JPH08173993A - Method for controlling anaerobic treatment - Google Patents

Method for controlling anaerobic treatment

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JPH08173993A
JPH08173993A JP32415994A JP32415994A JPH08173993A JP H08173993 A JPH08173993 A JP H08173993A JP 32415994 A JP32415994 A JP 32415994A JP 32415994 A JP32415994 A JP 32415994A JP H08173993 A JPH08173993 A JP H08173993A
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JP
Japan
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load
raw water
sludge
acetic acid
organic matter
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JP32415994A
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Japanese (ja)
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Akira Matsunaga
旭 松永
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Abstract

PURPOSE: To provide a method for controlling the amount of raw water supplied to a reaction tank at an optimum value in the treatment of an organic waste and wastewater by anaerobic treatment. CONSTITUTION: In anaerobic treatment of an organic waste and wastewater, as an index of the amount of raw water 2 to be supplied to a reaction tank 1, a method for controlling anaerobic treatment is provided in which the flow rate of the raw water is adjusted by a raw water pump 3 so that a control factor measured by an organic substance-actetic acid assimilating methane bacteria concentration measuring means 7 is in a proper range. An organic substance-acetic acid assimilating methane bacteria load can be calculated using an equation. In addition, the flow rate of the raw water 2 is calculated by substituting the control target value of the organic substance-acetic acid assimilating methane bacteria load into the equation, and a method is provided in which the proper values of HRT and an organic substance volume load are determined from the flow rate of the raw water.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は有機性廃棄物及び廃水の
嫌気性処理方法における反応槽への原水投入量制御方法
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for controlling the amount of raw water input to a reaction tank in an anaerobic treatment method for organic waste and wastewater.

【0002】[0002]

【従来の技術】有機性の廃棄物及び廃水の嫌気性処理
は、嫌気性微生物が関与する生物分解反応,例えばメタ
ン発酵槽が用いられている。図3は有機性基質の固形物
含量及び潜在エネルギー量とそれに対応する嫌気性処理
方法を示している(稲森悠平,須藤隆一;用水と廃水,
25(10)3(1983)より抜粋)。
2. Description of the Related Art For the anaerobic treatment of organic waste and waste water, a biodegradation reaction involving anaerobic microorganisms, for example, a methane fermentation tank is used. Figure 3 shows the solid content and potential energy content of organic substrates and the corresponding anaerobic treatment methods (Yuhei Inamori, Ryuichi Sudo; Water and Wastewater,
25 (10) 3 (1983) excerpt).

【0003】図3によると、固形物含量が高い汚泥とか
家畜のふん尿等の嫌気性処理としては標準方法が適して
いる一方、固形物含量が低い有機性廃水を対象とした場
合には、嫌気性ろ床法とか嫌気性流動床法、UASB法
が適している。
According to FIG. 3, the standard method is suitable for the anaerobic treatment of sludge having a high solid content and excrement of livestock, while anaerobic treatment is applied to an organic wastewater having a low solid content. The suitable filter bed method, the anaerobic fluidized bed method, and the UASB method are suitable.

【0004】これらの嫌気性処理の諸方式における基質
投入量の制御は、一般的にはHRT(水理学的滞留時
間)と有機物容積負荷によって行われる。但し固形物含
量が低い場合には、有機物容積負荷の代わりにTOC
(総有機炭素量),COD(化学的酸素要求量),BO
D(生物化学的酸素要求量)等の容積負荷が用いられ
る。
Control of the substrate input amount in these various anaerobic treatment systems is generally performed by HRT (hydraulic retention time) and organic matter volume load. However, when the solid content is low, TOC is used instead of the organic volume loading.
(Total organic carbon content), COD (chemical oxygen demand), BO
Volumetric loads such as D (biochemical oxygen demand) are used.

【0005】例えば汚泥を対象とした標準発酵方式にお
ける基質投入量制御では、中温発酵においてHRTを2
0〜30日、有機物容積負荷を3(kg/m3・日)以下
にするのが一般的である。又、産業廃水を対象にしたU
ASB法ではCOD容積負荷を10〜15(kg/m3
日)以下にすることが多い。
For example, in controlling the substrate input amount in the standard fermentation system for sludge, HRT is set to 2 in medium temperature fermentation.
Generally, the volumetric load of organic matter is set to 3 (kg / m 3 · day) or less for 0 to 30 days. Also, U for industrial wastewater
In the ASB method, the COD volume load is 10 to 15 (kg / m 3 ·
It is often less than (day).

【0006】このように基質の種類と処理方式によって
投入量の制御目標値も異なるので、各ケース毎にHRT
や有機物、或いはTOC,COD,BOD負荷の目標値
を決定しているのが現状である。尚、嫌気性反応槽への
基質の投入量の他の制御方法として、有機物容積負荷と
槽内汚泥量に対するF/M比の制御とか、汚泥負荷を制
御する方法も知られている。
As described above, since the control target value of the input amount also differs depending on the type of substrate and the processing method, the HRT is different for each case.
The current situation is to determine the target value of organic matter, organic matter, or TOC, COD, and BOD loads. As another method of controlling the amount of the substrate charged into the anaerobic reaction tank, a method of controlling the sludge load, such as controlling the volume load of organic matter and the F / M ratio with respect to the amount of sludge in the tank, is also known.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】嫌気性処理の基質投入
量制御は、前記したようにHRTと有機物容積負荷によ
って目標範囲に入るような制御が行われており、HRT
は処理対象とする原水の性状とか処理方法によって経験
的に決定される。しかしながらHRTを一定にして運転
した場合に、原水の組成変動とか有機物の容積負荷が変
動した時に処理効率に影響を与えることがあり、例えば
原水の有機物濃度が高すぎる場合は有機物濃度の上昇と
かpHの低下及びガス発生量の減少が起こり、処理不能
に陥ることもある。逆に原水の有機物濃度が低くなった
場合には、HRTを短縮して高負荷処理が可能であるの
に低負荷で運転を継続することになるため、経済的に不
利であるという問題がある。
As described above, the control of the substrate input amount of the anaerobic treatment is carried out by the HRT and the organic substance volume load so as to fall within the target range.
Is empirically determined by the nature of the raw water to be treated and the treatment method. However, when the HRT is operated at a constant level, it may affect the treatment efficiency when the composition of raw water changes or the volumetric load of organic matter changes. For example, if the organic concentration of raw water is too high, the concentration of organic matter may increase or the pH may increase. Of the gas and the amount of gas generated decrease, which may result in inability to process. On the contrary, when the concentration of organic matter in the raw water becomes low, the HRT can be shortened to perform high load treatment, but the operation is continued at low load, which is economically disadvantageous. .

【0008】又、前記F/M比制御とか汚泥負荷を制御
する方法の場合、具体的な表現方法として有機物負荷
率,即ち原水中の有機物量/タンク内汚泥有機物量と
か、槽内汚泥有機物をVSSと呼称した場合のTOC
(COD,BOD)・VSS負荷がある。しかしF/M
比制御とか汚泥負荷制御方法では、タンク内汚泥の有機
物は微生物体の外にも投入原水中の非分解性の有機物を
も含むため、厳密にはF/M比制御とは言えない点があ
り、そのため各ケース毎に適正な汚泥負荷の目標値を決
定する必要がある。更に汚泥微生物濃度が変動した場合
には、上記目標値を変更する必要性も生じる。
Further, in the case of the F / M ratio control or the method of controlling the sludge load, as a concrete expression method, the organic matter load rate, that is, the amount of organic matter in raw water / the amount of sludge organic matter in the tank, or the organic matter in the tank sludge is used. TOC when it is called VSS
(COD, BOD) -There is a VSS load. But F / M
In the ratio control or sludge load control method, since the organic matter in the sludge in the tank includes not only the microorganisms but also the non-decomposable organic matter in the input raw water, it cannot be said that the F / M ratio control is strict. Therefore, it is necessary to determine the appropriate target value of sludge load for each case. Further, when the sludge microbial concentration fluctuates, it becomes necessary to change the target value.

