JPS6291293A

JPS6291293A - 嫌気性処理を主体とする廃水処理方法

Info

Publication number: JPS6291293A
Application number: JP60231879A
Authority: JP
Inventors: Kenji Kida; 建次木田; Makio Kishimoto; 岸本　眞希男; Shinichiro Nishi; 西晋　一郎; Sadao Mino; 三野　禎男
Original assignee: Hitachi Zosen Corp
Current assignee: Hitachi Zosen Corp
Priority date: 1985-10-16
Filing date: 1985-10-16
Publication date: 1987-04-25

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】産業上の利用分野この発明は、都市廃水、工場廃水などのように有機物を
高濃度で含む廃水を、主として嫌気性処理すなわちメタ
ン発酵処理により処理する方法に関する。

この明細書全体を通して、上記のように有機物を高濃度
で含む廃水を「高濃度有機廃水」と称することとする。

従来技術およびその問題点従来、高濃度有機廃水は、主として活性汚泥法により好
気的に処理され、ＢＯＤ源の除去が行なわれていた。し
かし活性汚泥法のような好気性処理の場合、処理に要す
るエネルギー消費量が著しく多く、特に石油ショック以
来エネルギーコストの高騰のために好気性処理の処理費
は大幅に増大した。

他方、廃水の嫌気性処理は、曝気が必要でないためエネ
ルギーの消費量が少なく、また有機物がメタンガスに変
換されるためエネルギーの回収および利用が可能なもの
であって、省エネルギー型の廃水処理技術として好適な
方法で声るが、従来はメタン発酵槽内の廃水を機械撹拌
ないしガス撹拌してメタン発酵を行なっていたため、メ
タン生成菌の増殖速度が遅く、槽内の滞留日数が１０〜
３０日も必要でる上に、メタン発酵脱離液を再度活性汚
泥法により処理しなければならないといった問題があり
、最近では廃水処理にあまり採用されていないのが実情
である。

しかし嫌気性処理は、上述したように省エネルギー型の
廃水処理技術として、またエネルギー源の多様化のため
のバイオマス資源のメタン発酵技術として、近年注目を
集めるようになってきており、メタン発酵の技術開発が
著しく進展してきている。そこで好気性処理と嫌気性処
理の各長所を生かすべく、第１図の下段に示すフローの
ように、廃水をまず嫌気性処理に付し、ついで活性汚泥
法に付す方法も提案されたが、この場合、ＳＯＤ物質は
嫌気性処理によって９０％までしか除去されないため、
活性汚泥法によって残りの１０％ものＢＯＤ物質を処理
する必要があり、活性汚泥法に起因する高エネルギーコ
ス１〜の問題は依然として解消されなかった。

この発明は、嫌気性処理の省エネルギー型廃水処理技術
としての特性を生かし、さらにメタン発酵の高速度化を
企図して鋭意研究を重ねた結果、嫌気性処理を主体とす
る高濃度有機廃水の新規処理方法を完成するに至ったも
のである。

問題点の解決手段この発明による廃水処理方法は、第１図の上段のフロー
のとおり、高濃度有機廃水を２回続けて嫌気性処理に付
すことを特徴とするものである。

後段の嫌気性処理は不溶性担体に菌体を付着させた固定
化菌体を用いて行なわれる。

また後段の嫌気性処理に続いて、好ましくは、不溶性担
体に菌体を付着させた固定化菌体を用いて好気性処理が
行なわれる。

前段嫌気性処理は好ましくは単相式または二相式メタン
発酵により行なわれる。発酵槽ないしガス生成槽として
は、菌体の流出を防止するだめの菌体沈降部を備えたも
のが好ましい。

