JP2001104992A - 生物学的窒素除去方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低コストでしかも容易に高い処理水質が得ら
れる生物学的窒素除去装置を提供する。 【解決手段】 原水路６から原水の一部を亜硝酸化槽１
に導入し、槽内のアンモニア酸化細菌を含む生物汚泥と
混合し、散気装置９から曝気して、アンモニア酸化細菌
によりアンモニア性窒素を亜硝酸性窒素に酸化する。亜
硝酸化槽１内の亜硝酸化液は独立栄養性脱窒槽２に導入
するとともに、バイパス原水路１１から原水の他の一部
を導入し、槽内の独立栄養性脱窒菌を含む生物汚泥と混
合し、嫌気条件下に脱窒を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はアンモニア性窒素を
含む排水を生物学的に浄化する生物学的窒素除去方法お
よび装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】排水中に含まれるアンモニア性窒素は河
川、湖沼および海洋などにおける富栄養化の原因物質の
一つであり、排水処理工程で効率的に除去されることが
望まれる。一般に、排水中のアンモニア性窒素は硝化と
脱窒の２段階の生物反応によって窒素ガスにまで分解さ
れる。具体的には、硝化工程ではアンモニア性窒素は好
気条件で独立栄養性細菌であるアンモニア酸化細菌によ
って亜硝酸性窒素に酸化され、この亜硝酸性窒素が独立
栄養性細菌である亜硝酸酸化細菌によって硝酸性窒素に
酸化される。次に脱窒工程ではこれらの亜硝酸性窒素お
よび硝酸性窒素は嫌気条件下で、従属栄養性細菌である
脱窒菌により、有機物を電子供与体として利用しながら
窒素ガスにまで分解される。

【０００３】このような従来の生物学的窒素除去では、
アンモニア性窒素を亜硝酸性窒素および硝酸性窒素に酸
化する硝化工程では多量の酸素が必要であり、また従属
栄養性細菌である脱窒菌を利用する脱窒工程では、電子
供与体としてメタノールなどの有機物を多量に添加する
必要があるので、ランニングコストを増加させている。

【０００４】ところで、近年、嫌気条件下でアンモニア
性窒素を電子供与体、硝酸性窒素を電子受容体として両
者を反応させ、窒素ガスを生成することができる独立栄
養性の微生物群を利用した新しい窒素処理技術の開発が
進められている（例えば特表平３−５０１０９９号）。
この方法ではアンモニア性窒素を含む原水に硝酸性窒素
を添加して上記微生物群と接触させることにより、アン
モニア性窒素と硝酸性窒素とを反応させ窒素ガスとして
除去している。また特開平８−１９２１８５号ではアン
モニア性窒素を含む原水を硝化槽で部分的に硝化して、
アンモニア性窒素の一部を残留させ、残部を亜硝酸性窒
素と硝酸性窒素に酸化し、これを脱窒槽において上記微
生物群と接触させることにより、アンモニア性窒素と亜
硝酸性窒素および硝酸性窒素とを反応させて除去してい
る。しかしながら、このような硝酸性窒素を電子受容体
とする微生物を通常の排水処理系から採取するのは困難
である。また亜硝酸性窒素を硝酸性窒素に酸化するため
には多量の酸素を必要とし、処理コストが高くなるとい
う問題点がある。

【０００５】一方、このような微生物群と類似の微生物
群として、亜硝酸性窒素を電子受容体とする微生物群を
利用する処理技術が知られている（FEMS Microbiology
Letters, 16(1995), p177-184およびWat. Res., 31(199
7), p1955-1962）。この方法はアンモニア性窒素と亜硝
酸性窒素とを上記微生物群と接触させることにより反応
させて、窒素ガスとして除去しようとするものである。
ここでは亜硝酸性窒素としては亜硝酸塩添加の例が示さ
れているが、アンモニア性窒素を部分的に硝化する方法
も示唆されている。しかしアンモニア性窒素を含む原水
を部分的に硝化すると、残留するアンモニア性窒素と酸
化された亜硝酸性窒素の比率を一定に保つことが困難で
ある。また硝化により亜硝酸性窒素とともに硝酸性窒素
も生成するが、この硝酸性窒素は上記の微生物群により
資化されないため処理効率が低下するという問題点があ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、低コ
ストで、しかも容易に高い処理水質が得られる生物学的
窒素除去方法を提案することである。本発明の他の課題
は、低コストで、しかも容易に高い処理水質が得られる
生物学的窒素除去装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は次の生物学的窒
素除去方法および装置である。 （１） アンモニア性窒素を含む原水を、好気条件でア
ンモニア酸化細菌と接触させ、アンモニア性窒素を亜硝
酸性窒素に酸化する亜硝酸化工程、および亜硝酸化工程
で処理された亜硝酸化液と、アンモニア性窒素を含む原
水とを、嫌気条件で独立栄養性脱窒菌と接触させ脱窒を
行う脱窒工程を有する生物学的窒素除去方法。 （２） アンモニア性窒素を含む原水を導入し、好気条
件でアンモニア酸化細菌と接触させ、アンモニア性窒素
を亜硝酸性窒素に酸化する亜硝酸化装置、および亜硝酸
化装置で処理された亜硝酸化液と、アンモニア性窒素を
含む原水とを導入し、嫌気条件で独立栄養性脱窒菌と接
触させ脱窒を行う脱窒装置を有する生物学的窒素除去装
置。 （３） アンモニア性窒素を含む原水を導入し、好気条
件でアンモニア酸化細菌と接触させ、アンモニア性窒素
を亜硝酸性窒素に酸化する亜硝酸化装置、亜硝酸化装置
で処理された亜硝酸化液と、アンモニア性窒素を含む原
水とを導入し、溶存酸素を除去する溶存酸素除去装置、
および溶存酸素除去装置で処理された脱酸素処理液を導
入し、嫌気条件で独立栄養性脱窒菌と接触させ脱窒を行
う脱窒装置を有する生物学的窒素除去装置。 （４） 溶存酸素除去装置が真空式脱気装置、膜脱気装
置、脱酸素樹脂塔、活性炭塔、無酸素ガス曝気装置また
は脱酸素剤添加装置である上記（３）記載の装置。 （５） アンモニア性窒素を含む原水を導入し、好気条
件でアンモニア酸化細菌と接触させ、アンモニア性窒素
を亜硝酸性窒素に酸化する亜硝酸化装置、亜硝酸化装置
で処理された亜硝酸化液と、アンモニア性窒素を含む原
水とを導入し、ＢＯＤを除去するＢＯＤ除去装置、およ
びＢＯＤ除去装置で処理された脱ＢＯＤ処理液を導入
し、嫌気条件で独立栄養性脱窒菌と接触させ脱窒を行う
脱窒装置を有する生物学的窒素除去装置。 （６） ＢＯＤ除去装置が、嫌気条件で従属栄養性脱窒
菌と接触させ脱窒を行う脱窒型ＢＯＤ除去装置である上
記（５）記載の装置。 （７） 下記式〔１〕を満たすように、ＢＯＤ除去装置
に導入される亜硝酸化液量および原水量を制御する上記
（６）記載の装置。

【数２】 ｒ＝ｂ・Ｎ／（ａ・ｂ・Ｎ＋ｂ・Ｎ＋Ｂ） …〔１〕 （式〔１〕中、ｒはＢＯＤ除去装置に導入される亜硝酸
化液量とＢＯＤ除去装置に導入される原水量との合計に
対するＢＯＤ除去装置に導入される原水量で示される原
水導入比、Ｎは原水のアンモニア性窒素濃度（ｍｇ−Ｎ
／Ｌ）、Ｂは原水のＢＯＤ濃度（ｍｇ／Ｌ）、ａは脱窒
装置において反応するアンモニア性窒素濃度（ｍｇ−Ｎ
／Ｌ）と亜硝酸性窒素濃度（ｍｇ−Ｎ／Ｌ）との比（亜
硝酸性窒素濃度／アンモニア性窒素濃度）を示す定数で
あり、０．５〜２の数、ｂはＢＯＤ除去装置において亜
硝酸性窒素１ｍｇ−Ｎ／Ｌが脱窒される際に消費される
ＢＯＤ濃度（ｍｇ／Ｌ）を示す定数であり、１．５〜７
の数である。） （８） ＢＯＤ除去装置と脱窒装置との間に固液分離装
置を設けた上記（５）ないし（７）のいずれかに記載の
装置。 （９） 固液分離装置で分離された汚泥をＢＯＤ除去装
置または亜硝酸化装置に戻す上記（８）記載の装置。

【０００８】本発明において、「脱窒」は特にことわら
ない限り独立栄養性脱窒菌による脱窒を意味する。本発
明で処理の対象となる原水はアンモニア性窒素を含む原
水であり、有機物、亜硝酸性窒素、その他の不純物など
を含んでいてもよい。有機性窒素化合物を含む原水は、
そのまま本発明に供してもよいが、嫌気性処理または好
気性処理などにより有機性窒素化合物をアンモニア性窒
素に変換したのち本発明に供してもよい。また硝酸性窒
素を含む原水は、硝酸性窒素を還元触媒と接触させるな
どの方法により亜硝酸性窒素に還元したのち本発明に供
することができる。本発明で処理の対象となる原水の例
としては、し尿、下水、食品排水、肥料工場排水などが
あげられる。

【０００９】本発明の生物学的窒素除去方法は、亜硝酸
化工程においてアンモニア性窒素を含む原水を好気条件
でアンモニア酸化細菌と接触させてアンモニア性窒素を
亜硝酸性窒素に酸化し、脱窒工程において亜硝酸化液と
アンモニア性窒素を含む原水とを嫌気条件で独立栄養性
脱窒菌と接触させて脱窒を行う。

【００１０】亜硝酸化工程では、原水中のほぼ全部のア
ンモニア性窒素を亜硝酸性窒素に酸化し、アンモニア性
窒素を実質的に残留させず、また硝酸性窒素が実質的に
生成しないように酸化を行う。アンモニア性窒素が残留
しないようにするためには、アンモニア性窒素が酸化さ
れるのに必要な酸素供給量と滞留時間とする。また硝酸
性窒素が生成しないようにするためには、亜硝酸酸化細
菌の増殖を阻害する環境下で亜硝酸化を行えばよい。

