JP2009148686A - Wastewater treatment method - Google Patents

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Shimako Nishida
志真子 西田
Hisashi Takeda
尚志 武田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide hydrogen sulfide by treating wastewater containing organic matter. <P>SOLUTION: A water treatment facility has a treatment tank 10. Wastewater containing a large amount of organic matter is introduced into the treatment tank 10 from a first introducing pipe, and sea water containing sulfate ions is introduced thereto from a second introducing pipe 30. By keeping the environment in the treatment tank 10 at an environment with sulfuric acid reducing bacteria respiring sulfuric acid being a dominant species, the organic matter is decomposed, and hydrogen sulfide is generated. The generated hydrogen sulfide is desulfurized by a desulfurization apparatus 60, and recovered as hydrogen. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、水処理技術、より詳細には有機物を含む排水を処理するための技術に関する。   The present invention relates to a water treatment technique, and more particularly to a technique for treating waste water containing organic matter.

下水、畜産排水、屠場排水、食品加工排水などの有機物をふんだんに含んだ排水は、環境面の配慮からそのまま河川等の外部の系に放流することはできない。実際、これら排水は、厳しい法律の規制の下、水処理施設による処理を経てから外部の系に放流されている。
水処理施設による排水の処理で主体的な役割を果たすのは曝気槽である。曝気槽は、好気的な雰囲気に保たれており、その内部は好気性菌が優占種となる。優占種となった好気性菌は、排水中の有機物を分解し、排水を外部の系に放流することのできるものに変える。従来の水処理施設で、曝気槽が主体的な役割を果たすようにされているのは、排水の処理を嫌気的な雰囲気で行うと、そこでは嫌気性菌が優占種となってしまうためである。嫌気性菌は、排水の処理を十分に進行させられない場合が多く、また、悪臭の原因となる硫化水素を生じる場合がある。
このような理由により、現在では、嫌気的な雰囲気で排水を処理することを極力避け、好気的な雰囲気で排水を処理するというのが、排水を処理する際の常識となっている。
Wastewater containing abundant organic matter, such as sewage, livestock wastewater, slaughterhouse wastewater, and food processing wastewater, cannot be discharged into an external system such as a river because of environmental considerations. In fact, these wastewaters are discharged into external systems after being treated by water treatment facilities under strict legal regulations.
The aeration tank plays a leading role in the treatment of wastewater by water treatment facilities. The aeration tank is maintained in an aerobic atmosphere, and an aerobic bacterium is a dominant species inside. The aerobic bacteria that became the dominant species decompose organic matter in the wastewater and change it to one that can discharge the wastewater to the outside system. In conventional water treatment facilities, the aeration tank is designed to play a leading role because when anaerobic atmosphere is used for wastewater treatment, anaerobic bacteria become dominant species. It is. Anaerobic bacteria often do not allow the wastewater treatment to proceed sufficiently, and may produce hydrogen sulfide that causes malodors.
For these reasons, it is now common knowledge when treating wastewater to avoid treating wastewater in an anaerobic atmosphere as much as possible and to treat wastewater in an aerobic atmosphere.

ところで、嫌気性菌が優占種となるような嫌気的な雰囲気で排水の処理を行った場合には、上述したように硫化水素が生じる場合がある。硫化水素は従来、その悪臭から嫌われており、その発生を極力抑えるべきであるとされている。
しかしながら、本願出願人の考えでは、硫化水素は価値を有する場合がある。硫化水素からは、簡単な工程によって水素を取出すことが可能であるが、この水素は例えば燃料や、燃料電池の材料として価値を持つ。
排水の処理は、低コストで行う方が好ましい。他方、排水の処理に伴って、有価な材料を入手できることは、排水の処理を低コスト化するのと同様の意味を持つ。
したがって、本願出願人は、排水を処理するにあたって硫化水素を取出すことができれば、それは有意義であるとの結論に到った。
By the way, when waste water is treated in an anaerobic atmosphere in which anaerobic bacteria become dominant species, hydrogen sulfide may be generated as described above. Conventionally, hydrogen sulfide has been disliked because of its bad odor, and its generation should be suppressed as much as possible.
However, in the applicant's view, hydrogen sulfide may have value. Although it is possible to extract hydrogen from hydrogen sulfide by a simple process, this hydrogen has value as a material for fuel and fuel cells, for example.
The wastewater treatment is preferably performed at a low cost. On the other hand, the availability of valuable materials with wastewater treatment has the same meaning as reducing the cost of wastewater treatment.
Therefore, the applicant of the present application has come to the conclusion that it is meaningful if hydrogen sulfide can be taken out when treating the waste water.

しかしながら、排水を処理する場合において嫌気的な雰囲気に環境が傾いた場合に硫化水素が生じることがあるのは事実であるが、硫化水素は常に生じるわけではない。
現状では、従来において硫化水素の発生が忌み嫌われてきたこともあり、硫化水素の発生を許容し、且つ硫化水素の取出しを安定して実現するための技術というのは存在していない。
However, although it is true that hydrogen sulfide may be generated when the environment is inclined to an anaerobic atmosphere when treating wastewater, hydrogen sulfide is not always generated.
At present, the generation of hydrogen sulfide has been disliked in the past, and there is no technology for allowing the generation of hydrogen sulfide and stably taking out the hydrogen sulfide.

