JP5261977B2

JP5261977B2 - 嫌気性処理方法および嫌気性処理装置

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Publication number: JP5261977B2
Application number: JP2007126596A
Authority: JP
Inventors: 孝明徳富; 元之依田
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 2007-05-11
Filing date: 2007-05-11
Publication date: 2013-08-14
Anticipated expiration: 2027-05-11
Also published as: JP2008279385A

Description

本発明は、有機物含有水をメタン発酵させる嫌気性生物処理方法および嫌気性処理装置に関し、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。

有機物を含む排液の嫌気性処理方法として、高密度で沈降性の大きいグラニュール汚泥を用いて高負荷高速処理を行うＵＡＳＢ（Upflow Anaerobic Sludge Blanket…上向流嫌気性スラッジブランケット）法が知られている。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。この方法では、高負荷高速処理するために、有機物含有水に消化速度の遅い固形有機物が含まれる場合はこれを分離し、消化速度の速い溶解性有機物をグラニュール汚泥により嫌気的に生物処理する。ＵＡＳＢ法を発展させ、さらに高負荷高速処理を可能とする処理法として、高さの高い反応槽内に有機物含有水をさらに高流速で通液し、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。

これらＵＡＳＢ法、ＥＧＳＢ法では、嫌気性微生物が粒状化したグラニュール汚泥を用いており、嫌気性微生物を含む汚泥をグラニュール（粒）状に維持、増殖させる。グラニュール汚泥を用いる生物処理法は、担体に微生物を保持させる固定床や流動床と比較して高い汚泥保持濃度が得られるため高負荷運転が可能である。また、グラニュール汚泥は、微生物密度が高く、沈降性に優れるため固液分離も容易である。さらに、既に稼働中の反応槽内のグラニュール汚泥を余剰汚泥として抜き出して、新設する反応槽内に投入すれば新設した反応槽を短期間で立上げて安定した処理を行えるため、最も効率的な嫌気性処理法として認識されている。

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最大のポイントは、グラニュール汚泥を維持、増殖させることである。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。

グラニュール汚泥は、酢酸資化性のMethanosaeta属（旧称：Methanothrix属）の微生物が骨格となって形成され、水素資化性メタン細菌、酢酸生成細菌、酸生成細菌等が共存する一種の生態系を構成している。これらの微生物の中でも酸生成細菌は、糖質、脂質、タンパク等を分解し、粘質物を産出することから細菌同士の結合力を強める働きをする。よって、糖基質の培養液を用いれば、最も強度の強いグラニュール汚泥が形成される。

一般的な下水や産業排水等の有機物含有水は、糖質その他の高分子の有機物を含有していることから、これを嫌気性処理すると酸生成細菌が増殖する。嫌気性処理の過程では、酸生成細菌以外の上記の微生物も増殖して有機酸が生成され、この有機酸は順次低分子化されて酢酸となり、さらにメタンと炭酸ガスに分解される。酸生成細菌が増殖する条件下では、上記一連の嫌気性処理に関与して増殖する上記各種の微生物が粘質物により結合され、強度の大きいグラニュール汚泥が形成される。したがって、グラニュール汚泥は、一般的な有機物含有水を上向流で通液して嫌気性処理を行うことにより、自然発生的に形成することができる。

ところがこのような通常の有機物含有水と異なり、酸生成細菌の基質濃度の低い被処理液、例えば化学工場等から排出される炭素数４以下の低級有機物を含む被処理液を処理するとグラニュール汚泥が崩壊しやすくなる。特に酢酸、エタノール、アセトアルデヒドなどの炭素数２以下の有機物を主成分（全有機物の７０〜９０質量％程度）とする被処理液を処理する場合は、Methanosarcina属が主として増殖する微生物となる。

Methanosaeta属、Methanosarcina属、およびMethanobacterium属の菌はグラニュール汚泥を形成しにくく、汚泥中での粘質物の産出が少なくなるため、グラニュール汚泥の増殖は芳しくなく、強度も不十分となる。このためこのような有機物含有水を被処理液として長期間運転を継続すると、グラニュール汚泥が解体して小粒径化し、反応槽内の汚泥量が減少することになる。

