(57)【要約】【課題】  嫌気性菌を含むグラニュール汚泥を用いて有機物を含有する排水を処理する嫌気性処理において、グラニュール汚泥が微細化し、流出するのを防ぐ方法および装置を提供する。【解決手段】  グラニュール汚泥を収容した嫌気性処理反応槽に被処理液を供給して嫌気性処理を行う方法において、前記反応槽より抜き出したグラニュール汚泥に凝集剤を添加・混合して得た、沈降性が良好なグラニュール汚泥を前記反応槽へ再投入することを特徴とする、嫌気性処理方法である。グラニュール汚泥を反応槽１の中間部から引き抜き、凝集剤を凝集剤添加ライン７より添加し、ミキサー８で混合・攪拌処理を行なった後、被処理液供給ライン１０を通じて、あるいは、反応槽１へ直接、注入する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
グラニュール汚泥を収容した嫌気性処理反応槽に被処理液を供給して嫌気性処理を行う方法において、前記反応槽より引き抜いたグラニュール汚泥に凝集剤を添加・混合して得た、沈降性が良好なグラニュール汚泥を前記反応槽へ再投入することを特徴とする、嫌気性処理方法。
【請求項２】
嫌気性微生物を含むグラニュール汚泥からなる汚泥床を下部に収容する反応槽であって、上部に固液分離部および集ガス部を有する反応槽と、
前記汚泥床の下層部に被処理液を送り込むための被処理液供給ラインと、
前記汚泥床の上層部から、グラニュール汚泥を前記反応槽の外部へと引き抜くための汚泥引き抜きラインと、
引き抜かれたグラニュール汚泥を凝集処理するための凝集処理手段と、
凝集処理されたグラニュール汚泥を前記反応槽内の前記汚泥床内へと再投入するための汚泥供給ラインと、
を備える嫌気性処理装置。
【請求項３】
前記汚泥引き抜きラインが、前記反応槽の高さが異なる複数の位置に設けられている、請求項２に記載の嫌気性処理装置。
【請求項４】
前記汚泥供給ラインが前記被処理液供給ラインに接続されている、請求項２または３に記載の嫌気性処理装置。
【請求項５】
前記汚泥引き抜きラインが、前記反応槽の周囲を囲むように配置された複数の汚泥引き抜き口に連通している、請求項２ないし４のいずれかに記載の嫌気性処理装置。
【請求項６】
前記凝集処理手段が、前記引き抜かれたグラニュール汚泥に凝集剤を添加する手段と、該凝集剤およびグラニュール汚泥を混合・攪拌する手段とを含む、請求項２ないし５のいずれかに記載の嫌気性処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グラニュール汚泥による嫌気性処理方法および装置に関するものであり、特にグラニュール汚泥が崩壊し、流出しやすい条件でのグラニュール汚泥による嫌気性処理方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、多様な視点から環境保全が論じられるようになり、各産業界において省エネルギー化・高効率化・省資源化が重要な課題となっている。さらに、環境規制も厳しくなる方向にあることから、排水処理技術に対する要求も高まっているのが現状である。
一般的に見て、排水処理に多く使用されているのは、生物処理法の中でも好気性菌を用いる好気性処理であり、この処理において菌は酸素を必要としながら排水中の有機分を分解し二酸化炭素を排出する。一方、もう一つの嫌気性処理では嫌気性菌を用いることで、曝気等による酸素の送入の必要がなく、有機分をメタンに変換できるうえ、その発生したメタンは重油代替エネルギーとして利用することができる。さらに、余剰汚泥が非常に少ないという利点もある。
すでに、欧州では排水処理に対して、嫌気性処理(メタン発酵処理)の導入が進んでいる。かつて、メタン発酵処理は反応速度が遅く、非常に限られた有機成分にしか適用できないと見なされてきた。しかし、オランダのLettinga博士が嫌気性微生物は自己造粒特性を持ち、その自己造粒汚泥(グラニュール汚泥)を用いることでメタン菌を高濃度で維持し高速処理できることを見つけ、UASB(Upflow Anaerobic Sludge Blanket; 上向流嫌気性汚泥床)方式が開発された。すなわち、単体の微生物より沈降速度の速いグラニュール汚泥を用いることで上向流処理を可能とし、微生物の流出を防げる効率の良い反応が確立された。さらに、大量の排水を効率良く処理するために、UASBリアクターが縦に連結した構造であるEGSB(Expanded Granular Sludge bed)方式やIC(Internal Circulation)リアクター方式等が開発されている。
