JP5873744B2

JP5873744B2 - 有機性排水及び有機性廃棄物の処理方法、並びに処理装置

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Publication number: JP5873744B2
Application number: JP2012059141A
Authority: JP
Inventors: 米山　豊; 豊米山
Original assignee: Swing Corp
Current assignee: Swing Corp
Priority date: 2012-03-15
Filing date: 2012-03-15
Publication date: 2016-03-01
Anticipated expiration: 2032-03-15
Also published as: JP2013192965A

Description

本発明は、下水などの有機性排水や、食品廃棄物、畜産廃棄物等の有機性廃棄物の処理方法に関し、特に下水汚泥や食品廃棄物、畜産廃棄物等をメタン発酵処理した際に発生するバイオガスの利用方法に特徴を有する、有機性排水及び有機性廃棄物の処理方法に関する。

メタン発酵処理は、酸素のない嫌気性環境下で生育する嫌気性微生物の代謝反応を利用して、有機物をメタンガスや炭酸ガスなどのバイオガスに分解する生物処理方法である。

メタン発酵処理は、好気性生物処理と比べて、汚泥発生量が少なく、ブロワ−（曝気）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というメリットがあるほか、発生したバイオガスを燃料源として有効利用できるなどのメリットがある。そのため、近年、下水処理、し尿処理、産業排水処理等の分野などで普及している。

また、このようなメタン発酵処理と活性汚泥法などの好気性生物処理とを組み合して行う有機性排水の処理方法が提案されている。
例えば特許文献１には、工場等から排出される排水を、嫌気性微生物を利用した嫌気性処理工程において排水中の有機物をメタンガスに分解することで燃料としての再利用を図った後、好気性微生物を利用した好気性生物処理工程においてリンや窒素などの無機物を除去し、環境への悪影響を与える化学物質を除去した上で放流する方法が開示されている。

特許文献２には、被処理水をメタン発酵処理し、処理後の消化液を活性汚泥法による好気性生物処理する有機性排水処理方法であって、前記被処理水の有機物濃度が、設定濃度以上であればメタン発酵処理を行い、前記設定濃度に達しない場合は前記消化液と共に好気性生物処理することを特徴とする有機性排水処理方法が開示されている。

特許文献３には、排水に対して酸生成工程とメタン発酵工程と好気性生物処理工程とを順次行う排水の処理方法において、前記酸生成工程に供給される排水を、前記メタン発酵工程が終了し前記好気性生物処理工程に送出される処理水と熱交換させることにより予熱することを特徴とする排水の処理方法が開示されている。

特開２００３−７１４８６号公報特開２００４−２５０５１号公報特開２００８−１７３６１４号公報

メタン発酵処理は、前述のように好気性生物処理と比較して、曝気が不要なため運転動力費用が安価であるばかりか、生成したバイオガスを各種発電設備の燃料として利用できるなどのメリットがある。
しかし、下水を固液分離して得られる分離汚泥や、該固液分離して得られる固液分離水を生物学的窒素処理した後に得られる余剰汚泥等の下水汚泥をメタン発酵処理しても、発生したバイオガスから得られるエネルギーは、設備投資額を導入メリット（ランニングゴストとの差）で回収するのに長時間かかり採算に合わないため、かえって発生したバイオガスを如何に処理するかが問題になることもあった。

他方、下水などの有機性排水中には、ＮＨ₄-Ｎ（アンモニア態窒素）などの形態で窒素成分が含まれており、そのままでは環境中に排出することはできないため、これらを除去する処理が行われている。具体的には、このような有機性排水を、硝化菌及び脱窒菌を有する活性汚泥を使用して生物学的窒素処理することが行われている。しかし、溶解性ＢＯＤ／ＮＨ₄−Ｎ比（溶解性ＢＯＤとは、１．０μｍのろ紙によってろ過されたろ液のＢＯＤ値である。）が１．０〜２．５の範囲で、脱窒素に必要な３．０に比べるとそれ程高くない下水などの有機性排水を生物学的窒素処理する場合、脱窒反応の水素供与源ともなる有機物の濃度が高くないために、脱窒反応が十分に進まない場合があった。

そこで本発明は、メタン発酵処理した際に発生するバイオガスを、生物学的窒素処理の脱窒反応の水素供与源として利用することができる、新たな有機性排水及び有機性廃棄物の処理方法を提供せんとするものである。

