JP2013184123A - 水処理装置、及び水処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】特に被処理水中の溶存有機化合物を低コストで除去し、被処理水中の有機性廃棄物濃度を環境放流できるレベルにまで低減する。
【解決手段】実施形態の水処理装置は、被処理水としての油田随伴水中の油分及び固形分を除去するための前処理槽と、油分及び固形分が除去された前記油田随伴水中の溶存有機化合物をメタン発酵させ、前記溶存有機化合物をメタンガスを主成分とするバイオガスに分解するための嫌気性処理槽とを具える。また、前記嫌気性処理槽中で処理された前記油田随伴水中に残留する溶存有機化合物を好気性処理して分解するための好気性処理槽と、前記バイオガス中に含まれる硫化水素を硫黄酸化菌により酸化させて硫酸に転換し、除去するための生物脱硫槽とを具える。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、水処理装置、及び水処理方法に関する。

油田から原油を採掘する際、同時に大量の随伴水が地下から汲み上げられるが、その中には油分や固形分、揮発性有機化合物及び溶存有機化合物、塩分等が多量に含まれている。従来から、随伴水は油分除去等の簡易処理のみを施した上で、莫大な費用をかけて地中に投棄されている。しかしながら、油分や有機化合物による環境汚染の影響や、将来的な規制強化の可能性、さらには水リサイクルの観点からも処理技術の確立が求められ、開発が進められている。

特に、海洋放流を検討する場合、化学的酸素要求量（以下、「ＣＯＤ」と略す場合がある）の放流基準が一定量に定められていることから、主なＣＯＤ源となる高濃度有機化合物をこのレベルまで低減するための処理技術が必要となる。

安価な処理方法の候補として、好気性微生物を利用した一般的な好気性処理が考えられるが、多量に発生する余剰汚泥の廃棄コストが高くなることや、汚泥濃度が過度に増加することにより処理性能が悪化しやすいこと等が課題となる。また、嫌気性微生物を利用する嫌気性処理での処理はＣＯＤ濃度を放流基準まで低減することができない。さらに、随伴水に含まれる硫酸イオンが硫酸還元菌の働きにより硫化水素として排出される。

硫酸還元菌によって生成した硫化水素は、酸化鉄等の吸着剤を用いた乾式脱硫と、アルカリや次亜塩素酸ナトリウム等の酸化剤を水溶液として用いる湿式脱硫等の一般的な脱硫方法を用いて除去することができるが、いずれの方法を用いても吸着剤や薬剤の使用量が嵩み、ランニングコストが高くなる上、廃棄物発生量も多量となり廃棄コストも高くなる。

このような観点から、上述した好気性微生物あるいは嫌気性微生物を用いる代わりに、イオン交換樹脂による有機化合物除去も考えられるが、油田随伴水は塩分を高濃度に含有することから、塩分中の塩素イオンをイオン交換によって多量に吸着し、油田随伴水中の有機化合物をさほど吸着しないという問題を引き起こし、油田随伴水の除去にイオン交換樹脂を適用するのは困難である。

特許文献１には、廃坑や廃油田等の地下空隙を利用して、ＣＯＤ源を含有する有機性廃棄物をメタン発酵によって分解し、メタンガスを発生させて回収することにより、上記有機性廃棄物を処理する技術が開示されている。しかしながら、この技術を用いて油田随伴水を処理しても、ＣＯＤ濃度を放流基準まで低減することができない。また、メタン発酵により発生する消化ガス中の硫化水素ガスの処理方法については特に言及していないが、前述した一般的な脱硫剤による脱硫方法はランニングコストが高く、経済的に好ましくない。

特開２０１０−１１０７１１号

本発明は、特に被処理水中の溶存有機化合物を低コストで除去し、被処理水中の有機性廃棄物濃度を環境放流できるレベルにまで低減することを目的とする。

実施形態の水処理装置は、被処理水としての油田随伴水中の油分及び固形分を除去するための前処理槽と、油分及び固形分が除去された前記油田随伴水中の溶存有機化合物をメタン発酵させ、前記溶存有機化合物をメタンガスを主成分とするバイオガスに分解するための嫌気性処理槽とを具える。また、前記嫌気性処理槽中で処理された前記油田随伴水中に残留する溶存有機化合物を好気性処理して分解するための好気性処理槽と、前記バイオガス中に含まれる硫化水素を硫黄酸化菌により酸化させて硫酸に転換し、除去するための生物脱硫槽とを具える。