【0009】このように従来から知られている嫌気性処
理の基質投入量制御方法は、各ケース毎に経験的に制御
目標値を決定する必要があるため、経験不足に起因して
必要以上に長いHRTを設定したり、或いは低有機物負
荷で開始してから手探りで適正制御範囲を求める等の手
段に頼らざるをえないため、定常運転を行うには長い時
間を要してしまうという問題点がある。
As described above, in the conventionally known method of controlling the substrate input amount of anaerobic treatment, it is necessary to empirically determine the control target value for each case. There is no choice but to rely on means such as setting a long HRT or searching for an appropriate control range by groping after starting with a low organic matter load, so that it takes a long time to perform steady operation. There is.

【0010】有機物負荷が過大になる原因としては二つ
のケースが考えられ、第1はHRTを一定にして運転し
ていても原水の組成の変動に伴って高濃度の原水が流入
した場合であり、この場合には前記F/M比,即ち槽内
汚泥有機物(以下VSSと略称)に対するTOCが上昇
する。これを換言すれば、TOC・VSS負荷が上昇す
る。
There are two possible reasons for the excessive organic matter load. The first is the case where a high concentration of raw water flows in with a change in the composition of the raw water even when the HRT is kept constant. In this case, the F / M ratio, that is, the TOC with respect to the sludge organic matter in the tank (hereinafter abbreviated as VSS) increases. In other words, the TOC / VSS load increases.

【0011】第2は汚泥の沈降性悪化により、汚泥が槽
外に流出して槽内汚泥量が減少した場合であり、有機物
容積負荷は不変でもTOC・VSS負荷が上昇する。こ
のような汚泥の沈降性変化は原水のss濃度が上昇した
場合とかHRTの急変時に起こる傾向がある。経験的に
は特に原水の供給が長時間停止した場合に汚泥が浮上す
る現象が観察される。
The second case is that sludge flows out of the tank and the amount of sludge in the tank is reduced due to deterioration of sludge sedimentation, and the TOC / VSS load increases even if the organic matter volume load does not change. Such changes in sludge sedimentation tend to occur when the ss concentration of raw water increases or when the HRT changes suddenly. Experience has shown that sludge floats up when the supply of raw water is stopped for a long time.

【0012】そこで本発明はこのような従来の嫌気性処
理における基質投入量制御手段が有している課題を解消
して、有機性廃棄物及び廃水を嫌気性処理する際の反応
槽への最適な原水投入量制御方法を提供することを目的
とするものである。
Therefore, the present invention solves the problem that the conventional substrate input amount control means in anaerobic treatment has, and is optimal for a reaction tank when anaerobicly treating organic waste and wastewater. The purpose of the present invention is to provide a raw water input control method.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、有機性廃棄物及び廃水を嫌気性処理する
際に、反応槽への原水投入量の指標として、有機物・酢
酸資化性メタン細菌負荷という制御因子を求めて、この
制御因子が適正範囲にあるように原水の流量を調節する
ことを特徴とする嫌気性処理の制御方法を提供する。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention uses an organic substance / acetic acid as an index of the amount of raw water input to a reaction tank during anaerobic treatment of organic waste and wastewater. Provided is a control method for anaerobic treatment, which is characterized in that a control factor, which is an oxidative methane bacterial load, is obtained and the flow rate of raw water is adjusted so that the control factor is in an appropriate range.

【0014】上記有機物・酢酸資化性メタン細菌負荷
は、請求項2に記載された(1)式を用いて計算され、
更に式(1)に有機物・酢酸資化性メタン細菌負荷の制
御目標値を代入して原水の流量を算出し、この原水流量
からHRT及び有機物容積負荷の適正値を決定するよう
にした方法を提供する。
The above-mentioned organic matter / acetate-utilizing methane bacterial load is calculated by using the equation (1) described in claim 2,
Furthermore, the control target value of the organic matter / acetic acid-utilizing methane bacterial load is substituted into the equation (1) to calculate the flow rate of raw water, and the appropriate value of HRT and organic matter volume load is determined from this raw water flow rate. provide.

【0015】[0015]

【作用】かかる嫌気性処理の制御方法によれば、反応槽
に付設された酢酸資化性メタン細菌濃度測定手段の測定
値に基づいて、式(1)を用いて有機物・酢酸資化性メ
タン細菌負荷が計算され、この結果から反応槽に対する
原水流量の最適な制御が実施される。特に上記有機物・
酢酸資化性メタン細菌負荷が適正な範囲に入らない場合
には、適正な範囲に入るような原水の流量を計算により
求めて、原水ポンプの流量を調節する制御が実施可能と
なる。
According to the control method of the anaerobic treatment, the organic substance / acetate assimilating methane is calculated by using the formula (1) based on the value measured by the acetic acid assimilating methane bacteria concentration measuring means attached to the reaction tank. Bacterial load is calculated and the results provide optimal control of raw water flow to the reactor. Especially the above organic matter
When the acetic acid-utilizing methane bacterial load does not fall within the appropriate range, it is possible to perform control to adjust the flow rate of the raw water pump by calculating the raw water flow rate that falls within the appropriate range.

【0016】更に負荷の指標として有機物・酢酸資化性
メタン細菌負荷を用いたことにより、F/M比とか汚泥
負荷の厳密な制御が行われ、過負荷によるプロセス不良
とか未消化等の現象が防止される。この酢酸資化性メタ
ン細菌の量はメタン発生に直接関係する主要な活性微生
物の指標であるため、従来から処理経験がない基質とか
処理方式に対しても制御目標範囲を容易に予測すること
ができる。
Further, by using the load of organic matter / acetate-utilizing methane bacteria as an index of load, the F / M ratio and sludge load are strictly controlled, and process defects due to overload or undigested phenomena occur. To be prevented. Since the amount of acetic acid-assimilating methane bacteria is an index of major active microorganisms that are directly related to methane generation, it is possible to easily predict the control target range even for a substrate or a treatment method that has not been previously treated. it can.

【0017】この有機物・酢酸資化性メタン細菌負荷の
制御目標範囲からHRTとか有機物容積負荷の適正範囲
を決定することができるので、運転の開始から定常運転
までの時間が短縮されるという作用が得られる。
Since it is possible to determine an appropriate range of HRT or organic matter volume load from the control target range of the load of organic matter / acetate-utilizing methane bacteria, there is an effect that the time from the start of operation to the steady operation is shortened. can get.

【0018】[0018]

【実施例】以下本発明にかかる嫌気性処理の制御方法の
具体的な実施例を説明する。本実施例では嫌気性処理に
おける原水投入量の指標として、有機物・酢酸資化性メ
タン細菌負荷という概念を定めて、これが一定範囲に入
るような制御方法を利用したことが特徴の一つとなって
いる。
EXAMPLES Specific examples of the control method of the anaerobic treatment according to the present invention will be described below. One of the features of this example is that the concept of organic matter / acetate-utilizing methane bacterial load is defined as an index of the amount of raw water input in the anaerobic treatment, and a control method is used so that it falls within a certain range. There is.

【0019】上記の有機物・酢酸資化性メタン細菌負荷
とはF/M比の一種であり、下記の(1)式を用いて計
算される。
The above-mentioned organic matter / acetate-utilizing methane bacterial load is a kind of F / M ratio, and is calculated using the following equation (1).

