JP6491406B2 - Anaerobic biological treatment method and anaerobic biological treatment apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、有機物を含有する排水を嫌気性下でメタン発酵する嫌気性生物処理方法および嫌気性生物処理装置に関する。 The present invention relates to an anaerobic biological treatment method and an anaerobic biological treatment apparatus for methane fermentation of wastewater containing organic substances under anaerobic conditions.
従来、電子産業工場やパルプ製造工場、化学工場等から排出される有機物を主成分とする排水を嫌気処理する場合、グラニュール汚泥が解体して微細化して、汚泥量が減少するため、処理が不安定になる場合があった。特に、水温が35℃未満、さらには30℃未満という低水温の条件において、嫌気処理をすることが困難であった。 Conventionally, when anaerobic treatment of wastewater mainly composed of organic substances discharged from electronic industrial factories, pulp manufacturing factories, chemical factories, etc., the granular sludge is disassembled and refined, and the amount of sludge is reduced. Sometimes it became unstable. In particular, it was difficult to perform anaerobic treatment under conditions of a low water temperature, such as a water temperature of less than 35 ° C. or even less than 30 ° C.
嫌気処理の適温は35〜37℃とされており、この場合、嫌気処理により発生するバイオガス(メタンガス)を利用して嫌気処理装置を加温していたが、原水濃度が低い場合や処理不良などで、実際には外部からスチーム等のエネルギーを投入しており、問題となっていた。また、設備として、専用のメタンガスボイラの設備費用、スチームや他のガスボイラの初期費用がかかる問題もあった。 The appropriate temperature for the anaerobic treatment is 35 to 37 ° C. In this case, the anaerobic treatment device is heated using biogas (methane gas) generated by the anaerobic treatment, but the raw water concentration is low or the treatment is poor. In fact, energy such as steam was actually input from the outside, which was a problem. In addition, as equipment, there was a problem that the equipment cost of a dedicated methane gas boiler and the initial cost of steam and other gas boilers were required.
一方、担体を用いた嫌気流動床は一般に生物付着量の制御が難しく高負荷が取れないため、嫌気グラニュール装置が新たに開発され、世界的に普及しており、現在、担体を用いた嫌気処理はほとんど実用化されていない(非特許文献1参照)。 On the other hand, an anaerobic fluidized bed using a carrier is generally difficult to control the amount of living organisms and cannot take a high load. Therefore, an anaerobic granule apparatus has been newly developed and is widely used worldwide. The processing is hardly put into practical use (see Non-Patent Document 1).
このことから、有機物を主成分とする排水の嫌気処理においても、担体を用いた処理ではなく、嫌気グラニュール汚泥を用いて、凝集剤や高分子有機物を添加して、グラニュール汚泥の維持、高負荷処理することが検討されてきた。 From this, even in the anaerobic treatment of wastewater containing organic matter as the main component, not the treatment using a carrier, but using anaerobic granule sludge, adding a flocculant and high molecular organic matter, maintaining granule sludge, High load processing has been studied.
このようなグラニュール汚泥の維持、高負荷処理の具体例としては、例えば、高分子凝集剤を添加する方法(例えば、特許文献1参照)、亜硝酸や硝酸を添加する方法(例えば、特許文献2参照)、酢酸を添加する方法(例えば、特許文献3参照)、デンプンやグルコースを添加する方法(例えば、特許文献4,5参照)、糖蜜やアルコールを添加する方法等が提案されている(例えば、特許文献6参照)。 As specific examples of such granular sludge maintenance and high load treatment, for example, a method of adding a polymer flocculant (see, for example, Patent Document 1), a method of adding nitrous acid or nitric acid (for example, Patent Document) 2), a method of adding acetic acid (for example, see Patent Document 3), a method of adding starch or glucose (for example, see Patent Documents 4 and 5), a method of adding molasses or alcohol, and the like have been proposed ( For example, see Patent Document 6).
また、有機性排水を嫌気性下でメタン発酵させて生物処理した後、ろ過膜により固液分離処理する方法が提案されている(例えば、特許文献7,8参照)。 In addition, a method of subjecting organic wastewater to methane fermentation under anaerobic conditions and biological treatment, followed by solid-liquid separation treatment with a filtration membrane has been proposed (see, for example, Patent Documents 7 and 8).
本発明の目的は、有機物を含有する排水を嫌気性下で、低水温の条件においても高負荷で安定してメタン発酵する嫌気性生物処理方法および嫌気性生物処理装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an anaerobic biological treatment method and an anaerobic biological treatment apparatus that stably perform methane fermentation under a low water temperature condition under anaerobic conditions in which wastewater containing organic matter is anaerobic.
本発明は、炭素数6以下の有機物が有機物全体の50重量%以上含有されている排水を嫌気性下でメタン発酵する嫌気性生物処理方法であって、酸発酵槽を含まない一槽式の嫌気反応槽においてポリビニルアルコール製のゲル状の担体の存在下で、水温20〜30℃で担体あたりのTOC負荷9kgTOC/m 3 /d以上で嫌気性生物処理を行う生物処理工程を含み、前記嫌気反応槽は、前記嫌気反応槽内を撹拌する撹拌装置を備える嫌気性生物処理方法である。前記嫌気性生物処理方法において、前記嫌気反応槽は、前記嫌気反応槽の内部に略垂直に設置され上下が開口したドラフトチューブを備え、前記撹拌装置は、前記ドラフトチューブ内に下向流を形成し、前記ドラフトチューブと前記嫌気反応槽の内壁面との間に上向流を形成することが好ましい。また、本発明は、炭素数6以下の有機物を含有する排水を嫌気性下でメタン発酵する嫌気性生物処理方法であって、ポリビニルアルコール製のゲル状の担体の存在下で、水温35℃未満で担体あたりのTOC負荷9kgTOC/m3/d以上で嫌気性生物処理を行う生物処理工程を含み、前記ゲル状の担体の沈降速度は、100〜150m/hrである嫌気性生物処理方法である。 The present invention provides a Anaerobic biological treatment method of methane fermentation under anaerobic wastewater that is contained having 6 or less of organic carbon 50 wt% of the total organic matter, one tank type which does not include the acid fermentation tank In the presence of a gel-like carrier made of polyvinyl alcohol in an anaerobic reaction tank, comprising a biological treatment step of performing anaerobic biological treatment at a water temperature of 20-30 ° C. with a TOC load of 9 kg TOC / m 3 / d or more per carrier, An anaerobic reaction tank is an anaerobic biological treatment method provided with the stirring apparatus which stirs the inside of the anaerobic reaction tank. In the anaerobic biological treatment method, the anaerobic reaction tank includes a draft tube that is installed substantially vertically inside the anaerobic reaction tank and is open at the top and bottom, and the stirring device forms a downward flow in the draft tube. It is preferable that an upward flow is formed between the draft tube and the inner wall surface of the anaerobic reaction tank. The present invention also relates to an anaerobic biological treatment method for methane fermentation of wastewater containing an organic substance having 6 or less carbon atoms under anaerobic conditions, wherein the water temperature is less than 35 ° C. in the presence of a gel-like carrier made of polyvinyl alcohol. And an anaerobic biological treatment method in which an anaerobic biological treatment is performed at a TOC load of 9 kg TOC / m 3 / d or more per carrier, and the sedimentation rate of the gel-like carrier is 100 to 150 m / hr. .
