JP2012187543A - 嫌気処理装置及び嫌気処理方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 有機物含有廃水から有機物をより一層効率良く除去し得る嫌気処理装置を提供することにある。
【解決手段】 グラニュールを有し且つ該グラニュールによって有機物含有廃水が嫌気処理されることにより嫌気処理水を得る反応槽が備えられてなり、該反応槽の水面側から嫌気処理水が流出されることにより、嫌気処理水が該反応槽外に排出されるように構成されてなる嫌気処理装置であって、
該反応槽外に排出された嫌気処理水を気密に加圧状態にして、該反応槽外に排出された嫌気処理水に含まれるグラニュールを加圧し、加圧状態にされた嫌気処理水から、沈降分離により、グラニュールの含有率が該嫌気処理水よりも少ない分離処理水、及びグラニュールの含有率が該嫌気処理水よりも多い濃縮水を得るように構成された濃縮水生成装置が備えられ、
該濃縮水が前記反応槽に返送されるように構成されてなることを特徴とする嫌気処理装置を提供する。
【選択図】 図１
【解決手段】 グラニュールを有し且つ該グラニュールによって有機物含有廃水が嫌気処理されることにより嫌気処理水を得る反応槽が備えられてなり、該反応槽の水面側から嫌気処理水が流出されることにより、嫌気処理水が該反応槽外に排出されるように構成されてなる嫌気処理装置であって、
該反応槽外に排出された嫌気処理水を気密に加圧状態にして、該反応槽外に排出された嫌気処理水に含まれるグラニュールを加圧し、加圧状態にされた嫌気処理水から、沈降分離により、グラニュールの含有率が該嫌気処理水よりも少ない分離処理水、及びグラニュールの含有率が該嫌気処理水よりも多い濃縮水を得るように構成された濃縮水生成装置が備えられ、
該濃縮水が前記反応槽に返送されるように構成されてなることを特徴とする嫌気処理装置を提供する。
【選択図】 図１
Description
本発明は、嫌気処理装置及び嫌気処理方法に関し、例えば、有機物含有廃水をグラニュールによって嫌気処理する嫌気処理装置及び嫌気処理方法に関する。
従来、有機物含有廃水（例えば、し尿廃水、下水、工場廃水（食品工場、化学工場、電子産業工場、パルプ工場等の工場からの廃水）等）の浄化処理においては、嫌気処理装置が用いられており、この嫌気処理装置は、嫌気性微生物（例えば、酸生成菌、メタン生成菌等）を含有するグラニュール状の汚泥（「菌体グラニュール」や「グラニュール」ともいう。）を有し且つ該グラニュールによって有機物含有廃水が嫌気処理されることにより嫌気処理水を得る反応槽が備えられてなり、該反応槽の水面側から嫌気処理水が流出されることにより、嫌気処理水が該反応槽外に排出されるように構成されてなる。
このような嫌気処理においては、例えば、有機物含有廃水中の有機物（例えば、たんぱく質や多糖類等）が、加水分解による低分子化および酸生成菌による有機酸（例えば、酢酸等）の生成を経て、さらにメタン生成菌によりガス（例えば、メタンガス、炭酸ガス等）に分解されることで、有機物含有廃水から有機物が除去される。
このような嫌気処理においては、例えば、有機物含有廃水中の有機物（例えば、たんぱく質や多糖類等）が、加水分解による低分子化および酸生成菌による有機酸（例えば、酢酸等）の生成を経て、さらにメタン生成菌によりガス（例えば、メタンガス、炭酸ガス等）に分解されることで、有機物含有廃水から有機物が除去される。
しかるに、このような嫌気処理装置においては、生成したガスが、グラニュールの内部に溜まったり、又はグラニュール表面に付着することにより、グラニュールが反応槽の水面まで浮上してしまう場合がある。その結果、嫌気処理水とともにグラニュールが反応槽外へ排出され、反応槽内のグラニュールが減少し、有機物の除去能力が低下するという問題がある。
斯かる観点から、破砕装置を用いて、浮上したグラニュールを破砕する嫌気処理装置が提案されている（例えば、特許文献１〜４）。
この嫌気処理装置は、浮上したグラニュールからこのグラニュールの外部へガスを排出することができるため、グラニュールが沈降しやすくなり、グラニュールの流出が抑制されるという利点がある。
この嫌気処理装置は、浮上したグラニュールからこのグラニュールの外部へガスを排出することができるため、グラニュールが沈降しやすくなり、グラニュールの流出が抑制されるという利点がある。
しかしながら、特許文献１〜４の嫌気処理装置は、グラニュールが過度に破砕されて細粒化されるという問題がある。
そして、グラニュールが細粒化されると、投影面積当たりの重量が小さくなって、グラニュールの沈降性が低下する。また、グラニュールが細粒化されると、破砕により球面形状であったグラニュールの形状が崩れて水の抵抗が増大することから、グラニュールの沈降性が低下する。さらに、グラニュールが細粒化されると、単位重量当たりの表面積が高まるため、嫌気処理により生成された気泡がグラニュール表面に付着する確率が高まる。その結果、グラニュールがかえって浮上しやすくなり、グラニュールが反応槽から流出されやすくなる。
このような問題に対して、細粒化したグラニュールを用いて廃水を生物処理することによって、該グラニュールの粒の大きさをより大きなものにしてグラニュールの沈降性を高めることが考えられるが、これには、時間を要するという問題がある。
従って、特許文献１〜４の嫌気処理装置は、依然として有機物含有廃水から有機物を効率良く除去することができないという問題を有している。
そして、グラニュールが細粒化されると、投影面積当たりの重量が小さくなって、グラニュールの沈降性が低下する。また、グラニュールが細粒化されると、破砕により球面形状であったグラニュールの形状が崩れて水の抵抗が増大することから、グラニュールの沈降性が低下する。さらに、グラニュールが細粒化されると、単位重量当たりの表面積が高まるため、嫌気処理により生成された気泡がグラニュール表面に付着する確率が高まる。その結果、グラニュールがかえって浮上しやすくなり、グラニュールが反応槽から流出されやすくなる。
このような問題に対して、細粒化したグラニュールを用いて廃水を生物処理することによって、該グラニュールの粒の大きさをより大きなものにしてグラニュールの沈降性を高めることが考えられるが、これには、時間を要するという問題がある。
従って、特許文献１〜４の嫌気処理装置は、依然として有機物含有廃水から有機物を効率良く除去することができないという問題を有している。
本発明は、上記問題点及び要望点に鑑み、有機物含有廃水から有機物を効率良く除去し得る嫌気処理装置を提供することを課題とする。
本発明は、グラニュールを有し且つ該グラニュールによって有機物含有廃水が嫌気処理されることにより嫌気処理水を得る反応槽が備えられてなり、該反応槽の水面側から嫌気処理水が流出されることにより、嫌気処理水が該反応槽外に排出されるように構成されてなる嫌気処理装置であって、
該反応槽外に排出された嫌気処理水を気密に加圧状態にして、該反応槽外に排出された嫌気処理水に含まれるグラニュールを加圧し、加圧状態にされた嫌気処理水から、沈降分離により、グラニュールの含有率が該嫌気処理水よりも少ない分離処理水、及びグラニュールの含有率が該嫌気処理水よりも多い濃縮水を得るように構成された濃縮水生成装置が備えられ、
該濃縮水が前記反応槽に返送されるように構成されてなることを特徴とする嫌気処理装置にある。
