JPH03199A - メタン発酵処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、食品工業、祇バルブ工業、化学工業等から排
出される有機性廃水のメタン発酵処理に関するものであ
り、また有機性汚泥の蒸発乾燥で生ずる凝縮水のメタン
発酵処理に関するものである。

〔従来の技術〕

有機性廃水の処理方法の一つとしてメタン発酵処理方法
があり、この方法はメタン菌を作用させて廃水中の有機
物質を分解して主としてメタンとすることにより、有機
物質の量を減少させて廃水を浄化するものであるが、メ
タン菌が増殖してその作用を活発に行わせるには、窒素
、燐の他に微量のＦｅ、Ｎｉ、Ｎａ、、に、Ｃａ、、Ｍ
ｇ等の無機元素（これらの元素をこの明細書では「微量
元素」という）が必要であると言われている〔エッチ、
ベンツら；固定成膜型反応器における廃水の嫌気性処理
−報文展望；「ウォータ・サイエンス・アンド・チクノ
ロシイ」第１５巻８／９号、１９８３年第２０頁（！１
．　Ｈｅｎｚｅ　ｅＬ　ａｔ　：＾ｎａｅｒｏｂｉｃｔ
ｒｅａｔｍｅｎｔ　ｏｆ　ｗａｓｔｅ　ｗａｔｅｒ　ｉ
ｎ　ｆｉｘｅｄ　ｆｉｌｎ＋　ｒｅａｃｔｏｒｓ−ａ　
１ｉｔｅｒａｔｕｒｅ　ｒｅｖｉｅｔｓ　；　Ｗａｔｅ
ｒ　５ｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、　
Ｖｏｌｕｍｅ　１５．　Ｎｕｍｂｅｒ　８／９．１９８
３゜ｐ、２０））。

食品工業、祇バルブ工業、化学工業等において排出され
る有機性廃水の中に、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｍ
ｇ等の無機元素を含まないものがあり、このような有機
性廃水についてメタン発酵処理をしようとすると、前記
の理由でメタン発酵が十分に進行せず、処理が行われな
い。

そこで、このような有機性廃水に微量元素を添加するこ
とが行われ、それは化合物、特に塩の形で添加されてい
た。

また、有機性汚泥又は有機性汚泥の脱水ケーキなどの加
熱脱水のさいには、水分が減少した後でもポンプ操作に
かけ得る状態に保たれるように、前記汚泥などに油を混
合して流動しうる混合物とし、該混合物を加熱して蒸発
乾燥する方法が行われているが、その方法における、そ
の蒸発乾燥の工程で発生する蒸気を凝縮して得た凝縮水
も、Ｆｅ、Ｎ１、Ｎａ、に、Ｃａ、Ｍｇ等の微量元素を
含まないため、それをメタン発酵処理をするのには必要
な微量元素の化合物、特に塩を添加することが必要とさ
れていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のように、有機性廃水に微量元素を化合物の形で添
加するためには、有機性廃水に均一に分散させる必要か
ら、その化合物を溶解してｌ古漬を調製し、その溶液を
貯留し、有機性廃水にその処理量に比例した量で添加し
なければならないから、それに必要な溶解槽、液貯槽、
計量装置を設けなければならなかった。また、添加する
ための微量元素の化合物を購入しなければならず、前記
の附属装置の装置費とともに処理コストを高くする要因
となっている。

本発明は、前記の微量元素の化合物の添加を特にしない
で有機性廃水等のメタン発酵処理を行うことができるメ
タン発酵処理方法を提供することを目的とするものであ
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、微量元素を含まないを機外廃水のメタン発酵
処理方法において、該微量元素を含まない有機性廃水に
汚泥を添加してメタン発酵処理をすることを特徴とする
メタン発酵処理方法によって、上記の目的を達成した。

また、本発明は、有機性汚泥又は有機性汚泥の脱水ケー
キに油を混合して流動しうる混合物とし、該混合物を加
熱して蒸発乾燥する方法における、その蒸発乾燥の工程
で発生する蒸気を凝縮して得た凝縮水に汚泥を添加して
メタン発酵処理をするメタン発酵処理方法によって、前
記凝縮水の処理について上記の目的を達成した。

すなわち、本発明は微量元素の化合物の代りに汚泥を添
加するものである。

本発明で処理しようとする有機性廃水は微量元素を含ま
ないものであり、また処理しようとする前記凝縮水は、
その水質分析結果の一例を示した第１表に見られるよう
に、アンモニア性窒素を多量に含むが、燐及び他のメタ
ン発酵処理に必要な微量元素はほとんど含まれていない
。

第１表　凝縮水の水質 本発明において、これらの有機性廃水などへの添加に用
いる汚泥としては、下水の初沈汚泥、活性汚泥法におけ
る余剰汚泥、その脱水ケーキ、凝集沈澱汚泥等が挙げら
れる。第２表に都市下水を対象とした活性汚泥処理にお
ける余剰汚泥の金属含有率の一例を示す。

