特許 6796980 蒸留排水処理方法及び蒸留排水処理装置

(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】6796980

(24)【登録日】2020年11月19日

(45)【発行日】2020年12月9日

(54)【発明の名称】蒸留排水処理方法及び蒸留排水処理装置

(51)【国際特許分類】

   C02F 3/00 20060101AFI20201130BHJP

   C02F 3/28 20060101ALI20201130BHJP

【ＦＩ】

   C02F3/00 D

   C02F3/28 Z

   C02F3/28 A

【請求項の数】9

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2016-188132(P2016-188132)

(22)【出願日】2016年9月27日

(65)【公開番号】特開2018-51449(P2018-51449A)

(43)【公開日】2018年4月5日

【審査請求日】2019年1月31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】100100354

【弁理士】

【氏名又は名称】江藤 聡明

(72)【発明者】

【氏名】新庄 尚史

(72)【発明者】

【氏名】蒲池 一将

(72)【発明者】

【氏名】飯倉 智弘

【審査官】 ▲高▼ 美葉子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−０００５５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２７９３８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０５９７２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１４６６７３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０２Ｆ ３／００

Ｃ０２Ｆ ３／２８−３／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

有機物含有液の蒸留処理後の留分を処理対象の蒸留排水２として嫌気性処理することを含む蒸留排水処理方法において、
前記蒸留排水２は、含有するナトリウムイオン濃度が２０ｍＭ未満であり、
前記蒸留排水２にナトリウムイオン源３を添加し、
前記ナトリウムイオン源３の添加後の濃度を測定又は算出し、
前記ナトリウムイオン源３の添加後に前記嫌気性処理における処理液のｐＨを測定し、
前記測定されたｐＨの値と前記ナトリウムイオン源３の添加後の前記蒸留排水中の測定又は算出されたナトリウムの添加濃度とに基づいて、前記ナトリウムイオン源３の種類及び前記蒸留排水２中に添加されるナトリウム添加量を調整制御することを特徴とする蒸留排水処理方法。

【請求項2】

有機物含有液の蒸留処理後の留分を処理対象の蒸留排水として嫌気性処理することを含む蒸留排水処理方法において、
前記蒸留排水は、含有するナトリウムイオン濃度が２０ｍＭ未満であり、
前記蒸留排水にナトリウムイオン源を添加し、
前記ナトリウムイオン源としてＮａＣｌまたは海水を使用すること、
蒸留排水中へのナトリウムの添加濃度を０．０５ｍＭ以上１００ｍＭ以下とすること、
前記嫌気性処理における処理水のｐＨを５．８以上８．４未満の範囲で管理すること、を特徴とする方法。

【請求項3】

有機物含有液の蒸留処理後の留分を処理対象の蒸留排水として嫌気性処理することを含む蒸留排水処理方法において、
前記蒸留排水は、含有するナトリウムイオン濃度が２０ｍＭ未満であり、
前記蒸留排水にナトリウムイオン源を添加し、
前記ナトリウムイオン源として、ｐＨ緩衝能力を有するＮａＨＣＯ_３、ＮａＯＨまたはリン酸塩と、ｐＨ緩衝能力が低いＮａＣｌまたは海水と、を使用すること、
蒸留排水中へのナトリウムの添加濃度を０．０５ｍＭ以上１００ｍＭ以下とすること、
前記嫌気性処理における処理水のｐＨを５．８以上８．４未満の範囲で管理すること、を特徴とする方法。

【請求項4】

前記蒸留排水２および蒸留排水が、さらに、炭素数６以下の揮発性脂肪酸、揮発性アルコール、臭気物質を有機物の主成分として９０％以上の含有量で含むことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の蒸留排水方法。

【請求項5】

前記嫌気性処理に係る微生物が、Ｍｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａ属、Ｍｅｔｈａｎｏｍｅｔｈｙｌｏｖｏｒａｎｓ属及びＭｅｔｈａｎｏｓａｅｔａ属のＭｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａ科のメタン生成菌からなる群から選択されることを特徴とする請求項４に記載の蒸留方法。

【請求項6】

含有するナトリウムイオン濃度が２０ｍＭ未満の有機物含有液の蒸留処理後の留分を処理対象の蒸留排水２として嫌気性処理する場となる嫌気槽３２と、
前記嫌気槽３２又は嫌気槽３２の上流位置においてナトリウムイオン源を前記蒸留排水２に添加するナトリウムイオン源添加手段３１と、
前記嫌気槽３２の上流位置に設けられ、前記蒸留排水２の水質を前記嫌気槽３２における嫌気性処理に適した状態に調整するための調整槽１４と、
前記蒸留排水２中に添加されたナトリウムの添加濃度を測定するナトリウムイオン濃度測定手段又は算出手段と、
前記ｐＨ測定手段により測定された前記処理液のｐＨと前記ナトリウムイオン濃度測定手段又は算出手段により測定又は算出された前記ナトリウムの添加濃度とに基づいて、前記ナトリウムイオン源添加手段３１が添加するナトリウムイオン源の種類及び量を制御する制御部４０と、
を有し、
前記制御部４０は、前記嫌気性処理の長期的な活性維持に必要な前記ナトリウムイオン源添加のフィードバック制御を行うことを特徴とする蒸留排水処理装置。

【請求項7】

含有するナトリウムイオン濃度が２０ｍＭ未満の有機物含有液の蒸留処理後の留分を処理対象の蒸留排水２として嫌気性処理する場となる嫌気槽３２と、
前記嫌気槽３２又は嫌気槽３２の上流位置においてナトリウムイオン源を前記蒸留排水２に添加するナトリウムイオン源添加手段３１と、
を有する蒸留排水処理装置であって、
前記ナトリウムイオン源添加手段３１は、緩衝能力の高いナトリウムイオン源３（ＮａＨＣＯ_３、ＮａＯＨまたはリン酸塩）を貯留する第１貯槽と、緩衝能力の低いナトリウムイオン源３（ＮａＣｌまたは海水）を貯留する第２貯槽と、を有すること
を特徴とする蒸留排水処理装置。

【請求項8】

前記蒸留排水２が、さらに、炭素数６以下の揮発性脂肪酸、揮発性アルコール、臭気物質を有機物の主成分として９０％以上の含有量で含むことを特徴とする請求項６又は７に記載の蒸留排水装置。

【請求項9】

前記嫌気性処理に係る微生物が、Ｍｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａ属、Ｍｅｔｈａｎｏｍｅｔｈｙｌｏｖｏｒａｎｓ属及びＭｅｔｈａｎｏｓａｅｔａ属のＭｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａ科のメタン生成菌からなる群から選択されることを特徴とする請求項８に記載の蒸留排水装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、蒸留排水処理方法及び蒸留排水処理装置に関し、特に、有機物含有液の蒸留処理後の留分を処理対象として嫌気性処理することを含む蒸留排水処理方法及び蒸留排水処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、蒸留処理後のドレン廃水に対して嫌気処理を適用すると、安定した処理が困難であることが知られている。その原因として、（１）処理を担う嫌気性の汚泥、特にグラニュール汚泥を処理装置内に維持することが困難なことや、（２）嫌気性処理を担う嫌気性微生物の活性を阻害する物質の影響があった。