これらの様な装置の発展等によって、好気性処理と比較しても格段に早い速度での処理が可能となった。また、多くの事例から、一般有機物だけではなく毒性物質も分解する能力が備わっていることが明らかにされた。現在では国内においても、し尿処理や食品・発酵等の業界で盛んに用いられるようになってきている。
先述のように嫌気性処理の特徴の一つに、余剰汚泥の発生が少ないことが挙げられるが、その反面、グラニュール汚泥の維持が難しいという課題がある。グラニュール汚泥を使用する処理において、反応槽中のグラニュール汚泥が減少すると処理性能が低化する。グラニュール汚泥の減少は、グラニュール汚泥の増殖量よりも、処理水と共に流出するグラニュール汚泥の流出量の方が多い場合に発生する。グラニュール汚泥流出の原因は、グラニュール汚泥の粒子が大きくなり、内部にガスを取り込み易くなり、反応槽上部に浮上し、処理水と共に流出することや、グラニュール汚泥が微細化することで、沈降性が低下し、処理水と共にグラニュール汚泥が流出することが挙げられる。
【０００３】
ガスを内包することで浮上するグラニュール汚泥への流出を防止する手段として、浮上した汚泥を破砕することで沈降性を回復させる方法（特許文献１、特許文献２）が提案されている。
【０００４】
特許文献１には、浮上したグラニュール汚泥を、反応槽内の破砕装置で破砕し、沈降性を回復する装置が記載されている。
【０００５】
特許文献２には、浮上したグラニュール汚泥を、反応槽から引き抜き別槽にて浮上分離させ破砕し、沈降性を回復する装置が記載されている。
いずれも、浮上したグラニュール汚泥の破砕により、沈降性を回復するものである。
また、グラニュール汚泥の微細化による汚泥流出を防止する手段としては、凝集剤槽から凝集剤を被処理液に注入して嫌気処理を行なう方法（特許文献３）が提案されているが、被処理液の性状等によっては、この方法でも十分な効果を得ることはできない。
【０００６】
嫌気性処理において、凝集剤を添加してグラニュール汚泥の流出を防止する点は、本発明と特許文献３の発明に共通しているが、特許文献３は、被処理液に凝集剤を添加し反応槽に導入する発明である。
【特許文献１】特開平８−１３２０９１
【特許文献２】特開平９−０１０７９２
【特許文献３】特開２００１−１３７８８９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、微細化したグラニュール汚泥を凝集し沈降性を向上させることで、汚泥の反応槽からの流出を防止する方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の嫌気性処理方法は、グラニュール汚泥を収容した嫌気性処理反応槽に被処理液を供給して嫌気性処理を行う方法において、前記反応槽より引き抜いたグラニュール汚泥に凝集剤を添加・混合して得た、沈降性が良好なグラニュール汚泥を前記反応槽へ再投入することを特徴とする、嫌気性処理方法。一方、反応槽中で、グラニュール汚泥からメタンガスを分離する。
【０００９】
また、本発明の嫌気性処理装置は、嫌気性微生物を含むグラニュール汚泥からなる汚泥床を下部に収容する反応槽であって、上部に固液分離部および集ガス部を有する反応槽と、
前記汚泥床の下層部に被処理液を送り込むための被処理液供給ラインと、
前記汚泥床の上層部から、粒子が微細化したグラニュール汚泥を前記反応槽の外部へと引き抜くためのグラニュール汚泥引き抜きラインと、
引き抜かれたグラニュール汚泥を凝集処理するための凝集処理手段と、
凝集処理されたグラニュール汚泥を前記反応槽内の前記汚泥床内へと再投入するための汚泥供給ラインと、
を備える嫌気性処理装置である。
【００１０】