【0020】[0020]

【数2】 [Equation 2]

【0021】(1)式において投入原水有機物濃度とし
てVS,TOC,COD,BOD等が用いられる。嫌気
性処理におけるタンク内の酢酸資化性メタン細菌濃度
は、文献(D.Valche,W.Verstraete Journal WPCE,55(9)
1191,1983)に記載された方法によって測定された酢酸
資化性メタン細菌濃度とタンク内汚泥のVSSの比につ
いては、下水生汚泥の標準発酵で6〜8%、産業廃水の
UASB法では30〜60%という値が報告されてい
る。
In the equation (1), VS, TOC, COD, BOD, etc. are used as the concentration of the organic matter in the raw water input. The concentration of acetic acid-utilizing methane bacteria in the tank during anaerobic treatment is reported in the literature (D.Valche, W.Verstraete Journal WPCE, 55 (9)
1191, 1983), the ratio of acetic acid-utilizing methane bacteria concentration to VSS in tank sludge measured by the method described in (1191, 1983) is 6 to 8% in standard fermentation of sewage aquatic sludge, and 30 in the industrial wastewater UASB method. Values of ~ 60% have been reported.

【0022】本実施例を適用した有機物・酢酸資化性メ
タン細菌負荷を目標とした制御システムを図1に示す。
図1において、1は嫌気性処理反応槽(発酵タンク)、
2は流入原水、3は原水ポンプ、4は有機物測定手段、
5は流量計、6は反応槽内汚泥のVSS測定手段、7は
酢酸資化性メタン細菌濃度測定手段、8は制御装置、9
はガスホルダ、10は処理水である。
FIG. 1 shows a control system aiming at the load of organic matter / acetic acid-utilizing methane bacteria to which this embodiment is applied.
In FIG. 1, 1 is an anaerobic treatment reaction tank (fermentation tank),
2 is raw inflow water, 3 is raw water pump, 4 is organic substance measuring means,
5 is a flow meter, 6 is VSS measuring means for sludge in the reaction tank, 7 is means for measuring acetic acid-assimilating methane bacteria concentration, 8 is control device, 9
Is a gas holder, and 10 is treated water.

【0023】上記有機物測定手段4、流量計5、汚泥の
VSS測定手段6及び酢酸資化性メタン細菌濃度測定手
段7の各測定値に基づいて制御装置8によって前記
(1)式を用いて有機物・酢酸資化性メタン細菌負荷を
計算することができる。この結果により原水ポンプ3の
最適な駆動が制御される。
Based on the measured values of the organic substance measuring means 4, the flow meter 5, the sludge VSS measuring means 6 and the acetic acid-utilizing methane bacteria concentration measuring means 7, the control device 8 uses the above equation (1) to calculate the organic matter. -The acetic acid-utilizing methane bacterial load can be calculated. The optimum drive of the raw water pump 3 is controlled by this result.

【0024】即ち、本実施例では上記有機物・酢酸資化
性メタン細菌負荷が適正な範囲に入らない場合には、適
正な範囲に入るような原水2の流量を計算によって求め
て、原水ポンプ3の流量を調節することが特徴となって
いる。
That is, in this embodiment, when the load of the organic matter / acetate-utilizing methane bacteria does not fall within the proper range, the flow rate of the raw water 2 that falls within the proper range is calculated to obtain the raw water pump 3 It is characterized by adjusting the flow rate of.

【0025】メタン細菌は酢酸資化性と水素資化性の二
つに大別されるが、通常の有機物の嫌気性分解ではその
70%が酢酸を経由して分解することが知られている。
従って原水投入量の制御において、酢酸資化性と水素資
化性との両者を測定しなくても酢酸資化性メタン細菌だ
け測定すれば十分であるものと考えられる。
Methane bacteria are roughly classified into acetic acid assimilating and hydrogen assimilating, and it is known that 70% of them are decomposed via acetic acid in the usual anaerobic decomposition of organic substances. .
Therefore, in controlling the amount of raw water input, it is considered sufficient to measure only acetic acid-utilizing methane bacteria without measuring both acetic acid-utilizing ability and hydrogen-utilizing ability.

【0026】有機物・酢酸資化性メタン細菌負荷の適正
範囲に関しては、実データに基づいて以下に記す実施例
1,2のようにして算出した。
The appropriate range of the organic matter / acetate-utilizing methane bacterial load was calculated based on actual data as in Examples 1 and 2 below.

【0027】〔実施例1〕下水生汚泥を基質として用い
た標準方式嫌気性消化において、35℃でHRT=30
日の条件で連続運転を行った場合の有機物・酢酸資化性
メタン細菌負荷を計算した。タンクの有効容積は9リッ
トルとした。この時の汚泥性状は表1に示す通りであ
る。
[Example 1] HRT = 30 at 35 ° C in standard anaerobic digestion using sewage aquatic sludge as a substrate
The organic matter / acetate-utilizing methane bacterial load was calculated when continuous operation was performed under day conditions. The effective volume of the tank was 9 liters. The sludge properties at this time are as shown in Table 1.

【0028】[0028]

【表1】 [Table 1]

【0029】消化汚泥の酢酸資化性メタン細菌濃度の測
定値は769(mg/l)であり、有機物・酢酸資化性
メタン細菌負荷は
The concentration of acetic acid-utilizing methane bacteria in the digested sludge was 769 (mg / l), and the load of organic matter / acetic acid-utilizing methane bacteria was

【0030】[0030]

【数3】 (Equation 3)

【0031】である。一方、同じ基質を用いた場合には
HRTは20日まで短縮可能である。この時の有機物・
酢酸資化性メタン細菌負荷は
It is On the other hand, when the same substrate is used, HRT can be shortened to 20 days. Organic matter at this time
Acetogenic methane bacterial load is

【0032】[0032]

【数4】 [Equation 4]

【0033】即ち、下水濃縮生汚泥の中温標準方式嫌気
性処理における適正な有機物・酢酸資化性メタン細菌負
荷の範囲は1.7〜2.5(kg/kg・日)となる。
That is, the range of the appropriate organic matter / acetate-assimilating methane bacterial load in the sewage-enriched raw sludge medium temperature standard system anaerobic treatment is 1.7 to 2.5 (kg / kg · day).

【0034】〔実施例2〕酢酸、グルコース、ペプト
ン、メタノール 酵母エキス、無機塩酸等から構成され
て人工基質を用いたUASB室内実験のデータによって
適正な有機物・酢酸資化性メタン細菌負荷を推定した。
この場合、35℃において適正なTOC・VSS負荷は
0.3〜0.7(kg/kg・VSS・日)であった。
[Example 2] An appropriate organic substance / acetate-utilizing methane bacterial load was estimated from the data of a UASB laboratory experiment using an artificial substrate composed of acetic acid, glucose, peptone, methanol yeast extract, inorganic hydrochloric acid and the like. .
In this case, the appropriate TOC / VSS load at 35 ° C. was 0.3 to 0.7 (kg / kg · VSS · day).

【0035】UASB法において、酢酸資化性メタン細
菌/VSSの比率が30〜60%の範囲にあることが多
いので、この例でもVSSの30〜60%が酢酸資化性
メタン細菌であると仮定した。
In the UASB method, the acetic acid-assimilating methane bacterium / VSS ratio is often in the range of 30 to 60%. Therefore, in this example also, it is said that 30 to 60% of VSS is the acetic acid-assimilating methane bacterium. I assumed.

【0036】上記UASB法は上昇流式嫌気性スラッジ
ブランケット法(Upflow anaerobicsludge blanket rea
ctor process)の略であり、Lettinga(1980),Froste
ll(1981)等によって開発された付着担体を用いないで
汚泥自身のペレット状もしくはグラニュール増殖によっ
て沈降性の優れた嫌気性微生物を高濃度に反応器に保持
して高容積負荷を許容しようとする高速嫌気性処理技術
であって自己固定化菌体法ともいえる方法である。
The above-mentioned UASB method is an upflow anaerobic sludge blanket method.
Abbreviation for ctor process), Lettinga (1980), Froste
ll (1981) et al. try to allow a high volume load by keeping the anaerobic microorganisms with excellent sedimentation property in the reactor at a high concentration by using pellets of sludge itself or by growing granules without using an adherent carrier. It is a high-speed anaerobic treatment technology that can be said to be a self-immobilizing cell method.

