JP4818594B2 - 有機酸生成方法、有機酸生成装置及び排水処理装置 - Google Patents

Description

本発明は有機酸生成方法、有機酸生成装置及び排水処理装置に関する。

汚泥を発酵させて有機酸を生成する有機酸生成方法としては、図５（ａ）に示す有機酸生成装置５０５を用い、濃縮槽５０１で原料汚泥（原料となる汚泥をいう）を濃縮し、得られた濃縮汚泥を発酵槽５０３で発酵させ有機酸を含む発酵汚泥（発酵後の汚泥をいう）を得る方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平９−２９２８７号公報

しかしながら、特許文献１の方法によれば、発酵槽５０３中の原料汚泥の濃度が高いので高い効率で発酵が行われ、高い有機酸濃度の生成物が得られるという長所がある一方で、得られた生成物は原料汚泥の含有割合が少なく発酵汚泥の含有割合が多いので、重力による固液分離で固体成分を除去することが困難であるという短所がある。例えば、この生成物を生物処理槽への有機酸供給源とする場合に、固体成分の除去を行わずに生成物を生物処理槽へ供給することとすれば、生物処理槽で発生する余剰汚泥が極端に増加してしまう。このため、生成物の固液分離は不可欠であり、有機酸生成装置５０５の後段に脱水機や膜分離装置等の固液分離装置を備えることが必要となってしまう。

また、別の有機酸生成法として、図５（ｂ）に示す有機酸生成装置７０５を用い、原料汚泥を発酵槽７０３で発酵させたものを濃縮槽７０１で固液分離し、固体成分を発酵槽へ返送すると共に有機酸を含む液体成分を得る方法が考えられる。しかしながら、この方法によれば、発酵槽７０３から排出される排出物中の発酵汚泥の含有割合は上記発酵槽５０３から排出される排出物中の含有割合に比して多くないので、濃縮槽７０１における固液分離の効率が比較的良く、固体成分が少ない生成物が得られるという長所がある一方で、発酵槽７０３には濃縮槽７０１からの固体成分が返送され原料汚泥が希釈されるので、発酵槽７０３中の原料汚泥の濃度が低くなり、高い発酵の効率が得られず高い有機酸濃度の生成物が得られないという短所がある。

そこで、本発明は、固体成分が少なく、且つ有機酸濃度が高い生成物が得られる有機酸生成方法、有機酸生成装置、及びそれらを用いる排水処理装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の有機酸生成方法は、汚泥を重力によって濃縮汚泥と液体成分とに分離する濃縮槽、及び濃縮汚泥を発酵させ有機酸を含む発酵汚泥を得る発酵槽を有する有機酸生成装置で、有機酸を生成する有機酸生成方法であって、有機酸生成装置は、外部から有機酸の原料である汚泥の供給を受け、有機酸を含む酸発酵液を生成する装置であり、外部からの汚泥を濃縮槽に導入する導入ステップと、汚泥を、濃縮槽で、重力により沈殿した濃縮汚泥と上澄みの液体成分とに分離する分離ステップと、分離ステップで得られた濃縮汚泥を、発酵槽に導入して発酵させ発酵汚泥を得る発酵ステップと、発酵ステップで得られた発酵汚泥を発酵槽から濃縮槽へ返送する返送ステップと、濃縮槽で得られた液体成分を酸発酵液として濃縮槽から排出する排出ステップと、を備えている。

この有機酸生成方法では、濃縮槽には発酵槽から返送された発酵汚泥が原料汚泥と混合され希釈される。このため、濃縮槽中の発酵汚泥の含有割合は比較的低く保たれ、濃縮槽による良好な固液分離が行われる。その結果、濃縮槽からは固体成分が少ない酸発酵液が排出される。また、原料汚泥は濃縮槽で濃縮されてから発酵槽に導入されるので、発酵槽中の原料汚泥の濃度が比較的高く保たれ、比較的高い有機酸濃度の酸発酵液が得られる。

また、本発明の有機酸生成方法は、返送ステップで濃縮槽に返送される発酵汚泥と分離ステップで濃縮槽に導入される汚泥との流量比が０．３〜２．０であるようにしてもよい。上記流量比を０．３以上にすることにより十分な有機酸が得られ、２．０以下にすることにより濃縮槽の負荷が抑制される。

