JP6100100B2

JP6100100B2 - 嫌気性処理装置

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Publication number: JP6100100B2
Application number: JP2013117161A
Authority: JP
Inventors: 典之藤本
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2013-06-03
Filing date: 2013-06-03
Publication date: 2017-03-22
Anticipated expiration: 2033-06-03
Also published as: JP2014233681A

Description

本発明は、嫌気性処理装置に関する。

従来、有機成分が含まれる有機性排水を嫌気的に処理して処理水を得る嫌気性処理方法として、例えば下記特許文献１に記載の嫌気性処理方法が知られている。この嫌気性処理装置は、有機性排水を前処理槽に導入して前処理を行った後、嫌気性処理槽においてメタン発酵処理を行うことで有機物を分解し、有機物濃度を低下させた処理水を得ている。

特開２０００−２６３０８４号公報

ここで、有機性排水を嫌気性処理する嫌気性処理方法として、低温でも十分な活性のあるメタン生成菌を用いる省エネ型メタン発酵が適用される場合がある。当該方法では、可能な限り投入エネルギーを減らす（可能な限り加温を行わない）ことが可能であり、例えば、気温が高い夏場では無加温での運転を行い、気温が低い冬場では最低限の加温での運転を行うことができる。しかしながら、当該方法においては、季節変化による排水の温度の影響を受けメタン生成菌の活性が変動するため、安定して有機性排水を嫌気性処理することが難しい場合がある。

本発明は上記を鑑みてなされたものであり、気温の変化に関わらず安定運転を行うことが可能な嫌気性処理装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る嫌気性処理装置は、低温条件に馴養可能な汚泥によって有機性排水を嫌気性処理する第１の嫌気性処理部と、加温手段で加温された汚泥によって有機性排水を嫌気性処理する第２の嫌気性処理部と、前記第１の嫌気性処理部及び前記第２の嫌気性処理部への前記有機性排水の流量を制御する流量制御手段と、を備えることを特徴とする。

上記の嫌気性処理装置によれば、流量制御手段によって、第1の嫌気性処理部及び第２の嫌気性処理部への有機性排水の流量を制御させる。これにより、例えば気温変動によって有機性排水が低下した際に、第１の嫌気性処理部における汚泥を低温条件に馴養させながら、加温された汚泥により嫌気性処理を行う第２の嫌気性処理部への有機性排水の流量を増加させることで、通常運転を滞らせることなく低温条件への馴養を行うことができ、省エネ型の嫌気性処理装置としての安定運転を実現することができる。

上記作用を効果的に奏する構成としては、具体的には、上記の構成において、前記流量制御手段は、前記有機性排水の温度が低温側に変動した後の第１の期間において、前記第１の嫌気性処理部への前記有機性排水の流量を減少させると共に、前記第２の嫌気性処理部への前記有機性排水の流量を増加させる態様が挙げられる。

上記のように第１の期間において、有機性排水の温度が低温側に変動したことに対応させて、第１の嫌気性処理部への前記有機性排水の流量を減少させる構成とすることで、第１の嫌気性処理部の処理能力低下に伴う水質悪化を抑制すると共に、第２の嫌気性処理部への有機性排水の流量を増加させることで、嫌気性処理装置全体としての処理能力を維持し、省エネ型の嫌気性処理装置としての安定運転を実現することができる。

また、上記の構成において、前記流量制御手段は、前記第１の期間の後の第２の期間において、前記第１の嫌気性処理部への前記有機性排水の流量を増加させると共に、前記第２の嫌気性処理部への前記有機性排水の流量を減少させる態様とすることができる。

このように、第１の期間の後の第２の期間において第１の嫌気性処理部への排水流量を増加させることで、第１の嫌気性処理部内の汚泥を低温条件に馴養させながら、嫌気性処理装置全体としての安定運転を実現することができる。

また、前記有機性排水の温度変動に関連する情報を取得する情報取得手段を備え、前記流量制御手段は、前記情報取得手段によって取得された情報から導出される前記有機性排水の温度変動に基づいて、前記第１の嫌気性処理部及び前記第２の嫌気性処理部への前記有機性排水の流量を制御する構成が挙げられる。

このように、情報取得手段によって取得された情報から導出される有機性排水の温度変動に基づいて、有機性排水の流量を制御することで、気温変動に由来する有機性排水の温度変動に対応させて、第１の嫌気性処理部及び第２の嫌気性処理部における排水処理能力を好適に維持することが可能となる。なお、情報取得手段によって取得される「情報」とは、例えば、有機性排水の温度の他、有機性排水の温度変動によって変動する有機性排水又は嫌気性処理後の処理水の水質を示す情報、有機性排水の温度変動に影響を与えると考えられる周辺環境の変化を示す情報等が挙げられる。

