(57)【要約】【課題】有機性廃液の嫌気性処理において、効率的に汚泥の溶解性を向上させ、消化ガスの発生を促進し、処分汚泥量を低減をはかる。【解決手段】流入する有機性廃液中の固形成分を分散させ、分散後の有機性廃液中の有機物を改質し、改質後の有機性廃液を嫌気性消化槽に導入して嫌気性消化を行なう。嫌気性消化槽の消化汚泥を引き抜き、引き抜いた消化汚泥に分散および改質の処理を加え、嫌気性消化槽に戻してもよい。また、引き抜いた消化汚泥の固液分離を行ない、得られた分離汚泥に分散および改質の処理を加えるようにしてもよい。【選択図】　　　　図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性廃液の嫌気性消化において、流入する有機性廃液中の固形成分を分散させ、該分散後の有機性廃液中の有機物を改質し、該改質後の有機性廃液を嫌気性消化を行なう槽に導入して嫌気性消化を行なう有機性廃液の処理方法。
【請求項２】
有機性廃液の嫌気性消化において、嫌気性消化を行なう槽から引き抜いた消化汚泥または嫌気性消化を行なう槽の消化汚泥を固液分離した分離汚泥について、該汚泥中の固形成分を分散させ、該分散後の汚泥中の有機物を改質し、該改質後の汚泥を再び嫌気性消化を行なう槽に導入して嫌気性消化を行なう有機性廃液の処理方法。
【請求項３】
有機性廃液の嫌気性消化において、嫌気性消化を行なう槽から引き抜いた消化汚泥または嫌気性消化を行なう槽の消化汚泥を固液分離した分離汚泥と、流入する有機性廃液とを混合し、該混合液中の固形成分を分散させ、該分散後の混合液中の有機物を改質し、該改質後の混合液を嫌気性消化を行なう槽に導入して嫌気性消化を行なう有機性廃液の処理方法。
【請求項４】
嫌気性消化を行なう槽の消化汚泥濃度、ｐＨ、嫌気度、消化汚泥の生物活性の少なくとも１つを計測し、該計測結果に応じて固形成分の分散処理および分散処理後の有機物の改質処理を制御する請求項１、２または３記載の有機性廃液の処理方法。
【請求項５】
流入する有機性廃液の固形成分濃度、ｐＨ、嫌気度の少なくとも１つを計測し、該計測結果に応じて固形成分の分散処理および分散処理後の有機物の改質処理を制御する請求項１、２、３または４記載の有機性廃液の処理方法。
【請求項６】
固形成分の分散処理および分散処理後の有機物の改質処理において、処理される有機性廃液、消化汚泥またはこれらの混合液について、有機物濃度、固形物濃度、ｐＨ、嫌気度、消化汚泥の微生物活性の少なくとも１つを計測し、該計測結果に応じて固形成分の分散処理および分散処理後の有機物の改質処理を制御する請求項１、２、３、４または５記載の有機性廃液の処理方法。
【請求項７】
嫌気性消化を行なう槽を備え有機性廃液の嫌気性消化を行なう装置であって、有機性廃液が流入され、流入された有機性廃液中の固形成分を分散させる分散装置と、該分散後の有機廃液中の有機物を改質する改質装置と、該改質後の有機性廃液を嫌気性消化を行なう槽に導入する導入装置とを備える有機性廃液の処理装置。
【請求項８】
嫌気性消化を行なう槽を備え有機性廃液の嫌気性消化を行なう装置であって、嫌気性消化を行なう槽の消化汚泥を固液分離する汚泥分離装置と、嫌気性消化を行なう槽の消化汚泥または固液分離後の消化汚泥が導入され、導入された汚泥中の固形成分を分散させる分散装置と、該分散後の汚泥中の有機物を改質する改質装置と、該改質後の汚泥を嫌気性消化を行なう槽に導入する導入装置とを備える有機性廃液の処理装置。
【請求項９】
嫌気性消化を行なう槽を備え有機性廃液の嫌気性消化を行なう装置であって、嫌気性消化を行なう槽の消化汚泥を固液分離する汚泥分離装置と、嫌気性消化を行なう槽の消化汚泥または固液分離後の消化汚泥と有機性廃液が導入され、導入された混合液中の固形成分を分散させる分散装置と、該分散後の混合液中の有機物を改質する改質装置と、該改質後の混合液を嫌気性消化を行なう槽に導入する導入装置とを備える有機性廃液の処理装置。
【請求項１０】
嫌気性消化を行なう槽の消化汚泥濃度、ｐＨ、嫌気度、消化汚泥の生物活性の少なくとも１つを計測するための計測装置と、該計測装置の計測結果に応じて固形成分の分散処理および分散処理後の有機物の改質処理を制御するコントローラを備える請求項７、８または９記載の有機性廃液の処理装置。
【請求項１１】
流入する有機性廃液の固形成分濃度、ｐＨ、嫌気度の少なくとも１つを計測するための計測装置と、該計測装置の計測結果に応じて固形成分の分散処理および分散処理後の有機物の改質処理を制御するコントローラを備える請求項７、８、９または１０記載の有機性廃液の処理装置。
【請求項１２】
固形成分の分散処理および分散処理後の有機物の改質処理において、処理される有機性廃液、消化汚泥またはこれらの混合液について、有機物濃度、固形物濃度、ｐＨ、嫌気度、消化汚泥の微生物活性の少なくとも１つを計測する計測装置と、該計測装置の計測結果に応じて固形成分の分散処理および分散処理後の有機物の改質処理を制御するコントローラを備える請求項７、８、９、１０または１１記載の有機性廃液の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機性廃液の処理方法および処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
食品などの製造プロセスからの廃液、下廃水処理プロセスで排出される有機性汚泥あるいは人畜のし尿など、スラリー状の高濃度有機性廃液の処理には、嫌気性微生物を用いた嫌気性消化と呼ばれる処理方法が広く実施されている。この嫌気性消化では、廃液中の有機物は微生物の作用により、固形成分の溶解、有機酸生成、メタン生成のプロセスを経て、最終的にはメタンガスに変換される。このメタンガスは燃料や発電原料として利用できるため、エネルギー生産型の処理方法として注目されている。
【０００３】
しかし、この嫌気性消化においては、固形成分の溶解から有機酸生成、メタン生成までのの微生物の作用が遅く、処理に長時間を要するため装置、とくに嫌気性消化を行なう消化槽が大型化するという欠点がある。
【０００４】
さらに、処理すべき流入廃液中には、紙や木材などに由来する繊維質や微生物の細胞壁など、嫌気性微生物によって溶解され難い固形成分、すなわち難溶解性物質が含まれる場合が多い。この難溶解性物質は、固形成分の溶解および有機酸生成の過程でも溶解されずに残存するため、メタンガスに変換されることなく未分解の汚泥として消化槽から引き抜かれ、焼却などの方法でエネルギーを投入して処分される。現状の嫌気性消化では、流入廃液中の固形成分の約５０％が溶解できずに引き抜き処分されており、その結果、メタンガスとしてのエネルギー回収も５０％程度にとどまっている。したがって、流入廃液中の有機物からのエネルギー回収率を高め、処分する汚泥の量を減らすには、流入廃液中や消化汚泥中に存在する難溶解性物質を溶解させ、メタンガスへの変換を促進することが課題である。
【０００５】
これら難溶解性物質の溶解には、難溶解性物質を易溶解性物質ヘ改質する、すなわち嫌気性消化槽内の微生物にとって溶解可能な物質に改質し、それを微生物によって溶解させることが有効であり、効率的な易溶解性物質への改質方法、改質装置が重要である。
【０００６】
嫌気性消化において固形成分の溶解性を増大し、メタンガスへの変換を向上する方法として、特開平９−２０６７８５号公報には、嫌気性消化槽から引き抜いた消化汚泥をオゾン処理または高圧パルス放電処理により改質し、この処理汚泥を嫌気性消化槽に戻す処理方法が記載されている。このような処理方法の一例を、図２２に示す。図２２に示すように、処理すべき廃液を被処理液路１０４から投入し、嫌気性消化槽１で消化処理を行なう。嫌気性消化槽１の汚泥は、連絡路１１１を通って膜分離装置１０２へ輸送され、濃縮汚泥と処理液に分離される。膜分離装置１０２で分離された汚泥は、返送汚泥路１０５によって嫌気性消化槽１へ返送されるとともに、その一部は濃縮液取出路１１７を通って改質槽１０３へ送られ、ここでオゾン処理を行なった後、改質汚泥路１２３を介して嫌気性消化槽１に返送される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、嫌気性消化槽内の汚泥は、種々の微生物や有機ポリマーなどが高度に密集し汚泥フロックを形成している。ところが、前記の従来技術では、消化汚泥中の固形成分に対し直接オゾン処理を行なっているため、オゾンがこの汚泥フロックの内部にまで浸透できず、オゾンは汚泥固形成分の表面とのみ反応することになる。その結果、このようなオゾン処理単独では、難溶解性物質の改質、すなわち易溶解性物質への変換が不充分となり、汚泥固形成分の溶解性増大およびメタンガスへの変換効率向上の効果が充分に得られないという問題があった。
【０００８】
また、前記従来技術において、オゾン処理によって固形成分を分散させ、オゾンを固形成分の内部の難分解性物質と反応させることも可能ではあるが、オゾンで固形成分の分散を行なおうとすると、その分オゾン消費量が増加してしまい、難溶解性物質の改質すなわち易溶解物質への変換を達成するために大量のオゾンが必要となり、効率的な処理とならず、運転費用が高くなってしまうという問題があった。
【０００９】
また、前記従来技術には、オゾン処理の代わりにパルス放電を用いる処理が開示されているが、このパルス放電処理の嫌気性消化槽汚泥に対する作用については明らかにされておらず、より効率的に難溶解性物質の溶解性を向上させるためには、消化汚泥に対するパルス放電処理の作用を明らかにし、これにもとづいて処理方法を改善していく必要がある。
【００１０】
そこで、本発明は、生産プロセスからの有機性廃液や下廃水処理で生じる有機汚泥を嫌気性消化によって処理する際に、有機性廃液、有機汚泥または嫌気性消化汚泥中の固形成分の溶解性を増大させ、有機性廃液中や消化汚泥中の有機物のメタンへの変換率を向上し、処分すべき汚泥の発生量を低減することのできるエネルギー回収型の有機性廃液処理方法および処理装置を提供することを目的とする。また、少ないエネルギー、コストで効率的に汚泥の溶解性を向上させることができ、消化ガスの発生を促進し、処分汚泥量を低減することのできる有機性廃液の処理方法および処理装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
流入する有機性廃液や消化汚泥中の固形成分について、生物による溶解性に対する詳細な検討を行なった。その結果、生物による溶解性を向上させるためには、まず、有機性廃液や消化汚泥中の固形成分を機械的な処理を行なうことによって分散させ、その後、分散した繊維質や細胞壁などの難溶解性物質を化学的な処理を行なうことによって微生物が溶解しやすい低分子に改質すると、たいへん効率よく、非常に高い汚泥の溶解性およびメタンガスへの変換効率を達成できることがわかった。
【００１２】
そこで、本発明の有機性廃液処理方法は、有機性廃液の嫌気性消化において、まず流入する有機性廃液中の固形成分を分散させ、つぎに分散後の有機性廃液中の有機物を改質し、改質後の有機性廃液を嫌気性消化を行なう槽に導入して嫌気性消化を行なうことを特徴とする。
【００１３】
本発明のほかの有機性廃液処理方法は、有機性廃液の嫌気性消化において、嫌気性消化を行なう槽から引き抜いた消化汚泥に対し、まず汚泥中の固形成分を分散させ、つぎに分散後の汚泥中の有機物を改質し、改質後の汚泥を再び嫌気性消化を行なう槽に導入して嫌気性消化を行なうことを特徴とする。また、嫌気性消化を行なう槽から引き抜いた消化汚泥に固液分離処理を加え、得られた分離汚泥について、まず汚泥中の固形成分を分散させ、つぎに分散後の汚泥中の有機物を改質し、改質後の汚泥を再び嫌気性消化を行なう槽に導入して嫌気性消化を行なってもよい。
【００１４】
本発明の別の有機性廃液処理方法は、有機性廃液の嫌気性消化において、嫌気性消化を行なう槽から引き抜いた消化汚泥と流入する有機性廃液とを混合し、まずこの混合液中の固形成分を分散させ、つぎに分散後の混合液中の有機物を改質し、改質後の混合液を嫌気性消化を行なう槽に導入して嫌気性消化を行なうことを特徴とする。また、嫌気性消化を行なう槽から引き抜いた消化汚泥に固液分離処理を加え、得られた分離汚泥と流入する有機性廃液とを混合し、この混合液中の固形成分を対象として、分散、改質および嫌気性消化を行なってもよい。
【００１５】
また、本発明の有機性廃液処理方法においては、嫌気性消化を行なう槽の消化汚泥濃度、ｐＨ、嫌気度、消化汚泥の生物活性の少なくとも１つを計測し、この計測結果に応じて固形成分の分散処理および分散処理後の有機物の改質処理を制御するとよい。
【００１６】
さらに、本発明の有機性廃液処理方法においては、流入する有機性廃液の固形成分濃度、ｐＨ、嫌気度の少なくとも１つを計測し、この計測結果に応じて固形成分の分散処理および分散処理後の有機物の改質処理を制御するとよい。
【００１７】
あるいは、本発明の有機性廃液処理方法においては、固形成分の分散処理および分散処理後の有機物の改質処理において、処理される有機性廃液、消化汚泥またはこれらの混合液について、有機物濃度、固形物濃度、ｐＨ、嫌気度、消化汚泥の微生物活性の少なくとも１つを計測し、この計測結果に応じて固形成分の分散処理および分散処理後の有機物の改質処理を制御するとよい。
【００１８】
また、本発明の有機性廃液の処理装置は、嫌気性消化を行なう槽を備え有機性廃液の嫌気性消化を行なう装置であって、流入する有機性廃液中の固形成分を分散させる分散装置と、分散後の有機性廃液中の有機物を改質する改質装置と、改質後の有機性廃液を嫌気性消化を行なう槽に導入する導入装置とを備えることを特徴とする。
【００１９】
本発明のほかの有機性廃液処理装置は、嫌気性消化を行なう槽を備え有機性廃液の嫌気性消化を行なう装置であって、嫌気性消化を行なう槽の消化汚泥が導入され、導入された汚泥中の固形成分を分散させる分散装置と、分散後の汚泥中の有機物を改質する改質装置と、改質後の汚泥を嫌気性消化を行なう槽に導入する導入装置とを備えることを特徴とする。または、嫌気性消化を行なう槽の消化汚泥を固液分離する汚泥分離装置と、固液分離後の消化汚泥が導入され、導入された汚泥中の固形成分を分散させる分散装置と、分散後の汚泥中の有機物を改質する改質装置と、改質後の汚泥を嫌気性消化を行なう槽に導入する導入装置とを備えることを特徴とする。
