JPS5939396A - 有機性廃水の処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はド水・し尿・産業廃水、その他の汚水など、低
濃度から高濃度に有機物質を含有する有損性廃水を浄化
処理する際に、メタン発酵処理と好気性生物処理とを組
み合わせて有機物質ならびに浮遊物質を除去する方法に
関するものである。

一般に、メタン発酵処理と好気性生物処理とを組み合わ
せた方式は好気性生物処理単独に比べ、（１）省エネル
ギー的である。

（２）汚泥発生量が少ない。

（３）生成汚泥が肥料化し易い。

（４）広範囲の有機物質が分解できる。

など、非常に優れた特質を有している。これらの特質を
有しながら、現在の有機性廃水処理方式は好気性生物処
理単独が主流となり、本処理方式はわずかにし尿処理用
に残されているばかりであり、し尿処理に関しても、本
処理方式に変って低希釈二段活性法が昨今では主流とな
っており、本方式は影をひそめている状況にある。

本発明は、メタン発酵処理と好気性生物処理とを組み合
わせた方式が優れた特質を有しながら、なぜ一般に用い
られないか、という素朴な疑問から発したものであり、
用いられない原因を取シ除くことにより本方式の利点を
最大限に発揮させ、社会的な要請に答え得る有機性廃水
の処理方法を提供することを目的とする。

従来、メタン発酵処理と好気性生物処理とを組み合わせ
た処理方式は、数千初以−ヒの高濃度の有機物質を含有
する有機性廃水、とシわけし尿などを処理する方法とし
て用いられてきた。最も一般的な処理方式は、メタン発
酵処理装置として、ガスもしくは機械攪拌式の消化槽（
密閉槽）を用い、好気性生物処理装置として活性汚泥処
理装置を用いている。

しかしながら、このように高濃度の有機物質を含む有機
性廃水には高濃度の有機態窒素・アンモニア性窒素を含
む場合が多く、せっかくメタン発酵が良好に行なわれて
いるにもかかわらず、好気性生物処理の酸化槽において
有機態窒素・アンモニア性窒素が酸化型窒素（ＮＯよ−
Ｎ）に変換し、酸化槽に続く沈殿槽において酸化型窒素
が窒素ガスに変換し、固液分離を阻害する。酸化型窒素
の生成が著しい場合には、酸化槽ｐＨが極端に低下しく
ｐＨ５以下）好気性微生物の活性をも低下させるなど、
数々の弊害が生じることがしばしばあった。また、この
弊害は好気性生物処理装置として回転円板装置や接触酸
化装置もしくは散水ろ床装置を用いても同様である。

昨近においでは、窒素除去の社会的要請と相まって窒素
除去を組み込んだ本方式の改良型すなわち低希釈二段活
性汚泥法が主流をなし、本方式がかえりみられなくなっ
ている。ところが、窒素除去を組み込んだ方式は単に有
機物質を除去するだめの方式に比べ数倍のエネルギーを
要し、同時に本方式の最大の利点とするところの嫌気性
生物処理におけるメタン発生（すなわちエネルギーの創
生）が抑制され、窒素除去という社会的要請には答えら
れるものの、もう一つの省エネルギーという重要な社会
的要請に対しては残念ながら全く逆の方向にむかってい
る。

一方、百から千４４の有機物質を含有する低濃度の有機
性廃水に関しても、昨今ではメタン発酵処理方式として
砂・砂利・アンスラサイト・活性炭・プラスチック村な
どの生物付着媒体を充填した密閉槽を用いて反応槽を小
型化し、常温でも処理できるものが開発され、後段の好
気性生物処理装置として活性汚泥処理装置・回転円板装
置・接触酸化装置を用いる方式が各種提案されている。

ところで、好気性生物処理装置として活性汚泥処理装置
を用いた場合は、メタン発酵処理水の有機物濃度が低い
ことから活性汚泥の維持が困難となり正常に運転するた
めには非常に高度な運転管理が要求される。また、回転
円板装置や接触酸化装置においては、汚泥が生物付着媒
体を閉塞させたシ生物膜の急激なはく離がおこシ、安定
な処理が困難であることがしばしばある。同時に、回転
円板装置や接触酸化装置においては、メタン発酵処理水
の有機物質濃度が低い場合、例えばＢＯＤで５０■４程
度のときでも、有機物質を酸化するために必要な動力以
上の動力を、つまシ円板を回転するだめに、もしくは循
環流を生じさせるだめに用いなければならず、本方式の
特質が十分生かされていないばかシでなく、固液分離が
不可能な微細粒子のＳＳが残存し、処理水の透視度が悪
いなどの欠点がある。

