(57)【要約】【課題】微生物付着担体充填層を有する嫌気性反応槽に原水を上向流通水する上向流式嫌気性処理方法において、処理を効率よく安定して行う。【解決手段】粒径が１．０〜５．０ｍｍであり、沈降速度が２００〜５００ｍ／ｈｒである担体が充填された反応槽６に、該反応槽底部に設けられた原水供給口５ａ〜５ｄから有機性排水を上向流にして通水し、該担体に付着した嫌気性微生物により有機性排水の処理を行う。該反応槽６に流入する原水の総量を一定に保ちながら、各原水供給手段口５ａ〜５ｄからの原水流入量を経時的に変動させると共に、各原水供給口５ａ〜５ｄからの原水流入量を、前記嫌気性微生物付着担体が流動しない量とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒径が１．０〜５．０ｍｍであり、沈降速度が２００〜５００ｍ／ｈｒである担体が充填された反応槽に、該反応槽底部に設けられた原水供給口から有機性排水を上向流にして通水し、該担体に付着した嫌気性微生物により有機性排水の処理を行う上向流式嫌気性処理方法において、
反応槽底部に該原水供給口が複数個配置されており、
該反応槽に流入する原水の総量を一定に保ちながら、各原水供給手段口からの原水流入量を経時的に変動させると共に、
各原水供給口からの原水流入量を、前記嫌気性微生物付着担体が流動しない量とすることを特徴とする上向流式嫌気性処理方法。
【請求項２】
各原水供給口における流入量の変動周期が、前記反応槽における原水の滞留時間よりも短いことを特徴とする、請求項１に記載の上向流式嫌気性処理方法。
【請求項３】
前記反応槽に流入する原水の総量を前記原水供給口の数で除した原水供給口１個当りの平均流入量を１００％とした場合、原水供給口１個当たりの原水流入量を０〜５００％の範囲で変動させることを特徴とする請求項１又は２に記載の上向流式嫌気性処理方法。
【請求項４】
有機性排水とともに、嫌気反応槽の処理水の一部を前記嫌気反応槽の前段側に循環させて前記反応槽に流入させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の上向流式嫌気性処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機性排水を嫌気的に生物処理する方法に関するものであり、特に、有機性排水を、微生物付着担体充填層を有する反応槽に上向流通水し、担体表面に付着した嫌気性微生物により処理する嫌気性処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
上向流式嫌気性処理装置への原水供給では散布管を用いるのが一般的であって、水平面状に分散配置される複数の原水流入口により塔内に均一に原水供給できるような構成になっている。例えば原水管を複数の散布管に分岐して各散布管の先端の開口部が槽底面に分散配置するようにした構造や、原水管が塔内で等間隔に開口部を有する環状管に接続され環状管が水平面状に配置された構造が知られている。（特開２００６−２６３５３４号公報）。
【０００３】
特開平２−４０２９３号公報には、グラニュールを充填した嫌気処理槽において、原水の供給量を経時的に変動させることが記載されている。グラニュール層内におけるデッドスペースを少なくし、嫌気性処理の効率を高めることができる。
【０００４】
特許５６９１４３９号公報には、大きさが１．０〜５．０ｍｍであり、沈降速度が２００〜５００ｍ／ｈｒの非生物担体を充填した反応槽に上向流で通水して嫌気処理を行うことが記載されている。沈降速度の大きい担体に菌体を保持するため、低濃度排水や低分子有機化合物を主成分とする排水も処理することができる（なお、低濃度排水や低分子有機化合物を主成分とする排水をＵＡＳＢのようなグラニュールを用いて嫌気性処理する場合、グラニュールが流出してしまい、高負荷で安定処理することが難しい。）。
【０００５】
