JPH0722758B2 - 有機物および窒素を同時に除去する排水処理方法 - Google Patents

有機物および窒素を同時に除去する排水処理方法

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JPH0722758B2
JPH0722758B2 JP2108200A JP10820090A JPH0722758B2 JP H0722758 B2 JPH0722758 B2 JP H0722758B2 JP 2108200 A JP2108200 A JP 2108200A JP 10820090 A JP10820090 A JP 10820090A JP H0722758 B2 JPH0722758 B2 JP H0722758B2
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anaerobic
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大五郎 柴山
正和 黒田
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群馬大学長
大和設備工事株式会社
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、有機物、窒素、リンを含有する都市下水、廃
棄物最終処分場浸出水、し尿、産業廃水等の有機性排水
の処理方法に関し、より詳しくはメタノール等の水素供
与体を添加することなく、有機物および窒素を有機性排
水から同時に除去する排水処理方法の改良に関する。
[従来の技術] 排水中の有機成分および窒素成分を分解除去する排水の
処理方法として、脱窒菌が充填された嫌気性処理槽(嫌
気)と、活性汚泥が充填された好気性処理槽(好気)と
が連結された、嫌気−好気プロセスあるいは好気−嫌気
−好気プロセスによる処理方法は従来から公知である。
これらの処理方法では有機物を好気性処理槽によって処
理し、窒素を嫌気性処理槽によって処理するようにして
おり、現在は有機物を主体に処理する好気性活性汚泥法
が排水処理方法の主流となっている。さらに、メタン発
酵菌を利用して排水中の有機成分を分解除去する嫌気性
消化処理法が知られている。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、好気性活性汚泥法は、有機物を除去する
ことができる反面、エネルギーの消費が多く、また余剰
汚泥の発生量も多く安定した処理水を得るためには複雑
な維持管理が必要であった。
また、嫌気性であるメタン発酵菌を利用して排水中の有
機成分を分解除去する嫌気性消化処理法は、処理水を直
接放流し得る程度まで有機物を除去することができず、
概して窒素の除去率が高々20〜30%で低いという課題が
あった。
更に、窒素を高効率で除去するには、好気性汚泥法と脱
窒菌による嫌気性処理法を組み合わせた処理方法が用い
られるが、排水中の有機物を脱窒過程の水素供与体とし
て利用する処理方法は脱窒率が略40%以下と低く、また
80%程度まで脱窒率を上げるには30〜40時間以上の長い
滞留時間を要し、極めて大きな処理槽を必要とする無駄
があった。このような脱窒処理には高速度、高効率で処
理するためメタノール等の水素供与体を添加するプロセ
スが必要で、プロセスがより一層複雑になり、維持管理
上および処理槽の小型化等の課題があった。
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、
水素供与体を添加することなく、有機物および窒素を同
時に高速かつ高い除去率で除去することができ、しかも
維持管理が比較的容易な排水処理方法を提供することを
目的としている。
[課題を解決するための手段] 本発明に係る有機物および窒素を同時に除去する排水処
理方法は、嫌気性処理槽と、該嫌気性処理槽の下流側に
連結された好気性活性汚泥処理槽とを備え、有機物およ
び窒素を含有する有機性排水を上記嫌気性処理槽、好気
性活性汚泥処理槽で順次処理して有機物および窒素を同
時に除去した後、この処理水の一部を上記嫌気性処理槽
に再循環させる排水処理方法において、上記嫌気性処理
槽内にメタン発酵菌と脱窒菌とを、10〜37℃の温度で−
200mV〜−250mVの酸化還元電位(ORP)の条件により共
生させ、固定床または流動床のいずれか一方の態様に固
定し、上記メタン発酵菌を酸生成菌及びメタン生成菌か
ら構成し、上記嫌気性処理槽内で酸生成菌により生成さ
れた有機酸をメタン生成菌によりガス化するとともに、
脱窒菌にこの有機酸を水素供与体として作用させ脱窒す
