JP3708752B2

JP3708752B2 - 硝酸態窒素生物処理方法および装置

Info

Publication number: JP3708752B2
Application number: JP13898799A
Authority: JP
Inventors: 英一藤安; 稔徳原; 幹夫北川; 仁史岡野
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd; Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd; Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 1999-05-19
Filing date: 1999-05-19
Publication date: 2005-10-19
Anticipated expiration: 2019-05-19
Also published as: JP2000325985A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排水中に含まれる窒素を処理する方法および装置に関し、さらに詳しくは排水中に含まれる硝酸態窒素を微生物を用いて処理する方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、海洋におけるプランクトンの繁殖による赤潮、湖沼における藻類の繁殖による水の華など、富栄養化問題が頻発している。その原因としては、窒素などの栄養塩類の蓄積が挙げられる。
【０００３】
このような河川、湖沼、沿岸海域などの公共用水域への排水を規制して公共用水の汚濁を防止するための法規制として、水質汚濁防止法がある。この水質汚濁防止法では、排水中に含まれる窒素の１リットル当りの日間平均値が６０ｍｇ／ｌ以下、日間最大値が１２０ｍｇ／ｌ以下の濃度であるように規制される。このため前記公共用水域への排水を処理する排水処理設備では、排水中に含まれる窒素の日間平均値および日間最大値が、上述した濃度以下となるように排水中からの窒素の除去を行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような排水処理設備が、複数の系統からの排水が流入する排水処理槽を有し、かつ前記排水処理槽に流入する排水が窒素を含まない系統の排水をも含むような場合、前記排水処理槽に流入する排水全体の流量は時々刻々変動する。このように排水処理槽に流入する排水全体の流量が変動すると、排水処理槽内の排水の混ざり具合が変動し、排水処理槽内の窒素濃度が変動するので、法規制を達成するために排水中から除去すべき窒素量も時々刻々変動する。
【０００５】
このような排水処理設備においては、排水中から除去すべき窒素量が定まらないので、常時法規制を達成するために、排水中から過剰に窒素を除去してしまう傾向があった。このような排水中の窒素の過剰な除去は、ランニングコストの増大につながる。また上述した法規制による窒素濃度は、日間最大値を越えなければ１日の平均値として達成されればよい。
【０００６】
本発明の目的は、排水中に含まれる硝酸態窒素の発生量の変動に応じて排水中から適切な量の窒素を除去することができる方法および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】
請求項１記載の本発明は、排水中に含まれる硝酸態窒素を、嫌気状態で栄養源溶液を餌に硝酸内の酸素を用いて呼吸する微生物を利用して、窒素ガスに還元して除去し、予め定める目標濃度以下に低減させるための処理方法であって、
排水および硝酸態窒素の発生量をそれぞれ求め、
排水中に含まれる硝酸態窒素を、該目標濃度に対応する量とするために必要な、該発生量からの減少量を算出し、
算出された減少量に対応する量の栄養源溶液を微生物に餌として与えるとともに、
前記硝酸態窒素を含む排水を、そのまま排出する系統と、前記微生物を利用して硝酸態窒素量を低減させてから排出する系統とに分け、
前記減少量は、排水全体中の硝酸態窒素量を前記目標濃度以下に低減可能なように定められることを特徴とする硝酸態窒素生物処理方法である。
【０００８】
本発明に従えば、排水中に含まれる硝酸態窒素を予め定める目標濃度以下とするために必要な、硝酸態窒素の発生量からの減少量が求められ、この減少量に対応する量の栄養源溶液が微生物に与えられる。微生物は、嫌気状態で前記栄養源溶液を餌に硝酸内の酸素を用いて呼吸し、前記減少量に見合う量の硝酸態窒素を還元して除去する。これによって、前記排水中の硝酸態窒素の濃度を予め定める目標濃度以下に低減することができる。したがって排水中に含まれる硝酸態窒素の発生量に関係なく前記排水中の硝酸態窒素が常時前記目標濃度以下となるように栄養源溶液を微生物に与えるような従来の処理方法と比較して、微生物に与える栄養源溶液の量を低減することができ、ランニングコストを低減することができる。
また、前記硝酸態窒素を含む排水を、そのまま排出する系統と前記微生物を利用して硝酸態窒素量を低減させてから排出する系統とに分け、排水全体中の硝酸態窒素量が前記目標濃度以下に低減可能なように前記減少量が定められる。これによって、２系統に分けないで１系統で前記微生物を利用して硝酸態窒素量を低減させる場合に比べて、処理装置を小型化することができる。また複数の系統に分けられる排水を系統毎に微生物を利用して硝酸態窒素量を低減させてから排出して排水全体中の硝酸態窒素量を前記目標濃度以下に低減するような処理方法と比較して、硝酸態窒素生物処理方法を実施する装置を複数設ける必要がなく、前記処理方法をより簡単に実現することができ、コストを低減することができる。
【０００９】
請求項２記載の本発明で、前記微生物を利用して硝酸態窒素量を低減させてから排出する系統では、
前記栄養源溶液を餌として与えられる微生物を含む汚泥を沈殿させて排出する排水から分離した後、汚泥にオゾンを作用させて殺菌し、栄養源溶液の一部として供給することを特徴とする。
【００１０】
本発明に従えば、栄養源溶液を餌として与えられる微生物による脱窒後に沈殿する汚泥に、オゾンを作用させて、汚泥に過剰に含まれる微生物を分解し、脱窒のための栄養源として、余剰に繁殖した微生物を含む汚泥を、廃棄することなく、再利用することができる。
【００１１】
請求項３記載の本発明は、前記目標濃度を、予め設定される期間毎に基準濃度以下に保つ条件を満たすように、
該期間内で、実際に排出された排水中の硝酸態窒素量に応じて変更することを特徴とする。
【００１２】
本発明に従えば、前記目標濃度は予め設定される期間毎に基準濃度以下となるように該期間内で実際に排出された排水中の硝酸態窒素量に応じて変更される。これによって、たとえば１時間毎に排水中の硝酸態窒素濃度を求め、前記求めた硝酸態窒素濃度に応じて目標濃度を変更することができるので、適切な量の栄養源溶液を微生物に与えることができ、かつ日間平均濃度を基準濃度以下になるように制御することができる。したがって前記目標濃度が全く変更されないような処理方法と比較して、前記予め設定される期間内に微生物に与える栄養源溶液の量を低減することができ、ランニングコストをさらに低減することができる。
【００１３】
請求項４記載の本発明は、排水中に含まれる硝酸態窒素を、嫌気状態で栄養源溶液を餌に硝酸内の酸素を用いて呼吸する微生物を利用して、窒素ガスに還元して除去し、予め定める目標濃度以下に低減させるための処理装置であって、
発生される硝酸態窒素を含む排水の一部を、原水として受入れる原水槽と、
原水槽から原水が供給され、該微生物による窒素の還元処理が行われる脱窒槽と、
脱窒槽で還元処理された原水が供給され、空気が吹込まれる曝気槽と、
曝気槽で処理された原水が供給され、汚泥を沈殿させた上澄みを処理水として排出する沈殿槽と、
原水槽に原水として受入れられ、脱窒槽で還元処理されて沈殿槽から排出される上澄み処理水、および原水槽には原水として受入れられない硝酸態窒素を含む排水の残部が流入する排水処理槽と、
排水処理槽から排出される排水中に含まれる硝酸態窒素の濃度を、該目標濃度以下に低減させる還元処理に必要な栄養源溶液を脱窒槽に供給するように制御する制御装置とを、含むことを特徴とする硝酸態窒素生物処理装置である。
【００１４】
