JP5941746B2 - 過酢酸含有廃水の処理方法および処理装置 - Google Patents
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Description
1)過酢酸を含む廃水を活性炭と接触させ、過酸化水素と過酢酸を分解後、残存する酢酸を、安定して、継続的にメタン発酵処理してメタンガスを発生させることが困難である。
2)過酸化水素と過酢酸の分解反応時に発生する酸素の発泡により活性炭が流出する。特に、過酸化水素と過酢酸の濃度が高い場合には発生する酸素の量が増えるため、活性炭の流出はより顕著になる。流出した活性炭分を新たに補充することはコストの増加につながる。
3)過酢酸を含む廃水を活性炭と接触させ、過酸化水素と過酢酸を分解後も、過酸化水素および過酢酸が残存する可能性があり、この場合には、還元剤を添加し、過酸化水素および過酢酸を還元後、生物処理する必要がある。特に、過酢酸を含む廃水中の過酸化水素と過酢酸の濃度が高い場合、あるいは過酢酸を含む廃水の水質および流量の変動が大きい場合には、過酸化水素および過酢酸が残留する可能性が高くなる。
本発明は、以下の(1)〜(5)である。
(1)過酢酸含有廃水を活性炭と接触させて、前記過酢酸含有廃水中の過酸化水素および過酢酸の少なくとも一部を分解し、酢酸を含む分解処理水を排出する過酸化物分解工程と、
前記分解処理水を活性炭が充填された嫌気性ろ床または嫌気性流動床を用いて処理して、前記分解処理水に含まれる前記酢酸をメタン発酵処理し、嫌気性処理水を排出する嫌気性処理工程と、
を備える過酢酸含有廃水の処理方法。
(2)過酸化物分解工程において、前記活性炭が流動撹拌状態で前記過酢酸含有廃水と接触する、上記(1)に記載の過酢酸含有廃水の処理方法。
(3)前記嫌気性処理工程において、前記嫌気性処理水の少なくとも一部を前記分解処理水へ加え、前記分解処理水と共に前記嫌気性ろ床または前記嫌気性流動床を用いて処理する、上記(1)または(2)に記載の過酢酸含有廃水の処理方法。
(4)前記嫌気性処理工程における嫌気性ろ床または嫌気性流動床において用いた活性炭を、前記過酸化物分解工程において用いる、上記(1)〜(3)のいずれかに記載の過酢酸含有廃水の処理方法。
(5)過酢酸含有廃水を活性炭と接触させて、前記過酢酸含有廃水中の過酸化水素および過酢酸の少なくとも一部を分解し、酢酸を含む分解処理水を排出する過酸化物分解部と、
前記分解処理水を活性炭が充填された嫌気性ろ床または嫌気性流動床を用いて処理して、前記分解処理水に含まれる前記酢酸をメタン発酵処理し、嫌気性処理水を排出する嫌気性処理部と、
を有する過酢酸含有廃水の処理装置。
本発明は、過酢酸含有廃水を活性炭と接触させて、前記過酢酸含有廃水中の過酸化水素および過酢酸の少なくとも一部を分解し、酢酸を含む分解処理水を排出する過酸化物分解工程と、前記分解処理水を活性炭が充填された嫌気性ろ床または嫌気性流動床を用いて処理して、前記分解処理水に含まれる前記酢酸をメタン発酵処理し、嫌気性処理水を排出する嫌気性処理工程と、を備える過酢酸含有廃水の処理方法である。
このような過酢酸含有廃水の処理方法を、以下では「本発明の方法」ともいう。
このような過酢酸含有廃水の処理装置を、以下では「本発明の装置」ともいう。
本発明の方法は、本発明の装置によって実施することが好ましい。
以下、単に「本発明」と記した場合、「本発明の方法」および「本発明の装置」のいずれをも意味するものとする。
