JP2003033793A - 生物脱窒装置及び生物脱窒方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 亜硝酸性窒素を含有する原水を、電子供与体
の存在下に亜硝酸性窒素を電子受容体とする脱窒微生物
の作用により生物脱窒するに当たり、脱窒槽の原水流入
部の局部的な亜硝酸性窒素濃度の上昇に起因する脱窒微
生物の失活を防止して高負荷処理を可能とする。 【解決手段】 脱窒微生物が粒状担体表面に生物膜を形
成したもの、又は、前記脱窒微生物が自己造粒によりグ
ラニュールを形成したものを内蔵するＵＳＢ反応槽１０
の高さ方向の異なる位置に、原水注入管１１Ａ，１１Ｂ
を複数設ける。最下段の原水注入管１１Ａからの亜硝酸
性窒素注入濃度が３００ｍｇ−Ｎ／Ｌ以下となるように
原水注入量を調節する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、亜硝酸性窒素を含
有する原水を、電子供与体の存在下に亜硝酸性窒素を電
子受容体とする脱窒微生物の作用により生物脱窒する装
置及び方法に係り、特にこの生物脱窒処理において、脱
窒槽の原水流入部の局部的な亜硝酸性窒素濃度の上昇に
起因する脱窒微生物の失活ないし活性低下を防止して、
高負荷処理を可能とする生物脱窒装置及び生物脱窒方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、下水、工場排水、汚泥消化脱離
液、埋立浸出水、屎尿等の窒素含有排水の窒素除去方法
としては、硝化細菌によりアンモニア性窒素を亜硝酸性
窒素や硝酸性窒素に酸化し、次にメタノール等の電子供
与体を添加しつつ脱窒細菌の働きにより亜硝酸性窒素や
硝酸性窒素を窒素ガスに還元して水中から窒素を除去す
る方法が知られている。

【０００３】この方法は、アンモニア性窒素を窒素ガス
に酸化するために必要な酸化力よりも過剰の酸素を必要
とするため、必要酸素量が多く、多量の酸素を微生物に
供給するためのエネルギーを多く必要とする。また、脱
窒反応のための電子供与体としてメタノール等の有機物
を添加するためのコストがかかり、またこの有機物を摂
取して増殖した脱窒細菌が余剰汚泥となるため、廃棄物
の量が多く、そのための処分コストが高くつく。特に、
硝酸性窒素は亜硝酸性窒素に比べてより酸化された状態
にあるため、これを還元するための電子供与体もより多
く必要であり、発生する余剰汚泥量も多い。

【０００４】このような窒素除去方法におけるコストを
削減するために、アンモニア性窒素を酸化させて主に亜
硝酸性窒素を生じさせ、硝酸性窒素は極力生じさせない
硝化方法が種々検討されている。脱窒工程の前段にこの
ような硝化方法を用いれば、酸素供給に要するエネルギ
ーを低減させることができ、また脱窒工程で必要な電子
供与体の量が少なくなるために有機物の添加コスト、及
び発生する余剰汚泥量を低下させることができる。

【０００５】また、近年、無酸素条件下でアンモニア性
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
養性の脱窒微生物群を利用した脱窒方法が知られるよう
になった (Microbiology 142(1996), p2187-2196等) 。
以下ではこの反応をＡＮＡＭＭＯＸ反応と呼び、この反
応に関与する微生物群をＡＮＡＭＭＯＸ菌と呼ぶ。この
方法によれば、亜硝酸性窒素の持つ酸化力を用いてアン
モニア性窒素を酸化することができるため、理論量と同
程度の酸素消費量で窒素除去を行うことができ、エネル
ギーを節約することができる。また、メタノール等の有
機物を添加する必要がないため、そのコストを節約でき
る。この微生物は独立栄養細菌であり、有機物を利用し
て脱窒を行う脱窒細菌に比べると、還元する亜硝酸性窒
素当たりに発生する余剰汚泥量が５分の１以下であり、
廃棄物の発生量を大幅に低減することができる。この反
応に関与する電子受容体としての亜硝酸性窒素は排水中
のアンモニア性窒素を一部酸化することで得ることがで
き、また、他系統から導入しても良く、別途薬品を用い
ても良い。

【０００６】反応槽の型式としては、砂や合成樹脂、ゲ
ルなどの微生物が付着するのに適した担体を充填したカ
ラムに、上向流又は下向流で原水を通水し、担体表面で
窒素化合物と微生物を接触させて脱窒反応を進行させる
方式が用いられる。ここで用いる担体は、比表面積が大
きいものが好適であり、特に粒径０．１〜１０ｍｍ程度
の顆粒状、或いはひも状、筒状、歯車状などの形状が知
られている。担体は水中で緩やかに流動されることが好
ましく、脱窒により発生するガスや、外部から注入する
ガス、撹拌機などにより流動される。

【０００７】また、水中に浮遊状態で生育する脱窒微生
物を利用することもでき、生育した微生物を固液分離す
ることにより系外へ流出する微生物量を少なくし、系内
の微生物濃度を高めることで反応槽容積当たりの反応速
度を高めることも好んで行われる。この場合、用いられ
る固液分離手段には、沈殿、浮上、遠心分離、濾過など
従来公知の各種の方法が適用可能である。

【０００８】また、原水を反応槽の下部より上向流で注
入させ、菌の付着担体を用いることなく、汚泥をブロッ
ク化又は粒状化させて粒径１〜数ｍｍのグラニュール汚
泥の汚泥床を形成させ、反応槽中に高濃度で微生物を保
持して高負荷処理を行うＵＳＢ (Upflow Sludge Bed：
上向流汚泥床)方式も知られている。

【０００９】図３は従来のＵＳＢ反応槽を示す概略的な
断面図である。原水は適宜希釈水と混合され、ＵＳＢ反
応槽１０底部の原水注入管１１より反応槽１０に注入さ
れる。１２は原水注入ポンプ、１３は流量調節バルブ、
１４は流量計、１５は希釈水注入管、１６は希釈水注入
ポンプである。原水注入管１１としては内径８〜１００
ｍｍ程度のものが用いられ、反応槽内に下向きに０〜４
５度で５〜５０ｍｍ程度の原水噴出口が設けられる。噴
出口からの原水の噴出速度は０．５〜５ｍ／ｓｅｃに設
定される。配管内の流速は最大部で２〜５ｍ／ｓｅｃ程
度とされる。原水を均一に散布するために、図４に示し
たように、原水注入管１１をループに組むことも好んで
行われる。このような原水注入管１１は、反応槽１０の
底面積に応じて複数組が設けられることもあるが、その
脱窒槽高さ方向の位置は同位置とされる。

【００１０】反応槽１０の上部にはガスを分離して静置
液面を形成し、この静置部でグラニュールを沈降分離し
て処理水を得るためのＧＳＳ（気固液分離器）１７が設
けられる。静置部の上部には処理水排出のための処理水
集水トラフ１８が設けられ、処理水は処理水排出管１９
から排出される。ＧＳＳ１７は必要に応じて複数組が設
けられる。なお、１７ＡはＧＳＳ１７の沈殿部を示し、
１７ＢはＧＳＳ１７のガストラップ部を示す。

