排水処理装置
【課題】処理槽から流出した硝化菌を再利用することで、コストを抑えつつ、処理槽における硝化菌の低減を抑制することができ、排水中に含まれるアンモニア性窒素の還元効率を維持する。
【解決手段】排水処理装置４００は、アンモニア性窒素の少なくとも一部を硝化する好気性細菌である硝化菌が収容される処理槽４１０と、処理槽４１０に排水を導入する排水導入部４２０と、処理槽４１０に導入された排水に含まれるアンモニア性窒素の少なくとも一部が硝化菌によって還元された処理水を排出する処理水排出部４２２と、処理水排出部４２２によって排出された処理水を遠心分離する遠心分離器４３０と、遠心分離することによって得られた沈降物を処理槽４１０に返送する返送部４３２と、を備える。
【解決手段】排水処理装置４００は、アンモニア性窒素の少なくとも一部を硝化する好気性細菌である硝化菌が収容される処理槽４１０と、処理槽４１０に排水を導入する排水導入部４２０と、処理槽４１０に導入された排水に含まれるアンモニア性窒素の少なくとも一部が硝化菌によって還元された処理水を排出する処理水排出部４２２と、処理水排出部４２２によって排出された処理水を遠心分離する遠心分離器４３０と、遠心分離することによって得られた沈降物を処理槽４１０に返送する返送部４３２と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、活性汚泥（硝化菌）を利用した排水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、有機物を分解する様々な細菌（以下、これらを総称して有機物分解菌とする）と、アンモニア性窒素を亜硝酸（ＮＯ２−）に酸化する亜硝化菌、および、硝酸（ＮＯ３−）に酸化する硝化菌、亜硝酸を窒素に還元する菌や亜硝酸とアンモニアを直接窒素に還元するアナモックス菌を利用して、排水中に含まれる有機物やアンモニア性窒素（アンモニア態窒素）を除去する技術が知られている。
【０００３】
この技術では、まず、有機物分解菌が収容される有機物処理槽に排水を導入して有機物を分解させ第１処理水を得て、当該第１処理水を有機物処理槽から越流させる。続いて、越流した第１処理水を、亜硝化菌が収容された亜硝化処理槽に導入し、アンモニア性窒素を還元して亜硝酸とし第２処理水を得て、当該第２処理水を亜硝化処理槽から越流させる。そして、越流した第２処理水を、アナモックス菌が収容されたアナモックス処理槽に導入し、亜硝酸を還元して窒素とする。こうして、排水から有機物およびアンモニア性窒素が除去される。
【０００４】
ここで、有機物分解菌は、フロック（集合体）を形成する能力（以下、フロック形成能と称する）が高いため、有機物処理槽に排水を流通させ、処理後の処理水を有機物処理槽から越流させたとしても、有機物分解菌は有機物処理槽の下方に滞留する。一方、亜硝化菌は、フロック形成能が低いため、亜硝化処理槽に処理水を流通させ、処理後の処理水を越流させると、亜硝化菌が処理水とともに処理槽から流出してしまう。また、アナモックス菌は、フロック形成能は高いものの、増殖速度が非常に低いため、処理水とともに流出した場合、アナモックス処理槽における処理能力の低下が大きくなってしまう。
【０００５】
そこで、繊維やフィラメントで構成される網状物、不織布、または、織布からなる支持体にアナモックス菌を付着固定させておき、アナモックス菌が付着固定した支持体ごと処理槽に収容する技術が開示されている（例えば、特許文献１）。また、亜硝化処理槽から越流した亜硝化菌を回収して亜硝化処理槽に戻すことで、亜硝化処理槽から送出される亜硝酸の濃度をアナモックス処理槽における還元処理（アナモックス処理）に適した濃度に維持する技術も開示されている（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４５１９８３６号
【特許文献２】特開２０１０−５５５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、排水を処理した処理水の放流基準によっては、排水中に含まれるアンモニア性窒素を窒素まで還元せずとも、亜硝酸性窒素（亜硝酸態窒素）や硝酸性窒素（硝酸態窒素）に還元すればよい場合がある。この場合、アナモックス菌を利用せずとも、亜硝化菌や、アンモニア性窒素を硝酸（ＮＯ３−）に還元する硝化菌を利用すればよいが、亜硝化菌や硝化菌は、有機物分解菌やアナモックス菌と異なりフロック形成能が低いため、処理槽から流出しやすい。
【０００８】
ここで、上述した特許文献１の技術を利用することが考えられるが、特許文献１の技術を利用すると、支持体のためのコストがかかったり、支持体に不純物が付着して細菌が死滅してしまったり、菌層が変化してしまったりするおそれがある。また、特許文献２に記載されたようなアナモックス菌は外乱に弱いため、アンモニア性窒素の還元効率を安定化するのが困難である。
【０００９】
そこで、本願発明者は、ロバスト性が高く、外乱に強い硝化菌を利用して、排水中のアンモニア性窒素を還元することを検討した。上述したように、硝化菌はフロック形成能が低いため、処理槽から流出しやすいが、硝化菌が有機物分解菌と同様に好気性細菌であることを利用して、硝化菌を有機物分解菌とともに処理槽に収容し、かかる有機物分解菌に硝化菌を付着させることで、有機物分解菌のフロック形成能を利用して、硝化菌の処理槽からの流出を防止することを見出した。
【００１０】
しかし、排水のうち、有機物が相対的に少なくアンモニア性窒素が相対的に多い排水がある。このような排水は、上述した有機物分解菌と、硝化菌とを混在させて処理槽に収容したとしても、処理槽から硝化菌が流出してしまうことがある。具体的に説明すると、処理槽に導入される排水中に有機物が少ないため、この排水を処理槽に流通させ続けると、処理槽内の有機物分解菌の量が減少していく。そうすると、処理槽内の硝化菌は有機物分解菌に付着しきれず、処理水とともに処理槽から流出してしまい、処理槽中の硝化菌の濃度が低下する。このため、排水中のアンモニア性窒素の還元が不完全となってしまうことがあった。そこで、有機物分解菌を維持すべく、有機物分解菌の餌となるメタノール等の有機物を処理槽に添加し続けることも考えられるが、コストがかかってしまう。
【００１１】
