JP2016052619A - 油脂を含有する有機性排水の処理方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】油脂を含有する有機性排水中の油脂を効率的に除去し、油脂含有汚泥の発生量を抑制することができる有機性排水の処理方法及びその装置を提供すること。【解決手段】油脂を含有する有機性排水１００を生物処理する有機性排水の処理方法において、有機性排水中の油脂を有機高分子凝集剤によって固化し、固化した油脂含有固化物４６を取り出して油脂含有固化物４６中の油脂を分解し、油脂分解物５２を油脂含有固化物取り出し後の残留液４８と混合して生物処理することを特徴とする。これにより、油脂分を高濃度で含む油脂含有固化物に対してのみ選択的に油脂分解処理が施され、有機性排水１００中の油脂の効率的な分解除去を行うことができる。そして、油脂が低減した油脂分解物５２を油脂含有固化物取り出し後の残留液４８と混合することで、混合液５４中で油脂分解物５２中に残る油脂の濃度が残留液４８によって希釈されてさらに生物処理が行いやすくなると共に、両者に対して同時に生物処理がなされるので効率的である。【選択図】図１

Description

本発明は、有機性排水の処理方法及びその装置に関し、特に、生物処理を伴う油脂を含む有機性排水の処理方法及びその装置に関する。

製油・油脂製造工場、惣菜工場、揚げ物製菓工場、ケーキ製造工場、ハム・ソーセージなどの畜産加工工場、乳製品製造工場、水産物加工工場、食堂・レストラン等の厨房や食品関連事業所などから排出される植物性油脂や動物性油脂を含む有機性排水には、一般にＢＯＤ（生物学的酸素要求量）含有量に対して油脂含有量が多い。したがって、生物処理施設での有機性排水の生物処理において活性汚泥の活性が阻害され、この生物処理が困難となる。すなわち、排水中の油脂が活性汚泥フロックの周囲に吸着して被膜となり、活性汚泥フロック内部に酸素が到達できず活性汚泥への酸素供給が不足し、このために活性汚泥の活性が低下する。この状況においては、有機性排水のＢＯＤの他、油脂を除去する効果も著しく低下する。

また、有機性排水中の油脂の形態は、温度低下により固化状態、乳化状態（エマルジョン状態）、分散した状態（コロイド状）、硬度成分（例えば、カルシウムやマグネシウム）などと結合したオイルボールの形態であり、一般的に乳化状態以外の油脂の形態では生物処理は困難である。

油脂を多く含む排水を生物処理する場合、生物処理水槽での発泡や放線菌由来のスカムなどの浮上物が発生し、安定した設備運転の支障となる。したがって、動植物油脂を多く含む有機性排水を生物処理する場合には、この排水が生物処理水槽に流入する前に油脂量を低減させることが必要となる。

排水の油脂濃度は、ヘキサン抽出物質として測定される（ＪＩＳＫ０１０２：２０１３ 工場排水試験 方法 ２４．２）。なお、ヘキサン抽出物質とは、油脂含有排水を有機溶剤のヘキサンと混合することにより、ヘキサン側に抽出される物質のことをいう。

下水道放流の際、放流水基準のヘキサン抽出物質濃度を大幅に低下させる必要がある。また、下水道管の保護やオイルボール発生防止のために油脂対策が求められる。このためにも、油脂を含む有機性排水の前処理が重要である。

油脂による生物処理の阻害を防止する方法として、生物処理の前段階で、加圧浮上によりあらかじめ油脂を除去する方法が一般的である。

加圧浮上以外には、有機性排水中の油脂を、油脂分解酵素（リパーゼ）を主成分とする酵素剤やリパーゼ活性を有する微生物であるバチルス属（Bacillus sp．）やラルストニア属（Ralstonia sp．）の微生物を含む微生物製剤により油脂を分解する方法が提案されている。

特許文献１には、油脂含有排水に油脂分解酵素のリパーゼを添加して排水中の油脂を加水分解した後、生物処理する方法が開示されている。また、特許文献２には、難分解性の脂質を含む有機性排水を脂質資化性酵母を含む汚泥と混合することで、脂質に対する別途の処理を行うことなく直接酵母による脂質の分解を行うことを可能とする有機性排水の処理装置が開示されている。

特許文献３には、油脂分解菌を流動担体に担持させ、油脂分解菌を担持した担体を油脂分解菌培養槽から油脂分解前処理槽または生物処理槽に供給する油脂含有排水の処理装置が開示されている。

特許文献４には、油脂分解菌を培養し、その培養液を油脂分解槽に供給して油脂含有排水中の油脂を分解し、後段の好気性処理で有機性汚濁を処理する油脂含有排水の処理装置が開示されている。

特開平５−１４６７９８号公報 特開２０００−２４６２８４号公報 特開平１１−１８８３７６号公報 特開２００１−１２９５８０号公報

しかし、従来技術の加圧浮上は油脂を除去するには優れた方法ではあるが、除去された油脂含有固化物は濃縮性や脱水性が悪いため、腐敗しやすく、悪臭が発生しやすい。よって、除去後の油脂含有固化物は取り扱い性や作業性が悪く、処分コストが増加する。

また、特許文献１のリパーゼの添加によれば、添加したリパーゼは処理水とともに流出してしまうため、安定的な排水中の油脂の加水分解を継続するためには常時リパーゼを添加する必要があり、高コストとなる。

特許文献２の酵母処理によれば、酵母処理を行うためには有機性排水から酵母処理に適さないサイズの固形分を除去する必要があり、この固形分には油脂も含まれるので、その油脂含有固形分の処理が別途必要となる。

特許文献３及び特許文献４の処理装置では、油脂含有排水の生物処理（好気性処理）に先立ち、前培養した油脂分解菌によって油脂含有排水中の油脂を分解しているが、排水中の油脂部と他の部分が混在状態で油脂分解菌と接触するので、油脂部と油脂分解菌の接触効率が低く、処理効率が低い。よって、油脂含有排水中の油脂含量を低下させるためには長時間の処理を要することとなる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、油脂を含有する有機性排水中の油脂を効率的に分解除去することができる有機性排水の処理方法及びその装置を提供することにある。