また、前記嫌気性生物処理方法において、前記有機物は、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドおよびメタノールのうち少なくとも1つを含むことが好ましい。 In the anaerobic biological treatment method, the organic substance preferably contains at least one of tetramethylammonium hydroxide and methanol.
また、前記嫌気性生物処理方法において、前記生物処理工程において、CODcr負荷10kg/m3/d以上またはTMAH負荷5kg/m3/d以上で嫌気性生物処理を行うことが好ましい。 In the anaerobic biological treatment method, it is preferable that anaerobic biological treatment is performed at a CODcr load of 10 kg / m 3 / d or more or a TMAH load of 5 kg / m 3 / d or more in the biological treatment step.
また、本発明は、炭素数6以下の有機物が有機物全体の50重量%以上含有されている排水を嫌気性下でメタン発酵する嫌気性生物処理装置であって、酸発酵槽を含まない一槽式の嫌気反応槽においてポリビニルアルコール製のゲル状の担体の存在下で、水温20〜30℃で担体あたりのTOC負荷9kgTOC/m 3 /d以上で嫌気性生物処理を行う生物処理手段を備え、前記嫌気反応槽は、前記嫌気反応槽内を撹拌する撹拌装置を備える嫌気性生物処理装置である。前記嫌気性生物処理装置において、前記嫌気反応槽は、前記嫌気反応槽の内部に略垂直に設置され上下が開口したドラフトチューブを備え、前記撹拌装置は、前記ドラフトチューブ内に下向流を形成し、前記ドラフトチューブと前記嫌気反応槽の内壁面との間に上向流を形成することが好ましい。また、本発明は、炭素数6以下の有機物を含有する排水を嫌気性下でメタン発酵する嫌気性生物処理装置であって、ポリビニルアルコール製のゲル状の担体の存在下で、水温35℃未満で担体あたりのTOC負荷9kgTOC/m3/d以上で嫌気性生物処理を行う生物処理手段を備え、前記ゲル状の担体の沈降速度は、100〜150m/hrである嫌気性生物処理装置である。 Further, the present invention provides a Anaerobic biological treatment device for methane fermentation under anaerobic wastewater that is contained having 6 or less of organic carbon 50 wt% of the total organic matter, one-pot without the acid fermentation tank A biological treatment means for performing anaerobic biological treatment at a water temperature of 20 to 30 ° C. and a TOC load of 9 kg TOC / m 3 / d or more in the presence of a polyvinyl alcohol gel-like carrier in an anaerobic reaction tank of the formula The anaerobic reaction tank is an anaerobic biological treatment apparatus provided with a stirring device for stirring the inside of the anaerobic reaction tank. In the anaerobic biological treatment apparatus, the anaerobic reaction tank includes a draft tube that is installed substantially vertically inside the anaerobic reaction tank and is open at the top and bottom, and the stirring device forms a downward flow in the draft tube. It is preferable that an upward flow is formed between the draft tube and the inner wall surface of the anaerobic reaction tank. The present invention is also an anaerobic biological treatment apparatus for methane fermentation of wastewater containing organic matter having 6 or less carbon atoms under anaerobic conditions, and in the presence of a gel-like carrier made of polyvinyl alcohol, the water temperature is less than 35 ° C. An anaerobic biological treatment apparatus comprising biological treatment means for performing anaerobic biological treatment at a TOC load of 9 kg TOC / m 3 / d or more per carrier, wherein the sedimentation rate of the gel-like carrier is 100 to 150 m / hr. .
また、前記嫌気性生物処理装置において、前記有機物は、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドおよびメタノールのうち少なくとも1つを含むことが好ましい。 In the anaerobic biological treatment apparatus, the organic substance preferably contains at least one of tetramethylammonium hydroxide and methanol.
また、前記嫌気性生物処理装置において、前記生物処理手段において、CODcr負荷10kg/m3/d以上またはTMAH負荷5kg/m3/d以上で嫌気性生物処理が行われることが好ましい。 In the anaerobic biological treatment apparatus, the biological treatment means preferably performs anaerobic biological treatment with a CODcr load of 10 kg / m 3 / d or more or a TMAH load of 5 kg / m 3 / d or more.
本発明では、有機物を含有する排水をゲル状の担体の存在下で嫌気性生物処理を行うことにより、水温35℃未満の低水温の条件においても高負荷で安定してメタン発酵する嫌気性生物処理を行うことができる。 In the present invention, anaerobic organisms that stably ferment methane under high load even under low water temperature conditions of less than 35 ° C. by treating anaerobic wastewater containing organic matter in the presence of a gel-like carrier. Processing can be performed.
本発明の実施の形態について以下説明する。本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。 Embodiments of the present invention will be described below. This embodiment is an example for carrying out the present invention, and the present invention is not limited to this embodiment.
本発明者らは、有機物を含有する排水(以下、「有機物含有排水」と呼ぶ場合がある)を嫌気性下でメタン発酵する嫌気性生物処理において、ゲル状の担体を用いることで、水温35℃未満の低水温の条件でもグラニュール汚泥を用いる処理と同等以上の処理速度が得られることを見出し、本発明に至った。 The present inventors use a gel-like carrier in anaerobic biological treatment in which effluent containing organic matter (hereinafter sometimes referred to as “organic matter-containing wastewater”) is anaerobically methane-fermented, so that the water temperature is 35. The present inventors have found that a treatment speed equal to or higher than the treatment using granular sludge can be obtained even under conditions of a low water temperature of less than 0 ° C.
従来のグラニュール汚泥を用いる処理では、水温が低いとグラニュールが崩れて処理不良となるため、水温を35℃以上に維持する必要があった。本発明者らは、このような技術動向の中、凝集剤や高分子有機物等を添加せずに、有機物含有排水を安定して処理する技術を開発することを目的に、改めて35℃未満の条件で各種担体を用いて嫌気性生物処理の検討を行い、有機物を分解するメタン発酵菌の担体付着性と処理速度について鋭意検討した。この結果、通常の排水処理の生物処理や浄化槽で使用されているプラスチック製担体、樹脂製担体、スポンジ状担体では、処理速度が低い、または担体が浮上するなどの問題があり高負荷処理が困難であるのに対し、ゲル状担体を用い、流動状態を適切に維持することで、グラニュール汚泥の維持に必要であったデンプン、糖蜜等の添加をしなくても、担体処理において水温35℃未満の低水温の条件でもグラニュール汚泥を用いた処理速度と同等以上の高負荷で長期に安定して処理できることを見出した。 In the treatment using conventional granule sludge, if the water temperature is low, the granule collapses and the treatment becomes defective, so the water temperature needs to be maintained at 35 ° C. or higher. In such technical trends, the inventors of the present invention newly developed a technique for stably treating wastewater containing organic matter without adding a flocculant or a polymer organic matter or the like. We studied anaerobic biological treatment using various carriers under various conditions, and intensively investigated carrier adhesion and treatment speed of methane fermentation bacteria that decompose organic matter. As a result, plastic carriers, resin carriers, and sponge carriers used in normal wastewater treatment biological treatment and septic tanks have problems such as low processing speed or floating of the carrier, making it difficult to perform high-load treatment. On the other hand, by using a gel carrier and maintaining the fluid state appropriately, the water temperature in the carrier treatment is 35 ° C. without adding starch, molasses, etc., which were necessary for maintaining granular sludge. It was found that even under low water temperature conditions below, it can be stably treated for a long time with a high load equal to or higher than the treatment speed using granular sludge.
