JP2000202484A - 有機性汚水の生物処理方法 - Google Patents

有機性汚水の生物処理方法

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JP2000202484A
JP2000202484A JP590999A JP590999A JP2000202484A JP 2000202484 A JP2000202484 A JP 2000202484A JP 590999 A JP590999 A JP 590999A JP 590999 A JP590999 A JP 590999A JP 2000202484 A JP2000202484 A JP 2000202484A
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ozone
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Atsushi Kitanaka
敦 北中
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10Biological treatment of water, waste water, or sewage

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Abstract

(57)【要約】 【課題】活性汚泥法など従来の微生物による下水処理で
は大量の余剰汚泥が発生するが、この汚泥の処分のため
の埋立処分場の不足が深刻化しており、汚泥の減容化が
必要である。オゾンや好熱性細菌で汚泥を可溶化し生物
反応槽へ返送処理をして減容する方法もあるが、コスト
増や適正な維持管理が難しい。本発明はこの問題点を解
決し、発生汚泥を零にできる方法を提供することにあ
る。 【解決手段】余剰汚泥を好気性処理系から引き抜き、超
音波による破砕処理で汚泥中の微生物の細胞壁を破壊し
て可溶化成分へ変換し、また条件によってはオゾン処理
などの酸化処理も併用し、生物反応槽へ返送して減容化
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、下水等の有機性汚
水を生物処理(例えば、活性汚泥処理)で行う技術に関
するもので、特に生物反応槽の汚泥を引き抜いて処理を
施した後に、再び生物反応槽へ返送することで、汚泥を
減容する技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】下水処理分野では、活性汚泥処理法など
の微生物を使った処理が一般に行われている。従来の活
性汚泥処理法では、好気性処理を行い、生成する余剰汚
泥を減容化するために、嫌気性消化と好気性消化が利用
されている。これは有機性排液の好気性処理装置とは別
に、汚泥の嫌気性消化装置または好気性消化装置を設
け、嫌気性または好気性条件で汚泥の消化を行う方法で
ある。
【0003】しかしこの方法は、処理汚泥の約50%が
分解されるに過ぎず、残りは大量の余剰汚泥として引き
抜かれる。従来、この余剰汚泥は、脱水、焼却された後
に埋立処分されていたが、その処分場の不足が深刻化し
ており、余剰汚泥の減容化が必要となってきている。
【0004】これに対して、従来の有機性汚水の生物処
理法の中で、汚泥の発生量の少ないものとしては、完全
酸化法がある。この方法は、通常の好気性処理を汚泥負
荷を低くして行う方法で、汚泥の自己消化量が通常の好
気性処理より多くなるために、結果として余剰汚泥が減
少する処理法である。しかしこの方法では、反応槽容積
あたりの処理負荷を低くする必要があり、実用的ではな
い。
【0005】また、担体に微生物の膜を付着させ、その
微生物膜で汚水を処理する生物膜法も汚泥発生の少ない
生物処理法として知られている。しかし、上記の完全酸
化法および生物膜法では、原理的に処理後の発生汚泥を
零にすることは難しい。
【0006】その他に、特開平6―206088号公報
に記載されている余剰汚泥の減容化法がある。これは被
処理液中のBODの同化により、増殖する汚泥量よりも
多い量の活性汚泥を生物処理系から引き抜き、引き抜き
汚泥をオゾン処理したのち、生物処理系へ返送処理する
方法である。この方法では、活性汚泥の一部をオゾン処
理することにより、微生物の細胞壁を破壊し、微生物を
生物分解可能な有機物へ変換して再度生物処理を行うの
で、有機物の分解が促進され汚泥が発生しないことにな
る。
【0007】同様の処理法として、オゾン処理の他に好
熱性細菌を使って汚泥を可溶化し、生物反応槽へ返送処
理する方法がある。これらのオゾン処理や好熱性細菌を
使う汚泥減容法は、処理水悪化などの問題があるにせ
よ、原理的には処理後の発生汚泥を零にすることが可能
である。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】被処理液中のBODの
同化により増殖する汚泥量よりも多い量の活性汚泥を生
物処理系から引き抜き、この汚泥をオゾンや好熱性細菌
で処理する方法は以下に示す問題点がある。
【0009】オゾンを用いた処理は、人体に有害なオゾ
ンを外気に出さないようにするために、密閉系の反応槽
および排オゾンの処理施設などの多くの付帯設備を必要
とする。またオゾン処理により活性汚泥を可溶化するに