本発明は、このような課題に鑑み、処理槽から流出した硝化菌を再利用することで、コストを抑えつつ、処理槽における硝化菌の低減を抑制することができ、排水中に含まれるアンモニア性窒素の還元効率を維持することが可能な排水処理装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明の排水処理装置は、アンモニア性窒素の少なくとも一部を硝化する好気性細菌である硝化菌が収容される処理槽と、処理槽に排水を導入する排水導入部と、処理槽に導入された排水に含まれるアンモニア性窒素の少なくとも一部が硝化菌によって還元された処理水を排出する処理水排出部と、処理水排出部によって排出された処理水を遠心分離する遠心分離器と、遠心分離することによって得られた沈降物を処理槽に返送する返送部と、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
上記遠心分離器は、相対遠心加速度１００Ｇ以上で、１分以上、処理水排出部によって排出された処理水を遠心分離してもよい。
【００１４】
上記処理槽に収容される硝化菌は、アンモニア性窒素の少なくとも一部を硝酸または硝酸イオンに変換する硝化菌であってもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明では、処理槽から流出した硝化菌を再利用することで、コストを抑えつつ、処理槽における硝化菌の低減を抑制することができ、排水中に含まれるアンモニア性窒素の還元効率を維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】ガス化ガス生成システムを説明するための説明図である。
【図２】ガス化ガス精製装置および排水処理システムを説明するための説明図である。
【図３】排水処理装置の具体的な構成を説明するための説明図である。
【図４】排水処理方法の処理の流れを説明するためのフローチャートである。
【図５】遠心分離器が、処理水を遠心分離した結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１８】
本実施形態にかかる排水処理装置は、有機物と比べてアンモニア性窒素が多く含まれる排水から、有機物およびアンモニア性窒素を除去する。かかる排水処理装置は、様々なプラントから排出される、このような排水を処理することができるが、ここでは、理解を容易にするために、その一例として、ガス化ガス生成システムについて説明し、その後、ガス化ガス生成システムから排出された排水を処理する排水処理装置について詳述する。
【００１９】
（ガス化ガス生成システム１００）
図１は、ガス化ガス生成システム１００を説明するための説明図である。図１に示すように、ガス化ガス生成システム１００は、ガス化ガス生成装置１１０と、ガス化ガス精製装置２００とを含んで構成される。図１中、ガスの流れを実線の矢印で、ガス化原料の流れを破線の矢印で、砂の流れを一点鎖線の矢印で、水や油等の液体の流れを白抜きの矢印で示す。
【００２０】
ガス化ガス生成システム１００は、石油に代えて、石炭やバイオマス、タイヤチップ等の固体原料をガス化してガス化ガスを生成する技術である。ガス化ガス生成システム１００では、流動媒体が流動層を形成しているガス化炉内で、水蒸気を利用して、７００℃〜９００℃程度で固体原料をガス化する（水蒸気ガス化）。
【００２１】
このシステムでは、温度を低く設定することでコストを低減することが可能となるが、生成されたガス化ガスには、２０００℃の高温で部分酸化して生成したガス化ガスと比較して、タールが多く含まれることとなる。そこで、生成されたガス化ガスを精製するために、ガス化ガス精製装置２００が利用されるが、ガス化ガス精製装置２００から排出される排水には、有機物がほとんど含まれておらず、アンモニア性窒素が多く含まれている。以下、ガス化ガス生成システム１００の具体的な構成について説明する。
【００２２】
（ガス化ガス生成装置１１０）
図１に示すようにガス化ガス生成装置１１０は、燃焼炉１１２と、媒体分離装置（サイクロン）１１４と、ガス化炉１１６とを含んで構成される。
【００２３】
ガス化ガス生成装置１１０では、全体として、粒径が３００μｍ程度の硅砂（珪砂）等の砂で構成される流動媒体を熱媒体として循環させている。具体的には、まず、流動媒体は、燃焼炉１１２で１０００℃程度に加熱され、燃焼排ガスとともに媒体分離装置１１４に導入される。媒体分離装置１１４においては、高温の流動媒体と燃焼排ガスとが分離され、当該分離された高温の流動媒体が、ガス化炉１１６に導入される。そして、ガス化炉１１６に導入された流動媒体は、ガス化炉１１６の底面から導入されるガス化剤（水蒸気、窒素、空気、酸素、不活性ガス等）によって流動層化された後、最終的に、燃焼炉１１２に戻される。また、媒体分離装置１１４で分離された燃焼排ガスは、ボイラ等で熱回収される。
【００２４】
ガス化炉１１６は、例えば、気泡流動層（バブリング流動層）ガス化炉であり、褐炭等の石炭、石油コークス（ペトロコークス）、バイオマス、タイヤチップ等の固体原料や、黒液等液体原料のガス化原料を７００℃〜９００℃でガス化させてガス化ガスを生成する。本実施形態では、ガス化炉１１６に水蒸気を供給することにより、ガス化原料をガス化させてガス化ガスを生成する（水蒸気ガス化）。ガス化炉１１６で生成されたガス化ガスＸ１には、タール（油）、タール以外の固形物粒子（スラッジ）、水蒸気等が含まれているため、下流のガス化ガス精製装置２００に送出され、精製される。
【００２５】
なお、ここでは、循環流動層方式のガス化炉１１６を例に挙げて説明するが、ガス化原料をガス化するガス化炉であれば、単なる流動層方式のガス化炉や、砂が自重で鉛直下方向に流下することで移動層を形成する移動層方式のガス化炉であってもよい。
【００２６】
（ガス化ガス精製装置２００）
図２は、ガス化ガス精製装置２００および排水処理システム３００を説明するための説明図である。図２に示すようにガス化ガス精製装置２００は、改質炉（酸化改質炉）２１０と、第１熱交換器２１２と、スプレー塔２１４と、ミストセパレータ２１６と、第２熱交換器２１８と、タール処理部２２０とを含んで構成される。図２中、ガスの流れを実線の矢印で、水や油等の液体の流れを白抜きの矢印で示す。
【００２７】
改質炉２１０は、ガス化炉１１６で生成されたガス化ガスＸ１に酸素や空気を加え、９００〜１５００℃程度にして、ガス化ガスＸ１に含まれるタールを改質（酸化改質）する。第１熱交換器２１２は、改質炉２１０で改質されたガス化ガスＸ２と水蒸気との熱交換を行い、すなわち、ガス化ガスＸ２の顕熱を水蒸気で回収し、ガス化ガスＸ２の出口温度を３００℃〜６００℃にする。
