JP2587301B2

JP2587301B2 - メタン発酵処理方法

Info

Publication number: JP2587301B2
Application number: JP3234790A
Authority: JP
Inventors: 豊米山; 新三田; 俊一塩野
Original assignee: Ebara Corp; Ebara Research Co Ltd
Current assignee: Ebara Corp; Ebara Research Co Ltd
Priority date: 1990-02-15
Filing date: 1990-02-15
Publication date: 1997-03-05
Anticipated expiration: 2012-03-05
Also published as: JPH03238091A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は食品、化学、紙パルプ工業等より排出される
有機性廃水を対象としたメタン発酵処理法に関するもの
である。

〔従来の技術〕

近年、メタン菌を高濃度に維持し高負荷処理を可能と
したリアクターの開発が盛んであり、メタン発酵処理が
注目されている。

メタン発酵処理を行う場合、廃水の性状即ち廃水中に
含まれる有機物の形態が重要な因子となる。有機酸、ア
ルコール、等の有機物は容易にメタン発酵処理可能であ
る。しかしながら、蛋白質、脂質等の有機物を多く含む
廃水のメタン発酵処理においては、酸発酵処理が律速と
なるためメタン発酵槽の前段に酸発酵槽を設けた二相処
理法を適用する必要がある（第３図参照）。

ところが、実際の処理設備では酸発酵槽を特別に設け
るケースは少なく、調整槽を兼用する場合が多い。これ
は調整槽において、液滞留時間を１〜２日間とるために
酸発酵が進行するためである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このような場合は溶解性の炭水化物、
蛋白質等を主に含む廃水であり、SSを多く含む廃水では
不十分である。

この原因としては、調整槽内の反応条件（pH、水温、
酸生成菌量、液滞留時間等）を一定に保つことが出来な
いためである。

また、SSを多く含む廃水では、酸発酵処理後でも処理
水中にSSが多く含まれるため、そのままの状態でメタン
発酵槽〔上向流嫌気性汚泥床法（Upflow Anaerobic Slu
dge Blanket Process）以後UASBと記す。固定床等〕に
通水するとUASBでは、スラッジベッド部でSSの蓄積が起
こり、グラニュール汚泥と共にスカムとなり系外に流出
することがしばしばあある。一方、固定床法では濾材間
にSSの蓄積が多くなり、濾材閉塞が生じ、処理効率が低
下することが多くなる。また、調整槽の他に酸発酵槽を
別途に設けると付帯設備が多くなり、全体設備配置も大
きなものとなり高速メタン発酵処理のメリットが少なく
なる。

以上のように従来技術では二相処理を実際的なレベル
で効率的におこなった例はほとんどないと言える。

本発明の目的は、上記従来技術の欠点を解消し、酸性
発酵が必要で且つ特に、蛋白質等の生体高分子およびSS
量の大きな廃水系の処理において処理効率および装置の
コンパクト性を改善したメタン発酵処理方法を提供する
ことにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、廃水を酸発酵槽に供給し、該廃水に含有さ
れる有機物を酸発酵することにより少なくとも低級脂肪
酸を含む低分子化合物を生成せしめた後に酸発酵処理水
をメタン発酵槽に導入してメタン発酵を行う処理法にお
いて、酸発酵槽有効容量の一部相当量の該酸発酵処理水
を酸発酵槽槽内に残し、該酸発酵処理水の残部を遠心分
離して固形分と分離水に固液分離し、該分離水をメタン
発酵槽内に供給し、メタン発酵を行うと共に該固液分離
される該酸発酵処理水の量と同程度の量の廃水が酸発酵
槽に供給され、前記分離水のBOD濃度およびSS濃度が高
い場合には、メタン発酵処理水をメタン発酵槽の前段に
設けられるpH調整槽へ供給し、メタン発酵槽へ循環する
ことを特徴とするメタン発酵処理方法であり、これによ
り上記目的を達成することができる。

例えば、酸発酵槽有効量の30〜70％相当量の酸発酵処
理水、即ち、酸発酵混合液（蛋白質、脂質等の発酵処理
前の廃水含有物、及び、アルコール、低級脂肪酸等の発
酵により生成した低分子化合物、BOD、SS等からなる
液）を酸発酵槽内に残し、残りの70〜30％の酸発酵混合
液を遠心分離し、分離水をメタン発酵槽に供給するもの
である。