前記嫌気性処理装置において、前記汚泥引き抜きラインは、前記反応槽の高さが異なる複数の位置に設けることができる。前記汚泥供給ラインは、前記被処理液供給ラインに接続させることもできるし、直接、前記汚泥床の下層部に接続させることもできる。前記汚泥引き抜きラインは、前記反応槽の周囲を囲むように配置された複数の汚泥引き抜き口に連通させることができる。また、前記凝集処理手段は、前記引き抜かれたグラニュール汚泥に凝集剤を添加する手段と、該凝集剤およびグラニュール汚泥を混合・攪拌する手段とを含むことができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の嫌気性処理方法及び装置は、反応槽中間部から微細化したグラニュール汚泥を引き抜き、凝集剤を添加し、さらに攪拌することで、凝集させたグラニュール汚泥を反応槽へ再投入することで、グラニュール汚泥の沈降性を向上させ、汚泥床中の汚泥流出を効率良く防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の好適な実施の形態を説明するが、本発明は下記の実施の形態に何ら限定されるものではなく、適宜変更して実施することができるものである。
図１は、本発明の実施の形態による嫌気性処理方法及び装置を示している。
【００１３】
嫌気性処理装置は、有機物を含有する排水を、嫌気性菌を含むグラニュール汚泥を用いて嫌気性処理する装置である。処理される排水は、まず、被処理液供給ライン１０を通じて、メタン菌等の嫌気性菌を含むグラニュール汚泥を収容している反応槽１へ送られる。送られてきた排水は、反応槽の底部に設けられた被処理液・グラニュール汚泥混合流入部4によって反応槽内部に導入される。反応槽の内部では、発生ガス及び被処理液・グラニュール汚泥混合流入部の作用によって上向流が発生しており、導入された排水は、反応槽の下部のグラニュール汚泥床3に接触しつつ、排水中の有機物がメタンガスや二酸化炭素に分解されながら、徐々に上方に進んでいくことになる。そして、沈殿したグラニュール汚泥で形成される汚泥床の上方には、上澄み部が形成されており、反応槽上部より処理水として処理水取出ライン６より外部へ排出される。また、発生した発生ガスは、反応槽を浮上し、反応槽の上部にあるガスセパレーター2で捕捉され、ガス取出ライン5から外部へ排出される。
【００１４】
グラニュール汚泥を反応槽中間部から引き抜き、凝集剤を凝集剤添加ライン７より添加し、ミキサー８で混合・攪拌処理を行なった後、反応槽1へ送られる。反応槽1への注入は、被処理液供給ライン１０を通じて、あるいは、反応槽１へ直接注入のどちらでもよい。
【００１５】
グラニュール汚泥を移送するために、ミキサーの前または後ろにポンプをつけることができる。
UASB方式やEGSB方式、ICリアクター方式等におけるグラニュール汚泥の成長過程は明確ではないが、粒径０．１ｍｍ付近の微小な無機性のＳＳの表面やカルシウムやマグネシウムを含んだスケール成分の表面に嫌気性微生物が付着し、その微少なＳＳやスケールを核としながら年輪状に新たな嫌気性微生物が増殖、付着し、数か月間以上を要して粒径０．５〜１ｍｍのグラニュール汚泥に成長するとされている。成長したグラニュール汚泥は反応槽内の水流やガスの発生に伴う流動により破砕され、破砕された微小な粒子や破片が核となって、次のグラニュール汚泥が成長するとされている。但し、被処理液の性状等によっては、グラニュール汚泥が大きくなりすぎたり、逆に微細化しすぎることがあり、どちらの場合も汚泥流出に繋がり、好ましい状況ではない。
【００１６】
グラニュール汚泥の流出は、次のように、2つ原因が考えられる。一つはグラニュール汚泥の粒子が大きくなり、内部にガスを取り込み易くなり、反応槽上部に浮上し、処理水と共に流出することである。もう一つは、逆にグラニュール汚泥が微細化することで、沈降性が低下し、処理水と共にグラニュール汚泥が流出することである。本発明は、グラニュール汚泥が微細化することで流出する条件下で有効な方法を提供するものである。
