(57)【要約】    【課題】  発酵処理されにくい多糖類を含むバイオマスを利用して、発酵処理を効率よく行うことができるバイオマス処理方法などを提供することを課題としている。    【解決手段】  多糖類を含むバイオマスと、反すう動物由来のルーメン微生物と、エタノール発酵処理を経たエタノール発酵残渣から固液分離によって分離されたエタノール発酵分離液、及び、メタン発酵処理を経たメタン発酵残渣から固液分離によって分離されたメタン発酵分離液の少なくとも一方とを混合した被処理物において、多糖類から発酵成分を生成させる前処理工程と、発酵成分を含む被処理物の少なくとも一部に対してエタノール発酵処理を施す発酵工程と、を備える、バイオマス処理方法などを提供する。【選択図】  図１
2019209286.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多糖類を含むバイオマスと、
反すう動物由来のルーメン微生物と、
エタノール発酵処理を経たエタノール発酵残渣から固液分離によって分離されたエタノール発酵分離液、及び、メタン発酵処理を経たメタン発酵残渣から固液分離によって分離されたメタン発酵分離液の少なくとも一方と、を混合した被処理物において、前記多糖類から発酵成分を生成させる前処理工程と、
前記発酵成分を含む被処理物の少なくとも一部に対してエタノール発酵処理を施す発酵工程と、
を備える、バイオマス処理方法。
【請求項２】
前記前処理工程の前記被処理物に混合させる前記エタノール発酵分離液は、前記発酵工程の前記エタノール発酵処理を経たエタノール発酵分離液を含む、請求項１に記載のバイオマス処理方法。
【請求項３】
前記発酵工程では、前記エタノール発酵処理が施された後のエタノール発酵残渣の少なくとも一部に対してメタン発酵処理を施し、
前記前処理工程の前記被処理物に混合させる前記メタン発酵分離液は、前記発酵工程の前記メタン発酵処理を経たメタン発酵分離液を含む、請求項１又は２に記載のバイオマス処理方法。
【請求項４】
前記前処理工程を経た被処理物の一部に対して前記エタノール発酵処理を施し、且つ、被処理物の残部の少なくとも一部に、前記エタノール発酵分離液及び前記メタン発酵分離液の少なくとも一方と、前記バイオマスとをさらに供給して、発酵成分をさらに生成させる、請求項１〜３のいずれか１項に記載のバイオマス処理方法。
【請求項５】
有機性排水を活性汚泥によって生物処理する第１処理工程と、
反すう動物由来のルーメン微生物によって多糖類から生成させた発酵成分に対してエタノール発酵処理を施す第２処理工程と、を備え、
前記第２処理工程は、
前記多糖類を含むバイオマスと、前記ルーメン微生物と、前記エタノール発酵処理を経たエタノール発酵残渣から固液分離によって分離されたエタノール発酵分離液、及び、メタン発酵処理を経たメタン発酵残渣から固液分離によって分離されたメタン発酵分離液の少なくとも一方とを混合した被処理物において、前記発酵成分を生成させる前処理工程と、
前記発酵成分を含む被処理物の少なくとも一部に対して前記エタノール発酵処理を施す発酵工程と、を有し、
該発酵工程は、前記エタノール発酵処理を行うエタノール発酵工程と、前記エタノール発酵処理を経たエタノール発酵残渣から固液分離によって分離されたエタノール発酵分離固形分の少なくとも一部に対してメタン発酵処理を施すメタン発酵工程とを有し、
前記第１処理工程の前記生物処理に伴って生じた余剰汚泥の一部に対して、前記メタン発酵工程の前記メタン発酵処理を施す、排水処理方法。
【請求項６】
有機性排水を活性汚泥によって生物処理する第１処理部と、
反すう動物由来のルーメン微生物によって多糖類から生成させた発酵成分に対してエタノール発酵処理を施す第２処理部と、を備え、
前記第２処理部は、
前記多糖類を含むバイオマスと、前記ルーメン微生物と、前記エタノール発酵処理を経たエタノール発酵残渣から固液分離によって分離されたエタノール発酵分離液、及び、メタン発酵処理を経たメタン発酵残渣から固液分離によって分離されたメタン発酵分離液の少なくとも一方とを混合した被処理物において、前記発酵成分を生成させる前処理部と、
前記発酵成分を含む被処理物の少なくとも一部に対して前記エタノール発酵処理を施す発酵部と、を有し、
該発酵部は、前記エタノール発酵処理を行うエタノール発酵部と、前記第２処理部の前記エタノール発酵処理を経たエタノール発酵残渣から固液分離によって分離されたエタノール発酵分離固形分の少なくとも一部に対してメタン発酵処理を施すメタン発酵部とを有し、
前記第１処理部の前記生物処理に伴って生じた余剰汚泥の一部を前記メタン発酵部に供給して、供給された前記余剰汚泥に対して前記メタン発酵部において前記メタン発酵処理を施すように構成されている、排水処理設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、セルロースなどの多糖類を含むバイオマスを利用して、発酵処理によってエタノールやメタンガスを得るバイオマス処理方法に関する。また、上記バイオマス処理方法によって、排水処理に伴って生じる余剰汚泥を効率的に処分できる排水処理方法、及び、排水処理設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
バイオマスは、天然界における生物によって作り出されたセルロースなどの多糖類を含む。多糖類のうちでも特にセルロースは、分解されにくいため、エタノール発酵やメタン発酵などの発酵処理において、そのままでは発酵原料として利用されにくい。
【０００３】
従来、バイオマスに含まれるセルロース等の多糖類から、発酵処理されやすい発酵成分を生成させて、斯かる発酵成分に対して発酵処理を施すバイオマス処理方法が知られている。この種のバイオマス処理方法としては、例えば、反すう動物の第１胃（ルーメン）から取り出されたルーメン液と、セルロース含有廃棄物を含むバイオマスと、還元作用を有するシステインなどの化合物とを混合して発酵成分を生成させ、さらにメタン発酵処理によって、発酵成分などからメタンガスを作り出すバイオマス処理方法が知られている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
