JPWO2018021169A1 - 有機性排水の処理方法及び装置 - Google Patents

Abstract

無機成分が多くＣＯＤＣｒ値が１，０００ｍｇ／Ｌ以下の低濃度有機性排水であっても、ＵＡＳＢ法による嫌気性処理及び好気性生物処理を用いて安定して処理する方法及び装置を提供する。ＣＯＤＣｒ値が１，０００ｍｇ／Ｌ以下の低濃度有機性排水を嫌気性処理し、嫌気性処理水を好気性生物処理する方法において、嫌気性処理に供される低濃度有機性排水の強熱減量（ＶＳ）／懸濁物質（ＳＳ）の値が０．５以下になった場合、あるいは嫌気性処理でのガス発生量が、通常ガス発生量の１／２以下となる期間が２日以上連続した場合に、嫌気性処理の前段で固液分離することを特徴とする有機性排水の処理方法。

Description

本発明は、生活排水、下水等の低濃度有機性排水をメタン発酵処理し、その処理水を好気性生物処理する省エネルギー型生物学的処理プロセスを用いる有機性排水の処理方法および装置に関する。

有機性排水をメタン発酵処理する技術は、有機性排水を好気性生物処理する技術に比べて、（１）汚泥発生量が少ない、（２）ブロワなどの電気代が不要なためランニングコストがかからない、（３）発生したメタンガスを有効利用できる、等のメリットがあるため、近年、ＣＯＤ_Ｃｒ濃度２，０００〜３，０００ｍｇ／Ｌ以上の有機性排水を対象に普及している。メタン発酵処理としては、ＵＡＳＢ（Ｕｐ−ｆｌｏｗ Ａｎａｅｒｏｂｉｃ Ｓｌｕｄｇｅ Ｂｌａｎｋｅｔ（上向流嫌気性汚泥床）の略）法、固定床法、流動床法等がある。特に、ＵＡＳＢ法は、嫌気性微生物の自己造粒機能を利用して、沈降性の優れたグラニュール汚泥を反応槽内に高濃度に保持できるため、ＣＯＤ_Ｃｒ負荷１０〜３０ｋｇ／ｍ^３／ｄなどの高負荷での処理が可能となるため、ＵＡＳＢ法は国内外の有機性排水をメタン発酵処理する方法として最も普及している。

ブラジル、インド、東南アジア等の温暖化地域においては、下水等のＣＯＤ_Ｃｒ濃度４００〜１，０００ｍｇ／Ｌの有機性排水を対象とし、好気性生物処理（具体的には活性汚泥処理）の前処理としてＵＡＳＢ処理するケースが見られる。

しかし、日本のように冬期の気温が０〜１０℃に下がる地域では、処理対象である下水の温度が５〜１５℃と低くなるため、ＵＡＳＢ槽内の温度も５〜１５℃と低温になり、下水をＵＡＳＢ処理する場合には、ＵＡＳＢ槽内の嫌気性菌の活動が抑制され，ＵＡＳＢ槽内に懸濁物質（Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ Ｓｏｌｉｄｓ、以下「ＳＳ」と略称する。）が溜まり、ＵＡＳＢ処理ができない状態となる。また、下水等のＣＯＤ_Ｃｒ濃度４００〜１０００ｍｇ／Ｌの有機性排水をＵＡＳＢ処理する場合、ＵＡＳＢ槽の加温に多量のエネルギーを必要とし、ＣＯＤ_Ｃｒ濃度１０００〜３０００ｍｇ／Ｌ以上の有機性排水をＵＡＳＢ処理する場合に比べ経済的ではない。こうした理由のため、寒冷地では、下水等のＣＯＤ_Ｃｒ濃度４００〜１，０００ｍｇ／Ｌの有機性排水にＵＡＳＢ法によるメタン発酵処理を適用することができなかった。

この改良案として、本発明者らは、メタン発酵槽内の水温１８℃以上では、嫌気性生物を用いて被処理水をメタン発酵処理して、メタンガスを含む発生ガス、メタン発酵処理水及びメタン発酵処理汚泥を得るメタン発酵処理工程と、好気性生物を用いて前記メタン発酵処理水を生物学的酸化分解処理して好気性生物処理水及び好気性生物処理汚泥を得る好気性生物処理工程と、前記好気性生物処理汚泥の一部又は全部を酸発酵処理して酸発酵処理汚泥を得る酸発酵処理工程と、前記酸発酵処理汚泥を、混合脱ガス槽で発酵ガスを分離した後、前記メタン発酵処理工程の入り口側に、前記メタン発酵処理工程におけるスカムの発生を抑制するために供給する工程と、を備える有機性排水の処理方法を提案した（特許文献１）。特許文献１では、メタン発酵槽内の水温が１３℃以上１８℃未満では、前記メタン発酵処理汚泥の一部又は全部を、酸発酵処理工程の入り口側に供給すること、メタン発酵槽内の水温が１３℃未満では、最初沈殿池において被処理水（原水）を分離水と分離汚泥に分離し、分離汚泥或いは該分離汚泥を濃縮した濃縮分離汚泥を、好気性生物処理汚泥の一部とともに酸発酵処理して酸発酵処理汚泥を得、酸発酵処理汚泥を前記分離水と共にメタン発酵処理工程の入り口側に供給することも提案している（特許文献２）。

また、ＣＯＤ_Ｃｒ濃度１０００ｍｇ／Ｌ以下の低濃度有機性排水にＵＡＳＢ法を適用すると、ＵＡＳＢ処理水の溶存メタン量が多くなり、ＵＡＳＢ処理水を大気解放すると、溶存メタンは大気中にメタンガスとして放散されてしまう。メタンガスは強力な温室効果ガスの一つとして知られており、その温室効果は二酸化炭素の約２１倍であると言われている。溶存メタンの放散による地球温暖化に与える影響は大きい。この改良案として、本発明者らは、有機性排水をメタン発酵処理するメタン発酵処理槽と、前記メタン発酵処理槽で処理されたメタン発酵処理水を好気性生物処理する浸漬型の反応槽と、前記反応槽中の混合液を固液分離する固液分離装置とを備え、前記メタン発酵処理槽は、該メタン発酵処理槽中の前記メタン発酵処理水に溶存したメタンが大気中に放散するのを防止する蓋部と、前記溶存メタンが大気中に放散するのを防止した状態を保ちながら、前記メタン発酵処理水を前記反応槽に供給する供給部とを有し、前記反応槽は、脱窒処理をする無酸素槽と好気性生物処理する好気槽を有し、前記メタン発酵処理槽が有する供給部は、前記メタン発酵処理水を前記無酸素槽に供給し、前記メタン発酵処理槽の下流であって、前記反応槽の上流に設けられた溶存メタン回収槽を備え、前記溶存メタン回収槽は、該溶存メタン回収槽内の前記メタン発酵処理水に、二酸化炭素、窒素、空気、不活性ガスの内の１の気体または２以上の混合気体を吹き込む気体吹込装置と、前記気体の吹き込みにより回収されたメタンガスを前記無酸素槽に供給する供給部を有する有機性排水処理装置を提案している。

しかし、上記のように下水水温対策、溶存メタン対策を講じた場合でも、合流式下水道の雨天時、下水管渠が埋設していない開放系下水水路を有する地域、工場廃水の混入比率の高い地域等では流入下水性状の変化により、流入下水を直接、ＵＡＳＢメタン発酵処理すると処理成績が低下するケースが見られている。たとえば、合流式下水道の雨天時の場合、下水管渠が埋設していない開放系下水水路を有する地域の場合等、流入下水中に砂、シルト土等の無機物が多く含まれると、ＵＡＳＢ槽内に無機成分が多く堆積するため、ＵＡＳＢ槽内に嫌気性菌を含む有機性汚泥を保持する量が少なくなり、ＵＡＳＢ槽での有機物処理が低下し、ＵＡＳＢ処理後段の好気性生物処理の有機物負荷が過負荷となり、目標の放流水質が得られないことがあった。

特開2013-176746号公報 特開2012-61435号公報

本発明は、無機成分が多くＣＯＤ_Ｃｒ値が１，０００ｍｇ／Ｌ以下の低濃度有機性排水であっても、ＵＡＳＢ法による嫌気性処理及び好気性生物処理を用いて安定して処理する方法及び装置を提供することを目的とする。

本発明によれば、ＣＯＤ_Ｃｒ値が１，０００ｍｇ／Ｌ以下の低濃度有機性排水を嫌気性処理し、嫌気性処理水を好気性生物処理する方法において、嫌気性処理に供される低濃度有機性排水のＶＳ／ＳＳの値が０．５以下になった場合、あるいは嫌気性処理でのガス発生量が、通常ガス発生量の１／２以下となる期間が２日以上連続した場合に、嫌気性処理の前段で固液分離することを特徴とする有機性排水の処理方法が提供される。ここで、「ＶＳ」は「強熱減量（volatile solids）」を意味し、「ＳＳ」は「懸濁物質（suspended solids）」を意味する。ＶＳ／ＳＳが０．５以下とは、懸濁物質中の有機物量が少なく、無機物量が多い状態である。嫌気性処理の前段で固液分離して、無機物を除去し、有機物の比率を高くすることによって、嫌気性処理及び好気性生物処理の効率を向上させる。

