JP2005324133A - 菌体回収方法、装置及び馴養方法並びに廃水処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】嫌気性アンモニア酸化槽で処理された処理水から活性の高い嫌気性アンモニア酸化細菌を効率的に回収できるようにし、この回収した嫌気性アンモニア酸化細菌を利用して馴養することで馴養を大幅に短縮できる。
【解決手段】アンモニアと亜硝酸とを含有する被処理水を嫌気性アンモニア酸化槽１２に送水して嫌気性アンモニア酸化細菌によりアンモニアと亜硝酸とを脱窒させ、脱窒させた処理水を馴養槽１４に送水して嫌気性アンモニア酸化細菌を固定化材料に付着させて固定化微生物として回収する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、菌体回収方法、装置及び馴養方法並びに廃水処理装置に係り、特に、嫌気性アンモニア酸化法に使用される嫌気性アンモニア酸化細菌の回収技術と、回収された嫌気性アンモニア酸化細菌の馴養技術に関する。

下水や産業廃水に含有する窒素成分は、湖沼の富栄養化の原因になること、河川の溶存酸素の低下原因になること等の理由から、窒素成分を除去する必要がある。下水や産業廃水に含有する窒素成分は、アンモニア性窒素、亜硝酸性窒素、硝酸性窒素、有機性窒素が主たる窒素成分である。

従来、この種の廃水は、窒素濃度が低濃度であれば、イオン交換法での除去や塩素、オゾンによる酸化も用いられているが、中高濃度の場合には生物処理が採用されており、−般的には以下の条件で運転されている。

生物処理では好気硝化と嫌気脱窒による硝化・脱窒処理が行われており、好気硝化では、アンモニア酸化細菌（Ｎｉｔｒｏｓｏｍｏｎａｓ，Ｎｉｔｒｏｓｏｃｏｃｃｕｓ，Ｎｉｔｒｏｓｏｓｐｉｒａ，Ｎｉｔｒｏｓｏｌｏｂｕｓなど）と亜硝酸酸化細菌（Ｎｉｔｒｏｂａｃｔｏｒ，Ｎｉｔｒｏｓｐｉｎａ，Ｎｉｔｒｏｃｏｃｃｕｓ，Ｎｉｔｒｏｓｐｉｒａなど）によるアンモニア性窒素や亜硝酸性窒素の酸化が行われる一方、嫌気脱窒では、従属栄養細菌（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓｄｅｎｉｔｒｉｆｉｃａｎｓなど）による脱窒が行われる。

また、好気硝化を行う硝化槽は負荷０．２〜０．３ｋｇ−Ｎ／ｍ³ ／日の範囲で運転され、嫌気脱窒の脱窒槽は負荷０．２〜０．４ｋｇ−Ｎ／ｍ³ ／日の範囲で運転される。下水の総窒素濃度３０〜４０ｍｇ／Ｌを処理するには、硝化槽で６〜８時間の滞留時間、脱窒槽で５〜８時間が必要であり、大規模な処理槽が必要であった。また無機質だけを含有する産業廃水では、硝化槽や脱窒槽は先と同様の負荷で設計されるが、脱窒に有機物が必要で、窒素濃度の３〜４倍濃度のメタノールを添加していた。このためイニシャルコストばかりでなく、多大なランニングコストを要するという問題もある。

これに対し、最近、嫌気性アンモニア酸化による窒素除去方法が注目されている（例えば特許文献１、２等）。この嫌気性アンモニア酸化法は、アンモニアを水素供与体とし、亜硝酸を水素受容体として、嫌気性アンモニア酸化細菌によりアンモニアと亜硝酸とを以下の反応式により同時脱窒する方法である。
（化１）
１．０ＮＨ₄ ＋１．３２ＮＯ₂ ＋０．０６６ＨＣＯ₃ ＋０．１３Ｈ⁺ →１．０２Ｎ₂ ＋０．２６ＮＯ₃ ＋０．０６６ＣＨ₂ ０_0.5 Ｎ_0.15＋２．０３Ｈ₂ Ｏ
この方法によれば、アンモニアを水素供与体とするため、脱窒で使用するメタノール等の使用量を大幅に削減できることや、汚泥の発生量を削減できる等のメリットがあり、今後の窒素除去方法として有効な方法であると考えられている。
特開２００１−３７４６７号公報 特開２００３−２４９９０号公報

しかしながら、この嫌気性アンモニア酸化法に使用される嫌気性アンモニア酸化細菌を担体に付着させたり、馴養（増殖）させたりするのが難しく、また、非常に時間を要し、実用化の大きな障害となっていた。

