JP2023005115A - 嫌気性処理槽の運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】立ち上げ時間を短縮することができる嫌気性処理槽の運転方法を提供する。【解決手段】有機性廃水を嫌気処理する嫌気性処理槽の運転方法であって、立ち上げ時に種汚泥を投入する嫌気性処理槽の運転方法において、立ち上げ時に種汚泥として嫌気消化汚泥と好気処理汚泥とを、好気処理汚泥が合計投入汚泥量の５０～９０％（重量比）となるように投入することを特徴とする嫌気性処理槽の運転方法。好ましくは、立ち上げ時に、槽内汚泥濃度が１００００～５００００ｍｇ／Ｌとなるように種汚泥を投入する。【選択図】図１

Description

本発明は、生活排水、下水、食品工場排水、製紙工場排水など各種の有機性廃水を処理する嫌気性処理槽の運転方法に係り、特に嫌気性処理槽の立ち上げ時の運転方法に関する。

有機物を含有する廃水（有機性廃水）の処理方法として、嫌気性処理槽を用いた嫌気処理法が行われている。嫌気性処理槽の運転を開始するに際しては、種汚泥を槽内に供給する（特許文献１，２）。

特開昭５６－３８１８６号公報 特開２０１２－１１０８２０号公報

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が、関与する微生物の増殖が遅いため、必要汚泥量を確保できない場合、立ち上げに時間がかかる。即ち、好気性生物処理槽の立ち上げ時には、低い汚泥濃度から徐々に保持汚泥濃度を高めていくが、嫌気処理槽の場合、汚泥を高濃度に維持しないと失活するため、必要汚泥量になるまで一旦貯蔵し、その後、通液を開始し能力を上げていく必要があり、立ち上げに時間がかかる。

本発明は、立ち上げ時間を短縮することができる嫌気性処理槽の運転方法を提供することを課題とする。

本発明の嫌気性処理槽の運転方法は、有機性廃水を嫌気処理する嫌気性処理槽の運転方法であって、立ち上げ時に種汚泥を投入する嫌気性処理槽の運転方法において、立ち上げ時に種汚泥として嫌気消化汚泥と好気処理汚泥とを、好気処理汚泥が合計投入汚泥量の５０～９０％（重量比）となるように投入することを特徴とする。

本発明の一態様では、浮遊汚泥を用いて嫌気処理を行う。

本発明の一態様では、前記嫌気消化汚泥は、同一または類似の組成の有機性廃水を処理している他の嫌気処理槽から採取した汚泥である。

本発明の一態様では、立ち上げ時に槽内汚泥濃度が１００００～５００００ｍｇ／Ｌとなるように種汚泥を投入する。

本発明では、立ち上げ時に、種汚泥の一部として好気処理汚泥を用い、高汚泥濃度の状態で通液を開始する。通液開始後は、系内の嫌気性微生物量は経時的に増加すると共に、汚泥が対象廃液に馴致する。

従来の嫌気性処理槽の運転方法では、汚泥量を確保する期間と対象廃液に汚泥を馴致させる期間が必要であったが、本発明によると、汚泥量確保と馴致が同時に行われるので、立ち上げ期間を大幅に短縮できる。

実施の形態に係る嫌気性処理槽の運転方法が適用される嫌気処理装置の構成図である。

図１は、本発明方法が適用される嫌気処理装置を示している。原水（有機性廃液）が嫌気処理槽１内に供給される。嫌気性処理槽１には撹拌羽根２が設けられており、槽内が撹拌される。槽内液の一部は、配管３及びポンプ４によって槽外の膜分離器５の原液室５ａに送液される。なお、撹拌機は設けず送液ポンプによる循環で槽内を混合してもよい。

膜分離器５内は、分離膜５ｍによって原液室５ａと透過水室５ｂとが形成されている。膜５ｍとしてはＵＦ膜が好適に用いられる。膜５ｍを透過した透過水は、透過水室５ｂから処理水として取り出される。膜５ｍを透過しなかった液は、配管６を通って嫌気処理槽１に返送される。

嫌気処理槽１の運転を開始するに際しては、種汚泥として、嫌気消化汚泥と好気処理汚泥とを嫌気性処理槽１内に収容しておく。

嫌気消化汚泥としては、同一または類似の組成（固形物の割合、メタン生成細菌が直接利用できる物質の割合等）の有機性廃液あるいは下水汚泥や食品飲料工場の廃棄物・廃液を処理している他の嫌気処理槽から採取したものが好適であるが、後述の通り、これに限定されない。