本発明において過酢酸含有廃水は、過酸化水素および/または過酢酸を含む水であれば特に限定されない。通常、水中において過酢酸は過酸化水素および酢酸との平衡状態にあるため、過酢酸含有廃水は酢酸も含む。
食品工場においてPET容器等に各種食品を無菌充填する際にオキソニアと呼ばれる殺菌剤を用いて容器の殺菌が行われているが、このような工場から排出される殺菌廃水には、通常、過酸化水素および過酢酸が含まれているので、この廃水は本発明の方法における過酢酸含有廃水に該当する。
図1において廃水処理装置10は、活性炭が充填された反応槽12と、活性炭を沈降分離する沈殿池13とを有する。過酢酸含有廃水11を反応槽12へ供給して過酢酸含有廃水11と活性炭と接触させて、過酢酸含有廃水11中の過酸化水素および過酢酸の少なくとも一部を分解する。過酢酸を分解することで酢酸を生成することができる。反応槽12から排出された処理液3は沈澱池13に供給され、これに含まれる活性炭を沈降分離する。沈澱池13における上澄液は、分解処理水4として排出される。また、沈澱池13において沈降分離した活性炭は返送配管14を介して反応槽12へ返送される。
廃水処理装置10において反応槽12は、内部に活性炭が充填されていて、使用時において活性炭が流動撹拌状態となる態様のものである。流動撹拌状態とは、活性炭が反応槽内で懸濁状態にあることを意味し、具体的には、反応槽有効容量のうち活性炭の占める重量が1〜35W/V%であることを意味する。
このように使用時において活性炭が流動撹拌状態となる態様の反応槽を、以下では「活性炭流動接触槽」ともいう。
前述のように、嫌気性処理部において過酸化物分解部から排出される分解処理水中に残存した酢酸をメタン発酵処理するためには、過酢酸含有廃水中の過酢酸濃度が100mg/L以上であることが好ましい。そして、過酢酸濃度が100mg/L以上の過酢酸含有廃水を活性炭と接触させて分解する場合、反応槽は活性炭流動接触槽を用いることが好ましい。過酢酸濃度が100mg/L以上の過酸化物濃度が高い過酢酸含有廃水を、活性炭が内部に充填された固定床や流動床の反応槽で処理する場合、発生するガス量の増大により、反応槽内でのガス偏流を形成し、充填層内で短絡流が生じて過酸化水素や過酢酸と活性炭との接触効率が低下し、未分解の過酸化水素や過酢酸を含む分解処理水が、過酸化物分解部から流出する場合があるからである。使用時において活性炭が流動撹拌状態となる反応槽(活性炭流動接触槽)であれば、過酢酸含有廃水中の過酢酸の濃度が高い場合でも発生ガスの影響を受けず、過酢酸および過酸化水素と活性炭との接触が良好に保つことができるので好ましい。
つまり、図2に示す態様は、図1に示した廃水処理装置10が有する反応槽12、沈澱池13および返送配管14の全て機能を備えるものである。
図2に示す態様の場合、沈降した活性炭は内側の接触部41に自然に戻すことができる。または、この時に、ポンプなどを用い、沈降した活性炭を強制的に内側の接触部41に戻してもかまわない。
沈澱池13および返送配管14は従来公知のものを用いることができる。例えば沈澱池としては、シックナーを用いることができる。
上向流嫌気性流動床処理装置15では、分解処理水4を上向流で導入して処理することができる。上向流嫌気性流動床装置15は嫌気性菌付着担体である活性炭を投入して使用することができる。
本発明ではメタン発酵処理の対象が、ほぼ酢酸単一基質の場合でも安定したメタン発酵処理が可能である、活性炭を充填した嫌気性ろ床または嫌気性流動床法を用いる。
また、グラニュール汚泥の緻密さを低下させるため、グラニュール汚泥の長期間の安定保持が困難となり、その結果、処理の継続が困難になる。
