WO2021182603A1

WO2021182603A1 - 排水処理方法

Info

Publication number: WO2021182603A1
Application number: PCT/JP2021/010002
Authority: WO
Inventors: 直也池田; 吉原　資二; 悠鵜飼; 真源田; 愛之林
Original assignee: 株式会社クラレ
Priority date: 2020-03-13
Filing date: 2021-03-12
Publication date: 2021-09-16
Also published as: JP2023046420A

Abstract

有機性排水を嫌気槽及び無酸素槽に供給する工程１と、嫌気槽内において、活性汚泥中の細菌にリンを放出させて１次処理水を排出する工程２と、第１好気槽内において、１次処理水に対して、担体に担持された細菌及び活性汚泥中の細菌により、硝化、脱窒及びリンの吸収を行って２次処理水を排出する工程３と、無酸素槽内において脱窒を行って３次処理水を排出する工程４と、第２好気槽内において、硝化及びリンの吸収を行って４次処理水を排出する工程５と、固液分離装置において、汚泥を分離して最終処理水を排出するとともに、分離された汚泥の一部を嫌気槽に返送する工程６とを有する排水処理方法。これにより、窒素及びリンを含有する有機性排水に対して生物処理を行うに際し、処理槽やそれに付帯する設備を大型化することなく、窒素及びリンを効率的に除去することのできる排水処理方法が提供される。

Description

排水処理方法

　本発明は、窒素及びリンを含有する有機性排水に対して生物処理を行う排水処理方法に関する。

　排水中に含まれる窒素及びリンが海や湖へ流入することで引き起こされる富栄養化などの問題に対して、生物学的に窒素及びリンを処理する様々な方法が行われている。

　下水などの排水に含まれる窒素は、大部分がアンモニア態窒素（ＮＨ_４－Ｎ）である。実際の下水処理では、ＮＨ_４－Ｎが好気条件下で酸化態窒素（ＮＯ_ｘ－Ｎ）に変換される。当該変換のことを、以下、硝化反応又は硝化と略すことがある。その後、前記硝化で生成したＮＯ_ｘ－Ｎが、無酸素条件下で有機物等の水素供与体を使用して窒素ガス（Ｎ_２）に変換される。当該変換のことを、以下、脱窒反応又は脱窒と略すことがある。次いで前記脱窒で生成した窒素ガスが系外に放出されることで排水から窒素成分が除去される。上記好気条件とは溶存酸素が存在する条件である。上記無酸素条件とは溶存酸素が存在しないが、結合性酸素が存在する条件である。

　下水などの排水に含まれるリンは、嫌気工程、好気工程の順で処理されることによって活性汚泥中に高濃度に蓄積され、系外に余剰汚泥と共に排出されて除去される。上記嫌気工程とは、溶存酸素及び結合性酸素が存在しない条件下で処理を行う工程のことである。嫌気工程において、活性汚泥中のポリリン酸蓄積細菌が、菌体内に蓄積していたポリリン酸を加水分解してリン酸とエネルギーにし、リン酸を体外へ放出し、エネルギーを使用して被処理水中の有機物を体内に吸収する。吸収された有機物は、ポリヒドロキシアルカノエイト（ＰＨＡ）やグリコーゲンのような菌体内貯蔵物質として蓄えられる。その後、好気工程において、貯蔵有機物が炭酸ガスまで酸化分解されて、ポリリン酸蓄積細菌が増殖し、リンはポリリン酸蓄積細菌の体内に吸収されて、ポリリン酸として過剰蓄積される。以上の工程を経て活性汚泥中に高濃度に蓄積された余剰汚泥を系外に排出することでリンが除去される。

　特許文献１には、被処理水を嫌気工程、無酸素工程、好気工程、固液分離工程に順次導入し、前記固液分離工程で分離した汚泥を嫌気工程に返送すると共に、前記好気工程処理液を無酸素工程へ循環する有機性排水の脱窒・脱リン方法において、被処理水の一部を無酸素工程に分注することを特徴とする窒素・リン含有有機性排水の処理方法が記載されている。

　特許文献２には、窒素、リン含有有機性排水の嫌気工程、好気工程及び固液分離工程の各工程を順次通す処理方法において、前記嫌気工程が浮遊活性汚泥を含む第一嫌気工程及び浮遊活性汚泥と微生物固定化担体を含む第二嫌気工程からなり、また好気工程が浮遊活性汚泥を含む第一好気工程及び浮遊活性汚泥と微生物固定化担体を含む第二好気工程からなると共に、前記固液分離工程で分離された活性汚泥を第一嫌気工程へ返送し、第二好気工程流出液を第二嫌気工程へ循環することを特徴とする窒素、リン含有有機性排水の処理方法が記載されている。

　特許文献３には、被処理排水を嫌気工程、第１無酸素工程、第１好気工程、第２無酸素工程、第２好気工程及び固液分離工程の各工程を順次通す、窒素、リン含有有機性排水の処理方法において、前記固液分離工程で分離した汚泥を嫌気工程に返送すること、前記第１好気工程処理液を第１無酸素工程へ循環すること、及び第２無酸素工程において脱窒に必要な有機物を添加する窒素、リン含有有機性排水の処理方法が記載されている。

　しかしながら、特許文献１～３に記載されている処理方法では、窒素処理能力が高い場合はリン処理能力が低く、リン処理能力が高い場合は窒素処理能力が低くなる。そのため、窒素及びリン負荷が高い被処理排水を処理するためには処理時間を長く取るために大きな処理槽容積が必要であった。また、これらの処理方法では硝化液循環法を採用しているが、窒素除去率が循環率に依存するために、処理効率を向上させるためには循環比を高くする必要がある。しかし、そのためには吐出能力の高いポンプが必要になるし、担体を使用する場合には担体除去スクリーンの設置面積の拡大が必要であり、付帯設備の大型化という問題点を有していた。

特開平６－２９６９９１号公報特開平５－１８５０９０号公報特開昭６０－１６６０９８号公報

　本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、窒素及びリンを含有する有機性排水に対して生物処理を行うに際し、処理槽やそれに付帯する設備を大型化することなく、窒素及びリンを効率的に除去することのできる排水処理方法を提供することを目的とするものである。

　上記課題は、嫌気槽、第１好気槽、無酸素槽、第２好気槽及び固液分離装置をこの順序で備え、前記第１好気槽に担体が充填された処理装置を用いて、窒素及びリンを含有する有機性排水に対して生物処理を行う排水処理方法であって；
　前記有機性排水を前記嫌気槽及び前記無酸素槽に供給する工程１と、
　前記嫌気槽内において、活性汚泥中の細菌にリンを放出させて１次処理水を排出する工程２と、
　前記第１好気槽内において、前記１次処理水に対して、担体に担持された細菌及び活性汚泥中の細菌により、硝化、脱窒及びリンの吸収を行って２次処理水を排出する工程３と、
　前記無酸素槽内において、前記有機性排水及び前記２次処理水の混合水に対して、活性汚泥中の細菌により脱窒を行って３次処理水を排出する工程４と、
　前記第２好気槽内において、前記３次処理水に対して、活性汚泥中の細菌により硝化及びリンの吸収を行って４次処理水を排出する工程５と、
　前記固液分離装置において、前記４次処理水から汚泥を分離して最終処理水を排出するとともに、分離された前記汚泥の一部を前記嫌気槽に返送する工程６とを有し、
　前記第１好気槽における容積当たりの溶解性ＢＯＤ負荷が０．０５～０．６０ｋｇ／ｍ^３・ｄであることを特徴とする排水処理方法を提供することによって解決される。

