(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性排水を嫌気処理しガスを発生する反応槽を備えた嫌気処理設備において、
前記有機性排水の流量を測定する流量測定手段と、
前記流量を調整する流量調整手段と、
前記反応槽の上流側に設けられ、前記反応槽に流入される有機性排水中の有機物濃度を測定する流入有機物濃度測定手段と、
前記反応槽の下流側に設けられ、前記反応槽から流出される有機性排水中の有機物濃度を測定する流出有機物濃度測定手段と、
前記反応槽におけるガス発生量を測定するガス発生量測定手段と、
前記流量、前記流入有機物濃度、前記流出有機物濃度および前記ガス発生量に基づいて、下記式：
除去ベースガス発生率
＝ガス発生量×ガス中のメタンガス濃度／〔有機性排水の流量×（流入有機物濃度−流出有機物濃度）〕
により除去ベースガス発生率を演算する演算手段と、
を備えることを特徴とする嫌気処理設備。
【請求項２】
前記流入有機物濃度測定手段の上流側に酸生成槽を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の嫌気処理設備。
【請求項３】
有機性排水を嫌気処理しガスを発生する反応槽を備えた嫌気処理設備の監視方法において、
前記有機性排水の流量を測定する流量測定工程と、
前記反応槽に流入される有機性排水中の有機物濃度を測定する流入有機物濃度測定工程と、
前記反応槽から流出される有機性排水中の有機物濃度を測定する流出有機物濃度測定工程と、
前記反応槽におけるガス発生量を測定するガス発生量測定工程と、
前記反応槽から流出される有機物濃度が基準値以上となる場合に有機性排水の流量を減少させる流量調整工程と、
前記流量調整工程で有機性排水の流量を減少させた結果、前記流出有機物濃度が基準値以上のままである場合に、前記流量、前記流入有機物濃度、前記流出有機物濃度および前記ガス発生量に基づいて、下記式：
除去ベースガス発生率
＝ガス発生量×ガス中のメタンガス濃度／〔有機性排水の流量×（流入有機物濃度−流出有機物濃度）〕
により演算した除去ベースガス発生率が正常値であるかどうかを判別する判別工程と、
を含むことを特徴とする嫌気処理設備の監視方法。
【請求項４】
前記流入有機物濃度測定工程において測定される有機物濃度が所定時間一定であって、前記判別工程で除去ベースガス発生率が正常値である場合に、前記流入有機物濃度および前記ガス発生量に基づいて、下記式：
投入ベースガス発生率
＝ガス発生量×ガス中のメタンガス濃度／〔有機性排水の流量×流入有機物濃度〕
により演算した投入ベースガス発生率がその正常値であるかどうかを判別する工程を更に含むことを特徴とする請求項３に記載の嫌気処理設備の監視方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、嫌気処理設備及びその監視方法に係り、より詳細には排水を嫌気処理しガスを発生する反応槽を有する嫌気処理設備及びその監視方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
嫌気処理設備は、汚泥発生量が少なく、消費電力も少ないことから有機性排水の処理によく用いられている。嫌気処理設備は通常、反応槽を有し、反応槽に収容されるグラニュール汚泥により有機性排水を嫌気処理しメタンガスおよび炭酸ガスを生成する。ところで、このような嫌気処理設備においては、種々の要因により正常な処理がなされないことがある。このため、嫌気処理設備を正常に運転するために嫌気処理設備の運転状態を常に監視する必要がある。
【０００３】
このような嫌気処理設備の監視方法として、従来、特開平５−３２８９９４号公報に開示されるものが知られている。同公報に記載の監視方法は、メタン発酵槽で得られたメタン発酵処理水の一部をモニタリング反応槽で嫌気処理し、このとき発生するガス量とメタン発酵処理水の流量とから残留揮発性有機酸濃度（ＶＦＡ）を演算し、メタン発酵槽におけるメタン発酵状況の把握を行うものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、嫌気処理設備において正常な運転が行われなくなる原因は一般に次の３つであると考えられている。すなわち（１）高濃度有機性排水の流入、（２）反応槽における汚泥の活性低下、（３）汚泥量の減少、の３つであると考えられている。
【０００５】
