(57)【要約】【課題】高い有機物負荷においても、加温エネルギーや凝集剤使用量を増加させることなく、有機成分を減量化することができるとともに、メタンガス回収量を多くすることができる有機性廃液の嫌気性処理装置を提供する。【解決手段】有機性廃液は高温消化槽１に導入され、４５〜９５℃にて嫌気性消化処理される。その消化汚泥が中温消化槽２に導入され、２５〜４０℃にて嫌気性消化処理される。この消化汚泥の一部を引き抜き、固液分離装置３で濃縮し、濃縮汚泥を中温消化槽２へ返送する。中温消化槽２からの消化汚泥の一部を改質装置６で改質し、高温嫌気性消化槽１に返送する。高温消化槽１からの消化汚泥の一部を汚泥分画装置１０で分画し、有機性浮遊物質の割合の高い汚泥を高温消化槽１に返送し、有機性遊物質の割合の低い汚泥を系外に排出する。【選択図】図１
2008049228.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性廃液を嫌気性消化する嫌気性消化槽と、
該嫌気性消化槽からの消化汚泥の一部を改質する改質手段と、
該改質手段からの改質汚泥を前記嫌気性消化槽に返送する改質汚泥返送手段と、
該嫌気性消化槽からの消化汚泥を濃縮する固液分離手段と、
該固液分離手段からの濃縮汚泥を前記嫌気性消化槽へ返送する濃縮汚泥返送手段と、
前記嫌気性消化槽からの消化汚泥の一部または全部を有機性浮遊物質の割合の低い汚泥と、有機性浮遊物質の割合の高い汚泥とに分画し、有機性浮遊物質の割合の低い汚泥を系外に排出する汚泥分画手段と、
該汚泥分画手段で分画された有機性浮遊物質の割合の高い高有機性浮遊物質汚泥を嫌気性消化槽に返送する高有機性浮遊物質汚泥返送手段と、
を有する有機性廃液の嫌気性消化処理装置において、
該嫌気性消化槽は、処理温度４５〜９５℃の高温消化槽と、該高温消化槽の流出液が導入される処理温度２５〜４０℃の中温消化槽との少なくとも２槽を有しており、
該中温消化槽からの消化汚泥の少なくとも一部が前記固液分離手段に導入されることを特徴とする有機性廃液の嫌気性消化処理装置。
【請求項２】
請求項１において、前記固液分離手段からの濃縮汚泥の少なくとも一部を前記中温消化槽に返送することを特徴とする有機性廃液の嫌気性消化処理装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記中温消化槽から引き抜いた消化汚泥を前記改質手段に導入して改質することを特徴とする有機性廃液の嫌気性消化処理装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、前記改質手段からの改質汚泥の少なくとも一部を前記高温消化槽に返送することを特徴とする有機性廃液の嫌気性消化処理装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項において、前記有機性廃液の少なくとも一部を前記中温消化槽に導入することを特徴とする有機性廃液の嫌気性消化処理装置。
【請求項６】
請求項１ないし４のいずれか１項において、前記有機性廃液の少なくとも一部を前記固液分離手段に導入することを特徴とする有機性廃液の嫌気性消化処理装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項において、前記固液分離手段で固液分離される消化汚泥に凝集剤を添加する手段を備えたことを特徴とする有機性廃液の嫌気性消化処理装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１項において、前記改質手段による改質処理がオゾン処理であることを特徴とする有機性廃液の嫌気性消化処理装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１項において、前記汚泥分画装置には前記高温消化槽からの汚泥の一部を導入することを特徴とする有機性廃液の嫌気性消化処理装置。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれか１項において、前記汚泥分画装置には前記中温消化槽からの汚泥の一部を導入することを特徴とする有機性廃液の嫌気性消化処理装置。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれか１項において、前記汚泥分画装置が、遠心力を利用して有機性浮遊物質の割合の低い汚泥と有機性浮遊物質の割合の高い汚泥に分画する装置であることを特徴とする有機性廃液の嫌気性消化処理装置。
【請求項１２】
有機性廃液を嫌気性消化槽で嫌気性消化し、
該嫌気性消化槽からの消化汚泥の一部を改質手段で改質し、
該改質手段からの改質汚泥を前記嫌気性消化槽に返送し、
該嫌気性消化槽からの消化汚泥を固液分離手段で濃縮し、
該固液分離手段からの濃縮汚泥を前記嫌気性消化槽へ返送し、
前記嫌気性消化槽からの消化汚泥の一部または全部を有機性浮遊物質の割合の低い汚泥と、有機性浮遊物質の割合の高い汚泥とに分画し、有機性浮遊物質の割合の低い汚泥を系外に排出するとともに、有機性浮遊物質の割合の高い汚泥を嫌気性消化槽に返送する有機性廃液の嫌気性消化処理方法において、
該嫌気性消化槽は、処理温度４５〜９５℃の高温消化槽と、該高温消化槽の流出液が導入される処理温度２５〜４０℃の中温消化槽との少なくとも２槽を有しており、
該中温消化槽からの消化汚泥の少なくとも一部を前記固液分離手段に導入することを特徴とする有機性廃液の嫌気性消化処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機性廃液を嫌気性消化する方法及び装置に係り、特に、有機性廃液の消化効率を高めてメタンガスの回収量を多くすることができる有機性廃液の嫌気性消化処理方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機性汚泥、し尿、食品工場廃水等のスラリー状の高濃度有機性汚泥を嫌気性微生物の存在下に消化処理して減量化する方法は、古くから行われている。
【０００３】
このような嫌気性消化処理においては、未分解物質及び嫌気性微生物を主体とする汚泥（消化汚泥）が生成する。この消化汚泥は、従来は機械脱水した後、焼却、埋立等により処理されている。
【０００４】
嫌気性消化処理により生成する汚泥を減量化し、有機性廃液からメタンガスをより多く回収することができる装置として、特開平9-206785 号には、消化汚泥をオゾン処理により改質した後、この改質汚泥を嫌気性消化槽に返送する嫌気性消化処理装置が記載されている。この装置は消化汚泥をオゾン処理して易生物分解性に改質した後、嫌気性消化槽に戻して嫌気性微生物の基質としてさらに分解するものであり、汚泥を減量化し、有機性廃液からメタンガスをより多く回収するのに有効な装置である。
【０００５】
しかし、この装置を、下水汚泥の嫌気性消化処理などで広く用いられている嫌気性消化槽内を30〜38℃に加温して行う中温嫌気性消化で用いた場合、オゾン処理により改質された汚泥の消化速度が低いため、汚泥をより減量化して有機性排液からのメタンガスの回収率を高めるには改質する汚泥量を増やす必要があり、オゾン使用量の増加に繋がっていた。
【０００６】
また、この装置を、中温消化よりも消化速度の高い、嫌気性消化槽内を45〜60℃に加温して行う高温嫌気性消化で用いた場合には、オゾン使用量は中温消化に比べ低減されるが、改質汚泥に由来する一部のタンパク、糖などが高温微生物の産生する酵素では分解されないため、槽内で生物分解されない溶解性有機成分が中温消化よりも著しく高濃度で放出されてしまい、固形有機成分は減量されるもののメタンガス回収率は高められないという問題があった。また、これらコロイド状の溶解性有機成分により、消化汚泥の固液分離性が悪化し、凝集剤の使用量が著しく増加するとともに、分離液が排出される後段の水処理への負荷が著しく増加するという問題があった。
【０００７】
特開２００１−２０５２８９号には、有機性廃液を生物処理槽において処理した後、処理液を固液分離して分離水は処理水として放流し、分離汚泥は生物処理槽に返送する際に、その一部または全部を可溶化処理してから返送する有機性廃液の処理方法において、遠心力を利用して、有機性浮遊物質の割合の低い汚泥と、有機性浮遊物質の割合の高い汚泥に分画し、有機性浮遊物質の割合の低い汚泥を系外に排出するとともに、有機性浮遊物質の割合の高い汚泥を生物処理槽に返送することを特徴とする有機性廃液の処理方法が記載されている。この方法では、生物処理槽内の汚泥に蓄積する無機性物質を優先的に系外に排出することができるため、生物処理槽内の汚泥の有機性物質の割合をほとんど低下させずに廃液の処理能力を維持しつつ、発生する余剰汚泥の量を安定して減少させることができる。
【特許文献１】特開平９−２０６７８５号公報
【特許文献２】特開２００１−２０５２８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、有機性廃液を嫌気性消化槽において嫌気性消化処理した後、消化汚泥を固液分離して分離液を処理水として放流し、分離汚泥（濃縮汚泥）を嫌気性消化槽に返送し、また、消化汚泥の一部をオゾン処理することにより改質して嫌気性消化槽に返送する有機性廃液の嫌気性消化方法において、嫌気性消化槽に蓄積する無機物をより効率的に系外に排出することにより、高い有機物負荷においても、有機成分を十分に減量化することができるとともに、メタンガス回収量を多くすることができる有機性廃液の嫌気性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】
【０００９】
本発明（請求項１）の有機性廃液の嫌気性消化処理装置は、有機性廃液を嫌気性消化する嫌気性消化槽と、該嫌気性消化槽からの消化汚泥の一部を改質する改質手段と、該改質手段からの改質汚泥を前記嫌気性消化槽に返送する改質汚泥返送手段と、該嫌気性消化槽からの消化汚泥を濃縮する固液分離手段と、該固液分離手段からの濃縮汚泥を前記嫌気性消化槽へ返送する濃縮汚泥返送手段と、前記嫌気性消化槽からの消化汚泥の一部または全部を有機性浮遊物質の割合の低い汚泥と、有機性浮遊物質の割合の高い汚泥とに分画し、有機性浮遊物質の割合の低い汚泥を系外に排出する汚泥分画手段と、該汚泥分画手段で分画された有機性浮遊物質の割合の高い高有機性浮遊物質汚泥を嫌気性消化槽に返送する高有機性浮遊物質汚泥返送手段と、を有する有機性廃液の嫌気性消化処理装置において、該嫌気性消化槽は、処理温度４５〜９５℃の高温消化槽と、該高温消化槽の流出液が導入される処理温度２５〜４０℃の中温消化槽との少なくとも２槽を有しており、該中温消化槽からの消化汚泥の少なくとも一部が前記固液分離手段に導入されることを特徴とするものである。
