(57)【要約】【課題】硫黄化合物を含む有機性排水をメタン発酵する嫌気処理において、酸素含有ガスの供給により硫化水素の発生を抑制するに当たり、供給した酸素含有ガス中の窒素ガスや酸素ガスのバイオガスへの混入を防止して、ガス燃料としての価値が高く、爆発の危険性の問題のないバイオガスを得る。【解決手段】ガス透過膜を介して酸素含有ガス中の酸素を溶存酸素として水中に溶解させる。ガス透過膜を介して水側と酸素含有ガスとで、酸素の溶解に必要な大きな酸素濃度差を得ることができ、酸素を効率良く水側に移行させて溶解させることができ、バイオガス中への窒素ガスの混入を防止することができる。溶存酸素は反応槽内の高濃度の嫌気性微生物に消費され、バイオガスへの酸素の混入も防止される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
硫黄化合物を含む有機性排水をメタン発酵する反応工程と、該反応工程における硫化水素の発生を抑制するために酸素含有ガスを該反応工程に供給する酸素含有ガス供給工程とを有する嫌気処理方法において、
該酸素含有ガス供給工程が、ガス透過膜を介して酸素含有ガス中の酸素を溶存酸素として水中に溶解させる工程であることを特徴とする嫌気処理方法。
【請求項２】
請求項１において、該反応工程から排出される処理水を循環水として該反応工程に循環する循環工程を有し、前記酸素含有ガス供給工程は、該循環水に前記ガス透過膜を介して酸素含有ガスを供給する工程であることを特徴とする嫌気処理方法。
【請求項３】
請求項１において、前記反応工程に導入される水のｐＨを調整するｐＨ調整工程を有し、前記酸素含有ガス供給工程は、該ｐＨ調整工程のｐＨ調整水に前記ガス透過膜を介して酸素含有ガスを供給する工程であることを特徴とする嫌気処理方法。
【請求項４】
硫黄化合物を含む有機性排水をメタン発酵する反応槽と、該反応槽における硫化水素の発生を抑制するために酸素含有ガスを該反応槽に供給する酸素含有ガス供給手段とを有する嫌気処理装置において、
該酸素含有ガス供給手段が、酸素含有ガス中の酸素を溶存酸素として水中に溶解させるガス透過膜を含むことを特徴とする嫌気処理装置。
【請求項５】
請求項４において、該反応槽から排出される処理水を循環水として該反応槽に循環する循環手段を有し、前記酸素含有ガス供給手段は、該循環手段に設けられていることを特徴とする嫌気処理装置。
【請求項６】
請求項４において、前記反応槽に導入される水のｐＨを調整するｐＨ調整槽を有し、前記酸素含有ガス供給手段は、該ｐＨ調整槽又は該ｐＨ調整槽から水を抜き出す抜き出しラインに設けられていることを特徴とする嫌気処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は有機性排水を嫌気処理する方法及び装置に係り、特に有機性排水中に硫黄化合物が含まれる場合において、嫌気処理時の硫化水素の発生を抑制する嫌気処理方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機性排水の処理方法として、嫌気性微生物の働きを利用した嫌気処理は、下水、産業排水等の各種の有機性排水の処理に広く利用されている。有機性排水の嫌気処理では、メタン発酵で発生するメタンガスを含むバイオガスをエネルギー源として有効利用することができる。
【０００３】
