JP4893647B2 - 有機物含有水の処理方法および処理装置 - Google Patents
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Description
本発明は、有機物含有水を嫌気的に処理する生物処理方法および装置に関し、特に、グラニュール汚泥を保持する反応槽内に有機物含有水を導入して嫌気的に生物処理する嫌気性生物処理方法および装置に関する。
有機物含有水の生物処理法は、メタン発酵を行う嫌気性処理と、増殖速度が速い好気性微生物を用いる好気性処理とに大別される。嫌気性処理は、有機物濃度が高い有機物含有水の処理に適しておりメタンガスが得られるため、近年、高濃度の有機物含有水を排出する食品工場等での採用が増えている。
嫌気性処理方法には、浮遊性汚泥を用いる方法と微生物が粒状化したグラニュール汚泥を用いる方法とがある。グラニュール汚泥は高密度で沈降性が大きいため、グラニュール汚泥を用いれば高負荷高速処理が可能である。グラニュール汚泥を用いる嫌気性処理は、ＵＡＳＢ（Upflow Anaerobic Sludge Blanket…上向流嫌気性スラッジブランケット）法と呼ばれる。ＵＡＳＢでは、グラニュール汚泥で形成したスラッジブランケットを保持する反応槽内に有機物含有水を導入し上向流通液することで、スラッジブランケットと接触させる。同様にグラニュール汚泥を用いる高負荷高速嫌気性処理法として、スラッジブランケットを高展開率で展開させるＥＧＳＢ法（Expanded Granule Sludge Blanket）も知られている。
グラニュール汚泥を用いるＵＡＳＢ法等において、有機物含有水を安定的かつ良好に処理するためには、グラニュール汚泥を維持、増殖させることが重要である。反応槽内にグラニュール汚泥を維持、増殖させることができないと、処理性能は徐々に低下し、やがて処理不能に陥ることもある。
反応槽にグラニュール汚泥を安定的に維持、増殖させるため、種々の検討が行われている。例えば特許文献１には、嫌気性生物反応槽に導入される原水にカルシウム化合物または鉄塩を添加することでグラニュール汚泥の浮上を防止する方法が記載されている。
また、嫌気性汚泥の微生物活性の低下を防止して処理を安定させるため、生物処理槽に導入する有機物含有水は適宜、加温される。この場合、有機物含有水を嫌気性微生物の至適温度に加温するために熱エネルギーを与える必要があるので処理コストが上昇する。さらに、グラニュール汚泥を用いた処理において、有機物含有水に含まれる固形有機物を除去して酸生成を行ってからメタン発酵をさせる場合、酸生成の過程でｐＨが低下するので中和用のアルカリ添加が必要となる。
特開平８−１４１５９０号公報
嫌気性処理を安定的に行うための上述した薬剤添加や被処理水の加温は処理コストの上昇を招く。このため、安価な手段で嫌気性処理を安定化させることが求められている。本発明は、嫌気性処理を行う際の加温やｐＨ維持のためのコストを低下させることを目的とする。
本発明者らは、ボイラから排出される濃縮排水（ボイラブロー水）を有機物含有水に添加することで上記課題を解決でき、さらに、ボイラブロー水の性状によってはこれを有機物含有水に添加することで嫌気性微生物の活性を高め、増殖を促進できる場合があることを見出し、本発明を完成させた。具体的には、本発明は以下を提供する。
（１）有機物含有水とボイラブロー水とを、嫌気性生物反応槽に導入して嫌気性生物処理する有機物含有水の処理方法。
（２）前記ボイラブロー水は、リン酸を含む（１）に記載の有機物含有水の処理方法。
（３）前記ボイラブロー水は、ｐＨが１０以上１２以下である（１）または（２）に記載の有機物含有水の処理方法。
（４）前記ボイラブロー水は、リン酸および／または水酸化カリウムが添加されたボイラ用水がブローされたものである（１）から（３）のいずれかに記載の有機物含有水の処理方法。
