排水処理方法、及び排水処理装置
【課題】有機化合物を熱処理して生じた凝縮排水を適切に浄化することができる排水処理装置を提供する。
【解決手段】生物処理槽４に流入した被処理水を槽内の微生物で浄化処理する排水処理装置１であって、有機化合物を熱処理して生じた凝縮排水を被処理水として流入させる生物処理槽４と、前記生物処理槽４内の被処理水に金属イオン及び炭酸イオンを含む塩または溶液を添加する添加機構９を備えている。
【解決手段】生物処理槽４に流入した被処理水を槽内の微生物で浄化処理する排水処理装置１であって、有機化合物を熱処理して生じた凝縮排水を被処理水として流入させる生物処理槽４と、前記生物処理槽４内の被処理水に金属イオン及び炭酸イオンを含む塩または溶液を添加する添加機構９を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生物処理槽に流入した被処理水を槽内の微生物で浄化処理する排水処理方法、及び排水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
生物学的に排水中の窒素を除去する排水処理方法として、排水中のアンモニアを好気条件下で亜硝酸まで酸化するアンモニア酸化細菌と亜硝酸を硝酸まで酸化する亜硝酸酸化細菌を利用した硝化と、嫌気条件下で硝酸を窒素ガスまで還元する脱窒細菌を利用した脱窒を組み合わせた方法が知られている。
【０００３】
硝化を担うアンモニア酸化細菌と亜硝酸酸化細菌は、硝化細菌と呼ばれ、菌体合成に必要な炭素源として二酸化炭素のみを利用することができる独立栄養細菌である。また、硝化細菌、脱窒細菌を含め微生物は、恒常性を保つため細胞内外の浸透圧を調節する必要があり、それにはナトリウム、カリウムなどの無機イオンが利用される。
【０００４】
特許文献１は、脱窒細菌で脱窒処理する脱窒槽と、硝化細菌でアンモニアを酸化する硝化槽を備え、流量調整槽に流入した被処理水を脱窒槽を経由して硝化槽に導き、硝化槽で硝化された被処理水の一部を脱窒槽に戻すとともに、硝化槽に浸漬配置された膜ろ過装置で被処理水をろ過する膜分離活性汚泥法が開示されている。また、膜ろ過装置を用いずに硝化槽で硝化された被処理水を最終沈殿槽で沈殿して上澄を放流する活性汚泥法も広く知られている。
【０００５】
一方、特許文献２には、紙、プラスチック、生ごみ、可燃ごみ、剪定枝、建設廃木材等の一般廃棄物や家畜ふん尿、敷ワラ含家畜糞および下水処理汚泥を含む有機性廃棄物を熱変性処理する有機性廃棄物処理システムが開示されている。
【０００６】
当該有機性廃棄物処理システムは、有機性廃棄物を投入した反応缶に高温の水蒸気を供給して、有機性固形廃棄物を高温高圧下で水熱反応により熱変性処理して、蒸気間接加熱等により乾燥粉末化させた固形燃料を生成するシステムである。
【０００７】
反応缶から排気ガスとともに排出される排蒸気を復水した凝縮排水には、ＢＯＤが１００００ｍｇ／ｌ、全窒素量が２００ｍｇ／ｌ程度含まれているため、河川放流するためには、基準を満たすように浄化処理する必要がある。
【０００８】
このような凝縮排水に限らず、有機化合物を熱処理して生じたＢＯＤや窒素分が含まれている凝縮排水を河川放流し、或は再利用するために一定の浄化処理を行なう必要があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−８１９７３号公報
【特許文献２】特開２０１０−４２３４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、有機化合物を熱処理して生じた凝縮排水を、例えば膜分離活性汚泥法等を用いて浄化処理することが試みられている。
【００１１】
しかし、溶存酸素濃度、ｐＨ、温度等を硝化に適した条件に整えて浄化処理を開始したところ、暫くすると硝化槽での硝化処理能力が大きく低下してアンモニアの酸化能が大きく低下する傾向が見られることが明らかになった。
【００１２】
本発明の目的は、上述した問題点に鑑み、有機化合物を熱処理して生じた凝縮排水を適切に浄化することができる排水処理方法、及び排水処理装置を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述の目的を達成するため、本発明による排水処理方法の第一特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項１に記載した通り、生物処理槽に流入した被処理水を槽内の微生物で浄化処理する排水処理方法であって、有機化合物を熱処理して生じた凝縮排水を被処理水として前記生物処理槽に流入させて、前記生物処理槽内の被処理水に金属イオン及び炭酸イオンを含む塩または溶液を添加して浄化処理する点にある。
【００１４】
硝化細菌や脱窒細菌を含めた微生物は、恒常性を保つため細胞内外の浸透圧を調節する必要があり、そのためにナトリウム、カリウムなどの無機イオンが利用されている。一般に生物学的脱窒が広く行われているし尿処理や下水処理などでは、その排水中に二酸化炭素が溶解し炭酸水素イオンとして多量に存在し、またナトリウムやカリウムも十分量存在するため、継続的に生物処理が行なわれる。
【００１５】
しかし、成分分析の結果、有機化合物を熱処理して生じた凝縮排水には、窒素除去しなければならない程度のアンモニアが存在するも、ナトリウム、カリウム等の金属イオンが殆ど含まれておらず、また二酸化炭素も殆ど存在しないことが分かった。硝化細菌は、菌体合成に必要な炭素源として二酸化炭素のみを利用することができる独立栄養細菌であるため、二酸化炭素濃度が低い凝縮排水中で菌体合成ができないばかりでなく、無機イオン濃度が低いために細胞内外の浸透圧を調節することができず、硝化細菌の菌数が減少し、或は活性が大きく低下するのが原因と推測される。
【００１６】
そこで、生物処理槽内の被処理水に金属イオン及び炭酸イオンを含む塩または溶液を添加すると、アンモニア濃度の顕著な低下が確認され、菌体合成が活発に行なわれ、或は活性が高まることが確認され、有機化合物を熱処理して生じた凝縮排水であっても、安定的且つ適正に生物学的に浄化処理が行なわれるようになった。
【００１７】
同第二の特徴構成は、同請求項２に記載した通り、上述の第一の特徴構成に加えて、前記生物処理槽内の被処理水の金属イオン及び炭酸イオンのイオン濃度を計測し、当該イオン濃度の計測値が所定の閾値以下になると、被処理水に金属イオン及び炭酸イオンを添加する点にある。
【００１８】
凝縮排水に金属イオン及び炭酸イオンを含む塩または溶液を添加する必要性の有無を判定するために、凝縮排水の金属イオン及び炭酸イオンのイオン濃度を計測すれば、適正にその判定を行なうことができる。イオン濃度を計測するに含まれるナトリウムやカリウム等の金属イオン濃度及び炭酸イオンのイオン濃度を計測するためのイオン濃度センサを用いればよい。本願発明者が鋭意試験研究を行なった結果、凝縮排水の電気伝導度とこれらの菌体合成に必要な量のイオン濃度との間に明らかな相関が見られることも確認された。即ち、凝縮排水の金属イオン及び炭酸イオンのイオン濃度を電気伝導度計で計測することができる。そして、このような凝縮排水の電気伝導度を計測するためのセンサは、安価に入手可能である。