該反応槽外に排出された嫌気処理水を気密に加圧状態にして、該反応槽外に排出された嫌気処理水に含まれるグラニュールを加圧し、加圧状態にされた嫌気処理水から、沈降分離により、グラニュールの含有率が該嫌気処理水よりも少ない分離処理水、及びグラニュールの含有率が該嫌気処理水よりも多い濃縮水を得るように構成された濃縮水生成装置が備えられ、
該濃縮水が前記反応槽に返送されるように構成されてなることを特徴とする嫌気処理装置にある。
本発明者らは、鋭意研究の結果、グラニュールを含む嫌気処理水を加圧状態にして、該反応槽外に排出された嫌気処理水に含まれるグラニュールを加圧することにより、該嫌気処理水のグラニュールの沈降性が高まることを見出し、この現象を利用した構成を有する本発明を想到するに至った。
即ち、本発明は、該反応槽外に排出された嫌気処理水を気密に加圧状態にして、該反応槽外に排出された嫌気処理水に含まれるグラニュールを加圧し、加圧状態にされた嫌気処理水から、沈降分離により、前記分離処理水、及び前記濃縮水を得るように構成された濃縮水生成装置が備えられ、該濃縮水が前記反応槽に返送されるように構成されてなることにより、グラニュールを前記嫌気処理水から効率よく回収して前記反応槽へ返送することができる。そして、前記反応槽内のグラニュール濃度を高く維持でき、有機物を効率良く除去しうるという利点がある。
なお、ガスを有するグラニュールが含有された嫌気処理水を加圧状態にすることによって、嫌気処理水中のグラニュールの沈降性が高まることは、後述の実施例から明らかである。このような現象が生じる理由は定かではないが、ガスを有するグラニュールが含有された嫌気処理水に圧力がかかることにより、該グラニュールにも圧力がかかり、グラニュール内部のガス及びグラニュール表面に付着したガスが水中に溶解されやすくなり、これらのガスがグラニュールから外れやすくなって、グラニュールの沈降性が高まるものと考えられる。
即ち、本発明は、該反応槽外に排出された嫌気処理水を気密に加圧状態にして、該反応槽外に排出された嫌気処理水に含まれるグラニュールを加圧し、加圧状態にされた嫌気処理水から、沈降分離により、前記分離処理水、及び前記濃縮水を得るように構成された濃縮水生成装置が備えられ、該濃縮水が前記反応槽に返送されるように構成されてなることにより、グラニュールを前記嫌気処理水から効率よく回収して前記反応槽へ返送することができる。そして、前記反応槽内のグラニュール濃度を高く維持でき、有機物を効率良く除去しうるという利点がある。
なお、ガスを有するグラニュールが含有された嫌気処理水を加圧状態にすることによって、嫌気処理水中のグラニュールの沈降性が高まることは、後述の実施例から明らかである。このような現象が生じる理由は定かではないが、ガスを有するグラニュールが含有された嫌気処理水に圧力がかかることにより、該グラニュールにも圧力がかかり、グラニュール内部のガス及びグラニュール表面に付着したガスが水中に溶解されやすくなり、これらのガスがグラニュールから外れやすくなって、グラニュールの沈降性が高まるものと考えられる。
また、本発明に係る嫌気処理装置は、好ましくは、前記濃縮水生成装置が、前記反応槽外に排出された嫌気処理水を重力によって流下する流下配管を備えてなる。
斯かる嫌気処理装置は、前記流下配管内の嫌気処理水に、より上側から流下する流下配管内の嫌気処理水から圧力がかかるため、エネルギー効率良く前記流下配管内の嫌気処理水が加圧されるという利点がある。また、前記嫌気処理水が前記流下配管を流下することにより、ガスを有するグラニュールが水面に浮上するのを抑制でき、より確実に該グラニュールに加圧することが可能となるという利点もある。
また、前記流下配管を有する嫌気処理装置は、好ましくは、前記濃縮水生成装置が、嫌気処理水を収容する収容槽を備え、
前記流下配管が、前記反応槽外に排出された嫌気処理水を重力によって流下して前記収容槽に移送するように構成され、
該流下配管の少なくとも一部が、前記収容槽よりも上位に配され、
前記流下配管が、前記収容槽と気密に連通され、
前記収容槽内の水位よりも前記流下配管内の水位が上位となるように前記流下配管内に前記嫌気処理水が満たされることにより、前記収容槽内の嫌気処理水を加圧状態にするように構成されてなる。
前記流下配管が、前記反応槽外に排出された嫌気処理水を重力によって流下して前記収容槽に移送するように構成され、
該流下配管の少なくとも一部が、前記収容槽よりも上位に配され、
前記流下配管が、前記収容槽と気密に連通され、
前記収容槽内の水位よりも前記流下配管内の水位が上位となるように前記流下配管内に前記嫌気処理水が満たされることにより、前記収容槽内の嫌気処理水を加圧状態にするように構成されてなる。
斯かる嫌気処理装置は、前記濃縮水生成装置が、嫌気処理水を収容する収容槽を備え、
前記流下配管が、前記反応槽外に排出された嫌気処理水を重力によって流下して前記収容槽に移送するように構成され、また、該流下配管の少なくとも一部が、前記収容槽よりも上位に配され、前記流下配管が、前記収容槽と気密に連通され、さらに、前記収容槽内の水位よりも前記流下配管内の水位が上位となるように前記流下配管内に前記嫌気処理水が満たされることにより、前記収容槽内の嫌気処理水を加圧状態にするように構成されてなることで、以下の利点がある。
すなわち、重力によって流下する前記流下配管の嫌気処理水により、前記収容槽内の嫌気処理水に大気圧よりも大きな圧力を掛けることができるため、エネルギー効率良く前記収容槽内の嫌気処理水が加圧されるという利点がある。また、重力を用いて嫌気処理水を移送することができるため、エネルギー効率よく嫌気処理水を移送することができるという利点がある。
従って、斯かる嫌気処理装置は、有機物含有廃水から有機物をより一層効率良く除去し得る。
前記流下配管が、前記反応槽外に排出された嫌気処理水を重力によって流下して前記収容槽に移送するように構成され、また、該流下配管の少なくとも一部が、前記収容槽よりも上位に配され、前記流下配管が、前記収容槽と気密に連通され、さらに、前記収容槽内の水位よりも前記流下配管内の水位が上位となるように前記流下配管内に前記嫌気処理水が満たされることにより、前記収容槽内の嫌気処理水を加圧状態にするように構成されてなることで、以下の利点がある。
すなわち、重力によって流下する前記流下配管の嫌気処理水により、前記収容槽内の嫌気処理水に大気圧よりも大きな圧力を掛けることができるため、エネルギー効率良く前記収容槽内の嫌気処理水が加圧されるという利点がある。また、重力を用いて嫌気処理水を移送することができるため、エネルギー効率よく嫌気処理水を移送することができるという利点がある。
従って、斯かる嫌気処理装置は、有機物含有廃水から有機物をより一層効率良く除去し得る。
また、前記収容槽及び前記流下配管を有する嫌気処理装置は、好ましくは、前記収容槽が、加圧状態にされた嫌気処理水から、沈降分離により、前記分離処理水及び前記濃縮水を得るように構成されてなる。
斯かる嫌気処理装置は、前記収容槽内で嫌気処理水を加圧状態にすることができ、さらに、加圧状態にされた嫌気処理水から、前記分離処理水及び前記濃縮水を得ることができることから、装置のコンパクトを図ることができるという利点がある。
さらに、前記収容槽及び前記流下配管を有する嫌気処理装置は、好ましくは、前記濃縮水生成装置が、前記収容槽と別体の槽を備え、該別体の槽が、加圧状態にされた嫌気処理水から、沈降分離により、前記分離処理水及び前記濃縮水を得る分離槽である。
斯かる嫌気処理装置は、斯かる構成を有することにより、前記収容槽で嫌気処理水を加圧状態にしつつ、前記分離槽ですでに加圧状態にされた嫌気処理水から、前記分離処理水及び前記濃縮水を得ることができることから、有機物含有廃水から有機物をより一層効率良く除去し得るという利点がある。
