JP6497871B2 - 油脂含有排水の処理方法及び装置 - Google Patents
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Description
また、攪拌翼と案内翼の上下位置関係を逆にした排水の脱窒素処理装置や、処理槽内上層部外側に導出機構を設け、水面に臨むようにろ過部を形成したことを特徴とする排水の脱窒素処理装置についても併せて記載されている。
すなわち、本発明の目的は、簡便なプロセスで油脂を含む有機性排水に含まれる油脂分量及び固形分量、並びにスカムの発生量を減量させ、該排水を安定的にかつ泡やスカムの発生を抑制して処理することが可能となる油脂含有排水の処理方法及び処理装置を提供することである。
(1)油脂含有排水に含まれる油脂分に、嫌気性環境又は微好気性環境の下、嫌気性菌、通性嫌気性菌、微好気性菌、及び好気性菌のうち少なくとも一つによる、分解、乳化及び分散のうち少なくとも一つの作用をさせて、第一処理水を排出する第一処理工程と、前記第一処理水に好気性処理を施して、第二処理水を排出する第二処理工程と、前記第二処理水に沈殿処理を行い、第三処理水と第三処理汚泥とを排出する第三処理工程と、前記第二処理工程において、金属塩を添加する添加処理工程と、を備える油脂含有排水の処理方法。
(2)さらに、前記第三処理水に金属塩を添加し、これを凝集沈殿させて、処理水と凝集汚泥とを排出する第四処理工程を備える上記(1)に記載の油脂含有排水の処理方法。
(3)前記第一処理工程が、嫌気性菌、通性嫌気性菌、微好気性菌、及び好気性菌のうち少なくとも一つを保持したろ材に前記油脂含有排水を通水してろ過をする工程である、上記(1)又は(2)に記載の油脂含有排水の処理方法。
(4)前記金属塩が鉄塩及び/又はアルミニウム塩である、上記(1)〜(3)のいずれかに記載の油脂含有排水の処理方法。
(5)前記第三処理汚泥の少なくとも一部を、前記油脂含有排水、前記第一処理工程、及び前記第二処理工程のうち少なくとも一つにおいて供給する汚泥供給工程をさらに備える上記(1)〜(4)のいずれかに記載の油脂含有排水の処理方法。
(6)前記第二処理工程で発生した泡及び/又はスカムを前記第一処理工程に供給する回収供給工程をさらに備える上記(1)〜(5)のいずれかに記載の油脂含有排水の処理方法。
(7)前記第一処理で使用する前記ろ材の材質が合成樹脂である上記(3)〜(6)のいずれかに記載の油脂含有排水の処理方法。
(8)油脂含有排水に含まれる油脂分に、嫌気性環境又は微好気性環境の下、嫌気性菌、通性嫌気性菌、微好気性菌、及び好気性菌のうち少なくとも一つによる、分解、乳化及び分散のうち少なくとも一つの作用をさせて、第一処理水を排出する第一処理手段と、前記第一処理水に好気性処理を施して、第二処理水を排出する第二処理手段と、前記第二処理水に沈殿処理を行い、第三処理水と第三処理汚泥とを排出する第三処理手段と、前記第二処理手段において、金属塩を添加する添加処理手段と、を有する油脂含有排水の処理装置。
(9)さらに、前記第三処理水に金属塩を添加し、これを凝集沈殿させて、処理水と凝集汚泥とを排出する第四処理手段を有する上記(8)に記載の油脂含有排水の処理装置。
つまり、本発明は油脂含有排水の処理方法に関するもので、第一処理工程と第二処理工程と第三処理工程とを順次行い、第二処理工程の前段に金属塩を添加することにより処理安定性に優れた油脂含有排水処理方法を提供するものである。
このような油脂含有排水の処理方法を、以下では「本発明の方法」ともいう。
このような油脂含有排水の処理装置を、以下では「本発明の装置」ともいう。
本発明の方法は、本発明の装置を用いて行うことが好ましい。
図1は本発明の装置の好適態様を説明するための概念図である。
