JP2013208556A - 有機性排水の生物処理方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】処理水質を悪化させることなく、処理効率を向上させ、かつ、余剰汚泥発生量の低減が可能な有機性排水の生物処理方法及び装置を提供する。
【解決手段】槽内に複数の隔板を通水間隙を介して設立し、被処理水を該隔板に沿って上昇及び下降を交互に繰返しつつ通過させてメタン発酵処理を行う横型多段メタン発酵槽１０と、横型多段メタン発酵槽１０の前段に好気性生物処理をおこなう好気性生物処理槽１とを備え、原水を該好気性生物処理槽に供給し、該好気性生物処理槽１からの処理水を該横型多段メタン発酵槽１０に導入する有機性排水の生物処理装置及び方法。原水の一部を横型多段メタン発酵槽１０に供給してもよい。
【選択図】図１

Description

本発明は、有機性排水の生物処理方法及び装置に係り、詳しくは、生活排水、下水、食品工場やパルプ工場をはじめとした広い濃度範囲の有機性排水処理に利用することができる有機排水の生物処理方法及び装置に関するものである。

嫌気処理は、好気処理に比べ、汚泥発生量の削減に加え、曝気動力の削減、メタンとしてのエネルギー回収が可能といった利点がある。この嫌気処理槽として、槽内に複数の隔板を通水間隙を介して設立し、被処理水を該隔板に沿って上昇及び下降を交互に繰返しつつ通過させてメタン発酵処理を行う横型多段メタン発酵槽がある（例えば特許文献１）。この横型多段メタン発酵槽は、槽内で加水分解−酸生成−メタン生成を分けて進めることで各段階を最適な条件で運転でき、嫌気処理の主流であるＵＡＳＢが処理困難な難分解高分子成分排水やＳＳ含有の処理にも適している。また、構造が簡単で循環槽不要という利点もある。

特許文献２，３にも同種の処理槽が記載されている。なお、特許文献２では槽内で脱硝反応を行わせる。特許文献３では、槽内で好気性処理と嫌気性処理とを交互に行う。

特開昭６２−５７６９７ 特開昭５８−２１９９９８ 特公昭５７−０１１２７５

横型多段メタン発酵槽は、構造が簡単で循環槽不要という利点はあるものの、原水中の生物易分解性有機物の割合が多いと、上流側の負荷が高くなるため粘性の高い酸生成細菌汚泥が浮上し、運転が困難になるという欠点がある。また原水が油分を含んでいる場合は油分が各通水区画の汚泥を浮上させて運転が困難になるという欠点がある。

本発明は、横型多段メタン発酵槽を用い、処理水質を悪化させることなく、処理効率を向上させ、かつ、余剰汚泥発生量の低減が可能な有機性排水の生物処理方法及び装置を提供することを目的とする。

本発明の有機性排水の生物処理装置は、槽内に複数の隔板を通水間隙を介して設立し、被処理水を該隔板に沿って上昇及び下降を交互に繰返しつつ通過させてメタン発酵処理を行う横型多段メタン発酵槽を有する有機性排水の生物処理装置において、該横型多段メタン発酵槽の前段に、好気性生物処理をおこなう好気性生物処理槽を備えており、原水を該好気性生物処理槽に供給し、該好気性生物処理槽からの処理水を該横型多段メタン発酵槽に導入することを特徴とするものである。

この好気性生物処理槽には、好気性生物処理を生物膜法で行うための担体を添加してもよい。横型多段メタン発酵槽に原水の一部を供給してもよい。

本発明の有機性排水の生物処理方法は、かかる本発明装置を用いるものである。

本発明は、横型多段メタン発酵槽の前段に好気性生物処理槽を設けて好気性生物処理することにより、溶解性有機物を短時間で分散状態の菌体、即ち、微細なＳＳへと変換し、後段の横型多段メタン発酵槽への溶解性有機物負荷を低減し、生成した分散菌を横型多段メタン発酵槽で嫌気性原生動物に捕食させるものである。嫌気条件下でも生育できる原生動物を利用することによりＳＳの可溶化促進、処理水質・メタン生成の向上を図ることができる。

好気性生物処理槽では、有機物は完全に酸化されるわけではなく、８０〜９０％が菌体となるので、曝気量は少なくてよい。

加えて、原水中に油分が含まれる場合も好気性生物処理によって油分が分散菌化されるので、食品工場排水などの油脂含有排水からもスカム発生することなく効率的なメタン生成が可能となる。