また、本発明の装置では、過酸化物分解部(好ましくは活性炭流動接触槽を含む過酸化物分解部)と、嫌気性処理部(好ましくは上向流嫌気性流動床装置を含む嫌気性処理部)との両方において活性炭を担体として使用する。
したがって、本発明では、過酸化水素および/または過酢酸の分解反応時に発生する酸素の発泡により、反応槽(活性炭流動接触槽等)から流出した活性炭が嫌気性ろ床または嫌気性流動床(上向流嫌気性流動床等)において捕捉され、メタン菌保持担体として使用できる。
これに対して本発明では、過酸化物分解部から流出する活性炭を嫌気性処理部において補充するので、システム全体として活性炭は減少し難く、その結果、活性炭補充量を従来と比較して低減できる点で有効である。
嫌気性処理部における余剰活性炭を過酸化物分解部へ戻すことで、システム全体としてさらなる活性炭補充量低減が達成できる。嫌気性処理部における上向流嫌気性流動床等の装置の内部からの余剰活性炭の引き抜き方法等は特に限定されず、嫌気性処理部における上向流嫌気性流動床等の装置内の活性炭を活性炭流動接触槽等へ移送できる構造であればよい。例えば、上向流嫌気性流動床の下部から引き抜いた余剰活性炭をポンプで活性炭流動接触槽へ移送してもよいし、上向流嫌気性流動床の任意の高さに設けた余剰活性炭移送配管からバルブの開閉により余剰活性炭を活性炭流動接触槽へ移送してもよい。上向流嫌気性流動床の活性炭の保持量が所定量となる箇所に余剰活性炭の移送配管を設置し、余剰活性炭を活性炭流動接触槽へポンプにより移送、あるいは余剰活性炭の移送配管に設けたバルブの開閉により移送することで、上向流嫌気性流動床内の活性炭の所定量を保持し、余剰活性炭を活性炭流動接触槽へ移送することが可能となる。
したがって、本発明の方法における嫌気性処理工程および本発明の装置における嫌気性処理部は、従来公知のメタン発酵菌を担持した活性炭に、前記分解処理水を接触させて処理できる態様のものであれば、特に限定されない。
また、このときに上向流嫌気性流動床装置に流入する分解処理水+循環水の合計水量が上向流嫌気性流動床内部での通水速度として2〜10m/hに調節することが好ましく、上向流嫌気性流動床内部での通水速度が2〜10m/hを超えないように循環水量の上限を設定することが好ましい。
分解処理水中に残留する過酸化水素および過酢酸を還元、分解し、過酸化水素と過酢酸の殺菌能力を除去した上で嫌気性処理工程において、より安定したメタン発酵処理を行うことができるからである。
また、本発明の方法における嫌気性処理工程は、上向流嫌気性流動床装置を用いた工程であることが好ましい。また、上向流嫌気性固定床装置を用いることもできる。
上向流嫌気性流動床装置内の活性炭量、活性炭種類、活性炭粒径などの要因に特に制限はないが、上向流嫌気性流動床装置内での活性炭の流動状態を良好に保つためには活性炭として粒状活性炭を用いることが好ましい。粒状活性炭の有効径は0.05mm〜3mm、好ましくは0.1mm〜1mm、さらに好ましくは0.2mm〜0.7mmであり、均等係数は1.2〜2.0であることが好ましい。
なお、上向流嫌気性流動床装置の代わりに上向流嫌気性固定床装置を使用した場合でも、同様の効果が得られる。
図3に概要を示す。
A系列は過酢酸含有廃水(以下「原水」ともいう)にチオ硫酸ナトリウムを添加し、過酸化水素と過酢酸を分解後、残存する酢酸をUASB装置によってメタン処理する系列(従来法)である。
