JP2016185515A - 水処理システム及び水処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】カルシウムを含む原水を処理する際に、メタン発酵処理の低下を抑制する。
【解決手段】カルシウムを含有する原水を処理する水処理システム１において、原水に含まれる被処理水をメタン発酵処理する反応部４と、原水中の有機物から有機酸を生成する酸生成部２と、酸生成部２で処理され反応部４へ送られる処理水からカルシウム含有固形物を固液分離する固液分離部３と、を備える構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、水処理システム及び水処理方法に関する。

従来から有機排水を処理する嫌気排水処理装置がある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の嫌気排水処理装置は、グラニュールを用いて嫌気性生物処理（メタン発酵処理）を行う嫌気反応槽と、嫌気反応槽内のｐＨを調整するｐＨ調整手段と、を備えている。

特開２０１３−１４６６７３号公報

上記の特許文献１に記載の技術では、嫌気反応槽内のｐＨ及び導電率を調整することで、カルシウム析出量を抑制している。しかしながら、処理される排水中に含まれるカルシウム濃度が高くなると、反応槽内においてカルシウムの析出量が増加するおそれがある。カルシウムの析出量が多くなり、反応槽内のグラニュールがカルシウムを含む固形物によって覆われると、グラニュールと被処理水との接触が抑制されてしまい、反応槽における処理が低下することになる。

本発明は、カルシウムを含む原水を処理する際に、メタン発酵処理の低下を抑制することが可能な水処理システム、及び水処理方法を提供することを目的とする。

本発明は、カルシウムを含有する原水を処理する水処理システムであって、原水に含まれる被処理水をメタン発酵処理する反応部と、原水中の有機物から有機酸を生成する酸生成部と、酸生成部で処理され反応部へ送られる処理水からカルシウム含有固形物を固液分離する固液分離部と、を備える。

この水処理システムでは、固液分離部において、酸生成部で処理されて反応部へ送られる処理水からカルシウム含有固形物が固液分離される。これにより、酸生成部で処理された処理水からカルシウム含有固形物が分離された後の被処理水を反応部に供給することができる。そのため、反応部の内部に存在するグラニュールへのカルシウムの付着を抑制することができ、メタン発酵処理の低下を抑制することができる。

また、固液分離部は、固液分離として、カルシウム含有固形物を沈降分離する構成でもよい。これにより、第２の処理水中のカルシウム含有固形物を、沈殿させて分離することができ、第２の処理水の上澄みを被処理水として反応部に供給することができる。

また、酸生成部で処理された処理水のｐＨは７．５以上８．５以下であってもよい。これにより、カルシウムを含むと共に、硫黄分を多く含む原水を処理する際に、ｐＨを調整して、解離したＨＳ⁻（硫化水素イオン）及びＨＳ^２−を増やし、遊離Ｈ_２Ｓを減らすことができる。遊離Ｈ_２Ｓは毒性が強く、グラニュールに含まれるメタン菌を阻害するので、遊離Ｈ_２Ｓを減らして、反応部におけるメタン発酵処理の低下を抑制することができる。

また、水処理システムは、反応部で処理された処理水の一部を酸生成部に返送する構成でもよい。この構成の水処理システムによれば、反応部の内部に存在する未処理分を含む処理水の一部を酸生成部に戻すことができる。これにより、未処理分を含む処理水の一部を、再び、酸生成部、固液分離部、及び反応部に供給して循環処理することができる。そのため、処理水に含まれる未処理分を減少させて、処理水の清浄度を向上させることができる。

また、本発明は、カルシウムを含有する原水を処理する水処理方法であって、原水に含まれる被処理水をメタン発酵処理するメタン発酵工程と、原水中の有機物から有機酸を生成する酸生成工程と、酸生成工程で処理されたからカルシウム含有固形物を固液分離する固液分離工程と、を備える。

