JP6524646B2 - 排水の生物処理方法及び生物処理装置 - Google Patents
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Description
詳しくは、難生物分解性有機物質を含む排水を、MBR(メンブレンバイオリアクター)を用いて効率的に生物処理する方法と装置に関する。
MBRには、生物処理槽内に浸漬した分離膜で固液分離を行う浸漬型MBRと、生物処理槽とは別の膜分離装置へ汚泥を送給して固液分離し、膜濃縮水を生物処理槽へ戻す槽外型MBRがあるが、いずれも系内に高濃度で汚泥を保持することにより効率的に生物処理を行えるため、難生物分解性有機物質であっても、化学的酸化法による前処理を行うことなく、SRTを長くすることにより分解することが可能である。
また、MBRでSRTを長く維持して生物処理する方法は、SRTを長く保つため、生物代謝産物が多く生産されて膜の目詰まりが激しいこと、また、低濃度排水では膨大な膜面積が必要で高コストになるという問題があった。
(1) 1,4−ジオキサンは活性汚泥に通水すると2ヶ月くらいで分解できる。
(2) 活性汚泥法、接触酸化法、流動床式好気性生物処理等で処理した場合、負荷を低くすると、数十〜数百mg/Lの1,4−ジオキサンを10mg/L程度まで処理できるが、1ppm以下にすることはできない。
(3) MBRを用いると、数十〜数百mg/Lの1,4−ジオキサンを0.1mg/L以下まで処理できる。しかし、MBRではフラックスを高くとると膜の目詰まりが激しい。
(4) 流動床式好気性生物処理で1,4−ジオキサンを含む排水を処理し、滞留時間を短くすると当初90%程度であった除去率が経時により低下し、除去できなくなる。
(1) 1,4−ジオキサンは馴養により生物処理可能である。
(2) 1,4−ジオキサン分解微生物は極めて増殖速度が遅く、MBR以外の処理法では10mg/L程度までしか処理できない。この理由は以下の通りと考えられる。
MBRでは、膜分離により強制的に微生物を系内に封じ込めるため、極めて長いSRTをとることが可能となり、増殖速度が遅い微生物も増殖可能になるため、1,4−ジオキサンを0.1mg/L以下まで処理できる。これに対して、通常の接触酸化やスポンジ活性汚泥法等では、微生物は担体に付着、剥離を繰り返すため、1,4−ジオキサン分解微生物を十分量維持するだけの長いSRTが維持できない。
(3) MBRはSRTが長いため膜の目詰まりが激しく、大きな膜面積が必要となる。
さらに、本処理方法では、MBRは、排水のごく一部しか処理しないため、フラックスを小さくしても必要な膜面積は小さく、低コストで済む。このメリットは排水の濃度が低いほど、また、水量が多いほど大きい。
また、排水の大部分を処理する通常の活性汚泥法やスポンジ活性汚泥法では、MBRほどSRTが長くないため、生物代謝産物が少なく、TOCの上昇もないことから、後段に凝集処理や逆浸透膜処理がある場合に有利となり、これらの後段処理への負荷を大きくすることがない。
難生物分解性有機物質含有排水の1,4−ジオキサン等の難生物分解性有機物質濃度としては特に制限はなく、本発明によれば、0.5〜5mg/L程度の低濃度排水から、1,000〜5,000mg/L程度の高濃度排水まで効率的に処理可能であるが、本発明は特に3〜20mg/L程度の比較的低濃度の排水に有効である。
ジオキサン含有排水としては、化学工業、繊維工業等の各種工場排水、半導体プロセス排水、廃棄物埋立処分場からの浸出水、家庭排水などが例示される。
MBR以外の生物処理法としては、一般的な生物処理法を採用することができ、例えば、活性汚泥法、接触酸化法、流動床式好気性生物処理法(流動床式活性汚泥法)等を用いることができる。
流動床式活性汚泥法の場合、ウレタンスポンジ等の担体を充填率10〜50%程度で充填した反応槽を用い、滞留時間HRT0.5〜10時間程度で処理することが好ましい。
また、MBRの滞留時間HRTは1〜10時間程度とすることが好ましく、MBR反応槽のMLSSは3,000〜10,000mg/L程度に維持することが好ましい。