前記固液分離は、上向流固液分離装置を用いて行うことが好ましい。上向流固液分離装置は、掻き寄せ機を有する漏斗状底部を含む沈降部と、当該沈降部の上方に位置づけられている有機性排水導入管、及び当該有機性排水導入管の上方に設けられている緩速撹拌手段又はドラフトチューブを有する上向流分級部と、を有する構成であることが好ましく、粒径の大きな土砂は当該沈降部に沈降し、粒径の小さな無機粒子と有機性固形物は当該上向流分級部で分級され、前記嫌気性処理に送られる低濃度有機性排水から土砂及び無機粒子が除去される。

また、本発明によれば、有機性排水をメタン発酵処理するＵＡＳＢ槽、及びメタン発酵処理後の処理水を好気性生物処理する好気性生物処理槽を具備する有機性排水の処理装置であって、当該ＵＡＳＢ槽の前段に、固液分離装置と、切り換え弁と、切り換え流路とを設け、有機性排水のＶＳ／ＳＳの値が０．５以下になった場合に、あるいは嫌気性処理でのガス発生量が、通常ガス発生量の１／２以下となる期間が２日以上連続した場合に、切り換え弁で流路を切り換えて固液分離装置を経由してＵＡＳＢ槽に有機性排水を導入する、有機性排水の処理装置も提供される。

流入下水のＶＳ／ＳＳ比が０．５以下になった場合、あるいは嫌気性処理でのガス発生量が、通常ガス発生量の１／２以下となる期間が２日以上連続した場合に、ＵＡＳＢ槽の前段で上向流固液分離装置を用いて、土砂などの無機物質を取り除くことにより、ＵＡＳＢ槽内の嫌気性菌を含む有機性汚泥の活性を維持できるため、安定したＵＡＳＢ処理が可能となり、後段の好気性生物処理後の放流水質も安定する。

本発明の有機性排水の処理フローを示す説明図である。 上向流固液分離槽の一例を示す概略説明図である。 上向流固液分離槽の別の一例を示す概略説明図である。 上向流固液分離槽のまた別の一例を示す概略説明図である。 上向流固液分離槽の更に別の一例を示す概略説明図である。 上向流固液分離槽の更に別の一例を示す概略説明図である。 気固液分離部（ＧＳＳ）を有するＵＡＳＢ槽の一例を示す断面図である。 気固液分離部（ＧＳＳ）を具備しないＵＡＳＢ槽の一例を示す断面図である。 スカム捕集枠を具備するＵＡＳＢ槽の一例を示す断面図である。 図９のスカム捕集枠を示す上面図である。 気液接触槽（槽タイプ）を示す説明図である。 気液接触槽（塔タイプ）を示す説明図である。 好気性生物処理装置（活性汚泥法）の一例を示す説明図である。 好気性生物処理装置（活性汚泥法）の一例を示す説明図である。 好気性生物処理装置（活性汚泥法）の一例を示す説明図である。 好気性生物処理装置（散水ろ床法と砂ろ過との組み合わせ）の一例を示すフロー図である。 好気性生物処理装置（散水ろ床と活性汚泥との組み合わせ）の一例を示すフロー図である。 好気性生物処理装置（散水ろ床と生物膜ろ過法との組み合わせ）の一例を示すフロー図である。 好気性生物処理装置（生物膜ろ過法（無酸素槽）と生物膜ろ過法（硝化槽）との組み合わせ）の一例を示すフロー図である。 好気性生物処理装置（無酸素槽（生物膜ろ過法）と硝化槽（生物膜ろ過法）を一つの槽にしたもの）の一例を示すフロー図である。 散水ろ床装置の一例を示す概略説明図である。 図２１に示す散水ろ床装置の一使用例を示す概略説明図である。 図２１に示す散水ろ床装置の別の使用例を示す概略説明図である。 溶存メタン回収槽の好適例を示す説明図である。 溶存メタン回収槽の好適例を示す説明図である。 処理方法Ａのフロー図である。 処理方法Ｂのフロー図である。 処理方法Ｃのフロー図である。 処理方法Ｄのフロー図である。 実施例１で用いた処理フローを示す説明図である。 原水のＶＳ／ＳＳ比とＵＡＳＢ処理によるＣＯＤ_Ｃｒ除去率との関係を示すグラフである。 原水のＶＳ／ＳＳ比と好気性生物処理によるＢＯＤ濃度との関係を示すグラフである。 実施例２で測定したガス発生量及び強熱減量（ＶＳ）／懸濁物質（ＳＳ）の変動を示すグラフである。

以下、添付図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。

図１は、本発明の有機性排水の処理フローを示す。本発明の有機性排水の処理方法は、好ましくはＵＡＳＢ処理による嫌気性処理水を好気性生物処理する方法であって、嫌気性処理工程の前段に固液分離工程を設け、嫌気性処理に供される有機性排水のＶＳ／ＳＳ比が０．５以下になった場合に、有機性排水を固液分離した後に嫌気性処理することを特徴とする。有機性排水のＶＳ／ＳＳ比が０．５を越える場合には、前段の固液分離工程を経由することなく、直接嫌気性処理工程に有機性排水を導入することができる。

［ＶＳ／ＳＳ測定］
［ＳＳ（suspended solids：懸濁物質）］
懸濁物質量は、試料をろ過材を用いてろ過し、ろ過材上に残留した物質を１０５〜１１０℃で２時間乾燥して測定する。ろ過材にはガラス繊維ろ紙（ＧＦＢ）、有機性ろ過膜（ＭＦ）又は金属製ろ過板であって、いずれも孔径１μｍのものを使用する。
［ＶＳ（volatile solids：強熱減量）］
強熱減量は、懸濁物質量から強熱残留物量を差し引くことで算出できる。
［懸濁物質の強熱残留物］
強熱残留物量は、懸濁物質を白金るつぼ、磁性皿等にいれ、６００±２５℃で約１時間強熱して灰化し、残留物を測定する。
なお、ＳＳの測定方法及びＶＳの測定方法は、ＪＩＳ Ｋ ０１０２（工場排水試験方法２０１３年版）及び下水試験方法２０１２年版に準拠する。

［前段固液分離］
ＵＡＳＢ処理工程の前段に固液分離工程を設けることにより、有機性排水中に含まれる固形物、特に後段のＵＡＳＢ処理の障害となる無機物粒子を除去することができる。ＵＡＳＢ工程の前段に設ける固液分離としては、自重による沈殿、ろ過、浮上分離、膜分離、遠心分離、上向流固液分離を用いることができる。有機性排水に含まれる無機物粒子が粒径の大きな土砂（粒径０．０７５ｍｍ〜２ｍｍ程度）の場合は沈降速度が大きいため沈殿、ろ過、浮上分離、膜分離、遠心分離などで良好に除去することができる。有機性排水に含まれる無機物粒子が粒径の小さなシルト土（粒径０．００５ｍｍ〜０．０７５ｍｍ程度）の場合は、沈殿処理だけでは分離が困難であり、上向流固液分離が適している。

図２に上向流固液分離槽の一例を示す。上向流固液分離槽１は、槽本体１１、槽底部に設けられている有機性排水導入管１２、槽上部に設けられている越流水排水口１３、槽下部に設けられている排泥管１４を具備する。上向流固液分離は、無機物粒子を含む有機性排水を上向流固液分離槽底部より上向流にて通水して、沈降速度の大きい無機物粒子を槽下部に堆積させ、沈降速度の小さい有機性汚泥を槽上部に流動させて、越流面からオーバーフローさせ、後段のＵＡＳＢメタン発酵槽に導入するものである。上向流固液分離槽下部に堆積した無機物粒子を含む汚泥は、槽底部に設けられている排泥管１４より排泥され、汚泥処理設備に導入される。上向流固液分離装置の分離速度は、１０ｍｍ／ｍｉｎ〜５０ｍｍ／ｍｉｎであり、好ましくは１５ｍｍ／ｍｉｎ〜２５ｍｍ／ｍｉｎである。この固液分離の際に、凝集剤（無機凝集剤及び／又は高分子凝集剤）を添加して、有機性汚泥を凝集汚泥として分離してもよい。凝集剤を添加した場合の上向流固液分離装置の分離速度は、５０ｍｍ／ｍｉｎ〜２００ｍｍ／ｍｉｎであり、好ましくは８０ｍｍ／ｍｉｎ〜１４０ｍｍ／ｍｉｎに向上する。凝集剤の添加及び混合方法としては、撹拌槽、管内注入及び管内混合（迂流管による混合、管内ミキサー混合など）のいずれも利用することができる。