即ち、嫌気性アンモニア酸化反応を担うこの細菌群は、その詳細は不明であるが、Planctomycetが報告されており、増殖速度が０．００１ｈ^-1と、非常に遅いことが報告されている（Strous，M.etal．Nature，400 ，446 （1999））。

また、特許文献２によれば、この細菌の比増殖速度は、０．０２〜０．０５ｄａｙ^-1程度の非常に小さな値であり、２倍の菌体量を得るためには、１４〜３５日もの培養日数を要するとされている。

また、担体に嫌気性アンモニア酸化細菌を固定化するには、先ず固定化材料にこの菌をつけ、培養することが必要であるが、前記のように増殖速度が遅いため、この付着段階でも多大な時間を要することとなる。

更に、嫌気性アンモニア酸化法を活用した窒素除去システムの実生産装置については、国内では稼動例が無い。したがって、実生産開始時には、活性汚泥などから、長期間の馴養期間を要して運転を開始するか、プラントメーカ等において、嫌気性アンモニア酸化細菌を培養する培養プラントが必要となる。

以上の事情より、嫌気性アンモニア酸化細菌を活用した廃水処理システムの運転開始時には、従来の排水処理の馴養では経験したことが無いような長期間の馴養時間を要することとなる。

また、実用化にあたっては、プラントが巨大になり、運転に多額な設備費用と運転管理費用が必要となるばかりでなく、多量の窒素排水を調整する必要がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、嫌気性アンモニア酸化槽で処理された処理水から活性の高い嫌気性アンモニア酸化細菌を効率的に回収できるようにし、この回収した嫌気性アンモニア酸化細菌を利用して馴養することで馴養を短時間で行え、上記の課題を解決できると共に、嫌気性アンモニア酸化法の性能を向上させることができる菌体回収方法、装置及び馴養方法並びに廃水処理装置を提供することを目的とする。

本発明の請求項１は前記目的を達成するために、アンモニアと亜硝酸とを含有する被処理水を嫌気性アンモニア酸化槽に送水して嫌気性アンモニア酸化細菌によりアンモニアと亜硝酸とを脱窒させ、該脱窒させた処理水を馴養槽に送水或いは前記馴養槽を介して嫌気性アンモニア酸化槽に循環することにより、前記処理水中の嫌気性アンモニア酸化細菌を前記馴養槽内の固定化材料に付着させた固定化微生物として回収することを特徴とする。

本願の発明者らは、鋭意研究の結果、アンモニアと亜硝酸とを含有する被処理水を嫌気性アンモニア酸化法で処理した処理水中に、数ｍｇ／Ｌと微量ではあるが、嫌気性アンモニア酸化細菌が存在することを確認し、かつ、これらの細菌が高い活性を有していることを確認した。

したがって、この処理水を固定化材料を有する馴養槽に送水するか又は馴養槽を介して嫌気性アンモニア酸化槽に循環することにより、処理水中の嫌気性アンモニア酸化細菌を馴養槽内の固定化材料に付着させた固定化微生物として回収することができる。この回収した固定化微生物を使用して馴養することにより、嫌気性アンモニア酸化細菌の馴養時間を、従来と比べて大幅に短縮できる。

また、本発明によれば、嫌気性アンモニア酸化細菌の馴養を短時間で行えるので、嫌気性アンモニア酸化法の性能を向上させることができ、装置が大型化することもない。

請求項２は請求項１において、前記固定化微生物の固定化材料は、担体、固定床の何れかであることを特徴とする。固定化微生物の固定化材料としては、担体、固定床のどれでもよく、固定化微生物をこれから馴養する嫌気性アンモニア酸化槽に投入或いはセットすれば、嫌気性アンモニア酸化槽から嫌気性アンモニア酸化細菌の流出を防止でき、嫌気性アンモニア酸化槽の馴養を一層短期間で行うことができる。

本発明の請求項３は前記目的を達成するために、アンモニアと亜硝酸とを含有する被処理水を嫌気性アンモニア酸化槽に送水して嫌気性アンモニア酸化細菌によりアンモニアと亜硝酸とを脱窒させ、該脱窒させた処理水を沈殿槽又は膜分離装置に送水或いは前記沈殿槽又は膜分離装置を介して前記嫌気性アンモニア酸化槽に循環することにより、前記被処理水中の嫌気性アンモニア酸化細菌を前記沈澱槽で固液分離又は前記膜分離装置で膜分離された分離汚泥中に回収することを特徴とする。

