JP2001259675A

JP2001259675A - 汚泥減量方法及び装置

Info

Publication number: JP2001259675A
Application number: JP2000123554A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Matsumoto; 成樹松本
Original assignee: NIPPON KANKYO CREATE KK
Current assignee: NIPPON KANKYO CREATE KK
Priority date: 1999-07-15
Filing date: 2000-04-25
Publication date: 2001-09-25
Also published as: KR20020022771A; WO2001005713A1

Abstract

(57)【要約】【課題】生物処理による余剰汚泥の処理方法及び装置
において、簡易かつ経済的に余剰汚泥を大幅に減量化す
る。【解決手段】有機性排水を曝気槽７で分解処理し、発
生した汚泥の少なくとも一部を抜き出して、過酸化水素
処理槽２に投入する。汚泥を投入した過酸化水素処理槽
２に過酸化水素を汚泥を乾燥汚泥に換算した０．０４〜
５０重量％の混合比で添加して、汚泥を微生物分解可能
な状態に有機物化する。微生物分解可能な状態に有機物
化した汚泥の所定量を曝気槽７に返送する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、余剰汚泥を減量化
する方法及びその装置に関し、詳しくは化学処理と生物
処理とを併用して余剰汚泥を減量化する方法及びその装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】排水中の有機汚濁成分の除去は、広く実
用化されている活性汚泥方式などの生物的処理方法によ
って行われているが、このような活性汚泥処理施設など
からは余剰汚泥が大量に発生しており、それらの発生量
は施設の拡充に伴って増大しつつあり、現在その増大す
る余剰汚泥の処理が大きな問題となっている。

【０００３】従来、余剰汚泥は脱水助剤（有機高分子ポ
リマー）を添加するなどして脱水した後、焼却処分ある
いは埋立処分にされていた。しかし、余剰汚泥の量が廃
棄物の半分近くになってきた現状においては、脱水機や
焼却炉を大規模化せざるを得ず、その設備や維持に要す
る費用は多大なものであり、また埋立処分場の確保も困
難な状況となっている。

【０００４】汚泥の減量化の方法としては、従来より好
気性、嫌気性微生物を利用する生物的な処理方法と化学
物質による化学的な処理方法が知られている。しかし、
たとえば前者の処理方法の１つである嫌気性消化による
余剰汚泥の減量化は、エネルギーがメタンガスとして回
収されるといった利点はあるが、余剰汚泥の分解率が６
０％程度と低いにも拘わらず消化に要する日数が長く、
広い敷地面積が必要であり、また未分解の余剰汚泥及び
その他の固形物は最終的には脱水し、焼却あるいは埋立
処分にしなければならない。さらに、脱水されても汚泥
は相当の水分を含むため、焼却においては、ダイオキシ
ン発生の一因ともなっている焼却炉内の燃焼温度を下げ
る原因となり深刻な問題となっている。一方、後者の化
学物質を利用する方法、たとえばオゾンなどの処理によ
って汚泥を可溶化した後、曝気層に返送する方法による
有機性汚泥の減量法も提案されているが、コストが高額
であったり、新たな環境問題を起こす側面があるため実
用する場合にはかなり検討が必要とされる。

【０００５】現在の汚泥の処理技術では、上記の生物処
理方法にしても化学処理方法にしても、脱水汚泥１トン
（含水率８５％、乾燥汚泥に換算した重量１５０ｋｇ）
を処理するのに処理代だけで３万円以上かかり、これ以
外に人件費などを合わせるとそのコストは多大である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の事情
に鑑みなされたものであり、簡易かつ経済的に余剰汚泥
の減量を図ることが可能であって、未分解の汚泥の処理
が必要ない汚泥の処理方法及び装置を提供するものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の汚泥減量方法
は、有機性排水を生物処理により分解する曝気槽から汚
泥の少なくとも一部を直接または間接に抜き出し、該汚
泥に該汚泥を乾燥汚泥に換算した重量の０．０４〜５０
重量％の混合比で過酸化水素を添加して該過酸化水素で
前記汚泥を微生物分解可能な状態に有機物化し、有機物
化した該汚泥の所定量を前記曝気槽に返送することを特
徴とするものである。

【０００８】上記方法において、前記有機物化した汚泥
の所定量を、前記曝気槽に返送する代わりに、過酸化水
素で微生物分解可能な状態に有機物化された汚泥をリア
クター汚泥による生物処理により分解するリアクターに
投入し、リアクター汚泥を曝気槽に返送するようにして
もよい。

【０００９】さらに、前記有機物化した汚泥の所定量を
該リアクターに投入した後、該リアクターから該リアク
ター汚泥の少なくとも一部を抜き出し、該リアクター汚
泥に該リアクター汚泥を乾燥汚泥に換算した重量の０．
０４〜５０重量％の混合比で過酸化水素を添加して該過
酸化水素で前記リアクター汚泥を微生物分解可能な状態
に有機物化し、有機物化した該リアクター汚泥の所定量
を前記リアクターに返送してもよい。