特に高濃度排水に対しては、高密度で沈降性の大きいグラニュール汚泥を形成し、溶解性ＢＯＤを含む有機性排水を上向流通液して、スラッジブランケットを形成した状態で接触させて高負荷高速処理を行うＵＡＳＢ（Upflow  Anaerobic  Sludge  Blanket：上向流嫌気性スラッジブランケット）方式による処理が採用されている。この方法は、消化速度の遅い固形有機物を分離して別途処理し、消化速度の速い溶解性有機物のみを、嫌気性微生物密度の高いグラニュール汚泥を用いる嫌気処理によって高負荷で高速処理する方法である。また、このＵＡＳＢを更に発展させたものとして、高さの高い反応槽を用いて更に高流速で有機性排水を通液し、スラッジブランケットを高展開率で展開して、更なる高負荷で嫌気処理を行うＥＧＳＢ（Expanded  Granule  Sludge  Blanket）も行われている。
【０００４】
嫌気処理においては、被処理排水中に硫黄化合物が含まれる場合、生物分解の最終産物として硫化水素が発生する。硫化水素はバイオガスの利用機器（ボイラー、発電機等）において腐食問題を引き起こすため、ガス利用に際しては除去する必要がある。
【０００５】
従来、硫化水素の処理方法としては、
(1)  鉄を含んだ固定化剤を用いて硫化鉄として吸着させて処理する方法
(2)  スクラバーにより硫化水素を水側へ移行させた後、硫黄酸化細菌の働きにより酸化して除去する方法
(3)  アルカリ性の液によりスクラバーで硫化水素を吸収除去する方法
等が実施されているが、いずれの方法も次のような問題点がある。
【０００６】
(1)の方法では鉄含有固定化剤の吸着能力が破過した時には固定化剤を交換する必要があり、その都度大量の廃棄物が発生する。
(2)の方法では、硫黄の酸化に動力が必要であり、硫酸まで酸化する場合には酸素を供給するための動力が膨大となり、単体硫黄として硫黄分を除去する場合には発生する硫黄汚泥の処分が問題となる。
(3)の方法では、大量の薬品が必要となり、また、処理後の硫酸塩処理も問題となっている。
【０００７】
上記課題を解決する方法として、嫌気処理で発生した硫化水素を処理するのではなく、嫌気処理における硫化水素の発生自体を抑制しようとする方法が検討されており、特許文献１〜３においては、嫌気反応槽に空気等の酸素含有ガスをガス供給管により供給して硫化水素の発生を抑制する方法が提案されている。この方法であれば、嫌気反応槽に酸素含有ガスを供給することで、硫酸還元を抑制し、硫化水素の発生量を削減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭６０−９９３９３号公報
【特許文献２】特開２００３−１３６０８９号公報
【特許文献３】特許第３９９６２８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
嫌気反応槽に、空気等の酸素含有ガスをガス供給管により供給する従来法では、例えば酸素含有ガスとして空気を用いた場合、バイオガス中に窒素ガスが混入してガス燃料としての価値が低下してしまったり、気体状の酸素が可燃性のバイオガス中に混入した状態となるため爆発の危険性があるといった問題がある。
【００１０】
本発明は上記従来の問題点を解決し、酸素含有ガスの供給により嫌気処理での硫化水素の発生を抑制するに当たり、供給した酸素含有ガス中の窒素ガスや酸素ガスのバイオガスへの混入を防止して、ガス燃料としての価値の高い、また、爆発の危険性の問題のないバイオガスを得る嫌気処理方法及び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】
【００１１】
