JP3176563B2 - 有機性廃液の処理方法 - Google Patents
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Description
する有機性廃液、例えば、下水処理場、屎尿処理場など
の下水処理プロセスから排出される生汚泥や生物性汚
泥、食品工場、化学工場などから排出される有機性固形
物を含有する有機性廃液を生物学的反応を利用して連続
的に処理する方法に関する。
より、この種の有機性廃液の一般的な処理方法として、
まず、好気性消化法、嫌気性メタン発酵法などの好気性
または嫌気性の微生物分解により有機性汚泥の有機成分
を生物学的に消化して、有機物を炭酸ガス、メタンガス
などのガス成分にまで分解し、次いでかかる生物学的消
化により生じた微生物バイオマス((微生物菌体が主
体)及び未処理の残存汚泥からなる余剰汚泥を含んだ処
理汚泥を沈殿槽などで固液分離して、上澄として得られ
る処理水は適宜処理される一方、余剰汚泥は通常、海洋
投棄または陸地埋立によって処理されるという方法が広
く採用されている。しかしながら、このような余剰汚泥
を海洋に投棄することは、環境破壊にもつながることに
なるため、地球環境保護が叫ばれている昨今において
は、ほとんど禁止される方向にある。また、陸地埋立に
おいても、埋立処分地の確保が年々困難になってきてい
る。
余剰汚泥の量を極めて低減できる活性汚泥処理方法及び
そのための装置に関する発明として、図4に示すよう
に、「「有機性廃液貯留槽1から送られる有機性廃液を
曝気処理装置2にて好気性生物処理をした後、この処理
液を沈殿装置3にて処理水と汚泥に固液分離し、沈殿装
置3で分離された汚泥の一部を、環流経路4を経て曝気
処理装置2に返送し、沈殿装置3で分離された汚泥のう
ち余剰汚泥を、熱交換器5で熱交換した後、可溶化処理
装置6にて可溶化し、可溶化処理装置6で可溶化された
処理液を、返送経路7を経て曝気処理装置2に返送する
こと」を特徴とする活性汚泥処理方法およびそのための
装置を報告した(特願平7−163355号)。この発
明の実施に関し、余剰汚泥の滞留時間を5日として処理
した場合に約50%の固形物が可溶化され、また約50
%の揮発性物質が除去されることがその実施例に記載さ
れている。しかしながら、当該発明に基づいて充分に余
剰汚泥の可溶化を成し遂げることを目指せば、高温での
処理が冗長に行われることを免れない。従って、大量の
余剰汚泥の処理を大容量の槽を含む可溶化処理装置を用
いて長時間かけて行わなければならず、必要設備の規模
が拡大し、それに起因して加熱や洗浄などにかかるラン
ニングコスト及び維持費等が増加するので、当該発明を
産業上実施する上で不利益が生じうるものであった。
7号において、汚泥分解能を有する酵素の生成工程を含
む汚泥の消化処理方法及びそのための装置を報告した
(図5参照)。ここで、酵素生成工程は、汚泥由来また
は別の分離源より得た微生物を適切な条件下で培養する
ことによって行われ、かかる培養に伴って生成及び分泌
された酵素を用いて可溶化槽における汚泥の可溶化を促
進することにより、余剰汚泥の量を低減できるものであ
った。この可溶化反応に適用される温度、pH、時間等の
好ましい条件は明細書に開示されているものの、処理対
象となる汚泥の濃度、有機物等の組成及び物理学的性質
ならびに分泌される酵素の酵素学的性質に依存して、適
宜選択することにより決定されるものであることは明ら
かであり、その選択基準として特に確立されたものはな
い。また、この方法によれば、可溶化槽での可溶化効率
を高めることは期待されるものの、酵素生成や消化の工
程を必須とするので、比較的操作が煩雑であり、設備の
規模の拡大の必要性に結びつくこともあった。
点に鑑みてなされたものであって、その目的は、設備工