発明の作用効果この発明の廃水処理方法によれば、高濃度有機廃水を２
回続けて嫌気性処理に付すので、同処理によって廃水中
のＢＯＤ物質の大部分を除去することができる。したが
って嫌気性処理につづく好気性処理を少ない曝気はで実
施することができ、エネルギーコストの大幅な節減を果
たすことができる。またこの発明の処理方法によれば、
嫌気性処理を２回に分けて行なうので、各処理における
菌体濃度を高濃度に保つことができ、その結果メタン発
酵の高速度化により、処理の所要日数を大幅に短縮する
ことができ、さらに余剰汚泥の生成ｍを著しく減少さ往
ることができる。

またこの発明の方法では後段の嫌気性処理を固定化菌体
を用いて行なうので、この点でもメタン生成菌の濃度を
高濃度に保つことができ、上述のようにメタン発酵の高
速度化が可能である。上に、廃水中のＢＯＤが低くても
（１００００り／ｌ以下）、メタン発酵を支障なく行な
うことができる。

実　　施　　例つぎにこの発明の実施例について説明する。

なお参考例１〜３は前段嫌気性処理のみに関するもので
ある。

参考例１嫌気性処理装置として、メタン発酵に関与する微生物で
ある酸生成菌とメタン生成菌との分離を行なわないでメ
タン発酵を行なう、いわゆる単相式メタン発酵法のため
の発酵装置を用いた。この装置は、第２図に示すように
、実容積７００Ｉ１１の基型発酵槽（１）を主体とし、
冷却用ジャケット（２）を外装し、温度およびｐＨの制
御表示装置（３）を備えている。また同種（１）の頂部
には菌体の流出を防止するための菌体沈降部（４）が設
けられている。そして高濃度有機廃水は冷却槽（５）内
の廃水貯槽（６）からポンプ（７）によって発酵槽（１
）の底部に供給されて槽内を上行し、槽頂から出てポン
プ（８）によって槽外を底部に戻される。こうして廃水
は循環され、処理廃水は国体沈降部（４）から流出する
ようになっている。またメタン発酵により発生したガス
の含量は湿式ガスメータ（９）で測定される。

処理すべき高濃度有機廃水として、廃糖蜜２８０ｇ／／
と尿素１．４ｇ／ｌよりなる培地でアルコール発酵を行
なった後、アルコールを留去して残った「アルコール蒸
留廃液」を用いた。

まず、上記アルコール蒸留廃液５ＩＩＩｌと種汚泥とし
ての中温処理用消化汚泥３５０ｍ１と水３４５ｗをそれ
ぞれ発酵槽（１）内に投入し、槽内液温を３７℃に設定
し、槽内液を一晩循環さ才た。

ついでアルコール蒸留廃液を有機物負荷＝０゜２ｇ／／
／日になるように発酵槽（１）に供給し、菌体の馴養を
開始した。

つぎにアルコール蒸留廃液の供給量を段階的に上げてい
き（ずなわち同廃液の槽内滞留時間を徐々に短縮してい
き）、単相式中温メタン発酵による廃水処理の検討を行
なった。

メタン発酵により発生したガスの含量は、有機物負荷、
＝１２ｇ／／／日までは有機物負荷の増大に伴って直線
的に増大し、この時の処理水のＢＯＤは約３０００Ｒｇ
／ｌであった（処理前のアルコール蒸留廃液のＢＯＤ＝
約３３０００１ｎｇ／ｌ’）。また水沫で得られた最大
有機物負荷は、上記嫌気性処理装置を用いないで本明細
書の冒頭で説明したように槽内液を礪械撹痒ないしガス
撹拌する従来の中温メタン発酵を行なった場合に比べて
約１０倍大きく、かつ高負荷においてもアルコール蒸留
廃液のＢＯＤ除去率は上記従来法の場合とほぼ同じく約
９０％であった。

参考例２種汚泥として高温処理用消化汚泥を用い、発酵温度を５
３℃に設定し、またアルコール蒸留廃液としてＢＯＤ＝
３７０００Ｉｎｇ／ｌのものを用いる点を除いて、実施
例１と同じ操作を繰り返し、単相式高温メタン発酵によ
る廃水処理の検討を行なった。

