生物処理システムおよび生物処理方法
【課題】ＡＮＡＭＭＯＸ菌の流出を低減し、かつ亜酸化窒素が発生しても窒素ガスと共に効率よく回収できる生物処理システムおよび生物処理方法を提供する。
【解決手段】アンモニア性窒素及び亜硝酸性窒素を含む処理対象物をＡＮＡＭＭＯＸ菌を含むグラニュールに嫌気性条件下で接触させることによりガスを発生させる生物処理槽１２と、処理対象物と接触するように生物処理槽内１２に配置され、ガスを透過するガス透過性の分離膜を有するガス分離手段１４と、ガス分離手段１４の内部を減圧する減圧手段１６とを具備することを特徴とする生物処理システム１０、および処理対象物をＡＮＡＭＭＯＸ菌を含むグラニュールに嫌気性条件下で接触させることにより発生したガスをガス透過性の分離膜によって処理対象物から分離することを特徴とする生物処理方法。
【解決手段】アンモニア性窒素及び亜硝酸性窒素を含む処理対象物をＡＮＡＭＭＯＸ菌を含むグラニュールに嫌気性条件下で接触させることによりガスを発生させる生物処理槽１２と、処理対象物と接触するように生物処理槽内１２に配置され、ガスを透過するガス透過性の分離膜を有するガス分離手段１４と、ガス分離手段１４の内部を減圧する減圧手段１６とを具備することを特徴とする生物処理システム１０、および処理対象物をＡＮＡＭＭＯＸ菌を含むグラニュールに嫌気性条件下で接触させることにより発生したガスをガス透過性の分離膜によって処理対象物から分離することを特徴とする生物処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＡＮＡＭＭＯＸ菌を用いた生物処理システムおよび生物処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
農業、畜産業、水産業等における廃棄物や廃水、下水や下水汚泥等に含まれる窒素成分を除去する方法として、硝化−脱窒法が知られている。
硝化−脱窒法は、硝化菌（アンモニア酸化細菌および亜硝酸酸化細菌)により、好気条件下でアンモニア性窒素（ＮＨ４−Ｎ）を亜硝酸と硝酸へと酸化させる硝化工程と、脱窒菌により嫌気条件下で亜硝酸性窒素（ＮＯ２−Ｎ）と硝酸性窒素（ＮＯ３−Ｎ）を還元し、中間生成物である亜酸化窒素を経て窒素ガス（Ｎ２）へと変換する脱窒（嫌気性生物処理）工程とを組み合わせた窒素除去法である。
【０００３】
しかし、硝化−脱窒法は、上述したように脱窒工程の過程で温室効果ガスの一つとされる亜酸化窒素を発生する。亜酸化窒素はその大部分が窒素ガスへと変換されるが、その一部は窒素ガス等のガスと共に環境中に放出されたり、処理対象物中に溶存した状態で回収されたりする。亜酸化窒素は二酸化炭素の約３００倍の温室効果機能を有し、地球温暖化やオゾン層の破壊など、地球環境への影響に大きく関わっていることが問題視され、京都議定書の排出規制対象となっている。そのため、今後は、処理対象物やガスから亜酸化窒素を分離して処理することが重要になる。ところで、亜酸化窒素を処理対象物から分離することは、ガスから分離することよりも煩雑であるため、極力、ガスと共に回収することが望まれる。
なお、亜酸化窒素の気相からの回収・処理方法としては、気体として存在する亜酸化窒素を水系液体である吸収液に通し吸収液中に溶解させ、嫌気条件下で亜酸化窒素が溶解した吸収液を処理する方法が知られている（特許文献１参照）。
【０００４】
また、硝化−脱窒法は、硝化工程において供給される酸素や、脱窒工程において電子供与体として供給されるメタノールなどの有機物を多量に必要とするため、ランニングコストが高いという欠点があった。
【０００５】
そこで、近年、硝化−脱窒法に代わる新たな窒素除去法として、ＡＮＡＭＭＯＸ（Ａｎａｅｒｏｂｉｃ Ａｍｍｏｎｉｕｍ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ：嫌気性アンモニア酸化）反応が注目されている。
ＡＮＡＭＭＯＸ反応は、アンモニア性窒素の約半量を亜硝酸へと酸化させる部分亜硝酸化工程と、ＡＮＡＭＭＯＸ菌により嫌気条件下で亜硝酸性窒素と残りのアンモニア性窒素を反応させて窒素ガスへと変換する脱窒（嫌気性生物処理）工程とを組み合わせた窒素除去法である。
【０００６】
このＡＮＡＭＭＯＸ反応は、硝化−脱窒法に比べて、理論必要酸素量を約６割程度、脱窒反応のための有機物添加量を約９割程度削減することが可能とされている。
また、ＡＮＡＭＭＯＸ反応は、上述したように硝化−脱窒法とは異なる代謝経路にて窒素を除去するので、理論上、亜酸化窒素の発生がなく、環境に対する負荷を低減できる。
【０００７】
ところで、硝化−脱窒法やＡＮＡＭＭＯＸ反応のように、細菌を用いて処理対象物を窒素除去する方法では、発生した窒素ガス等のガスが処理対象物から速やかに気相へと分離できない場合、気化したガスが菌体に付着して、ガスと共に菌体が浮上する。そして、処理対象物と気相との界面において、ガスは菌体から離れて気相へと放出されるが、それと同時に菌体も処理対象物と共に処理装置から流出するといった問題があった。
この問題は、増殖速度が遅いＡＮＡＭＭＯＸ菌による嫌気性生物処理では深刻な問題である。すなわち、処理装置からＡＮＡＭＭＯＸ菌が流出すると処理装置内のＡＮＡＭＭＯＸ菌の濃度が下がり、窒素除去性能も低下する。ＡＮＡＭＭＯＸ菌は増殖速度が遅いため十分な濃度に回復するまでに時間がかかるので、窒素除去性能の回復にも時間を要することとなる。
【０００８】
そこで、処理装置からの菌体の流出を防止する方法が提案されている。例えば生物担体を利用する方法（特許文献２参照）、浮上汚泥を粉砕することで菌体とガスを分離させ、沈降性を回復する方法（特許文献３、４参照）、浮上汚泥を回収し処理装置内に散布することで、内包ガスを脱気する方法（特許文献５参照）、処理装置内に回転可能な駆動軸を設け、これを回転させることで浮上汚泥を処理装置内壁と接触させガスを分離する方法（特許文献６参照）などが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−２０４９２６号公報
【特許文献２】特開２００９−２８５６４０号公報
【特許文献３】特開平９−１０７９２号公報
【特許文献４】特開２００３−２４９８１号公報
【特許文献５】特開平７−８０４９３号公報
【特許文献６】特開平１−２４２１９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献２〜６に記載の方法は、必ずしも菌体の流出防止を満足する方法ではなく、ＡＮＡＭＭＯＸ菌による嫌気性生物処理では、さらなる菌体の流出防止が求められる。
また、特許文献３、４に記載のように、浮上汚泥を粉砕する方法では、沈降性が回復する粉砕条件の設定が容易ではなく、その都度粒子測定を行って粉砕状況を確認する必要があり、運転が困難であった。
特許文献５に記載の方法では、浮上汚泥の散布により酸素が混入される懸念があった。
【００１１】
また、ＡＮＡＭＭＯＸ菌による処理に限らず、窒素を含む嫌気性生物処理では、処理途中でわずかではあるものの亜酸化窒素が副生してしまう可能性がある。
よって、ＡＮＡＭＭＯＸ菌による生物処理においても、該生物処理により発生した窒素ガス等のガスと共に亜酸化窒素を回収することが求められる。
【００１２】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、ＡＮＡＭＭＯＸ菌の流出を低減し、かつ亜酸化窒素が発生しても窒素ガスと共に効率よく回収できる生物処理システムおよび生物処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の生物処理システムは、アンモニア性窒素及び亜硝酸性窒素を含む処理対象物をＡＮＡＭＭＯＸ菌を含むグラニュールに嫌気性条件下で接触させることによりガスを発生させる生物処理槽と、前記処理対象物と接触するように前記生物処理槽内に配置され、ガス透過性の分離膜を有するガス分離手段と、前記ガス分離手段の内部を減圧する減圧手段とを具備することを特徴とする。
ここで、前記分離膜が中空糸膜であることが好ましい。
【００１４】
また、本発明の生物処理方法は、アンモニア性窒素及び亜硝酸性窒素を含む処理対象物をＡＮＡＭＭＯＸ菌を含むグラニュールに嫌気性条件下で接触させることによりガスを発生させる生物処理方法において、発生したガスをガス透過性の分離膜によって処理対象物から分離することを特徴とする。
ここで、生物処理が、上部にガス排出口を有する生物処理槽内で行われるとともに、前記分離膜により分離された後、前記ガス排出口から排出されるガス量が、前記生物処理槽の有効容積に対して、０．８Ｌ−ｇａｓ／Ｌ−ｖｏｌ／日以下であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の生物処理システムおよび生物処理方法によれば、ＡＮＡＭＭＯＸ菌の流出を低減し、かつ亜酸化窒素が発生しても窒素ガスと共に効率よく回収できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の生物処理システムの一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明の生物処理システムの他の例を示す概略構成図である。
【図３】本発明の生物処理システムの他の例を示す概略構成図である。
【図４】実施例で用いた試験装置を示す概略構成図である。
【図５】経過日数とＡＮＡＭＭＯＸ菌の流出量の関係を示すグラフである。
【図６】１日当たりに発生した亜酸化窒素の発生量、吸引量、流出量を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明について詳細に説明する。
［生物処理システム］
本発明の生物処理システムは、アンモニア性窒素及び亜硝酸性窒素を含む処理対象物から窒素成分を除去するシステムであり、処理対象物をＡＮＡＭＭＯＸ菌を含むグラニュールに嫌気性条件下で接触させることによりガスを発生させる生物処理槽と、処理対象物と接触するように生物処理槽内に配置され、ガス透過性の分離膜を有するガス分離手段と、ガス分離手段の内部を減圧する減圧手段とを具備する。
【００１８】
なお、ＡＮＡＭＭＯＸ菌は未だ分離・培養（純粋培養株）が難しく、通常の属・種の概念とは異なり正式名称が定まっておらず、遺伝子情報から推定される候補としての名前が付与されているのが現状である。一般的に、ＡＮＡＭＭＯＸ菌としては、Candidatus Brocadia anammoxidansやCandidatus Brocadia fulgida、Candidatus Kuenenia stuttgartiens isなどのCandidatus属が知られている。
【００１９】
＜第一の実施形態＞
図１は、本発明の生物処理システムの一例を示す概略構成図である。この生物処理システム１０は、生物処理槽１２と、生物処理槽１２内に配置されたガス分離手段１４と、ガス分離手段１４に接続された減圧手段１６と、ガス分離手段１４の表面又は表面近傍に設けられた微生物担持機構１８と、生物処理槽１２の上部のガス排出口２０と、減圧手段１６から排出されるガスを貯留するガス貯留手段２２と、生物処理槽１２の底部側の処理対象物流入口２４（以下、流入口２４という）および上部側の処理済み対象物流出口２６（以下、流出口２６という）を備える。
なお、「処理済み対象物」とは、生物処理された処理物対象物のことである。
【００２０】
生物処理槽１２としては、嫌気条件下でＡＮＡＭＭＯＸ菌により処理対象物に含まれるアンモニア性窒素と亜硝酸性窒素を反応させて、ガスを発生させる嫌気性生物処理槽が挙げられる。生物処理槽１２の形状は特に限定されず、各種用途に応じた形状を用いることができる。
【００２１】
ガス分離手段１４は、ガス透過性の分離膜を有するものである。
ガス分離手段１４としては、公知の分離膜モジュール（中空糸膜モジュール、平膜モジュール等）が挙げられる。
分離膜としては、中空糸膜、平膜等が挙げられ、表面積が大きく充填率を高くできる点から、中空糸膜が好ましい。
