JP7226731B2

JP7226731B2 - 被処理物の処理方法

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Publication number: JP7226731B2
Application number: JP2018197802A
Authority: JP
Inventors: 清次中塚; 尊信立川; 義浩藤原; 智裕井上
Original assignee: Sasakura Engineering Co Ltd; Dowa Eco Systems Co Ltd
Current assignee: Sasakura Engineering Co Ltd; Dowa Eco Systems Co Ltd
Priority date: 2018-10-19
Filing date: 2018-10-19
Publication date: 2023-02-21
Anticipated expiration: 2038-10-19
Also published as: WO2020080244A1; JP2020062631A

Description

本発明は被処理物の処理方法に関し、特に、有機物や溶解性塩類を含有する被処理物の処理方法に関する。

廃棄物最終処分場からの浸出水、産業廃棄物等の埋立処分場からの浸出水、等の被処理物は様々な有機物や塩分を含有しているため、これを処理することは環境保護の観点から重要であり、当該処理方法について各種の提案がなされている。例えば特許文献１は、有機廃水をメタン発酵処理し、得られたメタン発酵処理水を好気性生物処理し、好気性生物処理後の混合液を固液分離することを提案している。固液分離は例えば、好気性生物処理を実施する沈殿池により実施される（固体成分が沈殿する）。また特許文献２は、アンモニア性窒素（環境基準により厳しい規制がなされている）および溶解性塩類を含有する有機廃水に対して硝化反応を用いた処理を実施し、得られた硝化処理水を蒸発濃縮することを提案している。

特開２０１２－０６１４３５号公報特開２００６－２３９５７８号公報

本発明者らは各種の被処理物（廃棄物や廃水等）の成分について検討した結果、当該被処理物中に多量の有機物や塩分（溶解性塩類）が含有されている場合があることを知見した。ここで、有機物はＢＯＤ等として環境基準が規定されており、また塩分については、これを十分に除去しないまま処理して排水として放流すると、放流先での塩害の発生を引き起こす可能性がある。

ところが特許文献１には、有機廃水中に含有される塩分（例えば、塩素やフッ素のようなハロゲン元素）について記載が無い。具体的には、好気性生物処理の具体例として回分式活性汚泥法（本明細書において「ＳＢＲ法」と記載する場合がある。）を挙げているものの、処理の原水である有機廃水の組成について、ＢＯＤ、ＣＯＤ、アンモニア、リン等の例について開示するのみで、塩分についての記載が無く、塩分については着目していないと考えられる。特許文献１に記載の方法は微生物を利用した生物処理であるので、被処理物中に多量の塩分が含有されていた場合、これを十分に除去することが出来ない。

一方、特許文献２は、アンモニア性窒素および溶解性塩類を含有する有機廃水の処理について記載している。具体的には、前記有機廃水に対し好気性生物処理による硝化反応を実施して硝化処理水を得、得られた硝化処理水のｐＨ値を４～６に調整して炭酸カルシウムスケールの発生を回避しながら、蒸発濃縮を行うことを提案している。しかし、被処理物中に有機物が多量に含まれている場合には、それに対して好気性生物処理を施すことになり、処理に使用する微生物への負荷が大きくなり、微生物の補充や交換といったプロセスが必要になる可能性がある。これは被処理物の処理の実操業において問題である。

本発明は当該状況の下で為されたものであり、その解決しようとする課題は、有機物やアンモニア、さらに溶解性塩類を多量に含有する被処理物であっても、これらを適切に処理することが可能で、かつ低廉な操業コストで操業可能な被処理物の処理方法を提供することである。

また本発明者らの研究によると、特許文献２記載の処理方法では、ｐＨを４～６に調整した硝化処理水を蒸発濃縮することになり、塩化物イオン等の強酸の共役塩基を含む硝化処理水を、酸性状態かつ高温で蒸発濃縮装置内に保持することになり、この場合、前記共役塩基が腐食性を発現する。これでは、蒸発濃縮装置においてハステロイ（登録商標）等の耐腐食性に優れた高コスト材料を用いざるを得ず、設備コストの上昇につながる。そこで本発明は、望ましくは、被処理物が強酸の共役塩基を含有する場合であっても、高コスト材料を用いることなく処理装置を構成できる、被処理物の処理方法を提供することを課題とする。

上述の課題を解決する為、本発明者らはさらに研究を行った。
そして従来の技術思想を転換し、有機物、アンモニアおよび溶解性塩類を含有する被処理物へ、消化工程（嫌気性生物によるメタン発酵処理）、硝化工程（好気性生物処理）、蒸発濃縮工程を順次に行うことで、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成した。

