JPH06142682A - 嫌気性水処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、確実に、かつ短期間でグラニュール
を形成し、スタートアップ初期から高負荷での運転がで
きる嫌気性水処理装置を提供することにある。 【構成】本発明の嫌気性水処理装置は、廃水を下部から
導入し、嫌気性微生物によって浄化する反応槽と、前記
反応槽内に設置された撹拌装置と、前記反応槽内の担体
充填率は当該反応槽有効容積の３〜１０％、充填する担
体は粒径１５０μｍ以下、比重１．１以上でかつ反応槽
内上昇速度は０．４〜５ｍ／Ｈであることを特徴とする
ので、比較的大きな反応槽内上昇速度でもスタートアッ
プ初期の汚泥キャリーオーバを防止できる。従って、ス
タートアップ初期から汚泥を高密度に保持できるため高
負荷での運転が可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は産業廃水などの有機性廃
水を嫌気性細菌の作用で浄化する嫌気性水処理装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】嫌気性微生物であるメタン発酵細菌を用
いた嫌気性水処理法は、好気性細菌を用いた活性汚泥法
などと比較して、余剰汚泥発生量が少ないこと、曝気の
ための動力が不用であること、メタンが発生するためエ
ネルギー回収が可能であることなどの利点がある。しか
しその反面、有機物の分解速度が遅くて処理時間が長く
なるという欠点がある。

【０００３】そこで、かかる問題を改善するために、メ
タン発酵細菌の高濃度化を行い、処理時間の短縮を図っ
た嫌気性水処理装置として、担体の表面などにメタン発
酵細菌を付着固定化した流動床型水処理装置やメタン発
酵細菌を自己造粒化（グラニュール化）した生物床型
（ＵＡＳＢ型）水処理装置が提案され、主に産業廃水等
の高濃度廃水を対象として実用化されつつある。

【０００４】図３は従来の生物床型（ＵＡＳＢ型）の嫌
気性水処理装置の構成図である。同図において、廃水
は、原水ポンプ１によって反応槽（嫌気性リアクタ）２
の下部から導入される。嫌気性リアクタ２内の反応部３
にはメタン発酵細菌造粒物であるグラニュール４が流動
しており、ここを廃水が上向流で流動する間に廃水中の
有機物がメタン発酵細菌との接触によって分解され、メ
タンおよび炭酸ガスを主成分とする発酵ガスが生成され
る。

【０００５】発酵ガスは反応部３およびその上部に形成
される清澄部５を上昇し、ガス抜き管路６ａ，６ｂおよ
び発酵ガス管路７を介してガスホルダー８に一時的に貯
留された後、ガスボイラー等の燃料として有効利用され
る。浄化された処理水は嫌気性リアクタ２の上部からオ
ーバーフローし、処理水管路９を介して系外へ引抜かれ
る。

【０００６】また、反応部３で生成される発酵ガスの一
部はメタン発酵細菌のグラニュール４から離脱しなかっ
たり、あるいは反応部３を上昇中にグラニュール４に付
着して浮力を与える。このため、浮力を得たグラニュー
ル４は反応部３から清澄部５へ上昇することがある。上
昇したグラニュール４は清澄部５に設置された気固液分
離器１０ａ，１０ｂに衝突した際に付着していた発酵ガ
スを離脱させ、これによりグラニュール４は反応部３に
沈降する。離脱した発酵ガスは、ガス抜き管路６ａ，６
ｂおよび発酵ガス管路７を介してガスホルダー８に流入
する。

【０００７】メタン発酵細菌は廃水中の有機物を資化し
て増殖するため、引抜き管路１１から余剰汚泥を引抜
き、余剰汚泥濃縮槽１２に流入させる。ここで余剰汚泥
は重力濃縮され、下部の濃縮汚泥引抜き管路１３から引
抜かれ、脱水処理等の処理が行われる。

【０００８】余剰汚泥濃縮槽１２の上部のオーバーフロ
ー管路１４からオーバーフローする離脱液は、水質的に
河川放流などができないため離脱液タンク１５に一度貯
留された後、離脱液ポンプ１６によって嫌気性リアクタ
２に返送される。なお、後処理装置が設置されている場
合は離脱液は後処理装置に移送される場合もある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このような生物床型
（ＵＡＳＢ型）水処理装置では、そのスタートアップ時
に浮遊性のメタン発酵細菌（種汚泥）を投入し、グラニ
ュールの形成を開始する。その際、沈降性の悪い汚泥は
反応槽をキャリーオーバし、系外へ流出する。沈降性の
良い反応槽下部に集積、圧密され、さらに発生する発酵
ガスによる穏やかなローリング作用を受けて、徐々にグ
ラニュレーションしていく。また、この期間にはメタン
発酵細菌の活発な増殖を促進させることが重要で、グラ
ニュール化には０．６ｋｇ ＣＯＤ／ｋｇ ｕｓｓ／日
以上の負荷が必要とされている。

