JP2010162463A - 嫌気処理方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ガス透過膜を介して酸素含有ガス中の酸素を溶存酸素として水中に溶解させる。ガス透過膜を介して水側と酸素含有ガスとで、酸素の溶解に必要な大きな酸素濃度差を得ることができ、酸素を効率良く水側に移行させて溶解させることができ、バイオガス中への窒素ガスの混入を防止することができる。溶存酸素は反応槽内の高濃度の嫌気性微生物に消費され、バイオガスへの酸素の混入も防止される。
【選択図】図1
Description
(1) 鉄を含んだ固定化剤を用いて硫化鉄として吸着させて処理する方法
(2) スクラバーにより硫化水素を水側へ移行させた後、硫黄酸化細菌の働きにより酸化して除去する方法
(3) アルカリ性の液によりスクラバーで硫化水素を吸収除去する方法
等が実施されているが、いずれの方法も次のような問題点がある。
(2)の方法では、硫黄の酸化に動力が必要であり、硫酸まで酸化する場合には酸素を供給するための動力が膨大となり、単体硫黄として硫黄分を除去する場合には発生する硫黄汚泥の処分が問題となる。
(3)の方法では、大量の薬品が必要となり、また、処理後の硫酸塩処理も問題となっている。
本発明において処理対象となる有機性排水(原水)は、嫌気処理を行うことにより処理可能な有機物を含む液であって、硫黄化合物を含む液である。硫黄化合物としては硫酸イオンを有する化合物が代表として挙げられるが、その他の硫黄化合物も含まれる。
本発明では、このような硫酸含有廃液であっても硫化水素の発生を抑制した嫌気処理を行うことができる。
また、原水となる有機性排水の有機物濃度としては通常CODCr500〜30,000mg/L、好ましくは1,000〜20,000mg/Lである。
本発明で用いる嫌気処理装置としては特に制限はなく、従来公知の嫌気処理装置のいずれにも適用可能である。後述の装置構成例の説明では、グラニュール汚泥を保持する反応槽を例示するが、分散汚泥、担体、グラニュール等、汚泥保持の方式や装置形式が異なっていても、同様の効果を得ることができる。
本発明において、嫌気処理条件にも特に制限はなく、通常の処理条件を採用することができる。
例えば、UASB反応槽の場合、グラニュール汚泥の平均粒径0.5〜3.0mm、好ましくは0.8〜1.5mm、汚泥負荷は0.1〜1.0kg−CODCr/kg−VSS/day、好ましくは0.2〜0.6kg−CODCr/kg−VSS/day、原水の上向流速0.3〜1.5m/hr、好ましく0.5〜1.0m/hrとすることができる。
ガス透過膜としては、酸素等のガスは通過するが、水が通過しない膜であれば良く、例えば、ポリイミド系、ポリスルフォン系、ポリオレフィン等がある。また、膜形式についても特に制限はなく、平膜、中空糸、スパイラル等、あらゆる形式のものが使用可能であるが、機器容積に対する膜表面積の割合が高い中空糸膜モジュールが適している。
ガス透過膜により酸素含有ガスを供給する水は、酸素含有ガスが供給された後、嫌気反応槽内に流入することによって、嫌気反応槽内に溶存酸素を供給し得る水であれば良く、特に制限はないが、反応槽から流出した処理水の一部を循環水として循環させる嫌気処理装置において、例えば次のようにして、酸素含有ガスを供給する方法が挙げられる。
以下に図面を参照して本発明の嫌気処理装置の具体的な構成例を説明するが、本発明の嫌気処理装置は何ら、図示のものに限定されるものではない。
図1〜3は本発明の嫌気処理装置の実施の形態を示す構成図であり、図中、同一機能を奏する部材には同一符号を付してある。
図1の嫌気処理装置は、内部にグラニュール汚泥を保持するUASB又はEGSB方式の嫌気反応槽1と、pH調整槽2、処理水槽3及びガス透過膜モジュール10を有する。pH調整槽2と処理水槽3とは、大型の密閉された槽体4内に仕切板5を介して設けられており、仕切板5の下部が開放されていることによりpH調整槽2と処理水槽3とが連通している。
pH調整槽2には、pH計2Aと連動するpH調整剤の添加装置2Bが設けられている。6は嫌気反応槽1内に設けられた気液固分離装置である。