本発明において、廃水の酸発酵槽への供給と酸発酵槽
から固液分離工程さらにはメタン発酵工程への処理水の
流出・流入のタイミングの制御は、上記条件を満足する
ならば特に限定されることはなく、自動的、半自動的、
手動的に制御され得る。

特に、本発明においては、該固液分離される該酸発酵
処理水の量と同程度の量と廃水が酸発酵槽に供給される
ことである。この場合、酸発酵処理水の流出と廃水の酸
発酵槽への流入のタイミングを一致させることが好まし
い。

このための手段として、例えば、酸発酵槽の液位レベ
ルを検知することによりポンプのオン・オフ（on・of
f）運転を行うことが挙げられる。

酸発酵槽内の酸発酵処理水混合液は好ましくは少なく
とも30％以上、特に好ましくは50％〜60％を残すことで
酸生成菌の維持ならびに酸発酵処理の安定化を行い、さ
らに酸発酵槽内pHを好ましくは、4.5〜6.0に調整を行
い、酸発酵処理の安定化を計ることができる。そのた
め、例えば、酸発酵槽内へのアルカリ、例えば、苛性ソ
ーダ等の添加あるいはメタン発酵処理水の循環等により
調整することができる。また、槽内は水中撹拌機等にて
混合撹拌するのがよい。

特に、本発明が好適な処理系は、酸発酵槽への流入廃
水のSS濃度が10,000mg/以上ある場合である。この場
合、酸発酵処理水のSS濃度は、5,000mg/以上になる場
合が多く、また、酸発酵処理水中には酢酸、プロピオン
酸、酪酸、吉草酸等の揮発性低級脂肪酸が多く含まれて
いるため、酸発酵処理水は強い臭気を放つものである。

しかして、本発明では酸発酵処理水を遠心分離し、過
剰のSSを除去して分離水のSS濃度を数千mg/に低減せ
しめることによりメタン発酵槽における処理効率を改善
すると共に該臭気を効果的に除去するものである。

また、該固液分離された分離水は、メタン発酵槽流入
前に好ましくはpHを6.5前後に、アルカリあるいは、該
メタン発酵処理水を添加することにより調整することが
好ましい。

本発明では、該固液分離された分離水のBOD濃度およ
びSS濃度が高い場合、通常、BOD濃度が12000〜25000mg/
、SS濃度が1000〜3000mg/の場合、適宜、メタン発
酵処理水をメタン発酵処理前のpH処理槽へ循環、供給し
て希釈すると共にpH調整をすることが処理のメタン発酵
処理の安定化のために好ましい。

本発明によってメタン発酵処理された廃水は、所要に
より更に別途設けられた処理工程、例えば、活性汚泥処
理、凝集沈澱処理、加圧浮上処理等に供され、基準の清
澄な処理水として放流される。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を添付図面（第１図）に基づい
て説明する。尚、本発明はこの実施例に限定されること
はなく当業者にできる種々の置き換え等の変更を包含す
る。

原水18は酸発酵槽８に流入され、原水中の有機物が酸
発酵処理され、少なくとも低級脂肪酸を含む低分子化合
物が生成される。槽液位レベルは、液位レベル計により
表示される。供給ポンプ13のオン・オフを制御して酸発
酵処理水を酸発酵槽内の液量が槽有効容量の30〜70％、
好ましくは50％〜60％になるように、遠心脱水機10に供
給する。該遠心分離処理された酸発酵処理水とほぼ同程
度の量の原水を酸発酵槽へ供給する。

酸発酵槽内は苛性ソーダ注入設備16、あるいはメタン
発酵処理水24を循環することでpHを4.5〜6.0好ましくは
pH＝5.0〜5.5に調整する。また、蒸気加温設備29により
槽内温度は35〜40℃に制御する。また、酸発酵槽内では
水中撹拌機31により汚泥を混合する。

酸発酵処理水19は供給ポンプ13により遠心脱水機10に
供給され、遠心分離される。分離水21はpH調整槽11に供
給される。酸発酵処理水19のSS濃度が10,000mg/以上
と高い場合は、遠心脱水機10の前でポリマー注入設備20
によりカチオン系ポリマーの添加を行う。添加量は酸発
酵処理水対SS当たり0.5〜１％程度で良い。脱水ケーキ2
2は活性汚泥設備28に供給され、安定化処理され余剰汚
泥と共に系外に排出される。また、酸発酵槽内のMLSS濃
度が低い場合は（MLSS＜5000mg/）、脱水ケーキの一
部は酸発酵槽に戻される。

pH調整槽11にて分離水21は、苛性ソーダ注入設備17、
あるいはメタン発酵処理水を循環水26として利用するこ
とによりpH＝6.5前後に調整される。蒸気加温設備29に
より水温を35〜40℃に調整する。