上記の請求項１では嫌気性アンモニア酸化細菌を固定化材料に付着させた固定化微生物として回収するようにしたが、請求項３では嫌気性アンモニア酸化細菌の菌体汚泥、即ち菌体そのものを回収するようにしたものである。回収した菌体汚泥は、そのまま馴養する嫌気性アンモニア酸化槽に投入してもよく、或いは固定化材料に直接付着してこれから馴養する嫌気性アンモニア酸化槽に投入してもよい。この場合、固定化材料としては、担体、固定床の付着方式の固定化材料に限らず、菌体汚泥をゲルに包括固定する包括固定化担体としても使用することができる。

請求項４は請求項３において、前記膜分離装置は回転平膜装置であることを特徴とする。膜分離装置としては、回転平膜、浸漬膜、中空糸膜等の膜を使用することができるが、膜の寿命を長時間維持するには、回転平膜を用いることが好ましいからである。

本発明の請求項５は前記目的を達成するために、アンモニアと亜硝酸とを含有する被処理水を嫌気性アンモニア酸化槽に送水して嫌気性アンモニア酸化細菌によりアンモニアと亜硝酸とを脱窒させ、該脱窒させた処理水を馴養容器を収納した沈殿槽に送水して、前記処理水中の嫌気性アンモニア酸化細菌を前記馴養容器内の固定化材料に付着させて嫌気性アンモニア酸化細菌を回収すると同時に、前記沈澱槽で固液分離された分離汚泥中にも嫌気性アンモニア酸化細菌を回収することを特徴とする。

請求項５は、固定化微生物による嫌気性アンモニア酸化細菌の回収と、嫌気性アンモニア酸化細菌の菌体そのものの両方を回収できるようにしたものである。これは、処理水中の嫌気性アンモニア酸化細菌のうち、処理水中に浮遊する嫌気性アンモニア酸化細菌は固定化材料に付着することで回収され、処理水に同伴して流出する汚泥中の嫌気性アンモニア酸化細菌は沈澱することで菌体汚泥として回収されるので、処理水中の嫌気性アンモニア酸化細菌の全てを効率的に回収することができる。

本発明の請求項６は前記目的を達成するために、請求項１〜５の何れか１の菌体回収方法を実施するように装置構成されていることを特徴とする菌体回収装置。

本発明の菌体回収方法を適用するための装置構成とすることにより、嫌気性アンモニア酸化法で処理された処理水中に残存する活性の高い嫌気性アンモニア酸化細菌を効率的に回収することができるので、この回収した嫌気性アンモニア酸化細菌を種菌として馴養に使用すれば、馴養期間を大幅に短縮することができる。

本発明の請求項７は前記目的を達成するために、請求項１〜５の何れか１の菌体回収方法により回収した嫌気性アンモニア酸化細菌を種菌として、馴養槽又はこれから立ち上げる嫌気性アンモニア酸化槽で馴養することを特徴とする嫌気性アンモニア酸化槽の馴養方法。

この場合、馴養中の嫌気性アンモニア酸化槽の処理水から本発明で回収した嫌気性アンモニア酸化細菌を、前記馴養中の嫌気性アンモニア酸化槽に戻すことによって馴養期間を短縮するようにしてもよく、あるいは馴養済みの嫌気性アンモニア酸化槽の処理水から回収した嫌気性アンモニア酸化細菌を、別のこれから馴養する嫌気性アンモニア酸化槽や別に用意した馴養槽の種菌として使用することによって馴養期間を短縮するようにしてもよい。

本発明の請求項８は前記目的を達成するために、請求項６の菌体回収装置を嫌気性アンモニア酸化法で廃水を処理する装置に備えたことを特徴とする。

嫌気性アンモニア酸化法で廃水を処理する装置の一部に本発明の菌体回収装置を設けることで、処理水に存在する活性の高い嫌気性アンモニア酸化細菌を効率的に回収することが可能となり、この回収した嫌気性アンモニア酸化細菌を利用して嫌気性アンモニア酸化槽を立ち上げることで、馴養期間を大幅に短縮できる。

以上説明したように、本発明に係る菌体回収方法及び装置によれば、嫌気性アンモニア酸化槽で処理された処理水から活性の高い嫌気性アンモニア酸化細菌を効率的に回収することができる。

また、本発明の嫌気性アンモニア酸化槽の馴養方法によれば、本発明の菌体回収方法で回収した嫌気性アンモニア酸化細菌を種菌として馴養するので、馴養期間を大幅に短縮でき、従来の課題を解決できると共に、嫌気性アンモニア酸化法の性能を向上させることができる。

また、本発明の菌体回収装置を装置構成の一部に備えた廃水処理装置は、処理水に存在する活性の高い嫌気性アンモニア酸化細菌を効率的に回収することが可能となり、この回収した嫌気性アンモニア酸化細菌を利用して嫌気性アンモニア酸化槽を立ち上げることで、馴養期間を大幅に短縮できる。