【００１１】このような環境としてはｐＨ５〜９、好ま
しくは６〜８、亜硝酸イオン濃度が５０〜１００００ｍ
ｇ−Ｎ／Ｌ、好ましくは２００〜３０００ｍｇ−Ｎ／Ｌ
の条件で亜硝酸化を行えばよく、亜硝酸イオンが不足す
る場合には外部から添加することができる。亜硝酸イオ
ンが上記範囲を超えるときはアンモニア酸化細菌の活性
が低下するので、負荷を下げて亜硝酸化を行うことがで
きる。このように本発明ではアンモニア性窒素を硝酸性
窒素にまで酸化する必要がないので、硝酸化を行う従来
法よりも必要酸素量は少なくなる。

【００１２】脱窒工程では、アンモニア性窒素と亜硝酸
性窒素の比が１：０．５〜２、好ましくは１：１〜１．
５とすることにより脱窒が行われる。本発明では亜硝酸
化工程において原水中のアンモニア性窒素のほぼ全部を
亜硝酸性窒素に転換するので、アンモニア性窒素を含む
原水と、亜硝酸化液との混合割合を制御するだけで上記
比率を制御でき、制御が容易である。また硝酸性窒素が
生成しないため、脱窒工程における脱窒反応の阻害はな
く、効率よく脱窒を行うことができる。

【００１３】脱窒工程では嫌気条件下に反応が行われ、
溶存酸素濃度は２．５ｍｇ／Ｌ以下、好ましくは０．２
ｍｇ／Ｌ以下とすることにより脱窒反応が効率よく進行
する。このような溶存酸素濃度にするためには、原水お
よび亜硝酸化液自体の溶存酸素濃度を低くする方法と、
過剰の溶存酸素を除去する方法とがある。前者の場合、
原水は通常溶存酸素濃度が低いが、亜硝酸化液中には曝
気により溶存酸素濃度が高くなっている。この溶存酸素
濃度を低くするためには亜硝酸化工程における酸素供給
量を少なくし、滞留時間を長くすることができる。溶存
酸素除去の方法としては活性炭処理など、後述の方法を
採用することができる。

【００１４】脱窒工程は独立栄養性脱窒菌による処理で
あるため、ＢＯＤ濃度が５０ｍｇ／Ｌ以下、好ましくは
２０ｍｇ／Ｌ以下とすることにより効率よく脱窒を行う
ことができる。亜硝酸化工程ではＢＯＤは分解されるの
で、原水中のＢＯＤが上記範囲の場合はそのまま脱窒工
程に導入することができる。原水中のＢＯＤ濃度が上記
範囲を超える場合は、好気性処理あるいは従来の従属栄
養型の脱窒処理等によりＢＯＤを除去して本発明の脱窒
工程に導入することができる。

【００１５】本発明の生物学的窒素除去装置を構成する
亜硝酸化装置は、アンモニア性窒素を含む原水を導入
し、好気条件でアンモニア酸化細菌と接触させて、アン
モニア性窒素を亜硝酸性窒素に酸化する装置であり、生
物ろ過式、浮遊式、曝気式など任意のものが使用でき
る。装置内にスポンジなどの浮遊担体を添加し、微生物
の保持量を高く維持するように構成することもできる。

【００１６】亜硝酸化装置は、アンモニア酸化細菌の活
性を高く、かつ亜硝酸酸化細菌の活性が低くなるように
制御され、硝酸の生成を抑制する。すなわち、亜硝酸型
の硝酸が進行するように制御される。例えば、装置内の
被処理液のｐＨが５〜９、好ましくは６〜８、亜硝酸イ
オン濃度が５０〜１００００ｍｇ−Ｎ／Ｌ、好ましくは
２００〜３０００ｍｇ−Ｎ／Ｌ、温度が１０〜４０℃、
好ましくは２０〜３５℃、窒素負荷が０．１〜３ｋｇ−
Ｎ／ｍ³・ｄａｙ、好ましくは０．２〜１ｋｇ−Ｎ／ｍ³
・ｄａｙになるように制御する。また装置内の被処理液
の溶存酸素濃度を下げたり、硫化物などの亜硝酸酸化菌
の生育を阻害する物質を添加して、亜硝酸化が進行する
ように制御することもできる。

【００１７】本発明の生物学的窒素除去装置を構成する
脱窒装置は、亜硝酸化装置で処理された亜硝酸化液と、
アンモニア性窒素を含む原水とを導入し、嫌気条件で独
立栄養性脱窒菌と接触させ脱窒を行う装置であり、生物
ろ過式、浮遊式など任意のものが使用できる。脱窒装置
は独立栄養性脱窒菌の脱窒能が高くなる条件に制御さ
れ、例えば装置内の被処理液の温度が１０〜４０℃、好
ましくは２０〜３５℃、ｐＨが５〜９、好ましくは６〜
８、溶存酸素濃度が０〜２．５ｍｇ／Ｌ、好ましくは０
〜０．２ｍｇ／Ｌ、ＢＯＤ濃度が０〜５０ｍｇ／Ｌ、好
ましくは０〜２０ｍｇ／Ｌ、窒素負荷が０．１〜５ｋｇ
−Ｎ／ｍ³・ｄａｙ、好ましくは０．２〜２ｋｇ−Ｎ／
ｍ³・ｄａｙに制御される。

【００１８】脱窒装置に導入される亜硝酸化液と原水と
の混合液は、通常亜硝酸性窒素とアンモニア性窒素との
モル（亜硝酸性窒素／アンモニア性窒素）が０．５〜
２、好ましくは１〜１．５、溶存酸素濃度が０〜２．５
ｍｇ／Ｌ、好ましくは０〜０．２ｍｇ／Ｌ、ＢＯＤ濃度
が０〜５０ｍｇ／Ｌ、好ましくは０〜２０ｍｇ／Ｌに制
御される。

【００１９】脱窒装置に導入する原水は、亜硝酸化装置
での亜硝酸化に供した原水と同じ原水、すなわち同じ処
理系の原水であってもよいし、別の処理系の原水であっ
てもよい。亜硝酸化液と原水との導入比は、亜硝酸性窒
素とアンモニア性窒素との比（亜硝酸性窒素／アンモニ
ア性窒素）が上記範囲となる比に制御することができ
る。

【００２０】独立栄養性脱窒菌は溶存酸素およびＢＯＤ
により活性が阻害され、これらの濃度が高くなるに従っ
て脱窒能が低下するので、脱窒装置内の被処理液のこれ
らの濃度は前記範囲に制御するのが好ましい。亜硝酸化
液と原水とを単に混合した混合液またはこれらを別々に
脱窒装置に導入するだけで装置内の被処理液の溶存酸素
濃度およびＢＯＤ濃度が前記範囲に入る場合には、これ
らを除去する装置を設ける必要はなく、亜硝酸化液はそ
のまま脱窒槽に導入される。一方、亜硝酸化液と原水と
を単に混合した混合液またはこれらを別々に脱窒装置に
導入するだけでは装置内の被処理液の溶存酸素濃度およ
びＢＯＤ濃度が前記範囲に入らない場合には、亜硝酸化
装置における曝気量を少なくして溶存酸素濃度を低下さ
せるか、あるいはこれらを除去する溶存酸素除去装置お
よび／またはＢＯＤ除去装置を亜硝酸化装置と脱窒装置
との間に設けて、溶存酸素および／またはＢＯＤを除去
する。またこれらを組み合せることもできる。

【００２１】亜硝酸化液の溶存酸素濃度は、曝気のため
の酸素供給量を少なくすることにより調整することがで
きる。例えば、亜硝酸化装置と脱窒装置との間に溶存酸
素除去装置を設けず、亜硝酸化液と原水との混合液を生
物ろ過式の脱窒装置に通水して脱窒する場合は、曝気の
ための酸素供給量を少なくして亜硝酸化液の溶存酸素濃
度が低くなるように制御し、混合液の溶存酸素濃度を
２．５ｍｇ／Ｌ以下、好ましくは０．２ｍｇ／Ｌ以下に
する。この場合、亜硝酸化液にアンモニア性窒素が残留
してもよいが、できるだけ亜硝酸性窒素にまで酸化する
のが好ましい。

【００２２】本発明の生物学的窒素除去装置において亜
硝酸化液および原水から溶存酸素を除去する場合に設け
られる溶存酸素除去装置は、亜硝酸化装置で処理された
亜硝酸化液と、アンモニア性窒素を含む原水とを導入
し、これらの混合液から溶存酸素を除去する装置であ
る。このような溶存酸素除去装置としては、後段の独立
栄養性脱窒菌による脱窒に悪影響を与えないで溶存酸素
を除去できる装置が制限なく使用できる。例えば、次の
装置などがあげられる。

【００２３】１）被処理液に接触する気体の圧力を下げ
ることによって酸素の溶解度を下げ、被処理液中から溶
存酸素を除去する真空式脱気装置。 ２）酸素を透過させ、水を透過させないガス分離膜を備
え、液と反対側を減圧することによって、被処理液中の
溶存酸素を減圧側に送り出す脱気膜装置。 ３）被処理液に還元剤である水素ガスを注入溶解させた
後、脱酸素樹脂充填層に通液し、脱酸素樹脂の触媒作用
により脱酸素を行う脱酸素樹脂塔。 ４）活性炭充填層に被処理液を通液し、溶存酸素を二酸
化炭素に変換して除去する活性炭塔。 ５）窒素ガス、メタンガス、アルゴンガス、ヘリウムガ
ス、炭酸ガスまたはこれらの混合ガスなどの酸素を含ま
ないガスを曝気し、溶存酸素を除去する無酸素ガス曝気
装置。窒素ガスとしては後段の脱窒装置で発生する窒素
ガスを使用することもできる。また本発明の生物学的窒
素除去装置の前段または後段に嫌気発酵装置を設けた場
合には、そこから発生するメタンガスや炭酸ガスおよび
これらの混合ガスを利用することもできる。 ６）還元剤である亜硫酸ナトリウム、メタ重亜硫酸、コ
ハク酸またはヒドラジンなどを被処理液に添加して溶存
酸素濃度を低下させる脱酸素剤添加装置。

