TWI449676B - A denitrification treatment method and a denitrification treatment apparatus - Google Patents

Description

脫氮處理方法及脫氮處理裝置

本發明係關於透過脫氮菌將被處理水中所含有的硝酸離子、亞硝酸離子還原成氮的脫氮處理方法及脫氮處理裝置。

近年來，在水處理的領域，特別是排水處理的領域中，大多使用透過利用微生物的生理活性將排水中的污濁物質轉變為無害物質來進行處理之生物化學的水處理。作為一般的生物處理法，雖然活性污泥法是主流，但是在通常的活性污泥法中，由於槽內的微生物濃度的高濃度化困難並且不能較高地獲得負載，因此存在需要較大的占地面積、生物的管理困難並且容易產生膨脹等的處理性能惡化、需要大規模的沈澱設備、剩餘污泥等的廢棄物產生量較多等問題。作為解決這些問題的技術，已經開發出透過膜進行活性污泥固液分離的方法、透過將微生物附著於海綿或高分子載體等來進行處理的方法、利用微生物自己造粒成比重較高的塊，即利用顆粒來進行處理的方法等。其中，使用顆粒的方法由於能夠在槽內保持多量的微生物，每單位體積的反應速度快，固液分離也容易，因此被關注。

在含有氮的排水處理中，同樣適用生物化學的水處理。例如，作為含有氨性氮的排水處理有，在好氧性條件下，透過氨氧化細菌及亞硝酸氧化細菌等將銨離子硝化為 亞硝酸離子、硝酸離子之後，在厭氧性條件及存在氫供體的條件下，透過脫氮菌將亞硝酸離子、硝酸離子還原為氮氣的方法。此時，作為氫供體，雖然能夠利用排水中含有的有機物等，但是在氫供體不足的情况下，需要從外部供應。此時，氫供體以排水中的氮濃度為基礎來決定供應量，並基於該供應量連續地添加氫供體。

其中，在透過脫氮菌將亞硝酸離子、硝酸離子還原為氮氣的脫氮處理中，除了活性污泥法以外，還具有為了提高脫氮菌的濃度並且使固液分離容易而添加海綿或凝膠狀的載體，來進行脫氮處理的方法。並且，還具有透過脫氮菌本身由自己造粒形成比重較高的塊，即形成顆粒，顯著提高槽內脫氮菌的濃度，來進行脫氮處理的方法。在使用顆粒化脫氮菌的處理方法中，由於能夠將高濃度脫氮菌保持在槽內，槽的處理速度與添加了載體的處理方法相比較速度較快，由於不需要載體，能夠降低成本。此外，由於顆粒的比重較高並且沉積速度較快，因此具有固液分離容易等優點。這樣的顆粒的形成，以厭氧性甲烷發酵、上流式污泥床反應器(upflow sludge blanket reactor)(USB)、批次式反應器(sequencing batch reactor)(SBR)來進行確認(例如，參照專利文獻1至3)。

專利文獻1：日本特開昭63-258695號公報。

專利文獻2：日本特開平1-262996號公報。

專利文獻3：日本特開2000-51893號公報。

在批次式反應器中，脫氮槽為完全混合型的，在一個脫氮槽中，經過被處理水的流入、氧氣供應及被處理水與脫氮菌的接觸、脫氮菌的沉積、處理水的排出這四個程序來進行處理。但是，由於被處理水的流入和處理水的排出都以短時間來進行，因此處理流量的變動變大，裝置中需要大流量調整槽。因此，雖然在小規模的裝置中因為簡便而成為有利的裝置，但是難以適用於中~大規模的裝置。並且，在使用上流式污泥床反應器的情况下，雖然獲得非常高的處理速度，但是由於使用特殊形狀的脫氮槽，因此設備成本變高。並且，在裝置的構成上，由於不能夠充分進行脫氮槽內部的攪拌，因此被處理水的pH控制變得困難，在含有鈣等的被處理水中，具有產生水垢或顆粒中積蓄無機物等問題。

為了解決這樣的問題，期望利用目前在多數裝置中使用的完全混合型的脫氮槽，而使被處理水連續流入(以及連續排出)的裝置構成，但是到目前為止，沒有關於這樣的裝置構成中脫氮菌顆粒形成的報告。

因此，本發明的目的在於，在透過脫氮菌將被處理水中含有的硝酸離子、亞硝酸離子還原成氮的脫氮處理中，在使被處理水流入脫氮槽的同時，使脫氮菌顆粒化。

(1)本發明提供了一種脫氮處理方法，將被處理水供應給脫氮槽的同時，供應氫供體，透過脫氮菌將被處理水中所含有的硝酸離子、亞硝酸離子還原成氮；作為該脫氮槽，設置第一脫氮部及該第一脫氮部後段的第二脫氮部；至少將氫供體供應給該第一脫氮部，使該第一脫氮部內與該第二脫氮部內之間形成氫供體濃度差。

(2)並且，在該(1)的脫氮處理方法中，較佳的是，至少將氫供體供應給該第一脫氮部，使該第一脫氮部內氫供體的最大濃度與該第二脫氮部內氫供體的最小濃度的差為50mgTOC/L以上。

(3)並且，在該(2)的脫氮處理方法中，較佳的是，該第一脫氮部的容積比該第二脫氮部的容積小。

(4)並且，在該(1)或(2)的脫氮處理方法中，較佳的是，將氫供體間歇地供應給該第一脫氮部。

(5)並且，在該(1)或(2)的脫氮處理方法中，較佳的是，相對於硝酸離子、亞硝酸離子的濃度，以脫氮處理所需要氫供體的供應量為基準，組合將少於該基準值的量之氫供體供應給該第一脫氮部的第一供應程序、及將多於該基準值的量之氫供體供應給該第二脫氮部的第二供應程序，來將氫供體供應給該第一脫氮部。

(6)並且，在該(1)的脫氮處理方法中，較佳的是，該第一脫氮部為多個槽。

(7)並且，在該(1)的脫氮處理方法中，較佳的是，該第二脫氮部為多個槽。

(8)並且，本發明提供一種脫氮處理裝置，包括：脫氮槽、將被處理水供應給該脫氮槽的被處理水供應裝置、及將氫供體供應給該脫氮槽的氫供體供應裝置；在該脫氮槽內，透過脫氮菌將被處理水中含有的硝酸離子、亞硝酸離子還原成氮；該脫氮槽具有第一脫氮部及設置在該第一脫氮部的後段的第二脫氮部；該氫供體供應裝置至少將氫供體供應給該第一脫氮部，使在該第一脫氮部內與該第二脫氮部內之間形成氫供體濃度差。

(9)本發明提供一種脫氮處理方法，將被處理水供應給脫氮部的同時，供應氫供體，透過脫氮菌將被處理水中所含有的硝酸離子、亞硝酸離子還原成氮，該脫氮處理方法的特徵在於，作為該脫氮部，設置第一脫氮部以及第二脫氮部，將該第二脫氮部內反應液的一部分供應給該第一脫氮部，而且至少將氫供體供應給該第一脫氮部，並送還至該第二脫氮部，使在該第一脫氮部內與該第二脫氮部內之間形成氫供體濃度差。

(10)並且，在該(9)的脫氮處理方法中，較佳的是，該第一脫氮部內的氫供體的最大濃度與該第二脫氮部內的氫供體的最小濃度的差為50mgTOC/L以上。

(11)並且，在該(9)的脫氮處理方法中，較佳的是，在將該被處理水供應給該第二脫氮部及將氫供體供應給該第一脫氮部的同時，供應含有硝酸離子、亞硝酸離子的水。

(12)並且，在該(11)的脫氮處理方法中，較佳的是，該含有硝酸離子、亞硝酸離子的水為，將供應給該第 二脫氮部被處理水分支的水。

(13)並且，在該(9)或(10)的脫氮處理方法中，較佳的是，向該第一脫氮部供應氫供體是間歇地。

(14)並且，在該(9)或(10)的脫氮處理方法中，較佳的是，相對於硝酸離子、亞硝酸離子的濃度，以脫氮處理所需要氫供體的供應量為基準，向該第一脫氮部供應氫供體，透過組合供應少於該基準值的量之氫供體的第一供應程序、及供應多於該基準值的量之氫供體的第二供應程序來進行。

(15)並且，本發明提供一種脫氮處理裝置，包括：脫氮部、將被處理水供應給該脫氮部的被處理水供應裝置、及將氫供體供應給該脫氮部的氫供體供應裝置；在該脫氮部內透過脫氮菌將被處理水中含有的硝酸離子、亞硝酸離子還原成氮；該脫氮處理裝置的特徵在於，該脫氮部具有第一脫氮部及第二脫氮部，具有將該第二脫氮部內反應液的一部分供應給該第一脫氮部的反應液供應裝置、及將該第一脫氮部內的反應液送還給該第二脫氮部的反應液送還裝置；透過該反應液供應裝置將該第二脫氮部內反應液的一部分供應給該第一脫氮部，而且透過該氫供體供應裝置至少將氫供體供應給該第一脫氮部，並透過該反應液送還裝置將該第一脫氮部內的反應液送還給該第二脫氮部，使在該第一脫氮部內與該第二脫氮部內之間形成氫供體濃度差。

(16)並且，本發明提供一種含氮水的處理方法，其 包括：硝化程序，將被處理水中的氨離子氧化成硝酸或亞硝酸；及脫氮程序，在將被處理水供應給脫氮槽的同時，供應氫供體，並透過脫氮菌將被處理水中含有的硝酸離子或亞硝酸離子還原成氮；在該脫氮程序中，將氫供體供應給該脫氮槽，使該脫氮槽內的氫供體的濃度隨時間變化。

(17)並且，在該(16)含氮水的處理方法中，較佳的是，該脫氮槽內的氫供體的最大濃度與最小濃度的差為50mgTOC/L以上。

(18)並且，在該(16)或(17)含氮水的處理方法中，較佳的是，將氫供體間歇地供應給該脫氮槽。

(19)並且，在該(16)或(17)含氮水的處理方法中，較佳的是，相對於硝酸離子、亞硝酸離子的濃度，以脫氮處理所需要的氫供體的供應量為基準，組合將少於該基準值的量之氫供體供應給該脫氮槽的第一供應程序、及將多於該基準值的量之氫供體供應給該脫氮槽的第二供應程序，來將氫供體供應給該脫氮槽。

(20)並且，本發明提供一種含氮水的處理方法，包括：硝化程序，將被處理水中的銨離子氧化成硝酸或亞硝酸；及脫氮程序，在將被處理水供應給脫氮槽的同時，供應氫供體，並透過脫氮菌將被處理水中含有的硝酸離子或亞硝酸離子還原成氮；作為該脫氮槽，設置具有至少一個以上槽的第一脫氮部、及在該第一脫氮部的後段並具有至少一個以上槽的第二脫氮部；至少將氫供體供應給該第一脫氮部，使該第一脫氮部內與該第二脫氮部內之間形成氫 供體濃度差。

(21)並且，在該第(20)含氮水的處理方法中，較佳的是至少將氫供體供應給該第一脫氮部，使該第一脫氮部內的氫供體的最大濃度與該第二脫氮部內的氫供體的最小濃度的差為50mgTOC/L以上。

(22)並且，在該第(20)含氮水的處理方法中，較佳的是，該第一脫氮部的容積比該第二脫氮部的容積小。

(23)並且，在該第(20)或(21)含氮水的處理方法中，較佳的是，將氫供體間歇地供應給該第一脫氮部。

(24)並且，在該第(16)或(20)含氮水的處理方法中，較佳的是，將該脫氮程序後的污泥送還給該硝化程序。

(25)並且，在該第(24)含氮水的處理方法中，較佳的是，包括在該硝化程序前、進行被處理水的有機物處理或者脫氮處理的處理程序，將該脫氮程序後的污泥送還給該硝化程序、該處理程序中的至少一個。

根據本發明，能夠在將被處理水流入脫氮槽的同時，使脫氮菌顆粒化，能夠實現裝置的小型化以及低成本化。

以下，對本發明的實施方式進行說明。本實施方式係為實施本發明的一個實例，本發明並沒有被限定為本實施 方式。

實施方式1

第一圖是顯示出了本實施方式的水處理裝置一個實例的概略構成圖。如第一圖所示，水處理裝置1包括：氟處理裝置10、硝化裝置12、及脫氮裝置14。雖然本實施方式是關於含有硝酸離子、亞硝酸離子被處理水的脫氮處理方法及脫氮處理裝置，但是，例如在半導體工廠排水等的電子工業排水等中，常會排出含有氟及氨性氮排水，在這種情况下，需要透過該的氟處理裝置10去除氟，並透過硝化裝置12將氨性氮硝化為硝酸或亞硝酸。

