廃水処理装置
【課題】アンモニアの部分硝化に適用でき、かつ省エネルギーを実現できる廃水処理装置を提供する。
【解決手段】
有機性廃水中のアンモニア性窒素を部分硝化して窒素を除去する廃水処理装置１０は、廃水中のアンモニアを硝化菌により硝化処理して硝化水を生成する好気槽２６と、好気槽２６の前段に設けられ、好気槽２６から硝化水の一部が返送され、硝化水を脱窒菌により脱窒処理する第１の無酸素槽２４と、好気槽２６の後段に設けられ、好気槽２６から硝化水の一部が送水され、硝化水を脱窒菌により脱窒処理し、処理水として後段に送水する第２の無酸素槽２８と、廃水を第１の無酸素槽２４と第２の無酸素槽２８とに分配する分配ライン２０と、分配ライン２０に設けられ、第１の無酸素槽２４と第２の無酸素槽２８とに分配する水量を調整する分配手段２２と、を備える。
【解決手段】
有機性廃水中のアンモニア性窒素を部分硝化して窒素を除去する廃水処理装置１０は、廃水中のアンモニアを硝化菌により硝化処理して硝化水を生成する好気槽２６と、好気槽２６の前段に設けられ、好気槽２６から硝化水の一部が返送され、硝化水を脱窒菌により脱窒処理する第１の無酸素槽２４と、好気槽２６の後段に設けられ、好気槽２６から硝化水の一部が送水され、硝化水を脱窒菌により脱窒処理し、処理水として後段に送水する第２の無酸素槽２８と、廃水を第１の無酸素槽２４と第２の無酸素槽２８とに分配する分配ライン２０と、分配ライン２０に設けられ、第１の無酸素槽２４と第２の無酸素槽２８とに分配する水量を調整する分配手段２２と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は廃水処理装置に係り、特に、廃水中のアンモニア性窒素を、一部を硝化（以下、部分硝化と呼ぶ）し、省エネルギーを実現するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
アンモニア性窒素を含む廃水から窒素を除去する廃水処理装置としては、従来から活性汚泥循環変法が知られている。活性汚泥循環変法は、活性汚泥を使用した処理方法で、廃水を嫌気性の脱窒槽を介して好気性の硝化槽に送り、この硝化槽において活性汚泥中の硝化菌によってアンモニア性窒素を硝酸性窒素に硝化（酸化）する。そして、硝化した硝化水の一部を硝化槽から脱窒槽に戻して活性汚泥中の脱窒菌によって硝酸性窒素を窒素ガスに変換する。また、硝化槽で硝化処理された処理水の残部は最終沈殿池を介して放流される。
【０００３】
しかし、活性汚泥による硝化処理は、硝化槽内に硝化菌を高濃度に維持できないため、高負荷運転を行うことができず、硝化処理効率が悪いという問題がある。このことから、近年、硝化槽に硝化菌を包括固定化した担体を投入する硝化促進型循環変法が行われている（例えば特許文献１）。この硝化促進型循環変法は、図６に示すように基本的な構成は活性汚泥循環変法と同様であり、包括固定化担体４が投入された硝化槽１で硝化された硝化水が脱窒槽２で脱窒処理され、処理水は最終沈殿池３で固液分離されてから放流される。
【０００４】
なお、包括固定化担体４を投入した硝化槽１には、担体流出を防止するスクリーン５が設けられる。また、最初沈殿池６では、廃水の原水が流入する前段において廃水中の夾雑物等の目詰まり物質を除去する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−０１２３８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、廃水処理を行った処理水の水質に関して、地域等により放流規制値のアンモニア濃度が規定されており、廃水処理装置に流入するアンモニアを全て硝化（完全硝化）する必要がなく、所定基準量までは残存させてもよい、いわゆる部分硝化を認める基準を設置する場合がある。
【０００７】
しかしながら、従来の硝化促進型循環変法を利用した廃水処理装置は、アンモニアを完全硝化して、処理水中のトータル窒素（アンモニア態窒素、亜硝酸態窒素、硝酸態窒素などの窒素の総和）を極力低減することを基本コンセプトとして、設計されている。したがって、完全硝化を目指す硝化促進型循環変法の廃水処理装置を、部分硝化のための廃水処理装置に適用すると、過剰設備となるという問題がある。過剰設備になるとそれだけエネルギーの消費が過大になる。このような背景から、部分硝化に好適で省エネルギーを実現できる廃水処理装置が要望されている。
【０００８】
本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり，部分硝化に好適で省エネルギーに寄与することができる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】
【０００９】
本発明の一態様によると、有機性廃水中のアンモニア性窒素を部分硝化して窒素を除去する廃水処理装置であって、前記廃水中のアンモニアを硝化菌により硝化処理して硝化水を生成する好気槽と、前記好気槽の前段に設けられ、前記好気槽から前記硝化水の一部が返送され前記硝化水を脱窒菌により脱窒処理する第１の無酸素槽と、前記好気槽の後段に設けられ、前記好気槽から前記硝化水の一部が送水され前記硝化水を脱窒菌により脱窒処理し、処理水として後段に送水する第２の無酸素槽と、前記廃水を前記第１の無酸素槽と前記第２の無酸素槽とに分配する分配ラインと、前記分配ラインに設けられ、前記第１の無酸素槽と前記第２の無酸素槽とに前記廃水を分配する分配手段と、を備える。
【００１０】
好ましくは、前記分配手段は、水量を調整する水量調整機能を有する。
【００１１】
好ましくは、前記硝化菌は包括固定化担体に包括固定される。
【００１２】
好ましくは、前記第２の無酸素槽の後段に設置され、前記処理水中の汚泥の性状を改善し、前記処理水中の有機成分を分解するための曝気槽をさらに備える。第２の無酸素槽から活性汚泥が最終沈殿池に流入する場合、最終沈殿池内で脱窒反応が生じ発生した窒素ガスとともに汚泥が浮上し、処理水とともに流出し処理水質が悪化する場合がある。また、好気槽では高速硝化を行うため硝化担体を添加している場合があり、高速硝化のための必要酸素量を供給するため、好気槽の曝気強度が強くなり活性汚泥のフロックが解体し最終沈殿池で汚泥が沈降分離し難い場合がある。前述のように第２の無酸素槽の後段に曝気槽を設けることにより、曝気強度が弱い好気状態のため、活性汚泥のフロックが再形成され汚泥の沈降性が増加する。また、好気性となるため最終沈殿池に流入しても脱窒反応が進行しにくく、汚泥が浮上することがなくなる。
【００１３】
好ましくは、前記処理水中のアンモニア濃度を測定する測定手段と、前記測定手段の測定結果に基づいて、水量調整機能を有する分配手段を制御する水量制御手段とをさらに備える。
【００１４】
好ましくは、前記包括固定化担体は、該包括固定化担体が通過しない大きさの複数の通水孔が形成された容器内に流動可能に収納された状態で、前記好気槽に充填される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の廃水処理装置によれば、有機性廃水中のアンモニア性窒素を部分硝化して窒素を除去する場合において、省エネルギーを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１の実施形態に係る廃水処理装置の構成図。
