JP2008221161A - 脱窒処理装置および脱窒処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】処理水の水質低下を抑制させ得る脱窒処理装置ならびに脱窒処理方法の提供を課題としている。
【解決手段】被処理水が流入されて第一脱窒工程が実施される第一脱窒槽と、該第一脱窒槽から排出される前記処理水が流入されて第二脱窒工程が実施される第二脱窒槽との少なくとも二台の脱窒槽が備えられており、第二脱窒槽内の槽内水を曝気する曝気装置と、曝気装置の運転を制御する曝気運転制御機構とがさらに備えられており、該曝気運転制御機構には、第二脱窒槽内の槽内水のアンモニア性窒素濃度に基づいて制御を実施させ得るように第二脱窒槽の槽内水のアンモニア性窒素濃度を測定するアンモニア性窒素測定装置が備えられており、しかも、第二脱窒槽では、独立栄養性脱窒細菌、アンモニア酸化細菌および従属栄養性脱窒細菌存在下で第二脱窒工程が実施される脱窒処理装置を提供する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、アンモニア性窒素を含む被処理水を処理する脱窒処理装置と脱窒処理方法に関し、より詳しくは、脱窒槽を複数有する脱窒処理装置と複数の脱窒槽を用いて前記被処理水の脱窒処理を実施する脱窒処理方法とに関する。

従来、アンモニア性窒素を含有する廃水の脱窒処理においては、アンモニア酸化細菌などの存在下で曝気されるなどして亜硝酸性窒素や硝酸性窒素に酸化された後に、従属栄養性脱窒菌により嫌気状態で脱窒する脱窒工程が実施されたりしている。
近年、ＡＮＡＭＭＯＸ菌に代表される、アンモニア性窒素を電子供与体とし、亜硝酸性窒素を電子受容体とする独立栄養性脱窒細菌が脱窒工程に用いられたりしている（以下に用いる「独立栄養性脱窒細菌」との用語は、特段の記載がない限り“アンモニア性窒素を電子供与体とし、亜硝酸性窒素を電子受容体とする独立栄養性脱窒細菌”を意図する。）

このＡＮＡＭＭＯＸ菌は、独立栄養性であることから従属栄養性脱窒細菌を用いる場合のように脱窒処理のために多くのメタノールを消費したりせず、また、略等量のアンモニア性窒素と亜硝酸性窒素とを窒素ガスに分解することから、アンモニア性窒素の酸化のための曝気量も従来に比べて抑制させることができ、脱窒処理のためのコストや手間を削減させ得ることから広く用いられるようになってきている。

ところで、脱窒処理においては、単一の脱窒工程では、処理水の全窒素（ＴＮ）を十分低減させることが困難で、例えば、前記独立栄養性脱窒細菌での処理においても、この独立栄養性脱窒細菌が脱窒時において僅かながら硝酸性窒素を生成させる。
また、アンモニア性窒素と亜硝酸性窒素との量のバランスが崩れた状態で独立栄養性脱窒細菌による脱窒処理を行うと、いずれかを残留させることとなる。
このようなことから、脱窒処理後の処理水の水質を向上させるべく、一旦脱窒槽で脱窒工程を実施した後に、いわゆる“仕上げ処理槽”などと呼ばれる脱窒槽を別途設けてさらなる脱窒工程を実施することが行われている。

例えば、特許文献１においては、独立栄養性脱窒細菌存在下で好気的（微好気的）な脱窒工程を実施する第一の脱窒槽と、独立栄養性脱窒細菌存在下で嫌気的な脱窒工程を実施する第二の脱窒槽の二台の脱窒槽を用いて脱窒処理を実施させることが記載されている。
しかし、この特許文献１に記載されている脱窒処理方法においては、この第二の脱窒槽が嫌気状態であることから、第一の脱窒槽から第二の脱窒槽に流入される処理水のアンモニア性窒素濃度によっては、第二の脱窒槽において独立栄養性脱窒細菌がアンモニア性窒素を十分処理できずに、この第二の脱窒槽から排出される処理水の水質を低下させてしまうおそれを有する。

特開２００３−１２６８８６号公報

本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、処理水の水質低下を抑制させ得る脱窒処理装置ならびに脱窒処理方法の提供を課題としている。

本発明は、前記課題を解決すべく、アンモニア性窒素を含む被処理水を少なくとも二回の脱窒工程によって脱窒処理させ得るように、前記被処理水が流入されて第一脱窒工程が実施される第一脱窒槽と、該第一脱窒槽から排出される処理水が流入されて第二脱窒工程が実施される第二脱窒槽との少なくとも二台の脱窒槽が備えられており、しかも、前記第二脱窒槽ではアンモニア性窒素を電子供与体とし、亜硝酸性窒素を電子受容体とする独立栄養性脱窒細菌の存在下で前記第二脱窒工程が実施される脱窒処理装置であって、前記第二脱窒槽内の槽内水を曝気する曝気装置と、該曝気装置の運転を制御する曝気運転制御機構とがさらに備えられており、該曝気運転制御機構には、前記第二脱窒槽の槽内水のアンモニア性窒素濃度に基づいて前記制御を実施させ得るように前記第二脱窒槽の槽内水のアンモニア性窒素濃度を測定するアンモニア性窒素測定装置が備えられており、しかも、前記第二脱窒槽では、前記独立栄養性脱窒細菌とともにアンモニア酸化細菌および従属栄養性脱窒細菌存在下で前記第二脱窒工程が実施されることを特徴とする脱窒処理装置を提供する。

