JP2012210584A

JP2012210584A - クラフトパルプ排水の処理方法

Info

Publication number: JP2012210584A
Application number: JP2011077690A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Shindo; 秀彰進藤; Takaaki Tokutomi; 孝明徳富
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 2011-03-31
Filing date: 2011-03-31
Publication date: 2012-11-01

Abstract

【課題】クラフトパルプ排水を嫌気処理槽で嫌気処理する方法において、嫌気処理槽の立ち上げ期間を短縮する。
【解決手段】クラフトパルプ排水を、非生物流動性担体を充填した嫌気処理槽に供給して嫌気処理するクラフトパルプ排水の処理方法において、該嫌気処理槽を立ち上げるに際し、クラフトパルプ排水を希釈水で希釈して該嫌気処理槽に供給するようにしたクラフトパルプ排水の処理方法であって、経時的に、好ましくは段階的に希釈倍率を低下させることを特徴とするクラフトパルプ排水の処理方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、クラフトパルプ排水、即ち、クラフトパルプ工場より排出される有機性排水を処理する方法に関する。

従来、クラフトパルプ工場より排出されるクラフトパルプ排水の処理法として、好気性菌を用いた好気処理法が広く用いられている。しかし、好気処理法はエネルギー消費量が多く、また余剰汚泥の処理が問題となる。一方、嫌気処理法は食品産業などの高濃度排水の処理に利用されており、好気処理法と比較して曝気が不要であるためエネルギー消費が低く、汚泥発生量が少ないといったメリットがある。また、排水処理後に発生するメタンガスをエネルギーとして利用可能である点においても有利である。

嫌気処理法の改良法として、嫌気グラニュールを用いた上向流嫌気性汚床法（ＵＡＳＢ法）が開発されており、特許文献１には、クラフトパルプ排水をＵＡＳＢ法で嫌気処理する方法として、クラフトパルプ排水中のイオウ分を除去した後、該排水と高分子炭水化物を含有する排水とを混合し、これをメタン発酵リアクターに供給する方法が提案されている。

特許第３１７４３６４号公報

クラフトパルプ排水には多量のメタノール、イオウ分、樹脂酸などの菌体阻害物が含まれており、嫌気グラニュールの解体や処理不良を引き起こす。そのため、クラフトパルプ排水の処理のための嫌気処理槽を立ち上げるには、原水を４倍に希釈した希釈クラフトパルプ排水を４ヶ月以上通水するという低負荷立ち上げ運転を行うようにしており、立ち上げ期間が長いものとなっていた。（平成１８年紙パルプ技術協会年次大会各種紙パルプ製造排水への嫌気性処理の適用について）

本発明は上述のような問題を解決し、クラフトパルプ排水を処理するための嫌気処理槽の立ち上げ期間を短縮することができるクラフトパルプ排水の処理方法を提供することを課題とする。

本発明（請求項１）のクラフトパルプ排水の処理方法は、クラフトパルプ排水を、非生物流動性担体を充填した嫌気処理槽に供給して嫌気処理するクラフトパルプ排水の処理方法において、該嫌気処理槽を立ち上げるに際し、クラフトパルプ排水を希釈水で希釈して該嫌気処理槽に供給するようにしたクラフトパルプ排水の処理方法であって、経時的に希釈倍率を低下させることを特徴とするものである。

請求項２のクラフトパルプ排水の処理方法は、請求項１において、最初に嫌気処理槽に供給する希釈クラフトパルプ排水を、原クラフトパルプ排水の５〜２０％の濃度となるように希釈することを特徴とするものである。

請求項３のクラフトパルプ排水の処理方法は、請求項１又は２において、希釈倍率を経時的、段階的に低下させるようにした方法であって、前記嫌気処理槽のＣＯＤ除去率が所定値以上となった場合に、それまでの希釈クラフトパルプ排水濃度の１．１〜１．７倍の濃度となるように希釈倍率を低下させることを特徴とするものである。

請求項４のクラフトパルプ排水の処理方法は、請求項１ないし３のいずれか１項において、前記嫌気処理槽の処理水を好気性処理する好気性処理工程を有し、この好気性処理工程からの処理水を前記希釈水として用いることを特徴とするものである。

請求項５のクラフトパルプ排水の処理方法は、請求項１ないし４のいずれか１項において、前記嫌気処理槽への供給水量を一定とすることを特徴とするものである。

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、クラフトパルプ排水を行うための嫌気処理槽の立ち上げに際して、非生物流動性担体を収容した嫌気処理槽に希釈クラフトパルプ排水を供給し、この希釈倍率を徐々に低くすることにより嫌気処理槽の立ち上げが早くなること、即ちＣＯＤ除去率が早期に高くなることを見出した。本発明はこのような知見に基いて達成されたものである。

