5969400 嫌気処理方法及び嫌気性処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5969400

(24)【登録日】2016年7月15日

(45)【発行日】2016年8月17日

(54)【発明の名称】嫌気処理方法及び嫌気性処理装置

(51)【国際特許分類】

   C02F 3/28 20060101AFI20160804BHJP

   C02F 3/00 20060101ALI20160804BHJP

   B01D 21/02 20060101ALI20160804BHJP

   B01D 21/01 20060101ALI20160804BHJP

   B01D 21/00 20060101ALI20160804BHJP

【ＦＩ】

   C02F3/28 B

   C02F3/28 A

   C02F3/00 D

   B01D21/02 R

   B01D21/02 S

   B01D21/01 B

   B01D21/00 D

【請求項の数】6

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2013-2822(P2013-2822)

(22)【出願日】2013年1月10日

(65)【公開番号】特開2014-133211(P2014-133211A)

(43)【公開日】2014年7月24日

【審査請求日】2015年4月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】591030651

【氏名又は名称】水ｉｎｇ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000707

【氏名又は名称】特許業務法人竹内・市澤国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】蒲池 一将

(72)【発明者】

【氏名】本間 康弘

(72)【発明者】

【氏名】塚本 祐司

【審査官】 松井 一泰

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−１４８７０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−３４１３９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２７９３８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−１５５４８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１６４８９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１６４８９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０２６５３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１２５２０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００４／０９６７２０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００９−２１４０４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０１１１７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２１６７８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２７２１３８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０２Ｆ ３／２８−３／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

炭素数が１である化合物を含有する有機性廃水の嫌気性処理方法において、
前記有機性廃水のメタン発酵を行い、発生したバイオガスを脱離するメタン発酵工程、該メタン発酵工程から排出されたメタン発酵処理水に、２価以上の価数を持つ金属陽イオンを添加し、該金属陽イオンが添加されたメタン発酵処理水を分離処理して汚泥と処理水とを分離回収する汚泥分離工程、該汚泥分離工程で分離回収した汚泥の一部又は全部を、前記メタン発酵工程に返送する汚泥返送工程を備えた、有機性廃水の嫌気性処理方法。

【請求項2】

被処理水である有機性廃水に、２価以上の価数を持つ金属陽イオンを添加してメタン発酵を行うことを特徴とする請求項１に記載の有機性廃水の嫌気性処理方法。

【請求項3】

汚泥分離工程は、ガス分離手段を備えた汚泥回収槽にて、金属陽イオンが添加されたメタン発酵処理水を分離処理することを特徴とする請求項１又は２に記載の有機性廃水の嫌気性処理方法。

【請求項4】

内部にガス分離手段を備えたメタン発酵槽と、汚泥回収槽の流入部又は前記メタン発酵槽と汚泥回収槽とを接続する配管の中間部に備えた、２価以上の価数を持つ金属陽イオンを添加する手段と、汚泥回収槽で回収された汚泥を前記メタン発酵工程に返送する汚泥返送管と、を備えた有機性廃水の嫌気性処理装置。

【請求項5】

前記メタン発酵槽は、邪魔板により形成される気液固分離手段を、発酵槽の内壁部に上下方向に多段に備えたものであることを特徴とする請求項４に記載の有機性廃水の嫌気性処理装置。

【請求項6】

前記汚泥回収槽は、邪魔板により形成される気液固分離手段を、回収槽の内壁部に上下方向に多段に備えたものであることを特徴とする請求項４又は５に記載の有機性廃水の嫌気性処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、化学工場などから排出される有機性廃水、詳しくは炭素数が１である化合物（「Ｃ１化合物」と称する）を含有する有機性廃水の嫌気性処理方法及び処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

有機性廃水の処理方法として、好気性生物処理、嫌気性生物処理が挙げられる。嫌気性生物処理の中でメタン発酵処理は、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、有機性廃水中の有機物をメタンガスや炭酸ガスなどに分解する生物処理方法である。

【0003】

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言ったメリットがあるほか、発生したメタンガスを有効利用できるなどのメリットがあるため、近年、有機性廃水の処理方法として特に注目されている。