第１の実施形態における水処理装置の概略構成を示す図である。 第２の実施形態における水処理装置の概略構成を示す図である。 第３の実施形態における水処理装置の概略構成を示す図である。 第４の実施形態における水処理装置の概略構成を示す図である。 第５の実施形態における水処理装置の概略構成を示す図である。 第６の実施形態における水処理装置の概略構成を示す図である。 第７の実施形態における水処理装置の概略構成を示す図である。

（第１の実施形態）
図１は、本実施形態における水処理装置の概略構成を示す図である。
図１に示すように、本実施形態の水処理装置１０は、被処理水の導入側から順次に前処理槽１１、嫌気性処理槽１２、及び好気性処理槽１３が配管２２及び２３を介して配設されている。また、嫌気性処理槽１２の上方には配管３１を介して生物脱硫槽１４が配設されている。なお、本実施形態における被処理水は、油田での原油生産時に排出される油田随伴水であって、原油生産時に油分分離された油田随伴水である。

前処理槽１１内には、例えば被処理水である油田随伴水中の油分及び固形分を除去するための油分吸着剤が充填されており、若しくは被処理水に対して圧縮空気を負荷して気泡を発生させることができるようになっており、または適宜凝集剤が添加できるようになっている。これにより、油分及び固形分を個別又は同時に除去することができる。なお、凝集剤を用いる場合は、後段に配設された嫌気性処理槽１３及び生物脱硫装置１４の水中硫黄成分の著しい負荷上昇が起きないように、硫酸塩に由来する凝集剤の過剰利用をしないことが好適である。

嫌気性処理槽１２中にはメタン生成菌を主とする種々の嫌気性微生物が定着されており、嫌気性消化槽や、ＵＡＳＢ型メタン発酵槽等、既存のメタン発酵槽から構成することができる。好気性処理槽１３は、内部に好気性微生物が定着されており、標準活性汚泥法、回分式活性汚泥法、散水ろ床、接触酸化法、担体利用生物処理法、ラグーン法、膜分離型活性汚泥法等、既存の技術が適用できるように構成されている。生物脱硫槽１４中には硫黄酸化細菌が保持されている。

次に、図１に示す水処理装置１０を用いた被処理水としての油田随伴水の処理方法について説明する。
最初に、被処理水としての油田随伴水Ｗ０は、配管２１を介して前処理槽１１内に導入される。前処理槽１１は、上述のように、内部に油分吸着剤が充填されており、若しくは圧縮空気により気泡が生成できるようになっており、または凝集剤を添加できるようになっている。したがって、疎水性有機高分子の油分表面付着力を利用した油分吸着法や、油分及び固形分を浮上除去する加圧浮上法、凝集剤を併用する凝集加圧浮上法等の既存の技術が利用でき、これによって、油田随伴水Ｗ０中の油分及び固形分を除去することができる。なお、除去した油分及び固形分を含む汚泥は、配管２３を介して外部に放出され、適切な処理を経た後廃棄処分等に付される。

次いで、前処理槽１１内で処理された後の油田随伴水Ｗ１は、配管２２を介して嫌気性処理槽１２に導入される。嫌気性処理槽１２では、メタン生成菌等によって油田随伴水Ｗ１中の溶存有機化合物がメタン発酵により分解され、メタンガスや炭酸ガス、硫化水素ガス等が生成される。なお、硫化水素ガスは、油田随伴水Ｗ１中に含まれる硫酸イオンが嫌気性微生物である硫酸塩還元細菌によって還元されて生成されるものである。