氨性氮來自於氨、銨化合物、或胺系化合物、例如四甲基氫氧化銨、乙醇胺、其他胺酸等的有機性氮化合物。氟是來自於氫氟酸、氟化合物等。並且，關於氟處理裝置10的構成及氟去除方法、硝化裝置12的構成及硝化方法，雖然下面對其一個實例進行說明，但裝置構成以及方法並不僅限於此。

氟處理裝置10包括：被處理水槽、反應槽、及沉澱槽。被處理水槽的出口和反應槽的入口、反應槽的出口和沉澱槽的入口係透過管道連接。

硝化裝置12包括被處理水槽和硝化槽。氟處理裝置10的沉澱槽的出口與硝化裝置12的被處理水槽的入口、硝化裝置12的被處理水槽的出口與硝化槽的入口係透過管道連接。

第二圖是顯示出本實施方式脫氮裝置的構成一個實例的模式圖。如第二圖所示，脫氮裝置14包括：脫氮槽(第一脫氮部16a、第二脫氮部16b)、氧化槽18、沉澱槽20、被處理水第一流入管22、被處理水第二流入管23、污泥送還管24、處理水取出管26a、26b、26c、氫供體供應裝置28、及pH調整裝置30。脫氮槽具有第一脫氮部16a、及設置在第一脫氮部16a的後段的第二脫氮部16b。第一圖顯示出的硝化裝置12硝化槽的出口與第二圖顯示出的第一脫氮部16a被處理水供應口，透過被處理水第一流入管22連接。第一脫氮部16a的被處理水排出口與第二脫氮部16b的被處理水供應口，透過被處理水第二流入管23連接。第二脫氮部16b的處理水出口與氧化槽18的入口，透過處理水取出管26a連接，氧化槽18的出口與沉澱槽20的入口，透過處理水取出管26b連接，沉澱槽20的處理水出口與處理水取出管26c連接。沉澱槽20的污泥排出口與第一脫氮部16a的污泥流入口，經由泵25，透過污泥送還管24連接。在第一脫氮部16a及第二脫氮部16b內，設置有對槽內的水進行攪拌的攪拌裝置32a、32b。

氫供體供應裝置28，至少將氫供體供應至第一脫氮部16a，並包括：收容氫供體的氫供體罐34、將氫供體送到第一脫氮部16a的泵36、組成氫供體流路的氫供體流入管38、控制泵36的驅動並控制氫供體供應量的控制裝置40。氫供體罐34的出口與第一脫氮部16a的氫供體供應口，經由泵36，透過氫供體流入管38連接。泵36與控制裝置40 電性連接。並且，在向第二脫氮部16b供應氫供體的情况下，也可以另外設置對將氫供體輸送到第二脫氮部16b的泵、組成氫供體流路的氫供體流入管、及控制泵的驅動，並且控制氫供體供應量的控制裝置。

pH調整裝置30，用於調整第一脫氮部16a及第二脫氮部16b內被處理水的pH，並包括：pH調整劑罐42，用於收容鹽酸等酸或者氫氧化鈉等鹹的pH調整劑；泵44a和44b，用於將pH調整劑送到第一脫氮部16a及第二脫氮部16b；pH調整劑流入管46a和46b，組成pH調整劑的流路；pH傳感器48a和48b，用於測定第一脫氮部16a及第二脫氮部16b內被處理水的pH值；控制裝置50a，用於控制泵44a的驅動，並控制供應到第一脫氮部16apH調整劑的供應量；及控制裝置50b，用於控制泵44b的驅動，並控制供應到第二脫氮部16bpH調整劑的供應量。pH調整劑罐42的第一出口與第一脫氮部16a的pH調整劑供應口，經由泵44a，透過pH調整劑流入管46a連接。並且，pH調整劑罐42的第二出口與第二脫氮部16b的pH調整劑供應口，經由泵44b，透過pH調整劑流入管46b連接。pH傳感器48a與控制裝置50a、控制裝置50a與泵44a、pH傳感器48b與控制裝置50b、控制裝置50b與泵44b電性連接。

接著，對本實施方式的水處理方法及水處理裝置1的動作進行說明。首先，將含有氟及氨性氮的被處理水送到第一圖顯示出的氟處理裝置10的被處理水槽。在該被處理水槽中，在將被處理水的流量及濃度平均化，並調整pH之 後，將被處理水送到氟處理裝置10的反應槽。並且，將鈣化合物供應到反應槽中。並且，在氟處理裝置10的反應槽中，使被處理水中的氟與鈣化合物反應，生成氟化鈣(CaF₂)。這裏，為了提高被處理水中氟的處理效率，也可以將凝聚劑與鈣化合物同時供應到氟處理裝置10的反應槽中，使該生成的氟化鈣聚集化。並且，在氟處理裝置10的沉澱槽中，對含有(聚集化的)氟化鈣的被處理水進行固液分離，從被處理水中去除氟(以及氟化鈣)。

並且，氟處理裝置10也可以包括多個反應槽。例如，也可以包括第一反應槽和第二反應槽，在第一反應槽，使含有氟及氨性氮的處理水和鈣化合物反應，生成氟化鈣，在第二反應槽，添加凝聚劑，使氟化鈣聚集化。並且，在反應槽中也可以設置對槽內的水進行攪拌的攪拌機構。

供應給氟處理裝置10的反應槽的鈣化合物，只要是能夠將氟作為氟化鈣析出的化合物即可，並沒有被特別限制，例如還有，氫氧化鈣(Ca(OH)₂)、氯化鈣(CaCl₂)、硫酸鈣(CaSO₄)等。並且，作為凝聚劑，例如可以使用多氯化鋁或硫酸鋁等無機凝聚劑或陰離子性聚合體等有機高分子凝聚劑等。

接著，將去除了氟的含有氨性氮的被處理水，送到第一圖顯示出硝化裝置12的被處理水槽中。在該被處理水槽中，在將被處理水的流量及濃度平均化，並調整pH之後，將被處理水送到硝化槽。在硝化槽中，填充透過使含有硝化菌的微生物膜保持在載體上而形成的微生物保持載體。 並且，在硝化槽中構造為，形成能夠連接空氣導入管(未圖示)，並將空氣供應到硝化槽內的被處理水中。並且，在硝化槽，透過微生物保持載體硝化菌的作用，使被處理水中的氨性氮硝化成硝酸性氮、亞硝酸性氮。這裏，硝化菌為將被處理水中含有的氨性氮硝化成亞硝酸性氮的獨立營養性細菌的氨氧化細菌、將亞硝酸性氮硝化成硝酸性氮的獨立營養性細菌的亞硝酸氧化細菌等。

保持硝化菌的載體，雖然沒有特別的限制，但是可以利用例如海綿、凝膠、塑料成型品等。具體來說，較佳的是利用親水性的聚氨基甲酸酯海綿、聚乙烯醇凝膠等。並且，如後述，在送還脫氮顆粒的情况下，保持硝化菌的載體不是必需的。

接著，將該硝化處理後的硝化處理液，即含有硝酸性氮、亞硝酸性氮的被處理水，透過被處理水第一流入管22送到脫氮裝置14的第一脫氮部16a中。這裏，第一脫氮部16a是完全混合型的槽，在脫氮處理時，將被處理水(連續)供應給第一脫氮部16a。並且，使泵36工作，將氫供體罐34內的氫供體透過氫供體流入管38供應給第一脫氮部16a。在第一脫氮部16a內(以及第二脫氮部16b內)，在含有脫氮菌的污泥浮游在水中的狀態下進行收容。在第一脫氮部16a，使被處理水中的硝酸離子、亞硝酸離子與脫氮菌接觸之後，被處理水、脫氮菌、及氫供體透過被處理水第二流入管23送到第二脫氮部16b中。並且，第二脫氮部16b是完全混合型的槽，將從第一脫氮部16a排出的被處理 水(連續)供應給第二脫氮部16b。

在第一脫氮部16a以及第二脫氮部16b內，透過脫氮菌的作用，被處理水中的硝酸離子、亞硝酸離子被還原成氮氣。在使用甲醇作為氫供體的情况下，被處理水中的硝酸離子、亞硝酸離子透過下面反應式中示出的反應被還原成氮氣。

2NO₂ ^-+CH₃OH → N₂+CO₂+H₂O+2OH^-

6NO₃ ^-+5CH₃OH → 3N₂+5CO₂+7H₂O+6OH^-

接著，經由處理水取出管26a，將透過脫氮處理去除了硝酸離子、亞硝酸離子的處理水送到氧化槽18，並在氧化槽18，使處理水中殘留的氫供體等有機物氧化。接著，經由處理水取出管26b，將去除氫供體的處理水送到沉澱槽20。並且，在沉澱槽20的下部，被處理水中含有的(本實施例中為自己造粒化的)脫氮菌作為污泥堆積，將沉澱槽20上部的上澄水從處理水取出管26c取出。並且，使泵25工作，將堆積在沉澱槽20的下部的污泥從污泥送還管24再次送還到第一脫氮部16a內。並且，在硝化裝置12進行的硝化處理也是以浮游式的污泥進行的情况下，也可以將污泥送還到硝化槽。

第三圖是顯示出本發明的其他實施方式的脫氮裝置的構成的一個實例的模式圖。在脫氮裝置14中，不必將沉澱槽20與脫氮槽獨立設置，如第三圖所示，也可以在第二脫氮部16b內設置下部開口的間壁52，形成脫氮室54以及沉澱室56。並且，固液分離也可以不使用第二圖顯示出的沉 澱槽20、及第三圖顯示出的沉澱室56，而是以氣固分離器(GSS)、膜分離裝置等任意裝置進行。

氧化槽18，用於將被處理水中含有的氫供體等有機物透過微生物的作用進行氧化分解。如第二圖所顯示，氧化槽18也可以設置在沉澱槽20的上游側，也可以設置在沉澱槽20的下游側。

接著，對氫供體的供應方法進行詳細描述。通常，從供應到脫氮槽被處理水的硝酸離子、亞硝酸離子的濃度算出脫氮處理所需要氫供體的供應量，並且使該供應量不改變，連續地將氫供體供應給脫氮槽。因此，脫氮槽內的氫供體的濃度較低大致一定。並且，為了有效地進行脫氮處理，將脫氮槽內的硝酸離子及亞硝酸離子的脫氮處理所需要的氫供體供應量的(需要的氫供體的理論量)1.2倍左右供應給脫氮槽。

但是，在本實施方式中，至少向該第一脫氮部供應氫供體，使該第一脫氮部16a內與該第二脫氮部16b內之間形成氫供體的濃度差。並且，例如，也可以至少向第一脫氮部16a供應氫供體，使第二脫氮部16b內的被處理水的水力學的停留時間(HRT)中第一脫氮部16a內氫供體的濃度、與第二脫氮部16b內的被處理水的水力學的停留時間中第二脫氮部16b內的氫供體的濃度的差，成為誘導脫氮菌的自己造粒化(顆粒化)的濃度差。作為形成氫供體的濃度差的一個實例，在控制裝置40中，預先儲存與原水氮濃度測定結果對應的氫供體添加量的計算式(進行間歇 添加時，為添加及添加時間的計算式)，基於該計算式，控制泵36的工作，調節氫供體的供應量，第一脫氮部16a內的氫供體的濃度與第二脫氮部16b內的氫供體的濃度的差，成為誘導脫氮菌的自己造粒化的濃度差。

第一脫氮部16a的容積較佳為比第二脫氮部16b的容積小，更較佳為在第二脫氮部16b的容積的1/30~1/3的範圍；更較佳為在第二脫氮部16b的容積的1/20~1/5的範圍。當第一脫氮部16a的容積超過第二脫氮部16b的容積的1/3時，存在第一脫氮部16a內的氫供體的濃度與第二脫氮部16b內的氫供體的濃度的差，難以成為誘導脫氮菌的自己造粒化的濃度差的情况。並且，當第一脫氮部16a的容積沒有達到第二脫氮部16b的容積的1/30時，由於第一脫氮部16a內的HRT變得過短，因此趕不上流入的被處理水中的溶存氧氣的消耗，第一脫氮部16a成為需氧性條件，存在不能有效地進行脫氮處理的情况。雖然利用被處理水中的硝酸離子、亞硝酸離子濃度、溶存氧氣濃度，但是第一脫氮部16a較佳的是能夠確保幾分鐘以上HRT的容積大小(第二脫氮部16b的容積的1/30以上)。