また、本発明の有機酸生成方法は、汚泥を濃縮汚泥と液体成分とに分離する濃縮槽、及び濃縮汚泥を発酵させ有機酸を含む発酵汚泥を得る発酵槽を有する有機酸生成装置で、有機酸を生成する有機酸生成方法であって、有機酸生成装置は、外部から有機酸の原料である汚泥の供給を受け、有機酸を含む酸発酵液を生成する装置であり、外部からの汚泥を濃縮槽に導入する導入ステップと、汚泥を濃縮槽で濃縮汚泥と液体成分とに分離する分離ステップと、分離ステップで得られた濃縮汚泥を、発酵槽に導入して発酵させ発酵汚泥を得る発酵ステップと、発酵ステップで得られた発酵汚泥を発酵槽から濃縮槽へ返送する返送ステップと、濃縮槽で得られた液体成分を酸発酵液として濃縮槽から排出する排出ステップと、を備え、返送ステップで濃縮槽に返送される発酵汚泥と分離ステップで濃縮槽に導入される汚泥との流量比が０．３〜２．０である。
また、本発明の有機酸生成方法は、分離ステップで得られた濃縮汚泥の一部を余剰汚泥として取り去るステップを含んでもよい。この有機酸生成方法によれば、上記ステップにおいて、濃縮汚泥に含まれる土砂が余剰汚泥に含まれて取り去られることにより、発酵槽に投入される土砂が少なくされるので、発酵槽のメンテナンスを少なくすることができる。

本発明の有機酸生成装置は、有機酸の原料として外部から供給された汚泥を発酵させ有機酸を含む酸発酵液を生成する有機酸生成装置であって、外部からの汚泥を濃縮槽に導入する導入路と、汚泥を重力によって沈殿させた濃縮汚泥と上澄みの液体成分とに固液分離する濃縮槽と、濃縮槽から導入される濃縮汚泥を発酵させ発酵汚泥を得る発酵槽と、発酵槽で得られた発酵汚泥を発酵槽から濃縮槽へ返送する返送路と、濃縮槽で得られた液体成分を酸発酵液として濃縮槽から排出する排出路と、を備えている。

この有機酸生成装置では、濃縮槽には発酵槽から返送された発酵汚泥が原料汚泥と混合され希釈される。このため、濃縮槽中の発酵汚泥の含有割合は比較的低く保たれ、濃縮槽による良好な固液分離が行われる。その結果、濃縮槽からは固体成分が少ない酸発酵液が排出される。また、原料汚泥は濃縮槽で濃縮されてから発酵槽に導入されるので、発酵槽中の原料汚泥の濃度が比較的高く保たれ、比較的高い有機酸濃度の酸発酵液が得られる。

また、本発明の有機酸生成装置は、発酵槽内のｐＨを調整するｐＨ調整手段を備えてもよい。この有機酸生成装置では、ｐＨ調整手段により、発酵槽内のｐＨが低くなりすぎ発酵が阻害されることや、ｐＨが高くなりすぎ生成した有機酸がメタン発酵してしまうことが防止される。

また、本発明の排水処理装置は、上記の有機酸生成装置と、当該有機酸生成装置で生成された酸発酵液を排水と共に導入し、排水を生物処理する生物処理装置とを備えている。

この排水処理装置は、有機酸生成装置により有機酸を含む酸発酵液が生物処理装置へ供給され、供給された有機酸により排水の生物処理が促進される。このとき、供給される酸発酵液は固体成分が少なくされているので、生物処理装置で発生する余剰汚泥の量が抑制される。

本発明によれば、固体成分が少なく有機酸濃度が高い生成物が得られる有機酸生成方法、有機酸生成装置、及びそれらを用いる排水処理装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、同一要素には同一符号を用い、重複する説明は省略する。

まず、図１を参照し排水処理装置１の構成を説明する。排水処理装置１は、第１沈殿池３、有機酸生成装置５、生物処理装置７、及び最終沈殿池９を備えている。第１沈殿池３は、排水中の固体成分である生汚泥を重力により沈殿させ分離する分離槽である。第１沈殿池３は、ラインＬ１から排水を導入し、沈殿させた生汚泥をラインＬ２から排出し、上澄み液（分離された排水）をラインＬ３から排出するようになっている。ラインＬ２からの生汚泥は有機酸生成装置５へ導入され、ラインＬ３からの排水は生物処理装置７へ導入されるようになっている。