図1において本発明の装置100は、油脂含有排水1に第一処理を施して第一処理水3を排出する第一処理手段20と、第一処理水3に好気性処理を施して第二処理水5を排出する第二処理手段30と、第二処理水5を沈殿処理して第三処理水7と第三処理汚泥6とを排出する第三処理手段40と、さらに、油脂含有排水1、第一処理手段20、及び第二処理手段30において、凝集汚泥8の少なくとも一部及び/又は金属塩57を添加する手段(添加処理手段50、55及び56)と、を有する。
本発明でいう油脂含有排水は動植物油(以下、油脂分)を含む。この排水に含まれる油脂分はJIS K0102 24に記載される測定方法によりn−へキサン抽出物質として測定され、形態として遊離・分散・乳化・溶存等の状態で固形物(油脂分以外の不溶成分)と共に存在する。直接好気性処理を行う場合、生物処理槽の生物量に対し油脂が過剰に流入し、負荷に対して生物による分解が追従しないと汚泥表面が覆われることによる代謝の阻害などを生じ、第二処理手段(例えば曝気槽)における汚泥浮上や処理水質の悪化を引き起こす。
本発明において第一処理とは、嫌気性環境下又は微好気性環境下において、嫌気性菌、通性嫌気性菌、微好気性菌、及び好気性菌のうち少なくとも一つを、油脂含有排水に含まれる油脂分に作用させることで、主として、これらの菌が生産するバイオサーファクタント等の代謝産物によって油脂分の乳化や分散を促進したり、リパーゼなどの酵素によって一部分解させたりする処理であって、原則として、絶対嫌気性菌であるメタン生成菌による分解に伴うガス(メタンガス、炭酸ガス等)の発生を伴わない処理を意味する。したがって、本発明において第一処理は、従来の嫌気消化とは異なる処理である。
以下のような条件の下で行うと、油脂分の乳化や部分分解が進行する傾向にあるため、好ましい。
第一処理手段として、後述のように内部にろ材を充填した容器に通水させ、ろ過する装置を採用した場合は、2時間〜6時間とすることが好ましい。その他、油脂含有排水を容器内に滞留させ第一処理を行う装置を採用する場合は、その滞留時間の下限を20時間とすることが好ましく、2日とすることがより好ましく、3日とすることがさらに好ましい。また、この時間の上限を15日とすることが好ましく、10日とすることがより好ましい。
ここで2段階の第一処理とは、第一処理を2回施すことを意味する。例えば、密閉容器を前段部と後段部との2つの部分に仕切り、油脂含有排水1に前段部で第一処理を施した後、さらに後段部で第一処理を施す態様が挙げられる。また、例えば、2つの装置を用い、油脂含有排水1に1つ目の装置にて第一処理を施した後、さらに2つ目の装置にて第一処理を施す態様が挙げられる。この複数の装置を用いて2段階以上の第一処理を行う態様は、前述のろ過処理手段に適用することが好ましい。第一処理における反応槽の容量が大きくなる点で好ましいからである。
さらに、第一処理手段20は、3回以上の第一処理を施す態様のものであってよい。
このように2段階以上の第一処理を油脂含有排水1に施すと、第三処理水7及び処理水9の水質がより向上するからである。
第二処理について説明する。本発明において第二処理とは、好気性環境下において生息する好気性菌を主体とした微生物を、第一処理で得た第一処理水に作用させて分解する処理を意味する。
なお、第一処理水は後述する第一処理ろ過水を含むものとする。
なお、後述するように2段階以上の第二処理を施す場合、各段階における処理時間の合計が、上記のような、第一処理水3に好気性菌を作用させる時間に相当するものとする。
さらに、第二処理手段30では、上記のように、第一処理水3のpH、温度、窒素、リン、溶存酸素量等を調整できる手段をさらに有するものであることが好ましい。pHや温度は従来公知の酸、アルカリ添加手段や、加熱手段によって調整することができる。窒素、リン及び溶存酸素量は、従来公知の窒素源等の補給手段を用いることができる。