這裏，較佳的是，(例如，第二脫氮部16b內的被處理水的水力學的停留時間(HRT)中)第一脫氮部16a內氫供體的最大濃度，與(例如，第二脫氮部16b內被處理水的水力學的停留時間中)第二脫氮部16b內氫供體的最小濃度的差在50mgTOC/L以上，並以該方式至少將氫供體供應到第一脫氮部16a內，更較佳的是，以濃度差在 100mgTOC/L以上的方式至少將氫供體供應到第一脫氮部16a內。當第一脫氮部16a內氫供體的最大濃度與第二脫氮部16b內氫供體的最小濃度的差小於50mgTOC/L時，存在不能充分誘導脫氮菌自己造粒化的情况。

在本實施方式中，雖然也可以將氫供體連續地供應給第一脫氮部16a(也可以供應給第二脫氮部16b)，但是在被處理水中的硝酸離子、亞硝酸離子的濃度較低的情况下，由於脫氮處理所需要氫供體的濃度也較低，因此在第一脫氮部16a與第二脫氮部16b之間，氫供體的濃度差的形成變得困難。所以，較佳為將氫供體間歇地供應給第一脫氮部16a。即，由於在氫供體的供應時，能夠使第一脫氮部16a內的氫供體的濃度增加，並且在氫供體的供應停止時，能夠使後段的第二脫氮部16b內的氫供體的濃度减少(由於氫供體透過脫氮處理而被消耗)，因此在第一脫氮部16a與第二脫氮部16b之間容易形成氫供體的濃度差。但是，氫供體的供應及停止時間、氫供體的供應量較佳被設定成，第一脫氮部16a內氫供體的最大濃度與第二脫氮部16b內的氫供體最小濃度的差在例如50mgTOC/L以上。

由於在第一脫氮部16a的氫供體的供應及停止的循環進行多次時能夠平均化後段的第二脫氮部16b內的氫供體的濃度這點，所以較佳的是，一次循環(供應-停止)的時間，比第二脫氮部16b內的被處理水的水力學的停留時間的50%短，即相對於第二脫氮部16b內的被處理水的水力學的停留時間進行兩次循環以上。

並且，在本實施方式中，相對於供應到脫氮槽內的硝酸離子以及亞硝酸離子的濃度，以脫氮處理所需要的氫供體的供應量(需要的氫供體的理論量)為基準，組合將少於基準值的量之氫供體供應給第一脫氮部16a的第一供應程序、以及將多於該基準值的量之氫供體供應給第一脫氮部16a的第二供應程序，透過將氫供體供應給第一脫氮部16a，能夠在第一脫氮部16a與第二脫氮部16b之間容易形成氫供體的濃度差。但是，氫供體的供應及停止時間、及氫供體的供應量較佳被設定成，第一脫氮部16a內氫供體的最大濃度與第二脫氮部16b內氫供體的最小濃度的差在例如50mgTOC/L以上。

由於在第一脫氮部16a的第一供應程序以及第二供應程序的循環進行多次時能夠平均化後段的第二脫氮部16b內氫供體的濃度這點，所以較佳的是，一次循環(第一供應程序-第二供應程序)的時間，比第二脫氮部16b內被處理水的水力學的停留時間的50%短，即相對於第二脫氮部16b內被處理水的水力學的停留時間進行兩次循環以上。

在本實施方式中，雖然至少將氫供體供應給第一脫氮部16a就可以，但是也可以將氫供體供應給第二脫氮部16b(包含供應-停止的間歇供應、多量供應-少量供應等)，在該第一脫氮部16a內與該第二脫氮部16b內之間形成氫供體濃度差。並且，例如，如果第二脫氮部16b內的被處理水的水力學的停留時間中第一脫氮部16a內的氫供體的濃度、與第二脫氮部16b內的被處理水的水力學的停留時間 中第二脫氮部16b內的氫供體的濃度的差，成為誘導脫氮菌的自己造粒化(顆粒化)的濃度差，也可以將氫供體供應給第二脫氮部16b(包含供應-停止的間歇供應、多量供應-少量供應等)。但是，當成為將氫供體供應給第二脫氮部16b時，為了確保該濃度差，需要增加第一脫氮部16a的氫供體的供應量，因此存在氫供體的使用量增加，裝置的運轉成本變高的情况。因此，較佳的是僅將氫供體供應給第一脫氮部16a。

在本實施方式中，雖然以單槽為例示出了第一脫氮部16a以及第第二脫氮部16b，但是並不僅限於此。即，如果在第一脫氮部16a以及第二脫氮部16b之間，能夠形成誘導脫氮菌的自己造粒化(顆粒化)的氫供體的濃度差，第一脫氮部16a也可以為多個槽，第二脫氮部16b也可以為多個槽。例如，第一脫氮部16a可以具有小槽A、B，第二脫氮部16b可以具有小槽C、D。在該情况下，例如，第二脫氮部16b內的被處理水的水力學的停留時間中第一脫氮部16a的小槽A的濃度與小槽B的濃度的差，不是誘導自己造粒化(顆粒化)的氫供體的濃度差，第二脫氮部16b內的被處理水的水力學的停留時間中第一脫氮部16a的小槽A的濃度與第二脫氮部16b的小槽C的濃度的差、或者第二脫氮部16b內的被處理水的水力學的停留時間中第一脫氮部16a的小槽B的濃度與第二脫氮部16b的小槽C的濃度的差，為誘導脫氮菌的自己造粒化(顆粒化)的氫供體的濃度差就可以。此時，氫供體至少被供應給第一脫氮 部16a的小槽A或者第一脫氮部16a的小槽A以及小槽B就可以。並且，在脫氮部為多個槽的情况下，例如，在第二脫氮部16b具有小槽C、D的情况下，第二脫氮部16b內的被處理水的水力學的停留時間，為小槽C、D內的被處理水的水力學的停留時間的和。第一脫氮部16a的容積、第二脫氮部16b的容積也同樣，例如，在第一脫氮部16a具有小槽A、B，第二脫氮部16b具有小槽C、D的情况下，小槽A、B的容積的和(第一脫氮部16a的容積)，較佳為比小槽C、D的容積和(第二脫氮部16b的容積)小，更較佳為在小槽C、D的容積的和(第二脫氮部16b的容積)的1/30~1/3的範圍，更較佳為在小槽C、D的容積的和(第二脫氮部16b的容積)的1/20~1/5的範圍。

在本實施方式中，雖然被處理水全部流入到第一脫氮部16a，但是並不僅限於此。例如，在控制第一脫氮部16a內的被處理水的水力學的停留時間的情况下等，被處理水也可以流入到第一脫氮部16a和第二脫氮部16b雙方，也可以根據時間切換被處理水向第一脫氮部16a的流入和向第二脫氮部16b的流入。

並且，在使脫氮菌顆粒化時，存在添加部分金屬類而獲得良好結果的情况。一般來說，將這些作為顆粒化促進物質，作為離子類，例如鈣離子、鐵離子，作為化合物類，例如粉煤灰、氧化鐵、碳酸鈣等。關於其中的離子類，較佳的是，在脫氮處理整個期間或裝置的啟動期間，連續或間歇地添加。並且，關於化合物類，較佳的是，在裝置啟 動時與污泥的添加同時進行添加。

本實施方式中使用的氫供體，例如為甲醇、乙醇、異丙醇、醋酸、氫氣、丙酮、葡萄糖、甲乙酮、四甲基氫氧化銨(TMAH)等，但並不限制於此，作為氫供體，可以使用現有已知的全部。

從硝酸離子、亞硝酸離子向氮氣的還原反應，雖然由於氫供體的種類而有些不同，但是任何一種都是，由於生成與硝酸離子、亞硝酸離子等莫耳的氫氧化合物離子，槽內的被處理水pH上升。一般來說，適合將脫氮處理中被處理水的pH調整至8~9的範圍。但是，在氫供體由來碳酸離子的濃度變高、並且擔心被處理水中含有的鈣離子等引起水銹產生的情况下，較佳的是，將槽內被處理水pH調整至6~7.5的範圍，更較佳的是，調整至6.3~7.0的範圍。具體來說，透過pH調整裝置30的pH傳感器48a、48b檢測第一脫氮部16a和第二脫氮部16b的被處理水的pH，基於檢測出的pH，透過控制裝置50a、50b使泵44a、44b工作，將pH調整劑從pH調整劑罐42供應給第一脫氮部16a和第二脫氮部16b，來調節槽內被處理水的pH，使得第一脫氮部16a、第二脫氮部16b內的被處理水pH變為該pH範圍。

脫氮槽(第一脫氮部16a和第二脫氮部16b)內的MLSS濃度沒有特別的限制，但是為了達到充分的脫氮處理速度，較佳為5000~100000mgMLSS/L的程度。

如上該，以在該第一脫氮部16a內和該第二脫氮部16b 內之間，形成氫供體濃度差的方式，較佳的是，以第一脫氮部16a內氫供體的最大濃度與第二脫氮部16b內最小濃度的差在50mgTOC/L以上的方式，至少將氫供體供應給第一脫氮部16a，從而能夠使脫氮菌顆粒化。並且，例如以第二脫氮部16b內被處理水的水力學的停留時間(HRT)中第一脫氮部16a內氫供體的濃度、與第二脫氮部16b內的被處理水水力學的停留時間中第二脫氮部16b內氫供體的濃度的差，為誘導脫氮菌自己造粒化的濃度差(顆粒化)的方式，至少將氫供體供應給第一脫氮部16a，從而能夠使脫氮菌顆粒化。透過使脫氮菌顆粒化，由於能夠增加脫氮槽內的微生物濃度(污泥濃度)，因此能夠提高脫氮處理的處理速度，並能夠使裝置小型化或者低成本化。

實施方式2

第四圖是顯示出本發明其他實施方式脫氮裝置構成的一個實例的模式圖。如第四圖所示，脫氮裝置14包括：脫氮部(第一脫氮部16a、第二脫氮部16b)、氧化槽18、沉澱槽20、被處理水流入管22、反應液送還管23、污泥送還管24、處理水取出管26a、26b、26c、作為反應液供應裝置的反應液供應管27以及泵29、氫供體供應裝置28、以及pH調整裝置30。脫氮部為完全混合型的，並具有第一脫氮部16a以及第二脫氮部16b。第一圖顯示出的硝化裝置12硝化槽的出口與第四圖顯示出第二脫氮部16b的被處理水供應口，透過被處理水流入管22連接。第一脫氮部16a 的反應液排出口與第二脫氮部16b的反應液供應口，透過反應液送還管23連接。第二脫氮部16b的處理水出口與氧化槽18的入口，透過處理水取出管26a連接，氧化槽18的出口與沉澱槽20的入口，透過處理水取出管26b連接，沉澱槽20的處理水出口與處理水取出管26c連接。沉澱槽20的污泥排出口與第二脫氮部16b的污泥流入口，經由泵25，透過污泥送還管24連接。在第一脫氮部16a以及第二脫氮部16b內，設置有對槽內的水進行攪拌的攪拌裝置32a、32b。

反應液供應裝置，用於抽取第二脫氮部16b內的反應液，供應給第一脫氮部16a，反應液供應管27的一端插入到第二脫氮部16b內，另一端連接於第一脫氮部16a的反應液供應口。並且，泵29設置於反應液供應管27。