【図２】廃水処理装置のフロー図。
【図３】包括固定化担体を収納した容器を示す概略図。
【図４】第２の実施形態に係る廃水処理装置の構成図。
【図５】第３の実施形態に係る廃水処理装置の構成図。
【図６】従来の硝化促進型循環変法の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について説明する。本発明は以下の好ましい実施の形態により説明されるが、本発明の範囲を逸脱することなく、多くの手法により変更を行うことができ、本実施の形態以外の他の実施の形態を利用することができる。したがって、本発明の範囲内における全ての変更が特許請求の範囲に含まれる。
【００１８】
図１は、第１の実施形態に係る廃水処理装置１０の概略構成図である。廃水処理装置１０は、分配ライン２０と、分配ライン２０の分岐箇所に設置された分配手段２２と、上流側から下流側に向けて配置された第１の無酸素槽２４と、好気槽２６と、第２の無酸素槽２８と、好気槽２６から第１の無酸素槽２４へ返送するための循環ライン３０と、を少なくとも備える。隣接する第１の無酸素槽２４と好気槽２６、及び好気槽２６と第２の無酸素槽２８は、液連通している。循環ライン３０にはポンプ４２が配置される。
【００１９】
第１の無酸素槽２４には、モーター３２と、モーター３２に取り付けられた攪拌翼３４とが設置される。この攪拌機は一般に用いられるもので良く、水没式でも可能である。第１の無酸素槽２４内には、脱窒菌を含む活性汚泥が浮遊する。
【００２０】
好気槽２６の底部に散気管３６が設置される。散気管３６は不図示のブロアに連通される。ブロアから送られた空気が散気管３６から好気槽２６内に曝気される。これにより、好気槽２６内は好気状態となる。好気槽２６の槽内には硝化菌を包括固定した多数の包括固定化担体３８が充填される。包括固定化担体３８が第２の無酸素槽２８に流出するのを防止するため、好気槽２６の第２の無酸素槽２８との連通部には、スクリーン４０が設けられる。本実施形態では硝化菌が包括固定化担体３８に包括固定される。しかしこれに限定されず、包括固定化担体３８に替えて、プラスチックやスポンジの一般的な付着型の担体や、硝化菌を含んだ活性汚泥でも対応できる。
【００２１】
第２の無酸素槽２８には、第１の無酸素槽２４と同様に、モーター３２と、モーター３２に取り付けられた攪拌翼３４とが設置される。この攪拌機は一般に用いられるもので良く、水没式でも可能である。第２の無酸素槽２８内には、脱窒菌を含む活性汚泥が浮遊する。
【００２２】
次に、廃水処理装置１０による廃水の処理について説明する。
【００２３】
アンモニア性窒素を含有する廃水は、最初沈殿池５０に流入し固形物や夾雑物を沈殿分離除去する。なお、廃水中には、アンモニア性窒素の他に夾雑物や有機成分等が含まれている。
【００２４】
分配ライン２０には分配手段２２が配設されている。この分配手段２２によって、廃水の一部が第１の無酸素槽２４に送水される。さらに、最終沈殿池６０から活性汚泥が返送ライン６２を介して第１の無酸素槽２４に送水される。さらに、好気槽２６で生成された硝化水の一部が循環ライン３０を介して第１の無酸素槽２４に返送される。
【００２５】
第１の無酸素槽２４では、廃水と活性汚泥と硝化水とが攪拌翼３４により攪拌される。廃水中の有機成分を利用して、活性汚泥中の脱窒菌により、硝化水中の硝酸性窒素が窒素ガスに変換される。第１の無酸素槽２４では、いわゆる脱窒反応が行われる。
【００２６】
第１の無酸素槽２４で処理された廃水が、第１の無酸素槽２４から好気槽２６に送水される。好気槽２６では、好気条件下で、包括固定化担体３８の硝化菌により、廃水中のアンモニア性窒素が硝酸性窒素に酸化され、硝化水が生成される。好気槽２６では、いわゆる硝化反応が行われる。好気槽２６で生成された硝化水の一部は、循環ライン３０を介して第１の無酸素槽２４に返送される。また、好気槽２６で生成された硝化水の一部は、後段に配置された第２の無酸素槽２８に送水される。
【００２７】
好気槽２６からの硝化水と分配ライン２０を介して最初沈殿池５０からの廃水とが第２の無酸素槽２８に送水される。第２の無酸素槽２８では、廃水と活性汚泥と硝化水とが攪拌翼３４により攪拌される。廃水中の有機物を利用して、活性汚泥中の脱窒菌により、硝化水中の硝酸性窒素が窒素ガスに変換される。第２の無酸素槽２８でも、脱窒反応が行われる。分配ライン２０を介して送水される廃水は、脱窒反応に利用される有機成分を供給するために第２の無酸素槽２８に送水される。第２の無酸素槽２８では廃水中に含まれるアンモニア性窒素は実質的に処理されない。
【００２８】
最後に、第２の無酸素槽２８で処理された処理水が、最終沈殿池６０に送水され活性汚泥を沈殿分離し処理水を得る。本実施形態の廃水処理装置１０で廃水を処理した場合、第２の無酸素槽２８からの排出される処理水はアンモニア性窒素を含むことになる。
【００２９】
従来の廃水処理装置と本実施形態の廃水処理装置との違いについて説明する。従来の廃水処理装置は、総窒素濃度Ｔ−Ｎの規制、及び低い規制値を実現するため、廃水の高度処理において、アンモニアを完全に除去する完全硝化できるよう設計される。従来の廃水処理装置の硝化反応を行う好気槽では、アンモニアを完全硝化するため硝化に必要な酸素を多く必要とするため、散気管からの曝気量を非常に多くしている。一般に、廃水処理装置で使用されるエネルギー消費の中で、最も多いのは好気槽での曝気に伴うエネルギー消費である。そのため、完全硝化を求める廃水処理装置を使用する限り、曝気量が多くなり、エネルギー消費は必然的に多くなる。
【００３０】
また、硝化反応に包括固定化担体を使用する場合、完全硝化を実現するため、必然的に包括固定化担体の量も多くなる。
【００３１】
アンモニアに関して、所定量までは残存させてもよいアンモニアの部分硝化を認める基準を設定している地域が存在する。しかしながら、従来の完全硝化を求める廃水処理装置は、好気槽でアンモニアを一定量残す制御はできず、空気量が十分であれば完全硝化となり、不十分の場合、硝化不安定状態で硝化反応が進行しにくい状態となる。よって、硝化処理の運転管理ができず、部分硝化の廃水処理に対して十分対応していない。処理水のアンモニア濃度をセンサーで監視し、曝気風量を制御することは実験室レベルでは行われているが、現実のプラントでは微量制御はできず現実的でない。つまり、アンモニアの部分硝化を前提とし、省エネルギー化を実現できる廃水処理装置は、これまで開発されてこなかった。
【００３２】
本実施形態の廃水処理装置１０は、処理水に含まれるアンモニアの許容値から、第１の無酸素槽２４と第２の無酸素槽２８とに送水する廃水の水量を決定する。分配ライン２０の分配手段２２により、最初沈殿池５０からの廃水の一部が第１の無酸素槽２４に分配され、廃水の残りが第２の無酸素槽２８に分配される。
【００３３】
分配手段２２は水量調整機能を有することが好ましい。水量調整機能を実現する手段として、例えば、堰、分配槽等を適用することができる。
【００３４】
