JP7298259B2 - 水処理装置および水処理方法 - Google Patents

Description

本開示は、水処理装置および水処理方法に関する。

排水を浄化する技術として、メタン発酵装置が広く利用されている。しかし、メタン発酵装置に収容された嫌気性菌は、油脂（ノルマルヘキサン抽出物質）を十分に分解できない。また、メタン発酵装置において、油脂が嫌気性菌に付着し、嫌気性菌が浮上してしまうという問題が生じ得る。このため、メタン発酵装置は、油脂の含有量が大きい排水を浄化できない。

そこで、油脂の含有量が大きい排水を浄化する技術として、排水に凝集剤を添加して、油脂を取り除く技術が開発されている（例えば、特許文献１）。

特開２００４－２１６３３３号公報

しかし、上記特許文献１のような技術は、凝集剤にコストを要するという問題がある。また、特許文献１のような技術では、分離した油脂と凝集剤とが混合された混合物が生じる。このため、特許文献１の技術は、混合物も廃棄しなければならず、脱水等の処理にコストを要していた。

本開示は、このような課題に鑑み、排水から油脂を低コストで分離することが可能な水処理装置および水処理方法の提供を目的とする。

上記課題を解決するために、本開示の一態様に係る水処理装置は、油脂を含有する排水に気泡を接触させて、油脂と排水とを分離する油脂分離部と、油脂分離部によって分離された油脂を有機酸に分解する酸生成部と、油脂分離部によって分離された排水と、酸生成部によって生成された有機酸とをメタン発酵させるメタン発酵部と、酸生成部に収容された、油脂を含む混合液の粘度、酸生成部に収容された混合液のｐＨ、または、酸生成部に供給されるｐＨ調整剤の量を測定する酸生成測定部と、酸生成測定部の測定結果に基づいて、酸生成部からメタン発酵部に供給される有機酸の量を制御する酸量制御部と、を備える。
また、水処理装置は、酸生成部の上部に接続され、酸生成部おいて生じたガスが導かれる排気管を備えてもよい。

また、水処理装置は、メタン発酵部に供給される排水および有機酸、ならびに、油脂分離部に供給される油脂を含有する排水のいずれか一方または他方の油脂の含有量を測定する油脂測定部と、油脂測定部の測定結果に基づいて、油脂分離部に供給される気泡の量を制御する気泡量制御部と、を備えてもよい。

また、水処理装置は、酸生成部における油脂の滞留時間を、油脂分離部における油脂を含有する排水の滞留時間より長くする滞留時間遅延機構を備えてもよい。

上記課題を解決するために、本開示の一態様に係る水処理方法は、油脂を含有する排水に気泡を接触させて、油脂と排水とを分離する工程と、酸生成部において、分離された油脂を有機酸に分解する工程と、メタン発酵部において、分離された排水と、有機酸とをメタン発酵させる工程と、酸生成部に収容された、油脂を含む混合液の粘度、酸生成部に収容された混合液のｐＨ、または、酸生成部に供給されるｐＨ調整剤の量を測定する工程と、測定する工程の測定結果に基づいて、酸生成部からメタン発酵部に供給される有機酸の量を制御する工程と、を含む。

本開示によれば、排水から油脂を低コストで分離することが可能となる。

水処理装置を説明する図である。 図２（ａ）は、槽本体、案内部、および、掻き寄せ部を上方から見た図である。図２（ｂ）は、油脂分離部を説明する図である。 本実施形態の酸生成部を説明する図である。 本実施形態の水処理方法の処理の流れを説明するフローチャートである。 変形例の油脂分離部を説明する図である。

以下に添付図面を参照しながら、本開示の一実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本開示を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本開示に直接関係のない要素は図示を省略する。

［水処理装置１００］
図１は、水処理装置１００を説明する図である。図１に示すように、水処理装置１００は、ポンプ１１０と、油脂分離部１２０と、酸生成部１３０と、滞留時間遅延機構１４０と、メタン発酵部１５０と、油脂測定部１６０と、酸生成測定部１７０と、中央制御部１８０とを含む。なお、図１中、実線の矢印は、排水の流れを示す。図１中、一点鎖線の矢印は、ガスの流れを示す。図１中、破線の矢印は、信号の流れを示す。