【００１０】
なお、本発明において、「汚泥の改質」とは、微生物によって資化されにくい汚泥中の物質や汚泥細胞を変性・破壊して、微生物によって資化されやすい形態にすることを指す。
【００１１】
請求項２の有機性廃液の嫌気性消化処理装置は、請求項１において、前記固液分離手段からの濃縮汚泥の少なくとも一部を前記中温消化槽に返送することを特徴とするものである。
【００１２】
請求項３の有機性廃液の嫌気性消化処理装置は、請求項１又は２において、前記中温消化槽から引き抜いた消化汚泥を前記改質手段に導入して改質することを特徴とするものである。
【００１３】
請求項４の有機性廃液の嫌気性消化処理装置は、請求項１ないし３のいずれか１項において、前記改質手段からの改質汚泥の少なくとも一部を前記高温消化槽に返送することを特徴とするものである。
【００１４】
請求項５の有機性廃液の嫌気性消化処理装置は、請求項１ないし４のいずれか１項において、前記有機性廃液の少なくとも一部を前記中温消化槽に導入することを特徴とするものである。
【００１５】
請求項６の有機性廃液の嫌気性消化処理装置は、請求項１ないし４のいずれか１項において、前記有機性廃液の少なくとも一部を前記固液分離手段に導入することを特徴とするものである。
【００１６】
請求項７の有機性廃液の嫌気性消化処理装置は、請求項１ないし６のいずれか１項において、前記固液分離手段で固液分離される消化汚泥に凝集剤を添加する手段を備えたことを特徴とするものである。
【００１７】
請求項８の有機性廃液の嫌気性消化処理装置は、請求項１ないし７のいずれか１項において、前記改質手段による改質処理がオゾン処理であることを特徴とするものである。
【００１８】
請求項９の有機性廃液の嫌気性消化処理装置は、請求項１ないし８のいずれか１項において、前記汚泥分画装置には前記高温消化槽からの汚泥の一部を導入することを特徴とするものである。
【００１９】
請求項１０の有機性廃液の嫌気性消化処理装置は、請求項１ないし９のいずれか１項において、前記汚泥分画装置には前記中温消化槽からの汚泥の一部を導入することを特徴とするものである。
【００２０】
請求項１１の有機性廃液の嫌気性消化処理装置は、請求項１ないし９のいずれか１項において、前記汚泥分画装置には前記中温消化槽からの汚泥の一部を導入することを特徴とするものである。
【００２１】
本発明（請求項１２）の有機性廃液の嫌気性消化処理方法は、有機性廃液を嫌気性消化槽で嫌気性消化し、該嫌気性消化槽からの消化汚泥の一部を改質手段で改質し、該改質手段からの改質汚泥を前記嫌気性消化槽に返送し、該嫌気性消化槽からの消化汚泥を固液分離手段で濃縮し、該固液分離手段からの濃縮汚泥を前記嫌気性消化槽へ返送し、前記嫌気性消化槽からの消化汚泥の一部または全部を有機性浮遊物質の割合の低い汚泥と、有機性浮遊物質の割合の高い汚泥とに分画し、有機性浮遊物質の割合の低い汚泥を系外に排出するとともに、有機性浮遊物質の割合の高い汚泥を嫌気性消化槽に返送する有機性廃液の嫌気性消化処理方法において、該嫌気性消化槽は、処理温度４５〜９５℃の高温消化槽と、該高温消化槽の流出液が導入される処理温度２５〜４０℃の中温消化槽との少なくとも２槽を有しており、該中温消化槽からの消化汚泥の少なくとも一部を前記固液分離手段に導入することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２２】
嫌気性消化槽では、嫌気性微生物を含む汚泥の存在下に、有機性廃液がメタン発酵処理される。本発明では、この嫌気性消化槽を、処理温度４５〜９５℃の高温消化槽と、高温消化槽の流出液が導入される処理温度２５〜４０℃の中温消化槽の少なくとも２槽で構成している。廃液中の有機成分は、高温消化槽及び中温消化槽のそれぞれにおいて、５５℃付近に最適温度がある高温嫌気性微生物、３５℃付近に最適温度がある中温嫌気性微生物により液化→低分子化→有機酸生成→メタン生成のステップによりメタンガスに転換される。
【００２３】
高温消化槽では、前記のとおり、中温消化よりも速やかに固形有機成分の分解が進むものの、コロイド状の溶解性有機成分として多くが残留する。これらコロイド状の有機成分は、中温微生物によって分解可能であるため、高温消化槽の流出液を中温消化槽に導入することにより、残留した溶解性有機成分もメタンガスに転換される。従って、本発明によると、高温消化槽において高い消化速度で固形有機成分を分解し、中温消化槽においてメタンガスへの転換を進めることができる。
【００２４】
本発明では、高温消化槽又は中温消化槽からの汚泥の一部を、重力沈降、遠心分離などにより、有機性浮遊物質の割合の低い汚泥と、有機性浮遊物質の高い汚泥に分画し、有機性浮遊物質の割合の高い汚泥を嫌気性消化槽に返送し、有機性浮遊物質の割合の低い汚泥を系外に排出する。
【００２５】
一般的に、汚泥を構成する有機物の主成分である微生物の密度は１．０ｇ／ｍ３よりわずかに大きい程度であるのに対して、無機分の主成分である土砂成分のＳｉＯ２やＡｌ２Ｏ３の密度は２〜４ｇ／ｍ３程度である。従って、消化汚泥を遠心分離器に導入し高速回転による遠心力を利用して、微生物に対して土砂成分などの割合が高く有機性浮遊物質の割合の低い汚泥と、その逆で有機性浮遊物質の割合の高い汚泥に分画することができる。
【００２６】
このようにして得られた有機性浮遊物質の割合の低い汚泥は系外へ排出することにより、嫌気性消化槽に無機物が蓄積することが防止される。また、有機性浮遊物質の割合の
高い汚泥を嫌気性消化槽に返送する。これにより、有機性浮遊物質の割合の高い消化汚泥が該嫌気性消化槽内において効率よく消化され、余剰汚泥が十分に減量されると共に、メタンガスが大量に回収される。
【００２７】
このようにして、本発明の有機性廃液の嫌気性消化処理方法及び装置によれば、嫌気性消化処理の効率が高められ、従来より高い有機物負荷においても、加温エネルギーや凝集剤使用量を増加させずに、有機成分を大幅に減量化するとともにメタンガスを大量に回収することもできる。
【００２８】
汚泥分画装置に導入する消化汚泥は、高温消化槽、中温消化槽のいずれから、または両方から引き抜いたものであってよい。高温消化槽では改質された中温消化槽の汚泥が処理されることから、汚泥の有機性浮遊物質の割合は、一般に中温より低い。従って、高温消化槽の汚泥を分画処理した場合には、より有機性浮遊物質の割合の低い汚泥が得られやすく、後段の脱水処理におけるケーキの含水率が低下して処分すべきケーキ量を減少させることができる。一方、中温消化槽では、高温消化槽で残留する溶解性有機成分がメタンガスに転換し除去されているため、後段の脱水処理における凝集剤の必要量を、高温消化汚泥を分画処理した場合に比べ少なくすることができる。
【００２９】
汚泥分画装置により分画された有機性浮遊物質の割合の高い汚泥は、汚泥を引き抜いた消化槽に返送するのが好ましいが、高温消化槽、中温消化槽のいずれか、または両方に返送してもよい。
【００３０】
なお、本発明では有機性廃液の少なくとも一部を、高温消化槽、中温消化槽のいずれか、または両方に導入することができるが、中温消化槽に導入することが好ましい。
【００３１】
また、本発明では有機性廃液の少なくとも一部を固液分離手段に導入してもよい。このようにした場合には、中温消化槽からの消化汚泥が有機性廃液によって希釈されることにより、凝集剤が効きやすくなる。また、固液分離手段での処理汚泥量を少なくすることができる。この固液分離手段による固液分離は、有機性廃液を処理系に導入する際に、消化槽の液位を一定に保つ（溢れないようにする）ために行われるものであり、導入する有機性廃液と同体積の分離水（固液分離処理水）を該固液分離手段から系外に排出する必要がある。一般に、有機性廃液のＳＳ濃度は消化汚泥のＳＳ濃度よりも低い。そのため、有機性廃液と消化汚泥の混合液を固液分離して分離水を有機性廃液導入量と同体積だけ取り出す場合の方が、消化汚泥のみを固液分離して分離水を有機性廃液導入量と同体積だけ取り出す場合に比べて、固液分離手段で処理する汚泥量は少なくて済む。これにより、固液分離手段として、より小型の装置を採用することが可能となる。また、処理する汚泥量が少なくて済むことから、省エネルギー化にも資する。
【００３２】
また、汚泥分画装置として前記固液分離装置を用い、固液分離を行うときと、汚泥分画を行うときとに分けた運転を行ってもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下に図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００３４】
まず、図１〜８を参照して本発明のフローについて説明する。図１〜８はそれぞれ本発明の有機性廃液の嫌気性消化処理方法及び装置の実施の形態を示す系統図であり、図１〜８において、同一機能を奏する部材には、同一符号を付してある。
【００３５】
［図１の有機性廃液の嫌気性消化処理装置］
図１において、有機性汚泥（有機性廃液）は高温消化槽１に導入され、４５〜９５℃にて嫌気性消化処理される。この高温消化槽１の消化汚泥の一部が中温消化槽２に導入され、２５〜４０℃にて嫌気性消化処理される。この中温消化槽２の消化汚泥の一部を引き抜き、固液分離装置３で濃縮する。固液分離装置３からの液分は系外に取り出される。濃縮された汚泥は、返送配管４を介して中温消化槽２へ返送される。
【００３６】
また、中温消化槽２からの消化汚泥の一部を配管５で引き抜いて、改質装置６で改質する。改質汚泥は、返送配管７を介して高温嫌気性消化槽１に返送する。
【００３７】
この実施の形態では、高温消化槽１からの消化汚泥の残部を配管９を介して汚泥分画装置１０に導入し、重力沈降、遠心分離などにより、有機性浮遊物質の割合の低い汚泥と、有機性浮遊物質の高い汚泥に分画する。そして、有機性浮遊物質の割合の高い汚泥を配管１１，７を介して高温消化槽１に返送し、有機性遊物質の割合の低い汚泥を系外に排出する。なお、汚泥は配管１１のみを介して高温消化槽１へ返送されてもよい。この汚泥分画装置１０としては、分画効果の点で遠心分離装置が好ましい。
