(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶存酸素およびホルムアルデヒドを含有する有機排水の処理方法であって、
ＵＡＳＢ反応槽から排出される二酸化炭素を過飽和に含有する処理済排水を前記ＵＡＳＢ反応槽に供給される有機排水の原排水に混合して、前記原排水中の溶存酸素濃度を低下させた後、前記原排水と処理済排水との混合排水を前記ＵＡＳＢ反応槽で嫌気処理する有機排水の処理方法。
【請求項２】
溶存酸素およびホルムアルデヒドを含有する有機排水の処理装置であって、
前記有機排水のメタン発酵に伴って二酸化炭素を過飽和に含有する処理済排水を排出するＵＡＳＢ反応槽を備え、前記処理済排水を前記ＵＡＳＢ反応槽の上流側に返送する返送部を備え、前記ＵＡＳＢ反応槽に供給される前記有機排水と前記返送部から返送される処理済排水とを混合可能に構成するとともに、混合された排水を前記ＵＡＳＢ反応槽に供給する前処理部を備えた有機排水の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶存酸素およびホルムアルデヒドを含有する有機排水の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
工場排水の中には、ホルムアルデヒドやメタノールなどが含まれる場合がある。このような排水は、ホルムアルデヒド濃度が廃水基準に適合するように処理されてから排出される。この排水中のホルムアルデヒドやメタノールに対する処理方法として、活性汚泥法が多く利用されている。
【０００３】
活性汚泥法では、本来生物にとって有害物質であるホルムアルデヒドを微生物によって処理するために、ホルムアルデヒド濃度を徐々に高くして微生物のホルムアルデヒドに対する耐性を獲得させつつホルムアルデヒドを分解させる「馴養」という段階を経る。そのため、実際の排水を処理できるようになるまでに長期を要していた。
【０００４】
そこで、活性汚泥を用いずにホルムアルデヒドを分解処理する方法が検討されている。たとえば、特許文献１および２には活性汚泥法と異なり、湿式酸化によりホルムアルデヒドを酸化除去するものであるが、排水を昇温・昇圧する設備、および触媒を設置する必要があり、排水処理のための大掛かりな設備が別途必要になるという問題があった。
【０００５】
また、このような排水中に高濃度の有機物を含んでいる場合、活性汚泥法などの好気処理を行うと生物の活性があがりにくいという問題のほかに、曝気のために必要なエネルギコストが嵩むこと、余剰汚泥が大量に発生するため汚泥処理コストが嵩むことなども現実的な問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−２５３６９６号公報
【特許文献２】特開平７−２３２１７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、このような排水を嫌気処理にてメタン発酵させ、発生する汚泥の減少および生成するメタンガスの再利用を図ることでエネルギコストを低減し、さらに、嫌気性菌であれば、ホルムアルデヒドを分解することができるという事情もあって、嫌気処理したいという要望がある。
【０００８】
しかし、このような排水には、高濃度の溶存酸素が含まれている場合が多く、きわめて酸素過剰な環境下では、メタン発酵を行う嫌気性菌がほとんど増殖しないために、嫌気処理を行うためには、排水を希釈して処理せざるを得ない。そのため、結局のところ大量の処理水を処理しなくてはならなくなり、処理効率の向上にはつながらず、嫌気処理を行っても所期の目的を達成できないという問題があった。
【０００９】
したがって、本発明は上記実状に鑑み、溶存酸素およびホルムアルデヒドを含有する有機排水を効率よく処理することができる有機排水の処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
〔構成１〕
上記目的を達成するための本発明の有機排水の処理方法の特徴構成は、溶存酸素およびホルムアルデヒドを含有する有機排水の処理方法であって、
ＵＡＳＢ反応槽から排出される二酸化炭素を過飽和に含有する処理済排水を前記ＵＡＳＢ反応槽に供給される有機排水の原排水に混合して、前記原排水中の溶存酸素濃度を低下させた後、前記原排水と処理済排水との混合排水を前記ＵＡＳＢ反応槽で嫌気処理する点にある。
【００１１】
〔作用効果１〕
上記構成によると、ＵＡＳＢ反応槽を備えることによって、高濃度の有機排水であってもメタン発酵して、排水を浄化するとともに、メタンガスを回収してエネルギーの再利用が可能となる。
【００１２】
ここで、対象とする有機排水が、溶存酸素およびホルムアルデヒドを含有するものであるため、この有機排水をそのままＵＡＳＢ反応槽に供給すると、ＵＡＳＢ反応槽内の嫌気性菌が生育できなくなり嫌気処理が進まなくなる。一方、希釈すると先述のように、排水処理の効率化という所期の目的が達成できない。
