JP2007237144A - 窒素含有水の処理方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】硝酸還元型嫌気性アンモニア酸化法を採用する際に、水素供与体として安価なメタノールを使用可能にする。
【解決手段】被処理水１２をピストンフロー式に流す単一の反応槽１０には嫌気性アンモニア酸化細菌と従属栄養性の硝酸還元菌を高分子ゲルの内部に包括固定した担体１４が充填されている。反応槽１０内における被処理水１２のメタノール濃度が１００ｍｇ／Ｌ以下で、かつＣ／Ｎ比が０．１以上となるようにメタノール添加手段１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃから添加するメタノールの添加量を制御する。
【選択図】図３

Description

本発明は窒素含有水の処理方法及び装置に係り、特に窒素含有水を生物学的に脱窒処理する方法及び装置に関する。

アンモニアなどを含む窒素含有水を生物学的に脱窒処理する最も一般的な方法は、まず、アンモニアを硝化細菌による好気的な硝化反応によって亜硝酸や硝酸に酸化する。次いで亜硝酸や硝酸を脱窒菌による嫌気的な脱窒反応によって窒素ガスにする。脱窒菌は従属栄養性であるため脱窒反応には有機物が必要であり、通常、総窒素濃度に対して３倍程度の有機物を添加している。この従来方法は上記したように、硝化反応のために多量の酸素と、脱窒反応のために多量の有機物を必要とする点で、処理コストが高くなることが問題点として指摘されている。

最近では生物学的な脱窒処理を効率よく安価に行うために、嫌気性アンモニア酸化法が検討されている。この方法はアンモニアの一部を例えば化１に示した硝化反応によって亜硝酸に変換する。次に、残りのアンモニアと生成した亜硝酸とを嫌気性アンモニア酸化細菌により化２に示した脱窒反応（アナモックス反応）によって脱窒する。

この方法ではアンモニアの一部のみを亜硝酸にするので、硝化反応に必要な酸素量を大幅に低減できる。また、嫌気性アンモニア酸化細菌は独立栄養性であり、脱窒反応に際して有機物を必要としない。このため、アンモニア含有水を安価に脱窒処理できるといわれている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照。）。

しかしながら、上記の嫌気性アンモニア酸化法では、化２に示したように脱窒反応におけるアンモニアと亜硝酸の反応モル比が１：１．３１である。したがって、この反応モル比が維持できないと、アンモニア又は亜硝酸のいずれか一方が過剰となり、反応後の処理水に残存して処理性能の低下を招く。前記特許文献１及び特許文献２にはこのような技術課題に対処するため方策が記載されているが、処理が複雑となる。

化１に示した硝化反応においてもアンモニアのすべてを均一に亜硝酸にすることは至難であり、現実の硝化反応槽では未反応のアンモニアや硝酸が硝化液中にかなりの割合で混入する。すなわち、未反応のアンモニアを少なくするために硝化処理を十分にすると硝化液中の硝酸が多くなる。逆に硝酸の生成を少なくするために硝化処理の程度を抑えると硝化液中のアンモニアが多くなる。このため、上記した反応モル比のバランスが不安定となり、嫌気性アンモニア酸化法の実用化を困難にしている。

また、嫌気性アンモニア酸化法は化２で明らかなように、反応後の処理液に硝酸が残る処理法である。このため、脱窒処理を十分に遂行するためには、従来の一般的な方法と同様に、反応後の処理液をさらに従属栄養性の脱窒菌によって脱窒しなければならないという問題点があった。

このような嫌気性アンモニア酸化法の問題点に対して、非特許文献１には硝酸還元型嫌気性アンモニア酸化法の可能性を検討した結果が報告されている。この方法では、前記した化１のようにアンモニアを酸化して亜硝酸を生成させるのではなく、硝酸を硝酸還元菌によって還元して亜硝酸を生成させる。硝酸還元菌としては従属栄養性の嫌気性微生物が知られており、最も代表的な硝酸還元菌としては周知の従属栄養性脱窒菌を挙げることができる。この硝酸還元型嫌気性アンモニア酸化法によれば、嫌気性アンモニア酸化細菌と硝酸還元菌を共存させた嫌気反応槽に、アンモニアと硝酸とを含有する被処理水を投入する。すると、硝酸還元菌による亜硝酸の生成反応と、化２で示した脱窒反応（アナモックス反応）が同時に進行し、安定かつ効率のよい脱窒処理を実現することができると考えられる。