【００２８】
スプレー塔２１４は、処理対象であるガス化ガスＸ２に４０℃程度の冷却水をスプレー噴霧することにより、３００℃〜６００℃となったガス化ガスＸ２を７０℃程度に冷却する。これにより、ガス化ガスＸ２に含まれるタールやスラッジが凝縮し、ガス化ガスＸ２から除去され、精製ガスＸ３と油混合水Ｙ１が生成される。そして、スプレー塔２１４は、精製ガスＸ３を下流のミストセパレータ２１６に供給し、水、タールおよびスラッジで構成される油混合水Ｙ１をタール処理部２２０に送出する。
【００２９】
ミストセパレータ２１６は、精製ガスＸ３に、冷却水（水温は４０℃程度）を、スプレー塔２１４における粒径よりも小さい水滴としてスプレー噴霧する。これにより、スプレー塔２１４では、十分に分離、除去できなかった精製ガスＸ３に含まれる霧状のタール、スラッジ等が凝縮し、精製ガスＸ３から除去され、精製ガスＸ４と油混合水Ｙ２が生成される。そして、ミストセパレータ２１６は、精製ガスＸ４を下流の第２熱交換器２１８に供給し、水、タールおよびスラッジで構成される油混合水Ｙ２をタール処理部２２０に送出する。
【００３０】
第２熱交換器２１８は、海水、ブライン等を用いて、精製ガスＸ４を３０℃以下にさらに冷却する。これにより、さらに残存したタール、スラッジ等が凝縮し、精製ガスＸ４から除去され、精製ガスＸ５（精製ガス化ガス）が生成される。第２熱交換器２１８で利用された排水Ｙ３は、後述する排水処理システム３００に送出される。
【００３１】
タール処理部２２０は、スプレー塔２１４から送出された油混合水Ｙ１およびミストセパレータ２１６から送出された油混合水Ｙ２に含まれるタールおよびスラッジを、比重の違いによって水から分離する。
【００３２】
ガス化ガス精製装置２００の第２熱交換器２１８で利用された排水Ｙ３は、有機物がほとんど含まれておらず、アンモニア性窒素が多く含まれている排水である。したがって、排水Ｙ３を河川や下水道等の公水に放流するためには、有機物やアンモニア性窒素を放流基準値まで低減する必要がある。そこで、排水処理システム３００を利用して、排水Ｙ３から、有機物やアンモニア性窒素を放流基準値まで低減する。
【００３３】
（排水処理システム３００）
図２に示すように、排水処理システム３００は、バッファタンク３１０と、加圧浮上槽３１２と、排水処理装置４００と、最終沈殿槽３１４とを含んで構成される。
【００３４】
バッファタンク３１０は、第２熱交換器２１８で利用された排水Ｙ３を貯留し、加圧浮上槽３１２へ供給する。加圧浮上槽３１２は、加圧した空気を排水Ｙ３に導入し、排水Ｙ３に含まれるスラッジ等の浮遊物質を浮上させて除去する。ここで、加圧浮上槽３１２によって浮遊物質が除去された排水Ｙ４は、有機物と比べてアンモニア性窒素が多く含まれる排水である。排水Ｙ４は、後述する排水処理装置４００に導入され、排水処理装置４００において、有機物が分解され、アンモニア性窒素が硝酸または硝酸イオンに還元されて処理水Ｙ５となり、最終沈殿槽３１４に排出される。最終沈殿槽３１４は、硝化菌および有機物分解菌（以下、双方を合わせて活性汚泥と称する場合もある）と、有機物が分解され、アンモニア性窒素が硝酸または硝酸イオンに還元された処理水Ｙ６とを分離する。そして、最終沈殿槽３１４で分離された処理水Ｙ６は、放流、または廃棄される。
【００３５】
以下、本実施形態において特徴的な排水処理装置４００について詳述する。
【００３６】
（排水処理装置４００）
図３は、排水処理装置４００の具体的な構成を説明するための説明図である。図３に示すように、排水処理装置４００は、処理槽４１０と、曝気部４１２と、排水導入部４２０と、処理水排出部４２２と、遠心分離器４３０と、返送部４３２とを含んで構成される。
【００３７】
処理槽４１０は、アンモニア性窒素の少なくとも一部を硝化する硝化菌を、有機物分解菌とともに収容する槽である。ここで、有機物分解菌および硝化菌は、好気性細菌であり、かつ、独立栄養細菌である。
【００３８】
硝化菌は、以下に示す反応式（１）および（２）、または、反応式（３）に示す硝化工程を経て、アンモニア性窒素の少なくとも一部を硝酸または硝酸イオンに変換する。
ＮＨ４＋＋３／２Ｏ２→ＮＯ２−＋Ｈ２Ｏ＋２Ｈ＋
…反応式（１）
ＮＯ２−＋１／２Ｏ２→ＮＯ３−
…反応式（２）
ＮＨ４＋＋２Ｏ２→ＮＯ３−＋Ｈ２Ｏ＋２Ｈ＋
…反応式（３）
【００３９】
処理槽４１０に、有機物分解菌とともに硝化菌を収容し、有機物分解菌に硝化菌を付着させることで、有機物分解菌のフロック形成能を利用して、硝化菌の処理槽４１０からの流出を防止することができる。
【００４０】
曝気部４１２は、処理槽４１０に空気を供給（曝気）する。上述したように、処理槽４１０に収容される活性汚泥（有機物分解菌および硝化菌）は好気性細菌であるため、曝気部４１２が処理槽４１０に空気（酸素）を供給することで、処理槽４１０において活性汚泥を活性化することができ、処理槽４１０における有機物の分解効率およびアンモニア性窒素の還元効率を向上させることが可能となる。
【００４１】
排水導入部４２０は、加圧浮上槽３１２によって浮遊物質が除去された排水Ｙ４を処理槽４１０に導入する。
【００４２】
処理水排出部４２２は、処理槽４１０に導入された排水Ｙ４に含まれるアンモニア性窒素の少なくとも一部が硝化菌によって還元された処理水Ｙ４’を排出する。
【００４３】
遠心分離器４３０は、処理水排出部４２２によって排出された処理水Ｙ４’を遠心分離する。ここで遠心分離器４３０は、相対遠心加速度１００Ｇ以上、好ましくは相対遠心加速度３００Ｇ以上、より好ましくは相対遠心加速度５００Ｇ以上で、１分以上、処理水Ｙ４’を遠心分離する。なお、本実施形態において遠心分離器４３０は、間欠的に処理水Ｙ４’を遠心分離する構成について説明したが、例えば、２液分級サイクロンや３液分級サイクロン等の液体サイクロンで遠心分離器４３０を構成して、処理水Ｙ４’を連続的に遠心分離してもよい。
【００４４】
遠心分離器４３０が処理水Ｙ４’を遠心分離することにより、処理水Ｙ４’から活性汚泥を沈降物として確実に回収することができる。
【００４５】
返送部４３２は、遠心分離器４３０が処理水Ｙ４’を遠心分離することによって得られた沈降物を処理槽４１０に返送する。
【００４６】