また、本発明に係る嫌気処理装置は、好ましくは、前記濃縮水生成装置が、反応槽外に排出された嫌気処理水を収容する収容部と、該収容部の嫌気処理水を加圧する加圧手段とを備え、該加圧手段が、ブロワ、コンプレッサー又はポンプである。
斯かる嫌気処理装置は、前記加圧手段により、確実に該嫌気処理水を加圧状態にすることができることから、有機物含有廃水から有機物をより一層効率良く除去し得るという利点がある。
さらに、本発明に係る嫌気処理装置は、好ましくは、加圧開始からの経過時間ｔ（秒）における嫌気処理水のグラニュールにかかる圧力をＰ（ｔ）（ＭＰａ）とし、加圧状態の全時間をＴ（秒）としたときに、Ｐ（ｔ）（ＭＰａ）とＴ（秒）との関係が、下記式（１）の範囲内となるように構成されてなる。
斯かる嫌気処理装置は、斯かる構成を有することにより、グラニュールを含む嫌気処理水を、より一層高い圧力でより長時間加圧状態にすることが可能となることから、該嫌気処理水のグラニュールの沈降性が高まり、有機物含有廃水から有機物をより一層効率良く除去し得るという利点がある。
さらに、本発明は、グラニュールを有する反応槽内で該グラニュールによって有機物含有廃水を嫌気処理して嫌気処理水を得、該反応槽の水面側から嫌気処理水を流出することにより嫌気処理水を該反応槽外に排出する嫌気処理方法において、
該反応槽外に排出された嫌気処理水を気密に加圧状態にして、該反応槽外に排出された嫌気処理水に含まれるグラニュールを加圧し、加圧状態にされた嫌気処理水から、沈降分離により、グラニュールの含有率が該嫌気処理水よりも少ない分離処理水、及びグラニュールの含有率が該嫌気処理水よりも多い濃縮水を得る濃縮水生成工程と、該濃縮水を前記反応槽に返送する濃縮水返送工程とを実施することを特徴とする嫌気処理方法にある。
該反応槽外に排出された嫌気処理水を気密に加圧状態にして、該反応槽外に排出された嫌気処理水に含まれるグラニュールを加圧し、加圧状態にされた嫌気処理水から、沈降分離により、グラニュールの含有率が該嫌気処理水よりも少ない分離処理水、及びグラニュールの含有率が該嫌気処理水よりも多い濃縮水を得る濃縮水生成工程と、該濃縮水を前記反応槽に返送する濃縮水返送工程とを実施することを特徴とする嫌気処理方法にある。
本発明によれば、有機物含有廃水から有機物をより一層効率良く除去し得る。
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の一実施形態について説明する。
図１に示すように、本実施形態の嫌気処理装置１は、グラニュールを有し且つ該グラニュールによって有機物含有廃水Ａが嫌気処理されることにより嫌気処理水及びガスＤを得る反応槽２が備えられてなる。また、本実施形態の嫌気処理装置１は、該反応槽２の水面側から嫌気処理水が流出されることにより、嫌気処理水が該反応槽２外に排出されるように構成されてなる。
前記嫌気処理は、前記有機物含有廃水Ａに含まれる有機物を嫌気状態で嫌気性微生物（例えば、酸生成菌、メタン生成菌等）により分解する処理を意味する。
前記嫌気処理は、前記有機物含有廃水Ａに含まれる有機物を嫌気状態で嫌気性微生物（例えば、酸生成菌、メタン生成菌等）により分解する処理を意味する。
また、本実施形態の嫌気処理装置１は、該反応槽２外に排出された嫌気処理水を気密に加圧状態にして、該反応槽２外に排出されて嫌気処理水に含まれるグラニュールを加圧し、加圧状態にされた嫌気処理水から、沈降分離により、グラニュールの含有率が該嫌気処理水よりも少ない分離処理水Ｂ、及びグラニュールの含有率が該嫌気処理水よりも多い濃縮水Ｃ、及びガスＤを得るように構成された濃縮水生成装置３が備えられてなる。
さらに、本実施形態の嫌気処理装置１は、前記濃縮水生成装置３で得られた濃縮水Ｃが前記反応槽２に返送されるように構成されてなる。
さらに、本実施形態の嫌気処理装置１は、前記反応槽２の下部に有機物含有廃水Ａが供給されるように構成されてなる。
また、本実施形態の嫌気処理装置１は、反応槽２で得られたガスＤがガス貯留槽（図示せず）に移送され、前記反応槽２外に排出された嫌気処理水が前記濃縮水生成装置３に移送され、濃縮水生成装置３で得られた分離処理水Ｂが分離処理水貯留槽（図示せず）に移送され、濃縮水生成装置３で得られた濃縮水Ｃが反応槽２及び濃縮水貯留槽（図示せず）に移送され、濃縮水生成装置３で得られたガスＤがガス貯留槽（図示せず）に移送されるように構成されてなる。
また、本実施形態の嫌気処理装置１は、反応槽２で得られたガスＤがガス貯留槽（図示せず）に移送され、前記反応槽２外に排出された嫌気処理水が前記濃縮水生成装置３に移送され、濃縮水生成装置３で得られた分離処理水Ｂが分離処理水貯留槽（図示せず）に移送され、濃縮水生成装置３で得られた濃縮水Ｃが反応槽２及び濃縮水貯留槽（図示せず）に移送され、濃縮水生成装置３で得られたガスＤがガス貯留槽（図示せず）に移送されるように構成されてなる。
また、本実施形態の嫌気処理装置１は、有機物含有廃水Ａを反応槽２に移送する廃水移送経路４ａと、ガスを反応槽２からガス貯留槽（図示せず）に移送する第１ガス移送経路４ｂと、反応槽２外に排出された嫌気処理水を濃縮水生成装置３に移送する嫌気処理水移送経路４ｃと、分離処理水Ｂを分離処理水貯留槽（図示せず）に移送する分離処理水移送経路４ｄと、濃縮水Ｃを反応槽２に移送（返送）する第１濃縮水移送経路（濃縮水返送経路）４ｅと、濃縮水Ｃを濃縮水貯留槽（図示せず）に移送する第２濃縮水移送経路４ｆと、ガスを濃縮水生成装置３からガス貯留槽（図示せず）に移送する第２ガス移送経路４ｇとを備えてなる。
前記有機物含有廃水Ａは、前記嫌気性微生物により生物分解され得る有機物等を含有する廃水であれば、特に限定されるものではないが、該有機物含有廃水Ａとしては、例えば、し尿廃水、下水、工場廃水（食品工場、化学工場、電子産業工場、パルプ工場等の工場からの廃水）等が挙げられる。前記反応槽２入口（有機物含有廃水Ａの反応槽２内への流入口）における有機物含有廃水ＡのＢＯＤ濃度は、例えば、１０〜１０，０００ｍｇ／Ｌであり、より具体的には２０〜２，０００ｍｇ／Ｌである。また、前記反応槽２入口における有機物含有廃水ＡのＣＯＤｃｒ濃度は、２０〜２０，０００ｍｇ／Ｌであり、より具体的には４０〜４，０００ｍｇ／Ｌである。
さらに、本実施形態の嫌気処理装置１は、前記反応槽２に於いて、グラニュールが、好ましくは、運転時（廃水供給時）に、底から水面の高さの３／４以上充填され、より好ましくは前記反応槽２内の略全体に充填されるように構成されてなる。
また、本実施形態の嫌気処理装置１は、前記反応槽２には、水面下のグラニュールの濃度が、好ましくは２０，０００〜１００，０００ｍｇ−ＳＳ／Ｌ、より好ましくは３０，０００〜１００，０００ｍｇ−ＳＳ／Ｌとなるようにグラニュールが存在するように構成されてなる。
さらに、本実施形態の嫌気処理装置１は、前記反応槽２の下部に供給された有機物含有廃水Ａが、反応槽２内を上方に移流されながら嫌気処理されて、嫌気処理水が生成されるように構成されてなる。また、嫌気処理水中のグラニュールからガスを取り除く処理が反応槽２内で意図的には行われずに、反応槽２の上部から前記嫌気処理水が排出されるように構成されてなる。即ち、前記反応槽２が、槽内の嫌気処理水から、グラニュール及びガスＤを分離する気固液分離機構（図示せず）を備えない構成となっている。