【００２４】溶存酸素除去装置では、脱酸素処理液の溶
存酸素濃度が前記のように０〜２．５ｍｇ／Ｌ、好まし
くは０〜０．２ｍｇ／Ｌになるように溶存酸素を除去す
るのが望ましい。溶存酸素除去装置に導入する原水は、
脱窒装置に導入する原水と同様に、同じ処理系の原水で
あってもよいし、別の処理系の原水であってもよい。溶
存酸素を除去した脱酸素処理液は後段の脱窒装置に導入
して脱窒処理する。

【００２５】本発明の生物学的窒素除去装置において亜
硝酸化液および原水からＢＯＤを除去する場合に設けら
れるＢＯＤ除去装置は、亜硝酸化装置で処理された亜硝
酸化液と、アンモニア性窒素を含む原水とを導入し、Ｂ
ＯＤを生物的に除去する装置であり、生物ろ過式、浮遊
式、流動床式など任意のものが使用できる。装置内にス
ポンジなどの浮遊担体を添加し、微生物の保持量を高く
維持するように構成することもできる。ＢＯＤ除去装置
では、脱ＢＯＤ処理液のＢＯＤ濃度が前記のように０〜
５０ｍｇ／Ｌ、好ましくは０〜２０ｍｇ／Ｌになるよう
にＢＯＤを除去するのが望ましい。

【００２６】ＢＯＤ除去装置でＢＯＤを生物的に除去す
ると汚泥が発生するが、この汚泥が後段の脱窒装置に流
入すると、自己分解によってさまざまなＢＯＤ成分を生
成するため、ＢＯＤ除去装置の後段に沈殿池、膜分離装
置、ろ過塔などの固液分離装置を設置して汚泥を分離
し、脱窒装置への流入を防止するのが好ましい。この場
合、ＢＯＤ除去装置を生物ろ過式にすると、ＢＯＤ分解
と汚泥の捕捉とが同時に一つの装置で行うことができる
ので好ましい。沈殿池、膜分離装置などを使用して汚泥
を濃縮する場合、分離汚泥を前段の亜硝酸化装置やＢＯ
Ｄ除去装置に戻し、各装置内の汚泥濃度を高くして処理
能力を高くすることもできる。ＢＯＤ除去装置は嫌気処
理装置、特に嫌気条件で従属栄養性脱窒菌と接触させ脱
窒を行う脱窒型ＢＯＤ除去装置が好ましい。ＢＯＤ除去
装置として嫌気処理装置を採用した場合、ＢＯＤ除去と
溶存酸素の除去とを一つの装置で同時に行うことができ
る。

【００２７】ＢＯＤ除去装置に導入する原水は、脱窒装
置に導入する原水と同様に、同じ処理系の原水であって
もよいし、別の処理系の原水であってもよい。ＢＯＤを
除去した脱ＢＯＤ処理液は後段の脱窒装置に導入して脱
窒処理する。溶存酸素除去装置とＢＯＤ除去装置とは併
設することができる。

【００２８】嫌気性のＢＯＤ除去装置においては、ＢＯ
Ｄ除去装置に導入される亜硝酸化液量および原水量を前
記式〔１〕を満たすように制御するのが好ましい。式
〔１〕が成立するように原水導入比ｒを制御することに
より、脱窒装置においてアンモニア性窒素と亜硝酸性窒
素とを効果的に反応させ、これにより最終処理水中の全
窒素濃度を低くして高い処理水質を得ることができる。

【００２９】前記式〔１〕について詳しく説明する。ｒ
を、ＢＯＤ除去装置に導入される亜硝酸化液量とＢＯＤ
除去装置に導入される原水量との合計に対するＢＯＤ除
去装置に導入される原水量で示される原水導入比、Ｎを
原水のアンモニア性窒素濃度（ｍｇ−Ｎ／Ｌ）、Ｂを原
水のＢＯＤ濃度（ｍｇ／Ｌ）、ａを、脱窒装置において
反応するアンモニア性窒素濃度（ｍｇ−Ｎ／Ｌ）と亜硝
酸性窒素濃度（ｍｇ−Ｎ／Ｌ）との比（亜硝酸性窒素濃
度／アンモニア性窒素濃度）を示す定数であり、０．５
〜２の数、ｂを、ＢＯＤ除去装置において亜硝酸性窒素
１ｍｇ−Ｎ／Ｌが脱窒される際に消費されるＢＯＤ濃度
（ｍｇ／Ｌ）を示す定数であり、１．５〜７の数とす
る。

【００３０】この場合、ＢＯＤ除去装置に流入するＢＯ
Ｄ濃度はＢ・ｒ（ｍｇ／Ｌ）で示される。また亜硝酸化
装置で生成する亜硝酸性窒素であって、ＢＯＤ除去装置
に流入する亜硝酸性窒素濃度はＮ・（１−ｒ）（ｍｇ−
Ｎ／Ｌ）で示される。またＢＯＤ除去装置で起こる脱窒
によって亜硝酸の一部が消費されるので、脱窒装置に流
入する亜硝酸性窒素濃度はＮ・（１−ｒ）−Ｂ・ｒ・１
／ｂ（ｍｇ−Ｎ／Ｌ）で示される。また原水に由来する
アンモニア性窒素であって、脱窒装置に流入するアンモ
ニア性窒素濃度はＮ・ｒ（ｍｇ−Ｎ／Ｌ）で示される。

【００３１】従って、脱窒装置においてアンモニア性窒
素と亜硝酸性窒素とが効果的に反応し、処理水中の全窒
素濃度が最小になる場合、下記式〔２〕の関係式が成立
することになり、この式〔２〕を原水導入比ｒに関して
解くと、前記式〔１〕が得られる。

【数３】 ａ＝｛Ｎ・（１−ｒ）−Ｂ・ｒ・１／ｂ｝／（Ｎ・ｒ） …〔２〕

【００３２】またＢＯＤ除去装置においては、ＢＯＤ除
去装置に導入される亜硝酸化液量および原水量を下記式
（１’）を満たすように制御するのがさらに好ましい。

【数４】 ｒ＝ｂ’・Ｎ／（ａ’・ｂ’・Ｎ＋ｂ’・Ｎ＋Ｂ） …〔１’〕 （式〔１’〕中、ｒ、ＮおよびＢは前記式〔１〕と同じ
である。ａ’は前記式〔１〕のａと同じ意味の定数であ
り、１〜１．５の数、ｂは前記式〔１〕のｂと同じ意味
の定数であり、２〜５の数である。）

【００３３】なお、式〔１〕では亜硝酸化装置でのアン
モニア性窒素の除去率を１００％とし、また亜硝酸化装
置処理液中に残存した溶存酸素を利用した好気性従属栄
養性細菌によるＢＯＤ分解を無視している。必要な場合
は、これらを考慮して式〔１〕を補正すればよい。

【００３４】

【作用】亜硝酸化装置では、アンモニア性窒素を含む原
水が導入され、曝気により好気条件でアンモニア酸化細
菌と接触させ亜硝酸化が行われ、アンモニア性窒素が亜
硝酸性窒素に変換される。ここでは原水中のアンモニア
性窒素のほぼ全量が亜硝酸性窒素に酸化され、亜硝酸性
窒素が硝酸性窒素に酸化されない条件下に亜硝酸化が行
われる。この亜硝酸化装置では原水中のアンモニア性窒
素を残留させる必要がなく、実質的に全部を亜硝酸性窒
素に酸化すればよいので、制御が容易である。またアン
モニア性窒素を硝酸性窒素にまで酸化する必要はないの
で、酸素の供給量を少なくすることができ、このためラ
ンニングコストを削減することができる。

【００３５】溶存酸素除去装置では亜硝酸化装置で処理
された亜硝酸化液と、アンモニア性窒素を含む原水とが
混合され、この混合液中の溶存酸素が除去される。独立
栄養性脱窒菌の脱窒能は溶存酸素により低下するので、
被脱窒処理液の溶存酸素濃度が２．５ｍｇ／Ｌ、好まし
くは０．２ｍｇ／Ｌを超えるような場合、例えば脱窒装
置に導入される亜硝酸化液と原水との混合液の溶存酸素
濃度が２．５ｍｇ／Ｌ、好ましくは０．２ｍｇ／Ｌを超
え、かつこの混合液のＢＯＤ濃度が低い場合などには、
生物ろ過式の脱窒装置の前段に溶存酸素除去装置を設
け、脱酸素処理液中の溶存酸素濃度を２．５ｍｇ／Ｌ、
好ましくは０．２ｍｇ／Ｌ以下に低下させた後、この脱
酸素処理液を後段の脱窒装置に導入するのが好ましい。
生物ろ過式の脱窒装置の代わりに浮遊式の脱窒槽を採用
する場合も、溶存酸素除去装置を設けて脱酸素処理液中
の溶存酸素濃度を２．５ｍｇ／Ｌ、好ましくは０．２ｍ
ｇ／Ｌ以下に低下させた後、この脱酸素処理液を後段の
脱窒装置に導入するのが好ましい。この場合、脱酸素処
理液は脱窒槽の槽内液で希釈されるので、希釈された槽
内液（被処理液）の溶存酸素濃度は脱酸素処理液より低
くなる。

【００３６】なお、脱窒装置に導入される亜硝酸化液お
よび原水を混合した被脱窒処理液の溶存酸素濃度が上記
範囲内の場合、あるいはこれよりも多い溶存酸素が含ま
れていても脱窒装置内でアンモニアやＢＯＤが酸化され
ることにより溶存酸素が消費され、嫌気条件が維持され
る場合には溶存酸素除去装置は必ずしも必要としない。
しかし、溶存酸素除去装置を設けたほうが脱窒装置全体
を効率的に独立栄養性の脱窒反応に利用することができ
るため、高い処理水質が得られる。このように、溶存酸
素除去装置を設けることにより、脱窒装置が嫌気状態に
維持され、脱窒装置における脱窒がより効率よく行われ
るとともに、高い処理水質が得られる。

