(57)【要約】【課題】バイオガス発生量を増加させることが可能な有機物含有排水の処理方法を提供する。【解決手段】本実施形態の有機物含有水の処理方法は、有機物を含有する排水に対して生物処理を行う前に、膜ろ過装置１０において、前記排水を中空糸膜２２に通水し、透過水と前記有機物を含む濃縮水とに分離し、嫌気性生物処理槽１２において、前記有機物を含む濃縮水を嫌気性下で生物処理することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機物を含有する排水に対して生物処理を行う前に、前記排水をろ過膜に通水し、透過水と前記有機物を含む濃縮水とに分離する膜ろ過工程と、
前記有機物を含む濃縮水を嫌気性下で生物処理する嫌気性生物処理工程と、を有することを特徴とする有機物含有排水の処理方法。
【請求項２】
前記膜ろ過工程における濃縮倍率は、５０倍以上であることを特徴とする請求項１に記載の有機物含有排水の処理方法。
【請求項３】
前記濃縮水中の有機物量は、前記有機物を含有する排水中の有機物量の７５％以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機物含有排水の処理方法。
【請求項４】
前記膜ろ過工程を複数段で行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載有機物含有排水の処理方法。
【請求項５】
前記膜ろ過工程では、１段目の膜ろ過における濃縮倍率を２段目の膜ろ過における濃縮倍率より高くすることを特徴とする請求項４に記載の有機物含有排水の処理方法。
【請求項６】
前記膜ろ過工程では、２段目の膜ろ過における濃縮倍率を１段目の膜ろ過における濃縮倍率より高くすることを特徴とする請求項４に記載の有機物含有排水の処理方法。
【請求項７】
前記膜ろ過工程では、ろ過膜の透過水流速（ｍ／ｄ）を後段に行くほど低くすることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載の有機物含有排水の処理方法。
【請求項８】
前記膜ろ過工程中又は後に、前記ろ過膜の膜面を振動させることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の有機物含有排水の処理方法。
【請求項９】
有機物を含有する排水に対して生物処理を行う前に、前記排水をろ過膜に通水し、透過水と前記有機物を含む濃縮水とに分離する膜ろ過手段と、
前記有機物を含む濃縮水を嫌気性下で生物処理する嫌気性生物処理手段と、を有することを特徴とする有機物含有排水の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機物含有排水の処理方法及び処理装置の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、下水などの有機物含有排水の処理方法では、標準活性汚泥法等の好気性生物処理をおこなった後、生成した汚泥を回収して、嫌気性下でメタン発酵を行う嫌気性生物処理を行っていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
嫌気性生物処理で発生するメタンガス等のバイオガスは、エネルギー源として利用可能である。そのため、例えば、比較的大規模な下水処理場では、嫌気処理で発生したバイオガスを回収し、回収したバイオガスから電力等のエネルギーに変換して利用することが検討されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１０３４８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の方法では、前段の好気性生物処理工程において、排水中の多くの有機物が分解されるため、後段の嫌気性生物処理工程へ送られる有機物量が低下し、嫌気性生物処理工程で発生するバイオガス量も低下してしまう。ひいてはバイオガスからエネルギーとして回収できるエネルギー量も低下してしまう。