図２を参照し、有機酸生成装置５について説明する。有機酸生成装置５は、原料となる生汚泥を発酵させ有機酸を生成する装置である。有機酸生成装置５は、発酵槽１１及び濃縮槽１３を備えている。濃縮槽１３は、ラインＬ２から導入した生汚泥とラインＬ５（返送路）から導入した発酵汚泥を、重力によって固体成分である濃縮汚泥５１と、有機酸を含む酸発酵液５３とに分離し、それぞれをラインＬ４，Ｌ６から排出するようになっている。ラインＬ５からの濃縮汚泥５１は発酵槽１１へ導入されるようになっている。ラインＬ６（排出路）からの酸発酵液は有機酸生成装置５の生成物として排出され、生物処理装置７（図１）へ導入されるようになっている。

発酵槽１１は、生汚泥を発酵処理する槽である。発酵槽１１は、ラインＬ２から導入した濃縮汚泥５１中の有機物を酸生成菌によって有機酸に分解する。本発明において「有機酸」とは、酢酸、プロピオン酸、酪酸等の低分子量の酸をいう。発酵槽１１はこの有機酸を含む発酵汚泥をラインＬ５から排出するようになっている。ラインＬ５からの発酵汚泥は濃縮槽１３へ再び返送される。発酵槽１１は、槽内のｐＨを調整するｐＨ調整手段としての調整剤添加装置１１ａを備えている。調整剤添加装置１１ａは、槽内にｐＨ調整剤としてアルカリ剤又は酸を添加することにより槽内のｐＨを調整する。また、発酵槽１１は発酵を促進するための撹拌機、ポンプ、ブロアを備えてもよい。

再び図１を参照する。生物処理装置７は、嫌気無酸素好気法（Ａ２Ｏ法）を用いて排水を脱リン、脱窒処理する装置である。生物処理装置７は、嫌気槽２１、無酸素槽２３、好気槽２５、無酸素槽２７、好気槽２９を備えている。上記各槽には、脱リン菌、硝化菌、脱窒菌等を含む汚泥が収納されている。生物処理装置７は、ラインＬ３から嫌気槽２１へ導入された排水をラインＬ６からの酸発酵液と共に、嫌気槽２１、無酸素槽２３、好気槽２５、無酸素槽２７、好気槽２９の順に送りながら脱リン菌、硝化菌、脱膣菌によって排水の脱リン、脱窒を行うようになっている。なお、ラインＬ３からの排水は、無酸素槽２７へも導入されるようになっている。好気槽２９での処理がされた排水はラインＬ８から排出されるようになっている。

最終沈殿池９は、排水中の固体成分を重力により沈殿させ分離する分離槽である。最終沈殿池９は、ラインＬ８から生物処理された排水を導入し、沈殿させた固体成分をラインＬ９から排出し、上澄み液をラインＬ１０から排出するようになっている。ラインＬ９からの固体成分は、一部は返送汚泥としてラインＬ１１を通じて生物処理装置７の嫌気槽２１へ再び返送され、他は余剰汚泥として排水処理装置１の系外に排出されるようになっている。ラインＬ１０からの上澄み液は、処理水として排水処理装置１の系外に排出されるようになっている。

以下、排水処理装置１で行われる排水処理の方法及びその作用について説明する。

まず、ラインＬ１を通じて排水が第１沈殿池３へ導入される。第１沈殿池３では排水中の固体成分が沈殿し、上澄み液（分離された排水）と沈殿物（生汚泥）とが分離する。分離された排水は、ラインＬ３を通じて生物処理装置７へ導入される。

第１沈殿池３で沈殿した生汚泥のうち所定の量の生汚泥がラインＬ２から排出され、有機酸生成装置５へ投入される。有機酸生成装置５では、投入された生汚泥が発酵処理され、有機酸を含む酸発酵液が排出される。有機酸生成装置５における有機酸生成方法については後述する。

