JP4590756B2 - 有機性排液の処理方法および有機性排液の処理装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、嫌気性微生物を含む汚泥の存在下で、有機性排液をメタン発酵させて処理する有機性排液の処理方法と、この処理方法の実施に好適な有機性排液の処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機性汚泥や、し尿、食品排水等のスラリー状の高濃度有機性排液は、嫌気性微生物の存在下で、メタン発酵させることによって処理される。このような嫌気性処理は、嫌気性消化とも呼ばれ、古くから行われている。
【０００３】
このような嫌気性処理は、導入される有機性排液中の懸濁物濃度が低い場合では、省エネルギーで汚泥生成量が低いＵＡＳＢ法など利点の多い技術である。ところが、懸濁物濃度が高い場合では、未分解の懸濁物質や生きた菌体で構成される汚泥が生成してしまう。この汚泥は、生物学的には安定しており、したがってこれをさらに生物処理しても、大幅に減容化するのは困難である。そこで、これを減容化するため、従来では次のような方法が提供されている。
【０００４】
図１４に示す方法では、嫌気性処理工程１の後に、オゾンによる改質処理を行う改質工程２が設けられ、この改質工程２の後に、固液分離をなす固液分離工程３が設けられている。このような構成のもとに、改質処理によって汚泥の脱水性が改善され、減容化が図られるようになっている（特開昭５９−９６０００号公報）。
【０００５】
図１５に示す方法では、嫌気性処理工程１の前に、オゾンによる改質処理を行う改質工程２が設けられており、これによってメタン発酵が促進されるようになっている（特開昭５７−２２６９２号公報）。なお、このようなメタン発酵の促進により、結果的に生成汚泥が削減すると考えられる。
【０００６】
図１６に示す方法では、嫌気性処理工程１からの導出物を固液分離工程３で固液分離し、分離された濃縮汚泥を１００〜１８０℃で加熱処理する改質工程４で処理し、嫌気性硝化槽１に返送する（特開平１−２２４１００号公報）。
【０００７】
図１７に示す方法では、嫌気性処理工程１からの導出物を固液分離工程３で固液分離し、分離された濃縮汚泥を、オゾン処理または高圧パルス放電処理による改質処理を行う改質処理工程５で処理し、嫌気性消化槽に返送する（特開平８−１９１２７号公報）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記の減容化のための方法には以下に述べる不都合がある。
改質工程２、４、５で汚泥を殺菌したり、可溶化させたりするので、汚泥中に含まれる窒素化合物が溶け出してしまい、これにより図１５、図１６、図１７に示した方法では、改質工程から導出された汚泥を嫌気性処理工程１に送ることで、この嫌気性処理工程１を行う嫌気性処理槽でのアンモニウムイオン濃度が増加してしまう。
【０００９】
すると、アンモニウムイオンはアンモニアと平衡関係にあることから、アンモニウムイオン濃度の増加に伴ってアンモニア濃度も増加する。アンモニアは、周知のようにメタン生成菌を阻害するものであるから、窒素化合物濃度の高い有機性排液を処理する場合では、上記の技術はかえって嫌気性処理によるメタン発酵を阻害する可能性があるのである。
【００１０】
さらに、アンモニウムイオンの増加は、後工程への負担を増すことにもなる。すなわち、嫌気性処理のみでは、得られた処理水は公共用水域に放流可能な水質にまで浄化されないことから、当然これに後処理を行う必要がある。その場合に、放流先に窒素の排水基準がある場合には、後処理として硝化脱窒法による窒素除去技術を用いることが多い。
【００１１】
硝化脱窒法は、通常、そのフローが脱窒工程→硝化工程の順である。したがって、この硝化脱窒法によれば、脱窒工程に導入された処理水中の有機窒素化合物がアンモニウムイオンに変換され（アンモニウムイオンはそのまま）、このアンモニウムイオンが硝化工程で亜硝酸または硝酸イオンとなり、これが脱窒工程に返送され、脱窒工程に導入された有機物との反応で窒素ガスまたは亜酸化窒素となって放出される。