本発明者は上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、ガス透過膜を用いて、酸素含有ガス中の酸素を溶存酸素として水中に選択的に溶解させることにより、バイオガス中への窒素ガスや気体状酸素の混入を防止することができることを見出した。
【００１２】
本発明はこのような知見に基いて達成されたものであり、以下を要旨とする。
【００１３】
本発明（請求項１）の嫌気処理方法は、硫黄化合物を含む有機性排水をメタン発酵する反応工程と、該反応工程における硫化水素の発生を抑制するために酸素含有ガスを該反応工程に供給する酸素含有ガス供給工程とを有する嫌気処理方法において、該酸素含有ガス供給工程が、ガス透過膜を介して酸素含有ガス中の酸素を溶存酸素として水中に溶解させる工程であることを特徴とする。
【００１４】
請求項２の嫌気処理方法は、請求項１において、該反応工程から排出される処理水を循環水として該反応工程に循環する循環工程を有し、前記酸素含有ガス供給工程は、該循環水に前記ガス透過膜を介して酸素含有ガスを供給する工程であることを特徴とする。
【００１５】
請求項３の嫌気処理方法は、請求項１において、前記反応工程に導入される水のｐＨを調整するｐＨ調整工程を有し、前記酸素含有ガス供給工程は、該ｐＨ調整工程のｐＨ調整水に前記ガス透過膜を介して酸素含有ガスを供給する工程であることを特徴とする。
【００１６】
本発明（請求項４）の嫌気処理装置は、硫黄化合物を含む有機性排水をメタン発酵する反応槽と、該反応槽における硫化水素の発生を抑制するために酸素含有ガスを該反応槽に供給する酸素含有ガス供給手段とを有する嫌気処理装置において、該酸素含有ガス供給手段が、酸素含有ガス中の酸素を溶存酸素として水中に溶解させるガス透過膜を含むことを特徴とする。
【００１７】
請求項５の嫌気処理装置は、該反応槽から排出される処理水を循環水として該反応槽に循環する循環手段を有し、前記酸素含有ガス供給手段は、該循環手段に設けられていることを特徴とする。
【００１８】
請求項６の嫌気処理装置は、請求項４において、前記反応槽に導入される水のｐＨを調整するｐＨ調整槽を有し、前記酸素含有ガス供給手段は、該ｐＨ調整槽又は該ｐＨ調整槽から水を抜き出す抜き出しラインに設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、酸素を嫌気反応工程の水に溶存酸素として溶解させることにより、硫酸還元菌の活動を抑えて、硫化水素の発生を抑制することができる。この酸素による硫化水素の発生抑制の作用機構の詳細は明らかではないが、溶存酸素により水のＯＲＰ（酸化還元電位）がプラス側（酸化性側）へシフトし、この結果、硫酸還元菌が阻害を受けて硫化水素の発生が抑制されるものと推定される。
【００２０】
この酸素の溶解に当たり、本発明では、ガス透過膜を用いることから、酸素含有ガス中の酸素が効率的に水中に溶解する。即ち、嫌気処理系内（即ち、嫌気反応槽内）は完全嫌気状態であるため、この嫌気処理系内の水の溶存酸素濃度は非常に低い。このため、嫌気処理系内の水に対してガス透過膜を介して酸素含有ガスを加圧供給した場合、ガス透過膜を介して水側と酸素含有ガス側とで、酸素の溶解に必要な大きな酸素濃度差を得ることができ、好気処理の場合に比べて、酸素を効率良く水側に移行させて溶解させることができる。従って、酸素含有ガスとして空気を用いた場合であっても、空気中の酸素を選択的に溶解させることができ、バイオガス中への窒素ガスの混入を防止することができる。また、溶存酸素は、反応装置内に存在する高濃度の嫌気性微生物の働きにより消費されることから、バイオガスへの酸素の混入の問題も解決される。