【００１１】ところで、亜硝酸性窒素を電子受容体とし
たＡＮＡＭＭＯＸ菌を用いる脱窒方法は、前段の硝化工
程における酸素消費量削減効果、脱窒のために添加する
電子供与体添加量削減効果、余剰汚泥発生量削減効果が
あるが、一方で亜硝酸性窒素が高濃度に存在するとＡＮ
ＡＭＭＯＸ菌の働きを阻害し、脱窒反応が生じなくなる
という問題がある。

【００１２】このような阻害は亜硝酸性窒素濃度５０〜
２００ｍｇ／Ｌ程度から生じ、高濃度ほど阻害作用が大
きくなると言われている。しかしながら、脱窒反応槽内
は完全な押し出し流れではなく、流入した亜硝酸性窒素
は、脱窒反応により既に亜硝酸性窒素濃度の低下した槽
内液と速やかに混合することから、従来においては、流
入水中の亜硝酸性窒素濃度は５０〜２００ｍｇ／Ｌ或い
はそれ以上でも、槽内に注入されると同時に速やかに拡
散・希釈されて濃度が低下し、特に問題は生じないもの
と考えられていた。

【００１３】なお、ＡＮＡＭＭＯＸ脱窒槽内では脱窒反
応によりｐＨが上昇するため、必要に応じて原水ｐＨ、
槽内ｐＨが調整される。ｐＨ調整については、槽内ｐＨ
が６〜９、好ましくは７〜８．５に保たれる方法であれ
ばその手法は問わず、また調整に用いる酸も塩酸、硫
酸、炭酸等の従来公知のものを用いることができる。以
下ではｐＨ調整の記述は省略する。また、原水中に微生
物の成育に必要な塩類（金属塩や炭酸根、りん酸塩、亜
硝酸性窒素、アンモニア性窒素等）や有機物が不足する
場合には適宜前もって添加しても良いし、槽内に直接添
加しても良い。その添加手段は従来公知のものを用いる
ことができる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明者がＡＮＡＭＭ
ＯＸ菌を担持させたグラニュールを充填したＵＳＢ反応
槽を用いて、このような亜硝酸性窒素利用型脱窒プロセ
スによる脱窒処理を試みたところ、原水の亜硝酸性窒素
濃度が３００ｍｇ−Ｎ／Ｌ以上になると、脱窒能力が低
下し、ＡＮＡＭＭＯＸ菌の増殖速度も著しく低下する問
題が生じた。

【００１５】このとき使用したＵＳＢ型反応槽は、図３
に示すようなグラニュール充填高さ４ｍ、直径０．４ｍ
の円筒形であり、ＡＮＡＭＭＯＸ菌が増殖するまでの担
体としてメタン生成細菌主体のグラニュールを投入した
ものであり、反応槽内のグラニュール充填部の上部に
は、ガスを分離して静置液面を確保し、液中のグラニュ
ールを沈降させて反応槽内へ戻し、上澄みを処理水とし
て排出するための分離器（ＧＳＳ）が設けてある。

【００１６】脱窒能力低下の問題が生じたときに、原水
注入口である反応槽下部の亜硝酸性窒素濃度を測定した
ところ、８０〜１００ｍｇ−Ｎ／Ｌであり、一方、原水
注入点より１ｍ離れた地点では、亜硝酸性窒素濃度は５
０ｍｇ−Ｎ／Ｌ以下に低下していることが見出された。
このとき、原水注入点付近ではガスが殆ど発生しておら
ず、グラニュールも殆ど流動していない状態であったの
に対し、この原水注入点から１ｍ以上上方の領域では断
続的に上昇する気泡により、グラニュールも断続的に緩
やかに撹拌される状態であった。このことから、原水注
入点付近では、ガスによる撹拌効果が低く、槽内が押し
出し流れに近い状態になっているために、原水中の亜硝
酸性窒素が高濃度のまま存在し、このことがＡＮＡＭＭ
ＯＸ菌を阻害してさらにガス発生を低下させ、撹拌を悪
化させるという悪循環を生じていることが示唆された。

【００１７】そこで本発明者は、ＵＳＢ反応槽の処理水
の一部を循環し、原水中の高濃度亜硝酸性窒素を処理水
で希釈することで、希釈後の亜硝酸性窒素濃度を２８０
ｍｇ−Ｎ／Ｌ以下として通水したところ、ＡＮＡＭＭＯ
Ｘ菌は次第に増殖し、脱窒能力も増加していくことが確
認された。脱窒能力の増加に合わせて、投入する窒素負
荷を増加したところ、今度は固液分離部で分離されずに
処理水へ流出するグラニュールが増加し、ＵＳＢ反応槽
内部のグラニュール保持量が低下する問題が生じた。こ
の結果、グラニュール保持量低下により、ＵＳＢ反応槽
内部のＡＮＡＭＭＯＸ菌量も低下し、これに合わせて投
入する負荷を再び下げる必要が生じた。この原因を調べ
たところ、窒素負荷の増大に伴い通水量が増大し、ＵＳ
Ｂ反応槽内部の上昇流速が２ｍ／ｈｒ以上となり、固液
分離部の上昇流速が３ｍ／ｈｒ以上となったことによっ
て、沈降速度の遅いグラニュールが沈降分離されずに、
処理水へ流出するようになったものと思われた。グラニ
ュールの流出を軽減するためにはＵＳＢ反応槽の上昇流
速を１．５ｍ／ｈｒ以下とする必要があった。

【００１８】このようにＵＳＢ反応槽の上昇流速は１．
５ｍ／ｈｒの上限があり、原水流入部の亜硝酸性窒素濃
度は２５０ｍｇ−Ｎ／Ｌ以下にする必要があるために、
この反応槽に流入させる亜硝酸性窒素の上限は１．１ｋ
ｇ−Ｎ／ｍ^３／ｄａｙ、即ち、単位底面積当たり９．０
ｋｇ−Ｎ／ｄａｙに制限されることが明らかとなった。
ここで、グラニュール高さ４ｍであるから、グラニュー
ル充填部容積当たりの亜硝酸性窒素負荷は２．２ｋｇ−
Ｎ／ｍ^３／ｄａｙが上限となることが判明した。

【００１９】このような制限は阻害濃度の低い亜硝酸性
窒素を導入する場合において特有の問題であり、例えば
硝酸性窒素を脱窒するＵＳＢ反応槽などにおいては、硝
酸性窒素に殆ど阻害性が無いために、このような問題は
生じていなかった。

【００２０】また、この時に流出した沈降速度の遅いグ
ラニュールを観察すると、その多くは粒径が３ｍｍ以上
に肥大しており、また空隙が多く緻密さに欠けるグラニ
ュールであった。また流出したグラニュールの中には、
浮力を有しており、静置しても沈降しないグラニュール
も多く観察された。

