(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性廃水を生物処理装置にて生物処理をした後の処理液に含まれる汚泥の一部を好気性好熱菌を用いて可溶化処理装置にて可溶化し、該可溶化後の処理液を生物処理装置に返送する工程を含む有機性廃水の処理方法において、
前記好気性好熱菌としてバチルス・ステアロサーモフィラスを用いるとともに前記可溶化処理装置における可溶化処理時間を２日以上８日以下とすることを特徴とする有機性廃水の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機性固形物を含有する有機性廃水、例えば、下水処理場、屎尿処理場などの下水処理プロセスから排出される生汚泥や生物性汚泥、食品工場、化学工場などから排出される有機性固形物を含有する有機性廃水を生物学的反応を利用して処理する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
従来より、この種の有機性廃水の一般的な処理方法として、まず、好気性消化法、嫌気性メタン発酵法などの好気性または嫌気性の微生物分解により有機性汚泥中の有機成分を生物学的に消化して、有機物を炭酸ガス、メタンガスなどのガス成分にまで分解し、次いでかかる生物学的消化により生じた微生物バイオマス（微生物菌体が主体）及び未処理の残存汚泥を含んだ処理液を沈殿槽などで固液分離して上澄としての処理水と濃縮液（汚泥）を得、その汚泥は適宜の方法で処理されている。たとえば、図４に示すように、生物処理槽２に導入された下水などの有機性廃水が、生物処理槽２において好気性条件にて、微生物による酸化分解反応である生物酸化によって、二酸化炭素もしくは水などの無機物に分解され、生物処理槽２にて処理された廃水は、沈殿槽４にて処理水Ｃと汚泥Ｄに固液分離され、汚泥Ｄの一部は微生物源として生物処理槽２に返送されるとともに、残りの汚泥は余剰汚泥Ｅとして処理されているのが一般的である。
【０００３】
ところが、この場合、沈殿槽４で固液分離した有機性汚泥を含む沈殿固形物濃縮液（汚泥）は、濃縮、消化、脱水、コンポスト化、焼却といった行程を経て処理されるため、このような処理に費用と手間がかかり好ましくなかった。
【０００４】
このため、できるだけ汚泥のでない処理方法として、曝気槽における汚泥の滞留時間を長くする長時間曝気法、または汚泥を接触材表面に付着させることにより、汚泥を反応槽内に大量に保持する接触酸化法などが提案され、実用化されている（（社）日本下水道協会発行、建設省都市局下水道部監修、「下水道施設計画・設計指針と解説」後編、１９９４年版）。しかしながら、これらの方法では、曝気槽における汚泥の滞留時間を長くとるために曝気槽として広大な設置面積を必要とし、また、長時間曝気法では、負荷の低下時に汚泥の拡散が生じ、固液分離に支障をきたすこととなる。また、接触酸化法では、負荷の上昇時に汚泥の目詰まりが発生するなどの点から好ましくなかった。
【０００５】
そこで、有機性汚泥を処理する活性汚泥処理方法において、発生する余剰汚泥の量を低減できる活性汚泥処理方法として、特開平９−１０７９１号公報には、「有機廃水を曝気処理装置にて好気性生物処理をした後、曝気処理装置にて処理された処理液を沈殿装置にて処理水と汚泥に固液分離し、沈殿装置で分離された汚泥の一部を環流経路を介して曝気処理装置に返送し、沈殿装置で分離された汚泥のうち余剰汚泥の一部を可溶化処理装置にて高温で可溶化し、可溶化処理装置で可溶化された処理液を返送経路を介して曝気処理装置に返送することを特徴とする活性汚泥処理方法」が記載されている。しかし、この公報に記載された方法では、可溶化処理装置に流入する余剰汚泥の最大液量に見合うだけ可溶化処理装置を大きくする必要があり、設備コストの上昇を招く。そこで、これを避けるために、可溶化処理装置を小さくして可溶化処理装置における被処理汚泥の滞留時間を短くし、ある程度の可溶化率（例えば、２０〜３０％程度）を確保することを目的とした場合、有機物の発酵に伴って生成する代謝熱は少なく、可溶化のために利用できる熱は少量であるから、大きな外部熱源が必要となる。