【0037】TOC・VSS負荷が0.7(kgTOC
/kg・VSS・日)の場合には、TOC酢酸資化性メタ
ン細菌負荷は 0.7×{1/(0.3〜0.6)}=1.17〜2.33(kgTOC/kg・日) である。ここで使用した人工基質では有機物の37%が
炭素であるため、TOCを有機物重量に換算してから有
機物・酢酸資化性メタン細菌負荷に換算すると、 (1.17〜2.33)×(1/0.37)=3.15〜6.30(kg/kg・日) TOC・VSS負荷の下限の0.3(kgTOC/kg・
VSS・日)では、TOC酢酸資化性メタン細菌負荷
は、 0.3×{1/(0.3〜0.6)}=1〜0.5(kgTOC/kg・日) 更にTOCを有機物換算すると、 (1〜0.5)×(1/0.37)=2.70〜1.35(kg/kg・日) となる。即ち、UASB法では有機物・酢酸資化性メタ
ン細菌負荷の適正範囲は、0.5〜2.3(kgTOC/
kg・日)又は1.35〜6.30(kg有機物/kg・
日)ということになる。これはUASB法の方が標準方
式よりも有機物・酢酸資化性メタン細菌負荷が高くなる
のは基質の分解速度が異なるためと考えられる。
TOC / VSS load is 0.7 (kgTOC
/ Kg · VSS · day), the TOC acetate-utilizing methane bacterial load is 0.7 × {1 / (0.3 to 0.6)} = 1.17 to 2.33 (kgTOC / kg · day). In the artificial substrate used here, 37% of the organic matter is carbon, so if the TOC is converted to the weight of the organic matter and then converted to the organic matter / acetate-utilizing methane bacterial load, (1.17 to 2.33) x (1 / 0.37) = 3.15 to 6.30 (kg / kg / day) TOC / VSS load lower limit of 0.3 (kgTOC / kg / day)
In VSS · day), TOC acetate-utilizing methane bacterial load is 0.3 × {1 / (0.3-0.6)} = 1 to 0.5 (kgTOC / kg · day) Furthermore, TOC is converted to organic matter as (1 to 0.5) X (1 / 0.37) = 2.70 to 1.35 (kg / kg · day). That is, in the UASB method, the proper range of the organic matter / acetate-utilizing methane bacterial load is 0.5 to 2.3 (kgTOC /
kg ・ day) or 1.35-6.30 (kg organic matter / kg ・
Days). This is considered to be because the UASB method has a higher load of organic matter / acetate-utilizing methane bacteria than the standard method because the decomposition rate of the substrate is different.

【0038】以上説明したように、嫌気性処理の投入量
の制御において、負荷の指標として有機物・酢酸資化性
メタン細菌負荷を用いたことにより、F/M比又は汚泥
負荷のより厳密な制御を行うことが可能となり、これに
伴って過負荷によるプロセス不良または未消化を未然に
防止することができる。
As described above, in the control of the input amount of the anaerobic treatment, the F / M ratio or the sludge load is controlled more strictly by using the organic matter / acetate-utilizing methane bacterial load as an index of the load. It is possible to prevent the process failure or undigestion due to overload.

【0039】F/M比又は汚泥負荷の制御指標としては
有機物負荷率とかTOC(COD,BOD)・VSS負
荷等があるが、これらにおいてはタンク内汚泥の有機物
は微生物体の外に投入原水中の非分解性有機物を含むた
め厳密なF/M比にならない。これに対して本実施例の
場合には、メタン発生に直接関係する主要な活性微生物
である酢酸資化性メタン細菌の量をMとしているため、
F/M比又は汚泥負荷により近い表現となって嫌気性処
理方式の相違によりHRTとか有機物容積負荷の適正範
囲が大いに異なるのに対して、有機物・酢酸資化性メタ
ン細菌負荷は処理方式の相違を超越して共通性のある指
標となり、従来から処理の経験がない基質とか処理方式
に対しても制御目標範囲を予測できる利点がある。
The F / M ratio or the sludge load control index includes an organic matter load factor, TOC (COD, BOD) / VSS load, and the like. In these, the organic matter in the sludge in the tank is fed to the outside of the microorganisms in the raw water. The strict F / M ratio cannot be obtained because it contains non-decomposable organic substances. On the other hand, in the case of this example, since the amount of acetic acid-assimilating methane bacteria, which is a main active microorganism directly related to methane generation, is M,
The expression is closer to the F / M ratio or sludge load, and the appropriate range of HRT or organic matter volume load differs greatly due to the difference in anaerobic treatment method, whereas the organic matter / acetate-utilizing methane bacterial load differs in treatment method. It has an advantage that it is possible to predict the control target range even for substrates and treatment methods that have not been experienced in treatment in the past.

【0040】又、有機物・酢酸資化性メタン細菌負荷の
制御目標範囲からHRTとか有機物容積負荷の適正範囲
を計算することができるという利点があり、これに伴っ
て開始から定常運転までの時間を短縮することが可能と
なる。
Further, there is an advantage that an appropriate range of HRT or organic matter volume load can be calculated from the control target range of organic matter / acetate-utilizing methane bacterial load, and accordingly, the time from start to steady operation can be calculated. It can be shortened.

【0041】他方で、嫌気性汚泥中の酢酸資化性メタン
細菌の菌体量を推定する実用的方法(D.Valche,W.Verst
raete Journal WPCE,55(9)1191,1983)によれば、メタ
ン発酵に基づくメタン生成量の70%又はそれ以上は酢
酸が前駆体となっている。酢酸をメタンと二酸化炭素に
変換できるメタン菌の種類は限られており、一例として
Methanobacter;Soehngenii;Methanosarcina bacter;Met
hanosarcina strain227等がある。
On the other hand, a practical method for estimating the amount of acetic acid-utilizing methane bacteria in anaerobic sludge (D. Valche, W. Verst
According to raete Journal WPCE, 55 (9) 1191,1983), acetic acid serves as a precursor for 70% or more of the amount of methane produced by methane fermentation. The types of methane bacteria that can convert acetic acid to methane and carbon dioxide are limited.
Methanobacter; Soehngenii; Methanosarcina bacter; Met
There are hanosarcina strain 227 etc.

【0042】混液とか流入液中の酢酸資化性メタン細菌
数の測定は嫌気性消化においてしばしば問題となってお
り、菌体数を推定するいくつかの方法が提案されてき
た。しかしこれらの方法は間接的であるか、或いは操作
が複雑であるという問題がある。
The measurement of the number of acetic acid-assimilating methane bacteria in a mixed solution or influent is often a problem in anaerobic digestion, and several methods for estimating the number of bacterial cells have been proposed. However, these methods have a problem that they are indirect or complicated in operation.

【0043】ここで提案する方法は、一連の汚泥処理に
対して酢酸塩の添加量を増加させることによって混液1
リットル当たりの最大メタン発生速度を測定するもので
ある。即ち、本方法は最大24時間のインキュベーショ
ン内では生物体の成長は最小であり、酢酸変換速度は0
次反応式に従い、ある範囲内では基質濃度による影響を
受けないという知見に基づいている。
The method proposed here is a mixed solution 1 by increasing the amount of acetate added to a series of sludge treatments.
It measures the maximum methane generation rate per liter. That is, the method has minimal growth of organisms within a maximum incubation of 24 hours and an acetic acid conversion rate of 0.
Based on the following reaction formula, it is based on the finding that it is not affected by the substrate concentration within a certain range.

【0044】更に最大酢酸変換速度を酢酸分解性メタン
菌数に変換するため、本測定条件では最大比活性(菌重
量当たりメタン生成速度)が得られるものと仮定した。
Further, in order to convert the maximum acetic acid conversion rate into the number of acetic acid-degrading methane bacteria, it was assumed that the maximum specific activity (methane generation rate per bacterial weight) was obtained under the present measurement conditions.