【００２１】本発明は、このようなＡＮＡＭＭＯＸ菌を
利用したＵＳＢ反応槽における問題点を解決し、原水注
入部の局部的な亜硝酸性窒素濃度の上昇に起因するＡＮ
ＡＭＭＯＸ菌の失活ないし活性低下を防止して高負荷処
理を行うことができる生物脱窒装置及び生物脱窒方法を
提供することを目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明の生物脱窒装置
は、亜硝酸性窒素を含有する原水の流入管と処理液の流
出管を有し、電子供与体の存在下に亜硝酸性窒素を電子
受容体とする脱窒微生物の作用により生物脱窒する脱窒
槽を有する生物脱窒装置であって、該脱窒槽には、前記
脱窒微生物が担体表面に生物膜を形成したもの、又は、
前記脱窒微生物が自己造粒によりグラニュールを形成し
たものが内蔵され、前記原水の流入管は、前記流出管へ
向かう方向の異なる位置に複数設けられていることを特
徴とする。

【００２３】本発明の生物脱窒方法は、亜硝酸性窒素を
含有する原水を、脱窒槽に供給し、該脱窒槽内の亜硝酸
性窒素を電子受容体とする脱窒微生物の作用により電子
供与体の存在下に脱窒処理する生物脱窒方法であって、
該脱窒槽は、亜硝酸性窒素を含有する原水の流入管と処
理液の流出管を有し、該原水の流入管は該脱窒槽の流れ
方向の異なる位置に複数設けられ、最上流の原水流入管
から流入する原水の亜硝酸性窒素の量［Ｎ_ｏ］（ｍｇ−
Ｎ／ｈｒ）を、最上流の原水流入管が位置する脱窒槽横
断面を通過する水量［Ｖ_ｏ］（Ｌ／ｈｒ）で除した値
［Ｎ_ｏ］／［Ｖ_ｏ］が３００ｍｇ−Ｎ／Ｌを超えないよ
うに、該最上流の原水流入管から流入する原水の量を調
節することを特徴とする。

【００２４】なお、以下において、原水流入管から脱窒
槽内に流入する原水の亜硝酸性窒素の量（窒素換算量）
［Ｎ］（ｍｇ−Ｎ／ｈｒ）を、該原水流入管が位置する
脱窒槽横断面を通過する水量［Ｖ］（Ｌ／ｈｒ）で除し
た値［Ｎ］／［Ｖ］（ｍｇ−Ｎ／Ｌ）を、「亜硝酸性窒
素注入濃度」と称す場合がある。この亜硝酸性窒素注入
濃度は、当該原水注入点における原水注入後の全通水量
に対する、注入する亜硝酸性窒素の平均濃度を意味す
る。

【００２５】また、原水流入管を設けた位置を「注入
点」と称し、最上流の原水流入管を設けた位置を「第１
注入点」と称し、第１注入点よりも下流の原水注入管の
設置位置を下から順に「第２注入点」「第３注入点」…
…………「第ｎ注入点」と称す場合がある。

【００２６】以下に本発明による作用機構を詳細に説明
する。

【００２７】本発明者が検討した結果、図３に示す従来
のＵＳＢ反応槽で亜硝酸性窒素を含む原水をＵＳＢ反応
槽の下部１点のみから流入させた場合、ＵＳＢ反応槽内
では図５のＡ１に示すように、底部から一定の高さＨ１
までの領域では、亜硝酸性窒素の濃度が阻害作用が強く
現れる濃度Ｃ_ｃ以上の濃度となり、ＡＮＡＭＭＯＸ菌が
有効に働くことができず、更には失活してしまう。しか
しＨ１以上の高さ領域では拡散・希釈作用により亜硝酸
性窒素濃度は低下し、阻害を示さない濃度となるため
に、脱窒反応が進行する。従って、Ｈ１より下流（反応
槽上部）では脱窒により生じた窒素ガスの分圧が高ま
り、また窒素ガスの微細気泡が生じ、これらの窒素ガス
が水流により下流（反応槽上方）へ移送されるに従っ
て、窒素ガスが集合し、粗大気泡が生じ、Ｇ１付近の地
点からは明らかにガスの発生が認められるようになる。

【００２８】なお、ここでＣ_ｃはＡＮＡＭＭＯＸ菌に対
して阻害を示す亜硝酸性窒素濃度であり、槽内のｐＨや
アンモニア性窒素濃度、温度などの環境により左右され
るが、概ね５０〜２００ｍｇ−Ｎ／Ｌである。なお、亜
硝酸性窒素濃度が高くなるにつれ徐々に阻害作用が強く
なるため、厳密に一点の濃度を特定するのは好ましくな
い。ここでは本発明の作用を説明するためにある一点の
濃度Ｃ_ｃを仮定したが、現実にはある程度の幅を持つ範
囲である。従って、高さＨ１などの値も厳密に一点を定
められるものではなく、ある程度の幅を持つ範囲であ
る。

【００２９】この反応槽を連続運転するに従い、亜硝酸
性窒素濃度の分布は図５のＡ２に示すように、上流側の
高濃度域が拡大し、Ｃ_ｃ以上の濃度である領域（例えば
図５ではＨ２）が拡大することが判明した。この現象
は、Ａ１の状態であったときにＨ１までの高さの微生物
が失活した結果、反応槽入口付近の脱窒機能が働かなく
なり、結局亜硝酸性窒素の注入点が図５のＩ２の地点に
移動したことと同様の状況となるためであると考えられ
た。このとき、窒素ガスの発生が認められる位置もより
下流のＧ２に移動しており、ガスの発生位置が亜硝酸性
窒素の注入点から遠ざかっていることから、上流側（反
応槽下部）における水の流れがガスにより乱される効果
は少なくなり、上流側（反応槽下部）で一層亜硝酸性窒
素が拡散せずに高濃度のまま留まりやすい環境になって
いることが分かった。

【００３０】以上のことから、反応槽内に、亜硝酸性窒
素を含有する原水の注入点付近で局部的に亜硝酸性窒素
が高濃度の領域ができると、その領域の微生物が失活
し、その結果、亜硝酸性窒素が高濃度である領域がより
一層拡大し、新たにその周囲の微生物を失活させ、徐々
に亜硝酸性窒素が高濃度なために脱窒反応が阻害される
領域が広がることが分かった。また、脱窒反応の阻害に
より窒素ガスが発生し始める領域が遠ざかり、このこと
がさらに亜硝酸性窒素の拡散を妨げることも分かった。

【００３１】本発明ではこのような反応槽内の局部的な
亜硝酸性窒素濃度の上昇を防止するために、亜硝酸性窒
素を含有する原水の流入点を反応槽の高さ方向に複数設
け、最下段（最上流）における亜硝酸性窒素注入濃度を
３００ｍｇ−Ｎ／Ｌ以下とすることで、上述の問題を回
避する。

【００３２】即ち、第１注入点の亜硝酸性窒素注入濃度
を下げることにより、図６のＡ３に示したように、反応
槽内で亜硝酸性窒素が阻害を示す濃度Ｃ_ｃまで高まらな
いようにし、亜硝酸性窒素が十分に拡散・希釈され、ま
た脱窒されて低濃度になった地点で再度亜硝酸性窒素を
含有する原水を注入することで、上述の問題が回避され
る。