B系列は過酢酸含有廃水にチオ硫酸ナトリウムを添加し、過酸化水素と過酢酸を分解後、残存する酢酸を上向流嫌気性流動床装置によりメタン発酵処理する系列(従来法)である。
C系列は過酢酸含有廃水を活性炭流動槽へ流入させ、過酸化水素と過酢酸を分解後、残存する酢酸を上向流嫌気性流動床装置でメタン発酵処理する系列(本願発明)である。
C系列の活性炭接触流動槽には図2に示す構造の装置を使用した。内側の接触部の容量は0.3m3であり、有効径0.7mmの粒状活性炭を5W/V%充填した。撹拌は空気撹拌とした。
B系列およびC系列の上向流嫌気性流動床装置に使用した活性炭は、C系列の活性炭流動接触槽と同一の粒状活性炭であり、充填量を75kgとした。A系列のUASB装置ならびにB系列およびC系列の上向流嫌気性流動床装置の水温を35℃に制御した。
処理成績を第1表に示す。
UASB装置へ流入する還元槽処理水は、ほぼ酢酸単一基質であるため、増殖するメタン菌の種類が限られ、微生物(メタン菌)の自己造粒による固定化能力を比較的低下させる傾向にあり、グラニュール汚泥の形成を困難とし、また、グラニュール汚泥の緻密さを低下させるため、グラニュール汚泥の長期間の安定保持が困難となり、その結果、安定したメタン発酵処理の継続が困難になったものと考えられる。
C系列の活性炭流動接触槽では、活性炭流動接触槽内の活性炭が活性炭流動接触処理水と共に流出し、活性炭流動接触槽内の活性炭は7質量%/年の割合で減少したが、活性炭流動接触槽から流出した活性炭は上向流嫌気性流動床装置で捕捉され、上向流嫌気性流動床装置内の活性炭量は5質量%/年の割合で増加した。
図4に概要を示す。
D系列はC系列と同様に、過酢酸含有廃水を活性炭流動接触槽へ流入させ、過酸化水素と過酢酸を分解後、残存する酢酸を上向流嫌気性流動床装置でメタン発酵処理する系列(本願発明)であり、D系列の上向流嫌気性流動床装置では、上向流嫌気性流動床装置内の余剰活性炭を活性炭流動接触槽に移送する余剰活性炭移送配管を備えている。余剰活性炭移送配管に取り付けられているバルブの開閉により余剰活性炭を上向流嫌気性流動床装置から活性炭流動接触槽へと移送する。余剰活性炭移送配管は上向流嫌気性流動床装置内の活性炭が所定量となる位置に取り付けられており、余剰活性炭移送配管取り付け位置よりも上部に存在する上向流嫌気性流動床装置内の活性炭を余剰活性炭として、活性炭接触流動槽へと移送できる。
処理成績を第2表に示す。
C系列およびD系列の上向流嫌気性流動床装置では、上向流嫌気性流動床装置へ流入する活性炭流動接触処理水のCODCrは1000mg/L、上向流嫌気性流動床装置から排出される上向流嫌気性流動床処理水のCODCrは100mg/L以下であり、良好なメタン発酵処理が行えていた。
図5に概要を示す。
E〜G系列はC系列と同様に、過酢酸含有廃水を活性炭流動接触槽へ流入させ、過酸化水素と過酢酸を分解後、残存する酢酸を上向流嫌気性流動床装置でメタン発酵処理する系列であり、F系列の上向流嫌気性流動床装置では、上向流嫌気性流動床処理水の一部を循環し、活性炭流動接触処理水と混合した後、上向流嫌気性流動床装置に流入させる系列であり、G系列は活性炭流動接触処理水に工水を加え、希釈後に、上向流嫌気性流動床装置に流入させる系列である。E〜G系列の活性炭流動接触槽および上向流嫌気性流動床装置はC系列と同一であり、上向流嫌気性流動床装置の水温を35℃に設定した。
処理成績を第3表に示す。