【0045】酢酸資化性メタン細菌の最大比活性に関し
ては、無菌性培養或いは準無菌増菌(強化)培養リアク
ターにおけるデータ数は少ない。本実施例では嫌気性消
化槽、とりわけ酢酸性基質を主として供給する消化槽の
制御に用いて有効である。
Regarding the maximum specific activity of acetic acid-utilizing methane bacteria, the number of data in aseptic culture or semi-sterile enrichment (enhancement) culture reactor is small. This example is effective for use in controlling an anaerobic digester, particularly a digester mainly supplying an acetic acid substrate.

【0046】表2にメタン菌の無菌培養及び酢酸塩で生
育したメタン汚泥の酢酸資化性メタン細菌の最大比活性
(ml・CH4/g・VSS・日)を計算した数例を示す。
これらの数値は全て非対数増殖細胞数と相関があり、酢
酸資化性メタン細菌の菌体重量グラム/日当たり717
〜3020mlのメタン0.25〜1.06(gCH3・C
OD/g酢酸分解性メタン菌重量/日)が生成されるこ
とを示している。より多くのデータが必要であることは
当然であるが、表2の記載値から30〜35℃における
最大比活性は約1000(ml・CH4/g・VSS・日)
(0.35gCH3・COD/g・VSS/日)である。
Table 2 shows some examples of calculating the maximum specific activity (ml · CH 4 / g · VSS · day) of acetic acid-utilizing methane bacteria in methane sludge grown in aseptic culture of methane bacteria and acetate.
All of these numbers correlate with the number of non-logarithmic growth cells, and the cell weight of acetic acid-utilizing methane bacteria is 717 g / g / day.
Methane ~3020ml 0.25~1.06 (gCH 3 · C
OD / g acetic acid-degrading methane bacteria weight / day) is produced. Needless to say, more data are required, but the maximum specific activity at 30 to 35 ° C is about 1000 (ml · CH 4 / g · VSS · day) from the values shown in Table 2.
(0.35 g CH 3 · COD / g · VSS / day).

【0047】[0047]

【表2】 [Table 2]

【0048】以下に具体的な測定方法を説明する。先ず
材料として消化槽から比較的大量(5〜10リットル)
の汚泥を引き抜く。この時にリアクタの汚泥濃度を代表
する試料が得られるように留意してサンプリング操作を
行う。ここで試料のss成分、VSS、TOCを測定す
る。
A specific measuring method will be described below. First, a relatively large amount (5-10 liters) from the digestion tank as a material
Pull out the sludge. At this time, the sampling operation is performed so as to obtain a sample representative of the sludge concentration in the reactor. Here, the ss component, VSS, and TOC of the sample are measured.

【0049】次に2.5gのKH2PO4、1.0gのK2
HPO4、1.0gのNH4Cl、0.1gのMgCl2
0.2gの酵母エキス及び0.1gのNa2S・7H2Oを
1.0リットルの水に溶解して無塩基類のミネラルを含
むpH6.7のストック溶液を調製する。そして前記汚
泥試料をこのストック溶液で希釈してVSS濃度が約5
(g/l)の混液とし、図2に示す容積が2.0リット
ルの三角フラスコ11に上記混液を入れる。
Next, 2.5 g of KH 2 PO 4 and 1.0 g of K 2
HPO 4 , 1.0 g NH 4 Cl, 0.1 g MgCl 2 ,
A stock solution of pH 6.7 containing abasic minerals is prepared by dissolving 0.2 g of yeast extract and 0.1 g of Na 2 S.7H 2 O in 1.0 liter of water. Then, the sludge sample was diluted with this stock solution so that the VSS concentration was about 5
(G / l) as a mixed solution, and put the mixed solution in an Erlenmeyer flask 11 having a volume of 2.0 liters shown in FIG.

【0050】次いで30℃で24〜48時間の馴養を実
施する。本例では三角フラスコ11に異なる量のNaA
c(1gHAc=1.37gNaAc)を添加して汚泥
濃度を0.3〜1.0(gHAc/g・VSS)の範囲に
調節した。最大メタン発生速度が最高汚泥負荷において
観測された場合には、1.0g(gHAc/g・VSS)
よりも高い汚泥負荷において試験を実施しなければなら
ない。
Then, acclimation is carried out at 30 ° C. for 24 to 48 hours. In this example, different amounts of NaA are added to the Erlenmeyer flask 11.
c (1 gHAc = 1.37 gNaAc) was added to adjust the sludge concentration to the range of 0.3 to 1.0 (gHAc / g · VSS). If the maximum methane generation rate is observed at the maximum sludge load, 1.0 g (gHAc / g · VSS)
The test must be carried out at a higher sludge load.

【0051】上記操作中に液中に酸素が導入されないよ
うに注意する。NaAcの添加後、三角フラスコ11内
の液は1.0NのHCl又は1.0NのNaOHでpH
6.7に調節する。それから窒素ガスを少なくとも1分
間通気してからマグネチックスターラ12の上に置いて
30分毎に5分間撹拌して30℃で24時間保温する。
発生したガスは1NのNaOH溶液13中にバブリング
してCO2を除去し、CH4の容積をガスコレクター14
による水上置換により測定する。
Be careful not to introduce oxygen into the liquid during the above operation. After the addition of NaAc, the liquid in the Erlenmeyer flask 11 was adjusted to pH with 1.0N HCl or 1.0N NaOH.
Adjust to 6.7. Then, nitrogen gas is bubbled through for at least 1 minute, then placed on the magnetic stirrer 12, stirred every 5 minutes for 5 minutes, and kept at 30 ° C. for 24 hours.
The generated gas was bubbled into a 1N NaOH solution 13 to remove CO 2, and the volume of CH 4 was changed to a gas collector 14
It is measured by displacement on water.

【0052】次に増菌培養を行う。室内実験で酢酸塩を
基質とした2つのメタン菌増菌培養ではそれぞれ90
0,930(mlCH4/g・VSS・日)のメタンを生
成した。両培養系は醸造廃水処理用の12m3のパイロ
ット規模消化槽から由来したものであり、この消化槽に
下水処理場の嫌気性汚泥を種汚泥として立ち上げたもの
である。
Next, enrichment culture is performed. In laboratory experiments, 90% each was obtained in two methane enrichment cultures using acetate as a substrate.
0.930 (mlCH 4 / g · VSS · day) of methane was produced. Both culture systems were derived from a 12 m 3 pilot scale digester for brewery wastewater treatment, in which anaerobic sludge from a sewage treatment plant was set up as seed sludge.

【0053】第1の増菌培養は水浴中、第2の増菌培養
は上向流式リアクタの中で行った。両培養系における培
地には1リットル当たりに以下の重量の成分が含有され
ていた。
The first enrichment culture was carried out in a water bath and the second enrichment culture was carried out in an upflow reactor. The medium in both culture systems contained the following components by weight per liter.

【0054】NaAc;3.0g、KH2PO4;3.0
g、K2HPO4;1.0g、CaCl2・2H2O;1.0
g、NH4Cl;1.0g、MgCl2・6H2O;0.1
g、Fe2(SO43;0.1g、酵母エキス;0.2
g、エタノール;1.5ml 次に亜麻さらし工場で得られる亜麻の皮繊維からの廃水
を処理するための上向流式リアクタの汚泥を用いて本試
験方法の検証を実施した。操作は異なる濃度のNaAc
を添加して30時間変化を観察した。その結果、275
〜425(mlCH4/混液容積(L)/日)までは時
間に比例してガス生成量が増加し、汚泥濃度が高い場合
にはメタン生成速度も速くなることが判明した。しかし
ながらそれぞれの汚泥は0.40(gHAc/g・VS
S)以下の汚泥負荷では酢酸塩濃度が反応の律速とな
り、汚泥を5(gVSS/L)或いはそれ以下まで希釈
して基質非律速の条件にする必要がある。
NaAc; 3.0 g, KH 2 PO 4 ; 3.0
g, K 2 HPO 4 ; 1.0 g, CaCl 2 .2H 2 O; 1.0
g, NH 4 Cl; 1.0 g, MgCl 2 .6H 2 O; 0.1
g, Fe 2 (SO 4 ) 3 ; 0.1 g, yeast extract; 0.2
g, ethanol; 1.5 ml Next, the verification of this test method was performed using the sludge of the upflow reactor for treating the wastewater from the flax peel fiber obtained at the flax bleaching plant. Manipulate different concentrations of NaAc
Was added and the change was observed for 30 hours. As a result, 275
It was found that the gas generation amount increased in proportion to time up to 425 (mlCH 4 / mixed liquid volume (L) / day), and the methane generation rate also increased when the sludge concentration was high. However, each sludge is 0.40 (gHAc / g ・ VS
When the sludge load is S) or less, the acetate concentration becomes the rate-determining factor of the reaction, and it is necessary to dilute the sludge to 5 (gVSS / L) or less to make the substrate non-rate-limiting condition.