本発明は、例えば図１に示すように、有機性排水を固液分離して得られた固液分離汚泥、或いは、有機性排水を固液分離して得られた固液分離水を生物学的窒素処理して得られた余剰汚泥、或いは、有機性廃棄物、或いは、これらのうちの２種類以上を組合わせてなる混合物をメタン発酵処理する工程を備えた有機性排水及び有機性廃棄物の処理方法において、前記メタン発酵処理で得られたバイオガスを脱硫後、水性媒体と気液接触槽で気液接触させ、該水性媒体中に前記バイオガス中のメタンガスを溶解させ、このメタンが溶解した水性媒体を、水素供与源として、有機性排水を固液分離して得られた固液分離水を生物学的窒素処理する工程内の脱窒工程に供給することを特徴とする、有機性排水及び有機性廃棄物の処理方法を提案する。

本発明はまた、図２に示すように、被処理水としての有機性排水を固液分離し、得られた固液分離水を生物学的窒素処理する工程を備えた有機性排水の処理方法において、有機性排水を固液分離して得られた固液分離汚泥、或いは、有機性排水を固液分離して得られた固液分離水を生物学的窒素処理して得られた余剰汚泥、或いは、有機性廃棄物、或いは、これらのうちの２種類以上を組合わせてなる混合物をメタン発酵処理して得られたバイオガスを脱硫後、前記生物学的窒素処理で得られた生物学的窒素処理水と気液接触槽で気液接触させ、該生物学的窒素処理水中に前記バイオガス中のメタンガスを溶解させ、このメタンが溶解した生物学的窒素処理水を、水素供与源として、前記生物学的窒素処理する工程内の脱窒工程に供給することを特徴とする、有機性排水の処理方法を提案する。

本発明が提案する方法によれば、メタン発酵処理した際に発生するバイオガスを、水性媒体（例えば生物学的窒素処理で得られた生物学的窒素処理水）と気液接触させて、バイオガス中のメタンガスを当該水性媒体中に溶解させ、これを生物学的窒素処理する工程内の脱窒工程に供給することにより、生物学的窒素処理の脱窒反応での水素供与源として利用することができる。よって、下水などのように溶解性ＢＯＤ／ＮＨ₄−Ｎ比がそれ程高くない有機性排水の固液分離水を生物学的窒素処理する場合であっても、脱窒反応を十分促進させることができ、しかもメタン発酵処理した際に発生するバイオガスを有効利用することもできる。
さらに、水性媒体とバイオガスを気液接触させることで、メタンガス以外に二酸化炭素をより多く溶存させることができるため、バイオガス中のメタンガス濃度を高めることができ、バイオガスの有効利用に貢献できる。

本発明が提案する、有機性排水及び有機性廃棄物の処理方法の一例を示した工程図である。なお、図中の点線は、そのような場合もあるという意味である。本発明が提案する、有機性排水の処理方法の一例を示した工程図である。生物学的窒素処理装置の構成例と、その場合の気液接触処理水の供給方法の一例を示した図である。図３とは異なる生物学的窒素処理装置の構成例と、その場合の気液接触処理水の供給方法の一例を示した図である。図４とも異なる生物学的窒素処理装置の構成例と、その場合の気液接触処理水の供給方法の一例を示した図である。（Ａ）（Ｂ）ともに気液接触装置の一例を示した図である。比較例で行った有機性排水の処理方法を示した工程図である。水温と、メタンの水に対する溶解度との関係を示したグラフである。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態の例について説明する。本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。

＜本有機性排水処理方法＞
図２は、本実施形態の一例に係る有機性排水の処理方法（「本有機性排水処理方法」と称する）の工程の一例を示した図である。
本有機性排水処理方法は、有機性排水１を固液分離して得られた固液分離水２を生物学的窒素処理する「生物学的窒素処理工程」と、有機性排水１を固液分離して得られた固液分離汚泥３、或いは、有機性排水１を固液分離して得られた固液分離水２を生物学的窒素処理して得られた余剰汚泥６、或いは、有機性廃棄物１８、或いは、これらのうちの２種類以上を組合わせてなる混合物をメタン発酵処理する「メタン発酵処理工程」と、メタン発酵処理工程で発生したバイオガス１０を生物学的窒素処理水１４に気液接触させる「気液接触工程」と、を備えると共に、該気液接触工程で得られたメタンが溶解した気液接触処理水１５を前記生物学的窒素処理工程内の脱窒工程に供給することを特徴とする方法である。