第１の無酸素槽２４に送水された廃水は好気槽２６に送水される、好気槽２６で廃水中のアンモニア性窒素は完全硝化される。しかし、これは最初沈殿池５０から送水される廃水の一部である。したがって、全廃水中のアンモニア性窒素を完全硝化する場合に比較して、好気槽２６の曝気量、及び包括固定化担体３８の量を少なくすることができる。
【００３５】
第２の無酸素槽２８に送水された廃水中のアンモニア性窒素は硝化処理されない。第１の無酸素槽２４と好気槽２６とにより硝化脱窒処理された廃水とアンモニア性窒素を含む廃水とが混合される。最終的に、その混合液が第２の無酸素槽２８から処理水として排出される。処理水中にアンモニア性窒素を含むので、廃水が部分硝化されたこととなる。本実施形態の廃水処理装置１０によれば、好気槽２６の曝気量を減らすことで、部分硝化しつつ省エネルギーを実現することができる。
【００３６】
次に、第１の無酸素槽２４と第２の無酸素槽２８とに送水する廃水の水量の決め方について説明する。
【００３７】
図２は、図１の廃水処理装置１０のフロー図を示す。廃水処理装置１０に流入する廃水（原水）の水量Ｑ、アンモニア性窒素＝３０ｍｇ／Ｌとし、処理水のアンモニア性窒素＝５ｍｇ／Ｌとする。第１の無酸素槽２４と第２の無酸素槽２８へ流入する水量比をそれぞれＡ及びＢとすると、廃水量Ｑ＝Ａ・Ｑ＋Ｂ・Ｑの関係となる。このため、第１の無酸素槽２４に分配される廃水の水量Ａ・Ｑ、第２の無酸素槽２８に分配される廃水の水量Ｂ・Ｑとなり、最終沈殿池６０から返送される処理水の水量０．７５・Ｑとする。廃水中の窒素の量を考慮すると以下の関係が成立する。ここで、活性汚泥中に窒素の取り込みはないものとして考える。
【００３８】
【数１】
【００３９】
さらに、以下の関係が成立する。
【００４０】
【数２】
【００４１】
（２）を（１）に代入すると以下の式となる。
【００４２】
【数３】
【００４３】
（３）より、Ｂ＝０．２９２が求められ、さらに、Ａ＝１−Ｂ＝０．７０８が求められる。
【００４４】
以上のとおりＡとＢとの水量比が算出される。
【００４５】
完全硝化される廃水量の割合が求められると、その量に応じて合理的な好気槽での曝気量が決定され、省エネルギーを実現することができる。
【００４６】
上記計算結果では、完全硝化する原水量比は０．７０８であり、硝化反応に必要な酸素として３０％低減可能であり、曝気空気量を大きく削減できるメリットがある。
【００４７】
図３は、包括固定化担体３８を収納する容器８０を示す概略図である。包括固定化担体３８は、通水孔８１が複数形成された容器８０内に流動可能に収納された状態で好気槽２６に充填されていることが好ましい。通水孔８１の大きさは包括固定化担体３８が通過しない大きさである。容器８０は、５０〜１５０ｍｍの直径を有する球状体であることが好ましい。球体を２分割した２つの半球体８０Ａ，８０Ｂ同士を分割部８２で嵌合又はネジ溝によって螺合することにより、容器８０は一体化される。
【００４８】
容器８０の材質は、特に限定されない。加工のし易さ、及び散気管３６からの曝気エアによって好気槽２６内で流動可能な比重であること等を考慮すると、プラスチック製であることが好ましい。包括固定化担体３８を収納した状態において、容器８０は０．９８〜１．０２の比重を有することが好ましい。
【００４９】
容器８０に収納される包括固定化担体３８は、流動性を考慮し、水に近い０．９８〜１．０２の比重を有している。包括固定化担体３８の比重がこの範囲より小さいと液面に浮上してしまう。一方、包括固定化担体３８の比重がこの範囲より大きいと好気槽２６の底に沈降する。包括固定化担体３８を流動させるため、大きな曝気動力が必要になる。このため、容器８０の比重についても同様とした。
【００５０】
また、容器８０に収納する包括固定化担体３８の収納率としては、容器８０内容積の３０％を上限とすることが好ましい。収納率が３０％を超えると、容器８０内での包括固定化担体３８の活発な流動が阻害されるからである。
【００５１】
好気槽２６内では散気管３６から曝気されたエアによって、容器８０が流動される。さらに、容器８０内で包括固定化担体３８が流動される。この２重の流動により、包括固定化担体３８と廃水との接触効率を高めることができる。好気槽２６での硝化処理効率を向上させることができる。
【００５２】
包括固定化担体３８を容器８０に収納した場合、容器８０に収納しない場合と比較して、スクリーン４０の目幅を大きくすることができる。スクリーン４０の簡略化、−例えば市販の金網やパンチングメタル等を使用すること−が可能となる。例えば、容器８０が１００ｍｍの直径を有する場合、容器８０が後段の第２の無酸素槽２８に流出しなければ、例えば５０〜８０ｍｍ角の孔を有する金網やパンチングメタルを使用できる。これにより、挟雑物がスクリーン４０に付着し、閉塞することがない。容器８０を使用することでメンテナンス頻度を少なくでき、運転管理を容易にすることができる。さらにスクリーン閉塞を防止するための空気曝気が不要となるため、曝気動力の低減につながる。
【００５３】
ここで包括固定化担体３８について説明する。
【００５４】
本実施形態における包括固定化担体３８は、硝化菌を含む微生物を混合した固定化材料を重合することにより、微生物を固定化材料内に包括固定化したものであり、粒径が１〜５ｍｍ程度（通常３ｍｍ）のものが使用される。固定化材料は、高分子モノマー、プレポリマー、オリゴマー等が挙げられるが、特に限定されるものではなく、例えば、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、アルギン酸ナトリウム、カラギーナン、寒天、等を用いることができる。その他、固定化材料のプレポリマーは、以下のものを用いることができる。
【００５５】
（モノメタクリレート類）ポリエチレングリコールモノメタクリレート、ポリプレングリコールモノメタクリレート、ポリプロピレングリコールモノメタクリレート、メトキシジエチレングリコールメタクリレート、メトキシポリエチレングリコールメタクリレート、メタクリロイルオキシエチルハイドロジェンフタレート、メタクリロイルオキシエチルハイドロジェンサクシネート、３クロロ２ヒドロキシプロピルメタクリレート、ステアリルメタクリレート、２ヒドロキシメタクリレート、エチルメタクリレート等。
【００５６】
（モノアクリレート類）２ヒドロキシエチルアクリレート、２ヒドロキシプロピルアクリレート、イソブチルアクリレート、ｔブチルアクリレート、イソオクチルアクリレート、ラウリルアクリレート、ステアリルアクリレート、イソボルニルアクリレート、シクロへキシルアクリレート、メトキシトリエチレングリコールアクリレート、２エトキシエチルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、ノニルフェノキシポリエチレングリコールアクリレート、ノニルフェノキシポリプロピレングリコールアクリレート、シリコン変性アクリレート、ポリプロピレングリコールモノアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、フェノキシジエチレングリコールアクリレート、フェノキシポリエチレングリコールアクリレート、メトキシポリエチレングリコールアクリレート、アクリロイルアキシエチルハイドロジェンサクシネート、ラウリルアクリレート等。
【００５７】