本発明に従えば、硝酸態窒素生物処理装置は、硝酸態窒素を含む排水の一部を原水として受入れる原水槽と、原水槽から原水が供給され嫌気状態で栄養源溶液を餌に硝酸内の酸素を用いて呼吸する微生物を利用して前記排水中に含まれる硝酸態窒素の還元処理が行われる脱窒槽と、脱窒槽で還元された原水が供給され空気が吹込まれる曝気槽と、曝気槽で処理された原水が供給され汚泥を沈殿させた上澄みを処理水として排出する沈殿槽と排水処理槽とを含む。排水処理槽には、沈殿槽から排出される上澄み処理水と、硝酸態窒素を含む排水の残部とが流入する。これによって、排水処理槽からの排水中に含まれる硝酸態窒素を予め定める目標濃度以下となるように前記微生物を利用して窒素ガスに還元して除去するような処理を行うことができる。
【００１５】
さらに前記硝酸態窒素生物処理装置は、全排水中に含まれる硝酸態窒素の濃度を前記目標濃度にまで減少させる還元処理に必要な量の栄養源溶液を脱窒槽に供給するような制御を行う制御装置を含むので、全排水中に含まれる硝酸態窒素の濃度を前記目標濃度以下まで減少させるために適切な量の栄養源溶液を脱窒槽内の微生物に与えることができる。これによって硝酸態窒素生物処理装置が前記制御装置を含まないような構成と比較して、硝酸態窒素を含む排水の量に関係なく排水中の硝酸態窒素の濃度を常時前記目標濃度まで減少させるために与える栄養源溶液の量を低減することができる。したがってランニングコストを低減することができる。
【００１６】
またさらに前記制御装置によって原水中に含まれる硝酸態窒素の濃度を前記目標濃度にまで減少させる還元処理に必要な量の栄養源溶液の供給を自動的に行うことができるので、無人での硝酸態窒素生物処理を実現することができる。
【００１７】
請求項５記載の本発明は、前記沈殿槽で沈殿する汚泥を、オゾンによって分解し、前記脱窒槽に栄養源溶液の一部として供給する汚泥返送装置をさらに含むことを特徴とする。
【００１８】
本発明に従えば、前記硝酸態窒素生物処理装置は沈殿槽で沈殿する汚泥をオゾンによって分解し、分解された汚泥を前記脱窒槽内の微生物に栄養源溶液の一部として供給する汚泥返送装置をさらに含むので、前記沈殿槽で沈殿する汚泥を廃棄せずに再利用することができる。したがって硝酸態窒素生物処理装置が前記汚泥返送装置を含まないような構成と比較して、産業廃棄物の発生を防止することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の一形態の硝酸態窒素生物処理方法を実施する硝酸態窒素生物処理装置１の概略的構成を示す系統図であり、図２は図１の硝酸態窒素生物処理装置１の電気的構成を示すブロック図である。硝酸態窒素生物処理装置１は、排水中の硝酸態窒素を微生物によって還元して除去するための装置であり、河川、湖沼、沿岸海域などを含む公共用水域に放流される排水を処理する排水処理設備などにおいて、好適に用いられる。このような硝酸態窒素生物処理装置１は、基本的には、第１〜第３系統排水供給源２〜４と、脱窒装置５と、排水処理槽６と、制御装置７とを備える。
【００２０】
硝酸態窒素生物処理装置１には、複数の系統に分けられて排出される排水が流入する。前記排水は、たとえば第１〜第３系統排水に分けられ、それぞれ第１〜第３系統排水供給源２〜４に流入する。
【００２１】
第１および第２系統排水供給源２，３に流入する第１および第２系統排水は、たとえば焼鈍酸洗設備からの廃酸であり、硝酸態窒素（ＮＯ₃ ^-）を主として含む。このような主として硝酸態窒素を含む排水のうち、第１系統排水は脱窒装置５を通過してから排水処理槽６に排出され、第２系統排水は脱窒装置５を通過せずに直接排水処理槽６に排出される。
【００２２】
第１系統排水供給源２は、本実施の形態では、第１および第２排水供給装置１１，１２を備える。前記第１および第２排水供給装置１１，１２は、それぞれ第１および第２排水供給槽１３，１４と、第１および第２ポンプ１５，１６とを有する。硝酸態窒素生物処理装置１に流入する第１系統排水は、まず前記第１および第２排水供給槽１３，１４内に集められる。また第１および第２排水供給槽１３，１４にはそれぞれ第１および第２ｐＨメータ９３，９４が備えられる。この第１および第２ｐＨメータ９３，９４によって、第１および第２排水供給槽１３，１４内のそれぞれの第１系統排水のｐＨが測定される。前記第１および第２ポンプ１５，１６は、それぞれ第１および第２排水供給槽１３，１４と、脱窒装置５の後述する原水槽２６とを結ぶ第１および第２排水供給通路１７，１８に介在される。第１および第２排水供給槽１３，１４内の第１系統排水は、第１および第２ポンプ１５，１６によってそれぞれ第１および第２排水供給槽１３，１４から汲上げられて、第１および第２排水供給通路１７，１８を介して前記原水槽２６に供給される。脱窒装置５を通過した後の第１系統排水は、第１排出路２１を介して排水処理槽６に排出される。
【００２３】
前記第１系統排水が通過する脱窒装置５は、基本的には、原水槽２６と、脱窒槽２７と、曝気槽２８と、沈殿槽２９と、ＢＯＤ源溶液供給装置３１とを有する。原水槽２６は、第１および第２排水供給通路１７，１８を介して供給される第１系統排水を、原水として受入れる。前記原水とは、脱窒装置５を通過して排水処理槽６に排出される第１系統排水のうち、原水槽２６内に供給されてから、後述する処理水として沈殿槽２９から排出される前までの段階の排水をいう。このような原水槽２６には、原水槽２６内の原水の窒素濃度を測定するための第１窒素濃度計３７が備えられる。前記第１窒素濃度計３７は、原水槽２６内の原水中に含まれる硝酸態窒素の１リットル当りの窒素濃度ｎ１（ｍｇ／ｌ）を測定し、制御装置７の処理回路７１に測定された窒素濃度ｎ１を表す信号出力を与える。上述した窒素濃度は、たとえば１６分に１回の周期で、ＪＩＳＫ０１０２に定められる熱分解法を自動的に行うことによって測定される。
【００２４】
原水槽２６と脱窒槽２７との間には、第１原水供給通路３８が介在される。第１原水供給通路３８には第３ポンプ３９が介され、この第３ポンプ３９によって原水槽２６から原水が汲上げられ、脱窒槽２７に供給される。また第１原水供給通路３８の第３ポンプ３９よりも脱窒槽２７側には、パネル取付けの第１流量計４０が介在される。第１流量計４０は、第１原水供給通路３８を通過する原水の１時間当りの体積流量Ｑ１（ｍ³／Ｈ）を測定し、前記流量を指示するとともに、制御装置７の処理回路７１に測定された流量Ｑ１を表す信号出力を与える。
【００２５】
また第１原水供給通路３８は、前記第１流量計４０よりも脱窒槽２７側でバイパス通路４１に分岐する。バイパス通路４１は、上述した第１排出路２１に通じる。第１原水供給通路３８の、バイパス通路４１との間の分岐点４２よりも脱窒槽２７側には、第１弁４３が介在される。同様にバイパス通路４１には第２弁４４が介在される。第１弁４３および第２弁４４は、制御装置７から与えられる制御指令６９，７０にそれぞれ応じて開閉の度合を変動させる。これによって第１弁４３の開閉の度合に対応する流量の原水を脱窒槽２７に供給させるとともに、第２弁４４の開閉の度合に対応する流量の原水をバイパス通路４１に通過させて、第１排出路２１を介して排水処理槽６に排出する。
【００２６】
上述のように原水槽２６からの原水が供給される脱窒槽２７内は、概ね嫌気状態とされる。このような脱窒槽２７には、嫌気状態で硝酸態窒素を窒素ガスに還元する性質を有する微生物である脱窒菌を含む汚泥を利用して、前記原水中に含まれる硝酸態窒素の還元処理を行う。前記概ね嫌気状態とは、脱窒菌が硝酸態窒素の還元を行うことができ、かつ後述する好気性菌が活動を休止する程度の嫌気状態をいう。
【００２７】
脱窒菌は、たとえばバチルスＳＰ（Bacillus SP.）、ハイポミクロビウムＳＰ（Hyphomicrobium SP.）、シュードモナスＳＰ（Pseudomonas SP.）などが用いられ、嫌気状態で栄養源溶液であるＢＯＤ（Biochemical Oxygen Demand）源溶液が餌として与えられるときに、酸素の代わりに硝酸を用いる、いわゆる硝酸呼吸を行う性質を有する。脱窒の経路は、硝酸態窒素（ＮＯ₃ ^-）が硝酸レダクターゼによって亜硝酸態窒素（ＮＯ₂ ^-）に還元され、その後順に、亜硝酸態窒素が亜硝酸レダクターゼによって酸化窒素（ＮＯ）に還元され、酸化窒素が酸化窒素レダクターゼによって亜酸化窒素（Ｎ₂Ｏ）に還元され、亜酸化窒素が亜酸化窒素レダクターゼによって窒素ガス（Ｎ₂）にまで還元される。このような硝酸呼吸は、言い換えれば異化的硝化還元であり、餌として与えられるＢＯＤ源溶液は、厳密には水素供与体として働く。本実施の形態では、ＢＯＤ源溶液供給装置３１からのＢＯＤ源溶液の投与によって、硝酸呼吸による硝酸態窒素から窒素ガスへの還元反応の反応速度を律速する。すなわち脱窒槽２７内には前記微生物を含む汚泥が常時還元反応に充分な量供給されており、前記原水中に含まれる硝酸態窒素は、供給されるＢＯＤ源溶液の量に応じて窒素ガスに還元される。
