JP6879867B2

JP6879867B2 - 排水処理装置の改修方法

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Publication number: JP6879867B2
Application number: JP2017164522A
Authority: JP
Inventors: 尚史新庄; 祐司塚本; 大補江藤; 一将蒲池; 智弘飯倉; 葛　甬生; 甬生葛
Original assignee: Swing Corp
Current assignee: Swing Corp
Priority date: 2017-08-29
Filing date: 2017-08-29
Publication date: 2021-06-02
Anticipated expiration: 2037-08-29
Also published as: JP2019042609A

Description

本発明は、油脂含有排水を処理する排水処理装置の改修技術に関する。

食品工場排水や生活排水等は油脂分を多く含んでおり、かかる排水が下水管路に放流されると、固化した油脂分が下水管路に付着することによる下水配管閉塞やオイルボールの発生等、排水中の油脂分が多いことに起因する種々の問題が引き起こされる。

そこで、一般に、生活排水等は生物処理が施され、油脂分を含む有機物が分解される。そして、生物処理における排水処理装置の老朽化や、工場等の排水設備増強に伴い、排水処理装置を改修し、処理能力を増強する必要性がある。

改修に際して、施設内のスペースに余裕がある場合、空きスペースに新しい装置を設置し、既存装置から新規装置への移行を容易に行うことが可能である。しかし、この方法は新規装置の導入費用の他、既存装置の撤去費用も要し、最もコストのかかる方法である。

また、上記のような空きスペースを確保することが難しい場合、排水処理装置の機能を増強することは困難である。生物処理施設を拡張するにも、工事に多大なコストが必要となる。

国際公開第２０１３／１３２６１１号国際公開第２０１３／１３２６１２号

例えば、既存の施設が、図１に示す様な調整槽１と生物処理槽６と沈殿槽７とで構成される場合、原水を余剰汚泥と処理水とに分離することができるが、老朽化した施設の全体を改修する場合、処理設備を複数の区域に区分し、各区域毎に順次改修工事を施す方法が考えられる。しかしながら、既設の処理能力が限界条件で運転されている場合、処理設備を運転停止状態とすることになるため、処理水質が悪化し生産設備の操業そのものに支障をきたすことになる。

そこで、既存の水処理施設の改修工事において、既設の水槽を撤去せず再利用し、土木工事が必要となる水槽を新たに増設することなく改修後の処理能力を増強し、しかも、排水処理装置を運転停止させることなく、かつ改修工事期間中の処理水質を悪化させることがない工事方法、及び運転方法が望まれていた。

特許文献１及び２は、余剰汚泥の発生を殆どゼロにする活性汚泥処理方法およびこの処理方法を用いる既存排水処理設備の改修方法を開示している。同処理方法は、好気槽、嫌気槽及び沈殿池の機能を一つにした微生物反応槽を新設し、微生物反応槽で発生する汚泥を原水調整槽へ循環するものである。

上記処理方法は、特別な微生物反応槽を新設することが前提であり、新設する微生物反応槽を設置するためのスペースを確保できる施設にのみ利用が限定される。また、微生物反応槽を新設し、且つ不要となる汚泥貯留槽や脱水装置等の既存施設の撤去が必要となり、コストを要することになる。

更に、上記処理方法は、嫌気処理反応及び好気処理反応を一つの微生物反応槽で行うため、反応槽の下部で行われる嫌気処理反応で発生するメタンガスが、反応層の上部で行われる好気処理反応で酸化処理され、嫌気処理のメリットの一つである、メタンガスの回収によるエネルギーの回収が困難となる。また、投入された排水中に含まれる有機物を全て酸化処理することになり、電力使用量も従来技術とほとんど変わらないものとなる。

本発明は、上記従来の課題に鑑み成されたものでありその目的は、油脂含有排水を処理する排水処理装置の改修において、新たな装置の設置スペースを必要とせず、改修工事中に処理性能を悪化させることもなく、処理性能を増強しながら設置コストを抑えるための改修技術を提供する。

本発明は、油脂含有排水を処理する排水処理装置の改修方法であって、既存の好気処理を行う生物処理槽を、少なくとも第１の好気槽と、第２の好気槽と、第３の好気槽との三つの区画に区分けするステップと、前記生物処理槽の前段に、前記油脂含有排水に含まれる固形性有機物を分離する分離装置を導入するステップと、前記分離装置を経た分離水を、前記第２の好気槽及び前記第３の好気槽で好気処理しつつ、前記第１の好気槽を第１の嫌気槽に改修するステップと、前記分離装置を経た分離水を、前記改修された第１の嫌気槽及び前記第３の好気槽で処理しつつ、前記第２の好気槽を第２の嫌気槽に改修するステップと、前記分離装置で分離された固形性有機物を、前記改修された第２の嫌気槽に導入し、当該第２の嫌気槽で処理した後、前記第３の好気槽で処理するステップと、前記油脂含有排水に含まれる全有機物に対し、前記分離装置により分離される固形性有機物の質量％基準での割合である固形分割合を判定し、前記固形分割合が７０〜１００質量％の場合、前記第１の嫌気槽、前記第２の嫌気槽、前記第３の好気槽の有効容積基準での割合を、それぞれ１５％以上、５０％以上、５％以上に設定し、前記固形分割合が４０〜７０質量％の場合、前記第１の嫌気槽、前記第２の嫌気槽、前記第３の好気槽の有効容積基準での割合を、それぞれ２０％以上、３５％以上、１５％以上に設定し、前記固形分割合が２０〜４０質量％の場合、前記第１の嫌気槽、前記第２の嫌気槽、前記第３の好気槽の有効容積基準での割合を、それぞれ３０％以上、２０％以上、３５％以上に設定することを含む。