一方、非特許文献２には、嫌気性アンモニア酸化法においてメタノールを添加した場合には、メタノールの毒性によって嫌気性アンモニア酸化細菌の活性が著しく低下するという結果が示されている。
特開２００１−１７０６８４号公報 特開２００４−２７５９９７号公報 角野立夫、他４名、硝酸還元型アナモックス反応の可能性について、平成17年9月25日発行、平成１７年度日本生物工学会大会講演要旨集、８１頁 Guven D.et.al.、Propionate 0xidation by and Methanol Inhibition of Anaerobic ammonium-oxidizing Bacteria、2005、Appled and Environmental Microbiology、71、1066-1071

上述のとおり、非特許文献１に記載の硝酸還元型嫌気性アンモニア酸化法は窒素含有水の脱窒処理法として有望な方法であるが、従属栄養性の硝酸還元菌による亜硝酸生成反応を促進させるためには、有機物（水素供与体）を添加する必要がある。水素供与体としては安価で反応性のよいメタノールが一般的に使用される。しかしながら、硝酸還元型嫌気性アンモニア酸化法においてメタノールを添加した場合には、非特許文献２に記載されているように嫌気性アンモニア酸化細菌の活性がメタノールの毒性によって低下し、良好な処理を行うことができない可能性がある。このため、水素供与体として酢酸ナトリウムなどメタノール以外の高価な有機物を使用しなければならず、処理コストの増大を招くという問題点があった。

本発明の目的は、前記従来技術の問題点を改善し、硝酸還元型嫌気性アンモニア酸化法を採用する際に、水素供与体としてメタノールを使用することが可能な窒素含有水の処理方法及び装置を提供することにある。

本発明者は、嫌気性アンモニア酸化細菌群の脱窒速度に及ぼす基質濃度特性と、嫌気性アンモニア酸化細菌に対するメタノール阻害の状況を究明することによって、水素供与体としてメタノールを使用した硝酸還元型嫌気性アンモニア酸化法を実現したものである。

図１は集積培養した嫌気性アンモニア酸化細菌を用いて各種アンモニア濃度における脱窒速度を測定したデータである。嫌気性アンモニア酸化細菌はアンモニア濃度が高いほど脱窒速度が向上し、Michaelis・Menten型の反応特性を示す。

図２は各種濃度のメタノールを添加した場合における嫌気性アンモニア酸化反応の脱窒活性比を測定したデータである。図中、グラフａは嫌気性アンモニア酸化細菌をポリエチレングリコールで包括固定化した包括固定化担体を用いた場合、グラフｂは嫌気性アンモニア酸化細菌を浮遊状態で用いた場合を示す。いずれの場合でもメタノールが１００ｍｇ／Ｌ以上で脱窒活性比が低下し、メタノール阻害が大きくなる。また、包括固定化担体を用いた方が浮遊状態よりも脱窒活性比が相対的に大きくなり、メタノールに対する耐性が大きいことを見いだした。

表１は集積培養した嫌気性アンモニア酸化細菌を保持した担体を用いて各種基質濃度における脱窒速度を測定したデータである。メタノール濃度は一定の１００ｍｇ／Ｌとし、付着担体と包括固定化担体について測定し、測定結果はメタノールを添加しない場合との相対活性値で示した。アンモニア濃度が８０ｍｇ／Ｌ以下の時には顕著なメタノール阻害が認められ、アンモニア濃度が高くなるに従ってメタノール阻害が少なくなる傾向がある。このような傾向を示す理由は、嫌気性アンモニア酸化細菌に対してメタノールがアンモニアに拮抗して阻害しているためと考えられる。また、付着担体に比べて包括固定化担体の方がメタノール阻害が少なく、メタノールに対する耐性が大きいことを見いだした。