【００２８】
また上述のように、本実施の形態では、ＢＯＤ源溶液としてメタノールを用いる。このとき脱窒菌の体内で行われている脱窒反応化学式は、次のように考えられている。
５ＣＨ₃ＯＨ＋６ＮＯ₃ ^- → ５ＨＣＯ₃ ^-＋ＯＨ^-＋７Ｈ₂Ｏ＋３Ｎ₂↑
【００２９】
また前記汚泥は、好気状態で前記ＢＯＤ源溶液内の酸素を呼吸に用いる好気性菌を含むが、上述したように、脱窒槽２７内においては概ね嫌気状態に保たれ、脱窒菌のみが活動を行っており、好気性菌は活動を休止している。
【００３０】
また図１に示されるように、脱窒槽２７は温度調節器７１および酸化還元電位計７２を備える。温度調節器７１は、脱窒槽２７内の原水の温度が脱窒菌による脱窒素反応に適した温度範囲２０〜３８℃に保持されるように温度の調節を行う。また酸化還元電位計７２は、脱窒槽２７内での脱窒菌による脱窒素反応に起因する酸化還元電位（ＯＲＰ：Oxidation-reduction potential）（−ｍＡ）を測定する。
【００３１】
脱窒槽２７内の原水は、好ましくは機械による撹拌、本実施の形態では曝気槽２８の曝気と比較して軽度に脱窒槽２７内が概ね嫌気状態に保たれる程度に曝気を行うことによって、脱窒菌による脱窒素反応の反応性を向上させる。
【００３２】
脱窒槽２７内の原水は、常時脱窒槽２７の容量一杯に満たされる。脱窒槽２７で還元処理された原水は、原水槽２６から脱窒槽２７に新たに流入する原水の流量に応じ、オーバーフローして第２原水供給通路４６を介し曝気槽２８に流入する。曝気槽２８は、モータによって駆動されるブロア（図示せず）によって空気が吹込まれ、好気状態とされる。これによって曝気槽２８内に供給される汚泥を含む還元処理後の原水は、脱窒槽２７内では休止状態であった好気性菌が活動を始め、逆に脱窒槽２７内で活動していた脱窒菌は休止状態となる。好気状態で活動する好気性菌は、曝気槽２８内の還元処理後の原水に含まれる余剰のＢＯＤ源溶液を酸化消費し、二酸化炭素ガスおよび水などに分解する。
【００３３】
また曝気槽２８には、上述のように空気が吹込まれることによって、脱窒槽２７から原水とともに供給される汚泥に付着した窒素ガス（Ｎ₂）を除去する役割も果たす。すなわち脱窒槽２７で脱窒菌によって原水中に含まれる硝酸態窒素の還元処理を行った時点では、硝酸態窒素が還元されることによって発生した窒素ガスは汚泥に付着する。このように窒素ガスを付着した汚泥が、曝気槽２８を通過せず直接脱窒槽２７から沈殿槽２９に供給されると、沈殿槽２９で汚泥が沈殿しないという不具合を生じる。このような不具合を解消するために、曝気槽２８で窒素ガスを付着した汚泥に空気を吹込むことによって、前記汚泥から窒素ガスを除去する。
【００３４】
曝気槽２８で処理された原水は、曝気槽２８に新たに流入する原水の量に応じてオーバーフローして第３原水供給通路４７を経て、沈殿槽２９に供給される。沈殿槽２９では、曝気槽２８での処理後の原水に含まれる汚泥が沈殿され、前記汚泥を除く上澄みが同様に沈殿槽２９に新たに流入した原水の量に応じ、オーバーフローして排出される。すなわち第２弁４４が完全に閉じられているとき、沈殿槽２９から排出される前記上澄みである処理水の流量は、原水槽２６から脱窒槽２７に新たに流入した原水の量に等しい。前記処理水は、処理水排出路４８および第１排出路２１を介して、排水処理槽６に排出される。また沈殿槽２９で沈殿した汚泥は、定期的に廃棄される。
【００３５】
沈殿槽２９には、沈殿槽２９内の原水の窒素濃度を測定するための第２窒素濃度計４９が備えられる。前記第２窒素濃度計４９は、上述した第１窒素濃度計３７と同様に沈殿槽２９内の原水中に含まれる硝酸態窒素の１リットル当りの窒素濃度ｎ２（ｍｇ／ｌ）を測定し、制御装置７の処理回路７１に測定された窒素濃度ｎ２を表す信号出力を与える。また処理水排出路４８には、パネル取付けの第２流量計５０が介在される。第２流量計５０は、処理水排出路４８を通過する処理水の１時間当りの体積流量Ｑ２（ｍ³／Ｈ）を測定し、前記流量を指示するとともに、制御装置７の処理回路７１に測定された流量Ｑ２を表す信号出力を与える。
【００３６】
ＢＯＤ源溶液供給装置３１は、ＢＯＤ源溶液タンク５１とＢＯＤ源溶液供給ポンプ５２とを有する。ＢＯＤ源溶液タンク５１内のＢＯＤ源溶液は、ＢＯＤ源溶液供給ポンプ５２によってＢＯＤ源溶液タンク５１から汲上げられて、ＢＯＤ源溶液供給通路５３を介して前記脱窒槽２７に供給される。本実施の形態では、ＢＯＤ源溶液としてたとえば５０％メタノールが用いられる。前記ＢＯＤ源溶液供給通路５３には、パネル取付けの第５流量計５４が介在される。第５流量計５４は、ＢＯＤ源溶液供給通路５３を通過するＢＯＤ源溶液の１時間当りの体積流量（ｍ³／Ｈ）を測定し、前記流量を指示する。
【００３７】
ＢＯＤ源溶液供給ポンプ５２は、一次周波数制御（インバータ制御）される誘導モータ５５によって駆動されるポンプであって、制御装置７からの指令６５をもとに脱窒槽２７に供給するＢＯＤ源溶液の流量を調節する。前記一次周波数制御とは、可変電圧、可変周波数電源によって一次入力の電圧、周波数を変化させる制御方法をさす。
【００３８】
また脱窒装置５は、原水槽２６、脱窒槽２７、曝気槽２８にそれぞれ備えられる第３〜第５ｐＨメータ９５〜９７によって、それぞれの段階の原水のｐＨが測定される。脱窒槽２７では、上述した還元処理によって、脱窒槽２７内の原水のｐＨが上昇する傾向がある。
【００３９】
これを防ぐために脱窒装置５は、ｐＨ調整装置１０１を有する。前記ｐＨ調整装置１０１は、タンク１０２とポンプ１０３とを備える。タンク１０２には、塩酸（ＨＣｌ）などの酸が溜められる。タンク１０２内の酸は、第４ｐＨメータ９６によって測定される脱窒槽２７内の原水のｐＨの上昇に応じて、脱窒槽２７内の原水のｐＨが微生物による還元処理に適したｐＨ＝６〜９となるように、必要に応じて図示しないポンプ１０３を駆動するモータが制御装置７によって自動的に制御され、対応する量の酸がポンプ１０３によってタンク１０２から汲上げられ、脱窒槽２７内の原水に供給される。
【００４０】
主として硝酸態窒素を含む排水のうち、第２系統排水は、脱窒装置５を通過しない。第２系統排水供給源３は、第３排水供給装置５６を備える。前記第３排水供給装置５６は、第３排水供給槽５７を有する。硝酸態窒素生物処理装置１に流入する第２系統排水は、まず前記第３排水供給槽５７内に集められ、その後に第２排出路５８を介して排水処理槽６に排出される。
【００４１】
上述のような第３排水供給槽５７には、第３排水供給槽５７内の第２系統排水の窒素濃度を測定するための第３窒素濃度計５９が備えられる。前記第３窒素濃度計５９は、上述した第１および第２窒素濃度計３７，４９と同様に、第３排水供給槽５７内の第２系統排水中に含まれる硝酸態窒素の１リットル当りの窒素濃度ｎ３（ｍｇ／ｌ）を測定し、制御装置７の処理回路７１に測定された窒素濃度ｎ３を表す信号出力を与える。また前記第２排出路５８には、パネル取付けの第３流量計６０が介在される。第３流量計６０は、第２排出路５８を通過する第２系統排水の１時間当りの体積流量Ｑ３（ｍ³／Ｈ）を測定し、前記流量を指示するとともに、制御装置７の処理回路７１に測定された流量Ｑ３を表す信号出力を与える。また第３排水供給槽５７には第６ｐＨメータ９８が備えられ、この第６ｐＨメータ９８によって第３排水供給槽５７内の第２系統排水のｐＨが測定される。
【００４２】
第３系統排水供給源４に流入する第３系統排水は、たとえば廃酸を含まない工業用水および雨水である。このような第３系統排水は主として硝酸態窒素を含まない。第３系統排水供給源４は、第４排水供給槽６１を有する。硝酸態窒素生物処理装置１に流入する第３系統排水は、まず第４排水供給槽６１に集められ、その後に第３排出路６２を介して排水処理槽６に排出される。
【００４３】
このように排水処理槽６には、第１〜第３排出路２１，５８，６２を経て、脱窒素された第１系統排水、ならびに第２および第３系統排水が流入する。排水処理槽６内の排水は、新たに排水処理槽６に流入した排水の量に応じて放流路６６を経て、放流排水として公共用水域に放流される。前記公共用水域とは、河川、湖沼、沿岸海域および終末処理場を設置していない公共下水道などを言う。
【００４４】
このような公共用水域への排水は、公共用水の汚濁を防止するための法規制である水質汚濁防止法（平成１０年１０月１日より施行）によって規制される。このような水質汚濁防止法では、公共用水域への排水中に含まれる窒素の日間平均値が６０ｍｇ／ｌ以下の濃度であり、かつ日間最大値が１２０ｍｇ／ｌ以下の濃度であるように規制される。したがって本実施の形態の硝酸態窒素生物処理装置１では、排水処理槽６内の排水中に含まれる硝酸態窒素の日間平均窒素濃度および日間最大窒素濃度が上述した法規制によって定められる濃度以下となるように、脱窒装置５によって第１系統排水中に含まれる硝酸態窒素の除去を行う。