図３に、上向流固液分離槽の別の一例を示す。図３の上向流固液分離槽１ａは、槽の下部に沈殿部（図中「ｈ２」で示す）を有し、槽の上部に上向流分級部（図中「ｈ１」で示す）を有する。有機性排水導入管１２ａは槽の底部から高さＰ２の位置に接続され、有機性排水導入管１２ａの接続部から上方が上向流分級部ｈ１となる。上向流分級部の頂部には図２に示す装置と同様に、越流水排水口（図示せず）が設けられている。槽の底部は、漏斗状に形成されており、漏斗出口に排泥管１４ａが接続されている。有機性排水に含まれる無機物粒子が粒径の大きな土砂と粒径の小さなシルト土の混在物である場合、沈降性の良い粒径の大きな土砂は沈殿部ｈ２に沈降し、粒径の小さなシルト土（無機粒子）及び有機性固形物は上向流分級部ｈ１に上向流に随伴されて上昇するが、無機粒子と有機性固形物との上昇速度が相違するため、効率用良く分級することができる。

図４に、上向流固液分離槽のまた別の一例を示す。図４の上向流固液分離槽は、上向流分級部ｈ１が、底部から順番に小径部ａ１、拡径部ａ２及び大径部ａ３を有する点を除いて図３に示す上向流固液分離槽と同じ構造である。大径部ａ３の直径Ｄ２と小径部ａ１の直径Ｄ１の比、すなわちＤ２／Ｄ１は１．２２〜１．４１で、大径部ａ３の断面積Ｓ２と小径部ａ１の断面積Ｓ１の比、すなわちＳ２／Ｓ１は１．５〜２．０程度が適している。例えば、大径部ａ３の分離速度が１５ｍｍ／ｍｉｎ〜２５ｍｍ／ｍｉｎの時、Ｓ２／Ｓ１比２．０で小径部ａ１の分離速度は３０ｍｍ／ｍｉｎ〜５０ｍｍ／ｍｉｎとなる。このように上向流分級部の上方に拡径部及び大径部を設けて分離速度を変化させることで、粒径の小さなシルト土（無機粒子）と有機性固形物とを効率用良く分級することができる。

図５に、上向流固液分離槽の更に別の一例を示す。図５の上向流固液分離槽は、上向流分級部ｈ１に撹拌機１５を有し、下部沈降部ｈ２に汚泥かき寄せ機１６を有する点を除いて図３に示す上向流固液分離槽と同じ構造である。上向流分級部ｈ１の撹拌機１５の回転数は１〜６０ｒｐｍ、好ましくは５〜３０ｒｐｍであり、下部沈降部ｈ２の汚泥かき寄せ機１６の回転数は０．５〜５回転／Ｈｒ（時間）、好ましくは１〜３回転／Ｈｒ（時間）と非常に緩速である。撹拌機１５の撹拌翼は、プロペラ、パドル型等種々のタイプを使用できるが、低速型のパドルが適している。また撹拌翼は有機性排水導入管１２ｃの位置から鉛直方向上向きにｈ３の高さ位置の間に取り付けることが好ましい。ｈ３とｈ１は、ｈ１に対してｈ３が０．２〜０．７倍、好ましくは０．４〜０．６倍の寸法となるように構成することが望ましい。上向流分級部ｈ１での緩やかな撹拌を与えることにより、粒径の小さなシルト土（無機粒子）と有機性固形物を上向流分級部ｈ１で効率用良く分級することができる。

図６に、上向流固液分離槽の更に別の一例を示す。図６の上向流固液分離槽は、撹拌機１５の代わりにドラフトチューブ１７及び散気管１８を設けた点を除いて、図５に示す構造と同じある。有機性排水導入管１２ｄの上方近傍に散気管１８を設け、散気管１８からの気泡がドラフトチューブ１７の下端に供給されるように、ドラフトチューブ１７及び散気管１８が位置づけられている。ドラフトチューブ１７は有機性排水導入管１２ｄの位置から鉛直方向上向きにｈ４までの高さの間に取り付けることが好ましい。ｈ１に対してｈ４は０．４〜０．９倍、好ましくは０．６〜０．８倍の寸法となるように構成することが望ましい。散気管１８より空気を吹き込むことにより、ドラフトチューブ１７内において粒径の小さなシルト土（無機粒子）と有機性固形物を効率用良く分級することが可能となる。分級された粒径の小さなシルト土（無機粒子）はドラフトチューブ１７の外側より沈殿部ｈ２に下降し、有機性固形物は上向流分級部ｈ１の上部より越流される。空気吹込み量は０．１〜０．５ｍ^３／ｍ^２／ｍｉｎ、好ましくは０．２〜０．３５ｍ^３／ｍ^２／ｍｉｎである。

［嫌気性処理］
本発明の有機性排水処理方法において、嫌気性処理としてＵＡＳＢ処理を好適に用いることができる。ＵＡＳＢ処理は、嫌気性微生物の集塊作用を利用して活性の高い菌体をグラニュールとして反応槽内に大量に保持し、反応槽の底部から有機性排水を導入して、嫌気状態で有機性排水中の有機物を分解する方法である。図７〜９に本発明の有機性排水の処理方法において用いることができるＵＡＳＢ槽の好適例を示す。

図７のＵＡＳＢ槽（メタン発酵処理装置）２は、その内部に、汚泥床３２、気固液分離部（ＧＳＳ）３３及び嫌気性処理水を分離する越流堰３４を具備する。槽の頂部には覆蓋３５が設けられている。槽の上部には、気固液分離部（ＧＳＳ）３３に接続されている発生ガス排出管３７、及び越流堰３４に接続されている嫌気性処理水排出管３８が設けられている。槽の底部には有機性排水を導入する導入口と該導入口に接続されている導入管が設けられている。槽の下部には嫌気性処理後の汚泥を排泥する排泥口と該排泥口に接続されている排泥管３９が設けられている。

図７に示すＵＡＳＢ槽を用いる嫌気性処理において、有機性排水は、ＵＡＳＢ槽２の底部から導入され、汚泥床３２に拡散される。汚泥床３２の下部では、グラニュール汚泥が流動床を構成している。汚泥床３２に拡散された有機性排水中の溶解性有機物や有機酸（酢酸・プロピオン酸など）は、グラニュール汚泥に保持されている嫌気性菌によってメタンガスと二酸化炭素ガスに分解される。グラニュール汚泥及びメタンガスは処理水と共に浮上し、気固液分離部（ＧＳＳ）３３にて、メタンガス、グラニュール汚泥、嫌気性処理水に分離される。メタンガスは、発生ガス排出管３７を通して排出され、エネルギー源として利用することができる。嫌気性処理水は、嫌気性処理水排出管３８を通して後段の好気性生物処理に送られる。嫌気性処理汚後の汚泥は、排泥管３９を通して脱水処理又は酸発酵処理に送ることができる。本構成のＵＡＳＢ槽は、発生するメタンガス量が多い場合に適している。

図８のＵＡＳＢ槽（メタン発酵装置）は、気固液分離部を設けず、気体を透過しない材料からなる屋根材３６で槽の上部を密閉被覆し、屋根材３６にガス排気口及び発生ガス排出管３７を設けている点を除いて、図７に示すＵＡＳＢ槽と同様の構成を有する。図８に示す構成のＵＡＳＢ槽は、発生するメタンガス量が少ない場合に適している。

図９のＵＡＳＢ槽は、ＵＡＳＢ槽の内部の越流堰３４よりも中心寄りに、スカムを集めるスカム捕集枠５１を設けている点を除いて、図８に示すＵＡＳＢ槽と同じ構成を有する。スカム捕集枠５１は、図１０に示すように、越流堰３４と共にＵＡＳＢ槽本体５０の内壁の対向する位置の間に固定してもよいし、昇降手段により昇降自在に設けてもよい。

［バイオガス処理］
ＵＡＳＢ槽から発生するバイオガスは、メタン（６０〜８０ｖｏｌ％）及び二酸化炭素（２０〜４０ｖｏｌ％）の他に硫化水素（２００〜２０００ｐｐｍ）を含むため、必要に応じて脱硫して脱硫後バイオガスとして、エネルギー源として利用してもよいし、水性媒体と気液接触させてバイオガス中のメタンガスを溶解させて、溶存メタンを含む水素供与源として後述する好気性生物処理に供給してもよい。

脱硫後バイオガスと水性媒体とを接触させる気液接触槽は、槽タイプ（図１１）又は塔タイプ（図１２）のいずれでもよい。気液接触効率を高めるため、液面高さは４ｍ〜１０ｍが好ましく、塔タイプ（図１２）ではプラスチックろ材、繊維ろ材又は磁性ろ材などの充填材を充填することが好ましい。気液接触槽５８内には、散気板、散気塔、メンブレン膜等の気泡発生手段を水中に浸漬させ、水中に供給する脱硫後バイオガスの気泡径をできる限り微細にすることが好ましい。気液接触槽への脱硫後バイオガスの供給は、脱硫塔と気液接触槽とを密閉された配管で接続して行うことができる。また、水性媒体へのメタンガスの溶解度は水温に依存するため、水性媒体の温度を調節する。

