲は処理水３０の亜硝酸性窒素濃度を示し、■は処理水３０の硝酸性窒素濃度を示す。
【００８５】
図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、本発明汚泥Ａ〜Ｃを用いた廃水処理では開始から１週間目からアンモニア酸化活性が上昇し、３週間目には亜硝酸生成率９０％以上の亜硝酸生成能が確認された。その後、２ヶ月以上にわたって合成廃水の硝化処理を継続したが、硝酸生成能が上昇することはなかった。このように、本発明の製造方法により製造した反応汚泥２８を用いれば、好気反応槽２４において亜硝酸型の硝化反応が起こることが分かった。
【００８６】
一方、図４（ｄ）に示すように、比較汚泥を用いた廃水処理では、運転開始直後の２週間は亜硝酸の生成能のみが上昇したが、その後、硝酸生成能が上昇し、３週間目以降には硝酸生成率９０％以上の硝酸生成能が確認された。その後、２ヶ月以上廃水処理を行ったが、硝酸生成能の抑制は確認されなかった。
【００８７】
以上から、少なくともアンモニア酸化細菌と亜硝酸酸化細菌とを含む活性汚泥に対して、ｐＨ１０以上のアルカリ処理を施すことにより、亜硝酸型の硝化性能を有する反応汚泥２８を製造可能であることが確認された。
【００８８】
次に、反応汚泥２８を製造する際のアルカリ処理条件と、反応汚泥２８の亜硝酸型の硝化性能との関係について検討するために、下記の方法による第２の廃水処理実験を行った。
【００８９】
亜硝酸型硝化反応汚泥として、第１の廃水処理実験と同様に、アルカリ処理及び中和処理が施されたＭＬＳＳ濃度が６，０００ｍｇ／Ｌの汚泥（下水処理場にて採取）を用いた。汚泥のアルカリ処理は、ｐＨが８、９、１０、１１、１２、１３、１３．５又は１４であり、処理時間（分）が０．５、１、３、５、１０、２０、４０又は６０の条件下で行った。その後、アルカリ処理後の汚泥を、直ちに酸液でｐＨ７．５に中和した。
【００９０】
硝化処理の対象である合成廃水は、亜硝酸性窒素を４４ｍｇ／Ｌ含有する合成廃水と、アンモニア性窒素を４４ｍｇ／Ｌ含有する合成廃水とを使用した。図５（ａ）は亜硝酸性窒素を４４ｍｇ／Ｌ含有する合成廃水の水質を示す表であり、図５（ｂ）はアンモニア性窒素を４４ｍｇ／Ｌ含有する合成廃水の水質を示す表である。
【００９１】
これらの合成廃水４５０ｍＬと、上述の亜硝酸型硝化反応汚泥５０ｍＬとをそれぞれ図６に示す好気反応槽２４に投入して、水温２０℃、曝気風量３００ｍＬ／分の条件で、連続曝気処理を行った。好気反応槽２４内の反応液の蒸発を考慮して、１日１回曝気を停止して活性汚泥を沈殿させ、上澄み液４００ｍＬをそれぞれの培地と交換する半回分培養を行った。
【００９２】
図７（ａ）は、亜硝酸性窒素を４４ｍｇ／Ｌ含有する合成廃水（図５（ａ）参照）を１ヶ月間連続曝気処理して得られた上澄み液の硝酸性窒素濃度を示すグラフであり、図７（ｂ）はアンモニア性窒素を４４ｍｇ／Ｌ含有する合成廃水（図５（ｂ）参照）を１ヶ月間連続曝気処理して得られた上澄み液の亜硝酸性窒素濃度を示すグラフである。
【００９３】
図７（ａ）及び（ｂ）から、下記（１）〜（３）の条件下で、活性汚泥のアルカリ処理を行うことで、硝酸の生成を抑制しつつ、亜硝酸の生成を促進することが可能な反応汚泥を製造可能であることが分かった。
【００９４】
（１）活性汚泥のｐＨを１３以上の範囲で５分以上保持する。
【００９５】
（２）活性汚泥のｐＨを１２以上１３未満の範囲で１０分以上保持する。
【００９６】
（３）活性汚泥のｐＨを１０以上１２未満の範囲で６０分以上保持する。