この水処理方法では、固液分離工程において、酸生成工程で処理された処理水からカルシウム含有固形物が固液分離される。これにより、酸生成工程で処理された処理水からカルシウム含有固形物が分離された後の被処理水をメタン発酵処理することになる。そのため、メタン発酵処理工程で用いられるグラニュールへのカルシウムの付着を抑制することができ、メタン発酵処理の低下を抑制することができる。

本発明によれば、カルシウムを含む原水を処理する際に、メタン発酵処理の低下を抑制することができる。

本発明の実施形態に係る水処理システムの概略構成図である。 硫化水素解離曲線を示すグラフである。 第２実施形態に係る水処理システムの酸生成槽を示す概略図である。 実施例１に係る水処理システムを示す概略構成図である。 実施例１における測定結果を示すグラフであり、ｐＨ及びＣＯＤｃｒ除去率を示すグラフである。 実施例１における測定結果を示すグラフであり、Ｃａ^２＋及びＣａ^２＋除去率を示すグラフである。 実施例１における測定結果を示すグラフであり、Ｔ−Ｃａ及びＴ−Ｃａ除去率を示すグラフである。 実施例１における測定結果を示すグラフであり、遊離Ｈ_２Ｓを示すグラフである。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において同一部分又は相当部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

図１に示される水処理システム１は、カルシウムを含有する原水を処理するものである。水処理システム１は、酸生成槽（酸生成部）２と、沈殿槽（固液分離部）３と、反応槽（反応部）４と、を備えている。水処理システム１は、例えば、紙パルプ工業から排出される有機性排水（原水）の処理に適用される。水処理システム１に供給される原水は、例えば、カルシウムイオン（Ｃａ^２＋）を４００ｍｇ／Ｌ以上含み、且つ、硫黄分（Ｓ／ＣＯＤｃｒ＞０．０３）を含んでいる。

酸生成槽２は、供給された原水を貯留する貯留槽である。酸生成槽２には、配管Ｌ１〜Ｌ３が接続されている。配管Ｌ１は、例えば、原水を貯留する受入れ槽（不図示）から原水を酸生成槽２に供給する配管である。配管Ｌ２は、反応槽４と接続され、反応槽４で処理された第１の処理水を酸生成槽２に供給する配管である。配管Ｌ３は、酸生成槽２で処理された第２の処理水を、沈殿槽３に排出する配管である。

また、酸生成槽２には、ｐＨ調整部１１が接続されている。このｐＨ調整部１１は、例えば、ｐＨ調整剤を貯留するｐＨ調整剤貯留槽１２と、ｐＨ調整剤を酸生成槽２に供給する配管Ｌ４と、を有する。また、配管Ｌ４は、ｐＨ調整剤を移送する移送ポンプが設けられていてもよい。ｐＨ調整部１１は、酸生成槽２に供給されるｐＨ調整剤の量を調整することで、酸生成槽２内の原水及び第１の処理水のｐＨを調整する。ｐＨ調整剤としては、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）等が挙げられる。ｐＨ調整剤としては、例えば、水酸化ナトリウム以外のアルカリを用いてもよく、塩酸、リン酸等の酸を用いてもよい。

酸生成槽２では、内部に収容された酸生成菌によって、原水及び第１の処理水に含まれる有機物を分解して、有機酸である低級脂肪酸（例えば酢酸等）を生成する。この酸生成槽２には、ｐＨ調整部１１からｐＨ調整剤が供給されており、酸生成槽２から排出された第２の処理水のｐＨが、例えば、７．５以上となるように維持されている。第２の処理水のｐＨは、７．５以上、８．５以下となるように、調整されることが好ましい。酸生成槽２から排出された第２の処理水は、配管Ｌ３を通り、沈殿槽３に供給される。

また、酸生成槽２では、原水及び第１の処理水に含まれるカルシウムイオンを炭酸カルシウム（ＣａＣＯ^３、カルシウム含有固形物）として析出させている。第２の処理水は、析出した炭酸カルシウムと共に、沈殿槽３に供給される。