（５）前記嫌気性生物反応槽は、酸生成槽、およびグラニュール汚泥を保持するメタン発酵槽を含む（１）から（４）のいずれかに記載の有機物含有水の処理方法。
（６）前記ボイラブロー水は、前記酸生成槽またはその上流で前記有機物含有水に添加される（５）に記載の有機物含有水の処理方法。
（７）嫌気性生物反応槽を含む有機物含有水の処理装置であって、
有機物含有水とボイラブロー水とを前記嫌気性生物反応槽に導入する被処理液路を含む有機物含有水の処理装置。
（８）前記嫌気性生物反応槽は、酸生成槽、およびグラニュール汚泥を保持するメタン発酵槽を含む（７）に記載の有機物含有水の処理装置。
（９）前記被処理液路は、前記酸生成槽に接続された原水管、および前記原水管または前記酸生成槽に接続されたブロー配管を含む（８）に記載の有機物含有水の処理装置。
（２）前記ボイラブロー水は、リン酸を含む（１）に記載の有機物含有水の処理方法。
（３）前記ボイラブロー水は、ｐＨが１０以上１２以下である（１）または（２）に記載の有機物含有水の処理方法。
（４）前記ボイラブロー水は、リン酸および／または水酸化カリウムが添加されたボイラ用水がブローされたものである（１）から（３）のいずれかに記載の有機物含有水の処理方法。
（５）前記嫌気性生物反応槽は、酸生成槽、およびグラニュール汚泥を保持するメタン発酵槽を含む（１）から（４）のいずれかに記載の有機物含有水の処理方法。
（６）前記ボイラブロー水は、前記酸生成槽またはその上流で前記有機物含有水に添加される（５）に記載の有機物含有水の処理方法。
（７）嫌気性生物反応槽を含む有機物含有水の処理装置であって、
有機物含有水とボイラブロー水とを前記嫌気性生物反応槽に導入する被処理液路を含む有機物含有水の処理装置。
（８）前記嫌気性生物反応槽は、酸生成槽、およびグラニュール汚泥を保持するメタン発酵槽を含む（７）に記載の有機物含有水の処理装置。
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本発明によれば、嫌気性処理に適した温度に被処理水を加温するために要する熱エネルギーの使用量を低減できる。また、本発明によれば酸生成の際のｐＨ低下を回避するために添加するアルカリの使用量を低減できる。よって、本発明によれば嫌気性処理を行う際の加温やｐＨ維持のためのコストを低下させることができる。さらに、本発明によれば、従来、下水放流等するために排水として処理する必要があったボイラブロー水を活用し、嫌気性処理を安定化させることもできる。
以下、本発明について図面を用いて説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る有機物含有水の嫌気性処理装置（以下、単に「処理装置」という）１の模式図である。本実施形態では、嫌気性生物処理工程を酸生成工程とメタン発酵工程とに分けており、嫌気性生物反応槽１０は、酸生成を行う酸生成槽１１とメタン発酵を行うメタン発酵槽１２とが直列接続されて構成されている。酸生成槽１１には原水管２１が接続され、酸生成槽１１とメタン発酵槽１２とは、送液管２２および循環液管２３で互いに接続されている。メタン発酵槽１２には、処理水を取り出す処理水管２４と、発生したメタンガスを取り出すガス管２５が接続されている。
酸生成槽１１には酸生成菌が保持されている。一方、メタン発酵槽１２には粒状のグラニュール汚泥が保持されている。送液管２２はメタン発酵槽１２下部に接続され、送液管２２から送られた液はメタン発酵槽１２内を上向きで流れる。メタン発酵槽１２上部には気固液分離装置（ＧＳＳ）が設けられ、ＧＳＳの頂部はメタン発酵槽１２内の液面から突出する。ガス管２５は、メタン発酵槽１２上部に接続され、処理水管２４はＧＳＳの内側に連絡している。