即ち、上述の課題を解決する第１の発明は、
有機物、アンモニア、および溶解性塩類を含有する被処理物の処理方法であって、
メタン発酵法により、前記被処理物中の有機物を分解してメタン発酵処理水を得るメタン発酵工程と、
好気性生物の作用により、前記メタン発酵処理水中のアンモニアを酸化して硝酸とすると共に、有機物を分解して硝化処理水を得る好気性生物処理工程と、
前記硝化処理水を蒸発濃縮して、濃縮水と凝縮水とを得る蒸発濃縮工程と
を有することを特徴とする被処理物の処理方法である。
第２の発明は、
回分式活性汚泥法により前記好気性生物処理工程を実施することを特徴とする第１の発明に記載の被処理物の処理方法である。
第３の発明は、
前記蒸発濃縮工程に供する、前記硝化処理水のｐＨ値を８．５以上に調整することを特徴とする第１または第２の発明に記載の被処理物の処理方法である。
第４の発明は、
前記メタン発酵処理水中のアンモニア濃度は窒素換算で１０～１００００ｐｐｍ、Ｃｌ^－濃度は１～５００００ｐｐｍ、ＣＯＤは１０～１０００００ｐｐｍ、ＢＯＤは１０～１００００ｐｐｍであることを特徴とする第１から第３の発明のいずれかに記載の被処理物の処理方法である。
第５の発明は、
前記好気性生物処理工程により、アンモニア濃度が窒素換算で１０ｐｐｍ以下の硝化処理水を得ることを特徴とする第１から第４の発明のいずれかに記載の被処理物の処理方法である。
第６の発明は、
前記硝化処理水へアルカリ物質を添加することで硝化処理水のｐＨ値を８．５以上に調整することを特徴とする第３から第５の発明のいずれかに記載の被処理物の処理方法である。
第７の発明は、
アンモニア濃度が窒素換算で１０～１００００ｐｐｍ、Ｃｌ^－濃度は１～５００００ｐｐｍ、ＣＯＤは１０～１０００００ｐｐｍ、ＢＯＤは１０～１００００ｐｐｍの被処理水の処理方法であって、
好気性生物の作用により、前記被処理水中のアンモニアを酸化して硝酸とすると共に、有機物を分解して硝化処理水を得る好気性生物処理工程と、
前記硝化処理水を蒸発濃縮して、濃縮水と凝縮水とを得る蒸発濃縮工程とを有し、
前記蒸発濃縮工程に供する前記硝化処理水のｐＨ値を８．５以上に調整することを特徴とする被処理水の処理方法である。

本発明に依れば、有機物やアンモニア、および溶解性塩類を多量に含有する被処理物であっても、適切に処理することが可能になり、かつ低廉な操業コストで操業可能である。

本発明に係る処理方法の操作フロー図である。硝化処理水試料、濃縮水試料、凝縮水試料の外観写真である。実施例に使用した処理装置の模式図。

上述したように本発明は、有機物やアンモニア、および溶解性塩類を多量に含有する被処理物であっても、適切に処理することが可能になり、かつ低廉な操業コストで操業可能な当該被処理物の処理方法を提供するものである。そこで、本発明に係る処理方法の操作フローを示す図１を参照しながら、本発明について説明する。

図１に示すように本発明は、被処理物（１０）へ、メタン発酵工程（２０）、好気性生物処理工程（３０）、そして蒸発濃縮工程（４０）を実施して、放水可能な凝縮水（４１）と汚染物が濃縮された濃縮水（４２）とを得るものである。本発明においては好気性生物処理工程（３０）で得られた硝化処理水（３１）のｐＨに関して、必要に応じてｐＨ調整（３２）を実施してもよい。

以下、１．被処理物、２．メタン発酵工程、３．好気性生物処理工程、４．蒸発濃縮工程、５．異なる実施の形態、６．まとめ、の順で、本発明を詳細に説明する。

１．被処理物
本発明が処理対象とする、有機物やアンモニア、および溶解性塩類を含有する被処理物とは、例えばタンパク質、アミノ酸、核酸、糖類、脂肪酸等の有機物、アンモニア、溶解性塩類を含むものである。具体例としては、各種廃棄物等の固形状物、および、廃棄物埋立地からの浸出水、等の液状物が挙げられる。これらの被処理物は、環境中に放出されると当該環境を汚染する原因となるものである。