【0004】

メタン発酵処理の種類としては、例えばＵＡＳＢ（Upflow Anaerobic Sludge Blanket（上向流嫌気性汚泥床）の略）法、固定床法、流動床法等のメタン発酵処理方式などが知られている。中でも、ＵＡＳＢ法は、メタン菌等の嫌気性菌をグラニュール状に造粒化することにより、リアクター内のメタン菌の濃度を高濃度に維持できるという特徴があり、その結果、廃水中の有機物の濃度が相当高い場合でも効率よく処理できるため、有機性廃水の処理方法として国内外で普及している。

【0005】

化学工場などから排出される有機性廃水には、メタノールやホルムアルデヒド、ギ酸などのＣ１化合物が含まれることがある。これらＣ１化合物を炭素源およびエネルギー源として利用する微生物は、Ｃ１化合物の代謝経路が特殊であるため“メチロトローフ”と呼ばれている。

【0006】

Ｃ１化合物を主成分とする有機性廃水の嫌気性廃水処理においては、Methanosarcinaなどのように自己造粒性を持たない粒状のメタン発酵菌が優占化することが知られている[非特許文献1]。

【0007】

よって、Ｃ１化合物を主成分とする有機性廃水を対象とする嫌気性廃水処理では、自己造粒性を持たない微生物である粒状のメタン発酵菌（Methanosarcinaなど）が優占化して、汚泥粒径が０．５ｍｍ以上のグラニュール汚泥を形成し維持することができないため、メタン発酵槽から微細な汚泥が流出し、汚泥量の維持が困難であるという課題を抱えていた。

【0008】

このような嫌気性菌をグラニュール状に造粒化する方法として、被処理水である有機性廃水に、Ｃａ^2＋、Ｍｇ^2＋、Ｃｏ^2＋、Ｆｅ^3＋、Ａｌ^3＋などの金属陽イオンを添加してメタン発酵する方法が提案されている（特許文献１）。

【0009】

また、グラニュール汚泥が崩壊しやすい炭素数４以下の有機物を主成分とする廃水の嫌気性処理方法として、グラニュール汚泥の崩壊を抑止するためにアルファ化した澱粉、凝集剤、硝酸または亜硝酸を添加する方法が提案されている（特許文献２）。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0010】

【非特許文献1】Nishio N.,Gaiger S.R.,Hamamoto K.and Nagai S.(1993),High Rate Methane Production in a ＵＡＳＢ Reactor Fed with Methanol and Acetate.J.ferment.Bioeng.,75(4),309-313

【特許文献】

【0011】

【特許文献1】特開平４−３４１３９８号公報

【特許文献2】特開２００８−２７９３８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

前述のように、グラニュール汚泥を造粒させるために、有機性廃水に、Ｃａ^2＋、Ｍｇ^2＋、Ｃｏ^2＋、Ｆｅ^3＋、Ａｌ^3＋などの金属陽イオンを添加してメタン発酵するようにしても、Ｃ１化合物を多く含有する有機性廃水に関しては、グラニュール汚泥を形成することはできない。
さらに、メタン発酵槽から流出した汚泥を沈降分離・回収する沈殿池において、メタン発酵槽で残存した有機分が流入するため、沈殿池内でメタンガスが発生し、汚泥を浮上・流出させるため、系内に必要な汚泥量を保持することが困難であった。

【0013】

そこで本発明は、Ｃ１化合物を含有する有機性廃水の嫌気性処理方法に関し、メタン発酵槽内の汚泥量を保持することができる、新たな有機性廃水の嫌気性処理方法を提案せんとするものである。

【課題を解決するための手段】

【0014】

本発明は、炭素数が１である化合物（「Ｃ１化合物」と称する）を含有する有機性廃水の嫌気性処理方法において、前記有機性廃水のメタン発酵を行い、発生したバイオガスを脱離するメタン発酵工程、該メタン発酵工程から排出されたメタン発酵処理水に、２価以上の価数を持つ金属陽イオンを添加し、該金属陽イオンが添加されたメタン発酵処理水を分離処理して汚泥と処理水とを分離回収する汚泥分離工程、該汚泥分離工程で分離回収した汚泥の一部又は全部を、前記メタン発酵工程に返送する汚泥返送工程を備えた、有機性廃水の嫌気性処理方法を提案する。