【００９７】
次に、亜硝酸型硝化反応汚泥の亜硝酸型の硝化性能を長期にわたって安定的に維持するための硝化処理装置の構成について説明する。
【００９８】
上述の第１の廃水処理実験および第２の廃水処理実験では、硝化処理対象として合成廃水を用いたため外部から亜硝酸酸化細菌が持ち込まれることはなかったが、実際の廃水には亜硝酸酸化細菌が含まれている。このため、硝化処理を長期にわたって継続すると、廃水とともに好気反応槽に流入した亜硝酸酸化細菌が増殖して、好気反応槽における硝化反応が亜硝酸型硝化から硝酸型硝化に移行してしまう場合がある。
【００９９】
このため、亜硝酸型の硝化性能を長期にわたって維持する観点から、反応汚泥（亜硝酸型硝化反応汚泥）に対して、定期的にｐＨ１０以上（好ましくはｐＨ１０以上１４以下、さらに好ましくはｐＨ１１以上１４以下）のアルカリ処理を施すことが好ましい。
【０１００】
この場合、全ての反応汚泥に対して一度にアルカリ処理をするのではなく、沈殿槽から好気反応槽に返送される返送汚泥の一部を回収して、定期的にアルカリ処理することが好ましい。これにより、好気反応槽における亜硝酸酸化活性を長期的に抑制するとともに、好気反応槽におけるアンモニア酸化細菌の不足に起因するアンモニア酸化活性の低下を防止することができる。また返送汚泥に対してアルカリ処理を施すことで、アルカリ液の添加量を少なくすることができる。
【０１０１】
図８は、反応汚泥のアルカリ処理を定期的に行う硝化処理装置の一例を示す構成図である。同図に示すように、硝化処理装置４０は、主として、沈殿槽２６から好気反応槽２４に返送される反応汚泥２８の一部に対してアルカリ処理を行う再生処理槽３６を備える点で、図２に示す硝化処理装置２０と異なる。なお、硝化処理装置４０の構成要素のうち硝化処理装置２０と共通するものについては、共通の符号を付して、その説明を省略する。
【０１０２】
硝化処理装置４０の沈殿槽２６において分離した反応汚泥２８は、返送汚泥弁Ｖ１を開いた状態で、ポンプＰ２の動力により、好気反応槽２４に返送される。このとき、沈殿槽２６から返送される反応汚泥２８の一部は、回収汚泥弁Ｖ３が開かれることにより、再生処理槽３６に送られる。
【０１０３】
回収汚泥弁Ｖ３の開閉は、再生処理槽３６内における反応汚泥２８の水位が一定になるように調節されることが好ましい。例えば、再生処理槽３６に取り付けられた水位センサーＳにより反応汚泥２８の水位を検出して、この水位センサーＳの検出結果に基づいて、回収汚泥弁Ｖ３の開閉を切り替えることで、反応汚泥２８の水位を一定に調節することができる。
【０１０４】
再生処理槽３６内の反応汚泥２８のｐＨは、ｐＨ測定機１６により常に（又は定期的に）測定されており、ｐＨ測定機１６の測定値に基づいて反応汚泥２８のｐＨが調節される。具体的には、ｐＨ測定機１６の測定結果に基づいて、ポンプＰ３がアルカリ液タンク１８Ａからアルカリ液を再生処理槽３６に添加するか、あるいはポンプＰ４が酸液タンク１８Ｂから酸液を添加することで、反応汚泥２８のｐＨを所望の範囲に調節することができる。なお反応汚泥２８のｐＨ調整時は、ｐＨ調整を正確に行う観点から、例えば、再生処理槽３６に取り付けられた攪拌機Ｍにより反応汚泥２８を攪拌することが好ましい。
【０１０５】
上記構成の再生処理槽３６により、回収された反応汚泥２８にｐＨ１０以上（好ましくは１０以上１４以下、さらに好ましくは１１以上１４以下）のアルカリ処理（再生処理）を施して、反応汚泥２８の亜硝酸型の硝化性能を回復することができる。