上記目的を達成するための請求項１に記載の発明は、油脂を含有する有機性排水を生物処理する有機性排水の処理方法において、有機性排水中の油脂を有機高分子凝集剤によって固化する固化工程と、該固化工程によって生じた油脂含有固化物を取り出して該油脂含有固化物中の油脂を分解する油脂分解工程と、該油脂分解工程によって生じた油脂分解物を前記油脂含有固化物取り出し後の残留液に混合して生物処理する生物処理工程と、を有することを特徴とする。

この構成によれば、固化工程において固化され、その後取り出された油脂含有固化物が油脂分解工程に供されるので、油脂分を高濃度で含む油脂含有固化物に対してのみ選択的に油脂分解処理が施され、有機性排水中の油脂の効率的な分解除去を行うことができる。そして、油脂が低減した油脂分解物を油脂含有固化物取り出し後の残留液と混合することで、混合液中で油脂分解物中に残る油脂の濃度が残留液によって希釈されてさらに生物処理が行いやすくなると共に、両者に対して同時に生物処理がなされるので効率的である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の処理方法において、前記油脂分解工程の前に、油脂分解を促進する酵素及び／又は該酵素を分泌する微生物を前記取り出された油脂含有固化物の少なくとも一部と混合して前記酵素反応を行う前反応工程を有し、該前反応工程で得られた反応物を油脂分解工程に供することを特徴とする。

この構成によれば、前反応工程において油脂分解を促進する酵素及び／又はこの酵素を分泌する微生物が添加されるので、当該前反応工程に活性汚泥が添加される場合、当該活性汚泥の処理能力を超える量の油脂含有固化物が上記酵素により分解されて活性汚泥による油脂分解が促進される。

その後、前反応工程で得られた、油脂分解を促進する酵素を含む反応液が油脂分解工程に供給されることで、油脂分解工程に供給すべき油脂分解を促進する酵素の量を削減することができる。

よって、有機性排水中の油脂のさらに効率的な分解除去が可能となる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の処理方法において、前記生物処理工程で発生した余剰汚泥の一部又は全部を前記前反応工程及び／又は前記油脂分解工程で添加することを特徴とする。

この構成によれば、生物処理工程後の余剰汚泥の添加によって前反応工程及び／又は油脂分解工程における油脂の分解除去がさらに促進されるとともに、結果として生物処理後の余剰汚泥の排出量を削減することが可能となる。

請求項４に記載の発明は、油脂を含有する有機性排水を生物処理する有機性排水の処理装置において、有機性排水が有機高分子凝集剤と混合され、前記有機性排水中の油脂が固化される凝集剤混合槽と、該凝集剤混合槽又は該凝集剤混合槽の下流に設けられ、該凝集剤混合槽から前記油脂含有固化物を取り出す固化物取り出し装置と、該固化物取り出し装置によって取り出された油脂含有固化物に含まれる油脂を分解する油脂分解槽と、該油脂分解槽とは別の槽として設けられ、前記固化物取り出し装置によって取り出された油脂含有固化物の少なくとも一部が油脂分解を促進する酵素及び／又は該酵素を分泌する微生物と混合され、前記酵素反応の場となると共に該反応後の反応物を前記油脂分解槽に供給可能な前反応槽と、前記油脂分解槽からの油脂分解物及び前記固化物取り出し装置による前記油脂含有固化物取り出し後の残留液が混合されて生物処理される生物処理槽と、を有することを特徴とする。

この構成によれば、凝集剤混合槽において有機性排水中の油脂が固化され、その後取り出された油脂含有固化物の少なくとも一部が、油脂分解槽とは別の前反応槽において油脂分解酵素との反応に供され、この反応後の反応物及びこの反応に供されなかった油脂含有固化物が油脂分解槽における油脂分解に供される。よって、高濃度の油脂含有固化物に対してのみ選択的に油脂分解処理が行われるだけでなく、上記反応物によって油脂分解処理の効率が大きく向上している。

したがって、有機性排水中の油脂が効率的に分解除去される。

本発明によれば、有機性排水中の油脂を効率的に分解除去可能であるので、油脂を含有する有機性排水を系内で速やかに処理することが可能となり、固液分離された油脂を別途処分する煩雑さからも解放される。

本発明の実施の形態に係る有機性排水の処理装置の全体構成を示す概略図である。 本発明の実施の形態に係る有機性排水の処理装置を用いた処理方法の流れを説明するフローチャートである。 連続式の生物処理が行われる有機性排水の処理装置の要部概略図である。 本実施の形態の固化物取り出し装置の変形例を説明するための図である。

次に、本発明の実施の形態について図に基づいて詳細に説明する。油脂を含有する有機性排水の処理方法及びその装置を、図１及び図２を参照して説明する。図１は有機性排水の処理装置１０の全体構成を示す概略図であり、図２は有機性排水の処理装置１０を用いた処理方法の流れを説明するフローチャートである。

図１に示すように、有機性排水の処理装置１０は、製油・油脂製造工場等から排出された油脂を含有する有機性排水１００が流入する混合槽（第１の凝集剤混合槽）１２を有する。混合槽（第１の凝集剤混合槽）１２は、有機高分子凝集剤１３（１３ａ）が投入される投入経路と、有機性排水１００をこの有機高分子凝集剤１３（１３ａ）と攪拌混合するための攪拌機を備える。

混合槽（第１の凝集剤混合槽）１２の上流には、製油・油脂製造工場等から排出された有機性排水１００を貯留し、混合槽（第１の凝集剤混合槽）１２に流入させる有機性排水１００の量を調整する調整槽（１）１６が任意に設けられる。

