(57)【要約】【解決課題】有機物を効率的に嫌気性処理するとともに、嫌気性処理汚泥を効率的に凝集させることができる有機物の処理方法及び処理装置を提供する。【解決手段】有機物を嫌気性処理し、嫌気性処理汚泥を形成させる嫌気性処理工程と、嫌気性処理汚泥に酸素含有気体を接触させ、曝気処理汚泥を形成させる曝気処理工程と、曝気処理汚泥に凝集剤を注入し、凝集汚泥を形成させる凝集工程を有し、嫌気性処理工程の前又は嫌気性処理工程において有機物に鉄化合物を注入し、曝気処理工程において、曝気処理汚泥の酸化還元電位（銀／塩化銀電極を基準とした酸化還元電位）を−１００ｍＶ以下に制御し、鉄化合物を含有する嫌気性処理汚泥と酸素含有気体とを接触させることにより、嫌気性処理汚泥に含まれる鉄（II）を酸化させ、凝集工程で酸化された鉄（III）を凝集剤として利用する。【選択図】図１
2020075249.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機物を嫌気性処理し、嫌気性処理汚泥を形成させる嫌気性処理工程と、
嫌気性処理汚泥に酸素含有気体を接触させ、曝気処理汚泥を形成させる曝気処理工程と、
曝気処理汚泥に凝集剤を注入し、凝集汚泥を形成させる凝集工程を有し、
前記嫌気性処理工程の前もしくは嫌気性処理工程において、前記有機物に鉄化合物を注入し、
前記曝気処理工程において、前記曝気処理汚泥の酸化還元電位（銀／塩化銀電極を基準とした酸化還元電位）を−１００ｍＶ以下に制御し、鉄化合物を含有する嫌気性処理汚泥と酸素含有気体とを接触させることにより、嫌気性処理汚泥に含まれる鉄（II）を酸化させ、
前記凝集工程で酸化された鉄（III）を凝集剤として利用することを特徴とする有機物の処理方法。
【請求項２】
前記嫌気性処理工程において、鉄を注入した後の汚泥に含まれる鉄の濃度は、鉄換算で１００ｍｇ／Ｌ以上であることを特徴とする請求項１記載の有機物の処理方法。
【請求項３】
前記曝気処理工程において、前記曝気処理汚泥の溶存酸素濃度を１．０ｍｇ／Ｌ以下に制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の有機物の処理方法。
【請求項４】
前記嫌気性処理汚泥は、２５ｇ／Ｌ以上のＴＳ濃度と、当該ＴＳ濃度よりも５ｇ／Ｌ以上低いＳＳ濃度と、を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載の有機物の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機物の処理方法及び処理装置に関し、特に有機物の嫌気性処理方法及び処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
メタン発酵は、嫌気性処理、嫌気性消化とも呼ばれている。本願明細書及び特許請求の範囲において「嫌気性処理」とはメタン発酵及び嫌気性消化を含み、有機物を嫌気性処理した汚泥を「嫌気性処理汚泥」と称する。
【０００３】
食品残渣、食品製造残渣、生ごみ、各種汚泥などの有機物を対象としたメタン発酵は、有機物を嫌気性処理し、廃棄物を減量化するとともに、廃棄物からメタンガスを発生させ、エネルギーを回収できる技術であり、環境負荷を低減できる技術として注目されている。しかし、発生する嫌気性処理汚泥は、難脱水性汚泥であることが多く、嫌気性処理後の汚泥脱水処理では、凝集剤を多量に必要とし、脱水ケーキの含水率も高い。また、発生する嫌気性処理汚泥は、高価なアミジン系高分子凝集剤でしか凝集させることができない場合があり、運転コストが高いという問題がある。
【０００４】
このため、低廉な運転コストで、メタン発酵でメタンガスを効率的に回収するとともに、発生する嫌気性処理汚泥を効率的に脱水する技術が必要とされている。
嫌気性処理汚泥の脱水性を改善する方法に関連する技術として、下記のような先行技術が知られている。
【０００５】
特許文献１には、有機性廃棄物をメタン発酵して得られる発酵残液およびその他の嫌気性有機化合物含有液をｐＨ５．５以下に調整するとともに酸化剤と接触させる液処理工程を含むことを特徴とする、発酵残液およびその他の嫌気性有機化合物含有液の処理方法が記載されている。
【０００６】
特許文献２には、下水汚泥、厨芥などメタン発酵が可能な有機性廃棄物を嫌気性消化処理し、消化残物を酸素含有ガスで曝気処理したのち機械脱水し、該脱水ケーキを、前記有機性廃棄物の発生源である有機性排水の生物処理工程の曝気槽へ空気を供給する曝気ブロアの吐出空気と直接接触させ、その保有熱によって乾燥することを特徴とする有機性廃棄物の処理方法が記載されている。
【０００７】
特許文献３には、嫌気性消化汚泥に曝気を行った後、余剰汚泥を混合し、得られた混合汚泥に金属塩を添加し、次いで両性有機高分子凝集剤を添加して凝集処理し、凝集汚泥を脱水機で脱水することを特徴とする嫌気性消化汚泥の脱水方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−３３４７１３号公報
【特許文献２】特開昭６０−３８０９９号公報
【特許文献３】特開平８−２０６６９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、有機物を効率的に嫌気性処理するとともに、嫌気性処理汚泥を効率的に凝集させることができる有機物の処理方法及び処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、有機物の嫌気性処理において、嫌気性処理工程の前、もしくは嫌気性処理工程において鉄化合物を注入し、鉄化合物を含有する嫌気性処理汚泥を形成させ、次いで鉄化合物を含有する嫌気性処理汚泥に酸素含有気体を接触させて鉄（II）が酸化された鉄（III）を含有する曝気処理汚泥を形成させ、次いで鉄（III）を含有する曝気処理汚泥に凝集剤を注入して凝集させた後、脱水処理することを特徴とする。
【００１１】
具体体には下記態様が本発明によって提供される。
［１］有機物を嫌気性処理し、嫌気性処理汚泥を形成させる嫌気性処理工程と、
嫌気性処理汚泥に酸素含有気体を接触させ、曝気処理汚泥を形成させる曝気処理工程と、
曝気処理汚泥に凝集剤を注入し、凝集汚泥を形成させる凝集工程を有し、
前記嫌気性処理工程の前、もしくは前記嫌気性処理工程において、前記有機物に鉄化合物を注入し、
前記曝気処理工程において、前記曝気処理汚泥の酸化還元電位（銀／塩化銀電極を基準とした酸化還元電位）を−１００ｍＶ以下に制御し、鉄化合物を含有する嫌気性処理汚泥と酸素含有気体とを接触させることにより、嫌気性処理汚泥に含まれる鉄（II）を酸化させ、
前記凝集工程で酸化された鉄（III）を凝集剤として利用することを特徴とする有機物の処理方法。
［２］前記嫌気性処理工程において鉄を注入した後の汚泥に含まれる鉄の濃度は、鉄換算で１００ｍｇ／Ｌ以上であることを特徴とする［１］に記載の有機物の処理方法。
［３］前記曝気処理工程において、前記曝気処理汚泥の溶存酸素濃度を１．０ｍｇ／Ｌ以下に制御することを特徴とする［１］又は［２］に記載の有機物の処理方法。