【発明の効果】

【0015】

本発明が提案する有機性廃水の嫌気性処理方法によれば、メタン発酵工程から排出されたメタン発酵処理水に、２価以上の価数を持つ金属陽イオンを添加することで、自己凝集性を持たないMethanosarcinaなどのメタン発酵菌により凝集フロックを形成させることができる。しかも、メタン発酵工程において、未分解の有機物が処理液中に存在しない状態までメタン発酵を行うことにより、次の汚泥分離工程では、バイオガスの発生によるガス撹拌を抑えることができるから、当該ガス撹拌によって前記の如く形成した凝集フロックを壊すことなく、メタン発酵菌を汚泥として分離回収することができ、これをメタン発酵工程に返送することで、メタン発酵槽内の汚泥量を保持することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】比較例１の有機性廃水の処理方法の工程を示した図である。

【図2】比較例２の有機性廃水の処理方法の工程を示した図である。

【図3】実施例１の有機性廃水の処理方法の工程を示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明を実施するための形態の一例について、図面を参照して説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

【0018】

＜本嫌気性処理方法＞
本発明の実施形態の一例に係る有機性廃水の嫌気性処理方法（「本嫌気性処理方法」と称する）は、Ｃ１化合物を含有する有機性廃水（原水）に必要に応じてアルカリ剤などを添加し撹拌混合して、被処理水としての有機性廃水の調整を行い（「調整工程」）、次に、このように調整した有機性廃水のメタン発酵を行うと共に、発生したバイオガスを脱離してメタン発酵処理水を得（「メタン発酵工程」）、次に、前記メタン発酵工程から排出されたメタン発酵処理水に、２価以上の価数を持つ金属陽イオンを添加して凝集フロックを形成させた後、該メタン発酵処理水を分離処理して汚泥と処理水とを分離回収し（「汚泥分離工程」）、前記汚泥分離工程で回収した汚泥の一部又は全部を前記メタン発酵工程に返送する（「汚泥返送工程」）ことを特徴とする有機性廃水の処理方法である。

【0019】

このような本嫌気性処理方法は、例えば、内部にガス分離手段を備えたメタン発酵槽と、２価以上の価数を持つ陽イオンを含む栄養塩を添加する手段を備えた汚泥回収槽と、汚泥回収槽で回収された汚泥を前記メタン発酵工程に返送する汚泥返送管と、を備えた有機性廃水の嫌気性処理装置を使用して実施することができる。

【0020】

＜原水＞
本処理方法の被処理水（原水）である有機性廃水は、メタノール、ホルムアルデヒド、ギ酸などのＣ１化合物を含有することが特徴である。

【0021】

Ｃ１化合物のＣＯＤＣｒ（二クロム酸カリウムによる酸素要求量）の含有量は、原水のＣＯＤＣｒの５０％以上、特に７０％以上、中でも特に８０％以上を占めるのが好ましい。Ｃ１化合物を多く含有する有機性廃水のメタン発酵処理では、自己造粒性を持たない微生物である粒状のメタン発酵菌（Methanosarcinaなど）が優占化するため、本発明の効果をより一層享受できるからである。

【0022】

＜調整工程＞
調整工程では、被処理水である有機性廃水に、必要に応じてアルカリ剤などのｐＨ調整剤や、金属陽イオン、メタン発酵に必要な栄養塩類、微量元素などを添加して撹拌混合して被処理水としての有機性廃水の調整を行う。

【0023】

メタン発酵菌の活性維持に適したｐＨ領域はｐＨ６．５〜７．８であるため、被処理水のｐＨを当該領域に調整するために、必要に応じて例えばアルカリ剤などのｐＨを添加するのが好ましい。
アルカリ剤としては、例えばＮａＯＨ、ＭｇＯＨ、ＫＯＨなどを挙げることができる。

