(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機質を含む廃水を嫌気性微生物により処理する嫌気性処理機構と、
嫌気性処理機構の上流側に設けられ、廃水を加温する加温槽と、
嫌気性処理機構の下流側に設けられ、廃水を更に生物学的硝化脱窒処理する生物学的硝化脱窒反応槽とを備え、
加温槽に熱拡散装置を設けるとともに、生物学的硝化脱窒処理槽に熱回収装置を設け、熱回収装置と熱拡散装置とは、必要な熱媒体が流れる伝熱ラインにより接続されていることを特徴とする廃水処理装置。
【請求項２】
嫌気性処理機構の上流側に、酸生成槽を設けたことを特徴とする請求項１記載の廃水処理装置。
【請求項３】
生物学的硝化脱窒反応槽の下流側に、処理水と汚泥とを分離する膜分離装置を設けたことを特徴とする請求項１または２のいずれか記載の廃水処理装置。
【請求項４】
生物学的硝化脱窒反応槽の下流側に、凝集により脱リンする脱リン装置を設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の廃水処理装置。
【請求項５】
嫌気性処理機構に燃料電池を接続し、嫌気性処理機構で発生したバイオガスを回収して、燃料電池に供給して発電を行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか記載の廃水処理装置。
【請求項６】
嫌気性処理機構にガスエンジンを接続し、嫌気性処理機構で発生したバイオガスを回収して、ガスエンジンに供給して発電を行うことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか記載の廃水処理装置。
【請求項７】
嫌気性処理機構に、アンモニアストリッピング装置を設けたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか記載の廃水処理装置。
【請求項８】
嫌気性処理機構に、硫化水素ストリッピング装置を設けたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか記載の廃水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、食品産業廃水や畜産廃水など有機物と窒素を高濃度に含有する廃水を効果的に処理することができる廃水処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
食品産業廃水や畜産廃水など有機物と窒素を高濃度に含有する廃水を処理するため、嫌気性微生物によりメタン発酵処理する嫌気性処理機構を有する廃水処理装置が知られている。
【０００３】
廃水を嫌気性微生物によりメタン発酵処理する場合、反応速度を高めるために嫌気性処理機構内で嫌気性微生物の活性を高く維持しておく必要がある。特に、嫌気性微生物の活性は、水温に顕著に影響を受けるため、高負荷で良好な処理を行うためには、水温を最低でも３０℃以上に保つことが重要となる。
【０００４】
水温が低い廃水を処理するにあたって、このような問題を解決するため、嫌気性処理機構の前段で廃水を予め加温する必要がある。しかしながら、廃水を予め加温すると、エネルギ回収率の低下やランニングコストの向上などにつながり、エネルギ回収というメタン発酵のメリットが充分生かせない結果となっている。また、アンモニア濃度の高い廃水を硝化脱窒する場合、微生物の反応熱が放熱を上回り、硝化脱窒反応槽内の温度が上昇して生物処理が低下する現象が生じることがある。このため、硝化脱窒反応槽内の温度を低下させるため、放熱のための装置を設置・運転する必要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとしている課題】
上述のように嫌気性処理機構の前段で廃水を予め加温するとエネルギ回収率が低下する。また硝化脱窒反応槽内では熱の放散という課題がある。
【０００６】
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、硝化脱窒反応槽による発熱エネルギを効果的に回収して微生物反応を維持し、同時にこのエネルギを嫌気性処理に必要な加温エネルギとして利用することにより、嫌気性処理、硝化脱窒処理とも安定した処理を行うことができる廃水処理装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、有機質を含む廃水を嫌気性微生物により処理する嫌気性処理機構と、嫌気性処理機構の上流側に設けられ、廃水を加温する加温槽と、嫌気性処理機構の下流側に設けられ、廃水を更に生物学的硝化脱窒処理する生物学的硝化脱窒反応槽とを備え、加温槽に熱拡散装置を設けるとともに、生物学的硝化脱窒処理槽に熱回収装置を設け、熱回収装置と熱拡散装置とは、必要な熱媒体が流れる伝熱ラインにより接続されていることを特徴とする廃水処理装置である。
【０００８】
本発明によれば、生物学的硝化脱窒反応槽における生物学的硝化脱窒処理により発生した反応熱は熱回収装置により回収される。熱回収装置で回収された熱は伝熱ラインにより加温槽内の熱放散装置へ送られ、この熱放散装置により廃水を加温槽内で加温する。加温された廃水は嫌気性処理機構へ送られて嫌気性微生物により処理される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
第１の実施の形態
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明による廃水処理装置の第１の実施の形態を示す図である。