E系列では、過酢酸含有廃水の過酸化水素が2000mg/Lの場合、活性炭流動接触処理水の過酸化水素が5〜20mg/L、CODCrが2000mg/Lであり、この時の上向流嫌気性流動床処理水CODCrは100mg/L以下の良好な処理であった。過酢酸含有廃水の過酸化水素が3000mg/Lに高くなると、活性炭流動接触処理水の過酸化水素50〜100mg/L、CODCr3050mg/Lであり、この時の上向流嫌気性流動床処理水CODCrは800mg/Lに上昇し、上向流嫌気性流動床における処理成績が悪化した。一旦、上向流嫌気性流動床処理水にCODCrが残留すると、過酢酸含有廃水の過酸化水素が2000mg/Lの条件に戻っても、上向流嫌気性流動床処理水の水質の回復には時間を要した。上向流嫌気性流動床装置に比較的高濃度の過酸化水素が流入したことにより、メタン菌がダメージを受け、活性が低下したことにより、処理性能の回復に時間を要したと考えられる。同様の傾向は、活性炭流動接触処理水に工水を加え、希釈後したG系列においても確認できた。
4 分解処理水
10 廃水処理装置
12 反応槽
13 沈澱池
14 返送配管
15 上向流嫌気性流動床処理装置
16 嫌気性処理水
17 循環配管
18 移送配管
30 廃水
31 処理槽
32 ポンプ
33、34 廃水供給口
35 金網
36 沈降部開口
37 処理水排出管
41 接触部
42 沈降部
43 バッフル
44 廃水供給管
Claims (4)
- 過酢酸含有廃水を活性炭と接触させて、前記過酢酸含有廃水中の過酸化水素および過酢酸の少なくとも一部を分解し、酢酸を含む分解処理水を排出する過酸化物分解工程と、
前記分解処理水を活性炭が充填された嫌気性ろ床または嫌気性流動床を用いて処理して、前記分解処理水に含まれる前記酢酸をメタン発酵処理し、嫌気性処理水を排出する嫌気性処理工程と、
を備え、
前記過酸化物分解工程で過酸化水素および過酢酸の少なくとも一部の分解による反応時に流出した活性炭を、前記嫌気性処理工程における嫌気性ろ床又は嫌気性流動床内に捕捉してメタン菌保持担体として使用することを特徴とする過酢酸含有廃水の処理方法。 - 過酢酸含有廃水を活性炭と接触させて、前記過酢酸含有廃水中の過酸化水素および過酢酸の少なくとも一部を分解し、酢酸を含む分解処理水を排出し(過酸化物分解工程)、
前記分解処理水を活性炭が充填された嫌気性ろ床または嫌気性流動床を用いて、該分解処理水に含まれる前記酢酸をメタン発酵処理し、嫌気性処理水を排出し(嫌気性処理工程)、
前記嫌気性処理工程で嫌気性処理水の少なくとも一部を、前記分解処理水へ供給し、前記嫌気性処理水に含まれる還元性物質により、前記分解処理水に残留した過酸化水素又は過酢酸を還元して分解し、過酸化水素及び過酢酸を含む殺菌能力を除去した上でメタン発酵処理することを特徴とする過酢酸含有廃水の処理方法。 - 前記嫌気性処理工程における嫌気性ろ床または嫌気性流動床において用いた活性炭を、前記過酸化物分解工程において用いる、請求項1又は2に記載の過酢酸含有廃水の処理方法。
- 過酢酸含有廃水を、内部に充填された流動撹拌状態となる活性炭と接触させて、前記過酢酸含有廃水中の過酸化水素および過酢酸の少なくとも一部を分解して、分解処理水を得る反応槽と、
活性炭が充填され、前記分解処理水に含まれる酢酸をメタン発酵処理し、嫌気性処理水を得る上向流嫌気性ろ床または嫌気性流動床処理装置と、
前記嫌気性処理水の少なくとも一部を前記分解処理水に供給する循環手段と、
前記上向流嫌気性流動床処理装置から余剰の活性炭を前記反応槽へ供給する移送手段と、
を有することを特徴とする過酢酸含有廃水の処理装置。
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