【0003】

特に、クラフトパルプ製造工程で排出されるエバポレータドレン排水の嫌気処理は困難であり、処理の進行とともにグラニュールの崩壊が進行することで処理装置内に汚泥を維持することができなくなり、処理性能が悪化する。

【0004】

特許文献１には、微生物担体を用いて嫌気性汚泥を維持する方法が開示されている。具体的には、パルプ製造工場等から排出される炭素数６以下の有機物を含有する排水を嫌気性下でメタン発酵する嫌気性生物処理方法において、ゲル状の担体の存在下で嫌気性生物処理を行うものである。この方法によれば、３５℃未満という低水温下で汚泥が微細化した場合であってもゲル状担体にメタン発酵細菌が付着し、または担体内部に固定化されることで、安定した高負荷処理を行うことが可能となる。

【0005】

さらに、嫌気性処理槽の下流に分離膜を設けることで嫌気性処理槽から下流への嫌気性汚泥の流出を防ぐ方法も提案されている。

【0006】

また、嫌気性微生物の活性阻害を緩和する方法として、特許文献２には事前に処理対象となる排水から微生物の活性を阻害する物質を除去する方法が提案されている。さらに、処理排水となる排水を処理水や他の系統の排水で希釈する方法なども従来提案されている。

【0007】

以上のような方法は、蒸留処理後のドレン廃水を対象とした嫌気性消化処理技術への適用に限定されるものではなく、グラニュール汚泥を形成しにくい排水や、嫌気処理を担う微生物に対する阻害物質を含む排水に対して適用される対策として一般的な方法であり、それぞれ一定の効果がある。

【0008】

嫌気性微生物の活性の阻害効果を及ぼす因子としては、ナトリウムが知られている。例えば、非特許文献１には、メタノールを資化しメタンを生成する嫌気性微生物であるＭｅｔｈａｎｏｍｅｔｈｙｌｏｖｏｒａｎｓが０〜０．１Ｍのナトリウム濃度まで生育可能であり、最適Ｎａ濃度が０ｍＭであると記載されている。すなわち、メタノールを主成分とするエバポレータドレン廃水（製紙工場廃水）を処理可能な嫌気性微生物であるＭｅｔｈａｎｏｍｅｔｈｙｌｏｖｏｒａｎｓは、ナトリウムにより活性阻害を受けることが示されている。

【0009】

また、非特許文献２によれば、処理対象物質は定かではないが、嫌気処理に対して、ナトリウムは０．３２ｍｏｌ／Ｌの濃度で阻害の影響が現れるとされていた。

【0010】

逆に、特許文献３には、有機物含有排水を処理対象とした嫌気性処理において、安定処理を行うためにナトリウムを添加する方法が開示されている。具体的には、特許文献３は、澱粉工場で発生する澱粉製造排水を嫌気処理するに際し、被処理水のＣＯＤ_ｃｒ（二クロム酸カリウムによる酸素要求量）に応じてナトリウムイオンの添加濃度を増加させる方法を開示する。

【0011】

これによれば、ナトリウムイオンの添加により高負荷条件下での嫌気処理効率を向上させることができる。

【0012】

また、特許文献４は、澱粉製造排水の嫌気性処理において、ナトリウムイオンの添加効果が酢酸のみを資化するメタン生成細菌に対して有効であり、水素も酢酸も資化するメタン生成細菌に対しては有効ではないことを開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0013】

【特許文献1】特開２０１４−０２４０３２号公報

【特許文献2】特開２０１１−２１８２９８号公報

【特許文献3】特許第４４３３５５０号公報

【特許文献4】特許第５２３３８１２号公報

【非特許文献】

【0014】

【非特許文献1】Ｃｈａ Ｉ．Ｔ．ら著、Ａｎｔｏｎｉｅ ｖａｎ Ｌｅｅｕｗｅｎｈｏｅｋ、第１２巻６号、第１００５−１０１２頁、２０１３年１２月

【非特許文献2】Ｒ．Ｅ．Ｓｐｅｅｃｅ著、産業廃水処理のための嫌気性バイオテクノロジー、第２８８頁、技報堂出版、１９９９年１０月

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0015】

特許文献１の微生物担体を用いて嫌気性汚泥を維持する方法、嫌気性処理における分離膜の使用、特許文献２の事前に処理対象となる排水から微生物の活性を阻害する物質を除去する方法、及び処理排水となる排水を処理水や他の系統の排水で希釈する方法によれば、蒸留処理後のドレン廃水を対象とした嫌気性処理を一定期間良好に処理することが可能となる。

【0016】

しかしながら、長期間ドレン廃水の処理を継続すると、処理性能が急激に低下する事象が観察された。このような状況に至った場合、嫌気処理装置内の汚泥を全量交換しなければならず、この事象がドレン廃水の嫌気処理技術の普及を妨げていた。

【0017】

また、特許文献３及び４には、嫌気性処理の安定処理のためにナトリウムイオンを添加する技術が開示されているが、ともに処理対象は蒸留処理後のドレン廃水ではなく、蒸留処理後のドレン廃水の処理の継続による処理性能の急激低下という課題は依然として残っている。

【0018】

なお、非特許文献２には、所定濃度のナトリウムが嫌気性処理の活性を阻害することが記載されており、非特許文献１によれば、メタノールを資化する嫌気性微生物の活性は、０ｍＭのナトリウム濃度のときに最も良いことが明示されている。

【0019】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、蒸留処理後の蒸留排水を対象とした嫌気性処理において、長期間の排水処理の継続を可能とする蒸留排水処理方法及び蒸留排水処理装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0020】

上記目的を達成するための請求項１に記載の発明は、有機物含有液の蒸留処理後の留分を処理対象の蒸留排水２として嫌気性処理することを含む蒸留排水処理方法において、前記蒸留排水２にナトリウムイオン源３を添加し、前記ナトリウムイオン源３の添加後の濃度を測定又は算出し、前記ナトリウムイオン源３の添加後に前記嫌気性処理における処理液のｐＨを測定し、前記測定されたｐＨの値と前記ナトリウムイオン源３の添加後の前記蒸留排水中の測定又は算出されたナトリウムの添加濃度とに基づいて、前記ナトリウムイオン源３の種類及び前記蒸留排水２中に添加されるナトリウム添加量を調整制御することを特徴とする。

【0021】

この構成によれば、有機物含有液の蒸留排水にナトリウムイオン源を添加することで、当該蒸留排水の嫌気性処理を長期間継続した場合であっても処理性能の低下を防止することが可能となる。

【0022】

請求項２に記載の発明は、有機物含有液の蒸留処理後の留分を処理対象の蒸留排水として嫌気性処理することを含む蒸留排水処理方法において、前記蒸留排水にナトリウムイオン源を添加し、前記ナトリウムイオン源としてＮａＣｌまたは海水を使用すること、蒸留排水中へのナトリウムの添加濃度を０．０５ｍＭ以上１００ｍＭ以下とすること、前記嫌気性処理における処理水のｐＨを５．８以上８．４未満の範囲で管理すること、を特徴とする。

