JP2009247987A - 油脂含有排水の処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高濃度に油脂を含有する排水の活性汚泥処理において、放流水の水質を良好に保ちながら汚泥の発生量を大きく抑制することができる、油脂含有排水の処理方法を提供する。
【解決手段】油脂含有排水をばっ気槽内で活性汚泥により処理する方法において、ばっ気槽と返送汚泥の少なくとも一方に多価フェノール酸を含む化合物を添加し、ばっ気槽における濃度を１０ｐｐｂ〜１ｐｐｍとなるように保持しながら処理を行う。
【選択図】なし

Description

本発明は、生活系排水、畜産排水、水産加工排水又は各種産業排水などの油脂を含有する排水の処理方法に関するものであり、さらに詳しくは、油脂を含有する排水において処理水質を良好に保ちながら余剰汚泥を減少させることができる油脂含有排水の処理方法に関するものである。

従来、油脂含有排水の生物化学的処理方法として、好気性微生物を含んだ活性汚泥により有機性排水を処理する活性汚泥法が採用されている。該方法は、浄化能力が高く、比較的に処理経費は少なくて済む等の利点があるため、これを利用した種々の方法が提案されており、下水処理場や産業排水処理等において広く一般に使用されている。

上記活性汚泥法では、一般的に図３に示すように流量調整槽１等で有機性排水の均一化等を行った後、有機性排水をばっ気槽２へと導入し、このばっ気槽２内で活性汚泥により有機性排水中の有機汚濁成分を分解させて浄化処理している。この際、分解した有機汚濁成分のうちの４０〜７０％は微生物の細胞維持エネルギーとして消費されるが、残りの３０〜６０％は菌体の増殖に使用されるので活性汚泥の量は次第に増加していく。このため、一般的には、図３に示したようにばっ気槽２で処理された有機性排水が沈殿槽３へ移送された後、沈殿した活性汚泥の中から有機性排水の浄化処理に必要な量だけ返送汚泥４としてばっ気槽２内へと戻し、それ以外の活性汚泥を余剰汚泥５として取り除いている。このように、活性汚泥を利用した有機性排水の処理方法では多量の余剰汚泥５が発生するが、この余剰汚泥５は悪臭を放ち、また含水率が高く脱水性が悪いこと等から非常に取り扱いにくく、油脂含有排水を活性汚泥法によって浄化処理する場合には常に余剰汚泥５処理が問題となる。

これに対し、現在、一般的に行われている余剰汚泥の処理方法には、余剰汚泥を脱水して、脱水後の固形分を焼却するか或いは産業廃棄物として埋立て処分等する方法が挙げられる。

しかし、かかる方法では、余剰汚泥量が多いために処理コストが著しく嵩むという問題がある。現在の汚泥の処分費は１ｍ³当たり２〜３万円と高く、さらにこの処分費は今後一層高騰する傾向にあり、埋立て処分場の確保難という問題がある。また、汚泥の焼却は焼却炉の温度を低下させダイオキシン発生の原因となることも危惧されている。

更に、近年では、余剰汚泥の減量化を目的として、余剰汚泥の一部をオゾン処理によって可溶化し、この可溶化した汚泥をばっ気槽に導入して好気性処理を行う方法等が知られている。図４に示すように、好気性処理系２１の曝気槽２２に被処理液２６、返送汚泥２７およびオゾン処理汚泥３２を導入し、曝気槽２２内の活性汚泥と混合して好気性処理を行う。混合液２８は固液分離部２３で固液分離し、分離汚泥２９の一部は返送汚泥２７として曝気槽２２に返送し、他の一部は引抜汚泥３０として酸発酵処理槽２４に導入し、嫌気性下に酸発酵処理を行う。酸発酵処理汚泥３１はオゾン処理槽２５に導入し、オゾン処理を行い、オゾン処理汚泥３２は曝気槽２２に導入して好気性処理を行う。

上記のように構成することにより、少ないオゾン消費量で効率よく汚泥を分解して好気性処理を行うことができ、これにより余剰汚泥の生成を抑制することができる（特許文献１参照）。

