JP2012205991A

JP2012205991A - 有機性排水の処理装置

Info

Publication number: JP2012205991A
Application number: JP2011072516A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Komatsu; 和也小松
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 2011-03-29
Filing date: 2011-03-29
Publication date: 2012-10-25

Abstract

【課題】有機性排水を嫌気処理した後、内圧式管状膜で膜分離する有機性排水の処理装置において、嫌気処理槽内での有機性排水分解反応を効率よく行わせることができる有機性排水の処理装置を提供する。
【解決手段】有機性排水を嫌気処理する直列に設置された嫌気処理槽１，２と、嫌気処理槽２の処理液を嫌気処理槽外の内圧式管状膜４で固液分離する排水処理装置。第２の嫌気処理槽２の槽内液の一部を返送ライン１０で第１の嫌気処理槽２に返送する。内圧式管状膜４の濃縮液を第２の嫌気処理槽に返送する。
【選択図】図１

Description

本発明は、有機性排水（有機物含有排水）を嫌気的に処理し、この処理液を槽外膜により固液分離する生物処理装置に関するものであり、特に電子部品製造工場排水などの処理に好適な有機性排水の処理装置に関するものである。

電子部品製造工場排水などの有機性排水を嫌気処理した後、膜分離する有機性排水の処理装置として、特許文献１に有機性排水をメタン生成菌群により嫌気処理した後、好気処理することなく槽外のＲＯ膜により膜分離処理する方法が記載されている。

このように嫌気処理液中の液分と固形分とを分離する膜を嫌気処理槽外に設ける槽外型とすることにより、膜面流速のコントロールが容易となり、膜面の汚れ防止を図ることができる。特に、内圧式管状膜では、膜面に偏りなく高流速で汚泥やガスを流すことができるため、高いフラックスをとることができる。

特開２００９−１４８７１４

嫌気処理では粘質物の生成が少なく、フロックの形成力が弱い。膜面の汚れ防止のため、内圧式管状膜で高流速を与えると、その高い剪断力により汚泥フロックが微細化する。

有機物の嫌気分解の過程で生成するプロピオン酸、酪酸やイソプロピルアルコールなどの一部の低分子有機物は、水素・酢酸生成菌（イソプロピルアルコールの場合は水素・アセトン生成菌）で生成した水素が水素資化性メタン菌により速やかに消費され、水素分圧が１０^−６〜１０^−４ａｔｍに保たれ、両者の共生関係が成り立つことにより、分解が良好に進む。この共生関係が成り立つためには両者が数μｍ以内に存在することが必要であり、大部分の反応は、通常、数十μｍの粒径の汚泥フロック内に固定された菌体同士の間で起こっていると考えられる。汚泥フロックが微細化すると、適切な距離に保たれた菌体量が少なくなり、共生関係が崩れ、処理が進まなくなってしまう。

本発明は、有機性排水を嫌気処理した後、槽外型膜分離装置で膜分離する有機性排水の処理装置において、嫌気処理槽内での有機物分解反応を効率よく行わせることができる有機性排水の処理装置を提供することを目的とする。

請求項１の有機性排水の処理装置は、有機性排水を嫌気性処理する嫌気処理槽と、嫌気処理槽の処理液を嫌気処理槽外の内圧式管状膜で固液分離する排水処理装置において、前記嫌気処理槽が直列に複数設置されていることを特徴とするものである。

請求項２の有機性排水の処理装置は、請求項１において、内圧式管状膜における処理液の表面流速が０．５ｍ／ｓｅｃ以上であることを特徴とするものである。

請求項３の有機性排水の処理装置は、請求項１又は２において、最後段の嫌気処理槽の処理液の一部を最前段の嫌気処理槽に返送する返送手段を備えたことを特徴とするものである。

請求項４の有機性排水の処理装置は、請求項３において、前記返送手段による返送液量が、最前段の嫌気処理槽に導入する有機性排水の導入量の０．２５〜４倍であることを特徴とするものである。

請求項５の有機性排水の処理装置は、請求項１ないし４のいずれか１項において、有機性排水がイソプロピルアルコールを主成分とすることを特徴とするものである。

本発明の有機性排水の処理装置では、有機性排水を嫌気処理した後、槽外の内圧式管状膜で膜分離する有機性排水の処理装置において、嫌気処理槽を直列に複数設置する。これにより、前段側の嫌気処理槽で水素が蓄積して水素・酢酸生成反応が阻害を受けても、後段側の嫌気処理槽ではその影響が低減され、有機物の分解が安定して進むようになる。

また、嫌気処理槽を直列に複数設置して最後段の嫌気処理槽から水素・酢酸生成菌、メタン菌などを含む処理液を最前段の嫌気処理槽に、原水量に対し、０．２５〜４倍の流量で返送することにより、最前段の嫌気処理槽における汚泥負荷が高まる。高い汚泥負荷では菌体が粘質物を出しやすく、大きなフロックを形成しやすくなる。これにより、高負荷処理を安定して行うことができると共に、汚泥の膜濾過性も向上する。