特許文献１記載のバイオマス処理方法では、システインなどの化合物の還元作用によって嫌気性条件を保ちつつ、ルーメン液に含まれていた栄養源によって、ルーメン微生物が活発に代謝及び増殖できる。これに伴い、ルーメン微生物は、セルロースを分解する酵素を生成して、セルロースを揮発性脂肪酸などの発酵成分へ変換する。即ち、ルーメン微生物は、メタン発酵処理に関わる微生物にとって栄養源となる上記発酵成分を作り出すことができる。そして、特許文献１記載のバイオマス処理方法では、バイオマスから生成した発酵成分を含む被処理物に対して、メタン発酵処理を施す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開公報ＷＯ２０１２／０５３６３１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１記載のバイオマス処理方法では、例えばバイオマス量が比較的多くなると、栄養源を含むルーメン液を追加供給すること等によって、ルーメン微生物にとって有用な栄養源（特に窒素分、リン分など）も増加させる必要が生じる。このため、特許文献１記載のバイオマス処理方法は、例えばバイオマス量が比較的多い場合にルーメン液を追加供給すること等をしなければ、メタン発酵などの発酵処理を必ずしも効率よく行うことができないという問題がある。
これに対して、ルーメン液を供給しなくても、エタノール発酵などの発酵処理を効率よく行うことができるバイオマス処理方法が要望されている。そこで、本発明者らは、エタノール発酵処理又はメタン発酵処理を経た発酵残渣の液分が、ルーメン微生物にとって有用な栄養源を含む点に着目した。
【０００７】
本発明は、上記の問題点等に鑑み、発酵処理されにくい多糖類を含むバイオマスを利用して、発酵処理を効率よく行うことができるバイオマス処理方法を提供することを課題とする。
本発明は、排水処理に伴って生じる余剰汚泥を、上記バイオマス処理方法によって効率的に処分できる排水処理方法及び排水処理設備を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決すべく、本発明に係るバイオマス処理方法は、
多糖類を含むバイオマスと、
反すう動物由来のルーメン微生物と、
エタノール発酵処理を経たエタノール発酵残渣から固液分離によって分離されたエタノール発酵分離液、及び、メタン発酵処理を経たメタン発酵残渣から固液分離によって分離されたメタン発酵分離液の少なくとも一方と、を混合した被処理物において、前記多糖類から発酵成分を生成させる前処理工程と、
前記発酵成分を含む被処理物の少なくとも一部に対してエタノール発酵処理を施す発酵工程と、
を備える。
【０００９】
上記のバイオマス処理方法において、エタノール発酵分離液やメタン発酵分離液は、エタノール発酵処理やメタン発酵処理に伴って生成された窒素分やリン分を比較的多く含む。前処理工程の被処理物が、エタノール発酵分離液やメタン発酵分離液を含むことによって、ルーメン微生物は、エタノール発酵分離液やメタン発酵分離液の窒素分やリン分を利用して、活発に代謝して増殖できる。これにより、ルーメン微生物は、単糖類、オリゴ糖（少糖類）や揮発性脂肪酸などの発酵成分を、前処理工程において十分に生成することができる。
そして、発酵成分を含む被処理物に対してエタノール発酵処理を行うことによって、発酵成分が、エタノール発酵に関わる微生物の栄養源となって、エタノール発酵処理が効率よく進行する。
【００１０】
上記のバイオマス処理方法において、前記前処理工程の前記被処理物に混合させる前記エタノール発酵分離液は、前記発酵工程の前記エタノール発酵処理を経たエタノール発酵分離液を含んでもよい。
発酵工程の前記エタノール発酵処理を経たエタノール発酵分離液を前処理工程で使用する分、排水処理を施すエタノール発酵分離液が減る。よって、排水処理を施すエタノール発酵分離液を減らしつつ有効に利用できる。換言すると、エタノール発酵分離液の窒素分やリン分をルーメン微生物の代謝や増殖のために有効に利用できる。
【００１１】
上記のバイオマス処理方法において、前記発酵工程では、前記エタノール発酵処理が施された後のエタノール発酵残渣の少なくとも一部に対してメタン発酵処理を施し、
前記前処理工程の前記被処理物に混合させる前記メタン発酵分離液は、前記発酵工程の前記メタン発酵処理を経たメタン発酵分離液を含んでもよい。
【００１２】
上記のバイオマス処理方法において、前記前処理工程を経た被処理物の一部に対して前記エタノール発酵処理を施し、且つ、被処理物の残部の少なくとも一部に、前記エタノール発酵分離液及び前記メタン発酵分離液の少なくとも一方と、前記バイオマスとをさらに供給して、発酵成分をさらに生成させてもよい。
これにより、被処理物におけるルーメン微生物が、エタノール発酵分離液又はメタン発酵分離液の少なくとも一方と、バイオマスの多糖類とを利用して代謝を行って増殖する。よって、さらに発酵成分を生成させることができる。従って、反すう動物から取り出したルーメン液（第１胃液）を新たに追加しなくても、多糖類を分解する微生物を増殖させて、多糖類が単糖類や少糖類へ分解することを促進でき、これにより、揮発性脂肪酸などの発酵成分を生成させることができる。
【００１３】
本発明の排水処理方法は、
有機性排水を活性汚泥によって生物処理する第１処理工程と、
反すう動物由来のルーメン微生物によって多糖類から生成させた発酵成分に対してエタノール発酵処理を施す第２処理工程と、を備え、
前記第２処理工程は、
前記多糖類を含むバイオマスと、前記ルーメン微生物と、前記エタノール発酵処理を経たエタノール発酵残渣から固液分離によって分離されたエタノール発酵分離液、及び、メタン発酵処理を経たメタン発酵残渣から固液分離によって分離されたメタン発酵分離液の少なくとも一方とを混合した被処理物において、前記発酵成分を生成させる前処理工程と、
前記発酵成分を含む被処理物の少なくとも一部に対して前記エタノール発酵処理を施す発酵工程と、を有し、
該発酵工程は、前記エタノール発酵処理を行うエタノール発酵工程と、前記エタノール発酵処理を経たエタノール発酵残渣から固液分離によって分離されたエタノール発酵分離固形分の少なくとも一部に対してメタン発酵処理を施すメタン発酵工程とを有し、
前記第１処理工程の前記生物処理に伴って生じた余剰汚泥の一部に対して、前記メタン発酵工程の前記メタン発酵処理を施す。
【００１４】
本発明の排水処理設備は、
有機性排水を活性汚泥によって生物処理する第１処理部と、
反すう動物由来のルーメン微生物によって多糖類から生成させた発酵成分に対してエタノール発酵処理を施す第２処理部と、を備え、
前記第２処理部は、
前記多糖類を含むバイオマスと、前記ルーメン微生物と、前記エタノール発酵処理を経たエタノール発酵残渣から固液分離によって分離されたエタノール発酵分離液、及び、メタン発酵処理を経たメタン発酵残渣から固液分離によって分離されたメタン発酵分離液の少なくとも一方とを混合した被処理物において、前記発酵成分を生成させる前処理部と、
前記発酵成分を含む被処理物の少なくとも一部に対して前記エタノール発酵処理を施す発酵部と、を有し、
該発酵部は、前記エタノール発酵処理を行うエタノール発酵部と、前記第２処理部の前記エタノール発酵処理を経たエタノール発酵残渣から固液分離によって分離されたエタノール発酵分離固形分の少なくとも一部に対してメタン発酵処理を施すメタン発酵部とを有し、