本発明では、嫌気処理水を好気処理し、この好気処理水の一部を希釈水として用いてもよい。

実施の形態に係るクラフトパルプ排水の嫌気性処理方法のフロー図である。実験結果を示すグラフである。実験結果を示すグラフである。

本発明において処理対象となるクラフトパルプ排水は、クラフトパルプ工場より排出される有機排水であり、通常はＣＯＤ_Ｃｒ５０００〜９０００ｍｇ／Ｌ程度である。

本発明では、このクラフトパルプ排水をまずｐＨ５〜８にｐＨ調整するのが好ましい。ｐＨ調整を行う場合、酸又はアルカリを添加してｐＨ調整を行うｐＨ調整槽を設けるのが好ましいが、酸又はアルカリをライン添加してもよい。ｐＨ調整に用いる酸としては、塩酸、硫酸等が好適であり、アルカリとしては水酸化ナトリウム等が好適である。

排水の生分解性等の条件により異なるが、嫌気処理槽への流入水は、ｐＨ５〜８特に５．５〜７．５、温度２５〜４０℃特に３０〜３５℃であることが好ましい。クラフトパルプ排水は３５℃前後の場合が多いが、必要に応じて、ｐＨ調整槽に加温装置を設置する。嫌気処理槽への排水の流入速度はＨＲＴ２〜２４時間好ましくは２〜８時間が適当である。

嫌気処理槽には非生物担体を充填する。非生物担体としては、比重、粒径の調整が容易な合成樹脂製担体が好ましく、粒径１．５〜５．０ｍｍ、好ましくは２．５〜４．０ｍｍ、沈降速度として２００〜５００ｍ／ｈをもつものが好ましいが、これに限定されない。非生物担体を用いることにより、処理が安定し、高負荷運転が可能となる。嫌気処理槽は、攪拌機等を用いる完全混合型反応槽、水流と発生ガスにより槽内を混合する上向流型反応槽等が好適である。

嫌気処理槽への排水の流入速度は好ましくは一定とし、希釈倍率を段階的に下げながら排水濃度を上げていく。排水の流入速度を一定とすることで、立ち上げ時の希釈水量を低減することができる。クラフトパルプ排水の濃度は通常ＣＯＤ_Ｃｒ５０００ｍｇ／Ｌ〜９０００ｍｇ／Ｌ程度であり、立ち上げ時に最初に嫌気処理槽に供給する希釈クラフトパルプ排水の濃度はＣＯＤ_Ｃｒ５００ｍｇ／Ｌ〜１５００ｍｇ／Ｌ程度（原排水濃度の５〜２０％、特に好ましくは５〜１５％程度）とすることが好ましく、段階的に希釈倍率を下げていく。

立ち上げ時の担体当たりの負荷は１０〜２０ｇＣＯＤ_Ｃｒ／Ｌ担体／ｄ程度とし、段階的に濃度を上げることで負荷を増大し、最終的に担体当たりの負荷を１００〜１４０ｇＣＯＤ_Ｃｒ／Ｌ担体／ｄに増加させる。なお、立ち上げ時に高負荷とすると、嫌気グラニュールの解体を引き起こすが、グラニュールの解体は担体への菌体付着を誘導する。そのため、グラニュール強化剤等の利用の必要はない。負荷の積算値と担体への菌体付着量には相関がある。

本発明では、ある希釈倍率の希釈クラフトパルプ排水を供給して嫌気処理することによりＣＯＤ除去率が所定値まで上昇したならば、希釈倍率を低くするようにするのが好ましい。このＣＯＤ除去率の所定値としては、８０〜９５％の間から選定された値、例えば９０％が好ましい。それまで通水していた希釈クラフトパルプ排水のＣＯＤ濃度をａとした場合、ＣＯＤ除去率が該設定値に達したので希釈倍率を下げて通水するときの希釈クラフトパルプ排水の濃度ｂは、該濃度ａの１．１〜１．７倍特に１．２〜１．３倍程度が好ましい。

本発明では、嫌気処理水の一部（例えば０．１〜１０倍特に０．１〜５．０倍程度）を嫌気処理槽の前段側に返送してもよい。これにより、アルカリ使用量の削減、嫌気処理の安定化、高効率化を図ることができる。

本発明では、嫌気処理水を好気処理してもよい。好気処理方式としては、活性汚泥法、担体流動法など各種のものを用いることができる。この好気処理水の一部を希釈水として利用してもよい。

以下、本発明方法の実施に好適なクラフトパルプ排水の処理装置について図１を参照して説明する。

クラフトパルプ排水は原水槽１に導入され、ポンプ（図示略）を有したライン２によりｐＨ調整槽３に導入される。このｐＨ調整槽３に必要に応じ酸又はアルカリが添加され、ｐＨ５〜８に調整される。この原水槽１、ライン２及びｐＨ調整槽３のいずれかに対し希釈水が添加される。

ｐＨ調整槽３内の液は、ポンプ４によって嫌気処理槽５の底部に導入され、上向流にて通水される。この実施の形態では、嫌気処理槽５内に非生物担体の流動床５Ａが形成されており、嫌気処理が行われる。担体流動床５Ａを通り抜けた処理水（上澄水）の一部は、スクリーン５ａ及び返送ライン６を介してｐＨ調整槽３に返送され、残部はスクリーン５ｂを介して取り出される。槽５内で発生したメタンガスは槽頂のガス取出ライン５ｃより取り出される。なお、この嫌気処理水を好気処理し、この好気処理水の一部を希釈水として用いてもよい。

