JP6113611B2 - 有機性排水処理システム - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、有機性排水の排水処理システムに関する。
従来より、下水、農業集落排水、工場排水等の有機性排水を浄化処理する手段として、嫌気性微生物を利用する嫌気リアクタと好気微生物を利用する好気リアクタの組み合わせからなる排水処理装置が数多く提案されている。
嫌気性微生物を利用した処理方法としては嫌気性ろ床法、上向流式嫌気汚泥床法（Upflow Anaerobic Sludge Blanket，以下ＵＡＳＢ法という）、膨張粒状汚泥床法（Expand Granular Sludge Blanket，以下ＥＧＳＢ法という）などがある。これらの嫌気処理法は次の利点を有する。
（１）有機汚濁物質を分解する際に酸素を必要としない嫌気性微生物により水処理を行うため、好気微生物を利用した処理方法よりも低コストで処理できる。
（２）好気微生物は有機物１ｇ除去あたり約０．４〜０．６ｇ増殖するのに対し、嫌気微生物は有機物１ｇ除去あたり約０．１ｇ程度の増殖であることから、有機物除去あたりの汚泥発生量を大幅に削減できる。
ただし、嫌気処理のみで生物化学的酸素要求量（Biochemistry Oxygen Demand、以下ＢＯＤという）を１０〜１５（ｍｇ／ｌ）以下の水準まで処理するのは困難であることから、河川や湖沼に直接放流するような水処理施設においては後段処理に好気リアクタを設置するのが一般的である。
好気性微生物を利用した処理方法としては、活性汚泥法、好気ろ床法、散水ろ床法などの方法がある。好気処理は、浸漬型と非浸漬型とに分類することができる。浸漬型の処理方法は、好気微生物が常に水に浸かっている状態のプロセスであり、活性汚泥法、好気ろ床法がこれにあたる。これらの水処理プロセスでは、好気微生物が利用する酸素を曝気する（ポンプ等の動力源を用いて水中に空気や純酸素などを吹き込む）ことにより供給する必要があるが、この曝気のための動力費が水処理プロセスに占めるコストの大半を占める。
一方で、非浸漬型の処理方法は、常時好気微生物が水に浸かっている方法ではなく、気液の接触面積を大きくとることによって、大気中の空気を液中に溶解させる方法であり、曝気が不必要のため動力費を低く抑えることができるという利点がある。例えば特許文献１において、水処理にかかる動力費を削減することを目的として、嫌気リアクタと非浸漬型の好気リアクタ（散水型の好気リアクタ）を組み合わせた水処理システムが提案されている。
しかしながら、従来の水処理システムにおいては、好気リアクタの流入有機物負荷量は嫌気リアクタの処理性能に依存し、嫌気リアクタの処理性能が悪化した場合に好気リアクタの流入有機物負荷量が高くなり、目標とする処理性能が確保できない場合があるというリスクがあった。特に嫌気リアクタの処理性能は水温と固形分の量に影響を受け、低水温においては特に固形分の低分子化（加水分解）速度が低下するため、除去率が低下し、後段の好気処理の負荷が高くなり、処理性能が維持できないという課題があった。
この解消のために嫌気リアクタで発生するメタンを含有するバイオガスを燃焼し、熱回収する方法がとられるが、たとえば、都市下水のような低濃度の有機物含有排水（ＢＯＤ １００〜２００（ｍｇ／ｌ）、ＳＳ １００〜２００（ｍｇ／ｌ））では、処理過程で発生するバイオガス量が足りず、特に原水水温が１５℃以下の低水温になった場合に、処理性能が悪化するという課題があった。
本発明の実施形態は、低水温時においても嫌気処理リアクタの処理性能を維持することが可能な排水処理システムを提供することを目的とする。