有機性排水廃液を嫌気処理槽１に導入して処理を開始する立ち上げ時の汚泥濃度が低いと、槽内が嫌気状態とならず、また嫌気性細菌同士の共生関係を維持するための場が少なくなる。そのため、立ち上げ時にはＶＳＳを１００００ｍｇ／Ｌ以上とするのが好ましく、望ましくは１５０００ｍｇ／Ｌ以上、更に望ましくは２００００ｍｇ／Ｌ以上、５００００ｍｇ／Ｌ以下とする。なお、種汚泥の容量（体積）が槽の有効容積分確保できない場合、必要な活性やＶＳＳ（１００００ｍｇ／Ｌ以上）が確保できるのであれば、水（工水，処理水，井水等）で希釈し、必要容量を確保してもよい。

他の槽で採取した嫌気消化汚泥や好気処理汚泥が脱水汚泥やグラニュールの場合は、水で希釈して破砕ポンプで破砕混合後、浮遊性の汚泥に加工した上で嫌気性処理槽１に添加するのが好ましい。また、膜分離方式を採用する場合は分離スクリーン等により夾雑物を取り除く必要がある。

種汚泥を採取する生物処理槽は、同一現場の他の生物処理槽に限定されるものではなく、他の現場や研究所等の生物反応槽であってもよい。嫌気消化汚泥の場合、同一現場の他の嫌気処理槽から採取できる量は、１槽当りせいぜい２００ｍ^３程度であり、それ以上に多くの初期汚泥量が必要な場合は他現場の生物処理槽から汚泥を採取する。

初期に必要な嫌気消化汚泥量が多くなり、周辺に同様の設備がなく、必要量の嫌気汚泥を採取するのに長期間を要する場合、既に採取した汚泥が長時間貯留され、汚泥の活性が低下してしまい、立上げ開始した後も目標負荷に到達するのに要する期間が長くなるおそれがある。

そのため、本発明では、嫌気処理槽の立ち上げ時に種汚泥の一部として好気処理汚泥を用いる。好気処理汚泥は、嫌気消化汚泥に比べ多量に廃棄されており、容易に多量の好気処理汚泥を入手することができる。好気処理汚泥は、曝気槽汚泥、濃縮汚泥、脱水汚泥（破砕が必要）のいずれでも良い。また、好気処理汚泥は必須栄養素が十分含まれており、かつ、難分解性有機物を多く含んでいるため、立ち上げ初期の酸敗が起こりにくくなるのも利点である。

初期（嫌気処理槽の立ち上げ時）投入汚泥量に占める好気処理汚泥の割合は５０～９０％（重量比。以下、同様）、特に８０～９０％（嫌気消化汚泥の添加量は初期投入汚泥量の１０～５０％、特に１０～２０％）とするのが好ましく、有機分解活性が０．２ｋｇ－ＣＯＤ_Ｃｒ／ｋｇ－ＶＳＳ・ｄ以上、特に０．３ｋｇ－ＣＯＤ_Ｃｒ／ｋｇ－ＶＳＳ・ｄ以上の汚泥を投入することで速やかな立ち上げが可能となる。

嫌気処理の形式は担体法やグラニュール法ではなく、浮遊法型の嫌気処理が好適である。

図１は膜式嫌気処理であるが、本発明は一過式嫌気処理の立ち上げにも適している。

なお、上記の実施の形態では、嫌気処理槽に新たに種汚泥を投入し原水を供給開始する場合を運転立ち上げとしているが、本発明では、運転を再開する場合や、負荷を増大させて運転する場合も立ち上げに含まれるものである。

以下の実験条件で実施例及び比較例を行った。

＜実験条件＞
・フロー：図１（嫌気処理槽容積８００ｍ^３。膜分離器の膜はＵＦ膜）
・原水：食品製造廃液（ＣＯＤ_Ｃｒ＝１５０００ｍｇ／Ｌ）
・原水供給量：３００ｍ^３／ｄ
・ＣＯＤ_Ｃｒ容積負荷：６ｋｇ／ｍ^３／ｄ
・定常時の目標汚泥濃度：２２０００ｍｇ／Ｌ
・ＳＲＴ＝４５ｄ

