(57)【要約】【課題】      メタン発酵分離液などの有機性廃水を生物学的脱窒素処理する際に、廃乳を脱窒の水素供与体、有機炭素源として利用して安価で高効率な窒素除去を行う。【解決手段】  有機性廃水の生物学的脱窒素処理工程９において、ＢＯＤ／Ｎ比が大きく水素供与体（有機炭素源）として優れた牛乳由来脂質含有廃棄物である廃乳１６を添加することで、従来廃棄物として処理していた廃乳等の牛乳由来脂質含有廃棄物の有効利用を図り、メタノール等を使用する場合に比べて安価で高効率な窒素除去を行うことができる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性廃水の生物学的脱窒素処理において、水素供与体として牛乳由来脂質含有廃棄物を添加することを特徴とする有機性廃水の処理方法。
【請求項２】
有機性廃水が有機性廃棄物をメタン発酵処理したメタン発酵処理液であることを特徴とする請求項１に記載の有機性廃水の処理方法。
【請求項３】
水素供与体として添加する牛乳由来脂質含有廃棄物が、牛乳由来脂質含有廃棄物を貯留・酸発酵後の分離液であることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機性廃水の処理方法。
【請求項４】
水素供与体として添加する牛乳由来脂質含有廃棄物が、牛乳由来脂質含有廃棄物を加熱処理した後の分離液であることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機性廃水の処理方法。
【請求項５】
有機性廃水を生物学的脱窒素処理する装置において、水素供与体として牛乳由来脂質含有廃棄物を添加する手段を設けたことを特徴とする有機性廃水の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は有機性廃水の処理方法に関し、有機性廃水中に含まれる窒素を除去する技術に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、有機性廃水を生物学的脱窒素処理する際には廃水性状にもよるが概して脱窒素のための（有機炭素源）が不足しがちであり、不足する（有機炭素源）を補充するために系外からメタノール等の有機炭素源を添加する必要があった。
【０００３】
このため、特許文献１においては、し尿および浄化槽汚泥の混合液を脱窒素工程を含む生物処理工程で処理し、この生物処理工程で発生する余剰汚泥をオゾン反応槽で処理し、オゾン処理汚泥を脱水装置で分離液と分離汚泥に固液分離し、分離液を生物処理工程に返送して脱窒素工程の（有機炭素源）として使用している。
【０００４】
また、特許文献２においては、有機性廃棄物をメタン発酵工程でメタン発酵させ、メタン発酵工程で発生する発酵汚泥を生物処理工程で生物処理し、生物処理工程で発生する余剰汚泥をオゾン反応槽で可溶化して易分解性有機物を生成し、このオゾン可溶化汚泥を生物処理工程に（有機炭素源）として返送している。
【特許文献１】特開２００１−２８６８８９公報
【特許文献２】特開２００３−１７０１４２公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、生ゴミ、畜産系排泄物などといった有機性廃棄物のメタン発酵後分離液は、メタン発酵工程で有機炭素化合物が効率良く分解・ガス化するので脱窒の水素供与体となる有機物の比率（ＢＯＤ／Ｎ）がかなり低くなり、一方で窒素分は除去されないために一般的に窒素過多となっている。
【０００６】
このため、メタン発酵後分離液を生物学的脱窒素処理する場合には、系外からメタノールなどの窒素分を含まない良質の（有機炭素源）を大量に添加せざるを得ない。
しかし、メタノールを大量に入手するためには工業的に生産された製品を購入するしかなく、生物学的脱窒素処理のランニングコストが高くなる要因となっている。
【０００７】
このため、本発明は、メタン発酵分離液などの有機性廃水を生物学的脱窒素処理する際に、従来廃棄物とされていた廃乳を脱窒の水素供与体（（有機炭素源））として有効利用することで、安価で高効率な窒素除去を行うとともに廃棄物を低減化させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記した課題を解決するために、本発明の請求項１に係る有機性廃水の処理方法は、有機性廃水の生物学的脱窒素処理において、水素供与体として牛乳由来脂質含有廃棄物を添加するものである。
【０００９】
上記した構成において、牛乳由来脂質含有廃棄物は、生乳のままで廃棄される廃乳や、加工乳、乳製品等の牛乳に由来するものである。従来のような生物処理工程で発生する余剰汚泥をオゾンなどを用いて可溶化・改質した易分解性有機物はＢＯＤ／Ｎ比が小さいが、牛乳はその成分においてＢＯＤ／Ｎ比が大きいので水素供与体（有機炭素源）として優れており、従来廃棄物とされていた廃乳等の牛乳由来脂質含有廃棄物を脱窒の水素供与体（有機炭素源）として利用することにより、メタノール等を使用する場合に比べて安価で高効率な窒素除去を行うことができるとともに、廃棄物として処理される牛乳由来脂質含有廃棄物自体を低減できる。