実施形態にかかる有機性排水処理システムは、有機性排水を固液分離するための初期沈殿池、
該初期沈殿池の液体分を嫌気性微生物により処理する嫌気リアクタ、
該嫌気リアクタの液体分を好気性微生物により処理し、処理水を得る好気リアクタ、
該好気リアクタの固形分を回収する汚泥回収槽、
該汚泥回収槽の汚泥と、該初期沈殿池の固形分とを嫌気性微生物により処理する汚泥消化槽、
該嫌気リアクタと該汚泥消化槽で発生したバイオガスから硫化水素を除去する脱硫装置、
脱硫されたバイオガスを燃焼するボイラー、
該ボイラーからの熱エネルギーを該汚泥消化槽に送る第１の加温ライン、及び
該第１の加温ラインから分岐され、該熱エネルギーの一部分を該嫌気リアクタに供給する第２の加温ラインを具備し、
前記好気リアクタと接続され、該好気リアクタからの処理水を収容する処理水槽、
該処理水槽に接続され、該処理水槽の処理水の一部を導入し、圧縮して熱エネルギーを回収するヒートポンプ、及び
該ヒートポンプにて得られた熱エネルギーを、前記嫌気リアクタに送る第３の加熱ラインをさらに具備するか、あるいは、
前記嫌気リアクタと前記好気リアクタの間に設けられた硫黄脱窒リアクタをさらに具備し、該硫黄脱窒リアクタに、前記嫌気リアクタの液体分と前記好気リアクタの液体分とを導入して循環させると共に、前記嫌気リアクタ及び前記汚泥消化槽からのバイオガスを通気して、バイオガスの脱硫と液体中の窒素除去を行う。
該初期沈殿池の液体分を嫌気性微生物により処理する嫌気リアクタ、
該嫌気リアクタの液体分を好気性微生物により処理し、処理水を得る好気リアクタ、
該好気リアクタの固形分を回収する汚泥回収槽、
該汚泥回収槽の汚泥と、該初期沈殿池の固形分とを嫌気性微生物により処理する汚泥消化槽、
該嫌気リアクタと該汚泥消化槽で発生したバイオガスから硫化水素を除去する脱硫装置、
脱硫されたバイオガスを燃焼するボイラー、
該ボイラーからの熱エネルギーを該汚泥消化槽に送る第１の加温ライン、及び
該第１の加温ラインから分岐され、該熱エネルギーの一部分を該嫌気リアクタに供給する第２の加温ラインを具備し、
前記好気リアクタと接続され、該好気リアクタからの処理水を収容する処理水槽、
該処理水槽に接続され、該処理水槽の処理水の一部を導入し、圧縮して熱エネルギーを回収するヒートポンプ、及び
該ヒートポンプにて得られた熱エネルギーを、前記嫌気リアクタに送る第３の加熱ラインをさらに具備するか、あるいは、
前記嫌気リアクタと前記好気リアクタの間に設けられた硫黄脱窒リアクタをさらに具備し、該硫黄脱窒リアクタに、前記嫌気リアクタの液体分と前記好気リアクタの液体分とを導入して循環させると共に、前記嫌気リアクタ及び前記汚泥消化槽からのバイオガスを通気して、バイオガスの脱硫と液体中の窒素除去を行う。
実施形態にかかる有機性排水処理システムは、有機性排水を固液分離するための初期沈殿池、初期沈殿池の液体分を嫌気性微生物により処理する嫌気リアクタ、嫌気リアクタの液体分を好気性微生物により処理し、処理水を得る好気リアクタ、好気リアクタの固形分を回収する汚泥回収槽、汚泥回収槽の汚泥と、初期沈殿池の固形分とを嫌気性微生物により処理する汚泥消化槽、嫌気リアクタと汚泥消化槽で発生したバイオガスから硫化水素を除去する脱硫装置、脱硫されたバイオガスを燃焼するボイラー、ボイラーからの熱エネルギーを汚泥消化槽に送る第１の加温ラインを有する。
第１の加温ラインは途中で第２の加温ラインに分岐され、第２の加温ラインは嫌気リアクタに接続される。これにより、ボイラーからの余剰の熱エネルギーを嫌気リアクタに供給することができる。