【００３８】
前述の通り、汚泥を構成する有機物の主成分である微生物の密度は１．０ｇ／ｍ３よりわずかに大きい程度であるのに対して、無機分の主成分である土砂成分のＳｉＯ２やＡｌ２Ｏ３の密度は２〜４ｇ／ｍ３程度であり、汚泥分画装置１０によって、微生物に対して土砂成分などの割合が高く有機性浮遊物質の割合の低い汚泥と、その逆で有機性浮遊物質の割合の高い汚泥に分画することができる。
【００３９】
汚泥分画装置１０として遠心分離装置を用いる場合、遠心分離装置における処理流量、処理時間やかける遠心力については、導入する汚泥の濃度や無機物の割合などによって適宜設定するものであり、特に限定されない。また、回分式でも連続式でもよい。
【００４０】
高温消化槽１では改質された中温消化槽の汚泥が処理されることから、汚泥の有機性浮遊物質の割合は、一般に中温消化槽２より低い。従って、この実施の形態のように高温消化槽１の汚泥を分画処理した場合には、より有機性浮遊物質の割合の低い汚泥が得られやすく、後段の脱水処理におけるケーキの含水率が低下して処分すべきケーキ量を減少させることができる。
【００４１】
なお、汚泥分画装置１０により分画された有機性浮遊物質の割合の高い汚泥は、汚泥を引き抜いた高温消化槽１に返送するのが好ましいが、高温消化槽１、中温消化槽２の両方に返送してもよい。
【００４２】
汚泥分画装置１０で分画された有機性浮遊物質の割合の低い汚泥は、配管１２を介して余剰消化汚泥として系外に引き抜かれる。この余剰消化汚泥の引き抜きは、消化槽１，２の汚泥（ＴＳ）濃度を２〜１２％特に４〜８％に維持するように行うのが好ましい。
【００４３】
［図２〜４の有機性廃液の嫌気性消化処理装置］
図２では有機性廃液は中温消化槽２に供給され、高温消化槽１には改質装置６からの改質汚泥と、汚泥分画装置１０からの高有機性浮遊物質汚泥のみが導入されている。その他の構成は図１と同様であり、同一符号は同一部分を示している。
【００４４】
図３では、有機性廃液は中温消化槽２と固液分離装置３の双方に供給され、図４では有機性廃液は固液分離装置３に供給されている。その他の構成は図１と同様であり、同一符号は同一部分を示している。
【００４５】
［図５〜８の有機性廃液の嫌気性消化処理装置］
図５〜８では、中温消化槽２から改質装置６に送られる中温消化汚泥の一部が汚泥分画装置１０に導入されている。この汚泥分画装置１０で分画された高温有機性浮遊物質汚泥は、配管１１，４を介して中温消化槽４に返送されている。
【００４６】
図５〜８はそれぞれ図１〜４に対応するものであり、図５では有機性廃液を高温消化槽１に導入し、図６では有機性廃液を中温消化槽２に導入し、図７では有機性廃液を中温消化槽２及び固液分離装置３の双方に導入し、図８では有機性廃液を固液分離装置３に導入している。
【００４７】
その他の構成は図１〜４と同一である。
【００４８】
一般に、中温消化槽２では、高温消化槽１で残留する溶解性有機成分がメタンガスに転換し除去されている。従って、中温消化槽２からの消化汚泥の一部を分画して汚泥分画装置１０に送ることにより、固液分離装置３での脱水処理における凝集剤の必要量を、高温消化槽１から汚泥を汚泥分画装置１０に送って分画処理する場合に比べ少なくすることができる。
【００４９】
汚泥分画装置により分画された有機性浮遊物質の割合の高い汚泥は、汚泥を引き抜いた中温消化槽２に返送するのが好ましいが、高温消化槽、中温消化槽の両方に返送してもよい。
【００５０】
［さらに別の有機性廃液の嫌気性消化処理装置］
図示は省略するが、本発明では、固液分離装置３からの濃縮汚泥は、高温消化槽１に返送されてもよく、高温消化槽１及び中温消化槽２の双方に返送されてもよい。
【００５１】
［処理対象廃液］
本発明において処理の対象となる有機性廃液は、嫌気性消化処理によって減量化される有機物を含有する廃液であり、固形物を含むスラリー状のものでも、固形物を含まない液状のものでも良い。また、難生物分解性の有機物、無機物、セルロース、紙、綿、ウール、布、し尿中の固形物などが含有されていても良い。このような有機性廃液としては下水、下水初沈汚泥、し尿、浄化槽汚泥、食品工場の排水や残渣、ビール廃酵母、その他の産業廃液、これらの廃液を処理した際に生じる余剰汚泥等の有機性汚泥が挙げられる。
【００５２】
［消化槽１，２の構成］
高温消化槽１及び中温消化槽２では、嫌気性微生物を含む汚泥の存在下に、このような有機性廃液をメタン発酵させて処理する。嫌気性微生物を含む汚泥は酸生成菌とメタン生成菌を含む。嫌気性消化工程において有機性物質は嫌気性微生物により液化→低分子化→有機酸生成→メタン生成のステップによりメタンガスに転換され、処理される。
【００５３】
高温消化槽１では、５５℃付近に最適温度がある高温メタン生成菌が主として保持され、中温消化槽２では３５℃付近に最適温度を有する中温メタン生成菌が主として保持されている。中温メタン生成菌は増殖が遅いためＳＲＴを長くする、即ち、嫌気性消化槽を大きくする必要があるが、比較的低温での処理が可能なため加温及び保温のための設備を簡易にすることができる。これに対し、高温メタン生成菌の場合は加温及び保温の設備が必要になるが、増殖が速いためＳＲＴが短くて良く、嫌気性消化槽を小さくすることができる。
【００５４】
高温消化槽１は、蒸気の吹き込み、温水の導入、熱交換器への汚泥の循環などにより槽内が前記温度になるように加温される。中温消化槽は、通常、高温消化槽の流出液と前記有機性廃液の導入により、槽内温度を前述の値に保つことができるが、加温、または冷却してもよい。
【００５５】
嫌気性消化槽での汚泥滞留時間（ＳＲＴ）は、高温消化槽１で５日以上、好ましくは１０〜３０日であり、中温消化槽２では１０日以上、好ましくは１５〜５０日である。各嫌気性消化槽１，２内のＳＳ濃度は２０，０００〜１２０，０００ｍｇ／Ｌ（２〜１２％）、好ましくは４０，０００〜８０，０００ｍｇ／Ｌ（４〜８％）である。
【００５６】
なお、ＳＲＴを長くすればするほど汚泥の分解率は高くなるが、槽の容量が大きくなってしまう。消化槽内ＳＳ濃度を高くすればするほど同じ滞留時間でも改質処理される汚泥量が増え、分解率が高まるが、槽内の撹拌混合、汚泥の固液分離が難しくなる。
【００５７】
［固液分離装置３の構成］
消化汚泥を濃縮するための固液分離装置３としては、消化汚泥を固液分離して濃縮することができるものであれば良く、遠心分離装置、浮上分離装置、沈殿槽、膜分離装置、濾過装置などを用いることができるが、遠心分離装置が好ましい。
【００５８】
中温消化槽２から固液分離装置３へ引き抜く消化汚泥の１日当りの引き抜き量は、中温消化槽２内の保有汚泥の１／６０〜１／１０程度が好ましい。
【００５９】
なお、固液分離装置３は、大気と遮断した状態で運転するのが好ましく、例えば、濃縮機を密閉状態にして濃縮することにより汚泥と酸素との接触を制限すると、嫌気性菌を生かしたまま嫌気性消化槽に返送でき、嫌気性消化槽の生菌数保持、増加が容易となり、消化効率を向上させることができる。
【００６０】
本発明では、中温消化槽２からの消化汚泥に凝集剤、好ましくは高分子凝集剤を添加してから固液分離装置３に導入してもよい。このように凝集剤を添加して消化汚泥中のＳＳ分を凝集させることにより、固液分離装置３での濃縮倍率を高め、清澄な分離液を得ることができる。また、固液分離装置３からの固形分の系外流出を抑えて汚泥有機成分の減量、メタンガスへの転換を促進することができる。
【００６１】
なお、高温消化槽で残留する溶解性有機成分は固液分離に必要となる凝集剤添加量を増加させるが、中温消化槽においてこれらの溶解性有機成分がメタンガスに転換し除去される。そのため、凝集剤添加量をそれほど多くすることなく、中温消化槽２からの消化汚泥を良好に凝集処理することができる。
【００６２】
この凝集処理の効果を高めるために、固液分離装置３の前段に混合槽を設け、この混合槽において、又はこの混合槽に流入する消化汚泥に対して、凝集剤を添加するようにしてもよい。
【００６３】
凝集剤としては、有機系、無機系のいずれか、またはそれら両方を用いてもよいが、添加量が少なくてよいこと、消化槽内で分解されて蓄積しにくいことから有機系の高分子凝集剤、特にカチオン性、または両性高分子凝集剤が好ましい。
【００６４】
固液分離装置３における消化汚泥の濃縮の程度は、用いる濃縮機の性能にもよるが、通常、ＴＳ（固形物）濃度４〜８％程度の消化汚泥を、８〜２０％程度のペースト状ないし高粘性の液状に濃縮する程度であることが好ましい。
【００６５】
固液分離装置３の濃縮分離液は処理水としてそのまま下水道等へ放流することができるが、好気性生物処理、その他の後処理を行った後放流しても良い。
【００６６】
固液分離した際の濃縮汚泥は、高温消化槽１、中温消化槽２の両方に返送してもよいが、第１〜８図のように中温消化槽２に返送するのが好ましい。中温消化槽２に返送することによって、中温消化槽２の汚泥滞留時間を長くし、増殖が遅い中温嫌気性微生物を槽内に維持することができる。
【００６７】
また、第５〜８図のように、中温消化槽２に返送される濃縮消化汚泥に対し、汚泥分画装置からの高温有機性浮遊物質汚泥を混合して中温消化槽に返送することが好ましいが、両各を別々に中温消化槽２に導入するようにしてもよい。
【００６８】
濃縮汚泥を前記有機性廃液や後述する改質汚泥、嫌気性消化槽の消化汚泥、上水、工水、その他有機性廃液の生物処理水などと混合した後、嫌気性消化槽に返送してもよい。
【００６９】
中温消化槽２から取り出されて固液分離装置３に送られる消化汚泥を、第３，７図のようにこの装置（嫌気性消化処理装置）に供給される有機性廃液の一部、または第４，８図のようにこの装置に供給される有機性廃液の全部と混合して希釈した後、固液分離を行い、有機性廃液中の固形分を含んだ濃縮汚泥を嫌気性消化槽に返送してもよい。消化汚泥が有機性廃液によって希釈されることにより、凝集剤が効きやすくなるほか、固液分離装置３での処理汚泥量を少なくすることができる。
【００７０】
消化槽１，２での無機成分や難生物分解性有機成分の蓄積を防ぐため、汚泥分画装置１０の低有機性浮遊物質汚泥を系外に排出しているが、必要に応じ高温消化槽１または中温消化槽２の消化汚泥、固液分離装置３の濃縮汚泥の一部を余剰消化汚泥として排出し、脱水、焼却、埋立等の処分を行ってもよい。