しかし、前述した従来の公報に記載の監視方法では、算出されるＶＦＡによってメタン発酵槽が消化不良の状態であることは分かるものの、ＶＦＡだけでは、上記（２）又は（３）のいずれの原因により消化不良の状態となっているのかを特定することは不可能である。そのため、メタン発酵槽から汚泥を採取して分析により活性をチェックしたり、汚泥量を確認する必要がある。
【０００６】
またメタン発酵槽に高濃度の有機性排水が流入した場合にも、メタン発酵槽が有機性排水を処理しきれず、正常な処理が行われなくなるため、水質分析を行ったり、阻害物質が流入されたかどうかを確認したりする必要がある。
【０００７】
従って、上記従来の監視方法では、メタン発酵槽が正常運転されない原因を特定するのに多大な時間がかかるという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、嫌気処理設備が正常運転されない原因を短時間で且つ的確に特定できる嫌気処理設備及びその監視方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、有機性排水を嫌気処理しガスを発生する反応槽を備えた嫌気処理設備において、前記有機性排水の流量を測定する流量測定手段と、前記流量を調整する流量調整手段と、前記反応槽の上流側に設けられ、前記反応槽に流入される有機性排水中の有機物濃度を測定する流入有機物濃度測定手段と、前記反応槽の下流側に設けられ、前記反応槽から流出される有機性排水中の有機物濃度を測定する流出有機物濃度測定手段と、前記反応槽におけるガス発生量を測定するガス発生量測定手段と、前記流量、前記流入有機物濃度、前記流出有機物濃度および前記ガス発生量に基づいて、下記式：
除去ベースガス発生率
＝ガス発生量×ガス中のメタンガス濃度／〔有機性排水の流量×（流入有機物濃度−流出有機物濃度）〕
により除去ベースガス発生率を演算する演算手段とを備えることを特徴とする嫌気処理設備である。
【００１０】
この嫌気処理設備によれば、流出濃度測定手段で測定される流出有機物濃度が基準値以上になる場合、すなわち嫌気処理設備が正常運転されない場合に、流量調整手段により流量が減少される。この結果、反応槽から流出される有機物濃度が基準値未満となる場合には、嫌気処理設備が正常運転されなくなった原因が、高濃度の有機性排水が反応槽に流入したことにあることが分かる。一方、反応槽から流出される有機物濃度が基準値以上のままである場合には、演算手段で演算される除去ベースガス発生率が正常値と比較される。この結果、除去ベースガス発生率が正常値である場合には、反応槽において汚泥の活性は低下しておらず、反応槽において汚泥量が減少していることが分かる。一方、除去ベースガス発生率が正常値より小さくなる場合には、反応槽において汚泥の活性が低下していることが分かる。こうして、嫌気処理設備が正常運転されない場合にその原因を短時間で且つ的確に特定することが可能となる。
【００１１】
上記嫌気処理設備は、前記流入有機物濃度測定手段の上流側に酸生成槽を更に備えることが好ましい。
【００１２】
酸生成槽を流入有機物濃度測定手段の下流側であって反応槽の上流側に設置すると、流入有機物濃度測定手段で測定される流入有機物濃度が一時的に大きくなった場合に、その流入有機物濃度が酸生成槽で希釈される。このため、実際に反応槽に流入される有機物濃度は小さくなる。従って、酸生成槽の上流側で測定した流入有機物濃度により除去ベースガス発生率を算出すると、その値は本来の除去ベースガス発生率とはかけ離れたものとなり、除去ベースガス発生率が汚泥の活性低下又は汚泥量減少の指標として的確に機能しなくなるおそれがある。そこで、流入有機物濃度測定手段の上流側に流入有機物濃度測定手段を設けることにより、除去ベースガス発生率が汚泥の活性低下又は汚泥量減少の指標として的確に機能しうることとしている。
【００１３】
また本発明は、有機性排水を嫌気処理しガスを発生する反応槽を備えた嫌気処理設備の監視方法において、前記有機性排水の流量を測定する流量測定工程と、前記反応槽に流入される有機性排水中の有機物濃度を測定する流入有機物濃度測定工程と、前記反応槽から流出される有機性排水中の有機物濃度を測定する流出有機物濃度測定工程と、前記反応槽におけるガス発生量を測定するガス発生量測定工程と、前記反応槽から流出される有機物濃度が基準値以上となる場合に前記流量を減少させる流量調整工程と、前記流量調整工程で有機性排水の流量を減少させた結果、前記流出有機物濃度が基準値以上のままである場合に、前記有機性排水の流量、前記反応槽に流入される有機物濃度、前記反応槽から流出される有機物濃度および前記ガス発生量に基づいて、下記式：