【０１０６】
このとき、回収された反応汚泥２８のアルカリ処理（再生処理）は、下記（１）〜（３）のうち少なくとも一つの条件で行うことが好ましい。
【０１０７】
（１）反応汚泥２８のｐＨを１３以上の範囲で５分以上保持する。
【０１０８】
（２）反応汚泥２８のｐＨを１２以上１３未満の範囲で１０分以上保持する。
【０１０９】
（３）反応汚泥２８のｐＨを１０以上１２未満の範囲で６０分以上保持する。
【０１１０】
反応汚泥２８は、再生処理槽３６によるアルカリ処理（再生処理）が行われた後、酸液タンク１８Ｂからの酸液添加によって中和されることが好ましい。反応汚泥２８は、この後、ポンプＰ５（再生汚泥返送ポンプ）の動力により、好気反応槽２４に返送される。
【０１１１】
なお図８には、所定量の反応汚泥２８を再生処理槽３６に溜めてから、この反応汚泥２８に対してアルカリ処理を施す例（バッチ方式）について説明したが、反応汚泥２８のアルカリ処理は連続方式で行ってもよい。連続方式でアルカリ処理を行う場合、上記（１）〜（３）の条件における処理時間（保持時間）を、再生処理槽３６における反応汚泥２８の平均滞留時間に読み替えて適用することができる。
【０１１２】
次に、上記構成の硝化処理装置４０による亜硝酸型の硝化性能の長期安定性を確認するために行った第３の廃水処理実験について説明する。
【０１１３】
まず、図３に示す水質の合成廃水に対して、第１の廃水処理実験で用いた本発明汚泥Ａによる硝化処理を定常状態に達するまで行った。
【０１１４】
この後、処理対象の廃水を、下水処理水にＮＨ４Ｃｌを添加して、アンモニア性窒素濃度が４０ｍｇ／Ｌになるように調整した下水調整廃水に切り替えた。図９は硝化処理の対象である下水調整廃水の平均水質を示す表である。
【０１１５】
硝化処理対象の廃水を合成廃水から下水調整廃水に切り替えると、下水調整廃水とともに好気反応槽２４に流れ込んだ亜硝酸酸化細菌が増殖して、好気反応槽２４における硝化反応が亜硝酸型硝化から硝酸型硝化に移行する。
【０１１６】
本廃水処理実験では、あえて、好気反応槽２４における硝化反応を亜硝酸型硝化から硝酸型硝化に移行させた後、返送汚泥の一部を定期的にアルカリ処理する運転に切り替えて、再生処理槽３６による反応汚泥２８のアルカリ処理（再生処理）の効果を確認した。
【０１１７】
また反応汚泥２８のアルカリ処理（再生処理）条件としては、３０ｍＬの反応汚泥２８を１２時間に１回の頻度で再生処理槽３６に引き込み、攪拌しながらアルカリ液を添加して、ｐＨ１３．４〜１３．６で２０分間維持した。この後、アルカリ処理された反応汚泥２８に酸液を添加、攪拌して、ｐＨ７．５に中和して、好気反応槽２４に返送した。アルカリ処理および中和処理には、２ｍｏｌ／Ｌの水酸化ナトリウムと、２ｍｏｌ／Ｌの硫酸とを用いた。
【０１１８】
好気反応槽２４の反応容積は２Ｌであり、好気反応槽２４内のＭＬＳＳ濃度が２，５００〜３，５００ｍｇ／Ｌになるように運転した。また好気反応槽２４内の水温を１８〜２２℃（平均２０℃）に調節した。好気反応槽２４における廃水の水理学的滞留時間は３時間とした。
【０１１９】
好気反応槽２４内の溶存酸素（ＤＯ：Ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ Ｏｘｙｇｅｎ）濃度は、４．０ｍｇ／Ｌ以上に調節した。また好気反応槽２４内のｐＨは、７．０以上７．５以下の範囲内で調節した。
【０１２０】
