JP2001149981A - 汚水と汚泥の処理方法 - Google Patents

汚水と汚泥の処理方法

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JP2001149981A
JP2001149981A JP34151699A JP34151699A JP2001149981A JP 2001149981 A JP2001149981 A JP 2001149981A JP 34151699 A JP34151699 A JP 34151699A JP 34151699 A JP34151699 A JP 34151699A JP 2001149981 A JP2001149981 A JP 2001149981A
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tank
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Teruhisa Yoshida
輝久 吉田
Hideaki Hamada
英明 浜田
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Hitachi Kiden Kogyo Ltd
日立機電工業株式会社
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 生物学的な脱窒に、凝集剤による化学的な脱
リン及び汚泥を減容化する機能を加え、最小限の汚泥を
余剰汚泥として引き抜くだけで、有機物の除去と、脱
窒、脱リンの高度処理を行うことができる汚水と汚泥の
処理方法を提供すること。 【解決手段】 反応槽2内に保持した汚泥微生物によ
り、汚水中の有機物及び窒素成分を分解除去する活性汚
泥による汚水と汚泥の処理方法において、反応槽2内の
汚泥D,Eの一部を引き抜き、汚泥可溶化槽4と嫌気性
発酵槽5に導入し、汚泥可溶化槽4に導入した汚泥D
は、可溶化処理した後、その全量を反応槽2に返送し、
嫌気性発酵槽5に導入した汚泥は、嫌気性発酵を行った
後、凝集剤Iを添加し、凝集、沈澱処理を行って、可溶
化した分離液Jだけを反応槽2に返送し、沈澱した汚泥
Kを余剰汚泥Lとして処分する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、汚水と汚泥の処理
方法に関し、特に、有機物、窒素、リンを含む下水等の
汚水から、主として膜分離活性汚泥法をベースにして、
生物学的及び物理化学的に、窒素とリンを除去するとと
もに、汚水処理工程で発生する余剰汚泥量を最小限にす
ることができる汚水と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中に
は、有機物、窒素、リン等が含まれている。この汚水を
処理するために、活性汚泥を導入した曝気槽に汚水を流
入させ、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。さらに、近年は、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、そのための方法として、複
数の処理槽を用いて、生物学的に脱窒、脱リンを行う方
法が提案されている。一方、汚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、処分地が次第になく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、発生する余剰汚泥量を可及的に
低減あるいは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、上記従
来の汚水と汚泥の処理方法によれば、余剰汚泥を可溶化
し、発生する余剰汚泥量を可及的に低減あるいはゼロに