ポンプ１１０は、接続管１１２に設けられる。接続管１１２は、排水Ｄ１の供給源と、油脂分離部１２０とを接続する。ポンプ１１０は、吸入側が排水Ｄ１の供給源に接続される。ポンプ１１０は、吐出側が油脂分離部１２０に接続される。したがって、ポンプ１１０が駆動されると、接続管１１２を排水Ｄ１が流れることになる。排水Ｄ１は、油脂（ノルマルヘキサン抽出物質）を含有する排水である。排水Ｄ１は、食品工場、パーム油精製工場等から排出される。

油脂分離部１２０は、排水Ｄ１に気泡を接触させて、油脂と排水Ｄ２とを分離する。油脂分離部１２０は、例えば、加圧浮上装置である。

図２は、本実施形態の油脂分離部１２０を説明する図である。図２（ａ）は、槽本体２１０、案内部２３０、および、掻き寄せ部２４０を上方から見た図である。図２（ｂ）は、油脂分離部１２０を説明する図である。図２（ａ）中、一点鎖線の矢印は、フロスの流れ方向を示す。図２（ｂ）中、実線の矢印は、排水Ｄ１～Ｄ３および加圧水の流れを示す。図２（ｂ）中、破線の矢印は、信号の流れを示す。また、本実施形態の図２および後述する図３および図５では、垂直に交わるＸ軸（水平方向）、Ｙ軸（水平方向）、Ｚ軸（鉛直方向）を図示の通り定義している。

図２（ａ）、図２（ｂ）に示すように、油脂分離部１２０は、槽本体２１０と、フロス収容部２１８と、フィードウェル２２０と、案内部２３０と、掻き寄せ部２４０と、越流板２５０と、加圧水生成部２６０とを含む。

図２（ａ）、図２（ｂ）に示すように、槽本体２１０は、円筒形状の容器である。槽本体２１０は、軸が鉛直方向（図２（ａ）、図２（ｂ）中、Ｚ軸方向）となるように配される。槽本体２１０は、同径部２１２と、縮径部２１４と、底面部２１６とを含む。

同径部２１２は、径が一定の筒部材である。同径部２１２の上部には、フロス排出口２１２ａが形成されている。縮径部２１４は、上端が同径部２１２の下端に連続する。縮径部２１４は、下端が底面部２１６に連続する。縮径部２１４は、鉛直上方から鉛直下方に向かうに従って径が漸減する筒部材である。底面部２１６は、縮径部２１４の下端を封止する。底面部２１６は、円板形状である。底面部２１６には、接続管１１２が接続される。

フロス収容部２１８は、フロス（スカムともいう）を一時的に収容する。フロスは、油脂に気泡が付着したものである。フロス収容部２１８は、同径部２１２におけるフロス排出口２１２ａの外側に設けられる。

フィードウェル２２０は、円筒形状の部材である。フィードウェル２２０は、底面部２１６から立設する。フィードウェル２２０の上端は、フロス排出口２１２ａの下端より下方に位置する。

案内部２３０は、槽本体２１０内の水面（排水Ｄ１、Ｄ２と大気の界面）付近に配される。案内部２３０の上端は、水面の上方に位置する。案内部２３０の下端は、排水Ｄ１、Ｄ２中に位置する。案内部２３０は、接続部２３２と、案内板２３４とを含む。接続部２３２は、同径部２１２におけるフロス排出口２１２ａの一方の端部から径方向内方に立設された板部材である。案内板２３４は、接続部２３２の先端に接続される。案内板２３４の先端は、接続部２３２よりもフロスの流れ方向上流側に配される。案内板２３４は、接続部２３２との接続箇所から先端に向かって、槽本体２１０（同径部２１２）の内周と平行に延設される。

掻き寄せ部２４０は、排水Ｄ２の上面に浮上したフロスをフロス排出口２１２ａに掻き寄せる。掻き寄せ部２４０は、アーム２４２と、掻き寄せ板２４４Ａ、２４４Ｂと、モータ２４６とを含む。アーム２４２は、水平方向（図２（ｂ）中、Ｘ軸方向）に延在した棒部材である。アーム２４２は、同径部２１２の直径よりわずかに小さい。アーム２４２は、槽本体２１０の上方に配される。掻き寄せ板２４４Ａは、アーム２４２の中央側に、揺動可能に吊支される。掻き寄せ板２４４Ｂは、アーム２４２の両端から掻き寄せ板２４４Ａに向かって、揺動可能に吊支される。掻き寄せ板２４４Ｂの水平方向の幅は、案内板２３４と、フロス排出口２１２ａとの間の距離よりわずかに小さい。掻き寄せ板２４４Ａ、２４４Ｂは、モータ２４６によってアーム２４２が回転されると、フロスを径方向外方に移動させるようにアーム２４２に吊支される。モータ２４６は、アーム２４２を水平方向に回転させる。