２．メタン発酵工程
本発明では、メタン細菌の作用を利用したメタン発酵法を用いるメタン発酵工程を実施する。メタン発酵により、被処理物中の有機物を分解する。この有機物には、次の好気性生物処理工程において好気性生物では分解が困難な有機物も含まれているが、メタン発酵によりこれが分解され、好気性生物でも分解可能な物質となって次の好気性生物処理工程に送られる。

なお、埋設物として廃棄食品等が埋められた産業廃棄物処理場や埋立地等においては、埋設物中にメタン細菌が存在して、埋設物中の有機物がメタン発酵により分解されている場合もある。本発明においては、このような自発的なメタン発酵を、メタン発酵処理水（２１）として消化液を産出するメタン発酵工程と考える場合がある。

メタン発酵処理水の性状や組成に関しては、本発明の効果が好適に奏される観点から、以下の通りである。

すなわち、本発明の効果が好適に奏される観点から、メタン発酵処理水のｐＨ値は好ましくは４～１１、より好ましくは４．２～１０．８、さらに好ましくは４．５～１０．５である。
同様な観点からメタン発酵処理水中の全溶解性固体（本明細書において「ＴＤＳ」と記載する場合がある。）の量は、好ましくは１０～１０００００ｐｐｍ、より好ましくは５００～１０００００ｐｐｍ、さらに好ましくは８０００～８００００ｐｐｍである。
同様な観点からメタン発酵処理水中のアンモニアの濃度は、窒素換算で（すなわちアンモニア態の窒素（ＮＨ_３－Ｎ）の濃度）、好ましくは１０～１００００ｐｐｍ、より好ましくは１００～１００００ｐｐｍ、さらに好ましくは３００～９０００ｐｐｍである。
同様な観点からメタン発酵処理水の化学的酸素要求量（ＣＯＤ）は、好ましくは１０～１０００００ｐｐｍ、より好ましくは１０００～１０００００ｐｐｍ、さらに好ましくは５０００～８００００ｐｐｍである。
同様な観点からメタン発酵処理水の生物学的酸素要求量（ＢＯＤ）は、好ましくは１０～１００００ｐｐｍ、より好ましくは５００～１００００ｐｐｍ、さらに好ましくは１０００～９０００ｐｐｍである。
同様な観点からメタン発酵処理水中の硫化水素（Ｈ_２Ｓ）の濃度は、好ましくは１～１００ｐｐｍ、より好ましくは２～９５ｐｐｍ、さらに好ましくは３～９０ｐｐｍである。
同様な観点からメタン発酵処理水中の硫酸イオン（ＳＯ_４ ^２－）の濃度は、好ましくは１０～１００００ｐｐｍ、より好ましくは３００～１００００ｐｐｍ、さらに好ましくは１０００～８０００ｐｐｍである。
同様な観点からメタン発酵処理水中の塩化物イオン（Ｃｌ^－）濃度は、好ましくは１～５００００ｐｐｍ、より好ましくは５００～５００００ｐｐｍ、さらに好ましくは６０００～４５０００ｐｐｍである。
同様な観点からメタン発酵処理水中のカルシウムイオン（Ｃａ^２＋）の濃度は、好ましくは１～１００００ｐｐｍ、より好ましくは２～９０００ｐｐｍ、さらに好ましくは３～８０００ｐｐｍである。
同様な観点からメタン発酵処理水中のナトリウムイオン（Ｎａ^＋）の濃度は、好ましくは１～１００００ｐｐｍ、より好ましくは２～９５００ｐｐｍ、さらに好ましくは３～９０００ｐｐｍである。

３．好気性生物処理工程およびｐＨ調整
好気性生物処理工程（３０）は上記メタン発酵工程（２０）で得られたメタン発酵処理水（消化液）（２１）中のアンモニアを、微生物の作用により亜硝酸経由で硝酸へ酸化する（硝化）とともに、前記処理水中の有機物を分解して、硝化処理水（３１）を得る工程である。このような反応を実施する方法として、連続式や循環式等の各種の方法が公知であるが、ＳＢＲ法は高能率な処理法として知られている。そこで、以下、硝化処理法の例としてＳＢＲ法を参照しながら、好気性生物処理工程（３０）について説明する。

ＳＢＲ法は、エアレーションタンクと最終沈殿池の機能を1つの反応槽に集約して実施する好気性処理である。具体的には、活性汚泥の入った反応槽において、《１》処理対象であるメタン発酵処理水の導入、《２》ばっ気処理、《３》沈降分離、《４》上澄みである硝化処理水の排水、の各処理を順次行うものである。

