JP2601879B2 - 有機性排水の嫌気性処理装置 - Google Patents

有機性排水の嫌気性処理装置

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、有機性排水(汚泥も含む)の嫌気性処理装
置に関するものである。
(従来の技術) 下水、産業排水、汚泥などの有機性排水の処理法とし
て、嫌気性処理法が広く採用されており、嫌気性菌によ
る浮遊型処理方法にくわえて、活性炭、ゼオライト、
砂、軽量骨材等の担体粒子に嫌気性菌を主体とする生物
膜を付着させたものを利用する方法が実用化されてい
る。
この嫌気性処理法による有機物の分解過程は、排水中
の有機物を酸生成菌の作用により酪酸、プロピオン酸、
酢酸などの低級有機酸に分解する酸生成工程と、生成し
た酢酸をメタン菌の作用によりメタンガスに分解するメ
タン生成工程とからなっている。処理方法を菌相から見
ると、酸生成工程とメタン生成工程と、一槽内で行う単
相嫌気法と、酸生成工程とメタン生成を別々の槽で行う
二相嫌気法とがある。
この嫌気性処理法では、嫌気性汚泥と有機性排水(以
下原水ということがある)の接触、混合を促進させるた
め嫌気性処理槽に、発生した消化ガスを吹込み、該処理
槽内のガス撹拌を行っている。
しかしながら、時には嫌気性処理が充分行われず、初
期の処理能力が得られないことがある。その原因の一つ
として、酸生成工程において酪酸、プロピオン酸の段階
で有機酸生成が停止し、酢酸の生成が行われないことが
挙げられる。それは、酪酸、プロピオン酸が分解して酢
酸になる際に副生される水素が蓄積して水素分圧が上昇
し、生産物阻害の状態になって酪酸、プロピオン酸分解
菌の活動が停止するからである。このような現象は、と
くに負荷量の増加や嫌気性処理槽の水温が低下したとき
に発生する。
このため、従来、アルカリを添加して酸生成菌の活性
を高めようとしたり、ときには菌相を変えるために、新
たに種菌を植えつけたりすることが行われたが、薬品代
が嵩んだり、操作が煩雑であって、その上、必ずしも安
定した嫌気性処理が行えるとは限らなかった。
(発明が解決しようとする問題点) 上述のように、水素の生産物阻害により、酪酸、プロ
ピオン酸分解菌の活動が停止し、酢酸の生成が行われ
ず、ひいてはメタン生成が行われないという問題があっ
た。本発明は、この問題点を解消し、有機酸生成工程が
最終産物である酢酸まで順調に進み、酢酸利用のメタン
菌の活動を促して、安定した嫌気性処理を行うことがで
きる装置を提供することを目的とする。
(問題点を解決するための手段) 本発明は、(イ)有機性排水を嫌気性菌で処理するた
めの嫌気性処理槽と、(ロ)該嫌気性処理槽から発生す
る消化ガスを該嫌気性処理槽内の処理液の撹拌用ガスと
して該嫌気性処理槽内の処理液に吹込むためのガス循環
路と、(ハ)該ガス循環路より消化ガスを嫌気性処理槽
内の処理液に吹込むための吹込口よりなる嫌気性処理装
置において、前記嫌気性処理槽内のガス滞域ないしガス
循環路内の任意の個所に水素ガス吸蔵部署を設置したこ
とを特徴とする有機性排水の嫌気性処理装置である。
本発明の装置は、単相嫌気法における嫌気性処理槽ま
たは二相嫌気法における酸生成槽に適用することができ
る。
(作用) 嫌気性処理槽から発生した消化ガス中の水素を水素吸
蔵合金に吸蔵し、水素分圧の低下した消化ガスを嫌気性
処理槽内に吹き込み、ガス撹拌することにより、嫌気性
処理槽内の液中の水素分圧が低下し、酪酸、プロピオン
酸等の分解菌の活性が増大し、酢酸の生成量が増加する
ため、酢酸利用のメタン菌の活動が促され、従ってメタ
ン生成反応が安定化し生成速度も上がる。また下水、産
業排水、汚泥に含まれる硫酸塩の還元や硫化水素の発生
が抑制される。すなわち嫌気性処理では、共存する硫酸
塩、いおう化合物、いおう含有蛋白質などがあれば、嫌
気性反応下において硫酸塩還元菌が、不可避的に活動
し、発生する水素を消費して硫化水素を生成し種々の障
害をもたらすが、水素吸蔵部署により水素を優先的に吸
蔵するので硫化水素の生成が抑制される。
水素吸蔵合金は種類にもよるが、一般に加圧下で水素
を吸蔵し、減圧下で放出する。従って、嫌気性処理液よ
り発生した消化ガスは加圧下で水素吸蔵合金を充填した
水素吸蔵部署内を通すことにより水素を吸蔵した後、処
理槽の撹拌に使用する方式が基本となる。
本発明を図面により説明する。第1図は水素吸蔵合金
を収納した水素吸蔵部署6を嫌気性処理槽1の外部に設
置し、処理槽の圧力を常圧で運転した場合である。第2
図は水素吸蔵部署6を処理槽1の内部に設置し、処理槽
内を加圧下で運転した場合である。いずれも水素吸蔵合
金には、消化ガスを加圧下で接触させ水素を吸蔵させた
後、別途水素吸蔵合金を減圧し、吸蔵した水素を放出さ
せる。なお、消化ガス中には硫化水素等の水素吸蔵合金