【００１２】
この脱窒反応は、有機物対窒素化合物の比が低いと（通常［ＢＯＤ／Ｎ］比が３以下だと）、完全に進まない。嫌気性工程の後処理では、ただでさえ嫌気性工程で有機物が除かれて［ＢＯＤ／Ｎ］比が低くなっているので、さらに上記の減容化のための方法のごとく改質工程を経て窒素化合物が増えると、この［ＢＯＤ／Ｎ］比がますます低くなり、脱窒反応を進ませるうえで一層不利になってしまうのである。
【００１３】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、減容化を図ると同時に、アンモニアによる嫌気性処理でのメタン発酵の阻害をも防止した有機性排液の処理方法と、この方法を実施するのに好適な有機性排液の処理装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の有機性排液の処理方法では、嫌気性微生物を含む汚泥の存在下で有機性排液をメタン発酵させる嫌気性処理工程と、嫌気性処理工程からの導出物に硝化および脱窒の反応をさせて窒素化合物を除去する硝化脱窒工程と、硝化脱窒工程で生成した汚泥を前記嫌気性処理工程に返送する返送工程と、からなる処理サイクルを備え、この処理サイクル中に、導入された汚泥を易生物分解性に改質してこれを導出する改質工程を有していることを前記課題の解決手段とした。
【００１５】
この処理方法によれば、嫌気性処理工程と硝化脱窒工程と返送工程とからなる処理サイクルを備えているので、嫌気性処理工程からの導出物を硝化脱窒工程で処理することにより窒素化合物を除去し、これを嫌気性処理工程に返送することができ、したがって嫌気性処理工程においてアンモニアによりメタン発酵が阻害されるのを防止することが可能になる。
また、硝化脱窒工程を経ることにより、最終的に処理系から導出される処理水中の窒素量が十分に少なくなっているので、この処理水中の［有機物／Ｎ］比も上がり、これにより後工程での負担を大幅に減らすことが可能になる。
さらに、処理サイクル中に改質工程を有していることから、導入された汚泥を易生物分解性に改質してこれを導出することにより、処理系全体で生成する汚泥の減容化が可能になる。
【００１６】
本発明の有機性排液の処理装置では、嫌気性微生物を含む汚泥の存在下で有機性排液をメタン発酵させる嫌気性処理槽と、嫌気性処理槽からの導出物に硝化および脱窒の反応をさせて窒素化合物を除去する硝化脱窒槽と、硝化脱窒槽で生成した汚泥を前記嫌気性処理槽に返送する返送路と、からなる処理サイクルを備え、この処理サイクル中に、導入された汚泥を易生物分解性に改質してこれを導出する改質装置を有していることを前記課題の解決手段とした。
【００１７】
この処理装置によれば、上記の処理方法を実施できることから、嫌気性処理槽においてアンモニアによりメタン発酵が阻害されるのを防止することが可能になり、また、後工程での負担を大幅に減らすことが可能になり、さらに、処理系全体で生成する汚泥の減容化が可能になる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。
図１は本発明における有機性排液の処理装置の一実施形態例を説明するための概略構成図であり、図１中符号１０は有機性排液の処理装置である。この有機性排液の処理装置１０は、有機性汚泥、し尿、食品排水等の高濃度の固形物を含むスラリー状の有機性排液、あるいは液状の有機性排液のいずれをも処理対象とするもので、嫌気性処理槽１１と硝化脱窒槽１２と固液分離装置１３と返送路１４とからなる処理サイクル１５を備えて構成されたものである。
【００１９】
嫌気性処理槽１１は、嫌気性微生物を含む汚泥を有したもので、嫌気性微生物として具体的には酸生成菌とメタン生成菌とが存在させられている。このような構成のもとに、この嫌気性処理槽１１では、導入された有機性排液中の有機物を、前記の汚泥により、液化→低分子化→有機酸生成→メタン生成のステップでメタンガスに転換、すなわちメタン発酵させるようになっている。
【００２０】