続いて、第１沈殿池３で分離された排水と有機酸生成装置５で生成された酸発酵液とが生物処理装置７へ導入される。生物処理装置７中の脱リン菌は、嫌気槽２１において、有機酸をＰＨＡｓ（polyhydroxyal Kanoates）として取り込み、リンを吐き出す。次に脱リン菌は、好気槽２５（２９）において、ＰＨＡｓを消費し、嫌気槽２１で吐き出した量よりも多くリンを取り込む。最終的にリンを取り込んだ脱リン菌は最終沈殿池９で分離され、余剰汚泥として系外へ排出されるので、結果として排水中のリンが取り除かれることとなる。このように、生物処理装置７中では、有機酸が脱リン菌による排水の脱リンに寄与する。

また、排水中の窒化物（有機性窒素、アンモニア等）は、好気槽２５（２９）において硝化菌によりＮＯ_３等に変えられ、その一部がラインＬ７１（Ｌ７３）を通じて無酸素槽２３（２７）へ循環され、ＮＯ_３等は無酸素槽２３（２７）において脱窒菌により窒素ガスへと変えられて大気中に放出される。このように脱リン、脱窒された排水は、ラインＬ８より排出される。

上記の通り、脱リン菌による排水の脱リン効果を維持するためには、排水中にはリン濃度に応じた濃度の有機酸が存在する必要がある。

ラインＬ８からの排水は最終沈殿池９において固体成分と液体成分とに分離される。固体成分はラインＬ９を通じて系外に排出されるとともに、一部は返送汚泥として生物処理装置７へ返送される。液体成分は処理水としてラインＬ１０を通じて系外に排出される。

次に、図２を参照し、有機酸生成装置５で行われる有機酸生成方法及びその作用について更に詳細に説明する。

まず、有機酸の原料となる生汚泥がラインＬ２から有機酸生成装置５の濃縮槽１３へ導入される。ここで、導入される生汚泥の流量をＶ１（ｍ^３／日）とする。

濃縮槽１３へ導入された生汚泥は、濃縮槽１３内で、ラインＬ５を通じて発酵槽１１から返送された発酵汚泥（後述する）と混合される。この混合物中の固体成分としての濃縮汚泥は、重力により濃縮槽１３内で沈降し、濃縮槽１３底部に沈殿する。この混合物の上澄み液（液体成分）は酸発酵液としてラインＬ６を通じて有機酸生成装置５の系外へ排出される。排出される酸発酵液は、上記の発酵汚泥に含まれていた有機酸を含んでいる。

次に、濃縮槽１３底部に沈殿した濃縮汚泥のうち最下部に沈殿した一部が、例えばバッチ運転でラインＬ４及びラインＬ７を通じて有機酸生成装置５の系外へ余剰汚泥として排出される。余剰汚泥の排出の後、例えばバッチ運転で流量Ｖ２（ｍ^３／日）の濃縮汚泥がラインＬ４から排出され発酵槽１１へ導入される。

発酵槽１１へ導入された濃縮汚泥は、発酵槽１１内の酸生成菌により発酵処理され発酵汚泥とされる。この発酵処理では、濃縮汚泥に含まれる有機物が、酢酸、プロピオン酸、酪酸等の有機酸へと分解される。このとき、調整剤添加装置１１ａにより槽内にアルカリ剤又は酸が添加され、発酵槽１１内のｐＨは例えば５．０〜５．８に調整される。ここでは、調整剤添加装置１１ａからアルカリ剤が添加されることにより、発酵槽内のｐＨが低くなりすぎて発酵が阻害されることが防止され、酸が添加されることにより、発酵槽内のｐＨが高くなりすぎて生成した有機酸がメタン発酵してしまうことが防止される。生成した発酵汚泥は、ラインＬ５を通じて流量Ｖ２（ｍ^３／日）で濃縮槽１３へと返送される。この発酵汚泥は、発酵処理により生成した有機酸を含んでいる。返送された発酵汚泥は、濃縮槽１３中でラインＬ２からの生汚泥と混合され、再び固体成分と液体成分とに分離される。

ここで、ラインＬ５を通じて濃縮槽１３に返送される発酵汚泥の流量Ｖ２（ｍ^３／日）と、ラインＬ２を通じて濃縮槽１３に導入される生汚泥の流量Ｖ１（ｍ^３／日）と、の流量比Ｖ２／Ｖ１（以下、「返送比Ｑ」という）の設定方法について説明する。