以上のように、メタン発酵処理と好気性生物処理を組み
合わせだ処理方式は、メタン発酵処理のあとを受は継ぐ
好気性生物処理に問題がある場合が多い。

本発明は、かかる問題点を克服するためにメタン発酵処
理のあとに続く好気性生物処理に生物膜ろ過装置を設け
ることを特徴とする。生物膜ろ過装置とは、微生物付着
媒体として砂・砂利・アンスラサイト・活性炭・プラス
チック材などの粒状物を充填し好気性生物処理とろ過と
を同時に行ない、かつ間欠的に洗浄を行なうものである
（特開昭５６−９１８８９）。

生物膜ろ過装置を用いることにより、 （１）　　生物膜ろ過装置内で有機態窒素もしくはアン
モニア態窒素の硝化が進行しても、生物処理とともにろ
過作用があることから問題とならない。

（２）　　送気量を調節することにより硝化の進行を抑
制できるため、処理液のｐＨが極端に低下することはな
く、安定した生物処理が継続できる。

（３）送気量は有機物質の酸化に必要な量だけで良く、
低濃度の有機性廃水の場合にも無駄な動力を必要としな
い。

（４）　　定期的に洗浄することから、目詰まシおよび
急激な生物膜のはく離の心配がない。

（ｓ）　　ＢＯＤが除去されるばかシでなく微細粒子の
ＳＳも除去され、処理水が極めて清澄である。

などの利点があシ、従来の好気性生物処理装置における
欠点を克服できる。

しかしながら、好気性生物処理装置として生物膜ろ過装
置を用いた場合では、洗浄排水の処理について配慮する
必要がある。一般に、洗浄排水のｓｓは５００〜１００
０ｑＡであり、１０時間程度静置させることにより濃縮
汚泥濃度は１０〜！５０　ｒｖｔとなる。

一方、静置後の上澄水の水質はＳＳで２０〜６０　ｍｇ
Ａ、ＢＯＤで３Ω〜５０■βである。また、洗浄排水を
顕微鏡で調査すると、Ｖｏｒｔｉｃｅｌｌａ　　’ｐ　
Ａｓｐｉｄｉｓｃｈａ　　などの原生動物やＺｏｏｇｌ
ｅａ菌などの微生物が主成分となっている。

本発明のもう一つの目的は、これら洗浄廃水の性状をふ
まえ最も効率的なフローを提供することにある。つまり
、洗浄排水の性状を決める主な要素は好気状態で増殖し
た微生物であり、洗浄排水を嫌気状態にすることによシ
、メタン発酵が可能であり、更に汚泥の発生量を低減さ
せ、同時に洗浄排水からもメタンを発生させ、エネルギ
ーを回収しようとするものである。

しかして、本発明は有機性廃水をメタン発酵処理したの
ち好気性生物処理する方法において、好気性生物処理に
微生物付着媒体として粒状物を充填して好気性生物処理
とろ過とを同時に行ないかつ間欠的に洗浄を行なう生物
膜ろ過装置を用い、該生物膜ろ過装置の洗浄によって排
出される少なくとも汚泥をさらにメタン発酵処理するこ
とを特徴とする有機性廃水の処理方法である。

次に、本発明の一実施態様を、有機性廃水中に殆どＳＳ
を含まない場合を例にとって図面により説明する。

原水１すなわち有機性廃水は原水槽２にて貯留された後
、密閉型のメタン発酵処理槽４に至る。

メタン発酵処理槽４には充填材５として砂・砂利・アン
スラサイト中活性炭・プラスチック片・ハニコム材など
から選ばれたものが充填されておシ、充填材５の表面に
付着した゛生物膜により、メタン発酵処理が行なわれ、
メタン発酵処理水６として、生物膜ろ過装置８に至る。

生物膜ろ過装置８には砂・砂利・アンスラサイト・活性
炭もしくはプラスチック材から選ばれた粒状物９が充填
されている。また、生物膜ろ過装置８では下部よシ空気
１０を用いて、常に好気状態が得られる様に散気されて
いる。生物膜ろ過装置８内では粒状物９の表面に付着し
た生物膜により好気性生物処理とろ過作用が同時に行な
われ、処理水１２は処理水槽１３に至り、放流水１４と
して系外に流出する。

処理の継続にともない、生物膜ろ過装置８での通水抵抗
が増大するため、定期的に洗浄を行なう必要がある。洗
浄は逆洗ポンプ１５を作動させ、生物膜ろ過装置８の下
部から処理水１２を流入させる。