程を簡略化し、且つ可溶化反応の処理時間を特定するこ
とによりその短縮を可能として、しかも効率的に充分な
可溶化を成し遂げることができる方法を提供することに
ある。
に、本発明は、有機性汚泥を含有する有機性廃液を連続
式で処理する方法において、有機性汚泥の可溶化処理
が、熱による可溶化が行われると共に、微生物から汚泥
可溶化酵素が生成及び分泌され且つ該酵素によって可溶
化が促進される条件下で行われ、該可溶化処理時間が、
可溶化処理装置での被処理液の水力学的滞留時間(以
下、「HRT」と称する)に基づいて決定されることを
特徴とする有機性廃液の処理方法を提供するものであ
る。
溶化のいずれも実施できる条件下にて連続式により可溶
化を行うことで、設備工程を簡略化でき、しかもその処
理時間をHRTに基づいて決定するので、冗長な可溶化
反応を回避することが可能となるため可溶化槽を縮小し
え、且つ良好に可溶化処理を行うことができる。
する。
方法、例えば、(1)有機性廃液を曝気処理装置にて好
気的に処理し、(2)得られた処理液を沈殿装置にて固
液分離して処理水及び汚泥を得、(3)該汚泥の一部を
前記工程(1)における曝気処理装置に返送すると共
に、該汚泥由来の余剰汚泥を可溶化処理装置にて可溶化
し、及び(4)可溶化後の処理液を前記工程(1)にお
ける曝気処理装置に返送する工程を含む方法において、
前記工程(3)における可溶化処理は、熱による可溶化
が行われると共に、余剰汚泥中に含まれる微生物あるい
は別の分離源より得た微生物から汚泥可溶化酵素が生成
及び分泌され且つ該酵素によって可溶化が促進される条
件下で行われ、その可溶化処理時間が、可溶化処理装置
での被処理液のHRTに基づいて決定されることを特徴
とする有機性廃液の処理方法をその要旨とするものであ
る。
処理装置、沈殿装置、可溶化装置及び返送経路は、特に
限定されることなく本質的に、従来より利用されている
ものを使用することができる。また工程(1)及び
(2)における条件等も、従来知られている好気的処理
方法及び固液分離方法に従って行うとよい(特願平7−
163355号明細書を参照されたい)。
化が行われると共に、微生物から汚泥可溶化酵素が生成
及び分泌され且つ該酵素によって可溶化が促進される条
件」とは、具体的には下記のごとくである。
定する。
う場合、流入液量と反応槽の有効容量に基づいてHRT
が求められる。すなわち、HRT(水力学的滞留時間)
=VA/Q(VA:反応槽容量、Q:流入液量)の式に基
づいて、HRTを算出することができる。
て、HRTが短縮されるほど反応槽の容積を縮小するこ
とが可能となることはいうまでもない。従って、本発明
の目的である設備の縮小に鑑み、HRTに基づいて可溶
化時間を決定することで、冗長な可溶化処理が回避され
うる。
溶化酵素の生成及び分泌量をモニターし、該生成及び分
泌量が最大となるHRTに基づいて選択することが好ま
しい。このようにHRT時間を設定すれば、生成及び分
泌された汚泥可溶化酵素による反応を効率的に利用でき
る。
可溶化処理するとよい。
の範囲はもとよりこれら実施例により限定されるもので
ない。
る酵素生成の推移 ガラス製の反応槽に、イースト−ペプトン培地(DIFCO
社製(イーストエキス4g、ペプトン8g及び水1L、
pH 6.8に調整)を入れ、前培養しておいた、汚泥由来の
バチルス・ステアロサーモフィラス(Bacillus stearot
hermophilus)SPT2-1[FERM P-15395]を植菌して、6
5℃にて振盪培養した。HRTは、培養液を連続的に供
給しつつ、まず36時間に設定し、さらに、投入する有
機物量を一定に維持しながら所定の時間にまでHRTを
短縮するために、希釈水を適宜の量追加して培養を行っ
た。各滞留時間において上澄液をサンプリングし、各々
のプロテアーゼ活性を以下の通りに測定した。すなわ