【００１０】
図１において、廃水処理装置は、食品産業廃水や畜産廃水など、有機物と窒素を高濃度に含む廃水を嫌気性微生物によりメタン発酵処理する嫌気性反応槽３と、嫌気性反応槽３の後段（下流側）に設けられた嫌気性処理水槽４と、嫌気性反応槽３の前段（上流側）に設けられたｐＨ調整槽２とを備えている。このうち嫌気性反応槽３と嫌気性処理水槽４とによって嫌気性処理機構が構成される。
【００１１】
またｐＨ調整槽２の更に上流側には、廃水を貯える廃水槽１が設けられている。さらに嫌気性処理水槽４には、中継槽５が接続され、また中継槽５には廃水を生物学的硝化脱窒処理する生物学的硝化脱窒反応槽６が接続されている。
【００１２】
また生物学的硝化脱窒反応槽６には、汚泥分離槽７および放流槽８が順次接続されている。
【００１３】
また生物学的硝化脱窒反応槽６内には、生物学的硝化脱窒反応により発生した反応熱を回収する熱回収装置９が設けられ、ｐＨ調整槽２内には廃水を加温する熱放散装置１０が設けられている。
【００１４】
また熱回収装置９と熱放散装置１０とは、必要な熱媒体が流れる伝熱ライン２０により接続されている。このため熱回収装置９で回収した熱を熱放散装置１０へ送ることができる。また、ｐＨ調整槽２は廃水を加温するため加温槽としても機能する。
【００１５】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。図１において、原水槽１に貯められた、食品廃水や畜産廃水のように有機物と窒素を含む廃水は、ｐＨ調整槽２でｐＨ調整されるとともに熱放散装置１０により加温され、嫌気性反応槽３に導入される。嫌気性反応槽３では廃水中の汚濁物質である有機物が嫌気性微生物によりメタン発酵分解処理され、メタンガスとして回収される。
【００１６】
嫌気性反応槽３内に送られる廃水は、予めｐＨ調整槽２内において熱放散装置１０により加温されるため、嫌気性微生物によるメタン発酵分解処理を効果的に行うことができる。嫌気性反応槽３内で処理された廃水は、嫌気性処理水槽４を経て中継槽５へ流入され、更に生物学的硝化脱窒反応槽６へと導入される。この生物学的硝化脱窒反応槽６では廃水中の窒素成分が、硝化・脱窒処理される。生物学的硝化脱窒反応槽６内において、硝化・脱窒処理を行う生物反応によって生成した大量の熱エネルギは、熱回収装置９により回収され、伝熱ライン２０を介して熱放散装置１０へ送られる。生物学的硝化脱窒反応槽６内で硝化・脱窒処理を受けた廃水は、汚泥分離槽７で汚泥を分離した後、放流槽８より処理水として放流される。
【００１７】
本実施の形態によれば、生物学的硝化脱窒反応槽６内において発生した熱を熱回収装置９で回収し、熱放散装置１０により嫌気性反応槽３へ送られる廃水を予め加温することができるので、放散エネルギを加温エネルギとしてリサイクルすることができる。このため良好な生物反応の維持と、その運転に必要なランニングコストを安価に抑えることができる。
【００１８】
第２の実施の形態
次に図２により、本発明の第２の実施形態について説明する。図２に示す第２の実施の形態は、嫌気性反応槽として、ＵＡＳＢ（Upflow  Anaerobic  Sludge  Bed）型嫌気性処理装置１１を設けたものであり、他は図１に示す第１の実施の形態と略同一である。図２において図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００１９】
図２において、嫌気性反応槽としてＵＡＳＢ型嫌気性処理装置１１を設けたので、嫌気性微生物反応を高速化することができ、設置スペースをコンパクトにすることができる。
【００２０】
第３の実施の形態
次に図３により、本発明の第３の実施の形態について説明する。図３に示す第３の実施の形態は、嫌気性反応槽３の前処理段（上流側）に、酸生成槽１２を設置したものであり、他は図１に示す第１の実施の形態と略同一である。図３において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００２１】
図３において、酸生成槽１２を設置して廃水中の有機物の酸発酵を促進させることにより、嫌気性反応槽３の処理性能を向上させることができ、安定した処理と分解性の向上を図ることが可能となる。
【００２２】
第４の実施の形態
次に図４により、本発明の第４の実施形態について説明する。図４に示す第４の実施の形態は、嫌気性反応槽３の前段（上流側）に遠心分離機１３を設けたものであり、他は図１に示す第１の実施形態と略同一である。図４において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００２３】
図４において、廃水を遠心分離機１３で前処理することにより、難分解性有機物や生物に分解不可能な有機性懸濁固形物を取り除くことができる。このため、嫌気性反応槽３以後の懸濁固形物負荷の低減や配管などの閉塞の回避を図ることできる。また、高濃度懸濁固形物含有廃水を処理するため、嫌気性反応槽３の代わりにＵＡＳＢ型嫌気性処理装置１１を設けた場合、嫌気性処理をより効果的に行うことができる。
【００２４】
なお、遠心分離機１３は重力加速度５，０００Ｇ以上の遠心分離機となっているが、この遠心分離機１３の前段に更に重力加速度５，０００Ｇ未満の前段遠心分離機１３ａを設けても良い。
【００２５】
第５の実施の形態