本発明ではグラニュール汚泥層の上層部にあり、微細化し、流出しやすい状態にあるグラニュール汚泥を被処理液とともに引き抜き、凝集剤を添加し、スタティックミキサー等のインラインミキサーでグラニュール汚泥を攪拌することで、グラニュール汚泥を凝集させ、嫌気性反応槽に被処理液とともに再投入することにより、沈降性を回復させ、これにより汚泥の流出を防止するとともに槽内汚泥濃度を高く維持する。
【００１７】
嫌気性反応槽からのグラニュール汚泥の引き抜きラインは、グラニュール汚泥高さの変動に対応するため、反応槽の高さ方向で異なる位置にラインを設け、グラニュール汚泥高さによって、切り替えできるようにすることが望ましい。また、反応槽からグラニュール汚泥を均一に引き抜きできるように、反応槽の全周の多数個所からの引き抜きとし、リング状の引き抜きラインになっている構造が望ましい。
【００１８】
グラニュール汚泥高さが変動した際に、グラニュール汚泥堆積層の上部から、浮上前のグラニュール汚泥を効率よく抜き出すことができ、凝集剤を添加することにより凝集させ、再度、反応槽の下部からグラニュール汚泥を投入することで、グラニュール汚泥の浮上抑制、流出防止を図れるように、高さが異なる複数のグラニュール汚泥引き抜きラインを設ける。
【００１９】
ミキサーは、連続処理可能なスタティックミキサー等のインラインミキサーが望ましいが、グラニュール汚泥を引き抜き攪拌槽内で攪拌後に汚泥を反応槽へ送るバッチ式処理も使用可能である。また、凝集剤添加後のグラニュール汚泥を反応槽へ移送する際のポンプや配管内でもシェアを受けるため、これらを攪拌装置として利用することも可能である。
【００２０】
処理は連続処理でも良いし、例えば、一定時間間隔での処理など断続的に処理を行なってもよいが、立ち上げ時だけの処理では、グラニュール汚泥粒径が次第に小さくなり、微細化したグラニュール汚泥の流出を防ぐことができないため、通常運転中にも添加する必要がある。
【００２１】
添加する凝集剤は、グラニュール汚泥への凝集効果が認められれば、特に限定されないが、ポリ塩化アルミニウム、塩化第二鉄、硫酸アルミニウム等の無機系凝集剤や、ポリアクリルアミド系高分子やカルボキシメチルセルロース、変性澱粉等の有機系凝集剤などが使用可能であるが、嫌気性菌に対する毒性が低いものが望ましい。
【００２２】
本発明において、凝集剤を添加するグラニュール汚泥は反応槽下部にある沈降性の優れた汚泥ではなく、グラニュール汚泥床の中間部あるいは上部の微細化したグラニュール汚泥を凝集させることが重要である。処理水から流出するグラニュール汚泥を凝集させるために、処理水に凝集剤を添加することも考えられるが、処理水は反応槽内でグラニュール汚泥濃度が最も低く、微細化したグラニュール汚泥のみであるため凝集し難い。そのため、十分な効果が得られない。
【００２３】
また、均一で良好な凝集状態を得るためには、凝集剤とグラニュール汚泥が接触後に十分な攪拌が必要であり、その為には反応槽よりグラニュール汚泥を抜きだす必要がある。反応槽内では十分な攪拌力が得られない。反応槽内にアジテータ等の攪拌装置を設置することも考えられるが、その場合には汚泥の沈降を妨げることになり、グラニュール汚泥の流出量の増加に繋がる。
【００２４】
凝集したグラニュール汚泥の反応槽への注入は、被処理液供給ラインを通じて、あるいは、反応槽へ直接注入のどちらでもよく、グラニュール汚泥を移送するために、ミキサーの前または後ろにポンプを設置することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】この発明に係る嫌気性処理装置の概略構造を説明する側面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  反応槽
２  ガスセパレーター
３  グラニュール汚泥床
４  被処理液・グラニュール汚泥混合流入部
５  ガス取出ライン
６  処理水取出ライン
７  凝集剤添加ライン
８  ミキサー
９  グラニュール汚泥供給ライン
１０  被処理液供給ライン
１１  グラニュール汚泥引き抜きライン
【図１】
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