JP2001259663A - 有機性廃水の処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 超音波処理で有機性汚泥等廃水を易生物分解
性に変性する方法において、処理後の汚泥等を後処理な
しにそのまま次工程の生物処理システムに供給可能と
し、かつ、有機性汚泥以外にも有機性廃水を生物処理が
容易な状態に変性して生物処理システムに供給し、生物
処理を容易にするための有機性廃水の前処理方法として
の機能も有する有機性廃水の処理方法を提供する。 【解決手段】 有機性廃水に該廃水中の有機性物質の酸
化を促進させる酸化促進剤を混合してなる廃水処理方法
であって、前記有機性廃水と酸化促進剤とを混合する工
程の直前、工程中又は工程の直後に超音波処理を行い、
更に酸化促進剤が過酸化水素水であることを特徴とする
有機性廃水の処理方法である。

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、屎尿廃水、
又は各種有機性産業廃水等や、これらの廃水が生物処理
方法で処理された際に発生した余剰汚泥を、易生物分解
性とするための、有機性廃水や余剰汚泥の前処理方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】廃水の生物処理により定常的に発生する
余剰汚泥は、脱水処理、焼却処理され、最終的には埋め
立てにより処分されている。しかしながら、焼却処理に
おいては、焼却場からのダイオキシン発生や悪臭などの
社会問題が起こりやすく、埋め立て処分では埋め立て地
の枯渇や地下水汚染等の問題が散見されているため、余
剰汚泥そのものの減量化やメタン発酵処理、コンポスト
化処理等への有効利用処理が検討されている。

【０００３】余剰汚泥そのものの減量化に関しては、一
旦、発生した余剰汚泥を生物処理システム外に取り出
し、オゾン処理、機械的破砕処理、加熱加圧処理、高温
好気性生物処理等を施し、余剰汚泥を易生物分解性に変
性させた後、元の生物処理システムに戻して処理し、そ
の生物処理システムとしては余剰汚泥の排出を無くする
という試みがなされている。

【０００４】特開昭平２−２８０９００号公報には、有
機性汚泥にガラスビーズ等の無機微粒子を混入して連続
的に超音波を投射し、汚泥を易生物分解性に変性させる
方法が開示されている。この方法は超音波によって有機
汚泥特に生物性汚泥の細胞壁を破壊する際に、破壊効果
を高める目的で混入されるものである。しかしながらこ
の方法では、無機微粒子の衝突による超音波振動子や処
理槽の容器壁の損傷が懸念され、長期運転のためには超
音波振動子及び容器に多大な強度が必要となり、しか
も、処理後の有機性汚泥からの無機微粒子の分離性を良
くするために、廃水中の有機性固形物をより細かく粉砕
若しくは分解する必要があり、処理時間が長くなるとい
う問題点があった。また、無機微粒子分離除去用の濾過
装置のメンテナンスに手間が掛かる等の問題点があっ
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、超音
波処理方法で有機性汚泥等廃水を易生物分解性に変性す
る際に、超音波振動子及び容器の損傷を減少し、かつ、
処理後の汚泥等を後処理なしにそのまま次工程の生物処
理システムに供給可能とする、汚泥等の廃水処理装置を
提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本課題を解決するための
本発明の請求項１記載の廃水の処理方法（発明１）は、
有機性廃水に該廃水中の有機性物質の酸化を促進させる
酸化促進剤を混合してなる廃水処理方法であって、前記
有機性廃水と酸化促進剤とを混合する工程の直前、工程
中又は工程の直後に超音波処理を行うことを特徴とする
有機性廃水の処理方法である。

【０００７】本発明の請求項２記載の廃水の処理方法
（発明２）は、発明１の酸化促進剤が、過酸化水素水で
あることを特徴とする有機性廃水の処理方法である。

【０００８】本発明は、有機性廃水中の有機性物質の易
生物分解性処理を、超音波による物理的な破壊効果と廃
水中の有機性物質の酸化を促進する酸化促進剤（以降、
酸化促進剤という）による化学的な酸化効果との相乗効
果により、処理効果を高めるものである。即ち、有機性
排水中の難生物分解性物質や生物性余剰汚泥等の細胞壁
は超音波による物理的な損傷に加え、酸化促進剤によ
り、難生物分解性物質や細胞壁を構成する高分子物質が
化学的に酸化されて低分子量化され、生物分解性が良く
なる。

