JP6960269B2 - Organic matter-containing water treatment method and organic matter-containing water treatment equipment - Google Patents
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Description
本発明は、有機物含有水を流動床式反応槽により嫌気条件で生物処理する、有機物含有水の処理方法および処理装置に関する。 The present invention relates to a method and an apparatus for treating organic matter-containing water, which biologically treats organic matter-containing water in a fluidized bed type reaction tank under anaerobic conditions.
有機物含有水を流動床式反応槽により嫌気条件で生物処理する嫌気性流動床式水処理は、担体に嫌気性微生物を付着させ、反応槽内で流動させることにより、有機物含有水と担体との接触効率を高め、安定且つ高効率な処理を可能とする処理方法である。しかし、この方法では、担体への嫌気性微生物の付着に時間が掛かるため、処理効率が低下したり、処理水質が低下する等の処理が低下したときに、処理能力の回復に多大な時間を要するという問題がある。 Anaerobic fluidized bed water treatment, in which organic matter-containing water is biologically treated in a fluidized bed reaction tank under anaerobic conditions, involves adhering anaerobic microorganisms to the carrier and allowing the organic matter-containing water to flow in the reaction vessel, thereby combining the organic matter-containing water with the carrier. This is a processing method that enhances contact efficiency and enables stable and highly efficient processing. However, in this method, since it takes time for anaerobic microorganisms to adhere to the carrier, it takes a lot of time to recover the treatment capacity when the treatment efficiency is lowered or the treatment water quality is lowered. There is a problem that it is necessary.
例えば、特許文献1には、嫌気性流動床式排水処理において、処理が低下したときに嫌気性グラニュールを添加する方法が提案されている。嫌気性グラニュールは担体よりも沈降速度が低いため、担体の十分な流動状態では、嫌気性グラニュールは解体、分散化し易く、短期間で反応槽内から流出する傾向にある。したがって、処理の低下を一時的に改善できるが、長期的には嫌気性グラニュールを複数回添加する必要がある。
For example,
嫌気性流動床式水処理の処理が低下したときに効率良く、長期間にわたって処理を回復させる方法はこれまで知られていない。 Until now, there is no known method for efficiently recovering the treatment over a long period of time when the treatment of the anaerobic fluidized bed water treatment is reduced.
本発明の目的は、有機物含有水を流動床式反応槽により嫌気性微生物の付着担体を用いて嫌気条件で生物処理する方法において、処理が低下したときに効率良く、長期間にわたって処理を回復させることができる、有機物含有水の処理方法および処理装置を提供することにある。 An object of the present invention is a method of biologically treating organic matter-containing water in a fluidized bed type reaction tank using an adherent carrier of anaerobic microorganisms under anaerobic conditions, in which the treatment is efficiently restored over a long period of time when the treatment is reduced. It is an object of the present invention to provide a method and an apparatus for treating organic matter-containing water.
本発明は、有機物含有水を流動床式の反応槽により嫌気条件で生物処理する有機物含有水の処理方法であって、前記反応槽内に、メタン発酵菌を含む嫌気性微生物が生物膜状となって付着している担体を流動させながら、前記有機物含有水を通水して生物処理し、前記反応槽とは別の貯留槽で、嫌気性微生物が生物膜状となって付着した担体を貯留し、前記反応槽の処理水の有機酸濃度が所定の値以上となる処理低下時に、前記貯留した貯留担体を前記反応槽に添加する、有機物含有水の処理方法である。 The present invention is a method for treating organic matter-containing water by biologically treating organic matter-containing water in a fluidized bed type reaction tank under anaerobic conditions, in which anaerobic microorganisms including methane fermenting bacteria are formed into a biological film. The carrier to which the anaerobic microorganisms are attached as a biological film is formed in a storage tank separate from the reaction tank by passing water containing the organic matter to the biological treatment while flowing the carrier to which the organic matter-containing water is attached. This is a method for treating organic matter-containing water, in which the stored storage carrier is added to the reaction tank when the treatment is lowered so that the organic acid concentration of the treated water in the reaction tank becomes a predetermined value or more.
前記有機物含有水の処理方法において、前記貯留担体の添加位置が、前記反応槽へ前記有機物含有水を流入させる流入ポンプの出口側であることが好ましい。 In the method for treating organic matter-containing water, it is preferable that the addition position of the storage carrier is on the outlet side of the inflow pump for flowing the organic matter-containing water into the reaction vessel.
前記有機物含有水の処理方法において、前記貯留槽を前記反応槽の水面より上方に設置し、前記貯留担体を自然流下させて前記反応槽へ添加することが好ましい。 In the method for treating organic matter-containing water, it is preferable that the storage tank is installed above the water surface of the reaction tank, and the storage carrier is naturally allowed to flow down and added to the reaction tank.
前記有機物含有水の処理方法において、前記反応槽の処理安定時に、前記貯留担体の一部と前記反応槽内の担体の一部とを入れ替えることが好ましい。 In the method for treating organic matter-containing water, it is preferable to replace a part of the storage carrier with a part of the carrier in the reaction tank when the treatment of the reaction tank is stable.
前記有機物含有水の処理方法において、前記反応槽が、担体を撹拌する撹拌装置を有することが好ましい。 In the method for treating organic matter-containing water, it is preferable that the reaction tank has a stirrer for stirring the carrier.
前記有機物含有水の処理方法において、前記担体が、ゲル状担体であることが好ましい。 In the method for treating organic matter-containing water, the carrier is preferably a gel-like carrier.