【００１９】
従って、電気伝導度の計測値が所定の閾値以下になると、被処理水に金属イオン及び炭酸イオンを添加すれば、無駄なく適切に生物学的に浄化処理が行なわれるようになる。
【００２０】
同第三の特徴構成は、同請求項３に記載した通り、上述の第二の特徴構成に加えて、前記生物処理槽内の被処理水の金属イオン及び炭酸イオンのイオン濃度を計測し、当該イオン濃度の計測値の変化率に基づいて、被処理水に添加する金属イオン及び炭酸イオンの添加量を設定する点にある。
【００２１】
第二の特徴構成によれば、生物処理槽内の被処理水のイオン濃度を計測することによって、被処理水に金属イオン及び炭酸イオンを添加すべき時期の判定が可能になる。その際に、イオン濃度の計測値の変化率に着目することにより適切な添加量が算出できるようになる。例えば、イオン濃度の計測値が所定の閾値以下になったときに、その直前の複数回のサンプリング値の傾きが急激であれば菌体の数が多いと判断でき、その直前の複数回のサンプリング値の傾きが緩やかであれば菌体の数が少ないと判断できるので、それに見合った量の添加量に設定すればよい。
【００２２】
同第四の特徴構成は、同請求項４に記載した通り、上述の第一から第三の何れかの特徴構成に加えて、前記凝縮排水が、有機性廃棄物を反応缶で水熱反応させたときに生じる排蒸気を復水した凝縮排水である点にある。
【００２３】
有機性廃棄物が反応缶で加水分解されて粉末燃料に変性する際に、有機性固形廃棄物からアンモニアやアルコール等の低分子量の有機物が気化して水蒸気とともに排ガスとして排出されるが、カリウム等の金属イオンは容易に気化せずに粉末燃料側に残存するため、そのような排ガスを凝縮した復水には、ナトリウムやカリウム等の金属イオン濃度や、炭酸イオンが少なくなる。炭酸イオンが少なくなるのは、水熱反応で有機酸ができて酸性になり、炭酸イオンが二酸化炭素として気化するためである。つまり、本願発明は、有機性廃棄物を反応缶で水熱反応させたときに生じる排蒸気を復水した凝縮排水の浄化処理に好適となる。
【００２４】
同第五の特徴構成は、同請求項５に記載した通り、上述の第四の特徴構成に加えて、被処理水に、さらに生活排水または前記有機性廃棄物から発生した有機性廃水を添加する点にある。
【００２５】
生活排水や、有機性廃棄物から発生した有機性廃水、具体的には生ゴミ等のゴミ汁には、本来的に金属イオンや炭酸イオンが豊富に含まれているため、これらを添加すれば、対価が必要な金属イオンや炭酸イオンの添加が不要になる。
【００２６】
本発明による排水処理装置の第一特徴構成は、生物処理槽に流入した被処理水を槽内の微生物で浄化処理する排水処理装置であって、有機化合物を熱処理して生じた凝縮排水を被処理水として流入させる生物処理槽と、前記生物処理槽内の被処理水に金属イオン及び炭酸イオンを含む塩または溶液を添加する添加機構を備えている点にある。
【００２７】
同第二の特徴構成は、同請求項７に記載した通り、上述の第一の特徴構成に加えて、前記生物処理槽内の被処理水の金属イオン及び炭酸イオンのイオン濃度を計測する計測機構と、前記計測機構による計測値に基づいて前記添加機構が作動する点にある。
【００２８】
同第三の特徴構成は、同請求項８に記載した通り、上述の第二の特徴構成に加えて、前記添加機構は、前記計測機構による計測値の変化率に基づいて、被処理水に添加する金属イオン及び炭酸イオンを含む塩または溶液の添加量を設定する点にある。
【００２９】
同第四の特徴構成は、同請求項９に記載した通り、上述の第一から第三の何れかの特徴構成に加えて、前記凝縮排水が、有機性廃棄物を反応缶で水熱反応させたときに生じる排蒸気を復水した凝縮排水である点にある。
【発明の効果】
【００３０】
以上説明した通り、本発明によれば、有機化合物を熱処理して生じた凝縮排水を適切に浄化することができる排水処理方法、及び排水処理装置を提供することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】有機性廃棄物処理システムの説明図
【図２】排水処理装置の説明図
【図３】実験結果を示し、排水処理装置の好気槽での電気伝導率とアンモニア濃度の特性図
【図４】実験に用いた無機塩の組成を示す説明図
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明による排水処理方法、及び排水処理装置を説明する。
図１には、有機性廃棄物を熱変性処理する有機性廃棄物処理システム３０が示されている。有機性廃棄物には、紙、プラスチック、生ごみ、可燃ごみ、剪定枝、建設廃木材等の一般廃棄物や家畜ふん尿、敷ワラ含家畜糞および下水処理汚泥が含まれる。
【００３３】
有機性廃棄物処理システム３０は、反応容器３１と、ボイラ３２と、コンデンサー３５等を備えている。反応容器３１は、外套容器と外套容器の内部に格納した反応容器の二重構造で、有機性固形廃棄物である生ごみ、プラスチック等の有機性廃棄物が原料として投入口４１から反応容器内に投入され、ボイラ３２で生成された飽和蒸気が第１蒸気供給口から反応容器に供給される。
【００３４】
反応容器の内部ではモータで回転駆動する攪拌羽根によって、原料が高温高圧下で攪拌される。反応容器の内部では、常温〜２３５℃、常圧〜３ＭＰａ、昇温昇圧時間１〜３時間の運転条件下で、水熱反応により有機性廃棄物が熱変性処理され、蒸気間接加熱等により乾燥粉末化される。
【００３５】
このとき、第２蒸気供給口から外套容器に供給される飽和水蒸気により反応容器が所定温度以上に保たれる。つまり、反応容器３１では、ボイラ３２から供給される飽和水蒸気により、廃棄物３３が水熱反応で分解、乾燥され、無害化された処理物３４が粉末燃料として排出される。
【００３６】
コンデンサー３５から出る排ガスは真空ポンプ３７ａおよび集合ファン３７ｂを経て活性吸着炭脱臭装置３８で処理される。コンデンサー３５とクーリングタワー３９との間で冷却水が循環される。反応容器３１から排出された湿り蒸気はコンデンサー３５に供給され、コンデンサー３５で復水された凝縮排水として、本発明による排水処理装置で浄化処理される。
【００３７】
図２には、本発明による排水処理装置１が示されている。排水処理装置１は、流量調整槽２と、主に脱窒細菌が充填された嫌気槽３と、主に硝化細菌が充填された好気槽としての膜分離槽４と、膜分離槽４に浸漬配置され槽内の被処理液から透過液を得る膜分離装置６と、処理水槽５を備えている。
【００３８】
原水である凝縮排水の流入量が変動する場合であっても、ポンプやバルブ等の流量調整機構２ａによって、流量調整槽２からは一定流量の被処理液が嫌気槽３に安定供給されるように構成されている。
【００３９】