【００３７】ＢＯＤ除去装置では亜硝酸化装置で処理さ
れた亜硝酸化液と、アンモニア性窒素を含む原水とが混
合され、この混合液中のＢＯＤが除去される。独立栄養
性脱窒菌の脱窒能はＢＯＤにより低下するので、被脱窒
処理液のＢＯＤ濃度が５０ｍｇ／Ｌを超えるような場合
には、例えば生物ろ過式の脱窒装置の前段にＢＯＤ除去
装置を設けて脱ＢＯＤ処理液中のＢＯＤ濃度を５０ｍｇ
／Ｌ以下、好ましくは２０ｍｇ／Ｌ以下に低下させた
後、この脱ＢＯＤ処理液を後段の脱窒装置に導入するの
が好ましい。生物ろ過式の脱窒装置の代わりに浮遊式の
脱窒槽を採用する場合も、ＢＯＤ除去装置を設けて脱Ｂ
ＯＤ処理液中のＢＯＤ濃度を５０ｍｇ／Ｌ以下、好まし
くは２０ｍｇ／Ｌ以下に低下させた後、この脱ＢＯＤ処
理液を後段の脱窒装置に導入するのが好ましい。この場
合、脱ＢＯＤ処理液は脱窒槽の槽内液で希釈されるの
で、希釈された槽内液（被処理液）のＢＯＤ濃度は脱Ｂ
ＯＤ処理液より低くなる。

【００３８】このように、ＢＯＤ除去装置を設けること
により、脱窒装置における独立栄養性脱窒菌の脱窒能の
低下が防止され、脱窒装置における脱窒がより効率よく
行われるとともに、高い処理水質が得られる。被脱窒処
理液のＢＯＤ濃度が５０ｍｇ／Ｌ以下、好ましくは２０
ｍｇ／Ｌ以下の場合にはＢＯＤ除去装置を省略すること
ができる。ＢＯＤ除去装置として従属栄養性脱窒菌によ
る脱窒型ＢＯＤ除去装置を採用した場合、亜硝酸化液に
含まれている亜硝酸性窒素を電子受容体とした脱窒反応
によってＢＯＤが分解除去される。またこの脱窒型ＢＯ
Ｄ除去装置では亜硝酸化液中の溶存酸素が好気性の従属
栄養細菌によるＢＯＤ分解に伴って消費されるため、後
段の脱窒装置の嫌気性を保つ上でも都合がよい。

【００３９】ＢＯＤ除去装置として従属栄養性脱窒菌に
よる脱窒型ＢＯＤ除去装置を採用した場合、ＢＯＤ除去
装置内で亜硝酸化液と原水とが混合されると、この混合
液中には通常原水に由来するＢＯＤが存在するため、亜
硝酸性窒素の一部が従属栄養性の脱窒菌によって消費さ
れる。このため、亜硝酸性窒素の減少分を考慮して原水
導入比を決定しなければ最終処理水中に未反応のアンモ
ニア性窒素が残存する恐れがあるが、前記式〔１〕を満
足するように原水導入比ｒを決定することにより、この
ような水質低下も容易に防止することができる。

【００４０】脱窒装置では、溶存酸素濃度が低い亜硝酸
性窒素を含む亜硝酸化液とアンモニア性窒素を含む原水
とが導入され、あるいは亜硝酸化液と原水との混合液か
ら溶存酸素が除去された脱酸素処理液および／またはＢ
ＯＤが除去された脱ＢＯＤ処理液が導入され、嫌気条件
で独立栄養性脱窒菌と接触させ脱窒が行われる。独立栄
養性脱窒菌は、有機物を添加しなくても亜硝酸性窒素と
アンモニア性窒素とを反応させて脱窒することができる
ので、低コストでの処理が可能である。

【００４１】本発明で用いられる独立栄養性脱窒菌は、
次のような方法により得ことができる。浮遊汚泥方式
（ＳＲＴを１５ｄ以上）または生物膜方式のリアクター
に植種源として排水処理プラント、下水処理またはし尿
処理等の脱窒汚泥を添加し、温度１０〜４０℃、ｐＨ５
〜９、ＢＯＤ濃度２０ｍｇ／Ｌ以下、嫌気条件下（溶存
酸素濃度０．２ｍｇ／Ｌ以下）に、アンモニア性窒素、
亜硝酸性窒素および無機炭酸を含む無機培地を通水す
る。その際、リアクターに対するアンモニア性窒素、亜
硝酸性窒素の負荷は、処理水中の両者の濃度が１〜２０
０ｍｇ−Ｎ／Ｌになるように調整する。このようにして
３０〜３６０日程度通水を継続すると、アンモニア性窒
素および亜硝酸性窒素が除去されるようになり、リアク
ターに独立栄養性脱窒菌が集積してくる。さらに通水を
継続すると、例えば１〜２年通水すると、アンモニア性
窒素除去速度と亜硝酸性窒素除去速度とを合計したリア
クターの全窒素除去速度が１〜２ｋｇ−Ｎ／ｍ³・ｄａ
ｙ以上となる程度の独立栄養性脱窒菌が集積してくる。
菌が集積するに従って、アンモニア性窒素除去速度およ
び亜硝酸性窒素除去速度がどちらも増加してくるので、
基質不足にならないように負荷を増加させる。前記無機
培地としては、通常の微生物を培養する際に培地添加す
る程度の金属塩を含むものを使用し、これらの一部を含
む水道水や工場排水などを用いる場合は、別途添加する
必要はない。培地中の炭酸塩のモル濃度は、培地中のア
ンモニア性窒素のモル数の０．０５倍以上のモル数とな
るようにする。

【００４２】本発明の生物学的窒素除去装置では亜硝酸
化装置および独立栄養性脱窒菌による脱窒装置を備え、
アンモニア性窒素を含む原水を亜硝酸化装置においてア
ンモニア性窒素のほぼ全量を亜硝酸性窒素に変換したの
ち脱窒装置に導入し、これとは別にアンモニア性窒素を
含む原水を亜硝酸化装置をバイパスさせて脱窒装置に導
入し、この混合液を脱窒処理している。このため、亜硝
酸化装置ではアンモニア性窒素のほぼ全量を亜硝酸性窒
素に変換するように制御すればよく、亜硝酸化装置の制
御が簡単になる。またそれぞれの装置への原水の導入比
を制御するだけで、脱窒装置におけるアンモニア性窒素
と亜硝酸性窒素との比を容易に適切な範囲に調整するこ
とができ、高い処理効率が得られる。なお、亜硝酸化装
置をバイパスさせて脱窒装置に導入する原水は、亜硝酸
化装置に導入する原水の一部を亜硝酸化装置の前段で分
岐させた原水であってもよいし、亜硝酸化装置に導入す
る原水とは別の系から供給される原水であってもよい。
また独立栄養性脱窒菌の脱窒能が溶存酸素および／また
はＢＯＤ成分により低下する場合は、溶存酸素除去装置
および／またはＢＯＤ除去装置を設けて溶存酸素および
／またはＢＯＤ成分を除去することにより、アンモニア
性窒素を含む原水を低コストでしかも容易に高い処理水
質で処理することができる。

【００４３】

【発明の効果】本発明の生物学的窒素除去方法は、アン
モニア性窒素を亜硝酸性窒素に酸化する亜硝酸化工程、
および亜硝酸化工程で処理された亜硝酸化液と、アンモ
ニア性窒素を含む原水とを、嫌気条件で独立栄養性脱窒
菌と接触させて脱窒を行う脱窒工程を有するので、亜硝
酸化工程における亜硝酸化のための制御、ならびに脱窒
工程に導入するアンモニア性窒素と亜硝酸性窒素との比
の調整が容易になるとともに、硝酸化の必要がないため
酸素供給量が少なくてもよく、このためアンモニア性窒
素を含む原水を低コストでしかも容易に高い処理水質で
生物学的に処理することができる。

【００４４】本発明の請求項２の生物学的窒素除去装置
は、アンモニア性窒素を亜硝酸性窒素に酸化する亜硝酸
化装置、およびこの亜硝酸化装置で処理された亜硝酸化
液と、アンモニア性窒素を含む原水とを導入し、嫌気条
件で独立栄養性脱窒菌と接触させ脱窒を行う脱窒装置を
備えているので、亜硝酸化工程における亜硝酸化のため
の制御、ならびに脱窒工程に導入するアンモニア性窒素
と亜硝酸性窒素との比の調整が容易になるとともに、硝
酸化の必要がないため酸素供給量が少なくてもよく、こ
のためアンモニア性窒素を含む原水を低コストでしかも
容易に高い処理水質で生物学的に処理することができ
る。本発明の請求項３の生物学的窒素除去装置は、溶存
酸素除去装置を備えているので、溶存酸素による独立栄
養性脱窒菌の脱窒能の低下を防止して、アンモニア性窒
素を含む原水を低コストでしかも容易に高い処理水質で
生物学的に処理することができる。本発明の請求項５の
生物学的窒素除去装置は、ＢＯＤ除去装置を備えている
ので、ＢＯＤによる独立栄養性脱窒菌の脱窒能の低下を
防止して、アンモニア性窒素を含む原水を低コストでし
かも容易に高い処理水質で生物学的に処理することがで
きる。

【００４５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面の実施例によ
り説明する。図１は実施例の生物学的窒素除去装置を示
す系統図であり、ＢＯＤ濃度が低い、例えば５０ｍｇ／
Ｌ以下の原水の処理に好適に用いられる装置である。図
１において、１は亜硝酸化槽、２は浮遊式の独立栄養性
脱窒槽、３は固液分離装置であり、これらは連絡路４、
５で連絡している。

