JP2013059731A - パルプ工場廃水の嫌気性処理方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】クラフトパルプ製造工程から排出されるメタノールを含む有機性廃水3をメタン発酵槽1で処理する嫌気性処理方法において、該処理操作を運転休止するに際して、前記メタン発酵槽内の液を水6で希釈洗浄して休止することを特徴とする嫌気性処理方法としたものであり、前記運転休止するに際して、前記メタン発酵槽内の液に、炭酸水素ナトリウム、カリウム塩、又は、クラフトパルプ製造工程で使用されるアルカリ性の場内薬液7のいずれか1種類以上を添加してもよい。
【選択図】図1
Description
クラフトパルプ製造工程で排出されるメタノールを含む凝縮液の嫌気性処理において、運転休止時に特別な操作を行なわず運転を休止すると、運転再開後の立ち上げが遅く、さらに立ち上げが遅い状態で処理性能を超える負荷をかけると、メタン生成活性の低下、汚泥流出、処理水質の悪化などの多くの問題が発生する。
また、本発明では、クラフトパルプ製造工程から排出されるメタノールを含む有機性廃水をメタン発酵槽で処理する嫌気性処理方法において、該処理操作を運転休止するに際して、前記メタン発酵槽内の液に、炭酸水素ナトリウム、カリウム塩、又は、クラフトパルプ製造工程で使用されるアルカリ性の場内薬液のうちのいずれか1種類以上を添加して休止することを特徴とする嫌気性処理方法としたものである。
前記処理方法において、前記運転休止するに際して、水での希釈洗浄と共に、前記メタン発酵槽内の液に、炭酸水素ナトリウム、カリウム塩、又は、クラフトパルプ製造工程で使用されるアルカリ性の場内薬液のうちのいずれか1種類以上を添加することもできる。
さらに、本発明では、クラフトパルプ製造工程から排出されるメタノールを含む有機性廃水を処理するメタン発酵槽を有する嫌気性処理装置において、前記メタン発酵槽に、炭酸水素ナトリウム、カリウム塩、又は、クラフトパルプ製造工程で使用されるアルカリ性の場内薬液のうちのいずれか1種以上を添加する導入口を有し、前記装置の運転休止に際して、該メタン発酵槽内に炭酸水素ナトリウム、カリウム塩、又は、クラフトパルプ製造工程で使用されるアルカリ性の場内薬液のうちのいずれか1種以上を添加する手段を有することを特徴とする嫌気性処理装置としたものである。
前記処理装置において、前記メタン発酵槽に、希釈洗浄水を導入する手段と共に、炭酸水素ナトリウム、カリウム塩、又は、クラフトパルプ製造工程で使用されるアルカリ性の場内薬液のうちのいずれか1種以上を添加する導入口を有し、前記装置の運転休止に際して、該メタン発酵槽内に炭酸水素ナトリウム、カリウム塩、又は、クラフトパルプ製造工程で使用されるアルカリ性の場内薬液のうちのいずれか1種以上を添加する手段を有することもできる。
図1は、本発明を実施するのに好ましい本発明の薬液添加手段を備えた一相式の上向流嫌気性処理工程からなる一相式嫌気性処理装置の一形態のフロー構成図である。
本発明における嫌気性処理工程とは、嫌気微生物を浮遊状態で保持する嫌気性消化法や、自己造粒性の嫌気微生物からなるグラニュール汚泥を保持した上向流汚泥床法(UASB)、嫌気微生物を砂や粒状活性炭などの流動性担体表面に保持する嫌気性流動床法、嫌気微生物を固定床充填材の表面に保持する嫌気性固定床法などがあるが、いずれの方式でも良い。
また、酸発酵とメタン発酵とを一つの反応槽で行う一相式でも、両反応を別々の反応槽で行う二相式でも良い。二相式の場合、クラフトパルプ工場内で発生する薬液を酸発酵槽に添加しても、メタン発酵槽に添加してもよい。
コンデンセートは、PH8.0〜10.5、CODCr1200mg/L〜13000mg/Lで、メタノールを400mg/L〜8500mg/L有し、ほかに硫化水素、メチルメルカプタン、硫化メチル、二硫化メチル、アンモニアといった悪臭成分を含んでいる。このため、悪臭成分を除去するため、スチームストリッピングやエアーストリッピング等の物理学的除去方法と活性汚泥等の生物学的除去方法が併用されることが多い。
また、本発明では、処理操作を運転休止するとは、少なくとも0.5日以上、特に、1日以上運転を休止した場合である。
図1において、原水3は、調整槽2に導入され、調整槽2とメタン発酵槽1の下部は配管によって連絡され、メタン発酵槽1に流入した原水3は上向流となり、メタン発酵槽上部より流出する。流出した処理水の一部は、循環水5としてメタン発酵槽流入部へ循環する。残りの処理水4は、必要に応じて活性汚泥処理などの後段の処理工程へ導入される。上向流嫌気性処理装置は、嫌気性菌からなるグラニュール汚泥を投入して使用する。