以下、添付図面に従って、本発明に係る菌体回収方法、装置及び馴養方法並びに廃水処理装置の好ましい実施の形態を詳説する。

図１は、本発明に係る第１の実施の形態の菌体回収装置を備えた嫌気性アンモニア酸化法による廃水処理装置１０の全体構成を説明する概念図である。

図１に示すように、廃水処理装置１０は、主として、嫌気性アンモニア酸化槽１２の後段に嫌気性アンモニア酸化細菌を回収して馴養する馴養槽１４を設けることで構成される。ここでは、馴養槽１４が菌体回収装置になる。

原水配管２０を流れるアンモニアと亜硝酸とを含有する被処理水は、図示しないポンプにより嫌気性アンモニア酸化槽１２に送水される。嫌気性アンモニア酸化槽１２で処理された処理水は、第１配管２２を介して馴養槽１４に至り、馴養槽１４から処理水配管２４を介して系外に排出される。

嫌気性アンモニア酸化槽１２では、アンモニアと亜硝酸とを含有する被処理水（原水）が流入し、嫌気性アンモニア酸化槽１２内の嫌気性アンモニア酸化細菌によって、原水中に含まれるアンモニアと亜硝酸とが同時脱窒される。

馴養槽１４内には、担体、固定床の何れかの固定化材料を有しており、処理水と固定化材料とが接触することにより、処理水中に存在する嫌気性アンモニア酸化細菌が固定化材料に付着される。これにより、固定化材料に嫌気性アンモニア酸化細菌を付着固定した固定化微生物が形成され、この固定化微生物を形成することで、処理水中の嫌気性アンモニア酸化細菌を回収する。

馴養槽１４は密閉していることが好ましく、かつ固定化材料の出し入れができる構造とすることが望ましい。例えば、金網やプラスチック製の網でできた箱など、水を通しつつ、かつ固定化材料の流出を防止したユニット構造の容器に、固定化材料をあらかじめ入れておき、この容器を馴養槽１４に浸漬させたり、取り出したりすると効率的である。更に、これら馴養槽１４の前段または後段に、圧力計を設置することが好ましい。馴養槽１４の閉塞時に嫌気性アンモニア酸化槽１２の運転を止めてしまう為、馴養槽１４の前段または後段の圧力が検出できれば、このような不具合が防止できるからである。尚、馴養槽１４は必ずしも、「槽」として構成する必要はなく、処理水配管２２中につなぎ込む形でもよい。

前述したように、この嫌気性アンモニア酸化細菌は増殖速度が極めて遅いが、このように嫌気性アンモニア酸化槽１２の後段に馴養槽１４を設けることで、嫌気性アンモニア酸化槽１２の処理水中に存在する活性の高い嫌気性アンモニア酸化細菌を固定化微生物として回収し、馴養槽１４内で馴養することができる。また、回収した嫌気性アンモニア酸化細菌を別の馴養槽で馴養してもよく、あるいはこれから立ち上げる嫌気性アンモニア酸化槽に投入又はセットして馴養してもよい。これにより、一般の活性汚泥から馴養するよりも、馴養期間を大幅に短縮することができる。

固定化材料における担体の材質としては、特に限定はしないが、ポリビニルアルコール、アルギン酸、ポリエチレングリコール系のゲルや、セルロース、ポリエステル、ポリプロピレン、塩化ビニルなどのプラスチック担体などが挙げられる。担体の形状としては、球状体、円筒形状体、多孔質体、立方体、スポンジ状体、ハニカム状体などの整形を行なったものを使用することが好ましい。

また、微生物の自己造粒を利用したグラニュールも使用できる。

固定化材料における固定床の材質としては、特に限定はしないが、ポリエチレン、ポリエステル、ポリプロピレン、塩化ビニルなどのプラスチック素材や、活性炭ファイバーなどが挙げられる。固定床の形状としては、特に限定はしないが、繊維状や、菊花状に整形したものや、ハニカム状に整形したものなどが挙げられる。更には、上記した担体の固定化微生物やグラニュールの固定化微生物を籠等に充填して固定床を形成してもよい。

このように構成された菌体回収装置１０によれば、馴養槽１４には、脱窒された処理水が送水され、嫌気性アンモニア酸化細菌が馴養槽１４内の固定化材料に付着固定される。嫌気性アンモニア酸化細菌は、微量ではあるが、高い活性を有しており、馴養槽１４内の処理水に固定化材料に浸しておくだけで、固定化材料に嫌気性アンモニア酸化細菌を付着させることが可能となる。これにより、嫌気性アンモニア酸化細菌の馴養時間を、従来と比べて大幅に短縮できる。