本願発明は、以上の課題を解決せんとするものであり、有機物を有する排水を処理するにあたって、硫化水素を安定的に取出せるような排水の処理技術を提供することを、その課題とする。   The present invention is intended to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide wastewater treatment technology that can stably extract hydrogen sulfide when treating wastewater containing organic matter.

上述の課題を解決するための本願発明は、以下のようなものである。
本願発明は、処理槽に、有機物を含む処理対象となる排水を導入し、前記処理槽内を、硫酸呼吸を行う硫酸還元細菌が優占種となる環境とすべく、前記処理槽内に硫酸イオンを含む処理用水を導入するとともに、前記処理槽内を嫌気的な雰囲気に保つことで、前記硫酸還元細菌に、前記排水に含まれる有機物から硫化水素を生じさせる、排水の処理方法である。
本発明の排水の処理方法では、処理槽内を嫌気的な雰囲気に保つことにより、好気性菌が優占種とならないようにする。また、排水の処理を行うのに伴って、硫化水素を安定的に発生させるため、硫酸イオンを含む処理用水を処理槽内に導入することとしている。こうすることにより、処理槽内は、硫酸呼吸を行う硫酸還元細菌が優占種となる環境となり、硫酸還元細菌は、硫酸イオンの中に含まれる酸素(即ち、結合酸素)を用いて呼吸をして、有機物から硫化水素を安定的に作り出す。
つまり、本発明の排水の処理方法は、硫酸還元細菌が消費する有機物と、硫酸イオンとを処理槽内に供給することで、硫酸還元細菌に硫化水素を安定的に発生させようとするものである。
なお、硫酸呼吸とは、分子状態の酸素ではなく、硫酸イオンに含まれている酸素原子を用いて微生物が行う呼吸であり、そのような呼吸を行う細菌を硫酸還元細菌と呼ぶ。また、本発明における硫酸還元細菌は、処理槽内に管理者が積極的に投入することも可能であるが、硫酸還元細菌は有機物を含む排水の中に普通に存在しているため、硫酸還元細菌が生息し易い環境に処理槽内の環境を保ってやれば、硫酸還元細菌を積極的に投入せずとも、排水の中に含まれていた硫酸還元細菌が勝手に増殖し、処理槽内で優占種となる。
The present invention for solving the above-described problems is as follows.
The present invention introduces wastewater to be treated containing organic matter into a treatment tank, and makes the treatment tank into an environment in which sulfate-reducing bacteria that perform sulfuric acid respiration are dominant species. This is a wastewater treatment method that introduces treatment water containing ions and keeps the inside of the treatment tank in an anaerobic atmosphere to cause the sulfate-reducing bacteria to produce hydrogen sulfide from organic substances contained in the wastewater.
In the wastewater treatment method of the present invention, an aerobic bacterium is prevented from becoming a dominant species by keeping the inside of the treatment tank in an anaerobic atmosphere. In addition, in order to stably generate hydrogen sulfide as wastewater is treated, treatment water containing sulfate ions is introduced into the treatment tank. By doing so, the inside of the treatment tank becomes an environment in which sulfate-reducing bacteria that perform sulfuric acid respiration become the dominant species, and the sulfate-reducing bacteria respire using oxygen contained in sulfate ions (ie, bound oxygen). Thus, hydrogen sulfide is stably produced from organic matter.
That is, the wastewater treatment method of the present invention is intended to stably generate hydrogen sulfide in sulfate-reducing bacteria by supplying organic substances consumed by sulfate-reducing bacteria and sulfate ions into the treatment tank. is there.
Note that sulfate respiration is respiration performed by microorganisms using oxygen atoms contained in sulfate ions instead of molecular oxygen, and bacteria that perform such respiration are referred to as sulfate-reducing bacteria. In addition, the sulfate-reducing bacteria in the present invention can be actively put into the treatment tank by an administrator, but since sulfate-reducing bacteria are usually present in wastewater containing organic matter, If the environment in the treatment tank is maintained in an environment where bacteria are likely to inhabit, the sulfate-reducing bacteria contained in the wastewater will grow without the need to actively introduce sulfate-reducing bacteria, and the treatment tank will It becomes the dominant species.

