JP5930805B2 - 有機性廃水の嫌気性廃水処理方法及び装置 - Google Patents
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Description
本発明は、ｐＨ調整槽を経て、嫌気汚泥が保持されたメタン発酵槽に、酸性有機物及びアルカリ性領域で析出するスケール成分を含む有機性廃水を、該メタン発酵槽に通水して嫌気的に該廃水を処理する嫌気性廃水処理方法及び装置において、該スケール成分の析出を抑制し、安定かつ効率的に該処理を行う嫌気性廃水処理方法及び装置に関する。
嫌気性廃水処理方法は、汚泥発生量が少なく、消費電力も少ない省エネルギー・省コストの廃水処理方法である。
嫌気性廃水処理方法は、酸生成菌による酸生成相、及びメタン生成菌によるメタン生成相からなる嫌気処理により有機物を分解する方法である。特に、ＵＡＳＢ（Upflow Anaerobic Sludge Blanket）法、ＥＧＳＢ法（Expanded Granular Sludge Bed）法、流動床法などは、メタン発酵槽内にメタン生成菌を中心とした微生物群を高濃度で保持することができるため、廃水処理効率が高い方法である。
嫌気性廃水処理方法は、酸生成菌による酸生成相、及びメタン生成菌によるメタン生成相からなる嫌気処理により有機物を分解する方法である。特に、ＵＡＳＢ（Upflow Anaerobic Sludge Blanket）法、ＥＧＳＢ法（Expanded Granular Sludge Bed）法、流動床法などは、メタン発酵槽内にメタン生成菌を中心とした微生物群を高濃度で保持することができるため、廃水処理効率が高い方法である。
これらの嫌気性廃水処理方法においては、糖質、タンパク質、脂質などの有機物は、まず酸生成菌の働きにより酸性有機物に分解される。そしてメタン生成菌により、酸性有機物からメタン生成が行われる。メタン発酵槽内では、このメタン生成が行われることによってｐＨが上昇し、通常、メタン発酵槽からの流出水のｐＨは６．５〜８．５となる。
そのため、酸性有機物とアルカリ性領域で析出するスケール成分を被処理水として嫌気性処理をすると、スケールが析出する場合がある。
例えば、ウイスキー蒸溜工程から排出される蒸溜残液を含む廃水は、有機物濃度が30,000〜100,000mg/Lと高く、さらに全リンが500〜1,000mg/L、有機性窒素が1,000〜3,000mg/L、そしてマグネシウムが100〜300mg/Lで含まれている場合がある。
例えば、ウイスキー蒸溜工程から排出される蒸溜残液を含む廃水は、有機物濃度が30,000〜100,000mg/Lと高く、さらに全リンが500〜1,000mg/L、有機性窒素が1,000〜3,000mg/L、そしてマグネシウムが100〜300mg/Lで含まれている場合がある。
マグネシウム、アンモニア性窒素、及び正リン酸が共存する場合、ｐＨが中性条件より高くなると、MgNH4PO4・6H2O（リン酸マグネシウムアンモニウム（以下、ＭＡＰと略す））結晶が生成する（析出）ことは、よく知られている。通常、この析出は、アルカリ側でNH4-N＞100mg/Lの条件で進行すると言われている。
ウイスキー蒸溜残液の嫌気処理では、廃水に含有される有機性窒素化合物が、酸発酵の段階で低分子化して、アンモニア性窒素に分解され、メタン発酵槽では、被処理水中の酸性有機物からメタンが生成されるに伴って、ｐＨが上昇し、槽内のｐＨが６．５〜８．５となり、溶解度が低くなるため、ＭＡＰが生成されやすい。
ＭＡＰの結晶は汚泥中や反応槽内のみならず、流速の大きい配管内やポンプ内にもスケールとなって析出し、配管閉塞、ポンプの作動不良などの問題を引き起こす要因となる。
ＭＡＰの結晶は汚泥中や反応槽内のみならず、流速の大きい配管内やポンプ内にもスケールとなって析出し、配管閉塞、ポンプの作動不良などの問題を引き起こす要因となる。
そのため、以下の特許文献１には、メタン発酵槽への流入水のｐＨを５．８〜６．５に調整してＭＡＰスケールの析出量を制御する方法が提案されている。
前記したように、特許文献１には、メタン発酵槽への流入水のｐＨを５．８〜６．５に調整してＭＡＰスケールの析出量を制御する方法が提案されている。