詳細は不明であるが、高分子ポリマーを産出しないメタン発酵菌がゲル状担体の3次元の網目構造の孔に入り込む、またはゲル状担体の形状、荷電等の関係で付着しやすいことで、担体を用いた嫌気処理では負荷が低いという従来の当業界の常識とは異なり、グラニュール汚泥を用いる処理と同等以上の高負荷で処理が可能となると考えられる。 Details are unknown, but methane-fermenting bacteria that do not produce a high molecular polymer enter the pores of the three-dimensional network structure of the gel-like carrier, or adhere easily due to the shape, charge, etc. of the gel-like carrier. Unlike conventional common knowledge in the industry that the load is low in the anaerobic treatment using, it is considered that the treatment can be performed at a high load equal to or higher than the treatment using the granular sludge.
本発明の実施形態に係る嫌気性生物処理装置の一例の概略構成を図1に示し、その構成について説明する。嫌気性生物処理装置1は、ドラフトチューブ型の嫌気性生物処理装置であり、生物処理手段としての嫌気反応槽10と、嫌気反応槽10の内部に略垂直に設置され上下が開口したドラフトチューブ12と、撹拌手段として撹拌羽根等を有する撹拌装置14とを備える。嫌気反応槽10には、ゲル状担体16が投入されている。嫌気反応槽10の前段には原水を貯留する原水槽を備えてもよい。
A schematic configuration of an example of an anaerobic biological treatment apparatus according to an embodiment of the present invention is shown in FIG. 1, and the configuration will be described. The anaerobic
本実施形態に係る嫌気性生物処理方法および嫌気性生物処理装置1の動作について説明する。
An operation of the anaerobic biological treatment method and the anaerobic
有機物を含有する排水である原水が、嫌気反応槽10の入口より嫌気反応槽10に導入される。嫌気反応槽10には、ゲル状担体16が投入され、種汚泥として嫌気性汚泥が添加される。嫌気反応槽10において、撹拌装置14により撹拌されながら、35℃未満の水温で嫌気性生物処理が行われる(生物処理工程)。撹拌装置14により撹拌されることにより、ドラフトチューブ12内に下向流が形成され、ドラフトチューブ12と嫌気反応槽10内壁面との間に上向流が形成される。嫌気性生物処理が行われた処理水は、嫌気反応槽10の出口より排出される。
Raw water, which is wastewater containing organic substances, is introduced into the
ゲル状担体を用いることにより、有機物含有排水のメタン発酵を伴う嫌気生物処理において、汚泥が微細化しても、ゲル状担体に有機物を分解できるメタン発酵細菌が付着、または担体内部に固定化されることで、長期間安定した高負荷処理を行うことができると考えられる。従来のグラニュール汚泥を用いる処理で必要であった高分子化合物の添加、また加温がない条件でも安定処理が可能であり、経済的な処理方法を提供することが可能となる。 By using a gel-like carrier, methane-fermenting bacteria capable of decomposing organic matter adhere to the gel-like carrier even if sludge is refined in anaerobic organism treatment involving methane fermentation of organic matter-containing wastewater, or immobilized inside the carrier. Therefore, it is considered that high load processing that is stable for a long time can be performed. It is possible to provide an economical treatment method because a stable treatment can be performed even under the condition where there is no addition of a polymer compound, which is necessary in the treatment using conventional granule sludge, and no heating.
本実施形態で用いられるゲル状担体としては、特に限定されるものではないが、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、ポリウレタン等を含んでなる吸水性高分子ゲル状担体等が挙げられる。 The gel-like carrier used in the present embodiment is not particularly limited, and examples thereof include a water-absorbing polymer gel-like carrier comprising polyvinyl alcohol, polyethylene glycol, polyurethane and the like.
ゲル状担体以外の担体では付着、浮上等の問題で処理速度が低く実用的ではない。通常の排水処理の生物処理や浄化槽等に使用されているプラスチック製担体では、有機物を分解できるメタン発酵菌が付着しにくく処理速度が低い。微生物を付着しやすくする、または表面積を大きくするために、プラスチック製担体の表面を研磨した粗面加工処理やポリエチレンイミン等の菌体が付着しやすい表面処理を行っても、メタン発酵菌が付着しにくく処理速度が低い。スポンジ状担体は、比較的微生物が付着するが、浮上して嫌気反応槽の上部に溜まりやすく、安定した運転が困難である。 A carrier other than a gel carrier is not practical due to low processing speed due to problems such as adhesion and levitation. In the plastic carrier used for normal biological treatment of waste water treatment, septic tanks, etc., methane fermentation bacteria capable of decomposing organic matter are difficult to adhere, and the treatment speed is low. Methane-fermenting bacteria will adhere even if surface treatments such as polishing of the surface of a plastic carrier or surface treatment that easily attaches bacterial cells such as polyethyleneimine are performed to facilitate adhesion of microorganisms or increase the surface area. It is difficult to process and the processing speed is low. The sponge-like carrier is relatively adhering to microorganisms, but tends to float and accumulate on the upper part of the anaerobic reaction tank, and stable operation is difficult.
ゲル状担体の細孔径が大きいほど、有機物が担体内部まで拡散しやすく、担体内部でのガス発生が起こり易いため、浮上しやすく、脱泡しにくいので、ゲル状担体の細孔径はできるだけ小さいもの(例えば、1μm〜20μm程度)が好ましい。 The larger the pore size of the gel-like carrier, the easier it is for organic substances to diffuse into the inside of the carrier and the easier generation of gas inside the carrier. (For example, about 1 μm to 20 μm) is preferable.
ゲル状担体の形状は、特に限定されるものではないが、0.5mm〜10mm程度の径の球状または立方体状(キューブ状)、長方体、円筒状等のものが好ましい。特に、3〜8mm程度の径の球状、または円筒状のゲル状担体が好ましい。ゲル状担体の径が0.5mm未満の場合、担体同士が汚泥で固着し処理性が悪化する場合がある。また、担体と処理水を分離するスクリーン等のセパレータで目詰まりが生じやすくなる。ゲル状担体の径が10mmを超える場合、表面積が小さくなり処理速度が低くなる場合がある。 The shape of the gel carrier is not particularly limited, but is preferably spherical or cubic (cube), rectangular, cylindrical or the like having a diameter of about 0.5 mm to 10 mm. In particular, a spherical or cylindrical gel carrier having a diameter of about 3 to 8 mm is preferable. When the diameter of the gel-like carrier is less than 0.5 mm, the carriers may be fixed with sludge and the processability may deteriorate. Further, clogging is likely to occur with a separator such as a screen for separating the carrier and the treated water. When the diameter of the gel carrier exceeds 10 mm, the surface area may be reduced and the processing speed may be reduced.