【００４５】
排水処理槽６には、窒素濃度測定器６７が備えられる。窒素濃度測定器６７は、上述した第１〜第３窒素濃度計３７，４９，５９とは異なり、本実施の形態では、排水基準を定める総理府令の規定に基づく環境庁長官が定める排水基準に係る検定方法の１つである、ＪＩＳＫＯ１０２に定められる紫外線吸光光度法によって、排水処理槽６内の排水中に含まれる硝酸態窒素の１リットル当りの窒素濃度ｎ４（ｍｇ／ｌ）を測定する。前記窒素濃度測定器６７はたとえば手分析に近い分析性能を有する測定器で実現され、１時間に１回の周期で測定を行い、制御装置７の処理回路７１に測定された窒素濃度ｎ４を表す信号出力を与える。また放流路６６には、パネル取付けの第４流量計６８が介在される。第４流量計６８は、放流路６６を通過する放流排水の１時間当りの体積流量Ｑ４（ｍ³／Ｈ）を測定し、前記流量を指示するとともに、制御装置７の処理回路７１に測定された流量Ｑ４を表す信号出力を与える。また排水処理槽６には第７ｐＨメータ９９が備えられ、この第７ｐＨメータ９９によって排水処理槽６内の排水のｐＨが測定される。
【００４６】
制御装置７は、たとえばＣＰＵ（Central Processing Unit）で実現される処理回路７１を有する。図２に示されるように前記処理回路７１には、前述のように第１〜第３窒素濃度計３７，４９，５９からのそれぞれ窒素濃度ｎ１〜ｎ３を表す信号出力、および窒素濃度測定器６７からの窒素濃度ｎ４を表す信号出力、ならびに第１〜第４流量計４０，５０，６０，６８からのそれぞれ流量Ｑ１〜Ｑ４を表す信号出力がそれぞれ入力される。
【００４７】
処理回路７１は、目標濃度ｎ６を予め定め、上述した各信号入力からまず各値を取得し、排水および排水中に含まれる硝酸態窒素の発生量をそれぞれ求め、前記硝酸態窒素を上述した予め定める目標濃度に対応する量とするために必要な、前記硝酸態窒素の発生量からの減少量を算出する。さらに処理回路７１は、算出された前記減少量に対応して脱窒槽２７内の汚泥に含まれる脱窒菌に与えるべきＢＯＤ源溶液の量を算出し、この量のＢＯＤ源溶液を汲上げるようにＢＯＤ源溶液供給ポンプ５２が駆動されるときの誘導モータ５５の周波数を算出する。このようにして算出された周波数は、制御指令６５として前記誘導モータ５５に与えられる。これによって上述のように算出された量のＢＯＤ源溶液がＢＯＤ源溶液供給ポンプ５２によって汲上げられ、脱窒槽２７に与えられる。
【００４８】
またさらに処理回路７１は、前記減少量に対応して、原水槽２６から脱窒槽２７に新たに流入させて脱窒すべき原水の量を算出する。この算出された原水の流量に応じて制御指令６９，７０がそれぞれ第１弁４３および第２弁４４に与えられる。第１弁４３および第２弁４４は、制御指令６９，７０に応じてそれぞれの開閉の度合が変動され、第１原水供給通路３８を通過する原水のうち、どれだけの量を脱窒槽２７に流し、どれだけの量をバイパス通路４１に流すかを制御される。このような処理回路７１による演算および制御動作は連続的に行われ、１時間ごとに窒素濃度測定器６７によって測定される排水処理槽６内の排水の窒素濃度ｎ４の値の更新に応じて繰返される。
【００４９】
図３は、処理回路７１の演算および制御動作を説明するためのフローチャートである。ここで、処理回路７１は、ｉ回目（ｉは自然数）の演算および制御動作を行っているものとする。処理回路７１は、窒素濃度測定器６７のｉ回目の測定によって、（ｉ−１）回目の窒素濃度ｎ４の値ｎ４（ｉ−１）から更新される、ｉ回目の窒素濃度ｎ４の値ｎ４ｉを取得すると、ｉ回目の演算および制御動作を開始する。
【００５０】
ステップｓ０からステップｓ１に移り、処理回路７１は、上述の入力信号からｉ回目の各窒素濃度の値ｎ１ｉ〜ｎ３ｉおよび流量の値Ｑ１ｉ〜Ｑ４ｉをそれぞれ取得する。詳しく述べると、第１窒素濃度計３７によって測定された原水槽２６内の原水すなわち窒素が除去される前の第１系統排水中に含まれる硝酸態窒素の窒素濃度の値ｎ１ｉ、第２窒素濃度計４９によって測定された沈殿槽２９内の原水すなわち窒素を除去した後の第１系統排水中に含まれる硝酸態窒素の窒素濃度の値ｎ２ｉ、第３窒素濃度計５９によって測定された第３排水供給槽５７内の第２系統排水中に含まれる硝酸態窒素の窒素濃度の値ｎ３ｉ、および窒素濃度測定器６７によって測定された排水処理槽６内の排水中に含まれる硝酸態窒素の窒素濃度の値ｎ４ｉがそれぞれ取得される。同時に第１流量計４０によって測定された第１原水供給通路３８を通過する原水すなわち窒素が除去される前の第１系統排水の流量の値Ｑ１ｉ、第２流量計５０によって測定された処理水排出路４８を通過する処理水すなわち窒素を除去された後の第１系統排水の流量の値Ｑ２ｉ、第３流量計６０によって測定された第２排出路５８を通過する第２系統排水の流量の値Ｑ３ｉ、および第４流量計６８によって検出された放流路６６を通過する放流排水すなわち排水全体の発生量である排水処理槽６に流入する第１〜第３系統排水の総流量の値Ｑ４ｉがそれぞれ取得される。
【００５１】
なお、窒素濃度の各値ｎ１ｉ〜ｎ３ｉおよび流量の各値Ｑ１ｉ〜Ｑ３ｉは、互いにタイムラグを生じることがないように取得される。すなわち前記各値は、それぞれの窒素濃度計および流量計の設置される場所によっては、ｉ回目の窒素濃度の値ｎ４ｉが更新された時点における各値を取得するとタイムラグを生じてしまう。たとえば第２系統排水が第３排水供給槽５７から排出されてから排水処理槽６に流入するまでに３０分かかるとすると、前記値ｎ４ｉが更新された時点に対応して取得されるべき窒素濃度の値ｎ３ｉは、現時点より３０分前に最も近い時点で測定された窒素濃度ｎ３である。このように、上述した各値は、それぞれの窒素濃度計および流量計が設置される場所に起因するタイムラグを考慮して取得される。
【００５２】
続くステップｓ２では、上述した各値ｎ１ｉ〜ｎ４ｉ、Ｑ１ｉ〜Ｑ４ｉをもとに、排水中に含まれる硝酸態窒素の発生量である排水処理槽６内の排水の窒素負荷の値Ｎ４ｉを算出する。
【００５３】
図４は、図３のステップｓ２の具体的な動作を説明するためのフローチャートである。ステップｓ２ａ１では、第３排出路６２を通過する第３系統排水の流量Ｑ５のｉ回目の流量の値Ｑ５ｉが算出される。上述のように本実施の形態では、第３系統排水が通過する第３排出路６２には流量計が介在されていないので、前記流量Ｑ５ｉは演算によって求められる。排水処理槽６に流入する第３系統排水の流量Ｑ５は、排水処理槽６内の排水の窒素濃度ｎ４を変動させる要因となる。すなわち排水処理槽６に流入する第１および第２系統排水の流量Ｑ２，Ｑ３が一定であるとき、第３系統排水の流量Ｑ５が大きくなると、排水処理槽６内の排水の窒素濃度ｎ４は小さくなり、逆に前記流量Ｑ５が小さくなると前記窒素濃度ｎ４は大きくなる。このような第３系統排水の流量Ｑ５のｉ回目の流量の値Ｑ５ｉは、下記の式で算出される。
Ｑ５ｉ＝Ｑ４ｉ−Ｑ１ｉ−Ｑ３ｉ
【００５４】
すなわち第４流量計６８で測定された放流路６６を通過する放流排水の流量の値Ｑ４ｉから、排水処理槽６内に流入する第１および第２系統排水の流量の各値Ｑ１ｉ，Ｑ３ｉを減算することによって算出される。
【００５５】
ステップｓ２ａ２では、第１系統排水の窒素除去前および窒素除去後の各窒素負荷の値Ｎ１ｉ，Ｎ２ｉ、ならびに第２および第３系統排水の窒素負荷の値Ｎ３ｉ，Ｎ５ｉをそれぞれ算出する。前記窒素負荷の値は、排水中の窒素濃度の値とその排水の流量の値との積算によって算出される。すなわち、窒素負荷の各値Ｎ１ｉ〜Ｎ３ｉ，Ｎ５ｉは、下記の式でそれぞれ求められる。
Ｎ１ｉ＝ｎ１ｉ×Ｑ１ｉ
Ｎ２ｉ＝ｎ２ｉ×Ｑ２ｉ
Ｎ３ｉ＝ｎ３ｉ×Ｑ３ｉ
Ｎ５ｉ＝ｎ５ｉ×Ｑ５ｉ
【００５６】
続くステップｓ２ａ３では、排水処理槽６内の排水の窒素負荷の値Ｎ４ｉを求める。前記窒素負荷の値Ｎ４ｉは、窒素除去後の第１系統排水の窒素負荷の値Ｎ２ｉ、ならびに第２および第３系統排水の窒素負荷の値Ｎ３ｉ，Ｎ５ｉの和として求まる。すなわち下記の式で算出される。
Ｎ４ｉ＝Ｎ２ｉ＋Ｎ３ｉ＋Ｎ５ｉ
【００５７】
図３に戻って、ステップｓ３では、排水処理槽６内の排水の窒素濃度の値が前記予め定められるｉ回目の目標濃度ｎ６の値ｎ６ｉに等しいと仮定し、この場合の排水処理槽６内の排水の窒素負荷の値Ｎ６ｉを算出する。前記窒素負荷の値Ｎ６ｉは、下記の式で求められる。
Ｎ６ｉ＝ｎ６ｉ×Ｑ４ｉ
【００５８】