好気性生物処理工程（３０）の次の蒸発濃縮工程（４０）ではアンモニアを除去することができないため、ＳＢＲ法によりアンモニアを十分に処理することが好ましい。具体的には、本工程で得られる硝化処理水（３１）中のアンモニア濃度が窒素換算で１０ｐｐｍ以下となるように、十分に曝気処理を行うことが好ましい。このような低いアンモニア濃度を達成することと処理コスト低減の観点とから、一つの目安として、ＳＢＲ法の曝気処理での滞留時間は６～３０日間が好ましい。

当該ＳＢＲ工程の実施により、メタン発酵処理水（２１）中のＢＯＤ、ＣＯＤ、ＴＤＳといった各数値、および、アンモニア濃度が低減される。その上、本工程でアンモニア濃度を十分に低減させれば、その後においてアンモニアを除去するためにストリッピングや逆浸透膜処理等といった高コストなプロセスを実施することが不要となる点でも好ましい。

本発明者らの検討によると、硝化処理水（３１）のｐＨ値が８．５未満の場合、適宜アルカリ物質を添加する等によりｐＨ調整（３２）を行い、ｐＨ値を８．５以上とすることが好ましい。また、得られる硝化処理水（３１）のｐＨが８．５以上になるように、メタン発酵工程（２０）で得られたメタン発酵処理水（２１）や、これが好気性生物処理工程（３０）で処理を受けている途中においてアルカリ物質を添加してもよい。これは後述する「４．蒸発濃縮工程」において、当該硝化処理水（３１）に含有されるＣｌ^－等の強酸の共役塩基が、蒸発濃縮装置内部を腐食させることを回避する観点からである。尚、当該アルカリ物質としては、安価であり汎用性が高いことから、水酸化ナトリウムが好ましい。

好気性生物処理工程（３０）としてＳＢＲ法を例示して実施の形態を説明したが、連続式活性汚泥法等を好気性生物処理工程（３０）の一部または全部に採用することも可能である。

４．蒸発濃縮工程
蒸発濃縮工程（４０）は、硝化処理水（３１）を減圧下の密閉容器（蒸発缶）内にて加熱蒸留して、例えば２体積倍以上４０体積倍以下に濃縮された濃縮水（４２）と、蒸発後の凝縮水（４１）とを得る工程である。

当該工程において使用する蒸発濃縮装置は特に限定されない。例えば、特開昭５９－２６１８４号公報に記載の水蒸気圧縮式塩水蒸留器（水平伝熱管と水蒸気圧縮機とを備えた水蒸気圧縮式塩水蒸留器）、特開平１０－５７７０２号公報に記載の自己蒸発圧縮式濃縮装置（２つの圧縮手段により２段圧縮が可能な濃縮装置）、特開２０１１－１８５１９２号公報に記載の真空蒸発装置（ルーツブロワを備えた真空蒸発装置）、等を、当該工程における蒸発濃縮装置として使用することができる。

蒸発濃縮工程（４０）における蒸発条件については、蒸発缶内の液温は６０～７０℃、蒸発缶内圧力は５～５０ｋＰａabsに設定することが操業コスト低廉化の観点から好ましい。当該工程で得られる濃縮水（４２）の濃縮倍率は、２～２０体積倍とすることが操業コスト低廉化の観点から好ましい。

硝化処理水（３１）の着色成分（例えばアゾ化合物）を除去する為、無機凝集剤＋高分子凝集剤を用いた脱色工程を実施する場合もあるが、蒸発濃縮により、硝化処理水（３１）のＴＤＳ、ＣＯＤの削減のみならず、着色成分も同時に除去可能となり、操業コストの低廉化が図れる。また、硝化処理水（３１）に含まれていた溶解性塩類は蒸発しないので、凝縮水（４１）に移行することなく濃縮水（４２）中に残留する。

以上より、有機物、アンモニアおよび溶解性塩類を含有する被処理物から、ＢＯＤ、ＴＤＳ、ＣＯＤの値が削減され、溶解性塩類を含有せず外観は無色透明で、環境に放出可能な凝縮水（４１）と、適宜な廃棄処分とすべき濃縮水（４２）とを、低廉な設備コストおよび操業コストによって得ることが出来た。