【0023】

この構成によれば、的確なナトリウムイオン源の添加濃度によってより効果的に長期間高い処理効率で嫌気性処理を行うことが可能となる。

【0024】

請求項３に記載の発明は、有機物含有液の蒸留処理後の留分を処理対象の蒸留排水として嫌気性処理することを含む蒸留排水処理方法において、前記蒸留排水にナトリウムイオン源を添加し、前記ナトリウムイオン源として、ｐＨ緩衝能力を有するＮａＨＣＯ_３、ＮａＯＨまたはリン酸塩と、ｐＨ緩衝能力が低いＮａＣｌまたは海水と、を使用すること、蒸留排水中へのナトリウムの添加濃度を０．０５ｍＭ以上１００ｍＭ以下とすること、前記嫌気性処理における処理水のｐＨを５．８以上８．４未満の範囲で管理すること、を特徴とする。

【0025】

この構成によれば、ｐＨの変動により嫌気性処理の活性も変動するところ、嫌気性処理の反応ｐＨが５．８以上８．４未満の範囲で管理されることでより効果的に長期間高い処理効率で嫌気性処理を行うことが可能となる。

【0028】

請求項４に記載の蒸留排水処理装置は、有機物含有液の蒸留処理後の留分を処理対象の蒸留排水２として嫌気性処理する場となる嫌気槽３２と、前記嫌気槽３２又は嫌気槽３２の上流位置においてナトリウムイオン源を前記蒸留排水２に添加するナトリウムイオン源添加手段３１と、前記嫌気槽３２の上流位置に設けられ、前記蒸留排水２の水質を前記嫌気槽３２における嫌気性処理に適した状態に調整するための調整槽１４と、前記蒸留排水２中に添加されたナトリウムの添加濃度を測定するナトリウムイオン濃度測定手段又は算出手段と、前記ｐＨ測定手段により測定された前記処理液のｐＨと前記ナトリウムイオン濃度測定手段又は算出手段により測定又は算出された前記ナトリウムの添加濃度とに基づいて、前記ナトリウムイオン源添加手段３１が添加するナトリウムイオン源の種類及び量を制御する制御部４０と、を有し、前記制御部４０は、前記嫌気性処理の長期的な活性維持に必要な前記ナトリウムイオン源添加のフィードバック制御を行うことを特徴とする。

【0029】

この構成によれば、嫌気槽又は嫌気槽の上流位置において蒸留排水に対してナトリウムイオン源が添加されることで、嫌気槽における当該蒸留排水の嫌気性処理を長期間継続した場合であっても処理性能の低下を防止することが可能となる。

【0031】

この構成によれば、嫌気槽内の処理液のｐＨ及びナトリウムの添加濃度とに基づき、制御部はナトリウムイオン源添加手段が添加するナトリウムイオン源の種類及び量を制御する。したがって、測定されたｐＨ及びナトリウムの添加濃度に基づき、添加するナトリウムイオン源の種類及び量を変動させることが可能となり、ｐＨ及びナトリウムの添加濃度の双方のパラメータをより嫌気性処理の活性を高める方向に移行させることが可能となる。
請求項５に記載の発明は、有機物含有液の蒸留処理後の留分を処理対象の蒸留排水２として嫌気性処理する場となる嫌気槽３２と、前記嫌気槽３２又は嫌気槽３２の上流位置においてナトリウムイオン源を前記蒸留排水２に添加するナトリウムイオン源添加手段３１と、を有する蒸留排水処理装置であって、前記ナトリウムイオン源添加手段３１は、緩衝能力の高いナトリウムイオン源３（ＮａＨＣＯ_３、ＮａＯＨまたはリン酸塩）を貯留する第１貯槽と、緩衝能力の低いナトリウムイオン源３（ＮａＣｌまたは海水）を貯留する第２貯槽と、を有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0032】

本発明に係る蒸留排水処理方法及び蒸留排水処理装置によれば、有機物含有液の蒸留排水にナトリウムイオン源を添加することで、当該蒸留排水の嫌気性処理を長期間継続した場合であっても処理性能の低下を防止することが可能となる。これにより、装置内汚泥の全量交換によるライン停止も回避でき、ひいては有機物含有液の蒸留排水の嫌気性処理の普及にも貢献することができる。

【図面の簡単な説明】

【0033】

【図1】本発明の第１実施の形態に係る蒸留排水処理装置１０を示す図である。

【図2】蒸留排水処理装置１０の変形例を示す図である。

【図3】本発明の第２実施の形態に係る蒸留排水処理装置３０を示す図である。

【図4】（Ａ）嫌気性処理の反応ｐＨの変動がバイオガスの発生初期速度に与える影響を示す図であり、（Ｂ）ナトリウムの添加濃度の変動がバイオガスの発生初期速度に与える影響を示す図である。

【図5】嫌気性処理の反応ｐＨをＸ軸、ナトリウムの添加濃度をＹ軸として等しい嫌気性処理の活性を示すプロットを直線で結んで示した図である。

【図6】制御部４０による、添加されるナトリウムイオン源の種類と量の制御を説明するためのフローチャートである。

【図7】実施例に用いた蒸留排水処理装置５０を示す図である。

【図8】実施例１〜２及び比較例１〜２のバイオガス発生量の経時的な変化を示す図である。

【図9】比較例３〜６のバイオガス発生量の経時的な変化を示す図である。

【図10】実施例３及び比較例７のバイオガス発生量の経時的な変化を示す図である。

【図11】実施例４の、各培地ｐＨとバイオガス発生速度との関係を示す図である。

【図12】実施例４のうち図１１で使用した検体のデータを用い、Ｙ軸をナトリウム添加濃度（対数軸）、Ｘ軸をｐＨとし、ガス発生初期速度の最大値を５０ｍＬ／ｇ・ｈとしてこの値を１００％とし、この最大値に対する相対値が８０％、６０％、４０％及び２０％のプロットのみを残し、同じ相対値を有するプロット群の上に直線を引いて示した図である。

【図13】ナトリウム添加濃度の変動及び原水のＣＯＤ_ｃｒの変動が、バイオガス発生初期速度に与える影響を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0034】

次に、本発明の実施の形態について図に基づいて詳細に説明する。

【0035】

（第１実施の形態）
図１は、本実施の形態に係る蒸留排水処理装置１０を示す図である。図示のように、蒸留排水処理装置１０は、有機物含有液の蒸留処理後の留分を蒸留排水２として嫌気性処理する場となる嫌気槽１２と、嫌気槽１２の上流位置に設けられ、蒸留排水２の水質を嫌気槽１２における嫌気性処理に適した状態に調整するための調整槽１４と、を有する。

【0036】

調整槽１４には、ナトリウムイオン源３を調整槽１４中の蒸留排水に添加するナトリウムイオン源添加手段１６が取り付けられている。

【0037】

有機物含有液は、例えば、食品工場排水、化学工場排水、製紙工場排水等が挙げられる。

【0038】

蒸留排水２は、有機物含有液の蒸留処理後の留分である。例えば、製紙工場において、チップの蒸解工程で排出されるドレン排水、アルコール飲料製造工場において、原料の煮沸工程で排出される蒸留排水が挙げられる。蒸留排水２は、一般に、炭素数６以下の揮発性脂肪酸、揮発性アルコール（メタノール、エタノール等）、臭気物質（二硫化メチル、メチルメルカプタン等）を主成分として含む一方、高分子の糖質、タンパク質、脂質等の含有量は少ない。ここで、主成分として含むとは、目安として、９０％以上の量で含むことを意味し、したがって、高分子の糖質、タンパク質、脂質等の含有量は、目安として１０％以下の量となる。