しかしながら、この方法は、Ｍｇ塩を添加すると共に、メタン発酵槽への流入配管内でのＭＡＰ析出を抑制し、メタン発酵槽に保持されている汚泥上でＭＡＰを析出させて汚泥の沈降性を向上させることを目的としている。したがって、酸性有機物、及びアルカリ性領域で析出するスケール成分を多く含む廃水の嫌気性廃水処理においては、流出水のｐＨ上昇によって反応槽内や流出水の配管内でＭＡＰスケールが生成するおそれがある。
しかしながら、この方法は、Ｍｇ塩を添加すると共に、メタン発酵槽への流入配管内でのＭＡＰ析出を抑制し、メタン発酵槽に保持されている汚泥上でＭＡＰを析出させて汚泥の沈降性を向上させることを目的としている。したがって、酸性有機物、及びアルカリ性領域で析出するスケール成分を多く含む廃水の嫌気性廃水処理においては、流出水のｐＨ上昇によって反応槽内や流出水の配管内でＭＡＰスケールが生成するおそれがある。
そこで、流出水のｐＨがアルカリ領域とならないように、流入水のｐＨをさらに低く設定する方法も考えられる。しかしながら、ｐＨがメタン菌に適する範囲より低下すると、活性低下の原因となる。また、予め槽内におけるｐＨ上昇を見込んで、導入水のｐＨを低く設定すると、メタン発酵槽への被処理水の流入が停止して循環運転を継続した場合や被処理水に含まれる酸性有機物の濃度が極端に低下した場合には、嫌気性処理によるｐＨ上昇が全く起こらないか又はｐＨがほとんど上昇しなくなるため、反応槽内ｐＨは流入水ｐＨとほぼ同じ値まで低下することとなる。その結果、メタン菌の活性は低下し、被処理水の流入を再開しても、処理水水質は悪化してしまう。
したがって、本発明が解決しようとする課題は、上記の問題点を解決し、酸性有機物、及びアルカリ性領域で発生するスケール成分を含む有機性廃水の嫌気性処理において、スケールの発生を抑制し、安定に処理できる方法及び装置を提供することである。
本発明者らは、かかる課題を解決すべく鋭意検討し実験を重ねた結果、以下のｐＨ調整手段を用いることで上記課題が解決しうることを予想外に見出し、本発明を完成するに至ったものである。
すなわち、本発明は以下の通りのものである。
すなわち、本発明は以下の通りのものである。
［１］酸性有機性成分、及びアルカリ性領域で析出するスケール成分を含む廃水を、被処理水として、ｐＨ調整手段を経由してメタン発酵槽に導入し、嫌気性廃水処理を行う方法において、
該ｐＨ調整手段での目標ｐＨとしてpHa1とpHa2（但し、pHa1＜pHa2である。）の少なくとも２点を設定し、さらに該メタン発酵槽からの流出水の設定ｐＨとして、pHt1とpHt2（但し、pHt1≦pHt2である。）を設定し、該メタン発酵槽からの流出水のｐＨがpHt1以下のとき、該ｐＨ調整手段での目標ｐＨがpHa2となるように、一方、該メタン発酵槽からの流出水のｐＨがpHt2を超えたときには、該ｐＨ調整手段での目標ｐＨがpH a1となるように、該ｐＨ調整手段に酸及び／又はアルカリを添加して該メタン発酵槽への流入水のｐＨを調整することを特徴とする、前記嫌気性廃水処理方法。
該ｐＨ調整手段での目標ｐＨとしてpHa1とpHa2（但し、pHa1＜pHa2である。）の少なくとも２点を設定し、さらに該メタン発酵槽からの流出水の設定ｐＨとして、pHt1とpHt2（但し、pHt1≦pHt2である。）を設定し、該メタン発酵槽からの流出水のｐＨがpHt1以下のとき、該ｐＨ調整手段での目標ｐＨがpHa2となるように、一方、該メタン発酵槽からの流出水のｐＨがpHt2を超えたときには、該ｐＨ調整手段での目標ｐＨがpH a1となるように、該ｐＨ調整手段に酸及び／又はアルカリを添加して該メタン発酵槽への流入水のｐＨを調整することを特徴とする、前記嫌気性廃水処理方法。
［２］前記pHa1、pHa2、pHt1、及びpHt2は、ｐＨ５．８以上、該メタン発酵槽内に保持される汚泥中の菌体比率（ＶＳＳ／ＳＳ比）が６０％以上となる該メタン発酵槽からの流出水のｐＨの上限値の範囲内に規定する、前記［１］に記載の嫌気性廃水処理方法。
［３］前記被処理水が、生物分解によってアンモニアを生じる有機物成分を含む、前記［１］又は［２］に記載の嫌気性廃水処理方法。
［４］前記被処理水が、ウイスキー蒸溜工程から排出された蒸溜残液を含む有機性廃水である、前記［３］に記載の嫌気性廃水処理方法。
［５］前記有機性廃水は、マグネシウム濃度が１５０ｍｇ／Ｌ以上であり、かつ、全リン（Ｔ−Ｐ）が５００ｍｇ／Ｌ以上であるウイスキー蒸留残液と、全化学的酸素要求量（Ｔ−ＣＯＤCr）（ｍｇ／Ｌ）が２００，０００以上である廃アルコールと、一般廃水とが混合され、該一般廃水で２〜４倍に希釈されたものである、前記［４］に記載の嫌気性廃水処理方法。