硝化脱窒槽１２は、嫌気性処理槽１１からの導出物に硝化および脱窒の反応をさせて該導出物から窒素化合物を除去するためのもので、本例では図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように３通りの槽構成のうちから適宜選択され用いられるようになっている。
【００２１】
図２（ａ）に示す硝化脱窒槽１２は、脱窒菌を含む汚泥を有した脱窒槽１２ａと、硝化菌を含む汚泥を有した硝化槽１２ｂとを備えて構成された循環型のもので、嫌気性処理槽１１からの導出物を脱窒槽１２ａで処理し、続いてこれを硝化槽１２ｂで処理し、その後、これを再度脱窒槽１２ａで処理することにより、前記導出物から窒素化合物を除去するものとなっている。すなわち、この硝化脱窒槽１２では、脱窒槽１２ａにおいて脱窒菌の作用により有機窒素をアンモニウムイオンにし、続いて硝化槽１２ｂにおいて硝化菌の作用によりアンモニアイオンを亜硝酸イオンまたは硝酸イオンに酸化（硝化）し、その後再度脱窒槽１２ａにおいて脱窒菌の作用により亜硝酸イオンまたは硝酸イオンを亜酸化窒素または窒素ガスに還元し、そのまま系外に放出することにより、前記導出物から窒素化合物を除去するようになっているのである。なお、硝化槽１２ｂには、ブロワ等（図示せず）によって酸素または空気を連続的に供給し、硝化菌による硝化反応を連続的になさせるようになっている。窒素は脱窒反応の生成物であるが、脱窒反応に影響を及ぼすことはない。したがって、空気を用いるのが、コスト的にも取り扱い性や設備の簡易性の点でも有利である。
【００２２】
また、図２（ｂ）に示す硝化脱窒槽１２は、その中の汚泥中に脱窒菌と硝化菌とを両方含む交互型のもので、この汚泥中に酸素が間欠的に供給され、これにより脱窒菌の作用による脱窒反応と硝化菌の作用による硝化反応とが時間的に交互に起こるようにしたものである。すなわち、ブロワやタイマー等による酸素または空気供給装置（図示せず）によって酸素または空気が供給されている間には前述した硝化菌の作用による酸化（硝化）が起こり、酸素または空気の供給が停止されている間には前述した脱窒菌によるアンモニウムイオン化、さらには亜酸化窒素または窒素ガスへの還元が起こるようになっているのである。
【００２３】
また、図２（ｃ）に示す硝化脱窒槽１２は、図２（ｂ）の場合と同様にその中の汚泥中に脱窒菌と硝化菌とを両方含む共存型のもので、供給する酸素の速度やその濃度をコントロールすることにより、脱窒菌の作用による脱窒反応と硝化菌の作用による硝化反応とが共存して起こるようにしたものである。すなわち、例えば少量の酸素または空気を流量で制御しながら硝化脱窒槽１２の底部に供給すれば、この底部においては硝化菌の作用による硝化反応が起こり、上部においては酸素がすでに消費され供給されないことにより脱窒菌の作用による脱窒反応が起こるようになっているのである。あるいは、微生物がフロックを形成しているとき、フロック表面は好気的環境となるが、内部は嫌気的になるというように、硝化と脱窒が起きる微細環境を共存させることになる。
【００２４】
このような３通りの硝化脱窒槽１２については、特に図２（ａ）に示した循環型のものは大規模または中規模の処理装置に好適とされ、図２（ｂ）に示した交互型のものはタイマー等の設備が必要となることから小規模の処理装置に好適とされ、図２（ｃ）に示した共存型のものは反応を共存させることにより還元までの反応が遅くなるため、低負荷で極めて大規模の処理装置に好適とされる。
【００２５】
固液分離装置１３としては、膜分離装置、デカンター、濾過装置などの公知のものが用いられる。
返送路１４は、固液分離装置１３で上澄み液と分離された濃縮汚泥を嫌気性処理１１に返送するためもので、配管と濃縮汚泥輸送用のポンプ等の圧送手段（図示せず）とを備えて構成されたものである。
【００２６】
また、このような嫌気性処理槽１１と硝化脱窒槽１２と固液分離装置１３と返送路１４とからなる処理サイクル１５には、導入された汚泥を易生物分解性に改質してこれを導出する改質装置１６が設けられている。本例においては、この改質装置１６は前記返送路１４中に設けられ、したがって硝化脱窒槽１２で生成した後固液分離装置１３で分離された濃縮汚泥を改質し、これを嫌気性処理槽１１に返送するようになっている。