【０００９】本発明が対象とする廃水は、生物処理が可
能な有機性廃水である。即ち、下水屎尿廃水；台所廃
水、ディスポーザー廃水等の家庭廃水；食堂廃水、焼酎
製造廃水、醤油製造廃水、豆腐製造廃水、食肉加工廃
水、魚介類加工廃水等の産業廃水や食品加工廃水等の廃
水であり、更に各種生物処理システムから発生する余剰
汚泥（生物性固形物を大量に含む廃水）等を含むもので
ある。本発明は、これら廃水に対しては、生物処理する
前に生物処理を促進させるための予備分解処理方法とし
て適用され、各種生物処理後の余剰汚泥に対しては、汚
泥の減量化のための元システム戻しての再生物処理を容
易にするための汚泥処理方法として機能する。

【００１０】酸化促進剤としては、細胞壁組織に作用し
てその構成物質を分解可能なものであって、一般的に有
機性物質の酸化力が強い若しくは酸化促進効果を有する
元素若しくは化合物等が用いられる。有機性物質の酸化
力の強い元素若しくは化合物としては、例えば一例とし
て、過酸化水素、オゾン等の活性酸素発生剤類；各種過
酸化物類；次亜塩素酸ナトリウム等ハロゲン類；過マン
ガン酸化合物、クロム酸化合物類等；硝酸、硫酸等無機
酸類が挙げられ、酸化促進効果を有する化合物として
は、例えば、ヒドロキシラジカルの発生促進触媒として
作用する酸化チタン等の化合物が挙げられる。

【００１１】但し、処理後の廃水中に残存して排出され
る可能性が高いＭｎ、Ｃｒ等の重金属類の化合物が用い
られる場合には、更に後処理を行って確実にＭｎやＣｒ
等の重金属が排出されないようにしたり、無機酸類等が
用いられるの場合では、ｐＨ調節を行ったりしなければ
ならなくなる必要があるので、一般的には使用しづらい
面があるが、後処理として重金属除去や中和を確実に行
えば適用できないということではない。従って、後処理
が不要となる少なくとも酸素、活性酸素、酸素ラジカ
ル、活性酸素ラジカル、ヒドロキシラジカル等のいずれ
かを発生する元素若しくは化合物を用いることが好まし
く、例えば、実用的には、過酸化水素、過酸化水素水、
オゾン等が用いられることが多いが、取り扱い性や保安
上の容易さから、過酸化水素水が用いられることが最も
好ましい。

【００１２】使用される酸化促進剤の量は、それぞれの
酸化促進剤の酸化力及び被処理廃水中の有機性物質量に
よって適宜適当な量が選択されて使用される。又、酸化
処理に必要な量よりも過剰に添加される場合には、処理
後の処理水が次工程での生物処理されるのに影響されな
いよう、還元剤、中和剤、脱オゾン剤等を用いて、処理
水に残存する酸化促進剤を除去しても良い。

【００１３】本発明では、上記有機性廃水に酸化促進剤
を混合し、混合直前、混合中又は混合直後に超音波処理
を行う。上記処理に用いられる超音波振動子は一般的に
用いられているものでよく、その周波数は、一般的な超
音波処理に用いられている周波数と同じく通常１０ｋＨ
ｚから２ＭＨｚのものが適用可能である。また超音波振
動子の表面材質についても特に制限されるものではな
く、一般に用いられているものを適用することができ
る。

【００１４】本発明の方法を適用するための処理装置
は、超音波振動子により発生する超音波エネルギーによ
り損傷を受けず、又そのエネルギーが外部に漏れない構
造とされ、必要とされる耐久性が保持されていなければ
ならない。そのために、容器材質としては、例えば、
鋼、ステンレススチール、内面ガラスライニング鋼、チ
タン等が用いられ、又、超音波振動子は容器中央に配置
される例が多い。

【００１５】本発明の処理方法を行うための処理装置
は、上記材質の容器に、上記超音波振動子が備えられた
超音波処理部、廃水の流入口、流出口及び酸化促進剤の
投入口を備えたものであり、更に、必要によって酸化促
進剤の混合を確実にするための攪拌機が備えられていて
も良い。但し、攪拌機が設けられる場合には、気泡の巻
き込みが少なくなるようにし、かつ超音波や酸化促進剤
による腐食や損傷が少なくなるように配慮する事は当然
である。