また、本発明は、前記課題を解決すべく、第一脱窒槽と第二脱窒槽との少なくとも二台の脱窒槽を有する脱窒処理装置を用いて、アンモニア性窒素を含む被処理水を前記第一脱窒槽に流入させて第一脱窒工程を実施した後に、該第一脱窒槽の処理水を第二脱窒槽に流入させて該第二脱窒槽で第二脱窒工程を実施し、しかも、アンモニア性窒素を電子供与体とし、亜硝酸性窒素を電子受容体とする独立栄養性脱窒細菌の存在下で前記第二脱窒工程を実施する脱窒処理方法であって、前記独立栄養性脱窒細菌とともにアンモニア酸化細菌および従属栄養性脱窒細菌存在下で曝気を実施して前記第二脱窒工程を実施し、しかも、前記第二脱窒槽の槽内水のアンモニア性窒素濃度を測定し、該測定されたアンモニア性窒素濃度に基づいて前記曝気を制御して前記第二脱窒工程を実施することを特徴とする脱窒処理方法を提供する。

本発明の脱窒処理装置には、アンモニア性窒素を含む被処理水を少なくとも二回の脱窒工程によって脱窒処理させ得るように、第一脱窒槽と第二脱窒槽の二台の脱窒槽が備えられており、しかも、後段側の第二脱窒槽では独立栄養性脱窒細菌、アンモニア酸化細菌および従属栄養性脱窒細菌存在下で脱窒工程が実施される。
また、この第二脱窒槽の槽内水を曝気する曝気装置と、槽内水のアンモニア性窒素濃度に基づいて曝気の制御を実施させ得るようにアンモニア性窒素測定装置が備えられた曝気運転制御機構が備えられている。

したがって、例えば、アンモニア性窒素が多く含まれる処理水が前段の第一脱窒槽から流入されて槽内水のアンモニア性窒素濃度が上昇した際においても、曝気装置によって曝気を実施し、その一部を亜硝酸性窒素とし、該亜硝酸性窒素とともに独立栄養性脱窒細菌によって脱窒させ得る。
すなわち、第二脱窒槽の槽内水の状態に応じて第二脱窒槽を好気状態と嫌気状態とに切り替えて脱窒工程を実施させることができ、独立栄養性脱窒細菌と従属栄養性脱窒細菌との両方が好適に脱窒し得る環境を第二脱窒槽内に形成させ得ることから、この第二脱窒槽から排出される処理水の水質の低下を抑制させ得る。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
本実施形態の脱窒処理装置には、アンモニア性窒素を含有する被処理水を処理するための脱窒槽が二台備えられており、より詳しくは、この脱窒処理装置に導入されたアンモニア性窒素を含有する被処理水が最初に流入されてこの脱窒処理装置においての一回目の脱窒（以下「第一脱窒工程」ともいう）が実施される第一の脱窒槽（第一脱窒槽）と、この第一脱窒槽での第一脱窒工程を終えた後の処理水が流入されて再び脱窒（以下「第二脱窒工程」ともいう）が実施される第二の脱窒槽（第二脱窒槽）が備えられている。
なお、本明細書中においては各工程において処理される対象に対して“被処理水”との用語を用い、各工程で処理された後のものを“処理水”との用語を用いている。
したがって、例えば、第一脱窒槽から排出される“処理水”は、同時に第二脱窒槽に流入される“被処理水”でもある。

（第一脱窒槽）
まず、第一脱窒槽と第二脱窒槽の内、第一脱窒工程を実施するための第一脱窒槽とその周辺設備について説明する。
図１は、第一脱窒工程が実施される第一脱窒槽とその周辺設備を示す概略ブロック図である。
図１中の１０は、アンモニア性窒素を含む被処理水が流入されて脱窒工程が実施される第一脱窒槽である。

この第一脱窒槽１０には、独立栄養性脱窒細菌とアンモニア酸化細菌とが流動床担体Ｘに担持されて収容されており、該流動床担体Ｘは、第一脱窒槽１０に収容されている被処理水Ｙ（以下「槽内水Ｙ」ともいう）中に浮遊した状態で第一脱窒槽１０に収容されている。

この流動床担体Ｘとしては、例えば、ポリエチレンやポリプロピレン等の合成樹脂やセラミック等の付着固定化担体、包括固定化担体が適用できる。

１１は、流動床担体Ｘと槽内水Ｙとを貯留すべく第一脱窒槽１０に形成された槽本体部であり、１２は、被処理水流入ポンプＰにより被処理水を槽本体部１１に流入させるべく形成された被処理水流入部であり、１３は、第一脱窒工程後の処理水（以下「一次処理水」ともいう）を槽本体部１１から排出させるべく形成された処理水排出部である。

図１中の２０は、第一脱窒槽１０の槽内水Ｙを曝気するために本実施形態の脱窒処理装置に備えられた第一の曝気装置（以下「第一曝気装置２０」ともいう）であり、２１は、槽内水Ｙに空気など酸素を含む気体による気泡を発生させる散気体であり、該散気体２１は、第一脱窒槽１０の槽本体部１１底部に配されている。
また、２２は、空気などの酸素を含む気体を圧送して散気体２１に加圧状態で供給するためのブロアである。
ここでは、詳述しないが、通常、散気体２１とブロア２２とは配管などにより接続されて脱窒処理装置に備えられている。

３０は、前記第一曝気装置２０の運転を制御するための制御装置（以下「第一制御装置３０」ともいう）である。
また、３１は、槽内水Ｙの亜硝酸性窒素濃度を測定すべく前記制御装置３０に備えられている亜硝酸性窒素センサー（亜硝酸性窒素測定装置）であり、３２は、槽内水Ｙのアンモニア性窒素濃度を測定するためのアンモニア性窒素センサー（アンモニア性窒素測定装置）である。
また、３３は、槽内水Ｙの溶存酸素濃度を測定すべく前記制御装置３０に備えられている溶存酸素濃度センサーである。