【００２７】
改質装置１６としては、オゾン処理装置、水熱処理装置、アルカリ処理装置、熱処理装置、超音波処理装置、パルス電圧処理装置など、導入された汚泥を易生物分解性に改質し得る装置であればいずれのものも使用可能であるが、特にオゾン処理装置が、高い改質効果を有することにより好適である。したがって、本例では、改質装置１６としてオゾン処理装置が採用されている。
【００２８】
このような改質装置１６には、硝化脱窒槽１２で生成した汚泥、すなわち脱窒菌と硝化菌とを含む汚泥が固液分離装置１３で濃縮されて導入される。
ここで、硝化脱窒槽１２では、汚泥中の微生物の増殖により菌体が増加しているが、生きている菌体を濃縮して嫌気性処理槽１１に送っても消化による減容化には限度がある。ところが、改質装置１６においてオゾン処理等により改質を行うことで、汚泥中の菌体は死滅し、その他の有機物とともに分解され、低分子の有機物および一部無機物が生成して易生物溶解性に改質される。
【００２９】
よって、改質装置１６で改質処理された汚泥が嫌気性処理槽１１に送られることにより、この改質汚泥が嫌気性微生物の基質として利用され分解される。したがって、汚泥が減容化され、余剰汚泥として排出される汚泥量が減少するのである。
【００３０】
このような構成の処理装置１０による処理方法に基づき、本発明の有機性排液の処理方法を説明する。
まず、処理対象である有機性排液（ＳＳ（懸濁物）最大２５％まで）を被処理液路（図示せず）から嫌気性処理槽１１に導入し、返送路１４で返送される濃縮汚泥とともに嫌気性処理を行う。すると、このような嫌気性処理により、有機物が酸生成菌及びメタン生成菌の作用によりメタン等の消化ガスに転換させられ、すなわちメタン発酵させられ、生成したガスが系外に放出される。
【００３１】
次に、このようにして嫌気性処理がなされて生成した液分と汚泥との混合物を、導出物として連絡路（図示せず）を介して硝化脱窒槽１２に導入する。すると、ここで硝化菌の作用により硝化反応が、また脱窒菌の作用により脱窒反応がそれぞれ行われて硝化脱窒処理がなされ、アンモニウムイオンが亜硝酸イオンまたは硝酸イオンに硝化され、さらにこれらが亜酸化窒素または窒素ガスに還元されることにより、系外に放出される。
【００３２】
次いで、このようにして硝化脱窒処理がなされて生成した液分と汚泥との混合物を、導出物として連絡路（図示せず）を介して固液分離装置１３に導入する。そして、ここで固液分離を行い、分離された上澄み液は処理液路（図示せず）を介して処理装置１０から排出する。一方、分離された濃縮汚泥の一部または全部は、返送路１４を介して改質装置１６に導入する。すると、改質装置１６では、導入された汚泥がオゾンと接触させられることにより、汚泥が改質、すなわち汚泥中の菌体が死滅してその他の有機物とともに分解し、低分子の有機物および一部無機物が生成して易生物溶解性に改質される。
【００３３】
このようにして易生物溶解性に改質された汚泥は、前述したように嫌気性処理槽１１に返送され、新たに導入される有機性排液とともに嫌気性処理がなされる。このとき、改質された汚泥はすでに硝化脱窒槽１２でアンモニアが除去されていることから、これが嫌気性処理槽１１に返送されると、嫌気性処理槽１１中のアンモニア濃度が低下することにより、メタン生成菌の活性が高まる。
そして、以下、各処理工程で得られる処理物（汚泥）が改質装置１６を含む処理サイクル１５を循環させられ、それぞれにおいて処理がなされることにより、導入された有機性排液は、メタン、窒素等のガスや固液分離装置１３での上澄み液として、処理装置１０の系外に排出される。
【００３４】
このような有機性排液の処理方法にあっては、嫌気性処理１１による嫌気性処理工程と硝化脱窒槽１２による硝化脱窒工程と返送路１４による返送工程とからなる処理サイクル１５を備えているので、嫌気性処理工程からの導出物を硝化脱窒工程で処理することにより窒素化合物を除去し、これを固液分離工程、改質工程を介して嫌気性処理工程に返送することができ、したがって嫌気性処理工程においてアンモニアによりメタン発酵が阻害されるのを防止し、嫌気性処理を良好に行わせることにより、減容化の効果を高めることができる。