膜分離装置６は、複数の分離膜と、分離膜の下方に設置された散気装置７を備えている。複数の分離膜は各膜面が縦姿勢となるように一定間隔を隔てて配列されている。各分離膜には集液管を介してろ過ポンプ８が接続され、ろ過ポンプ８による差圧で膜分離槽４内の被処理液が分離膜を透過して処理水槽５に送られる。
【００４０】
膜分離槽４では、被処理水に含まれるアンモニアを好気条件下で亜硝酸まで酸化するアンモニア酸化細菌と亜硝酸を硝酸まで酸化する亜硝酸酸化細菌を利用した硝化処理が行なわれ、嫌気槽３では、嫌気条件下で硝酸を窒素ガスまで還元する脱窒細菌を利用した脱窒処理が行なわれる。そのため、膜分離槽４で硝化処理が行なわれた被処理水の一部が嫌気槽３に返送される。
【００４１】
散気装置７は複数の散気孔が形成された散気管と、散気管に空気等を供給するブロワやコンプレッサなどの給気源を備えている。なお、散気装置７やろ過ポンプ８は、コンピュータが組み込まれた制御装置１１により夫々制御されている。
【００４２】
さらに、膜分離槽４には、被処理水に金属イオン及び炭酸イオンを含む塩また波溶液を添加する添加機構９と、槽内の電気伝導度を計測する計測機構１０が設置され、それぞれの信号線が制御装置１１に接続されている。尚、槽内の金属イオン及び炭酸イオンのイオン濃度を計測できる装置であれば、電気伝導度計以外にイオン濃度計を用いることも可能である。
【００４３】
添加機構９は、金属イオン及び炭酸イオンとして、炭酸水素ナトリウム、塩化カリウム、塩化ナトリウムが添加された水溶液を充填したタンクとその下部に水溶液を定量的に供給可能な溶液供給機構を備えている。尚、金属イオン及び炭酸イオンの具体例は例示であり、これらに限定されるものではないが、コストが低いものが好適である。
【００４４】
粉末状の炭酸水素ナトリウム、塩化カリウム、塩化ナトリウムを用いる場合には、添加機構９としてそれらを充填したホッパとその下部にスクリュウ搬送機構を備えた切り出し装置を備えればよい。
【００４５】
制御装置１１は、電気伝導度の計測値が予め記憶部に記憶された所定の閾値以下になったと判定すると、添加機構９のスクリュウ搬送機構を作動させて被処理水に一定量の金属イオン及び炭酸イオンを添加するように制御する。
【００４６】
制御装置１１が、電気伝導度の計測値を一定時間間隔で計測して記憶部に記憶し、計測値が予め記憶部に記憶された所定の閾値以下になったときに、直近の所定時間内の計測値の変化率に基づいて、被処理水に添加する金属イオン及び炭酸イオンの添加量を設定するように制御することが好ましい。スクリュウ搬送機構の作動時間を調整することによって添加量が調整される。
【００４７】
例えば、電気伝導度の計測値が所定の閾値以下になったときに、その直前の複数回のサンプリング値の傾きが急激であれば菌体の数が多いと判断でき、その直前の複数回のサンプリング値の傾きが緩やかであれば菌体の数が少ないと判断できるので、それに見合った量の添加量に設定すればよい。
【００４８】
計測値の変化率と添加量は、予め実験等で得ることができ、そのデータを制御装置１１の記憶部に記憶しておけばよい。
【００４９】
図３には、図１に示した有機性廃棄物処理システム３０で発生した凝縮排水を図２に示した排水処理装置１で浄化処理した実験で、好気槽としての膜分離槽４での状態変動の結果が示されている。尚、電気伝導度の測定に、メトラートレド株式会社製のMC126 CONDUCTIVITY Meterを使用し、アンモニアの測定に、ＨＡＣＨ社製のDR890colorimeterを使用してSalicylate Methodにより測定した。
【００５０】
当該凝縮排水は、カリウムイオンが０．１〜０．９６ｍｇ／Ｌ、ナトリウムイオン濃度が１．４〜４．８ｍｇ／Ｌ、炭酸イオン及び炭酸水素イオンが１ｍｇ／Ｌ未満であった。これに対して、有機性廃棄物処理システム３０で処理対象となる一部のし尿は、カリウムイオンが４００ｍｇ／Ｌ、ナトリウムイオン濃度が９７５ｍｇ／Ｌ、炭酸イオンが１ｍｇ／Ｌ未満、炭酸水素イオンが４８８ｍｇ／Ｌ未満であり、凝縮排水の金属イオン濃度及び炭酸水素イオン濃度は極めて低い状態であった。
【００５１】
図３は、横軸に実験を開始して以降の経過日数をとり、縦軸にアンモニア濃度と電気伝導度をとったグラフであり、黒丸は電気伝導度、白三角はアンモニア濃度を示している。
【００５２】
実験開始時から３５日目まで１日当り２５ｍｌの無機塩Ａを添加し、３６日目から４８日目まで１日当り１００ｍｌの無機塩Ｂを添加し、４９日目から５４日目まで無機塩を添加せずに、さらに、５５日目から６３日目まで１日当り１００ｍｌの無機塩Ｃを添加し、６４日目から７１日目まで１日当り２００ｍｌの無機塩Ｄを添加し、７２日目から以降は１日当り２００ｍｌの無機塩Ｅを添加した。
【００５３】
図４には、無機塩Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの各成分が示されている。無機塩Ａはアルカリ金属、アルカリ土類金属等の金属イオンと、炭酸イオンを含む高価な一般試薬である。無機塩Ｂは無機塩Ａと組成が同じであるが塩化カリウム、塩化ナトリウム、炭酸水素ナトリウムの含有量が大幅に増量している。
【００５４】
無機塩Ｃは塩化カリウム、塩化ナトリウムのみの組成であり、無機塩Ｄは炭酸水素ナトリウムのみの組成であり、無機塩Ｅは炭酸水素ナトリウム、塩化カリウム、塩化ナトリウムのみの組成である。
【００５５】
図３から以下のことが判った。ます、無機塩Ａを添加する場合には、次第に電気伝導度が低下して、アンモニア濃度が上昇することから、硝化菌の活性が低下し、或は菌数が減少することが判明した。
【００５６】
そこで、炭酸塩とナトリウム塩とカリウム塩を増量した無機塩Ｂを添加すると、電気伝導度が上昇するに連れてアンモニア濃度が低下したため、硝化処理に必要な助剤としてナトリウム塩とカリウム塩と炭酸塩の何れかが必須であると判定できた。
【００５７】
次に、ナトリウム塩とカリウム塩のみの無機塩Ｃを添加すると、電気伝導度が上昇するとともにアンモニア濃度も上昇するため、硝化処理には炭酸塩が必須であることが判明した。その次に、炭酸塩のみの無機塩Ｄを添加すると、次第に電気伝導度が低下し、アンモニア濃度の低下傾向も見られなかったことから、硝化処理にはナトリウム塩やカリウム塩等の金属塩が必須であることも判明した。
【００５８】
以後、炭酸水素ナトリウム、塩化カリウム、塩化ナトリウムのみの組成である無機塩Ｅを添加したところ、定性的にアンモニア濃度が低下し、電気伝導度が略一定に保たれることが判明した。
【００５９】
このことから、菌体合成に必要な炭素源として二酸化炭素のみを利用することができる独立栄養細菌である硝化細菌は、二酸化炭素濃度が低い凝縮排水中で菌体合成ができないばかりでなく、金属イオン濃度が低いと細胞内外の浸透圧を調節することができずに、菌数が減少し、或は活性が大きく低下すると推測される。
【００６０】