図１０は上述の条件下における処理水３０中の窒素濃度を示すグラフである。図１０において、○は廃水原水のアンモニア性窒素濃度を示し、●は処理水３０のアンモニア性窒素濃度を示し、▲は処理水３０の亜硝酸性窒素濃度を示し、■は処理水３０の硝酸性窒素濃度を示す。また図１０の横軸は、処理対象の廃水を合成廃水から下水調整廃水に切り替えた時点（廃水切替時点）からの経過日数を示す。
【０１２１】
図１０から分かるように、廃水切替時点から約２週間は亜硝酸型の硝化反応が維持されたが、その後処理水中の硝酸濃度が増加し、硝酸型の硝化反応に移行した。廃水切替時点から８１日目に定期的引込アルカリ処理（再生処理）を開始したが、１０８日目までは顕著な硝酸生成抑制効果が確認されなかった。しかしながら、１１７日目頃から処理水中の硝酸濃度が減少し始め、２０９日目には処理水中硝酸濃度が５ｍｇ／Ｌ以下になり、その後は安定した亜硝酸型の硝化反応が約２００日間継続した。
【０１２２】
以上から、回収された反応汚泥２８に定期的引込アルカリ処理（再生処理）を施すことで、反応汚泥２８の亜硝酸型の硝化性能を維持できることが分かった。
【０１２３】
次に、本発明に係るアンモニア性窒素を含む廃水を処理する廃水処理方法について説明する。
【０１２４】
本発明に係る廃水処理方法では、廃水中のアンモニア性窒素を亜硝酸型硝化反応汚泥により亜硝酸に酸化（硝化）した後、生成した亜硝酸に対して脱窒処理を施して、窒素ガスに分解する。亜硝酸の脱窒処理として、例えば、脱窒菌を用いる方法や、嫌気性アンモニア酸化細菌を用いる方法を用いることができる。
【０１２５】
図１１（ａ）は脱窒菌による脱窒処理を伴う廃水処理方法を示す工程図であり、図１１（ｂ）は嫌気性アンモニア酸化細菌による脱窒処理を伴う廃水処理方法を示す工程図である。
【０１２６】
脱窒菌による脱窒処理を伴う廃水処理方法（図１１（ａ）参照）では、廃水中のアンモニア性窒素を亜硝酸に酸化した後、当該亜硝酸を脱窒菌により窒素ガスに分解する。これに対し、嫌気性アンモニア酸化細菌による脱窒処理を伴う廃水処理方法（図１１（ｂ）参照）では、廃水中のアンモニア性窒素を亜硝酸に酸化した後、当該亜硝酸を嫌気性アンモニア酸化細菌により脱窒する。なお、この場合、廃水中のアンモニア性窒素が脱窒処理時の水素供与体として用いられる。
【０１２７】
図１２は本発明に係る廃水処理方法を実施するための廃水処理装置の一例を示す構成図である。図１２に示すように、廃水処理装置５０は、主として、廃水原水に含まれる有機体の窒素を脱アミノ化する嫌気槽４２と、亜硝酸を脱窒する無酸素槽４４と、アンモニア性窒素を亜硝酸に酸化する好気反応槽２４と、処理水３０と反応汚泥２８とを分離する沈殿槽２６と、反応汚泥２８に対してアルカリ処理を施す再生処理槽３６とにより構成される。
【０１２８】
嫌気槽４２は、廃水原水に含まれる有機体の窒素を脱アミノ化して、アンモニア性窒素を生成する。嫌気槽４２において生成したアンモニア性窒素は、直後の無酸素槽４４を通過して、好気反応槽２４において亜硝酸に硝化される。
【０１２９】
この後、好気反応槽２４と無酸素槽４４との間に設けられた廃水返送管５２により、好気反応槽２４による硝化処理が施された廃水が無酸素槽４４に返送される。これにより、無酸素槽４４に返送された廃水中の亜硝酸が、無酸素槽４４において脱窒されて、窒素ガスに分解される。
【０１３０】
また嫌気槽４２において原水廃水中の溶存酸素が消費されるため、無酸素槽４４の溶存酸素量を低い状態に維持して、無酸素槽４４における脱窒処理を効率的に行うことができる。
【０１３１】