ここで2段階の第二処理とは、第二処理を2回施すことを意味する。例えば、容器を前段部と後段部との2つの部分に仕切り、第一処理水3に前段部で第二処理を施した後、さらに後段部で第二処理を施す態様が挙げられる。また、例えば、2つの装置を用い、第一処理水3に1つ目の装置にて第二処理を施した後、さらに2つ目の装置にて第二処理を施す態様が挙げられる。このような第二処理の1段階目を、第二処理の前段(第二処理手段前段または第二処理工程前段)ともいう。
第二処理手段30は、3回以上の第二処理を施す態様のものであってよい。
このように2段階以上の第二処理を第一処理水3に施すと、より水質が優れる第三処理水7及び処理水9が得られるからである。
第三処理手段40では、第二処理水5に沈殿処理を行い、第三処理水7と第三処理汚泥6とを排出する。第三処理手段40は、第二処理水5に含まれる第三処理汚泥6を沈殿させることができる手段であれば特に限定されず、従来公知の装置、例えば沈殿槽を利用することができる。
また、本発明における第二処理は活性汚泥処理を含むことが好ましく、活性汚泥処理は、通常、曝気槽及び沈殿槽からなる装置を用いる。そのため該沈殿槽のような第三処理手段を含んでいてもよい。
本発明の装置は、第三処理水7に金属塩66を添加し、これを凝集沈殿させて処理水9と凝集汚泥8とを排出する第四処理手段60を有することが好ましい。第三処理水7よりも清浄度の高い処理水9が得られるからである。第四処理手段60は、第三処理水7に金属塩66を添加し、凝集汚泥8を沈殿させることができる手段であれば特に限定されない。また、第三処理水7と金属塩66とを混合するための撹拌手段を有することが好ましい。さらに、第四処理手段60において、第三処理水7に金属塩66を添加する、添加手段65を有することが好ましい。
また、金属塩66は鉄塩またはアルミニウム塩であることが好ましい。例えば、塩化第二鉄、PAC、硫酸バンドが挙げられる。第三処理水7に対する金属塩66の添加量は、第三処理水7を凝集沈殿させ、かつ処理水9の水質が放流できるくらいの清浄度であれば、特に制限されないが、金属として、0.1〜10mmol/lが好ましく、0.2〜5mmol/lがより好ましく、0.4〜4mmol/lがさらに好ましい。
このようにして得られた凝集汚泥8は金属塩66を含むため、金属塩57として用いることができる。この場合、添加処理手段56を用いて、第二処理手段において、凝集汚泥8を添加することができる。また、添加処理手段(50、55)を用いて、油脂含有排水及び/又は第一処理手段において、凝集汚泥8を添加してもよい。
本発明では、第二処理手段(工程)において金属塩を添加する。金属塩の添加により、第二処理における泡及び/又はスカムの量を抑制することができるからである。ここでスカムとは、油脂分や固形物からなる浮遊物が好気性処理を経ることによって疎水性が増し、液中に混合されにくくなって水表面に浮上した固形分を意味する。
金属塩を多量に使用するとアルカリを補給することが必要な場合があるが、pHが中性域の凝集処理であれば金属塩に比較してアルカリの添加が不要になる点でも凝集汚泥が有利である。
金属塩の添加量は、金属として、0.1〜10mmol/lが好ましく、0.2〜5mmol/lがより好ましく、0.4〜4mmol/lがさらに好ましい。この添加量は、第二処理手段(工程)に導入される前の第一処理水3、又は第二処理手段(工程)において反応槽を用いる場合のその槽の内容物に対する添加量である。凝集汚泥と金属塩とを併用する場合、凝集汚泥に含まれる金属塩の量と、新たに添加する金属塩の量との合計が、上記の金属塩の添加量よりも多くなってもよい。