前記第１処理部の前記生物処理に伴って生じた余剰汚泥の一部を前記メタン発酵部に供給して、供給された前記余剰汚泥に対して前記メタン発酵部において前記メタン発酵処理を施すように構成されている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のバイオマス処理方法は、発酵処理されにくい多糖類を含むバイオマスを利用して、発酵処理を効率よく行うことができるという効果を奏する。
本発明の排水処理設備及び排水処理方法は、上記バイオマス処理方法によって、排水処理に伴って生じる余剰汚泥を効率的に処分できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態のバイオマス処理方法を実施するためのバイオマス処理装置の一例を表した概略図。
【図２】本実施形態の排水処理設備の一例を表した概略図。
【図３】バイオマス処理方法を実施するためのバイオマス処理装置の他の例を表した概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係るバイオマス処理方法の一実施形態について、斯かる方法を実施するために用いるバイオマス処理装置２０の例を示した図面を参照しつつ、詳しく説明する。
【００１８】
本実施形態のバイオマス処理方法は、多糖類を含むバイオマスＢと、
反すう動物由来のルーメン微生物と、
エタノール発酵処理を経たエタノール発酵残渣から固液分離によって分離されたエタノール発酵分離液Ｃ、及び、メタン発酵処理を経たメタン発酵残渣から固液分離によって分離されたメタン発酵分離液Ｄの少なくとも一方と、を混合した被処理物において、前記多糖類から発酵成分を生成させる前処理工程と、
前記発酵成分を含む被処理物の少なくとも一部に対してエタノール発酵処理を施す発酵工程とを備える。
発酵工程は、上記のごとくエタノール発酵処理を行うエタノール発酵工程と、
エタノール発酵処理が施された後のエタノール発酵残渣から固液分離によってエタノール発酵分離液Ｃとエタノール発酵分離固形分とを得る第１固液分離工程と、
第１固液分離工程によって得られたエタノール発酵分離液Ｃに対して蒸留処理を施すことによって精製エタノールＥを得る蒸留工程と、
第１固液分離工程で得られたエタノール発酵分離固形分の少なくとも一部に対してメタン発酵処理を施すメタン発酵工程と、
メタン発酵処理が施された後のメタン発酵残渣から固液分離によってメタン発酵分離液Ｄとメタン発酵分離固形分とを得る第２固液分離工程とを有する。
本実施形態では、前処理工程を行いつつ、発酵工程のエタノール発酵工程及びメタン発酵工程を行うことが好ましい。
【００１９】
本実施形態のバイオマス処理方法は、多糖類を含むバイオマスＢと、反すう動物の第１胃から取り出したルーメン液Ａ（ルーメン微生物を含有）とを混合し、エタノール発酵分離液Ｃを混合せずに調製した被処理物において、ルーメン微生物によって多糖類から発酵成分を生成させる予備処理工程を備える。本実施形態のバイオマス処理方法では、予備処理工程を行った後に、前処理工程を実施する。
【００２０】
バイオマスＢは、セルロースなどの多糖類を含む。バイオマスＢは、通常、難分解性のセルロースを少なくとも含む。セルロースは、植物を構成する成分の１つである。セルロースは、例えば、草本植物、木本植物に含まれる。
本実施形態で用いるバイオマスＢとしては、例えば、廃棄処分され得るバイオマスが挙げられる。廃棄処分され得るバイオマスとしては、例えば、古紙、刈ったあとの草本類、コーヒー滓、茶滓（茶殻）、野菜ゴミ、製紙工場から排出される製紙スラッジ、製紙工場の生物学的廃水処理設備から発生する余剰汚泥などが挙げられる。
バイオマスＢは、例えば、リグノセルロースを含んでもよい。
【００２１】
上記ルーメン微生物を体内に有する反すう動物としては、例えば、牛、羊、山羊などが挙げられる。
【００２２】
ルーメン微生物は、自然界では、反すう動物の第１胃（ルーメン）内に存在する。ルーメン微生物には、多数種の細菌類（セルロース分解菌、蛋白質分解菌等）や原生動物などが包含される。これらの微生物の代謝や増殖に伴って、セルロースなどの多糖類は、グルコース、又は、酢酸、プロピオン酸、酪酸などの揮発性脂肪酸に変換され得る。
【００２３】
反すう動物由来のルーメン微生物は、反すう動物の第１胃（ルーメン）から取り出したもの、又は、斯かる微生物が第１胃（ルーメン）の外部で増殖した後のものである。ルーメン微生物は、第１胃（ルーメン）内のルーメン液Ａに含まれている。ルーメン液Ａは、生きた反すう動物又は屠殺後の反すう動物から取り出すことができる。ルーメン液Ａを用いて予備処理工程を行うことによって、ルーメン微生物によって多糖類から発酵成分を生成させることができる。一方、後述するように、予備処理工程で増殖させた後のルーメン微生物（即ち、上記第１胃の外部で増殖した後の微生物）によって前処理工程において発酵成分を生成させることもできる。前処理工程では、上記第１胃の外部で増殖した後のルーメン微生物を用いる。
【００２４】
上記のバイオマス処理方法を実施するために用いるバイオマス処理装置２０は、例えば図１に示すように、上記の予備処理工程及び前処理工程を行う前処理部２１と、上記の発酵工程を行う発酵部２２とを有する。
発酵部２２は、前処理部２１から供給された被処理物に対してエタノール発酵処理を行うエタノール発酵部２２１と、
エタノール発酵部２２１のエタノール発酵処理が施された後のエタノール発酵残渣から固液分離によってエタノール発酵分離液Ｃ（第１エタノール発酵分離液）とエタノール発酵分離固形分とを得る第１固液分離部２２２と、
第１固液分離部２２２で得られたエタノール発酵分離液Ｃ（第１エタノール発酵分離液）に対して蒸留処理を施して精製エタノールＥを得る蒸留部２２３と、
第１固液分離部２２２の固液処理によって得られたエタノール発酵分離固形分の少なくとも一部に対してメタン発酵処理を施すメタン発酵部２２４と、
メタン発酵処理が施された後のメタン発酵残渣から固液分離によってメタン発酵分離液Ｄとメタン発酵分離固形分とを得る第２固液分離部２２５と、を有する。
上記のバイオマス処理装置２０は、第１固液分離部２２２で得られたエタノール発酵分離液Ｃ（第１エタノール発酵分離液）を蒸留部２２３に供給し、該蒸留部２２３においてエタノールが減少したエタノール発酵分離液Ｃ（第２エタノール発酵分離液  蒸留廃液ともいう）の少なくとも一部を前処理部２１に供給（返送）するように構成されている。
なお、本実施形態のバイオマス処理装置２０は、図１に示すように、前処理部２１の上流側に、バイオマスＢを粉砕する粉砕部２３を有し、粉砕部２３で粉砕されたバイオマスＢを前処理部２１に供給するように構成されてもよい。
【００２５】