沈殿槽２６において分離された反応汚泥２８の一部は、再生処理槽３６においてアルカリ処理（再生処理）が施された後、好気反応槽２４よりも前段に返送される。例えば、アルカリ処理後の反応汚泥２８を、好気反応槽２４の直前に返送してもよいし、嫌気槽４２又は無酸素槽４４の直前に返送してもよい。図１２には、返送汚泥弁Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５の開閉により、アルカリ処理後の反応汚泥２８の返送先を、嫌気槽４２の直前、無酸素槽４４の直前および好気反応槽２４の直前のうちいずれかに選択できる例を示した。
【０１３２】
図１３は、図１２に示す廃水処理装置５０の変形例を示す構成図である。図１３に示すように、廃水処理装置６０は、アンモニア酸化細菌が優占的に集積した担体５４を好気反応槽２４に充填している点と、担体５４に対してアルカリ処理（再生処理）を行う担体再生処理槽５６が設けられている点とにおいて図１２に示す廃水処理装置５０と異なる。
【０１３３】
廃水処理装置６０の担体５４は、例えば、アンモニア酸化細菌と亜硝酸酸化細菌とを含む複合微生物系の汚泥に対して、加熱処理、アルカリ処理または酸処理を施すことにより作製することができる。具体的には、上記複合微生物系の汚泥に対して、４０℃以上１００℃以下の加熱処理、ｐＨ１０以上（好ましくはｐＨ１０以上１４以下、さらに好ましくはｐＨ１１以上１４以下）のアルカリ処理、またはｐＨ６以下（好ましくは、ｐＨ０．５以上５以下の酸処理）の酸処理を施すことにより、担体５４を作製することができる。
【０１３４】
また担体５４の亜硝酸型の硝化性能は、長期間の使用により劣化してしまうため、担体再生処理槽５６によるアルカリ処理（再生処理）を定期的に行うことが好ましい。
【０１３５】
担体再生処理槽５６は、定期的に、好気反応槽２４内の担体５４をポンプＰ８により抜き取って、担体５４のアルカリ処理（再生処理）を行う。担体５４のアルカリ処理（再生処理）は、ｐＨ測定機１６の測定結果に基づいてアルカリ液タンク１８Ａからアルカリ液を担体再生処理槽５６に添加することで行う。このアルカリ処理条件は、既に説明した再生処理槽３６における反応汚泥２８のアルカリ処理と同様の条件を用いることができる。
【０１３６】
上記構成の廃水処理装置６０では、反応汚泥２８と担体５４とを併用して、好気反応槽２４における硝化処理を行うため、廃水中のアンモニア性窒素を効率的に亜硝酸に酸化（硝化）することができる。
【０１３７】
図１４は、図１２に示す廃水処理装置５０の他の変形例を示す構成図である。図１４に示すように、廃水処理装置７０は、複数の嫌気槽４２と好気反応槽２４とを直列に並べた多段式の処理方法を採用している点と、再生処理槽３６によりアルカリ処理（再生処理）が施された反応汚泥２８を分配して、各槽の直前に返送する分配器５８が設けられている点において、図１２に示す廃水処理装置５０と異なる。
【０１３８】
廃水処理装置７０では、複数の嫌気槽４２と好気反応槽２４とを並べることにより、廃水処理装置全体としてのサイズを縮小することができる。
【０１３９】
廃水処理装置７０では、好気反応槽２４における亜硝酸型の酸化（硝化）を効率的に行う観点から、アンモニア酸化細菌が優占的に集積された担体５４を好気反応槽２４に充填している。
【０１４０】
なお廃水処理装置７０では、担体５４のアルカリ処理（再生処理）を行っていないが、図１５に示すように、既に説明した担体再生処理槽５６により、担体５４のアルカリ処理（再生処理）を定期的に行ってもよい。