本発明はかかる知見に基づいてなされたものであり、上記目的を達成するための本発明に係る窒素含有水の処理方法は、嫌気性アンモニア酸化細菌と従属栄養性の硝酸還元菌とを共存させた反応槽内にアンモニアと硝酸を含有する被処理水を供給し、該被処理水を前記嫌気性アンモニア酸化細菌及び硝酸還元菌と接触させることによって脱窒処理する窒素含有水の処理方法において、前記反応槽内における被処理水のメタノール濃度が１００ｍｇ／Ｌ以下で、かつＣ／Ｎ比が０．１以上となるようにメタノールを添加することを特徴とする。なお、本発明においてＣ／Ｎ比とは被処理水中の有機性炭素濃度Ｃと亜硝酸性窒素濃度Ｎとの比率を意味している。

また、本発明に係る窒素含有水の処理装置は、嫌気性アンモニア酸化細菌と従属栄養性の硝酸還元菌とを共存させ、連続的に供給されたアンモニアと硝酸を含有する被処理水を前記嫌気性アンモニア酸化細菌及び硝酸還元菌と接触させることによって脱窒処理するようにした反応槽と、前記反応槽内における被処理水のメタノール濃度が上流側から下流側に向けて低下するようにメタノールを添加するメタノール添加手段とを具備したことを特徴とする。

上記装置においては、前記反応槽が前記被処理水をピストンフロー式に流す単一槽によって構成され、前記メタノール添加手段が前記被処理水の流れに沿ってメタノールを多点添加する構成とすることができる。

また、上記装置においては、前記反応槽が直列に配置された複数段の槽によって構成され、前記メタノール添加手段が前記複数段の各槽にメタノールを添加する構成とすることもできる。

また、上記構成の窒素含有水の処理装置は、前記メタノール添加手段が前記反応槽内における被処理水のメタノール濃度が１００ｍｇ／Ｌ以下で、かつＣ／Ｎ比が０．１以上となるようにメタノールの添加量を制御する制御手段を具備していることを特徴とする。

また、上記構成の窒素含有水の処理装置は、前記嫌気性アンモニア酸化細菌と硝酸還元菌を高分子ゲルの内部に包括固定した状態で前記反応槽内に共存させたことを特徴とする。

さらに、上記構成の窒素含有水の処理装置は、前記反応槽の前段に前記被処理水のアンモニア性窒素と硝酸性窒素の濃度比を調整する調整手段を設けたことを特徴とする。

本発明に係る窒素含有水の処理方法によれば、硝酸還元型嫌気性アンモニア酸化法を採用する際に反応槽内における被処理水のメタノール濃度が１００ｍｇ／Ｌ以下で、かつ従属栄養性の硝酸還元菌による還元反応に必要な水素供与体としてＣ／Ｎ比が０．１以上となるようにメタノールを添加するようにした。このため、嫌気性アンモニア酸化細菌に対するメタノール阻害を抑制しつつ、水素供与体として安価なメタノールを使用した処理方法を実現することができる。

本発明に係る窒素含有水の処理装置は、反応槽内における被処理水のメタノール濃度が上流側から下流側に向けて低下するようにメタノールを添加することが可能なメタノール添加手段を具備している。このため、本装置によれば上記窒素含有水の処理方法を好適に実施することができる。そして、このメタノール添加手段に、反応槽内における被処理水のメタノール濃度が１００ｍｇ／Ｌ以下で、かつＣ／Ｎ比が０．１以上となるようにメタノールの添加量を制御する制御手段を付設すると、より一層、適確に上記窒素含有水の処理方法を実施することができる。

また、本発明に係る窒素含有水の処理装置として、嫌気性アンモニア酸化細菌と硝酸還元菌を高分子ゲルの内部に包括固定した状態で前記反応槽内に共存させると、脱窒速度に優れた窒素含有水の処理が可能になる。

さらに、本発明に係る窒素含有水の処理装置として、反応槽の前段に被処理水のアンモニア性窒素と硝酸性窒素の濃度比を調整する調整手段を設けると、被処理水におけるアンモニア性窒素と硝酸性窒素の濃度比を例えば１対（１．２〜１．５）に調整することが可能になり、反応槽における硝酸還元型嫌気性アンモニア酸化反応をバランスよく促進させることができる。