ここで、前記第１の嫌気性処理部と前記第２の嫌気性処理部とは、一の嫌気性処理槽内の下部に形成された汚泥床を隔壁によって２つに区画することで形成される態様とすることができる。

このように、一の嫌気性処理槽内に、第１の嫌気性処理部と第２の嫌気性処理部とを形成することで、省エネ型の嫌気性処理装置としての気温の変動に拠らない安定運転をより少ないスペースで実現することができる。

また、前記第１の嫌気性処理部と前記第２の嫌気性処理部とは、互いに異なる嫌気性処理槽によって形成される態様とすることができる。

このように互いに異なる嫌気性処理槽によって第１の嫌気性処理部と第２の嫌気性処理部とを構成した場合であっても、省エネ型の嫌気性処理装置としての気温の変動に拠らない安定運転を実現することができる。また、例えば既設の嫌気性処理槽自体に対する改修等を行うことなく、新たに嫌気性処理槽を設けることで第１の嫌気性処理部と第２の嫌気性処理部とを構成することができることから、気温の変動に拠らない安定運転が可能な省エネ型の嫌気性処理装置をより簡便に実現することができる。

本発明によれば、気温の変化に関わらず安定運転を行うことが可能な嫌気性処理装置が提供される。

第１実施形態に係る嫌気性処理装置を示す概略構成図である。第１実施形態に係る嫌気性処理装置における季節変動に対する運転状況を説明する図である。第２実施形態に係る嫌気性処理装置の構成と低温運転時の運転状況を説明する概略構成図である。第２実施形態に係る嫌気性処理装置の低温馴養時の運転状況を説明する概略構成図である。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る嫌気性処理装置を示す概略構成図である。図１に示すように、嫌気性処理装置１００は、有機性排水を嫌気性処理するものであり、嫌気性処理槽（メタン発酵槽）１を主体として備えると共に、この嫌気性処理槽１の前段に酸生成槽２を備える。本実施形態に係る嫌気性処理装置１００は、低温条件に馴養可能な汚泥（すなわち、低温条件に馴養することが可能なグラニュール汚泥中の嫌気性菌）によって、嫌気性処理槽１内にて有機性排水を嫌気性処理することを特徴とし、さらに、嫌気性処理槽１及び酸生成槽２の内部を２つに区画して、区画された２つの領域における排水温度を互いに異ならせ、一方の領域を加温手段によって加温することで中温条件に維持することで、季節変動によって排水の温度が変化した場合であっても、低温条件に馴養された汚泥を好適に活用し、安定運転を行うことを実現したものである。この点については後述する。

酸生成槽２は、有機性排水を酸生成槽２に対して導入するためのラインＬ１（Ｌ１Ａ、Ｌ１Ｂ）に対して接続して設けられ、有機性排水をメタン発酵に適した被処理液とすべく有機性排水中の有機物を有機酸化する機能を有する。この酸生成槽２は、内部の隔壁２０によってその内部が第１酸生成槽２１及び第２酸生成槽２２の２つに区画されている。ラインＬ１は、酸生成槽２の前段において、第１酸生成槽２１へ有機性排水を導入するためのラインＬ１Ａと第２酸生成槽２２へ有機性排水を導入するためのラインＬ１Ｂとに分岐されている。そして、ラインＬ１Ａ上に設けられたポンプＰ１及びラインＬ１Ｂ上に設けられたポンプＰ２の駆動により、第１酸生成槽２１及び第２酸生成槽２２のそれぞれに対して有機性排水が導入される。

ラインＬ２は、第１酸生成槽２１と嫌気性処理槽１とを接続する流路である。ラインＬ２には、酸生成槽２の被処理液を嫌気性処理槽１に圧送するためのポンプＰ３が設けられる。また、ラインＬ３は第２酸生成槽２２と嫌気性処理槽１とを接続する流路である。ラインＬ３には、第２酸生成槽２２より下流位置に、酸生成槽２の被処理液を嫌気性処理槽１に圧送するためのポンプＰ４が設けられる。これらのポンプＰ３，Ｐ４が駆動することによって、第１酸生成槽２１及び第２酸生成槽２２から嫌気性処理槽１に対して酸生成処理が行われた有機性排水が導入される。