【００３５】
また、硝化脱窒工程によって硝化脱窒処理を行うことにより、固液分離装置１３から排出する上澄み液（処理水）中の窒素量を十分に少なくすることができる。したがって、この上澄み液（処理水）を公共用水域に放流する場合に、この上澄み液（処理水）中の［有機物／Ｎ］比が上昇していることからこれの後処理の負担を大幅に減らすことができる。また、導入された有機性排液の性状や処理サイクル１５での循環の度合いによっては、後処理を行うことなく公共用水域に放流可能な水質にまで浄化することもできる。
【００３６】
さらに、処理サイクル１５中に改質工程を有していることから、導入された汚泥を易生物分解性に改質してこれを導出することにより、処理系全体で生成する汚泥を減容化することができる。特に、改質装置１６によって改質処理した汚泥を嫌気性処理槽１１に返送しているので、この嫌気性処理槽１１での嫌気性処理を高効率化することができる。
【００３７】
また、有機性排液の処理装置１０にあっては、上記の処理方法を実施することができ、したがって前述した効果を奏することができる。
【００３８】
図３は本発明における有機性排液の処理装置の一実施形態例を説明するための概略構成図であり、図３中符号２０は有機性排液の処理装置である。この有機性排液の処理装置２０が図１に示した処理装置１０と異なるところは、嫌気性処理槽１１と硝化脱窒槽１２との間に固液分離装置２１が設けられている点である。
【００３９】
この固液分離装置２１は、硝化脱窒槽１２の下流側に配設された固液分離装置１３と同様に、膜分離装置、デカンター、濾過装置などの公知の構成のもので、嫌気性処理槽１１からの導出物を固液分離して濃縮汚泥分を嫌気性処理槽１１に返送し、上澄み分を硝化脱窒槽１２に送るものである。
【００４０】
このような固液分離装置２１を備えた処理装置２０にあっては、嫌気性処理槽１１で生成した汚泥を固液分離装置２１で固液分離し、濃縮汚泥を嫌気性処理槽１１に返送することから、嫌気性微生物を含む汚泥を速やかに嫌気性処理槽１１に返送することによってこの嫌気性処理槽１１での嫌気性微生物濃度を高めることができる。したがって、処理装置２０において、特に嫌気性処理槽１１での嫌気性処理工程が律速となる場合に、この嫌気性処理を速めることができることにより、全体の処理そのものを速めることができる。
【００４１】
また、このように処理を速めることができることから、逆に処理速度が同等となるようにすれば嫌気性処理槽１１を小型化することができ、したがって特に狭いスペースで処理を行いたい場合に好適となる。
なお、この処理装置２０では、固液分離装置２１によって濃縮汚泥を嫌気性処理槽１１に返送するものの、嫌気性処理槽１１で生成した汚泥中のアンモニアは固液分離後上澄み液中に溶解して硝化脱窒槽１２に送られるため、アンモニアによりメタン発酵が阻害されることも防止されている。
【００４２】
図４は本発明における有機性排液の処理装置の一実施形態例を説明するための概略構成図であり、図４中符号３０は有機性排液の処理装置である。この有機性排液の処理装置３０が図１に示した処理装置１０と異なるところは、改質装置が返送路１４中でなく、嫌気性処理槽１１と硝化脱窒槽１２との間に設けられている点である。
【００４３】
このような構成のもとに処理装置３０は、嫌気性処理槽１１からの導出物を改質装置１６で改質した後、これを硝化脱窒槽１２に送るようにしているので、硝化脱窒槽１２では導入された汚泥がすでに易生物分解性に改質され、また、改質装置１６で改質された汚泥は硝化脱窒槽１２での脱窒の炭素源となることから、ここでの脱窒反応や硝化反応がより速やかに起こり、これによってアンモニアによるメタン発酵の阻害がより確実に防止される。
【００４４】