【００２０】
本発明の別の有機性廃液処理装置は、嫌気性消化を行なう槽を備え有機性廃液の嫌気性消化を行なう装置であって、嫌気性消化を行なう槽の消化汚泥と有機性廃液が導入され、導入された混合液中の固形成分を分散させる分散装置と、分散後の混合液中の有機物を改質する改質装置と、改質後の混合液を嫌気性消化を行なう槽に導入する導入装置とを備えることを特徴とする。または、嫌気性消化を行なう槽を備え有機性廃液の嫌気性消化を行なう装置であって、嫌気性消化を行なう槽の消化汚泥を固液分離する汚泥分離装置と、固液分離後の消化汚泥と有機性廃液が導入され、導入された混合液中の固形成分を分散させる分散装置と、分散後の混合液中の有機物を改質する改質装置と、改質後の混合液を嫌気性消化を行なう槽に導入する導入装置とを備えることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の有機性廃液処理装置は、嫌気性消化を行なう槽の消化汚泥濃度、ｐＨ、嫌気度、消化汚泥の生物活性の少なくとも１つを計測するための計測装置と、計測結果に応じて固形成分の分散処理および分散処理後の有機物の改質処理を制御するコントローラを備えることを特徴とする。
【００２２】
さらに、本発明の有機性廃液処理装置は、流入する有機性廃液の固形成分濃度、ｐＨ、嫌気度の少なくとも１つを計測するための計測装置と、計測結果に応じて固形成分の分散処理および分散処理後の有機物の改質処理を制御するコントローラを備えることを特徴とする。
【００２３】
あるいは、本発明の有機性廃液処理装置は、固形成分の分散処理および分散処理後の有機物の改質処理において、処理される有機性廃液、消化汚泥またはこれらの混合液について、有機物濃度、固形物濃度、ｐＨ、嫌気度、消化汚泥の微生物活性の少なくとも１つを計測する計測装置と、計測結果に応じて固形成分の分散処理および分散処理後の有機物の改質処理を制御するコントローラを備えることを特徴とする。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明の有機性廃液処理方法について、その効果を検証するために実験を行なった。
【００２５】
実験１
下水処理場の余剰汚泥に対して、機械的な分散処理として超音波処理を行なった後、化学的な改質処理としてオゾン処理を行なった。超音波処理では、発振出力を１．０ｋＷ、処理時間を１５分とし、オゾン処理では、オゾン注入率を０．０６ｍｇ−Ｏ３／ｇ−ＳＳとした。有効容積３．０Ｌの培養ビンにＴＳ濃度約２０，０００ｍｇ／Ｌの嫌気性消化汚泥を１．０Ｌ分投入し、ここにＴＳ濃度約１５，０００ｍｇ／Ｌに調整した前記処理汚泥（超音波処理とオゾン処理とを行なった汚泥）１．０Ｌを混合した。このようにして調製したＴＳ濃度約１７，５００ｍｇ／Ｌの混合汚泥２．０Ｌを、５０℃で嫌気状態に保ち消化処理を行なった。
【００２６】
また、比較のため、同じ下水処理場の余剰汚泥に対して、超音波処理のみ（オゾン処理はなし）およびオゾン処理のみ（超音波処理はなし）を行なった。超音波処理では、発振出力を１．０ｋＷ、処理時間を１５分とし、オゾン処理では、オゾン注入率を０．０６ｍｇ−Ｏ３／ｇ−ＳＳとした。有効容積３．０Ｌの培養ビンにＴＳ濃度約２０，０００ｍｇ／Ｌの嫌気性消化汚泥を１．０Ｌ分投入し、ここにＴＳ濃度約１５，０００ｍｇ／Ｌに調整した前記各処理汚泥（超音波処理のみを行なった汚泥、またはオゾン処理のみを行なった汚泥）１．０Ｌを混合した。このようにして調製したＴＳ濃度約１７，５００ｍｇ／Ｌの混合汚泥２．０Ｌを、５０℃で嫌気状態に保ち消化処理を行なった。
【００２７】
さらに、対照実験として、超音波処理やオゾン処理を行なった汚泥を加えず、ＴＳ濃度約１７，５００ｍｇ／Ｌの嫌気性消化汚泥のみを２．０Ｌ分培養ビンに投入し、同様に５０℃で嫌気状態に保って消化処理を行なった。
【００２８】
本実験におけるＴＳ濃度の経日変化を図１に、消化ガスの発生量（積算値）を図２に示す。図１および図２において、黒丸は超音波処理とオゾン処理とを行なった汚泥を嫌気性消化汚泥に混合した場合、白四角はオゾン処理のみを行なった汚泥を嫌気性消化汚泥に混合した場合、白三角は超音波処理のみを行なった汚泥を嫌気性消化汚泥に混合した場合、白丸は処理済み汚泥を加えない嫌気性消化汚泥のみの場合について、ＴＳ濃度の経日変化および積算のガス発生量を示している。
【００２９】
図１に示すように、超音波処理やオゾン処理を行なうことにより、汚泥中の固形物の溶解がすすみＴＳ濃度の低下が促進されるが、超音波処理後にオゾン処理を行なう併用処理では、超音波処理単独やオゾン処理単独の場合にくらべ、さらに汚泥中の固形物の溶解が促進され、ＴＳ濃度の低減効果が著しく大きくなる。
【００３０】
たとえば、１５日間でのＴＳ濃度の低下は、オゾン処理のみの場合では約２，０００ｍｇ／Ｌ、超音波処理のみの場合では約１，２００ｍｇ／Ｌであるのに対し、超音波処理とオゾン処理とを併用する本発明の処理方法においては約５，０００ｍｇ／Ｌとなり、超音波処理のみの場合とオゾン処理のみの場合との単純な和では得られない大きなＴＳ濃度の低減が得られた。
【００３１】
また、図２に示すように、超音波処理とオゾン処理とを併用した場合の消化ガス発生量（積算値）は、超音波処理単独あるいはオゾン処理単独の場合のガス発生量よりも大きいのはもちろんのこと、それらの和とくらべても大きくなった。
【００３２】
これらの結果より、超音波処理後さらにオゾン処理をする本発明の処理方式が、汚泥中の固形成分の低減すなわち溶解、および消化ガスの発生を促進する効果が大きいことがわかった。
【００３３】
ところで、超音波処理においては、発振出力を０．１〜３．０ｋＷとし、５〜２５分程度処理を行なうことが好ましい。発振出力が０．１ｋＷよりも小さいと、有機性廃液中の有機物を充分改質できず、メタンガスへの変換効率を向上させることができない。発振出力が３．０ｋＷよりも大きい場合、高いメタンガスへの変換効率を確保できるものの、大幅な効率向上にはつながらず経済的にコスト高となる。また、処理時間が５分よりも短いと、有機性廃液中の有機物を充分改質できず、メタンガスへの変換効率を向上させることができない。処理時間を２５分より長くした場合、高いメタンガスへの変換効率を確保できるものの、大幅な効率向上にはつながらず経済的にコスト高となる。
【００３４】
オゾン処理におけるオゾン注入率は、０．０２〜０．１０ｍｇ−Ｏ３／ｇ−ＳＳが好ましく、とくに０．０４〜０．０８ｍｇ−Ｏ３／ｇ−ＳＳ程度が好ましい。オゾン注入率が０．０２ｍｇ−Ｏ３／ｇ−ＳＳより少ないと、有機性廃液中の有機物を充分改質できず、メタンガスへの変換効率を向上させることができない。オゾン注入率が０．１０ｍｇ−Ｏ３／ｇ−ＳＳを超えると、高いメタンガスへの変換効率を確保できるものの、大幅な効率向上にはつながらず経済的にコスト高となる。
【００３５】
実験２
前記実験１では、実験の期間中、培養ビンへの汚泥の追加や、培養ビンからの汚泥の引き抜きは行なっていない。しかし、現実の汚泥処理装置においては、汚泥の投入と引き抜きとが継続的に行なわれている。そこで、連続的に下水処理場の余剰汚泥を投入して消化をおこなう連続処理実験を実施した。
【００３６】
有効容積５．０Ｌの培養ビンを５本用意し、それぞれにＴＳ濃度約２０，０００ｍｇ／Ｌの嫌気性消化汚泥を４．０Ｌ分投入し、５０℃で嫌気性消化を行なった。５本の培養ビンには、超音波による分散処理とオゾンによる改質処理とを行なった余剰汚泥をＴＳ濃度約２０，０００ｍｇ／Ｌに調整し、１日に１回、それぞれ０．８Ｌ、０．４Ｌ、０．２６Ｌ、０．２Ｌ、０．１３Ｌずつ投入した。なお、培養ビン内の汚泥の量を一定とするため、余剰汚泥を投入する直前に、投入する量と同量の消化汚泥を培養ビンから引き抜いている。この投入および引き抜きの実験操作により、余剰汚泥の各培養ビンにおける滞留時間は、それぞれ５日、１０日、１５日、２０日、３０日となる。また、超音波による分散処理およびオゾンによる改質処理の処理条件は、前記実験１と同じとした。
【００３７】
また比較のため、まったく同一の条件で、超音波処理とオゾン処理とを行なった余剰汚泥のかわりに、超音波処理のみを行なった余剰汚泥、オゾン処理のみを行なった余剰汚泥およびいずれの処理も行なわなかった余剰汚泥を、１日に１回投入する連続処理実験も実施した。
【００３８】
これら４種の、すなわち超音波処理とオゾン処理、超音波処理のみ、オゾン処理のみ、および処理なしの４種の余剰汚泥について、所定量の投入と引き抜きとを行ないつつ嫌気性消化をおこなう連続実験を３ヵ月継続し、投入した全汚泥中の総ＴＳ量と溶解されずに残ったＴＳの総量から、嫌気性消化によって消化した固形物の割合、すなわちＴＳ低減率を求めた。
【００３９】
図３に、投入余剰汚泥の培養ビン内での滞留時間とＴＳ低減率の関係を示す。図３において、黒丸は超音波処理とオゾン処理とを行なった余剰汚泥を投入した場合、白四角はオゾン処理のみを行なった余剰汚泥を投入した場合、白三角は超音波処理のみを行なった余剰汚泥を投入した場合、白丸は未処理（処理なし）の余剰汚泥を加えた場合を、それぞれあらわしている。
【００４０】
図３からわかるように、未処理の余剰汚泥を投入した場合には、滞留時間１０日ではほとんど固形成分の低減は起こらず、滞留時間３０日でようやくＴＳ低減率約５０％となった。また、投入する余剰汚泥に超音波処理やオゾン処理を加えると、未処理の余剰汚泥を投入した場合に比べＴＳ低減率が増加し、滞留時間３０日でのＴＳ低減率は６０％前後となった。これに対し、投入する余剰汚泥に、超音波処理後さらにオゾン処理を行なう併用処理を加えた場合には、滞留時間５日でもＴＳ低減が活発に起こり、滞留時間２０日で８０％以上の高いＴＳ低減率が得られた。
【００４１】
本実験の結果から、超音波処理とオゾン処理との併用処理を行なうことにより、超音波処理単独あるいはオゾン処理単独の場合に比べ余剰汚泥の消化を短時間で行なうことができ、固形成分の低減率も高くできることが明らかになった。
【００４２】
実験３
前記実験２では、余剰汚泥に超音波処理やオゾン処理、あるいは超音波処理とオゾン処理との併合処理を加え、その後に培養ビンに投入した。
【００４３】
一方、本実験では、培養ビン内の消化汚泥に超音波処理やオゾン処理、あるいは超音波処理とオゾン処理との併合処理を加える。すなわち、余剰汚泥に処理を加えずそのまま培養ビンに投入するとともに、培養ビン内の消化汚泥の一部を引き抜き、引き抜いた消化汚泥に超音波処理やオゾン処理、あるいは超音波処理とオゾン処理との併合処理を加え、その後に培養ビンに戻す。
【００４４】
実験２と同様、有効容積５．０Ｌの培養ビンを５本用意し、それぞれにＴＳ濃度約２０，０００ｍｇ／Ｌの嫌気性消化汚泥を４．０Ｌ分投入し、５０℃で嫌気性消化を行なった。５本の培養ビンには、ＴＳ濃度を２０，０００ｍｇ／Ｌに調整した余剰汚泥を、そのまま超音波処理やオゾン処理を行わずに、１日に１回、それぞれ０．８Ｌ、０．４Ｌ、０．２６Ｌ、０．２Ｌ、０．１３Ｌずつ投入した。また、培養ビン内の汚泥の量を一定とするため、余剰汚泥を投入する直前に、投入する量と同量の消化汚泥を培養ビンから引き抜いた。この投入および引き抜きの実験操作により、余剰汚泥の各培養ビンにおける滞留時間は、それぞれ５日、１０日、１５日、２０日、３０日となる。
【００４５】
さらに、この連続消化実験において、１日に１回、投入する余剰汚泥の量と同量の消化汚泥を培養ビンから引き抜き、前記実験１の各処理、すなわち超音波処理のみ、オゾン処理のみ、または超音波処理とオゾン処理との併用処理を行なったのち、全量を培養ビンに戻した。超音波処理およびオゾン処理の条件は、前記実験１と同様とした。また、対照実験として、引き抜いた消化汚泥に処理を加えず、そのまま全量を培養ビンに戻す実験も行なった。
【００４６】
このように、引き抜いた消化汚泥に対し４種の処理、すなわち超音波処理のみ、オゾン処理のみ、超音波処理後にオゾン処理、および処理なしのいずれかを行ない、処理後に培養ビンに戻す連続実験を３ヵ月継続し、投入した全汚泥中の総ＴＳ量と溶解されずに残ったＴＳの総量から、嫌気性消化によって消化した固形物の割合、すなわちＴＳ低減率を求めた。
【００４７】
図４に、投入余剰汚泥の培養ビン内での滞留時間（投入余剰汚泥と同量の消化汚泥を引き抜いて処理を加えているので、処理した消化汚泥の培養ビン内での滞留時間ともいえる）とＴＳ低減率の関係を示す。図４において、黒丸は引き抜いた消化汚泥に超音波処理とオゾン処理とを加えたのち培養ビンに戻した場合、白四角は引き抜いた消化汚泥にオゾン処理のみを行なったのち培養ビンに戻した場合、白三角は引き抜いた消化汚泥に超音波処理のみを行なったのち培養ビンに戻した場合、白丸は引き抜いた消化汚泥に処理を加えずそのまま培養ビンに戻した場合を、それぞれあらわしている。
【００４８】
図４からわかるように、引き抜いた消化汚泥に超音波処理、オゾン処理、あるいは超音波処理とオゾン処理の併用を行なうことによって、汚泥内固形成分の溶解が促進され、ＴＳ低減率が大になった。また、超音波処理後オゾン処理を行なう併用処理では、超音波処理のみの場合やオゾン処理のみの場合にくらべＴＳ低減の効果が大きいのはもちろん、両処理の単純な和では得られない顕著なＴＳ低減効果が得られた。この結果から、培養ビンすなわち消化槽から引き抜いた消化汚泥に対して処理を行なう場合も、超音波処理とオゾン処理との併用処理を行なうことにより、超音波処理またはオゾン処理の単独処理に比べ、汚泥の消化を短時間で行なうことができ、ＴＳ低減率も高くできることが明らかになった。
【００４９】