図２は、本発明の第２実施形態の菌体回収装置を備えた嫌気性アンモニア酸化法による廃水処理装置１００の全体構成を説明する概念図である。ここでは、菌体回収装置は、馴養槽と沈澱槽との２つになる。尚、図１と同じ装置、部材は同符号を付して説明すると共に、同じ説明は省略する。

本実施形態において、図１の第１実施形態と相違する点は、嫌気性アンモニア酸化槽１２の後段に沈殿槽１６を設置し、その沈澱槽１６内の上部に馴養槽１４或いは馴養容器を設置した構成である。これにより、処理水中の嫌気性アンモニア酸化細菌のうち、処理水中に浮遊する嫌気性アンモニア酸化細菌は馴養槽１４内の固定化材料に付着することで第１の実施の形態と同様に固定化微生物として回収される。また、処理水に同伴して流出する汚泥中の嫌気性アンモニア酸化細菌は沈澱することで菌体汚泥として回収されるので、処理水中の嫌気性アンモニア酸化細菌の全てを効率的に回収することができる。沈澱槽１６に沈澱した菌体汚泥は、第２配管２６を介して嫌気性アンモニア酸化槽１２に戻してもよく、あるいは汚泥排出管３２を介して系外に排出してもよい。系外に排出された菌体汚泥は、別の馴養槽又はこれから立ち上げる別の嫌気性アンモニア酸化槽１２に投入して種菌として馴養してもよく、あるいは固定化材料に直接付着固定又は包括固定して固定化微生物を形成し、この固定化微生物を別の馴養槽や嫌気性アンモニア酸化槽に投入してもよい。尚、図には示さなかったが、沈殿槽１６に代えて、膜分離装置を使用した場合も、同様の作用を果たし、同様の効果が得られる。

図３は、第１の実施の形態の変形例を示した廃水処理装置２００であり、嫌気性アンモニア酸化槽１２で処理された処理水の一部又は全部を再び嫌気性アンモニア酸化槽１２の流入側に流入させる循環ラインに馴養槽１４を設けたものである。尚、図１と同じ装置、部材は同符号を付して説明すると共に、同じ説明は省略する。

すなわち、嫌気性アンモニア酸化槽１２で処理された処理水の一部又は全部が、戻り配管である第２配管２６により、馴養槽１４に送水され、馴養槽１４で処理された第２の処理水は、戻り配管である第３配管３０により嫌気性アンモニア酸化槽１２に循環される。なお、戻り配管である第２配管２６には循環ポンプ２８が設けられている。

これにより、循環水（馴養槽１４）に、嫌気性アンモニア酸化細菌を固定化できる担体、グラニュール、固定床などの固定化材料を浸しておくだけで、固定化材料に嫌気性アンモニア酸化細菌を付着させることが可能となる。これにより、嫌気性アンモニア酸化細菌を効率的に回収することができると共に、馴養槽１４において嫌気性アンモニア酸化細菌が付着した固定化微生物を効率的に馴養することができる。尚、馴養槽１４で回収した嫌気性アンモニア酸化細菌は、別に用意した馴養槽で馴養してもよく、あるいはこれから立ち上げる嫌気性アンモニア酸化槽で馴養してもよい。これにより、一般の活性汚泥から馴養するよりも馴養時間を大幅に短縮できる。

図４は、本発明の第３の実施の形態の菌体回収装置を備えた廃水処理装置３００の全体構成を説明する概念図である。尚、図１と同じ装置、部材は同符号を付して説明すると共に、同じ説明は省略する。ここでは、菌体回収装置は回転平膜装置になる。

本実施形態において、図１の第１実施形態と相違する点は、アンモニアと亜硝酸とを含有する被処理水を嫌気性アンモニア酸化槽１２で脱重させた処理水より、回転平膜形式の膜分離装置１８を使用して処理水を膜分離することにより、処理水に同伴して嫌気性アンモニア酸化槽１２から流出した汚泥と共に、嫌気性アンモニア酸化細菌を膜面に捕捉回収するものである。

すなわち、嫌気性アンモニア酸化槽１２で処理された処理水は、第１配管２２を介し回転平膜形式の膜分離装置１８に送水され膜分離される。膜分離により汚泥が除去された処理水は処理水配管２４を介して系外に排出されると共に、膜分離により汚泥濃度の高くなった濃縮液が戻り配管である第２配管２６により嫌気性アンモニア酸化槽１２に循環される。

