廃水処理方法及び廃水処理装置
【課題】幅広い水質変動に対応でき、アンモニア態窒素及び有機物の除去を安定的に継続できる廃水処理技術を提供する。
【解決手段】吸着材を用いた吸着処理を施した廃水に、アナモックス処理及び活性汚泥処理を行う。廃水のアンモニア態窒素濃度に対する化学的酸素要求量の比（ＣＯＤ／Ｎ比［mg-COD／mg-Ｎ］）を求め、ＣＯＤ／Ｎ比が７．０以上の廃水には活性汚泥処理を施し（Ｓ３）、ＣＯＤ／Ｎ比が０．３以下の廃水には、アンモニア酸化細菌及びアナモックス細菌を用いたアナモックス処理を施し（Ｓ５）、ＣＯＤ／Ｎ比が０．３を超え７．０未満の廃水には、有機物を吸着可能な吸着材を作用させる吸着処理（Ｓ６）を施した後にアナモックス処理を施す（Ｓ５）。アナモックス処理後の廃水は活性汚泥処理を施す（Ｓ３）。活性汚泥処理後の廃水から回収される活性汚泥を吸着材として用いた後に、活性汚泥を活性汚泥処理に導入できる。
【解決手段】吸着材を用いた吸着処理を施した廃水に、アナモックス処理及び活性汚泥処理を行う。廃水のアンモニア態窒素濃度に対する化学的酸素要求量の比（ＣＯＤ／Ｎ比［mg-COD／mg-Ｎ］）を求め、ＣＯＤ／Ｎ比が７．０以上の廃水には活性汚泥処理を施し（Ｓ３）、ＣＯＤ／Ｎ比が０．３以下の廃水には、アンモニア酸化細菌及びアナモックス細菌を用いたアナモックス処理を施し（Ｓ５）、ＣＯＤ／Ｎ比が０．３を超え７．０未満の廃水には、有機物を吸着可能な吸着材を作用させる吸着処理（Ｓ６）を施した後にアナモックス処理を施す（Ｓ５）。アナモックス処理後の廃水は活性汚泥処理を施す（Ｓ３）。活性汚泥処理後の廃水から回収される活性汚泥を吸着材として用いた後に、活性汚泥を活性汚泥処理に導入できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃水を浄化するための廃水処理方法及び廃水処理装置に関し、特に、微生物の作用によって廃水に含まれるアンモニアの硝化及び脱窒を行う廃水処理の適用可能な水質範囲が広く、アンモニア態窒素及び有機物の除去効率が高い廃水処理方法及び廃水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
微生物を用いた廃水処理においては、アンモニア態窒素の酸化（硝化）及び酸化態窒素（硝酸、亜硝酸）の脱窒を細菌によって進行させることによって、廃水に含まれるアンモニアを窒素ガスに変換することができる。この処理方法は、以下のように分類することができる。
【０００３】
Ａ）活性汚泥を用いて、硝化細菌によってアンモニアを酸化態窒素に変換し、メタノール等の有機物を電子供与体として用いて酸化態窒素を窒素ガスに変換する方法（例えば、下記特許文献１の活性汚泥変法参照）。
【０００４】
Ｂ）硝化細菌によってアンモニアを酸化態窒素に変換した後、硫黄を酸化して酸化態窒素を還元する細菌群によって酸化態窒素を窒素ガスに変換する方法。
【０００５】
Ｃ）アンモニア酸化細菌によってアンモニアを亜硝酸態窒素に酸化（部分硝化）する工程と、脱窒細菌に属するアナモックス（ANAMMOX）細菌によってアンモニア態窒素及び亜硝酸態窒素から窒素ガスを生成する（ＮＨ４＋＋ＮＯ２−→Ｎ２＋２Ｈ２Ｏ）工程とによってアンモニアを窒素ガスに変換する方法（下記特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平８−２６７０８７号公報
【特許文献２】特表２００１−５０６５３５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の処理方法のうちで、広く世界的に普及しているのはＡ）の処理方法であり、多くの経験に基づいて安定性の高い処方が確立されているが、この処理方法は、酸化態窒素の還元脱窒に有機物を必要とするので、有機物が少ない廃水には不向きである。又、実際の処理においては、概して、廃水に含まれる有機物のみでの稼動を可能とするために廃水を循環させて脱窒処理と硝化処理とを繰り返すように応用された形態で実施されている。しかし、この場合、酸化態窒素が必然的に残留するので、この濃度を低くするには廃水を循環させる割合を高める必要があり、処理の繰り返し度合が高くなるため、稼動費用がかさむ。又、循環による処理の繰り返しによって酸化態窒素の除去率は９０％程度まで上げることが可能であるが、処理を完遂させる場合には、外部から廃水に有機物を添加する必要があり、供給する有機物の費用が生じる。
【０００７】
上記Ｂ）の処理方法は、硫黄の添加を必須とするので、この薬剤使用による経費が必要となる。
【０００８】
上記Ｃ）の処理方法は、経費のかかる薬剤や有機物を必要とせず、処理に必要な酸素供給量も処理開始時のアンモニア態窒素の半分を酸化する量であるので、稼動に要する消費エネルギー及び負荷が少ない。しかし、言い換えれば、廃水に含まれる有機物を処理することはできず、有機物濃度が高い廃水に適用すると他の細菌が増殖し易いため、増殖速度が極めて遅いアナモックス細菌が駆逐されて安定に処理ができなくなる。又、窒素の除去率は約９０％以下で、残りの約１０％は硝酸態窒素として廃水に残存する。
【０００９】
本発明は、費用のかかる薬剤や有機物の添加を用いずに、廃水中の有機物及びアンモニア態窒素を高い除去率で効率よく処理でき、幅広い水質について廃水処理を可能にする廃水処理方法及び廃水処理装置を提供することを課題とする。
【００１０】
又、本発明は、廃水の幅広い水質変動にも容易に対応でき、廃水のアンモニア態窒素及び有機物の除去処理を安定的に継続できる廃水処理方法及び廃水処理装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、上記Ａ）の活性汚泥処理とＣ）のアナモックス細菌を用いた処理とを適切に組み合わせることによって、廃水の水質変動にも幅広く対応でき、高い除去率で有機物及びアンモニア態窒素を廃水から除去できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１２】
本発明の一態様によれば、廃水処理方法は、有機物を吸着可能な吸着材を廃水に作用させて前記廃水に含まれる有機物を吸着材に吸着させる吸着処理を行い、前記吸着処理後の廃水から吸着材を除去してアンモニア酸化細菌及びアナモックス細菌を作用させるアナモックス処理を行い、前記アナモックス処理後の廃水からアンモニア酸化細菌及びアナモックス細菌を除去して前記吸着処理後の吸着材と共に活性汚泥処理を行うことを要旨とする。
【００１３】
又、本発明の他の態様によれば、廃水処理方法は、廃水のアンモニア態窒素濃度に対する化学的酸素要求量の比であるＣＯＤ／Ｎ比［mg-COD／mg-Ｎ］を求め、ＣＯＤ／Ｎ比が７．０以上の廃水には活性汚泥処理を施し、ＣＯＤ／Ｎ比が０．３以下の廃水には、アンモニア酸化細菌及びアナモックス細菌を用いたアナモックス処理を施し、ＣＯＤ／Ｎ比が０．３を超え７．０未満の廃水には、有機物を吸着可能な吸着材を作用させる吸着処理を施した後に前記アナモックス処理を施すことを要旨とする。
【００１４】
又、本発明の他の態様によれば、廃水処理方法は、廃水のアンモニア態窒素濃度に対する化学的酸素要求量の比であるＣＯＤ／Ｎ比［mg-COD／mg-Ｎ］を求め、ＣＯＤ／Ｎ比が０．３以下の廃水には、アンモニア酸化細菌及びアナモックス細菌を用いたアナモックス処理を施し、ＣＯＤ／Ｎ比が０．３を超え７．０未満の廃水には、有機物を吸着可能な吸着材を作用させる吸着処理を施した後に前記アナモックス処理を施し、前記アナモックス処理を施した後の廃水に活性汚泥処理を施すことを要旨とする。
【００１５】
上記廃水処理方法において、前記活性汚泥処理後の廃水から回収される活性汚泥を、吸着処理における吸着材として用い、吸着処理後の有機物を吸着した活性汚泥を活性汚泥処理に導入するように構成することができる。
【００１６】
上記活性汚泥処理は、嫌気性条件下の第１の脱窒処理工程と、好気性条件下の第１の硝化処理工程と、前記第１の硝化処理工程後に行われる第２の脱窒処理と、前記第２の脱窒処理後に行われる第２の硝化処理工程とを有するように構成できる。
【００１７】
更に、本発明の一態様によれば、廃水処理装置は、廃水中の有機物を吸着可能な吸着材を収容するための吸着処理槽と、廃水中のアンモニア態窒素の部分硝化及び脱窒を行うアンモニア酸化細菌及びアナモックス細菌を収容するためのアナモックス処理槽と、廃水中のアンモニア態窒素を硝化及び脱窒する活性汚泥を収容するための活性汚泥処理槽と、前記吸着処理槽から前記アナモックス処理槽へ廃水を供給するための送水手段と、前記アナモックス処理槽から前記活性汚泥処理槽へ廃水を供給するための送水手段と、前記吸着処理槽から前記活性汚泥処理槽へ前記吸着材を供給するための供給手段とを有することを要旨とする。
【００１８】
又、本発明の他の態様によれば、廃水処理装置は、廃水中の有機物を吸着可能な吸着材を収容するための吸着処理槽と、廃水中のアンモニア態窒素の部分硝化及び脱窒を行うアンモニア酸化細菌及びアナモックス細菌を収容するためのアナモックス処理槽と、廃水中のアンモニア態窒素を硝化及び脱窒する活性汚泥とを収容するための活性汚泥処理槽と、廃水のアンモニア態窒素濃度に対する化学的酸素要求量の比であるＣＯＤ／Ｎ比［mg-COD／mg-Ｎ］に従って、廃水の供給を、ＣＯＤ／Ｎ比が７．０以上の廃水は前記活性汚泥処理槽に供給し、ＣＯＤ／Ｎ比が０．３以下の廃水は前記アナモックス処理槽に供給し、ＣＯＤ／Ｎ比が０．３を超え７．０未満の廃水は前記吸着処理槽に供給するように切り換えるための切り換え手段と、前記吸着処理槽から前記アナモックス処理槽へ廃水を供給するための送水手段とを有することを要旨とする。
【００１９】
又、本発明の他の態様によれば、廃水処理装置は、廃水中の有機物を吸着可能な吸着材を収容するための吸着処理槽と、廃水中のアンモニア態窒素の部分硝化及び脱窒を行うアンモニア酸化細菌及びアナモックス細菌を収容するためのアナモックス処理槽と、廃水中のアンモニア態窒素を硝化及び脱窒する活性汚泥とを収容するための活性汚泥処理槽と、廃水のアンモニア態窒素濃度に対する化学的酸素要求量の比であるＣＯＤ／Ｎ比［mg-COD／mg-Ｎ］に従って、廃水の供給を、ＣＯＤ／Ｎ比が０．３以下の廃水は前記アナモックス処理槽に供給し、ＣＯＤ／Ｎ比が０．３を超え７．０未満の廃水は前記吸着処理槽に供給するように切り換えるための切り換え手段と、前記吸着処理槽から前記アナモックス処理槽へ廃水を供給するための送水手段と、前記アナモックス処理槽から前記活性汚泥処理槽へ廃水を供給するための送水手段とを有することを要旨とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、吸着処理を行うことによって、廃水中の有機物を効果的に活性汚泥処理に利用することができる。又、廃水に含まれる有機物濃度及びアンモニア濃度に応じて、活性汚泥処理法及びアナモックス細菌を用いた処理法から適切に処理法を選択・組み合わせて実施することにより効率よく有機物及びアンモニア態窒素を除去でき、広範囲の有機物濃度及びアンモニア濃度で廃水処理が可能となる。従って、処理効率が良く適用性の高い廃水処理方法及び処理装置が提供される。又、細菌の性質に合った処理を適用できるので、微生物の増殖バランスを損なわずに処理を継続できる。有機物や費用のかさむ薬剤等を外部から処理系に添加せずに実施可能であるので、処理コストの点でも有利であり、処理に要する設備の構造も簡易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
廃水処理において、廃水中の有機物は、微生物の養分となって微生物の活動及び増殖バランスに影響を与えるので、処理方法のタイプに応じて廃水の有機物濃度を考慮する必要がある。具体的には、前述の活性汚泥を用いたＡ）の処理方法（活性汚泥処理法）では、硝酸態窒素を窒素ガスに変換する脱窒細菌が有機物を資化するので、有機物が少ないと処理が進行せず、廃水のアンモニア濃度が高いほど多量の有機物が必要である。これに対し、アンモニア酸化細菌及びアナモックス(ANAMMOX)細菌を用いたＣ）の処理方法（以下、アナモックス処理法と称する）では、アナモックス細菌は亜硝酸態窒素及びアンモニア態窒素から窒素ガスを生成する際に有機物を必要とせず、有機物濃度が高いと、これを資化する他の細菌が優先して増殖することによって、増殖の遅いアナモックス細菌が駆逐され易い。従って、アナモックス処理法では、廃水の有機物が相対的に少ないことが必要である。
【００２２】
本願発明者は、有機物を吸着可能な吸着材を廃水に作用させて廃水に含まれる有機物を吸着材に吸着させる吸着処理を利用することによって、アナモックス処理及び活性汚泥処理を組み合わせて好適に実施できることを見出した。つまり、吸着処理によって有機物が減少した廃水は、吸着材を除去した後にアンモニア酸化細菌及びアナモックス細菌を作用させてアナモックス処理を行い、有機物を吸着した吸着材は、アナモックス処理後の廃水と共に活性汚泥処理に投入する。これにより、アナモックス処理は有機物の少ない状態で好適に進行し、廃水に当初含まれていた有機物は活性汚泥処理において有効利用される。しかも、アナモックス処理後に残留する硝酸態窒素は活性汚泥処理で脱窒され、活性汚泥処理における有機物不足の解消も可能となるので、廃水の窒素除去率は更に向上する。又、吸着材として活性汚泥を用いることができるので、特別な設備や薬剤等を必要とせず、従来のアナモックス処理設備及び活性汚泥処理設備を用いて容易に実施できる。
