JPS62279894A

JPS62279894A - 嫌気性処理法における粒子状汚泥形成方法

Info

Publication number: JPS62279894A
Application number: JP61123432A
Authority: JP
Inventors: Masao Sato; 正夫佐藤; Chota Yanagi; 柳　長太; Yoshimasa Takahara; 高原　義昌
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1986-05-30
Filing date: 1986-05-30
Publication date: 1987-12-04

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】３、発明の詳細な説明〔産業上の利用分野〕本発明は、嫌気性処理法における粒子状汚泥形成方法に
関するものであり、更に詳細には、凝集剤等化学薬品を
使用することなくしかも極めて短期間に汚泥粒子を形成
せしめる画期的な方法に関するものである。

本発明によれば活性汚泥を添加物を用いることなく極め
て短期間に粒子化することができるので、従来より処理
することが困難であった食品工業廃水その他の特に高濃
度の有機性廃水のメタン生成を伴う嫌気性処理が可能と
なるものである。

したがって本発明は、農産製造、水畜産製造、醗酵工業
、製糖工業等各種食品工業において排出される廃水はも
とより、凍原処理下水、都市下水その他の各種有機性廃
水を処理する技術分野において重用されるものであって
、公害防止技術としても非常に有用なものである。

（従来の技術）生物床式処理法は、菌体（汚泥）を粒状化し、沈降性、
圧密性を促進し、反応器内に高濃度の微生物を保持して
、処理効率の向上をはかろうとするものである。

生物法反応器の具備すべき基本条件は１次の通りである
。

１）原廃水を上昇流で流すこと。

２）反応器上部に汚泥−ガス−液分離機能を有している
こと。

３）反応器底部への廃水の均一分散。

しかしながら、従来は、粒状汚泥の形成は自然に任され
ていて、粒状汚泥の形成機構について考慮が払われた例
はなく、ましてや１本発明のように独特な構成によりし
かも極めて短期間に粒子を形成せしめる技術思想は全く
知られておらず、新規である。

（発明が解決しようとする問題点）生物床式処理法は、粒状化汚泥を形成させることにより
、高瀧度の微生物を保持でき、高負荷処理を達成できる
ことが大きな利点となるが、最大の弱点は、粒子状汚泥
を形成するスタートアップ期間が長く、この期間、プロ
セスが不安定な状態になり破綻が生じやすくなる点にあ
る。

このように汚泥の粒状化に長期間を要するため、ＣＯＤ
負荷量１０ｋｇ−ＣＯＤｃｒ／ｒｒｆ　・ｄａｙを達成
するのに少なくとも３ケ月以上もかかり、その結果、汚
水の処理に長期間を要するという欠点は避けられない。

（問題点を解決するための手段）本発明は、上記欠点を解決するためになされたものであ
って、活性汚泥を中心とする微生物学。

流体の行動、固液分離、気液分離、汚水処理槽、バイオ
リアクター等、生物、物理、化学といった各方面から広
く且つ鋭意研究した結果、粒子状汚泥形成期間を短縮す
るためには種汚泥を処理する必要があるとの結論に達し
１種汚泥の前培養処理という全く新規な処理を想到する
に到り、遂に完成されたものである。

すなわち、何ら特別の処理をしない種汚泥を。

常法にしたがって反応器に導入して廃水処理を実施して
も５種汚泥中には粒子状汚泥の形成に必要なメタン菌の
含有量が非常に低いのみならず（例えば通常の下水消化
汚泥では約２％）、その増殖速度も遅く、しかも汚泥が
粒状化されていないために反応器の運転中に貴重な該メ
タン菌が系外へ流亡してしまうというメカニズムを１本
発明者はつきとめた。そして更に微生物的検討を行い１
粒子状汚泥の形成に必要なメタン菌としては、メタン菌
の中でも特に糸状性のメタン菌（Ｍｅｔｈａｎｏｔｈｒ
ｉｘ属菌）の増殖が必要であることもつきとめた。

その結果、種汚泥を処理する必要性を認めたのである。

本発明にしたがって種汚泥を処理するには、次のように
して行う。

種汚泥を処理するにはこれを前培養することが必要であ
る。本発明にしたがって前培養を行うには既知の微生物
培養装置が適宜使用でき、例えば第１図に示した装置も
有利に使用できる。

種汚泥前培養槽１に種汚泥を入れておき、基質注入ポン
プ６及びパイプを介して基質を入れ、培養混合液２を調
製する。基質としては、処理すべき原廃水又は澱粉系の
基質を用いるが、これらは適宜濃度に稀釈、濃縮したり
１両者を混合したりしてもよい。基質として用いる原廃
水は、本種汚泥を用いて処理すべき原廃水であって、各
種食品工業廃液、醗酵廃液等のほか、凍原、家庭排水、
都市下水等が用いられる。澱粉系基質としては、澱粉、
デキストリン、糖蜜、バレイショ、穀物粉その他の澱粉
系多糖類を主成分とし、必要に応じてシュークロース、
ラクトース、マルトース、グルコース、フラクトース、
ガラクトースその他の単糖〜オリゴ糖が併用できる。ま
た更に必要ある場合には、コーンステイープリカー、イ
ーストエキストラクト、麦芽汁、麹汁、ペプトン、肉汁
のほか、ビタミン類、ミネラル類、アミノ酸類その他を
添加してもよい。