【００７１】
［改質装置６の構成］
改質装置６では、消化槽１又は２から引き抜いた嫌気性消化汚泥をオゾン処理、熱処理、ミルによる破砕、酸／アルカリ処理などによって改質する。このような改質処理を行うことにより、嫌気性消化汚泥中の菌体は死滅し、その他の難分解性有機成分とともに易生物分解性に改質される。これら易生物分解性成分が嫌気性消化槽で消化されることで、処理系からより多くの有機成分が減量され、メタンガスが回収されるようになる。
【００７２】
改質装置としてオゾン処理装置を採用した場合、このオゾン処理装置では、中温消化槽２からの消化汚泥をオゾンと接触させることにより改質する。オゾン処理のｐＨは４〜１０、オゾンの使用量は通常オゾン処理される消化汚泥のＶＳＳあたり０．０１〜０．０８ｇ−Ｏ３／ｇ−ＶＳＳ、好ましくは０．０２〜０．０５ｇ−Ｏ３／ｇ−ＶＳＳとするのが好ましい。
【００７３】
一日当たりに改質処理する消化汚泥量は高温消化槽1及び中温消化槽２の全保有有機固形物（ＶＳＳ）量の１／１０以下、好ましくは１／１００〜１／１５、より好ましくは１／５０〜１／３０に相当する量とするのが好ましい。一日当たりの改質処理量をこのような量にすることにより、嫌気性消化処理に必要な微生物量を消化槽１，２で保持することができ、嫌気性消化処理の効率を高く保つことができる。
【００７４】
なお、オゾン使用量を多くすればするほど分解性は向上するが、徐々に頭打ちになるため（倍にすれば倍分解するものではない）、０．０２〜０．０５ｇ−Ｏ３／ｇ−ＶＳＳが効率的である。また、改質処理する汚泥量を多くすればするほど生物分解を受ける餌が増えるが、同時に餌を分解する微生物量が減るため、トータルで見た汚泥の分解率はある範囲にピークがある。また、分解汚泥量あたりのオゾン消費量は、改質処理量が少ないほど少なくて済むことから、多少分解率が下がっても改質処理量を少なくした方が効率的な場合がある。
【００７５】
本発明では、改質する消化汚泥は高温消化槽、中温消化槽のいずれから、または両方から引き抜いてよいが、第５〜８図の実施の形態の通り中温消化槽２から引き抜くのが好ましい。中温消化槽２では高温消化槽１で残留する溶解性有機成分が分解されて、生物分解性の有機成分がより少なくなっており、難分解性の有機成分、微生物菌体の改質を効率的に行うことができる。
【００７６】
改質した後の汚泥も高温消化槽１、中温消化槽２のいずれか、または両方に返送してもよいが、各図の通り、高温消化槽１に返送するのが好ましい。高温消化槽１に返送することによって、改質した汚泥の分解を中温よりも消化速度の高い高温消化で速やかに行うことができる。
【００７７】
なお、本発明において、改質処理は、何らオゾン処理装置に限定されず、汚泥細胞を変性、破壊して微生物によって資化されやすい形態に改質することができるものであれば良く、オゾン処理の他、例えば過酸化水素等の酸化力の強い酸化剤や、酸、アルカリなどによる化学的処理、超音波処理、ミルによる磨砕のような物理的処理、熱的処理等の各種の方法を単独で或いは２種以上を組み合わせて採用することができる。
【００７８】
また、改質処理は、嫌気性消化槽から引き抜いた消化汚泥に対して行う他、この消化汚泥を濃縮して得られた濃縮汚泥の一部又は全部や、汚泥分画装置から消化槽に返送される有機性浮遊物質の割合の高い汚泥の一部又は全部、またはこれらの混合汚泥に対して行っても良い。
【００７９】
［汚泥分画装置１０の構成］
汚泥分画装置１０は、前記嫌気性消化槽から引き抜いた汚泥を、重力沈降、遠心分離などにより、有機性浮遊物質の割合の低い汚泥と、有機性浮遊物質の高い汚泥に分画し、有機性浮遊物質の割合の高い汚泥を嫌気性消化槽に返送し、有機性浮遊物質の割合の低い汚泥を系外に排出する装置であり、分画効果の点で遠心分離機が好ましい。
【００８０】
遠心分離機における処理流量、処理時間やかける遠心力については、導入する汚泥の濃度や無機物の割合などによって適宜設定するものであり、特に限定されない。また、遠心分離機は回分式でも連続式でもよい。
【００８１】
また、汚泥分画装置として前記固液分離装置を用い、固液分離を行うときと、汚泥分画を行うときとに分けた運転を行ってもよい。
【００８２】
本発明では、嫌気性消化槽で発生する消化ガス（メタンガス）を有効利用して、消化槽の加温や、改質手段、汚泥分画装置の運転等に必要な動力の一部又は全部を賄うことも好ましい。
【実施例】
【００８３】
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。
【００８４】
［実施例１］
有機性廃液として、下水処理場より採取した混合生汚泥（平均ＴＳ濃度４０ｇ／Ｌ、ＴＶＳ／ＴＳ比０．８３）を、第１図の装置（高温消化槽1及び中温消化槽２の容積は各々０．９ｍ３。固液分離装置３は遠心分離機。）を用い、下記条件にて処理した。
【００８５】
消化槽１，２の種汚泥として、それぞれ下水処理場の嫌気性消化槽から採取した高温消化汚泥、中温消化汚泥を用いた。
【００８６】
約６ヶ月間運転したところ、槽内濃度はほぼ一定で推移するようになり、系が定常に達したと考えられた。その後の６ヶ月間における運転実績を表１に示す。
【００８７】
高温消化槽１の温度：５３℃
中温消化槽２の温度：３７℃
投入汚泥量：６０Ｌ／ｄａｙ（高温消化槽1及び中温消化槽２に半量ずつ投入）
改質装置６：オゾン処理装置
オゾン濃度：１５０ｍｇ／ＮＬ
オゾン処理汚泥量：３６Ｌ／ｄａｙ
オゾン反応率：０．０３ｇ−Ｏ３／ｇ−ＴＶＳ
固液分離：中温消化槽２から引き抜いた汚泥に０．２％に溶解したカチオンポリマー
を、遠心分離後の上澄液のＳＳ濃度が１，０００ｍｇ／Ｌ以下となるよう
に添加し、遠心力２，０００Ｇで約２．５倍に遠心分離した。この分離液              を系外に排出した。残り（濃縮汚泥）は中温消化槽２に戻した。
【００８８】
消化汚泥の引き抜き：中温消化槽２のＴＳ濃度が６％超えないように汚泥分画装置１                        ０の濃縮汚泥（低有機性浮遊物質汚泥）を配管１２から適宜引                        き抜いた。
【００８９】
引き抜き汚泥の脱水：引き抜いた汚泥を下水二次処理水で５倍に希釈したものに対し                        、０．２％に溶解したカチオンポリマーを適宜添加して、面圧                        ９．８ｋＰａ、圧搾時間５ｍｉｎの条件での圧搾脱水試験に供                        し、脱水ケーキの含水率を求めた。
【００９０】
［実施例２］
第８図の装置を用い、中温消化槽２からの消化汚泥の一部を汚泥分画装置（実施例１と同一の遠心分離機。遠心減量及び濃縮倍率と同一）１０で分画し、濃縮汚泥（高温有機性浮遊物質汚泥）を中温消化槽２に供給するようにした他は実施例１と同一条件にて同一の有機性廃液（混合生汚泥）を処理した。
【００９１】
［比較例１］
図９の装置（汚泥分画装置１０からの高温有機性浮遊物質汚泥と、固液分離後の濃縮汚泥をそれぞれ消化槽１Ａに返送。それ以外のフローは第５図と同一。）で、消化槽１Ａ，２Ａをいずれも３７℃に維持した。その他の条件は実施例１と同一とした。
【００９２】
［比較例２］
比較例１において、消化槽１，２をいずれも５３℃に維持した。その他の条件は実施例１と同一とした。
【００９３】
各消化槽１，２の種汚泥として、下水処理場より採取した消化汚泥を用い、約６ヶ月運転した後の、系が定常に達したと見られる約６ヶ月間における運転実績を表１に示す。
【００９４】
なお、表１における消化率は、（１−引抜汚泥量／投入汚泥量）×１００％である。
【表１】
2008049228.tif 000003
【００９５】
［考察］
表１の通り、実施例１、２では、比較例１に比べ、少ないオゾン使用量で、高い消化率、メタンガス化率が得られ、また、比較例２に比べ、固液分離時や脱水時に低い凝集剤添加率で、高いメタンガス化率が得られた。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の有機性廃液の嫌気性消化処理装置の実施の形態を示す系統図である。
【図２】本発明の有機性廃液の嫌気性消化処理装置の実施の形態を示す系統図である。
【図３】本発明の有機性廃液の嫌気性消化処理装置の実施の形態を示す系統図である。
【図４】本発明の有機性廃液の嫌気性消化処理装置の実施の形態を示す系統図である。
【図５】本発明の有機性廃液の嫌気性消化処理装置の実施の形態を示す系統図である。
【図６】本発明の有機性廃液の嫌気性消化処理装置の実施の形態を示す系統図である。
【図７】本発明の有機性廃液の嫌気性消化処理装置の実施の形態を示す系統図である。
【図８】本発明の有機性廃液の嫌気性消化処理装置の実施の形態を示す系統図である。
【図９】比較例１，２の有機性廃液の嫌気性消化処理装置を示す系統図である。
【符号の説明】
【００９７】
１    高温消化槽
２    中温消化槽
３    固液分離装置
６    オゾン処理装置などの改質装置
１０  汚泥分画装置
【図１】
2008049228.tif 000004
【図２】
2008049228.tif 000005
【図３】
2008049228.tif 000006
【図４】
2008049228.tif 000007
【図５】
2008049228.tif 000008
【図６】
2008049228.tif 000009
【図７】
2008049228.tif 000010
【図８】
2008049228.tif 000011
【図９】
2008049228.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成19年3月23日(2007.3.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
該嫌気性消化槽としての、処理温度４５〜９５℃の高温消化槽及び該高温消化槽の流出液が導入される処理温度２５〜４０℃の中温消化槽と、
該中温消化槽からの消化汚泥の一部を改質する改質手段と、
該改質手段からの改質汚泥を前記高温消化槽に返送する改質汚泥返送手段と、
該中温消化槽からの消化汚泥を濃縮する固液分離手段と、
該固液分離手段に導入される液に凝集剤を添加する凝集剤添加手段と、
