JPH08155486A - 有機性排水の嫌気性処理法 - Google Patents

有機性排水の嫌気性処理法

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JPH08155486A
JPH08155486A JP30073894A JP30073894A JPH08155486A JP H08155486 A JPH08155486 A JP H08155486A JP 30073894 A JP30073894 A JP 30073894A JP 30073894 A JP30073894 A JP 30073894A JP H08155486 A JPH08155486 A JP H08155486A
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JP
Japan
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sludge
water
pipe
tank
acid
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Pending
Application number
JP30073894A
Other languages
English (en)
Inventor
Motoyuki Yoda
元之 依田
Sosuke Nishimura
総介 西村
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Kurita Water Industries Ltd
Original Assignee
Kurita Water Industries Ltd
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Publication date
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    • Y02W10/12

Abstract

(57)【要約】 【目的】 有機性排水をUASB型高負荷嫌気性処理装
置に通水して嫌気性処理する方法において、グラニュー
ル汚泥の浮上、流出を防止して、グラニュール汚泥をU
ASB反応槽内に安定に保持する。 【構成】 排水にPO4 3- 源を添加すると共に、マグネ
シウム塩をMg2+濃度が排水のCODcr濃度の0.1〜
2重量%となるように添加してUASB反応槽2に通水
する。 【効果】 有機酸からのメタン生成反応によりpHが上
昇し、MAP生成条件となっているUASB反応槽2内
で、添加されたMg塩及びPO4 3- 源と排水中のNH4
−Nとが反応し、MAPが生成する。MAPの包含によ
りグラニュール汚泥の比重が増大して沈降性が高められ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は有機性排水の嫌気性処理
法に係り、特に、有機性排水をUASB型高負荷嫌気性
処理装置に通水して嫌気性処理する方法において、グラ
ニュール汚泥の浮上を防止して、安定かつ効率的に高負
荷処理を行う方法に関する。
【0002】
【従来の技術】UASB法、即ち、上向流嫌気性汚泥床
法(Upflow Anaerobic Sludge Blanket Process)は、嫌
気性菌(メタン生成細菌)を、付着担体を用いることな
く自己造粒又は核となる物質に造粒させてなる造粒汚泥
(グラニュール)の汚泥床(スラッジブランケット)を
形成した反応槽(以下、「UASB反応槽」と称す。)
に、原水を上向流で通水して処理する方法であり、UA
SB反応槽中に高濃度の微生物を保持することが可能で
あることから、高負荷処理にて、有機性排水中の有機物
を効率良く分解除去することができる方法である。しか
して、UASB型嫌気性処理装置は、好気性活性汚泥法
に比べて、反応槽容積当りの有機物負荷が10kg−C
ODcr/m3 /day以上と高く、曝気のためのエネル
ギーが不要で、メタンガスとしてエネルギーの回収が可
能である上に、余剰汚泥発生量が少なく、しかも、槽内
構造がシンプルであるといった優れた特長を備えている
ため、近年、食品工場排水などを対象として普及しつつ
ある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】UASB型嫌気性処理
装置においては、UASB反応槽内のグラニュール汚泥
の粒径が増大するにつれ、汚泥が浮上し易くなり、この
ことが処理の安定性の面での大きな課題となっている。
即ち、浮上したグラニュール汚泥がUASB反応槽から