除去ベースガス発生率
＝ガス発生量×ガス中のメタンガス濃度／〔有機性排水の流量×（流入有機物濃度−流出有機物濃度）〕
により演算した除去ベースガス発生率が正常値であるかどうかを判別する判別工程とを含むことを特徴とする嫌気処理設備の監視方法である。
【００１４】
この監視方法によれば、流量測定工程で測定される有機性排水の流量が基準値以上になる場合、すなわち嫌気処理設備が正常運転されない場合に、流量が減少される。この結果、反応槽から流出される有機物濃度が低下して基準値未満となる場合には、嫌気処理設備が正常運転されなくなった原因が、高濃度の有機性排水が反応槽に流入したことにあることが分かる。一方、反応槽から流出される有機物濃度が基準値以上のままである場合には、算出された除去ベースガス発生率が正常値であるかどうかが判別される。この結果、除去ベースガス発生率が正常値である場合には、反応槽において汚泥の活性は低下しておらず、反応槽において汚泥量が減少していることが分かり、除去ベースガス発生率が正常値より小さくなる場合には、反応槽において汚泥の活性が低下していることが分かる。こうして、嫌気処理設備が正常運転されない場合にその原因を短時間で且つ的確に特定することが可能となる。
【００１５】
上記嫌気処理設備の監視方法は、前記流入有機物濃度測定工程において測定される有機物濃度が所定時間一定であって、前記判別工程で除去ベースガス発生率が前記正常値である場合に、前記流入有機物濃度および前記ガス発生量に基づいて、下記式：
投入ベースガス発生率
＝ガス発生量×ガス中のメタンガス濃度／〔有機性排水の流量×流入有機物濃度〕
により演算した投入ベースガス発生率が正常値かどうかを判別する工程を更に含むことが好ましい。
【００１６】
この場合、投入ベースガス発生率がその正常値であるとしたら、嫌気処理設備が正常運転されない原因が汚泥以外にあることが分かる。一方、投入ベースガス発生率が正常値より小さい場合には、嫌気処理設備が正常運転されない原因が汚泥量の減少にあることが再確認できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明の嫌気処理設備の一実施形態を示す概略図である。図１に示すように、嫌気処理設備１０は、酸生成槽１と、グラニュール汚泥を収容する反応槽２とを備えており、酸生成槽１には、流入ライン３が接続され、酸生成槽１と反応槽２とは中間ライン４によって接続され、反応槽２には流出ライン５が接続されている。酸生成槽１は、有機性排水中の有機物を酸生成菌によって分解し、有機酸を生成するものであり、反応槽２は、酸生成槽１から中間ライン４を経て流入される有機酸を、グラニュール汚泥のメタン生成菌によってメタン発酵させ、メタンガス及び炭酸ガスを発生するものである。反応槽２の上部には、ガス排出ライン１１を介してガスホルダ１６が接続され、ガス排出ライン１１には、反応槽２で発生するガス発生量を測定するガス流量計（ガス発生量測定手段）１２が設置されている。
【００１９】
流入ライン３には流量計（流量測定手段）６および流量調整ポンプ（流量調整手段）７が設置されている。流量計６としては、例えば電磁流量計が用いられる。なお、流量計６は、有機性排水の流量を測定できればよく、必ずしも流入ライン３に設置する必要はない。従って、流量計６は、中間ライン４又は流出ライン５に設置されてもよい。
【００２０】
中間ライン４には、反応槽２に流入される有機性排水中の有機物濃度（以下、「流入有機物濃度」という）を測定する濃度計（流入濃度測定手段）８が設置され、流出ライン５には、反応槽２から流出される有機性排水中の有機物濃度（以下、「流出有機物濃度」という）を測定する濃度計（流出濃度測定手段）９が設置されている。濃度計８，９としては、通常はＣＯＤ計が用いられるが、ＣＯＤ計の代わりにＢＯＤ計を用いることもできる。
【００２１】
更に、濃度計９及び流量調整ポンプ７は、制御装置１３に電気的に接続されていることが好ましい。この場合、制御装置１３により、濃度計９で測定される流出有機物濃度に応じて流量調整ポンプ７により流量が自動的に調整される。また流量計６、濃度計８、濃度計９、ガス流量計１２は演算装置（演算手段）１４に電気的に接続されている。演算装置１４は、流量計６で測定される有機性排水の流量、濃度計８で測定される流入有機物濃度、濃度計９で測定される流出有機物濃度およびガス流量計１２で測定されるガス発生量に基づいて、下記式：