該固液分離手段からの濃縮汚泥を前記中温消化槽へ返送する濃縮汚泥返送手段と、
前記中温消化槽からの消化汚泥の一部を有機性浮遊物質の割合の低い汚泥と、有機性浮遊物質の割合の高い汚泥とに分画し、有機性浮遊物質の割合の低い汚泥を系外に排出する汚泥分画手段と、
該汚泥分画手段で分画された有機性浮遊物質の割合の高い高有機性浮遊物質汚泥を該中温消化槽に返送する高有機性浮遊物質汚泥返送手段と、
を有する有機性廃液の嫌気性消化処理装置であって、
有機性廃液が前記固液分離手段に導入されることを特徴とする有機性廃液の嫌気性消化処理装置。
【請求項２】
該嫌気性消化槽としての、処理温度４５〜９５℃の高温消化槽及び該高温消化槽の流出液が導入される処理温度２５〜４０℃の中温消化槽と、
該中温消化槽からの消化汚泥の一部を改質する改質手段と、
該改質手段からの改質汚泥を前記高温消化槽に返送する改質汚泥返送手段と、
該中温消化槽からの消化汚泥を濃縮する固液分離手段と、
該固液分離手段に導入される液に凝集剤を添加する凝集剤手添加段と、
該固液分離手段からの濃縮汚泥を前記中温消化槽へ返送する濃縮汚泥返送手段と、
前記中温消化槽からの消化汚泥の一部を有機性浮遊物質の割合の低い汚泥と、有機性浮遊物質の割合の高い汚泥とに分画し、有機性浮遊物質の割合の低い汚泥を系外に排出する汚泥分画手段と、
該汚泥分画手段で分画された有機性浮遊物質の割合の高い高有機性浮遊物質汚泥を該中温消化槽に返送する高有機性浮遊物質汚泥返送手段と、
を有する有機性廃液の嫌気性消化処理装置であって、
有機性廃液が前記中温消化槽及び固液分離手段の双方に導入されることを特徴とする有機性廃液の嫌気性消化処理装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記改質手段による改質処理がオゾン処理であることを特徴とする有機性廃液の嫌気性消化処理装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、前記汚泥分画装置が、遠心力を利用して有機性浮遊物質の割合の低い汚泥と有機性浮遊物質の割合の高い汚泥に分画する装置であることを特徴とする有機性廃液の嫌気性消化処理装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項の嫌気性消化処理装置を用いた有機性廃液の嫌気性消化処理方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機性廃液を嫌気性消化する方法及び装置に係り、特に、有機性廃液の消化効率を高めてメタンガスの回収量を多くすることができる有機性廃液の嫌気性消化処理方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機性汚泥、し尿、食品工場廃水等のスラリー状の高濃度有機性汚泥を嫌気性微生物の存在下に消化処理して減量化する方法は、古くから行われている。
【０００３】
このような嫌気性消化処理においては、未分解物質及び嫌気性微生物を主体とする汚泥（消化汚泥）が生成する。この消化汚泥は、従来は機械脱水した後、焼却、埋立等により処理されている。
【０００４】
嫌気性消化処理により生成する汚泥を減量化し、有機性廃液からメタンガスをより多く回収することができる装置として、特開平9-206785 号には、消化汚泥をオゾン処理により改質した後、この改質汚泥を嫌気性消化槽に返送する嫌気性消化処理装置が記載されている。この装置は消化汚泥をオゾン処理して易生物分解性に改質した後、嫌気性消化槽に戻して嫌気性微生物の基質としてさらに分解するものであり、汚泥を減量化し、有機性廃液からメタンガスをより多く回収するのに有効な装置である。
【０００５】
しかし、この装置を、下水汚泥の嫌気性消化処理などで広く用いられている嫌気性消化槽内を30〜38℃に加温して行う中温嫌気性消化で用いた場合、オゾン処理により改質された汚泥の消化速度が低いため、汚泥をより減量化して有機性排液からのメタンガスの回収率を高めるには改質する汚泥量を増やす必要があり、オゾン使用量の増加に繋がっていた。
【０００６】
また、この装置を、中温消化よりも消化速度の高い、嫌気性消化槽内を45〜60℃に加温して行う高温嫌気性消化で用いた場合には、オゾン使用量は中温消化に比べ低減されるが、改質汚泥に由来する一部のタンパク、糖などが高温微生物の産生する酵素では分解されないため、槽内で生物分解されない溶解性有機成分が中温消化よりも著しく高濃度で放出されてしまい、固形有機成分は減量されるもののメタンガス回収率は高められないという問題があった。また、これらコロイド状の溶解性有機成分により、消化汚泥の固液分離性が悪化し、凝集剤の使用量が著しく増加するとともに、分離液が排出される後段の水処理への負荷が著しく増加するという問題があった。
【０００７】
特開２００１−２０５２８９号には、有機性廃液を生物処理槽において処理した後、処理液を固液分離して分離水は処理水として放流し、分離汚泥は生物処理槽に返送する際に、その一部または全部を可溶化処理してから返送する有機性廃液の処理方法において、遠心力を利用して、有機性浮遊物質の割合の低い汚泥と、有機性浮遊物質の割合の高い汚泥に分画し、有機性浮遊物質の割合の低い汚泥を系外に排出するとともに、有機性浮遊物質の割合の高い汚泥を生物処理槽に返送することを特徴とする有機性廃液の処理方法が記載されている。この方法では、生物処理槽内の汚泥に蓄積する無機性物質を優先的に系外に排出することができるため、生物処理槽内の汚泥の有機性物質の割合をほとんど低下させずに廃液の処理能力を維持しつつ、発生する余剰汚泥の量を安定して減少させることができる。
【特許文献１】特開平９−２０６７８５号公報
【特許文献２】特開２００１−２０５２８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、有機性廃液を嫌気性消化槽において嫌気性消化処理した後、消化汚泥を固液分離して分離液を処理水として放流し、分離汚泥（濃縮汚泥）を嫌気性消化槽に返送し、また、消化汚泥の一部をオゾン処理することにより改質して嫌気性消化槽に返送する有機性廃液の嫌気性消化方法において、嫌気性消化槽に蓄積する無機物をより効率的に系外に排出することにより、高い有機物負荷においても、有機成分を十分に減量化することができるとともに、メタンガス回収量を多くすることができる有機性廃液の嫌気性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】
【０００９】
本発明（請求項１）の有機性廃液の嫌気性消化処理装置は、該嫌気性消化槽としての、処理温度４５〜９５℃の高温消化槽及び該高温消化槽の流出液が導入される処理温度２５〜４０℃の中温消化槽と、該中温消化槽からの消化汚泥の一部を改質する改質手段と、該改質手段からの改質汚泥を前記高温消化槽に返送する改質汚泥返送手段と、該中温消化槽からの消化汚泥を濃縮する固液分離手段と、該固液分離手段に導入される液に凝集剤を添加する凝集剤添加手段と、該固液分離手段からの濃縮汚泥を前記中温消化槽へ返送する濃縮汚泥返送手段と、前記中温消化槽からの消化汚泥の一部を有機性浮遊物質の割合の低い汚泥と、有機性浮遊物質の割合の高い汚泥とに分画し、有機性浮遊物質の割合の低い汚泥を系外に排出する汚泥分画手段と、該汚泥分画手段で分画された有機性浮遊物質の割合の高い高有機性浮遊物質汚泥を該中温消化槽に返送する高有機性浮遊物質汚泥返送手段と、を有する有機性廃液の嫌気性消化処理装置であって、有機性廃液が前記固液分離手段に導入されることを特徴とするものである。
【００１０】
なお、本発明において、「汚泥の改質」とは、微生物によって資化されにくい汚泥中の物質や汚泥細胞を変性・破壊して、微生物によって資化されやすい形態にすることを指す。
【００１１】
本発明（請求項２）の有機性廃液の嫌気性消化処理装置は、該嫌気性消化槽としての、処理温度４５〜９５℃の高温消化槽及び該高温消化槽の流出液が導入される処理温度２５〜４０℃の中温消化槽と、該中温消化槽からの消化汚泥の一部を改質する改質手段と、該改質手段からの改質汚泥を前記高温消化槽に返送する改質汚泥返送手段と、該中温消化槽からの消化汚泥を濃縮する固液分離手段と、該固液分離手段に導入される液に凝集剤を添加する凝集剤添加手段と、該固液分離手段からの濃縮汚泥を前記中温消化槽へ返送する濃縮汚泥返送手段と、前記中温消化槽からの消化汚泥の一部を有機性浮遊物質の割合の低い汚泥と、有機性浮遊物質の割合の高い汚泥とに分画し、有機性浮遊物質の割合の低い汚泥を系外に排出する汚泥分画手段と、該汚泥分画手段で分画された有機性浮遊物質の割合の高い高有機性浮遊物質汚泥を該中温消化槽に返送する高有機性浮遊物質汚泥返送手段と、を有する有機性廃液の嫌気性消化処理装置であって、有機性廃液が前記中温消化槽及び固液分離手段の双方に導入されることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項３の有機性廃液の嫌気性消化処理装置は、請求項１又は２において、前記改質手段による改質処理がオゾン処理であることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項４の有機性廃液の嫌気性消化処理装置は、請求項１ないし３のいずれか１項において、前記汚泥分画装置には前記中温消化槽からの汚泥の一部を導入することを特徴とするものである。
【００１４】
本発明（請求項５）の有機性廃液の嫌気性消化処理方法は、請求項１ないし４のいずれか１項の嫌気性消化処理装置を用いるものである。
【発明の効果】
【００１５】
嫌気性消化槽では、嫌気性微生物を含む汚泥の存在下に、有機性廃液がメタン発酵処理される。本発明では、この嫌気性消化槽を、処理温度４５〜９５℃の高温消化槽と、高温消化槽の流出液が導入される処理温度２５〜４０℃の中温消化槽の少なくとも２槽で構成している。廃液中の有機成分は、高温消化槽及び中温消化槽のそれぞれにおいて、５５℃付近に最適温度がある高温嫌気性微生物、３５℃付近に最適温度がある中温嫌気性微生物により液化→低分子化→有機酸生成→メタン生成のステップによりメタンガスに転換される。
【００１６】