また、このとき空気１０を同時に用いれば、よりゃ果的
な洗浄が行なえる。洗浄排水１７は生物膜ろ過装置８の
上部よシ流出し、回分式沈殿槽１８に至る。

回分式沈殿槽１８では数時間、望ましくは７〜８時間時
間装置た後、上澄水２０を数時間詳しくは次の洗浄周期
がぐるまでの時間をかけて定量的にメタン発酵処理水６
と混合し、生物膜ろ過装置８に導び〈。また、濃縮汚泥
２１は機械攪拌式もしくはガス攪拌式の消化槽（密閉槽
）２２に導びき、メタン発酵処理を行ない、汚泥２３と
して、系外に排出する。なお図中、３，１９はポンプ、
７．１１及び１６は配管、２４はメタンをそれぞれ示し
ている。

仁こで、洗浄排水１７を固液分離する際の手段として回
分式沈殿槽１８を用いたが、生物膜ろ過装置８力゛複数
個ある場合など静置時間に制約が生じるときには、洗浄
排水１７を一度貯留した稜、洗浄排水１７を連続的に沈
殿池に導ひき、常時上澄水２０をメタン発酵処理水６と
混合する連続的な固液分離を行なった方が良い場合もあ
る。

また、上記図示例では洗浄排水１７を予め固液分離し、
濃縮汚泥２１のみを消化４１１２２でメタン発酵処理し
ているが、所望によシ洗浄排水１７を直接メタン発酵処
理してもよい。

上記−上澄水２０の性状は先に示した通り、一般にｓｓ
で２０〜６０　ｍｆ、／ｌ、ＢＯＤで３０〜５０　ｖｔ
ｖＡと低濃度であるため、原水槽２において原水１と混
合してしまうとメタン発酵処理槽４の浄化効率を低下さ
せるため好ましくない。

以上は、有機性廃水中にＳＳが殆ど含まれていない場合
の実施態様であるが、下水などの様に有機物性のＳＳを
多量に含む場合には、最初沈殿池忙よし有機物性のＳＳ
を沈降させ、上澄水を図示したメタン発酵処理槽４に導
びいても良い。この際には、生物膜ろ過装置８から排出
する洗浄排水を最初沈殿池にもどすことにより、回分式
沈殿槽１８などの洗浄排水の固液分離工程を省くことが
できる。

次に、し尿などのように有機性のＳＳが多いＫもかかわ
らず沈降性の著しく悪いＳＳを含む有機性廃水の場合で
は、上記メタン発酵処理槽４として砂砂利・アンスラサ
イトΦプラスチック片・ノ・ニコム材などを充填したも
のは好ましくなく、機械攪拌もしくはガス攪拌式の消化
槽を用いる必要がある。この場合ではメタン発酵処理槽
４で固液分離することが可能になるため、好気性生物膜
ろ過装置の洗浄排水を全量直接メタン発酵処理槽４に、
もしくは洗浄排水の固液分離後の濃縮汚泥のみをメタン
発酵処理槽４にもどしても良い。尚、洗浄排水を固液分
離した場合の上澄水は生物膜ろ過装置に導びくことか望
ましいが、メタン発酵処理槽４に返送してもよい。

次に１本発明と従来法との比較実験例を示す。

比較実験例 本発明のフローは前述した図面に従がうものとし、従来
法はメタン発酵槽と接触酸化槽とを組み合わせた方式と
した。両者の主な仕様を第１表に示す。

第１表 蚤 次に、比較実験に用いた原水はショ糖を基質とした人工
試水とした。その組成を第２表に示す。

第２表 ショ糖　　　　　　　　　１０００ （ＮＨ２）２Ｃ０８Ｏ Ｎａｌ（２ｐｏ、　ｌ＋　２Ｈ２０４０ＫＣ１４０ ＭｇＳＯ４・７Ｈ２０３５ ＣａＣｌ２　　　　　　　２０ 実験は処理水量１０　ｔ／ｄから始め、その抜栓々に水
量を増加させる方法で馴致を行なった。約３ケ月後に本
発明法および従来法とも処理水量は１００ｔ／ｄとなっ
たため定常負荷と判断し、その後約６ケ月間、同一条件
で処理を行なった。代表的な処理結果を第３表に示す。