ここで、有機性排水とは、例えば、下水、農業集落排水、食品工場などから排出される工場排水等の有機物を含有する排水をいう。
実施形態にかかる有機性排水処理システムを用いると、汚泥消化槽の加温に用いられる熱エネルギーの余剰エネルギーで嫌気リアクタを加温することにより、嫌気リアクタ中の嫌気微生物が活性化するため、嫌気リアクタの有機物除去率が向上して、後段の好気リアクタにかかる有機物負荷を軽減できるため、放流水質の処理水質悪化リスクを低減し、安定した処理性能を維持できる。
また、実施形態にかかる有機性排水処理システムを用いると、初期沈殿池で固形分を分離し、嫌気微生物による分解性が特に低い固形分のみを汚泥消化槽にて加温し、分解することにより、トータルシステムでのバイオガスエネルギー回収量を多くできる。加温には、液量×比熱分の加温エネルギーがいるため、加温水量が少ない方がよく、固形分のみを濃縮して、加温し、エネルギー回収する方が効率良く、処理時間の短縮も可能となる。
なお、実施形態に係る有機性排水処理システムは、ＳＳ（Suspended Solid）／ＢＯＤ(Biochemical Oxygen Demand)比が０．５以上好ましくは４以下である排水に適用することができる。
ＳＳ／ＢＯＤが０．５未満であると、固形分が少ない場合は、固液分離をして、固体分のみメタン発酵するメリットが小さくなる。一方、ＳＳ／ＢＯＤが４を越えると、固形分の比率が大きくなるため、嫌気リアクタでの生物処理が難しくなる傾向がある。
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。
第１の実施形態
（構成）
図１に、第１の実施形態に係る有機性排水処理システムの構成を表す概略図を示す。
（構成）
図１に、第１の実施形態に係る有機性排水処理システムの構成を表す概略図を示す。
この有機性排水処理システム１０１は、有機性排水中の固形分と液分を固液分離する初期沈殿池１と、初期沈殿池１の下流に設けられた、越流水（液分）を嫌気処理する嫌気リアクタ２と、嫌気リアクタ２の後段に設けられ、嫌気リアクタ２で嫌気処理された嫌気処理水を好気処理する好気リアクタ３と、好気リアクタ３から排出される固形分を回収する汚泥回収槽７と、液分を排出する処理水槽４とを有する。
また、この有機性排水処理システム１０１は、初期沈殿池１で分離された固形分（以下、初沈汚泥という）と汚泥回収槽７で回収された汚泥を処理する汚泥消化槽５と、汚泥消化槽５で発生した固形分を脱水する脱水設備１３と、汚泥消化槽５で発生したバイオガスをライン１４から導入し、及び嫌気リアクタ２で発生したバイオガスをライン１５を介してライン１４に導入して、バイオガス中の硫化水素を脱硫する脱硫装置８と、脱硫されたバイオガスを燃焼し、熱を回収するボイラー６とをさらに有する。
ボイラー６と汚泥消化槽５との間は、ボイラー６からの加温ガスを汚泥消化槽５に導入する第１の加温ライン１０ａにより接続されている。また、第１の加温ライン１０ａから分岐した第２の加温ライン１０ｂは嫌気リアクタ２に接続され、加温ガスの一部分を余剰熱として嫌気リアクタ２に導入する。
処理水槽４にはヒートポンプ９に処理水の一部分を導入するライン１１ａが設けられ、ヒートポンプ９には、熱交換に供された処理水の一部分を処理水の大部分に戻すライン１１ｂが設けられる。処理水槽４にはさらに、得た熱エネルギーを嫌気リアクタ２に導入する第３の加温ライン１２ａを有する。
（作用）