嫌気反応槽10内部に流動状態を形成するために、ゲル状担体の比重は少なくとも1.0より大きく、真比重として、1.1以上、あるいは見かけ比重として1.01以上のものが好ましい。
In order to form a fluid state in the
嫌気反応槽10へのゲル状担体の投入量は、嫌気反応槽10の容積に対して10〜50%の範囲が好ましい。ゲル状担体の投入量が嫌気反応槽10の容積に対して10%未満であると反応速度が小さくなる場合があり、50%を超えるとゲル状担体が流動しにくくなり、長期運転において汚泥による閉塞等で原水がショートパスし処理水質が悪くなる場合がある。
The amount of the gel-like carrier charged into the
ゲル状担体の沈降速度は、100〜150m/hrであることが好ましい。ゲル状担体の沈降速度が100m/hr未満であると、担体が浮上し、嫌気反応槽10から流出しやすくなり、また、分離スクリーンの閉塞が発生する可能性がある。150m/hrを超えると、流動状態が悪くなり、担体がショートパスしたり、撹拌のエネルギーが大きくなる場合がある。
The sedimentation rate of the gel carrier is preferably 100 to 150 m / hr. If the sedimentation speed of the gel-like carrier is less than 100 m / hr, the carrier may float and easily flow out of the
本実施形態では、嫌気反応槽10内の水温を35℃未満、好ましくは20℃以上35℃未満となるように温度調整することが好ましい。通常、28℃以上35℃未満の範囲となるように温度調整することが好ましいが、本実施形態ではグラニュール汚泥が崩れる懸念がほとんどないため、従来の嫌気グラニュール法では安定処理ができない20〜30℃、20〜28℃、または20〜25℃で運転することが可能となり、経済的に処理する観点で好ましい。嫌気性生物処理による有機物の分解は、20℃未満でも可能であるが、20℃未満であると、分解反応速度が低下する傾向にあるため、水温を上記範囲に調整することが好ましい。
In this embodiment, it is preferable to adjust the temperature so that the water temperature in the
嫌気反応槽10内の水温の温度調整方法は、特に制限されるものではないが、例えば、蒸気を原水槽に供給することで、嫌気反応槽10内の水温を調整してもよいし、嫌気反応槽10にヒータ等の加熱装置を設置して、ヒータ等の熱により嫌気反応槽10内の水温を調整してもよい。また、例えば、加温した希釈水を供給することで、嫌気反応槽10内の水温を調整してもよい。また、例えば、有機物の分解によりメタンガスが発生するが、通常の嫌気処理と同様に脱硫処理を実施後、メタンガスボイラで熱エネルギーとして回収し、その熱エネルギーを嫌気反応槽10に供給し、水温を調整してもよい。より低温で処理可能であれば、加熱に要するエネルギー等が不要または少なくてすむ。
The temperature adjustment method of the water temperature in the
嫌気反応槽10の形状は、角型であっても円筒型であってもよく、特に限定されるものではない。嫌気反応槽10の槽底角部へのゲル状担体の堆積を抑制するために、図1に示すように、嫌気反応槽10の槽底角部にはテーパーが付けられていることが好ましく、特に45度以上のテーパーテーパーが付けられていることが好ましい。
The shape of the
嫌気反応槽10の他の構成例を図2〜4に示す。図2に示す嫌気性生物処理装置2は、撹拌型の嫌気性生物処理装置であり、ドラフトチューブを備えておらず、撹拌手段として撹拌羽根等を有する撹拌装置14を備え、撹拌装置14により、嫌気反応槽10内が撹拌される。
Other configuration examples of the
図3に示す嫌気性生物処理装置3は、水中撹拌型の嫌気性生物処理装置であり、ドラフトチューブ12の下方に撹拌手段として水中撹拌機18を備え、水中撹拌機18により上方から水を吸引し、側方から吐出することによって、ドラフトチューブ12内に下向流が形成され、ドラフトチューブ12と嫌気反応槽10内壁面との間に上向流が形成される。
An anaerobic
図4に示す嫌気性生物処理装置4は、塔型の嫌気性生物処理装置であり、生物処理手段である反応塔としての嫌気反応槽10と、固液分離手段として嫌気反応槽10の上部に斜めに配置された固液分離部20とを備える。有機物含有排水である原水が、嫌気反応槽10の下部入口より嫌気反応槽10に導入される。嫌気反応槽10には、ゲル状担体16が充填され、種汚泥として嫌気性汚泥が添加される。嫌気反応槽10において、上向流でゲル状担体16に通液され、35℃未満の水温で嫌気性生物処理が行われる(生物処理工程)。嫌気性生物処理が行われた処理水は、嫌気反応槽10の出口より排出される。嫌気性生物処理装置4において、固液分離部20を備えなくてもよい。また、担体の流動性を確保するために、循環ライン22により処理水を循環して塔内の通水流速を上げることが好ましい。
An anaerobic biological treatment apparatus 4 shown in FIG. 4 is a tower-type anaerobic biological treatment apparatus, and an
嫌気反応槽10内を嫌気状態に維持するために、また、有機物含有排水のメタン発酵処理等に用いる場合には発生したメタンガスや硫化水素ガス等を捕集し、適切に処理するために、嫌気反応槽10の上部は実質的に外気と遮断されている密閉構造であることが好ましい。
In order to keep the inside of the
本実施形態では、装置の立ち上げ時に嫌気反応槽10内にゲル状担体と共に消化汚泥や嫌気グラニュール等を少なくとも1,000mg/L以上投入することが好ましく、1,000〜10,000mg/L投入することがより好ましい。嫌気反応槽10内の汚泥濃度が10,000mg/Lを超えると、ゲル状担体にグラニュール汚泥等が付着しにくく、担体を投入する効果が小さくなる場合がある。
In this embodiment, it is preferable that at least 1,000 mg / L or more of digested sludge, anaerobic granules and the like are introduced into the
本実施形態では、有機物含有排水を生物処理するに当たり、排水のpHは6.5〜9.0の範囲が好ましく、7.0〜8.0の範囲がより好ましい。排水のpH調整は、例えば、pH調整剤供給ライン(図示せず)から原水槽(図示せず)にpH調整剤を供給することにより行われる。有機物含有排水のpHが上記範囲外であると、生物処理による有機物の分解反応速度が低下する場合がある。また、従来、嫌気性生物処理する場合においては、アンモニア阻害を抑制するために、pH6.5〜7の弱酸性が好ましいとされていたが、TMAH等のアルキルアンモニウム塩の処理に関しては、pH7〜8の弱アルカリ側で、最も処理性能が良くなる。 In this embodiment, when biologically treating organic matter-containing wastewater, the pH of the wastewater is preferably in the range of 6.5 to 9.0, and more preferably in the range of 7.0 to 8.0. The pH adjustment of the waste water is performed, for example, by supplying a pH adjuster to a raw water tank (not shown) from a pH adjuster supply line (not shown). If the pH of the organic matter-containing wastewater is outside the above range, the decomposition reaction rate of organic matter due to biological treatment may decrease. Conventionally, in the case of anaerobic biological treatment, in order to suppress ammonia inhibition, weak acidity of pH 6.5 to 7 has been preferred. However, regarding treatment of alkyl ammonium salts such as TMAH, pH 7 to On the weak alkali side of 8, the processing performance is best.
pH調整剤としては、塩酸等の酸剤、水酸化ナトリウム等のアルカリ剤等、特に制限されるものではない。また、pH調整剤は、例えば、緩衝作用を持つ重炭酸ナトリウム、燐酸緩衝液等であってもよい。 The pH adjuster is not particularly limited, such as an acid agent such as hydrochloric acid or an alkali agent such as sodium hydroxide. Further, the pH adjusting agent may be, for example, sodium bicarbonate having a buffering action, a phosphate buffer or the like.
生物処理工程において、嫌気性生物汚泥の分解活性を良好に維持するために、例えば、栄養剤供給ライン(図示せず)から原水槽(図示せず)に栄養剤を供給することが好ましい。栄養剤としては、特に制限されるものではないが、例えば、炭素源、窒素源、その他無機塩類(Ni,Co,Fe等)等が挙げられる。 In the biological treatment process, in order to maintain the decomposition activity of the anaerobic biological sludge satisfactorily, for example, it is preferable to supply a nutrient to a raw water tank (not shown) from a nutrient supply line (not shown). Although it does not restrict | limit especially as a nutrient, For example, a carbon source, a nitrogen source, other inorganic salts (Ni, Co, Fe etc.) etc. are mentioned.