【0055】濃縮した汚泥に酢酸塩を大量に添加する方
法は推奨できない。何故ならpHとか培地の塩類濃度等
の変動が活性を低下させる原因となるからである。実際
に3.72(gHAc/l)以上の酢酸塩を添加しても
この汚泥ではメタン生成速度が上昇しなかった。
It is not recommended to add a large amount of acetate to the concentrated sludge. This is because variations in pH, salt concentration of the medium and the like cause a decrease in activity. Actually, the methane generation rate did not increase in this sludge even when 3.72 (gHAc / l) or more of acetate was added.

【0056】酢酸資化性メタン細菌の最大比活性は、前
記表2に示したように任意の条件下において約1000
(mlCH4/g・VSS・日)になるという仮定と、表
3に示す最大比メタン生成速度の観察結果に基づいて、
酢酸資化性メタン細菌は上向流式リアクタから採取中に
汚泥のVSS中の9.9〜10.3%を占めることにな
る。
As shown in Table 2 above, the maximum specific activity of acetic acid-utilizing methane bacteria is about 1000 under any conditions.
Based on the assumption of (mlCH 4 / g · VSS · day) and the observation result of the maximum specific methane production rate shown in Table 3,
Acetogenic methane bacteria will account for 9.9-10.3% of the sludge VSS during harvesting from an upflow reactor.

【0057】[0057]

【表3】 [Table 3]

【0058】2カ月後にこのリアクタがフル運転を開始
している時に再試験を実施したが、この時には酢酸資化
性メタン細菌はVSSの33%まで増加した。更に汚泥
が引き抜かれたリアクタのメタン生成速度(m3CH4
kg・VSS・日)の実測値は前記試験で得られたメタン
生成速度に相当する値が得られており、リアクタが最高
負荷に近い負荷で運転されていたことが判明した。実
際、更に負荷を高めるとCOD除去効率が急速に低下す
ることが予測される。
A retest was carried out two months later when the reactor was in full operation, at which time acetogenic methane bacteria increased to 33% of VSS. Methane production rate (m 3 CH 4 /
The actual measured value of (kg · VSS · day) was obtained as a value corresponding to the methane production rate obtained in the above test, and it was found that the reactor was operated at a load close to the maximum load. In fact, it is expected that COD removal efficiency will fall rapidly if the load is further increased.

【0059】2番目の汚泥として酸素生産プラントの酸
性化した廃水を処理するための12m3の上向流式メタ
ンリアクタから引き抜いたものを用いた。このリアクタ
の主要な基質は酢酸である。汚泥試料は24.3(g/
l)のss成分と16.2(g/l)のVSSを含んで
いる。表4に示したように最大活性は395(mlCH
4/g・VSS・日)であった
The second sludge used was drawn from a 12 m 3 upflow methane reactor for treating the acidified wastewater of an oxygen production plant. The main substrate of this reactor is acetic acid. The sludge sample is 24.3 (g /
It contains ss component of 1) and VSS of 16.2 (g / l). As shown in Table 4, the maximum activity was 395 (mlCH
4 / g · VSS · day)

【0060】[0060]

【表4】 [Table 4]

【0061】醸造廃水を処理する二相嫌気性消化槽に対
しては10カ月間調査した。始動してから1カ月後、メ
タンリアクタ内での汚泥はもともと廃水消化槽汚泥を種
汚泥としたものであり、酢酸資化性メタン細菌のVSS
中に占める比率は8%であったが、10カ月間の運転の
後では31%まで上昇した。
A two-phase anaerobic digester treating brewery wastewater was investigated for 10 months. One month after starting, the sludge in the methane reactor was originally the sludge from the wastewater digestion tank, and the VSS of acetic acid-utilizing methane bacteria was used.
The percentage of the total was 8%, but it increased to 31% after 10 months of operation.

【0062】上向流メタンリアクタの中では最大の15
00m3の上向流リアクタは、てん菜糖工場の廃水を処
理するものである。汚泥負荷1.8g(HAc/g・VS
S)、基質濃度4.3(gHAc/l)の条件で最大ガ
ス生成速度は635(mlCH4/gVSS・日)であっ
た。この数値は汚泥のVSSの63%が酢酸分解性メタ
ン細菌であることを示している。
Maximum of 15 in the upflow methane reactor
An upflow reactor of 00 m 3 treats the wastewater of the sugar beet factory. Sludge load 1.8g (HAc / g ・ VS
S) and the substrate concentration was 4.3 (gHAc / l), the maximum gas generation rate was 635 (mlCH 4 / gVSS · day). This value indicates that 63% of VSS in sludge is acetic acid-degrading methane bacteria.

【0063】潜在メタン生成速度と実際のメタン生成速
度の比であるPは、0.27という数値が得られた。こ
のリアクタは酢酸を含む廃水をより高い負荷で処理して
も酢酸が蓄積される虞れがないことを示している。
A value of 0.27 was obtained for P, which is the ratio of the latent methane production rate to the actual methane production rate. This reactor shows that there is no risk of acetic acid accumulating when treating wastewater containing acetic acid at higher loads.

【0064】次に家庭用消化槽の汚泥の活性を検査し
た。1次リアクタ(V=80m3)は20〜30、SR
Tは47日で運転されていた。汚泥試料は4.33(g
ss/l)に希釈され、ss成分の54%がVSSであ
った。メタン生成活性は低く、最高でも±80(mlC
4/g・VSS・日)であった。この数値から酢酸資化
性メタン生成菌の菌体重量はVSSの8%を占めること
になる。
Next, the activity of the sludge in the domestic digester was examined. Primary reactor (V = 80m 3 ) is 20-30, SR
The T had been in operation for 47 days. Sludge sample is 4.33 (g
It was diluted to ss / l) and 54% of the ss component was VSS. The methanogenic activity is low, and the maximum is ± 80 (mlC
H 4 / g · VSS · day). From this value, the cell weight of acetic acid-utilizing methanogen occupies 8% of VSS.

【0065】第2リアクタは6500m3の卵形消化槽
であり、SRTは26日で運転されている。このリアク
タに投入される下水汚泥は3%乾燥固形物を含む薄いも
のであり、試験の結果、この消化槽の汚泥はメタン菌濃
度が低いことが判明した(前記表4参照)。
The second reactor was a 6500 m 3 oval digester and the SRT was operating for 26 days. The sewage sludge charged into this reactor was thin containing 3% dry solids, and as a result of the test, it was found that the sludge in this digester tank had a low concentration of methane bacteria (see Table 4 above).