図２は、硫化水素解離曲線を示すグラフである。図２では、横軸にｐＨを示し、縦軸に「Ｈ_２Ｓ」、「ＨＳ⁻」、及び「Ｓ^２−」の存在比（％）を示している。図２に示されるように、ｐＨ４以下の場合には、Ｈ_２Ｓの存在比が１００％である。ｐＨ５を超えると、ＨＳ⁻の存在比が増え、Ｈ_２Ｓの存在比が減り始める。例えばｐＨ６．７辺りで、ＨＳ⁻の存在比とＨ_２Ｓの存在比とが等しく、５０％ずつとなる。

ｐＨ７．０では、ＨＳ⁻の存在比が、Ｈ_２Ｓの存在比より高くなっている。ｐＨ７．０では、ＨＳ⁻の存在比が、６０％となり、Ｈ_２Ｓの存在比が４０％となる。ｐＨ７．５では、ＨＳ⁻の存在比が、約８０％となり、Ｈ_２Ｓの存在比が約２０％となる。ｐＨ８．０では、ＨＳ⁻の存在比が、９０％を超え、Ｈ_２Ｓの存在比が１０％未満となる。

また、ｐＨ９．５以上、ｐＨ１３では、ＨＳ⁻の存在比が１００％となる。ｐＨが１３を超えると、Ｈ_２Ｓの存在比は０％であるが、ＨＳ⁻の存在比が減り、Ｓ^２−の存在比が増える。

酸生成槽２で処理され、酸生成槽２から排出された第２の処理水は、例えば、ｐＨが７．５以上、８．５以下となるように調整される。この場合には、Ｈ_２Ｓの存在比が、２０％未満となり、ＨＳ⁻の存在比が、約８０％以上となる。また、第２の処理水のｐＨが７．５以上、８．５以下であると、炭酸カルシウムの析出を増やすことができる。

沈殿槽３は、供給された第２の処理水を滞留させて、炭酸カルシウムを沈降分離する固液分離槽である。沈殿槽３における滞留時間は、例えば０．５〜３時間である。沈殿槽３には、上述した配管Ｌ３の他に、配管Ｌ５、Ｌ６が接続されている。配管Ｌ５は、例えば、沈殿槽３の底部に接続され、沈殿槽３の底部に沈降された炭酸カルシウムを排出する配管である。配管Ｌ６は、沈殿槽３に貯留された第２の処理水の上澄みを排出する配管である。また、配管Ｌ６には、第２の処理水を移送するポンプＰ６が設けられている。沈殿槽３から排出された第２の処理水は、配管Ｌ６を通り、反応槽４に供給される。第２の処理水は、反応槽４でメタン発酵処理される被処理水として、反応槽４に供給される。なお、沈殿槽３で固液分離するカルシウム含有固形物は、炭酸カルシウムに限定されず、その他のカルシウム含有固形物を分離してもよい。

反応槽４は、供給された被処理水を貯留して、被処理水をメタン発酵処理する反応部である。反応槽４には、上述した配管Ｌ２、Ｌ６の他に配管Ｌ７が接続されている。配管Ｌ７は、反応槽４の上部に接続され、槽内で発生したバイオガスを排出するバイオガス回収配管である。反応槽４の内部には、メタン生成菌を含むグラニュールが収容されている。

反応槽４は、ＥＧＳＢ（Expanded Granular Sludge Bed）法やＵＡＳＢ（Upflow Anaerobic Sludge Blanket）によるメタン発酵処理を行う。この反応槽４の下部には、配管Ｌ６に接続された流入部４ａが設けられている。流入部４ａは、被処理水を反応槽４内に流入させる。流入部４ａは、例えば長手方向に等間隔で穴部が設けられた配管である。反応槽４の底部には、グラニュールが沈降して溜まることにより、グラニュール層５が形成されている。被処理水は、グラニュールに接触することにより、グラニュール中のメタン生成菌によってメタン発酵処理される。

