JPH0217676Y2 - - Google Patents

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JPH0217676Y2
JPH0217676Y2 JP8093286U JP8093286U JPH0217676Y2 JP H0217676 Y2 JPH0217676 Y2 JP H0217676Y2 JP 8093286 U JP8093286 U JP 8093286U JP 8093286 U JP8093286 U JP 8093286U JP H0217676 Y2 JPH0217676 Y2 JP H0217676Y2
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human waste
uasb
scum
sludge
methane fermentation
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Landscapes

  • Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
  • Removal Of Floating Material (AREA)
  • Treatment Of Sludge (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、上向流式嫌気性汚泥床法(以下、
UASB法と略記する)によりし尿系汚水を嫌気
的に処理するための装置に関するものである。
〔従来の技術〕
UASB法は、廃水をメタン発酵するための方
法として近年開発された方法であつて、原廃水を
発酵槽の下部より上向流として流入させ、菌の付
着担体を用いることなく、汚泥をフロツク化若し
くは粒状化せしめることにより汚泥床(スラツジ
ベツド)を形成させ、発酵槽中に高濃度の微生物
を確保することにより高容積負荷を許容しうる嫌
気的微生物処理技術であつて、その装置として
は、低負荷時の短絡防止のため底部に廃水を均一
に流入せしめるための分配流入管を備え、上部に
ガス−汚泥−液(気−固−液)の三相分離装置を
備えたものである(下水道協会誌Vol.22,No.255,
1985/867〜77頁)。
この装置は、廃液の質的差異により採用できる
場合と採用できない場合のあることが知られてお
り、この装置がし尿系汚水のメタン発酵に利用で
きるかどうかを検討した報告例はこれまでのとこ
ろ皆無である。
〔考案の目的〕
本考案は、し尿系汚水をUASB法により処理
するための装置を提供することを目的とする。
〔考案の構成〕
本考案は、底部にし尿系汚水の分配流入管を、
上部に気−固−液分離部を設けてなる汚泥床式メ
タン発酵槽にし尿を上向流に通水して処理する装
置において、汚泥床式メタン発酵槽の前段に、底
部にし尿系汚水の分配流入管を、上部にスカムの
除去装置を設けた上向流発酵槽を設けたことを特
徴とするし尿系汚水の処理装置である。
従来のし尿系汚水のメタン発酵処理は、メタン
発酵槽内におけるできるだけ長いし尿滞留時間を
確保するために、長時間滞留可能な完全混合式消
化槽、固定床式上向流嫌気性反応槽及び流動床式
嫌気性反応槽が用いられている。これらは何れも
メタン菌等の嫌気性菌のフロツク(径約0.5mm以
下)の形成が、これらの菌の担体に対する付着能
力を利用して構成された処理方法であつて、基質
としてのし尿はこれらの菌のフロツクの形成や担
体への付着に対し悪影響を与えることがないの
で、非効率ながらし尿系汚水を希釈することなく
そのまま処理することが可能であつた。
一方、UASB法は、メタン菌等の嫌気性菌の
発酵槽内における保持力ないしは保持量を大とす
るために、担体等の菌の付着媒体を用うることな
く、菌体自身を自己固定化せしめ、即ち菌体が
0.5mm〜5mm程度の顆粒状に凝集したグラニユー
ルを形成せしめ、該グラニユールにより汚泥床
(汚泥のブランケツト層)を形成させ、該汚泥床
中に上向流で廃水を通してメタン発酵を行う方法
であつて、特定の有機性廃水を高効率で処理でき
る方法である。
本考案者らは、特定の有機性廃水に対してでは
あるが、高効率でメタン発酵処理を行ないうる
UASB法にし尿を直接適用することを試みたが、
所期の目的を達成することはできなかつた。そこ
で、装置の面からし尿を直接適用できるUASB
装置について種々検討を行なつた。
即ち、容量3.5の単段式UASB実験装置を用
い、これに1.0のグラニユール形成の終了した
嫌気性汚泥を装入し、BOD15000mg/、
SS8000mg/の浄化槽汚泥を含むし尿を1.75/
日の割合で通水したところ(し尿の滞留時間は
2.0日である。)、この場合の経過日数とBOD除去
率の関係を示す第1図からわかるように、直ちに
メタン発酵が開始されたが経過日数と共にBOD