続くステップｓ４では、排水処理槽６内の排水の中に含まれる硝酸態窒素の発生量である窒素負荷の値Ｎ４ｉを、前記予め定める目標濃度ｎ６の値ｎ６ｉに対応する量である窒素負荷の値Ｎ６ｉとするために必要な減少量である脱窒装置５によって除去すべき窒素負荷の値Ｎ７ｉを算出する。前記除去すべき窒素負荷の値Ｎ７ｉは下記の式で表される。

【００５９】
続くステップｓ５では、上述のステップｓ４で求めた除去すべき窒素負荷の値Ｎ７ｉおよび第１窒素濃度計３７で測定された原水槽２６内の原水中に含まれる硝酸態窒素の窒素濃度の値ｎ１ｉから、原水槽２６から脱窒槽２７に新たに供給すべき原水の流量の値Ｑ８ｉを算出する。前記流量の値Ｑ８ｉは、下記の式で求められる。
Ｑ８ｉ＝（Ｎ７ｉ／ｎ１ｉ）＋Ｑ９ｉ
【００６０】
前記流量の値Ｑ９ｉは、フィードバック補正のために余分に加えられる流量の値である。この補正の値Ｑ９ｉは、この値Ｑ９ｉに相当する流量Ｑ９だけ多く原水槽２６から脱窒槽２７に新たに原水を供給することによって、処理回路７１が（ｉ＋１）回目に取得する排水処理槽６内の排水の窒素濃度ｎ４の値ｎ４（ｉ＋１）が、上述のように予め定める目標濃度の値ｎ６ｉよりも小さい値となるように加えられる。この流量の値Ｑ９ｉは、下記の式で表される。

【００６１】
すなわち上述の脱窒槽２７に新たに供給すべき原水の流量の値Ｑ８ｉは、次のように書換えることが可能である。

【００６２】
すなわち、上述のように除去すべき窒素負荷の値Ｎ７ｉに応じて脱窒槽２７に新たに供給されるべき原水の流量の値Ｑ８ｉは、前記窒素負荷の値Ｎ４ｉを窒素負荷の値Ｎ６ｉとするために必要な原水の供給量の２．２倍の値として算出される。
【００６３】
続くステップｓ６では、上述のようにして求められた流量の値Ｑ８ｉから、脱窒槽２７に与えるべきＢＯＤ源溶液の流量の値Ｑ１０ｉを算出する。上述のように本実施の形態では、前記ＢＯＤ源溶液として５０％メタノールが用いられるので、ＢＯＤ源溶液の投与量の値Ｑ１０ｉは、下記の式で求められる。
【００６４】
【数１】

【００６５】
メタノールの投与量の値Ｑ１０ｉは、その単位がｌ／Ｈとなるように求められる。式中の値Ｍは、メタノールの係数であって、脱窒菌がメタノールを餌として硝酸内の酸素を用いて呼吸するために必要な、脱窒菌のメタノール消費量と脱窒菌に投与するメタノールの量との比を表す数値である。このメタノール係数は、脱窒槽２７の原水の窒素負荷に応じて変動し、２．４〜３．０の範囲の数値で与えられる。また数値０．９２は、５０％メタノールの２０℃における密度（ｇ／ｃｍ³）とする。
【００６６】
図５は、図１の誘導モータ５５に制御指令６５として与えられる周波数の値ｆｉと、誘導モータ５５によってＢＯＤ源溶液供給ポンプ５２を介して汲上げられるＢＯＤ源溶液の流量との関係を示すグラフである。グラフの縦軸は前記周波数の値ｆｉを示し、横軸はＢＯＤ源溶液供給ポンプ５２によって汲上げられるＢＯＤ源溶液の流量（ｌ／Ｈ）を示す。図３をも参照して、ステップｓ７では、上述のステップｓ６で算出された脱窒槽２７に投与すべきＢＯＤ源溶液の量の値Ｑ１０ｉに対応する流量のＢＯＤ源溶液を流すようにＢＯＤ源溶液供給ポンプ５２を駆動するときの、誘導モータ５５の周波数の値ｆｉが算出される。前記周波数の値ｆｉは、図５のグラフに示される関係から求められる。このような周波数の値ｆｉは、たとえば下限値が６であり、上限値が６０である。本実施の形態では、図５に示されるように、誘導モータ５５に与えられる周波数が６０Ｈｚであるとき、ＢＯＤ源溶液供給ポンプ５２の吐出量は、７２０ｌ／Ｈである。
【００６７】
続くステップｓ８では、ステップｓ７で求められた周波数の値ｆｉが、制御指令６５として誘導モータ５５に与えられる。これによって誘導モータ５５は、与えられた周波数の値ｆｉに対応する回転速度でＢＯＤ源溶液供給ポンプ５２を駆動する。このようにして排水処理槽６内の排水の窒素濃度を、前記予め定める目標濃度以下とするための硝酸態窒素の減少量に対応する量のＢＯＤ源溶液が、脱窒菌に与えられる。
【００６８】
また同時にステップｓ８では、上述したように新たに脱窒槽２７に供給すべき原水の流量の値Ｑ８ｉに応じた制御指令６９が、第１弁４３に与えられる。なお上述したｉ回目の目標濃度の値ｎ６ｉが充分に低く、第３ポンプ３９によって原水槽２６から汲上げられる原水全てについて脱窒素処理を行う必要のないときには、脱窒素処理を行う必要のない原水の量に応じた制御指令７０を第２弁４４に与え、第２弁４４の弁開度を設定する。これによって第３ポンプ３９によって原水槽２６から汲上げられる原水は、一部がバイパス通路４１を通り脱窒素処理が行われることなく、排水処理槽６に直接流入される。
【００６９】
ステップｓ８からステップｓ９に移り、処理回路７１によるｉ回目の演算および制御動作は終了する。上述したように処理回路７１による一連の演算および制御動作は、窒素濃度測定器６７によって測定される排水処理槽６内の排水の窒素濃度ｎ４の値が更新される毎に開始され、繰返される。すなわち図３のフローチャートに示される処理回路７１による一連の演算および制御動作は、本実施の形態では窒素濃度測定器６７の測定周期に合わせて１時間毎に繰返される。
【００７０】
上述したように、図３のフローチャートのステップｓ４では、排水処理槽６内の排水から除去すべき窒素負荷Ｎ７ｉは、排水処理槽６内の排水中に含まれる硝酸態窒素の発生量である窒素負荷の値Ｎ４ｉを、予め定める目標濃度ｎ６ｉに対応する量である窒素負荷の値Ｎ６ｉとするための減少量として算出される。前記目標濃度としては、法規制による日間平均値６０ｍｇ／ｌが想定される。しかしながらこの法規制による日間平均値は、日間最大値が１２０ｍｇ／ｌより大きくなければ、排水処理槽６に備えられる窒素濃度測定器６７の測定周期毎に測定される排水処理槽６内の排水の窒素濃度の１日の平均値が６０ｍｇ／ｌ以下となれば達成される。
【００７１】
本実施の形態では、上述のように窒素濃度測定器６７は、１時間毎に排水処理槽６内の排水の窒素濃度ｎ４を測定するので、時刻１時から時刻０時までの２４時間で１日２４個の排水処理槽６内の排水の窒素濃度ｎ４の値を測定し、これらの２４個の値の平均値が上述した法規制による日間平均値以下となるような補正である日間平均補正が行われる。すなわち前記目標濃度は、この日間平均補正によって、予め設定される期間毎に基準濃度以下に保つ条件を満たすように、該期間内で実際に排出された排水中の硝酸態窒素量に応じて１時間毎に変更される。本実施の形態では、予め設定される期間は２４時間であり、基準濃度は６０ｍｇ／ｌである。
【００７２】
図６は、図１の処理回路７１の目標濃度ｎ６の日間平均補正の動作を説明するためのフローチャートである。処理回路７１は、上述した演算および制御動作に伴って目標濃度ｎ６の値の補正を行い、目標濃度ｎ６の値を更新する。この日間平均補正によって更新された目標濃度ｎ６の値は、次に繰返される演算および制御動作の中の目標濃度ｎ６の値として投入される。すなわち、２４時間内に１時間毎に２４回繰返されるうちの（ｊ＋１）回目（ｊは１〜２３のうちのいずれかの自然数）の処理回路７１の演算および制御動作において、ステップｓ３で用いられる（ｊ＋１）回目の目標濃度の値ｎ６（ｊ＋１）は、処理回路７１のｊ回目の演算および制御動作に伴う、図６のフローチャートに示される日間平均補正の動作によって算出され、予め定められる。
【００７３】
１日２４回、１時間毎に繰返される図３のフローチャートに示される処理回路７１の、１回目の演算および制御動作の開始に伴って、図６に示される処理回路７１の補正動作がステップｒ０からステップｒ１に移る。このとき上述した１日２４回、１時間毎に繰返される処理回路７１の演算および制御動作が、何回目の動作であるかを示す値ｊ（ｊは１〜２３のうちのいずれかの自然数）に、ｊ＝１の初期値が与えられる。
【００７４】
ステップｒ２では、窒素濃度測定器６７によって測定される排水処理槽６内の排水の窒素濃度ｎ４のｊ回目の値ｎ４ｊを取得する。ここで、上述のようにステップｒ１で、ｊ＝１の初期値が与えられているので、ステップｒ２では、処理回路７１は１日の中の１回目の窒素濃度測定器６７の測定による排水処理槽６内の排水の窒素濃度の値ｎ４１を取得する。
【００７５】
ステップｒ３では、検出されたｊ回目までの窒素濃度の各値ｎ４１〜ｎ４ｊをもとに、（ｊ＋１）回目の処理回路の演算および制御動作に用いられる（ｊ＋１）回目の目標濃度の値ｎ６（ｊ＋１）が算出される。この（ｊ＋１）回目の目標濃度の値ｎ６（ｊ＋１）の算出は、下記の式で行われる。
【００７６】
【数２】

【００７７】
ここでｊ回目すなわち１回目の排水処理槽６内の排水の窒素濃度ｎ４１が、４０ｍｇ／ｌであったとすると、（ｊ＋１）回目すなわち２回目の処理回路７１の演算および制御動作で用いられる目標濃度ｎ６２は、次のように算出される。