さらに、３４は、これら亜硝酸性窒素センサー３１、アンモニア性窒素センサー３２、溶存酸素濃度センサー３３の測定データを基に第一曝気装置２０の運転を制御すべく前記第一制御装置３０に備えられている第一制御ユニットであり、該第一制御ユニット３４は、アンモニア性窒素センサー３２で測定される槽内水Ｙのアンモニア性窒素濃度に基づいて前記被処理水流入ポンプＰの運転をも制御すべく前記第一制御装置３０に備えられている。

３５は、亜硝酸性窒素センサー３１、アンモニア性窒素センサー３２、溶存酸素濃度センサー３３の測定データを第一制御ユニット３４に伝達するための入力ラインであり、３６は、第一制御ユニット３４の制御信号を第一曝気装置２０に伝達するための出力ライン（以下「第一曝気制御ライン」ともいう）である。
そして、３７は、第一制御ユニット３４の制御信号を被処理水流入ポンプＰに伝達するための出力ライン（以下「ポンプ制御ライン」ともいう）である。

この第一制御装置３０の前記第一制御ユニット３４は、亜硝酸性窒素濃度の上限値ならびに下限値、アンモニア性窒素濃度の上限値ならびに下限値を設定し得るように形成されており、亜硝酸性窒素センサー３１により検知された槽内水Ｙの亜硝酸性窒素濃度測定値を設定された上限値ならびに下限値と比較して、槽内水Ｙの亜硝酸性窒素濃度が上限値以上の場合、ならびに、下限値以下の場合に所定の動作信号を、前記第一曝気制御ライン３６を通じて第一曝気装置２０に発信し得るように形成されている。

また、前記第一制御ユニット３４は、アンモニア性窒素センサー３２により検知された槽内水Ｙのアンモニア性窒素濃度測定値を設定された上限値ならびに下限値と比較して、槽内水Ｙのアンモニア性窒素濃度が上限値以上の場合に所定の動作信号を、ポンプ制御ライン３７を通じて被処理水流入ポンプＰに発信し得るように形成されており、下限値以下の場合に所定の動作信号を、前記第一曝気制御ライン３６を通じて第一曝気装置２０に発信し得るように形成されている。

すなわち、前記第一制御装置３０は、第一曝気装置２０の運転を制御する曝気運転制御機構としても機能し、且つ、第一脱窒槽１０への被処理水の流入量を制御する被処理水流入量制御機構としても機能し得るように形成されている。

この亜硝酸性窒素センサー３１、アンモニア性窒素センサー３２、溶存酸素濃度センサー３３ならびに制御ユニット３４などのシステムには、特に限定されず市販のシステムを採用することができ、例えば、２２０〜７２０ｎｍの光を用いた光学式の亜硝酸性窒素センサー３１と、電極式のアンモニア性窒素センサー３２と、蛍光法による溶存酸素濃度センサー３３とを備えた、スキャン社より市販の多項目水質測定システム（商品名「スペクトロライザー」）などを採用することができる。

さらに、図１中の４０は、槽本体部１１内部に収容されている槽内水Ｙを攪拌するための攪拌装置である。

（第二脱窒槽）
次いで、この第一脱窒槽１０から排出される一次処理水が流入されて第二脱窒工程が実施される第二脱窒槽とその周辺設備について説明する。
図２は、第二脱窒工程が実施される第二脱窒槽とその周辺設備を示す概略ブロック図であり、第一脱窒槽１０において説明した設備ならびに構造と同様のものについては、この図２においても同じ数値の符号で表している。
図２においては、第一脱窒槽と第二脱窒槽との両方が示されており、この第二脱窒槽側には、第二脱窒槽の槽内水に有機成分を添加するための有機成分添加装置５０が設けられている点を除き、概ね前記第一脱窒槽において説明した構造ならびに周辺設備を有している。

図２中の１０’は、第一脱窒槽１０から排出される一次処理水が流入されて第二脱窒工程が実施される第二脱窒槽であり、該第二脱窒槽１０’には、独立栄養性脱窒細菌、アンモニア酸化細菌に加え従属栄養性脱窒細菌が流動床担体Ｘ’に担持されて収容されている。
この流動床担体Ｘ’が、第二脱窒槽１０’の槽内水Ｙ’に浮遊した状態で収容されている点は、第一脱窒槽１０と同じである。
また、この第二脱窒槽１０’の流動床担体Ｘ’も第一脱窒槽１０にて例示のものと同様のものを適用し得る。

この第二脱窒槽１０’が、被処理水流入部１２’と処理水排出部１３’とが形成された槽本体部１１’を有する点ならびに該被処理水流入部１２’にポンプＰ’（以下「一次処理水流入ポンプＰ’」ともいう）により一次処理水が流入される点も第一脱窒槽１０と同様である。
また処理後の処理水（以下「仕上げ処理水」ともいう）が処理水排出部１３’から排出される点においても第一脱窒槽１０と同様である。

また、この第二脱窒槽１０’ 側にも第一脱窒槽１０と同様に、槽内水Ｙ’に空気など酸素を含む気体を曝気するための曝気装置２０’（以下「第二曝気装置２０’」ともいう）が備えられている。
この曝気装置２０’に散気体２１’およびブロア２２’が用いられている点は、第一脱窒槽１０と同様である。

さらに、この第二曝気装置２０’の運転を制御するための第二制御装置３０’が脱窒処理装置に備えられている。
なお、第一脱窒槽１０側に備えられている第一制御装置３０には、亜硝酸性窒素センサー３１が用いられているが、この第二制御装置３０’には備えられておらず、アンモニア性窒素センサー３２’、溶存酸素濃度センサー３３’が備えられている点については第一制御装置３０と同様である。