なお、先の図１、図３、及び図４に示した上記各実施形態では、有機性排液が初めに導入される箇所を、嫌気性処理槽１１としているが本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、嫌気性処理槽１１、硝化脱窒槽１２、改質装置１６を有する処理サイクル１５において、有機性排液の最初の導入先は、図５、図６、及び図７の符号（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、嫌気性処理槽１１、硝化脱窒槽１２、及び改質装置１６のうちのいずれであってもよい。こうした有機性排液の最初の導入先は、導入される有機性排液の特性に応じて選択される。
【００４５】
図８は、有機性排液の特性とその好ましい最初の導入先との関係の一覧を示す図である。例えば、微生物細胞を主体とする有機性排液（有機性汚泥）を処理する場合、そのままの状態では嫌気性処理の効率が低い（メタン発酵しにくい）ため、まず最初に改質装置に導入するとよい。有機性排液をまず最初に改質装置に導入することにより、導入された有機性排液が易生物分解性に改質され、嫌気性処理槽での嫌気性処理の高効率化を図ることが可能となる。
【００４６】
また、微生物以外の有機物を主体とする有機性排液（例えば畜舎糞尿、醸造粕など）を処理する場合、そのままの状態でも効率よく嫌気性処理される（メタン発酵しやすい）ことから、上記実施形態で示したようにまず最初に嫌気性処理槽に導入するとよい。
【００４７】
ただし、この場合において、有機性排液の濃度が比較的低い場合には、エネルギーコスト面から、有機性排液をまず最初に硝化脱窒槽に導入するとよい。すなわち、嫌気性槽では、通常、嫌気性微生物の活動力低下を防ぐために槽内を所定の温度範囲に加温する。そのため、低濃度の有機性排液を嫌気性処理槽に導入すると、有機性排液に含まれる有機物の割合が少ないために、有機物の処理量に対して加温に要する消費エネルギーが大きくなり、エネルギー的に効率がよくない。一方、硝化脱窒槽は、比較的低温でも処理可能であるとともに、排液を汚泥に転換する汚泥転換効率が高いという特徴を有する。したがって、低濃度の有機性排液をまず最初に硝化脱窒槽に導入することにより、その有機性排液を濃縮して以後の工程での処理効率の向上を図り、処理サイクル全体でのエネルギーコストの低減を図ることが可能となる。なお、異なる特性を有する複数の有機性処理液を、それぞれの特性に応じて同一の処理サイクル中の異なる箇所から導入するようにしてもよい。また、図８を用いて説明した有機性排液の最初の導入先の選択基準は、一例であり、本発明はこれに限定されるものではない。有機性排液の導入先は、装置の構成や処理時間等の様々な条件に応じて適宜選択されうる。
【００４８】
また、先の図１、図３、及び図４に示した上記各実施形態では、硝化脱窒槽１２からの導出物を固液分離装置１３で固液分離し、固形分としての汚泥を嫌気性処理槽１１または改質装置１６に返送しているが本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、嫌気性処理槽１１、硝化脱窒槽１２、改質装置１６を有する処理サイクル１５において、図５、図６、及び図７に示すように、返送路１４から分岐する別の返送路４０を設け、硝化脱窒槽１２からの導出物の少なくとも一部を硝化脱窒槽１２に返送してもよい。この場合、硝化脱窒槽１２からの導出物の少なくとも一部を返送路４０を介して硝化脱窒槽１２に返送し、再度硝化脱窒することにより、窒素化合物の除去割合の向上を図ることが可能となる。
【００４９】
ここで、本発明では改質処理としてオゾン処理を採用しているが、嫌気性処理をしたあとのオゾンによる改質の効果を以下のようにして調べた。
生汚泥を５日間消化処理（嫌気性処理）したものと、３０日間消化処理（嫌気性処理）したものと、消化処理（嫌気性処理）をしない生汚泥について、所定時間オゾン処理を行った。そして、オゾン処理後の汚泥について遠心分離により脱水を行い、得られたケーキの含水率を調べた。オゾン処理の時間とケーキの含水率との関係を図９に示す。
【００５０】
図９より、消化処理（嫌気性処理）を行ったものはオゾン処理時間の増加に伴ってケーキ含水率が低下しているのに対し、生汚泥ではわずかにケーキ含水率が増加している。したがって、消化処理（嫌気性処理）を行ったものに対してオゾン処理を行うと、その固液分離性を高めることができるなどの改質効果があることが確認された。