しかし、被処理水に金属イオン及び炭酸イオンを添加すると、アンモニア濃度の顕著な低下が確認され、菌体合成が活発に行なわれ、或は活性が高まることが確認され、有機化合物を熱処理して生じた凝縮排水であっても、安定的且つ適正に生物学的に浄化処理が行なわれるようになることが判明した。
【００６１】
尚、好気槽に添加された無機塩は、硝化処理が行なわれた被処理水の一部とともに嫌気槽に返送される際に、嫌気槽にも間接的に添加される。
【００６２】
このような実験を通して、生物処理槽（好気槽）内の被処理水の電気伝導度を計測し、電気伝導度の計測値が所定の閾値以下になると、被処理水に金属イオン及び炭酸イオンを添加するように構成すれば、適切に生物学的に浄化処理が行なわれるようになる。閾値の具体的な数値は特に制限されるものではなく、被処理水の特性に応じて適宜設定すればよい。上述の実験では、電気伝導度が４００μｓ程度の値を閾値とすることが好ましい。
【００６３】
上述の実験で原水に含まれるＢＯＤと好気槽内の被処理水のＢＯＤを対比すると、初日で９７００ｍｇ／Ｌ，３ｍｇ／Ｌ、２９日目で８１００ｍｇ／Ｌ，４ｍｇ／Ｌ、８４日目で７２００ｍｇ／Ｌ，１３ｍｇ／Ｌであり、その間、好気槽内の被処理水のＢＯＤは３〜１３ｍｇ／Ｌに維持されていることが判明し、嫌気槽３でＢＯＤは適切に処理されていることから、嫌気槽内の脱窒菌の金属イオン及び炭酸イオンの添加の影響はそれほど無い。
【００６４】
生物処理槽（好気槽）内の被処理水の電気伝導度の計測値の変化率に基づいて、被処理水に添加する金属イオン及び炭酸イオンの添加量を設定することが好ましく、電気伝導度の計測値の変化率に着目することにより適切な添加量が算出できるようになる。
【００６５】
例えば、電気伝導度の計測値が所定の閾値以下になったときに、その直前の複数回のサンプリング値の傾きが急激であれば菌体の数が多いと判断でき、その直前の複数回のサンプリング値の傾きが緩やかであれば菌体の数が少ないと判断できるので、それに見合った量の添加量に設定すればよい。
【００６６】
上述した実施形態では、凝縮排水が、有機性固形廃棄物を反応缶で水熱反応させたときに生じる排蒸気を復水した凝縮排水である場合を説明したが、本発明は、有機化合物を熱処理して生じた凝縮排水に広く適用できる。
【００６７】
被処理水に添加する金属イオンは、カリウムイオンやナトリウムイオンに限定されるものではなく、他の金属イオンも適宜選択できる。さらに、炭酸イオンも炭酸水素ナトリウムイオンに限るものではなく、菌体合成に必要な炭素源として二酸化炭素を供給可能な塩であれば適宜選択できる。
【００６８】
また、金属イオンや炭酸イオンに替えて、或は金属イオンや炭酸イオンとともに、生活排水または有機性固形廃棄物から発生した有機性廃水を添加してもよい。生活排水や、有機性固形廃棄物から発生した有機性廃水、具体的には生ゴミ等のゴミ汁には、本来的に金属イオンや炭酸イオンが豊富に含まれているため、これらを添加すれば、対価が必要な金属イオンや炭酸イオンの添加量を低減することができ、或は不要になる。
【００６９】
以上、説明した通り、本発明による排水処理方法は、有機化合物を熱処理して生じた凝縮排水を被処理水として生物処理槽に流入させて、生物処理槽内の被処理水に金属イオン及び炭酸イオンを添加して浄化処理するように構成され、生物処理槽内の被処理水の電気伝導度を計測し、電気伝導度の計測値が所定の閾値以下になると、被処理水に金属イオン及び炭酸イオンを含む塩または溶液を添加するように構成されている。
【００７０】
また、生物処理槽内の被処理水のイオン濃度、好ましくは電気伝導度を計測し、イオン濃度の計測値の変化率に基づいて、被処理水に添加する金属イオン及び炭酸イオンの添加量を設定することが好ましく、被処理水に添加する金属イオン及び炭酸イオンの他に、さらに生活排水または有機性固形廃棄物から発生した有機性廃水を添加することが好ましい。
【００７１】
上述した実施形態では、金属イオン及び炭酸イオンを含む塩または溶液を添加する対象となる生物処理槽が膜分離装置を備えた好気槽である構成を説明したが、膜分離装置を備えていない好気槽も対象となる。また、上述した流量調整槽、嫌気槽、膜分離槽を備えた排水処理装置に限らず、少なくとも好気槽を備えた排水処理装置であれば、他に無酸素槽や沈殿槽等を備えた排水処理装置であっても本発明を適用することができる。
【００７２】
上述した実施形態は本発明の一態様であり、該記載により本発明が限定されるものではなく、各部の具体的構成や制御態様は本発明の作用効果が奏される範囲で適宜変更設計可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００７３】
１：排水処理装置
２：流量調整槽
３：嫌気槽
４：膜分離槽
５：処理水槽
６：膜分離装置
９：添加機構
１０：計測機構
１１：制御装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生物処理槽に流入した被処理水を槽内の微生物で浄化処理する排水処理方法、及び排水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
生物学的に排水中の窒素を除去する排水処理方法として、排水中のアンモニアを好気条件下で亜硝酸まで酸化するアンモニア酸化細菌と亜硝酸を硝酸まで酸化する亜硝酸酸化細菌を利用した硝化と、嫌気条件下で硝酸を窒素ガスまで還元する脱窒細菌を利用した脱窒を組み合わせた方法が知られている。
【０００３】
硝化を担うアンモニア酸化細菌と亜硝酸酸化細菌は、硝化細菌と呼ばれ、菌体合成に必要な炭素源として二酸化炭素のみを利用することができる独立栄養細菌である。また、硝化細菌、脱窒細菌を含め微生物は、恒常性を保つため細胞内外の浸透圧を調節する必要があり、それにはナトリウム、カリウムなどの無機イオンが利用される。
【０００４】
特許文献１は、脱窒細菌で脱窒処理する脱窒槽と、硝化細菌でアンモニアを酸化する硝化槽を備え、流量調整槽に流入した被処理水を脱窒槽を経由して硝化槽に導き、硝化槽で硝化された被処理水の一部を脱窒槽に戻すとともに、硝化槽に浸漬配置された膜ろ過装置で被処理水をろ過する膜分離活性汚泥法が開示されている。また、膜ろ過装置を用いずに硝化槽で硝化された被処理水を最終沈殿槽で沈殿して上澄を放流する活性汚泥法も広く知られている。
【０００５】
一方、特許文献２には、紙、プラスチック、生ごみ、可燃ごみ、剪定枝、建設廃木材等の一般廃棄物や家畜ふん尿、敷ワラ含家畜糞および下水処理汚泥を含む有機性廃棄物を熱変性処理する有機性廃棄物処理システムが開示されている。
【０００６】
当該有機性廃棄物処理システムは、有機性廃棄物を投入した反応缶に高温の水蒸気を供給して、有機性固形廃棄物を高温高圧下で水熱反応により熱変性処理して、蒸気間接加熱等により乾燥粉末化させた固形燃料を生成するシステムである。
【０００７】