【００２１】
この結果、酸素含有ガスの供給により嫌気処理での硫化水素の発生を抑制するに当たり、供給した酸素含有ガス中の窒素ガスや酸素ガスのバイオガスへの混入を防止して、ガス燃料としての価値の高い、また、爆発の危険性の問題のないバイオガスを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の嫌気処理装置の実施の形態の一例を示す系統図である。
【図２】本発明の嫌気処理装置の実施の形態の他の例を示す図である。
【図３】本発明の嫌気処理装置の実施の形態の別の例を示す図である。
【図４】嫌気反応槽の流入ＳＯ４濃度（流入水のＳＯ４イオン濃度）と流出ＳＯ４濃度（流出水のＳＯ４イオン濃度）の経時変化を示すグラフであり、（ａ）図は実施例１の結果を示し、（ｂ）図は比較例１の結果を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に本発明の嫌気処理方法及び装置の実施の形態を詳細に説明する。
【００２４】
［有機性排水］
本発明において処理対象となる有機性排水（原水）は、嫌気処理を行うことにより処理可能な有機物を含む液であって、硫黄化合物を含む液である。硫黄化合物としては硫酸イオンを有する化合物が代表として挙げられるが、その他の硫黄化合物も含まれる。
【００２５】
具体的には、発酵廃液等で硫酸を用いてｐＨ調整を行った場合に排出される廃液が挙げられ、このような廃液では、硫酸イオン濃度が１００ｍｇ／Ｌ以上、例えば５００〜３０００ｍｇ／Ｌと非常に高くなる場合がある。
【００２６】
従来、こういった排水は生物分解性の高い排水であっても嫌気処理の適用が難しいとされ、好気処理を行う場合が多かった。また、生物脱硫技術と組み合わせて嫌気処理を適用した場合には、硫黄酸化に必要な曝気動力や廃棄物として発生する硫黄汚泥の処分が問題となっていた。
本発明では、このような硫酸含有廃液であっても硫化水素の発生を抑制した嫌気処理を行うことができる。
また、原水となる有機性排水の有機物濃度としては通常ＣＯＤＣｒ５００〜３０，０００ｍｇ／Ｌ、好ましくは１，０００〜２０，０００ｍｇ／Ｌである。
【００２７】
［嫌気処理装置］
本発明で用いる嫌気処理装置としては特に制限はなく、従来公知の嫌気処理装置のいずれにも適用可能である。後述の装置構成例の説明では、グラニュール汚泥を保持する反応槽を例示するが、分散汚泥、担体、グラニュール等、汚泥保持の方式や装置形式が異なっていても、同様の効果を得ることができる。
【００２８】
グラニュール汚泥を保持する反応槽には、原水を導入する給液路と、処理水を排出する処理水排出路を接続する。反応槽は原水とグラニュール汚泥とを接触させる構造とされるが、ＵＡＳＢ、ＥＧＳＢのように原水給液路を反応槽の下部に、処理水排出路を反応槽の上部に連絡し、原水を上向流で通液してグラニュール汚泥を展開させてスラッジブランケットを形成するものが、被処理液とグラニュール汚泥との接触効率が高く、好ましい。この場合、反応槽上部に気液固分離装置を設け、ガス取出路を頂部に連絡することができる。
【００２９】
［嫌気処理条件］
本発明において、嫌気処理条件にも特に制限はなく、通常の処理条件を採用することができる。
例えば、ＵＡＳＢ反応槽の場合、グラニュール汚泥の平均粒径０．５〜３．０ｍｍ、好ましくは０．８〜１．５ｍｍ、汚泥負荷は０．１〜１．０ｋｇ−ＣＯＤＣｒ／ｋｇ−ＶＳＳ／ｄａｙ、好ましくは０．２〜０．６ｋｇ−ＣＯＤＣｒ／ｋｇ−ＶＳＳ／ｄａｙ、原水の上向流速０．３〜１．５ｍ／ｈｒ、好ましく０．５〜１．０ｍ／ｈｒとすることができる。