　このとき、工程１において、前記有機性排水の６０～９５体積％を前記嫌気槽に供給するとともに、前記有機性排水の５～４０体積％を前記無酸素槽に供給することが好ましい。

　また、工程２において、前記嫌気槽の汚泥当たりのＢＯＤ負荷が０．２０～１４．５ｋｇ－ＢＯＤ／ｋｇ－ＭＬＳＳ・ｄであることが好ましい。

　また、前記担体が連通孔を有することが好ましい。前記担体がポリビニルアルコールゲル担体であることも好ましい。

　また、工程６において、分離された前記汚泥の一部を前記嫌気槽と前記無酸素槽の両方に返送してもよい。

　本発明によれば、窒素及びリンを含有する有機性排水に対して生物処理を行うに際し、処理槽やそれに付帯する設備を大型化することなく、窒素及びリンを効率的に除去することのできる排水処理方法を提供することができる。

本発明の処理方法で用いられる処理装置の一例を示したプロセスフロー図である。

　本発明は、嫌気槽、第１好気槽、無酸素槽、第２好気槽及び固液分離装置をこの順序で備え、前記第１好気槽に担体が充填された処理装置を用いて、窒素及びリンを含有する有機性排水に対して生物処理を行う排水処理方法に関する。

　本発明の処理方法は、前記有機性排水を前記嫌気槽及び前記無酸素槽に供給する工程１と、
　前記嫌気槽内において、活性汚泥中の細菌にリンを放出させて１次処理水を排出する工程２と、
　前記第１好気槽内において、前記１次処理水に対して、担体に担持された細菌及び活性汚泥中の細菌により、硝化、脱窒及びリンの吸収を行って２次処理水を排出する工程３と、
　前記無酸素槽内において、前記有機性排水及び前記２次処理水の混合水に対して、活性汚泥中の細菌により脱窒を行って３次処理水を排出する工程４と、
　前記第２好気槽内において、前記３次処理水に対して、活性汚泥中の細菌により硝化及びリンの吸収を行って４次処理水を排出する工程５と、
　前記固液分離装置において、前記４次処理水から汚泥を分離して最終処理水を排出するとともに、分離された前記汚泥の一部を前記嫌気槽に返送する工程６とを有し、
　前記第１好気槽における容積当たりの溶解性ＢＯＤ負荷が０．０５～０．６０ｋｇ／ｍ^３・ｄであることを特徴とするものである。

　本発明の処理方法では、工程２において、活性汚泥中の細菌によりリンを放出させるとともにＢＯＤを除去して１次処理水を排出する。そのため、続く工程３において、第１好気槽に入る１次処理水のＢＯＤ負荷が減少し、リンの吸収の低下が抑制されるため、リンの吸収効率を向上させることができる。

　上記工程３においては、１次処理水に対して、担体に担持された細菌及び活性汚泥中の細菌により、硝化、脱窒及びリンの吸収を行って２次処理水を排出する。ここで、担体の内部は溶存酸素濃度が低く当該内部に無酸素領域が形成されるので、この領域に脱窒菌が棲息することが可能となる。そのため、工程３において、硝化とともに脱窒を進行させることができるので、続く工程４における窒素負荷を低減させることができる。したがって、無酸素槽を大きくすることなく、窒素の除去効率を向上させることができる。

　さらに本発明の処理方法では、工程１において、有機性排水を嫌気槽だけでなく無酸素槽へも供給するので、無酸素槽にメタノールなどの有機物を添加しなくても脱窒効率を上げることができる。また、特許文献１～３に記載された方法のように、硝化液を循環させなくても窒素の除去効率は高い。

　このように、本発明の処理方法によれば、窒素及びリンを含有する有機性排水に対して生物処理を行うに際し、処理槽やそれに付帯する設備を大型化することなく、窒素及びリンを効率的に除去することができる。

（処理装置）
　本発明の処理方法で用いられる処理装置の一例について図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の処理方法で用いられる処理装置の一例を示したプロセスフロー図である。図１に示す処理装置は、嫌気槽１、第１好気槽２、無酸素槽３、第２好気槽４及び固液分離装置５をこの順序で備えている。以下、この処理装置を用いて排水処理を行った場合を例にして、本発明の処理方法について説明する。

（工程１）
　本発明における工程１は、前記有機性排水を前記嫌気槽１及び前記無酸素槽３に供給する工程である。工程１について、図１に示した処理装置を例に説明する。この処理装置では、有機性排水は排水管６を通って処理装置に導入される。この排水管６は途中で排水管７Ａと７Ｂに分岐しており、排水管７Ａによって嫌気槽１へ有機性排水が供給されるとともに、排水管７Ｂによって無酸素槽３へも有機性排水が供給される。

　工程１において、前記有機性排水の６０～９５体積％を前記嫌気槽１に供給するとともに、前記有機性排水の５～４０体積％を前記無酸素槽３に供給することが好ましい。

　前記有機性排水の６０～９５体積％を前記嫌気槽１に供給するとは、下記式（１）で定義される嫌気槽１への分配率を６０～９５体積％にすることである。
　　（Ｂ／Ａ）×１００（％）　　　（１）
Ａ：有機性排水の全流量［ｍ^３／ｄ］
Ｂ：嫌気槽１へ供給される有機性排水の流量［ｍ^３／ｄ］

　図１に示した処理装置を用いた場合、「有機性排水の全流量」は「排水管６を流れる有機性排水の流量」に相当する流量であり、「嫌気槽１へ供給される有機性排水の流量」は「排水管７Ａから嫌気槽１へ供給される有機性排水の流量」に相当する流量である。

　嫌気槽１への分配率が小さいと、嫌気槽１でのリンの放出が十分に行われず、その後の工程におけるリンの吸収量が低下し、結果としてリンの除去量が低下する。したがって嫌気槽１への分配率が６０体積％未満の場合、リンの放出が十分に行われず、最終処理水のＴ－Ｐ（全リン）濃度が高くなり、水質の優れた最終処理水を安定的に得ることができなくなるおそれがある。また、無酸素槽３に供給されるＮＨ_４－Ｎの量も多くなる。したがって、嫌気槽１への分配率が６０体積％未満の場合、無酸素槽３に供給されたＮＨ_４－Ｎが、第２好気槽４で硝化された後、脱窒処理されないまま排出される。その結果として、最終処理水のＴ－Ｎ（全窒素）濃度が高くなり、水質の優れた最終処理水を安定的に得ることができなくなるおそれがある。嫌気槽１への分配率は７０体積％以上であることがより好ましい。一方、嫌気槽１への分配率が大きいと、無酸素槽３に供給される有機物の量は少なくなり、当該無酸素槽３において行われる脱窒量が低下する。したがって、嫌気槽１への分配率が９５体積％を超える場合、Ｔ－Ｎ濃度が低く水質の優れた最終処理水を安定的に得ることができなくなるおそれがある。嫌気槽１への分配率は９０体積％以下であることがより好ましい。

　前記有機性排水の５～４０体積％を前記無酸素槽３に供給するとは、下記式（２）で定義される無酸素槽３への分配率を５～４０体積％にすることである。
　　（Ｃ／Ａ）×１００（％）　　（２）
Ａ：有機性排水の全流量［ｍ^３／ｄ］
Ｃ：無酸素槽３へ供給される有機性排水の流量［ｍ^３／ｄ］

　図１に示した処理装置を用いた場合、「有機性排水の全流量」は「排水管６を流れる有機性排水の流量」に相当する流量であり、「無酸素槽３へ供給される有機性排水の流量」は「排水管７Ｂから無酸素槽３へ供給される有機性排水の流量」に相当する流量である。