本発明では、内圧式管状膜により、高フラックスで固液分離処理が行われる。

実施の形態に係る有機性排水の処理装置のフロー図である。実験結果を示すグラフである。実験結果を示すグラフである。

以下、本発明についてさらに詳細に説明する。

本発明では、有機性排水を微生物固定化担体を有する嫌気処理槽で嫌気処理し、この嫌気処理水を槽外の内圧式管状膜(内圧型管状膜)で膜分離する。本発明では、この嫌気処理槽を直列に複数設置する。この嫌気処理槽は直列に２〜５段設置されることが好ましい。

図１は、かかる本発明の有機性排水の処理装置の一例を示すものであり、原水は第１の嫌気処理槽１に導入され、嫌気処理された後、第２の嫌気処理槽２に導入され、嫌気処理される。第２の嫌気処理槽２内の液の一部は返送ライン１０及びポンプ１１によって第１の嫌気処理槽１に返送される。この返送量は、第１の嫌気処理槽への原水流入量の０．２５〜４倍、特に１〜２倍程度が好ましい。第２の嫌気処理槽２の液の残部は、ポンプ３により槽外の内圧式管状膜４に供給されて膜分離される。膜透過水が処理水として取り出され、濃縮水は返送ライン５により第２の嫌気処理槽２に返送される。

嫌気処理槽１，２で発生したメタンガス等のバイオガスは、ガス取出ライン６を介して抜き出されるが、この実施の形態では、バイオガスの一部を分岐ライン７及びブロワ８を介して内圧式管状膜４に供給される。このように内圧式管状膜４内にバイオガスを流通させることにより膜面が洗浄され、膜濾過効率が向上する。なお、バイオガスの代りに又はバイオガスと共に、窒素などの非酸化性ガスを供給してもよい。

複数の各嫌気処理槽の容積は同一であってもよく、前段側の容積を小さくしてもよい。図示の２段設置の場合、第１の嫌気処理槽の容積を第２の嫌気処理槽の５０〜１００％程度とすることができる。

有機性排水としては、電子部品製造工場排水の他、化学工場排水、製薬工場排水、食品・飲料工場排水、下水など、ＴＯＣが１００〜１０，０００ｍｇ／Ｌ特に３００〜１，０００ｍｇ／Ｌ程度のものが好適である。有機性排水は、イソプロピルアルコールを主成分とし、さらにジエチレングリコールモノブチルエーテル、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドなどを含んだものが好適である。

嫌気処理槽のＣＯＤ_ｃｒ負荷は、全体として２〜５０ｋｇ／ｍ^３・ｄ特に５〜２０ｋｇ／ｍ^３・ｄが好ましい。最前段の嫌気処理槽１のＣＯＤ_ｃｒ負荷は、１０〜１００ｋｇ／ｍ^３・ｄが好ましい。最後段の嫌気処理槽の槽内汚泥濃度（内圧式管状膜４に供給される液の汚泥濃度でもある。）は４，０００〜３０，０００ｍｇＳＳ／Ｌ、特に６，０００〜１２，０００ｍｇ／Ｌ程度であることが、膜濾過性が良い点で好ましい。

内圧式管状膜は、管状膜の内部に被処理液を流通させ、透過液を管外周面側に透過させて取り出すようにしたものである。内圧式管状膜のモジュール1本の直径は３ｍｍ〜３ｃｍ、孔径は０．０１〜１μｍが好適である。内圧式管状膜に嫌気処理槽の処理液を０．５ｍ／ｓｅｃ以上、例えば０．５〜２ｍｍ／ｓｅｃで通水するのが好ましい。前述の通り、処理液とともに、嫌気処理で生成するメタンを主成分とするガスや窒素ガスなど酸素を含有しないガスを通気することにより、膜濾過性を高めることができる。

このように構成された有機性排水の処理装置では、前段側の嫌気処理槽で水素が蓄積して水素・酢酸生成反応が阻害を受けても、後段側の嫌気処理槽ではその影響が低減され、有機物の分解が安定して進むようになる。

なお、最後段の嫌気処理槽（図では、第２の嫌気処理槽２）から水素・酢酸生成菌、メタン菌などを含む処理液を最前段の嫌気処理槽１に、原水量に対し、０．２５〜４倍の流量で返送することにより、最前段の嫌気処理槽１における汚泥負荷が高まる。高い汚泥負荷では菌体が粘質物を出しやすく、大きなフロックを形成しやすくなる。これにより、高負荷処理を安定して行うことができると共に、汚泥の膜濾過性も向上する。

