JP6000886B2

JP6000886B2 - 嫌気性処理装置

Info

Publication number: JP6000886B2
Application number: JP2013068598A
Authority: JP
Inventors: 美子宍戸
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2013-03-28
Filing date: 2013-03-28
Publication date: 2016-10-05
Anticipated expiration: 2033-03-28
Also published as: JP2014188486A

Description

本発明は、嫌気性処理装置に関する。

従来、有機成分を含む被処理液の処理装置として、嫌気性微生物が自己凝集して微粒子化したグラニュール状の嫌気性汚泥を有するＵＡＳＢ（Upflow Anaerobic Sludge Blanket：上向流嫌気性汚泥床）処理装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この処理装置は、槽内の下部にグラニュール汚泥によるグラニュール汚泥床を保持し、被処理液を槽内の下部から導入することで、被処理液をグラニュール汚泥に接触させながら上向きに流動させ、当該被処理液の有機成分をグラニュール汚泥により分解するというものである。

特開平９−１１７８号公報

ここで、上記嫌気性処理装置にあっては、汚泥床底部のグラニュール汚泥は、被処理液の有機成分と十分に接触し、その活性は維持されるが、有機成分は汚泥床底部で反応して分解していくため、汚泥床上部に向かうに従い、有機成分の濃度が低下してグラニュール汚泥は貧栄養状態となり、その結果、汚泥床上部では微生物の活性が低下し、一部の微生物は死滅してしまう。このため、グラニュール汚泥全体の活性を維持することが望まれている。

また、このようにグラニュール汚泥床の上部の微生物の活性が低下すると、汚泥床の密度の低下や脆弱化を招来し、下部のグラニュール汚泥から発生したバイオガスや通水等の上昇に伴い、グラニュール汚泥床の崩壊や上部のグラニュール汚泥の後段への流出が起こり、処理水のＳＳ濃度が高くなる場合がある。

本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、グラニュール汚泥全体の活性を維持できると共に、処理水のＳＳ濃度を低減できる嫌気性処理装置を提供することを目的とする。

本発明による嫌気性処理装置は、槽内の下部にグラニュール汚泥によるグラニュール汚泥床を備え、有機成分を含む被処理液を槽内の下部から導入し、当該被処理液をグラニュール汚泥に接触させながら上向きに流動させることで嫌気性処理する嫌気性処理装置において、グラニュール汚泥床の上部の汚泥を回収し槽内の下部に投入する回収投入手段を備えることを特徴としている。

このような嫌気性処理装置によれば、槽内の下部に形成されたグラニュール汚泥によるグラニュール汚泥床に対して、有機成分を含む被処理液が槽の下部から槽内に上向流で導入され、有機成分はグラニュール汚泥により分解される。ここで、汚泥床上部の汚泥は、回収投入手段により、回収され槽内の下部に投入されるため、汚泥床上部の微生物の死骸や活性の低い微生物が後段へ流出することが防止され、処理水のＳＳ濃度を低減できると共に、槽内の下部に投入される死骸（有機物）がグラニュール汚泥床の微生物のえさとなり、グラニュール汚泥全体の活性を維持できる。

ここで、回収投入手段は、回収した汚泥を槽内の下部に投入する前に可溶化する可溶化手段を有していると、えさとなる死骸は可溶化により槽内の微生物に食べやすくされると共に、活性の低い微生物も可溶化により槽内の微生物の食べやすいえさとされ、その結果、グラニュール汚泥全体の活性を一層維持できると共に処理水のＳＳ濃度を一層低減できる。

また、回収投入手段は、可溶化手段で可溶化された汚泥を槽内の下部に投入する前に有機酸化する酸生成槽を有していると、有機酸が槽内の下部に投入されるため、例えばメタン発酵等の嫌気性処理を効率良く行うことができる。

ここで、槽内からの処理水のＳＳ濃度を検出するＳＳ濃度検出手段を含んでいるのが好ましい。このような構成を採用した場合、ＳＳ濃度検出手段により検出された処理水のＳＳ濃度が所定のＳＳ濃度を越えたら、グラニュール汚泥床の崩壊や上部のグラニュール汚泥の後段への流出が起きていると判断して、回収投入手段の駆動を制御し、汚泥床上部の汚泥を回収し槽内の下部に投入することができる。その結果、グラニュール汚泥全体の活性を維持できると共に処理水のＳＳ濃度を低減できる。