【００２２】
また、分離膜は、水分率の高い処理対象物を生物処理する場合であっても水分を含まないガスを分離、回収することが容易である点から、非透水性分離膜が好ましく、非透水性中空糸膜がより好ましい。
非透水性中空糸膜としては、例えば、疎水素材からなる分離膜や、ガス透過性の非多孔質分離層を多孔質支持層で挟んだ三層構造膜が挙げられる。三層構造膜は、多孔質支持層が後述の微生物担持機構１８としての役割も果たすため、分離膜として好適である。
【００２３】
また、分離膜は、窒素ガスなどのガスを高濃度で分離、回収することが容易になる点から、気体選択透過性分離膜が好ましく、気体選択透過性中空糸膜がより好ましい。
気体選択透過性中空糸膜としては、例えば、ポリウレタン製の非多孔質分離層を有する三層構造膜等が挙げられる。
【００２４】
ガス分離手段１４は、処理対象物に接触するように生物処理槽１２内に配置される。例えば、処理対象物が液状である場合は、生物処理槽１２内において、処理対象物に浸漬される位置に配置され、処理対象物が固形状の場合は、生物処理槽１２内において、処理対象物に埋没する位置に配置される。
【００２５】
減圧手段１６としては、ガス分離手段１４の内部を減圧できるものであれば特に限定されず、例えば、吸引ポンプ等が挙げられる。
【００２６】
微生物担持機構１８としては、膜表面や膜表面近傍に生物付着性の高い微生物担持機構を設けた分離膜が挙げられる。微生物担持機構１８は、比表面積の高い多孔質体及び／又は微生物の付着し易い素材であり、炭素繊維が好ましい。微生物担持機構１８には、予めＡＮＡＭＭＯＸ菌を付着させておいてもよい。
【００２７】
ガス貯留手段２２としては、分離、回収したガスを貯留できるものであれば特に限定されず、アルミバッグや圧力容器等が挙げられる。
【００２８】
つぎに、生物処理システム１０を用いた生物処理方法について説明する。
生物処理槽１２内に流入口２４より処理対象物を入れ、処理対象物をＡＮＡＭＭＯＸ菌により嫌気性生物処理し、ガスを発生させる。同時に、減圧手段１６を作動させてガス分離手段１４内を減圧にし、処理対象物中で発生したガスを透過して分離する。生物処理槽１２の上部のガス排出口２０および減圧手段１６から排出されるガスは、ガス貯留手段２２に回収される。処理対象物の生物処理を続けるうちに、微生物担持機構１８に生物が付着し、ガス分離手段１４の表面に生物層が形成される。
【００２９】
処理対象物は、アンモニア性窒素及び亜硝酸性窒素を含むものである。処理対象物としては、アンモニア性窒素を含む処理対象物と、亜硝酸性窒素を含む処理対象物との混合物が挙げられる。また、アンモニア性窒素を含む処理対象物をアンモニア酸化細菌により好気性条件下で生物処理し、アンモニア性窒素の一部、好ましくは半量を亜硝酸へ酸化させたものを用いてもよい。また、アンモニア性窒素を含む処理対象物の一部をアンモニア酸化細菌により好気性条件下で生物処理し、アンモニア性窒素を亜硝酸へ酸化させた後、これに残りのアンモニア性窒素を含む処理対象物を混合したものを用いてもよい。
このような処理対象物としては、例えば農業、畜産業、水産業、食品業における廃棄物及び廃水、下水、下水汚泥等が挙げられる。処理対象物は、固形状であっても液状であってもよい。
【００３０】
嫌気性生物処理は、処理対象物を、ＡＮＡＭＭＯＸ菌を含むグラニュールに嫌気性条件下で接触させることにより、処理対象物に含まれるアンモニア性窒素と亜硝酸性窒素とを反応させて、窒素ガスへと変換する脱窒処理である。
嫌気性生物処理を行う際は、ＡＮＡＭＭＯＸ菌を生物処理槽に予め植種することや、処理対象物に元から存在するＡＮＡＭＭＯＸ菌を利用する方法も知られているが、ＡＮＡＭＭＯＸ菌は増殖速度が遅いため、ＡＮＡＭＭＯＸ菌を予め植種するのが好ましい。そこで本発明では、ＡＮＡＭＭＯＸ菌を集積培養したグラニュールを用いる。この際、別途、ＡＮＡＭＭＯＸ菌を用いて生物処理を行った反応系（装置内）のグラニュールを用いてもよい。
【００３１】
また、ガス分離手段１４の表面又は表面近傍に生物層を形成することにより、生物層中の生物反応により発生したガスを分離膜に透過して分離することが容易になる。また、生物層の内部側、すなわち生物層における最も分離膜に近い側は、より高度な嫌気条件になりやすく、処理対象物の生物処理活性が向上する。生物層は、処理対象物を嫌気性生物処理する間に自然に形成されるようにしてもよく、予め生物層を形成させたガス分離手段１４を用いてもよい。
【００３２】
ところで、ＡＮＡＭＭＯＸ菌は、嫌気性生物処理により発生したガス（気泡）が付着してガスと共に浮上することがあった。そして、処理対象物と気相との界面においてガスはＡＮＡＭＭＯＸ菌から離れてガス排出口２０から排出されるが、それと同時にＡＮＡＭＭＯＸ菌も処理済み対象物と共に流出口２６から流出するといった問題があった。
しかし、本発明によれば、ガス分離手段１４により処理対象物中で発生したガスを透過して分離し、回収できる。従って、気泡となって成長するガスの割合を削減できるので、ＡＮＡＭＭＯＸ菌にガスが付着して浮上するのを抑制でき、ＡＮＡＭＭＯＸ菌が流出口２６から流出するのを低減できる。よって、生物処理槽１２内のＡＮＡＭＭＯＸ菌の濃度が低下するのを抑制できるので、窒素除去性能を良好に維持できる。
【００３３】
特に、本発明の生物処理方法においては、ガス排出口２０から排出されるガス量が、１日当たり、生物処理槽１２の有効容積に対して、０．８Ｌ−ｇａｓ／Ｌ−ｖｏｌ／日以下であるのが好ましく、より好ましくは０．６Ｌ−ｇａｓ／Ｌ−ｖｏｌ／日以下である。
ガス排出口２０から排出されるガス量を０．８Ｌ−ｇａｓ／Ｌ−ｖｏｌ／日以下とすれば、ＡＮＡＭＭＯＸ菌が付着して浮上するガスの量を抑制でき、ＡＮＡＭＭＯＸ菌が流出口２６から流出するのをより効果的に低減できる。
【００３４】
ガス排出口２０から排出されるガス量を生物処理槽１２の有効容積に対して、０．８Ｌ−ｇａｓ／Ｌ−ｖｏｌ／日以下にするには、例えば減圧手段１６によりガス分離手段１４の内部の圧力を調整したり、液状の処理対象物を処理する場合は処理対象物の濃度を調整したり、生物処理槽１２内のＡＮＡＭＭＯＸ菌の濃度を調整したり、ガス分離手段１４の分離膜の性能を調整したりすればよい。具体的には、以下のように調整すればよい。
【００３５】
ガス分離手段１４の内部の圧力は、０．０５〜０．１ＭＰａとなるように減圧手段１６にて減圧するのが好ましい。
生物処理槽１２内のＡＮＡＭＭＯＸ菌の濃度は、０．０５〜１０．０ｇ／Ｌとなるように調整するのが好ましい。
ガス分離手段１４の分離膜として、気体選択透過性能を有する中空糸膜を用いるのが好ましい。
【００３６】
また、上述した方法以外にも、例えばＡＮＡＭＭＯＸ菌に対する窒素負荷や、ガス分離手段（特に、中空糸膜モジュール）の配置などを以下に示すように設定することでも、ガス排出口２０から排出されるガス量を生物処理槽１２の有効容積に対して、０．８Ｌ−ｇａｓ／Ｌ−ｖｏｌ／日以下にすることができる。
ＡＮＡＭＭＯＸ菌に対する窒素負荷は、０．１〜５０ｋｇ−Ｎ／ｍ３／日が好ましく、０．５〜２０ｋｇ−Ｎ／ｍ３／日がより好ましい。
処理対象物の流動を妨げず、ガス処理量を保つため、中空糸膜モジュールを１０〜６０％の充填率で生物処理槽１２内に配置することが好ましい。
また、発生したガスを効率よく回収するため、中空糸膜モジュールは生物処理槽１２内に分散して配置することが好ましい。
【００３７】
以上説明した生物処理システム１０、および該システムを用いた生物処理方法にあっては、嫌気性生物処理により発生したガスをガス分離手段１４の分離膜によって処理対象物から分離し、回収できる。従って、ＡＮＡＭＭＯＸ菌にガスが付着して浮上するのを抑制でき、ＡＮＡＭＭＯＸ菌が流出口２６から流出するのを低減できる。
【００３８】
ところで、ＡＮＡＭＭＯＸ菌による嫌気性生物処理では、ＡＮＡＭＭＯＸ反応の途中で亜酸化窒素が発生してしまう可能性がある。
しかし、本発明であれば、亜酸化窒素が発生しても窒素ガスなどと共にガス分離手段１４により効率よく回収できる。従って、亜酸化窒素が処理済み対象物中に溶存する割合を削減でき、処理済み対象物と共に環境中に放出されるのを極力防ぐことができる。また、分離膜を使用することで、亜酸化窒素の発生量を低減させることもできる。
なお、窒素ガスなどと共に回収され、ガス貯留手段２２に貯留された亜酸化窒素は、生物処理や触媒による接触酸化など、公知の方法によって処理すればよい。また、本発明の生物処理システム１０のガス貯留手段２２の下流側に亜酸化窒素を処理できる後処理手段（図示略）を設置し、ガスの回収と亜酸化窒素の処理を連続して行ってもよい。
【００３９】
＜第二の実施形態＞
図２は、本発明の生物処理システムの他の例を示す概略構成図である。この生物処理システム３０において、生物処理システム１０と同じ部分については同符号を付して説明を省略する。
生物処理システム３０は、生物処理槽３２と、生物処理槽３２内に配置されたガス分離手段３４と、ガス分離手段３４に接続された減圧手段１６と、ガス分離手段３４の表面又は表面近傍に設けられた微生物担持機構３６と、生物処理槽３２の上部のガス排出口３８と、減圧手段１６から排出されるガスを貯留するガス貯留手段２２と、生物処理槽３２の底部側の処理対象物流入口４０（以下、流入口４０という）および上部側の処理済み対象物流出口４２（以下、流出口４２という）を備える。
【００４０】
生物処理槽３２は、いわゆるＵＡＳＢ（Up-flow Anaerobic Sludge Blanket）リアクターであり、処理対象物が生物処理槽３２の底部側に設けられた流入口４０から流入し、嫌気性生物処理された処理済み対象物が上部側の流出口４２から流出する。
生物処理槽３２は、処理対象物が液状である場合に好適である。
【００４１】
ガス分離手段３４は、ガス透過性の分離膜を有するものである。
ガス分離手段３４としては、公知の分離膜モジュール（中空糸膜モジュール、平膜モジュール等）が挙げられる。
中空糸膜モジュールは、複数の中空糸膜（分離膜４４）と集気管４６とを備え、中空糸膜の少なくとも一方の端部が集気管４６に連通した状態で集気管４６に固定されたものである。中空糸膜の他方の端部は同様に集気管に連通した状態で固定されたものでもよく、端部が封止されたものであってもよく、ループ状に折り返したものであってもよい。
【００４２】
中空糸膜は、水分率の高い処理対象物を生物処理する場合であっても水分を含まないガスを分離、回収することが容易である点から、非透水性中空糸膜が好ましく、生物処理システム１０において挙げたものと同じものが挙げられる。
【００４３】
また、中空糸膜は、窒素ガスなどのガスを高濃度で分離、回収することが容易になる点から、気体選択透過性中空糸膜が好ましく、生物処理システム１０において挙げたものと同じものが挙げられる。
【００４４】
ガス分離手段３４は、処理対象物に浸漬するように生物処理槽３２内に配置される。ガス分離手段３４は、処理対象物の流れを妨げないように配置することが好ましい。また、ガス分離手段の表面または表面近傍に生物層を形成させる場合は、形成される生物層の厚みも考慮して、処理対象物の流れを妨げないようにすればよい。
【００４５】
微生物担持機構３６は、生物処理システム１０における微生物担持機構１８と同じものを挙げることができる。
【００４６】
つぎに、生物処理システム３０を用いた生物処理方法について説明する。
生物処理槽３２内に流入口４０より処理対象物を入れ、処理対象物をＡＮＡＭＭＯＸ菌により嫌気性生物処理し、ガスを発生させる。同時に、減圧手段１６を作動させてガス分離手段３４内を減圧にし、処理対象物中で発生したガスを透過して分離する。生物処理槽３２の上部のガス排出口３８および減圧手段１６から排出されるガスは、ガス貯留手段２２に回収される。処理対象物の生物処理を続けるうちに、微生物担持機構３６に生物が付着し、ガス分離手段３４の表面に生物層が形成される。
【００４７】
処理対象物としては、第一の実施形態で挙げたもののうち、廃水、下水等の液状のものが挙げられる。