【００３３】このとき、第２注入点以降は、脱窒反応に
より発生するガスが気泡を形成し始める点Ｇ３に近く、
この気泡による水流の乱れにより注入された亜硝酸性窒
素は脱窒槽内に拡散されやすい条件となっている。更
に、気泡が上昇する際にグラニュールが移動するため、
仮に注入点付近の高濃度の亜硝酸性窒素によって失活し
始めたＡＮＡＭＭＯＸ菌があったとしても、時間の経過
と共にこのＡＮＡＭＭＯＸ菌の位置は移動し、亜硝酸性
窒素の濃度が低く阻害を生じないところへ行くことがで
きる。高濃度亜硝酸性窒素との接触が短時間の場合に
は、脱窒能力の失活は一時的なものに留まり、速やかに
活性が回復される。

【００３４】このために、第２注入点以降における亜硝
酸性窒素注入濃度は第１注入点におけるそれよりも高く
て良い。

【００３５】また、本発明によれば次のような効果も奏
される。

【００３６】本発明者が検討したところ、グラニュール
内部に十分なＡＮＡＭＭＯＸ菌が増殖している場合、グ
ラニュール内部への基質の拡散による浸透が律速とな
る。例えば、アンモニア性窒素が十分に存在し、亜硝酸
性窒素濃度が１０ｍｇ−Ｎ／Ｌの状態では、亜硝酸性窒
素の浸透する深さはグラニュール表面から０．３〜０．
６μｍ程度であり、これより内側にあるＡＮＡＭＭＯＸ
菌には亜硝酸性窒素が到達しないためにＡＮＡＭＭＯＸ
菌が有効に働くことができない。これに対して亜硝酸性
窒素濃度が５０ｍｇ−Ｎ／Ｌの状態では、亜硝酸性窒素
の浸透する深さはグラニュール表面から１〜２ｍｍ程度
となり、グラニュール内部のＡＮＡＭＭＯＸ菌まで有効
に利用され、グラニュール当たりの脱窒能力は２倍程度
まで向上する。このようにグラニュール内部のＡＮＡＭ
ＭＯＸ菌が増殖すると、グラニュールの内側から応力が
かかるために、グラニュールは均一な球形に成長するこ
とができず、表面にひび割れが生じて応力を吸収しなが
ら成長する結果、空隙が多く緻密さに欠けるグラニュー
ルが生ずることが判明した。また、グラニュール内部ま
で基質が浸透することは、内部で窒素ガスが発生するこ
とを意味するため、ここで発生した窒素ガスがグラニュ
ール内部に生じた空隙に溜まることによって、グラニュ
ールに浮力が生じて浮上し易くなる。

【００３７】図３に示す従来のＵＳＢ反応槽による連続
試験においても、原水の注入点付近には２〜３ｍｍの比
較的粒径の大きいグラニュールが多く分布しており、こ
れは注入点付近の高濃度の亜硝酸性窒素環境下でグラニ
ュールが成長した結果であると考えられた。なお、それ
以上の大きさのグラニュールは、内部に気泡を抱いて浮
力が生じ、反応槽上部へ上昇して浮上することが観察さ
れた。この結果、亜硝酸性窒素濃度の高い領域に新たな
グラニュールが流入し、このグラニュールは肥大して気
泡を抱いて上昇するというサイクルが繰り返されるた
め、原水の注入点付近は肥大グラニュールの生産場所に
なっていることが明らかになった。

【００３８】このような肥大グラニュールが生成されな
いようにするためには、反応槽内の亜硝酸性窒素濃度を
好ましくは３０ｍｇ−Ｎ／Ｌ以下、特に好ましくは１０
ｍｇ−Ｎ／Ｌ以下とするのが良く、このためには本発明
に従って、原水の注入点を脱窒槽の高さ方向に複数設
け、最上流の第１注入点の亜硝酸性窒素注入濃度を好ま
しくは１５０ｍｇ−Ｎ／Ｌ以下、特に好ましくは８０ｍ
ｇ−Ｎ／Ｌ以下とし、第２注入点以降の亜硝酸性窒素注
入濃度を好ましくは３００ｍｇ−Ｎ／Ｌ以下、特に好ま
しくは１５０ｍｇ−Ｎ／Ｌ以下とするのが特に効果があ
る。

【００３９】本発明の脱窒槽においては、担体の種類
や、反応槽の形状により槽内流速の上限、微生物保持量
の上限が異なるために、限界となる負荷は脱窒槽の仕様
や運転条件により異なるが、いずれの場合も、本発明に
従って、原水の注入点を脱窒槽の流れ方向の異なる位置
に複数設けることで、高負荷時に生ずる局部的亜硝酸性
窒素濃度の増大の問題、即ち、局部的脱窒能力の失活と
その経時的拡大、及び生物膜の肥大やそれに伴う浮上の
問題を回避することができ、従来に比べて著しく高い負
荷や高濃度の亜硝酸性窒素の流入に対応することができ
る。

【００４０】なお、このような作用効果はＡＮＡＭＭＯ
Ｘ菌以外の他の脱窒細菌を用いた場合でも同様であり、
また他の脱窒細菌に対して亜硝酸性窒素が阻害を及ぼす
濃度範囲もほぼ同様であることから、ＡＮＡＭＭＯＸ菌
以外の脱窒細菌を用いた場合にも本発明は有効に適用す
ることができる。

【００４１】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して本発明の生
物脱窒装置及び生物脱窒方法の実施の形態を詳細に説明
する。

【００４２】図１，２は本発明の生物脱窒装置の実施の
形態を示す系統図である。図１，２において、図３に示
す部材と同一機能を奏する部材には同一符号を付してあ
る。

【００４３】図１の生物脱窒装置は、原水注入管（流入
管）１１を分岐させて、ＵＳＢ反応槽（脱窒槽）１０の
高さ方向に２箇所注入点を設け、原水注入管１１に撹拌
用ガスの導入管２０を接続した点が図３に示す従来の装
置と異なり、その他は図３の装置と同様の構成とされて
いる。

【００４４】各原水注入管１１Ａ，１１Ｂから注入する
原水流量はそれぞれ流量計１４Ａ，１４Ｂと流量調節バ
ルブ１３Ａ，１３Ｂで調整可能となっている。原水注入
管１１Ａ，１１ＢをＵＳＢ反応槽１０内で定位置に固定
するためには、例えば、ＵＳＢ反応槽１０の底面及び／
又は壁面から図示しないサポート部材をのばし、このサ
ポート部材に注入管１１Ａ，１１Ｂを固定すれば良い。
また、配管を反対側の壁面に貫通させることで配管を支
持しても良い。

【００４５】図１の装置では、ＵＳＢ反応槽１０内のグ
ラニュールをバブリングにより撹拌するためのガス注入
手段としてブロワ２１が設けてあり、ガスはガス注入管
２０から原水注入管１１を通じて導入されるようになっ
ている。このガス流量は流量計２３と流量調整バルブ２
２により調整される。ガス注入管は原水注入管１１Ａ，
１１Ｂ毎に設けても良く、また、ガス注入管はＵＳＢ反
応槽１０に直接取り付けても良い。

