JPS62279900A - し尿の処理方法 - 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】 Ｓ発明のｉｆＰ雅な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は、上向流式嫌気性汚泥床法にエフし尿系汚水を
処理する方法に関する０ 〔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
）は、廃水をメタン発酵するための方法として近年開発
嘔れた方法であって、原廃水を発酵槽の下部より上向流
として流入させ、菌の付着担体を用いることなく、汚泥
（２）をフロック化若しくは粒状化せしめるＯとにエフ
汚泥床（スランジペツド）全形成させ、発酵槽中に高濃
度の微生物を確保することにエク高容積負荷を許容１〜
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
理液を均一に流入させるための分配流入管を備え、かつ
、上部にカスー固−敵の三相分離装置を備えたものであ
る（下水遺漏会誌’Ｖｏ１．２２．　Ｎｏ、　２５５゜
１９８５／８　６７〜７７頁）０ このＵＡＳＢ　ｆＥ：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
、この方法をし尿系廃水のメタン発酵に利用できるかど
うかを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、し尿系汚水をＵＡＳＢ法により処理する方法
を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

不発明はし尿系汚水を、予め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、し原糸汚水に直接又は汚泥床式メタン発酵反応槽
に酸発酵された被処理水を導入するまでの間に、し尿系
汚水〒のアンモニア性窒素濃度に応じて塩酸を添加する
ことを特徴とするし尿系汚水の処理方法である。

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面留時間を硬保する几めに
、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。Ｏれらは何れもメタン菌等の嫌気性菌のフロック（
径約Ｑ、５ｍ以下）の形成が、これらの菌の担体に対す
る付着能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′！マ処理する
ことが可能であった。

一方、ＵＡＳＢ法は、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は保持量を大とするために、担体
等の菌の付着媒体を用うろことなく、菌体自身を自己固
定化せしめ、即ち菌体がα５ＩＩＩｌｌＩ〜５簡程度の
顆粒状に凝集したグラニユールを形成せしめ、該グラニ
ユールによジ、汚泥床（汚泥のブランケット層）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、特定の有機性廃水を高効率で処理で
きる方法である。

本発明者らは、特定の有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つる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
菌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い所期の目的を達成しえないこ
とを見いだした。

そこで、ＵＡＳＢ反応摺反応基直列に連結して使用し、
前段のＵＡ８Ｂ反応檜反応−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　
ｆ５Ｌ応槽によって５Ｓｌｌｆｉがほぼ５，０ＯＯＩＩ
Ｆ／を以下に減少した酸発酵し尿を処理したところ、後
段のＵＡＳＢ反応槽でグラニユールが流出することなく
、順調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′ｊｌ？
２．５００η／を以上の揮発性有機酸が残存し、供試し
尿として用い九ＢＯＤ羨度に対しＢＯＤ除去率は７０％
を越えることはなく、平均除去軍は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げるためには、ＢＯＤ除去率
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っ
た。

前記二段階処理法においては、前段の発酵槽は必らずし
もＵＡＳ　Ｂ反応槽を用いる必９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廊を行なうことなく、発生するカ
スによってのみ穏和に攪拌することによジ、フロックの
解体を防ぎつつスカムの発生を促がすたり、発生カスは
短時間に一過流的に該前段の反応槽中を上昇するに過さ
゛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
アンモニアを中和するのに十分なＩ！！！濃度が不足し
、もし揮発性有機ｆｆ嬢濃度となった場合の推定値はａ
７とメタン発酵菌にとって好ましいｐＨ条件（＆９〜ａ
２）から大幅にはずれた値となる。

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＃菌の作用が活発
である次め揮発性有機酸が多量に分解される次め、流出
する処理水中の揮発性有機ｒＩＲ嬢度濃度く、従ってＢ
ＯＤ除去率も８０％と高かつ次。しかしながら、時間の
経過と共に処理水中の揮発性有機酸ｍ度の増加が見られ
、処理水中の揮発性有機酸濃度約２．７００１１９／ｌ
で定常状態となった。

この時のｐＨは、残存揮発注有機敏濃度とアンモニアと
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念。

その原因は、実験開始直後の舊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＃
Ｒ娘度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筐しいｐＨよりも高く
なジ、従ってメタン発酵菌の活性が低下し、この活性の
低下に伴ない処理水中の有機酸濃度が次第に高くなり、
２．７００岬／ｌで定常状態に遜しｆｃ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ａ４に
違した。

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の除去を行なった後第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、外部より
ｐＨ調節を行なわない場合には、後段のＵＡＳＢ反応に
おいて揮発性有機酸が必らず残留することによｐ、メタ
ン発酵の生しうるｐＨ＆２以下に発＃槽円の液が維持さ
れることがわかった。