【０００６】
本発明は従来の技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、有機物の発酵に伴って生成する代謝熱を汚泥の可溶化処理の熱源として有効に利用することができる有機性廃水の処理方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、有機性廃水を生物処理装置にて生物処理をした後の処理液に含まれる汚泥の一部を好気性好熱菌を用いて可溶化処理装置にて可溶化し、該可溶化後の処理液を生物処理装置に返送する工程を含む有機性廃水の処理方法において、前記好気性好熱菌としてバチルス・ステアロサーモフィラスを用いるとともに前記可溶化処理装置における可溶化処理時間を２日以上８日以下とすることを特徴とする有機性廃水の処理方法を提供するものである。
【０００８】
すなわち、本発明によって、有機物の発酵に伴って生成する代謝熱を有機性固形物の可溶化処理のための熱源として利用することにより、有機性固形物の可溶化のために外部から供給する熱量を低減することができる。
【０００９】
しかも、発酵に伴って生成する代謝熱は有機性固形物のガス化率に比例するので、可溶化処理時間を、有機性固形物のガス化率が高い数値を示すＨＲＴに基づいて２日以上８日以下と決定することにより、代謝熱を極めて有効に利用することができる。
【００１０】
可溶化処理装置における被処理汚泥の水力学的滞留時間は、対象とする有機性固形物により異なるが、発酵に伴って生成する代謝熱を有効に利用するためには、２日以上とする。
【００１１】
しかし、ＨＲＴの延長は設備の大型化につながり、建設費が増大するので、ＨＲＴはガス化率の増加割合が鈍化する８日以下にする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明は、有機性廃水を処理する方法、例えば、有機性廃水を生物処理装置にて生物処理をした後、生物処理装置にて処理された処理液を固液分離装置にて処理水と汚泥（有機性固形物）に固液分離し、該汚泥の一部を上記生物処理装置に返送すると共に、該汚泥の一部を可溶化処理装置にて可溶化し、および可溶化後の処理液を生物処理装置に返送する工程を含む方法において、有機性固形物中の有機物の発酵に伴って生成する代謝熱を有機性固形物の可溶化処理の熱源として利用するために、可溶化処理装置での可溶化処理時間を、有機性固形物のガス化率が高い数値を示すＨＲＴに基づいて２日以上８日以下と決定することを特徴とする有機性廃水の処理方法をその要旨とする。
【００１３】
ここで、生物処理装置として、好気性生物処理あるいは嫌気性生物処理のいずれの方式のものも適用できる。好気性生物処理に用いられる曝気処理装置は、曝気手段を具備するものであれば散気方式でも機械曝気方式でもよい。曝気処理は、好気性消化分解が許容されるよう、好ましくは、０．１〜０．５ｖｖｍ（ｖｖｍ＝曝気量／曝気槽容量／min.）の通気量で室温下にて実施されるが、負荷によっては、これを上回る通気量で、より高温にて処理してもよい。被処理液は、好ましくは、５．０〜８．０のｐＨに調整されるとよい。また、曝気処理装置には、好気的消化分解を促進するために、酵母等の微生物や、フロック形成を促進するための硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、塩化第二鉄、硫酸第一鉄などの凝集剤を添加してもよい。好気性生物処理には、曝気処理装置以外の好気的処理の可能な装置を使用することもできる。また、嫌気性生物処理に用いられる装置としては、槽内の液を循環することにより攪拌する方法、生成ガスを循環曝気することにより攪拌する方法、攪拌翼などの攪拌機を設置する方法、活性微生物固定手段を有する方法など、活性微生物と処理対象有機性廃液とを効率的に接触させる手段を具備したものであれば、使用可能である。