メタン発酵槽１２内において、ＧＳＳが設置されている部分は気固液分離部分であり、その下部は反応部であり、反応部ではグラニュール汚泥が展開してスラッジブランケットが形成される。グラニュール汚泥は、嫌気性微生物を含む微生物が自己造粒して平均粒径０．５〜３．０ｍｍ程度の粒状になった汚泥であり沈降性に優れる。反応部の液は一部が循環液管２３から取り出されて酸生成槽１１に循環され、一部はＧＳＳで気固液分離される。ＧＳＳ内部で気固液分離された液は処理水管２４から取り出される。
本発明では、有機物含有水にボイラから排出されたブロー水（ボイラブロー水）を添加して嫌気性生物処理を行う。ボイラブロー水は、嫌気性生物反応槽１０またはその前段で有機物含有水に添加されればよい。本実施形態ではボイラブロー水は酸生成槽１１の前段で有機物含有水に添加するよう構成している。具体的には、ボイラ１３と接続されボイラブロー水が排出されるブロー配管３１を原水管２１に接続している。原水管２１およびブロー配管３１は、有機物含有水とボイラブロー水との混合液を嫌気性生物反応槽１０に導入する被処理液路を構成している。
以下、この処理装置１を用いた有機物含有水の処理方法について説明する。処理対象となる有機物含有水としては食品製造過程で排出されるような高濃度有機物含有水が挙げられ、有機物濃度がＣＯＤｃｒ５００〜３０，０００ｍｇ／Ｌ、特に１，０００〜２０，０００ｍｇ／Ｌ程度の有機物含有水は好適な処理対象となる。
有機物含有水は原水管２１から酸生成槽１１に送り、その途中で原水管２１に接続されたブロー配管３１を介してボイラブロー水を添加する。給水管３０からボイラ１３に給水される水には、清缶剤、脱酸素剤、復水処理剤等の水処理薬品が添加される。ボイラ用水に添加されたこれら薬剤はボイラ水系を循環する間に濃縮され、ボイラブロー水はｐＨ１０〜１２程度のアルカリ性を示す。また、ボイラ１３から排出されたボイラブロー水は６０〜９５℃程度と高温であり、下水等に廃棄する場合は、種々の手段により中和および冷却処理する必要がある。
本発明は、従来、酸添加による中和処理や熱交換による冷却処理が必要であったボイラブロー水を、嫌気性生物処理を安定化させる添加剤として利用する。本発明で有機物含有水に添加されるボイラブロー水には、少なくともリン酸を含むことが求められ、リン酸濃度は５〜１００ｍｇ／Ｌであることが好ましい。ボイラブロー水はさらに１質量％以上の水酸化カリウムを含み、温度は６０〜９５℃、ｐＨは１０〜１２であることが好ましい。また、ボイラブロー水には糖類、窒素分、タンニンも含まれていることが好ましい。
一方でキレート剤または界面活性剤を含むボイラブロー水は本発明では使用を避ける。特に、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）は、グラニュール汚泥の活性を低下させるため、本発明で使用するボイラブロー水はＥＤＴＡやＮＴＡ（ニトリル三酢酸）等のキレート剤を実質的に含まない（キレート剤濃度が３ｍｇ／Ｌ未満）ことが好ましい。本発明では、ボイラブロー水が上記性状となるようにボイラ用水に添加する水処理薬品を選択し、嫌気性生物処理を安定化させる剤として得られたボイラブロー水を利用するとよい。
ボイラブロー水の添加量は、熱エネルギー利用の観点上、全量とすることが好ましい。ボイラブロー水の添加位置は本実施形態に限定されない。例えば、酸生成槽１１の前に原水槽や固形物を分離する沈殿槽を設けている場合、原水槽や沈殿槽、またはこれらの槽を接続する配管の途中に添加してもよい。あるいは、酸生成槽１１内の液にボイラブロー水を添加してもよい。ボイラブロー水を酸生成槽１１、または酸生成槽１１より上流に添加する場合には、ボイラブロー水を酸生成槽１１での酸生成の際に要するｐＨ調整剤（アルカリ）として利用できるうえ、酸生成での熱エネルギー利用を図ることができる。また、メタン発酵槽１２またはその前でボイラブロー水を添加してもよい。具体的には、送液管２２にブロー配管３１を接続して酸生成槽１１の後段であってメタン発酵槽１２の手前でボイラブロー水を添加してもよく、メタン発酵槽１２に添加してもよい。