図３は本発明に係る窒素含有水の処理方法及び装置の第１実施形態を示す系統図である。反応槽１０にはアンモニアと硝酸を含有する被処理水１２が連続的に供給される。反応槽１０で処理を受けた処理水１６は被処理水１２の流入口とは反対側の流出口から反応槽１０外へ排出される。反応槽１０は被処理水１２をピストンフロー式に流す細長い形状とされ、被処理水の流れに沿ってメタノールを多点添加するメタノール添加手段１８（１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ）が複数、配設されている。反応槽１０内には担体１４が投入されている。担体１４は嫌気性アンモニア酸化細菌と従属栄養性の硝酸還元菌とを高濃度に固定化したものである。処理水１６の流出口には担体１４が処理水１６に同伴して流出しないように、担体分離用のスクリーン２０が配置されている。

担体１４の作成方法としては、付着固定と包括固定の２つの方法を用いることができる。付着固定では球状、筒状、紐状、ゲル状、不織布状材料などに上記の菌を付着させるたものであり、凹凸の多い材料を用いると菌が付着しやすく、菌を高濃度に固定でき、脱窒能が向上する。包括固定ではモノマ又はプレポリマの固定化材料と菌を混合した混合液を重合し、高分子ゲルの内部に菌を包括固定する。モノマ材料としてはアクリルアミド、メチレンビスアクリルアミド、トリアクリルフォルマールなどがよい。プレポリマ材料としてはポリエチレングリコールジアクリレートやポリエチレングリコールメタアクリレートがよく、その誘導体を用いることもできる。形状は付着固定と同様に凹凸の多いものが被処理水との接触効率がよく、脱窒能が向上する。

上記構成の反応槽１０内では供給された被処理水１２と担体１４とが流動状態で接触する。その結果、担体１４に固定された硝酸還元菌の還元反応によって、被処理水１２中の硝酸はメタノール添加手段１８から添加されたメタノールを水素供与体として還元され、亜硝酸に変換される。生成した亜硝酸は担体１４に固定された嫌気性アンモニア酸化細菌による脱窒反応（アナモックス反応）によって、脱窒される。この脱窒反応（アナモックス反応）では化２に示したように硝酸が一部、生成するが、生成した硝酸は直ちに硝酸還元菌によって還元され再び亜硝酸に変換されるので、反応槽１０に硝酸が蓄積することはない。このように本実施形態の窒素含有水の処理方法及び装置によれば、担体１４に固定して共存させた硝酸還元菌による還元反応と嫌気性アンモニア酸化細菌による脱窒反応が同時に進行し、反応槽１０をピストンフロー式に流れる過程で被処理水１２中の硝酸とアンモニアが段階的に脱窒され、処理水１６として排出される。

反応槽１０内においては、被処理水のメタノール濃度の管理が重要である。前記したように嫌気性アンモニア酸化細菌はメタノール阻害を受け易い。このため、アンモニアと拮抗関係にあるメタノールの濃度を適正に管理し、メタノール濃度を１００ｍｇ／Ｌ以下で、かつＣ／Ｎ比が０．１以上となるようにメタノールを添加する。

図４はメタノール濃度の管理例を示したモデル図である。図中、ケース１は被処理水１２のアンモニア初期濃度が高濃度の場合を示す。被処理水１２のアンモニア濃度が５００ｍｇ／Ｌ以上の場合では、表１に示したようにメタノール濃度が１００ｍｇ／Ｌであってもメタノール阻害をほとんど受けない。したがって、上流側Ａ点のメタノール添加手段１８Ａではメタノール濃度が１００ｍｇ／Ｌ程度となるようになるべく多量のメタノールを添加する。添加されたメタノールは硝酸還元菌による還元反応において水素供与体として消費され、ピストンフローの過程でメタノール濃度が徐々に低下する。同時に被処理水１２のアンモニア濃度や硝酸濃度も徐々に低下する。