【００２３】
上述の廃水処理方法は、廃水の水質に応じて吸着処理及び／又はアナモックス処理を省略するように変更することによって、更に効率的に行うことが可能となる。具体的には、廃水の有機物量及びアンモニア態窒素濃度を測定し、この測定値に基づいて吸着処理及びアナモックス処理の省略の可否を判断して最適な処理手順を選択することにより、吸着処理及びアナモックス処理が常に有効に利用されるので、操作効率が向上する。以下、水質に応じて処理手順を選択する廃水処理方法について詳細に説明する。
【００２４】
廃水中の有機物量は、通常、ＣＯＤ（化学的酸素要求量）によって評価され、上記Ａ）及びＣ）の処理方法におけるＣＯＤ及びアンモニア濃度に関する適性範囲を調査したところ、Ａ）の活性汚泥処理法では、ＣＯＤ／Ｎ比［mg-COD／mg-Ｎ］（廃水のアンモニア態窒素濃度[mg-Ｎ／Ｌ]に対する化学的酸素要求量[mg-Ｏ／Ｌ]の比率）が７．０以上の廃水への適用が好適であって、７．０未満であると反応が途中で停止し易いことが判明した（参照：Water Research 39(2005), 3715-3726）。
【００２５】
一方、上記Ｃ）のアナモックス処理法では、アナモックス細菌がアンモニア及び亜硝酸から窒素ガスを生成する反応（ＮＨ４＋＋1.32ＮＯ２−＋0.066ＨＣＯ３−＋0.13Ｈ＋→1.02Ｎ２＋0.26ＮＯ３−＋0.066ＣＨ２Ｏ０．５Ｎ０．１５＋2.03Ｈ２Ｏ、Appl. Microbiol. Biotechnol.(1998) 50, 589-596参照）において、１モルのアンモニア態窒素から０．０６６モルの菌体有機物ＣＨ２Ｏ０．５Ｎ０．１５が合成される。この化学式に基づいてこの菌体有機物１モル当たりのＣＯＤを求めると、２．５×１６＝４０ｇとなり、アンモニア態窒素１mgから合成される菌体有機物のＣＯＤは、０．０６６×４０／１４＝０．１９［mg-COD／mg-Ｎ］となる。これに対し、有機物を資化する一般的な活性汚泥の収率は０．６［mg-COD／mg-COD］程度であるので、アナモックス細菌とそれ以外の細菌の増殖が均衡する場合のＣＯＤ／Ｎ比をａとすると、０．６ａ＝０．１９となり、ａ＝０．１９／０．６≒０．３となる。従って、Ｃ）のアナモックス処理法は、ＣＯＤ／Ｎ比が０．３［mg-COD／mg-Ｎ］以下の廃水への適用が適しており、０．３を超えると、アナモックス細菌以外の細菌の増殖頻度が高まる。
【００２６】
従って、廃水のＣＯＤ値及びアンモニア濃度を測定して、ＣＯＤ／Ｎ比が７以上又は０．３以下の場合については、各々、上記Ａ）又はＣ）の処理法に従って廃水処理を実施すればよい。これに対し、ＣＯＤ／Ｎ比が０．３を超え７未満である範囲については、このままでは何れの処理方法も適用できないが、吸着処理によって有機物を吸着除去してＣＯＤ／Ｎ比を０．３以下に減少することが可能であり、これにより上記Ｃ）のアナモックス処理法を好適に適用できる。この廃水処理方法の一実施形態を図１を参照して説明する。
【００２７】
先ず、図１のフロー図に示すように、廃水のアンモニア態窒素濃度及び有機物量の指標であるＣＯＤ値を測定し、測定値に基づいて、アンモニア態窒素当たりのＣＯＤの比率：ＣＯＤ／Ｎ比［mg-COD／mg-Ｎ］を求める（工程Ｓ１）。ＣＯＤ／Ｎ比が７．０以上であるか否かを判断し（工程Ｓ２）、７．０以上の場合は、処理方法Ａ）に従って活性汚泥を用いた廃水処理（活性汚泥処理）を施す（工程Ｓ３）。ＣＯＤ／Ｎ比が７．０未満の場合、ＣＯＤ／Ｎ比が０．３以下か否かを判断し（工程Ｓ４）、０．３以下であれば、廃水は処理方法Ｃ）に従ってアナモックス細菌を用いた廃水処理（アナモックス処理）を施し（工程Ｓ５）、ＣＯＤ／Ｎ比が０．３を超える場合は、以下の吸着処理（工程Ｓ６）を行った後にＣ）のアナモックス処理を行う（工程Ｓ５）。一般的な廃水の水質では、ＣＯＤ／Ｎ比が０．３〜７の廃水は、１回の吸着処理によって０．３以下となるように有機物濃度を低下させることができるが、廃水の状況によっては、吸着処理（工程Ｓ６）後の廃水のアンモニア態窒素濃度及びＣＯＤ値を再度測定する工程（工程Ｓ７）と、ＣＯＤ／Ｎ比が０．３以下であるか否かを確認する工程（工程Ｓ８）とを必要に応じて実施でき、この結果に基づいて吸着処理を繰り返す必要性が決定される。
【００２８】
尚、工程Ｓ２，Ｓ４及びＳ８におけるＣＯＤ／Ｎ比の判断基準値である７．０及び０．３は、廃水の水質条件や傾向によって変更が望ましい場合もある。例えば、廃水中の有機物に生物分解が難しいものが含まれる場合、工程Ｓ２、Ｓ４及びＳ８におけるＣＯＤ／Ｎ比の判断基準値を、各々、７．０及び０．３より大きく設定することになる。以下の説明では、判断基準値を７．０及び０．３として標準的に実施するものとして記載する。
【００２９】
工程Ｓ６の吸着処理では、汚泥や粉末活性炭等のような有機物を物理的又は化学的に吸着可能な材料を吸着材として廃水に接触させて、廃水から有機物を吸着した後に吸着材を除去する。具体的には、必要に応じて廃水を攪拌して吸着材を均一に分散した後に、静置による沈降分離、遠心分離などによって吸着材を分離し、上澄みの固液分離や濾過等を利用して廃水から吸着材を除去する。吸着材として汚泥を用いる場合、工程Ｓ３の活性汚泥処理の後に回収される活性汚泥を利用することができ、吸着処理後の活性汚泥は、活性汚泥処理に戻すことによって、吸着した有機物を脱窒細菌の活動・増殖に有効利用でき、汚泥に含まれる少量のアンモニア態窒素の硝化及び脱窒も可能となる。吸着材として活性炭等の炭素材を用いた場合も、有機物を吸着した炭素材を活性汚泥に添加して使用することが可能であり、活性汚泥の吸着機能を増強するために組み合わせて用いてもよい。吸着処理において使用する吸着材の量は吸着能に応じて適宜設定され、炭素材を用いる場合、経験的に、活性汚泥乾燥質量１ｇに対し０．０１〜１ｇ程度の割合が好ましい。吸着処理によってＣＯＤ／Ｎ比が０．３〜７．０の廃水からＣＯＤ／Ｎ比が０．３以下の廃水が回収され、アナモックス処理が適用可能となる。
【００３０】
ＣＯＤ／Ｎ比が０．３以下の廃水は、工程Ｓ５のアナモックス処理によって部分硝化（亜硝酸化）・脱窒を進める。つまり、廃水にアンモニア酸化細菌及びアナモックス細菌を投入し、重炭酸塩の存在下で酸素を供給して、アンモニア態窒素の亜硝酸化及び窒素ガスへの変換を進行させる。この処理では、廃水に酸素が供給されると、アンモニア酸化細菌がアンモニアを亜硝酸態窒素に変換する反応（亜硝酸化、２ＮＨ４＋＋３Ｏ２→２ＮＯ２−＋４Ｈ＋＋２Ｈ２Ｏ）と、脱窒細菌であるアナモックス細菌がアンモニア及び亜硝酸から窒素ガスを生成する反応（ＮＨ４＋＋1.32ＮＯ２−＋0.066ＨＣＯ３−＋0.13Ｈ＋→1.02Ｎ２＋0.26ＮＯ３−＋0.066ＣＨ２Ｏ０．５Ｎ０．１５＋2.03Ｈ２Ｏ）の２つの反応が進行し、条件設定によって１段階又は２段階で処理が行われる。アナモックス細菌は増殖速度が遅く、他の細菌の増殖が優位になると駆逐され易いので、処理を安定して行うためにアナモックス細菌の活性を安定化するような工夫が望ましい。アナモックス細菌を安定化するには、1)廃水のｐＨを７．２以下にすることによって、亜硝酸態窒素を硝酸化する硝化細菌の増殖を抑制してアナモックス細菌の駆逐を防止する方法、及び、2)アンモニア態窒素の亜硝酸化速度が律速になるように細菌の活性バランス又は酸素の供給を調整することによって亜硝酸態窒素の増加を防止し、アナモックス細菌が高濃度の亜硝酸態窒素によって被毒・不活性化するのを回避する方法などがある。方法2)は、部分硝化及び窒素ガスへの変換が同時並行で進行する。酸素の供給制御は重要であり、廃水を嫌気性条件下において廃水の溶存酸素濃度などを確認しながら酸素（空気）を供給することによって供給制御の精度が高まる。アナモックス処理後の廃水は、実質的にアンモニア態窒素を含まず、有機物が残留するので、ＣＯＤ／Ｎ比は７．０を超え、活性汚泥処理が可能となとなる。又、初期アンモニア態窒素の約１０％に相当する硝酸態窒素が残留するが、有機物と共に活性汚泥処理を施せば窒素分は十分に除去できる。
【００３１】
工程Ｓ３の活性汚泥処理は、廃水に活性汚泥を接触させて廃水中の硝酸態窒素の脱窒及びアンモニア態窒素の硝化を行う汚泥処理であり、廃水が連続的に処理される連続式でも個別に処理される回分式でも良い。活性汚泥処理において、酸化態窒素の脱窒工程は嫌気性条件下で進行し、アンモニア態窒素の硝化（硝酸化）工程は好気性条件下で進行する。大容量の廃水を静置等によって酸素との接触面積が小さい状態におくことによって実質的に嫌気性条件に調整され、廃水に曝気等によって酸素を供給することによって好気性条件に調整される。脱窒工程においては、脱窒細菌により硝酸が窒素ガスに変換されて除去され、硝化工程では曝気によって有機物が酸化分解すると共に、硝化細菌によってアンモニアが硝酸に酸化される。好気性条件下の硝化工程では、活性汚泥は、廃水中のリン酸態リンも取り込む。廃水がアンモニアを含んでいると、これらの工程を経た後の廃水には、初期アンモニア濃度に対応する硝酸が残留するが、硝化工程後の廃水の一部を脱窒工程へ還流して処理を繰り返し施すように構成することによって、処理系から排出される廃水の残留硝酸濃度は低下する。これにより、通常の活性汚泥処理では、初期アンモニア濃度の１０％程度まで残留硝酸濃度を低下させることが可能であり、本発明においては、吸着処理に使用した活性汚泥を利用することによって更に減少させることも可能である（詳細は後述する）。
【００３２】
図１の廃水処理は、例えば、図２に示すような廃水処理装置によって実施できる。この廃水処理装置は、回分式の吸着処理槽１０及びアナモックス処理槽２０と、連続式の活性汚泥処理槽３０と、最終沈殿槽４０とを備え、水質測定装置（図示省略）によって測定される廃水のアンモニア態窒素濃度及びＣＯＤ値から求められるＣＯＤ／Ｎ比に応じて切り換えバルブ１１を切り替えることによって、廃水は、吸着処理槽１０、アナモックス処理槽２０又は活性汚泥処理槽３０の何れかに供給される。切り換えバルブ１１が自動的に切り換えられるように、切り換えバルブ１１として電磁バルブ等を用い、水質測定装置の測定値を用いてＣＯＤ／Ｎ比に基づく制御信号を供給する演算処理装置を設けても良い。活性汚泥処理槽３０は、脱窒処理を行う嫌気槽３０ａと、酸素を供給するための曝気装置３１を備える硝化処理用の好気槽３０ｂとに分画され、廃水を一定速度で連続的に嫌気槽３０ａに供給することによって連続的に処理されるが、これらの槽を回分式で使用しても、あるいは、嫌気処理及び好気処理の両方を行う単槽の回分式処理槽であってもよい。好気槽３０ｂは好気条件であり、吸着処理槽１０、アナモックス処理槽２０、嫌気槽３０ａ及び最終沈殿槽４０は嫌気条件であるが、アナモックス処理槽２０には、供給速度を制御可能な空気供給装置２２が設けられ、空気の供給速度、つまり、酸素の供給速度を調節することによって、アンモニア酸化細菌によるアンモニアの亜硝酸への酸化速度が調節される。尚、この実施形態においては、吸着材として活性汚泥を使用し、吸着処理槽１０で有機物を吸着した活性汚泥は、活性汚泥処理槽３０に供給して脱窒・硝化を進行する活性汚泥として用いた後、最終沈殿槽４０において廃水から分離して吸着処理槽１０に還流し、吸着材として再度使用される。
【００３３】
前述の工程Ｓ４でＣＯＤ／Ｎ比が０．３を超える（７．０未満）廃水は、吸着処理槽１０に供給され、必要に応じて付設される攪拌装置１２を用いて、吸着材である活性汚泥Ａ１を分散させ、廃水と活性汚泥とを十分に接触させて廃水の有機物を活性汚泥Ａ１に吸着させる。この後、廃水を静置して活性汚泥Ａ１を沈降分離し、廃水は、ポンプ等の送水手段１３により配管を通じてアナモックス処理槽２０へ送水する。有機物を吸着した活性汚泥Ａ１（若干のアンモニアも含む）は、ポンプ等の供給手段１４により配管を通して活性汚泥処理槽３０の嫌気槽３０ａへ投入する。活性汚泥Ａ１に含まれる有機物は、嫌気槽３０ａで脱窒細菌が酸化態窒素（亜硝酸及び硝酸）を窒素ガスに変換する反応に用いられる。
【００３４】
アナモックス処理槽２０に供給される廃水は、必要に応じて付設される攪拌装置２１を用いて、アンモニア細菌及びアナモックス細菌を含有する細菌剤Ｂを分散させ、空気供給装置２２から供給される酸素によってアンモニア細菌による部分硝化を進行させる。この時、アナモックス細菌は、生じた亜硝酸態窒素とアンモニア態窒素とから窒素ガスを生成する。この処理によって、廃水中のアンモニアの約９０％が窒素ガスに変換され、アンモニア態窒素濃度の約１／１０は硝酸態窒素として残留する。処理後の廃水は、静置して細菌剤Ｂを沈降分離し、ポンプ等の送水手段２３により配管を通して活性汚泥処理槽３０の嫌気槽３０ａへ送水する。
【００３５】
