(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
担体を用いて嫌気処理を行う担体嫌気処理装置の立ち上げ方法において、
担体を保持した担体処理槽に被処理水を通水し、該担体表面に生物膜を形成する工程と、
前記担体処理槽から流出した第１処理水を嫌気処理槽に通水し、該第１処理水を嫌気処理する工程と、を別々の槽で行い、
前記嫌気処理する工程では、嫌気処理のみを行うことを特徴とする担体嫌気処理装置の立ち上げ方法。
【請求項２】
前記第１処理水を嫌気処理する工程は、グラニュール汚泥を使用することを特徴とする請求項１に記載の担体嫌気処理装置の立ち上げ方法。
【請求項３】
担体表面に生物膜を形成した後に、嫌気処理槽を担体処理槽から取り外す工程、若しくは、担体処理槽と嫌気処理槽を一つの槽とする工程、
又は、
前記嫌気処理槽から流出した第２処理水の一部を、前記担体処理槽に返送する工程、を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の担体嫌気処理装置の立ち上げ方法。
【請求項４】
担体を用いて被処理水を嫌気処理する担体嫌気処理装置の後段に設けられ、該担体嫌気処理装置から流出した第１処理水を嫌気処理のみを行う担体嫌気処理立ち上げ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、嫌気性微生物の生物膜を有する担体を用いて、食品工場の排水や下水等の有機性排水を生物学的に処理する担体嫌気処理装置の立ち上げ方法に関する。更に詳しくは、担体嫌気処理装置の立ち上げに際にて、担体表面における微生物膜の形成を促進して、担体嫌気処理装置を早期に立ち上げる方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
食品工場の排水や下水等の有機性排水を処理する方法として、嫌気性微生物による生物処理が知られている。嫌気性微生物による生物処理は、メタンガスを回収することが可能であるため、広く産業排水の処理方法として普及している。
【０００３】
従来、有機性排水を処理する方法として、固定床や流動床担体を使用する方法が適用されてきた。固定床担体を使用する方法は、生物膜を保持する担体を反応槽内部に固定し、その担体表面に形成された生物膜を利用して処理を行うものであり、流動床担体を使用する方法は、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、その担体表面に形成された生物膜を用いて処理を行うものである。
【０００４】
固定床担体、流動法担体を問わず、非生物担体を用いる場合には、担体への微生物の付着に時間がかかり、結果として装置の立ち上げに多大な時間を要するという欠点がある。従来、装置の立ち上げに際しては、担体を保持する反応槽内に分散状態の種汚泥を投入し、種汚泥が流出しないように通水量を抑えた条件で運転を行い、生物膜を担体表面に形成する。しかし、この方法では、装置の立ち上げに長期間を要していた。
【０００５】
これに対して、特許文献１には、装置の立ち上げに要する時間を短縮する方法として、嫌気性処理槽に非生物担体とメタン菌グラニュールを所定の割合で添加し、運転開始初期のみメタン菌グラニュールを存在させ、その後はメタン菌グラニュールを解体、分散化させるように運転する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第５６８５９０２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、担体を用いて嫌気処理を行う担体嫌気処理装置の立ち上げ方法において、担体表面に付着した微生物の増殖を促進し、担体表面への生物膜の形成に要する時間を短縮することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、上記の課題について鋭意検討した結果、担体嫌気性処理装置の立ち上げに際して、担体表面に生物膜を形成する工程と、被処理水を嫌気処理する工程を別々の槽で行うことにより、担体表面への生物膜の形成に要する時間が短縮されることを見出して、本発明を完成した。