本発明は、油脂含有排水を処理する排水処理装置の改修方法であって、既存の好気処理を行う生物処理槽を、少なくとも第１の好気槽と、第２の好気槽と、第３の好気槽との三つの区画に区分けするステップと、前記既存の生物処理槽の前段に、油脂含有排水に含まれる固形性有機物を分離する分離装置を導入するステップと、前記分離装置を経た分離水を、前記第３の好気槽で好気処理しつつ、前記第１の好気槽を第１の嫌気槽に改修するとともに前記第２の好気槽を第２の嫌気槽に改修するステップと、前記分離装置を経た分離水を、前記改修された第１の嫌気槽及び前記第３の好気槽で処理するステップと、前記分離装置で分離された固形性有機物を、前記改修された第２の嫌気槽に導入し、当該第２の嫌気槽で処理した後、前記第３の好気槽で処理するステップと、前記油脂含有排水に含まれる全有機物に対し、前記分離装置により分離される固形性有機物の質量％基準での割合である固形分割合を判定し、前記固形分割合が７０〜１００質量％の場合、前記第１の嫌気槽、前記第２の嫌気槽、前記第３の好気槽の有効容積基準での割合を、それぞれ１５％以上、５０％以上、５％以上に設定し、前記固形分割合が４０〜７０質量％の場合、前記第１の嫌気槽、前記第２の嫌気槽、前記第３の好気槽の有効容積基準での割合を、それぞれ２０％以上、３５％以上、１５％以上に設定し、前記固形分割合が２０〜４０質量％の場合、前記第１の嫌気槽、前記第２の嫌気槽、前記第３の好気槽の有効容積基準での割合を、それぞれ３０％以上、２０％以上、３５％以上に設定することを含む。

本発明によれば、改修前から存在する既存装置のスペースを有効利用し、排水処理装置を停止させることなく改修工事が行え、低コストでかつ排水処理能力を向上させた装置に改修することが可能となる。

改修前の排水処理装置の構成を示す概念図。（ａ）〜（ｄ）は実施形態の改修方法の各工程を示す概念図。図２の実施形態の改修方法の手順を示すフローチャート。（ａ）〜（ｃ）は他の実施形態の改修方法の各工程を示す概念図。図４の実施形態の改修方法の手順を示すフローチャート。（ａ）は改修後の第１の嫌気槽の具体例、（ｂ）は改修後の第２の嫌気槽の具体例を示す概念図。

以下、図面を用いて、本発明に係る排水処理装置の改修方法の具体的な実施の形態について詳述する。

＜図1の説明＞
図１は、改修前の排水処理装置１０Ａを示している。排水処理装置が対象とする処理方式は、活性汚泥法を中心とする好気性の生物処理であるが、担体方式、微生物製剤、酵母法などが採用されても良い。

図１に示す様に食品工場排水や生活排水等の油脂を含んだ油脂含有排水Ｗ１は、一旦、調整槽１に貯留され、その後、生物処理槽６に送られ生物処理が施される。生物処理槽６における生物処理は専ら好気性処理であり、図示は省略されているが複数の好気槽を含んでおり、油脂含有排水を複数の好気槽で処理することにより好気処理を施し浄化する。生物処理が施された油脂含有排水Ｗ１は、沈殿槽７に送られ、沈殿槽７において活性汚泥のフロックから分離された分離液が、処理水として排出される。

処理対象となる油脂含有排水Ｗ１は、生物に由来する油脂分を含む有機性排水であり、食品工場や厨房から排出される排水や生活排水が主対象であるが、排水が排出される場所などは特に限定されない。油脂分は動物性、植物性の油脂であるトリアシルグリセロールまたはその加水分解物である高級脂肪酸を指す。

本発明において、油脂含有排水Ｗ１は、ヘキサン抽出物濃度の下限が３０ｍｇ／Ｌ、好ましくは５０ｍｇ／Ｌ、より好ましくは１００ｍｇ／Ｌであってよく、上限が、５０，０００ｍｇ／Ｌ、好ましくは３０，０００ｍｇ／Ｌ、より好ましくは１０，０００ｍｇ／Ｌであってよい。ここで油脂含有排水Ｗ１のヘキサン抽出物濃度は、工場排水試験方法（ＪＩＳＫ０１０２２４）に基づき測定して得た値を意味する。

また、油脂分の濃度に上限はない。排水に含まれる有機質成分の内、油脂分が含まれる割合は、化学的酸素要求量であるＣＯＤｃｒ（Chemical Oxygen Demandクロム）換算として２０％以上が良く、５０％以上が更によく、８０％以上が最も良い。また、油脂含有排水Ｗ１は、油脂分以外の成分（例えば窒素成分（アンモニア性窒素、有機性窒素等））をさらに含んでいてもよい。

＜図２および図３の説明＞
次に、図２（ａ）〜（ｄ）および図３のフローチャートを用いて、前述した図１の排水処理装置１０Ａを改修する方法の手順を説明する。まず、図２（ａ）に示す様に、排水処理装置１０Ａの生物処理槽６を少なくとも三つの区画に区分けし、区画１を第１の好気槽１０１、区画２を第２の好気槽１０２、区画３を第３の好気槽５に改修する（ステップＳ１）。生物処理槽６は、元々好気処理を専ら行うものとして構成されており、区画工事の後、配管工事を行って、内部の流路を変更することにより、容易に三つの好気槽に区分けすることができる。

次に図２（ａ）に示す様に、調整槽１の後段または既存の生物処理槽６を改修して得られた第１の好気槽１０１の前段に、濃縮分離装置２を導入し、設置する（ステップＳ２）。濃縮分離装置２は、少なくとも油脂含有排水Ｗ１中の油脂分を分離することができ、その作用により、後段の第１、第２、第３の好気槽１０１、１０２、５の処理負担を減らすことができる。