るようにしたものである。
[作用] 本発明によれば、原水を処理水の一部と共に嫌気性処理
槽に供給すると、嫌気性処理槽では、有機物が酸性成菌
により有機酸に分解され、この有機酸はメタン生成菌に
よりメタンおよび炭酸ガスに分解される。さらに脱窒菌
が嫌気性処理槽で生成された低級脂肪酸等の有機酸を摂
取して窒素が除去され、次いで好気性活性汚泥処理槽で
は有機物を確実に分解することができる。
[実施例] 以下、第1図、第2図を参照しながら本発明を説明す
る。尚、第1図は本発明の排水処理方法のプロセスの一
例を示す構成図、第2図は本発明の排水処理方法のプロ
セスの他の例を示す第1図相当図である。
本発明の排水処理方法は、第1図に示す如く、メタン発
酵菌と脱窒菌とを共生させて固定化した微生物を充填し
た嫌気性処理槽(1)と、該嫌気性処理槽(1)の下流
に第1バッファ槽(2)を介して連結された好気性活性
汚泥処理槽(3)とを備えて構成され、有機性排水(原
水)を上記嫌気性処理槽(1)、好気性活性汚泥処理槽
(3)で順次処理して有機物、窒素、リンを同時に除去
した後、この処理水の一部を再循環させ上記原水と合流
させて上記嫌気性処理槽(1)へ供給するように構成さ
れている。また、必要に応じて上記第1バッファ槽
(2)から上記嫌気性処理槽(1)へ、あるいは上記好
気性活性処理槽(3)から流出した処理水の一部を第2
バッファ槽(4)を介して上記好気性活性汚泥処理槽
(3)へそれぞれ同時にあるいはいずれか一方へ再循環
させるようにすることができる。
また、本発明の他の排水処理方法は、第2図に示す如
く、第1図に示す排水処理方法における嫌気性処理槽
(1)を第1嫌気性処理槽(1A)と第2嫌気性処理槽
(1B)の2槽に分割し、第1嫌気性処理槽(1A)に酸性
成菌と脱窒菌を共生させ固定化した微生物を充填し、第
2嫌気性処理槽(1B)にメタン生成菌と脱窒菌を共生さ
せ固定化した微生物を充填して固定され、その他は第1
図に示す排水処理方法に準じて構成されている。
而して、本発明におけるメタン発酵菌は、水中の有機物
を加水分解等して酢酸、プロピオン酸等からなる低級脂
肪酸等の中間体まで代謝する酸生成菌と、酸生成菌によ
って得られた中間体をメタンに変換するメタン生成菌と
からなっている。酸生成菌としては、例えばCorynebact
erium,Lactobacillus,Micrcooccus,Pseudomonas,Bacill
us,Clostridium等が挙げられる。また、メタン生成菌と
しては、例えば、Methanobacterium,Methanococcus,Met
hanosarcina,Methanospirillum,Methanothrix等が挙げ
られる。
また、本発明における脱窒菌は、硝酸または亜硝酸を変
換して窒素を生成させる脱窒作用のある微生物で、脱窒
菌としては、例えば、Psendomonas,Flavobacterium,Bac
illus等が挙げられる。
また、本発明における嫌気性処理槽は、酸素が存在しな
い条件下において成育するメタン発酵菌及び脱窒菌の代
謝活性により上記原水を処理する槽で、該嫌気性処理槽
ではメタン発酵菌と脱窒菌とが共生している。そして、
メタン発酵菌によって生成された低級脂肪酸が脱窒菌に
必要な水素供与体として供給されるため、水素供与体の
供給が不要である。活性を呈する温度としては10〜37℃
に設定することが好ましい。両菌の共生の態様として
は、第1図に示す排水処理方法のように、メタン発酵菌
(酸生成菌及びメタン生成菌)と脱窒菌とが共生する態
様、及び第2図に示す排水処理方法のように、酸生成菌
及び脱窒菌の共生とメタン生成菌及び脱窒菌の共生とを
組み合わせて全体としてメタン発酵菌と脱窒菌とが共生
する態様が好ましい。
また、メタン発酵菌、脱窒菌は共生状態で固定化されて
用いられ、固定化の態様としては、これら両者を接触材
に固定した生物膜として固定床とする態様、あるいはこ
れら両者を接触材を介さずにグラニュールとして流動床
とする態様が好ましい。
また、本発明における好気性活性汚泥処理槽は、原水中
の溶存酸素の存在下で生育する好気性微生物を利用して
原水中の有機物を分解、除去する槽で、好気性微生物が
失活しない温度に設定することが好ましい。
而して、本発明における排水処理方法は、原水を嫌気性
処理槽、好気性活性汚泥処理槽で順次処理した処理水の
一部を嫌気性処理水に再循環させるものである。一部の
処理水を再循環させる場合、嫌気性処理槽に流入する際
の再循環流量(R1)と原水流量(Q)との比(R1/Q)
は、1〜6に設定することが好ましく、3〜4がより好
ましい。
また、本発明において有機物、窒素、リンを同時に除去