実施の形態に係る有機性排水の生物処理装置の概略断面図である。 別の実施の形態に係る有機性排水の生物処理装置の概略断面図である。

以下、図１，２を参照して実施の形態について説明する。

図１，２の有機性排水の生物処理装置は、好気性生物処理槽１と、横型多段メタン発酵槽１０とを備えている。

好気性生物処理槽１には散気管２が設けられている。また、この実施の形態では、槽内に担体３が添加されて流動床を形成している。好気性生物処理槽１の排水部には担体分離スクリーン４が設けられている。担体３の形状は球状、ペレット状、中空筒状、糸状、板状など任意である。担体３の径は０．１〜１０ｍｍ程度が好ましい。担体３の材料は天然素材、無機素材、高分子素材等任意であり、ゲル状物質を用いても良い。また、好気性生物処理槽１に添加する担体の充填率が高い場合、分散菌は生成せず、細菌は担体に付着するか、糸状性細菌が増殖する。そこで、好気性生物処理槽１に添加する担体３の充填率を１０％以下、特に１〜５％とすることが好ましい。これにより、原水中の有機成分の濃度変動に影響されず、捕食しやすい分散菌の生成が可能になる。なお、本実施形態では担体３により流動床を形成しているが、生物膜法の方式としては流動床、固定床、揺動床のいずれでもよい。

横型多段メタン発酵槽１０は、水の流入口１３、流出口１４及びガス取出口１５を有した槽１１内に複数枚の隔板１２を相互間に間隔をあけて、かつ板面を流入口１３から流出口１４に向う方向と直交方向として配設したものである。流入水は、流入口１３から奇数板面の隔板１２と槽１１の底面との間を通過し、偶数番目の隔板１２の上側を通って下流側へ流れる。奇数番目の隔板１２の下部１２ａは、下流側に向って傾斜させているので汚泥がガスを含んで浮上するとき隔板１２の上流側の通水間隙（下向流）に浮上するので汚泥の流出が防止される。流入水のショートパスを避けるためこの隔板１２の下端（本実施形態では隔板１２の下部１２ａの下端）が埋没するように槽１１底部に汚泥層を存在させている。

図１の有機性排水の生物処理装置において、有機性排水は好気性生物処理槽１に導入され、細菌により、有機成分（溶解性ＢＯＤや油分）の７０％以上、望ましくは８０％以上さらに望ましくは８５〜９０％が酸化分解される。好気性生物処理槽１のｐＨは６以上とすることが好ましく、通常は８以下とする。原水中に油分を多く含む場合は分解速度を上げるため、ｐＨを８〜９程度としても良い。好気性生物処理槽１での通水は一過式を基本とし、ＢＯＤ容積負荷は１ｋｇ／ｍ^３／ｄ以上、ＨＲＴ２４ｈ以下、望ましくは８ｈ以下とすることにより、非凝集性細菌が優占化した処理水を得ることができる。また、ＨＲＴを短くすることによりＢＯＤ濃度の薄い排水を高負荷で処理することができる。さらに、後段の横型多段メタン発酵槽１０からの汚泥の一部を返送したり、二槽以上の多段化としてもよい。担体の添加によりＢＯＤ容積負荷５ｋｇ／ｍ^３／ｄ以上の高負荷化が可能になる。また、槽内のＤＯを１ｍｇ／Ｌ以下、望ましくは０．０５〜０．５ｍｇ／Ｌとして、糸状性細菌の増殖を抑制しても良い。

この有機性排水の生物処理装置は、ｎ−ヘキサン抽出物濃度が１００ｍｇ／Ｌ以上の排水であっても十分に処理することができる。この原水を好気性生物処理槽１において処理することにより、ｎ−ヘキサン抽出物濃度が１００ｍｇ／Ｌ未満の処理水が得られる。

次に好気性生物処理槽１の処理水を横型多段メタン発酵槽１０に導入し、ここで、残存している有機成分の酸化分解、非凝集性細菌のメタンヘの変換を行う。通常の場合、横型多段メタン発酵槽では、流入水中の有機成分の加水分解反応が行われ、次に酸生成反応が行われ、その後、メタン生成反応が進行する。この横型多段メタン発酵槽１０では細菌に比べ増殖速度の遅い嫌気性微小動物の働きと嫌気性細菌の加水分解を利用するため、ＳＲＴを２０日以上望ましくは３０日以上、さらに望ましくは４５日以上１００日以下に制御することが望ましい。

なお、横型多段メタン発酵槽１０からの処理水の水質が目標水質に到達しない場合は、凝集、加圧浮上、沈殿池、膜分離など物理化学処理、曝気槽などの好気処理などの後処理を設けても良い。

