(57)【要約】【課題】処理プロセス及び処理システム全体における処理効率の向上が可能な有機性廃水または汚泥の処理方法及び処理装置を提供する。【解決手段】有機性廃水または汚泥を処理対象とし、微生物を利用して有機成分の処理を行う有機性廃水または汚泥の処理方法であって、好気性微生物を用いた好気性処理を行う有機性廃水または汚泥に対して、あるいは好気性処理後の有機性廃水または汚泥に対して、生分解性有機系繊維物質を添加し、生分解性有機系繊維物質が添加された汚泥に対して嫌気性微生物を用いた嫌気性処理を行い、嫌気性処理の前段及び／又は後段において固液分離処理し、嫌気性処理及び固液分離処理の少なくとも１の処理に対して生分解性有機系繊維物質を更に添加することを含む有機性廃水または汚泥の処理方法である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性廃水または汚泥を処理対象とし、微生物を利用して有機成分の処理を行う有機性廃水または汚泥の処理方法であって、
好気性微生物を用いた好気性処理を行う有機性廃水または汚泥に対して、あるいは前記好気性処理後の有機性廃水または汚泥に対して、生分解性有機系繊維物質を添加し、
前記生分解性有機系繊維物質が添加された汚泥に対して嫌気性微生物を用いた嫌気性処理を行い、
前記嫌気性処理の前段及び／又は後段において固液分離処理し、
前記嫌気性処理及び前記固液分離処理の少なくとも１の処理に対して前記生分解性有機系繊維物質を更に添加すること
を含むことを特徴とする有機性廃水または汚泥の処理方法。
【請求項２】
前記生分解性有機系繊維物質が添加された汚泥の一部を、前記嫌気性処理を経由せずに前記嫌気性処理の後段の固液分離処理へ迂回させることを特徴とする請求項１に記載の有機性廃水または汚泥の処理方法。
【請求項３】
前記生分解性有機系繊維物質の物性に応じて、前記生分解性有機系繊維物質の添加位置及び添加率を調整することを特徴とする請求項１又は２に記載の有機性廃水または汚泥の処理方法。
【請求項４】
前記生分解性有機系繊維物質が、比重０．７５〜１．１５、繊維長６ｍｍ以下の繊維状物質を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の有機性廃水または汚泥の処理方法。
【請求項５】
前記有機性廃水または汚泥に前記生分解性有機系繊維物質を添加した場合における前記好気性処理及び前記嫌気性処理を模した試験を行い、前記試験の結果に基づいて、前記生分解性有機系繊維物質の添加位置及び添加率を調整することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機性廃水または汚泥の処理方法。
【請求項６】
有機性廃水または汚泥に対して好気性微生物を用いた好気性処理を行う好気性処理手段と、
前記好気性処理手段、あるいは前記好気性処理手段による前記好気性処理後の前記有機性廃水または汚泥に対して生分解性有機系繊維物質を添加する添加手段と、
前記生分解性有機系繊維物質が添加された汚泥に対して嫌気性処理を行う嫌気性処理手段と、
前記嫌気性処理の前段及び／又は後段において固液分離処理する固液分離手段と、
前記嫌気性処理及び前記固液分離処理の少なくとも１の処理に対して、前記生分解性有機系繊維物質を更に添加する再添加手段と
を備えることを特徴とする有機性廃水または汚泥の処理装置。
【請求項７】
前記生分解性有機系繊維物質が添加された汚泥の一部を、前記嫌気性処理手段を経由せずに前記嫌気性処理手段の後段の前記固液分離手段へと迂回させる迂回ラインを備えることを特徴とする請求項６に記載の有機性廃水または汚泥の処理装置。
【請求項８】
前記生分解性有機系繊維物質の物性に基づいて、前記生分解性有機系繊維物質の添加率を制御する制御手段を更に備えることを特徴とする請求項６または７に記載の有機性廃水または汚泥の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機性廃水または汚泥の処理方法及び処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、活性汚泥法に代表される水処理装置において、処理槽内の微生物濃度を高め、活性汚泥と処理水との分離性を良くする為、微生物固定化用の接触ろ材や流動担体を処理槽内に投入する方法が多く採用されてきた。接触ろ材や流動担体に固定化された活性汚泥は、その量が必要以上に多くなると逆洗などの操作によりその一部をろ材や担体から剥離し、余剰汚泥として系外に排出され、脱水処理される。接触ろ材や流動担体には、プラスチックや活性炭、アンスラサイト、ポリエチレングリコールなどが使用される。
【０００３】
また、近年、水処理装置において発生した余剰汚泥をメタン発酵処理等の嫌気性処理工程に導入し、前記汚泥中の有機物をメタンや水素等の可燃性ガス化して回収、発電、売電等の取組みを行うケースが増加している。嫌気性処理後の汚泥は、脱水処理等の固液分離処理を得て汚泥中固形物を減量化し、脱水ケーキ、焼却灰等の形態で系外に搬出する場合が多い。
【０００４】
これらの有機性廃水または汚泥の処理プロセス全体の最適化を考える時、（１）水処理系における処理水質、（２）活性汚泥と処理水の固液分離性、（３）微生物が付着するろ材や担体の耐久性、生物剥離性及びコスト、（４）メタン発酵槽における可燃性ガス回収量、（５）嫌気性処理後の汚泥の固液分離性等の５つの評価項目が、プロセス全体を考慮する上で必要な評価項目として挙げられる。
【０００５】
５つの評価項目に関し、（１）の処理水質は、処理対象成分であるＢＯＤ、ＣＯＤ、リン、窒素などが放流規制値以下で安定することが望ましい。（２）の活性汚泥と処理水の固液分離性は、季節変動、水質変動等の影響を受けにくく安定し、バルキング等が生じないように制御できることが望ましい。（３）のろ材や担体は、微生物が付着し易く、一方で逆洗時は微生物が剥離し易く、耐久性があり、低コストである方が望ましい。（４）の可燃性ガス回収量はできるだけ多い方が望ましい上、回収ガスで発電した電力は電力会社が固定価格買取制度で決められた比較的高い買取価格で買い取ってくれるため収益に大きく影響する。（５）の嫌気性消化汚泥に代表される嫌気性処理後の汚泥は、脱水処理される場合が多いが、その際に使用する高分子凝集剤の添加量は少ないほど、脱水してできたケーキの含水率が低いほど、処理コスト及び処分コストが下がるので望ましい。
【０００６】
特許文献１では微生物が処理対象原水と接触し混合される処理槽内に、微生物の固定化用に有機系繊維質の比率の大きい粒状担体を含ませ、所定の滞留時間後に該担体の少なくとも一部を固液分離し、付着した微生物とともに余剰汚泥として系外に取り出し脱水を行う例が記載されている。担体にはセルロース系の廃棄物を使用する方法が提案されている。この方式では、セルロース系素材を一過性の微生物の固定化用担体として使用すると同時に、後段の固液分離としての脱水処理工程において脱水性を向上させる材料として活用しているが、嫌気性処理を行うことを前提としたプロセスではなく、セルロース系素材の嫌気性処理における分解率を含めたシステム全体の効率化に関する示唆は全く含まれていない。