ここで前記「ｐＨ調整」にて説明したように、本発明では好ましくは硝化処理水（３１）のｐＨをアルカリ性、好ましくは８．５以上にｐＨ調整（３２）した後に蒸発濃縮工程（４０）を実施する為、蒸発濃縮装置内部において、生成した濃縮水（４２）のｐＨ値が９以上１３以下となる。この結果、濃縮水（４２）においてＣｌ^－等の強酸の共役塩基が腐食性を発現しなくなるので、蒸発濃縮装置について耐腐食性に優れた高価な材質のものを使う必要がなくなり、装置コストの低廉化につながり好ましい。

これに対し、炭酸カルシウムスケール防止のため蒸発濃縮に供する液のｐＨを特許文献２のように酸性とした場合、Ｃｌ^－等の強酸の共役塩基を含む水を、酸性状態且つ高温で（蒸発なので）蒸発濃縮装置内に保持することになり、Ｃｌ^－等が強い腐食性を発現する。この結果、蒸発濃縮装置にはハステロイなど耐腐食性に優れた高価な材質の装置を使う必要があり、装置コストの上昇につながる。

本発明では硝化処理水（３１）のｐＨは、前記装置コストの上昇に鑑み、好ましくは８．５以上とする。そして、蒸発濃縮工程（４０）を実施する為、蒸発濃縮装置内部にスケールが発生する。当該スケールは炭酸カルシウムを主な成分としていると考えられる。当該スケールの蓄積は、蒸発濃縮装置の伝熱係数を低下させる為、当該スケールを除去するメンテナンスが求められる。

本発明者らの検討によると、本発明において、蒸発濃縮装置内部に発生したスケールは、薬品で容易に溶解出来てメンテナンスが容易であり、殆ど操業コストの上昇につながらないことも判明した。

本発明において蒸発濃縮装置内部に発生したスケールが容易に溶解出来る理由は、次のように推察される。

即ち、本発明では硝化処理水（３１）のｐＨを、好ましくは８．５以上のアルカリ性へｐＨ調整（３２）している為、硝化処理水（３１）中のＣＯ_３ ^２－は、ＣＯ_２となって揮散することなく留まっている。この為、スケール成分であるＣａ^２＋はＣＯ_３ ^２－と反応して炭酸カルシウムが生成する。そして、生成した炭酸カルシウムは、硝化処理水（３１）中のＣＯ_３ ^２－と化合・反応［ＣａＣＯ_３→Ｃａ（ＨＣＯ_３）_２］して重炭酸カルシウムになり、生成したスケールが容易に溶解・除去されるのではないかと考えている。

なお、被処理物（１０）がＳＯ_４ ^２－を含む場合には、硝化処理水（３１）はＳＯ_４ ^２－を含んでおり、Ｃａ^２＋がスケールを形成する際、強固なスケールとなる石膏（ＣａＳＯ_４）が生じうる。しかし上述の通りｐＨ値が８．５以上の硝化処理水（３１）はＣＯ_３ ^２－を豊富に含んでおり、Ｃａ^２＋はこれと優先的に反応する為、石膏の生成は抑制される。このようにスケールを容易に除去できる観点からは、硝化処理水（３１）のＣＯ_３ ^２－の量は、全無機炭素（ＴＩＣ）として、好ましくは１８０～９００ｐｐｍ、より好ましくは２００～８００ｐｐｍである。

被処理物（１０）やメタン発酵処理水（２１）が含有する溶解性塩類の濃度が高い場合（結果として硝化処理水（３１）中の溶解性塩類の濃度も高い）においても、同様に、容易にスケール除去が達成可能である。

一方、硝化処理水（３１）中へ種晶として、予め炭酸カルシウムの微結晶を添加しておくことも好ましい構成である。予め種晶を添加しておくことで、生成してくる炭酸カルシウムを当該種晶の周囲に析出させることで、蒸発濃縮装置の内壁等に析出する炭酸カルシウム量を低減出来るからである。

５．異なる実施の形態
以上、被処理物（１０）に対してメタン発酵工程（２０）、好気性生物処理工程（３０）、蒸発濃縮工程（４０）を行い（適宜硝化処理水（３１）のｐＨに関してｐＨ調整（３２）を実施する）、浄化された処理水（凝縮水（４１））と濃縮水（４２）とを得る、被処理物（１０）の処理方法について説明した。

本発明の技術的思想は、例えば、図１においてバイオガス発電、等（２２）として示す、メタン発酵を経て発生した廃水（２３）等に対しても適用可能である。この場合は、当該廃水（２３）等へ、好気性生物処理工程（３０）、蒸発濃縮工程（４０）を行う実施の形態をとればよい。