また、本発明は、有機物含有水を流動床式の反応槽により嫌気条件で生物処理する有機物含有水の処理装置であって、メタン発酵菌を含む嫌気性微生物が生物膜状となって付着している担体を流動させながら、前記有機物含有水を通水して生物処理するための反応槽と、嫌気性微生物が生物膜状となって付着した担体を貯留するための、前記反応槽とは別の貯留槽と、前記反応槽の処理水の有機酸濃度が所定の値以上となる処理低下時に、前記貯留槽内の貯留担体を前記反応槽に添加するように制御する制御部と、を備える、有機物含有水の処理装置である。 Further, the present invention is a treatment device for organic matter-containing water that biologically treats organic matter-containing water in a fluidized bed type reaction tank under anaerobic conditions, and anaerobic microorganisms including methane fermenting bacteria adhere in the form of a biological film. The reaction tank for biological treatment by passing the organic matter-containing water through the water while flowing the carrier, and the reaction tank for storing the carrier to which the anaerobic microorganisms are attached in the form of a biological film. Another storage tank and a control unit that controls to add the storage carrier in the storage tank to the reaction tank when the treatment is lowered so that the organic acid concentration of the treated water in the reaction tank becomes a predetermined value or more. It is a treatment device for organic matter-containing water.
前記有機物含有水の処理装置において、前記貯留担体の添加位置が、前記反応槽へ前記有機物含有水を流入させる流入ポンプの出口側であることが好ましい。 In the organic matter-containing water treatment apparatus, the addition position of the storage carrier is preferably the outlet side of the inflow pump for flowing the organic matter-containing water into the reaction vessel.
前記有機物含有水の処理装置において、前記貯留槽を前記反応槽の水面より上方に設置し、前記貯留担体を自然流下させて前記反応槽へ添加することが好ましい。 In the organic matter-containing water treatment apparatus, it is preferable that the storage tank is installed above the water surface of the reaction tank, and the storage carrier is naturally allowed to flow down and added to the reaction tank.
前記有機物含有水の処理装置において、前記制御部は、前記反応槽の処理安定時に、前記貯留担体の一部と前記反応槽内の担体の一部とを入れ替えるように制御することが好ましい。 In the organic matter-containing water treatment apparatus, it is preferable that the control unit controls so that a part of the storage carrier and a part of the carrier in the reaction tank are replaced when the treatment of the reaction tank is stable.
前記有機物含有水の処理装置において、前記反応槽が、担体を撹拌する撹拌装置を有することが好ましい。 In the organic matter-containing water treatment device, it is preferable that the reaction tank has a stirrer for stirring the carrier.
前記有機物含有水の処理装置において、前記担体が、ゲル状担体であることが好ましい。 In the organic matter-containing water treatment apparatus, the carrier is preferably a gel-like carrier.
本発明では、有機物含有水を流動床式反応槽により嫌気性微生物の付着担体を用いて嫌気条件で生物処理する方法において、処理が低下したときに効率良く、長期間にわたって処理を回復させることができる。 In the present invention, in a method of biologically treating organic matter-containing water in a fluidized bed type reaction tank using an adherent carrier of anaerobic microorganisms under anaerobic conditions, it is possible to efficiently recover the treatment over a long period of time when the treatment is reduced. can.
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. The present embodiment is an example of carrying out the present invention, and the present invention is not limited to the present embodiment.
本発明の実施形態に係る有機物含有水の処理装置の一例の概略を図1に示し、その構成について説明する。 An outline of an example of an organic substance-containing water treatment apparatus according to an embodiment of the present invention is shown in FIG. 1, and its configuration will be described.
図1に示す有機物含有水の処理装置1は、流動床式の反応槽10と、反応槽10とは別の貯留槽12と、制御部32とを備える。流動床式の反応槽10内には、嫌気性微生物が生物膜状となって付着している担体26が投入されている。貯留槽12内には、嫌気性微生物が生物膜状となって付着している貯留担体28が投入されている。反応槽10は、槽内の担体26を流動させながら、嫌気条件下で、有機物含有水を通水して生物処理するためのものであり、貯留槽12は、貯留担体28を貯留し、反応槽10の処理低下時に、貯留した貯留担体28を反応槽10に添加するためのものである。
The organic matter-containing
