(57)【要約】【課題】生物処理槽での高負荷運転が可能となる生物学的排水処理方法、及び、生物学的排水処理装置を提供することを目的とする。【解決手段】例えばＥＦＢ（Empty Fruit Bunch）又はFiber又はＰＫＳ（Palm Kernel Shell）等のバイオマスの燃焼により発生した灰は、例えばＰＯＭＥ（PalmOil Mill Effluent）等の有機排水に不足し例えばメタン発酵処理等の生物処理を行うのに必要な微量栄養元素を含んでいることから、当該灰を有機排水に添加することによって、有機排水に対して微量栄養元素を補充し、その結果、例えばメタン発酵槽４等の生物処理槽での高負荷運転を可能とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機排水を生物処理槽で生物処理する生物学的排水処理方法において、
バイオマスを燃焼して発生した灰を、前記有機排水に添加することを特徴とする生物学的排水処理方法。
【請求項２】
前記生物処理は、メタン発酵処理又は活性汚泥処理であることを特徴とする請求項１記載の生物学的排水処理方法。
【請求項３】
前記生物処理槽の下流に沈殿槽を配置し当該沈殿槽において前記生物処理槽からの汚泥を沈降分離し、
この沈降分離した汚泥を前記生物処理槽又は前記生物処理槽より上流に返送することを特徴とする請求項１又は２記載の生物学的排水処理方法。
【請求項４】
前記生物処理槽の下流に脱水機を配置し当該脱水機において前記生物処理槽からの汚泥を脱水することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の生物学的排水処理方法。
【請求項５】
前記バイオマスは、パームオイル工場でＦＦＢ（Fresh Fruit Bunch）から発生したＥＦＢ（Empty Fruit Bunch）又はFiber又はＰＫＳ（PalmKernel Shell）であり、
前記有機排水は、ＰＯＭＥ（Palm Oil Mill Effluent）であることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の生物学的排水処理方法。
【請求項６】
有機排水を生物処理する生物処理槽を備えた生物学的排水処理装置において、
バイオマスを燃焼するバイオマス燃焼手段と、
前記バイオマスの燃焼により発生した灰を、前記有機排水に添加する灰添加手段と、を備えたことを特徴とする生物学的排水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生物学的排水処理方法及び生物学的排水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、有機排水を生物処理する方法の一つとして、メタン発酵処理が知られている。このようなメタン発酵処理として、以下の特許文献１には、有機性廃棄物を生物処理槽であるメタン発酵槽でメタン発酵し、このメタン発酵した消化汚泥を濃縮装置で濃縮し、この濃縮汚泥の一部をメタン発酵槽に返送することで、メタン発酵槽内の汚泥濃度を高め、メタン発酵槽での高負荷運転を可能とする技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２９９９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、上記メタン発酵処理にあっては、さらなる高負荷運転が求められている。
【０００５】
特に、ＦＦＢ（FreshFruit Bunch）を原料として、ＣＰＯ（Crude Palm Oil）を生産するパームオイル工場（ＰＯＭ；Palm Oil Mill）にあっては、ＥＦＢ（EmptyFruit Bunch）、Fiber、ＰＫＳ（Palm Kernel Shell）等の副産物（バイオマス）が発生すると共に、ＰＯＭＥ（Palm OilMill Effluent）と呼ばれる有機排水が発生するが、このＰＯＭＥを導入したメタン発酵槽での高負荷運転が困難である。
【０００６】
本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、有機排水に対してメタン発酵処理を始めとした生物処理を行う生物学的排水処理にあって、生物処理槽での高負荷運転が可能となる生物学的排水処理方法及び生物学的排水処理装置を提供することを目的とする。また、換言すれば、生物処理槽での高負荷運転が可能となる結果、生物処理槽の小型化が図られ、イニシャルコストの低減が可能となる生物学的排水処理方法及び生物学的排水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】