【００４６】亜硝酸化槽１には原水路６、ｐＨ調整剤供
給路７ａ、薬剤供給路７ｂおよび連絡路４が接続し、槽
内部には空気供給路８から連絡する散気装置９が設けら
れている。また、槽内には生物汚泥を担持するためのス
ポンジ１０が添加されている。脱窒槽２には原水路６か
ら分岐したバイパス原水路１１、返送汚泥路１２、排ガ
ス路１３、ｐＨ調整剤供給路１４および連絡路４、５が
接続し、槽内部には撹拌器１５が設けられている。固液
分離装置３には連絡路５、処理水路１６および汚泥取出
路１７が接続し、汚泥取出路１７は返送汚泥路１２およ
び余剰汚泥路１８に分岐している。

【００４７】図１の装置で生物学的窒素除去を行うに
は、原水路６から原水の一部を亜硝酸化槽１に導入し、
槽内のアンモニア酸化細菌を含む生物汚泥と混合し、散
気装置９から曝気して、アンモニア酸化細菌によりアン
モニア性窒素を亜硝酸性窒素に酸化する。曝気により槽
内液中の溶存酸素濃度が増加するが、図１のように後段
に溶存酸素を除去する手段を設けない場合は、曝気する
空気の量を少なくして、できるだけ溶存酸素濃度が低く
なるように曝気する。この場合、亜硝酸化効率が低下す
るので、処理系全体の処理量を溶存酸素除去装置を設け
た場合と同等にするには、亜硝酸化槽１の容量を大きく
するなどして滞留時間を長くする。

【００４８】亜硝酸化槽１は、槽内の混合液のｐＨが５
〜９、好ましくは６〜８、亜硝酸イオン濃度が５０〜１
００００ｍｇ−Ｎ／Ｌ、好ましくは２００〜３０００ｍ
ｇ−Ｎ／Ｌ、温度が１０〜４０℃、好ましくは２０〜３
５℃、窒素負荷が０．１〜３ｋｇ−Ｎ／ｍ³・ｄａｙ、
好ましくは０．２〜１ｋｇ−Ｎ／ｍ³・ｄａｙになるよ
うに制御することにより、亜硝酸化を進行させる。

【００４９】亜硝酸化槽１の槽内液のｐＨは、例えば炭
酸ナトリウム、水酸化ナトリウム等のアルカリ；塩酸、
硝酸等の酸などのｐＨ調整剤をｐＨ調整剤供給路７ａか
ら添加することにより上記範囲に制御することができ
る。亜硝酸化槽１ではアンモニアの酸化に伴ってｐＨが
低下するので、通常アルカリを添加してｐＨを調整す
る。また亜硝酸イオン濃度を上記範囲に維持することに
より、硝酸化が防止され、アンモニア性窒素は亜硝酸性
窒素に酸化される。亜硝酸イオン濃度が上記範囲より低
い場合は、例えば亜硝酸ナトリウムなどの亜硝酸塩を薬
剤供給路７ｂから添加することにより上記範囲に制御す
ることができる。亜硝酸塩の添加は、処理の開始から亜
硝酸化が定着するまでの期間添加すればよく、亜硝酸化
が定着している場合には、槽内の亜硝酸濃度は通常前記
範囲にあるので、添加を省略することができる。亜硝酸
イオン濃度が上記範囲を超える場合にはアンモニア性窒
素の負荷を下げて処理を行う。なお亜硝酸化槽１にはｐ
Ｈおよび亜硝酸イオン濃度の検出装置が設けられている
が図示は省略されている。

【００５０】亜硝酸化槽１内の亜硝酸化液は連絡路４か
ら脱窒槽２に導入するとともに、バイパス原水路１１か
ら原水の他の一部を導入し、槽内の独立栄養性脱窒菌を
含む生物汚泥と混合し、嫌気条件下に撹拌器１５で緩や
かに撹拌しながら脱窒を行う。脱窒槽２の槽内液の溶存
酸素濃度は、亜硝酸化槽１における曝気量を調整するこ
とにより２．５ｍｇ／Ｌ以下、好ましくは０．２ｍｇ／
Ｌ以下に維持される。独立栄養性脱窒菌を用いた上記の
脱窒では、従属栄養性脱窒菌を用いて脱窒を行う従来の
方法では必要となる電子供与体の添加は不要である。こ
のようにして脱窒を行うと、独立栄養性脱窒菌により、
原水に由来するアンモニア性窒素と亜硝酸化液に由来す
る亜硝酸性窒素とが反応し、窒素ガスが生成する。生成
する窒素ガスは排ガス路１３から系外に排出する。

【００５１】脱窒槽２は独立栄養性脱窒菌の脱窒能が高
くなる条件に維持され、例えば槽内液の温度が１０〜４
０℃、好ましくは２０〜３５℃、ｐＨが５〜９、好まし
くは６〜８、溶存酸素濃度が０〜２．５ｍｇ／Ｌ、好ま
しくは０〜０．２ｍｇ／Ｌ、ＢＯＤ濃度が０〜５０ｍｇ
／Ｌ、好ましくは０〜２０ｍｇ／Ｌ、窒素負荷が０．１
〜５ｋｇ−Ｎ／ｍ³・ｄａｙ、好ましくは０．２〜２ｋ
ｇ−Ｎ／ｍ³・ｄａｙに制御される。

【００５２】脱窒槽２の槽内液のｐＨは、必要により塩
酸、硝酸等の酸；炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム等
のアルカリなどのｐＨ調整剤をｐＨ調整剤供給路１４か
ら添加することにより上記範囲に制御することができる
が、アンモニア性窒素を電子供与体、亜硝酸性窒素を電
子受容体とする独立栄養性脱窒菌による脱窒反応の場合
は、ｐＨ変動は小さいのでｐＨ調整は省略することもで
きる。また亜硝酸性窒素／アンモニア性窒素の比は、バ
イパス原水路１１から導入する原水の量を調整すること
により上記範囲に制御する。

【００５３】脱窒液は連絡路５から固液分離装置３に導
入し、固液分離する。分離液は処理水として処理水路１
６から系外に排出し、分離汚泥は汚泥取出路１７から取
り出し、返送汚泥路１２から脱窒槽２に返送する。余剰
汚泥が生じる場合は、余剰汚泥路１８から系外に排出す
る。

【００５４】図１の装置では、亜硝酸化槽１にスポンジ
１０を添加しているが、添加しなくてもよい。スポンジ
１０を添加しない場合、亜硝酸化槽１の生物汚泥の濃度
が低下して処理に支障をきたす恐れがあるため、亜硝酸
化槽１の後段に固液分離装置を設け、この固液分離装置
で分離した汚泥を亜硝酸化槽１に返送するのがよい。ま
た脱窒槽２としては浮遊式の脱窒槽の代わりに生物ろ過
式の脱窒塔などを採用することもでき、この場合後段の
固液分離装置３は省略することができる。また返送汚泥
は脱窒槽２に返送しているが、亜硝酸化槽１に返送する
こともできる。原水のＢＯＤ濃度が高い場合は、この原
水は亜硝酸化槽１に導入して処理し、脱窒槽２にはＢＯ
Ｄ濃度が低い別の処理系の原水を導入し、脱窒槽２内の
ＢＯＤ濃度を５０ｍｇ／Ｌ以下、好ましくは２０ｍｇ／
Ｌ以下に維持して処理するのが好ましい。

【００５５】このような生物学的窒素除去においては、
亜硝酸化槽１においてアンモニア性窒素を硝酸にまで酸
化する必要がないので、散気装置９から供給する空気の
量は少なくてもよく、このため曝気にかかるエネルギー
を低減することができる。また脱窒槽２には電子供与体
となるメタノールなどの有機物を添加する必要がないの
で、添加剤のコストを低減することができる。さらにバ
イパス原水路１１から脱窒槽２に導入する原水量を制御
するだけでアンモニア性窒素と亜硝酸性窒素とを過不足
なく反応させることができ、高い処理水質を得ることが
できるので、処理および制御が簡単である。このよう
に、図１の装置においては、アンモニア性窒素を含む原
水を低コストで、しかも簡単に、かつ高い処理水質で処
理することができる。

【００５６】図２は溶存酸素除去装置として活性炭塔２
１を備えた生物学的窒素除去装置を示す系統図である。
溶存酸素除去装置として活性炭塔２１を用いる場合、活
性炭により溶存酸素が除去されるとともに、活性炭に付
着した微生物によりＢＯＤも除去されるため、ＢＯＤを
含む原水の処理にも使用でき、例えばＢＯＤ濃度が５０
ｍｇ／Ｌを超える原水の処理にも好適に用いられる装置
であり、溶存酸素およびＢＯＤによる独立栄養性脱窒菌
の活性の低下を防止して原水を処理する装置である。

【００５７】図２において、２１は活性炭塔であり、下
部には亜硝酸化槽１から連絡する連絡路２６、上部には
脱窒装置２４に連絡する連絡路２７が接続し、内部には
活性炭が充填された活性炭層２２が形成され、亜硝酸化
液と原水との混合液を上向流で通液して溶存酸素を除去
するように構成されている。２４は生物ろ過式の脱窒装
置であり、下部には活性炭塔２１から連絡する連絡路２
７、上部には処理水路１６および排ガス路１３が接続
し、装置内部には独立栄養性脱窒菌を含む生物層２５が
形成され、脱酸素処理液を上向流で通液して脱窒するよ
うに構成されている。バイパス原水路１１は連絡路２６
に接続し、連絡路２６中で亜硝酸化液と原水とが混合さ
れるように構成されている。連絡路２７にはｐＨ調整剤
供給路２８が接続し、脱酸素処理液にｐＨ調整剤が混合
されるように構成されている。他の構成は図１の装置と
同じである。