［４］前記脱水工程からの脱水分離液に含まれるアンモニアを硝化する硝化工程をさらに含み、
当該硝化工程からの排気ガスを前記曝気処理工程における酸素含有気体として再利用することを特徴とする［１］〜［３］のいずれか１に記載の有機物の処理方法。
［５］前記嫌気性処理汚泥は、２５ｇ／Ｌ以上のＴＳ濃度と、当該ＴＳ濃度よりも５ｇ／Ｌ以上低いＳＳ濃度と、を有することを特徴とする［１］〜［４］のいずれか１に記載の有機物の処理方法。
［６］有機物に鉄化合物を注入する鉄化合物注入手段と、
鉄（II）の共存下で有機物を嫌気性処理し、嫌気性処理汚泥を形成させる嫌気性処理槽と、
酸化還元電位測定装置を有し、当該嫌気性処理汚泥に酸素含有気体を接触させ、鉄（II）を鉄（III）に酸化させて、鉄（III）を含む曝気処理汚泥を形成させる曝気槽と、
当該曝気処理汚泥に凝集剤を注入し、凝集汚泥を形成させる凝集槽と、
当該凝集汚泥を脱水する脱水装置と、
当該脱水装置からの脱水分離液に含まれるアンモニアを硝化する硝化槽と、
当該硝化槽からの排気ガスを当該曝気槽に供給する酸素含有気体供給配管を具備することを特徴とする、［１］〜［５］のいずれか１に記載の有機物の処理方法を実施する処理装置。
［７］前記鉄化合物注入手段は、前記嫌気性処理槽、又は前記嫌気性処理槽の前段に設けられている有機物貯槽、可溶化槽及び可溶化物貯槽から選択される少なくとも１の槽、又は当該少なくとも１の槽と前記嫌気性処理槽を連結する配管、又は当該有機物貯槽、可溶化槽及び可溶化物貯槽の少なくとも２の槽の間を連結する配管のいずれかもしくは２以上に設けられていることを特徴とする［６］に記載の処理装置。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により、有機物を効率的に嫌気性処理するとともに、嫌気性処理汚泥を効率的に凝集させることができる。また、副次的な効果として、排水処理、脱硫処理、脱臭処理への負荷を低減できる。より詳しくは下記のような効果がある。
（１）鉄化合物が注入された有機物を嫌気性処理することにより、有機物の安定的な嫌気性処理が可能となり、減容化率の増加及びメタンガス発生量の増加が可能となる。
（２）鉄化合物が注入された有機物を嫌気処理することにより、有機物に含まれる硫黄分と鉄が結合して、硫化水素の発生を抑制することができ、後段の脱硫処理や脱臭処理における負荷を低減することが可能となる。
（３）曝気処理工程で嫌気性処理汚泥と酸素を接触させることにより、嫌気性処理汚泥中に含まれる鉄を酸化させ、凝集剤として利用することにより、後段の凝集工程における凝集剤の注入量を削減することが可能となる。
（４）曝気処理工程において嫌気性処理汚泥に含有されている凝集阻害物質（例えば、多糖類、タンパク質、糖タンパク質、核酸、リン脂質、フミン酸などの高分子物質）を分解させるので、高価なアミジン系高分子凝集剤でしか凝集させることができない嫌気性処理汚泥に対して、安価な非アミジン系高分子凝集剤又はアミジン系高分子凝集剤に安価な非アミジン系高分子凝集剤を混合したブレンド品を凝集工程で使用でき、凝集コストを低減することが可能となる。
（５）曝気処理工程において嫌気性処理汚泥と酸素を接触させることにより、嫌気性処理汚泥に含有される凝集阻害物質（例えば、多糖類、タンパク質、糖タンパク質、核酸、リン脂質、フミン酸などの高分子物質）の分解が可能となり、後段の凝集工程における凝集剤の注入量を削減でき、さらに後段の脱水工程により得られる脱水ケーキの含水率を低減することが可能となる。
（６）曝気処理工程において嫌気性処理汚泥と酸素を接触させることにより、嫌気性処理汚泥に溶存している炭酸ガスを除去し、後段の凝集工程で凝集剤を注入した際の発泡現象を抑制することが可能となる。
（７）後段の脱水工程において分離した脱水分離液を排水処理する場合、曝気処理工程において有機物成分（ＢＯＤ成分、ＣＯＤ成分など）の一部が分解されているので、脱水分離液の排水処理における有機物負荷を低減することが可能となる。
（８）脱水工程からの脱水分離液に含まれるアンモニアを硝化する硝化工程からの排気ガスを曝気処理工程における酸素含有気体として再利用する場合には、硝化工程からの排出ガス量を削減することが可能となると共に、処理施設全体のエネルギー損失を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の有機物の処理方法における処理工程の流れを装置構成と共に示す概略説明図である。
【図２】図１に示す処理工程において、凝集工程後の脱水処理工程をさらに含む処理の流れを装置構成と共に示す概略説明図である。
【図３】図１に示す処理工程において、凝集槽を２個以上設けた場合の処理工程の流れを装置構成と共に示す概略説明図である。
【図４】図１に示す処理工程において、凝集工程後の脱水処理工程をさらに含み、凝集工程が脱水装置で実施される場合の処理の流れを装置構成と共に示す概略説明図である。
【図５】図２に示す処理工程において、脱水処理後の硝化工程をさらに含む処理の流れを装置構成と共に示す概略説明図である。
【図６】有機物が嫌気性処理槽に導入される前の配管にて有機物に鉄化合物を注入する態様を示す概略説明図である。
【図７】嫌気性処理槽の前段に設けられている可溶化槽にて有機物に鉄化合物を注入する態様を示す概略説明図である。
【図８】嫌気性処理槽の前段に設けられている可溶化貯槽にて有機物に鉄化合物を注入する態様を示す概略説明図である。
【図９】可溶化槽が複数設けられ、可溶化槽にて可溶化された可溶化物を１の貯槽に貯蔵する際に鉄化合物を注入する態様を示す概略説明図である。
【図１０】実施例２及び３における処理結果を曝気時間とケーキ含水率との関係で示すグラフである。
【好ましい実施形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。
本発明の処理方法は、嫌気性処理工程において処理される有機物には鉄化合物が注入されており、鉄（II）の共存下で有機物を嫌気性処理し、形成される嫌気性処理汚泥は鉄（II）を含有し、続く曝気処理工程において、曝気処理汚泥の酸化還元電位（銀／塩化銀電極を基準とした酸化還元電位）を−１００ｍＶ以下に制御し、鉄化合物を含有する嫌気性処理汚泥と酸素含有気体とを接触させることにより、嫌気性処理汚泥に含まれる鉄（II）を酸化させ、後段の凝集工程で酸化された鉄（III）を凝集剤として利用することを特徴とする。
【００１５】
図１〜図５は、嫌気性処理工程において有機物に鉄化合物を注入する態様を示し、図６〜図９は、嫌気性処理工程の前段である配管、可溶化槽、又は可溶化貯槽において有機物に鉄化合物を注入する態様を示す。
【００１６】
まず、図１〜図５に基づいて本発明の有機物の処理方法を説明する。図１及び図３に示すように、
（１）有機物を嫌気性処理し、嫌気性処理汚泥を形成させる嫌気性処理工程と、
（２）嫌気性処理汚泥に酸素含有気体を接触させ、曝気処理汚泥を形成させる曝気処理工程と、