【０００６】
そこで、本発明は、バイオガス発生量を増加させることが可能な有機物含有排水の処理方法及び処理装置を提供することを目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の有機物含有排水の処理方法は、有機物を含有する排水に対して生物処理を行う前に、前記排水をろ過膜に通水し、透過水と前記有機物を含む濃縮水とに分離する膜ろ過工程と、前記有機物を含む濃縮水を嫌気性下で生物処理する嫌気性生物処理工程と、を有することを特徴とする。
【０００８】
また、前記有機物含有排水の処理方法において、前記膜ろ過工程における濃縮倍率は、５０倍以上であることが好ましい。
【０００９】
また、前記有機物含有排水の処理方法において、前記濃縮水中の有機物量は、前記有機物を含有する排水中の有機物量の７５％以上であることが好ましい。
【００１０】
また、前記有機物含有排水の処理方法において、前記膜ろ過工程を複数段で行うことが好ましい。
【００１１】
また、前記有機物含有排水の処理方法において、前記膜ろ過工程では、１段目の膜ろ過における濃縮倍率を２段目の膜ろ過における濃縮倍率より高くすることが好ましい。
【００１２】
また、前記有機物含有排水の処理方法において、前記膜ろ過工程では、２段目の膜ろ過における濃縮倍率を１段目の膜ろ過における濃縮倍率より高くすることが好ましい。
【００１３】
また、前記有機物含有排水の処理方法において、前記膜ろ過工程では、ろ過膜の透過水流速（ｍ／ｄ）を後段に行くほど低くすることが好ましい。
【００１４】
また、前記有機物含有排水の処理方法において、前記膜ろ過工程中又は後に、前記ろ過膜の膜面を振動させることが好ましい。
【００１５】
また、本発明の有機物含有排水の処理装置は、有機物を含有する排水に対して生物処理を行う前に、前記排水をろ過膜に通水し、透過水と前記有機物を含む濃縮水とに分離する膜ろ過手段と、前記有機物を含む濃縮水を嫌気性下で生物処理する嫌気性生物処理手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、バイオガス発生量を増加させることが可能な有機物含有排水の処理方法及び処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係るアミン含有排水の処理装置の構成の一例を示す模式図である。
【図２】膜ろ過モジュールの構成の他の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の実施の形態について以下説明する。本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。
【００１９】
図１は、本発明の実施形態に係る有機物含有排水の処理装置の構成の一例を示す模式図である。図１に示す排水処理装置１は、膜ろ過装置１０、嫌気性生物処理槽１２を備えている。図１に示す膜ろ過装置１０は、３つの膜ろ過モジュール（１４，１６，１８）を備えている。膜ろ過モジュール（１４，１６，１８）は、例えば、密閉型のろ過容器２０内に配置された中空糸膜２２を備えている。
【００２０】