さらに、これらアンモニア性窒素センサー（アンモニア性窒素測定装置）３２’、溶存酸素濃度センサー３３’の測定データを基に第二曝気装置２０’の運転を制御すべく制御ユニット３４’（以下「第二制御ユニット３４’」ともいう）が備えられている点についても第一制御装置３０と同様であり、アンモニア性窒素センサー３２’、溶存酸素濃度センサー３３’の測定データを第二制御ユニット３４’に伝達するための入力ライン３５’、ならびに、第二制御ユニット３４’の制御信号を第二曝気装置２０’に伝達するための出力ライン３６’（以下「第二曝気制御ライン３６’」ともいう）を備えている点についても同様である。

なお、第一脱窒槽１０側には、制御ユニット３４の制御信号を被処理水流入ポンプＰに伝達するポンプ制御ライン３７が備えられているが、この第二脱窒槽１０’側にはポンプ制御ライン３７が備えられておらず、その一方で、第二制御ユニット３４’の制御信号を有機成分添加装置５０に伝達するＢＯＤ制御ライン３８が備えられている。
すなわち、この第二制御装置３０’の第二制御ユニット３４’は、後述する有機成分添加装置５０の運転も制御可能とされている。

この第二制御装置３０’の前記第二制御ユニット３４’には、アンモニア性窒素濃度の上限値ならびに下限値、溶存酸素濃度の上限値を設定し得るように形成されており、アンモニア性窒素センサー３２’により検知された槽内水Ｙ’のアンモニア性窒素濃度測定値を設定された上限値ならびに下限値と比較して、槽内水Ｙ’のアンモニア性窒素濃度が上限値以上の場合、ならびに、下限値以下の場合に所定の動作信号を、前記第二曝気制御ライン３６’を通じて第二曝気装置２０’に発信し得るように形成されている。

また、前記第二制御ユニット３４’は、アンモニア性窒素センサー３２’により検知された槽内水Ｙ’のアンモニア性窒素濃度測定値を設定された上限値ならびに下限値と比較して、所定の動作信号を、ＢＯＤ制御ライン３８を通じて有機成分添加装置５０に発信し得るように形成されている。

より具体的には、第二制御ユニット３４’は、曝気装置２０’の運転停止時にアンモニア性窒素センサー３２’がその上限値以上の値を検知した際に、曝気装置２０’の運転を開始させる信号を発信し、曝気装置２０’の運転時にアンモニア性窒素センサー３２’がその下限値以下の値を検知した際に、曝気装置２０’の運転を停止させる信号を発信し得るように形成されている。
また、前記第二制御ユニット３４’は、この曝気装置２０’の運転時においては、設定された溶存酸素濃度の上限値を超えないようにブロア２２’の回転数を制御するなどの曝気装置２０’の運転状態を制御し得るように形成されている。

一方で、曝気装置２０’の運転停止時にＢＯＤ制御ライン３８を通じて有機成分添加装置５０による槽内水Ｙ’への有機成分の添加を実施し、曝気装置２０’の運転時に有機成分添加装置５０から槽内水Ｙ’への有機成分の添加を停止させる制御をも実施し得るようになっている。

すなわち、前記第二制御装置３０’は、第二曝気装置２０’の運転を制御する曝気運転制御機構としても機能し、且つ、第二脱窒槽１０’への有機成分の添加を制御する有機成分添加制御機構としても機能し得るように形成されている。
また、第二脱窒槽１０’の溶存酸素濃度を調整するための曝気調整機構としても機能し得るように形成されている。

さらに、第二脱窒槽１０’にも、槽本体部１１’に収容されている槽内水Ｙ’を攪拌するための攪拌装置４０’が備えられている。

前記有機成分添加装置５０は、例えば、メタノールなどを収容させたメタノール槽と、この槽から第二脱窒槽１０’の槽本体部１１’に対して延びる配管と、該配管を通じてメタノール槽から槽本体部１１’にメタノールを供給するポンプなどから構成されたものを採用することができ、例えば、前記ＢＯＤ制御ライン３８を、この有機成分添加装置５０のポンプを制御すべく接続させて用いることができる。

また、有機成分添加装置５０は、このような態様に限定されず、例えば、第一脱窒槽１０に流入される被処理水中の有機成分の状態によっては、図３に示すような態様とすることもできる。
この図３に示されている態様においては、被処理水を第一脱窒槽１０の被処理水流入部１２に流入されるよりも上流側の箇所において分流させ、例えば、この分流された被処理水を第二脱窒槽１０’に流入させるための被処理水バイパス配管部５１を設置し、該被処理水バイパス配管部５１の途中箇所に該被処理水バイパス配管部５１の被処理水の流通状態を制御するためのバルブＢを設け該バルブＢの開閉を制御すべく、前記バルブＢにＢＯＤ制御ライン３８が接続されている。

なお、ここでは詳述しないが、上記各部の構成は、一般的に用いられる各種のものを本発明においても採用が可能である。
また、本発明の効果を損ねない範囲においては、上記構成に各種の変更を加えることも可能である。
さらに、本発明の効果を損ねない範囲においては、上記構成以外に一般的な脱窒処理装置に用いられている各種の構成を本実施形態の脱窒処理装置にも採用することも可能である。

次いで、このような脱窒処理装置を用いて、アンモニア性窒素を含有する被処理水を脱窒処理する方法について、例を挙げて説明する。

（第一脱窒工程）
まず、第一脱窒槽１０における第一脱窒工程について説明する。
この第一脱窒槽１０で脱窒を開始させるには、まず、第一制御装置３０のパラメータを設定する。
このとき、第一脱窒槽１０の槽内におけるアンモニア酸化細菌と独立栄養性脱窒細菌との処理能力をより発揮させ得る点において、槽内水Ｙの亜硝酸性窒素濃度が０ｍｇ／Ｌ以上５０ｍｇ／Ｌ以下となるように第一制御装置３０のパラメータを設定することが好ましい。

