JPH0889988A - 嫌気性処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 少ないｐＨ調整剤量でメタン生成菌の活動に
適したｐＨにｐＨ調整を行うことができ、これにより効
率よく嫌気性処理を行うことができる嫌気性処理方法を
提案する。 【構成】 嫌気性微生物を含む嫌気性汚泥２を保持する
嫌気性反応槽１に、有機性排液を実質的に一方向流で通
液して嫌気性処理する方法において、嫌気性反応槽１内
の被処理液流入部５付近のｐＨをｐＨ測定装置６で測定
し、この測定値が所定値を維持するように、薬注ポンプ
１３から被処理液に注入するｐＨ調整剤の注入量を制御
装置１４で制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、嫌気性微生物を含む嫌
気性汚泥を嫌気性反応槽内に保持し、有機性排液を一方
向流で通液して嫌気性処理する方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】有機性排液の嫌気性処理法として、固形
有機物および溶解性有機物を消化槽に投入し、長時間滞
留させて消化を行う旧来の嫌気性消化法に代り、溶解性
有機物のみを高負荷かつ高流速で嫌気性処理する高負荷
嫌気性処理法が行われている。この高負荷嫌気性処理法
は、消化速度の遅い固形有機物を分離して別途処理し、
消化速度の速い溶解性有機物のみを、嫌気性処理によっ
て高負荷で高速処理する方法であり、小型の装置を用い
て効率よく処理を行うことができる。このような処理方
法では高負荷で処理を行うために、スラッジブランケッ
トや流動床のように多量の嫌気性微生物を含む嫌気性汚
泥を嫌気性反応槽内に保持し、被処理液を上向流に高速
で通液して嫌気性処理を行っている。

【０００３】ところで嫌気性処理法は酸生成相とメタン
生成相からなり、酸生成相では有機酸生成菌の作用によ
り有機酸が生成するため低ｐＨとなる。一方メタン生成
相ではメタン生成菌の作用により有機酸が分解して、メ
タンと二酸化炭素に生成するため、ｐＨは高くなる。こ
のうちメタン生成菌の活動に好適なｐＨ範囲はｐＨ６〜
８であるとされている。

【０００４】このためｐＨ調整が行われるが、嫌気性処
理槽のｐＨ制御の方法としては、嫌気性処理槽に直接ｐ
Ｈ調整剤（酸またはアルカリ）を投入するのは、メタン
生成菌がｐＨ調整剤に直接触れて活性低下を起こす恐れ
があり現実的でない。従って、嫌気性反応槽への流入水
のｐＨを制御して、嫌気性反応槽内のｐＨを間接的に制
御するのが一般的である。このようにｐＨ調整を行うこ
とにより、嫌気性反応槽において、メタン生成菌の活動
に適したｐＨ範囲に保たれることが期待されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、嫌気性反応
槽内のｐＨは、有機酸の生成、分解、ガス化、二酸化炭
素の発生等により変動し、流入水のｐＨとは同一でない
ことが多い。例えば、有機酸を主な成分とするｐＨ５程
度の流入水に、アルカリ剤（ＮａＯＨ等）を加えてｐＨ
６．０に調整し、嫌気性反応槽に流入させた場合、嫌気
性反応槽内に流入した被処理液のｐＨはｐＨ６．６程度
にまで上昇する例が典型的に見られる。この際の嫌気性
反応槽内は発生する嫌気性ガスによる撹拌作用により、
実質的に混合が行われ、嫌気性反応槽の底部の被処理液
流入ノズル周辺でも、流入する被処理液のｐＨより高く
なるためであると考えられる。従って嫌気性反応槽へ流
入する被処理液を前記ｐＨに調整する場合、必要以上に
ｐＨ調整剤を注入していることになり、これによりｐＨ
調整剤の注入量が多くなり、場合によっては処理のｐＨ
が高くなりすぎるという問題点がある。

【０００６】本発明の目的は、上記の問題点を解決する
ため、少ないｐＨ調整剤量でｐＨ調整を行い、効率よく
処理を行うことができる嫌気性処理方法を提案すること
である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、嫌気性微生物
を含む嫌気性汚泥を保持する嫌気性反応槽に、有機性排
液を実質的に一方向流で通液して嫌気性処理する方法に
おいて、嫌気性反応槽内の被処理液流入部付近のｐＨを
測定し、この測定値が所定値を維持するように、被処理
液に注入するｐＨ調整剤の注入量を制御することを特徴
とする嫌気性処理方法である。

【０００８】本発明において用いられる嫌気性反応槽
は、嫌気性微生物を含む嫌気性汚泥を保持する槽であ
る。このような嫌気性反応槽としては、グラニュール汚
泥によるスラッジブランケットを形成するＵＡＳＢ（上
向流スラッジブランケット）型、あるいは砂等の担体粒
子に汚泥を固定した流動床型の反応槽など、嫌気汚泥を
多量に固定した状態で保持する反応槽が使用できる。