また硝化処理水のｐＨ値を好ましくは８．５以上とすることに着目した、さらに異なる本発明の実施の形態は以下のとおりである。

「有機物、アンモニア、および溶解性塩類を含有する被処理水の処理方法であって、
好気性生物の作用により、前記被処理水中のアンモニアを酸化して硝酸とすると共に、有機物を分解して硝化処理水を得る好気性生物処理工程と、
前記硝化処理水のｐＨ値を８．５以上とするｐＨ調整工程と、
ｐＨ値が調整された前記硝化処理水を蒸発濃縮して、濃縮水と凝縮水とを得る蒸発濃縮工程と
を有することを特徴とする被処理水の処理方法。」

この実施の形態の構成では、所定の被処理水（廃水）に対し硝化処理（好気性生物処理工程）を行い、そして得られた硝化処理水のｐＨ値を８．５以上とする。この構成においても蒸発濃縮装置内に発生した炭酸カルシウムスケールは、適宜な方法によって容易に除去が可能であり、操業コスト上昇には殆どつながらない。しかもこれは、被処理水中に含有される溶解性塩類の濃度が高い場合においても達成可能である。

以上説明したように、アンモニアおよび溶解性塩類を含有する被処理物（１０）、または、メタン発酵を利用したプロセスから発生した廃水（２３）等から、ＴＤＳ、ＣＯＤの値が削減され、溶解性塩類を含有せず外観は無色透明で、環境に放出可能な凝縮水（４１）と、適宜な廃棄処分とすべき濃縮水（４２）とを、低廉な設備コストおよび操業コストによって得ることが出来た。

以上の効果に焦点をあてた、異なる発明の実施の形態は以下のとおりである。

「アンモニア濃度が窒素換算で１０～１００００ｐｐｍ、Ｃｌ^－濃度は１～５００００ｐｐｍ、ＣＯＤは１０～１０００００ｐｐｍ、ＢＯＤは１０～１００００ｐｐｍの被処理水の処理方法であって、
好気性生物の作用により、前記被処理水中のアンモニアを酸化して硝酸とすると共に、有機物を分解して硝化処理水を得る好気性生物処理工程と、
前記硝化処理水を蒸発濃縮して、濃縮水と凝縮水とを得る蒸発濃縮工程とを有し、
前記蒸発濃縮工程に供する、前記硝化処理水のｐＨ値を８．５以上に調整することを特徴とする被処理水の処理方法。」

尚、上記の異なる発明の実施の形態の構成の各々に対し、本発明の実施の形態にて記載した構成を適宜組み合わせてもよい。

６．まとめ
以上、詳細に説明したように本発明によれば、有機物、アンモニアおよび溶解性塩類を含有する被処理物を、低廉な設備コストおよび操業コストで処理可能である。

以下、実施例を参照しながら本発明を具体的に説明する。

（実施例１）
ごみ処理埋立地の浸出水を実施例試料として得た。前記ごみ処理埋立地中にはメタン細菌が存在することを確認しており、前記浸出水は、メタン発酵を受けた消化液である。当該消化液試料の性状および組成を表１の「実施例消化液欄」に示す。

当該消化液試料を、図３に模式図を示すＳＢＲ槽５０、蒸発濃縮設備用清澄池６０、および蒸発濃縮設備７０を有する一連の装置により処理した。以下、図３に示す装置を参照しながら、実施例１を説明する。

８０ｍ^３の消化液試料５１を、容積１０００ｍ^３のＳＢＲ槽５０（スラッジボリューム４０％）に供した。当該供給直後におけるＳＢＲ槽５０中の液体中の溶存酸素濃度は０ｐｐｍだった。

前記ＳＢＲ槽５０へ、ブロワー（ポンプ）５２を用いて大気５３を吹き込んで曝気処理を開始した。当該曝気の終点は、溶存酸素濃度で管理した。処理完了時の溶存酸素濃度は５ｐｐｍとした。

曝気処理完了後、曝気を停止して硝化処理水を含む活性汚泥５５を沈降させた後、上澄み（硝化処理水試料６１）を得た。当該硝化処理水試料６１をポンプ５４で蒸発濃縮設備用清澄池６０に送液した。そして硝化処理水試料６１のｐＨ値を測定したところ、８．５であった。なお、ｐＨ値の測定には（HORIBA製pH meter F-16）を使用し、測定時の温度が２５℃の場合は実測定値を採用し、２５℃でない場合はｐＨ測定装置内蔵の校正機能により２５℃でのｐＨ値を求めた。