次いで、油田随伴水Ｗ１が嫌気性処理槽１２で処理されることによって生成した嫌気処理水Ｗ２は、配管２４を介して好気性処理槽１３内に導入され、上述したような標準活性汚泥法、回分式活性汚泥法、散水ろ床、接触酸化法、担体利用生物処理法、ラグーン法、膜分離型活性汚泥法等の既存の技術によって、嫌気処理水Ｗ２中に残存する溶存有機化合物が分解される。このような分解の後に生成した汚泥は配管２６より外部に放出され、適当な処理が施された後廃棄処分等に供される。また、嫌気処理水Ｗ２から残存する溶存有機化合物が除去された後の好気処理水Ｗ３は、配管２５から外部に放出され、適当な処理が施された後廃棄処分等に供される。

一方、嫌気性処理槽１２で生成した硫化水素ガスは、配管３１を介して生物脱硫槽１４に導入され、生物脱硫槽１４内に保持された硫黄酸化細菌によって酸化されて硫酸が生成する。生物脱硫槽１４には配管３２を介して水が散水され、上述のようにして生成した硫酸は水中に溶存し、硫黄酸化細菌等の余剰微生物等とともに廃液（処理水）Ｗ４として配管３４から外部に放出される。廃液（処理水）Ｗ４はその後所定の処理を経た後廃棄処分等に供される。また、上記硫化水素ガス等と共に生物脱硫槽１４内に導入されたメタンガス等のバイオガスＧは、配管３３から外部に放出される。バイオガスＧはその後所定の処理を経た後廃棄処分等に供される。

なお、生物脱硫の促進のため、空気等の酸素源を上記硫化水素ガスや、配管３２から散水する水Ｓ中に溶解させてもよい。但し、嫌気性処理槽１２では硫化水素ガスの他に可燃性のメタンガス等も生成されるので、このような可燃性ガスを安全に運用できる形態を採ることが好ましい。

また、嫌気性処理槽１２で発生したガスの有効利用のため、あるいは有効利用する機器によってガス中の硫化水素濃度に制限がある場合、別途、多段の脱硫装置を任意に配置することも好適である。

本実施形態によれば、前処理槽１１において、被処理水である油分随伴水Ｗ０の油分や固形分が除去されることによって、後段の嫌気性処理槽１２におけるメタン発酵細菌等への油分皮膜形成や、同槽内への固形分蓄積を抑制し、嫌気性処理槽１２でのメタン発酵処理を十分に行うことができる。また、油分随伴水Ｗ０を嫌気性処理槽１２でメタン発酵処理しているので、好気性処理のみの処理や、イオン交換性の凝集剤処理などに比べ、好気性微生物によるエアレーション動力や余剰汚泥発生などを抑制することができ、また凝集剤処理やイオン交換処理と比べ薬液の使用量や廃棄汚泥発生を抑制することができる。さらに、嫌気性処理槽１２で発生した硫化水素ガスを生物脱硫槽１４で処理するようにしているので、脱硫媒体を用いる乾式脱硫法に比べ、脱硫剤の補充や廃脱硫剤などの廃棄物の発生を抑制することができる。

したがって、油田随伴水Ｗ０中の溶存有機化合物を低コストで除去し、有機化合物濃度を環境放流できるレベルにまで低減することができる。

（第２の実施形態）
図２は、本実施形態の水処理装置の概略構成を示す図である。
図２に示す水処理装置２０は、前処理装置１１の後段であって嫌気性処理槽１２の前段において、有機前処理装置１５が配設されている点で図１に示す水処理装置１０と相違し、その他の構成は水処理装置１０と同じである。なお、図２において、図１に示す構成要素と類似あるいは同一の構成要素については同じ符号を用いている。

有機前処理装置１５は揮発性の有機化合物を除去するように構成されており、具体的には、活性炭吸着法や、オゾン酸化法、気液接触による揮発性成分を除去するストリッピング法等の公知の方法を実施できるように構成されている。なお、オゾン酸化法やストリッピング法の場合、活性炭吸着法に比べて、廃棄物発生が抑制される。