　無酸素槽３への分配率が小さいと、無酸素槽３に供給される有機物の量が少なくなり、当該無酸素槽３内における脱窒反応の速度が低下する。したがって、無酸素槽３への分配率が５体積％未満の場合、Ｔ－Ｎ濃度が低く水質の優れた最終処理水を安定的に得ることができなくなるおそれがある。無酸素槽３への分配率は、１０体積％以上であることがより好ましい。一方、無酸素槽３への分配率が大きいほど無酸素槽３に供給される有機物の量は多くなるが、それに伴って無酸素槽３に供給されるＮＨ_４－Ｎの量も多くなる。したがって無酸素槽３への分配率が４０体積％を超えると、無酸素槽３に供給されたＮＨ_４－Ｎが、第２好気槽４で硝化された後、脱窒処理されないまま排出される。その結果として、最終処理水のＴ－Ｎ濃度が高くなり、水質の優れた最終処理水を安定的に得ることができなくなるおそれがある。無酸素槽３への分配率は３０体積％以下であることがより好ましい。

　嫌気槽１への分配率及び無酸素槽３への分配率の調整方法は特に限定されない。例えば図１に示した処理装置を用いる場合、排水管７Ａ、７Ｂが分岐している箇所に調整弁などを設置して嫌気槽１への分配率及び無酸素槽３への分配率を調整する方法が挙げられる。

（工程２）
　本発明における工程２は、前記嫌気槽１内において、活性汚泥中の細菌にリンを放出させて１次処理水を排出する工程である。このとき、ＢＯＤ（Ｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｏｘｙｇｅｎ　Ｄｅｍａｎｄ）の除去も行われる。この活性汚泥中にはリンを放出する能力を有する細菌が存在している。すなわち、この活性汚泥中にはポリリン酸蓄積細菌が存在している。

　嫌気槽１では、活性汚泥中のポリリン酸蓄積細菌により、菌体内に蓄積されていたリンが有機性排水中に放出される。リンの放出に伴って、有機性排水中の有機物が菌体内に吸収されて、ＰＨＡやグリコーゲンのような菌体内貯蔵物質として蓄えられる。活性汚泥中にポリリン酸蓄積細菌が存在することは以下の方法で確認することができる。容器に有機物とリンを含む排水及び活性汚泥を添加して曝気し、曝気を止めて有機物をさらに加えて酸化還元電位（ＯＲＰ：Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ　Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ　Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）が－２５０ｍＶ以下になるまで攪拌する。このとき、活性汚泥中にポリリン酸蓄積細菌が存在すれば、曝気時に排水中のＴ－Ｐの量が減少し、攪拌時に排水中のＴ－Ｐの量が増加する。この方法により、活性汚泥にポリリン酸蓄積細菌が存在することを確認することができる。

　工程２において、前記嫌気槽１の汚泥当たりのＢＯＤ負荷が０．２０～１４．５ｋｇ－ＢＯＤ／ｋｇ－ＭＬＳＳ・ｄであることが好ましい。嫌気槽１における汚泥当たりのＢＯＤ負荷が高いと有機物を処理しきれず、第１好気槽２に供給されるＢＯＤの量が多くなる。その結果、第１好気槽２におけるリンの吸収が低下し、最終処理水のＴ－Ｐ濃度が高くなり、水質の優れた最終処理水を安定的に得ることができなくなるおそれがある。嫌気槽１における汚泥当たりのＢＯＤ負荷は７．０ｋｇ－ＢＯＤ／ｋｇ－ＭＬＳＳ・ｄ以下であることがより好ましく、２．５ｋｇ－ＢＯＤ／ｋｇ－ＭＬＳＳ・ｄ以下であることがさらに好ましい。一方で嫌気槽１における汚泥当たりのＢＯＤ負荷が低いとリンの放出が十分に進行せず、リンの処理能力が低下するため、最終処理水のＴ－Ｐ濃度が高くなり、水質の優れた最終処理水を安定的に得ることができなくなるおそれがある。嫌気槽１における汚泥当たりのＢＯＤ負荷は０．７０ｋｇ－ＢＯＤ／ｋｇ－ＭＬＳＳ・ｄ以上であることがより好ましい。

　嫌気槽１における汚泥当たりのＢＯＤ負荷の調整方法は、有機性排水のＢＯＤに応じて、嫌気槽１に固液分離装置５から返送される返送汚泥の濃度及び流量を調整する方法や嫌気槽１の水理学的滞留時間（ＨＲＴ：Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　Ｒｅｔｅｎｔｉｏｎ　Ｔｉｍｅ）を調整する方法などが挙げられる。

　嫌気槽１内の活性汚泥濃度（ＭＬＳＳ：Ｍｉｘｅｄ　Ｌｉｑｕｏｒ　Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ　Ｓｏｌｉｄ）は、５００～１００００ｍｇ／Ｌであることが好ましい。ＭＬＳＳが５００ｍｇ／Ｌ未満であるとリンの放出速度が低下するおそれがある。また、リンの放出速度が低下すると有機物の吸収速度も低下するため、第１好気槽２に入るＢＯＤ負荷が高くなり、第１好気槽２におけるリンの吸収速度が低下するおそれがある。ＭＬＳＳは１０００ｍｇ／Ｌ以上であることがより好ましく、２０００ｍｇ／Ｌ以上であることがさらに好ましく、３０００ｍｇ／Ｌ以上であることが特に好ましい。一方、ＭＬＳＳが１００００ｍｇ／Ｌを超えると、後段の固液分離装置５において固液分離が難しくなるおそれがある。ＭＬＳＳは８０００ｍｇ／Ｌ以下であることがより好ましく、６０００ｍｇ／Ｌ以下であることがさらに好ましく、５０００ｍｇ／Ｌ以下であることが特に好ましい。

　嫌気槽１内のｐＨは５．０～９．０であることが好ましい。ｐＨがこの範囲から外れると細菌が生育し難くなるとともに、リンの放出速度が低下するおそれがある。ｐＨは５．５以上であることがより好ましく、６．０以上であることがさらに好ましい。一方、ｐＨは８．５以下であることがより好ましく、８．０以下であることがさらに好ましい。ｐＨの調整方法としてはｐＨコントローラーにより設定ｐＨになるように酸性またはアルカリ性の試薬を添加する方法が挙げられる。

　嫌気槽１内の温度は１０～４０℃であることが好ましい。温度がこの範囲から外れると細菌が生育し難くなるとともに、リンの放出速度が低下するおそれがある。温度は２０℃以上であることがより好ましい。一方、温度は３５℃以下であることがより好ましい。温度の調整方法として、温度を上げる場合は嫌気槽１の中に配管を設置し、配管内にスチームを循環させ、温度センサーにより制御を行う方法が挙げられる。温度を下げる場合は嫌気槽１の中に配管を設置し、冷却水を循環させ、温度センサーにより制御を行う方法が挙げられる。

　嫌気槽１内のＯＲＰは－２５０ｍＶ以下であることが好ましい。ＯＲＰが－２５０ｍＶを超えると、リンの放出速度が低下するおそれがある。ＯＲＰは－３００ｍＶ以下であることがより好ましい。ＯＲＰは電位差測定装置を用いた方法などにより測定することができる。

　嫌気槽１においてリンの放出を十分に進行させる観点から、槽内を攪拌し、ＯＲＰの値を調整することが好ましい。攪拌の方法は特に限定されないが、図１に示すように撹拌機１７を備えることが好ましい。

