JP5194783B2 - 有機物含有水の生物処理方法および装置 - Google Patents
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Description
(2) 前記濃縮水処理装置は、前記嫌気生物処理槽とは異なる生物処理槽を含む(1)に記載の有機物含有水の生物処理装置。
(3) 前記濃縮水処理装置は、前記濃縮水を導入し蒸発させ蒸留水を取り出すエバポレータを含む(1)または(2)に記載の有機物含有水の生物処理装置。
(4) 前記濃縮水処理装置は、前記濃縮水中の不純物を不溶化させる薬品を前記濃縮水に添加して固形物を分離する反応カラムを含む(1)から(3)のいずれかに記載の有機物含有水の生物処理装置。
(5) メタン生成菌群を含む嫌気性生物処理槽に有機物含有水を導入し嫌気性生物処理し、 前記嫌気性生物処理により得られた処理液を好気性生物処理せずに膜分離し、 前記膜分離により得られた分離水を逆浸透膜で処理し、 前記逆浸透膜処理により得られた濃縮水を処理する有機物含有水の生物処理方法。
(6) 前記有機物含有水は窒素化合物を含む(5)に記載の有機物含有水の生物処理方法。
(7) 前記濃縮水を、前記嫌気性生物処理とは別に生物処理する、エバポレータを用いて蒸留処理する、および/または薬品により不純物を不溶化させて処理する(5)または(6)に記載の有機物含有水の生物処理方法。
実施例1として、図1に示す処理装置1を模した実験装置による実験を行った。実験装置のリアクタ10は有効容積1m3、水理学的滞留時間は0.5日で運転した。リアクタ10内には、メタノールを処理する嫌気性リアクタから取り出したグラニュール汚泥を後述する被処理液で馴養し浮遊性汚泥を保持させた。リアクタ10内の浮遊性汚泥の濃度は4,000mg/Lで、現存量(湿重量比較)の40%がメタン生成菌群、60%がメタン生成細菌群の自己消化残渣であった。
実施例2では、図2の処理装置2を模した実験装置を用いた以外は実施例1と同様の条件の実験を行った。実施例2では、ブライン管37の途中にマグネシウム塩として2%の塩化マグネシウムの水溶液を800mg/Lの添加量で添加し、リン酸カリウム溶液を添加した。また、水酸化ナトリウムを添加してpHを11として重炭酸アンモニウムを解離させアンモニウムイオンを遊離させた。反応カラム43は、容量20Lで、前記薬品を添加した濃縮水を200L/dayの条件で通水したところ、アンモニウムイオンがリンおよびマグネシウムと反応し、直径2〜3mm程度のストラバイト結晶が生成された。配管45を介して反応カラム43から取り出した処理水は、TOC濃度50mg/L、窒素濃度140mg/Lであり、濃縮水に含まれていたアンモニアの90%が除去できた。また、反応カラム43からストラバイト結晶を取り出し、分析したところ、その主成分は、アンモニア、リン、マグネシウムであり重金属はほとんど含まず、肥料として利用可能であった。
実施例3では、図3の処理装置3を模した実験装置を用いた以外は実施例1と同様の条件の実験を行った。実施例3では、図示しない薬注装置からブライン管37の途中に硫酸を添加し、エバポレータ45に供給する濃縮水のアルカリ度を0(pH4.8)にした。エバポレータ45は減圧して濃縮水を40℃に加温することで蒸留し、蒸留水管46から蒸留水を取り出した。蒸留水のTOC濃度は0.01mg−C/L、窒素濃度は0.2mg−N/Lであった。また、エバポレータ45内に残留した硫酸アンモニウムのスラリーを回収したところ、濃縮水中のアンモニウムの98%を硫酸アンモニウムスラリーとして回収できた。
実施例4では、図4の処理装置4を模した実験装置を用い、実施例1のAnammox槽41での生物処理により得られた処理液をさらにエバポレータ45で蒸留した。実施例4では、エバポレータ45に供給される液のアンモニア濃度は70mg−N/Lで、実施例3に比べて低かったため、pHを低下させるために必要な酸の添加量は、実施例3の1/20どなった。また、エバポレータ45から取り出した蒸留水の水質はTOC濃度0mg−C/L、窒素濃度0mg−N/Lであった。