嫌気性生物処理は、処理対象物を、ＡＮＡＭＭＯＸ菌を含むグラニュールに嫌気性条件下で接触させることにより、処理対象物に含まれるアンモニア性窒素と亜硝酸性窒素とを反応させて、窒素ガスへと変換する脱窒処理である。
嫌気性生物処理を行う際は、ＡＮＡＭＭＯＸ菌を生物処理槽に予め植種することや、処理対象物に元から存在するＡＮＡＭＭＯＸ菌を利用する方法も知られているが、ＡＮＡＭＭＯＸ菌は増殖速度が遅いため、ＡＮＡＭＭＯＸ菌を予め植種するのが好ましい。そこで本発明では、ＡＮＡＭＭＯＸ菌を集積培養したグラニュールを用いる。この際、別途、ＡＮＡＭＭＯＸ菌を用いて生物処理を行った反応系（装置内）のグラニュールを用いてもよい。このようなグラニュールとしては、第一の実施形態で例示したものが挙げられる。
【００４８】
また、ガス分離手段３４の表面又は表面近傍に生物層を形成することにより、生物層中の生物により発生したガスを透過して分離することが容易になる。また、生物層の内側はより高度な嫌気条件になりやすく、処理対象物の生物処理活性が向上する。
【００４９】
また、ガス排出口３８から排出されるガス量が、１日当たり、生物処理槽３２の有効容積に対して、０．８Ｌ−ｇａｓ／Ｌ−ｖｏｌ／日以下であるのが好ましく、より好ましくは０．６Ｌ−ｇａｓ／Ｌ−ｖｏｌ／日以下である。
ガス排出口３８から排出されるガス量を生物処理槽３２の有効容積に対して、０．８Ｌ−ｇａｓ／Ｌ−ｖｏｌ／日以下にするには、第一の実施形態で挙げた方法と同様に、ガス分離手段３４の内部圧力や、処理対象物の濃度や、生物処理槽３２内のＡＮＡＭＭＯＸ菌の濃度や、ガス分離手段３４の分離膜の性能を調整すればよい。また、ＡＮＡＭＭＯＸ菌に対する窒素負荷や、ガス分離手段の配置などを調整してもよい。各方法の具体的な調整条件は、第一の実施形態で挙げた条件と同様である。
【００５０】
以上説明した生物処理システム３０、および該システムを用いた生物処理方法にあっては、嫌気性生物処理により発生したガスをガス分離手段３４の分離膜によって処理対象物から分離し、回収できる。従って、ＡＮＡＭＭＯＸ菌にガスが付着して浮上するのを抑制でき、ＡＮＡＭＭＯＸ菌が流出口４２から流出するのを低減できる。
また、亜酸化窒素が発生しても窒素ガスなどと共にガス分離手段３４により効率よく回収できる。従って、亜酸化窒素が処理済み対象物中に溶存する割合を削減でき、処理済み対象物と共に環境中に放出されるのを極力防ぐことができる。また、分離膜を使用することで、亜酸化窒素の発生量を低減させることもできる。
なお、窒素ガスなどと共に回収され、ガス貯留手段２２に貯留された亜酸化窒素は、生物処理や触媒による接触酸化など、公知の方法によって処理すればよい。また、本発明の生物処理システム３０のガス貯留手段２２の下流側に亜酸化窒素を処理できる後処理手段（図示略）を設置し、ガスの回収と亜酸化窒素の処理を連続して行ってもよい。
【００５１】
＜第三の実施形態＞
図３は、本発明の生物処理システムの他の例を示す概略構成図である。この生物処理システム５０において、生物処理システム１０と同じ部分については同符号を付して説明を省略する。
生物処理システム５０は、生物処理槽５２と、生物処理槽５２内に配置されたガス分離手段５４と、ガス分離手段５４に接続された減圧手段１６と、ガス分離手段３４の表面又は表面近傍に設けられた微生物担持機構５６と、生物処理槽５２の上部のガス・処理済み対象物出口５８と、処理対象物や処理済み対象物を捕集するミストトラップ６０と、減圧手段１６から排出されるガスを貯留するガス貯留手段２２と、生物処理槽５２の底部側の処理対象物流入口６２（以下、流入口６２という）と、ガス・処理済み対象物出口５８からガスと共に流出されるＡＮＡＭＭＯＸ菌を捕集する菌体捕集手段６４、およびガス・処理済み対象物出口５８から流出される処理済み対象物を貯留する対象物貯留手段６６を備える。
【００５２】
生物処理槽５２は、ＵＡＳＢリアクターであり、処理対象物が生物処理槽５２の底部側に設けられた流入口６２から流入し、嫌気性生物処理された処理済み対象物がガス・処理済み対象物出口５８から流出し、対象物貯留手段６６へと回収される。生物処理槽５２の形状は特に限定されず、各種用途に応じた形状を用いることができる。
生物処理槽５２は、処理対象物が液状である場合に好適である。
【００５３】
ガス分離手段５４は、ガス透過性の分離膜を有するものである。
ガス分離手段５４としては、公知の分離膜モジュール（中空糸膜モジュール、平膜モジュール等）が挙げられる。
中空糸膜モジュールとしては、第二の実施形態で説明した中空糸膜モジュールと同様に、複数の中空糸膜（分離膜）と集気管（いずれも図示略）とを備えたものが挙げられる。
【００５４】
中空糸膜は、水分率の高い処理対象物を生物処理する場合であっても水分を含まないガスを分離、回収することが容易である点から、非透水性中空糸膜が好ましく、生物処理システム１０において例示したものが挙げられる。
【００５５】
また、中空糸膜は、窒素ガスなどのガスを高濃度で分離、回収することが容易になる点から、気体選択透過性中空糸膜が好ましく、生物処理システム１０において例示したものが挙げられる。
【００５６】
ガス分離手段５４は、処理対象物に浸漬するように生物処理槽５２内に配置される。ガス分離手段５４は、処理対象物の流れを妨げないように配置することが好ましい。また、ガス分離手段の表面または表面近傍に生物層を形成させる場合は、形成される生物層の厚みも考慮して、処理対象物の流れを妨げないようにすればよい。
【００５７】
微生物担持機構５６は、生物処理システム１０における微生物担持機構１８と同じものを挙げることができる。
【００５８】
ミストトラップ６０としては、処理対象物や処理済み対象物を捕集できるものであれば特に制限されず、真空トラップ等が挙げられる。
ガス分離手段５４内を減圧手段１６により減圧すると、分離されたガスと共に、処理対象物や処理済み対象物も一緒に回収されることがあるが、ミストトラップ６０を設けておけば、処理対象物や処理済み対象物はここで捕集されるので、減圧手段１６やガス貯留手段２２への侵入を防ぐことができる。
【００５９】
菌体捕集手段６４は、Ｕ字状に折り曲げられた管からなり、その先端６４ａがそれぞれ開口している。また、各先端６４ａ付近には連結管６４ｂ、６４ｃが枝分かれしており、連結管６４ｂはガス・処理済み対象物出口５８に、連結管６４ｃは対象物貯留手段６６にそれぞれ連結している。
菌体捕集手段６４および連結管６４ｂ、６４ｃとしては特に制限されない。
【００６０】
対象物貯留手段６６としては、ガス・処理済み対象物出口５８から流出される処理済み対象物を貯留できるものであれば特に限定されず、タンク等が挙げられる。
【００６１】
つぎに、生物処理システム５０を用いた生物処理方法について説明する。
生物処理槽５２内に流入口６２より処理対象物を入れ、処理対象物をＡＮＡＭＭＯＸ菌により嫌気性生物処理し、ガスを発生させる。同時に、減圧手段１６を作動させてガス分離手段５４内を減圧にし、処理対象物中で発生したガスを透過して分離する。ガス分離手段５４から分離されるガスは、ミストトラップ６０及び減圧手段１６を介してガス貯留手段２２に回収される。
一方、ガス・処理済み対象物出口５８から排出されるガスは連結管６４ｂを通り、菌体捕集手段６４の先端６４ａから放出される。なお、ガスが付着し、該ガスと共に浮上してガス・処理済み対象物出口５８から流出するＡＮＡＭＭＯＸ菌は、ガスが菌体捕集手段６４の先端６４ａから放出されるときに、自重によりガスから分離し、菌体捕集手段６４の底に溜り、捕集される。菌体捕集手段６４の先端６４ａから放出されるガスは、ガス貯留手段２２へ回収してもよいし、他のガス貯留手段（図示略）を設けて回収してもよい。
また、ガス・処理済み対象物出口５８から排出される処理済み対象物は対象物貯留手段６６に回収される。なお、ガス・処理済み対象物出口５８から流出するＡＮＡＭＭＯＸ菌は、菌体捕集手段６４の底に溜るので、対象物貯留手段６６には回収されにくい。
処理対象物の生物処理を続けるうちに、微生物担持機構５６に生物が付着し、ガス分離手段５４の表面に生物層が形成される。
【００６２】
処理対象物としては、第一の実施形態で挙げたもののうち、廃水、下水等の液状のものが挙げられる。
嫌気性生物処理は、処理対象物を、ＡＮＡＭＭＯＸ菌を含むグラニュールに嫌気性条件下で接触させることにより、処理対象物に含まれるアンモニア性窒素と亜硝酸性窒素とを反応させて、窒素ガスへと変換する脱窒処理である。
嫌気性生物処理を行う際は、ＡＮＡＭＭＯＸ菌を生物処理槽に予め植種することや、処理対象物に元から存在するＡＮＡＭＭＯＸ菌を利用する方法も知られているが、ＡＮＡＭＭＯＸ菌は増殖速度が遅いため、ＡＮＡＭＭＯＸ菌を予め植種するのが好ましい。そこで本発明では、ＡＮＡＭＭＯＸ菌を集積培養したグラニュールを用いる。この際、別途、ＡＮＡＭＭＯＸ菌を用いて生物処理を行った反応系（装置内）のグラニュールを用いてもよい。このようなグラニュールとしては、第一の実施形態で例示したものが挙げられる。
【００６３】
また、ガス分離手段５４の表面又は表面近傍に生物層を形成することにより、生物層中の生物により発生したガスを透過して分離することが容易になる。また、生物層の内側はより高度な嫌気条件になりやすく、処理対象物の生物処理活性が向上する。
【００６４】
また、ガス・処理済み対象物出口５８を経て、菌体捕集手段６４の先端６４ａから排出されるガス量が、１日当たり、生物処理槽５２の有効容積に対して、０．８Ｌ−ｇａｓ／Ｌ−ｖｏｌ／日以下であるのが好ましく、より好ましくは０．６Ｌ−ｇａｓ／Ｌ−ｖｏｌ／日以下である。
ガス・処理済み対象物出口５８を経て、菌体捕集手段６４の先端６４ａから排出されるガス量を生物処理槽５２の有効容積に対して、０．８Ｌ−ｇａｓ／Ｌ−ｖｏｌ／日以下にするには、第一の実施形態で挙げた方法と同様に、ガス分離手段５４の内部圧力や、処理対象物の濃度や、生物処理槽５２内のＡＮＡＭＭＯＸ菌の濃度や、ガス分離手段５４の分離膜の性能を調整すればよい。また、ＡＮＡＭＭＯＸ菌に対する窒素負荷や、ガス分離手段の配置などを調整してもよい。各方法の具体的な調整条件は、第一の実施形態で挙げた条件と同様である。
【００６５】
以上説明した生物処理システム５０、および該システムを用いた生物処理方法にあっては、嫌気性生物処理により発生したガスをガス分離手段５４の分離膜によって処理対象物から分離し、回収できる。従って、ＡＮＡＭＭＯＸ菌にガスが付着して浮上するのを抑制でき、ＡＮＡＭＭＯＸ菌がガス・処理済み対象物出口５８から流出するのを低減できる。
また、亜酸化窒素が発生しても窒素ガスなどと共にガス分離手段５４により効率よく回収できる。従って、亜酸化窒素が処理済み対象物中に溶存する割合を削減でき、処理済み対象物と共に環境中に放出されるのを極力防ぐことができる。また、分離膜を使用することで、亜酸化窒素の発生量を低減させることもできる。
なお、窒素ガスなどと共に回収され、ガス貯留手段２２に貯留された亜酸化窒素は、生物処理や触媒による接触酸化など、公知の方法によって処理すればよい。また、本発明の生物処理システム５０のガス貯留手段２２の下流側に亜酸化窒素を処理できる後処理手段（図示略）を設置し、ガスの回収と亜酸化窒素の処理を連続して行ってもよい。
【００６６】
本発明の生物処理システムは、図１〜３に例示したものに限定されない。例えば、図２に例示した生物処理槽３２を複数備え、隣接する生物処理槽３２の流出口４２と流入口４０とを連接した生物処理システムであってもよい。
また、本発明の生物処理システムは、廃棄物や廃水等の廃棄物処理装置として用いてもよく、処理対象物から特定のガスを製造するガス製造装置として用いてもよい。
【実施例】
【００６７】
以下、実施例及び比較例を示して本発明を詳細に説明する。ただし、本発明は以下の記載によっては限定されない。