反応缶から排気ガスとともに排出される排蒸気を復水した凝縮排水には、ＢＯＤが１００００ｍｇ／ｌ、全窒素量が２００ｍｇ／ｌ程度含まれているため、河川放流するためには、基準を満たすように浄化処理する必要がある。
【０００８】
このような凝縮排水に限らず、有機化合物を熱処理して生じたＢＯＤや窒素分が含まれている凝縮排水を河川放流し、或は再利用するために一定の浄化処理を行なう必要があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−８１９７３号公報
【特許文献２】特開２０１０−４２３４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、有機化合物を熱処理して生じた凝縮排水を、例えば膜分離活性汚泥法等を用いて浄化処理することが試みられている。
【００１１】
しかし、溶存酸素濃度、ｐＨ、温度等を硝化に適した条件に整えて浄化処理を開始したところ、暫くすると硝化槽での硝化処理能力が大きく低下してアンモニアの酸化能が大きく低下する傾向が見られることが明らかになった。
【００１２】
本発明の目的は、上述した問題点に鑑み、有機化合物を熱処理して生じた凝縮排水を適切に浄化することができる排水処理方法、及び排水処理装置を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述の目的を達成するため、本発明による排水処理方法の第一特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項１に記載した通り、生物処理槽に流入した被処理水を槽内の微生物で浄化処理する排水処理方法であって、有機化合物を熱処理して生じた凝縮排水を被処理水として前記生物処理槽に流入させて、前記生物処理槽内の被処理水に金属イオン及び炭酸イオンを含む塩または溶液を添加して浄化処理する点にある。
【００１４】
硝化細菌や脱窒細菌を含めた微生物は、恒常性を保つため細胞内外の浸透圧を調節する必要があり、そのためにナトリウム、カリウムなどの無機イオンが利用されている。一般に生物学的脱窒が広く行われているし尿処理や下水処理などでは、その排水中に二酸化炭素が溶解し炭酸水素イオンとして多量に存在し、またナトリウムやカリウムも十分量存在するため、継続的に生物処理が行なわれる。
【００１５】
しかし、成分分析の結果、有機化合物を熱処理して生じた凝縮排水には、窒素除去しなければならない程度のアンモニアが存在するも、ナトリウム、カリウム等の金属イオンが殆ど含まれておらず、また二酸化炭素も殆ど存在しないことが分かった。硝化細菌は、菌体合成に必要な炭素源として二酸化炭素のみを利用することができる独立栄養細菌であるため、二酸化炭素濃度が低い凝縮排水中で菌体合成ができないばかりでなく、無機イオン濃度が低いために細胞内外の浸透圧を調節することができず、硝化細菌の菌数が減少し、或は活性が大きく低下するのが原因と推測される。
【００１６】
そこで、生物処理槽内の被処理水に金属イオン及び炭酸イオンを含む塩または溶液を添加すると、アンモニア濃度の顕著な低下が確認され、菌体合成が活発に行なわれ、或は活性が高まることが確認され、有機化合物を熱処理して生じた凝縮排水であっても、安定的且つ適正に生物学的に浄化処理が行なわれるようになった。
【００１７】
同第二の特徴構成は、同請求項２に記載した通り、上述の第一の特徴構成に加えて、前記生物処理槽内の被処理水の金属イオン及び炭酸イオンのイオン濃度を計測し、当該イオン濃度の計測値が所定の閾値以下になると、被処理水に金属イオン及び炭酸イオンを添加する点にある。
【００１８】
凝縮排水に金属イオン及び炭酸イオンを含む塩または溶液を添加する必要性の有無を判定するために、凝縮排水の金属イオン及び炭酸イオンのイオン濃度を計測すれば、適正にその判定を行なうことができる。イオン濃度を計測するに含まれるナトリウムやカリウム等の金属イオン濃度及び炭酸イオンのイオン濃度を計測するためのイオン濃度センサを用いればよい。本願発明者が鋭意試験研究を行なった結果、凝縮排水の電気伝導度とこれらの菌体合成に必要な量のイオン濃度との間に明らかな相関が見られることも確認された。即ち、凝縮排水の金属イオン及び炭酸イオンのイオン濃度を電気伝導度計で計測することができる。そして、このような凝縮排水の電気伝導度を計測するためのセンサは、安価に入手可能である。
【００１９】
従って、電気伝導度の計測値が所定の閾値以下になると、被処理水に金属イオン及び炭酸イオンを添加すれば、無駄なく適切に生物学的に浄化処理が行なわれるようになる。
【００２０】
同第三の特徴構成は、同請求項３に記載した通り、上述の第二の特徴構成に加えて、前記生物処理槽内の被処理水の金属イオン及び炭酸イオンのイオン濃度を計測し、当該イオン濃度の計測値の変化率に基づいて、被処理水に添加する金属イオン及び炭酸イオンの添加量を設定する点にある。
【００２１】
第二の特徴構成によれば、生物処理槽内の被処理水のイオン濃度を計測することによって、被処理水に金属イオン及び炭酸イオンを添加すべき時期の判定が可能になる。その際に、イオン濃度の計測値の変化率に着目することにより適切な添加量が算出できるようになる。例えば、イオン濃度の計測値が所定の閾値以下になったときに、その直前の複数回のサンプリング値の傾きが急激であれば菌体の数が多いと判断でき、その直前の複数回のサンプリング値の傾きが緩やかであれば菌体の数が少ないと判断できるので、それに見合った量の添加量に設定すればよい。
【００２２】
同第四の特徴構成は、同請求項４に記載した通り、上述の第一から第三の何れかの特徴構成に加えて、前記凝縮排水が、有機性廃棄物を反応缶で水熱反応させたときに生じる排蒸気を復水した凝縮排水である点にある。
【００２３】
有機性廃棄物が反応缶で加水分解されて粉末燃料に変性する際に、有機性固形廃棄物からアンモニアやアルコール等の低分子量の有機物が気化して水蒸気とともに排ガスとして排出されるが、カリウム等の金属イオンは容易に気化せずに粉末燃料側に残存するため、そのような排ガスを凝縮した復水には、ナトリウムやカリウム等の金属イオン濃度や、炭酸イオンが少なくなる。炭酸イオンが少なくなるのは、水熱反応で有機酸ができて酸性になり、炭酸イオンが二酸化炭素として気化するためである。つまり、本願発明は、有機性廃棄物を反応缶で水熱反応させたときに生じる排蒸気を復水した凝縮排水の浄化処理に好適となる。
【００２４】
同第五の特徴構成は、同請求項５に記載した通り、上述の第四の特徴構成に加えて、被処理水に、さらに生活排水または前記有機性廃棄物から発生した有機性廃水を添加する点にある。
【００２５】
生活排水や、有機性廃棄物から発生した有機性廃水、具体的には生ゴミ等のゴミ汁には、本来的に金属イオンや炭酸イオンが豊富に含まれているため、これらを添加すれば、対価が必要な金属イオンや炭酸イオンの添加が不要になる。
【００２６】