【００５１】
次に、本発明の効果を確認するべく、図１、図３、図４に示した本発明の処理装置１０、２０、３０と、図１７に示した従来の装置とにおける物質収支の試算結果を、図１０〜図１３に示す。なお、図１３に示すように、図１７に示した従来の装置では、固液分離工程３の後に硝化脱窒をなす後処理工程６を設けたとして、試算を行った。
【００５２】
図１０〜図１３に示すように、本発明の処理装置１０、２０、３０、および図１７に示した従来の装置に対し、それぞれ、ＣＯＤＣｒ（化学的酸素要求量、重クロム酸カリウム法による）が５７７００ｍｇ／Ｌ、ＳＳ（懸濁物）が５９５００ｍｇ／Ｌ、Ｔ−Ｎ（全窒素）が４４００ｍｇ／Ｌという、特に窒素濃度が高い有機性排液を導入し、処理すると仮定する。そして、それぞれの装置において、余剰汚泥として引き抜く汚泥量を一定としたときの、ＣＯＤＣｒとＴ−Ｎのマテリアルバランスを試算し、試算結果を図１０〜図１３中に示した。
【００５３】
図１０〜図１２に示したように、本発明の処理装置１０、２０、３０では、硝化脱窒槽１２で硝化脱窒処理がなされた汚泥が嫌気性処理に循環させられるので、嫌気性処理槽１１内の窒素濃度（Ｔ−Ｎ）が３０００ｍｇ／Ｌ程度となり、アンモニア阻害が抑制されることが分かった。
また、固液分離装置１３から排出される処理液（上澄み液）のＴ−Ｎ濃度が、図１３に示した従来の装置の場合より大幅に低い１５０ｍｇ／Ｌと試算され、これにより後処理での負担が大幅に軽減されることが分かった。
【００５４】
これに対して図１３に示した従来の装置では、嫌気性処理工程１と改質工程５とによる循環系の中で汚泥を濃縮するため、嫌気性処理槽内のＴ−Ｎ濃度が処理液（上澄み液）より高い４８００ｍｇ／Ｌとなり、アンモニウムイオン＋アンモニアの濃度は、メタン生成菌への阻害が現れる２０００から３０００ｍｇ／Ｌより高くなると試算された。
また、この処理液（上澄み液）を後処理工程で脱窒しようとしても、［ＣＯＤＣｒ／Ｔ−Ｎ］の比が２以下なので十分な脱窒ができず、後処理工程での処理液の窒素濃度は１６００ｍｇ／Ｌに低下されないと試算された。
【００５５】
このような試算結果より、本発明の処理装置１０、２０、３０では、余剰汚泥を削減するという嫌気性工程に改質工程を組合わせる方式の利点を生かしつつ、窒素化合物に起因する問題を解決することができることが確認された。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の有機性排液の処理方法は、嫌気性処理工程と硝化脱窒工程と返送工程とからなる処理サイクルを備えた方法であるから、嫌気性処理工程からの導出物を硝化脱窒工程で処理することにより窒素化合物を除去し、これを嫌気性処理工程に返送することができ、したがって嫌気性処理工程においてアンモニアによりメタン発酵が阻害されるのを防止し、嫌気性処理を良好に行わせることにより、減容化の効果を高めることができる。
【００５７】
また、硝化脱窒工程を経ることによって最終的に処理系から導出される処理水中の窒素量を十分に少なくすることができ、したがって、この処理水を公共用水域に放流する場合に、この処理水中の［有機物／Ｎ］比が上昇していることからこれの後処理の負担を大幅に減らすことができる。また、導入された有機性排液の性状や処理サイクルでの循環の度合いによっては、後処理を行うことなく公共用水域に放流可能な水質にまで浄化することもできる。よって、有機性排液の窒素化合物濃度が高く、窒素化合物の放流規制のある排液処理施設においては、特に大きな効果を奏する。
さらに、処理サイクル中に改質工程を有していることから、導入された汚泥を易生物分解性に改質してこれを導出することにより、処理系全体で生成する汚泥の減容化することができる。
【００５８】
本発明の有機性排液の処理装置は、上記の処理方法を実施できるものであるから、嫌気性処理槽においてアンモニアによりメタン発酵が阻害されるのを防止することができ、また、後工程での負担を大幅に減らすことができ、さらに、処理系全体で生成する汚泥を減容化することができるなどの優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の有機性排液の処理装置の一実施形態例の、概略構成を説明するための図である。