また、酸生成槽１１を省略して同一の反応槽で酸生成とメタン発酵とを行う構成とした装置で本発明を実施することもできる。この場合は、酸生成とメタン発酵とを行う同一の反応槽または前でボイラブロー水を有機物含有水に添加すればよい。
このように、有機物含有水にボイラブロー水を添加して嫌気性生物処理することで、以下のメリットが得られる。まず、酸生成に伴うｐＨ低下に対するｐＨ調整にボイラブロー水を利用できる。よって、従来、酸発酵の際に必要とされたアルカリの使用量を低減し、かつ、ボイラブロー水を下水等に排出する場合に必要とされる中和処理を不要にできる。
また、高温のボイラブロー水を有機物含有水に添加することで有機物含有水が加温されるので嫌気性微生物、特にグラニュール汚泥の生物活性を高くできる。すなわち、嫌気性生物反応槽１０を加温するコストを低減して生物活性を高めることができるとともに、ボイラブロー水を下水等に排出する場合に必要とされる冷却処理を不要にできる。
ここで、熱エネルギーロスを回避し嫌気性処理を安定化させるため、ボイラブロー水の温度が低下しないようにして嫌気性生物反応槽１０に添加することが好ましい。ボイラブロー水の温度低下を抑制して嫌気性生物反応槽１０に添加する方法としては、ボイラブロー水を送水する配管（ここではブロー配管３１）を保温材で保温する方法が挙げられる。また、ボイラから排出されたボイラブロー水を直接、嫌気性生物反応槽に送らない場合、すなわち、一時的に貯留槽に貯留してポンプアップして送水するような場合は、貯留槽も保温材で保温するとよい。さらに、貯留槽は必要最小限の容量としてボイラブロー水の貯留槽内での滞留時間を短くするとよい。
酸生成槽１１では、ボイラブロー水が添加された有機物含有水を酸生成菌により処理して有機酸を生成する。ブロー配管３１は原水管２１のみならず酸生成槽１１にも接続し、酸生成槽１１内の液のｐＨを調整するために適宜、酸生成槽１１にもボイラブロー水を添加するようにしてもよい。酸生成した液は送液管２２を介して酸生成槽１１からメタン発酵槽１２に送る。
メタン発酵槽１２では、酸生成された液を上向流で通液することで槽内に保持されているグラニュール汚泥を展開させ、スラッジブランケットを形成する。これにより有機物含有水とグラニュール汚泥との接触効率が高くなる。このため、高さ５〜７ｍ程度のメタン発酵槽内に高さ３〜５ｍ程度のスラッジブランケットを展開させるＵＡＳＢでは、汚泥負荷０．１〜０．７ｋｇ−ＣＯＤｃｒ／ｋｇ−ＶＳＳ／ｄａｙ程度、通液速度０．３〜１．５ｍ／ｈ程度の高負荷高速処理が可能である。高さ７〜２０ｍ程度のメタン発酵槽内に高さ５〜１８ｍ程度のスラッジブランケットを展開させるＥＧＳＢでは、汚泥負荷０．１〜１．０ｋｇ−ＣＯＤｃｒ／ｋｇ−ＶＳＳ／ｄａｙ、通液速度３〜１０ｍ／ｈ程度の処理ができる。
メタン発酵槽１２に対する有機物負荷は５〜３０ｋｇ−ＣＯＤｃｒ／ｍ３／ｄａｙ、特に８〜２０ｋｇ−ＣＯＤｃｒ／ｍ３／ｄａｙが好ましい。嫌気性生物反応槽１０はいずれも酸素が供給されない嫌気的条件で運転し、槽内液の温度を２５〜４０℃、特に３０〜３８℃とすることが好ましい。本発明では、有機物含有水にボイラブロー水を添加して嫌気性生物反応槽１０に送る液を加温することで、嫌気性生物反応槽１０を上記温度にするために要する熱エネルギーを節約する。