図1の有機物含有水の処理装置1において、反応槽10の有機物含有水入口には、流入ポンプ22を介して有機物含有水流入配管16が接続され、反応槽10の処理水出口には、処理水排出配管18が接続されている。処理水排出配管18には、処理水の水質を測定する処理水水質測定手段として、処理水水質測定装置34が設置されている。図1に示す流動床式の反応槽10は、撹拌型の反応槽であり、槽内に略垂直に設置され、上下が開口したドラフトチューブ24と、槽内の担体26を撹拌する撹拌手段として、モータ、撹拌翼、モータと撹拌翼を接続するシャフト等を有する撹拌装置14と、を備えていてもよい。撹拌装置14の撹拌翼は、ドラフトチューブ24内に配置されている。一方、貯留槽12の出口と反応槽10の貯留担体入口とは、ポンプ30を介して貯留担体供給配管20により接続されている。また、反応槽10の担体出口と貯留槽12の担体入口とは、ポンプ38を介して担体取出配管40により接続されていてもよい。制御部32は、ポンプ30,38および処理水水質測定装置34に電気的接続等により接続されている。
In the organic matter-containing
本実施形態に係る有機物含有水の処理方法および処理装置1の動作について説明する。
The method for treating the organic substance-containing water and the operation of the
被処理水である有機物含有水が、流入ポンプ22により有機物含有水流入配管16を通して反応槽10に流入される。この有機物含有水の通水開始前または通水開始後において、反応槽10に、担体26が投入される。反応槽10内では、撹拌装置14により、担体26および有機物含有水が撹拌されながら、嫌気条件で生物処理が行われる(生物処理工程)。なお、本実施形態では、撹拌装置14の撹拌翼がドラフトチューブ24内に配置されているため、撹拌装置14による撹拌によってドラフトチューブ24内に下向流が形成され、ドラフトチューブ24の外壁面と反応槽10の内壁面との間に上向流が形成される。反応槽10で生物処理された処理水は、処理水排出配管18を通して系外へ排出される。このような処理を継続して、予め設定した負荷に達した段階で、生物処理の立ち上げを終了し、以降、例えば、生物処理の立ち上げ期間で到達した負荷を維持しながら、有機物含有水の生物処理(本処理)が実行される。
The organic matter-containing water, which is the water to be treated, flows into the
本実施形態に係る有機物含有水の処理方法および処理装置1では、嫌気性微生物が生物膜状となって付着した貯留担体28を、反応槽10の処理効率が悪くなる前の通常時にあらかじめ、反応槽10とは別の貯留槽12で貯留し、反応槽10の処理低下時に貯留担体28をポンプ30により貯留担体供給配管20を通して反応槽10に添加することで、反応槽10における処理性能を回復させる。例えば、制御部32が、反応槽10の処理低下時に、貯留槽12内の貯留担体28を反応槽10に添加するように制御する。制御部32によって、例えば、処理水水質測定装置34により測定された処理水の水質の測定値に基づきポンプ30が駆動され、貯留担体28が反応槽10に添加される。これにより、反応槽10における嫌気性流動床式水処理の処理が低下したときに効率良く、長期間にわたって処理を回復させることができる。反応槽10の処理効率が悪くなってから、新たな担体を反応槽10に投入するのでは対応が遅く、処理が低下する前の通常運転時に嫌気性微生物が付着した貯留担体28をあらかじめ準備しておき、反応槽10の処理低下時に貯留担体28を反応槽10に添加することで、効率良く処理を回復させ、長期間安定処理を維持することができる。
In the method for treating organic substance-containing water and the
[嫌気性流動床式水処理の反応槽形態]
流動床式の反応槽10としては、上向流型、撹拌型のいずれでも良いが、撹拌型は被処理水と担体26との接触効率が高いことや、高い油脂濃度や懸濁物質(SS)濃度を有する有機物含有水でも処理が可能であることから、撹拌型が好ましい。流動床式の反応槽10は、上向流型、撹拌型に制限されるものではなく、担体が流動する形式のものであればよく、特に制限されるものではない。
[Anaerobic fluidized bed water treatment reaction tank form]
The flow bed
撹拌装置14は、流動床式の反応槽10内の担体26を撹拌することが可能な装置構成であればよく、特に制限されるものではない。撹拌装置14としては、例えば、モータ、撹拌翼、モータと撹拌翼を接続するシャフト等を有する撹拌装置が挙げられる。反応槽10が、担体26を撹拌する撹拌装置を有することにより、反応槽10からの担体26の取り出し時、および反応槽10への取り込み時に反応槽10内にできるだけ偏りなく(できるだけ均一に)担体を取り出し、取り込みできる。
The stirring
担体26の流動性を向上させる等の点で、撹拌型の反応槽10の内部に、ドラフトチューブ24を設置することが好ましいが、必ずしもドラフトチューブ24を設置しなくてもよい。ドラフトチューブ24は、反応槽10内に略垂直に設置され、上下が開口した円筒状等の筒状の管である。
It is preferable to install the
本実施形態の処理装置1は、例えば、流動床式の反応槽10の処理水出口を囲むように設置されるスクリーン(不図示)を備えることが好ましい。このスクリーンにより、流動床式の反応槽10からの担体26の流出を抑制することが可能となる。スクリーンとしては、例えば、ウエッジワイヤースクリーン、金網、パンチングメタル等が挙げられる。
The
処理水水質測定装置34としては、処理水の水質を測定できるものであればよく、特に制限はないが、例えば、TOC(全有機炭素)測定装置、COD(化学的酸素要求量)測定装置、pH測定装置等が挙げられる。
The treated water
[担体]
嫌気性微生物を生物膜状に付着させる担体としては、嫌気性生物処理で従来使用される担体であればよく、特に制限されるものではない。担体としては、例えば、プラスチック製担体、スポンジ状担体、ゲル状担体等が挙げられる。特に、ゲル状担体を用いることで、高分子ポリマ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く、生物膜の保持に有効であり、また、撹拌による担体の流動性も高いため、プラスチック製担体、スポンジ状担体と比較して、高負荷処理が可能となる。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。
[Carrier]
The carrier on which the anaerobic microorganism is attached in the form of a biofilm may be any carrier conventionally used in the treatment of anaerobic organisms, and is not particularly limited. Examples of the carrier include a plastic carrier, a sponge-like carrier, a gel-like carrier, and the like. In particular, by using a gel-like carrier, methane-fermenting bacteria that do not produce high molecular weight polymers easily enter the pores of the three-dimensional network structure of the gel-like carrier, or adhere to the gel-like carrier due to the shape, charge, etc. Since it is effective for retaining the biological membrane and the fluidity of the carrier by stirring is high, a high load treatment is possible as compared with a plastic carrier and a sponge-like carrier. The gel-like carrier is not particularly limited, and examples thereof include a water-absorbent polymer gel-like carrier containing polyvinyl alcohol, polyethylene glycol, polyurethane, and the like.