メタン発酵により発生したガスの含ｍは、第３図に示す
ように、有機物負荷を５６’Ｊ／１／日まで上げても同
負荷の増大に伴って直線的に増大したが、処理水質から
判断して最大有機物負荷を３５ｇ／／／日とした。この
値はやはり構内液を機械撹拌ないしガス撹拌する従来の
高温メタン発酵を行なった場合に比べて５〜１０倍大き
く、かつ高負荷においてもアルコール蒸留廃液のＢＯＤ
は３７０００ｍ９／ｌから４３００■／ｌまで除去され
た（ＢＯＤ除去率＝約９０％）。

参考例３嫌気性処理装置として、メタン発酵に関与する微生物で
ある酸生成菌とメタン生成菌とを分離し、これらをそれ
ぞれ至適条件で培養し、酸生成過程において酸生成菌の
働きにより有機物を分解して低級脂肪酸を得、メタン生
成過程においてメタン生成菌の働きにより酸を分解して
メタンと二酸化炭素を得る、いわゆる二相式メタン発酵
法のための発酵装置を用いた。

はじめに二相式メタン発酵装置の構成について説明する
。二相式メタン発酵装置は、第４図に示すように、酸生
成槽（１１）とこれの後流側のガス生成槽（１２）とよ
りなる。酸生成槽（１１）は実容積１１を有し、撹拌器
（１３）を備え、かつ発酵温度およびｐＨの制御表示装
置（１４）を有している。また同種（１１）には発生し
たガス中の水素含量を測定する湿式ガスメータ（１５）
が設けられている。

ガス生成槽（１２）は実施例１で用いた単相式メタン発
酵装置の発酵槽（１）と同じく実容積７００Ｈの塔壁の
ものであって、冷却用ジャケット（１６）を外装し、温
度およびｐＨの制御表示装置（１７）を備えている。ま
た同種（１２）の頂部には菌体の流出２を防止するため
の菌体沈降部（１８）が設けられ、菌体沈降部（１８）
にはメタン発酵により発生したガスの含量を測定する湿
式ガスメータ（１９）が設けられている。

酸生成槽（１１）とガス生成槽（１２）の間には酸生成
反応液の受槽である沈降槽（２０）が配置されている。

また酸生成槽（１１）の前流側には、冷却槽（２１）内
に配置された廃水貯槽（２２）が設けられている。

高濃度有機廃水は冷却槽（２１）内の廃水貯槽（２２）
からポンプ（２３）によって酸生成槽（１１）に供給さ
れ、ついでポンプ（２４）によって沈降槽（２０）に一
旦受けられ、ざらにポンプ（２５）によってガス生成槽
（１２）に連続的ないし断続的に供給されて槽内を上行
し、槽頂から出てポンプ（２６）によって槽外を底部に
戻される。こうして廃水は循環され、処理廃水は菌体沈
降部（１８）から流出するようになっている。

まず、酸生成槽（１１）およびガス生成槽（１２）にお
いてそれぞれ種汚泥として高温処理用消化汚泥を用い、
発酵温度を５３℃に設定する点を除いて、実施例１と同
じ操作を繰り返し、菌体の馴養を行なった。つぎに、Ｂ
ＯＤ＝３７０００ａｐｉ／（／のアルコール蒸留廃液を
廃水貯槽（２２）から各種（１１）　（１２）に供給し
、その供給量を段階的に上げていき、二相式高温メタン
発酵による廃水処理の検討を行なった（処理条件：ｐ）
−１５゜５、温度＝５３℃）。

酸生成槽（１１）において、有機物負荷を２７０ｇ／／
／日まで上げたが、生成した有機酸の含量には変化がな
かったので、最大有機物負荷を２７０ｇ／Ｉ／日とした
。またガス生成槽（１２）については、発生ガスの含量
は、有機物負荷＝６０９／１／日までは有機物負荷の増
大に伴って直線的に増大したが、処理水質から判断して
最大有機物負荷を３５ｇ／／／日とした。この時の処理
水のＢＯＤは４２００ｒＲｇ／／　（ＢＯＤ除去率＝約
９０％）であった。