水素供与体としてメタノールの濃度が低下すると還元反応が不活発となり、脱窒反応にも悪影響を与える。したがって、中流側Ｂ点のメタノール添加手段１８Ｂでは被処理水１２におけるＣ／Ｎ比が少なくとも０．１を維持するようにメタノールを補充する。中流側Ｂ点ではそれまでの脱窒反応によって、被処理水１２のアンモニア濃度が例えば２００ｍｇ／Ｌに低下している。このため、メタノール添加手段１８Ｂから添加したメタノールによって被処理水１２のメタノール濃度が１００ｍｇ／Ｌになると、表１に示したように嫌気性アンモニア酸化細菌がメタノール阻害を受ける可能性が大きくなる。したがって、メタノール添加手段１８Ｂでは被処理水１２のメタノール濃度が６０ｍｇ／Ｌ程度となるようにメタノールの添加量を調整する。

下流側Ｃ点のメタノール添加手段１８Ｂでも被処理水１２におけるＣ／Ｎ比が少なくとも０．１を維持するようにメタノールを補充する。下流側Ｃ点ではそれまでの脱窒反応によって、被処理水１２のアンモニア濃度がより一層、低下しており、例えば１００ｍｇ／Ｌになっている。このため、被処理水１２のメタノール濃度が６０ｍｇ／Ｌ程度になっても嫌気性アンモニア酸化細菌がメタノール阻害を受ける可能性が大きくなる。したがって、メタノール添加手段１８Ｃでは被処理水１２のメタノール濃度が３０ｍｇ／Ｌ程度となるようにメタノールの添加量を調整する。

図４のケース２は被処理水１２のアンモニア初期濃度が２００ｍｇ／Ｌ程度の中濃度の場合を示す。このケースでは、上流側Ａ点のメタノール添加手段１８Ａから添加したメタノールによって被処理水１２のメタノール濃度が１００ｍｇ／Ｌになると、表１に示したように嫌気性アンモニア酸化細菌がメタノール阻害を受ける可能性が大きくなる。したがって、メタノール添加手段１８Ａでは被処理水１２のメタノール濃度が５０ｍｇ／Ｌ程度となるようにメタノールの添加量を調整する。以下、ケース１と同様の考え方で中流側Ｂ点や下流側Ｃ点でのメタノール添加量をメタノール濃度が３０ｍｇ／Ｌ、１５ｍｇ／Ｌ程度となるように段階的に減らして行く。

上記した各メタノール添加手段１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃでの好ましいメタノール添加量は、上流側Ａ点，中流側Ｂ点，下流側Ｃ点の被処理水を定期的（例えば１回／日）にサンプリングし、サンプリングした各被処理水のアンモニア濃度と有機炭素量の計測結果に基づいて求めることができる。あるいは、反応槽１０内の上流側Ａ点，中流側Ｂ点，下流側Ｃ点にそれぞれ被処理水１２のアンモニア濃度と有機炭素量を計測可能なセンサを配備し、これらのセンサの計測結果に基づいて各メタノール添加手段１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃからのメタノール添加量を自動制御するようにしてもよい。

本実施形態の窒素含有水の処理方法及び装置は、被処理水１２が有機物をほとんど含まない無機系の窒素含有水である場合に特に有効であるが、被処理水１２が有機系の窒素含有水に対しても適用することができる。被処理水１２が有機系の場合には、被処理水１２中の有機物を還元反応における水素供与体として利用することができるので、その分、メタノールの添加量を減らすことができる。例えば、被処理水１２中の有機物量が多い場合にはメタノール添加手段１８Ａではメタノールを添加せず、上流側での還元反応に必要な水素供与体の全量を被処理水１２中の有機物で賄う。そして、中流側以降で不足する水素供与体をメタノール添加手段１８Ｂ，１８Ｃで添加すればよい。

上述のとおり、本実施形態の窒素含有水の処理方法及び装置によれば、反応槽１０が被処理水１２をピストンフロー式に流す単一槽によって構成され、メタノール添加手段１８が被処理水１２の流れに沿ってメタノールを多点添加する構成とされている。また、反応槽１０内には嫌気性アンモニア酸化細菌と従属栄養性の硝酸還元菌とを高濃度に固定化した担体１４が保持されている。そして、複数のメタノール添加手段１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃから添加するメタノール添加量を、被処理水１２のアンモニア濃度勾配に合せて低下させながら添加するようにしている。すなわち、嫌気性アンモニア酸化細菌がメタノール阻害を受け難いように、かつ、被処理水１２のＣ／Ｎを０．１以上に維持して従属栄養性の硝酸還元菌が還元反応を行うために必要な水素供与体が不足しないようにメタノールを過不足なく添加することができる。

