JPS62279899A - し尿系汚水の処理方法及びその装置 - 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】 工発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 ハ 〔従来の技術〕 上向流式嫌気性汚泥床法（以下、ＵＡＳＢ法と略記する
）ハ、廃水をメタン発酵するための方法として近年開発
された方法であって、原廃水金発＃槽の下部より上向流
として流入させ、菌の付着担体音用いることなく、汚泥
（酎）ラフロック化石しくは粒状化せしめることにより
汚泥床（スラッジペッド）を形成させ、発酵槽中に高！
１度の微生物″ｌｒ：確保するためにより高容積負荷を
許容しうる嫌気的微生物処理技術であって、その装置と
しては低負荷時の被処理液の短絡を防止するために底部
に被処理液全均一に流入させるための分配流入管を備え
、かつ、上部にガスー固−液の三相分離装ａｔ″備えた
ものである（下水道協会誌Ｖｏ１．２２．　Ｎｏ、　２
５５゜１９８５／８　６７　Ｓ７７頁）。

このＵＡＳＢ法は、廃液の質的差異により採用できる場
合と採用できない場合のあることが知られており、この
方法をし原糸廃水のメタン発酵に利用できるかどうか全
検討した報告例はこれまでのところ皆無である。

〔発明の目的〕 本発明は、しｂｋ系汚水をＵＡＳＢ法によジ処理する方
法を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

本発明は、し尿系汚水を、予め酸発酵槽において酸発酵
させると共に含有するＳＳをスカムとして除去した後、
底部に分配流入管を、上部に気−固一液分離部を有する
汚泥床式メタン発酵反応槽中に上向流で通水してメタン
発酵処理を行なうに際し、酸発酵槽からの流出液に炭酸
ガスを吸収せしめた後メタン発酵反応槽に供給すること
を特徴とするし尿系汚水の処理方法及び該方法を実施す
るための装置である。

従来のし尿系汚水のメタン発酵処理は、メタン発酵槽内
におけるできるだけ長いし尿滞留時間を硬保するために
、長時間滞留可能な完全混合式消化槽、固定床式上向流
嫌気性反応槽及び流動床式嫌気性反応槽が用いられてい
る。これらは何れもメタン菌等の嫌気性菌のフロック（
径約α５Ｗ以下）の形成が、これらの菌の担体に対する
付Ｍ＆力を利用して構成された処理方法であって、基質
としてのし尿はこれらの菌のフロックの形成や担体への
付着に対し悪影響を与えることがないので、非効率なが
らし尿系汚水を希釈することなく、そのママ処理するこ
とが可能であつ次。

一方、ＵＡＳＢ′ｆｆ：は、メタン菌等の嫌気性菌の発
酵槽内における保持力ないしに保持量を大とするために
、担体等の狛の付着媒体を用うることなく、菌体自身を
自己固定化せしめ、即ち菌体が１５ｗ〜５■程度の顆粒
状に凝集し友グラニユールを形成せしめ、該グラニユー
ルにより汚泥床（汚泥のブランケットＩＩ）を形成させ
、該汚泥床中に上向流で廃水を通してメタン発酵を行う
方法であって、特定のｖ！！性廃水を高効率で処理でき
る方法である。

本発明者らは、特定のＮ機性廃水に対してではあるが、
高効率でメタン発酵処理を行ないうるＵＡＳＢ法にし尿
を直接適用することを試みたが、汚泥床を形成している
一体が顆粒状に凝集しているグラニユールがスカムと共
に浮上し流失されてし１いが「期の目的を達成しえない
ことを見いだした。

そこで、ＵＡＳＢ反応槽を２基直列に連結して使用し、
前段のＵＡＳＢ反応槽において酸発酵とし尿中のＳＳの
スカム化による浮上分離を行なわせ、後段のＵＡＳＢ反
応槽によって５Ｓｆｉ度がほぼｓ、ｏｏｏ１ａｉ／を以
下に減少した酸発酵し尿を処理したところ、後段のＵＡ
ＳＢ反応楢でグラニユールが流出することなく、Ｉ＠Ｆ
Ａにメタン発酵することができたが、ＵＡＳＢ反応槽よ
り流出するメタン発酵処理流出水中にはなお２．５００
１１ｖ／１以上の揮発性Ｍ機敏が残存し、供試し尿とし
て用いたＢＯＤ　濃度に対しＢＯＤ除去率は７０囁を越
えることはなく、平均除去率は６８％であった。この結
果であっても十分に満足できる処理成績ではあるものの
、後段のＵＡＳＢ法にかかる負荷を低減させ高度処理を
行ない処理コストを下けるためには、ＢＯＤ除去軍を更
に増加させることが有効であると考え、更に前記の揮発
性有機酸の残存率が高い理由について検討を行なつ次。

