(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機物を含有する有機性排水を、担体を保持する反応槽に通水する有機性排水の処理方法において、前記有機性排水の処理方法が、嫌気処理方法であり、有機性排水のＣＯＤＣｒに対する前記反応槽における金属塩の濃度を、運転立上げ時よりも定常運転時に低くすることを特徴とする有機性排水の処理方法。
【請求項２】
前記金属塩がＮｉを含む請求項１に記載の有機性排水の処理方法。
【請求項３】
前記運転立上げ時のＮｉの濃度が、有機性排水のＣＯＤＣｒに対して、Ｎｉ／ＣＯＤＣｒ＝１０×１０−６ｇ−Ｎｉ／ｇ−ＣＯＤＣｒから８０×１０−６ｇ−Ｎｉ／ｇ−ＣＯＤＣｒであることを特徴とする請求項２に記載の有機性排水の処理方法。
【請求項４】
前記定常運転時のＮｉの濃度が、前記運転立上げ時の濃度よりも低く、かつ有機性排水のＣＯＤＣｒに対してＮｉ／ＣＯＤＣｒ＝２．５×１０−６ｇ−Ｎｉ／ｇ−ＣＯＤＣｒから２０×１０−６ｇ−Ｎｉ／ｇ−ＣＯＤＣｒであることを特徴とする請求項２または３に記載の有機性排水の処理方法。
【請求項５】
前記担体がポリビニルアルコール系ゲル担体である、請求項１から４のいずれか１項に記載の有機性排水の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は有機性排水の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機物を含有する有機性排水の処理方法として、メタンガスの回収および再利用が可能な嫌気処理方法は、広く産業排水の処理方法として用いられている。なかでも沈降性良好なグラニュールを形成し、有機性排水を上向流で通水し、高負荷高速処理を行うＵＡＳＢ（Ｕｐｆｌｏｗ  Ａｎａｅｒｏｂｉｃ  Ｓｌｕｄｇｅ  Ｂｌａｎｋｅｔ：上向流嫌気性スラッジブランケット）法は、特に中〜高濃度排水を処理する方法として発展してきた。また、このＵＡＳＢ法を発展させたものとして、高さの高い反応槽を用いてさらに高流速で通水し、高負荷で嫌気性処理を行うＥＧＳＢ（Ｅｘｐａｎｄｅｄ  Ｇｒａｎｕｌａｒ  Ｓｌｕｄｇｅ  Ｂｅｄ：膨張粒状汚泥床）法も実用化されている。
【０００３】
また、固定床担体や流動床担体を使用する方法も用いられている。固定床担体は生物膜を保持する支持床を反応槽内部に固定し、その表面に生育する微生物を利用するものであり、流動床担体は比重や大きさを調整した担体を反応槽内部で流動させて、担体に微生物を増殖させて処理を行なうものである。
【０００４】
いずれの方法においても排水を効率的に嫌気性処理するためには、微生物の増殖と活性の維持が必要不可欠である。そのために、栄養素として金属塩の添加が行われているが、添加量が過剰となった場合、ランニングコストの増加や固形分の蓄積、処理水中に余分な金属塩が残存し処理が別途必要となるという問題がある。また、添加量が不足した場合、菌の活性が低下し、処理が安定しないという問題がある。
【０００５】