するには、嫌気性処理槽、好気性活性汚泥処理槽におけ
る原水の滞留時間は、原水中の有機物濃度(TOC)と全
窒素濃度(TN)との比(C/N)によって適宜設定するこ
とができ、通常数時間〜10数時間に設定することが好ま
しい。
尚、本発明の排水処理方法は、メタン発酵菌と脱窒菌と
が共生する嫌気性処理槽と好気性活性汚泥処理槽とを組
み合わせ、且つメタン発酵菌、脱窒菌を固定する処理方
法であればよい。
次に、第2図に示す排水処理方法を用いた実施例に基づ
いて本発明を説明する。
本実施例では、メタン発酵菌および脱窒菌を共生させて
5〜37℃で培養した後、生物膜として第1、第2嫌気性
処理槽(1A)、(1B)に充填し、温度を15〜37℃に調節
すると共に好気性活性汚泥処理槽(3)を室温前後(15
〜18℃)に調節した状態で、それぞれの処理槽(1A)、
(1B)、(3)内に処理水を2時間〜10数時間滞留させ
て第1表に示す条件で原水を処理した。
次いで、各嫌気性処理槽(1A)、(1B)におけるメタ
ン、窒素ガスおよび炭酸ガスの発生量を測定し、また、
再循環比を変化させて、それぞれの有機物除去率、全窒
素除去率およびメタン転化率を求め、更に再循環比と除
去率、転化率との関係を求め、それぞれの結果を第3図
〜第5図に示した。
第3図に示す結果によれば、第1嫌気性処理槽(1A)で
は、窒素ガスの発生があり、酸生成菌の中間代謝産物で
ある酢酸を水素供与体として利用して脱窒が行われてい
ることが判る。
また、第4図に示す結果によれば、第2嫌気性処理槽
(1B)においても窒素ガスの発生がみられるが、このこ
とは第1嫌気性処理槽(1A)からの溢流水中のNO3 -濃度
がほぼ0であることから、溢流水中に溶解した窒素ガス
のストリッピングによるものと推定される。
また、第5図に示す結果によれば、再循環流量と原水流
量との比(R1/Q)を約3にすることによって、現在の標
準活性法の容積負荷の8〜10倍の有機物負荷においてTO
C除去率99.5%、TN除去率80%が得られ、またメタン転
化率略13%が得られ、有機物、窒素が同時且つ高効率で
除去されていることが判る。
尚、6.6Kg-BOD/m3・日の高い流量負荷の場合でも、流入
有機物の60%は第1嫌気性処理槽で除去され、好気性処
理槽における有機物負荷は0.3Kg/m3・日であった。この
ような高負荷で循環量が多い場合でも、第2図のプロセ
スとすることにより、嫌気性処理槽のORPは−200mV〜−
250mVが維持され、メタン発酵に支障なかった。
[発明の効果] 以上本発明に係る排水処理方法によれば、水素供与体を
添加することなく、有機物および窒素を同時に除去する
ことができ、しかも維持管理を容易に行うことができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の排水処理方法のプロセスの一例を示す
構成図、第2図は本発明の排水処理方法のプロセスの他
の例を示す第1図相当図、第3図は第2図に示す排水処
理方法の一実施例での第1嫌気性処理槽におけるガス発
生速度を示すグラフ、第4図は第2図に示す排水処理方
法の一実施例での第2嫌気性処理槽におけるガス発生速
度を示すグラフ、第5図は第2図に示す排水処理方法の
一実施例によるTOC及びTN除去率、メタン転化率と再循
環比との関係を示すグラフである。 (1)……嫌気性処理槽、(1A)……第1嫌気性処理
槽、(1B)……第2嫌気性処理槽、(3)……好気性活
性汚泥処理槽。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】嫌気性処理槽と、該嫌気性処理槽の下流側
    に連結された好気性活性汚泥処理槽とを備え、有機物お
    よび窒素を含有する有機性排水を上記嫌気性処理槽、好
    気性活性汚泥処理槽で順次処理して有機物および窒素を
    同時に除去した後、この処理水の一部を上記嫌気性処理
    槽に再循環させる排水処理方法において、上記嫌気性処
    理槽内にメタン発酵菌と脱窒菌とを、10〜37℃の温度で
    −200mV〜−250mVの酸化還元電位(ORP)の条件により
    共生させ、固定床または流動床のいずれか一方の態様に
    固定し、上記メタン発酵菌を酸生成菌及びメタン生成菌
    から構成し、上記嫌気性処理槽内で酸生成菌により生成
    された有機酸をメタン生成菌によりガス化するととも
    に、脱窒菌にこの有機酸を水素供与体として作用させ脱
    窒することを特徴とする有機物および窒素を同時に除去
    する排水処理方法。
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