しかし、かかる方法は、余剰汚泥の一部をかなり減少させることができるが、特別にオゾン発生装置を設ける必要がある。そのため、設備費や運転費が嵩み処理コストが上昇し経済性に劣る。さらに、可溶化した汚泥を再度ばっ気槽に導入することから処理水質が悪化傾向にあるという問題がある。

また、有機性排水を活性汚泥法により処理する方法において、有機酸金属塩およびポリフェノール類から選ばれる少なくとも一種を含む化合物のばっ気槽における濃度を１ｐｐｂ〜１ｐｐｍとなるように保持する有機性排水の処理方法が知られている。

この方法によれば、従来と同等の処理水質を維持しながら、余剰汚泥の発生量を大幅に減少させることができ、余剰汚泥処分地の確保難や処分にかかる費用を軽減し、また処分汚泥の投棄による環境の悪化を防止することができる。さらに、他の方法と比べても大規模な装置や設備を必要とせず、低コストで済む（特許文献２参照）。

特開平７−８８４９５号公報 特開２００３−４７９８５号公報

特許文献２に開示された方法は特別な装置を必要とせず、処理水質も従来と同等性能を保持し有機性排水における汚泥削減効果は優れている。しかしながら、近年の生活環境の変化に伴い、有機性排水中の油脂含有率がより高くなり、高濃度の油脂を大量に含む有機性排水の処理の更なる改良が求められてきた。

本発明は、以上のような問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、高濃度に油脂を含有する排水の活性汚泥処理において、放流水の水質を良好に保ちながら汚泥の発生量を大きく抑制することができる、油脂含有排水の処理方法を提供することである。

本発明者は、油脂の影響下においても活性汚泥中の細菌及び菌類に対して自己酸化作用を促進させる化合物のばっ気槽における濃度を特定範囲に制御することにより、放流水の水質を良好に保ちつつ汚泥の発生量を大きく抑制することができることを見出し、本発明を完成するに至った。

本発明の第一は、油脂含有排水をばっ気槽内で活性汚泥により処理する方法において、多価フェノール酸を含む化合物を工程中に添加し、ばっ気槽における濃度を１０ｐｐｂ〜１ｐｐｍとなるように保持することを特徴とし、下記の構成を好ましい態様として含む。

前記油脂含有排水の油脂濃度が１０ｐｐｍ〜１００００ｐｐｍであること。

前記多価フェノール酸を含む化合物をばっ気槽と返送汚泥の少なくとも一方に添加すること。

また、前記多価フェノール酸を含む化合物が加水分解型タンニンであること。

前記多価フェノール酸を含む化合物に有機酸と有機酸金属塩のうち少なくとも一種を混合すること。

また、前記有機酸又は有機酸金属塩が、リンゴ酸、酢酸、リンゴ酸ナトリウム及び酢酸ナトリウムから選ばれる少なくとも一種であること。

前記多価フェノール酸を含む化合物と有機酸、有機酸金属塩の含有量として、多価フェノール酸を含む化合物を１０〜９０重量％、有機酸を０〜９０重量％、有機酸金属塩を０〜９０重量％の範囲で混合すること。

本発明における油脂含有排水の処理方法は、以上説明した構成になっているので、以下のような優れた効果が得られる。

（１）従来と同等の良好な処理水質を維持しながら発生する余剰汚泥量を従来の約半分に削減することができる。

（２）低濃度の多価フェノール酸を含む化合物に有機酸と有機酸金属塩のうち少なくとも一種を混合することにより、多価フェノール酸を含む化合物の腐敗の進行を防止することができる。

（３）多価フェノール酸を含む化合物に有機酸を混合することにより、特に低温下保存時に懸念される塩の生成を抑制することができる。

（４）余剰汚泥量を従来の約半分に削減することができることで、汚泥処理設備にかかる負荷やコストが軽減できる。

（５）汚泥による悪臭が低減され、余剰汚泥処分地の確保難や処分汚泥の投棄による環境の悪化を防止することができる。

本発明の油脂含有排水の処理方法は、基本的な構成は従来の活性汚泥法と同様であり、例えば図３に例示したようなフローで行うが、本発明においては、工程中に多価フェノール酸を含む化合物を添加することに特徴を有しており、その結果として、汚泥処理工程へ送られる余剰汚泥５を大幅に低減することができるものである。