【０００７】
また、特許文献２では生物処理を行う前の有機性廃水をふるい体に通過させ、ふるい体の透過水について生物処理を行い、ふるい体を透過しなかった固形物、すなわち粒径の大きい繊維分等を生物処理で発生する余剰汚泥に添加して脱水処理を行う方法が提案されている。この方式では、原水中のトイレットペーパー由来の繊維分等の粒径が比較的大きい固形物を、生物処理を経由せずに脱水処理工程の前段で余剰汚泥に添加して脱水性を向上させることが記載されているが、特許文献２に記載された発明にも、生物固定化担体、嫌気性処理の有機物源、脱水性向上の有機物源の３つの側面を考慮した有機系繊維物質の効率的な添加方法に関する記述や示唆は含まれていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−１０１８２号公報
【特許文献２】特開２００１−２１９１８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
既存の処理施設は、プラント設計当初時の処理対象物質に関する計画水質と計画水量に基づいて設計計算された上でプラントが構成されているため、水処理系や汚泥処理系等への想定外の外部搬入負荷物投入を極力嫌う性格がある。その理由は、外部搬入物質の影響をプラント全体として正確かつ長期的に推測しづらい点が大きい。例を挙げると、生物担体として水処理系に投入した外部有機物が原因となる不活性汚泥率増加と消化槽での硫化水素発生量増加、嫌気性消化ガス回収量を増加させるために添加した外部有機物が原因となる後段でのスケールトラブルと脱水ケーキ発熱量低下、脱水性を向上させるために添加した外部有機物が原因となる返流リン負荷増加と水処理系薬剤使用量増加等がある。
【００１０】
即ち従来は、「ガス発生量」や「脱水性改善」等の一面的な目的のための繊維物質利用概念はあっても、実際のプラント設計及びプラント維持管理の当業者としては、必要最小限の限定的かつ単一装置的な利用にとどめるべきであるというのが常識であり、それ以上は影響が煩雑になり大きなリスクを伴うという観点から、繊維物質の複数箇所への添加やその添加量調整に関する実プラントでの取組み及びそれらによるプラント全体としての系統立てた総合評価は成されてきておらず、それらに関する文献も殆ど皆無であった。
【００１１】
上記課題を鑑み、本発明は、処理プロセス及び処理システム全体における処理効率の向上が可能な有機性廃水または汚泥の処理方法及び処理装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本願発明者らは上記課題を解決すべく、メタン発酵処理に代表される嫌気性処理工程を組み込んだ有機性廃水または汚泥の処理プロセスにおいて、系内に導入する生分解性有機系繊維物質の添加方法とそのプロセス全体への効果に関して様々な条件で検討した。特に、従来のような繊維物添加による単一装置評価的な手法ではなく、水処理系、汚泥処理系の嫌気性処理及び脱水処理を含めたプラント全体としての全体評価を本願発明者らは重視し、一面的には効果が小さくても他の評価軸ではそれなりの効果が出る場合等を含め、様々な繊維物添加方法を含めたコスト重視の全体評価方式でプロセスを評価したところ、上記課題を解決できる手法を見出した。
【００１３】
以上の知見を基礎として完成した本発明の実施の形態に係る有機性廃水または汚泥の処理方法は、一側面において、有機性廃水または汚泥を処理対象とし、微生物を利用して有機成分の処理を行う有機性廃水または汚泥の処理方法であって、好気性微生物を用いた好気性処理を行う有機性廃水または汚泥に対して、あるいは好気性処理後の有機性廃水または汚泥に対して、生分解性有機系繊維物質を添加し、生分解性有機系繊維物質が添加された汚泥に対して嫌気性微生物を用いた嫌気性処理を行い、嫌気性処理の前段及び／又は後段において固液分離処理し、嫌気性処理及び固液分離処理の少なくとも１の処理に対して生分解性有機系繊維物質を更に添加することを含む有機性廃水または汚泥の処理方法である。
【００１４】
本発明の実施の形態に係る有機性廃水または汚泥の処理方法は一実施態様において、生分解性有機系繊維物質が添加された汚泥の一部を、嫌気性処理を経由せずに嫌気性処理の後段の固液分離処理へ迂回させる。
【００１５】
本発明の実施の形態に係る有機性廃水または汚泥の処理方法は更に別の一実施態様において、生分解性有機系繊維物質の物性に応じて、生分解性有機系繊維物質の添加位置及び添加率を調整する。
【００１６】
本発明の実施の形態に係る有機性廃水または汚泥の処理方法は更に別の一実施態様において、生分解性有機系繊維物質が、比重０．７５〜１．１５、繊維長６ｍｍ以下の繊維状物質を含む。
【００１７】
本発明の実施の形態に係る有機性廃水または汚泥の処理方法は更に別の一実施態様において、有機性廃水または汚泥に生分解性有機系繊維物質を添加した場合における好気性処理及び嫌気性処理を模した試験を行い、試験の結果に基づいて、生分解性有機系繊維物質の添加位置及び添加率を調整する。
【００１８】
本発明の実施の形態に係る有機性廃水または汚泥の処理装置は一側面において、有機性廃水または汚泥に対して好気性微生物を用いた好気性処理を行う好気性処理手段と、好気性処理手段、あるいは好気性処理手段による好気性処理後の有機性廃水または汚泥に対して生分解性有機系繊維物質を添加する添加手段と、生分解性有機系繊維物質が添加された汚泥に対して嫌気性処理を行う嫌気性処理手段と、嫌気性処理の前段及び／又は後段において固液分離処理する固液分離手段と、嫌気性処理及び固液分離処理の少なくとも１の処理に対して、生分解性有機系繊維物質を更に添加する再添加手段とを備える有機性廃水または汚泥の処理装置である。
【００１９】
本発明の実施の形態に係る有機性廃水または汚泥の処理装置は一実施態様において、生分解性有機系繊維物質が添加された汚泥の一部を、嫌気性処理手段を経由せずに嫌気性処理手段の後段の固液分離手段へと迂回させる迂回ラインを備える。
【００２０】
本発明の実施の形態に係る有機性廃水または汚泥の処理装置は別の一実施態様において、生分解性有機系繊維物質の物性に基づいて、生分解性有機系繊維物質の添加率を制御する制御手段を更に備える。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、処理プロセス及び処理システム全体における処理効率の向上が可能な有機性廃水または汚泥の処理方法及び処理装置が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態に係る有機性廃水または汚泥の処理方法に適用可能な処理システムを表す概略図であり、好気性処理の効率化を考慮して添加される繊維物質の添加位置を例示する図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る有機性廃水または汚泥の処理方法に適用可能な処理システムを表す概略図であり、嫌気性処理の効率化を考慮して添加される繊維物質の添加位置の例示する図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る有機性廃水または汚泥の処理方法に適用可能な処理システムを表す概略図であり、固液分離処理の効率化を考慮して添加される繊維物質の添加位置の例示する図である。