【００５８】図２の装置では、亜硝酸化槽１の後段に溶
存酸素除去装置として活性炭塔２１を設けているので、
亜硝酸化槽１における曝気量を少なくする必要はなく、
アンモニア性窒素の全量が亜硝酸性窒素に酸化されるよ
うに曝気して亜硝酸化処理する。この亜硝酸化液と原水
とが連絡路２６中で混合され、この混合液を上向流で活
性炭層２２を通過させて溶存酸素を除去する。活性炭塔
２１では、脱窒装置２４の独立栄養性脱窒菌の活性が高
く維持される濃度まで溶存酸素を除去する。例えば、連
絡路２７から脱窒装置２４に導入される脱酸素処理液の
溶存酸素濃度が０〜２．５ｍｇ／Ｌ、好ましくは０〜
０．２ｍｇ／Ｌにまで低下するように溶存酸素を除去す
る。活性炭塔２１では活性炭に付着した微生物によりＢ
ＯＤも除去される。溶存酸素が除去された脱酸素処理液
は連絡路２７から取り出し、必要によりｐＨ調整剤供給
路２８からｐＨ調整剤を添加したのち脱窒装置２４に導
入し、生物層２５を上向流で通過させて脱窒を行う。他
の操作は図１と同じである。

【００５９】図２の装置では、脱窒を行う前に亜硝酸化
液と原水との混合液を活性炭塔２１に導入して溶存酸素
を除去しているので、脱窒装置２４における溶存酸素に
よる独立栄養性脱窒菌の脱窒能の低下を防止して、低コ
ストで、しかも簡単に、かつ高い処理水質で処理するこ
とができる。活性炭塔２１の代わりに真空式脱気装置、
ガス分離膜を備えた脱気膜装置、脱酸素樹脂塔、無酸素
ガス曝気装置、脱酸素剤添加装置などを用いることもで
きる。これらの溶存酸素除去装置を用いる場合はＢＯＤ
は除去されないので、ＢＯＤ濃度が低い、例えば５０ｍ
ｇ／Ｌ以下の原水を処理するのが好ましい。

【００６０】図３はＢＯＤ除去装置として従属栄養性脱
窒菌による脱窒槽（以下、従属栄養性脱窒槽という）を
備えた生物学的窒素除去装置を示す系統図であり、ＢＯ
Ｄ濃度が高い、例えば５０ｍｇ／Ｌを超える原水の処理
に用いられる装置である。図３において、３０は従属栄
養性脱窒槽であり、連絡路３１、３２、ｐＨ調整剤供給
路３３および排ガス路３４が接続し、内部には窒素供給
路３５から連絡する散気装置３６および撹拌器３７が設
けられ、嫌気条件下に従属栄養性脱窒菌を含む生物汚泥
の脱窒作用により、脱窒およびＢＯＤ成分の分解が行わ
れるように構成されている。３８はスポンジである。４
０は濃縮装置であり、連絡路３２、４１および濃縮液取
出路４２が接続し、装置内部に分離膜４３が設けられて
いる。連絡路３２にはポンプＰ₁が設けられている。濃
縮液取出路４２は濃縮液循環路４４および余剰汚泥路４
５に分岐し、濃縮液循環路４４は濃縮汚泥が亜硝酸化槽
１に循環されるように亜硝酸化槽１に連絡している。連
絡路４１にはｐＨ調整剤供給路４６が接続し、脱ＢＯＤ
処理液にｐＨ調整剤が混合されるように構成されてい
る。他の構成は図１または図２の装置と同じである。

【００６１】図３の装置では、亜硝酸化液およびバイパ
ス原水路１１から原水を従属栄養性脱窒槽３０に導入
し、槽内の従属栄養性脱窒菌を含む生物汚泥と混合し、
嫌気条件下に窒素ガスを散気装置３６から散気し、スポ
ンジ３８を浮遊させながら脱窒を行う。生成する窒素ガ
スは排ガス路３４から排出するが、散気装置３６から散
気する窒素ガスとして利用することもできる。なお、窒
素供給路３５、散気装置３６および排ガス路３４は省略
することもできる。

【００６２】バイパス原水路１１から従属栄養性脱窒槽
３０に導入する原水量は、前記式〔１〕を満たす水量と
するのが好ましい。従属栄養性脱窒槽３０ではバイパス
原水路１１から導入される原水に含まれているＢＯＤ成
分が従属栄養性脱窒菌により電子供与体として利用さ
れ、亜硝酸化液中に含まれている亜硝酸性窒素が脱窒さ
れるとともに、ＢＯＤ成分が除去される。従属栄養性脱
窒槽３０では、脱窒装置２４の独立栄養性脱窒菌の活性
が高く維持される濃度までＢＯＤを除去する。例えば、
連絡路４１から脱窒装置２４に導入される脱ＢＯＤ処理
液中のＢＯＤ濃度が５０ｍｇ／Ｌ以下、好ましくは０〜
２０ｍｇ／ＬとなるようにＢＯＤを除去する。

【００６３】また従属栄養性脱窒槽３０では、槽内の好
気微生物により槽内液中の溶存酸素が消費されるので、
溶存酸素も除去される。特別な脱酸素操作を行わなくて
も、通常、溶存酸素は０．０５ｍｇ／Ｌ以下にまで除去
される。このようにしてＢＯＤ成分および溶存酸素が除
去された脱ＢＯＤ処理液はポンプＰ₁により加圧されて
濃縮装置４０に導入され、膜分離される。濃縮汚泥は、
濃縮汚泥循環路４４から亜硝酸化槽１に循環される。分
離液は連絡路４１から取り出し、必要によりｐＨ調整剤
供給路４６からｐＨ調整剤を添加したのち脱窒装置２４
に導入され、図２の場合と同様に脱窒される。余剰汚泥
が生じる場合は、余剰汚泥路４５から系外に排出する。
排ガス路１３から排出される窒素ガスは散気装置３６か
ら散気する窒素ガスとして利用してもよい。他の操作は
図１または図２と同じである。

【００６４】図３の装置では脱窒装置２４において独立
栄養性脱窒菌による脱窒を行う前に、従属栄養性脱窒槽
３０においてＢＯＤおよび溶存酸素が除去されるので、
脱窒装置２４におけるＢＯＤおよび溶存酸素による独立
栄養性脱窒菌の脱窒能の低下を防止し、低コストで、し
かも簡単に、かつ高い処理水質で処理することができ
る。浮遊式の従属栄養性脱窒槽３０の代わりに生物ろ過
式の従属栄養性脱窒槽などを用いることもできる。

【００６５】

【実施例】次に本発明の実施例について説明する。

【００６６】試験例１ 独立栄養性脱窒菌が自然発生的に誘導させることができ
ることを次のようにして確認した。生物膜方式のリアク
ターに植種源として排水処理プラントの脱窒汚泥をリア
クター容量の１／１００添加し、温度３０℃、ｐＨ７、
ＢＯＤ濃度２０ｍｇ／Ｌ以下、嫌気条件下（溶存酸素濃
度０．２ｍｇ／Ｌ以下）に、アンモニア性窒素２０００
ｍｇ−Ｎ／Ｌおよび亜硝酸性窒素２０００ｍｇ−Ｎ／Ｌ
を含む表１の培地を通水した。その際、リアクターに対
するアンモニア性窒素、亜硝酸性窒素の負荷は、処理水
中の両者の濃度が１〜２００ｍｇ−Ｎ／Ｌになるように
調整した。

【００６７】

【表１】

【００６８】このようにして１００日程度通水を継続す
ると、アンモニア性窒素および亜硝酸性窒素が除去され
るようになり、独立栄養性脱窒菌の増殖が確認された。
約１年半通水を継続した結果、アンモニア性窒素除去速
度と亜硝酸性窒素除去速度とを合計したリアクターの全
窒素除去速度が１〜２ｋｇ−Ｎ／ｍ³・ｄａｙ以上とな
る程度の独立栄養性脱窒菌が集積した。菌が集積するに
従って、アンモニア性窒素除去速度および亜硝酸性窒素
除去速度がどちらも増加してくるので、基質不足になら
ないように負荷を増加させた。培地中の炭酸塩のモル濃
度は、培地中のアンモニア性窒素のモル数の０．０５倍
以上のモル数とした。

【００６９】実施例１および２ １）硝化細菌 脱窒−硝化プロセスによって生物学的窒素除去を行って
いる下水道処理場の脱窒硝化汚泥（汚泥は脱窒工程と硝
化工程を循環しているため、脱窒菌と硝化菌の両者を含
んでいる）を硝化装置の植種汚泥として使用した。

【００７０】２）独立栄養性脱窒菌の集積 独立栄養性脱窒菌を集積するために、発泡スチロール製
の球形ろ材（平均粒径３．５ｍｍ）を充填したカラムを
用いた。このカラムは直径１５０ｍｍ、高さ１５００ｍ
ｍの塩化ビニル製であり、見かけの充填容量が２０ Ｌ
になるようにろ材を充填して用いた。またカラムの上部
のストレーナーによってろ材の流出を防止した。このよ
うなカラムを２組用意（以下、カラムＡ、カラムＢとい
う）した。

【００７１】上記カラムＡに、有機源としてメタノール
を用いて脱窒を行っている排水処理プラントの脱窒汚泥
を種汚泥（試験例１においてこの汚泥中に独立栄養性脱
窒菌が存在することを確認している）として添加した
後、カラム下部からアンモニア性窒素１００ｍｇ−Ｎ／
Ｌおよび亜硝酸性窒素１００ｍｇ−Ｎ／Ｌを含む前記表
１の無機培地（３０℃、ｐＨ７）を上向流で通水し、処
理水中のアンモニア性窒素濃度および亜硝酸性窒素濃度
の低下を確認しながら、流速を上げることによって窒素
負荷を増加させた。このようにして約１年半通水した結
果、独立栄養性脱窒菌が集積し、アンモニア性窒素およ
び亜硝酸性窒素を合計した全窒素除去速度は約２ｋｇ−
Ｎ／ｍ³−リアクター／ｄａｙとなった。