嫌気性処理槽１は、例えば直方体状又は円筒状の上下端が閉じられた形状の容器からなり、ＥＧＳＢ（Expanded Granular Sludge Bed）反応槽などと呼ばれるタイプの水処理槽を適用することができる。嫌気性処理槽１内の下部には、グラニュール状の微生物汚泥によるグラニュール汚泥床Ｇが形成される。また、嫌気性処理槽内１のグラニュール汚泥床Ｇより上方には、嫌気性処理槽１内での嫌気性処理（メタン発酵処理）により発生したメタンを含むバイオガス、グラニュール汚泥、処理水を分離するための三相分離部５が設けられる。

嫌気性処理槽１の上部には、三相分離部５で分離された処理水を後段に排出するためのラインＬ４が接続されると共に、処理水の一部を、酸生成槽２に返送するためのラインＬ５が接続される。さらに、嫌気性処理槽１の上部には、嫌気性処理により発生したバイオガスを回収するためのラインＬ６が接続される。ラインＬ６により嫌気性処理槽１から排出されたバイオガスは、ボイラ６において焼却される。ボイラ６において生成された蒸気は回収エネルギーとしてラインＬ７から系外に排出されると共に、その一部は、加温エネルギーとしてラインＬ８を介して酸生成槽２のうちの第２酸生成槽２２に供給される。これにより、第２酸生成槽２２内の有機性排水を例えば３０〜４０℃の中温条件を満たすように維持される（「中温条件」については後述する）。

また、嫌気性処理槽１内の下側においてグラニュール汚泥床Ｇが形成されている領域は、隔壁１０によって第１処理部（第１の嫌気性処理部）１１及び第２処理部（第２の嫌気性処理部）１２の２つに区画されている。

ここで、酸生成槽２において酸生成処理が行われた排水のうち、第１酸生成槽２１からの排水は嫌気性処理槽１内の第１処理部１１に対して下方から導入するようにラインＬ２が接続されている。第１処理部１１へ導入する有機性排水の量は、ポンプＰ３の駆動により制御される。また、第２酸生成槽２２からの排水は、嫌気性処理槽１内の第２処理部１２に対して下方から導入されるようにラインＬ３が接続されている。また、第２処理部１２へ導入する有機性排水の量はポンプＰ４の駆動により制御される。

このとき、第２処理部１２に対しては、中温条件に維持された有機性排水が第２酸生成槽２２から供給される。したがって、第２処理部１２においては、加温された汚泥によって有機性排水の処理が行われる。すなわち、第２酸生成槽２２に対して加温エネルギーを供給するラインＬ８は、第２処理部１２内の汚泥を加温する加温手段として機能する。なお、本実施形態でいう「加温手段による加温」とは、上述のように、第２酸生成槽２２内の有機性排水の温度を所定の範囲で維持するように温度調整を行うことをいう。したがって、周辺環境等に応じて加温手段による加温エネルギーの供給量は適宜変更することができ、例えば、有機性排水の温度が所定の範囲内にある場合には加温を停止する構成とすることもできる。

また、本実施形態の嫌気性処理装置１００にあっては、有機性排水を酸生成槽に導入するラインＬ１に、有機性排水の温度を検出する温度センサ（情報取得手段）８が配設される。温度センサ８は有機性排水の温度を継時的に測定することで、その温度変動に関連する情報を取得する機能を有する。本実施形態に係る嫌気性処理装置１００においては、有機性排水の温度変動に関連する情報とは有機性排水の温度のことを指す。

さらに、本実施形態の嫌気性処理装置１００は、温度センサ８からの出力に基づいて、第１酸生成槽２１への有機性排水の流量を調整するポンプＰ１、第２酸生成槽２２への有機性排水の流量を調整するポンプＰ２、第１処理部１１への有機性排水の流量を調整するポンプＰ３、及び、第２処理部１２への有機性排水の流量を調整するポンプＰ４の駆動を制御する流量制御手段（ＣＰＵ）９を備えると共に、後述の閾値等の情報を記憶するＲＡＭ及び流量制御手段９の処理手順をプログラムの形で格納するＲＯＭを備えている。