【図４】生分解性有機系繊維物質の種類Ａ〜Ｃに応じた特性（繊維物質好気性分解率（ＡＤ３）、繊維物質嫌気性分解率（ＤＤ７）、繊維物質由来ＣＨ4発生率（ＦＧ７）、３日間曝気試験後汚泥の繊維物量（ＦＩ３）、及び７日間嫌気的バイアル試験後汚泥の繊維物量（ＦＯ７））の評価結果をそれぞれ例示するグラフである。
【図５】実施例１〜３における繊維物質の添加位置をそれぞれ示す処理フロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであってこの発明の技術的思想は構成部品の構造、配置等を下記のものに特定するものではなく、特に記載の無い限り本明細書中の「％」は質量％を意味するものとする。
【００２４】
なお、以下においては、水処理系として標準活性汚泥処理を採用し、汚泥処理系として嫌気性消化処理と脱水処理をそれぞれ採用する一般的な下水処理場を一例として説明する。しかしながら、当業者であれば、有機性廃液または有機物を処理する施設として嫌気的処理を組み込む食品系廃水処理、し尿系廃水処理、生ごみや有機廃材系廃水処理等のあらゆる処理プロセスに適応または応用が可能であり、例示する下水処理に限定されるものではないことは勿論である。
【００２５】
有機性廃水または汚泥を対象液とする処理プロセスにおいて、好気的水処理工程は処理対象液を、活性汚泥などの好気性微生物を多く含む汚泥と混合して曝気槽等に導入して微生物の働きにより有機成分をＣＯ2やＨ2Ｏ等の形態に無機化する。活性汚泥は通常は曝気槽の液中に浮遊しており、最終的には最終沈澱池などで沈降分離した汚泥と上澄分離した処理水に分離される。ただし、流入水質や活性汚泥などの微生物活性等の状況変化によっては重力沈降方式では汚泥と処理水の固液分離性が悪化する場合がある。そのため、活性汚泥を浮遊させるのではなく、人工的に合成されたプラスチック製やポリエチレングリコール製等の固定ろ材や流動担体等に固定することで固液分離性能を安定させる方式が２０年以上前より数多く提案されている。
【００２６】
流動担体は固定ろ材と比較して流動していることから、流動担体表面に付着した微生物が取り込もうとする周囲の基質成分が一旦消費されても常に動いているために再び新たな基質成分に出会う確率が高いが、固定ろ材は表面付着微生物量が増加し過ぎて肥厚する場合もあり、ろ材近傍の流動性が低下した場合等は微生物周辺の基質成分が欠乏し、必要な酸素の供給が不十分になり微生物の活性が低下するリスクがある。これら固定ろ材や流動担体は、リアクター内の微生物濃度を高濃度に維持する場合や増殖速度が比較的小さい嫌気性微生物であるアンモニア酸化細菌や硝化菌等を一定量保持する場合に使用されることが多い。しかし、これら微生物保持用担体は一般的にコンクリート製や金属製のリアクター内を流動していることから長時間の運転により劣化、破損を免れることはできず、年間数十％程度の補充が必要となる場合が多い。また、スクリーン等でリアクターからの担体流出を防止しているが、スクリーンの目詰まりによるトラブル等も多く報告されており課題も多い。担体としての設計要素としては、素材、大きさ、形状、比重、表面の物理的処理方式や化学的処理方式等を選択して、担体の耐久性、流動性、基質浸透性、微生物の付着性、剥離性等を設計するのが一般的である。
【００２７】
「生物担体特性」という評価軸で繊維物質の使用方法を検討する場合、本実施形態では、基本的には生分解性有機系繊維物質を一過性で使用する方式を提案する。「生分解性有機系繊維物質」としては、具体的には農産物収穫後のセルロース系残査、動植物を原料とする加工工場からのプロセス廃材及びそれら残査、あるいは廃材を破砕、表面処理、一部化学処理等を施して粒径、表面ぬれ性、比重等を整えたものを使用することができる。これら有機性廃材を「生物担体」として使用する最大の理由は供給コストが安いまたは有価で引き取れる点にある。このような有機性廃材の発生場所が処理施設に十分近く、輸送費や需給量が見合えばコストメリットはさらに大きくなる。
【００２８】
活性汚泥微生物等をこれら有機性廃材である繊維物質表面に付着させて好気的環境下で水処理を行う場合、有機性廃材はＳＲＴ：３〜６日程度の好気的環境下において大幅に分解せずに生物担体としてある程度の期間維持し、加えて液側に農薬等の一部の有害な化学物質を溶出させない廃材を選択する必要がある。このような有機性廃材を好気性処理に用いる場合には、例えば、３日間の曝気試験を行い、繊維物質好気性分解率（以下「ＡＤ３」とも称する）を測定して添加方法を決定する。好気性条件下での繊維物質の分解率が非常に高い素材の場合は、好気性工程に投入する繊維物質量を小さくするかまたはゼロにし、後段の嫌気性処理工程以降のプロセスに導入する繊維物質添加量を増加させる方が有効な場合もある。
【００２９】
廃水等の好気的処理において生成した微生物主体の余剰汚泥は初沈汚泥とともにメタン発酵等の嫌気性処理に導入される。嫌気性処理では投入された有機物が反応槽内で酸発酵、メタン発酵を経て分解され、ＣＨ4ガス、ＣＯ2ガス、Ｈ2ガス等が生成される。一般的な下水処理における嫌気性消化処理では有機物の４５〜６０％程度がガス化され、残りの４０〜５５％は汚泥中に依然として有機物として残留する。本実施形態において好気処理工程に生物担体として添加される生分解性有機系繊維物質は、その種類によってメタン発酵槽内での分解率やＣＨ4ガス発生率に差がでるが、メタン発酵におけるガス発生量増加を特に重要視する場合は３〜６日程度のＳＲＴの好気性処理では分解されにくいものの、２０〜４０日程度のＳＲＴの嫌気性処理ではある程度分解される物質であることが望ましい。
【００３０】
嫌気性処理における「可燃性ガス増量」という評価軸で添加する繊維物質の使用方法を検討する場合、添加する繊維物質の有機成分は嫌気性処理工程においてできるだけ分解しガス化することが望ましい。しかし添加する繊維物質の物性によっては嫌気的分解があまり進まない場合もあり、特に好気性処理工程において生分解性有機系繊維物質の大半が既に分解済みで嫌気性処理工程での更なる分解が望めない場合は、好気処理工程に導入した繊維物質とは別に添加繊維物質を直接嫌気性処理工程に更に導入する方が望ましい場合もある。また、繊維物質が好気的環境下では溶出しないが嫌気的環境下では溶出する金属イオン等が原因となりスケールや腐食等のプロセス障害を引き起こす可能性がある場合等は嫌気性処理工程またはその前段に投入する繊維物質を制限するか、もしくは繊維物質投入済みの好気性処理工程後の汚泥の一部に対して嫌気性処理工程を経由させずに後段の固液分離工程に導入する方法が望ましい場合もある。また、繊維物質を多く含む汚泥と繊維物質が少ない汚泥に分離することで、一方を嫌気性処理工程に、他方を固液分離工程に導入することでプロセス全体を効率化できる場合もある。好気性処理工程から排出される汚泥を添加した繊維物質が多い汚泥と繊維物質が少ない汚泥に分離する方法としては、遠心分離方式またはふるい体分級方式が有効である。繊維物質に付着した微生物群は通常の活性汚泥微生物と比べて比較的粒径が大きく密な集合体を形成していることが多くこれらを物理的に分離することは比較的容易である。以上のような検討項目を判断するために、添加する繊維物質に対して、あらかじめ７日間の嫌気的条件下のバイアル試験を行い、繊維物質嫌気性分解率（以下「ＤＤ７」とも称する）と繊維物質由来ＣＨ4発生率（以下「＝ＦＧ７」とも称する）を測定しておくことが望ましい。