なお、ガス発生量の定量計測には、湿式流量計、乾式流量計、回転式流量計、差圧式流量計、面積式流量計、羽根車式流量計、超音波式流量計、渦式流量計などが適用できる。中でも、本発明には乾式流量計、回転式流量計、超音波式流量計を用いることができる。

［好気性生物処理］
本発明の有機性排水処理方法において、嫌気性処理水及び必要に応じてバイオガスを処理した溶存メタンを含む水性媒体は好気性生物処理に供される。本発明の有機性排水処理方法において、ＵＡＳＢ処理による嫌気性処理水中の溶存メタンが大気中に放散することを防止しながら、有機物の分解により発生した溶存メタンを水素供与源として好気性生物処理する。硝化菌及び脱窒菌の作用により、嫌気性処理水中のＮＨ_４−ＮをＮＯ_２−Ｎ、ＮＯ_３−Ｎに変換する硝化、及び脱窒菌の作用によりＮＯ_２−Ｎ、ＮＯ_３−Ｎを窒素（ガス）に変換させる脱窒の組合せからなる生物学的窒素処理工程である。硝化は好気槽で行われ、脱窒は無酸素槽で行われる。

本発明における好気性生物処理は、脱窒と硝化を交互に行う。嫌気性処理水中の溶存メタンは、溶存酸素の存在下でメタン酸化菌によりメタン酸化される。メタン酸化菌によるメタンの分解は下記式に示すように、中間生成物としてメタノール等の有機物を生成する。

本発明における好気性生物処理においては、メタン負荷が高い場合や酸素供給が不十分な場合には、メタン酸化菌によってメタンが二酸化炭素と水までに分解されず、中間生成物（主にメタノール）が残存し、脱窒のための水素供与体として作用する。

図１３〜１５に本発明の有機性排水の処理方法において用いることができる好気性生物処理装置の適用例を示す。ここでは、好気性生物処理装置は活性汚泥処理法を用いた例を示す。

図１３の好気性生物処理装置は、無酸素槽と硝化槽で構成されている。後段の硝化槽で硝化を行い、硝化液を無酸素槽に循環させ、嫌気性処理水と混合することで脱窒処理される。図１３の反応槽は、仕切板４４で仕切られた３つの好気槽（硝化槽）２１ｂの前段に、仕切板で仕切られた無酸素槽（脱窒槽）４１を有する。無酸素槽４１は、槽上部に嫌気性処理水を導入する嫌気性処理水排出管３８が接続され、槽底部に水中撹拌機４２を有し、槽頂部に蓋部４３を有する。撹拌機４２により脱窒菌と溶存メタンとを十分に接触させ、蓋部４３により溶存メタンが大気中に放散されることを防止する。好気槽２１ｂは、仕切板で無酸素槽４１と仕切られているが、流体連通状態にある。好気槽２１ｂの底部には曝気ライン２２が設けられており、好気槽２１ｂ内に酸素を供給する。好気槽２１ｂは１槽でもよいが、硝化反応を良好に進行させるために複数槽を設けることが好ましい。最終段の好気槽２１ｂには、ポンプ４５を有する循環ラインが接続されており、循環ラインを介して硝化液を無酸素槽４１に戻して嫌気性処理水と混合して再び脱窒を行う。

図１４の好気性生物処理装置は、脱窒→硝化→脱窒→硝化の順に繰り返す反応槽である。図１４の反応槽は、仕切板４４でそれぞれが仕切られているが流体連通状態にある無酸素槽４１及び好気槽２１ｂを交互に有する。図中２個の無酸素槽４１には、それぞれ、嫌気性処理水を導入する嫌気性処理水排出管３８が接続され、槽底部には水中撹拌機４２が設けられ、槽頂部に蓋部４３が設けられている。嫌気性処理水は無酸素槽４１に導入され、脱窒された後、直後の好気槽２１ｂに送られて硝化される。好気槽２１ｂからの硝化液は、直後の無酸素槽４１に送られ、嫌気性処理水導入管８から導入される嫌気性処理水と混合されて、脱窒された後、直後の好気槽２１ｂに送られる。無酸素槽４１と好気槽２１ｂの槽数は各少なくとも２槽とすることが好ましく、好気性生物処理水のＴ−Ｎ（Total Nitrogen：総窒素）レベルに応じて設定することができる。図１３の反応槽と異なり、硝化液を無酸素槽４１に戻すためにポンプ及び循環路を必要としない。最初又は中間の好気槽２１ｂは、溶存メタンが大気中に放散しないように蓋部３２を有することが好ましい。最終段の好気槽２１ｂでは、残存有機物の仕上げ処理等を行う。

図１５の好気性生物処理装置は、硝化→脱窒→硝化→脱窒の順に繰り返す反応槽である。図１５の反応槽は、仕切板４４でそれぞれが仕切られているが流体連通状態にある好気槽２１ｂ及び無酸素槽４１を交互に有する。図中２個の無酸素槽４１には、それぞれ、嫌気性処理水を導入する嫌気性処理水排出管３８が接続され、槽底部には水中撹拌機４２が設けられ、槽頂部に蓋部４３が設けられている。嫌気性処理水は無酸素槽４１に導入され、脱窒された後、直後の好気槽２１ｂに送られて硝化される。好気槽２１ｂからの硝化液は、直後の無酸素槽４１に送られ、嫌気性処理水導入管８から導入される嫌気性処理水と混合されて、脱窒された後、直後の好気槽２１ｂに送られる。図１４の反応槽と異なり、最初に好気槽２１ｂを設けることで、嫌気性処理水に硝化液を混合することができる。一方、図１４の反応槽と同様に硝化液を無酸素槽４１に戻すためにポンプ及び循環路を必要としない。

図１３〜１５に示す好気性生物処理装置の後段には沈殿池を設け、好気性生物処理後の余剰汚泥と処理水とに分離すると共に曝気槽への沈殿汚泥の返送を行い、曝気槽の汚泥濃度の調整を行う。

図１３〜１５に示す好気性生物処理装置は活性汚泥法以外の方法も適用できる。例えば、図１３の硝化液を無酸素槽に循環する方式について、活性汚泥処理法以外の例を図１６〜図２０に示す。

図１６は、散水ろ床法と砂ろ過との組み合わせを示す。前段散水ろ床（ＴＲ−１〜ＴＲ−３）と後段砂ろ過（ＳＦ）を設け、最終段の散水ろ床（ＴＲ−３）にて硝化された硝化液を前段の散水ろ床（ＴＲ−１）に循環する。ＴＲ−１では、ＵＡＳＢ処理水と硝化液が混合し、脱窒素処理される。散水ろ床法は槽内に充填材（プラスチック炉材等）を充填し、上部より排水を散布することで空気中の酸素を取り込みながら有機物処理を行う方式であり、曝気が不要なため、活性汚泥処理に比べて動力がかからない省エネルギー的な処理方法である。しかし、処理水ＳＳ濃度が高いため、散水ろ床の後段にろ過設備が必要となる。

図１７は、散水ろ床と活性汚泥との組み合わせを示す。前段散水ろ床（ＴＲ−１、ＴＲ−２）、後段活性汚泥法（ＡＴ）及び沈殿池（ＳＴ）としたものである。後段活性汚泥処理で硝化を行い、前段散水ろ床でＵＡＳＢ処理水と硝化液が混合し、脱窒素処理される。

図１８は、散水ろ床と生物膜ろ過法との組み合わせを示す。前段散水ろ床（ＴＲ）、後段生物膜ろ過（ＢＡＦ）としたものである。後段生物膜ろ過で硝化を行い、前段散水ろ床でＵＡＳＢ処理水と硝化液が混合し、脱窒素処理される。生物膜ろ過法は槽内に３ｍｍ〜５ｍｍのろ材を充填し、排水と接触することで、ろ材表面に生物膜を形成され、ＢＯＤ処理、硝化が可能となると同時に、ＳＳを捕捉するため、散水ろ床のように後段にろ過設備を設ける必要がない。 図１９は、生物膜ろ過法（無酸素槽）と生物膜ろ過法（硝化槽）の組み合わせを示す。前段生物膜ろ過（無酸素槽）（ＢＡＦ）、後段生物膜ろ過（硝化槽）（ＢＡＦ）を組み合わせたものである。後段生物膜ろ過で硝化を行い、前段生物膜ろ過でＵＡＳＢ処理水と硝化液が混合し、脱窒素処理される。生物膜ろ過法（無酸素槽）と生物膜ろ過（硝化槽）を一つの槽にしてもよい（図２０）。