本発明の方法は、第三処理工程から排出される第三処理汚泥の少なくとも一部を、油脂含有排水、第一処理工程、及び第二処理工程のうち少なくとも一つにおいて供給することが好ましい。このような第三処理汚泥の供給は、図1に示す汚泥供給手段(42、43、及び45)によって行うことができる。汚泥供給手段45は生物処理における汚泥濃度を維持するために常法に従い返送するものである。
本発明の方法は、第二処理工程で発生した泡及び/又はスカムを第一処理工程に供給することが好ましい。例えば、図1に示す回収供給手段33によって行うことができる。
回収供給手段33として、例えば、第二処理手段30の側面に越流経路を設け、この越流経路から、第一処理手段20の前段までを配管で繋ぎ、ポンプ等の作用によって泡11及び/スカム13を移送して、第一処理手段20へ導入する手段が例示される。
発泡の対応策の一つが泡及び/又はスカムの回収と油脂含有排水への供給(泡及び/又はスカム供給)であり、もう一つが金属塩等の第二処理手段前段への添加であって、両者を併用することで油脂含有排水のより安定的な処理を行う。これらの対応策で第二処理手段における発泡がどうしても抑制できない場合は消泡剤を使用することが出来る。
図2に示す装置200は、第一処理ろ過槽80、添加処理手段50、55及び56、汚泥供給手段42、43及び45、回収供給手段33を有する。また、装置200は、第二処理手段として曝気槽31を、第三処理手段として沈殿池41を有する。曝気槽31は槽内が3つに仕切られており、前段の第1曝気槽31a、中段の第2曝気槽31b、後段の第3曝気槽31cからなる。さらに、装置200は、第四処理手段として凝集沈殿池61を有する。
なお、第一処理ろ過水は、第一処理水に包含される。
ろ材は全量交換することも可能である。しかし、再度微生物を保持させるには最初に微生物を保持させたのと同等の時間がかかり、その間処理が停滞する。そのため、全量交換ではなく、損耗分を補充するほうが良い。損耗分は、ろ材の充填量の5〜10%程度となる。
攪拌翼81を備えたろ材の切り返し装置が停止していると、ろ材表層が固形物によって閉塞してしまうため油脂含有排水1並びに空気の流動・接触が阻害され、固形物の分解が不十分となり、油脂含有排水1の躯体82上部からの越流が生じて適切な処理が行われなくなる。
油脂分や固形物の分解に関して第一処理ろ過槽80で期待される機能は分散・加水分解・酸化などであるが、生物による酸化分解を最終到達段階まで完遂させるものではないからである。
また、油脂の分散を進めるための追加手段として、油脂含有排水1に分散剤を混合した後、これを第一処理ろ過槽80に導入することも可能である。
第三処理汚泥16の主要な部分は通常通り曝気槽31の流入端へ供給され、第三処理汚泥16の別の一部は生物処理の余剰汚泥として系外に排出される。
なお、pH調整をしなくても処理性能は発揮できるが、本試験では、アルカリ剤(NaOH)を加えて槽内pHを7.5〜8.0に調整した。
また、沈殿物として排出された凝集汚泥18は、ポンプによって添加処理手段56へ送られ、曝気槽31に添加された。
前記の実験装置にCODcrが1650mg/l、n−へキサン抽出物濃度が432mg/lの油脂含有排水1を1日当り70l通水し、通水速度2.23m/dでろ過処理を行った。ここで曝気槽31におけるMLSS濃度が約5,000mg/lとなるように、汚泥供給手段45を用いて第三処理汚泥16を供給した。ここで、汚泥供給手段45から曝気槽31へ添加する第三処理汚泥16の量は、第一処理ろ過水4に対して体積比で30〜60%(すなわち、第一処理ろ過水4:第三処理汚泥16=100:30〜60の体積比)となるように添加した。