有機性排水（原水）は初期沈殿池１にて、固形分と液分に分離される。嫌気リアクタ２として例えば上向流式嫌気汚泥床（UASB）型のリアクタを使用することができる。液分は嫌気リアクタ２の下部に導入され、液中の有機物は、嫌気微生物が集積した嫌気汚泥床に存在する嫌気微生物の働きにより、低分子化され、メタンと二酸化炭素に分解される。嫌気リアクタ２において、未分解で残存した液中の有機物は後段の好気リアクタ３で好気微生物の働きにより、二酸化炭素まで酸化分解され、液中から除去される。
有機性排水（原水）は初期沈殿池１にて、固形分と液分に分離される。嫌気リアクタ２として例えば上向流式嫌気汚泥床（UASB）型のリアクタを使用することができる。液分は嫌気リアクタ２の下部に導入され、液中の有機物は、嫌気微生物が集積した嫌気汚泥床に存在する嫌気微生物の働きにより、低分子化され、メタンと二酸化炭素に分解される。嫌気リアクタ２において、未分解で残存した液中の有機物は後段の好気リアクタ３で好気微生物の働きにより、二酸化炭素まで酸化分解され、液中から除去される。
好気リアクタ３として散水型のリアクタを使用することができる。散水型のリアクタには、好気微生物が付着した担体が収納されており、散水時に空気中の酸素を取り込み、有機物を処理することができる。処理過程で好気微生物が増え、担体から脱落し、リアクタの下部に蓄積する。その固形分（以下、余剰汚泥という）は汚泥回収槽７にて回収され、汚泥消化槽５に導入される。好気リアクタ３から排出される上澄み液は、処理水槽４に導かれ、処理水２２として、放流先に放流される。
一方で、初期沈殿池１で分離された初沈汚泥はライン１７を通して、及び汚泥回収槽７で回収された余剰汚泥はライン１８によりライン１７に合流されて、汚泥消化槽５に導入され、汚泥消化槽５内の嫌気微生物の働きにより低分子化され、メタンと二酸化炭素まで分解される。未分解のまま残存した固形分は脱水設備１３に導かれ、脱水した後、得られた脱水汚泥７は、産業廃棄物として処分されるか、あるいはコンポスト化され、肥料として利用され得る。脱水設備で発生した液分（以下、脱離液という）は、ライン１６を通して初期沈殿池１の前段に返送される。
汚泥消化槽５と嫌気リアクタ２では６０％以上のメタンを含有するバイオガスが発生する。このバイオガス中には通常、硫化水素を含むため、硫化水素を脱硫装置８で脱硫後、ボイラー６でバイオガスを燃焼することで熱エネルギーを回収する。この熱エネルギーは汚泥消化槽５の加温に利用され、余剰熱が嫌気リアクタ２の加温に使われる。
汚泥消化槽５は３０℃〜３５℃に加温することが望ましい。 脱硫装置８としては、酸化鉄系の脱硫剤を充填塔につめる乾式脱硫方式もしくは、硫黄酸化細菌の働きにより、酸化分解する生物脱硫方式もしくは、その両方を利用するどの方法を採用することができる。
処理水の熱エネルギーはライン１２ｂによりヒートポンプ９に送られる。また、処理水の一部が、ライン１１ａにより処理水槽４からヒートポンプ９に導入され、ヒートポンプ９内で圧縮され熱を奪われた後、ライン１１ｂを介して処理水の大部分と合流して放出される。続いて第３の加温ライン１２ａに示すように、ヒートポンプ９にて得られた熱エネルギーは嫌気リアクタ２の加温に利用される。嫌気リアクタ２は２０℃以上、好ましくは２０〜２５℃に維持することができる。
（効果）
（１）初期沈殿池１で固形分を分離し、嫌気微生物による分解性が特に低い固形分のみを汚泥消化槽５に送り、汚泥消化槽５を３０〜３５℃に加温して分解することにより、トータルシステムでのバイオガスエネルギー回収量を多くできる。加温には、液量×比熱分の加温エネルギーがいるため、加温水量が少ない方がよく、固形分のみを濃縮して、加温し、エネルギー回収する方が効率がよい。