【0024】

また、メタン発酵菌の活性を高めるために、被処理水に金属陽イオン、栄養塩類、微量元素などを添加して、被処理水を調整するのが好ましい。
金属陽イオンとしては、２価以上の価数を持つ陽イオンが好ましく、単原子イオン、錯イオンのいずれでもよく、単独でも複数種類を添加してもよい。具体的には、メタン発酵菌への阻害がなく、かつメタン発酵菌の活性促進作用のある微量元素或いはこれらの含まれる錯イオン、例えばＭｇ^2＋、Ａｌ^3＋、Ｃａ^2＋、Ｍｎ^2＋、Ｆｅ^2＋、Ｆｅ^3＋、Ｃｏ^2＋、Ｎｉ^2＋、Ｃｕ^2＋、Ｚｎ^2＋、およびこれらの錯イオンが好ましい。
栄養塩としては、メタン発酵に必要な栄養塩類として、例えば窒素やリンなどを挙げることができる。
微量元素としては、例えば鉄、コバルト、ニッケルなどを挙げることができる。

【0025】

本工程を実施する調整槽としては、有機性廃水を貯留することができ、撹拌手段を備えたものであれば任意の構成のものを使用することができる。
撹拌手段としては、例えばガス撹拌、ポンプ撹拌、機械撹拌などによる撹拌手段を挙げることができる。

【0026】

また、本調整工程は、調整槽を設けず、例えば配管内で上記薬剤を注入する方法（ライン注入）を採用することも可能である。

【0027】

＜メタン発酵工程＞
メタン発酵工程では、被処理水である有機性廃水のメタン発酵を行い、発生したバイオガスを脱離してメタン発酵処理水を得、汚泥を含んだメタン発酵処理水を次の汚泥分離工程に供給する。

【0028】

本メタン発酵工程は、例えば嫌気微生物を浮遊状態で保持する嫌気性消化法や、砂や粒状活性炭などの流動性担体表面に嫌気微生物を保持する嫌気性流動床法や、嫌気微生物を固定床充填材の表面に保持する嫌気性固定床法など、公知の方法を適宜採用可能である。

【0029】

メタン発酵工程の処理温度は、嫌気性処理菌の種類に適した温度に設定するのが好ましい。よって、中温メタン発酵処理菌の場合であれば、３０〜４０℃が至適温度となるように温度調整するのが好ましく、高温メタン発酵処理菌の場合であれば、５０〜６０℃が至適温度となるように温度調整するのが好ましい。

【0030】

本工程を実施するメタン発酵槽としては、内部にガス分離手段を備えたメタン発酵槽であれば、酸発酵とメタン発酵とを一つの反応槽で行う一相式でも、両反応を別々の反応槽で行う二相式でもよい。

【0031】

メタン発酵槽の好ましい一例としては、例えばＵＡＳＢ型の発酵槽や、邪魔板などによる迂流槽のようにプラグフロー方式の発酵槽（Plug Flow Reactor)を備えたものを例示することができる。

【0032】

より具体的には、例えば図３に示すように、上向流のプラグフロー方式の発酵槽であって、邪魔板により形成される気液固分離手段を、槽の内壁部に備えた構成のものを例示することができる。
この際、邪魔板により形成される気液固分離手段は、槽の内壁部に１つ設けられていてもよいし、また、上下方向に２段以上設けられていてもよいし、特に好ましくは３段以上設けられているのが好ましい。また、気液固分離手段を、槽の内壁部に２段以上設ける場合には、図に示すように、対向する位置に交互に設けるのが好ましい。

【0033】

気液固分離手段は、槽の内壁との角度が３５度以下であり、かつ各専有面積が装置断面積の１／２以上である邪魔板により形成するのが好ましい。

【0034】

このようなメタン発酵槽であれば、被処理水をメタン発酵槽の下部から流入させると、槽内の下部に沈殿しているメタン発酵菌の層に拡散して、被処理水に含まれた有機物がメタン発酵菌によってメタンガスと二酸化炭素ガスに分解される。そして、これらのバイオガスとメタン発酵菌は、処理水とともに浮上し、気液固分離手段によってバイオガスが分離回収され、メタン発酵菌を含んだメタン発酵処理水は、メタン発酵槽の上部から回収され、次の汚泥分離工程に供給される。

【0035】

なお、回収したバイオガスは、必要に応じて脱硫などのガス精製を行った後、ボイラーなどのエネルギー源として利用することができる。

【0036】

＜汚泥分離工程＞
汚泥分離工程では、該メタン発酵工程から排出されたメタン発酵処理水に、２価以上の価数を持つ金属陽イオンを添加して、自己凝集性を持たないMethanosarcinaなどのメタン発酵菌に凝集フロックを形成させた上で、汚泥と処理水を分離回収する。