被処理水としての油田随伴水Ｗ０は、配管２１を介して前処理槽１１内に導入され、油田随伴水Ｗ０中の油分及び固形分が除去された後、油田随伴水Ｗ１として配管２７を介して有機前処理槽１５内に導入される。油田随伴水Ｗ１中には、揮発性有機化合物であるベンゼン等の芳香族化合物が含まれる。このような揮発性有機化合物は、有害物質として排出規制がなされているため、当該揮発性の有機化合物も上述した溶存有機化合物と同様に処理することが好ましい。

本実施形態では、揮発性有機化合物を含む油田随伴水Ｗ１を有機前処理槽１５内に導入し、上述した活性炭吸着法や、オゾン酸化法、ストリッピング法によって揮発性有機化合物を吸着除去あるいは分解除去しているので、揮発性有機化合物を含む油田随伴水Ｗ１が嫌気性処理槽１２及び好気性処理槽１３に導入され、それぞれ嫌気処理水Ｗ２及び好気処理水Ｗ３となった場合に、これら処理水中に上記揮発性有機化合物が含まることがない。また、好気性処理槽１３で処理された後に生成する汚泥中にも上記揮発性有機化合物が含まれることがない。したがって、油田随伴水Ｗ１、すなわち被処理水としての油田随伴水Ｗ０中に含まれる揮発性有機化合物の外部への排出を防止することができる。

なお、有機前処理装置１５には、適宜配管４１を介して活性炭やオゾン、その他の薬剤を添加できるようになっており、上述した活性炭吸着法、オゾン酸化法、及びストリッピング法等を効率的かつ効果的に実行できるようになっている。また、揮発性有機化合物を吸着した活性炭や酸化分解されて得た非揮発性の有機化合物を含む汚泥等は、適宜配管４２から外部に排出される。

その他の特徴及び作用効果は、図１と関連させて説明した第１の実施形態の水処理装置１０と同様であるので、説明を省略する。

（第３の実施形態）
図３は、本実施形態の水処理装置の概略構成を示す図である。
図３に示す水処理装置３０は、好気性処理槽１３の後段において凝集処理槽１７が配設されている点で図２に示す水処理装置２０と相違し、その他の構成は水処理装置２０と同じである。なお、図３において、図２に示す構成要素と類似あるいは同一の構成要素については同じ符号を用いている。

凝集処理槽１７は、凝集沈殿法、凝集加圧浮上法など、凝集剤を用いる既存の技術が実施できるように構成されている。

第２の実施形態の水処理方法と同様にして、被処理水としての油田随伴水Ｗ０から有機前処理装置１５で揮発性の有機化合物が除去され、嫌気性処理槽１２及び好気性処理槽１３を経て溶存した有機化合物が除去された後の好気処理水Ｗ３中には、好気性処理槽１３中の好気性微生物が有機物として含まれる場合がある。また、微生物状態は変動するため有機物の量も変動し、したがって、好気処理水Ｗ３をそのまま外部に排出すると、排出規制上問題となる場合がある。

しかしながら、本実施形態では、好気性処理槽１３の後段に凝集処理槽１７を配設しているので、好気処理水Ｗ３は凝集処理槽１７に導入された後、凝集処理槽１７における凝集沈殿法等の操作により、好気処理水Ｗ３中に含まれる微生物由来の有機物が沈殿するようになる。したがって、凝集処理槽１７から排出される好気処理水Ｗ３中の有機物量は十分に低減されているので、結果的に好気処理水Ｗ３は浄化されることになり、排出規制上問題となることがない。

その他の特徴及び作用効果は、図２と関連させて説明した第２の実施形態の水処理装置２０と同様であるので、説明を省略する。

（第４の実施形態）
図４は、本実施形態の水処理装置の概略構成を示す図である。
図４に示す水処理装置４０は、好気性処理槽１３と配管２６を介して連結した汚泥処理装置１８が配設されている点で図３に示す水処理装置３０と相違し、その他の構成は水処理装置３０と同じである。なお、図４において、図３に示す構成要素と類似あるいは同一の構成要素については同じ符号を用いている。