前処理部２１は、例えばリグノセルロースを含むバイオマスＢと、ルーメン微生物とを含む被処理物を収容する前処理槽を有する。前処理槽は、上記のエタノール発酵分離液Ｃも収容できる。前処理部２１は、前処理槽内において、エタノール発酵分離液Ｃに含まれる窒素分やリン分などによってルーメン微生物の代謝や増殖を活性化させ、また、ルーメン微生物によって、セルロースを単糖類（グルコース等）、オリゴ糖（少糖類）、又は揮発性脂肪酸などへ変換させて、発酵成分を生成させるように構成されている。そして、発酵成分を含むこととなった被処理物を前処理槽に収容するように構成されている。前処理槽は、槽内の内容物を撹拌できるように構成されている。
【００２６】
上記のバイオマス処理装置２０は、前処理部２１の被処理物の一部を発酵部２２のエタノール発酵部２２１へ供給するように構成されている。上記のバイオマス処理装置２０は、該被処理物の一部を断続的に供給する半連続式であってもよく、被処理物の一部を連続的にエタノール発酵部２２１へ供給する連続式であってもよい。
【００２７】
上記のバイオマス処理装置２０は、前処理部２１（前処理槽）にバイオマスＢを連続的又は断続的に供給するように構成され、第１固液分離部２２２から蒸留部２２３を介して返送されるエタノール発酵分離液Ｃ（第２エタノール発酵分離液）を前処理部２１（前処理槽）に連続的又は断続的に供給するように構成され、前処理部２１からエタノール発酵部２２１へ被処理物の一部を連続的又は断続的に供給するように構成されることが好ましい。
【００２８】
また、本実施形態のバイオマス処理装置２０は、エタノール発酵部２２１から第１固液分離部２２２へエタノール発酵残渣の一部を連続的又は断続的に供給するように構成され、エタノール発酵残渣から固液分離によって分離されたエタノール発酵分離固形分を連続的又は断続的に第１固液分離部２２２からメタン発酵部２２４に供給するように構成され、メタン発酵部２２４から第２固液分離部２２５へメタン発酵残渣を連続的又は断続的に供給するように構成されることが好ましい。
【００２９】
上記のバイオマス処理装置２０は、蒸留部２２３の蒸留処理後のエタノール発酵分離液Ｃ（第２エタノール発酵分離液）を前処理部２１に返送するように構成されていることが好ましい。斯かる構成によって、ルーメン微生物が利用しやすくなった窒素分やリン分を含むエタノール発酵分離液Ｃが、前処理槽に供給されて、前処理槽においてルーメン微生物が増殖する。よって、前処理槽に供給されるバイオマスＢの多糖類が、ルーメン微生物によって発酵成分へと十分に変換される。
また、上記のバイオマス処理装置２０は、第２固液分離工程によって得られたメタン発酵分離液Ｄを前処理部２１に返送するように構成されることが好ましい。斯かる構成によって、ルーメン微生物が利用しやすくなったアンモニア態窒素やリン酸態リンなどの無機栄養分を含むメタン発酵分離液Ｄが、前処理槽に供給されて、前処理槽においてルーメン微生物が増殖する。よって、前処理槽に供給されるバイオマスＢの多糖類が、ルーメン微生物によって発酵成分へと十分に変換される。
【００３０】
予備処理工程では、バイオマスＢを前処理槽に供給する。予備処理工程では、前処理工程と異なり、ルーメン液Ａを前処理槽に供給することによって被処理物にルーメン微生物を含ませる。また、エタノール発酵分離液Ｃを前処理槽に供給しない。これにより、ルーメン液Ａ（ルーメン微生物を含有）とバイオマスＢとを含み、エタノール発酵分離液Ｃを含まない被処理物を調製する。
予備処理工程では、ルーメン微生物の栄養源となる窒素分やリン分などをルーメン液Ａが含むため、被処理物がエタノール発酵分離液Ｃを含まなくても、被処理物においてルーメン微生物が代謝や増殖可能である。よって、多糖類から発酵成分を生成させることができる。なお、予備処理工程と前処理工程とは、同様の条件で行うことができる。
【００３１】
上記のバイオマス処理方法においては、予備処理工程や前処理工程を経た被処理物の一部を前処理槽から取り出すことができる。取り出された被処理物の一部に対して、発酵工程のエタノール発酵処理を施すことができる。例えば、予備処理工程や前処理工程を経た後の被処理物の一部を取り出して、該一部をそのままエタノール発酵部２２１に供給して、供給された被処理物に対してエタノール発酵処理を施すことができる。一方、被処理物中のルーメン微生物を分離する操作をした後の液（揮発性脂肪酸などの発酵成分を含む）をエタノール発酵部２２１に供給して、エタノール発酵処理の原料として用いることもできる。
なお、上記のバイオマス処理方法においては、予備処理工程を経た被処理物の残部の少なくとも一部を収容した前処理槽に、バイオマスＢとエタノール発酵分離液Ｃ（蒸留処理を経た第２エタノール発酵分離液）とを新たに供給して、前処理工程を行う。なお、予備処理工程及び前処理工程を同じ前処理槽において行うことができる。
【００３２】
前処理工程では、新たに供給したバイオマスＢと、新たに供給したエタノール発酵分離液Ｃと、予備処理工程を経た被処理物の残部（予備処理工程を経て増殖した後のルーメン微生物を含有）とを前処理槽において混合し、被処理物を調製する。本実施形態のバイオマス処理方法では、被処理物に含ませるエタノール発酵分離液Ｃは、上記のエタノール発酵工程及び第１固液分離工程を経て得られたものである。なお、前処理工程で被処理物に混合させるエタノール発酵分離液Ｃやメタン発酵分離液Ｄは、本実施形態の発酵工程以外のエタノール発酵処理やメタン発酵処理においてそれぞれ得られたものであってもよい。
【００３３】
具体的には、前処理工程では、上記の予備処理工程を経た被処理物（増殖したルーメン微生物を含む）の残部を収容した前処理槽に、本実施形態のエタノール発酵処理及び固液分離によって上記のごとく得られたエタノール発酵分離液Ｃと、必要に応じて粉砕されたバイオマスＢとを新たに供給して被処理物を調製できる。そして、嫌気性条件下で、所定時間経過させることによって、ルーメン微生物を増殖させることができる。これにより、揮発性脂肪酸などの発酵成分を生成させることができる。
【００３４】
前処理工程では、被処理物の撹拌を連続的に行ってもよく、撹拌を断続的に行ってもよく、撹拌を止めてもよい。前処理工程は、反すう動物の第１胃内と同様に、嫌気性条件下で行う。前処理槽の内部を嫌気条件に設定することによって、前処理工程を嫌気性条件下で行うことができる。前処理工程は、反すう動物の第１胃における温度に近い温度で行うことが好ましい。例えば、セルロースが変換されて揮発性脂肪酸などが所定量生じるまで、１〜４８時間、前処理工程を続ける。なお、後述するように、前処理工程を複数回行うことができる。
【００３５】
前処理工程によれば、ルーメン微生物は、主にセルロースを炭素源として代謝を行いつつ、増殖できる。また、ルーメン微生物は、上記のエタノール発酵分離液Ｃに含まれる窒素分やリン分を利用して、活発に増殖できる。ルーメン微生物の代謝や増殖に伴って、セルロースは、発酵工程の発酵処理における発酵細菌が栄養源として利用しやすい単糖類（グルコース等）、オリゴ糖（少糖類）や揮発性脂肪酸などの発酵成分へと変換される。そして、生成した発酵成分を含む被処理物を得ることができる。よって、発酵工程におけるエタノール発酵処理のための発酵成分を十分に含む被処理物を得ることができる。