反応槽４では、流入部４ａから被処理水を反応槽４の下部に導入することによって、上向きの流動を生じさせる。被処理水は、グラニュール層５内を流れながら、メタン発酵処理される。グラニュール層５の上部には、グラニュール層５を通過し、メタン発酵処理後の被処理水による液相Ｗが形成されている。この液相Ｗの被処理水には、液流により流動しているグラニュール層５や、グラニュール層５から浮上した浮上グラニュールや、メタン発酵処理によって発生したバイオガス（例えば、メタンガス及び炭酸ガス）が含まれている。なお、浮上グラニュールは、グラニュールが浮いたものであり、例えば、グラニュールにバイオガスが付着したり、バイオガスが内包されたりしたものである。

また、反応槽４の上部には、被処理水と浮上グラニュールとバイオガスとを分離するためのセトラ（三相分離部）６が、設けられている。

セトラ６の下端部には、被処理水をセトラ６の内部に導入する導入口６ａが形成されている。この導入口６ａに被処理水を導くために、導入板７が設けられている。この導入板７は、セトラ６の下方であって導入口６ａの周囲において、セトラ６の底部に沿って設置されている。また、導入板７には、導入口６ａに導入されなかった被処理水を下側に返送するための返送口７ａが形成されている。また、導入板７の更に下方には、導入板７の返送口７ａを通って返送される被処理水の流れを整えるための整流板８が設けられている。

被処理水は、上記グラニュール層５を通過し上向きに流れ、整流板８によって導入板７とセトラ６との間に形成された導入路に流入する。上記導入路を通った被処理水の一部は、上昇して導入口６ａからセトラ６内に流入し、残りは、導入板７の返送口７ａから下向きに流れる。

セトラ６の上部には例えば円筒状の側壁６ｂが設けられ、側壁６ｂの周囲には環状の流路を形成する処理水排出部９が設けられている。セトラ６内に流入した処理水は、セトラ６の側壁６ｂから外側に溢れ処理水として処理水排出部９に集められる。処理水排出部９の処理水は、処理水排出部９に接続された配管Ｌ２を通り酸生成槽２に返送される。セトラ６では、導入口６ａから流入した被処理水が処理水排出部９に直接流入しないように、セトラ６の側壁６ｂの内側には隔壁６ｃが設けられている。

反応槽４では、被処理水のメタン発酵処理が行われて、バイオガスが発生する。バイオガスは浮上して液面まで到達し反応槽４の上部の空間に到達する。反応槽４の上部に到達したバイオガスは、配管Ｌ７を通って排出され燃料として回収される。例えば、配管Ｌ７に送風機を接続し、この送風機によって吸引排気して、強制的にバイオガスを反応槽４外に排出させることもできる。

また、配管Ｌ２は、反応槽４の処理水排出部９と酸生成槽２のスプリッター部１０とを接続している。スプリッター部１０は、酸生成槽２の内部で上下方向に延在する有底の筒体である。スプリッター部１０の上端の開口１０ａは、酸生成槽２の液面よりも上方に配置されている。また、スプリッター部１０の下部には、スプリッター部１０内の処理水を抜き出すための配管Ｌ８が接続されている。

スプリッター部１０内の処理水は、一定量抜き出され配管Ｌ８を通り、例えば、後段の処理部に供給される。処理水が供給される後段の処理部としては、好気性処理部が挙げられる。スプリッター部１０内の処理水の一部は、上端の開口１０ａから溢れて、第１の処理水として、酸生成槽２内の原水に流入して、再び、配管Ｌ３、沈殿槽３、配管Ｌ６を通り、反応槽４に供給される。すなわち、反応槽４から排出された処理水の一部は循環されている。

また、酸生成槽２の上部には配管Ｌ９が接続されている。配管Ｌ９は、配管Ｌ７に接続されている。反応槽４から供給された第１の処理水に同伴したバイオガスは、酸生成槽２の上部から排出され、反応槽４から排出されたバイオガスと共に、他の装置に供給されて燃料として使用される。バイオガスが供給される他の装置としては、ボイラや内燃機関などがある。