担体26の形状は、特に限定されるものではないが、0.5mm〜20mm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。
The shape of the
反応槽10内部に流動状態を形成するために、担体26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 inside the
反応槽10への担体26の投入量は、反応槽10の容積に対して10〜50%の範囲が好ましい。担体26の投入量が反応槽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%を超えると担体26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被処理水がショートパスして処理水質が悪くなる場合がある。
The amount of the
担体26の沈降速度は、100〜150m/hrであることが好ましい。担体26の沈降速度が100m/hr未満であると、担体26が浮上し、反応槽10から流出しやすくなり、150m/hrを超えると、流動状態が悪くなり、被処理水がショートパスしたり、撹拌のエネルギーが大きくなったりする場合がある。
The sedimentation rate of the
[嫌気性微生物付着担体]
生物膜とは、嫌気性微生物と、嫌気性微生物が産出する菌体外多糖等の生産物等が集合した膜状構造体であって、少なくとも10μm以上の膜厚、好ましくは20μm以上の膜厚を有するものである。上記膜厚は、担体26表面上からの厚みであり、10個〜20個の担体26の平均値である。なお、菌体外多糖等の生産物は、アルカリを用いて生物膜から多糖類を抽出し、抽出液中の糖濃度をAnthrone法により測定することが可能である。菌体外多糖等の生産物は粘着性を有し、生物膜の付着性に影響を与えるものであると考えられ、例えば、生物膜中に20ppm以上存在していることが好ましく、50ppm以上存在していることがより好ましい。
[Anaerobic microbial attachment carrier]
The biofilm is a membrane-like structure in which anaerobic microorganisms and products such as exopolysaccharides produced by anaerobic microorganisms are aggregated, and has a film thickness of at least 10 μm or more, preferably 20 μm or more. It has. The film thickness is the thickness from the surface of the
[反応槽の運転条件]
本実施形態では、有機物含有水を生物処理するに当たり、有機物含有水のpHは6.0〜8.0の範囲が好ましく、6.5〜7.5の範囲がより好ましい。有機物含有水のpH調整は、例えば、pH調整剤供給配管(図示せず)から、有機物含有水を貯留した原水槽(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。
[Operating conditions of reaction tank]
In the present embodiment, when the organic substance-containing water is biologically treated, the pH of the organic substance-containing water is preferably in the range of 6.0 to 8.0, more preferably in the range of 6.5 to 7.5. The pH of the organic matter-containing water is adjusted, for example, by supplying the pH adjuster from the pH adjuster supply pipe (not shown) to the raw water tank (not shown) storing the organic matter-containing water. If the pH of the organic matter-containing water is out of the above range, the decomposition reaction rate of the organic matter by the biological treatment may decrease.
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が挙げられ、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。 Examples of the pH adjuster include an acid agent such as hydrochloric acid and an alkaline agent such as sodium hydroxide, and are not particularly limited. Further, the pH adjusting agent may be, for example, sodium bicarbonate having a buffering action, a phosphate buffer solution, or the like.
本実施形態では、有機物含有水を生物処理するに当たり、嫌気性微生物の分解活性を良好に維持する等の点から、例えば、有機物含有水に栄養剤を添加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、燐源、その他無機塩類(Ni,Co,Fe等の塩類)等が挙げられる。 In the present embodiment, it is preferable to add a nutrient to the organic matter-containing water, for example, from the viewpoint of maintaining good decomposition activity of anaerobic microorganisms when biologically treating the organic matter-containing water. The nutritional supplement is not particularly limited, and examples thereof include a carbon source, a nitrogen source, a phosphorus source, and other inorganic salts (salts such as Ni, Co, and Fe).
本実施形態では、流動床式の反応槽10の水温を20℃以上となるように温度調整することが好ましい。通常、20℃未満であると、分解反応速度が低下する傾向にある。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、反応槽10にヒータ等の加熱装置等を設置して、ヒータ等の熱により反応槽10内の水温を調整する方法等が挙げられる。
In the present embodiment, it is preferable to adjust the water temperature of the fluidized bed
[貯留槽]
貯留槽12に、嫌気性微生物が生物膜状に付着した貯留担体28を貯留する。嫌気性微生物が生物膜状に付着した貯留担体28は、例えば、有機物含有水に、微生物が付着していない担体を浸漬させて長期間馴養している馴養装置等から確保される。また、例えば、担体を用いた有機物含有水の嫌気処理を長期に行っている別系統の処理装置から確保される。または、反応槽10から一部の担体を引抜くことで確保される。例えば、反応槽10内の担体26をポンプ38により担体取出配管40を通して引抜いて貯留槽12に添加すればよい。
[Storage tank]
The
貯留槽12における貯留担体28の貯留量は、反応槽10に保持する担体26の量(容積)の30〜100%相当が好ましく、70〜100%相当がより好ましい。
The amount of the
貯留担体28として用いる担体の材質、形状、比重、沈降速度等は、上記担体26と同様のものを用いればよい。
The material, shape, specific gravity, settling speed, and the like of the carrier used as the
貯留担体28を反応槽10に添加するためのポンプ30としては、通常のポンプを用いることができるが、貯留担体28の破損および担体に付着した生物膜の剥離等を抑制するために、回転容積式ポンプ、チューブポンプ、エアーリフトポンプ等が好ましい。
As the
本明細書において「処理低下時」とは、(1)安定時の有機物除去率と比較して30%以上有機物除去率が低下した状態、(2)安定時の処理水水質と比較して30%以上処理水水質が低下した状態、(3)処理水の有機酸濃度が150mg/L以上となった状態、(4)有機物含有水のpHが6.5〜7.5の範囲外となった状態の少なくとも1つの状態を指す。また、「処理安定時」とは、(1)有機物除去率が70%以上の状態、(2)処理水水質が原水濃度の30%未満の状態、(3)処理水の有機酸濃度が150mg/L未満の状態の少なくとも1つの状態、(4)有機物含有水のpHが6.5〜7.5の範囲内の状態を指す。例えば、制御部32が、処理水水質測定装置34により測定された処理水のTOC、COD、pH等の水質の測定値に基づき、「処理低下時」および「処理安定時」を判断すればよい。