［６］前記スケール成分がリン酸マグネシウムアンモニウム（ＭＡＰ）である、前記［１］〜［５］のいずれかに記載の嫌気性廃水処理方法。
［７］前記pHa1とpHa2は、ｐＨ５．８〜６．８の範囲内に設定し、かつ、該メタン発酵槽からの流出水のｐＨが６．０〜７．０となるように、該メタン発酵槽の流入水のｐＨを調整する、前記［２］〜［６］のいずれかに記載の嫌気性廃水処理方法。
［８］前記メタン発酵槽で生成するスケール成分の析出限界ｐＨ値が７．０以下となるように、前記被処理水を希釈水で希釈する、前記［７］に記載の嫌気性廃水処理方法。
［９］前記希釈水として、前記メタン発酵槽からの流出水をｐＨ７．０以上に調整してスケールを析出させ、分離除去した処理水の一部を使用する、前記［８］に記載の嫌気性廃水処理方法。
［１０］酸性有機性成分、及びアルカリ性領域で析出するスケール成分を含む廃水を、被処理水として、ｐＨ調整手段を経由してメタン発酵槽に導入し、嫌気性廃水処理を行う方法に使用するための、ｐＨ調整手段、及びメタン発酵槽を含む嫌気性廃水処理装置であって、該ｐＨ調整手段において、該ｐＨ調整手段での目標ｐＨとしてpHa1とpHa2（但し、pHa1＜pHa2である。）の少なくとも２点を設定し、さらに該メタン発酵槽からの流出水の設定ｐＨとして、pHt1とpHt2（但し、pHt1≦pHt2である。）を設定し、該メタン発酵槽からの流出水のｐＨがpHt1以下のとき、該ｐＨ調整手段での目標ｐＨがpHa2となるように、一方、該メタン発酵槽からの流出水のｐＨがpHt2を超えたときには、該ｐＨ調整手段での目標ｐＨがpH a1となるように、該ｐＨ調整手段に酸及び／又はアルカリを添加して該メタン発酵槽への流入水のｐＨを調整するように制御するｐＨ設定制御装置を含む、ことを特徴とする前記嫌気性廃水処理装置。
本発明の嫌気性処理方法及び装置を使用すれば、酸性有機物、及びアルカリ性領域で析出するスケール成分を含む有機性廃水の嫌気性処理おいて、該スケールの発生を抑制し、安定かつ効率的な処理が可能となる。
本発明は、酸性有機物及びアルカリ性領域で析出するスケール成分を含む廃水を被処理水とする嫌気性処理において、ｐＨ調整手段での目標ｐＨを、ｐＨ５．８〜後述するスケール析出限界ｐＨの範囲内に、２点以上設定し、メタン発酵槽からの流出水のｐＨが５．８〜該スケール析出限界ｐＨの範囲内となるようにｐＨを調整することを特徴とする嫌気性廃水処理方法及び装置である。
本発明において、嫌気性処理の対象となる廃水は、酸性有機物、及びアルカリ性領域で析出するスケール成分を含み、嫌気性処理が可能なものであれば制限はない。このような廃水の例としては、ウイスキー蒸溜残液、焼酎蒸留残液、製糖廃水、でんぷん廃水などが挙げられる。
本発明に係る嫌気性廃水処理方法によって処理される被処理水は、生物分解によってアンモニアを生じる有機物成分を含む。該被処理水は、ウイスキー蒸溜工程から排出された蒸溜残液を含む有機性廃水であることができる。また、該有機性廃水は、マグネシウム濃度が１５０ｍｇ／Ｌ以上であり、かつ、全リン（Ｔ−Ｐ）が５００ｍｇ／Ｌ以上であるウイスキー蒸留残液と、全化学的酸素要求量（Ｔ−ＣＯＤCr）（ｍｇ／Ｌ）が２００，０００以上である廃アルコールと、一般廃水とが混合され、該一般廃水で２〜４倍に希釈されたものであることができる。
本発明に係る嫌気性廃水処理方法によって処理される被処理水は、生物分解によってアンモニアを生じる有機物成分を含む。該被処理水は、ウイスキー蒸溜工程から排出された蒸溜残液を含む有機性廃水であることができる。また、該有機性廃水は、マグネシウム濃度が１５０ｍｇ／Ｌ以上であり、かつ、全リン（Ｔ−Ｐ）が５００ｍｇ／Ｌ以上であるウイスキー蒸留残液と、全化学的酸素要求量（Ｔ−ＣＯＤCr）（ｍｇ／Ｌ）が２００，０００以上である廃アルコールと、一般廃水とが混合され、該一般廃水で２〜４倍に希釈されたものであることができる。
嫌気性処理の方式としては、酸生成相とメタン生成相を分離して行う二相方式であってもこれらの二相を一槽で行う一相方式のいずれであってもよい。また、嫌気性処理の方法としては、ＵＡＳＢ法、ＥＧＳＢ法、流動床法、その他任意の方法を採用することができる。
嫌気性処理の対象となる廃水に含まれる酸性有機物は、メタン発酵槽への流入時に含まれていればよく、被処理水に成分として元々含まれていても、被処理水に含まれる糖質、タンパク質、脂質などの有機物が酸生成槽で分解されて生成したものでもよい。これらの酸性有機物として、例えば、酢酸、乳酸、ギ酸、酪酸、プロピオン酸などが挙げられる。