また、投入する余剰汚泥に対して処理を加えた場合（前記実験２）のＴＳ低減率（図３）と、培養ビンから引き抜いた消化汚泥に対して処理を加えた場合（本実験）のＴＳ低減率（図４）とを比較すると、汚泥滞留時間の短い領域（おおむね１０日未満）では、投入する余剰汚泥に処理を加えた方がＴＳ低減率が大きくなるものの、汚泥滞留時間が１０日以上の場合には、引き抜いた消化汚泥に処理を加えた方がＴＳ低減率大きくなる。すなわち、消化槽内での汚泥の滞留時間が長くなる場合には、消化汚泥に処理を加える方が余剰汚泥に処理を加えるよりもＴＳ低減率が大きくなり、有利であることがわかった。
【００５０】
ところで、本実験では、投入する余剰汚泥には処理を加えず、培養ビンから引き抜いた消化汚泥に超音波処理やオゾン処理を加えたが、投入する余剰汚泥と培養ビンから引き抜いた消化汚泥とを混合し、この混合汚泥に対して超音波処理またはオゾン処理、あるいは超音波処理とオゾン処理とを加えてもよい。
【００５１】
余剰汚泥の培養ビンにおける滞留時間が５日、１０日、１５日、２０日、３０日となるよう、１日に１回、０．８Ｌ、０．４Ｌ、０．２６Ｌ、０．２Ｌ、０．１３Ｌの余剰汚泥を投入する本実験において、投入する余剰汚泥のうちの半分に同量の消化汚泥を培養ビンから引き抜いて混合し、この混合汚泥に対して超音波処理またはオゾン処理、あるいは超音波処理とオゾン処理とを加える実験を行なったところ、図４とほぼ同様の結果が得られた。この結果から、余剰汚泥と消化汚泥とを混合して処理を行なっても、消化汚泥に対して処理を行なった場合とほぼ同様のＴＳ低減効果が得られることがわかった。
【００５２】
実験４
前記実験３では、培養ビン内の消化汚泥を引き抜き、引き抜いた消化汚泥に超音波処理やオゾン処理、あるいは超音波処理とオゾン処理との併合処理を加えた。一方、本実験では、引き抜いた消化汚泥を固形成分と溶液成分に分離し、固形成分のみに、超音波処理やオゾン処理、あるいは超音波処理とオゾン処理との併合処理を加える。
【００５３】
実験２および実験３と同様、有効容積５．０Ｌの培養ビンを５本用意し、それぞれにＴＳ濃度約２０，０００ｍｇ／Ｌの嫌気性消化汚泥を４．０Ｌ分投入し、５０℃で嫌気性消化を行なった。５本の培養ビンには、ＴＳ濃度を２０，０００ｍｇ／Ｌに調整した余剰汚泥を、そのまま超音波処理やオゾン処理を行わずに、１日に１回、０．８Ｌ、０．４Ｌ、０．２６Ｌ、０．２Ｌ、０．１３Ｌずつ投入した。また、余剰汚泥を投入する直前に、投入する余剰汚泥と同量の消化汚泥を培養ビンから引き抜き、これを遠心分離で固形成分と溶液成分に分離し、固形成分のみ培養ビンに戻した。このとき、培養ビンへと戻す前の固形成分に対し、前記実験１の各処理、すなわち超音波処理、オゾン処理、あるいは超音波処理とオゾン処理との併用処理を行なった。各処理の条件は、実験１と同様とした。なお、培養ビン内の汚泥の量を一定にするため、培養ビンに戻す固形成分と同量の消化汚泥を、培養ビンから引き抜くようにした。また、対照実験として、消化汚泥を遠心分離して得た固形成分に対し、処理を行わずに培養ビンに戻す実験も行なった。
【００５４】
このように、引き抜いた消化汚泥を遠心分離して固形成分を抽出し、この固形成分に対して４種の処理、すなわち超音波処理のみ、オゾン処理のみ、超音波処理後にオゾン処理、および処理なしのいずれかを行ない、処理後に培養ビンに戻す連続実験を３ヵ月継続し、投入した全汚泥中の総ＴＳ量と溶解されずに残ったＴＳの総量から、嫌気性消化によって消化した固形物の割合、すなわちＴＳ低減率を求めた。
【００５５】
図５に、投入余剰汚泥の培養ビン内での滞留時間とＴＳ低減率の関係を示す。
図５において、黒丸は遠心分離後の固形成分に超音波処理とオゾン処理とを加えた場合、白四角はオゾン処理のみを加えた場合、白三角は超音波処理のみを加えた場合、白丸は遠心分離後の固形成分に処理を加えずそのまま培養ビンに戻した場合を、それぞれあらわしている。
【００５６】
図５から明らかなように、遠心分離した固形成分に対して処理を加えた場合のＴＳ低減率は、遠心分離を行なわないそのままの状態の消化汚泥に処理を加えた場合のＴＳ低減率（図４を参照）とほぼ同様である。したがって、これらの結果から、固液分離した消化汚泥に超音波処理、オゾン処理、あるいは超音波処理とオゾン処理との併用処理を行なっても、ＴＳの低減率を高める効果が得られ、また、超音波処理とオゾン処理とを併用することにより、超音波処理単独あるいはオゾン処理単独の場合に比べ、汚泥の消化を短時間で行なうことができ、ＴＳ低減率も高くできることがわかった。
【００５７】
実験５
前記実験１において、機械的な分散処理として、超音波処理のほかに、ホモジナイズ、ミル破砕、および高圧で噴射し処理槽壁に衝突させるという処理を行なった。また、化学的な改質処理として、オゾン処理のほかに、酸による処理、およびアルカリによる処理を行なった。酸としては、硫酸や塩酸を用い、ｐＨを２〜４にして５〜３０分間保持した。一方、アルカリ処理では、水酸化ナトリウムや水酸化カリウムを用い、ｐＨを９〜１３にして５〜３０分間保持した。さらに、これら機械的な分散処理と化学的な改質処理との併用処理も行ない、そのＴＳ濃度の経日変化を調べた。
【００５８】
表１に各処理およびそれらの組み合わせについて、１５日間でのＴＳ濃度の低下率（％）を示す。
【００５９】
【表１】
2004008892.tif 000003
【００６０】
表１から、機械的な分散処理と化学的な改質処理とを併用した場合の効果は、併用する機械的処理および化学的処理の組合せによって多少異なる。しかし、いずれの処理を組み合わせた場合でも、機械的処理単独または化学的処理単独の場合よりＴＳ濃度の低下率が大きくなるのはもちろんのこと、これら単独処理におけるＴＳ濃度の低下率の和とくらべても、よりＴＳ濃度の低下率大きくなる。したがって、機械的な方法による分散処理後、化学的な方法で改質処理を行なう併用処理は、超音波処理後オゾン処理を行なう併用処理に限らず、汚泥の溶解性向上に対してきわめて有効であることがわかった。
【００６１】
実施の形態１
つぎに、本発明による有機性廃液の処理装置およびそれを用いた有機性廃液の処理方法について説明する。
【００６２】
図６は、本発明の一実施の形態における有機性廃液の処理装置について、その構成の概略および処理の流れを示した図である。
【００６３】
図６に示すように、嫌気性消化槽１と有機性廃液導入路２のあいだに、超音波破砕処理槽９およびオゾン処理槽１１が設けられている。超音波破砕処理槽９内には超音波破砕器３０が設置されており、オゾン処理槽１１にはオゾンガス注入路３２を介してオゾン発生器３１が接続されている。超音波破砕処理槽９とオゾン処理槽１１は分散廃液排出路１０によって、オゾン処理槽１１と嫌気性消化槽１は改質廃液排出路１２によって、それぞれ接続されている。また、有機性廃液導入路２には有機性廃液導入ポンプ３７が設置されている。
【００６４】
さらに、嫌気性消化槽１の後段には消化汚泥排出路３を介して固液分離槽４が設けられ、固液分離槽４には濃縮汚泥排出路５および処理水排出路８が接続されている。濃縮汚泥排出路５は汚泥廃棄路６と汚泥返送路７に分岐し、汚泥返送路７は嫌気性消化槽１に接続されている。また、嫌気性消化槽１には消化ガス排出路３６が接続されている。
【００６５】
つぎに本実施の形態の処理装置の動作について説明する。
【００６６】
有機性廃液導入ポンプ３７を動作させ、下水処理場の初沈汚泥と余剰汚泥を混合した有機汚泥を、有機性廃液として有機性廃液導入路２から超音波破砕処理槽９に導入する。導入した有機汚泥を、超音波破砕処理槽９にて超音波破砕機３０によって処理し、汚泥中の固形物質を分散させる。分散処理後の有機汚泥を分散廃液排出路１０を介してオゾン処理槽１１に送り、オゾン発生器３１で発生させたオゾンガスをオゾンガス注入路３２を通してオゾン処理槽１１に注入し、有機汚泥のオゾン処理を行なう。すなわち、分散処理後の有機汚泥にオゾンによる改質処理を加える。
【００６７】
オゾン処理後の有機汚泥を、処理廃液排出路１２を介して嫌気性消化槽１に送る。嫌気性消化槽１で微生物によって有機汚泥を消化した後、嫌気性消化槽１内の汚泥を消化汚泥排出路３から排出し、固液分離槽４で固形成分と溶解成分に分ける。溶解成分は処理水排出路８から、固形成分は濃縮汚泥排出路５からそれぞれ排出する。
【００６８】
濃縮汚泥排出路５中の固形成分を汚泥廃棄路６から系外に排出するとともに、一部は汚泥返送路７を介して嫌気性消化槽１に返送する。また、嫌気性消化槽１で発生する消化ガスは消化ガス排出路３６によって排出する。
【００６９】
このように、有機汚泥にオゾンを反応させると、オゾンの強い酸化作用によって有機汚泥の固形成分中の繊維質や細胞壁などの難溶解性物質を改質し、消化槽内の汚泥によって溶解されやすい易溶解性物質へと変換することができる。また、オゾン処理前に超音波破砕による分散処理を行なうことにより、オゾン処理のみを行なう場合にくらべ、注入したオゾンと固形成分との接触効率が大幅に高くなり、効率的に難溶解性物質の溶解性を向上することができる。このように、超音波処理とオゾン処理との併用によって難溶解性物質を改質した有機汚泥を嫌気性消化槽に導入して生物処理を行なうと、超音波処理単独やオゾン処理単独の場合、およびこれらの処理の単純な和とくらべ、汚泥の溶解量およびメタンへの変換量を大幅に増大することができる。
【００７０】
したがって、本実施の形態のように、流入廃液中の固形物質を超音波処理で分散させた後にオゾン処理で改質することによって、これら単独処理に比べ廃液からのエネルギー回収量を大幅に増大できるとともに、処分すべき汚泥量を大幅に低減することができる。
【００７１】
実施の形態２
本発明のほかの実施の形態における有機性廃液の処理装置およびそれを用いた有機性廃液の処理方法について説明する。
【００７２】
図７は、本実施の形態の有機性廃液の処理装置について、その構成の概略と処理の流れを示した図であり、嫌気性消化を酸生成槽とメタン生成槽の２つの槽で行なう場合に本発明を適用した例を示している。
【００７３】
図７に示すように、酸生成槽３３と有機性廃液導入路２の間に、超音波破砕処理槽９およびオゾン処理槽１１が設けられている。超音波破砕処理槽９内には超音波破砕器３０が設置されており、オゾン処理槽１１にはオゾンガス注入路３２を介してオゾン発生器３１が接続されている。超音波破砕処理槽９とオゾン処理槽１１は分散廃液排出路１０によって、オゾン処理槽１１と酸生成槽３３は改質廃液排出路１２によってそれぞれ接続されている。また、有機性廃液導入路２には有機性廃液導入ポンプ３７が設置されている。
【００７４】
酸生成槽３３の後段には、消化汚泥排出路３を介して固液分離槽４が設けられ、固液分離槽４には濃縮汚泥排出路５および処理水排出路８が接続されている。濃縮汚泥排出路５は汚泥廃棄路６と汚泥返送路７に分岐し、汚泥返送路７は酸生成槽３３に接続されている。また、処理水排出路８はメタン生成槽１３に接続されている。
【００７５】
メタン生成槽１３の後段には、消化汚泥排出路１４を介し固液分離槽１５が設けられ、固液分離槽１５には濃縮汚泥排出路１７および処理水排出路１６が接続されている。濃縮汚泥排出路１７は汚泥廃棄路３４と汚泥返送路３５に分岐し、汚泥返送路３５はメタン生成槽１３に接続されている。また、メタン生成槽１３には消化ガス排出路３６が接続されている。
【００７６】
つぎに本実施の形態の処理装置の動作について説明する。
【００７７】
有機性廃液導入ポンプ３７を動作させ、下水処理場の初沈汚泥と余剰汚泥を混合した有機汚泥を、有機性廃液として有機性廃液導入路２から導入し、超音波破砕処理槽９にて超音波破砕機３０によって処理を行ない汚泥中の固形成分を分散させる。分散処理後の有機汚泥を分散廃液排出路１０を介してオゾン処理槽１１に送り、オゾン発生器３１で発生させたオゾンガスをオゾンガス注入路３２を通してオゾン処理槽１１に注入し、有機汚泥のオゾン処理を行なう。すなわち、分散処理後の有機汚泥にオゾンによる改質処理を加える。
【００７８】
オゾン処理後の有機汚泥を、処理廃液排出路１２を介して酸生成槽３３に送る。酸生成槽３３で微生物によって有機汚泥を溶解した後、酸生成槽３３内の汚泥を消化汚泥排出路３から排出し、固液分離槽４で固形成分と溶解成分に分ける。溶解成分を処理水排出路８を介してメタン生成槽１３へ導入し、固形成分を濃縮汚泥排出路５から排出する。濃縮汚泥排出路５中の固形成分を汚泥廃棄路６から系外に排出するとともに、一部は汚泥返送路７を介して酸生成槽３３に返送する。
【００７９】
メタン生成槽１３にて微生物によって溶解成分をメタンに変換した後、メタン生成槽１３内の汚泥を消化汚泥排出路１４から排出し、固液分離槽１５で固形成分と溶解成分に分ける。溶解成分は処理水排出路１６から、固形成分は濃縮汚泥排出路１７からそれぞれ排出される。また、濃縮汚泥排出路１７中の固形成分は汚泥廃棄路３４から系外に排出されるとともに、一部は汚泥返送路３５を介してメタン生成槽１３に返送される。
【００８０】
このように、有機汚泥にオゾンを反応させると、オゾンの強い酸化作用によって有機汚泥の固形成分中の繊維質や細胞壁などの難溶解性物質を改質し、酸生成内の汚泥によって溶解されやすい易溶解性物質へと変換することができる。また、オゾン処理前に超音波破砕による分散処理を行なうことにより、オゾン処理単独の場合にくらべ、注入したオゾンと固形成分との接触効率が大幅に高くなり、効率的に難溶解性物質の溶解性を向上することができる。このように、超音波処理とオゾン処理との併用によって難溶解性物質を改質した有機汚泥を酸生成槽に導入して生物処理を行なうと、超音波処理単独やオゾン処理単独の場合、およびこれらの処理の単純な和とくらべ、酸生成槽での有機汚泥の溶解量およびメタン生成槽でのメタンへの変換量を大幅に増大することができる。
【００８１】
また、本実施の形態のように、嫌気性消化を前段の酸生成槽と後段のメタン生成槽とに分けて行なう場合において、酸生成槽に導入する汚泥に対して分散および改質の処理を行なって溶解性を向上させることで、後段のメタン生成槽として従来の流動床式や固定床式のメタン生成槽だけでなく、高負荷嫌気性処理に用いられるＵＡＳＢ（上向流嫌気性汚泥ブランケット）型のメタン生成槽を用いることができ、高速なメタン生成が可能になる。