本発明では、上述したように、処理槽内を、硫酸還元細菌が優占種となる環境にする。そのため、処理槽内は、嫌気的雰囲気に保つことが必要となる。それは、処理槽内が好気的雰囲気であると、呼吸にあたって分子状態の酸素を用いる好気性細菌が優占種となり、硫酸還元細菌が減ってしまうか、或いは硫酸還元細菌の活性が落ちてしまうからである。
硫酸還元細菌は、分子状態の酸素があるとその数或いは活性が著しく減じる偏性嫌気性細菌であるため、処理槽内における分子状態の酸素を減らすのが硫酸還元細菌を優占種にするには必要となるので、硫酸還元細菌が優占種となるようにするには、更に、前記処理槽内を還元的雰囲気に保つのがよい。例えば、硫酸還元細菌が優占種となるようにするには、前記処理槽内を、OPR(酸化還元電位)が−100mV以下の還元的雰囲気に保つようにするとよい。この範囲の還元的雰囲気に保たれた環境は、上述したような理由で、硫酸還元細菌が生息するのに都合がよい。ORPを−100mV以下の環境とすると、略確実に硫酸還元細菌が処理槽内において優占種となるが、ORPが−200mV以下になるようにすると、硫酸還元細菌が処理槽内において優占種になる上にその活性がより高くなることが期待できる。
In this invention, as above-mentioned, the inside of a processing tank is made into the environment where a sulfate reduction bacterium becomes a dominant species. Therefore, it is necessary to maintain an anaerobic atmosphere in the treatment tank. That is, if the inside of the treatment tank is in an aerobic atmosphere, aerobic bacteria that use molecular oxygen for respiration become the dominant species, and sulfate-reducing bacteria are reduced or the activity of sulfate-reducing bacteria is reduced. Because.
Since sulfate-reducing bacteria are obligate anaerobic bacteria whose number or activity is significantly reduced when molecular oxygen is present, reducing molecular oxygen in the treatment tank makes sulfate-reducing bacteria the dominant species. Therefore, in order to make the sulfate-reducing bacteria dominant species, it is better to keep the inside of the treatment tank in a reducing atmosphere. For example, in order to make sulfate-reducing bacteria a dominant species, the inside of the treatment tank is preferably maintained in a reducing atmosphere having an OPR (oxidation-reduction potential) of −100 mV or less. An environment maintained in a reducing atmosphere within this range is convenient for the presence of sulfate-reducing bacteria for the reasons described above. If ORP is set to an environment of −100 mV or less, sulfate-reducing bacteria are almost certainly the dominant species in the treatment tank, but if ORP is −200 mV or less, the sulfate-reducing bacteria are the dominant species in the treatment tank. And its activity can be expected to be higher.

排水は、上述のように有機物を含むものとされる。それが満たされるのであれば、排水はどのようなものでもよく、例えば、下水、畜産排水、屠場排水、食品加工排水とすることができる。
排水は、そのBOD濃度が500mg/l以上のものとすることができる。この程度の濃度で有機物を含む排水を用いれば、硫化水素をより安定的に発生させることができる。
As described above, the waste water contains organic matter. As long as it is satisfied, the drainage may be any, for example, sewage, livestock drainage, slaughterhouse drainage, food processing wastewater.
The waste water can have a BOD concentration of 500 mg / l or more. If the waste water containing organic matter is used at such a concentration, hydrogen sulfide can be generated more stably.

処理用水は、上述のように、硫酸イオンを含むものとされる。それが満たされるのであれば、処理用水はどのようなものでもよく、例えば、海水、石膏排水、製紙工場排水、温泉排水(例えば、硫黄泉の温泉排水)を処理用水として用いることができる。
特に、海水は、硫酸イオンを多く含んでおり(海水には、一般に、2700mg/l程度の硫酸イオンが含まれる。)、無尽蔵に存在し、且つその調達のコストを低く抑えることが可能なものであるので、本発明で用いるに都合が良い。上に例に挙げたその他の処理用水も、調達が楽であり、調達のコストを低く抑えられる場合には、適宜選択すればよい。
処理槽内における硫酸イオンは、硫酸還元細菌が有機物の分解を行う際に硫酸イオン中の結合酸素を消費することを考慮し、硫酸イオンが不足しない程度の量が供給されるのがよい。例えば、本発明では、前記処理槽内における有機物と硫酸イオンの重量比を、前記硫酸イオンの量が、前記排水のBODの量の10%以上となるように保つようにすることができる。硫酸イオンは、排水のBODの量の10%〜200%程度あれば十分である。
The treatment water contains sulfate ions as described above. As long as it is satisfied, the treatment water may be any, for example, seawater, gypsum drainage, paper mill wastewater, hot spring drainage (for example, sulfur spring hot spring drainage) can be used as the treatment water.
In particular, seawater contains a large amount of sulfate ions (seawater generally contains about 2700 mg / l of sulfate ions), is present inexhaustible and can be kept low in procurement costs. Therefore, it is convenient for use in the present invention. Other treatment waters listed above may be selected as appropriate when procurement is easy and procurement costs can be kept low.
The sulfate ion in the treatment tank is preferably supplied in such an amount that the sulfate ion does not become deficient in consideration of the consumption of bound oxygen in the sulfate ion when the sulfate-reducing bacteria decompose organic substances. For example, in the present invention, the weight ratio of the organic matter and sulfate ions in the treatment tank can be maintained such that the amount of the sulfate ions is 10% or more of the BOD amount of the waste water. Sulfate ion is sufficient if it is about 10% to 200% of the amount of BOD in the waste water.