【0039】

蒸留排水２のＣＯＤ_ｃｒは、２０，０００ｍｇ／Ｌ以下であり、好ましくは１０，０００ｍｇ／Ｌ以下であり、特に好ましくは８，０００ｍｇ／Ｌ以下であり、最も好ましくは、３，０００ｍｇ／Ｌ以上５，０００ｍｇ／Ｌ以下である。

【0040】

ナトリウムイオン源３は、ＮａＣｌ、ＮａＨＣＯ_３、ＮａＯＨ、リン酸ナトリウム等、ナトリウムを含む化学物質の他、ナトリウムを含む有機性又は無機性の廃棄物又は排水、及び海水等の利用が可能である。

【0041】

上述のとおり、蒸留排水２は、揮発性脂肪酸及び揮発性アルコールを主成分として含んでおり、これらの嫌気性処理に係る微生物として、Ｍｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａ属やＭｅｔｈａｎｏｍｅｔｈｙｌｏｖｏｒａｎｓ属、及びＭｅｔｈａｎｏｓａｅｔａ属などのＭｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａ科のメタン生成菌が知られる。

【0042】

ここで、非特許文献１に示すように、メタノール及び二硫化メチル、トリメチルアミンなどの臭気物質を資化するＭｅｔｈａｎｏｍｅｔｈｙｌｏｖｏｒａｎｓ属のメタン生成菌は酢酸及び水素を資化する能力がなく、生育に最適なナトリウムイオン濃度は０Ｍであり、ナトリウムイオンによってメタン生成が促進しないことが報告されている。従って、メタノールを主成分とする製紙工場の蒸留排水の処理においても、ナトリウムイオン源３を添加することは通常想定しえないものであった。

【0043】

蒸留排水２には、ナトリウムイオン源３以外の他の添加剤が添加されてもよい。他の添加剤としては、ｐＨ調整剤、消泡剤、栄養剤（Ｎ源、Ｐ源等）、が挙げられる。

【0044】

ｐＨ調整剤は、嫌気性処理における反応ｐＨを５．８以上８．４未満の範囲で管理するために用いられる。したがって、ｐＨをその範囲内に調整可能なｐＨ調整剤であればどのようなものであっても良いが、例えば、硫酸、塩酸、炭酸塩、リン酸塩、トリス、グッドバッファーなどを用いることができる。また、嫌気性処理の反応ｐＨの調整は、ｐＨ調整剤の添加のみに限らず、ナトリウムイオン源３として緩衝能力を有するものを蒸留排水２に添加することによっても行うことができる。

【0045】

なお、嫌気性処理の反応ｐＨが７．５以下の場合、ナトリウムイオン源３としてはｐＨ緩衝能力を有するＮａＨＣＯ_３やＮａＯＨを添加することが好ましく、嫌気性処理の反応ｐＨが７．５を超える場合、ナトリウムイオン源３としてはｐＨ緩衝能力が低いＮａＣｌや海水等を添加することが好ましい。

【0046】

消泡剤は、例えば、アワゼロンＰ（水ｉｎｇ株式会社製）、アワゼロンＳ（水ｉｎｇ株式会社製）を用いることができる。
調整槽１４は、蒸留排水２の水質を嫌気槽１２における嫌気性処理に適した状態に調整するための槽である。調整槽１４では、ナトリウムイオン源３のほか、ｐＨ調整剤、消泡剤、栄養剤としてＮ源やＰ源が添加される。

【0047】

嫌気槽１２は、嫌気性処理を担う微生物４による嫌気性処理の場となる。嫌気槽１２は、完全混合方式、ＵＡＳＢ方式、ＥＧＳＢ方式、担体方式、膜分離方式等の嫌気性処理に使用可能な公知の槽を用いることができる。

【0048】

ナトリウムイオン源添加手段１６は、ナトリウムイオン源３が液体の場合には、下部に開閉弁または定量ポンプを設けたナトリウムイオン源３貯槽を、ナトリウムイオン源３が粉末の場合には、下部に開閉弁を設けたホッパー等を採用することができる。ナトリウムイオン源３の添加は、手動で、あるいは自動制御で開閉弁を開閉することにより行われる。

【0049】

次に、本発明の蒸留排水処理方法を、本実施の形態に係る蒸留排水処理装置１０を用いた場合を例に説明する。

【0050】

まず、嫌気槽１２に馴致処理済みの種汚泥（微生物４）を投入し、次に、調整槽１４内に蒸留排水２を導入する。その後、調整槽１４内の蒸留排水２にナトリウムイオン源添加手段１６を介してナトリウムイオン源３を添加する。蒸留排水２に対するナトリウムの添加濃度は、１００ｍＭ未満であり、好ましくは８０ｍＭ以下が良い。特に、１０ｍＭ以上２０ｍＭの濃度で添加することで、嫌気性処理の活性を最も高めることが可能となる。

【0051】

次に、嫌気槽１２において嫌気性処理を行う。嫌気性処理の反応ｐＨは５．８以上８．４未満となるように管理する。反応ｐＨは、好ましくは７．４以上８．０以下であり、特に好ましくは、７．８以上８．０以下である。嫌気性処理の反応ｐＨを上記範囲に管理することで、より効果的に長期間高い処理効率で嫌気性処理を行うことが可能となる。

【0052】

嫌気槽１２内の温度は、３５℃程度の中温及び５５℃程度の高温でも良いが、好ましくは３５℃から４０℃の領域で最も安定した処理を行うことができる。

【0053】

嫌気処理後の処理水５は、必要に応じて汚泥の回収処理がなされた後、水質に応じて適宜に必要な更なる処理に付され、下水道や河川等に放流される。

【0054】

したがって、本実施の形態に係る蒸留排水処理方法及び蒸留排水処理装置によれば、有機物含有液の蒸留排水２にナトリウムイオン源３を添加することで当該蒸留排水２の嫌気性処理を長期間継続した場合であっても処理性能の低下を防止することが可能となる。

【0055】

なお、上記実施の形態においては、ナトリウムイオン源３は調整層１４に添加されているが、嫌気槽１２に直接添加されてもよく、両者をつなぐ配管中に添加されてもよい。

【0056】

また、上記実施の形態に係る蒸留排水処理装置１０は調整槽１４を有しているが、変形例の図２に示すように、調整槽１４が無い構成としてもよい。この場合、ナトリウムイオン源添加手段１６は嫌気槽１２または嫌気槽１２の上流位置にある配管に接続され（図示省略）、したがって、ナトリウムイオン源３は、嫌気槽１２か、あるいは嫌気槽１２の上流位置にある配管中に添加される。

【0057】

さらに、本実施の形態においては、ナトリウムイオン源３をナトリウムイオン源添加手段１６を介して調整槽１４中に添加しているが、ナトリウムイオン源添加手段１６は必須ではなく、手作業により調整槽１４内にナトリウムイオン源３を添加することとしてもよい。

【0058】

なお、本実施の形態においては、蒸留排水２中のナトリウム添加濃度及び嫌気槽１２の反応ｐＨの調整は手作業で行われているが、これに限定されるものではなく別の構成を採用することも可能である。

【0059】

（第２実施の形態）
以下に、蒸留排水２を嫌気性処理するに際し、嫌気槽１２中の反応ｐＨと蒸留排水２中のナトリウムの添加濃度とのフィードバック制御が可能な蒸留排水処理装置及び蒸留排水処理方法を、図３〜図６に基づいて説明する。図３において、上記図１〜図２に示した実施の形態と同様の要素には同一の符号を付しその説明を省略する。