【００３１】
嫌気性処理工程を経た汚泥は固液分離工程に導入され、濃縮処理や脱水処理等が施される。脱水ケーキはそのまま搬出したり、乾燥処理や焼却処理まで行い焼却灰として搬出したりする場合もある。好気性処理工程や嫌気性処理工程で汚泥に投入された繊維物質由来の有機分と無機分は共に固液分離工程に流入する汚泥中にある程度残留しているが、それらはいずれも固液分離性能を向上させる場合が多く、特に繊維性が維持されている場合は脱水処理における圧搾工程等で繊維成分が分離水を固形物粒子の間隙をぬって系外に誘導するようにろ液ガイド管的役割をする場合が多く、有効な場合が多い。一般的に汚泥の脱水性はその汚泥の強熱原料物（ＶＴＳ）と相関があり、ＶＴＳが低いほど汚泥の脱水性が良いとされている。嫌気性処理工程で生成する無機系微粒子としては一般的にリン酸マグネシウムアンモニウム、リン酸カルシウム、炭酸カルシウム、石膏、水酸化鉄、リン酸鉄等が挙げられるが、いずれも汚泥中に浮遊分散する微粒子状である限りにおいて、脱水性がやや向上するとされている。添加する繊維物質由来の生成無機物として、これら無機系微粒子の一部が生成される場合があるが、生成量が多すぎるとプラント内の配管内スケール、焼却時の煙道閉塞やクリンカの原因となることもあり、プロセス全体を考慮した繊維物質の選定と適正添加量には注意が必要である。
【００３２】
「嫌気性処理前後の固液分離特性」という評価軸で添加する繊維物質の使用方法を検討する場合、前述したように繊維物質の存在により固液分離性が向上することから、嫌気性処理工程に導入する前の汚泥中の繊維物量が多いほど当該汚泥の濃縮性が高まり必要に応じて嫌気性処理工程に導入する汚泥濃度を高めることが可能になる。例えば、好気性処理工程に繊維物質を添加した場合、微生物を表面に付着させたこの繊維物質は、繊維分が依然としてある程度の強度を保ったまま好気性処理工程から排出される場合が多いことから、嫌気性処理の前段で汚泥を濃縮して消化槽に投入する場合等は、濃縮処理が比較的容易であり無薬注またはごく少量の薬注率で凝集濃縮が可能になる場合が多く、高濃度消化処理が低コストで可能となる上に消化槽のコンパクト化が可能となる。むろんこれは嫌気性処理工程投入汚泥に直接繊維物質を添加する場合も同様の効果が得られる。嫌気性処理工程後の固液分離工程においても同様に、汚泥中の繊維物量が大きいほど固液分離性（脱水性）を高めることから固液分離工程に投入される汚泥中の繊維物量が重要になる。繊維物量が大きいほど、固液分離時の凝集剤添加率が低下し、脱水ケーキの含水率が低下し、系外に搬出する廃棄物としての脱水ケーキ排出量が低下し、コスト面では薬品使用コストとケーキ処分コストが共に低下する。これらの検討項目を考慮して「嫌気性処理前後の固液分離特性」に関して定量的に把握すべく、あらかじめ嫌気性処理前汚泥または嫌気性処理後汚泥に残留する繊維物量に関して、先に示した３日間曝気試験後汚泥の繊維物量（以下「ＦＩ３」とも称する）、及び７日間嫌気的バイアル試験後汚泥の繊維物量（以下「ＦＯ７」とも称する）を用いて嫌気性処理工程前後の汚泥の固液分離性能を評価しておくことが望ましい。
【００３３】
以上に示すように、汚泥に添加する繊維物質による「生物担体特性」、「可燃性ガス増量」、「嫌気性処理前後の固液分離特性」を定量的に把握した上でプロセス全体が最も効率的にバランス良く機能し、処理性能の安定化と低コスト化が実現できるよう設計するためには、プロセス構築前に上述のＡＤ３：繊維物質好気性分解率（％：投入繊維ＶＳあたり百分率）、ＤＤ７：繊維物質嫌気性分解率（％：投入繊維ＶＳあたり百分率）、ＦＧ７：繊維物質由来ＣＨ4発生率（％：投入繊維ＣＯＤＣｒ１ｇあたりＣＨ4発生量０．３５ＮＬを１００％とした場合の比較百分率）、ＦＩ３：３日間曝気試験後汚泥の繊維物率（％：汚泥ＶＳＳあたりの７４μｍ以上粗浮遊物百分率）、及びＦＯ７：７日間嫌気的バイアル試験後汚泥の繊維物率（％：汚泥ＶＳＳあたりの７４μｍ以上粗浮遊物百分率）を測定し、それらの結果を踏まえて総合的に判断して、繊維物質の添加位置、添加割合、汚泥移送ルートやその割合等について最適化を図ることが望ましい。
【００３４】
本実施形態は水処理系や汚泥処理系に有機物としての繊維分を投入する方式であることから、本実施形態に係る処理を活用することにより、活性汚泥処理法の一種である長時間曝気法、ＯＤ法、嫌気好気法、嫌気無酸素好気法、ステップ流入法、膜分離活性汚泥、回分式活性汚泥法等の変法において、有機物処理以外のリン除去、窒素除去、汚泥減容化、等の評価項目を考慮した上での繊維物の添加位置と添加量の最適化を図ることも可能である。同様に、高濃度嫌気性消化、担体投入型嫌気性消化、乾式嫌気性消化等の嫌気性処理方式、ベルトプレス型、遠心型、スクリュー型、毛管現象利用型等の脱水処理方式等を考慮した、繊維物の添加位置と添加量の最適化を図ることも可能であることは勿論である。
【００３５】
図１は、本発明の実施の形態に係る有機性廃水又は汚泥の処理方法の実施に好適な下水処理場の処理システムを表す概略図である。本処理システムは、有機性廃水または汚泥１を処理する最初沈澱池２１、活性汚泥槽２２、最終沈澱池２３を含む水処理系２の処理設備と、最初沈澱池２１で得られる初沈汚泥５及び最終沈澱池２３で得られる余剰汚泥７を混合し、必要に応じて濃縮処理して混合生汚泥８とする混合槽３１、混合生汚泥８を嫌気性処理する消化槽３３及び消化槽３３で得られる消化汚泥を固液分離する固液分離装置３６を備える汚泥処理系３の処理設備とを備える。
【００３６】
最初沈澱池２１では、流入水である有機性廃水または汚泥１から有機酸を多く含む初沈汚泥５と流出水４とに分離される。流出水４は活性汚泥槽２２において好気性微生物である活性汚泥を含む微生物と共に好気性処理が行われ、活性汚泥混合液６が得られる。活性汚泥混合液６は、最終沈澱池２３において固液分離されて余剰汚泥７と処理水が得られる。
【００３７】
最終沈澱池２３で沈降分離した活性汚泥性微生物主体の余剰汚泥７は一部が活性汚泥槽２２へ返送され、その他の余剰汚泥７と初沈汚泥５とが、混合槽３１において混合されて混合生汚泥８が得られる。混合槽３１で得られた混合生汚泥８は、消化槽３３へ供給され、消化槽３３において嫌気性微生物を用いた嫌気性処理が行われる。嫌気性消化処理により消化槽３３から消化汚泥１１が生成され、例えば脱水装置等の固液分離装置３６において固液分離処理が行われ、脱水ケーキと濃縮液が得られる。濃縮液は最初沈澱池２１へ循環される。なお、混合槽３１は濃縮機能を有することができ、混合槽３１における濃縮処理によって得られた濃縮分離水は最初沈澱池２１へ返送される。