越流板２５０は、フロス収容部２１８に設けられる。越流板２５０は、水平方向（図２（ａ）中、Ｙ軸方向）に位置する両端がフロス収容部２１８の内壁に接続される。

加圧水生成部２６０は、排水Ｄ２に加圧ガスを加圧溶解させて、加圧水を生成する。加圧ガスは、空気、窒素、二酸化炭素等である。加圧水生成部２６０の入口は、取水管２６２を通じて、排水管１２４に接続される。加圧水生成部２６０の出口は、送水管２６４を通じて、接続管１１２（接続管１１２におけるポンプ１１０の下流側）に接続される。送水管２６４には、減圧弁２６６が設けられている。

続いて、油脂分離部１２０による排水Ｄ１の分離について説明する。加圧水生成部２６０が駆動されると、加圧水生成部２６０によって加圧水が生成される。そして、加圧水は、減圧弁２６６で減圧される。これにより、排水Ｄ２内に気泡が生成される。減圧弁２６６によって加圧水が減圧されることで生じる気泡の径（平均）は、３０μｍ以上１２０μｍ以下である。一方、ポンプ１１０が駆動されると、排水Ｄ１が接続管１１２を流れる。そして、接続管１１２において、排水Ｄ１に気泡を含む排水Ｄ２が混合されることになる。つまり、排水Ｄ１に気泡が混合される。気泡が混合された排水Ｄ１は、底面部２１６を通じて槽本体２１０（フィードウェル２２０）内に導かれる。気泡が混合された排水Ｄ１が、フィードウェル２２０を上昇する過程で、排水Ｄ１中の油脂に気泡が付着する。

そして、気泡が付着した油脂は、浮上して槽本体２１０の上部に移動する。浮上した油脂（気泡が付着した油脂、つまりフロス）は、掻き寄せ部２４０の掻き寄せ板２４４Ａ、２４４Ｂが回転されることによって径方向外方に移動する。径方向外方に移動したフロスは、掻き寄せ板２４４Ｂによって、同径部２１２と案内板２３４との間に形成された流路に導かれる。また、掻き寄せ板２４４Ｂが接続部２３２と接触し、接続部２３２を乗り越える際に、フロスが掻き寄せ板２４４Ｂからそぎ取られてフロス排出口２１２ａに滞留する。このように、掻き寄せ部２４０によってフロス排出口２１２ａに掻き寄せられたフロスは、越流板２５０を越流して、フロス収容部２１８に導かれる。フロス収容部２１８に導かれた油脂（詳細には、油脂および排水Ｄ２を含む排水Ｄ３）は、フロス収容部２１８の底面に接続された排油管１２２を通じて、酸生成部１３０（図１参照）に供給される。

一方、油脂が浮上分離されることで生成された排水Ｄ２（排水Ｄ１から油脂が取り除かれたもの）は、槽本体２１０の下部に接続された排水管１２４を通じて、メタン発酵部１５０（図１参照）および加圧水生成部２６０に供給される。

図１に戻って説明すると、酸生成部１３０は、排油管１２２を通じて、油脂分離部１２０に接続される。酸生成部１３０は、油脂分離部１２０によって分離された油脂を有機酸に分解する。図３は、本実施形態の酸生成部１３０を説明する図である。図３中、実線の矢印は、排水Ｄ３、排水Ｄ４、および、ｐＨ調整剤の流れを示す。図３中、破線の矢印は、信号の流れを示す。図３中、一点鎖線の矢印は、ガスの流れ方向を示す。