氫供體供應裝置28，至少將氫供體供應至第一脫氮部16a，並包括：收容氫供體的氫供體罐34、將氫供體送到第一脫氮部16a的泵36、組成氫供體的流路的氫供體流入管38、控制泵36的驅動並控制氫供體的供應量的控制裝置40。氫供體罐34的出口與第一脫氮部16a的氫供體供應口，經由泵36，透過氫供體流入管38連接。泵36與控制裝置40電性連接。並且，在向第二脫氮部16b供應氫供體的情况下，也可以另外設置對將氫供體輸送到第二脫氮部16b的泵、組成氫供體的流路的氫供體流入管、以及泵的驅動進行控制，並且控制氫供體的供應量的控制裝置。

pH調整裝置30，用於調整第一脫氮部16a以及第二脫 氮部16b內的被處理水的pH，並包括：pH調整劑罐42，用於收容鹽酸等酸或者氫氧化鈉等鹹的pH調整劑等；泵44a和44b，用於將pH調整劑送到第一脫氮部16a以及第二脫氮部16b；pH調整劑流入管46a和46b，組成pH調整劑的流路；pH傳感器48a和48b，用於測定第一脫氮部16a以及第二脫氮部16b內的被處理水的pH值；控制裝置50a，用於控制泵44a的驅動，並控制供應到第一脫氮部16a的pH調整劑的供應量；以及控制裝置50b，用於控制泵44b的驅動，並控制供應到第二脫氮部16b的pH調整劑的供應量。pH調整劑罐42的第一出口與第一脫氮部16a的pH調整劑供應口，經由泵44a，透過pH調整劑流入管46a連接。並且，pH調整劑罐42的第二出口與第二脫氮部16b的pH調整劑供應口，經由泵44b，透過pH調整劑流入管46b連接。pH傳感器48a與控制裝置50a、控制裝置50a與泵44a、pH傳感器48b與控制裝置50b、控制裝置50b與泵44b電性連接。

接著，對本實施方式涉及的水處理方法以及水處理裝置1的動作進行說明。首先，將含有氟以及氨性氮的被處理水送到第一圖顯示出的氟處理裝置10的被處理水槽。在該被處理水槽中，在將被處理水的流量以及濃度平均化，並調整pH之後，將被處理水送到氟處理裝置10的反應槽。並且，將鈣化合物供應到反應槽中。並且，在氟處理裝置10的反應槽中，使被處理水中的氟與鈣化合物反應，生成氟化鈣(CaF₂)。這裏，為了提高被處理水中的氟的處理效 率，也可以將凝聚劑與鈣化合物同時供應到氟處理裝置10的反應槽中，使該生成的氟化鈣聚集化。並且，在氟處理裝置10的沉澱槽中，對含有(聚集化的)氟化鈣的被處理水進行固液分離，從被處理水中去除氟(以及氟化鈣)。

並且，氟處理裝置10也可以包括多個反應槽。例如，也可以包括第一反應槽和第二反應槽，在第一反應槽，使含有氟以及氨性氮的處理水和鈣化合物反應，生成氟化鈣，在第二反應槽，添加凝聚劑，使氟化鈣聚集化。並且，在反應槽中也可以設置對槽內的水進行攪拌的攪拌機構。

供應給氟處理裝置10的反應槽的鈣化合物，只要是能夠將氟作為氟化鈣析出的化合物即可，並沒有被特別限制，例如還有，氫氧化鈣(Ca(OH)₂)、氯化鈣(CaCl₂)、硫酸鈣(CaSO₄)等。並且，作為凝聚劑，例如可以使用多氯化鋁或硫酸鋁等無機凝聚劑或陰離子性聚合體等有機高分子凝聚劑等。

接著，將去除了氟的含有氨性氮的被處理水，送到第一圖顯示出的硝化裝置12的被處理水槽中。在該被處理水槽中，在將被處理水的流量以及濃度平均化，並調整pH之後，將被處理水送到硝化槽。在硝化槽中，填充透過使含有硝化菌的微生物膜保持在載體上而形成的微生物保持載體。並且，硝化槽中構造為，形成能夠連接空氣導入管(未圖示)，並將空氣供應到硝化槽內的被處理水中。並且，在硝化槽，透過微生物保持載體的硝化菌的作用，使被處理水中的氨性氮硝化成硝酸性氮、亞硝酸性氮。這裏，硝化 菌為將被處理水中含有的氨性氮硝化成亞硝酸性氮的獨立營養性細菌的氨氧化細菌、將亞硝酸性氮硝化成硝酸性氮的獨立營養性細菌的亞硝酸氧化細菌等。

保持硝化菌的載體，雖然沒有特別的限制，但是可以利用例如海綿、凝膠、塑料成型品等。具體來說，較佳的是利用親水性的聚氨基甲酸酯海綿、聚乙烯醇凝膠等。並且，如後述，在送還脫氮顆粒的情况下，保持硝化菌的載體不是必需的。

接著，將該硝化處理後的硝化處理液，即含有硝酸性氮、亞硝酸性氮的被處理水，透過被處理水流入管22(連續)供應到第四圖顯示出的脫氮裝置14的第二脫氮部16b中。並且，使反應液供應裝置的泵29工作，在將第二脫氮部16b內的反應液(第二脫氮部16b內的被處理水以及脫氮菌等)的一部分從反應液供應管27供應到第一脫氮部16a的同時，使氫供體供應裝置28的泵36工作，將氫供體罐34內的氫供體經由氫供體流入管38供應到第一脫氮部16a。之後，將第一脫氮部16a內的反應液經由反應液送還管23向第二脫氮部16b供應。這樣，第一脫氮部16a內的反應液中的脫氮菌臨時暴露於高濃度的氫供體。並且，由於第一脫氮部16a內的反應液被供應向第二脫氮部16b，因此，第二脫氮部16b內的反應液中的脫氮菌暴露於氫供體濃度較低的環境下。因此，透過使氫供體濃度相對於脫氮菌的變化，能夠誘導脫氮菌顆粒化。並且，可以使反應液供應裝置的泵29繼續工作，使第二脫氮部16b內的反應液 的一部分被連續供應到第一脫氮部16a內，並且也可以使反應液供應裝置的泵29間歇工作，使第二脫氮部16b內的反應液的一部分被間歇供應到第一脫氮部16a內。

在第一脫氮部16a以及第二脫氮部16b內，透過脫氮菌的作用，被處理水中的硝酸離子、亞硝酸離子被還原成氮氣。在使用甲醇作為氫供體的情况下，被處理水中的硝酸離子、亞硝酸離子透過下面反應式中示出的反應被還原成氮氣。

2NO₂ ^-+CH₃OH → N₂+CO₂+H₂O+2OH^-

6NO₃ ^-+5CH₃OH → 3N₂+5CO₂+7H₂O+6OH^-

接著，經由處理水取出管26a，將透過脫氮處理去除了硝酸離子、亞硝酸離子的處理水送到氧化槽18，並在氧化槽18，使處理水中殘留的氫供體等有機物氧化。接著，經由處理水取出管26b，將去除了氫供體的處理水送到沉澱槽20。並且，在沉澱槽20的下部，被處理水中含有的(本實施例中為自己造粒化的)脫氮菌作為污泥堆積，將沉澱槽20的上部的上澄水從處理水取出管26c取出。並且，使泵25工作，將堆積在沉澱槽20的下部的污泥從污泥送還管24再次送還到第二脫氮部16b內(或第一脫氮部16a內)。並且，在硝化裝置12進行的硝化處理以浮游式的污泥進行的情况下，也可以將污泥送還到硝化槽。

第五圖是顯示出本發明其他實施方式的脫氮裝置的構成的一個實例的模式圖。在脫氮裝置14中，不必將沉澱槽20與脫氮部獨立設置，如第五圖所示，也可以在第二脫氮 部16b內設置下部開口的間壁52，形成脫氮室54以及沉澱室56。並且，固液分離也可以不使用第四圖顯示出的沉澱槽20、及第五圖顯示出的沉澱室56，而是以氣固分離器(GSS)、膜分離裝置等任意裝置進行。

氧化槽18，用於將被處理水中含有的氫供體等有機物透過微生物的作用進行氧化分解。如第四圖所顯示，氧化槽18也可以設置在沉澱槽20的上游側，也可以設置在沉澱槽20的下游側。

接著，對氫供體的供應方法進行詳細描述。通常，從供應到脫氮部被處理水的硝酸離子、亞硝酸離子的濃度算出脫氮處理所需要氫供體的供應量，並且使該供應量不改變，連續地將氫供體供應給脫氮部。因此，脫氮部內的氫供體的濃度較低大致一定。並且，為了有效地進行脫氮處理，將脫氮槽內的硝酸離子及亞硝酸離子的脫氮處理所需要的氫供體供應量的(需要的氫供體的理論量)1.2倍左右供應給脫氮部。

但是，在本實施方式中，將第二脫氮部16b內的反應液供應到第一脫氮部16a，而且至少向該第一脫氮部16a供應氫供體，並送還到第二脫氮部16b，使該第一脫氮部16a內與該第二脫氮部16b內之間形成氫供體的濃度差。並且，例如，也可以至少向第一脫氮部16a供應氫供體，並送還到第二脫氮部16b，使第二脫氮部16b內的被處理水的水力學的停留時間(HRT)中第一脫氮部16a內氫供體的濃度、與第二脫氮部16b內被處理水水力學的停留時間中 第二脫氮部16b內氫供體的濃度的差，成為誘導脫氮菌自己造粒化(顆粒化)的濃度差。作為形成氫供體的濃度差的一個實例，在控制裝置40中，預先儲存與原水氮濃度測定結果對應的氫供體添加量的計算式(進行間歇添加時，為添加及添加時間的計算式)，基於該計算式，控制泵36的工作，調節氫供體的供應量，使第一脫氮部16a內的氫供體的濃度與第二脫氮部16b內的氫供體的濃度的差，成為誘導脫氮菌的自己造粒化的濃度差。並且，將反應液從反應液送還管23送還到第二脫氮部16b。

這裏，較佳的是，(例如，第二脫氮部16b內的被處理水水力學的停留時間(HRT)中)第一脫氮部16a內氫供體的最大濃度，與(例如，第二脫氮部16b內的被處理水水力學的停留時間中)第二脫氮部16b內氫供體的最小濃度的差在50mgTOC/L以上；更較佳的是，濃度差在100mgTOC/L以上。當第一脫氮部16a內氫供體的最大濃度與第二脫氮部16b內氫供體的最小濃度的差小於50mgTOC/L時，存在不能充分誘導脫氮菌自己造粒化的情况。並且，第二脫氮部16b內氫供體的最小濃度相對於第一脫氮部16a內氫供體的最大濃度，較佳在1/2以下(比0大，最大濃度的1/2以下的範圍)。當該最小濃度超過最大濃度的1/2時，存在脫氮菌自己造粒化的誘導變困難的情况。

在本實施方式中，在來自第二脫氮部16b的透過反應液供應管27的反應液中的硝酸離子、亞硝酸離子的濃度較 低的情况下，為了提高氫供體供應後的第一脫氮部16a內的脫氮活性，較佳將含有硝酸離子、亞硝酸離子的水供應給第一脫氮部16a。具體來說，設置有收容含硝酸離子、亞硝酸離子的水之罐、用於將該水從罐輸送到第一脫氮部16a的泵以及送液管，來將該水供應到第一脫氮部16a。但是，為了簡化裝置的構成這點，較佳的是，使被處理水流入管22分支，透過使分支的管連接於第一脫氮部16a，將被處理水作為含有硝酸離子、亞硝酸離子的水，供應到第一脫氮部16a。

在本實施方式中，雖然也可以將氫供體連續地供應給第一脫氮部16a(也可以供應給第二脫氮部16b)，但是在被處理水中的硝酸離子、亞硝酸離子的濃度較低的情况下，在第一脫氮部16a與第二脫氮部16b之間，氫供體濃度差的形成變得困難。這裏，為了在第一脫氮部16a與第二脫氮部16b之間，能夠容易形成氫供體的濃度差這點，較佳的是將氫供體間歇地供應給第一脫氮部16a。但是，氫供體的供應以及停止時間、氫供體的供應量較佳被設定成，第一脫氮部16a內氫供體的最大濃度與第二脫氮部16b內氫供體的最小濃度的差在例如50mgTOC/L以上。

由於在第一脫氮部16a氫供體的供應以及停止的循環進行多次時能夠平均化後段的第二脫氮部16b內的氫供體的濃度這點，所以較佳的是，一次循環(供應-停止)的時間，比第二脫氮部16b內被處理水的水力學的停留時間的50%短，即相對於第二脫氮部16b內被處理水的水力學的 停留時間進行兩次循環以上。