本実施例では、図４に示す試験装置１００を用いた。この試験装置１００は、実施例１を実施するための生物処理システム５０、および比較例１を実施するための生物処理システム７０が収容された処理室８０と、処理対象物を貯留する原水タンク８２と、該原水タンク８２から生物処理システム５０、７０へ処理対象物を供給する供給ポンプ８４とを備える。
生物処理システム５０としては、微生物担持機構５６を設けなかった以外は図３に示す生物処理システム５０と同じものを用いた。
生物処理システム７０としては、減圧手段１６、微生物担持機構５６、ミストトラップ６０、およびガス貯留手段２２を設けなかった以外は図３に示す生物処理システム５０と同じものを用いた。なお、対象物貯留手段については、生物処理システム５０の対象物貯留手段６６を共用した。
【００６８】
生物処理システム５０、７０において、生物処理槽５２として有効容積１．４Ｌの生物反応リアクターを用いた。
また、ガス分離手段５４として、複数の中空糸膜と、集気管とを有する下記の中空糸膜モジュールを用いた。
中空糸膜は、ポリウレタン製の気体分離層（厚さ１μｍ）をポリエチレン製の多孔質支持層（厚さ２０μｍ）で挟み込んだ三層構造を有し、外径が２８０μｍであるガス選択性の三層複合中空糸膜（三菱レイヨン社製）を用いた。
この中空糸膜モジュールの有効膜面積は１．７６ｍ２、有効容積は０．６Ｌであった。
【００６９】
処理対象物としては、表１に示す組成の模擬廃水を用いた。
【００７０】
【表１】
【００７１】
なお、表１中、(ＮＨ４)２ＳＯ４とＮａＮＯ２の濃度は、窒素分の濃度である。また、表１中のＴＥ−Ｉ、ＴＥ−IIは微量元素であり、その組成を表２に示す。
【００７２】
【表２】
【００７３】
ＡＮＡＭＭＯＸ菌としては、別途稼働していたアナモックスリアクター内のグラニュールを用い、該グラニュールを乾燥質量で１．３７ｇずつ、各生物処理槽５２に投入した。なお、担体は使用せず、グラニュールの沈降性により菌体を保持した。
【００７４】
［実施例１］
図４に示す試験装置１００を用い、供給ポンプ８４を稼働させて、供給量４．６ｍＬ／分、処理温度３７℃、水理学的滞留時間（ＨＲＴ）５．１時間の条件で、処理対象物を原水タンク８２から生物処理システム５０へ供給し、処理対象物をＡＮＡＭＭＯＸ菌により嫌気性生物処理した。処理対象物の供給を開始してから２４日経過した後、減圧手段１６を稼働させ、ガス分離手段５４の中空糸膜内部を０．０９ＭＰａまで減圧しながら、引き続き嫌気性生物処理を行った。嫌気性生物処理は、合計８０日間行った。
【００７５】
嫌気性生物処理により発生したガスが付着し、該ガスと共に浮上してガス・処理済み対象物出口５８から流出したＡＮＡＭＭＯＸ菌を、菌体捕集手段６４で捕集した。処理中、菌体捕集手段６４に捕集されたＡＮＡＭＭＯＸ菌の質量（累積）を測定し、これをＡＮＡＭＭＯＸ菌の流出量とした。得られた結果から、処理対象物の供給開始からＡＮＡＭＭＯＸ菌の質量を測定した日までの経過日数（日）を横軸に、流出量（ｇ）の累積を縦軸にプロットした図を図５に示す。
【００７６】
また、嫌気性生物処理により発生したガスのうち、ガス分離手段５４を透過したガスをガス貯留手段２２に回収した。
処理対象物の供給開始から７５日経過した直後に、一旦、ガス貯留手段２２を取り外し、ガス貯留手段２２に代えてガスパックを取り付けた。また、これと同時に、菌体捕集手段６４の先端６４ａにもガスパックを取り付け、その後丸１日その状態で処理を継続した。丸一日経過後、両方のガスパックを生物処理システム５０から取りはずすとともに、再びガス貯留手段２２を所定の位置に取り付けた。
そして、取り外した各ガスパックの取り付け口にそれぞれ湿式ガスメーター（株式会社シナガワ社製、「Ｗ-ＮＫ−０．５」）を取り付けることにより、ガス分離手段５４を透過したガス（ガスＡ）、並びにガス分離手段５４で分離されずにガス・処理済み対象物出口５８から排出したガス（ガスＢ）の量を測定し、これらを１日当たりの発生量とした。
さらに、ガスＡを少量、マイクロシリンジで３回採取し、それぞれについてガスクロマトグラフィー分析によりガス組成とその濃度を測定した。
同様に、ガス分離手段５４で分離されずに、ガス・処理済み対象物出口５８から排出され、菌体捕集手段６４の先端６４ａから放出したガスＢも、少量、マイクロシリンジで３回採取し、それぞれについてガスクロマトグラフィー分析によりガス組成とその濃度を測定した。
ガスＡおよびガスＢの３回分の測定結果とその平均値、および１日あたりのガスＡ、ガスＢの発生量を表３に示す。なお、表３におけるカッコ内の数値は、ガス組成の合計を１００％としたときの各ガス成分の割合である。
【００７７】
また、嫌気性生物処理により発生したガス（ガスＡ、ガスＢ）中の亜酸化窒素の量を、前述のガスクロマトグラフィーによるガス分析結果から算出した。結果を表４および図６に示す。
なお、表４および図６中、「発生ガス中」とは、ガス・処理済み対象物出口５８から排出したガス中に含まれる亜酸化窒素の量であり、「吸引ガス中」とは、ガス分離手段５４を透過し、回収されたガスに含まれる亜酸化窒素の量である。
【００７８】
また、ＡＮＡＭＭＯＸ菌により嫌気性生物処理された、処理済み対象物を対象物貯留手段６６に回収した。
処理対象物の供給開始から７５日経過した直後に、一旦、対象物貯留手段６６に貯留された処理済み対象物を排出し、対象物貯留手段６６内を空にした。引き続き、ガス・処理済み対象物出口５８から排出された処理済み対象物を対象物貯留手段６６に回収した。そして、１日で回収された処理済み対象物に溶存した亜酸化窒素の量を湿式ガスメーターにて測定した。結果を表４および図６に示す。
なお、表４および図６中、「流出液中」とは、ガス・処理済み対象物出口５８から排出した処理済み対象物中に含まれる亜酸化窒素の量である。
また、表４におけるカッコ内の数値は、各ガス中および液中に含まれる亜酸化窒素の量の合計を１００％としたときの、各ガス中および液中の亜酸化窒素の量の割合である。
【００７９】
［比較例１］
ガス分離手段５４の中空糸膜内部を減圧しなかった以外は、実施例１と同じ条件で処理対象物を生物処理システム７０へ供給し、実施例１と並行して嫌気性生物処理を行った。
処理中、生物処理システム７０の菌体捕集手段６４に捕集されたＡＮＡＭＭＯＸ菌の質量（累積）を測定し、これをＡＮＡＭＭＯＸ菌の流出量とした。得られた結果から、処理対象物の供給開始からＡＮＡＭＭＯＸ菌の質量を測定した日までの経過日数（日）を横軸に、流出量（ｇ）の累積を縦軸にプロットした図を図５に示す。
【００８０】
また、処理対象物の供給開始から７５日経過した直後に、一旦、菌体捕集手段６４の先端６４ａにガスパックを取り付け、その後丸１日その状態で処理を継続した。丸一日経過後、ガスパックを生物処理システム７０から取りはずした。
そして、取り外したガスパックの取り付け口にそれぞれ湿式ガスメーター（株式会社シナガワ社製、「Ｗ-ＮＫ−０．５」）を取り付けることにより、ガス・処理済み対象物出口５８から排出され、生物処理システム７０の菌体捕集手段６４の先端６４ａから放出したガス（ガスＣ）の量を測定し、これを１日当たりの発生量とした。
さらに、ガスＣを少量、マイクロシリンジで３回採取し、それぞれについてガスクロマトグラフィー分析によりガス組成とその濃度を測定した。
ガスＣの３回分の測定結果とその平均値、および１日あたりのガスＣの発生量を表３に示す。なお、表３におけるカッコ内の数値は、ガス組成の合計を１００％としたときの各ガス成分の割合である。
【００８１】
また、嫌気性生物処理により発生したガス（ガスＣ）中の亜酸化窒素の量を、前述のガスクロマトグラフィーによるガス分析結果から算出した。
さらに、実施例１と同様にして、１日で回収された処理済み対象物に溶存した亜酸化窒素の量を湿式ガスメーターにて測定した。
これらの結果を表４および図６に示す。
なお、表４におけるカッコ内の数値は、各ガス中および液中に含まれる亜酸化窒素の量の合計を１００％としたときの、各ガス中および液中の亜酸化窒素の量の割合である。
【００８２】
【表３】
【００８３】
【表４】
【００８４】
図５から明らかなように、実施例１の場合、ガス分離手段５４の中空糸膜内部を減圧する前までは、ＡＮＡＭＭＯＸ菌の流出量が比較例１と同程度であったが、中空糸膜内部を減圧するとＡＮＡＭＭＯＸ菌の流出を低減することができた。
【００８５】
また、表４、図６から明らかなように、実施例１において１日当たりに発生した亜酸化窒素の合計量は５２．２４ｍＬであった。そのうち、分離膜を介して回収された亜酸化窒素の量（吸引ガス中）は１３．８６ｍＬであった。これは、１日当たりに発生した亜酸化窒素の合計量の２６．５％に相当する。なお、ガスＡ中の亜酸化窒素の割合は表３より１．５％であった。
一方、処理済み対象物に溶存した状態でガス・処理済み対象物出口５８から排出された亜酸化窒素の量（流出液中）は３１．８８ｍＬであった。これは、１日当たりに発生した亜酸化窒素の合計量の６１．０％に相当する。
なお、実施例１において、ガスＢの量（０．８Ｌ）は、生物処理槽５２の有効容積（１．４Ｌ）に対して、０．５７Ｌ−ｇａｓ／Ｌ−ｖｏｌ／日であった。
【００８６】
一方、比較例１では、時間の経過と共にＡＮＡＭＭＯＸ菌の流出量が増え、流出を低減できなかった。
また、比較例１では、１日当たりに発生した亜酸化窒素の合計量は６５．３６ｍＬであり、実施例１と比較して多かった。そのうち、ガス・処理済み対象物出口５８から排出したガス中に含まれる亜酸化窒素の量（発生中）は１８．９１ｍＬであった。これは、１日当たりに発生した亜酸化窒素の合計量の２８．９％に相当する。なお、ガスＣ中の亜酸化窒素の割合は表３より１．０％であり、ガス中の亜酸化窒素の割合が実施例１に比べて少なかった。
また、処理済み対象物に溶存した状態でガス・処理済み対象物出口５８から排出された亜酸化窒素の量（流出液中）は４６．４５ｍＬであった。これは、１日当たりに発生した亜酸化窒素の合計量の７１．１％に相当し、実施例１に比べて多かった。すなわち、比較例１では、実施例１よりも多くの亜酸化窒素が処理済み対象物に溶存して流出した。
なお、比較例１において、ガスＣの量（１．６５Ｌ）は、生物処理槽５２の有効容積（１．４Ｌ）に対して、１．１８Ｌ−ｇａｓ／Ｌ−ｖｏｌ／日であった。
【００８７】
このように、実施例１では、１日当たりに発生する亜酸化窒素の合計量を削減できた。また、１日当たりに発生した亜酸化窒素のうち、２６．５％に相当する量の亜酸化窒素を、分離膜を介して回収することできた。よって、亜酸化窒素が処理済み対象物中に溶存する割合を削減でき、処理済み対象物と共に環境中へ放出されるのを極力防ぐことができた。加えて、亜酸化窒素がガス・処理済み対象物出口５８から排出されるガスと共に環境中へ放出されるのも極力防ぐことができた。
また、分離膜を介して回収されるガスには、高い割合で亜酸化窒素が含まれることから、この回収されたガス中の亜酸化窒素を後処理するに際して、処理効率を高めることができる。
【符号の説明】
【００８８】
１０、３０、５０：生物処理システム
１２、３２、５２：生物処理槽
１４、３４、５４：ガス分離手段
２０、３８：ガス排出口
５８：ガス・処理済み対象物出口
１６：減圧手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＡＮＡＭＭＯＸ菌を用いた生物処理システムおよび生物処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
農業、畜産業、水産業等における廃棄物や廃水、下水や下水汚泥等に含まれる窒素成分を除去する方法として、硝化−脱窒法が知られている。
硝化−脱窒法は、硝化菌（アンモニア酸化細菌および亜硝酸酸化細菌)により、好気条件下でアンモニア性窒素（ＮＨ４−Ｎ）を亜硝酸と硝酸へと酸化させる硝化工程と、脱窒菌により嫌気条件下で亜硝酸性窒素（ＮＯ２−Ｎ）と硝酸性窒素（ＮＯ３−Ｎ）を還元し、中間生成物である亜酸化窒素を経て窒素ガス（Ｎ２）へと変換する脱窒（嫌気性生物処理）工程とを組み合わせた窒素除去法である。
【０００３】
