西山桂太

都市下水の嫌気性処理法における課題と対策

大橋 晶良

 都市下水の嫌気性処理法においては二つの課題がある。第一の課題は、下水のような低濃度有機性排水種の処理においては、処理を担う嫌気性微生物膜の形成・維持が困難なために良好な処理水質が得られないことである。第二の課題は、生成されたメタンの一部が物理的作用によって処理水に溶存するため、エネルギーとして利用可能なメタンの回収量が減少するだけでなく、処理水の溶存メタンがいずれは大気に気散し、地球温暖化の一因となることである。本研究は、都市下水の嫌気性処理法における二つの課題の対策法の確立を目的としたものである。第一の課題の対策として低有機性排水の処理に有効であると考えられている嫌気性処理法のExpanded Granular Sludge Bed (EGSB)リアクターを用いて都市下水の連続排水処理実験を行った。しかし、EGSBリアクター単独での都市下水処理は困難であったため、その後段処理として、好気性処理法の2段式Downflow Hanging Sponge (DHS)リアクターを設置して連続処理実験を行った。これまでのDHSリアクターの処理性能に関する研究報告では、嫌気性処理法の後段処理法として優れた処理性能を発揮してきたが、本研究で使用した2段式DHSリアクターの処理性能は低い結果となった。この理由として、短絡流の発生とスポンジ付着汚泥が肥大化することでいずれは剥離して処理水質が悪化したものと考えた。以上の結果より、本研究で用いた処理システムの都市下水処理への適用は困難であると考えた。第二の課題の対策として溶存メタン回収DHSによる嫌気性処理水の溶存メタンガス化回収連続実験を行った。その結果、溶存メタンを高濃度ガス化回収することが可能であることがわかった。しかし、高濃度メタンガスを回収しようとすると、DHS処理水に溶存メタンが残存してしまうトレードオフの関係が見られた。そこで、溶存メタン回収DHSにおけるシミュレーションモデルを構築して嫌気性処理水の溶存メタンを高効率に回収するための最適なDHS設計条件および運転条件を検討した。その結果、DHSの構造を高くしてHRTを長くすれば、回収メタンガス濃度30%、溶存メタン回収率90%を達成することが可能であることがわかった。以上の結果より、本システムは都市下水の嫌気性処理法における課題解決法として十分提案しうるものである�

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