前記濃縮水生成装置３は、前記反応槽２外に排出された嫌気処理水を重力によって流下する流下配管３２を備えてなる。また、前記濃縮水生成装置３は、嫌気処理水を収容する収容槽３１を備えてなる。さらに、前記濃縮水生成装置３は、前記流下配管３２が、前記反応槽２外に排出された嫌気処理水を重力によって流下して前記収容槽３１に移送するように構成されてなる。
また、前記濃縮水生成装置３は、前記流下配管３２を流下する嫌気処理水の鉛直下向きの流速が、収容槽３１との境界で、好ましくは０．０５ｍ／秒以上、より好ましくは０．２〜２ｍ／秒、更により好ましくは０．５〜１．５ｍ／秒となるように構成されてなる。
本発明に係る嫌気処理装置１は、前記流速が０．０５ｍ／秒以上であることにより、前記流下配管３２を流下する嫌気処理水に含まれるグラニュールが、流下配管３２で浮上するのを抑制することができるため、より多くのグラニュールが収容槽３１まで移送される。その結果、より多くのグラニュールが反応槽２まで返送され、有機物含有廃水Ａから有機物をより一層効率良く除去することができる。
また、本発明に係る嫌気処理装置１は、前記流速が２ｍ／秒以下であることにより、前記流下配管３２を嫌気処理水が流下する際の圧力損失が抑制され、水位差による圧力をより有効に収容槽３１内の嫌気処理水の加圧に利用できるという利点がある。
本発明に係る嫌気処理装置１は、前記流速が０．０５ｍ／秒以上であることにより、前記流下配管３２を流下する嫌気処理水に含まれるグラニュールが、流下配管３２で浮上するのを抑制することができるため、より多くのグラニュールが収容槽３１まで移送される。その結果、より多くのグラニュールが反応槽２まで返送され、有機物含有廃水Ａから有機物をより一層効率良く除去することができる。
また、本発明に係る嫌気処理装置１は、前記流速が２ｍ／秒以下であることにより、前記流下配管３２を嫌気処理水が流下する際の圧力損失が抑制され、水位差による圧力をより有効に収容槽３１内の嫌気処理水の加圧に利用できるという利点がある。
さらに、前記濃縮水生成装置３は、該流下配管３２の少なくとも一部が、前記収容槽３１よりも上位に配され、前記流下配管３２が、前記収容槽３１と気密に連通され、前記収容槽３１内の嫌気処理水の水位よりも前記流下配管３２内の嫌気処理水の水位が上位となるように前記流下配管３２内に前記嫌気処理水が満たされることにより、前記収容槽３１内の嫌気処理水を加圧状態にするように構成されてなる。また、前記濃縮水生成装置３は、斯かる構成を有することにより、前記流下配管３２内の嫌気処理水にも、より上側から流下する流下配管３２内の嫌気処理水から圧力がかかるため、エネルギー効率良く前記流下配管３２内の嫌気処理水も加圧される。
また、前記濃縮水生成装置３は、前記収容槽３１内で得られたガスＤがガス貯留槽（図示せず）に移送されるように構成されてなる。また、前記濃縮水生成装置３は、前記収容槽３１内で得られたガスＤをガス貯留槽（図示せず）に移送する第２−１ガス移送経路４ｇ１を備えてなる。
さらに、前記濃縮水生成装置３は、前記収容槽３１と別体の槽３３を備えてなる。
該別体の槽３３は、前記収容槽３１で加圧状態にされた嫌気処理水から、沈降分離により、前記分離処理水Ｂ、前記濃縮水Ｃ、及び前記ガスＤを得る分離槽３３である。
該別体の槽３３は、前記収容槽３１で加圧状態にされた嫌気処理水から、沈降分離により、前記分離処理水Ｂ、前記濃縮水Ｃ、及び前記ガスＤを得る分離槽３３である。
また、前記濃縮水生成装置３は、前記分離槽３３内で得られたガスＤがガス貯留槽（図示せず）に移送されるように構成されてなる。また、前記濃縮水生成装置３は、前記分離槽３３内で得られたガスＤをガス貯留槽（図示せず）に移送する第２−２ガス移送経路４ｇ２を備えてなる。
さらに、前記濃縮水生成装置３は、前記収容槽３１で加圧状態にされた嫌気処理水を前記分離槽３３に移送するように構成されてなる立ち上がり配管３４を備えてなる。該立ち上がり配管３４は、少なくとも一部が、前記収容槽３１よりも上位に配されてなる。
また、前記濃縮水生成装置３は、前記流下配管３２及び前記分離槽３３が前記収容槽３１及び前記立ち上がり配管３４を介して連通するように構成されてなる。また、前記濃縮水生成装置３は、前記流下配管３２内に前記収容槽３１よりも上位まで前記嫌気処理水が満たされることにより、前記収容槽３１内の嫌気処理水の水位よりも前記流下配管３２内の水位が上位となり、且つ前記流下配管３２の水面及び前記分離槽３３の水面が同じ高さとなるように構成されてなることにより、前記収容槽３１内の嫌気処理水が加圧されるように構成されてなる。
また、前記濃縮水生成装置３は、加圧開始からの経過時間ｔ（秒）における嫌気処理水のグラニュールにかかる圧力をＰ（ｔ）（ＭＰａ）とし、加圧状態の全時間をＴ（秒）としたときに、Ｐ（ｔ）（ＭＰａ）とＴ（秒）との関係が、下記式（１）の範囲内となるように構成されてなる。
なお、本実施形態の圧力の値は、ゲージ圧を意味する。
また、Ｐ（ｔ）は、具体的には、各グラニュール（ガスを有するグラニュール）が加圧され始めた加圧開始からの経過時間ｔ（秒）における嫌気処理水中の該各グラニュールの圧力を意味する。また、Ｔ（秒）は、具体的には、各グラニュールに対する加圧状態の全時間を意味する。
また、Ｐ（ｔ）は、具体的には、各グラニュール（ガスを有するグラニュール）が加圧され始めた加圧開始からの経過時間ｔ（秒）における嫌気処理水中の該各グラニュールの圧力を意味する。また、Ｔ（秒）は、具体的には、各グラニュールに対する加圧状態の全時間を意味する。
例えば、前記流下配管３２が、鉛直下方向に延びる鉛直配管部と、水平方向に延びる水平配管部とを備え、且つ前記流下配管３２の水面が一定である（流下配管の下端における嫌気処理水の圧力が一定である）場合には、以下のようにして、上記式（１）の左辺の値（以下、「積分値」ともいう。）を求めることができる。
なお、鉛直下方向に延び且つ水平方向にも延びる部分のうち、鉛直下方向から水平方向に水流が変わる変わり目部分は、鉛直配管部に含まれず、水平配管部に含まれるものとし、また、鉛直下方向に延び且つ水平方向にも延びる部分のうち、水平方向から鉛直下方向に水流が変わる部分は、水平配管部に含まれず、鉛直配管部に含まれるものとして、前記積分値を下記のように算出する。
（前記積分値のうちの前記鉛直配管部の成分）
前記鉛直配管部内の嫌気処理水のグラニュールの圧力は、前記鉛直配管部内の嫌気処理水の圧力と同じとみなすことができる。また、前記鉛直配管部内の嫌気処理水の圧力は、深さ方向に向かうに連れて直線的に増加する。よって、前記鉛直配管部内の嫌気処理水のグラニュールの圧力の平均値は、前記流下配管３２の下端における嫌気処理水の圧力を測定することにより、下記式で求められる。
前記鉛直配管部内の嫌気処理水のグラニュールの圧力の平均値（ＭＰａ）＝ 前記流下配管３２の下端における嫌気処理水の圧力（ＭＰａ）×０．５
また、前記鉛直配管部を嫌気処理水が流下する所要時間（鉛直配管部の所要時間）（秒）は、鉛直配管部内の容量（ｍ3 ）（＝鉛直配管部の断面積×鉛直配管部の長さ）と、該鉛直配管部を嫌気処理水が流下する流量（鉛直配管部の流量）（ｍ3 ／秒）から、下記式で求められる。
該鉛直配管部の所要時間（秒） ＝ 該鉛直配管部内の容量（ｍ3 ）／該鉛直配管部の流量（ｍ3 ／秒）
従って、前記積分値のうちの前記鉛直配管部の成分は、下記式で求められる。
前記積分値のうちの前記鉛直配管部の成分（ＭＰａ・秒） ＝ 前記鉛直配管部内の嫌気処理水のグラニュールの圧力の平均値（ＭＰａ）×該鉛直配管部の所要時間（秒） ＝ 前記流下配管３２の下端における嫌気処理水の圧力（ＭＰａ）×０．５×該鉛直配管部の容量（ｍ3 ）／該鉛直配管部の流量（ｍ3 ／秒）