本発明による排水処理装置の第一特徴構成は、生物処理槽に流入した被処理水を槽内の微生物で浄化処理する排水処理装置であって、有機化合物を熱処理して生じた凝縮排水を被処理水として流入させる生物処理槽と、前記生物処理槽内の被処理水に金属イオン及び炭酸イオンを含む塩または溶液を添加する添加機構を備えている点にある。
【００２７】
同第二の特徴構成は、同請求項７に記載した通り、上述の第一の特徴構成に加えて、前記生物処理槽内の被処理水の金属イオン及び炭酸イオンのイオン濃度を計測する計測機構と、前記計測機構による計測値に基づいて前記添加機構が作動する点にある。
【００２８】
同第三の特徴構成は、同請求項８に記載した通り、上述の第二の特徴構成に加えて、前記添加機構は、前記計測機構による計測値の変化率に基づいて、被処理水に添加する金属イオン及び炭酸イオンを含む塩または溶液の添加量を設定する点にある。
【００２９】
同第四の特徴構成は、同請求項９に記載した通り、上述の第一から第三の何れかの特徴構成に加えて、前記凝縮排水が、有機性廃棄物を反応缶で水熱反応させたときに生じる排蒸気を復水した凝縮排水である点にある。
【発明の効果】
【００３０】
以上説明した通り、本発明によれば、有機化合物を熱処理して生じた凝縮排水を適切に浄化することができる排水処理方法、及び排水処理装置を提供することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】有機性廃棄物処理システムの説明図
【図２】排水処理装置の説明図
【図３】実験結果を示し、排水処理装置の好気槽での電気伝導率とアンモニア濃度の特性図
【図４】実験に用いた無機塩の組成を示す説明図
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明による排水処理方法、及び排水処理装置を説明する。
図１には、有機性廃棄物を熱変性処理する有機性廃棄物処理システム３０が示されている。有機性廃棄物には、紙、プラスチック、生ごみ、可燃ごみ、剪定枝、建設廃木材等の一般廃棄物や家畜ふん尿、敷ワラ含家畜糞および下水処理汚泥が含まれる。
【００３３】
有機性廃棄物処理システム３０は、反応容器３１と、ボイラ３２と、コンデンサー３５等を備えている。反応容器３１は、外套容器と外套容器の内部に格納した反応容器の二重構造で、有機性固形廃棄物である生ごみ、プラスチック等の有機性廃棄物が原料として投入口４１から反応容器内に投入され、ボイラ３２で生成された飽和蒸気が第１蒸気供給口から反応容器に供給される。
【００３４】
反応容器の内部ではモータで回転駆動する攪拌羽根によって、原料が高温高圧下で攪拌される。反応容器の内部では、常温〜２３５℃、常圧〜３ＭＰａ、昇温昇圧時間１〜３時間の運転条件下で、水熱反応により有機性廃棄物が熱変性処理され、蒸気間接加熱等により乾燥粉末化される。
【００３５】
このとき、第２蒸気供給口から外套容器に供給される飽和水蒸気により反応容器が所定温度以上に保たれる。つまり、反応容器３１では、ボイラ３２から供給される飽和水蒸気により、廃棄物３３が水熱反応で分解、乾燥され、無害化された処理物３４が粉末燃料として排出される。
【００３６】
コンデンサー３５から出る排ガスは真空ポンプ３７ａおよび集合ファン３７ｂを経て活性吸着炭脱臭装置３８で処理される。コンデンサー３５とクーリングタワー３９との間で冷却水が循環される。反応容器３１から排出された湿り蒸気はコンデンサー３５に供給され、コンデンサー３５で復水された凝縮排水として、本発明による排水処理装置で浄化処理される。
【００３７】
図２には、本発明による排水処理装置１が示されている。排水処理装置１は、流量調整槽２と、主に脱窒細菌が充填された嫌気槽３と、主に硝化細菌が充填された好気槽としての膜分離槽４と、膜分離槽４に浸漬配置され槽内の被処理液から透過液を得る膜分離装置６と、処理水槽５を備えている。
【００３８】
原水である凝縮排水の流入量が変動する場合であっても、ポンプやバルブ等の流量調整機構２ａによって、流量調整槽２からは一定流量の被処理液が嫌気槽３に安定供給されるように構成されている。
【００３９】
膜分離装置６は、複数の分離膜と、分離膜の下方に設置された散気装置７を備えている。複数の分離膜は各膜面が縦姿勢となるように一定間隔を隔てて配列されている。各分離膜には集液管を介してろ過ポンプ８が接続され、ろ過ポンプ８による差圧で膜分離槽４内の被処理液が分離膜を透過して処理水槽５に送られる。
【００４０】
膜分離槽４では、被処理水に含まれるアンモニアを好気条件下で亜硝酸まで酸化するアンモニア酸化細菌と亜硝酸を硝酸まで酸化する亜硝酸酸化細菌を利用した硝化処理が行なわれ、嫌気槽３では、嫌気条件下で硝酸を窒素ガスまで還元する脱窒細菌を利用した脱窒処理が行なわれる。そのため、膜分離槽４で硝化処理が行なわれた被処理水の一部が嫌気槽３に返送される。
【００４１】
散気装置７は複数の散気孔が形成された散気管と、散気管に空気等を供給するブロワやコンプレッサなどの給気源を備えている。なお、散気装置７やろ過ポンプ８は、コンピュータが組み込まれた制御装置１１により夫々制御されている。
【００４２】
さらに、膜分離槽４には、被処理水に金属イオン及び炭酸イオンを含む塩また波溶液を添加する添加機構９と、槽内の電気伝導度を計測する計測機構１０が設置され、それぞれの信号線が制御装置１１に接続されている。尚、槽内の金属イオン及び炭酸イオンのイオン濃度を計測できる装置であれば、電気伝導度計以外にイオン濃度計を用いることも可能である。
【００４３】
添加機構９は、金属イオン及び炭酸イオンとして、炭酸水素ナトリウム、塩化カリウム、塩化ナトリウムが添加された水溶液を充填したタンクとその下部に水溶液を定量的に供給可能な溶液供給機構を備えている。尚、金属イオン及び炭酸イオンの具体例は例示であり、これらに限定されるものではないが、コストが低いものが好適である。
【００４４】
粉末状の炭酸水素ナトリウム、塩化カリウム、塩化ナトリウムを用いる場合には、添加機構９としてそれらを充填したホッパとその下部にスクリュウ搬送機構を備えた切り出し装置を備えればよい。
【００４５】
制御装置１１は、電気伝導度の計測値が予め記憶部に記憶された所定の閾値以下になったと判定すると、添加機構９のスクリュウ搬送機構を作動させて被処理水に一定量の金属イオン及び炭酸イオンを添加するように制御する。
【００４６】
制御装置１１が、電気伝導度の計測値を一定時間間隔で計測して記憶部に記憶し、計測値が予め記憶部に記憶された所定の閾値以下になったときに、直近の所定時間内の計測値の変化率に基づいて、被処理水に添加する金属イオン及び炭酸イオンの添加量を設定するように制御することが好ましい。スクリュウ搬送機構の作動時間を調整することによって添加量が調整される。
【００４７】
例えば、電気伝導度の計測値が所定の閾値以下になったときに、その直前の複数回のサンプリング値の傾きが急激であれば菌体の数が多いと判断でき、その直前の複数回のサンプリング値の傾きが緩やかであれば菌体の数が少ないと判断できるので、それに見合った量の添加量に設定すればよい。