上述したように、排水導入部４２０を通じて、加圧浮上槽３１２から処理槽４１０に導入される排水Ｙ４は、有機物と比べてアンモニア性窒素が多く含まれる排水である。したがって、遠心分離器４３０および返送部４３２を設けず、排水Ｙ４を処理槽に流通し続けると、排水Ｙ４中の有機物のみでは、処理槽内の有機物分解菌を維持できず、有機物分解菌の量が減少してしまう。そうすると、処理槽内の硝化菌は有機物分解菌に付着しきれず、処理水とともに処理槽から流出してしまい、処理槽中の硝化菌の濃度が低下する。例えば、遠心分離器４３０および返送部４３２を設けず、処理槽に排水Ｙ４を導入し続けると、２週間程度で硝化菌の濃度が半減してしまう。つまり、処理槽に収容されていた硝化菌の半分は、処理水排出部４２２を通じて排出されてしまう。
【００４７】
そこで、処理水排出部４２２によって排出された処理水Ｙ４’を遠心分離器４３０が遠心分離することで、処理水排出部４２２を通じて流出した硝化菌を沈降物として回収することができる。また、返送部４３２が沈降物として回収された硝化菌を処理槽４１０に返送する構成により、流出した硝化菌を処理槽４１０に再度戻すことができ、処理槽４１０における硝化菌の濃度を維持することが可能となる。
【００４８】
また、ガス化炉１１６における急激な負荷変動等によって排水Ｙ４にベンゼン等が含まれるようになると、処理槽４１０に収容された活性汚泥の菌層が変化することがある。この場合、有機物分解菌のフロック形成能が低下して（バルキングが発生して）しまうことがあり、有機物分解菌までもが処理水排出部４２２から流出してしまう。
【００４９】
このような事態が発生した場合であっても、遠心分離器４３０が処理水Ｙ４’を遠心分離することで、処理水排出部４２２を通じて流出した硝化菌のみならず、有機物分解菌をも沈降物として回収することができる。そして、返送部４３２が沈降物として回収された硝化菌および有機物分解菌を処理槽４１０に返送する構成により、流出した硝化菌および有機物分解菌を処理槽４１０に再度戻すことができ、処理槽４１０における硝化菌および有機物分解菌の濃度を維持することが可能となる。
【００５０】
（排水処理方法）
続いて、排水処理装置４００を用いた排水処理方法について説明する。図４は、排水処理方法の処理の流れを説明するためのフローチャートである。処理槽４１０には、予め、有機物分解菌および硝化菌を収容しておく。
【００５１】
図４に示すように、排水導入部４２０を通じて、加圧浮上槽３１２から処理槽４１０へ排水Ｙ４を導入する（Ｓ５００）。そうすると、処理槽４１０において、硝化菌が排水Ｙ４に含まれるアンモニア性窒素を還元し、有機物分解菌が有機物を分解することで、排水Ｙ４からアンモニア性窒素および有機物が除去された処理水Ｙ４’が得られる（Ｓ５０２）。
【００５２】
続いて、処理槽４１０から処理水排出部４２２を通じて、処理水Ｙ４’が排出され、遠心分離器４３０は、排出された処理水Ｙ４’を遠心分離する（Ｓ５０４）。そして、返送部４３２は、遠心分離することで得られた沈降物を処理槽４１０に返送する（Ｓ５０６）。また、上清（処理水Ｙ５）は、最終沈殿槽３１４に排出される。
【００５３】
以上説明したように、排水処理方法によっても、処理槽４１０から流出した硝化菌を再利用することで、コストを抑えつつ、処理槽４１０における硝化菌の低減を抑制することができ、排水Ｙ４中に含まれるアンモニア性窒素の還元効率を維持することが可能となる。
【００５４】
（実施例）
図５は、遠心分離器４３０が、処理水Ｙ４’を遠心分離した結果を示す図である。図５に示すように、遠心分離器４３０が処理水Ｙ４’を、相対遠心加速度５００Ｇで１分間遠心分離した場合であっても、相対遠心加速度１０００Ｇで１分間遠心分離した場合であっても、相対遠心加速度１５００Ｇで１分間遠心分離した場合であっても、処理水Ｙ４’から活性汚泥を確実に沈降させることが分かった。なお、相対遠心加速度を５００Ｇ、１０００Ｇ、１５００Ｇと上げるに従って、活性汚泥の沈降量は増加するものの、増加量は低いため、相対遠心加速度が５００Ｇ程度で遠心分離すれば、活性汚泥を十分に沈降させることができる。
【００５５】
したがって、相対遠心加速度５００Ｇ以上で遠心分離を行えば、確実に活性汚泥を沈降させることができる。また、ここでは示していないが、相対遠心加速度１００Ｇ以上であれば、相対遠心加速度５００Ｇよりは少ないものの、処理水Ｙ４’から活性汚泥を十分に分離できることが分かっている。
【００５６】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００５７】
例えば、上述した実施形態において、排水処理装置４００は、有機物が相対的に少なくアンモニア性窒素が相対的に多い排水として、水蒸気ガス化によって生成されたガス化ガスを精製した結果、排出される排水を処理対象としている。しかし、排水処理装置４００は、有機物が相対的に少なくアンモニア性窒素が相対的に多い排水であれば、どのような排水でも処理することができ、ガス化ガスを精製した結果、排出される排水に限定されない。
【００５８】
また、上述した実施形態において遠心分離器４３０が遠心分離することで放流基準以下の活性汚泥を沈降物として回収することができれば、最終沈殿槽３１４を省略することもできる。
【００５９】
なお、本明細書の排水処理方法の各工程は、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はなく、並列的あるいはサブルーチンによる処理を含んでもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、活性汚泥（硝化菌）を利用した排水処理装置に利用することができる。
【符号の説明】
【００６１】
４００ …排水処理装置
４１０ …処理槽
４１２ …曝気部
４２０ …排水導入部
４２２ …処理水排出部
４３０ …遠心分離器
４３２ …返送部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、活性汚泥（硝化菌）を利用した排水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、有機物を分解する様々な細菌（以下、これらを総称して有機物分解菌とする）と、アンモニア性窒素を亜硝酸（ＮＯ２−）に酸化する亜硝化菌、および、硝酸（ＮＯ３−）に酸化する硝化菌、亜硝酸を窒素に還元する菌や亜硝酸とアンモニアを直接窒素に還元するアナモックス菌を利用して、排水中に含まれる有機物やアンモニア性窒素（アンモニア態窒素）を除去する技術が知られている。
【０００３】