（処理装置）
本有機性排水処理方法は、例えば、メタン発酵処理槽５５と、前記メタン発酵処理槽５５から供給されるバイオガス１０を気液接触槽５８に供給する配管６０と、前記メタン発酵処理槽５５から供給されるバイオガス１０を生物学的窒素処理水１４と気液接触させる気液接触槽５８と、気液接触槽５８から得られるメタンが溶解した気液接触処理水１５を生物学的窒素処理装置５１の脱窒槽５１ａに供給する配管６１と、有機性排水１を固液分離して得られた固液分離水２を生物学的窒素処理する生物学的窒素処理装置であって、硝化槽（好気槽）５１ｂ及び脱窒槽５１ａを備えた生物学的窒素処理装置５１と、を備えた処理装置により実施することができる。

（有機性排水）
有機性排水１は、固液分離装置５０にて固液分離して固液分離水２と固液分離汚泥３とに分離し、固液分離水２は生物学的窒素処理装置５１に供給する一方、固液分離汚泥３は濃縮設備５３に供給して濃縮汚泥８としてメタン発酵処理槽５５に供給する。

被処理水としての有機性排水１としては、例えば下水や生活排水などを挙げることができる。
また、メタン発酵処理工程で得られるメタン発酵処理水９、若しくは、図２に示すように、メタン発酵処理水９を脱水機５６で脱水処理して得られる脱水ろ液１３を被処理水としてもよい。また、これらメタン発酵処理水９若しくは脱水ろ液１３を下水などの有機性排水１に加えて被処理水としてもよい。
メタン発酵処理では、易分解性の有機物が絶対嫌気性菌（偏性嫌気性菌）によりメタンガスに変換されるため、メタン発酵処理水９に含まれる有機物は少なくなる。そのため、メタン発酵処理水９を被処理水として通常のように生物学的窒素処理を行うと、脱窒槽において脱窒反応用の水素供与源が欠乏してしまう。そのため、メタン発酵処理水９や脱水ろ液１３を本有機性排水処理方法の被処理水とすれば、本発明の効果をより一層享受することができる。

（メタン発酵処理工程）
メタン発酵処理工程では、有機性排水１を固液分離して得られた固液分離汚泥３（濃縮設備５３で濃縮された濃縮汚泥８を含む）などをメタン発酵処理槽５５を使用してメタン発酵処理する。
この際、メタン発酵処理の被処理物としては、有機性排水１を固液分離して得られた固液分離汚泥３（濃縮設備５３で濃縮された濃縮汚泥８を含む）、或いは、有機性排水１を固液分離して得られた固液分離水２を生物学的窒素処理して得られた余剰汚泥６（余剰汚泥６を濃縮設備５４で濃縮して得られる濃縮汚泥１７を含む）、或いは、有機性廃棄物１８のいずれかを被処理物とすることもできるし、また、これらのうちの２種類以上を組合わせてなる混合物を被処理物とすることもできる。
有機性廃棄物１８としては、例えば生ごみ、食品廃棄物、畜産廃棄物等を挙げることができる。

メタン発酵処理の方法としては、例えばガス混合や機械式撹拌等の完全混合方式のメタン発酵処理方法などを適宜採用可能である。メタン発酵の温度は３５℃前後の至適とした中温メタン発酵、５５℃前後を至適とした高温メタン発酵のいずれも適用することができる。

メタン発酵処理により、バイオガス１０と、メタン発酵処理水９とが発生する。
バイオガス１０中には、メタン（６０〜８０％v/v）及び二酸化炭素（２０〜４０％ｖ/ｖ）のほかに、硫化水素（２００〜２０００ｐｐｍ）が含まれるため、バイオガス１０は、脱硫塔５７で脱硫した後、脱硫後バイオガス１１として気液接触槽５８に供給するのが好ましい。ただし、脱硫しないで気液接触槽５８にバイオガスを供給し、気液接触後に脱硫してもよい。