【００３０】
ＥＧＳＢ反応槽の場合は、グラニュール汚泥の平均粒径０．５〜３．０ｍｍ、好ましくは１．０〜１．５ｍｍ、汚泥負荷は０．１〜１．０ｋｇ−ＣＯＤＣｒ／ｋｇ−ＶＳＳ／ｄａｙ、好ましくは０．２〜０．７ｋｇ−ＣＯＤＣｒ／ｋｇ−ＶＳＳ／ｄａｙ、原水の上向流速３〜１０ｍ／ｈｒ、好ましく２〜５ｍ／ｈｒとすることができる。
【００３１】
なお、自己造粒体であるグラニュールの代わりに担体を用いても良く、この場合の処理条件も、通常の条件を採用することができる。
【００３２】
原水の有機物濃度は、前述の如くＣＯＤＣｒ５００〜３０，０００ｍｇ／Ｌ、好ましくは１０００〜２０，０００ｍｇ／Ｌが適当であるが、嫌気反応槽の負荷としては、５〜３０ｋｇ−ＣＯＤＣｒ／ｍ３／ｄａｙ、好ましくは８〜２０ｋｇ−ＣＯＤＣｒ／ｍ３／ｄａｙ、反応槽内の温度は２５〜４０℃、好ましくは３０〜３８℃、流入水ｐＨは７．０〜８．０とすることが適当である。
【００３３】
［ガス透過膜］
ガス透過膜としては、酸素等のガスは通過するが、水が通過しない膜であれば良く、例えば、ポリイミド系、ポリスルフォン系、ポリオレフィン等がある。また、膜形式についても特に制限はなく、平膜、中空糸、スパイラル等、あらゆる形式のものが使用可能であるが、機器容積に対する膜表面積の割合が高い中空糸膜モジュールが適している。
【００３４】
ガス透過膜モジュールのガス透過膜で仕切られた液側に、酸素を溶解させる液を導入し、ガス側に空気等の酸素含有ガスを加圧導入すると、加圧された酸素含有ガスがガス透過膜を透過して液側へ移行する。その際、嫌気処理系内の水は嫌気状態にあり、溶存酸素濃度は非常に低くなっていることから、酸素の溶解に必要な濃度差が十分あり、効率よく酸素を溶解させることができる。
【００３５】
ガス透過膜モジュールへの通水条件、酸素含有ガスの加圧条件等には特に制限はなく、用いるガス透過膜モジュールの設定条件で良い。また、ガス透過膜により溶解させる溶存酸素濃度は、硫酸還元の抑制で硫化水素の生成が防止し得る程度であれば良く、特に制限はないが、通常、嫌気反応槽の流入水の溶存酸素濃度として０．０１〜０．１ｍｇ／Ｌ程度とすることが好ましい。この酸素濃度が低過ぎると硫化水素の生成を十分に抑制することができず、多過ぎると好気処理を阻害する恐れがある。
【００３６】
［酸素の供給］
ガス透過膜により酸素含有ガスを供給する水は、酸素含有ガスが供給された後、嫌気反応槽内に流入することによって、嫌気反応槽内に溶存酸素を供給し得る水であれば良く、特に制限はないが、反応槽から流出した処理水の一部を循環水として循環させる嫌気処理装置において、例えば次のようにして、酸素含有ガスを供給する方法が挙げられる。
【００３７】
（１）  循環水の循環配管にガス透過膜モジュールを設け、循環水に酸素含有ガスを供給する。
【００３８】
（２）  循環配管から分岐して循環水の一部を抜き出し、抜き出した循環水をガス透過膜モジュールに通水して酸素含有ガスを供給し、再度循環配管に戻す。
【００３９】
（３）  循環配管に循環槽が設けられている場合、循環槽内の液にガス透過膜により酸素含有ガスを供給する。具体的には、循環槽内にガス透過膜モジュールを浸漬設置する。或いは、循環槽内の液を抜き出してガス透過膜モジュールに送給し、ガス透過膜モジュールを通過した液を循環槽又は反応槽に戻す。
【００４０】