最適の返送比Ｑを求めるため、有機酸生成装置５において、ラインＬ２から導入される生汚泥の汚泥濃度（ｍｇ／リットル）及び返送比Ｑを変化させ、ラインＬ６から排出される酸発酵液中の単位時間当たり（ここでは１日当たり）の有機酸量を測定した。このとき、ラインＬ２からの生汚泥の量は１日当たり０．５ｍ^３とした。濃縮槽１３は直径５００ｍｍ、容積０．１７ｍ^３のものを用いた。発酵槽１１は容積１．５ｍ^３のものを用いた。発酵槽１１における発酵温度は２５℃とし、発酵槽１１内の混合物の酸化還元電位は−３５０〜−３００ｍＶであった。また、発酵槽１１内に４％ＮａＯＨを添加することにより槽内のｐＨを５．５〜５．７に調整し、０．４ｋＷの水中撹拌装置で撹拌しながら発酵処理を行った。測定は、ラインＬ６から排出される有機酸量が安定してから１日ごとに２週間続けて行い、最終的な測定結果は、２週間分の測定データを平均して求めた。測定結果を表１に示し、表１をグラフ化したものを図３に示す。表１及び図３においては、返送比Ｑ＝１の時の有機酸量を１．０として、それぞれの返送比における有機酸量を比で示している。

表１及び図３によれば、どの汚泥濃度の場合にも、返送比Ｑが大きくなるほど、ラインＬ６から排出される有機酸量が増加し、返送比Ｑが大きくなるほど増加が緩やかであることが判る。また、通常原料となる生汚泥の汚泥濃度は３０００〜８０００ｍｇ／リットル程度である。この結果を考慮すると、返送比を０．３未満とすると、有機酸量が極端に減少し、十分な有機酸量が得られないことから、返送比は０．３以上が好ましいことが判る。また、返送比を２．０より大きくしても有機酸量があまり増加しないことと、返送比Ｑが大きくなるほど濃縮槽１３の負荷が大きくなることと、を考慮し、返送比Ｑは２．０以下に設定することが好ましいことが判る。以上の結果より、返送比Ｑは０．３〜２．０であることが好ましい。

上記有機酸生成装置５及び有機酸生成方法によれば、濃縮槽１３において、発酵槽１１から返送された発酵汚泥がラインＬ２から導入される生汚泥と混合され希釈される。このため、濃縮槽１３中の発酵汚泥の含有割合は比較的低く保たれる。

ここで、濃縮槽１３中の生汚泥及び発酵汚泥の含有割合と、固液分離性との相関関係について説明する。以下、これらの相関関係についての試験を行った。まず、生汚泥と、生汚泥を発酵させた発酵汚泥とを準備した。汚泥濃度１５０００ｍｇ／リットルの生汚泥及び発酵汚泥を各含有割合で（体積比１：０，１：１，１：２，０：１）混合し、底面積８０ｍｍ^２、高さ１０００ｍｍの塩ビ製円柱カラムに入れ、４℃でそれぞれ静置した。静置後３時間、６時間、１２時間、２４時間にスラッジ界面の高さを測定し、その結果から算出した汚泥の濃度を表２に示した。表２には、沈降した汚泥の濃度を（％）で示している。表２に示すように、混合物中の生汚泥の含有割合が高くなるほど重力により固体成分が沈降しやすいことが判った。

有機酸生成装置５における濃縮槽１３中の混合物は、従来の有機酸生成装置５０５（図５（ａ））で得られる発酵汚泥（表２の生汚泥：発酵汚泥＝０：１に該当する）に比して生汚泥の含有割合が高いので、有機酸生成装置５０５で得られる発酵汚泥に比して固液分離性が良い。従って、有機酸生成装置５によれば、濃縮槽１３で良好な固液分離がなされ、固体成分が少ない酸発酵液が得られることが判る。

なお、有機酸生成装置５０５においては、ラインＬ６から排出される発酵汚泥を固液分離するための脱水機や膜分離装置を設けることも考えられるが、その場合は、装置の設備及び運転コストが高くなると共に、メンテナンスが煩雑となる。これに比して、有機酸生成装置５においては、発酵槽１１から濃縮槽１３へ発酵汚泥を戻すこととして濃縮槽１３を有効利用し、脱水機や膜分離装置を用いることなく固体成分が少ない酸発酵液が得られる。