【0037】

メタン発酵工程から排出されたメタン発酵処理水に、２価以上の価数を持つ金属陽イオンを添加することで、自己凝集性を持たないMethanosarcinaなどのメタン発酵菌に凝集フロックを形成させることができる。また、このように金属陽イオンの添加によって形成される凝集フロックは、非常に脆く、バイオガスの発生によるガス撹拌によって崩壊してしまうが、本嫌気性処理方法では、前記メタン発酵工程で残存有機物を無くし、汚泥分離工程でのバイオガスの発生によるガス撹拌を抑えることができるため、凝集フロックを維持することができ、これを含んだ汚泥を回収することができる。

【0038】

なお、当該金属陽イオンの添加位置は、メタン発酵処理後であって且つ汚泥分離処理前であればよい。例えば汚泥回収槽の流入部としてもよいし、メタン発酵槽と汚泥回収槽とを接続する配管の中間部であってもよい。
また、メタン発酵菌の増殖・活性促進作用を高めるため、メタン発酵槽、メタン発酵槽流入部、汚泥回収槽流入部を含めた複数箇所において前記金属陽イオンを加えるようにしてもよい。

【0039】

ここで、２価以上の価数を持つ金属陽イオンとしては、２価以上の価数を持つ陽イオンであれば単原子イオン、錯イオンのいずれでもよく、単独でも複数種類を添加してもよい。陽イオンとしては、メタン発酵菌への阻害がなく、かつメタン発酵菌の活性促進作用のある微量元素あるいはこれらの含まれる錯イオン、例えばＭｇ^2＋、Ａｌ^3＋、Ｃａ^2＋、Ｍｎ^2＋、Ｆｅ^2＋、Ｆｅ^3＋、Ｃｏ^2＋、Ｎｉ^2＋、Ｃｕ^2＋、Ｚｎ^2＋、およびこれらの錯イオンがよい。
嫌気性処理においては、溶存硫化物が存在することがあり、陽イオンと硫化物を生成する場合がある。硫化物が過剰に槽内に蓄積すると、メタン発酵菌への阻害、槽内の汚泥流動不良、腐食・スケールなどの問題を引き起こす恐れがある。そのため、硫化物存在下で溶解している陽イオンが良い。メタン発酵菌の栄養塩としての必要性や、薬品コストから、特にＭｇ^2＋、Ｃａ^2＋が好ましい。

【0040】

陽イオンの添加濃度は、処理水量あたり０．１〜１００ｍｇ／Ｌであるのが効果的である。特にＭｇ^2＋、Ｃａ^2＋では、０．１〜２０ｍｇ／Ｌとするのが好ましい。

【0041】

汚泥分離工程は、Methanosarcinaなどが形成する凝集フロックを分離・回収できる構造であれば沈殿池、遠心分離機、液体サイクロンなどいずれでもよい。

【0042】

また、ガス分離手段を備えた汚泥回収槽にて、発生したバイオガスを分離回収しつつ、メタン発酵処理水を汚泥と処理液に分離するようにしてもよい。例えば、図３に示すように、邪魔板により形成される気液固分離手段を、槽の内壁部に上下方向に多段に備えた構成のものを使用することができる。
内部にガス分離手段を備えた汚泥回収槽にて汚泥を回収することにより、メタン発酵槽で残存した有機物が汚泥回収槽内に流入して汚泥回収槽内でメタンガスなどのバイオガスが発生したとしても、当該バイオガスをガス分離手段で回収することができるから、汚泥の浮上・流出を抑制することができ、安定運転が可能となる。
また、汚泥回収槽の固液分離性能を保つために、水面積負荷は３ｍ³／（ｍ²・ｈ)以下、特に１ｍ³／（ｍ²・ｈ)以下であるのが好ましい。

【0043】

＜汚泥返送工程＞
汚泥返送工程では、前記汚泥分離工程で回収した汚泥の一部又は全部を前記メタン発酵工程に返送し、前記汚泥分離工程で回収した処理水を本嫌気性処理方法の処理水として回収すればよい。