【0060】

図３は本実施の形態に係る蒸留排水処理装置３０を示す図であり、図４は嫌気性処理の反応ｐＨの変動（同図（Ａ））又はナトリウム添加濃度の変動（同図（Ｂ））がバイオガスの発生初期速度に与える影響を示す図であり、図５は嫌気性処理の反応ｐＨをＸ軸、ナトリウムの添加濃度をＹ軸として等しい嫌気性処理の活性を示すプロットを直線で結んで示した図であり、図６は制御部４０による、添加されるナトリウムイオン源の種類と量の制御を説明するためのフローチャートである。

【0061】

本実施の形態に係る蒸留排水処理装置３０は、嫌気槽３２の下流に沈殿槽３４を有する。沈殿槽３４が嫌気槽３２の後段に存在することで、汚泥６の濃縮回収が行われ（但し、嫌気性処理が膜分離方式によって行われる場合を除く）、安定した嫌気性処理が可能となる。

【0062】

回収した汚泥６は、図３に示すように、直接嫌気槽３２に返送してもよく、嫌気槽３２に繋がる配管に返送してもよい。また、沈殿槽３４から放出された処理水５は、必要に応じて更なる処理に付される。

【0063】

本実施の形態において、調整槽１４に設けられたナトリウムイオン源添加手段３１は、緩衝能力の高いナトリウムイオン源３（ＮａＨＣＯ_３、ＮａＯＨ等）を貯留する第１貯槽と、緩衝能力の低いナトリウムイオン源３（ＮａＣｌ、海水等）を貯留する第２貯槽と、を有し、それぞれの貯槽の下部に設けられた開閉弁または定量ポンプによって独立して制御可能な構成を有する。それぞれの開閉弁は、後述する制御部４０からの信号により開閉制御される。

【0064】

さらに、調整槽１４には、蒸留排水２中に添加されたナトリウムの添加濃度を測定するナトリウムイオン測定手段３８が設けられており、測定されたナトリウムの添加濃度は制御部４０に伝達される。

【0065】

嫌気槽３２は、ＥＧＳＢ形式の嫌気槽であり、蒸留排水２を嫌気槽３２下部から供給し、消化液７を嫌気槽３２の最上部から引き抜くことで嫌気槽３２内に上向流を発生させる。また、嫌気槽３２は、槽内の液を嫌気槽３２の上下方向略中央部から供給配管に返送する内部循環経路３２ａを有し、これにより上向流の流速を調整することができる。

【0066】

嫌気槽３２上部から流出する消化液７は、図３に示すように、嫌気槽３２に繋がる配管に返送してもよく、また、調整槽１４に返送して蒸留排水２の希釈に用いてもよい。

【0067】

また、嫌気槽３２には、嫌気槽３２内の反応ｐＨを測定するためのｐＨ測定手段３６が設けられており、測定された反応ｐＨは後述する制御部４０に伝達される。

【0068】

制御部４０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等を備えたコンピュータである。

【0069】

制御部４０は、上記ＲＯＭ等に記憶されたプログラムをＲＡＭ上に展開させ、ｐＨ測定手段３６により測定された処理液の反応ｐＨと、ナトリウムイオン測定手段３８により測定されたナトリウムの添加濃度とに基づき、ナトリウムイオン源添加手段１６が添加するナトリウムイオン源３の種類及び量の制御をＣＰＵに実行させる。

【0070】

制御部４０による制御の一例を、以下に説明する。すなわち、ナトリウムの添加濃度を一定にして、嫌気性処理の反応ｐＨを複数段階に変動させると、反応ｐＨの変動に応じて反応系からのバイオガスの発生初期速度は図４（Ａ）に示すように変動する。

【0071】

また、嫌気性処理の反応ｐＨを一定にして、ナトリウムの添加濃度を複数段階に変動させると、ナトリウムの添加濃度の変動に応じて反応系からのバイオガスの発生初期速度は図４（Ｂ）に示すように変動する。

【0072】

これらの図からは、嫌気性処理の反応ｐＨ及びナトリウムの添加濃度により、ガス発生初期速度、すなわち、嫌気性処理の活性が変動することが分かる。

【0073】

そして、任意の嫌気性処理の反応ｐＨ及びナトリウムの添加濃度におけるガス発生初期速度のデータを多数蓄積することにより、図５のようなデータを作成することができる。

【0074】

図５は、嫌気性処理の反応ｐＨをＸ軸、ナトリウムの添加濃度をＹ軸として等しい嫌気性処理の活性を示すプロットを直線で結んで示した図である。この図によれば、嫌気性処理の活性が等しい直線を複数本（ここでは、Ｌ１〜Ｌ４まで４本）引くことができ、４本の直線の中ではＬ１が最も活性が小さく、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４と図示右上方向に並ぶ順に活性が大きい直線となっている。なお、直線の両端を超えた領域は、嫌気性処理の活性が変化し、もはや直線性を示されない領域である。

【0075】

この図を制御部４０のＲＯＭ上に記憶させておき、例えば、測定されたナトリウムの添加濃度及び嫌気性処理の反応ｐＨのプロット位置がＰ１の位置となる場合には、例えば、より嫌気性処理活性の高い直線Ｌ３の領域に最短距離で到達するプロット位置Ｐ１’を目指すべく、ナトリウムの添加濃度をさらに高めつつｐＨを大きくアルカリ性側に移動させる制御を行う。

【0076】

かかる制御は、具体的には、ナトリウムイオン源添加手段３１に信号を送り、第１貯槽の開閉弁の開閉量及び開閉時間を調整し、ナトリウムイオン源として緩衝能力の高いＮａＯＨやＮａＨＣＯ_３等を多めに調整槽１４に添加することにより行う。

【0077】

また、測定されたナトリウムの添加濃度及び嫌気性処理の反応ｐＨが図５のＰ２のプロット位置となる場合には、例えば、より嫌気性処理の活性の高い直線Ｌ４の領域に最短距離で到達するプロット位置Ｐ２’を目指すべく、制御部４０は、ナトリウムイオン源添加手段１６に信号を送り、第２貯槽の開閉弁を開閉し、ナトリウムイオン源として緩衝能力の低いＮａＣｌや海水等を調整槽１４に添加する。この制御は、ナトリウムの添加濃度を高める必要はあるものの、ｐＨをアルカリ性側に移行させることは嫌気性処理の活性を低下させるおそれがあり好ましくないことから、反応ｐＨを維持しつつナトリウム添加濃度のみを増大させることを意図している。

【0078】

なお、第１貯槽と第２貯槽は、同時に開閉させることとしてもよい。

【0079】

次に、本実施の形態に係る蒸留排水処理装置３０の制御部４０による、添加されるべきナトリウムイオン源の種類と量の制御について、図６を参照して説明する。

【0080】

［ナトリウムイオン源添加工程（Ｓ１０１）］
まず、調整槽１４に流入した蒸留排水２に、ナトリウムイオン源添加手段１６を介してナトリウムイオン源３を添加する（以上、ナトリウムイオン源添加工程（Ｓ１０１））。

【0081】

［ナトリウム添加濃度測定工程（Ｓ１０２）］
次に、調整槽１４に設けられたナトリウムイオン測定手段３８が調整槽１４中の液のナトリウム添加濃度を測定する。測定されたナトリウム添加濃度の値は制御部４０に伝達される（以上、ナトリウム添加濃度測定工程（Ｓ１０２））。