本実施形態に係る嫌気性生物処理の処理対象となる排水は、例えば、電子産業工場やパルプ製造工場、化学工場等から排出される有機物を主成分とする排水である。排水中に含まれる有機物としては、特に制限はない。本実施形態に係る嫌気性生物処理は、有機物のうち炭素数6以下の有機物が、全体の有機物の50重量%以上含まれている排水の処理に、特に有効である。 The wastewater to be treated by the anaerobic biological treatment according to this embodiment is, for example, wastewater mainly composed of organic matter discharged from an electronics industry factory, a pulp manufacturing factory, a chemical factory, or the like. There is no restriction | limiting in particular as an organic substance contained in waste water. The anaerobic biological treatment according to the present embodiment is particularly effective for treatment of waste water in which organic matter having 6 or less carbon atoms is contained in organic matter by 50% by weight or more.
従来、電子産業工場やパルプ製造工場、化学工場から排出される炭素数6以下、具体的にはメタノール、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド(以下、TMAHと呼ぶ場合がある)、エタノール、アセトアルデヒド、酢酸等の有機物を主成分とする排水を嫌気処理する場合、グラニュール汚泥が解体して微細化して、汚泥量が減少するため、処理が不安定になる場合があった。 Conventionally, carbon number of 6 or less, specifically methanol, tetramethylammonium hydroxide (hereinafter sometimes referred to as TMAH), ethanol, acetaldehyde, acetic acid, etc. discharged from electronic industrial factories, pulp manufacturing factories, and chemical factories In the case of anaerobic treatment of wastewater containing organic matter as a main component, granular sludge is disassembled and refined, and the amount of sludge is reduced, so that the treatment may become unstable.
通常の嫌気処理では、高分子の糖質、タンパク質、脂質等を低分子に分解する嫌気性加水分解菌や有機酸を生成する酸生成細菌が生成するバイオポリマ等の架橋効果がグラニュールの生成、維持に重要な働きをしていると考えられている。さらに、糸状性のメタン生成細菌であるMethanosaeta属がグラニュール化の骨格となるとも言われており、グラニュール形成に重要な存在である。 In normal anaerobic treatment, the cross-linking effect of anaerobic hydrolyzing bacteria that decompose high-molecular sugars, proteins, lipids, etc. into low molecules and biopolymers produced by acid-producing bacteria that produce organic acids is the production of granules. It is believed to play an important role in maintaining. Furthermore, the genus Methanosaeta, which is a filamentous methanogenic bacterium, is said to be a skeleton for granulation, and is an important entity for granule formation.
ところが、炭素数の小さい有機物を分解する場合、嫌気性加水分解菌や酸生成細菌が少なく、メタン生成細菌が主要な生物相となる。特に、メタノールやTMAH等では、酸発酵の段階を経ることなくメタン発酵するため、グラニュールの維持が困難である。さらに、メタノールやTMAH等では糸状性のメタン生成細菌であるMethanosaeta属より、糸状性でないメタン生成細菌であるMethanosarcina属やMethanobacteriumu属が優占し易く、グラニュール汚泥が微細化し崩れる傾向がある。グラニュール汚泥が微細化し崩れると反応槽内の汚泥が流出し処理が不安定となる。 However, when decomposing organic substances having a small number of carbon atoms, there are few anaerobic hydrolyzing bacteria and acid-producing bacteria, and methanogenic bacteria are the main biota. In particular, with methanol, TMAH, and the like, it is difficult to maintain granules because methane fermentation is performed without passing through the stage of acid fermentation. Further, in methanol, TMAH, and the like, the genus Methanosarcina and Methanobacterium, which are non-filamentous methanogens, are more dominant than the genus Methanosaeta, which is a filamentous methanogen, and the granular sludge tends to become finer and collapse. If the granule sludge becomes finer and collapses, the sludge in the reaction tank flows out and the treatment becomes unstable.
このため、炭素数の小さい有機物を処理する場合、負荷が高く取れず嫌気反応槽が大きくなる場合や運転管理が不安定になる場合があった。特に、通常の嫌気処理としては、原水濃度が1,000mgCODcr/L以下と低濃度や水温が35℃未満、特に30℃未満と低水温の条件において、嫌気処理をすることが困難である。 For this reason, when processing an organic substance with a small number of carbon atoms, there is a case where the load is not high and the anaerobic reaction tank becomes large or the operation management becomes unstable. In particular, as a normal anaerobic treatment, it is difficult to perform anaerobic treatment under conditions of a raw water concentration of 1,000 mg CODcr / L or less and a low concentration and a water temperature of less than 35 ° C., particularly less than 30 ° C.
本実施形態に係る嫌気性生物処理によれば、ゲル状の担体を用いることで、炭素数6以下の有機物を含有する排水を処理対象とし、水温35℃未満の低水温の条件でも、グラニュール汚泥を用いる処理と同等以上の処理速度が得られる。 According to the anaerobic biological treatment according to this embodiment, by using a gel-like carrier, wastewater containing organic matter having 6 or less carbon atoms is treated, and even under conditions of a low water temperature of less than 35 ° C., the granules A processing speed equivalent to or higher than that using sludge can be obtained.
炭素数6以下の有機物としては、例えば、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルエチルアンモニウムヒドロキシド、ジメチルジエチルアンモニウムヒドロキシド、イソプロピルアルコール(IPA)、メタノール、モノエタノールアミン、酢酸、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)、シクロヘキサノン、ジメチルスルホキシド(DMSO)、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート(PGMEA)、アセトアルデヒド等が挙げられる。本実施形態に係る嫌気性生物処理では、特に、半導体製造工場等から排出されるテトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)、メタノールの処理に好適である。 Examples of organic substances having 6 or less carbon atoms include tetramethylammonium hydroxide (TMAH), tetraethylammonium hydroxide, trimethylethylammonium hydroxide, dimethyldiethylammonium hydroxide, isopropyl alcohol (IPA), methanol, monoethanolamine, and acetic acid. , Propylene glycol monomethyl ether (PGME), cyclohexanone, dimethyl sulfoxide (DMSO), propylene glycol methyl ether acetate (PGMEA), acetaldehyde and the like. The anaerobic biological treatment according to this embodiment is particularly suitable for the treatment of tetramethylammonium hydroxide (TMAH) and methanol discharged from a semiconductor manufacturing factory or the like.
前述したように、炭素数6以下の有機物を含有する排水としては、嫌気反応槽10に供給される排水中に、炭素数6以下の単一の有機物、例えばTMAHが、全体の有機物の50重量%以上含まれていれば、その他の炭素数6以下の有機物や、炭素数7以上の有機物を含んでいてもよい。
As described above, as wastewater containing organic matter having 6 or less carbon atoms, a single organic matter having 6 or less carbon atoms, such as TMAH, is 50% of the total organic matter in the wastewater supplied to the
本実施形態に係る嫌気性生物処理において、生物処理工程では、CODcr負荷10kg/m3/d以上またはTMAH負荷5kg/m3/dで生物処理が行われる場合に特に有効である。 In the anaerobic biological treatment according to the present embodiment, the biological treatment process is particularly effective when the biological treatment is performed at a CODcr load of 10 kg / m 3 / d or more or a TMAH load of 5 kg / m 3 / d.