前記二段階処理法においては、前段の発Ｉ！ＦＰ！槽は
必らずしもＵＡＳＢ反応槽を用いる必要はないが、上向
流反応槽とし酸発酵と共にスカムの発生を促進する必要
がある。従って、流入ＳＳの大径のフロックを形成させ
る必要上ガス攪拌や機械攪拌等を行なうことなく、発生
するガスによってのみ穏和に攪拌することによりフロッ
クの解体を防ぎつつスカムの発生を促がすため、発生ガ
スは短時間に一過流的に該前段の反応槽中を上昇するに
過ぎず、十分な気液接触が行なわれないので、発生ガス
中の炭酸ガスが酸発酵液中に十分に吸収されないことと
なる。その結果後段のＵＡＳＢ反応槽においてはし尿中
のアンそニアを中和するのに十分なａｍ度が不足し、も
し揮発９１．有機酸濃度Ｏとなった場合の推足値はａ７
とメタン発酵菌にとって好ましいｐＨ条件（６，９〜ａ
２）から大幅にはすれた値となる。

事実、後段のＵＡＳＢ反応槽に極めて活性の高いメタン
発酵菌のグラニユールを充填してし尿の処理実験を開始
したところ、実験開始直後はメタン発酵菌の作用が活発
である之め揮発性有機酸が多量に分解され、流出する処
理水中の揮発性有機＃Ｉ１１！１度が低く、従ってＢＯ
Ｄ除去率も８０チと高かった。しかしながら、時間の経
過と共に処理水中の揮発性有機ｅＩＲ，一度の増加が見
られ、処理水中の揮発性有機［濃度約２，７００　ｗｉ
／ｌで定常状態となつ几。

この時のｐＨは、残存揮発性有機酸ａ度とアンモニアと
の中和平衡によって約＆２で安定していたが、ＢＯＤ除
去率は６７％と低い状態で推移した。

その原因は、実験開始直後の菌の活性が高い段階におい
てＢＯＤ除去率が高く、従って処理水中の揮発性有機酸
製置が低い段階において、処理水のｐＨ即ち反応槽内の
ｐＨがメタン発酵菌にとって好ましいｐＨよりも高くな
り、従ってメタン発酢陶の活性が低下し、この活性の低
下に伴ない処理水中の有機改譲度が次第に高くなり、２
．７００η／ｌで定常状態に違したものと解される。

事実、実験開始直後の処理水のｐＨは高く、最高＆４に
達し友。

以上の結果から、第１段階においてし原糸廃水の有機酸
発酵とＳＳの除去を行なつ次後第２段階においてＵＡＳ
Ｂ処理を行なう二段式のＵＡＳＢ法において、外部エリ
ｐＨ調節を行なわない場合には、後段のＵＡＳＢ　ＢＬ
応において揮発性有機酸が必らず残留することにエフ、
メタン発酵の生じつるｐＨ１ｌＬ２以下に発１！Ｉｆ：
槽円の液が維持されることがわかった。

以上の結果から、後段のＵＡＳＢメタン発酵槽にメタン
発酵菌の栄養とならない無ｒＡ酸を添加することにエフ
ＵＡＳＢメタン発酵槽におけるｐＨがａ２以上に上昇す
ることのないように制御することかできれは、即ち、Ｕ
ＡＳＢメタン発ｌ！！１！僧におけるｐＨをいかなる場
合においてもメタン発酵菌の好ましいｐＨ条件（ｐＨ＆
９〜＆２）に保持できるようにすれば、揮発性有機酸の
分解を促進し、処理液中の揮発性有機酸濃度を低減しつ
るのではないかと考えの下に種々検討を行った。

そして、添加すべき無機酸として炭酸ガスの利用可能性
について検討した。

即ち、アンモニア性窒素＠度３．ＯＤＤ■／ｌのし尿系
泥水を発酵部容積λＯｔの上向流酸発酵槽に槽容積１を
当り１．５ｔの割合で３０℃〜３７℃の温度で通ｇ［〜
で酸発酵を行なわせると共に浮上したスカムを除去して
、ＳＳ含有量４．５００■／ｌの酸発酵液を生成させ、
これにｐＨ＆５〜＆１となるように炭酸ガスを圧入しな
がら発酵部容積２．ＯｔのＵＡＳＢ反応槽に供給し通液
速度５ｔ／日、温度５０℃〜５７℃でメタン発酵を行な
わせたところ、処理水中の揮発性有機識含有量１２０１
Ｍ１／ｌで安定してメタン発酵を行なうことができ、こ
の場合のＢＯＤ除去率は８５％であった。

