マルチ・フィード多段化UASB反応器による超快速の嫌気性廃水処理プロセスの実現化

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09555168
• 研究機関: 長岡技術科学大学
• 研究代表者: 原田 秀樹 長岡技術科学大学, 工学部, 教授 (70134971)
• 研究分担者: 田中 俊博 (株)荏原製作所, 環境開発センター, 応用技術部長 ; 荒木 信夫 長岡工業高等専門学校, 都市環境工学科, 助教授 (30193072) ; 珠坪 一晃 長岡技術科学大学, 工学部, 助手 (80293257) ; 大橋 昌良 長岡技術科学大学, 工学部, 助教授 (70169035)
• キーワード: UASB反応器 / 高温メタン発酵 / 嫌気性処理 / グラニュール / メタン生成菌 / アルコール蒸留廃水 / 硫酸還元細菌 / 嫌気性共生系

研究概要

複数個のGSS(固液分離装置)を多段に配置した新規のUASB反応器を高温(55℃)条件下でアルコール蒸留廃水に適用したスタートアップ実験を行い以下のような知見を得た。
1.スタートアップ後約80日で、COD容積負荷は100kgCOD-m^<-3>・d^<-1>の超高速負荷に到達し、長期間(6ヶ月)COD除去率85〜90%の安定運転を許容した。多段化UASB反応器は生物保持能にすぐれ、反応器容量基準で40000mgVSS・L^<-1>の高濃度生物を保持しており、最大汚泥負荷は3.4gCOD-gVSS^<-1>・d^<-1>であった。本研究で開発した多段型高温UASBリアクターの許容負荷速度は、従来型中温UASB反応器の5〜10倍程度、従来型の好気性廃水処理装置(活性汚泥法)の20〜30倍程度に相当し、超高速嫌気性処理特性が実証された。
2.多段化UASB反応器は発生ガスを生成原位置付近ですみやかに反応器系外に排除する機構を有している。そのために反応器内の水素分圧を低く維持して、プロピオン酸分解(酢酸生成)反応が有利になる。また、生成バイオガスの引き抜きによる上昇線速度の軽減が流出生物の低減にも有用であることが示された。
3.保持汚泥のメタン生成活性値は、COD負荷の上昇(運転の継続)に伴い、いずれのバイアル基質においても増加する傾向を示した。最終的な活性値は、酢酸基質:2.9gCOD・gVSS^<-1>・d^<-1>(活性増加率1.7倍、対植種汚泥)、プロピオン酸基質:0.69gCOD-gVSS^<-1>・d^<-1>(14倍)、H2/CO2基質:16.2gCOD・gVSS-^<-1>・d^<-1>(3.3倍)であり、高活性な高温グラニュール汚泥が形成された。プロピオン酸分解活性は、酢酸利用メタン生成活性の1/4であり、水素利用メタン生成活性のわずか1/23の大きさであり、プロピオン酸の分解ステップが律速段階になる傾向が強い。

研究成果

• [文献書誌] 原田秀樹、珠坪一晃、大橋晶良、関口勇地、多川正: "新規の多段型高温UASBリアクターによる超高速廃水処理技術の実現化" 環境工学研究論文集. vol.34. 327-336 (1997)
• [文献書誌] 大橋晶良、原田秀樹、珠坪一晃、関口勇地、角野晴彦: "開発途上国のための低コスト型新規下水処理システムの性能評価" 環境工学研究論文集. vol.34. 173-182 (1997)
• [文献書誌] 珠坪一晃、関口勇地、原田秀樹、大橋晶良、多川正、大関弘和、荒木信夫: "16SrRNA標的モレキュラー・プローブのIn-situ Hybridizationによる嫌気性汚泥微生物叢の生態学的構造解析" 環境工学研究論文集. vol.34. 51-60 (1997)
• [文献書誌] Kazuaki Shutsubo, Hideki Harada,Akiyoshi Ohashi and Hiroshi Suzuki: "An Effective Start-up of Thermophilic UASB Reactor by Seeding Mesophilically grown Granular Sludge" Water Sci. & Tech.Vol.36/No.6-7. 391-398 (1997)
• [文献書誌] Lalit.A.Agrawal, Hideki Harada, and Akiyoshi Ohashi: "Treatment of Raw Sewage in a Temperate Climate Using A UASB Reactor and Hanging Sponge Cubes Process" Water Sci. & Tech.Vol.36/No.6-7. 200-207 (1997)
• [文献書誌] Izarul Machdar, Hideki HARADA, Akiyoshi OHASHI,and Yuji SEKIGUCHI: "A Novel and Cost-effective Sewage Treatment System Consisting of UASB Pre-treatment and Aerobic Post-treatment Units for Developing Countries" Water Sci. & Tech.Vol.36/No.12. 189-197 (1997)