【００７２】前記カラムＢには、亜硝酸窒素の代わりに
硝酸性窒素１００ｍｇ−Ｎ／Ｌを含む（アンモニア性窒
素との合計では２００ｍｇ−Ｎ／Ｌを含む）前記表１の
無機培地（３０℃、ｐＨ７）をカラムＡと同じように通
水した。このようにして約１年運転したが、処理水のア
ンモニア性窒素濃度、硝酸性窒素濃度はどちらも９０ｍ
ｇ−Ｎ／Ｌより低下することはなく、両者ともほとんど
分解されなかった。過去に報告されている通り（von de
Graaf, A. A., et al., Microbiology, 143(1997),p24
15-2421）、アンモニア性窒素および硝酸性窒素を分解
する独立栄養性脱窒菌を集積することは困難であると言
える。

【００７３】確認のため、独立栄養性脱窒菌が集積した
カラムＡ（全窒素除去速度は約２ｋｇ−Ｎ／ｍ³−リア
クター／ｄａｙ）について、基質をアンモニア性窒素１
００ｍｇ−Ｎ／Ｌおよび硝酸性窒素１００ｍｇ−Ｎ／Ｌ
を含む表１の前記無機培地に変更し、全窒素負荷０．０
５ｋｇ−Ｎ／ｍ³−リアクター／ｄａｙで１５日間運転
したが、両基質ともほとんど分解されなかった。

【００７４】３）装置 図１に示した装置を１組、および図２に示した装置を１
組用意した。ただし、実施例１では、図１の装置におい
て、浮遊式の脱窒槽２の代わりに生物ろ過式の脱窒装置
を用い、バイパス原水路１１は連絡路４に接続し、連絡
路４中で亜硝酸化液と原水とが混合されるように構成し
た。また実施例２では、図２の装置において、活性炭塔
２１としてカラム直径８０ｍｍ、高さ５００ｍｍの塩化
ビニル製のカラムに平均粒径１ｍｍの粒状活性炭を充填
した活性炭塔を用いた。

【００７５】実施例１および２のいずれの実施例も亜硝
酸化槽１としては、２ Ｌの処理槽に対してスポンジ１
０担体を見かけ容積３０％の量で添加した曝気槽を使用
した。スポンジ１０は空気を曝気することにより流動さ
せた。試験に先立ち、前記１）の脱窒亜硝酸化汚泥を５
００ｍｌ添加した。

【００７６】実施例１および２のいずれの実施例も脱窒
装置としては、発泡スチロール製の球形ろ材（平均粒径
３．５ｍｍ）を充填した生物ろ過カラムを用いた。この
カラムは直径８０ｍｍ、高さ５００ｍｍの塩化ビニル製
であり、見かけの充填容量が２ Ｌになるようにろ材を
充填し、カラム下部から液を上向流で通水し、カラムの
上部のストレーナーによってろ材の流出を防いだ。ただ
し、ろ材は新品を使用せず、前記２）で独立栄養性脱窒
菌を集積したカラムＡ中から独立栄養性脱窒菌が付着し
ているろ材を抜き取り、各カラムに２ Ｌずつ充填し
た。

【００７７】４）亜硝酸化＋独立栄養性脱窒による窒素
の連続分解試験 表２に示した組成のアンモニア性窒素含有合成排水の窒
素除去について検討した。この合成排水は窒素としてア
ンモニア性窒素を２０００ｍｇ−Ｎ／Ｌ含んでいる。

【００７８】

【表２】

【００７９】試験は次のようにして行った。すなわち、
スポンジ担体に亜硝酸化汚泥が付着し、亜硝酸化槽のア
ンモニア性窒素の除去速度が上昇するまでは、独立栄養
性脱窒装置を設置せず、亜硝酸化槽のみの運転を行っ
た。また亜硝酸化槽における反応を亜硝酸型とするた
め、当初原水に５００ｍｇ−Ｎ／Ｌの亜硝酸性窒素を添
加し、亜硝酸酸化細菌の生育を抑えた。原水への亜硝酸
性窒素の添加は２０日まで継続し、それ以降は行わなか
った。

【００８０】亜硝酸化槽の初期ＨＲＴは５０ｈとした
が、処理水のアンモニア性窒素濃度の低下を確認しなが
ら、徐々にＨＲＴを短縮し、負荷を増加させた。その結
果、約６０日後には、ＨＲＴ＝２４ｈ、窒素負荷２ｋｇ
−Ｎ／ｍ³・ｄａｙで、処理水のアンモニア性窒素濃度
は５ｍｇ−Ｎ／Ｌ以下になった。それ以降、試験終了ま
で亜硝酸化槽はこの負荷で運転したが、窒素処理能に変
化はなく、処理水のアンモニア性窒素濃度は安定してい
た。亜硝酸化反応は当初から亜硝酸型で推移し、試験終
了まで処理水から５ｍｇ−Ｎ／Ｌ以上の硝酸性窒素が検
出されることはなかった。亜硝酸化槽は、実施例１およ
び２のいずれも上記方法で運転し、得られた結果もほぼ
同じであった。

【００８１】亜硝酸化槽の亜硝酸化能が安定した６０日
目以降、溶存酸素除去槽＋独立栄養性脱窒装置への亜硝
酸化液の通液を開始するとともに、亜硝酸化槽をバイパ
スさせた原水を溶存酸素除去装置へ導入した。このとき
バイパス流量は全処理水流量の４３％（原水導入比＝
０．４３）とした。なお実施例１には、溶存酸素除去装
置がないため、亜硝酸化槽をバイパスさせた原水は直接
独立栄養性脱窒装置に流入させた。脱窒装置では温度３
０℃、ｐＨ７で脱窒を行った。６０日目（溶存酸素除去
装置＋独立栄養性脱窒装置への通液を開始した日）以降
の実施例１および２の水質測定結果を表３および表４に
示す。

【００８２】

【表３】

【００８３】

【表４】

【００８４】表３および表４の値は６０〜１５０日の平
均値であるが、この期間中各濃度の経時変化はほとんど
見られず、値は安定していた。実施例１および２におけ
る亜硝酸化槽の処理能力はほぼ等しく、脱窒装置に流入
する被処理液中のアンモニア性窒素、亜硝酸性窒素およ
び硝酸性窒素は実施例１および２でほぼ等しかった。脱
窒装置に流入する被処理液中の溶存酸素濃度は、溶存酸
素除去装置を設置していない実施例１では約２．２ｍｇ
／Ｌであった。溶存酸素除去装置を設置した実施例２の
溶存酸素濃度は０．０５ｍｇ／Ｌ未満であり、溶存酸素
は効率的に除去されていることが確認された。なお、脱
窒装置出口の溶存酸素濃度は実施例１および２とも０．
０５ｍｇ／Ｌ未満であった。実施例１においても脱窒装
置出口の溶存酸素濃度が０．０５ｍｇ／Ｌ未満になった
のは、脱窒装置内でＢＯＤやアンモニアが酸化され酸素
が消費されたためと考えられる。しかし、実施例１の処
理水水質は溶存酸素除去装置を設けた実施例２に比べて
低く、これは溶存酸素の影響により脱窒能が低下したた
めと推測される。

【００８５】溶存酸素除去装置を設置した実施例２で
は、脱窒装置において効果的にアンモニア性窒素および
亜硝酸性窒素が分解されており、実験期間中いずれの値
も５ｍｇ−Ｎ／Ｌを超えることはなかった。

【００８６】以上の結果から、溶存酸素により独立栄養
性脱窒菌の脱窒能は低下するが、この場合は脱窒装置の
前段に溶存酸素除去装置を設置し、脱窒装置への溶存酸
素の流入を抑えることが、独立栄養性脱窒菌の脱窒能を
高く維持することに有効であることが確認できた。

【００８７】実施例３ 実施例１の装置を用い、ただし亜硝酸化槽処理液に溶存
酸素が残存しないように曝気量を少なくするとともに亜
硝酸化槽の容積を１．５倍とし、前記表２に示した組成
のアンモニア性窒素含有合成排水の窒素除去について検
討した。結果を表５に示す。

【００８８】

【表５】

【００８９】表５の結果より、実施例１に比べて亜硝酸
化槽の容量を大きくするとともに、曝気量を少なくして
溶存酸素濃度を低くすることにより、脱窒装置出口のア
ンモニア性窒素および亜硝酸性窒素濃度が低くなること
がわかる。

【００９０】実施例４および５ 溶存酸素除去装置の代わりにＢＯＤ除去装置を用いて試
験した。実施例４および５のいずれの実施例も亜硝酸化
槽および脱窒装置としては、実施例１および２と同じ装
置を用いた。

【００９１】図３に示した装置を２組用意した。ただ
し、実施例４では、図３の装置において、ＢＯＤ除去装
置として、スポンジ３８を見かけ容積３０％添加した容
積２Ｌの浮遊式嫌気性処理装置（従属栄養性脱窒槽３
０）用い、窒素ガスを曝気してスポンジを流動させた。
従属栄養性脱窒槽３０の後段には膜分離装置４０を設け
た。また実施例５では、図３の装置において、ＢＯＤ除
去装置として、発泡スチロール製の球形ろ材（平均粒径
３．５ｍｍ）を充填した生物ろ過カラム（従属栄養性脱
窒装置）を用いた。このカラムは直径８０ｍｍ、高さ５
００ｍｍの塩化ビニル製であり、見かけの充填容量が２
Ｌになるようにろ材を充填し、カラム下部から液を上
向流で通水し、カラムの上部のストレーナーによってろ
材の流出を防いだ。各ＢＯＤ除去装置には、試験に先立
ち、脱窒亜硝酸化汚泥を３００ｍｌ添加した。また、い
ずれの装置でもバイパス原水路１１は連絡路３２に接続
し、連絡路３２中で亜硝酸化液と原水とが混合されるよ
うに構成した。