【0082】

ナトリウム添加濃度が測定された蒸留排水２は嫌気槽３２に移送され、嫌気性処理が施される。

【0083】

［反応ｐＨ測定工程（Ｓ１０３）］
嫌気槽３２において嫌気性処理が施されている間に、ｐＨ測定手段３６は嫌気槽３２内の反応ｐＨを測定する。測定された反応ｐＨは制御部４０に伝達される（以上、反応ｐＨ測定工程（Ｓ１０３））。

【0084】

［ナトリウムイオン源添加量及び種類の決定工程（Ｓ１０４）］
本工程では、制御部４０は、測定されたナトリウム添加濃度及び反応ｐＨをＲＯＭ上に記憶された等高線図（図５参照）に当てはめ、領域Ａの反応ｐＨ及びナトリウム添加濃度の値にするために必要なナトリウムイオン源の種類と、その添加量とをＲＡＭに展開されたプログラムに従って決定し、ナトリウムイオン源添加手段３１へと信号を送り、Ｓ１０１に移行する（以上、ナトリウムイオン源添加量及び種類の決定工程（Ｓ１０４））。

【0085】

再び移行した先のＳ１０１では、制御部４０の信号に従い、ナトリウムイオン源添加手段３１は、決定された種類のナトリウムイオン源に対応する貯槽の開閉弁または定量ポンプを一定時間開くまたは稼働させることでそのナトリウムイオン源を決定された量だけ調整槽１４に添加する。

【0086】

以降、蒸留排水２の処理が完了するまで、Ｓ１０１〜Ｓ１０４が繰り返される。

【0087】

したがって、本実施の形態に係る蒸留排水処理方法及び蒸留排水処理装置３０によれば、嫌気槽３２内の反応ｐＨ及び調整槽１４内のナトリウム添加濃度とに基づき、制御部４０はナトリウムイオン源添加手段３１が添加するナトリウムイオン源の種類を緩衝能力の高いもの及び低いものの中から選択し、且つその添加量を変動する制御を行う。

【0088】

これにより、嫌気性処理の長期的な活性の維持に必要なナトリウムイオン源３の添加のフィードバック制御を行うことのみで、嫌気槽１２内の反応ｐＨ及びナトリウムイオン添加濃度という嫌気性処理活性に共に関わり合いながら影響する双方のパラメータを共に嫌気性処理の活性を高める方向に同時に移行させることができる。

【0089】

なお、上記実施の形態においては、ナトリウムイオン源３の種類とその添加量をフィードバック制御することとなっているが、フィードバック制御の対象がナトリウムイオン源３だけでなく、ｐＨ調整剤を含んでいてもよい。これによれば、測定された反応ｐＨ及びナトリウム添加濃度に基づき、反応ｐＨの増減調節を行うことが可能となる。また、反応ｐＨのより細やかな調節が可能となる。

【0090】

フィードバック制御においては、反応ｐＨが７．４以上場合、ナトリウム添加濃度のみを上昇させることが好ましい。逆に、反応ｐＨが７．４未満の場合にはナトリウム添加濃度と反応ｐＨを上昇させる調節を行うことが好ましい。

【0091】

また、上記のナトリウムイオン源３を添加するための制御方法において、ナトリウムイオンの濃度を測定する手段を省略し、一定量を添加することとし、発酵槽のｐＨ測定手段より得られた情報を基に、添加するナトリウムイオン源３の種類及び量並びにｐＨ調整剤を選択することとしても良い。すなわち、ナトリウム添加濃度は、調整槽１４内の液量と、ナトリウムイオン源３の添加量とから算出することとしてもよい。

【0092】

さらに、上記実施の形態においては、ナトリウムイオン源３は調整槽１４に添加されているが、内部循環ライン３２ａに添加されてもよく、また、汚泥６の返送ライン（汚泥返送ライン３３）に添加されてもよい。

【実施例】

【0093】

以下、本発明を実施例により説明する。

【0094】

１．蒸留排水の長期間の嫌気性処理に与えるナトリウム添加の影響の確認
［実施例１］
本実施例に用いた蒸留排水処理装置５０を図７に示す。蒸留排水処理装置５０は、上記第２実施の形態に係る蒸留排水処理装置から、制御部４０、ｐＨ測定手段３６及びナトリウムイオン測定手段３８を取り除いたものである。すなわち、蒸留排水処理装置５０においては、嫌気槽３２中の反応ｐＨとナトリウムの添加濃度とのフィードバック制御は行われない。

【0095】

本実施例では、蒸留処理後のドレン廃水であるアルコール製造排水（ＣＯＤ_ｃｒ＝６，０００ｍｇ／Ｌ）を原水として使用し、蒸留排水処理装置５０で連続処理した。

【0096】

容量３Ｌの調整槽１４において、アルコール製造排水にＦｅ^２＋を２０ｍｇ/Ｌ、Ｃｏ^２＋を０．３ｍｇ／Ｌ、Ｎｉ^２＋を０．３ｍｇ／Ｌとなるように添加し、窒素及びリンを投入する処理対象物のＣＯＤ_ｃｒに対して質量比（Ｎ，Ｐについては、原子量で換算）でＣＯＤ_ｃｒ：Ｎ：Ｐ＝３５０：５：１となるように適宜添加し、槽内液をパドルにて撹拌した。さらに、ＮａＣｌをＮａ^＋濃度が１０ｍＭとなるように添加した。

【0097】

嫌気槽３２は容量７ＬのＥＧＳＢ方式の嫌気槽を使用した。ジャガイモ澱粉工場の排水処理設備より採取したグラニュール汚泥を種汚泥として３．５Ｌ充填した。調整槽１４で調整された原水を供給配管を介して嫌気槽３２に供給し、上向流の流速を３ｍ／時に調節した。

【0098】

嫌気槽３２の温度調節は、温水ジャケットを含む温度制御手段（図示せず）により３５℃に設定し、硫酸、炭酸塩またはリン酸塩を添加しｐＨを７．２に維持した。なお、ｐＨの測定は、嫌気槽３２中の反応液をビーカーにサンプリングし、この反応液を静止させた状態でｐＨ電極による測定を行った。

【0099】

連続処理において、運転開始から徐々に嫌気槽３２のＣＯＤ_ｃｒ容積負荷を上昇させ、嫌気槽３２から発生するバイオガス量を１４０日間に亘ってモニタリングした。バイオガス発生量は、嫌気槽３２上部から排出されるバイオガスを捕集し、バイオガス体積を測定することにより求めた。

【0100】

なお、嫌気槽３２のＣＯＤ_ｃｒ容積負荷の条件は、１〜１０日目まで２ｋｇ−ＣＯＤ_ｃｒ／ｍ^３／日、１１〜２０日目まで４ｋｇ−ＣＯＤ_ｃｒ／ｍ^３／日、２１〜３０日目まで７ｋｇ−ＣＯＤ_ｃｒ／ｍ^３／日、３１〜４０日目まで１０ｋｇ−ＣＯＤ_ｃｒ／ｍ^３／日、及び４１〜１４０日目まで１５ｋｇ−ＣＯＤ_ｃｒ／ｍ^３／日とした。