（４）  循環水の一部又は全部をｐＨ調整槽に送給してｐＨ調整し、ｐＨ調整水を反応槽に戻す場合において、ｐＨ調整槽内の液にガス透過膜により酸素含有ガスを供給する。具体的には、ｐＨ調整槽内にガス透過膜モジュールを浸漬設置する。或いは、ｐＨ調整槽内の液を抜き出してガス透過膜モジュールに送給し、ガス透過膜モジュールを通過した液をｐＨ調整槽又は反応槽に戻す。
【００４１】
その他、反応槽内の液を抜き出してガス透過膜モジュールに送給し、ガス透過膜モジュールを通過した液を反応槽に戻す方法であっても良く、また、嫌気処理装置が酸生成槽とメタン発酵槽との二相式である場合、酸生成槽からメタン発酵槽に送給される液の一部又は全部をガス透過膜モジュールに通水した後、メタン発酵槽に送給しても良く、酸生成槽内の液の一部を抜き出してガス透過膜モジュールに通水した後、酸生成槽に戻しても良い。
【００４２】
なお、ガス透過膜により酸素を選択的に液側へ移行させるためには、液側とガス側とで十分な酸素濃度差があることが重要である。そのため、ガス透過膜により酸素含有ガスを供給する液は、嫌気条件となっていることが好ましく、従って、嫌気処理装置に導入される前の原水よりも、嫌気処理された水が好ましい。ただし、前述の循環槽やｐＨ調整槽のように、嫌気反応槽の処理水が流入する槽に、原水を導入する場合、これらの槽には嫌気条件の嫌気処理水も流入するため、これらの槽内の液にガス透過膜により酸素含有ガスを供給する場合は、十分な酸素を溶解することができる。
【００４３】
［装置構成例］
以下に図面を参照して本発明の嫌気処理装置の具体的な構成例を説明するが、本発明の嫌気処理装置は何ら、図示のものに限定されるものではない。
図１〜３は本発明の嫌気処理装置の実施の形態を示す構成図であり、図中、同一機能を奏する部材には同一符号を付してある。
【００４４】
＜構成例１＞
図１の嫌気処理装置は、内部にグラニュール汚泥を保持するＵＡＳＢ又はＥＧＳＢ方式の嫌気反応槽１と、ｐＨ調整槽２、処理水槽３及びガス透過膜モジュール１０を有する。ｐＨ調整槽２と処理水槽３とは、大型の密閉された槽体４内に仕切板５を介して設けられており、仕切板５の下部が開放されていることによりｐＨ調整槽２と処理水槽３とが連通している。
ｐＨ調整槽２には、ｐＨ計２Ａと連動するｐＨ調整剤の添加装置２Ｂが設けられている。６は嫌気反応槽１内に設けられた気液固分離装置である。
【００４５】
原水は配管１１よりｐＨ調整槽２に導入され、循環配管１２及び処理水槽３から仕切板５の下部連通口を経て流入した循環水（嫌気処理水）と共にｐＨ調整された後、ポンプＰ１を有する配管１３を経て嫌気反応槽１の散水配管１４より槽内に導入される。嫌気反応槽１に導入された水は、嫌気反応槽１内を上向流で流れ、グラニュール汚泥を展開させてこの間に嫌気処理される。嫌気処理で発生したバイオガスは、嫌気反応槽１上部の気液固分離装置６より配管１５を経て抜き出される。
【００４６】
一方、嫌気処理水は配管１２より処理水槽３に送給されるが、この実施の形態では、この処理水配管（循環配管）１２から、嫌気処理水の一部を抜き出してガス透過膜モジュール１０に送給するポンプＰ２を有する配管１６と、ガス透過膜モジュール１０を流通した水を配管１２に戻す配管１７が設けられており、嫌気処理水の一部は、ガス透過膜モジュール１０において、配管１８からの空気が供給され溶存酸素が溶解された後、処理水槽３に送給されるように構成されている。このガス透過膜モジュール１０では、完全嫌気条件の嫌気処理水が導入されることから、その大きな酸素濃度差で、空気中の酸素を効率的に嫌気処理水に溶解させることができる。
【００４７】