【００１６】容器内の廃水の流れ方向は特に制限される
ことはない。廃水の流入口及び流出口はどこに設けられ
ていても良いが、酸化促進剤と廃水とが混合され、かつ
超音波処理と酸化促進剤との相乗効果による廃水の易生
物分解性化のために要する時間だけ、被処理排水は処理
装置の超音波処理部に滞留しなければならない。通常
は、酸化促進剤投入口以降の超音波処理部の容積は、滞
留時間０．５分〜１５分となるように設定される。この
時間内であれば、超音波処理が確実に行え、しかも超音
波処理が過剰な時間とはならない。

【００１７】酸化促進剤の酸化効果を充分に発揮させる
ために、本発明においては、超音波処理を行う時間と酸
化促進剤を排水中に混入する時間とのタイミングが制御
される。即ち、超音波処理工程に対してあまりに酸化促
進剤の添加時間が早いと、超音波処理が行われるより以
前に酸化促進剤が分解して廃水中の残存量が減少して酸
化促進剤と超音波処理の相乗効果が弱くなり、逆にあま
りに遅ければ、超音波処理と酸化処理とが別々に行われ
たと同様となって相乗効果が薄れ、やはり効果が弱くな
る。

【００１８】本発明の廃水処理方法は、酸化促進剤と超
音波との相乗作用で易生物分解性化処理が行われるの
で、超音波処理部においては、廃水と必要な量の酸化促
進剤とが混合されていることが必要であるが、酸化促進
剤により超音波振動子の表面が多少酸化されて劣化が早
くなる可能性がある。従って、酸化促進剤の添加位置は
超音波振動子の配置位置より下流側に配置され、なるべ
く超音波振動子に直接接触する機会を減らすようにされ
ることが望ましい。この場合でも、超音波は超音波処理
部全体に届いているので、処理効果は充分に発現する。
勿論、設備配置や作業性の都合で酸化促進剤投入口が超
音波振動子の上流側とされていても構わない。

【００１９】酸化促進剤の排水中への投入方法は、酸化
促進剤投入後速やかに酸化促進剤と被処理廃水とが混合
される方法であれば特に制限されないが、空気を巻き込
むと超音波の処理効率が低下するので、なるべく空気を
巻き込まない方式のものが好ましい。なお、酸化促進剤
があまりに短時間で分解してしまわないような過酸化水
素水等などの物質である場合には、例えば、廃水流入口
に酸化促進剤のミキシングヘッド（インジェクタでー、
エゼクター、ディフーザー等）を用いて、廃水と酸化促
進剤とを混合後速やかに超音波処理部に流入させる方法
でも良く、また、酸化促進剤の添加位置を超音波振動子
の下流側とする場合には、一般的な薬剤添加方法で行わ
れればよい。

【００２０】また、本処理方法により処理された廃水又
は汚泥は、活性汚泥法、回転円板法、接触曝気法、等の
好気性生物処理法及び、好気／嫌気処理に利用可能であ
る。また、嫌気処理については、メタン発酵、アルコー
ル発酵、酸発酵等の、有機物からメタン等のガス；エタ
ノール、ブタノール等の各種アルコール；酢酸、乳酸、
酪酸等の各種有機酸の回収などにも適用が可能である。

【００２１】（作用）このように、本発明の廃水の処理
方法では、超音波による物理的効果と酸化促進剤による
化学的効果との相乗効果により、効率よく有機性廃水や
生物性汚泥等の易生物分解性処理を行うことが可能とな
るのである。

【００２２】

【発明の実施の形態】次に、図面を参照しながら本発明
の実施の形態を詳しく説明する。図１は、本発明の廃水
の処理方法で廃水処理を行うための処理装置の実施の一
例の正面断面説明図である。

【００２３】説明用に例示された図１においては、廃水
の処理装置１は超音波振動子３を備えたステンレス製円
筒状超音波処理部２に、廃水流入口５１とに廃水の流出
口５２及び超音波振動子の下流側近傍に酸化促進剤投入
口５３が設けられている。酸化促進剤投入口５３の近傍
には攪拌機４が備えられ、空気の巻き込みが無いように
して添加された酸化促進剤と廃水とが速やかに混合され
るようにされている。流入口５１及び流出口５２は図示
された位置に限ったものではなく、超音波処理部２に流
入された廃水がショートカットして流出しまわなず、か
つ、廃水の超音波処理部２内での滞留時間が確保される
位置に配置されていれば良い。