　嫌気槽１のＨＲＴが１～５時間であることが好ましい。ＨＲＴが１時間を下回るとリンの放出量が低下するおそれがある。一方でＨＲＴが５時間を超えると第１好気槽２に流入するＢＯＤが減少し、担体１８内部での脱窒量が低下し、水質の優れた最終処理水を安定的に得ることができなくなるおそれがある。嫌気槽１のＨＲＴは３時間以下であることがより好ましい。

（工程３）
　本発明における工程３は、前記第１好気槽２内において、前記１次処理水に対して、担体１８に担持された細菌及び活性汚泥中の細菌により、硝化、脱窒及びリンの吸収を行って２次処理水を排出する工程である。ここで用いられる担体１８には、硝化能力を有する細菌及び脱窒能力を有する細菌が担持されている。すなわち、この担体１８には、硝化菌及び脱窒菌が担持されている。また、第１好気槽２内の活性汚泥中には硝化能力を有する細菌及びリンを吸収する能力を有する細菌が存在している。すなわち、この活性汚泥中には硝化菌及びポリリン酸蓄積細菌が存在している。

　第１好気槽２では、担体１８または活性汚泥中に存在する硝化菌により、１次処理水中のＮＨ_４－Ｎの硝化が行われる。さらに、硝化で生成したＮＯ_ｘ－Ｎが担体１８内部の無酸素領域に担持された脱窒菌により一部脱窒され窒素ガスに変換される。一方で活性汚泥中に存在するポリリン酸蓄積細菌により、リンの吸収が行われる。担体１８に硝化能力を有する細菌（硝化菌）が担持されていること、又は活性汚泥中に硝化能力を有する細菌（硝化菌）が存在していることは以下の方法で確認することができる。容器にＮＨ_４－Ｎを含む排水、担体１８又は活性汚泥を添加し、曝気する。このとき、硝化菌が担体１８に担持されているか、又は活性汚泥中に存在していれば、排水のＮＨ_４－Ｎが減少しＮＯ_ｘ－Ｎが増加する。この方法により、硝化菌の存在を確認することができる。一方、担体１８に脱窒能力を有する細菌（脱窒菌）が担持されていることは以下の方法で確認することができる。容器にＮＯ_ｘ－Ｎと有機物を含む排水及び担体１８を添加し、撹拌する。このとき、担体１８に脱窒菌が担持されていれば、排水のＮＯ_ｘ－Ｎが減少する。この方法により、担体１８に脱窒菌が担持されていることを確認することができる。また、遺伝子プローブによるＦＩＳＨ（Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ　Ｉｎ　Ｓｉｔｕ　Ｈｙｂｒｉｄｉｚａｔｉｏｎ）法によっても、担体１８に硝化菌又は脱窒菌が担持されていること、活性汚泥中に硝化菌が存在することを確認することができる。

　本発明において、第１好気槽２における容積当たりの溶解性ＢＯＤ負荷が０．０５～０．６０ｋｇ／ｍ^３・ｄであることが重要である。嫌気槽１から第１好気槽２に入る１次処理水のＢＯＤ負荷が高い場合はリンの吸収が低下するため、嫌気槽１においてＢＯＤを十分に分解することが必要とされる。したがって、第１好気槽２の容積当たりの溶解性ＢＯＤ負荷は０．６０ｋｇ／ｍ^３・ｄ以下であることが重要である。第１好気槽２の容積当たりの溶解性ＢＯＤ負荷が高いと第１好気槽２におけるリンの吸収が低下して、最終処理水のＴ－Ｐ濃度が高くなり、水質の優れた最終処理水を安定的に得ることができなくなる。ＢＯＤが供給されることで、リンの吸収が低下するのは第１好気槽２において一部リンの放出が起きているためと推測される。第１好気槽２の容積当たりの溶解性ＢＯＤ負荷は０．４０ｋｇ／ｍ^３・ｄ以下であることが好ましい。一方で第１好気槽２の容積当たりの溶解性ＢＯＤ負荷が低いと、第１好気槽２において、担体１８内部での脱窒量が低下し、水質の優れた最終処理水を安定的に得ることができなくなる。したがって、第１好気槽２の容積当たりの溶解性ＢＯＤ負荷は０．０５ｋｇ／ｍ^３・ｄ以上であることも重要である。第１好気槽２の容積当たりの溶解性ＢＯＤ負荷は０．１０ｋｇ／ｍ^３・ｄ以上であることが好ましい。

　第１好気槽２におけるＴ－Ｎ除去率は、１０％以上であることが好ましい。Ｔ－Ｎ除去率の値が小さいほど無酸素槽３に供給されるＴ－Ｎの量が多くなる。そのため、無酸素槽３で処理しきれないＴ－Ｎにより、最終処理水のＴ－Ｎ濃度が高くなるおそれがある。

　ここで、第１好気槽２におけるＴ－Ｎ除去率（％）は、下記式（３）で定義される値である。
　　［（Ｃ－Ｄ）／Ｃ］×１００　　　（３）
Ｃ：第１好気槽２に供給される１次処理水のＴ－Ｎ負荷［ｋｇ／ｄ］
Ｄ：第１好気槽２から排出される２次処理水のＴ－Ｎ量［ｋｇ／ｄ］

　第１好気槽２内のＭＬＳＳは、５００～１００００ｍｇ／Ｌであることが好ましい。ＭＬＳＳが５００ｍｇ／Ｌ未満であると硝化速度及びリンの吸収速度が低下するおそれがある。ＭＬＳＳは１０００ｍｇ／Ｌ以上であることがより好ましく、２０００ｍｇ／Ｌ以上であることがさらに好ましく、３０００ｍｇ／Ｌ以上であることが特に好ましい。一方、ＭＬＳＳが１００００ｍｇ／Ｌを超えると、後段の固液分離装置５において固液分離が難しくなるおそれがある。ＭＬＳＳは８０００ｍｇ／Ｌ以下であることがより好ましく、６０００ｍｇ／Ｌ以下であることがさらに好ましく、５０００ｍｇ／Ｌ以下であることが特に好ましい。

　第１好気槽２内のｐＨは５．０～９．０であることが好ましい。ｐＨがこの範囲から外れると細菌が生育し難くなるとともに、硝化速度、脱窒速度及びリンの吸収速度が低下するおそれがある。ｐＨは５．５以上であることがより好ましく、６．０以上であることがさらに好ましい。一方、ｐＨは８．５以下であることがより好ましく、８．０以下であることがさらに好ましい。ｐＨの調整方法としてはｐＨコントローラーにより設定ｐＨになるように酸性またはアルカリ性の試薬を添加する方法が挙げられる。

　第１好気槽２内の温度は１０～４０℃であることが好ましい。温度がこの範囲から外れると細菌が生育し難くなるとともに、硝化速度、脱窒速度及びリンの吸収速度が低下するおそれがある。温度は２０℃以上であることがより好ましい。一方、温度は３５℃以下であることがより好ましい。温度の調整方法として、温度を上げる場合は第１好気槽２の中に配管を設置し、配管内にスチームを循環させ、温度センサーにより制御を行う方法が挙げられる。温度を下げる場合は第１好気槽２の中に配管を設置し、冷却水を循環させ、温度センサーにより制御を行う方法が挙げられる。

　第１好気槽２において、硝化をより効率よく進行させる観点から、第１好気槽２内の処理水を曝気することが好ましい。曝気の方法は特に限定されないが、図１に示すように散気装置２０を備えることが好ましい。散気装置２０からの空気によって第１好気槽２内の処理水を曝気することができるとともに、処理水及び担体１８を十分に流動させることができる。担体１８の流動性をさらに向上させたい場合は、撹拌機などを用いて処理水を撹拌してもよい。また、担体１８の流出を防ぐために、図１に示すように、第１好気槽２の排出口にスクリーン１９を設けることも好ましい。