【００７８】
【数３】

【００７９】
このように算出された値が次回の目標濃度ｎ６２となる。すなわち２回目の目標濃度は、６０．８７ｍｇ／ｌとされる。
【００８０】
ステップｒ４に移り、値ｊが２３であるか否かが判定される。ここでｊ＝１であるので、ｊ＝２３でないと判定され、ステップｒ５へ移る。
【００８１】
ステップｒ５では、値ｊが値（ｊ＋１）に更新され、ステップｒ２へ戻る。ここでｊ＝１から、ｊ＝２に更新される。このようにステップｒ２〜ｒ５は、ステップｒ４でｊ＝２３であると判定されるまで値ｊがステップｒ５で更新され、繰返される。
【００８２】
たとえばｊ＝５であるとき、ステップｒ２で繰返し取得されたｊ＝１〜５のそれぞれの排水処理槽６内の排水の窒素濃度の値ｎ４１〜ｎ４５が、それぞれｎ４１＝４０、ｎ４２＝４５、ｎ４３＝５０、ｎ４４＝５５、ｎ４５＝５５であったとすると、（ｊ＋１）回目すなわち６回目の処理回路７１の演算および制御動作に用いられる目標濃度ｎ６６は、下記の式で算出される。
【００８３】
【数４】

【００８４】
このように算出された値が、次回の目標濃度となる。すなわち６回目の目標濃度は、６２．８９ｍｇ／ｌとされる。
【００８５】
ステップｒ４でｊ＝２３であると判定されると、ステップｒ６に移り、処理回路７１の日間平均補正動作は終了される。また次の日も、同様に日間平均補正の動作が繰返される。
【００８６】
このように（ｊ＋１）回目の目標濃度の値ｎ６（ｊ＋１）は、ｊ回目までの実際の排水処理槽６内の排水の窒素濃度の各値ｎ４１〜ｎ４ｊの和に応じて、予め定める期間である２４時間内に基準濃度である６０ｍｇ／ｌ以下に保たれる条件を満たすように補正される。ただしこのように算出される目標濃度の値ｎ６（ｊ＋１）には、上限が設けられる。本実施の形態では、たとえば前記上限値は１００である。
【００８７】
図７は、図１の排水処理槽６内の排水中の窒素濃度の経時的な変化の一例を示すグラフである。図７の縦軸は、排水処理槽６内の排水中に含まれる硝酸態窒素の窒素濃度（ｍｇ／ｌ）を示し、横軸は１日の時刻１時から時刻０時までの時間を示す。窒素濃度測定器６７による排水処理槽６内の排水の前記窒素濃度の測定は１時間毎に行われるので、前記窒素濃度は、図７中の実線７３で示されるように階段状の経時的な変化を示す。また実線７３から予測される排水処理槽６内における排水の実際の窒素濃度は、前記窒素濃度の階段状の経時的な変化に滑らかに沿った曲線７４で示される。図７中の２点鎖線７５は、基準濃度を示し、本実施の形態では、６０ｍｇ／ｌである。前記実線７３で示す窒素濃度は、たとえば時刻２時の測定で基準濃度を越える。しかしながら、上述したような処理回路７１による一連の演算および制御動作が行われるので、原水槽２６から脱窒槽２７への第１系統排水の流量およびＢＯＤ源溶液の供給量が増加されて、時刻３時の測定値は時刻２時の測定よりも低減し、時間４時の測定ではさらに低減する。その後、１日の各窒素濃度の測定値の平均値を前記基準濃度以下に保つように前記日間平均補正が行われ、たとえば第３ポンプ３９によって汲上げられる原水の一部がバイパス通路４１を通るなどして、時刻５時以降の測定では徐々に排水処理槽６内の排水の窒素濃度が上昇するように制御される。
【００８８】
本実施の形態の硝酸態窒素生物処理方法を実施する硝酸態窒素生物処理装置１は、排水中に含まれる硝酸態窒素を予め定める目標濃度以下とするために必要な、硝酸態窒素の発生量からの減少量が求められ、この減少量に対応する量のＢＯＤ源溶液を、脱窒菌に与える。これによって、前記排水中の硝酸態窒素の濃度を予め定める目標濃度以下に低減することができる。したがって排水中に含まれる硝酸態窒素の発生量に関係なく前記排水中の硝酸態窒素が常時前記目標濃度以下となるようにＢＯＤ源溶液を脱窒菌に与えるような処理方法を行う従来の処理装置と比較して、脱窒菌に与えるＢＯＤ源溶液の量を低減することができ、ランニングコストを低減することができる。またＢＯＤ源溶液の過剰な投与は、排水中の浮遊物質量（ＳＳ）の上昇につながるけれども、本硝酸態窒素生物処理装置１は、適切な量のＢＯＤ源溶液を脱窒菌に与えることができるので、排水中の浮遊物質量の上昇を抑えることができる。
【００８９】
また硝酸態窒素生物処理装置１は、前記硝酸態窒素を含む排水を、脱窒菌を利用して硝酸態窒素量である窒素負荷を低減させてから排出する系統の第１系統排水とそのまま排出する系統の第２系統排水とに分け、排水全体中の窒素負荷が前記目標濃度以下に低減可能なように前記減少量が定められる。これによって、２系統に分けないで１系統で第１系統排水中に含まれる硝酸態窒素の低減によって、排水全体中の硝酸態窒素の量を前記目標濃度以下に低減することができる。したがって硝酸態窒素を含む排水全体に脱窒菌を利用して、前記排水全体の硝酸態窒素の量を目標濃度以下に低減させるような処理方法を行う処理装置と比較して、処理装置を小型化することができる。また複数の系統に分けられる排水を系統毎に脱窒菌を利用して硝酸態窒素量を低減させてから排出して排水全体中の硝酸態窒素量を前記目標濃度以下に低減するような処理方法を行う処理装置と比較して、脱窒装置５を複数設ける必要がなく、前記処理方法をより簡単に実現することができ、コストを低減することができる。
【００９０】
さらに硝酸態窒素生物処理装置１では、前記目標濃度が予め設定される期間毎に基準濃度以下となるように該期間内で実際に排出された排水中の硝酸態窒素量に応じて変更される。これによって、本実施の形態のように、１時間毎に排水処理槽６内の排水中の硝酸態窒素濃度を求め、前記求めた硝酸態窒素濃度に応じて目標濃度を変更することができるので、適切な量のＢＯＤ源溶液を脱窒菌に与えることができ、かつ日間平均濃度を基準濃度以下になるように制御することができる。したがって前記目標濃度が全く変更されないような処理方法と比較して、前記予め設定される期間内に脱窒菌に与えるＢＯＤ源溶液の量を低減することができ、ランニングコストをさらに低減することができる。
【００９１】
さらに前記硝酸態窒素生物処理装置１は、原水中に含まれる硝酸態窒素の濃度を前記目標濃度にまで減少させる還元処理に必要な量のＢＯＤ源溶液を脱窒槽２７に供給するような制御を行う制御装置７を含むので、原水中に含まれる硝酸態窒素の濃度を前記目標濃度まで減少させるために適切な量のＢＯＤ源溶液を脱窒槽２７内の脱窒菌に与えることができる。これによって硝酸態窒素生物処理装置が前記制御装置を含まないような構成と比較して、硝酸態窒素を含む排水の量に関係なく排水中の硝酸態窒素の濃度を常時前記目標濃度まで減少させるために与えるＢＯＤ源溶液の量を低減することができる。したがってランニングコストを低減することができる。
【００９２】
さらに前記制御装置７によって、原水中に含まれる硝酸態窒素の濃度を前記目標濃度以下にまで減少させる還元処理に必要な量のＢＯＤ源溶液の供給を自動的に行うことができるので、無人での硝酸態窒素生物処理を実現することができる。
【００９３】
上述したような硝酸態窒素生物処理方法は、硝酸態窒素を含む排水を、そのまま排出する系統と脱窒装置５を通過させる系統とに分け、脱窒装置５での脱窒処理によって排水全体の硝酸態窒素の減少量を達成させるけれども、硝酸態窒素を含む排水を系統に分けずに、１系統で、排水中に含まれる硝酸態窒素を予め定める目標濃度以下とするために必要な、硝酸態窒素の発生量からの減少量を求め、この減少量に対応する量のＢＯＤ源溶液を脱窒菌に与えるように実現されてもよい。
【００９４】
また上述の硝酸態窒素生物処理方法は、目標濃度を、予め定める期間毎に基準濃度以下に保ちつつ実際の排水中の硝酸態窒素量に応じて変更するけれども、目標濃度を基準濃度以下の一定の濃度に定め、排水中に含まれる硝酸態窒素を前記目標濃度に対応する量とするために必要な前記減少量を求めて、この減少量に対応する量のＢＯＤ源溶液を脱窒菌に与えるように実現されてもよい。
【００９５】
図８は本発明の実施の他の形態の硝酸態窒素生物処理方法を実施する硝酸態窒素生物処理装置１１１の脱窒装置１１２の概略的な構成を示す系統図であり、図９は図８の脱窒装置１１２の汚泥返送装置１３で行われる汚泥に含まれる微生物のオゾン（Ｏ₃）による分解のメカニズムを模式的に示す図である。本実施の形態は、上述した実施の一形態の硝酸態窒素生物処理方法を実施する硝酸態窒素生物処理装置１に類似し、対応する部分には同一の参照符を付して説明は省略する。
【００９６】