他方、メタン発酵処理水９は、脱水機５６で脱水処理して脱水ケーキ１２と脱水ろ液１３を得、これら脱水ケーキ１２は場外に排出するか、或いは、処理場内で乾燥焼却することもできる。
脱水ろ液１３は、前述のように固液分離装置５０の前に返送して下水などの有機性排水１と混合するのが好ましい。

（気液接触工程）
メタン発酵処理工程で発生したバイオガス１０は、必要に応じて脱硫塔５７で脱硫して脱硫後バイオガス１１とし、気液接触槽５８に供給する。気液接触槽５８では、脱硫後バイオガス１１を生物学的窒素処理水１４などの水性媒体と気液接触させて、脱硫後バイオガス１１中のメタンガス等を生物学的窒素処理水１４に溶解させ、溶存メタンを含んだ水性媒体を得るのが好ましい。

但し、気液接触工程で気液接触させる水性媒体としては、水であればよい。例えば生物学的窒素処理水１４のほかにも、有機性排水１を固液分離して得られる固液分離水２を使用することもできる。但し、固液分離水２には有機物が多く含まれるため、気液接触槽５８で発泡を生じることがあるため、消泡剤を添加して気液接触槽５８に供給するのが好ましい。
また、系外から水を引き、これを気液接触工程で気液接触させる水性媒体として使用すること可能である。
さらには、後述する生物学的窒素処理装置５１Ａの循環ライン６２の途中に気液接触槽５８を配設し、好気槽５１ｂから排出される硝化液にバイオガスを接触させて脱窒槽５１ａに供給することも可能である。

気液接触槽５８としては、図６（Ａ）に示すような槽タイプのものでも、図６（Ｂ）に示す塔タイプのものでもどちらも使用可能である。いずれにしても、気液接触効率の高いものが好ましいため、液面高さは４ｍ〜１０ｍであるのが好ましい。気液接触塔には、プラスチックろ材、繊維ろ材及び磁性ろ材などの充填材を充填するのが好ましい。
気液接触槽５８への脱硫後バイオガス１１の供給方法は、脱硫塔５７と気液接触槽５８とを密閉された配管６０で結び、気液接触槽５８内では散気板、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１１の気泡径をできる限り細かくするのが好ましい。

このような気液接触槽５８で、生物学的窒素処理水１４と脱硫後バイオガス１１を気液接触させると、脱硫後バイオガス１１中のメタンガス及び二酸化炭素ガスの一部が生物学的窒素処理水１４（水性媒体）に溶解する。
この際、気液接触させる生物学的窒素処理水１４（水性媒体）の水温を調整することで、気液接触後のメタン溶解量を調整することができる。すなわち、図８に示されるように、水温が低くなるとメタンの水に対する溶解度は高くなり、水温が下がるとメタン溶解量は増え、水温が上がるとメタン溶解量は減るため、気液接触させる生物学的窒素処理水１４（水性媒体）の水温を調整することで、気液接触後のメタン溶解量を調整することができる。
また、生物学的窒素処理水１４（水性媒体）の溶解性ＢＯＤ／ＮＨ₄−Ｎ比が高い場合は、気液接触槽５８内の水温を上げ、生物学的窒素処理水１４（水性媒体）の溶解性ＢＯＤ／ＮＨ₄−Ｎ比が低い場合、例えばＢＯＤ／ＮＨ₄−Ｎ比が３未満である場合は、気液接触槽５８の水温を下げてメタン溶解量を増やすようにするのが好ましい。
よって、気液接触槽５８は液温制御手段を備えているか、生物学的窒素処理水１４（水性媒体）の供給管の途中に液温制御手段を配設するのが好ましい。

このようにしてメタンが溶解した水性媒体、すなわち溶存メタンを含む気液接触処理水１５を、配管６１を通じて生物学的窒素処理装置５１の脱窒槽５１ａに供給し、他方、気液接触後に回収されるガス１６はガスホルダー５９で貯留した後に有効利用すればよい。

（生物学的窒素処理工程）
生物学的窒素処理工程では、前述のように有機性排水１を固液分離装置５０にて固液分離して得られる固液分離水２を生物学的窒素処理装置５１を使用して生物学的窒素処理する。
生物学的窒素処理とは、硝化菌、脱窒菌の働きにより、水中のＮＨ₄−ＮをＮＯ₂−Ｎ、ＮＯ₃−Ｎに変換し、その後、脱窒菌の働きにより、ＮＯ₂−Ｎ、ＮＯ₃−Ｎを窒素（ガス）に変換させて大気中に放散させる処理である。