　第１好気槽２の溶存酸素（ＤＯ：ＤｉｓｓｏｌｖｅｄＯｘｙｇｅｎ）は０．５～７．０ｍｇ／Ｌであることが好ましい。ＤＯが０．５ｍｇ／Ｌ未満の場合、硝化速度及びリンの吸収速度が低下するおそれがある。ＤＯは１．０ｍｇ／Ｌ以上であることがより好ましく、２．０ｍｇ／Ｌ以上であることがさらに好ましい。一方、ＤＯが７．０ｍｇ／Ｌを超える場合、脱窒速度が低下するおそれがある。ＤＯは６．０ｍｇ／Ｌ以下であることがより好ましく、５．０ｍｇ／Ｌ以下であることがさらに好ましい。なお、ＤＯは、隔膜電極法などの方法により測定することができる。ＤＯの調整方法としては散気装置２０からの曝気風量を調整する方法が挙げられる。

　槽容積に対する担体１８の体積割合（充填率）は、１次処理水のＮＨ_４－Ｎ濃度や流量に応じて適宜決めることができる。担体１８の充填率が高いほど硝化反応及び脱窒反応を効率よく進行させることができるが、充填率が高すぎると担体１８の流動性が下がり反応効率が低下することがある。充填率は４０％以下であることが好ましく、２５％以下であることがより好ましい。一方、第１好気槽２で安定的に排水処理を行う観点から、充填率は５％以上であることが好ましい。

　本発明で用いられる担体１８は、表面から内部に連通する孔（連通孔）を有することが好ましい。ここで、孔が連通しているとは、孔が各々独立に存在しているのではなく、孔同士が相互に連通していることをいう。連通孔は、電子顕微鏡を用いて担体１８を観察することにより確認することができる。

　連通孔内のＤＯは担体１８表面からの距離によって変わる。そのため、好気的条件となる担体１８表面には硝化菌が担持され、無酸素条件となる担体１８内部には脱窒菌が担持される。連通孔の孔径は、細菌のみが担体１８内部に棲息できる孔径であることが好ましい。担体１８の表面付近の孔径が０．１～１００μｍであることが好ましい。孔径が０．１μｍ未満の場合、細菌が担体１８内部に進入できないことがある。表面付近の孔径は０．５μｍ以上であることがより好ましい。一方、表面付近の孔径が１００μｍを超える場合、細菌以外の大きな生物が侵入し、硝化速度及び脱窒速度が低下するおそれがある。孔径は５０μｍ以下であることがより好ましい。なお、連通孔の孔径は、電子顕微鏡を用いた観察により測定することができる。

　本発明で用いられる担体１８の種類は特に限定されない。ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、ＰＥＧ（ポリエチレングリコール）など有機高分子から成るもの、活性炭やセラミックスなど無機物から成るものなど、表面及び内部に微生物を担持できる担体１８を適宜使用できる。細菌との親和性が高く、細菌棲息性に優れている点から、担体１８が高分子ゲル担体であることが好ましく、ポリビニルアルコールゲル担体（ＰＶＡゲル担体）であることがより好ましい。中でも、連通孔を有するＰＶＡゲル担体が好適に採用される。

　本発明におけるＰＶＡゲル担体は、細菌の保持量を増大させることができると共に、繰り返し使用における耐久性を確保することができる観点から、アセタール化されたＰＶＡゲル担体であってもよい。

　ＰＶＡゲル担体は、スポンジなどの発泡体と異なり、外力が加わり変形したとしても容易には水分が放出されず細菌の棲息に適した環境を提供することができる。ＰＶＡゲル担体の含水率は７０質量％以上であることが好ましい。含水率は８０質量％以上であることがより好ましく、９０質量％以上であることがさらに好ましい。一方、含水率が９８質量％を超える場合には、ＰＶＡゲル担体の強度が低下するおそれがある。含水率は９６質量％以下であることがより好ましい。

　担体１８の球相当径は、１～１０ｍｍであることが好ましい。球相当径が小さい場合、第１好気槽２に担体１８の流出を防ぐためのスクリーン１９を設置した場合に、スクリーン１９の網目を小さくしなければならず、目詰まりを起こすおそれがある。球相当径は２ｍｍ以上であることがより好ましい。一方、球相当径が１０ｍｍを超える場合、担体１８の流動性が低下するおそれがある。球相当径は６ｍｍ以下であることがより好ましい。ここで、球相当径とは粒子の体積と等しい体積を有する球の直径である。

　担体１８の形状は、特に限定されるものではなく、立方体、直方体、円柱状、球状、マカロニ状など任意の形状をとることができる。これらの中でも、細菌との接触効率を考えると球状が好ましい。

　担体１８の比重は水よりわずかに大きく、第１好気槽２から流失しない程度に、当該第１好気槽２の中で揺動させることができる比重であることが好ましい。本発明の処理方法において、比重が水よりわずかに大きい担体１８を用いることにより、担体１８を流出させることなくより安定的に有機性排水を処理することができる。かかる観点から、担体１８の比重は、１．００１以上であることが好ましく、１．００５以上であることがより好ましい。一方、比重は、１．５以下であることが好ましく、１．２以下であることがより好ましく、１．１以下であることがさらに好ましい。

　第１好気槽２のＨＲＴは１～５時間であることが好ましい。ＨＲＴが１時間を下回ると硝化量、脱窒量及びリンの吸収量が低下するおそれがある。一方でＨＲＴが５時間を超えると第１好気槽２での細菌の自己酸化が促進されて、窒素及びリンの溶出が起こるおそれがある。第１好気槽２のＨＲＴは３時間以下であることがより好ましい。

（工程４）
　本発明における工程４は、前記無酸素槽３内において、前記有機性排水及び前記２次処理水の混合水に対して、活性汚泥中の細菌により脱窒を行って３次処理水を排出する工程である。この工程では２次処理水に含まれるＮＯ_ｘ－Ｎが、有機性排水に含まれる有機物の存在下で脱窒菌によって脱窒されて窒素ガスに変換される。このとき、活性汚泥の内生脱窒が同時に進行してもよい。これにより、前記混合水から窒素が除去される。無酸素槽３に担体を投入し当該担体に担持された脱窒菌による脱窒を併用してもかまわない。

　無酸素槽３のＭＬＳＳは、１０００～１００００ｍｇ／Ｌであることが好ましい。ＭＬＳＳが１０００ｍｇ／Ｌ未満であると脱窒速度が低下するおそれがある。ＭＬＳＳは１０００ｍｇ／Ｌ以上であることがより好ましく、２０００ｍｇ／Ｌ以上であることがさらに好ましく、３０００ｍｇ／Ｌ以上であることが特に好ましい。一方、ＭＬＳＳが１００００ｍｇ／Ｌを超えると、工程６の固液分離装置５において固液分離が難しくなるおそれがある。ＭＬＳＳは８０００ｍｇ／Ｌ以下であることがより好ましく、６０００ｍｇ／Ｌ以下であることがさらに好ましく、５０００ｍｇ／Ｌ以下であることが特に好ましい。ＭＬＳＳの調整方法としては第１好気槽２からの汚泥の流入と必要であれば固液分離装置５において沈降した汚泥を返送汚泥として無酸素槽３に返送することで調整する方法が挙げられる。