【００４６】バブリングのためのガスは酸素を含有しな
いガスが好ましく、特に脱窒反応で生成した窒素ガスを
主体とするガスを用いるのが特に好ましい。ただし、酸
素含有ガスを吹き込んで槽内の溶存酸素濃度が一時的に
上昇しても、溶存酸素濃度が再び低下すれば脱窒反応は
復旧するので、空気などの酸素含有ガスも使用可能であ
る。

【００４７】図２に示す生物脱窒装置は、各原水注入管
１１Ａ，１１ＢのＵＳＢ反応槽１０内の部分に下向きの
枝管１１ａ，１１ｂがそれぞれ設けられており、その他
は図１の装置と同様の構成とされている。

【００４８】このように枝管１１ａ，１１ｂを設けるこ
とで、仮に原水注入管１１Ａ，１１Ｂが詰まったとして
も、枝管１１ａ，１１ｂの内部に留まり、原水注入管１
１Ａ，１１Ｂの主管の流れを妨げないため、他の枝管か
ら均一に原水を散布することができる。

【００４９】本発明で処理する亜硝酸性窒素を含有する
液としては、下水、工場排水、汚泥消化脱離液、埋立浸
出水、屎尿等の排水中の窒素化合物を原料に亜硝酸性窒
素を生成させた液、特に排水中の有機性窒素又はアンモ
ニア性窒素の全部又は一部を酸化させて亜硝酸性窒素を
生成させた液が挙げられる。また、排水中の硝酸性窒素
の全部又は一部を還元させて亜硝酸性窒素を生成させた
ものであっても良く、外部から工業薬品等の形で亜硝酸
性窒素を添加したものでも良い。原水の亜硝酸性窒素濃
度を低減するための希釈水としては、原水や処理水を用
いても良いし、排水のうち、特に亜硝酸性窒素濃度の低
い部分を用いても良い。また、反応槽の中間部から取り
出した亜硝酸性窒素濃度の低い水を用いても良く、工業
用水や水道水、井戸水等を用いても良い。

【００５０】これらの希釈水と亜硝酸性窒素を含有する
原水とは、反応槽に入る前に混合しておくのが望ましい
が、反応槽に入った直後に混合されても良いし、予めＵ
ＳＢ反応槽１０の上流側から希釈水を流しておいて、濃
厚な亜硝酸性窒素含有液のみを注入しても良い。

【００５１】原水の注入点は、図１，２に示す如く、２
点に限らず２点以上で任意の数設けることができるが、
被処理液流路の流下方向、即ち、ＵＳＢ反応槽１０の高
さ方向に対して好ましくは０．１〜２ｍの間隔、特に好
ましくは０．３〜１．５ｍの間隔で注入点を設けるのが
良く、注入点の数は、ＵＳＢ反応槽１０の高さ方向に対
して好ましくは２〜１０点、特に好ましくは２〜４点設
けるのが好ましい。

【００５２】また、被処理液流路の断面方向、即ち、Ｕ
ＳＢ反応槽１０内の横断面において、各注入点からの原
水の吐出口は、その断面の広さに応じて好ましくは０．
１〜５ｍ、特に好ましくは０．２〜２ｍの間隔で設ける
のが好ましい。例えば、横断面積２５ｍ^２で高さ２ｍの
容積５０ｍ^３の反応槽内領域に設ける吐出口は１〜２０
００点、特に１〜６０点とするのが好ましい。

【００５３】原水注入管としては、一端が開口したパイ
プや、側面に開孔を設けたパイプ等、従来公知の任意の
ものを用いることができる。

【００５４】本発明においては、注入管を複数設けると
共に、最下段の第１注入点からの亜硝酸性窒素注入濃度
を３００ｍｇ−Ｎ／Ｌ以下とする。この注入濃度が３０
０ｍｇ−Ｎ／Ｌを超えると、前述の如く、反応槽内でＡ
ＮＡＭＭＯＸ菌が高濃度の亜硝酸性窒素により阻害を受
ける。第１注入点の亜硝酸性窒素注入濃度は、前述の如
く、肥大グラニュールの生成防止の点からは、１５０ｍ
ｇ−Ｎ／Ｌ以下、特に８０ｍｇ−Ｎ／Ｌ以下であること
が好ましいが、この注入濃度を過度に低くすることは、
原水の水質によっては希釈水量が多くなり、処理効率が
低下する。従って、一般的には、第１注入点の亜硝酸性
窒素注入濃度は１０〜３００ｍｇ−Ｎ／Ｌ特に２０〜８
０ｍｇ−Ｎ／Ｌとなるように、必要に応じて希釈水で希
釈することが好ましい。

【００５５】また、第２注入点以降の亜硝酸性窒素注入
濃度は第１注入点の亜硝酸性窒素注入濃度よりも高くす
ることができ、上記の阻害やグラニュールの肥大化の防
止の観点から６００ｍｇ−Ｎ／Ｌ以下、特に３００ｍｇ
−Ｎ／Ｌ以下、とりわけ１５０ｍｇ−Ｎ／Ｌ以下が好ま
しいが、処理効率等の面からは第２注入点以降の亜硝酸
性窒素注入濃度は１０〜６００ｍｇ−Ｎ／Ｌ特に２０〜
１５０ｍｇ−Ｎ／Ｌとするのが好ましい。

【００５６】各注入点における原水（或いは希釈された
原水）の吐出速度は、好ましくは０．１〜１０ｍ／ｓｅ
ｃが良く、より好ましくは０．５〜５ｍ／ｓｅｃ、特に
好ましくは１〜２ｍ／ｓｅｃが良い。この流速は各注入
点ないし噴出口から意図した通りの流量を注入するため
に重要であり、流速が低いと、意図しない特定の注入点
ないし噴出口から特に多く液が注入される一方、他の注
入点ないし噴出口からは殆ど液が注入されないという問
題が生ずる。また、スライムやスケールの付着により吐
出面積が変わり、それに応じて注入流量が意図せずに変
更される問題が生ずる。一方、流速が高すぎる場合、液
の注入に大きな圧力が必要となり、この圧力を生み出す
ための注入ポンプが高価になったり、その駆動動力を多
く必要とするなどの問題を生ずる。また吐出口付近にお
いて、槽内液と混合する前の高濃度の亜硝酸性窒素と微
生物が接触しやすくなり、微生物の活性が低下したり、
生物膜が物理的に破壊されたり、破壊されないまでも微
生物の存在量が著しく偏る問題が生ずる。

【００５７】各々の注入点に対して効果的な原水の分配
比や希釈水の注入量は反応槽内の微生物の濃度や活性、
流入負荷や反応槽内の撹拌状態、ガスの流れ等に応じて
変わってくるため、注入点への注入量は容易に変更でき
る構造が望ましい。ただし、注入点を数多く設けた場合
には、複数の注入点をグループとして扱い、グループ毎
の注入量を変更できるようにしても良い。

【００５８】さらに、注入点付近の微生物は槽内液と十
分に混合する前の高濃度亜硝酸性窒素が接触し、活性が
低下する危険があるため、原水注入管の吐出口付近を透
水性部材で覆うことで、高濃度亜硝酸性窒素が多くの微
生物に接触する前に槽内液と拡散・混合させることが有
効である。この場合、透水性部材としては、微生物担体
が通過しにくいものが好ましく、目開き０．１〜２ｍｍ
程度のウェッジワイヤースクリーンやメッシュ、不織布
や濾布などの布、多孔質セラミック、メンブレンフィル
ター等任意のものが利用できる。