この技術では、まず、有機物分解菌が収容される有機物処理槽に排水を導入して有機物を分解させ第１処理水を得て、当該第１処理水を有機物処理槽から越流させる。続いて、越流した第１処理水を、亜硝化菌が収容された亜硝化処理槽に導入し、アンモニア性窒素を還元して亜硝酸とし第２処理水を得て、当該第２処理水を亜硝化処理槽から越流させる。そして、越流した第２処理水を、アナモックス菌が収容されたアナモックス処理槽に導入し、亜硝酸を還元して窒素とする。こうして、排水から有機物およびアンモニア性窒素が除去される。
【０００４】
ここで、有機物分解菌は、フロック（集合体）を形成する能力（以下、フロック形成能と称する）が高いため、有機物処理槽に排水を流通させ、処理後の処理水を有機物処理槽から越流させたとしても、有機物分解菌は有機物処理槽の下方に滞留する。一方、亜硝化菌は、フロック形成能が低いため、亜硝化処理槽に処理水を流通させ、処理後の処理水を越流させると、亜硝化菌が処理水とともに処理槽から流出してしまう。また、アナモックス菌は、フロック形成能は高いものの、増殖速度が非常に低いため、処理水とともに流出した場合、アナモックス処理槽における処理能力の低下が大きくなってしまう。
【０００５】
そこで、繊維やフィラメントで構成される網状物、不織布、または、織布からなる支持体にアナモックス菌を付着固定させておき、アナモックス菌が付着固定した支持体ごと処理槽に収容する技術が開示されている（例えば、特許文献１）。また、亜硝化処理槽から越流した亜硝化菌を回収して亜硝化処理槽に戻すことで、亜硝化処理槽から送出される亜硝酸の濃度をアナモックス処理槽における還元処理（アナモックス処理）に適した濃度に維持する技術も開示されている（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４５１９８３６号
【特許文献２】特開２０１０−５５５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、排水を処理した処理水の放流基準によっては、排水中に含まれるアンモニア性窒素を窒素まで還元せずとも、亜硝酸性窒素（亜硝酸態窒素）や硝酸性窒素（硝酸態窒素）に還元すればよい場合がある。この場合、アナモックス菌を利用せずとも、亜硝化菌や、アンモニア性窒素を硝酸（ＮＯ３−）に還元する硝化菌を利用すればよいが、亜硝化菌や硝化菌は、有機物分解菌やアナモックス菌と異なりフロック形成能が低いため、処理槽から流出しやすい。
【０００８】
ここで、上述した特許文献１の技術を利用することが考えられるが、特許文献１の技術を利用すると、支持体のためのコストがかかったり、支持体に不純物が付着して細菌が死滅してしまったり、菌層が変化してしまったりするおそれがある。また、特許文献２に記載されたようなアナモックス菌は外乱に弱いため、アンモニア性窒素の還元効率を安定化するのが困難である。
【０００９】
そこで、本願発明者は、ロバスト性が高く、外乱に強い硝化菌を利用して、排水中のアンモニア性窒素を還元することを検討した。上述したように、硝化菌はフロック形成能が低いため、処理槽から流出しやすいが、硝化菌が有機物分解菌と同様に好気性細菌であることを利用して、硝化菌を有機物分解菌とともに処理槽に収容し、かかる有機物分解菌に硝化菌を付着させることで、有機物分解菌のフロック形成能を利用して、硝化菌の処理槽からの流出を防止することを見出した。
【００１０】
しかし、排水のうち、有機物が相対的に少なくアンモニア性窒素が相対的に多い排水がある。このような排水は、上述した有機物分解菌と、硝化菌とを混在させて処理槽に収容したとしても、処理槽から硝化菌が流出してしまうことがある。具体的に説明すると、処理槽に導入される排水中に有機物が少ないため、この排水を処理槽に流通させ続けると、処理槽内の有機物分解菌の量が減少していく。そうすると、処理槽内の硝化菌は有機物分解菌に付着しきれず、処理水とともに処理槽から流出してしまい、処理槽中の硝化菌の濃度が低下する。このため、排水中のアンモニア性窒素の還元が不完全となってしまうことがあった。そこで、有機物分解菌を維持すべく、有機物分解菌の餌となるメタノール等の有機物を処理槽に添加し続けることも考えられるが、コストがかかってしまう。
【００１１】
本発明は、このような課題に鑑み、処理槽から流出した硝化菌を再利用することで、コストを抑えつつ、処理槽における硝化菌の低減を抑制することができ、排水中に含まれるアンモニア性窒素の還元効率を維持することが可能な排水処理装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明の排水処理装置は、アンモニア性窒素の少なくとも一部を硝化する好気性細菌である硝化菌が収容される処理槽と、処理槽に排水を導入する排水導入部と、処理槽に導入された排水に含まれるアンモニア性窒素の少なくとも一部が硝化菌によって還元された処理水を排出する処理水排出部と、処理水排出部によって排出された処理水を遠心分離する遠心分離器と、遠心分離することによって得られた沈降物を処理槽に返送する返送部と、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
上記遠心分離器は、相対遠心加速度１００Ｇ以上で、１分以上、処理水排出部によって排出された処理水を遠心分離してもよい。
【００１４】
上記処理槽に収容される硝化菌は、アンモニア性窒素の少なくとも一部を硝酸または硝酸イオンに変換する硝化菌であってもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明では、処理槽から流出した硝化菌を再利用することで、コストを抑えつつ、処理槽における硝化菌の低減を抑制することができ、排水中に含まれるアンモニア性窒素の還元効率を維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】ガス化ガス生成システムを説明するための説明図である。
【図２】ガス化ガス精製装置および排水処理システムを説明するための説明図である。
【図３】排水処理装置の具体的な構成を説明するための説明図である。
【図４】排水処理方法の処理の流れを説明するためのフローチャートである。
【図５】遠心分離器が、処理水を遠心分離した結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１８】