【００４８】
計測値の変化率と添加量は、予め実験等で得ることができ、そのデータを制御装置１１の記憶部に記憶しておけばよい。
【００４９】
図３には、図１に示した有機性廃棄物処理システム３０で発生した凝縮排水を図２に示した排水処理装置１で浄化処理した実験で、好気槽としての膜分離槽４での状態変動の結果が示されている。尚、電気伝導度の測定に、メトラートレド株式会社製のMC126 CONDUCTIVITY Meterを使用し、アンモニアの測定に、ＨＡＣＨ社製のDR890colorimeterを使用してSalicylate Methodにより測定した。
【００５０】
当該凝縮排水は、カリウムイオンが０．１〜０．９６ｍｇ／Ｌ、ナトリウムイオン濃度が１．４〜４．８ｍｇ／Ｌ、炭酸イオン及び炭酸水素イオンが１ｍｇ／Ｌ未満であった。これに対して、有機性廃棄物処理システム３０で処理対象となる一部のし尿は、カリウムイオンが４００ｍｇ／Ｌ、ナトリウムイオン濃度が９７５ｍｇ／Ｌ、炭酸イオンが１ｍｇ／Ｌ未満、炭酸水素イオンが４８８ｍｇ／Ｌ未満であり、凝縮排水の金属イオン濃度及び炭酸水素イオン濃度は極めて低い状態であった。
【００５１】
図３は、横軸に実験を開始して以降の経過日数をとり、縦軸にアンモニア濃度と電気伝導度をとったグラフであり、黒丸は電気伝導度、白三角はアンモニア濃度を示している。
【００５２】
実験開始時から３５日目まで１日当り２５ｍｌの無機塩Ａを添加し、３６日目から４８日目まで１日当り１００ｍｌの無機塩Ｂを添加し、４９日目から５４日目まで無機塩を添加せずに、さらに、５５日目から６３日目まで１日当り１００ｍｌの無機塩Ｃを添加し、６４日目から７１日目まで１日当り２００ｍｌの無機塩Ｄを添加し、７２日目から以降は１日当り２００ｍｌの無機塩Ｅを添加した。
【００５３】
図４には、無機塩Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの各成分が示されている。無機塩Ａはアルカリ金属、アルカリ土類金属等の金属イオンと、炭酸イオンを含む高価な一般試薬である。無機塩Ｂは無機塩Ａと組成が同じであるが塩化カリウム、塩化ナトリウム、炭酸水素ナトリウムの含有量が大幅に増量している。
【００５４】
無機塩Ｃは塩化カリウム、塩化ナトリウムのみの組成であり、無機塩Ｄは炭酸水素ナトリウムのみの組成であり、無機塩Ｅは炭酸水素ナトリウム、塩化カリウム、塩化ナトリウムのみの組成である。
【００５５】
図３から以下のことが判った。ます、無機塩Ａを添加する場合には、次第に電気伝導度が低下して、アンモニア濃度が上昇することから、硝化菌の活性が低下し、或は菌数が減少することが判明した。
【００５６】
そこで、炭酸塩とナトリウム塩とカリウム塩を増量した無機塩Ｂを添加すると、電気伝導度が上昇するに連れてアンモニア濃度が低下したため、硝化処理に必要な助剤としてナトリウム塩とカリウム塩と炭酸塩の何れかが必須であると判定できた。
【００５７】
次に、ナトリウム塩とカリウム塩のみの無機塩Ｃを添加すると、電気伝導度が上昇するとともにアンモニア濃度も上昇するため、硝化処理には炭酸塩が必須であることが判明した。その次に、炭酸塩のみの無機塩Ｄを添加すると、次第に電気伝導度が低下し、アンモニア濃度の低下傾向も見られなかったことから、硝化処理にはナトリウム塩やカリウム塩等の金属塩が必須であることも判明した。
【００５８】
以後、炭酸水素ナトリウム、塩化カリウム、塩化ナトリウムのみの組成である無機塩Ｅを添加したところ、定性的にアンモニア濃度が低下し、電気伝導度が略一定に保たれることが判明した。
【００５９】
このことから、菌体合成に必要な炭素源として二酸化炭素のみを利用することができる独立栄養細菌である硝化細菌は、二酸化炭素濃度が低い凝縮排水中で菌体合成ができないばかりでなく、金属イオン濃度が低いと細胞内外の浸透圧を調節することができずに、菌数が減少し、或は活性が大きく低下すると推測される。
【００６０】
しかし、被処理水に金属イオン及び炭酸イオンを添加すると、アンモニア濃度の顕著な低下が確認され、菌体合成が活発に行なわれ、或は活性が高まることが確認され、有機化合物を熱処理して生じた凝縮排水であっても、安定的且つ適正に生物学的に浄化処理が行なわれるようになることが判明した。
【００６１】
尚、好気槽に添加された無機塩は、硝化処理が行なわれた被処理水の一部とともに嫌気槽に返送される際に、嫌気槽にも間接的に添加される。
【００６２】
このような実験を通して、生物処理槽（好気槽）内の被処理水の電気伝導度を計測し、電気伝導度の計測値が所定の閾値以下になると、被処理水に金属イオン及び炭酸イオンを添加するように構成すれば、適切に生物学的に浄化処理が行なわれるようになる。閾値の具体的な数値は特に制限されるものではなく、被処理水の特性に応じて適宜設定すればよい。上述の実験では、電気伝導度が４００μｓ程度の値を閾値とすることが好ましい。
【００６３】
上述の実験で原水に含まれるＢＯＤと好気槽内の被処理水のＢＯＤを対比すると、初日で９７００ｍｇ／Ｌ，３ｍｇ／Ｌ、２９日目で８１００ｍｇ／Ｌ，４ｍｇ／Ｌ、８４日目で７２００ｍｇ／Ｌ，１３ｍｇ／Ｌであり、その間、好気槽内の被処理水のＢＯＤは３〜１３ｍｇ／Ｌに維持されていることが判明し、嫌気槽３でＢＯＤは適切に処理されていることから、嫌気槽内の脱窒菌の金属イオン及び炭酸イオンの添加の影響はそれほど無い。
【００６４】
生物処理槽（好気槽）内の被処理水の電気伝導度の計測値の変化率に基づいて、被処理水に添加する金属イオン及び炭酸イオンの添加量を設定することが好ましく、電気伝導度の計測値の変化率に着目することにより適切な添加量が算出できるようになる。
【００６５】
例えば、電気伝導度の計測値が所定の閾値以下になったときに、その直前の複数回のサンプリング値の傾きが急激であれば菌体の数が多いと判断でき、その直前の複数回のサンプリング値の傾きが緩やかであれば菌体の数が少ないと判断できるので、それに見合った量の添加量に設定すればよい。
【００６６】
上述した実施形態では、凝縮排水が、有機性固形廃棄物を反応缶で水熱反応させたときに生じる排蒸気を復水した凝縮排水である場合を説明したが、本発明は、有機化合物を熱処理して生じた凝縮排水に広く適用できる。
【００６７】
被処理水に添加する金属イオンは、カリウムイオンやナトリウムイオンに限定されるものではなく、他の金属イオンも適宜選択できる。さらに、炭酸イオンも炭酸水素ナトリウムイオンに限るものではなく、菌体合成に必要な炭素源として二酸化炭素を供給可能な塩であれば適宜選択できる。
【００６８】
また、金属イオンや炭酸イオンに替えて、或は金属イオンや炭酸イオンとともに、生活排水または有機性固形廃棄物から発生した有機性廃水を添加してもよい。生活排水や、有機性固形廃棄物から発生した有機性廃水、具体的には生ゴミ等のゴミ汁には、本来的に金属イオンや炭酸イオンが豊富に含まれているため、これらを添加すれば、対価が必要な金属イオンや炭酸イオンの添加量を低減することができ、或は不要になる。