【００３８】
本発明の実施の形態に係る有機性廃水または汚泥の処理方法は、図１に示すような、有機性廃水または汚泥を処理対象とし、微生物を利用して有機成分の処理を行う処理システムにおいて好適に用いられるものである。具体的には、本処理方法は、好気性微生物を用いた好気性処理を行う有機性廃水または汚泥、あるいは好気性処理後の有機性廃水または汚泥に対して生分解性有機系繊維物質を添加し、生分解性有機系繊維物質が添加された汚泥に対して嫌気性微生物を用いた嫌気性処理を行い、嫌気性処理の前段及び／又は後段において固液分離処理し、嫌気性処理及び固液分離処理の少なくとも１の処理に対して生分解性有機系繊維物質を更に添加することを含む。
【００３９】
生分解性有機系繊維物質が添加された汚泥の一部を、嫌気性処理を経由せずに嫌気性処理の後段の固液分離処理へ迂回させてもよい。生分解性有機系繊維物質中に例えばカルシウムイオン、硫酸イオン等を含む場合には、嫌気性処理に投入されることにより硫酸イオンが硫化水素化し、排ガス中の脱硫処理における薬品使用量が増加したり、処理槽内に石膏スケールが発生したりしてトラブルが生じる場合がある。このような生分解性有機系繊維物質を使用する場合には、汚泥の一部を後段の固液分離処理へ迂回させることにより、処理システムのトラブルを低減しながら生分解性有機系繊維物質の添加による固液分離特性を向上させることができる。
【００４０】
生分解性有機系繊維物質の物性に応じて、生分解性有機系繊維物質の添加位置及び添加率が調整されることが好ましい。以下において詳しく説明するが、生分解性有機系繊維物質の物性に応じて添加すべき量（添加率）や添加位置を調整することにより、処理プロセス全体の処理効率を向上することができる。
【００４１】
生分解性有機系繊維物質の添加に際しては、有機性廃水または汚泥に生分解性有機系繊維物質を添加した場合における好気性処理、嫌気性処理、更には必要に応じて固液分離処理を模した試験を行い、試験の結果に基づいて、各添加位置における生分解性有機系繊維物質の添加率及び添加位置を調整することが好ましい。
【００４２】
（好気性処理への繊維物質添加）
好気性微生物を用いた好気性処理を行う有機性廃水または汚泥、あるいは好気性処理後の有機性廃水または汚泥に対して生分解性有機系繊維物質を添加するために好適な添加位置としては、例えば、図１に示す星印が付された４か所から添加することができる。即ち、（１）最初沈澱池２１から越流した流出水４に添加する場合（図１の添加位置１）、（２）活性汚泥槽２２に添加する場合(図１の添加位置２)、（３）最終沈澱池２３において固液分離された余剰汚泥７のうち活性汚泥槽２２に返送される返送汚泥に添加する場合（図１の添加位置３）、（４）最終沈澱池２３において固液分離された余剰汚泥７に添加する場合（図１の添加位置４）などがある。
【００４３】
なお、図１の添加位置２に示す活性汚泥槽２２に生分解性有機系繊維物質を添加する場合においては、活性汚泥槽２２における処理として嫌気好気法等が採用される場合は、必要に応じて嫌気槽または好気槽のいずれかを選択して生分解性有機系繊維物質を添加することができる。
【００４４】
（嫌気性処理への添加）
嫌気性処理に対して生分解性有機系繊維物質を添加するために好適な添加位置としては、例えば、図２に示す星印が付された６か所から添加することができる。即ち、（１）流入原水である有機性廃水または汚泥１に添加する場合（図２の添加位置１）、（２）最終沈澱池２３において固液分離され、返送汚泥を引き抜いた後の汚泥処理系３の処理設備へと供給される余剰汚泥７に添加する場合（図２の添加位置２）、（３）最終沈澱池２３において固液分離された余剰汚泥７であって返送汚泥として活性汚泥槽２２へ返送される汚泥を含む余剰汚泥７に添加する場合（図２の添加位置３）、（４）混合槽３１に添加する場合（図２の添加位置４）、（５）混合槽３１で混合され必要に応じて濃縮処理された濃縮汚泥に対して添加する場合（図２の添加位置５）、（６）固液分離装置３６で得られた分離水に添加する場合（図２の添加位置６）などがある。
【００４５】
図２の添加位置１で繊維物質が添加される場合、添加された繊維物質は最初沈澱池２１で沈降し、混合槽３１で混合及び必要に応じて濃縮処理されて、消化槽３３へと供給される。図２の添加位置２で繊維物質が添加される場合、繊維物質は混合槽３１を経由して消化槽３３へと供給される。図２の添加位置３で繊維物質が供給される場合、繊維物質の一部が混合槽３１を経由して消化槽３３へと供給されるとともに、繊維物質の他の一部が水処理系２へと返送されることで好気性処理の処理効率の向上が期待できる。図２の添加位置６で固液分離装置３６から返流される分離水に対して繊維物質が供給される場合は、繊維物質の一部が最初沈澱池２１、混合槽３１を経て消化槽３３へ供給されるとともに、繊維物質の他の一部が分離水の成分と一部反応することによって、水処理系２の設備の負荷を軽減する効果がある。
【００４６】
（固液分離処理への添加）
固液分離処理に対して生分解性有機系繊維物質を添加するために好適な位置としては、例えば、図３に示す星印が付された７箇所から添加することができる。即ち、（１）固液分離装置３６へ投入される消化汚泥１１へ添加する場合（図３の添加位置１）、（２）脱水装置等の固液分離装置３６に直接添加する場合（図３の添加位置２）、（３）混合槽３１で得られる混合生汚泥８を嫌気性処理を行う消化槽３３を経由せずに嫌気性処理の後段の固液分離処理へ迂回させる迂回ライン３７へ添加する場合（図３の添加位置３）、（４）混合生汚泥８または混合槽３１で濃縮処理された濃縮汚泥に対して添加する場合（図３の添加位置４）、（５）混合槽３１または混合槽３１が備える濃縮機構へ添加する場合（図３の添加位置５）、（６）最終沈澱池２３から引き抜かれた余剰汚泥７へ添加する場合（図３の添加位置６）、（７）流入原水である有機性廃水または汚泥１に添加する場合（図３の添加位置７）などがある。
【００４７】
図３の添加位置４及び５で繊維物質が添加される場合は、消化槽３３での繊維物質の分解率に応じて固液分離工程で寄与する繊維物質変化量を考慮に入れることが好ましい。図３の添加位置６で繊維物質が添加される場合は、余剰汚泥７の一部を返送汚泥として活性汚泥槽２２へ返送することと、残りの汚泥を消化槽３３で分解させることを考慮に入れることが好ましい。図３の添加位置７で繊維物質が添加される場合、添加された繊維物質は最初沈澱池２１で沈降し、混合槽３１で混合及び必要に応じて濃縮処理されて、消化槽３３へと供給されることを考慮に入れることが好ましい。
【００４８】
これら好気性処理における「生物担体特性」、嫌気性処理における「可燃性ガス増量」、固液分離処理における「固液分離特性」をそれぞれ考慮した添加方法は、各処理施設の設置面積、レイアウト、水処理制御システム、制御盤容量、繊維物質搬入経路、繊維物質添加制御システム、維持管理作業上の動線及びそれらすべてを考慮した上での設備及び維持管理コストなどを考慮した上で、繊維物の最適添加位置を決定することが望ましい。