とりわけ、炭素数１の基質、具体的にはメタノール、蟻酸、ホルムアルデヒド等を主成分とする被処理液を処理する場合には、上述のMethanosaeta属はこれらの基質を資化できないため、Methanosarcina属やMethanobacterium属のメタン菌が成育してよりグラニュール化しにくい状況となる。例えばメタノールを単一基質としてＵＡＳＢ式の処理装置を長期間継続して運転すると、グラニュール汚泥は解体し、微細化して汚泥量が激減する。このため上記のような低分子の有機物を主成分とする被処理液をグラニュール汚泥により嫌気性処理することは困難であった。

ところでＵＡＳＢのようなグラニュール汚泥を用いる嫌気性処理の立上げに際して、立ち上げ時に酢酸、又は酢酸を生成する物質を供給することを特徴とする処理方法が提案されている（例えば、特許文献１）。特許文献１に開示された方法は、前述のようなグラニュールのできにくい有機物含有水を処理する装置の立ち上げ時に、酢酸または酢酸を生成する基質を与え、Methanothrix属のメタン生成細菌を優占的に増殖させて短期間でグラニュール汚泥を増殖させようとする方法である。
特許第２５６３００４号公報

しかし、Methanothrix属は低分子化合物を基質にできないため、特許文献１に開示された方法でグラニュール汚泥を用いる嫌気性処理を立ち上げた後、酢酸の投入を停止すると徐々にMethanosarcina属やMethanobacterium属のメタン菌が成育してグラニュールの解体が始まるという欠点がある。

これに対し、本発明は、反応槽内をグラニュール汚泥の維持に寄与する微生物が増殖する条件にすることで、グラニュール汚泥を維持しようとするものである。これにより、グラニュール汚泥が崩壊し易い条件で処理を行う場合でも、安定して効率よい嫌気性処理ができる嫌気性処理方法および嫌気性処理装置を提供することを目的とする。

本発明は以下を提供する。

（１）グラニュール汚泥を保持する反応槽に、被処理液を導入してグラニュール汚泥と接触させ嫌気性処理を行う方法において、前記被処理液の炭素数４以下の有機物の含有量が全有機物含有量の７０質量％以上である場合、前記被処理液がキレート剤、スケール分散剤、殺菌剤からなる群より選ばれる１以上の剤を含む場合、または前記反応槽への汚泥負荷０．３ｋｇＣＯＤｃｒ／ｋｇ−Ｖｓｓ／ｄを超えるか前記反応槽内の上昇流速が１ｍ／ｈを超える場合、前記反応槽または前記被処理液に糖質を添加して前記被処理液をグラニュール汚泥と接触させて嫌気性処理を行い、前記糖質は澱粉であり、前記被処理液のＣＯＤｃｒ濃度に対して前記澱粉の添加量がＣＯＤｃｒ比として０．０２〜０．２となるように添加し、前記反応槽または前記被処理液に硝酸または亜硝酸を、添加後の濃度が１〜１０００ｍｇ−Ｎ／Ｌとなるように添加して嫌気性処理を行う嫌気性処理方法。
（２）前記被処理液は、パルプ製造過程で排出された蒸発凝縮水である（１）に記載の嫌気性処理方法。
（３）前記糖質として、アルファ化させた澱粉を添加する（１）に記載の嫌気性処理方法。
（４）前記反応槽内に、凝集剤を供給しながら嫌気性処理を行う（１）から（３）のいずれかに記載の嫌気性処理方法。

本発明は、グラニュール汚泥が保持された反応槽内に、有機物含有水を導入して嫌気性処理をする場合において、グラニュール汚泥の崩壊を防止して一定量以上のグラニュール汚泥を反応槽内に長期かつ安定的に保持する嫌気性処理方法および装置に関する。換言すれば、本発明は、反応槽内に既に保持されたグラニュール汚泥からグラニュール汚泥を増殖させる。なお、グラニュール汚泥の崩壊とは、すでに形成されたグラニュール汚泥が嫌気性処理を行っている間に崩壊する現象をいう。

上述した通り、グラニュール汚泥を用いる嫌気性処理法である種の産業排水を処理すると、処理時間の経過に伴ってグラニュール汚泥が崩壊する場合がある。こうした排水としては、例えばパルプ製造過程で排出される蒸発凝縮水（エバポレート・コンデンサ）がある。蒸発凝縮水は、メタノールを主体とする有機物含有水であり、全ＣＯＤｃｒ成分の７０質量％以上、通常は９０質量％程度がメタノールで占められる。