活性汚泥処理槽３０に供給される廃水は、嫌気槽３０ａにおいて活性汚泥Ａ２と接触させる。この間、脱窒細菌は、有機物を摂取して廃水中の酸化態窒素（硝酸イオン、亜硝酸イオン）を窒素ガスに変換する。この後、廃水は好気槽３０ｂに送られ、曝気装置３１から供給される酸素によって、有機物が酸化分解され、且つ、硝化細菌によってアンモニア態窒素が硝化されて硝酸態窒素に変換される。活性汚泥処理槽３０は、更に、好気槽３０ｂの処理後の廃水の一部を配管を通して嫌気槽３０ａに還流させるために、ポンプ等の送水手段３２を備えている。これにより、嫌気槽３０ａでの脱窒処理が廃水に繰り返し施されされるので、廃水の最終硝酸濃度が低下する。好気槽３０ａの廃水は、ポンプ等の送水手段３３により配管を通して最終沈殿槽４０へ送水する。
【００３６】
最終沈殿槽４０に供給される廃水は、静置して活性汚泥Ａ３を沈降分離した後、放流される。分離した活性汚泥Ａ３は、ポンプ等の供給手段４１により配管を通して吸着処理槽１０へ投入する。
【００３７】
図１において、工程Ｓ３の活性汚泥処理の対象は、ＣＯＤ／Ｎ比が７．０以上の廃水、工程Ｓ５のアナモックス処理を経た廃水、及び、工程Ｓ６の吸着処理で使用した汚泥等の吸着材である。アナモックス処理を経た廃水は、実質的にアンモニア態窒素を含まず、有機物と初期アンモニア態窒素の約１０％に相当する硝酸態窒素とを含有する。従って、活性汚泥処理に従って脱窒及び硝化を進行させると、硝酸及び有機物が除去される。これに対し、ＣＯＤ／Ｎ比が７．０以上の廃水及び吸着処理後の廃水から分離される吸着材は、活性汚泥処理によって有機物は分解除去されるが、アンモニアは酸化態窒素に変換されて残留する。これらを勘案すると、活性汚泥処理は、廃水が効率的に処理されるように変更が可能である。
【００３８】
例えば、アンモニアを実質的に含まないアナモックス処理後の廃水は、活性汚泥処理によって窒素成分及び有機物が実質的に完全に除去されるので、還流による処理の繰り返しは不要である。従って、アナモックス処理後の廃水については、工程Ｓ２でＣＯＤ／Ｎ比が７．０以上である廃水及び工程Ｓ６の吸着処理を経た吸着材とは区別して単独で活性汚泥処理すると、実質的に硝酸を含まない廃水として排出できる。
【００３９】
また、図２の廃水処理装置をＣＯＤ／Ｎ比が７．０未満の低有機物廃水専用の処理装置として用いた場合、活性汚泥処理槽３０において処理されるアンモニア態窒素は、吸着処理後の汚泥に含まれる若干のアンモニアのみであるので、好気槽３０ｂから嫌気槽３０ａへの還流を行わない場合でも最終沈殿槽４０の廃水の残留硝酸濃度はかなり低くなる。従って、好気槽３０ｂから嫌気槽３０ａへ還流する割合を低下させたり還流を省略することが可能であり、処理効率が向上する。或いは、硝化工程の後に脱窒工程を行うように嫌気槽３０ａを好気槽３０ｂの後に配置したり、好気槽３０ｂの後に更に嫌気槽（又は、嫌気槽及び好気槽の双方）を追加して、アナモックス処理後の廃水を有機物源として脱窒工程に供給することも可能である。また、ＣＯＤ／Ｎ比が７．０以上の高有機物廃水専用の活性汚泥処理装置を併設すると、供給手段１４，４１及び配管を変更することによって、吸着処理槽１０で用いる活性汚泥を高有機物廃水用の活性汚泥処理装置との間で収受するように応用することができ、低有機物廃水の処理においては、廃水の窒素成分を実質的に完全に除去することができる。これらを勘案すると、有機物及び窒素について高い除去率を実現可能な構成の一つとして、低有機物廃水を供給する図２の構成の廃水処理装置Ｉと、高有機物廃水を供給する活性汚泥処理装置IIとを併設して、図２の吸着処理槽１０で使用する活性汚泥を、活性汚泥処理装置IIとの間でやり取りし、活性汚泥処理装置IIからの排出水を図２のアナモックス処理槽２０からの排出水と共に活性汚泥処理槽３０に供給するように構成するものがある。つまり、廃水のＣＯＤ／Ｎ比の高低によってアナモックス処理又は活性汚泥処理の何れかを施した後に、両処理の排出水を纏めて第２の活性汚泥処理に導入することによって、残留硝酸態窒素が除去される。
【００４０】
上述の吸着処理で使用する活性汚泥において、活性汚泥の細菌は、有機物を十分に摂取した後に好気槽において吸着した有機物を酸化し、これが繰り返されることによって細菌が増殖し環境に馴致して、活性汚泥の有機物蓄積能を向上させる。この結果、硝化工程を経ても活性汚泥に有機物が残留し得るようになり、脱窒工程及び硝化工程を繰り返す際に２回目の脱窒工程を有機物の供給なしで行うことが可能となる。従って、このような有機物蓄積能の高い活性汚泥が調製された場合には、図２の廃水処理装置の活性汚泥処理槽３０に複数対の嫌気槽３０ａ及び好気槽３０ｂを設けることによって、アンモニアを含む廃水でも２番目の嫌気槽において残留硝酸態窒素が除去されるので、全てのＣＯＤ／Ｎ比の廃水に対応可能となり、十分に窒素を除去した廃水が得られる。又、吸着処理において多量の有機物を蓄積することによってリン蓄積細菌の活性も高まり、これが好気槽において廃水中のリン成分を効果的に取り込むので、廃水のリン除去率の向上にも有効である。
【００４１】
図３は、図２の廃水処理装置と同等の廃水処理を複数の回分式処理槽を用いて連続的に実施する一例を示す工程図であり、ＣＯＤ／Ｎ比が０．３〜７の廃水が処理される。この例では５つの処理槽ａ〜ｅを用い、処理槽ａ，ｂは吸着処理槽として、処理槽ｃはアナモックス処理槽として、処理槽ｄ，ｅは活性汚泥処理槽として役割区分される。従って、処理槽ｃ〜ｅには、空気（酸素）を供給する手段が付設される。
【００４２】
図３の（ａ）は、処理槽ｂは原廃水の貯留に用いられ、処理槽ｃはアナモックス処理中、処理槽ｅは活性汚泥による脱窒処理中、処理槽ｄは活性汚泥による硝化が終了した工程を示す。この後、（ｂ）〜（ｌ）の工程が続く。
【００４３】
工程（ｂ）では、処理槽ｄの廃水の一部は、空の処理槽ａに移して汚泥を沈降分離（約１時間）する。
【００４４】
工程（ｃ）では、処理槽ａの上澄み廃水は排出され、処理槽ｃではアナモックス処理が終了し、細菌剤を沈降分離する（約２０分）。処理槽ｅでは廃水を曝気して硝化処理を開始する。
【００４５】
工程（ｄ）では、処理槽ｃの上澄み廃水は処理槽ｄへ送り、処理槽ａの活性汚泥を処理槽ｂの廃水に加えて吸着処理（約３０分）を開始する。空になった処理槽ａは、原廃水の貯留を開始する。
【００４６】
工程（ｅ）では、処理槽ｂの汚泥を沈降させて（約１時間）、上澄み廃水を処理槽ｃに移し、処理槽ｃのアナモックス処理を開始する。
【００４７】
工程（ｆ）では、処理槽ｂの有機物を吸着した活性汚泥を処理槽ｄに移し、処理槽ｄは、嫌気性状態にて脱窒処理を開始する（約２０分）。
【００４８】
工程（ｇ）では、処理槽ｅの硝化処理が終了し、工程（ｈ）では、処理槽ｅの廃水の一部を空の処理槽ｂに移して汚泥を沈降分離（約１時間）する。
【００４９】
工程（ｉ）では、処理槽ｂの上澄み廃水は排出され、処理槽ｃではアナモックス処理が終了し、細菌剤を沈降分離する（約２０分）。処理槽ｄでは廃水を曝気して硝化処理を開始する。
【００５０】
工程（ｊ）では、処理槽ｃの上澄み廃水は処理槽ｅへ送り、処理槽ｂの活性汚泥を処理槽ａの廃水に加えて吸着処理（約３０分）を開始する。空になった処理槽ｂは、原廃水の貯留を開始する。
【００５１】
工程（ｋ）では、処理槽ａの汚泥を沈降させて（約１時間）、上澄み廃水を処理槽ｃに移し、処理槽ｃのアナモックス処理を開始する。
【００５２】
工程（ｌ）では、処理槽ａの有機物を吸着した活性汚泥を処理槽ｅに加えて、処理槽ｅは、嫌気性状態にて脱窒処理を開始する（約２０分）。この後、工程（ａ）に戻って、工程（ａ）〜（ｌ）が繰り返される。
【００５３】
このようにして、苛性汚泥処理及びアナモックス処理の何れにも適さないＣＯＤ／Ｎ比が０．３〜７．０の範囲の廃水についても好適に処理でき、廃水のＣＯＤ／Ｎ比に基づいて適正な廃水処理手順を選択して窒素成分及び有機物の除去率が高い廃水処理が実施される。
【００５４】
尚、前述したように、アナモックス細菌の活性は系内の溶存酸素濃度及び亜硝酸濃度の影響を受けて活性低下又は被毒が起こるので、アナモックス処理を安定的に繰り返すには、廃水の亜硝酸濃度が２０mg-Ｎ／Ｌ以下、好ましくは５mg-Ｎ／Ｌ以下、溶存酸素濃度が１mg-Ｏ／Ｌ以下、好ましくは０．５mg-Ｏ／Ｌ以下であるような条件で処理を進行することが重要である。このためには、アンモニア酸化細菌の処理速度（亜硝酸態窒素生成速度）が律速となるように条件を制御して、アンモニア酸化細菌が生成する亜硝酸態窒素が全てアナモックス細菌によって消費されるようにする。これには、a)廃水（つまり、アンモニア酸化細菌）への酸素の供給を制御する、及び、b)系内のアンモニア酸化細菌の処理能力（亜硝酸態窒素生成能力）がアナモックス細菌の処理能力（亜硝酸取り込み能力）以下となるように細菌バランスを調節する、の２つが要素となり、亜硝酸態窒素生成速度が律速状態であるか否かは、廃水の溶存酸素濃度を測定して溶存酸素濃度が上昇するか否かによって判断できる。酸素の供給速度が小さい状態では、細菌バランスに関わらず、亜硝酸態窒素生成速度が律速となるが、系内のアンモニア酸化細菌の処理能力がアナモックス細菌の処理能力を超える細菌バランスでは、酸素供給の増加によってアナモックス細菌の処理能力を超える亜硝酸態窒素が生成すると、即座に亜硝酸態窒素濃度が上昇して被毒する。アンモニア酸化細菌の処理能力がアナモックス細菌の処理能力未満であれば、アナモックス細菌の処理能力を超える亜硝酸態窒素が生成する前に、廃水の溶存酸素濃度の上昇によって酸素の過剰供給を検知する構成が可能となる。被毒に関する安全性を考慮すると、アナモックス細菌の処理能力［mol-Ｎ／ｈ］がアンモニア酸化細菌の亜硝酸態窒素生成能力［mol-Ｎ／ｈ］の１．５倍以上であると好ましい。アンモニア酸化細菌の処理能力がアナモックス細菌の処理能力を超える細菌バランスの場合は、アナモックス細菌の処理能力に対して０．５当量以下となる酸素供給速度であることが望ましい。このようにすることにより、アナモックス細菌の不活性化を避けられので、細菌の養生等のための準備工程が不要になり、処理効率が向上する。又、アナモックス細菌の増殖・活動を安定して継続することができる。アナモックス処理における部分硝化・脱窒の反応は、重炭酸イオンを必要とするので、通常、炭酸水素ナトリウム等の重炭酸塩が添加される。重炭酸塩を構成する塩基は、重金属等の細菌の生育・増殖を阻害するもの以外であれば特に制限はない。添加量は、廃水のアンモニア濃度に応じて、アンモニア１モル当たり重炭酸塩０．１〜２モルとなる量を添加するのが好ましい。但し、空気中の炭酸ガスを利用することも可能であり、廃水のｐＨが高い場合、重炭酸塩は必ずしも用いなくてもよい。アンモニア酸化細菌及びアナモックス細菌は、予め細菌の培養を行ってを準備しても、市販のものを入手してもよい。各細菌の培養は、従来法に従って公知技術により適宜行うことができ、アンモニアを分解する既存の水処理プラントのスラッジから周知の方法により得られる。アンモニア酸化細菌については、例えば、B. Sorriano及びM. Walkerの文献(J. Applied Bacteriology, 31, 493-497(1968))を参照して単離でき、アナモックス細菌については、特表２００１−５０６５３５号公報等を参照して用意でき、オランダ国バールンのCentraal Bureau voor Schimmelculturesにより登録番号９４９８７（１９８７年１２月１２日）で寄託されるスラッジを利用できる。各培養細菌の菌体量及び活性は下記のようにして調べられ、これらから各細菌の処理能力が分かる。
【００５５】
（アンモニア酸化細菌）
菌体量： Wagner M., Rath G., Amann R., Koops H.-P. and Schleifer K.-H., "In situ identification of ammonia-oxidizing bacteria", Syst. Appl. Microbiol. 18(1995), p251-264.
活性： Grunditz C. and Dalhammar G., "Development of nitrification inhibition assays using pure cultures of nitrosomonas and nitrobacter", Water Research, Vol.35(2001), Issue 2, p433-440.
（アナモックス細菌）
菌体量： Schmid M. et al., "Candidatus "Scalindual brodae", sp. nov., Candidatus "Scalindua Wagneri", sp. nov., Two New Species of Anaerobic Ammonium Oxidizing Bacteria", Syst. Appl. Microbiol., 26(2003), No.4, p529-538.
活性： Sliekers A. et al., "Completely autotrophic nitrogen removal over nitrite in one single reactor", Water Research, Vol.36(2002), Issue 10, p2475-2482.