【００８２】
したがって、本実施の形態のように、流入廃液中の固形物質を超音波処理で分散させた後にオゾン処理で改質することによって、これら単独処理に比べ廃液からのエネルギー回収量を大幅に増大できるとともに、処分すべき汚泥量を大幅に低減することができる。
【００８３】
実施の形態３
本発明の別の実施の形態における有機性廃液の処理装置およびそれを用いた有機性廃液の処理方法について説明する。
【００８４】
図８は、本実施の形態の有機性廃液の処理装置について、その構成の概略と処理の流れを示した図である。
【００８５】
図８に示すように、嫌気性消化槽１に有機性廃液導入路２が接続されている。嫌気性消化槽１には消化汚泥引抜き路４７が接続され、その後段には超音波破砕処理槽９およびオゾン処理槽１１が設けられている。超音波破砕処理槽９内には超音波破砕器３０が設置されており、オゾン処理槽１１にはオゾンガス注入路３２を介してオゾン発生器３１が接続されいる。超音波破砕処理槽９とオゾン処理槽１１は分散廃液排出路１０によって、オゾン処理槽１１と嫌気性消化槽１は改質廃液排出路１２によってそれぞれ接続されている。また、有機性廃液導入路２には有機性廃液導入ポンプ３７が、消化汚泥引抜き路４７には消化汚泥引抜きポンプ３８が設置されている。
【００８６】
また、嫌気性消化槽１の後段には消化汚泥排出路３を介して固液分離槽４が設けられ、固液分離槽４には濃縮汚泥排出路５および処理水排出路８が接続されている。濃縮汚泥排出路５は汚泥廃棄路６と汚泥返送路７に分岐し、汚泥返送路７は嫌気性消化槽１に接続されている。さらに、嫌気性消化槽１には消化ガス排出路３６が接続されている。
【００８７】
つぎに本実施の形態の処理装置の動作について説明する。
【００８８】
有機性廃液導入ポンプ３７を動作させ、下水処理場の初沈汚泥と余剰汚泥を混合した有機汚泥を、有機性廃液として有機性廃液導入路２から嫌気性消化槽１に導入する。嫌気性消化槽１で微生物によって有機汚泥を消化した後、嫌気性消化槽１内の汚泥を消化汚泥排出路３から排出し、固液分離槽４で固形成分と溶解成分に分ける。溶解成分は処理水排出路８から、固形成分は濃縮汚泥排出路５からそれぞれ排出する。濃縮汚泥排出路５中の固形成分を汚泥廃棄路６から系外に排出するとともに、一部は汚泥返送路７を介して嫌気性消化槽１に返送する。また、嫌気性消化槽１で発生する消化ガスは消化ガス排出路３６によって排出する。
【００８９】
この嫌気性消化の過程において、消化汚泥引抜きポンプ３８を動作させ嫌気性消化槽１の消化汚泥を消化汚泥引抜き路４７を通して超音波破砕処理槽９に導入する。導入した消化汚泥を超音波破砕機３０によって処理し、消化汚泥中の固形成分を分散させる。分散処理後の消化汚泥を分散廃液排出路１０を介してオゾン処理槽１１に送り、オゾン発生器３１で発生させたオゾンガスをオゾンガス注入路３２を通してオゾン処理槽１１に注入し、消化汚泥のオゾン処理を行なう。すなわち、分散処理後の消化汚泥にオゾンによる改質処理を加える。オゾン処理後の消化汚泥は、処理廃液排出路１２を介して嫌気性消化槽１に戻す。
【００９０】
このように、消化汚泥にオゾンを反応させると、オゾンの強い酸化作用によって有機汚泥の固形成分中の繊維質や細胞壁などの難溶解性物質を改質し、消化槽内の汚泥によって溶解されやすい易溶解性物質へと変換することができる。また、オゾン処理前に超音波破砕による分散処理を行なうことにより、オゾン処理単独の場合にくらべ、注入したオゾンと固形成分との接触効率が大幅に高くなり、効率的に難溶解性物質の溶解性を向上することができる。このように超音波処理とオゾン処理とを併用して難溶解性物質を改質した消化汚泥を嫌気性消化槽に導入して生物処理すると、超音波処理単独やオゾン処理単独の場合、およびこれらの処理の単純な和とくらべ、汚泥の溶解量およびメタンへの変換量を大幅に増大することができる。
【００９１】
また、嫌気性消化槽の消化汚泥中には、生物によって溶解し難い難溶解性物質が多く蓄積している。したがって、本実施の形態のように、消化汚泥中の固形物質を超音波処理で分散させた後にオゾン処理で改質して難溶解性物質の溶解性増大を促進することにより、廃液からのエネルギー回収量をより大幅に増大できるとともに、処分すべき汚泥量をより大幅に低減することができる。
【００９２】
実施の形態４
本発明のまた別の実施の形態における有機性廃液の処理装置およびそれを用いた有機性廃液の処理方法について説明する。
【００９３】
図９は、本実施の形態の有機性廃液の処理装置について、その構成の概略と処理の流れを示した図であり、嫌気性消化を酸生成槽とメタン生成槽の２つの槽で行なう場合に本発明を適用した例を示している。
【００９４】
図９に示すように、酸生成槽３３に有機性廃液導入路２が接続されている。酸生成槽３３には消化汚泥引抜き路４７が接続され、その後段には超音波破砕処理槽９およびオゾン処理槽１１が設けられている。超音波破砕処理槽９内には超音波破砕器３０が設置されており、オゾン処理槽１１にはオゾンガス注入路３２を介してオゾン発生器３１が接続されている。超音波破砕処理槽９とオゾン処理槽１１は分散廃液排出路１０によって、オゾン処理槽１１と酸生成槽３３は改質廃液排出路１２によってそれぞれ接続されている。また、有機性廃液導入路２には有機性廃液導入ポンプ３７が、消化汚泥引抜き路４７には消化汚泥引抜きポンプ３８が設置されている。
【００９５】
さらに、酸生成槽３３の後段には消化汚泥排出路３を介して固液分離槽４が設けられ、固液分離槽４には濃縮汚泥排出路５および処理水排出路８が接続している。濃縮汚泥排出路５は汚泥廃棄路６と汚泥返送路７に分岐し、汚泥返送路７は酸生成槽３３に接続されている。一方、処理水排出路８はメタン生成槽１３に接続されている。
【００９６】
メタン生成槽１３の後段には、消化汚泥排出路１４を介し固液分離槽１５が設けられ、固液分離槽１５には濃縮汚泥排出路１７および処理水排出路１６が接続されている。濃縮汚泥排出路１７は汚泥廃棄路３４と汚泥返送路３５に分岐し、汚泥返送路３５はメタン生成槽１３に接続されている。また、メタン生成槽１３には消化ガス排出路３６が接続されている。
【００９７】
つぎに本実施の形態の処理装置の動作について説明する。
【００９８】
有機性廃液導入ポンプ３７を動作させ、下水処理場の初沈汚泥と余剰汚泥を混合した有機汚泥を、有機性廃液として有機性廃液導入路２から酸生成槽３３に導入する。酸生成槽３３で微生物によって有機汚泥を溶解した後、酸生成槽３３内の汚泥を消化汚泥排出路３から排出し、固液分離槽４で固形成分と溶解成分に分ける。溶解成分は処理水排出路８を通ってメタン生成槽１３へ導入し、固形成分は濃縮汚泥排出路５から排出する。濃縮汚泥排出路５中の固形成分を汚泥廃棄路６から系外に排出するとともに、一部は汚泥返送路７を介して酸生成槽３３に返送する。
【００９９】
メタン生成槽１３にて微生物によって溶解成分をメタンに変換した後、メタン生成槽１３内の汚泥を消化汚泥排出路１４から排出し、固液分離槽１５で固形成分と溶解成分に分ける。溶解成分は処理水排出路１６から、固形成分は濃縮汚泥排出路１７からそれぞれ排出する。また、濃縮汚泥排出路１７中の固形成分は汚泥廃棄路３４から系外に排出されるとともに、一部は汚泥返送路３５を介してメタン生成槽１３に返送する。また、メタン生成槽１３で発生する消化ガスは、消化ガス排出路３６によって排出する。
【０１００】
この嫌気性消化の過程において、消化汚泥引抜きポンプ３８を動作させ、酸生成槽３３の消化汚泥を消化汚泥引抜き路４７を通して超音波破砕処理槽９に導入し、超音波破砕機３０によって処理して消化汚泥中の固形成分を分散させる。分散処理後の消化汚泥を分散廃液排出路１０を介してオゾン処理槽１１に送り、オゾン発生器３１で発生させたオゾンガスをオゾンガス注入路３２を通してオゾン処理槽１１に注入し、消化汚泥のオゾン処理を行なう。すなわち、分散処理後の消化汚泥にオゾンによる改質処理を加える。オゾン処理後の消化汚泥を、処理廃液排出路１２を介して酸生成槽３３に戻す。
【０１０１】
このように、酸生成槽の汚泥にオゾンを反応させると、オゾンの強い酸化作用によって有機汚泥の固形成分中の繊維質や細胞壁などの難溶解性物質を改質し、酸生成槽内の汚泥によって溶解されやすい易溶解性物質へと変換することができる。また、オゾン処理前に超音波破砕による分散処理を行なうことにより、オゾン処理単独の場合にくらべ、注入したオゾンと固形成分との接触効率が大幅に高くなり、効率的に難溶解性物質の溶解性を向上することができる。このように、超音波処理とオゾン処理とを併用して難溶解性物質を改質した消化汚泥を酸生成槽に導入して生物処理することにより、超音波処理単独やオゾン処理単独の場合、およびこれらの処理の単純な和とくらべ、酸生成槽での汚泥の溶解量およびメタン生成槽でのメタンへの変換量を大幅に増大することができる。
【０１０２】
また、本実施の形態のように、嫌気性消化を前段の酸生成槽と後段のメタン生成槽とに分けて行なう場合において、酸生成槽の汚泥に分散および改質の処理を行なって溶解性を促進することで、後段のメタン生成槽として従来の流動床式や固定床式のメタン生成槽だけでなく、高負荷嫌気性処理に用いられるＵＡＳＢ（上向流嫌気性汚泥ブランケット）型のメタン生成槽を用いることができ、高速なメタン生成が可能になる。
【０１０３】
また、酸生成を行なう槽の消化汚泥中には、生物によって溶解し難い難溶解性物質が多く蓄積している。したがって、本実施の形態のように、消化汚泥中の固形物質を超音波処理で分散させた後にオゾン処理で改質し難溶解性物質の溶解性増大を促進することで、これら単独処理に比べ廃液からのエネルギー回収量をより大幅に増大できるとともに、処分すべき汚泥量をより大幅に低減することができる。
【０１０４】
実施の形態５
本発明のさらに別の実施の形態における有機性廃液の処理装置およびそれを用いた有機性廃液の処理方法について説明する。
【０１０５】
図１０は本実施の形態の有機性廃液の処理装置について、その構成の概略と処理の流れを示した図である。
【０１０６】
図１０に示すように、嫌気性消化槽１に有機性廃液導入路２が接続されている。嫌気性消化槽１の後段には消化汚泥排出路３を介して固液分離槽４が設けられ、固液分離槽４には濃縮汚泥排出路５および処理水排出路８が接続されている。濃縮汚泥排出路５は汚泥廃棄路６と汚泥返送路７に分岐している。嫌気性消化槽１には消化ガス排出路３６が接続されている。また、有機性廃液導入路２には有機性廃液導入ポンプ３７が、汚泥返送路７には汚泥返送ポンプ４６が設置されている。
【０１０７】
汚泥返送路７の後段には、超音波破砕処理槽９およびオゾン処理槽１１が設けられている。超音波破砕処理槽９内には超音波破砕器３０が設置されており、オゾン処理槽１１にはオゾンガス注入路３２を介してオゾン発生器３１が接続されている。超音波破砕処理槽９とオゾン処理槽１１は分散廃液排出路１０によって、オゾン処理槽１１と嫌気性消化槽１は改質廃液排出路１２によってそれぞれ接続されている。
【０１０８】
つぎに本実施の形態の処理装置の動作について説明する。
【０１０９】
有機性廃液導入ポンプ３７を動作させ、下水処理場の初沈汚泥と余剰汚泥を混合した有機汚泥を、有機性廃液として有機性廃液導入路２から嫌気性消化槽１に導入する。嫌気性消化槽１で微生物によって有機汚泥を消化した後、嫌気性消化槽１内の汚泥を消化汚泥排出路３から排出し、固液分離槽４で固形成分と溶解成分に分ける。溶解成分は処理水排出路８から、固形成分は濃縮汚泥排出路５からそれぞれ排出する。
【０１１０】
濃縮汚泥排出路５中の固形成分を汚泥廃棄路６から系外に排出するとともに、一部は汚泥返送路７を介して超音波破砕処理槽９に送る。汚泥返送ポンプ４６を動作させ、汚泥返送路７の濃縮汚泥を超音波破砕処理槽９に導入し、超音波破砕機３０によって処理して濃縮汚泥中の固形成分を分散させる。分散処理後の濃縮汚泥を分散廃液排出路１０を介してオゾン処理槽１１に送り、オゾン発生器３１で発生させたオゾンガスをオゾンガス注入路３２を通してオゾン処理槽１１に注入し、濃縮汚泥のオゾン処理を行なう。オゾン処理後の濃縮汚泥を処理廃液排出路１２を介して嫌気性消化槽１に戻す。嫌気性消化槽１で発生する消化ガスは消化ガス排出路３６によって排出する。
【０１１１】
このように、濃縮した消化汚泥にオゾンを反応させると、オゾンの強い酸化作用によって有機汚泥の固形成分中の繊維質や細胞壁などの難溶解性物質を改質し、消化槽内の汚泥によって溶解されやすい易溶解性物質へと変換することができる。また、オゾン処理前に超音波破砕による分散処理を行なうことにより、オゾン処理単独の場合にくらべ、注入したオゾンと固形成分との接触効率が大幅に高くなり、効率的に難溶解性物質の溶解性を向上することができる。このように、超音波処理とオゾン処理とを併用して難溶解性物質を改質した濃縮汚泥を嫌気性消化槽に導入して生物処理することにより、超音波処理単独やオゾン処理単独の場合、およびこれらの処理の単純な和とくらべ、汚泥の溶解量およびメタンへの変換量を大幅に増大することができる。
【０１１２】
また、嫌気性消化を行なう槽の消化汚泥中には、生物によって溶解し難い難溶解性物質が多く蓄積している。したがって、本実施の形態のように、濃縮した消化汚泥中の固形物質を超音波処理で分散させた後にオゾン処理で改質し難溶解性物質の溶解性増大を促進することで、これら単独処理に比べ廃液からのエネルギー回収量をより大幅に増大できるとともに、処分すべき汚泥量をより大幅に低減することができる。
【０１１３】
なお、本実施の形態では、嫌気性消化槽へと返送する消化汚泥の全てを超音波処理およびオゾン処理したが、返送する消化汚泥の一部に超音波処理およびオゾン処理を行ない、残りの部分については処理を行なわずに嫌気性消化槽へと返送するようにしてもよい。
【０１１４】
実施の形態６
本発明のまた別の実施の形態における有機性廃液の処理装置およびそれを用いた有機性廃液の処理方法について説明する。
【０１１５】