この第一脱窒槽１０において亜硝酸性窒素濃度を調整するためには、通常、前記曝気装置２０により槽内水Ｙに供給される酸素量を調整する方法が挙げられる。
この供給酸素量を調整する方法としては、亜硝酸性窒素濃度に合わせて、散気体２１から発生させる気泡の体積（曝気量）を変化させる方法や、散気体２１に供給する気体中の酸素濃度を変化させる方法、形成される気泡の大きさなど気泡の状態を変化させて酸素の溶解性を変化させる方法など種々の方法を単独または組み合わせて採用することができる。
なかでも、制御が複雑化することを抑制し得る点においてオン／オフ制御により間欠曝気を実施させる方法が好ましく、このオン／オフ制御を実施させることにより、オフ時にアンモニア酸化細菌を休眠状態とさせることができて、オン時におけるアンモニア酸化細菌の活性向上を図ることができる。

なお、槽内水Ｙの亜硝酸性窒素濃度を０ｍｇ／Ｌ以上５０ｍｇ／Ｌ以下となるように調整しつつ脱窒処理を実施することが好ましいのは、亜硝酸性窒素濃度があまり高くなると独立栄養性脱窒細菌の活性を低下させるおそれを有するためであり、この亜硝酸性窒素濃度をより確実に５０ｍｇ／Ｌ以下とさせ得る点において脱窒槽１０（槽本体部１１）に収容されている槽内水Ｙの亜硝酸性窒素濃度が２０ｍｇ／Ｌ以上５０ｍｇ／Ｌ以下の間のいずれかの状態となった際に曝気装置２０の運転を停止させる制御を実施することが好ましい。

また、槽内水Ｙの亜硝酸性窒素濃度が０ｍｇ／Ｌの状態が継続される場合においては、独立栄養性脱窒細菌の脱窒能力に余剰を生じさせている可能性があり、独立栄養性脱窒細菌の処理能力が十分発揮されていないおそれがある。
したがって、独立栄養性脱窒細菌の処理能力を十分発揮させ得るように脱窒槽１０（槽本体部１１）に収容されている槽内水Ｙの亜硝酸性窒素濃度が０ｍｇ／Ｌ以上１０ｍｇ／Ｌ以下の間のいずれかの状態となった際に曝気を開始させる制御を実施することが好ましく、０ｍｇ／Ｌを超え１０ｍｇ／Ｌ以下の間のいずれかの状態となった際に曝気を開始させる制御を実施することがより好ましい。

なお、槽内水Ｙのアンモニア性窒素濃度があまり高くなると第二脱窒槽１０’における負荷が過剰となって、第二脱窒工程後の処理水の水質を良好な状態とすることが困難となるおそれを有する。
そのため、この第一脱窒槽の槽内水Ｙのアンモニア性窒素濃度、すなわち、一次処理水に含有させるアンモニア性窒素濃度としては、５０ｍｇ／Ｌ以下となるように調整することが好ましい。

この第一脱窒槽１０の槽内水Ｙのアンモニア性窒素濃度を調整する方法としては、例えば、被処理水流入ポンプＰの回転数を減少させるなどして、第一脱窒槽１０に導入される被処理水の流入量を減少させるか、あるいは、被処理水流入ポンプＰを停止させて第一脱窒槽１０に被処理水を流入させないようにする方法が挙げられる。

また、逆に槽内水Ｙのアンモニア性窒素が希薄過ぎる場合には、亜硝酸酸化細菌の働きやすい状況となり、高い処理効率とさせることが困難となることから、亜硝酸酸化細菌の活性を抑制するために槽内水Ｙのアンモニア性窒素濃度が３０ｍｇ／Ｌ以上、好ましくは４０ｍｇ／Ｌ以上なるように調整しつつ脱窒工程を実施することが望ましい。
この槽内水Ｙのアンモニア性窒素濃度を調整する方法としては、例えば、被処理水流入ポンプＰの回転数を増大させるなどして、第一脱窒槽１０に導入される被処理水の流入量を増大させる方法が挙げられる。

すなわち、第一制御ユニット３４における亜硝酸性窒素濃度の上限値を５０ｍｇ／Ｌ、下限値を０ｍｇ／Ｌ（すなわち、検出限界以下）に設定し、アンモニア性窒素濃度の上限値を５０ｍｇ／Ｌ、下限値を４０ｍｇ／Ｌに設定して第一脱窒工程を実施させることが好ましい。

より詳しくは、槽内水Ｙの亜硝酸性窒素濃度が下限値以下となった際に曝気装置２０を運転させ、上限値以上となった際に曝気装置２０を停止させる制御を実施し、アンモニア性窒素濃度が上限値以上となった際に曝気装置２０を運転させるとともに、必要に応じて被処理水の流入量を低下させる制御を実施し、アンモニア性窒素濃度が下限値以下となった際に被処理水の流入量を増大させる制御を実施して第一脱窒工程を実施させることが好ましい。

このような制御の元、まず、被処理水を被処理水流入ポンプＰにより被処理水流入部１２を通じて槽本体部１１に流入させる。
この槽本体部１１においては、収容する槽内水Ｙを攪拌装置４０により攪拌して流動させるとともに、流動床担体Ｘを槽内水Ｙの流動に同伴させて槽内を流動させる。
このようにして流動床担体Ｘに担持させたアンモニア酸化細菌により槽内水Ｙに含まれるアンモニア性窒素の一部を亜硝酸性窒素に酸化させることともに、アンモニア性窒素と亜硝酸性窒素とを独立栄養性脱窒細菌で窒素ガスに分解して槽内水Ｙから除去させる。