以下、本発明の実施形態について図１及び図２を用いて説明するが、本発明が本実施形態に限定されないことは言うまでもない。図１は加水分解型タンニン添加濃度と、汚泥増加率及び処理水質（残存ＣＯＤ）の関係を示したグラフである。図２は加水分解型タンニン添加濃度１００ｐｐｂ、縮合型タンニン添加濃度１００ｐｐｂの時のそれぞれの排水中油脂濃度と汚泥増加率の関係を示したグラフである。

本発明においては、油脂の影響下においても活性汚泥中の細菌及び菌類に対して自己酸化作用を有する化合物として、多価フェノール酸を含む化合物が用いられる。多価フェノール酸を含む化合物としては特に限定されないが、加水分解型タンニンが好ましい。該化合物のばっ気槽における濃度は１０ｐｐｂ〜１ｐｐｍ、好ましくは５０ｐｐｂ〜５００ｐｐｂに保持される。

ばっ気槽における前記化合物の濃度が１０ｐｐｂより小さいと発生汚泥の減少効果は殆どないので、効果を発揮するためには１０ｐｐｂ以上が好ましく、活性汚泥に対する殺菌剤となり、放流水の水質を悪化させないためには１ｐｐｍ以下が好ましい。

前記化合物のばっ気槽における濃度を保持する方法は特に限定されないが、汚泥はばっ気槽において増殖し、前記化合物はこの過程においてより効果的に作用することから、前記化合物をばっ気槽及び返送汚泥の少なくとも一方に添加することにより濃度を保持することが好ましい。流量調整槽は流入排水を一定の割合でばっ気槽へ移送するために一時的に滞留する機能を有するので、流入排水量を流量計から読み取り、その流量によって定量的に前記化合物を添加することができる。

該化合物は油脂が含まれない場合でも汚泥削減効果を有するが、特に被処理液に油脂が含まれる場合に顕著な効果を発揮する。被処理液中に含有される油脂含有濃度は１０ｐｐｍ〜１００００ｐｐｍの広い範囲で使用することができるが、本発明が顕著な効果を発揮する為には１０ｐｐｍ以上が好ましく、油脂が活性汚泥自体を閉塞させる原因となり、該化合物が活性汚泥に対して作用しにくくなることを防ぐためには、１００００ｐｐｍ以下が好ましい。このような原因から排水中の油脂含有濃度は１０００ｐｐｍ以下がより好ましく、排水中に大量の油脂が含まれる場合は、グリーストラップや加圧浮上装置によって油脂を除去して好適な濃度に調整することができる。

多価フェノール酸を含む化合物は殺菌作用を有するものの、低濃度では腐敗の進行が懸念され、多価フェノール酸を含む化合物単独では現場での調合が必要となるので、手間がかかり実現性に乏しい。従って、該化合物に有機酸又は有機酸金属塩を混合することによって腐敗の進行を防止すると共に、特に有機酸を混合することによって低温下保存時に懸念される塩の生成も抑制することができる。混合する有機酸及び有機酸金属塩は特に限定されないが、リンゴ酸、酢酸、リンゴ酸ナトリウム及び酢酸ナトリウムが好ましく、多価フェノール酸と有機酸、有機酸金属塩の含有量としては多価フェノール酸を含む化合物を１０〜９０重量％、有機酸を０〜９０重量％、有機酸金属塩を０〜９０重量％の範囲で混合すれば良い。

本発明の詳細な作用機構は明らかでないが、多価フェノール酸を含む化合物は、活性汚泥が産出するタンパク質を主成分とするポリマーに対して収斂作用を呈し、多価フェノール酸が該ポリマーと強固に結合し変性させ、好気性の細菌及び菌類に対して必要となる酸素の移動速度が向上するので、従来に比較して活性汚泥中の自己酸化力が強化されることとなり、その結果水質が従来と同等であるにもかかわらず発生する汚泥量が大きく減少するのである。