メタン発酵槽１２内では、酸生成槽１１で生成された有機酸がグラニュール汚泥の働きにより分解され、メタンを含むガスが発生する。メタン発酵槽１２で生成されたガスおよび増殖した汚泥を含む混合液は、ＧＳＳ内部で気固液分離され、ガスはガス管２５からメタン発酵槽１２外に取り出される。また、汚泥が分離され清澄化された液分は、処理水管２４からメタン発酵槽１２外に取り出される。処理水は、後段に設けた好気性生物処理装置（図示せず）等によりさらに処理してもよい。
また、メタン発酵槽１２内の液は、循環液管２３から取り出して酸生成槽１１に循環させる。本実施形態では循環液管２３から分注管２３Ｂを分岐させ、メタン発酵槽１２から循環させる液の一部を、分注管２３Ｂを介して送液管２２に注入している。
〈実施例１〉
以下、実施例に基づき本発明をさらに詳しく説明する。実施例では、図１に示す処理装置１を模して図２に示す実験装置２を作成した。被処理水として表１に示す性状の有機物含有水に表２に示す性状のボイラブロー水を添加して嫌気性生物処理した。
以下、実施例に基づき本発明をさらに詳しく説明する。実施例では、図１に示す処理装置１を模して図２に示す実験装置２を作成した。被処理水として表１に示す性状の有機物含有水に表２に示す性状のボイラブロー水を添加して嫌気性生物処理した。
なお、表において、ＴＯＣは全有機物態炭素濃度、ＣＯＤｃｒは化学的酸素消費量で示される有機物濃度、ＮＨ４-Ｎはアンモニア態窒素濃度、ＰＯ４-Ｐはリン酸濃度、ＳＳは浮遊性物質濃度を意味している。また、ｐＨ８．３に調整するために必要な酸消費量で示されるアルカリ度をｐアルカリ、ｐＨ４．８に調整するために必要な酸消費量で示されるアルカリ度をｍアルカリと表示している。
酸生成槽１１は、容量５００ｍＬの三角フラスコで構成し、ヒータＨの上に載置して適宜、加温した。メタン発酵槽１２は、内径１０ｃｍ、高さ５０ｍでＧＳＳが設置された部分を除く反応部の容量は３Ｌ、ＧＳＳ部を含めた部分の容量は４Ｌである。
酸生成槽１１には、ＣＯＤｃｒ負荷７２ｇ−ＣＯＤｃｒ／Ｌ／ｄａｙで有機物含有水を通水した。また、メタン発酵槽１２から取り出した槽内液を３〜４ｍＬ／分で酸生成槽１１に循環させ、ボイラブロー水を添加した。ボイラブロー水の添加割合は、ＲＵＮ１では循環水に対して２質量％の割合とし、ＲＵＮ２では１０質量％の割合とした。ボイラブロー水の温度は８０℃であったが、酸生成槽１１内部の液温が３５℃となるよう、適宜ヒータＨで加温した。また、酸生成槽１１内の液のｐＨを測定するためにｐＨ計Ｐを設け、その値が７になるように適宜、濃度１％の水酸化ナトリウム溶液をアルカリ添加管３３から酸生成槽１１に添加した。
メタン発酵槽１２は、ＣＯＤｃｒ負荷１２ｇ−ＣＯＤｃｒ／Ｌ／ｄａｙ、汚泥負荷０．４ｇ−ＣＯＤｃｒ／ｇ−Ｖｓｓ／ｄａｙ（汚泥保持量３０ｇ−ＶＳＳ）で運転した。
ＲＵＮ１、ＲＵＮ２とも、通水開始前にメタン発酵槽１１内のグラニュール汚泥を取り出し、２種類の基質を与えて培養し、活性を調べた。２種類の基質はそれぞれ、酢酸基質、および有機酸混合（酢酸、酪酸およびプロピオン酸の混合）基質とした。また、ＲＵＮ１では通水開始から１４日後に、ＲＵＮ２では通水開始から２８日後にメタン発酵槽１１内のグラニュール汚泥を取り出して、上記２種類の基質それぞれを与えた場合の活性を調べるとともに、その粒径を測定し平均粒径を求めた。
実施例１のＲＵＮ１では、メタン発酵槽１２内のグラニュール汚泥の活性は、酢酸基質の場合、通水前が０．２２ｋｇ−ＣＯＤｃｒ／ｋｇ−ｖｓｓ／ｄａｙ、通水開始から１４日後で０．２７ｋｇ−ＣＯＤｃｒ／ｋｇ−ｖｓｓ／ｄａｙであった。また、有機酸混合基質の場合は、通水前が０．３８ｋｇ−ＣＯＤｃｒ／ｋｇ−ｖｓｓ／ｄａｙ、通水開始から１４日後で０．５２ｋｇ−ＣＯＤｃｒ／ｋｇ−ｖｓｓ／ｄａｙであった。グラニュール汚泥の平均粒径は、通水開始時は１．８ｍｍであり、通水開始から１４日後も１．８ｍｍであった。