ち、非特異的なプロテアーゼアッセイ用の基質であるア
ゾコール(商品名、Sigma社製)をpH 7.0のリン酸緩衝
液に懸濁した液(5 mg/ml) 0.7 mlに等量の試料を加
え、70℃にて30分間インキュベートした。反応終了後、
520 nmにおける吸光度を測定した。この測定法でトリプ
シン(約400 BAEE U/mg、和光純薬(株)製)のリン酸緩衝
液(pH 7.0)溶液30μg/mlを試料として同様に測定する
と、520 nmにおける吸光度は1.0であった。
間において、酵素活性がピークとなり、その後20時間
までに低レベルに減少することがわかり、従って、前記
菌株による酵素生成のために好適なHRTは、およそ1
2時間であることが明らかになった。
よる酵素生成の推移 有機性固形物(vss)濃度3重量%の下水処理場由来の
余剰汚泥を、有効容積5Lのガラス製ジャーファーメン
ターに投入し、65℃にて通気量0.3vvm、攪拌速度
300rpmで処理した。実施例1と同様に、まずHR
Tは36時間に設定して、さらに所定のHRTにするた
めに適宜希釈水を注入し、そして各HRTにおけるプロ
テアーゼ活性を測定した。
20時間において、酵素活性がピークとなり、その後2
5時間までには低レベルに減少することがわかり、従っ
て、酵素生成のために好適なHRTは、およそ20時間
であることが明らかになった。
よる可溶化率の推移 実施例2と同様に余剰汚泥を処理し、各HRTにおいて
可溶化試料を採取してその有機性固形物(vss)含量を
測定し、処理前のvss含量に基づいて各時間における可
溶化率(%)を算出した。vssの測定は、JISK0102に従
って行った。
そ15〜20時間のHRTにおいて可溶化率は最大とな
ることが示され、また3〜9時間のHRTにておそらく
は加熱によると思われる可溶化のピークが認められる。
生成に適した条件下にて下水処理場由来の3重量%の余
剰汚泥の可溶化を行う場合、プロテアーゼ活性をモニタ
ーし、これがピークとなるHRT時間に基づき、HRT
を選択することが好ましいことが示唆された。また、こ
の場合HRT3〜24時間で効率的に可溶化することが
可能であることも明らかになった。
性廃液の連続式の処理方法における可溶化工程で、酵素
生成と可溶化のいずれも実施できる条件下にて可溶化を
行うことによって、設備工程を簡略化でき、しかもその
処理時間をHRTに基づいて決定するので、冗長な可溶
化反応を回避することが可能となるため可溶化槽を縮小
しえ、且つ良好に可溶化処理を行うことができるという
効果が奏される。
する、菌によるプロテアーゼ生成の推移を表すグラフで
ある
する、余剰汚泥によるプロテアーゼ生成の推移を表すグ
ラフである
Tに対する、余剰汚泥の可溶化率の推移を表すグラフで
ある。
る。
構成図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 有機性汚泥を含有する有機性廃液を連続
式で処理する方法において、有機性汚泥の可溶化処理
が、熱による可溶化が行われると共に、微生物から汚泥
可溶化酵素が生成及び分泌され且つ該酵素によって可溶
化が促進される条件下で行われ、該可溶化処理時間が、
可溶化処理装置での被処理液の水力学的滞留時間に基づ
いて決定されることを特徴とする有機性廃液の処理方
法。 - 【請求項2】 前記可溶化処理における汚泥可溶化酵素
の生成及び分泌量をモニターし、該生成及び分泌量が最
大となる水力学的滞留時間に基づいて、前記被処理液の
水力学的滞留時間が選択される請求項1記載の有機性廃
液の処理方法。 - 【請求項3】 前記被処理液の水力学的滞留時間が、3
〜24時間である請求項1または2記載の有機性廃液の
処理方法。
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