このような構成を有する嫌気性処理装置１００によれば、ポンプＰ１及びポンプＰ２の駆動によって有機性排水が酸生成槽２（第１酸生成槽２１又は第２酸生成槽２２のいずれか一方）に導入されると、有機性排水中の有機成分が酸生成槽２内に収容された酸生成菌により有機酸化される。この結果、酢酸、プロピオン酸、酪酸等の低級脂肪酸が生成される。この低級脂肪酸を含む被処理液は、ポンプＰ３及びポンプＰ４の駆動によって嫌気性処理槽１（第１処理部１１及び第２処理部１２のいずれか一方）内の下部から導入される。導入された被処理液は、嫌気性処理槽１内を上方に流動し、被処理液とグラニュール汚泥とが効率良く向流接触する。これにより、被処理液に含まれる低級脂肪酸が微生物により分解され、メタンを含むバイオガスが発生する。バイオガスは、三相分離部５で分離されて嫌気性処理槽１の上部から回収され、処理水はラインＬ４を通して後段に排出される。また、処理水の一部は、酸生成菌の流出回避及び酸生成槽２内の有機性排水の希釈の観点から、ラインＬ５を通して酸生成槽２へ供給される。

ここで、本実施形態に係る嫌気性処理装置１００において、嫌気性処理槽１の第１処理部１１又は第２処理部１２に対する有機性排水の流量の制御について、更に詳細に説明する。

本実施形態に係る嫌気性処理装置１００のうち、特に第１処理部１１においては、低温条件に馴養された汚泥によって有機性排水を嫌気性処理する。嫌気性処理槽１内で用いられる嫌気性菌としては、「Ｍｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａｓｐ．」、「Ｍｅｔｈａｎｏｓａｅｔａｓｐ．」、「Ｍｅｔｈａｎｏｂａｃｔｅｒｉｕｍｓｐ．」等のメタン生成細菌が挙げられる。元来、上記のような嫌気性菌の至適温度は、中温であるが、低温条件で馴養することによって、低温であっても活性を高くすることができる。

ここで、嫌気性菌の温度条件において、「低温」とは１０〜２５℃や、１０〜２０℃の範囲の温度が一般的である。「中温」とは３０〜４０℃や、３５〜３８℃の範囲の温度が一般的である。また、「馴養」とは、活性汚泥法やメタン発酵法（嫌気性処理）などの生物処理においては、これまでとは異なった排水、あるいは異なった環境などの条件下で、従来と同じ処理活性を維持したり、新しい処理能力を獲得したりすることである。また、所定の微生物群を、ある条件下、環境下におくことで、微生物群の中で優勢種であった微生物に替り、当該条件・環境にあった微生物が優勢種となることも含めて馴養という。馴養の一般的な例としては、例えば、中温の排水を処理するのに利用されていた活性汚泥のような微生物群において、低温や高温の排水を処理するようになった場合に、微生物群の中で優勢種であった微生物に替り、低温や高温でも分解速度等が大きく低下しない微生物が優勢種となり、低温や高温の排水でも、従来と同等の処理速度を維持することが挙げられる。そのため、本実施形態では、嫌気性処理装置１００において同一の嫌気性菌を低温条件及び中温条件における嫌気性処理に用いている。

本実施形態における嫌気性処理装置１００に用いられる嫌気性菌は、通常は、低温条件で馴養されている。具体的には、例えば、嫌気性菌を低温条件下（外気の自然な変化に任せておくと、冬場とかに自然に低温条件となる）において、有機性排水を所定の期間をかけて低負荷から高負荷に徐々に変化させながら（例えば、３ｋｇ−ＣＯＤ／（ｍ^３・ｄ）から１５ｋｇ−ＣＯＤ／（ｍ^３・ｄ）に変化させる）排水処理を行うことによって、すなわち、一旦、負荷が低くなるように抑制しておき、馴養具合を監視しながら徐々に負荷を上げていく（負荷を抑える前の状態に戻す）ような制御を行うことで、嫌気性菌が「低温条件で馴養」された状態となる。このように嫌気性菌を低温条件で馴養することで、嫌気性菌が存在する嫌気性処理槽１を加温することなく嫌気性処理を行うことができるため、加温エネルギーをより低減することができる。

上記の低温条件で馴養された嫌気性菌は、一時的にでも温度を上昇させれば、活性を一時的に上昇させることができ、一時的に上昇させた温度を短い期間内に低温条件に戻せば、元の活性に戻ることが知られている。ここでの「短い期間」とは、１〜１０日程度の期間である。