図３に示すように、酸生成部１３０は、反応槽１３２と、攪拌機１３４と、ｐＨ調整部１３６と、排気管１３８とを含む。反応槽１３２は、密閉容器である。反応槽１３２には、酸生成菌が収容される。酸生成菌は、嫌気性菌である。酸生成菌は、油脂を有機酸に分解する。酸生成菌は、例えば、リパーゼを産生する。有機酸は、例えば、酢酸である。また、反応槽１３２には、排油管１２２を通じて、油脂分離部１２０から油脂を含む排水Ｄ３が供給される。したがって、反応槽１３２では、酸生成菌および油脂を含む混合液が生成される。なお、反応槽１３２において混合液は、不図示の温度調整機構によって、活性温度に維持される。活性温度は、酸生成菌が活性化する温度である。活性温度は、例えば、２５℃以上３７℃以下の所定の温度である。

攪拌機１３４は、反応槽１３２に収容された混合液を攪拌する。攪拌機１３４は、攪拌羽根１３４ａと、回転軸１３４ｂと、モータ１３４ｃとを含む。攪拌羽根１３４ａは、反応槽１３２内に設けられる。回転軸１３４ｂは、攪拌羽根１３４ａとモータ１３４ｃとを接続する。モータ１３４ｃは、回転軸１３４ｂを介して、攪拌羽根１３４ａを回転させる。

ｐＨ調整部１３６は、反応槽１３２に収容された混合液のｐＨ（水素イオン指数）を活性ｐＨに調整する。ｐＨ調整部１３６は、例えば、水酸化ナトリウム等のｐＨ調整剤を反応槽１３２に供給する。活性ｐＨは、酸生成菌（またはリパーゼ）が活性化するｐＨである。活性ｐＨは、例えば、ｐＨ５以上ｐＨ８以下の所定のｐＨである。

続いて、酸生成部１３０による油脂の分解について説明する。上記したように、反応槽１３２が活性温度および活性ｐＨに維持されることにより、酸生成菌は、油脂を分解して有機酸およびガスを生成する。ガスには、メタンが含まれる。そして、酸生成部１３０において生成された有機酸を含む排水Ｄ４は、反応槽１３２の底部に接続された排液管１４２を通じてメタン発酵部１５０（図１参照）に供給される。一方、酸生成部１３０において生成されたガスは、反応槽１３２の上部に接続された排気管１３８に導かれる。排気管１３８は、反応槽１３２の上部と後段の機器とを接続する。後段の機器は、例えば、タービン発電機、燃焼機器等である。

図１に戻って説明すると、滞留時間遅延機構１４０は、酸生成部１３０における油脂の滞留時間を、油脂分離部１２０における排水Ｄ１の滞留時間より長くする。滞留時間遅延機構１４０は、排液管１４２と、ポンプ１４４とを含む。排液管１４２は、酸生成部１３０（反応槽１３２）と、排水管１２４とを接続する。ポンプ１４４は、排液管１４２に設けられる。ポンプ１４４は、吸入側が酸生成部１３０に接続される。ポンプ１４４は、吐出側が排水管１２４に接続される。ポンプ１４４は、中央制御部１８０によって駆動制御される。中央制御部１８０によるポンプ１４４の制御については、後に詳述する。

メタン発酵部１５０には、排水管１２４を通じて、油脂分離部１２０から排水Ｄ２が供給される。また、メタン発酵部１５０には、排液管１４２を通じて、酸生成部１３０から排水Ｄ４が供給される。メタン発酵部１５０は、油脂分離部１２０によって分離された排水Ｄ２と、酸生成部１３０によって生成された有機酸とをメタン発酵させる。メタン発酵部１５０は、メタン発酵菌を収容する反応槽を含む。メタン発酵部１５０は、例えば、ＩＣ（Internal Circulation）リアクタである。メタン発酵菌は、有機物をメタンに分解する。メタン発酵菌は、嫌気性菌である。

メタン発酵部１５０において、生成されたメタンを含むガスは、排気管１５２、１３８を通じて外部機器に送出される。一方、メタン発酵部１５０において有機物が取り除かれた排水（処理水）は、排水管１５４を通じて外部（例えば、河川）に排出される。

油脂測定部１６０は、油脂分離部１２０に供給される排水Ｄ１の油脂の含有量を測定する。本実施形態において、油脂測定部１６０は、接続管１１２を通過する排水Ｄ１の油脂の含有量を測定する。

酸生成測定部１７０は、酸生成部１３０に収容された、油脂を含む混合液の粘度を測定する。

中央制御部１８０は、ＣＰＵ（中央処理装置）を含む半導体集積回路で構成される。中央制御部１８０は、ＲＯＭからＣＰＵ自体を動作させるためのプログラムやパラメータ等を読み出す。中央制御部１８０は、ワークエリアとしてのＲＡＭや他の電子回路と協働して水処理装置１００全体を管理および制御する。