１段目の膜ろ過モジュール１４の排水入口２４には、排水導入管２６が接続されている。また、１段目の膜ろ過モジュール１４の排水出口２８には、濃縮水配管３０ａの一端が接続され、２段目の膜ろ過モジュール１６の排水入口２４には、濃縮水配管３０ａの他端が接続されている。また、２段目の膜ろ過モジュール１６の排水出口２８には、濃縮水配管３０ｂの一端が接続され、３段目の膜ろ過モジュール１８の排水入口２４には、濃縮水配管３０ｂの他端が接続されている。また、３段目の膜ろ過モジュール１８の排水出口２８には、濃縮水配管３０ｃの一端が接続され、嫌気性生物処理槽１２の濃縮水入口（不図示）には、濃縮水配管３０ｃの他端が接続されている。濃縮水配管（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ）には、濃縮水用ポンプ（３２ａ，３２ｂ，３２ｃ）が設置されている。
【００２１】
１段目の膜ろ過モジュール１４内の中空糸膜２２の内部は、膜を透過した透過水が流入する空間が形成されており、中空糸膜２２の上端に設置された集水配管３４と連通している。また、集水配管３４は、１段目の膜ろ過モジュール１４の処理水出口３６を介して透過水配管３８と連通している。透過水配管３８には、逆洗水配管４０が接続されている。透過水配管３８には透過水用ポンプ４２が設置され、逆洗水配管４０には逆洗用ポンプ４４が設置されている。２段目及び３段目の膜ろ過モジュール（１６，１８）も同様の配管構成であり、説明を省略する。
【００２２】
嫌気性生物処理槽１２の処理水出口（不図示）には処理水配管４６が接続され、嫌気性生物処理槽１２の排ガス出口（不図示）にはバイオガス排出管４８が接続されている。
【００２３】
次に、本実施形態に係る排水処理装置１の動作の一例について説明する。
【００２４】
有機物含有排水は排水導入管２６を通して、１段目の膜ろ過モジュール１４に供給される。そして、透過水用ポンプ４２を稼働させて、中空糸膜２２に吸引圧力（負圧）を付与することにより、膜ろ過モジュール１４内の排水が、中空糸膜２２を透過し、膜ろ過される。中空糸膜２２を透過した透過水は、中空糸膜２２内の内部空間、集水配管３４、透過水配管３８を通り、１段目の膜ろ過モジュール１４の系外へ排出される。このようにして、１段目の膜ろ過モジュール１４内の有機物含有排水が濃縮されていく。１段目の膜ろ過モジュール１４内の有機物含有排水が所定の濃縮倍率まで濃縮された段階で、透過水用ポンプ４２を停止する。そして、濃縮水用ポンプ３２ａを稼働させることで、１段目の膜ろ過モジュール１４内の有機物を含む濃縮水が濃縮水配管３０ａから２段目の膜ろ過モジュール１６に供給される。２段目以降の膜ろ過モジュール（１６，１８）でも同様に、有機物を含む濃縮水が膜ろ過され、透過水が透過水配管３８から系外へ排出され、２段目以降の膜ろ過モジュール（１６，１８）内の濃縮水が所定の濃縮倍率まで濃縮される。ここで、本願明細書における濃縮倍率は以下の式（１）で定義される。
【００２５】
濃縮倍率＝透過水量／濃縮水量      （１）
例えば、膜ろ過モジュール内に流入する水量を１００体積部として、９０体積部の透過水を得た場合、濃縮水は１０体積部となる。これらを上記式（１）に当てはめれば、濃縮倍率は９倍となる。
【００２６】
３段目の膜ろ過モジュール１８から排出された有機物を含む濃縮水は、濃縮水配管３０ｃを通り、嫌気性生物処理槽１２に供給される。嫌気性生物処理槽１２内では、例えば、濃縮水中の有機物が、嫌気性下で生物汚泥（例えば硝化汚泥）によりメタン発酵処理され、メタンガス等のバイオガスが生成される。バイオガスは、バイオガス排出管４８を通して回収される。処理水排出管から回収されたバイオガスは、例えば、バイオガス発電装置において電力に変換され、排水処理装置１の運転等（例えば、各種ポンプの作動等）に利用される。また、嫌気処理された処理水は処理水配管４６から系外へ排出される。
【００２７】