【0066】最後に豚のふん尿を処理する消化槽の汚泥
について試験を行った。室内実験用発酵槽にスクリーン
にかけた豚のふん尿(15g/lCOD,7〜9g/l
・VSS)を投入した場合、1リットル当たり1.0gの
酢酸資化性メタン細菌濃度となった。通常の豚ふん尿を
処理するフルスケールの消化槽(50〜60g/lCO
D,40〜45g/l・VSS)ではVSS中の酢酸資
化性メタン細菌の重量比はかなり低レベルであった。
Finally, a test was conducted on digester sludge for treating pig manure. Screened pig manure (15g / l COD, 7-9g / l in a laboratory fermentor)
When VSS) was added, the concentration of acetic acid-utilizing methane bacteria was 1.0 g per liter. A full-scale digester (50-60g / lCO) for treating normal swine manure
D, 40 to 45 g / l · VSS), the weight ratio of acetic acid-utilizing methane bacteria in VSS was at a considerably low level.

【0067】上記したようにメタン発酵は注意深い設計
と制御を必要とする微生物プロセスであり、実際の技術
者とかプラントオペレータはメタン発酵のプロセス設計
において一般的に汚泥負荷率を基準としている。しかし
ながらVSSパラメータはメタン生成活性のあるバイオ
マスを表現するのと同様に生命のない有機物粒子をも表
現することができるという面で曖昧な点が多いという難
点がある。
As described above, methane fermentation is a microbial process that requires careful design and control, and actual engineers and plant operators generally use sludge load factor as a standard in methane fermentation process design. However, the VSS parameter has a drawback in that it has many ambiguous points in that it can also represent non-living organic particles as well as the biomass having a methanogenic activity.

【0068】本実施例では迅速且つ簡単に嫌気性消化汚
泥中の酢酸分解性メタン生成菌の重量比に関する情報が
得られる。オペレータは消化槽中の活性成分量を正確に
推定することができる。
In this example, information on the weight ratio of acetic acid-degrading methanogens in anaerobic digested sludge can be obtained quickly and easily. The operator can accurately estimate the amount of active ingredient in the digester.

【0069】更に特定の汚泥濃度におけるリアクタの最
大可能メタン生成速度を推定可能である。この試験では
新鮮な汚泥試料を使用する用に留意しなければならな
い。何故ならば10〜15℃で2〜3週間放置した汚泥
はメタン生成速度が相当低下していることが多いからで
ある。この試験において試料に対して添加する酢酸の量
は基質律速にならないようにすることが必要である。
It is also possible to estimate the maximum possible methane production rate of the reactor at a particular sludge concentration. Care must be taken to use fresh sludge samples in this test. This is because the sludge left at 10 to 15 ° C for 2 to 3 weeks often has a considerably low methane generation rate. In this test, it is necessary that the amount of acetic acid added to the sample should not be rate-limiting for the substrate.

【0070】低活性の消化汚泥を対象とする場合のよう
に、条件によっては最初の酢酸濃度をガスクロマトグラ
フィーで測定した方が良い場合もある。しかしながら容
易に消化する汚泥中では、酢酸塩は通常基質非律速範囲
以下である。
Depending on the conditions, it may be better to measure the initial acetic acid concentration by gas chromatography, as in the case of targeting low activity digested sludge. However, in sludge, which is easily digested, acetate is usually below the substrate non-rate limiting range.

【0071】酢酸資化性メタン生成の最大比生成速度は
Methanosarcina bacterとMethanosarcina strain227の
み知られている。これらの微生物は嫌気性消化汚泥中で
は多分重要な菌種であると考えられる。
The maximum specific production rate of acetic acid-utilizing methane production is
Only Methanosarcina bacter and Methanosarcina strain 227 are known. These microorganisms are probably important species in anaerobic digested sludge.

【0072】最近、Zehnderらは酢酸−脱カルボキシレ
ート、非水素酸化性Methanobacteriun sohgenil様メタ
ン細菌の特性を記述した。この酢酸資化性菌の基質親和
力は、Ks≒0.46であり、Methanosarcina strain22
7のKsの約5mMに比較すると基質親和性が高い。生
態学的にはこの酢酸資化性菌により高効率で成長速度が
大きいsarcinaと競合する酢酸資化性微生物になり得る
ものと思われる。しかしこのメタン細菌の最大比基質変
換速度とかメタン生成速度等はまだ知られていない。
Recently, Zehnder et al. Described the properties of acetic acid-decarboxylate, non-hydrogen-oxidizing Methanobacteriun sohgenil-like methane bacteria. The substrate affinity of this acetic acid-assimilating bacterium is Ks≈0.46, and Methanosarcina strain22
The substrate affinity is higher than that of Ks of about 5 mM. Ecologically, it is thought that this acetotrophic bacterium can become an acetotrophic microorganism that competes with sarcina, which is highly efficient and has a large growth rate. However, the maximum specific substrate conversion rate and methane production rate of this methane bacterium are not yet known.

【0073】溶解性基質を受容するリアクタ内に存在す
るVSSは、主として微生物体から構成される。しかし
有機物粒子を受容するリアクタ内にあっては、VSSパ
ラメータは基質と活性微生物体の両方により構成され
る。このような場合には試験の結果は相対的な値にすぎ
ず、リアクタ中に存在するVSS存在量の何%が酢酸資
化性メタン細菌であるかを表現する後者のデータの解釈
に当たって、該リアクタを最適に操作するための言及が
行われなければならない。
The VSS present in the reactor that receives the soluble substrate is mainly composed of microbial organisms. However, in a reactor that accepts organic particles, the VSS parameter is composed of both the substrate and active microbial organisms. In such a case, the results of the test are only relative values, and in interpreting the latter data expressing what percentage of the VSS abundance present in the reactor is acetogenic methane bacteria, References must be made to optimally operate the reactor.

【0074】本願発明においては、下水汚泥とかスクリ
ーンで分離していない豚ふん尿のような溶解性COD/
VSSの比が約0.4になる2つの基質について検査し
た。これらのリアクタにおいては、VSSの6.0〜8.
0%が酢酸資化性メタン細菌の菌体であった。しかしな
がらスクリーンにより分離した豚ふん尿の場合は溶解性
COD/VSSの比が1.0であるが、VSS中に占め
る酢酸資化性メタン細菌の重量比は14%となった。完
全混合リアクタ内で任意の溶解性COD/VSSに対す
る酢酸資化性バイオマスの最適レベルを確立するために
は、更に実験と数学的モデリングが必要である。
In the present invention, a soluble COD / stainable material such as sewage sludge or pig manure not separated by a screen is used.
Two substrates were tested with a VSS ratio of about 0.4. In these reactors, VSS 6.0-8.
0% was cells of acetic acid-utilizing methane bacteria. However, in the case of swine manure separated by a screen, the soluble COD / VSS ratio was 1.0, but the weight ratio of acetic acid-utilizing methane bacteria in VSS was 14%. Further experimentation and mathematical modeling are required to establish the optimum level of acetogenic biomass for any soluble COD / VSS in a fully mixed reactor.

【0075】本試験条件下では0.2(mgHAc/g・
VSS)程度の低汚泥負荷においてHAcはCH4に化
学量論的に変換されるので、HAc添加量g当たり35
0mlのCH4が発生する。酢酸資化性メタン細菌の最
大比メタン生成速度として想定された値は1000(m
l/gバイオマス乾重量・日)である。この値は試験条
件にも関係する。更に対数増殖している場合には対数増
殖後、或いは定常成長期の細菌に適用される値である。
実際、対数増殖期のメタン細菌は定常成長期の2〜3倍
以上の比活性を示す可能性がある。
Under the test conditions of 0.2 (mgHAc / g.
Since HAc is stoichiometrically converted to CH 4 under a low sludge load of about VSS), 35 g / g of HAc is added.
0 ml of CH 4 is generated. The value assumed as the maximum specific methane production rate of acetic acid-utilizing methane bacteria is 1000 (m
1 / g biomass dry weight / day). This value also relates to the test conditions. Further, in the case of logarithmic growth, it is the value applied to the bacteria after logarithmic growth or in the stationary growth phase.
In fact, methane bacteria in the logarithmic growth phase may show specific activity 2-3 times or more that in the stationary growth phase.