【００１０】また本発明の汚泥減量方法は、有機性排水
を生物処理により分解する曝気槽から汚泥の少なくとも
一部を直接または間接に抜き出し、該抜き出した汚泥を
リアクターに投入し、該リアクターから該汚泥を含むリ
アクター汚泥の少なくとも一部を抜き出し、該リアクタ
ー汚泥に該リアクター汚泥を乾燥汚泥に換算した重量の
０．０４〜５０重量％の混合比で過酸化水素を添加して
該過酸化水素で前記リアクター汚泥を微生物分解可能な
状態に有機物化し、有機物化した該リアクター汚泥の所
定量を前記リアクターに返送するものとしてもよい。

【００１１】本発明の汚泥減量装置は、有機性排水を生
物処理により分解する曝気槽と、該曝気槽から抜き出し
た汚泥を過酸化水素で微生物分解可能な状態に有機物化
する過酸化水素処理槽または、該曝気槽から抜き出した
汚泥を過酸化水素で微生物分解可能な状態に有機物化す
る二液混合装置と、前記過酸化水素処理槽または該二液
混合装置に前記汚泥を乾燥汚泥に換算した重量の０．０
４〜５０重量％の混合比の過酸化水素を添加する手段
と、前記過酸化水素処理槽または前記二液混合装置で微
生物分解可能な状態に有機物化された余剰汚泥の所定量
を前記曝気槽に返送する手段とを備えたことを特徴とす
るものである。

【００１２】上記装置において、前記有機物化された余
剰汚泥の所定量を前記曝気槽に返送する手段の代わり
に、過酸化水素で微生物分解可能な状態に有機物化され
た汚泥をリアクター汚泥による生物処理により分解する
リアクターと、前記有機物化された余剰汚泥の所定量を
該リアクターに投入する手段と、さらにリアクター汚泥
を曝気槽に返送する手段を備えていてもよい。

【００１３】さらに、前記有機物化された余剰汚泥の所
定量を該リアクターに投入する手段の後に、前記リアク
ターから抜き出した該リアクター汚泥を前記過酸化水素
処理槽または前記二液混合装置あるいは別に設けた過酸
化水素処理槽または二液混合装置に移送する手段と、こ
れらの過酸化水素処理槽または二液混合装置に該リアク
ター汚泥を乾燥汚泥に換算した重量の０．０４〜５０重
量％の混合比の過酸化水素を添加する手段と、過酸化水
素処理槽または二液混合装置で微生物分解可能な状態に
有機物化された余剰汚泥の所定量を前記リアクターに返
送する手段とを備えるものとすることもできる。

【００１４】本発明の汚泥減量装置は、有機性排水を生
物処理により分解する曝気槽と、過酸化水素で微生物分
解可能な状態に有機物化された汚泥をリアクター汚泥に
よる生物処理により分解するリアクターと、該曝気槽か
ら抜き出した汚泥を前記リアクターに投入する手段と、
前記リアクターから抜き出した該リアクター汚泥を過酸
化水素で微生物分解可能な状態に有機物化する過酸化水
素処理槽または、前記リアクターから抜き出した該リア
クター汚泥を過酸化水素で微生物分解可能な状態に有機
物化する二液混合装置と、前記リアクターから抜き出し
た該リアクター汚泥を前記過酸化水素処理槽または前記
二液混合装置に投入する手段と、前記過酸化水素処理槽
または前記二液混合装置に該汚泥を乾燥汚泥に換算した
重量の０．０４〜５０重量％の混合比の過酸化水素を添
加する手段と、前記過酸化水素処理槽または前記二液混
合装置で微生物分解可能な状態に有機物化された余剰汚
泥の所定量を前記リアクターに返送する手段とを備える
ものとしてもよい。