しかしながら、季節変動による気温の変化等によって、有機性排水の温度が例えば中温条件又はそれに近い温度まで上昇することがある。この場合、有機性排水の温度が上昇する期間としては、「短い期間」ではなくより長い期間となると考えられる。この場合、低温条件で馴養された嫌気性菌であっても、「短い期間」よりも長期にわたり中温条件下において活動させることから、低温条件での馴養の効果が減り、低温条件での排水の処理能力が低下していく。具体的には、特に夏場は気温が高く有機性排水の温度も上昇するため、仮に低温条件で馴養していた嫌気性菌であっても中温条件での活動に慣れてしまい、徐々に低温条件での馴養の効果が低下する。このため、秋から冬にかけて気温の低下に伴って有機性排水の温度が低下した際には、嫌気性菌が低温条件で馴養された状態とはなっておらず、嫌気性処理の能力が低下する。この結果、嫌気性処理槽１内での有機性排水の処理量が低下し、安定した嫌気性処理ができなくなる。

そこで、本実施形態に係る嫌気性処理装置１００においては、嫌気性処理槽１のうちの第１処理部１１内の嫌気性菌について、夏場を超えて秋から冬に向けての有機性排水の温度が低下していく時期に通常運転を行いつつ低温条件で馴養を行う。そして、低温条件での馴養を第１処理部１１内で行う際の第１処理部１１における負荷の低下を補うために、中温条件に維持された第２処理部１２に対する負荷を上昇させることで、嫌気性処理装置１００全体としての嫌気性処理能力を維持し、通常運転を継続する構成を備える。

具体的な運転方法について、図２を用いて説明する。図２では、季節に応じた第１処理部１１及び第２処理部１２におけるにおける有機性排水の処理負荷を示したものであり、横軸に四季（夏、秋、冬、春の順）を示し、縦軸に各部における処理負荷を示している。また、第１処理部１１に係る負荷変動をＤ１で示し、第２処理部１２に係る負荷変動をＤ２で示す。ここでは縦軸の負荷とは容積負荷を指す。

図２に示すように、夏の期間は、有機性排水の温度が高いため、嫌気性処理槽１の第1処理部１１は、制御手段９の制御によって第１処理部１１への有機性排水量を高流量で維持することで、高い負荷での運転を継続する。一方、第２処理部１２においても、制御手段９の制御によって第２処理部１１への有機性排水量を低流量で維持することで、第１処理部１１よりも低い一定の負荷での運転が継続される。この状況では、第１酸生成槽２１に導入される有機性排水の温度がある程度高いことから、有機性排水を第１酸生成槽２１において加温せずとも、第１処理部１１内の嫌気性菌が低温条件よりも高い温度条件で活動することとなる。

次に、秋になると、気温の変化の影響を受けて、有機性排水の温度が低温側に変動する。具体的には、温度センサ８において有機性排水の温度の変動を記録しておき、有機性排水の温度が低温側に変動したと確認された場合に、第１処理部１１及び第２処理部１２における有機性排水の処理負荷を変動させる。「水温の低温側への変動」とは、例えば、有機性排水の５日間の平均温度がその前の５日間の平均温度よりも２℃低くなったとき等、予め規定しておくことが好ましい。

温度センサ８において、水温が低温側へ変動したと判断されたことを契機として、制御手段９では、ポンプＰ１〜Ｐ４の駆動を制御して、第１処理部１１及び第２処理部１２への有機性排水の流量を制御する。ここでは、図２に示すように、制御手段９は、第１の期間Ｔ１の間において第１処理部１１への流量を低下させると共に、第２処理部１２への流量を増加させるように制御する。第１の期間Ｔ１は、概ね１〜２ヶ月とされる。これにより、季節変動による有機性排水の温度の低下よりも早く第１処理部１１における負荷を小さくする。この結果第１処理部１１において処理可能な有機性排水の量は減少するが、その分を補うように第２処理部１２の負荷を大きくすることで、嫌気性処理装置１００全体としての排水処理能力は維持される。第２処理部１２については、汚泥が中温条件で維持されていることから高い処理活性を有し、ある程度まで処理負荷を上昇させても問題なく排水を処理することが可能である。

続いて、制御手段９は、第１の期間Ｔ１の後の第２の期間Ｔ２の間において、第１処理部１１への流量を増加させると共に、第２処理部１２への流量を減少させるように制御する。第２の期間Ｔ２は、概ね２〜３ヶ月とされる。この期間は、第１処理部１１内の嫌気性菌を上述の「低温条件で馴養させる期間」に相当し、徐々に第１処理部１１における負荷を高めながら、嫌気性菌を低温条件に馴養させる。この結果冬の間に嫌気性菌が低温条件で馴養され、低温条件であっても加温することなく高い負荷での運転が可能となる。このとき、第２処理部１２については、第１処理部１１のみでは処理ができない有機性排水を処理すべく、第１処理部１１における負荷上昇に対応させて徐々に負荷を低下させる。これにより、嫌気性処理装置１００全体としての排水処理能力は維持される。