また、グラニュール汚泥が崩れる懸念がほとんどないため、嫌気処理としては原水濃度が低い条件(例えば、1,000mgCODcr/L以下、500mgTMAH/L以下)での処理に、特に有効である。 Moreover, since there is almost no fear that granule sludge collapses, the anaerobic treatment is particularly effective for treatment under conditions where the raw water concentration is low (for example, 1,000 mg CODcr / L or less, 500 mg TMAH / L or less).
以下、実施例および比較例を挙げ、本発明をより具体的に詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, although an example and a comparative example are given and the present invention is explained more concretely in detail, the present invention is not limited to the following examples.
(実施例1)
実施例1の試験は図1に示す嫌気性生物処理装置を用いて行った。実施例1において生物処理される排水は、半導体工場や液晶工場から排出されたTMAH含有排水であり、全体の有機物の90重量%以上がTMAHとなるように分別されたものである。そして、この排水中のTMAH濃度を2,000mgTMAH/Lになるように調整した。次に、内容積1.5Lの嫌気反応槽に、球状のポリビニルアルコール製ゲル状担体(細孔径20μm、径4mm、比重1.025、沈降速度4cm/sec)を嫌気反応槽の容積に対して30%投入し、種汚泥として嫌気性汚泥(汚泥濃度5,000mg/L)を添加した後、上記排水を、処理水質を見ながら5kgTMAH/m3/d以上(TOC負荷では2.7kgTOC/m3/d以上)のTMAH負荷で通水した。嫌気反応槽に排水を通水する際の温度は反応槽表面の温水循環による加温により25〜30℃に調整し、水酸化ナトリウム(NaOH)、塩酸(HCl)によりpHは7〜8となるように調整した。また、栄養剤(85%リン酸)を0.16mL、微量元素(オルガノ(株)製のオルガミン10)を5mL/L、Ni、Coを各0.4mg/L添加した。この結果、TMAH 5kg/m3/d以上の負荷で処理可能であることを確認した。
(Example 1)
Test Example 1 was conducted using the anaerobic biological treatment apparatus shown in FIG. The wastewater to be biologically treated in Example 1 is TMAH-containing wastewater discharged from a semiconductor factory or a liquid crystal factory, and is separated so that 90% by weight or more of the whole organic matter becomes TMAH. And the TMAH density | concentration in this waste_water | drain was adjusted so that it might become 2,000 mgTMAH / L. Next, a spherical polyvinyl alcohol gel-like carrier (pore
(参考例2)
参考例2では図1に示す嫌気性生物処理装置を用いて、担体にはポリウレタンゲル状担体(細孔径5μm、径4mm、比重1.02、沈降速度2.9cm/sec)を嫌気反応槽の容積に対して40%投入し、その他の処理条件は実施例1と同様にして処理を行った。この結果、TMAH 5kg/m3/d以上の負荷で処理可能であることを確認した。
(Reference Example 2)
In Reference Example 2, the anaerobic biological treatment apparatus shown in FIG. 1 was used, and a polyurethane gel-like carrier (pore diameter 5 μm, diameter 4 mm, specific gravity 1.02, sedimentation speed 2.9 cm / sec) was used as the carrier in the anaerobic reaction tank. was charged 40% volume, other processing conditions were processed in the same manner as in example 1. As a result, it was confirmed that the treatment was possible with a load of TMAH 5 kg / m 3 / d or more.
(参考例3)
参考例3では図4に示す嫌気性生物処理装置を用いて、担体にはポリエチレングリコールゲル状担体(径4mm、比重1.02)を嫌気反応槽の容積に対して40%投入し、その他の処理条件は実施例1と同様にして処理を行った。この結果、TMAH 5kg/m3/d以上の負荷で処理可能であることを確認した。
(Reference Example 3)
In Reference Example 3, an anaerobic biological treatment apparatus shown in FIG. 4 is used, and a polyethylene glycol gel-like carrier (diameter 4 mm, specific gravity 1.02) is used as the carrier 40% with respect to the volume of the anaerobic reaction tank. Processing was performed in the same manner as in Example 1. As a result, it was confirmed that the treatment was possible with a load of TMAH 5 kg / m 3 / d or more.
(実施例4)
実施例4では図1に示す嫌気性生物処理装置を用いて、嫌気反応槽に排水を通水する際の水温は加温せず、20〜25℃で通水処理した。その他の処理条件は、実施例1と同様にして処理を行った。この結果、TMAH 5kg/m3/d以上の負荷で処理可能であることを確認した。
Example 4
In Example 4, the anaerobic biological treatment apparatus shown in FIG. 1 was used, and the water temperature at the time of passing wastewater through the anaerobic reaction tank was not heated, and the water treatment was performed at 20 to 25 ° C. Other treatment conditions, was treated in the same manner as in Example 1. As a result, it was confirmed that the treatment was possible with a load of TMAH 5 kg / m 3 / d or more.
(参考例5)
参考例5では図1に示す嫌気性生物処理装置を用いて、嫌気反応槽に排水を通水する際の水温は30〜34℃で通水処理した。その他の処理条件は、実施例1と同様にして処理を行った。この結果、TMAH 5kg/m3/d以上の負荷で処理可能であることを確認した。
(Reference Example 5)
In Reference Example 5, using the anaerobic biological treatment apparatus shown in FIG. 1, the water temperature at the time of passing wastewater through the anaerobic reaction tank was 30 to 34 ° C. Other treatment conditions, was treated in the same manner as in Example 1. As a result, it was confirmed that the treatment was possible with a load of TMAH 5 kg / m 3 / d or more.
(参考例6)
参考例6では図1に示す嫌気性生物処理装置を用いて、担体にはポリエチレングリコールゲル状担体(径4mm、比重1.02)を嫌気反応槽の容積に対して40%投入し、その他の処理条件は実施例1と同様にして処理を行った。この結果、TMAH 5kg/m3/d以上の負荷で処理可能であることを確認した。
(Reference Example 6)
In Reference Example 6, an anaerobic biological treatment apparatus shown in FIG. 1 was used, and a polyethylene glycol gel-like carrier (diameter 4 mm, specific gravity 1.02) was added to the carrier as 40% of the volume of the anaerobic reaction tank. Processing was performed in the same manner as in Example 1. As a result, it was confirmed that the treatment was possible with a load of TMAH 5 kg / m 3 / d or more.
(比較例1)
比較例1では、嫌気性グラニュールを用いた上向流嫌気性スラッジブランケット(UASB)処理装置に、実施例1と同じ排水を通水して排水処理を行った。なお、UASBから排出される処理水をUASB処理装置に流入する際の排水に供給して、排水中のTMAH濃度を2,000mgTMAH/Lになるように調整した。処理装置立ち上げ時のTMAH負荷を1kgTMAH/m3/dとし、処理状況を確認しながら増加させた。その他の処理条件は、実施例1と同様にして処理を行った。
(Comparative Example 1)
In Comparative Example 1, the upflow anaerobic sludge blanket (UASB) processing apparatus using the anaerobic granules, the waste water treatment was carried out by passing water to the same wastewater as in Example 1. In addition, the treated water discharged | emitted from UASB was supplied to the waste_water | drain at the time of flowing in into a UASB processing apparatus, and the TMAH density | concentration in waste_water | drain was adjusted so that it might become 2,000 mgTMAH / L. The TMAH load at the start-up of the processing apparatus was set to 1 kg TMAH / m 3 / d and increased while checking the processing status. Other treatment conditions, was treated in the same manner as in Example 1.