培養タンク１を、電気ヒーター、熱水、熱風その他適宜
の熱源からなるヒーター４で加温保持する。温度は、処
理種汚泥の種類に応じて適宜設定するが１通常約２８〜
４５℃の範囲内に設定される。

培養混合液２は、攪拌翼３によって攪拌すると粒子状汚
泥の形成が促進される。攪拌翼３は、モーターＭによっ
て攪拌するが、攪拌速度は種汚泥。

基質の種類及び使用量によって適宜定め２通常約１０〜
１０ＱＯｒｐｍ程度が好適である。この場合、前培養時
の攪拌を弱くすると、沈降性のすぐれたフロックが形成
され、反応器に添加した後も菌の流出が抑制され１粒子
状汚泥の形成が促進される。

粒子状汚泥の形成には各種のメタン菌が必要であり、中
でも特に糸状性のメタン菌（Ｍｅｔｈａｎｏｔｈｒｉｘ属菌）の増殖が必要である
との新知見を得た。しかしながら、メタノスリックス属
菌の増殖速度はメタン菌の中でも特に遅く、他のメタン
菌の１７１０程度しかないし、汚泥中の含有量も特に低
く、わずか２％程度しかない、これを常法によって連続
培養したのでは、特にＭｓｔｈａｎｏｔｈｒｉｘ菌が系
外に流出してしまい、系内には蓄積されにくいことに着
目し１回分式で前培養する必要性を認めたのである０例
えば、１日ないし数日に１ないし数回攪拌を止め、必要
時間１例えばｌＯ分〜３時間程度静置して、上澄液抜き
出しポンプＳを稼動させて上澄液を必要量１例えば１７
１０〜３／４量程度抜き出し、基質を必要量ポンプ６に
よって注入して培養を再開し、このサイクルをくり返し
て回分式前培養を実施する。基質の注入量は、上澄液の
引抜量と同量とするのが通常であるが、それに限定され
るものではなく適宜定めてよい、７はガスホルダーであ
る。

このようにして前培養した種汚泥は、常法にしたがって
生物床反応器で使用することにより、汚泥がきわめて短
期間に粒状化され、原廃水の処理がきわめて迅速に行わ
れる。原廃水の処理は１例えば第２図に示した装置を用
いて実施することができる。

図中、　２１は生物床反応器であって、それには、その
頂部に固液分離槽２２を載置し、反応器内の上方部には
ガス分離器２３を設け、その外側部を温水ジャケット２
４で囲み、その底部にはガラスピーズ層２７を形成せし
めておく。

反応器２１のガラスピーズ２７の上方に、先に前培養し
て得た種汚泥２８を投入しく必要あれば、原廃水ポンプ
２５又は図示していないポンプを用いて流入せしめても
よい）、出来得ればこれを静置沈降させた後、原廃水ポ
ンプ２５がら処理すべき原廃水を反応器の底部から上向
流で送入せしめて処理を開始する。この際、攪拌効果を
高めると同時に特に反応器下部のｐＨ低下を防止するた
めに、処理水循環ポンプ２６を介して固液分離タンク２
２内に収容されている処理水Ａを必要量、例えば原廃水
量の１７２〜１０倍量添加してもよいし、アルカリ液を
別途加えて所定のｐＨに調整してもよい、この間、温水
ジャケット２４に温水Ｂを流入循環せしめて器内を適温
に維持する。

運転開始後わずか１〜２週間程度で粒子状汚泥が形成さ
れ１種汚泥添加量ｓ　、　ｏｏｏ〜８，０００ｍｇ八で
、１０日以内に１０ｋｇ−ＣＯＤ／　ｒｎ’・日の負荷
が達成される。

そして運転開始後２０日には厚い粒子状汚泥ゾーン２８
が形成され、きわめて短期間で安定した処理が可能とな
る。そして負荷量を徐々に上昇せしめて、原廃水の処理
を短期間に行うのである。これに対して、前培養を行わ
ない種汚泥を用いる従来法の場合には、たとえ第２図に
示した装置を用いた場合であっても、順調にいって粒子
形成開始期間に４０〜６０日も要するし、反応器上部で
、ガス−汚泥の分離がうまくいかず、汚泥の大部分が流
出し、処理が成りたたなくなってしまうことが多い。そ
して、ＣＯＤ負費量１０ｋｇ−ＣＯＤｃｒ／　ｒｎ’　
・日を達成するのには、順調にいっても３ケ月以上はか
かるのである。

