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公開番号2025136529
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-19
出願番号2024035171
出願日2024-03-07
発明の名称有機排水処理システム及び有機排水処理方法
出願人大阪瓦斯株式会社
代理人弁理士法人R&C
主分類C02F 3/28 20230101AFI20250911BHJP(水,廃水,下水または汚泥の処理)
要約【課題】安定的かつ効率的な運転を実現できる有機排水処理システム及び有機排水処理方法の提供。
【解決手段】有機排水をメタン発酵する嫌気性排水処理槽51を備える嫌気性排水処理部5と、脱メタン・炭酸部6と、メタネーション部8と、制御手段とを備える有機排水処理システム1であって、嫌気性排水処理槽51で発生したメタン及び二酸化炭素をメタネーション部8に供給するバイオガス供給手段と、嫌気性排水処理槽51で発生したメタン発酵処理水を脱メタン・炭酸部6及びメタネーション部8に供給するメタン発酵処理水供給手段と、脱メタン・炭酸部6に水素ガスを供給してメタン発酵処理水中の溶存メタン、溶存二酸化炭素を気化する水素供給手段と、気化したメタン、二酸化炭素及び水素をメタネーション部8に供給する脱メタン・炭酸供給手段とを備え、メタネーション部8に供給される二酸化炭素と水素を用いてメタネーションが実行可能に構成されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
メタン生成菌を含む凝集体を下部に備え、有機排水をメタン発酵する嫌気性排水処理槽を備える嫌気性排水処理部と、脱メタン・炭酸部と、メタネーション部と、運転を制御する制御手段とを備える有機排水処理システムであって、
前記嫌気性排水処理槽において前記メタン発酵により発生したメタン及び二酸化炭素を、前記メタネーション部に供給するバイオガス供給手段と、
前記嫌気性排水処理槽において前記メタン発酵により発生したメタン発酵処理水を、前記脱メタン・炭酸部及び前記メタネーション部に供給するメタン発酵処理水供給手段と、
前記脱メタン・炭酸部に水素ガスを供給して前記メタン発酵処理水に溶存するメタン及び二酸化炭素を気化させる水素供給手段と、
前記脱メタン・炭酸部において気化したメタン、二酸化炭素及び水素を前記メタネーション部に供給する脱メタン・炭酸供給手段と、を備え、
前記バイオガス供給手段により供給される二酸化炭素と、前記脱メタン・炭酸供給手段により供給される二酸化炭素及び水素とを用いてメタネーションが実行可能に構成されている、有機排水処理システム。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記制御手段は、前記水素供給手段が供給する前記水素ガスの一部を前記メタネーション部に供給可能にするよう前記水素供給手段を制御する、請求項１に記載の有機排水処理システム。
【請求項３】
前記制御手段は、前記メタン発酵処理水供給手段により前記メタネーション部に供給する前記メタン発酵処理水の供給量を、前記メタネーション部内のメタン細菌の保持に必要な供給量に調節する、請求項１に記載の有機排水処理システム。
【請求項４】
前記嫌気性排水処理部の前段に、前記有機排水を酸発酵する酸生成部と、前記酸生成部で生成された酸発酵溶液をｐＨ調整剤によってｐＨを５．０以上７．５以下に中和し、中和した中和溶液を前記嫌気性排水処理部に供給するｐＨ調整部と、を備える請求項１に記載の有機排水処理システム。
【請求項５】
前記制御手段は、前記メタネーション部内のｐＨが９．０以下となるように前記メタン発酵処理水供給手段により供給する前記メタン発酵処理水の供給量を調節する、請求項１に記載の有機排水処理システム。
【請求項６】
前記メタネーション部は、前記メタネーションにより生成されるメタネーション処理水を回収して前記ｐＨ調整部に供給するメタネーション処理水供給手段を備え、
前記制御手段は、前記ｐＨ調整部内における前記中和溶液が、ｐＨ５．０以上７．５以下かつＣＯＤ２０００ｍｇ／Ｌ以上となるように前記メタネーション処理水供給手段により供給する前記メタネーション処理水の供給量を調節する、請求項４に記載の有機排水処理システム。
【請求項７】
前記制御手段は、前記メタネーション部内の温度を５０℃以上６０℃以下となるように制御する、請求項１に記載の有機排水処理システム。
【請求項８】
酸生成部、前記嫌気性排水処理部、及び前記メタネーション部は、内部熱の損失を防止するための温水を保持する保温手段が備えられており、
前記メタネーション部の前記保温手段に供給した前記温水を、前記酸生成部及び前記嫌気性排水処理槽の前記保温手段に供給することが可能な温水再供給流路を備える、請求項７に記載の有機排水処理システム。
【請求項９】
前記嫌気性排水処理槽は、前記有機排水を上向流で処理する方式である、請求項１～８のいずれか１項に記載の有機排水処理システム。
【請求項１０】
有機排水をメタン発酵する嫌気性排水処理工程と、脱メタン・炭酸工程と、メタネーション工程と、を備える有機排水処理方法であって、
前記嫌気性排水処理工程において前記メタン発酵により発生するメタン及び二酸化炭素を前記メタネーション工程に供給する工程と、