本実施形態にかかる排水処理装置は、有機物と比べてアンモニア性窒素が多く含まれる排水から、有機物およびアンモニア性窒素を除去する。かかる排水処理装置は、様々なプラントから排出される、このような排水を処理することができるが、ここでは、理解を容易にするために、その一例として、ガス化ガス生成システムについて説明し、その後、ガス化ガス生成システムから排出された排水を処理する排水処理装置について詳述する。
【００１９】
（ガス化ガス生成システム１００）
図１は、ガス化ガス生成システム１００を説明するための説明図である。図１に示すように、ガス化ガス生成システム１００は、ガス化ガス生成装置１１０と、ガス化ガス精製装置２００とを含んで構成される。図１中、ガスの流れを実線の矢印で、ガス化原料の流れを破線の矢印で、砂の流れを一点鎖線の矢印で、水や油等の液体の流れを白抜きの矢印で示す。
【００２０】
ガス化ガス生成システム１００は、石油に代えて、石炭やバイオマス、タイヤチップ等の固体原料をガス化してガス化ガスを生成する技術である。ガス化ガス生成システム１００では、流動媒体が流動層を形成しているガス化炉内で、水蒸気を利用して、７００℃〜９００℃程度で固体原料をガス化する（水蒸気ガス化）。
【００２１】
このシステムでは、温度を低く設定することでコストを低減することが可能となるが、生成されたガス化ガスには、２０００℃の高温で部分酸化して生成したガス化ガスと比較して、タールが多く含まれることとなる。そこで、生成されたガス化ガスを精製するために、ガス化ガス精製装置２００が利用されるが、ガス化ガス精製装置２００から排出される排水には、有機物がほとんど含まれておらず、アンモニア性窒素が多く含まれている。以下、ガス化ガス生成システム１００の具体的な構成について説明する。
【００２２】
（ガス化ガス生成装置１１０）
図１に示すようにガス化ガス生成装置１１０は、燃焼炉１１２と、媒体分離装置（サイクロン）１１４と、ガス化炉１１６とを含んで構成される。
【００２３】
ガス化ガス生成装置１１０では、全体として、粒径が３００μｍ程度の硅砂（珪砂）等の砂で構成される流動媒体を熱媒体として循環させている。具体的には、まず、流動媒体は、燃焼炉１１２で１０００℃程度に加熱され、燃焼排ガスとともに媒体分離装置１１４に導入される。媒体分離装置１１４においては、高温の流動媒体と燃焼排ガスとが分離され、当該分離された高温の流動媒体が、ガス化炉１１６に導入される。そして、ガス化炉１１６に導入された流動媒体は、ガス化炉１１６の底面から導入されるガス化剤（水蒸気、窒素、空気、酸素、不活性ガス等）によって流動層化された後、最終的に、燃焼炉１１２に戻される。また、媒体分離装置１１４で分離された燃焼排ガスは、ボイラ等で熱回収される。
【００２４】
ガス化炉１１６は、例えば、気泡流動層（バブリング流動層）ガス化炉であり、褐炭等の石炭、石油コークス（ペトロコークス）、バイオマス、タイヤチップ等の固体原料や、黒液等液体原料のガス化原料を７００℃〜９００℃でガス化させてガス化ガスを生成する。本実施形態では、ガス化炉１１６に水蒸気を供給することにより、ガス化原料をガス化させてガス化ガスを生成する（水蒸気ガス化）。ガス化炉１１６で生成されたガス化ガスＸ１には、タール（油）、タール以外の固形物粒子（スラッジ）、水蒸気等が含まれているため、下流のガス化ガス精製装置２００に送出され、精製される。
【００２５】
なお、ここでは、循環流動層方式のガス化炉１１６を例に挙げて説明するが、ガス化原料をガス化するガス化炉であれば、単なる流動層方式のガス化炉や、砂が自重で鉛直下方向に流下することで移動層を形成する移動層方式のガス化炉であってもよい。
【００２６】
（ガス化ガス精製装置２００）
図２は、ガス化ガス精製装置２００および排水処理システム３００を説明するための説明図である。図２に示すようにガス化ガス精製装置２００は、改質炉（酸化改質炉）２１０と、第１熱交換器２１２と、スプレー塔２１４と、ミストセパレータ２１６と、第２熱交換器２１８と、タール処理部２２０とを含んで構成される。図２中、ガスの流れを実線の矢印で、水や油等の液体の流れを白抜きの矢印で示す。
【００２７】
改質炉２１０は、ガス化炉１１６で生成されたガス化ガスＸ１に酸素や空気を加え、９００〜１５００℃程度にして、ガス化ガスＸ１に含まれるタールを改質（酸化改質）する。第１熱交換器２１２は、改質炉２１０で改質されたガス化ガスＸ２と水蒸気との熱交換を行い、すなわち、ガス化ガスＸ２の顕熱を水蒸気で回収し、ガス化ガスＸ２の出口温度を３００℃〜６００℃にする。
【００２８】
スプレー塔２１４は、処理対象であるガス化ガスＸ２に４０℃程度の冷却水をスプレー噴霧することにより、３００℃〜６００℃となったガス化ガスＸ２を７０℃程度に冷却する。これにより、ガス化ガスＸ２に含まれるタールやスラッジが凝縮し、ガス化ガスＸ２から除去され、精製ガスＸ３と油混合水Ｙ１が生成される。そして、スプレー塔２１４は、精製ガスＸ３を下流のミストセパレータ２１６に供給し、水、タールおよびスラッジで構成される油混合水Ｙ１をタール処理部２２０に送出する。
【００２９】
ミストセパレータ２１６は、精製ガスＸ３に、冷却水（水温は４０℃程度）を、スプレー塔２１４における粒径よりも小さい水滴としてスプレー噴霧する。これにより、スプレー塔２１４では、十分に分離、除去できなかった精製ガスＸ３に含まれる霧状のタール、スラッジ等が凝縮し、精製ガスＸ３から除去され、精製ガスＸ４と油混合水Ｙ２が生成される。そして、ミストセパレータ２１６は、精製ガスＸ４を下流の第２熱交換器２１８に供給し、水、タールおよびスラッジで構成される油混合水Ｙ２をタール処理部２２０に送出する。
【００３０】
第２熱交換器２１８は、海水、ブライン等を用いて、精製ガスＸ４を３０℃以下にさらに冷却する。これにより、さらに残存したタール、スラッジ等が凝縮し、精製ガスＸ４から除去され、精製ガスＸ５（精製ガス化ガス）が生成される。第２熱交換器２１８で利用された排水Ｙ３は、後述する排水処理システム３００に送出される。
【００３１】
タール処理部２２０は、スプレー塔２１４から送出された油混合水Ｙ１およびミストセパレータ２１６から送出された油混合水Ｙ２に含まれるタールおよびスラッジを、比重の違いによって水から分離する。
【００３２】
ガス化ガス精製装置２００の第２熱交換器２１８で利用された排水Ｙ３は、有機物がほとんど含まれておらず、アンモニア性窒素が多く含まれている排水である。したがって、排水Ｙ３を河川や下水道等の公水に放流するためには、有機物やアンモニア性窒素を放流基準値まで低減する必要がある。そこで、排水処理システム３００を利用して、排水Ｙ３から、有機物やアンモニア性窒素を放流基準値まで低減する。