このように、有機物含有排水を生物処理する前に、膜ろ過処理を行い、有機物が濃縮された濃縮水を得ることで、より多くの有機物を嫌気性生物処理槽１２に供給することが可能となる。これにより、嫌気処理により発生するバイオガス量を増加させ、より多くのバイオガスを回収することができる。ひいては、バイオガスからエネルギーとして回収できるエネルギー量を増加さることも可能となる。なお、排水処理装置１の処理条件によっては、排水処理装置１の運転で使用するエネルギーを、回収したバイオガスから生成されるエネルギーで補う自立型の排水処理装置１となる可能性もある。
【００２８】
従来法では、有機物含有排水を標準活性汚泥法による好気性生物処理で処理した後、好気性生物処理で生成した汚泥を嫌気性生物処理槽に投入するため、嫌気性生物処理槽内の有機物量は、例えば、有機物含有排水中の３０％以下となる。一方、本実施形態では、有機物含有水中の有機物量の７５％以上の有機物量を嫌気性生物処理槽に投入することが可能となる。その結果、従来法は、本実施形態の処理方法と比較して、バイオガスの発生量が著しく低下する。また、従来法では、嫌気性生物処理槽に投入される汚泥中には、多くの固形物（ＳＳ）が含まれるため、嫌気処理（メタン発酵）による有機物の分解効率が低下し、通常１ヶ月程度の汚泥滞留時間を必要とする。一方、本実施形態では、固形物はろ過膜により捕捉されるため、嫌気性生物処理槽に投入される濃縮水中の固形物量は従来法よりも少なく、嫌気処理による有機物の分解効率を向上させることが可能となる。また、本実施形態の処理方法では、標準活性汚泥法等の好気性生物処理を必要としないので、曝気に必要なエネルギーを削減することもできる。
【００２９】
以下に、有機物含有排水の処理条件等について説明する。
【００３０】
本実施形態の処理対象排水は、有機物を含有する排水であれば如何なる由来の排水でもよく、例えば、トイレ、洗濯、風呂、台所排水等を含む下水やし尿等の生活排水、食品工場や製紙工場等から発生する工場排水、これらの処理に伴い発生するプロセス排水等が挙げられる。
【００３１】
膜ろ過による濃縮倍率は、高濃度の有機物を嫌気性生物処理槽に導入して、バイオガスの発生量を増加させることができる点で、例えば、５０倍以上であることが好ましく、１５０倍以上であることがより好ましい。
【００３２】
膜ろ過は、１段で行っても良いが、複数段で行うことが好ましい。すなわち、図１に示す膜ろ過装置１０のように、膜ろ過モジュールを複数段設置することが好ましい。例えば、単一の膜ろ過モジュールで、排水を所定の濃縮倍率（例えば、５０倍）まで濃縮するより、複数段の膜ろ過モジュールで、排水を所定の濃縮倍率まで濃縮した方が、ろ過膜の目詰まりを抑えることが可能となる。また、ろ過膜の目詰まりを抑制することで、膜間差圧の上昇を抑えることができるため、ろ過膜に高い吸引圧力を付与するために必要なエネルギーを削減することも可能となる。
【００３３】
膜ろ過を複数段で行う場合、すなわち、膜ろ過モジュールを複数段設置する場合、膜ろ過に必要なエネルギー消費を抑えることができる点で、１段目の膜ろ過モジュールでの濃縮倍率を２段目の膜ろ過モジュールでの濃縮倍率より高くすることが好ましい。有機物濃度が高くなるにしたがい、膜ろ過に要するエネルギーも高くなるため、有機物濃度の最も低い排水を膜ろ過する１段目の膜ろ過モジュールでの濃縮倍率を高くし、１段目より高い有機物濃度の排水（濃縮水）を膜ろ過する２段目の膜ろ過モジュールでの濃縮倍率を低くすることで、膜ろ過に必要なエネルギー消費を抑えることが可能となる。例えば、２段構成の膜ろ過装置で、排水を１５０倍まで濃縮する場合、１段目の膜ろ過モジュールでの濃縮倍率を５０倍、２段目の膜ろ過モジュールでの濃縮倍率を３倍とする（５０倍×３倍＝１５０倍）。なお、膜ろ過モジュールを３段以上設置する場合、エネルギー消費を抑える点で、膜ろ過モジュールでの濃縮倍率は、後段に行くほど低くなることが望ましいが、３段目以降の膜ろ過モジュールでの濃縮倍率が２段目の膜ろ過モジュールでの濃縮倍率と同じであっても、高くてもよい。