混合槽（第１の凝集剤混合槽）１２の下流には、混合槽（第１の凝集剤混合槽）１２を経た有機性排水１００を受け入れ、有機高分子凝集剤１３（１３ｂ）と混合するための凝集槽（第２の凝集剤混合槽）１８が設けられている。凝集槽（第２の凝集剤混合槽）１８は、有機高分子凝集剤１３（１３ｂ）が投入される投入経路と、有機性排水１００をこの有機高分子凝集剤１３（１３ｂ）と攪拌混合するための攪拌機を備える。

凝集槽（第２の凝集剤混合槽）１８の下流には、凝集槽（第２の凝集剤混合槽）１８からの流出物から固化物を取り出すためのスクリーン分離装置（固化物取り出し装置）２２が設けられている。

スクリーン分離装置（固化物取り出し装置）２２は、本実施の形態では、前記流出物を貯留する略矩形の貯留部と、貯留部の上部に設けられ、貯留部の一方の側壁から他方の側壁に斜めに架け渡された金網と、を有する。スクリーン分離装置（固化物取り出し装置）２２は、市販の装置が使用でき、処理量と、金網の目開きから任意のものが使用できる。

凝集槽（第２の凝集剤混合槽）１８から流出した流出物は、スクリーン分離装置（固化物取り出し装置）２２によって、金網上に堆積する固化物と、金網を通過した液に固液分離される。金網に堆積された固化物は経路２４を介して油脂可溶化槽（油脂分解槽）２６に送られる。本実施の形態において、金網の目開きは２ｍｍであるが、この大きさに限られるものではなく、後述する油脂含有固形物４６の粒子の大きさとの関係で目開きのサイズを適宜に変更することが可能である。

スクリーン分離装置２２の下流には、経路２４を介して金網上に堆積した固化物が移送される油脂可溶化槽（油脂分解槽）２６及び経路２８を介して同じく固化物が移送される油脂可溶化槽２６とは別の培養装置（前反応槽）３０が、それぞれ設けられている。さらに、スクリーン分離装置２２の下流には、金網を通過した液が経路２３を介して移送される調整槽（２）２９が設けられている。

培養装置（前反応槽）３０は、培養装置（前反応槽）３０を外部から覆うジャケット部を有しており、このジャケット部内を流通する伝熱媒体によって培養装置（前反応槽）３０内部の温度調節が可能となっている。また、培養装置（前反応槽）３０には、培養装置（前反応槽）３０内の物質を攪拌可能な攪拌機と、後述する油脂分解剤１５が投入される投入経路と、を有する。培養装置（前反応槽）３０内の物質は、下流の油脂可溶化槽２６に経路３４を介して移送される。

油脂可溶化槽（油脂分解槽）２６は、油脂分解剤１５が投入される投入経路と、内部の物質を攪拌可能な攪拌機と、を備える。油脂可溶化槽２６内の物質は、経路３６を介して下流の調整槽（２）２９に移送され、上述した金網を通過した分離液（残留液）と混合される。調整槽（２）２９の下流には、この混合液が経路３７を介して移送される生物処理槽３２が設けられている。

生物処理槽３２の下部には散気部が配設されており、生物処理槽３２には後述する生物処理後の処理水１１０を排出する経路３８が接続され、下部には生物処理後に発生する余剰汚泥１２０を排出するための経路４０が接続されている。なお、経路４０は、余剰汚泥１２０を培養装置（前反応槽）３０及び油脂可溶化槽２６にそれぞれ返送する経路４２及び経路４４に分岐している。

なお、図１において、生物処理槽３２は、回分式の生物処理に用いられる生物処理槽を図示して説明したが、生物処理自体は連続式で行うことも可能である。図３は、連続式の生物処理が行われる有機性排水の処理装置の要部、すなわち、生物処理に用いられる構成の概略図である。図示のように、生物処理槽３２の下流に沈殿槽３３が設けられている。したがって、生物処理後の処理水１１０を排出するための経路３８は、沈殿槽３３に接続され、生物処理後に発生する余剰汚泥１２０を排出するための経路４０が沈殿槽３３の下部に接続されている。なお、経路４０は、余剰汚泥１２０を培養装置（前反応槽）３０、油脂可溶化槽２６及び生物処理槽３２にそれぞれ返送する経路４２、経路４４及び経路４５に分岐している。

次に、以上の構成を有する有機性排水の処理装置１０を用いた有機性排水の処理方法について以下に説明する。

［固化工程及び使用する有機高分子凝集剤］
まず、固化工程Ｓ１０１（図２を参照乞う）について説明する。そもそも有機性排水１００中には油脂は溶解しているものに限らず、溶解しておらず分散している状態の固化した油脂含有粒子も存在している。本明細書においては、これらの油脂や油脂含有粒子を、後述するスクリーン分離装置２２（図１参照）や加圧浮上分離装置６０（図４参照）等の油脂含有固化物取り出し装置によって固液分離可能な大きさの固体にすることを称して「固化」ということとする。

図１に示すように、有機性排水１００を、調整槽（１）１６を介して混合槽（第１の凝集剤混合槽）１２に投入し、この有機性排水１００に対して有機高分子凝集剤１３を混合する。

使用される有機高分子凝集剤１３は、有機性排水１００中の油脂を凝集させるものであればどのようなものでも良いが、本実施の形態ではカチオン系有機高分子凝集剤１３ａであり、例えば、エバグロースＬＤＣ−１００、エバグロースＬＤＣ−２０１、エバグロースＬＤＣ−２０８及びエバグロースＣＳ−３７４（以上、水ｉｎｇ株式会社製）を用いることができる。

カチオン系有機高分子凝集剤１３ａの添加量は有機性排水１００のＳＳあたり１％ｗｔ／ｗｔ以上であり、好ましくは、１〜１０％ｗｔ／ｗｔの範囲であり、より好ましくは５〜１０％ｗｔ／ｗｔの範囲である。なお、ＳＳとは、懸濁物質の意味で、水の濁りを示す指標の１つであり、水に含まれる粒子を孔径１μｍのガラス繊維ろ紙またはMF膜ろ紙でろ過し、その粒子の乾物重量（ｍｇ／Ｌ）で表すものである。