【００４９】
特に、既設プラントの改造工事として本実施形態を採用する場合には、繊維物質の添加位置の選択は重要なポイントになるものであり、繊維物質の種類やプラントの状況に応じて図１〜図３に例示した添加位置を適宜組み合わせることができる。また、図１〜図３に例示した添加位置からも理解できるように、１の添加位置で「生物担体特性」、「可燃性ガス増量」及び「固液分離特性」の３つの効果のうち２つ以上の効果を同時に期待できる添加位置も存在するが、繊維物質の物性に応じて、以下に例示する５つの評価項目（ＡＤ３、ＤＤ７、ＦＧ７、ＦＩ３、ＦＯ７）に関する試験データを元にして判断することが望ましい。
【００５０】
（生分解性有機系繊維物質）
生分解性有機系繊維物質としては、比重０．７５〜１．１５、更には０．９６〜１．０５、繊維長６．０ｍｍ以下、更には５．０ｍｍ以下の繊維を含む含水率１５％以上の繊維物質が好適に利用される。具体的には、農産物系廃棄物を粉砕加工処理したセルロース系繊維状物（繊維物Ａ）、食品加工系廃棄物を粉砕加工処理した果実系繊維状物（繊維物Ｂ）、木材加工系向上廃棄物を一部化学処理したセルロース、リグニン系繊維状物（繊維物Ｃ）などを用いることができる。
【００５１】
繊維物Ａとしては、含水率が１５〜４５％で、繊維長が５０μｍ〜５．０ｍｍ、より典型的には７５μｍ〜３．０ｍｍの繊維状物質である。この繊維状物質は比重が０．７５〜１．００であり、比重が０．８５〜０．９５である。繊維状物質を投入する水処理プロセスの中では、比重が小さすぎると浮上スカムとなる場合があり、逆に比重が大き過ぎると反応槽内で沈降する場合があり、いずれも繊維分に付着した微生物の反応性を低下させるリスクが生じる。なお、ここで表記した比重は含水率１５％の時の気乾比重を示したものである。
【００５２】
繊維物Ｂとしては、含水率が５０〜８５％で、繊維長が３０μｍ〜４．０ｍｍ、より典型的には１５０μｍ〜３．０ｍｍの繊維状物質である。この繊維状物は比重が０．８５〜１．１０であり、より典型的には比重が０．９５〜１．０５である。なお、ここで表記した比重は含水率５０％の時の気乾比重を示したものである。
【００５３】
繊維物Ｃとしては、含水率が４０〜９７％で固形状物や液状物等形態は様々であり、繊維長が３０μｍ〜６．０ｍｍ、より典型的には４０μｍ〜４．０ｍｍ、比重が０．７５〜０．９５、より典型的には比重が０．７５〜０．９０の繊維状物質を含む。なお、ここで表記した比重は含水率１５％の時の気乾比重を示したものである。
【００５４】
発生元が異なる３種類の繊維物Ａ、Ｂ、Ｃに対して、それぞれ上述のＡＤ３（繊維物質好気性分解率（％：投入繊維ＶＳあたり百分率））、ＤＤ７（繊維物質嫌気性分解率（％：投入繊維ＶＳあたり百分率））、ＦＧ７（繊維物質由来ＣＨ4発生率（％：投入繊維ＣＯＤＣｒ１ｇあたりＣＨ4発生量０．３５ＮＬを１００％とした場合の比較百分率））、ＦＩ３（３日間曝気試験後汚泥の繊維物率（％：汚泥ＶＳＳあたりの７４μｍ以上粗浮遊物百分率））、及びＦＯ７（７日間嫌気的バイアル試験後汚泥の繊維物率（％：汚泥ＶＳＳあたりの７４μｍ以上粗浮遊物百分率））を測定した例を図４に示す。
【００５５】
図４に示すように、繊維物Ａの場合、好気処理のＡＤ３は１３％と分解率は低いものの、嫌気処理のＤＤ７は７２％と分解率が高く、嫌気処理におけるＣＨ4化率ＦＧ７も６４％と比較的高い。また、好気処理後の繊維物率ＦＩ３は１８％と比較的高く、固液分離濃縮性は比較的良いと思われ、低薬注濃縮及び高濃度消化が可能であると推測できる。嫌気性消化処理後の繊維物率ＦＯ７は１０％と比較的低く、固液分離性能は比較的悪いと推測される。
【００５６】
図４に示す繊維物Ａの評価項目の結果を鑑みてプラント全体のプロセスを設計した場合、好気性処理工程において繊維物Ａを対汚泥ＭＬＳＳあたり３〜３０％の添加率、より好ましくは８〜２２％の添加率で投入することが好ましい。嫌気性処理工程に導入する汚泥を例えば、無薬注機械濃縮とするか、または対汚泥ＳＳあたり凝集剤を０．２０％以下の薬注率凝集後２．０〜４．５倍、より好ましくは２．５〜３．５倍となるように濃縮し、約３０日おこなうことを想定すると、嫌気性消化工程後の汚泥中には繊維分があまり残留しないため、嫌気性処理工程へ投入する対汚泥ＳＳあたり３〜２０％の添加率、より好ましくは５〜１５％の添加率で繊維物Ａを再添加して固液分離性を高めて固液分離処理（脱水処理）する。
【００５７】
上記処理方式により得られるメリットとしては、低コスト高濃度消化処理により必要とする消化槽容量が小さくできる点、消化槽でのＣＨ4余剰ガス回収量の増加、脱水処理における薬注率軽減、脱水処理後の有料廃棄ケーキ発生量軽減等が挙げられる。
【００５８】
繊維物Ｂの場合、好気処理のＡＤ３は５８％と分解率は高く、嫌気処理のＤＤ７も８３％と分解率は非常に高い。嫌気処理におけるＣＨ4化率ＦＧ７も６９％と比較的高い。一方で、好気処理後の繊維物率を示すＦＩ３は１１％と比較的低く、この結果から、添加した繊維物がほとんど分解されてしまい、好気処理後に残留する量はわずかであることが分かる。よって、繊維物Ｂの場合、好気性処理を経た汚泥に対する固液分離濃縮性は比較的悪いと考えられ、このままでは低薬注濃縮及び高濃度消化は困難であると推測できる。嫌気性消化処理後の繊維物率を示すＦＯ７も７％と比較的低く、このままでは消化汚泥の固液分離性能も比較的悪いと推測される。
【００５９】
繊維物Ｂの評価項目の結果を鑑みてプラント全体のプロセスを設計した場合、好気性処理工程において繊維物Ｂは生物担体としての名目では好気性処理工程には多量には導入せず、必要に応じて水処理系の脱窒用水素供与体として適宜添加する方式とするか、好気性処理後の最終沈澱池２３から得られる余剰汚泥７に添加する方式とし、その際の添加率としては対汚泥ＭＬＳＳあたり２〜１２％が好ましい。さらに、繊維物Ｂを好気性処理後の嫌気性処理工程に導入する直前の汚泥に対して、対汚泥ＭＬＳＳあたり６〜３０％の添加率、より好ましくは１０〜２０％で添加し、濃縮処理は行わずに嫌気性消化工程に導入する。３０日の嫌気性消化工程後の汚泥中には繊維分がほぼ分解してあまり残留しないため、固液分離直前に対汚泥ＳＳあたり３〜１５％の添加率、より好ましくは５〜１０％で繊維物Ｂを再添加して固液分離性を高めて脱水処理する。
【００６０】
上記処理方式により得られるメリットとしては、消化槽でのＣＨ4余剰ガス回収量の増加、脱水処理における薬注率軽減、脱水処理後の有料廃棄ケーキ発生量軽減等が挙げられる。
【００６１】
繊維物Ｃの場合、好気処理のＡＤ３は７％、嫌気処理のＤＤ７も２４％と分解率はともに低く、嫌気処理におけるＣＨ4化率ＦＧ７も２８％と比較的低い。好気処理後の繊維物率ＦＩ３は２０％と比較的高く、添加した繊維物の多くが残留していることが分かる。そのため好気性処理を経た汚泥に対する固液分離濃縮性は比較的良いと考えられ、低薬注濃縮及び高濃度消化は容易であると推測できる。嫌気性消化処理後の繊維物率ＦＯ７は１７％と比較的高く、消化汚泥の固液分離性能も比較的良いと推測される。