【００３４】
また、有機物含有排水中に固形物や繊維質等のＳＳ成分が多く含まれる場合には、膜ろ過を安定して行うことができる点で、２段目の膜ろ過モジュールでの濃縮倍率を１段目の膜ろ過モジュールでの濃縮倍率より高くすることが好ましい。例えば、１段目の膜ろ過モジュールでの濃縮倍率を２〜１０倍程度として、排水中のＳＳ成分をろ過膜により粗取りし、２段目の膜ろ過モジュールでの濃縮倍率を数十倍として、目的の濃縮倍率とする。なお、３段以上の膜ろ過モジュールにおいて、２段目の膜ろ過モジュールでの濃縮倍率を１段目の膜ろ過モジュールでの濃縮倍率より高くする場合、３段目以降の膜ろ過モジュールでの濃縮倍率が２段目の膜ろ過モジュールでの濃縮倍率と同じであっても、高くてもよい。しかし、膜ろ過に必要なエネルギー消費を抑える点では、少なくとも最終段の膜ろ過モジュールの濃縮倍率を２段目の膜ろ過モジュールの濃縮倍率より低くすることが好ましく、３段目以降の全ての膜ろ過モジュールでの濃縮倍率を２段目の膜ろ過モジュールでの濃縮倍率より低くすることがより好ましい。
【００３５】
また、膜ろ過を複数段で行う場合、すなわち、膜ろ過モジュールを複数段設置する場合、膜ろ過に必要なエネルギー消費を抑えることができる点で、ろ過膜の透過流速を後段に行くほど低くすることが好ましい。透過流速とは、１日当たりの透過水量（ｍ３／ｄ）をろ過膜の膜面積（ｍ２）で除したものであり、ろ過膜の単位面積当たりの１日での排水の透過速度（（ｍ3／ｍ2／ｄ＝）ｍ／ｄ）である。
【００３６】
膜ろ過に使用するろ過膜の形状は、中空糸膜に限定されるものではなく、例えば、管状膜、平膜、スパイラル等でもよい。ろ過膜は、例えば、限外ろ過膜（ＵＦ膜）、精密ろ過膜（ＭＦ膜）、逆浸透膜（ＲＯ膜）等が挙げられる。膜ろ過モジュールの通水方式は、内圧型、外圧型等のあらゆる通水方式が適用可能であり、クロスフローろ過やデッドエンドろ過等のあらゆるろ過方法が適用可能である。
【００３７】
ろ過膜の材質は、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、セルロースアセテート（ＣＡ）等の有機膜、セラミック製の無機膜等が挙げられる。
【００３８】
また、砂分、トイレットパーパー等の固形分を多く含む下水等を処理対象とする場合には、膜ろ過を安定して行うために、最初沈澱池を設置することが好ましい。この場合、最初沈澱池の後段に膜ろ過モジュールを設置してもよいが、設置スペースを削減することができる点で、膜ろ過モジュールを最初沈澱池内に設置することが好ましい。膜ろ過モジュールを複数段設ける場合には、少なくとも第一段目の膜ろ過モジュールを最初沈澱池内に設置することが好ましい。なお、最初沈澱池内に膜ろ過モジュールを設置する場合には、最初沈澱池を図１に示すろ過容器２０の代わりとすればよい。
【００３９】
本実施形態では、膜ろ過により得られる濃縮水中の有機物量は、有機物含有排水（原水）中の有機物量の７５％以上とすることが好ましい。これにより、多量の有機物を嫌気性生物処理に導入することが可能となり、バイオガスの発生量をより増加させることが可能となる。また、膜ろ過により得られる透過水中の有機物量は、有機物含有排水の有機物量の２５％以下となるので、透過水を生物処理する場合には、透過水の生物処理に必要なエネルギーを大幅に削減することが可能となる。透過水の生物処理方法は、標準活性汚泥法、散水ろ床法等特に制限されるものではないが、曝気に要するエネルギーが不要であること等から、散水ろ床法が好ましい。
【００４０】
