JP2001179299A - 汚泥濃縮方法及び汚泥濃縮装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水処理プロセスの生物学的処理工程で発生し
た生物性汚泥を、簡単な構造でエネルギ効率よく迅速か
つ安価に濃縮する。 【解決手段】 生物性汚泥１６中に中心電極１７とこの
電極１７の外側に位置した対向電極１８とを設け、両電
極１７，１８の間に交流電源１９を用いて交流電圧を印
加して汚泥１６に交流の電気分解処理を施し、この処理
により気泡２０を発生して汚泥１６を浮上濃縮する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、下水処理等の水処
理プロセスにおける微生物を用いた生物学的処理工程で
発生した生物性汚泥（浮性汚泥）を濃縮する汚泥処理方
法及び汚泥処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、生物学的処理工程を有する下水等
の廃水の水処理プロセスにおいては、多くの場合、最初
沈殿池を介した流入廃水を生物処理槽に送り、この処理
槽の微生物を用いた生物学的処理により、廃水を浄化し
ている。

【０００３】すなわち、この種の水処理プロセスの下水
処理場はほぼ図４に示すように成され、下水管１により
処理場２に運ばれた廃水は、沈砂池３で木片，ビニール
等の比較的大きな浮遊物が除去されて最初沈殿池４に送
られ、この沈殿池４により微細な浮遊固形物が沈殿，分
離される。

【０００４】さらに、最初沈殿池４で処理された廃水が
生物処理槽５を形成する曝気槽（エアレーションタン
ク）６に送られ、この曝気槽６は、流入した廃水と後段
の最終沈殿池７から返送された生物性汚泥（活性汚泥）
とを混合し、ブロワ８により吹込まれた空気で汚泥の微
生物を繁殖させ、微生物により廃水に含まれた有機物を
捕食吸着させ、生物学的処理により廃水を浄化する。

【０００５】そして、生物性汚泥を含んだ曝気槽６の汚
泥含有液が最終沈殿池７に送られ、この沈殿池７の底部
に生物性汚泥が沈殿し、上澄み液が塩素混和池９又はオ
ゾン接触池に送られて滅菌処理された後、河川１０等に
放流される。

【０００６】なお、生物学的処理により生物学的窒素除
去を施す場合は、生物処理槽５に曝気槽６の代わりに脱
窒槽，硝化槽が設けられ、流入廃水に硝化，脱窒の生物
学的処理が施されて廃水が浄化され、この浄化によって
発生した汚泥含有液の上澄み液が最終沈殿池７から塩素
混合池９を介して河川１０等に放流される。

【０００７】一方、前記の生物学的処理により発生し、
最終沈殿池７に沈殿した生物性汚泥は、固形物濃度が数
パーセント程度であり、多量の水分を含んでいる。

【０００８】そして、最終沈殿池７から引抜かれた生物
性汚泥は、一部が返送汚泥として、返送汚泥路１１を介
して曝気槽６に戻され、残りの余剰汚泥が汚泥処理の濃
縮槽１２に送られ、この濃縮槽１２により濃縮された
後、混合槽１３で薬品と混合されて脱水機１４により脱
水され、残った固形物が焼却等されて廃棄処分される。

【０００９】ところで、濃縮槽１２による汚泥の濃縮
は、従来、重力によって汚泥を固形物と液とに分離して
濃縮する重力濃縮，汚泥の固形物を加圧浮上させて濃縮
する浮上濃縮，汚泥を固形物と液とに遠心分離して濃縮
する遠心濃縮，重力を利用して汚泥をろ過し濃縮する重
力ろ過濃縮等によって行われる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】前記従来のように生物
学的処理工程で発生した生物性汚泥を重力濃縮，重力ろ
過濃縮によって濃縮する場合は、処理に長時間を要し、
汚泥の濃縮が迅速に行えない問題点がある。

【００１１】また、従来の浮上濃縮，遠心濃縮によって
濃縮する場合は、加圧，遠心分離に多大な電力を要し、
エネルギ効率よく汚泥を濃縮して処理することができな
い問題点があり、しかも、複雑かつ高価な装置を要し、
多大な設備費，運転費を要する問題点もある。