回転平膜形式の膜分離装置１８は、処理水からウォッシュアウトする菌体を回収するためのものであり、処理水や循環水中に存在する微量の嫌気性アンモニア酸化細菌を回収することができる。膜分離装置１８の膜面に捕提回収された嫌気性アンモニア酸化細菌を含有する菌体汚泥は、これから立ち上げる嫌気性アンモニア酸化槽に投入してもよい。このように、嫌気性アンモニア酸化細菌を含有する菌体汚泥そのものを回収することで、付着型の固定化微生物だけでなく、この菌体汚泥をゲル内部に包括固定する包括固定化担体をも形成することができる。

膜分離手段としては、回転平膜形式の膜分離装置１８以外に、浸漬膜、中空糸膜などを使用したものが挙げられる。この、膜分離手段においては、エア曝気による膜面の洗浄をしてはいけない。なぜなら、エア曝気の洗浄により、回収した嫌気性アンモニア酸化細菌が死んでしまうためである。回転平膜、浸潰膜、中空糸膜の中では、膜の寿命を長期間維持するためには、回転平膜を用いることが好ましい。

なお、膜分離手段を、実験装置立上げ時などにおいて、膜分離に使用して回収された汚泥を返送することに適用しても良い。

図５は、図４の変形例を示した廃水処理装置４００の全体構成を説明する概念図である。尚、図１及び図４と同じ装置、部材は同符号を付して説明すると共に、同じ説明は省略する。

本実施形態において、図４の第４実施形態と相違する点は、回転平膜形式の膜分離装置１８で、膜面に捕捉回収した嫌気性アンモニア酸化細菌の菌体汚泥を系外に回収したり、嫌気性アンモニア酸化槽１２に戻したりすることができるように構成したものである。

すなわち、嫌気性アンモニア酸化槽１２で処理された処理水は、分岐され、一部が処理水配管２４を介して系外に排出される。そして、処理水の残りは、戻り配管である第２配管２６を介して回転平膜形式の膜分離装置１８に送水される。膜分離装置１８で膜分離されて汚泥濃度の濃い濃縮液は戻り配管である第４配管３４により嫌気性アンモニア酸化槽１２に循環される。また、膜分離装置１８で膜面に捕捉回収された嫌気性アンモニア酸化細菌を含有する菌体汚泥は、一部が汚泥戻り配管である第５配管３６により嫌気性アンモニア酸化槽１２に循環したり、あるいは汚泥排出管３２を介して系外に排出したりできるようになっている。系外に排出した菌体汚泥は、これから立ち上げる嫌気性アンモニア酸化槽に投入してもよく、あるいは菌体汚泥を固定化材料に付着固定した付着固定型の固定化微生物や菌体汚泥をゲル内部に包括固定した包括固定型の固定化微生物を形成することに使用される。

以下、本発明の実施例を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

［実施例１］
図１に示した嫌気性アンモニア酸化法の廃水処理装置１０を用いて嫌気性アンモニア酸化細菌の馴養試験を行った。

（供試廃水）
試験に供した廃水は、無機合成廃水を用いた。

原水組成については、Ａ．Ａ．ｖａｎｄｅＧｒａａｆｅｔ．ａｌＭｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ（１９９６），１４２，ｐ２１８７−２１９６を参考として、表１に示す組成のものを使用し、亜硝酸性窒素（ＮＯ₂ −Ｎ）濃度及びアンモニア性窒素（ＮＨ₄ −Ｎ）濃度を変化させて運転を行った。

（備考）Ｔ．Ｅ１１ｅｍｅｎｔＳｌ：ＥＤＴＡ：５ｇ／Ｌ，ＦｅＳＯ₄ ：５ｇ／Ｌ
Ｔ．ＥｌｌｅｍｅｎｔＳ２：ＥＤＴＡ：１５ｇ／Ｌ，ＺｎＳＯ₄ ・７Ｈ₂ Ｏ：０．４３ｇ／Ｌ，ＣｏＣ１₂ ・６Ｈ₂ Ｏ：０．２４ｇ／Ｌ，ＭｎＣｌ₂ ・４Ｈ₂ Ｏ：０．９９ｇ／Ｌ，ＣｕＳＯ₄ ・５Ｈ₂ Ｏ：０．２５ｇ／Ｌ，ＮａＭo Ｏ₄ ・２Ｈ₂ Ｏ：０．２２ｇ／Ｌ，ＮｉＣ１₂ ・６Ｈ₂ Ｏ：０．１９ｇ／Ｌ，ＮａＳｅＯ₄ ・１０Ｈ₂ Ｏ：０．２１ｇ／Ｌ，Ｈ₃ ＢＯ₄ ：０．０１４ｇ／Ｌ
（処理条件）
水温３６°Ｃ、ＨＲＴ３で、脱窒速度２．８〜３．２ｋｇ−Ｎ／ｍ³ ／日の運転を行った。このときの処理水中のＳＳ濃度は、０．２〜２．０ｍｇ／Ｌであった。図１の馴養槽１４内に固定化材料として不織布を入れ、約３週間漬した後、この不織布を取り出し、次の連続通水試験に供試した。