流出すると、処理水質の悪化とUASB反応槽内の菌体
量の減少を引き起こすため、処理効率は大きく低下する
こととなる。
【0004】本発明は上記従来の問題点を解決し、有機
性排水をUASB型高負荷嫌気性処理装置に通水して嫌
気性処理する方法において、グラニュール汚泥の浮上、
流出を防止して、グラニュール汚泥をUASB反応槽内
に安定に保持する方法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の有機性排水の嫌
気性処理法は、有機性排水をUASB型高負荷嫌気性処
理装置に通水して嫌気性処理する方法において、該排水
にPO4 3- 源を添加すると共に、マグネシウム塩をMg
2+濃度が該排水のCODcr濃度の0.1〜2重量%とな
るように添加した後、該UASB型高負荷嫌気性処理装
置に通水することを特徴とする。
【0006】なお、本発明において、処理対象となる有
機性排水とは排水中のCODcr濃度(重クロム酸カリウ
ムによるCOD測定濃度)に対して0.2重量%程度以
下(0.2重量%は汚泥の栄養塩となる量)というよう
な、リン含有量の少ない排水であって、このような排水
としては化学工業からのプロセス排水、廃棄ジュース、
廃棄サイダーなどが挙げられる。
【0007】以下、図面を参照して本発明の有機性排水
の嫌気性処理法を詳細に説明する。
【0008】図1は本発明の有機性排水の嫌気性処理法
の一実施例方法を説明する系統図である。
【0009】図1に示す方法においては、原水(有機性
排水)を、配管11よりまず酸生成槽1に導入し、水中
の糖、タンパクなどを、乳酸、プロピオン酸、ラク酸、
酢酸などの揮発性低級脂肪酸に分解する。即ち、酸生成
槽1では、酸生成細菌が浮遊状態で又は担体に固定され
た状態で存在しており、低級脂肪酸への分解反応が行わ
れる。
【0010】本実施例においては、この酸生成槽1の原
水導入配管11に、後段のUASB反応槽2の処理水の
一部を配管12より循環する。このように、UASB反
応槽2の処理水の一部を循環することにより、酸生成槽
1における酸生成による極端なpH低下を防止して、酸
生成速度を高めると共に、酸生成槽1のpH調整のため
のアルカリ添加量の低減を図ることができる。
【0011】この酸生成槽1内は処理水の循環水量や原
水濃度等によっても異なるが、通常pHが5.5〜6.
5の弱酸性状態となるように、必要に応じて配管13よ
りアルカリを添加するのが好ましい。
【0012】この酸生成槽1のpHが上記範囲よりも低
いと生物活性が低下し、UASB反応槽2における反応
効率が悪く、メタン生成量、即ち、有機酸分解量が低減
する。逆に、調整pHが上記範囲よりも高いと、マグネ
シウム(Mg)塩の添加によりMAPの結晶がUASB
反応槽2内のグラニュール汚泥中だけでなく、特に流速
の大きな配管14内やポンプP内に析出し、配管閉塞、
ポンプの作動不良などの問題を引き起こすため実用上問
題がある。従って、酸生成槽1のpHは上記範囲とする
と共に、Mg塩の添加は、酸生成槽1で酸生成を行い、
pHが5.5〜6.5の弱酸性状態となった酸生成槽1
の流出水に行うことが望ましい。
【0013】酸生成槽1の流出水は次いでポンプPを備
える配管14よりUASB反応槽2に送給されるが、こ
の過程において、配管15よりMg塩及びPO4 3- 源が
添加される。
【0014】添加するMg塩としては、水酸化マグネシ
ウム(Mg(OH)2 )、酸化マグネシウム(Mg
O)、塩化マグネシウム(MgCl2 )、硫酸マグネシ
ウム(MgSO4 )等を用いることができる。Mg塩の
添加量は、酸生成槽1の流出水のMg2+濃度がCODcr
濃度に対して0.1〜2重量%、好ましくは0.2〜1
重量%となるような割合とするのが好ましい。即ち、M
g塩添加によるUASB反応槽2内のMAPの析出量が
過度に多いと、UASB反応槽2内におけるメタン発酵
のための菌体量が相対的に減少して処理効率が低下す
る。このため、本発明においては、この菌体量の減少を
防止した上で、グラニュール汚泥の浮上防止に有効なM
AP析出量を得るために、Mg2+濃度をCODcr濃度の
0.1〜2重量%とする。
【0015】一方、PO4 3- 源としては、正リン酸又は
リン酸カリウム等の正リン酸塩を用いることができる。
【0016】このPO4 3- 源の添加量は、P/Mg(モ
ル比)が0.7以上、特に1.0以上、とりわけ1.0
〜1.3となる量とするのが好ましい。ただし、この場
合のP濃度は、栄養塩として汚泥に摂取される量(CO
crに対して約0.2重量%程度)を勘案し、摂取量を
差し引いたP濃度が上記割合となるようにする。