In the present specification, "when the treatment is lowered" means (1) a state in which the organic matter removal rate is reduced by 30% or more as compared with the stable organic matter removal rate, and (2) 30 as compared with the treated water quality in the stable state. The quality of the treated water has deteriorated by% or more, (3) the organic acid concentration of the treated water has reached 150 mg / L or more, and (4) the pH of the organic matter-containing water is out of the range of 6.5 to 7.5. Refers to at least one state of the state. In addition, "when the treatment is stable" means (1) a state in which the organic matter removal rate is 70% or more, (2) a state in which the treated water quality is less than 30% of the raw water concentration, and (3) an organic acid concentration in the treated water is 150 mg. It refers to at least one state of less than / L, and (4) a state in which the pH of the organic matter-containing water is in the range of 6.5 to 7.5. For example, the
嫌気性微生物が生物膜状に付着した貯留担体28は、保管および移送に注意しないと、生物膜が担体から剥離してしまう可能性がある。例えば、図1に示すように、貯留担体28を貯留槽12から反応槽10へ移送する際、ポンプ30等を利用すると、貯留担体28の表面に付着した嫌気性微生物が剥離し易く、また担体自体も破損する場合がある。したがって、例えば、図2に示すように、反応槽10へ有機物含有水を流入させる流入ポンプ22等の出口側において貯留担体28を添加することが好ましい。図2に示す処理装置3では、有機物含有水流入配管16における流入ポンプ22の出口側と反応槽10の有機物含有水入口との間に、貯留槽12の出口からの貯留担体供給配管20がバルブ36を介して接続されている。また、反応槽10の担体出口と貯留槽12の担体入口とは、ポンプ42を介して担体取出配管44により接続されていてもよい。制御部32は、処理水水質測定装置34、バルブ36およびポンプ42に電気的接続等により接続されている。図2に示す処理装置3では、貯留担体28の添加位置を反応槽10の流入ポンプ22の出口側に設置し、流入ポンプ22により押し出された有機物含有水と共に、生物膜の剥離を抑制して反応槽10に添加する方法である。例えば、制御部32によって、処理水水質測定装置34により測定された処理水の水質の測定値に基づきバルブ36の開閉が制御され、貯留担体28が、貯留担体供給配管20、有機物含有水流入配管16を通して反応槽10に添加される。
If the
または、図3に示すように、貯留槽12を反応槽10の水面より上方に設置し、貯留担体28を自然流下させて反応槽10へ添加することが好ましい。図3に示す処理装置5では、反応槽10の上部の貯留担体入口に、反応槽10の水面より上方に設置した貯留槽12の出口からの貯留担体供給配管20がバルブ36を介して接続されている。また、反応槽10の担体出口と貯留槽12の担体入口とは、ポンプ42を介して担体取出配管44により接続されていてもよい。制御部32は、処理水水質測定装置34、バルブ36およびポンプ42に電気的接続等により接続されている。図3に示す処理装置5では、貯留担体28を貯留する貯留槽12を反応槽10の水面より上方に設置し、貯留担体28を自然流下させて反応槽10へ添加することで、生物膜の剥離を抑制して反応槽10に添加する方法である。例えば、制御部32によって、処理水水質測定装置34により測定された処理水の水質の測定値に基づきバルブ36の開閉が制御され、貯留担体28が、貯留担体供給配管20を通して反応槽10に添加される。
Alternatively, as shown in FIG. 3, it is preferable that the
これら図2,3に示す構成等により、貯留担体28を反応槽10に添加する際に、貯留担体28に付着している生物膜をできるだけ剥離させずに反応槽10に添加することができる。
According to the configurations shown in FIGS. 2 and 3, when the
反応槽10の処理の低下状況に応じて、貯留担体28の添加量を調整することが好ましく、例えば、安定時の有機物除去率と比較して40%有機物除去率が低下した場合、貯留担体28の添加量は反応槽10の保持担体量の40%分添加する。反応槽10内の保持担体量が過剰となると、担体26の流動性不良となる可能性があるため、貯留担体28の添加量と同等の量の担体26を反応槽10から引抜くことが好ましい。この場合、貯留槽12を2槽以上設置し、反応槽10から引抜いた担体26を、貯留している貯留担体28と分別することがより好ましい。
It is preferable to adjust the amount of the
嫌気性微生物が付着した貯留担体28を貯留槽12に長期間貯留した場合、微生物の活性が低下する可能性がある。そこで、反応槽10の処理安定時には、反応槽10内の担体26の一部と貯留槽12の貯留担体28の一部とを入れ替え、微生物の活性を維持することが好ましい。例えば、制御部32が、反応槽10の処理安定時に、貯留担体28の一部と反応槽10内の担体26の一部とを入れ替えるように制御する。図1の処理装置1では、例えば、制御部32によって、処理水水質測定装置34により測定された処理水の水質の測定値に基づきポンプ30およびポンプ38が駆動され、貯留槽12内の貯留担体28の一部と反応槽10内の担体26の一部とが入れ替えられる。図2,3の処理装置3,5では、例えば、制御部32によって、処理水水質測定装置34により測定された処理水の水質の測定値に基づきバルブ36の開閉が制御され、ポンプ42が駆動され、貯留槽12内の貯留担体28の一部と反応槽10内の担体26の一部とが入れ替えられる。反応槽10の貯留担体入口と担体出口とは、反応槽10内の流れ方向を考慮して、反応槽10内において、取り出される担体26と添加される貯留担体28ができるだけ混ざらないように離されて配置されることが好ましい。反応槽10内の担体26を貯留槽12に添加するためのポンプ38,42については、ポンプ30と同様のポンプを用いることができる。
When the
反応槽10に保持する担体26が例えば3〜14日で貯留槽12に保持する貯留担体28と入れ替わるようにするのが好ましい。通常、嫌気処理の運転管理では1〜3日置きに処理状況の確認を行うことが一般的であるため、担体の入れ替え頻度が3日未満の場合、反応槽10の処理低下時に、反応槽10に保持する担体26、貯留槽12に保持する貯留担体28共に処理性能の低下の影響を受ける可能性がある。また、担体の入れ替え頻度が14日を超える場合は、貯留担体28の嫌気性微生物の活性低下が始まり、処理性能の低下に繋がる可能性がある。
It is preferable that the
ゲル状担体は他の担体と比較して、嫌気性微生物の保持能力が高く、担体自体の弾力性も高いため、貯留槽12と反応槽10との間の担体の移送の際、生物膜の剥離や担体の破損を抑制することができる。
Compared with other carriers, the gel-like carrier has a high retention ability of anaerobic microorganisms and the elasticity of the carrier itself. Therefore, when the carrier is transferred between the
[有機物含有排水]
本実施形態の有機物含有水の処理方法および処理装置1における処理対象である有機物含有水は、例えば、食品製造工場、電子産業工場、パルプ製造工場、化学工場等から排出される有機物(油脂、懸濁物質、ならびに油脂および懸濁物質以外の有機物)を含有する排水である。
[Discharge containing organic matter]
The organic substance-containing water to be treated in the organic substance-containing water treatment method and the
撹拌型の処理装置は、高い油脂濃度やSS濃度を有する有機物含有水でも処理が可能であるが、対象とする有機物含有水のノルマルヘキサン抽出物質濃度(油脂濃度)は、例えば、100mg/L以上であり、好ましくは150mg/L以上である。また、SS濃度は、例えば、100mg/L以上であり、好ましくは200mg/L以上である。 The stirring type treatment device can treat organic matter-containing water having a high fat and oil concentration and SS concentration, but the normal hexane extract substance concentration (fat and fat concentration) of the target organic matter-containing water is, for example, 100 mg / L or more. It is preferably 150 mg / L or more. The SS concentration is, for example, 100 mg / L or more, preferably 200 mg / L or more.