以下に実施例および比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。

［実施例１］
図１に示す装置において、以下の条件にてクラフトパルプ排水（ＣＯＤ_Ｃｒ７０００ｍｇ／Ｌ、ＢＯＤ４０００ｍｇ／Ｌ、メタノール４５００ｍｇ／Ｌ、ｎ−ヘキサン２００ｍｇ／Ｌ、ＳＯ_４３５０ｍｇ／Ｌ）を処理した。
ｐＨ調整槽：容量約１５Ｌ
嫌気処理槽：直径１５ｃｍ、高さ６０ｃｍ、容量約１０Ｌ

通水条件は、通水量３５０Ｌ／ｄ、嫌気処理槽ＨＲＴ３．５時間、ｐＨ調整槽３のｐＨ７．５とした。嫌気処理槽の担体としては、平均粒径２．５ｍｍのポリオレフィン系樹脂担体を用い、担体の充填量は槽内保有水量（体積）の４０％とした。また、種汚泥として嫌気処理槽に分散状の嫌気汚泥（３００００ｍｇＶＳＳ／Ｌ）を２Ｌ投入した。希釈水はライン２に添加した。

嫌気処理水のｐＨ調整槽３への返送量は、嫌気処理水の５０％とした。

希釈条件は次の通りとした。
第１ステップ：希釈倍率７（希釈後ＣＯＤ_Ｃｒ１０００ｍｇ／Ｌ、嫌気槽底部７００ｍｇ／Ｌ）
第２ステップ：希釈倍率４．７（希釈後ＣＯＤ_Ｃｒ１５００ｍｇ／Ｌ、嫌気槽底部１０３０ｍｇ／Ｌ）
第３ステップ：希釈倍率２〜２．８（希釈後ＣＯＤ_Ｃｒ２５００〜３５００ｍｇ／Ｌ、嫌気槽底部１７００〜２３７０ｍｇ／Ｌ）
第４ステップ：希釈倍率１．４（希釈後ＣＯＤ_Ｃｒ５０００ｍｇ／Ｌ、嫌気槽底部３３７０ｍｇ／Ｌ）
第５ステップ：希釈倍率１．０（希釈無し、嫌気槽底部５０００ｍｇ／Ｌ）

嫌気処理槽の流入水及び処理水のＣＯＤ_Ｃｒ濃度並びにＣＯＤ_Ｃｒ除去率の経時変化を図２に示す。また、除去負荷及び担体当りの除去負荷の経時変化を図３に示す。

＜考察＞
図２，３の通り、通水開始後２３日目に除去負荷２０ｇＣＯＤ_Ｃｒ／Ｌ／ｄに到達し、３１日目に除去負荷３０ｇＣＯＤ_Ｃｒ／Ｌ／ｄに到達した。除去負荷３０ｇＣＯＤ_Ｃｒ／Ｌ／ｄに到達後も安定運転を行うことが可能であった。また、担体当たりの除去負荷は１１０〜１２０ｇＣＯＤ_Ｃｒ／担体／ｄで安定した。

従って、本発明によれば、嫌気処理槽に流動性の担体を導入し、流入水量を一定としながら、段階的にパルプ排水濃度を上げていくことにより、従来の嫌気処理法（立ち上げ期間４ヶ月以上）と比較して、立ち上げ期間を大幅に減少することが可能であることが認められた。

１原水槽
３ｐＨ調整槽
５嫌気処理槽

Claims

クラフトパルプ排水を、非生物流動性担体を充填した嫌気処理槽に供給して嫌気処理するクラフトパルプ排水の処理方法において、
該嫌気処理槽を立ち上げるに際し、クラフトパルプ排水を希釈水で希釈して該嫌気処理槽に供給するようにしたクラフトパルプ排水の処理方法であって、
経時的に希釈倍率を低下させることを特徴とするクラフトパルプ排水の処理方法。
請求項１において、最初に嫌気処理槽に供給する希釈クラフトパルプ排水を、原クラフトパルプ排水の５〜２０％の濃度となるように希釈することを特徴とするクラフトパルプ排水の処理方法。
請求項１又は２において、希釈倍率を段階的に低下させるようにした方法であって、
前記嫌気処理槽のＣＯＤ除去率が所定値以上となった場合に、それまでの希釈クラフトパルプ排水濃度の１．１〜１．７倍の濃度となるように希釈倍率を低下させることを特徴とするクラフトパルプ排水の処理方法。
請求項１ないし３のいずれか１項において、前記嫌気処理槽の処理水を好気性処理する好気性処理工程を有し、この好気性処理工程からの処理水を前記希釈水として用いることを特徴とするクラフトパルプ排水の処理方法。
請求項１ないし４のいずれか１項において、前記嫌気処理槽への供給水量を一定とすることを特徴とするクラフトパルプ排水の処理方法。