JP5969400B2 - 嫌気処理方法及び嫌気性処理装置 - Google Patents
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Description
さらに、メタン発酵槽から流出した汚泥を沈降分離・回収する沈殿池において、メタン発酵槽で残存した有機分が流入するため、沈殿池内でメタンガスが発生し、汚泥を浮上・流出させるため、系内に必要な汚泥量を保持することが困難であった。
本発明の実施形態の一例に係る有機性廃水の嫌気性処理方法(「本嫌気性処理方法」と称する)は、C1化合物を含有する有機性廃水(原水)に必要に応じてアルカリ剤などを添加し撹拌混合して、被処理水としての有機性廃水の調整を行い(「調整工程」)、次に、このように調整した有機性廃水のメタン発酵を行うと共に、発生したバイオガスを脱離してメタン発酵処理水を得(「メタン発酵工程」)、次に、前記メタン発酵工程から排出されたメタン発酵処理水に、2価以上の価数を持つ金属陽イオンを添加して凝集フロックを形成させた後、該メタン発酵処理水を分離処理して汚泥と処理水とを分離回収し(「汚泥分離工程」)、前記汚泥分離工程で回収した汚泥の一部又は全部を前記メタン発酵工程に返送する(「汚泥返送工程」)ことを特徴とする有機性廃水の処理方法である。
本処理方法の被処理水(原水)である有機性廃水は、メタノール、ホルムアルデヒド、ギ酸などのC1化合物を含有することが特徴である。
調整工程では、被処理水である有機性廃水に、必要に応じてアルカリ剤などのpH調整剤や、金属陽イオン、メタン発酵に必要な栄養塩類、微量元素などを添加して撹拌混合して被処理水としての有機性廃水の調整を行う。
アルカリ剤としては、例えばNaOH、MgOH、KOHなどを挙げることができる。
金属陽イオンとしては、2価以上の価数を持つ陽イオンが好ましく、単原子イオン、錯イオンのいずれでもよく、単独でも複数種類を添加してもよい。具体的には、メタン発酵菌への阻害がなく、かつメタン発酵菌の活性促進作用のある微量元素或いはこれらの含まれる錯イオン、例えばMg2+、Al3+、Ca2+、Mn2+、Fe2+、Fe3+、Co2+、Ni2+、Cu2+、Zn2+、およびこれらの錯イオンが好ましい。
栄養塩としては、メタン発酵に必要な栄養塩類として、例えば窒素やリンなどを挙げることができる。
微量元素としては、例えば鉄、コバルト、ニッケルなどを挙げることができる。
撹拌手段としては、例えばガス撹拌、ポンプ撹拌、機械撹拌などによる撹拌手段を挙げることができる。
メタン発酵工程では、被処理水である有機性廃水のメタン発酵を行い、発生したバイオガスを脱離してメタン発酵処理水を得、汚泥を含んだメタン発酵処理水を次の汚泥分離工程に供給する。
この際、邪魔板により形成される気液固分離手段は、槽の内壁部に1つ設けられていてもよいし、また、上下方向に2段以上設けられていてもよいし、特に好ましくは3段以上設けられているのが好ましい。また、気液固分離手段を、槽の内壁部に2段以上設ける場合には、図に示すように、対向する位置に交互に設けるのが好ましい。
汚泥分離工程では、該メタン発酵工程から排出されたメタン発酵処理水に、2価以上の価数を持つ金属陽イオンを添加して、自己凝集性を持たないMethanosarcinaなどのメタン発酵菌に凝集フロックを形成させた上で、汚泥と処理水を分離回収する。
また、メタン発酵菌の増殖・活性促進作用を高めるため、メタン発酵槽、メタン発酵槽流入部、汚泥回収槽流入部を含めた複数箇所において前記金属陽イオンを加えるようにしてもよい。
嫌気性処理においては、溶存硫化物が存在することがあり、陽イオンと硫化物を生成する場合がある。硫化物が過剰に槽内に蓄積すると、メタン発酵菌への阻害、槽内の汚泥流動不良、腐食・スケールなどの問題を引き起こす恐れがある。そのため、硫化物存在下で溶解している陽イオンが良い。メタン発酵菌の栄養塩としての必要性や、薬品コストから、特にMg2+、Ca2+が好ましい。
内部にガス分離手段を備えた汚泥回収槽にて汚泥を回収することにより、メタン発酵槽で残存した有機物が汚泥回収槽内に流入して汚泥回収槽内でメタンガスなどのバイオガスが発生したとしても、当該バイオガスをガス分離手段で回収することができるから、汚泥の浮上・流出を抑制することができ、安定運転が可能となる。
また、汚泥回収槽の固液分離性能を保つために、水面積負荷は3m3/(m2・h)以下、特に1m3/(m2・h)以下であるのが好ましい。
汚泥返送工程では、前記汚泥分離工程で回収した汚泥の一部又は全部を前記メタン発酵工程に返送し、前記汚泥分離工程で回収した処理水を本嫌気性処理方法の処理水として回収すればよい。
本明細書において「X〜Y」(X,Yは任意の数字)と表現する場合、特にことわらない限り「X以上Y以下」の意と共に、「好ましくはXより大きい」或いは「好ましくはYより小さい」の意も包含する。
また、「X以上」(Xは任意の数字)或いは「Y以下」(Yは任意の数字)と表現した場合、「Xより大きいことが好ましい」或いは「Y未満であることが好ましい」旨の意図も包含する。
また、栄養塩として、リン酸及びアンモニア塩を使用し、微量元素として鉄、コバルト、ニッケルの塩化物を使用した。