実施例１のＲＵＮ２では、メタン発酵槽１２内のグラニュール汚泥の活性は、酢酸基質の場合、通水前はＲＵＮ１と同じ、通水開始から２８日後が０．２８ｋｇ−ＣＯＤｃｒ／ｋｇ−ｖｓｓ／ｄａｙであった。また、有機酸混合基質の場合は、通水前はＲＵＮ１と同じ、通水開始から２８日後は０．５３ｋｇ−ＣＯＤｃｒ／ｋｇ−ｖｓｓ／ｄａｙであった。グラニュール汚泥の平均粒径は、通水開始時はＲＵＮ１と同じで通水開始から２８日後は２．１ｍｍであった。
〈実施例２〉
実施例２として、実施例１で用いたボイラブロー水に代えて、アクリル酸ポリマーをさらに含むボイラブロー水を用いた。その他の条件は実施例１と同様にして試験を行ったところ、実施例２のＲＵＮ１では、メタン発酵槽１２内のグラニュール汚泥の活性は、酢酸基質の場合、通水前が０．２５ｋｇ−ＣＯＤｃｒ／ｋｇ−ｖｓｓ／ｄａｙ、通水開始から１４日後で０．２７ｋｇ−ＣＯＤｃｒ／ｋｇ−ｖｓｓ／ｄａｙであった。また、有機酸混合基質の場合は、通水前が０．３７ｋｇ−ＣＯＤｃｒ／ｋｇ−ｖｓｓ／ｄａｙ、通水開始から１４日後で０．４８ｋｇ−ＣＯＤｃｒ／ｋｇ−ｖｓｓ／ｄａｙであった。グラニュール汚泥の平均粒径は、通水開始時は１．８ｍｍであり、通水開始から１４日後は２．０ｍｍであった。
実施例２として、実施例１で用いたボイラブロー水に代えて、アクリル酸ポリマーをさらに含むボイラブロー水を用いた。その他の条件は実施例１と同様にして試験を行ったところ、実施例２のＲＵＮ１では、メタン発酵槽１２内のグラニュール汚泥の活性は、酢酸基質の場合、通水前が０．２５ｋｇ−ＣＯＤｃｒ／ｋｇ−ｖｓｓ／ｄａｙ、通水開始から１４日後で０．２７ｋｇ−ＣＯＤｃｒ／ｋｇ−ｖｓｓ／ｄａｙであった。また、有機酸混合基質の場合は、通水前が０．３７ｋｇ−ＣＯＤｃｒ／ｋｇ−ｖｓｓ／ｄａｙ、通水開始から１４日後で０．４８ｋｇ−ＣＯＤｃｒ／ｋｇ−ｖｓｓ／ｄａｙであった。グラニュール汚泥の平均粒径は、通水開始時は１．８ｍｍであり、通水開始から１４日後は２．０ｍｍであった。
実施例２のＲＵＮ２では、メタン発酵槽１２内のグラニュール汚泥の活性は、酢酸基質の場合、通水前はＲＵＮ１と同じで、通水開始から２８日後が０．２８ｋｇ−ＣＯＤｃｒ／ｋｇ−ｖｓｓ／ｄａｙであった。また、有機酸混合基質の場合は、通水前はＲＵＮ１と同じ、通水開始から２８日後は０．５０ｋｇ−ＣＯＤｃｒ／ｋｇ−ｖｓｓ／ｄａｙであった。グラニュール汚泥の平均粒径は、通水開始時はＲＵＮ１と同じで通水開始から２８日後は２．１ｍｍであった。
〈参考例１〉
参考例１として、実施例１で用いたボイラブロー水に代えて、リン酸イオンを含まない代わりにアクリル酸ポリマーを含むボイラブロー水を用いた。その他の条件は実施例１と同様にして試験を行ったところ、参考例１のＲＵＮ１では、メタン発酵槽１２内のグラニュール汚泥の活性は、酢酸基質の場合、通水前が０．２２ｋｇ−ＣＯＤｃｒ／ｋｇ−ｖｓｓ／ｄａｙ、通水開始から１４日後で０．２８ｋｇ−ＣＯＤｃｒ／ｋｇ−ｖｓｓ／ｄａｙであった。また、有機酸混合基質の場合は、通水前が０．３５ｋｇ−ＣＯＤｃｒ／ｋｇ−ｖｓｓ／ｄａｙ、通水開始から１４日後で０．４０ｋｇ−ＣＯＤｃｒ／ｋｇ−ｖｓｓ／ｄａｙであった。グラニュール汚泥の平均粒径は、通水開始時は１．８ｍｍであり、通水開始から１４日後も１．８ｍｍであった。
参考例１として、実施例１で用いたボイラブロー水に代えて、リン酸イオンを含まない代わりにアクリル酸ポリマーを含むボイラブロー水を用いた。その他の条件は実施例１と同様にして試験を行ったところ、参考例１のＲＵＮ１では、メタン発酵槽１２内のグラニュール汚泥の活性は、酢酸基質の場合、通水前が０．２２ｋｇ−ＣＯＤｃｒ／ｋｇ−ｖｓｓ／ｄａｙ、通水開始から１４日後で０．２８ｋｇ−ＣＯＤｃｒ／ｋｇ−ｖｓｓ／ｄａｙであった。また、有機酸混合基質の場合は、通水前が０．３５ｋｇ−ＣＯＤｃｒ／ｋｇ−ｖｓｓ／ｄａｙ、通水開始から１４日後で０．４０ｋｇ−ＣＯＤｃｒ／ｋｇ−ｖｓｓ／ｄａｙであった。グラニュール汚泥の平均粒径は、通水開始時は１．８ｍｍであり、通水開始から１４日後も１．８ｍｍであった。