例えば特開平３−１６５８９５ではＢＯＤに対する金属塩の濃度について記載があるが、菌を増殖させる必要のある運転立上げ時では、低濃度であると立上げ速度が遅く目標とする容積負荷に到達するには長時間を要するということが本発明者の研究で分かった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平３−１６５８９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は有機物を含有する有機性排水を、担体を保持する反応槽に通水して該担体に増殖した嫌気性微生物により生物学的に処理する有機性排水の処理方法において、該反応槽における金属塩の濃度を最適化することで安定な運転立上げと処理を行うとともに、添加量を抑えランニングコストの抑制が可能となる処理方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、反応槽における金属塩の濃度を有機性排水のＣＯＤＣｒ量を基準に規定するとともに、運転時期によって有機性排水のＣＯＤＣｒに対する金属塩の濃度を変えることで、上記課題を解決することができることを見出した。
【０００９】
本発明について、以下に具体的に説明する。
【００１０】
［１］有機物を含有する有機性排水を、担体を保持する反応槽に通水する有機性排水の処理方法において、有機性排水のＣＯＤＣｒに対する前記反応槽における金属塩の濃度を、運転立上げ時よりも定常運転時に低くすることを特徴とする有機性排水の処理方法。
【００１１】
［２］前記有機性排水の処理方法が、嫌気処理方法である、請求項１に記載の有機性排水の処理方法。
【００１２】
［３］前記金属塩がＮｉを含む請求項１または２に記載の有機性排水の処理方法。
【００１３】
［４］前記運転立上げ時のＮｉの濃度が、有機性排水のＣＯＤＣｒに対して、Ｎｉ／ＣＯＤＣｒ＝１０×１０−６ｇ−Ｎｉ／ｇ−ＣＯＤＣｒから８０×１０−６ｇ−Ｎｉ／ｇ−ＣＯＤＣｒであることを特徴とする請求項３に記載の有機性排水の処理方法。
【００１４】
［５］前記定常運転時のＮｉの濃度が、前記運転立上げ時の濃度よりも低く、かつ有機性排水のＣＯＤＣｒに対してＮｉ／ＣＯＤＣｒ＝２．５×１０−６ｇ−Ｎｉ／ｇ−ＣＯＤＣｒから２０×１０−６ｇ−Ｎｉ／ｇ−ＣＯＤＣｒであることを特徴とする請求項３または４に記載の有機性排水の処理方法。
【００１５】
［６］前記担体がポリビニルアルコール系ゲル担体である、請求項１から５のいずれか１項に記載の有機性排水の処理方法。
【発明の効果】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。
発明の有機性排水の処理方法は、有機物を含有する有機性排水を、担体を保持する反応槽に通水して該担体に増殖した嫌気性微生物により生物学的に処理する有機性排水の処理方法において、該反応槽の運転立上げ時と定常運転時とで有機性排水のＣＯＤＣｒに対する金属塩濃度を変えることを特徴とする。
【００１７】
前記運転立上げ時において前記定常運転時と比較してより高い金属塩濃度とすることで、短時間で安定な運転立上げが可能となる。
【００１８】
また、前記定常運転時において前記運転立上げ時よりも低い金属塩濃度とすることで、金属塩の添加量の削減が可能となる。
【００１９】
添加する金属塩を構成する金属成分としては、例えばＮｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｗ、Ｚｎ、Ｓｅ、Ｍｏなどが挙げられる。中でも、嫌気性微生物の増殖に必要な栄養素であるＮｉ、Ｆｅ、Ｃｏを添加することが重要であり、さらにＮｉを添加することが特に重要である。
【００２０】