実施例１参考例１で得られた前段嫌気性処理廃水を、固定化菌体
の流動床を用いた後段嫌気性処理に付した。

後段嫌気性処理装置は、参考例１で用いた前段嫌気性処
理装置と基本的に同じものであって、第５固在部および
中央部に示すように、実容積７００ｒ／Ｉｌの基型発酵
槽（３１）を主体とし、冷却用ジャケット（３２）を外
装し、温度制御表示装置（３３）およびｌ）Ｈ制御表示
装置（３４）を備えている。

また同種（３１）の頂部には菌体の流出を防止するため
の菌体沈降部（３５）が設けられている。そして前段嫌
気性処理廃水は冷却槽（３６）内の廃水貯槽（３７）か
らポンプ（３８）によって発酵槽（３１）の底部に供給
されて槽内を上行し、槽頂から出てポンプ（３９）によ
って槽外を底部に戻される。こうして廃水は循環され、
後段処理廃水は菌体沈降部（３５）から流出するように
なっている。またメタン発酵により発生したガスの含量
は湿式ガスメータ（４２）で測定される。

まず、種汚泥としての中温処理用消化汚泥と不溶性担体
（４０）とを後者が２０重量％になるようにそれぞれ発
酵槽（３１）内に投入し、槽内液温を３７℃に設定し、
槽内液を一晩循環させた。

こうして後段嫌気性処理装置の発酵槽（３１）内に担体
の流動床（ないし移動床、膨張床）を形成し、この担体
にメタン生成菌を付着させ、固定化菌体を得た。

ついで参考例１で得られた前段嫌気性処理廃水を有機物
負荷＝２ｇ／／／日になるように発酵槽（３１）に供給
し、菌体の馴養を開始した。

つぎに前段嫌気性処理廃水の供給ｍを段階的に上げてい
き、後段メタン発酵による廃水処理の検討を行なった。

有機物負荷を５ｇ／／／日まで上げたところ、前段処理
水のＢＯＤ　（＝約３０００１ｎｇ／／）は約１１００
１１１９／ｌまで除去された（アルコール蒸留廃液のＢ
ＯＤ除去率＝約９７％）。

実施例２参考例１で得られた前段嫌気性処理廃水を、固定化菌体
の充填床を用いた後段嫌気性処理に付した。

後段嫌気性処理装置は、第５図の布部に示すように、実
施例１で用いた第４図中央部の後段嫌気性処理装置と基
本的に同じものであるので、その説明を省略する。

まず、発酵槽（４１）内に不溶性担体（５０）を充填し
、種汚泥としての中温処理用消化汚泥を投入し、槽内液
温を３７℃に設定し、槽内液を−晩循環させた。こうし
て、後段嫌気性処理装置の発酵槽（４１）内に担体の充
填床を形成し、この担体にメタン生成菌を付着させ、固
定化菌体を得た。

ついで参考例１で得られた前段嫌気性処理廃水を有機物
負荷＝２ｇ／（１／日になるように発酵槽（４１）に供
給し、菌体の馴養を開始した。

つぎに前段嫌気性処理廃水の供給量を段階的に上げてい
き、後段メタン発酵による廃水処理の検討を行なった。

有機物負荷をＢＯＤ容積負荷＝５ｇ／／／日まで上げた
ところ、前段処理水のＢＯＤ　（−約３０００ＩＩｔｇ
／／）は約８５０ＩＩｔｇ／ｌまで除去された（アルコ
ール蒸留廃液のＢＯＤ除去率＝約９７％）。

実施例３参考例２で得られた前段嫌気性処理廃水を、固定化菌体
の流動床を用いた後段嫌気性処理に付した。

種汚泥として高ｍ処理用消化汚泥を用いて、処理温度を
５３℃に設定し、参考例２で得られた前段嫌気性処理廃
水を処理する点を除いて、実施例１と同じ操作を繰り返
した。