本実施形態において、中央制御部１８０は、気泡量制御部１８２および酸量制御部１８４として機能する。

気泡量制御部１８２は、油脂測定部１６０の測定結果に基づいて、油脂分離部１２０に供給される気泡の量を制御する。具体的に説明すると、気泡量制御部１８２は、油脂測定部１６０の測定結果に基づき、メタン発酵部１５０に供給される排水Ｄ２と排水Ｄ４との混合液中の油脂の含有量が所定の閾値以下となるように油脂分離部１２０（加圧水生成部２６０が生成する加圧水の圧力）を制御する。

油脂測定部１６０によって測定された油脂の含有量が閾値以上である場合、気泡量制御部１８２は、加圧水生成部２６０が生成する加圧水の圧力（加圧ガスの圧力）を大きくする。一方、油脂測定部１６０によって測定された油脂の含有量が閾値未満である場合、気泡量制御部１８２は、加圧水生成部２６０が生成する加圧水の圧力を小さくする。閾値は、メタン発酵部１５０が分解可能な油脂の最大量以下の所定の値である。閾値は、例えば、１００ｍｇ／Ｌである。

酸量制御部１８４は、酸生成測定部１７０の測定結果に基づいて、酸生成部１３０からメタン発酵部１５０に供給される有機酸（排水Ｄ４）の量を制御する。具体的に説明すると、酸量制御部１８４は、酸生成測定部１７０の測定結果に基づき、ポンプ１４４の駆動量を制御する。

混合液の粘度は、油脂の含有量に依存する。油脂は、水より粘度が大きい液体、または、固形物である。したがって、混合液の粘度が大きい場合、酸生成部１３０において油脂の分解があまり進んでいないといえる。一方、混合液の粘度が小さい場合、酸生成部１３０において油脂の分解が進んでいるといえる。したがって、酸生成測定部１７０によって測定された混合液の粘度が相対的に大きい場合、酸量制御部１８４は、ポンプ１４４の駆動量を小さくする。一方、酸生成測定部１７０によって測定された混合液の粘度が相対的に小さい場合、酸量制御部１８４は、ポンプ１４４の駆動量を大きくする。

なお、酸量制御部１８４は、酸生成部１３０における油脂の滞留時間が、油脂分離部１２０における排水Ｄ１の滞留時間未満となるように、ポンプ１４４を制御する。

［水処理方法］
続いて、上記水処理装置１００を用いた水処理方法について説明する。図４は、本実施形態の水処理方法の処理の流れを説明するフローチャートである。図４に示すように、本実施形態の水処理方法は、分離工程Ｓ１１０と、分解工程Ｓ１２０と、発酵工程Ｓ１３０とを含む。

［分離工程Ｓ１１０］
中央制御部１８０は、ポンプ１１０を駆動し、排水Ｄ１を油脂分離部１２０に供給する。油脂分離部１２０は、排水Ｄ１に気泡を接触させて、油脂と排水Ｄ２とを分離する。油脂分離部１２０によって分離された油脂（排水Ｄ３）は、酸生成部１３０に供給される。

［分解工程Ｓ１２０］
酸生成部１３０は、分離工程Ｓ１１０で分離された油脂を有機酸に分解する。

［発酵工程Ｓ１３０］
メタン発酵部１５０は、分離工程Ｓ１１０で分離された排水Ｄ２と、分解工程Ｓ１２０で生成された有機酸（排水Ｄ４）とをメタン発酵させる。

以上説明したように、本実形態の水処理装置１００およびこれを用いた水処理方法は、油脂分離部１２０を備える。つまり、水処理装置１００は、油脂を含有する排水Ｄ１に気泡を接触させて、油脂と排水Ｄ２とを分離する。換言すれば、水処理装置１００は、凝集剤を用いずに排水Ｄ１から油脂を分離する。これにより、水処理装置１００は、凝集剤に要するコストを削減することができる。したがって、水処理装置１００は、排水Ｄ１から油脂を低コストで分離することが可能となる。