処理槽から生じた硫化水素からは、容易に水素(ガス)を取出すことができる。現在水素は、石炭と水蒸気を高温条件化で反応させることによって生産されることが多いが、それに必要なエネルギーは膨大であり、そのコストはかなりのものである。本発明では、処理すべき排水から硫酸還元細菌の力を用いて取出した硫化水素から水素を取出すことができるので、水素を得るためのコストを低減させられる。
つまり、本発明は、前記処理槽から生じた硫化水素に対して脱硫を行うことで、水素を取出すようなものとしてもよい。この場合、脱硫は、処理槽から生じた硫化水素に対してそのまま行ってもよく、他の施設に硫化水素を運んでから行ってもよい。
硫化水素から水素を取出さない場合には、例えば、前記処理槽から生じた硫化水素を酸化して、前記硫化水素から水と硫酸イオンを得るようにすることもできる。この場合、硫化水素から取出した硫酸イオンは、処理用水に混ぜて処理槽に戻すようにしてもよい。
Hydrogen (gas) can be easily taken out from hydrogen sulfide generated from the treatment tank. Currently, hydrogen is often produced by reacting coal and water vapor under high temperature conditions, but the energy required for this is enormous and the cost is considerable. In the present invention, hydrogen can be extracted from the hydrogen sulfide extracted from the wastewater to be treated using the power of sulfate-reducing bacteria, so the cost for obtaining hydrogen can be reduced.
That is, this invention is good also as what takes out hydrogen by desulfurizing with respect to the hydrogen sulfide produced from the said processing tank. In this case, the desulfurization may be performed as it is with respect to the hydrogen sulfide generated from the treatment tank, or may be performed after carrying the hydrogen sulfide to another facility.
When hydrogen is not taken out from hydrogen sulfide, for example, hydrogen sulfide generated from the treatment tank can be oxidized to obtain water and sulfate ions from the hydrogen sulfide. In this case, the sulfate ions extracted from the hydrogen sulfide may be mixed with the treatment water and returned to the treatment tank.

以下、本発明の好ましい一実施形態を、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

この実施形態では、本発明における排水の処理方法を、図1に示した水処理設備にて実行することとしている。   In this embodiment, the waste water treatment method of the present invention is executed by the water treatment facility shown in FIG.

水処理設備は、処理槽10を備えている。
処理槽10は、気密に構成されており、後述するように、その内部を嫌気的な雰囲気に保てるようにされている。
処理槽10には、その内部に排水を導入するための第1導入管20と、その内部に処理用水を導入するための第2導入管30が接続されている。
必ずしも必要ではないが、この実施形態の第1導入管20には、上流に濃縮槽21を備えた濃縮物導入管22が接続されている。濃縮槽21は、排水のうち有機物の混入の比率が低い希薄排水を濃縮するものである。濃縮槽21の内部では、例えば、バッチ式に濃縮槽21に導入される希薄排水を放置し、沈殿や凝集材によって沈殿させることによってスラッジ状の濃縮物23が生成されるようになっている。生成された濃縮物23は、濃縮物導入管22を経て第1導入管20に送られ、排水に混入されて処理槽10に導入されるようになっている。濃縮槽22を適当に稼動させることにより、排水における有機物の混入の程度を適当に保つことができる。このような濃縮槽22は、排水に含まれる有機物の量が少ない場合や、排水に含まれる有機物の量が変動し易い場合に有用である。
必ずしも必要というわけではないが、この実施形態では、処理用水を導入するための第2導入管30に、脱気槽31が設けられている。脱気槽31は、処理用水に溶け込んでいる酸素を脱気し、処理用水を導入した後の処理槽10の内部を嫌気性に保つために役立つものである。処理用水が、海水である場合などには、処理用水には酸素が熔け込んでいる場合が多い。そのような場合には、脱気槽31を設けた方がよい。
The water treatment facility includes a treatment tank 10.
The processing tank 10 is configured to be airtight, and can be maintained in an anaerobic atmosphere as will be described later.
The treatment tank 10 is connected to a first introduction pipe 20 for introducing waste water into the treatment tank 10 and a second introduction pipe 30 for introducing treatment water into the treatment tank 10.
Although not necessarily required, a concentrate introduction tube 22 having a concentration tank 21 upstream is connected to the first introduction tube 20 of this embodiment. The concentration tank 21 concentrates dilute wastewater having a low organic contamination ratio in the wastewater. Inside the concentration tank 21, for example, a lean wastewater introduced into the concentration tank 21 in a batch manner is left standing and precipitated by precipitation or aggregating material, so that a sludge-like concentrate 23 is generated. The produced concentrate 23 is sent to the first introduction pipe 20 through the concentrate introduction pipe 22, mixed in the waste water, and introduced into the treatment tank 10. By appropriately operating the concentration tank 22, it is possible to appropriately maintain the degree of organic matter contamination in the wastewater. Such a concentration tank 22 is useful when the amount of organic matter contained in the wastewater is small or when the amount of organic matter contained in the wastewater tends to fluctuate.
Although not necessarily required, in this embodiment, a deaeration tank 31 is provided in the second introduction pipe 30 for introducing treatment water. The deaeration tank 31 is useful for deaerating oxygen dissolved in the treatment water and keeping the inside of the treatment tank 10 anaerobic after introducing the treatment water. When the treatment water is seawater, oxygen is often melted in the treatment water. In such a case, it is better to provide the deaeration tank 31.