【００１０】
本発明の請求項２に係る有機性廃水の処理方法は、有機性廃水が有機性廃棄物をメタン発酵処理したメタン発酵処理液であることを特徴とする。
上記した構成において、メタン発酵処理液はメタン発酵工程で有機性廃棄物中の有機炭素化合物が分解・ガス化することで脱窒の水素供与体となる有機物の比率がかなり低くなり、一方で窒素分は除去されないために一般的に窒素過多となっている。このメタン発酵処理液を生物学的脱窒素処理する際に、ＢＯＤ／Ｎ比が大きくて水素供与体（有機炭素源）として優れている牛乳由来脂質含有廃棄物を利用することで、メタノール等を使用する場合に比べて安価で高効率な窒素除去を行うことができるとともに、廃棄物として処理される牛乳由来脂質含有廃棄物自体を低減できる。
【００１１】
本発明の請求項３に係る有機性廃水の処理方法は、水素供与体として添加する牛乳由来脂質含有廃棄物が、牛乳由来脂質含有廃棄物を貯留・酸発酵後の分離液であることを特徴とする。
【００１２】
上記した構成において、牛乳由来脂質含有廃棄物は貯留によって自然に酸発酵し、酸発酵によるｐＨの低下によってタンパク質が凝固して凝固タンパクとしてスカム化し、凝固タンパクに含まれた窒素分をスカム（固形分）として分離することで、酸発酵処理した後の分離液である上澄分離液のＢＯＤ／Ｎ比は未処理の牛乳由来脂質含有廃棄物よりもさらに大きくなり、水素供与体（有機炭素源）として優れたものとなる。
【００１３】
本発明の請求項４に係る有機性廃水の処理方法は、水素供与体として添加する牛乳由来脂質含有廃棄物が、牛乳由来脂質含有廃棄物を加熱処理した後の分離液であることを特徴とする。
【００１４】
上記した構成において、牛乳由来脂質含有廃棄物を加熱することによりタンパク質が凝固して凝固タンパクとしてスカム化し、凝固タンパクに含まれた窒素分をスカム（固形分）として分離することで、加熱処理した後の分離液である上澄分離液のＢＯＤ／Ｎ比は未処理の牛乳由来脂質含有廃棄物よりもさらに大きくなり、水素供与体（有機炭素源）として優れたものとなる。
【００１５】
本発明の請求項５に係る有機性廃水の処理装置は、有機性廃水を生物学的脱窒素処理する装置において、水素供与体として牛乳由来脂質含有廃棄物を添加する手段を設けたものである。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように本発明によれば、従来廃棄物とされていた廃乳を脱窒の水素供与体（有機炭素源）として有効利用することで、安価で高効率な窒素除去を行うとともに廃棄物を低減化でき、特に水素供与体となる有機物の比率が低くて窒素過多となっているメタン発酵処理液の生物学的脱窒素処理に最適であり、酸発酵もしくは加熱により牛乳由来脂質含有廃棄物中のタンパク質を分離してＢＯＤ／Ｎ比を高めることで水素供与体（有機炭素源）としての優位性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１において、生ゴミ、畜産系排泄物などといった有機性廃棄物である投入原料１は、破砕機２で破砕することにより液状化して後にメタン発酵工程３のメタン発酵槽に導入する。
【００１８】
メタン発酵工程３では中温発酵、もしくは高温発酵により投入原料１の有機性廃棄物をメタン発酵処理する。メタン発酵処理液４は、メタン発酵工程３で有機性廃棄物の有機炭素化合物が効率良く分解・ガス化するので脱窒の水素供与体となる有機物の比率（ＢＯＤ／Ｎ）がかなり低くなり、一方で窒素分は除去されないために一般的に窒素過多となっている。
【００１９】
このメタン発酵処理液４を固液分離工程５の脱水機に導き、高分子凝集剤６を添加して固液分離し、分離固形物７を堆肥化施設へ排出し、分離液の脱水ろ液８を生物学的脱窒素処理工程９へ導入する。本実施の形態ではメタン発酵処理液４を固液分離した脱水ろ液８を生物学的脱窒素処理工程９へ導入するが、メタン発酵処理液４を直接に生物学的脱窒素処理工程９へ導入することも可能である。
【００２０】
生物学的脱窒素処理工程９には種々の形式があり、本実施の形態ではその一例を説明する。生物学的脱窒素処理工程９は、第一脱窒槽１０、硝化槽１１、第二脱窒槽１２、膜分離槽１３からなり、膜分離槽１３に浸漬型膜分離装置（液中膜）を配置している。浸漬型膜分離装置は従来公知のものを使用するのでその説明を省略するが、膜面の洗浄のために曝気を行っている。第一脱窒槽１０と硝化槽１１の間には硝化液循環路１４を設け、第一脱窒槽１０と膜分離槽１３の間には汚泥返送路１５を設けている。
【００２１】
牛乳由来脂質含有廃棄物は、生乳のままで廃棄される廃乳や、加工乳、乳製品等の牛乳に由来するものであり、本実施の形態では牛乳由来脂質含有廃棄物として廃乳１６を使用する。廃乳１６を貯留する加熱槽１７はメタン発酵工程３より発生するバイオガス（メタンガスを含む）を利用したコージェネユニット１９との間に循環管路１８を有し、循環管路１８はコージェネユニット１９の廃熱回収装置（熱交換器）および循環ポンプ２０を経由している。加熱槽１７と第一脱窒槽１０および第二脱窒槽１２の間には加熱槽１７の上澄分離液を供給する水素供与体供給系２１を設けており、水素供与体供給系２１は供給ポンプ２２および開閉バルブ２３、２４を有している。