【０００７】
本発明による生物学的排水処理方法は、有機排水を生物処理槽で生物処理する生物学的排水処理方法において、バイオマスを燃焼して発生した灰を、有機排水に添加することを特徴としている。
【０００８】
また、本発明による生物学的排水処理装置は、有機排水を生物処理する生物処理槽を備えた生物学的排水処理装置において、バイオマスを燃焼するバイオマス燃焼手段と、バイオマスの燃焼により発生した灰を、有機排水に添加する灰添加手段と、を備えたことを特徴としている。
【０００９】
このような本発明によれば、バイオマスの燃焼により発生した灰には、有機排水に不足し生物処理を行うのに必要な微量栄養元素が含まれているため、当該灰が有機排水に添加されることによって、有機排水に対して微量栄養元素が補充され、その結果、生物処理槽での高負荷運転が可能とされる。
【００１０】
ここで、上記作用を効果的に奏する生物処理としては、具体的には、メタン発酵処理又は活性汚泥処理が挙げられる。
【００１１】
また、生物処理槽の下流に沈殿槽を配置し当該沈殿槽において生物処理槽からの汚泥を沈降分離し、この沈降分離した汚泥を生物処理槽又は生物処理槽より上流に返送する構成であるのが好ましい。このような構成を採用した場合、灰は無機質であるため、生物処理槽下流の沈殿槽での汚泥の無機分が高まって沈降性が高められ、この沈降性が高められて濃縮された汚泥が、生物処理槽又は生物処理槽より上流に返送されるため、生物処理槽内の汚泥濃度が高められ、生物処理槽でのさらなる高負荷運転が可能とされる。
【００１２】
また、生物処理槽の下流に脱水機を配置し当該脱水機において生物処理槽からの汚泥を脱水する構成であると、添加された灰によって脱水機での脱水性が高められ、脱水ケーキ含水率を低くすることが可能とされる。
【００１３】
また、上記作用を効果的に奏するバイオマスとしては、具体的には、ＰＯＭ（Palm Oil Mill）でＦＦＢ（Fresh Fruit Bunch）から発生したＥＦＢ（Empty Fruit Bunch）又はFiber又はＰＫＳ（PalmKernel Shell）が挙げられ、また、上記作用を効果的に奏する有機排水としては、具体的には、ＰＯＭＥ（Palm Oil Mill Effluent）が挙げられる。
【発明の効果】
【００１４】
このように本発明によれば、生物処理槽での高負荷運転が可能となる。換言すれば、生物処理槽を小さくでき、イニシャルコストの低減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る生物学的排水処理方法を採用した生物学的排水処理装置を示す構成図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る生物学的排水処理方法を採用した生物学的排水処理装置を示す構成図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係る生物学的排水処理方法を採用した生物学的排水処理装置を示す構成図である。
【図４】本発明の第４実施形態に係る生物学的排水処理方法を採用した生物学的排水処理装置を示す構成図である。
【図５】実施例におけるＣＯＤ容積負荷の経時変化のグラフであり、灰添加なしの状態から始めＣＯＤ容積負荷が限界となったところで灰を添加したグラフである。
【図６】図５に対応するＶＦＡの経時変化のグラフである。
【図７】図５及び図６に対応するバイオガス発生量の経時変化のグラフである。
【図８】図５〜図７に対応する滞留時間の経時変化のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明による生物学的排水処理方法及び生物学的排水処理装置の好適な実施形態について図１〜図４を参照しながら説明する。なお、各図において、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１７】
図１は、本発明の第１実施形態に係る生物学的排水処理方法を採用した生物学的排水処理装置を示す構成図である。
【００１８】