参考例１のＲＵＮ２では、メタン発酵槽１２内のグラニュール汚泥の活性は、酢酸基質の場合、通水前はＲＵＮ１と同じで、通水開始から２８日後も０．２８ｋｇ−ＣＯＤｃｒ／ｋｇ−ｖｓｓ／ｄａｙであった。また、有機酸混合基質の場合は、通水前はＲＵＮ１と同じ、通水開始から２８日後は０．５１ｋｇ−ＣＯＤｃｒ／ｋｇ−ｖｓｓ／ｄａｙであった。グラニュール汚泥の平均粒径は、通水開始時はＲＵＮ１と同じで通水開始から２８日後も１．８ｍｍであった。
〈参考例２〉
参考例２として、実施例１で用いたボイラブロー水に代えて、リン酸イオンを含まずキレート剤（ＥＤＴＡ）を含むボイラブロー水を用いた。その他の条件は実施例１と同様にして試験を行ったところ、参考例２のＲＵＮ１では、メタン発酵槽１２内のグラニュール汚泥の活性は、酢酸基質の場合、通水前が０．２４ｋｇ−ＣＯＤｃｒ／ｋｇ−ｖｓｓ／ｄａｙであったのに、通水開始から１４日後は０．２１ｋｇ−ＣＯＤｃｒ／ｋｇ−ｖｓｓ／ｄａｙとなった。また、有機酸混合基質の場合は、通水前が０．３８ｋｇ−ＣＯＤｃｒ／ｋｇ−ｖｓｓ／ｄａｙであったのに、通水開始から１４日後には０．３０ｋｇ−ＣＯＤｃｒ／ｋｇ−ｖｓｓ／ｄａｙになった。グラニュール汚泥の平均粒径は、通水開始時は１．８ｍｍあったのが、通水開始から１４日後には１．７ｍｍになった。
参考例２として、実施例１で用いたボイラブロー水に代えて、リン酸イオンを含まずキレート剤（ＥＤＴＡ）を含むボイラブロー水を用いた。その他の条件は実施例１と同様にして試験を行ったところ、参考例２のＲＵＮ１では、メタン発酵槽１２内のグラニュール汚泥の活性は、酢酸基質の場合、通水前が０．２４ｋｇ−ＣＯＤｃｒ／ｋｇ−ｖｓｓ／ｄａｙであったのに、通水開始から１４日後は０．２１ｋｇ−ＣＯＤｃｒ／ｋｇ−ｖｓｓ／ｄａｙとなった。また、有機酸混合基質の場合は、通水前が０．３８ｋｇ−ＣＯＤｃｒ／ｋｇ−ｖｓｓ／ｄａｙであったのに、通水開始から１４日後には０．３０ｋｇ−ＣＯＤｃｒ／ｋｇ−ｖｓｓ／ｄａｙになった。グラニュール汚泥の平均粒径は、通水開始時は１．８ｍｍあったのが、通水開始から１４日後には１．７ｍｍになった。
比較例１のＲＵＮ２では、メタン発酵槽１２内のグラニュール汚泥の活性は、酢酸基質の場合、通水前はＲＵＮ１と同じで、通水開始から２８日後は０．１８ｋｇ−ＣＯＤｃｒ／ｋｇ−ｖｓｓ／ｄａｙまで低下した。また、有機酸混合基質の場合は、通水前はＲＵＮ１と同じ、通水開始から２８日後は０．２０ｋｇ−ＣＯＤｃｒ／ｋｇ−ｖｓｓ／ｄａｙになった。グラニュール汚泥の平均粒径は、通水開始時はＲＵＮ１と同じで通水開始から２８日後は１．７ｍｍであった。
〈ブランク〉
ブランクとして、実施例１で用いたボイラブロー水に代えて、８０℃に加温した純水を用いた。その他の条件は実施例１と同様にして試験を行ったところ、ブランクのＲＵＮ１では、メタン発酵槽１２内のグラニュール汚泥の活性は、酢酸基質の場合、通水前が０．２２ｋｇ−ＣＯＤｃｒ／ｋｇ−ｖｓｓ／ｄａｙであったのに、通水開始から１４日後は０．２０ｋｇ−ＣＯＤｃｒ／ｋｇ−ｖｓｓ／ｄａｙとなった。また、有機酸混合基質の場合は、通水前が０．３８ｋｇ−ＣＯＤｃｒ／ｋｇ−ｖｓｓ／ｄａｙであったのに、通水開始から１４日後には０．３５ｋｇ−ＣＯＤｃｒ／ｋｇ−ｖｓｓ／ｄａｙになった。グラニュール汚泥の平均粒径は、通水開始時は１．８ｍｍあり通水開始から１４日後も１．８ｍｍであった。
ブランクとして、実施例１で用いたボイラブロー水に代えて、８０℃に加温した純水を用いた。その他の条件は実施例１と同様にして試験を行ったところ、ブランクのＲＵＮ１では、メタン発酵槽１２内のグラニュール汚泥の活性は、酢酸基質の場合、通水前が０．２２ｋｇ−ＣＯＤｃｒ／ｋｇ−ｖｓｓ／ｄａｙであったのに、通水開始から１４日後は０．２０ｋｇ−ＣＯＤｃｒ／ｋｇ−ｖｓｓ／ｄａｙとなった。また、有機酸混合基質の場合は、通水前が０．３８ｋｇ−ＣＯＤｃｒ／ｋｇ−ｖｓｓ／ｄａｙであったのに、通水開始から１４日後には０．３５ｋｇ−ＣＯＤｃｒ／ｋｇ−ｖｓｓ／ｄａｙになった。グラニュール汚泥の平均粒径は、通水開始時は１．８ｍｍあり通水開始から１４日後も１．８ｍｍであった。