【００２２】
除去ベースガス発生率
＝ガス発生量×ガス中のメタンガス濃度／〔有機性排水の流量×（流入有機物濃度−流出有機物濃度）〕
投入ベースガス発生率
＝ガス発生量×ガス中のメタンガス濃度／〔有機性排水の流量×流入有機物濃度〕
により除去ベースガス発生率及び投入ベースガス発生率を演算するものである。ここで、除去ベースガス発生率は、反応槽２で除去された有機物量あたりのガス発生量を表すものであり、汚泥の活性の指標となるものである。一方。投入ベースガス発生率は、反応槽２に流入される有機物量あたりのガス発生量を表すものであり、汚泥の量の指標となるものである。なお、演算装置１４には、その演算結果を表示する表示装置（図示せず）が設けられることが好ましい。
【００２３】
なお、図１に示すように、嫌気処理設備１０は、濃度計８の上流側に酸生成槽１を設置しているが、その理由は次の通りである。すなわち、酸生成槽１を濃度計８の下流側で且つ反応槽２の上流側に設置すると、濃度計８で測定される流入有機物濃度が一時的に大きくなった場合に、その流入有機物濃度が酸生成槽１で希釈される。このため、実際に反応槽２に流入される有機物濃度は小さくなる。従って、酸生成槽１の上流側で測定した流入有機物濃度により除去ベースガス発生率を算出すると、その値は本来の除去ベースガス発生率とはかけ離れたものとなり、除去ベースガス発生率が汚泥の活性低下又は汚泥量減少の指標として的確に機能しなくなるおそれがある。そこで、嫌気処理設備１０では、濃度計８の上流側に酸生成槽１を設けることにより、除去ベースガス発生率が汚泥の活性低下又は汚泥量減少の指標として的確に機能しうることとしている。
【００２４】
次に、前述した嫌気処理設備１０の監視方法について、図２のフローチャートを用いて説明する。
【００２５】
まず、流入ライン３を通る有機性排水の流量を流量計６で測定し（流量測定工程）、反応槽２に流入される流入有機物濃度を濃度計８で測定し（流入有機物濃度測定工程）、反応槽２から流出される流出有機物濃度を濃度計９で測定する（流出有機物濃度測定工程）。また、反応槽２で発生するメタンガスおよび炭酸ガスのガス発生量は、ガス流量計１２で測定する（ガス発生量測定工程）。
【００２６】
ここで、流入有機物濃度および流出有機物濃度については、反応槽２における滞留時間（通常４〜８時間）を考慮すると、流入有機物濃度に対する応答である流出有機物濃度に時間遅れが出る。従って、ある時点の流入有機物濃度の測定値に対応する流出有機物濃度の測定値は、反応槽２の滞留時間ＲＴ（ＲＴ＝反応槽２の容量Ｖ／有機性排水の流量Ｑ）分遅れた値とすることが好ましい。例えば流入有機物濃度を時刻ｔ１で測定した場合は、流出有機物濃度の測定値は、時刻（ｔ１＋ＲＴ）における値とする。このようにすることによって、上記除去ベースガス発生率がより適切な値となるため、嫌気処理設備１０の正常運転ができない原因をより的確に特定することができる。
【００２７】
上記と同様にガス発生量についても流入有機物濃度に対して時間遅れが出るため、ある時点の流入有機物濃度に対応するガス発生量の値は、反応槽２の滞留時間ＲＴ分遅れた時点の値とすることが好ましい。
【００２８】
次に、反応槽２から流出される流出有機物濃度が基準値以上かどうかが判別され（Ｓ２０１）、基準値以上となる場合には、流量調整ポンプ７により有機性排水の流量が減少される（Ｓ２０２）。流出有機物濃度が基準値未満となる場合には、嫌気処理設備１０は、正常に運転されていることになる。このため、制御装置１３により流量調整ポンプ７は調整されず、有機性排水の流量はそのまま維持される（Ｓ２０３）。こうして有機性排水の流量が調整される（流量調整工程）。
【００２９】
次に、流出有機物濃度が基準値以上かどうかが再び判別され（Ｓ２０４）、流出有機物濃度が基準値以上となる場合には、演算装置１４により、上記有機性排水の流量、流入有機物濃度、流出有機物濃度、ガス発生量に基づき、下記式：
除去ベースガス発生率
＝ガス発生量×ガス中のメタンガス濃度／〔有機性排水の流量×（流入有機物濃度−流出有機物濃度）〕