【００１２】本発明は、水処理プロセスの生物学的処理
工程で発生した生物性汚泥を、簡単な構造でエネルギ効
率よく迅速かつ安価に濃縮することを課題とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、請求項１の汚泥濃縮方法は、生物性汚泥に中心電
極とこの電極の外側に位置した対向電極とを設け、両電
極の間に交流電圧を印加して生物性汚泥に交流の電気分
解処理を施し、この交流の電気分解処理により気泡を発
生して生物性汚泥を浮上濃縮する。

【００１４】この場合、交流の電気分解処理によって両
電極から均一に多量の気泡が発生し、これらの気泡によ
り電極間に上昇流が発生し、この上昇流によって生物性
汚泥内の固形性物質が槽内上部に押上げられ、押上げら
れた固形性物質に気泡が付着する。

【００１５】これらの作用により、効率よく汚泥の固形
性物質が浮上して上方に集まり、汚泥が浮上濃縮され
る。

【００１６】また、請求項２の汚泥濃縮装置は、生物性
汚泥中に設けられた中心電極と、この中心電極の外側に
位置し生物性汚泥中に設けられた対向電極と、両電極間
に交流電圧を印加して生物性汚泥に交流の電気分解処理
を施し，この処理により気泡を発生させて生物性汚泥を
浮上濃縮させる交流電源とを備える。

【００１７】したがって、請求項１の汚泥濃縮方法を実
現する具体的な装置を提供することができる。

【００１８】そして、この装置の中心電極は、線状，棒
状又は管状の金属電極であることが好ましく、対向電極
は、中心電極を同軸状に囲む金属電極であることが好ま
しい。

【００１９】また、上昇流の発生に伴って対向電極の側
面からもあらたな汚泥を内側に吸込んで上昇させるよう
にするため、対向電極は、螺旋状，多孔円筒状等の隙間
又は開孔を有する電極形状であることが望ましい。

【００２０】さらに、対向電極が線状，棒状又は管状の
複数本の金属電極からなり、各金属電極が中心電極を囲
むように間隔を設けて配置されていてもよい。

【００２１】

【発明の実施の形態】本発明の実施の１形態について、
図１〜図３を参照して説明する。図１は汚泥濃縮装置の
構成を示し、図２，図３はその電極部分の拡大平面図，
拡大正面図である。

【００２２】そして、この汚泥濃縮装置は例えば図４の
処理場２の濃縮槽１２の代わりに設けられ、図４の生物
処理槽５の生物学的処理工程で発生した生物性汚泥が同
図の最終沈殿池７から引抜かれて図１の濃縮槽１５に供
給される。

【００２３】この濃縮槽１５は、生物性汚泥１６中に例
えば棒状の金属電極からなる上下方向の中心電極１７が
設けられる。

【００２４】また、汚泥１６中の中心電極１７の外側に
適当な径の螺旋状の金属電極からなる対向電極１８が中
心電極１７を同軸状に囲むように設けられる。

【００２５】このとき、両電極１７，１８の下端は、後
述の上昇流の発生に伴って電極底部からあらたな汚泥１
６を吸込んで上昇させるように、濃縮槽１５の底面より
上方に位置する。

【００２６】また、対向電極１８はその側面からもあら
たな汚泥１６が吸込まれるようにするため、適当な隙間
が生じるように巻回して形成される。

【００２７】そして、電極１７，１８の上端が交流電源
１９の両端に接続され、電極１７，１８間に交流電圧が
印加され、この交流電圧の印加により汚泥１６に交流の
電気分解処理が施される。

【００２８】この交流の電気分解処理の間に、電極１
７，１８の極性が相互に逆に陽極，陰極に変化し、この
電極極性の変化にしたがって電極１７，１８の発生ガス
が酸素ガス，水素ガスに相互に逆に変化する。

【００２９】この結果、電極１７，１８のいずれから
も、電極間の差なく、多量の微細気泡２０が発生する。

【００３０】なお、直流の電気分解処理であれば、電極
極性が変わらないため、電極１７，１８の発生ガスが酸
素ガス（陽極），水素ガス（陰極）それぞれに固定さ
れ、発生する気泡の量や大きさに電極間の差が生じる。

【００３１】また、この形態にあっては、中心電極１７
と対向電極１８との電極間距離が中心電極１７の全周に
おいて一定であるため、微細気泡２０が電極１７，１８
間，すなわち対向電極１８の内側の全域にむらなく発生
する。