することが理論的には可能となるものの、従来は余剰汚
泥と共に回収していた汚水中に含まれるリンを回収する
ことができず、処理水に多量のリンが含まれることにな
るという問題があった。
【0004】本発明は、従来の汚水と汚泥の処理方法の
有する問題点に鑑み、生物学的な脱窒に、凝集剤による
化学的な脱リン及び汚泥を減容化する機能を加え、最小
限の汚泥を余剰汚泥として引き抜くだけで、有機物の除
去と、脱窒、脱リンの高度処理を行うことができる汚水
と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、本発明の汚水と汚泥の処理方法は、反応槽内に保持
した汚泥微生物により、汚水中の有機物及び窒素成分を
分解除去する活性汚泥による汚水と汚泥の処理方法にお
いて、反応槽内の汚泥の一部を引き抜き、汚泥可溶化槽
と嫌気性発酵槽に導入し、汚泥可溶化槽に導入した汚泥
は、可溶化処理した後、その全量を反応槽に返送し、嫌
気性発酵槽に導入した汚泥は、嫌気性発酵を行った後、
凝集剤を添加し、凝集、沈澱処理を行って、可溶化した
分離液だけを反応槽に返送し、沈澱した汚泥を余剰汚泥
として処分することを特徴とする。
【0006】この汚水と汚泥の処理方法は、汚泥微生物
を保持するとともに、汚泥の増殖に伴うリンの吸収作用
を利用して、リンを一旦汚泥微生物の体内に取込み、所
定量のリンを含む汚泥を、反応槽から定期的に嫌気性発
酵槽に導入して、嫌気性発酵を行った後、凝集剤を添加
し、凝集、沈澱処理を行って、可溶化した分離液だけを
反応槽に返送し、沈澱した汚泥を余剰汚泥として処分す
ることにより、嫌気性発酵槽において、酸発酵が行わ
れ、汚泥微生物自体を酸発酵により可溶化してリンを汚
泥微生物の体外に排出させ、一旦可溶化したリン酸を、
凝集剤によりリン酸化合物にして汚泥として確実に除去
することができる。一方、汚泥可溶化槽に導入した汚泥
は、可溶化処理した後、その全量を反応槽に返送するよ
うにしているため、発生する余剰汚泥量は、従来の活性
汚泥法の1/10程度に削減できるだけでなく、余剰汚
泥は大半が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、嫌気腐敗して悪臭を発散
することもない。
【0007】この場合において、嫌気性発酵を行った汚
泥に対し、酸化剤等の汚泥可溶化手段を付加した後、凝
集剤を添加することができる。
【0008】これにより、汚泥の可溶化が促進され、脱
リンをより確実に行うことができるとともに、汚水処理
工程で発生する余剰汚泥量を低減することができる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の汚水と汚泥の処理
方法の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0010】図1は、本発明の汚水と汚泥の処理方法の
一実施例の処理フローを示す。図において、1は前処理
設備で、下水処理場等の汚水処理施設に流入した汚水A
中の砂分やし渣等を予め除去するもので、前処理設備1
で流入してきた汚水の前処理を行った後、この前処理水
Bを、汚水管11を介して、反応槽2へ導入し、活性汚
泥により生物処理を行う。
【0011】この反応槽2には、槽内又は槽外に、汚泥
が混合された汚水を固液分離し、その処理水Cを排水す
るための膜分離装置3を設けるようにする。また、反応
槽2では、汚水中の有機物を活性汚泥が分解処理する時
に、汚泥微生物が徐々に増殖して汚泥濃度が上昇するた
め、活性汚泥の一部を被処理汚泥D,Eとして、汚泥ポ
ンプPを接続した引抜汚泥管12により引き抜くように
する。また、この反応槽2に接続する引抜汚泥管12に
は、汚泥可溶化槽4を接続し、かつ、この引抜汚泥管1
2を汚泥ポンプPより分岐して分岐管13を接続し、こ
の分岐管13に嫌気性発酵槽5を接続し、反応槽2から
引き抜いた活性汚泥の一部の被処理汚泥Dを汚泥可溶化
