(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒素を含む有機性廃棄物を酸醗酵させた後、該酸醗酵液の一部をメタン醗酵させ、該メタン醗酵の脱離液と前記酸醗酵液の残部とを混合して１日以上貯留し、この貯留液を硝化脱窒素処理の脱窒素工程に導入することを特徴とする有機性廃棄物の生物処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は有機性廃棄物の生物処理方法に係り、特に、窒素を含む有機性廃棄物を酸醗酵、メタン醗酵及び硝化脱窒素させて処理する方法において、有機性廃棄物中の有機物を脱窒素菌の水素供与体として利用することにより効率的な処理を行う方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、窒素を含む有機性廃棄物の生物処理方法として、図２に示す如く、有機性廃棄物を酸醗酵槽１及びメタン醗酵槽２で順次処理した後、脱窒素槽３及び硝化槽４よりなる硝化脱窒素工程で硝化脱窒素処理し、その後、分離槽５で固液分離するに当り、酸醗酵槽１から酸醗酵液の一部をメタン醗酵槽２に送給し、残部を直接脱窒素槽３に導入することで酸醗酵液中の有機酸、即ち、有機性廃棄物中の有機物から酸醗酵により生成した有機酸を脱窒素のための水素供与体として有効利用する方法が提案されている（特開昭５９−１１２８９８号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
特開昭５９−１１２８９８号公報の方法によれば、有機性廃棄物中の有機物を脱窒素のための水素供与体として有効利用することができ、これにより、脱窒素槽への酢酸、メタノール等の水素供与体の添加量の低減、脱窒素反応の促進を図ることができるが、酸醗酵槽１では反応の進行により有機酸が蓄積して液のｐＨが低下するため、有機性廃棄物中の有機物のごく一部が有機酸に変換したところで酸醗酵の反応は停止してしまう。そのため、有機性廃棄物中の有機物のごく一部しか脱窒素菌の水素供与体として有効利用することができず、脱窒素槽３へは更に多量の水素供与体の添加が必要となるという欠点がある。
【０００４】
本発明は上記従来の問題点を解決し、窒素を含む有機性廃棄物を酸醗酵、メタン醗酵及び硝化脱窒素工程で処理する方法において、有機性廃棄物中の有機物の脱窒素工程への有効利用効率を高め、脱窒素工程への水素供与体の添加を不要とするか、あるいはその添加量を大幅に低減して効率的な処理を行う方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の有機性廃棄物の生物処理方法は、窒素を含む有機性廃棄物を酸醗酵させた後、該酸醗酵液の一部をメタン醗酵させ、該メタン醗酵の脱離液と前記酸醗酵液の残部とを混合して１日以上貯留し、この貯留液を硝化脱窒素処理の脱窒素工程に導入することを特徴とする。
【０００６】
前述の如く、酸醗酵工程では反応の進行により有機酸が蓄積して液のｐＨが低下するため、あるレベルで反応は停止する。しかし、この酸醗酵液を、有機酸がメタン醗酵してｐＨが高くなったメタン醗酵脱離液と混合して貯留することにより、酸醗酵液中の有機酸が中和され、貯留中に更に酸醗酵が進行する。このため、酸醗酵液を直接脱窒素槽に導入する場合に比べて、有機性廃棄物の有機物の有機酸への転換率が向上すると共に、脱窒素槽に供給される有機酸量が増大し、脱窒素槽への水素供与体の供給が全く不要とされるか、供給量が大幅に低減される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【０００８】
図１は本発明の有機性廃棄物の生物処理方法の実施の形態を示す系統図である。
【０００９】
図１の方法では、メタン醗酵槽２と硝化脱窒素工程との間に混合槽６が設けられている。
【００１０】
まず、下水や各種廃水の処理施設で発生する窒素を含む有機性廃棄物は、必要に応じて濃縮等の処理が施された後、酸醗酵槽１で酸醗酵処理される。
【００１１】
この酸醗酵槽１の容量は数時間から１日程度の滞留時間が確保できる程度でよい。即ち、前述の如く、酸醗酵により、有機性廃棄物中の有機物から酢酸、プロピオン酸、酪酸などの有機酸が生成し、酸醗酵槽１内のｐＨが低下するため、有機性廃棄物中の有機物がある程度有機酸に変換した後は酸醗酵の反応は停止し、それ以上は進行しないため、酸醗酵槽１の滞留時間は過度に長くする必要はない。