処理槽10には、また、排水管40が接続されている。排水管40は、処理槽10で処理された排水を外部に排出するためのものである。処理槽10で処理された処理済排水は、ここから外部の系へ排出される。なお、処理済排水を外部の系に排出する前に更に処理するための公知の仕組みが、処理槽10の後段に設けられていても当然構わない。   A drain pipe 40 is also connected to the treatment tank 10. The drain pipe 40 is for discharging the waste water treated in the treatment tank 10 to the outside. The treated wastewater treated in the treatment tank 10 is discharged from here to an external system. It should be noted that a known mechanism for further processing the treated waste water before being discharged to the external system may be provided in the subsequent stage of the processing tank 10.

処理槽10には、また、ガス排出管50が接続されている。ガス排出管50は、処理槽10内で生じたガスを処理槽10内から外部に引くためのものである。ガス排出管50は、上流側から並ぶ、第1ガスメータG1、脱硫装置60、分離装置70、第2ガスメータG2を経て、ガスホルダ80に接続されている。
第1ガスメータG1は、そこを通過するガスの量を測定するものである。
脱硫装置60は、処理槽10で生じたガスに含まれる硫化水素に対して脱硫を行い、硫黄を除くものである。したがって、硫化水素は、脱硫装置60を通過すると、水素となる。脱硫装置60は、硫化水素60から硫黄を除去できるものであれば公知のどのような装置を用いてもよいが、例えば、硫化水素を鉄に接触させながら加熱して、硫化鉄と水素を生じさせるような装置とすることができる。この実施形態では、そのような鉄を用いる脱硫装置60を採用する。
分離装置70は、脱硫装置60により生じた水素を、他のガスから分離させるものである。処理槽10では、硫化水素以外に二酸化炭素や或いは水蒸気が生じる。分離装置70では、これら水素以外の気体から水素を分離させる。分離装置70は、このような分離を行えるような周知のどのような装置をも用いることができる。例えば、ガスの密度差を利用して、或いは水への溶解度の差を利用して、水素を他の気体から分離することができる。
第2ガスメータG2は、そこを通過するガスの量を測定するものである。
ガスホルダ80は、水素を貯留するためのものである。ガスホルダ80は、例えば、圧縮して水素を貯蔵する。
なお、処理槽10からガスホルダ80までの間に、ガスの逆流を防ぐための弁や、処理槽10からガスホルダ80にガスを引くためのポンプなどを適宜設けることができるのは当然のことである。
A gas discharge pipe 50 is also connected to the processing tank 10. The gas discharge pipe 50 is for drawing the gas generated in the processing tank 10 to the outside from the processing tank 10. The gas discharge pipe 50 is connected to the gas holder 80 through the first gas meter G1, the desulfurization device 60, the separation device 70, and the second gas meter G2 arranged from the upstream side.
The first gas meter G1 measures the amount of gas passing therethrough.
The desulfurization device 60 desulfurizes hydrogen sulfide contained in the gas generated in the treatment tank 10 to remove sulfur. Accordingly, when the hydrogen sulfide passes through the desulfurization device 60, it becomes hydrogen. As the desulfurization apparatus 60, any known apparatus can be used as long as it can remove sulfur from the hydrogen sulfide 60. For example, the hydrogen sulfide is heated while being in contact with iron to generate iron sulfide and hydrogen. It can be set as the apparatus which makes it. In this embodiment, the desulfurization apparatus 60 using such iron is employ | adopted.
The separation device 70 separates hydrogen generated by the desulfurization device 60 from other gases. In the treatment tank 10, carbon dioxide or water vapor is generated in addition to hydrogen sulfide. In the separation device 70, hydrogen is separated from gases other than hydrogen. As the separation device 70, any known device capable of performing such separation can be used. For example, hydrogen can be separated from other gases by utilizing the difference in gas density or by utilizing the difference in solubility in water.
The second gas meter G2 measures the amount of gas passing therethrough.
The gas holder 80 is for storing hydrogen. For example, the gas holder 80 compresses and stores hydrogen.
Of course, a valve for preventing a backflow of gas, a pump for drawing gas from the processing tank 10 to the gas holder 80, and the like can be appropriately provided between the processing tank 10 and the gas holder 80. .