【００１０】ところで、上記のようなグラニュール化に
は半年から１年という長期間を要するという欠点があ
る。また、グラニュール化のメカニズムは十分に解明さ
れておらず、廃水の性状やグラニュール化の条件によっ
ては種汚泥のグラニュール化が起こらない場合があっ
た。さらに、前述したように種汚泥中の沈降性の悪い汚
泥はキャリーオーバし、場合によっては投入した種汚泥
の大部分が流出し、初期汚泥量が小さいためスタートア
ップ初期は低負荷での運転しかできないという欠点があ
った。

【００１１】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は確実に、かつ短期間でグラニュールを形
成し、スタートアップ初期から高負荷での運転ができる
嫌気性水処理装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の嫌気性水処理装置は、廃水を下部から導入
し、嫌気性微生物によって浄化する反応槽と、前記反応
槽内に設置された撹拌装置と、前記反応槽内の担体充填
率は当該反応槽有効容積の３〜１０％、充填する担体は
粒径１５０μｍ以下、比重１．１以上でかつ反応槽内上
昇速度は０．４〜５ｍ／Ｈであることを特徴とする。

【００１３】

【作用】粒径１５０μｍ以下の担体は微細なため、また
反応槽に設置された撹拌機を回転させているため、種汚
泥とよく混り合い、種汚泥に取り込まれるようにして付
着する。このため、種汚泥の見かけ比重は大きくなり、
沈降速度が大きくなるので、０．４〜５ｍ／Ｈという比
較的大きな反応槽内上昇速度でもスタートアップ初期の
汚泥キャリーオーバを防止できる。従って、スタートア
ップ初期から汚泥を高密度に保持できるため高負荷での
運転が可能になる。また、比較的大きな反応槽内上昇速
度で運転するため、種汚泥は良好なローリング作用を受
ける。このため低負荷時のようにガス発生量が少なく、
従来方法ではグラニュレーション化があまり促進されな
い期間でも十分なグラニュレーション化が進み、グラニ
ュレーションを短期間で行うことができる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図に基づいて説明す
る。図１は本発明の嫌気性水処理装置の一実施例の構成
図である。なお従来例と同一部分には同一符号を付して
説明する。同図に示すように、原水は原水ポンプ１によ
って反応槽（嫌気性リアクタ）２の下部に流入させ、上
向流で反応槽２の上部へ流動する。反応槽２内の反応部
３にはメタン発酵細菌のグラニュール４が流動してお
り、このグラニュール４によって廃水中の有機物が分解
されて廃水が浄化される。

【００１５】浄化された廃水は反応槽２の上部から溢流
管路１７を流動して処理水槽１８に流入する。処理水槽
１８をオーバフローする処理水は処理水管路９を介して
系外へ取り出され、河川や下水道に放流されたり、ある
いは後処理工程へ移送される。処理水槽１８の処理水の
一部は循環管路１９を介して循環ポンプ２０によって反
応槽２の下部へ循環される。また、反応槽２内にはピケ
ットフェンス２１が設置され、０．５〜５ｒ．ｐ．ｍ．
の低速度で回転している。

【００１６】一方、有機物の分解によってメタンや炭酸
ガスなどの発酵ガスが生成される。生成された発酵ガス
は、ガス抜き管路６ａ，６ｂおよび発酵ガス管路７を介
してガスホルダー８に一度貯留された後、ガスボイラー
等の燃料として有効利用される。

【００１７】次に、本実施例の作用について説明する。
スタートアップ時に粒径１５０μｍ以下で、比重１．１
以上の担体を反応部容積の３〜１０％充填した後、種汚
泥（下水処理場などの消化汚泥）を添加し、反応部３の
汚泥濃度が２，０００〜１０，０００ｍｇ ｕｓｓ／ｌ
になるようにする。この時ピケットフェンス２１を０．
５〜５ｒ．ｐ．ｍ．で回転させ、担体と種汚泥がよく混
り合って、担体が汚泥に付着するようにする。次に、廃
水の投入および処理水循環を始め、反応槽２内の上昇速
度が０．４〜５ｍ／Ｈになるようにして運転を行う。種
汚泥には担体が付着しているため、反応槽２内の上昇速
度でも汚泥がキャリーオーバすることはなく、反応部３
に集積し、圧密することができる。

【００１８】担体として粒径１５０μｍ以下のものを用
いるのは、これ以上大きい粒径の担体は種汚泥との混り
具合が悪く、汚泥に均一に付着しにくいためである。ま
た、比重１．１未満の担体は、汚泥と付着しても沈降速
度を大きくすることはあまりできないため、汚泥がキャ
リーオーバしやすくなるためである。担体の充填率が反
応部容積の３％未満では担体量が不足し、種汚泥の沈降
速度の改善として効果が小さいためである。また、１０
％より大きいと担体量が過大で、種汚泥と付着しないで
キャリーオーバしてしまうためである。