また、有機酸生成装置５及び有機酸生成方法によれば、生汚泥は濃縮槽１３で濃縮されてから発酵槽１１に導入されるので、発酵槽１１中の生汚泥の濃度が、従来の有機酸生成装置７０５（図５（ｂ））における発酵槽７０３に比して比較的高く保たれ、より高い有機酸濃度の酸発酵液が得られる。

また、上記有機酸生成方法においては、返送比Ｑを０．３以上に設定することにより十分な有機酸が得られ、２．０以下に設定することにより濃縮槽の負荷が抑制される。

また、上記機酸生成装置５及び有機酸生成方法では、濃縮槽１３で余剰汚泥を取り去った濃縮汚泥を濃縮槽１３から発酵槽１１へ導入することとしている。この余剰汚泥には生汚泥に含まれて導入された土砂等が含まれている。この土砂等は発酵槽１１を傷める原因となるので、土砂等を系外に排出することにより発酵槽１１の傷みが軽減され、発酵槽１１のメンテナンスを少なくすることができる。

また、有機酸生成装置５は、発酵槽１１内のｐＨを調整する調整剤添加装置１１ａを備えているので、この調整剤添加装置１１ａにより、発酵槽１１内のｐＨが低くなりすぎ発酵が阻害されることや、ｐＨが高くなりすぎ生成した有機酸がメタン発酵してしまうことが防止される。

また、排水処理装置１によれば、有機酸生成装置５により有機酸が生物処理装置７へ供給され、供給された有機酸により排水の生物処理が促進されるので、良好な排水処理がされる。このとき、供給される酸発酵液は固体成分が少なくされているので、生物処理装置７で発生しラインＬ９から排出される余剰汚泥の量が抑制される。このため、有機酸生成装置５と生物処理装置７との間に余剰汚泥減容のための脱水機や膜分離装置等の固液分離装置を備えることを省略することができる。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。例えば、上記した実施形態では、有機酸生成装置５へ投入する汚泥として、第１沈殿池３からの生汚泥を用いているが、これに代えて最終沈殿池からの汚泥、生物処理装置からの余剰汚泥、食品残渣等を含む有機性排水の沈殿物等を用いてもよい。

また、上記した実施形態では、生物処理装置７として、２段の無酸素槽２３，２７及び好気槽２５，２９を備えた装置を用いているが、生物処理装置７は、１段又は３段以上の無酸素槽及び好気槽を備えてもよい。

また、上述した実施形態では、嫌気無酸素好気法（Ａ２Ｏ法）を用いる生物処理装置７を備えた排水処理装置１に本発明を適用したが、本発明は図４に示すような、排水処理装置３０１にも適用が可能である。排水処理装置３０１は、生物処理装置として上向流式嫌気性処理装置３０７を備えている。排水処理装置３０１において、排水は有機酸生成装置５へ導入され有機酸を含む酸発酵液とされる。酸発酵液はラインＬ６を通じて上向流式嫌気性処理装置３０７へ導入され嫌気性処理されるようになっている。

また、本発明は、嫌気性処理と好気性処理とを時間帯ごとに切り替えて行う回分式活性汚泥処理にも適用可能であり、水素供与体として回分式活性汚泥処理装置へ導入される有機酸の生成装置に適用されてもよい。また、本発明の有機酸生成方法及び有機酸生成装置は、原料となる汚泥を可溶化し減容する汚泥減容方法及び汚泥減容装置に適用されてもよい。