濃縮分離装置２は、油脂含有排水Ｗ１中の油脂分を濃縮して分離する装置であり、油脂分を主体とする固形性有機物（スラリー）を濃縮分離できる装置であれば、その種類は特に限定されない。「固形性有機物」は排水中に溶解しないスラリー状の懸濁物質であり、油脂分を主体とするが、その他有機質微粒子等を含むものである。濃縮分離装置２の具体例として、凝集加圧浮上装置、凝集ろ過装置、凝集沈殿装置、膜分離濃縮装置等が挙げられる。また、鉄塩等の凝集剤、油脂分解製剤、油脂分解微生物等を、適宜、濃縮分離装置２に投入してもよい。また、濃縮分離装置２の代わりに、分離膜の如き濃縮機能がない、単なる分離装置を用いてもよい。

尚、改修前から濃縮分離装置２に相当する装置が存在している場合、例えば排水処理装置１０Ａの生物処理槽６の前段にある時は、濃縮分離装置２の導入は不要であり、濃縮分離装置２の導入とは、単に既存の濃縮分離装置を活用する、または既存の濃縮分離装置の能力を上げるようなことを意味する。新規な濃縮分離装置２の導入と、三つの区画への区分けの順序はどちらが先でもよい。また、生物処理槽６を区分けする際の区画の数は三つには限定されず、四つ以上であってもよい。

そして、図２（ａ）の排水処理装置１０Ｂの運転を開始すると（ステップＳ３）、油脂含有排水Ｗ１は、第１の好気槽１０１、第２の好気槽１０２、第３の好気槽５の順に流れ、処理がなされる。この運転を継続しつつ、図２（ｂ）に示す様に、濃縮分離装置２と第２の好気槽１０２をつなぐ流路５１を設置するとともに（ステップＳ４）、第１の好気槽１０１（図２（ａ））と、濃縮分離装置２および第２の好気槽１０２との接続を分断し、第１の好気槽１０１を処理の流れから切り離す（ステップＳ５）。この様な流路の流れの切り替えは、流路５１を含む配管の接続を人為的に変更することにより行う。

この状態では、流路５１による配管接続により排水処理装置１０Ｂの運転が継続し（ステップＳ６）、濃縮分離装置２により、調整槽１から流出する排水中の固形性有機物を分離回収し、有機質成分が大幅に削減された分離水Ｗ２を、第１の好気槽１０１を通さずに流路５１を介して第２の好気槽１０２に送り、好気処理してさらに後段の第３の好気槽５に送る。

前述したステップＳ５で第１の好気槽１０１が切り離されて処理能力が減少しても、濃縮分離装置２で生成された分離水Ｗ２は、有機質成分が多量に存在しないため、第２の好気槽１０２、第３の好気槽５による好気処理により十分に浄化することが可能であり、処理不足の懸念を減らすことができ、浄化された分離水を沈殿槽７に送り、最終的に沈殿槽７から処理水を得ることができる。

第３の好気槽５における好気処理は、一般的な活性汚泥処理の利用が可能であるが、より処理性能の高い処理方式が望ましく、流動担体または固定床の少なくともいずれか、またはこれらを組み合わせたものを保持した好気槽による好気処理を導入することが望ましい。

次に、処理の流れから切り離された第１の好気槽１０１を、図２（ｂ）に示す様に、第１の嫌気槽３に改修する工事を行う（ステップＳ７）。この改修は既存の技術にて行うことが可能である。この第１の嫌気槽３の改修工事中においても、流路５１、第２の好気槽１０２、第３の好気槽５により、排水処理装置１０Ｂの運転は止めることなく継続することが可能となる。

続いて第１の嫌気槽３の完成後、図２（ｃ）に示す様に、第１の嫌気槽３と第３の好気槽５を配管でつなぐ流路５２を設置する改修工事を行う（ステップＳ８）。この状態では、図２（ｂ）の流路５１はまだ設置されており、濃縮分離装置２からの油脂含有排水Ｗ１は、流路５１を通過して第２の好気槽１０２、第３の好気槽５の順に流れ、処理がなされる。

そして、流路５２の設置後、第２の好気槽１０２と、濃縮分離装置２および第３の好気槽５との接続を分断し、第２の好気槽１０２を処理の流れから切り離す（ステップＳ９）。この状態から、濃縮分離装置２からの分離水Ｗ２は、第１の嫌気槽３を通過し、さらに流路５２を通過して第３の好気槽５に流れ、処理がなされる。

この状態では、流路５２による配管接続により排水処理装置１０Ｂの運転が継続し（ステップＳ１０）、残っていた図２（ｂ）の流路５１の配管を取り外すことにより、濃縮分離装置２と第２の好気槽１０２の接続が分断される（ステップＳ１１）。濃縮分離装置２で有機質成分が大幅に削減された分離水を第１の嫌気槽３で嫌気処理し、更に第３の好気槽５で好気処理を施した後、沈殿槽７から処理水を得る。濃縮分離装置２で生成された分離水は、第１の嫌気槽３による処理を経ることにより有機質成分の大部分を除去し、第３の好気槽５による好気処理により十分に浄化することが可能であり、浄化された分離水を沈殿槽７に送り、最終的に沈殿槽７で処理水を得ることができる。

次に、処理の流れから切り離された第２の好気槽１０２を、図２（ｃ）に示す様に、第２の嫌気槽４に改修する工事を行う（ステップＳ１２）。この工事中においても、排水処理装置１０Ｂの運転は継続することができる。

この改修は既存の技術にて行うことが可能である。この改修された第２の嫌気槽４により、濃縮分離装置２からの難分解性である固形性有機物の嫌気処理が確実に行えることが望ましいことから、内容物を十分に撹拌混合できる装置に改修する。