（前記積分値のうちの前記水平配管部の成分）
前記水平配管部では、グラニュールは、前記水平配管部の水面（上端）に浮上し得るから、前記水平配管部内の嫌気処理水のグラニュールの圧力は、前記水平配管部の水面における嫌気処理水の圧力と同じとみなすことができる。よって、前記水平配管部内の嫌気処理水のグラニュールの圧力は、前記流下配管３２の下端における嫌気処理水の圧力を測定することにより、下記式で求められる。
前記水平配管部内の嫌気処理水のグラニュールの圧力（ＭＰａ） ＝ 前記流下配管３２の下端における嫌気処理水の圧力（ＭＰａ） − 前記流下配管３２の下端と水平配管部の水面との水頭差の絶対値（ＭＰａ）
また、前記水平配管部を嫌気処理水が移動する所要時間（水平配管部の所要時間）（秒）は、水平配管部内の容量（ｍ3 ）（＝水平配管部の断面積×水平配管部の長さ）と、該水平配管部を嫌気処理水が移動する流量（水平配管部の流量）（ｍ3 ／秒）から、下記式で求められる。
該水平配管部の所要時間（秒） ＝ 該水平配管部の容量（ｍ3 ）／該水平配管部の流量（ｍ3 ／秒）
従って、前記積分値のうちの前記水平配管部の成分は、下記式で求められる。
前記積分値のうちの前記水平配管部の成分（ＭＰａ・秒） ＝ 前記水平配管部内の嫌気処理水のグラニュールの圧力（ＭＰａ）×該水平配管部の所要時間（秒） ＝ （前記流下配管３２の下端における嫌気処理水の圧力（ＭＰａ） − 前記流下配管３２の下端と水平配管部との水頭差の絶対値（ＭＰａ））×該水平配管部の容量（ｍ3 ）／該水平配管部の流量（ｍ3 ／秒）
（前記積分値のうちの前記収容槽の成分）
前記積分値のうちの前記収容槽の成分は、前記積分値のうちの前記水平配管部の成分と同様な方法で算出することができる。
（積分値）
そして、前記積分値は、前記積分値のうちの前記鉛直配管部の成分と、前記積分値のうちの前記水平配管部の成分と、前記積分値のうちの前記収容槽の成分との合計から求めることができる。
なお、前記流下配管３２が、前記鉛直配管部及び前記水平配管部に加えて、水平方向に対して傾斜した方向に延びる傾斜配管部を含む場合には、前記積分値のうちの前記傾斜配管部の成分は、前記鉛直配管部と同様な方法で算出することができる。そして、前記積分値は、前記積分値のうちの前記鉛直配管部の成分と、前記積分値のうちの前記水平配管部の成分と、前記積分値のうちの前記傾斜配管部の成分と、前記積分値のうちの前記収容槽の成分との合計から求めることができる。
なお、鉛直下方向に延び且つ水平方向にも延びる部分のうち、鉛直下方向から水平方向に水流が変わる変わり目部分は、鉛直配管部に含まれず、水平配管部に含まれるものとし、また、鉛直下方向に延び且つ水平方向にも延びる部分のうち、水平方向から鉛直下方向に水流が変わる部分は、水平配管部に含まれず、鉛直配管部に含まれるものとして、前記積分値を下記のように算出する。
（前記積分値のうちの前記鉛直配管部の成分）
前記鉛直配管部内の嫌気処理水のグラニュールの圧力は、前記鉛直配管部内の嫌気処理水の圧力と同じとみなすことができる。また、前記鉛直配管部内の嫌気処理水の圧力は、深さ方向に向かうに連れて直線的に増加する。よって、前記鉛直配管部内の嫌気処理水のグラニュールの圧力の平均値は、前記流下配管３２の下端における嫌気処理水の圧力を測定することにより、下記式で求められる。
前記鉛直配管部内の嫌気処理水のグラニュールの圧力の平均値（ＭＰａ）＝ 前記流下配管３２の下端における嫌気処理水の圧力（ＭＰａ）×０．５
また、前記鉛直配管部を嫌気処理水が流下する所要時間（鉛直配管部の所要時間）（秒）は、鉛直配管部内の容量（ｍ3 ）（＝鉛直配管部の断面積×鉛直配管部の長さ）と、該鉛直配管部を嫌気処理水が流下する流量（鉛直配管部の流量）（ｍ3 ／秒）から、下記式で求められる。
該鉛直配管部の所要時間（秒） ＝ 該鉛直配管部内の容量（ｍ3 ）／該鉛直配管部の流量（ｍ3 ／秒）
従って、前記積分値のうちの前記鉛直配管部の成分は、下記式で求められる。
前記積分値のうちの前記鉛直配管部の成分（ＭＰａ・秒） ＝ 前記鉛直配管部内の嫌気処理水のグラニュールの圧力の平均値（ＭＰａ）×該鉛直配管部の所要時間（秒） ＝ 前記流下配管３２の下端における嫌気処理水の圧力（ＭＰａ）×０．５×該鉛直配管部の容量（ｍ3 ）／該鉛直配管部の流量（ｍ3 ／秒）
（前記積分値のうちの前記水平配管部の成分）
前記水平配管部では、グラニュールは、前記水平配管部の水面（上端）に浮上し得るから、前記水平配管部内の嫌気処理水のグラニュールの圧力は、前記水平配管部の水面における嫌気処理水の圧力と同じとみなすことができる。よって、前記水平配管部内の嫌気処理水のグラニュールの圧力は、前記流下配管３２の下端における嫌気処理水の圧力を測定することにより、下記式で求められる。
前記水平配管部内の嫌気処理水のグラニュールの圧力（ＭＰａ） ＝ 前記流下配管３２の下端における嫌気処理水の圧力（ＭＰａ） − 前記流下配管３２の下端と水平配管部の水面との水頭差の絶対値（ＭＰａ）
また、前記水平配管部を嫌気処理水が移動する所要時間（水平配管部の所要時間）（秒）は、水平配管部内の容量（ｍ3 ）（＝水平配管部の断面積×水平配管部の長さ）と、該水平配管部を嫌気処理水が移動する流量（水平配管部の流量）（ｍ3 ／秒）から、下記式で求められる。
該水平配管部の所要時間（秒） ＝ 該水平配管部の容量（ｍ3 ）／該水平配管部の流量（ｍ3 ／秒）
従って、前記積分値のうちの前記水平配管部の成分は、下記式で求められる。
前記積分値のうちの前記水平配管部の成分（ＭＰａ・秒） ＝ 前記水平配管部内の嫌気処理水のグラニュールの圧力（ＭＰａ）×該水平配管部の所要時間（秒） ＝ （前記流下配管３２の下端における嫌気処理水の圧力（ＭＰａ） − 前記流下配管３２の下端と水平配管部との水頭差の絶対値（ＭＰａ））×該水平配管部の容量（ｍ3 ）／該水平配管部の流量（ｍ3 ／秒）
（前記積分値のうちの前記収容槽の成分）
前記積分値のうちの前記収容槽の成分は、前記積分値のうちの前記水平配管部の成分と同様な方法で算出することができる。
（積分値）
そして、前記積分値は、前記積分値のうちの前記鉛直配管部の成分と、前記積分値のうちの前記水平配管部の成分と、前記積分値のうちの前記収容槽の成分との合計から求めることができる。
なお、前記流下配管３２が、前記鉛直配管部及び前記水平配管部に加えて、水平方向に対して傾斜した方向に延びる傾斜配管部を含む場合には、前記積分値のうちの前記傾斜配管部の成分は、前記鉛直配管部と同様な方法で算出することができる。そして、前記積分値は、前記積分値のうちの前記鉛直配管部の成分と、前記積分値のうちの前記水平配管部の成分と、前記積分値のうちの前記傾斜配管部の成分と、前記積分値のうちの前記収容槽の成分との合計から求めることができる。
さらに、前記濃縮水生成装置３は、前記Ｐ（ｔ）（ＭＰａ）と前記Ｔ（秒）との関係が、より好ましくは下記式（２）、さらに好ましくは下記式（３）の範囲内となるように構成されてなる。
本実施形態の嫌気処理装置１は、上記の如く構成されてなるが、本実施形態の嫌気処理方法は、本実施形態の嫌気処理装置１を用いて、有機物含有廃水Ａから有機物を除去する方法である。
具体的には、本実施形態の嫌気処理方法では、前記反応槽２内で該グラニュールによって有機物含有廃水を嫌気処理して嫌気処理水を得、該反応槽２の水面側から嫌気処理水を流出することにより嫌気処理水を該反応槽２外に排出する嫌気処理工程と、該反応槽２外に排出された嫌気処理水を気密に加圧状態にして、該反応槽２外に排出された嫌気処理水に含まれるグラニュールを加圧し、加圧状態にされた嫌気処理水から、沈降分離により、前記分離処理水、及び前記濃縮水を得る濃縮水生成工程と、該濃縮水を前記反応槽２に返送する濃縮水返送工程とを実施する。