次にこのように構成された水処理システム１の作用、及び水処理方法について説明する。

水処理システム１に供給された被処理水は、配管Ｌ１を通り、酸生成槽２に供給される。また、酸生成槽２には、配管Ｌ２を通じて、反応槽４から排出された処理水が供給されている。また、この酸生成槽２は、ｐＨ調整剤が供給されて、槽内のｐＨが７．５以上、８．５以下となるように維持されている。このように、槽内のｐＨを７．５以上、８．５以下とすることで、槽内の処理水の遊離Ｈ_２Ｓ濃度は、１５０ｍｇ／ｌ以下（存在比２０％未満、図２参照）となるように制御される。そして、この酸生成槽２の内部では、酸生成菌によって、原水及び第１の処理水に含まれる有機物が分解されて、低級脂肪酸が生成される（酸生成工程）。また、この酸生成槽２では、この酸生成槽２で処理された第２の処理水中のカルシウムイオンを、炭酸カルシウムとして析出させる。

次に、酸生成槽２で処理された第２の処理水は、配管Ｌ３を通り、沈殿槽３に供給される。この沈殿槽３では、供給された第２の処理水中の炭酸カルシウムが底部に沈殿する（固液分離工程）。沈殿槽３の底部に沈殿した炭酸カルシウムは、配管Ｌ５を通り、沈殿槽３の外部に排出される。

沈殿槽３で、炭酸カルシウムが分離された後の第２の処理水は、配管Ｌ６を通り、被処理水として、流入部４ａから反応槽４の底部に供給される。この反応槽４の内部では、被処理水はグラニュール層５内を、グラニュールに接触しながら流れる。このとき、被処理水はグラニュールに含まれるメタン菌によって、メタン発酵処理される（メタン発酵工程）。これにより、処理水及びバイオガスが得られる。

反応槽４の内部で発生したバイオガスは、配管Ｌ７を通って、反応槽４の外部に排出されて回収される。また、反応槽４でメタン発酵処理された後の処理水は、セトラ６、処理水排出部９、及び配管Ｌ２を通り、反応槽４の外部に排出される。

反応槽４の外部に排出された処理水は、酸生成槽２のスプリッター部１０に供給される。スプリッター部１０に供給された処理水の一部は、第１の処理水として、酸生成槽２で再び、被処理水に合流して、循環される。また、残りの処理水は、スプリッター部１０から配管Ｌ８を通り、処理水として排出される。

このような水処理システム１では、原水に含まれるカルシウムを、炭酸カルシウムとして析出させ、この析出した炭酸カルシウムを、沈殿槽３で沈降分離している。これにより、反応槽４に供給される被処理水中のカルシウムイオンを減らすことができる。そのため、グラニュールが、炭酸カルシウムに覆われてしまうことが抑制される。その結果、グラニュールと被処理水とを良好に接触させることができ、メタン発酵処理を好適に行うことができる。

例えば、原水に含まれるカルシウムが４００ｍｇ／Ｌ以上である場合に、従来の排水処理装置では、反応槽の内部で炭酸カルシウムが多量に析出するおそれがあった。そして、従来の排水処理装置では、析出した炭酸カルシウムが反応槽に蓄積されると共にグラニュールに付着することにより、反応槽の内部において、メタン発酵処理が低下するおそれがあった。しかしながら、本実施形態の水処理システム１では、沈殿槽３において、酸生成槽２で処理された第２の処理水に含まれる炭酸カルシウムを沈降分離し、炭酸カルシウムが分離された被処理水が反応槽４に供給されるので、反応槽４に導入されるカルシウムを抑制することができる。そのため、反応槽４の槽内において、炭酸カルシウムの蓄積、及び炭酸カルシウムのグラニュールへの付着が抑制される。その結果反応槽４におけるメタン発酵処理の低下が抑制される。