表１を参考とし、ＮＨ₄ −Ｎ濃度＝３５ｍｇ／Ｌ、ＮＯ₂ −Ｎ濃度＝３５ｍｇ／Ｌに廃水を調整し、ＨＲＴ＝６時間で馴養を行い、徐々に原水中の窒素濃度を上昇させた。その結果、運転開始４２日目において脱窒速度が２．８ｋｇ−Ｎ／ｍ³ ／日になった。これにより、馴養に成功したことが確認された。

［比較例１］
全く新品の不織布を使用して試験を行った以外は、実施例１と同様の運転条件で行った。

新品の不織布を充填し、これに嫌気性アンモニア酸化細菌汚泥を添加した。（全容積換算では、槽内が３００ｍｇ／Ｌとなる） 実施例と同様に、ＮＨ₄ −Ｎ濃度＝３５ｍｇ／Ｌ、ＮＯ₂ −Ｎ濃度＝３５ｍｇ／Ｌに廃水を調整し、ＨＲＴ＝６時間で馴養を行ったが、６０日経過後にようやく、立上りの傾向が確認できた。

嫌気性アンモニア酸化細菌汚泥は、沈降性が良いフロックとなることが知られており、また、それ以外の菌体は分散してウォッシュアウトしてしまうため、槽内の不織布に付着させることがむずかしい。

即ち、本発明の菌体回収方法は、立上げのための種床を形成するものであり、この種床ですべての馴養が行われるものではない。しかし、この嫌気性アンモニア酸化細菌は、増殖しにくいことから、種床をつけることが難しい。したがって、本発明の菌体回収方法で形成した種床を使用して嫌気性アンモニア酸化槽を立ち上げることにより、培養期間の大幅な短縮になると考えられる。

［実施例２］
図３に示した嫌気性アンモニア酸化法の廃水処理装置２００を用いて嫌気性アンモニア酸化細菌の馴養試験を行った。馴養槽１４内に充填したメタングラニュールを循環水に約１０日間浸したのち、このメタングラニュールを用いて、ＵＡＳＢ（Ｕｐｆｌｏｗ Ａｎａｅｒｏｂｉｃ Ｓｌｕｄｇｅ Ｂｌａｎｋｅｔ）装置による実験を行った。

なお、循環ライン２６、３０の元になる嫌気性アンモニア酸化槽１２の運転条件は、実施例１と同様に、水温３６０℃、ＨＲＴ３で、運転を行い、脱窒速度２．８〜３．２ｋｇ−Ｎ／ｍ³ ／日の運転を行った。

実施例１と同様に、ＮＨ₄ −Ｎ濃度＝３５ｍｇ／Ｌ、ＮＯ₂ −Ｎ濃度＝３５ｍｇ／Ｌの廃水を調整し、ＨＲＴ＝６時間で馴養を行い、徐々に原水中の窒素濃度を上昇させた。その結果、運転開始３８日目において脱窒速度２．１ｋｇ−Ｎ／ｍ³ ／日になった。これにより、馴養に成功したことが確認された。

［実施例３］
図４に示した嫌気性アンモニア酸化法の廃水処理装置３００を用いて嫌気性アンモニア酸化細菌の馴養試験を行った。

回転平膜方式の膜分離装置１８の膜面で捕捉回収した嫌気性アンモニア酸化細菌を含有する菌体汚泥を、包括固定化することにより嫌気性アンモニア酸化細菌の包括固定化担体を得た。固定化ゲルとしてポリエチレングリコール系のゲルを用いた。担体内の固定化菌体量は、乾燥重量で２．５％であった。

実施例１と同様に、ＮＨ₄ −Ｎ濃度＝３５ｍｇ／Ｌ、ＮＯ₂ −Ｎ濃度＝３５ｍｇ／Ｌの廃水を調整し、ＨＲＴ＝６時間で馴養を行い、徐々に原水中の窒素濃度を上昇させた。その結果、運転開始２８日目において脱窒速度２．６ｋｇ−Ｎ／ｍ³ ／日になった。これにより、短期間で馴養できることが確認された。