このような第一脱窒工程を実施した後には、一次処理水を処理水排出部１３から排出させ、次段の第二脱窒工程に導入する。

（第二脱窒工程）
次いで、第二脱窒槽１０’側における第二脱窒工程について説明する。
この第二脱窒工程においても、脱窒を開始させるために、まず、第二制御装置３０’のパラメータを設定する。
このとき、第二脱窒槽１０’の槽内水Ｙ’のアンモニア性窒素濃度が０．５ｍｇ／Ｌ以上３．５ｍｇ／Ｌ以下となるように第二制御装置３０’のパラメータを設定することが好ましい。
第二脱窒槽１０’の槽内水Ｙ’のアンモニア性窒素濃度がこのような範囲であるのが好ましいのは、アンモニア性窒素濃度が高すぎると、この第二脱窒槽１０’から排出される仕上げ処理水にアンモニア性窒素が残留する可能性が高く仕上げ処理水の水質が低下するおそれがあるためである。

この第二脱窒槽１０’においてアンモニア性窒素濃度を調整するためには、通常、前記曝気装置２０’により槽内水Ｙ’に供給される酸素量を調整する方法が挙げられる。
例えば、アンモニア性窒素濃度を低下させるには、曝気を実施してアンモニア性窒素を酸化させる方法が挙げられる。
一方でアンモニア性窒素濃度は、例えば、曝気を停止させて第一脱窒槽１０から流入される一次処理水中のアンモニア性窒素により上昇させることができる。

より具体的には、例えば、アンモニア性窒素濃度の上限値を３ｍｇ／Ｌとし、下限値を１ｍｇ／Ｌとして第二制御ユニット３４’を設定し、槽内水Ｙ’のアンモニア性窒素濃度が上限値以上となった際に曝気装置２０’を運転させ、下限値以下となった際に曝気装置２０’を停止させる制御を実施させる方法が挙げられる。
また、この曝気停止時においては、従属栄養性脱窒細菌による脱窒を促進させるべく、有機成分添加装置５０により槽内水Ｙ’に有機成分を添加させることが好ましい。
すなわち、槽内水Ｙ’のアンモニア性窒素濃度が下限値以下となった際には、曝気装置２０’を停止させるとともに有機成分添加装置５０を運転させるべく第二制御ユニット３４’を設定することが好ましい。

さらに、第二制御ユニット３４’には、従属栄養性脱窒細菌の活性低下を防止すべく、曝気装置２０’の運転中における槽内水Ｙ’の溶存酸素濃度が０．１５ｍｇ／Ｌ以下となるようにブロア２２’の回転数などを制御させる設定を実施することが好ましい。

このような制御の元、一次処理水を、被処理水流入部１２’を通じて槽本体部１１’に流入させて第二脱窒工程を実施する。
この槽本体部１１’においては、収容する槽内水Ｙ’を攪拌装置４０’により攪拌して流動させるとともに、流動床担体Ｘ’を槽内水Ｙ’の流動に同伴させて槽内を流動させる。
このようにして流動床担体Ｘ’を流動させつつ、前記曝気装置２０’での曝気時においては、主として、独立栄養性脱窒細菌による脱窒を実施させ、前記曝気装置２０’の運転停止中においては、独立栄養性脱窒細菌と従属栄養性脱窒細菌とによる脱窒を実施させる。

このときの第二脱窒工程における過程をより具体的に説明する。
なお、ここでは、全窒素を２００ｍｇ／Ｌ程度含有し、その内アンモニア性窒素を５０ｍｇ／Ｌ程度の濃度で含有する被処理水を第二脱窒槽１０’に導入させて、槽内水Ｙ’のアンモニア性窒素濃度を１ｍｇ／Ｌを超え３ｍｇ／Ｌ未満となるように制御する場合、すなわち、曝気装置２０’の停止中に、アンモニア性窒素濃度が３ｍｇ／Ｌ以上となった時点で曝気装置２０’を運転させ、曝気装置２０’の運転中に槽内水Ｙ’のアンモニア性窒素濃度が１ｍｇ／Ｌ以下となった時点で曝気装置２０’の運転を停止させるべく制御装置３０’のパラメータ（アンモニア性窒素濃度の上限値と下限値）を設定し、しかも、槽内水Ｙ’の溶存酸素濃度が０．１５ｍｇ／Ｌを超えた際にブロア２２’の回転数を減少させるように制御装置３０’のパラメータ（溶存酸素濃度の上限値）を設定している場合を例に説明する。
また、この曝気装置２０’の運転停止とともに有機成分添加装置５０を運転させ、曝気装置２０’の運転開始とともに有機成分添加装置５０の運転を停止させる制御を実施している場合を例に説明する。

まず、一次処理水を、被処理水流入部１２’を通じて槽本体部１１’に流入させる。
このとき一次処理水には、アンモニア性窒素が含有されていることから、槽内水Ｙ’のアンモニア性窒素濃度が一次処理水の流入とともに上昇することとなる。
やがて、槽内水Ｙ’のアンモニア性窒素が３ｍｇ／Ｌ以上となったことをアンモニア性窒素センサー３２’が検知し、その検知データが、入力ライン３５’により制御ユニット３４’に入力された時点で制御ユニット３４’から曝気装置２０’の運転を開始させる信号が発信され、曝気制御ライン３６’を通じて曝気装置２０’に伝達され曝気装置２０’の運転が開始される。

この曝気の開始とともに流動床担体Ｘ’に担持されたアンモニア酸化細菌で槽内水Ｙ’に含まれているアンモニア性窒素の一部を亜硝酸性窒素に酸化させることともに、アンモニア性窒素と亜硝酸性窒素とを独立栄養性脱窒細菌で窒素ガスに分解して槽内水Ｙ’から除去させる。