【０００９】本発明ではこのような嫌気性反応槽に、実
質的に一方向流で被処理液を通液して嫌気性反応を行う
ように構成される。上記のＵＡＳＢおよび流動床型で
は、被処理液を上向流で通液するように構成されてお
り、このような上向流通液が一般的であるが、場合によ
っては横方向または下向流など別の方向に通液するよう
に構成してもよい。

【００１０】上記のスラッジブランケットまたは流動床
では、通液を一方向流すなわち上向流で行っても、槽内
では部分的に乱流が形成され、完全混合に至らない撹拌
状態となる。この場合でも基本的な通液方向は一方向で
あるため、通液方向に沿ってｐＨ変化が生じる。従って
本発明では、このような完全混合に至らない撹拌を伴う
一方向流を、「実質的な一方向流」としてとらえる。

【００１１】このような嫌気性反応槽では、槽内の被処
理液の流入部付近においても、完全混合に至らない若干
の混合が生じるため、被処理液は流入と同時に若干高く
なる。従って本発明では嫌気性反応槽内の被処理液流入
部付近のｐＨを測定し、この測定値が所定値、例えばｐ
Ｈ６〜７、好ましくはｐＨ６．２〜６．４になるよう
に、被処理液に注入するｐＨ調整剤量を制御する。

【００１２】嫌気性反応槽内におけるｐＨ測定位置は、
被処理液流入口から０．２〜２ｍ、好ましくは２０〜５
０ｃｍの範囲内とするのが適当である。被処理液の流入
手段としては、一般に流入ノズルを底面に均一に分布さ
せた流入管が使用されるが、この場合のｐＨ測定位置は
流入ノズルから上記範囲内とする。

【００１３】ｐＨ調整剤としては水酸化ナトリウム等の
アルカリを用いるのが一般的であるが、被処理液の性状
あるいは処理条件等によっては塩酸、硫酸等の酸を用い
る場合もある。どちらの場合も１０〜３０重量％程度の
水溶液として用いるのが好ましい。

【００１４】ｐＨ調整剤の注入位置は、嫌気性反応槽の
流入前の位置であればよく、任意の位置に注入すること
ができる。嫌気性処理装置が一相式の場合、すなわち１
つの嫌気性反応槽により酸生成相とメタン生成相の嫌気
性反応を行う場合は、被処理液供給ラインにｐＨ調整剤
を直接注入してもよく、また被処理液供給ラインに設け
られたｐＨ調整槽に注入してもよい。二相式の場合、す
なわち酸生成相とメタン生成相を分離する場合は、通常
酸生成槽は完全混合型の槽が用いられるので、ｐＨ調整
剤を酸生成槽に注入してもよく、酸生成槽に被処理液を
供給する被処理液供給ライン、または酸生成槽からメタ
ン生成槽としての嫌気性反応槽に酸生成した被処理液を
供給するラインに供給してもよく、またこれらに付随し
て設けられたｐＨ調整槽に注入してもよい。

【００１５】ｐＨ調整剤の注入量を制御する方法として
はｐＨ測定装置の測定信号を制御装置に入力して必要薬
注量を演算し、ｐＨ調整剤注入装置の注入量を制御する
方法があげられる。このほか嫌気性反応槽の被処理液流
入部付近のｐＨを測定する第１のｐＨ測定装置のほか
に、被処理液のｐＨを測定する第２のｐＨ測定装置を設
け、それぞれの測定信号を制御装置に入力して、第１の
ｐＨ測定装置の測定信号により被処理液のｐＨ設定値を
演算し、この設定値を維持するように第２のｐＨ測定装
置の測定信号に基づいてｐＨ調整剤の注入量を制御する
方法などもあげられる。

【００１６】上記のようにしてｐＨ調整を行うことによ
り、必要最少限のｐＨ調整剤が注入され、嫌気性反応槽
に流入した被処理液はここでメタン生成菌の活動に適し
たｐＨ範囲になり、効率よく嫌気性処理が行われる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１および図２はそれぞれ別の実施例による嫌気
性処理装置を示す系統図である。

【００１８】図１において、１は嫌気性反応槽で、内部
にグラニュール汚泥からなるスラッジブランケット２が
形成されている。嫌気性反応槽１の底部には、被処理液
路３に連絡する被処理液流入管４が設けられて、流入ノ
ズル５が底面全域にほぼ均一に分布しており、流入ノズ
ル５の開口部付近の２０〜５０ｃｍの範囲内にｐＨ測定
装置６の電極７が設けられている。槽上部には処理液路
８に連絡する集水部９が設けられ、これを下からカバー
するように集ガス部１０が配置されて、ガス取出路１１
に連絡している。１２は薬注路でポンプ１３が設けられ
ている。１４は制御装置である。