しかし、硝化−脱窒法は、上述したように脱窒工程の過程で温室効果ガスの一つとされる亜酸化窒素を発生する。亜酸化窒素はその大部分が窒素ガスへと変換されるが、その一部は窒素ガス等のガスと共に環境中に放出されたり、処理対象物中に溶存した状態で回収されたりする。亜酸化窒素は二酸化炭素の約３００倍の温室効果機能を有し、地球温暖化やオゾン層の破壊など、地球環境への影響に大きく関わっていることが問題視され、京都議定書の排出規制対象となっている。そのため、今後は、処理対象物やガスから亜酸化窒素を分離して処理することが重要になる。ところで、亜酸化窒素を処理対象物から分離することは、ガスから分離することよりも煩雑であるため、極力、ガスと共に回収することが望まれる。
なお、亜酸化窒素の気相からの回収・処理方法としては、気体として存在する亜酸化窒素を水系液体である吸収液に通し吸収液中に溶解させ、嫌気条件下で亜酸化窒素が溶解した吸収液を処理する方法が知られている（特許文献１参照）。
【０００４】
また、硝化−脱窒法は、硝化工程において供給される酸素や、脱窒工程において電子供与体として供給されるメタノールなどの有機物を多量に必要とするため、ランニングコストが高いという欠点があった。
【０００５】
そこで、近年、硝化−脱窒法に代わる新たな窒素除去法として、ＡＮＡＭＭＯＸ（Ａｎａｅｒｏｂｉｃ Ａｍｍｏｎｉｕｍ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ：嫌気性アンモニア酸化）反応が注目されている。
ＡＮＡＭＭＯＸ反応は、アンモニア性窒素の約半量を亜硝酸へと酸化させる部分亜硝酸化工程と、ＡＮＡＭＭＯＸ菌により嫌気条件下で亜硝酸性窒素と残りのアンモニア性窒素を反応させて窒素ガスへと変換する脱窒（嫌気性生物処理）工程とを組み合わせた窒素除去法である。
【０００６】
このＡＮＡＭＭＯＸ反応は、硝化−脱窒法に比べて、理論必要酸素量を約６割程度、脱窒反応のための有機物添加量を約９割程度削減することが可能とされている。
また、ＡＮＡＭＭＯＸ反応は、上述したように硝化−脱窒法とは異なる代謝経路にて窒素を除去するので、理論上、亜酸化窒素の発生がなく、環境に対する負荷を低減できる。
【０００７】
ところで、硝化−脱窒法やＡＮＡＭＭＯＸ反応のように、細菌を用いて処理対象物を窒素除去する方法では、発生した窒素ガス等のガスが処理対象物から速やかに気相へと分離できない場合、気化したガスが菌体に付着して、ガスと共に菌体が浮上する。そして、処理対象物と気相との界面において、ガスは菌体から離れて気相へと放出されるが、それと同時に菌体も処理対象物と共に処理装置から流出するといった問題があった。
この問題は、増殖速度が遅いＡＮＡＭＭＯＸ菌による嫌気性生物処理では深刻な問題である。すなわち、処理装置からＡＮＡＭＭＯＸ菌が流出すると処理装置内のＡＮＡＭＭＯＸ菌の濃度が下がり、窒素除去性能も低下する。ＡＮＡＭＭＯＸ菌は増殖速度が遅いため十分な濃度に回復するまでに時間がかかるので、窒素除去性能の回復にも時間を要することとなる。
【０００８】
そこで、処理装置からの菌体の流出を防止する方法が提案されている。例えば生物担体を利用する方法（特許文献２参照）、浮上汚泥を粉砕することで菌体とガスを分離させ、沈降性を回復する方法（特許文献３、４参照）、浮上汚泥を回収し処理装置内に散布することで、内包ガスを脱気する方法（特許文献５参照）、処理装置内に回転可能な駆動軸を設け、これを回転させることで浮上汚泥を処理装置内壁と接触させガスを分離する方法（特許文献６参照）などが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−２０４９２６号公報
【特許文献２】特開２００９−２８５６４０号公報
【特許文献３】特開平９−１０７９２号公報
【特許文献４】特開２００３−２４９８１号公報
【特許文献５】特開平７−８０４９３号公報
【特許文献６】特開平１−２４２１９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献２〜６に記載の方法は、必ずしも菌体の流出防止を満足する方法ではなく、ＡＮＡＭＭＯＸ菌による嫌気性生物処理では、さらなる菌体の流出防止が求められる。
また、特許文献３、４に記載のように、浮上汚泥を粉砕する方法では、沈降性が回復する粉砕条件の設定が容易ではなく、その都度粒子測定を行って粉砕状況を確認する必要があり、運転が困難であった。
特許文献５に記載の方法では、浮上汚泥の散布により酸素が混入される懸念があった。
【００１１】
また、ＡＮＡＭＭＯＸ菌による処理に限らず、窒素を含む嫌気性生物処理では、処理途中でわずかではあるものの亜酸化窒素が副生してしまう可能性がある。
よって、ＡＮＡＭＭＯＸ菌による生物処理においても、該生物処理により発生した窒素ガス等のガスと共に亜酸化窒素を回収することが求められる。
【００１２】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、ＡＮＡＭＭＯＸ菌の流出を低減し、かつ亜酸化窒素が発生しても窒素ガスと共に効率よく回収できる生物処理システムおよび生物処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の生物処理システムは、アンモニア性窒素及び亜硝酸性窒素を含む処理対象物をＡＮＡＭＭＯＸ菌を含むグラニュールに嫌気性条件下で接触させることによりガスを発生させる生物処理槽と、前記処理対象物と接触するように前記生物処理槽内に配置され、ガス透過性の分離膜を有するガス分離手段と、前記ガス分離手段の内部を減圧する減圧手段とを具備することを特徴とする。
ここで、前記分離膜が中空糸膜であることが好ましい。
【００１４】
また、本発明の生物処理方法は、アンモニア性窒素及び亜硝酸性窒素を含む処理対象物をＡＮＡＭＭＯＸ菌を含むグラニュールに嫌気性条件下で接触させることによりガスを発生させる生物処理方法において、発生したガスをガス透過性の分離膜によって処理対象物から分離することを特徴とする。
ここで、生物処理が、上部にガス排出口を有する生物処理槽内で行われるとともに、前記分離膜により分離された後、前記ガス排出口から排出されるガス量が、前記生物処理槽の有効容積に対して、０．８Ｌ−ｇａｓ／Ｌ−ｖｏｌ／日以下であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の生物処理システムおよび生物処理方法によれば、ＡＮＡＭＭＯＸ菌の流出を低減し、かつ亜酸化窒素が発生しても窒素ガスと共に効率よく回収できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の生物処理システムの一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明の生物処理システムの他の例を示す概略構成図である。
【図３】本発明の生物処理システムの他の例を示す概略構成図である。
【図４】実施例で用いた試験装置を示す概略構成図である。
【図５】経過日数とＡＮＡＭＭＯＸ菌の流出量の関係を示すグラフである。
【図６】１日当たりに発生した亜酸化窒素の発生量、吸引量、流出量を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明について詳細に説明する。
［生物処理システム］
本発明の生物処理システムは、アンモニア性窒素及び亜硝酸性窒素を含む処理対象物から窒素成分を除去するシステムであり、処理対象物をＡＮＡＭＭＯＸ菌を含むグラニュールに嫌気性条件下で接触させることによりガスを発生させる生物処理槽と、処理対象物と接触するように生物処理槽内に配置され、ガス透過性の分離膜を有するガス分離手段と、ガス分離手段の内部を減圧する減圧手段とを具備する。
【００１８】
なお、ＡＮＡＭＭＯＸ菌は未だ分離・培養（純粋培養株）が難しく、通常の属・種の概念とは異なり正式名称が定まっておらず、遺伝子情報から推定される候補としての名前が付与されているのが現状である。一般的に、ＡＮＡＭＭＯＸ菌としては、Candidatus Brocadia anammoxidansやCandidatus Brocadia fulgida、Candidatus Kuenenia stuttgartiens isなどのCandidatus属が知られている。
【００１９】
＜第一の実施形態＞
図１は、本発明の生物処理システムの一例を示す概略構成図である。この生物処理システム１０は、生物処理槽１２と、生物処理槽１２内に配置されたガス分離手段１４と、ガス分離手段１４に接続された減圧手段１６と、ガス分離手段１４の表面又は表面近傍に設けられた微生物担持機構１８と、生物処理槽１２の上部のガス排出口２０と、減圧手段１６から排出されるガスを貯留するガス貯留手段２２と、生物処理槽１２の底部側の処理対象物流入口２４（以下、流入口２４という）および上部側の処理済み対象物流出口２６（以下、流出口２６という）を備える。
なお、「処理済み対象物」とは、生物処理された処理物対象物のことである。
【００２０】
生物処理槽１２としては、嫌気条件下でＡＮＡＭＭＯＸ菌により処理対象物に含まれるアンモニア性窒素と亜硝酸性窒素を反応させて、ガスを発生させる嫌気性生物処理槽が挙げられる。生物処理槽１２の形状は特に限定されず、各種用途に応じた形状を用いることができる。
【００２１】
ガス分離手段１４は、ガス透過性の分離膜を有するものである。
ガス分離手段１４としては、公知の分離膜モジュール（中空糸膜モジュール、平膜モジュール等）が挙げられる。
分離膜としては、中空糸膜、平膜等が挙げられ、表面積が大きく充填率を高くできる点から、中空糸膜が好ましい。
【００２２】
また、分離膜は、水分率の高い処理対象物を生物処理する場合であっても水分を含まないガスを分離、回収することが容易である点から、非透水性分離膜が好ましく、非透水性中空糸膜がより好ましい。
非透水性中空糸膜としては、例えば、疎水素材からなる分離膜や、ガス透過性の非多孔質分離層を多孔質支持層で挟んだ三層構造膜が挙げられる。三層構造膜は、多孔質支持層が後述の微生物担持機構１８としての役割も果たすため、分離膜として好適である。
【００２３】
また、分離膜は、窒素ガスなどのガスを高濃度で分離、回収することが容易になる点から、気体選択透過性分離膜が好ましく、気体選択透過性中空糸膜がより好ましい。
気体選択透過性中空糸膜としては、例えば、ポリウレタン製の非多孔質分離層を有する三層構造膜等が挙げられる。
【００２４】
ガス分離手段１４は、処理対象物に接触するように生物処理槽１２内に配置される。例えば、処理対象物が液状である場合は、生物処理槽１２内において、処理対象物に浸漬される位置に配置され、処理対象物が固形状の場合は、生物処理槽１２内において、処理対象物に埋没する位置に配置される。
【００２５】
減圧手段１６としては、ガス分離手段１４の内部を減圧できるものであれば特に限定されず、例えば、吸引ポンプ等が挙げられる。
【００２６】
微生物担持機構１８としては、膜表面や膜表面近傍に生物付着性の高い微生物担持機構を設けた分離膜が挙げられる。微生物担持機構１８は、比表面積の高い多孔質体及び／又は微生物の付着し易い素材であり、炭素繊維が好ましい。微生物担持機構１８には、予めＡＮＡＭＭＯＸ菌を付着させておいてもよい。
【００２７】
ガス貯留手段２２としては、分離、回収したガスを貯留できるものであれば特に限定されず、アルミバッグや圧力容器等が挙げられる。
【００２８】
つぎに、生物処理システム１０を用いた生物処理方法について説明する。
生物処理槽１２内に流入口２４より処理対象物を入れ、処理対象物をＡＮＡＭＭＯＸ菌により嫌気性生物処理し、ガスを発生させる。同時に、減圧手段１６を作動させてガス分離手段１４内を減圧にし、処理対象物中で発生したガスを透過して分離する。生物処理槽１２の上部のガス排出口２０および減圧手段１６から排出されるガスは、ガス貯留手段２２に回収される。処理対象物の生物処理を続けるうちに、微生物担持機構１８に生物が付着し、ガス分離手段１４の表面に生物層が形成される。
【００２９】