また、本実施形態の水処理装置１００は、油脂分離部１２０によって分離された油脂を酸生成部１３０で有機酸に分解し、さらに、この有機酸をメタン発酵部１５０でメタン発酵させる。つまり、水処理装置１００は、油脂をメタンに変換して燃料として利用することができる。したがって、水処理装置１００は、凝集剤で油脂を分離して廃棄する従来技術とは異なり、廃棄物の発生を防止することが可能となる。これにより、水処理装置１００は、廃棄物の処理に要するコストを削減することができる。

また、すべての排水Ｄ１を酸生成部１３０で処理した後にメタン発酵させる従来技術（以下、「全量酸生成処理する従来技術」という）では、メタン発酵の前処理（排水Ｄ１の処理時間）に長時間（例えば、３～１０時間）を要してしまう。一方、本実施形態の水処理装置１００は、油脂分離部１２０によって油脂が分離された排水Ｄ２を、メタン発酵部１５０にそのまま導く。油脂分離部１２０は、酸生成部１３０の滞留時間（例えば、３～１０時間）より短い滞留時間（例えば、１５分から３０分）であっても、排水Ｄ１から油脂を十分に分離できる。このため、水処理装置１００は、全量酸生成処理する従来技術と比較して、高速で排水Ｄ１を処理することができる。

また、本実施形態の酸生成部１３０は、排水Ｄ１すべてではなく、油脂分離部１２０によって分離された油脂のみを有機酸に分解する。したがって、全量酸生成処理する従来技術と比較して、酸生成部１３０を構成する反応槽１３２を小さくすることができる。

また、メタン発酵部１５０は、油脂分離部１２０によって分離された排水Ｄ２に加えて、酸生成部１３０によって生成された有機酸をメタン発酵させる。これにより、水処理装置１００は、油脂を廃棄する従来技術と比較して、メタンの生成量を増加させることが可能となる。

また、上記したように、水処理装置１００は、油脂測定部１６０および気泡量制御部１８２を備える。これにより、水処理装置１００は、メタン発酵部１５０においてメタン発酵菌を効率よく働かせることができる。また、水処理装置１００は、メタン発酵部１５０において油脂を確実にメタンに変換することが可能となる。また、水処理装置１００は、油脂分離部１２０において過剰に気泡が供給される事態を回避することができる。したがって、油脂分離部１２０を構成する加圧水生成部２６０の消費エネルギーを低減することが可能となる。

また、上記したように、水処理装置１００は、酸生成測定部１７０および酸量制御部１８４を備える。これにより、水処理装置１００は、酸生成部１３０において油脂を十分に有機酸に分解させた後、当該有機酸をメタン発酵部１５０に供給することができる。したがって、水処理装置１００は、メタン発酵部１５０において効率よくメタンを生成することが可能となる。

また、上記したように、水処理装置１００は、滞留時間遅延機構１４０を備える。これにより、水処理装置１００は、油脂分離部１２０において迅速に油脂と排水Ｄ２とを分離することができ、また、酸生成部１３０において油脂を確実に有機酸に分解させることが可能となる。

［変形例］
上記実施形態において、油脂分離部１２０が加圧浮上装置である構成を例に挙げた。しかし、油脂分離部１２０は、油脂を含有する排水Ｄ１に気泡を接触させて、油脂と排水Ｄ２とを分離することができれば、構成に限定はない。

図５は、変形例の油脂分離部３２０を説明する図である。図５中、実線の矢印は、排水Ｄ１～Ｄ３および気泡含有水の流れを示す。図５中、一点鎖線の矢印は、ガスの流れを示す。図５中、破線の矢印は、信号の流れを示す。

図５に示すように、油脂分離部３２０は、分離槽３２２と、気泡生成部３３０とを含む。分離槽３２２は、排水Ｄ１を収容する容器である。接続管１１２は、分離槽３２２の下部に接続される。また、排油管１２２は、分離槽３２２の上部に接続される。排水管１２４は、分離槽３２２における排油管１２２の接続箇所と、取水管３４０の接続箇所との間に接続される。

気泡生成部３３０は、気泡を生成して分離槽３２２に供給する。気泡生成部３３０は、ガスポンプ３３２と、マスフローコントローラ３３４と、混気ポンプ３３６と、ラインミキサ３３８とを含む。