次に、以上の水処理設備で実行される水処理方法について説明する。
まず、処理槽10に、第1導入管20から排水を、第2導入管30から処理用水を、それぞれ導入する。排水と処理用水の処理槽10への導入のタイミングはともに適宜決定でき、ともにバッチ式でも連続式でもよい。
第1導入管20から導入される排水には、濃縮槽21からの濃縮物23が、濃縮物導入管22を経て、混入される。この実施形態では、第1導入管20から処理槽10に導入される排水は、そのBOD濃度が500mg/l以上となるようにする。BOD値は、500mg/l以上であればよく、例えば、数万mg/l程度であってもよい。
処理用水は、硫酸イオンを含んでいる。この実施形態では、第2導入管30から導入される処理用水は、海水である。海水である処理用水は、脱気槽31で酸素を除かれてから処理槽10に導入される。なお、処理用水は、必ずしも海水でなくてもよく、例えば、石膏排水、製紙工場排水、温泉排水であってもよい。処理用水に含まれる硫酸イオンの量は、処理槽10における有機物と硫酸イオンの重量比が、1:0.1〜2程度の範囲になるように調整する。
Next, the water treatment method performed with the above water treatment equipment is demonstrated.
First, waste water from the first introduction pipe 20 and treatment water from the second introduction pipe 30 are introduced into the treatment tank 10, respectively. Both the timing of introduction of the waste water and the treatment water into the treatment tank 10 can be determined as appropriate, and both the batch type and the continuous type may be used.
In the waste water introduced from the first introduction pipe 20, the concentrate 23 from the concentration tank 21 is mixed through the concentrate introduction pipe 22. In this embodiment, the wastewater introduced into the treatment tank 10 from the first introduction pipe 20 is set to have a BOD concentration of 500 mg / l or more. The BOD value should just be 500 mg / l or more, for example, may be about several tens of thousands mg / l.
The water for treatment contains sulfate ions. In this embodiment, the processing water introduced from the second introduction pipe 30 is seawater. The processing water which is seawater is introduced into the processing tank 10 after oxygen is removed in the deaeration tank 31. The treatment water is not necessarily seawater, and may be, for example, gypsum drainage, paper mill drainage, and hot spring drainage. The amount of sulfate ions contained in the treatment water is adjusted so that the weight ratio of the organic matter and sulfate ions in the treatment tank 10 is in the range of about 1: 0.1-2.

このようにして、排水と処理用水を処理槽10に導入し、処理槽10内の環境を、硫酸呼吸を行う硫酸還元細菌が優占種となる環境に保つ。
具体的には、まず、処理槽10内を、嫌気的な雰囲気に保つ。これは、処理槽10が気密であることから、処理槽10内で曝気を行うなどの特別なことをしなければ自動的に実現される。
また、必ずしも必要ではないが、この実施形態では、処理槽10内を還元的雰囲気に保つこととしており、より詳細には、そのOPRを−100mV以下に保つこととしている。処理槽10内のOPRを−200mV以下の還元的雰囲気に保つようにしてもよい。有機物の濃度が高い排水には通常、硫酸還元細菌が多く含まれているので、処理槽10内で曝気を行わなければ普通は、処理槽10内は還元的雰囲気に保たれる。しかしながら、処理用水には酸素が含まれている場合があるため、処理槽10内のORPを上述の範囲に保つには、例えば、処理槽10内のOPRの値を適宜計測しつつ、処理槽10に供給する処理用水の量を所定量以下にするように留意する。なお、上述した脱気槽31は、処理用水から酸素を除くものであるから、処理槽10内を還元的雰囲気に保つに寄与する。
また、必ずしも必要ではないが、この実施形態では、処理槽10内の排水及び処理用水が混合された液体の温度を20℃以上に保つ。20℃以上の温度であれば硫酸還元細菌の活動が活発になるからである。もっとも、温度を20℃程度まで上げられない場合には、排水及び処理用水の処理槽10での滞留時間を長くすればそれでよい。
以上のような条件を保つと、排水の中に元々含まれていた硫酸還元細菌は、処理槽10の中で優占種となり、硫酸イオンに含まれる酸素を消費しながら、排水中の有機物を分解し、硫化水素を発生する。そのときに生じる反応を化学式で表すと、以下のようになる。
+SO 2−→CO+HO+H
In this way, waste water and water for treatment are introduced into the treatment tank 10 to keep the environment in the treatment tank 10 in an environment in which sulfate-reducing bacteria that perform sulfuric acid respiration are dominant species.
Specifically, first, the inside of the treatment tank 10 is maintained in an anaerobic atmosphere. Since the processing tank 10 is airtight, this is automatically realized unless a special operation such as aeration is performed in the processing tank 10.
Although not necessarily required, in this embodiment, the inside of the treatment tank 10 is maintained in a reducing atmosphere, and more specifically, the OPR is maintained at −100 mV or less. The OPR in the treatment tank 10 may be maintained in a reducing atmosphere of −200 mV or less. Since wastewater with a high concentration of organic substances usually contains a large amount of sulfate-reducing bacteria, the inside of the treatment tank 10 is normally maintained in a reducing atmosphere unless aeration is performed in the treatment tank 10. However, since the treatment water may contain oxygen, in order to keep the ORP in the treatment tank 10 within the above range, for example, while appropriately measuring the value of OPR in the treatment tank 10, the treatment tank Care is taken that the amount of processing water supplied to 10 is less than or equal to a predetermined amount. In addition, since the deaeration tank 31 mentioned above removes oxygen from the water for processing, it contributes to maintaining the inside of the processing tank 10 in a reducing atmosphere.
Moreover, although not necessarily required, in this embodiment, the temperature of the liquid in which the waste water in the treatment tank 10 and the treatment water are mixed is maintained at 20 ° C. or higher. This is because the activity of sulfate-reducing bacteria becomes active at a temperature of 20 ° C. or higher. However, when the temperature cannot be raised to about 20 ° C., it is sufficient if the residence time in the treatment tank 10 for waste water and treatment water is increased.
If the above conditions are maintained, the sulfate-reducing bacteria originally contained in the wastewater will become the dominant species in the treatment tank 10, and the organic matter in the wastewater will be consumed while consuming oxygen contained in sulfate ions. Decomposes to produce hydrogen sulfide. The reaction occurring at that time is represented by the following chemical formula.
C X H Y O Z + SO 4 2− → CO 2 + H 2 O + H 2 S