以下、実施例を参照して、本発明に係る廃水の処理について具体的に説明する。
【実施例】
【００５６】
活性汚泥槽３０を回分式単槽に変更したこと以外は図２と同様の構成の廃水処理装置を用いて、以下の廃水処理を行った。尚、アナモックス処理槽には、廃水の溶存酸素濃度を測定する測定器が付設されている。
【００５７】
（実施例１）
活性汚泥（含水）２Ｌを収容した吸着処理槽１０に、アンモニア濃度６５０mg-Ｎ／Ｌ、硝酸・亜硝酸濃度０mg-Ｎ／Ｌ、ＣＯＤ値１８００mg-COD／Ｌの原廃水（ＣＯＤ／Ｎ比＝２．８）８Ｌを投入し、攪拌して活性汚泥を分散した後、静置して活性汚泥を沈降分離し、上澄みの廃水のアンモニア濃度及びＣＯＤ値を測定したところ、アンモニア濃度６２０mg-Ｎ／Ｌ、ＣＯＤ値１５０mg-COD／Ｌであり、ＣＯＤ／Ｎ比は０．２４となった。この上澄みの廃水８Ｌを、アンモニア酸化細菌及びアナモックス細菌を含む細菌剤２Ｌ（アンモニア酸化細菌の処理能力：アンモニア消費速度で１２ｇ-Ｎ／（Ｌ・ｄ）、アナモックス細菌の処理能力：アンモニア消費速度で１８ｇ-Ｎ／（Ｌ・ｄ））を収容するアナモックス処理槽２０に投入した。底部の活性汚泥は、活性汚泥処理槽に投入した。
【００５８】
アナモックス処理槽２０の廃水に重炭酸ナトリウム５００ｇを添加し、攪拌して細菌を分散させ、溶存酸素濃度測定器を作動させて溶存酸素濃度の測定を開始したところ、０．１mg-Ｏ２／Ｌで一定していた。廃液のｐＨ値は７．５であった。この後、曝気装置を作動させて酸素供給速度が０．２ｇ-Ｏ２／（Ｌ・ｄ）となるように空気の吹き込み速度を調節して廃水の曝気を開始した。曝気開始によって溶存酸素濃度は僅かに増加したが、その後ほぼ一定であったので曝気を継続した。曝気を開始して１５時間後、溶存酸素濃度が上昇し始めたので、酸素の供給を停止して廃水を静置した。菌体スラッジが槽の底部に沈降した後、上澄みの廃水の水質を測定したところ、アンモニア濃度は０．１mg-Ｎ／Ｌ、硝酸濃度は７３mg-Ｎ／Ｌ、亜硝酸濃度は０mg-Ｎ／Ｌであった。ＣＯＤ値は２０mg-COD／Ｌであり、ＣＯＤ／Ｎ比は０．２７となった。又、ｐＨ値は７．０であった。この上澄みの廃水８Ｌは、活性汚泥（含水）４２Ｌを収容する活性汚泥処理槽に排出した。活性汚泥処理槽の廃水の水質は、アンモニア濃度：２６mg-Ｎ／Ｌ、硝酸濃度：１８mg-Ｎ／Ｌ、亜硝酸濃度：０mg-Ｎ／Ｌとなった。又、ＣＯＤ値は５３mg-COD／Ｌ、ｐＨ値は６．８となった。
【００５９】
活性汚泥処理槽の廃水を嫌気性条件にして、穏やかに攪拌しながら脱窒処理を６時間行った。この後、曝気装置を作動させて好気性条件にして硝化処理を５時間行い、廃水８Ｌ（全量の２０容積％）を活性汚泥処理槽から最終沈澱槽４０へ排出し、活性汚泥を沈降分離した。上澄みの水質を測定したところ、アンモニア濃度は５．３mg-Ｎ／Ｌ、硝酸濃度は１５mg-Ｎ／Ｌ、亜硝酸濃度は０．１mg-Ｎ／Ｌであった。又、ＣＯＤ値は５mg-COD／Ｌであり、ｐＨ値は６．８であった。
【００６０】
（実施例２）
実施例１において最終沈澱槽４０に残留する活性汚泥２Ｌを吸着処理槽１０に投入し、新たな原廃水８Ｌを投入して、実施例１と同様にして吸着処理を行って活性汚泥を沈降分離した。上澄みの廃水８Ｌを、細菌剤を収容するアナモックス処理槽へ移して前述と同様の処理条件でアナモックス処理を行い、細菌剤を沈降分離した。上澄みの廃水の水質を測定したところ、アンモニア濃度は０．３mg-Ｎ／Ｌ、硝酸濃度は６９mg-Ｎ／Ｌ、亜硝酸濃度は０mg-Ｎ／Ｌであった。ＣＯＤ値は１７mg-COD／Ｌであり、ＣＯＤ／Ｎ比は０．２５となった。又、ｐＨ値は６．９であった。この上澄みの廃水８Ｌは、吸着処理槽に残留する活性汚泥２Ｌと共に活性汚泥（含水）４０Ｌを収容する活性汚泥処理槽に排出した。
【００６１】
活性汚泥処理槽の廃水を嫌気性条件にして、穏やかに攪拌しながら脱窒処理を２時間行った。この後、曝気装置を作動させて好気性条件にして硝化処理を５時間行い、廃水８Ｌ（全量の２０容積％）を活性汚泥処理槽から最終沈澱槽４０へ排出し、活性汚泥を沈降分離した。上澄みの水質を測定したところ、アンモニア濃度は４．９mg-Ｎ／Ｌ、硝酸濃度は１２mg-Ｎ／Ｌ、亜硝酸濃度は０mg-Ｎ／Ｌであった。又、ＣＯＤ値は４mg-COD／Ｌであり、ｐＨ値は６．６であった。
【００６２】
最終沈澱槽４０の活性汚泥及び新たな原廃水を用いて、上記と同じ操作を１０回繰り返した結果、最終沈澱槽４０で得られる廃水の水質は、アンモニア濃度：０mg-Ｎ／Ｌ、硝酸濃度：１４mg-Ｎ／Ｌ、亜硝酸濃度：０mg-Ｎ／Ｌ、ＣＯＤ値：１０mg-COD／Ｌ、ｐＨ値：６．６となった。
【００６３】
（比較例１）
吸着処理槽１０での処理を行わずに原廃水をアナモックス処理槽２０へ投入して実施例１と同じ条件で廃水処理を５回行ったところ、アナモックス処理槽２０の上澄み廃水液の水質は、アンモニア濃度：０mg-Ｎ／Ｌ、硝酸濃度：５mg-Ｎ／Ｌ、亜硝酸濃度：２４０mg-Ｎ／Ｌであった。ＣＯＤ値は５２０mg-COD／Ｌ（ＣＯＤ／Ｎ比：２．１）となり、ｐＨ値は６．１であった。これは、硝化細菌及び脱窒細菌が増殖してアナモックス細菌が駆逐されたことを示している。
【００６４】
（比較例２）
原廃水を直接活性汚泥処理槽に導入して、実施例１と同様の条件で廃水処理を行ったところ、最終沈澱槽４０で得られた上澄み廃水の水質は、アンモニア濃度：１０３mg-Ｎ／Ｌ、硝酸濃度：３２０mg-Ｎ／Ｌ、亜硝酸濃度：０mg-Ｎ／Ｌであった。ＣＯＤ値は１２mg-COD／Ｌ（ＣＯＤ／Ｎ比：０．０３）となり、ｐＨ値は６．０であった。これは、有機物不足により十分に脱膣細菌が作用しなかったことを示している。
【００６５】
（実施例３）
吸着処理槽１０の活性汚泥に活性炭０．５kgを添加したこと以外は実施例１と同じ操作を行って廃水を処理した。その結果、吸着処理後の廃水は、アンモニア濃度：５１５mg-Ｎ／Ｌ、ＣＯＤ値：２０mg-COD／Ｌであり、ＣＯＤ／Ｎ比は０．０４となった。アナモックス処理後の廃水のアンモニア濃度は０．２mg-Ｎ／Ｌ、硝酸濃度は５５mg-Ｎ／Ｌ、亜硝酸濃度は０．２mg-Ｎ／Ｌであった。ＣＯＤ値は２４mg-COD／Ｌであり、ＣＯＤ／Ｎ比は０．４となった。又、ｐＨ値は７．２であった。活性汚泥処理後の廃水は、アンモニア濃度：０mg-Ｎ／Ｌ、硝酸濃度：１２mg-Ｎ／Ｌ、亜硝酸濃度：０mg-Ｎ／Ｌであった。又、ＣＯＤ値は９mg-COD／Ｌであり、ｐＨ値は６．７であった。この廃水を再度嫌気性条件にして、穏やかに攪拌しながら脱窒処理を２時間行ったところ、硝酸濃度は３mg-Ｎ／Ｌとなった。これは、吸着処理において吸着された有機物の一部が硝化処理後に残留して脱窒細菌の活動が可能であったことを示している。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明に係る廃水処理方法を示すフロー図である。
【図２】本発明に係る廃水処理装置の一実施例を示す概略構成図である。
【図３】本発明に係る廃水処理方法の一実施例を示す工程図である。
【符号の説明】
【００６７】
１０ 吸着処理槽、 ２０ アナモックス処理槽、 ３０ 活性汚泥処理槽
４０ 最終沈澱槽、 ａ〜ｅ 処理槽
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃水を浄化するための廃水処理方法及び廃水処理装置に関し、特に、微生物の作用によって廃水に含まれるアンモニアの硝化及び脱窒を行う廃水処理の適用可能な水質範囲が広く、アンモニア態窒素及び有機物の除去効率が高い廃水処理方法及び廃水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
微生物を用いた廃水処理においては、アンモニア態窒素の酸化（硝化）及び酸化態窒素（硝酸、亜硝酸）の脱窒を細菌によって進行させることによって、廃水に含まれるアンモニアを窒素ガスに変換することができる。この処理方法は、以下のように分類することができる。
【０００３】
Ａ）活性汚泥を用いて、硝化細菌によってアンモニアを酸化態窒素に変換し、メタノール等の有機物を電子供与体として用いて酸化態窒素を窒素ガスに変換する方法（例えば、下記特許文献１の活性汚泥変法参照）。
【０００４】
Ｂ）硝化細菌によってアンモニアを酸化態窒素に変換した後、硫黄を酸化して酸化態窒素を還元する細菌群によって酸化態窒素を窒素ガスに変換する方法。
【０００５】
Ｃ）アンモニア酸化細菌によってアンモニアを亜硝酸態窒素に酸化（部分硝化）する工程と、脱窒細菌に属するアナモックス（ANAMMOX）細菌によってアンモニア態窒素及び亜硝酸態窒素から窒素ガスを生成する（ＮＨ４＋＋ＮＯ２−→Ｎ２＋２Ｈ２Ｏ）工程とによってアンモニアを窒素ガスに変換する方法（下記特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平８−２６７０８７号公報
【特許文献２】特表２００１−５０６５３５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の処理方法のうちで、広く世界的に普及しているのはＡ）の処理方法であり、多くの経験に基づいて安定性の高い処方が確立されているが、この処理方法は、酸化態窒素の還元脱窒に有機物を必要とするので、有機物が少ない廃水には不向きである。又、実際の処理においては、概して、廃水に含まれる有機物のみでの稼動を可能とするために廃水を循環させて脱窒処理と硝化処理とを繰り返すように応用された形態で実施されている。しかし、この場合、酸化態窒素が必然的に残留するので、この濃度を低くするには廃水を循環させる割合を高める必要があり、処理の繰り返し度合が高くなるため、稼動費用がかさむ。又、循環による処理の繰り返しによって酸化態窒素の除去率は９０％程度まで上げることが可能であるが、処理を完遂させる場合には、外部から廃水に有機物を添加する必要があり、供給する有機物の費用が生じる。
【０００７】
上記Ｂ）の処理方法は、硫黄の添加を必須とするので、この薬剤使用による経費が必要となる。
【０００８】
上記Ｃ）の処理方法は、経費のかかる薬剤や有機物を必要とせず、処理に必要な酸素供給量も処理開始時のアンモニア態窒素の半分を酸化する量であるので、稼動に要する消費エネルギー及び負荷が少ない。しかし、言い換えれば、廃水に含まれる有機物を処理することはできず、有機物濃度が高い廃水に適用すると他の細菌が増殖し易いため、増殖速度が極めて遅いアナモックス細菌が駆逐されて安定に処理ができなくなる。又、窒素の除去率は約９０％以下で、残りの約１０％は硝酸態窒素として廃水に残存する。
【０００９】
本発明は、費用のかかる薬剤や有機物の添加を用いずに、廃水中の有機物及びアンモニア態窒素を高い除去率で効率よく処理でき、幅広い水質について廃水処理を可能にする廃水処理方法及び廃水処理装置を提供することを課題とする。
【００１０】
又、本発明は、廃水の幅広い水質変動にも容易に対応でき、廃水のアンモニア態窒素及び有機物の除去処理を安定的に継続できる廃水処理方法及び廃水処理装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、上記Ａ）の活性汚泥処理とＣ）のアナモックス細菌を用いた処理とを適切に組み合わせることによって、廃水の水質変動にも幅広く対応でき、高い除去率で有機物及びアンモニア態窒素を廃水から除去できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１２】
本発明の一態様によれば、廃水処理方法は、有機物を吸着可能な吸着材を廃水に作用させて前記廃水に含まれる有機物を吸着材に吸着させる吸着処理を行い、前記吸着処理後の廃水から吸着材を除去してアンモニア酸化細菌及びアナモックス細菌を作用させるアナモックス処理を行い、前記アナモックス処理後の廃水からアンモニア酸化細菌及びアナモックス細菌を除去して前記吸着処理後の吸着材と共に活性汚泥処理を行うことを要旨とする。
【００１３】
又、本発明の他の態様によれば、廃水処理方法は、廃水のアンモニア態窒素濃度に対する化学的酸素要求量の比であるＣＯＤ／Ｎ比［mg-COD／mg-Ｎ］を求め、ＣＯＤ／Ｎ比が７．０以上の廃水には活性汚泥処理を施し、ＣＯＤ／Ｎ比が０．３以下の廃水には、アンモニア酸化細菌及びアナモックス細菌を用いたアナモックス処理を施し、ＣＯＤ／Ｎ比が０．３を超え７．０未満の廃水には、有機物を吸着可能な吸着材を作用させる吸着処理を施した後に前記アナモックス処理を施すことを要旨とする。
【００１４】
又、本発明の他の態様によれば、廃水処理方法は、廃水のアンモニア態窒素濃度に対する化学的酸素要求量の比であるＣＯＤ／Ｎ比［mg-COD／mg-Ｎ］を求め、ＣＯＤ／Ｎ比が０．３以下の廃水には、アンモニア酸化細菌及びアナモックス細菌を用いたアナモックス処理を施し、ＣＯＤ／Ｎ比が０．３を超え７．０未満の廃水には、有機物を吸着可能な吸着材を作用させる吸着処理を施した後に前記アナモックス処理を施し、前記アナモックス処理を施した後の廃水に活性汚泥処理を施すことを要旨とする。
【００１５】