このため、グラニュール汚泥を用いて蒸発凝縮水を嫌気的に処理すると、メタノールを基質として増殖するMethanosarcina属やMethanobacterium属の微生物の増殖が速く、グラニュール汚泥の崩壊を招く。特に、蒸発凝縮水のようにタンパク質の含有量も少ない（例えば全ＣＯＤｃｒの１０質量％以下）有機物含有水は、グラニュール汚泥を構成する微生物群集の偏りを生じさせ易い。本発明は、このようにグラニュール汚泥の構成微生物種の偏りを生じさせ易い被処理液を処理する場合に特に好適に適用できる。

本発明では、グラニュール汚泥の崩壊が生じるような条件での処理時に、反応槽にまたは反応槽に導入する被処理液に糖質を添加する。糖質としては澱粉が好ましく、凝集剤とともに添加してもよい。また、デンプンは糊化（アルファ化）させて液状として添加することも好ましい。

本発明によれば、グラニュール汚泥の崩壊を防止できる。よって、従来、グラニュール汚泥の維持、増殖が困難であった有機物含有水を被処理液とする高負荷高速処理を長期に渡り、安定的に継続できる。

以下、本発明について図面を用いて詳細に説明する。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。処理装置１は、反応槽２０を備え、澱粉貯槽１１と澱粉添加路１２を備える。反応槽２０には、被処理液である有機物含有水が導入される被処理液路３１、処理済の液が取り出される処理液路３２、および発生したガスが取り出されるガス路３３が接続されている。

反応槽２０内には、グラニュール汚泥が充填されている。被処理液路３１は反応槽２０下部に接続されている。有機物含有水は、被処理液路３１に設けられたポンプＰにより反応槽２０に導入され上向流で反応槽２０内を流れる。また、反応槽２０の上部には、気固液分離装置（ＧＳＳ）が設けられている。ＧＳＳの頂部は、反応槽２０内の液面から突出する。ガス路３３は、反応槽２０上部に接続されている。処理液路３２は、ＧＳＳの内側に連絡している。

反応槽２０内において、ＧＳＳの内側は気固液分離部分であり、その下部はグラニュール汚泥が展開する反応部２２となっている。反応部２２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２４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０．５〜１．０ｍｍ程度の粒状になった汚泥であり、密度は１．０２〜１．１ｋｇ／Ｌ程度であり沈降性に優れる。反応部２２の液はＧＳＳ内部で気固液分離され、処理液路３２からグラニュール汚泥と分離された処理液が取り出される。

このように処理装置１では、グラニュール汚泥を保持する反応槽２０に有機物含有水を上向流で通液してグラニュール汚泥を展開させ、スラッジブランケット２４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ため、高さ５〜７ｍ程度の反応槽内に高さ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／ｄ、反応槽内の上昇流速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程度の反応槽内に、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／ｄ、反応槽内の上昇流速３〜１０ｍ／ｈ程度にできる。

反応槽２０に導入される有機物含有水は、有機物濃度としてＣＯＤｃｒ５００〜３０，０００ｍｇ／Ｌ、好ましくは１，０００〜２０，０００ｍｇ／Ｌのものが適している。また、反応槽２０に対する有機物負荷は５〜３０ｋｇ−ＣＯＤｃｒ／ｍ^３／ｄ、特に８〜２０ｋｇ−ＣＯＤｃｒ／ｍ^３／ｄが好ましい。また、反応槽２０内には酸素を供給せずに嫌気的条件とし、温度は２５〜４０℃、特に３０〜３８℃とすることが好ましい。

反応槽２０内には、本発明に係る嫌気性処理を行うに先立ち、上記性状のグラニュール汚泥を反応槽容積あたり２０〜５０％程度、保持しておく。グラニュール汚泥は被処理液を嫌気性処理することにより自然発生的に形成することができ、浮遊性の嫌気性汚泥を保持する反応槽内に凝集剤等を添加して自己造粒を促進して浮遊性汚泥を自己造粒させることもできる。しかし、自然発生的なグラニュール汚泥の形成には時間がかかる。また凝集剤を添加して浮遊汚泥を造粒させると、形成されたグラニュール汚泥の密度が低くなる場合もある。