特開昭６０−２３２２９５号公報には、担体を充填した嫌気処理槽において、底部全体を複数区に細分し、その複数区に処理水を順番に循環して担体を局所的に流動化させることが記載されている。流動床式処理装置で担体を流動化するためのエネルギーを低減できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２６３５３４号公報
【特許文献２】特開平２−４０２９３号公報
【特許文献３】特許５６９１４３９号公報
【特許文献４】特開昭６０−２３２２９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
沈降速度の大きい担体を用いた嫌気性処理では、担体が流動しにくいため、特に流入負荷が低かったり、廃水の有機物濃度が低かったりしてガス発生量が少ない場合などに、ＳＳの蓄積などにより、担体同士の固着や閉塞が生じやすい。
【０００８】
担体同士の固着や閉塞が生じると、反応槽に均一に散布（原水の分散供給）を行っていても、担体層内で水が拡がらずに、各散布管開口部の近傍の特定箇所に流れが集中するようになる。その結果、流れが集中して流速が高まった箇所では、担体が局所的に流動化し、その部分を原水が短絡してしまい、嫌気性処理の効率が低下する。特に隣接する散布管開口部の距離が大きく（例えば２ｍ以上）、各散布管開口部の受持ち面積が大きくなると、担体層内で水が拡がらない箇所（デッドスペース）の比率が大きくなり、短絡による処理効率の低下が起きやすい。
【０００９】
特開平２−４０２９３号のように、嫌気性反応槽の原水流入量を変動させるのは、流入負荷の変動が大きくなる。また、原水のｐＨ調整が困難になったりして処理が不安定になるといった問題もある。
【００１０】
本発明は、微生物付着担体充填層を有する嫌気性反応槽に原水を上向流通水する上向流式嫌気性処理方法において、処理を効率よく安定して行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の上向流式嫌気性処理方法は、粒径が１．０〜５．０ｍｍであり、沈降速度が２００〜５００ｍ／ｈｒである担体が充填された反応槽に、該反応槽底部に設けられた原水供給口から有機性排水を上向流にして通水し、該担体に付着した嫌気性微生物により有機性排水の処理を行う上向流式嫌気性処理方法において、反応槽底部に該原水供給口が複数個配置されており、該反応槽に流入する原水の総量を一定に保ちながら、各原水供給手段口からの原水流入量を経時的に変動させると共に、各原水供給口からの原水流入量を、前記嫌気性微生物付着担体が流動しない量とすることを特徴とする。
【００１２】
本発明の一態様では、各原水供給口における流入量の変動周期が、前記反応槽における原水の滞留時間よりも短い。
【００１３】
本発明の一態様では、前記反応槽に流入する原水の総量を前記原水供給口の数で除した原水供給口１個当りの平均流入量を１００％とした場合、原水供給口１個当たりの原水流入量を０〜５００％の範囲で変動させる。
【００１４】
本発明の一態様では、有機性排水とともに、嫌気反応槽の処理水の一部を前記嫌気反応槽の前段側に循環させて前記反応槽に流入させる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、沈降速度の大きい担体を添加した上向流式の嫌気性処理において、槽内の偏流や原水の短絡による処理効率の低下を防止し、有機性排水の嫌気性生物処理を安定して効率的に行うことができる。
【００１６】
なお、全ての原水供給口を開にすると、原水供給口の中で流量の多いものと少ないもののバラつきが大きくなり、流量の小さい原水供給口には水流により一部の担体が逆流し、ますます通水を阻害するケースもあった。そこで、本発明では、反応槽への原水流入量の総量を一定とした上で、原水供給口からの流入量を変動させることにより、流量の小さい原水供給口であっても、担体が逆流しない程度の流量を確保することができる。
【００１７】
各原水供給口からの原水流入量の増加・減少を順次行うことによって、長い目で見れば、全ての原水供給口から通水が均一に行われる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施の形態の説明図である。
