JP2000263091A - 汚水及び汚泥の処理方法 - Google Patents

汚水及び汚泥の処理方法

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JP2000263091A
JP2000263091A JP11075516A JP7551699A JP2000263091A JP 2000263091 A JP2000263091 A JP 2000263091A JP 11075516 A JP11075516 A JP 11075516A JP 7551699 A JP7551699 A JP 7551699A JP 2000263091 A JP2000263091 A JP 2000263091A
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sludge
tank
sewage
treatment
reaction tank
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Teruhisa Yoshida
輝久 吉田
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Hitachi Kiden Kogyo Ltd
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    • 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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  • Activated Sludge Processes (AREA)
  • Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
  • Treatment Of Sludge (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 生物学的に脱窒、脱リンする汚水の処理フロ
ーに、汚泥の減容化を図るとともに、最小限の汚泥を余
剰汚泥として引抜くだけで、有機物の除去と、脱窒、脱
リンの高度処理を行うことのできる汚水及び汚泥の処理
方法を提供すること。 【解決手段】 回分反応槽2に導入した汚水Aを、回分
運転により生物学的に脱窒、脱リンを行う汚水及び汚泥
の処理方法であって、回分反応槽2で沈殿した汚泥の一
部を汚泥処理槽4に導入して、汚泥の濃縮と汚泥からの
リン放出を行った後、その上澄水に凝集剤Dを添加し凝
集沈殿槽5に導いて、凝集汚泥Cとして沈殿分離すると
ともに、濃縮した汚泥を汚泥可溶化槽6に導いて、可溶
化処理を行った後、回分反応槽2に返送するようにす
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、汚水及び汚泥の処
理方法に関し、特に、窒素、リンを含む下水等の汚水か
ら、活性汚泥法により、生物学的に窒素とリンを除去す
るとともに、発生する汚泥量を最小限にすることができ
る汚水及び汚泥の処理方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、下水処理場等に流入する汚水を処
理するために、活性汚泥の曝気槽に汚水を導入し、これ
を曝気、撹拌して生物処理を行う活性汚泥法が用いられ
ている。ところで、近年、流入する汚水中の有機物だけ
でなく、富栄養化防止の観点から、窒素やリンの除去が
望まれており、このため、複数の処理槽を用いて、生物
学的に脱窒、脱リンを行う方法が実用化されている。一
方、水処理工程で発生する余剰汚泥は、通常、脱水を行
った後、埋立処分されているが、処分地を確保すること
が次第に困難になりつつあることから、余剰汚泥に対
し、オゾンを添加して汚泥を可溶化し、系内で生物分解
することにより、汚泥発生量をゼロにする方法が試みら
れている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
活性汚泥法や余剰汚泥を可溶化する汚水及び汚泥の処理
方法によっては、汚泥中のリンを汚泥と共に回収するこ
とができず、リンの除去ができなくなるという問題があ
った。
【0004】本発明は、上記従来の汚水及び汚泥の処理