（３）曝気処理汚泥に凝集剤を注入し、凝集汚泥を形成させる凝集工程を有し、
前記嫌気性処理工程において有機物に鉄化合物を注入し、
前記曝気処理工程において、前記曝気処理汚泥の酸化還元電位（銀／塩化銀電極を基準とした酸化還元電位）を−１００ｍＶ以下に制御し、鉄化合物を含有する嫌気性処理汚泥と酸素含有気体とを接触させることにより、嫌気性処理汚泥に含まれる鉄（II）を酸化させ、前記凝集工程で酸化された鉄（III）を凝集剤として利用する。
【００１７】
図２、図４及び図５に示すように、凝集工程後に脱水処理工程を含み、さらに脱水処理工程後の硝化工程を含み得る。
次に、図６〜図９に基づいて有機物への鉄化合物の注入時点を説明する。図６は嫌気性処理工程の前段の配管にて有機物に鉄化合物を注入する態様であり、図７は嫌気性処理工程の前段の可溶化工程にて有機物に鉄化合物を注入する態様であり、図８及び図９は可溶化工程後で嫌気性処理工程前に可溶化物を貯蔵する工程にて有機物に鉄化合物を注入する態様である。鉄化合物の注入時点を除いて、図６〜図９の態様に図１〜図４に示す凝集工程及び脱水工程を任意に組み合わせることができる。
【００１８】
以下、各工程について説明する。
（１）鉄化合物注入工程
嫌気性処理工程又は嫌気性処理工程の前に、有機物に鉄化合物を注入し、嫌気性処理工程にて鉄（II）の共存下で有機物を嫌気性処理することができるように準備する。有機物への鉄化合物の注入は、嫌気性処理工程又は嫌気性処理工程の前になされていれば特に制限されず、嫌気性処理槽に供給される前の有機物又は有機物貯槽に貯蔵されている有機物に鉄化合物を直接注入してもよく、嫌気性処理槽において有機物に鉄化合物を注入してもよく（図１）、嫌気性処理槽に有機物を供給する配管に鉄化合物を注入してもよく（図６）、嫌気性処理槽の前段である可溶化槽（図７）又は可溶化貯槽（図８及び図９）に鉄化合物を注入してもよい。
【００１９】
可溶化処理を行う可溶化工程は、嫌気性環境下、反応温度２５〜７０℃、ｐＨ３〜６、水理学的滞留時間（ＨＲＴ）０．５日〜５日で、完全混合型発酵装置で行うことが好ましい。特に、有機物の種類によっては固形物の可溶化段階が反応律速となりやすいことから、反応温度を３５〜７０℃の高温反応でＨＲＴを３日〜５日で行うことが好ましい。高温反応による熱処理と好熱性生物による可溶化が同時に達成される。さらに、ＨＲＴ制御することによって、通常は高い増殖速度能を有する嫌気性微生物を優占化することができ、嫌気的可溶化処理が可能となる。また、反応温度が３５〜７０℃の高温反応にて可溶化処理を行うことで、ＴＳ濃度１０〜１５％の高濃度有機性廃棄物に対しても比較的低粘度条件で容易に混合撹拌が可能となる。可溶化処理工程において、通常、有機物の可溶化物は速やかに加水分解されたり酸発酵したりするので、乳酸発酵や酸発酵を主体とする嫌気性発酵がほぼ同時に進行することになる。したがって、可溶化処理工程では可溶化菌と酸発酵菌とが優占的に共存する発酵環境となる。
【００２０】
可溶化処理された可溶化物は嫌気性処理前に貯蔵されることが多い。可溶化物貯槽に貯蔵されている可溶化物に鉄化合物を注入することで、可溶化物である有機物中に鉄化合物を均一に分散させることができる。
【００２１】
有機物を直接、又は上記の可溶化槽もしくは可溶化物貯槽から嫌気性処理槽に供給するための配管、あるいは嫌気性処理槽に、鉄化合物を注入してもよい。これらの配管又は嫌気性処理槽に鉄化合物を注入する場合には、嫌気性処理汚泥に含まれる鉄濃度を直接的に制御することができる。
【００２２】
有機物に対する鉄化合物の注入量は、嫌気性処理工程で処理される汚泥に含まれる鉄の濃度を鉄換算で１００ｍｇ／Ｌ以上、好ましくは１００〜６００ｍｇ／Ｌ、より好ましくは１５０〜５００ｍｇ／Ｌ、特に好ましくは１５０〜４５０ｍｇ／Ｌとなるように調整する。嫌気性処理工程の前に有機物に鉄化合物を注入することにより、有機物の嫌気性処理が促進され、減容化率が増加するとともに、メタンガス回収率が向上する。
【００２３】
本発明において嫌気性処理工程又は嫌気性処理工程の前に有機物に注入する鉄化合物としては、塩化第二鉄、塩化第一鉄、硫酸第二鉄、硫酸第一鉄、ポリ硫酸第二鉄、ポリ硫酸第一鉄などが挙げられる。
【００２４】
（２）嫌気性処理工程
嫌気性処理工程では、有機物を嫌気性処理し、嫌気性微生物の働きにより有機物を嫌気性処理汚泥にして減容化するとともに、メタンガスを発生させる。本発明において、嫌気性処理工程において処理される有機物には鉄化合物が注入されており、鉄（II）の共存下で有機物を嫌気性処理し、形成される嫌気性処理汚泥は鉄（II）を含有するものとなる。
【００２５】
嫌気性処理工程の運転条件は、処理温度３０〜６０℃、滞留日数（ＨＲＴ）１２〜４０日が一般的である。嫌気性処理には、完全混合型（液状物を撹拌しながら嫌気性処理する）や乾式メタン発酵（半固形物を撹拌しながら嫌気性処理する）などがあるが、処理形態は特に限定されない。
【００２６】
嫌気性処理で処理対象となる有機物としては、食品残渣、食品製造残渣、生ごみ、各種汚泥などが挙げられる。各種汚泥としては、下水汚泥（初沈汚泥、余剰汚泥、混合生汚泥）、農業集落排水汚泥、し尿汚泥（生し尿、浄化槽汚泥）、各種排水処理から発生する汚泥などが挙げられる。また、上記の有機物を酸処理、アルカリ処理、熱処理、酸発酵処理などにより可溶化した可溶化物も嫌気性処理の処理対象とすることができる。
【００２７】
嫌気性処理工程で形成される嫌気性処理汚泥は、２５ｇ／Ｌ以上のＴＳ濃度と、該ＴＳ濃度よりも５ｇ／Ｌ以上低いＳＳ濃度と、を有することが好ましい。より好ましくは、ＴＳ濃度が２５〜６０ｇ／Ｌ、さらにより好ましくは、ＴＳ濃度が３０〜４５ｇ／Ｌを有する嫌気性処理汚泥である。また、より好ましくは、ＴＳ濃よりも１０ｇ／Ｌ以上低いＳＳ濃度を有する嫌気性処理汚泥である。さらにより好ましくは、ＴＳ濃度よりも１５ｇ／Ｌ以上低いＳＳ濃度を有する嫌気性処理汚泥である。また、嫌気性処理工程で形成される嫌気性処理汚泥の粘度は、好ましくは２００〜１５００ｍＰａ・ｓであり、より好ましくは３００〜１０００ｍＰａ・ｓである。なお、ＴＳ、ＳＳは、それぞれ全蒸発残留物、懸濁物質を意味し、ＴＳ及びＳＳの分析はＪＩＳ  Ｋ−０１０２に準拠した。また、粘度は、Ｂ型回転粘度計を使用し、３５℃、６０ｒｐｍで測定した値である。
【００２８】
（３）曝気処理工程
本発明によれば、嫌気性処理工程において、鉄化合物を含有する嫌気性処理汚泥が形成される。曝気処理工程では、鉄化合物を含有する嫌気性処理汚泥を酸素含有気体で曝気処理し、汚泥中に存在する鉄（II）を鉄（III）に酸化させるとともに、汚泥中に溶解している炭酸ガスを除去する。本発明における曝気処理工程は、一般的な好気処理に必要とされる程度の溶存酸素量又は酸化還元電位を達成するものではなく、酸化還元電位（銀／塩化銀電極を基準とした酸化還元電位）を−１００ｍＶ以下に制御するため、好気性処理とは異なる。また、曝気処理工程では、汚泥中に存在する凝集阻害成分を生物的あるいは化学的に分解させる。凝集阻害成分としては、多糖類、タンパク質、糖タンパク質、核酸、リン脂質、フミン酸などが挙げられる。