以下、本発明の実施例を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

［実施例１］
汚泥は、油脂含有排水を処理する工程中のばっ気槽で増殖する。言い換えれば、油脂含有排水が栄養源としてばっ気槽へ投入され、汚泥が培養されるのである。よって、ここでは三角フラスコをばっ気槽に見立て、汚泥の培養を行った。方法は、２００ｍｌの三角フラスコに、予め調製したグルコースとポリペプトンからなる排水（ＣＯＤ５３２０ｍｇ／ｌ）１０ｍｌとメスアップ後の濃度が１２０ｍｇ／ｌとなるように添加されたサラダ油とからなる油脂含有排水を入れ、次いで、３ヶ月間馴養した活性汚泥（５８００ｍｇ／ｌ）を７０ｍｌ加え、加水分解型タンニンをメスアップ後の濃度が１ｐｐｂになるように添加し、総量が１００ｍｌとなるように蒸留水でメスアップし、２０℃、１３０ｒｐｍの条件下で２４時間回転振とう培養を行った。

［実施例２〜５］
加水分解型タンニンの濃度が１０ｐｐｂ、１００ｐｐｂ、１ｐｐｍ、１０ｐｐｍとなるように添加し、実施例１と同様の実験を行った。

［比較例１］
加水分解型タンニンを添加せずに実施例１と同様の実験を行った。

実施例１乃至５と比較例１の培養後の汚泥濃度と残存ＣＯＤを測定した結果を表１に示している。尚、この表の数値をグラフ化したものが図１に示してある。表１における汚泥増加率とは、下記式（１）に基づいて算出されるものであり、汚泥増加率１００％とは比較例１の汚泥増加率とする。

ＭＬＳＳ（ｓ）：活性汚泥を培養する前の汚泥濃度
ＭＬＳＳ（ｂ）：油脂含有排水を用いて活性汚泥を培養した後の汚泥濃度
（加水分解型タンニンを添加せず）
ＭＬＳＳ（ｍ）：油脂含有排水を用いて活性汚泥を培養した後の汚泥濃度
(加水分解型タンニンを添加)
但し、ＭＬＳＳ（ｍ）において、加水分解型タンニンを添加しなかった時、ＭＬＳＳ（ｍ）＝ＭＬＳＳ（ｂ）となる。

図１から、加水分解型タンニンを添加した場合の汚泥の発生を減少させる効果は、１０ｐｐｂ以上で確認されたが、処理水質は加水分解型タンニンの添加濃度が１０ｐｐｍを超えると悪化し、従って、処理水質性能を従来と同様に保持しながら汚泥の発生を減少させる効果は１０ｐｐｂ〜１０ｐｐｍで確認され、特にその効果は５０ｐｐｂ〜１ｐｐｍの範囲において顕著であった。

［実施例６］
２００ｍｌの三角フラスコに、予め調製したグルコースとポリペプトンからなる排水（ＣＯＤ５３２０ｍｇ／ｌ）１０ｍｌとメスアップ後の濃度が０〜２００ｍｇ／ｌとなるように添加されたサラダ油とからなる油脂含有排水を入れ、次いで、３ヶ月間馴養した活性汚泥（５８００ｍｇ／ｌ）を７０ｍｌ加え、加水分解型タンニンをメスアップ後の濃度が１００ｐｐｂになるように添加し、総量が１００ｍｌとなるように蒸留水でメスアップし、２０℃、１３０ｒｐｍの条件下で２４時間回転振とう培養を行った。

［比較例２］
加水分解型タンニンの代わりに縮合型タンニンを１００ｐｐｂとなるように添加し、実施例６と同様の実験を行った。

［比較例３］
加水分解型タンニンまたは縮合型タンニンを添加せずに実施例６と同様の実験を行った。

実施例６、比較例２及び比較例３の培養後の汚泥増加率が図２に示されている。図２における汚泥増加率とは、下記式（２）に基づいて算出されるものであり、汚泥増加率１００％とは、比較例３における油脂濃度０ｍｇ／ｌの時の汚泥増加率とする。