配管１２より処理水槽３に送給された嫌気処理水は、一部がガス透過膜モジュール１０において溶存酸素が溶解されたものであり、その一部は配管１９より処理水として取り出され、残部はｐＨ調整槽２を経て原水と共に嫌気反応槽１に循環される。
【００４８】
この装置では、ガス透過膜モジュール１０で溶存酸素が溶解された水が処理水槽３及びｐＨ調整槽２を経て嫌気反応槽１に導入されることにより、嫌気反応槽１において、硫黄化合物の還元による硫化水素の生成が抑制される。
【００４９】
＜構成例２＞
図２の嫌気処理装置は、配管１２から嫌気処理水の一部を抜き出す代りにｐＨ調整槽２から槽内液を抜き出して、ガス透過膜モジュール１０により溶存酸素を溶解させ、再度ｐＨ調整槽２に戻すようにした点が、図１に示す装置と異なり、その他は同様の構成とされており、同様に嫌気処理が行われる。この装置にあっても、ｐＨ調整槽２内の液に溶存酸素が溶解されることにより、これが嫌気処理槽１に導入され、嫌気反応槽１において、硫黄化合物の還元による硫化水素の生成が抑制される。
【００５０】
＜構成例３＞
図３の嫌気処理装置は、ｐＨ調整槽２及び処理水槽３を設けず、ｐＨ調整槽を兼ねた循環槽７を設けた点が図１に示す装置と異なる。７ＡはｐＨ計、７ＢはｐＨ計７Ａと連動するｐＨ調整剤の添加装置である。
【００５１】
この装置では、原水はポンプＰ３により、配管１１を経て循環配管１２に導入され、循環水と共にｐＨ調整循環槽７でｐＨ調整された後、配管１３を経て、嫌気反応槽１に導入される。嫌気反応槽１に導入された水は、嫌気反応槽１内を上向流で流れ、グラニュール汚泥を展開させてこの間に嫌気処理される。嫌気処理で発生したバイオガスは、嫌気反応槽１上部の気液固分離装置６より配管１５を経て抜き出される。
【００５２】
一方、嫌気処理水の一部は、配管１２より循環され、残部は処理水として配管１９より系外へ排出される。
【００５３】
この装置では、配管１２の循環水の一部を抜き出してガス透過膜モジュール１０に送給するポンプＰ２を有する配管１６と、ガス透過膜モジュール１０を流通した水を配管１２に戻す配管１７が設けられており、循環水の一部に、ガス透過膜モジュール１０において配管１８からの空気が供給され溶存酸素が溶解された後、ｐＨ調整循環槽７に送給されるように構成されている。
【００５４】
この装置においても、ガス透過膜モジュール１０で溶存酸素が溶解された循環水が、原水と共にｐＨ調整循環槽７を経て嫌気反応槽１に導入されることにより、嫌気反応槽１において、硫黄化合物の還元による硫化水素の生成が抑制される。
【００５５】
上記いずれの構成例においても、ガス透過膜を用いて酸素含有ガスの供給を行うことから、酸素含有ガス中の酸素ガスが効率的に溶解させることができ、バイオガスへのガス状の酸素、窒素ガスの混入を防止すると共に、溶存酸素を嫌気反応槽１内の微生物に消費させることで、バイオガス中への酸素の混入も防止することができる。
【実施例】
【００５６】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００５７】
［実施例１］
メタノールをＣＯＤＣｒ濃度として２５００ｍｇ／Ｌ、野菜エキスと肉エキスの１：１混合基質をＣＯＤＣｒ濃度として３０ｍｇ／Ｌ含む合成排水に、Ｎ源及びＳ源として（ＮＨ４）２ＳＯ４を２００ｍｇ／Ｌ（Ｎとして４２．４ｍｇ／Ｌ、Ｓとして４８．５ｍｇ／Ｌ、ＳＯ４として１４５．５ｍｇ／Ｌ）、Ｐ源としてＫＨ２ＰＯ４を５ｍｇ−Ｐ／Ｌ添加した合成排水を原水として、図３に示すＵＡＳＢ反応槽１に通水して嫌気処理を行った。このＵＡＳＢ反応槽１は、内径６ｃｍ、高さ約１．２ｍ、グラニュール汚泥部分を除く容量３Ｌ（グラニュール汚泥を含めると４Ｌ）の小型反応槽であり、グラニュール汚泥としては、化学工場のＵＡＳＢ反応槽から採取したもので、メタノール基質に馴化した状態のものを使用した。