【図２】 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、硝化脱窒槽の具体的な構成を説明するための図である。
【図３】 本発明の有機性排液の処理装置の他の実施形態例の、概略構成を説明するための図である。
【図４】 本発明の有機性排液の処理装置の他の実施形態例の、概略構成を説明するための図である。
【図５】 本発明の有機性排液の処理装置の他の実施形態例の、概略構成を説明するための図である。
【図６】 本発明の有機性排液の処理装置の他の実施形態例の、概略構成を説明するための図である。
【図７】 本発明の有機性排液の処理装置の他の実施形態例の、概略構成を説明するための図である。
【図８】 有機性排液の特徴とその好ましい導入先との関係の一覧を示す図である。
【図９】 オゾン処理時間とケーキの含水率との関係を示すグラフである。
【図１０】 図１に示した有機性排液の処理装置の、物質収支の試算結果を示す図である。
【図１１】 図３に示した有機性排液の処理装置の、物質収支の試算結果を示す図である。
【図１２】 図４に示した有機性排液の処理装置の、物質収支の試算結果を示す図である。
【図１３】 図１７に示した有機性排液の処理装置の、物質収支の試算結果を示す図である。
【図１４】 従来の有機性排液の処理装置の一例の、概略構成を説明するための図である。
【図１５】 従来の有機性排液の処理装置の他の例の、概略構成を説明するための図である。
【図１６】 従来の有機性排液の処理装置の他の例の、概略構成を説明するための図である。
【図１７】 従来の有機性排液の処理装置の他の例の、概略構成を説明するための図である。
【符号の説明】
１０、２０、３０…有機性排液の処理装置、
１１…嫌気性処理槽、
１２…硝化脱窒槽、
１３…固液分離装置、
１４、４０…返送路、
１５…処理サイクル、
１６…改質装置、
２１…固液分離装置。

Claims (4)

1. 嫌気性微生物を含む汚泥の存在下で有機性排液をメタン発酵させる嫌気性処理工程と、嫌気性処理工程からの導出物に硝化および脱窒の反応をさせて窒素化合物を除去する硝化脱窒工程と、硝化脱窒工程で生成した汚泥を前記嫌気性処理工程に返送する返送工程と、からなる処理サイクルを備え、
   硝化脱窒工程で生成した汚泥を嫌気性処理工程に返送する返送工程中に設けられていると共に導入された汚泥を易生物分解性に改質してこれを導出する改質工程と、
   嫌気性処理工程と硝化脱窒工程との間に、嫌気性処理工程からの導出物を固液分離して濃縮汚泥分を嫌気性処理工程に返送し、上澄み分を硝化脱窒工程に送る固液分離工程と
   を有していることを特徴とする有機性排液の処理方法。
2. 返送工程が、硝化脱窒工程からの導出物の少なくとも一部を硝化脱窒工程に返送することを特徴とする請求項１記載の有機性排液の処理方法。
3. 嫌気性微生物を含む汚泥の存在下で有機性排液をメタン発酵させる嫌気性処理槽と、嫌気性処理槽からの導出物に硝化および脱窒の反応をさせて窒素化合物を除去する硝化脱窒槽と、硝化脱窒槽で生成した汚泥を前記嫌気性処理槽に返送する返送路と、からなる処理サイクルを備え、
   硝化脱窒槽で生成した汚泥を嫌気性処理槽に返送する返送路中に設けられていると共に導入された汚泥を易生物分解性に改質してこれを導出する改質装置と、
   嫌気性処理槽と硝化脱窒槽との間に、嫌気性処理槽からの導出物を固液分離して濃縮汚泥分を嫌気性処理槽に返送し、上澄み分を硝化脱窒槽に送る固液分離装置と
   を有していることを特徴とする有機性排液の処理装置。
4. 硝化脱窒槽からの導出物の少なくとも一部を硝化脱窒槽に返送する返送路が設けられていることを特徴とする請求項３記載の有機性排液の処理装置。

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