【００２２】
以下、上記した構成における作用を説明する。
【００２３】
【表１】
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表１に示すように、牛乳由来脂質含有廃棄物である廃乳１６はその成分においてＢＯＤ／Ｎ比が大きいので水素供与体（有機炭素源）として優れている。このため、加熱処理することなく直接に生物学的脱窒素処理工程９に添加することも可能であるが、本実施の形態では牛乳由来脂質含有廃棄物を加熱処理する。
【００２４】
加熱槽１７に貯留した廃乳１６は循環ポンプ２０の駆動により加熱槽１７とコージェネユニット１９の熱交換器の間において循環管路１８を循環させ、コージェネユニット１９より発生する廃熱を加熱源として加熱し、有機性廃水の処理系内で発生する熱の有効利用を図る。加熱源としてはコージェネユニット１９に限らず、一般的な蒸気ヒータや電気ヒータ等を利用することも可能である。
【００２５】
廃乳１６は加熱することによりタンパク質が凝固して凝固タンパクとしてスカム化し、凝固タンパクに含まれた窒素分をスカム（固形分）として分離することで、表１に示すように、加熱処理した後の分離液である上澄分離液のＢＯＤ／Ｎ比が未処理の廃乳１６よりもさらに大きくなり、水素供与体（有機炭素源）として優れたものとなる。
【００２６】
生物学的脱窒素処理工程９では、メタン発酵工程３でメタン発酵処理したメタン発酵処理液４の脱水ろ液８を、第一脱窒槽１０、硝化槽１１、第二脱窒槽１２、膜分離槽１３を経る間に生物学的脱窒素処理する。
【００２７】
第一脱窒槽１０には、硝化液循環路１４を通して硝化槽１１から硝化液が循環し、汚泥返送路１５を通して汚泥が返送され、供給ポンプ２２の駆動および開閉バルブ２３、２４の開閉操作により水素供与体供給系２１を通して廃乳１６の加熱処理後の上澄分離液の適量が供給される。
【００２８】
第一脱窒槽１０に供給する脱水ろ液８は、メタン発酵工程３で有機性廃棄物中の有機炭素化合物が分解・ガス化することで脱窒の水素供与体となる有機物の比率がかなり低くなり、一方で窒素分は除去されないために一般的に窒素過多となっているが、水素供与体として供給する廃乳１６の加熱処理後の上澄分離液はＢＯＤ／Ｎ比が大きくて水素供与体（有機炭素源）として優れているので、メタノール等を使用する場合に比べて安価で高効率な窒素除去を行うことができるとともに、廃棄物である廃乳１６の有効利用を図ることができる。同様に、第二脱窒槽１２においても、廃乳１６の加熱処理後の上澄分離液を水素供与体（有機炭素源）として窒素除去が行われる。生物学的脱窒素処理した槽内混合液は膜分離槽１３で膜分離し、膜透過液を処理水として系外へ取り出す。
【００２９】
本実施の形態では、廃乳１６を加熱処理する構成を開示したが、加熱槽１７を酸発酵槽に置き換え、牛乳由来脂質含有廃棄物である廃乳１６を貯留・酸発酵処理した後の分離液を有機炭素化合物として生物学的脱窒素処理工程９に供給することも可能である。
【００３０】
この場合に、廃乳１６は貯留によって自然に酸発酵し、酸発酵によるｐＨの低下によってタンパク質が凝固して凝固タンパクとしてスカム化し、凝固タンパクに含まれた窒素分をスカム（固形分）として分離することで、表１に示すように、酸発酵処理した後の分離液である上澄分離液のＢＯＤ／Ｎ比は未処理の牛乳由来脂質含有廃棄物よりもさらに大きくなり、水素供与体（有機炭素源）として優れたものとなる。
【実施例１】
【００３１】
図２は、生物学的脱窒素処理工程９において脱水ろ液８および廃乳１６の混合液がＢＯＤ／Ｎ比＝３となるように廃乳１６を添加した場合の窒素除去効果を示すものであり、４、５日で定常となり脱窒速度において優れた効果が生じる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態における有機性廃水の処理方法を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例における廃乳添加による窒素除去効果を示すグラフ図である。
【符号の説明】
【００３３】
１    投入原料
２    破砕機
３    メタン発酵工程
４    メタン発酵処理液
５    固液分離工程
６    高分子凝集剤
７    分離固形物
８    脱水ろ液
９    生物学的脱窒素処理工程
１０    第一脱窒槽
１１    硝化槽
１２    第二脱窒槽
１３    膜分離槽
１４    硝化液循環路
１５    汚泥返送路
１６    廃乳
１７    加熱槽
１８    循環管路
１９    コージェネユニット
２０    循環ポンプ
２１    水素供与体供給系
２２    供給ポンプ
２３、２４  開閉バルブ
【図１】
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【図２】
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