第２表　活性汚泥中の金属含有率 単位＝（％） このように、汚泥はある程度の金属分を含有するので、
前記の有機性廃水に汚泥を添加することにより、メタン
発酵処理に必要な微量元素を十分に含有させることがで
き、メタン発酵処理を有効に行うことができる。

前記有機性廃水または前記凝縮水に対する汚泥の添加量
は、前記有機性廃水などの有機物濃度、添加する汚泥の
種類あるいは金属含有率によって異なるが、有機性廃水
などの水量に対し、ＳＳとして５〜２，０００　ｍｇ、
Ａｅとするのが良く、好ましくは２０〜２００■／ｌ程
度である。

前記により汚泥を添加した有機性廃水をメタン発酵処理
するには従来から行われているメタン発酵処理法による
ことができるが、メタン菌を槽内に高濃度に維持するこ
とができて、■負荷処理をすることができるＵＡＳＢ法
、固定床法、流動床法等の処理方法を使用するのが良い
。前記の有機性廃水などは、含有する有機物の主体が低
級脂肪酸で、かつ原水ＳＳ濃度の低い場合はＵＡＳＢ法
が最も高負荷処理ができるという利点があり、この方法
が適している。

本発明で処理する前記凝縮水は、前記したようにアンモ
ニア性窒素を多量に含んでおり、アンモニア性窒素はＮ
Ｈ４’　とＮＨ，の状態で共存する。

メタン発酵処理においては、Ｎ１］、がメタン発酵を阻
害し、ＮＨ，の含有量が１５０ｍｇ／ｉ’以上で発酵上
阻害が起こると言われている。廃水中のＮＨｘｅ１度は
、ＰＨ１水温により変化するが、Ｎ　ＨａｏとＮＨ，の
比率は第３図に示す通りであり、アンモニア性窒素３．
ＯＯＯ＋ｎｇ／Ｑ、水温４゜°Ｃのときに、メタン発酵
槽内でのＮＨ，濃度を１５０ｍｇ／４２以下に抑えるた
めにはｐ　Ｈを７．５以下にする必要がある。したがっ
て、メタン発酵槽内ｐＨは７，０〜７．５の範囲にＨＣ
ｆなどで調整する必要がある。

本発明において添加に用いる汚泥としては、食品工業、
祇バルブ工業、化学工業の廃水処理では、活性汚泥法に
よる廃水処理を併用することが多いので、その余剰汚泥
を使用してもよいし、また近くの都市下水処理場の余剰
汚泥を入手して使用することは容易である。前記凝縮水
に汚泥を添加するさいには、油を添加すべき原料の下水
汚泥又はその脱水ケーキの一部を前記凝縮水への添加の
方へ廻せばよい。

〔作　用］ 微量元素を含有しない有機性廃水及び前記凝縮水は、メ
タン発酵処理をしたさいメタン発酵に必要な微量元素を
含有しないために、その発酵処理が十分に進行しないが
、それらに汚泥を添加すると、汚泥中に含有される金属
元素によって添加された有機性廃水等は微量元素を含有
するものとなり、またメタン発酵の栄養素となる有機物
が混入しているので促進され、メタン発酵処理を十分に
行うことができる。

〔実施例〕

以下、実施例によって本発明を具体的に示す。

ただし、本発明はこれらの実施例に限定されるものでは
ない。

実施例１ 有機性廃水として食品工場の生産工程から排出される凝
縮水を取り上げ、これについてメタン発酵処理をした実
験例を示す。

メタン発酵処理方法としてはＵＡＳＢ法を用いた。ＵＡ
ＳＢ法（Ｌｌｐｆｌｏ−＾ｍａｅｒｏｂｉｃ　５ｌｕｄ
ＩＩＸｅＢｌａｎｋｅｔ　Ｐｒｏｃｅｓｓの略：上向流
嫌気性汚泥床法）は、メタン発酵微生物群によって構成
された粒状化凝集体（グラニユール）からなる汚泥のプ
ランケント型メタン発酵槽を用いるものであって、高密
度の微生物ペレットの存在下で処理するために、従来の
メタン発酵処理法に比べて高負荷処理が可能な方法であ
る。

第１図にその実験装置を示す。実容積２２のＵＡＳ３槽
７にグラニユール汚泥８を入れ、これを恒温槽９内に置
き、３５°Ｃ±２°Ｃで温度制御を行った。

第３表に処理すべき凝縮水の水質を示す。前記凝縮水に
含まれる有機物の主体は、酢酸、プロピオン酸、エタノ
ール等である。

第３表　凝縮水の水質 前記凝縮水１を原水貯槽４に入れ、それにリン酸２をＢ
ＯＤ　：　Ｐｍ２Ｏ３：　１になるように添加し、さら
に汚泥３を添加した。添加する汚泥は、Ａ系列（活性汚
泥の余剰汚泥）、Ｂ系列（初沈汚泥）、Ｃ系列（凝沈汚
泥）の３Ｍ１＜Ｗを用い、それぞれについて実験を行っ
た。なお、汚泥の添加率は第４表に示す。