また、嫌気性処理の対象となる廃水に含まれるスケール成分はアルカリ性領域で析出するスケールの成分であれば制限はない。アルカリ性領域で析出するスケールの例としては、炭酸カルシウム、リン酸カルシウム、リン酸マグネシウムアンモニウム（ＭＡＰ）など挙げられ、これらの構成成分がスケール成分の一例となる。
前記したように、本発明は、酸性有機物及びアルカリ性領域で析出するスケール成分を含む廃水を被処理水とする嫌気性処理において、ｐＨ調整手段での目標ｐＨを、ｐＨ５．８〜後述するスケール析出限界ｐＨの範囲内に２点以上設定し、メタン発酵槽からの流出水のｐＨが５．８〜該スケール検出限界ｐＨの範囲内となるようにｐＨを調整することを特徴とする。
ｐＨ５．８を下回るとメタン発酵菌の活性度が低下するので、メタン発酵槽内のｐＨを５．８以上、すなわち、ｐＨ調整手段及びメタン発酵槽からの流出水のｐＨを５．８以上とする必要がある。
他方で、メタン発酵槽においては、酸性有機物の分解に伴いｐＨは上昇し、ある一定の値を超えるとメタン発酵槽内においてスケールが生成し始め、この一定値を超えてｐＨが高くなる程、スケール生成量は多くなる。本発明においては、メタン発酵槽内に保持される汚泥中の菌体の比率（ＶＳＳ／ＳＳ比）が６０％以上となるよう、メタン発酵槽からの流出水のｐＨを維持する必要があり、このｐＨの上限値を「スケール析出限界ｐＨ」と定義する。ここで、ＶＳＳとは、ＳＳ（懸濁物質濃度）の強熱減量をいい、固形分（懸濁物質）の中で強熱（６００℃）で揮発する物質量であり、固形分中の有機物量（菌体量）の指標とされる。すなわち、ＶＳＳ／ＳＳ比が小さくなると、メタン発酵槽内に保持される汚泥中の無機物（スケール）の比率が高くなり、これは、菌体保持量が小さくなることを意味する。そのため、ＶＳＳ／ＳＳ比が６０％を下回ると、有機物除去性能の低下、処理水質の悪化という問題が生じることになる。
ｐＨ５．８を下回るとメタン発酵菌の活性度が低下するので、メタン発酵槽内のｐＨを５．８以上、すなわち、ｐＨ調整手段及びメタン発酵槽からの流出水のｐＨを５．８以上とする必要がある。
他方で、メタン発酵槽においては、酸性有機物の分解に伴いｐＨは上昇し、ある一定の値を超えるとメタン発酵槽内においてスケールが生成し始め、この一定値を超えてｐＨが高くなる程、スケール生成量は多くなる。本発明においては、メタン発酵槽内に保持される汚泥中の菌体の比率（ＶＳＳ／ＳＳ比）が６０％以上となるよう、メタン発酵槽からの流出水のｐＨを維持する必要があり、このｐＨの上限値を「スケール析出限界ｐＨ」と定義する。ここで、ＶＳＳとは、ＳＳ（懸濁物質濃度）の強熱減量をいい、固形分（懸濁物質）の中で強熱（６００℃）で揮発する物質量であり、固形分中の有機物量（菌体量）の指標とされる。すなわち、ＶＳＳ／ＳＳ比が小さくなると、メタン発酵槽内に保持される汚泥中の無機物（スケール）の比率が高くなり、これは、菌体保持量が小さくなることを意味する。そのため、ＶＳＳ／ＳＳ比が６０％を下回ると、有機物除去性能の低下、処理水質の悪化という問題が生じることになる。
スケール析出限界ｐＨは、スケールの種類やスケール成分の濃度によって異なる値となるが、メタン発酵槽内のｐＨが８．５を超えてしまうと、メタン発酵菌の活性は低下してしまう。したがって、メタン発酵槽からの流出水のｐＨは８．５以下とする必要がある。本発明は、スケール析出限界ｐＨが８．５を下回る（スケール濃度）の場合に適用されることが多い。スケール析出限界ｐＨは、実際に本発明に係る装置を運転し、ｐＨを変動させて、そのｐＨ毎にＶＳＳ／ＳＳを実際に測定することにより求めることができる。本発明においては、pHa1、pHa2、pHt1、及びpHt2は、５．８〜スケール析出限界ｐＨの範囲内に設定される。ここで、pHa1とpHa2は、好ましくは５．８〜６．８の間に設定され、メタン発酵槽からの流出水のｐＨは、好ましくは６．０〜７．０の範囲となるように調整される。かかる範囲にｐＨを調整することとによって、原水中の酸性有機物やスケール成分の濃度変動の影響を小さくし、安定した制御を行うことが可能となる。
pHa1、pHa2、pHt1、及びpHt2は、具体的には、以下のように試験することで求められる。