第２の嫌気槽４の形態は、特に制限はないが、パドル等を備えた機械式の撹拌装置、上部に存在するガスを槽下部から吹き込むガス方式の撹拌装置、内容物をポンプで循環させるポンプ式循環装置等を備えることが望ましく、これらの装置を組み合わせて用いてもよい。

最後に、図２（ｄ）に示す様に、濃縮分離装置２と第２の嫌気槽４をつなぐ流路５３を新たに設置する配管工事を行うと共に（ステップＳ１３）、第２の嫌気槽４と第３の好気槽５とをつなぐ配管工事も行う。

これにて、濃縮分離装置２で分離した分離水Ｗ２を第１の嫌気槽３で嫌気処理後、流路５２を介して第３の好気槽５に送り好気処理する。一方、流路５３による配管接続により排水処理装置１０Ｂの運転が継続し（ステップＳ１４）、濃縮分離装置２で分離した固形性有機物を、流路５３を介して第２の嫌気槽４に送り嫌気処理後、第３の好気槽５に送り好気処理する。結果的に、第１の嫌気槽３及び第２の嫌気槽４より排出される処理物を第３の好気槽５で好気処理した後、沈殿槽７を経て処理水を得ることができる。

上述した排水処理装置１０Ｂの運転継続における改修工程を経て、第１の嫌気槽３及び第２の嫌気槽４により嫌気処理が実施されることになる。通常、嫌気処理は好気処理に比べて処理能力が高く、改修工事により装置全体の処理能力が向上する。

また、嫌気処理は発生するメタンガスを熱エネルギーや電気エネルギーに変換することが可能となり、エネルギーの回収が可能となる。メタンガスの電気エネルギーへの変換には、ガスエンジンや燃料電池の利用が可能であり、これらの方式では更に低レベルの熱エネルギーを副産物として回収することができるので望ましい。

＜図４および図５の説明＞
図４および図５は、改修方法の他の実施形態を示し、図４（ａ）の工程及び図５のステップＳ１〜Ｓ３は、前述した図２（ａ）の工程及び図３のステップＳ１〜Ｓ３と同じであるため、詳細な説明は省略する。ここで、導入した濃縮分離装置２により、油分含有排水に含まれる有機質成分のうちの例えば５０質量％以上の有機質が固形性有機物として分離可能な場合、図４（ｂ）に示す様に、第１の好気槽１０１及び第２の好気槽１０２を、まとめて第１の嫌気槽３及び第２の嫌気槽４に改修することが可能である。

すなわち、固形性有機物の量が多い場合は、濃縮分離装置２と第３の好気槽５を直接つなぐ流路５４を設置し（ステップＳ２４）、第１の好気槽１０１及び第２の好気槽１０２を同時に処理の流れから切り離し（ステップＳ２５）、これらの改修工事を行う。濃縮分離装置２からの分離水は、有機質が少ないため、嫌気処理を経ることなく、当該分離水を第３の好気槽５で好気処理の対象にすることができる。

具体的には、濃縮分離装置２と第３の好気槽５をつなぐ流路５４を設置した後、濃縮分離装置２と第１の好気槽１０１の接続、第１の好気槽１０１と第２の好気槽１０２の接続、第２の好気槽１０２と第３の好気槽５の接続の各々を分断する。これにより、第１の好気槽１０１と第２の好気槽１０２をまとめて処理の流れから切り離す。この状態では、流路５４による配管接続により排水処理装置１０Ｂの運転が継続し（ステップＳ２６）、濃縮分離装置２からの分離水Ｗ２は、流路５４を経由して直接第３の好気槽５に流れ処理がなされるとともに、濃縮分離装置２からの固形性有機物は別途分離回収する。

そして、図４（ｂ）に示す様に、第１の好気槽１０１と第２の好気槽１０２を、第１の嫌気槽３、第２の嫌気槽４にそれぞれ改修する（ステップＳ２７）。その後、図４（ｃ）に示す様に、濃縮分離装置２と第２の嫌気槽４を接続する流路５３を設置するとともに（ステップＳ２８）、第２の嫌気槽４と第３の好気槽５を流路にて接続する。この状態では、流路５３による配管接続により排水処理装置１０Ｂの運転が継続し（ステップＳ２９）、濃縮分離装置２からの固形性有機物は、流路５３を介して第２の嫌気槽４に流れて嫌気処理され、さらに第３の好気槽５で処理されることになる。

さらに、図４（ｃ）に示す様に、第１の嫌気槽３と第３の好気槽５を接続する流路５２を設置する（ステップＳ３０）。この状態では、流路５２による配管接続により排水処理装置１０Ｂの運転が継続し（ステップＳ３１）、濃縮分離装置２からの分離水Ｗ２は、第１の嫌気槽３から流路５２を介して第３の好気槽５に流れて処理される。最後に残っていた流路５４の配管を取り外す（ステップＳ３２）。

＜図６の説明＞
前述した第１の嫌気槽３について、分離水である有機性排水の高速嫌気処理を行えることが望ましいことから、嫌気性のグラニュール汚泥、流動担体、あるいは固定床の少なくともいずれか一つを保持した嫌気槽に改修することが望ましく、これらを組み合わせたものを用いてもよい。図６（ａ）は、第１の嫌気槽３が、酸発酵を行う前処理槽３１と、それに続く上向流式メタン発酵を行う嫌気槽３２を含む例を示す。これにより、メタン発酵により発生するメタンガスを回収することによりエネルギーを回収することができる。

また、前述した第２の嫌気槽４について、その処理性能を高めるため、酸発酵を行う前処理槽とそれに続く固形性有機物のメタン発酵槽に区分すると良い。図６（ｂ）は、第２の嫌気槽４が、酸発酵を行う前処理槽４１と、それに続く固形性有機物のメタン発酵を行う嫌気槽４２と、好気処理を施す後処理槽４３の三つの槽を含む例を示す。これにより、メタン発酵により発生するメタンガスを回収することによりエネルギーを回収することができる。