具体的には、以下の担体嫌気処理装置の立ち上げ方法又は担体嫌気処理立ち上げ装置である。
【０００９】
上記課題を解決するための本発明の担体嫌気処理装置の立ち上げ方法とは、担体を用いて嫌気処理を行う担体嫌気処理装置の立ち上げ方法において、担体を保持した担体処理槽に被処理水を通水し、該担体表面に生物膜を形成する工程と、前記担体処理槽から流出した第１処理水を嫌気処理槽に通水し、該第１処理水を嫌気処理する工程と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
従来の担体嫌気処理装置の立ち上げ方法では、担体と種汚泥を一つの槽に保持して種汚泥を担体表面に付着させ、その後、担体表面に生物膜を形成するまで時間をかけて生育する。担体表面に付着した微生物の増殖には、被処理水に含まれる有機物が基質として利用されている。
しかし、従来の立ち上げ方法によれば、担体表面に付着しない浮遊菌も増殖するため、浮遊菌が徐々に高い処理能力を有するようになる。そうすると、処理能力の高い浮遊菌が有機物を優先的に処理してしまい、担体表面に付着した微生物の増殖を妨げる原因となる。
【００１１】
これに対して、本発明の担体嫌気処理装置の立ち上げ方法によると、担体表面に生物膜を形成する工程と、被処理水を嫌気処理する工程を、それぞれ別の槽で行うため、担体表面に付着した微生物の増殖が処理能力の高い浮遊菌により阻害されることがない。また、嫌気処理槽の前段に担体処理槽を設けることにより、基質となる有機物を十分に含む被処理水が担体を通過するため、担体表面における微生物の生育を促進することができる。よって、本発明の立ち上げ方法によれば、担体表面への生物膜の形成に要する時間が短縮され、担体嫌気処理装置の早期立ち上げが可能となる。
【００１２】
また、特許文献１に記載された発明のように、担体とグラニュール汚泥を混合して嫌気処理の立ち上げを行う場合には、グラニュール汚泥は種汚泥として添加され、その添加量には制限がある。そのため、被処理水を所定の水質まで処理するには、グラニュール汚泥自体の処理能力だけでは足りず、担体表面への生物膜の形成をある程度待ってから被処理水の通水量を高める必要があった。
一方、本発明の立ち上げ方法では、嫌気処理槽における嫌気処理工程によって、被処理水を所定の水質まで処理することができるため、担体表面に生物膜を形成する工程を開始すると同時に、すぐに被処理水の通水量を高めることができる。
【００１３】
更に本発明の担体嫌気処理装置の立ち上げ方法は、第１処理水を嫌気処理する工程において、グラニュール汚泥を使用するという特徴を有する。
第１処理水を嫌気処理する際、第１処理水は、上向流により微生物の層を通って処理され、嫌気処理槽の上部から第２処理水として流出する。ここで、嫌気処理に使用する微生物として比重の小さいスラリー状の汚泥を使用すると、多量の汚泥が第２処理水と共に流出するため、沈殿槽等の分離手段により、処理水と汚泥を分離する必要がある。
一方、グラニュール汚泥は比重が大きく、嫌気処理槽からの流出が少ないため、分離手段等を設けなくても嫌気処理を行うことが可能となり、省スペース性に優れた担体嫌気処理立ち上げ方法を実施することができる。
【００１４】
更に本発明の担体嫌気処理装置の立ち上げ方法は、嫌気処理槽から流出した第２処理水の一部を、担体処理槽に返送する工程を有する。
この工程によれば、嫌気処理槽から流出した微生物を種菌として、担体処理槽に投入することができるため、担体表面への生物膜の形成を更に促進することができる。また、返送量を調整することにより、担体処理槽中の微生物量が調整されるため、担体表面に付着した微生物の生育環境を良好な状態に整えることができる。
【００１５】