カチオン系有機高分子凝集剤１３ａを混合した有機性排水１００を攪拌機による攪拌後、混合液の全量を凝集槽（第２の凝集剤混合槽）１８へと移送する。

凝集槽（第２の凝集剤混合槽）１８へと移送された混合液に対し、さらに有機高分子凝集剤１３を投入し、さらに攪拌機により攪拌混合する。

投入する有機高分子凝集剤１３は、有機性排水１００中の油脂を凝集させるものであればどのようなものでも良いが、本実施の形態ではアニオン系有機高分子凝集剤１３ｂであり、例えば、エバグロースＡ−１５１、エバグロースＡ−１５１Ｃ、エバグロースＡ−１６１及びエバグロースＡ−２０２Ｃ（以上、水ｉｎｇ株式会社製）を用いることができる。

アニオン系有機高分子凝集剤１３ｂの添加量は有機性排水１００のＳＳあたり０．８％ｗｔ／ｗｔ以上であり、好ましくは、１〜５％ｗｔ／ｗｔの範囲であり、より好ましくは、１〜３％ｗｔ／ｗｔである。

なお、上記有機高分子凝集剤１３の種類及び使用量はあくまで例示であり、フロック４６生成後の後述する分離液（残留液）４８中のヘキサン抽出物質の濃度が５０ｍｇ／Ｌ以下（好ましくは、３０ｍｇ／Ｌ以下）となることを目安として、いかなる種類及び使用量であってもよい。

撹拌混合すると、有機性排水１００中の油脂が凝集して固化し、液中に強固なフロック、すなわち、油脂含有固化物４６が生成される。

［油脂含有固化物取り出し工程（スクリーンろ過）］
次に、油脂含有固化物４６を含む液から油脂含有固化物４６を取り出す油脂含有固化物取り出し工程Ｓ１０２（図２参照）について説明する。図１に示すように、油脂含有固化物４６を含有する液は、凝集槽（第２の凝集剤混合槽）１８から凝集槽１８外へと排出され、スクリーン分離装置（固化物取り出し装置）２２に移送されて固液分離される。すなわち、油脂含有固化物４６は金網上に堆積し、金網を通過した液は貯留部に貯留され、固液分離後の油脂含有固化物４６取り出し後に残留する分離液（残留液）４８となる。金網上の油脂含有固化物４６の少なくとも一部が、経路２８を介して別の培養装置（前反応槽）３０に移送される。油脂含有固化物４６の残った部分は、経路２４を介して油脂可溶化槽２６に移送される。培養装置（前反応槽）３０に移送される油脂含有固化物４６は、好ましくは、スクリーン分離装置２２の金網上に堆積した油脂含有固化物４６全量に対して５〜２０％ｗｔ／ｗｔである。

［前反応工程］
次に、油脂分解工程Ｓ１０４の前に行われる、前反応工程Ｓ１０３（図２参照）について説明する。図１に示すように、本工程では、油脂含有固化物４６が投入された培養装置（前反応槽）３０中に油脂分解剤１５及び生物処理において使用される活性汚泥を添加し、攪拌機で撹拌しながら油脂分解剤１５及び活性汚泥を油脂含有固化物４６と反応させる。

活性汚泥は、生物処理において用いられる活性汚泥であればどのようなものでも良く、例えば、生物処理槽３２の活性汚泥を用いることができる。活性汚泥の添加量は、培養装置（前反応槽）３０に投入される油脂含有固化物４６に対して乾燥重量で１０％ｗｔ／ｗｔ以上である。

油脂分解剤１５としては、油脂分解を促進する酵素及びこの酵素を分泌する微生物が挙げられる。油脂分解を促進する酵素を単独で用いてもよく、この酵素を分泌する微生物を単独で用いてもよく、両者を合わせて用いてもよい。

例えば、油脂分解剤１５としては、市販されているユーサワー１２０、ユーサワー４００（ともに、水ｉｎｇ株式会社製）を挙げることができる。ユーサワー１２０は油脂分解酵素を主成分とする製剤であり、ユーサワー４００は油脂分解酵素及び油脂分解酵素を分泌する微生物を主成分とする製剤である。ユーサワー１２０を添加する場合、添加量は油脂含有固化物４６のヘキサン抽出物質量に対して０．１％ｗｔ／ｗｔ以上であればよく、好ましくは０．３％以上である。

ユーサワー４００を添加する場合、添加量はフロック４６のヘキサン抽出物質量に対して０．１％ｗｔ／ｗｔ以上であればよく、好ましくは０．３％以上である。

反応温度はジャケット部３０ａを流通する伝熱媒体によって調整され、例えば３０℃である。しかし、反応温度は、酵素反応に適する温度あるいは微生物の増殖に適する温度に適宜に調整可能である。

反応時間は、３日以上であればよく、好ましくは３日〜１０日の範囲であり、より好ましくは５日〜１０日の範囲である。

反応後、油脂含有固化物４６は酵素反応により可溶化し、この反応液（反応物）５０は、経路３４を介して油脂可溶化槽２６に移送される。

なお、前反応工程Ｓ１０４は必須ではない。前反応工程を行わない場合、スクリーン分離装置（固化物取り出し装置）２２の金網上に分離された油脂含有固化物４６を全量油脂分解工程Ｓ１０４に供することになる。

［油脂分解工程］
次に、油脂分解工程Ｓ１０４（図２参照）について説明する。図１に示すように、油脂可溶化槽（油脂分解槽）２６に、油脂含有固化物取り出し工程Ｓ１０２において前反応工程Ｓ１０３に供されずに金網上に残った油脂含有固化物４６の部分を投入する。前反応工程Ｓ１０３を行った場合、さらに油脂可溶化槽２６に前反応工程Ｓ１０３で得られた反応液（反応物）５０を添加する。

添加する反応液５０の量は、油脂可溶化槽２６に投入された油脂含有固化物４６の量に対して５％ｗｔ／ｗｔ以上であればよく、好ましくは１０％ｗｔ／ｗｔ以上であり、より好ましくは２０％ｗｔ／ｗｔ以上である。