【００９２】上記装置を用いて、表６に示した組成のア
ンモニア性窒素含有合成排水の窒素除去について、以下
の通り検討した。１〜５９日目までは実施例１および２
と同じ方法で通水した。亜硝酸化槽の亜硝酸化能が安定
した６０日目以降、ＢＯＤ除去装置＋独立栄養性脱窒装
置への亜硝酸化液の通液を開始するとともに、亜硝酸化
槽をバイパスさせた原水をＢＯＤ除去装置へ流入させ
た。このときバイパス流量は全処理水流量の４３％（原
水導入比＝０．４３）とした。６０日目（ＢＯＤ除去装
置＋独立栄養性脱窒装置への亜硝酸化液の通液を開始し
た日）以降の実施例４および５の各処理槽の水質測定結
果（６０〜１５０日の平均値）を表７および表８に示
す。なお、実施例４については１５０日目以降、ＢＯＤ
除去装置の後段に孔径０．１μｍの精密ろ過膜を有する
膜分離装置を設置し、ＢＯＤ除去装置の脱ＢＯＤ処理液
を膜を通過させた後、独立栄養性脱窒装置に流入するよ
うにし、濃縮液は亜硝酸化槽に戻した。膜を設置した以
降の実施例４の処理水質（１５０〜２４０日の平均値）
を表９に示す。

【００９３】

【表６】

【００９４】

【表７】

【００９５】

【表８】

【００９６】

【表９】

【００９７】実施例４および５の各亜硝酸化槽の処理水
質は亜硝酸型で安定しおり、硝化液のアンモニア性窒素
および硝酸性窒素の濃度は５ｍｇ−Ｎ／Ｌ以下であっ
た。このため、亜硝酸化液とバイパスした原水とを混合
した時のアンモニア性窒素と亜硝酸性窒素の濃度比は、
バイパス流量と亜硝酸化槽流量との比（４３：５７）に
ほぼ等しかった。また亜硝酸化槽ではＢＯＤもほぼ完全
に分解されていた。

【００９８】実施例４および５のＢＯＤ除去装置におい
ては、バイパス原水路から導入された原水に含まれてい
たＢＯＤは完全に分解されており、同時に亜硝酸性窒素
も減少していた。

【００９９】実施例６ 実施例１と同じ装置を用いて、前記表６に示した組成の
アンモニア性窒素含有排水の窒素除去について、実施例
１と同じ方法で検討した。結果を表１０に示す。

【０１００】

【表１０】

【０１０１】最終処理水中のアンモニア性窒素および亜
硝酸性窒素の濃度は実施例４、５および６で大きく異な
った。実施例６の処理水濃度が最も高く、アンモニア性
窒素濃度が２３２ｍｇ−Ｎ／Ｌ、亜硝酸性窒素濃度が２
８２ｍｇ−Ｎ／Ｌであった。次に処理濃度が高かったの
は精密ろ過膜を設置する前の実施例４であり、アンモニ
ア性窒素濃度が６２ｍｇ−Ｎ／Ｌ、亜硝酸性窒素濃度が
４８ｍｇ−Ｎ／Ｌであった。実施例４では精密ろ過膜を
設置した後、最終処理水のアンモニア性窒素および亜硝
酸性窒素は大幅に減少し、アンモニア性窒素濃度が２．
７ｍｇ−Ｎ／Ｌ、亜硝酸性窒素濃度が２．１ｍｇ−Ｎ／
Ｌであった。実施例５の最終処理水の水質が最もよく、
精密ろ過膜設置後の実施例４と同程度であり、アンモニ
ア性窒素濃度がが２．８ｍｇ−Ｎ／Ｌ、亜硝酸性窒素濃
度が１．１ｍｇ−Ｎ／Ｌであった。

【０１０２】以上の結果から、ＢＯＤ成分により独立栄
養性脱窒菌の脱窒能が低下する場合は、脱窒装置の前段
にＢＯＤ除去装置を設置し、脱窒装置へのＢＯＤ成分の
流入を抑えることが、独立栄養性脱窒菌の脱窒能を高く
維持することに有効であることが確認できた。またＢＯ
Ｄ除去装置を生物ろ過式とするか、または後段に膜を設
置し、菌体ＳＳの流入を防止することによって、脱窒装
置の脱窒処理能がさらに向上することが確認できた。

【０１０３】また、今回の試験ではバイパスした原水に
含まれるＢＯＤを利用した従属栄養性の脱窒菌による亜
硝酸性窒素の減少を考慮し、式〔１〕に従ってパイパス
する流量の比を決めたため（定数ａは１．３、ｂは３．
０として計算）、脱窒装置でアンモニア性窒素と亜硝酸
性窒素が効果的に反応し、ＢＯＤと菌体ＳＳを前段で除
いた場合、処理水中のアンモニア性窒素濃度および亜硝
酸性窒素濃度とともに３ｍｇ−Ｎ／Ｌ以下にすることが
できた。なお、いずれの実施例でも脱窒装置で硝酸性窒
素が増加するのは、独立栄養性脱窒菌が亜硝酸性窒素の
一部を硝酸性窒素に変換するためであると推測される。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の生物学的窒素除去装置を示す系
統図である。

【図２】図２は本発明の別の生物学的窒素除去装置を示
す系統図である。

【図３】図３は本発明のさらに別の生物学的窒素除去装
置を示す系統図である。

【符号の説明】

１ 亜硝酸化槽 ２ 脱窒槽 ３ 固液分離装置 ４、５、２６、２７、３１、３２、４１ 連絡路 ６ 原水路 ７ａ、１４、２８、３３、４６ ｐＨ調整剤供給路 ７ｂ 薬剤供給路 ８ 空気供給路 ９、３６ 散気装置 １０、３８ スポンジ １１ バイパス原水路 １２ 返送汚泥路 １３、３４ 排ガス路 １５、３７ 撹拌器 １６ 処理水路 １７ 汚泥取出路 １８、４５ 余剰汚泥路 ２１ 活性炭塔 ２２ 活性炭層 ２４ 脱窒装置 ２５ 生物層 ３０ 従属栄養性脱窒槽 ３５ 窒素供給路 ４０ 濃縮装置 ４２ 濃縮液取出路 ４３ 分離膜 ４４ 濃縮液循環路

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アンモニア性窒素を含む原水を、好気条
   件でアンモニア酸化細菌と接触させ、アンモニア性窒素
   を亜硝酸性窒素に酸化する亜硝酸化工程、および亜硝酸
   化工程で処理された亜硝酸化液と、アンモニア性窒素を
   含む原水とを、嫌気条件で独立栄養性脱窒菌と接触させ
   脱窒を行う脱窒工程を有する生物学的窒素除去方法。
2. 【請求項２】 アンモニア性窒素を含む原水を導入し、
   好気条件でアンモニア酸化細菌と接触させ、アンモニア
   性窒素を亜硝酸性窒素に酸化する亜硝酸化装置、および
   亜硝酸化装置で処理された亜硝酸化液と、アンモニア性
   窒素を含む原水とを導入し、嫌気条件で独立栄養性脱窒
   菌と接触させ脱窒を行う脱窒装置を有する生物学的窒素
   除去装置。
3. 【請求項３】 アンモニア性窒素を含む原水を導入し、
   好気条件でアンモニア酸化細菌と接触させ、アンモニア
   性窒素を亜硝酸性窒素に酸化する亜硝酸化装置、 亜硝酸化装置で処理された亜硝酸化液と、アンモニア性
   窒素を含む原水とを導入し、溶存酸素を除去する溶存酸
   素除去装置、および溶存酸素除去装置で処理された脱酸
   素処理液を導入し、嫌気条件で独立栄養性脱窒菌と接触
   させ脱窒を行う脱窒装置を有する生物学的窒素除去装
   置。
4. 【請求項４】 溶存酸素除去装置が真空式脱気装置、膜
   脱気装置、脱酸素樹脂塔、活性炭塔、無酸素ガス曝気装
   置または脱酸素剤添加装置である請求項３記載の装置。
5. 【請求項５】 アンモニア性窒素を含む原水を導入し、
   好気条件でアンモニア酸化細菌と接触させ、アンモニア
   性窒素を亜硝酸性窒素に酸化する亜硝酸化装置、 亜硝酸化装置で処理された亜硝酸化液と、アンモニア性
   窒素を含む原水とを導入し、ＢＯＤを除去するＢＯＤ除
   去装置、およびＢＯＤ除去装置で処理された脱ＢＯＤ処
   理液を導入し、嫌気条件で独立栄養性脱窒菌と接触させ
   脱窒を行う脱窒装置を有する生物学的窒素除去装置。
6. 【請求項６】 ＢＯＤ除去装置が、嫌気条件で従属栄養
   性脱窒菌と接触させ脱窒を行う脱窒型ＢＯＤ除去装置で
   ある請求項５記載の装置。
7. 【請求項７】 下記式〔１〕を満たすように、ＢＯＤ除
   去装置に導入される亜硝酸化液量および原水量を制御す
   る請求項６記載の装置。 【数１】 ｒ＝ｂ・Ｎ／（ａ・ｂ・Ｎ＋ｂ・Ｎ＋Ｂ） …〔１〕 （式〔１〕中、ｒはＢＯＤ除去装置に導入される亜硝酸
   化液量とＢＯＤ除去装置に導入される原水量との合計に
   対するＢＯＤ除去装置に導入される原水量で示される原
   水導入比、Ｎは原水のアンモニア性窒素濃度（ｍｇ−Ｎ
   ／Ｌ）、Ｂは原水のＢＯＤ濃度（ｍｇ／Ｌ）、ａは脱窒
   装置において反応するアンモニア性窒素濃度（ｍｇ−Ｎ
   ／Ｌ）と亜硝酸性窒素濃度（ｍｇ−Ｎ／Ｌ）との比（亜
   硝酸性窒素濃度／アンモニア性窒素濃度）を示す定数で
   あり、０．５〜２の数、ｂはＢＯＤ除去装置において亜
   硝酸性窒素１ｍｇ−Ｎ／Ｌが脱窒される際に消費される
   ＢＯＤ濃度（ｍｇ／Ｌ）を示す定数であり、１．５〜７
   の数である。）
8. 【請求項８】 ＢＯＤ除去装置と脱窒装置との間に固液
   分離装置を設けた請求項５ないし７のいずれかに記載の
   装置。
9. 【請求項９】 固液分離装置で分離された汚泥をＢＯＤ
   除去装置または亜硝酸化装置に戻す請求項８記載の装
   置。