以下、実施例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
有機酸生成装置５（図２）を用いて有機酸を生成し、ラインＬ６から排出される酸発酵液中の１日当たりの有機酸量を測定した。このとき、ラインＬ２からの生汚泥の量は１日当たり０．５ｍ^３とした。生汚泥の汚泥濃度は８３００から１１０００ｍｇ／リットルであった。濃縮槽１３は直径５００ｍｍ、容積０．１７ｍ^３のものを用いた。発酵槽１１は容積１．５ｍ^３のものを用いた。発酵槽１１における発酵温度は２５℃とし、発酵槽１１内の混合物の酸化還元電位は−３５０〜−３００ｍＶであった。また、発酵槽１１内に４％ＮａＯＨを添加することにより槽内のｐＨを５．５〜５．７に調整し、０．４ｋＷの水中撹拌装置で撹拌しながら発酵処理を行った。返送比Ｑは１．０に設定した。測定は、ラインＬ６から排出される有機酸量が安定してから１日ごとに２週間続けて行い、最終的な測定結果は、２週間分の測定データを平均して求めた。
（比較例１ａ）
有機酸生成装置５０５（図５（ａ））を用いて有機酸を生成し、ラインＬ６から排出される酸発酵液中の１日当たりの有機酸量を測定した。このとき、Ｌ２から導入した生汚泥を、濃縮槽５０１で約３倍に濃縮しラインＬ５５を通じて発酵槽５０３へ導入した。その他の諸条件は実施例１と同様とした。
（比較例１ｂ）
有機酸生成装置７０５（図５（ｂ））を用いて有機酸を生成し、ラインＬ６から排出される酸発酵液中の１日当たりの有機酸量を測定した。このとき、ラインＬ７５を通じて返送される固体成分の量と、ラインＬ２を通じて導入される原料汚泥の量との比は２．０とした。その他の諸条件は実施例１と同様とした。
（結果及び評価）
実施例１、比較例１ａ及び比較例１ｂのラインＬ６から排出される生成物について、発酵汚泥濃度、１日当たり排出される液量、有機酸濃度、１日当たりの有機酸量を表３に示す。表３によれば、実施例１は、比較例１ａに比して有機酸濃度は低いが１日当たり排出される液量が多いので、結果として１日当たりの有機酸の生成量が大きいことが判る。また、実施例１は、比較例１ｂに比して１日当たり排出される液量は同じであるが有機酸濃度が高いので、結果として１日当たりの有機酸の生成量が大きいことが判る。上記の通り、有機酸生成装置５（図２）及びそれを用いた上記実施形態の有機酸生成方法によれば、有機酸生成装置５０５（図５（ａ））や有機酸生成装置７０５（図５（ｂ））に比して、単位時間当たりの有機酸の生成量が大きいことが示された。また、実施例１によれば、固体成分が比較的少ない生成物が得られた。

（実施例２）
排水の温度が低温となる場合を想定し、有機酸生成装置５（図２）を用いて有機酸を生成し、ラインＬ６から排出される酸発酵液中の１日当たりの有機酸量を測定した。このとき、発酵槽１１における発酵温度は２０℃とした。その他の諸条件は実施例１と同様とした。
（比較例２ａ）
有機酸生成装置５０５（図５（ａ））を用いて有機酸を生成し、ラインＬ６から排出される酸発酵液中の１日当たりの有機酸量を測定した。このとき、発酵槽１１における発酵温度は２０℃とした。その他の諸条件は比較例１ａと同様とした。
（比較例２ｂ）
有機酸生成装置７０５（図５（ｂ））を用いて有機酸を生成し、ラインＬ６から排出される酸発酵液中の１日当たりの有機酸量を測定した。このとき、発酵槽１１における発酵温度は２０℃とした。その他の諸条件は比較例１ｂと同様とした。
（結果及び評価）
実施例２、比較例２ａ及び比較例２ｂのラインＬ６から排出される生成物について、発酵汚泥濃度、１日当たり排出される液量、有機酸濃度、１日当たりの有機酸量を表４に示す。表４によれば、実施例１と同様に実施例２においても、比較例２ａ及び比較例２ｂに比して、１日当たりの有機酸の生成量が大きいことが判る。よって、排水の水温が低い場合においても、有機酸生成装置５（図２）及びそれを用いた上記実施形態の有機酸生成方法によれば、有機酸生成装置５０５（図５（ａ））や有機酸生成装置７０５（図５（ｂ））に比して、単位時間当たりの有機酸の生成量が大きいことが示された。また、実施例１によれば、固体成分が比較的少ない生成物が得られた。

排水処理装置の構成を示す図である。 有機酸生成装置の構成を示す図である。 返送比Ｑと酸発酵液中の単位時間当たり（ここでは１日当たり）の有機酸量との関係を示すグラフである。 排水処理装置の構成を示す図である。 （ａ），（ｂ）は、従来の有機酸生成装置の構成を示す図である。