方法の有する問題点に鑑み、生物学的に脱窒、脱リンす
る汚水の処理フローに、汚泥の減容化を図るとともに、
最小限の汚泥を余剰汚泥として引抜くだけで、有機物の
除去と、脱窒、脱リンの高度処理を行うことのできる汚
水及び汚泥の処理方法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の汚水及び汚泥の処理方法は、回分反応槽に
導入した汚水を、回分運転により生物学的に脱窒、脱リ
ンを行う汚水及び汚泥の処理方法において、回分反応槽
で沈殿した汚泥の一部を汚泥処理槽に導入して、汚泥の
濃縮と汚泥からのリン放出を行った後、その上澄水に凝
集剤を添加し凝集沈殿槽に導いて、凝集汚泥として沈殿
分離するとともに、前記濃縮した汚泥を汚泥可溶化槽に
導いて、可溶化処理を行った後、回分反応槽に返送する
ようにしたことを特徴とする。
【0006】この汚水及び汚泥の処理方法は、汚水を回
分反応槽に導入して嫌気好気を適切に配分した運転を行
った後、汚泥の沈殿と処理水排出を行うことにより、有
機物と窒素、リンの同時除去を行うことができるととも
に、沈殿させた汚泥の一部を汚泥処理槽に導いて、汚泥
の重力濃縮と汚泥からのリンの放出を行い、高濃度のリ
ンを含む上澄水は、順次オーバーフローさせて、凝集剤
を添加、混合し、凝集沈殿槽で沈殿分離し、この濃縮し
た汚泥を、汚泥可溶化槽に導いて可溶化処理を行った
後、回分反応槽に返送するようにしているため、汚泥の
減容化を図れて系外に排出される汚泥は、凝集汚泥のみ
となり、従来の1/10程度で、最小限の汚泥を余剰汚
泥として引抜くだけでよく、また、有機物の分解と、脱
窒、脱リンの高度処理を行うことができる。
【0007】この場合、汚泥可溶化槽で可溶化した汚泥
を、嫌気撹拌を行っている時間帯に反応槽に返送するこ
とができる。
【0008】これにより、汚泥が濃縮されて減容化され
ているので、汚泥の脱窒処理が効果的に、より確実に行
える。
【0009】また、この場合、汚泥の可溶化を、酵素の
添加、可溶化酵素を分泌する微生物との接触、オゾンの
添加又は機械的な細胞破砕のいずれかにより処理するこ
とができる。
【0010】これにより、汚泥に合った汚泥微生物の作
用にて汚泥の可溶化処理を行うことができる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の汚水及び汚泥の処
理方法の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0012】図1は、本発明の汚水及び汚泥の処理方法
を示す処理フローの一実施例で、脱窒・脱リンを1段階
で行うフローを示している。下水処理場のような汚水の
処理施設に流入した汚水Aは、所定の前処理槽1で前処
理を行った後、回分反応槽2へと導入する。該回分反応
槽2には、曝気撹拌装置(図示省略)を設け、嫌気撹拌
と曝気撹拌を交互に繰返し、活性汚泥の作用により、汚
水中の有機物等は生物分解される。この回分反応槽2内
で処理された後の汚泥混合液は、沈殿工程で、処理水と
汚泥に分離され、処理水は上澄水排出装置により消毒槽
3へ排水され、該消毒槽3内にて所要の消毒を行った
後、消毒槽を経て系外に放流Bされる。回分反応槽2内
に沈殿した汚泥の一部は、汚泥ポンプPにより引抜か
れ、汚泥処理槽4へと導かれる。
【0013】一方、汚泥処理槽4に導かれた汚泥は、こ
こで静置することにより、濃縮分離される。汚泥処理槽
4内での汚泥の濃縮には、通常12〜24時間を要する
が、この間嫌気状態に保たれるため、汚泥中のリンは汚
泥微生物の体外に再度放出される。なお、この場合、リ
ンの放出を促進するために、流入水又は可溶化した汚泥
の一部を注入することも可能である。汚泥処理槽4内の
上澄水に含まれる高濃度のリンに対しては、上澄水を濃
縮分離水として順次、汚泥処理槽4からオーバーフロー
させ、凝集沈殿槽5へと導入させる。この時、凝集沈殿
槽5へ導入する上澄水に金属塩系の凝集剤Dを添加し、
混合することにより、上澄水中のリン酸を不溶化させ凝
集沈殿槽5内で凝集汚泥に転換する。この凝集沈殿槽5
内にて凝集沈殿した汚泥Cは、凝集沈殿槽5の底部から
引抜いて、脱水等の処理を行うとともに、凝集沈殿槽5
の上澄水は、前記前処理槽1へ返流させる。また、汚泥
処理槽4で濃縮された汚泥は、ポンプPにて引き抜き、
汚泥可溶化槽6へ導き、該汚泥可溶化槽6内で可溶化処
理を施す。この可溶化方法としては、可溶化酵素の添加