（ジメタクリレート類）１，３ブチレングリコールジメタクリレート、１，４ブタンジオールジメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、ブチレングリコールジメタクリレート、ヘキサンジオールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、ポリプレングリコールジメタクリレート、２ヒドロキシ１，３ジメタクリロキシプロパン、２，２ビス４メタクリロキシエト
キシフェニルプロパン、３，２ビス４メタクリロキシジエトキシフェニルプロパン、２，２ビス４メタクリロキシポリエトキシフェニルプロパン等。
【００５８】
（ジアクリレート類）エトキシ化ネオペンチルグリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、１，６ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、２，２ビス４アクリロキシヒエトキシフェニルプロパン、２ヒドロキシ１アクリロキシ３メタクリロキシプロパン等。
【００５９】
（トリメタクリレート類）トリメチロールプロパントリメタクリレート等。
【００６０】
（トリアクリレート類）トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、トリメチロールプロパンＥＯ付加トリアクリレート、グリセリンＰＯ付加トリアクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート等。
【００６１】
（テトラアクリレート類）ペンタエリスリトールテトラアクリレート、エトキシ化ペンタエリスリトールテトラアクリレート、プロポキシ化ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート等。
【００６２】
（ウレタンアクリレート類）ウレタンアクリレート、ウレタンジメチルアクリレート、ウレタントリメチルアクリレート等。
【００６３】
（その他）アクリルアミド、アクリル酸、ジメチルアクリルアミド。
【００６４】
また、本発明での重合は、過硫酸カリウムを用いたラジカル重合が最適であるが、紫外線や電子線を用いた重合やレドックス重合でもよい。過硫酸カリウムを用いた重合では、過硫酸カリウムの添加量を０．００１〜０．２５％がよく、アミン系の重合促進剤を０．００１〜０．５％添加するとよい。アミン系の重合促進剤としてはβジメチルアミノプロピオニトリル、ＮＮＮ’Ｎ’テトラメチルエチレンジアミンなどがよい。
【００６５】
また、固定化材料内に包括固定化する硝化菌としては、純粋培養したものでもよいが、硝化菌を含有する活性汚泥を包括固定化することがより好ましい。この理由は、固定化材料に溶解している酸素は重合を阻害するが、活性汚泥を包括固定化することで、活性汚泥が酸素を消費し重合反応を順調に進行させるので、強度の強い包括固定化担体３８を得ることができる。
【００６６】
図４は、第２の実施形態に係る廃水処理装置１２を示す概略構成図である。第１の実施形態の廃水処理装置１０と同様の構成には、同様の符号を付して説明を省略する。
【００６７】
廃水処理装置１２は、第２の無酸素槽２８の後段に設置された曝気槽４４を備える。曝気槽４４の底部に散気管４６が設置される。散気管４６は不図示のブロアに連通される。ブロアから送られた空気が散気管４６から曝気槽４４内に曝気される。第２の無酸素槽２８から排出される処理水を曝気槽４４で曝気することにより、活性汚泥の性質を改善することができる。処理水中の活性汚泥を曝気しないで最終沈殿池６０に送水すると、活性汚泥が沈殿しない現象が発生する。一方、処理水中の活性汚泥を曝気すると、活性汚泥の性質が改善され、最終沈殿池６０で活性汚泥を沈降させることができる。これにより、最終沈殿池６０から第１の無酸素槽２４に活性汚泥を容易に返送することができる。
【００６８】
また、処理水を曝気槽４４で曝気することで、処理水に含まれる有機成分を分解することができる。これにより処理水が濁るのを防止することができる。
【００６９】
なお、処理水を曝気槽４４中に滞留させる時間は短く、例えば３０分〜９０分であり、実質的な硝化反応は行われない。
【００７０】
図５は、第３の実施形態に係る廃水処理装置１４を示す概略構成図である。第１の実施形態の廃水処理装置１０と同様の構成には、同様の符号を付して説明を省略する。
【００７１】
廃水処理装置１４は、第２の無酸素槽２８から排出される処理水のアンモニア濃度を測定するセンサー９０と、センサー９０と電気的に接続される水量制御手段９２とをさらに備える。なお、本実施形態では水量調整機能付の分配手段２２が用いられる。水量制御手段９２は、分配手段２２と電気的に接続される。水量制御手段９２は、センサー９０からの測定結果に基づいて分配手段２２の水量調整機能をコントロールする。
【００７２】
処理水のアンモニア濃度を測定し、測定結果に基づいて、第１の無酸素槽２４と第２の無酸素槽２８とに分配される廃水の水量が調整される。
【００７３】
例えば、廃水処理装置１４に流入する廃水中のアンモニア濃度が変化した場合であっても、処理水のアンモニア濃度を観察して、水量を調整するので、処理水のアンモニア濃度を規定値内に抑えることが可能となる。
【００７４】
なお、第３の実施形態に係る廃水処理装置１４に設置されるセンサー９０と水量制御手段９２とを、第２の実施形態に係る廃水処理装置１２に適用することもできる。
【符号の説明】
【００７５】
１０，１２，１４…廃水処理装置、２０…分配ライン、２２…分配手段、２４…第１の無酸素槽、２６…好気槽、２８…第２の無酸素槽、３０…循環ライン、３２…モーター、３４…攪拌翼、３６、４６…散気管、３８…包括固定化担体、４０…スクリーン、４２…ポンプ、４４…曝気槽、５０…最初沈殿池、６０…最終沈殿池、６２…返送ライン、８０…容器、９０…濃度センサー、９２…水量制御手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は廃水処理装置に係り、特に、廃水中のアンモニア性窒素を、一部を硝化（以下、部分硝化と呼ぶ）し、省エネルギーを実現するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
アンモニア性窒素を含む廃水から窒素を除去する廃水処理装置としては、従来から活性汚泥循環変法が知られている。活性汚泥循環変法は、活性汚泥を使用した処理方法で、廃水を嫌気性の脱窒槽を介して好気性の硝化槽に送り、この硝化槽において活性汚泥中の硝化菌によってアンモニア性窒素を硝酸性窒素に硝化（酸化）する。そして、硝化した硝化水の一部を硝化槽から脱窒槽に戻して活性汚泥中の脱窒菌によって硝酸性窒素を窒素ガスに変換する。また、硝化槽で硝化処理された処理水の残部は最終沈殿池を介して放流される。
【０００３】
しかし、活性汚泥による硝化処理は、硝化槽内に硝化菌を高濃度に維持できないため、高負荷運転を行うことができず、硝化処理効率が悪いという問題がある。このことから、近年、硝化槽に硝化菌を包括固定化した担体を投入する硝化促進型循環変法が行われている（例えば特許文献１）。この硝化促進型循環変法は、図６に示すように基本的な構成は活性汚泥循環変法と同様であり、包括固定化担体４が投入された硝化槽１で硝化された硝化水が脱窒槽２で脱窒処理され、処理水は最終沈殿池３で固液分離されてから放流される。