また、横型多段メタン発酵槽１０に溶解性有機物がまったく流入しないと沈降性の良い汚泥が生成しないため、図２のように原水の一部（例えば原水量の５〜５０％程度）を横型多段メタン発酵槽１０へ加えることにより、横型多段メタン発酵槽１０の負荷を調整しても良い。

排水中の生物易分解性有機物は、溶解性のタンパク質、炭水化物、糖類、有機溶剤、有機酸、アルコールなどであってもよい。

以下、実施例及び比較例について説明する。

［実施例１］
図１の装置を用い、油分濃度１２０ｍｇ／Ｌ、ＣＯＤ_Ｃｒ２０００ｍｇ／Ｌ，ＢＯＤ１２８０ｍｇ／Ｌとなるようにオリーブ油（植物油）、魚肉エキス（溶解性タンパク質、炭水化物）、液糖を混合した模擬排水を２００日間処理した。

横型多段メタン発酵槽１０内には隔板１２を３枚設置した。その他の主な条件は次の通りである。

好気性生物処理槽１の容積：３．６Ｌ
担体：５ｍｍ角のウレタンフォーム
担体添加量：好気性生物処理槽１の容積の５％
槽１０の容積：２０Ｌ
好気性生物処理槽ｐＨ：８．５、
横型多段メタン発酵槽：ｐＨ調整なし
好気性生物処理槽ＤＯ：０．５ｍｇ／Ｌ
ＳＲＴ：６０日
好気性生物処理槽に対する溶解性ＢＯＤ容積負荷：７．８ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ^３／ｄ
好気性生物処理槽ＨＲＴ：４ｈ
全体でのＢＯＤ容積負荷：１．２ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ^３／ｄ
全体でのＨＲＴ：２２ｈ

その結果、処理水質は、Ｓ．ＣＯＤｃｒ濃度＜８０ｍｇ／Ｌ、ＳＳ＜５０ｍｇ／Ｌと、試験期間中、嫌気処理でありながら常時良好な状態を維持していた。

［比較例１］
実施例１において、好気性生物処理槽１を省略し、原水を直接に横型多段メタン発酵槽１０に供給し、ＢＯＤ容積負荷１．２ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ^３／ｄ、ＨＲＴ２６ｈの条件で運転した。その結果、横型多段メタン発酵槽の最上流で発泡、スカムが多量に発生し、処理水質は、Ｓ．ＣＯＤｃｒ濃度が＜３００ｍｇ／Ｌ、ＳＳは底部汚泥の流出により、５００ｍｇ／Ｌ以上となる日もあり、試験期間中、安定運転を維持することが困難であった。

以上の実施例及び比較例からも明らかな通り、本発明によると、有機性排水の効率的な生物処理が可能になり、排水処理時に発生する汚泥の大幅な減量化、高負荷運転による処理効率の向上、安定した処理水質の維持が実現される。

１ 好気性生物処理槽
３ 担体
１０ 横型多段メタン発酵槽
１２ 隔板

Claims (8)

1. 槽内に複数の隔板を通水間隙を介して設立し、被処理水を該隔板に沿って上昇及び下降を交互に繰返しつつ通過させてメタン発酵処理を行う横型多段メタン発酵槽を有する有機性排水の生物処理装置において、
   該横型多段メタン発酵槽の前段に、好気性生物処理をおこなう好気性生物処理槽を備えており、原水を該好気性生物処理槽に供給し、該好気性生物処理槽からの処理水を該横型多段メタン発酵槽に導入することを特徴とする有機性排水の生物処理装置。
2. 請求項１において、該好気性生物処理槽には、前記好気性生物処理を生物膜法で行うための担体が添加されていることを特徴とする有機性排水の生物処理装置。
3. 請求項１又は２において、原水の一部を前記横型多段メタン発酵槽に供給する手段を備えたことを特徴とする有機性排水の生物処理装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の有機性排水の生物処理装置によって有機性排水を処理することを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
5. 請求項４において、該横型多段メタン発酵槽のＳＲＴが２０〜１００日であることを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
6. 請求項４又は５において、原水のｎ−ヘキサン抽出物濃度が１００〜３０００ｍｇ／Ｌであり、前記好気性生物処理槽のｐＨが８以上であることを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
7. 請求項４ないし６のいずれか１項において、前記好気性生物処理槽の処理水のｎ−ヘキサン抽出物濃度が１００ｍｇ／Ｌ未満であることを特徴とする有機性排水の生物処理方法。
8. 請求項４ないし７のいずれか１項において、前記好気性生物処理槽のＤＯを１ｍｇ／Ｌ以下とすることを特徴とする有機性排水の生物処理方法。

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