図１に示す生物学的排水処理装置は、原料であるＦＦＢ（Fresh Fruit Bunch）からＣＰＯ（Crude Palm Oil）を生産するパームオイル工場（ＰＯＭ；Palm OilMill）に採用されているものであり、バイオマスを燃焼するボイラ１と、このボイラ１で発生した蒸気により運転を行う蒸気タービン２と、有機排水と灰とを混合する混合装置３と、この混合装置３で混合された灰混合有機排水をメタン発酵処理するメタン発酵槽４と、を具備すると共に、ボイラ１で発生した焼却灰を混合装置３で有機排水と混合すべく混合装置３に移送し添加する灰添加ライン（灰添加手段）Ｌ１と、メタン発酵槽４で生成したバイオガスをボイラ１に供給するバイオガスラインＬ２と、を備えている。
【００１９】
ボイラ１は、ＣＰＯの生産にあたってＦＦＢから副産物として発生するＥＦＢ（Empty Fruit Bunch）又はFiber又はＰＫＳ（Palm Kernel Shell）等のバイオマスを燃料とし、当該バイオマスをバイオガスラインＬ２からのバイオガスと共に燃焼し、蒸気を発生すると共に焼却灰を発生する。
【００２０】
蒸気タービン２は、ボイラ１で発生した蒸気により稼動し発電を行う。
【００２１】
混合装置３は、ＣＰＯの生産にあたってＦＦＢから副産物として発生するＰＯＭＥ（Palm Oil Mill Effluent）と呼ばれる有機排水を導入し、これに灰添加ラインＬ１からの焼却灰を添加し、ＰＯＭＥと焼却灰とを例えば機械的撹拌又は液撹拌又はガス撹拌等により十分に混合する。
【００２２】
メタン発酵槽４は、焼却灰を混合したＰＯＭＥを導入してメタン発酵処理を行い、このメタン発酵処理により有機物を分解し、メタンと二酸化炭素を主成分としたボイラ１で用いるためのバイオガスを生成する。なお、バイオガスは、以前は大気に放出されていたが、地球温暖化防止やエネルギー有効利用等の観点から、このようにボイラ１等に対して用いるのが好ましい。
【００２３】
このような生物学的排水処理装置によれば、前述したバイオマスがボイラ１で燃焼され、このボイラ１で発生した蒸気により蒸気タービン２が運転されて発電が行われる一方で、ボイラ１で発生した焼却灰が混合装置３でＰＯＭＥに添加されて混合され、この混合物がメタン発酵槽４でメタン発酵処理される。
【００２４】
ここで、バイオマスの燃焼によりボイラ１で発生した焼却灰には、有機排水であるＰＯＭＥに不足しメタン発酵処理を行うのに必要な微量栄養元素が含まれている。このため、この焼却灰がＰＯＭＥに添加されることによって、ＰＯＭＥに対して微量栄養元素が補充されることになり、その結果、メタン発酵槽４で高負荷運転を行うことができる。換言すれば、メタン発酵槽４を小さくでき、イニシャルコストを低減することができる。
【００２５】
因みに、従前のＰＯＭＥのメタン発酵処理にあっては、運転時間が長くなる程に不調になる場合が多く、これは、メタン発酵処理を行うのに必要な微量栄養元素が、ＰＯＭＥに不足していることが最大の原因と考えられる。
【００２６】
図２は、本発明の第２実施形態に係る生物学的排水処理方法を採用した生物学的排水処理装置を示す構成図である。
【００２７】
この第２実施形態が第１実施形態と違う点は、メタン発酵槽４の後段に沈殿槽５を配設すると共に、この沈殿槽５で沈降分離した汚泥をメタン発酵槽４に返送する汚泥返送ラインＬ３を設けた点である。
【００２８】
このような第２実施形態によれば、メタン発酵槽４からの汚泥は沈殿槽５で沈降分離され、この沈降分離された汚泥はメタン発酵槽４に返送される。ここで、ＰＯＭＥに添加された焼却灰は無機質であるため、沈殿槽５での汚泥の無機分が高まって沈降性が高められ、この沈降性が高められ濃縮された汚泥が、メタン発酵槽４に返送される。従って、メタン発酵槽４内の汚泥濃度が高められ、メタン発酵槽４でさらなる高負荷運転を行うことができる。
【００２９】
なお、ここでは、沈殿槽５で沈降分離した汚泥をメタン発酵槽４に返送するようにしているが、メタン発酵槽４より上流に返送するようにしても勿論良い。
【００３０】
図３は、本発明の第３実施形態に係る生物学的排水処理方法を採用した生物学的排水処理装置を示す構成図である。
【００３１】
この第３実施形態が第１実施形態と違う点は、メタン発酵槽４の後段に脱水機６を配設した点である。
【００３２】
このような第３実施形態によれば、メタン発酵槽４からの汚泥は脱水機６で脱水されて分離液と脱水汚泥とに分離されるが、このとき、ＰＯＭＥに添加された焼却灰によって脱水機６での脱水性が高められるため、脱水ケーキ含水率を低くすることができる。
【００３３】
図４は、本発明の第４実施形態に係る生物学的排水処理方法を採用した生物学的排水処理装置を示す構成図である。
【００３４】