【０００４】
なお、包括固定化担体４を投入した硝化槽１には、担体流出を防止するスクリーン５が設けられる。また、最初沈殿池６では、廃水の原水が流入する前段において廃水中の夾雑物等の目詰まり物質を除去する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−０１２３８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、廃水処理を行った処理水の水質に関して、地域等により放流規制値のアンモニア濃度が規定されており、廃水処理装置に流入するアンモニアを全て硝化（完全硝化）する必要がなく、所定基準量までは残存させてもよい、いわゆる部分硝化を認める基準を設置する場合がある。
【０００７】
しかしながら、従来の硝化促進型循環変法を利用した廃水処理装置は、アンモニアを完全硝化して、処理水中のトータル窒素（アンモニア態窒素、亜硝酸態窒素、硝酸態窒素などの窒素の総和）を極力低減することを基本コンセプトとして、設計されている。したがって、完全硝化を目指す硝化促進型循環変法の廃水処理装置を、部分硝化のための廃水処理装置に適用すると、過剰設備となるという問題がある。過剰設備になるとそれだけエネルギーの消費が過大になる。このような背景から、部分硝化に好適で省エネルギーを実現できる廃水処理装置が要望されている。
【０００８】
本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり，部分硝化に好適で省エネルギーに寄与することができる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】
【０００９】
本発明の一態様によると、有機性廃水中のアンモニア性窒素を部分硝化して窒素を除去する廃水処理装置であって、前記廃水中のアンモニアを硝化菌により硝化処理して硝化水を生成する好気槽と、前記好気槽の前段に設けられ、前記好気槽から前記硝化水の一部が返送され前記硝化水を脱窒菌により脱窒処理する第１の無酸素槽と、前記好気槽の後段に設けられ、前記好気槽から前記硝化水の一部が送水され前記硝化水を脱窒菌により脱窒処理し、処理水として後段に送水する第２の無酸素槽と、前記廃水を前記第１の無酸素槽と前記第２の無酸素槽とに分配する分配ラインと、前記分配ラインに設けられ、前記第１の無酸素槽と前記第２の無酸素槽とに前記廃水を分配する分配手段と、を備える。
【００１０】
好ましくは、前記分配手段は、水量を調整する水量調整機能を有する。
【００１１】
好ましくは、前記硝化菌は包括固定化担体に包括固定される。
【００１２】
好ましくは、前記第２の無酸素槽の後段に設置され、前記処理水中の汚泥の性状を改善し、前記処理水中の有機成分を分解するための曝気槽をさらに備える。第２の無酸素槽から活性汚泥が最終沈殿池に流入する場合、最終沈殿池内で脱窒反応が生じ発生した窒素ガスとともに汚泥が浮上し、処理水とともに流出し処理水質が悪化する場合がある。また、好気槽では高速硝化を行うため硝化担体を添加している場合があり、高速硝化のための必要酸素量を供給するため、好気槽の曝気強度が強くなり活性汚泥のフロックが解体し最終沈殿池で汚泥が沈降分離し難い場合がある。前述のように第２の無酸素槽の後段に曝気槽を設けることにより、曝気強度が弱い好気状態のため、活性汚泥のフロックが再形成され汚泥の沈降性が増加する。また、好気性となるため最終沈殿池に流入しても脱窒反応が進行しにくく、汚泥が浮上することがなくなる。
【００１３】
好ましくは、前記処理水中のアンモニア濃度を測定する測定手段と、前記測定手段の測定結果に基づいて、水量調整機能を有する分配手段を制御する水量制御手段とをさらに備える。
【００１４】
好ましくは、前記包括固定化担体は、該包括固定化担体が通過しない大きさの複数の通水孔が形成された容器内に流動可能に収納された状態で、前記好気槽に充填される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の廃水処理装置によれば、有機性廃水中のアンモニア性窒素を部分硝化して窒素を除去する場合において、省エネルギーを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１の実施形態に係る廃水処理装置の構成図。
【図２】廃水処理装置のフロー図。
【図３】包括固定化担体を収納した容器を示す概略図。
【図４】第２の実施形態に係る廃水処理装置の構成図。
【図５】第３の実施形態に係る廃水処理装置の構成図。
【図６】従来の硝化促進型循環変法の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について説明する。本発明は以下の好ましい実施の形態により説明されるが、本発明の範囲を逸脱することなく、多くの手法により変更を行うことができ、本実施の形態以外の他の実施の形態を利用することができる。したがって、本発明の範囲内における全ての変更が特許請求の範囲に含まれる。
【００１８】
図１は、第１の実施形態に係る廃水処理装置１０の概略構成図である。廃水処理装置１０は、分配ライン２０と、分配ライン２０の分岐箇所に設置された分配手段２２と、上流側から下流側に向けて配置された第１の無酸素槽２４と、好気槽２６と、第２の無酸素槽２８と、好気槽２６から第１の無酸素槽２４へ返送するための循環ライン３０と、を少なくとも備える。隣接する第１の無酸素槽２４と好気槽２６、及び好気槽２６と第２の無酸素槽２８は、液連通している。循環ライン３０にはポンプ４２が配置される。
【００１９】
第１の無酸素槽２４には、モーター３２と、モーター３２に取り付けられた攪拌翼３４とが設置される。この攪拌機は一般に用いられるもので良く、水没式でも可能である。第１の無酸素槽２４内には、脱窒菌を含む活性汚泥が浮遊する。
【００２０】
好気槽２６の底部に散気管３６が設置される。散気管３６は不図示のブロアに連通される。ブロアから送られた空気が散気管３６から好気槽２６内に曝気される。これにより、好気槽２６内は好気状態となる。好気槽２６の槽内には硝化菌を包括固定した多数の包括固定化担体３８が充填される。包括固定化担体３８が第２の無酸素槽２８に流出するのを防止するため、好気槽２６の第２の無酸素槽２８との連通部には、スクリーン４０が設けられる。本実施形態では硝化菌が包括固定化担体３８に包括固定される。しかしこれに限定されず、包括固定化担体３８に替えて、プラスチックやスポンジの一般的な付着型の担体や、硝化菌を含んだ活性汚泥でも対応できる。
【００２１】
第２の無酸素槽２８には、第１の無酸素槽２４と同様に、モーター３２と、モーター３２に取り付けられた攪拌翼３４とが設置される。この攪拌機は一般に用いられるもので良く、水没式でも可能である。第２の無酸素槽２８内には、脱窒菌を含む活性汚泥が浮遊する。
【００２２】
次に、廃水処理装置１０による廃水の処理について説明する。
【００２３】
アンモニア性窒素を含有する廃水は、最初沈殿池５０に流入し固形物や夾雑物を沈殿分離除去する。なお、廃水中には、アンモニア性窒素の他に夾雑物や有機成分等が含まれている。
【００２４】