この曝気中に、槽内水Ｙ’の溶存酸素濃度が０．１５ｍｇ／Ｌを超えた際には、槽内水Ｙ’の溶存酸素濃度が０．１５ｍｇ／Ｌを超えたことを溶存酸素濃度センサー３３’ が検知し、その検知データが、入力ライン３５’により制御ユニット３４’に入力された時点で制御ユニット３４’から曝気装置２０’の運転を制御させる信号が発信され、曝気制御ライン３６’を通じて曝気装置２０’に伝達され曝気装置２０’のブロア２２’がその回転数を低下させて運転が継続されることとなる。
このことにより、従属栄養性脱窒細菌の活性低下が防止されるばかりでなく、曝気にかかる動力を低減させることができる。

この曝気とそれに伴う独立栄養性脱窒細菌での脱窒により、通常、槽内水Ｙ’のアンモニア性窒素濃度が低下する。そして、槽内水Ｙ’のアンモニア性窒素が１ｍｇ／Ｌ以下となったことをアンモニア性窒素センサー３２’が検知し、その検知データが、入力ライン３５’により制御ユニット３４’に入力された時点で制御ユニット３４’から曝気装置２０’の運転を停止させる信号が発信され、曝気制御ライン３６’を通じて曝気装置２０’に伝達され曝気装置２０’の運転が停止される。

そして、同時に、有機成分添加装置５０の運転を開始させる信号が発信され、ＢＯＤ制御ライン３８を通じて有機成分添加装置５０に伝達される。
この有機成分添加装置５０として、メタノール槽ならびにメタノールを供給するためのポンプを備えたものが用いられているような場合には、より具体的には、ＢＯＤ制御ライン３８によりメタノールを供給するためのポンプに運転を開始させる信号が伝達されることとなる。
一方、有機成分添加装置５０として、第一脱窒槽１０の被処理水流入部１２よりも上流側に接続された被処理水バイパス配管部５１とバルブＢとを備えたものが用いられているような場合には、前記ＢＯＤ制御ライン３８によりバルブＢに該バルブＢを開ける信号が伝達されることとなる。
このようにして、曝気装置２０’停止中においては、槽内水Ｙ’に有機成分を導入させて、独立栄養性脱窒細菌とともに従属栄養性脱窒細菌による脱窒を実施させる。
より詳しくは、曝気装置２０’の運転停止直後は、主として独立栄養性脱窒細菌による脱窒が実施され、時間の経過とともに主として従属栄養性脱窒細菌による脱窒が実施される。

このような第二脱窒工程を実施した後には、仕上げ処理水を処理水排出部１３’から系外に排出させる。

このように、第二脱窒槽における第二脱窒工程を独立栄養性脱窒細菌、アンモニア酸化細菌および従属栄養性脱窒細菌存在下で実施し、且つ、第二脱窒槽の槽内水のアンモニア性窒素濃度に応じて第二脱窒槽を好気状態と嫌気状態とに切り替えて第二脱窒工程を実施することにより第二脱窒槽から排出される仕上げ処理水の水質を優れたものとさせ得る。

また、例えば、従来の脱窒処理装置や脱窒処理方法のごとく第二脱窒槽を常時嫌気状態として従属栄養性脱窒細菌によって第二脱窒工程を実施する場合においては、アンモニア性窒素十分処理することが困難であり、しかも、メタノールなどの有機成分を多く消費することとなるが、本実施形態の脱窒処理装置ならびに脱窒処理方法によればメタノールなどの有機成分の消費量を抑制しつつ仕上げ処理水の水質を十分向上させ得る。

なお、本実施形態においては、槽本体部に収容されている被処理水（槽内水）の亜硝酸性窒素濃度やアンモニア性窒素濃度などを直接測定する場合を例に説明したが、例えば、脱窒槽から流出された処理水中の亜硝酸性窒素濃度、アンモニア性窒素濃度を測定して間接的に脱窒槽内の被処理水の亜硝酸性窒素濃度などを測定する場合も本発明の意図する範囲である。

また、本実施形態においては、脱窒工程において発生した窒素ガスによる気泡が担体に担持された独立栄養性脱窒細菌やアンモニア酸化細菌の表面に付着するなどして処理効率が低下されるおそれを抑制させ得る点において流動床担体を用いる場合を例に説明したが、固定床担体を用いることも可能である。
また、担体を用いず、細菌群の自己造粒物（グラニュール汚泥）や活性汚泥（浮遊汚泥）も適用可能である。

また、本実施形態においては、第一脱窒槽における第一脱窒工程を独立栄養性脱窒細菌とアンモニア酸化細菌とを担持させた流動床担体を用いる場合を例に説明したが、第一脱窒工程を従属栄養性脱窒細菌を用いて実施する場合も本発明の意図する範囲である。
さらに、その他の構成や各種パラメータの設定についても、上記例示に限定されるものではなく、例えば、第一脱窒槽の上流側にさらなる脱窒槽を設けて脱窒処理装置に三台以上の脱窒槽を設けるような場合も本発明の意図する範囲である。

一実施形態の第一脱窒槽とその周辺設備を示す概略ブロック図。 一実施形態の第二脱窒槽とその周辺設備を主として示す概略ブロック図。 他実施形態の第二脱窒槽とその周辺設備を主として示す概略ブロック図。