このため、硝酸還元型嫌気性アンモニア酸化法を採用する際に、水素供与体として安価なメタノールを使用することが可能となり、経済性に優れた窒素含有水の処理方法及び装置を実現することができる。特に、担体１４として嫌気性アンモニア酸化細菌と硝酸還元菌を高分子ゲルの内部に包括固定した包括固定化担体を用いた場合には、メタノール阻害が少なく、メタノールに対する耐性が大きいので有効である。

図５は本発明に係る窒素含有水の処理方法及び装置の第２実施形態を示す系統図である。図５において図３と同一の符号を付した要素は前記第１実施形態と同様の要素であり、説明を省略する。本実施形態では反応槽が直列に配置された３段の反応槽１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃによって構成されており、各反応槽に担体１４を収容すると共に、メタノール添加手段１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃが個別に設けられている。被処理水１２を反応槽１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの順に通過させ、各段の反応槽で脱窒処理を行うことにより、被処理水１２中のアンモニア及び硝酸を段階的に除去する。第１実施形態と同様の考え方で、メタノール添加手段１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃからのメタノール添加量を各段の反応槽におけるアンモニア濃度に応じて調整する。

図６は本発明に係る窒素含有水の処理方法及び装置の第３実施形態を示す系統図である。図６において図３と同一の符号を付した要素は前記第１実施形態と同様の要素であり、説明を省略する。本実施形態は原水としての被処理水１２Ａが例えばアンモニアのみを含んでおり、硝酸を含んでいない場合に適用される。このような場合には、被処理水１２Ａの一部を硝化槽２２に導き、被処理水１２Ａ中のアンモニアを硝酸（亜硝酸を含む。）にする。硝化槽２２としては従来技術として周知の各種の生物学的な硝化反応槽を用いることができる。この硝化槽２２で硝化された硝化液１２Ｂを被処理水１２Ａの残部と混合し、被処理水１２として反応槽１０に供給する。被処理水１２におけるアンモニア性窒素と硝酸性窒素の濃度比を１対（１．２〜１．５）に調整することによって、反応槽１０における硝酸還元型嫌気性アンモニア酸化反応がバランスよく促進する。

実施例１
アンモニアと亜硝酸で集積培養し、嫌気性アンモニア酸化細菌濃度が８×１０^８cell／ｍＬで脱窒速度１．２ｋｇ−Ｎ／ｍ^３／日の能力を持った集積培養汚泥を実験に供試した。この集積培養汚泥に従属栄養性の硝酸還元菌である脱窒菌を含んだ活性汚泥を混合し、この混合汚泥がＭＬＳＳとして２％となるようにポリエチレングリコールに包括固定した。この包括固定化担体を図３に示した反応槽に充填率２０％で投入し、模擬廃水による通水運転を行った。模擬廃水はアンモニア性窒素濃度が５００ｍｇ／Ｌ、硝酸性窒素濃度が６００ｍｇ／Ｌの無機廃水であり、窒素負荷１ｋｇ／ｍ^３／日の条件で運転した。上流側のメタノール添加手段１８Ａでは被処理水のメタノール濃度が１００ｍｇ／Ｌ、下流側のメタノール添加手段１８Ｂ，１８Ｃでは被処理水のメタノール濃度が５０ｍｇ／Ｌとなるように添加量を調整した。この運転におけるメタノール総添加量は通水した模擬廃水の総量に対して５００ｍｇ／Ｌ（Ｃ／Ｎ比に換算するとＣ／Ｎ比＝０．２１）であった。また、比較のために上流側のメタノール添加手段１８Ａでメタノール総添加量５００ｍｇ／Ｌのすべてを添加し、下流側のメタノール添加手段１８Ｂ，１８Ｃではメタノールを添加しない運転を併せて行った。
その結果、定常状態での総窒素除去率は、本発明に係る３点添加の場合では、７０〜８２％であり、本発明外の初期全量添加の場合では５４〜６８％であった。