処理対象物は、アンモニア性窒素及び亜硝酸性窒素を含むものである。処理対象物としては、アンモニア性窒素を含む処理対象物と、亜硝酸性窒素を含む処理対象物との混合物が挙げられる。また、アンモニア性窒素を含む処理対象物をアンモニア酸化細菌により好気性条件下で生物処理し、アンモニア性窒素の一部、好ましくは半量を亜硝酸へ酸化させたものを用いてもよい。また、アンモニア性窒素を含む処理対象物の一部をアンモニア酸化細菌により好気性条件下で生物処理し、アンモニア性窒素を亜硝酸へ酸化させた後、これに残りのアンモニア性窒素を含む処理対象物を混合したものを用いてもよい。
このような処理対象物としては、例えば農業、畜産業、水産業、食品業における廃棄物及び廃水、下水、下水汚泥等が挙げられる。処理対象物は、固形状であっても液状であってもよい。
【００３０】
嫌気性生物処理は、処理対象物を、ＡＮＡＭＭＯＸ菌を含むグラニュールに嫌気性条件下で接触させることにより、処理対象物に含まれるアンモニア性窒素と亜硝酸性窒素とを反応させて、窒素ガスへと変換する脱窒処理である。
嫌気性生物処理を行う際は、ＡＮＡＭＭＯＸ菌を生物処理槽に予め植種することや、処理対象物に元から存在するＡＮＡＭＭＯＸ菌を利用する方法も知られているが、ＡＮＡＭＭＯＸ菌は増殖速度が遅いため、ＡＮＡＭＭＯＸ菌を予め植種するのが好ましい。そこで本発明では、ＡＮＡＭＭＯＸ菌を集積培養したグラニュールを用いる。この際、別途、ＡＮＡＭＭＯＸ菌を用いて生物処理を行った反応系（装置内）のグラニュールを用いてもよい。
【００３１】
また、ガス分離手段１４の表面又は表面近傍に生物層を形成することにより、生物層中の生物反応により発生したガスを分離膜に透過して分離することが容易になる。また、生物層の内部側、すなわち生物層における最も分離膜に近い側は、より高度な嫌気条件になりやすく、処理対象物の生物処理活性が向上する。生物層は、処理対象物を嫌気性生物処理する間に自然に形成されるようにしてもよく、予め生物層を形成させたガス分離手段１４を用いてもよい。
【００３２】
ところで、ＡＮＡＭＭＯＸ菌は、嫌気性生物処理により発生したガス（気泡）が付着してガスと共に浮上することがあった。そして、処理対象物と気相との界面においてガスはＡＮＡＭＭＯＸ菌から離れてガス排出口２０から排出されるが、それと同時にＡＮＡＭＭＯＸ菌も処理済み対象物と共に流出口２６から流出するといった問題があった。
しかし、本発明によれば、ガス分離手段１４により処理対象物中で発生したガスを透過して分離し、回収できる。従って、気泡となって成長するガスの割合を削減できるので、ＡＮＡＭＭＯＸ菌にガスが付着して浮上するのを抑制でき、ＡＮＡＭＭＯＸ菌が流出口２６から流出するのを低減できる。よって、生物処理槽１２内のＡＮＡＭＭＯＸ菌の濃度が低下するのを抑制できるので、窒素除去性能を良好に維持できる。
【００３３】
特に、本発明の生物処理方法においては、ガス排出口２０から排出されるガス量が、１日当たり、生物処理槽１２の有効容積に対して、０．８Ｌ−ｇａｓ／Ｌ−ｖｏｌ／日以下であるのが好ましく、より好ましくは０．６Ｌ−ｇａｓ／Ｌ−ｖｏｌ／日以下である。
ガス排出口２０から排出されるガス量を０．８Ｌ−ｇａｓ／Ｌ−ｖｏｌ／日以下とすれば、ＡＮＡＭＭＯＸ菌が付着して浮上するガスの量を抑制でき、ＡＮＡＭＭＯＸ菌が流出口２６から流出するのをより効果的に低減できる。
【００３４】
ガス排出口２０から排出されるガス量を生物処理槽１２の有効容積に対して、０．８Ｌ−ｇａｓ／Ｌ−ｖｏｌ／日以下にするには、例えば減圧手段１６によりガス分離手段１４の内部の圧力を調整したり、液状の処理対象物を処理する場合は処理対象物の濃度を調整したり、生物処理槽１２内のＡＮＡＭＭＯＸ菌の濃度を調整したり、ガス分離手段１４の分離膜の性能を調整したりすればよい。具体的には、以下のように調整すればよい。
【００３５】
ガス分離手段１４の内部の圧力は、０．０５〜０．１ＭＰａとなるように減圧手段１６にて減圧するのが好ましい。
生物処理槽１２内のＡＮＡＭＭＯＸ菌の濃度は、０．０５〜１０．０ｇ／Ｌとなるように調整するのが好ましい。
ガス分離手段１４の分離膜として、気体選択透過性能を有する中空糸膜を用いるのが好ましい。
【００３６】
また、上述した方法以外にも、例えばＡＮＡＭＭＯＸ菌に対する窒素負荷や、ガス分離手段（特に、中空糸膜モジュール）の配置などを以下に示すように設定することでも、ガス排出口２０から排出されるガス量を生物処理槽１２の有効容積に対して、０．８Ｌ−ｇａｓ／Ｌ−ｖｏｌ／日以下にすることができる。
ＡＮＡＭＭＯＸ菌に対する窒素負荷は、０．１〜５０ｋｇ−Ｎ／ｍ３／日が好ましく、０．５〜２０ｋｇ−Ｎ／ｍ３／日がより好ましい。
処理対象物の流動を妨げず、ガス処理量を保つため、中空糸膜モジュールを１０〜６０％の充填率で生物処理槽１２内に配置することが好ましい。
また、発生したガスを効率よく回収するため、中空糸膜モジュールは生物処理槽１２内に分散して配置することが好ましい。
【００３７】
以上説明した生物処理システム１０、および該システムを用いた生物処理方法にあっては、嫌気性生物処理により発生したガスをガス分離手段１４の分離膜によって処理対象物から分離し、回収できる。従って、ＡＮＡＭＭＯＸ菌にガスが付着して浮上するのを抑制でき、ＡＮＡＭＭＯＸ菌が流出口２６から流出するのを低減できる。
【００３８】
ところで、ＡＮＡＭＭＯＸ菌による嫌気性生物処理では、ＡＮＡＭＭＯＸ反応の途中で亜酸化窒素が発生してしまう可能性がある。
しかし、本発明であれば、亜酸化窒素が発生しても窒素ガスなどと共にガス分離手段１４により効率よく回収できる。従って、亜酸化窒素が処理済み対象物中に溶存する割合を削減でき、処理済み対象物と共に環境中に放出されるのを極力防ぐことができる。また、分離膜を使用することで、亜酸化窒素の発生量を低減させることもできる。
なお、窒素ガスなどと共に回収され、ガス貯留手段２２に貯留された亜酸化窒素は、生物処理や触媒による接触酸化など、公知の方法によって処理すればよい。また、本発明の生物処理システム１０のガス貯留手段２２の下流側に亜酸化窒素を処理できる後処理手段（図示略）を設置し、ガスの回収と亜酸化窒素の処理を連続して行ってもよい。
【００３９】
＜第二の実施形態＞
図２は、本発明の生物処理システムの他の例を示す概略構成図である。この生物処理システム３０において、生物処理システム１０と同じ部分については同符号を付して説明を省略する。
生物処理システム３０は、生物処理槽３２と、生物処理槽３２内に配置されたガス分離手段３４と、ガス分離手段３４に接続された減圧手段１６と、ガス分離手段３４の表面又は表面近傍に設けられた微生物担持機構３６と、生物処理槽３２の上部のガス排出口３８と、減圧手段１６から排出されるガスを貯留するガス貯留手段２２と、生物処理槽３２の底部側の処理対象物流入口４０（以下、流入口４０という）および上部側の処理済み対象物流出口４２（以下、流出口４２という）を備える。
【００４０】
生物処理槽３２は、いわゆるＵＡＳＢ（Up-flow Anaerobic Sludge Blanket）リアクターであり、処理対象物が生物処理槽３２の底部側に設けられた流入口４０から流入し、嫌気性生物処理された処理済み対象物が上部側の流出口４２から流出する。
生物処理槽３２は、処理対象物が液状である場合に好適である。
【００４１】
ガス分離手段３４は、ガス透過性の分離膜を有するものである。
ガス分離手段３４としては、公知の分離膜モジュール（中空糸膜モジュール、平膜モジュール等）が挙げられる。
中空糸膜モジュールは、複数の中空糸膜（分離膜４４）と集気管４６とを備え、中空糸膜の少なくとも一方の端部が集気管４６に連通した状態で集気管４６に固定されたものである。中空糸膜の他方の端部は同様に集気管に連通した状態で固定されたものでもよく、端部が封止されたものであってもよく、ループ状に折り返したものであってもよい。
【００４２】
中空糸膜は、水分率の高い処理対象物を生物処理する場合であっても水分を含まないガスを分離、回収することが容易である点から、非透水性中空糸膜が好ましく、生物処理システム１０において挙げたものと同じものが挙げられる。
【００４３】
また、中空糸膜は、窒素ガスなどのガスを高濃度で分離、回収することが容易になる点から、気体選択透過性中空糸膜が好ましく、生物処理システム１０において挙げたものと同じものが挙げられる。
【００４４】
ガス分離手段３４は、処理対象物に浸漬するように生物処理槽３２内に配置される。ガス分離手段３４は、処理対象物の流れを妨げないように配置することが好ましい。また、ガス分離手段の表面または表面近傍に生物層を形成させる場合は、形成される生物層の厚みも考慮して、処理対象物の流れを妨げないようにすればよい。
【００４５】
微生物担持機構３６は、生物処理システム１０における微生物担持機構１８と同じものを挙げることができる。
【００４６】
つぎに、生物処理システム３０を用いた生物処理方法について説明する。
生物処理槽３２内に流入口４０より処理対象物を入れ、処理対象物をＡＮＡＭＭＯＸ菌により嫌気性生物処理し、ガスを発生させる。同時に、減圧手段１６を作動させてガス分離手段３４内を減圧にし、処理対象物中で発生したガスを透過して分離する。生物処理槽３２の上部のガス排出口３８および減圧手段１６から排出されるガスは、ガス貯留手段２２に回収される。処理対象物の生物処理を続けるうちに、微生物担持機構３６に生物が付着し、ガス分離手段３４の表面に生物層が形成される。
【００４７】
処理対象物としては、第一の実施形態で挙げたもののうち、廃水、下水等の液状のものが挙げられる。
嫌気性生物処理は、処理対象物を、ＡＮＡＭＭＯＸ菌を含むグラニュールに嫌気性条件下で接触させることにより、処理対象物に含まれるアンモニア性窒素と亜硝酸性窒素とを反応させて、窒素ガスへと変換する脱窒処理である。
嫌気性生物処理を行う際は、ＡＮＡＭＭＯＸ菌を生物処理槽に予め植種することや、処理対象物に元から存在するＡＮＡＭＭＯＸ菌を利用する方法も知られているが、ＡＮＡＭＭＯＸ菌は増殖速度が遅いため、ＡＮＡＭＭＯＸ菌を予め植種するのが好ましい。そこで本発明では、ＡＮＡＭＭＯＸ菌を集積培養したグラニュールを用いる。この際、別途、ＡＮＡＭＭＯＸ菌を用いて生物処理を行った反応系（装置内）のグラニュールを用いてもよい。このようなグラニュールとしては、第一の実施形態で例示したものが挙げられる。
【００４８】
また、ガス分離手段３４の表面又は表面近傍に生物層を形成することにより、生物層中の生物により発生したガスを透過して分離することが容易になる。また、生物層の内側はより高度な嫌気条件になりやすく、処理対象物の生物処理活性が向上する。
【００４９】
また、ガス排出口３８から排出されるガス量が、１日当たり、生物処理槽３２の有効容積に対して、０．８Ｌ−ｇａｓ／Ｌ−ｖｏｌ／日以下であるのが好ましく、より好ましくは０．６Ｌ−ｇａｓ／Ｌ−ｖｏｌ／日以下である。
ガス排出口３８から排出されるガス量を生物処理槽３２の有効容積に対して、０．８Ｌ−ｇａｓ／Ｌ−ｖｏｌ／日以下にするには、第一の実施形態で挙げた方法と同様に、ガス分離手段３４の内部圧力や、処理対象物の濃度や、生物処理槽３２内のＡＮＡＭＭＯＸ菌の濃度や、ガス分離手段３４の分離膜の性能を調整すればよい。また、ＡＮＡＭＭＯＸ菌に対する窒素負荷や、ガス分離手段の配置などを調整してもよい。各方法の具体的な調整条件は、第一の実施形態で挙げた条件と同様である。
【００５０】
以上説明した生物処理システム３０、および該システムを用いた生物処理方法にあっては、嫌気性生物処理により発生したガスをガス分離手段３４の分離膜によって処理対象物から分離し、回収できる。従って、ＡＮＡＭＭＯＸ菌にガスが付着して浮上するのを抑制でき、ＡＮＡＭＭＯＸ菌が流出口４２から流出するのを低減できる。
また、亜酸化窒素が発生しても窒素ガスなどと共にガス分離手段３４により効率よく回収できる。従って、亜酸化窒素が処理済み対象物中に溶存する割合を削減でき、処理済み対象物と共に環境中に放出されるのを極力防ぐことができる。また、分離膜を使用することで、亜酸化窒素の発生量を低減させることもできる。