を腐食する物質が含まれているので、これを除去するた
め、触媒法による前処理槽13を通した後に、水素吸蔵部
署6に通すことが好ましい。
第1図において嫌気性処理槽1の処理液2から発生し
た消化ガスはガス滞域4よりコンプレッサー8を経て前
処理槽13を通した後に水素吸蔵部署6内で水素を吸収除
去され、ガスタンク7に入る。ガスタンクを出た処理済
の消化ガスはライン5を通り、ブロワー9を経て、吹込
口10より嫌気性処理液2中に吹込まれる。
第2図は、第1図の変形例であって、発生した消化ガ
スはガス帯域4より1部はガスタンク7に備蓄され、他
の1部は嫌気性処理槽1内に設けられた前処理槽13と水
素吸蔵部署6を通り、ライン5、コンプレッサー12を経
て、処理済の消化ガスは吹込口10より嫌気性処理液2中
に吹込まれる。
水素吸蔵合金としては市販の種々の組成、品種のもの
が使用できるが、耐腐食性の強いランタン・ニッケル系
合金(例えばLaNi5Hx)がとくに好ましい。水素吸蔵合
金の形状は、ガスとの接触効率を高めるため微小な粒子
状(粒径0.05〜10mm)、または表面積の広い充填材の表
面に合金をコーティングしたものが使用できる。例えば
粒径0.05〜10.0mmのゼオライトや砂などの表面に水素吸
蔵合金をコーティングしたものが好ましい。一般に水素
吸蔵合金の水素吸蔵反応は、加圧下ほど進行しやすいの
でガス加圧方式(2〜10kg/cm2G望ましくは5kg/cm2G
位)が基本となるが、平衡圧の低い合金を用いた場合
は、処理槽から発生する水素の圧力のままで水素吸蔵が
進行するので、ガス加圧法を用いなくても良い。
(実施例) 第1図に示す処理フローにより、都市下水の初沈、余
剰混合汚泥の嫌気性処理を実施した。実施装置は実容量
20のガス撹拌反応槽(水温35℃に加温)であり、混合
汚泥をMLVSS濃度として20,000mg/、嫌気種汚泥を10,0
00mg/投入した。実施装置には、ランタン・ニッケル
系の水素吸蔵合金を50gを充填した水素吸蔵部署6を設
置し、処理槽1中の処理液2からの発生ガスを5kg/cm2
・Gの圧力で3〜5/分の通ガス量で通した後、処理
槽1内の処理液2をガス撹拌した。運転は10日間にわた
り回分実施とした結果、運転3日目より6〜8−メタ
ン/日の発生ガス量が得られた。一方、同様な実施装置
で、水素吸蔵合金を使用しない場合は発生ガス量は2〜
3−メタン/日であり、ガス中の水素濃度は平均8%
(最大12%)であった。これらの実施結果より、水素吸
蔵合金により、水素分圧を低下させることによりメタン
ガスの生成効率は2〜3倍に増加していることがわか
る。
(効果) 本発明によれば、水素吸蔵部署を設けたことにより、
酪酸やプロピオン酸が分解されて酢酸になる際発生する
水素を吸蔵することができ、水素の生産物阻害が防止で
きると共に、水素ガスをエネルギー源として回収するこ
とができる。また、嫌気性処理においては、下水、産業
排水、汚泥などに硫酸塩還元菌が不可避的に活動し、発
生する水素を消費して硫化水素を生成するが、水素吸蔵
部署の存在により、水素は優先的に吸蔵されるので、硫
化水素の生成が抑制され、負荷量の増加や処理槽水温の
低下等に対して安定した嫌気性処理を行うことができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明装置の1実施例を示すフローシートで
あり、第2図は、本発明装置の他の実施例を示すフロー
シートである。 1……嫌気性処理槽、2……嫌気性処理槽内の処理液 3……循環筒、4……ガス滞域 5……ライン、6……水素吸蔵部署 7……ガスタンク、8……コンプレッサー 9……ブロワー、10……ガス吹込口 11……減圧ポンプ、12……コンプレッサー 13……前処理槽
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中嶋 正雄 東京都千代田区岩本町3丁目10番1号 三井建設株式会社内 (56)参考文献 特開 平1−47494(JP,A) 特開 昭56−60688(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(イ)有機性排水を嫌気性菌で処理するた
    めの嫌気性処理槽と、(ロ)該嫌気性処理槽から発生す
    る消化ガスを該嫌気性処理槽内の処理液の撹拌用ガスと
    して該嫌気性処理槽内の処理液に吹込むためのガス循環
    路と、(ハ)該ガス循環路より消化ガスを嫌気性処理槽
    内の処理液に吹込むための吹込口よりなる嫌気性処理装
    置において、前記嫌気性処理槽内のガス滞域ないしガス
    循環路内の任意の個所に水素ガス吸蔵部署を設置したこ
    とを特徴とする有機性排水の嫌気性処理装置
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