上記廃水処理方法において、前記活性汚泥処理後の廃水から回収される活性汚泥を、吸着処理における吸着材として用い、吸着処理後の有機物を吸着した活性汚泥を活性汚泥処理に導入するように構成することができる。
【００１６】
上記活性汚泥処理は、嫌気性条件下の第１の脱窒処理工程と、好気性条件下の第１の硝化処理工程と、前記第１の硝化処理工程後に行われる第２の脱窒処理と、前記第２の脱窒処理後に行われる第２の硝化処理工程とを有するように構成できる。
【００１７】
更に、本発明の一態様によれば、廃水処理装置は、廃水中の有機物を吸着可能な吸着材を収容するための吸着処理槽と、廃水中のアンモニア態窒素の部分硝化及び脱窒を行うアンモニア酸化細菌及びアナモックス細菌を収容するためのアナモックス処理槽と、廃水中のアンモニア態窒素を硝化及び脱窒する活性汚泥を収容するための活性汚泥処理槽と、前記吸着処理槽から前記アナモックス処理槽へ廃水を供給するための送水手段と、前記アナモックス処理槽から前記活性汚泥処理槽へ廃水を供給するための送水手段と、前記吸着処理槽から前記活性汚泥処理槽へ前記吸着材を供給するための供給手段とを有することを要旨とする。
【００１８】
又、本発明の他の態様によれば、廃水処理装置は、廃水中の有機物を吸着可能な吸着材を収容するための吸着処理槽と、廃水中のアンモニア態窒素の部分硝化及び脱窒を行うアンモニア酸化細菌及びアナモックス細菌を収容するためのアナモックス処理槽と、廃水中のアンモニア態窒素を硝化及び脱窒する活性汚泥とを収容するための活性汚泥処理槽と、廃水のアンモニア態窒素濃度に対する化学的酸素要求量の比であるＣＯＤ／Ｎ比［mg-COD／mg-Ｎ］に従って、廃水の供給を、ＣＯＤ／Ｎ比が７．０以上の廃水は前記活性汚泥処理槽に供給し、ＣＯＤ／Ｎ比が０．３以下の廃水は前記アナモックス処理槽に供給し、ＣＯＤ／Ｎ比が０．３を超え７．０未満の廃水は前記吸着処理槽に供給するように切り換えるための切り換え手段と、前記吸着処理槽から前記アナモックス処理槽へ廃水を供給するための送水手段とを有することを要旨とする。
【００１９】
又、本発明の他の態様によれば、廃水処理装置は、廃水中の有機物を吸着可能な吸着材を収容するための吸着処理槽と、廃水中のアンモニア態窒素の部分硝化及び脱窒を行うアンモニア酸化細菌及びアナモックス細菌を収容するためのアナモックス処理槽と、廃水中のアンモニア態窒素を硝化及び脱窒する活性汚泥とを収容するための活性汚泥処理槽と、廃水のアンモニア態窒素濃度に対する化学的酸素要求量の比であるＣＯＤ／Ｎ比［mg-COD／mg-Ｎ］に従って、廃水の供給を、ＣＯＤ／Ｎ比が０．３以下の廃水は前記アナモックス処理槽に供給し、ＣＯＤ／Ｎ比が０．３を超え７．０未満の廃水は前記吸着処理槽に供給するように切り換えるための切り換え手段と、前記吸着処理槽から前記アナモックス処理槽へ廃水を供給するための送水手段と、前記アナモックス処理槽から前記活性汚泥処理槽へ廃水を供給するための送水手段とを有することを要旨とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、吸着処理を行うことによって、廃水中の有機物を効果的に活性汚泥処理に利用することができる。又、廃水に含まれる有機物濃度及びアンモニア濃度に応じて、活性汚泥処理法及びアナモックス細菌を用いた処理法から適切に処理法を選択・組み合わせて実施することにより効率よく有機物及びアンモニア態窒素を除去でき、広範囲の有機物濃度及びアンモニア濃度で廃水処理が可能となる。従って、処理効率が良く適用性の高い廃水処理方法及び処理装置が提供される。又、細菌の性質に合った処理を適用できるので、微生物の増殖バランスを損なわずに処理を継続できる。有機物や費用のかさむ薬剤等を外部から処理系に添加せずに実施可能であるので、処理コストの点でも有利であり、処理に要する設備の構造も簡易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
廃水処理において、廃水中の有機物は、微生物の養分となって微生物の活動及び増殖バランスに影響を与えるので、処理方法のタイプに応じて廃水の有機物濃度を考慮する必要がある。具体的には、前述の活性汚泥を用いたＡ）の処理方法（活性汚泥処理法）では、硝酸態窒素を窒素ガスに変換する脱窒細菌が有機物を資化するので、有機物が少ないと処理が進行せず、廃水のアンモニア濃度が高いほど多量の有機物が必要である。これに対し、アンモニア酸化細菌及びアナモックス(ANAMMOX)細菌を用いたＣ）の処理方法（以下、アナモックス処理法と称する）では、アナモックス細菌は亜硝酸態窒素及びアンモニア態窒素から窒素ガスを生成する際に有機物を必要とせず、有機物濃度が高いと、これを資化する他の細菌が優先して増殖することによって、増殖の遅いアナモックス細菌が駆逐され易い。従って、アナモックス処理法では、廃水の有機物が相対的に少ないことが必要である。
【００２２】
本願発明者は、有機物を吸着可能な吸着材を廃水に作用させて廃水に含まれる有機物を吸着材に吸着させる吸着処理を利用することによって、アナモックス処理及び活性汚泥処理を組み合わせて好適に実施できることを見出した。つまり、吸着処理によって有機物が減少した廃水は、吸着材を除去した後にアンモニア酸化細菌及びアナモックス細菌を作用させてアナモックス処理を行い、有機物を吸着した吸着材は、アナモックス処理後の廃水と共に活性汚泥処理に投入する。これにより、アナモックス処理は有機物の少ない状態で好適に進行し、廃水に当初含まれていた有機物は活性汚泥処理において有効利用される。しかも、アナモックス処理後に残留する硝酸態窒素は活性汚泥処理で脱窒され、活性汚泥処理における有機物不足の解消も可能となるので、廃水の窒素除去率は更に向上する。又、吸着材として活性汚泥を用いることができるので、特別な設備や薬剤等を必要とせず、従来のアナモックス処理設備及び活性汚泥処理設備を用いて容易に実施できる。
【００２３】
上述の廃水処理方法は、廃水の水質に応じて吸着処理及び／又はアナモックス処理を省略するように変更することによって、更に効率的に行うことが可能となる。具体的には、廃水の有機物量及びアンモニア態窒素濃度を測定し、この測定値に基づいて吸着処理及びアナモックス処理の省略の可否を判断して最適な処理手順を選択することにより、吸着処理及びアナモックス処理が常に有効に利用されるので、操作効率が向上する。以下、水質に応じて処理手順を選択する廃水処理方法について詳細に説明する。
【００２４】
廃水中の有機物量は、通常、ＣＯＤ（化学的酸素要求量）によって評価され、上記Ａ）及びＣ）の処理方法におけるＣＯＤ及びアンモニア濃度に関する適性範囲を調査したところ、Ａ）の活性汚泥処理法では、ＣＯＤ／Ｎ比［mg-COD／mg-Ｎ］（廃水のアンモニア態窒素濃度[mg-Ｎ／Ｌ]に対する化学的酸素要求量[mg-Ｏ／Ｌ]の比率）が７．０以上の廃水への適用が好適であって、７．０未満であると反応が途中で停止し易いことが判明した（参照：Water Research 39(2005), 3715-3726）。
【００２５】
一方、上記Ｃ）のアナモックス処理法では、アナモックス細菌がアンモニア及び亜硝酸から窒素ガスを生成する反応（ＮＨ４＋＋1.32ＮＯ２−＋0.066ＨＣＯ３−＋0.13Ｈ＋→1.02Ｎ２＋0.26ＮＯ３−＋0.066ＣＨ２Ｏ０．５Ｎ０．１５＋2.03Ｈ２Ｏ、Appl. Microbiol. Biotechnol.(1998) 50, 589-596参照）において、１モルのアンモニア態窒素から０．０６６モルの菌体有機物ＣＨ２Ｏ０．５Ｎ０．１５が合成される。この化学式に基づいてこの菌体有機物１モル当たりのＣＯＤを求めると、２．５×１６＝４０ｇとなり、アンモニア態窒素１mgから合成される菌体有機物のＣＯＤは、０．０６６×４０／１４＝０．１９［mg-COD／mg-Ｎ］となる。これに対し、有機物を資化する一般的な活性汚泥の収率は０．６［mg-COD／mg-COD］程度であるので、アナモックス細菌とそれ以外の細菌の増殖が均衡する場合のＣＯＤ／Ｎ比をａとすると、０．６ａ＝０．１９となり、ａ＝０．１９／０．６≒０．３となる。従って、Ｃ）のアナモックス処理法は、ＣＯＤ／Ｎ比が０．３［mg-COD／mg-Ｎ］以下の廃水への適用が適しており、０．３を超えると、アナモックス細菌以外の細菌の増殖頻度が高まる。
【００２６】
従って、廃水のＣＯＤ値及びアンモニア濃度を測定して、ＣＯＤ／Ｎ比が７以上又は０．３以下の場合については、各々、上記Ａ）又はＣ）の処理法に従って廃水処理を実施すればよい。これに対し、ＣＯＤ／Ｎ比が０．３を超え７未満である範囲については、このままでは何れの処理方法も適用できないが、吸着処理によって有機物を吸着除去してＣＯＤ／Ｎ比を０．３以下に減少することが可能であり、これにより上記Ｃ）のアナモックス処理法を好適に適用できる。この廃水処理方法の一実施形態を図１を参照して説明する。
【００２７】
先ず、図１のフロー図に示すように、廃水のアンモニア態窒素濃度及び有機物量の指標であるＣＯＤ値を測定し、測定値に基づいて、アンモニア態窒素当たりのＣＯＤの比率：ＣＯＤ／Ｎ比［mg-COD／mg-Ｎ］を求める（工程Ｓ１）。ＣＯＤ／Ｎ比が７．０以上であるか否かを判断し（工程Ｓ２）、７．０以上の場合は、処理方法Ａ）に従って活性汚泥を用いた廃水処理（活性汚泥処理）を施す（工程Ｓ３）。ＣＯＤ／Ｎ比が７．０未満の場合、ＣＯＤ／Ｎ比が０．３以下か否かを判断し（工程Ｓ４）、０．３以下であれば、廃水は処理方法Ｃ）に従ってアナモックス細菌を用いた廃水処理（アナモックス処理）を施し（工程Ｓ５）、ＣＯＤ／Ｎ比が０．３を超える場合は、以下の吸着処理（工程Ｓ６）を行った後にＣ）のアナモックス処理を行う（工程Ｓ５）。一般的な廃水の水質では、ＣＯＤ／Ｎ比が０．３〜７の廃水は、１回の吸着処理によって０．３以下となるように有機物濃度を低下させることができるが、廃水の状況によっては、吸着処理（工程Ｓ６）後の廃水のアンモニア態窒素濃度及びＣＯＤ値を再度測定する工程（工程Ｓ７）と、ＣＯＤ／Ｎ比が０．３以下であるか否かを確認する工程（工程Ｓ８）とを必要に応じて実施でき、この結果に基づいて吸着処理を繰り返す必要性が決定される。
【００２８】
尚、工程Ｓ２，Ｓ４及びＳ８におけるＣＯＤ／Ｎ比の判断基準値である７．０及び０．３は、廃水の水質条件や傾向によって変更が望ましい場合もある。例えば、廃水中の有機物に生物分解が難しいものが含まれる場合、工程Ｓ２、Ｓ４及びＳ８におけるＣＯＤ／Ｎ比の判断基準値を、各々、７．０及び０．３より大きく設定することになる。以下の説明では、判断基準値を７．０及び０．３として標準的に実施するものとして記載する。
【００２９】
工程Ｓ６の吸着処理では、汚泥や粉末活性炭等のような有機物を物理的又は化学的に吸着可能な材料を吸着材として廃水に接触させて、廃水から有機物を吸着した後に吸着材を除去する。具体的には、必要に応じて廃水を攪拌して吸着材を均一に分散した後に、静置による沈降分離、遠心分離などによって吸着材を分離し、上澄みの固液分離や濾過等を利用して廃水から吸着材を除去する。吸着材として汚泥を用いる場合、工程Ｓ３の活性汚泥処理の後に回収される活性汚泥を利用することができ、吸着処理後の活性汚泥は、活性汚泥処理に戻すことによって、吸着した有機物を脱窒細菌の活動・増殖に有効利用でき、汚泥に含まれる少量のアンモニア態窒素の硝化及び脱窒も可能となる。吸着材として活性炭等の炭素材を用いた場合も、有機物を吸着した炭素材を活性汚泥に添加して使用することが可能であり、活性汚泥の吸着機能を増強するために組み合わせて用いてもよい。吸着処理において使用する吸着材の量は吸着能に応じて適宜設定され、炭素材を用いる場合、経験的に、活性汚泥乾燥質量１ｇに対し０．０１〜１ｇ程度の割合が好ましい。吸着処理によってＣＯＤ／Ｎ比が０．３〜７．０の廃水からＣＯＤ／Ｎ比が０．３以下の廃水が回収され、アナモックス処理が適用可能となる。
【００３０】
ＣＯＤ／Ｎ比が０．３以下の廃水は、工程Ｓ５のアナモックス処理によって部分硝化（亜硝酸化）・脱窒を進める。つまり、廃水にアンモニア酸化細菌及びアナモックス細菌を投入し、重炭酸塩の存在下で酸素を供給して、アンモニア態窒素の亜硝酸化及び窒素ガスへの変換を進行させる。この処理では、廃水に酸素が供給されると、アンモニア酸化細菌がアンモニアを亜硝酸態窒素に変換する反応（亜硝酸化、２ＮＨ４＋＋３Ｏ２→２ＮＯ２−＋４Ｈ＋＋２Ｈ２Ｏ）と、脱窒細菌であるアナモックス細菌がアンモニア及び亜硝酸から窒素ガスを生成する反応（ＮＨ４＋＋1.32ＮＯ２−＋0.066ＨＣＯ３−＋0.13Ｈ＋→1.02Ｎ２＋0.26ＮＯ３−＋0.066ＣＨ２Ｏ０．５Ｎ０．１５＋2.03Ｈ２Ｏ）の２つの反応が進行し、条件設定によって１段階又は２段階で処理が行われる。アナモックス細菌は増殖速度が遅く、他の細菌の増殖が優位になると駆逐され易いので、処理を安定して行うためにアナモックス細菌の活性を安定化するような工夫が望ましい。アナモックス細菌を安定化するには、1)廃水のｐＨを７．２以下にすることによって、亜硝酸態窒素を硝酸化する硝化細菌の増殖を抑制してアナモックス細菌の駆逐を防止する方法、及び、2)アンモニア態窒素の亜硝酸化速度が律速になるように細菌の活性バランス又は酸素の供給を調整することによって亜硝酸態窒素の増加を防止し、アナモックス細菌が高濃度の亜硝酸態窒素によって被毒・不活性化するのを回避する方法などがある。方法2)は、部分硝化及び窒素ガスへの変換が同時並行で進行する。酸素の供給制御は重要であり、廃水を嫌気性条件下において廃水の溶存酸素濃度などを確認しながら酸素（空気）を供給することによって供給制御の精度が高まる。アナモックス処理後の廃水は、実質的にアンモニア態窒素を含まず、有機物が残留するので、ＣＯＤ／Ｎ比は７．０を超え、活性汚泥処理が可能となとなる。又、初期アンモニア態窒素の約１０％に相当する硝酸態窒素が残留するが、有機物と共に活性汚泥処理を施せば窒素分は十分に除去できる。