するか、可溶化酵素を分泌する微生物を培養してその微
生物の培養液と接触するか、又はオゾンの添加装置若し
くは細胞を破砕する機械装置を槽内に組込む方法等が有
効で、そのいずれかを採用するものとする。この可溶化
した汚泥は、ポンプ又は自然流下により、回分反応槽2
へ導く。
【0014】次に、本発明の作用について説明する。図
2は、回分反応槽2のタイムスケジュールの一例を示し
たものである。1サイクルの運転は、流入汚水の濃度や
流量の時間変動、処理水の排出割合等を基に設定する。
1サイクルの中で汚水を導入させる期間の割合は、1/
2以下が好ましく、そのためには、通常、前処理槽1に
流量調整機能を持たせるか、回分反応槽2を2槽以上設
置し、運転サイクルをずらして、導入を順次切替えてい
く方法を用いることが好ましい。そのいずれの方法も用
いることができない場合は、汚水が短絡して処理水とと
もに排水されることがない様に、単一の回分反応槽の端
部を仕切りで区切った導入部を介して導入させることに
より対応は可能である。
【0015】曝気撹拌機の運転は、まず最初に嫌気撹拌
を行うことが好ましい。すなわち、槽内の汚泥を完全嫌
気状態にすると、汚泥微生物が流入水中の有機物をエネ
ルギ源として取込みながら、体内にポリリンの形で取込
んでいるリンを、水溶性のリン酸態として汚泥の外に放
出する。そのため、これが流入した汚水Aに含まれるリ
ンに付加され、リン酸濃度は一時的に上昇する。放出さ
れたリン酸は、次の曝気撹拌工程b1になって、汚泥を
好気状態にすると、微生物が放出した以上のリンを微生
物体内に過剰に吸収するため、この時、流人水に含まれ
ていたリンも取込まれて、脱リンが起こる。これらの反
応において、リン酸の放出は、ORP(酸化還元電位)
が−200mV以下のような絶対嫌気の条件で起こるた
め、2回目の嫌気撹拌工程a2のように、後述するよう
な硝酸態が多量に含まれる条件では、リン酸は放出され
ないため、汚水中のリン酸は取込まれたまま変化しな
い。
【0016】次に、脱窒に対しては、最初の嫌気撹拌工
程a1では、窒素成分はほとんど変化しないが、曝気撹
拌工程b1では、流入水の窒素成分であるアンモニア態
と有機態が、硝化細菌の作用により、硝酸態に酸化され
る。さらに次の嫌気撹拌工程a2で、嫌気状態にする
と、脱窒菌が流入水中の有機物をエネルギ源として利用
しながら、硝酸態の窒素を窒素分子に還元する。このよ
うに流入水中の窒素成分は、窒素ガスとして大気中に放
散されることにより除去される。なお、このような硝化
脱窒のための、好気嫌気運転は、脱窒性能を安定化させ
るため、(b1+a2)(b2+a3)のように複数回
繰返すことが好ましい。
【0017】一方、リンは汚泥中に取込まれた状態にな
るが、これを次の沈殿工程で沈殿分離し、処理水を排出
した後、沈殿汚泥の一部を汚泥処理槽4に引抜く。この
汚泥処理槽4は、汚泥の濃縮と、リンの再放出を目的と
した槽で、静置して濃縮する際に、12〜24時間嫌気
状態に保たれるため、徐々にORPが低下していき、や
がて汚泥微生物中のリン(ポリリン)は、再びリン酸と
して体外に放出される。そのため、上澄水には、高濃度
のリンが含まれるが、これを濃縮分離水として順次オー
バーフローさせ、凝集沈殿槽5へと導入させる際に、凝
集剤Dを添加し、混合する。添加する凝集剤としては、
鉄又はアルミ系の金属塩が適切で、添加により、水溶性
のリン酸が金属塩と反応して不溶化し、凝集沈殿槽5に
おいて沈殿する。
【0018】なお、ORPを低下させてリンの放出を促
進するために、流入水又は可溶化した汚泥の一部を注入
することも可能である。その場合は、汚泥処理槽4内に
撹拌機を設け、汚泥の投入と処理水又は可溶化汚泥の注
入を間欠的に行い、投入時に撹拌機を運転して十分撹拌
した後、静置、濃縮の時間を設け、濃縮後、上澄水と濃
縮汚泥の引抜きを行うように回分式の運転を行う必要が
ある。
【0019】次に、汚泥処理槽4で濃縮した汚泥は、汚
泥可溶化槽6に導き、汚泥の可溶化処理を施す。可溶化
方法としては、酵素を添加するか、又は微生物の細胞壁
を可溶化する酵素を分泌する微生物を培養しておき、こ
れと接触させる方法が有効である。あるいは、可溶化槽
内にオゾンを添加する装置やミルなどの破砕装置を設
け、細胞を化学的に可溶化したり又は機械的に破砕する
方法を用いることも可能である。このようにして可溶化
した汚泥の有機物は、容易に生物分解できるため、回分