生物学的窒素処理工程では、硝化菌、脱窒菌及びその他の菌を有する活性汚泥を使用して有機性排水を処理するのが好ましい。

生物学的窒素処理装置５１は、硝化槽（好気槽）５１ｂと脱窒槽５１ａを備えており、硝化槽（好気槽）５１ｂでは、硝化菌、脱窒菌の働きにより、水中のＮＨ₄−ＮをＮＯ₂−Ｎ、ＮＯ₃−Ｎに変換し、脱窒槽５１ａでは、脱窒菌の働きにより、ＮＯ₂−Ｎ、ＮＯ₃−Ｎを窒素（ガス）に変換させる。その他、生物学的窒素処理と共に、ＢＯＤを酸化分解する微生物による生物反応が同時に進行しているが、硝化反応を進めるためには、硝化菌量を確保するためＳＲＴ（汚泥滞留時間）を長くする必要がある。

本有機性排水処理方法では、この脱窒槽５１ａに、溶存メタンを含む気液接触処理水１５を水素供与源として供給し、脱窒槽５１ａにおける脱窒反応を促進させる点が特徴の一つである。
特に生物学的窒素処理工程における被処理水、すなわち固液分離水２の溶解性ＢＯＤ／ＮＨ₄−Ｎ比が３．０以下の場合、脱窒槽５１ａの脱窒反応で水素供与体が不足する可能性が高いため、溶存メタンを含んだ気液接触処理水１５を脱窒槽５１ａに供給することは効果的である。さらに、固液分離水２の溶解性ＢＯＤ／ＮＨ₄−Ｎ比がより一層低い場合、例えば溶解性ＢＯＤ／ＮＨ₄比が３未満の場合は、気液接触処理水１５の供給量を多くするのが好ましい。

生物学的窒素処理装置５１の構成に応じて、気液接触処理水１５を脱窒槽５１ａへ供給するのが好ましい。
例えば図３に示す構成の生物学的窒素処理装置５１Ａは、固液分離水２の流入側から、脱窒槽５１ａ→好気槽５１ｂの順に配設され、好気槽５１ｂから排出される処理液、すなわち硝化液の一部は循環ライン６２によって脱窒槽５１ａに循環するように構成されている。
このような構成の生物学的窒素処理装置５１では、上記脱窒槽５１ａに気液接触処理水１５を供給すればよい。

好気槽５１ｂから排出される硝化液を脱窒槽５１ａに循環すると共に、溶存メタンを含む気液接触処理水１５を脱窒槽５１ａに供給することで、脱窒槽５１ａでは、気液接触処理水１５中の溶存メタンの水素供与源を利用して、硝化液中の亜硝酸、硝酸を分子状窒素（窒素ガス）に変換する脱窒反応を促進させることができる。
なお、生物学的窒素処理装置５１Ａから排出される活性汚泥を含んだ混合処理液４の一部を、脱窒槽５１ａに返送する。

図４に示す構成の生物学的窒素処理装置５１Ｂは、固液分離水２の流入側から、脱窒槽５１ａ→好気槽５１ｂ→脱窒槽５１ａ→好気槽５１ｂの順に配設されてなる構成を備えている。
このような構成の生物学的窒素処理装置５１Ｂでは、図４に示すように、各脱窒槽５１ａにそれぞれ気液接触処理水１５を供給するのが好ましい。
この際、脱窒槽５１ａ及び好気槽５１ｂの槽の数は、処理水のＴ−Ｎ（全窒素）レベルにより適宜調整するのが好ましい。

このような構成の生物学的窒素処理装置５１Ｂでは、好気槽５１ｂから脱窒槽５１ａに硝化液が送られ、脱窒槽５１ａでは、気液接触処理水１５中の溶存メタンの水素供与源を利用して、硝化液中の亜硝酸、硝酸を分子状窒素（窒素ガス）に変換する脱窒反応を促進させることができる。
なお、この構成でも、好気槽５１ｂから排出される処理液、すなわち硝化液の一部を脱窒槽５１ａに循環するようにしてもよい。