【００３１】
工程Ｓ３の活性汚泥処理は、廃水に活性汚泥を接触させて廃水中の硝酸態窒素の脱窒及びアンモニア態窒素の硝化を行う汚泥処理であり、廃水が連続的に処理される連続式でも個別に処理される回分式でも良い。活性汚泥処理において、酸化態窒素の脱窒工程は嫌気性条件下で進行し、アンモニア態窒素の硝化（硝酸化）工程は好気性条件下で進行する。大容量の廃水を静置等によって酸素との接触面積が小さい状態におくことによって実質的に嫌気性条件に調整され、廃水に曝気等によって酸素を供給することによって好気性条件に調整される。脱窒工程においては、脱窒細菌により硝酸が窒素ガスに変換されて除去され、硝化工程では曝気によって有機物が酸化分解すると共に、硝化細菌によってアンモニアが硝酸に酸化される。好気性条件下の硝化工程では、活性汚泥は、廃水中のリン酸態リンも取り込む。廃水がアンモニアを含んでいると、これらの工程を経た後の廃水には、初期アンモニア濃度に対応する硝酸が残留するが、硝化工程後の廃水の一部を脱窒工程へ還流して処理を繰り返し施すように構成することによって、処理系から排出される廃水の残留硝酸濃度は低下する。これにより、通常の活性汚泥処理では、初期アンモニア濃度の１０％程度まで残留硝酸濃度を低下させることが可能であり、本発明においては、吸着処理に使用した活性汚泥を利用することによって更に減少させることも可能である（詳細は後述する）。
【００３２】
図１の廃水処理は、例えば、図２に示すような廃水処理装置によって実施できる。この廃水処理装置は、回分式の吸着処理槽１０及びアナモックス処理槽２０と、連続式の活性汚泥処理槽３０と、最終沈殿槽４０とを備え、水質測定装置（図示省略）によって測定される廃水のアンモニア態窒素濃度及びＣＯＤ値から求められるＣＯＤ／Ｎ比に応じて切り換えバルブ１１を切り替えることによって、廃水は、吸着処理槽１０、アナモックス処理槽２０又は活性汚泥処理槽３０の何れかに供給される。切り換えバルブ１１が自動的に切り換えられるように、切り換えバルブ１１として電磁バルブ等を用い、水質測定装置の測定値を用いてＣＯＤ／Ｎ比に基づく制御信号を供給する演算処理装置を設けても良い。活性汚泥処理槽３０は、脱窒処理を行う嫌気槽３０ａと、酸素を供給するための曝気装置３１を備える硝化処理用の好気槽３０ｂとに分画され、廃水を一定速度で連続的に嫌気槽３０ａに供給することによって連続的に処理されるが、これらの槽を回分式で使用しても、あるいは、嫌気処理及び好気処理の両方を行う単槽の回分式処理槽であってもよい。好気槽３０ｂは好気条件であり、吸着処理槽１０、アナモックス処理槽２０、嫌気槽３０ａ及び最終沈殿槽４０は嫌気条件であるが、アナモックス処理槽２０には、供給速度を制御可能な空気供給装置２２が設けられ、空気の供給速度、つまり、酸素の供給速度を調節することによって、アンモニア酸化細菌によるアンモニアの亜硝酸への酸化速度が調節される。尚、この実施形態においては、吸着材として活性汚泥を使用し、吸着処理槽１０で有機物を吸着した活性汚泥は、活性汚泥処理槽３０に供給して脱窒・硝化を進行する活性汚泥として用いた後、最終沈殿槽４０において廃水から分離して吸着処理槽１０に還流し、吸着材として再度使用される。
【００３３】
前述の工程Ｓ４でＣＯＤ／Ｎ比が０．３を超える（７．０未満）廃水は、吸着処理槽１０に供給され、必要に応じて付設される攪拌装置１２を用いて、吸着材である活性汚泥Ａ１を分散させ、廃水と活性汚泥とを十分に接触させて廃水の有機物を活性汚泥Ａ１に吸着させる。この後、廃水を静置して活性汚泥Ａ１を沈降分離し、廃水は、ポンプ等の送水手段１３により配管を通じてアナモックス処理槽２０へ送水する。有機物を吸着した活性汚泥Ａ１（若干のアンモニアも含む）は、ポンプ等の供給手段１４により配管を通して活性汚泥処理槽３０の嫌気槽３０ａへ投入する。活性汚泥Ａ１に含まれる有機物は、嫌気槽３０ａで脱窒細菌が酸化態窒素（亜硝酸及び硝酸）を窒素ガスに変換する反応に用いられる。
【００３４】
アナモックス処理槽２０に供給される廃水は、必要に応じて付設される攪拌装置２１を用いて、アンモニア細菌及びアナモックス細菌を含有する細菌剤Ｂを分散させ、空気供給装置２２から供給される酸素によってアンモニア細菌による部分硝化を進行させる。この時、アナモックス細菌は、生じた亜硝酸態窒素とアンモニア態窒素とから窒素ガスを生成する。この処理によって、廃水中のアンモニアの約９０％が窒素ガスに変換され、アンモニア態窒素濃度の約１／１０は硝酸態窒素として残留する。処理後の廃水は、静置して細菌剤Ｂを沈降分離し、ポンプ等の送水手段２３により配管を通して活性汚泥処理槽３０の嫌気槽３０ａへ送水する。
【００３５】
活性汚泥処理槽３０に供給される廃水は、嫌気槽３０ａにおいて活性汚泥Ａ２と接触させる。この間、脱窒細菌は、有機物を摂取して廃水中の酸化態窒素（硝酸イオン、亜硝酸イオン）を窒素ガスに変換する。この後、廃水は好気槽３０ｂに送られ、曝気装置３１から供給される酸素によって、有機物が酸化分解され、且つ、硝化細菌によってアンモニア態窒素が硝化されて硝酸態窒素に変換される。活性汚泥処理槽３０は、更に、好気槽３０ｂの処理後の廃水の一部を配管を通して嫌気槽３０ａに還流させるために、ポンプ等の送水手段３２を備えている。これにより、嫌気槽３０ａでの脱窒処理が廃水に繰り返し施されされるので、廃水の最終硝酸濃度が低下する。好気槽３０ａの廃水は、ポンプ等の送水手段３３により配管を通して最終沈殿槽４０へ送水する。
【００３６】
最終沈殿槽４０に供給される廃水は、静置して活性汚泥Ａ３を沈降分離した後、放流される。分離した活性汚泥Ａ３は、ポンプ等の供給手段４１により配管を通して吸着処理槽１０へ投入する。
【００３７】
図１において、工程Ｓ３の活性汚泥処理の対象は、ＣＯＤ／Ｎ比が７．０以上の廃水、工程Ｓ５のアナモックス処理を経た廃水、及び、工程Ｓ６の吸着処理で使用した汚泥等の吸着材である。アナモックス処理を経た廃水は、実質的にアンモニア態窒素を含まず、有機物と初期アンモニア態窒素の約１０％に相当する硝酸態窒素とを含有する。従って、活性汚泥処理に従って脱窒及び硝化を進行させると、硝酸及び有機物が除去される。これに対し、ＣＯＤ／Ｎ比が７．０以上の廃水及び吸着処理後の廃水から分離される吸着材は、活性汚泥処理によって有機物は分解除去されるが、アンモニアは酸化態窒素に変換されて残留する。これらを勘案すると、活性汚泥処理は、廃水が効率的に処理されるように変更が可能である。
【００３８】
例えば、アンモニアを実質的に含まないアナモックス処理後の廃水は、活性汚泥処理によって窒素成分及び有機物が実質的に完全に除去されるので、還流による処理の繰り返しは不要である。従って、アナモックス処理後の廃水については、工程Ｓ２でＣＯＤ／Ｎ比が７．０以上である廃水及び工程Ｓ６の吸着処理を経た吸着材とは区別して単独で活性汚泥処理すると、実質的に硝酸を含まない廃水として排出できる。
【００３９】
また、図２の廃水処理装置をＣＯＤ／Ｎ比が７．０未満の低有機物廃水専用の処理装置として用いた場合、活性汚泥処理槽３０において処理されるアンモニア態窒素は、吸着処理後の汚泥に含まれる若干のアンモニアのみであるので、好気槽３０ｂから嫌気槽３０ａへの還流を行わない場合でも最終沈殿槽４０の廃水の残留硝酸濃度はかなり低くなる。従って、好気槽３０ｂから嫌気槽３０ａへ還流する割合を低下させたり還流を省略することが可能であり、処理効率が向上する。或いは、硝化工程の後に脱窒工程を行うように嫌気槽３０ａを好気槽３０ｂの後に配置したり、好気槽３０ｂの後に更に嫌気槽（又は、嫌気槽及び好気槽の双方）を追加して、アナモックス処理後の廃水を有機物源として脱窒工程に供給することも可能である。また、ＣＯＤ／Ｎ比が７．０以上の高有機物廃水専用の活性汚泥処理装置を併設すると、供給手段１４，４１及び配管を変更することによって、吸着処理槽１０で用いる活性汚泥を高有機物廃水用の活性汚泥処理装置との間で収受するように応用することができ、低有機物廃水の処理においては、廃水の窒素成分を実質的に完全に除去することができる。これらを勘案すると、有機物及び窒素について高い除去率を実現可能な構成の一つとして、低有機物廃水を供給する図２の構成の廃水処理装置Ｉと、高有機物廃水を供給する活性汚泥処理装置IIとを併設して、図２の吸着処理槽１０で使用する活性汚泥を、活性汚泥処理装置IIとの間でやり取りし、活性汚泥処理装置IIからの排出水を図２のアナモックス処理槽２０からの排出水と共に活性汚泥処理槽３０に供給するように構成するものがある。つまり、廃水のＣＯＤ／Ｎ比の高低によってアナモックス処理又は活性汚泥処理の何れかを施した後に、両処理の排出水を纏めて第２の活性汚泥処理に導入することによって、残留硝酸態窒素が除去される。
【００４０】
上述の吸着処理で使用する活性汚泥において、活性汚泥の細菌は、有機物を十分に摂取した後に好気槽において吸着した有機物を酸化し、これが繰り返されることによって細菌が増殖し環境に馴致して、活性汚泥の有機物蓄積能を向上させる。この結果、硝化工程を経ても活性汚泥に有機物が残留し得るようになり、脱窒工程及び硝化工程を繰り返す際に２回目の脱窒工程を有機物の供給なしで行うことが可能となる。従って、このような有機物蓄積能の高い活性汚泥が調製された場合には、図２の廃水処理装置の活性汚泥処理槽３０に複数対の嫌気槽３０ａ及び好気槽３０ｂを設けることによって、アンモニアを含む廃水でも２番目の嫌気槽において残留硝酸態窒素が除去されるので、全てのＣＯＤ／Ｎ比の廃水に対応可能となり、十分に窒素を除去した廃水が得られる。又、吸着処理において多量の有機物を蓄積することによってリン蓄積細菌の活性も高まり、これが好気槽において廃水中のリン成分を効果的に取り込むので、廃水のリン除去率の向上にも有効である。
【００４１】
図３は、図２の廃水処理装置と同等の廃水処理を複数の回分式処理槽を用いて連続的に実施する一例を示す工程図であり、ＣＯＤ／Ｎ比が０．３〜７の廃水が処理される。この例では５つの処理槽ａ〜ｅを用い、処理槽ａ，ｂは吸着処理槽として、処理槽ｃはアナモックス処理槽として、処理槽ｄ，ｅは活性汚泥処理槽として役割区分される。従って、処理槽ｃ〜ｅには、空気（酸素）を供給する手段が付設される。
【００４２】
図３の（ａ）は、処理槽ｂは原廃水の貯留に用いられ、処理槽ｃはアナモックス処理中、処理槽ｅは活性汚泥による脱窒処理中、処理槽ｄは活性汚泥による硝化が終了した工程を示す。この後、（ｂ）〜（ｌ）の工程が続く。
【００４３】
工程（ｂ）では、処理槽ｄの廃水の一部は、空の処理槽ａに移して汚泥を沈降分離（約１時間）する。
【００４４】
工程（ｃ）では、処理槽ａの上澄み廃水は排出され、処理槽ｃではアナモックス処理が終了し、細菌剤を沈降分離する（約２０分）。処理槽ｅでは廃水を曝気して硝化処理を開始する。
【００４５】
工程（ｄ）では、処理槽ｃの上澄み廃水は処理槽ｄへ送り、処理槽ａの活性汚泥を処理槽ｂの廃水に加えて吸着処理（約３０分）を開始する。空になった処理槽ａは、原廃水の貯留を開始する。
【００４６】
工程（ｅ）では、処理槽ｂの汚泥を沈降させて（約１時間）、上澄み廃水を処理槽ｃに移し、処理槽ｃのアナモックス処理を開始する。
【００４７】
工程（ｆ）では、処理槽ｂの有機物を吸着した活性汚泥を処理槽ｄに移し、処理槽ｄは、嫌気性状態にて脱窒処理を開始する（約２０分）。
【００４８】
工程（ｇ）では、処理槽ｅの硝化処理が終了し、工程（ｈ）では、処理槽ｅの廃水の一部を空の処理槽ｂに移して汚泥を沈降分離（約１時間）する。
【００４９】
工程（ｉ）では、処理槽ｂの上澄み廃水は排出され、処理槽ｃではアナモックス処理が終了し、細菌剤を沈降分離する（約２０分）。処理槽ｄでは廃水を曝気して硝化処理を開始する。
【００５０】
工程（ｊ）では、処理槽ｃの上澄み廃水は処理槽ｅへ送り、処理槽ｂの活性汚泥を処理槽ａの廃水に加えて吸着処理（約３０分）を開始する。空になった処理槽ｂは、原廃水の貯留を開始する。
【００５１】
工程（ｋ）では、処理槽ａの汚泥を沈降させて（約１時間）、上澄み廃水を処理槽ｃに移し、処理槽ｃのアナモックス処理を開始する。
【００５２】
工程（ｌ）では、処理槽ａの有機物を吸着した活性汚泥を処理槽ｅに加えて、処理槽ｅは、嫌気性状態にて脱窒処理を開始する（約２０分）。この後、工程（ａ）に戻って、工程（ａ）〜（ｌ）が繰り返される。