【００１４】
固液分離装置とは、例えば、沈殿装置、浮上分離装置、遠心分離装置、膜分離装置のごときものをいう。
【００１５】
可溶化工程では、好気性好熱菌であるバチルス・ステアロサーモフィラスによって汚泥の分解が行われるが、酵素分解（例えば、プロテアーゼ、リパーゼ、グリコシターゼなどを単独または組み合わせて添加したもの）などの種々の方法と組み合わせて実施してもよい。
【００１６】
可溶化処理装置における可溶化条件としては、熱による可溶化を促進するために、例えば、以下のような条件を採用することができる。
（１）温度：５０〜９０℃
（２）汚泥濃度：１０００mg／リットル以上、好ましくは５０００mg／リットル以上
（３）ｐＨ：７〜９、好ましくは、７．５〜８．５
（４）環境：好気または微好気条件
（５）時間：有機性固形物のガス化が盛んである（ガス化率が高い数値を示す）被処理有機性固形物のＨＲＴに基づいて２日以上８日以下とする。
ＨＲＴは、流入液量と反応槽の有効容積に基づいて求められるもので、次の関係式で表される。
【００１７】
ＨＲＴ＝反応槽容積（リッター）／単位時間当たりの流入液量（リッター／hr）
発酵に伴って生成する代謝熱と有機性固形物のガス化率は比例関係にあるので、可溶化処理装置における可溶化処理時間を、汚泥のガス化率が高い数値を示すＨＲＴに基づいて２日以上８日以下とすることにより、有機性固形物中の有機物の発酵に伴って生成する代謝熱を有機性固形物の可溶化処理の熱源として有効に利用することができる。
【００１８】
【実施例】
以下に本発明の実施例を説明する。図１は、本発明の有機性廃水の処理方法を適用することができる有機性廃水処理装置の一実施例の概略構成図である。
【００１９】
図１に示すように、原廃水Ａが経路１を経て生物処理槽２に導入され、生物処理槽２にて有機性廃水である原廃水が好気性生物処理される。なお、好気性生物処理とは、生物酸化によって有機物が二酸化炭素もしくは水などの無機物に分解されることをいい、用いられる好気性微生物は、下水浄化のための活性汚泥法において用いられるグラム陰性またはグラム陽性桿菌、例えば、シュードモナス属およびバチルス属であり、これらの接種菌体は、通常の下水浄化処理プラントから得られるものである。この場合、生物処理槽２の温度は、１０〜５０℃、通常は、２０〜３０℃の温度範囲となるように操作するが、より効率よく処理するには、高温の方が好ましく、例えば、下水余剰汚泥から分離した中温菌を用いる場合には、３５〜４５℃の温度範囲で操作するようにする。いずれにしても、微生物による酸化分解反応が効率よく十分に生じうるように、上記温度範囲の中から最適な温度条件を選択して操作するようにする。なお、この場合、生物処理槽２としては、バッチ式または連続式のいずれでも使用可能である。
【００２０】
ついで、このように生物処理槽２で処理された処理水Ｂは、経路３を経て固液分離装置としての沈殿槽４に導入されて固液分離され、固液分離された上澄液Ｃは放流先の放出基準に従い、必要であれば、硝化脱窒もしくはオゾン処理などの三次処理を施し、河川放流または修景用水などとして利用される。
【００２１】
一方、沈殿槽４で分離された有機性固形物である汚泥Ｄの一部は、経路５を経て経路１に合流して原廃水Ａとともに生物処理槽２に導入されるようになっている。なお、経路５を経て送られる汚泥量は生物処理槽２での微生物の保持量により決定される。
【００２２】