高温消化槽では、前記のとおり、中温消化よりも速やかに固形有機成分の分解が進むものの、コロイド状の溶解性有機成分として多くが残留する。これらコロイド状の有機成分は、中温微生物によって分解可能であるため、高温消化槽の流出液を中温消化槽に導入することにより、残留した溶解性有機成分もメタンガスに転換される。従って、本発明によると、高温消化槽において高い消化速度で固形有機成分を分解し、中温消化槽においてメタンガスへの転換を進めることができる。
【００１７】
本発明では、中温消化槽からの汚泥の一部を、重力沈降、遠心分離などにより、有機性浮遊物質の割合の低い汚泥と、有機性浮遊物質の高い汚泥に分画し、有機性浮遊物質の割合の高い汚泥を嫌気性消化槽に返送し、有機性浮遊物質の割合の低い汚泥を系外に排出する。
【００１８】
一般的に、汚泥を構成する有機物の主成分である微生物の密度は１．０ｇ／ｍ３よりわずかに大きい程度であるのに対して、無機分の主成分である土砂成分のＳｉＯ２やＡｌ２Ｏ３の密度は２〜４ｇ／ｍ３程度である。従って、消化汚泥を遠心分離器に導入し高速回転による遠心力を利用して、微生物に対して土砂成分などの割合が高く有機性浮遊物質の割合の低い汚泥と、その逆で有機性浮遊物質の割合の高い汚泥に分画することができる。
【００１９】
このようにして得られた有機性浮遊物質の割合の低い汚泥を系外へ排出することにより、嫌気性消化槽に無機物が蓄積することが防止される。また、有機性浮遊物質の割合の
高い汚泥を嫌気性消化槽に返送する。これにより、有機性浮遊物質の割合の高い消化汚泥が該嫌気性消化槽内において効率よく消化され、余剰汚泥が十分に減量されると共に、メタンガスが大量に回収される。
【００２０】
このようにして、本発明の有機性廃液の嫌気性消化処理方法及び装置によれば、嫌気性消化処理の効率が高められ、従来より高い有機物負荷においても、加温エネルギーや凝集剤使用量を増加させずに、有機成分を大幅に減量化するとともにメタンガスを大量に回収することもできる。
【００２１】
汚泥分画装置に導入する消化汚泥は、中温消化槽から引き抜いたものである。中温消化槽では、高温消化槽で残留する溶解性有機成分がメタンガスに転換し除去されているため、後段の脱水処理における凝集剤の必要量を、高温消化汚泥を分画処理した場合に比べ少なくすることができる。
【００２２】
汚泥分画装置により分画された有機性浮遊物質の割合の高い汚泥は、中温消化槽に返送する。
【００２３】
なお、本発明では有機性廃液を中温消化槽及び固液分離手段に導入してもよい。
【００２４】
また、本発明では有機性廃液の少なくとも一部を固液分離手段に導入するので、中温消化槽からの消化汚泥が有機性廃液によって希釈されることにより、凝集剤が効きやすくなる。また、固液分離手段での処理汚泥量を少なくすることができる。この固液分離手段による固液分離は、有機性廃液を処理系に導入する際に、消化槽の液位を一定に保つ（溢れないようにする）ために行われるものであり、導入する有機性廃液と同体積の分離水（固液分離処理水）を該固液分離手段から系外に排出する必要がある。一般に、有機性廃液のＳＳ濃度は消化汚泥のＳＳ濃度よりも低い。そのため、有機性廃液と消化汚泥の混合液を固液分離して分離水を有機性廃液導入量と同体積だけ取り出す場合の方が、消化汚泥のみを固液分離して分離水を有機性廃液導入量と同体積だけ取り出す場合に比べて、固液分離手段で処理する汚泥量は少なくて済む。これにより、固液分離手段として、より小型の装置を採用することが可能となる。また、処理する汚泥量が少なくて済むことから、省エネルギー化にも資する。
【００２５】
また、汚泥分画装置として前記固液分離装置を用い、固液分離を行うときと、汚泥分画を行うときとに分けた運転を行ってもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下に図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２７】
まず、図１〜８を参照して参考例及び本発明のフローについて説明する。図１〜６は参考例を示し、図７、８はそれぞれ本発明の有機性廃液の嫌気性消化処理方法及び装置の実施の形態を示す系統図であり、図１〜８において、同一機能を奏する部材には、同一符号を付してある。
【００２８】
［図１の有機性廃液の嫌気性消化処理装置］
図１において、有機性汚泥（有機性廃液）は高温消化槽１に導入され、４５〜９５℃にて嫌気性消化処理される。この高温消化槽１の消化汚泥の一部が中温消化槽２に導入され、２５〜４０℃にて嫌気性消化処理される。この中温消化槽２の消化汚泥の一部を引き抜き、固液分離装置３で濃縮する。固液分離装置３からの液分は系外に取り出される。濃縮された汚泥は、返送配管４を介して中温消化槽２へ返送される。
【００２９】
また、中温消化槽２からの消化汚泥の一部を配管５で引き抜いて、改質装置６で改質する。改質汚泥は、返送配管７を介して高温嫌気性消化槽１に返送する。
【００３０】
この参考例では、高温消化槽１からの消化汚泥の残部を配管９を介して汚泥分画装置１０に導入し、重力沈降、遠心分離などにより、有機性浮遊物質の割合の低い汚泥と、有機性浮遊物質の高い汚泥に分画する。そして、有機性浮遊物質の割合の高い汚泥を配管１１，７を介して高温消化槽１に返送し、有機性遊物質の割合の低い汚泥を系外に排出する。なお、汚泥は配管１１のみを介して高温消化槽１へ返送されてもよい。この汚泥分画装置１０としては、分画効果の点で遠心分離装置が好ましい。
【００３１】
前述の通り、汚泥を構成する有機物の主成分である微生物の密度は１．０ｇ／ｍ３よりわずかに大きい程度であるのに対して、無機分の主成分である土砂成分のＳｉＯ２やＡｌ２Ｏ３の密度は２〜４ｇ／ｍ３程度であり、汚泥分画装置１０によって、微生物に対して土砂成分などの割合が高く有機性浮遊物質の割合の低い汚泥と、その逆で有機性浮遊物質の割合の高い汚泥に分画することができる。
【００３２】
汚泥分画装置１０として遠心分離装置を用いる場合、遠心分離装置における処理流量、処理時間やかける遠心力については、導入する汚泥の濃度や無機物の割合などによって適宜設定するものであり、特に限定されない。また、回分式でも連続式でもよい。
【００３３】
高温消化槽１では改質された中温消化槽の汚泥が処理されることから、汚泥の有機性浮遊物質の割合は、一般に中温消化槽２より低い。従って、この参考例のように高温消化槽１の汚泥を分画処理した場合には、より有機性浮遊物質の割合の低い汚泥が得られやすく、後段の脱水処理におけるケーキの含水率が低下して処分すべきケーキ量を減少させることができる。
【００３４】
なお、汚泥分画装置１０により分画された有機性浮遊物質の割合の高い汚泥は、汚泥を引き抜いた高温消化槽１に返送するのが好ましいが、高温消化槽１、中温消化槽２の両方に返送してもよい。
【００３５】
汚泥分画装置１０で分画された有機性浮遊物質の割合の低い汚泥は、配管１２を介して余剰消化汚泥として系外に引き抜かれる。この余剰消化汚泥の引き抜きは、消化槽１，２の汚泥（ＴＳ）濃度を２〜１２％特に４〜８％に維持するように行うのが好ましい。
【００３６】
［図２〜４の有機性廃液の嫌気性消化処理装置］
図２では有機性廃液は中温消化槽２に供給され、高温消化槽１には改質装置６からの改質汚泥と、汚泥分画装置１０からの高有機性浮遊物質汚泥のみが導入されている。その他の構成は図１と同様であり、同一符号は同一部分を示している。
【００３７】
図３では、有機性廃液は中温消化槽２と固液分離装置３の双方に供給され、図４では有機性廃液は固液分離装置３に供給されている。その他の構成は図１と同様であり、同一符号は同一部分を示している。
【００３８】
［図５〜８の有機性廃液の嫌気性消化処理装置］
図５〜８では、中温消化槽２から改質装置６に送られる中温消化汚泥の一部が汚泥分画装置１０に導入されている。この汚泥分画装置１０で分画された高温有機性浮遊物質汚泥は、配管１１，４を介して中温消化槽４に返送されている。
【００３９】
図５〜８はそれぞれ図１〜４に対応するものであり、図５では有機性廃液を高温消化槽１に導入し、図６では有機性廃液を中温消化槽２に導入し、図７では有機性廃液を中温消化槽２及び固液分離装置３の双方に導入し、図８では有機性廃液を固液分離装置３に導入している。
【００４０】
その他の構成は図１〜４と同一である。
【００４１】
一般に、中温消化槽２では、高温消化槽１で残留する溶解性有機成分がメタンガスに転換し除去されている。従って、中温消化槽２からの消化汚泥の一部を汚泥分画装置１０に送ることにより、固液分離装置３での脱水処理における凝集剤の必要量を、高温消化槽１から汚泥を汚泥分画装置１０に送って分画処理する場合に比べ少なくすることができる。
【００４２】
汚泥分画装置により分画された有機性浮遊物質の割合の高い汚泥は、汚泥を引き抜いた中温消化槽２に返送する。
【００４３】
［処理対象廃液］
本発明において処理の対象となる有機性廃液は、嫌気性消化処理によって減量化される有機物を含有する廃液であり、固形物を含むスラリー状のものでも、固形物を含まない液状のものでも良い。また、難生物分解性の有機物、無機物、セルロース、紙、綿、ウール、布、し尿中の固形物などが含有されていても良い。このような有機性廃液としては下水、下水初沈汚泥、し尿、浄化槽汚泥、食品工場の排水や残渣、ビール廃酵母、その他の産業廃液、これらの廃液を処理した際に生じる余剰汚泥等の有機性汚泥が挙げられる。
【００４４】
［消化槽１，２の構成］
高温消化槽１及び中温消化槽２では、嫌気性微生物を含む汚泥の存在下に、このような有機性廃液をメタン発酵させて処理する。嫌気性微生物を含む汚泥は酸生成菌とメタン生成菌を含む。嫌気性消化工程において有機性物質は嫌気性微生物により液化→低分子化→有機酸生成→メタン生成のステップによりメタンガスに転換され、処理される。
【００４５】
高温消化槽１では、５５℃付近に最適温度がある高温メタン生成菌が主として保持され、中温消化槽２では３５℃付近に最適温度を有する中温メタン生成菌が主として保持されている。中温メタン生成菌は増殖が遅いためＳＲＴを長くする、即ち、嫌気性消化槽を大きくする必要があるが、比較的低温での処理が可能なため加温及び保温のための設備を簡易にすることができる。これに対し、高温メタン生成菌の場合は加温及び保温の設備が必要になるが、増殖が速いためＳＲＴが短くて良く、嫌気性消化槽を小さくすることができる。
【００４６】