符号の説明

１…排水処理装置、３…第１沈殿池、５…有機酸生成装置、７…生物処理装置、９…最終沈殿池、１１ａ…調整剤添加装置、１１…発酵槽、１３…濃縮槽、５１…濃縮汚泥、５３…酸発酵液、Ｌ５…ライン（返送路）、Ｌ６…ライン（排出路）。

Claims (7)

1. 汚泥を重力によって濃縮汚泥と液体成分とに分離する濃縮槽、及び前記濃縮汚泥を発酵させ有機酸を含む発酵汚泥を得る発酵槽を有する有機酸生成装置で、有機酸を生成する有機酸生成方法であって、
   前記有機酸生成装置は、外部から前記有機酸の原料である前記汚泥の供給を受け、前記有機酸を含む酸発酵液を生成する装置であり、
   前記外部からの前記汚泥を濃縮槽に導入する導入ステップと、
   前記汚泥を、前記濃縮槽で、重力により沈殿した前記濃縮汚泥と上澄みの前記液体成分とに分離する分離ステップと、
   前記分離ステップで得られた前記濃縮汚泥を、前記発酵槽に導入して発酵させ前記発酵汚泥を得る発酵ステップと、
   前記発酵ステップで得られた前記発酵汚泥を前記発酵槽から前記濃縮槽へ返送する返送ステップと、
   前記濃縮槽で得られた前記液体成分を前記酸発酵液として前記濃縮槽から排出する排出ステップと、
   を備えた有機酸生成方法。
2. 前記返送ステップで前記濃縮槽に返送される前記発酵汚泥と前記分離ステップで前記濃縮槽に導入される汚泥との流量比が０．３〜２．０である請求項１に記載の有機酸生成方法。
3. 汚泥を濃縮汚泥と液体成分とに分離する濃縮槽、及び前記濃縮汚泥を発酵させ有機酸を含む発酵汚泥を得る発酵槽を有する有機酸生成装置で、有機酸を生成する有機酸生成方法であって、
   前記有機酸生成装置は、外部から前記有機酸の原料である前記汚泥の供給を受け、前記有機酸を含む酸発酵液を生成する装置であり、
   前記外部からの前記汚泥を濃縮槽に導入する導入ステップと、
   前記汚泥を前記濃縮槽で前記濃縮汚泥と前記液体成分とに分離する分離ステップと、
   前記分離ステップで得られた前記濃縮汚泥を、前記発酵槽に導入して発酵させ前記発酵汚泥を得る発酵ステップと、
   前記発酵ステップで得られた前記発酵汚泥を前記発酵槽から前記濃縮槽へ返送する返送ステップと、
   前記濃縮槽で得られた前記液体成分を前記酸発酵液として前記濃縮槽から排出する排出ステップと、
   を備え、
   前記返送ステップで前記濃縮槽に返送される前記発酵汚泥と前記分離ステップで前記濃縮槽に導入される汚泥との流量比が０．３〜２．０である有機酸生成方法。
4. 前記分離ステップで得られた前記濃縮汚泥の一部を余剰汚泥として取り去るステップを含む請求項１〜３の何れか１項に記載の有機酸生成方法。
5. 有機酸の原料として外部から供給された汚泥を発酵させ前記有機酸を含む酸発酵液を生成する有機酸生成装置であって、
   前記外部からの前記汚泥を濃縮槽に導入する導入路と、
   前記汚泥を重力によって沈殿させた濃縮汚泥と上澄みの液体成分とに固液分離する前記濃縮槽と、
   前記濃縮槽から導入される前記濃縮汚泥を発酵させ発酵汚泥を得る発酵槽と、
   前記発酵槽で得られた前記発酵汚泥を前記発酵槽から前記濃縮槽へ返送する返送路と、
   前記濃縮槽で得られた前記液体成分を前記酸発酵液として前記濃縮槽から排出する排出路と、を備えた有機酸生成装置。
6. 前記発酵槽内のｐＨを調整するｐＨ調整手段を備えた請求項５に記載の有機酸生成装置。
7. 請求項５又は６に記載の有機酸生成装置と、
   当該有機酸生成装置で生成された酸発酵液を排水と共に導入し、前記排水を生物処理する生物処理装置とを備えた排水処理装置。
   

Images