　無酸素槽３のＯＲＰは－１００ｍＶ以下であることが好ましい。ＯＲＰが、－１００ｍＶを超えると、脱窒速度が低下するおそれがある。ＯＲＰは－１５０ｍＶ以下であることがより好ましい。ＯＲＰは、電位差測定装置を用いた方法などにより測定することができる。

　無酸素槽３内のｐＨは５．０～９．０であることが好ましい。ｐＨがこの範囲から外れると細菌が生育し難くなるとともに、脱窒速度が低下するおそれがある。ｐＨは５．５以上であることがより好ましく、６．０以上であることがさらに好ましい。一方、ｐＨは８．５以下であることがより好ましく、８．０以下であることがさらに好ましい。ｐＨの調整方法としてはｐＨコントローラーにより設定ｐＨになるように酸性またはアルカリ性の試薬を添加する方法が挙げられる。

　無酸素槽３の温度は１０～４０℃であることが好ましい。温度がこの範囲から外れると細菌が生育し難くなるとともに、脱窒速度が低下するおそれがある。温度は２０℃以上であることがより好ましい。一方、温度は３５℃以下であることがより好ましい。温度の調整方法として、温度を上げる場合は無酸素槽３の中に配管を設置し、配管内にスチームを循環させ、温度センサーにより制御を行う方法が挙げられる。温度を下げる場合は無酸素槽３の中に配管を設置し、冷却水を循環させ、温度センサーにより制御を行う方法が挙げられる。

　無酸素槽３のＨＲＴは１～５時間であることが好ましい。ＨＲＴが１時間を下回ると脱窒量が低下するおそれがある。無酸素槽３のＨＲＴは１．５時間以上であることがより好ましい。一方でＨＲＴが５時間を超えると無酸素槽３での細菌の自己解体が促進されて、窒素及びリンの溶出が起こるおそれがある。無酸素槽３のＨＲＴは４時間以下であることがより好ましい。

　無酸素槽３において脱窒を十分に進行させる観点から、槽内を攪拌し、ＯＲＰの値を調整することが好ましい。攪拌の方法は特に限定されないが、図１に示すように撹拌機２１を備えることが好ましい。

（工程５）
　本発明における工程５は、前記第２好気槽４内において、前記３次処理水に対して、活性汚泥中の細菌により硝化及びリンの吸収を行って４次処理水を排出する工程である。この工程では３次処理水に含まれるＮＨ_４－ＮがＮＯ_ｘ－Ｎに変換されるとともに、３次処理水中のリンが活性汚泥中の細菌に吸収される。第２好気槽４に担体を投入し当該担体に担持された硝化菌による硝化を併用してもかまわない。

　第２好気槽４のＭＬＳＳは、１０００～１００００ｍｇ／Ｌであることが好ましい。ＭＬＳＳが１０００ｍｇ／Ｌ未満であると硝化速度及びリンの吸収速度が低下するおそれがある。ＭＬＳＳは１０００ｍｇ／Ｌ以上であることがより好ましく、２０００ｍｇ／Ｌ以上であることがさらに好ましく、３０００ｍｇ／Ｌ以上であることが特に好ましい。一方、ＭＬＳＳが１００００ｍｇ／Ｌを超えると、後段の固液分離装置５において固液分離が難しくなるおそれがある。ＭＬＳＳは８０００ｍｇ／Ｌ以下であることがより好ましく、６０００ｍｇ／Ｌ以下であることがさらに好ましく、５０００ｍｇ／Ｌ以下であることが特に好ましい。

　第２好気槽４内のｐＨは５．０～９．０であることが好ましい。ｐＨがこの範囲から外れると細菌が生育し難くなるとともに、硝化速度及びリンの吸収速度が低下するおそれがある。ｐＨは５．５以上であることがより好ましく、６．０以上であることがさらに好ましい。一方、ｐＨは８．５以下であることがより好ましく、８．０以下であることがさらに好ましい。ｐＨの調整方法としてはｐＨコントローラーにより設定ｐＨになるように酸性またはアルカリ性の試薬を添加する方法が挙げられる。

　第２好気槽４の温度は１０～４０℃であることが好ましい。温度がこの範囲から外れると細菌が生育し難くなるとともに、硝化速度及びリンの吸収速度が低下するおそれがある。温度は２０℃以上であることがより好ましい。一方、温度は３５℃以下であることがより好ましい。温度の調整方法として、温度を上げる場合は第２好気槽４の中に配管を設置し、配管内にスチームを循環させ、温度センサーにより制御を行う方法が挙げられる。温度を下げる場合は第２好気槽４の中に配管を設置し、冷却水を循環させ、温度センサーにより制御を行う方法が挙げられる。

　第２好気槽４のＨＲＴは０．５～５時間であることが好ましい。ＨＲＴが０．５時間を下回ると硝化量及びリンの吸収量が低下するおそれがある。第２好気槽４のＨＲＴは１時間以上であることがより好ましい。一方でＨＲＴが５時間を超えると第２好気槽４での細菌の自己酸化が促進されて、窒素及びリンの溶出が起こるおそれがある。第２好気槽４のＨＲＴは３時間以下であることがより好ましい。

　第２好気槽４において、硝化をより効率よく進行させる観点から、第２好気槽４内の処理水を曝気することが好ましい。曝気の方法は特に限定されないが、図１に示すように散気装置２２を備えることが好ましい。散気装置２２からの空気によって第２好気槽４内の処理水を曝気することができるとともに、処理水を十分に流動させることができる。

　第２好気槽４のＤＯは０．５～７．０ｍｇ／Ｌであることが好ましい。ＤＯが０．５ｍｇ／Ｌ未満の場合、硝化速度及びリンの吸収速度が低下するおそれがある。ＤＯは１．０ｍｇ／Ｌ以上であることがより好ましい。一方、ＤＯが７．０ｍｇ／Ｌを超える場合、自己酸化が促進されて窒素及びリンの溶出が起こるおそれがある。ＤＯは６．０ｍｇ／Ｌ以下であることがより好ましく、５．０ｍｇ／Ｌ以下であることがさらに好ましい。なお、ＤＯは、隔膜電極法などの方法により測定することができる。ＤＯの調整方法としては散気装置２２からの曝気風量を調整する方法が挙げられる。

（工程６）
　本発明における工程６は、前記固液分離装置５において、前記４次処理水から汚泥を分離して最終処理水を排出するとともに、分離された前記汚泥の一部を前記嫌気槽１に返送する工程である。このとき、分離された前記汚泥の一部を前記嫌気槽１と前記無酸素槽３の両方に返送してもよい。

　ここで、工程６で用いられる固液分離装置５は、液体と固体とを分離することのできる装置であれば特に限定されず、例えば、沈殿槽などが挙げられる。沈殿槽では、活性汚泥が沈降し活性汚泥と上澄み液に分離され、沈降した活性汚泥は返送汚泥として嫌気槽１に返送される。無酸素槽３にも返送されることが好ましい場合もある。上澄み液は系外に排出され最終処理水として処理水管１２から放流される。またリンを吸収した活性汚泥は汚泥排出管１６から余剰汚泥として系外に排出される。工程６で用いられる固液分離装置５として、膜分離装置も挙げられる。

　本発明の処理方法によって処理される有機性排水としては、窒素及びリンを少なくとも含有する有機性排水であれば特に限定されず下水や産業排水などが挙げられる。また、有機性排水のＴ－Ｐ濃度、Ｔ－Ｎ濃度及びＢＯＤの値は特に限定されない。しかしながら、本発明の処理方法は、Ｔ－Ｐ濃度が、好ましくは１ｍｇ／Ｌ以上、より好ましくは３ｍｇ／Ｌ以上、さらに好ましくは７ｍｇ／Ｌ以上の有機性排水の処理に適している。一方、Ｔ－Ｐ濃度は５０ｍｇ／Ｌ以下であることが好ましい。