【0017】なお、本発明において、前述の生物活性低
下の防止及び配管やポンプ内のMAPの析出防止の観点
から、このMg塩及びPO4 3- 源の添加後、UASB反
応槽2に流入する水のpHは5.8〜6.5の範囲とな
るようにするのが好ましい。
【0018】また、通常の場合、本発明で対象とする有
機性排水にはMAP生成に必要なNH4 −Nが存在する
ためNH4 −Nの添加は不要であるが、MAP生成のた
めに必要なNH4 −Nが排水中に存在しない場合には、
NH4 −N源としてアンモニア、尿素等を添加する。N
4 −N濃度は、Mg濃度に対してN/Mg(モル比)
が0.7以上、特に1.0以上、とりわけ1〜1.3と
なるように必要に応じてNH4 −N源を添加する。ただ
し、この場合においても栄養塩として汚泥に摂取される
量(CODcrに対して約1重量%程度)を勘案し、摂取
量を差し引いたN濃度が上記割合となるようにする。
【0019】UASB反応槽2の流入水は、Mg塩及び
PO4 −P,NH4 −Nを含有するpH5.8〜6.5
のものであるが、UASB反応槽2内で嫌気性処理さ
れ、有機酸からのメタン生成の進行に伴ってpHが上昇
し、このpHの上昇に伴って、系内のPO4 −P,NH
4 −N,Mg2+が反応してグラニュール汚泥表面やグラ
ニュール汚泥内部にMAPが析出する。
【0020】UASB反応槽2の嫌気性処理水は、その
一部が配管12より酸生成槽1に循環され、残部は配管
16より系外へ排出される。
【0021】UASB反応槽2内で生成したMAP含有
グラニュール汚泥は、MAP析出により比重が増大する
ことにより、沈降性が高くなり、UASB反応槽2内で
の浮上及びUASB反応槽2からの流出が防止される。
【0022】余剰汚泥は、配管17より抜き出し、従来
と同様に脱水埋立処分することが可能であるが、乾燥さ
せた後に肥料として有効利用することも可能である。
【0023】
【作用】アンモニア性窒素が存在する系内に、正リン酸
及びMg塩が添加されると、アルカリ性条件ではMgN
4 PO4 ・6H2 O(リン酸アンモニウムマグネシウ
ム(MAP))の結晶が生成することは良く知られてい
る。この反応は通常アルカリ側でNH4 −N>100m
g/lの条件で進行すると言われているが、UASB反
応槽内ではメタン発酵によりpHは6.5〜8.5とな
っており、状況によってMAPが形成される。特に、グ
ラニュール汚泥中では有機酸からメタンへの反応が進行
するに伴って、アルカリ度が増加するため、グラニュー
ル汚泥中のpHは通常バルク液中よりも高い。従って、
グラニュール汚泥中では、NH4 −N、PO4 −P、M
2+が共存すればMAPが結晶として析出する。MAP
を含有するグラニュール汚泥は、無機分が相対的に増加
することによりその比重が増大し、このため沈降性が著
しく高められる。これにより、UASB反応槽内でのグ
ラニュール汚泥の浮上及びUASB反応槽からのグラニ
ュール汚泥の流出が防止され、汚泥の流出による処理水
の悪化を防止すると共に、UASB反応槽内の菌体量を
高く維持して高負荷処理を行うことが可能となる。
【0024】なお、この際、MAP結晶の増加速度と、
メタン生成細菌を中心とする菌体の増殖速度の相対速度
が重要となる。即ち、増加するMAPの量が増加する菌
体量よりも過大になると、メタン発酵のための菌体量が
維持できなくなり、逆に、増加するMAPの量が増加す
る菌体量よりも過少では、通常のものと何ら変わらず、
汚泥の浮上現象が起こる。従って、MAP増加速度とが
菌体増殖速度を適当な範囲にバランスさせる必要があ
り、その範囲内とするためにP、Nの必要量が存在する
範囲においては、Mg2+はCODcrに対して0.1〜2
重量%とする。
【0025】
【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明する。
【0026】実施例1 図1に示す方法に従って、下記基質を含む下記水質の原
水の処理を行った。
【0027】原水(mg/l) グルコース: 15000 エタノール: 5000 酵母エキス: 600 NH4 −N: 200 CODcr :約22000 酸生成槽及びUASB反応槽の仕様並びに処理条件は下
記の通りとし、UASB反応槽にはビール工場排水を処
理しているUASB反応槽より種汚泥を3リットル(1
25g−VSS)植種し、通水開始後、処理水質を見な
がら負荷を上昇させ、2カ月間連続運転を行った。な
お、pHは、酸生成槽におけるpHが6.1〜6.3と
なるように25重量%のNaOH水溶液を添加すること
により制御した。また、Mg塩としては、MgCl2