なお、前処理工程では、バイオマスの量が比較的多い場合であっても、被処理物に混合するエタノール発酵分離液Ｃやメタン発酵分離液Ｄの量を比較的多くすることで、上記の発酵成分を十分に生成させることができる。従って、上記のバイオマス処理方法は、被処理物に混合するバイオマスの量が比較的多い場合に、特に、発酵処理を効率よく行うことができる。
【００３６】
また、前処理工程によれば、予備処理工程で増殖したルーメン微生物の一部を基にして、さらにルーメン微生物を増殖させて、揮発性脂肪酸などの発酵成分を生成させることができる。従って、反すう動物から直接取り出したルーメン液Ａ（ルーメン微生物を含む）を新たに供給しなくても、揮発性脂肪酸などの発酵成分を生成させることができる。
【００３７】
上記の発酵成分は、オリゴ糖（少糖類）、単糖類、又は、揮発性脂肪酸のいずれかを少なくとも含む。
【００３８】
上記のバイオマス処理方法においては、前処理工程を経た被処理物の一部を前処理槽から取り出すことができる。なお、前処理工程を経た被処理物の全部を前処理槽からエタノール発酵部２２１へ供給した場合、前処理槽において上記の予備処理工程を行い、さらに、上述したように前処理工程を行うことができる。
【００３９】
前処理工程は、繰り返して複数回行ってもよい。例えば、前処理工程を行うごとに、被処理物の一部を前処理槽から取り出し、取り出した一部に対してエタノール発酵処理を施す一方で、取り出し後に残った被処理物の少なくとも一部を用いて、さらに前処理工程を行うことができる。このようにして、増殖後のルーメン微生物を含む被処理物の一部を用いて、ルーメン微生物を増殖させることを繰り返すことで、揮発性脂肪酸などの発酵成分を繰り返して生成させることができる。従って、前処理工程を行うごとに、揮発性脂肪酸などの発酵成分を生成させることができる。
【００４０】
エタノール発酵部２２１は、エタノール発酵処理を行うエタノール発酵槽を有する。エタノール発酵部２２１は、エタノール発酵に関わる微生物（以下、単に「酵母等」と記載することもある）と、前処理部２１（前処理槽）から供給された被処理物とを、エタノール発酵槽の内部に収容し、槽内でエタノール発酵処理を行うように構成されている。
【００４１】
本実施形態において、エタノール発酵工程では、予備処理工程又は前処理工程を経た被処理物の少なくとも一部に対してエタノール発酵処理を施す。例えば、予備処理工程又は前処理工程を経た前処理槽内の被処理物の一部を取り出し、取り出した被処理物を、そのままエタノール発酵槽に供給することができる。発酵工程では、エタノール発酵槽の内部を嫌気性条件に設定し、嫌気性条件下でエタノール発酵処理を行う。
【００４２】
エタノール発酵工程において、発酵成分を含む被処理物に対してエタノール発酵処理を施すことによって、揮発性脂肪酸などの発酵成分が酵母等の栄養源となる。詳しくは、難分解性バイオマス（リグノセルロース）からルーメン微生物によって生成された単糖やオリゴ糖は、酵母等によってエタノール、二酸化炭素等に分解される。従って、発酵成分によってエタノール発酵処理が効率よく進行し、エタノールを効率よく得ることができる。
【００４３】
エタノール発酵工程においては、エタノール発酵処理を嫌気性条件下で行う。エタノール発酵処理は、酵母等の代謝や増殖に適した温度範囲で行うことが好ましい。エタノール発酵工程のエタノール発酵処理によって、エタノール発酵残渣が生成される。エタノール発酵残渣は、エタノール発酵処理が施された後の処理物である。
【００４４】
第１固液分離部２２２は、エタノール発酵部２２１から供給されたエタノール発酵処理後のエタノール発酵残渣を固液分離するように構成されている。例えば、第１固液分離部２２２は、固液分離機を有し、エタノール発酵残渣を固液分離機によって液分（エタノール発酵分離液Ｃ）と固形分（エタノール発酵分離固形分、例えば酵母残渣）とに分離するように構成されている。具体的には、固液分離機としては、例えば、ベルト濃縮機等の濃縮機、あるいは、遠心脱水機、スクリュープレス脱水機、ベルトプレス脱水機等の脱水機が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００４５】
第１固液分離工程では、第１固液分離部２２２における固液分離によって、上記のエタノール発酵残渣をエタノール発酵分離液Ｃとエタノール発酵分離固形分とに分離する。エタノール発酵分離液Ｃは、上記の固液分離によって得られた液分である。エタノール発酵分離液Ｃには、上記の固液分離によって得られ蒸留部２２３に供給される第１エタノール発酵分離液と、蒸留部２２３の蒸留処理によって第１エタノール発酵分離液のエタノールが減少した第２エタノール発酵分離液とが包含される。一方、エタノール発酵分離固形分は、上記の固液分離によって得られた固形分である。
【００４６】
エタノール発酵分離液Ｃは、エタノール発酵に関わる酵母等が生成した代謝物を含む。斯かる代謝物は、例えば窒素分やリン分（例えば各種アミノ酸類）などの栄養源を含む。窒素分やリン分は、上記ルーメン微生物にとって、栄養源として利用しやすいものである。斯かる栄養源を含むエタノール発酵分離液Ｃを上記の前処理工程で用いることによって、ルーメン微生物は、エタノール発酵分離液Ｃの窒素分やリン分を利用して、活発に代謝して増殖できる。窒素分やリン分などの栄養源は、水に溶解した状態であるため、ルーメン微生物が栄養源として直接的に利用しやすいものである。このような栄養源を利用できるため、ルーメン微生物は、前処理工程において活発に代謝して増殖できる。
【００４７】
蒸留部２２３は、例えば蒸留塔を有する。蒸留部２２３は、蒸留塔によって、第１固液分離工程によって得られたエタノール発酵分離液Ｃ（第１エタノール発酵分離液）に対して蒸留処理を施すように構成されている。蒸留部２２３は、エタノール発酵分離液Ｃに含まれるエタノールをいったん気化させてから凝縮させることで、精製エタノールＥを得るように構成されている。蒸留処理によって、エタノール発酵分離液Ｃからエタノールが揮発することから、エタノール量が減少したエタノール発酵分離液Ｃ（第２エタノール発酵分離液）を得ることができる。
【００４８】
蒸留工程では、第１固液分離工程によって得たエタノール発酵分離液Ｃ（第１エタノール発酵分離液）に対して蒸留処理を施し、エタノール発酵分離液Ｃから精製エタノールＥを得る。これにより、エタノール発酵分離液Ｃにおけるエタノールを減らすことができる。蒸留工程では、蒸留塔を用いた一般的な方法によって、エタノール発酵分離液Ｃに対して蒸留処理を施すことができる。得られた精製エタノールＥは、例えば燃料として使用される。