＜その他の変形例の説明＞
尚、油脂含有排水に含まれる全有機物に対する濃縮分離装置２により分離される固形性有機物の割合に基づき、生物処理槽の三つの区分けを調整し、第１の嫌気槽３、第２の嫌気槽４、第３の好気槽５それぞれの容積を決定することが望ましい。

すなわち、油脂含有排水Ｗ１を用いた濃縮試験や、濃縮分離装置２の試運転等において、所定のセンサを用いて、油脂含有排水に含まれる全有機物に対し、濃縮分離装置２により分離される固形性有機物の質量％基準での割合である固形分割合を判定する。

この判定の結果、固形分割合が７０〜１００質量％の場合、第１の嫌気槽３、第２の嫌気槽４、第３の好気槽５の有効容積基準での割合を、それぞれ１５％以上、５０％以上、５％以上に設定し、改修工事を行うことが望ましい。

また、固形分割合が４０〜７０質量％の場合、第１の嫌気槽３、第２の嫌気槽４、第３の好気槽５の有効容積基準での割合を、それぞれ２０％以上、３５％以上、１５％以上に設定し、改修工事を行うことが望ましい。

また、固形分割合が２０〜４０質量％の場合、第１の嫌気槽３、第２の嫌気槽４、第３の好気槽５の有効容積基準での割合を、それぞれ３０％以上、２０％以上、３５％以上に設定し、改修工事を行うことが望ましい。

すなわち、濃縮分離装置２により分離される固形性有機物の割合が大きいほど、第２の嫌気槽４の有効容積を大きくし、第１の嫌気槽３の有効容積を小さくするのが望ましい。また、図２（ｂ）、（ｃ）の状態では、一つの嫌気槽が処理の流れから切り離されているため、第３の好気槽５の処理能力をある程度確保するのが望ましい。「有効容積」は、各槽が収容する水の容積である。

本実施形態によれば、改修工事において新しい排水処理装置１０Ｂを設置するためのスペースを新たに確保する必要がない。また、改修工事中においても安定した処理水質が得られるため、工場等の操業への影響を抑制することができる。

本実施形態によれば、改修工事において、排水処理装置の運転を停止することなく、当該排水処理装置の改修工事を行うことが可能となる。尚、既存の配管に、流路５１、５２、５３、５４等を構成する新しい配管の交換や、つなぐような工事をする場合、該当する配管に送水するためのポンプを一時的に止めるようなことはあるが、排水処理装置全体の運転を止めることはなく、このような場合も本発明に含まれ得る。

本実施形態によれば、好気処理に比べて処理の高い嫌気処理を導入するため、改修工事後、処理性能が向上し、生産設備、処理設備の増強等に対応可能となる。

本実施形態によれば、改修工事に要する費用を抑えることが可能である。新しい反応槽を建設する費用と比較すると、例えば５０〜７０％もの費用削減が可能と考えられる。既存の設備の撤去も不要であるため、さらに費用を削減することが可能である。

本実施形態によれば、嫌気性処理を導入することにより、余剰汚泥発生量を削減するとともに、電力使用量を削減することもできる。

本実施形態によれば、嫌気性処理を導入することにより、嫌気槽において排水中の有機物からメタンガスを得ることができ、メタンガスを利用して発電を行うことで直接電気エネルギーを得ることができる。更に発電機から発生する熱エネルギーを回収、利用することができる。

＜実施例の説明＞
次に、実施例について説明する。

（実施例１）
まず、実施例１−１について、以下の組成を含有し、１日に１００Ｌ発生する食品工場の排水（油脂含有排水）について処理を行った。

・ＣＯＤｃｒ＝１４００ｍｇ／Ｌ
・Ｓ−ＣＯＤｃｒ（Soluble ＣＯＤｃｒ）＝１５０ｍｇ／Ｌ
・ｎ−Ｈｅｘ（ヘキサン抽出物質）＝４５０ｍｇ／Ｌ

上記の排水について、１５０Ｌの容量の生物処理槽を有する排水処理装置１０Ａ（図１（ａ）に相当）を用いて活性汚泥法による処理を行った。この結果、目標とする水質（ＢＯＤ（Biochemical Oxygen Demand；生物学的酸素要求量）が６００ｍｇ／Ｌ以下、ＳＳ（Suspended Solids；浮遊固形物）が６００ｍｇ／Ｌ以下、ｎ−Ｈｅｘが３０ｍｇ／Ｌ以下）を維持しつつ、安定して処理することが可能であった。また、余剰汚泥は１日あたり６５ｇ発生した。

続いて、上述の排水処理装置１０Ａを、図４及び図５に示す改修方法を用いて図４（ｃ）に示す排水処理装置１０Ｂに改修した。まず、生物処理槽６を有効容積がそれぞれ３７Ｌ、９５Ｌ及び１８Ｌの三つの区画に区分し（１００を合計とした有効容積比は２５：６３：１２）、第１の好気槽１０１、第２の好気槽１０２、第３の好気槽５とした（図４（ａ））。その後、濃縮分離装置２としての加圧浮上装置を生物処理槽６の前段に設置し、排水からフロス（固形性有機物）を除去した（図４（ｂ））。加圧浮上処理では排水に含まれるＣＯＤｃｒ成分の９０％をフロスとして排水から除去し、続いて、分離水を第３の好気槽５へ導入し、活性汚泥処理を行った（図４（ｂ））。

次に、第１の好気槽１０１を、嫌気処理を施すための第１の嫌気槽３に改修した（図４（ｂ））。詳細には、第１の嫌気槽３は、２７Ｌの酸発酵槽と１０Ｌの上向流式嫌気処理装置からなる構成とし、汚泥としてグラニュール汚泥を容積比で１０％、流動担体を容積比で２０％投入した。