分配ライン２０には分配手段２２が配設されている。この分配手段２２によって、廃水の一部が第１の無酸素槽２４に送水される。さらに、最終沈殿池６０から活性汚泥が返送ライン６２を介して第１の無酸素槽２４に送水される。さらに、好気槽２６で生成された硝化水の一部が循環ライン３０を介して第１の無酸素槽２４に返送される。
【００２５】
第１の無酸素槽２４では、廃水と活性汚泥と硝化水とが攪拌翼３４により攪拌される。廃水中の有機成分を利用して、活性汚泥中の脱窒菌により、硝化水中の硝酸性窒素が窒素ガスに変換される。第１の無酸素槽２４では、いわゆる脱窒反応が行われる。
【００２６】
第１の無酸素槽２４で処理された廃水が、第１の無酸素槽２４から好気槽２６に送水される。好気槽２６では、好気条件下で、包括固定化担体３８の硝化菌により、廃水中のアンモニア性窒素が硝酸性窒素に酸化され、硝化水が生成される。好気槽２６では、いわゆる硝化反応が行われる。好気槽２６で生成された硝化水の一部は、循環ライン３０を介して第１の無酸素槽２４に返送される。また、好気槽２６で生成された硝化水の一部は、後段に配置された第２の無酸素槽２８に送水される。
【００２７】
好気槽２６からの硝化水と分配ライン２０を介して最初沈殿池５０からの廃水とが第２の無酸素槽２８に送水される。第２の無酸素槽２８では、廃水と活性汚泥と硝化水とが攪拌翼３４により攪拌される。廃水中の有機物を利用して、活性汚泥中の脱窒菌により、硝化水中の硝酸性窒素が窒素ガスに変換される。第２の無酸素槽２８でも、脱窒反応が行われる。分配ライン２０を介して送水される廃水は、脱窒反応に利用される有機成分を供給するために第２の無酸素槽２８に送水される。第２の無酸素槽２８では廃水中に含まれるアンモニア性窒素は実質的に処理されない。
【００２８】
最後に、第２の無酸素槽２８で処理された処理水が、最終沈殿池６０に送水され活性汚泥を沈殿分離し処理水を得る。本実施形態の廃水処理装置１０で廃水を処理した場合、第２の無酸素槽２８からの排出される処理水はアンモニア性窒素を含むことになる。
【００２９】
従来の廃水処理装置と本実施形態の廃水処理装置との違いについて説明する。従来の廃水処理装置は、総窒素濃度Ｔ−Ｎの規制、及び低い規制値を実現するため、廃水の高度処理において、アンモニアを完全に除去する完全硝化できるよう設計される。従来の廃水処理装置の硝化反応を行う好気槽では、アンモニアを完全硝化するため硝化に必要な酸素を多く必要とするため、散気管からの曝気量を非常に多くしている。一般に、廃水処理装置で使用されるエネルギー消費の中で、最も多いのは好気槽での曝気に伴うエネルギー消費である。そのため、完全硝化を求める廃水処理装置を使用する限り、曝気量が多くなり、エネルギー消費は必然的に多くなる。
【００３０】
また、硝化反応に包括固定化担体を使用する場合、完全硝化を実現するため、必然的に包括固定化担体の量も多くなる。
【００３１】
アンモニアに関して、所定量までは残存させてもよいアンモニアの部分硝化を認める基準を設定している地域が存在する。しかしながら、従来の完全硝化を求める廃水処理装置は、好気槽でアンモニアを一定量残す制御はできず、空気量が十分であれば完全硝化となり、不十分の場合、硝化不安定状態で硝化反応が進行しにくい状態となる。よって、硝化処理の運転管理ができず、部分硝化の廃水処理に対して十分対応していない。処理水のアンモニア濃度をセンサーで監視し、曝気風量を制御することは実験室レベルでは行われているが、現実のプラントでは微量制御はできず現実的でない。つまり、アンモニアの部分硝化を前提とし、省エネルギー化を実現できる廃水処理装置は、これまで開発されてこなかった。
【００３２】
本実施形態の廃水処理装置１０は、処理水に含まれるアンモニアの許容値から、第１の無酸素槽２４と第２の無酸素槽２８とに送水する廃水の水量を決定する。分配ライン２０の分配手段２２により、最初沈殿池５０からの廃水の一部が第１の無酸素槽２４に分配され、廃水の残りが第２の無酸素槽２８に分配される。
【００３３】
分配手段２２は水量調整機能を有することが好ましい。水量調整機能を実現する手段として、例えば、堰、分配槽等を適用することができる。
【００３４】
第１の無酸素槽２４に送水された廃水は好気槽２６に送水される、好気槽２６で廃水中のアンモニア性窒素は完全硝化される。しかし、これは最初沈殿池５０から送水される廃水の一部である。したがって、全廃水中のアンモニア性窒素を完全硝化する場合に比較して、好気槽２６の曝気量、及び包括固定化担体３８の量を少なくすることができる。
【００３５】
第２の無酸素槽２８に送水された廃水中のアンモニア性窒素は硝化処理されない。第１の無酸素槽２４と好気槽２６とにより硝化脱窒処理された廃水とアンモニア性窒素を含む廃水とが混合される。最終的に、その混合液が第２の無酸素槽２８から処理水として排出される。処理水中にアンモニア性窒素を含むので、廃水が部分硝化されたこととなる。本実施形態の廃水処理装置１０によれば、好気槽２６の曝気量を減らすことで、部分硝化しつつ省エネルギーを実現することができる。
【００３６】
次に、第１の無酸素槽２４と第２の無酸素槽２８とに送水する廃水の水量の決め方について説明する。
【００３７】
図２は、図１の廃水処理装置１０のフロー図を示す。廃水処理装置１０に流入する廃水（原水）の水量Ｑ、アンモニア性窒素＝３０ｍｇ／Ｌとし、処理水のアンモニア性窒素＝５ｍｇ／Ｌとする。第１の無酸素槽２４と第２の無酸素槽２８へ流入する水量比をそれぞれＡ及びＢとすると、廃水量Ｑ＝Ａ・Ｑ＋Ｂ・Ｑの関係となる。このため、第１の無酸素槽２４に分配される廃水の水量Ａ・Ｑ、第２の無酸素槽２８に分配される廃水の水量Ｂ・Ｑとなり、最終沈殿池６０から返送される処理水の水量０．７５・Ｑとする。廃水中の窒素の量を考慮すると以下の関係が成立する。ここで、活性汚泥中に窒素の取り込みはないものとして考える。
【００３８】
【数１】
【００３９】
さらに、以下の関係が成立する。
【００４０】
【数２】
【００４１】
（２）を（１）に代入すると以下の式となる。
【００４２】
【数３】
【００４３】
（３）より、Ｂ＝０．２９２が求められ、さらに、Ａ＝１−Ｂ＝０．７０８が求められる。
【００４４】
以上のとおりＡとＢとの水量比が算出される。
【００４５】
完全硝化される廃水量の割合が求められると、その量に応じて合理的な好気槽での曝気量が決定され、省エネルギーを実現することができる。
【００４６】
上記計算結果では、完全硝化する原水量比は０．７０８であり、硝化反応に必要な酸素として３０％低減可能であり、曝気空気量を大きく削減できるメリットがある。
【００４７】
図３は、包括固定化担体３８を収納する容器８０を示す概略図である。包括固定化担体３８は、通水孔８１が複数形成された容器８０内に流動可能に収納された状態で好気槽２６に充填されていることが好ましい。通水孔８１の大きさは包括固定化担体３８が通過しない大きさである。容器８０は、５０〜１５０ｍｍの直径を有する球状体であることが好ましい。球体を２分割した２つの半球体８０Ａ，８０Ｂ同士を分割部８２で嵌合又はネジ溝によって螺合することにより、容器８０は一体化される。
【００４８】