また、有機成分を含む被処理液は、原水となる有機性排水であり、有機性排水の有機物濃度を検出する有機物濃度検出手段を含んでいるのが好ましい。このような構成を採用した場合、有機物濃度検出手段により検出された有機性排水の有機物濃度が所定の有機物濃度に満たない場合には、有機物濃度が低い低濃度排水でありこのままだと汚泥床上部の微生物の死骸や活性の低い微生物が増えると判断して、回収投入手段の駆動を制御し、汚泥床上部の汚泥を回収し槽内の下部に投入することができる。その結果、グラニュール汚泥全体の活性を維持できると共に処理水のＳＳ濃度を低減できる。

このように本発明によれば、処理水のＳＳ濃度を低減できると共に、グラニュール汚泥全体の活性を維持できる嫌気性処理装置を提供できる。

本発明の実施形態に係る嫌気性処理装置を示す概略構成図である。図１中の制御手段の処理手順を示すフローチャートである。

以下、本発明による嫌気性処理装置の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係る嫌気性処理装置を示す概略構成図、図２は、図１中の制御手段の処理手順を示すフローチャートである。

図１に示すように、嫌気性処理装置１００は、有機性排水を嫌気性処理するものであり、嫌気性処理槽（メタン発酵槽）１を主体として備えると共に、この嫌気性処理槽１の前段に酸生成槽２を備える。

酸生成槽２は、原水である有機性排水を嫌気性処理槽１に導入するためのラインＬ１の途中に設けられ、有機性排水をメタン発酵に適した被処理液とすべく有機酸化するものである。ラインＬ１は、酸生成槽２より下流位置に、酸生成槽２の被処理液を嫌気性処理槽１に圧送するためのポンプ３を有する。

嫌気性処理槽１は、ラインＬ１からの被処理液を槽１内の下部から導入管４を通して導入し嫌気性処理を行うものであり、ここでは、前述したＵＡＳＢタイプの槽とされている。槽１は、ここでは、円筒の上下端が閉じられた形状とされ、槽１内の下部に、グラニュール状の微生物汚泥によるグラニュール汚泥床Ｇが形成される。

槽１内のグラニュール汚泥床Ｇより上方には、槽１内での嫌気性処理（メタン発酵処理）により発生したメタンを含むバイオガス、グラニュール汚泥、処理水を分離するための三相分離部５が設けられる。

槽１の上部には、三相分離部５で分離された処理水を後段に排出するためのラインＬ２が接続されると共に、処理水の一部を、酸生成槽２に返送するためのラインＬ３が接続される。

特に、本実施形態においては、槽１内のグラニュール汚泥床Ｇの上部の汚泥を回収し槽１内の下部に投入する回収投入手段６が設けられている。

回収投入手段６は、グラニュール汚泥床Ｇの上部の汚泥を回収するためのラインＬ４と、ラインＬ４に接続され回収した汚泥を槽１内の下部に投入するためのラインＬ５と、を備える。

ラインＬ４は、その上流側に、槽１内に進入しグラニュール汚泥床Ｇの上部の汚泥を排出するための排出管７を有すると共に、ラインＬ４の槽１外に、排出管７を通してグラニュール汚泥床Ｇの上部の汚泥を下流側に圧送するためのポンプ８を有する。ラインＬ４の下流端は、ここでは、上記ラインＬ１の酸生成槽２より上流位置に合流する構成とされ、従って、ラインＬ４に接続され回収した汚泥を槽１内の下部に投入するためのラインＬ５は、ここでは、ラインＬ１の下流側と共通とされる。

また、ラインＬ４のポンプ８より下流側には、可溶化装置（可溶化手段）９が設けられる。この可溶化装置９は、回収した汚泥を例えばアルカリ処理等により可溶化するものである。

斯くの如く、本実施形態の回収投入手段６は、ポンプ８を有するラインＬ４、可溶化装置９、酸生成槽２、ポンプ３を有するラインＬ５を有する構成とされている。

また、本実施形態の嫌気性処理装置１００にあっては、後段へ処理水を排出するラインＬ２に、処理水のＳＳ濃度を検出するＳＳ濃度検出センサ（ＳＳ濃度検出手段）１０が配設されると共に、有機性排水を導入するラインＬ１に、有機性排水の有機物濃度を検出する有機物濃度検出センサ（有機物濃度検出手段）１１が配設される。