本発明の対象となる嫌気性処理は、30℃〜37℃を至適温度とした中温メタン発酵処理、50℃〜55℃を至適温度とした高温メタン発酵処理の温度範囲の嫌気性処理のいずれでもよい。
また、添加するカリウム塩は、塩化カリウム、硝酸カリウム、硫酸カリウム、炭酸カリウム、リン酸カリウム等のいずれでもよいが、安価で、取り扱いの容易な塩化カリウムがよい。
運転休止時において、制御手段9からの信号により、水希釈洗浄は、原水供給が終了してから、24時間以内、好ましくは12時間以内に行う。使用する希釈水は、工業用水、河川水、井水、水道水、排水処理工程を経た処理水のいずれでもよい。水希釈洗浄によって冷却も行うため、水希釈洗浄後のメタン発酵槽の水温は30℃以下、好ましくは25℃以下が良い。希釈水は原水の供給配管、調整槽、メタン発酵槽への流入部のいずれに注入しても良いし、2ヶ所以上に分けて注入しても良い。
カリウム塩の添加は、水希釈前、水希釈中、水希釈後のいずれでもよいが、水希釈前が好ましい。さらに、立ち上げ時にも添加すると良い。添加量は、希釈水の注入場所からメタン発酵槽流出部までの容量あたりで、カリウムとして1mg/L以上で2000mg/L以下となるように添加するとよい。
通常、弱液のpHは、12以上と高いため、メタン発酵に伴う二酸化炭素が発生していない運転休止時や、二酸化炭素発生量の少ない立ち上げ時は、二酸化炭素による中和効果が不足するので酸を加えて中和した弱液を使用すると良い。使用する酸は、塩酸、リン酸、硫酸、硝酸等が挙げられるが、安価でメタン発酵への影響がない塩酸が好ましい。
さらに、水希釈の前に、コンデンセートをストリッピング処理したストリッピング処理水に切り替えると、洗浄効果がより効果的となる。ストリッピング処理水の通水量は、注入場所からメタン発酵槽流出部までの容量の0.2倍以上から15倍以内、好ましくは0.5倍以上から10倍以内が好ましい。
参考例1 (回分試験)
クラフトパルプ工場のコンデンセートに馴致した汚泥を用いて、運転休止を想定した回分処理試験を実施した。結果を表1に示す。
参考例1は採取した汚泥を35℃の状態で7日間保管した。参考例2は20〜25℃の室温で7日間保管した。
参考例1、参考例2ともに、汚泥を120mLバイアル瓶に入れ、メタノール由来のCODCrが2000mg/Lとなるようにメタノールを添加し、ゴム栓により密栓した。所定時間後に発生するガス量とメタン濃度を測定し、メタンガス発生量を算出した。表1は、採取翌日の24時間後の積算メタンガス発生量を100%とした場合のメタンガス発生量を示した。
参考例1のメタンガス発生量は、3時間後で7%しかないが、参考例2では、38%に達し、採取直後の42%と同等であり活性低下はみられなかった。冷却による立ち上げ時間の短縮が確認された。
クラフトパルプ工場のコンデンセートに馴致した汚泥を用いて、運転休止を想定した回分処理試験を実施した。結果を表2に示す。
比較例1は、採取した汚泥を20℃の室温にて6日間保管し、その後1日間35℃で予備加温を行った。
実施例1は、採取した汚泥の0.2倍容量の工業用水を加えたあと、加えた工業用水と同量の上澄みを捨てる希釈洗浄を行なったあと、20℃の室温にて6日間保管し、その後1日間35℃で予備加温を行った。
実施例2は、採取した汚泥に同容量の工業用水を加えたあと、加えた工業用水と同量の上澄みを捨てる希釈洗浄を行なったあと、実施例1と同様に室温保管と予備加温を行った。
実施例3は、採取した汚泥の2倍容量の工業用水を加えたあと、加えた工業用水と同量の上澄みを捨てる希釈洗浄を行なったあと、実施例1と同様に室温保管と予備加温を行った。
実施例5は、実施例2と同様に希釈洗浄を行なったあと、炭酸水素ナトリウムを500mg/Lとなるように添加し、実施例2と同様に室温保管と予備加温を行なった。
実施例6は、炭酸水素ナトリウムを500mg/Lとなるように添加した後、希釈洗浄を行わず、実施例1と同様に室温保管と予備加温を行った。
実施例7は、塩化カリウムをカリウムとして30mg/Lとなるように添加した後、希釈洗浄を行わず、実施例1と同様に室温保管と予備加温を行った。
実施例8は、弱液を2L/m3となるように添加した後、希釈洗浄を行わず、実施例1と同様に室温保管と予備加温を行った。
6時間後のS−CODCr除去率は、比較例1で2%しかないが、実施例1では40%、実施例2では49%、実施例3では66%に達し、洗浄による活性維持の効果が確認された。また、実施例4の3時間後のS−CODCr除去率は65%、実施例5では50%であった。実施例4は実施例2よりも高く洗浄工程の効果を高めた。実施例5は実施例2と同等の効果であった。また、実施例6の6時間後のS−CODCr除去率は40%、実施例7の6時間後のS−CODCr除去率は35%、実施例8の6時間後のS−CODCr除去率は55%であった。実施例6、7、8は実施例1と同等の効果であった。