【００２９】
曝気処理により酸化された鉄（III）は、後段の凝集処理工程で凝集剤として利用できる。嫌気性処理汚泥中の鉄は、還元雰囲気下にあるので、鉄（II）として存在する。曝気処理により鉄（II）は鉄（III）に酸化される。一般的に、鉄（III）の凝集剤としての能力は、鉄（II）と比較して著しく高いため、曝気処理によって鉄（II）が鉄（III）に酸化されることにより、後段の凝集工程で必要な凝集剤の注入量を削減できる。
【００３０】
また、曝気処理により汚泥中の炭酸ガスを除去し、後段の凝集工程での発泡を抑制することができる。一般的に嫌気性処理では、メタンガスとともに炭酸ガスが発生し、汚泥中に多量の炭酸ガスが溶解している。嫌気性処理汚泥に凝集剤を注入すると、溶解していた炭酸ガスが脱気され、凝集汚泥が発泡してしまい、凝集阻害や凝集槽から凝集汚泥が溢れるなどのトラブルが発生する。発泡トラブルは特に無機凝集剤を注入した際に顕著で、無機凝集剤を使用できないこともある。曝気処理により溶存炭酸ガスは脱気されるので、後段の凝集工程で発泡トラブルを回避することができる。
【００３１】
また、曝気処理により汚泥中に存在する凝集阻害成分を生物的あるいは化学的に分解させ、後段の凝集工程で必要な凝集剤の注入量を削減することができ、さらに後段の脱水工程でケーキ含水率を低減することができる。一般的に嫌気性処理汚泥には、凝集阻害成分として、多糖類、タンパク質、糖タンパク質、核酸、リン脂質、フミン酸などの高分子物質が含まれている。これら凝集阻害成分には、嫌気性処理の最中に微生物により産生された成分や原料の有機物由来の成分などがある。また、凝集阻害成分のうち、高分子量の高分子物質が分解されることにより汚泥の粘度が低減するため、後段の凝集工程で汚泥と凝集剤の混合が容易になり、凝集剤を効率的に利用でき、凝集剤の注入量を低減することが可能となる。
【００３２】
曝気処理工程は、１０〜５０℃の温度範囲、好ましくは２０〜４５℃、より好ましくは２５〜４０℃の温度範囲で行うことが望ましい。
曝気処理工程において、嫌気性処理汚泥のｐＨを６．５〜８．５の範囲、好ましくは７．０〜８．５、より好ましくは７．０〜８．０の範囲に調整することが望ましい。ｐＨ範囲の調整は、後段の凝集工程における凝集作用を向上させ、脱水ケーキの含水率を低下させる。
【００３３】
曝気処理工程の曝気風量は０．１〜０．５ｍ３−Ａｉｒ／（ｍ３−汚泥・ｍｉｎ）の範囲とすることが望ましく、曝気処理工程の曝気時間は３〜４８時間の範囲とすることが望ましい。曝気槽内の汚泥量（ｍ３）に対する単位時間（ｍｉｎ）当たりの空気量（ｍ３）である曝気風量が０．１ｍ３−Ａｉｒ／（ｍ３−汚泥・ｍｉｎ）未満では、汚泥粘度が高い場合には汚泥全体に曝気することが困難であり、汚泥全体を曝気処理するための時間が長時間必要となる。一方、曝気風量が０．５ｍ３−Ａｉｒ／（ｍ３−汚泥・ｍｉｎ）より大きい場合には、曝気するために大型のブロアが必要になり、また発泡のリスクが高まる。曝気風量や曝気時間が過大となると、汚泥中の凝集阻害成分だけでなく、汚泥自体の分解が進行し、後段の凝集工程や脱水工程に悪影響を及ぼす。一方、曝気風量や曝気時間が十分でない場合、曝気処理に要する時間が長くなり、巨大な曝気槽を必要とするため、経済的ではない。
【００３４】
曝気処理工程の汚泥の溶存酸素濃度（ＤＯ）は１．０ｍｇ／Ｌ以下、好ましくは０．５ｍｇ／Ｌ以下、より好ましくは０．２ｍｇ／Ｌ以下とすることが望ましい。鉄（II）から鉄（III）への酸化反応は、溶存酸素濃度が１．０ｍｇ／Ｌ以下で十分進む。また、多糖類、タンパク質、糖タンパク質、核酸、リン脂質、フミン酸などの凝集阻害成分は、溶存酸素濃度が１．０ｍｇ／Ｌ以下でも生物的あるいは化学的に分解される。つまり、強い好気条件にしなくとも鉄の酸化反応や凝集阻害成分の分解は進行する。
【００３５】
曝気処理工程における嫌気性処理汚泥の酸化還元電位（銀／塩化銀電極を基準とした酸化還元電位）は、−１００ｍＶ以下、望ましくは−４００〜−１００ｍＶ、好ましくは−３５０〜−１００ｍＶ、より好ましくは−３５０〜−１５０ｍＶである。鉄（II）から鉄（III）への酸化反応は、銀／塩化銀電極を基準とした酸化還元電位が−１００ｍＶ以下で十分進む。また、多糖類、タンパク質、糖タンパク質、核酸、リン脂質、フミン酸などの凝集阻害成分は、銀／塩化銀電極を基準とした酸化還元電位が−１００ｍＶ以下であれば生物的あるいは化学的に分解される。つまり、強い酸化条件にしなくても鉄の酸化反応や凝集阻害成分の分解は進む。
【００３６】
曝気処理工程で用いる酸素含有気体としては、酸素ガスを含む気体であれば問題なく、嫌気性処理を行う施設の内外の空気、嫌気性処理を行う施設内のごみ受入ピットやごみ選別設備などから発生する悪臭成分を含む低濃度系及び高濃度系の臭気ガス、汚水の活性汚泥処理設備から発生する曝気排ガスなどを用いることができる。脱水処理工程の後段に脱水分離液の硝化工程を含む場合には、硝化工程からの排気ガスを酸素含有気体として再利用することができる。硝化工程からの排気ガスは、通常の空気よりも酸素含有量は低いが、嫌気性処理汚泥への曝気用の気体として十分な酸素を含む。
【００３７】
曝気処理工程において形成される曝気処理汚泥は、高分子物質が分解されるため、粘度が低下し、Ｂ型回転粘度計を使用し、汚泥ｐＨ７．５〜９．５、温度３５℃、ロータの回転速度６０ｍｉｎ−１の条件で測定した場合の粘度は２００ｍＰａ・ｓ以下、好ましくは１５０ｍＰａ・ｓ以下、より好ましくは１２０ｍＰａ・ｓ以下となる。
【００３８】
なお、曝気処理工程は、連続式でも回分式でもよい。
（４）凝集工程
次いで、鉄(III)を含有する曝気処理汚泥は、凝集工程において凝集剤が注入され、凝集汚泥が形成される。凝集汚泥はフロックとも呼ばれる。
【００３９】
凝集剤としては、特に限定されないが、無機凝集剤、高分子凝集剤が用いられる。無機凝集剤としては、ポリ塩化アルミニウム、硫酸バンド、塩化アルミニウム、塩化第一鉄、塩化第二鉄、ポリ硫酸第一鉄、ポリ硫酸第二鉄などが挙げられる。高分子凝集剤としては、カチオン性高分子凝集剤、両性高分子凝集剤、アニオン性高分子凝集剤、ノニオン性高分子凝集剤など挙げられる。
【００４０】
カチオン性高分子凝集剤としては、カチオン性モノマの重合体、カチオン性モノマとノニオン性モノマとの共重合体、アミジン単位を有するアミジン系高分子凝集剤、アミジン系高分子凝集剤と上記の非アミジン系高分子凝集剤を混合した高分子凝集剤などが挙げられる。カチオン性モノマとしては、ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレート、ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレートの３級塩、ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレートの４級塩などが挙げられ、例えば、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレートの３級塩、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレートの４級塩などが挙げられる。なお、アクリレート又はメタクリレートを（メタ）アクリレートと表す。また、アクリル酸又はメタクリル酸を（メタ）アクリル酸と表す。また、アクリルアミド又はメタクリルアミドを（メタ）アクリルアミドと表す。