槽4に、被処理汚泥Eを嫌気性発酵槽5に、それぞれ導
入し、汚泥可溶化槽4と嫌気性発酵槽5にてそれぞれ異
なる方法で独立して被処理汚泥D,Eの可溶化を行うよ
うにする。
【0012】汚泥可溶化槽4における被処理汚泥Dの可
溶化手段としては、オゾン、過酸化水素等の酸化剤やそ
れらを組合せたもの、微生物の細胞壁や細胞膜を分解す
る酵素、あるいは酵素を生成する微生物の添加、加圧処
理や熱処理等の物理的な可溶化手段の1種類又は複数種
類を組合せて使用するものであるが、特定の手段に限定
されるものではない。本実施例では、この可溶化手段と
して、酸化剤供給装置7を配設し、この酸化剤供給装置
7から汚泥可溶化槽4に配管14bを経て酸化剤を添加
するようにしている。
【0013】一方、汚泥可溶化槽4とは別に設けた嫌気
性発酵槽5には、機械式又はガス式の撹絆機(図示省
略)が設けられ、この撹絆機を、嫌気性発酵槽5内にお
ける酸発酵に適切な撹拌条件に設定するようにする。こ
の嫌気性発酵槽5内において、反応槽2から引き抜いた
活性汚泥の一部の被処理汚泥Eを所定の期間、酸発酵を
行った後、嫌気性処理汚泥Gを後段の沈澱分離槽8に汚
泥ポンプPを接続した送泥管15を介して送泥するよう
にする。この場合、汚泥の可溶化をさらに進めるため
に、嫌気性発酵槽5と沈澱分離槽8間に可溶化促進槽6
を介在させ、酸化剤供給装置7から配管14aにより酸
化剤を添加するように構成することが望ましい。なお、
この酸化剤供給装置7からは、2本又は複数の配管14
a,14bを接続し、前記汚泥可溶化槽4と可溶化促進
槽6とに、同時にあるいは選択的に適量の酸化剤を添加
できるようにする。
【0014】そして、可溶化促進槽6と沈澱分離槽8と
は、汚泥ポンプPを接続した送泥管16を介して接続
し、可溶化促進槽6内で可溶化を促進した可溶化処理汚
泥Hを沈澱分離槽8へ導入するようにする。そして、沈
澱分離槽8へ導入される可溶化処理汚泥Hには、凝集剤
Iを添加することにより、可溶化処理汚泥Hを沈澱分離
槽8で沈澱させ、沈澱分離汚泥Kは、汚泥ポンプPを接
続した汚泥管17より濃縮貯留槽9に送泥し、一方、沈
澱分離槽8内で可溶化した沈澱分離液Jは、排水管18
を介して、自然流下又はポンプにより引き抜いて、反応
槽2へ導入し、再度生物処理を行うようにする。
【0015】なお、嫌気性発酵槽5内における嫌気性発
酵による酸発酵より、汚泥の可溶化が十分進む場合は、
酸化剤供給装置7から配管14aを介して行う酸化剤の
添加を省略することができる。これにより、可溶化促進
槽6が不要となるが、この場合には、沈澱分離槽8を省
略して、嫌気性発酵槽5の撹絆機に制御装置を設けて間
欠的に撹拌運転を行い、嫌気性発酵槽5内において沈澱
時間を設定するか、あるいは嫌気性発酵槽5内を仕切っ
て、沈澱ゾーンを設けることにより、嫌気性発酵槽5内
において、固液分離を行うようにすることも可能であ
る。
【0016】濃縮貯留槽9内に濃縮して貯留された少量
の余剰汚泥Lは、汚泥引抜管19より定期的に引き抜い
て、脱水等の処理を行うか、あるいはバキューム車等に
より処理場外に搬出するようにする。この場合、濃縮貯
留槽9内で濃縮した余剰汚泥Lを貯留する汚泥貯留期間
中に上澄液ができるため、これを反応槽2に返流する配
管(図示省略)を設けることが望ましい。
【0017】このように、汚水処理施設に流入した汚水
Aは、前処理設備1で汚水中の砂分やし渣等を除去した
前処理水Bを、汚水管11を経て反応槽2へ導入し、こ
こで活性汚泥により生物処理を行うとともに、膜分離装
置3により固液分離し、その処理水Cを排水する。ま
た、反応槽2で汚水中の有機物を、活性汚泥が分解処理
する時に汚泥微生物の増殖にて汚泥濃度が上昇した活性
汚泥の一部の被処理汚泥Dを引抜汚泥管12により引き
抜き、汚泥可溶化槽4及び嫌気性発酵槽5へ供給する。
【0018】汚泥可溶化槽4内に導かれた被処理汚泥D