図２１〜２３は、図１６〜１８における散水ろ床を、散水ろ床式装置と浸漬ろ床式装置の機能を両立する反応槽を少なくとも２槽連結し、これらに供給する原水の流路を所定のタイミングで切り替えることで、水処理装置の運転を停止させることなく、効率良く悪臭及びろ床バエの発生を防止する構成とした例を示す。散水ろ床法は標準活性汚泥法に比べ、曝気が不要であり、消費電力が少なく、汚泥発生量が少なく、余剰汚泥の処分コストを削減できるが、散水ろ床のろ材上に付着した汚泥が腐敗することにより発生する悪臭やろ床バエと呼ばれるチョウバエの発生が問題となる。図２１〜２３に示す散水ろ床と浸漬ろ床の切り換えができる反応槽は、かかる問題を解決するものである。図２１〜２３に示す反応槽において「散水ろ床槽」とは、処理流体をろ床上部から散布して、ろ床を構成する担体の表面に生物膜を付着させた後、装置上部から下方へと流れる処理流体と生物膜とを接触させることにより、処理流体を生物処理する槽を意味する。また、「浸漬ろ床槽」とは、処理流体中に担体を浸漬させて、槽の上方もしくは下方から処理流体を接触させることにより、担体の表面に生物膜を付着させた後、生物膜と処理流体とを接触させることにより処理流体を生物処理する槽を意味する。

図２１に示すように、散水ろ床装置は、微生物を付着した第１の担体層１３１を備える第１槽１０３と、微生物を付着した第２の担体層１４１を備える第２槽１０４と、第1槽１０３又は第２槽１０４へ原水を供給可能な原水供給路１１２ａ、１１２ｂと、原水の供給を第1槽１０３と第２槽１０４との間で切り換える切換手段１０５とを備える。

図２２に示すように、第１槽１０３及び第２槽１０４は、一方の槽が「散水ろ床槽」として機能する場合には、他方の槽が「浸水ろ床槽」として機能する。原水の供給が、ポンプ１１１及び切替手段１０５及び原水供給路１１２ａを介して第１槽１０３に行われる場合には、第１槽１０３が、原水中に第１の担体層１３１を浸漬して生物処理する浸漬ろ床法により原水を処理する「浸漬ろ床槽」として機能し、第２槽１０４が、第１槽１０３で得られた処理水を第２の担体層１４１の上部から散布して生物処理する散水ろ床法により処理水を処理する「散水ろ床槽」として機能する。

一方、図２３に示すように、原水の供給が、ポンプ１１１、切替手段１０５及び原水供給路１１２ｂを介して第２槽１０４に行われる場合には、第２槽１０４が、原水中に第２の担体層１４１を浸漬して生物処理する浸漬ろ床法により原水を処理する「浸漬ろ床槽」として機能し、第１槽１０３が、第２槽１０４で得られた処理水を、第１の担体層１３１の上部から散布して生物処理する散水ろ床法により処理水を処理する「散水ろ床槽」として機能する。

装置の切り替えのタイミングは、（１）処理水出口にスクリーンを設け、スクリーンに補足されたろ床バエ、およびその幼虫を目視、監視カメラで確認し、ろ床バエの発生が確認されたタイミングで切り替えを行う方法、（２）３〜３０日のいずれかの期間で、一定期間ごとに切り替えを行う方法、（３）担体に付着した生物量を測定し、付着生物量が３０００〜６０００ｍｇ−ＳＳ／Ｌとなった場合にとなった場合に切り替えを行う方法、等が考えられる。

上記のように、浸漬ろ床槽と散水ろ床槽を定期的に切り替えながら通水させることで、装置の運転を停止させることなく、効率良く悪臭及びろ床バエの発生を抑制することができる。

［メタン回収槽］
本発明の有機性排水処理方法において、ＵＡＳＢ処理による嫌気性処理水を好気性生物処理に供する前に、嫌気性処理水から溶存メタンを回収して、メタンガスとして脱窒処理に供給してもよい。この態様によれば、水素供与体としてのメタンガスの吹き込み量を調整することで、溶存メタンとして供給するよりも水素供与体の量を調整しやすい。

図２４に、嫌気性処理水から溶存メタンを回収してメタンガスとして好気性生物処理に供するための溶存メタン回収槽の好適例を示す。溶存メタン回収槽７０は、気泡塔型の反応槽であり、底部に嫌気性処理水を導入する嫌気性処理水排出管３８が接続され、メタンガス以外の気体を吹き込むガス吹込ライン７１が設けられている。槽頂部には、メタンガスを含む混合ガスを無酸素槽４１に供給する配管７２が接続され、槽上部には、メタンガス回収後の嫌気性処理水を無酸素槽４１に送る配管が接続されている。溶存メタン回収槽７０内に嫌気性処理水を滞留させ、槽底部からメタンガス以外の気体を吹き込んで溶存メタンを追い出し、槽頂部からメタンガスを回収し、無酸素槽４１にメタンガスとして供給する。槽底部から吹き込むメタンガス以外の気体としては、二酸化炭素、窒素、空気、その他不活性ガス、及びこれらのすくなくとも１種以上の混合気体を挙げることができる。

図２５に、溶存メタン回収槽８０の別の例を示す。溶存メタン回収槽８０は、一方の槽壁の上部に嫌気性処理水排出管３８が接続され、嫌気性処理水排出管３８とは反対側の槽壁の下部にメタンガス回収後の嫌気性処理水を無酸素槽４１に送る配管が接続され、槽内部には仕切板８１で流体連通状態に仕切った階段状の多段槽を設け、高低差を利用した自然流下により槽内に負圧を発生させ、溶存メタンを追い出す構成を具備する。最下段の槽の頂部にはメタンガスを含む混合ガスを無酸素槽４１に供給する配管８２が接続されている。

メタン回収槽からメタンガスを含む混合ガスを無酸素槽４１へ送る配管７２及び８２にブロワを設けて、メタンガスを含む混合ガスをメタン回収槽から吸引してもよい。メタン回収槽内がより負圧となり、溶存メタンが大気中に放散することを防止することができる。

［メタン酸化槽］
本発明の有機性排水処理方法において、ＵＡＳＢ処理による嫌気性処理水を好気性生物処理に供する前に、メタン酸化菌により処理してもよい。効率的なメタン酸化のために、担体に固定化されたメタン酸化菌を用いることが好ましく、ＵＡＳＢ処理槽（嫌気性処理）と無酸素槽（好気性生物処理）との間に、メタン酸化菌を固定化した担体を充填したメタン酸化槽を設けてもよい。メタン酸化槽の底部から導入された嫌気性処理水中の溶存メタンは、ガス吹き込みラインにより供給される酸素の存在下で、メタン酸化菌と接触させると、上記式（１）に示すようにメタノールなどの中間生成物を経て水と二酸化炭素に分解される。

あるいは、メタン酸化槽の底部に、ＵＡＳＢ槽からの嫌気性処理水と、好気性生物処理の好気槽からの硝化液（溶存酸素４ｍｇ／Ｌ〜８ｍｇ／Ｌ）を供給して、空気を吹き込まない状態で、担体に固定化されたメタン酸化菌により溶存メタンを酸化し、硝化液中の亜硝酸、硝酸性窒素を脱窒菌により脱窒処理してもよい。

担体に固定化したメタン酸化菌を充填したメタン酸化槽を設ける場合には、槽の大きさをコンパクトにすることができる。

担体としては、軽石、活性炭、プラスチックろ材等を好適に用いることができる。担体の表面にメタン酸化菌を固定するため、担体の表面はメタン酸化菌を担持することができる寸法の凹凸を有することが好ましい。担体は、粒径が５ｍｍ〜２０ｍｍ、好ましくは７ｍｍ〜１２ｍｍの球状又は楕円体状であることが好ましい。

［好気性生物処理からの余剰汚泥の処理］
好気性生物処理により発生する余剰汚泥は、必要に応じて濃縮した後、濃縮余剰汚泥として再び好気性生物処理に戻してもよいし、さらに酸発酵処理をした後に嫌気性処理に供する有機性排水に添加してもよい。

［有機性排水］
本発明の処理方法によって処理する有機性排水は、ＣＯＤ_Ｃｒ値が１，０００ｍｇ／Ｌ以下、好ましくは６００ｍｇ／Ｌ以下、より好ましくは３００ｍｇ／Ｌ以下の低濃度有機性排水であり、生活排水や下水など有機物質を含む一般の排水である。嫌気性処理に供する有機性排水は、好気性生物処理からの余剰汚泥又は濃縮余剰汚泥を酸発酵処理した酸発酵汚泥、又は酸発酵汚泥を脱ガス処理した後に添加したものでもよい。