以上の結果から、酸成分として無機酸を添加することに
ニジ、いかなる場合にもＵＡＳＢ反応槽におけるｐＨを
メタン発ｒ′ｉｆ：菌の活性に好ましい’　　　　ｐＨ
条件に保持しうるようにすれば揮発ｇ：有機酸の分解を
促進し処理液中の揮発性有機酸き度を低減しうるのでは
ないかと考えられ次ので、各捏の無機酸を添加して実験
を行なっ次。

なお、該実験においては、グラニユール化シた菌体１ｔ
を保有する全容＠ＳＳｔのＵＡＳＢ反応槽（発酵槽部’
ｚ、ａｔ、気−固一液分離部１．５ｔ）に、し尿のＢＯ
Ｄ　＠度に応じて発酵槽部に対するＢＯＤ容積負荷が１
０　ｆ／ｌ・日　となるようにＵＡＳＢ反応槽底部に表
−１中に示し走置の無機酸を添加したし尿を導入し、上
向流で通水して３３℃の加温条件下で発酵処理を行った
。

結果を表−１に示す。

表１かられかるように、し尿系汚水中のアンモニア性窒
素＠Ｉ反が１，２００岬／ｌの場合塩酸ｔ−５００■／
を以上添加することによって、前記二段式ＵＡＳＢ処理
における処理水中の揮発性有機ｆＲ嬢Ｗｕ１ｏ　ａｔｑ
／ｌＶｃまで低下し、ＢＯＤ除去率は８６％にまで高め
られた。また同様の効果を得るためには、し尿系汚水の
アンモニア性窒素が３．ＯＤＤη／ｌの場合には添加塩
酸蓋を２，０００η／を以上とする必要がめり、し尿中
のアンモニア性窒素が７，０００η／ｌの場合では５，
０００η／を以上の塩酸を添加することによって処理水
中の揮発性有機ｆＲ嬢濃度１５０岬／を以下にすること
が可能となり、ＢＯＤ除去率も８５％以上とすることが
可能であった。

塩酸以外に添加した無機酸は硫酸とリン酸であったが、
リン酸の場合には塩酸と固−濃度添加の条件下で処理水
揮発性有機酸の減少効果として塩酸の効果の約１／２に
すぎなかった。またリン酸の添加を竹う場合には、不溶
性ｓｓが多量に発生するというマイナス効果が見られた
。

一方硫酸を塩酸と同濃度に添加した条件では〜逆にメタ
ン発酵に対する阻害作用が見られ、後段ＵＡＳＢ反応槽
でのメタンガス発生量の減少と、処理水有機酸濃度の増
加に工ってＢＯＤ除去率はアンモニア９．窒素５，００
０ｑ／ｌのし原糸汚水を処理しｆｃ場合で６８％から２
８％へ３７俤にまで低下してし１つた。この結果エフ、
添加すべき無機酸としては塩酸が最も適していることが
わかつ次。また塩酸を添加するに当たっては原水として
のし尿系汚水甲に添加することの他に、酸発酵処理後の
後段ＵＡ！９Ｂ反応槽への流入し尿に添加することも同
様な効果を得ることが可能であった。

本発明方法においてし尿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性
有機酸濃度を減少せしめることができることの他に、Ｕ
ＡＳＢ法特有の改善効果がある。すなわち、高ｐＨ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
最も重要なメタン菌によるグラニユールの形成が十分に
なされないという欠点を克服できたことである。このこ
とにはｔＴＡｓＢ法を採用するうえできわめて重要な意
義が存在する。ｐＨ１’Ｐ和をなんら行なわずに酸発酵
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たが、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次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調整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、シ尿処理用のＵＡ８Ｂプロセスを始動略せることが
可能であった。また処理性能的には、塩酸添加によって
ｐＨ中和を行なわずに運転した二段式し尿処理ＵＡＳＢ
プロセスの全滞留時間が１５日でめったのに対して、本
発明の方法によって達成でき友全滞留時間は１．０日と
さらに高負荷、高速処理プロセス化することができ、ま
た処理成績も前述のようにさらに優れたものであった。

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、本発明の方法が夷に２０倍〜３０倍の烏貝荷
処理、高速処理′ｔ−達成しうるものであり、その実用
土の効果にきわめて太きいものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、し尿系汚水を予め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、
   し尿系汚水に直接又は汚泥床式メタン発酵反応槽に酸発
   酵された被処理水を導入するまでの間に、し尿系汚水中
   のアンモニア性窒素濃度に応じて塩酸を添加することを
   特徴とするし尿系汚水の処理方法。 ２、処理水のｐＨを６．９〜８．２の範囲に保持しうる
   量の塩酸を添加す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、塩酸の添加量がし尿系汚水１ｌ当りＨＣｌとして０
   ．５〜５ｇの範囲内の量である特許請求の範囲第１項記
   載のし尿系汚水の処理方法。