図１１は、本実施の形態の有機性廃液の処理装置について、その構成の概略と処理の流れを示した図であり、嫌気性消化を酸生成槽とメタン生成槽の２つの槽で行なう場合に本発明を適用した例を示している。
【０１１６】
図１１に示すように、酸生成槽３３に有機性廃液導入路２が接続されている。酸生成槽３３の後段には消化汚泥排出路３を介して固液分離槽４が設けられ、固液分離槽４には濃縮汚泥排出路５および処理水排出路８が接続されている。濃縮汚泥排出路５は汚泥廃棄路６と汚泥返送路７に分岐し、処理水排出路８はメタン生成槽１３に接続されている。また、有機性廃液導入路２には有機性廃液導入ポンプ３７が、汚泥返送路７には汚泥返送ポンプ４６が設置されている。
【０１１７】
メタン生成槽１３の後段には消化汚泥排出路１４を介し固液分離槽１５が設けられており、固液分離槽１５には濃縮汚泥排出路１７および処理水排出路１６が接続されている。濃縮汚泥排出路１７は汚泥廃棄路３４と汚泥返送路３５に分岐し、汚泥返送路３５はメタン生成槽１３に接続されている。また、メタン生成槽１３には消化ガス排出路３６が接続されている。
【０１１８】
汚泥返送路７の後段には、超音波破砕処理槽９およびオゾン処理槽１１が設けられている。超音波破砕処理槽９内には超音波破砕器３０が設置されており、オゾン処理槽１１にはオゾンガス注入路３２を介してオゾン発生器３１が接続されている。超音波破砕処理槽９とオゾン処理槽１１は分散廃液排出路１０によって、オゾン処理槽１１と酸生成槽３３は改質廃液排出路１２によってそれぞれ接続されている。
【０１１９】
つぎに本実施の形態の処理装置の動作について説明する。
【０１２０】
有機性廃液導入ポンプ３７を動作させ、下水処理場の初沈汚泥と余剰汚泥を混合した有機汚泥を、有機性廃液として有機性廃液導入路２から酸生成槽３３に導入する。酸生成槽３３で微生物によって有機汚泥を溶解した後、酸生成槽３３内の汚泥を消化汚泥排出路３から排出し、固液分離槽４で固形成分と溶解成分に分ける。溶解成分は処理水排出路８を通ってメタン生成槽１３へ導入し、固形成分は濃縮汚泥排出路５から排出する。濃縮汚泥排出路５中の固形成分を汚泥廃棄路６から系外に排出するとともに、一部は汚泥返送路７を介して超音波破砕処理槽９に送る。
【０１２１】
メタン生成槽１３にて微生物によって溶解成分をメタンに変換した後、メタン生成槽１３内の汚泥を消化汚泥排出路１４から排出し、固液分離槽１５で固形成分と溶解成分に分ける。溶解成分は処理水排出路１６から、固形成分は濃縮汚泥排出路１７からそれぞれ排出する。また、濃縮汚泥排出路１７中の固形成分は汚泥廃棄路３４から系外に排出されるとともに、一部は汚泥返送路３５を介してメタン生成槽１３に返送する。また、メタン生成槽１３で発生する消化ガスは、消化ガス排出路３６によって排出する。
【０１２２】
この嫌気性消化の過程において、汚泥返送ポンプ４６を動作させ汚泥返送路７の濃縮汚泥を超音波破砕処理槽９に導入し、超音波破砕機３０によって処理して濃縮汚泥中の固形成分を分散させる。分散処理後の濃縮汚泥を分散廃液排出路１０を介してオゾン処理槽１１に送り、オゾン発生器３１で発生させたオゾンガスをオゾンガス注入路３２を通してオゾン処理槽１１に注入し、濃縮汚泥のオゾン処理を行なう。オゾン処理後の濃縮汚泥を処理廃液排出路１２を介して酸生成槽３３に戻す。
【０１２３】
このように、濃縮した酸生成槽の消化汚泥にオゾンを反応させると、オゾンの強い酸化作用によって有機汚泥の固形成分中の繊維質や細胞壁などの難溶解性物質を改質し、酸生成槽内の汚泥によって溶解されやすい易溶解性物質へと変換することができる。また、オゾン処理前に超音波破砕による分散処理を行なうことにより、オゾン処理単独の場合とくらべ、注入したオゾンと固形成分との接触効率が大幅に高くなり、効率的に難溶解性物質の溶解性を向上することができる。このように、超音波処理とオゾン処理とを併用して難溶解性物質を改質した有機汚泥を酸生成槽に導入して生物処理すると、超音波処理単独やオゾン処理単独の場合、およびこれらの処理の単純な和とくらべ、酸生成槽での汚泥の溶解量およびメタン生成槽でのメタンへの変換量を大幅に増大することができる。
【０１２４】
また、本実施の形態のように、嫌気性消化を前段の酸生成槽と後段のメタン生成槽とに分けて行なう場合において、濃縮した酸生成槽の汚泥に分散および改質の処理を行なって溶解性を促進することで、後段のメタン生成槽として従来の流動床式や固定床式のメタン生成槽だけでなく、高負荷嫌気性処理に用いられるＵＡＳＢ（上向流嫌気性汚泥ブランケット）型のメタン生成槽を用いることができ、高速なメタン生成が可能になる。
【０１２５】
また、酸生成を行なう槽の消化汚泥中には、生物によって溶解し難い難溶解性物質が多く蓄積している。したがって、本実施の形態のように、濃縮した消化汚泥中の固形物質を超音波処理で分散させた後にオゾン処理で改質し難溶解性物質の溶解性増大を促進することで、これら単独処理に比べ廃液からのエネルギー回収量をより大幅に増大できるとともに、処分すべき汚泥量をより大幅に低減することができる。
【０１２６】
なお、本実施の形態では、酸生成槽へと返送する消化汚泥を全て超音波処理およびオゾン処理したが、返送する消化汚泥の一部に超音波処理およびオゾン処理を行ない、残りの部分については処理を行なわずに酸生成槽に返送してもよい。
【０１２７】
実施の形態７
本発明のまた別の実施の形態における有機性廃液の処理装置およびそれを用いた有機性廃液の処理方法について説明する。
【０１２８】
図１２は、本実施の形態の有機性廃液の処理装置について、その構成の概略と処理の流れを示した図である。
【０１２９】
図１２に示す本実施の形態の処理装置は、図６に示した実施の形態１の処理装置において、嫌気性消化槽１に消化汚泥引抜き路１８が接続され、この消化汚泥引抜き路１８は超音波破砕槽９に接続されている。本実施の形態の処理装置は、消化汚泥引抜き路１８を備える点を除き、図６に示した実施の形態１の処理装置と同様の構成である。
【０１３０】
つぎに本実施の形態の処理装置の動作について説明する。
【０１３１】
実施の形態１と同様、有機性廃液として下水処理場の有機汚泥を導入し、超音波破砕処理槽９にて超音波処理を行なうが、このとき本実施の形態においては、嫌気性消化槽１内の消化汚泥を消化汚泥引抜き路１８を通して超音波破砕槽９に導入する。すなわち、流入する有機汚泥と嫌気性消化槽１の消化汚泥とを混合し、混合汚泥に対し超音波破砕処理槽９で超音波破砕処理を行ない、その後オゾン処理槽１１にてオゾン処理を行なう。その後の動作は実施の形態１と同様である。
【０１３２】
このように、有機汚泥と消化汚泥との混合汚泥にオゾンを反応させると、オゾンの強い酸化作用によって混合汚泥の固形成分中の繊維質や細胞壁などの難溶解性物質を改質し、消化槽内の汚泥によって溶解されやすい易溶解性物質へと変換することができる。また、オゾン処理前に超音波破砕による分散処理を行なうことにより、オゾン処理単独の場合とくらべ、注入したオゾンと固形成分との接触効率が大幅に高くなり、効率的に難溶解性物質の溶解性を向上することができる。このように、超音波処理とオゾン処理とを併用して難溶解性物質を改質した混合汚泥を嫌気性消化槽に導入して生物処理すると、超音波処理単独やオゾン処理単独の場合、およびこれらの処理の単純な和とくらべ、汚泥の溶解量およびメタンへの変換量を大幅に増大することができる。
【０１３３】
また、流入する有機性廃液の固形成分中に難溶解性物質が多く含まれるような場合には、本実施の形態のように、難溶解性物質を多く含んだ有機性廃液と難溶解性物質が多く蓄積されている消化汚泥を混合し、これら難溶解性物質を多く含んだ混合汚泥中の固形物質を超音波処理で分散させオゾン処理で改質することにより、効果的に難溶解性物質の溶解性増大を促進することができ、流入する有機性廃液にのみ処理を加える場合や嫌気性消化槽の消化汚泥にのみ処理を加える場合にくらべ、有機性廃液からのエネルギー回収量をより大幅に増大できるとともに、処分すべき汚泥量をより大幅に低減することができる。
【０１３４】
実施の形態８
本発明のさらに別の実施の形態における有機性廃液の処理装置およびそれを用いた有機性廃液の処理方法について説明する。
【０１３５】
図１３は、本実施の形態の有機性廃液の処理装置について、その構成の概略と処理の流れを示した図である。
【０１３６】
図１３に示す本実施の形態の処理装置は、図７に示した実施の形態２の処理装置において、酸生成槽３３に消化汚泥引抜き路１８が接続され、この消化汚泥引抜き路１８は超音波破砕槽９に接続されている。本実施の形態の処理装置は、消化汚泥引抜き路１８を備える点を除き、図７に示した実施の形態２の処理装置と同様の構成である。
【０１３７】
つぎに本実施の形態の処理装置の動作について説明する。
【０１３８】
実施の形態２と同様、有機性廃液として下水処理場の有機汚泥を導入し、超音波破砕処理槽９にて超音波処理を行なうが、このとき本実施の形態においては、酸生成槽３３内の消化汚泥を消化汚泥引抜き路１８を通して超音波破砕槽９に導入する。すなわち、流入する有機汚泥と酸生成槽３３の消化汚泥とを混合し、混合汚泥に対し超音波破砕処理槽９で超音波破砕処理を行ない、その後オゾン処理槽１１にてオゾン処理を行なう。その後の動作は実施の形態２と同様である。
【０１３９】
このように、有機汚泥と酸生成槽の汚泥との混合汚泥にオゾンを反応させると、オゾンの強い酸化作用によって混合汚泥の固形成分中の繊維質や細胞壁などの難溶解性物質を改質し、酸生成槽内の汚泥によって溶解されやすい易溶解性物質へと変換することができる。また、オゾン処理前に超音波破砕による分散処理を行なうことにより、オゾン処理単独の場合とくらべ、注入したオゾンと固形成分との接触効率が大幅に高くなり、効率的に難溶解性物質の溶解性を向上することができる。このように、超音波処理とオゾン処理とを併用して難溶解性物質を改質した混合汚泥を酸生成槽に導入して生物処理すると、超音波処理単独やオゾン処理単独の場合、およびこれらの処理の単純な和とくらべ、酸生成槽での汚泥の溶解量およびメタン生成槽でのメタンへの変換量を大幅に増大することができる。
【０１４０】
また、本実施の形態のように、嫌気性消化を前段の酸生成槽と後段のメタン生成槽とに分けて行なう場合において、酸生成槽の汚泥に分散および改質の処理を行なって溶解性を促進することで、後段のメタン生成槽として従来の流動床式や固定床式のメタン生成槽だけでなく、高負荷嫌気性処理に用いられるＵＡＳＢ（上向流嫌気性汚泥ブランケット）型のメタン生成槽を用いることができ、高速なメタン生成が可能になる。
【０１４１】
また、流入する有機性廃液の固形成分中に難溶解性物質が多く含まれるような場合には、本実施の形態のように、難溶解性物質を多く含んだ有機性廃液と難溶解性物質が多く蓄積されている酸生成槽の消化汚泥を混合し、これら難溶解性物質を多く含んだ混合汚泥中の固形物質を超音波処理で分散させオゾン処理で改質することにより、効果的に難溶解性物質の溶解性増大を促進することができ、流入する有機性廃液にのみ処理を加える場合や酸生成槽の消化汚泥にのみ処理を加える場合にくらべ、有機性廃液からのエネルギー回収量をより大幅に増大できるとともに、処分すべき汚泥量をより大幅に低減することができる。
【０１４２】
実施の形態９
本発明の別の実施の形態における有機性廃液の処理装置およびそれを用いた有機性廃液の処理方法について説明する。
【０１４３】
図１４は、本実施の形態の有機性廃液の処理装置について、その構成の概略と処理の流れを示した図である。
【０１４４】
図１４に示す本実施の形態の処理装置は、図６に示した実施の形態１の処理装置において、汚泥返送路７が汚泥消化槽返送路１９と汚泥超音波破砕槽返送路２０に分岐し、汚泥消化槽返送路１９は嫌気性消化槽１に、汚泥超音波破砕槽返送路２０は超音波破砕槽９にそれぞれ接続されている。本実施の形態の処理装置は、汚泥返送路７が嫌気性消化槽１および超音波破砕槽９に接続されている点を除き、図６に示した実施の形態１の処理装置と同様の構成である。
【０１４５】
つぎに本実施の形態の処理装置の動作について説明する。
【０１４６】
実施の形態１と同様、有機性廃液として下水処理場の有機汚泥を導入し、超音波破砕槽９にて超音波処理を行なうが、このとき本実施の形態においては、固液分離槽４で濃縮した濃縮汚泥を汚泥返送路７および汚泥超音波破砕槽返送路２０を通して超音波破砕槽９に導入する。すなわち、流入する有機汚泥と固液分離後の濃縮汚泥とを混合し、混合汚泥に対し超音波破砕処理槽９で超音波破砕処理を行ない、その後後オゾン処理槽１１にてオゾン処理を行なう。その後の動作は、前記実施の形態１と同様である。
【０１４７】
このように、有機汚泥と濃縮汚泥との混合汚泥にオゾンを反応させると、オゾンの強い酸化作用によって有機汚泥の固形成分中の繊維質や細胞壁などの難溶解性物質を改質し、消化槽内の汚泥によって溶解されやすい易溶解性物質へと変換することができる。また、オゾン処理前に超音波破砕による分散処理を行なうことにより、オゾン処理単独の場合にくらべ、注入したオゾンと固形成分との接触効率が大幅に高くなり、効率的に難溶解性物質の溶解性を向上することができる。このように、超音波処理とオゾン処理とを併用して難溶解性物質を改質した有機汚泥を嫌気性消化槽に導入して生物処理すると、超音波処理単独やオゾン処理単独の場合、およびこれらの処理の単純な和とくらべ、汚泥の溶解量およびメタンへの変換量を大幅に増大することができる。
【０１４８】
また、流入する有機性廃液の固形成分中に難溶解性物質が多く含まれるような場合には、本実施の形態のように、難溶解性物質を多く含んだ有機性廃液と難溶解性物質が多く蓄積されている消化汚泥を濃縮した汚泥を混合し、これら難溶解性物質を多く含んだ混合汚泥中の固形物質を超音波処理で分散させオゾン処理で改質することにより、効果的に難溶解性物質の溶解性増大を促進することができ、流入する有機性廃液にのみ処理を加える場合や嫌気性消化槽からの濃縮汚泥にのみ処理を加える場合にくらべ、有機性廃液からのエネルギー回収量をより大幅に増大できるとともに、処分すべき汚泥量をより大幅に低減することができる。