【００１９】上記の装置による嫌気性処理方法は、被処
理液路３から被処理液を供給して被処理液流入管４の流
入ノズル５から嫌気性反応槽１に流入させると、被処理
液は上向流でスラッジブランケット２を展開して上昇
し、嫌気性処理を受ける。ここではスラッジブランケッ
ト２を構成する嫌気性汚泥に含まれる嫌気性微生物の酸
生成菌の作用により、被処理液中の有機物が分解して有
機酸が生成すると同時に、メタン生成菌の作用により有
機酸が分解してメタンと二酸化炭素が生成する。処理液
は集水部９からオーバフローして処理液路８に取出さ
れ、発生するガスは集ガス部１０に集められてガス取出
路１１から取出される。

【００２０】嫌気性反応槽１に流入した被処理液は流入
ノズル５付近において槽内液と混合してｐＨが変動する
ので、流入ノズル５付近のｐＨをｐＨ測定装置６で測定
し、その測定信号を制御装置１４に入力する。制御装置
１４では、電極７付近のｐＨが６．２〜６．４を維持す
るように、ｐＨ調整剤の注入量を演算し、ポンプ１３の
薬注量を制御する。このときｐＨ測定値が上記設定値を
外れるときは薬注ポンプ１３の薬注量を段階的に増加ま
たは減少することにより、測定値を設定値に近づけ、測
定値が設定値になったときはその値を維持するように制
御信号を出力する。

【００２１】これにより制御された量のｐＨ調整剤が薬
注路１２から被処理液路３に注入されて、被処理液のｐ
Ｈ調整が行われる。これにより必要最少限のｐＨ調整剤
が注入された被処理液は嫌気性反応槽１に流入して嫌気
性処理を受け、この間有機酸の生成および分解によりｐ
Ｈが変動しても、メタン生成菌の活動に適したｐＨ６〜
８の範囲に保たれる。

【００２２】上記のように嫌気性反応槽１の被処理液流
入部付近のｐＨを測定してｐＨ調整剤の注入量を制御す
ることにより、ｐＨ調整剤の注入量を必要最小限に制御
することができる。

【００２３】図２は二相式の例を示し、嫌気性反応槽１
はメタン生成相の嫌気性処理に用いられ、別の酸生成槽
１５が設けられ、これに被処理液路３、薬注路１２およ
び処理液循環路１６が連絡し、またこれからポンプ１７
を有する連絡路１８が嫌気性反応槽１の被処理液流入管
４に連絡している。酸生成槽１５にはｐＨ測定装置１９
が設けられ、その電極２０が槽内に挿入されている。ま
た酸生成槽１５にはポンプ２１を有する循環液路２２が
設けられている。

【００２４】上記の装置による嫌気性処理法としては、
ｐＨ測定装置１９を使用する場合と、使用しない場合の
二つの方法がある。どちらの場合も基本的な処理は同様
に行われる。この場合、被処理液を被処理液路３から酸
生成槽１５に供給し、酸生成相の嫌気性処理を行う。酸
生成槽１５ではポンプ２１により循環液路２２を通して
槽内液の循環を行って、有機酸生成菌を含む嫌気性汚泥
と被処理液を混合し、完全混合の状態で酸生成相の嫌気
性処理を行う。

【００２５】酸生成した被処理液はポンプ１７により連
絡路１８から嫌気性反応槽１に注入し、メタン生成相の
嫌気性処理を行う。ここでは注入した被処理液中の有機
酸がメタン生成菌の作用によりそのまま分解する点を除
けば、図１について説明したのとほぼ同様の処理が進行
する。処理液の一部は処理液循環路１６から酸生成槽１
５に循環し、処理液中のアルカリ成分が酸生成槽１５に
おけるｐＨ調整に利用される。

【００２６】ｐＨ測定装置１９を使用しない場合のｐＨ
制御は図１の場合と同様に行われる。この場合ｐＨ測定
装置６により嫌気性反応槽１の流入ノズル５付近のｐＨ
を測定し、その測定信号を制御装置１４に入力して必要
薬注量を演算し、ポンプ１３に制御信号を出力して、流
入ノズル５付近のｐＨが所定値（ｐＨ６．２〜６．４）
を維持するように、薬注路１２から酸生成槽１５にｐＨ
調整剤を注入してｐＨ調整を行う。

【００２７】ｐＨ調整された酸生成被処理液は嫌気性反
応槽１に注入されたとき、液の撹拌によって、メタン生
成菌の活動に適したｐＨ６．２〜６．４の状態になり、
効率よくメタン生成相の嫌気性処理が行われる。その後
有機酸の分解によってｐＨが変動しても、メタン生成菌
の活動に適したｐＨ６〜８が維持される。このように酸
生成槽１５に処理液の一部を循環して処理液のアルカリ
成分を利用することにより、ｐＨ調整剤の注入量は少な
くなる。また酸生成槽にｐＨ調整剤を注入して撹拌する
ことにより、経時的なｐＨ変動を吸収して、安定した制
御を行うことができる。