【００５８】
通水条件はＣＯＤＣｒ負荷として１０ｇ−ＣＯＤＣｒ／Ｌ／ｄａｙ、汚泥負荷として０．４〜０．７ｇ−ＣＯＤＣｒ／ｇ−ＶＳＳ／ｄａｙ、上昇流速は３ｍ／ｈｒとし、グラニュール汚泥の粒径１〜３ｍｍ、温度３０〜３５℃、ｐＨ調整循環槽７での設定ｐＨ７．０で運転を行った。
【００５９】
ガス透過膜モジュール１０としては（材質：ポリスルフォン、膜形式：中空糸、膜サイズ：直径１ｍｍ，長さ１ｍのものを１００本）を用い、反応槽１から排出される処理水の一部１５０ｍＬ／ｍｉｎを循環する循環配管１２から、循環水の一部を分岐させて取り出し、このガス透過膜モジュール１０に１Ｌ／ｍｉｎで循環通水し、酸素含有ガスとして空気を０．１ＭＰａで加圧供給して酸素を溶解させた後、循環槽７を経て反応槽１の下部に循環させた。
【００６０】
［比較例１］
実施例１において、循環水への酸素の供給を行わなかったこと以外は同様にして嫌気処理を行った。
【００６１】
その結果、実施例１及び比較例１ともに、ＣＯＤＣｒ除去率９０％程度と良好な嫌気処理が行われた。
【００６２】
各例における反応槽の流入ＳＯ４濃度（流入水のＳＯ４イオン濃度）と流出ＳＯ４濃度（流出水のＳＯ４イオン濃度）の経時変化を調べ、結果を図４（ａ）、（ｂ）に示した。
即ち、原水中のＳ源は（ＮＨ４）２ＳＯ４として流入するため、このＳＯ４濃度の変化を調べることにより、反応槽内で硫酸還元が起きているか否かを確認することができる。
実施例１では、図４（ａ）に示されるように流入ＳＯ４濃度も流出ＳＯ４濃度も殆ど差がなく、硫酸還元抑制されていること、即ち、バイオガス中に硫化水素の混入がないことが確認された。
一方、比較例１では、図４（ｂ）に示されるように、流入ＳＯ４濃度に対して流出ＳＯ４濃度が低く、硫酸還元により、バイオガス中への硫化水素の混入の問題があることが分かる。
【００６３】
なお、実施例１と比較例１とで、得られるバイオガス組成に差異はなく、ガス透過膜を用いた場合には、バイオガスへの窒素ガス及び酸素ガスの混入を防止することができることが確認された。
【００６４】
［比較例２］
実施例１において、ガス透過膜モジュールの代りに、反応槽１に散気管を設け、実施例１におけると同等の硫酸還元抑制効果が得られる程度に、反応槽に直接空気の供給を行ったこと以外は同様にして嫌気処理を行った。
【００６５】
この比較例２と実施例１とで得られるバイオガスの成分組成をガスクロマトグラフにより調べ、結果を表１に示した。
【００６６】
【表１】
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【００６７】
表１より、従来法では、バイオガスへの窒素ガス及び酸素ガスの混入の問題があるが、ガス透過膜を用いることにより、バイオガス中への窒素ガス及び酸素ガスの混入を防止することができることが分かる。
【符号の説明】
【００６８】
１  嫌気反応槽
２  ｐＨ調整槽
３  処理水槽
４  槽体
５  仕切板
６  気液固分離装置
７  ｐＨ調整循環槽
１０  ガス透過膜モジュール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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