金属塩の形状は特に限定されるものではなく、金属の塩酸塩、硫酸塩などを溶液や粉末として使用することができるが、操作の簡便性の点で水溶液が好ましい。
【００２１】
金属塩の添加方法は特に限定されるものではなく、自動供給、手動供給などいずれの方法でも良い。また、供給回数にも制限は無い。
【００２２】
前記運転立上げ時のＮｉの濃度は、有機性排水のＣＯＤＣｒに対してＮｉ／ＣＯＤＣｒ＝１０×１０−６ｇ−Ｎｉ／ｇ−ＣＯＤＣｒから８０×１０−６ｇ−Ｎｉ／ｇ−ＣＯＤＣｒとなるように添加し、好ましくはＮｉ／ＣＯＤＣｒ＝１５×１０−６ｇ−Ｎｉ／ｇ−ＣＯＤＣｒから５０×１０−６ｇ−Ｎｉ／ｇ−ＣＯＤＣｒとなるように添加する。
【００２３】
また、前記定常運転時のＮｉの濃度は、前記運転立上げ時の濃度よりも低く、かつ有機性排水のＣＯＤＣｒに対してＮｉ／ＣＯＤＣｒ＝２．５×１０−６ｇ−Ｎｉ／ｇ−ＣＯＤＣｒから２０×１０−６ｇ−Ｎｉ／ｇ−ＣＯＤＣｒとなるように添加する。
【００２４】
その他の金属成分の濃度としては、前記運転立上げ時では、Ｆｅの濃度は、有機性排水のＣＯＤＣｒに対してＦｅ／ＣＯＤＣｒ＝１２０×１０−６ｇ−Ｆｅ／ｇ−ＣＯＤＣｒから８０００×１０−６ｇ−Ｆｅ／ｇ−ＣＯＤＣｒ、Ｃｏの濃度はＣｏ／ＣＯＤＣｒ＝２．５×１０−６ｇ−Ｃｏ／ｇ−ＣＯＤＣｒから８０×１０−６ｇ−Ｃｏ／ｇ−ＣＯＤＣｒとなるように添加するが、好ましくはＦｅ／ＣＯＤＣｒ＝１０００×１０−６ｇ−Ｆｅ／ｇ−ＣＯＤＣｒから４０００×１０−６ｇ−Ｆｅ／ｇ−ＣＯＤＣｒ、Ｃｏ／ＣＯＤＣｒ＝１０×１０−６ｇ−Ｃｏ／ｇ−ＣＯＤＣｒから５０×１０−６ｇ−Ｃｏ／ｇ−ＣＯＤＣｒとなるように添加する。
【００２５】
また、前記定常運転時では、前記運転立上げ時の濃度よりも低く、かつ有機性排水のＣＯＤＣｒに対してＦｅ／ＣＯＤＣｒ＝３０×１０−６ｇ−Ｆｅ／ｇ−ＣＯＤＣｒから２０００×１０−６ｇ−Ｆｅ／ｇ−ＣＯＤＣｒ、Ｃｏ／ＣＯＤＣｒ＝０．６×１０−６ｇ−Ｃｏ／ｇ−ＣＯＤＣｒから２０×１０−６ｇ−Ｃｏ／ｇ−ＣＯＤＣｒとなるように添加する。
【００２６】
本発明では担体を保持する反応槽に有機性排水を通水し、有機性排水を担体と接触させて嫌気性処理を行う。その処理方式としては特に制限はないが、ＵＡＳＢ法、ＥＧＳＢ法と同様に反応槽に原水を上向流で通水する方法や撹拌機等で槽内を撹拌して流動させる方法、窒素・メタンガス等酸素を含有しない気体で槽内を曝気流動させる方法などが挙げられる。また反応槽の形状や数については特に制限は無い。
【００２７】
本発明において、処理対象とする有機性排水は、嫌気性微生物により処理可能な有機物を含むものであればよく、そのＣＯＤＣｒ濃度・種類に規定はないが、具体的には、食品工場等の製造排水、化学工場等の有機性排水、一般下水等が挙げられる。しかし、何らこれらに限定されるものではない。
【００２８】
使用する担体としては、特に制限は無いが微生物棲息性に優れた高分子ゲル状担体、特にポリビニルアルコール系ゲル担体が好ましい。担体の平均粒径は１〜１０ｍｍ、特に２〜６ｍｍであることが好ましい。
【００２９】
担体の表面から内部に連通する孔における孔径は、自由にコントロールできるが、微生物のみが担体内部に棲息できるものが好ましく、表面付近の孔径は０．１μｍ以上１００μｍ以下のものが好ましく、０．５μｍ以上５０μｍ以下がさらに好ましい。表面付近の孔径が０．１μｍよりも小さいと微生物が内部に進入できないなどの問題があり、１００μｍよりも大きいと微生物以外の大きな生物が侵入し効率が低下する場合がある。担体中心付近の孔径については特に制限はない。