【００６２】
繊維物Ｃの評価項目の結果を鑑みてプラント全体のプロセスを設計した場合、好気性処理工程において繊維物Ｃを対汚泥ＭＬＳＳあたり２〜１８％の添加率、より好ましくは５〜１２％の添加率で活性汚泥中に投入し、嫌気性処理工程に導入する汚泥は無薬注または対汚泥ＳＳあたり凝集剤を０．１５％以下の薬注率凝集後１．５〜４．５倍、より好ましくは２．５〜３．５倍に機械濃縮することが効率的には良い。ただし、添加した繊維物からの余剰ＣＨ4ガス回収量増加はあまり見込めないことから必要以上に好気性処理工程や嫌気性消化工程に導入する必要性はないと考えられる。
【００６３】
また、繊維物Ｃはカルシウムイオンと硫酸イオンを比較的多く含むことから、好気性処理工程ではリン酸イオンとカルシウムイオンが結合したリン酸カルシウム粒子が比較的多く発生し、水処理系におけるリン除去に貢献することができる。一方で嫌気性消化工程では繊維物Ｃ由来と思われる硫酸イオンが硫化水素化し排ガス中の脱硫処理における薬品使用量増加と石膏スケールの発生により一部トラブルが見られる場合があることから、繊維物Ｃの好気性処理工程と嫌気性消化工程へ導入する量はそれらのデメリットが出にくい範囲内での調整が必要である。３０日の嫌気性消化工程後の汚泥中には繊維分が多く残留しており、このままの汚泥でもケーキ含水率は比較的低いが、さらに対汚泥ＳＳあたり１〜１２％、より好ましくは３〜８％の添加率で繊維物Ｃを再投入することでさらなる脱水性向上が可能である。
【００６４】
上記処理方式により得られるメリットとしては、水処理系におけるリン除去効果によるリン除去用薬品使用量軽減、低コスト高濃度消化処理により必要とする消化槽容量が小さくなる点、消化槽でのＣＨ4余剰ガス回収量の増加、脱水処理における薬注率軽減、脱水処理後の有料廃棄ケーキ発生量軽減等が挙げられる。
【００６５】
（処理装置）
本発明の実施の形態に係る処理装置は、有機性廃水または汚泥に対して好気性微生物を用いた好気性処理を行う好気性処理手段と、有機性廃水または汚泥、あるいは好気性処理後の有機性廃水または汚泥に対して生分解性有機系繊維物質を添加する添加手段と、生分解性有機系繊維物質が添加された汚泥に対して嫌気性処理を行う嫌気性処理手段と、嫌気性処理の前段及び／又は後段において固液分離処理する固液分離手段と、嫌気性処理及び固液分離処理の少なくとも１の処理に対して、生分解性有機系繊維物質を更に添加する再添加手段とを備える。
【００６６】
好気性処理手段としては、例えば、活性汚泥等の好気性微生物を用いて廃水または汚泥を処理するための図１〜図３に示す活性汚泥槽２２が好適に用いられる。添加手段は、生分解性有機系繊維物質を所定の添加率で添加することが可能な装置であれば既知の任意の手段が使用できる。嫌気性処理手段としては、嫌気性微生物を用いて嫌気性処理を行い、メタンガス等のバイオガスを発生させるための処理装置であり、例えば図１〜図３の消化槽３３が利用できる。嫌気性処理装置の前段には、汚泥を濃縮処理するための濃縮機等の固液分離手段を設けることができる。嫌気性処理装置の後段には、嫌気性処理によって発生した消化汚泥１１を脱水処理するための脱水装置等の例えば図１〜図３の固液分離装置３６を設けることができる。
【００６７】
図３に示すように、生分解性有機系繊維物質が添加された汚泥の一部を、嫌気性処理手段である消化槽３３を経由せずに消化槽３３の後段の固液分離装置３６へと迂回させる迂回ライン３７を備えていてもよい。また、上述したように、添加される生分解性有機系繊維物質に対して好気性処理、嫌気性処理及び固液分離処理を模した試験を行い、試験により得られた生分解性有機系繊維物質の物性に基づいて、各添加位置における生分解性有機系繊維物質の添加率を調整する制御手段（不図示）を更に備えていても良い。
【実施例】
【００６８】
以下に本発明の実施例を比較例と共に示すが、これらの実施例は本発明及びその利点をよりよく理解するために提供するものであり、発明が限定されることを意図するものではない。
【００６９】
Ｆ下水処理場に流入する原水を用いたパイロット試験として図５に示す処理フローに基づいて、実施例１〜３の処理を行った。図５の（１）は実施例１における繊維物質の添加位置、（２）は実施例２における繊維物質の添加位置、（３）は実施例３における添加位置をそれぞれ示す。
【００７０】
水処理系は嫌気好気法を採用する活性汚泥処理法に準じた運転条件とした。評価項目と関連する運転条件としては、水処理系では活性汚泥処理のＨＲＴ：１０時間、ＳＲＴ：７２時間とし、汚泥処理系では、初沈汚泥と余剰汚泥の混合生汚泥を消化槽に投入し、消化条件は３５℃中温消化、消化槽水理学的滞留日数は２５日、汚泥処理ではベルトプレス型脱水機を採用し、単価５００円／ｋｇの高分子凝集剤１液処理による脱水後、脱水ケーキを１５，０００円／ｔで場外搬送する方式とし、使用電力単価は１５円／ｋｗｈとして評価した。
【００７１】
実施例１〜３で添加する繊維物質の添加率と添加位置に関しては、上述した５つの評価項目（ＡＤ３、ＤＤ７、ＦＧ７、ＦＩ３、ＦＯ７）に関する物性データを基に添加率及び添加位置ともにそれぞれ適正値に設定して運転を行った。実施例１〜３におけるプロセスの評価項目は、すべて比較例１における処理対象流入下水処理量あたりの性能数値に対する比較百分率として表記し、項目としては「プラント動力費」「使用薬品費」「プラント設置面積」「余剰ＣＨ4ガス回収量」「ケーキ処分費」の５項目とした。結果を表１に示す。
【００７２】
【表１】
2020104064.tif 000003
【００７３】
実施例１では、繊維物Ａを好気処理工程の対汚泥ＭＬＳＳあたり１５％の添加率で添加し、嫌気性処理工程に導入する汚泥に対して対汚泥ＳＳあたり０．１％の高分子凝集剤添加後、スクリーン型機械濃縮機を用いて汚泥濃度を２．５倍に濃縮し、濃縮汚泥を滞留日数２５日の嫌気性消化工程に導入し、嫌気性消化後の汚泥に対して汚泥ＳＳあたり８％の添加率で繊維物Ａを汚泥に再添加して固液分離（脱水工程）に導入し、高分子凝集剤を対汚泥ＳＳあたり１．２％添加することで脱水ケーキを得る方法を採用した。
【００７４】
その結果として、プラント動力費は１２ｐｔ％削減できた。これは消化槽に投入する汚泥を２．５倍に濃縮したことから消化槽容量が比較例１の２／５に小さくなり、それに伴い攪拌機、ポンプ、加温設備等の付帯設備の動力が小さくなったことが主要因である。使用薬品は、汚泥濃縮用凝集剤として新たに使用したものの、脱水用凝集剤としては比較的低薬注率で良好な脱水が可能となったことから全体としては１３ｐｔ％削減できた。プラント設置面積は消化槽容量が比較例１の２／５であるため全体としては１５ｐｔ％減となった。
【００７５】
消化槽でのＣＨ4余剰ガス回収量は有機物として新たに投入した繊維物Ａ由来の発生ガスが追加となった他、消化槽容量が２／５となったことから消化槽加温用の回収ＣＨ4燃焼熱エネルギー必要量が大幅に低下した分発電に回されるＣＨ4余剰ガス量が３６ｐｔ％増加した。ケーキ処分費は１３ｐｔ％減となった。これは汚泥が繊維物を多く含む脱水性の良い汚泥に変化したことからケーキ含水率が約７５％まで低下し比較例１の８２％のケーキ含水率と比較して７ｐｔ％低下し、ケーキ搬出量としては添加した繊維物Ａによる固形物増加分を相殺して余りある効果が得られた。