本実施形態では、膜ろ過後に逆洗工程を実施することが好ましい。具体的には、透過水用ポンプ４２が停止された後、逆洗用ポンプ４４が稼働される。そして、洗浄水又は膜ろ過処理により得られた透過水が逆洗水配管４０を通して、中空糸膜２２の内部空間（二次側）に供給され、中空糸膜２２を透過し、ろ過容器２０から排出される（逆洗工程）。なお、ろ過容器２０から排出された逆洗排水は、嫌気性生物処理槽１２に供給されても良いし、系外へ排出されてもよい。このような逆洗工程を実施することにより、ろ過膜に付着したＳＳ成分等の堆積物が膜面から剥離されるため、安定した膜ろ過処理を継続して行うことが可能となる。
【００４１】
図２は、膜ろ過モジュールの構成の他の一例を示す模式図である。図２に示す膜ろ過モジュール５０において、図１に示す膜ろ過モジュール（１４，１６，１８）と同様の構成については同一の符号を付しその説明を省略する。図２の膜ろ過モジュール５０は、振動発生部５２、振動伝達部材５４を備える。振動伝達部材５４の一端は振動発生部５２に接続され、振動伝達部材５４の他端は中空糸膜２２の膜面（ろ過膜の膜面）に接続されている。振動発生部５２は、例えば、圧電素子や超磁歪素子等が用いられる。振動伝達部材５４は、例えば、高い剛性を有する金属等が用いられる。
【００４２】
図２の膜ろ過モジュール５０では、膜ろ過中又は膜ろ過後において、振動発生部５２により所定の振動が発生される。そして、振動発生部５２で発生された振動が振動伝達部材５４を介して中空糸膜２２に伝達され、中空糸膜２２の膜面に振動が付与される。このように、中空糸膜２２の膜面を振動させることにより、中空糸膜２２に付着したＳＳ成分等の堆積物が膜面から剥離されるため、膜ろ過を安定した行うことが可能となる。ろ過膜の膜面を振動させる方法は、上記に制限されるものではなく、例えば、ろ過容器２０内に空気を導入して、ろ過膜の膜面を振動させるエアスクラビング等でもよい。また、その他の方法としては、例えば、ろ過容器２０内に担体を投入し、ろ過容器２０に排水や透過水を導入することで、担体を流動させてろ過膜に接触させる方法等でもよい。
【００４３】
嫌気性生物処理槽１２は、例えば、有機物を嫌気性下でメタン発酵処理して、メタンガス等のバイオガスを生成するメタン発酵槽等である。嫌気性生物処理槽１２内の汚泥濃度は、特に制限されるものではないが、例えば、１５，０００ｍｇ／Ｌ〜７０，０００ｍｇ／Ｌの範囲とすることが好ましい。上記範囲とすることで、有機物を効率的に分解することが可能となる。嫌気性生物処理槽１２内の汚泥濃度が１５，０００ｍｇ／Ｌ未満の場合には、例えば、外部から消化汚泥やグラニュール等を投入することが好ましく、汚泥濃度が７０，０００ｍｇ／Ｌを超える場合には、嫌気性生物処理槽１２内の汚泥を外部に排出することが好ましい。なお、嫌気性生物処理槽１２内の微生物活性を良好に維持するために、例えば、無機塩類などの栄養剤を嫌気性生物処理槽１２に供給してもよい。
【００４４】
嫌気性生物処理槽１２内のｐＨは、有機物を効率的に分解することができる点から、例えば、５．５〜９．０の範囲が好ましく、６．５〜８．０の範囲がより好ましい。ｐＨ調整は基本的に不要であるが、嫌気性生物処理槽１２に、例えば、塩酸等の酸剤、水酸化ナトリウム等のアルカリ剤を供給することにより、ｐＨ調整を行っても良い。
【００４５】
嫌気性生物処理槽１２内の水温は、有機物を効率的に分解することができる点で、例えば、２０℃以上であることが好ましく、２５℃以上〜３５℃以下の範囲がより好ましい。水温調整方法は、例えば、嫌気性生物処理槽１２にヒーター等の加熱装置を設置し、加熱装置からの熱により嫌気性生物処理槽１２内の水温を調整する方法等が挙げられる。或いは、嫌気性生物処理槽１２で発生したメタンガスをメタンガスボイラーに供給し、メタンガスボイラーで発生した熱を嫌気性生物処理槽１２に供給して水温を調整する方法等でもよい。
【実施例】
【００４６】
以下、実施例及び比較例を挙げ、本発明をより具体的に詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