　Ｔ－Ｎ濃度は１０ｍｇ／Ｌ以上であることが好ましく、１５０ｍｇ／Ｌ以下であることが好ましい。本発明の処理方法は、上記範囲の有機性排水の処理に適している。また、ＢＯＤの値は、５０ｍｇ／Ｌ以上であることが好ましく、７００ｍｇ／Ｌ以下であることが好ましい。本発明の処理方法は、上記範囲の有機性排水の処理に適している。

　また本発明の内容を損なわない範囲で凝集沈殿法を併用しても良い。例えば、第２好気槽４と固液分離装置５の間に凝集槽を設けて、凝集剤とリンを接触させた後、リンを取り込んだ凝集剤を沈殿槽で沈降させる。このようにして沈降させたリンと凝集剤を汚泥排出管１６から余剰汚泥として系外に排出する。このとき、凝集剤とリンを十分に接触させる観点から、槽内を攪拌することが好ましい。攪拌の方法は特に限定されないが、撹拌機を備えることが好ましい。

　以下、実施例及び比較例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明は、これら実施例に限定されるものではない。

実施例１
　図１に示す処理装置を用いて、窒素、リン及び有機物を含有する有機性排水に対して生物処理を行った。
（有機性排水）
　生物処理される有機性排水として、以下の組成の下水を用いた。
　ＢＯＤ：２５０ｍｇ／Ｌ、Ｔ－Ｎ濃度：５０ｍｇ／Ｌ、ＮＨ_４－Ｎ濃度：５０ｍｇ／Ｌ、Ｔ－Ｐ濃度：１１ｍｇ／Ｌ、浮遊物質（ＳＳ：Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ　Ｓｏｌｉｄｓ）濃度：２５０ｍｇ／Ｌ
　また、排水管６を流れる有機性排水の流量は２４Ｌ／ｄである。

（処理装置）
　図１に示す処理装置は、嫌気槽１、第１好気槽２、無酸素槽３、第２好気槽４及び固液分離装置５をこの順序で備えている。

・嫌気槽１
　嫌気槽１の容積は１．５Ｌである。嫌気槽１には撹拌機１７が取り付けられており、この撹拌機１７により槽内の被処理排水が攪拌されている。また図１に示すように有機性排水を供給する排水管６は途中で排水管７Ａと７Ｂに分岐していて、排水管７Ａを通って有機性排水が嫌気槽１に供給される。嫌気槽１に供給された有機性排水は、活性汚泥中の細菌によりリンの放出及びＢＯＤの除去が行われる。嫌気槽１で処理された１次処理水は処理水管８を通って第１好気槽２へ供給される。

　嫌気槽１の管理条件を表１に示す。表１に示すように、嫌気槽１内のｐＨは７～８であり、ＤＯは０ｍｇ／Ｌであり、ＯＲＰは－４００～－３００ｍＶであり、槽内の温度は３０℃であり、ＭＬＳＳは３５００ｍｇ／Ｌであった。嫌気槽１のＨＲＴは１．５時間とした。嫌気槽１の汚泥当たりのＢＯＤ負荷は０．９１４ｋｇ－ＢＯＤ／ｋｇ－ＭＬＳＳ・ｄであった。また、排水管７Ａを通って供給される有機性排水量は調整弁によって調整して１９．２Ｌ／ｄとした。

・第１好気槽２
　第１好気槽２の容積は２Ｌである。第１好気槽２の底部には散気装置２０が取り付けられていて、槽内の被処理排水が曝気されている。さらに、槽の出口には担体１８が流出するのを防ぐためにスクリーン１９が取り付けられている。第１好気槽２に供給された１次処理水は、担体１８に担持された細菌及び活性汚泥中の細菌により硝化され、担体１８内部の無酸素領域に担持された脱窒菌により一部脱窒され、活性汚泥中の細菌によりリンが吸収される。第１好気槽２で処理された２次処理水は処理水管９を通って無酸素槽３へ供給される。

　第１好気槽２には担体１８が０．２Ｌ投入されている。投入した担体１８は、ポリビニルアルコールゲル担体（株式会社クラレ製のＰＶＡゲル「クラゲール」）であった。この担体１８は球状であって、球相当径は４ｍｍであり、比重は１．０２５であり、含水率は９３質量％である。電子顕微鏡を用いてこの担体１８の表面を観察したところ、相互に連通した孔が確認された。また、得られた電子顕微鏡写真を用いて担体１８の表面付近の孔径を測定したところ、孔径は０．５～２０μｍであった。このとき、孔の形状が円でない場合、円相当径を孔径とした。

　第１好気槽２の管理条件を表１に示す。表１に示すように、第１好気槽２内のｐＨは７～８であり、ＤＯは３～６ｍｇ／Ｌであり、槽内の温度は３０℃であり、ＭＬＳＳは３５００ｍｇ／Ｌであった。第１好気槽２のＨＲＴは２時間とした。また第１好気槽２における容積当たりの溶解性ＢＯＤ負荷は０．２４ｋｇ／ｍ^３・ｄであった。

・無酸素槽３
　無酸素槽３の容積は３Ｌである。無酸素槽３には撹拌機２１が取り付けられており、この撹拌機２１により槽内の被処理排水が攪拌されている。また図１に示すように有機性排水を供給する排水管６は途中で排水管７Ａと７Ｂに分岐していて、排水管７Ｂを通って有機性排水が無酸素槽３に供給される。無酸素槽３に供給された有機性排水は、活性汚泥中の細菌により脱窒される。無酸素槽３で処理された３次処理水は処理水管１０を通って第２好気槽４へ供給される。

　無酸素槽３の管理条件を表１に示す。表１に示すように、無酸素槽３内のｐＨは７～８であり、ＤＯは０ｍｇ／Ｌであり、ＯＲＰは－２５０～－１５０ｍＶであり、槽内の温度は３０℃であり、ＭＬＳＳは４０００ｍｇ／Ｌであった。無酸素槽３のＨＲＴは３時間とした。また、排水管７Ｂを通って供給される有機性排水量は調整弁によって調整して４．８Ｌ／ｄとした。

・第２好気槽４
　第２好気槽４の容積は１．５Ｌである。第２好気槽４の底部には散気装置２２が取り付けられていて、槽内の被処理排水が曝気されている。第２好気槽４に供給された３次処理水は、活性汚泥中の細菌により硝化されるとともにリンが吸収される。第２好気槽４で処理された４次処理水は処理水管１１を通って固液分離装置５へ供給される。

　第２好気槽４の管理条件を表１に示す。表１に示すように、第２好気槽４内のｐＨは７～８であり、ＤＯは１～５ｍｇ／Ｌであり、槽内の温度は３０℃、ＭＬＳＳは４０００ｍｇ／Ｌであった。第２好気槽４のＨＲＴは１．５時間とした。

・固液分離装置５
　固液分離装置５は容量５Ｌの沈殿槽である。当該沈殿槽において、４次処理水に含まれる固形物を沈殿させて上澄み液を分離した。そして、最終処理水として処理水管１２から装置の外へ排出した。この沈殿槽の下部には汚泥管１３が取り付けられている。この汚泥管１３は返送汚泥管１４及び１５と汚泥排出管１６とに分岐していて、沈殿槽に蓄積した沈殿（汚泥）の一部を、返送汚泥管１４で嫌気槽１へ、返送汚泥管１５で無酸素槽３へ返送した。また沈殿槽に蓄積した沈殿（汚泥）の一部を汚泥排出管１６に通して系外に排出し、余剰汚泥中に蓄積させたリンを除去した。