は、酸化剤供給装置7から配管14bを介して添加され
る酸化剤にて可溶化が促進され、その可溶化された可溶
化処理汚泥Fを管20を経て反応槽2へ戻すようにす
る。また、嫌気性発酵槽5内に導かれた被処理汚泥E
は、この被処理汚泥Eの加温の有無等によって必要な処
理日数は異なるが、汚泥中に含まれる有機物を可溶化す
るために(ただし、メタンの回収は目的としていな
い。)数日程度の滞留時間とし、酸発酵を行う。この酸
発酵の段階で汚泥を引き抜いて、可溶化促進槽6又は沈
澱分離槽8に移送する。
【0019】沈澱分離槽8に移送される汚泥は、汚泥の
嫌気処理及び可溶化処理によって微生物の体内に吸収さ
れていたリンが放出又は溶出され、高濃度のリン酸が含
まれている。沈澱分離槽8に投入するまでの間に凝集剤
を添加し、リン酸と凝集剤の金属イオンを反応させるこ
とにより、リン酸化合物が生成され、不溶化する。これ
により、嫌気性発酵槽5や可溶化促進槽6を経た後、残
留している無機物主体の汚泥とともに、沈澱させること
ができる。
【0020】沈澱分離槽8において、沈澱した沈澱分離
汚泥Kは、ポンプにより濃縮貯留槽9へ移送し、一時貯
留した後、脱水等の処理を行うか又はバキューム車等に
より場外に搬出する。また、可溶化している沈澱分離液
Jは、反応槽2に導入する。一方、反応槽2では、前処
理設備1の上澄水に含まれる汚水中の溶解性有機物や、
嫌気性発酵槽4で可溶化された有機物の分解に伴って、
汚泥微生物が徐々に増殖して汚泥濃度が上昇する。そこ
で、所定量の汚泥微生物を可溶化し、汚泥濃度の安定化
を図るため、可溶化の効率を考慮して、被処理汚泥Dを
引き抜き、汚泥可溶化槽4で処理した後、反応槽2に返
送する。
【0021】したがって、処理する量は、使用する汚泥
の可溶化手段により異なる。また、流入汚水に含まれる
窒素成分、すなわちアンモニア性窒素と有機性窒素は、
反応槽2において好気状態にすると、硝化細菌の作用に
より、硝酸性窒素に酸化される。なお、単一の反応槽の
場合は、曝気を間欠的に行い、嫌気条件とすることによ
り、脱窒菌の作用で窒素ガスとして大気中に放散させる
ことで、硝酸性窒素は、窒素ガスに還元され、大気中に
放散される。また、この場合、反応槽を好気槽と嫌気槽
に分割し、汚水を嫌気槽に流入させ、後段の好気槽で硝
化した硝化液を嫌気槽に循環させるように構成すること
により脱窒を行うことも可能である。このように反応槽
2では、好気嫌気の条件を適正に保つことによって、有
機物の分解と硝化脱窒が進むため、反応槽2内の汚泥混
合液を膜分離装置3で分離することにより、良好な処理
水Cを取り出すことができる。
【0022】処理場に流入する汚水に含まれるリンの大
半は、溶解性のリン酸態であり、活性汚泥微生物が増殖
する時に、窒素等の微量の栄養源とともに、微生物体内
に吸収され、水中から除去される。この量は、微生物量
が多いほど、また、対数増殖期等の汚泥増殖が活発な時
期ほど、除去効果が大きい。本発明では、膜分離活性汚
泥法により微生物が高濃度に保たれるとともに、随時反
応槽の汚泥を引き抜いて可溶化処理を施すことにより、
従来の膜分離活性汚泥法よりも汚泥の更新を活発に行う
ため、微生物によるリンの吸収能力を大きく保つことが
できる。
【0023】また、嫌気性発酵処理及び付加的な可溶化
手段により、液中に溶出したリンは、凝集剤の添加によ
り不溶化して、無機物を中心とした他の汚泥とともに沈
澱するため、余剰汚泥Lとして回収し、廃棄処分するこ
とができる。また、流入汚水の窒素成分は、アンモニア
態と有機態であるが、反応槽において好気状態にする
と、硝化細菌の作用により、硝酸態に酸化される。反応
槽において、曝気を間欠的に行い、嫌気条件とすること
により、脱窒菌の作用で窒素ガスとして大気中に放散さ
せることで、脱窒を行う。
【0024】単一の反応槽で好気嫌気運転を繰返すこと
により、硝化脱窒を行う以外に、反応槽を好気槽と嫌気