反応槽2に導き、活性汚泥により分解する。
【0020】なお、可溶化した汚泥は、高濃度の有機物
を含むため、前述のリン放出反応や脱窒反応に利用す
る。すなわち、図2のa1やa2のような嫌気攪拌の工
程に可溶化汚泥を流入させ、可溶化した有機物を酸素を
消費することなく嫌気反応で分解させるのが効率的であ
り、また嫌気反応を促進させる効果も得られる。このよ
うに、水処理工程で発生する汚泥は、可溶化して分解す
るため、系外に排出する汚泥は、凝集汚泥のみとなり、
従来の1/10程度となるのに加え、脱窒も脱リンも可
能となる。
【0021】
【発明の効果】本発明の汚水及び汚泥の処理方法によれ
ば、汚水を反応槽に導入させ、嫌気好気運転、汚泥の沈
殿、処理水の排出、余剰汚泥の引抜きを行う回分式処理
のフローにおいて、引抜いた沈殿汚泥を汚泥処理槽に導
いて、汚泥の重力濃縮と汚泥からのリン放出を行い、高
濃度のリンを含む上澄水には、凝集剤を添加、混合し、
凝集沈殿槽で沈殿分離するとともに、濃縮した汚泥は、
汚泥可溶化槽に導いて汚泥微生物を可溶化処理した後、
回分反応槽に導いて汚泥を分解処理するため、有機物と
窒素、リンを同時に除去することができる。
【0022】また、発生する汚泥量は、減容化されてい
るので、従来の活性汚泥法の1/10程度に削減でき、
さらに無機系の脱水ケーキとなるため、埋立処分する際
にも必要な用地が少なく、嫌気腐敗して悪臭が発生する
こともないという効果を有する。
【0023】また、汚泥の可溶化を、酵素の添加、可溶
化酵素を分泌する微生物との接触、オゾンの添加又は機
械的な細胞破砕のいずれかにより処理しているので、汚
泥に合った汚泥微生物の作用にて汚泥の可溶化処理を行
うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の汚水及び汚泥の処理方法を実施する汚
水処理施設の処理フロー図である。
【図2】本発明の汚水及び汚泥の処理方法を実施する回
分反応槽のタイムスケジュールの一例を示す。
【符号の説明】
1 前処理槽 2 回分反応槽 3 消毒槽 4 汚泥処理槽 5 凝集沈殿槽 6 汚泥可溶化槽 A 汚水 B 処理水 C 凝集汚泥 D 凝集剤
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C02F 11/00 C02F 11/00 A 11/04 ZAB 11/04 ZAB 11/06 11/06 A Fターム(参考) 4D028 AA08 AC01 AC09 BB01 BC18 BD00 BD08 BD10 BD12 BD16 CA09 CB08 4D040 BB02 BB32 4D059 AA03 AA19 BA21 BA22 BA26 BE31 BE49 BK11 BK12 BK30 CA24 CA28 DA15 DA22 DA43 4D062 BA04 BB05 CA02 CA12 CA18 DA02 DA12 EA32 FA12

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回分反応槽に導入した汚水を、回分運転
    により生物学的に脱窒、脱リンを行う汚水及び汚泥の処
    理方法において、回分反応槽で沈殿した汚泥の一部を汚
    泥処理槽に導入して、汚泥の濃縮と汚泥からのリン放出
    を行った後、その上澄水に凝集剤を添加し凝集沈殿槽に
    導いて、凝集汚泥として沈殿分離するとともに、前記濃
    縮した汚泥を汚泥可溶化槽に導いて、可溶化処理を行っ
    た後、回分反応槽に返送するようにしたことを特徴とす
    る汚水及び汚泥の処理方法。
  2. 【請求項2】 汚泥可溶化槽で可溶化した汚泥を、嫌気
    撹拌を行っている時間帯に反応槽に返送することを特徴
    とする請求項1記載の汚水及び汚泥の処理方法。
  3. 【請求項3】 汚泥の可溶化を、酵素の添加、可溶化酵
    素を分泌する微生物との接触、オゾンの添加又は機械的
    な細胞破砕のいずれかにより処理することを特徴とする
    請求項1又は2記載の汚水及び汚泥の処理方法。
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Cited By (5)

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