また、本発明の担体嫌気処理立ち上げ装置は、担体を用いて被処理水を嫌気処理する担体嫌気処理装置の後段に設けられ、該担体嫌気処理装置から流出した第１処理水を嫌気処理するという特徴を有する。
この担体嫌気処理立ち上げ装置によれば、上記担体嫌気処理立ち上げ方法と同様、担体表面への生物膜の形成に要する時間が短縮され、担体嫌気処理装置の早期立ち上げを可能とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の担体嫌気処理装置の立ち上げ方法及び担体嫌気処理立ち上げ装置によると、担体表面への生物膜の形成に要する時間が短縮され、担体嫌気処理装置を早期に立ち上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】担体嫌気処理装置１と、担体嫌気処理装置の立ち上げ方法を実施するための第１の実施態様の担体嫌気処理立ち上げ装置２の構造を示す概略説明図である。
【図２】担体嫌気処理装置３と、担体嫌気処理装置の立ち上げ方法を実施するための第２の実施態様の担体嫌気処理立ち上げ装置４の構造を示す概略説明図である。
【図３】担体嫌気処理装置５と、担体嫌気処理装置の立ち上げ方法を実施するための第３の実施態様の担体嫌気処理立ち上げ装置６の構造を示す概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明の担体嫌気処理装置の立ち上げ方法及び担体嫌気処理立ち上げ装置について説明する。なお、本明細書において、担体嫌気処理装置の立ち上げ方法の各構成、又は、担体嫌気処理立ち上げ装置の各構成についての説明は、それぞれ対応する立ち上げ装置の構成、又は、立ち上げ方法の構成についても説明されているものとする。
【００１９】
本発明の担体嫌気処理装置の立ち上げ方法とは、担体を保持した担体処理槽に被処理水を通水し、該担体表面に生物膜を形成する工程と、前記担体処理槽から流出した第１処理水を嫌気処理槽に通水し、該第１処理水を嫌気処理する工程と、を備えた方法である。
【００２０】
また、本発明の担体嫌気処理立ち上げ装置とは、担体を用いて被処理水を嫌気処理する担体嫌気処理装置の後段に設けられ、該担体嫌気処理装置から流出した第１処理水を嫌気処理する装置である。
【００２１】
ここで、本発明の担体嫌気処理装置の立ち上げ方法、及び、担体嫌気処理立ち上げ装置を説明するに先だって、担体嫌気処理装置について説明する。
【００２２】
（担体嫌気処理装置）
本発明における担体嫌気処理装置とは、嫌気性微生物の生物膜が形成された担体を保持する担体嫌気処理装置であり、有機物を含む被処理水を嫌気性処理して、所定の水質の処理水として排出するために利用されるものである。
ここで、処理対象となる被処理水としては、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、例えば、食品工場や化学工場等から排出される有機性排水、生活排水、下水等の有機性排水が挙げられる。
【００２３】
担体嫌気処理装置に利用される担体の形状や材質は特に制限されず、例えば、流動床を構成する粒状担体や、固定床を構成するハニカム格子状担体等が挙げられる。また、材質としては、例えば、ポリオレフィン樹脂や、ポリウレタン樹脂等の樹脂担体が挙げられる。担体表面における微生物の増殖を促進するという観点から、比表面積の大きい発泡体構造の樹脂担体が好ましい。
【００２４】
以下では、この発明の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
［第１の実施態様］
図１は、担体嫌気処理装置１と、担体嫌気処理装置１の立ち上げ方法を実施するための第１の実施態様の担体嫌気処理立ち上げ装置２を示す概略説明図である。
【００２５】
