JP4112549B2 - 有機性廃棄物の処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、汚水処理、動物糞尿処理、生ゴミ分解処理等の有機性廃棄物を、微生物学的に効率よく無臭で余剰汚泥の少ない分解処理する方法に関するものである。

工場廃水、生活廃水、動物糞尿、生ゴミ等有機物を含む産業廃棄物、生活廃棄物の処理については、従来から数多くの方法が提案されており、その代表的な方法として、活性汚泥処理法が知られている。しかし、この方法は高い溶存酸素量（ＤＯ）の環境下、好気性微生物による好気呼吸で有機物を酸化分解するものであり、大量の余剰汚泥の発生や、下水悪臭の発生などの問題がある。また、嫌気条件下での分解処理方法も知られているが、発酵産物や硫化水素等を多量に生成するため、ひどい悪臭を発生するなどの問題がある。

このようなことから、本発明者は、有機物を分解する微生物群の呼吸因子である電子受容体に着目し、溶存酸素量を微量にコントロールするとともに、電子受容体を豊富に含んだ最終曝気処理工程の上澄液を廃水流入工程に返送するシステムを開発し、余剰汚泥の大幅な減容化と、全処理工程での無臭化に成功した（特許文献１、特許文献２）。また、微酸素量と酸素以外の電子受容体の存在下で共生増殖する微生物群と、これら微生物群による有機物分解過程についても研究し、その有効利用法を提案した（特許文献３）。

特開２００２−３６１２７９号 特開２００４−１８８２８１号 特開２００４−２４８６１８号

本発明は、上記した新たな有機性廃棄物処理法の研究をさらに進めた結果、提案されたものであり、微生物群の呼吸因子である電子受容体の濃度と、微生物群の生育環境を規定する一因である酸化還元電位の関連性に着目し、これらを適正な範囲にコントロールすることにより、効率的で安定な有機性廃棄物処理法の実現を図ったものである。

上記課題を解決するため、本発明の有機性廃棄物の処理方法は、有機性廃棄物を曝気-沈殿処理した後に得られた上澄水を電子受容体として処理すべき有機性廃棄物に混入し、曝気処理を行う有機性廃棄物の処理方法であって、前記電子受容体を、硝酸呼吸主動の微生物群を構成するための呼吸因子とするにあたり、
硝酸塩及び硫酸塩を所定の濃度範囲に維持するように、溶存酸素を０．１ｍｇ／Ｌ〜３ｍｇ／Ｌの範囲に調整し、酸化還元電位を０〜３００ｍＶに維持して曝気処理することを特徴とする。

また本発明の有機性廃棄物の処理方法は、前記微生物群を、バイオフィルム中に共生させることを特徴とする。

前記電子受容体とは、微生物がエネルギー源として消費する有機物の分解に伴って必要となる呼吸因子の酸素、硝酸塩、硫酸塩を含んだ無機溶液であり、その他にも鉄分、マンガン等の化学物質を含んでいる。酸素は、好ましい呼吸因子として優先的に消費されるが、その量が３ｍｇ/Ｌを超えると、いわゆる活性汚泥処理法になり、好気性微生物群が増殖する。溶存酸素は、微生物群が酸素を消費尽くしている状態を意味する０でもよいが、微生物群の最小限の呼吸因子として、０．１ｍｇ/Ｌを超える酸素量とする。なお、酸素量には、電子受容体としての使用目的以外に、ほかの菌体の酸化（例えば硝酸菌による硝化）に使用される分も含まれる。

溶存酸素が０．１ｍｇ/Ｌ程度になると、微生物群は、酸素に代わる呼吸因子、最終電子受容体として、硝酸塩及び硫酸塩を消費し始める。順位的には酸化還元ポテンシャルの高い硝酸塩が消費され、次に硫酸塩が消費される。そして、微生物群の中で硝酸呼吸を行う真菌，細菌などにより、脱窒が行われ、硫酸呼吸を行う硫酸還元菌などにより硫化水素が生成される。硫化水素は悪臭原因のひとつであるが、本発明では、共生菌群全体で硝酸呼吸主動であり硫化水素の発生は少ない。また発生したものについては、硫化水素を分解するバシラス系菌や、硫酸まで酸化する硫黄酸化菌の働きにより、無臭状態が維持されているものと思われる。

硝酸塩と硫酸塩が５ｍｇ/Ｌ以下であると、このような微生物群による硝酸呼吸や、硫酸呼吸が効率的に促進されない。逆に、硝酸塩が５００ｍｇ/Ｌ以上、硫酸塩が７００ｍｇ/Ｌ以上になると、微生物がこれらの物質により不活性化する。好ましくは、硝酸塩と硫酸塩は、５〜１００ｍｇ/Ｌに維持される。