また、例えば、原水に含まれる硫黄分がＳ／ＣＯＤｃｒ＞０．０３である場合に、従来の排水処理装置では、反応槽の内部において、メタン菌と共生関係にある硫酸還元菌の働きが活発になり、硫酸還元菌による硫酸還元反応が促進されるおそれがあった。硫酸還元反応がされて硫化水素（Ｈ_２Ｓ）の発生量が増大すると、遊離Ｈ_２Ｓ（解離していない分子状Ｈ_２Ｓ）が増加することになる。そして、従来の排水処理装置では、増加した遊離Ｈ_２Ｓがメタン菌を強く阻害し、メタン菌の活性が低下することでメタン発酵処理が安定しないおそれがあった。しかしながら、本実施形態の水処理システム１では、酸生成槽２から排出される第２の処理水のｐＨを７．５以上８．５以下に制御することで、解離したＳ^２−の状態で存在するＨ_２Ｓの比率を高くして、遊離Ｈ２Ｓの濃度を低く維持することができる。これにより、硫酸還元反応を抑制して、反応槽４に存在する遊離Ｈ_２Ｓを減らすことができ、メタン菌の活性の低下を抑制することができる。その結果、メタン発酵処理を安定させることができる。

また、酸生成槽２で処理された処理水のｐＨは８．０以上、８．３以下であることがより好ましい。ｐＨが８．０以上、８．３以下であると、解離したＨＳ⁻及びＨＳ^２−を好適に増やし、遊離Ｈ_２Ｓを確実に減らすことができる。

また、この水処理システム１では、反応槽４で処理された処理水の一部を酸生成槽２に返送しているので、反応槽４の内部に存在する未処理分を含む処理水の一部を酸生成槽２に戻すことができる。これにより、未処理分を含む処理水の一部を、再び、酸生成槽２、沈殿槽３、及び反応槽４に供給して循環させることができる。そのため、処理水に含まれる未処理分を減少させて、処理水の清浄度を向上させることができる。

（第２実施形態）
次に図３を参照して、第２実施形態に係る水処理システムについて説明する。第２実施形態に係る水処理システムが、第１実施形態の水処理システムと違う点は、酸生成槽（酸生成部）２２の内部に、沈殿部２３が設けられている点である。以下、第２実施形態の説明において、第１実施形態と同様の説明は省略する。

図３に示される酸生成槽２２の内部には、仕切板２４が設けられている。酸生成槽２２では、仕切板２４によって区切られた一方側（図示右側）の領域が、カルシウム含有固形物を沈降分離する沈殿部２３として機能する。この沈殿部２３の底部には、底部に沈殿したカルシウム含有固形物を排出する配管Ｌ５が接続されている。

また、酸生成槽２２には、原水を供給する配管Ｌ１、反応槽４から返送された第１の処理水を供給する配管Ｌ２、ｐＨ調整剤を供給する配管Ｌ４が接続されている。これらの配管Ｌ１，Ｌ２，Ｌ４は、酸生成槽２２の内部において、仕切板２４によって区切られた他方（図示左側）の領域（沈殿部２３以外の領域）に通じるように配置されている。

また、酸生成槽２２には、沈殿部２３に滞留する第２の処理水を排出する配管Ｌ６が接続されている。この配管Ｌ６は、沈殿部２３の上部に配置されて、第２の処理水の上澄み分を排出する配管である。この配管Ｌ６を通り、沈殿部２３から排出された第２の処理水は、反応槽４に供給されて、メタン発酵処理される。

このような第２実施形態の水処理装置２１においても第１実施形態と同様の作用効果を奏する。また、沈殿部２３が酸生成槽２２の内部に設けられているので、沈殿部の設置スペースを酸生成槽２２とは別に確保する必要がなく、装置の設置スペースを抑えることができる。

以下、実施例１について説明する。実施例１では、図４に示す水処理システム１Ｂを用いて、カルシウムを含む原水を処理し、各種測定を実施した。

図４に示されるように水処理システム１Ｂは、酸生成槽２、沈殿槽３、及び反応槽４を備えている。酸生成槽２には、原水を供給する配管Ｌ１、反応槽４から返送された第１の処理水を供給する配管Ｌ２、酸生成槽２で処理された第２の処理水を排出する配管Ｌ３、ｐＨ調整剤を供給する配管Ｌ４が各々接続されている。