【0044】

汚泥の返送手段としては、例えば前記汚泥回収槽とメタン発酵槽を返送管で連結し、ポンプを配設すればよい。

【0045】

＜語句の説明＞
本明細書において「Ｘ〜Ｙ」（Ｘ，Ｙは任意の数字）と表現する場合、特にことわらない限り「Ｘ以上Ｙ以下」の意と共に、「好ましくはＸより大きい」或いは「好ましくはＹより小さい」の意も包含する。
また、「Ｘ以上」（Ｘは任意の数字）或いは「Ｙ以下」（Ｙは任意の数字）と表現した場合、「Ｘより大きいことが好ましい」或いは「Ｙ未満であることが好ましい」旨の意図も包含する。

【実施例】

【0046】

以下、実施例に基づいて本発明を説明する。ただし、本発明がここで説明する実施例に限定されるものではない。

【0047】

以下の実施例・比較例では、炭素数１のメタノールのＣＯＤ_Ｃｒが全ＣＯＤＣｒの９０％を占めるクラフトパルプ工場における真空蒸発缶のコンデンセート（ｐＨ９）を被処理水（原水）として、嫌気性処理を行った。
また、栄養塩として、リン酸及びアンモニア塩を使用し、微量元素として鉄、コバルト、ニッケルの塩化物を使用した。

【0048】

（比較例１）
比較例１は、図１に示すように、調整槽とＵＡＳＢタイプのメタン発酵槽とから構成され、汚泥回収槽を設けない装置を使用して行い、メタン発酵槽流出水の一部は、循環水としてメタン発酵槽流入部に戻した。
メタン発酵槽は、内径６．１ｍ、高さ１１．２ｍからなる槽の内壁部に、邪魔板（内壁との角度３０°）からなる気液固分離手段を、上下方向に３段備えた、容量３３０ｍ³のものを使用した。
また、メタン発酵槽には、種汚泥として予めコンデンセートで馴致したものを使用した。

【0049】

調整槽において、被処理水（原水）に、栄養塩としてリン酸、微量元素として鉄、コバルト、ニッケルを加えると共に、アルカリ剤を添加して撹拌混合した。
この際、アルカリ剤としての水酸化ナトリウムを、メタン発酵槽流出水のｐＨが７．０となるように調整槽に注入すると共に、メタン発酵槽流入水のｐＨが６．５〜７．８となるようにメタン発酵槽流出水の循環を原水量の４倍の水量で行った。

【0050】

（比較例２−１、２−２）
比較例２は、図２に示すように、調整槽と、ＵＡＳＢタイプのメタン発酵槽と、ＵＡＳＢタイプの汚泥回収槽とを直列に連結してなる構成の装置を使用して行い、メタン発酵槽流出水の一部は、循環水としてメタン発酵槽流入部に戻した。また、汚泥回収槽で沈降分離した汚泥は返送ポンプによりメタン発酵槽流入部へ返送した。

【0051】

メタン発酵槽は、内径６．１ｍ、高さ１１．２ｍからなる槽の内壁部に、邪魔板（内壁との角度３０°）からなる気液固分離手段を、上下方向に３段備えた、容量３３０ｍ³のものを使用した。
汚泥回収槽は、内径７．９ｍ、高さ１１．２ｍからなる槽の内壁部に、邪魔板（内壁との角度３０°）からなる気液固分離手段を、上下方向に３段備えた、容量５５０ｍ³、水面積負荷は０．６ｍ³／（ｍ²・ｈ) のものを使用した。

【0052】

調整槽において、被処理水（原水）に、栄養塩としてリン酸、微量元素として鉄、コバルト、ニッケルを加えると共に、塩化カルシウム、塩化マグネシウムをそれぞれ、比較例２−１では原水量に対し２ｍｇ-Ｃａ／Ｌ、３ｍｇ-Ｍｇ／Ｌ、比較例２−２では、原水量に対し４ｍｇ-Ｃａ／Ｌ、６ｍｇ-Ｍｇ／Ｌとなるように調整槽に添加した。
また、アルカリ剤としての水酸化ナトリウムを、メタン発酵槽流出水のｐＨが７．０となるように調整槽に注入すると共に、メタン発酵槽流入水のｐＨが６．５〜７．８となるようにメタン発酵槽流出水の循環を原水量の４倍の水量で行った。