担体嫌気処理装置１は、担体処理槽１ａを備えており、担体嫌気処理装置１を立ち上げるに際して該担体処理槽１ａに、生物膜が形成されていない非生物担体が投入される。そして、本発明の担体嫌気処理装置の立ち上げ方法により該担体表面に生物膜が形成されると、担体嫌気処理装置１を用いて被処理水Ｗ０を所定の水質となるまで処理することが可能となり、本発明の立ち上げ方法は終了する。
【００２６】
担体処理槽１ａは、底部に被処理水Ｗ０を供給するためのラインＬ１、上部に担体処理槽１ａを通水した第１処理水Ｗ１を排出するためのラインＬ２を有している。また、本発明の担体嫌気処理装置の立ち上げ方法を実施するにあたって、担体嫌気処理立ち上げ装置２が担体処理槽１ａと隣接して設置され、ラインＬ２は該担体嫌気処理立ち上げ装置２の嫌気処理槽２ａの底部に連結されている。
【００２７】
このような装置構成により、本発明の担体嫌気処理装置１の立ち上げ方法では、被処理水Ｗ０を担体処理槽１ａに通水し、担体表面に生物膜を形成する。そして、担体表面に生物膜が形成されるまでの期間は、第１処理水Ｗ１の処理が不十分な状態であるため、後段に設置された担体嫌気処理立ち上げ装置２において、所定の水質になるまで嫌気処理が行われる。
【００２８】
この立ち上げ方法によれば、担体表面に生物膜を形成する工程と、被処理水を嫌気処理する工程を、それぞれ別の槽で行うため、処理能力の高い微生物により担体表面に付着した微生物の増殖が阻害されない。また、基質となる有機物を十分に含む被処理水Ｗ０が担体処理槽１ａを通過するため、担体表面における微生物の生育を促進することができる。
更に、嫌気処理槽２ａにおける嫌気処理工程によって、被処理水Ｗ０を所定の水質まで処理することができるため、担体表面に生物膜を形成する工程を開始すると同時に、すぐに被処理水Ｗ０の通水量を高めることができるという効果もある。
【００２９】
本発明の担体嫌気処理装置１の立ち上げ方法は、担体処理槽１ａに充填された担体の表面に生物膜が形成され、所定の水質まで処理することが可能となれば終了となる。立ち上げ方法の終了の判断手法は、特に制限されないが、例えば、目視による生物膜の形成の確認や、第１処理水Ｗ１の水質の検出等により判断することができる。担体嫌気処理装置１の嫌気処理能力を確認するという観点から、第１処理水Ｗ１の水質を検出することにより、立ち上げ終了の判断を行うことが好ましい。また、検出する水質の項目としては、例えば、化学的酸素要求量（Chemical Oxygen Demand：ＣＯＤ）や生物化学的酸素要求量（Biochemical Oxygen Demand：ＢＯＤ）等が挙げられる。素早く判断できるという観点から、測定時間が短いＣＯＤを利用することが好ましい。
【００３０】
立ち上げ終了後の担体嫌気処理立ち上げ装置２の取り扱いについては、特に制限されないが、例えば、取り外して別の担体嫌気処理装置の立ち上げ等に利用することができる。
【００３１】
ここで、本発明の担体嫌気処理立ち上げ装置２について更に詳細に説明する。
担体嫌気処理立ち上げ装置２は、嫌気処理槽２ａを備えた装置であり、嫌気処理槽２ａは、担体嫌気処理装置１の立ち上げの際に、嫌気処理が不十分な状態で担体処理槽１ａを流出した第１処理水Ｗ１を所定の水質にまで嫌気処理する構成である。なお、所定の水質は、排水基準や、次工程の処理等に応じて適宜設定される。
【００３２】
第１の実施例の担体嫌気処理立ち上げ装置２において、嫌気処理槽２ａには、嫌気性微生物としてメタン生成菌を有するグラニュール汚泥が含まれる。
なお、嫌気処理槽２ａにおける嫌気処理に利用される嫌気性微生物は、被処理水Ｗ０に対して行う嫌気処理に合わせて適宜選択され、例えば、有機物を分解してメタンを生成するメタン生成菌や、硝酸・亜硝酸等を窒素に還元する脱窒菌、硫酸等を還元する硫酸還元菌、水素イオンの還元を行う水素生成菌等が挙げられる。メタンを燃料等に再利用できることから、メタン生成菌による生物処理が好ましい。
【００３３】