比較例1として、リアクタ内部に空気を吹き込む散気装置を設けることで、リアクタを好気性生物処理槽とした。リアクタを好気性に代えた以外は実施例1と同様の条件で実験を行ったところ、好気性生物処理槽のpH調整を行わなかったため、実験開始から1週間後には硝化反応が認められ、槽内液のpHが5.0〜5.5程度に低下した。この結果、好気性生物処理槽から流出する処理液のTOC濃度は100〜120mg/L程度となり、膜分離装置から得られた分離水を脱塩処理する逆浸透膜装置のフラックスは実施例1の半分となった。
比較例1において、好気性生物処理槽に水酸化ナトリウムを添加して槽内液のpHを6.5〜7.5の範囲にした。この結果、好気性生物処理槽から流出する処理液のTOC濃度は10mg/Lまで低下させることができた。しかし、処理液には硝酸が130〜140mg/L程度の濃度で含まれ、また、pH調整用に添加した水酸化ナトリウムにより塩濃度が高くなった。このため、膜分離装置から得られた分離水を脱塩処理する逆浸透膜装置のフラックスは実施例1の60%に留まった。
比較例2において、好気性生物処理槽の後段に脱窒槽を設け、図5に示す構成の処理装置5とした。処理装置5は、実施例で用いた嫌気性の生物処理装置(リアクタ10)に代えて好気性生物処理槽(好気性リアクタ10´)を有し、好気性リアクタ10´の後段に脱窒菌を保持する脱窒槽13および再曝気槽11を備える。好気性リアクタ10´から流出する処理液には、メタノールを添加し、脱窒槽13に硫酸を添加してpHを6.5〜7.5に維持して脱窒処理をした。脱窒槽13からの流出液は、配管32Bを介して再曝気槽11に送り、再曝気槽11で再曝気した後、配管32Cを介して膜分離装置12に送った。この結果、実験開始から2週間は、膜分離装置12から得られた分離水を脱塩処理する逆浸透膜装置14のフラックスは実施例1の80%となった。しかし、実験開始から1ヶ月後には逆浸透膜装置14のフラックスは実施例1の50%に低下した。
10 嫌気性生物処理槽(リアクタ)
12 膜分離装置
14 逆浸透膜装置
21 第1熱交換器
22 第2熱交換器
41 Anammox槽(濃縮水処理装置)
43 反応カラム
45 エバポレータ
Claims (7)
- 生物処理槽と、前記生物処理槽の後段に設けられた逆浸透膜装置と、を備え、純水製造用の原水として利用する有機物含有水の生物処理装置であって、
全有機物炭素に対するモノマー有機物の割合が70%以上である有機物含有水が導入されメタン生成菌群によりメタン生成を行う嫌気性生物処理槽と、
前記嫌気性生物処理槽と接続され前記嫌気性生物処理槽から排出された処理液を膜分離する膜分離装置と、
前記膜分離装置の分離水を処理する逆浸透膜装置と、
前記逆浸透膜装置の濃縮水を処理する濃縮水処理装置と、を備える有機物含有水の生物処理装置。 - 前記濃縮水処理装置は、前記嫌気生物処理槽とは異なる生物処理槽を含む請求項1に記載の有機物含有水の生物処理装置。
- 前記濃縮水処理装置は、前記濃縮水を導入し蒸発させ蒸留水を取り出すエバポレータを含む請求項1または2に記載の有機物含有水の生物処理装置。
- 前記濃縮水処理装置は、前記濃縮水中の不純物を不溶化させる薬品を前記濃縮水に添加して固形物を分離する反応カラムを含む請求項1から3のいずれかに記載の有機物含有水の生物処理装置。
- 有機物含有水を生物処理し、逆浸透膜で脱塩処理して純水製造用の原水として利用する有機物含有水の生物処理方法であって、
メタン生成菌群を含む嫌気性生物処理槽に全有機物炭素に対するモノマー有機物の割合が70%以上である有機物含有水を導入し嫌気性生物処理し、
前記嫌気性生物処理により得られた処理液を好気性生物処理せずに膜分離し、
前記膜分離により得られた分離水を逆浸透膜で処理し、
前記逆浸透膜処理により得られた濃縮水を処理する有機物含有水の生物処理方法。 - 前記有機物含有水は窒素化合物を含む請求項5に記載の有機物含有水の生物処理方法。
- 前記濃縮水を、前記嫌気性生物処理とは別に生物処理する、エバポレータを用いて蒸留処理する、および/または薬品により不純物を不溶化させて処理する請求項5または6に記載の有機物含有水の生物処理方法。
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