【００１３】
そこで、本発明者らは、前記ＵＡＳＢ反応槽からの処理済排水には、通常、メタン発酵と同時に生成した二酸化炭素が高濃度に含まれている点に着目し、このＵＡＳＢ排水を利用して、有機排水の原排水を希釈することに想到した。そして、前記原排水に、前記処理済排水を混合したところ、前記処理済排水に含まれる二酸化炭素により、前記原排水中の酸素がきわめて効率よく脱気され、ＵＡＳＢ反応槽内の嫌気性菌が好適に生育可能なレベルにまで溶存酸素濃度を低下することができることを実験的に見出し本発明を完成させるに至ったのである。
【００１４】
すなわち、ＵＡＳＢ反応槽を経た処理済排水は、メタン発酵に伴い嫌気性菌が生産した二酸化炭素を過飽和に溶解した状態になっている。二酸化炭素を過飽和に溶解した処理済排水を、前記原排水に混合すると、二酸化炭素が原排水に溶解する過程で、溶解度の低い酸素をガス化させて追い出すため、前記原排水中の溶存酸素濃度が低下する。しかも、前記処理済排水の二酸化炭素濃度が過飽和状態となっていることにより、この二酸化炭素による酸素脱気効率がきわめて高く、単に混合するだけで、嫌気性菌が好適に生育可能なレベルにまで溶存酸素濃度を低下することができると考えられる。
【００１５】
その結果ＵＡＳＢ反応槽内では嫌気性菌が活発に働き、原排水中の有機物をメタン発酵してメタンガスを生成するとともに、ホルムアルデヒドを分解して有機排水を浄化することができるとともに、メタンを回収しエネルギー源として利用することができるようになった。
【００１６】
〔構成２〕
また、上記目的を達成するための本発明の有機排水の処理装置の特徴構成は、溶存酸素およびホルムアルデヒドを含有する有機排水の処理装置であって、
前記有機排水のメタン発酵に伴って二酸化炭素を過飽和に含有する処理済排水を排出するＵＡＳＢ反応槽を備え、前記処理済排水を前記ＵＡＳＢ反応槽の上流側に返送する返送部を備え、前記ＵＡＳＢ反応槽に供給される前記有機排水と前記返送部から返送される処理済排水とを混合可能に構成するとともに、混合された排水を前記ＵＡＳＢ反応槽に供給する前処理部を備えた点にある。
【００１７】
〔作用効果２〕
このような構成を備えると、前記ＵＡＳＢ反応槽からのＵＡＳＢ排水は、前記返送部を経由してＵＡＳＢ反応槽の上流側の前処理部に返送される。ＵＡＳＢ排水が前記前処理部に投入されると、前記ＵＡＳＢ排水と、前記原排水とが混合されることにより、原排水が脱気され、ＵＡＳＢ反応槽でメタン発酵可能な水質になる。そして脱気された原排水がＵＡＳＢ反応槽に供給されることにより、ＵＡＳＢ反応槽内では嫌気性菌が活発に働き、原排水中の有機物をメタン発酵してメタンガスを生成するとともに、ホルムアルデヒドを分解して有機排水を浄化することとができるとともに、メタンを回収しエネルギー源として利用することができる。
【発明の効果】
【００１８】
したがって、溶存酸素およびホルムアルデヒドを含有する有機排水を効率よく処理することができる、省エネルギーでメタン発酵可能な排水処理方法および装置を提供することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の有機排水の処理装置のフロー図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、本発明の有機排水の処理装置を説明する。なお、以下に好適な実施例を記すが、これら実施例はそれぞれ、本発明をより具体的に例示するために記載されたものであって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々変更が可能であり、本発明は、以下の記載に限定されるものではない。
【００２１】
〔有機排水の処理装置〕
本発明の有機排水の処理装置は、図１に示すように、ＵＡＳＢ反応槽１を備え、前記ＵＡＳＢ反応槽１から排出される処理済排水を前記ＵＡＳＢ反応槽１の上流側に返送する返送部２を備え、前記ＵＡＳＢ反応槽１に供給される有機排水の原排水と前記返送部２から返送される処理済排水(返送水)とを混合して、前記原排水中の溶存酸素を脱気するとともに、脱気された原排水を前記ＵＡＳＢ反応槽１に供給する前処理部３を備える。
【００２２】
（前処理部）
前記前処理部３は、有機排水の原排水を受け入れて貯留する貯水容器３０からなり、原排水を受け入れる排水流入部３１を備えるとともに、返送部２からの返送水を受け入れ、前記原排水に混合する返送水受入部３２を備え、さらに、原排水と返送水との混合液をＵＡＳＢ反応槽１に移流させる移流部３３を備える。
【００２３】
（ＵＡＳＢ反応槽）