これに対し、既設のＵＡＳＢ、またはＥＧＳＢ式の反応槽から余剰汚泥として排出されるグラニュール汚泥を反応槽内に充填して、グラニュール汚泥を増殖させる基質を含む有機物含有水を供給すれば、短時間で反応槽を立ち上げることができる（すなわち必要量のグラニュール汚泥を保持する反応槽が得られる）。これは、グラニュール汚泥が反応槽内で成長し、反応槽内の水流やガスの発生に伴う流動により破砕され、破砕された微小な粒子や破片が核となって、新たにグラニュール状の汚泥が形成されるためとされている。

ＵＡＳＢで安定した処理を行うためには、反応槽２０内には平均粒径０．５〜３．０ｍｍ、好ましくは０．８〜１．５ｍｍ程度のグラニュール汚泥を、上述したスラッジブランケット２４を形成できるように維持する。ＥＧＳＢの場合は、反応槽２０内に、平均粒径０．５〜３．０ｍｍ、好ましくは１．０〜１．５ｍｍ程度のグラニュール汚泥を安定的に保持する必要がある。

ここで、反応槽２０に導入する被処理液は、グラニュール汚泥と接触させて嫌気性処理を行うことにより処理可能な有機物を含む液であればよい。しかし、被処理液の性状や反応槽２０の運転条件によっては、処理を継続するうちにグラニュール汚泥が崩壊して、反応槽２０内のグラニュール汚泥の保持量が低下する場合がある。

本発明は、このようにグラニュール汚泥が崩壊しやすい被処理液の処理、または運転条件での処理に用いる。グラニュール汚泥が崩壊しやすい被処理液としては、酸生成細菌の基質となる有機物（糖質、脂肪、タンパク質等の炭素数５以上の有機物）の含量が少ない有機物含有水、例えば酸生成細菌の基質の含有量が全有機物の３０質量％以下、特に２０質量％以下である有機物含有水が挙げられる。具体的には低級有機物を主として（例えば全体の有機物の７０質量％以上、特に８０質量％以上）含む被処理液が挙げられる。ここで低級有機物としては炭素数４以下、特に２以下の有機物が挙げられ、炭素数が小さい有機物を多く含むほどグラニュール汚泥が崩壊しやすくなる。

例えば、パルプをアルカリ溶液中に蒸解させてなる蒸解液を再利用するために蒸留を行うことで排出される廃液（蒸発凝縮水、またはエバポレータ・コンデンセイト）は、ＣＯＤｃｒが２，０００〜３，０００ｍｇ／Ｌ程度ある。そして、その大部分（概ね８０〜９０質量％）がメタノールであり、酸生成細菌の基質となる炭素数５以上の有機物の含有量は１０〜２０質量％程度である。本発明では、このような被処理液が特に好適な処理対象となる。

また、被処理液中に酸生成細菌の基質が十分に存在する場合であっても、被処理液中にキレート剤やスケール分散剤、殺菌剤などが含まれている場合はグラニュール汚泥が崩壊しやすくなるため、このような場合にも本発明方法を適用するとよい。特にＥＤＴＡ（エチレンジアミン四酢酸）やＮＴＡ（ニトリル三酢酸）等のキレート剤が被処理液中に３ｍｇ／Ｌ以上の濃度で含まれる場合等はグラニュール汚泥が崩壊しやすい。また殺菌剤としては特にジチオカーバメイト類はグラニュール汚泥を崩壊させる傾向がある。

さらに、被処理液自体にはグラニュール汚泥を崩壊させる原因がない場合でも、処理の条件によってはグラニュール汚泥が崩壊しやすくなることがある。このようなケースとしては例えば汚泥負荷が高い場合や通液速度が大きい場合が挙げられる。

例えばＵＡＳＢ式の場合であれば、汚泥負荷は０．２〜０．６ｋｇＣＯＤｃｒ／ｋｇ−Ｖｓｓ／ｄ、上昇流速は０．５〜１．０ｍ／ｈが好適であり、反応槽２０への汚泥負荷が０．６ｋｇＣＯＤｃｒ／ｋｇ−Ｖｓｓ／ｄを超える場合、あるいは上昇流速が１ｍ／ｈを超える場合とグラニュール汚泥が崩壊しやすい。また、ＥＧＳＢ方式であれば、汚泥負荷は０．２〜０．７ｋｇＣＯＤｃｒ／ｋｇ−Ｖｓｓ／ｄ、上昇流速は２〜５ｍ／ｈが好適であり、汚泥負荷が０．７ｋｇＣＯＤｃｒ／ｋｇ−Ｖｓｓ／ｄ、上昇流速が５ｍ／ｈをそれぞれ超えるような場合はグラニュール汚泥が崩壊しやすくなる。