具体的には、本実施形態の嫌気処理方法では、前記反応槽２内で該グラニュールによって有機物含有廃水を嫌気処理して嫌気処理水を得、該反応槽２の水面側から嫌気処理水を流出することにより嫌気処理水を該反応槽２外に排出する嫌気処理工程と、該反応槽２外に排出された嫌気処理水を気密に加圧状態にして、該反応槽２外に排出された嫌気処理水に含まれるグラニュールを加圧し、加圧状態にされた嫌気処理水から、沈降分離により、前記分離処理水、及び前記濃縮水を得る濃縮水生成工程と、該濃縮水を前記反応槽２に返送する濃縮水返送工程とを実施する。
尚、本実施形態の嫌気処理装置１及び嫌気処理方法は、上記構成を有するものであったが、本発明の嫌気処理装置１及び嫌気処理方法は、上記構成に限定されず、適宜設計変更可能である。
例えば、本実施形態の嫌気処理装置１は、前記濃縮水生成装置３が分離槽３３を有してなるが、図２に示すように、本発明の嫌気処理装置１は、前記濃縮水生成装置３が前記分離槽３３を有さずに、前記収容槽３１が、加圧状態にされた嫌気処理水から、沈降分離により、前記分離処理水Ｂ、前記濃縮水Ｃ及び前記ガスＤを得るように構成されてもよい。
斯かる嫌気処理装置１は、前記収容槽３１で得られた濃縮水Ｃが反応槽２及び濃縮水貯留槽（図示せず）に移送されるように構成されてなる。また、前記立ち上がり配管３４は、前記分離処理水移送経路４ｄに直接接続されてなる。
さらに、斯かる嫌気処理装置１は、前記流下配管３２内に前記収容槽３１よりも上位まで前記嫌気処理水が満たされることにより、前記収容槽３１内の嫌気処理水の水位よりも前記流下配管３２内の水位が上位となり、且つ前記流下配管３２の水面及び前記立ち上がり配管３４の水面が同じ高さとなるように構成されてなることにより、前記収容槽３１内の嫌気処理水が加圧されるように構成されてなる。
斯かる嫌気処理装置１は、前記収容槽３１で得られた濃縮水Ｃが反応槽２及び濃縮水貯留槽（図示せず）に移送されるように構成されてなる。また、前記立ち上がり配管３４は、前記分離処理水移送経路４ｄに直接接続されてなる。
さらに、斯かる嫌気処理装置１は、前記流下配管３２内に前記収容槽３１よりも上位まで前記嫌気処理水が満たされることにより、前記収容槽３１内の嫌気処理水の水位よりも前記流下配管３２内の水位が上位となり、且つ前記流下配管３２の水面及び前記立ち上がり配管３４の水面が同じ高さとなるように構成されてなることにより、前記収容槽３１内の嫌気処理水が加圧されるように構成されてなる。
また、図２の実施形態の嫌気処理装置１は、前記濃縮水生成装置３が立ち上がり配管３４を備えてなるが、図３に示すように、本発明の嫌気処理装置１は、前記収容槽３１が、加圧状態にされた嫌気処理水から、沈降分離により、前記分離処理水Ｂ、前記濃縮水Ｃ及び前記ガスＤを得るように構成されている態様の場合には、前記分離処理水移送経路４ｄが、前記収容槽３１で得られた分離処理水Ｂを分離処理水貯留槽（図示せず）に移送するように構成され、該分離処理水移送経路４ｄ内の流路を開閉する圧力調整弁４ｄ１を備えるように構成されてもよい。斯かる嫌気処理装置１は、前記圧力調整弁４ｄ１により前記分離処理水移送経路４ｄの流路が閉状態となり、前記流下配管３２内に前記収容槽３１よりも上位まで前記嫌気処理水が満たされることにより、前記収容槽３１内の嫌気処理水が加圧されるように構成されてなる。
また、図示していないが、本発明の嫌気処理装置１は、前記濃縮水生成装置３が前記分離槽３３を備える態様の場合には、前記濃縮水生成装置３が、前記立ち上がり配管３４の代わりに、前記収容槽３１で得られた嫌気処理水を前記分離槽３３に移送する嫌気処理水移送経路（図示せず）を備え、該嫌気処理水移送経路（図示せず）が該嫌気処理水移送経路（図示せず）内の流路を開閉する圧力調整弁を備えるように構成されてもよい。
また、図示していないが、本発明の嫌気処理装置１は、前記濃縮水生成装置３が前記分離槽３３を備える態様の場合には、前記濃縮水生成装置３が、前記立ち上がり配管３４の代わりに、前記収容槽３１で得られた嫌気処理水を前記分離槽３３に移送する嫌気処理水移送経路（図示せず）を備え、該嫌気処理水移送経路（図示せず）が該嫌気処理水移送経路（図示せず）内の流路を開閉する圧力調整弁を備えるように構成されてもよい。
さらに、本実施形態の嫌気処理装置１は、前記濃縮水生成装置３が前記収容槽３１を備えてなるが、図４に示すように、前記濃縮水生成装置３が前記収容槽３１を備えない態様であってもよい。
本実施形態の嫌気処理装置１は、水位差を利用して嫌気処理水を加圧状態にするように構成されてなるが、本発明の嫌気処理装置は、前記濃縮水生成装置が、反応槽外に排出された嫌気処理水を収容する収容部と、該収容部の嫌気処理水を加圧する加圧手段とを備え、該加圧手段が、ブロワ、コンプレッサー又はポンプであってもよい。
具体的には、本発明の嫌気処理装置は、前記濃縮水生成装置が、反応槽外に排出された嫌気処理水を収容する収容部と、該収容部の嫌気処理水の水面上に空気を吹き付けるブロワとを備え、該ブロワから吹き付けられる空気で該嫌気処理水を加圧状態にするように構成されてもよい。
さらに、本発明の嫌気処理装置は、前記濃縮水生成装置が、前記収容部と、空気を圧縮するコンプレッサーとを備え、該コンプレッサーで圧縮された空気を嫌気処理水の水面上に吹き付けることにより、前記嫌気処理水を加圧状態にするように構成されてもよい。
また、本発明の嫌気処理装置は、前記濃縮水生成装置が、前記収容部と、反応槽外に排出された嫌気処理水を該収容部に圧送するポンプを備え、該ポンプにより前記収容部に嫌気処理水を圧送することにより、前記嫌気処理水を加圧状態にするように構成されてもよい。
前記収容部は、管状に形成されたものであってもよく、槽であってもよい。
さらに、本発明の嫌気処理装置１が、前記ブロワ、前記コンプレッサー若しくは前記ポンプを備える態様である場合には、前記濃縮水生成装置は、Ｐ（ｔ）（ＭＰａ）とＴ（秒）との関係が、好ましくは下記式（１）の範囲内となるように構成されてなる。ここで、該圧力は、前記収容部内の最上位の水位における圧力を意味する。前記収容部内の最上位の水位付近に、浮上するグラニュールが集まるため、該最上位の水位に所定の圧力をかける必要があるからである。
具体的には、本発明の嫌気処理装置は、前記濃縮水生成装置が、反応槽外に排出された嫌気処理水を収容する収容部と、該収容部の嫌気処理水の水面上に空気を吹き付けるブロワとを備え、該ブロワから吹き付けられる空気で該嫌気処理水を加圧状態にするように構成されてもよい。
さらに、本発明の嫌気処理装置は、前記濃縮水生成装置が、前記収容部と、空気を圧縮するコンプレッサーとを備え、該コンプレッサーで圧縮された空気を嫌気処理水の水面上に吹き付けることにより、前記嫌気処理水を加圧状態にするように構成されてもよい。
また、本発明の嫌気処理装置は、前記濃縮水生成装置が、前記収容部と、反応槽外に排出された嫌気処理水を該収容部に圧送するポンプを備え、該ポンプにより前記収容部に嫌気処理水を圧送することにより、前記嫌気処理水を加圧状態にするように構成されてもよい。
前記収容部は、管状に形成されたものであってもよく、槽であってもよい。