汚泥処理装置１８は、凝集沈殿法、凝集脱水法などの凝集剤を用いる既存の技術が実施できるように構成されており、また、必要に応じて脱水装置や焼却装置等を含むことができる。

第１の実施形態で説明したように、好気性処理槽１３においては、好気性微生物によって溶存有機化合物が分解除去された後、分解物及び余剰の微生物等は汚泥として配管２６から排出される。但し、この場合の汚泥は含水率が高いために容積も大きくなり、そのまま廃棄した場合に比較的大きな廃棄スペースが必要となる。しかしながら、本実施形態では、上記汚泥を汚泥処理装置１８で凝集沈殿法等により除去することができ、その後、必要に応じて脱水装置により脱水し、あるいは焼却装置によって焼却することにより、上記汚泥の容積を減らすことができる。したがって、上記汚泥由来の最終的な廃棄物の量を低減することができる。

その他の特徴及び作用効果は、図３と関連させて説明した第３の実施形態の水処理装置３０と同様であるので、説明を省略する。

（第５の実施形態）
図５は、本実施形態の水処理装置の概略構成を示す図である。
図５に示す水処理装置５０は、図４に示す水処理装置４０において、生物脱硫槽１４で生成した硫酸を含む廃液（処理水）Ｗ４を、配管３４及び３４−１を介して好気性処理槽１３の後段に導入し、嫌気処理水Ｗ２と混合した後、廃液（処理水）Ｗ４を含む嫌気処理水Ｗ２を好気性処理槽１３に導入するようにしている。また、生物脱硫槽１４で生成した硫酸を含む廃液（処理水）Ｗ４を、配管３４及び３４−２を介して嫌気性処理槽１３の前段に導入し、好気処理水Ｗ３と混合した後、廃液（処理水）Ｗ４を含む好気処理水Ｗ３を凝集処理槽１７に導入するようにしている。なお、その他の構成は図４に示す水処理装置４０と同じである。

なお、図５において、図４に示す構成要素と類似あるいは同一の構成要素については同じ符号を用いている。

上述した廃液（処理水）Ｗ４は硫酸を含むため一般には低ｐＨの廃液（処理水）となる傾向があるが、上述のように、廃液（処理水）Ｗ４を嫌気処理水Ｗ２及び好気処理水Ｗ３と混合させることにより、上記廃液（処理水）が希釈され、ｐＨ値が低下する。また、嫌気性処理槽１２等で微生物によって処理した後の嫌気処理水Ｗ２等はｐＨが高くなる傾向があり、上記廃液（処理水）Ｗ４を嫌気処理水Ｗ２等に混合させることにより、嫌気処理水Ｗ２等を中性域に緩和できるようになる。

したがって、本実施形態によれば、低ｐＨの廃液（処理水）Ｗ４を嫌気処理水Ｗ２等と混合させるのみでその処理を行うことができ、当該廃液（処理水）Ｗ４の処理操作が容易になる。また、嫌気処理水Ｗ２等のｐＨ値を中性域に保持することができるので、最終的に得た好気処理水Ｗ３を凝集処理槽１７から排出した後の処理操作において、特にｐＨ調整等の処理操作を行う必要がない。したがって、好気処理水Ｗ３を廃棄処分等にする際の処理操作を簡易化することができる。

その他の特徴及び作用効果は、図４と関連させて説明した第４の実施形態の水処理装置４０と同様であるので、説明を省略する。

（第６の実施形態）
図６は、本実施形態の水処理装置の概略構成を示す図である。
図６に示す水処理装置６０は、図５に示す水処理装置５０において、凝集処理槽１７の後段に脱塩装置１９を配設し、好気性処理槽１３で得た好気処理水Ｗ３を脱塩し、得られた脱塩処理水Ｗ５を生物脱硫槽１４内に散水する水Ｓとして使用すべく、脱塩装置１９の後段に配管３２を連結させたものである。なお、その他の構成は、図５に示す水処理装置５０と同じである。図５に示す構成要素と類似あるいは同一の構成要素については同じ符号を用いている。