例えば、図１に示す試験装置（実際の装置よりも小型のラボスケールの装置）を用いて、処理対象である廃水又は想定される廃水と同様の有機物濃度、無機（スケール成分）濃度の模擬廃水の連続通水試験を行う。まず、原水（被処理廃水、模擬廃水）が流入する条件下でｐＨ調整槽のｐＨを変化させることにより、ｐＨ調整槽のｐＨとメタン発酵槽からの流出水のｐＨとの関係を明らかにするとともに、それぞれの、流出水のｐＨにおけるＶＳＳ／ＳＳ比を測定することにより、メタン発酵槽からの流出水のスケール析出限界ｐＨとその時のｐＨ調整槽のｐＨを求めることができる。流出水のｐＨの範囲は、メタン発酵菌の活性が低下しない範囲、すなわち、ｐＨ５．８〜８．５の範囲であって、かつ、スケール析出限界ｐＨ値以下であるようなｐＨ値、例えば、およそｐＨ６．０〜７．０の範囲に設定する。次いで、原水を通水した際に流出水のｐＨが、およそｐＨ６．０〜７．０の範囲内となるように運転し、この時のｐＨ調整槽のｐＨをpHa1に設定する。次いで、メタン発酵槽への原水の流入を停止し、循環運転のみを継続して実施した際のメタン発酵槽からの流出水のｐＨが凡そ６．０〜７．０となるように運転し、この時のｐＨ調製槽のｐＨをpHa2に設定する。ここで、原水の流入を停止し、循環運転を継続すると、メタン発酵槽に供給される原水中の酸性有機物が低下し、メタン発酵槽におけるｐＨの上昇がなくなるため、メタン発酵槽からの流出水のｐＨは、ｐＨ調整槽のｐＨに次第に近づくことになる。
例えば、図１に示す試験装置（実際の装置よりも小型のラボスケールの装置）を用いて、処理対象である廃水又は想定される廃水と同様の有機物濃度、無機（スケール成分）濃度の模擬廃水の連続通水試験を行う。まず、原水（被処理廃水、模擬廃水）が流入する条件下でｐＨ調整槽のｐＨを変化させることにより、ｐＨ調整槽のｐＨとメタン発酵槽からの流出水のｐＨとの関係を明らかにするとともに、それぞれの、流出水のｐＨにおけるＶＳＳ／ＳＳ比を測定することにより、メタン発酵槽からの流出水のスケール析出限界ｐＨとその時のｐＨ調整槽のｐＨを求めることができる。流出水のｐＨの範囲は、メタン発酵菌の活性が低下しない範囲、すなわち、ｐＨ５．８〜８．５の範囲であって、かつ、スケール析出限界ｐＨ値以下であるようなｐＨ値、例えば、およそｐＨ６．０〜７．０の範囲に設定する。次いで、原水を通水した際に流出水のｐＨが、およそｐＨ６．０〜７．０の範囲内となるように運転し、この時のｐＨ調整槽のｐＨをpHa1に設定する。次いで、メタン発酵槽への原水の流入を停止し、循環運転のみを継続して実施した際のメタン発酵槽からの流出水のｐＨが凡そ６．０〜７．０となるように運転し、この時のｐＨ調製槽のｐＨをpHa2に設定する。ここで、原水の流入を停止し、循環運転を継続すると、メタン発酵槽に供給される原水中の酸性有機物が低下し、メタン発酵槽におけるｐＨの上昇がなくなるため、メタン発酵槽からの流出水のｐＨは、ｐＨ調整槽のｐＨに次第に近づくことになる。
安全かつ安定に運転するためには、pHt2はスケール析出限界ｐＨを上限とし、それよりも２．５低い範囲で設定することが望ましく、例えば、スケール析出限界ｐＨが７．５である場合、pHt2は５〜７．５の範囲に設定する。また、pHt1とpHt2は、０．２以上離れていることが望ましい。
上述の方法においては、ｐＨ調整槽における目標ｐＨを２点、メタン発酵槽からの流出水の設定ｐＨを２点としたが、このように設定したpHa1とpHa2の間にpHa3やpHa4（pHa1＜pHa3＜pHa4＜pHa2）などを設定し、また、pHt1とpHt2の間にpHt3やpHt4（pHt1＜pHt3＜pHt4＜pHt2）などを設定し、目標ｐＨをpHa3にして運転している時、流出水のｐＨがpHt3以下になったら目標ｐＨをpHa4にし、更に、流出水のｐＨがpHt1以下になったら目標ｐＨをpHa2にしてもよい。他方で、原水中の酸性有機物濃度が減少し、メタン発酵槽でのｐＨ上昇が抑制され、設定ｐＨをpHa4において運転している時、流出水のｐＨがpHt4を超えるようになったら目標ｐＨをpHa3にし、更に、メタン発酵槽でのｐＨ上昇が抑制されて、流出水のｐＨがpHt2を超えるようになったら目標ｐＨをpHa1にしてもよい。このように、ｐＨ調整槽での目標ｐＨを３点以上、メタン発酵槽からの流出水のｐＨの設定ｐＨを３点以上設定して運転することもできる。