本実施の形態の硝酸態窒素生物処理装置１１１が上述した硝酸態窒素生物処理装置１と異なるのは、脱窒装置１１２である。本実施の形態の脱窒装置１１２は、さらに汚泥返送装置１１３を有する。汚泥に含まれる脱窒菌および好気性菌などの微生物１２２は、脱窒槽２７から曝気槽２８を通過して沈殿槽２９に運ばれる間に繁殖する。沈殿槽２９に供給された時点の汚泥は、上述した微生物１２２を過剰に含み、そのままでは再び脱窒槽２７での還元処理に利用することができない。
【００９７】
上述したように沈殿槽２９では、曝気槽２８で処理された原水が供給され、汚泥を沈殿させた上澄みを処理水として排出する。このとき沈殿槽２９で沈殿した汚泥は、汚泥返送装置１１３に供給される。汚泥返送装置１１３は、基本的には、汚泥減容装置１１４と、オゾン発生機１１５と、オゾンモニタ１１６とを有する。
【００９８】
前記沈殿槽２９で沈殿する汚泥は、沈殿槽２９と汚泥減容装置１１４との間に介在される第１汚泥返送通路１１７を通過して汚泥減容装置１１４に供給される。第１汚泥返送通路１１７は、沈殿槽２９と汚泥返送装置１１３との間で分岐しており、この第１汚泥返送通路１１７から分岐する第２汚泥返送通路１１８は、脱窒槽２７に通じる。すなわち沈殿槽２９で沈殿する汚泥の一部は、汚泥返送装置１１３を通過せず、第２汚泥返送通路１１８を通過して脱窒槽２７内の還元反応に充分な量となるように直接脱窒槽２７に返送される。
【００９９】
汚泥返送装置１１３は、沈殿槽２９で沈殿する汚泥に含まれる脱窒菌および好気性菌などの微生物１２２をオゾンによって分解し、分解された汚泥を脱窒槽２７にＢＯＤ源溶液の一部として供給するための装置である。すなわち脱窒槽２７から曝気槽２８を経て沈殿槽２９に運ばれた汚泥にオゾンを作用させることによって前記汚泥に含まれる過剰に繁殖した微生物１２２を分解し、分解された微生物１２２を脱窒槽２７の汚泥に含まれる脱窒菌に餌として供給する。
【０１００】
汚泥減容装置１１４では、まず第１汚泥返送通路１１７を介して供給される沈殿された汚泥に塩酸（ＨＣｌ）を加えることによって、ｐＨ＝３となるように調節を行う。上述のｐＨ調節後、前記汚泥にオゾン発生器１１５から供給されるオゾンを作用させる。汚泥にオゾンを作用させると、図９に示されるように前記汚泥に含まれる微生物１２２の細胞壁１２３がオゾンの酸化力によって破壊される。これによって微生物１２２は死滅し、細胞質１２４が破壊された細胞壁１２３外に飛出す。このように殺菌された微生物１２２を含む汚泥は、生分解性が向上される。
【０１０１】
このようなオゾンによる殺菌後の汚泥は、汚泥減容装置１１４および脱窒槽２７の間に介在される第３汚泥返送通路１１９を通過して、脱窒槽２７に供給される。このように脱窒槽２７に供給された前記汚泥は、ＢＯＤ源として再利用され、脱窒槽２７内の汚泥に含まれる脱窒菌によって食され、二酸化炭素ガスなどに分解される。その結果、余剰に繁殖した微生物を含む汚泥を廃棄することなく、再利用することができる。
【０１０２】
上述したような微生物のオゾン処理は、沈殿槽２９から汚泥返送装置１１３に供給される沈殿された汚泥全てについて行う必要はない。すなわち汚泥全体の一部についてオゾンを作用させれば、汚泥減容装置１１４内の汚泥全体にオゾン酸化を連鎖的に起こすことができるので、汚泥全体に含まれる微生物を死滅させることができる。本実施の形態では、オゾン処理は上述のように汚泥返送装置１１３に供給される汚泥全体の約１．１％について行われる。すなわちたとえば沈殿槽２９から第１汚泥返送通路１１７を介して汚泥減容装置１１４に供給される汚泥の量が約３９０ｍ³／Ｈであるとすると、約４．５ｍ³／Ｈの量の汚泥についてオゾン処理が行われる。
【０１０３】
また第１汚泥返送通路１１７の第２汚泥返送通路１１８の分岐点と汚泥減容装置１１４との間には、第６流量計１２０が介在される。また前記第２汚泥返送通路１１８には、第７流量計１２１が介在される。これらの第６および第７流量計１２０，１２１は、それぞれ第１汚泥返送通路１１７の前記分岐点より汚泥減容装置１１４側、および第２汚泥返送通路１１８を通過する沈殿槽２９で沈殿された汚泥の流量を測定し、前記流量を指示するとともに、制御装置７に前記流量を表す出力信号を与える。
【０１０４】
汚泥減容装置１１４に供給されるオゾンは、汚泥返送装置１１３に流入する汚泥の量に応じてオゾン発生機１１５によって発生される。すなわちオゾン発生機１１５によるオゾンの発生量は、上述した第６流量計１２０からの出力をもとに、制御装置７によって自動的に制御される。なお、オゾン発生機１１５でどれだけのオゾンを発生したかは、監視者がいる場合はオゾンモニタ１１６で監視することができ、この場合は監視者がオゾンモニタ１１６を監視しながらオゾン発生機１１５によって発生されるオゾンの発生量を調節することも可能である。
【０１０５】
このように沈殿槽２９で沈殿した汚泥に含まれる微生物をオゾン処理して脱窒槽２７に返送し餌として利用することによって、前記沈殿槽２９で沈殿する汚泥を廃棄せずに再利用することができる。したがって硝酸態窒素生物処理装置が前記汚泥返送装置を含まないような構成と比較して、沈殿槽２９で沈殿する汚泥を無駄にすることなく利用することができ、産業廃棄物の発生を防止することができる。たとえばＢＯＤ源溶液がメタノールである場合には、ＢＯＤ源溶液供給装置３１からの脱窒槽２７へのＢＯＤ源溶液の供給を約１０％節約することが可能である。
【０１０６】
【実施例】
図１に示す硝酸態窒素生物処理装置１を用いて、図３、図４および図６に示す硝酸態窒素生物処理方法で排水処理を実施した。その結果を表１に示す。
【０１０７】
【表１】

【０１０８】
表１には通常排水時および渇水時のそれぞれにおける第１原水供給通路３８を通過する脱窒素される前の第１系統排水、処理水排出路４８を通過する脱窒素された後の第１系統排水、第２および第３排出路５８，６２をそれぞれ通過する第２および第３系統排水の合計、および放流路６６を通過する排水である放流排水のそれぞれの流量（ｍ³／Ｈ）、窒素濃度（ｍｇ／ｌ）、および窒素負荷（ｋｇ／Ｈ）が示されている。前記通常排水時とは、第３系統排水に含まれる雨水などの流量が平均的な量であるときを指す。また渇水時とは、第３系統排水に含まれる雨水などの流量が平均的な量よりも著しく低いときを指す。
【０１０９】
表１に示されるように通常排水時には、第１系統排水の流量は３２０ｍ³／Ｈであり、第２および第３系統排水の流量の合計は８５８ｍ³／Ｈである。第１系統排水中に含まれる硝酸態窒素の窒素濃度は、脱窒槽２７を通過して還元処理されることによって２１５．６ｍｇ／ｌから１６２．２ｍｇ／ｌに低減される。すなわち第１系統排水に含まれる硝酸態窒素の量を表す窒素負荷は、脱窒槽２７での還元処理によって６９．０ｋｇ／Ｈから５１．９ｋｇ／Ｈに低減する。これによって第１〜第３系統排水が流入する排水処理槽６から排出される放流排水中に含まれる硝酸態窒素の窒素濃度は、６０ｍｇ／ｌとなり、前記基準濃度を達成する。
【０１１０】
第１系統排水を脱窒槽２７によって還元処理を行わなかったと仮定した場合の放流排水中に含まれる硝酸態窒素の窒素濃度を算出すると、７４．５ｍｇ／ｌとなる。また同様にこの場合の放流排水の窒素負荷を算出すると８７．８ｋｇ／Ｈであり、したがって通常排水時における脱窒槽２７の処理能力を表す窒素削減量は、次のように算出される。
（８７．８−７０．７）×２４≒４００（ｋｇ／ｄａｙ）
【０１１１】
すなわち脱窒槽２７は、通常排水時には１日で約４００ｋｇの窒素を除去する能力を有する。
【０１１２】
また渇水時には、第３系統排水の流量が低減する。これによって第２および第３系統排水の流量の合計は、通常排水時には８５８ｍ³／Ｈであったのに対して、渇水時には１６０ｍ³／Ｈにまで低減する。逆に硝酸態窒素を含まない排水である第３系統排水の流量が低減するので、第２および第３系統排水を合せた排水中の硝酸態窒素の窒素濃度は増大する。すなわち通常排水時には２１．９ｍｇ／ｌであったのに対して、渇水時には１１８ｍｇ／ｌとなる。また渇水時の第２および第３系統排水を合せた排水の窒素負荷は、通常排水時と同じ１８．８ｋｇ／Ｈであった。このとき排水処理槽６に流入する排水全体の流量は、通常排水時と比較して１１７８ｍ³／Ｈから４８０ｍ³ ／Ｈにまで低減している。
【０１１３】
通常排水時と同様に、第１系統排水が脱窒槽２７によって還元処理されずに排水処理槽６に流入したと仮定したときの放流排水中に含まれる硝酸態窒素の窒素濃度を算出すると、１８２．９ｍｇ／ｌとなる。またこの場合の放流排水の窒素負荷は、通常排水時と同様に８７．８ｋｇ／Ｈとなる。上述の算出された放流排水の窒素濃度を通常排水時と同様に６０ｍｇ／ｌにまで低減するためには、通常排水時と比較して、より多くの量の硝酸態窒素を除去しなければならない。このため表１に示される渇水時の脱窒槽では、通常排水時に比較してＢＯＤ源溶液をより多く供給し、脱窒菌による還元処理能力をより高めている。すなわち、渇水時には脱窒槽２７の還元処理によって、第１系統排水中に含まれる硝酸態窒素の窒素濃度が、２１５．６ｍｇ／ｌから、３１．３ｍｇ／ｌにまで低減される。これによって渇水時においても、基準濃度が達成される。