なお、酸発酵液に炭酸ガスの圧入を行うことなく同様に
メタン発酵を行わせた場合、処理水Ｇｌ’ｌＤ揮発性有
機酸含有量２，５００Ｗ９／ｌ、　ＢＯＤ除去軍６８％
であった。

酸発酵槽又はメタン発酵槽で発生するガス中には多量の
炭酸ガスが含１れており、このガスを後段のＵＡＳ　Ｂ
反応槽での反応液のｐＨの上昇防止のため酸発酵液中和
剤として用いることができる０ 即ち、酸発酵槽で発生したガスを酸発酵し尿に循環通気
し炭酸ガスを吸収せしめた後ＵＡＳ　Ｂ法によジメタン
発酵せしめたところ、炭酸ガスを圧入した場合と同様な
結果が得られた。

つぎに図面に基いて本発明を説明する。

第１図は、本発明のし銀系汚水の処理装置を示す概略フ
ロー図であって、酸発酵槽として、ＵＡＳＢ反応槽と同
じ形の槽を用いた場合を示している。

し詠系汚水は、１ず汚水導入管１０からポンプ４にエフ
酸発酵槽１の底部に設けられた分配流入口６から酸発酵
槽１に導入される。この酸発酵槽においては主として酸
発酵が進行するものであるが、メタン発酵も部分的に進
行し、消化ガスを発生する。発生したガスは酸発酵ｍｔ
−上昇する際に尋人されたし尿系汚水中のＳＳに付着し
ＳＳを随伴して浮上し、スカムｍを形成する。形成され
たスカム層は酸発酵槽上部の気−固一腹分離部７の水面
に設けられたスカムかき取Ｖ装ｆｉ８によって連続的も
しくは断続的に除去される。酸発酵槽には、冬期の如く
気温・水温が低い時でもメタン発酵が一部進行してガス
の発生が行われるように、し尿を２５℃〜４０℃に加温
した後酸発酵槽に導入できるように加熱設備を設けてお
くのが好ましい。

散発ｅｆｌ液は気−向一腹分離部７の水面下＝９引き出
され炭酸ガス吸収装置ｌ１１６の下部へ導入され、酸発
酵槽の上部で分離された炭酸ガスを営むガスをプロワ−
５から炭酸ガス吸収塔下部に設けた散気管を通じて准発
酵液中に循環通気賦酸発＃液に炭酸ガスを吸収せしめた
後炭酸ガス吸収ｉ＆３の上部から引き出し、ＵＡＳＢメ
タン発Ｍ槽２の底部に設は念分配流入管６′よりＵＡＳ
Ｂメタン発酵槽２に導入し、上向流でメタン醗酵を行わ
せる。メタン発酵したし銀系汚水は、気−同一液分離ｉ
　７’で気体、固体、液体に分離され、気体は中央部に
集められ配管９′ｔ−経て引き出された後メタンが分離
される。−万処理液はメタン発酵槽の上部から溢流し処
理水排出樋１１から排出され、分離された固体（主とし
てフロック）は下方に沈降せしめられる。

酸発酵槽１及びＵＡＳＢメタン発酵槽は、共に２５℃〜
４０℃の温度に保つのが好ましく、また通液ｉｉは各反
応槽１を当り（Ｌ５ｔ〜６１７日の割合で通液するのが
好ましい。なお、通液量は夫々の発酢槽の温度、し銀系
汚水のＢＯＤ磯夏或いは微生物の活性等に基いて異なっ
ていてもよい。

また、炭酸ガス吸収塔における炭酸ガス吸収ｆｔは（７
尿系汚水のアンモニア性窒素の含有量により異なるが、
ｐＨ＆５〜＆１になる程度に吸収せしめるのが好ましく
、この為にはゲージ圧［１１〜５気圧程度の加圧下に炭
酸ガスを吸収せしめるのが好ましい。