また、MBRにおける1,4−ジオキサン等の難分解性物質の負荷を0.04g−TOC/g−MLVSS・day以下とすることが好ましい。
1,4−ジオキサンを2.5〜3.5mg/L含む半導体プロセス排水を、流動床式活性汚泥処理した。反応槽容積は300L、通水量は150L/day、滞留時間(HRT)は48時間とし、反応槽には3mm角のウレタンスポンジを30%容量投入した(充填率30%)。
3ヶ月の生物処理期間中、処理水の1,4−ジオキサン濃度は平均2.4mg/Lで、除去率は18%であった。
1,4−ジオキサンを2.5〜3.5mg/L含む半導体プロセス排水を、実容積300LのMBRで処理した。通水量は300L/day、平均滞留時間(HRT)は24hrとした。MBRの分離膜には孔径0.1ミクロンの平膜を用い、膜面積は約1m2とした。運転開始時は、比較例1の反応槽からスポンジを30L取り出し、これを投入した。
その結果、運転開始から2ヶ月後には処理水の1,4−ジオキサン濃度は0.1mg/Lを下回った。しかし、膜の目詰まりが激しく、週に1回の洗浄が必要であった。
排水にジオキサンを添加して、原水1,4−ジオキサン濃度を約100mg/Lとして、実容積3LのMBRで処理した。通水量は3L/day、平均滞留時間(HRT)は24hrとした。MBRの分離膜には孔径0.1ミクロンの平膜を用い、膜面積は0.12m2とした。運転開始時は、比較例2のMBRのスポンジから絞り取った汚泥をMLSSとして4,000mg/Lとなるよう添加した。
その結果、運転開始直後から1,4−ジオキサンは良好に処理され、処理水の1,4−ジオキサン濃度は0.1mg/L以下に維持された。
参考例1の処理を継続したが、3ヶ月経過しても膜の目詰まりは観察されなかった。反応槽内のMLSSが6,000mg/Lを超えたため余剰汚泥の引き抜きを行った。引き抜いた汚泥を比較例1の反応槽に全量添加した。このようにして、MBRのMLSSが6,000mg/Lになった時点で5,000mg/Lを維持するよう、汚泥を引き抜き、引き抜いた汚泥を全量比較例1の反応槽に添加する操作を継続した。
その結果、2か月経過後には比較例1で使用した300Lの反応槽出口の処理水の1,4−ジオキサン濃度は0.1mg/Lを下回った。
参考例2に引き続いて、1,4−ジオキサン2.5〜3.5mg/L含む半導体プロセス排水を2分に、一方をMBRに、他方を流動床式活性汚泥反応槽に通水する処理を行った。MBRには、排水の全量150L/dayのうちの10%である15L/dayを通水し、流動床式活性汚泥反応槽には、残部の135L/dayを通水した。
MBRでは、参考例2と同様にMBRのMLSSが6,000mg/Lになった時点で5,000mg/Lを維持するよう、汚泥を引き抜き、引き抜いた汚泥を全量流動床式活性汚泥反応槽に添加した。その他の条件は、参考例2と同様に行った。
その結果、MBRの処理水の1,4−ジオキサン濃度は0.1mg/L以下に維持される一方で、流動床式活性汚泥反応槽の処理水の1,4−ジオキサン濃度も0.1mg/L以下となり、双方から、高水質の処理水を得ることができた。また、MBRでは、2ヶ月の連続運転でも、膜の目詰まりは観察されなかった。
Claims (3)
- 難生物分解性有機物質を含む排水を、MBRで生物処理する方法において、該排水を2分し、一方をMBRで生物処理し、他方をMBR以外の方法で生物処理する排水の生物処理方法であって、前記生物難分解性物質が1,4−ジオキサンであり、前記MBRの余剰汚泥を、前記他方の生物処理槽に添加することを特徴とする排水の生物処理方法。
- 請求項1において、前記一方が前記排水の全量の1〜30%であることを特徴とする排水の生物処理方法。
- 1,4−ジオキサン含有排水を生物処理する装置において、該排水の一部が導入されるMBRと、該排水の残部が導入される流動床式活性汚泥反応槽と、該MBRの余剰汚泥を該流動床式活性汚泥反応槽に添加する手段とを備えることを特徴とする排水の生物処理装置。
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