【００４９】
本実施形態では、蒸留処理を施した後のエタノール発酵分離液Ｃ（第２エタノール発酵分離液）の少なくとも一部を前処理槽に供給して、前処理工程を行う。なお、本実施形態では、蒸留処理を施した後のエタノール発酵分離液Ｃの一部をメタン発酵部２２４に供給して、メタン発酵工程を行ってもよい。
【００５０】
本実施形態のように、第１固液分離工程によって得たエタノール発酵分離液Ｃの一部を前処理工程で用いることによって、エタノール発酵分離液Ｃを排水処理するための負荷が軽減される。例えば、排水処理の設備を小規模に抑えることができる。
【００５１】
メタン発酵部２２４は、エタノール発酵処理が施された後のエタノール発酵残渣の少なくとも一部に対してメタン発酵処理を施すためのメタン発酵槽を有する。メタン発酵部２２４は、メタン発酵に関わる微生物（以下、単に「メタン生成菌等」と記載することもある）と、第１固液分離部２２２から供給された固形分（エタノール発酵分離固形分）とを、メタン発酵槽の内部に収容し、槽内でメタン発酵処理を行うように構成されている。メタン発酵部２２４は、蒸留部２２３で蒸留処理が施されたエタノール発酵分離液Ｃ（第２エタノール発酵分離液）の一部も内部に収容できるように構成されている。
【００５２】
メタン発酵工程では、エタノール発酵処理を経たエタノール発酵残渣を固液分離することによって得られた固形分（エタノール発酵分離固形分）の少なくとも一部に対してメタン発酵処理を施す。例えば、第１固液分離工程を経たエタノール発酵分離固形分をそのままメタン発酵槽に供給することができる。メタン発酵工程では、メタン発酵槽の内部を嫌気性条件に設定し、嫌気性条件下でメタン発酵処理を行う。
【００５３】
メタン発酵工程において、第１固液分離工程を経たエタノール発酵分離固形分に対してメタン発酵処理を施すことによって、酵母等を構成する物質がメタン生成菌等の栄養源となる。詳しくは、酵母の菌体等における高分子物質は、まず、加水分解菌によって、より低分子の物質に分解される。続いて、酸生成細菌によって、酢酸やプロピオン酸などの揮発性脂肪酸、乳酸およびエタノール等が生じる。酢酸は、さらに、メタン生成菌（メタン生成古細菌群）によって、エタノールや二酸化炭素に変換される。また、酢酸以外の揮発性脂肪酸、乳酸およびエタノールは、水素生成細菌によって水素と酢酸となり、最後にメタン生成菌（メタン生成古細菌群）等によってメタンガス、二酸化炭素等に分解される。このように、酵母等を構成する物質がメタン生成菌等によって分解されて、メタンガスが発生する。
【００５４】
メタン発酵工程においては、メタン発酵処理を嫌気性条件下で行う。メタン発酵工程のメタン発酵処理によって、メタン発酵残渣が生成される。メタン発酵残渣は、メタン発酵処理が施された後の処理物である。メタン発酵処理は、いわゆる中温メタン発酵処理（２０℃を超えて４０℃以下、好ましくは３０℃から３７℃）であってもよく、高温メタン発酵処理（４０℃を超えて６５℃以下、好ましくは５０℃から５５℃）であってもよいが、メタン発酵槽を加温するエネルギーが少なくできるという点で、中温メタン発酵処理が好ましい。
【００５５】
第２固液分離部２２５は、例えば第１固液分離部２２２と同様に構成されている。また、第２固液分離工程は、第１固液分離工程と同様にして、メタン発酵残渣を固液分離することによって、実施できる。第２固液分離工程で得られたメタン発酵分離液Ｄは、メタン発酵残渣を固液分離することによって得られた液分である。一方、第２固液分離工程で得られたメタン発酵分離固形分は、メタン発酵残渣を固液分離することによって得られた固形分である。メタン発酵分離固形分は、例えば、バイオマス処理装置２０の外部へ送られてさらに処理され得る。
【００５６】
本実施形態では、第２固液分離部２２５における第２固液分離工程によって得られたメタン発酵分離液Ｄの少なくとも一部を前処理槽に供給して、前処理工程を行う。
【００５７】
第２固液分離工程においてメタン発酵残渣から固液分離によって分離されたメタン発酵分離液Ｄは、メタン発酵に関わる微生物がメタン発酵処理に伴って生成した代謝物を、比較的多く含む。斯かる代謝物は、例えばアンモニア態窒素やリン酸態リンなどの無機栄養分を含む。斯かる無機栄養分を含むメタン発酵分離液Ｄを上記の前処理工程で用いることによって、ルーメン微生物は、メタン発酵分離液Ｄのアンモニア態窒素を窒素分として利用して、また、リン酸態リンをリン分として利用して、活発に代謝して増殖できる。アンモニア態窒素やリン酸態リンなどの無機栄養分は、水に溶解した状態であるため、ルーメン微生物が栄養源として直接的に利用しやすいものである。このような栄養源を利用できるため、ルーメン微生物は、前処理工程において活発に代謝して増殖できる。
【００５８】
本実施形態のように、第２固液分離工程によって得たメタン発酵分離液Ｄを前処理工程で用いることによって、メタン発酵分離液Ｄを排水処理するための負荷が軽減される。例えば、活性汚泥処理するための曝気槽の散気風量を抑えたり、排水処理の設備を小規模に抑えたりすることができる。
【００５９】
本実施形態では、いわゆる半連続式でバイオマス処理方法を実施することができる。
例えば、前処理部２１の被処理物のｐＨが、生成した揮発性脂肪酸によって規定値よりも低くなるまで前処理部２１において前処理工程を行った後、被処理物の一部をエタノール発酵部２２１に供給する。一方、前処理槽において、被処理物の残部と、新たに供給したバイオマスＢと、第１固液分離工程を経て且つ蒸留部２２３から新たに供給したエタノール発酵分離液Ｃとを混合して、被処理物を新たに調製する。なお、必要に応じて、第２固液分離工程を経たメタン発酵分離液Ｄを被処理物に新たに供給する。そして、同様にして前処理工程を行う。
また、被処理物の一部を前処理部２１からエタノール発酵部２２１に供給した後、供給された被処理物に対して、所定期間エタノール発酵処理を施し、エタノール発酵工程を行う。その後、エタノール発酵槽の内容物（エタノール発酵残渣）の一部を第１固液分離部２２２に供給する。
同様にして、前処理工程とエタノール発酵工程とをそれぞれ繰り返し、半連続式でバイオマス処理方法を実施することができる。
また、第１固液分離部２２２に供給されたエタノール発酵残渣の量に応じたエタノール発酵分離固形分をメタン発酵部２２４に供給し、上記エタノール発酵残渣の量に応じたエタノール発酵分離液Ｃを蒸留部２２３に供給する。蒸留部２２３の蒸留工程を経たエタノール発酵分離液Ｃを、上述したように前処理部２１に供給する。
また、所定期間のメタン発酵処理によってメタン発酵工程を行った後、メタン発酵槽の内容物（メタン発酵残渣）の一部を第２固液分離部２２５に供給する。第２固液分離部２２５に供給されたメタン発酵残渣の量に応じたメタン発酵分離液Ｄを、上述したように前処理部２１に供給する。
【００６０】