さらに、本実施形態の嫌気性処理装置１００は、上記ＳＳ濃度検出センサ１０及び有機物濃度検出センサ１１の各出力に基づいて、回収投入手段６を構成するポンプ８の駆動を制御する制御手段（ＣＰＵ）１２を備えると共に、後述の閾値Ｔ１，Ｔ２等の情報を記憶するＲＡＭ及び制御手段１２の処理手順をプログラムの形で格納するＲＯＭを備えている。

このような構成を有する嫌気性処理装置１００によれば、有機性排水が酸生成槽２に導入されると、有機性排水中の有機成分が酸生成槽２内に収容された酸生成菌により分解され、酢酸、プロピオン酸、酪酸等の低級脂肪酸が生成する。この低級脂肪酸を含む被処理液は、槽１内の下部から導入され、槽１内を上方に流動し、被処理液とグラニュール汚泥とが効率良く向流接触する。これにより、被処理液に含まれる低級脂肪酸が微生物により分解され、メタンを含むバイオガスが発生する。バイオガスは、三相分離部５で分離されて槽１の上部から回収され、処理水はラインＬ２を通して後段に排出され、処理水の一部は、酸生成菌の流出回避及び酸生成槽２内の有機性排水の希釈の観点から、ラインＬ３を通して酸生成槽２へ返送される。

そして、上記運転に並行して、制御手段１２による以下の処理手順が実行される。この処理手順について、図２に示すフローチャートを参照しながら説明する。

先ず、ステップ１（Ｓ１）において、処理水のＳＳ濃度と閾値Ｔ１を比較し、ＳＳ濃度≧Ｔ１の場合には、グラニュール汚泥床Ｇの上部の微生物の死骸や活性の低い微生物に起因して、グラニュールの崩壊やグラニュール汚泥の後段への流出が起きていると判断して、ステップ２に進み、ステップ２において、ポンプ８を駆動しグラニュール汚泥床Ｇの上部の汚泥、すなわち微生物の死骸や活性の低い微生物を回収する。

回収したグラニュール汚泥は、可溶化装置９で可溶化され有機性排水に供給されることで、有機性排水の有機物濃度が高められる。この有機物濃度が高められた有機性排水は酸生成槽２に導入され、嫌気性処理を促進する低級脂肪酸とされて槽１の下部に導入される。すなわち、有機性排水中のえさに加えて、グラニュール汚泥床Ｇの上部の汚泥をえさとして槽１内の下部に投入する。

一方、ステップ１において、ＳＳ濃度＜Ｔ１の場合には、槽１内のグラニュールの崩壊やグラニュール汚泥の後段への流出が起こっていないと判断してステップ３に進み、ステップ３において、有機性排水の有機物濃度と閾値Ｔ２を比較し、有機物濃度＜Ｔ２の場合には、有機物濃度が低い低濃度排水でありこのままだと汚泥床Ｇの上部の微生物の死骸や活性の低い微生物が増えると判断して、ステップ２に進み、ステップ２において、回収投入手段６による前述したグラニュール汚泥床Ｇの上部の汚泥回収を行って有機性排水の有機物濃度を高め、有機性排水中のえさに加えて、グラニュール汚泥床Ｇの上部の汚泥をえさとして槽１内の下部に投入する。

一方、ステップ３において、有機物濃度≧Ｔ２の場合には、有機性排水の有機物濃度は高く槽１内のグラニュール汚泥全体の活性を維持できるとしてフローを終了する。

このように、本実施形態においては、グラニュール汚泥床Ｇの上部の汚泥は、回収投入手段６により、回収され槽１内の下部に投入されるため、グラニュール汚泥床Ｇの上部の微生物の死骸や活性の低い微生物が後段へ流出することが防止され、処理水のＳＳ濃度を低減できると共に、槽１内の下部に投入される有機物（有機成分）がグラニュール汚泥床Ｇの微生物のえさとなり、グラニュール汚泥全体の活性を維持できる。