同時に第２の好気槽１０２を、嫌気処理を施すための第２の嫌気槽４に改修した（図４（ｂ））。詳細には、第２の嫌気槽４は、２２Ｌの酸発酵槽と７３Ｌの機械撹拌方式の嫌気槽からなる構成とした。

続いて、濃縮分離装置２としての加圧浮上装置からのフロスを第２の嫌気槽４に導入するとともに、加圧浮上装置からの分離水を第１の嫌気槽３に導入し、更にフロス処理水及び分離水処理水を第３の好気槽５へ導入する構成とした。第３の好気槽５にて活性汚泥による好気処理を行った（図４（ｃ））。

本実施例では、初期の活性汚泥法による処理期間中から、処理方式の移行期間、及び処理方式を変更した後の全ての期間において、目標とする良好な水質が得られることを確認した。また、余剰汚泥の発生量は、改修により１日あたり２０〜２５ｇに減少した。

比較例１−２では、実施例１−１における三つの区画、第１の嫌気槽３、第２の嫌気槽４、第３の好気槽５の有効容積の比率を変更し、４５Ｌ（３３Ｌの酸発酵槽＋１２Ｌの上向流式メタン発酵の嫌気槽）、６８Ｌ（１５Ｌの酸発酵槽＋５３Ｌの機械撹拌式の嫌気槽）及び３７Ｌの三つの区画とした（１００を合計とした有効容積比は３０：４５：２５）。比較例１−３では、実施例１−１における三つの区画された、第１の嫌気槽３、第２の嫌気槽４、第３の好気槽５の有効容積の比率を変更し、５３Ｌ（３９Ｌの酸発酵槽＋１４Ｌの上向流式メタン発酵の嫌気槽）、４５Ｌ（１０Ｌの酸発酵槽＋３５Ｌの機械撹拌式の嫌気槽）及び５２Ｌの三つの区画とした（１００を合計とした有効容積比は３５：３０：３５）。それ以外の処理はすべて共通である。各工程において測定した処理水のＣＯＤｃｒを含む結果を以下の表１に示す。

上記の結果から、全ての実施例において、排水に比べて処理水の水質が向上したことが理解される。また、本実施例において、油脂含有排水に含まれる全有機物に対し、分離される固形性有機物の質量％である固形分割合（フロス回収率）は９０％である。この場合（７０〜１００質量％）、第１の嫌気槽３、第２の嫌気槽４、第３の好気槽５の有効容積基準での割合は、好ましくはそれぞれ１５％以上、５０％以上、５％以上に設定される。実施例１−１はこの値を満たしており、結果的に良好な浄化作用を示している（図４（ｃ）の工程）。一方、比較例１−２、１−３はこの値を満たしておらず、実施例１−１に比べて、浄化作用は劣っていることが理解される（図４（ｃ）の工程）。

（実施例２）
まず、実施例２−１について、以下の組成を含有し、１日に１００Ｌ発生する食品工場の排水（油脂含有排水）について処理を行った。

・ＣＯＤｃｒ＝１４００ｍｇ／Ｌ
・Ｓ−ＣＯＤｃｒ（Soluble ＣＯＤｃｒ）＝６００ｍｇ／Ｌ
・ｎ−Ｈｅｘ（ヘキサン抽出物質）＝３００ｍｇ／Ｌ

上記の排水について、１５０Ｌの容量の生物処理槽を有する排水処理装置１０Ａ（図１（ａ）に相当）を用いて活性汚泥法による処理を行った。この結果、目標とする水質（ＢＯＤ（Biochemical Oxygen Demand；生物学的酸素要求量）が６００ｍｇ／Ｌ以下、ＳＳ（Suspended Solids；浮遊固形物）が６００ｍｇ／Ｌ以下、ｎ−Ｈｅｘが３０ｍｇ／Ｌ以下）を維持しつつ、安定して処理することが可能であった。

続いて、上述の排水処理装置１０Ａを、図２及び図３に示す改修方法を用いて図２（ｄ）に示す排水処理装置１０Ｂに改修した。まず、生物処理槽６を有効容積がそれぞれ４５Ｌ、６８Ｌ及び３７Ｌの三つの区画に区分し（１００を合計とした有効容積比は３０：４５：２５）、それぞれの区画を第１の好気槽１０１、第２の好気槽１０２、第３の好気槽５とした（図２（ａ））。その後、濃縮分離装置２としての加圧浮上装置を生物処理槽６の前段に設置し、排水からフロスを除去した（図２（ｂ））。加圧浮上処理では排水に含まれるＣＯＤｃｒ成分の５５％をフロスとして排水から除去し、続いて、分離水を第２の好気槽１０２、第３の好気槽５へ導入し、活性汚泥処理を行った（図２（ｂ））。

次に、第１の好気槽１０１を、嫌気処理を施すための第１の嫌気槽３に改修した（図２（ｂ））。詳細には、第１の嫌気槽３は、３３Ｌの酸発酵槽と１２Ｌの上向流式嫌気処理装置からなる構成とし、汚泥としてグラニュール汚泥を容積比で１０％、流動担体を容積比で２０％投入した。

次に、第２の好気槽１０２を、嫌気処理を施すための第２の嫌気槽４に改修した（図２（ｃ））。詳細には、第２の嫌気槽４は、１６Ｌの酸発酵槽と５２Ｌの機械撹拌方式の嫌気槽からなる構成とした。そして、濃縮分離装置２としての加圧浮上装置から得られる分離水を第１の嫌気槽３に導いて嫌気処理し、第１の嫌気槽３において処理した分離水を第３の好気槽５に導いて活性汚泥による好気処理を行った（図２（ｃ））。