[その他の実施形態1]
本実施形態に係る有機物含有水の処理装置は、例えば、図4に示すように、反応槽10を複数(図4の例では例えば、第1反応槽10a、第2反応槽10b)設け、それぞれの反応槽10に貯留槽12より生物膜が付着した貯留担体28を添加する構成であってもよい。この場合、第1反応槽10a、第2反応槽10bからそれぞれ引抜いた担体26を、貯留槽12の貯留担体28と入れ替えてもよい。
[Other Embodiment 1]
The organic matter-containing water treatment apparatus according to the present embodiment is provided with a plurality of reaction tanks 10 (for example, the
[その他の実施形態2]
また、図5に示すように、反応槽10を複数(図5の例では例えば、第1反応槽10a、第2反応槽10b)設け、(1)第2反応槽10bの処理が低下したと判定すると、第1反応槽10a内の生物膜が付着した担体26を第2反応槽10bに添加し、(2)次に、貯留槽12内の生物膜が付着した貯留担体28を第1反応槽10aに添加する構成であってもよい。この場合、第2反応槽10bから引抜いた担体26を、貯留槽12の貯留担体28に添加してもよい。
[Other Embodiment 2]
Further, as shown in FIG. 5, a plurality of reaction tanks 10 (for example, the
この場合、例えば、負荷等の運転条件を第2反応槽10bでは第1反応槽10aよりも高い条件(例えば最大条件)、第1反応槽10aでは第2反応槽10bよりも低い条件(緩和条件)とする。嫌気処理に関わる微生物は環境変化に弱く、過負荷条件では阻害を受け、活性が低下しやすいことから、処理低下現象は第2反応槽10bから現れるため、その時点では第1反応槽10aの処理低下は第2反応槽10bに比べて少ない。第1反応槽10aでは貯留槽12より活性の高い担体が存在しているため、その担体を第2反応槽10b(例えば最大条件)に移送することで、貯留槽12から移送するより少ない担体量で十分な効果が得られる。第1反応槽10aから第2反応槽10bへの移送後、第1反応槽10a内で不足した担体は貯留槽12から補給すればよい。貯留槽12の貯留担体28は活性が低い担体であるので、緩和条件の第1反応槽10aに投入した方がスムーズに活性を回復させることができる。
In this case, for example, the operating conditions such as the load are higher in the
貯留槽12に貯留する貯留担体28と、1つまたは複数の反応槽10から貯留槽12へ戻した担体26とができるだけ混合しないように、例えば、返送する担体26を貯留槽12の上部から投入し、担体が上下で混合しないようにしながら、移送する貯留担体28は下部から抜き出すことが好ましい。
For example, the
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, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.
(1)貯留担体添加法と嫌気性グラニュール添加法の比較試験
処理低下時を想定し、嫌気性微生物が付着していない新品の球状ポリビニルアルコール製ゲル状担体(細孔径4〜20μm、直径4mm、比重1.025、沈降速度4cm/sec)を反応槽(容積600mLのアクリル製反応槽)の容積に対して24〜30%充填した(処理が全く出来ない状態を想定)。処理対象の有機物含有水は、スクロース、カツオエキスを主成分とした食品工場模擬排水(CODcr=2500〜3000mg/L)とした。
(1) Comparative test of storage carrier addition method and anaerobic granule addition method A new spherical polyvinyl alcohol gel-like carrier (pore
[比較例]
嫌気性グラニュールを反応槽の容積に対して10%投入した。反応槽内を撹拌機で撹拌することで担体および嫌気性グラニュールを流動させた。結果を図6に示す。
[Comparison example]
10% of the volume of the reaction vessel was charged with anaerobic granules. The carrier and anaerobic granules were allowed to flow by stirring the inside of the reaction vessel with a stirrer. The results are shown in FIG.
図6に示すように、比較例では、運転開始から徐々に嫌気性グラニュールが反応槽から流出していたため、負荷を適切に設定することが困難となり、運転40日目以降、負荷の上昇が停滞した。最終的に運転80日目の到達負荷は約6kg/m3/dayであった。 As shown in FIG. 6, in the comparative example, since the anaerobic granules gradually flowed out from the reaction tank from the start of the operation, it became difficult to set the load appropriately, and the load increased after the 40th day of the operation. It was stagnant. Finally, the load reached on the 80th day of operation was about 6 kg / m 3 / day.