【０１４９】
実施の形態１０
本発明のまた別の実施の形態における有機性廃液の処理装置およびそれを用いた有機性廃液の処理方法について説明する。
【０１５０】
図１５は、本実施の形態の有機性廃液の処理装置について、その構成の概略と処理の流れを示した図である。
【０１５１】
図１５に示す本実施の形態の処理装置は、図７に示した実施の形態２の処理装置において、汚泥返送路７が汚泥消化槽返送路１９と汚泥超音波破砕槽返送路２０に分岐し、汚泥消化槽返送路１９は酸生成槽３３に、汚泥超音波破砕槽返送路２０は超音波破砕槽９にそれぞれ接続されている。本実施の形態の処理装置は、汚泥返送路７が酸生成槽３３および超音波破砕槽９に接続されている点を除き、図７に示した実施の形態２の処理装置と同様の構成である。
【０１５２】
つぎに本実施の形態の処理装置の動作について説明する。
【０１５３】
前記実施の形態２と同様、有機性廃液として下水処理場の有機汚泥を導入し、超音波破砕槽９にて超音波処理を行なうが、このとき本実施の形態においては、酸生成槽３３の後段の固液分離槽４で濃縮した濃縮汚泥を、汚泥返送路７および汚泥超音波破砕槽返送路２０を通して超音波破砕槽９に導入する。すなわち、流入する有機汚泥と固液分離後の濃縮汚泥とを混合し、混合汚泥に対し超音波破砕処理槽９で超音波破砕処理を行ない、その後後オゾン処理槽１１にてオゾン処理を行なう。その後の動作は、前記実施の形態２と同様である。
【０１５４】
このように、有機汚泥と濃縮した酸生成槽汚泥との混合汚泥にオゾンを反応させると、オゾンの強い酸化作用によって混合汚泥の固形成分中の繊維質や細胞壁などの難溶解性物質を改質し、酸生成槽内の汚泥によって溶解されやすい易溶解性物質へと変換することができる。また、オゾン処理前に超音波破砕による分散処理を行なうことにより、オゾン処理単独の場合にくらべ、注入したオゾンと固形成分との接触効率が大幅に高くなり、効率的に難溶解性物質の溶解性を向上することができる。このように、超音波処理とオゾン処理とを併用して難溶解性物質を改質した混合汚泥を酸生成槽に導入して生物処理すると、超音波処理単独やオゾン処理単独の場合、およびこれらの処理の単純な和とくらべ、酸生成槽での汚泥の溶解量およびメタン生成槽でのメタンへの変換量を大幅に増大することができる。
【０１５５】
また、本実施の形態のように、嫌気性消化を前段の酸生成槽と後段のメタン生成槽とに分けて行なう場合において、酸生成槽の汚泥に分散および改質の処理を行ない溶解性を促進することで、後段のメタン生成槽として従来の流動床式や固定床式のメタン生成槽だけでなく、高負荷嫌気性処理に用いられるＵＡＳＢ（上向流嫌気性汚泥ブランケット）型のメタン生成槽を用いることができ、高速なメタン生成が可能になる。
【０１５６】
また、流入する有機性廃液の固形成分中に難溶解性物質が多く含まれるような場合には、本実施の形態のように、難溶解性物質を多く含んだ有機性廃液と難溶解性物質が多く蓄積されている酸生成槽の消化汚泥を混合し、これら難溶解性物質を多く含んだ混合汚泥中の固形物質を超音波処理で分散させオゾン処理で改質することにより、難溶解性物質の溶解性増大を促進することができ、流入する有機性廃液にのみ処理を加える場合や酸生成槽からの濃縮汚泥にのみ処理を加える場合にくらべ、有機性廃液からのエネルギー回収量をより大幅に増大できるとともに、処分すべき汚泥量をより大幅に低減することができる。
【０１５７】
実施の形態１１
本発明のまた別の実施の形態における有機性廃液の処理装置およびそれを用いた有機性廃液の処理方法について説明する。
【０１５８】
図１６は、本実施の形態の有機性廃液の処理装置について、その構成の概略と処理の流れを示した図である。
【０１５９】
図１６に示す本実施の形態の処理装置は、図８に示した実施の形態３の処理装置において、嫌気性消化槽１にはＯＲＰ計２１が設置され、信号線２３を介してコントローラ２２に接続されている。コントローラ２２は、超音波破砕機３０、オゾン発生器３１および消化汚泥引抜きポンプ３８に、それぞれ信号線２４、信号線２５、信号線３９を介して接続されている。本実施の形態の処理装置は、ＯＲＰ計とコントローラおよび信号線を除き、図８に示した前記実施の形態３の処理装置と同様の構成である。
【０１６０】
つぎに本実施の形態の処理装置の動作について説明する。
【０１６１】
実施の形態３と同様に、有機性廃液を嫌気性消化槽１に導入して微生物による消化を行なうとともに、嫌気性消化槽１から消化汚泥を引き抜き、超音波処理およびオゾン処理を加えて嫌気性消化槽１に戻す。このとき、本実施の形態においては、嫌気性消化槽１の嫌気度をＯＲＰ計２１で測定し、その測定結果を信号線２３を通してコントローラ２２に送る。コントローラ２２では送られてきた測定結果とあらかじめ設定されたＯＲＰの値との比較を行なう。
【０１６２】
測定値があらかじめ設定した範囲内である場合、嫌気性消化槽１の運転状態は良好であると判断し、少なくとも超音波破砕機３０、オゾン発生器３１および消化汚泥引抜きポンプ３８のうちの１つについて、消化汚泥の処理を拡張するように処理条件を変更する。消化汚泥の処理の拡張は、超音波破砕機３０の出力を増加させることにより実現される。また、オゾン発生器３１でのオゾン発生量を増やし、オゾン注入量を増すことによって実現される。さらに、消化汚泥引抜きポンプ３８の流量を増し、処理される汚泥の量を増やすことによって実現される。もちろん、これらのうちのいくつか、またはすべてを組み合わせてもよい。
【０１６３】
変更された処理条件は、超音波破砕機３０、オゾン発生器３１または消化汚泥引抜きポンプ３８に信号線２４、信号線２５または信号線３９を通して伝えられる。変更後の処理条件を受けた超音波破砕機３０、オゾン発生器３１または消化汚泥引抜きポンプ３８は、その条件にしたがって拡張した消化汚泥の処理を行なう。
【０１６４】
一方、測定値があらかじめ設定した範囲から外れている場合は、嫌気性消化槽１の運転状態が不良であると判断し、少なくとも超音波破砕機３０、オゾン発生器３１および消化汚泥引抜きポンプ３８のうちの１つについて、消化汚泥の処理を縮小するように処理条件を変更する。消化汚泥の処理の縮小は、超音波破砕機３０の出力を低減させることにより実現される。また、オゾン発生器３１でのオゾン発生量を減らし、オゾン注入量を低減することによって実現される。さらに、消化汚泥引抜きポンプ３８の流量を減らし、処理される汚泥の量を低減することによって実現される。もちろん、これらのうちのいくつか、またはすべてを組み合わせてもよい。変更された処理条件は、超音波破砕機３０、オゾン発生器３１または消化汚泥引抜きポンプ３８に、信号線２４、信号線２５または信号線３９を通して伝えられる。変更後の処理条件を受けた超音波破砕機３０、オゾン発生器３１または消化汚泥引抜きポンプ３８は、その条件にしたがって縮小した消化汚泥の処理を行なう。
【０１６５】
このように嫌気性消化槽のＯＲＰを計測することによって、分散処理および改質処理が嫌気性消化槽の運転状態におよぼす影響を常時かつ的確に把握することができる。さらに、ＯＲＰの測定結果にもとづき固形成分の分散処理および分散処理後の有機物の改質処理を制御することにより、嫌気性消化槽の運転状態を安定に維持することができる。したがって、計測制御を行わない場合にくらべ、消化汚泥中の固形成分の溶解性をより安定に増大できる。なお、ここで安定とは、長期間にわたって性能（固形成分の溶解）を維持できることを意味する。
【０１６６】
この安定な溶解性増大によって、消化汚泥中の有機物のメタンへの変換率をより安定に向上できるとともに、処分すべき汚泥の発生量も同様により安定に低減することが可能となる。
【０１６７】
なお、本実施の形態では嫌気性消化槽１の運転状態の指標としてＯＲＰを測定したが、嫌気性消化槽の嫌気度の指標であればこれに限るものではない。また、嫌気度に限らず、嫌気性消化槽の消化汚泥濃度、ｐＨ、消化汚泥の生物活性に関する指標を計測し、制御にもちいても、同様の効果が得られる。消化汚泥の生物活性は、たとえば、メタン発酵微生物の補酵素（Ｆ４２０）を蛍光光度計によって測定することにより計測することができる。
【０１６８】
また、本実施の形態では嫌気性消化槽の消化汚泥を分散および改質処理する場合を示したが、実施の形態１のように流入する有機性廃液を分散および改質処理する場合、実施の形態５のように固液分離後の濃縮汚泥を分散および改質処理する場合、実施の形態７のように有機性廃液と消化汚泥の混合汚泥を分散および改質処理する場合、実施の形態９のように有機性廃液と濃縮汚泥の混合汚泥を分散および改質処理する場合においても、同様の計測、制御を行なうことで同様の効果が得られる。
【０１６９】
実施の形態１２
本発明のさらに別の実施の形態における有機性廃液の処理装置、およびそれを用いた有機性廃液の処理方法について説明する。
【０１７０】
図１７は、本実施の形態の有機性廃液の処理装置について、その構成の概略と処理の流れを示した図である。
【０１７１】
図１７に示す本実施の形態の処理装置は、図９に示した実施の形態４の処理装置において、酸生成槽３３にはＯＲＰ計２１が設置され、信号線２３を介してコントローラ２２に接続されている。コントローラ２２は、超音波破砕機３０、オゾン発生器３１および消化汚泥引抜きポンプ３８に、それぞれ信号線２４、信号線２５および信号線３９を介して接続されている。本実施の形態の処理装置は、ＯＲＰ計とコントローラおよび信号線を除き、図９に示した前記実施の形態４の処理装置と同様の構成である。
【０１７２】
つぎに本実施の形態の処理装置の動作について説明する。
【０１７３】
実施の形態４と同様に、有機性廃液を酸生成槽３３に導入し微生物によって有機汚泥の溶解を行なうとともに、酸生成槽３３の消化汚泥を引き抜き、超音波処理およびオゾン処理を加えて酸生成槽３３に戻す。このとき、本実施の形態においては、酸生成槽３３の嫌気度をＯＲＰ計２１で測定し、その測定結果を信号線２３を通してコントローラ２２に送る。コントローラ２２では、送られてきた測定結果とあらかじめ設定されたＯＲＰの値との比較を行なう。
【０１７４】
測定値があらかじめ設定した値の範囲内である場合、酸生成槽３３の運転状態が良好であると判断し、少なくとも超音波破砕機３０、オゾン発生器３１および消化汚泥引抜きポンプ３８のうちの１つについて、消化汚泥の処理を拡張するように処理条件を変更する。変更された処理条件は、超音波破砕機３０、オゾン発生器３１または消化汚泥引抜きポンプ３８に、信号線２４、信号線２５または信号線３９を通して伝えられる。変更後の処理条件を受けた超音波破砕機３０、オゾン発生器３１または消化汚泥引抜きポンプ３８は、その条件にしたがって拡張した消化汚泥の処理を行なう。
【０１７５】
一方、測定値があらかじめ設定した範囲を外れている場合は、酸生成槽３３の運転状態が不良であると判断し、少なくとも超音波破砕機３０、オゾン発生器３１および消化汚泥引抜きポンプ３８のうちの１つについて、消化汚泥の処理を縮小するように処理条件を変更する。変更された処理条件は、超音波破砕機３０、オゾン発生器３１または消化汚泥引抜きポンプ３８に、信号線２４、信号線２５または信号線３９を通して伝えられる。変更後の処理条件を受けた超音波破砕機３０、オゾン発生器３１または消化汚泥引抜きポンプ３８は、その条件にしたがって縮小した消化汚泥の処理を行なう。
【０１７６】
このように酸生成槽のＯＲＰを計測することによって、分散処理および改質処理が酸生成槽の運転状態におよぼす影響を常時かつ的確に把握することができる。さらに、ＯＲＰの測定結果にもとづき固形成分の分散処理および分散処理後の有機物の改質処理を制御することにより、酸生成槽の運転状態を安定に維持することができる。したがって、計測制御を行わない場合にくらべ、酸生成槽の消化汚泥中の固形成分の溶解性をより安定に増大できる。
【０１７７】
この安定な溶解性増大によって、酸生成槽消化汚泥中の有機物のメタン生成槽でのメタンへの変換率をより安定に向上できるとともに、処分すべき汚泥の発生量も同様により安定に低減することが可能となる。
【０１７８】
また、本実施の形態では酸生成槽３３の運転状態の指標としてＯＲＰを用いたが、酸生成槽の嫌気度の指標であればこれに限るものではない。また、嫌気度に限らず、酸生成槽の消化汚泥濃度、嫌気度、消化汚泥の生物活性に関する指標を計測し、制御しても、同様の効果が得られる。
【０１７９】
また、本実施の形態では酸生成槽の消化汚泥を分散および改質処理する場合を示したが、実施の形態２のように流入する有機性廃液を分散および改質処理する場合、実施の形態６のように固液分離後の濃縮汚泥を分散および改質処理する場合、実施の形態８のように有機性廃液と酸生成槽の消化汚泥の混合汚泥を分散および改質処理する場合、実施の形態１０のように有機性廃液と酸生成槽からの濃縮汚泥の混合汚泥を分散および改質処理する場合においても、同様の計測、制御を行なうことで同様の効果が得られる。
【０１８０】
実施の形態１３
本発明のまた別の実施の形態における有機性廃液の処理装置、およびそれを用いた有機性廃液の処理方法について説明する。
【０１８１】
図１８は、本実施の形態の有機性廃液の処理装置について、その構成の概略と処理の流れを示した図である。
【０１８２】
図１８に示す本実施の形態の処理装置は、図８に示した実施の形態３の処理装置において、有機性廃液導入路２にはＭＬＳＳ計４５が設置され、信号線４０を介してコントローラ２２に接続されている。コントローラ２２は、超音波破砕機３０、オゾン発生器３１および消化汚泥引抜きポンプ３８に、それぞれ信号線２４、信号線２５および信号線３９を介して接続されている。本実施の形態の処理装置は、ＭＬＳＳ計とコントローラおよび信号線を除き図８に示した前記実施の形態３の処理装置と同様の構成である。
【０１８３】
つぎに本実施の形態の処理装置の動作について説明する。
【０１８４】