【0076】このことについては特にVandel Bergらに
よって報告されており、Methanosarcina strain227の存
在によるものと考えられている。この値はこのままでは
概算値であるが、上向流式リアクタの各種の汚泥を対象
として測定した結果、この値が現実的な値であることが
判明した。
This has been reported especially by Vandel Berg et al., And is considered to be due to the presence of Methanosarcina strain 227. This value is an approximate value as it is, but as a result of measuring various sludges of the upflow reactor, it was found that this value is a realistic value.

【0077】この試験は汚泥が酢酸とメタンと二酸化炭
素に変換する能力を測定することを主眼としたものであ
り、従って水素資化性メタン菌とか水素生成共生性酢酸
生成菌等の菌数については不明であり、この試験の結果
は全嫌気性菌群を集約して考えたものではない。試験は
二相廃水処理システムの上りに基質の主成分が酢酸であ
る場合の廃水処理リアクタを制御するのに役立ってい
る。他の消化槽に対しては以前に指摘したように参照消
化槽との比較、pH、酢酸よりも高級な脂肪酸濃度、F
420その他のパラメータとの関係の中で解釈すべきであ
る。
This test is aimed mainly at measuring the ability of sludge to convert into acetic acid, methane and carbon dioxide, and therefore the number of bacteria such as hydrogen-utilizing methane bacteria and hydrogen-producing symbiotic acetogenic bacteria is determined. Is unknown, and the results of this study are not a comprehensive set of anaerobic bacteria. The test serves to control the wastewater treatment reactor when the main component of the substrate is acetic acid at the upstream of the two-phase wastewater treatment system. For other digesters, as pointed out earlier, comparison with reference digester, pH, fatty acid concentration higher than acetic acid, F
420 It should be interpreted in the context of other parameters.

【0078】結論的には、リアクタ内の酢酸資化性バイ
オマスの量は、比メタン生成能と同様に単純で簡単な試
験によって求めることができる。これによって得られた
情報は消化槽の監視とか運転制御のために利用可能であ
る。
In conclusion, the amount of acetic acid-utilizing biomass in the reactor as well as the specific methanogenic capacity can be determined by a simple and simple test. The information obtained from this can be used for monitoring of the digestion tank and operation control.

【0079】[0079]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明にか
かる嫌気性処理の制御方法によれば、反応槽に付設した
酢酸資化性メタン細菌濃度測定手段の測定値に基づき、
計算式を用いて有機物・酢酸資化性メタン細菌負荷が計
算され、この結果から反応槽に対する原水流量の最適な
制御を実施することができる。従って単にHRTと有機
物容積負荷を指標とした従来の制御とは異なって原水の
組成変動とか有機物の容積負荷が変動した場合でも処理
効率に影響がなく、経験不足に起因して必要以上に長い
HRTを設定した低負荷運転の継続をなくして運転コス
トの面からも有利であり、有機性廃棄物及び廃水を嫌気
性処理する際の反応槽への最適な原水投入量の制御を可
能とする。
As described in detail above, according to the method for controlling anaerobic treatment according to the present invention, based on the measurement value of acetic acid-assimilating methane bacteria concentration measuring means attached to the reaction tank,
The load of organic matter / acetate-utilizing methane bacteria is calculated using the calculation formula, and from this result, the optimum control of the raw water flow rate to the reaction tank can be carried out. Therefore, unlike conventional control in which HRT and organic matter volume load are used as indicators, even if composition fluctuation of raw water or volumetric load of organic matter changes, treatment efficiency is not affected, and HRT longer than necessary due to lack of experience. It is also advantageous from the viewpoint of operating cost by not continuing the low-load operation set as above, and makes it possible to control the optimum amount of raw water input to the reaction tank when anaerobically treating organic waste and wastewater.

【0080】更に負荷の指標として有機物・酢酸資化性
メタン細菌負荷を用いたことにより、F/M比とか汚泥
負荷の厳密な制御が可能となり、過負荷によるプロセス
不良とか未消化等の現象をもたらす虞れがなくなり、且
つ該酢酸資化性メタン細菌の量はメタン発生に直接関係
する主要な活性微生物の指標であるため、処理経験がな
い基質とか処理方式に対しても制御目標範囲を容易に予
測することができる。
Further, by using the load of organic matter / acetate-utilizing methane bacteria as an index of load, it becomes possible to strictly control the F / M ratio and the load of sludge, and the phenomenon of process failure or undigestion due to overload can be avoided. Since there is no possibility of causing this, and the amount of the acetic acid-assimilating methane bacteria is an index of the major active microorganisms directly related to methane generation, it is easy to set the control target range even for a substrate or a treatment method that has no treatment experience. Can be predicted.

【0081】又、有機物・酢酸資化性メタン細菌負荷の
制御目標範囲からHRTとか有機物容積負荷の適正範囲
を決定することができるので、運転の開始から定常運転
までの時間が短縮されるという効果が得られる。
Further, since the HRT or the appropriate range of the organic matter volume load can be determined from the control target range of the organic matter / acetate-utilizing methane bacterial load, the effect that the time from the start of operation to the steady operation can be shortened Is obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本実施例を適用した制御システムを示す概要
図。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a control system to which this embodiment is applied.

【図2】混液中の酢酸資化性メタン細菌数の測定手段の
一例を示す概略図。
FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of a means for measuring the number of acetic acid-assimilating methane bacteria in a mixed solution.

【図3】有機性基質の固形物含量及び潜在エネルギー量
とそれに対応する嫌気性処理法を示すグラフ。
FIG. 3 is a graph showing a solid content and a potential energy content of an organic substrate and a corresponding anaerobic treatment method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…嫌気性処理反応槽 2…流入原水 3…原水ポンプ 4…有機物測定手段 5…流量計 6…汚泥のVSS測定手段 7…酢酸資化性メタン細菌濃度測定手段 8…制御装置 9…ガスホルダ 10…処理水 11…三角フラスコ 12…マグネチックスターラ 14…ガスコレクター DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Anaerobic treatment reaction tank 2 ... Raw water inflow 3 ... Raw water pump 4 ... Organic matter measuring means 5 ... Flowmeter 6 ... Sludge VSS measuring means 7 ... Acetogenic methane bacteria concentration measuring means 8 ... Control device 9 ... Gas holder 10 ... Treated water 11 ... Erlenmeyer flask 12 ... Magnetic stirrer 14 ... Gas collector

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 有機性廃棄物及び廃水を嫌気性処理する
際に、反応槽への原水投入量の指標として、有機物・酢
酸資化性メタン細菌負荷という制御因子を求めて、この
制御因子が適正範囲にあるように原水の流量を調節する
ことを特徴とする嫌気性処理の制御方法。
1. When anaerobically treating organic waste and wastewater, a control factor called organic matter / acetate-utilizing methane bacterial load is obtained as an index of the amount of raw water input to the reaction tank, and this control factor is A method for controlling anaerobic treatment, which comprises adjusting the flow rate of raw water so that it is within an appropriate range.
【請求項2】 上記有機物・酢酸資化性メタン細菌負荷
を下記の(1)式を用いて計算するようにした請求項1
記載の嫌気性処理の制御方法。 【数1】
2. The organic substance / acetate-utilizing methane bacterial load is calculated using the following equation (1).
A method for controlling the anaerobic treatment described. [Equation 1]
【請求項3】 上記の式(1)に有機物・酢酸資化性メ
タン細菌負荷の制御目標値を代入して原水の流量を算出
し、この原水流量からHRT及び有機物容積負荷の適正
値を決定するようにした請求項2記載の嫌気性処理の制
御方法。
3. The raw water flow rate is calculated by substituting the control target value of the organic matter / acetate-utilizing methane bacterial load into the above formula (1), and the appropriate values of HRT and organic matter volume load are determined from this raw water flow rate. The method for controlling anaerobic treatment according to claim 2, wherein
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