当該曝気処理によりアンモニアが硝酸に変換されることから、硝化処理水試料６１のｐＨ値は元の８．３から低下すると考えられるが、反対に上昇した。このｐＨ上昇の原因として、曝気処理に付した消化液試料５１中の何らかの成分や、ＳＢＲ槽５０中の微生物の影響による（硝酸から窒素への変換が起きた）ことが考えられる。

当該硝化処理水試料６１の性状を表１の「硝化処理水欄」に示す。当該硝化処理水試料６１の外観を図２に示す。なお、表１及び表２における硝化処理水等の性状に関する各特性は、以下のように測定した。

ＴＤＳは、Orion^TM Versa Star Pro^TM pH／導電率デスクトップ型マルチパラメーターメーターにより、全溶存性固体を測定した。
アンモニア態窒素（ＮＨ_３－Ｎ）の濃度は，イオン電極法（Orion^TM Versa Star Pro^TM,Thermo fisher製）で測定した。
ＣＯＤは，ニクロム酸法（ＣＯＤ_Ｃｒ）により測定した。
全無機炭素（ＴＩＣ）は，ＴＯＣ計（TOC-L,島津製作所製）により全炭素及び全有機炭素を測定し、これらの差分をとることで求めた。
ＢＯＤは、ＪＩＳＫ０１０２に定める方法に準拠して測定した。
硫化水素は、酢酸カドミウム法により測定した。
硫酸イオン及び塩化物イオンは、イオンクロマトグラフィー法により測定した。
金属元素（カルシウムイオン及びナトリウムイオン）は，誘導結合プラズマ発光分光装置（ＩＣＰ－ＡＥＳ, Thermo fisher製 ICAP-7000）により測定した。

本実施例において、蒸発濃縮設備７０として株式会社ササクラ製のＶＶＣＣ－９０を用いた。本装置の伝熱管７１はチタン製、蒸発缶７２はＳＵＳ３１６Ｌ製である。加えて、本装置にはヒートポンプ７３が搭載されており、蒸発した蒸気を圧縮し、潜熱回収可能である。回収された熱は、再度上澄み液の加熱あるいは蒸発熱として再利用される。

本装置の運転条件に関して、蒸発缶７２内の真空度は２０ｋＰａａｂｓ、保有液７４の温度は６５℃～７０℃とした。保有液７４の成分が濃縮されることによる沸点上昇を８℃以内で管理した。濃縮水試料７５の抜き出しは保有液７４の比重で管理し、比重１．１ｋｇ／Ｌとなった時点で濃縮液を排出し、連続的に処理を行なった。
本装置により得られた凝縮水試料７６の組成を、表１の「凝縮水欄」に示す。

当該凝縮水試料７６の平均的な濃縮倍率は１２体積倍であった。そして、凝縮水試料７６のＴＤＳは２３３ｐｐｍ、ＣＯＤは１００ｐｐｍ未満に減少した。また、凝縮水試料７６のｐＨ値は７．３であり、凝縮水試料７６は付加的な後処理を施すことなく、放流可能な水質まで浄化された。当該凝縮水試料７６の外観を図２に示す。硝化処理水試料６１の着色成分は濃縮水試料７５側に固定され、凝縮水試料７６は無色透明であった。

一方、本装置により浄化されたＴＤＳ、アンモニア、ＣＯＤ成分は濃縮水試料７５中に固定された。本装置により得られた濃縮水試料７５の組成を、表１の「濃縮水欄」に示す。

表１に示す結果より、濃縮水試料７５のｐＨ値は９．６まで上昇していた。当該濃縮水試料７５のｐＨが常に中性以上、特に９．０以上に維持されている結果、濃縮水試料７５に含まれるＣｌ^－イオンによる本装置内の腐食は確認されなかった。

当該濃縮水試料７５の外観を図２に示す。

本装置により、上述した濃縮操作を連続的に行なうと伝熱管７１表面へのスケール沈着と総括伝熱係数の低下を確認した。しかし、当該スケールの成分は炭酸カルシウムであり、１０重量％スルファミン酸水溶液で容易に洗浄除去することが可能であった。

（比較例１）
ごみ処理埋立地の浸出水を比較例試料として得た。前記ごみ処理埋立地中にはメタン細菌が存在することを確認しており、前記浸出水は、メタン発酵を受けた消化液である。当該消化液試料の性状および組成を表２の「比較例消化液欄」に示す。