脱塩装置１９は、蒸発法や、逆浸透法など、海水等の塩濃度処理水下で淡水を製造できる既存の技術を用いることができるが、特に逆浸透法は、好気処理水Ｗ３中の塩分を効果的に除去することができるので、当該方法を適用できるようにすることが好ましい。

本実施形態によれば、水処理装置６０における処理水（好気処理水Ｗ３）を、生物脱硫槽１４内に散水する水Ｓとして使用することができるので、水処理装置６０における処理水を廃棄処分とすることなく有効に用いることができ、水資源の有効活用が可能となる。

その他の特徴及び作用効果は、図５と関連させて説明した第５の実施形態の水処理装置５０と同様であるので、説明を省略する。

（第７の実施形態）
図７は、本実施形態の水処理装置の概略構成を示す図である。
図７に示す水処理装置７０は、図６に示す水処理装置６０において、生物脱硫槽１４内に導入され、配管３３から排出されたメタンガス等のバイオガスＧを燃焼させるための燃焼装置７１及び燃焼装置７１で得た熱エネルギーを各処理槽及び各装置に供給するための熱供給路７２〜７７を具えている点で相違し、その他の構成については図６に示す水処理装置６０と同じである。なお、熱供給路７２〜７７を介した熱伝達は、燃焼装置７１で得た熱エネルギーで水等を加熱して温水あるいは水蒸気等とし、これらの熱媒体を例えばＳＵＳ等からなる配管内を通じて各処理槽及び各装置に供給する。

また、図６に示す構成要素と類似あるいは同一の構成要素については同じ符号を用いている。

上述のようにして得た熱エネルギーを、熱供給路７２を介して例えば前処理装置１１に供給することにより、前処理装置１１の温度制御を、水処理装置７０が発生するガスによって行うことができ、外部からのエネルギー供給を必要としないため省エネルギーに供することになる。例えば、前処理装置１１において凝集沈殿法を適用する場合、上記熱エネルギーを供給することにより、油田随伴水Ｗ０の粘性低下による沈殿物沈降速度を向上することができる。

また、上述のようにして得た熱エネルギーを、熱供給路７３を介して例えば有機前処理装置１５に供給することにより、有機前処理装置１５の温度制御を、水処理装置７０が発生するガスによって行うことができ、外部からのエネルギー供給を必要としないため省エネルギーに供することになる。例えば、有機前処理装置１５にてストリッピング法を適用する場合、揮発性有機成分の揮発除去を促進することができる。

さらに、上述のようにして得た熱エネルギーを、熱供給路７４及び７５を介して例えば嫌気性処理槽１２及び好気性処理槽１３に供給することにより、これら処理槽の温度制御を、水処理装置７０が発生するガスによって行うことができ、外部からのエネルギー供給を必要としないため省エネルギーに供することになる。例えば、嫌気性処理槽１２及び好気性処理槽１３の運用温度をメタン発酵及び好気性処理するのに適した温度とすることができる。

また、凝集処理槽１７に熱供給路７６を介して熱エネルギーを供給することにより、水の粘性低下による沈殿物沈降速度を向上することができ、汚泥処理装置１８に熱供給路７７を介して熱エネルギーを供給することにより、汚泥処理装置１８に凝集プロセスを適用する場合、水の粘性低下による沈殿物沈降速度を向上することができ、さらに汚泥焼却プロセスを適用する場合、焼却のために必要なエネルギー消費量を削減することができる。これらの場合も燃焼装置７１で得た熱エネルギーを用いているので、外部からのエネルギー供給を必要としないため省エネルギーに供することになる。

同様に、脱塩装置１９に熱供給路７８を介して熱エネルギーを供給することにより、脱塩装置１９に蒸発法を適用する場合、熱源として必要なエネルギー消費量を削減することができる。また、熱供給路７９を介して生物脱硫装置２３に熱エネルギーを供給することにより、生物脱硫装置２３の運用温度を、外部エネルギーに依存することなく、硫化水素ガスが硫黄酸化細菌によって酸化されて硫酸が生成する適切な温度に維持することができる。したがって、これらの場合も省エネルギーに供することができる。