油脂分解工程Ｓ１０４を実施する期間は、その工程終了時の油脂分解物５２中のヘキサン抽出物質の濃度が６，０００ｍｇ／Ｌ以下になることを一つの目安として設定することができる。また、油脂分解を実施する温度は、油脂分解反応速度が十分に維持される範囲の温度に適宜に設定可能である。

反応液５０を添加しない場合、油脂分解剤１５を添加する。油脂分解剤１５は前反応工程Ｓ１０３で説明した油脂分解剤１５と同じ油脂分解剤１５を用いることができる。さらに、油脂分解剤１５と反応液５０を共に添加することも可能である。

油脂分解工程Ｓ１０４終了後、油脂含有固化物４６は可溶化された油脂分解物５２となる。よって、油脂分解工程Ｓ１０４は油脂可溶化工程ともいうことができる。
得られた油脂分解物５２を、経路３６を介して調整槽（２）２９に移送し、油脂含有固化物取り出し工程Ｓ１０２で得られた分離液（残留液）４８と混合して混合液５４とする。両者の混合比は、混合液５４のヘキサン抽出物質の濃度が１，０００ｍｇ／Ｌ以下（好ましくは、７００ｍｇ／Ｌ以下）となるように設定する。混合液５４は、経路３７を介して生物処理槽３２に移送する。

［生物処理工程］
次に、生物処理工程Ｓ１０５（図２参照）について回分式で実施する場合を例に説明する。図１に示すように、生物処理は、生物処理槽３２に対して混合液５４及び活性汚泥を添加して行うが、具体的には、混合液５４に活性汚泥中の微生物を馴致させる馴致処理期間と、馴致後の定常処理と、によって行われる。

・馴致処理
混合液５４を添加した生物処理槽３２に、活性汚泥をＭＬＳＳが１〜５ｇ／Ｌとなるように添加する（ＭＬＳＳとは、ＳＳをｇ／Ｌで表したものである）。その後、散気部からの曝気を行う。混合液５４は、所定のＢＯＤ汚泥負荷となるように回分式で生物処理槽３２に添加される。また、馴致処理及び定常処理において、栄養剤として窒素（Ｎ）及びリン（Ｐ）が、Ｎ及びＰの質量比でそれぞれ、ＢＯＤ：Ｎ：Ｐ＝１００：５：１となるような量で添加される。窒素源としては尿素やアンモニウム塩が、リン源としてはリン酸やリン酸塩が、それぞれ用いられる。その後、馴致処理期間中のＢＯＤ除去率が９０％を超えると馴致が完了したものと判断する。ＢＯＤ除去率は、以下のように計算される。

ＢＯＤ除去率（％）＝｛生物処理槽への流入水（混合液５４）のＢＯＤ（mg/L）−処理水１１０のＢＯＤ（mg/L）｝/流入水（混合液５４）ＢＯＤ（mg/L）＊１００

・定常処理
図１に示すように、馴致完了後の活性汚泥をＭＬＳＳが１〜５ｇ／Ｌとなるように生物処理槽３２に残し、混合液５４を所定のＢＯＤ汚泥負荷となるように回分式で生物処理槽３２に添加し、散気部からの曝気を行う。曝気期間は、例えば、１０時間〜１２時間であり、その後、活性汚泥を沈降させるための沈降時間をとる。沈降時間は、例えば１時間である。

活性汚泥の沈降後、生物処理後の処理水１１０は、経路３８を介して公共水域（例えば、下水道等）に排出する。生物処理槽３２中には、生物処理により活性汚泥中の微生物が増加することで活性汚泥の体積が増加し、その結果余剰汚泥１２０が発生しているので、この余剰汚泥１２０を、経路４０を介して排出する。その後、新たな混合液５４を生物処理槽３２に添加し、次の生物処理が行われる。

なお、連続式で生物処理を実施する場合には、生物処理槽３２には混合液５４を連続的に供給しながら上記回分式の生物処理のような沈降時間をとることなく生物処理槽３２から処理後の処理水１１０が下流に流出する。かかる処理水１１０には活性汚泥が含まれており、そのまま放流することは好ましくない。

したがって、連続式で生物処理を実施する場合には、図３に示すように、生物処理槽３２の下流に設けられた沈殿槽３３において、生物処理槽３２から流出した活性汚泥及び処理水１１０が分離されていない懸濁液を沈殿させる。その後、沈殿槽３３において沈澱させた後の上澄みを処理水１１０として経路３８を介して排出する。沈殿槽３３にて堆積した活性汚泥は余剰汚泥１２０として経路４０を介して排出されるほか、経路４５を介して生物処理槽３２に返送される。

したがって、本実施の形態に係る有機性排水の処理方法及びその装置１０によれば、固化工程Ｓ１０１において固化され、その後取り出された油脂含有固化物４６が油脂分解工程Ｓ１０４に供されるので、油脂分を高濃度で含む油脂含有固化物４６に対してのみ選択的に油脂分解処理が施され、有機性排水１００中の油脂の効率的な分解除去を行うことができる。そして、油脂が低減して可溶化した油脂分解物５２を油脂含有固化物取り出し後の分離液（残留液）４８と混合することで、混合液５４中で油脂分解物５２中に残る油脂の濃度が分離液（残留液）４８によって希釈されてさらに生物処理が行いやすくなると共に、両者に対して同時に生物処理がなされるので効率的である。

さらに、前反応工程Ｓ１０３が実施される場合には、当該前反応工程Ｓ１０３において油脂分解を促進する酵素及び／又はこの酵素を分泌する微生物と活性汚泥とが添加されるので、当該活性汚泥の処理能力を超える量の油脂含有固化物４６が上記酵素により分解されて活性汚泥による油脂分解が促進される。

その後、前反応工程Ｓ１０３で得られた、油脂分解を促進する酵素を含む反応液（反応物）５０が油脂分解工程Ｓ１０４に供給されることで、油脂分解工程Ｓ１０４に供給すべき油脂分解を促進する酵素の量を削減することができる。すなわち、油脂分解槽２６に供給され続ける油脂分解を促進する酵素及び／又はこの酵素を分泌する微生物の量を削減することができるので、経済的である。