【００７６】
実施例２では、繊維物Ｂを通常時は好気処理工程には導入せず、嫌気好気法における嫌気槽での脱窒反応の水素供与体不足時のみ繊維物Ｂを必要量分のみ嫌気槽直前のラインに２〜５％（平均３％）添加する方式とした。繊維物Ｂは嫌気性処理工程に導入する汚泥に対しては対汚泥ＳＳあたり２３％の添加率で添加し、滞留日数２５日の嫌気性消化工程に導入し、該嫌気性消化後の汚泥に対して汚泥ＳＳあたり５％の添加率で繊維物Ｂを汚泥に再添加して脱水工程に導入し高分子凝集剤を対汚泥ＳＳあたり１．４％添加することで脱水ケーキを得る方法を採用した。
【００７７】
その結果として、プラント動力費及びプラント設置面積は装置点数増加によりそれぞれ２〜３％増加したものの、使用薬品は脱水用凝集剤が比較的低薬注率で良好な脱水が可能となったことから全体としては９ｐｔ％削減できた。消化槽でのＣＨ4余剰ガス回収量は有機物として新たに投入した繊維物Ｂが易分解性であったことから繊維物Ｂ由来の発生ＣＨ4ガスが大幅に増加した結果ＣＨ4余剰ガス量が４３ｐｔ％増加した。ケーキ処分費は９ｐｔ％減となった。これは汚泥が繊維分を多く含む脱水性の良い汚泥に変化したことからケーキ含水率が約７７％まで低下し比較例１の８２％のケーキ含水率と比較して５ｐｔ％低下し、ケーキ搬出量としては添加した繊維物Ｂによる固形物増加分を相殺して余りある効果が得られた。
【００７８】
実施例３では、繊維物Ｃを好気処理工程の対汚泥ＭＬＳＳあたり１１％の添加率で添加し、嫌気性処理工程に導入する汚泥に対して無薬注でスクリーン型機械濃縮機を用いて汚泥濃度を２．５倍に濃縮し、該濃縮汚泥を滞留日数２５日の嫌気性消化工程に導入し、該嫌気性消化後の汚泥に対して汚泥ＳＳあたり６％の添加率で繊維物Ｃを汚泥に再添加して脱水工程に導入し高分子凝集剤を対汚泥ＳＳあたり１．１％添加することで脱水ケーキを得る方法を採用した。
【００７９】
その結果として、プラント動力費は１３ｐｔ％削減できた。これは消化槽に投入する汚泥を２．５倍に濃縮したことから消化槽容量が比較例１の２／５に小さくなり、それに伴い攪拌機、ポンプ、加温設備等の付帯設備の動力が小さくなったことが主要因である。使用薬品は、脱水用凝集剤としては比較的低薬注率で良好な脱水が可能となったことから全体としては１７ｐｔ％削減できた。プラント設置面積は消化槽容量が比較例１の２／５であるため全体としては１５ｐｔ％減となった。消化槽でのＣＨ4余剰ガス回収量は有機物として新たに投入した繊維物Ｃ由来の発生ガスが若干追加となった他、消化槽容量が２／５となったことから消化槽加温用の回収ＣＨ4燃焼熱エネルギー必要量が大幅に低下した分発電に回されるＣＨ4余剰ガス量が２２ｐｔ％増加した。ケーキ処分費は２５ｐｔ％減となった。これは汚泥が繊維分を多く含む脱水性の良い汚泥に変化したことからケーキ含水率が約６９％まで低下し比較例１の８２％のケーキ含水率と比較して１３ｐｔ％低下し、ケーキ搬出量としては添加した繊維物Ｃによる固形物増加分を相殺して余りある効果が得られた。
【符号の説明】
【００８０】
１…有機性廃水または汚泥
２…水処理系
３…汚泥処理系
４…流出水
５…初沈汚泥
６…活性汚泥混合液
７…余剰汚泥
８…混合生汚泥
１１…消化汚泥
２１…最初沈澱池
２２…活性汚泥槽
２３…最終沈澱池
３１…混合槽
３３…消化槽
３６…固液分離装置
３７…迂回ライン
【図１】
2020104064.tif 000004
【図２】
2020104064.tif 000005
【図３】
2020104064.tif 000006
【図４】
2020104064.tif 000007
【図５】
2020104064.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】令和1年5月24日(2019.5.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性廃水または汚泥を処理対象とし、微生物を利用して有機成分の処理を行う有機性廃水または汚泥の処理方法であって、
好気性微生物を用いた好気性処理を行う前又は好気性処理時の有機性廃水または汚泥に対して、あるいは前記好気性処理により得られる汚泥に対して、生分解性有機系繊維物質を添加し、
前記生分解性有機系繊維物質が添加された汚泥に対して嫌気性微生物を用いた嫌気性処理を行い、
前記嫌気性処理の前段及び／又は後段において固液分離処理し、
前記嫌気性処理及び前記固液分離処理の少なくとも１の処理に対して前記生分解性有機系繊維物質を更に添加することと、
前記生分解性有機系繊維物質の好気性処理及び嫌気性処理における分解率、可燃性ガス増加量、好気性処理後及び嫌気性処理後の繊維物率の評価結果に基づいて、前記生分解性有機系繊維物質の添加位置及び添加率を調整すること
を含むことを特徴とする有機性廃水または汚泥の処理方法。
【請求項２】
前記生分解性有機系繊維物質が添加された汚泥の一部を、前記嫌気性処理を経由せずに前記嫌気性処理の後段の固液分離処理へ迂回させることを特徴とする請求項１に記載の有機性廃水または汚泥の処理方法。
【請求項３】
前記生分解性有機系繊維物質が、比重０．７５〜１．１５、繊維長６ｍｍ以下の繊維状物質を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の有機性廃水または汚泥の処理方法。
【請求項４】
前記有機性廃水または汚泥に前記生分解性有機系繊維物質を添加した場合における前記好気性処理及び前記嫌気性処理を模した試験を行うことにより前記評価結果を得ることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機性廃水または汚泥の処理方法。
【請求項５】
有機性廃水または汚泥に対して好気性微生物を用いた好気性処理を行う好気性処理手段と、
前記好気性処理前又は好気性処理時の有機性排水又は汚泥、あるいは前記好気性処理により得られる汚泥に対して生分解性有機系繊維物質を添加する添加手段と、
前記生分解性有機系繊維物質が添加された汚泥に対して嫌気性処理を行う嫌気性処理手段と、
前記嫌気性処理の前段及び／又は後段において固液分離処理する固液分離手段と、
前記嫌気性処理及び前記固液分離処理の少なくとも１の処理に対して、前記生分解性有機系繊維物質を更に添加する再添加手段とを備え、
前記生分解性有機系繊維物質の好気性処理及び嫌気性処理における分解率、可燃性ガス増加量、好気性処理後及び嫌気性処理後の繊維物率の評価結果に基づいて、前記生分解性有機系繊維物質の添加位置及び添加率を調整することを特徴とする有機性廃水または汚泥の処理装置。
【請求項６】
前記生分解性有機系繊維物質が添加された汚泥の一部を、前記嫌気性処理手段を経由せずに前記嫌気性処理手段の後段の前記固液分離手段へと迂回させる迂回ラインを備えることを特徴とする請求項５に記載の有機性廃水または汚泥の処理装置。