は、高価なオゾンガスが大量に必要となる。
【0010】好熱性細菌を用いた処理は、特殊な微生物
を用いた処理であるため温度、pHなどの維持、管理が
複雑になる問題がある。この発明の目的は、上記のよう
な従来の方法の問題点を解決して、有機性汚水の処理に
より発生汚泥を零にできる方法を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、この発明では、好気性微生物を含む活性汚泥の存
在下で有機性汚水を好気性処理する際に、被処理液中の
BODの同化により増殖する汚泥量よりも多い量の活性
汚泥を好気性処理系から引き抜き、それを可溶化する処
理の後に再度好気性処理系に導入する処理法を採用し、
その際の汚泥を可溶化する処理法として、活性汚泥中の
微生物の細胞壁を破壊して可溶化成分へ変換する手段と
して、超音波破砕処理を利用することとする。更に、有
機性汚水の性状などの条件によっては、オゾン処理など
を含む酸化処理の併用も利用することとする。
【0012】
【発明の実施の形態】以下に、汚泥の可溶化技術として
の超音波破砕処理の例を実施例1に、また、処理システ
ムの構成の例を実施例2と3に示す。 [ 実施例1]実際の活性汚泥を用い、超音波処理による
汚泥の可溶化の効果を回分式の実験で測定した。被測定
汚泥は下水処理に用いている汚泥でMLSSが3400
mg/L程度のものである。分散、破砕用の超音波発生
装置を用い、超音波の処理条件として活性汚泥液100
mLをビーカーに入れ、超音波発生装置の電気出力10
0Wで、処理時間を10分、30分、60分の条件で行
った。超音波処理後のMLSSを測定し、超音波処理し
ていない汚泥のMLSSと比較することにより可溶化率
を計算した。この実験結果を図1に示す。
【0013】この図から判るように、60分の処理で5
0%以上の汚泥が可溶化している。このように超音波処
理により、活性汚泥微生物の細胞壁は破壊され可溶化成
分へと変換されている。可溶化された汚泥は、再び好気
性処理系(曝気槽)へ戻すことにより、微生物によって
分解され、その結果、余剰汚泥が減少することになる。
【0014】[実施例2]図2は下水などの有機性汚水の
処理を目的とした処理システムの構成の実施例を示す原
理図である。この図において、下水1は生物反応槽2内
で散気装置3から空気4を供給されつつ好気性の活性汚
泥によって処理され、最終沈殿池5において固液分離が
なされる。また固液分離された汚泥は返送汚泥ポンプ6
を経て、返送汚泥7として生物反応槽2へ返送される。
返送汚泥の一部は、超音波処理引き抜きポンプ8により
超音波処理反応槽9に導入され、超音波発生装置10に
より発生された超音波により汚泥を構成する微生物の細
胞が破壊される。超音波処理された汚泥は、超音波処理
汚泥返送ポンプ11を経て、生物処理可能な有機物とし
て生物反応槽2へ返送され、水や炭酸ガスなどに分解さ
れる。以上の原理により余剰汚泥の減量または余剰汚泥
を発生させないことが可能となる。
【0015】なお、図2では、最終沈殿池5からの返送
汚泥の一部を超音波処理しているが、生物反応槽2の汚
泥を引き抜いて、超音波処理してもよい。返送汚泥は最
終沈殿池5で固液分離された後の汚泥であるため、生物
反応槽内から引き抜いた汚泥に比べ濃度の高い汚泥であ
るが、両者について実質的な相違はない。しかし濃縮汚
泥を用いると、超音波処理反応槽9の容量を小型化でき
るなどのメリットはある。
【0016】図2で示した処理方法において、超音波処
理する汚泥量は、被処理液中のBODの同化により増殖
する汚泥量よりも多い量の活性汚泥を生物反応槽から引
き抜き、それを超音波処理することになる。実験結果に
よれば、BODの同化により増殖する汚泥量の約3倍量
を超音波処理することで、生物反応槽へ返送する余剰汚
泥を発生させないことも可能である。
【0017】超音波処理では、活性汚泥の細胞膜を破
壊、粉砕する必要があるために化学反応の促進、洗浄な
どに利用されている約10kHzから数MHz程度の周
波数の強力超音波を用いるのが好ましい。また、これら
の周波数の超音波処理は、実際に細菌などからの毒素、
酵素抽出のための細胞膜の破壊にも利用されている。超
音波の出力としては、処理対象である汚泥の濃度や量な
どに依存するが10Wから数千W/m3 程度の出力であ
る。超音波処理時間は数分から数時間程度で好熱性細菌
などの生物処理に比べ処理時間は短かくてすむ。超音波
処理は、オゾン処理と比べて付帯設備が少なくてすみ、
好熱性細菌処理と比べて生物を用いないため、複雑な管
理や制御を必要としない利点がある。
【0018】[実施例3]図3も実施例2と同様に、下水
などの有機性汚水の処理において余剰汚泥抑制を目的と
した処理方法である。汚泥の処理方式として実施例2で
は、超音波処理単独で処理したが、実施例3では超音波
処理にオゾン処理を付加した方法について示す。
【0019】図3において下水1は生物反応槽内で散気
装置3から空気4を供給されつつ活性汚泥で処理され、
最終沈殿池5において固液分離がなされる。また固液分
離された汚泥は返送汚泥ポンプ6をへて、返送汚泥7と
して生物反応槽2へ返送される。返送汚泥の1部は超音
波処理引き抜きポンプ8により超音波処理反応槽9に導
入され、超音波発生装置10により発生させた超音波に
より汚泥を構成する微生物の細胞が破壊される。さらに