そのうえ、生物処理工程Ｓ１０５後に発生した余剰汚泥１２０を、経路４２及び経路４４を介して培養装置（前反応槽）３０及び油脂可溶化槽（油脂分解槽）２６にそれぞれ供給することも可能である。この場合、生物処理工程Ｓ１０５後の余剰汚泥１２０の添加によって前反応工程Ｓ１０３及び／又は油脂分解工程Ｓ１０４における油脂の分解除去がさらに促進されるとともに、結果として生物処理後の余剰汚泥１２０の排出量を削減することができる。

また、本実施の形態では、固化物取り出し装置を、凝集槽（第２の凝集剤混合槽）１８の下流に設けられたスクリーン分離装置（固化物取り出し装置２２）として例示したが、これに限定されるものではなく、種々の変形が可能である。以下に、固化物取り出し装置の変形例を図４に基づいて説明する。

図４において上述の図１及び図２に示した実施の形態と同様の要素には、同一の符号を付しその説明を省略する。

図４に示すように、本変形例においては、スクリーン分離装置２２に代えて、凝集槽（第２の凝集剤混合槽）１８の下流に加圧浮上処理装置（固化物取り出し装置）６０が設けられている。加圧浮上処理装置６０は、凝集槽（第２の凝集剤混合槽）１８中の液を凝集物ごと受け入れる加圧浮上槽と、加圧浮上槽の底部近傍の側壁に設けられて加圧水１３０を流入させる加圧水流入部を備え、さらに、凝集槽（第２の凝集剤混合槽）１８の液面に浮上したフロス（油脂含有固化物）４６を掻き取るフロス掻取機を備える点において本実施の形態のスクリーン分離装置２２とは異なる。

［油脂含有固化物取り出し工程（加圧浮上処理）］
本変形例に係る油脂含有固化物取り出し工程Ｓ１０２について説明する。図４に示すように、固化工程Ｓ１０１（図２参照）により生成された油脂含有固化物４６を含有する液は、加圧浮上分離装置６０の加圧浮上槽へと移送される。そして、この加圧浮上槽内に加圧水流出部から加圧水を流入させる。すると、加圧浮上槽内で減圧された加圧水から多数の気泡が発生し、油脂含有固化物４６の粒子を付着しつつ水面に浮上する。さらにこの水面に浮上したフロス（油脂含有固化物）４６が、フロス掻取機により掻き取られ、経路２４及び経路２８を介して油脂可溶化槽（油脂分解槽）２６及び培養装置（前反応槽）３０にそれぞれ移送される。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されることはなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。本実施の形態においては、有機高分子凝集剤は、カチオン系有機高分子凝集剤とアニオン系有機高分子凝集剤の二種類を併用しているが、何れか一種類の使用であってもよい。繰り返しとなるが、有機高分子凝集剤としては、有機性排水中の油脂を凝集して固化させる機能を有するものであれば、どのようなものを用いても良い。

また、本実施の形態においては、凝集剤混合槽は二つ設けているが、一つのみであってもよく、さらに三つ以上であってもよい。

以下、本発明を実施例により説明する。

１−１．有機性排水の固化及び油脂含有固化物の取り出し（スクリーンろ過）
容量１リットルのビーカーに表１に示す仕出弁当製造排水（以下、有機性排水１００と記す）１リットルを取り、この有機性排水１００に表２に示すカチオン系有機高分子凝集剤１３ａを同表に示す量でそれぞれ添加して３分間急速攪拌した。急速攪拌条件は市販のジャーテスターを用い、１分間あたりの攪拌回転数１２０回転とした。次に、アニオン系有機高分子凝集剤１３ｂ（エバグロースＡ−１５１、水ｉｎｇ株式会社製品）を有機性排水１００のＳＳあたり１％ｗｔ／ｗｔの量で添加して３分間緩速攪拌した。緩速攪拌条件は市販のジャーテスターを用い、１分間あたりの攪拌回転数５０回転とした。

この凝集により生成した油脂含有固化物４６を含む有機性排水１００の全量を、スクリーンの目開き２ｍｍの略矩形の金網籠（縦５ｃｍ×横５ｃｍ×高さ３ｃｍ）に通し（スクリーンろ過し）、生成油脂含有固化物４６を取り出した。

上記アニオン系有機高分子凝集剤１３ｂ（エバグロースＡ−１５１、水ｉｎｇ株式会社製品）を有機性排水１００のＳＳあたり１％ｗｔ／ｗｔの量で添加した場合、生成油脂含有固化物４６の大きさは２ｍｍ〜５ｍｍであり、目開き２ｍｍの金網籠での全量ろ過に要した時間は７秒であった。

エバグロースＡ−１５１を有機性排水１００のＳＳあたり０．８％ｗｔ／ｗｔの量で添加すると、生成した強固なフロック、すなわち、油脂含有固化物４６の大きさは１ｍｍ〜３ｍｍとなり、金網の目からの油脂含有固化物４６の流出が観察された。エバグロースＡ―１５１添加率を有機性排水１００のＳＳあたり１．５％ｗｔ／ｗｔに増加させると、生成油脂含有固化物４６の大きさは３ｍｍ〜６ｍｍと大きくなったが、目開き２ｍｍの金網で全量ろ過に要した時間は２０秒となった。

スクリーンろ過された生成油脂含有固化物４６の含水率及び油脂含有固化物４６取り出し後の分離液（残留液）４８の水質を測定した。その結果を表２に示す。表２に示すように、カチオン系有機高分子凝集剤１３ａとしてエバグロースＬＤＣ−２０１（水ｉｎｇ株式会社製品）を有機性排水１００のＳＳあたり５％ｗｔ／ｗｔで添加し、アニオン系有機高分子凝集剤１３ｂとしてエバグロースＡ−１５１を有機性排水１００のＳＳあたり１％ｗｔ／ｗｔで添加した場合が、油脂含有固化物４６取り出し後の分離液（残留液）４８中のヘキサン抽出物質の少なさ及び油脂含有固化物４６の含水率の観点から最も好ましい添加条件であると判断した。