（１）初期沈殿池１で固形分を分離し、嫌気微生物による分解性が特に低い固形分のみを汚泥消化槽５に送り、汚泥消化槽５を３０〜３５℃に加温して分解することにより、トータルシステムでのバイオガスエネルギー回収量を多くできる。加温には、液量×比熱分の加温エネルギーがいるため、加温水量が少ない方がよく、固形分のみを濃縮して、加温し、エネルギー回収する方が効率がよい。
（２）固形分のみを分離して処理しているので、液分を処理する嫌気リアクタ２に関しては、固形分の加水分解にかかる時間を考慮しなくてよいため、水温が１５℃以上であれば、滞留時間として４〜８時間くらいまで短縮できる。
（３）汚泥消化槽５の加温ガスの一部分である余剰熱、ならびに処理水から回収した熱エネルギーで嫌気リアクタ２を加温することにより、嫌気リアクタ２中の嫌気微生物が活性化するため、嫌気リアクタ２の有機物除去率が向上し、後段の好気リアクタ３にかかる有機物負荷を軽減できる。このため、放流水質の処理水質悪化リスクを低減し、安定した処理性能を維持できる。
（応用例）
実施形態にかかる排水処理システムに、初沈汚泥、余剰汚泥を濃縮する図示しない濃縮設備をさらに設けることができる。この濃縮設備は、例えば、ライン１８の余剰汚泥がライン１７の初沈汚泥に合流する位置と、汚泥消化槽５との間に設けることができる。濃縮設備にて濃縮した汚泥は汚泥消化槽５に導入し、上澄み液は例えばライン１６の脱離液に合流させて初期沈殿池１に返送することができる。汚泥消化槽５の汚泥投入量を減らすことにより、汚泥消化槽５の加温に必要なエネルギーが小さくなるため、エネルギー回収効率が向上する。
実施形態にかかる排水処理システムに、初沈汚泥、余剰汚泥を濃縮する図示しない濃縮設備をさらに設けることができる。この濃縮設備は、例えば、ライン１８の余剰汚泥がライン１７の初沈汚泥に合流する位置と、汚泥消化槽５との間に設けることができる。濃縮設備にて濃縮した汚泥は汚泥消化槽５に導入し、上澄み液は例えばライン１６の脱離液に合流させて初期沈殿池１に返送することができる。汚泥消化槽５の汚泥投入量を減らすことにより、汚泥消化槽５の加温に必要なエネルギーが小さくなるため、エネルギー回収効率が向上する。
嫌気リアクタ２としては、上向流式嫌気汚泥床（UASB）型のリアクタに限らず、例えば膨張粒状汚泥床（EGSB）、嫌気固定床法、及び流動床型嫌気リアクタなど、嫌気微生物を高濃度に集積し、排水中の有機物を分解する方式であればどのような方式でも使用することが可能である。
好気リアクタ３は、散水ろ床型のリアクタに限らず、例えば、活性汚泥法、好気ろ床法、回転円盤法など、好気微生物の働きにより有機物の酸化分解を行う方法であれば、どのような方式でも使用することができる。
（第２の実施形態）
（構成）
図２に、第２の実施形態に係る排水処理システムの構成を表す概略図を示す。
第２の実施形態に係る排水処理システム１０２は、汚泥消化槽５とボイラー６の間に設けた脱硫装置８の代わりに、汚泥消化槽５とボイラー６の間かつ嫌気リアクタ２と好気リアクタ３の間に、硫黄脱窒リアクタ２０を配した構成となっている。
硫黄脱窒リアクタ２０に、嫌気リアクタ２の液体分と好気リアクタ３の液体分とを導入して循環させると共に、嫌気リアクタ２及び汚泥消化槽５からのバイオガスを通気して、バイオガスの脱硫と液体中の窒素除去を行うこと以外は、第１の実施形態に係る排水処理システム１０１と同様の構成を有する。
硫黄脱窒リアクタ２０には、ライン１９により嫌気リアクタ２の液体分が導入され、ライン１４により汚泥消化槽５のバイオガスが導入されるとともに、ライン１５により嫌気リアクタ２のバイオガスがライン１４に合流して導入される。