その他の特徴及び作用効果は、図６と関連させて説明した第６の実施形態の水処理装置６０と同様であるので、説明を省略する。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として掲示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０，２０，３０，４０，５０，６０，７０ 水処理装置
１１ 前処理槽
１２ 嫌気性処理槽
１３ 好気性処理槽
１４ 生物脱硫装置
１５ 有機前処理装置
１７ 凝集処理槽
１８ 汚泥処理装置
１９ 脱塩装置
７１ 燃焼装置
７２〜７９ 熱供給路
Ｗ０，Ｗ１ 油田随伴水
Ｗ２ 嫌気処理水
Ｗ３ 好気処理水
Ｗ４ 廃液（処理水）
Ｗ５ 脱塩処理水

Claims (24)

1. 被処理水としての油田随伴水中の油分及び固形分を除去するための前処理槽と、
   油分及び固形分が除去された前記油田随伴水中の溶存有機化合物をメタン発酵させ、前記溶存有機化合物をメタンガスを主成分とするバイオガスに分解するための嫌気性処理槽と、
   前記嫌気性処理槽で得た嫌気処理水中に残留する溶存有機化合物を好気性処理して分解するための好気性処理槽と、
   前記バイオガス中に含まれる硫化水素を硫黄酸化菌により酸化させて硫酸に転換し、除去するための生物脱硫槽と、
   を具えることを特徴とする、水処理装置。
2. 前記前処理槽の後段であって前記嫌気性処理槽の前段において、前記油田随伴水中の揮発性有機化合物を除去するための有機前処理装置を具えることを特徴とする、請求項１に記載の水処理装置。
3. 前記好気性処理槽の後段において、前記好気性処理槽で得た好気処理水中に含まれる汚泥を凝集させて除去するための凝集処理槽を具えることを特徴とする、請求項１又は２に記載の水処理装置。
4. 前記好気性処理槽と連結するようにして、前記好気性処理槽内で生成した汚泥を処理するための汚泥処理装置を具えることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一に記載の水処理装置。
5. 前記生物脱硫槽で発生した前記硫酸を含む処理水を嫌気処理水と混合し、前記好気性処理槽内に導入するように構成したことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一に記載の水処理装置。
6. 前記生物脱硫槽で発生した前記硫酸を含む処理水を好気処理水と混合し、前記凝集処理槽内に導入するように構成したことを特徴とする、請求項３〜５のいずれか一に記載の水処理装置。
7. 前記凝集処理槽中で得た処理水を脱塩し、脱塩された前記処理水を前記生物脱硫槽中に導入するための脱塩装置を具えることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一に記載の水処理装置。
8. 前記生物脱硫槽から排出される前記バイオガスを燃焼させるための燃焼装置を具え、当該燃焼装置で生成した熱エネルギーを前記嫌気性処理槽、前記好気性処理槽及び前記生物脱硫槽の少なくとも一つの温度制御のために使用するように構成したことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一に記載の水処理装置。
9. 前記生物脱硫槽から排出される前記バイオガスを燃焼させるための燃焼装置を具え、当該燃焼装置で生成した熱エネルギーを前記有機前処理装置の温度制御のために使用するように構成したことを特徴とする、請求項２〜８のいずれか一に記載の水処理装置。
10. 前記生物脱硫槽から排出される前記バイオガスを燃焼させるための燃焼装置を具え、当該燃焼装置で生成した熱エネルギーを前記凝集処理槽の温度制御のために使用するように構成したことを特徴とする、請求項３〜９のいずれか一に記載の水処理装置。
11. 前記生物脱硫槽から排出される前記バイオガスを燃焼させるための燃焼装置を具え、当該燃焼装置で生成した熱エネルギーを前記汚泥処理装置の温度制御のために使用するように構成したことを特徴とする、請求項３〜１０のいずれか一に記載の水処理装置。