なお、含水率とは、試料を１０５〜１１０℃で２時間乾燥したときの減量分と試料重量の比に１００を乗じた値である（下水試験方法上巻２０１２年版第５編汚泥・ガス試験 第１章一般汚泥試験 第６節蒸発残留物及び含水率による）。

１−２．有機性排水の固化及び油脂含有固化物の取り出し（加圧浮上処理）
「１−１．」の有機性排水１００を使用し、「１−１．」と同じ条件で油脂含有固化物を生成させた後に、加圧水１０％〜３０％で加圧浮上処理試験を行った。加圧水は、水道水に空気を吹き込んで調製した。その加圧水を凝集処理した有機性排水１００に添加し、油脂含有固化物に空気を付着させて浮上させて、生成したフロス（油脂含有固化物）４６を取り出した。

加圧水添加率は、加圧水量／有機性排水１００の量＊１００で、％ｖｗ／ｖｗ表示である。

その加圧浮上処理後の分離液（残留液）４８の水質及び生成フロス（油脂含有固化物）４６の含水率を測定した。その結果を、表３に示す。

加圧水添加量２０％の区分は、いずれのカチオン系有機高分子凝集剤１３ａでのフロスの分離速度や水質が良好であった。

２．前反応
「１−１．」の有機性排水１００にカチオン系有機高分子凝集剤１３ａ（エバグロースＬＤＣ２０１）を有機性排水１００のＳＳあたり３％ｗｔ／ｗｔの量で添加し、さらにアニオン系有機高分子凝集剤１３ｂ（エバグロースＡ−１５１）を有機性排水１００のＳＳあたり１％ｗｔ／ｗｔの量で添加して油脂含有固化物４６を生成した。この油脂含有固化物４６に対して「１−１．」と同じスクリーンろ過により油脂含有固化物４６を取り出し、同時に油脂含有固化物取り出し後の分離液（残留液）４８を得た。得られた油脂含有固化物４６は、含水率９０．０％（すなわち、固形分１０％（１００，０００ｍｇ／Ｌ））であり、ヘキサン抽出物質は５０，０００ｍｇ／Ｌであった。

容量１リットルで外部から加温できる温水ジャケットと装置内部を撹拌できる撹拌機をつけた開放型培養装置（培養装置（前反応槽）３０）に取り出された油脂含有固化物４６ １ｋｇ（ヘキサン抽出物質量４３ｇ）を投入し、３０℃に維持しながら油脂分解剤ユーサワー３００（水ｉｎｇ株式会社製品）、ユーサワー１２０（水ｉｎｇ株式会社製品）、ユーサワー４００（水ｉｎｇ株式会社製品）をそれぞれ添加し、培養装置３０内部の液の性状変化を調査した。

表４に、５日後の培養装置（培養装置（前反応槽）３０）内の液の性状を示し、表５に、培養装置内の液のヘキサン抽出物質濃度を測定した結果を示す。

３．油脂分解
「１−１．」の有機性排水１００にカチオン系有機高分子凝集剤１３ａ（エバグロースＬＤＣ２０１）を有機性排水１００のＳＳあたり３％ｗｔ／ｗｔで添加し、アニオン系有機高分子凝集剤１３ｂ（エバグロースＡ−１５１）を有機性排水１００のＳＳあたり１％ｗｔ／ｗｔで添加して油脂含有固化物４６を生成した。この油脂含有固化物４６を１−１．と同様にスクリーンろ過して取り出すと同時にこの油脂含有固化物４６取り出し後の、固液分離された分離液（残留液）４８を得た。

「１−１．」で生成した油脂含有固化物４６は、含水率９０．３％（すなわち、固形分９．７％（９７，０００ｍｇ／Ｌ）であり、ヘキサン抽出物質含有率はＳＳあたり５０％であった（ＳＳは９７．０ｇ／Ｌであり、ヘキサン抽出物質量は、９７×０．５＝４８．５ｇである。なお、ここではＳＳと油脂は別成分である）。

容量１リットル（水深１５ｃｍ）で装置内部を撹拌できる撹拌機をつけた開放型の油脂可溶化槽（油脂分解槽）２６に「１−１．」で取り出された油脂含有固化物１ｋｇ（ヘキサン抽出物質４９ｇ／Ｌ）を投入し、１５℃〜２５℃で油脂分解剤ユーサワー１２０（水ｉｎｇ株式会社製品），ユーサワー４００（水ｉｎｇ株式会社製品）や「２．前反応」で得られた反応液（反応物５０）をそれぞれ添加し、油脂可溶化槽２６での油脂分解を行った。

表６に、取り出された油脂含有固化物４６の油脂分解の結果を示す。なお、反応液Ａは「２．前反応」で得られたユーサワー１２０ 添加率０．３％、反応日数５日の反応液であり、反応液Ｂは、ユーサワー４００ 添加率０．３％、反応日数５日の反応液である。「２．前反応」の反応液量（％ｗｔ／ｗｔ）は、「１−１．」で取り出された油脂含有固化物１ｋｇに対する比率で示す。

反応液Ａを生成油脂含有固化物４６の重量に対して１０％ｗｔ／ｗｔの量で添加することで３日後のヘキサン抽出物質は６，０００ｍｇ／Ｌまで減少した（表６の番号１１を参照）。油脂分解後の区分（表６の番号１１）の水質は、ｐＨ６．６、ＳＳ ５０，０００ｍｇ／Ｌ、ＢＯＤ ８０，０００ｍｇ／Ｌであった。

４．生物処理
４−１．生物処理に供する混合液の調整
表７は、「１−１．」での油脂含有固化物取り出し後の分離液（残留液）４８と「３．油脂分解」で得られた油脂分解後の区分（表６の番号１１）の水質を示す。