【図２】実施例で用いた反応槽の底面の平面図である。
【図３】実施例及び比較例の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図１を参照して実施の形態について説明する。
【００２０】
原水は、酸生成槽１で処理され、ｐＨ調整槽２でｐＨ調整された後、配管３からバルブ４ａ〜４ｄを介して嫌気性反応槽６底部の複数（図示の例では４個）の原水供給口５ａ〜５ｄに供給される。
【００２１】
反応槽６内には、嫌気性微生物が付着した担体の充填層７が設けられている。担体に付着した微生物によって嫌気性処理された水は、反応槽６から配管８を介して処理水槽９に導入される。処理水の一部は、処理水槽９（又は反応槽６や配管８）から配管１０を介して酸生成槽１（又はｐＨ調整槽２もしくは配管３）に返送される。
【００２２】
なお、酸生成槽やｐＨ調整槽、処理水槽は省略されてもよい。
【００２３】
本発明では、各原水供給口５ａ〜５ｄから反応槽６に流入する原水の総量を一定に保ちながら、各原水供給口５ａ〜５ｄからの原水流入量を経時的に変動させる。また、いずれの原水供給口５ａ〜５ｄからの原水流入量も、嫌気性微生物付着担体が流動しない量とする。担体が流動化する速度は、担体の比重、粒径によって異なるが、大きさが１．０〜５．０ｍｍ、比重が１．０５〜１．３の担体の場合、嫌気反応槽のＬＶ（流入原水量／底面積）として３０ｍ／ｈｒ程度である。
【００２４】
好ましくは、反応槽６に流入する原水の総量を原水供給口５ａ〜５ｄの数（この場合は４）で除算して算出される原水供給口１個当たりの平均流入量を１００％とした場合、原水供給口１個当たりの原水流入量を０〜５００％好ましくは０〜３００％の範囲で変動させる。変動幅が小さいと担体同士の固着や閉塞を解消する効果が少なく、逆に大きすぎると、通水時に流入口付近の担体が流動化し、その部分に水の流れが集中して担体同士の固着や閉塞を解消する効果が少なくなってしまう。
【００２５】
変動の周期は、流入原水の反応槽６の滞留時間未満、好ましくは該滞留時間の１／１０〜１／３とする。なお、原水供給口が閉のまま長時間が経過すると、該原水供給口近傍において担体同士の固着や部材への付着が生じるおそれがあるので、原水供給口が連続的に閉となっている時間は長くとも１２時間程度とするのが好ましい。
【００２６】
流入原水の総量を一定に保つことで、流入負荷や原水のｐＨ調整などが安定する。また、原水供給口１個あたりの流入量を、担体を流動化させない範囲で変動させることで、担体層を固着、閉塞させているＳＳ、スライムなどを効率的に排除して、槽内の偏流や原水の短絡による処理効率の低下を防止することができる。
【００２７】
原水供給口の数は、反応槽６の底面０．２〜５ｍ２、特に０．３〜３ｍ２当たりに１個の割合とされることが好ましい。原水供給口は、反応槽６の底面に対して均一に設置される。原水供給口からの流入量を変動させるための手段は、バルブ４ａ〜４ｄの開度を変動させるのが好ましい。バルブとしては回転弁などが好ましい。
【００２８】
流入原水量は、反応槽６におけるＬＶ（流入原水量／底面積）が１〜２０ｍ／ｈｒ、特に２〜１０ｍ／ｈｒとなるようにするのが好ましい。嫌気反応槽の処理水を、原水流量の０．５倍量以上、好ましくは０．５〜５倍量循環し、有機性排水と混合して嫌気反応槽に導入してもよく、このようにすることで嫌気処理水のアルカリ度を利用してｐＨ調整剤の消費を抑えることができる。
【００２９】
反応槽６上部、または処理水槽９にスクリーンを設けることで処理水への担体の流出を防止することができる。処理水槽９にスクリーンを設けた場合は、処理水槽底部に沈降した担体をポンプなどで反応槽６に返送するように構成するのが好ましい。
【００３０】