制御手段９によるポンプＰ１〜Ｐ４の駆動の制御によって上記のような第１の期間Ｔ１及び第２の期間Ｔ２を設けることで、第１処理部１１における嫌気性菌は、第２の期間Ｔ２が終了した段階で低温条件に馴養され、高い負荷での排水処理を行うことができる。

なお、春〜夏にかけては、気温が徐々に高くなるにつれて水温が上昇するため、第１処理部１１における嫌気性菌の環境は低温条件から中温条件に徐々に変動する。しかし、上述のように嫌気性菌は元来中温条件において高い活性を有するため、負荷の調整等の制御を行うことなく嫌気性菌の排水処理能力が維持される。

上記のように、本実施形態に係る嫌気性処理装置１００によれば、制御手段９によって、第１処理部１１及び第２処理部１２への有機性排水の流量を制御させる構成を備える。これによって、例えば気温変動によって有機性排水の温度が低下した際に、第１処理部１１における汚泥を低温条件に馴養させながら、中温条件で嫌気性処理を行う第２処理部１２への有機性排水の流量を増加させることができる。すなわち、第１処理部１１及び第２処理部１２への有機性排水の流量を制御することで、通常運転を滞らせることなく低温条件への馴養を行うことができ、省エネ型の嫌気性処理装置としての安定運転を実現することができる。

また、温度センサ８によって測定された有機性排水の温度変動に基づいて、有機性排水の流量を制御することで、気温変動に由来する有機性排水の温度変動に対応させて、第１処理部１１及び第２処理部１２における排水処理能力を好適に維持することが可能となる。

さらに、第１の期間Ｔ１において、有機性排水の温度が低温側に変動したことに対応させて、第１処理部１１への有機性排水の流量を減少させる構成とすることで、第１処理部１１の処理能力低下に伴う処理水の水質悪化を抑制することができる。さらに、第１処理部１１への有機性排水の流量を減少に対応させて、第２処理部１２への有機性排水の流量を増加させることで、嫌気性処理装置１００全体としての処理能力を維持し、安定運転を行うことができる。

また、第１の期間Ｔ１の後の第２の期間Ｔ２において第１処理部１１への排水流量を増加させる構成とすることで、第１処理部１１内の汚泥を低温条件に馴養させながら、嫌気性処理装置１００全体としての安定運転を実現することができる。さらに、この第２の期間Ｔ２を設けることで、その後の期間においては、低温条件に馴養された嫌気性菌を利用した排水処理が可能となり、季節変動による気温の変化に対応した省エネ型の嫌気性処理装置１００を実現することができる。

さらに、第１実施形態に係る嫌気性処理装置１００は、第１処理部１１と第２処理部１２とが一の嫌気性処理槽１内の下部に形成された汚泥床Ｇが隔壁１０によって２つに区画することで形成される態様とされているため、気温の変動に拠らない安定運転が可能な嫌気性処理装置１００をより少ないスペースで実現することができる。

（第２実施形態）
図３，４は、本発明の第２実施形態に係る嫌気性処理装置を示す概略構成図である。特に、図３は、低温運転時の運転状況を説明する図であり、図４は、嫌気性処理装置における嫌気性菌の低温馴養時の運転状況を説明する図である。

図３，４に示す嫌気性処理装置２００が第１実施形態に係る嫌気性処理装置１００と相違する点は、嫌気性処理槽が２つ（１Ａ，１Ｂ）設けられている点と、これに対応して酸生成槽が２つ（２Ａ，２Ｂ）設けられている点であり、これらに対応して各ラインが設けられている点である。なお、図３、図４においては、制御手段は省略している。

具体的には、ラインＬ１を構成するラインＬ１Ａに対して第１実施形態に係る嫌気性処理装置１００における第１酸生成槽２１に対応する酸生成槽２Ａが接続され、酸生成槽２Ａの後段に、ラインＬ２を介して第１処理部１１に対応する第１の嫌気性処理槽１Ａが設けられる。この第１の嫌気性処理槽１Ａには低温に馴養された嫌気性菌が収容される。また、ラインＬ１を構成するラインＬ１Ｂに対して第１実施形態に係る嫌気性処理装置１００における第２酸生成槽２２に対応する酸生成槽２Ｂが接続され、酸生成槽２Ｂの後段に、ラインＬ３を介して第２処理部１２に対応する第２の嫌気性処理槽１Ｂが設けられる。この第２の嫌気性処理槽１Ｂには中温に馴養された嫌気性菌が収容される。嫌気性処理槽１Ａ，１Ｂには、それぞれ酸生成槽２Ａ，２Ｂへ処理水を返送する返送ラインＬ５Ａ，Ｌ５Ｂが設けられる。