［実施例１］
同じ原水を処理している他の嫌気処理槽から採取した、活性が０．２ｋｇ－ＣＯＤ_Ｃｒ／ｋｇ－ＶＳＳ・ｄ、ＶＳＳ＝２００００ｍｇ／Ｌの嫌気消化汚泥８０ｍ^３（汚泥確保に１日）と、複数の食品製造工場の活性汚泥処理槽で採取したＶＳＳ濃度２００００ｍｇ／Ｌの好気処理汚泥７２０ｍ^３（汚泥確保に３日）とを嫌気処理槽に投入（合計汚泥投入量８００ｍ^３）し、１／１０負荷（ＣＯＤ_Ｃｒ容積負荷０．６ｋｇ／ｍ^３／ｄ程度）からの立ち上げを開始した。

その結果、約６０日で目標負荷に到達し、立ち上げ期間中のＶＳＳ濃度は常時２００００ｍｇ／Ｌ以上を維持していた。

［実施例２］
実施例１において、嫌気消化汚泥投入量を１６０ｍ^３とし、好気処理汚泥投入量を６４０ｍ^３（合計８００ｍ^３）とし、１／８負荷（ＣＯＤ_Ｃｒ容積負荷０．７ｋｇ／ｍ^３／ｄ程度）からの立ち上げを開始したこと以外は同一条件とした。

その結果、約４５日で目標負荷に到達し、立ち上げ期間中のＶＳＳ濃度は常時２００００ｍｇ／Ｌ以上を維持していた。

［実施例３］
実施例１において、嫌気消化汚泥投入量を４００ｍ^３とし、好気処理汚泥投入量を４００ｍ^３（合計８００ｍ^３）とし、１／５負荷（ＣＯＤ_Ｃｒ容積負荷１．２ｋｇ／ｍ^３／ｄ程度）からの立ち上げを開始したこと以外は同一条件とした。嫌気消化汚泥の確保に長期間を要したことにより先に確保され待機中の嫌気消化汚泥の生物活性が徐々に低下したため１／５負荷からの立ち上げ開始となった。

その結果、約４０日で目標負荷に到達し、汚泥確保の期間と合わせて立上げ完了まで合計で約７０日を要した。

［比較例１］
実施例１において嫌気消化汚泥８００ｍ^３（汚泥確保に６０日）を嫌気処理槽に投入し、１／５負荷（ＣＯＤ_Ｃｒ容積負荷１．２ｋｇ／ｍ^３／ｄ程度）からの立ち上げを開始したこと以外は同一条件とした。嫌気消化汚泥の確保に長期間を要したことにより先に確保され待機中の嫌気消化汚泥の生物活性が低下したため１／５負荷からの立上げ開始となった。

その結果、約４０日で目標負荷に到達し、汚泥確保の期間と合わせて立上げ完了まで合計で約１００日を要した。

［比較例２］
実施例１において、嫌気消化汚泥８０ｍ^３（汚泥確保に１日）と工業用水７２０ｍ^３とを嫌気処理槽に投入し、１／１０負荷（ＣＯＤ_Ｃｒ容積負荷０．６ｋｇ／ｍ^３／ｄ程度）からの立ち上げを開始したが、活性が上がらず、１０日後に酸敗により運転停止となった。

１ 嫌気処理槽
２ 撹拌羽根
５ 膜分離器
５ｍ 分離膜

Claims (4)

1. 有機性廃水を嫌気処理する嫌気性処理槽の運転方法であって、立ち上げ時に種汚泥を投入する嫌気性処理槽の運転方法において、
   立ち上げ時に種汚泥として嫌気消化汚泥と好気処理汚泥とを、好気処理汚泥が合計投入汚泥量の５０～９０％（重量比）となるように投入することを特徴とする嫌気性処理槽の運転方法。
2. 浮遊汚泥を用いて嫌気処理を行う、請求項１の嫌気性処理槽の運転方法。
3. 前記嫌気消化汚泥は、同一または類似の組成の有機性廃水を処理している他の嫌気処理槽から採取した汚泥である、請求項１又は２の嫌気性処理槽の運転方法。
4. 立ち上げ時に槽内汚泥濃度が１００００～５００００ｍｇ／Ｌとなるように種汚泥を投入する、請求項１～３のいずれかの嫌気性処理槽の運転方法。
   

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