上述の方法においては、ｐＨ調整槽における目標ｐＨを２点、メタン発酵槽からの流出水の設定ｐＨを２点としたが、このように設定したpHa1とpHa2の間にpHa3やpHa4（pHa1＜pHa3＜pHa4＜pHa2）などを設定し、また、pHt1とpHt2の間にpHt3やpHt4（pHt1＜pHt3＜pHt4＜pHt2）などを設定し、目標ｐＨをpHa3にして運転している時、流出水のｐＨがpHt3以下になったら目標ｐＨをpHa4にし、更に、流出水のｐＨがpHt1以下になったら目標ｐＨをpHa2にしてもよい。他方で、原水中の酸性有機物濃度が減少し、メタン発酵槽でのｐＨ上昇が抑制され、設定ｐＨをpHa4において運転している時、流出水のｐＨがpHt4を超えるようになったら目標ｐＨをpHa3にし、更に、メタン発酵槽でのｐＨ上昇が抑制されて、流出水のｐＨがpHt2を超えるようになったら目標ｐＨをpHa1にしてもよい。このように、ｐＨ調整槽での目標ｐＨを３点以上、メタン発酵槽からの流出水のｐＨの設定ｐＨを３点以上設定して運転することもできる。
被処理水に含まれる酸性有機物の濃度が高く、メタン発酵槽内でのｐＨ上昇幅が大きいために、又はアルカリ性領域で析出するスケール成分の濃度が高いために、流入水のｐＨを５．８を目標に制御しても、流出水のｐＨがスケール析出限界ｐＨ値を上回ってしまう場合には、被処理水を希釈水と混合させた後に、メタン発酵槽へ流入させる。ｐＨ調整手段での目標ｐＨ値を５．８にして、流出水ｐＨがスケール析出限界ｐＨ値以下となるような希釈率以上の量で、希釈水を添加・混合すればよい。希釈水としては、市水、工水、井水、河川水、その他の処理系統の処理水等の、被処理水よりも有機物濃度、及びスケール成分濃度の低い水を使用する。また、嫌気性処理後にスケール成分を分離除去した処理水の一部を利用してもよい。
希釈水による希釈により、被処理水に含まれる酸性有機物、及びスケール成分の濃度が低減し、それぞれ、メタン発酵槽でのｐＨ上昇幅の縮小、スケールの析出限界ｐＨ値を低下させる効果が奏される。
以下、本発明を、実施例及び比較例により具体的に説明する。
＜実施例１＞
＜実施例１＞
図１に、実施例１における処理フローを示す。
以下の表１に示す水質の廃水を被処理水として処理を実施した。ｐＨ調整手段（ｐＨ調整槽）での目標ｐＨをｐＨ５．８とｐＨ６．３の２点に設定し、メタン発酵槽からの流出水のｐＨが６．３以下となれば、ｐＨ調整槽の目標ｐＨを６．３に、流出水のｐＨが６．５を超えたら、ｐＨ調整槽の目標ｐＨを５．８に切り替える条件で運転した。
以下の表１に示す水質の廃水を被処理水として処理を実施した。ｐＨ調整手段（ｐＨ調整槽）での目標ｐＨをｐＨ５．８とｐＨ６．３の２点に設定し、メタン発酵槽からの流出水のｐＨが６．３以下となれば、ｐＨ調整槽の目標ｐＨを６．３に、流出水のｐＨが６．５を超えたら、ｐＨ調整槽の目標ｐＨを５．８に切り替える条件で運転した。
図２に、ｐＨ調整槽のｐＨ（測定値）、メタン発酵槽からの流出水のｐＨ（測定値）、及び被処理水の流量の推移を示す。
図３は、嫌気性処理におけるCODCrの除去率の推移を示すグラフである。
図４は、嫌気性処理水のＭｇ濃度の推移を示すグラフである。
図３は、嫌気性処理におけるCODCrの除去率の推移を示すグラフである。
図４は、嫌気性処理水のＭｇ濃度の推移を示すグラフである。
運転開始時、ｐＨ調整槽の目標ｐＨ５．８に対して、メタン発酵槽からの流出水のｐＨは６．７前後であった。しかしながら、図１に示すように、メタン発酵槽からの流出水の一部は循環されており、被処理水（原水）の流入が停止すると、循環のみが継続されるため、原水流入時のｐＨ調整槽の目標ｐＨ５．８のままでは、メタン発酵槽からの流出水のｐＨは次第に低下し、ｐＨ調整槽の目標ｐＨ５．８に近づく傾向となった。メタン発酵槽からの流出水のｐＨが６．３以下となった時点で、ｐＨ調整槽の目標ｐＨを５．８から６．３に切り替えた結果、メタン発酵槽からの流出水のｐＨは、ｐＨ調整槽の目標ｐＨと同じ６．３で安定した。
その後、被処理水の流入が再開され、嫌気反応が進み始めると、再びメタン発酵槽からの流出水のｐＨが上昇を始めた。そして、メタン発酵槽からの流出水のｐＨが６．５を超えたところで、ｐＨ調整槽での目標ｐＨを６．３から５．８に切り替え、運転を継続した。その結果、メタン発酵槽からの流出水のｐＨは再び６．７前後で安定した。なお、CODCrの除去率は、被処理水の流入停止の前後でほとんど変わらず、安定して９０％以上で維持されていた。
上記運転期間中、流出水中のＭｇ濃度は被処理水の濃度とほぼ同じで、ＭＡＰなどのスケールはほとんど析出していなかった。