図2の嫌気処理装置は、配管12から嫌気処理水の一部を抜き出す代りにpH調整槽2から槽内液を抜き出して、ガス透過膜モジュール10により溶存酸素を溶解させ、再度pH調整槽2に戻すようにした点が、図1に示す装置と異なり、その他は同様の構成とされており、同様に嫌気処理が行われる。この装置にあっても、pH調整槽2内の液に溶存酸素が溶解されることにより、これが嫌気処理槽1に導入され、嫌気反応槽1において、硫黄化合物の還元による硫化水素の生成が抑制される。
図3の嫌気処理装置は、pH調整槽2及び処理水槽3を設けず、pH調整槽を兼ねた循環槽7を設けた点が図1に示す装置と異なる。7AはpH計、7BはpH計7Aと連動するpH調整剤の添加装置である。
メタノールをCODCr濃度として2500mg/L、野菜エキスと肉エキスの1:1混合基質をCODCr濃度として30mg/L含む合成排水に、N源及びS源として(NH4)2SO4を200mg/L(Nとして42.4mg/L、Sとして48.5mg/L、SO4として145.5mg/L)、P源としてKH2PO4を5mg−P/L添加した合成排水を原水として、図3に示すUASB反応槽1に通水して嫌気処理を行った。このUASB反応槽1は、内径6cm、高さ約1.2m、グラニュール汚泥部分を除く容量3L(グラニュール汚泥を含めると4L)の小型反応槽であり、グラニュール汚泥としては、化学工場のUASB反応槽から採取したもので、メタノール基質に馴化した状態のものを使用した。
実施例1において、循環水への酸素の供給を行わなかったこと以外は同様にして嫌気処理を行った。
即ち、原水中のS源は(NH4)2SO4として流入するため、このSO4濃度の変化を調べることにより、反応槽内で硫酸還元が起きているか否かを確認することができる。
実施例1では、図4(a)に示されるように流入SO4濃度も流出SO4濃度も殆ど差がなく、硫酸還元抑制されていること、即ち、バイオガス中に硫化水素の混入がないことが確認された。
一方、比較例1では、図4(b)に示されるように、流入SO4濃度に対して流出SO4濃度が低く、硫酸還元により、バイオガス中への硫化水素の混入の問題があることが分かる。
実施例1において、ガス透過膜モジュールの代りに、反応槽1に散気管を設け、実施例1におけると同等の硫酸還元抑制効果が得られる程度に、反応槽に直接空気の供給を行ったこと以外は同様にして嫌気処理を行った。
2 pH調整槽
3 処理水槽
4 槽体
5 仕切板
6 気液固分離装置
7 pH調整循環槽
10 ガス透過膜モジュール
Claims (6)
- 硫黄化合物を含む有機性排水をメタン発酵する反応工程と、該反応工程における硫化水素の発生を抑制するために酸素含有ガスを該反応工程に供給する酸素含有ガス供給工程とを有する嫌気処理方法において、
該酸素含有ガス供給工程が、ガス透過膜を介して酸素含有ガス中の酸素を溶存酸素として水中に溶解させる工程であることを特徴とする嫌気処理方法。 - 請求項1において、該反応工程から排出される処理水を循環水として該反応工程に循環する循環工程を有し、前記酸素含有ガス供給工程は、該循環水に前記ガス透過膜を介して酸素含有ガスを供給する工程であることを特徴とする嫌気処理方法。
- 請求項1において、前記反応工程に導入される水のpHを調整するpH調整工程を有し、前記酸素含有ガス供給工程は、該pH調整工程のpH調整水に前記ガス透過膜を介して酸素含有ガスを供給する工程であることを特徴とする嫌気処理方法。
- 硫黄化合物を含む有機性排水をメタン発酵する反応槽と、該反応槽における硫化水素の発生を抑制するために酸素含有ガスを該反応槽に供給する酸素含有ガス供給手段とを有する嫌気処理装置において、
該酸素含有ガス供給手段が、酸素含有ガス中の酸素を溶存酸素として水中に溶解させるガス透過膜を含むことを特徴とする嫌気処理装置。 - 請求項4において、該反応槽から排出される処理水を循環水として該反応槽に循環する循環手段を有し、前記酸素含有ガス供給手段は、該循環手段に設けられていることを特徴とする嫌気処理装置。
- 請求項4において、前記反応槽に導入される水のpHを調整するpH調整槽を有し、前記酸素含有ガス供給手段は、該pH調整槽又は該pH調整槽から水を抜き出す抜き出しラインに設けられていることを特徴とする嫌気処理装置。
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