図５に示す構成の生物学的窒素処理装置５１Ｃは、固液分離水２の流入側から、好気槽５１ｂ→脱窒槽５１ａ→好気槽５１ｂ→脱窒槽５１ａの順に配設されてなる構成を備えている。
このような構成の生物学的窒素処理装置５１Ｃでは、図５に示すように、各脱窒槽５１ａにそれぞれ気液接触処理水１５を供給するのが好ましい。
この際、脱窒槽５１ａ及び好気槽５１ｂの槽の数は、処理水のＴ−Ｎ（全窒素）レベルにより適宜調整するのが好ましい。

かかる構成の生物学的窒素処理装置５１Ｃでも、好気槽５１ｂから脱窒槽５１ａに硝化液が送られ、脱窒槽５１ａでは、気液接触処理水１５中の溶存メタンの水素供与源を利用して、硝化液中の亜硝酸、硝酸を分子状窒素（窒素ガス）に変換する脱窒反応を促進させることができる。
なお、生物学的窒素処理装置５１Ｃでも、好気槽５１ｂから排出される処理液、すなわち硝化液の一部を脱窒槽５１ａに循環するようにしてもよい。

生物学的窒素処理装置５１から排出される活性汚泥を含んだ混合処理液４は、固液分離装置５２で余剰汚泥６と生物学的窒素処理水１４とに分離される。
固液分離装置５２としては、例えば沈殿池、遠心分離機、膜分離等の固液分離装置を挙げることができる。
分離された余剰汚泥６の一部は、返送汚泥７として生物学的窒素処理装置５１に返送し、残りの余剰汚泥６は、濃縮設備５４で濃縮して濃縮汚泥１７とし、脱水後脱水ケーキとして系外に排出してもよいし、図２に示すように、濃縮汚泥８と一緒にメタン発酵処理するようにしてもよい。
他方、生物学的窒素処理水１４の一部は、前述のように気液接触槽５８に供給し、残りの生物学的窒素処理水１４は、本有機性排水処理方法の処理水５として系外に排出すればよい。

以下に、本発明の実施例及び比較例について説明する。但し、本発明が下記実施例に限定されるものではない。

（実施例１−４及び比較例１−４）
実施例１は、図２に示したフローにおいて、図３に示した生物学的窒素処理装置５１Ａを使用して処理し、処理水５のＴ−Ｎ（ｍｇ／Ｌ）を測定し、Ｔ−Ｎ（全窒素）除去率を算出した。
実施例２は、図２に示したフローにおいて、図５に示した生物学的窒素処理装置５１Ｃを使用して処理し、処理水５のＴ−Ｎ（ｍｇ／Ｌ）を測定し、Ｔ−Ｎ（全窒素）除去率を算出した。

実施例３は、図２に示したフローにおいて、図３に示した生物学的窒素処理装置５１Ａを使用して処理し、処理水５のＴ−Ｎ（ｍｇ／Ｌ）を測定し、Ｔ−Ｎ（全窒素）除去率を算出した。
実施例４は、図２に示したフローにおいて、図５に示した生物学的窒素処理装置５１Ｃを使用して処理し、処理水５のＴ−Ｎ（ｍｇ／Ｌ）を測定し、Ｔ−Ｎ（全窒素）除去率を算出した。
いずれの実施例においても、気液接触槽５８内の水温は２０℃であった。

比較例１は、図７に示したフロー、すなわち生物学的窒素処理装置５１に気液接触処理水１５を供給しないフローで処理した以外は、実施例１と同様に処理した。
比較例２は、図７に示したフローで処理した以外は、実施例２と同様に処理した。
比較例３は、図７に示したフローで処理した以外は、実施例３と同様に処理した。
比較例４は、図７に示したフローで処理した以外は、実施例４と同様に処理した。

実施例１、２及び比較例１、２では、有機性排水（下水）１と、メタン発酵処理水９の脱水ろ液１３との混合液を固液分離して得られる固液分離水２を被処理水とし、この固液分離水２の性状を表１に示した。また、これらの実施例及び比較例では、有機性排水（下水）１を固液分離して得られた固液分離汚泥３を濃縮して得られた濃縮汚泥８と、有機性排水（下水）１を固液分離して得られた固液分離水２を生物学的窒素処理して得られた余剰汚泥６を濃縮して得られる濃縮汚泥１７との混合物をメタン発酵処理の被処理物とした。