並且，在本實施方式中，相對於供應到脫氮槽內的硝酸離子及亞硝酸離子的濃度，以脫氮處理所需要氫供體的供應量(需要的氫供體的理論量)為基準，組合將少於基準值的量之氫供體供應給第一脫氮部16a的第一供應程序、以及將多於該基準值的量之氫供體供應給第一脫氮部16a的第二供應程序，透過將氫供體供應給第一脫氮部16a，能夠在第一脫氮部16a與第二脫氮部16b之間容易形成氫供體的濃度差。但是，氫供體的供應以及停止時間、以及氫供體的供應量較佳被設定成，第一脫氮部16a內氫供體的最大濃度與第二脫氮部16b內氫供體的最小濃度的差在例如50mgTOC/L以上。

由於在第一脫氮部16a的第一供應程序以及第二供應程序的循環進行多次時能夠平均化後段的第二脫氮部16b內氫供體的濃度這點，所以較佳的是，一次循環(第一供應程序-第二供應程序)的時間，比第二脫氮部16b內被處理水的水力學停留時間的50%短，即相對於第二脫氮部16b內被處理水的水力學停留時間進行兩次循環以上。

在本實施方式中，雖然至少將氫供體供應給第一脫氮部16a就可以，但是也可以將氫供體供應給第二脫氮部16b(包含供應-停止的間歇供應、多量供應-少量供應等)，在該第一脫氮部16a內與該第二脫氮部16b內之間形成氫供體濃度差。並且，例如，如果第二脫氮部16b內被處理水的水力學停留時間中第一脫氮部16a內氫供體的濃度，與 第二脫氮部16b內被處理水的水力學停留時間中第二脫氮部16b內氫供體的濃度的差，成為誘導脫氮菌自己造粒化(顆粒化)的濃度差，也可以將氫供體供應給第二脫氮部16b(包含供應-停止的間歇供應、多量供應-少量供應等)。但是，當成為將氫供體供應給第二脫氮部16b時，為了確保該濃度差，需要增加第一脫氮部16a氫供體的供應量，因此存在氫供體的使用量增加，裝置的運轉成本變高的情况。因此，較佳的是僅將氫供體供應給第一脫氮部16a。

在本實施方式中，雖然以單槽為例示出第一脫氮部16a以及第二脫氮部16b，但是並不僅限於此，第一脫氮部16a也可以為多個槽，第二脫氮部16b也可以為多個槽。並且，第一脫氮部16a沒有必要為槽。第六圖是顯示出本發明其他實施方式脫氮裝置構成的一個實例的模式圖。如第六圖所顯示，第一脫氮部16a也可以為具有既定長度的管。即，由反應液供應管27、管型的脫氮部16a、反應液送還管23形成一體的管道。並且，在如本實施方式的第一脫氮部16a為管型的情况下，沒有必要具備有反應液送還管23。

並且，氫供體從氫供體供應裝置28供應到管型的脫氮部16a內，在管型的脫氮部16a內，從第二脫氮部16b抽出的反應液與氫供體接觸，流經具有既定長度的第一脫氮部16a、反應液送還管23，送還到第二脫氮部16b。這裏，第一脫氮部16a既定的長度由於反應液的流量等而不同，但是只要以能夠充分確保反應液與氫供體接觸的方式進行適當設定就可以。

並且，在使脫氮菌顆粒化時，存在添加部分金屬類而獲得良好結果的情况。一般來說，將這些作為顆粒化促進物質，作為離子類，例如鈣離子、鐵離子，作為化合物類，例如粉煤灰、氧化鐵、碳酸鈣等。關於其中的離子類，較佳的是，在脫氮處理整個期間或裝置的啟動期間，連續或間歇地添加。並且，關於化合物類，較佳的是，在啟動時與污泥的添加同時進行添加。

本實施方式中使用的氫供體，例如為甲醇、乙醇、異丙醇、醋酸、氫氣、丙酮、葡萄糖、甲乙酮、四甲基氫氧化銨(TMAH)等，但並不限制於此，作為氫供體，可以使用現有已知的全部。

從硝酸離子、亞硝酸離子向氮氣的還原反應，雖然由於氫供體的種類而有些不同，但是任何一種都是，由於生成與硝酸離子、亞硝酸離子等莫耳的氫氧化合物離子，槽內的被處理水pH上升。一般來說，適合將脫氮處理中被處理水的pH調整至8~9的範圍。但是，在氫供體由來的碳酸離子的濃度變高、並且擔心被處理水中含有的鈣離子等引起水銹產生的情况下，較佳的是，將槽內被處理水pH調整至6~7.5的範圍，更較佳的是，調整至6.3~7.0的範圍。具體來說，透過pH調整裝置30的pH傳感器48a、48b檢測第一脫氮部16a和第二脫氮部16b的被處理水的pH，基於檢測出的pH，透過控制裝置50a、50b使泵44a、44b工作，將pH調整劑從pH調整劑罐42供應給第一脫氮部16a和第二脫氮部16b，來調節槽內的被處理水的pH，使得第一 脫氮部16a、第二脫氮部16b內的被處理水pH在該pH範圍。

脫氮部(第一脫氮部16a和第二脫氮部16b)內的MLSS濃度沒有特別的限制，但是為了達到充分的脫氮處理速度，較佳為5000~100000mgMLSS/L的程度。

實施方式3

第七圖是顯示出本發明其他實施方式脫氮裝置構成的一個實例模式圖。如第七圖所示，脫氮裝置14包括：脫氮槽16、氧化槽18、沉澱槽20、被處理水流入管22、污泥送還管24、處理水取出管26a、26b、26c、氫供體供應裝置28、以及pH調整裝置30。被處理水流入管22是用於將被處理水供應到脫氮槽16的流路。第一圖顯示出的硝化裝置12的硝化槽的出口與第七圖顯示出的脫氮槽16的被處理水供應口，透過被處理水流入管22連接。脫氮槽16的處理水出口與氧化槽18的入口，透過處理水取出管26a連接，氧化槽18的出口與沉澱槽20的入口，透過處理水取出管26b連接，沉澱槽20的處理水出口與處理水取出管26c連接。沉澱槽20的污泥排出口與脫氮槽16的污泥流入口，經由泵23，透過污泥送還管24連接。在脫氮槽16內，設置有對槽內的水進行攪拌的攪拌裝置32。

氫供體供應裝置28，用於將氫供體供應至脫氮槽16，並包括：收容氫供體的氫供體罐34、將氫供體送到脫氮槽16的泵36、組成氫供體的流路的氫供體流入管38、控制泵 36的驅動並控制氫供體的供應量的控制裝置40。氫供體罐34的出口與脫氮槽16的氫供體供應口，經由泵36，透過氫供體流入管38連接。泵36與控制裝置40電性連接。

pH調整裝置30，用於調整脫氮槽16內的被處理水的pH，並包括：pH調整劑罐42，用於收容鹽酸等酸或者氫氧化鈉等鹹的pH調整劑等；泵44，用於將pH調整劑送到脫氮槽16；pH調整劑流入管46，組成pH調整劑的流路；pH傳感器48，用於測定脫氮槽16內的被處理水的pH值；以及控制裝置50，用於控制泵44的驅動，並控制pH調整劑的供應量。pH調整劑罐42的出口與脫氮槽16的pH調整劑供應口，經由泵44，透過pH調整劑流入管46連接。pH傳感器48與控制裝置50、控制裝置50與泵44電性連接。

接著，對本實施方式涉及的水處理方法以及水處理裝置1的動作進行說明。首先，將含有氟以及氨性氮的被處理水送到第一圖顯示出的氟處理裝置10的被處理水槽。在該被處理水槽中，在將被處理水的流量以及濃度平均化，並調整pH之後，將被處理水送到氟處理裝置10的反應槽。並且，將鈣化合物供應到反應槽中。並且，在氟處理裝置10的反應槽中，使被處理水中的氟與鈣化合物反應，生成氟化鈣(CaF₂)。這裏，為了提高被處理水中的氟的處理效率，也可以將凝聚劑與鈣化合物同時供應到氟處理裝置10的反應槽中，使該生成的氟化鈣聚集化。並且，在氟處理裝置10的沉澱槽中，對含有(聚集化的)氟化鈣的被處理 水進行固液分離，從被處理水中去除氟(以及氟化鈣)。

並且，氟處理裝置10也可以包括多個反應槽。例如，也可以包括第一反應槽和第二反應槽，在第一反應槽，使含有氟以及氨性氮的處理水和鈣化合物反應，生成氟化鈣，在第二反應槽，添加凝聚劑，使氟化鈣聚集化。並且，在反應槽也可以設置對槽內的水進行攪拌的攪拌機構。

供應給氟處理裝置10的反應槽的鈣化合物，只要是能夠將氟作為氟化鈣析出的化合物即可，並沒有被特別限制，例如還有，氫氧化鈣(Ca(OH)₂)、氯化鈣(CaCl₂)、硫酸鈣(CaSO₄)等。並且，作為凝聚劑，例如可以使用多氯化鋁或硫酸鋁等無機凝聚劑或陰離子性聚合體等有機高分子凝聚劑等。

接著，將去除了氟的含有氨性氮的被處理水，送到第一圖顯示出的硝化裝置12的被處理水槽中。在該被處理水槽中，在將被處理水的流量以及濃度平均化，並調整pH之後，將被處理水送到硝化槽。在硝化槽中，填充透過使含有硝化菌的微生物膜保持在載體上而形成的微生物保持載體。並且，硝化槽中構造為，形成能夠連接空氣導入管(未圖示)，並將空氣供應到硝化槽內的被處理水中。並且，在硝化槽，透過微生物保持載體的硝化菌的作用，使被處理水中的氨性氮硝化成硝酸性氮、亞硝酸性氮。這裏，硝化菌為將被處理水中含有的氨性氮硝化成亞硝酸性氮的獨立營養性細菌的氨氧化細菌、將亞硝酸性氮硝化成硝酸性氮的獨立營養性細菌的亞硝酸氧化細菌等。

保持硝化菌的載體，雖然沒有特別的限制，但是可以利用例如海綿、凝膠、塑料成型品等。具體來說，較佳的是利用親水性的聚氨基甲酸酯海綿、聚乙烯醇凝膠等。並且，如後述，在送還脫氮顆粒的情况下，保持硝化菌的載體不是必須的。

接著，將該硝化處理後的硝化處理液，即含有硝酸性氮、亞硝酸性氮的被處理水，透過被處理水流入管22送到脫氮裝置14的脫氮槽16中。這裏，脫氮槽16是完全混合型的脫氮槽16，在脫氮處理時，將被處理水(連續)供應給脫氮槽16。並且，使泵36工作，將氫供體供應裝置28的氫供體罐34內的氫供體透過氫供體流入管38供應給脫氮槽16。在脫氮槽16內，在含有脫氮菌的污泥浮游在水中的狀態下進行收容，透過該脫氮菌的作用，被處理水中的硝酸離子、亞硝酸離子被還原成氮氣。在使用甲醇作為氫供體的情况下，被處理水中的硝酸離子、亞硝酸離子透過下面反應式中示出的反應被還原成氮氣。

2NO₂ ^-+CH₃OH → N₂+CO₂+H₂O+2OH^-

6NO₃ ^-+5CH₃OH → 3N₂+5CO₂+7H₂O+6OH^-

接著，經由處理水取出管26a，將透過脫氮處理去除了硝酸離子、亞硝酸離子的處理水送到氧化槽18，並在氧化槽18，使處理水中殘留的氫供體等有機物氧化。接著，經由處理水取出管26b，將去除了氫供體的處理水送到沉澱槽20。並且，在沉澱槽20的下部，被處理水中含有的(本實施例中為自己造粒化的)脫氮菌作為污泥堆積，將沉澱槽 20上部的上澄水從處理水取出管26c取出。並且，使泵23工作，將堆積在沉澱槽20下部的污泥從污泥送還管24再次送還到脫氮槽16內。並且，在硝化裝置12進行的硝化處理以浮游式的污泥進行的情况下，也可以將污泥送還到硝化槽。

第八圖是顯示出本發明其他實施方式脫氮裝置構成的一個實例模式圖。在脫氮裝置14中，不必將沉澱槽20與脫氮槽16獨立設置，如第八圖所示，也可以在脫氮槽16內設置下部開口的間壁52，形成脫氮室54以及沉澱室56。並且，固液分離也可以不使用圖2示出的沉澱槽20、及圖8示出的沉澱室56，而是以氣固分離器(GSS)、膜分離裝置等任意裝置進行。