【００５３】
このようにして、苛性汚泥処理及びアナモックス処理の何れにも適さないＣＯＤ／Ｎ比が０．３〜７．０の範囲の廃水についても好適に処理でき、廃水のＣＯＤ／Ｎ比に基づいて適正な廃水処理手順を選択して窒素成分及び有機物の除去率が高い廃水処理が実施される。
【００５４】
尚、前述したように、アナモックス細菌の活性は系内の溶存酸素濃度及び亜硝酸濃度の影響を受けて活性低下又は被毒が起こるので、アナモックス処理を安定的に繰り返すには、廃水の亜硝酸濃度が２０mg-Ｎ／Ｌ以下、好ましくは５mg-Ｎ／Ｌ以下、溶存酸素濃度が１mg-Ｏ／Ｌ以下、好ましくは０．５mg-Ｏ／Ｌ以下であるような条件で処理を進行することが重要である。このためには、アンモニア酸化細菌の処理速度（亜硝酸態窒素生成速度）が律速となるように条件を制御して、アンモニア酸化細菌が生成する亜硝酸態窒素が全てアナモックス細菌によって消費されるようにする。これには、a)廃水（つまり、アンモニア酸化細菌）への酸素の供給を制御する、及び、b)系内のアンモニア酸化細菌の処理能力（亜硝酸態窒素生成能力）がアナモックス細菌の処理能力（亜硝酸取り込み能力）以下となるように細菌バランスを調節する、の２つが要素となり、亜硝酸態窒素生成速度が律速状態であるか否かは、廃水の溶存酸素濃度を測定して溶存酸素濃度が上昇するか否かによって判断できる。酸素の供給速度が小さい状態では、細菌バランスに関わらず、亜硝酸態窒素生成速度が律速となるが、系内のアンモニア酸化細菌の処理能力がアナモックス細菌の処理能力を超える細菌バランスでは、酸素供給の増加によってアナモックス細菌の処理能力を超える亜硝酸態窒素が生成すると、即座に亜硝酸態窒素濃度が上昇して被毒する。アンモニア酸化細菌の処理能力がアナモックス細菌の処理能力未満であれば、アナモックス細菌の処理能力を超える亜硝酸態窒素が生成する前に、廃水の溶存酸素濃度の上昇によって酸素の過剰供給を検知する構成が可能となる。被毒に関する安全性を考慮すると、アナモックス細菌の処理能力［mol-Ｎ／ｈ］がアンモニア酸化細菌の亜硝酸態窒素生成能力［mol-Ｎ／ｈ］の１．５倍以上であると好ましい。アンモニア酸化細菌の処理能力がアナモックス細菌の処理能力を超える細菌バランスの場合は、アナモックス細菌の処理能力に対して０．５当量以下となる酸素供給速度であることが望ましい。このようにすることにより、アナモックス細菌の不活性化を避けられので、細菌の養生等のための準備工程が不要になり、処理効率が向上する。又、アナモックス細菌の増殖・活動を安定して継続することができる。アナモックス処理における部分硝化・脱窒の反応は、重炭酸イオンを必要とするので、通常、炭酸水素ナトリウム等の重炭酸塩が添加される。重炭酸塩を構成する塩基は、重金属等の細菌の生育・増殖を阻害するもの以外であれば特に制限はない。添加量は、廃水のアンモニア濃度に応じて、アンモニア１モル当たり重炭酸塩０．１〜２モルとなる量を添加するのが好ましい。但し、空気中の炭酸ガスを利用することも可能であり、廃水のｐＨが高い場合、重炭酸塩は必ずしも用いなくてもよい。アンモニア酸化細菌及びアナモックス細菌は、予め細菌の培養を行ってを準備しても、市販のものを入手してもよい。各細菌の培養は、従来法に従って公知技術により適宜行うことができ、アンモニアを分解する既存の水処理プラントのスラッジから周知の方法により得られる。アンモニア酸化細菌については、例えば、B. Sorriano及びM. Walkerの文献(J. Applied Bacteriology, 31, 493-497(1968))を参照して単離でき、アナモックス細菌については、特表２００１−５０６５３５号公報等を参照して用意でき、オランダ国バールンのCentraal Bureau voor Schimmelculturesにより登録番号９４９８７（１９８７年１２月１２日）で寄託されるスラッジを利用できる。各培養細菌の菌体量及び活性は下記のようにして調べられ、これらから各細菌の処理能力が分かる。
【００５５】
（アンモニア酸化細菌）
菌体量： Wagner M., Rath G., Amann R., Koops H.-P. and Schleifer K.-H., "In situ identification of ammonia-oxidizing bacteria", Syst. Appl. Microbiol. 18(1995), p251-264.
活性： Grunditz C. and Dalhammar G., "Development of nitrification inhibition assays using pure cultures of nitrosomonas and nitrobacter", Water Research, Vol.35(2001), Issue 2, p433-440.
（アナモックス細菌）
菌体量： Schmid M. et al., "Candidatus "Scalindual brodae", sp. nov., Candidatus "Scalindua Wagneri", sp. nov., Two New Species of Anaerobic Ammonium Oxidizing Bacteria", Syst. Appl. Microbiol., 26(2003), No.4, p529-538.
活性： Sliekers A. et al., "Completely autotrophic nitrogen removal over nitrite in one single reactor", Water Research, Vol.36(2002), Issue 10, p2475-2482.
以下、実施例を参照して、本発明に係る廃水の処理について具体的に説明する。
【実施例】
【００５６】
活性汚泥槽３０を回分式単槽に変更したこと以外は図２と同様の構成の廃水処理装置を用いて、以下の廃水処理を行った。尚、アナモックス処理槽には、廃水の溶存酸素濃度を測定する測定器が付設されている。
【００５７】
（実施例１）
活性汚泥（含水）２Ｌを収容した吸着処理槽１０に、アンモニア濃度６５０mg-Ｎ／Ｌ、硝酸・亜硝酸濃度０mg-Ｎ／Ｌ、ＣＯＤ値１８００mg-COD／Ｌの原廃水（ＣＯＤ／Ｎ比＝２．８）８Ｌを投入し、攪拌して活性汚泥を分散した後、静置して活性汚泥を沈降分離し、上澄みの廃水のアンモニア濃度及びＣＯＤ値を測定したところ、アンモニア濃度６２０mg-Ｎ／Ｌ、ＣＯＤ値１５０mg-COD／Ｌであり、ＣＯＤ／Ｎ比は０．２４となった。この上澄みの廃水８Ｌを、アンモニア酸化細菌及びアナモックス細菌を含む細菌剤２Ｌ（アンモニア酸化細菌の処理能力：アンモニア消費速度で１２ｇ-Ｎ／（Ｌ・ｄ）、アナモックス細菌の処理能力：アンモニア消費速度で１８ｇ-Ｎ／（Ｌ・ｄ））を収容するアナモックス処理槽２０に投入した。底部の活性汚泥は、活性汚泥処理槽に投入した。
【００５８】
アナモックス処理槽２０の廃水に重炭酸ナトリウム５００ｇを添加し、攪拌して細菌を分散させ、溶存酸素濃度測定器を作動させて溶存酸素濃度の測定を開始したところ、０．１mg-Ｏ２／Ｌで一定していた。廃液のｐＨ値は７．５であった。この後、曝気装置を作動させて酸素供給速度が０．２ｇ-Ｏ２／（Ｌ・ｄ）となるように空気の吹き込み速度を調節して廃水の曝気を開始した。曝気開始によって溶存酸素濃度は僅かに増加したが、その後ほぼ一定であったので曝気を継続した。曝気を開始して１５時間後、溶存酸素濃度が上昇し始めたので、酸素の供給を停止して廃水を静置した。菌体スラッジが槽の底部に沈降した後、上澄みの廃水の水質を測定したところ、アンモニア濃度は０．１mg-Ｎ／Ｌ、硝酸濃度は７３mg-Ｎ／Ｌ、亜硝酸濃度は０mg-Ｎ／Ｌであった。ＣＯＤ値は２０mg-COD／Ｌであり、ＣＯＤ／Ｎ比は０．２７となった。又、ｐＨ値は７．０であった。この上澄みの廃水８Ｌは、活性汚泥（含水）４２Ｌを収容する活性汚泥処理槽に排出した。活性汚泥処理槽の廃水の水質は、アンモニア濃度：２６mg-Ｎ／Ｌ、硝酸濃度：１８mg-Ｎ／Ｌ、亜硝酸濃度：０mg-Ｎ／Ｌとなった。又、ＣＯＤ値は５３mg-COD／Ｌ、ｐＨ値は６．８となった。
【００５９】
活性汚泥処理槽の廃水を嫌気性条件にして、穏やかに攪拌しながら脱窒処理を６時間行った。この後、曝気装置を作動させて好気性条件にして硝化処理を５時間行い、廃水８Ｌ（全量の２０容積％）を活性汚泥処理槽から最終沈澱槽４０へ排出し、活性汚泥を沈降分離した。上澄みの水質を測定したところ、アンモニア濃度は５．３mg-Ｎ／Ｌ、硝酸濃度は１５mg-Ｎ／Ｌ、亜硝酸濃度は０．１mg-Ｎ／Ｌであった。又、ＣＯＤ値は５mg-COD／Ｌであり、ｐＨ値は６．８であった。
【００６０】
（実施例２）
実施例１において最終沈澱槽４０に残留する活性汚泥２Ｌを吸着処理槽１０に投入し、新たな原廃水８Ｌを投入して、実施例１と同様にして吸着処理を行って活性汚泥を沈降分離した。上澄みの廃水８Ｌを、細菌剤を収容するアナモックス処理槽へ移して前述と同様の処理条件でアナモックス処理を行い、細菌剤を沈降分離した。上澄みの廃水の水質を測定したところ、アンモニア濃度は０．３mg-Ｎ／Ｌ、硝酸濃度は６９mg-Ｎ／Ｌ、亜硝酸濃度は０mg-Ｎ／Ｌであった。ＣＯＤ値は１７mg-COD／Ｌであり、ＣＯＤ／Ｎ比は０．２５となった。又、ｐＨ値は６．９であった。この上澄みの廃水８Ｌは、吸着処理槽に残留する活性汚泥２Ｌと共に活性汚泥（含水）４０Ｌを収容する活性汚泥処理槽に排出した。
【００６１】
活性汚泥処理槽の廃水を嫌気性条件にして、穏やかに攪拌しながら脱窒処理を２時間行った。この後、曝気装置を作動させて好気性条件にして硝化処理を５時間行い、廃水８Ｌ（全量の２０容積％）を活性汚泥処理槽から最終沈澱槽４０へ排出し、活性汚泥を沈降分離した。上澄みの水質を測定したところ、アンモニア濃度は４．９mg-Ｎ／Ｌ、硝酸濃度は１２mg-Ｎ／Ｌ、亜硝酸濃度は０mg-Ｎ／Ｌであった。又、ＣＯＤ値は４mg-COD／Ｌであり、ｐＨ値は６．６であった。
【００６２】
最終沈澱槽４０の活性汚泥及び新たな原廃水を用いて、上記と同じ操作を１０回繰り返した結果、最終沈澱槽４０で得られる廃水の水質は、アンモニア濃度：０mg-Ｎ／Ｌ、硝酸濃度：１４mg-Ｎ／Ｌ、亜硝酸濃度：０mg-Ｎ／Ｌ、ＣＯＤ値：１０mg-COD／Ｌ、ｐＨ値：６．６となった。
【００６３】
（比較例１）
吸着処理槽１０での処理を行わずに原廃水をアナモックス処理槽２０へ投入して実施例１と同じ条件で廃水処理を５回行ったところ、アナモックス処理槽２０の上澄み廃水液の水質は、アンモニア濃度：０mg-Ｎ／Ｌ、硝酸濃度：５mg-Ｎ／Ｌ、亜硝酸濃度：２４０mg-Ｎ／Ｌであった。ＣＯＤ値は５２０mg-COD／Ｌ（ＣＯＤ／Ｎ比：２．１）となり、ｐＨ値は６．１であった。これは、硝化細菌及び脱窒細菌が増殖してアナモックス細菌が駆逐されたことを示している。
【００６４】
（比較例２）
原廃水を直接活性汚泥処理槽に導入して、実施例１と同様の条件で廃水処理を行ったところ、最終沈澱槽４０で得られた上澄み廃水の水質は、アンモニア濃度：１０３mg-Ｎ／Ｌ、硝酸濃度：３２０mg-Ｎ／Ｌ、亜硝酸濃度：０mg-Ｎ／Ｌであった。ＣＯＤ値は１２mg-COD／Ｌ（ＣＯＤ／Ｎ比：０．０３）となり、ｐＨ値は６．０であった。これは、有機物不足により十分に脱膣細菌が作用しなかったことを示している。
【００６５】
（実施例３）
吸着処理槽１０の活性汚泥に活性炭０．５kgを添加したこと以外は実施例１と同じ操作を行って廃水を処理した。その結果、吸着処理後の廃水は、アンモニア濃度：５１５mg-Ｎ／Ｌ、ＣＯＤ値：２０mg-COD／Ｌであり、ＣＯＤ／Ｎ比は０．０４となった。アナモックス処理後の廃水のアンモニア濃度は０．２mg-Ｎ／Ｌ、硝酸濃度は５５mg-Ｎ／Ｌ、亜硝酸濃度は０．２mg-Ｎ／Ｌであった。ＣＯＤ値は２４mg-COD／Ｌであり、ＣＯＤ／Ｎ比は０．４となった。又、ｐＨ値は７．２であった。活性汚泥処理後の廃水は、アンモニア濃度：０mg-Ｎ／Ｌ、硝酸濃度：１２mg-Ｎ／Ｌ、亜硝酸濃度：０mg-Ｎ／Ｌであった。又、ＣＯＤ値は９mg-COD／Ｌであり、ｐＨ値は６．７であった。この廃水を再度嫌気性条件にして、穏やかに攪拌しながら脱窒処理を２時間行ったところ、硝酸濃度は３mg-Ｎ／Ｌとなった。これは、吸着処理において吸着された有機物の一部が硝化処理後に残留して脱窒細菌の活動が可能であったことを示している。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明に係る廃水処理方法を示すフロー図である。
【図２】本発明に係る廃水処理装置の一実施例を示す概略構成図である。
【図３】本発明に係る廃水処理方法の一実施例を示す工程図である。
【符号の説明】
【００６７】
１０ 吸着処理槽、 ２０ アナモックス処理槽、 ３０ 活性汚泥処理槽
４０ 最終沈澱槽、 ａ〜ｅ 処理槽