【００６９】
以上、説明した通り、本発明による排水処理方法は、有機化合物を熱処理して生じた凝縮排水を被処理水として生物処理槽に流入させて、生物処理槽内の被処理水に金属イオン及び炭酸イオンを添加して浄化処理するように構成され、生物処理槽内の被処理水の電気伝導度を計測し、電気伝導度の計測値が所定の閾値以下になると、被処理水に金属イオン及び炭酸イオンを含む塩または溶液を添加するように構成されている。
【００７０】
また、生物処理槽内の被処理水のイオン濃度、好ましくは電気伝導度を計測し、イオン濃度の計測値の変化率に基づいて、被処理水に添加する金属イオン及び炭酸イオンの添加量を設定することが好ましく、被処理水に添加する金属イオン及び炭酸イオンの他に、さらに生活排水または有機性固形廃棄物から発生した有機性廃水を添加することが好ましい。
【００７１】
上述した実施形態では、金属イオン及び炭酸イオンを含む塩または溶液を添加する対象となる生物処理槽が膜分離装置を備えた好気槽である構成を説明したが、膜分離装置を備えていない好気槽も対象となる。また、上述した流量調整槽、嫌気槽、膜分離槽を備えた排水処理装置に限らず、少なくとも好気槽を備えた排水処理装置であれば、他に無酸素槽や沈殿槽等を備えた排水処理装置であっても本発明を適用することができる。
【００７２】
上述した実施形態は本発明の一態様であり、該記載により本発明が限定されるものではなく、各部の具体的構成や制御態様は本発明の作用効果が奏される範囲で適宜変更設計可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００７３】
１：排水処理装置
２：流量調整槽
３：嫌気槽
４：膜分離槽
５：処理水槽
６：膜分離装置
９：添加機構
１０：計測機構
１１：制御装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生物処理槽に流入した被処理水を槽内の微生物で浄化処理する排水処理方法であって、
有機化合物を熱処理して生じた凝縮排水を被処理水として前記生物処理槽に流入させて、前記生物処理槽内の被処理水に金属イオン及び炭酸イオンを含む塩または溶液を添加して浄化処理する排水処理方法。
【請求項２】
前記生物処理槽内の被処理水の金属イオン及び炭酸イオンのイオン濃度を計測し、当該イオン濃度の計測値が所定の閾値以下になると、被処理水に金属イオン及び炭酸イオンを添加する請求項１記載の排水処理方法。
【請求項３】
前記生物処理槽内の被処理水の金属イオン及び炭酸イオンのイオン濃度を計測し、当該イオン濃度の計測値の変化率に基づいて、被処理水に添加する金属イオン及び炭酸イオンの添加量を設定する請求項２記載の排水処理方法。
【請求項４】
前記凝縮排水が、有機性廃棄物を反応缶で水熱反応させたときに生じる排蒸気を復水した凝縮排水である請求項１から３の何れかに記載の排水処理方法。
【請求項５】
被処理水に、さらに生活排水または前記有機性廃棄物から発生した有機性廃水を添加する請求項４記載の排水処理方法。
【請求項６】
生物処理槽に流入した被処理水を槽内の微生物で浄化処理する排水処理装置であって、
有機化合物を熱処理して生じた凝縮排水を被処理水として流入させる生物処理槽と、前記生物処理槽内の被処理水に金属イオン及び炭酸イオンを含む塩または溶液を添加する添加機構を備えている排水処理装置。
【請求項７】
前記生物処理槽内の被処理水の金属イオン及び炭酸イオンのイオン濃度を計測する計測機構と、前記計測機構による計測値に基づいて前記添加機構が作動する請求項６記載の排水処理装置。
【請求項８】
前記添加機構は、前記計測機構による計測値の変化率に基づいて、被処理水に添加する金属イオン及び炭酸イオン含む塩または溶液の添加量を設定する請求項７記載の排水処理装置。
【請求項９】
前記凝縮排水が、有機性廃棄物を反応缶で水熱反応させたときに生じる排蒸気を復水した凝縮排水である請求項６から８の何れかに記載の排水処理装置。
【請求項１】
生物処理槽に流入した被処理水を槽内の微生物で浄化処理する排水処理方法であって、
有機化合物を熱処理して生じた凝縮排水を被処理水として前記生物処理槽に流入させて、前記生物処理槽内の被処理水に金属イオン及び炭酸イオンを含む塩または溶液を添加して浄化処理する排水処理方法。
【請求項２】
前記生物処理槽内の被処理水の金属イオン及び炭酸イオンのイオン濃度を計測し、当該イオン濃度の計測値が所定の閾値以下になると、被処理水に金属イオン及び炭酸イオンを添加する請求項１記載の排水処理方法。
【請求項３】
前記生物処理槽内の被処理水の金属イオン及び炭酸イオンのイオン濃度を計測し、当該イオン濃度の計測値の変化率に基づいて、被処理水に添加する金属イオン及び炭酸イオンの添加量を設定する請求項２記載の排水処理方法。
【請求項４】
前記凝縮排水が、有機性廃棄物を反応缶で水熱反応させたときに生じる排蒸気を復水した凝縮排水である請求項１から３の何れかに記載の排水処理方法。
【請求項５】
被処理水に、さらに生活排水または前記有機性廃棄物から発生した有機性廃水を添加する請求項４記載の排水処理方法。
【請求項６】
生物処理槽に流入した被処理水を槽内の微生物で浄化処理する排水処理装置であって、
有機化合物を熱処理して生じた凝縮排水を被処理水として流入させる生物処理槽と、前記生物処理槽内の被処理水に金属イオン及び炭酸イオンを含む塩または溶液を添加する添加機構を備えている排水処理装置。
【請求項７】
前記生物処理槽内の被処理水の金属イオン及び炭酸イオンのイオン濃度を計測する計測機構と、前記計測機構による計測値に基づいて前記添加機構が作動する請求項６記載の排水処理装置。
【請求項８】
前記添加機構は、前記計測機構による計測値の変化率に基づいて、被処理水に添加する金属イオン及び炭酸イオン含む塩または溶液の添加量を設定する請求項７記載の排水処理装置。
【請求項９】
前記凝縮排水が、有機性廃棄物を反応缶で水熱反応させたときに生じる排蒸気を復水した凝縮排水である請求項６から８の何れかに記載の排水処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−２０６０１７（Ｐ２０１２−２０６０１７Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７３７２８（Ｐ２０１１−７３７２８）
【出願日】平成２３年３月２９日（２０１１．３．２９）
【出願人】（５９５０１１２３８）クボタ環境サ−ビス株式会社 (19)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２９日（２０１１．３．２９）
【出願人】（５９５０１１２３８）クボタ環境サ−ビス株式会社 (19)
【Ｆターム（参考）】
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