さらに、沈殿槽４で分離された残りの汚泥Ｅは、経路６を経て可溶化槽７に導入される。可溶化槽７では、高温条件で好気的に有機性固形物の可溶化が行われる。この場合、高温条件にて用いられる好気性微生物の接種菌体（好熱菌）は、例えば、従来の好気性消化槽から微生物を培養することによって得られるものである。また、可溶化槽７は、５０〜９０℃の温度範囲となるような条件で操作するが、その高温処理対象である汚泥Ｅに含まれる有機性固形物を分解する好熱菌の種類によって異なるものであり、例えば、下水余剰汚泥から分離した好熱菌の場合には、微生物（好熱菌）による可溶化反応と熱による物理化学的な熱分解の両作用が同時に効率よく十分に生じうるように、高温条件における温度を５５〜７５℃の温度範囲、好ましくは約６５℃で操作するようにする。いずれにしても、微生物（好熱菌）による可溶化反応と熱による物理化学的な熱分解の両作用が同時に効率よく十分に生じうるように、微生物の種類に応じて、５０〜９０℃の温度範囲となるように設定すればよい。
【００２３】
また、可溶化槽７で好気的に微生物処理するための装置としては、従来の散気管を具備してなるものなど、活性微生物と処理対象汚泥とを効率的に接触させる手段を具備したものであれば、使用可能である。この場合、可溶化槽としては、バッチ式、または連続式のいずれでも使用可能である。
【００２４】
このように、可溶化槽７で可溶化した処理液Ｆは、経路８を経て経路１に合流して原廃水Ａとともに生物処理槽２に導入されて生物処理が行われる。
【００２５】
次に、ＨＲＴの差異による可溶化率とガス化率の変化を調査するために、有機性固形物濃度２重量％の下水処理場由来の余剰汚泥を、前培養しておいた好気性の好熱菌であるバチルス・ステアロサーモフィラスＳＰＴ２−１［FERMP-15395］を植菌した後、有効容積２リットルのガラス製ジャーファメンターに投入し、６５℃にて通気量１．０リッター／min.、攪拌速度３００rpm にて処理し、ＨＲＴ＝０．５日、１日、２日、４日、６日、８日、１０日の各ＨＲＴにおいて可溶化試料を採取して、その揮発性固形物含有量（ＶＳＳ1）を測定し、処理前の揮発性固形物含有量（ＶＳＳ0）に基づいて、次式(1) に従って各ＨＲＴにおける可溶化率（％）を測定した。これらＶＳＳ0とＶＳＳ1の測定は、ＪＩＳ−Ｋ−０１０２に従って行った。
【００２６】
可溶化率（％）＝（（ＶＳＳ0−ＶＳＳ1）／ ＶＳＳ0）×１００     (1)
同時に、上記可溶化試料中の全揮発性物質含有量（ＶＭ1） を測定し、処理前の全揮発性物質含有量（ＶＭ0）に基づいて、次式(2)に従って各ＨＲＴにおけるガス化率（％）を測定した。これらＶＭ0とＶＭ1の測定は、ＪＩＳ−Ｋ−０１０２に従って行った。
【００２７】
ガス化率（％）＝（（ＶＭ0−ＶＭ1）／ＶＭ0）×１００       (2)
上記のようにして測定した可溶化率（％）とガス化率（％）の変化を図２に示す。図２に明らかなように、ガス化率はＨＲＴ＝４日目まで急激に上昇し、その後、その上昇勾配は緩やかになる。すなわち、汚泥中の有機物の発酵に伴って生成する代謝熱はガス化率に比例するので、ＨＲＴをガス化率が高い数値を示す（ガス化が盛んである）２日以上に設定すれば、発酵に伴って生成する代謝熱を可溶化の熱源として有効に利用することができる。
１．可溶化槽でのＨＲＴの差異による熱収支の試算例１
次に、汚泥濃度を１．５％で一定とし、ＨＲＴ＝１日、２日、４日、８日の各場合において、以下の表１に示すような大きさの可溶化槽を用いて、共通可溶化条件を下記のように設定し、可溶化槽に供給される汚泥（被可溶化汚泥）の昇温をするために熱交換器を設け、被可溶化汚泥と可溶化済み汚泥とをその熱交換器で間接的に熱交換しながら汚泥の可溶化を図った場合において、可溶化槽でのＨＲＴの差異による熱収支を試算したので、以下に説明する。
（１）前提となる可溶化槽の設備と可溶化条件
【００２８】
【表１】
0003730499.tif 000002
【００２９】
可溶化条件
・被可溶化汚泥の温度 １５℃
・被可溶化汚泥の濃度 １．５％
・可溶化温度 ６５℃