[実施例1]
貯留担体(球状のポリビニルアルコール製ゲル状担体(細孔径4〜20μm、直径4mm、比重1.025、沈降速度4cm/sec、嫌気性微生物が担体内部および表層に生物膜状となって付着))を反応槽の容積に対して1.5%投入し、嫌気性グラニュールは投入しなかった。これ以外の条件は比較例と同じ条件とした。結果を図6に示す。
[Example 1]
Storage carrier (Spherical polyvinyl alcohol gel-like carrier (pore
図6に示すように、実施例1では、比較例のように嫌気性グラニュールは反応槽からほとんど流出せず、反応槽内の保持汚泥量が大きく変化することが無かったため、負荷を段階的に上昇させることができ、運転80日目の到達負荷は約10kg/m3/dayとなった。 As shown in FIG. 6, in Example 1, the anaerobic granules hardly flowed out from the reaction vessel as in the comparative example, and the amount of sludge retained in the reaction vessel did not change significantly, so that the load was gradually increased. The load reached on the 80th day of operation was about 10 kg / m 3 / day.
[実施例2]
貯留担体(球状のポリビニルアルコール製ゲル状担体(細孔径4〜20μm、直径4mm、比重1.025、沈降速度4cm/sec、嫌気性微生物が担体内部および表層に生物膜状となって付着))を反応槽の容積に対して6%投入し、嫌気性グラニュールは投入しなかった。これ以外の条件は比較例と同じ条件とした。結果を図6に示す。
[Example 2]
Storage carrier (Spherical polyvinyl alcohol gel-like carrier (pore
図6に示すように、実施例2では、比較例のように嫌気性グラニュールは反応槽からほとんど流出せず、反応槽内の保持汚泥量が大きく変化することが無かったため、負荷を速やかに上昇させることができ、運転70日目で負荷約18kg/m3/dayに到達した。 As shown in FIG. 6, in Example 2, the anaerobic granule hardly flowed out from the reaction vessel as in the comparative example, and the amount of sludge retained in the reaction vessel did not change significantly, so that the load was quickly increased. It was able to be raised and reached a load of about 18 kg / m 3 / day on the 70th day of operation.
このように、反応槽の処理低下時に、貯留担体を反応槽に添加することで速やかに処理を回復させることができることがわかった。 As described above, it was found that the treatment can be quickly recovered by adding the storage carrier to the reaction tank when the treatment in the reaction tank is lowered.
(2)貯留担体の添加位置の比較実験
有機物含有水の流入ポンプの入口側に貯留担体を投入して反応槽へ移送した場合、貯留担体はポンプ内部で高速に回転するプロペラに接触する。そこで、貯留担体を、流入ポンプの入口側に投入し、プロペラに接触させて反応槽へ投入した場合と、流入ポンプの出口側に投入し、プロペラに接触させずに反応槽へ投入した場合の処理性能を比較した。
(2) Comparison experiment of addition position of storage carrier When the storage carrier is put into the inlet side of the inflow pump of organic matter-containing water and transferred to the reaction tank, the storage carrier comes into contact with the propeller rotating at high speed inside the pump. Therefore, when the storage carrier is charged to the inlet side of the inflow pump and brought into contact with the propeller and charged into the reaction tank, and when it is charged to the outlet side of the inflow pump and charged into the reaction tank without contacting the propeller. The processing performance was compared.
内部にドラフトチューブを有する容積60Lのアクリル製反応槽内で、撹拌機を用いて担体(球状のポリビニルアルコール製ゲル状担体(細孔径4〜20μm、直径4mm、比重1.025、沈降速度4cm/sec))を流動させた。処理対象の有機物含有水は、食品製造工場から排出された有機物含有排水(CODcr濃度は1,500〜3,000mg/L)とした。
In a 60 L volume acrylic reaction tank having a draft tube inside, a carrier (spherical polyvinyl alcohol gel-like carrier (pore
[実施例3]
貯留担体(球状のポリビニルアルコール製ゲル状担体(細孔径4〜20μm、直径4mm、比重1.025、沈降速度4cm/sec、嫌気性微生物が担体内部および表層に生物膜状となって付着))を流入ポンプの入口側に投入し、プロペラに接触させた後、反応槽へ投入した(充填率30%)。CODcr除去速度は9.8kg/m3/dayとなった。
[Example 3]
Storage carrier (Spherical polyvinyl alcohol gel-like carrier (pore
[実施例4]
貯留担体(球状のポリビニルアルコール製ゲル状担体(細孔径4〜20μm、直径4mm、比重1.025、沈降速度4cm/sec、嫌気性微生物が担体内部および表層に生物膜状となって付着))を流入ポンプの出口側に投入し、プロペラに接触させずに反応槽へ投入した(充填率30%)。CODcr除去速度は17.3kg/m3/dayとなった。
[Example 4]
Storage carrier (Spherical polyvinyl alcohol gel-like carrier (pore
このように、貯留担体の添加位置は、ポンプのプロペラに接触する流入ポンプの入口側よりも、プロペラに接触しない流入ポンプの出口側であることが好ましいことがわかった。 As described above, it was found that the addition position of the storage carrier is preferably the outlet side of the inflow pump that does not contact the propeller, rather than the inlet side of the inflow pump that contacts the propeller of the pump.
以上の通り、実施例の方法により、有機物含有水を流動床式反応槽により嫌気性微生物の付着担体を用いて嫌気条件で生物処理する方法において、処理が低下したときに効率良く、長期間にわたって処理を回復させることができた。 As described above, in the method of biologically treating organic matter-containing water in a fluidized bed type reaction tank using an adherent carrier of anaerobic microorganisms under anaerobic conditions by the method of Examples, when the treatment is reduced, it is efficient and over a long period of time. I was able to recover the processing.
1,3,5 処理装置、10 反応槽、10a 第1反応槽、10b 第2反応槽、12 貯留槽、14 撹拌装置、16 有機物含有水流入配管、18 処理水排出配管、20 貯留担体供給配管、22 流入ポンプ、24 ドラフトチューブ、26 担体、28 貯留担体、30,38,42 ポンプ、32 制御部、34 処理水水質測定装置、36 バルブ、40,44 担体取出配管。 1,3,5 Treatment equipment, 10 Reaction tanks, 10a 1st reaction tank, 10b 2nd reaction tank, 12 storage tanks, 14 stirrers, 16 organic substance-containing water inflow pipes, 18 treated water discharge pipes, 20 storage carrier supply pipes , 22 inflow pump, 24 draft tube, 26 carrier, 28 storage carrier, 30, 38, 42 pump, 32 control unit, 34 treated water quality measuring device, 36 valve, 40, 44 carrier take-out pipe.