【００１２】
酸醗酵液の一部は次いでメタン醗酵槽２に導入され、残部は混合槽６に導入される。
【００１３】
メタン醗酵槽２では、メタン醗酵と並行して酸醗酵も進行し、メタン醗酵槽２に導入された酸醗酵液中の有機酸及びメタン醗酵槽２内の酸醗酵で生成した有機酸が、メタン醗酵によりメタンと二酸化炭素とに分解される。メタン醗酵で生成したメタンは、回収してボイラやメタンガス発電の燃料として利用できる。このメタン醗酵槽２の容量は、一般に５〜３０日程度の滞留時間が確保できる程度とされる。
【００１４】
なお、このメタン醗酵工程では、有機性窒素のアンモニア化も進行するため、メタン醗酵槽２から得られるメタン醗酵脱離液の中のＢＯＤ／ＮＨ4−Ｎ比は著しく小さくなる。
【００１５】
メタン醗酵槽２からのメタン醗酵脱離液は、混合槽６に導入され、酸醗酵槽１からの酸醗酵液と混合され、所定時間貯留される。
【００１６】
この混合槽６において、低ｐＨの酸醗酵液は、メタン醗酵により有機酸が分解されて高ｐＨとなったメタン醗酵脱離液と混合されてｐＨが高くなることで、残留する有機物の酸醗酵が進行し、有機酸が生成する。
【００１７】
ここで、混合槽６の混合液の貯留時間は、上記酸醗酵が十分に進行し、当該条件で生成すべき有機酸が十分に生成するに要する時間以上とし、１日以上、好ましくは２４〜４８時間程度とする。
【００１８】
このように、酸醗酵液とメタン醗酵脱離液とを混合して所定時間貯留して有機酸を更に生成させることによりＢＯＤ／ＮＨ4−Ｎ比が高められた混合貯留液を硝化脱窒素工程の脱窒素槽３に導入することにより、脱窒素のための水素供与体の十分量を確保することが可能となり、脱窒素槽３に別途メタノール等の水素供与体を供給することなく、或いは、非常に少ない水素供与体供給量で高い窒素除去率を得ることができるようになる。
【００１９】
脱窒素槽３及び硝化槽４よりなる硝化脱窒素工程の処理液は分離槽５に導入されて凝集、脱水処理され、処理水が系外へ排出される。
【００２０】
本発明において、酸醗酵液のうち、メタン醗酵槽２に送給してメタン醗酵に供する液量と、混合槽６に送給してメタン醗酵脱離液と混合する液量との割合は、処理する有機性廃棄物の性状や目標とするメタン回収率、脱窒素槽に添加する水素供与体の低減量等を考慮して決定される。即ち、酸醗酵液のうち、メタン醗酵槽に送給する液量が過度に多く、混合槽に送給する液量が過度に少ないと、メタン回収率は向上するものの、脱窒素工程への有機物の利用効率が低減し、水素供与体の添加量の低減効果が十分に得られない。逆に、酸醗酵液のうち、メタン醗酵槽に送給する液量が過度に少なく、混合槽に送給する液量が多いと、メタン回収率が低減する。この場合において、脱窒素工程への有機物の利用効率は高められるが、あまりに混合槽に送給する液量が多いと、混合槽での酸醗酵も十分に進行しない恐れもあり、その場合には、有機物の利用効率も低減する。
【００２１】
一般に、下水処理汚泥等の有機性廃棄物を処理する場合には、酸醗酵液のうちの５０〜９０％をメタン醗酵槽へ、残部の１０〜５０％を混合槽へ導入するのが、メタン回収率、有機物の利用効率の面で好ましい。
【００２２】
【実施例】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００２３】
実施例１  （図１の本発明法）
下記性状の有機性廃棄物を、図１に示す方法により、１００ｍ3／日の処理量で処理した。
【００２４】
〔有機性廃棄物の性状〕
ｐＨ                        ７．２
ＴＳ（Total Solid）    ２０，０００  ｍｇ／ｌ
ＢＯＤ                  ４，０００  ｍｇ／ｌ
ＣＯＤCr            ２５，０００  ｍｇ／ｌ
Ｔ−Ｎ                  ２，５００  ｍｇ／ｌ
ＮＨ4−Ｎ                  １００  ｍｇ／ｌ
まず、この有機性廃棄物を１日分容量（１００ｍ3）の酸醗酵槽で温度４０℃に維持して処理したところ、酸醗酵液の性状は以下のような値となった。
【００２５】
〔酸醗酵液の性状〕