・可溶化槽への通気量 ０．２５ｍ3／min.
・消滅汚泥量 ２５kg／日
・汚泥量 ５ｍ3／日
（２）熱収支
(a) 放散熱量（可溶化槽の天井、側面および底面から外部へ放散され、有効に利用されない熱量）Ｑ1
Ｑ1＝ｋ×Ａ×△θ   ただし、ｋ：総括伝熱係数（kcal／ｍ2／hr／℃）、Ａ：伝熱面積（ｍ2）、 △θ：温度差（℃）、槽内ガス温：６０℃（実測値）、槽内液温：６５℃（設定値）、外気温：１５℃（設定値）
放散熱量Ｑ1 は、各部位（槽天井部、槽側面部、槽底面部）の合計であり、各部位のｋ、Ａ、△θおよびＱ1は下記の表２の通りである。なお、槽の突起部等からの放熱を考慮して、Ｑ1は実際の計算値の１割増とした。
【００３０】
【表２】
0003730499.tif 000003
【００３１】
(b) 排気熱量（可溶化槽の排気ガスが持ち去る熱量）Ｑ2
Ｑ2＝Ｎ×γ×（Ｅo−Ｅi） ただし、Ｎ：通気量（０．２５Ｎｍ3／min.）、γ：空気の密度（１．２９３kg／Ｎｍ3）、Ｅo：排気ガス（６０℃）のエンタルピー（７５kcal／kg）、Ｅi：給気ガス（４０℃）のエンタルピー（１５kcal／kg）
従って、Ｑ2＝０．２５×６０×１．２９３×（７５−１５）＝１１６４kcal／hr≒１２００kcal／hrとなる。
(c) 汚泥の昇温に必要な熱量Ｑ3
Ｑ3＝汚泥流量×汚泥の比熱×昇温度 ただし、汚泥流量：５ｍ3／２４hr（２０８リッター／hr）、汚泥の比熱：１kcal／kg・℃、昇温度：３０℃（６５℃−３５℃） 被可溶化汚泥は、熱交換器における可溶化済み汚泥との熱交換により、３５℃まで昇温されたことを実測した。
【００３２】
従って、Ｑ3＝２０８×１×３０＝６２４０kcal／hrとなる。
(d) 熱交換器における回収熱量Ｑ4
Ｑ4＝汚泥流量×汚泥の比熱×昇温度 ただし、汚泥流量：２０８リッター／hr、汚泥の比熱：１kcal／kg・℃、昇温度：２０℃（３５℃−１５℃）
従って、Ｑ4＝２０８×１×２０＝４１６０kcal／hrとなる。
(e) 発酵に伴って生成する代謝熱量Ｑ5
Ｑ5＝酸素消費量×酸素消費基準の発熱量で求められるＱ5は、以下の表３の通りである。
ただし、酸素消費量は、排気ガス中の炭酸ガス（ＣＯ2） 濃度より、１モルの炭酸ガス発生に対して１モルの酸素が消費されるとして求め、酸素消費基準の発熱量は１１０kcal／モル酸素である。
【００３３】
【表３】
0003730499.tif 000004
【００３４】
(f) 可溶化のために外部から供給することが必要な熱量Ｑ6
以上の計算結果より、最終的に汚泥の可溶化のために外部から供給することが必要な熱量Ｑ6と、消滅汚泥量当たり、可溶化のために外部から供給すべき熱量と、外部から供給する熱エネルギー源を灯油とし、灯油の発熱量を１００００kcal／リッターとし、ボイラーの効率を５０％と仮定した場合に汚泥を可溶化するために消費される灯油量は、以下の表４のようになる。
【００３５】
【表４】
0003730499.tif 000005
【００３６】
表４に明らかなように、ＨＲＴを２日とすることで、ＨＲＴが１日の場合の灯油使用量の１／２以下になり、ＨＲＴを４日とすることで、汚泥の発酵に伴う自己発熱により、灯油を消費する必要がなくなる。
２．可溶化槽でのＨＲＴの差異による熱収支の試算例２
さらに、以下のような大きさの可溶化槽を用いて、可溶化条件を下記のように設定し、可溶化槽に供給される汚泥（被可溶化汚泥）の昇温をするために熱交換器を設け、被可溶化汚泥と可溶化済み汚泥とをその熱交換器で間接的に熱交換しながら汚泥の可溶化を図った場合において、可溶化槽でのＨＲＴの差異による熱収支を試算したので、以下に説明する。
（１）前提となる可溶化槽の設備および可溶化条件
１．可溶化槽の設備 直径１．５ｍ×高さ５ｍ
２．可溶化条件
・被可溶化汚泥の温度 １５℃
・可溶化温度 ６５℃
・可溶化槽への通気量 ０．２５Ｎｍ3／min.