【００４７】
＜実施例１＞
図１に示す３段構成の膜ろ過装置を用いて、有機物濃度（ＣＯＤＭｎ）で２４０ｍｇ／Ｌの実下水の膜ろ過処理を行った。膜ろ過装置による処理条件は以下の通りである。
【００４８】
・１段目の膜ろ過モジュール
ろ過膜：孔径０．１μｍのＰＶＤＦ製中空糸膜
透過流速：０．１４４ｍ／ｄ
濃縮倍率：２．５倍
・２段目の膜ろ過モジュール
ろ過膜：孔径０．１μｍのＰＶＤＦ製中空糸膜
透過流速：０．１ｍ／ｄ
濃縮倍率：２０倍
・３段目の膜ろ過モジュール
ろ過膜：孔径０．１μｍのＰＶＤＦ製中空糸膜
透過流速：０．００７〜０．０１５ｍ／ｄ
濃縮倍率：３倍
【００４９】
１段目及び２段目の膜ろ過モジュールでは、図２に示す振動装置により、定期的にろ過膜の膜面を振動させる処理を行った。その結果、ろ過膜の差圧上昇が抑制され、安定した処理が可能であった。また、別途、ろ過容器内に担体を投入して、担体をろ過膜に接触させる処理も実施したが、同様に、ろ過膜の差圧上昇が抑制され、安定した処理が可能であった。また、３段目の膜ろ過モジュールでは、定期的に、洗浄水による逆洗処理を行った。その結果、ろ過膜の差圧上昇が抑制され、安定した処理が可能であった。
【００５０】
上記処理条件で膜ろ過処理を行い、濃縮倍率１５０倍の濃縮水を得た。当該濃縮水中の有機物量は、実下水中の有機物量の２７，０００ｍｇ／Ｌであった。
【００５１】
次に、１５０倍濃縮の濃縮水を嫌気処理した際に発生するメタンガス発生量から発電により回収可能なエネルギー（Ｗ１）を計算した。処理水量５０，０００ｍ３／ｄの処理を想定した結果、エネルギー（Ｗ１）は４，８３５ｋＷｈ／ｄとなった。また、嫌気性生物処理槽への水量は３３３ｍ３／ｄであり、嫌気性生物処理槽の加温に必要なエネルギー（Ｗ２）について計算した結果、５，８５０ｋＷｈ／ｄであった。なお、ＣＯＤ１ｋｇからメタン発酵での電力回収量は１．５ｋＷｈである。また、メタン１ｍ３あたり回収できる電力量は１１ｋＷｈ、ｇ−ＣＯＤあたりに発生させられるメタン量は０．２７〜０．３３ Ｌである。
【００５２】
また、実施例１の膜濃縮に必要なエネルギー（Ｗ３）は４，４３８ｋＷｈ／ｄであった。これらのことから水処理工程におけるエネルギー消費量（Ｗ０）を計算した結果、５，４５３ｋＷｈ／ｄとなった。水処理工程におけるエネルギー消費量（Ｗ０）は以下の式により求められる。
水処理工程におけるエネルギー消費量（Ｗ０）＝（膜濃縮に必要なエネルギー（Ｗ３））＋（嫌気性生物処理槽の加温に必要なエネルギー（Ｗ２））−（発電により回収可能なエネルギー（Ｗ１））
なお、膜濃縮に必要なエネルギーは、処理水量１ｍ３あたり、約０．０８９ｋＷｈ／ｍ３である。
【００５３】
＜実施例２＞
実施例２では、１段目の膜ろ過モジュールのみを用いて試験を行った。具体的には、１段目の膜ろ過モジュールの濃縮倍率を５０倍、透過流速は実施例１と同等で行い、濃縮倍率５０倍の濃縮水を得た。当該濃縮水中の有機物量は、実施例１と同等であった。
【００５４】
実施例１と同様に、５０倍濃縮の濃縮水を嫌気処理した際に発生するメタンガス発生量から発電により回収可能なエネルギー（Ｗ１）を計算した結果、４，８３５ｋＷｈ／ｄとなった。
【００５５】
また、実施例２の膜濃縮に必要なエネルギー（Ｗ３）は４，３７５ｋＷｈ／ｄであった。また、実施例１と同様に、上記５０倍濃縮の濃縮水に関して、嫌気性生物処理槽の加温に必要なエネルギー（Ｗ２）を計算した結果、１７，５１７ｋＷｈ／ｄとなった。これらのことから水処理工程におけるエネルギー消費量（Ｗ０）を計算した結果、１７，０５７ｋＷｈ／ｄとなった。
【００５６】
＜比較例＞
曝気装置を備える生物処理槽に上記実下水を投入して、好気性生物処理を行った。上記生物処理で得られた処理水を沈殿槽で固液分離し、沈殿槽に堆積した生物汚泥を採取した。