一方、本実施形態では、いわゆる連続式でバイオマス処理方法を実施することもできる。
例えば、前処理部２１において前処理工程を行いつつ被処理物の一部をエタノール発酵部２２１に供給する一方で、前処理部２１における被処理物に、所定の時間間隔で、バイオマスＢと、第１固液分離工程を経た蒸留部２２３からのエタノール発酵分離液Ｃとを供給する。なお、必要に応じて、第２固液分離工程を経たメタン発酵分離液Ｄも被処理物に供給する。そして、前処理工程によってバイオマスＢの多糖類から発酵成分を生成させつつ、発酵成分を含む被処理物をエタノール発酵部２２１に供給する。
また、エタノール発酵部２２１のエタノール発酵槽に前処理部２１から被処理物を供給しつつエタノール発酵処理を行う。しかも、エタノール発酵処理を行いつつ、エタノール発酵槽の発酵残渣の一部を第１固液分離部２２２に供給する。
上記のごとく、連続式で実施するバイオマス処理方法においては、例えばエタノール発酵部２２１で生じる単位時間あたりのエタノール発生量が所望量になるように、単位時間あたり所定量の被処理物を前処理部２１からエタノール発酵部２２１へ供給し、単位時間あたり所定量のエタノール発酵残渣をエタノール発酵槽から取り出し、第１固液分離部２２２に供給することができる。
また、第１固液分離部２２２に供給されたエタノール発酵残渣の量に応じたエタノール発酵分離液Ｃを蒸留部２２３に供給する。蒸留部２２３で蒸留処理を行いつつ蒸留工程を経たエタノール発酵分離液Ｃを、上述したように前処理部２１に供給する。
また、第１固液分離部２２２に供給されたエタノール発酵残渣の量に応じたエタノール発酵分離固形分をメタン発酵部２２４に供給する。エタノール発酵分離固形分をメタン発酵部２２４に供給しつつ、メタン発酵槽の内容物（メタン発酵残渣）の一部を第２固液分離部２２５に供給する。第２固液分離部２２５に供給されたメタン発酵残渣の量に応じたメタン発酵分離液Ｄを、上述したように前処理部２１に供給する。
このようにして、連続式でバイオマス処理方法を実施することができる。
【００６１】
次に、本発明に係る排水処理設備の一実施形態について、図面を参照しつつ詳しく説明する。
【００６２】
本実施形態の排水処理設備１は、図２に示すように、
有機性排水を活性汚泥によって生物処理する第１処理部１０と、
反すう動物由来のルーメン微生物によって多糖類から生成させた発酵成分に対してエタノール発酵処理を施す第２処理部２０と、を備える。
第２処理部２０は、多糖類を含むバイオマスＢと、ルーメン微生物と、エタノール発酵処理を経たエタノール発酵残渣から固液分離によって分離されたエタノール発酵分離液Ｃ、及び、メタン発酵処理を経たメタン発酵残渣から固液分離によって分離されたメタン発酵分離液Ｄの少なくとも一方とを混合した被処理物において、発酵成分を生成させる前処理部２１と、
発酵成分を含む被処理物の少なくとも一部に対してエタノール発酵処理を施す発酵部２２と、を有する。
該発酵部２２は、エタノール発酵処理を行うエタノール発酵部２２１と、第２処理部２０のエタノール発酵処理を経たエタノール発酵残渣から固液分離によって分離されたエタノール発酵分離固形分の少なくとも一部に対してメタン発酵処理を施すメタン発酵部２２４とを有する。
本実施形態の排水処理設備１は、第１処理部１０の生物処理に伴って生じた余剰汚泥Ｆの一部をメタン発酵部２２４に供給して、供給された余剰汚泥Ｆに対してメタン発酵部２２４においてメタン発酵処理を施すように構成されている。
【００６３】
第１処理部１０は、生物処理される前の上記の有機性排水から初沈汚泥を沈殿によって分離する前段分離部１１と、前段分離部１１から供給された排水を活性汚泥によって生物処理する生物処理部１２と、生物処理が施された処理水と活性汚泥とを分離する後段分離部１３と、を備える。なお、本発明において、第１処理部１０は、必ずしも前段分離部１１を有しなくてもよい。
第２処理部２０は、上述したバイオマス処理方法を実施するための装置と同様に構成されている。
【００６４】
有機性排水は、有機物を含有する粒子等を含む。有機物は、有機態窒素などの窒素分、有機態リンなどのリン分を含有する。有機性排水は、例えば、食品・飲料水工場排水、酒造工場排水、製紙工場排水、下水などである。
【００６５】
前段分離部１１は、有機性排水を内部に収容する沈殿槽である最初沈殿槽を有する。前段分離部１１は、最初沈殿槽に供給された有機性排水の流速を下げて滞留させることによって、生物処理される前の有機性排水から、沈殿によって、初沈汚泥（粒子等を含む）を最初沈殿槽の下部に貯めるように構成されている。前段分離部１１は、貯まった初沈汚泥を最初沈殿槽の底部から最初沈殿槽の外部へ抜き出せるように構成されている。
【００６６】
生物処理部１２は、活性汚泥を内部に含み、内部に空気を供給することによって曝気を行い、曝気に伴う撹拌力によって活性汚泥を流動させる曝気槽を有する。生物処理部１２は、前段分離部１１から供給された有機性排水を活性汚泥によって曝気槽内で生物処理するように構成されている。活性汚泥に含まれる微生物によって、有機性排水の有機物を、好気的条件下で無機物にまで分解することができる。
【００６７】
後段分離部１３は、生物処理が施された処理水を収容する最終沈殿槽を有する。後段分離部１３は、最終沈殿槽に供給された処理水の流速を下げて滞留させることによって、沈殿によって、活性汚泥を最終沈殿槽の下部に貯めるように構成されている。後段分離部１３は、貯まった活性汚泥を最終沈殿槽の底部から最終沈殿槽の外部へ抜き出せるように構成されている。活性汚泥は、有機物を分解できる微生物を含有する。従って、活性汚泥は、有機物を比較的多く含み、有機態窒素などの窒素分やリン分も含む。
【００６８】
なお、第１処理部１０は、後段分離部１３で分離した活性汚泥の一部を、生物処理部１２の曝気槽に供給（返送）できるように構成されている。
【００６９】
上記の排水処理設備１は、前段分離部１１において沈殿によって得た初沈汚泥を、前処理部２１に供給できるように構成されている。これにより、排水処理設備１で発生する廃棄物量を削減することができる。初沈汚泥は、窒素分やリン分を比較的多く含有することから、前処理部２１における前処理工程において、ルーメン微生物の代謝や増殖を活性化できる。なお、初沈汚泥は、セルロースを含有する野菜くずや茶滓（茶殻）などを含む場合がある。このような場合、初沈汚泥がセルロースを含むため、初沈汚泥を前処理部２１に供給することによって、前処理部２１にバイオマスＢが供給されることとなる。
【００７０】
上記の排水処理設備１は、後段分離部１３において沈殿によって得た活性汚泥から生物処理部１２の曝気槽に供給（返送）した分を除いた残部（余剰汚泥Ｆ）の一部を、メタン発酵部２２４のメタン発酵槽に供給できるように構成されている。これにより、排水処理設備１で発生する廃棄物量を削減することができる。余剰汚泥Ｆは、有機物及び窒素分やリン分を比較的多く含有することから、メタン発酵部２２４におけるメタン発酵工程において、メタン生成菌等の代謝や増殖を活性化でき、メタンガスの発生を促進できる。