汚泥消化槽５ならびに嫌気リアクタ２からのバイオガスの脱硫は、硫黄脱窒リアクタ２０で行われる。
硫黄脱窒リアクタ２０の液体分は好気リアクタ３に送られる。
さらに、好気リアクタ２の処理水の循環液が硫黄脱窒リアクタ２０下部より導入される。
（作用）
硫黄脱窒リアクタ２０には、ライン１９により嫌気リアクタ２の処理水が下部より導入されるとともに、好気リアクタ３の処理水の循環液が下部より導入される。好気リアクタ３では有機性排水中の窒素成分が酸化され、硝化菌の働きにより、亜硝酸性窒素または硝酸性窒素に酸化される。この酸化された亜硝酸性窒素ならびに硝酸性窒素は、処理水槽４からライン２３により硫黄脱窒リアクタ２０下部に導入される。
硫黄脱窒リアクタ２０には、ライン１９により嫌気リアクタ２の処理水が下部より導入されるとともに、好気リアクタ３の処理水の循環液が下部より導入される。好気リアクタ３では有機性排水中の窒素成分が酸化され、硝化菌の働きにより、亜硝酸性窒素または硝酸性窒素に酸化される。この酸化された亜硝酸性窒素ならびに硝酸性窒素は、処理水槽４からライン２３により硫黄脱窒リアクタ２０下部に導入される。
また、硫黄脱窒リアクタ２０には、汚泥消化槽及び嫌気リアクタから硫化水素を含むバイオガスが吹き込まれる。
バイオガス中の硫化水素は硫黄脱窒リアクタ２０内の液中に溶解する。硫黄脱窒リアクタ２０内では硫黄脱窒菌の働きにより、たとえば式（１）の反応が生じ、バイオガス中の硫化水素の酸化と同時に液中の窒素が除去される。
５ＨＳ−＋８ＮＯ３ −＋３Ｈ＋→５ＳＯ４ ２−＋４Ｎ２＋４Ｈ２Ｏ…（１）
上記式（１）に示すように、硫黄脱窒リアクタ２０では、バイオガス中の硫化水素が溶解して生成する硫化水素イオン（ＨＳ−）と好気リアクタで窒素分が酸化されて生成する硝酸性窒素（ＮＯ３ −）を硫黄脱窒菌が使い、硫化水素を硫酸イオン（ＳＯ４ −）に、硝酸性窒素を窒素ガスに転換することにより、バイオガス中の硫化水素の脱硫と液中の窒素の除去を同時に行うことができる。
硫酸イオン（ＳＯ４ −）を含む液体分は、硫黄脱窒リアクタ２０から好気リアクタ３に送られる。窒素ガスは大気中に放出される。
その他の作用に関しては第１の実施形態の作用と同様である。
（効果）
（１）有機物の除去に加え、窒素除去が可能となる。
（１）有機物の除去に加え、窒素除去が可能となる。
（２）バイオガスの脱硫も同時に行えるため、脱硫設備が不要となる。
その他の効果については第１の実施形態の効果と同様である。
（応用例）
実施形態にかかる排水処理システム１０２において、硫黄脱窒リアクタ２０として、液を下部から上にながす上向流式のみならず、例えば、液を上部から散水し、下部からバイオガスを通気する対向流型を使用することができる。
実施形態にかかる排水処理システム１０２において、硫黄脱窒リアクタ２０として、液を下部から上にながす上向流式のみならず、例えば、液を上部から散水し、下部からバイオガスを通気する対向流型を使用することができる。
ボイラー６にバイオガスを導入する前に補助脱硫設備をさらに設けることができる。
硫化水素は硫黄脱窒リアクタ２０で大部分除去されているため、非常にコンパクト化できる。また、補助脱硫設備を付加することにより、ボイラーの寿命を長くすることができる。
第３の実施形態
図３に、第３の実施形態にかかる排水処理システムを表す概略図を示す。
図３に、第３の実施形態にかかる排水処理システムを表す概略図を示す。