また、沈殿槽３には、配管Ｌ３の他に、沈殿槽３の内部の第２の処理水の上澄み分を反応槽４に供給する配管Ｌ６が接続されている。また、反応槽４には、配管Ｌ２の他に、バイオガスを排出する配管Ｌ７、反応槽４の内部の処理水の上澄み分を排出する配管Ｌ８が接続されている。

下記の表１に水処理システム１Ｂに供給した原水の成分の一例を示している。

実施例１では、原水を水処理システム１Ｂに供給して、処理を行い、ｐＨ、ＣＯＤｃｒ除去率〔％〕、Ｃａ^２＋〔ｍｇ／Ｌ〕、Ｃａ^２＋除去率〔％〕、Ｔ−Ｃａ〔ｍｇ／Ｌ〕、Ｔ−Ｃａ除去率〔％〕、遊離Ｈ_２Ｓ〔ｍｇ／Ｌ〕を測定した。

図５（ａ）は、ＣＯＤｃｒ除去率〔％〕の測定結果を示すグラフであり、図５（ａ）では、横軸に日数を示し、縦軸にＣＯＤｃｒ除去率〔％〕を示している。日数は、原水の処理を行った日数であり、処理を開始した日を１日目とした。ＣＯＤｃｒ除去率は、原水のＣＯＤｃｒに対する、反応槽４から排出された処理水のＣＯＤｃｒの割合である。実施例１では、６０％以上７０％以下であった。

図５（ｂ）は、ｐＨの測定結果を示すグラフであり、図５（ｂ）では、横軸に日数を示し、縦軸にｐＨを示している。図５（ｂ）中、Ｇ２は、酸生成槽２の内部の第２の処理水のｐＨを示し、Ｇ３は、反応槽４から排出された処理水のｐＨを示している。酸生成槽２の内部のｐＨは、概ね８．０であった。また、反応槽４から排出された処理水のｐＨは、７．０以上、７．８以下であった。

図６（ａ）は、Ｃａ^２＋の測定結果を示すグラフであり、図６（ａ）では、横軸に日数を示し、縦軸にＣａ^２＋を示している。図６（ａ）中、Ｇ４は、原水中のＣａ^２＋を示し、Ｇ５は、酸生成槽２から排出された第２の処理水のＣａ^２＋を示し、Ｇ６は、反応槽４から排出された処理水のＣａ^２＋を示している。酸生成槽２で処理された第２の処理水のＣａ^２＋は、概ね５０ｍｇ／Ｌ以下であり、反応槽４で処理された処理水のＣａ^２＋は、概ね５０ｍｇ／Ｌ以下であった。Ｃａ^２＋が４００ｍｇ／Ｌ以上である原水に対して、大幅に減っていることが分かった。

図６（ｂ）は、Ｃａ^２＋除去率の測定結果を示すグラフであり、図６（ｂ）では、横軸に日数を示し、縦軸にＣａ^２＋除去率を示している。図６（ｂ）中、Ｇ７は、酸生成槽２から排出された第２の処理水におけるＣａ^２＋除去率を示し、Ｇ８は、反応槽４から排出された処理水のＣａ^２＋除去率を示している。Ｃａ^２＋除去率は、原水のＣａ^２＋に対して、除去されたＣａ^２＋の割合である。第２の処理水におけるＣａ^２＋除去率は、９０％以上であり、処理水におけるＣａ^２＋除去率は９０％以上であった。

図７（ａ）は、Ｔ−Ｃａの測定結果を示すグラフであり、図７（ａ）では、横軸に日数を示し、縦軸にＴ−Ｃａを示している。図７（ａ）中、Ｇ９は、原水中のＴ−Ｃａを示し、Ｇ１０は、沈殿槽３から排出された第２の処理水のＴ−Ｃａを示し、Ｇ１１は、反応槽４から排出された第１の処理水のＴ−Ｃａを示している。