　以上説明した処理装置を用いて、上述した有機性排水に対して生物処理を行った。処理装置全体で処理を行った結果を以下に示す。

（結果）
　処理装置から排出された最終処理水の水質を調べたところ、最終処理水のＴ－Ｎ濃度は６ｍｇ／Ｌであり、ＮＨ_４－Ｎ濃度は２ｍｇ／Ｌであり、Ｔ－Ｐ濃度は０．５ｍｇ／Ｌであった。

　ここで、処理装置に導入した有機性排水のＴ－Ｎ濃度は５０ｍｇ／Ｌであり、ＮＨ_４－Ｎ濃度は５０ｍｇ／Ｌであり、Ｔ－Ｐ濃度は１１ｍｇ／Ｌであるので、Ｔ－Ｎ除去率は８８％であり、ＮＨ_４－Ｎ除去率は９６％であり、Ｔ－Ｐ除去率は９５％であった。結果を表２に示す。また、処理槽合計の容積当たりのＴ－Ｎ除去量は０．１３２ｋｇ／ｍ^３・ｄであり、ＮＨ_４－Ｎ除去量は０．１４４ｋｇ／ｍ^３・ｄであり、Ｔ－Ｐ除去量は０．０３１５ｋｇ／ｍ^３・ｄであった。

実施例２
　嫌気槽１への分配率及び無酸素槽３への分配率を表２に示すように変更した以外は実施例１と同様にして排水処理を行った。その結果、最終処理水のＴ－Ｎ濃度は８ｍｇ／Ｌであり、ＮＨ_４－Ｎ濃度は２ｍｇ／Ｌであり、Ｔ－Ｐ濃度は０．５ｍｇ／Ｌであった。Ｔ－Ｎ除去率は８４％であり、ＮＨ_４－Ｎ除去率は９６％であり、Ｔ－Ｐ除去率は９５％であった。結果を表２に示す。また、処理槽合計の容積当たりのＴ－Ｎ除去量は０．１２６ｋｇ／ｍ^３・ｄであり、ＮＨ_４－Ｎ除去量は０．１４４ｋｇ／ｍ^３・ｄであり、Ｔ－Ｐ除去量は０．０３１５ｋｇ／ｍ^３・ｄであった。

比較例１
　嫌気槽１の汚泥濃度を１０００ｍｇ／Ｌとし、嫌気槽１の汚泥当たりのＢＯＤ負荷を３．２０ｋｇ－ＢＯＤ／ｋｇ－ＭＬＳＳ・ｄとし、第１好気槽２に供給される１次処理水の容積当たりの溶解性ＢＯＤ負荷を０．８５ｋｇ／ｍ^３・ｄとした以外は実施例１と同様にして排水処理を行った。その結果、最終処理水のＴ－Ｎ濃度は６ｍｇ／Ｌであり、ＮＨ_４－Ｎ濃度は２ｍｇ／Ｌであり、Ｔ－Ｐ濃度は６ｍｇ／Ｌであった。Ｔ－Ｎ徐去率は８８％であり、ＮＨ_４－Ｎ除去率は９６％であり、Ｔ－Ｐ除去率は４５％であった。結果を表２に示す。また、処理槽合計の容積当たりのＴ－Ｎ除去量は０．１３２ｋｇ／ｍ^３・ｄであり、ＮＨ_４－Ｎ除去量は０．１４４ｋｇ／ｍ^３・ｄであり、Ｔ－Ｐ除去量は０．０１５０ｋｇ／ｍ^３・ｄであった。

比較例２
　有機性排水を無酸素槽３に供給しなかった以外は実施例１と同様にして排水処理を行った。その結果、最終処理水のＴ－Ｎ濃度は１５ｍｇ／Ｌであり、ＮＨ_４－Ｎ濃度は２ｍｇ／Ｌであり、Ｔ－Ｐ濃度は０．５ｍｇ／Ｌであった。Ｔ－Ｎ除去率は７０％であり、ＮＨ_４－Ｎ除去率は９６％であり、Ｔ－Ｐ除去率は９５％であった。結果を表２に示す。また、処理槽合計の容積当たりのＴ－Ｎ除去量は０．１０５ｋｇ／ｍ^３・ｄであり、ＮＨ_４－Ｎ除去量は０．１４４ｋｇ／ｍ^３・ｄであり、Ｔ－Ｐ除去量は０．０３１５ｋｇ／ｍ^３・ｄであった。

　以上の実施例及び比較例の結果から、第１好気槽２の容積当たりの溶解性ＢＯＤ負荷を所定の範囲に保ち、有機性排水の一部を無酸素槽３に供給することによって、窒素及びリンを効率的に除去することができた。

　１　嫌気槽
　２　第１好気槽
　３　無酸素槽
　４　第２好気槽
　５　固液分離装置
　６、７Ａ、７Ｂ　排水管
　８、９、１０、１１、１２　処理水管
　１３　汚泥管
　１４　、１５　返送汚泥管
　１６　汚泥排出管
　１７、２１　撹拌機
　１８　担体
　１９　スクリーン
　２０、２２　散気装置

Claims

　嫌気槽、第１好気槽、無酸素槽、第２好気槽及び固液分離装置をこの順序で備え、前記第１好気槽に担体が充填された処理装置を用いて、窒素及びリンを含有する有機性排水に対して生物処理を行う排水処理方法であって；
　前記有機性排水を前記嫌気槽及び前記無酸素槽に供給する工程１と、
　前記嫌気槽内において、活性汚泥中の細菌にリンを放出させて１次処理水を排出する工程２と、
　前記第１好気槽内において、前記１次処理水に対して、担体に担持された細菌及び活性汚泥中の細菌により、硝化、脱窒及びリンの吸収を行って２次処理水を排出する工程３と、
　前記無酸素槽内において、前記有機性排水及び前記２次処理水の混合水に対して、活性汚泥中の細菌により脱窒を行って３次処理水を排出する工程４と、
　前記第２好気槽内において、前記３次処理水に対して、活性汚泥中の細菌により硝化及びリンの吸収を行って４次処理水を排出する工程５と、
　前記固液分離装置において、前記４次処理水から汚泥を分離して最終処理水を排出するとともに、分離された前記汚泥の一部を前記嫌気槽に返送する工程６とを有し、
　前記第１好気槽における容積当たりの溶解性ＢＯＤ負荷が０．０５～０．６０ｋｇ／ｍ^３・ｄであることを特徴とする排水処理方法。
　工程１において、前記有機性排水の６０～９５体積％を前記嫌気槽に供給するとともに、前記有機性排水の５～４０体積％を前記無酸素槽に供給する請求項１に記載の排水処理方法。
　工程２において、前記嫌気槽の汚泥当たりのＢＯＤ負荷が０．２０～１４．５ｋｇ－ＢＯＤ／ｋｇ－ＭＬＳＳ・ｄである請求項１又は２に記載の排水処理方法。
　前記担体が連通孔を有する請求項１～３のいずれかに記載の排水処理方法。
　前記担体がポリビニルアルコールゲル担体である請求項１～４のいずれかに記載の排水処理方法。
　工程６において、分離された前記汚泥の一部を前記嫌気槽と前記無酸素槽の両方に返送する請求項１～５のいずれかに記載の排水処理方法。