有機性排水としては、ＣＯＤＣｒ濃度３００〜５０，０００ｍｇ／Ｌ、好ましくは１，０００〜２０，０００ｍｇ／Ｌの、食品工場排水、化学工場排水、電子部品製造工場排水、製薬工場排水等が例示されるが、これに限定されない。排水中のＳＳ成分はその性状にもよるが、担体層に蓄積しやすく、担体の固着、閉塞などを助長することから２，０００ｍｇ／Ｌ以下がよい。水温は嫌気反応槽入口で２０〜６０℃、好ましくは２５〜４０℃、または５０〜５５℃とするのが好ましく、必要に応じて加温、冷却する。有機物の他に嫌気処理に必要な窒素、リン、硫黄、ミネラル、その他微量栄養素を含んでいるのが好ましく、必要に応じて添加するのがよい。
【００３１】
反応槽６のＣＯＤＣｒ槽負荷は、好ましくは４〜５０ｋｇ／ｍ３／ｄ、特に好ましくは１０〜３０ｋｇ／ｍ３／ｄである。反応槽高さは４〜２０ｍ程度が好ましい。
【００３２】
担体は、大きさが１．０〜５．０ｍｍ（ＪＩＳメッシュによる）で沈降速度が２００〜５００ｍ／ｈｒ程度のものが好ましく、反応槽６に見かけ容積比で好ましくは１０〜８０％（特に好ましくは３０〜６０％）添加する。担体の素材、形状は特に指定されないが、ポリオレフィンなどの樹脂製がよく、比重は１．０５〜１．３程度が好ましい。
【実施例】
【００３３】
以下、実施例及び比較例について説明する。
【００３４】
以下の実施例及び比較例においては、食品工場の有機性排水（ｐＨ５、ＳＳ１２０ｍｇ／Ｌ、ｔ−ＣＯＤＣｒ８００ｍｇ／Ｌ、水量７２０ｍ３／ｄ（３０ｍ３／ｈ））を次の嫌気性反応槽を用いて処理した。
【００３５】
＜嫌気性反応槽＞
槽容量４８ｍ３（３ｍ×３ｍ×水深５．３ｍ）
温度３０℃
菌体が付着したポリプロピレン製円筒状担体（φ３ｍｍ×５ｍｍ、比重１．０８、沈降速度３００ｍ／ｈｒ）を２４ｍ３（５０％）投入。
【００３６】
反応槽底部に原水供給口４個を図２のように均等に設置した。
【００３７】
処理水を一部（原水流入量の約１．７倍）循環させた。
【００３８】
原水供給口からの流入量は後述の通りである。
【００３９】
［比較例１］
４個の原水供給口から均等に２０ｍ３／ｈずつ（合計８０ｍ３／ｈ（ＬＶ８．９ｍ／ｈ））９０日流入させた。
【００４０】
［比較例２］
比較例１の後、４個の原水供給口から表１のサイクルで流量を変動させながら９０日流入させた。
【００４１】
【表１】
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【００４２】
［実施例１］
比較例２の後、４個の原水供給口から表２のサイクルで流量を変動させながら９０日流入させた。
【００４３】
【表２】
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【００４４】
＜結果及び考察＞
期間中のＣＯＤｃｒ除去率の推移を図３に示す。図３の通り、比較例１では、当初７０％前後であった除去率は２週間経過した頃から低下し始め、２ヶ月経過した後は６０％前後で推移した。反応槽内に水中カメラを降ろし、担体層内部を観察したところ、各原水流入口上部で担体の噴き上がりが見られ、担体同士の固着、閉塞により偏流が生じ、原水が短絡していると考えられた。
【００４５】
９０日目に比較例２の運転に切り替えたところ、除去率は若干上昇したものの６０％半ばで推移した。嫌気性反応槽内のカメラ観察では、依然として原水が流入している流入口上部の担体が順に噴き上がる様子が確認され、短絡は解消されていなかった。
【００４６】
実施例１の運転に切り替えた１８０日目以降、除去率は上昇し、１９０日以降、８０％前後で推移するようになった。嫌気性反応槽内のカメラ観察で担体の流動化は見られず、槽内の偏流、原水の短絡が抑制されたことにより、処理が改善されていた。
【符号の説明】
【００４７】
１  酸生成槽
２  ｐＨ調整槽
６  反応槽
【図１】
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【図２】
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【図３】
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