比較例１の消化液試料をＳＢＲ汚泥槽に供することなく、直接、実施例１にて説明した蒸発濃縮装置へ供した。

本装置の運転条件は、実施例１と同様とした。

得られた凝縮水試料の組成を、表２の「凝縮水欄」に示す。平均的な濃縮倍率は１３体積倍であった。

本装置により、凝縮水のＴＤＳは９５％、ＣＯＤは９６％減少した。しかし、アンモニアは凝縮水中に３００ｐｐｍ程度残存し、アンモニアの除去率は４２％であった。凝縮水のｐＨ値は９．４であった。

以上より、凝縮水試料は放流可能な水質まで浄化されなかったことが判明した。一方、濃縮水試料の組成を、表２の「濃縮水欄」に示す。

表２に示す結果より、濃縮水試料のｐＨ値は６．０まで減少していた。濃縮水試料のｐＨがこのような酸性領域の場合、腐食性が発現するので、蒸発濃縮装置の材質を耐食性の素材とする必要があることも判明した。

１０：被処理物
２０：メタン発酵工程
２１：メタン発酵処理水
２２:バイオガス発電、等
２３：廃水
３０：好気性生物処理工程
３１：硝化処理水
３２：ｐＨ調整
４０：蒸発濃縮工程
４１：凝縮水
４２：濃縮水
５０：ＳＢＲ槽
５１：消化液
５２：ブロワー
５３：大気
５４：ポンプ
５５：活性汚泥
６０：蒸発濃縮設備用清澄池
６１：硝化処理水
７０：蒸発濃縮設備
７１：伝熱管
７２：蒸発缶
７３：ヒートポンプ
７４：保有液
７５：濃縮水
７６：凝縮水
Ｐ：ポンプ
ｐＨ：ペーハー測定
ＤＯ：溶存酸素測定

Claims

有機物、アンモニア、および溶解性塩類を含有する被処理物の処理方法であって、
メタン発酵法により、前記被処理物中の有機物を分解して、Ｃｌ ^- 濃度が６０００～５００００ｐｐｍであるメタン発酵処理水を得るメタン発酵工程と、
好気性生物の作用により、前記メタン発酵処理水中のアンモニアを酸化して硝酸とすると共に、有機物を分解して硝化処理水を得る好気性生物処理工程と、
前記硝化処理水を蒸発濃縮して、濃縮水と凝縮水とを得る蒸発濃縮工程と、
を有することを特徴とする被処理物の処理方法。
前記メタン発酵処理水中の硫酸イオン濃度が３００～１００００ｐｐｍであり、
前記硝化処理水中のＣＯ ₃ ^2- の量が全無機炭酸（ＴＩＣ）として１８０～９００ｐｐｍであることを特徴とする請求項１に記載の被処理物の処理方法。
回分式活性汚泥法により前記好気性生物処理工程を実施することを特徴とする請求項１または２に記載の被処理物の処理方法。
前記蒸発濃縮工程に供する、前記硝化処理水のｐＨ値を８．５以上に調整することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の被処理物の処理方法。
前記メタン発酵処理水中のアンモニア濃度は窒素換算で１０～１００００ｐｐｍ、Ｃｌ^-濃度は６０００～５００００ｐｐｍ、ＣＯＤは１０～１０００００ｐｐｍ、ＢＯＤは１０～１００００ｐｐｍであることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の被処理物の処理方法。
前記好気性生物処理工程により、アンモニア濃度が窒素換算で１０ｐｐｍ以下の硝化処理水を得ることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の被処理物の処理方法。
前記硝化処理水へアルカリ物質を添加することで硝化処理水のｐＨ値を８．５以上に調整することを特徴とする請求項４から６のいずれかに記載の被処理物の処理方法。
アンモニア濃度が窒素換算で１０～１００００ｐｐｍ、Ｃｌ^-濃度は６０００～５００００ｐｐｍ、ＣＯＤは１０～１０００００ｐｐｍ、ＢＯＤは１０～１００００ｐｐｍの被処理水の処理方法であって、
好気性生物の作用により、前記被処理水中のアンモニアを酸化して硝酸とすると共に、有機物を分解して硝化処理水を得る好気性生物処理工程と、
前記硝化処理水を蒸発濃縮して、濃縮水と凝縮水とを得る蒸発濃縮工程とを有し、
前記蒸発濃縮工程に供する前記硝化処理水のｐＨ値を８．５以上に調整することを特徴とする被処理水の処理方法。
前記被処理水中の硫酸イオン濃度が３００～１００００ｐｐｍであり、
前記硝化処理水中のＣＯ ₃ ^2- の量が全無機炭酸（ＴＩＣ）として１８０～９００ｐｐｍであることを特徴とする請求項８に記載の被処理水の処理方法。