原水貯槽４から汚泥が添加された前記凝縮水５を原水ポ
ンプ６より吸引し、ＵＡＳＢ槽７の底部に送り、グラニ
ユール汚泥８の存在下でメタン発酵処理を行う。処理が
終った水はＵＡＳＢ槽７の上部から処理水１１として取
り出す。処理にさいして発生した、主としてメタンから
なるガス１２はＵＡＳＢ槽７の上部に設けたガス室１０
に貯められ、該室からガスメーター１３を経て取り出さ
れる。

比較のため、汚泥を添加せず、無機薬品を添加してメタ
ン発酵処理を行った。これをＤ系列とする。

これらの実験による実験結果を次の第４表に示す。

この実験結果によると、活性汚泥の余剰汚泥を添加した
Ａ系列、初沈汚泥を添加したＢ系列ではＢＯＤ負荷負荷
１５ｋボ／ボで９０〜９５％のＢＯＤ除去率が得られて
いる。凝沈汚泥を添加したＣ系列ではＡ、Ｂ系列に比べ
ると処理成績はやや劣るが、ＢＯＤ負荷１０ｋｇ／ｒｒ
ｒ　・ｄでＢＯＤ除去率８０％であって、十分実用的で
あった。

このように、凝縮水に汚泥を添加することで高負荷メタ
ン発酵処理が可能となった。

実施例２ 下水汚泥に油を混合して流動しうるちのとした混合物を
蒸発乾燥するさいに生した凝縮水を第１図に示す処理装
置を用いてメタン発酵処理をした。

温度などの処理条件は実施例１と同じにした。

ただし、実験は、前記凝縮水（以下「原水」ともいう）
に活性汚泥の余剰汚泥を添加した系列（Ｅ系列）と添加
しない系列（Ｆ系列）の２種類に分けて行った。

両系列ともに燐酸をＢＯＤ：Ｐ＃１００：１になるよう
に添加し、Ｈ（，４２によりｐｌ（を７．０〜７．５に
調整した。Ｅ系列への余剰汚泥は前記凝縮木遣に対して
ＳＳとして５０ｍｇ／／２となるように添加した。

第２図にその実験結果を示す。余剰汚泥を添加したＥ系
列ではＢＯＤ負荷１０〜２５ｋｇ／ｒｒｊ−ｄにおいて
原水ＢＯＤ４０００〜６０００ｎ＋ｇ／ｌに対し、処理
水ＢＯＤは５００〜１０００ｎ＋ｇ／ｌとなり、ＢＯＤ
除去率は８５〜９０％である。

一方、余剰汚泥を添加しないＦ系列では、実験経過後５
０日目土ではＢＯＤ負荷５　ｋｇ　／　ｒｒｒ−ｄでＢ
ＯＤ除去率８０％であったが、その後は徐々に処理成績
が低下し、１３０日目以降はまった（処理が出来なくな
った。

このように、前記凝縮水に余剰汚泥を添加することで高
負荷で安定したメタン発酵処理が可能となった。

〔発明の効果］ 本発明によれば、微量元素の化合物を別に添加すること
なく、微量元素を含有しない有機性廃水あるいは前記凝
縮水を高負荷、かつ高効率でメタン発酵処理を安定に行
うことができる。本発明で添加に用いる汚泥は、廃水処
理場では廃物であるためコスト面の負担がなく、また人
手が容易であるから、従来の微量元素の化合物を添加す
る場合に比してコスト面で有利であるばかりでなく、廃
物である汚泥の有効利用ができる。微量元素の化合物を
添加しなくてよいため、熔解槽、注入設備等を必要とせ
ず、設備が簡略である。さらに、前記の有機性廃水など
を活性汚泥法により処理する場合に比べて、メタン発酵
処理ではメタン発酵で生成するメタンガスをエネルギー
として利用できるので、ランニングコストを下げること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例で使用したＵＡＳＢ法実験装置の模式
図を示し、第２図は、゛実施例２における実験結果を示
す図表であり、第３図は、ｐ　Ｈ及び温度に対応する廃
水中のＮＨ，”　とＮＨ３の比率を示す。 ■・・・凝縮水（被処理水）　２・・・燐３・・・汚泥
　　　　　　　　４・・・原水貯槽・・・汚泥添加凝縮
水 ・・・ＵＡＳＢ槽 ・・・恒温槽　　　１０ ・・・処理水　　　１２ ・・・ガスメーター ６・・・原水ポンプ ・・・グラニユール汚泥 ・ガス室 ・・・メタンガス 第　　１ 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）微量元素を含まない有機性廃水のメタン発酵処理
   方法において、該微量元素を含まない有機性廃水に汚泥
   を添加してメタン発酵処理をすることを特徴とするメタ
   ン発酵処理方法。
2. （２）有機性汚泥又は有機性汚泥の脱水ケーキに油を混
   合して流動しうる混合物とし、該混合物を加熱して蒸発
   乾燥する方法における、その蒸発乾燥の工程で発生する
   蒸気を凝縮して得た凝縮水に汚泥を添加してメタン発酵
   処理をするメタン発酵処理方法。