容器８０の材質は、特に限定されない。加工のし易さ、及び散気管３６からの曝気エアによって好気槽２６内で流動可能な比重であること等を考慮すると、プラスチック製であることが好ましい。包括固定化担体３８を収納した状態において、容器８０は０．９８〜１．０２の比重を有することが好ましい。
【００４９】
容器８０に収納される包括固定化担体３８は、流動性を考慮し、水に近い０．９８〜１．０２の比重を有している。包括固定化担体３８の比重がこの範囲より小さいと液面に浮上してしまう。一方、包括固定化担体３８の比重がこの範囲より大きいと好気槽２６の底に沈降する。包括固定化担体３８を流動させるため、大きな曝気動力が必要になる。このため、容器８０の比重についても同様とした。
【００５０】
また、容器８０に収納する包括固定化担体３８の収納率としては、容器８０内容積の３０％を上限とすることが好ましい。収納率が３０％を超えると、容器８０内での包括固定化担体３８の活発な流動が阻害されるからである。
【００５１】
好気槽２６内では散気管３６から曝気されたエアによって、容器８０が流動される。さらに、容器８０内で包括固定化担体３８が流動される。この２重の流動により、包括固定化担体３８と廃水との接触効率を高めることができる。好気槽２６での硝化処理効率を向上させることができる。
【００５２】
包括固定化担体３８を容器８０に収納した場合、容器８０に収納しない場合と比較して、スクリーン４０の目幅を大きくすることができる。スクリーン４０の簡略化、−例えば市販の金網やパンチングメタル等を使用すること−が可能となる。例えば、容器８０が１００ｍｍの直径を有する場合、容器８０が後段の第２の無酸素槽２８に流出しなければ、例えば５０〜８０ｍｍ角の孔を有する金網やパンチングメタルを使用できる。これにより、挟雑物がスクリーン４０に付着し、閉塞することがない。容器８０を使用することでメンテナンス頻度を少なくでき、運転管理を容易にすることができる。さらにスクリーン閉塞を防止するための空気曝気が不要となるため、曝気動力の低減につながる。
【００５３】
ここで包括固定化担体３８について説明する。
【００５４】
本実施形態における包括固定化担体３８は、硝化菌を含む微生物を混合した固定化材料を重合することにより、微生物を固定化材料内に包括固定化したものであり、粒径が１〜５ｍｍ程度（通常３ｍｍ）のものが使用される。固定化材料は、高分子モノマー、プレポリマー、オリゴマー等が挙げられるが、特に限定されるものではなく、例えば、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、アルギン酸ナトリウム、カラギーナン、寒天、等を用いることができる。その他、固定化材料のプレポリマーは、以下のものを用いることができる。
【００５５】
（モノメタクリレート類）ポリエチレングリコールモノメタクリレート、ポリプレングリコールモノメタクリレート、ポリプロピレングリコールモノメタクリレート、メトキシジエチレングリコールメタクリレート、メトキシポリエチレングリコールメタクリレート、メタクリロイルオキシエチルハイドロジェンフタレート、メタクリロイルオキシエチルハイドロジェンサクシネート、３クロロ２ヒドロキシプロピルメタクリレート、ステアリルメタクリレート、２ヒドロキシメタクリレート、エチルメタクリレート等。
【００５６】
（モノアクリレート類）２ヒドロキシエチルアクリレート、２ヒドロキシプロピルアクリレート、イソブチルアクリレート、ｔブチルアクリレート、イソオクチルアクリレート、ラウリルアクリレート、ステアリルアクリレート、イソボルニルアクリレート、シクロへキシルアクリレート、メトキシトリエチレングリコールアクリレート、２エトキシエチルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、ノニルフェノキシポリエチレングリコールアクリレート、ノニルフェノキシポリプロピレングリコールアクリレート、シリコン変性アクリレート、ポリプロピレングリコールモノアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、フェノキシジエチレングリコールアクリレート、フェノキシポリエチレングリコールアクリレート、メトキシポリエチレングリコールアクリレート、アクリロイルアキシエチルハイドロジェンサクシネート、ラウリルアクリレート等。
【００５７】
（ジメタクリレート類）１，３ブチレングリコールジメタクリレート、１，４ブタンジオールジメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、ブチレングリコールジメタクリレート、ヘキサンジオールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、ポリプレングリコールジメタクリレート、２ヒドロキシ１，３ジメタクリロキシプロパン、２，２ビス４メタクリロキシエト
キシフェニルプロパン、３，２ビス４メタクリロキシジエトキシフェニルプロパン、２，２ビス４メタクリロキシポリエトキシフェニルプロパン等。
【００５８】
（ジアクリレート類）エトキシ化ネオペンチルグリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、１，６ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、２，２ビス４アクリロキシヒエトキシフェニルプロパン、２ヒドロキシ１アクリロキシ３メタクリロキシプロパン等。
【００５９】
（トリメタクリレート類）トリメチロールプロパントリメタクリレート等。
【００６０】
（トリアクリレート類）トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、トリメチロールプロパンＥＯ付加トリアクリレート、グリセリンＰＯ付加トリアクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート等。
【００６１】
（テトラアクリレート類）ペンタエリスリトールテトラアクリレート、エトキシ化ペンタエリスリトールテトラアクリレート、プロポキシ化ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート等。
【００６２】
（ウレタンアクリレート類）ウレタンアクリレート、ウレタンジメチルアクリレート、ウレタントリメチルアクリレート等。
【００６３】
（その他）アクリルアミド、アクリル酸、ジメチルアクリルアミド。
【００６４】
また、本発明での重合は、過硫酸カリウムを用いたラジカル重合が最適であるが、紫外線や電子線を用いた重合やレドックス重合でもよい。過硫酸カリウムを用いた重合では、過硫酸カリウムの添加量を０．００１〜０．２５％がよく、アミン系の重合促進剤を０．００１〜０．５％添加するとよい。アミン系の重合促進剤としてはβジメチルアミノプロピオニトリル、ＮＮＮ’Ｎ’テトラメチルエチレンジアミンなどがよい。
【００６５】
また、固定化材料内に包括固定化する硝化菌としては、純粋培養したものでもよいが、硝化菌を含有する活性汚泥を包括固定化することがより好ましい。この理由は、固定化材料に溶解している酸素は重合を阻害するが、活性汚泥を包括固定化することで、活性汚泥が酸素を消費し重合反応を順調に進行させるので、強度の強い包括固定化担体３８を得ることができる。