【００２４】また、酸化促進剤は超音波処理時に酸化促
進剤が消費されてしまっていては酸化促進剤の添加効果
が少なくなるので、流入される被処理廃水に予め混合さ
れて導入されるのでなく、本例におけるように、超音波
処理部２に設けられた酸化促進剤投入口５３から投入さ
れる。この場合、酸化促進剤投入口５３の配置場所は、
超音波処理部２であればどこでもよく、図１で例示した
超音波振動子３の下流側近傍のみならず、上流側近傍で
も良い。

【００２５】また、超音波処理部２の形状は円筒形に限
らず、超音波処理部２内の廃水がスムースに流通可能で
あって、超音波処理された廃水がほぼ処理された順に流
出可能であればどのような形状であっても良い。例え
ば、超音波処理部２が円筒形状であって廃水流入口５１
及び流出口５２の軸が円筒の断面接線方向に沿うように
設けられ、流入した廃水が円筒の円周に沿って螺旋状に
流れ、スムースに流出できるようにされていると、装置
１全体の容積を小さくでき好都合である。

【００２６】（実施例１）全容量５０ｍＬの円筒状超音
波処理部２の中央部に周波数２０ｋＨｚの超音波振動子
３が設けられ、廃水流入口５１の配置位置が上方、流出
口５２の位置が下方、酸化促進剤投入口５３の位置が超
音波振動子３の直後であって酸化促進剤投入口５３以降
の容積が２０ｍＬ、酸化促進剤投入口の近傍に攪拌機４
を設けた円筒状ステンレス製廃水処理装置１を用いた
（図１参照）。

【００２７】この処理装置を用いて、ＭＬＳＳ１６００
０ｍｇ／Ｌ、ＢＯＤ２１００ｍｇ／Ｌの汚泥を、流入速
度を変更することで酸化促進剤投入口５３以降の滞留時
間を、１分、３分、５分、１０分と変化させるよう導入
した。同時に１％過酸化水素水を、汚泥流量１０ｍＬ／
分当たり１ｍＬ／分で投入し超音波処理を行った。滞留
時間１条件当たり１週間の運転を行い、この間毎日１回
の原水と処理水とのＢＯＤ値を測定し、それぞれの平均
値を求めた。

【００２８】（実施例２）実施例１と同じ処理装置１を
用い、汚泥の流入と流出とを実施例と逆にし、その結
果、酸化促進剤投入口５３以降の容積が３０ｍＬ、酸化
促進剤投入口５３の位置が超音波振動子３の直前と見な
されるようにして、実施例１と同様に滞留時間を種々に
変化させて１週間の超音波処理を行い、この間毎日１回
の原水と処理水とのＢＯＤ値を測定し、それぞれの平均
値を求めた。

【００２９】（比較例１）実施例１と同じ装置を用い、
過酸化水素水を添加しなかった以外は実施例１と同じと
して超音波処理を行った。

【００３０】（比較例２）実施例２と同じ装置を用い、
過酸化水素水を添加しなかった以外は実施例２と同じと
して超音波処理を行った。

【００３１】実施例１、２及び比較例１、２の結果を図
２に示す。過酸化水素水を用いた実施例１及び実施例２
の場合には、いずれも場合も処理後の廃水のＢＯＤが上
昇し、過酸化水素水を用いなかった比較例１及び比較例
２と較べて、生物処理性が向上していることが分かる。

【００３２】

【発明の効果】以上の通りであるので、本発明の廃水の
処理方法は、超音波による物理的効果と酸化促進剤によ
る化学的効果との相乗効果により、効率よく有機性廃水
や生物性汚泥等の易生物分解性化が行われ、余剰汚泥の
減容化若しくは有機性廃水の前処理方法として有効なも
のとなるのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の廃水の処理装置の正面断面説明図。

【図２】図１の装置を用いた時の原水と処理水のＢＯＤ
変化図。

【符号の説明】

１ 処理装置 ２ 超音波処理部 ３ 超音波振動子 ４ 攪拌機 ５１ 廃水流入口 ５２ 廃水流出口 ５３ 酸化促進剤投入口

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有機性廃水に該廃水中の有機性物質の酸
   化を促進させる酸化促進剤を混合してなる廃水処理方法
   であって、前記有機性廃水と酸化促進剤とを混合する工
   程の直前、工程中又は工程の直後に超音波処理を行うこ
   とを特徴とする有機性廃水の処理方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の酸化促進剤が、過酸化水
   素水であることを特徴とする有機性廃水の処理方法。