そこで、上記性状の被処理液を処理する場合、または上記条件で被処理液を処理する場合、本発明を適用し、反応槽２０内に、または被処理液に糖質、具体的には澱粉を添加して嫌気性処理を行うとよい。以下、澱粉をアルファ化して被処理液に添加して反応槽２０に導入する構成とする場合を例として説明する。

ただし、本発明はこれ以外の態様で実施することもでき、例えば、澱粉をアルファ化せずに粉末で、または単に水に溶解した状態で被処理液に添加してもよい。また、澱粉を被処理液に添加する代わりに反応槽２０に直接添加してもよい。さらに、反応槽２０前段にｐＨ調整が設けられている場合、ｐＨ調整槽に澱粉を添加してもよい。

処理装置１では、被処理液路３１の途中に澱粉添加路１２の先端が接続されている。澱粉添加路１２の基端は澱粉貯槽１１と接続され、澱粉貯槽１１内のアルファ化された液状の澱粉が被処理液路３１に添加されるように構成されている。澱粉添加路１２の途中には弁Ｖが設けられており、弁Ｖを開閉することにより、澱粉の添加量やタイミングが調節される。

澱粉液は、被処理液に添加し、均一に溶解した状態でグラニュール汚泥と接触させる。澱粉の添加量は、被処理液のＣＯＤｃｒ濃度に対してＣＯＤｃｒとしての比が０．０２〜０．２となる範囲とすることが好ましい。アルファ化させた澱粉を添加する方法としては、例えばアルファ化させた澱粉粉末を水に溶解させて澱粉液として被処理液等に添加してもよく、アルファ化させた澱粉粉末を被処理液等に直接添加してもよい。あるいはアルファ化していない澱粉を水と混合して加熱またはアルカリ条件にする等によって澱粉をアルファ化した液状として用いてもよい。アルファ化した澱粉は溶解性に優れ反応槽内を均一に広がりやすいため、グラニュール汚泥に対する澱粉の供給が部分的に偏ることを防止してグラニュール汚泥の崩壊防止効果向上に寄与する。

また、アルファ化の有無にかかわらず澱粉とともに凝集剤を添加することでグラニュール汚泥の崩壊防止効果をより高くすることができる。図２は、本発明の第２実施形態に係る有機物含有水の嫌気性処理装置２である。処理装置２は、被処理液路３１の途中に先端が接続された凝集剤路４２と、凝集剤路４２の基端が接続された凝集剤貯槽４１とをさらに備える。これにより、反応槽２０内には、澱粉に加えて凝集剤が含まれる被処理液が導入される。

凝集剤は、反応槽２０内のグラニュール汚泥表面に付着することでグラニュール汚泥の強度を高める。添加する凝集剤の種類は限定されず、ノニオン系、カチオン系、アニオン系、両性系など処理系に適したものが使用できる。好ましい高分子凝集剤としては、ノニオン系の凝集剤としてポリアクリルアミド、ポリエチレンオキシド等が例示できる。カチオン系としては、ポリアミノアルキルメタクリレート、ポリエチレンイミン、ハロゲン化ポリジアリルアンモニウム、キトサン、尿素−ホルマリン樹脂等が挙げられる。アニオン系としては、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリルアミド部分加水分解物、部分スルホメチル化ポリアクリルアミド、ポリ（２−アクリルアミド）−２−メチルプロパン硫酸塩等が挙げられ、両性系としてアクリルアミドとアミノアルキルメタクリレートとアクリル酸ナトリウムの共重体等が挙げられる。凝集剤の添加濃度は高分子凝集剤の場合０．０１〜２ｍｇ／ｌ、特に０．０１〜１ｍｇ／ｌ程度とするとよい。

このように、反応槽２０内の液が凝集剤をさらに含むことでグラニュール汚泥の強度をより確実に高めることができる。また、本発明では澱粉を基質とする微生物をグラニュール汚泥に含ませて粘質物を生産させるため、凝集剤の添加量は少なくてよい。また凝集剤は連続的に添加してもよいが、間欠的に添加してもよい。さらに、凝集剤は澱粉より先に添加しても後に添加してもよい。