なお、窒素ガスなどと共に回収され、ガス貯留手段２２に貯留された亜酸化窒素は、生物処理や触媒による接触酸化など、公知の方法によって処理すればよい。また、本発明の生物処理システム３０のガス貯留手段２２の下流側に亜酸化窒素を処理できる後処理手段（図示略）を設置し、ガスの回収と亜酸化窒素の処理を連続して行ってもよい。
【００５１】
＜第三の実施形態＞
図３は、本発明の生物処理システムの他の例を示す概略構成図である。この生物処理システム５０において、生物処理システム１０と同じ部分については同符号を付して説明を省略する。
生物処理システム５０は、生物処理槽５２と、生物処理槽５２内に配置されたガス分離手段５４と、ガス分離手段５４に接続された減圧手段１６と、ガス分離手段３４の表面又は表面近傍に設けられた微生物担持機構５６と、生物処理槽５２の上部のガス・処理済み対象物出口５８と、処理対象物や処理済み対象物を捕集するミストトラップ６０と、減圧手段１６から排出されるガスを貯留するガス貯留手段２２と、生物処理槽５２の底部側の処理対象物流入口６２（以下、流入口６２という）と、ガス・処理済み対象物出口５８からガスと共に流出されるＡＮＡＭＭＯＸ菌を捕集する菌体捕集手段６４、およびガス・処理済み対象物出口５８から流出される処理済み対象物を貯留する対象物貯留手段６６を備える。
【００５２】
生物処理槽５２は、ＵＡＳＢリアクターであり、処理対象物が生物処理槽５２の底部側に設けられた流入口６２から流入し、嫌気性生物処理された処理済み対象物がガス・処理済み対象物出口５８から流出し、対象物貯留手段６６へと回収される。生物処理槽５２の形状は特に限定されず、各種用途に応じた形状を用いることができる。
生物処理槽５２は、処理対象物が液状である場合に好適である。
【００５３】
ガス分離手段５４は、ガス透過性の分離膜を有するものである。
ガス分離手段５４としては、公知の分離膜モジュール（中空糸膜モジュール、平膜モジュール等）が挙げられる。
中空糸膜モジュールとしては、第二の実施形態で説明した中空糸膜モジュールと同様に、複数の中空糸膜（分離膜）と集気管（いずれも図示略）とを備えたものが挙げられる。
【００５４】
中空糸膜は、水分率の高い処理対象物を生物処理する場合であっても水分を含まないガスを分離、回収することが容易である点から、非透水性中空糸膜が好ましく、生物処理システム１０において例示したものが挙げられる。
【００５５】
また、中空糸膜は、窒素ガスなどのガスを高濃度で分離、回収することが容易になる点から、気体選択透過性中空糸膜が好ましく、生物処理システム１０において例示したものが挙げられる。
【００５６】
ガス分離手段５４は、処理対象物に浸漬するように生物処理槽５２内に配置される。ガス分離手段５４は、処理対象物の流れを妨げないように配置することが好ましい。また、ガス分離手段の表面または表面近傍に生物層を形成させる場合は、形成される生物層の厚みも考慮して、処理対象物の流れを妨げないようにすればよい。
【００５７】
微生物担持機構５６は、生物処理システム１０における微生物担持機構１８と同じものを挙げることができる。
【００５８】
ミストトラップ６０としては、処理対象物や処理済み対象物を捕集できるものであれば特に制限されず、真空トラップ等が挙げられる。
ガス分離手段５４内を減圧手段１６により減圧すると、分離されたガスと共に、処理対象物や処理済み対象物も一緒に回収されることがあるが、ミストトラップ６０を設けておけば、処理対象物や処理済み対象物はここで捕集されるので、減圧手段１６やガス貯留手段２２への侵入を防ぐことができる。
【００５９】
菌体捕集手段６４は、Ｕ字状に折り曲げられた管からなり、その先端６４ａがそれぞれ開口している。また、各先端６４ａ付近には連結管６４ｂ、６４ｃが枝分かれしており、連結管６４ｂはガス・処理済み対象物出口５８に、連結管６４ｃは対象物貯留手段６６にそれぞれ連結している。
菌体捕集手段６４および連結管６４ｂ、６４ｃとしては特に制限されない。
【００６０】
対象物貯留手段６６としては、ガス・処理済み対象物出口５８から流出される処理済み対象物を貯留できるものであれば特に限定されず、タンク等が挙げられる。
【００６１】
つぎに、生物処理システム５０を用いた生物処理方法について説明する。
生物処理槽５２内に流入口６２より処理対象物を入れ、処理対象物をＡＮＡＭＭＯＸ菌により嫌気性生物処理し、ガスを発生させる。同時に、減圧手段１６を作動させてガス分離手段５４内を減圧にし、処理対象物中で発生したガスを透過して分離する。ガス分離手段５４から分離されるガスは、ミストトラップ６０及び減圧手段１６を介してガス貯留手段２２に回収される。
一方、ガス・処理済み対象物出口５８から排出されるガスは連結管６４ｂを通り、菌体捕集手段６４の先端６４ａから放出される。なお、ガスが付着し、該ガスと共に浮上してガス・処理済み対象物出口５８から流出するＡＮＡＭＭＯＸ菌は、ガスが菌体捕集手段６４の先端６４ａから放出されるときに、自重によりガスから分離し、菌体捕集手段６４の底に溜り、捕集される。菌体捕集手段６４の先端６４ａから放出されるガスは、ガス貯留手段２２へ回収してもよいし、他のガス貯留手段（図示略）を設けて回収してもよい。
また、ガス・処理済み対象物出口５８から排出される処理済み対象物は対象物貯留手段６６に回収される。なお、ガス・処理済み対象物出口５８から流出するＡＮＡＭＭＯＸ菌は、菌体捕集手段６４の底に溜るので、対象物貯留手段６６には回収されにくい。
処理対象物の生物処理を続けるうちに、微生物担持機構５６に生物が付着し、ガス分離手段５４の表面に生物層が形成される。
【００６２】
処理対象物としては、第一の実施形態で挙げたもののうち、廃水、下水等の液状のものが挙げられる。
嫌気性生物処理は、処理対象物を、ＡＮＡＭＭＯＸ菌を含むグラニュールに嫌気性条件下で接触させることにより、処理対象物に含まれるアンモニア性窒素と亜硝酸性窒素とを反応させて、窒素ガスへと変換する脱窒処理である。
嫌気性生物処理を行う際は、ＡＮＡＭＭＯＸ菌を生物処理槽に予め植種することや、処理対象物に元から存在するＡＮＡＭＭＯＸ菌を利用する方法も知られているが、ＡＮＡＭＭＯＸ菌は増殖速度が遅いため、ＡＮＡＭＭＯＸ菌を予め植種するのが好ましい。そこで本発明では、ＡＮＡＭＭＯＸ菌を集積培養したグラニュールを用いる。この際、別途、ＡＮＡＭＭＯＸ菌を用いて生物処理を行った反応系（装置内）のグラニュールを用いてもよい。このようなグラニュールとしては、第一の実施形態で例示したものが挙げられる。
【００６３】
また、ガス分離手段５４の表面又は表面近傍に生物層を形成することにより、生物層中の生物により発生したガスを透過して分離することが容易になる。また、生物層の内側はより高度な嫌気条件になりやすく、処理対象物の生物処理活性が向上する。
【００６４】
また、ガス・処理済み対象物出口５８を経て、菌体捕集手段６４の先端６４ａから排出されるガス量が、１日当たり、生物処理槽５２の有効容積に対して、０．８Ｌ−ｇａｓ／Ｌ−ｖｏｌ／日以下であるのが好ましく、より好ましくは０．６Ｌ−ｇａｓ／Ｌ−ｖｏｌ／日以下である。
ガス・処理済み対象物出口５８を経て、菌体捕集手段６４の先端６４ａから排出されるガス量を生物処理槽５２の有効容積に対して、０．８Ｌ−ｇａｓ／Ｌ−ｖｏｌ／日以下にするには、第一の実施形態で挙げた方法と同様に、ガス分離手段５４の内部圧力や、処理対象物の濃度や、生物処理槽５２内のＡＮＡＭＭＯＸ菌の濃度や、ガス分離手段５４の分離膜の性能を調整すればよい。また、ＡＮＡＭＭＯＸ菌に対する窒素負荷や、ガス分離手段の配置などを調整してもよい。各方法の具体的な調整条件は、第一の実施形態で挙げた条件と同様である。
【００６５】
以上説明した生物処理システム５０、および該システムを用いた生物処理方法にあっては、嫌気性生物処理により発生したガスをガス分離手段５４の分離膜によって処理対象物から分離し、回収できる。従って、ＡＮＡＭＭＯＸ菌にガスが付着して浮上するのを抑制でき、ＡＮＡＭＭＯＸ菌がガス・処理済み対象物出口５８から流出するのを低減できる。
また、亜酸化窒素が発生しても窒素ガスなどと共にガス分離手段５４により効率よく回収できる。従って、亜酸化窒素が処理済み対象物中に溶存する割合を削減でき、処理済み対象物と共に環境中に放出されるのを極力防ぐことができる。また、分離膜を使用することで、亜酸化窒素の発生量を低減させることもできる。
なお、窒素ガスなどと共に回収され、ガス貯留手段２２に貯留された亜酸化窒素は、生物処理や触媒による接触酸化など、公知の方法によって処理すればよい。また、本発明の生物処理システム５０のガス貯留手段２２の下流側に亜酸化窒素を処理できる後処理手段（図示略）を設置し、ガスの回収と亜酸化窒素の処理を連続して行ってもよい。
【００６６】
本発明の生物処理システムは、図１〜３に例示したものに限定されない。例えば、図２に例示した生物処理槽３２を複数備え、隣接する生物処理槽３２の流出口４２と流入口４０とを連接した生物処理システムであってもよい。
また、本発明の生物処理システムは、廃棄物や廃水等の廃棄物処理装置として用いてもよく、処理対象物から特定のガスを製造するガス製造装置として用いてもよい。
【実施例】
【００６７】
以下、実施例及び比較例を示して本発明を詳細に説明する。ただし、本発明は以下の記載によっては限定されない。
本実施例では、図４に示す試験装置１００を用いた。この試験装置１００は、実施例１を実施するための生物処理システム５０、および比較例１を実施するための生物処理システム７０が収容された処理室８０と、処理対象物を貯留する原水タンク８２と、該原水タンク８２から生物処理システム５０、７０へ処理対象物を供給する供給ポンプ８４とを備える。
生物処理システム５０としては、微生物担持機構５６を設けなかった以外は図３に示す生物処理システム５０と同じものを用いた。
生物処理システム７０としては、減圧手段１６、微生物担持機構５６、ミストトラップ６０、およびガス貯留手段２２を設けなかった以外は図３に示す生物処理システム５０と同じものを用いた。なお、対象物貯留手段については、生物処理システム５０の対象物貯留手段６６を共用した。
【００６８】
生物処理システム５０、７０において、生物処理槽５２として有効容積１．４Ｌの生物反応リアクターを用いた。
また、ガス分離手段５４として、複数の中空糸膜と、集気管とを有する下記の中空糸膜モジュールを用いた。
中空糸膜は、ポリウレタン製の気体分離層（厚さ１μｍ）をポリエチレン製の多孔質支持層（厚さ２０μｍ）で挟み込んだ三層構造を有し、外径が２８０μｍであるガス選択性の三層複合中空糸膜（三菱レイヨン社製）を用いた。
この中空糸膜モジュールの有効膜面積は１．７６ｍ２、有効容積は０．６Ｌであった。
【００６９】
処理対象物としては、表１に示す組成の模擬廃水を用いた。
【００７０】
【表１】
【００７１】
なお、表１中、(ＮＨ４)２ＳＯ４とＮａＮＯ２の濃度は、窒素分の濃度である。また、表１中のＴＥ−Ｉ、ＴＥ−IIは微量元素であり、その組成を表２に示す。
【００７２】
【表２】
【００７３】
ＡＮＡＭＭＯＸ菌としては、別途稼働していたアナモックスリアクター内のグラニュールを用い、該グラニュールを乾燥質量で１．３７ｇずつ、各生物処理槽５２に投入した。なお、担体は使用せず、グラニュールの沈降性により菌体を保持した。
【００７４】
［実施例１］
図４に示す試験装置１００を用い、供給ポンプ８４を稼働させて、供給量４．６ｍＬ／分、処理温度３７℃、水理学的滞留時間（ＨＲＴ）５．１時間の条件で、処理対象物を原水タンク８２から生物処理システム５０へ供給し、処理対象物をＡＮＡＭＭＯＸ菌により嫌気性生物処理した。処理対象物の供給を開始してから２４日経過した後、減圧手段１６を稼働させ、ガス分離手段５４の中空糸膜内部を０．０９ＭＰａまで減圧しながら、引き続き嫌気性生物処理を行った。嫌気性生物処理は、合計８０日間行った。
【００７５】