【００７１】
なお、本実施形態の排水処理設備１は、第１処理部１０の後段分離部１３で分離された活性汚泥（余剰汚泥Ｆ）、及び、第２処理部２０の第２固液分離部２２５で分離された固形分（メタン発酵残渣のうちの固形分）を処理する汚泥処理部３０をさらに備える。具体的には、汚泥処理部３０は、汚泥を乾燥処理する汚泥乾燥装置や汚泥を焼却処理する汚泥焼却装置などを有してもよいが、これに限定されない。
【００７２】
続いて、本発明に係る排水処理方法の一実施形態について説明する。
【００７３】
本実施形態の排水処理方法は、有機性排水を活性汚泥によって生物処理する第１処理工程と、上記のバイオマス処理方法に相当する第２処理工程とを備える。
【００７４】
詳しくは、本実施形態の排水処理方法は、
有機性排水を活性汚泥によって生物処理する第１処理工程と、
反すう動物由来のルーメン微生物によって多糖類から生成させた発酵成分に対してエタノール発酵処理を施す第２処理工程と、を備える。
第２処理工程は、多糖類を含むバイオマスＢと、ルーメン微生物と、エタノール発酵処理を経たエタノール発酵残渣から固液分離によって分離されたエタノール発酵分離液Ｃ、及び、メタン発酵処理を経たメタン発酵残渣から固液分離によって分離されたメタン発酵分離液の少なくとも一方を混合した被処理物において、発酵成分を生成させる前処理工程と、
発酵成分を含む被処理物の少なくとも一部に対してエタノール発酵処理を施す発酵工程と、を有する。
該発酵工程は、エタノール発酵処理を行うエタノール発酵工程と、エタノール発酵処理を経たエタノール発酵残渣から固液分離によって分離されたエタノール発酵分離固形分の少なくとも一部に対してメタン発酵処理を施すメタン発酵工程とを有する。
本実施形態の排水処理方法では、第１処理工程の生物処理に伴って生じた余剰汚泥Ｆの一部に対して、メタン発酵工程のメタン発酵処理を施す。
なお、第２処理工程は、上述したバイオマス処理方法と同様にして実施できる。
【００７５】
前段分離工程は、上述した前段分離部１１によって実施できる。前段分離工程では、例えば、前段分離部１１に供給された有機性排水を数時間〜数日間滞留させ、初沈汚泥を沈殿させる。
【００７６】
生物処理工程は、上述した生物処理部１２によって実施できる。生物処理工程では、例えば、曝気槽の内部に空気を供給することによって曝気する。そして、曝気に伴う撹拌力によって活性汚泥を流動させつつ、活性汚泥を構成する微生物によって有機性排水の有機物を分解させる。曝気によって活性汚泥の微生物に酸素を供給できる。
【００７７】
後段分離工程は、上述した後段分離部１３によって実施できる。後段分離工程では、例えば、後段分離部１３に供給された処理水を数時間〜数日間滞留させ、活性汚泥を沈殿させる。
【００７８】
本実施形態の排水処理方法では、前段分離工程において沈殿によって得た初沈汚泥を、前処理部２１に供給してもよい。これにより、排水処理方法で発生する廃棄物量を削減することができる。初沈汚泥は、窒素分やリン分を比較的多く含有することから、前処理部２１における前処理工程において、ルーメン微生物の代謝や増殖を活性化できる。なお、初沈汚泥は、セルロースを含有する野菜くずや茶滓（茶殻）などを含む場合がある。このような場合、初沈汚泥がセルロースを含むため、初沈汚泥を前処理部２１に供給することによって、前処理部２１にバイオマスＢが供給されることとなる。
【００７９】
本実施形態の排水処理方法では、後段分離工程において沈殿によって得た活性汚泥から生物処理部１２の曝気槽に供給（返送）した分を除いた残部（余剰汚泥Ｆ）の一部を、メタン発酵部２２４のメタン発酵槽に供給してもよい。余剰汚泥Ｆは、有機物及び窒素分やリン分を比較的多く含有することから、メタン発酵部２２４におけるメタン発酵工程において、メタン生成菌等の代謝や増殖を活性化でき、メタンガスの発生を促進できる。
【００８０】
本実施形態のバイオマス処理方法、排水処理方法、及び、排水処理設備などは、上記例示の通りであるが、本発明は、上記例示の排水処理設備などに限定されるものではない。
また、一般のバイオマス処理方法、排水処理方法、及び、排水処理設備などにおいて用いられる種々の態様を、本発明の効果を損ねない範囲において、採用することができる。
【００８１】
上記実施形態では、エタノール発酵分離液Ｃやメタン発酵分離液Ｄを被処理物に混合しない予備処理工程を備えたバイオマス処理方法について詳しく説明したが、本発明は、このようなバイオマス処理方法に限定されない。例えば、本発明は、予備処理工程を備えず、ルーメン液Ａと、バイオマスＢと、さらにエタノール発酵分離液Ｃ又はメタン発酵分離液Ｄとを混合して被処理物を調製する工程を予備処理工程の代わりに備えたバイオマス処理方法であってもよい。
【００８２】
上記実施形態では、エタノール発酵部２２１とメタン発酵部２２４とを有するバイオマス処理装置を用いたバイオマス処理方法について詳しく説明したが、本発明は、このようなバイオマス処理方法に限定されない。例えば図３に示すように、本発明は、メタン発酵部２２４を有さずエタノール発酵部２２１のみを発酵部２２として有するバイオマス処理装置を用いたバイオマス処理方法であってもよい。斯かるバイオマス処理方法においては、エタノール発酵処理後のエタノール発酵残渣から固液分離によって得られた固形分（エタノール発酵分離固形分）が、廃棄処分され得る。
【００８３】
なお、上記実施形態のバイオマス処理装置は、図１における破線で示すように、第１固液分離部で得られたエタノール発酵分離液Ｃ（即ち、第１エタノール発酵分離液）が、蒸留部２２３を介さずに、前処理部２１へ返送されるように構成されてもよい。また、図１における破線で示すように、エタノール発酵部２２１においてエタノール発酵処理が施された後のエタノール発酵残渣が、第１固液分離部２２２及び蒸留部２２３を経ずに、メタン発酵部２２４に供給されるように構成されてもよい。
【符号の説明】
【００８４】
１：排水処理設備、
１０：第１処理部、
１１：前段分離部、  １２：生物処理部、  １３：後段分離部、
２０：第２処理部（バイオマス処理装置）、
２１：前処理部、
２２：発酵部、
２２１：エタノール発酵部、  ２２２：第１固液分離部、  ２２３：蒸留部、
２２４：メタン発酵部、  ２２５：第２固液分離部、
２３：粉砕部、
３０：汚泥処理部、
Ａ：ルーメン液、  Ｂ：バイオマス、  Ｃ：エタノール発酵分離液、
Ｄ：メタン発酵分離液、  Ｅ：精製エタノール、  Ｆ：活性汚泥（余剰汚泥）。
【図１】
2019209286.tif 000003
【図２】
2019209286.tif 000004
【図３】
2019209286.tif 000005