【0101】

［実施例２］
原水をアルコール製造排水から製紙工場排水（ＣＯＤ_ｃｒ＝８，０００ｍｇ／Ｌ）に変更したことを除き、実施例１と同一の条件で連続処理試験を行い、嫌気槽３２から発生したバイオガス量をモニタリングした。なお、製紙工場排水も蒸留処理後のドレン廃水である。

【0102】

［比較例１〜２］
調整槽１４にＮａＣｌを添加しなかったこと以外は実施例１と同一の条件で連続処理試験を行い、嫌気槽３２から発生したバイオガス量をモニタリングしたものを比較例１とした。

【0103】

同じく、調整槽１４にＮａＣｌを添加しなかったこと以外は実施例２と同一の条件で連続処理試験を行い、嫌気槽３２から発生したバイオガス量をモニタリングしたものを比較例２とした。

【0104】

実施例１〜２及び比較例１〜２の結果を図８に示す。図８は、実施例１〜２及び比較例１〜２のバイオガス発生量の経時的な変化を示す図である。なお、バイオガス発生量は、それぞれの試験において投入された原料のＣＯＤ_ｃｒ値から予想される一日当たりのバイオガス発生量を１００％とした時の相対値で示したものである。図示のように、原水がアルコール製造排水及び製紙工場排水である場合であって、ともにナトリウムイオン源が添加されない場合、長期間連続して嫌気処理を行われるとバイオガスの発生が停止した（比較例１〜２参照）。一方、ナトリウムイオン源が添加されると、原水がアルコール製造排水及び製紙工場排水である場合、ともに１４０日経過後であっても良好なバイオガスの発生が観察された（実施例１〜２参照）。

【0105】

すなわち、蒸留排水の嫌気性処理において、ナトリウムイオン源を添加することで嫌気性処理の活性を長期間維持できることが明らかとなった。

【0106】

２．原水が澱粉製造排水である場合
［比較例３〜６］
原水をアルコール製造排水から澱粉工場で排出される澱粉製造排水に変更したこと及び調整槽１４にＮａＣｌを添加しなかったこと以外は実施例１と同一の条件で連続処理試験を行い、嫌気槽３２から発生したバイオガス量をモニタリングしたものを比較例３とした。なお、澱粉製造排水としては、工場から排出される原水を水道水で５倍に希釈した液（ＣＯＤ_ｃｒ＝６，０００ｍｇ/Ｌ、以下同じ。）を試験に供した。

【0107】

また、原水をアルコール製造排水から澱粉工場で排出される澱粉製造排水に変更したこと以外は実施例１と同一の条件で連続処理試験を行い、嫌気槽３２から発生したバイオガス量をモニタリングしたものを比較例４とした。

【0108】

さらに、原水をアルコール製造排水から食品工場で排出される炭水化物系排水に変更したこと及び調整槽１４にＮａＣｌを添加しなかったこと以外は実施例１と同一の条件で連続処理試験を行い、嫌気槽３２から発生したバイオガス量をモニタリングしたものを比較例５とした。なお、炭水化物系排水としては、タンパク質を含み、ＣＯＤ_ｃｒ＝５，０００ｍｇ／Ｌである排水（以下同じ）を試験に供した。

【0109】

また、原水をアルコール製造排水から食品工場で排出される炭水化物系排水に変更したこと以外は実施例１と同一の条件で連続処理試験を行い、嫌気槽３２から発生したバイオガス量をモニタリングしたものを比較例６とした。

【0110】

比較例３〜６の結果を図９に示す。図９は、比較例３〜６のバイオガス発生量の経時的な変化を示す図である。図示のように、原水を蒸留排水ではなく澱粉製造排水や炭水化物系排水とした場合には、ナトリウムイオン源の添加の有無にかかわらず、長期間嫌気性処理を行った場合に嫌気性処理の活性が急激に低下するという現象は観察されず（比較例３〜６参照）、ナトリウムイオン源の添加を必要とせず長期間の安定処理が可能であった。

【0111】

３．蒸留排水のＣＯＤ_ｃｒの影響の検討
［実施例３、比較例７］
製紙工場排水を水道水で５倍希釈したものを原水として試験に供したことを除き、実施例２と同一の条件で連続処理試験を行い、嫌気槽３２から発生したバイオガス量をモニタリングしたものを実施例３とした。

【0112】

また、製紙工場排水を水道水で５倍希釈したものを原水としたこと及び調整槽１４にＮａＣｌを添加しなかったこと以外は実施例２と同一の条件で連続処理試験を行い、嫌気槽３２から発生したバイオガス量をモニタリングしたものを比較例３とした。

【0113】

実施例３及び比較例７の結果を図１０に示す。図１０は、実施例３及び比較例７のバイオガス発生量の経時的な変化を示す図である。図示のように、希釈により蒸留排水のＣＯＤ_ｃｒを低下させた場合であっても、ナトリウムイオン源を添加しなかった場合には嫌気性処理を長期間安定的に継続することはできなかった（比較例７参照）。

【0114】

一方、希釈により蒸留排水のＣＯＤ_ｃｒを低下させ、ナトリウムイオン源を添加した場合には、長期間安定的に嫌気性処理を継続することができた（実施例３参照）。

【0115】

すなわち、澱粉製造排水等とは異なり、蒸留後のドレン廃水の嫌気性処理においては、長期間の安定的な処理にナトリウムイオン源の添加が必須であることが示された。

【0116】

４．ｐＨ条件とナトリウム添加濃度が嫌気性処理の活性に与える影響
［実施例４］
原水として製紙工場の蒸解工程で排出されるドレン廃水を用い、実施例２の連続試験で製紙工場排水を用いて馴致された汚泥をバッチ式の嫌気槽に投入し、嫌気性処理の回分試験を行った。

【0117】

まず、馴致汚泥約４０ｍｌを５０ｍｌ容の遠心管に入れ、２，０００ｒｐｍ×２ｍｉｎの遠心分離処理を行った。上澄液を捨て、塩化マグネシウム及び塩化カルシウムをそれぞれ０．５ｍＭ及び０．１ｍＭの濃度で添加した原水で５０ｍＬにメスアップし、２，０００ｒｐｍ×２ｍｉｎの遠心分離処理を行い、汚泥を洗浄した。この汚泥の洗浄操作を２回繰り返した後、沈殿した汚泥を原水で希釈して懸濁させた。

【0118】

５００ｍＬのガラスバイアルに原水４６ｍＬ、塩化マグネシウム及び塩化カルシウムをそれぞれ０．５ｍＭ及び０．１ｍＭの濃度で添加し、さらに塩化第一鉄、塩化コバルト、塩化ニッケル、塩化アンモニウム、及び炭酸水素カリウムをそれぞれ０．１ｍＭ、１μＭ、０．５μＭ、４．７ｍＭ、及び５ｍＭの濃度で添加した後、洗浄処理を施した上記懸濁汚泥をＳＳ濃度で１５０〜３００ｍｇ／Ｌとなるように添加した（なお、ＳＳとは懸濁物質の意味で、水の濁りを示す指標の１つであり、ＳＳ濃度とは、水に含まれる粒子を孔径１μｍのガラス繊維ろ紙またはＭＦ膜ろ紙でろ過し、その粒子の乾物重量（ｍｇ／Ｌ）で表すものである。）。