以上のような反応によって有機物が分解された後の排水は、排水管40から外部の系に排出される。   The waste water after the organic matter is decomposed by the reaction as described above is discharged from the drain pipe 40 to an external system.

上述の反応によって、二酸化炭素と、水と、硫化水素が生じる。これらのうち、水は基本的に排水に吸収される。
二酸化炭素と硫化水素、及び排水及び処理用水から生じた水蒸気が、ガス排出管50を通って処理槽10の外に出る。これらは、第1ガスメータG1でその量を計測されてから、脱硫装置60に向かう。なお、第1ガスメータG1で、第1ガスメータG1を通過するガスの量(組成毎の量であってもそうでなくてもよい。)を経時的に計測することで、処理槽10内で適切な反応が生じているか否かを監視することができる。
脱硫装置60では、上述したように、処理槽10から外に出た気体に含まれる硫化水素に対して脱硫が行われる。これにより、硫化水素は、水素となる。また、脱硫装置60では、脱硫の際に上述したように用いられた鉄が、硫化水素から奪った硫黄と化合して硫化鉄となる。この硫化鉄は、空気中で自然に酸化して硫酸鉄に変化するので、これを水に溶かすと、硫酸イオンを含む水溶液ができる。この水溶液は、硫酸イオンを含むものであるから処理用水として用いることができる。図1において、脱硫装置60から延びている破線で示された矢印は、脱硫装置60で生じた硫化鉄に基づいて作られた硫酸イオンを、処理用水に戻すことができるということを意味するものである。
脱硫装置60を通過した気体は、分離装置70に導かれる。分離装置70に導かれる気体に含まれているのは、二酸化炭素と、水蒸気と、水素である。ここで、水素は、それ以外の気体と分離される。水蒸気と、二酸化炭素は、分離装置70から、外部の系に排出される。
分離装置70で分離された水素は、第2ガスメータG2を経てガスホルダ80に向かいそこで貯留される。第2ガスメータG2では、そこを通過する水素の量が経時的に計測される。第1ガスメータG1で組成毎のガスの計測を行っていなかったとしても、第2ガスメータG2で計測された水素の量と第1ガスメータG1で計測されたガスの量の差し引きで、処理槽10で生じている反応の適切さを監視することができる。
The above reaction produces carbon dioxide, water, and hydrogen sulfide. Of these, water is basically absorbed into the wastewater.
Water vapor generated from carbon dioxide and hydrogen sulfide, and waste water and water for treatment flows out of the treatment tank 10 through the gas discharge pipe 50. These are measured by the first gas meter G1 and then go to the desulfurization apparatus 60. In addition, it is appropriate in the processing tank 10 by measuring the amount of gas passing through the first gas meter G1 with the first gas meter G1 (the amount may be the amount for each composition or not) over time. It is possible to monitor whether or not a reaction is occurring.
In the desulfurization apparatus 60, as described above, desulfurization is performed on hydrogen sulfide contained in the gas that has flowed out of the processing tank 10. Thereby, hydrogen sulfide turns into hydrogen. Further, in the desulfurization apparatus 60, the iron used as described above at the time of desulfurization combines with sulfur taken from hydrogen sulfide to become iron sulfide. Since this iron sulfide is naturally oxidized in the air and converted into iron sulfate, when this is dissolved in water, an aqueous solution containing sulfate ions is formed. Since this aqueous solution contains sulfate ions, it can be used as treatment water. In FIG. 1, the arrow shown by the broken line extended from the desulfurization apparatus 60 means that the sulfate ion made based on the iron sulfide produced in the desulfurization apparatus 60 can be returned to the water for treatment. It is.
The gas that has passed through the desulfurization device 60 is guided to the separation device 70. The gas guided to the separation device 70 includes carbon dioxide, water vapor, and hydrogen. Here, hydrogen is separated from other gases. Water vapor and carbon dioxide are discharged from the separation device 70 to an external system.
The hydrogen separated by the separation device 70 passes through the second gas meter G2 to the gas holder 80 and is stored there. In the second gas meter G2, the amount of hydrogen passing therethrough is measured over time. Even if the gas for each composition is not measured by the first gas meter G1, the amount of hydrogen measured by the second gas meter G2 and the amount of gas measured by the first gas meter G1 are subtracted. The appropriateness of the reaction occurring can be monitored.