メタン発酵原水23は供給ポンプ14によりメタン発酵槽
９に供給される。メタン発酵槽９では酢酸等の揮発性低
級脂肪酸は、メタン菌により処理されメタンを70〜80％
含む発生ガス27が生成され、発生ガスは、通常ボイラー
で燃焼し、蒸気に変換し熱源（主にプラント加温用。）
として有効利用される。また、余ったガスは、余剰ガス
燃焼装置で燃やす。メタン発酵槽９はUASB法、固定床
法、流動床が適用できる。

尚、メタン発酵処理水は、処理水分配槽12により循環
水26および処理水25に分配され、循環水26は所望により
酸発酵槽、pH調整槽に送られ、処理水25は、活性汚泥設
備28に供給され更に処理に付される。

以下、上記フローを実廃水（ビーム工業の高濃度有機
性廃水）に適用した処理例を示す。

表−１に原水性状を示す。本廃水は、ビール工場の中
で高BOD濃度の酵母、麦かすしぼり液等である。廃水BOD
20,000〜40,000mg/である。表−２に酸発酵槽におけ
る反応条件を示す。酸発酵処理水の残量が槽有効容量の
50％になるように供給ポンプ13のオン・オフを制御し
た。

表−３に酸発酵処理水の性状を示す。原水SSの約50％
は可溶化している。溶解性BODの70〜80％を揮発性低級
脂肪酸が占めており、酸発酵が順調に進んでいる。

上記酸発酵処理水を遠心脱水処理した分離水性状はBO
D12,000〜25,000mg/、SS 1,000〜3,000mg/であっ
た。

この液にUASB処理水の循環液を混合した液（UASB原
水）をUASB槽にて処理を行った。第２図に処理成績を示
す。液通水後、BOD負荷を徐々にに上げた。約10日経過
後、BOD負荷10kg/m³・ｄでUASB原水BOD 13,000mg/に
対しUASB処理水BOD 500mg/、BOD除去率96％以上の良
好な結果を示している。その後も約３ヶ月間安定した処
理成績が得られている。

本法を適用せずに従来法を用いた場合は、高SSが含ま
れる本廃水では処理不能となった。すなわち、本法の適
用により、高BOD、SS廃水に対しても高負荷なメタン発
酵処理の実現が可能となったと言える。

〔発明の効果〕

以上のように、高SSを含む有機廃水に本発明を適用す
ることで、高速のメタン発酵処理が可能となった。

しかも、本発明は低コストで省エネルギー的に実施で
き、コンパクトな廃水処理設備になり、工業的に価値の
高いものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を説明するためのフローシ
ートを示す図、第２図は、本発明の実施例の結果を示す
グラフである。第３図は、従来の有機廃水処理の一例を
説明するためのフローシートを示す図である。符合の説明 1,8:酸発酵槽、2,9:メタン発酵槽 10:遠心脱水機、11:pH調整槽 13:酸発酵処理水供給ポンプ 16,17:苛性ソーダ注入設備、21:分離水 22:脱水ケーキ、24:メタン発酵処理水 28:活性汚泥設備、29:蒸気加熱設備

フロントページの続き (72)発明者三田新東京都港区港南１丁目６番27号荏原インフィルコ株式会社内 (72)発明者塩野俊一東京都港区港南１丁目６番27号荏原インフィルコ株式会社内 (56)参考文献特開昭52−8657（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】廃水を酸発酵槽に供給し、該廃水に含有さ
れる有機物を酸発酵することにより少なくとも低級脂肪
酸を含む低分子化合物を生成せしめた後に酸発酵処理水
をメタン発酵槽に導入してメタン発酵を行う処理法にお
いて、酸発酵槽有効容量の一部相当量の該酸発酵処理水
を酸発酵槽槽内に残し、該酸発酵処理水の残部を遠心分
離して固形分と分離水に固液分離し、該分離水をメタン
発酵槽内に供給し、メタン発酵を行うと共に該固液分離
される該酸発酵処理水の量と同程度の量の廃水が酸発酵
槽に供給され、前記分離水のBOD濃度およびSS濃度が高
い場合には、メタン発酵処理水をメタン発酵槽の前段に
設けられるpH調整槽へ供給し、メタン発酵槽へ循環する
ことを特徴とするメタン発酵処理方法。