【００１９】反応槽内上昇速度が０．４ｍ／Ｈ未満で
は、反応槽内の流動が遅く、担体と種汚泥との混り具合
が悪いため、種汚泥のキャリーオーバが生じ、５ｍ／Ｈ
より大きいと種汚泥と担体が十分混り合っても上昇流速
に打ち勝つことができずキャリーオーバしてしまい、十
分な量の種汚泥の圧密ができないためである。また、処
理水の一部を反応槽下部へ循環させるのは、反応槽内上
昇速度を０．４〜５ｍ／Ｈの範囲に調節するためであ
る。

【００２０】以下、実験例について説明する。図１に示
した嫌気性水処理装置を用いて、廃水処理実験を行っ
た。ここで用いた廃水は、食品工場廃水で組成を表１に
示した。

【００２１】

【表１】

【００２２】実験で用いた反応槽は、反応部容積１００
ｌの透明塩ビ製であり、この反応槽内に１５０μｍ以下
のケイ砂（比重２．６）を反応部容積の６％充填した。
種汚泥は都市下水処理場の消化汚泥を用い、反応部汚泥
濃度が５，０００ｍｇ ｕｓｓ／ｌになるように投入し
た。ピケットフェンスは１ｒ．ｐ．ｍ．で回転させ、ま
た反応槽内上昇速度は１．５ｍ／Ｈとなるように処理水
循環量を調節した。

【００２３】ＢＯＤ負荷は１．０ｋｇ／ｍ³ ／日から実
験を開始し、約３月後には５０ｋｇ／ｍ³ ／日の負荷ま
で上昇できた。この時の反応部汚泥濃度は３５〜４０ｇ
ｕｓｓ／ｌと非常に高濃度であった。また実験開始後
３週間で０．１〜０．２ｍｍのグラニュールが観察で
き、約３月後では０．５〜２ｍｍのグラニュール化が確
認できた。

【００２４】図２は本発明の他の実施例の構成図であ
り、上記実施例と同一部分には同一符号を付して説明す
る。なお、本実施例は有機性廃水を嫌気性水処理した場
合に、廃水中に含まれる硫酸イオンやたんぱく質中のイ
オウ化合物が還元されて硫化水素が生じるが、この硫化
水素は微量でも悪臭を生じるので、これを除去するもの
である。

【００２５】図２に示すように、原水は原水ポンプ１に
よって反応槽（嫌気性リアクタ）２の下部に流入される
が、この反応槽２内には嫌気性細菌が高濃度で保持され
ており、廃水が上向流で流動する間にその中に含まれて
いる有機物は分解され浄化される。

【００２６】浄化された処理水は反応槽２の上部からオ
ーバフロー管路１７を介してストリッピング槽２２に流
入する。ストリッピング槽２２には空気が送り込まれ、
処理水中に溶存している硫化水素を気相に移行させる。
次に硫化水素を含んでいる空気は脱硫塔２３に流入し、
ここで硫化水素は除去される。脱硫塔２３としては酸化
第二鉄を充填した乾式脱硫塔、アルカリ溶液で硫化水素
を吸収させる湿式脱硫塔などを用いることができる。ま
たストリッピング槽２２をオーバフローした処理水は処
理水管２４を介して下水道や河川に放流されたり、後処
理工程に送液される。

【００２７】以上説明したように、本実施例によると、
処理水に溶存している悪臭源である硫化水素を簡便に除
去できるため、放流口などでの悪臭の問題は解消され
る。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
攪拌装置の回転および大きな反応槽内上昇速度によっ
て、種汚泥と担体をよく混合されて種汚泥の沈降速度を
大きくしたため種汚泥のキャリーオーバを防止できるの
で、スタートアップ当初から比較的高負荷で運転するこ
とができ、さらに攪拌装置の回転により汚泥のローリン
グを促すためグラニュール化も促進される、という優れ
た効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成図。

【図２】本発明の他の実施例の構成図。

【図３】従来の嫌気性水処理装置の構成図。

【符号の説明】

１…原水ポンプ、２…反応槽、３…反応部、４…グラニ
ュール、５…清澄部、６ａ，６ｂ…ガス抜き管路、７…
発酵ガス管路、８…ガスホルダー、９…処理水管路、１
０ａ，１０ｂ…気固液分離器、１１，１３…引抜き管
路、１２…余剰汚泥濃縮槽、１４…オーバフロー管路、
１５…離脱液タンク、１６…離脱液ポンプ、１７…溢流
管路、１８…処理水槽、１９…循環管路、２０…循環ポ
ンプ、２１…ピケットフェンス、２２…ストリッピング
槽、２３…脱硫塔、２４…処理水管。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 毛受 卓 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内 (72)発明者 田村 博 東京都港区芝浦一丁目１番１号 株式会社 東芝本社事務所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 廃水を下部から導入し、嫌気性微生物に
   よって浄化する反応槽と、前記反応槽内に設置された撹
   拌装置と、前記反応槽内の担体充填率は当該反応槽有効
   容積の３〜１０％、充填する担体は粒径１５０μｍ以
   下、比重１．１以上でかつ反応槽内上昇速度は０．４〜
   ５ｍ／Ｈであることを特徴とする嫌気性水処理装置。