前記ＵＡＳＢ反応槽１は、下部に嫌気性菌（ＵＡＳＢ菌）を主体とする汚泥のグラニュールを充填されるスラッジベッド１１を備えるとともに、前記前処理部３からの有機排水を供給する供給部１２を備える反応容器１０からなる。これにより、導入される有機排水の上向流が形成されるとともに、内部の有機排水の循環を促し、流動するグラニュールにより有機物をメタン発酵するメタン発酵工程が行われる。前記スラッジベッド１１の上部には、グラニュールの流失を防止するとともに処理済みの上澄液および生成したガスを上方に移流させる分離板１３を設けてある。分離板１３上方に移流した処理済みの処理済排水は、オーバーフロー部１４よりＵＡＳＢ反応槽１外へ取出されるとともに、生成したメタンガスを含むバイオガスは、ガス回収部１５よりＵＡＳＢ反応槽１外へ取出される構成となっている。
【００２４】
（返送部）
前記返送部２はＵＡＳＢ反応槽１からの処理済排水を一時貯留する貯水容器２０からなり、その処理済排水を受け入れる受入部２１と処理済排水を外部に放流、または、処理済排水がさらに浄化処理を要する場合に、その処理済排水を他の浄化処理部に移送させるための放出部２２を備える。そして、前記貯水容器２０中には、返送ポンプ２３を備えるとともに、前記返送ポンプ２３により前記前処理部３に処理済排水の一部を返送水として返送する返送路２４を連設してある。
【００２５】
これにより、有機排水の原排水は、前処理部３で返送された返送水と混合されることにより脱気された状態でＵＡＳＢ反応槽１に供給され、メタン発酵処理されて有機物が消費されるとともに発生した二酸化炭素を過剰に含んだ状態となって、その一部を返送水として返送部２から前記前処理部３に返送されるとともに残部を処理済排水として放流処理可能に構成されている。
【００２６】
〔排水処理試験〕
以下に、有機排水の処理装置による排水処理試験例および比較試験例を示す。
【００２７】
（排水処理試験例）
下記成分を含有する有機排水の原排水を図１に示す有機排水の処理装置にて処理した。
ここで、前処理部３の貯水容器３０の容量は５００ｍＬとし、ＵＡＳＢ反応槽１の反応容器１０の容量は１Ｌ、返送部２を５００ｍＬの貯水容器２０で構成した。また、供給される配水量は２７０ｍＬ／ｄ、返送部２から前処理部３に対する返送水量は２７０ｍＬ／ｄとした。また、ＵＡＳＢ反応槽１の処理温度は３０℃である。
【００２８】
原排水の組成
ＣＯＤｃｒ      :１１，１５０ｍｇ／Ｌ
ＤＯ（溶存酸素）：１２ｍｇ／Ｌ
ホルムアルデヒド：１９０ｍｇ／Ｌ
【００２９】
その結果、ＵＡＳＢ反応槽１入り口でのＤＯは、１２ｍｇ／Ｌからｌｍｇ／Ｌまで減少しており、ＵＡＳＢ反応槽１においてメタン発酵に支障のない程度にまで脱気されていることが明らかになった。また、ＵＡＳＢ反応槽１においてバイオガスの発生が確認された。
【００３０】
また、有機排水のＣＯＤｃｒ濃度は１１１５０ｍｇ／Ｌから２８００ｍｇ／Ｌとなっており、充分な排水浄化が達成されているものと評価できた。なお、返送による希釈を考慮すると、ＵＡＳＢ反応槽１におけるメタン発酵による分解率は約６０％であったと考えられる。
【００３１】
また、返送部２において排水中にホルムアルデヒドは検出されず、高度にホルムアルデヒド含有排水が浄化できていることもわかった。
また、返送部２における排水中の二酸化炭素濃度は３６００ｍｇ／Ｌと、きわめて高濃度になっており、前記前処理部３における溶存酸素の脱気のために有効に機能したものと考えられる。
【００３２】
（比較試験例）
上記原排水を単純にＵＡＳＢ反応槽１に供給し、メタン発酵を試みたが、処理済排水のＣＯＤｃｒ濃度は１１，０００ｍｇ／Ｌとなったことから、ほとんど変化なく、しかもバイオガスの発生は確認されなかったことから、ＵＡＳＢ反応槽１における排水処理はほとんど機能していないといえる。
【００３３】
したがって、溶存酸素の高い有機排水であっても、その排水に含有されるホルムアルデヒドを有機物とともに分解処理できるようになることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明によると、溶存酸素およびホルムアルデヒドを含有する有機排水を効率よく処理することができる、省エネルギーでメタン発酵可能な排水処理方法および装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００３５】
１        ：ＵＡＳＢ反応槽
１０      ：反応容器
１１      ：スラッジベッド
１２      ：供給部
１３      ：分離板
１４      ：オーバーフロー部
１５      ：ガス回収部
２        ：返送部
２０      ：貯水容器
２１      ：受入部
２２      ：放出部
２３      ：返送ポンプ
２４      ：返送路
３        ：前処理部
３０      ：貯水容器
３１      ：排水流入部
３２      ：返送水受入部
３３      ：移流部
【図１】
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