本発明によるＵＡＳＢ反応槽を用いるし銀系汚水処理の
処理効率が改善された理由として、前記のように処理水
に残存する揮発注有機敏濃度を減少せしめることができ
ることの他に、ＵＡＳＢ法特有の改善効果がある。すな
わち、１ｔｎｐＨとそれによって生じる遊離アンモニア
の阻害作用によって、ＵＡＳＢ法がメタン発酵プロセス
として成立するうえで最もｆｆｉ要なメタン回によるグ
ラニユールの形成が十分になされないといつ欠点を克服
できたことである。このことにはＵＡＳＢ法を採用する
うえできわめて重要な意義が存在する。ｐＨ”Ｐ和をな
んら行なわすに酸発酵後のし尿系汚水を後段のＵＡＳＢ
反応槽に通水した場合には、処理開始当初充填したグラ
ニユール化汚泥は十分な活性を維持しつつ保持され友が
、少なくともそこでのグラニユール化汚泥の増加が見ら
れなかった。したがって、この方法によっては、処理装
置運転の始動に当たって必らずグラニユール化したメタ
ン発酵汚泥を入手する必要があるがその入手のためには
相当の費用を必要とする。これに対して本発明の方法で
は、当初充填したメタン発酵汚泥がグラニユール化した
ものでなかったにもかかわらず、後段ＵＡＳＢ反応槽内
において徐々にメタン発酵汚泥のグラニユール化が進み
、最終的にはｐＨ中和を行なわなかったそれの３倍のグ
ラニユール化汚泥層が形成され、グラニユール化汚泥を
用いることなくし尿処理用のＵＡＳＢプロセスを始動さ
せることが可能であう次。′！た処理性能的には、炭酸
ガス吸収に二ってｐＨ中和を行なわずに運転した二段式
し尿処理ＵＡＳ　Ｂプロセスの全滞留時間が２．５日で
あつ念のに対して、本発明の方法によって達成できた全
滞留時間は１．５日と、いずれもさらに高負荷、高速処
理プロセス化することができ、萱た処理成績も前述のよ
うにさらに優れたものであつ友。このようなし尿系汚水
の処理時間は、従来実用されているし尿嫌気性消化槽の
それが平均３０日であることと比較すれば、本発明の方
法は爽に２０倍〜３０倍の高負荷処理、Ｍ；速処理ｔｌ
−達成しうるものであり、その実用上の効果はきわめて
大きいものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のし尿系汚水処理装置の概略を示すフ
ロー図である。 １・・・散発部槽、２・・・ＵＡＳ　Ｂメタン発酵槽、
３・・・炭酸ガス吸収塔、６．６・・・分配流入管、７
，７・・・気−固−液分離部、９．９’・−・生成ガス
排出管、１１・・・処理水排出樋

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、し尿系汚水を、予め酸発酵槽において酸発酵させる
   と共に含有するＳＳをスカムとして除去した後、底部に
   分配流入管を、上部に気−固−液分離部を有する汚泥床
   式メタン発酵反応槽中に上向流で通水してメタン発酵処
   理を行なうに際し、酸発酵槽からの流出液に炭酸ガスを
   吸収せしめた後メタン発酵反応槽に供給することを特徴
   とするし尿系汚水の処理方法。 ２、炭酸ガスとして酸発酵槽で生成したガスを用いる特
   許請求の範囲第１項記載のし尿系汚水の処理方法。 ３、炭酸ガスとしてメタン発酵槽で生成したガスを用い
   る特許請求の範囲第１項記載のし尿系汚水の処理方法。 ４、底部にし尿系汚水の分配流入管を、上部に気−固−
   液分離部並びに該気−固−液分離部に浮上したスカムの
   除去装置を有している酸発酵槽と、底部に前記酸発酵槽
   で生成した酸発酵液を導入するための分配流入管を、上
   部に気−固−液分離部を有している汚泥床式メタン発酵
   槽とを連結してなるし尿系汚水の処理装置において、酸
   発酵液をメタン発酵槽の底部に導く配管上に酸発酵液に
   炭酸ガスを吸収させる為の酸発酵液への炭酸ガス吸収槽
   を設けたことを特徴とするし尿系汚水の処理装置。 ５、炭酸ガス吸収装置に、酸発酵槽で生成する炭酸ガス
   含有ガスを導入するように配管してなる特許請求の範囲
   第４項記載のし尿系汚水の処理装置。 ６、炭酸ガス吸収装置にメタン発酵槽で生成する炭酸ガ
   ス含有ガスを導入するように配管してなる特許請求の範
   囲第５項記載のし尿系汚水の処理装置。