また、汚泥供給手段43から第一処理ろ過槽へ添加する第三処理汚泥16の量は油脂含有排水1に対して体積比で1〜3%となるように添加した。
なお、実験装置の立ち上げ当初において、食品加工排水生物処理の実施設で採取した活性汚泥を曝気槽に投入して運転を開始し、第三処理汚泥16が得られるようにした。
凝集汚泥18は、第三処理水17に対し薬剤として塩化第二鉄250mg/lと水酸化ナトリウム40mg/lと、ポリマー(水ing株式会社製、エバグロースA−151)1mg/lとを添加し、凝集沈殿させることにより得た。この凝集汚泥18の発生量は、第三処理水17に対し約80mg/lであった。こうして得たスラリー状汚泥を固形物として第一処理ろ過水4に対し約100mg/l添加した。
評価結果を他の実施例、比較例と併せて第1表に示す。なお、曝気槽31の発泡について、泡11及び/又はスカム13が排水経路に溢れ出て越流した量が1日当り1000ml以上の場合は「越流」、その越流量が500ml以上の場合は「多」、200ml以上の場合は「中」、100ml以下の場合は「少」と評価した。また、沈殿池41における浮上スカムが確認されなかった場合は「無」、浮上スカム量が50ml以上、100ml以下の場合は「中」、100ml以上の場合は「多」と評価した。
また、処理成績を評価した期間中、1日1回の頻度で第一処理ろ過水及び第三処理水のn−ヘキサン抽出物濃度(mg/l)を測定し、その平均値を求めた。結果を第1表に示す。
第四処理を行わなかったこと、および第1曝気槽31aへ凝集汚泥18の代わりに、金属塩として塩化第二鉄250mg/lを添加すること以外は実施例1と同一の条件で実験装置の運転を行った。第1曝気槽31aには、薬剤使用によるpH低下の影響を防ぐため水酸化ナトリウム40mg/lを併せて添加した。
油脂分の除去成績はn−ヘキサン抽出物濃度432mg/lに対しろ過水平均で約70%(105〜142mg/l)、第三処理水で98%以上(5mg/l以下)であった。曝気槽20における発泡は第1曝気槽31a・第2曝気槽31b・第3曝気槽31cと逓減したが、完全に抑制出来なかったため一部が側面越流壁を越えたので越流分は第一処理ろ過槽80に供給した。沈殿池41におけるスカムの浮上は認められなかった。
第1曝気槽31aへ、塩化第二鉄及び水酸化ナトリウム・ポリマーを用いてなる凝集汚泥18の代わりに、PAC及び水酸化ナトリウム・ポリマーを用いてなる凝集汚泥18を添加すること以外は実施例1と同一の条件で実験装置の運転を行った。この凝集汚泥18は、第三処理水17に対し、薬剤としてPACを300mg/lと水酸化ナトリウム25mg/l、ポリマー(水ing株式会社製、エバグロースA−151)1mg/lとを添加し、凝集沈殿させることにより得た。この凝集汚泥18の発生量は、第三処理水17に対し約60mg/lであった。こうして得た凝集汚泥18を、固形物として第一処理ろ過水4に対し80mg/l添加した。
油脂分の除去成績はn−ヘキサン抽出物濃度432mg/lに対し第一処理ろ過水平均で約69%(118〜167mg/l)、第三処理水で98%以上(5mg/l以下)であった。曝気槽における発泡は第1曝気槽31a・第2曝気槽31b・第3曝気槽31cと逓減したが、完全に抑制出来なかったため一部が側面越流壁を越えたので越流分は第一処理ろ過槽80に供給した。沈殿池41におけるスカムの浮上は認められなかった。また、凝集沈殿池61(第四処理手段)からは、第三処理水よりも清浄度の高い処理水19が排出された。
第四処理を行わなかったこと、および第1曝気槽31aへ凝集汚泥18の代わりに、金属塩としてPAC300mg/lを添加すること以外は実施例1と同一の条件で実験装置の運転を行った。第1曝気槽31aには、薬剤使用によるpH低下を防ぐため水酸化ナトリウム25mg/lを併せて添加した。