さらに、本発明の嫌気処理装置１が、前記ブロワ、前記コンプレッサー若しくは前記ポンプを備える態様である場合には、前記濃縮水生成装置は、Ｐ（ｔ）（ＭＰａ）とＴ（秒）との関係が、好ましくは下記式（１）の範囲内となるように構成されてなる。ここで、該圧力は、前記収容部内の最上位の水位における圧力を意味する。前記収容部内の最上位の水位付近に、浮上するグラニュールが集まるため、該最上位の水位に所定の圧力をかける必要があるからである。
さらに、本実施形態の嫌気処理装置１は、前記反応槽２内に前記気固液分離機構を備えないように構成されてなるが、本発明の嫌気処理装置は、前記反応槽内に前記気固液分離機構を備えてもよい。例えば、前記反応槽は、一般的なＵＡＳＢ（上向流スラッジブランケット）方式の反応槽であってもよい。また、前記反応槽は、ＥＧＳＢ（展開粒状汚泥床）方式の反応槽であってもよい。
次に、試験例を挙げて本発明についてさらに具体的に説明する。
＜試験例１＞
（加圧例１）
ガスが付着して浮上しやすいグラニュールを含む嫌気処理水１，０００ｍＬを密閉容器に入れた。次に、コンプレッサーで圧縮した圧縮空気によって、該密閉容器内の嫌気処理水の水面部分の圧力（ゲージ圧）を、０ＭＰａ（常圧）の状態から０．０５ＭＰａになるまで０．０５ＭＰａ／秒の一定の割合で１秒間上昇させた。そして、該水面部分の圧力が０．０５ＭＰａに到達後は、該水面部分の圧力を０．０５ＭＰａに保持して嫌気処理水に圧力をかけた。
この加圧状態の際に、圧力をかけ始めてから１秒後、１１秒後、及び３１秒後における沈降割合（加圧によって沈んだグラニュールの粒子数/加圧前の浮上グラニュールの粒子数）をそれぞれ求めた。
ここで、水面付近に浮かんでいるグラニュールを浮上グラニュールとし、その他のグラニュールを沈んだグラニュールとした。また、グラニュールの粒子数は、目視で数えた。
（加圧例１）
ガスが付着して浮上しやすいグラニュールを含む嫌気処理水１，０００ｍＬを密閉容器に入れた。次に、コンプレッサーで圧縮した圧縮空気によって、該密閉容器内の嫌気処理水の水面部分の圧力（ゲージ圧）を、０ＭＰａ（常圧）の状態から０．０５ＭＰａになるまで０．０５ＭＰａ／秒の一定の割合で１秒間上昇させた。そして、該水面部分の圧力が０．０５ＭＰａに到達後は、該水面部分の圧力を０．０５ＭＰａに保持して嫌気処理水に圧力をかけた。
この加圧状態の際に、圧力をかけ始めてから１秒後、１１秒後、及び３１秒後における沈降割合（加圧によって沈んだグラニュールの粒子数/加圧前の浮上グラニュールの粒子数）をそれぞれ求めた。
ここで、水面付近に浮かんでいるグラニュールを浮上グラニュールとし、その他のグラニュールを沈んだグラニュールとした。また、グラニュールの粒子数は、目視で数えた。
（加圧例２）
密閉容器内の嫌気処理水の水面部分の圧力（ゲージ圧）を、０ＭＰａ（常圧）の状態から０．１０ＭＰａになるまで０．０５ＭＰａ／秒の一定の割合で２秒間上昇させたこと、水面部分の圧力が０．１０ＭＰａに到達後は、該水面部分の圧力を０．１０ＭＰａに保持して嫌気処理水に圧力をかけたこと、加圧状態の際に、圧力をかけ始めてから２秒後、１２秒後、及び３２秒後における沈降割合をそれぞれ求めたこと以外は、加圧例１と同様にして沈降割合を求めた。
密閉容器内の嫌気処理水の水面部分の圧力（ゲージ圧）を、０ＭＰａ（常圧）の状態から０．１０ＭＰａになるまで０．０５ＭＰａ／秒の一定の割合で２秒間上昇させたこと、水面部分の圧力が０．１０ＭＰａに到達後は、該水面部分の圧力を０．１０ＭＰａに保持して嫌気処理水に圧力をかけたこと、加圧状態の際に、圧力をかけ始めてから２秒後、１２秒後、及び３２秒後における沈降割合をそれぞれ求めたこと以外は、加圧例１と同様にして沈降割合を求めた。
（加圧例３）
密閉容器内の嫌気処理水の水面部分の圧力（ゲージ圧）を、０ＭＰａ（常圧）の状態から０．１５ＭＰａになるまで０．０５ＭＰａ／秒の一定の割合で３秒間上昇させたこと、水面部分の圧力が０．１５ＭＰａに到達後は、該水面部分の圧力を０．１５ＭＰａに保持して嫌気処理水に圧力をかけたこと、加圧状態の際に、圧力をかけ始めてから３秒後、１３秒後、３３秒後、６３秒後、及び３０３秒後における沈降割合をそれぞれ求めたこと以外は、加圧例１と同様にして沈降割合を求めた。
密閉容器内の嫌気処理水の水面部分の圧力（ゲージ圧）を、０ＭＰａ（常圧）の状態から０．１５ＭＰａになるまで０．０５ＭＰａ／秒の一定の割合で３秒間上昇させたこと、水面部分の圧力が０．１５ＭＰａに到達後は、該水面部分の圧力を０．１５ＭＰａに保持して嫌気処理水に圧力をかけたこと、加圧状態の際に、圧力をかけ始めてから３秒後、１３秒後、３３秒後、６３秒後、及び３０３秒後における沈降割合をそれぞれ求めたこと以外は、加圧例１と同様にして沈降割合を求めた。
（加圧例４）
密閉容器内の嫌気処理水の水面部分の圧力（ゲージ圧）を、０ＭＰａ（常圧）の状態から０．２０ＭＰａになるまで０．０５ＭＰａ／秒の一定の割合で４秒間上昇させたこと、水面部分の圧力が０．２０ＭＰａに到達後は、該水面部分の圧力を０．２０ＭＰａに保持して嫌気処理水に圧力をかけたこと、加圧状態の際に、圧力をかけ始めてから４秒後、１４秒後、及び３４秒後における沈降割合をそれぞれ求めたこと以外は、加圧例１と同様にして沈降割合を求めた。
密閉容器内の嫌気処理水の水面部分の圧力（ゲージ圧）を、０ＭＰａ（常圧）の状態から０．２０ＭＰａになるまで０．０５ＭＰａ／秒の一定の割合で４秒間上昇させたこと、水面部分の圧力が０．２０ＭＰａに到達後は、該水面部分の圧力を０．２０ＭＰａに保持して嫌気処理水に圧力をかけたこと、加圧状態の際に、圧力をかけ始めてから４秒後、１４秒後、及び３４秒後における沈降割合をそれぞれ求めたこと以外は、加圧例１と同様にして沈降割合を求めた。
圧力をかけ始めた時点（０秒）から沈降割合を測定した時点まで経過した時間（Ｔ秒）で、時間変化した圧力Ｐ（ｔ）を積分した値（積分値）と、沈降割合との関係を表１及び図５に示す。
なお、加圧例１において、圧力をかけ始めてから１１秒経過した時間で、時間変化した圧力Ｐ（ｔ）を積分した値は、下記式のようにして求められる。
なお、加圧例１において、圧力をかけ始めてから１１秒経過した時間で、時間変化した圧力Ｐ（ｔ）を積分した値は、下記式のようにして求められる。
図５及び表１に示すように、積分値が１．５ＭＰａ・秒となるように加圧すると、沈降割合が４８．９％となった。また、積分値が１．７ＭＰａ・秒となるように加圧すると沈降割合が６０．７％となった。さらに、積分値が３．１ＭＰａ・秒となるように加圧すると沈降割合が７９．２％となった。また、積分値が９．２ＭＰａ・秒となるように加圧すると沈降割合が９３．８％となった。
このように、積分値が１．５ＭＰａ・秒以上となるように加圧することにより、４８．９％以上のグラニュールを沈降させることが可能となり、積分値が３．１ＭＰａ・秒以上となるように加圧することにより、７９．２％以上のグラニュールを沈降させることが可能となる。
なお、常圧（ゲージ圧：０ＭＰａ）に戻す前の加圧状態で沈降したグラニュールは、密閉容器の底部に沈降していた。
このように、積分値が１．５ＭＰａ・秒以上となるように加圧することにより、４８．９％以上のグラニュールを沈降させることが可能となり、積分値が３．１ＭＰａ・秒以上となるように加圧することにより、７９．２％以上のグラニュールを沈降させることが可能となる。
なお、常圧（ゲージ圧：０ＭＰａ）に戻す前の加圧状態で沈降したグラニュールは、密閉容器の底部に沈降していた。
＜試験例２＞
ガスが付着して浮上しやすいグラニュールを含む嫌気処理水が流下配管を流下する際に、該グラニュールが流下に逆らって浮上してしまうのを抑制することができる、嫌気処理水の流下速度を求めるべく下記試験を行った。