比較例1は、図1に示すように、調整槽とUASBタイプのメタン発酵槽とから構成され、汚泥回収槽を設けない装置を使用して行い、メタン発酵槽流出水の一部は、循環水としてメタン発酵槽流入部に戻した。
メタン発酵槽は、内径6.1m、高さ11.2mからなる槽の内壁部に、邪魔板(内壁との角度30°)からなる気液固分離手段を、上下方向に3段備えた、容量330m3のものを使用した。
また、メタン発酵槽には、種汚泥として予めコンデンセートで馴致したものを使用した。
この際、アルカリ剤としての水酸化ナトリウムを、メタン発酵槽流出水のpHが7.0となるように調整槽に注入すると共に、メタン発酵槽流入水のpHが6.5〜7.8となるようにメタン発酵槽流出水の循環を原水量の4倍の水量で行った。
比較例2は、図2に示すように、調整槽と、UASBタイプのメタン発酵槽と、UASBタイプの汚泥回収槽とを直列に連結してなる構成の装置を使用して行い、メタン発酵槽流出水の一部は、循環水としてメタン発酵槽流入部に戻した。また、汚泥回収槽で沈降分離した汚泥は返送ポンプによりメタン発酵槽流入部へ返送した。
汚泥回収槽は、内径7.9m、高さ11.2mからなる槽の内壁部に、邪魔板(内壁との角度30°)からなる気液固分離手段を、上下方向に3段備えた、容量550m3、水面積負荷は0.6m3/(m2・h) のものを使用した。
また、アルカリ剤としての水酸化ナトリウムを、メタン発酵槽流出水のpHが7.0となるように調整槽に注入すると共に、メタン発酵槽流入水のpHが6.5〜7.8となるようにメタン発酵槽流出水の循環を原水量の4倍の水量で行った。
実施例1は、図3に示すように、調整槽と、UASBタイプのメタン発酵槽と、UASBタイプの汚泥回収槽とを直列に連結してなる構成の装置を使用して行い、メタン発酵槽流出水の一部は、循環水としてメタン発酵槽の流入部に戻した。また、汚泥回収槽で沈降分離した汚泥は返送ポンプによりメタン発酵槽の流入部へ返送した。
汚泥回収槽は、内径7.9m、高さ11.2mからなる槽の内壁部に、邪魔板(内壁との角度30°)からなる気液固分離手段を、上下方向に3段備えた、容量550m3、水面積負荷は0.6m3/(m2・h) のものを使用した。
また、アルカリ剤としての水酸化ナトリウムを、メタン発酵槽流出水のpHが7.0となるように調整槽に注入すると共に、メタン発酵槽流入水のpHが6.5〜7.8となるようにメタン発酵槽流出水の循環を原水量の4倍の水量で行った。
調整槽において、被処理水(原水)に塩化カルシウム及び塩化マグネシウムを添加しなかった以外は、実施例1と同様に処理を行った。
比較例2−1では、除去CODCrあたりの流出SSは0.069であった。比較例1より低いが、一般的な除去CODCrに対する汚泥転換率0.036〜0.055を超えていて、メタン発酵槽内の汚泥保持量は減少した。
比較例2−2では、除去CODCrあたりの流出SSは0.058であった。比較例1や比較例2−1より低いが、一般的な除去CODCrに対する汚泥転換率0.036〜0.055を超えていて、メタン発酵槽内の汚泥保持量は減少した。
このような点より、メタン発酵工程から排出されたメタン発酵処理水に、2価以上の価数を持つ金属陽イオンを添加することで、グラニュール汚泥の形成や、グラニュール形状の維持が困難となった場合においても、汚泥回収工程での固液分離性能を向上させ、さらに内部にガス分離器を備えた汚泥回収槽を用いることで、汚泥の浮上・流出を抑制することができるため、メタン発酵槽内の汚泥量を増加することができ、安定運転を行なうことができることが分かった。
Claims (6)
- 炭素数が1である化合物を含有する有機性廃水の嫌気性処理方法において、
前記有機性廃水のメタン発酵を行い、発生したバイオガスを脱離するメタン発酵工程、該メタン発酵工程から排出されたメタン発酵処理水に、2価以上の価数を持つ金属陽イオンを添加し、該金属陽イオンが添加されたメタン発酵処理水を分離処理して汚泥と処理水とを分離回収する汚泥分離工程、該汚泥分離工程で分離回収した汚泥の一部又は全部を、前記メタン発酵工程に返送する汚泥返送工程を備えた、有機性廃水の嫌気性処理方法。 - 被処理水である有機性廃水に、2価以上の価数を持つ金属陽イオンを添加してメタン発酵を行うことを特徴とする請求項1に記載の有機性廃水の嫌気性処理方法。
- 汚泥分離工程は、ガス分離手段を備えた汚泥回収槽にて、金属陽イオンが添加されたメタン発酵処理水を分離処理することを特徴とする請求項1又は2に記載の有機性廃水の嫌気性処理方法。
- 内部にガス分離手段を備えたメタン発酵槽と、汚泥回収槽の流入部又は前記メタン発酵槽と汚泥回収槽とを接続する配管の中間部に備えた、2価以上の価数を持つ金属陽イオンを添加する手段と、汚泥回収槽で回収された汚泥を前記メタン発酵工程に返送する汚泥返送管と、を備えた有機性廃水の嫌気性処理装置。
- 前記メタン発酵槽は、邪魔板により形成される気液固分離手段を、発酵槽の内壁部に上下方向に多段に備えたものであることを特徴とする請求項4に記載の有機性廃水の嫌気性処理装置。
- 前記汚泥回収槽は、邪魔板により形成される気液固分離手段を、回収槽の内壁部に上下方向に多段に備えたものであることを特徴とする請求項4又は5に記載の有機性廃水の嫌気性処理装置。
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