ＭＬＳＳ（ｓ）：活性汚泥を培養する前の汚泥濃度
ＭＬＳＳ（ｂ）：油脂を含まない排水を用いて活性汚泥を培養した後の汚泥濃度
（各種タンニンを添加せず）
ＭＬＳＳ（ｍ）：油脂含有排水を用いて活性汚泥を培養した後の汚泥濃度
(各種タンニンを添加)
但し、ＭＬＳＳ（ｍ）において、各種タンニンを添加せず油脂濃度が０ｍｇ／ｌの時、ＭＬＳＳ（ｍ）＝ＭＬＳＳ（ｂ）となる。

図２から、比較例３に示される無添加の場合、油脂含有排水の油脂濃度が増加するにつれ汚泥増加率も高くなっており、油脂濃度２００ｍｇ／ｌでは汚泥増加率が１４０％となった。一方、比較例２に示される縮合型タンニンの場合、油脂含有排水の油脂濃度が増加するにつれ汚泥増加率も高くなるが、比較例３と比較すると汚泥は削減傾向にある。しかし油脂濃度が高くなるにつれ、比較例３との差は少なくなり、油脂影響下では汚泥削減効果が小さいことが分かった。一方、実施例６に示される加水分解型タンニンを添加した場合の汚泥の発生を減少させる効果は、一般的な食品加工排水の油脂濃度範囲で十分な削減効果であることが確認された。

加水分解型タンニン添加濃度と、汚泥増加率及び処理水質（残存ＣＯＤ）の関係を示したグラフである。 加水分解型タンニン添加濃度１００ｐｐｂ、縮合型タンニン添加濃度１００ｐｐｂの時のそれぞれの排水中油脂濃度と汚泥増加率の関係を示したグラフである。 一般的な有機性排水の処理フローである。 従来の有機性排水の処理フローである。

符号の説明

１ 流量調整槽
２ ばっ気槽
３ 沈殿槽
４ 返送汚泥
５ 余剰汚泥
２１ 好気性処理系
２２ 曝気槽
２３ 固液分離部
２４ 酸発酵処理槽
２５ オゾン処理槽
２６ 被処理液
２７ 返送汚泥
２８ 混合液
２９ 分離汚泥
３０ 引抜汚泥
３１ 酸発酵処理汚泥
３２ オゾン処理汚泥

Claims (7)

1. 油脂含有排水をばっ気槽内で活性汚泥により処理する方法において、多価フェノール酸を含む化合物を工程中に添加し、ばっ気槽における濃度を１０ｐｐｂ〜１ｐｐｍとなるように保持することを特徴とする油脂含有排水の処理方法。
2. 前記油脂含有排水の油脂濃度が１０ｐｐｍ〜１００００ｐｐｍであることを特徴とする請求項１に記載の油脂含有排水の処理方法。
3. 前記多価フェノール酸を含む化合物をばっ気槽と返送汚泥の少なくとも一方に添加することを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の油脂含有排水の処理方法。
4. 前記多価フェノール酸を含む化合物が加水分解型タンニンであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の油脂含有排水の処理方法。
5. 前記多価フェノール酸を含む化合物に有機酸と有機酸金属塩のうち少なくとも一種を混合することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の油脂含有排水の処理方法。
6. 前記有機酸又は有機酸金属塩が、リンゴ酸、酢酸、リンゴ酸ナトリウム及び酢酸ナトリウムから選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする請求項５に記載の油脂含有排水の処理方法。
7. 前記多価フェノール酸を含む化合物と有機酸、有機酸金属塩の含有量として、多価フェノール酸を含む化合物を１０〜９０重量％、有機酸を０〜９０重量％、有機酸金属塩を０〜９０重量％の範囲で混合することを特徴とする請求項５又は６のいずれかに記載の油脂含有排水の処理方法。

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