超音波処理の後段としてオゾン反応槽13に導入された
後、オゾン発生装置14により生成されたオゾンと反応
させる。未反応のオゾンは排オゾン15としてオゾン反
応槽13外に排出される。排オゾンは活性炭などの触媒
により酸素に分解してもよいが処理水12と反応させ処
理水を向上させたり、生物反応槽へ導入しバルキングを
抑制することも可能である。超音波およびオゾン処理さ
れた汚泥は、超音波・ オゾン処理汚泥返送ポンプ16を
へて生物反応槽2へ返送され、水や炭酸ガスまで分解さ
れる。
【0020】処理する汚泥の量は実施例2と同様に、被
処理液中のBODの同化により増殖する汚泥量よりも多
い量の活性汚泥を生物反応槽から引き抜き超音波、オゾ
ン処理を行う。超音波処理条件は実施例2と同様であ
る。またオゾン処理の条件として、供給オゾンガスの濃
度は、20g/Nm3 から300g/Nm3 程度であ
る。オゾン反応時間は0.1時間から6時間程度であ
る。ここでオゾン注入率は、オゾン単独で汚泥を処理す
る場合と比較し低くおさえることが可能である。即ち、
最初の超音波処理で汚泥中微生物の細胞壁をあらかた破
壊しておき、次に強力な酸化剤であるオゾンで、溶解し
た汚泥成分を中心に酸化、低分子化しより生物に分解さ
れやすい成分に変換する。この処理法により必要オゾン
量の削減および処理の効率化が可能となる。
【0021】実施例3では超音波処理とオゾン処理の併
用について示したが、オゾン以外の酸化剤として次亜塩
素酸塩、過酸化水素、紫外線分解などとの併用も可能で
ある。また処理手順としては、1)超音波処理後にオゾ
ン処理、2)超音波とオゾンの同時処理、3)オゾン処
理後に超音波処理などの組合せが考えられる。
【0022】実施例2および3では本発明の実施例を示
してきたが、下水に限らずし尿、食品工場廃水、など有
機性汚水全般について、これらの処理法を適用すること
ができる。また本発明で述べている生物処理法として
は、活性汚泥法のほか生物膜法など広い範囲にわたって
適用が可能である。
【0023】また超音波処理条件等は、生物反応系の運
転条件、汚泥の状態、水温などに左右されるためそれら
の細かい条件は原水質、汚泥の状態などから総合的に判
断すればよい。
【0024】
【発明の効果】有機性汚水の汚泥減容法において、汚泥
に超音波を用いた処理を行うことにより、比較的容易、
効果的にかつ低コストで処理できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】超音波処理に伴う活性汚泥の可溶化率を回分実
験で測定した実験結果を示す図。
【図2】余剰汚泥抑制のため生物処理系の汚泥を超音波
処理した処理システム例を示す図。
【図3】余剰汚泥削減のため生物処理系の汚泥を超音波
処理後、オゾン処理した処理システム例を示す図。
【符号の説明】
1: 下水 2: 生物反応槽 3: 散気装置 4: 空気 5: 最終沈殿池 6: 返送汚泥ポンプ 7: 返送汚泥 8: 超音波処理引き抜きポンプ 9: 超音波処理反応槽 10: 超音波発生装置 11: 超音波処理汚泥返送ポンプ 12: 処理水 13: オゾン反応槽 14: オゾン発生装置 15: 排オゾン 16: 超音波・ オゾン処理汚泥返送ポンプ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】有機性汚水を生物処理する方法であって、
    被処理水の生物処理によって増殖する汚泥量よりも多い
    量の汚泥を生物処理系から引き抜き、引き抜き汚泥を超
    音波破砕処理したのちに再び生物反応槽へ返送すること
    を特徴とする有機性汚水の生物処理方法。
  2. 【請求項2】有機性汚水を生物処理する方法であって、
    被処理水の微生物処理によって増殖する汚泥量よりも多
    い量の汚泥を生物処理系から引き抜き、引き抜き汚泥を
    超音波処理および酸化処理を施したのちに再び生物反応
    槽へ返送することを特徴とする有機性汚水の生物処理方
    法。
  3. 【請求項3】請求項2に記載の酸化処理は、オゾン処理
    であることを特徴とする有機性汚水の生物処理方法。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004005199A1 (ja) * 2002-06-07 2004-01-15 Ebara Corporation 有機性廃水の処理方法及び装置
KR20040021147A (ko) * 2002-09-02 2004-03-10 환경관리공단 초음파를 이용한 슬러지 무배출 생물학적 고도수처리 시스템
JP2005296852A (ja) * 2004-04-13 2005-10-27 Sumiju Kankyo Engineering Kk 生物処理設備及び生物処理方法
KR101266482B1 (ko) 2010-12-22 2013-05-23 성균관대학교산학협력단 미세기포와 초음파를 이용한 슬러지 감량 장치
US9254333B2 (en) 2007-05-29 2016-02-09 Trustees Of Tufts College Method for silk fibroin gelation using sonication

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