酸発酵処理は、好気性生物処理からの余剰汚泥又は濃縮余剰汚泥中の有機物の一部を酢酸、プロピオン酸、乳酸等の有機酸に低分子化する。酸発酵処理において、酸生成に関与する微生物は通性嫌気菌であり、ＯＲＰ（酸化還元電位）が−２００ｍＶ〜５０ｍＶの範囲で生育させることが好ましい。酸発酵処理の際に、余剰汚泥又は濃縮余剰汚泥を２０〜３５℃、好ましくは２０〜２５℃に加温することが好ましく、熱源としてＵＡＳＢ槽から回収されたバイオガスを利用してもよい。酸発酵処理での酸発酵処理槽の最適なＨＲＴ（Hydraulic retention Time：水理学的滞留時間）は、溶解性有機物濃度（Soluble ＣＯＤ_Ｃｒ、以下「Ｓ−ＣＯＤ_Ｃｒ」と略す。）及び有機酸の生成量により決定することができ、固形性有機物が可溶化した割合である「ＣＯＤ_Ｃｒの可溶化比（Ｓ−ＣＯＤ_Ｃｒ／ＣＯＤ_Ｃｒ）」と、溶解性有機酸ＣＯＤ_Ｃｒ中の有機酸の割合である「有機酸（asＣＯＤ_Ｃｒ）／Ｓ−ＣＯＤ_Ｃｒ」が一定値を示すＨＲＴを最適ＨＲＴとすることが好ましい。

酸発酵汚泥は、主として二酸化炭素、及び水素を含む発酵ガスを含む。発酵ガスは、嫌気性処理の際にＵＡＳＢ槽に流入すると、汚泥の浮上を促進し、汚泥と嫌気性菌との十分な接触を阻害し、ＵＡＳＢ槽内にスカムを発生させる原因となるため、有機性排水を嫌気性処理に供する前に脱ガスすることが好ましい。発酵汚泥の脱ガスは、発酵汚泥を有機性排水に添加した後、嫌気性処理に供する前に、一定時間滞留させて大気と接触させて発酵ガスを分離する、又は迂流、自然流下又は越流などで発酵ガスを分離する、などの方法で行うことができる。

以下、本発明の処理方法の態様を例示して説明する。以下の例示における各処理装置（槽）及び処理条件などは、特に断らない限り、上述したとおりである。

［処理方法Ａ］
図２６は、好気性生物処理からの余剰汚泥を濃縮して酸発酵させた酸発酵汚泥を有機性排水に添加して脱ガスした後に、嫌気性処理を行う場合の本発明の処理方法のフローを示す。本処理フローは、嫌気性処理に供される有機性排水の温度が１８℃以上、特に２０℃〜２５℃である場合に有効である。

まず、有機性排水のＶＳ／ＳＳを測定して、ＶＳ／ＳＳが０．５以下の場合に上向流固液分離装置１にて有機性排水中の無機成分を除去し、上澄み液に酸発酵処理汚泥を混合した後、酸発酵処理汚泥を脱ガスして脱ガス混合水とする。有機性排水中のＶＳ／ＳＳが０．５を越える場合には、上向流固液分離装置を経由せずに、直接、有機性排水に酸発酵処理汚泥を混合して、脱ガスして脱ガス混合水とする。脱ガス混合水は、ＵＡＳＢ槽２に送られる。ＵＡＳＢ槽２にて嫌気性処理した後、嫌気性処理水を嫌気性処理水排出管３８を介して好気性生物処理装置３に送り、好気性生物処理する。ＵＡＳＢ槽２から発生するバイオガス（メタンガス）は発生ガス排出管３７を介してバイオガス処理装置１０に送られて脱硫後に酸発酵槽の加熱用熱源として利用してもよい。好気性生物処理装置３からの処理水は沈殿池５にて余剰汚泥と処理水に分離される。余剰汚泥の一部は、好気性生物処理装置３に戻される。余剰汚泥の残部は、必要に応じて濃縮装置１６にて濃縮汚泥とされ、酸発酵槽４に送られる。酸発酵槽４からの酸発酵処理汚泥は、脱ガス装置６に送られる。ＵＡＳＢ槽２からの嫌気性処理汚泥は脱水装置９にて脱水処理され、脱水ケーキを得る。

［処理方法Ｂ］
図２７に示す処理方法Ｂは、ＵＡＳＢ槽２からの嫌気性処理汚泥の一部又は全部を酸発酵処理槽４に送り、好気性生物処理装置３からの余剰汚泥又は濃縮余剰汚泥と混合して、酸発酵処理して形成される酸発酵処理汚泥を有機性排水に添加する点を除き、処理方法Ａと同様である。本処理方法は、嫌気性処理に供される有機性排水の温度が１３℃以上１８℃未満である場合に有効である。低温の有機性排水を嫌気性処理する場合には、嫌気性菌の活性が低下し、ＵＡＳＢ槽２内に懸濁物質（ＳＳ）が滞留し、メタン発酵が進行せず、ＵＡＳＢ槽２内の汚泥界面が上昇することがある。そこで、ＵＡＳＢ槽２から汚泥を引き抜き、酸発酵処理により低分子化して、再び脱ガス槽６経由でＵＡＳＢ槽２に戻すことにより、活性が低下した嫌気性菌であっても嫌気性処理が進行するようになる。酸発酵処理時の汚泥の加温には、バイオガス処理装置１０にて脱硫した後のバイオガスを利用してもよい。

［処理方法Ｃ］
図２８に示す処理方法Ｃは、まず有機性排水のＶＳ／ＳＳを測定して、ＶＳ／ＳＳが０．５以下の場合に上向流固液分離槽１にて固液分離して無機成分を除去した後の有機物の割合が比較的大きいＳＳを含む上澄み液を最初沈殿池６０に供給し、最初沈殿池６０にて濃縮して分離水と汚泥に分離し、汚泥を好気性生物処理装置３からの余剰汚泥又は濃縮余剰汚泥と混合して酸発酵処理し、酸発酵処理汚泥を分離水と混合して脱ガス処理して得られる脱ガス混合水をＵＡＳＢ槽２に送り、ＶＳ／ＳＳが０．５を越える場合には上向流固液分離槽１を経由せずに直接、最初沈殿池６０に送り分離水と汚泥に分離し、汚泥を好気性生物処理装置３からの余剰汚泥又は濃縮余剰汚泥と混合して酸発酵処理し、酸発酵処理汚泥を分離水と混合して脱ガス処理して得られる脱ガス混合水をＵＡＳＢ槽２に送る点を除いて、処理方法Ａと同様である。本処理方法は、嫌気性処理に供される有機性排水の温度が１３℃未満の場合に有効である。最初沈殿池６０にて有機性排水中の有機物成分を濃縮してから酸発酵処理することで、酸発酵処理槽４の温度の低下を防止することができる。酸発酵処理時の汚泥の加温には、バイオガス処理装置１０にて脱硫した後のバイオガスを利用することができる。

［処理方法Ｄ］
図２９は、ＵＡＳＢ嫌気性処理におけるガス発生量に基づいて、ＵＡＳＢ嫌気性処理前段での固液分離の有無（切り替え）を行う有機性排水の処理フローを示す。ここでは、ＵＡＳＢ槽２からのガス発生量と、有機性排水が上向流固液分離槽１を経由する流路と経由しない流路との切り換えについてのみ説明する。ＵＡＳＢ槽２の後段の好気性生物処理及び余剰汚泥の再利用、嫌気性処理汚泥の脱水などは、処理方法Ａ〜Ｃにおいて説明したいずれの態様でもよい。

まず、有機性排水は上向流固液分離槽１を経由せずにＵＡＳＢ槽２に送られ、嫌気性処理される。このときのＵＡＳＢ槽２からのガス発生量をモニタリングし、２日以上連続する同程度のガス発生量を通常ガス発生量とする。嫌気性処理が進行するにつれて、ＵＡＳＢ槽２内の有機性排水中の無機物は処理されずに蓄積されるため、有機物濃度が相対的に低下して、ガス発生量は低下する。ＵＡＳＢ槽２からのガス発生量が通常ガス発生量の１／２以下となる期間が２日以上続いた場合に、有機性排水の流路を切り換えて上向流固液分離槽１を経由してＵＡＳＢ槽２に有機性排水を導入する。上向流固液分離槽１を経由することにより、有機性排水中の無機物は除去され、ＵＡＳＢ槽２内の有機物濃度が相対的に上昇し、ＵＡＳＢ槽２からのガス発生量が増加する。ＵＡＳＢ槽２からのガス発生量が通常ガス発生量に戻った時点で、有機性排水の流路を切り換えて上向流固液分離槽１をバイパスさせ、直接ＵＡＳＢ槽２に送る。ＵＡＳＢ槽２からのガス発生量のモニタリング値が再び通常ガス発生量の１／２以下となる期間が２日以上続いた時点で、有機性排水の流路を切り換えて上向流固液分離槽１を経由してＵＡＳＢ槽２に有機性排水を導入する。以後、ガス発生量に基づいて流路切換えを行う。