【００５９】これらの透水性部材は、亜硝酸性窒素１ｋ
ｇ−Ｎ／ｄａｙの注入量当たり、好ましくは０．００５
〜０．２ｍ^２、更に好ましくは０．０１〜０．０５ｍ^２
の接触面積となるように設けるのが好ましい。

【００６０】図７〜９を参照して、このような透水性部
材を用いる実施の形態を説明する。図７は原水注入管を
示し、図７（ａ）は正面図、図７（ｂ）は図７（ａ）の
Ｂ−Ｂ線に沿う断面図である。この原水注入管３０は、
例えば、内径２０ｍｍのパイプであり、３０ｍ^３／ｄａ
ｙの原水を供給することができる。この原水注入管３０
の先端３０Ａは塞いであり、先端から３０ｍｍ離れた位
置から５０ｍｍおきに四方に１０ｍｍ径の吐出口３０Ｂ
が４個づつ、５組、計２０個設けられている。この原水
注入管３０の管内流速は１ｍ／ｓｅｃ、各吐出口３０Ｂ
における吐出速度は０．２ｍ／ｓｅｃとなる。

【００６１】この原水注入管３０は例えば３００〜６０
０ｍｇ−Ｎ／Ｌの亜硝酸性窒素を供給するものとして使
用され、このとき注入する窒素量は９〜１８ｋｇ−Ｎ／
ｄａｙとなる。

【００６２】この原水注入管３０の周囲に設ける透水性
部材として、例えば図８（ａ）（正面図）、図８（ｂ）
（側面図）に示したように１００〜２００ｍｍ径、高さ
３００ｍｍの円筒形で、目開きが０．５ｍｍのウェッジ
ワイヤースクリーン４０などを用いることができる。こ
こでは円筒の両端面は加工の容易性を考慮して特に透水
性のない金属板４１Ａ，４１Ｂとしている。この円筒の
透水部４２の面積は０．０９〜０．２７ｍ^２である。

【００６３】図９は図７の原水注入管３０に図８のウェ
ッジワイヤースクリーン４０を設置した状態を示す図で
あり、図９（ａ）は斜視図、図９（ｂ）は内部透視正面
図を示す。原水注入管３０は、ウェッジワイヤースクリ
ーン４０の一方の端面の金属板４１Ａに設けた開孔４１
ａから挿入され、この金属板４１Ａと他端面の金属板４
１Ｂに接着されて固定されている。図９では、ウェッジ
ワイヤースクリーン４０が、原水注入管３０と同軸的に
設けられているが、交叉方向に設けられていても良い。

【００６４】なお、原水注入管として先端が開口したパ
イプを用い、この先端の開口からウェッジワイヤースク
リーン内に原水を噴出させるようにしても良い。この場
合原水注入管の先端開口部分をウェッジワイヤースクリ
ーンの端面に取り付けても良く、原水注入管の先端開口
側をウェッジワイヤースクリーンの内部まで挿入しても
良い。

【００６５】ウェッジワイヤースクリーンのような透水
性部材を設けた場合、このような透水性部材は、生物膜
の増殖により目詰まりすることがあるため、下方からの
気泡が当たる位置に透水性部材を設置するか、又は専用
のバブリング手段を設けて適宜目詰まりを回復するよう
にすることが好ましい。また、図１に示す如く、原水注
入管にバブリング用のエアを供給する構造とすることも
できる。

【００６６】本発明は、砂や合成樹脂、ゲルなど任意の
微生物担体を用いた場合にも効果を発揮するが、特に槽
内の流速を低くとる必要がある担体を用いた装置に有効
であり、このような担体は水に近い比重を持つ場合が多
い。従って、本発明は水に対する比重が０．５〜２．０
の担体を用いる反応槽に適用したときに効果が高く、特
に水に対する比重が０．８〜１．３の担体を用いる反応
槽に適用したときに効果が高い。

【００６７】担体が流出する心配の少ない固定床方式の
場合や、浮遊状態の担体をスクリーンやメッシュなどで
流出防止する場合には、本発明の代わりに希釈水量又は
処理水循環水量を増加させることで同様の効果がある
が、その場合にも本発明を用いることで、希釈水の節約
や、循環ポンプのコストの節約を行うことができる。

【００６８】これらの担体を用いた反応槽の場合、設置
面積を低減するために縦方向に長い反応槽が好まれる場
合があり、その場合通水方向は上向流又は下向流となる
場合が多いが、本発明は特に上下流方向の長さが長い反
応槽に用いる場合に好適であり、好ましくは３〜３０
ｍ、より好ましくは４〜１５ｍの反応部長さを持つ反応
槽に対して効果を発揮する。

【００６９】グラニュール以外の他の担体を用いる脱窒
装置では、必ずしも上向流である必要はなく、ＧＳＳも
設置するのが好ましい場合と設置の必要がない場合があ
り、担体の種類やＧＳＳの設置の有無は本発明を限定す
る要因とはならない。

【００７０】また、担体を流動状態で用いたり、担体を
用いずに０．１μｍ以下のフロック状に増殖する菌体を
用いて脱窒反応を行わせる場合にも、水槽内が押し出し
流れに近い状態であったり、直列２槽以上、特に直列３
槽以上に分割してある場合には本発明を好適に適用する
ことができる。

【００７１】本発明を用いた場合に、上流側の流速が低
下する結果、上流側の液及び担体の流動が少なくなり、
懸濁物質（ＳＳ）が担体間に目詰まりし、原水のショー
トパスが生じたり、担体同士が結合してブロック状とな
って被処理液がショートパスし、有効に処理が進行しな
い現象が生じたり、またブロック状の担体間にガスが溜
まり、浮上する問題が生ずる場合がある。この問題を回
避するために、定期的に流速を高めたり、逆方向に液を
流して目詰まりしたＳＳを洗い流したり、バブリングに
より担体を撹拌することが有効である。例えばＵＳＢ方
式の場合、１ヶ月に１〜２０回程度の割合、特に好まし
くは２〜５回の割合で、必要に応じて槽内流速を１〜１
０ｍ／ｈｒ程度とし、好ましくは窒素ガスなどの酸素を
含有しない気体を用いて、底面積当たり１〜３０Ｎｍ^３
／ｍ^２／ｈｒ程度で２〜４０分間程度バブリングをする
と良い。この操作により担体間に堆積したＳＳを剥離又
は均一化することができるため、目詰まりの問題を解決
でき、また反応槽内における担体の位置を移動すること
で担体に付着する生物膜量を均一化することができる。

【００７２】本発明によれば、脱窒反応速度を高くとる
ことができるため、亜硝酸性窒素の容積負荷を担体充填
部の見掛け容積当たり０．１〜５０ｋｇ−Ｎ／ｍ^３／ｄ
ａｙ、より好ましくは０．５〜３０ｋｇ−Ｎ／ｍ^３／ｄ
ａｙとすることができる。