・消滅汚泥量 ２５kg／日
・ＨＲＴが１日の場合の汚泥量と汚泥濃度
汚泥量 ５ｍ3／日、 汚泥濃度 １．５％
・ＨＲＴが４日の場合の汚泥量と汚泥濃度
汚泥量 １．２５ｍ3／日、 汚泥濃度 ６％
（２）熱収支
(a) 放散熱量（可溶化槽の天井、側面および底面から外部へ放散され、有効に利用されない熱量）Ｑ1
Ｑ1＝ｋ×Ａ×△θ ただし、ｋ：総括伝熱係数（kcal/ｍ2/hr/℃）、Ａ：伝熱面積（ｍ2）、 △θ：温度差（℃）、槽内ガス温：６０℃（実測値）、槽内液温：６５℃（設定値）、外気温：１５℃（設定値）
放散熱量Ｑ1は、各部位（槽天井部、槽側面部、槽底面部）の合計であり、各部位のｋ、Ａ、△θは下記の通りである。
槽天井部：ｋ＝１０（kcal/ｍ2/hr/℃）、Ａ＝２ｍ2、△θ＝４５℃（６０℃−１５℃）
槽側面部（ガスとの接触部）：ｋ＝０．４（kcal/ｍ2/hr/℃）、Ａ＝１０ｍ2、△θ＝４５℃（６０℃−１５℃）、
槽側面部（液との接触部）：ｋ＝０．４（kcal/ｍ2/hr/℃）、Ａ＝１５ｍ2、△θ＝５０℃（６５℃−１５℃）、
槽底面部：ｋ＝１９（kcal/ｍ2/hr/℃）、Ａ＝２ｍ2、△θ＝５０℃（６５℃−１５℃）
従って、Ｑ1＝（１０×２＋０．４×１０）×４５＋（０．４×１５＋１９×２）×５０＝３２８０kcal／hrとなるが、槽の突起部等からの放熱を考慮すれば、Ｑ1≒３５００kcal／hrとなる。
(b) 排気熱量（可溶化槽の排気ガスが持ち去る熱量）Ｑ2
Ｑ2は試算例１の場合と同様に、１２００kcal／hrとなる。
(c) 汚泥の昇温に必要な熱量Ｑ3
１．ＨＲＴ＝１日の場合
Ｑ3＝汚泥流量×汚泥の比熱×昇温度      ただし、汚泥流量：５ｍ3／２４hr（２０８リッター／hr、汚泥の比熱：１kcal／kg・℃、昇温度：４４℃（６５℃−２１℃）被可溶化汚泥は、熱交換器における可溶化済み汚泥との熱交換により、２１℃まで昇温されたことを実測した。
【００３７】
従って、Ｑ3＝２０８×１×４４＝９１５２kcal／hr≒９２００kcal／hrとなる。
２．ＨＲＴ＝４日の場合
Ｑ3＝汚泥流量×汚泥の比熱×昇温度      ただし、汚泥流量：１．２５ｍ3／２４hr（５２リッター／hr、汚泥の比熱：１kcal／kg・℃、昇温度：４９℃（６５℃−１６℃） 被可溶化汚泥は、熱交換器における可溶化済み汚泥との熱交換により、１６℃まで昇温されたことを実測した。ＨＲＴ＝１日の場合に比して、ＨＲＴ＝４日の場合の熱交換後の汚泥の温度上昇が少ないのは、次の理由による。ＨＲＴが１日の場合の汚泥濃度は１．５％であり、ＨＲＴが４日の場合の汚泥濃度は６％である。汚泥濃度が高くなると粘度も上昇し、熱の移動が悪くなる。さらに、ＨＲＴが４日の場合、汚泥流量がＨＲＴ＝１日の場合の１／４であるから、熱交換のための高温熱源が少ないので低温側の温度上昇が少なくなる。このような理由により、ＨＲＴが４日の場合の熱交換器における被可溶化汚泥の温度上昇は、ＨＲＴが１日の場合の被可溶化汚泥の温度上昇に比べて少なくなったのである。
【００３８】
従って、Ｑ3＝５２×１×４９＝２５４８kcal／hr≒２６００kcal／hrとなる。
(d) 熱交換器における回収熱量Ｑ4
１．ＨＲＴ＝１日の場合
Ｑ4＝汚泥流量×汚泥の比熱×昇温度      ただし、汚泥流量：２０８リッター／hr、汚泥の比熱：１kcal／kg・℃、昇温度：６℃（２１℃−１５℃）
従って、Ｑ4＝２０８×１×６＝１２４８kcal／hr≒１３００kcal／hrとなる。
２．ＨＲＴ＝４日の場合
Ｑ4＝汚泥流量×汚泥の比熱×昇温度      ただし、汚泥流量：５２リッター／hr、汚泥の比熱：１kcal／kg・℃、昇温度：１℃（１６℃−１５℃）
従って、Ｑ4＝５２×１×１＝５２kcal／hr≒１００kcal／hrとなる。
(e) 発酵に伴って生成する代謝熱量Ｑ5
１．ＨＲＴ＝１日の場合
Ｑ5＝酸素消費量×酸素消費基準の発熱量      ただし、酸素消費量：２０kg／日（６２５モル／日）、酸素消費基準の発熱量：１１０kcal／モル酸素酸素消費量は、排気ガス中の炭酸ガス（ＣＯ2） 濃度より、１モルの炭酸ガス発生に対して１モルの酸素が消費されるとして求めた。
【００３９】