【0053】

（実施例１）
実施例１は、図３に示すように、調整槽と、ＵＡＳＢタイプのメタン発酵槽と、ＵＡＳＢタイプの汚泥回収槽とを直列に連結してなる構成の装置を使用して行い、メタン発酵槽流出水の一部は、循環水としてメタン発酵槽の流入部に戻した。また、汚泥回収槽で沈降分離した汚泥は返送ポンプによりメタン発酵槽の流入部へ返送した。

【0054】

メタン発酵槽は、内径６．１ｍ、高さ１１．２ｍからなる槽の内壁部に、邪魔板（内壁との角度３０°）からなる気液固分離手段を、上下方向に３段備えた、容量３３０ｍ³のものを使用した。
汚泥回収槽は、内径７．９ｍ、高さ１１．２ｍからなる槽の内壁部に、邪魔板（内壁との角度３０°）からなる気液固分離手段を、上下方向に３段備えた、容量５５０ｍ³、水面積負荷は０．６ｍ³／（ｍ²・ｈ) のものを使用した。

【0055】

調整槽において、被処理水（原水）に、栄養塩としてリン酸、微量元素として鉄、コバルト、ニッケルを加えると共に、塩化カルシウム及び塩化マグネシウムをそれぞれ、原水量に対し２ｍｇ-Ｃａ／Ｌ、３ｍｇ-Ｍｇ／Ｌとなるように調整槽に添加した。
また、アルカリ剤としての水酸化ナトリウムを、メタン発酵槽流出水のｐＨが７．０となるように調整槽に注入すると共に、メタン発酵槽流入水のｐＨが６．５〜７．８となるようにメタン発酵槽流出水の循環を原水量の４倍の水量で行った。

【0056】

さらに、汚泥回収槽流入部において、塩化カルシウム及び塩化マグネシウムをそれぞれ、原水量に対し２ｍｇ-Ｃａ／Ｌ、３ｍｇ-Ｍｇ／Ｌとなるように添加した。

【0057】

（実施例２）
調整槽において、被処理水（原水）に塩化カルシウム及び塩化マグネシウムを添加しなかった以外は、実施例１と同様に処理を行った。

【0058】

なお、比較例１，２及び実施例１、２ともに、調整槽の水温が３５〜３７℃となるように加温した。処理成績を表1に示す。

【0059】

【表1】

【0060】

比較例１では、除去ＣＯＤＣｒあたりの流出ＳＳは0.086であった。これは一般的な除去ＣＯＤＣｒに対する汚泥転換率0.036〜0.055を超えていて、メタン発酵槽内の汚泥保持量は減少した。
比較例２−１では、除去ＣＯＤＣｒあたりの流出ＳＳは0.069であった。比較例１より低いが、一般的な除去ＣＯＤＣｒに対する汚泥転換率0.036〜0.055を超えていて、メタン発酵槽内の汚泥保持量は減少した。
比較例２−２では、除去ＣＯＤＣｒあたりの流出ＳＳは0.058であった。比較例１や比較例２−１より低いが、一般的な除去ＣＯＤＣｒに対する汚泥転換率0.036〜0.055を超えていて、メタン発酵槽内の汚泥保持量は減少した。

【0061】

これらに対し、実施例１では除去ＣＯＤＣｒあたりの流出ＳＳは0.010、実施例２では除去ＣＯＤＣｒあたりの流出ＳＳは0.012であった。これら実施例１，２の流出ＳＳは、比較例１、比較例２−１、比較例２−２よりも低く、一般的な除去ＣＯＤＣｒに対する汚泥転換率0.036〜0.055を下回っていて、メタン発酵槽内の汚泥保持量は増加した。
このような点より、メタン発酵工程から排出されたメタン発酵処理水に、２価以上の価数を持つ金属陽イオンを添加することで、グラニュール汚泥の形成や、グラニュール形状の維持が困難となった場合においても、汚泥回収工程での固液分離性能を向上させ、さらに内部にガス分離器を備えた汚泥回収槽を用いることで、汚泥の浮上・流出を抑制することができるため、メタン発酵槽内の汚泥量を増加することができ、安定運転を行なうことができることが分かった。

【図1】

【図2】

【図3】