【００３３】
（排水処理システム３００）
図２に示すように、排水処理システム３００は、バッファタンク３１０と、加圧浮上槽３１２と、排水処理装置４００と、最終沈殿槽３１４とを含んで構成される。
【００３４】
バッファタンク３１０は、第２熱交換器２１８で利用された排水Ｙ３を貯留し、加圧浮上槽３１２へ供給する。加圧浮上槽３１２は、加圧した空気を排水Ｙ３に導入し、排水Ｙ３に含まれるスラッジ等の浮遊物質を浮上させて除去する。ここで、加圧浮上槽３１２によって浮遊物質が除去された排水Ｙ４は、有機物と比べてアンモニア性窒素が多く含まれる排水である。排水Ｙ４は、後述する排水処理装置４００に導入され、排水処理装置４００において、有機物が分解され、アンモニア性窒素が硝酸または硝酸イオンに還元されて処理水Ｙ５となり、最終沈殿槽３１４に排出される。最終沈殿槽３１４は、硝化菌および有機物分解菌（以下、双方を合わせて活性汚泥と称する場合もある）と、有機物が分解され、アンモニア性窒素が硝酸または硝酸イオンに還元された処理水Ｙ６とを分離する。そして、最終沈殿槽３１４で分離された処理水Ｙ６は、放流、または廃棄される。
【００３５】
以下、本実施形態において特徴的な排水処理装置４００について詳述する。
【００３６】
（排水処理装置４００）
図３は、排水処理装置４００の具体的な構成を説明するための説明図である。図３に示すように、排水処理装置４００は、処理槽４１０と、曝気部４１２と、排水導入部４２０と、処理水排出部４２２と、遠心分離器４３０と、返送部４３２とを含んで構成される。
【００３７】
処理槽４１０は、アンモニア性窒素の少なくとも一部を硝化する硝化菌を、有機物分解菌とともに収容する槽である。ここで、有機物分解菌および硝化菌は、好気性細菌であり、かつ、独立栄養細菌である。
【００３８】
硝化菌は、以下に示す反応式（１）および（２）、または、反応式（３）に示す硝化工程を経て、アンモニア性窒素の少なくとも一部を硝酸または硝酸イオンに変換する。
ＮＨ４＋＋３／２Ｏ２→ＮＯ２−＋Ｈ２Ｏ＋２Ｈ＋
…反応式（１）
ＮＯ２−＋１／２Ｏ２→ＮＯ３−
…反応式（２）
ＮＨ４＋＋２Ｏ２→ＮＯ３−＋Ｈ２Ｏ＋２Ｈ＋
…反応式（３）
【００３９】
処理槽４１０に、有機物分解菌とともに硝化菌を収容し、有機物分解菌に硝化菌を付着させることで、有機物分解菌のフロック形成能を利用して、硝化菌の処理槽４１０からの流出を防止することができる。
【００４０】
曝気部４１２は、処理槽４１０に空気を供給（曝気）する。上述したように、処理槽４１０に収容される活性汚泥（有機物分解菌および硝化菌）は好気性細菌であるため、曝気部４１２が処理槽４１０に空気（酸素）を供給することで、処理槽４１０において活性汚泥を活性化することができ、処理槽４１０における有機物の分解効率およびアンモニア性窒素の還元効率を向上させることが可能となる。
【００４１】
排水導入部４２０は、加圧浮上槽３１２によって浮遊物質が除去された排水Ｙ４を処理槽４１０に導入する。
【００４２】
処理水排出部４２２は、処理槽４１０に導入された排水Ｙ４に含まれるアンモニア性窒素の少なくとも一部が硝化菌によって還元された処理水Ｙ４’を排出する。
【００４３】
遠心分離器４３０は、処理水排出部４２２によって排出された処理水Ｙ４’を遠心分離する。ここで遠心分離器４３０は、相対遠心加速度１００Ｇ以上、好ましくは相対遠心加速度３００Ｇ以上、より好ましくは相対遠心加速度５００Ｇ以上で、１分以上、処理水Ｙ４’を遠心分離する。なお、本実施形態において遠心分離器４３０は、間欠的に処理水Ｙ４’を遠心分離する構成について説明したが、例えば、２液分級サイクロンや３液分級サイクロン等の液体サイクロンで遠心分離器４３０を構成して、処理水Ｙ４’を連続的に遠心分離してもよい。
【００４４】
遠心分離器４３０が処理水Ｙ４’を遠心分離することにより、処理水Ｙ４’から活性汚泥を沈降物として確実に回収することができる。
【００４５】
返送部４３２は、遠心分離器４３０が処理水Ｙ４’を遠心分離することによって得られた沈降物を処理槽４１０に返送する。
【００４６】
上述したように、排水導入部４２０を通じて、加圧浮上槽３１２から処理槽４１０に導入される排水Ｙ４は、有機物と比べてアンモニア性窒素が多く含まれる排水である。したがって、遠心分離器４３０および返送部４３２を設けず、排水Ｙ４を処理槽に流通し続けると、排水Ｙ４中の有機物のみでは、処理槽内の有機物分解菌を維持できず、有機物分解菌の量が減少してしまう。そうすると、処理槽内の硝化菌は有機物分解菌に付着しきれず、処理水とともに処理槽から流出してしまい、処理槽中の硝化菌の濃度が低下する。例えば、遠心分離器４３０および返送部４３２を設けず、処理槽に排水Ｙ４を導入し続けると、２週間程度で硝化菌の濃度が半減してしまう。つまり、処理槽に収容されていた硝化菌の半分は、処理水排出部４２２を通じて排出されてしまう。
【００４７】
そこで、処理水排出部４２２によって排出された処理水Ｙ４’を遠心分離器４３０が遠心分離することで、処理水排出部４２２を通じて流出した硝化菌を沈降物として回収することができる。また、返送部４３２が沈降物として回収された硝化菌を処理槽４１０に返送する構成により、流出した硝化菌を処理槽４１０に再度戻すことができ、処理槽４１０における硝化菌の濃度を維持することが可能となる。
【００４８】
また、ガス化炉１１６における急激な負荷変動等によって排水Ｙ４にベンゼン等が含まれるようになると、処理槽４１０に収容された活性汚泥の菌層が変化することがある。この場合、有機物分解菌のフロック形成能が低下して（バルキングが発生して）しまうことがあり、有機物分解菌までもが処理水排出部４２２から流出してしまう。
【００４９】
このような事態が発生した場合であっても、遠心分離器４３０が処理水Ｙ４’を遠心分離することで、処理水排出部４２２を通じて流出した硝化菌のみならず、有機物分解菌をも沈降物として回収することができる。そして、返送部４３２が沈降物として回収された硝化菌および有機物分解菌を処理槽４１０に返送する構成により、流出した硝化菌および有機物分解菌を処理槽４１０に再度戻すことができ、処理槽４１０における硝化菌および有機物分解菌の濃度を維持することが可能となる。
【００５０】
（排水処理方法）