【００２８】ｐＨ測定装置１９を使用する場合は、ｐＨ
測定装置６の測定信号を制御装置１４に入力し、ｐＨ測
定装置６の測定値が６．２〜６．４を維持するように、
嫌気性反応槽１に流入する被処理液のｐＨとしての酸生
成槽１５のｐＨ値を設定する。一方ｐＨ測定装置１９は
酸生成槽１５のｐＨを測定し、この測定値信号を制御装
置１４に入力して、酸生成槽１５内を前記ｐＨ設定値に
維持するのに必要な薬注量を演算し、ポンプ１３に出力
する。

【００２９】ｐＨ測定装置６の測定値がｐＨ６．２〜
６．４を外れる場合は、酸生成槽１５のｐＨ設定値を段
階的に変更し、ｐＨ測定装置１９の測定信号がこのｐＨ
設定値を外れる場合は演算、薬注量を段階的に変更する
ことにより、制御が行われる。このようなフィードフォ
ワート制御とフィードバック制御を組合せることによ
り、きめの細い制御が行われ薬注量をさらに削減するこ
とができる。

【００３０】図１の装置においても、被処理液路３に第
２のｐＨ測定装置１９を設けて上記と同様の制御を行う
こともできる。図２の装置においても、連絡路１８にｐ
Ｈ測定装置１９を設けたり、また薬注路１２を被処理液
路３に連絡することも可能である。

【００３１】以下、試験例について説明する。各例中％
は重量％である。 実施例１ 図２の装置（ただしｐＨ測定装置１９を使用せず）を用
いて嫌気性処理を行った。嫌気性反応槽１は容量２５ｌ
ｉｔｅｒで中にグラニュール汚泥からなるスラッジブラ
ンケット２を形成した。酸生成槽１５は容量７．５ｌｉ
ｔｅｒとした。上記の装置にグルコースおよびエタノー
ルを主成分とする合成排水（ＣＯＤｃｒ４０００ｍｇ／
ｌ）を供給して嫌気性処理し、嫌気性反応槽１に設置し
たｐＨ測定装置６の測定値が６．２となるように、２５
％水酸化ナトリウム水溶液を酸生成槽１５に注入してｐ
Ｈ調整した。ＣＯＤｃｒ除去率が９８％となるように運
転した結果、ｐＨ調整剤の使用量は処理ＣＯＤｃｒ １
ｋｇあたり、２５％水酸化ナトリウム水溶液０．４２ｌ
ｉｔｅｒであった。

【００３２】比較例１ 実施例１と同様の図２の装置（ただしｐＨ測定装置６を
使用せず）を用いて、同様に嫌気処理を行った。このと
き酸生成槽１５に設置したｐＨ測定装置１９の測定値が
６．２となるように、２５％水酸化ナトリウム水溶液を
酸生成槽１５に注入し、ｐＨ測定装置６による制御は行
わなかった。ＣＯＤｃｒ除去率が９８％となるように運
転した結果、ｐＨ調整剤の使用量は処理ＣＯＤｃｒ １
ｋｇあたり、２５％水酸化ナトリウム水溶液０．６６ｌ
ｉｔｅｒであった。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、嫌気性反応槽内の被処
理液流入部付近のｐＨが所定値を維持するように、被処
理液に注入するｐＨ調整剤の注入量を制御することによ
り、少ないｐＨ調整剤量でメタン生成菌の活動に適した
ｐＨにｐＨ調整を行うことができ、これにより効率よく
嫌気性処理を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の嫌気性処理装置の系統図である。

【図２】別の実施例の嫌気性処理装置の系統図である。

【符号の説明】

１ 嫌気性反応槽 ２ スラッジブランケット ３ 被処理液路 ４ 被処理液流入管 ５ 流入ノズル ６、１９ ｐＨ測定装置 ７、２０ 電極 ８ 処理液路 ９ 集水部 １０ 集ガス部 １１ ガス取出路 １２ 薬注路 １３、１７、２１ ポンプ １４ 制御装置 １５ 酸生成槽 １６ 処理液循環路 １８ 連絡路 ２２ 循環液路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 嫌気性微生物を含む嫌気性汚泥を保持す
   る嫌気性反応槽に、有機性排液を実質的に一方向流で通
   液して嫌気性処理する方法において、 嫌気性反応槽内の被処理液流入部付近のｐＨを測定し、 この測定値が所定値を維持するように、被処理液に注入
   するｐＨ調整剤の注入量を制御することを特徴とする嫌
   気性処理方法。