【００３２】したがって、対向電極１８の内側全域に多
量の微細気泡２０が均一に発生し、これらの気泡２０の
浮上により電極１７，１８間に汚泥１６の上昇流が生じ
る。

【００３３】このとき、上昇流によってあらたな汚泥１
６が電極底部から吸込まれて上昇するだけでなく、電極
側面の隙間からも汚泥１６が吸込まれて上昇し、汚泥１
６中の物質の流れは図３の矢印線２１に示すようにな
り、汚泥１６内の固形性物質２２が効率よく槽内上方に
押上げられる。

【００３４】さらに、槽内上方に押上げられた汚泥１６
内の固形性物質２２に気泡２０が付着する。

【００３５】これらの作用に基づいて固形性物質２２が
浮上して上方に留まり、この結果、汚泥１６が効率よく
濃縮される。

【００３６】この場合、従来の重力濃縮や重力ろ過濃縮
に比して短時間に迅速に汚泥の濃縮が行え、しかも、電
極１７，１８間に交流電源１９を用いて交流電圧を印加
する簡単な構造であり、加圧や遠心分離を施す場合より
使用電力も少ないことから、従来の浮上濃縮や遠心濃縮
に比して簡単でエネルギ効率がよく、安価である。

【００３７】したがって、簡単な構造でエネルギ効率よ
く迅速かつ安価に生物性汚泥１６の濃縮が行える。

【００３８】ところで、中心電極１７は棒状の金属電極
に限られるものでなく、線状，管状の金属電極であって
もよく、その他の形状の金属電極であってもよく、種々
の電極形状の金属電極によって形成することができる。

【００３９】一方、対向電極１８は中心電極１７の外側
に位置する金属電極であればよく、その電極形状等はど
のようであってもよい。

【００４０】そして、汚泥を電極側面からも吸込むよう
にするため、前記実施の形態にあっては、対向電極１８
を螺旋状の金属電極により形成したが、対向電極１８を
螺旋状，多孔円筒状，網目状等の隙間又は開孔を有する
種々の電極形状の金属電極により形成して同様の効果を
得ることができるのは勿論である。

【００４１】また、電極１７，１８間の距離を一定にし
て微細気泡２０をむらなく均一に発生するため、対向電
極１８は中心電極１７を同軸状に囲む螺旋状，円筒状で
あることが望ましいが、その際、例えば電極底部からの
汚泥１６の吸込み量を多くするため、下部の径を上部よ
り大きくしてもよい。

【００４２】さらに、対向電極１８は濃縮槽１５の壁面
に近い場合等には、中心電極１７の外側の一部を囲む半
円筒状等であってもよい。

【００４３】また、大型になる場合等には、対向電極１
８を複数の線状，棒状又は管状の金属電極により形成
し、これらの金属電極を、中心電極１７を囲むようにそ
の周囲に適当な間隔で配置してもよい。

【００４４】そして、電極１７，１８の長さ，径等は、
濃縮槽１５の規模等に基づいて適当に設定すればよく、
交流電源１９の周波数，電圧等も同様である。

【００４５】また、濃縮槽１５の規模等によっては、電
極１７，１８の組を槽内に複数個設けてもよい。

【００４６】そして、本発明は種々の水処理プロセスの
生物学的処理工程で発生した生物性汚泥の濃縮に適用す
ることができる。

【００４７】

【実施例】つぎに、図１の構成でのバッチ方式の実施例
について説明する。まず、処理条件（実施条件）につい
て説明する。つぎの（ｉ），（ii），（iii）の条件で
実施した。 （ｉ）被処理汚泥（汚泥１６）を下水処理場から採取し
た余剰汚泥とし、濃縮槽１５としての１００mlのビーカ
に汚泥を１００ml投入した。 （ii）電極１７，１８の材質を鉄とし、汚泥中に電極１
７，１８を設け、交流電源１９により６０Hz，電圧５０
〜１００Ｖの交流電圧を印加し、１Ａ以下の通電電流で
交流の電気分解を施した。 （iii）処理時間は約１０分とした。

【００４８】この結果、電極１７，１８間に交流電圧の
印加してから数分後に激しくガス（気泡）が発生し始
め、それと伴に、電極１７，１８間内に汚泥の上昇流
が生じ、汚泥内固形物質に気泡が付着し、汚泥が浮上
濃縮された。