その後、被処理水の流入が再開され、嫌気反応が進み始めると、再びメタン発酵槽からの流出水のｐＨが上昇を始めた。そして、メタン発酵槽からの流出水のｐＨが６．５を超えたところで、ｐＨ調整槽での目標ｐＨを６．３から５．８に切り替え、運転を継続した。その結果、メタン発酵槽からの流出水のｐＨは再び６．７前後で安定した。なお、CODCrの除去率は、被処理水の流入停止の前後でほとんど変わらず、安定して９０％以上で維持されていた。
上記運転期間中、流出水中のＭｇ濃度は被処理水の濃度とほぼ同じで、ＭＡＰなどのスケールはほとんど析出していなかった。
＜比較例１＞
図５に、比較例１の嫌気性処理装置のフローを示す。
実施例１と同様、表１に示す水質の廃水を被処理水として処理を実施した。ｐＨ調整槽での目標ｐＨを５．８に設定して運転した。
図６は、ｐＨ調整槽のｐＨ（測定値）、メタン発酵槽からの流出水のｐＨ（測定値）、及び被処理水の流量の推移を示すグラフである。
図７は、嫌気性処理におけるCODCrの除去率の推移を示すグラフである。
図８は、嫌気性処理水のＭｇ濃度の推移を示すグラフである。
図５に、比較例１の嫌気性処理装置のフローを示す。
実施例１と同様、表１に示す水質の廃水を被処理水として処理を実施した。ｐＨ調整槽での目標ｐＨを５．８に設定して運転した。
図６は、ｐＨ調整槽のｐＨ（測定値）、メタン発酵槽からの流出水のｐＨ（測定値）、及び被処理水の流量の推移を示すグラフである。
図７は、嫌気性処理におけるCODCrの除去率の推移を示すグラフである。
図８は、嫌気性処理水のＭｇ濃度の推移を示すグラフである。
運転開始から、被処理水の流入時は、ｐＨ調整槽の目標ｐＨ５．８に対して、メタン発酵槽からの流出水のｐＨは６．７前後であった。しかしながら、被処理水の流入停止により、約１日で、メタン発酵槽からの流出水のｐＨはｐＨ調整槽の目標ｐＨと同じ５．８まで低下した。
被処理水の供給を６日間の停止した後、被処理水の流入を再開したところ、停止前はCODCr除去率が約９０％であったのに対し、停止後は、停止前９０％の被処理水流量でCODCr除去率が約７５％となり処理能力が低下していた。
一方、ＭＡＰ等のスケールは、上記の運転期間中、流出水中のＭｇ濃度が被処理水の濃度とほぼ同じで推移しており、ほとんど析出していなかった。
被処理水の供給を６日間の停止した後、被処理水の流入を再開したところ、停止前はCODCr除去率が約９０％であったのに対し、停止後は、停止前９０％の被処理水流量でCODCr除去率が約７５％となり処理能力が低下していた。
一方、ＭＡＰ等のスケールは、上記の運転期間中、流出水中のＭｇ濃度が被処理水の濃度とほぼ同じで推移しており、ほとんど析出していなかった。
＜実施例２＞
図９に、実施例２における処理フローを示す。
以下の表２に示す水質の被処理水を２倍希釈して処理を実施した。
図９に、実施例２における処理フローを示す。
以下の表２に示す水質の被処理水を２倍希釈して処理を実施した。
ｐＨ調整槽での目標ｐＨをｐＨ５．８とｐＨ６．３の２点に設定し、メタン発酵槽からの流出水のｐＨが６．３以下となれば、ｐＨ調整槽の目標ｐＨを６．３に、メタン発酵槽からの流出水のｐＨが６．５を超えればｐＨ調整槽の目標ｐＨを５．８に切り替える条件で運転した。
図１０は、ｐＨ調整槽のｐＨ（測定値）、メタン発酵槽からの流出水のｐＨ（測定値）、及びメタン発酵槽内に保持されている汚泥のＶＳＳ／ＳＳ比の推移を示すグラフである。
被処理水の流入時は、ｐＨ調整槽の目標ｐＨ５．８に対して、メタン発酵槽からの流出水のｐＨは６．５前後であった。また、被処理水が流入停止したとき、メタン発酵槽からの流出水のｐＨが低下したが、ｐＨ調整槽での目標ｐＨが６．３に切り替わり、メタン発酵槽からの流出水のｐＨ低下を防止することができた。
この運転期間中、メタン発酵槽内に保持されているグラニュール汚泥のＶＳＳ／ＳＳ比は、スケールの析出もなく８０〜９０％で安定しており、スケールの析出もなく安定して処理できていた。
図１０は、ｐＨ調整槽のｐＨ（測定値）、メタン発酵槽からの流出水のｐＨ（測定値）、及びメタン発酵槽内に保持されている汚泥のＶＳＳ／ＳＳ比の推移を示すグラフである。
被処理水の流入時は、ｐＨ調整槽の目標ｐＨ５．８に対して、メタン発酵槽からの流出水のｐＨは６．５前後であった。また、被処理水が流入停止したとき、メタン発酵槽からの流出水のｐＨが低下したが、ｐＨ調整槽での目標ｐＨが６．３に切り替わり、メタン発酵槽からの流出水のｐＨ低下を防止することができた。