あるいは、凝集剤の代わりに、または凝集剤に加えて硝酸または亜硝酸を、添加後の濃度が１〜１，０００ｍｇ−Ｎ／Ｌとなるように添加反応槽または被処理液に添加してもよい。硝酸または亜硝酸は嫌気性脱窒微生物の基質となるため、反応槽２０内に硝酸または亜硝酸を存在させることで脱窒微生物を増殖させることができる。そして、脱窒微生物は粘質物を生産することから、硝酸または亜硝酸の添加により反応槽２０内で脱窒微生物が増殖することでグラニュール汚泥の強度を保持できる。なお、硝酸または亜硝酸としては硝酸溶液等に限らず、被処理液等に添加されると硝酸イオンまたは亜硝酸イオンを放出する物質、例えば硝酸塩または亜硝酸塩等を用いればよい。

硝酸または亜硝酸は、反応槽２０前段で添加してもよく、反応槽２０に直接添加してもよい。デンプン、硝酸または亜硝酸、および凝集剤の添加順序は特に限定されない。

反応槽２０における嫌気性処理の好ましい条件は、上述したとおりである。反応槽２０内では、有機物含有水中の有機物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。また、グラニュール汚泥は、有機物含有水を基質として増殖する。

反応槽１０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、ガスはガス路３３から反応槽２０外に取り出されてガスホルダ３０に貯留される。また、汚泥が分離され清澄化された液分は、処理液路３２から反応槽２０外に取り出される。処理液は、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。

〈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を模した実験装置に次に述べる性状の有機物含有水を導入し、嫌気性処理を行った。有機物含有水としては蒸発凝縮水を模した合成排水を用いた。具体的には、水道水にメタノールをＣＯＤｃｒとしての濃度が２，９７０ｍｇ／Ｌとなるように添加し、野菜エキスと肉エキスを１：１で混合した混合基質をＣＯＤｃｒとして３０ｍｇ／Ｌ含み、さらに、窒素源としてＮＨ_４Ｃｌを３０ｍｇ−Ｎ／Ｌ、リン源としてＫＨ_２ＰＯ_４を５ｍｇ−Ｐ／Ｌ添加した合成排水である。

反応槽２０は、内径６ｃｍ、高さ１．２ｍでＧＳＳが設置された部分を除く反応部１２の容量は３Ｌ、ＧＳＳ部を含めた部分の容量は４Ｌである。反応槽２０内には、化学工場の既設のＵＡＳＢ式の反応槽から取り出したグラニュール汚泥（密度１．０３〜１．１ｍｍ、粒径１．２〜１．５ｍｍ）を１．０Ｌ、充填することにより反応槽２０の立ち上げを完了させた状態で実験を開始した。

実施例１では、被処理液と混合した後の液体の澱粉濃度がＣＯＤｃｒとして９０ｍｇ／Ｌの範囲内となるように、被処理液路３１の途中に澱粉添加路１２を接続することで上記合成排水に澱粉を添加した。反応槽２０には、ＣＯＤｃｒ負荷１０ｇ−ＣＯＤｃｒ／Ｌ／ｄ、汚泥負荷０．４〜０．７ｇ−ＣＯＤｃｒ／ｇ−ＶＳＳ／ｄで合成排水を通水した。合成排水は、反応槽２０内での上昇流速が３ｍ／ｈとなるように通水し、グラニュール汚泥を展開させてスラッジブランケットを形成させた。反応槽２０内の温度は３０〜３５℃に維持し、ｐＨ７．０となるようにｐＨ調整を行った。ｐＨ調整は、ｐＨ調整剤槽（図示せず）に貯留したｐＨ調整剤（酸、またはアルカリ）を、被処理液路３１を流れる合成排水に適宜、添加することにより行った。

ここで、澱粉は、あらかじめアルファ化してある粉体を水に溶解させた液体として、被処理液路３１に添加した。

反応槽２０から取り出された処理液のＣＯＤｃｒ濃度は４０〜８０ｍｇ／Ｌであり、ＣＯＤｃｒ除去率は９７％以上であった。また、グラニュール汚泥が展開されて形成されるスラッジブランケットの上端（汚泥界面）高さの低下は認められず、９０日の実験期間中、継続して、処理開始時のグラニュール汚泥量以上の量のグラニュール汚泥を反応槽２０内に維持できた。このとき、グラニュール汚泥の平均粒径も小さくならず、グラニュール汚泥の崩壊を防止できた。