【００５７】
実施例１と同様に、得られた生物汚泥を嫌気処理した際に発生するメタンガス発生量から発電により回収可能なエネルギー量（Ｗ１）を計算した結果、２，９２６ｋＷｈ／ｄとなり、比較例のＷ１は実施例１や２のＷ１より低い値となった。これは、比較例では、好気性生物処理により有機物が分解されているため、嫌気処理に投入される有機物量が実施例１や２より少なくなり、回収されるエネルギー量が減少したためであると考えられる。
【００５８】
比較例においては膜濃縮工程が行われていないため、膜濃縮に必要なエネルギー（Ｗ３）は０となる。また、比較例において、好気性生物処理の際に消費されたエネルギー消費量と汚泥濃縮のエネルギー消費量の和（Ｗ４）は１０，２１１ｋＷｈ／ｄであった。また、好気性生物処理で得られた生物汚泥を嫌気処理する際に消費されたエネルギー消費量（Ｗ２）を計算した結果、５，６３８ｋＷｈ／ｄとなった。なお、好気性生物処理の際に消費されたエネルギー消費量は、排水１ｍ３あたり０．２ｋｗｈ／ｍ３である。
【００５９】
これらのことから水処理工程におけるエネルギー消費量（Ｗ０）を計算した結果、１２，９２３ｋＷｈ／ｄとなった。比較例での水処理工程におけるエネルギー消費量（Ｗ０）は以下の式により求められる。
水処理工程におけるエネルギー消費量（Ｗ０）＝（好気性生物処理の際に消費されたエネルギー消費量と汚泥濃縮のエネルギー消費量の和（Ｗ４））＋（嫌気性生物処理槽の加温に必要なエネルギー（Ｗ２））−（発電により回収可能なエネルギー（Ｗ１））
【００６０】
表１に、実施例及び比較例の水処理工程におけるエネルギー消費量、発電により回収されたエネルギー、嫌気性生物処理槽の加温に必要なエネルギー、膜濃縮に必要なエネルギー、好気性生物処理の際に消費されたエネルギー消費量と汚泥濃縮のエネルギー消費量の和（Ｗ０、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４）をまとめた。
【００６１】
【表１】
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【００６２】
表１から分かるように、実施例１及び２の発電により回収可能なエネルギー（Ｗ１）は、比較例より高い値となった。すなわち、有機物含有排水に対して生物処理を行わずに、そのまま膜ろ過処理を行い、得られた濃縮水を嫌気処理することで、メタンガス発生量が増加し、エネルギー回収量を増加させることが可能であると言える。
【００６３】
また、膜ろ過処理における濃縮倍率を１５０倍とした実施例１は、濃縮倍率を５０倍とした実施例２より、嫌気性生物処理槽の加温に必要なエネルギー（Ｗ２）を抑えることが可能となった。これは、濃縮倍率を上げることで、後段の嫌気性生物処理槽に供給される濃縮水の液量が抑えられたため、嫌気処理において、濃縮水を加温するために必要なエネルギーが抑えられたことに起因している。
【符号の説明】
【００６４】
１  排水処理装置、１０  膜ろ過装置、１２  嫌気性生物処理槽、１４，１６，１８，５０  膜ろ過モジュール、２０  ろ過容器、２２  中空糸膜、２４  排水入口、２６  排水導入管、２８  排水出口、３０ａ〜３０ｃ  濃縮水配管、３２ａ〜３２ｃ  濃縮水用ポンプ、３４  集水配管、３６  処理水出口、３８  透過水配管、４０  逆洗水配管、４２  透過水用ポンプ、４４  逆洗用ポンプ、４６  処理水配管、４８  バイオガス排出管、５２  振動発生部、５４  振動伝達部材。
【図１】
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【図２】
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