注）接触酸化処理水質は沈殿池溢流水の水質である。

第３表に示す通り、本発明法は従来法に比べ好気性生物
処理装置において高負荷運転が可能であるばかりでなく
、ＢＯＤ　、　ＳＳの除去効果が高い。特に、処理水の
清澄度の指標として透視度を用いると、従来法では透視
度が１５〜２５ｏｎ程度であるのに対し本発明法では常
時５０ｃ１ｎ以上であり、外観においても著しい差があ
る。

また、送気量を除去ＢＯＤ量あたシに換算すると、本発
明は従来法のｈ〜届程度となり、極めて省エネルギー的
である。

６ケ月間の定常運転において、本発明法では大きなトラ
ブルもなく安定した処理状況が得られた。

しかしながら、従来法では接触酸化のノ・ニカムに目詰
まシが生じ、１ケ月に１回程度、ノ・ニカムを取り出し
洗浄する必要があった。このノ・ニカムの洗浄を行なう
たびに約１週間程度処理水質が悪化するなど、維持管理
が困難であった。

一方、本発明法においては、生物膜ろ過装置から間欠的
に排出される洗浄排水を濃縮したのち、消化槽に導ひき
更に汚泥をメタン発酵させることも考慮していることも
あシ、汚泥発生量（ショ糖のＳＳ転換比）も従来法に比
べ２０チ程度低下するとともに、メタン発生量も全体で
１０チ程度増大した。

以上述べたように本発明は、メタン発酵処理と好気性生
物処理を組み合わせるプロセスにおいて、好気性生物処
理装置として生物膜ろ過装置を用い、かつ生物膜ろ過装
置から排出される洗浄排水を更にメタン発酵処理するこ
とによシ従来の諸欠点を解消し、両者の利点が十分に発
揮されるばかシでなく、従来法に比べ安定した処理が行
なえ、良好な水質の処理水が得られるとともに送気量が
著しく少なくて済み省エネルギー的であり、汚泥発生量
も少なく、同時にメタン発生量も増大するためエネルギ
ー回収にも秀れているなど、多大の利点を有するもので
ある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施態様を示すフローシートである。 １・・・原水、２・・・原水槽、３・・・ポンプ、４・
・・メタン発酵処理槽、５・・・充填材、６・・・メタ
ン発酵処理水、７・・、配管、８・・・生物膜ろ過装置
、９・・・粒状物、】０・・・空気、１１・・・配管、
１２・・・処理水、１３・・・処理水槽、１４・・・放
流水、１５・・・逆洗ポンプ、１Ｇ・・・配管、１７・
・・洗浄排水、１８・・・回分式沈殿槽、１９・・・ポ
ンプ、２０・・・上澄水、２１・・・濃縮汚泥、２２・
・・消化槽、２３・・・汚泥、Ｕ・・・メタン。 特許出願人　荏原インフィルコ株式会社代理人弁理士　
端　　山　　五　　− 同　　弁理士　千　　１）　　　稔

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、有機性廃水をメタン発酵処理したのち好気性生物処
   理する方法において、好気性生物処理に微生物付着媒体
   として粒状物を充填して好気性生物処理とろ過とを同時
   に行ないかつ間欠的に洗浄を行なう生物膜ろ過装置を用
   い、該生物膜ろ過装置の洗浄によって排出される少なく
   とも汚泥をさらにメタン発酵処理することを特徴とする
   有機性廃水の処理方法。 ２、前記生物膜ろ過装置の洗浄によって排出される少な
   くとも汚泥を前記有機性廃水のメタン発酵処理工程に返
   送する特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３、　前記生物膜ろ過装置の洗浄排水の全量を前記有機
   性廃水のメタン発酵処理工程に返送する特許請求の範囲
   第２項記載の方法。 ４、　前記生物膜ろ過装置の洗浄排水を固液分離し、汚
   泥分を前記有機性廃水のメタン発酵処理工程に返送し、
   固液分離水を前記生物膜ろ過装置に返送する特許請求の
   範囲第２項記載の方法。 ５、　前記生物膜ろ過装置の洗浄によって排出される少
   なくとも汚泥を前記有機性廃水のメタン発酵処理とは別
   個にメタン発酵処理する特許請求の範囲第１項記載の方
   法。 ６、前記生物膜ろ過装置の洗浄排水を固液分離し、汚泥
   分を前記有機性廃水Ｑメタン発酵処理とは別個にメタン
   発酵処理すると共に固液分離水を前記生物膜ろ過装置に
   返送する特許請求の範囲第５項記載の方法。 ７、　前記生物膜ろ過装置の洗浄排水の固液分離水を前
   記有機性廃水のメタン発酵処理工程に返送する特許請求
   の範囲第６項記載の方法。