【0119】

上記の操作を繰り返し、無機塩、原水及び汚泥を混合したガラスバイアルを８０本準備した。これらに対して、グッドバッファーを用いてバイアル内の反応液のｐＨを５．８、６．１（ＭＥＳ）、６．７（Ｂｉｓ−Ｔｒｉｓ）、７．０（ＭＯＰＳ）、７．４、７．８（ＨＥＰＥＳ）、８．０、８．４（Ｂｉｃｉｎｅ）、８．６、９．０（ＣＨＥＳ）の１０段階に調整したものを各８本ずつ準備し、それぞれのｐＨ段階において、ＮａＣｌの添加濃度を０．０５ｍＭ、０．３ｍＭ、１ｍＭ、４ｍＭ、１０ｍＭ、２０ｍＭ、６０ｍＭ及び１００ｍＭとした検体（合計８０検体）を調整した。

【0120】

ｐＨ条件及びＮａＣｌ添加濃度の調整後、ガラスバイアル内の反応液を良く撹拌し、さらにリン酸水素カリウムを１ｍＭの濃度で添加し、且つメタノールをＣＯＤ_ｃｒ＝５，０００ｍｇ／Ｌとなるように添加した。ガラスバイアルの気相部分を約３０秒間窒素ガスパージによりガス置換した後に密封し、１０日間３５℃で培養し、ガス発生のモニタリングを行った。

【0121】

ガス発生のモニタリングは、培養後のガラスバイアル中の生成バイオガスをテフロン（登録商標）バッグに回収してガス発生量を計測し、各検体におけるガス発生初期速度を評価することにより行った。

【0122】

各ｐＨ条件及びＮａＣｌ添加濃度条件下におけるガス発生初期速度を表１に示す。

【0123】

【表1】

【0124】

また、図１１は、各培地ｐＨとバイオガス発生速度との関係を示す図である。本図では、ナトリウム添加濃度０．３ｍＭ、１ｍＭ、４ｍＭ及び１０ｍＭの各検体において、それぞれ培地ｐＨを５．８−９．０とした検体のプロットをつないでグラフとした。表１及び図１１に示すように、ｐＨに着目すると、初期ｐＨ５．８以上ｐＨ８．４未満の間でバイオガス発生の活性が認められ、初期ｐＨが７．８以上８．０以下の範囲にバイオガス発生の活性のピークが認められた。また、初期ｐＨが８．４になるとほとんどのサンプルでバイオガスの発生の活性がほとんど見られないレベルにまで低下した。

【0125】

ナトリウムの添加濃度に着目すると、ｐＨ範囲にもよるもののおおむね０．０５ｍＭ以上１００ｍＭ以下の範囲でバイオガス発生の活性が認められ、１０ｍＭ以上２０ｍＭ以下の範囲にバイオガス発生の活性のピークの存在が認められた。また、ナトリウムの添加濃度が６０ｍＭを超えて１００ｍＭとなる間にバイオガス発生の活性は低下しており、ナトリウムの添加による活性阻害が生じ始めているものと考えられる。

【0126】

なお、両者がガス発生初期速度に与える影響は、それぞれ独立しているものではなく相互に関わり合ったものであると予想される。すなわち、たとえ初期ｐＨが８．０と最も好ましい範囲にあっても、ナトリウム添加濃度が１００ｍＭであればバイオガス発生の活性は大きく低下する。逆に、ナトリウム添加濃度が１０ｍＭと最も好ましい範囲にあっても、初期ｐＨが８．４であるとバイオガス発生の活性は０に近い値となる。また、同じｐＨであれば、ナトリウム添加濃度が１０ｍＭ以上２０ｍＭ以下の範囲にあるサンプルの方が当該範囲外にナトリウム添加濃度を有するサンプルよりもバイオガス発生の活性が高くなる。

【0127】

逆に、同じナトリウム添加濃度であれば、初期ｐＨが７．８以上８．０以下の範囲にあるサンプルの方が当該範囲外に初期ｐＨを有するサンプルよりもバイオガス発生の活性は高い。

【0128】

図１２は、実施例４のうち図１１で使用した検体のデータを用い、Ｙ軸をナトリウム添加濃度（対数軸）、Ｘ軸をｐＨとし、ガス発生初期速度の最大値を５０ｍＬ／ｇ・ｈとしてこの値を１００％とし、この最大値に対する相対値が８０％、６０％、４０％及び２０％のプロットのみを残し、同じ相対値を有するプロット群の上に直線を引いて示した図である。

【0129】

この図は、上記第２実施の形態の図５に対応するものであり、図５が模式図であるのに対し、本図では具体的な数値から作成しているという違いがある。

【0130】

当該図１２において、プロット群の上に引いた直線同士がほぼ平行な位置関係にあることが見出されたことから、本結果を基にしたナトリウムイオン源の添加によるメタン発酵の活性を制御する方法は、確実性の高い制御が可能であることが予想される。

【0131】

したがって、図１２のデータを上記第２実施の形態の制御部４０のＲＯＭ等に記憶させておくことで、測定された嫌気槽の反応ｐＨ及び調整槽中の蒸留排水のナトリウム添加濃度に基づき、添加されるべきナトリウムイオン源の種類及びその量のフィードバック調節が可能となる。

【0132】

なお、本実施例で使用した馴致汚泥について、１６ＳリボゾーマルＲＮＡの遺伝子解析を行った結果、製紙工場のドレン排水の嫌気処理を担うメタン生成菌はＭｅｔｈａｎｏｍｅｔｈｙｌｏｖｏｒａｎｓ属の微生物であることを確認した。

【0133】

５．蒸留排水中のＣＯＤ_ｃｒの影響の確認
［実施例５］
実施例４と同様に、原水として製紙工場の蒸解工程で排出されるドレン廃水を用い、実施例２の連続試験で製紙工場排水を用いて馴致された汚泥をバッチ式の嫌気槽に投入し、嫌気性処理の回分試験を行った。

【0134】

本実施例では、ドレン廃水に対してメタノールを、ＣＯＤ_ｃｒで３，０００、５，０００、１０，０００、及び２０，０００ｍｇ／Ｌの濃度となるよう添加し、原水として用いた。

【0135】

原水のｐＨは塩酸を用いて６．７に調整し、ＮａＣｌの添加濃度を０．０５ｍＭ、０．３ｍＭ、１ｍＭ、４ｍＭ、１０ｍＭ、２０ｍＭ、６０ｍＭ及び１００ｍＭとした試験系を調整した。すなわち、実施例５において、用意したガラスバイアルの数は４×８×１＝３２本である。

【0136】

結果を、図１３に示す。図１３は、ナトリウム添加濃度の変動及び原水のＣＯＤ_ｃｒの変動が、バイオガス発生初期速度に与える影響を示す図である。これによれば、ＣＯＤ_ｃｒが３，０００〜２０，０００ｍｇ／Ｌの全ての範囲でバイオガスの発生が観察された。このことは、処理負荷にかかわらず、バイオガスの発生の活性がナトリウム添加条件下で活性化されたことを示す。さらに、ＣＯＤ_ｃｒが３，０００以上５，０００以下の範囲において、特に高いバイオガスの発生の活性が確認された。

【符号の説明】

【0137】

２ 蒸留排水
３ ナトリウムイオン源
１０、３０、５０ 蒸留排水処理装置
１２、３２ 嫌気槽
１４ 調整槽
１６、３１ ナトリウムイオン源添加手段
３６ ｐＨ測定手段
３８ ナトリウムイオン測定手段
４０ 制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】