従って、Ｑ5＝６２５×１１０／２４＝２８６５kcal／hr≒２９００kcal／hrとなる。
２．ＨＲＴ＝４日の場合
Ｑ5＝酸素消費量×酸素消費基準の発熱量      ただし、酸素消費量：４５kg／日（１４０６モル／日）、酸素消費基準の発熱量：１１０kcal／モル酸素
酸素消費量は、排気ガス中の炭酸ガス（ＣＯ2） 濃度より、１モルの炭酸ガス発生に対して１モルの酸素が消費されるとして求めた。ＨＲＴが４日の場合、ＨＲＴが１日の場合に比べて汚泥のガス化が進行しているので、その分だけ酸素を余分に消費することになる。
【００４０】
従って、Ｑ5＝１４０６×１１０／２４＝６４４４kcal／hr≒６５００kcal／hrとなる。
(f) 可溶化のために外部から供給することが必要な熱量Ｑ6
以上の計算結果より、最終的に汚泥の可溶化のために外部から供給することが必要な熱量Ｑ6は次のようになる。
１．ＨＲＴ＝１日の場合
Ｑ6＝３５００＋１２００＋９２００−１３００−２９００＝９７００kcal／hrとなる。
また、消滅汚泥量当たり、可溶化のために外部から供給すべき熱量は、９７００×２４／２５＝９３１２kcal／kgとなる。
【００４１】
いま、外部から供給する熱エネルギー源を灯油とし、灯油の発熱量を１００００kcal／リッターとし、ボイラーの効率を５０％と仮定すれば、汚泥を可溶化するために消費される灯油量は、９３１２／１００００／０．５＝１．８６リッター／kgとなる。
２．ＨＲＴ＝４日の場合
Ｑ6＝３５００＋１２００＋２６００−１００−６５００＝７００kcal／hrとなる。また、単位汚泥当たり、可溶化のために外部から供給すべき熱量は７００×２４／２５＝６７２kcal／kgとなる。
【００４２】
いま、外部から供給する熱エネルギー源を灯油とし、灯油の発熱量を１００００kcal／リッターとし、ボイラーの効率を５０％と仮定すれば、汚泥を可溶化するために消費される灯油量は、６７２／１００００／０．５＝０．１３リッター／kgとなる。
３．まとめ
以上で明らかなように、ＨＲＴを４日にすることにより、可溶化に必要な外部熱源（灯油消費量）を大幅に低減することが可能である。特に、試算例２のように、汚泥を濃縮することにより、可溶化槽への投入汚泥量は減少し、昇温に必要な熱量を大幅に低減することができ、省エネルギー効果がさらに増大するので好ましい。そのためには、例えば、図３に示すように、図１の装置に濃縮槽９を付加した処理装置を使用することができる。
【００４３】
しかし、汚泥の発酵に伴って生成する代謝熱の量が多すぎる場合、可溶化槽の温度が上昇しすぎて危険であるから、安全面を考慮して何らかの方法で可溶化槽の温度低下を図る必要がある。例えば、可溶化槽の外周部に冷却水が流通する冷却管を配して可溶化槽を冷却する方法や、可溶化槽に近接して配置した熱交換器に汚泥の一部をバイパスさせる方法や、可溶化槽液面を低下させることによりＨＲＴを短くする方法や、可溶化槽へ投入する汚泥量を少なくする方法や、可溶化槽へ投入する汚泥濃度を低くする方法や、可溶化槽への通気量を低減して生物反応を抑制する方法などを採ることができる。
【００４４】
【発明の効果】
本発明によれば、有機物の発酵に伴って生成する代謝熱を汚泥の可溶化処理の熱源として有効に利用することができる有機性廃水の処理方法を提供することができる。従って、汚泥の可溶化のために外部から供給する熱量を大幅に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の有機性廃水の処理方法を適用することができる有機性廃水処理装置の一実施例の概略構成図である。
【図２】  ガス化率と可溶化率に及ぼすＨＲＴの効果を示す図である。
【図３】  本発明の有機性廃水の処理方法を適用することができる有機性廃水処理装置の別の実施例の概略構成図である。
【図４】  従来の有機性廃水処理装置の概略構成図である。
【符号の説明】
２…生物処理槽
４…沈殿槽
７…可溶化槽
９…濃縮槽
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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