第３の実施形態にかかる排水処理システム１０３は、嫌気リアクタ２の水温をコントロールする嫌気リアクタ温度コントローラ３０と、嫌気リアクタ温度コントローラ３０に各々接続された、嫌気リアクタ２内部の水温を測定する水温計２８と、第１の加温ラインから分岐され、熱エネルギーを外部利用に導くためのライン１０ｃと、ライン１０ｃに設けられたバルブ２６と、嫌気リアクタ２に接続された第２の加温ライン１０ｂに設けられたバルブ２４とをさらに有する。嫌気リアクタ温度コントローラ３０はまた、ヒートポンプ９にも接続されている。
（作用）
図４に、第３の実施形態にかかる排水処理システムにおける嫌気リアクタの温度制御を行うためのフローチャートを示す。
図４に、第３の実施形態にかかる排水処理システムにおける嫌気リアクタの温度制御を行うためのフローチャートを示す。
嫌気リアクタ温度コントローラ３０には嫌気リアクタ内部水温が入力され、水温に応じて、以下のように運転され、水温が２０℃以上に維持される。
水温計２８からの温度検知情報を受けて、嫌気リアクタ内部の水温が２０℃以上であるか、２０℃未満であるか判断する（ＢＬ １）。
嫌気リアクタ内部の水温が２０℃以上である場合、嫌気リアクタ温度コントローラ３０は、ヒートポンプ９に停止を指示し（ＢＬ ２）、ヒートポンプ９から嫌気リアクタ２への熱エネルギー導入を止める。さらに、バルブ２４にバルブ閉を指示し、嫌気リアクタ２へのボイラー６の余剰熱導入を停止する（ＢＬ ３）とともに、嫌気リアクタ温度コントローラ３０は、バルブ２６にバルブ開を指示し、ボイラー６からの余剰熱を外部利用に提供する（ＢＬ ４）。
一方、水温計２８からの温度検知情報を受けて、嫌気リアクタ内部の水温が２０℃未満である場合、嫌気リアクタ温度コントローラ３０は、ヒートポンプ９に運転を指示し、ヒートポンプ９から嫌気リアクタ２へ余剰熱を導入させる（ＢＬ ５）。また、嫌気リアクタ温度コントローラ３０は、バルブ２４にバルブ開を指示し、嫌気リアクタ２へボイラー６の余剰熱を導入させる（ＢＬ ６）。さらに、嫌気リアクタ温度コントローラ３０は、バルブ２６にバルブ閉を指示し、ボイラー６からの余剰熱の外部利用を中止する（ＢＬ ７）。
さらに、排水処理を継続するか判断し（ＢＬ ８）、排水処理を継続する場合には、再度、水温計２８からの温度検知情報を受けて、嫌気リアクタ内部の水温が２０℃以上であるか、２０℃未満であるか判断する（ＢＬ １）。
排水処理を継続しない場合には、排水処理を終了する。
（効果）
（１） 嫌気リアクタの水温が２０℃以上に維持されることにより、有機物の処理性能が安定する。
（１） 嫌気リアクタの水温が２０℃以上に維持されることにより、有機物の処理性能が安定する。
（２） 嫌気リアクタの水温が２０℃以上の場合は、余剰熱を建屋の冷暖房や給湯設備に利用することができる。
（３） ヒートポンプの運転を必要な場合のみとすることにより、所用動力を低減できる。
図５に、下水処理場の水温と処理水ＢＯＤ濃度との関係を表すグラフ図を示す。
この下水処理場は、第１の実施形態にかかる排水処理システムと同様の構成を有し、ここで、嫌気リアクタで６時間、好気リアクタで６時間、水量 ４０（ｍ３／日）の条件で実証プラント運転を行い処理水を得た。
流入させた下水のＢＯＤ及びＳＳの平均値は、各々、以下の通りである。
流入させた下水のＢＯＤ及びＳＳの平均値は、各々、以下の通りである。
ＢＯＤ １５４ ｍｇ／ｌ
ＳＳ １８４ ｍｇ／ｌ
このグラフに示すように、嫌気リアクタの水温が２０℃以上に維持されることにより、処理水のＢＯＤが５ ｍｇ／ｌ以下となり、有機物の処理性能が安定することがわかる。
ＳＳ １８４ ｍｇ／ｌ
このグラフに示すように、嫌気リアクタの水温が２０℃以上に維持されることにより、処理水のＢＯＤが５ ｍｇ／ｌ以下となり、有機物の処理性能が安定することがわかる。