【００４１】
アニオン性高分子凝集剤としては、アニオン性モノマの重合体、アニオン性モノマとノニオン性モノマとの共重合体などが挙げられる。アニオン性モノマとしては、（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリル酸ナトリウムなどが挙げられる。ノニオン性モノマとしては、（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチル（メタ）アクリルアミドなどが挙げられる。
【００４２】
両性高分子凝集剤としては、上述のカチオン性モノマとアニオン性モノマとの共重合体、カチオン性モノマとアニオン性モノマとノニオン性モノマとの共重合体などが挙げられる。
【００４３】
高分子凝集剤の注入率は、汚泥のＴＳ濃度に対して１〜７質量％がよく、好ましくは２〜５質量％であるが、従来の嫌気性処理汚泥の凝集方法における注入量と比較して１０〜３０％の削減を達成できる。ここで、ＴＳとは全蒸発残留物のことである。ＴＳの分析方法は下水道試験法に準拠した。フロックは、直径、すなわちフロック径が数ミリ程度であり、沈降分離性が高いことが好ましい。
【００４４】
凝集の前に、曝気処理汚泥を希釈してもよく、凝集剤注入率をさらに低減することができる。希釈液としては、凝集反応に影響を与えない性状であればよく、例えば、溶解性成分濃度が低い水が好ましい。例えば、水道水、飲料水、工業用水、生物処理水、生物処理水のろ過水、生物脱臭装置廃液の生物処理水などが挙げられる。希釈することによって、曝気処理汚泥の粘度が低下するとともに溶存塩類濃度が低下し、凝集剤の分散性がさらに向上する。希釈された曝気処理汚泥のＭ−アルカリ度は、４０００ｍｇ／Ｌ以下が好ましく、２５００ｍｇ／Ｌ以下がさらに好ましい。希釈された消化汚泥の電気伝導度は１２００ｍＳ／ｍ以下に調整することが好ましく、７５０ｍＳ／ｍ以下に調整することがさらに好ましい。
【００４５】
（５）脱水工程
脱水工程では、凝集汚泥を脱水ケーキと脱水分離液とに固液分離する。脱水前に濃縮処理して得た濃縮汚泥を脱水ケーキと脱水分離液とに固液分離してもよい。本発明の処理方法により得られる脱水ケーキの含水率は８５％以下と低含水率であるため、コンポスト、炭、燃料などの再資源化が可能である。
【００４６】
（６）濃縮工程
凝集により形成された凝集汚泥を固液分離により濃縮してから脱水してもよい。濃縮により濃縮汚泥と濃縮分離液とに固液分離される。ＴＳ濃度が５〜１５質量％に濃縮された汚泥は、脱水工程においてより効率的に脱水することができる。
【００４７】
次に、本発明の有機物の処理方法を実施する装置について説明する。
本発明の有機物の処理装置は、有機物に鉄化合物を注入する鉄化合物注入手段と、
鉄化合物を注入する配管を有し、鉄（II）の共存下で有機物を嫌気性処理し、嫌気性処理汚泥を形成させる嫌気性処理槽と、
酸化還元電位測定装置を有し、当該嫌気性処理汚泥に酸素含有気体を接触させ、鉄（II）を鉄（III）に酸化させて、鉄（III）を含む曝気処理汚泥を形成させる曝気槽と、
当該曝気処理汚泥に凝集剤を注入し、凝集汚泥を形成させる凝集槽と、
当該凝集汚泥を脱水する脱水装置と、
当該脱水装置からの脱水分離液に含まれるアンモニアを硝化する硝化槽と、
当該硝化槽からの排気ガスを当該曝気槽に添加する酸素含有気体供給配管と、
を具備する。
【００４８】
有機物に鉄化合物を注入する鉄化合物注入手段は、有機物貯槽、可溶化槽、可溶化物貯槽、有機物又は可溶化槽で処理された可溶化物を各槽に搬送する配管、又は嫌気性処理槽の少なくとも１に設けることができる。
【００４９】
曝気槽と凝集槽には曝気槽内の汚泥の粘度に応じて酸素含有気体の曝気風量を調整する制御装置が電気的に連結されていてもよく、曝気槽内の汚泥の粘度を計測する粘度計を設置することが好ましい。
【００５０】
以下、各槽について説明する。
（Ａ）可溶化槽
鉄化合物を注入する手段を具備する以外は、有機物を可溶化処理するために一般に用いられる可溶化槽を制限なく用いることができる。
【００５１】
（Ｂ）可溶化物貯槽
鉄化合物を注入する手段を具備する以外は、有機物を可溶化処理した後の可溶化物を嫌気性処理するまでの間、貯蔵するために一般に用いられる可溶化物貯槽を制限なく用いることができる。
【００５２】
（Ｃ）配管
鉄化合物を注入する手段を具備する以外は、有機物又は可溶化物を各槽に搬送するために一般に用いられる配管を制限なく用いることができる。
【００５３】
（Ｄ）嫌気性処理槽
廃棄物系バイオマス処理設備や下水処理施設などで一般に用いられる完全混合型嫌気性処理槽や乾式メタン発酵槽など、公知の嫌気性処理槽を制限なく用いることができる。
【００５４】
（Ｅ）曝気槽
水処理施設などで一般に用いられる曝気槽を制限なく用いることができる。曝気槽には、嫌気性処理汚泥を供給する手段、酸素含有気体を曝気槽に供給するための曝気手段、曝気処理汚泥の引き抜き手段を備える。曝気手段としては、散気式、機械撹拌式、散気式と機械撹拌式の併用式などが挙げられる。散気式の曝気装置は、散気装置とブロアから構成される。散気装置としては、散気板、散気管、多孔管、スパージャなどが挙げられる。曝気手段は、曝気槽底部から曝気槽内の汚泥に気泡を供給できるように設けることが好ましい。また、曝気槽には、運転管理する計測機器としてｐＨ計、ＤＯ計、ＯＲＰ計、粘度計を備えることが好ましい。また、曝気槽の汚泥のｐＨを制御するため、酸注入手段やアルカリ注入手段を備えることが好ましい。
【００５５】
（Ｆ）凝集槽
水処理施設などで一般に用いられる凝集槽を制限なく用いることができ、曝気処理した曝気処理汚泥を供給する手段、凝集剤を注入する手段、曝気処理汚泥と凝集剤を混合する手段、凝集汚泥の引き抜き手段を備える。
【００５６】
また、２つ以上の凝集槽を設けて、凝集剤を分割注入してもよい。例えば、凝集槽を２つ以上設ける場合、第１の凝集槽では無機凝集剤を注入し、第２以降の凝集槽では高分子凝集剤を注入し、凝集汚泥を形成してもよいし、第１の凝集槽でも高分子凝集剤を注入し、第２以降の凝集槽でも高分子凝集剤を注入してもよい。また、凝集槽を３つ以上設ける場合、第１の凝集槽に無機凝集剤を分割注入し、第２の凝集槽及び第３以降の凝集槽に高分子凝集剤を分割注入してもよい。凝集剤の注入量及び注入回数は、処理すべき汚泥の性状及び凝集槽の数に応じて適宜設定することができる。
【００５７】