【００６６】
図４は、第２の実施形態に係る廃水処理装置１２を示す概略構成図である。第１の実施形態の廃水処理装置１０と同様の構成には、同様の符号を付して説明を省略する。
【００６７】
廃水処理装置１２は、第２の無酸素槽２８の後段に設置された曝気槽４４を備える。曝気槽４４の底部に散気管４６が設置される。散気管４６は不図示のブロアに連通される。ブロアから送られた空気が散気管４６から曝気槽４４内に曝気される。第２の無酸素槽２８から排出される処理水を曝気槽４４で曝気することにより、活性汚泥の性質を改善することができる。処理水中の活性汚泥を曝気しないで最終沈殿池６０に送水すると、活性汚泥が沈殿しない現象が発生する。一方、処理水中の活性汚泥を曝気すると、活性汚泥の性質が改善され、最終沈殿池６０で活性汚泥を沈降させることができる。これにより、最終沈殿池６０から第１の無酸素槽２４に活性汚泥を容易に返送することができる。
【００６８】
また、処理水を曝気槽４４で曝気することで、処理水に含まれる有機成分を分解することができる。これにより処理水が濁るのを防止することができる。
【００６９】
なお、処理水を曝気槽４４中に滞留させる時間は短く、例えば３０分〜９０分であり、実質的な硝化反応は行われない。
【００７０】
図５は、第３の実施形態に係る廃水処理装置１４を示す概略構成図である。第１の実施形態の廃水処理装置１０と同様の構成には、同様の符号を付して説明を省略する。
【００７１】
廃水処理装置１４は、第２の無酸素槽２８から排出される処理水のアンモニア濃度を測定するセンサー９０と、センサー９０と電気的に接続される水量制御手段９２とをさらに備える。なお、本実施形態では水量調整機能付の分配手段２２が用いられる。水量制御手段９２は、分配手段２２と電気的に接続される。水量制御手段９２は、センサー９０からの測定結果に基づいて分配手段２２の水量調整機能をコントロールする。
【００７２】
処理水のアンモニア濃度を測定し、測定結果に基づいて、第１の無酸素槽２４と第２の無酸素槽２８とに分配される廃水の水量が調整される。
【００７３】
例えば、廃水処理装置１４に流入する廃水中のアンモニア濃度が変化した場合であっても、処理水のアンモニア濃度を観察して、水量を調整するので、処理水のアンモニア濃度を規定値内に抑えることが可能となる。
【００７４】
なお、第３の実施形態に係る廃水処理装置１４に設置されるセンサー９０と水量制御手段９２とを、第２の実施形態に係る廃水処理装置１２に適用することもできる。
【符号の説明】
【００７５】
１０，１２，１４…廃水処理装置、２０…分配ライン、２２…分配手段、２４…第１の無酸素槽、２６…好気槽、２８…第２の無酸素槽、３０…循環ライン、３２…モーター、３４…攪拌翼、３６、４６…散気管、３８…包括固定化担体、４０…スクリーン、４２…ポンプ、４４…曝気槽、５０…最初沈殿池、６０…最終沈殿池、６２…返送ライン、８０…容器、９０…濃度センサー、９２…水量制御手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性廃水中のアンモニア性窒素を部分硝化して窒素を除去する廃水処理装置であって、
前記廃水中のアンモニアを硝化菌により硝化処理して硝化水を生成する好気槽と、
前記好気槽の前段に設けられ、前記好気槽から前記硝化水の一部が返送され前記硝化水を脱窒菌により脱窒処理する第１の無酸素槽と、
前記好気槽の後段に設けられ、前記好気槽から前記硝化水の一部が送水され前記硝化水を脱窒菌により脱窒処理し、処理水として後段に送水する第２の無酸素槽と、
前記廃水を前記第１の無酸素槽と前記第２の無酸素槽とに分配する分配ラインと、
前記分配ラインに設けられ、前記第１の無酸素槽と前記第２の無酸素槽とに前記廃水を分配する分配手段と、を備える廃水処理装置。
【請求項２】
前記分配手段は、水量を調整する水量調整機能を有する請求項１記載の廃水処理装置。
【請求項３】
前記硝化菌は包括固定化担体に包括固定される請求項１又は２記載の廃水処理装置。
【請求項４】
前記第２の無酸素槽の後段に設置され、前記処理水中の汚泥の性状を改善し、前記処理水中の有機成分を分解するための曝気槽をさらに備える請求項１から３のいずれか記載の廃水処理装置。
【請求項５】
前記処理水中のアンモニア濃度を測定する測定手段と、前記測定手段の測定結果に基づいて、水量調整機能を有する分配手段を制御する水量制御手段とをさらに備える請求項２から４のいずれか記載の廃水処理装置
【請求項６】
前記包括固定化担体は、該包括固定化担体が通過しない大きさの複数の通水孔が形成された容器内に流動可能に収納された状態で、前記好気槽に充填される請求項３から５のいずれか記載の廃水処理装置。
【請求項１】
有機性廃水中のアンモニア性窒素を部分硝化して窒素を除去する廃水処理装置であって、
前記廃水中のアンモニアを硝化菌により硝化処理して硝化水を生成する好気槽と、
前記好気槽の前段に設けられ、前記好気槽から前記硝化水の一部が返送され前記硝化水を脱窒菌により脱窒処理する第１の無酸素槽と、
前記好気槽の後段に設けられ、前記好気槽から前記硝化水の一部が送水され前記硝化水を脱窒菌により脱窒処理し、処理水として後段に送水する第２の無酸素槽と、
前記廃水を前記第１の無酸素槽と前記第２の無酸素槽とに分配する分配ラインと、
前記分配ラインに設けられ、前記第１の無酸素槽と前記第２の無酸素槽とに前記廃水を分配する分配手段と、を備える廃水処理装置。
【請求項２】
前記分配手段は、水量を調整する水量調整機能を有する請求項１記載の廃水処理装置。
【請求項３】
前記硝化菌は包括固定化担体に包括固定される請求項１又は２記載の廃水処理装置。
【請求項４】
前記第２の無酸素槽の後段に設置され、前記処理水中の汚泥の性状を改善し、前記処理水中の有機成分を分解するための曝気槽をさらに備える請求項１から３のいずれか記載の廃水処理装置。
【請求項５】
前記処理水中のアンモニア濃度を測定する測定手段と、前記測定手段の測定結果に基づいて、水量調整機能を有する分配手段を制御する水量制御手段とをさらに備える請求項２から４のいずれか記載の廃水処理装置
【請求項６】
前記包括固定化担体は、該包括固定化担体が通過しない大きさの複数の通水孔が形成された容器内に流動可能に収納された状態で、前記好気槽に充填される請求項３から５のいずれか記載の廃水処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−３９５３８（Ｐ２０１３−３９５３８Ａ）
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７９１２５（Ｐ２０１１−１７９１２５）
【出願日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【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２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【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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