によって除去ベースガス発生率が演算され、こうして演算した除去ベースガス発生率が正常値であるかどうかが判別される（Ｓ２０５）。ここで、正常値は一般的に０．２５〜０．３５ｍ3−ＣＨ4／ｋｇ−ＣＯＤCrであり、反応槽２の構成によって一定値に定まるものである。またガス中のメタンガス濃度は、反応槽２で発生するガス中のメタンガスの割合（％）であって、反応槽２によってほぼ決まるものであり、通常は８０％程度である。一方、流出有機物濃度が基準値未満である場合には、反応槽２が正常に運転されていることになり、演算装置１４により除去ベースガス発生率の演算は行われるが、それが正常値であるかどうかの判別は行わない（Ｓ２０６）。この場合は、減少した流量で一定時間維持した後、流量調整ポンプ７により流量を増加させてもとの流量に戻す。
【００３０】
上記判別の結果、除去ベースガス発生率が正常値より小さい場合には、汚泥の活性が低下していることを意味する。一方、除去ベースガス発生率が正常値である場合には、汚泥の活性は正常であるが、汚泥の量が減少していることを意味する。このとき、汚泥の活性が低下している場合および汚泥の量が減少している場合のいずれの場合も、反応槽２に汚泥を補充すればよい。これにより流出有機物濃度を基準値より低い値まで低減することができる。
【００３１】
次に、嫌気処理設備１０の監視を継続するかどうか判断し（Ｓ２０７）、監視を継続しない場合には、監視を終了し、監視を継続する場合には上記Ｓ２０１に戻り、以後、上記の処理を繰り返せばよい。
【００３２】
以上のようにして、流出有機物濃度が基準値以上になる場合、すなわち嫌気処理設備１０が正常運転されない場合に、測定される流出有機物濃度に応じて有機性排水の流量を調整することで、高濃度の有機性排水が導入されたかどうかが分かり、汚泥については、表１に示すように、除去ベースガス発生率を演算しその値が正常値であるか判別することで、汚泥の活性が低下したか、汚泥の量が減少したかが分かる。
【００３３】
【表１】
0004132921.tif 000002
【００３４】
従って、汚泥を採取して汚泥の活性等をチェック等する必要が無くなり、嫌気処理設備１０が正常運転されない原因を短時間で且つ的確に特定することが可能となり、これら原因に応じた適切な対応をすることができる。よって、上記嫌気処理設備１０の監視方法は、嫌気処理設備１０の正常運転に極めて有用である。
【００３５】
なお、濃度計８で測定される流入有機物濃度が所定時間一定である場合には、除去ベースガス発生率が正常値かどうかを判別し、除去ベースガス発生率が正常値である場合に、上記流入有機物濃度および上記ガス発生量に基づいて、下記式：
投入ベースガス発生率
＝ガス発生量×ガス中のメタンガス濃度／〔有機性排水の流量×流入有機物濃度〕
により演算した投入ベースガス発生率がその正常値かどうかを判別することが好ましい。
【００３６】
この場合、投入ベースガス発生率がその正常値であるとしたら、嫌気処理設備１０が正常運転されない原因が汚泥以外にあることが分かる。一方、投入ベースガス発生率が正常値より小さい場合には、嫌気処理設備１０が正常運転されない原因が汚泥量の減少にあることが再確認できる。
【００３７】
ここで、「流入有機物濃度が一定」とは、流入有機物濃度が、所定時間における流入有機物濃度の平均値から±２０％の範囲内にあることをいう。また所定時間は特に制限されず、例えば２〜８時間である。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の嫌気処理設備およびその監視方法によれば、流出有機物濃度が基準値以上になる場合に、流出有機物濃度を測定し、それに応じて有機性排水の流量を調整することで、流出有機物濃度が基準値以上となる原因が、高濃度の有機性排水が流入されたことにあることが分かり、除去ベースガス発生率を算出することで、汚泥の活性が低下したか、汚泥の量が減少したかが分かる。従って、汚泥を採取して汚泥の活性等をチェック等する必要が無くなり、嫌気処理設備が正常運転されない原因を短時間で的確に特定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の嫌気処理設備の一実施形態を示す概略図である。
【図２】本発明の嫌気処理設備の監視方法の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…酸生成槽、２…反応槽、６…流量計（流量測定手段）、７…流量調整バルブ（流量調整手段）、８…濃度計（流入有機物濃度測定手段）、９…濃度計（流出有機物濃度測定手段）、１０…嫌気処理設備、１１…ガス排出ライン（ガス発生量測定手段）、１２…ガス流量計（ガス発生量測定手段）、１４…演算装置（算出手段）。
【図１】
0004132921.tif 000003
【図２】
0004132921.tif 000004