この第４実施形態が第１実施形態と違う点は、第１実施形態に第２実施形態の沈殿槽５と第３実施形態の脱水機６を加えた点である。
【００３５】
すなわち、メタン発酵槽４の後段に沈殿槽５を配設すると共に、この沈殿槽５で沈降分離した汚泥の一部をメタン発酵槽４に返送する汚泥返送ラインＬ３を設け、さらに、沈殿槽５で沈降分離した汚泥の残部を脱水する脱水機６を設けた点である。
【００３６】
このような第４実施形態によれば、ＰＯＭＥに添加された焼却灰によって沈殿槽５での沈降性が高められた汚泥が、メタン発酵槽４に返送されて槽４内の汚泥濃度が高められるため、メタン発酵槽４で高負荷運転を行うことができると共に、ＰＯＭＥに添加された焼却灰によって脱水機６での脱水性が高められるため、脱水ケーキ含水率を低くすることができる。
【００３７】
以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、上記実施形態においては、バイオガスをボイラ１に供給するようにしているが、ガスエンジンの運転に用いるようにしても良い。また、ボイラ１に代えて、例えば焼却炉等のバイオマス燃焼手段によりバイオマスを燃焼するようにしても良い。
【００３８】
また、上記実施形態においては、バイオマスを燃焼して発生した焼却灰を、例えば灰添加ラインＬ１等の灰添加手段によってＰＯＭＥに添加するようにしているが、作業者が手作業で添加することも可能である。
【００３９】
また、上記実施形態においては、パームオイル工場を対象としているため、バイオマスを、ＥＦＢ、Fiber、ＰＫＳとしているが、パームオイル工場以外であれば、キャッサバ（タピオカの絞りかす）、砂糖黍の絞りかす、稲藁等であっても良く、さらに、他の農業系固形廃棄物であっても良く、有機排水もＰＯＭＥに限定されるものではない。
【００４０】
また、上記実施形態においては、バイオマスを燃焼する例えばボイラ１等のバイオマス燃焼手段を備えているが、別の設備でバイオマスを燃焼して発生した灰を購入や搬入により生物学的排水処理装置に導入し、当該灰を有機排水に添加するようにしても良い。
【００４１】
また、上記実施形態においては、特に効果的であるとして、生物処理をメタン発酵処理としているが、活性汚泥処理に対しても適用可能であり、この場合は、メタン発酵槽に代えて活性汚泥処理槽を設け、メタン発酵処理の場合と同様に、バイオマスを燃焼して発生した灰を有機排水に添加すれば良く、メタン発酵処理の場合とほぼ同様な作用・効果を奏する。
【実施例】
【００４２】
以下、上記効果を確認すべく本発明者が実施した実施例について述べる。
【００４３】
ＥＦＢをボイラで燃焼し発生した灰を、有機排水であるＰＯＭＥに０．２６％添加し、混合した。
【００４４】
そして、上記灰混合排水をメタン発酵処理した結果を図５〜図８に示す。図５は、ＣＯＤ容積負荷の経時変化のグラフ（縦軸はＣＯＤ容積負荷、横軸は運転日数）であって、灰添加なしの状態から始めＣＯＤ容積負荷が限界となったところで灰を添加したグラフ、図６は、図５に対応するＶＦＡの経時変化のグラフ（縦軸はＶＦＡ、横軸は運転日数）、図７は、図５及び図６に対応するバイオガス発生量の経時変化のグラフ（縦軸はバイオガス発生量、横軸は運転日数）、図８は、図５〜図７に対応する滞留時間の経時変化のグラフ（縦軸は滞留時間、横軸は運転日数）である。
【００４５】
図５に示すように、灰添加なしの場合にあっては、ＣＯＤ容積負荷９．８ｋｇ／ｍ３・ｄで、図６に示すように、ＶＦＡ（揮発性脂肪酸）が大幅に増加し、ＣＯＤ容積負荷が限界に達した。また、図８に示すように、最短の滞留時間は７日であった。
【００４６】
一方、灰添加ありの場合にあっては、図５に示すように、ＣＯＤ容積負荷１３．８ｋｇ／ｍ３・ｄ近くまで処理可能で、ＣＯＤ容積負荷１４．５ｋｇ／ｍ３・ｄで、図７に示すように、バイオガス発生量が低下し、図６に示すように、ＶＦＡが蓄積した。また、図８に示すように、最短の滞留時間は５日であった。
【００４７】
このように、ＥＦＢを燃焼して発生した灰を、ＰＯＭＥに添加すると、ＣＯＤ容積負荷が高められ、メタン発酵槽での高負荷運転が可能となることが確認できた。
【符号の説明】
【００４８】
１…ボイラ（バイオマス燃焼手段）、４…メタン発酵槽（生物処理槽）、５…沈殿槽、６…脱水機、Ｌ１…灰添加ライン（灰添加手段）、Ｌ３…汚泥返送ライン。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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