氧化槽18，用於將被處理水中含有的氫供體等有機物透過微生物的作用進行氧化分解。如第七圖所示，氧化槽18也可以設置在沉澱槽20的上游側，也可以設置在沉澱槽20的下游側。

接著，對氫供體的供應方法進行詳細描述。通常，從供應到脫氮槽16被處理水的硝酸離子、亞硝酸離子的濃度算出脫氮處理所需要氫供體的供應量，並且使該供應量不改變，連續地將氫供體供應給脫氮槽16。因此，脫氮槽16內氫供體的濃度較低大致一定。並且，為了有效地進行脫氮處理，將脫氮槽16內的硝酸離子以及亞硝酸離子的脫氮處理所需要氫供體供應量的(需要的氫供體的理論量)1.2倍左右供應給脫氮槽16。

但是，在本實施方式中，以脫氮槽16內氫供體的濃度隨時間變化的方式將氫供體供應給脫氮槽16。作為一個實例，在控制裝置40，預先記錄與原水氮濃度測定結果對應的氫供體添加量的計算式(進行間歇添加時，為添加及添加時間的計算式)，基於該計算式，控制泵36的工作，並調節氫供體的供應量，使氫供體的最大濃度與最小濃度的差，成為誘導脫氮菌自己造粒化的濃度差。即，進行後述的氫供體的供應-停止、氫供體的多量供應-少量供應。

這裏，較佳的是，(例如，脫氮槽16內被處理水的水力學停留時間中)脫氮槽16內氫供體的最大濃度與最小濃度的差為50mgTOC/L以上，將氫供體供應到脫氮槽16內，更較佳的是，濃度差為100mgTOC/L以上，將氫供體供應到脫氮槽16內。當脫氮槽16內氫供體的最大濃度與最小濃度的差小於50mgTOC/L時，存在不能充分誘導脫氮菌自己造粒化的情况。

這裏，較佳的是，脫氮槽內氫供體的最小濃度在最大濃度的1/2以下(大於0，小於等於最大濃度的1/2的範圍)。當該最小濃度超過最大濃度的1/2時，存在脫氮菌自己造粒化的誘導變困難的情况。

在本實施方式中，透過將氫供體間歇地供應給脫氮槽16，能夠使脫氮槽16內氫供體的濃度隨時間變化。即，由於在氫供體的供應時，能夠使脫氮槽16內氫供體的濃度增加，並且在氫供體的供應停止時，能夠使脫氮槽16內氫供體的濃度減少(氫供體由於脫氮處理而被消耗)，因此能夠 使脫氮槽16內氫供體的濃度隨時間變化。但是，氫供體的供應以及停止時間、氫供體的供應量需要被設定成，(例如，脫氮槽16內被處理水的水力學停留時間(HRT)中)脫氮槽16內氫供體的最大濃度與最小濃度的差在例如50mgTOC/L以上。

較佳的是，氫供體的供應停止時間比氫供體的供應時間的50%長。當氫供體的供應停止時間在氫供體的供應時間的50%以下時，即使氫供體的最大濃度與最小濃度的差在例如50mgTOC/L以上，也會存在脫氮菌自己造粒化的誘導變困難的情况。

在氫供體的供應以及停止的循環進行多次的情况下，較佳的是，一次循環(供應-停止)的時間比水力學停留時間的50%短，即相對於水力學停留時間進行兩次循環以上。當相對於水力學停留時間僅進行一次循環時，氫供體的最大濃度與最小濃度的差變大，但是，由於氫供體濃度高的處理水向脫氮槽16外排出，因此在用於從處理水去除氫供體氧化槽18負載變高的同時，存在處理水的水質惡化的情况。並且，由於在脫氮處理中，沒有被有效使用的氫供體變多，因此需要增加氫供體供應量，存在脫氮處理成本變高的情况。

並且，在本實施方式中，相對於脫氮槽16內的硝酸離子以及亞硝酸離子的濃度，以脫氮處理所需要氫供體的供應量(需要的氫供體理論量)為基準，組合將少於基準值的量之氫供體供應給脫氮槽16的第一供應程序、以及將多 於該基準值的量之氫供體供應給脫氮槽16的第二供應程序，透過將氫供體供應給脫氮槽16，能夠使脫氮槽16內氫供體的濃度隨時間變化。但是，在第一供應程序以及第二供應程序供應氫供體的時間、以及在該時間內供應的供應量需要被設定成，脫氮槽16內氫供體的最大濃度與最小濃度的差在例如50mgTOC/L以上。

較佳的是，第一供應程序中氫供體的供應時間比第二供應程序中氫供體的供應時間的50%長。當第一供應程序中氫供體的供應時間在第二供應程序中氫供體的供應時間的50%以下時，即使氫供體最大濃度與最小濃度的差在例如50mgTOC/L以上，也會存在脫氮菌自己造粒化充分誘導變困難的情况。

在第一供應程序以及第二供應程序循環進行多次的情况下，較佳的是，一次循環(第一供應程序-第二供應程序)的時間比水力學停留時間的50%短，即相對於水力學停留時間進行兩次循環以上。當相對於水力學停留時間僅進行一次循環時，氫供體最大濃度與最小濃度的差變大，但是，由於氫供體濃度高的處理水向脫氮槽16外排出，因此在用於從處理水去除氫供體的氧化槽18負載變高的同時，存在處理水的水質惡化的情况。並且，由於在脫氮處理中，沒有被有效使用的氫供體變多，因此需要增加氫供體的供應量，存在脫氮處理成本變高的情况。

並且，在本實施方式中，較佳的是，脫氮槽16內氫供體的最小濃度在100mgTOC/L以下，更較佳的是，在 10mgTOC/L~100mgTOC/L的範圍。當氫供體最小濃度大於100mgTOC/L時，存在脫氮菌自己造粒化充分誘導變困難的情况。並且，當氫供體最小濃度小於10mgTOC/L時，不能有效地進行脫氮處理，存在處理水的水質惡化的情况。

並且，使脫氮菌顆粒化時，存在添加部分金屬類而獲得良好結果的情况。一般來說，將這些作為顆粒化促進物質，作為離子類，例如鈣離子、鐵離子，作為化合物類，例如粉煤灰、氧化鐵、碳酸鈣等。關於其中的離子類，較佳的是，在脫氮處理整個期間或裝置的啟動期間，連續或間歇地添加。並且，關於化合物類，較佳的是，在裝置啟動時與污泥的添加同時進行添加。

本實施方式中使用的氫供體，例如為甲醇、乙醇、異丙醇、醋酸、氫氣、丙酮、葡萄糖、甲乙酮、四甲基氫氧化銨(TMAH)等，但並不限制於此，作為氫供體，可以使用現有已知的全部。

從硝酸離子、亞硝酸離子向氮氣的還原反應，雖然由於氫供體的種類而有些不同，但是任何一種都是，由於生成與硝酸離子、亞硝酸離子等莫耳的氫氧化合物離子，浮上槽內的被處理水pH上升。一般來說，適合將脫氮處理中被處理水的pH調整至8~9的範圍。但是，在氫供體由來碳酸離子的濃度變高、並且擔心被處理水中含有鈣離子等引起水銹產生的情况下，較佳的是，將浮上槽內被處理水pH調整至6~7.5的範圍，更較佳的是，調整至6.3~7.0的範圍。具體來說，透過pH調整裝置30的pH傳感器48檢測被處 理水的pH，基於檢測的pH，透過控制裝置50使泵44工作，將pH調整劑從pH調整劑罐42供應給脫氮槽16，來調節脫氮槽16內被處理水的pH，使得脫氮槽16內被處理水pH在該pH範圍。

如上該，在將被處理水(連續)供應給完全混合型脫氮槽的同時，將氫供體供應給脫氮槽16，使得脫氮槽16內氫供體的濃度隨時間變化，並且脫氮槽16內氫供體的最大濃度與最小濃度的差較佳在例如50mgTOC/L以上，從而能夠使脫氮菌顆粒化。透過使脫氮菌顆粒化，由於能夠增加脫氮槽內的微生物濃度(污泥濃度)，因此能夠提高脫氮處理的處理速度，並能夠使裝置小型化或者低成本化。

作為含氮水的處理方法，並沒有限定為使用第一圖顯示出的水處理裝置。第九圖至第十四圖為顯示出其一個實例的概略構成圖。第九圖的(A)和(B)顯示出以硝化程序、本實施方式脫氮程序A或B、沉澱處理程序順序進行處理含氮水的處理方法。硝化程序如該說明，為將氨性氮在好氧的條件下(存在氧氣的條件下)氧化成硝酸或亞硝酸的程序。本實施方式的脫氮程序A為將氫供體間歇地或多量供應-少量供應給脫氮槽16(即，使用第七圖、第八圖的脫氮裝置)，並在無氧條件下將硝酸或亞硝酸性氮還原成氮氣的程序。並且，本實施方式的脫氮程序B為在第一脫氮部16a與第二脫氮部16b之間以形成既定濃度差的方式供應氫供體(即，使用第二圖至第六圖的脫氮裝置)，並在無氧條件下將硝酸或亞硝酸性氮還原成氮氣的程序。沉澱 處理程序如該說明，為處理水中的污泥與處理水的分離程序。並且，在第九圖的(A)和(B)中，具有將與處理水分離的污泥送還到硝化程序的管道。這樣，能夠使透過本實施方式脫氮程序A或B得到的顆粒污泥循環。在該情况下，由於形成含有硝化菌的顆粒，因此硝化程序也能夠透過同一顆粒進行處理。

第十圖的(A)和(B)顯示出以有機物處理程序、硝化程序、本實施方式脫氮程序A或B、沉澱處理程序順序進行處理含氮水的處理方法。有機物處理程序為在好氧或厭氧條件下對被處理水中的有機體氮或其他有機物進行處理，並在去除有機物的同時將有機體氮變換為氨性氮的程序。第十圖的(A)和(B)顯示出含氮水的處理方法也同樣，使透過本實施方式脫氮程序A或B得到的顆粒污泥循環。在該情况下，由於形成含有硝化菌的顆粒，因此硝化程序也能夠透過同一顆粒進行處理。

第十一圖的(A)和(B)顯示出以硝化程序、本實施方式脫氮程序A或B、氧化程序、沉澱處理程序的順序進行處理含氮水的處理方法。氧化程序如該說明，對脫氮後添加氫供體的剩餘部分進行好氧性處理的程序。第十一圖的(A)和(B)顯示出含氮水的處理方法也同樣，使透過本實施方式脫氮程序A或B得到的顆粒污泥循環。在該情况下，由於形成含有硝化菌的顆粒，因此硝化程序也能夠透過同一顆粒進行處理。

第十二圖的(A)和(B)顯示出以本實施方式脫氮程 序A或B、硝化程序、現有的脫氮程序、氧化程序、沉澱處理程序順序進行處理含氮水的處理方法。第十三圖的(A)和(B)顯示出以現有的脫氮程序、硝化程序、本實施方式脫氮程序A或B、氧化程序、沉澱處理程序順序進行處理含氮水的處理方法。現有的脫氮程序為不進行將氫供體間歇地或多量供應-少量供應給脫氮槽16、或者在第一脫氮部16a與第二脫氮部16b之間以形成既定濃度差的方式供應氫供體，而在無氧條件下將硝酸或亞硝酸性氮還原成氮氣的程序。並且，在第十二圖的(A)和(B)或者第十三圖的(A)和(B)含氮水的處理方法中，為了提高處理性能，將透過硝化工程獲得處理水的一部分送還到配置在前段本實施方式脫氮程序A、B或現有的脫氮程序。第十二圖的(A)和(B)以及第十三圖的(A)和(B)顯示出含氮水的處理方法也同樣，使透過本實施方式脫氮程序A或B得到的顆粒污泥循環。在該情况下，由於形成含有硝化菌的顆粒，因此硝化程序也能夠透過同一顆粒進行處理。

第十四圖的(A)和(B)顯示出以有機物處理程序、硝化程序、本實施方式脫氮程序A或B、氧化程序、沉澱處理程序順序進行處理含氮水的處理方法。第十四圖的(A)和(B)顯示出含氮水的處理方法也同樣，使透過本實施方式脫氮程序A或B得到的顆粒污泥循環。在該情况下，由於形成含有硝化菌的顆粒，因此硝化程序也能夠透過同一顆粒進行處理。

實施例

以下，列舉出實施例和比較例，更具體詳細地對本發明進行說明，但是本發明並不限定於以下的實施例。

(實施例1)