また、凝集槽は脱水装置に設けられていてもよい。このような脱水装置としては、一部の遠心脱水機が挙げられ、このような遠心脱水機は、内部に凝集槽に相当する領域を備えており、遠心力により汚泥と凝集剤を混合し、凝集汚泥を形成する。
【００５８】
（Ｇ）脱水装置
凝集槽で調整された凝集汚泥又は濃縮機で濃縮された濃縮汚泥を脱水する脱水装置を備える。脱水装置としては特に限定されず、凝集汚泥又は濃縮汚泥へ圧力を付与する手段と、固形物と脱水分離液とに分離する手段を具備することが好ましい。脱水装置としては、ベルトプレス、スクリュープレス、遠心脱水機、フィルタープレス、多重円板型脱水機、多重円盤型スクリュープレス、ロータリープレスなどが挙げられる。
【００５９】
（Ｈ）硝化槽
脱水装置からの脱水分離液に含まれるアンモニアを硝化する硝化槽は、硝化槽からの排気ガスを曝気装置に送る酸素含有気体供給管を具備する点を除いて、水処理施設などで一般に用いられる硝化槽を制限なく用いることができる。
【００６０】
（Ｉ）粘度計
曝気槽と凝集槽には曝気槽内の汚泥の粘度に応じて酸素含有気体の曝気風量を調整する制御装置が電気的に連結されていてもよい。通常、曝気槽内の汚泥の粘度の計測は、試料を採取して粘度計で計測するため、自動連続計測を行うことができない。本発明では、凝集槽の撹拌機の撹拌速度に基づいて、凝集槽内の嫌気性処理汚泥の粘度を推測し、曝気処理中の嫌気性処理汚泥の粘度を推測して、曝気風量を調整してもよい。具体的には、たとえば、凝集槽の撹拌装置に電流検出部を設け、検出された電流から撹拌速度、すなわち撹拌抵抗を求め、曝気槽内の嫌気性処理汚泥の粘度変動を推定して、所定の曝気風量に調整する。
【００６１】
（Ｊ）濃縮装置
凝集槽で形成された凝集汚泥を固液分離して濃縮汚泥を形成する固液分離装置を備えていてもよい。固液分離装置としては、特に限定されず、重力濃縮法が適用される単なる槽、遠心濃縮法が適用される遠心分離機、浮上濃縮法が適用される分離機、スクリーンを用いた分離機等が挙げられる。中でも、濃縮分離液を通過させる多数のスリットを形成したスクリーンと、スリットに配置され、スリットの目詰まりを除去するとともに、濃縮汚泥を濃縮機の流入側から排出側に搬送する多数の楕円板とを備える楕円板型濃縮機が好ましい。楕円板型濃縮機は、例えば、スクリーンで受け止められた凝集汚泥は、出口方向に回転する多数の楕円板によってスクリーン上を搬送され、この過程でスリットと楕円板との隙間から濃縮分離液が落下してろ過され、凝集汚泥中の固体成分は分離捕集される。さらに、スクリーン上の凝集汚泥を圧搾する加圧板がスクリーン上部に配置された機械構造も好ましく用いることができる。
【実施例】
【００６２】
次に、実施例及び比較例により、本発明を具体的に説明する。
［実施例１］
鉄化合物の注入により、嫌気性処理が効率化されることを確認するために、鉄化合物を異なる濃度で注入し、有機物の嫌気性処理を行った。処理原料の有機物として、種々の食品製造廃棄物の混合物を使用した。鉄化合物として、ポリ硫酸第二鉄を使用した。試験方法は以下の通りである。
【００６３】
実際に稼働しているメタン発酵処理施設（施設Ｆ１）にて、８００ｍ３の嫌気性処理槽にＨＲＴ３０日で原料を投入し、鉄化合物注入後の嫌気性処理汚泥中の鉄濃度が下記表１に示す濃度となるように鉄化合物を注入し、温度３５℃で嫌気性処理し、ガス発生量と有機酸濃度を測定した。ガス発生量の測定は膜式ガスメーターを用いて行った。有機酸濃度の測定は、高速液体クロマトグラフィー（検出器：ＲＩ、分離カラム：Shodex RSpak KC-811、カラム温度６０℃、移動相：０．１％リン酸水溶液）を用いて行った。
【００６４】
表１に試験結果を示す。これらの試験結果から、鉄化合物注入後の嫌気性処理汚泥中の鉄濃度が鉄換算で１００ｍｇ／Ｌ以上であれば、ガス発生量が大きく、有機酸の蓄積が少なく、嫌気性処理が効率化、安定化できることが確認できた。
【００６５】
【表１】
2020075249.tif 000003
【００６６】
［実施例２］
鉄化合物を注入して嫌気性処理を行い、嫌気性処理汚泥を形成させ、次に嫌気性処理汚泥を曝気処理し、曝気処理汚泥を形成させ、次に凝集剤で曝気処理汚泥を凝集させ、凝集汚泥を形成させ、最後に凝集汚泥を脱水することにより、嫌気性処理が効率化されること、凝集が効率化されること、脱水が効率化されることを確認するため、以下の試験を行った。
【００６７】
実施例１と同じメタン発酵処理施設（施設Ｆ１）にて、種々の食品製造廃棄物の混合物を原料とし、鉄化合物注入後の嫌気性処理汚泥中の鉄濃度が６３ｍｇ／Ｌ（鉄換算）もしくは２９７ｍｇ／Ｌ（鉄換算）になるように鉄化合物を注入し、嫌気性処理を行った。次に、２０Ｌの曝気処理槽に１０Ｌの嫌気性処理汚泥を投入し、温度３５℃、曝気風量０．３ｍ３‐Ａｉｒ／（ｍ３‐汚泥・ｍｉｎ）で、２４時間、曝気処理した。次に、サンプリングした曝気処理汚泥をアミジン系高分子凝集剤で凝集させ、ベルトプレス脱水機で脱水した。表２に試験結果を示す。
【００６８】
【表２】
2020075249.tif 000004
【００６９】
これらの試験結果から、鉄化合物注入後の嫌気性処理汚泥中の鉄濃度が１００ｍｇ／Ｌ（鉄換算）以上になるように鉄化合物を注入することによって、嫌気性処理を効率化できるとともに、ケーキ含水率を低減できることが確認できた。曝気処理槽内の汚泥のＤＯは、０．０〜０．２ｍｇ／Ｌ、ＯＲＰ（銀／塩化銀電極を基準としたＯＲＰ）は−２４０〜−３５０ｍＶであった。
【００７０】
［実施例３］
鉄化合物を注入して嫌気性処理を行い、嫌気性処理汚泥を形成させ、次に嫌気性処理汚泥を曝気処理し、曝気処理汚泥を形成させ、次に凝集剤で曝気処理汚泥を凝集させ、凝集汚泥を形成させ、最後に凝集汚泥を脱水することにより、嫌気性処理が効率化されること、凝集が効率化されること、脱水が効率化されることを確認するため、以下の試験を行った。
【００７１】
実施例１及び２とは異なるメタン発酵処理施設（施設Ｆ２）にて、１０００ｍ３の嫌気性処理槽にＨＲＴ３０日で原料を投入し、温度３５℃で嫌気性処理した。種々の食品製造廃棄物の混合物を可溶化処理した可溶化物を原料とし、可溶化物貯槽に鉄化合物注入後の嫌気性処理汚泥中の鉄濃度が５０ｍｇ／Ｌ（鉄換算）もしくは２００ｍｇ／Ｌ（鉄換算）になるように鉄化合物を注入し、嫌気性処理を行った。鉄化合物として、ポリ硫酸第二鉄を使用した。
【００７２】
次に、２０Ｌの曝気処理槽に１０Ｌの嫌気性処理汚泥を投入し、温度３５℃、曝気風量０．３ｍ３‐Ａｉｒ／（ｍ３‐汚泥・ｍｉｎ）で、２４時間、曝気処理した。次に、サンプリングした曝気処理汚泥をアミジン系高分子凝集剤で凝集させ、ベルトプレス脱水機で脱水した。表３に試験結果を示す。
【００７３】
【表３】
2020075249.tif 000005
【００７４】
これらの試験結果から、鉄化合物注入後の嫌気性処理汚泥中の鉄濃度が１００ｍｇ／Ｌ（鉄換算）以上になるように鉄化合物を注入することによって、嫌気性処理を効率化できるとともに、ケーキ含水率を低減できることが確認できた。曝気処理槽内の汚泥のＤＯは、０．０〜０．２ｍｇ／Ｌ、ＯＲＰ（銀／塩化銀電極を基準としたＯＲＰ）は−２１０〜−３３０ｍＶであった。