高温消化槽１は、蒸気の吹き込み、温水の導入、熱交換器への汚泥の循環などにより槽内が前記温度になるように加温される。中温消化槽は、通常、高温消化槽の流出液と前記有機性廃液の導入により、槽内温度を前述の値に保つことができるが、加温、または冷却してもよい。
【００４７】
嫌気性消化槽での汚泥滞留時間（ＳＲＴ）は、高温消化槽１で５日以上、好ましくは１０〜３０日であり、中温消化槽２では１０日以上、好ましくは１５〜５０日である。各嫌気性消化槽１，２内のＳＳ濃度は２０，０００〜１２０，０００ｍｇ／Ｌ（２〜１２％）、好ましくは４０，０００〜８０，０００ｍｇ／Ｌ（４〜８％）である。
【００４８】
なお、ＳＲＴを長くすればするほど汚泥の分解率は高くなるが、槽の容量が大きくなってしまう。消化槽内ＳＳ濃度を高くすればするほど同じ滞留時間でも改質処理される汚泥量が増え、分解率が高まるが、槽内の撹拌混合、汚泥の固液分離が難しくなる。
【００４９】
［固液分離装置３の構成］
消化汚泥を濃縮するための固液分離装置３としては、消化汚泥を固液分離して濃縮することができるものであれば良く、遠心分離装置、浮上分離装置、沈殿槽、膜分離装置、濾過装置などを用いることができるが、遠心分離装置が好ましい。
【００５０】
中温消化槽２から固液分離装置３へ引き抜く消化汚泥の１日当りの引き抜き量は、中温消化槽２内の保有汚泥の１／６０〜１／１０程度が好ましい。
【００５１】
なお、固液分離装置３は、大気と遮断した状態で運転するのが好ましく、例えば、濃縮機を密閉状態にして濃縮することにより汚泥と酸素との接触を制限すると、嫌気性菌を生かしたまま嫌気性消化槽に返送でき、嫌気性消化槽の生菌数保持、増加が容易となり、消化効率を向上させることができる。
【００５２】
本発明では、中温消化槽２からの消化汚泥に凝集剤、好ましくは高分子凝集剤を添加してから固液分離装置３に導入する。このように凝集剤を添加して消化汚泥中のＳＳ分を凝集させることにより、固液分離装置３での濃縮倍率を高め、清澄な分離液を得ることができる。また、固液分離装置３からの固形分の系外流出を抑えて汚泥有機成分の減量、メタンガスへの転換を促進することができる。
【００５３】
なお、高温消化槽で残留する溶解性有機成分は固液分離に必要となる凝集剤添加量を増加させるが、中温消化槽においてこれらの溶解性有機成分がメタンガスに転換し除去される。そのため、凝集剤添加量をそれほど多くすることなく、中温消化槽２からの消化汚泥を良好に凝集処理することができる。
【００５４】
この凝集処理の効果を高めるために、固液分離装置３の前段に混合槽を設け、この混合槽において、又はこの混合槽に流入する消化汚泥に対して、凝集剤を添加するようにしてもよい。
【００５５】
凝集剤としては、有機系、無機系のいずれか、またはそれら両方を用いてもよいが、添加量が少なくてよいこと、消化槽内で分解されて蓄積しにくいことから有機系の高分子凝集剤、特にカチオン性、または両性高分子凝集剤が好ましい。
【００５６】
固液分離装置３における消化汚泥の濃縮の程度は、用いる濃縮機の性能にもよるが、通常、ＴＳ（固形物）濃度４〜８％程度の消化汚泥を、８〜２０％程度のペースト状ないし高粘性の液状に濃縮する程度であることが好ましい。
【００５７】
固液分離装置３の濃縮分離液は処理水としてそのまま下水道等へ放流することができるが、好気性生物処理、その他の後処理を行った後放流しても良い。
【００５８】
固液分離した際の濃縮汚泥は、中温消化槽２に返送する。中温消化槽２に返送することによって、中温消化槽２の汚泥滞留時間を長くし、増殖が遅い中温嫌気性微生物を槽内に維持することができる。
【００５９】
また、第５〜８図のように、中温消化槽２に返送される濃縮消化汚泥に対し、汚泥分画装置からの高温有機性浮遊物質汚泥を混合して中温消化槽に返送することが好ましいが、別々に中温消化槽２に導入するようにしてもよい。
【００６０】
濃縮汚泥を前記有機性廃液や、上水、工水、その他有機性廃液の生物処理水などと混合した後、中温消化槽に返送してもよい。
【００６１】
中温消化槽２から取り出されて固液分離装置３に送られる消化汚泥を、第３，７図のようにこの装置（嫌気性消化処理装置）に供給される有機性廃液の一部、または第４，８図のようにこの装置に供給される有機性廃液の全部と混合して希釈した後、固液分離を行い、有機性廃液中の固形分を含んだ濃縮汚泥を嫌気性消化槽に返送してもよい。消化汚泥が有機性廃液によって希釈されることにより、凝集剤が効きやすくなるほか、固液分離装置３での処理汚泥量を少なくすることができる。
【００６２】
消化槽１，２での無機成分や難生物分解性有機成分の蓄積を防ぐため、汚泥分画装置１０の低有機性浮遊物質汚泥を系外に排出しているが、必要に応じ高温消化槽１または中温消化槽２の消化汚泥、固液分離装置３の濃縮汚泥の一部を余剰消化汚泥として排出し、脱水、焼却、埋立等の処分を行ってもよい。
【００６３】
［改質装置６の構成］
改質装置６では、消化槽２から引き抜いた嫌気性消化汚泥をオゾン処理、熱処理、ミルによる破砕、酸／アルカリ処理などによって改質する。このような改質処理を行うことにより、嫌気性消化汚泥中の菌体は死滅し、その他の難分解性有機成分とともに易生物分解性に改質される。これら易生物分解性成分が嫌気性消化槽で消化されることで、処理系からより多くの有機成分が減量され、メタンガスが回収されるようになる。
【００６４】
改質装置としてオゾン処理装置を採用した場合、このオゾン処理装置では、中温消化槽２からの消化汚泥をオゾンと接触させることにより改質する。オゾン処理のｐＨは４〜１０、オゾンの使用量は通常オゾン処理される消化汚泥のＶＳＳあたり０．０１〜０．０８ｇ−Ｏ３／ｇ−ＶＳＳ、好ましくは０．０２〜０．０５ｇ−Ｏ３／ｇ−ＶＳＳとするのが好ましい。
【００６５】
一日当たりに改質処理する消化汚泥量は高温消化槽1及び中温消化槽２の全保有有機固形物（ＶＳＳ）量の１／１０以下、好ましくは１／１００〜１／１５、より好ましくは１／５０〜１／３０に相当する量とするのが好ましい。一日当たりの改質処理量をこのような量にすることにより、嫌気性消化処理に必要な微生物量を消化槽１，２で保持することができ、嫌気性消化処理の効率を高く保つことができる。
【００６６】
なお、オゾン使用量を多くすればするほど分解性は向上するが、徐々に頭打ちになるため（倍にすれば倍分解するものではない）、０．０２〜０．０５ｇ−Ｏ３／ｇ−ＶＳＳが効率的である。また、改質処理する汚泥量を多くすればするほど生物分解を受ける餌が増えるが、同時に餌を分解する微生物量が減るため、トータルで見た汚泥の分解率はある範囲にピークがある。また、分解汚泥量あたりのオゾン消費量は、改質処理量が少ないほど少なくて済むことから、多少分解率が下がっても改質処理量を少なくした方が効率的な場合がある。
【００６７】
本発明では、改質する消化汚泥を中温消化槽２から引き抜く。中温消化槽２では高温消化槽１で残留する溶解性有機成分が分解されて、生物分解性の有機成分がより少なくなっており、難分解性の有機成分、微生物菌体の改質を効率的に行うことができる。
【００６８】
改質した後の汚泥は、各図の通り、高温消化槽１に返送する。高温消化槽１に返送することによって、改質した汚泥の分解を中温よりも消化速度の高い高温消化で速やかに行うことができる。
【００６９】
なお、本発明において、改質処理は、何らオゾン処理装置に限定されず、汚泥細胞を変性、破壊して微生物によって資化されやすい形態に改質することができるものであれば良く、オゾン処理の他、例えば過酸化水素等の酸化力の強い酸化剤や、酸、アルカリなどによる化学的処理、超音波処理、ミルによる磨砕のような物理的処理、熱的処理等の各種の方法を単独で或いは２種以上を組み合わせて採用することができる。
【００７０】
［汚泥分画装置１０の構成］
汚泥分画装置１０は、前記嫌気性消化槽から引き抜いた汚泥を、重力沈降、遠心分離などにより、有機性浮遊物質の割合の低い汚泥と、有機性浮遊物質の高い汚泥に分画し、有機性浮遊物質の割合の高い汚泥を嫌気性消化槽に返送し、有機性浮遊物質の割合の低い汚泥を系外に排出する装置であり、分画効果の点で遠心分離機が好ましい。
【００７１】
遠心分離機における処理流量、処理時間やかける遠心力については、導入する汚泥の濃度や無機物の割合などによって適宜設定するものであり、特に限定されない。また、遠心分離機は回分式でも連続式でもよい。
【００７２】
また、汚泥分画装置として前記固液分離装置を用い、固液分離を行うときと、汚泥分画を行うときとに分けた運転を行ってもよい。
【００７３】
本発明では、嫌気性消化槽で発生する消化ガス（メタンガス）を有効利用して、消化槽の加温や、改質手段、汚泥分画装置の運転等に必要な動力の一部又は全部を賄うことも好ましい。
【実施例】
【００７４】
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。
【００７５】
［比較例１］
有機性廃液として、下水処理場より採取した混合生汚泥（平均ＴＳ濃度４０ｇ／Ｌ、ＴＶＳ／ＴＳ比０．８３）を、第１図の装置（高温消化槽1及び中温消化槽２の容積は各々０．９ｍ３。固液分離装置３は遠心分離機。）を用い、下記条件にて処理した。
【００７６】
消化槽１，２の種汚泥として、それぞれ下水処理場の嫌気性消化槽から採取した高温消化汚泥、中温消化汚泥を用いた。
【００７７】
約６ヶ月間運転したところ、槽内濃度はほぼ一定で推移するようになり、系が定常に達したと考えられた。その後の６ヶ月間における運転実績を表１に示す。
【００７８】
高温消化槽１の温度：５３℃
中温消化槽２の温度：３７℃
投入汚泥量：６０Ｌ／ｄａｙ（高温消化槽1及び中温消化槽２に半量ずつ投入）
改質装置６：オゾン処理装置
オゾン濃度：１５０ｍｇ／ＮＬ
オゾン処理汚泥量：３６Ｌ／ｄａｙ
オゾン反応率：０．０３ｇ−Ｏ３／ｇ−ＴＶＳ
固液分離：中温消化槽２から引き抜いた汚泥に０．２％に溶解したカチオンポリマー
を、遠心分離後の上澄液のＳＳ濃度が１，０００ｍｇ／Ｌ以下となるよう
に添加し、遠心力２，０００Ｇで約２．５倍に遠心分離した。この分離液
を系外に排出した。残り（濃縮汚泥）は中温消化槽２に戻した。
【００７９】
消化汚泥の引き抜き：中温消化槽２のＴＳ濃度が６％超えないように汚泥分画装置１
０の濃縮汚泥（低有機性浮遊物質汚泥）を配管１２から適宜引
き抜いた。
【００８０】
引き抜き汚泥の脱水：引き抜いた汚泥を下水二次処理水で５倍に希釈したものに対し