槽に分割し、汚水を嫌気槽に流入させ、後段の好気槽で
硝化した硝化液を嫌気槽に循環させるように構成するこ
ともできる。一方、反応槽で増加する汚泥に対しても、
別途可溶化処理を行って、他の微生物の栄養源として分
解処理されるため、系外に排出する汚泥は、凝集汚泥や
可溶化しなかった無機物主体の汚泥のみとなるため、従
来の1/10程度となるのに加え、脱窒も脱リンも可能
なプロセスとなる。
【0025】
【発明の効果】本発明の汚水と汚泥の処理方法によれ
ば、汚泥微生物を保持するとともに、汚泥の増殖に伴う
リンの吸収作用を利用して、リンを一旦汚泥微生物の体
内に取込み、所定量のリンを含む汚泥を、反応槽から定
期的に嫌気性発酵槽に導入して、嫌気性発酵を行った
後、凝集剤を添加し、凝集、沈澱処理を行って、可溶化
した分離液だけを反応槽に返送し、沈澱した汚泥を余剰
汚泥として処分するようにすることにより、嫌気性発酵
槽において、酸発酵が行われ、汚泥微生物自体を酸発酵
により可溶化してリンを汚泥微生物の体外に排出させ、
一旦可溶化したリン酸を、凝集剤によりリン酸化合物に
して汚泥として確実に除去することができる。一方、汚
泥可溶化槽に導入した汚泥は、可溶化処理した後、その
全量を反応槽に返送するようにしているため、発生する
余剰汚泥量は、従来の活性汚泥法の1/10程度に削減
できるだけでなく、余剰汚泥は大半が無機系の脱水ケー
キとなるため、埋立処分する際にも必要な用地が少な
く、嫌気腐敗して悪臭を発散することもない。このよう
にして、最小限の汚泥を余剰汚泥として引き抜くだけ
で、有機物の除去と、脱窒、脱リンの高度処理を行うこ
とができる。
【0026】また、嫌気性発酵を行った汚泥に対し、酸
化剤等の汚泥可溶化手段を付加した後、凝集剤を添加す
ることにより、汚泥の可溶化が促進され、脱リンをより
確実に行うことができるとともに、汚水処理工程で発生
する余剰汚泥量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の汚水と汚泥の処理方法の一実施例を示
す処理フロー図である。
【符号の説明】
1 前処理設備 2 反応槽 3 膜分離装置 4 汚泥可溶化槽 5 嫌気性発酵槽 6 可溶化促進槽 7 酸化剤供給装置 8 沈澱分離槽 9 汚泥濃縮貯留槽 A 汚水 B 前処理水 C 処理水 D,E 被処理汚泥 F,H 可溶化処理汚泥 G 嫌気性処理汚泥 I 凝集剤 J 沈澱分離水 K 沈澱分離汚泥 L 余剰汚泥
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4D028 AA08 AC03 BC17 BD00 BD11 BD17 4D059 AA03 BA11 BA21 BC02 BE31 BE49 BE54 BK12 BK30 CA22 CA28 DA43 DA44

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 反応槽内に保持した汚泥微生物により、
    汚水中の有機物及び窒素成分を分解除去する活性汚泥に
    よる汚水と汚泥の処理方法において、反応槽内の汚泥の
    一部を引き抜き、汚泥可溶化槽と嫌気性発酵槽に導入
    し、汚泥可溶化槽に導入した汚泥は、可溶化処理した
    後、その全量を反応槽に返送し、嫌気性発酵槽に導入し
    た汚泥は、嫌気性発酵を行った後、凝集剤を添加し、凝
    集、沈澱処理を行って、可溶化した分離液だけを反応槽
    に返送し、沈澱した汚泥を余剰汚泥として処分すること
    を特徴とする汚水と汚泥の処理方法。
  2. 【請求項2】 嫌気性発酵を行った汚泥に対し、酸化剤
    等の汚泥可溶化手段を付加した後、凝集剤を添加するこ
    とを特徴とする請求項1記載の汚水と汚泥の処理方法。
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