他方、実施例３、４及び比較例３，４では、有機性排水（下水）１を固液分離して得られる固液分離水２を被処理水とし、この固液分離水２の性状を表１に示した。また、これらの実施例及び比較例では、有機性排水（下水）１を固液分離して得られた固液分離汚泥３を濃縮して得られた濃縮汚泥８と、有機性排水（下水）１を固液分離して得られた固液分離水２を生物学的窒素処理して得られた余剰汚泥６を濃縮して得られる濃縮汚泥１７と、有機性廃棄物１８としての生ゴミとの混合物をメタン発酵処理の被処理物とした。

実施例１、３（比較例１，３）では、図３に示した生物学的窒素処理装置５１Ａを使用して処理した。この生物学的窒素処理装置５１Ａは、有効容量２５Ｌ（脱窒槽容量１０Ｌ、好気槽容量１５Ｌ）、固液分離装置（沈殿池）１０Ｌであった。
流入原水量は５０Ｌ／ｄ、好気槽５１ｂから脱窒槽５１ａへの循環量は７５Ｌ／ｄ、好気槽５１ｂ及び脱窒槽５１ａのＭＬＳＳ濃度は２０００〜４０００ｍｇ／Ｌの範囲になるように運転した。水温は１５〜２０℃で行った。
実施例１、３では、気液接触処理水１５を脱窒槽５１ａへ１０〜２０Ｌ／ｄの範囲で供給した。

実施例２、４（比較例２，４）では、図５に示した生物学的窒素処理装置５１Ｃを使用して処理した。この生物学的窒素処理装置５１Ｃは、有効容量２５Ｌ（好気槽容量５Ｌ×３槽、脱窒槽容量５Ｌ×２槽）、固液分離装置（沈殿池）１０Ｌであった。
流入原水量は、第１槽目の好気槽５１ｂへ２０Ｌ／ｄ、第２槽目の脱窒槽５１ａへ１５Ｌ／ｄ、第４槽目の脱窒槽５１ａへ１５Ｌ／ｄそれぞれ供給した。また、脱窒槽５１ａのＭＬＳＳ濃度は２０００〜４０００ｍｇ／Ｌの範囲になるように運転した。水温は１５〜２０℃で行った。
実施例２、４では、気液接触処理水１５を第２槽目の脱窒槽５１ａ及び第４槽目の脱窒槽５１ａへ５〜１０Ｌ／ｄの範囲で供給した。

有機性排水（下水）１と脱水ろ液１３との混合液を固液分離して得られる固液分離水２を被処理水とした実施例１、２（比較例１、２）の結果についてみると、図３に示した生物学的窒素処理装置５１Ａを使用して処理した比較例１ではＴ−Ｎ除去率が６０％であったのに対し、実施例１ではＴ−Ｎ除去率が６５％であった。
他方、図５に示した生物学的窒素処理装置５１Ｃを使用して処理した比較例２ではＴ−Ｎ除去率が７０％であったのに対し、実施例２ではＴ−Ｎ除去率が７５％であった。
いずれの場合も、溶存メタンガスを含む気液接触処理水１５を、生物学的窒素処理装置５１に供給することで、Ｔ−Ｎ除去率が５％高まることが分かった。

濃縮汚泥８、濃縮汚泥１７及び生ゴミの混合物をメタン発酵処理水９の被処理物とした実施例３、４（比較例３，４）の結果についてみると、図３に示した生物学的窒素処理装置５１Ａを使用して処理した比較例３ではＴ−Ｎ除去率が５０％であったのに対し、実施例３ではＴ−Ｎ除去率が６８％であった。
他方、図５に示した生物学的窒素処理装置５１Ｃを使用して処理した比較例４ではＴ−Ｎ除去率が５５％であったのに対し、実施例４ではＴ−Ｎ除去率が７０％であった。
いずれの場合も、溶存メタンガスを含む気液接触処理水１５を、生物学的窒素処理装置５１に供給することで、Ｔ−Ｎ除去率が１５〜１８％高まることが分かった。