酸化還元電位は、前記電子受容体を構成する酸素（溶存酸素）、硝酸塩、硫酸塩を前記範囲内に維持し、硝酸呼吸を主とした微生物群（共生菌群）を構成するための指標となるものである。酸化還元電位が０ｍＶ以下の場合は、電子受容体としての酸素が不足し、微生物群のバランスが硫黄化合物使用菌の方向に傾く。また、３００ｍｖ以上では、電子受容体としての酸素が多すぎるため、微生物群のバランスが酸素使用菌の方向に傾くことになる（活性汚泥となる）。

酸化還元電位は、酸素供給量により調整することができる。

微生物群は、前記した条件で、バイオフィルム中に共生させる。具体的には、曝気あるいは通気して必要な酸素量を保った後、静置して、バイオフィルム中に、自然に共生状態を形成する。このとき使用する電子供与体は、簡単な糖類を含まないほうがよい。このようにバイオフィルム内で微生物の育成に必要な因子が確保され、代謝活動が活発化すると共に、バイオフィルム外部の環境変化から保護され、安定した微生物群の共生形態が維持される。

上記条件で共生する微生物群としては以下のものが確認された。
（１）真菌（ムコール、酵母など）、エンテロコッカスなどの発酵菌
（２）シュードモナス、アシネトバクター、ミクロコッカス、クレブシラなどの糖分解菌
（３）バシラスなどの外分泌酵素を持ち、多糖類、たんぱく質、脂質を分解する菌
（４）硝酸菌
（５）硫黄酸化菌
（６）硫黄還元菌

本発明は、上記条件を満たす限り、生ゴミ分解浄化処理、生ゴミ分解コンポスト、生活廃水処理、動物糞尿処理、産業有機廃棄物処理、等に実施することができる。代表的な例として、本発明者が特開２００２−３６１２７９号で提案したように、廃水原水を貯留する流入槽、流入槽からの廃水を曝気処理する反応槽、反応槽の処理廃水を回収静置して汚泥を沈殿させる沈殿槽、沈殿槽の汚泥を回収して再曝気処理し余剰汚泥を消化減容させるとともに上澄液を流入槽に返送する汚泥消化槽、を備えた有機性廃水処理装置に適用できる。即ち、流入槽、反応槽、汚泥消化槽の全部の槽又は一部の槽を、前記条件に設定することで、効率的で安定した分解処理が可能となる。特に、汚泥消化槽での発生汚泥を従来よりも減容することができ、上澄水を良質の電子受容体液として利用することができる。

上述した本発明によれば、有機性廃棄物を曝気-沈殿処理した後に得られた上澄水を電子受容体として処理すべき有機性廃棄物に混入し、曝気処理を行う有機性廃棄物の処理方法において、溶存酸素濃度と酸化還元電位を所定範囲に維持することにより、処理する有機性廃棄物の条件（例えばＢＯＤ、ＣＯＤ）が変化しても、効率的で安定した分解過程をとるため、有機物分解が速くなり、悪臭を発生することもない。また、硝酸呼吸を主とした微生物群により有機物分解を行うので、発生汚泥の量を大幅に減少することができる。

平均流入有機物量１００ｍｇ/Ｌの生活廃水を、以下の条件で処理した。処理装置は、前述した流入槽、反応槽、沈殿槽及び汚泥消化槽から構成されている。その結果を表１に示す。このときの反応槽における硝酸塩、硫酸塩、酸素量及び酸化還元電位の実測値を表２に示す。

平均流入有機物量１０００ｍｇ/Ｌの生ゴミを、実施例１と同じ処理装置により、以下の条件で処理した。その結果を表３に示す。反応槽における硝酸塩、硫酸塩、酸素量及び酸化還元電位の実測値は表４に示す通りである。

以上の実施例からも明らかなように、本発明によれば、流入水（処理前の廃水）に比較して処理水の水質が大幅に浄化されていることがわかる。また悪臭もほとんど認められなかった。さらに、汚泥消化槽の上澄水には硝酸塩、硫酸塩が適量含まれており、良質な電子受容体含有液であることがわかる。

Claims (2)

1. 有機性廃棄物を曝気-沈殿処理した後に得られた上澄水を電子受容体として処理すべき有機性廃棄物に混入し、曝気処理を行う有機性廃棄物の処理方法であって、前記電子受容体を、硝酸呼吸主動の微生物群を構成するための呼吸因子とするにあたり、
   硝酸塩及び硫酸塩を所定の濃度範囲に維持するように、溶存酸素を０．１ｍｇ／Ｌ〜３ｍｇ／Ｌの範囲に調整し、酸化還元電位を０〜３００ｍＶに維持して曝気処理することを特徴とする有機性廃棄物の処理方法。
2. 前記微生物群を、バイオフィルム中に共生させることを特徴とする請求項１に記載の有機性廃棄物の処理方法。