【０１１４】
この渇水時における脱窒槽２７の処理能力を表す窒素削減量は、下記のように求められる。
（８７．８−２８．８）×２４≒１４１６（ｋｇ／ｄａｙ）
【０１１５】
すなわち脱窒槽２７は、渇水時には、１日で約１４１６ｋｇの窒素を除去する能力を有する。
【０１１６】
表１に示される渇水時の脱窒槽２７の処理能力は、脱窒槽２７の最大処理能力であり、このとき第１系統排水中に含まれる硝酸態窒素のうちどれだけを除去することができたかは、下記の式で算出される。
（２１５．６−３１．３）／２１５．６×１００≒８５（％）
【０１１７】
すなわち脱窒槽２７は、最大の処理能力を発揮する渇水時には、第１系統排水中に含まれる硝酸態窒素の約８５％を除去することができる。
【０１１８】
本発明は、上述した実施の各形態に限定されることなく、特許請求の範囲を逸脱することのない限り、変更は可能である。本発明の硝酸態窒素生物処理方法および装置は、硝酸態窒素生物処理装置に流入する排水中に含まれる窒素を予め硝酸態窒素とするような装置と組合せて実現することも可能である。これによって排水中に含まれる窒素が、たとえばアンモニウムイオン（ＮＨ₄ ⁺ ）である場合など、硝酸態窒素以外の形態であるような排水についても、本発明の硝酸態窒素生物処理方法および装置を好適に実施することができる。
【０１１９】
また原水槽２６を一旦空にする必要があるときには、バイパス通路４１を利用して、第１弁４３を完全に閉じ、かつ第２弁４４を開くことによって、原水槽２６内の全ての原水を第３ポンプ３９によって汲上げてバイパス通路４１および第１排出路２１を通過させて、排水処理槽６へ排出することも可能である。
【０１２０】
【発明の効果】
請求項１記載の本発明によれば、排水中に含まれる硝酸態窒素の発生量に応じて排水中から適切な量の窒素を除去して、排水の窒素濃度を予め定める目標濃度以下に低減することができる。したがって排水中に含まれる硝酸態窒素の発生量に関係なく前記排水中の硝酸態窒素が常時前記目標濃度以下となるように栄養源溶液を微生物に与えるような従来の処理方法と比較して、微生物に与える栄養源溶液の量を低減することができ、ランニングコストを低減することができる。
また、硝酸態窒素を含む排水を２系統に分けないで１系統で前記微生物を利用して硝酸態窒素量を低減させる場合に比べて、処理装置を小型化することができる。また複数の系統に分けられる排水を系統毎に微生物を利用して硝酸態窒素量を低減させてから排出して排水全体中の硝酸態窒素量を前記目標濃度以下に低減するような処理方法と比較して、硝酸態窒素生物処理方法を実施する装置を複数設ける必要がなく、前記処理方法をより簡単に実現することができ、コストを低減することができる。
【０１２１】
請求項２記載の発明によれば、脱窒処理後に排水から分離される余剰に繁殖した微生物を含む汚泥を、オゾンで分解して脱窒に必要な栄養源溶液の一部として再利用することができる。
【０１２２】
請求項３記載の本発明によれば、適切な量の栄養源溶液を微生物に与えることができ、かつ日間平均濃度を基準濃度以下になるように制御することができる。したがって前記目標濃度が全く変更されないような処理方法と比較して、前記予め設定される期間内に微生物に与える栄養源溶液の量を低減することができ、ランニングコストをさらに低減することができる。
【０１２３】
請求項４記載の本発明によれば、排水中に含まれる硝酸態窒素を予め定める目標濃度以下となるように前記微生物を利用して窒素ガスに還元して除去するような処理を行うことができるとともに排水中に含まれる硝酸態窒素の濃度を前記目標濃度まで減少させるために適切な量の栄養源溶液を脱窒槽内の微生物に与えることができる。これによって、硝酸態窒素を含む排水の量に関係なく排水中の硝酸態窒素の濃度を常時前記目標濃度まで減少させるために与える栄養源溶液の量を低減することができる。したがってランニングコストを低減することができる。またさらに無人での硝酸態窒素生物処理を実現することができる。
【０１２４】
請求項５記載の本発明によれば、前記沈殿槽で沈殿する汚泥を廃棄せずに再利用することができる。したがって硝酸態窒素生物処理装置が前記汚泥返送装置を含まないような構成と比較して、産業廃棄物の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態の硝酸態窒素生物処理方法を実施する硝酸態窒素生物処理装置１の概略的な構成を示す系統図である。
【図２】図１の硝酸態窒素生物処理装置１の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】図１の処理回路７１の演算および制御動作を示すフローチャートである。
【図４】図３のステップｓ２の具体的な動作を示すフローチャートである。
【図５】図１の誘導モータ５５に制御指令６５として与えられる周波数の値ｆｉと、誘導モータ５５によってＢＯＤ源溶液供給ポンプ５２を介して汲上げられるＢＯＤ源溶液の流量との関係を示すグラフである。
【図６】図１の処理回路７１の日間平均補正の動作を示すフローチャートである。
【図７】図１の排水処理槽６内の排水中の窒素濃度の経時的な変化の一例を示すグラフである。
【図８】本発明の実施の他の形態の硝酸態窒素生物処理方法を実施する硝酸態窒素生物処理装置１１１の脱窒装置１１２の概略的な構成を示す系統図である。
【図９】図８の汚泥返送装置１１３における微生物１２２の分解のメカニズムを模式的に示す図である。
【符号の説明】
１，１１１硝酸態窒素生物処理装置
５，１１２脱窒装置
６排水処理槽
７制御装置
２１第１排出路
２６原水槽
２７脱窒槽
２８曝気槽
２９沈殿槽
３１ＢＯＤ源溶液供給装置
６７窒素濃度測定器
１１３汚泥返送装置

Claims

排水中に含まれる硝酸態窒素を、嫌気状態で栄養源溶液を餌に硝酸内の酸素を用いて呼吸する微生物を利用して、窒素ガスに還元して除去し、予め定める目標濃度以下に低減させるための処理方法であって、
排水および硝酸態窒素の発生量をそれぞれ求め、
排水中に含まれる硝酸態窒素を、該目標濃度に対応する量とするために必要な、該発生量からの減少量を算出し、
算出された減少量に対応する量の栄養源溶液を微生物に餌として与えるとともに、
前記硝酸態窒素を含む排水を、そのまま排出する系統と、前記微生物を利用して硝酸態窒素量を低減させてから排出する系統とに分け、
前記減少量は、排水全体中の硝酸態窒素量を前記目標濃度以下に低減可能なように定められることを特徴とする硝酸態窒素生物処理方法。
前記微生物を利用して硝酸態窒素量を低減させてから排出する系統では、
前記栄養源溶液を餌として与えられる微生物を含む汚泥を沈殿させて排出する排水から分離した後、汚泥にオゾンを作用させて殺菌し、栄養源溶液の一部として供給することを特徴とする請求項１記載の硝酸態窒素生物処理方法。
前記目標濃度を、予め設定される期間毎に基準濃度以下に保つ条件を満たすように、該期間内で、実際に排出された排水中の硝酸態窒素量に応じて変更することを特徴とする請求項１または２記載の硝酸態窒素生物処理方法。
排水中に含まれる硝酸態窒素を、嫌気状態で栄養源溶液を餌に硝酸内の酸素を用いて呼吸する微生物を利用して、窒素ガスに還元して除去し、予め定める目標濃度以下に低減させるための処理装置であって、
発生される硝酸態窒素を含む排水の一部を、原水として受入れる原水槽と、
原水槽から原水が供給され、該微生物による窒素の還元処理が行われる脱窒槽と、
脱窒槽で還元処理された原水が供給され、空気が吹込まれる曝気槽と、
曝気槽で処理された原水が供給され、汚泥を沈殿させた上澄みを処理水として排出する沈殿槽と、
原水槽に原水として受入れられ、脱窒槽で還元処理されて沈殿槽から排出される上澄み処理水、および原水槽には原水として受入れられない硝酸態窒素を含む排水の残部が流入する排水処理槽と、
排水処理槽から排出される排水中に含まれる硝酸態窒素の濃度を、該目標濃度以下に低減させる還元処理に必要な栄養源溶液を脱窒槽に供給するように制御する制御装置とを、含むことを特徴とする硝酸態窒素生物処理装置。
前記沈殿槽で沈殿する汚泥を、オゾンによって分解し、前記脱窒槽に栄養源溶液の一部として供給する汚泥返送装置をさらに含むことを特徴とする請求項４記載の硝酸態窒素生物処理装置。