嫌気処理槽２ａにおける嫌気処理の方法は特に限定されず、例えば、浮遊菌により形成されるスラリー状の汚泥を使用する方法、固定床担体、流動床担体等のように生物膜が形成された担体を使用する方法、ＵＡＳＢ（Upflow Anaerobic Sludge Blanket）法、ＥＧＳＢ（Expanded Granule Sludge Blanket）法等のようにグラニュール汚泥を使用する方法等が挙げられる。
【００３４】
スラリー状の汚泥を使用する方法によれば、特殊な微生物を利用することがなく、汎用性に優れるが、浮遊菌の比重が小さいため、浮遊菌が大量に第２処理水Ｗ２と共に流出する恐れがある。そのため、嫌気処理槽２ａを大きくするか、沈降槽等の固液分離手段を設ける必要があり、担体嫌気処理立ち上げ装置２が長大化する。
【００３５】
これに対して、生物膜が形成された担体を使用する方法や、グラニュール汚泥を使用する方法は、微生物の流出が抑制されるため、省スペース性に優れた立ち上げ方法を実施することができる。処理能力が高く、さらに省スペース化に優れるという観点から、グラニュール汚泥を使用する方法が好ましい。
【００３６】
嫌気処理槽２ａで嫌気処理された第２処理水は、嫌気処理槽２ａの上部に設けられたラインＬ３より流出し、系外へ排出される。なお、第２処理水は、必要に応じて固液分離等の処理を行ってもよい。
なお、嫌気処理槽２ａに第１処理水Ｗ１を通水する際、嫌気処理槽２ａに形成される流れ方向は特に制限されず、第１処理水Ｗ１が所定の水質にまで嫌気処理される構成であればよい。例えば、第１の実施態様のように上向流を形成する他、下向流と形成してもよい。第１処理水Ｗ１の流入部および流出部を構成するラインＬ２およびＬ３の設置場所については、第１処理水Ｗ１の流れ方向に応じて、適切に設計すればよい。
【００３７】
また、ラインＬ３は分岐して、第２処理水Ｗ２の一部を担体処理槽１ａに返送するための返送ラインＬ４が形成されている。
第２処理水Ｗ２には、グラニュールから剥離した比重の小さい浮遊菌が含まれるため、担体処理槽１ａに返送することにより、担体表面に付着する微生物の種菌として利用することができる。
【００３８】
ここで、第２処理水Ｗ２の返送量としては、特に制限されないが、被処理水の流量１００に対して１〜９０であり、好ましくは５〜５０であり、特に好ましくは１０〜３０である。１未満の場合、種菌が少なく、担体表面における微生物の付着量が低下し、９０を超える場合には、種菌が多くなり、担体表面に付着した微生物の増殖を抑制する恐れがある。
【００３９】
［第２の実施態様］
図２は、担体嫌気処理装置３と、担体嫌気処理装置３の立ち上げ方法を実施するための第２の実施態様の担体嫌気処理立ち上げ装置４を示す概略説明図である。
第２の実施態様の担体嫌気処理装置３と担体嫌気処理立ち上げ装置４は、一つの槽を仕切り壁Ｄにより担体処理槽３ａと嫌気処理槽４ａに区分けすることにより構成されている。
【００４０】
第２の実施態様において、被処理水Ｗ０を供給するためのラインＬ１は、担体処理槽３ａの略中央の上部に設置されている。担体処理槽３ａの略中央部の上部から流入した被処理水Ｗ０は、担体処理槽３ａの中央部において下方に向かう流れを形成し、底面に衝突して担体処理槽３ａの壁面方向へと広がり、壁面に沿って上昇するという循環流を形成する。その際、被処理水Ｗ０が底面に沈降する粒状担体を通過して、担体処理槽３ａの上方の壁に設けられたラインＬ２から第１処理水Ｗ１として流出する。
【００４１】
このように、第２の実施態様の担体嫌気処理装置３において、担体処理槽３ａに流入した被処理水Ｗ０は循環流を形成しているが、担体処理槽３ａに形成される被処理水Ｗ０の流れ方向は、特に制限されず、被処理水Ｗ０が担体処理槽内に保持された非生物担体を通過するように構成すればよい。例えば、第１の実施態様のような上向流を形成しても、下向流を形成してもよい。
【００４２】
また、嫌気処理槽４ａから流出した第２処理水Ｗ２の一部は、返送ラインＬ４を通って、担体処理槽３ａの略中央の上部から返送され、被処理水Ｗ０の循環流に合流する。