【符号の説明】
【０１４１】
１０…反応汚泥製造装置、１２…活性汚泥、１４…アルカリ処理槽、１６…ｐＨ測定機、１８…アルカリ液タンク、２０…硝化処理装置、２２…原水タンク、２４…好気反応槽、２６…沈殿槽、２８…反応汚泥、３０…処理水、３２…混合液、３４…散気装置、３６…再生処理槽、４０…硝化処理装置、４２…嫌気槽、４４…無酸素槽、５０…廃水処理装置、５２…廃水返送管、５４…担体、５６…担体再生処理槽、５８…分配器、６０…廃水処理装置、８０…廃水処理装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンモニア酸化細菌を優占的に集積させた亜硝酸型硝化反応汚泥の製造方法であって、
少なくともアンモニア酸化細菌と亜硝酸酸化細菌とを含む活性汚泥のｐＨが１０以上になるように、前記活性汚泥に対してアルカリ処理を施す工程を含むことを特徴とする亜硝酸型硝化反応汚泥の製造方法。
【請求項２】
前記アルカリ処理を施す工程では、前記活性汚泥にアルカリ液を添加することで、前記活性汚泥のｐＨを１０以上１４以下の範囲で保持することを特徴とする請求項１に記載の亜硝酸型硝化反応汚泥の製造方法。
【請求項３】
前記アルカリ処理は、下記（１）〜（３）のうち少なくとも一つの条件で行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の亜硝酸型硝化反応汚泥の製造方法。
（１）前記活性汚泥のｐＨを１３以上の範囲で５分以上保持する。
（２）前記活性汚泥のｐＨを１２以上１３未満の範囲で１０分以上保持する。
（３）前記活性汚泥のｐＨを１０以上１２未満の範囲で６０分以上保持する。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の製造方法により製造される亜硝酸型硝化反応汚泥。
【請求項５】
アンモニア酸化細菌を優占的に集積させた亜硝酸型硝化反応汚泥の製造装置であって、
少なくともアンモニア酸化細菌と亜硝酸酸化細菌とを含む活性汚泥のｐＨが１０以上になるように、前記活性汚泥に対してアルカリ処理を施すアルカリ処理装置を含むことを特徴とする亜硝酸型硝化反応汚泥の製造装置。
【請求項６】
アンモニア性窒素を含む廃水を処理する廃水処理方法であって、
少なくともアンモニア酸化細菌と亜硝酸酸化細菌とを含む活性汚泥のｐＨが１０以上になるように、前記活性汚泥に対してアルカリ処理を施す工程と、
前記アルカリ処理が施された前記活性汚泥により、前記廃水に含まれる前記アンモニア性窒素を亜硝酸に酸化する工程と、
前記亜硝酸に対して脱窒処理を施す工程とを含むことを特徴とする廃水処理方法。
【請求項７】
前記脱窒処理を施す工程では、嫌気性アンモニア酸化細菌によって、前記廃水に含まれる前記アンモニア性窒素を水素供与体とし、前記アンモニア性窒素を酸化する工程で生成した前記亜硝酸を脱窒することを特徴とする請求項６に記載の廃水処理方法。
【請求項８】
前記脱窒処理を施す工程では、脱窒細菌によって、前記アンモニア性窒素を酸化する工程で生成した前記亜硝酸を脱窒することを特徴とする請求項６に記載の廃水処理方法。
【請求項９】
前記アンモニア性窒素を前記亜硝酸に酸化する工程で用いた前記活性汚泥を回収する工程と、
回収された前記活性汚泥に対して前記アルカリ処理を施す工程とを含むことを特徴とする請求項６乃至８のいずれか一項に記載の廃水処理方法。
【請求項１０】