【００７３】

【実施例】以下に比較例及び実施例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明する。

【００７４】比較例１ 図３に示す従来のＵＳＢ反応槽（グラニュール充填高さ
４ｍ，直径０．４ｍの円筒形でＡＮＡＭＭＯＸ菌が増殖
するまでの担体としてメタン生成細菌主体のグラニュー
ルを投入したもの）により、７００ｍｇ−Ｎ／Ｌのアン
モニア性窒素と６００ｍｇ−Ｎ／Ｌの亜硝酸性窒素を含
む原水を、１ｍ^３／ｄａｙの処理水で希釈しながら、反
応槽の１箇所の注入点のみから、導入して処理を行っ
た。

【００７５】原水の注入点はＵＳＢ反応槽の底面から直
接注入した。

【００７６】運転開始時には、４０Ｌ／ｄａｙで通水を
開始し、亜硝酸性窒素が除去されて処理水の亜硝酸性窒
素濃度が５ｍｇ−Ｎ／Ｌ以下になったのを確認してから
徐々に原水の流入量を増加した。この結果、約３ヶ月間
後に０．８ｍ^３／ｄａｙの原水を処理できるようにな
り、グラニュール充填容積当たり亜硝酸性窒素１ｋｇ／
ｍ^３／ｄａｙの処理能力を持つようになった。このとき
にアンモニア性窒素は約０．７７ｋｇ／ｍ^３／ｄａｙ除
去されており、また硝酸性窒素が約０．１７ｋｇ／ｍ^３
／ｄａｙ生じていたため、窒素の除去能力としては１．
６ｋｇ／ｍ^３／ｄａｙであった。亜硝酸性窒素の除去量
に対するアンモニア性窒素の除去量と硝酸性窒素の生成
量は負荷に関わらずほぼ一定であったため、以降は亜硝
酸性窒素の除去量のみを表記する。

【００７７】この状態の時に、反応槽から流出するグラ
ニュールはわずかであり、反応槽内のグラニュール量に
顕著な変化は見られなかった。このため、ＡＮＡＭＭＯ
Ｘ菌が増殖したことによる微生物量の増加は、担体とし
て用いたメタン細菌主体のグラニュールの自己消化によ
る減少、及びわずかに流出したグラニュール量とほぼ釣
り合っていると思われた。

【００７８】また、流出したグラニュールは前述のよう
に粒径３ｍｍ以上で球が崩れた不均一な形をしていた。
このようなグラニュールは反応槽下部の原水注入点付近
及びグラニュール充填部の最上部に多く、前述の作用で
原水注入点付近でグラニュールが肥大化し、その後に浮
力を生じて上層部に上昇し、特に浮力の大きなグラニュ
ールが流出していると思われた。

【００７９】その後、原水の通水量を１ｍ^３／ｄａｙに
増加したところ、処理水中に亜硝酸性窒素は１０ｍｇ−
Ｎ／Ｌ程度残留するようになり、１週間程度は徐々に減
少する傾向が見られたが、その後漸増し、３週間後には
処理水中に亜硝酸性窒素は２０ｍｇ−Ｎ／Ｌ付近に達し
た。反応槽内の亜硝酸性窒素の濃度分布を測定すると、
図５に示したように、原水注入点付近は亜硝酸性窒素濃
度が１００〜２００ｍｇ−Ｎ／Ｌとなっており、このた
め原水注入点付近のＡＮＡＭＭＯＸ菌が失活し始めたこ
とが処理水質悪化の原因と判断された。

【００８０】このため、希釈水量を１．２ｍ^３／ｄａｙ
に増加し、また流入点付近の失活したグラニュールを分
散させるために窒素ガスを１Ｎｍ^３／ｈｒの流量で反応
槽下部から１０分間程度送り込むことで反応槽内を撹拌
した。この操作以降、処理水の亜硝酸性窒素濃度は減少
し、１週間後には５ｍｇ−Ｎ／Ｌ以下となった。

【００８１】以降は、原水量を増加するごとに希釈水量
をその１．２倍に増加することで、通水量を徐々に上げ
ることができ、２ヶ月後には原水通水量を２ｍ^３／ｄａ
ｙ（上昇流速１．５ｍ／ｈｒ）まで上げることができ
た。このときグラニュール充填部当たりの亜硝酸性窒素
の除去能力は２．４ｋｇ−Ｎ／ｍ^３／ｄａｙであった。

【００８２】更に通水量を上げていったところ、反応槽
から流出するグラニュールの量が多くなり、特に原水通
水量が２．７ｍ^３／ｄａｙ付近（上昇流速２ｍ／ｈｒ）
に達したところで、再び処理水中の亜硝酸性窒素濃度が
１５ｍｇ−Ｎ／Ｌ程度となった。引き続きこの条件で運
転を続けたところ、グラニュールの流出によってグラニ
ュール充填部高さが徐々に減少する傾向が見られ、また
処理水の亜硝酸性窒素濃度は１０日後に約２５ｍｇ−Ｎ
／Ｌまで増加した。

【００８３】このときの槽内の様子を観察すると、気泡
の上昇により巻き上げられたグラニュールの一部が沈降
せずに上昇し、更にＧＳＳの沈殿部で一部は沈殿するも
のの一部は沈降せずに流出していた。このため、反応槽
内部及びＧＳＳ沈殿部の上昇流速が、通水量の増加と共
に速くなったことにより、沈殿せずに流出するグラニュ
ールの量が増加したものと思われた。

【００８４】実施例１ 比較例１の問題を解決するために、図１に示す如く、更
にＵＳＢ反応槽の底面から１．５ｍの高さ位置に原水の
注入点（第２注入点）を増やし、第１注入点から原水を
０．９ｍ^３／ｄａｙで注入し、第２注入点から原水を
１．８ｍ^３／ｄａｙで分割して注入し、希釈水は第１注
入点にのみ原水量の１．２倍量注入するようにした。

【００８５】即ち、第１注入点からは亜硝酸性窒素濃度
約２７０ｍｇ−Ｎ／Ｌの原水と希釈水の混合水を注入
し、第２注入点からは亜硝酸性窒素濃度６００ｍｇ−Ｎ
／Ｌの原水を注入した。

【００８６】このときの第１注入点の亜硝酸性窒素注入
濃度は２７０ｍｇ−Ｎ／Ｌであり、第２注入点の亜硝酸
性窒素注入濃度は２８０ｍｇ−Ｎ／Ｌであった。

【００８７】このようにすることで、処理水の亜硝酸性
窒素濃度は再び低減し、グラニュールの流出も減少し
た。また同様の比率を保ちながら原水の通水量を上げる
ことで、合計３．２ｍ^３／ｄａｙまでの原水を安定に処
理して、亜硝酸性窒素濃度５ｍｇ−Ｎ／Ｌ以下の処理水
を得ることができ、このとき亜硝酸性窒素の除去能力は
グラニュール充填部当たり３．８ｋｇ−Ｎ／ｍ^３／ｄａ
ｙであった。