ｐＨ                    ４．５
ＢＯＤ            １０，０００  ｍｇ／ｌ
有機酸              ６，０００  ｍｇ／ｌ
ＮＨ4−Ｎ              ２００  ｍｇ／ｌ
（その他の項目については酸醗酵で大きな性状の変化は無かった。）
この酸醗酵液の一部８０ｍ3／日を１，２００ｍ3容量のメタン醗酵槽２で温度４０℃に維持して処理したところ、メタン醗酵脱離液の性状は以下のような値となった。
【００２６】
〔メタン醗酵脱離液の性状〕
ｐＨ                ７．６
ＴＳ            ２，８００  ｍｇ／ｌ
ＢＯＤ              ８００  ｍｇ／ｌ
ＣＯＤCr      ４，０００  ｍｇ／ｌ
有機酸              ２００  ｍｇ／ｌ
Ｔ−Ｎ          ２，２００  ｍｇ／ｌ
ＮＨ4−Ｎ      １，８００  ｍｇ／ｌ
酸醗酵液の残部２０ｍ3／日とメタン醗酵脱離液８０ｍ3／日とを混合槽６で混合した混合直後の混合液の性状は以下の値であった。
【００２７】
〔混合液（混合直後）の性状〕
ｐＨ                ７．２
ＴＳ            ６，２００  ｍｇ／ｌ
ＢＯＤ          ２，６００  ｍｇ／ｌ
ＣＯＤCr      ８，２００  ｍｇ／ｌ
有機酸          １，４００  ｍｇ／ｌ
Ｔ−Ｎ          ２，３００  ｍｇ／ｌ
ＮＨ4−Ｎ      １，５００  ｍｇ／ｌ
この混合液を混合槽６内で１日間混合貯留したところ、貯留液の性状は以下の値となった。
【００２８】
〔混合貯留液の性状〕
ｐＨ                ６．８
ＴＳ            ６，２００  ｍｇ／ｌ
ＢＯＤ          ４，８００  ｍｇ／ｌ
ＣＯＤCr      ８，２００  ｍｇ／ｌ
有機酸          ３，０００  ｍｇ／ｌ
Ｔ−Ｎ          ２，３００  ｍｇ／ｌ
ＮＨ4−Ｎ      １，８００  ｍｇ／ｌ
この混合貯留液のＢＯＤ／ＮＨ4−Ｎ比は２．６７であり、混合直後の混合液のＢＯＤ／ＮＨ4−Ｎ比１．７３に比べて大幅に改善されている。この混合貯留液を脱窒素槽３及び硝化槽４で循環硝化脱窒素処理することにより、水素供与体を添加することなく、９０％以上の高い窒素除去率で窒素を除去することができた。硝化脱窒素処理液を分離槽５で凝集処理した後脱水分離したところ、下記性状の処理水と脱水ケーキを得ることができた。
【００２９】
〔処理水の性状〕
ｐＨ              ６．８
ＳＳ                ２０ｍｇ／ｌ
ＢＯＤ              ２０ｍｇ／ｌ
ＣＯＤCr        ２５０ｍｇ／ｌ
有機酸                ０ｍｇ／ｌ
Ｔ−Ｎ            １５０ｍｇ／ｌ
ＮＨ4−Ｎ          １０ｍｇ／ｌ
比較例１（図２の従来法）
実施例１において、混合槽を設けず、酸醗酵液２０ｍ3／日を直接脱窒素槽３に導入し、また、メタン醗酵脱離液８０ｍ3／日も脱窒素槽３に導入したこと以外は同様にして処理を行った。
【００３０】
その結果、同等の処理水質を得るためには脱窒素槽３に更に水素供与体として約２２０ｋｇ／日のメタノールを添加する必要があった。
【００３１】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の有機性廃棄物の生物処理方法によれば、窒素を含む有機性廃棄物を酸醗酵、メタン醗酵及び硝化脱窒素工程で処理する方法において、有機性廃棄物中の有機物の脱窒素工程への有効利用効率を高め、脱窒素工程への水素供与体の添加を不要とするか、あるいはその添加量を大幅に低減して、低コストで効率的な処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の有機性廃棄物の生物処理方法の実施の形態を示す系統図である。
【図２】従来の有機性廃棄物の生物処理方法を示す系統図である。
【符号の説明】
１  酸醗酵槽
２  メタン醗酵槽
３  脱窒素槽
４  硝化槽
５  分離槽
６  混合槽
【図１】
0003937625.tif 000002
【図２】
0003937625.tif 000003