以下、実施例を用いて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

［実施例１］
表１に示す性状の有機性排水（原水）を用い、図３０に示す装置にて処理した。

図３０において、上向流固液分離槽１は有効容量３０Ｌ（直径２０ｃｍ×高さ１．５ｍ）、ＵＡＳＢ槽２は有効容量１０Ｌ、好気性生物処理装置３は有効総容量２０Ｌ、無酸素槽（脱窒槽ＤＮ）−好気槽（硝化槽ＡＴ）−無酸素槽（脱窒槽ＤＮ）−好気槽（硝化槽ＡＴ）の構成を具備する。原水（有機性排水）のＶＳ／ＳＳが０．５以下の場合に、原水（有機性排水）を上向流固液分離槽１に供給し、越流水をＵＡＳＢ槽２の底部から導入し、嫌気性処理した後、ＵＡＳＢ槽２からの越流水を好気性生物処理装置３の無酸素槽ＤＮ２槽にそれぞれ導入し、各無酸素槽ＤＮの直後の好気槽ＡＴに流入させ、好気性生物処理した。最終段からの好気性生物処理水を沈殿池５にて固液分離し、余剰汚泥を好気性生物処理装置３の初段の無酸素槽ＤＮに戻し、上澄液を活性汚泥処理水槽に供給し、処理水を放流した。

上向流固液分離槽１の通水速度は０．４ｍ／ｈ〜１．０ｍ／ｈに調整し、ＵＡＳＢ槽２の通水条件はＨＲＴ８時間、線速度（ＬＶ）０．７ｍ／ｈとした。好気性生物処理のＢＯＤ容積負荷は１．０ｋｇ／ｍ^３／ｄ、ＨＲＴ８時間〜１２時間の範囲とした。有機性排水の温度は１５℃〜２５℃の範囲であった。

表２及び図３１に、原水のＶＳ／ＳＳ比とＵＡＳＢ処理によるＣＯＤ_Ｃｒ除去率を示す。

Ａ系列（前処理なし：比較例）は原水ＶＳ／ＳＳ比０．８でＣＯＤ_Ｃｒ除去率６０％、原水ＶＳ／ＳＳ比０．５でＣＯＤ_Ｃｒ除去率３０％、原水ＶＳ／ＳＳ比０．３でＣＯＤ_Ｃｒ除去率２０％、原水ＶＳ／ＳＳ比０．１５でＣＯＤ_Ｃｒ除去率１０％であり、原水ＶＳ／ＳＳ比が低下するとともにＵＡＳＢ処理のＣＯＤ_Ｃｒ除去率は低下する傾向にあり、特に原水ＶＳ／ＳＳ比０．５以下の範囲で顕著であった。

一方、Ｂ系列（前処理有：実施例）は原水ＶＳ／ＳＳ比０．８でＣＯＤ_Ｃｒ除去率６０％、原水ＶＳ／ＳＳ比０．５でＣＯＤ_Ｃｒ除去率６０％、０．３でＣＯＤ_Ｃｒ除去率５８％、原水ＶＳ／ＳＳ比０．１５でＣＯＤ_Ｃｒ除去率５５％であり、原水ＶＳ／ＳＳ比が低下してもＵＡＳＢ処理のＣＯＤ_Ｃｒ除去率は安定していた。

ＶＳ／ＳＳが０．５以下の場合に、ＵＡＳＢ処理前に固液分離による前処理を行うことで、ＵＡＳＢ処理の安定性を確保することができることが確認できた。

表３及び図３２に、原水のＶＳ／ＳＳ比と好気性生物処理によるＢＯＤ濃度を示す。

Ａ系列（前処理なし：比較例）は原水ＶＳ／ＳＳ比０．８で活性汚泥処理水ＢＯＤ濃度２ｍｇ／Ｌ、原水ＶＳ／ＳＳ比０．５で活性汚泥処理水ＢＯＤ濃度５ｍｇ／Ｌ、原水ＶＳ／ＳＳ比０．３で活性汚泥処理水ＢＯＤ濃度１０ｍｇ／Ｌ、原水ＶＳ／ＳＳ比０．１５で活性汚泥処理水ＢＯＤ濃度２０ｍｇ／Ｌであり、原水ＶＳ／ＳＳ比が低下するとともに活性汚泥処理水ＢＯＤ濃度は増加する傾向にあり、特に原水ＶＳ／ＳＳ比０．５以下の範囲で顕著であった。

一方、Ｂ系列（前処理有：実施例）は原水ＶＳ／ＳＳ比０．８で活性汚泥処理水ＢＯＤ濃度２ｍｇ／Ｌ、原水ＶＳ／ＳＳ比０．５で活性汚泥処理水ＢＯＤ濃度２ｍｇ／Ｌ、原水ＶＳ／ＳＳ比０．３で活性汚泥処理水ＢＯＤ濃度２ｍｇ／Ｌ、原水ＶＳ／ＳＳ比０．１５で活性汚泥処理水ＢＯＤ濃度２ｍｇ／Ｌであり、原水ＶＳ／ＳＳ比が低下しても活性汚泥処理水ＢＯＤ濃度は一定値を示していた。

ＶＳ／ＳＳが０．５以下の場合に、ＵＡＳＢ処理前に固液分離による前処理を行うことで、ＵＡＳＢ後段の好気性生物処理（活性汚泥処理）の安定性を確保できることが確認できた。

［実施例２］
表４に示す性状の有機性排水（原水）を用い、図２９に示す処理方法Ｄを行った。有機物の比率の高い期間として原水性状ＶＳ／ＳＳ比０．８を用い、有機物の比率が低い期間として原水性状ＶＳ／ＳＳ比０．３を用いた。

図２９において、上向流固液分離槽１は有効容量６．９Ｌ（直径９．４ｃｍ×高さ１ｍ）、ＵＡＳＢ槽２は有効容量１５Ｌ（直径６．２ｃｍ、高さ５ｍ）とした。実験（ガス発生量測定結果に基づいて有機性排水の流路を切り換えた）、対照（有機性排水の流路を切り換えず常に上向流固液分離槽１をバイパスした）の２系列の実験を行った。

まず、有機性排水は上向流固液分離槽１を経由せずにＵＡＳＢ槽２に送られ、嫌気性処理される。このときのＵＡＳＢ槽２からのガス発生量をモニタリングし、５．２〜７．０Ｌ／ｄの範囲を通常ガス発生量とした。ＵＡＳＢ槽２からのガス発生量をモニタリングし続け、通常ガス発生量の１／２以下となる期間が２日以上続いた時点で、有機性排水の流路を切り換えて上向流固液分離槽１を経由してＵＡＳＢ槽２に有機性排水を導入した。ＵＡＳＢ槽２からのガス発生量が通常ガス発生量に戻った時点で、有機性排水の流路を切り換えて上向流固液分離槽１をバイパスさせ、直接ＵＡＳＢ槽２に送った。ＵＡＳＢ槽２からのガス発生量のモニタリング値が再び通常ガス発生量の１／２以下となる期間が2日以上続いた時点で、有機性排水の流路を切り換えて上向流固液分離槽１を経由してＵＡＳＢ槽２に有機性排水を導入するＵＡＳＢ槽２のガス発生量が２日以上の期間、通常ガス量の１／２以下になった場合、ＵＡＳＢの前段で固液分離した後にＵＡＳＢ処理した。対照として、有機性排水の流路を切り換えずに、常時、有機性排水を直接ＵＡＳＢ槽２に通水して、ＵＳＡＢ槽２からのガス発生量をモニタリングした。

実験系列及び対照系列共に、上向流固液分離槽１の通水速度は０．４ｍ／ｈ〜１．０ｍ／ｈに調整し、ＵＡＳＢ槽２の通水条件はＨＲＴ８時間、線速度（ＬＶ）０．７ｍ／ｈとした。表５にガス発生量の経日変動と、流路切り換えを行った時点をあわせて示す。

実験経過日数０〜２５日目、実験経過日数７５〜１１６日目、実験経過日数１５５〜２００日目の期間は有機物の比率の高い期間として原水性状ＶＳ／ＳＳ比０．８を用いた。一方、実験経過後２７〜７０日目、実験経過後１２１〜１４８日目の期間は有機物の比率が低い期間として原水性状ＶＳ／ＳＳ比０．３を用いた。