嫌気性生物処理により発生したガスが付着し、該ガスと共に浮上してガス・処理済み対象物出口５８から流出したＡＮＡＭＭＯＸ菌を、菌体捕集手段６４で捕集した。処理中、菌体捕集手段６４に捕集されたＡＮＡＭＭＯＸ菌の質量（累積）を測定し、これをＡＮＡＭＭＯＸ菌の流出量とした。得られた結果から、処理対象物の供給開始からＡＮＡＭＭＯＸ菌の質量を測定した日までの経過日数（日）を横軸に、流出量（ｇ）の累積を縦軸にプロットした図を図５に示す。
【００７６】
また、嫌気性生物処理により発生したガスのうち、ガス分離手段５４を透過したガスをガス貯留手段２２に回収した。
処理対象物の供給開始から７５日経過した直後に、一旦、ガス貯留手段２２を取り外し、ガス貯留手段２２に代えてガスパックを取り付けた。また、これと同時に、菌体捕集手段６４の先端６４ａにもガスパックを取り付け、その後丸１日その状態で処理を継続した。丸一日経過後、両方のガスパックを生物処理システム５０から取りはずすとともに、再びガス貯留手段２２を所定の位置に取り付けた。
そして、取り外した各ガスパックの取り付け口にそれぞれ湿式ガスメーター（株式会社シナガワ社製、「Ｗ-ＮＫ−０．５」）を取り付けることにより、ガス分離手段５４を透過したガス（ガスＡ）、並びにガス分離手段５４で分離されずにガス・処理済み対象物出口５８から排出したガス（ガスＢ）の量を測定し、これらを１日当たりの発生量とした。
さらに、ガスＡを少量、マイクロシリンジで３回採取し、それぞれについてガスクロマトグラフィー分析によりガス組成とその濃度を測定した。
同様に、ガス分離手段５４で分離されずに、ガス・処理済み対象物出口５８から排出され、菌体捕集手段６４の先端６４ａから放出したガスＢも、少量、マイクロシリンジで３回採取し、それぞれについてガスクロマトグラフィー分析によりガス組成とその濃度を測定した。
ガスＡおよびガスＢの３回分の測定結果とその平均値、および１日あたりのガスＡ、ガスＢの発生量を表３に示す。なお、表３におけるカッコ内の数値は、ガス組成の合計を１００％としたときの各ガス成分の割合である。
【００７７】
また、嫌気性生物処理により発生したガス（ガスＡ、ガスＢ）中の亜酸化窒素の量を、前述のガスクロマトグラフィーによるガス分析結果から算出した。結果を表４および図６に示す。
なお、表４および図６中、「発生ガス中」とは、ガス・処理済み対象物出口５８から排出したガス中に含まれる亜酸化窒素の量であり、「吸引ガス中」とは、ガス分離手段５４を透過し、回収されたガスに含まれる亜酸化窒素の量である。
【００７８】
また、ＡＮＡＭＭＯＸ菌により嫌気性生物処理された、処理済み対象物を対象物貯留手段６６に回収した。
処理対象物の供給開始から７５日経過した直後に、一旦、対象物貯留手段６６に貯留された処理済み対象物を排出し、対象物貯留手段６６内を空にした。引き続き、ガス・処理済み対象物出口５８から排出された処理済み対象物を対象物貯留手段６６に回収した。そして、１日で回収された処理済み対象物に溶存した亜酸化窒素の量を湿式ガスメーターにて測定した。結果を表４および図６に示す。
なお、表４および図６中、「流出液中」とは、ガス・処理済み対象物出口５８から排出した処理済み対象物中に含まれる亜酸化窒素の量である。
また、表４におけるカッコ内の数値は、各ガス中および液中に含まれる亜酸化窒素の量の合計を１００％としたときの、各ガス中および液中の亜酸化窒素の量の割合である。
【００７９】
［比較例１］
ガス分離手段５４の中空糸膜内部を減圧しなかった以外は、実施例１と同じ条件で処理対象物を生物処理システム７０へ供給し、実施例１と並行して嫌気性生物処理を行った。
処理中、生物処理システム７０の菌体捕集手段６４に捕集されたＡＮＡＭＭＯＸ菌の質量（累積）を測定し、これをＡＮＡＭＭＯＸ菌の流出量とした。得られた結果から、処理対象物の供給開始からＡＮＡＭＭＯＸ菌の質量を測定した日までの経過日数（日）を横軸に、流出量（ｇ）の累積を縦軸にプロットした図を図５に示す。
【００８０】
また、処理対象物の供給開始から７５日経過した直後に、一旦、菌体捕集手段６４の先端６４ａにガスパックを取り付け、その後丸１日その状態で処理を継続した。丸一日経過後、ガスパックを生物処理システム７０から取りはずした。
そして、取り外したガスパックの取り付け口にそれぞれ湿式ガスメーター（株式会社シナガワ社製、「Ｗ-ＮＫ−０．５」）を取り付けることにより、ガス・処理済み対象物出口５８から排出され、生物処理システム７０の菌体捕集手段６４の先端６４ａから放出したガス（ガスＣ）の量を測定し、これを１日当たりの発生量とした。
さらに、ガスＣを少量、マイクロシリンジで３回採取し、それぞれについてガスクロマトグラフィー分析によりガス組成とその濃度を測定した。
ガスＣの３回分の測定結果とその平均値、および１日あたりのガスＣの発生量を表３に示す。なお、表３におけるカッコ内の数値は、ガス組成の合計を１００％としたときの各ガス成分の割合である。
【００８１】
また、嫌気性生物処理により発生したガス（ガスＣ）中の亜酸化窒素の量を、前述のガスクロマトグラフィーによるガス分析結果から算出した。
さらに、実施例１と同様にして、１日で回収された処理済み対象物に溶存した亜酸化窒素の量を湿式ガスメーターにて測定した。
これらの結果を表４および図６に示す。
なお、表４におけるカッコ内の数値は、各ガス中および液中に含まれる亜酸化窒素の量の合計を１００％としたときの、各ガス中および液中の亜酸化窒素の量の割合である。
【００８２】
【表３】
【００８３】
【表４】
【００８４】
図５から明らかなように、実施例１の場合、ガス分離手段５４の中空糸膜内部を減圧する前までは、ＡＮＡＭＭＯＸ菌の流出量が比較例１と同程度であったが、中空糸膜内部を減圧するとＡＮＡＭＭＯＸ菌の流出を低減することができた。
【００８５】
また、表４、図６から明らかなように、実施例１において１日当たりに発生した亜酸化窒素の合計量は５２．２４ｍＬであった。そのうち、分離膜を介して回収された亜酸化窒素の量（吸引ガス中）は１３．８６ｍＬであった。これは、１日当たりに発生した亜酸化窒素の合計量の２６．５％に相当する。なお、ガスＡ中の亜酸化窒素の割合は表３より１．５％であった。
一方、処理済み対象物に溶存した状態でガス・処理済み対象物出口５８から排出された亜酸化窒素の量（流出液中）は３１．８８ｍＬであった。これは、１日当たりに発生した亜酸化窒素の合計量の６１．０％に相当する。
なお、実施例１において、ガスＢの量（０．８Ｌ）は、生物処理槽５２の有効容積（１．４Ｌ）に対して、０．５７Ｌ−ｇａｓ／Ｌ−ｖｏｌ／日であった。
【００８６】
一方、比較例１では、時間の経過と共にＡＮＡＭＭＯＸ菌の流出量が増え、流出を低減できなかった。
また、比較例１では、１日当たりに発生した亜酸化窒素の合計量は６５．３６ｍＬであり、実施例１と比較して多かった。そのうち、ガス・処理済み対象物出口５８から排出したガス中に含まれる亜酸化窒素の量（発生中）は１８．９１ｍＬであった。これは、１日当たりに発生した亜酸化窒素の合計量の２８．９％に相当する。なお、ガスＣ中の亜酸化窒素の割合は表３より１．０％であり、ガス中の亜酸化窒素の割合が実施例１に比べて少なかった。
また、処理済み対象物に溶存した状態でガス・処理済み対象物出口５８から排出された亜酸化窒素の量（流出液中）は４６．４５ｍＬであった。これは、１日当たりに発生した亜酸化窒素の合計量の７１．１％に相当し、実施例１に比べて多かった。すなわち、比較例１では、実施例１よりも多くの亜酸化窒素が処理済み対象物に溶存して流出した。
なお、比較例１において、ガスＣの量（１．６５Ｌ）は、生物処理槽５２の有効容積（１．４Ｌ）に対して、１．１８Ｌ−ｇａｓ／Ｌ−ｖｏｌ／日であった。
【００８７】
このように、実施例１では、１日当たりに発生する亜酸化窒素の合計量を削減できた。また、１日当たりに発生した亜酸化窒素のうち、２６．５％に相当する量の亜酸化窒素を、分離膜を介して回収することできた。よって、亜酸化窒素が処理済み対象物中に溶存する割合を削減でき、処理済み対象物と共に環境中へ放出されるのを極力防ぐことができた。加えて、亜酸化窒素がガス・処理済み対象物出口５８から排出されるガスと共に環境中へ放出されるのも極力防ぐことができた。
また、分離膜を介して回収されるガスには、高い割合で亜酸化窒素が含まれることから、この回収されたガス中の亜酸化窒素を後処理するに際して、処理効率を高めることができる。
【符号の説明】
【００８８】
１０、３０、５０：生物処理システム
１２、３２、５２：生物処理槽
１４、３４、５４：ガス分離手段
２０、３８：ガス排出口
５８：ガス・処理済み対象物出口
１６：減圧手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンモニア性窒素及び亜硝酸性窒素を含む処理対象物をＡＮＡＭＭＯＸ菌を含むグラニュールに嫌気性条件下で接触させることによりガスを発生させる生物処理槽と、
前記処理対象物と接触するように前記生物処理槽内に配置され、ガス透過性の分離膜を有するガス分離手段と、
前記ガス分離手段の内部を減圧する減圧手段とを具備することを特徴とする生物処理システム。
【請求項２】
前記分離膜が中空糸膜であることを特徴とする請求項１に記載の生物処理システム。
【請求項３】
アンモニア性窒素及び亜硝酸性窒素を含む処理対象物をＡＮＡＭＭＯＸ菌を含むグラニュールに嫌気性条件下で接触させることによりガスを発生させる生物処理方法において、
発生したガスをガス透過性の分離膜によって処理対象物から分離することを特徴とする生物処理方法。
【請求項４】
生物処理が、上部にガス排出口を有する生物処理槽内で行われるとともに、前記分離膜により分離された後、前記ガス排出口から排出されるガス量が、前記生物処理槽の有効容積に対して、０．８Ｌ−ｇａｓ／Ｌ−ｖｏｌ／日以下であることを特徴とする請求項３に記載の生物処理方法。
【請求項１】
アンモニア性窒素及び亜硝酸性窒素を含む処理対象物をＡＮＡＭＭＯＸ菌を含むグラニュールに嫌気性条件下で接触させることによりガスを発生させる生物処理槽と、
前記処理対象物と接触するように前記生物処理槽内に配置され、ガス透過性の分離膜を有するガス分離手段と、
前記ガス分離手段の内部を減圧する減圧手段とを具備することを特徴とする生物処理システム。
【請求項２】
前記分離膜が中空糸膜であることを特徴とする請求項１に記載の生物処理システム。
【請求項３】
アンモニア性窒素及び亜硝酸性窒素を含む処理対象物をＡＮＡＭＭＯＸ菌を含むグラニュールに嫌気性条件下で接触させることによりガスを発生させる生物処理方法において、
発生したガスをガス透過性の分離膜によって処理対象物から分離することを特徴とする生物処理方法。
【請求項４】
生物処理が、上部にガス排出口を有する生物処理槽内で行われるとともに、前記分離膜により分離された後、前記ガス排出口から排出されるガス量が、前記生物処理槽の有効容積に対して、０．８Ｌ−ｇａｓ／Ｌ−ｖｏｌ／日以下であることを特徴とする請求項３に記載の生物処理方法。
【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２０１１−１８９２６１（Ｐ２０１１−１８９２６１Ａ）
【公開日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５６７６７（Ｐ２０１０−５６７６７）
【出願日】平成２２年３月１２日（２０１０．３．１２）
【出願人】（０００００６０３５）三菱レイヨン株式会社 (2,875)
【出願人】（５０４１３６５６８）国立大学法人広島大学 (924)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１２日（２０１０．３．１２）
【出願人】（０００００６０３５）三菱レイヨン株式会社 (2,875)
【出願人】（５０４１３６５６８）国立大学法人広島大学 (924)
【Ｆターム（参考）】
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