なお、ラインＬ１、Ｌ２、返送ラインＬ４の設置場所については、被処理水Ｗ０の流れ方向に応じて、適切に設計すればよい。
【００４３】
第２の実施態様の担体嫌気処理立ち上げ装置４において、仕切り壁Ｄは垂直方向に設置しているが、仕切り壁Ｄの設置方向は、特に制限されず、例えば、仕切り壁Ｄを水平方向に設け、担体処理槽と嫌気処理槽を上下方向に配置してもよい。
【００４４】
また、仕切り壁Ｄは、取り外し可能な構成としてもよい。仕切り壁Ｄを取り外し可能な構成とすることにより、担体嫌気処理装置３の立ち上げ終了後に仕切り壁Ｄを取り外して、一つの担体嫌気処理装置として使用することもできる。
【００４５】
第２の実施態様では、担体処理槽３ａと嫌気処理槽４ａをラインＬ２により連結しているが、仕切り壁Ｄに連通口を設けてもよい。
【００４６】
［第３の実施態様］
図３は、担体嫌気処理装置５と、担体嫌気処理装置５の立ち上げ方法を実施するための第３の実施態様の担体嫌気処理立ち上げ装置６を示す概略説明図である。
第３の実施態様の担体嫌気処理立ち上げ装置６は、嫌気処理槽６ａと沈降槽６ｂを備え、嫌気処理槽６ａには、浮遊菌により形成されるスラリー状の汚泥が保持されている。
【００４７】
担体嫌気処理立ち上げ装置６では、嫌気処理槽６ａにて嫌気処理された第２処理水Ｗ２は、沈降槽６ｂに流入し、沈降分離により第３処理水Ｗ３と返送汚泥Ｓ１に分離される。第３処理水は、沈降槽６ｂの上部に形成されたラインＬ３より流出して、系外に排出される。
【００４８】
返送汚泥Ｓ１は、返送ラインＬ４を介して担体処理槽５ａに返送され、担体表面に付着する種菌として利用される。
また、返送ラインＬ４は分岐しており、一方を担体処理槽５ａに、他方をラインＬ２に連結している。そして、返送汚泥Ｓ１の一部が担体処理槽５ａに返送され、残部は嫌気処理槽６ａに返送される。嫌気処理槽６ａに返送することにより、嫌気処理槽６ａの微生物の減少を抑制し、嫌気処理を維持することができる。
【００４９】
返送汚泥Ｓ１を担体処理槽５ａと嫌気処理槽６ａに分岐して返送する量の割合は、返送汚泥Ｓ１の濃縮の程度により適宜決定されるが、返送汚泥Ｓ１の全量１００に対する担体処理槽５ａへの返送量が０．１〜５０となるように調整する。好ましくは、０．５〜３０であり、更に好ましくは、１〜１０である。０．１未満の場合には、種菌が少なく、担体表面における微生物の付着量が低下し、５０を超える場合には、種菌が多くなり、担体表面に付着した微生物の増殖を抑制する恐れがある。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明の担体嫌気処理装置の立ち上げ方法は、担体を用いて嫌気性処理を行う担体嫌気処理装置を新設する際に利用することができる。この担体嫌気処理装置は、有機物を含む被処理水を嫌気性処理するために利用されるものであり、例えば、食品工場や化学工場等から排出される有機性排水、生活排水、下水等の有機性排水等の処理に利用されるものである。
【００５１】
本発明の担体嫌気処理立ち上げ装置は、上記の担体嫌気処理装置の立ち上げ方法に好適に利用される装置であり、担体嫌気処理装置の立ち上げ終了後には、他の担体嫌気処理装置のための立ち上げ装置として繰り返し使用することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１，３，５  担体嫌気処理装置、１ａ，３ａ，５ａ  担体処理槽、２，４，６  担体嫌気処理立ち上げ装置、２ａ，４ａ，６ａ  嫌気処理槽、６ｂ  沈降槽、Ｗ０  被処理水、Ｗ１  第１処理水、Ｗ２  第２処理水、Ｗ３  第３処理水、Ｓ１  返送汚泥、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４  ライン、Ｐ  ポンプ、Ｄ  仕切り壁
【図１】
0006618327.tif 000002
【図２】
0006618327.tif 000003
【図３】
0006618327.tif 000004