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機物を吸着可能な吸着材を廃水に作用させて前記廃水に含まれる有機物を吸着材に吸着させる吸着処理を行い、前記吸着処理後の廃水から吸着材を除去してアンモニア酸化細菌及びアナモックス細菌を作用させるアナモックス処理を行い、前記アナモックス処理後の廃水からアンモニア酸化細菌及びアナモックス細菌を除去して前記吸着処理後の吸着材と共に活性汚泥処理を行うことを特徴とする廃水処理方法。
【請求項２】
廃水のアンモニア態窒素濃度に対する化学的酸素要求量の比であるＣＯＤ／Ｎ比［mg-COD／mg-Ｎ］を求め、ＣＯＤ／Ｎ比が７．０以上の廃水には活性汚泥処理を施し、ＣＯＤ／Ｎ比が０．３以下の廃水には、アンモニア酸化細菌及びアナモックス細菌を用いたアナモックス処理を施し、ＣＯＤ／Ｎ比が０．３を超え７．０未満の廃水には、有機物を吸着可能な吸着材を作用させる吸着処理を施した後に前記アナモックス処理を施すことを特徴とする廃水処理方法。
【請求項３】
前記アナモックス処理を施した後の廃水に活性汚泥処理を施すことを特徴とする請求項２記載の廃水処理方法。
【請求項４】
廃水のアンモニア態窒素濃度に対する化学的酸素要求量の比であるＣＯＤ／Ｎ比［mg-COD／mg-Ｎ］を求め、ＣＯＤ／Ｎ比が０．３以下の廃水には、アンモニア酸化細菌及びアナモックス細菌を用いたアナモックス処理を施し、ＣＯＤ／Ｎ比が０．３を超え７．０未満の廃水には、有機物を吸着可能な吸着材を作用させる吸着処理を施した後に前記アナモックス処理を施し、前記アナモックス処理を施した後の廃水に活性汚泥処理を施すことを特徴とする廃水処理方法。
【請求項５】
前記吸着材は活性汚泥を含み、前記吸着処理後の有機物を吸着した活性汚泥を前記活性汚泥処理に導入することを特徴とする請求項２〜４の何れかに記載の廃水処理方法。
【請求項６】
前記活性汚泥処理後の廃水から回収される活性汚泥を、前記吸着処理における吸着材として用いることを特徴とする請求項５記載の廃水処理方法。
【請求項７】
前記活性汚泥処理は、嫌気性条件下の第１の脱窒処理工程と、好気性条件下の第１の硝化処理工程と、前記第１の硝化処理工程後に行われる第２の脱窒処理と、前記第２の脱窒処理後に行われる第２の硝化処理工程とを有することを特徴とする請求項６記載の廃水処理方法。
【請求項８】
前記吸着材は活性炭を含むことを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の廃水処理方法。
【請求項９】
前記アナモックス処理において、前記アンモニア酸化細菌が酸素を用いてアンモニア態窒素から亜硝酸態窒素を生成する速度が律速となるように制御された速度で酸素が供給されることを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載の廃水処理方法。
【請求項１０】
廃水中の有機物を吸着可能な吸着材を収容するための吸着処理槽と、
廃水中のアンモニア態窒素の部分硝化及び脱窒を行うアンモニア酸化細菌及びアナモックス細菌を収容するためのアナモックス処理槽と、
廃水中のアンモニア態窒素を硝化及び脱窒する活性汚泥を収容するための活性汚泥処理槽と、
前記吸着処理槽から前記アナモックス処理槽へ廃水を供給するための送水手段と、
前記アナモックス処理槽から前記活性汚泥処理槽へ廃水を供給するための送水手段と、
前記吸着処理槽から前記活性汚泥処理槽へ前記吸着材を供給するための供給手段と
を有することを特徴とする廃水処理装置。
【請求項１１】
廃水中の有機物を吸着可能な吸着材を収容するための吸着処理槽と、
廃水中のアンモニア態窒素の部分硝化及び脱窒を行うアンモニア酸化細菌及びアナモックス細菌を収容するためのアナモックス処理槽と、
廃水中のアンモニア態窒素を硝化及び脱窒する活性汚泥を収容するための活性汚泥処理槽と、
廃水のアンモニア態窒素濃度に対する化学的酸素要求量の比であるＣＯＤ／Ｎ比［mg-COD／mg-Ｎ］に従って、廃水の供給を、ＣＯＤ／Ｎ比が７．０以上の廃水は前記活性汚泥処理槽に供給し、ＣＯＤ／Ｎ比が０．３以下の廃水は前記アナモックス処理槽に供給し、ＣＯＤ／Ｎ比が０．３を超え７．０未満の廃水は前記吸着処理槽に供給するように切り換えるための切り換え手段と、
前記吸着処理槽から前記アナモックス処理槽へ廃水を供給するための送水手段と
を有することを特徴とする廃水処理装置。
【請求項１２】
前記アナモックス処理槽から前記活性汚泥処理槽へ廃水を供給するための送水手段を有する請求項１１記載の廃水処理装置。
【請求項１３】
廃水中の有機物を吸着可能な吸着材を収容するための吸着処理槽と、
廃水中のアンモニア態窒素の部分硝化及び脱窒を行うアンモニア酸化細菌及びアナモックス細菌を収容するためのアナモックス処理槽と、
廃水中のアンモニア態窒素を硝化及び脱窒する活性汚泥とを収容するための活性汚泥処理槽と、
廃水のアンモニア態窒素濃度に対する化学的酸素要求量の比であるＣＯＤ／Ｎ比［mg-COD／mg-Ｎ］に従って、廃水の供給を、ＣＯＤ／Ｎ比が０．３以下の廃水は前記アナモックス処理槽に供給し、ＣＯＤ／Ｎ比が０．３を超え７．０未満の廃水は前記吸着処理槽に供給するように切り換えるための切り換え手段と、
前記吸着処理槽から前記アナモックス処理槽へ廃水を供給するための送水手段と、
前記アナモックス処理槽から前記活性汚泥処理槽へ廃水を供給するための送水手段と
を有することを特徴とする廃水処理装置。
【請求項１４】
前記吸着材は活性汚泥を含み、更に、
前記吸着処理槽の活性汚泥を前記活性汚泥処理槽に供給するための供給手段と、
前記活性汚泥処理槽から回収される活性汚泥を前記吸着処理槽に供給するための供給手段と
を有することを特徴とする請求項１１〜１３の何れかに記載の廃水処理装置。
【請求項１５】
前記活性汚泥処理槽は、前記廃水を嫌気性条件下に置く第１の脱窒処理槽と、前記廃水を好気性条件下に置く第１の硝化処理槽と、前記第１の硝化処理槽から供給される廃水を収容する第２の脱窒処理槽と、前記第２の脱窒処理から供給される廃水を収容する第２の硝化処理槽とを有することを特徴とする請求項１４記載の廃水処理装置。
【請求項１】
有機物を吸着可能な吸着材を廃水に作用させて前記廃水に含まれる有機物を吸着材に吸着させる吸着処理を行い、前記吸着処理後の廃水から吸着材を除去してアンモニア酸化細菌及びアナモックス細菌を作用させるアナモックス処理を行い、前記アナモックス処理後の廃水からアンモニア酸化細菌及びアナモックス細菌を除去して前記吸着処理後の吸着材と共に活性汚泥処理を行うことを特徴とする廃水処理方法。
【請求項２】
廃水のアンモニア態窒素濃度に対する化学的酸素要求量の比であるＣＯＤ／Ｎ比［mg-COD／mg-Ｎ］を求め、ＣＯＤ／Ｎ比が７．０以上の廃水には活性汚泥処理を施し、ＣＯＤ／Ｎ比が０．３以下の廃水には、アンモニア酸化細菌及びアナモックス細菌を用いたアナモックス処理を施し、ＣＯＤ／Ｎ比が０．３を超え７．０未満の廃水には、有機物を吸着可能な吸着材を作用させる吸着処理を施した後に前記アナモックス処理を施すことを特徴とする廃水処理方法。
【請求項３】
前記アナモックス処理を施した後の廃水に活性汚泥処理を施すことを特徴とする請求項２記載の廃水処理方法。
【請求項４】
廃水のアンモニア態窒素濃度に対する化学的酸素要求量の比であるＣＯＤ／Ｎ比［mg-COD／mg-Ｎ］を求め、ＣＯＤ／Ｎ比が０．３以下の廃水には、アンモニア酸化細菌及びアナモックス細菌を用いたアナモックス処理を施し、ＣＯＤ／Ｎ比が０．３を超え７．０未満の廃水には、有機物を吸着可能な吸着材を作用させる吸着処理を施した後に前記アナモックス処理を施し、前記アナモックス処理を施した後の廃水に活性汚泥処理を施すことを特徴とする廃水処理方法。
【請求項５】
前記吸着材は活性汚泥を含み、前記吸着処理後の有機物を吸着した活性汚泥を前記活性汚泥処理に導入することを特徴とする請求項２〜４の何れかに記載の廃水処理方法。
【請求項６】
前記活性汚泥処理後の廃水から回収される活性汚泥を、前記吸着処理における吸着材として用いることを特徴とする請求項５記載の廃水処理方法。
【請求項７】
前記活性汚泥処理は、嫌気性条件下の第１の脱窒処理工程と、好気性条件下の第１の硝化処理工程と、前記第１の硝化処理工程後に行われる第２の脱窒処理と、前記第２の脱窒処理後に行われる第２の硝化処理工程とを有することを特徴とする請求項６記載の廃水処理方法。
【請求項８】
前記吸着材は活性炭を含むことを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の廃水処理方法。
【請求項９】
前記アナモックス処理において、前記アンモニア酸化細菌が酸素を用いてアンモニア態窒素から亜硝酸態窒素を生成する速度が律速となるように制御された速度で酸素が供給されることを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載の廃水処理方法。
【請求項１０】
廃水中の有機物を吸着可能な吸着材を収容するための吸着処理槽と、
廃水中のアンモニア態窒素の部分硝化及び脱窒を行うアンモニア酸化細菌及びアナモックス細菌を収容するためのアナモックス処理槽と、
廃水中のアンモニア態窒素を硝化及び脱窒する活性汚泥を収容するための活性汚泥処理槽と、
前記吸着処理槽から前記アナモックス処理槽へ廃水を供給するための送水手段と、
前記アナモックス処理槽から前記活性汚泥処理槽へ廃水を供給するための送水手段と、
前記吸着処理槽から前記活性汚泥処理槽へ前記吸着材を供給するための供給手段と
を有することを特徴とする廃水処理装置。
【請求項１１】
廃水中の有機物を吸着可能な吸着材を収容するための吸着処理槽と、
廃水中のアンモニア態窒素の部分硝化及び脱窒を行うアンモニア酸化細菌及びアナモックス細菌を収容するためのアナモックス処理槽と、
廃水中のアンモニア態窒素を硝化及び脱窒する活性汚泥を収容するための活性汚泥処理槽と、
廃水のアンモニア態窒素濃度に対する化学的酸素要求量の比であるＣＯＤ／Ｎ比［mg-COD／mg-Ｎ］に従って、廃水の供給を、ＣＯＤ／Ｎ比が７．０以上の廃水は前記活性汚泥処理槽に供給し、ＣＯＤ／Ｎ比が０．３以下の廃水は前記アナモックス処理槽に供給し、ＣＯＤ／Ｎ比が０．３を超え７．０未満の廃水は前記吸着処理槽に供給するように切り換えるための切り換え手段と、
前記吸着処理槽から前記アナモックス処理槽へ廃水を供給するための送水手段と
を有することを特徴とする廃水処理装置。
【請求項１２】
前記アナモックス処理槽から前記活性汚泥処理槽へ廃水を供給するための送水手段を有する請求項１１記載の廃水処理装置。
【請求項１３】
廃水中の有機物を吸着可能な吸着材を収容するための吸着処理槽と、
廃水中のアンモニア態窒素の部分硝化及び脱窒を行うアンモニア酸化細菌及びアナモックス細菌を収容するためのアナモックス処理槽と、
廃水中のアンモニア態窒素を硝化及び脱窒する活性汚泥とを収容するための活性汚泥処理槽と、
廃水のアンモニア態窒素濃度に対する化学的酸素要求量の比であるＣＯＤ／Ｎ比［mg-COD／mg-Ｎ］に従って、廃水の供給を、ＣＯＤ／Ｎ比が０．３以下の廃水は前記アナモックス処理槽に供給し、ＣＯＤ／Ｎ比が０．３を超え７．０未満の廃水は前記吸着処理槽に供給するように切り換えるための切り換え手段と、
前記吸着処理槽から前記アナモックス処理槽へ廃水を供給するための送水手段と、
前記アナモックス処理槽から前記活性汚泥処理槽へ廃水を供給するための送水手段と
を有することを特徴とする廃水処理装置。
【請求項１４】
前記吸着材は活性汚泥を含み、更に、
前記吸着処理槽の活性汚泥を前記活性汚泥処理槽に供給するための供給手段と、
前記活性汚泥処理槽から回収される活性汚泥を前記吸着処理槽に供給するための供給手段と
を有することを特徴とする請求項１１〜１３の何れかに記載の廃水処理装置。
【請求項１５】
前記活性汚泥処理槽は、前記廃水を嫌気性条件下に置く第１の脱窒処理槽と、前記廃水を好気性条件下に置く第１の硝化処理槽と、前記第１の硝化処理槽から供給される廃水を収容する第２の脱窒処理槽と、前記第２の脱窒処理から供給される廃水を収容する第２の硝化処理槽とを有することを特徴とする請求項１４記載の廃水処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００８−１５５０８５（Ｐ２００８−１５５０８５Ａ）
【公開日】平成２０年７月１０日（２００８．７．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３４４１９７（Ｐ２００６−３４４１９７）
【出願日】平成１８年１２月２１日（２００６．１２．２１）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月１０日（２００８．７．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月２１日（２００６．１２．２１）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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