図７（ｂ）は、Ｔ−Ｃａ除去率の測定結果を示すグラフであり、図７（ｂ）では、横軸に日数を示し、縦軸にＴ−Ｃａ除去率を示している。図７（ｂ）中、Ｇ１２は、沈殿槽３から排出された第２の処理水におけるＴ−Ｃａ除去率を示し、Ｇ１３は、反応槽４から排出された第１の処理水のＴ−Ｃａ除去率を示している。

図８は、反応槽４で処理された処理水中の遊離Ｈ_２Ｓの濃度を示すグラフである。図８では、横軸に日数を示し、縦軸に遊離Ｈ_２Ｓの濃度を示している。遊離Ｈ_２Ｓの濃度は、１５０ｍｇ／Ｌ未満であった。

実施例１では、酸生成槽２内を高いｐＨ（８．０前後）で制御することにより、Ｃａ^＋をＣａＣＯ_３として析出させ、沈殿槽３で分離することにより、反応槽４への流入Ｃａ^＋を低減させ、反応槽４内でのＣａＣＯ_３の蓄積、グラニュールへの付着を抑制できた。

また、実施例１では、酸生成槽２のｐＨを高く制御することにより、発生するＨ_２Ｓが解離したＳ^２−で存在する比率が高くなり、処理水中の遊離Ｈ_２Ｓ濃度を低く維持することができ、Ｈ_２Ｓによる阻害を受けずに、嫌気処理を安定して行うことができた。

本発明は、前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で下記のような種々の変形が可能である。

上記の実施形態では、反応槽４で処理された処理水の一部を酸生成槽２に戻して、循環させているが、反応槽４で処理された処理水を酸生成槽２に戻さない構成でもよい。

また、上記実施形態ではカルシウム含有固形物を沈降分離しているが、例えば、膜分離など、その他の固液分離方法により、第２の処理水中のカルシウム含有固形物を分離除去してもよい。

また、上記実施形態では、水処理システム１で処理される原水として、紙パルプ工場から排出される排水を例示しているが、原水は、紙パルプ工場から排出される排水に限定されず、例えば、食品工場、化学工場などその他の工場から排出される排水でもよく、プラントなどその他の設備から排出される排水でもよい。

また、上記実施形態では、カルシウムイオンを４００ｍｇ／Ｌ以上含む原水に対して、本発明を適用しているが、４００ｍｇ／Ｌ未満のカルシウムイオンを含む原水に対して本発明を適用してもよい。また、４５０ｍｇ／Ｌ以上のカルシウムイオンを含む原水に対して、本発明を適用してもよく、５００ｍｇ／Ｌ以上のカルシウムイオンを含む原水対して、本発明を適用してもよい。また、原水は、５５０ｍｇ／Ｌ以上、６００ｍｇ／Ｌ未満のカルシウムイオンを含むものでもよい。

１…水処理システム、２…酸生成槽（酸生成部）、３…沈殿槽（固液分離部）、４…反応槽（反応部）、５…グラニュール層、１１…ｐＨ調整部。

Claims (5)

1. カルシウムを含有する原水を処理する水処理システムであって、
   前記原水に含まれる被処理水をメタン発酵処理する反応部と、
   前記原水中の有機物から有機酸を生成する酸生成部と、
   前記酸生成部で処理され前記反応部へ送られる処理水からカルシウム含有固形物を固液分離する固液分離部と、を備えた水処理システム。
2. 前記固液分離部は、前記固液分離として、前記カルシウム含有固形物を沈降分離する請求項１に記載の水処理システム。
3. 前記酸生成部で処理された前記処理水のｐＨが７．５以上８．５以下である請求項１又は２に記載の水処理システム。
4. 前記反応部で処理された処理水の一部を前記酸生成部に返送する請求項１〜３の何れか一項に記載の水処理システム。
5. カルシウムを含有する原水を処理する水処理方法であって、
   前記原水に含まれる被処理水をメタン発酵処理するメタン発酵工程と、
   前記原水中の有機物から有機酸を生成する酸生成工程と、
   前記酸生成工程で処理された処理水からカルシウム含有固形物を固液分離する固液分離工程と、を備えた水処理方法。

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