【００３０】
担体の形状は、限定されるものではなく、立方体、直方体、円柱状、球状、マカロニ状など任意の形状をとることができる。メタン菌との接触効率を考えると球状が好ましい。
【００３１】
原水の有機物濃度は特に限定されるものではなく、ＣＯＤＣｒ＝５００〜５００００ｍｇ／Ｌなど幅広く適用できる。反応槽に流入する際の原液のｐＨは６．５〜７．５程度であることが好ましく、従って、原水は必要に応じてｐＨ調整を行ってから反応槽に通水することが好ましい。
【００３２】
反応槽の負荷も特に限定はないが、５〜５０ｋｇ−ＣＯＤＣｒ／ｍ３・日と高負荷をかけることも可能である。また、反応槽内の温度は通常のメタン発酵の条件と同様で２０〜４０℃、特に３０〜３８℃とすることが好ましい。
【実施例】
【００３３】
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００３４】
［実施例１］
グルコースを基質とした人工排水による嫌気性排水処理試験を実施した。反応槽の仕様ならびに処理条件は下記の通りとした。
反応槽：容積５L
槽内温度：３０±２℃
反応槽に充填する担体：ポリビニルアルコール系ゲル担体
反応槽担体充填量：２０容量％（槽容積に対する。）
排水ＣＯＤＣｒ濃度：１０００ｍｇ／L
【００３５】
運転立上げ時に、金属塩をＮｉ／ＣＯＤＣｒ＝２０×１０−６ｇ−Ｎｉ／ｇ−ＣＯＤＣｒ、Ｆｅ／ＣＯＤＣｒ＝２０００×１０−６ｇ−Ｆｅ／ｇ−ＣＯＤＣｒ、Ｃｏ／ＣＯＤＣｒ＝２０×１０−６ｇ−Ｃｏ／ｇ−ＣＯＤＣｒとし、排水流量を段階的に上げたところ、約１．５ヶ月経過時でＣＯＤＣｒ容積負荷２０ｋｇ−ＣＯＤＣｒ／ｍ３・日において除去率７５％であった。引き続き、金属塩を条件１の１／４に削減したＮｉ／ＣＯＤＣｒ＝５×１０−６ｇ−Ｎｉ／ｇ−ＣＯＤＣｒ、Ｆｅ／ＣＯＤＣｒ＝５００×１０−６ｇ−Ｆｅ／ｇ−ＣＯＤＣｒ、Ｃｏ／ＣＯＤＣｒ＝５×１０−６ｇ−Ｃｏ／ｇ−ＣＯＤＣｒに変更し、定常運転としてＣＯＤＣｒ容積負荷２０ｋｇ−ＣＯＤＣｒ／ｍ３・日で１．５ヶ月間継続運転した。その結果、除去率は７５％以上を維持し、安定的に運転することができた。
【００３６】
［比較例１］
反応槽の仕様および処理条件を実施例１と同じとし、運転立上げ時、定常運転時ともに、金属塩濃度を実施例１の運転立上げ時の１／４としたＮｉ／ＣＯＤＣｒ＝５×１０−６ｇ−Ｎｉ／ｇ−ＣＯＤＣｒ、Ｆｅ／ＣＯＤＣｒ＝５００×１０−６ｇ−Ｆｅ／ｇ−ＣＯＤＣｒ、Ｃｏ／ＣＯＤＣｒ＝５×１０−６ｇ−Ｃｏ／ｇ−ＣＯＤＣｒの場合、除去量の推移は実施例１と乖離が見られ、約１．５ヶ月経過時でも、ＣＯＤＣｒ容積負荷２０ｋｇ-ＣＯＤＣｒ／ｍ３・日において除去率６０％に留まり、実施例１よりも低くなった。
【００３７】
［比較例２］
反応槽の仕様および処理条件を実施例１と同じとし、運転立上げ時、定常運転時ともに、金属塩濃度を実施例１の運転立上げ時の５倍に増加したＮｉ／ＣＯＤＣｒ＝１００×１０−６ｇ−Ｎｉ／ｇ−ＣＯＤＣｒ、Ｆｅ／ＣＯＤＣｒ＝１００００×１０−６ｇ−Ｆｅ／ｇ−ＣＯＤＣｒ、Ｃｏ／ＣＯＤＣｒ＝１００×１０−６ｇ−Ｃｏ／ｇ−ＣＯＤＣｒとした場合、除去率は実施例１と同様に推移し処理性は同等であったが、固形分の蓄積が多くなった。