実施の形態３と同様に、有機性廃液を嫌気性消化槽１に導入して微生物による消化を行なうとともに、嫌気性消化槽１から消化汚泥を引き抜き、超音波処理およびオゾン処理を加えて嫌気性消化槽１に戻す。このとき、本実施の形態においては、有機性廃液導入路２を通る廃液の固形成分の濃度をＭＬＳＳ計４５で測定し、その測定結果を信号線２３を通してコントローラ２２に送る。コントローラ２２では送られてきた測定結果とあらかじめ設定されたＭＬＳＳ濃度の値との比較を行なう。
【０１８５】
測定値があらかじめ設定した範囲内である場合、嫌気性消化槽１の流入負荷が適切で運転状態は良好に維持できると判断し、少なくとも超音波破砕機３０、オゾン発生器３１および消化汚泥引抜きポンプ３８のうちの１つについて、消化汚泥の処理を拡張するように処理条件を変更する。変更された処理条件は、超音波破砕機３０、オゾン発生器３１または消化汚泥引抜きポンプ３８に、信号線２４、信号線２５または信号線３９を通して伝えられる。変更後の処理条件を受けた超音波破砕機３０、オゾン発生器３１または消化汚泥引抜きポンプ３８は、その条件にしたがって拡張した消化汚泥の処理を行なう。
【０１８６】
一方、測定値があらかじめ設定した範囲から外れている場合は、嫌気性消化槽１の流入負荷が極端に高い、あるいは極端に低く運転状態が良好に維持できなくなると判断し、少なくとも超音波破砕機３０、オゾン発生器３１および消化汚泥引抜きポンプ３８のうちの１つについて、消化汚泥の処理を縮小するように処理条件を変更する。変更された処理条件は、超音波破砕機３０、オゾン発生器３１または消化汚泥引抜きポンプ３８に、それぞれ信号線２４、信号線２５または信号線３９を通して伝えられる。変更後の処理条件を受けた超音波破砕機３０、オゾン発生器３１または消化汚泥引抜きポンプ３８は、その条件にしたがって縮小した消化汚泥の処理を行なう。
【０１８７】
このように流入する有機性廃液の固形成分のＭＬＳＳ濃度を計測することによって、嫌気性消化槽の運転状態に影響をおよぼす流入負荷を常時かつ的確に把握することができる。さらに、ＭＬＳＳ濃度の測定結果にもとづき消化汚泥の分散処理および改質処理を制御することにより、嫌気性消化槽の運転状態を安定に維持しながら分散および改質処理を行なうことができる。したがって、計測制御を行わない場合にくらべ、消化汚泥中の固形成分の溶解性をより安定に増大できる。
【０１８８】
この安定な溶解性増大によって、消化汚泥中の有機物のメタンへの変換率をより安定に向上できるとともに、処分すべき汚泥の発生量も同様により安定に低減することが可能となる。
【０１８９】
なお、本実施の形態では流入する有機性廃液の固形成分濃度の指標としてＭＬＳＳ濃度を測定したが、濁度など固形成分濃度の指標であればこれに限るものではない。また、本実施の形態では流入する有機性廃液の指標として固形成分濃度を用いたが、これに限るものではなく、ｐＨや嫌気度などの有機性廃液に関する指標を計測し、制御に用いても、同様の効果が得られる。
【０１９０】
また、本実施の形態では嫌気性消化槽の消化汚泥を分散および改質処理する場合を示したが、実施の形態１のように流入する有機性廃液を分散および改質処理する場合、実施の形態５のように固液分離後の濃縮汚泥を分散および改質処理する場合、実施の形態７のように有機性廃液と消化汚泥の混合汚泥を分散および改質処理する場合、実施の形態９のように有機性廃液と濃縮汚泥の混合汚泥を分散および改質処理する場合においても、同様の計測、制御を行なうことで同様の効果が得られる。
【０１９１】
実施の形態１４
本発明のまた別の実施の形態における有機性廃液の処理装置、およびそれを用いた有機性廃液の処理方法について説明する。
【０１９２】
図１９は本実施の形態の有機性廃液の処理装置について、その構成の概略と処理の流れを示した図である。
【０１９３】
図１９に示す本実施の形態の処理装置は、図９に示した実施の形態４の処理装置において、有機性廃液導入路２にＭＬＳＳ計４５が設置され、信号線４０を介してコントローラ２２に接続されている。コントローラ２２は、超音波破砕機３０、オゾン発生器３１および消化汚泥引抜きポンプ３８に、それぞれ信号線２４、信号線２５および信号線３９を介して接続されている。本実施の形態の処理装置は、ＭＬＳＳ計とコントローラおよび信号線を除き、図９に示した前記実施の形態４の処理装置と同様の構成である。
【０１９４】
つぎに本実施の形態の処理装置の動作について説明する。
【０１９５】
実施の形態４と同様に、有機性廃液を酸生成槽３３に導入し微生物によって有機汚泥の溶解を行なうとともに、酸生成槽３３の消化汚泥を引き抜き、超音波処理およびオゾン処理を加えて酸生成槽３３に戻す。このとき、本実施の形態においては、有機性廃液導入路２を通る廃液の固形成分の濃度をＭＬＳＳ計４５で測定し、その測定結果を信号線２３を通してコントローラ２２に送る。コントローラ２２では、送られてきた結果とあらかじめ設定されたＭＬＳＳ濃度の値との比較を行なう。
【０１９６】
測定値があらかじめ設定した範囲内である場合、酸生成槽３３の流入負荷が適切で運転状態は良好に維持できると判断し、少なくとも超音波破砕機３０、オゾン発生器３１および消化汚泥引抜きポンプ３８のうちの１つについて、消化汚泥の処理を拡張するように処理条件を変更する。変更された処理条件は、超音波破砕機３０、オゾン発生器３１または消化汚泥引抜きポンプ３８に、信号線２４、信号線２５または信号線３９を通して伝えられる。変更後の処理条件を受けた超音波破砕機３０、オゾン発生器３１または消化汚泥引抜きポンプ３８は、その条件にしたがって拡張した消化汚泥の処理を行なう。
【０１９７】
一方、測定値があらかじめ設定した範囲を外れている場合は、酸生成槽３３の流入負荷が極端に高い、あるいは極端に低く運転状態が良好に維持できなくなると判断し、少なくとも超音波破砕機３０、オゾン発生器３１および消化汚泥引抜きポンプ３８のうちの１つについて、消化汚泥の処理を縮小するように処理条件を変更する。変更された処理条件は、超音波破砕機３０、オゾン発生器３１または消化汚泥引抜きポンプ３８に、信号線２４、信号線２５または信号線３９を通して伝えられる。変更後の処理条件を受けた超音波破砕機３０、オゾン発生器３１、消化汚泥引抜きポンプ３８は、その条件にしたがって縮小した消化汚泥の処理を行なう。
【０１９８】
このように流入廃液の固形成分の濃度を計測することによって、酸生成槽の運転状態に影響をおよぼす流入負荷を常時かつ的確に把握することができる。さらに、測定した固形成分の濃度にもとづいて消化汚泥の分散処理および改質処理を制御することにより、酸生成槽の運転状態を安定に維持しながら分散処理および改質処理を行なうことができる。したがって、計測制御を行わない場合に比べ、消化汚泥中の固形成分の溶解性をより安定に増大できる。
【０１９９】
この安定な溶解性増大によって、酸生成槽消化汚泥中の有機物のメタン生成槽でのメタンへの変換率をより安定に向上できるとともに、処分すべき汚泥の発生量も同様により安定に低減することが可能となる。
【０２００】
なお、本実施の形態では流入する有機性廃液の固形成分濃度の指標としてＭＬＳＳ濃度を測定したが、濁度など固形成分濃度の指標であればこれに限るものではない。また、固形成分濃度に限らず、ｐＨや嫌気度などの有機性廃液に関する指標を計測し、制御にもちいても、同様の効果が得られる。
【０２０１】
また、本実施の形態では酸生成槽の消化汚泥を分散および改質処理する場合を示したが、実施の形態２のように流入する有機性廃液を分散および改質処理する場合、実施の形態６のように固液分離後の濃縮汚泥を分散および改質処理する場合、実施の形態８のように有機性廃液と酸生成槽の消化汚泥の混合汚泥を分散および改質処理する場合、実施の形態１０のように有機性廃液と酸生成槽からの濃縮汚泥の混合汚泥を分散および改質処理する場合においても、同様の計測、制御を行なうことで同様の効果が得られる。
【０２０２】
実施の形態１５
本発明のほかの実施の形態における有機性廃液の処理装置、およびそれを用いた有機性廃液の処理方法について説明する。
【０２０３】
図２０は、本実施の形態の有機性廃液の処理装置について、その構成の概略と処理の流れを示した図である。
【０２０４】
図２０に示す本実施の形態の処理装置は、図８に示した実施の形態３の処理装置において、超音波破砕処理槽９にはＭＬＳＳ濃度計４１が、オゾン処理槽１１にはＯＲＰ計４２が設置され、それぞれ信号線４３および信号線４４を介してコントローラ２２に接続されている。コントローラ２２は、超音波破砕機３０、オゾン発生器３１および消化汚泥引抜きポンプ３８に、それぞれ信号線２４、信号線２５および信号線３９を介して接続されている。本実施の形態の処理装置は、ＭＬＳＳ計、ＯＲＰ計、コントローラおよび信号線を除き、図８に示した前記実施の形態３の処理装置と同様の構成である。
【０２０５】
つぎに本実施の形態の処理装置の動作について説明する。
【０２０６】
実施の形態３と同様に、有機性廃液を嫌気性消化槽１に導入して微生物による消化を行なうとともに、嫌気性消化槽１から消化汚泥を引き抜き、超音波処理およびオゾン処理を加えて嫌気性消化槽１に戻す。このとき、本実施の形態においては、超音波破砕処理槽９の固形成分濃度をＭＬＳＳ濃度計４１で、またオゾン処理槽１１の嫌気度をＯＲＰ計４２で測定し、これら測定結果をそれぞれ信号線４３、信号線４４を通してコントローラ２２に送る。コントローラ２２では、送られてきた結果とあらかじめ設定されたＭＬＳＳ濃度およびＯＲＰの値との比較を行なう。
【０２０７】
測定値があらかじめ設定した範囲内である場合は、超音波破砕処理槽９およびオゾン処理槽１１での処理が適切で処理状態は良好に維持されていると判断し、消化汚泥の処理を維持するような処理条件を設定し、その処理条件を超音波破砕機３０、オゾン発生器３１および消化汚泥引抜きポンプ３８の少なくとも１つに、信号線２４、信号線２５または信号線３９を通して伝える。処理条件を受けた超音波破砕機３０、オゾン発生器３１または消化汚泥引抜きポンプ３８は、その条件にしたがって維持に向けた消化汚泥の処理を行なう。すなわち、コントローラ２２が、超音波破砕機３０、オゾン発生器３１および消化汚泥引抜きポンプ３８に対し、現状の処理条件で運転を継続するよう指示する。
【０２０８】
一方、測定値があらかじめ設定した範囲を外れている場合は、超音波破砕処理槽９またはオゾン処理槽１１での処理が不充分であると判断し、少なくとも超音波破砕機３０、オゾン発生器３１および消化汚泥引抜きポンプ３８のうちの１つについて、消化汚泥の処理を拡張するように処理条件を変更する。変更された条件は、超音波破砕機３０、オゾン発生器３１または消化汚泥引抜きポンプ３８に、信号線２４、信号線２５または信号線３９を通して伝えられる。変更後の処理条件を受けた超音波破砕機３０、オゾン発生器３１または消化汚泥引抜きポンプ３８は、その条件にしたがって拡張した消化汚泥の処理を行なう。
【０２０９】
このように超音波破砕処理槽９の固形成分濃度およびオゾン処理槽１１の嫌気度の指標を計測することによって、各槽での処理の状態を常時かつ的確に把握することができる。さらに、これら測定結果にもとづいて消化汚泥の分散処理および改質処理を制御することにより、各処理槽での処理状態を安定に保ちながら分散および改質処理を行なうことができる。したがって、計測制御を行わない場合に比べ、消化汚泥中の固形成分の溶解性をより安定に増大できる。
【０２１０】
この安定な溶解性増大によって、消化汚泥中の有機物のメタンへの変換率をより安定に向上できるとともに、処分すべき汚泥の発生量も同様により安定に低減することが可能となる。
【０２１１】
なお、本実施の形態では超音波破砕処理槽の固形成分濃度として消化汚泥のＭＬＳＳ濃度を測定したが、濁度など固形成分濃度の指標であればこれに限るものではない。
【０２１２】
また、本実施の形態では超音波破砕処理槽とオゾン処理槽の両方の消化汚泥について同時に計測制御を行なう例を示したが、超音波破砕処理槽とオゾン処理槽のどちらか一方について計測制御を行なってもよい。
【０２１３】
また、本実施の形態では処理汚泥の指標として固形成分濃度および嫌気度を用いたが、これに限るものではなく、溶解性有機物濃度やｐＨなど処理される消化汚泥に関する指標を測定し、制御に用いても、同様の効果が得られる。
【０２１４】
また、本実施の形態では、嫌気性消化槽の消化汚泥を分散および改質処理する場合を示したが、実施の形態１のように流入する有機性廃液を分散および改質処理する場合、実施の形態５のように固液分離後の濃縮汚泥を分散および改質処理する場合、実施の形態７のように有機性廃液と消化汚泥の混合汚泥を分散および改質処理する場合、実施の形態９のように有機性廃液と濃縮汚泥の混合汚泥を分散および改質処理する場合においても、同様の計測、制御を行なうことで同様の効果が得られる。
【０２１５】
実施の形態１６
本発明の別の実施の形態における有機性廃液の処理装置、およびそれを用いた有機性廃液の処理方法について説明する。
【０２１６】
図２１は、本実施の形態の有機性廃液の処理装置について、その構成の概略と処理の流れを示した図である。
【０２１７】
図２１に示す本実施の形態の処理装置は、図９に示した実施の形態４の処理装置において、超音波破砕処理槽９にはＭＬＳＳ濃度計４１が、オゾン処理槽１１にはＯＲＰ計４２が設置され、それぞれ信号線４３、信号線４４を介してコントローラ２２に接続されている。コントローラ２２は超音波破砕機３０、オゾン発生器３１および消化汚泥引抜きポンプ３８に、それぞれ信号線２４、信号線２５および信号線３９を介して接続されている。本実施の形態の処理装置は、ＭＬＳＳ計、ＯＲＰ計、コントローラおよび信号線を除き、図９に示した前記実施の形態４の処理装置と同様の構成である。
【０２１８】
つぎに本実施の形態の処理装置の動作について説明する。
【０２１９】