在實施例1中，使用與第二圖顯示出相同的裝置，將下面表1中顯示出水質的被處理水連續通水至脫氮槽。第一脫氮部16a的容積為4L，第二脫氮部的容積為40L。使用甲醇作為氫供體，將該甲醇連續地供應給第一脫氮部，使第二脫氮部內被處理水的HRT中第一脫氮部內甲醇的最大濃度與第二脫氮部內被處理水的HRT中第二脫氮部內甲醇的最小濃度的差在50mgTOC/L以上。相對於處理氮量，甲醇供應量為3kg甲醇/kg氮。並且，在試驗開始時，將以約500mgMLSS/L方式進行脫氮的活性污泥供應給第一脫氮部以及第二脫氮部。並且，使用鹽酸將第一脫氮部以及第二脫氮部被處理水的pH調整為6.5。並且，將留在設置於脫氮槽後段沉澱槽的污泥送還至第一脫氮部。試驗進行33天。

(比較例1)

在比較例1中，沒有設置第一脫氮部，除了將第二脫氮部內被處理水的HRT中甲醇的最大濃度與最小濃度的差維持在不足50mgTOC/L以外，以與實施例1相同的條件進行試驗。

第十五圖是顯示出實施例1的試驗中相對於經過天數，MLSS濃度變化的圖。第十六圖是顯示出實施例1的試驗中相對於經過天數，脫氮處理處理速度變化的圖。第十七圖是顯示出實施例1試驗中相對於經過天數，處理水硝酸離子濃度推移的圖。第十八圖是顯示出實施例1試驗中相對於經過天數，SVI變化的圖。如第十五圖所示，在實施例1中，在經過天數的同時，MLSS濃度上升，從試驗開始在第33天，MLSS濃度達到8000mgMLSS/L。並且，如第十六圖所示，在MLSS濃度上升的同時，脫氮處理的處理速度也上升，從試驗開始在第33天，達到約2kgN/m³/天，確認獲得較高的處理速度。並且，如第十七圖所示，處理水中的硝酸離子濃度較低，確認試驗期間進行穩定的處理。並且，如第十八圖所示，作為污泥沉澱性指標的SVI在經過天數的同時減少，SVI值非常小(沉澱性好)，確認形成顆粒。並且一般活性污泥的SVI為120~150mL/g。另一方面，在比較例1中，從試驗開始在第33天，MLSS濃度沒有達到2000mgMLSS/L的程度，脫氮處理的處理速度為0.4kgN/m³/天。

(實施例2)

在實施例2中，除了第一脫氮部的容積為20L、12L、4L、2L、1L以外，以與實施例1相同條件進行試驗。並且，從試驗開始25天後，用以下基準評價脫氮槽內含有脫氮菌的污泥是否顆粒化，將其歸納在表2中。

○含有脫氮菌的污泥全部顆粒化

△含有脫氮菌的污泥一部分顆粒化

×含有脫氮菌的污泥沒有顆粒化

從表2可以判斷出，在未設置第一脫氮部(該比較例)的情況下，即使從試驗開始經過33天，脫氮菌也沒有顆粒化。並且，透過使第一脫氮部容積/第二脫氮部的容積為3/10、1/10、1/20，從試驗開始經過33天後，能夠使含有脫氮菌的污泥全部顆粒化，獲得良好的結果。

(實施例3)

在實施例3中，使用與第二圖顯示出相同的裝置，將下面表3中顯示出水質的被處理水連續通水至脫氮槽。使 用甲醇作為氫供體，將該甲醇間歇地供應給第一脫氮部，使第二脫氮部內被處理水的HRT中第一脫氮部內甲醇的最大濃度與第二脫氮部內被處理水的HRT中第二脫氮部內甲醇的最小濃度的差在50mgTOC/L以上。氫供體的停止時間與供應時間之比固定為1：4，供應-停止一次循環的時間作為HRT的1/5，透過流入氮載荷使循環時間變化。除此之外，在與實施例1相同條件下進行試驗。試驗進行50天。

(比較例2)

在比較例2中，將甲醇連續地供應給第一脫氮部。第二脫氮部內被處理水的HRT中第一脫氮部內甲醇的最大濃度與第二脫氮部內被處理水的HRT中第二脫氮部內甲醇的最小濃度的差維持在不足50mgTOC/L。除此之外，在與實施例3相同條件下進行試驗。

第十九圖是顯示出實施例3試驗中相對於經過天數，MLSS濃度變化的圖。第二十圖是顯示出實施例3試驗中相對於經過天數，脫氮處理處理速度變化的圖。第二十一圖是顯示出實施例3試驗中相對於經過天數，處理水硝酸離子濃度推移的圖。第二十二圖是顯示出實施例3試驗中相對於經過天數，SVI變化的圖。如第十九圖所示，在實 施例3中，在經過天數的同時，MLSS濃度上升，從試驗開始在第50天，MLSS濃度達到8000mgMLSS/L。並且，如二十圖所示，脫氮處理處理速度也上升，從試驗開始在第50天，達到約2kgN/m³/天，並確認獲得較高的處理速度。並且，如第二十一圖所示，處理水中硝酸離子濃度降低，確認在試驗期間進行穩定的處理。並且，如第二十二圖所示，作為污泥沉澱性的指標的SVI，在經過天數的同時減少，確認形成SVI的值非常小(沉澱性好)的顆粒。另一方面，在比較例2中，從試驗開始在第50天，MLSS濃度僅達到1000mgMLSS/L，脫氮處理的處理速度也為0.25kgN/m³/天。並且，此時的第一脫氮部內的TOC濃度為30~40mgTOC/L，在第二脫氮部，在整個期間為15mgTOC/L以下大致相同的值。

(實施例4)

在實施例4中，使用與第四圖顯示出相同的裝置，將下面表4中顯示出水質的被處理水連續通水至容積為40L的第二脫氮部。並且，將第二脫氮部內反應液連續供應給容積為4L的第一脫氮部(第一脫氮部的HRT 6分~144分)。使用甲醇作為氫供體，將該甲醇間歇地供應給第一脫氮部，使第二脫氮部內被處理水的HRT中第一脫氮部內甲醇的最大濃度與第二脫氮部內被處理水的HRT中第二脫氮部內甲醇的最小濃度的差在50mgTOC/L以上。將氫供體的停止時間與供應時間之比固定為1：19，添加-停止循環的 時間對應於被處理水的流入速度而變化，為第二脫氮部HRT的1/5。此時相對於處理氮量，甲醇供應量為2.7kg甲醇/kg氮。並且，在試驗開始時，將以約500mgMLSS/L的方式進行脫氮的活性污泥供應給第一脫氮部以及第二脫氮部。並且，使用鹽酸將第一脫氮部以及第二脫氮部被處理水的pH調整為6.5~7.0。並且，將留在設置於脫氮部後段沉澱槽的污泥送還至第一脫氮部。試驗進行33天。

在比較例3中，沒有設置第一脫氮部，除了將第二脫氮部內被處理水的HRT中甲醇最大濃度與最小濃度的差維持在不足50mgTOC/L以外，以與實施例4相同的條件進行試驗。

第二十三圖是顯示出實施例4的試驗中相對於經過天數，MLSS的濃度變化的圖。第二十四圖是顯示出實施例4試驗中相對於經過天數，脫氮處理處理速度變化的圖。第二十五圖是顯示出實施例4試驗中相對於經過天數，處理水硝酸離子濃度推移的圖。第二十六圖是顯示出實施例4試驗中相對於經過天數，SVI變化的圖。如第二十三圖所示，在實施例4中，在經過天數的同時，MLSS濃度上升，從試驗開始在第33天，MLSS濃度達到5000mgMLSS/L。 並且，如第二十四圖所示，MLSS濃度上升的同時，脫氮處理的處理速度也上升，從試驗開始在第33天，達到約2.5kgN/m³/天，並確認獲得較高的處理速度。並且，如第二十五圖所示，處理水中的硝酸離子濃度降低，確認在試驗期間進行穩定的處理。並且，如第二十六圖所示，作為污泥沉降性的指標的SVI，在經過天數的同時減少，確認形成SVI的值非常小(沉降性好)的顆粒。並且，一般的活性污泥的SVI為120~150mL/g。另一方面，在比較例3中，從試驗開始在第33天，MLSS濃度僅達到2000mgMLSS/L，脫氮處理的處理速度也為0.4kgN/m³/天。

在實施例4中，含有當初為浮游狀脫氮菌的污泥，從試驗開始經過約2周之後，變化成粒狀；約3周之後，大致全部變化為直徑為0.3mm程度的顆粒污泥；經過30天後，變化為直徑為0.5mm程度的顆粒污泥。

並且，第二十七圖是顯示出第一脫氮部以及第二脫氮部中甲醇TOC濃度變化的圖。如第二十七圖所示，雖然在第一脫氮部內，在時間經過的同時，甲醇TOC濃度變化，但是在第二脫氮部內，甲醇TOC濃度為低濃度，確認為大致一定。並且，在實施例中，獲得處理水中甲醇TOC濃度為0.362gTOC/g甲醇。

在實施例5中，利用第十一圖(B)中顯示出的處理方法進行試驗。在硝化程序中，使用容積為36L的硝化槽，在脫氮程序B中使用容積為4L的第一脫氮部和容積為36L的第二脫氮部，在氧化處理程序中使用容積為20L的氧化 槽。並且，沉澱處理程序中沉澱槽的水面積為0.012m2。

將下面表5中示出水質的被處理水連續通水。並且，在硝化槽以及氧化槽中曝露空氣，將DO維持在2mgO/L以上。使用甲醇作為氫供體，並間歇地添加至第一脫氮部。氫供體的添加-停止的一次循環，為從被處理水和污泥送還流量的合計以及第二脫氮部的容積計算出的第二脫氮部HRT的1/4。氫供體的停止時間與供應時間之比為1：19。在實施例5中，以從沉澱槽排出處理水中的全部氮濃度為10mgN/L以下的方式，階段地增加被處理水量，使負載上升。並且，甲醇的添加量相對於流入氮量為3kg甲醇/kgN。並且，在試驗開始時，將以約500mgMLSS/L的方式進行脫氮的活性污泥供應給第一脫氮部以及第二脫氮部。並且，使用鹽酸或氫氧化鈉，將硝化槽以及第二脫氮部被處理水的pH調整為7.0~7.5。並且，使用真空泵將留在設置於脫氮部後段沉澱槽的污泥送還至硝化槽。

在比較例4中，除了沒有設置第一脫氮部以及連續地添加氫供體以外，以與實施例5相同條件進行試驗。

第二十八圖是顯示出實施例5以及比較例4的試驗中 相對於經過天數，硝化速度變化的圖。第二十九圖是顯示出實施例5以及比較例4試驗中相對於經過天數，脫氮速度變化的圖。第三十圖是顯示出實施例5以及比較例4的試驗中相對於經過天數，MLSS濃度變化的圖。在比較例4中，雖然暫時硝化速度上升到0.3kgN/m³/天附近、脫氮速度上升到0.4kgN/m³/天附近，但是來自沉澱槽的污泥的流出猛烈，不能夠維持充分的污泥濃度。因此，MLSS濃度也降低，作為結果(94天)，硝化速度穩定在0.15kgN/m³/天附近、脫氮速度穩定在0.18kgN/m³/天附近。並且，污泥的狀態幾乎沒有顆粒化。在實施例5中，確認MLSS濃度的增加，與此相伴的硝化速度以及脫氮速度也上升，試驗開始後2個月之後，硝化速度以及脫氮速度都上升到0.6kgN/m³/天的程度，獲得比較例4的3倍程度的速度。並且，污泥狀態實現自己造粒化，形成直徑為200μm左右的顆粒。

第三十一圖是顯示出實施例5的第一脫氮部內水質變化的圖。第三十二圖是顯示出實施例5的第二脫氮部內水質變化的圖。在實施例5第一脫氮部內，作為TOC濃度，確認0~200mgTOC/L程度(最大濃度約200mgTOC/L)氫供體濃度的變動；在第二脫氮部內，作為TOC濃度，確認2~18mgTOC/L程度(最小濃度約2mgTOC/L)氫供體濃度的變動。