第１の嫌気性処理槽１Ａからの処理水はラインＬ４Ａを介して、また、第２の嫌気性処理槽１Ｂからの処理水はラインＬ４Ｂを介して、それぞれ外部に排出される。さらに、第１の嫌気性処理槽１ＡからのバイオガスはラインＬ６Ａを介して、また、第２の嫌気性処理槽１ＢからのバイオガスはラインＬ６Ｂを介して回収される。バイオガスは、ボイラ６によって焼却された後、回収エネルギーとしてラインＬ７を経て排出され、その一部が加温エネルギーとしてラインＬ８を経て酸生成槽２Ｂに対して供給される。

ここで、図３では、図２の春〜夏における運転状況、すなわち、低温に馴養された嫌気性菌が含まれる汚泥により処理が行われる期間の有機性排水、処理水、回収エネルギー及び加温エネルギーの量を矢印の太さで示している。図３に示すように、低温に馴養されて高い活性を有する嫌気性菌が排水処理を行う時期は、第１の嫌気性処理槽１Ａに対する有機性排水の流量を増加し、第２の嫌気性処理槽１Ｂに対する有機性排水の流量を減少する。この場合、第２の嫌気性処理槽１Ｂにおける処理負荷を小さくすることができるため、酸生成槽２Ｂへ供給する加温エネルギーを少なくすることができ、省エネ型の運転を実現することができる。

一方、図４では、図２の期間Ｔ１〜Ｔ２における運転状況、すなわち、第１の嫌気性処理槽１Ａの嫌気性菌を低温に馴養させる期間における有機性排水、処理水、回収エネルギー及び加温エネルギーの量を矢印の太さで示している。図４に示すように、第１の嫌気性処理槽１Ａの嫌気性菌を低温に馴養させながら排水処理を行う時期は、第１の嫌気性処理槽１Ａに対する有機性排水の流量を少なくして負荷を小さくし、第２の嫌気性処理槽１Ｂに対する有機性排水の流量を増加する。これによって、嫌気性処理装置２００全体としての処理能力を維持し、季節変動による気温の変化に対応した省エネ型の嫌気性処理装置２００を実現することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。例えば嫌気性処理槽の構成は上述のような構成に限定されず、嫌気性処理を行うことができる限り、適宜構成を変更してよい。例えば、ＥＧＳＢ（Expanded Granular Sludge Bed）の反応槽に限らず、ＵＡＳＢ（Upflow AnaerobicSludgeBlanket）の反応槽であってもよい。

また、上述の実施形態では、嫌気性処理槽内の有機性排水を加温する方法として、嫌気性処理槽の前段の酸生成槽に対して加温エネルギーを供給する構成について説明したが、加温の方法は上記に限定されず、例えばラインを加温する方法等適宜選択することができる。

また、上述の実施形態では、情報取得手段として機能する温度センサ８によって取得された有機性排水の温度から導出される有機性排水の温度変動に基づいて、有機性排水の流量を制御する構成について説明したが、有機性排水の温度変動に関連する他の情報を用いて有機性排水の温度変動を導出し、これに基づいて有機性排水の流量を制御する構成としてもよい。有機性排水の流量を制御するために用いられる「有機性排水の温度変動に関連する情報」としては、有機性排水の温度の他、有機性排水の温度変動に起因して変動する情報（有機性排水又は嫌気性処理後の処理水の水質を示す情報）、有機性排水の温度変動に影響を与えると考えられる周辺環境の変化を示す情報等が挙げられる。ここで、有機性排水の水質を示す情報としては、有機性排水の粘性、有機性排水の酸化還元電位、有機性排水の溶存酸素濃度等が挙げられる。