ガスポンプ３３２は、ガスを吸引して圧縮（昇圧）する。ガスポンプ３３２は、送気管３３２ａを通じてマスフローコントローラ３３４に接続される。ガスポンプ３３２は、吸入側がガスの供給源に接続される。ガスポンプ３３２は、吐出側がマスフローコントローラ３３４に接続される。ガスは、空気、窒素、二酸化炭素等である。

マスフローコントローラ３３４は、ガスポンプ３３２から送気されるガスの流量を制御する。

混気ポンプ３３６は、取水管３４０を通じて分離槽３２２に接続される。取水管３４０は、分離槽３２２における接続管１１２の接続箇所と、排水管１２４の接続箇所との間に接続される。また、混気ポンプ３３６は、送気管３３４ａを通じてマスフローコントローラ３３４に接続される。混気ポンプ３３６は、分離槽３２２内の排水Ｄ１、Ｄ２を吸引して、ガスポンプ３３２から供給されたガスを排水Ｄ１、Ｄ２に混合させる。

ラインミキサ３３８は、送水管３３６ａを通じて、混気ポンプ３３６に接続される。ラインミキサ３３８は、排水Ｄ１、Ｄ２に混合されたガスを破砕して、微細気泡を生成する。ラインミキサ３３８は、例えば、気泡の径（平均）が１０μｍ以上５０μｍ以下（好ましくは、１０μｍ以上３０μｍ以下）の微細気泡を生成する。ラインミキサ３３８によって微細気泡が混合された排水Ｄ１、Ｄ２は、送水管３４２を通じて分離槽３２２に供給される。なお、送水管３４２は、分離槽３２２における接続管１１２の接続箇所より下方に接続される。

続いて、油脂分離部３２０による排水Ｄ１の分離について説明する。気泡生成部３３０によって微細気泡が分離槽３２２に供給されると、排水Ｄ１中の油脂に気泡が付着する。そして、気泡が付着した油脂は、分離槽３２２内を浮上して上部に移動する。浮上した油脂（気泡が付着した油脂）は、排油管１２２を通じて、酸生成部１３０（図１参照）に供給される。一方、油脂が浮上分離されることで生成された排水Ｄ２は、排水管１２４を通じて、メタン発酵部１５０（図１参照）に供給される。

以上説明したように、変形例の油脂分離部３２０は、油脂を含有する排水Ｄ１に気泡を接触させて、油脂と排水Ｄ２とを分離する。換言すれば、油脂分離部３２０は、凝集剤を用いずに排水Ｄ１から油脂を分離する。これにより、油脂分離部３２０は、凝集剤に要するコストを削減することができる。したがって、油脂分離部３２０は、排水Ｄ１から油脂を低コストで分離することが可能となる。

以上、添付図面を参照しながら一実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上述した実施形態において、水処理装置１００は、油脂分離部１２０によって分離された排水Ｄ２と、酸生成部１３０によって生成された有機酸を含む排水Ｄ４とを合流させてメタン発酵部１５０に供給する構成を例に挙げた。しかし、水処理装置１００は、油脂分離部１２０によって分離された排水Ｄ２と、酸生成部１３０によって生成された有機酸を含む排水Ｄ４とを別々にメタン発酵部１５０に供給してもよい。

また、上記実施形態において、酸生成部１３０が酸生成菌を収容する構成を例に挙げた。しかし、酸生成部１３０は、油脂を有機酸に分解することができれば構成に限定はない。酸生成部１３０は、例えば、反応槽と、分解酵素供給部とを含んでもよい。この場合、分解酵素供給部は、反応槽に分解酵素を供給する。分解酵素は、油脂を分解する酵素である。分解酵素は、例えば、リパーゼである。

また、上記実施形態において、油脂測定部１６０が、油脂分離部１２０に供給される排水Ｄ１の油脂の含有量を測定する構成を例に挙げた。しかし、油脂測定部１６０は、メタン発酵部１５０に供給される排水および有機酸に含まれる油脂の含有量を測定してもよい。具体的に説明すると、油脂測定部１６０は、排水管１２４における排液管１４２の接続箇所と、メタン発酵部１５０との間を流れる排水の油脂の含有量を測定してもよい。

また、上記実施形態において、酸生成測定部１７０が、酸生成部１３０に収容された混合液の粘度を測定する構成を例に挙げた。しかし、酸生成測定部１７０は、酸生成部１３０における油脂の分解程度を把握できれば構成に限定はない。例えば、酸生成測定部１７０は、酸生成部１３０に収容された混合液のｐＨ、または、酸生成部１３０に供給されるｐＨ調整剤の量を測定してもよい。