前記アルカリ処理が施された前記活性汚泥に酸剤を添加して、前記活性汚泥のｐＨを調整する工程を含むことを特徴とする請求項６乃至９のいずれか一項に記載の廃水処理方法。
【請求項１１】
アンモニア性窒素を含む廃水を処理する廃水処理装置であって、
少なくともアンモニア酸化細菌と亜硝酸酸化細菌とを含む活性汚泥のｐＨが１０以上になるように、前記活性汚泥に対してアルカリ処理を施すアルカリ処理装置と、
前記アルカリ処理が施された前記活性汚泥により、前記廃水に含まれる前記アンモニア性窒素を亜硝酸に酸化する亜硝酸生成槽と、
前記亜硝酸に対して脱窒処理を行う脱窒槽とを含むことを特徴とする廃水処理装置。
【請求項１２】
前記脱窒槽は、嫌気性アンモニア酸化細菌によって、前記廃水に含まれる前記アンモニア性窒素を水素供与体とし、前記亜硝酸生成槽において生成した前記亜硝酸を脱窒することを特徴とする請求項１１に記載の廃水処理装置。
【請求項１３】
前記脱窒槽は、脱窒細菌によって、前記亜硝酸生成槽において生成した前記亜硝酸を脱窒することを特徴とする請求項１１に記載の廃水処理装置。
【請求項１４】
前記亜硝酸生成槽から前記活性汚泥を回収する回収装置と、
前記回収装置により回収された前記活性汚泥に対して前記アルカリ処理を施して、前記活性汚泥を再生する再生装置とを含むことを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれか一項に記載の廃水処理装置。
【請求項１５】
前記アルカリ処理が施された前記活性汚泥に酸剤を添加して、前記活性汚泥のｐＨを調整するｐＨ調整装置を含むことを特徴とする請求項１１乃至１４のいずれか一項に記載の廃水処理装置。
【請求項１】
アンモニア酸化細菌を優占的に集積させた亜硝酸型硝化反応汚泥の製造方法であって、
少なくともアンモニア酸化細菌と亜硝酸酸化細菌とを含む活性汚泥のｐＨが１０以上になるように、前記活性汚泥に対してアルカリ処理を施す工程を含むことを特徴とする亜硝酸型硝化反応汚泥の製造方法。
【請求項２】
前記アルカリ処理を施す工程では、前記活性汚泥にアルカリ液を添加することで、前記活性汚泥のｐＨを１０以上１４以下の範囲で保持することを特徴とする請求項１に記載の亜硝酸型硝化反応汚泥の製造方法。
【請求項３】
前記アルカリ処理は、下記（１）〜（３）のうち少なくとも一つの条件で行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の亜硝酸型硝化反応汚泥の製造方法。
（１）前記活性汚泥のｐＨを１３以上の範囲で５分以上保持する。
（２）前記活性汚泥のｐＨを１２以上１３未満の範囲で１０分以上保持する。
（３）前記活性汚泥のｐＨを１０以上１２未満の範囲で６０分以上保持する。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の製造方法により製造される亜硝酸型硝化反応汚泥。
【請求項５】
アンモニア酸化細菌を優占的に集積させた亜硝酸型硝化反応汚泥の製造装置であって、
少なくともアンモニア酸化細菌と亜硝酸酸化細菌とを含む活性汚泥のｐＨが１０以上になるように、前記活性汚泥に対してアルカリ処理を施すアルカリ処理装置を含むことを特徴とする亜硝酸型硝化反応汚泥の製造装置。
【請求項６】
アンモニア性窒素を含む廃水を処理する廃水処理方法であって、
少なくともアンモニア酸化細菌と亜硝酸酸化細菌とを含む活性汚泥のｐＨが１０以上になるように、前記活性汚泥に対してアルカリ処理を施す工程と、
前記アルカリ処理が施された前記活性汚泥により、前記廃水に含まれる前記アンモニア性窒素を亜硝酸に酸化する工程と、