また、回収投入手段６は、回収した汚泥を槽１内の下部に投入する前に可溶化する可溶化装置９を有しているため、微生物の死骸は可溶化により槽１内の微生物に食べやすくされると共に、活性の低い微生物も可溶化により槽１内の微生物の食べやすいえさとされ、その結果、グラニュール汚泥全体の活性を一層維持できると共に処理水のＳＳ濃度を一層低減できる。

また、回収投入手段６は、可溶化装置９で可溶化された汚泥を槽１内の下部に投入する前に有機酸化する酸生成槽２を有しているため、有機酸が槽１内の下部に投入されることとなり、嫌気性処理を効率良く行うことができる。

なお、ここでは、特に好ましいとして、可溶化装置９、酸生成槽２を備えているが、可溶化装置９及び酸生成槽２はなくても良い。この場合には、グラニュール汚泥床Ｇの上部の汚泥の回収により、グラニュール汚泥床Ｇの上部の微生物の死骸や活性の低い微生物の後段への流出が防止され、処理水のＳＳ濃度を低減できるのは、前述したのと同様であり、また、回収された死骸や活性の低い微生物が槽１内の下部に投入されることから、有機物である死骸が槽１内の微生物のえさ（可溶化していないえさ）となり、これでもグラニュール汚泥全体の活性を維持できる。

以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、上記実施形態においては、特に好ましいとして、可溶化装置９を設けているが、可溶化装置９を、グラニュール汚泥を例えばミル等で粉砕する粉砕手段に代えることもできる。このような粉砕手段を用いることにより、微生物の死骸が食べやすくされる。

また、上記実施形態においては、ステップ１及びステップ２の両方の判定を行うようにしているが、何れか一方の判定のみでも良い。

また、上記実施形態においては、制御手段１２により自動制御するようにしているが、人手が介在してポンプ８等の駆動を制御するようにしても良い。

また、上記実施形態においては、嫌気性処理装置１００を、ＵＡＳＢタイプの嫌気性処理装置としているが、グラニュール汚泥床Ｇの粒状化をさらに促進させて膨張させることにより有機成分を含む被処理液との接触効率を向上するようにしたＥＧＳＢ（Expanded Granular Sludge Bed：膨張粒状汚泥床）処理装置に対しても勿論適用可能であり、要は、槽１内の下部にグラニュール汚泥床Ｇを備え、有機成分を含む被処理液を槽１内の下部から導入し、当該被処理液をグラニュール汚泥に接触させながら上向きに流動させることで嫌気性処理する嫌気性処理装置に対して適用できる。

１…嫌気性処理槽、２…酸生成槽、６…回収投入手段、９…可溶化装置（可溶化手段）、１０…ＳＳ濃度検出センサ（ＳＳ濃度検出手段）、１１…有機物濃度検出センサ（有機物濃度検出手段）１００…嫌気性処理装置、Ｇ…グラニュール汚泥床。

Claims

槽内の下部にグラニュール汚泥によるグラニュール汚泥床を備え、有機成分を含む被処理液を前記槽内の下部から導入し、当該被処理液を前記グラニュール汚泥に接触させながら上向きに流動させることで嫌気性処理する嫌気性処理装置において、
前記グラニュール汚泥床の上部の汚泥を回収し前記槽内の下部に投入する回収投入手段を備え、
前記回収投入手段は、回収した汚泥を前記槽内の下部に投入する前に可溶化する可溶化手段を有することを特徴とする嫌気性処理装置。
前記可溶化手段は、前記回収投入手段によって回収された汚泥を、前記グラニュール汚泥床の微生物の食べやすいえさとなるように可溶化することを特徴とする請求項１記載の嫌気性処理装置。
前記回収投入手段は、前記可溶化手段で可溶化された汚泥を前記槽内の下部に投入する前に有機酸化する酸生成槽を有することを特徴とする請求項２記載の嫌気性処理装置。
前記槽内からの処理水のＳＳ濃度を検出するＳＳ濃度検出手段を含むことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の嫌気性処理装置。
前記有機成分を含む被処理液は、原水となる有機性排水であり、
前記有機性排水の有機物濃度を検出する有機物濃度検出手段を含むことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の嫌気性処理装置。