ブランクのＲＵＮ２では、メタン発酵槽１２内のグラニュール汚泥の活性は、酢酸基質の場合、通水前はＲＵＮ１と同じで、通水開始から２８日後は０．２１ｋｇ−ＣＯＤｃｒ／ｋｇ−ｖｓｓ／ｄａｙであった。また、有機酸混合基質の場合は、通水前はＲＵＮ１と同じ、通水開始から２８日後は０．３５ｋｇ−ＣＯＤｃｒ／ｋｇ−ｖｓｓ／ｄａｙになった。グラニュール汚泥の平均粒径は、通水開始時はＲＵＮ１と同じで通水開始から２８日後も１．８ｍｍであった。
表２に、実施例１、２、参考例１、２、およびブランクで有機物含有水に添加したボイラブロー水または純水の性状を示す。
実施例１、２、参考例１、２およびブランクにおけるグラニュール活性について、酢酸基質で測定した場合の結果を図３に示し、有機酸基質で測定した場合の結果を図４に示す。両図において、（Ａ）はＲＵＮ１の結果を示し、（Ｂ）はＲＵＮ２の結果を示す。また実施例１、２、参考例１、２およびブランクのＲＵＮ１およびＲＵＮ２におけるグラニュールの平均粒径の変化を表３に示す。
さらに実施例１、２、参考例１、２およびブランクについて、２８日間の実験期間中に使用した中和用アルカリの総使用量および被処理水加温用電力の総使用量を表４に示す。
表４に示すように、実施例１、２および参考例１、２では、中和用アルカリの使用量および電力使用量を低減できた。また、図３および図４に示すように、ボイラブロー水がキレート剤を含まない場合は、ボイラブロー水を有機物含有水に添加することで、アルカリ使用量および電力使用量を低減できるのみならず、グラニュール活性を高めることができることが示された。さらに、表３に示すように、ボイラブロー水がリン酸を含む場合は、嫌気性微生物の増殖を促進できることが示された。
本発明は、有機物含有水の処理に好適に用いることができる。
１、２ 嫌気性処理装置
１０ 嫌気性生物反応槽
１１ 酸生成槽
１２ メタン発酵槽
１３ ボイラ
２１ 原水管（被処理液路）
３１ ブロー配管（被処理液路）
１０ 嫌気性生物反応槽
１１ 酸生成槽
１２ メタン発酵槽
１３ ボイラ
２１ 原水管（被処理液路）
３１ ブロー配管（被処理液路）
Claims (7)
- 有機物含有水とボイラブロー水とを、酸生成槽、およびグラニュール汚泥を保持するメタン発酵槽を含む嫌気性生物反応槽に導入して嫌気性生物処理する有機物含有水の処理方法。
- 前記ボイラブロー水は、リン酸を含む請求項１に記載の有機物含有水の処理方法。
- 前記ボイラブロー水は、ｐＨが１０以上１２以下である請求項１または２に記載の有機物含有水の処理方法。
- 前記ボイラブロー水は、リン酸および／または水酸化カリウムが添加されたボイラ用水がブローされたものである請求項１から３のいずれかに記載の有機物含有水の処理方法。
- 前記ボイラブロー水は、前記酸生成槽またはその上流で前記有機物含有水に添加される請求項１から４のいずれかに記載の有機物含有水の処理方法。
- 酸生成槽、およびグラニュール汚泥を保持するメタン発酵槽を有する嫌気性生物反応槽を含む有機物含有水の処理装置であって、
有機物含有水とボイラブロー水とを前記嫌気性生物反応槽に導入する被処理液路を含む有機物含有水の処理装置。 - 前記被処理液路は、前記酸生成槽に接続された原水管、および前記原水管または前記酸生成槽に接続されたブロー配管を含む請求項６に記載の有機物含有水の処理装置。
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