前記亜硝酸に対して脱窒処理を施す工程とを含むことを特徴とする廃水処理方法。
【請求項７】
前記脱窒処理を施す工程では、嫌気性アンモニア酸化細菌によって、前記廃水に含まれる前記アンモニア性窒素を水素供与体とし、前記アンモニア性窒素を酸化する工程で生成した前記亜硝酸を脱窒することを特徴とする請求項６に記載の廃水処理方法。
【請求項８】
前記脱窒処理を施す工程では、脱窒細菌によって、前記アンモニア性窒素を酸化する工程で生成した前記亜硝酸を脱窒することを特徴とする請求項６に記載の廃水処理方法。
【請求項９】
前記アンモニア性窒素を前記亜硝酸に酸化する工程で用いた前記活性汚泥を回収する工程と、
回収された前記活性汚泥に対して前記アルカリ処理を施す工程とを含むことを特徴とする請求項６乃至８のいずれか一項に記載の廃水処理方法。
【請求項１０】
前記アルカリ処理が施された前記活性汚泥に酸剤を添加して、前記活性汚泥のｐＨを調整する工程を含むことを特徴とする請求項６乃至９のいずれか一項に記載の廃水処理方法。
【請求項１１】
アンモニア性窒素を含む廃水を処理する廃水処理装置であって、
少なくともアンモニア酸化細菌と亜硝酸酸化細菌とを含む活性汚泥のｐＨが１０以上になるように、前記活性汚泥に対してアルカリ処理を施すアルカリ処理装置と、
前記アルカリ処理が施された前記活性汚泥により、前記廃水に含まれる前記アンモニア性窒素を亜硝酸に酸化する亜硝酸生成槽と、
前記亜硝酸に対して脱窒処理を行う脱窒槽とを含むことを特徴とする廃水処理装置。
【請求項１２】
前記脱窒槽は、嫌気性アンモニア酸化細菌によって、前記廃水に含まれる前記アンモニア性窒素を水素供与体とし、前記亜硝酸生成槽において生成した前記亜硝酸を脱窒することを特徴とする請求項１１に記載の廃水処理装置。
【請求項１３】
前記脱窒槽は、脱窒細菌によって、前記亜硝酸生成槽において生成した前記亜硝酸を脱窒することを特徴とする請求項１１に記載の廃水処理装置。
【請求項１４】
前記亜硝酸生成槽から前記活性汚泥を回収する回収装置と、
前記回収装置により回収された前記活性汚泥に対して前記アルカリ処理を施して、前記活性汚泥を再生する再生装置とを含むことを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれか一項に記載の廃水処理装置。
【請求項１５】
前記アルカリ処理が施された前記活性汚泥に酸剤を添加して、前記活性汚泥のｐＨを調整するｐＨ調整装置を含むことを特徴とする請求項１１乃至１４のいずれか一項に記載の廃水処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１０−１７２８５７（Ｐ２０１０−１７２８５７Ａ）
【公開日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２０３３３（Ｐ２００９−２０３３３）
【出願日】平成２１年１月３０日（２００９．１．３０）
【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２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月３０日（２００９．１．３０）
【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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