クラフトパルプ工場のコンデンセートに馴致した汚泥を用いて、運転休止を想定した連続処理試験を実施した。結果を表3に示す。
試験は、容量10L(10cm角、高さ1m)、3段のGSSを備えたリアクターを使用し、コンデンセートを原水とし、CODCr容積負荷20kg/(m3・d)で運転した。運転休止期間7日間をはさんで、CODCr容積負荷20kg/(m3・d)で運転を再開した。各実施例は、ともに工業用水で洗浄を行なってから運転を休止した。運転休止期間は、30〜35℃で加温状態での循環運転を継続した。
実施例9では、運転再開時に塩化カリウム、弱液の添加はしていない。実施例10は、塩化カリウムをカリウムとして30mg/Lを添加した。実施例6は、塩酸でpHを7に中和した弱液を2L−弱液/m3−原水で添加した。
実施例9の24時間後のS−CODCr除去率は70%であったが、実施例10は74%、実施例11は81%に向上した。
容量330m3(直径6.1m、高さ11.3m)、3段のGSSを備えたリアクターを使用したクラフトパルプ工場のコンデンセートを原水に稼動している嫌気性処理装置にて、運転休止期間10日間をはさんで、運転を再開した。結果を実施例12として表4に示す。
コンデンセートをストリッピング処理水に切り替え、メタン発酵槽の容量の2.2倍の水量を通水したのち、ストリッピング処理水の通水を停止した。ストリッピング処理水の通水停止後、ただちに、調整槽に設けられた工業用水注入配管より工業用水による希釈洗浄を開始し、調整槽とメタン発酵槽の容量の0.5倍の水量を通水した。希釈洗浄中は、調整槽とメタン発酵槽で500mg/Lとなるように炭酸水素ナトリウムを、カリウムとして30mg/Lとなるように塩化カリウムを調整槽に添加した。10日間の原水供給の休止後、コンデンセートの通水を開始した。炭酸水素ナトリウムの添加は、調整槽とメタン発酵で500mg/Lとなるように11時間行なった。順次、負荷を増加し11日後に運転休止前と同じ負荷とした。S−CODCr除去率は3日後以降90%以上で安定した。
Claims (6)
- クラフトパルプ製造工程から排出されるメタノールを含む有機性廃水をメタン発酵槽で処理する嫌気性処理方法において、該処理操作を運転休止するに際して、前記メタン発酵槽内の液を水で希釈洗浄して休止することを特徴とする嫌気性処理方法。
- クラフトパルプ製造工程から排出されるメタノールを含む有機性廃水をメタン発酵槽で処理する嫌気性処理方法において、該処理操作を運転休止するに際して、前記メタン発酵槽内の液に、炭酸水素ナトリウム、カリウム塩、又は、クラフトパルプ製造工程で使用されるアルカリ性の場内薬液のうちのいずれか1種類以上を添加して休止することを特徴とする嫌気性処理方法。
- 前記運転休止するに際して、前記メタン発酵槽内の液に、炭酸水素ナトリウム、カリウム塩、又は、クラフトパルプ製造工程で使用されるアルカリ性の場内薬液のうちのいずれか1種類以上を添加することを特徴とする請求項1記載の嫌気性処理方法。
- クラフトパルプ製造工程から排出されるメタノールを含む有機性廃水を処理するメタン発酵槽を有する嫌気性処理装置において、前記メタン発酵槽に、該槽内を希釈洗浄する水の導入口を有し、前記装置の運転休止に際して該メタン発酵槽内に希釈洗浄水を導入する手段を設けたことを特徴とする嫌気性処理装置。
- クラフトパルプ製造工程から排出されるメタノールを含む有機性廃水を処理するメタン発酵槽を有する嫌気性処理装置において、前記メタン発酵槽に、炭酸水素ナトリウム、カリウム塩、又は、クラフトパルプ製造工程で使用されるアルカリ性の場内薬液のうちのいずれか1種以上を添加する導入口を有し、前記装置の運転休止に際して、該メタン発酵槽内に炭酸水素ナトリウム、カリウム塩、又は、クラフトパルプ製造工程で使用されるアルカリ性の場内薬液のうちのいずれか1種以上を添加する手段を有することを特徴とする嫌気性処理装置。
- 前記メタン発酵槽に、炭酸水素ナトリウム、カリウム塩、又は、クラフトパルプ製造工程で使用されるアルカリ性の場内薬液のうちのいずれか1種以上を添加する導入口を有し、前記装置の運転休止に際して、該メタン発酵槽内に炭酸水素ナトリウム、カリウム塩、又は、クラフトパルプ製造工程で使用されるアルカリ性の場内薬液のうちのいずれか1種以上を添加する手段を有することを特徴とする請求項4記載の嫌気性処理装置。
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