【００７５】
［実施例４］
鉄化合物を注入して嫌気性処理を行い、嫌気性処理汚泥を形成させ、次に嫌気性処理汚泥を曝気処理し、曝気処理汚泥を形成させ、次に凝集剤で曝気処理汚泥を凝集させ、凝集汚泥を形成させ、最後に凝集汚泥を脱水することにより、凝集が効率化されること、脱水が効率化されることを確認するため、以下の試験を行った。試験方法は以下の通りである。
【００７６】
実施例３と同じメタン発酵処理施設（施設Ｆ２）にて、種々の食品製造廃棄物の混合物を可溶化処理した可溶化物を原料とし、鉄化合物注入後の嫌気性処理汚泥中の鉄濃度が２００ｍｇ／Ｌ（鉄換算）になるように可溶化貯槽に鉄化合物を注入し、嫌気性処理を行った。鉄化合物として、ポリ硫酸第二鉄を使用した。
【００７７】
次に、２０Ｌの曝気処理槽に１０Ｌの嫌気性処理汚泥を投入し、温度３５℃、曝気風量０．３ｍ３‐Ａｉｒ／（ｍ３‐汚泥・ｍｉｎ）で曝気処理した。曝気処理汚泥は所定の曝気時間経過後にサンプリングした。次に、サンプリングした曝気処理汚泥にアミジン系高分子凝集剤を注入して凝集させた後、ベルトプレスで脱水した。表４に試験結果を示す。
【００７８】
【表４】
2020075249.tif 000006
【００７９】
これらの試験結果から、曝気処理をしない嫌気性処理汚泥（曝気時間０ｈ）に対して、曝気処理汚泥は、ケーキ含水率を低減できること、凝集剤注入率を低減できること、及び曝気処理汚泥の凝集時の発泡現象が起こらなかったことが確認できる。曝気時間が３〜４８時間でケーキ含水率を低減でき、最終的にはケーキ含水率を８２％以下まで低減できた。曝気処理を行わない嫌気性処理汚泥は黒色であったが、３時間以上の曝気時間で嫌気性処理汚泥は褐色に変化し、曝気処理により鉄（II）が鉄（III）に酸化されたことを確認した。曝気処理槽内の汚泥のＤＯは、０．０〜０．２ｍｇ／Ｌ、銀／塩化銀電極を基準とした酸化還元電位（ＯＲＰ）は−１７０〜−３２０ｍＶであった。
【００８０】
［実施例５］
鉄化合物を注入して嫌気性処理を行い、嫌気性処理汚泥を形成させ、次に嫌気性処理汚泥を曝気処理し、曝気処理汚泥を形成させ、次に凝集剤で曝気処理汚泥を凝集させ、凝集汚泥を形成させ、最後に凝集汚泥を脱水することにより、凝集が効率化されること、脱水が効率化されることを確認するため、以下の試験を行った。実施例４とは、曝気風量を変更した。試験方法は以下の通りである。
【００８１】
実施例３及び４と同じメタン発酵処理施設（施設Ｆ２）にて、種々の食品製造廃棄物の混合物を可溶化処理した可溶化物を原料とし、鉄化合物注入後の嫌気性処理汚泥中の鉄濃度が２００ｍｇ／Ｌ（鉄換算）になるように可溶化物貯槽に鉄化合物を注入し、嫌気性処理を行った。次に、２０Ｌの曝気処理槽に１０Ｌの嫌気性処理汚泥を投入し、温度３５℃、曝気風量０．１ｍ３‐Ａｉｒ／（ｍ３‐汚泥・ｍｉｎ）で曝気処理した。曝気処理汚泥は所定の曝気時間経過後にサンプリングした。次に、サンプリングした曝気処理汚泥にアミジン系高分子凝集剤を注入して凝集させ、ベルトプレス脱水機で脱水した。表５に試験結果を示す。
【００８２】
【表５】
2020075249.tif 000007
【００８３】
これらの試験結果から、曝気処理をしない嫌気性処理汚泥（０ｈ）に対して、曝気処理汚泥は、ケーキ含水率を低減できること、凝集剤注入率を低減できること、及び曝気処理汚泥の凝集時の発泡現象が起こらなかったことが確認できる。曝気時間が３〜４８時間でケーキ含水率を低減でき、最終的にはケーキ含水率を８２％以下まで低減できた。曝気処理を行わない嫌気性処理汚泥は黒色であったが、３時間以上の曝気時間で嫌気性処理汚泥は褐色に変化し、曝気処理により鉄（II）が鉄（III）に酸化されたことを確認した。曝気処理槽内の汚泥のＤＯは、０．０〜０．１ｍｇ／Ｌ、ＯＲＰ（銀／塩化銀電極を基準としたＯＲＰ）は−２４０〜−３１０ｍＶであった。
【００８４】
実施例４及び５の結果を図１０に示す。図１０から、同じ凝集剤注入率であっても、曝気風量が多いほど、脱水ケーキの含水率が低下していることがわかる。
［実施例６］
鉄化合物を注入して嫌気性処理を行い、嫌気性処理汚泥を形成させ、次に嫌気性処理汚泥を曝気処理し、曝気処理汚泥を形成させ、次に凝集剤で曝気処理汚泥を凝集させ、凝集汚泥を形成させ、最後に凝集汚泥を脱水することにより、凝集が効率化されること、脱水が効率化されることを確認するため、以下の試験を行った。実施例３〜５では曝気処理は回分式で実施したが、実施例６では曝気処理を連続式で実施した。試験方法は以下の通りである。
【００８５】
実施例３〜５と同じメタン発酵処理施設（施設Ｆ２）にて、種々の食品製造廃棄物の混合物を可溶化処理した可溶化物を原料とし、鉄化合物注入後の嫌気性処理汚泥中の鉄濃度が２００ｍｇ／Ｌ（鉄換算）になるように可溶化貯槽に鉄化合物を注入し、嫌気性処理を行った。鉄化合物としてポリ硫酸第二鉄を使用した。
【００８６】
次に、６０ｍ３の曝気処理槽に嫌気性処理汚泥を４ｍ３／ｈで供給し、曝気処理汚泥を４ｍ３／ｈで曝気処理槽から引き抜き、凝集槽に供給した。曝気風量は０．３ｍ３‐Ａｉｒ／（ｍ３‐汚泥・ｍｉｎ）とした。曝気処理槽内の汚泥に硫酸を注入し、汚泥のｐＨを８．０〜８．２に制御した。凝集槽では、曝気処理汚泥とアミジン系高分子凝集剤を混合し、凝集汚泥を形成した。凝集汚泥はスクリュープレス脱水機で脱水した。
【００８７】
比較例として、曝気処理をしない嫌気性処理汚泥も同様な方法で凝集、脱水を行った。表６に試験結果を示す。
【００８８】
【表６】
2020075249.tif 000008
【００８９】
これらの試験結果から、曝気処理をしない嫌気性処理汚泥に対して、曝気処理汚泥では、ケーキ含水率を低減できること、凝集剤注入率を低減できること、及び曝気処理汚泥の凝集時の発泡現象が起こらなかったことが確認できる。曝気処理を行わない嫌気性処理汚泥は黒色であった。曝気処理汚泥は褐色であり、曝気処理により鉄（II）が鉄（III）に酸化されたことを確認した。曝気処理槽内の汚泥の温度は２４〜３８℃、ＤＯは０．０〜０．１ｍｇ／Ｌ、ＯＲＰ（銀／塩化銀電極を基準としたＯＲＰ）は−１７０〜−３８０ｍＶであった。
【００９０】
［実施例７］
鉄化合物を注入して嫌気性処理を行い、嫌気性処理汚泥を形成させ、次に嫌気性処理汚泥を曝気処理し、曝気処理汚泥を形成させ、次に凝集剤で曝気処理汚泥を凝集させ、凝集汚泥を形成させ、最後に凝集汚泥を脱水することにより、凝集が効率化されること、脱水が効率化されることを確認するため、以下の試験を行った。本実施例では、曝気処理汚泥のｐＨを変更し、脱水が効率化されることを確認した。
【００９１】
実施例３〜６と同じメタン発酵処理施設（施設Ｆ２）にて、種々の食品製造廃棄物の混合物を可溶化処理した可溶化物を原料とし、鉄化合物注入後の嫌気性処理汚泥中の鉄濃度が２００ｍｇ／Ｌ（鉄換算）になるように可溶化物貯槽に鉄化合物を注入し、嫌気性処理を行った。次に、２０Ｌの曝気処理槽に１０Ｌの嫌気性処理汚泥を投入し、温度３５℃、曝気風量０．１ｍ３‐Ａｉｒ／（ｍ３‐汚泥・ｍｉｎ）で、９時間、曝気処理した。次に、曝気処理汚泥に硫酸を注入し、ｐＨを調整した。アミジン系高分子凝集剤でサンプリングした曝気処理汚泥を凝集させ、ベルトプレス脱水機で脱水した。