≪変形例≫
上述の水処理設備は、処理槽10から生じた硫化水素から水素を取出すことに主眼を置いたものであったが、取出せる水素の量がそれ程多くない場合などには、硫化水素から水素を取出すようにすると、そのために必要となる脱硫装置60、分離装置70、ガスホルダ80にかかるコストが、水素を取出すことによって得られる利益を超えてしまう場合も考えられる。
そのような場合には、処理槽10から取出した硫化水素を好気的雰囲気下で酸素により酸化して、硫化水素から水と硫酸イオン(硫酸塩)を生じさせ、硫酸イオンを、上述の実施形態の場合と同様に、処理用水に再度戻すようにしてもよい。
≪Modification≫
The above-described water treatment facility has been focused on removing hydrogen from hydrogen sulfide generated from the treatment tank 10, but when the amount of hydrogen that can be removed is not so large, hydrogen is removed from hydrogen sulfide. If it is made to take out, the cost concerning the desulfurization apparatus 60, the separation apparatus 70, and the gas holder 80 required for that may exceed the profit obtained by taking out hydrogen.
In such a case, the hydrogen sulfide taken out from the treatment tank 10 is oxidized with oxygen in an aerobic atmosphere to generate water and sulfate ions (sulfates) from the hydrogen sulfide, and the sulfate ions are converted into the above-described implementation. As in the case of the embodiment, it may be returned to the treatment water again.

本実施形態の水処理設備の構造を概略的に示す図。The figure which shows schematically the structure of the water treatment facility of this embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

10 処理槽
20 第1導入管
30 第2導入管
40 排水管
50 ガス排出管
60 脱硫装置
70 分離装置
80 ガスホルダ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Treatment tank 20 1st introduction pipe 30 2nd introduction pipe 40 Drain pipe 50 Gas discharge pipe 60 Desulfurization apparatus 70 Separation apparatus 80 Gas holder

Claims (7)

処理槽に、有機物を含む処理対象となる排水を導入し、
前記処理槽内を、硫酸呼吸を行う硫酸還元細菌が優占種となる環境とすべく、前記処理槽内に硫酸イオンを含む処理用水を導入するとともに、前記処理槽内を嫌気的な雰囲気に保つことで、
前記硫酸還元細菌に、前記排水に含まれる有機物から硫化水素を生じさせる、
排水の処理方法。
Introduce wastewater that contains organic matter into the treatment tank,
In order to make the inside of the treatment tank an environment in which sulfate-reducing bacteria that perform sulfuric acid respiration become a dominant species, water for treatment containing sulfate ions is introduced into the treatment tank, and the inside of the treatment tank is brought into an anaerobic atmosphere. By keeping
Causing the sulfate-reducing bacteria to produce hydrogen sulfide from the organic matter contained in the waste water,
Wastewater treatment method.
前記処理槽内を、前記硫酸還元細菌が優占種となる環境にすべく、前記処理槽内を、OPRが−100mV以下の還元的雰囲気に保つ、
請求項1記載の排水の処理方法。
In order to make the inside of the treatment tank an environment in which the sulfate-reducing bacteria are the dominant species, the inside of the treatment tank is maintained in a reducing atmosphere with an OPR of −100 mV or less.
The wastewater treatment method according to claim 1.
前記排水を、そのBOD濃度が500mg/l以上のものとする、
請求項1記載の排水の処理方法。
The waste water has a BOD concentration of 500 mg / l or more.
The wastewater treatment method according to claim 1.
前記処理用水として海水を用いる、
請求項1記載の排水の処理方法。
Seawater is used as the treatment water,
The wastewater treatment method according to claim 1.
前記処理槽内における有機物と硫酸イオンの重量比を、前記硫酸イオンの量が、前記排水のBODの量の10%以上となるように保つ、
請求項1記載の排水の処理方法。
Maintaining the weight ratio of the organic matter and sulfate ion in the treatment tank so that the amount of the sulfate ion is 10% or more of the amount of BOD of the waste water,
The wastewater treatment method according to claim 1.
前記処理槽から生じた硫化水素に対して脱硫を行うことで、水素を取出す、
請求項1記載の排水の処理方法。
Hydrogen is removed by desulfurizing the hydrogen sulfide generated from the treatment tank,
The wastewater treatment method according to claim 1.
前記処理槽から生じた硫化水素を酸化して、前記硫化水素から水と硫酸イオンを得る、
請求項1記載の排水の処理方法。
Oxidizing hydrogen sulfide generated from the treatment tank to obtain water and sulfate ions from the hydrogen sulfide;
The wastewater treatment method according to claim 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2014091099A (en) * 2012-11-06 2014-05-19 Ibaraki Univ Wastewater treatment method utilizing sea water

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