すなわち、水が収容された円筒状の容器（直径：５０ｍｍ）内の下側部分に、ガスが付着して浮上しやすいグラニュールを入れ、グラニュール（鉛直方向の速度が０．００ｍ／秒であるグラニュール）が５００ｍｍ浮上するのに要する時間を測定することで、該グラニュールの浮上速度を算出した。
２０個のグラニュールに対してグラニュールの浮上速度を求めた結果、最も大きかったグラニュールの浮上速度は０．０５ｍ／秒であった。
ガスが付着して浮上しやすいグラニュールを含む嫌気処理水が流下配管を流下する際に、該グラニュールが流下に逆らって浮上してしまうのを抑制することができる、嫌気処理水の流下速度を求めるべく下記試験を行った。
すなわち、水が収容された円筒状の容器（直径：５０ｍｍ）内の下側部分に、ガスが付着して浮上しやすいグラニュールを入れ、グラニュール（鉛直方向の速度が０．００ｍ／秒であるグラニュール）が５００ｍｍ浮上するのに要する時間を測定することで、該グラニュールの浮上速度を算出した。
２０個のグラニュールに対してグラニュールの浮上速度を求めた結果、最も大きかったグラニュールの浮上速度は０．０５ｍ／秒であった。
１：嫌気処理装置、２：反応槽、３：濃縮水生成装置、４ａ：廃水移送経路、４ｂ：第１ガス移送経路、４ｃ：嫌気処理水移送経路、４ｄ：分離処理水移送経路、４ｄ１：圧力調整弁、４ｅ：第１濃縮水移送経路（濃縮水返送経路）、４ｆ：第２濃縮水移送経路、４ｇ：第２ガス移送経路、４ｇ１：第２−１ガス移送経路、４ｇ２：第２−２ガス移送経路、３１：収容槽、３２：流下配管、３３：収容槽と別体の槽（分離槽）、３４：立ち上がり配管、Ａ：有機物含有廃水、Ｂ：分離処理水、Ｃ：濃縮水、Ｄ：ガス
Claims (14)
- グラニュールを有し且つ該グラニュールによって有機物含有廃水が嫌気処理されることにより嫌気処理水を得る反応槽が備えられてなり、該反応槽の水面側から嫌気処理水が流出されることにより、嫌気処理水が該反応槽外に排出されるように構成されてなる嫌気処理装置であって、
該反応槽外に排出された嫌気処理水を気密に加圧状態にして、該反応槽外に排出された嫌気処理水に含まれるグラニュールを加圧し、加圧状態にされた嫌気処理水から、沈降分離により、グラニュールの含有率が該嫌気処理水よりも少ない分離処理水、及びグラニュールの含有率が該嫌気処理水よりも多い濃縮水を得るように構成された濃縮水生成装置が備えられ、
該濃縮水が前記反応槽に返送されるように構成されてなることを特徴とする嫌気処理装置。 - 前記濃縮水生成装置が、前記反応槽外に排出された嫌気処理水を重力によって流下する流下配管を備えてなる請求項１記載の嫌気処理装置。
- 前記濃縮水生成装置が、嫌気処理水を収容する収容槽を備え、
前記流下配管が、前記反応槽外に排出された嫌気処理水を重力によって流下して前記収容槽に移送するように構成され、
該流下配管の少なくとも一部が、前記収容槽よりも上位に配され、
前記流下配管が、前記収容槽と気密に連通され、
前記収容槽内の水位よりも前記流下配管内の水位が上位となるように前記流下配管内に前記嫌気処理水が満たされることにより、前記収容槽内の嫌気処理水を加圧状態にするように構成されてなる請求項２記載の嫌気処理装置。 - 前記収容槽は、加圧状態にされた嫌気処理水から、沈降分離により、前記分離処理水及び前記濃縮水を得るように構成されてなる請求項３記載の嫌気処理装置。
- 前記濃縮水生成装置が、前記収容槽と別体の槽を備え、該別体の槽が、加圧状態にされた嫌気処理水から、沈降分離により、前記分離処理水及び前記濃縮水を得る分離槽である請求項３記載の嫌気処理装置。
- 前記濃縮水生成装置が、反応槽外に排出された嫌気処理水を収容する収容部と、該収容部の嫌気処理水を加圧する加圧手段とを備え、該加圧手段が、ブロワ、コンプレッサー又はポンプである請求項１記載の嫌気処理装置。
- 加圧開始からの経過時間ｔ（秒）における嫌気処理水のグラニュールにかかる圧力をＰ（ｔ）（ＭＰａ）とし、加圧状態の全時間をＴ（秒）としたときに、Ｐ（ｔ）（ＭＰａ）とＴ（秒）との関係が、下記式（１）の範囲内となるように構成されてなる請求項１〜６の何れか一項に記載の嫌気処理装置。
- グラニュールを有する反応槽内で該グラニュールによって有機物含有廃水を嫌気処理して嫌気処理水を得、該反応槽の水面側から嫌気処理水を流出することにより嫌気処理水を該反応槽外に排出する嫌気処理方法において、
該反応槽外に排出された嫌気処理水を気密に加圧状態にして、該反応槽外に排出された嫌気処理水に含まれるグラニュールを加圧し、加圧状態にされた嫌気処理水から、沈降分離により、グラニュールの含有率が該嫌気処理水よりも少ない分離処理水、及びグラニュールの含有率が該嫌気処理水よりも多い濃縮水を得る濃縮水生成工程と、該濃縮水を前記反応槽に返送する濃縮水返送工程とを実施することを特徴とする嫌気処理方法。 - 前記濃縮水生成工程では、該反応槽外に排出された嫌気処理水を気密に加圧状態にして、該反応槽外に排出された嫌気処理水に含まれるグラニュールを加圧し、加圧状態にされた嫌気処理水から、沈降分離により、前記分離処理水及び前記濃縮水を得る濃縮水生成装置によって、該反応槽外に排出された嫌気処理水から、前記分離処理水及び前記濃縮水を得、
前記濃縮水生成装置が、前記反応槽外に排出された嫌気処理水を重力によって流下する流下配管を備えてなる請求項８記載の嫌気処理方法。 - 前記濃縮水生成装置が、嫌気処理水を収容する収容槽を備え、
前記流下配管が、前記反応槽外に排出された嫌気処理水を重力によって流下して前記収容槽に移送するように構成され、
該流下配管の少なくとも一部が、前記収容槽よりも上位に配され、
前記流下配管が、前記収容槽と気密に連通され、
前記濃縮水生成工程では、前記収容槽内の水位よりも前記流下配管内の水位が上位となるように前記流下配管内に前記嫌気処理水が満たされることにより、前記収容槽の嫌気処理水を加圧状態にする請求項９記載の嫌気処理方法。 - 前記濃縮水生成工程では、前記収容槽内で、加圧状態にされた嫌気処理水から、沈降分離により、前記分離処理水及び前記濃縮水を得る請求項１０記載の嫌気処理方法。
- 前記濃縮水生成装置が、前記収容槽と別体の槽である分離槽を備え、
前記濃縮水生成工程では、該分離槽内で、加圧状態にされた嫌気処理水から、沈降分離により、前記分離処理水及び前記濃縮水を得る請求項１０記載の嫌気処理方法。 - 前記濃縮水生成工程では、該反応槽外に排出された嫌気処理水を気密に加圧状態にして、該反応槽外に排出された嫌気処理水に含まれるグラニュールを加圧し、加圧状態にされた嫌気処理水から、沈降分離により、前記分離処理水及び前記濃縮水を得る濃縮水生成装置によって、該反応槽外に排出された嫌気処理水から、前記分離処理水及び前記濃縮水を得、
前記濃縮水生成装置が、反応槽外に排出された嫌気処理水を収容する収容部と、該収容部の嫌気処理水を加圧する加圧手段とを備え、該加圧手段が、ブロワ、コンプレッサー又はポンプであり、
前記濃縮水生成工程では、前記加圧手段により、前記収容部の嫌気処理水を加圧する請求項８記載の嫌気処理方法。 - 前記濃縮水生成工程では、加圧開始からの経過時間ｔ（秒）における嫌気処理水のグラニュールにかかる圧力をＰ（ｔ）（ＭＰａ）とし、加圧状態の全時間をＴ（秒）としたときに、Ｐ（ｔ）（ＭＰａ）とＴ（秒）との関係を、下記式（１）の範囲内となるようにする請求項８〜１３の何れか一項に記載の嫌気処理方法。
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