〈実施例２〉
実施例２として図２に示す処理装置２を用いて、合成排水に凝集剤をさらに添加した。凝集剤としては、カチオン系の高分子凝集剤（ポリアミノアルキルアクリレート）を用い、その添加量は凝集剤と被処理液とを混合した後の濃度が０．０３ｍｇ／Ｌとなるようにした。その他は実施例１と同様にして実験を行ったところ、処理液のＣＯＤｃｒ濃度は４０〜８０ｍｇ／Ｌであり、ＣＯＤｃｒ除去率は９７％以上であった。また、反応槽２０内のグラニュール汚泥量は減少せず、平均粒径も小さくならず、密度低下も認められなかった。

〈実施例３〉
実施例３として図２に示す処理装置２を用い、凝集剤に代えて硝酸（硝酸ナトリウム溶液）を添加した。硝酸の添加量は、硝酸ナトリウム溶液と被処理液とを混合した後の硝酸の濃度が２０ｍｇ−Ｎ／Ｌとなるようにした。実施例３では、処理液のＣＯＤｃｒ濃度は４０〜８０ｍｇ／Ｌであり、ＣＯＤｃｒ除去率は９７％以上であった。また、反応槽２０内のグラニュール汚泥量は減少せず、平均粒径も小さくならず、密度低下も認められなかった。

〈実施例４〉
実施例４として凝集剤と硝酸とを、反応槽２０前段で合成排水にさらに添加した。すなわち、実施例４では、硝酸、凝集剤、および澱粉を合成排水に添加している。凝集剤、およびデンプンの種類、および添加量は、それぞれ実施例２、実施例３と同様であり、その他の条件は実施例１と同様である。実施例４では、処理液のＣＯＤｃｒ濃度は４０〜８０ｍｇ／Ｌであり、ＣＯＤｃｒ除去率は９７％以上であった。また、反応槽２０内のグラニュール汚泥量は減少せず、平均粒径も小さくならず、密度低下も認められなかった。

〈比較例１〉
比較例１では、澱粉を添加しない以外は実施例１と同様の条件で実験を行った。その結果、反応槽２０内のグラニュール汚泥量がわずかずつ減少し、その粒径も低下した。

実施例１〜４および比較例１により、本発明によればデンプンを添加することでグラニュール汚泥の崩壊を防止できることが示された。

本発明は、製紙工場等から排出される蒸発濃縮液等のメタノールを主成分とする有機物含有水の処理に好適に用いることができる。

本発明の第１実施形態に係る生物処理装置の模式図。本発明の第２実施形態に係る生物処理装置の模式図。実施例および比較例の結果を示す図。実施例および比較例の結果を示す図。

符号の説明

１、２嫌気性処理装置
１１澱粉貯槽
１２澱粉添加路
２０反応槽
２２反応部
２４スラッジブランケット
３０ガスホルダ
３１被処理液路
３２処理液路
３３ガス路
４１凝集剤貯槽
４２凝集剤路

Claims

グラニュール汚泥を保持する反応槽に、被処理液を導入してグラニュール汚泥と接触させ嫌気性処理を行う方法において、
前記被処理液の炭素数４以下の有機物の含有量が全有機物含有量の７０質量％以上である場合、前記被処理液がキレート剤、スケール分散剤、殺菌剤からなる群より選ばれる１以上の剤を含む場合、または前記反応槽への汚泥負荷０．３ｋｇＣＯＤｃｒ／ｋｇ−Ｖｓｓ／ｄを超えるか前記反応槽内の上昇流速が１ｍ／ｈを超える場合、
前記反応槽または前記被処理液に糖質を添加して前記被処理液をグラニュール汚泥と接触させて嫌気性処理を行い、
前記糖質は澱粉であり、
前記被処理液のＣＯＤｃｒ濃度に対して前記澱粉の添加量がＣＯＤｃｒ比として０．０２〜０．２となるように添加し、
前記反応槽または前記被処理液に硝酸または亜硝酸を、添加後の濃度が１〜１０００ｍｇ−Ｎ／Ｌとなるように添加して嫌気性処理を行う嫌気性処理方法。
前記被処理液は、パルプ製造過程で排出された蒸発凝縮水である請求項１に記載の嫌気性処理方法。
前記糖質として、アルファ化させた澱粉を添加する請求項１に記載の嫌気性処理方法。
前記反応槽内に、凝集剤を供給しながら嫌気性処理を行う請求項１から３のいずれかに記載の嫌気性処理方法。