油脂分の除去成績はn−ヘキサン抽出物濃度432mg/lに対し第一処理ろ過水平均で約70%(110〜157mg/l)、第三処理水で98%以上(5mg/l以下)であった。曝気槽における発泡は第1曝気槽31a・第2曝気槽31b・第3曝気槽31cと逓減したが、完全に抑制出来なかったため一部が側面越流壁を越えたので越流分は第一処理ろ過槽80に供給した。沈殿池41におけるスカムの浮上は認められなかった。
第四処理を行わなかったこと、第一処理ろ過槽80を有しないこと、汚泥供給手段43及び45による第三処理汚泥16の供給をしないこと、回収供給手段33による泡11及び/又はスカム13の供給をしないこと、並びに金属塩等の添加を行わなかったこと以外の構成が、実施例1と同一である実験装置に、同じ油脂含有排水1を同水量で通水して処理した。曝気槽31の総容量を実施例1の第一処理ろ過槽80と曝気槽31との合計と同一とするために第4槽を備える。
第四処理を行ったこと、および第1曝気槽31aに塩化第二鉄による凝集汚泥18を添加すること以外は同じ条件で、構成が比較例1と同一の実験装置に同じ油脂含有排水1を同水量で通水して処理した。凝集汚泥18の作製及び添加量は、実施例1と同様である。
第四処理を行わなかったこと、および金属塩等の添加を行わなかったこと以外は実施例1と同じ条件で同じ油脂含有排水1を同水量で通水して処理した。
Claims (6)
- 油脂含有排水を導入し、嫌気性環境又は微好気性環境の下、嫌気性菌、通性嫌気性菌、微好気性菌、及び好気性菌のうち少なくとも一つによる、分解、乳化及び分散のうち少なくとも一つの作用をさせ、絶対嫌気性であるメタン生成菌による分解に伴うガス発生を伴わない処理を行って、第一処理水を得る第一処理工程と、
前記第一処理水に好気性処理をして、第二処理水を排出する第二処理工程と、
前記第二処理工程において金属塩を添加する添加処理工程と、
前記第二処理水に沈殿処理を行い、第三処理水を排出する第三処理工程と
を備えたことを特徴とする油脂含有排水の処理方法。 - さらに、前記第三処理水に金属塩を添加し、これを凝集沈殿させて、処理水と凝集汚泥とを排出する第四処理工程を備える請求項1に記載の油脂含有排水の処理方法。
- 前記第一処理工程が、嫌気性菌、通性嫌気性菌、微好気性菌、及び好気性菌のうち少なくとも一つを保持したろ材に前記油脂含有排水を通水してろ過をする工程である、請求項1又は2に記載の油脂含有排水の処理方法。
- 前記金属塩が鉄塩及び/又はアルミニウム塩である、請求項1〜3のいずれかに記載の油脂含有排水の処理方法。
- 油脂含有排水を導入し、嫌気性環境又は微好気性環境の下、嫌気性菌、通性嫌気性菌、微好気性菌、及び好気性菌のうち少なくとも一つによる、分解、乳化及び分散のうち少なくとも一つの作用をさせ、絶対嫌気性であるメタン生成菌による分解に伴うガス発生を伴わない処理を行って、第一処理水を得る第一処理手段と、
前記第一処理水に、好気性環境下で生息する好気性菌を主体とした微生物を作用させた好気性処理をして、第二処理水を排出する第二処理手段と、
前記油脂含有排水、前記第一処理手段及び前記第二処理手段の少なくともいずれかへ金属塩を添加し、前記第二処理水の発泡及びスカム発生を抑制する添加処理手段と、
前記第二処理水に沈殿処理を行い、第三処理水を排出する第三処理手段と
を有することを特徴とする油脂含有排水の処理装置。 - さらに、前記第三処理水に金属塩を添加し、これを凝集沈殿させて、処理水と凝集汚泥とを排出する第四処理手段を有する請求項5に記載の油脂含有排水の処理装置。
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