続いて、排水処理装置４００を用いた排水処理方法について説明する。図４は、排水処理方法の処理の流れを説明するためのフローチャートである。処理槽４１０には、予め、有機物分解菌および硝化菌を収容しておく。
【００５１】
図４に示すように、排水導入部４２０を通じて、加圧浮上槽３１２から処理槽４１０へ排水Ｙ４を導入する（Ｓ５００）。そうすると、処理槽４１０において、硝化菌が排水Ｙ４に含まれるアンモニア性窒素を還元し、有機物分解菌が有機物を分解することで、排水Ｙ４からアンモニア性窒素および有機物が除去された処理水Ｙ４’が得られる（Ｓ５０２）。
【００５２】
続いて、処理槽４１０から処理水排出部４２２を通じて、処理水Ｙ４’が排出され、遠心分離器４３０は、排出された処理水Ｙ４’を遠心分離する（Ｓ５０４）。そして、返送部４３２は、遠心分離することで得られた沈降物を処理槽４１０に返送する（Ｓ５０６）。また、上清（処理水Ｙ５）は、最終沈殿槽３１４に排出される。
【００５３】
以上説明したように、排水処理方法によっても、処理槽４１０から流出した硝化菌を再利用することで、コストを抑えつつ、処理槽４１０における硝化菌の低減を抑制することができ、排水Ｙ４中に含まれるアンモニア性窒素の還元効率を維持することが可能となる。
【００５４】
（実施例）
図５は、遠心分離器４３０が、処理水Ｙ４’を遠心分離した結果を示す図である。図５に示すように、遠心分離器４３０が処理水Ｙ４’を、相対遠心加速度５００Ｇで１分間遠心分離した場合であっても、相対遠心加速度１０００Ｇで１分間遠心分離した場合であっても、相対遠心加速度１５００Ｇで１分間遠心分離した場合であっても、処理水Ｙ４’から活性汚泥を確実に沈降させることが分かった。なお、相対遠心加速度を５００Ｇ、１０００Ｇ、１５００Ｇと上げるに従って、活性汚泥の沈降量は増加するものの、増加量は低いため、相対遠心加速度が５００Ｇ程度で遠心分離すれば、活性汚泥を十分に沈降させることができる。
【００５５】
したがって、相対遠心加速度５００Ｇ以上で遠心分離を行えば、確実に活性汚泥を沈降させることができる。また、ここでは示していないが、相対遠心加速度１００Ｇ以上であれば、相対遠心加速度５００Ｇよりは少ないものの、処理水Ｙ４’から活性汚泥を十分に分離できることが分かっている。
【００５６】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００５７】
例えば、上述した実施形態において、排水処理装置４００は、有機物が相対的に少なくアンモニア性窒素が相対的に多い排水として、水蒸気ガス化によって生成されたガス化ガスを精製した結果、排出される排水を処理対象としている。しかし、排水処理装置４００は、有機物が相対的に少なくアンモニア性窒素が相対的に多い排水であれば、どのような排水でも処理することができ、ガス化ガスを精製した結果、排出される排水に限定されない。
【００５８】
また、上述した実施形態において遠心分離器４３０が遠心分離することで放流基準以下の活性汚泥を沈降物として回収することができれば、最終沈殿槽３１４を省略することもできる。
【００５９】
なお、本明細書の排水処理方法の各工程は、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はなく、並列的あるいはサブルーチンによる処理を含んでもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、活性汚泥（硝化菌）を利用した排水処理装置に利用することができる。
【符号の説明】
【００６１】
４００ …排水処理装置
４１０ …処理槽
４１２ …曝気部
４２０ …排水導入部
４２２ …処理水排出部
４３０ …遠心分離器
４３２ …返送部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンモニア性窒素の少なくとも一部を硝化する好気性細菌である硝化菌が収容される処理槽と、
前記処理槽に排水を導入する排水導入部と、
前記処理槽に導入された排水に含まれるアンモニア性窒素の少なくとも一部が前記硝化菌によって還元された処理水を排出する処理水排出部と、
前記処理水排出部によって排出された処理水を遠心分離する遠心分離器と、
前記遠心分離することによって得られた沈降物を前記処理槽に返送する返送部と、
を備えたことを特徴とする排水処理装置。
【請求項２】
前記遠心分離器は、相対遠心加速度１００Ｇ以上で、１分以上、前記処理水排出部によって排出された処理水を遠心分離することを特徴とする請求項１に記載の排水処理装置。
【請求項３】
前記処理槽に収容される前記硝化菌は、前記アンモニア性窒素の少なくとも一部を硝酸または硝酸イオンに変換する硝化菌であることを特徴とする請求項１または２に記載の排水処理装置。
【請求項１】
アンモニア性窒素の少なくとも一部を硝化する好気性細菌である硝化菌が収容される処理槽と、
前記処理槽に排水を導入する排水導入部と、
前記処理槽に導入された排水に含まれるアンモニア性窒素の少なくとも一部が前記硝化菌によって還元された処理水を排出する処理水排出部と、
前記処理水排出部によって排出された処理水を遠心分離する遠心分離器と、
前記遠心分離することによって得られた沈降物を前記処理槽に返送する返送部と、
を備えたことを特徴とする排水処理装置。
【請求項２】
前記遠心分離器は、相対遠心加速度１００Ｇ以上で、１分以上、前記処理水排出部によって排出された処理水を遠心分離することを特徴とする請求項１に記載の排水処理装置。
【請求項３】
前記処理槽に収容される前記硝化菌は、前記アンモニア性窒素の少なくとも一部を硝酸または硝酸イオンに変換する硝化菌であることを特徴とする請求項１または２に記載の排水処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−２７８４５（Ｐ２０１３−２７８４５Ａ）
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６７４１８（Ｐ２０１１−１６７４１８）
【出願日】平成２３年７月２９日（２０１１．７．２９）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２９日（２０１１．７．２９）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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