有機物負荷をＢＯＤ容積負荷＝８９／／／日まで上げた
ところ、前段処理水のＢＯＤ　（＝約４３００Ｒｇ／／
）は約１１０００１ｒＦ／／まで除去された（アルコー
ル蒸留廃液のＢＯＤ除去率＝約９７％）。

実施例４実施例２で得られた後段嫌気性処理廃水を、固定化菌体
の流動床を用いた好気性処理に付した。

好気性処理装置は、第６図に示すように、ドラフト管（
６１）を内装しかつ冷却用ジャケット（６２）を外装し
た基型処理槽（６３）を主体とし、温度制御装置（６４
）を備えている。また処理槽（６３）の頂部には菌体の
流出を防止するための菌体沈降部（６５）が設けられて
いる。そして後段嫌気性処理廃水は冷却槽（６６）内の
廃水貯槽（６７）からポンプ（６８）によって処理槽（
６３）の底部に供給される。

また処理槽（６３）の底部に曝気用空気がフィルタを通
して給入され、好気性処理廃水は菌体沈降部（６５）か
ら流出するようになっている。

ま□ず、グルコースで馴養した種汚泥１００ｉｄと、ペ
プトンおよび肉エキスを主体とする合成廃水（ＢＯＤ＝
約３００ｍｇ／／）と、不溶性担体（６９）とを後者が
１０重ｆｆｉ％になるようにそれぞれ処理槽（６３）内
に投入し、槽内液を一晩曝気した。こうして好気性処理
装置の処理槽（６３）内に担体の流動床を形成し、この
担体に菌体を付着させ、固定化菌体を得た。

ついで実施例２で得られた後段嫌気性処理廃水を処理槽
（６３）に供給し、同廃水の供給量を段階的に上げてい
き、好気性処理の検討を行なった。

有機物負荷を６．７９／Ｉ／日まで上げたところ、後段
処理水のＢＯＤ　（＝約８５０Ｒｇ／／）は３５０ＩＩ
ｔｇ／ｌまで除去された（アルコール蒸留廃液のＢＯＤ
除去率＝約９９％）。

つぎに、この発明による方法と従来技術による方法の比
較をまとめて示す。

以下余白上記表１から明らかなとおり、この発明の方法によれば
、高濃度有機廃水中のＢＯＤ物質の９７％を嫌気的に処
理することができ、その結果これにつづく好気性処理に
おける曝気量を従来技術の場合の曝気量の７０％以上節
減することができる。

また表２から明らかなとおり、この発明の方法によれば
、処理日数を従来技術の場合の日数の１１５〜１／１０
に短縮することができる。

さらに余剰汚泥の生成量についても、廃水中のＢＯＤの
大部分を嫌気的に除去するため、この発明によれば同生
成通を従来技術の場合の生成量の１／２以下に減少させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の方法と従来技術の方法とをそれぞれ
示すフローシート、第２図は単相式前段嫌気性処理装置
の系統図、第３図は有機物負荷と発生ガス含量および有
懇酸濶度の関係を示すグラフ、第４図は二相式前段嫌気
性処理装置の系統図、第５図は後段嫌気性処理装置を示
す系統図、第６図は好気性処理装置を示す系統図である
。以　　上ｙＦ　４　る

Claims

【特許請求の範囲】

（１）高濃度有機廃水を２回続けて嫌気性処理に付すこ
とを特徴とする廃水処理方法。
（２）後段の嫌気性処理に続いて、不溶性担体に菌体を
付着させた固定化菌体を用いて好気性処理を行なう特許
請求の範囲第１項記載の方法。
（３）高濃度有機廃水を２回続けて嫌気性処理に付し、
後段の嫌気性処理を不溶性担体に菌体を付着させた固定
化菌体を用いて行なうことを特徴とする廃水処理方法。
（４）後段の嫌気性処理に続いて、不溶性担体に菌体を
付着させた固定化菌体を用いて好気性処理を行なう特許
請求の範囲第３項記載の方法。