酸生成部１３０において油脂の分解が進んでいると、酸生成部１３０に収容された混合液のｐＨは小さくなる。一方、酸生成部１３０において油脂の分解があまり進んでいないと、酸生成部１３０に収容された混合液のｐＨは大きくなる。したがって、酸生成測定部１７０が酸生成部１３０に収容された混合液のｐＨを測定する構成において、酸量制御部１８４は、混合液のｐＨが相対的に大きい場合、ポンプ１４４の駆動量を小さくする。一方、酸生成測定部１７０によって測定された混合液のｐＨが相対的に小さい場合、酸量制御部１８４は、ポンプ１４４の駆動量を大きくする。

また、上記したように、酸生成部１３０において油脂の分解が進んでいると、酸生成部１３０に収容された混合液のｐＨは小さくなるため、ｐＨ調整部１３６によって供給されるｐＨ調整剤の量が増加する。また、酸生成部１３０において油脂の分解があまり進んでいないと、酸生成部１３０に収容された混合液のｐＨは大きくなるため、ｐＨ調整部１３６によって供給されるｐＨ調整剤の量が減少する。したがって、酸生成測定部１７０が酸生成部１３０に供給されるｐＨ調整剤の量を測定する構成において、酸量制御部１８４は、ｐＨ調整剤の量が相対的に多い場合、ポンプ１４４の駆動量を小さくする。一方、酸生成測定部１７０によって測定されたｐＨ調整剤の量が相対的に少ない場合、酸量制御部１８４は、ポンプ１４４の駆動量を大きくする。

本開示は、水処理装置および水処理方法に利用することができる。

１００ 水処理装置
１２０ 油脂分離部
１３０ 酸生成部
１４０ 滞留時間遅延機構
１５０ メタン発酵部
１６０ 油脂測定部
１７０ 酸生成測定部
１８２ 気泡量制御部
１８４ 酸量制御部
３２０ 油脂分離部

Claims (5)

1. 油脂を含有する排水に気泡を接触させて、油脂と排水とを分離する油脂分離部と、
   前記油脂分離部によって分離された油脂を有機酸に分解する酸生成部と、
   前記油脂分離部によって分離された前記排水と、前記酸生成部によって生成された前記有機酸とをメタン発酵させるメタン発酵部と、
   前記酸生成部に収容された、前記油脂を含む混合液の粘度、前記酸生成部に収容された前記混合液のｐＨ、または、前記酸生成部に供給されるｐＨ調整剤の量を測定する酸生成測定部と、
   前記酸生成測定部の測定結果に基づいて、前記酸生成部から前記メタン発酵部に供給される前記有機酸の量を制御する酸量制御部と、
   を備える水処理装置。
2. 前記酸生成部の上部に接続され、前記酸生成部おいて生じたガスが導かれる排気管を備える、請求項１に記載の水処理装置。
3. 前記メタン発酵部に供給される前記排水および前記有機酸、ならびに、前記油脂分離部に供給される前記油脂を含有する排水のいずれか一方または他方の油脂の含有量を測定する油脂測定部と、
   前記油脂測定部の測定結果に基づいて、前記油脂分離部に供給される前記気泡の量を制御する気泡量制御部と、
   を備える請求項１または２に記載の水処理装置。
4. 前記酸生成部における前記油脂の滞留時間を、前記油脂分離部における前記油脂を含有する排水の滞留時間より長くする滞留時間遅延機構を備える請求項１から３のいずれか１項に記載の水処理装置。
5. 油脂を含有する排水に気泡を接触させて、油脂と排水とを分離する工程と、
   酸生成部において、分離された前記油脂を有機酸に分解する工程と、
   メタン発酵部において、分離された前記排水と、前記有機酸とをメタン発酵させる工程と、
   前記酸生成部に収容された、前記油脂を含む混合液の粘度、前記酸生成部に収容された前記混合液のｐＨ、または、前記酸生成部に供給されるｐＨ調整剤の量を測定する工程と、
   前記測定する工程の測定結果に基づいて、前記酸生成部から前記メタン発酵部に供給される前記有機酸の量を制御する工程と、
   を含む水処理方法。

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