実験系列及び対照系列共に、実験開始後２０日目まで６．６〜７．１Ｌ／ｄと約６．８ｄ／Ｌ程度で安定していたため、約６．８ｄ／Ｌを通常ガス発生量とした。実験系列では、実験開始後２７日目でガス発生量５．２Ｌ／ｄ、実験開始後２９日目でガス発生量２．６Ｌ／ｄ、実験開始後３０日目でガス発生量２．５Ｌ／ｄとなり、通常ガス発生量６．８Ｌ／ｄの１／２以下となる期間が２日以上連続したので、有機性排水の流路を切り換えて、上向流固液分離装置１を経由した後にＵＡＳＢ槽２に通水させた。その結果、実験開始後４４日目でガス発生量３Ｌ／ｄ、実験開始後７０日目でガス発生量２．５Ｌ／ｄと通常ガス発生量の１／２以下で安定していた。その後、ガス発生量は微増し、実験開始後８８日目でガス発生量は４．６Ｌ／ｄ、実験開始後８９日目でガス発生量４．７Ｌ／ｄとなり、２日間連続して通常ガス発生量の１／２を超えるようになったので、有機性排水の流路を切り換えて、上向流固液分離装置１をバイパスして、ＵＡＳＢ槽２に直接通水させた。その結果、実験開始後９５日目にガス発生量６．３Ｌ／ｄとなり、実験開始後１１０日目までガス発生量７Ｌ／ｄ前後で安定していた。その後、ガス発生量は減少し、実験開始後１２７日目で３．１Ｌ／ｄ、実験開始後１２８日目で２．９Ｌ／ｄと通常ガス発生量６．８Ｌ／ｄの１／２以下に２日間連続で低下したので、有機性排水の流路を切り換えて上向流固液分離装置１を経由してＵＡＳＢ槽２に通水させた。その結果、ガス発生量は微増し、実験開始後１５５日目で３．９Ｌ／ｄ、実験開始後１５６日目で４Ｌ／ｄと通常ガス発生量の１／２を超える期間が２日間連続したため、再び有機性排水の流路を切り換えて、上向流固液分離装置１をバイパスして、ＵＡＳＢ槽２に直接通水させた。ガス発生量は増加し続け、実験開始後２００日目まで５〜６．５Ｌ／ｄで安定していた。

一方、対照系列では、実験開始後２７日目でガス発生量５Ｌ／ｄ、実験開始後２９日目でガス発生量２Ｌ／ｄ、実験開始後３０日目でガス発生量１．９Ｌ／ｄとなり、ガス発生量が急激に低下したが、有機性排水の流路を切り換えることなく、そのままＵＡＳＢ槽２に直接通水させ続けた。その結果、ＵＡＳＢ槽２からのガス発生量は低下し続け、実験開始後５５日目ではガス発生量０ Ｌ／ｄとなり、実験開始後６３日までガス発生量０ Ｌ／ｄが連続したため、実験を中止した。ＵＡＳＢ槽２内の汚泥を採取するとシルト土が大半を占めていたことがわかった。

また、実験系列において、ＵＡＳＢ槽２に供給する有機性排水の強熱減量（ＶＳ）／懸濁物質（ＳＳ）も測定した。図３３に、ガス発生量及び強熱減量（ＶＳ）／懸濁物質（ＳＳ）の変動を合わせて示す。ＵＡＳＢ槽２からのガス発生量が低下した時点での流路切り換えのタイミングは、強熱減量（ＶＳ）／懸濁物質（ＳＳ）が０．５以下になった時点での流路切り替えのタイミングとよく一致していることがわかる。実験開始後８９日目のＵＡＳＢ槽２からのガス発生量に基づく流路切り替えは、通常ガス発生量の１／２を超えた３．８Ｌ／ｄを検出した実験開始後８０日目で行うべきであったことがわかる。

以上、嫌気性処理からのガス発生量が、通常ガス量の１／２以下になる期間が２日以上連続した時点あるいは嫌気性処理に供される低濃度有機性排水の強熱減量（ＶＳ）／懸濁物質（ＳＳ）の値が０．５以下になった時点で、有機性排水を直接嫌気性処理する流路から、有機性排水を固液分離してから嫌気性処理する流路に切り換え、嫌気性処理からのガス発生量が、通常ガス発生量の１／２を超える期間が２日以上連続した時点あるいは嫌気性処理に供される低濃度有機性排水の強熱減量（ＶＳ）／懸濁物質（ＳＳ）の値が０．５をこえるようになった時点で、有機性排水を固液分離してから嫌気性処理する流路から有機性排水を直接嫌気性処理する流路に切り換えることで、ガス発生量が極端に低下することなく、安定したガス発生量が得られ、安定した嫌気性処理を行うことができることが確認できた。

１：上向流固液分離槽
１１：槽本体
１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ：有機性排水導入管
１３：越流水排水口
１４：排泥管
１５：撹拌機
１６：掻き寄せ機
１７：ドラフトチューブ
１８：散気管
ｈ１：上向流分級部
ｈ２：下部沈降部
ａ１：小径部
ａ２：拡径部
ａ３：大径部
２：ＵＡＳＢ槽（メタン発酵処理装置）
３２：汚泥床
３３：気固液分離部（ＧＳＳ）
３４：越流堰
３５：覆蓋
３６：屋根材
３７：発生ガス排出管
３８：嫌気性処理水排出管
３９：排泥管
５０：ＵＡＳＢ槽本体
５１：スカム捕集枠
３：好気性生物処理装置
２１ｂ：好気槽
２２：曝気ライン
４１：無酸素槽（脱窒槽）
４２：水中撹拌機
４３：蓋部
４４：仕切板
４５：ポンプ
４：酸発酵槽
５：沈殿池
６：脱ガス装置
９：脱水装置
１０：バイオガス処理装置
１６：濃縮装置
５８：気液接触槽
６０：最初沈殿池
７０：溶存メタン回収槽
７１：ガス吹込ライン
７２：配管
８０：溶存メタン回収槽
８１：仕切板
８２：配管
１０３：第1槽（散水ろ床槽又は浸水ろ床槽）
１０４：第２槽（散水ろ床槽又は浸水ろ床槽）
１０５：切換手段
１１２ａ、１１２ｂ：原水供給路
１３１：第１の担体層
１４１：第２の担体層

Claims (8)

1. ＣＯＤ_Ｃｒ値が１，０００ｍｇ／Ｌ以下の低濃度有機性排水を嫌気性処理し、嫌気性処理水を好気性生物処理する方法において、嫌気性処理に供される低濃度有機性排水の強熱減量（ＶＳ）／懸濁物質（ＳＳ）の値が０．５以下になった場合に、嫌気性処理の前段で当該低濃度有機性排水を固液分離することを特徴とする有機性排水の処理方法。
2. ＣＯＤ_Ｃｒ値が１，０００ｍｇ／Ｌ以下の低濃度有機性排水を嫌気性処理し、嫌気性処理水を好気性生物処理する方法において、嫌気性処理でのガス発生量が、通常ガス発生量の１／２以下となる期間が２日以上連続した場合に、嫌気性処理の前段で当該低濃度有機性排水を固液分離することを特徴とする有機性排水の処理方法。
3. 前記固液分離は、上向流固液分離装置を用いて行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の有機性排水の処理方法。
4. 前記上向流固液分離装置は、掻き寄せ機を有する漏斗状底部を含む沈降部と、当該沈降部の上方に位置づけられている有機性排水導入管、及び当該有機性排水導入管の上方に設けられている緩速撹拌手段又はドラフトチューブを有する上向流分級部と、を有し、粒径の大きな土砂は当該沈降部に沈降し、粒径の小さな無機粒子と有機性固形物は当該上向流分級部で分級され、前記嫌気性処理に送られる低濃度有機性排水から土砂及び無機粒子が除去される、請求項３に記載の有機性排水の処理方法。
5. 有機性排水をメタン発酵処理するＵＡＳＢ槽、及びメタン発酵処理後の処理水を好気性生物処理する好気性生物処理槽を具備する有機性排水の処理装置であって、
   当該ＵＡＳＢ槽の前段に、固液分離装置と、切り換え弁と、切り換え流路とを設け、
   有機性排水のＶＳ／ＳＳの値が０．５以下になった場合に、切り換え弁で流路を切り換えて固液分離装置を経由してＵＡＳＢ槽に有機性排水を導入する、有機性排水の処理装置。
6. 有機性排水をメタン発酵処理するＵＡＳＢ槽、及びメタン発酵処理後の処理水を好気性生物処理する好気性生物処理槽を具備する有機性排水の処理装置であって、
   当該ＵＡＳＢ槽の前段に、固液分離装置と、切り換え弁と、切り換え流路とを設け、
   嫌気性処理でのガス発生量が通常ガス発生量の１／２以下となる期間が２日以上連続した場合に、切り換え弁で流路を切り換えて固液分離装置を経由してＵＡＳＢ槽に有機性排水を導入する、有機性排水の処理装置。
7. 前記固液分離装置は、上向流固液分離装置である、請求項５又は６に記載の処理装置。
8. 前記上向流固液分離装置は、掻き寄せ機を有する漏斗状底部を含む沈降部と、当該沈降部の上方に位置づけられている有機性排水導入管、及び当該有機性排水導入管の上方に設けられている緩速撹拌手段又はドラフトチューブを有する上向流分級部と、を有する、請求項７に記載の処理装置。