除去率が低下し、最終的にはBOD除去率が25%
以下となり、メタン発酵装置として十分に機能し
ないことがわかつた。
そこで、その原因について検討したところ、実
験開始当初、メタン発酵が十分に進行したことに
よつてUASBブランケツト内で活発なガス発生
が生じ、これに伴つて大量のスカムがUASB気
−固−液分離部を充満する形で浮上したことによ
るものと考えられた。即ち、この大量のスカム発
生は、当初種汚泥として充填したグラニユール化
汚泥をもスカムとして同伴浮上させてしまい、
UASBリアクターの特長であるグラニユール化
汚泥によるブランケツト層の形成を不可能とせし
め、本来の処理機能を失わせてしまうためであ
る。
一方、通常UASB法に適合でき産業廃水等で
はSS濃度が10000mg/程度含まれていても高効
率メタン発酵処理がこのような単段式のUASB
法で実施可能であることから、このようなスカム
発生によつて従来方式のUASB法によるし尿処
理を不可とするのはし尿中のSSの特質によるも
のと考えられた。
そして、発生するガスはし尿を原水とした場合
でも工場廃水を原水とした場合でもその大部分が
メタンガスと炭酸ガスとの混合物であることか
ら、次のような実験を行なつてスカムの発生状況
を観察した。
まず、メタンガス70容量%、炭酸ガス30容量%
の混合ガスを用意して、し尿とSS濃度2000mg/
のセルロース粉末懸濁液とSS濃度8000mg/
のでん粉懸濁液に夫々容器底部より同一通気条件
で前記混合ガスを散気したところ、し尿中のSS
はその7割がスカムとして浮上分離したのに対
し、セルロース粉末懸濁液及びでん粉懸濁液は共
にスカムの浮上は認められなかつた。
つぎに、し尿への通気により浮上したスカムを
分析したところ、その乾燥重量の9割が大腸菌等
の腸内細菌により構成れており、し尿中のセルロ
ースのほとんどはスカム側ではなくなお懸濁状態
でし尿液中に残存していた。この実験結果より、
し尿に特有なSS成分としての腸内細菌が特異的
にメタン発酵によつて発生するガスと親和性を有
しており、SSがガス泡を付着させやすいこと、
それによつてスカムが容易に発生することを知り
得た。
以上の研究結果から、メタン発酵槽を2基直列
に連結し、第1槽において前記し尿に特有なスカ
ム発生機能を利用してし尿中のスカム発生原因と
なるSSを除去すると共に酸発酵、及びメタン発
酵を部分的に行なせ、第1槽からの溢流水を第2
槽のUASB反応槽でメタン発酵を行わせること
により効率よくし尿を処理しうることを見いだし
た。
即ち、本考案は、第1段の反応槽は本来の
UASB法を行うものではないが、UASB反応槽
を2基直列に連結すると共に、前段の反応槽上部
に浮上したスカムの除去装置を設けたし尿の汚泥
床式メタン発酵槽である。
以下第2図に基いて本考案の一実施例を説明す
る。
高SS濃度の浄化槽汚泥を含むし尿は、まずし
尿系汚水導入管8からポンプ3により初段目の
UASB反応器1の底部に設けられた分配流入口
4より投入される。
この初段UASB反応槽では主として酸発酵が
進行するものであるがメタン発酵も部分的に進行
し消化ガスを発生する。発生したガスが上昇する
際に投入されたし尿中のSSに付着しSSと共に浮
上してスカム層を形成する。形成されたスカム層
は前段の上向流発酵槽上部の水面に設けられたス
カムかき取り装置6によつて連続的もしくは断続
的に除去される。したがつてこの初段の反応槽は
必らずしも従来型にのUASB反応槽である必要
はないが、底部に原水分配流入装置を、上部にス
カムかき取り装置6をそなえていることと、冬期
のように気・水温の低下時でもガス発生がなされ
るように、投入に先だつてし尿を加温(25℃〜40
℃に加温することが望ましい)できる設備(熱交
換器、蒸気吹込み装置等)を具備していることが
必要とされる。
なお、初段の反応槽に気・固・液分離部を設け
た場合には、UASB反応槽と同一態様となり
こゝで発生したガスの捕集が可能となり効果的で
ある。
ついで初段のUASB反応器で処理された汚水
を後段のUASB反応槽2に導き反応槽底部の分
配流入設備4′を介して上向流的にメタン発酵さ
せたところ、この後段UASB反応槽内できわめ
て活発なメタン発酵がなされたにもかかわらずス
カムの発生は皆無であつた。したがつてた実験開
始当初種汚泥として後段UASB反応槽2に充填
したグラニユール化汚泥は浮上流亡することな
く、このブランケツト層のグラニユール化汚泥量
が時間の経過に伴つて増加することはなかつた
が、安定な汚泥層が維持された。以上のように、
し尿をUASB法によつて処理するに際して、初
段UASB反応槽上部にスカムかき取り機を設置
して、発生スカムとして極力SSを分離除去し、
後段UASB反応槽へのSS特に腸内細菌由来のSS
の流入を抑制することで、後段UASB反応槽で
のスカム発生をなくせしめて、グラニユール化汚