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、例として提示したものであり、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。
１…初期沈殿池、２…嫌気リアクタ、３…好気リアクタ、４…処理水槽、５…汚泥消化槽、６…ボイラー、７…汚泥回収槽、８…脱硫装置、９…ヒートポンプ、１０ａ…第１の加温ライン、１０ｂ…第２の加温ライン、１３…脱水設備、２０…硫黄脱膣槽、２１…脱水汚泥、２２…処理水
Claims (5)
- 有機性排水を固液分離するための初期沈殿池、
該初期沈殿池の液体分を嫌気性微生物により処理する嫌気リアクタ、
該嫌気リアクタの液体分を好気性微生物により処理し、処理水を得る好気リアクタ、
該好気リアクタの固形分を回収する汚泥回収槽、
該汚泥回収槽の汚泥と、該初期沈殿池の固形分とを嫌気性微生物により処理する汚泥消化槽、
該嫌気リアクタと該汚泥消化槽で発生したバイオガスから硫化水素を除去する脱硫装置、
脱硫されたバイオガスを燃焼するボイラー、
該ボイラーからの熱エネルギーを該汚泥消化槽に送る第１の加温ライン、
該第１の加温ラインから分岐され、該熱エネルギーの一部分を該嫌気リアクタに供給する第２の加温ライン、
前記好気リアクタと接続され、該好気リアクタからの処理水を収容する処理水槽、
該処理水槽に接続され、該処理水槽の処理水の一部を導入し、圧縮して熱エネルギーを回収するヒートポンプ、及び
該ヒートポンプにて得られた熱エネルギーを、前記嫌気リアクタに送る第３の加温ラインを具備することを特徴とする有機性排水処理システム。 - 前記嫌気リアクタと前記好気リアクタの間に硫黄脱窒リアクタをさらに具備し、該硫黄脱窒リアクタに、前記嫌気リアクタの液体分と前記好気リアクタの液体分とを導入して循環させると共に、前記嫌気リアクタ及び前記汚泥消化槽からのバイオガスを通気して、バイオガスの脱硫と液体中の窒素除去を行うことを特徴とする請求項１に記載の有機性排水処理システム。
- 有機性排水を固液分離するための初期沈殿池、
該初期沈殿池の液体分を嫌気性微生物により処理する嫌気リアクタ、
該嫌気リアクタの液体分を好気性微生物により処理し、処理水を得る好気リアクタ、
該好気リアクタの固形分を回収する汚泥回収槽、
該汚泥回収槽の汚泥と、該初期沈殿池の固形分とを嫌気性微生物により処理する汚泥消化槽、
該嫌気リアクタと該汚泥消化槽で発生したバイオガスから硫化水素を除去する脱硫装置、
脱硫されたバイオガスを燃焼するボイラー、
該ボイラーからの熱エネルギーを該汚泥消化槽に送る第１の加温ライン、
該第１の加温ラインから分岐され、該熱エネルギーの一部分を該嫌気リアクタに供給する第２の加温ライン、及び
前記嫌気リアクタと前記好気リアクタの間に設けられた硫黄脱窒リアクタを具備し、
該硫黄脱窒リアクタに、前記嫌気リアクタの液体分と前記好気リアクタの液体分とを導入して循環させると共に、前記嫌気リアクタ及び前記汚泥消化槽からのバイオガスを通気して、バイオガスの脱硫と液体中の窒素除去を行うことを特徴とする有機性排水処理システム。 - 前記汚泥消化槽の温度は３０〜３５℃に調節されている請求項１ないし３のいずれか１項に記載の有機性排水処理システム。
- 嫌気リアクタの水温は２０℃以上２５℃以下に調節されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の有機性排水処理システム。
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