最後に、濃縮分離装置２としての加圧浮上装置からのフロスを第２の嫌気槽４に導入する構成とした（図２（ｄ））。

本実施例では初期の活性汚泥法による処理期間中から、処理方式の移行期間、及び処理方式を変更した後の全ての期間において、良好な水質が得られることを確認した。

比較例２−２では、実施例２−１における三つの区画、第１の嫌気槽３、第２の嫌気槽４、第３の好気槽５の有効容積の比率を変更し、３８Ｌ（２８Ｌの酸発酵槽＋１０Ｌの上向流式メタン発酵の嫌気槽）、９４Ｌ（２１Ｌの酸発酵槽＋７３Ｌの機械撹拌式の嫌気槽）及び１８Ｌの三つの区画とした（１００を合計とした有効容積比は２５：６３：１２）。

比較例２−３では、実施例２−１における三つの区画、第１の嫌気槽３、第２の嫌気槽４、第３の好気槽５の有効容積の比率を変更し、５３Ｌ（３９Ｌの酸発酵槽＋１４Ｌの上向流式メタン発酵の嫌気槽）、４５Ｌ（１０Ｌの酸発酵槽＋３５Ｌの機械撹拌式の嫌気槽）及び５２Ｌの三つの区画とした（１００を合計とした有効容積比は３５：３０：３５）。それ以外の処理はすべて共通である。各工程において測定した処理水のＣＯＤｃｒを含む結果を以下の表２に示す。

上記の結果から、全ての実施例において、排水に比べて処理水の水質が向上したことが理解される。また、本実施例において、油脂含有排水に含まれる全有機物に対し、分離される固形性有機物の質量％である固形分割合（フロス回収率）は５５％である。この場合（４０〜７０質量％）、第１の嫌気槽３、第２の嫌気槽４、第３の好気槽５の有効容積基準での割合は、好ましくはそれぞれ２０％以上、３５％以上、１５％以上に設定される。

実施例２−１はこの値を満たしており、結果的に良好な浄化作用を示している（図２（ｄ）の工程）。一方、比較例２−２、２−３はこの値を満たしておらず、実施例２−１に比べて、浄化作用は劣っていることが理解される（図２（ｄ）の工程）。

（実施例３）
まず、実施例３−１について、以下の組成を含有し、１日に１００Ｌ発生する食品工場の排水（油脂含有排水）について処理を行った。

・ＣＯＤｃｒ＝１４００ｍｇ／Ｌ
・Ｓ−ＣＯＤｃｒ（Soluble ＣＯＤｃｒ）＝９００ｍｇ／Ｌ
・ｎ−Ｈｅｘ（ヘキサン抽出物質）＝１７０ｍｇ／Ｌ

続いて、上述の排水処理装置１０Ａを、図２及び図３に示す改修方法を用いて図２（ｄ）に示す排水処理装置１０Ｂに改修した。まず、生物処理槽６を有効容積がそれぞれ５３Ｌ、４５Ｌ及び５２Ｌの三つの区画に区分し、第１の好気槽１０１、第２の好気槽１０２、第３の好気槽５とした（図２（ａ））。その後、濃縮分離装置２としての加圧浮上装置を生物処理槽６の前段に設置し、排水からフロスを除去した（図２（ｂ））。加圧浮上処理では排水に含まれるＣＯＤｃｒ成分の３５％をフロスとして排水から除去し、続いて、分離水を第２の好気槽１０２、第３の好気槽５へ導入し、活性汚泥処理を行った（図２（ｂ））。

次に、第１の好気槽１０１を、嫌気処理を施すための第１の嫌気槽３に改修した（図２（ｂ））。詳細には、第１の嫌気槽３は、３９Ｌの酸発酵槽と１４Ｌの上向流式嫌気処理装置からなる構成とし、汚泥としてグラニュール汚泥を容積比で１０％、流動担体を容積比で２０％投入した。

次に、第２の好気槽１０２を、嫌気処理を施すための第２の嫌気槽４に改修した（図２（ｃ））。詳細には、第２の嫌気槽４は、１０Ｌの酸発酵槽と３５Ｌの機械撹拌方式の嫌気槽からなる構成とした。そして、濃縮分離装置２としての加圧浮上装置から得られる分離水を第１の嫌気槽３に導いて嫌気処理し、第１の嫌気槽３にして処理した分離水を第３の好気槽５に導いて活性汚泥による好気処理を行った（図２（ｃ））。

比較例３−２では、実施例３−１における三つの区画、第１の嫌気槽３、第２の嫌気槽４、第３の好気槽５の有効容積の比率を変更し、３８Ｌ（２８Ｌの酸発酵槽＋１０Ｌの上向流式メタン発酵の嫌気槽）、９４Ｌ（２１Ｌの酸発酵槽＋７３Ｌの機械撹拌式の嫌気槽）及び１８Ｌの三つの区画とした（１００を合計とした有効容積比は２５：６３：１２）。

比較例３−３では、実施例３−１における三つの区画、第１の嫌気槽３、第２の嫌気槽４、第３の好気槽５の有効容積の比率を変更し、４５Ｌ（３３Ｌの酸発酵槽＋１２Ｌの上向流式メタン発酵の嫌気槽）、６８Ｌ（１６Ｌの酸発酵槽＋５２Ｌの機械撹拌式の嫌気槽）及び３７Ｌの三つの区画とした（１００を合計とした有効容積比は３０：４５：２５）。それ以外の処理はすべて共通である。各工程において測定した処理水のＣＯＤｃｒを含む結果を以下の表３に示す。

上記の結果から、全ての実施例において、排水に比べて処理水の水質が向上したことが理解される。また、本実施例において、油脂含有排水に含まれる全有機物に対し、分離される固形性有機物の質量％である固形分割合（フロス回収率）は３５％である。この場合（２０〜４０質量％）、第１の嫌気槽３、第２の嫌気槽４、第３の好気槽５の有効容積基準での割合は、好ましくはそれぞれ３０％以上、２０％以上、３５％以上に設定される。