符号の説明

１０、１０’：脱窒槽、１１、１１’：槽本体部、１２、１２’：被処理水流入部、１３、１３’：処理水排出部、２０、２０’：曝気装置、２１、２１’：散気体、２２、２２’：ブロア、３０、３０’：制御装置、３１：亜硝酸性窒素センサー（亜硝酸性窒素測定装置）、３２、３２’：アンモニア性窒素センサー（アンモニア性窒素測定装置）、３３、３３’：酸素濃度センサー、３４、３４’：制御ユニット、３５、３５’：入力ライン、３６、３６’：曝気制御ライン、３７：ポンプ制御ライン、３８：ＢＯＤ制御ライン、４０、４０’：攪拌装置、５０：有機成分添加装置、５１：被処理水バイパス配管部、Ｂ：バルブ、Ｐ：被処理水流入ポンプ、Ｘ、Ｘ’：流動床担体、Ｙ、Ｙ’：槽内水

Claims (12)

1. アンモニア性窒素を含む被処理水を少なくとも二回の脱窒工程によって脱窒処理させ得るように、前記被処理水が流入されて第一脱窒工程が実施される第一脱窒槽と、該第一脱窒槽から排出される処理水が流入されて第二脱窒工程が実施される第二脱窒槽との少なくとも二台の脱窒槽が備えられており、しかも、前記第二脱窒槽ではアンモニア性窒素を電子供与体とし、亜硝酸性窒素を電子受容体とする独立栄養性脱窒細菌の存在下で前記第二脱窒工程が実施される脱窒処理装置であって、
   前記第二脱窒槽内の槽内水を曝気する曝気装置と、該曝気装置の運転を制御する曝気運転制御機構とがさらに備えられており、該曝気運転制御機構には、前記第二脱窒槽の槽内水のアンモニア性窒素濃度に基づいて前記制御を実施させ得るように前記第二脱窒槽の槽内水のアンモニア性窒素濃度を測定するアンモニア性窒素測定装置が備えられており、しかも、前記第二脱窒槽では、前記独立栄養性脱窒細菌とともにアンモニア酸化細菌および従属栄養性脱窒細菌存在下で前記第二脱窒工程が実施されることを特徴とする脱窒処理装置。
2. アンモニア性窒素濃度の上限値が設定され、前記曝気の停止中に、前記第二脱窒槽の槽内水のアンモニア性窒素濃度が、前記上限値以上であることが前記アンモニア性窒素測定装置によって検知された際に前記曝気を開始させる制御が実施される前記曝気運転制御機構が備えられている請求項１記載の脱窒処理装置。
3. 前記上限値として、２．５ｍｇ／Ｌ以上３．５ｍｇ／Ｌ以下の間のいずれかのアンモニア性窒素濃度値が設定される請求項２記載の脱窒処理装置。
4. アンモニア性窒素濃度の下限値が設定され、前記曝気中に、前記第二脱窒槽の槽内水のアンモニア性窒素濃度が、前記下限値以下であることが前記アンモニア性窒素測定装置によって検知された際に前記曝気を停止させる制御が実施される前記曝気運転制御機構が備えられている請求項１乃至３のいずれか１項に記載の脱窒処理装置。
5. 前記下限値として、０．５ｍｇ／Ｌ以上１．５ｍｇ／Ｌ以下の間のいずれかのアンモニア性窒素濃度値が設定される請求項４記載の脱窒処理装置。
6. 前記第二脱窒槽の槽内水に有機成分を添加する有機成分添加装置が備えられており、前記曝気の停止中に有機成分を前記添加させる制御が実施される有機成分添加制御機構が備えられている請求項１乃至５のいずれか１項に記載の脱窒処理装置。
7. 前記曝気装置には、曝気時における槽内水の溶存酸素濃度を０．１５ｍｇ／Ｌ以下に調整する曝気調整機構が備えられている請求項１乃至６のいずれか１項に記載の脱窒処理装置。
8. 第一脱窒槽と第二脱窒槽との少なくとも二台の脱窒槽を有する脱窒処理装置を用いて、アンモニア性窒素を含む被処理水を前記第一脱窒槽に流入させて第一脱窒工程を実施した後に、該第一脱窒槽の処理水を第二脱窒槽に流入させて該第二脱窒槽で第二脱窒工程を実施し、しかも、アンモニア性窒素を電子供与体とし、亜硝酸性窒素を電子受容体とする独立栄養性脱窒細菌の存在下で前記第二脱窒工程を実施する脱窒処理方法であって、
   前記独立栄養性脱窒細菌とともにアンモニア酸化細菌および従属栄養性脱窒細菌存在下で曝気を実施して前記第二脱窒工程を実施し、しかも、前記第二脱窒槽の槽内水のアンモニア性窒素濃度を測定し、該測定されたアンモニア性窒素濃度に基づいて前記曝気を制御して前記第二脱窒工程を実施することを特徴とする脱窒処理方法。
9. 前記曝気を制御する曝気運転制御機構を用い、該曝気運転制御機構にアンモニア性窒素濃度の上限値と下限値とを設定して、前記第二脱窒槽の槽内水のアンモニア性窒素濃度が前記上限値未満且つ前記下限値を超える状態において曝気を実施させる前記制御を実施しつつ前記第二脱窒工程を実施する請求項８記載の脱窒処理方法。
10. 前記上限値として、２．５ｍｇ／Ｌ以上３．５ｍｇ／Ｌ以下の間のいずれかのアンモニア性窒素濃度値を設定し、且つ、前記下限値として、０．５ｍｇ／Ｌ以上１．５ｍｇ／Ｌ以下の間のいずれかのアンモニア性窒素濃度値を設定して前記第二脱窒工程を実施する請求項９記載の脱窒処理方法。
11. 前記第二脱窒槽の槽内水に有機成分を添加しつつ前記第二脱窒工程を実施し、しかも、前記有機成分の添加を前記曝気の停止期間中に実施して前記第二脱窒工程を実施する請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の脱窒処理方法。
12. 前記第二脱窒槽の曝気時における槽内水の溶存酸素濃度を、０．１５ｍｇ／Ｌ以下に調整しつつ前記第二脱窒工程を実施する請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の脱窒処理方法。

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