泥の安定なスラツジブランケツトを保持形成させ
ることによつて初めて、UASB法をし尿のメタ
ン発酵処理に適用することが可能であつた。
本考案の装置を使用してし尿をメタン発酵させ
るに際しては、発酵温度25℃好ましくは30℃以上
の温度で、発酵槽容積1当り0.2/日〜4
/日、の割合特に好ましくは1.0/日〜3
/日の割合で通水するのが好ましい。
また、前段と後段の発酵槽における滞留時間
(通水割合)は同じでもよいが、酸発酵の難易度
及びメタン発酵の難易度によつて適宜変更するこ
とができる。
つぎに、実施例を示す。
発酵槽容量3.5の初段発酵槽と、発酵槽容量
3.5のUASB発酵槽を直列に連結し、初段の発
酵槽には2.0の消以汚泥を、後段のUASB発酵
槽には1.0のグラニユール形成の終了した嫌気
性汚泥を装入した後、両発酵槽内の液温が33℃〜
37℃に保持されるよう両発酵槽に導入される液を
加温しながら、発酵槽1当り0.8/日のし尿
(SS濃度8000mg/、BOD15000mg/)を初段
発酵槽に導入し(滞留時間1.25日)、初段発酵槽
上部で浮上したスカムを分離し、溢流した汚水を
更に後段のUASB反応槽に導入してメタン発酵
を行なつた。後段のUASB槽に導入される液の
SSは23000mg/で後段のUASB槽ではスカムが
発生することなく、順調にメタン発酵が行なわれ
た。
第3図に経過日数とBOD除去率の関係を示す。
第3図に示す結果と、第1図に示す結果との比
較から判るように、本考案の処理装置全体に対す
るし尿処理時間(滞留時間)は2.5日と極めて短
かかつたにもかかわらず、BOD除去率は安定し
て平均68%が確保され、満足すべきものであつ
た。
本考案で達成しうる、がずか2.5日のし尿処理
時間は従来の実用されているし尿嫌気性消化槽の
それが平均30日というし尿処理時間を有している
ことから比較すれば、実に12倍の高負荷処理、高
速処理を達成していることとなり、その実用上の
効果はきわめて大きいものである。
前記実施例においては、発酵温度を33℃〜37℃
となるように加温を行ないながら、し尿を処理し
たが、初段反応槽への投入し尿の温度を一時的に
20℃とし、また初段反応槽の保温温度も一時的に
20℃とした場合には、初段反応槽内でのガス発生
が前記温度条件のそれに比べて半減した。そし
て、し尿中の腸内細菌性SSのほとんどが大粒径
のフロツクを形成してブランケツト化したもの
の、スカムとしての浮上は不十分にしかなされず
約6000mg/のSSが初段反応槽流出水に含まれ
ていた。このSSは次段UASB反応槽に流入した
際、グラニユール化汚泥中における活発なメタン
発酵能によつて大量のスカムを発生させ、グラニ
ユール化汚泥をも同伴浮上させグラニユール化汚
泥によるブランケツト層の汚泥濃度の低下を招い
た。
上記現象を防止するために初段反応槽と後段
UASB反応槽の中間に傾斜板沈殿槽を設けたと
ころ、初段反応槽から流出した大径フロツク化し
たSSは容易に沈降分離できた。その結果、一時
的な温度低下があつても中間に固液分離設備を付
設した本考案のし尿処理装置は十分な機能を維持
することができた。
この中間に設ける固液分離設備としては、初段
反応槽流出水に含まれた大径フロツク化したSS
の分離が可能なものであれば機能的に満足できる
ものであつて、単純沈殿槽、や、遠心分離機、メ
ンブランフイルター等の過膜等も利用できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、し尿をUASB法に適用した場合の
経過日数とBOD除去率の関係を示す図、第2図
は本考案の一実施例を示すUASB装置を示す図、
第3図はし尿を本考案装置で処理した場合の経過
日数とBOD除去率の関係を示す図である。 1……初段反応槽、2……UASB槽、3……
し尿供給ポンプ、4,4′……分配流入設備、5
……気液分離部、6……スカムかき取り装置、7
……発生ガス排出管、9……処理水排出管。

Claims (1)

  1. 【実用新案登録請求の範囲】 1 底部にし尿系汚水の分配流入管を、上部に気
    −固−液分離部を設けてなる汚泥床式メタン発
    酵槽にし尿を上向流に通水して処理する装置に
    おいて、汚泥床式メタン発酵槽の前段に、底部
    にし尿系汚水の分配流入管を、上部にスカムの
    除去装置を設けた上向流発酵槽を設けたことを
    特徴とするし尿系汚水の処理装置。 2 2つの汚泥床式メタン発酵槽の中間に、更に
    固液分離装置を設けた実用新案登録請求の範囲
    第1項記載のし尿系汚水の処理装置。
JP8093286U 1986-05-30 1986-05-30 Expired JPH0217676Y2 (ja)

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