【００８８】このとき第２注入点付近の亜硝酸性窒素濃
度を測定すると約３０〜５０ｍｇ−Ｎ／Ｌとなってい
た。

【００８９】第２注入点における亜硝酸性窒素注入濃度
の限界を調べるために、第２注入点から注入する原水に
亜硝酸性窒素濃度を１０，０００ｍｇ／Ｌに調整した亜
硝酸ナトリウム溶液を添加し、第２注入点における亜硝
酸性窒素注入濃度を徐々に高めて、脱窒槽内第２注入点
付近における亜硝酸性窒素濃度を測定した。このとき、
第１注入点に導入する希釈水は一時的に脱酸素した水道
水とした。

【００９０】この結果、第２注入点に上記亜硝酸ナトリ
ウム溶液０．１２ｍ^３／ｄａｙを注入し、第２注入点か
ら注入する原水中の亜硝酸性窒素濃度が１２００ｍｇ／
Ｌ、第２注入点における亜硝酸性窒素注入濃度が５８０
ｍｇ／Ｌの時に、脱窒槽内第２注入点付近における亜硝
酸性窒素濃度が５０〜１００ｍｇとなった。この結果か
ら、第２注入点における亜硝酸性窒素注入濃度の限界値
は６００ｍｇ／Ｌ付近であると考えられた。

【００９１】実施例２ 実施例１において、更にＵＳＢ反応槽の底面部から２ｍ
の高さ位置に原水の注入点（第３注入点）を設け、第１
注入点〜第３注入点に、それぞれ０．９ｍ^３／ｄａｙの
等量の原水を注入し、希釈水は第１注入点にのみ原水量
の１．２倍注入した。

【００９２】即ち、第１注入点からは亜硝酸性窒素濃度
約２７０ｍｇ−Ｎ／Ｌの原水と希釈水の混合水を注入
し、第２，第３注入点からは亜硝酸性窒素濃度６００ｍ
ｇ−Ｎ／Ｌの原水を注入した。

【００９３】このときの第１注入点の亜硝酸性窒素注入
濃度は２７０ｍｇ−Ｎ／Ｌであり、第２注入点の亜硝酸
性窒素注入濃度は１９０ｍｇ−Ｎ／Ｌであり、第３注入
点の亜硝酸性窒素注入濃度は１４０ｍｇ−Ｎ／Ｌであ
り、実際に、第２注入点付近の亜硝酸性窒素濃度は約１
５〜３０ｍｇ−Ｎ／Ｌに低下し、第３注入点付近では約
１０〜２０ｍｇ−Ｎ／Ｌとなっていた。

【００９４】この状態で約２ヶ月間の運転を行ったとこ
ろ、グラニュールの流出量が低下し、槽内における３ｍ
ｍ以上に肥大化したグラニュールの割合が減少し始めた
ことが確認されたため、原水を分割注入することによる
グラニュール肥大化防止効果が確認された。

【００９５】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の生物脱窒装
置及び生物脱窒方法においては、ＡＮＡＭＭＯＸＵＳＢ
反応槽における原水注入部の局部的な亜硝酸性窒素濃度
の上昇に起因するＡＮＡＭＭＯＸ菌の失活を防止して高
負荷処理を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の生物脱窒装置の実施の形態を示す概略
的な断面図である。

【図２】本発明の生物脱窒装置の他の実施の形態を示す
概略的な断面図である。

【図３】従来のＵＳＢ反応槽を示す概略的な断面図であ
る。

【図４】ＵＳＢ反応槽の原水注入管の一例を示す平面図
である。

【図５】従来のＵＳＢ反応槽によるＵＳＢ反応槽内の亜
硝酸性窒素濃度の分布を示すグラフである。

【図６】本発明に係るＵＳＢ反応槽によるＵＳＢ反応槽
内の亜硝酸性窒素濃度の分布を示すグラフである。

【図７】原水注入管の実施例を示す図であって、図７
（ａ）は正面図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＢ−Ｂ線に
沿う断面図を示す。

【図８】本発明に好適なウェッジワイヤースクリーンの
実施例を示す図であって、図８（ａ）は正面図、図８
（ｂ）は側面図を示す。

【図９】図７の原水注入管に図８のウェッジワイヤース
クリーンを取り付けた状態を示し、図９（ａ）は斜視
図、図９（ｂ）は内部透視正面図を示す。

【符号の説明】

１０ ＵＳＢ反応槽 １１，１１Ａ，１１Ｂ 原水注入管 １５ 希釈水注入管 １７ ＧＳＳ １８ 処理水集水トラフ １９ 処理水排出管 ２０ ガス注入管 ３０ 原水注入管 ４０ ウェッジワイヤースクリーン

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１３年７月２５日（２００１．７．２
５）

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２】

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 亜硝酸性窒素を含有する原水の流入管と
   処理液の流出管を有し、電子供与体の存在下に亜硝酸性
   窒素を電子受容体とする脱窒微生物の作用により生物脱
   窒する脱窒槽を有する生物脱窒装置であって、 該脱窒槽には、前記脱窒微生物が担体表面に生物膜を形
   成したもの、又は、前記脱窒微生物が自己造粒によりグ
   ラニュールを形成したものが内蔵され、 前記原水の流入管は、前記流出管へ向かう方向の異なる
   位置に複数設けられていることを特徴とする生物脱窒装
   置。
2. 【請求項２】 前記複数の原水流入管は、それぞれ該脱
   窒槽内に１つ又は複数の注入口を有し、該注入口の少な
   くとも１つは拡散部材で覆われていることを特徴とする
   請求項１に記載の生物脱窒装置。
3. 【請求項３】 亜硝酸性窒素を含有する原水を、脱窒槽
   に供給し、該脱窒槽内の亜硝酸性窒素を電子受容体とす
   る脱窒微生物の作用により電子供与体の存在下に脱窒処
   理する生物脱窒方法であって、 該脱窒槽は、亜硝酸性窒素を含有する原水の流入管と処
   理液の流出管を有し、該原水の流入管は該脱窒槽の流れ
   方向の異なる位置に複数設けられ、 最上流の原水流入管から流入する原水の亜硝酸性窒素の
   量［Ｎ_ｏ］（ｍｇ−Ｎ／ｈｒ）を、最上流の原水流入管
   が位置する脱窒槽横断面を通過する水量［Ｖ_ｏ］（Ｌ／
   ｈｒ）で除した値［Ｎ_ｏ］／［Ｖ_ｏ］が３００ｍｇ−Ｎ
   ／Ｌを超えないように、該最上流の原水流入管から流入
   する原水の量を調節することを特徴とする生物脱窒方
   法。
4. 【請求項４】 前記最上流以外の少なくとも１つの原水
   流入管から流入する原水の亜硝酸性窒素の量［Ｎ_ｎ］
   （ｍｇ−Ｎ／ｈｒ）を、該原水流入管が位置する脱窒槽
   横断面を通過する水量［Ｖ_ｎ］（Ｌ／ｈｒ）で除した値
   ［Ｎ_ｎ］／［Ｖ _ｎ］が６００ｍｇ−Ｎ／Ｌを超えないよ
   うに、該最上流以外の原水流入管から流入する原水の量
   を調節することを特徴とする請求項３に記載の生物脱窒
   方法。