表７に示す分離液（残留液）４８及び油脂分解後の区分（表６、番号１１）を１０：１で混合した混合液５４を調整し、生物処理に供した。

４−２．生物処理の条件について
生物処理は、この混合液５４に活性汚泥中の微生物を馴致させる馴致処理と、馴致した活性汚泥で生物処理を行う定常処理と、によって行われる。表８に、馴致処理及び定常処理の生物処理条件を示す。本実施例においては回分式で生物処理を行っているが、連続式においても表８の生物処理条件が適用される。

４−３．馴致及び生物処理
図１に示すように、水槽下部に散気部を備えた生物処理槽３２（容量５リットル、水深３０ｃｍ）に、下水処理施設の活性汚泥（種汚泥、ＭＬＳＳ ３．０ｇ／Ｌ）、表７の混合液５４及び表８の栄養剤を添加し、約２２時間連続して散気部から曝気し、ＢＯＤを除去した。その後曝気を停止して汚泥を沈降させ、１時間後の上澄液を馴致処理水として採取し、馴致汚泥濃度３．０g／Ｌ（ＭＬＳＳとして）となるように余剰汚泥１２０を引き抜いた。その後、表７の混合液５４を所定のＢＯＤ汚泥負荷となるように添加し、曝気を再開した。

馴致はＢＯＤ汚泥負荷 ０．１ｋｇ／ｋｇ・日で行い、種汚泥の馴致を約２週間行い、馴致処理期間後半の１週間のＢＯＤ除去率は９０％〜９５％であり、馴致が完了したと判断した。表９に、馴致後の活性汚泥に対してＢＯＤ汚泥負荷０．２〜０．４（ｋｇ／ｋｇ・日）で生物処理を行った結果を示す。

４−４．生物処理（比較例）
「１−１．」の有機性排水１００を、「４−３．馴致及び生物処理」の馴致後の活性汚泥を用いて、「４−２．生物処理の条件について」の表８に示す条件で生物処理を行った。

表１０に結果を示す。有機性排水１００中にはヘキサン抽出物質が非常に多く、生物処理が阻害され、ＢＯＤ汚泥負荷が０．２ｋｇ／ｋｇ・日を超えると生物処理槽でのスカム発生や異常発泡が多くなり、生物処理の継続は困難になった。

４−５．油脂分解（油脂含有固化物＋余剰汚泥）
「１−１．」で取り出された油脂含有固化物と、「４−１．生物処理に供する混合液の調整」〜「４−３．馴致及び生物処理」までの工程後、すなわち、生物処理後の余剰汚泥１２０（表９、ＢＯＤ汚泥負荷０．２ｋｇ／ｋｇのもの）とを、重量比で１：１で混合した混合物に対し、「３．油脂分解」に示す条件で油脂分解を行った。

表１１に上記混合物の性質を示し、表１２にその混合物の油脂分解の結果を示す。

活性汚泥である余剰汚泥１２０が混合されることで、「３．油脂分解」の表６に比べて、ヘキサン抽出物質の除去効果が高かった。

１０ 有機性排水の処理装置
１２ 混合槽（第１の凝集剤混合槽）
１３ 有機高分子凝集剤
１３ａ カチオン系有機高分子凝集剤
１３ｂ アニオン系有機高分子凝集剤
１５ 油脂分解剤（油脂分解を促進する酵素及びこの酵素を分泌する微生物）
１８ 凝集槽（第２の凝集剤混合槽）
２２ スクリーン分離装置（固化物取り出し装置）
２６ 油脂可溶化槽（油脂分解槽）
３０ 培養装置（前反応槽）
３２ 生物処理槽
４６ 油脂含有固化物、生成フロス（油脂含有固化物）
４８ 分離液（残留液）
５０ 反応液（反応物）
５２ 油脂分解物
５４ 混合液（混合物）
６０ 加圧浮上処理装置（固化物取り出し装置）
１００ 有機性排水
１１０ 処理水
１２０ 余剰汚泥

Claims (4)

1. 油脂を含有する有機性排水を生物処理する有機性排水の処理方法において、
   有機性排水中の油脂を有機高分子凝集剤によって固化する固化工程と、
   該固化工程によって生じた油脂含有固化物を取り出して該油脂含有固化物中の油脂を分解する油脂分解工程と、
   該油脂分解工程によって生じた油脂分解物を前記油脂含有固化物取り出し後の残留液に混合して生物処理する生物処理工程と、
   を有することを特徴とする有機性排水の処理方法。
2. 前記油脂分解工程の前に、油脂分解を促進する酵素及び／又は該酵素を分泌する微生物を前記取り出された油脂含有固化物の少なくとも一部と混合して前記酵素反応を行う前反応工程を有し、
   該前反応工程で得られた反応物を油脂分解工程に供することを特徴とする請求項１に記載の処理方法。
3. 前記生物処理工程で発生した余剰汚泥の一部又は全部を前記前反応工程及び／又は前記油脂分解工程で添加することを特徴とする請求項１又は２に記載の処理方法。
4. 油脂を含有する有機性排水を生物処理する有機性排水の処理装置において、
   有機性排水が有機高分子凝集剤と混合され、前記有機性排水中の油脂が固化される凝集剤混合槽と、
   該凝集剤混合槽又は該凝集剤混合槽の下流に設けられ、該凝集剤混合槽から前記油脂含有固化物を取り出す固化物取り出し装置と、
   該固化物取り出し装置によって取り出された油脂含有固化物に含まれる油脂を分解する油脂分解槽と、
   該油脂分解槽とは別の槽として設けられ、前記固化物取り出し装置によって取り出された油脂含有固化物の少なくとも一部が油脂分解を促進する酵素及び／又は該酵素を分泌する微生物と混合され、前記酵素反応の場となると共に該反応後の反応物を前記油脂分解槽に供給可能な前反応槽と、
   前記油脂分解槽からの油脂分解物及び前記固化物取り出し装置による前記油脂含有固化物取り出し後の残留液が混合されて生物処理される生物処理槽と、
   を有することを特徴とする処理装置。

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