12. 前記生物脱硫槽から排出される前記バイオガスを燃焼させるための燃焼装置を具え、当該燃焼装置で生成した熱エネルギーを前記脱塩装置の温度制御のために使用するように構成したことを特徴とする、請求項７〜１１のいずれか一に記載の水処理装置。
13. 前処理槽中において被処理水としての油田随伴水中の油分及び固形分を除去するステップと、
    油分及び固形分が除去された前記油田随伴水を嫌気性処理槽中に導入し、溶存有機化合物をメタン発酵させ、前記溶存有機化合物をメタンガスを主成分とするバイオガスに分解するステップと、
    前記嫌気性処理槽で得た嫌気処理水を好気性処理槽中に導入し、前記嫌気処理水中に残留する溶存有機化合物を好気性処理して分解するステップと、
    前記バイオガス中に含まれる硫化水素を生物脱硫槽中に導入し、硫黄酸化菌により酸化させて硫酸に転換し、除去するステップと、
    を具えることを特徴とする、水処理方法。
14. 前記油田随伴水から前記油分及び前記固形分を除去した後であって、前記油田随伴水を前記嫌気性処理槽中に導入する以前に、前記油田随伴水を有機前処理装置中に導入し、前記油田随伴水中の揮発性有機化合物を除去するステップを具えることを特徴とする、請求項１３に記載の水処理方法。
15. 前記嫌気性処理槽で得た嫌気処理水を前記好気性処理槽中に導入した後において、前記好気性処理槽で得た好気処理水を凝集処理槽中に導入し、前記好気処理水中に含まれる汚泥を凝集させて除去するステップを具えることを特徴とする、請求項１３又は１４に記載の水処理方法。
16. 前記好気性処理槽と連結するようにして配設した汚泥処理装置内で、前記好気性処理槽内で生成した汚泥を処理するステップを具えることを特徴とする、請求項１３〜１５のいずれか一に記載の水処理方法。
17. 前記生物脱硫槽で発生した前記硫酸を含む処理水を前記嫌気処理水と混合し、前記好気性処理槽内に導入するステップを具えることを特徴とする、請求項１３〜１６のいずれか一に記載の水処理方法。
18. 前記生物脱硫槽で発生した前記硫酸を含む処理水を前記好気処理水と混合し、前記凝集処理槽内に導入するステップを具えることを特徴とする、請求項１５〜１７のいずれか一に記載の水処理方法。
19. 前記凝集処理槽中で得た処理水を脱塩装置中に導入し、脱塩された前記処理水を前記生物脱硫槽中に導入するステップを具えることを特徴とする、請求項１５〜１８のいずれか一に記載の水処理方法。
20. 前記生物脱硫槽から排出される前記バイオガスを燃焼装置において燃焼させ、発生した熱エネルギーを前記メタン発酵、前記好気性処理及び前記硫黄酸化菌による酸化の少なくとも一つの温度制御のために使用することを特徴とする、請求項１３〜１９のいずれか一に記載の水処理方法。
21. 前記生物脱硫槽から排出される前記バイオガスを燃焼装置において燃焼させ、発生した熱エネルギーを前記油田随伴水中の揮発性有機化合物を除去する際の温度制御のために使用することを特徴とする、請求項１４〜２０のいずれか一に記載の水処理方法。
22. 前記生物脱硫槽から排出される前記バイオガスを燃焼装置において燃焼させ、発生した熱エネルギーを前記好気処理水中に含まれる汚泥を凝集させて除去する際の温度制御のために使用することを特徴とする、請求項１５〜２１のいずれか一に記載の水処理方法。
23. 前記生物脱硫槽から排出される前記バイオガスを燃焼装置において燃焼させ、発生した熱エネルギーを前記好気性処理槽内で生成した汚泥を処理する際の温度制御のために使用することを特徴とする、請求項１６〜２２のいずれか一に記載の水処理方法。
24. 前記生物脱硫槽から排出される前記バイオガスを燃焼装置において燃焼させ、発生した熱エネルギーを前記凝集処理槽中で得た処理水を脱塩する際の温度制御のために使用することを特徴とする、請求項１９〜２３のいずれか一に記載の水処理方法。

Images