以下、実施例及び比較例について説明する。

［実施例１］
図１に示すフローに従って、下記水質の原水を下記条件で処理した。
＜原水＞
電子部品製造工場の排水
水量１．５ｍ^３／ｄ
ＴＯＣ３００〜７００ｍｇ／Ｌ（平均５００ｍｇ／Ｌ）、Ｔ−Ｎ３０〜７０ｍｇ／
Ｌ（平均５０ｍｇ／Ｌ）、Ｔ−Ｐ３．０ｍｇ／Ｌ（その他の無機塩とともに栄養剤
として添加）
有機物の組成
イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）２００〜４００ｍｇ／Ｌ
ジエチレングリコールモノブチルエーテル（ＢＤＧ）２００〜４００ｍｇ／Ｌ
テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）２００〜４００ｍｇ／Ｌ

＜嫌気処理槽＞
容量２５０Ｌのものを２槽設置（水理学的滞留時間８ｈｒ）
第２の嫌気処理槽２の槽内液を返送ライン１０により第１の嫌気処理槽へ原水流量（１．５ｍ^３／ｄ）と同一流量にて返送した。
水温３５℃
下水汚泥を種汚泥として６ヶ月馴養
槽内ＭＬＳＳ１２，０００ｍｇ／Ｌを維持するように汚泥を引き抜いた。
嫌気処理槽１，２から発生するバイオガスのうち４Ｎｍ^３／ｈを内圧式管状膜に供給した。

＜内圧式管状膜＞
Ｎｏｒｉｔのエアリフト型ＵＦ膜モジュール３３ＰＥ（孔径0．０３μｍ、膜面積５．１ｍ^２）
内圧式管状膜内の処理液表面流速０．５ｍ／ｓｅｃとなるように４ｍ^３/ｈｒで第２の嫌気処理槽２からの嫌気処理液を通水し、透過水を取り出し、濃縮液を第２の嫌気処理槽２に返送した。
３ｍｉｎ濾過、１０ｓｅｃ逆洗のサイクルで、原水量に見合った処理水を膜の二次側から吸引して引き抜いた。逆洗時は処理水を７．２ｍ^３/ｈｒで二次側から通水した。

［実施例２］
容積１２５Ｌの嫌気処理槽を４槽（水理学的滞留時間８ｈｒ）直列に設置し、第４槽の槽内液を第１槽に原水量と同量返送するようにしたこと以外は実施例１と同一条件にて処理を行った。

［比較例１］
５００Ｌの嫌気処理槽を１槽（水理学的滞留時間８ｈｒ）のみ設置したこと以外は実施例１と同一条件にて処理を行った。

［比較例２］
第２槽の槽内液を第１槽に原水流量の４倍量となるように返送したこと以外は実施例１と同一条件にて処理を行った。

運転結果を図２、図３に示す。図２は嫌気処理槽のＣＯＤ_Ｃｒ負荷（ｋｇ/ｍ^３・ｄ）の経時変化を示す。図３はＴＯＣ除去率の経時変化を示す。

図２，３の通り、３ヶ月の間、４〜７．５ｋｇ/ｍ^３・ｄで変動したＣＯＤ_ｃｒ負荷に対し、実施例１，２では除去率９７％以上が安定して維持され、処理水ＴＯＣ２０ｍｇ/Ｌ以下を満足したのに対し、比較例１では６０〜８０％、比較例２では８０％の除去率に留まり、特に負荷が急増したときに処理水質が悪化し、その影響が長く続いた。比較例１，２の処理水の残留有機物を分析したところ、大部分がＩＰＡ、および、ＢＤＧの分解過程で生成したと見られる酪酸であり、負荷が上昇した際には水素分圧が高まり、完全混合槽の比較例１や、汚泥の返送比が高く完全混合に近い比較例２では、それらの分解が阻害されたと考えられる。

以上のように、本発明によって、水素を巡る菌体同士の共生により分解が進む有機成分に対し、水素が蓄積して阻害を受けても、後段ではその影響が低減され、分解が安定して進むようになり、内圧式管状膜による高フラックスでの固液分離と処理の安定化を両立させることができる。

１，２嫌気処理槽
４内圧式管状膜

Claims

有機性排水を嫌気性処理する嫌気処理槽と、嫌気処理槽の処理液を嫌気処理槽外の内圧式管状膜で固液分離する排水処理装置において、前記嫌気処理槽が直列に複数設置されていることを特徴とする有機性排水の処理装置。
請求項１において、内圧式管状膜における処理液の表面流速が０．５ｍ／ｓｅｃ以上であることを特徴とする有機性排水の処理装置。
請求項１又は２において、最後段の嫌気処理槽の処理液の一部を最前段の嫌気処理槽に返送する返送手段を備えたことを特徴とする有機性排水の処理装置。
請求項３において、前記返送手段による返送液量が、最前段の嫌気処理槽に導入する有機性排水の導入量の０．２５〜４倍であることを特徴とする有機性排水の処理装置。
請求項１ないし４のいずれか１項において、有機性排水がイソプロピルアルコールを主成分とすることを特徴とする有機性排水の処理装置。