下水汚泥と生ごみを対象としてメタン発酵処理の脱水ろ液等の返流水を含んだ下水固液分離水の溶解性ＢＯＤ／ＮＨ₄−Ｎ比は２．０で、下水汚泥を対象としたメタン発酵処理の脱水ろ液等の返流水を含んだ下水固液分離水の溶解性ＢＯＤ／ＮＨ₄−Ｎ比２．３に比べて低く、脱窒用の水素供与源少なかったため脱窒用の水素供与源が少なかったため、実施例と比較例のＴ−Ｎ除去率に差が出たものと考えられる。

以上の結果より、溶存メタンガスを含む気液接触処理水１５を、生物学的窒素処理装置５１の脱窒槽に供給することにより窒素処理成績を改善できることが分かった。

１有機性排水
２固液分離水
３固液分離汚泥
４混合処理液
５処理水
６余剰汚泥
７返送汚泥
８濃縮汚泥
９メタン発酵処理水
１０バイオガス
１１脱硫後バイオガス
１２脱水ケーキ
１３脱水ろ液
１４生物学的窒素処理水（気液接触槽への供給水）
１５気液接触処理水
１６ガス（気液接触後）
１７濃縮汚泥
１８有機性廃棄物
５１生物学的窒素処理装置
５１Ａ生物学的窒素処理装置
５１Ｂ生物学的窒素処理装置
５１Ｃ生物学的窒素処理装置
５１ａ脱窒槽
５１ｂ硝化槽（好気槽）
５０固液分離装置
５３濃縮設備
５４濃縮設備
５５メタン発酵処理槽
５６脱水機
５７脱硫塔
５８気液接触槽
５９ガスホルダー
６０配管
６１配管
６２循環ライン

Claims

有機性排水を固液分離して得られた固液分離汚泥、或いは、有機性排水を固液分離して得られた固液分離水を生物学的窒素処理して得られた余剰汚泥、或いは、有機性廃棄物、或いは、これらのうちの２種類以上を組合わせてなる混合物をメタン発酵処理する工程を備えた有機性排水及び有機性廃棄物の処理方法において、
前記メタン発酵処理で得られたバイオガスを脱硫後、水性媒体と気液接触槽で気液接触させ、該水性媒体中に前記バイオガス中のメタンガスを溶解させ、このメタンが溶解した水性媒体を、水素供与源として、有機性排水を固液分離して得られた固液分離水を生物学的窒素処理する工程内の脱窒工程に供給することを特徴とする、有機性排水及び有機性廃棄物の処理方法。
被処理水としての有機性排水を固液分離し、得られた固液分離水を生物学的窒素処理する工程を備えた有機性排水の処理方法において、
有機性排水を固液分離して得られた固液分離汚泥、或いは、有機性排水を固液分離して得られた固液分離水を生物学的窒素処理して得られた余剰汚泥、或いは、有機性廃棄物、或いは、これらのうちの２種類以上を組合わせてなる混合物をメタン発酵処理して得られたバイオガスを脱硫後、前記生物学的窒素処理で得られた生物学的窒素処理水と気液接触槽で気液接触させ、該生物学的窒素処理水中に前記バイオガス中のメタンガスを溶解させ、このメタンが溶解した生物学的窒素処理水を、水素供与源として、前記生物学的窒素処理する工程内の脱窒工程に供給することを特徴とする、有機性排水の処理方法。
メタン発酵処理して得られたメタン発酵処理水若しくはその脱水ろ液を、生物学的窒素処理工程の被処理水とするか、又は、前記メタン発酵処理水若しくはその脱水ろ液を、有機性排水に加えて前記被処理水とすることを特徴とする請求項２に記載の有機性排水の処理方法。
有機性排水を固液分離して得られた固液分離汚泥、或いは、有機性排水を固液分離して得られた固液分離水を生物学的窒素処理して得られた余剰汚泥、或いは、有機性廃棄物、或いは、これらのうちの２種類以上を組合わせてなる混合物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から供給されるバイオガスを気液接触槽に供給する配管と、前記メタン発酵処理槽から供給されるバイオガスを脱硫後、水性媒体と気液接触させて当該水性媒体中にメタンを溶解させてメタン溶解水性媒体を得る気液接触槽と、気液接触槽から供給されるメタン溶解水性媒体を生物学的窒素処理装置の脱窒槽に供給する配管と、有機性排水を固液分離して得られた固液分離水を生物学的窒素処理する生物学的窒素処理装置であって、硝化槽及び脱窒槽を備えた生物学的窒素処理装置と、を備えた有機性排水の処理装置。