実施例２
実験装置として図５に示した反応槽を用いた以外は、実施例１と同一の条件で模擬廃水による通水運転を行った。その結果、定常状態での総窒素除去率は、本発明に係る３点添加の場合では、８０〜９２％であり、本発明外の初期全量添加の場合では６２〜７６％であった。

実施例３
図３に示した反応槽に担体として不織布充填材を充填率４０％で投入した。この反応槽に実施例１で説明した集積培養汚泥と従属栄養性の硝酸還元菌である脱窒菌を含んだ活性汚泥とをＭＬＳＳとして４０００ｍｇ／Ｌ，総菌数４×１０^８cell／ｍＬ、嫌気性アンモニア酸化細菌濃度８×１０^５cell／ｍＬとなる条件で投入し、前記不織布充填材に集積培養汚泥や活性汚泥を付着させ、運転を開始した。模擬廃水の性状、窒素負荷、メタノールの添加条件は実施例１と同一とした。その結果、定常状態での総窒素除去率は、本発明に係る３点添加の場合では、６５〜７２％であり、本発明外の初期全量添加の場合では４６〜５９％であった。

集積培養した嫌気性アンモニア酸化細菌を用いて各種アンモニア濃度における脱窒速度を測定したデータである。 各種濃度のメタノールを添加した場合における嫌気性アンモニア酸化反応の脱窒活性比を測定したデータである。 本発明に係る窒素含有水の処理方法及び装置の第１実施形態を示す系統図である。 メタノール濃度の管理例を示したモデル図である。 本発明に係る窒素含有水の処理方法及び装置の第２実施形態を示す系統図である。 本発明に係る窒素含有水の処理方法及び装置の第３実施形態を示す系統図である。

符号の説明

１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ………反応槽、１２，１２Ａ………被処理水、１２Ｂ………硝化液、１４………担体、１６………処理水、１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ………メタノール添加手段、２０………スクリーン、２２………硝化槽。

Claims (7)

1. 嫌気性アンモニア酸化細菌と従属栄養性の硝酸還元菌とを共存させた反応槽内にアンモニアと硝酸を含有する被処理水を供給し、該被処理水を前記嫌気性アンモニア酸化細菌及び硝酸還元菌と接触させることによって脱窒処理する窒素含有水の処理方法において、前記反応槽内における被処理水のメタノール濃度が１００ｍｇ／Ｌ以下で、かつＣ／Ｎ比が０．１以上となるようにメタノールを添加することを特徴とする窒素含有水の処理方法。
2. 嫌気性アンモニア酸化細菌と従属栄養性の硝酸還元菌とを共存させ、連続的に供給されたアンモニアと硝酸を含有する被処理水を前記嫌気性アンモニア酸化細菌及び硝酸還元菌と接触させることによって脱窒処理するようにした反応槽と、前記反応槽内における被処理水のメタノール濃度が上流側から下流側に向けて低下するようにメタノールを添加するメタノール添加手段とを具備したことを特徴とする窒素含有水の処理装置。
3. 前記反応槽が前記被処理水をピストンフロー式に流す単一槽によって構成され、前記メタノール添加手段が前記被処理水の流れに沿ってメタノールを多点添加する構成とされたことを特徴とする請求項２に記載の窒素含有水の処理装置。
4. 前記反応槽が直列に配置された複数段の槽によって構成され、前記メタノール添加手段が前記複数段の各槽にメタノールを添加する構成とされたことを特徴とする請求項２に記載の窒素含有水の処理装置。
5. 前記メタノール添加手段は前記反応槽内における被処理水のメタノール濃度が１００ｍｇ／Ｌ以下で、かつＣ／Ｎ比が０．１以上となるようにメタノールの添加量を制御する制御手段を具備していることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の窒素含有水の処理装置。
6. 前記嫌気性アンモニア酸化細菌と硝酸還元菌を高分子ゲルの内部に包括固定した状態で前記反応槽内に共存させたことを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の窒素含有水の処理装置。
7. 前記反応槽の前段に前記被処理水のアンモニア性窒素と硝酸性窒素の濃度比を調整する調整手段を設けたことを特徴とする請求項２〜６のいずれかに記載の窒素含有水の処理装置。

Images