1‧‧‧水處理裝置

10‧‧‧氟處理裝置

12‧‧‧硝化裝置

14‧‧‧脫氮裝置

16a‧‧‧第一脫氮部

16b‧‧‧第二脫氮部

18‧‧‧氧化槽

20‧‧‧沉澱槽

22‧‧‧被處理水第一流入管

23‧‧‧被處理水第二流入管

24‧‧‧污泥送還管

25、36、44a、44b‧‧‧泵

26a、26b、26c‧‧‧處理水取出管

28‧‧‧氫供體供應裝置

30‧‧‧pH調整裝置

32a、32b‧‧‧攪拌裝置

34‧‧‧氫供體罐

38‧‧‧氫供體流入管

40、50a、50b‧‧‧控制裝置

42‧‧‧pH調整劑罐

46a、46b‧‧‧pH調整劑流入管

48a、48b‧‧‧pH傳感器

52‧‧‧間壁

54‧‧‧脫氮室

56‧‧‧沉澱室

第一圖是顯示出本實施方式水處理裝置一個實例的概略構成圖。

第二圖是顯示出本實施方式脫氮裝置構成一個實例的模式圖。

第三圖是顯示出本發明其他實施方式涉及脫氮裝置構成一個實例的模式圖。

第四圖是顯示出本發明其他實施方式涉及脫氮裝置構成一個實例的模式圖。

第五圖是顯示出本發明其他實施方式涉及脫氮裝置構成一個實例的模式圖。

第六圖是顯示出本發明其他實施方式涉及脫氮裝置構成一個實例的模式圖。

第七圖是顯示出本發明其他實施方式涉及脫氮裝置構成一個實例的模式圖。

第八圖是顯示出本發明其他實施方式涉及脫氮裝置構成一個實例的模式圖。

第九圖是顯示出含氮水處理方法一個實例的概略構成圖。

第十圖是顯示出含氮水處理方法一個實例的概略構成圖。

第十一圖是顯示出含氮水處理方法一個實例的概略構成圖。

第十二圖是顯示出含氮水處理方法一個實例的概略構成圖。

第十三圖是顯示出含氮水處理方法一個實例的概略構成圖。

第十四圖是顯示出含氮水處理方法一個實例的概略構成圖。

第十五圖是顯示出實施例1試驗中相對於經過天數MLSS濃度變化的圖。

第十六圖是顯示出實施例1試驗中相對於經過天數脫氮處理的處理速度變化的圖。

第十七圖是顯示出實施例1試驗中相對於經過天數處理水硝酸離子濃度推移的圖。

第十八圖是顯出實施例1試驗中相對於經過天數SVI變化的圖。

第十九圖是顯示出實施例3試驗中相對於經過天數MLSS濃度變化的圖。

第二十圖是顯示出實施例3試驗中相對於經過天數脫氮處理處理速度變化的圖。

第二十一圖是顯示出實施例3試驗中相對於經過天數處理水硝酸離子濃度推移的圖。

第二十二圖是顯示出實施例3試驗中相對於經過天數SVI變化的圖。

第二十三圖是顯示出實施例4試驗中相對於經過天數MLSS濃度變化的圖。

第二十四圖是顯示出實施例4試驗中相對於經過天數脫氮處理處理速度變化的圖。

第二十五圖是顯示出實施例4試驗中相對於經過天數處理水硝酸離子濃度推移的圖。

第二十六圖是顯示出實施例4試驗中相對於經過天數SVI變化的圖。

第二十七圖是顯示出第一脫氮部以及第二脫氮部中甲醇TOC濃度變化的圖。

第二十八圖是顯示出實施例5以及比較例4試驗中相對於經過天數硝化速度變化的圖。

第二十九圖是顯示出實施例5以及比較例4試驗中相對於經過天數脫氮速度變化的圖。

第三十圖是顯示出實施例5以及比較例4試驗中相對於經過天數MLSS濃度變化的圖。

第三十一圖是顯示出實施例5第一脫氮部內水質變化的圖。

第三十二圖是顯示出實施例5第二脫氮部內水質變化的圖。

14‧‧‧脫氮裝置

16a‧‧‧第一脫氮部

16b‧‧‧第二脫氮部

18‧‧‧氧化槽

20‧‧‧沉澱槽

22‧‧‧被處理水第一流入管

23‧‧‧被處理水第二流入管

24‧‧‧污泥送還管

25、36、44a、44b‧‧‧泵

26a、26b、26c‧‧‧處理水取出管

28‧‧‧氫供體供應裝置

30‧‧‧pH調整裝置

32a、32b‧‧‧攪拌裝置

34‧‧‧氫供體罐

38‧‧‧氫供體流入管

40、50a、50b‧‧‧控制裝置

42‧‧‧pH調整劑罐

46a、46b‧‧‧pH調整劑流入管

48a、48b‧‧‧pH傳感器

Claims (25)

1. 一種脫氮處理方法，將被處理水供應給脫氮槽的同時，供應氫供體，透過脫氮菌將被處理水中所含有的硝酸離子、亞硝酸離子還原成氮，該脫氮處理方法的特徵在於，作為該脫氮槽，設置第一脫氮部以及該第一脫氮部後段的第二脫氮部，至少將氫供體供應給該第一脫氮部，使在該第一脫氮部內與該第二脫氮部內之間形成氫供體濃度差。
2. 如申請專利範圍第1項所述的脫氮處理方法，其特徵在於，至少將氫供體供應給該第一脫氮部，使該第一脫氮部內氫供體的最大濃度與該第二脫氮部內氫供體的最小濃度的差為50mgTOC/L以上。
3. 如申請專利範圍第1項所述的脫氮處理方法，其特徵在於，該第一脫氮部的容積比該第二脫氮部的容積小。
4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的脫氮處理方法，其特徵在於，將氫供體間歇地供應給該第一脫氮部。
5. 如申請專利範圍第1項所述的脫氮處理方法，其特徵在於，相對於硝酸離子、亞硝酸離子的濃度，以脫氮處理所需要氫供體的供應量為基準，組合將少於該基準值的量之氫供體供應給該第一脫氮部的第一供應程序、以及將多於該基準值的量之氫供體供應給該第一脫氮部的第二供應程序，將氫供體供應給該第一脫氮部。
6. 如申請專利範圍第1項所述的脫氮處理方法，其特徵在於， 該第一脫氮部為多個槽。
7. 如申請專利範圍第1項所述的脫氮處理方法，其特徵在於，該第二脫氮部為多個槽。
8. 一種脫氮處理裝置，包括：脫氮槽、將被處理水供應給該脫氮槽的被處理水供應裝置、以及將氫供體供應給該脫氮槽的氫供體供應裝置，在該脫氮槽內，透過脫氮菌將被處理水中含有的硝酸離子、亞硝酸離子還原成氮，該脫氮處理裝置的特徵在於，該脫氮槽具有第一脫氮部以及設置於該第一脫氮部的後段的第二脫氮部；該氫供體供應裝置至少將氫供體供應給該第一脫氮部，使在該第一脫氮部內與該第二脫氮部內之間形成氫供體濃度差。
9. 一種脫氮處理方法，將被處理水供應給脫氮部的同時，供應氫供體，透過脫氮菌將被處理水中所含有的硝酸離子、亞硝酸離子還原成氮，該脫氮處理方法的特徵在於，作為該脫氮部，設置第一脫氮部以及第二脫氮部，將該第二脫氮部內反應液的一部分供應給該第一脫氮部，而且至少將氫供體供應給該第一脫氮部，並送還至該第二脫氮部，使在該第一脫氮部內與該第二脫氮部內之間形成氫供體濃度差。
10. 如申請專利範圍第9項所述的脫氮處理方法，其特徵在於，該第一脫氮部內氫供體的最大濃度與該第二脫氮部內 氫供體的最小濃度的差為50mgTOC/L以上。
11. 如申請專利範圍第9項所述的脫氮處理方法，其特徵在於，在將該被處理水供應給該第二脫氮部以及將氫供體供應給該第一脫氮部的同時，供應含有硝酸離子、亞硝酸離子的水。
12. 如申請專利範圍第11項所述的脫氮處理方法，其特徵在於，含有該硝酸離子、亞硝酸離子的水為，將供應給該第二脫氮部的被處理水分支的水。
13. 如申請專利範圍第9項或第10項所述的脫氮處理方法，其特徵在於，向該第一脫氮部供應氫供體是間歇地。
14. 如申請專利範圍第9項或第10項所述的脫氮處理方法，其特徵在於，相對於硝酸離子、亞硝酸離子的濃度，以脫氮處理所需要的氫供體的供應量為基準，向該第一脫氮部供應氫供體，透過組合供應少於該基準值的量的氫供體的第一供應程序、以及供應多於該基準值的量的氫供體的第二供應程序來進行。
15. 一種脫氮處理裝置，包括：脫氮部、將被處理水供應給該脫氮部的被處理水供應裝置、以及將氫供體供應給該脫氮部的氫供體供應裝置，在該脫氮部內，透過脫氮菌將被處理水中含有的硝酸離子、亞硝酸離子還原成氮，該脫氮處理裝置的特徵在於，該脫氮部具有第一脫氮部以及第二脫氮部， 具有將該第二脫氮部內反應液的一部分供應給該第一脫氮部的反應液供應裝置、以及將該第一脫氮部內反應液送還給該第二脫氮部的反應液送還裝置，透過該反應液供應裝置將該第二脫氮部內反應液的一部分供應給該第一脫氮部，而且透過該氫供體供應裝置至少將氫供體供應給該第一脫氮部，並透過該反應液送還裝置將該第一脫氮部內的反應液送還給該第二脫氮部，使在該第一脫氮部內與該第二脫氮部內之間形成氫供體濃度差。
16. 一種含氮水的處理方法，包括：硝化程序，將被處理水中的銨離子氧化成硝酸或亞硝酸；以及脫氮程序，在將被處理水供應給脫氮槽的同時，供應氫供體，並透過脫氮菌將被處理水中含有的硝酸離子或亞硝酸離子還原成氮，該含氮排水的處理方法的特徵在於，在該脫氮程序中，將氫供體供應給該脫氮槽，使該脫氮槽內氫供體的濃度隨時間變化。
17. 如申請專利範圍第16項所述的含氮水的處理方法，其特徵在於，該脫氮槽內氫供體的最大濃度與最小濃度的差為50mgTOC/L以上。
18. 如申請專利範圍第16項或第17項所述的含氮水的處理方法，其特徵在於，將氫供體間歇地供應給該脫氮槽。
19. 如申請專利範圍第16項或第17項所述的含氮水的處理方法，其特徵在於，相對於硝酸離子、亞硝酸離子的濃度，以脫氮處理所需要氫供體的供應量為基準，組合將少於該 基準值的量之氫供體供應給該脫氮槽的第一供應程序、以及將多於該基準值的量之氫供體供應給該脫氮槽的第二供應程序，將氫供體供應給該脫氮槽。
20. 一種含氮水的處理方法，包括：硝化程序，將被處理水中的銨離子氧化成硝酸或亞硝酸；以及脫氮程序，在將被處理水供應給脫氮槽的同時，供應氫供體，並透過脫氮菌將被處理水中含有的硝酸離子或亞硝酸離子還原成氮，該含氮水的處理方法的特徵在於，作為該脫氮槽，設置具有至少一個以上槽的第一脫氮部、以及在該第一脫氮部的後段並具有至少一個以上槽的第二脫氮部，至少將氫供體供應給該第一脫氮部，使在該第一脫氮部內與該第二脫氮部內之間形成氫供體濃度差。
21. 如申請專利範圍第20項所述的含氮水的處理方法，其特徵在於，至少將氫供體供應給該第一脫氮部，使該第一脫氮部內氫供體的最大濃度與該第二脫氮部內氫供體的最小濃度的差為50mgTOC/L以上。
22. 如申請專利範圍第20項所述的含氮水的處理方法，其特徵在於，該第一脫氮部的容積比該第二脫氮部的容積小。
23. 如申請專利範圍第20項或第21項所述的含氮水的處理方法，其特徵在於，將氫供體間歇地供應給該第一脫氮部。
24. 如申請專利範圍第16項或第20項所述的含氮水的處理方法，其特徵在於，將該脫氮程序後的污泥送還給該硝化程序。
25. 如申請專利範圍第24項所述的含氮水的處理方法，其特徵在於，包括在該硝化程序前、進行被處理水的有機物處理或者脫氮處理的處理程序，將該脫氮程序後的污泥送還給該硝化程序、該處理程序中的至少一個。