この運転期間中、メタン発酵槽内に保持されているグラニュール汚泥のＶＳＳ／ＳＳ比は、スケールの析出もなく８０〜９０％で安定しており、スケールの析出もなく安定して処理できていた。
本発明の嫌気性処理方法及び装置を使用すれば、酸性有機物、及びアルカリ性領域で析出するスケール成分を含む有機性廃水の嫌気性処理おいて、該スケールの発生を抑制し、安定かつ効率的な処理が可能となるので、本発明はかかる廃水の処理に好適に利用可能である。
Claims (6)
- ウイスキー蒸溜残液、焼酎蒸留残液、製糖廃水、及びでんぷん残液からなる群から選ばれる、酸性有機性成分、及びアルカリ性領域で析出するスケール成分を含む有機性廃水を、被処理水として、ｐＨ調整手段を経由してメタン発酵槽に導入し、嫌気性廃水処理を行う方法において、
該ｐＨ調整手段での目標ｐＨとしてpHa1とpHa2（但し、pHa1＜pHa2である。）の少なくとも２点を設定し、さらに該メタン発酵槽からの流出水の設定ｐＨとして、pHt1とpHt2（但し、pHt1≦pHt2である。）を設定し、該メタン発酵槽からの流出水のｐＨがpHt1以下のとき、該ｐＨ調整手段での目標ｐＨがpHa2となるように、一方、該メタン発酵槽からの流出水のｐＨがpHt2を超えたときには、該ｐＨ調整手段での目標ｐＨがpHa1となるように、該ｐＨ調整手段に酸及び／又はアルカリを添加して該メタン発酵槽への流入水のｐＨを調整し、
ここで、前記pH a1 とpH a2 を、ｐＨ５．８〜６．８の範囲内に設定し、かつ、前記pH t1 とpH t2 を、ｐＨ６．０〜７．０の範囲内に設定することで、該メタン発酵槽からの流出水のｐＨが６．０〜７．０となるように、該メタン発酵槽の流入水のｐＨを調整する、
ことを特徴とする前記嫌気性廃水処理方法。 - 前記有機性廃水は、マグネシウム濃度が１５０ｍｇ／Ｌ以上であり、かつ、全リン（Ｔ−Ｐ）が５００ｍｇ／Ｌ以上であるウイスキー蒸留残液と、全化学的酸素要求量（Ｔ−ＣＯＤCr）（ｍｇ／Ｌ）が２００，０００以上である廃アルコールと、一般廃水とが混合され、該一般廃水で２〜４倍に希釈されたものである、請求項１に記載の嫌気性廃水処理方法。
- 前記スケール成分がリン酸マグネシウムアンモニウム（ＭＡＰ）である、請求項１又は２に記載の嫌気性廃水処理方法。
- 前記メタン発酵槽で生成するスケール成分の析出限界ｐＨ値が７．０以下となるように、前記被処理水を希釈水で希釈する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の嫌気性廃水処理方法。
- 前記希釈水として、前記メタン発酵槽からの流出水をｐＨ７．０以上に調整してスケールを析出させ、分離除去した処理水の一部を使用する、請求項４に記載の嫌気性廃水処理方法。
- ウイスキー蒸溜残液、焼酎蒸留残液、製糖廃水、及びでんぷん残液からなる群から選ばれる、酸性有機性成分、及びアルカリ性領域で析出するスケール成分を含む有機性廃水を、被処理水として、ｐＨ調整手段を経由してメタン発酵槽に導入し、嫌気性廃水処理を行う方法に使用するための、ｐＨ調整手段、及びメタン発酵槽を含む嫌気性廃水処理装置であって、該ｐＨ調整手段において、該ｐＨ調整手段での目標ｐＨとしてpHa1とpHa2（但し、pHa1＜pHa2である。）の少なくとも２点を設定し、さらに該メタン発酵槽からの流出水の設定ｐＨとして、pHt1とpHt2（但し、pHt1≦pHt2である。）を設定し、該メタン発酵槽からの流出水のｐＨがpHt1以下のとき、該ｐＨ調整手段での目標ｐＨがpHa2となるように、一方、該メタン発酵槽からの流出水のｐＨがpHt2を超えたときには、該ｐＨ調整手段での目標ｐＨがpHa1となるように、該ｐＨ調整手段に酸及び／又はアルカリを添加して該メタン発酵槽への流入水のｐＨを調整するように制御するｐＨ設定制御装置を含み、ここで、前記pH a1 とpH a2 を、ｐＨ５．８〜６．８の範囲内に設定し、かつ、前記pH t1 とpH t2 を、ｐＨ６．０〜７．０の範囲内に設定することで、該メタン発酵槽からの流出水のｐＨが６．０〜７．０となるように、該メタン発酵槽の流入水のｐＨを調整する、
ことを特徴とする前記嫌気性廃水処理装置。
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