Claims (12)
前記反応槽内に、メタン発酵菌を含む嫌気性微生物が生物膜状となって付着している担体を流動させながら、前記有機物含有水を通水して生物処理し、
前記反応槽とは別の貯留槽で、嫌気性微生物が生物膜状となって付着した担体を貯留し、前記反応槽の処理水の有機酸濃度が所定の値以上となる処理低下時に、前記貯留した貯留担体を前記反応槽に添加することを特徴とする有機物含有水の処理方法。 A method for treating organic matter-containing water in which organic matter-containing water is biologically treated under anaerobic conditions using a fluidized bed type reaction tank.
An anaerobic microorganism containing a methane-fermenting bacterium forms a biofilm and adheres to the reaction vessel while flowing a carrier, and the organic substance-containing water is passed through the reaction vessel for biological treatment.
In a storage tank different from the reaction tank, the carrier to which the anaerobic microorganisms are attached in the form of a biological film is stored, and when the treatment is lowered so that the organic acid concentration of the treated water in the reaction tank becomes a predetermined value or more, the said. A method for treating organic matter-containing water, which comprises adding the stored storage carrier to the reaction vessel.
前記貯留担体の添加位置が、前記反応槽へ前記有機物含有水を流入させる流入ポンプの出口側であることを特徴とする有機物含有水の処理方法。 The method for treating organic matter-containing water according to claim 1.
A method for treating organic matter-containing water, wherein the storage carrier is added at the outlet side of an inflow pump for flowing the organic matter-containing water into the reaction vessel.
前記貯留槽を前記反応槽の水面より上方に設置し、前記貯留担体を自然流下させて前記反応槽へ添加することを特徴とする有機物含有水の処理方法。 The method for treating organic matter-containing water according to claim 1.
A method for treating organic matter-containing water, which comprises installing the storage tank above the water surface of the reaction tank, allowing the storage carrier to naturally flow down, and adding the storage carrier to the reaction tank.
前記反応槽の処理安定時に、前記貯留担体の一部と前記反応槽内の担体の一部とを入れ替えることを特徴とする有機物含有水の処理方法。 The method for treating organic matter-containing water according to claims 1 to 3.
A method for treating organic matter-containing water, which comprises replacing a part of the storage carrier with a part of the carrier in the reaction tank when the treatment of the reaction tank is stable.
前記反応槽が、担体を撹拌する撹拌装置を有することを特徴とする有機物含有水の処理方法。 The method for treating organic matter-containing water according to claims 1 to 4.
A method for treating organic matter-containing water, wherein the reaction vessel has a stirring device for stirring the carrier.
前記担体が、ゲル状担体であることを特徴とする有機物含有水の処理方法。 The method for treating organic matter-containing water according to claims 1 to 5.
A method for treating organic substance-containing water, wherein the carrier is a gel-like carrier.
メタン発酵菌を含む嫌気性微生物が生物膜状となって付着している担体を流動させながら、前記有機物含有水を通水して生物処理するための反応槽と、
嫌気性微生物が生物膜状となって付着した担体を貯留するための、前記反応槽とは別の貯留槽と、
前記反応槽の処理水の有機酸濃度が所定の値以上となる処理低下時に、前記貯留槽内の貯留担体を前記反応槽に添加するように制御する制御部と、
を備えることを特徴とする有機物含有水の処理装置。 It is a treatment device for organic matter-containing water that biologically treats organic matter-containing water in a fluidized bed type reaction tank under anaerobic conditions.
A reaction tank for biological treatment by passing water containing organic matter while flowing a carrier to which anaerobic microorganisms including methane-fermenting bacteria form a biofilm.
A storage tank separate from the reaction tank for storing the carrier to which the anaerobic microorganisms are attached in the form of a biofilm,
A control unit that controls the addition of the storage carrier in the storage tank to the reaction tank when the treatment is lowered so that the organic acid concentration of the treated water in the reaction tank becomes a predetermined value or more.
A device for treating organic matter-containing water.
前記貯留担体の添加位置が、前記反応槽へ前記有機物含有水を流入させる流入ポンプの出口側であることを特徴とする有機物含有水の処理装置。 The organic substance-containing water treatment apparatus according to claim 7.
A device for treating organic matter-containing water, wherein the storage carrier is added at the outlet side of an inflow pump for flowing the organic matter-containing water into the reaction vessel.
前記貯留槽を前記反応槽の水面より上方に設置し、前記貯留担体を自然流下させて前記反応槽へ添加することを特徴とする有機物含有水の処理装置。 The organic substance-containing water treatment apparatus according to claim 7.
A device for treating organic matter-containing water, wherein the storage tank is installed above the water surface of the reaction tank, and the storage carrier is naturally allowed to flow down and added to the reaction tank.
前記制御部は、前記反応槽の処理安定時に、前記貯留担体の一部と前記反応槽内の担体の一部とを入れ替えるように制御することを特徴とする有機物含有水の処理装置。 The organic substance-containing water treatment apparatus according to claims 7 to 9.
The control unit is a device for treating organic matter-containing water, which controls so as to replace a part of the stored carrier with a part of the carrier in the reaction tank when the treatment of the reaction tank is stable.
前記反応槽が、担体を撹拌する撹拌装置を有することを特徴とする有機物含有水の処理装置。 The organic substance-containing water treatment apparatus according to claim 7 to 10.
A device for treating organic matter-containing water, wherein the reaction vessel has a stirrer for stirring the carrier.
前記担体が、ゲル状担体であることを特徴とする有機物含有水の処理装置。 The organic substance-containing water treatment apparatus according to claims 7 to 11.
A device for treating organic substance-containing water, wherein the carrier is a gel-like carrier.
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