実施の形態４と同様に、有機性廃液を酸生成槽３３に導入し微生物によって有機汚泥の溶解を行なうとともに、酸生成槽３３の消化汚泥を引き抜き、超音波処理およびオゾン処理を加えて酸生成槽３３に戻す。このとき、本実施の形態においては、超音波破砕処理槽９の固形成分濃度をＭＬＳＳ濃度計４１で、またオゾン処理槽１１の嫌気度をＯＲＰ計４２で測定し、これらの測定結果をそれぞれ信号線４３、信号線４４を通してコントローラ２２に送る。コントローラ２２では、送られてきた測定結果とあらかじめ設定されたＭＬＳＳ濃度およびＯＲＰの値との比較を行なう。測定値があらかじめ設定した範囲内である場合は、超音波破砕処理槽９およびオゾン処理槽１１での処理が適切で処理状態は良好に維持されていると判断し、消化汚泥の処理を維持するような条件を設定し、その条件を超音波破砕機３０、オゾン発生器３１および消化汚泥引抜きポンプ３８の少なくとも１つに、信号線２４、信号線２５または信号線３９を通して伝える。処理条件を受けた超音波破砕機３０、オゾン発生器３１、消化汚泥引抜きポンプ３８では、その条件にしたがって維持に向けた消化汚泥の処理を行なう。すなわち、コントローラ２２が、超音波破砕機３０、オゾン発生器３１および消化汚泥引抜きポンプ３８に対し、現状の処理条件で運転を継続するよう指示する。
【０２２０】
一方、測定値があらかじめ設定した範囲を外れている場合は、超音波破砕処理槽９またはオゾン処理槽１１での処理が不充分であると判断し、少なくとも超音波破砕機３０、オゾン発生器３１および消化汚泥引抜きポンプ３８のうちの１つについて、消化汚泥の処理を拡張するように処理条件を変更する。変更された処理条件は、超音波破砕機３０、オゾン発生器３１または消化汚泥引抜きポンプ３８に、信号線２４、信号線２５または信号線３９を通して伝えられる。変更後の処理条件を受けた超音波破砕機３０、オゾン発生器３１または消化汚泥引抜きポンプ３８は、その条件にしたがって拡張した消化汚泥の処理を行なう。
【０２２１】
このように、超音波破砕処理槽９の固形成分濃度およびオゾン処理槽１１の嫌気度の指標を計測することによって、各槽での処理の状態を常時かつ的確に把握することができる。さらに、これら測定結果にもとづいて消化汚泥の分散処理および改質処理を制御することにより、各処理槽での処理状態を常に適切な状態に保ちながら、安定に分散および改質処理を行なうことができる。したがって、計測制御を行わない場合に比べ、消化汚泥中の固形成分の溶解性をより安定に増大できる。
【０２２２】
この安定な溶解性増大によって、酸生成槽消化汚泥中の有機物のメタン生成槽でのメタンへの変換率をより安定に向上できるとともに、処分すべき汚泥の発生量も同様により安定に低減することが可能となる。
【０２２３】
なお、本実施の形態では超音波破砕処理槽の消化汚泥のＭＬＳＳ濃度を測定したが、濁度など固形成分濃度の指標であればこれに限るものではない。
【０２２４】
また、本実施の形態では超音波破砕処理槽とオゾン処理槽の両方の消化汚泥について同時に計測制御を行なう例を示したが、超音波破砕処理槽とオゾン処理槽のどちらか一方について計測制御を行なってもよい。
【０２２５】
また、本実施の形態では処理汚泥の指標として固形成分濃度および嫌気度を用いたが、これに限るものではなく、溶解性有機物濃度やｐＨなど処理汚泥の流入負荷に関する指標を測定し、制御に用いても、同様の効果が得られる。
【０２２６】
また、本実施の形態では、嫌気性消化槽の消化汚泥を分散および改質処理する場合を示したが、実施の形態２のように流入する有機性廃液を分散および改質処理する場合、実施の形態６のように固液分離後の濃縮汚泥を分散および改質処理する場合、実施の形態８のように有機性廃液と消化汚泥の混合汚泥を分散および改質処理する場合、実施の形態１０のように有機性廃液と濃縮汚泥の混合汚泥を分散および改質処理する場合においても、同様の計測、制御を行なうことで同様の効果が得られる。
【０２２７】
実施の形態１７
前記実施の形態１から１６においては、有機汚泥、消化汚泥および濃縮汚泥を機械的に分散処理する方法として超音波処理を、分散後のこれら汚泥を化学的に改質処理する方法としてオゾン処理を示したが、これに限るものではない。機械的な分散処理方法としては、ホモジナイズ、ミル破砕、高圧噴射による衝突、ローラー、ヒューズプレス、減圧、ワーリングブレンダ−を用いることができる。また、化学的な改質処理方法としては酸、アルカリ、界面活性剤、過酸化水素、紫外線照射を用いても同様の効果が得られる。
【０２２８】
【発明の効果】
本発明によれば、有機性廃液中の固形成分に対し、分散処理と分散後の有機物の改質処理とを組み合わせた処理を行なうことによって、分散処理または改質処理の単独処理にくらべ、流入廃液中の固形成分の溶解性を増大できるという効果がある。この溶解性増大によって、流入廃液中の有機物のメタンへの変換率をよりいっそう向上できるとともに、処分すべき汚泥の発生量もよりいっそう低減することが可能となる。
【０２２９】
また、本発明によれば、嫌気性消化を行なう槽の消化汚泥に対し、分散処理と分散後の有機物の改質処理とを組み合わせた処理を行なうことによって、あるいは嫌気性消化を行なう槽の消化汚泥を固液分離し、固液分離後の消化汚泥中の固形成分に対し、分散処理と分散後の有機物の改質処理とを組み合わせた処理を行なうことによって、分散処理または改質処理の単独処理にくらべ、嫌気性消化において溶解されずに残存する固形成分の溶解性を増大できるという効果がある。
【０２３０】
とくに、嫌気性消化を行なう槽の消化汚泥、およびその固液分離後の固形成分中には、生物によって溶解し難い難溶解性物質が多く蓄積されているため、これら消化汚泥に対し、あるいはこれら消化汚泥を固液分離した後の固形成分に対し、分散処理と改質処理との組合せ処理を行なうことによって、難溶解性物質の溶解性増大を促進できる。
【０２３１】
この溶解性増大の促進によって、消化汚泥中の有機物のメタンへの変換率をよりいっそう向上できるとともに、処分すべき汚泥の発生量もよりいっそう低減することが可能となる。
【０２３２】
また、本発明によれば、嫌気性消化を行なう槽の消化汚泥と流入廃液とを混合し、あるいは、嫌気性消化を行なう槽の消化汚泥を固液分離し、分離後の消化汚泥と流入廃液とを混合し、これら混合液中の固形成分に対し、分散処理と分散後の有機物の改質処理とを組み合わせた処理を行なうことによって、分散処理または改質処理の単独処理に比べ、嫌気性消化において溶解されずに残存する固形成分の溶解性を増大できるという効果がある。
【０２３３】
とくに、流入する流入廃液の固形成分中に難溶解性物質が多く含まれるような場合、難溶解性物質が多く存在する嫌気性消化を行なう槽の消化汚泥、またはその固液分離後の消化汚泥と混合して、これらを同時に処理することによって難溶解性物質の溶解性増大をさらに促進できる。
【０２３４】
この溶解性増大のさらなる促進によって、流入廃液中および消化汚泥中の有機物のメタンへの変換率をさらにいっそう向上できるとともに、処分すべき汚泥の発生量もさらにいっそう低減することが可能となる。
【０２３５】
また、本発明によれば、消化汚泥濃度、ｐＨ、嫌気度、消化汚泥の生物活性のような嫌気性消化を行なう槽の運転状態に関する指標を計測することによって、分散処理および改質処理が嫌気性消化を行なう槽の運転状態におよぼす影響を把握することができる。さらに、その測定結果から固形成分の分散処理、分散後の有機物の改質処理を制御する、すなわち、運転状態が良好な場合は溶解性向上に向けた処理をより拡張して行なうように、逆に、運転状態が悪化した場合には処理を縮小して行なうように処理条件を変更することにより、嫌気性消化を行なう槽の運転状態を安定に維持することができる。したがって、計測制御を行わない場合に比べ、流入廃水中、消化汚泥中の固形成分の溶解性をより安定に増大できる。
【０２３６】
この安定な溶解性増大によって、消化汚泥中の有機物のメタンへの変換率をより安定に向上できるとともに、処分すべき汚泥の発生量もより安定に低減することが可能となる。
【０２３７】
さらに、本発明によれば、固形成分濃度、ｐＨ、嫌気度のような流入負荷に関する指標を計測することによって、嫌気性消化を行なう槽の運転状態に影響をおよぼす流入負荷を把握することができる。さらに、その測定結果から固形成分の分散処理、分散後の有機物の改質処理を制御する、すなわち、流入負荷が適切で運転状態が良好な場合は溶解性向上に向けた処理をより拡張して行なうように、逆に、流入負荷が極端に高く、または極端に低く運転状態が悪化するような場合には処理を縮小して行なうように処理条件を変更することにより、嫌気性消化を行なう槽の運転状態を安定に維持することができる。したがって、計測制御を行わない場合に比べ、流入廃水中、消化汚泥中の固形成分の溶解性をよりいっそう安定に増大できる。
【０２３８】
この安定な溶解性増大によって、消化汚泥中の有機物のメタンへの変換率をよりいっそう安定に向上できるとともに、処分すべき汚泥の発生量も同様によりいっそう安定に低減することが可能となる。
【０２３９】
また、本発明によれば、流入する有機性廃液や消化汚泥の分散および改質処理を行なう際に、有機性廃液濃度、処理される流入廃液、消化汚泥の消化汚泥濃度、ｐＨ、嫌気度、消化汚泥の微生物活性を計測することによって、分散および改質処理の状態を把握することができる。さらに、その測定結果から固形成分の分散処理および分散後の有機物の改質処理を制御することで、処理が充分行われている場合は処理を縮小して行なうように、逆に処理が不充分な場合には処理を拡張して行なうように処理条件を変更することにより、分散および改質処理を過不足なく的確に行なうことができる。したがって、計測制御を行わない場合に比べ、流入廃水中、消化汚泥中の固形成分の溶解性をより的確、かつ効率的に増大できる。
【０２４０】
この的確かつ効率的な溶解性増大によって、消化汚泥中の有機物のメタンへの変換率をより的確かつ効率的に向上できるとともに、処分すべき汚泥の発生量も同様により的確かつ効率的に低減することが可能となる
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の有機性廃液処理方法における経過時間とＴＳ濃度の関係を示した図である。
【図２】本発明の有機性廃液処理方法における経過時間と消化ガス発生量の関係を示した図である。
【図３】本発明の有機性廃液処理方法における汚泥滞留時間とＴＳ低減率の関係を示した図である。
【図４】本発明の有機性廃液処理方法における汚泥滞留時間とＴＳ低減率の関係を示した図である。
【図５】本発明の有機性廃液処理方法における汚泥滞留時間とＴＳ低減率の関係を示した図である。
【図６】本発明の一実施の形態における有機性廃液処理装置について、その構成および処理の流れを示した図である。
【図７】本発明の別の実施の形態における有機性廃液処理装置について、その構成および処理の流れを示した図である。
【図８】本発明の別の実施の形態における有機性廃液処理装置について、その構成および処理の流れを示した図である。
【図９】本発明の別の実施の形態における有機性廃液処理装置について、その構成および処理の流れを示した図である。
【図１０】本発明の別の実施の形態における有機性廃液処理装置について、その構成および処理の流れを示した図である。
【図１１】本発明の別の実施の形態における有機性廃液処理装置について、その構成および処理の流れを示した図である。
【図１２】本発明の別の実施の形態における有機性廃液処理装置について、その構成および処理の流れを示した図である。
【図１３】本発明の別の実施の形態における有機性廃液処理装置について、その構成および処理の流れを示した図である。
【図１４】本発明の別の実施の形態における有機性廃液処理装置について、その構成および処理の流れを示した図である。
【図１５】本発明の別の実施の形態における有機性廃液処理装置について、その構成および処理の流れを示した図である。
【図１６】本発明の別の実施の形態における有機性廃液処理装置について、その構成および処理の流れを示した図である。
【図１７】本発明の別の実施の形態における有機性廃液処理装置について、その構成および処理の流れを示した図である。
【図１８】本発明の別の実施の形態における有機性廃液処理装置について、その構成および処理の流れを示した図である。
【図１９】本発明の別の実施の形態における有機性廃液処理装置について、その構成および処理の流れを示した図である。
【図２０】本発明の別の実施の形態における有機性廃液処理装置について、その構成および処理の流れを示した図である。
【図２１】本発明の別の実施の形態における有機性廃液処理装置について、その構成および処理の流れを示した図である。
【図２２】従来技術における有機性処理装置について、その構成および処理の流れを示した図である。
【符号の説明】
１　嫌気性消化槽、２　有機性廃液導入路、３　消化汚泥排出路、４　固液分離槽、５　濃縮汚泥排出路、６　汚泥廃棄路、７　汚泥返送路、、８　処理水排出路、９　超音波破砕処理槽、１０　分散廃液排出路、１１　オゾン処理槽、　１２　改質廃液排出路、１３　メタン生成槽、１４　消化汚泥排出路、１５　固液分離槽、１６　処理水排出路、１７　濃縮汚泥排出路、１８　消化汚泥引抜き路、１９　汚泥消化槽返送路、２０　汚泥超音波破砕槽返送路、２１　ＯＲＰ計、２２　コントローラ、２３　信号線、２４　信号線、２５　信号線、３０　超音波破砕器、３１　オゾン発生器、３２　オゾンガス注入路、３３　酸生成槽、３４　汚泥廃棄路、３５　汚泥返送路、３６　消化ガス排出路、３７　有機性廃液導入ポンプ、３８　消化汚泥引抜きポンプ、３９　信号線、４０　信号線、　４１　ＭＬＳＳ計、４２　ＯＲＰ計、４３　信号線、４４　信号線、４５　ＭＬＳＳ計、４６　汚泥返送ポンプ、４７　消化汚泥引抜き路、１０２　膜分離装置、１０４　被処理液路、１０５　返送汚泥路、１１１　連絡路、１１７　濃縮液取出路、１２３　改質汚泥路。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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