実施例３−１はこの値を満たしており、結果的に良好な浄化作用を示している（図２（ｄ）の工程）。この実施例３−１は、比較例３−２、３−３に比べて、浄化作用がより優れていることが理解される（図２（ｄ）の工程）。

尚、本発明は、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

本発明によれば、既存の排水処理装置のスペースを有効利用し、低コストでかつ排水処理能力を向上させた排水処理装置に改修することが可能であり、既存装置の改修を促進させることができる。

１調整槽
２濃縮分離装置
３第１の嫌気槽（改修後）
４第２の嫌気槽（改修後）
５第３の好気槽（改修後）
６生物処理槽
７沈殿槽
１０Ａ排水処理装置（改修前）
１０Ｂ排水処理装置（改修後）
５１、５２、５３、５４流路（配管）
１０１第１の好気槽（改修前）
１０２第２の好気槽（改修前）

Claims

油脂含有排水を処理する排水処理装置の改修方法であって、
既存の好気処理を行う生物処理槽を、少なくとも第１の好気槽と、第２の好気槽と、第３の好気槽との三つの区画に区分けするステップと、
前記生物処理槽の前段に、前記油脂含有排水に含まれる固形性有機物を分離する分離装置を導入するステップと、
前記分離装置を経た分離水を、前記第２の好気槽及び前記第３の好気槽で好気処理しつつ、前記第１の好気槽を第１の嫌気槽に改修するステップと、
前記分離装置を経た分離水を、前記改修された第１の嫌気槽及び前記第３の好気槽で処理しつつ、前記第２の好気槽を第２の嫌気槽に改修するステップと、
前記分離装置で分離された固形性有機物を、前記改修された第２の嫌気槽に導入し、当該第２の嫌気槽で処理した後、前記第３の好気槽で処理するステップと、
前記油脂含有排水に含まれる全有機物に対し、前記分離装置により分離される固形性有機物の質量％基準での割合である固形分割合を判定し、
前記固形分割合が７０〜１００質量％の場合、前記第１の嫌気槽、前記第２の嫌気槽、前記第３の好気槽の有効容積基準での割合を、それぞれ１５％以上、５０％以上、５％以上に設定し、
前記固形分割合が４０〜７０質量％の場合、前記第１の嫌気槽、前記第２の嫌気槽、前記第３の好気槽の有効容積基準での割合を、それぞれ２０％以上、３５％以上、１５％以上に設定し、
前記固形分割合が２０〜４０質量％の場合、前記第１の嫌気槽、前記第２の嫌気槽、前記第３の好気槽の有効容積基準での割合を、それぞれ３０％以上、２０％以上、３５％以上に設定すること
を含むことを特徴とする排水処理装置の改修方法。
油脂含有排水を処理する排水処理装置の改修方法であって、
既存の好気処理を行う生物処理槽を、少なくとも第１の好気槽と、第２の好気槽と、第３の好気槽との三つの区画に区分けするステップと、
前記既存の生物処理槽の前段に、油脂含有排水に含まれる固形性有機物を分離する分離装置を導入するステップと、
前記分離装置を経た分離水を、前記第３の好気槽で好気処理しつつ、前記第１の好気槽を第１の嫌気槽に改修するとともに前記第２の好気槽を第２の嫌気槽に改修するステップと、
前記分離装置を経た分離水を、前記改修された第１の嫌気槽及び前記第３の好気槽で処理するステップと、
前記分離装置で分離された固形性有機物を、前記改修された第２の嫌気槽に導入し、当該第２の嫌気槽で処理した後、前記第３の好気槽で処理するステップと、
前記油脂含有排水に含まれる全有機物に対し、前記分離装置により分離される固形性有機物の質量％基準での割合である固形分割合を判定し、
前記固形分割合が７０〜１００質量％の場合、前記第１の嫌気槽、前記第２の嫌気槽、前記第３の好気槽の有効容積基準での割合を、それぞれ１５％以上、５０％以上、５％以上に設定し、
前記固形分割合が４０〜７０質量％の場合、前記第１の嫌気槽、前記第２の嫌気槽、前記第３の好気槽の有効容積基準での割合を、それぞれ２０％以上、３５％以上、１５％以上に設定し、
前記固形分割合が２０〜４０質量％の場合、前記第１の嫌気槽、前記第２の嫌気槽、前記第３の好気槽の有効容積基準での割合を、それぞれ３０％以上、２０％以上、３５％以上に設定すること
を含むことを特徴とする排水処理装置の改修方法。
請求項１または２に記載の排水処理装置の改修方法であって、
前記分離装置が、油脂含有排水に含まれる固形性有機物を分離するとともに濃縮する濃縮分離装置であり、
当該濃縮分離装置は、凝集加圧浮上装置、凝集ろ過装置、凝集沈殿装置のうちの少なくともいずれか一つであることを特徴とする排水処理装置の改修方法。
請求項１または２に記載の排水処理装置の改修方法であって、
前記第１の嫌気槽が、嫌気性のグラニュール汚泥、流動担体、固定床の少なくともいずれか一つを保持することを特徴とする排水処理装置の改修方法。
請求項１または２に記載の排水処理装置の改修方法であって、
前記第２の嫌気槽が、機械式の撹拌装置、ガス方式の撹拌装置、ポンプ式循環装置の少なくともいずれか一つを備えることを特徴とする排水処理装置の改修方法。
請求項１または２に記載の排水処理装置の改修方法であって、
前記第３の好気槽が、流動担体または固定床の少なくともいずれかを保持することを特徴とする排水処理装置の改修方法。