［実施例４］
図５に示した嫌気性アンモニア酸化法の廃水処理装置４００を用いて運転立上げ試験を行った。

即ち、回転平膜方式の膜分離装置１８の膜面で捕捉回収した嫌気性アンモニア酸化細菌を含有する菌体汚泥をすべて嫌気性アンモニア酸化槽１２に返送しながら嫌気性アンモニア酸化槽１２の馴養を行った。また、比較例として、膜分離装置１８を有しない系についても実験し、比較検討を行った。

嫌気性アンモニア酸化槽１２内には、ポリビニルアルコール系のゲルによりコーティングしたスポンジ担体を投入し、槽１２内のＳＳ濃度が２００ｍｇ／Ｌとなるように前記膜分離装置１８で捕捉回収した菌体汚泥を添加して運転を開始した。

その結果、脱窒速度１．０ｋｇ−Ｎ／ｍ³ ／日を確認するまでに要した時間は、膜分離装置１８が無い場合（比較例）では３８日であり、膜分離装置１８がある場合（実施例）では２０日であった。すなわち、本発明によれば、２倍近い馴養期間の短縮を図ることができた。

本発明の第１の実施の形態の菌体回収装置を備えた廃水処理装置の全体構成を説明する概念図 本発明の第２実施形態の菌体回収装置を備えた嫌気性アンモニア酸化法による廃水処理装置の全体構成を説明する概念図 第１の実施の形態の変形例を示す廃水処理装置の全体構成を説明する概念図 本発明の第３の実施の形態の菌体回収装置を備えた廃水処理装置３００の全体構成を説明する概念図 第３の実施の形態の変形例を示す廃水処理装置の全体構成を説明する概念図

符号の説明

１０、１００、２００、３００、４００…廃水処理装置、１２…嫌気性アンモニア酸化槽、１４…馴養槽、１６…沈澱槽、１８…膜分離装置、２０…原水配管、２２…第１配管、２４…処理水配管、２６…第２配管、２８…循環ポンプ、３０…第３配管、３２…汚泥排出配管、３４…第４配管、３６…第５配管

Claims (8)

1. アンモニアと亜硝酸とを含有する被処理水を嫌気性アンモニア酸化槽に送水して嫌気性アンモニア酸化細菌によりアンモニアと亜硝酸とを脱窒させ、
   該脱窒させた処理水を馴養槽に送水或いは前記馴養槽を介して嫌気性アンモニア酸化槽に循環することにより、前記処理水中の嫌気性アンモニア酸化細菌を前記馴養槽内の固定化材料に付着させた固定化微生物として回収することを特徴とする菌体回収方法。
2. 前記固定化微生物の固定化材料は、担体、固定床の何れかであることを特徴とする請求項１の菌体回収方法。
3. アンモニアと亜硝酸とを含有する被処理水を嫌気性アンモニア酸化槽に送水して嫌気性アンモニア酸化細菌によりアンモニアと亜硝酸とを脱窒させ、
   該脱窒させた処理水を沈殿槽又は膜分離装置に送水或いは前記沈殿槽又は膜分離装置を介して前記嫌気性アンモニア酸化槽に循環することにより、前記被処理水中の嫌気性アンモニア酸化細菌を前記沈澱槽で固液分離又は前記膜分離装置で膜分離された分離汚泥中に回収することを特徴とする菌体回収方法。
4. 前記膜分離装置は回転平膜装置であることを特徴とする請求項３の菌体回収方法。
5. アンモニアと亜硝酸とを含有する被処理水を嫌気性アンモニア酸化槽に送水して嫌気性アンモニア酸化細菌によりアンモニアと亜硝酸とを脱窒させ、
   該脱窒させた処理水を馴養容器を収納した沈殿槽に送水して、前記処理水中の嫌気性アンモニア酸化細菌を前記馴養容器内の固定化材料に付着させて嫌気性アンモニア酸化細菌を回収すると同時に、前記沈澱槽で固液分離された分離汚泥中にも嫌気性アンモニア酸化細菌を回収することを特徴とする菌体回収方法。
6. 請求項１〜５の何れか１の菌体回収方法を実施するように装置構成されていることを特徴とする菌体回収装置。
7. 請求項１〜５の何れか１の菌体回収方法により回収した嫌気性アンモニア酸化細菌を種菌として、馴養槽又はこれから立ち上げる嫌気性アンモニア酸化槽で馴養することを特徴とする嫌気性アンモニア酸化細菌の馴養方法。
8. 請求項６の菌体回収装置を嫌気性アンモニア酸化法で廃水を処理する装置に備えたことを特徴とする廃水処理装置。
   

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