、０．２％に溶解したカチオンポリマーを適宜添加して、面圧
９．８ｋＰａ、圧搾時間５ｍｉｎの条件での圧搾脱水試験に供
し、脱水ケーキの含水率を求めた。
【００８１】
［実施例１］
第８図の装置を用い、中温消化槽２からの消化汚泥の一部を汚泥分画装置（実施例１と同一の遠心分離機。遠心減量及び濃縮倍率と同一）１０で分画し、濃縮汚泥（高温有機性浮遊物質汚泥）を中温消化槽２に供給するようにした他は比較例１と同一条件にて同一の有機性廃液（混合生汚泥）を処理した。
【００８２】
［比較例２］
図９の装置（汚泥分画装置としての遠心濃縮機２０からの高温有機性浮遊物質汚泥と、固液分離後の濃縮汚泥をそれぞれ消化槽１Ａに返送。それ以外のフローは第５図と同一。）で、消化槽１Ａ，２Ａをいずれも３７℃に維持した。その他の条件は比較例１と同一とした。
【００８３】
［比較例３］
比較例２において、消化槽１，２をいずれも５３℃に維持した。その他の条件は比較例１と同一とした。
【００８４】
各消化槽１，２の種汚泥として、下水処理場より採取した消化汚泥を用い、約６ヶ月運転した後の、系が定常に達したと見られる約６ヶ月間における運転実績を表１に示す。
【００８５】
なお、表１における消化率は、（１−引抜汚泥量／投入汚泥量）×１００％である。
【表１】
2008049228.tif 000013
【００８６】
［考察］
表１の通り、比較例１，実施例１では、比較例２に比べ、少ないオゾン使用量で、高い消化率、メタンガス化率が得られ、また、比較例３に比べ、固液分離時や脱水時に低い凝集剤添加率で、高いメタンガス化率が得られた。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】有機性廃液の嫌気性消化処理装置の参考例を示す系統図である。
【図２】有機性廃液の嫌気性消化処理装置の参考例を示す系統図である。
【図３】有機性廃液の嫌気性消化処理装置の参考例を示す系統図である。
【図４】有機性廃液の嫌気性消化処理装置の参考例を示す系統図である。
【図５】有機性廃液の嫌気性消化処理装置の参考例を示す系統図である。
【図６】有機性廃液の嫌気性消化処理装置の参考例を示す系統図である。
【図７】本発明の有機性廃液の嫌気性消化処理装置の実施の形態を示す系統図である。
【図８】本発明の有機性廃液の嫌気性消化処理装置の実施の形態を示す系統図である。
【図９】比較例２，３の有機性廃液の嫌気性消化処理装置を示す系統図である。
【符号の説明】
【００８８】
１    高温消化槽
２    中温消化槽
３    固液分離装置
６    オゾン処理装置などの改質装置
１０  汚泥分画装置
【手続補正書】
【提出日】平成19年7月19日(2007.7.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
該嫌気性消化槽としての、処理温度４５〜９５℃の高温消化槽及び該高温消化槽の流出液が導入される処理温度２５〜４０℃の中温消化槽と、
該中温消化槽からの消化汚泥の一部を改質する改質手段と、
該改質手段からの改質汚泥を前記高温消化槽に返送する改質汚泥返送手段と、
該中温消化槽からの消化汚泥を濃縮する固液分離手段と、
該固液分離手段に導入される液に凝集剤を添加する凝集剤添加手段と、
該固液分離手段からの濃縮汚泥を前記中温消化槽へ返送する濃縮汚泥返送手段と、
前記中温消化槽からの消化汚泥の一部を有機性浮遊物質の割合の低い汚泥と、有機性浮遊物質の割合の高い汚泥とに分画し、有機性浮遊物質の割合の低い汚泥を系外に排出する汚泥分画手段と、
該汚泥分画手段で分画された有機性浮遊物質の割合の高い高有機性浮遊物質汚泥を該中温消化槽に返送する高有機性浮遊物質汚泥返送手段と、
を有する有機性廃液の嫌気性消化処理装置であって、
有機性廃液が前記固液分離手段にのみ導入されることを特徴とする有機性廃液の嫌気性消化処理装置。
【請求項２】
該嫌気性消化槽としての、処理温度４５〜９５℃の高温消化槽及び該高温消化槽の流出液が導入される処理温度２５〜４０℃の中温消化槽と、
該中温消化槽からの消化汚泥の一部を改質する改質手段と、
該改質手段からの改質汚泥を前記高温消化槽に返送する改質汚泥返送手段と、
該中温消化槽からの消化汚泥を濃縮する固液分離手段と、
該固液分離手段に導入される液に凝集剤を添加する凝集剤手添加段と、
該固液分離手段からの濃縮汚泥を前記中温消化槽へ返送する濃縮汚泥返送手段と、
前記中温消化槽からの消化汚泥の一部を有機性浮遊物質の割合の低い汚泥と、有機性浮遊物質の割合の高い汚泥とに分画し、有機性浮遊物質の割合の低い汚泥を系外に排出する汚泥分画手段と、
該汚泥分画手段で分画された有機性浮遊物質の割合の高い高有機性浮遊物質汚泥を該中温消化槽に返送する高有機性浮遊物質汚泥返送手段と、
を有する有機性廃液の嫌気性消化処理装置であって、
有機性廃液が前記中温消化槽及び固液分離手段の双方にのみ導入されることを特徴とする有機性廃液の嫌気性消化処理装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記改質手段による改質処理がオゾン処理であることを特徴とする有機性廃液の嫌気性消化処理装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、前記汚泥分画装置が、遠心力を利用して有機性浮遊物質の割合の低い汚泥と有機性浮遊物質の割合の高い汚泥に分画する装置であることを特徴とする有機性廃液の嫌気性消化処理装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項の嫌気性消化処理装置を用いた有機性廃液の嫌気性消化処理方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明は、有機性廃液を嫌気性消化槽において嫌気性消化処理した後、消化汚泥を固液分離して分離液を処理水として放流し、分離汚泥（濃縮汚泥）を嫌気性消化槽に返送し、また、消化汚泥の一部を改質して嫌気性消化槽に返送する有機性廃液の嫌気性消化方法において、嫌気性消化槽に蓄積する無機物をより効率的に系外に排出することにより、高い有機物負荷においても、有機成分を十分に減量化することができるとともに、メタンガス回収量を多くすることができる有機性廃液の嫌気性処理装置を提供することを目的とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明（請求項１）の有機性廃液の嫌気性消化処理装置は、該嫌気性消化槽としての、処理温度４５〜９５℃の高温消化槽及び該高温消化槽の流出液が導入される処理温度２５〜４０℃の中温消化槽と、該中温消化槽からの消化汚泥の一部を改質する改質手段と、該改質手段からの改質汚泥を前記高温消化槽に返送する改質汚泥返送手段と、該中温消化槽からの消化汚泥を濃縮する固液分離手段と、該固液分離手段に導入される液に凝集剤を添加する凝集剤添加手段と、該固液分離手段からの濃縮汚泥を前記中温消化槽へ返送する濃縮汚泥返送手段と、前記中温消化槽からの消化汚泥の一部を有機性浮遊物質の割合の低い汚泥と、有機性浮遊物質の割合の高い汚泥とに分画し、有機性浮遊物質の割合の低い汚泥を系外に排出する汚泥分画手段と、該汚泥分画手段で分画された有機性浮遊物質の割合の高い高有機性浮遊物質汚泥を該中温消化槽に返送する高有機性浮遊物質汚泥返送手段と、を有する有機性廃液の嫌気性消化処理装置であって、有機性廃液が前記固液分離手段にのみ導入されることを特徴とするものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明（請求項２）の有機性廃液の嫌気性消化処理装置は、該嫌気性消化槽としての、処理温度４５〜９５℃の高温消化槽及び該高温消化槽の流出液が導入される処理温度２５〜４０℃の中温消化槽と、該中温消化槽からの消化汚泥の一部を改質する改質手段と、該改質手段からの改質汚泥を前記高温消化槽に返送する改質汚泥返送手段と、該中温消化槽からの消化汚泥を濃縮する固液分離手段と、該固液分離手段に導入される液に凝集剤を添加する凝集剤添加手段と、該固液分離手段からの濃縮汚泥を前記中温消化槽へ返送する濃縮汚泥返送手段と、前記中温消化槽からの消化汚泥の一部を有機性浮遊物質の割合の低い汚泥と、有機性浮遊物質の割合の高い汚泥とに分画し、有機性浮遊物質の割合の低い汚泥を系外に排出する汚泥分画手段と、該汚泥分画手段で分画された有機性浮遊物質の割合の高い高有機性浮遊物質汚泥を該中温消化槽に返送する高有機性浮遊物質汚泥返送手段と、を有する有機性廃液の嫌気性消化処理装置であって、有機性廃液が前記中温消化槽及び固液分離手段の双方にのみ導入されることを特徴とするものである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
［図５〜８の有機性廃液の嫌気性消化処理装置］
図５〜８では、中温消化槽２から改質装置６に送られる中温消化汚泥の一部が汚泥分画装置１０に導入されている。この汚泥分画装置１０で分画された高有機性浮遊物質汚泥は、配管１１，４を介して中温消化槽４に返送されている。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５９】
また、第５〜８図のように、中温消化槽２に返送される濃縮消化汚泥に対し、汚泥分画装置からの高有機性浮遊物質汚泥を混合して中温消化槽に返送することが好ましいが、別々に中温消化槽２に導入するようにしてもよい。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８１】
［実施例１］
第８図の装置を用い、中温消化槽２からの消化汚泥の一部を汚泥分画装置（実施例１と同一の遠心分離機。遠心減量及び濃縮倍率と同一）１０で分画し、濃縮汚泥（高有機性浮遊物質汚泥）を中温消化槽２に供給するようにした他は比較例１と同一条件にて同一の有機性廃液（混合生汚泥）を処理した。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８２】
［比較例２］
図９の装置（汚泥分画装置としての遠心濃縮機２０からの高有機性浮遊物質汚泥と、固液分離後の濃縮汚泥をそれぞれ消化槽１Ａに返送。それ以外のフローは第５図と同一。）で、消化槽１Ａ，２Ａをいずれも３７℃に維持した。その他の条件は比較例１と同一とした。