【００４９】

【発明の効果】本発明は、以下に記載する効果を奏す
る。まず、請求項１の汚泥濃縮方法の場合、中心電極１
７，対向電極１８の間に交流電源９を用いて交流電圧を
印加して生物性汚泥１６に交流の電気分解処理を施した
ため、この交流の電気分解処理に基づき、電極間の差な
く、両電極１７，１８から均一に多量の気泡２０を発生
し、これらの気泡２０により電極間１７，１８に上昇流
を発生し、この上昇流によって生物性汚泥１６の固形性
物質２２を槽内上方に押上げ、それに気泡２０を付着し
て浮上させることができる。

【００５０】そして、これらの作用により、効率よく汚
泥１６の固形性物質２２を浮上させて槽内上方に集め、
浮上濃縮することができ、簡単な構造で従来よりエネル
ギ効率よく迅速かつ安価に、生物性汚泥１６を濃縮する
ことができる。

【００５１】また、請求項２の汚泥濃縮装置の場合、生
物性汚泥１６中に設けられた中心電極１７と、この電極
１７の外側に位置し汚泥１６中に設けられた対向電極１
８と、両電極１７，１８間に交流電圧を印加して汚泥１
６に交流の電気分解処理を施す交流電源１９を備えたた
め、請求項１の浮上濃縮を実現する具体的な装置を提供
することができる。

【００５２】そして、中心電極１７は、線状，棒状又は
管状の金属電極であることが好ましく、対向電極１８
は、中心電極１７を同軸状に囲む金属電極であることが
好ましい。

【００５３】また、電極側面からも汚泥１６を対向電極
１８の内側に吸込むようにするため、対向電極１８は、
螺旋状，多孔円筒状等の隙間又は開孔を有する電極形状
であることが望ましい。

【００５４】さらに、大規模，大型の場合、対向電極１
８が線状，棒状又は管状の複数本の金属電極からなり、
各金属電極が中心電極１７を囲むように間隔を設けて配
置することが好ましい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の１形態の正面図である。

【図２】図１の電極部分の拡大平面図である。

【図３】図１の電極部分の拡大正面図である。

【図４】下水処理場のプロセス説明図である。

【符号の説明】

１５ 濃縮槽 １６ 生物性汚泥 １７ 中心電極 １８ 対向電極 １９ 交流電源 ２０ 微細気泡

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水処理プロセスの生物学的処理工程で発
   生した生物性汚泥を濃縮する汚泥濃縮方法において、 前記生物性汚泥中に中心電極と該電極の外側に位置した
   対向電極とを設け、 前記両電極の間に交流電圧を印加して前記生物性汚泥に
   交流の電気分解処理を施し、 前記交流の電気分解処理により気泡を発生して前記生物
   性汚泥を浮上濃縮することを特徴とする汚泥濃縮方法。
2. 【請求項２】 水処理プロセスの生物学的処理工程で発
   生した生物性汚泥を濃縮する汚泥濃縮装置において、 前記生物性汚泥中に設けられた中心電極と、 前記中心電極の外側に位置し前記生物性汚泥中に設けら
   れた対向電極と、 前記両電極間に交流電圧を印加して前記生物性汚泥に交
   流の電気分解処理を施し，該処理により気泡を発生させ
   て前記生物性汚泥を浮上濃縮させる交流電源とを備えた
   ことを特徴とする汚泥濃縮装置。
3. 【請求項３】 中心電極が線状，棒状又は管状の金属電
   極であることを特徴とする請求項２記載の汚泥濃縮装
   置。
4. 【請求項４】 対向電極が中心電極を同軸状に囲む金属
   電極であることを特徴とする請求項２又は請求項３記載
   の汚泥濃縮装置。
5. 【請求項５】 対向電極が螺旋状，多孔円筒状等の隙間
   又は開孔を有する電極形状であることを特徴とする請求
   項２，請求項３又は請求項４記載の汚泥濃縮装置。
6. 【請求項６】 対向電極が線状，棒状又は管状の複数本
   の金属電極からなり、各金属電極が中心電極を囲むよう
   に間隔を設けて配置されたことを特徴とする請求項２又
   は請求項３記載の汚泥濃縮装置。