(比較例2)
比較例2では図1に示す嫌気性生物処理装置を用いて、嫌気反応槽内にポリエチレン樹脂製の中空円筒系担体3×5mm(表面メルトフラクチャ状態)(比重0.162)を投入した以外は、実施例1と同様にして処理を行った。この結果、担体に嫌気汚泥が付着せず、原水を流すと共に汚泥が流出し、TMAHは処理されない状況であった。
(Comparative Example 2)
In Comparative Example 2, except that an anaerobic biological treatment apparatus shown in FIG. 1 was used, a polyethylene resin hollow
(比較例3)
比較例3では図1に示す嫌気性生物処理装置を用いて、嫌気反応槽内にスポンジ状の担体5×5mm比重0.04)を投入した以外は、実施例1と同様にして処理を行った。この結果、スポンジ状担体はメタンガスの生成と共に、浮上してしまい処理が継続できない状況となった。
(Comparative Example 3)
With Comparative Example 3, the anaerobic biological treatment apparatus shown in FIG. 1, except that charged carrier 5 × 5 mm specific gravity 0.04) spongy the anaerobic reactor, subjected to treatment in the same manner as in Example 1 It was. As a result, the sponge-like carrier floated along with the generation of methane gas, and the processing could not be continued.
(比較例4)
比較例4では図1に示す嫌気性生物処理装置を用いて、嫌気反応槽に排水を通水する際に水温を加温し、35〜37℃で通水処理した。その他の処理条件は、実施例1と同様にして処理を行った。
(Comparative Example 4)
In Comparative Example 4, the anaerobic biological treatment apparatus shown in FIG. 1 was used to warm the water temperature when water was passed through the anaerobic reaction tank, and the water was treated at 35 to 37 ° C. Other treatment conditions, was treated in the same manner as in Example 1.
表1に実施例1,4、参考例2,3,5,6と比較例1〜4のTMAH処理結果を示す。TMAH除去速度が5kgTMAH/m3/d以上であれば「○」、5kgTMAH/m3/d未満であれば「×」とした。 Table 1 shows the TMAH treatment results of Examples 1 and 4, Reference Examples 2 , 3, 5, and 6 and Comparative Examples 1 to 4. When the TMAH removal rate was 5 kgTMAH / m 3 / d or more, “◯” was given, and when it was less than 5 kg TMAH / m 3 / d, “X” was given.
ポリビニルアルコール製ゲル状担体を用いた実施例1では、低分子の有機物を分解するメタン発酵菌が付着、固定化し、高負荷処理可能なメタン発酵菌を嫌気反応槽内に保持し、安定した処理が可能であることを確認した。他のゲル状担体を用いた参考例2,3,6においても低分子の有機物を分解するメタン発酵菌が付着、固定化し、高負荷処理可能なメタン発酵菌を嫌気反応槽内に保持し、安定した処理が可能であることを確認した。また、水温を加温せずに20〜25℃で実施した実施例4の実験においても、5kgTMAH/m3/d以上の安定した処理を確認した。 In Example 1 using polyvinyl alcohol manufactured gel-like carrier, methane fermentation bacteria decompose the low molecular organic material is deposited and immobilized, it retains the high-load processing can be methane fermentation bacteria anaerobic reactor, stable processing Confirmed that it was possible. In Reference Examples 2, 3, and 6 using other gel-like carriers, methane fermentation bacteria that decompose low molecular organic substances are attached and immobilized, and the methane fermentation bacteria capable of high load treatment are held in the anaerobic reaction tank, It was confirmed that stable treatment was possible. Moreover, also in the experiment of Example 4 implemented at 20-25 degreeC, without heating water temperature, the stable process of 5 kgTMAH / m < 3 > / d or more was confirmed.
一方、比較例1では、通水開始から10日程度までは、3kgTMAH/m3/dのTMAH負荷で運転可能であったが、通水開始から14日以降では、UASB処理装置内の嫌気性グラニュールが微細化して、UASB処理装置から流出し、UASB処理装置から排出された処理水中のTMAH濃度は上昇してTMAH除去率は50%程度に低下し、安定した処理を行うことができなかった。また、ゲル状担体以外での比較例2においては、好気処理等で通常使用されるポリエチレン中空円筒担体を投入したが、低分子のTMAHを分解するメタン発酵菌の付着がほとんど見られず、処理速度も5kgTMAH/m3/dには到達しなかった。比較例3のポリウレタンスポンジ状担体においては、メタン発酵菌の付着が見られ、一時5kgTMAH/m3/d程度の処理は可能であったが、スポンジ担体が浮上、汚泥の閉塞などが見られ、最終的に処理速度は5kgTMAH/m3/d以下となった。35〜37℃で実施した比較例4の実験では、5kgTMAH/m3/d以上で処理することができたが、加温による多くのエネルギーが必要であった。 On the other hand, in Comparative Example 1, it was possible to operate with a TMAH load of 3 kg TMAH / m 3 / d from about 10 days after the start of water flow, but after 14 days from the start of water flow, anaerobic in the UASB treatment device. Granules become finer, flow out of the UASB treatment device, the TMAH concentration in the treated water discharged from the UASB treatment device increases, the TMAH removal rate decreases to about 50%, and stable treatment cannot be performed. It was. Moreover, in Comparative Example 2 other than the gel-like carrier, a polyethylene hollow cylindrical carrier usually used in aerobic treatment or the like was introduced, but adhesion of methane-fermenting bacteria that decompose low-molecular TMAH was hardly seen, The processing speed did not reach 5 kg TMAH / m 3 / d. In the polyurethane sponge carrier of Comparative Example 3, adhesion of methane fermentation bacteria was observed, and a treatment of about 5 kg TMAH / m 3 / d was possible temporarily, but the sponge carrier floated, sludge occlusion, etc. Finally, the processing speed became 5 kgTMAH / m 3 / d or less. In the experiment of Comparative Example 4 performed at 35 to 37 ° C., the treatment could be performed at 5 kg TMAH / m 3 / d or more, but much energy was required due to heating.
(実施例7)
実施例7において生物処理される排水は、メタノール排水であり、全体の有機物の90重量%以上がメタノールである。そして、メタノール濃度を1,000mg/Lになるように調整した。次に、内容積1.5Lの図1の嫌気反応槽に実施例1で用いたポリビニルアルコールゲル状担体を嫌気反応槽の容積に対して30%投入し、種汚泥として嫌気性汚泥(汚泥濃度5,000mg/L)を添加した後、上記実排水を12kgCODcr/m3/d(TOC負荷では3.2kgTOC/m3/d)のCODcr負荷で通水した。嫌気反応槽に排水を通水する際の温度は30℃、pHは7〜8となるように調整した。また、栄養剤(オルガノ(株)製、オルガミンNP−51)を0.3g/L、微量元素(オルガノ(株)製のオルガミン10)を3mL/L、Ni、Coを各0.3mg/L添加した。
(Example 7)
The wastewater to be biologically treated in Example 7 is methanol wastewater, and 90% by weight or more of the whole organic matter is methanol. The methanol concentration was adjusted to 1,000 mg / L. Next was charged 30% the internal volume 1.5L polyvinyl alcohol gel carrier of anaerobic reactor volume used in Example 1 in anaerobic reaction vessel of Figure 1, anaerobic sludge (sludge concentration as seed sludge 5,000 mg / L) was added followed by the actual waste water at 12kgCODcr / m 3 / d (TOC load was passed through at a CODcr load of 3.2kgTOC / m 3 / d). The temperature when draining water into the anaerobic reaction tank was adjusted to 30 ° C. and the pH to 7-8. In addition, 0.3 g / L of nutrient (Orgamine NP-51, manufactured by Organo Corp.), 3 mL / L of trace element (
(比較例5)
嫌気反応槽内の担体を比較例2で用いたポリエチレン中空円筒担体30%にした以外は、実施例7と同様に実験を行った。
(Comparative Example 5)
An experiment was conducted in the same manner as in Example 7 except that the carrier in the anaerobic reaction tank was changed to 30% of the polyethylene hollow cylindrical carrier used in Comparative Example 2.