【００９２】
比較例として、曝気処理汚泥のｐＨを調整しない汚泥に対しても、同様に試験を行った。ｐＨを調整しない汚泥のｐＨは８.６であった。表７に試験結果を示す。
【００９３】
【表７】
2020075249.tif 000009
【００９４】
これらの試験結果から、曝気処理汚泥のｐＨを調整することにより、ケーキ含水率を低減できることが確認できた。曝気処理槽内の汚泥のＤＯは、０．０〜０．１ｍｇ／Ｌ、ＯＲＰ（銀／塩化銀電極を基準としたＯＲＰ）は−２４０〜−３１０ｍＶであった。
【００９５】
［実施例８］
鉄化合物を注入して嫌気性処理を行い、嫌気性処理汚泥を形成させ、次に嫌気性処理汚泥を曝気処理し、曝気処理汚泥を形成させ、次に凝集剤で曝気処理汚泥を凝集させ、凝集汚泥を形成させ、最後に凝集汚泥を脱水することにより、凝集が効率化されること、脱水が効率化されることを確認するため、以下の試験を行った。本実施例では、非アミジン系高分子凝集剤である、ジメチルアミノエチルアクリレートの４級塩とアクリルアミドの共重合体（アクリレート系高分子凝集剤）を使用した。
【００９６】
実施例３〜７と同じメタン発酵処理施設（施設Ｆ２）にて、種々の食品製造廃棄物の混合物を可溶化処理した可溶化物を原料とし、鉄化合物注入後の嫌気性処理汚泥中の鉄濃度が２００ｍｇ／Ｌ（鉄換算）になるように可溶化物貯槽に鉄化合物を注入し、嫌気性処理を行った。次に、２０Ｌの曝気処理槽に１０Ｌの嫌気性処理汚泥を投入し、温度３５℃、曝気風量０．３ｍ３‐Ａｉｒ／（ｍ３‐汚泥・ｍｉｎ）で、２４時間、曝気処理した。次に、アクリレート系高分子凝集剤でサンプリングした曝気処理汚泥を凝集させ、ベルトプレス脱水機で脱水した。
【００９７】
比較例として、曝気処理をしない汚泥に対しても、同様に試験を行った。表８に試験結果を示す。
【００９８】
【表８】
2020075249.tif 000010
【００９９】
これらの試験結果から、アクリレート系高分子凝集剤で曝気処理汚泥を凝集させることによって、ケーキ含水率を低減できることが確認できた。曝気処理を行わない嫌気性処理汚泥は黒色であったが、２４時間以上の曝気時間で嫌気性処理汚泥は褐色に変化し、曝気処理により鉄（II）が鉄（III）に酸化されたことを確認した。曝気処理槽内の汚泥のＤＯは、０．０〜０．１ｍｇ／Ｌ、ＯＲＰ（銀／塩化銀電極を基準としたＯＲＰ）は−２５０〜−３３０ｍＶであった。
【０１００】
［実施例９］
鉄化合物を注入して嫌気性処理を行い、嫌気性処理汚泥を形成させ、次に嫌気性処理汚泥を曝気処理し、曝気処理汚泥を形成させ、次に凝集剤で曝気処理汚泥を凝集させ、凝集汚泥を形成させ、最後に凝集汚泥を脱水することにより、凝集が効率化されること、脱水が効率化されることを確認するため、以下の試験を行った。本実施例では、非アミジン系高分子凝集剤である、ジメチルアミノエチルメタクリレートの４級塩の重合体（メタクリレート系高分子凝集剤）を使用した。
【０１０１】
実施例３〜８と同じメタン発酵処理施設（施設Ｆ２）にて、種々の食品製造廃棄物の混合物を可溶化処理した可溶化物を原料とし、鉄化合物注入後の嫌気性処理汚泥中の鉄濃度が２００ｍｇ／Ｌ（鉄換算）になるように可溶化物貯槽に鉄化合物を注入し、嫌気性処理を行った。次に、２０Ｌの曝気処理槽に１０Ｌの嫌気性処理汚泥を投入し、温度３５℃、曝気風量０．３ｍ３‐Ａｉｒ／（ｍ３‐汚泥・ｍｉｎ）で、２４時間、曝気処理した。次に、メタクリレート系高分子凝集剤でサンプリングした曝気処理汚泥を凝集させ、ベルトプレス脱水機で脱水した。
【０１０２】
比較例として、曝気処理をしない汚泥に対しても、同様に試験を行った。表９に試験結果を示す。
【０１０３】
【表９】
2020075249.tif 000011
【０１０４】
これらの試験結果から、メタクリレート系高分子凝集剤で曝気処理汚泥を凝集させることによって、ケーキ含水率を低減できることが確認できた。曝気処理を行わない嫌気性処理汚泥は黒色であったが、２４時間の曝気時間で嫌気性処理汚泥は褐色に変化し、曝気処理により鉄（II）が鉄（III）に酸化されたことを確認した。曝気処理槽内の汚泥のＤＯは、０．０〜０．１ｍｇ／Ｌ、ＯＲＰ（銀／塩化銀電極を基準としたＯＲＰ）は−２５０〜−３３０ｍＶであった。
【０１０５】
［実施例１０］
鉄化合物を注入して嫌気性処理を行い、嫌気性処理汚泥を形成させ、次に嫌気性処理汚泥を曝気処理し、曝気処理汚泥を形成させ、次に凝集剤で曝気処理汚泥を凝集させ、凝集汚泥を形成させ、最後に凝集汚泥を脱水することにより、凝集が効率化されること、脱水が効率化されることを確認するため、以下の試験を行った。試験方法は以下の通りである。
【０１０６】
実施例１及び実施例２と同じメタン発酵処理施設（施設Ｆ１）にて、種々の食品製造廃棄物の混合物を可溶化処理した可溶化物を原料とし、鉄化合物を注入した後の嫌気性処理汚泥中の鉄濃度が２００ｍｇ／Ｌ（鉄換算）になるように可溶化貯槽に鉄化合物を注入し、嫌気性処理を行った。鉄化合物として、ポリ硫酸第二鉄を使用した。実施例３と同じメタン発酵処理施設（施設Ｆ２）でも同様に嫌気性処理を行った。
【０１０７】
曝気処理には、メタン発酵処理施設Ｆ１で採取した嫌気性処理汚泥（汚泥Ａ）、メタン発酵処理施設Ｆ２で異なる日時に採取した複数の嫌気性処理汚泥（汚泥Ｂ、汚泥Ｃ、汚泥Ｄ）を使用した。また、比較例として、下水処理場Ｓ１から採取した嫌気性処理汚泥（汚泥Ｅ）、下水処理場Ｓ２から採取した嫌気性処理汚泥（汚泥Ｆ）を使用した。
【０１０８】
曝気処理では、２０Ｌの曝気処理槽に１０Ｌの嫌気性処理汚泥を投入し、温度３５℃で曝気した。曝気処理汚泥をサンプリングし、高分子凝集剤を注入して凝集させた後、ベルトプレス脱水機で脱水した。
【０１０９】
各汚泥の性状、曝気処理条件、脱水条件及びケーキ含水率を表１０に示す。ＴＳ及びＳＳの分析はＪＩＳ  Ｋ−０１０２に準拠し、粘度はＢ型回転粘度計を使用し、３５℃、６０ｒｐｍで測定した。
【０１１０】
【表１０】
2020075249.tif 000012
【０１１１】
これらの結果から、ＴＳ濃度が２５ｇ／Ｌ以上のＴＳと、該ＴＳ濃度よりも５ｇ／Ｌ以上低いＳＳ濃度とを有する嫌気性処理汚泥を曝気処理することにより、ケーキ含水率を低減できることを確認した。
【図１】
2020075249.tif 000013
【図２】
2020075249.tif 000014
【図３】
2020075249.tif 000015
【図４】
2020075249.tif 000016
【図５】
2020075249.tif 000017
【図６】
2020075249.tif 000018
【図７】
2020075249.tif 000019
【図８】
2020075249.tif 000020
【図９】
2020075249.tif 000021
【図１０】
2020075249.tif 000022