また、嫌気性処理前の有機性排水に係る情報ではなく、嫌気性処理後の処理水に係る情報を取得して、これに基づいて有機性排水の温度変動を導出する構成とすることもできる。例えば、有機性排水の温度が低下した場合には、嫌気性処理後の処理水の温度も低下することが推測される。また、有機性排水の温度の変動に応じて嫌気性処理槽における処理速度や処理性能の変動によって処理水に係る上記のパラメータも変化することが推測される。よって、これらの情報と有機性排水の温度との関係性に基づいて有機性排水の温度変動を導出し、これに基づいて有機性排水の流量を制御する構成とすることができる。嫌気性処理後の処理水の水質を示す情報としては、処理水の粘性、処理水の酸化還元電位、処理水の溶存酸素濃度等が挙げられる。

さらに、有機性排水の温度変動に影響を与えると考えられる周辺環境の変化を示す情報に基づいて有機性排水の温度変動を導出する構成とすることもできる。有機性排水の温度変動に影響を与えると考えられる「周辺環境の変化を示す情報」としては、例えば、嫌気性処理装置が設けられる場所の温度変動等が挙げられる。したがって、例えば、装置周辺の気温の変化から有機性排水の温度変動を導出し、これに基づいて有機性排水の流量を制御する構成とすることもできる。なお、上記で挙げた情報のうちのいくつかを同時に取得し、これらに基づいて有機性排水の温度変動を導出する構成としてもよい。

また、上述の実施形態では、第２酸生成槽２２内の有機性排水が中温条件を満たすようにラインＬ８を介して加温エネルギーを供給し、第１酸生成槽２１に対しては加温エネルギーを供給せずに所謂無加温運転とする構成について説明をした。しかしながら、上述の構成に代えて、第２酸生成槽２２内の有機性排水が高温条件を満たすように加温エネルギーを供給する構成としてもよい。ここで、「高温」とは、５０〜６０℃や、５３〜５５℃が一般的である。第２酸生成槽２２内及び第２処理部１２内の嫌気性菌が高温条件において高い活性を有する場合に特に有効である。また、上記実施形態において、第１酸生成槽２１及び第１処理部１１内の嫌気性菌について、「元来中温条件で高い活性を有し且つ低温条件で馴養可能である」場合について説明したが、「元来高温条件で高い活性を有し且つ低温条件で馴養可能である」嫌気性菌を活用する構成としてもよい。

１…嫌気性処理槽、２…酸生成槽、６…ボイラ、８…温度センサ、９…制御手段、１０，２０…隔壁、１１…第１処理部、１２…第２処理部、１００、２００…嫌気性処理装置。

Claims

１０〜２５℃の低温条件に馴養可能な汚泥によって該低温条件で有機性排水を嫌気性処理する第１の嫌気性処理部と、
加温手段により加温された汚泥によって有機性排水を嫌気性処理する第２の嫌気性処理部と、
前記第１の嫌気性処理部及び前記第２の嫌気性処理部への前記有機性排水の流量を制御する流量制御手段と、
を備える嫌気性処理装置。
低温条件に馴養可能な汚泥によって該低温条件で有機性排水を嫌気性処理する第１の嫌気性処理部と、
加温手段で加温された汚泥によって有機性排水を嫌気性処理する第２の嫌気性処理部と、
前記第１の嫌気性処理部及び前記第２の嫌気性処理部への前記有機性排水の流量を制御する流量制御手段と、
を備え、
前記流量制御手段は、前記有機性排水の温度が低温側に変動した後の第１の期間において、前記第１の嫌気性処理部への前記有機性排水の流量を減少させると共に、前記第２の嫌気性処理部への前記有機性排水の流量を増加させる嫌気性処理装置。
前記流量制御手段は、前記第１の期間の後の第２の期間において、前記第１の嫌気性処理部への前記有機性排水の流量を増加させると共に、前記第２の嫌気性処理部への前記有機性排水の流量を減少させる請求項２に記載の嫌気性処理装置。
前記有機性排水の温度変動に関連する情報を取得する情報取得手段を備え、
前記流量制御手段は、前記情報取得手段によって取得された情報に基づいて、前記第１の嫌気性処理部及び前記第２の嫌気性処理部への前記有機性排水の流量を制御する請求項１〜３のいずれか一項に記載の嫌気性処理装置。
前記第１の嫌気性処理部と前記第２の嫌気性処理部とは、
一の嫌気性処理槽内の下部に形成された汚泥床を隔壁によって２つに区画することで形成される請求項１〜４のいずれか一項に記載の嫌気性処理装置。
前記第１の嫌気性処理部と前記第２の嫌気性処理部とは、
互いに異なる嫌気性処理槽によって形成される請求項１〜４のいずれか一項に記載の嫌気性処理装置。