表2に実施例7と比較例5のメタノール処理結果を示す。MeOH除去速度が10kgCODcr/m3/d以上であれば「○」、10kgCODcr/m3/d未満であれば「×」とした。 Table 2 shows the methanol treatment results of Example 7 and Comparative Example 5. When the MeOH removal rate was 10 kg CODcr / m 3 / d or more, “◯” was given, and when it was less than 10 kg CODcr / m 3 / d, “X ” was given.
ポリビニルアルコール製ゲル状担体を用いた実施例7では、10kgCODcr/m3/d以上の安定した処理を確認した。一方、好気処理等で通常使用されるポリエチレン中空円筒担体を用いた比較例5では、安定した処理を行うことができなかった。 In Example 7 using a polyvinyl alcohol gel carrier, stable treatment of 10 kg CODcr / m 3 / d or more was confirmed. On the other hand, in Comparative Example 5 using a polyethylene hollow cylindrical carrier usually used in aerobic treatment or the like, stable treatment could not be performed.
以上の通り、実施例の処理では、有機物を含有する排水をゲル状の担体の存在下で嫌気性生物処理を行うことにより、水温35℃未満の低水温の条件においても高負荷で安定してメタン発酵する嫌気性生物処理を行うことができた。 As described above, in the treatment of the examples, by performing anaerobic biological treatment of wastewater containing organic matter in the presence of a gel-like carrier, it can be stably performed under a high load even under conditions of a low water temperature of less than 35 ° C. Anaerobic biological treatment with methane fermentation could be performed.
1,2,3,4 嫌気性生物処理装置、10 嫌気反応槽、12 ドラフトチューブ、14 撹拌装置、16 ゲル状担体、18 水中撹拌機、20 固液分離部、22 循環ライン。 1, 2, 3, 4 Anaerobic biological treatment apparatus, 10 Anaerobic reaction tank, 12 Draft tube, 14 Stirrer, 16 Gel carrier, 18 Underwater stirrer, 20 Solid-liquid separator, 22 Circulation line.
Claims (8)
酸発酵槽を含まない一槽式の嫌気反応槽においてポリビニルアルコール製のゲル状の担体の存在下で、水温20〜30℃で担体あたりのTOC負荷9kgTOC/m 3 /d以上で嫌気性生物処理を行う生物処理工程を含み、
前記嫌気反応槽は、前記嫌気反応槽内を撹拌する撹拌装置を備えることを特徴とする嫌気性生物処理方法。 A anaerobic biological treatment method of methane fermentation under anaerobic wastewater that is contained having 6 or less of organic carbon 50 wt% of the total organic matter,
An anaerobic organism with a TOC load of 9 kg TOC / m 3 / d or more per carrier at a water temperature of 20-30 ° C. in the presence of a gel-like carrier made of polyvinyl alcohol in a single tank type anaerobic reaction tank not including an acid fermentation tank Including a biological treatment process for performing the treatment,
The anaerobic reaction tank is provided with a stirring device for stirring the inside of the anaerobic reaction tank.
前記嫌気反応槽は、前記嫌気反応槽の内部に略垂直に設置され上下が開口したドラフトチューブを備え、
前記撹拌装置は、前記ドラフトチューブ内に下向流を形成し、前記ドラフトチューブと前記嫌気反応槽の内壁面との間に上向流を形成することを特徴とする嫌気性生物処理方法。 An anaerobic biological treatment method according to claim 1,
The anaerobic reaction tank includes a draft tube that is installed substantially vertically inside the anaerobic reaction tank and is open at the top and bottom.
The anaerobic biological treatment method, wherein the stirring device forms a downward flow in the draft tube, and forms an upward flow between the draft tube and an inner wall surface of the anaerobic reaction tank.
前記ゲル状の担体の沈降速度は、100〜150m/hrであることを特徴とする嫌気性生物処理方法。 An anaerobic biological treatment method according to claim 1 or 2,
An anaerobic biological treatment method, wherein the gel-like carrier has a sedimentation rate of 100 to 150 m / hr.
前記有機物は、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドおよびメタノールのうち少なくとも1つを含むことを特徴とする嫌気性生物処理方法。 An anaerobic biological treatment method according to any one of claims 1 to 3,
The organic substance contains at least one of tetramethylammonium hydroxide and methanol.
酸発酵槽を含まない一槽式の嫌気反応槽においてポリビニルアルコール製のゲル状の担体の存在下で、水温20〜30℃で担体あたりのTOC負荷9kgTOC/m 3 /d以上で嫌気性生物処理を行う生物処理手段を備え、
前記嫌気反応槽は、前記嫌気反応槽内を撹拌する撹拌装置を備えることを特徴とする嫌気性生物処理装置。 A anaerobic biological treatment apparatus for methane fermentation under anaerobic wastewater that is contained having 6 or less of organic carbon 50 wt% of the total organic matter,
An anaerobic organism with a TOC load of 9 kg TOC / m 3 / d or more per carrier at a water temperature of 20-30 ° C. in the presence of a gel-like carrier made of polyvinyl alcohol in a single tank type anaerobic reaction tank not including an acid fermentation tank A biological treatment means for performing the treatment,
The anaerobic reaction tank is provided with a stirring device for stirring the inside of the anaerobic reaction tank.
前記嫌気反応槽は、前記嫌気反応槽の内部に略垂直に設置され上下が開口したドラフトチューブを備え、
前記撹拌装置は、前記ドラフトチューブ内に下向流を形成し、前記ドラフトチューブと前記嫌気反応槽の内壁面との間に上向流を形成することを特徴とする嫌気性生物処理装置。 An anaerobic biological treatment device according to claim 5,
The anaerobic reaction tank includes a draft tube that is installed substantially vertically inside the anaerobic reaction tank and is open at the top and bottom.
The anaerobic biological treatment apparatus, wherein the agitation device forms a downward flow in the draft tube and forms an upward flow between the draft tube and an inner wall surface of the anaerobic reaction tank.
前記ゲル状の担体の沈降速度は、100〜150m/hrであることを特徴とする嫌気性生物処理装置。 An anaerobic biological treatment apparatus according to claim 5 or 6,
An anaerobic biological treatment apparatus, wherein the gel-like carrier has a sedimentation rate of 100 to 150 m / hr.
前記有機物は、テトラメチルアンモニウムヒドロキシドおよびメタノールのうち少なくとも1つを含むことを特徴とする嫌気性生物処理装置。 An anaerobic biological treatment apparatus according to any one of claims 5 to 7,
The organic substance contains at least one of tetramethylammonium hydroxide and methanol.
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