2H2 Oを650mg/l(CODcr濃度に対するMg
2+濃度は0.55重量%)添加すると共に、リン酸H3
PO4 を100mg/l添加して、Mg/Pのモル比を
1に調整した。
【0028】処理条件等 酸生成槽:容量2.5リットル(直径10cm×高さ3
2cm) UASB反応槽:容量9リットル(直径10cm×高さ
1.2m) 温度:30℃(30℃の恒温室内にて実施) 通液量:4.1〜8.6リットル/日 CODcr負荷:10〜21kg−CODcr/m3 /日 処理水循環量:原水量の10倍 CODcr負荷及びCODcr除去率の推移を図2(a),
(b)に示す。
【0029】本実施例において、運転開始時のUASB
反応槽内のグラニュール汚泥の濃度は40,300mg
−VSS/lであり、その浮上ポテンシャルは23.2
%であったが、2ケ月連続運転後のグラニュール汚泥の
濃度は60400mg−VSS/l,浮上ポテンシャル
は3.5%に改善されていた。
【0030】なお、浮上ポテンシャルとは、500ml
の三角フラスコ内の緩衝液(pH7)を酢酸塩2,00
0mg/lとし、グラニュール汚泥を約20ml入れ、
24時間嫌気的条件で35℃の恒温水槽に静置し、浮上
したグラニュール汚泥と沈澱しているグラニュール汚泥
のVSSを各々測定し、下式に従って算出した値であ
る。
【0031】浮上ポテンシャル(%)=浮上汚泥のVS
S/(浮上汚泥のVSS+沈澱汚泥のVSS)×100 比較例1 実施例1において、Mg塩及びリン酸を添加しなかった
こと以外は同様の条件で運転を行い、CODcr負荷及び
CODcr除去率の推移を図2(a),(b)に示した。
【0032】図2(a),(b)より次のことが明らか
である。
【0033】即ち、比較例1では、運転開始後12kg
−CODcr/m3 /日までの負荷では溶解性CODcr
去率は90%以上であったが、それを超える負荷では、
汚泥の浮上流出が顕著となり汚泥が減少し、結果的に処
理水に有機酸(プロピオン酸、酢酸)が残留し、処理不
調となった。これに対して、Mg2+及びPO4 −Pを添
加した実施例1では、負荷の上昇を極めて円滑に行え、
21kg−CODcr/m3 /日の高負荷領域でも安定処
理が可能であった。
【0034】なお、比較例1においては、運転開始時に
UASB反応槽内のグラニュール汚泥の濃度が42,8
00mg−VSS/l,浮上ポテンシャルが21.5%
であったものが、2ケ月連続運転後では、グラニュール
汚泥の濃度が39,400mg−VSS/l,浮上ポテ
ンシャルが18.3%であり、実施例1の方が比較例1
に比べてグラニュール汚泥の浮上性が著しく小さく、汚
泥濃度も高いことから、安定処理が可能であったことが
確認された。
【0035】実施例2〜5,比較例2,3 実施例1において、MgCl2 ・2H2 Oの添加量を表
1に示すMg添加量(原水のCODcr濃度に対する割
合)としたこと以外は同様に行って、2ケ月連続運転後
のグラニュール汚泥の浮上ポテンシャルを求め、結果を
表1に示した。
【0036】
【表1】
【0037】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の有機性排水
の嫌気性処理法によれば、有機性排水をUASB型高負
荷嫌気性処理装置に通水して嫌気性処理する方法におい
て、グラニュール汚泥の浮上、流出を防止して、UAS
B反応槽の菌体保持量を著しく高く維持することもでき
ることから、高負荷処理による効率的な処理が可能であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の有機性排水の嫌気性処理法の一実施例
方法を説明する系統図である。
【図2】実施例1及び比較例1におけるCODcr負荷及
びCODcr除去率の推移を示すグラフである。
【符号の説明】
1 酸生成槽 2 UASB反応槽

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 有機性排水をUASB型高負荷嫌気性処
    理装置に通水して嫌気性処理する方法において、該排水
    にPO4 3- 源を添加すると共に、マグネシウム塩をMg
    2+濃度が該排水のCODcr濃度の0.1〜2重量%とな
    るように添加した後、該UASB型高負荷嫌気性処理装
    置に通水することを特徴とする有機性排水の嫌気性処理
    法。
JP30073894A 1994-12-05 1994-12-05 有機性排水の嫌気性処理法 Pending JPH08155486A (ja)

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