次に図５により、本発明の第５の実施形態について説明する。図５に示す第５の実施の形態は、生物学的硝化脱窒反応槽６の下流側に設けられた汚泥分離槽７に、膜分離装置１４を設けたものであり、他は図１の実施の形態と略同一である。図５において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００２６】
図５において、膜分離装置１４によって処理水と汚泥を分離することにより、放流水を良好な水質に維持することが可能となる。また、生物学的硝化脱窒反応槽６内の微生物濃度を高めても、膜分離装置１４により汚泥を確実に分離できるので、生物学的硝化脱窒反応槽６内において、反応速度の向上、処理の安定性向上、装置のコンパクト化が可能となる。
【００２７】
第６の実施の形態
次に図６により、本発明の第６の実施形態について説明する。図６に示す第６の実施の形態は、汚泥分離槽７の下流側に、生物学的硝化脱窒反応槽６からの処理水をさらに高度処理するため脱リン装置１５を設けたものであり、他は図１の実施の形態と略同一である。図６において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００２８】
図６において、生物学的硝化脱窒反応槽６で処理された処理水を脱リン装置１５で処理してリンを除去することにより、窒素とリンの両成分に放流規制がある場合においても、放流基準を満足できる処理水を得ることが可能となる。
【００２９】
第７の実施の形態
次に図７により、本発明の第７の実施形態について説明する。図７に示す第７の実施の形態は、嫌気性反応槽３で発生したメタンガスを有効利用するため、嫌気性反応槽３に燃料電池１６を接続したものであり、他は図１に示す第１の実施の形態と略同一である。図７において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００３０】
図７において、嫌気性反応槽３で発生したメタンガスを回収し、燃料電池１６を供給する。この燃料電池１６はメタンガスを利用して発電を行う。このため、メタンガスを燃料電池１６により電気エネルギとして再利用することができる。廃水中の有機物濃度が高く、嫌気性反応槽３の分解率が高い場合、メタンガス回収量が多いため、所内の電力を完全に賄うことができる。このため電力コストを不要にすることができる。なお、燃料電池１６の代わりに発電を行うガスエンジン１６ａを設置してもよい。
【００３１】
第８の実施の形態
次に図８により、本発明の第８の実施形態について説明する。図８に示す第８の実施の形態は、嫌気性反応槽３で発生した硫化水素をストリッピングするため、嫌気性反応槽３に脱硫装置１８を接続するとともに、嫌気性反応槽３内に脱硫装置１８に連結された硫化水素ストリッピング装置１７を設置したものであり、他は図１に示す第１の実施の形態と略同一である。図８において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００３２】
図８において、イオウ成分が含まれている廃水を処理する場合には、嫌気性反応槽３で硫化水素が発生し、この硫化水素が嫌気性微生物の活性を阻害する。嫌気性反応槽３で発生した硫化水素を除去するため、嫌気性反応槽３で発生したバイオガスの一部を脱硫装置１８に流入させて硫化水素を取り除き、嫌気性反応槽３液層内部に設けた硫化水素ストリッピング装置１７により通気する。このようにバイオガスの一部を脱硫させながら循環することにより、発生した硫化水素を順次取り除くことができ、安定した処理を維持することができる。
【００３３】
なお図８において、硫化水素ストリッピング装置１７および脱硫装置１８の代わりに、アンモニアストリッピング装置および脱アンモニア装置を設けてもよい。
【００３４】
さらに上記第１の実施の形態〜第８の実施の形態に示す構成要素を所望に応じて組合わせて廃水処理装置を構成してもよい。
【００３５】
【発明の効果】
加温を必要とする嫌気性反応槽の放熱装置と、放熱を必要とする生物学的硝化脱窒反応槽の熱回収装置とを伝熱ラインで接続することにより、生物学的硝化脱窒反応槽内の熱を嫌気性反応槽内で有効利用することができる。このため、ランニングコストが低い廃水処理装置を提供することができる。また嫌気性反応槽および生物学的硝化脱窒反応槽内で安定した処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明による廃水処理装置の第１の実施形態を示す構成図。
【図２】発明による廃水処理装置の第２の実施形態を示す構成図。
【図３】発明による廃水処理装置の第３の実施形態を示す構成図。
【図４】発明による廃水処理装置の第４の実施形態を示す構成図。
【図５】発明による廃水処理装置の第５の実施形態を示す構成図。
【図６】発明による廃水処理装置の第６の実施形態を示す構成図。
【図７】発明による廃水処理装置の第７の実施形態を示す構成図。
【図８】発明による廃水処理装置の第８の実施形態を示す構成図。
【符号の説明】
１  原水槽
２  ｐＨ調整槽
３  嫌気性反応槽
４  嫌気性処理水槽
５  中継槽
６  生物学的硝化脱窒反応槽
７  汚泥分離槽
８  放流槽
９  熱回収装置
１０  熱放散装置
１１  ＵＡＳＢ型嫌気性処理装置
１２  酸生成槽
１３  遠心分離機
１４  膜分離装置
１５  脱リン装置
１６  燃料電池
１７  ストリッピング装置
１８  脱硫装置
２０  伝熱ライン
【図１】
0003955721.tif 000002
【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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