前記嫌気性排水処理工程において前記メタン発酵により発生するメタン発酵処理水を、脱メタン・炭酸工程及び前記メタネーション工程に供給する工程と、
前記脱メタン・炭酸工程に水素ガスを供給して前記メタン発酵処理水に溶存するメタン及び二酸化炭素を気化させる工程と、
前記脱メタン・炭酸工程において気化したメタン、二酸化炭素及び水素を前記メタネーション工程に供給する工程と、を備え、
前記嫌気性排水処理工程及び前記脱メタン・炭酸工程により供給される前記二酸化炭素及び前記水素を用いてメタネーションによりメタンを生成する、有機排水処理方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機排水を処理する有機排水処理システム及び有機排水処理方法に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
食品工場や化学工場から排出される有機排水をメタン発酵（嫌気処理）してバイオガス化する方法として、上向流嫌気性スラッジブランケット（ＵｐｆｌｏｗＡｎａｅｒｏｂｉｃＳｌｕｄｇｅＢｌａｎｋｅｔ：ＵＡＳＢ）法が知られている。
【０００３】
ＵＡＳＢ法は、原水を反応槽の下部より上向流で流入させ、菌の付着担体を用いることなく、汚泥をブロック化または粒状化させて粒径１～数ｍｍのグラニュール汚泥の汚泥床（スラッジブランケット）を形成させ、反応槽中に高濃度の微生物を保持して、高負荷処理を行う方法である。この方法は、好気性活性汚泥法に比べて、反応槽容積当りの有機物負荷が１０ｋｇ－ＣＯＤＣｒ／ｍ
３
／ｄａｙ以上と非常に高い。しかも、曝気のためのエネルギーが不要である；メタンガスとしてエネルギーの回収が可能である；余剰汚泥発生量が少ない；等の優れた特徴も備えている。
【０００４】
メタン発酵の中には、酢酸をメタンに分解する経路と、二酸化炭素と水素からメタンを生成する経路（バイオメタネーション）が存在する。バイオメタネーションが進行すると、メタン発酵液のｐＨが増加し、メタンガス生成効率が低下する。そのような事態を解決するため、特許文献１に記載の手法が提案されている。特許文献１に記載の手法は、バイオメタネーションにおいて、メタネーションの反応が進みメタン発酵槽内の汚泥ｐＨが９．０以上となる際に、メタン発酵槽に水素供給を停止もしくはバイオガスを吹き込むことでｐＨの増加を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０２４－００２１８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
グラニュールを槽内下部に保持するために槽内に供給する排水の線速度（Ｌｖ）は、一般的に１～２ｍ／ｈ程度である。ここに、バイオメタネーションとして、バイオガス中の二酸化炭素をメタンに反応させるための水素ガスをＵＡＳＢ槽に供給すると、流体（排水と水素ガスの合計）の線速度が大幅に増加する。その場合、グラニュールを槽下部に保持、増殖させることができず、有機排水処理能力の低下を引き起こし、やがては処理不能状態に陥る可能性がある。
【０００７】
グラニュールは、酢酸資化性メタン菌、水素資化性メタン菌等で構成されている。グラニュールの自己凝集性を維持するためには、酢酸資化性メタン菌が重要となるが、ＵＡＳＢ槽に水素ガスを供給すると、水素資化性メタン菌の構成比率が増加し、グラニュールを構成する菌の構成が変化し、グラニュールの自己凝集性に影響を及ぼす可能性がある。
【０００８】
ＵＡＳＢ槽から排出されるＵＡＳＢ処理水には、メタンが溶存している。ＵＡＳＢ処理水を大気開放すると、溶存メタンが大気中にメタンガスとして放散され、温室効果をもたらしてしまう。
【０００９】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、従来よりも安定的かつ効率的な運転を実現できる有機排水処理システム及び有機排水処理方法を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成させるための本発明に係る有機排水処理システムの特徴構成は、
メタン生成菌を含む凝集体を下部に備え、有機排水をメタン発酵する嫌気性排水処理槽を備える嫌気性排水処理部と、脱メタン・炭酸部と、メタネーション部と、運転を制御する制御手段とを備える有機排水処理システムであって、
前記嫌気性排水処理槽においてメタン発酵により発生したメタン及び二酸化炭素を、前記メタネーション部に供給するバイオガス供給手段と、
前記嫌気性排水処理槽においてメタン発酵により発生したメタン発酵処理水を、前記脱メタン・炭酸部及び前記メタネーション部に供給するメタン発酵処理水供給手段と、
前記脱メタン・炭酸部に水素ガスを供給して前記メタン発酵処理水に溶存するメタン及び二酸化炭素を気化させる水素供給手段と、
前記脱メタン・炭酸部において気化したメタン、二酸化炭素及び水素を前記メタネーション部に供給する脱メタン・炭酸供給手段と、を備え、
前記バイオガス供給手段により供給される二酸化炭素と、前記脱メタン・炭酸供給手段により供給される二酸化炭素及び水素とを用いてメタネーションが実行可能に構成されている点にある。
（【００１１】以降は省略されています）

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