このようにして汚泥を高濃度に維持できるため、原廃水
の高負荷処理が、しかも極めて短期間に実施でき、反応
器２１によって得られる処理水Ａは。

一部は原廃水との混合用に利用されるほか、他は河川に
直接放流したり、工業水として利用することができる。

また、処理によって発生する発生ガスＣは、これをタン
ク（図示せず）に集めて適宜用途に利用する。また、種
汚泥の前培養は、第１図のような前培養装置ではなく、
通常の反応器を用いて回分式で実施することも可能であ
る。

次に本発明の実施例について述べる。

実施例食品工場廃水の嫌気性処理装置の余剰汚泥を、第１図に
示す容積２０１２の前培養装置で、前培養した。前培養
は回分式、３７℃で１０日間行った。培養条件は次の通
りである。

１）　基質：でんぷん１．５ｇ／Ｌ　グルコース１．５
ｇ／Ωコーンスチープリ力−３ｇ／Ｌ　（ＣＯＤｃｒ　
：　５，０００ａｇ／Ｑ。

ｐＨ＝７）２）培養方法：１回７日攪拌を止め、１時間静置し、上
澄液を半量（ＩＯＡ）引抜き、引抜量と同量の基質を注
入して、培養を再開３）培養温度：３７℃。

４）　攪拌：羽根径９０ｍｍ、６０ｒｐｍ（周速：　１
．７ｍ／ｗｉｎ）第２図に示す容積５Ｑ（８０φＸ　１
，０００１（）の生物床反応器を用いて、嫌気性処理を
行った。上記方法であらかじめ、前培養した種汚泥を７
ｇ／ｆ１反応器に投入した。原廃水には、種汚泥培養時
の基質と同様の廃水を用いた。原廃水は、反応器底部よ
り上向流で流した。また、攪拌効率を上げるのと、反応
器下部のｐＨ低下を防ぐため、原廃水量の３倍量の処理
水を第２図に示すように循環した６運転開始期期のＣＯ
Ｏ容積負荷は、２　、５ｋｇ−ＣＯＤｃｒ／　ｒｒｉ’
　・日とし、その後、ＣＯＤ除去率が９０％以上になっ
ていることを確認してから、段階的に負荷を上げていっ
た。

（結　果）運転開始後７白目で粒子状汚泥の形成が観察され、ＣＯ
Ｄ負荷１０ｋｇ／ｒｎ’・日で９３％の除去率が達成さ
れた。　２０日後には、反応器底部より３５ｃｍの所ま
で粒径１〜３ｍ＋ｍφの粒子状汚泥ゾーンが形成され、
ＣＯＤ負荷１５ｋｇ／　ｒｄ・日で９４％の除去率が達
成された。

また、このときの粒子状汚泥ゾーンの汚泥濃度は。

３５．０００ＩＩ１ｇ＃ｌとなり、高濃度の微生物を保
持することができた。

また、下表に示すように、前培養により１種汚泥の沈降
性が向上し、さらに、反応器内で粒子状汚泥の形成が進
むにつれ、沈降性が向上し、２０日後には、ＳＶＩが２
５ｍｕ／ｇ　トなった。

ＳＶＩ（ｍＱ／ｇ）　　　　８０　　　　４９　　　３
６　　２７　　２３（効　果）本発明によれば、前記したように、種汚泥を予じめ前培
養するという全く新規な基本構成を採用し、しかもその
基質及び培養法を限定することにより、このような種汚
泥を用いる原廃水処理において、特に種汚泥に極く少量
しか含まれていない粒子状汚泥の形成に必要なメタン菌
が迅速に増殖して粒子状汚泥の形成が促進され、その結
果、メタン菌の流出のみでなく粒子状汚泥の流出が防止
されて、反応器内に高濃度の微生物を保持することがで
きる。

したがって本発明によれば、原廃水をきわめて迅速に能
率よく処理できるのみでなく、高負荷処理も実施するこ
とができ、本発明は廃水処理技術として極めて卓越して
いる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る前培養法を実施するための装置の
１実施例であり、第２図は本発明に係る粒子状汚泥形成
方法を実施して原廃水を処理するための装置を示した図
面である。ｌ・・・種汚泥前培養槽、　　　２・・・培養混合液、
５・・・上澄液抜出しポンプ、６・・・基質注入ポンプ
、２１・・・生物床反応器、２２・・・固液分離槽。２３・・・ガス分離器、２８・・・粒子状汚泥層。Ａ・・・処理水、　　　　　　　８・・・温水、Ｃ・・
・発生ガス。

Claims

【特許請求の範囲】

反応器に入れる種汚泥を、処理すべき原廃水自体及び／
又は澱粉系物質を基質として、予じめ回分式にて前培養
しておき、このようにして得られた種汚泥を反応器内に
おいて使用すること、を特徴とする嫌気性処理法におけ
る粒子状汚泥形成方法。