【００１５】「有機性排水」とは、有機物を主に含む排
水をいい、家庭排水やし尿などの都市下水からの排水や
工場排水などを意味する。

【００１６】「汚泥」とは、有機性排水を生物処理する
処理施設の曝気槽中の主な構成体であって、都市下水や
諸種の産業排水を連続通気攪拌してそれらの含有有機物
に対する資化能、酸化能の高い種々の好気性細菌や、酸
素のない状態で含有有機物を分解する嫌気性細菌や、嫌
気、好気どちらの状態でも含有有機物を分解できる通性
嫌気性細菌などの微生物、及びこの微生物を増殖させて
得られる泥状の物質や、有機性の懸濁物の集まりであ
り、微生物を含むものであれば、多少の未処理状態の有
機性排水や無機物をも含む意味として用いる。「リアク
ター汚泥」とは、リアクター中に存在する汚泥を示す
が、「汚泥」とその内容を区別するものではない。また
「余剰汚泥」とは、有機性排水を生物処理する過程で発生
した微生物であって排水処理の目的上必要とされる微生
物量を上まわる微生物より成るものを意味し、都市下水
や諸種の産業排水を連続通気攪拌してそれらの含有有機
物に対する資化能、酸化能の高い種々の好気性細菌や、
酸素のない状態で含有有機物を分解する嫌気性細菌や、
嫌気、好気どちらの状態でも含有有機物を分解できる通
性嫌気性細菌などの微生物、及びこの微生物を増殖させ
て得られる泥状の物質や、有機性の懸濁物の集まりであ
り、微生物を含むものであれば、多少の未処理状態の有
機性排水や無機物をも含むものであってもよい。また、
「生物処理」とは、活性汚泥法や、膜分離活性汚泥法、
生物膜法などのように、生物によって有機性排水を処理
する方法を、「微生物」とは、活性汚泥法の活性汚泥菌
をはじめ、膜分離活性汚泥法の活性汚泥菌や生物膜法の
生物膜構成菌を含む広い意味である。

【００１７】「曝気槽」とは、有機性排水を生物処理に
より分解処理する槽を意味し、「曝気槽から直接または
間接に」とは、曝気槽から直接抜き出してもよいしある
いは曝気槽から沈殿槽などを経由して間接的に抜き出し
てもよいことを意味する。また本発明で「リアクター」と
は、過酸化水素で微生物分解可能な状態に有機物化され
た汚泥をリアクター汚泥による生物処理により分解する
槽を意味する。

【００１８】過酸化水素は、汚泥を乾燥汚泥に換算した
重量の０．０４〜５０重量％、すなわち、汚泥を乾燥汚
泥に換算した重量に対して過酸化水素を０．０４〜５０
重量％、好ましくは０．０４〜２０重量％、さらには
０．０４〜５重量％添加することが好ましい。乾燥汚泥
に換算した汚泥に対する過酸化水素の重量％は、汚泥と
過酸化水素の反応時の混合割合を意味する。乾燥汚泥に
換算とは、含水率が０％の乾燥汚泥に換算することを意
味する。過酸化水素は１００％の過酸化水素水溶液を使
用したと仮定した場合の換算された重量を意味する。

【００１９】「過酸化水素処理槽」（以下単に「処理
槽」という）は、過酸化水素で汚泥を酸化し汚泥菌を死
滅させる槽であって、過酸化水素による酸化には汚泥と
添加される過酸化水素とを攪拌するための攪拌機を設け
ることが望ましい。攪拌機は、高速で攪拌できれば特に
限定されるものではなく、たとえば羽根式攪拌機が好ま
しい。「二液混合装置」は、過酸化水素で汚泥を酸化
し、汚泥菌を死滅させる装置であって、過酸化水素によ
る酸化は汚泥と添加される過酸化水素とを混合室で混合
して行う。特に、効率よく混合するため乱流板等を設け
て乱流を発生させて２液を混合するとより好ましい。

【００２０】「沈殿槽」は、沈殿を利用して汚泥と上澄水
を分離する槽である。「液中膜」は、浸漬型の固液分離
装置で、微多孔性膜を利用して排水から水を分離する膜
である。「中空糸」は、芯が中空になっている糸であ
り、これをまとめた中空糸膜を利用して排水から水を分
離する。

【００２１】該過酸化水素で前記汚泥を微生物分解可能
な状態に有機物化するとは、過酸化水素で汚泥を酸化分
解し微生物がＢＯＤ源として生物酸化できる状態にする
ことを意味する。

【００２２】有機物化した該汚泥の所定量を前記曝気槽
あるいは前記リアクターに投入あるいは返送するとは、
有機物化した汚泥のすべてを曝気槽あるいはリアクター
に投入あるいは返送してもよいし、また有機物化した汚
泥の一部を投入あるいは返送してもよいことを意味す
る。また、ここで投入あるいは返送する有機物化した汚
泥には、過酸化水素によって有機物化された汚泥の他に
過酸化水素とは未反応の汚泥も含まれていることを意味
する。また、汚泥の曝気槽への返送は直接曝気槽に返送
してもよいし、曝気槽に有機性排水を導入する経路など
から間接的に返送してもよい。

【００２３】

【発明の効果】本発明の汚泥減量方法は、有機性排水を
生物処理により分解する曝気槽から汚泥の少なくとも一
部を直接または間接に抜き出し、汚泥に汚泥を乾燥汚泥
に換算した重量の０．０４〜５０重量％の混合比で過酸
化水素を添加して過酸化水素で汚泥を微生物分解可能な
状態に有機物化し、有機物化した汚泥の所定量を曝気槽
に返送することとしたので、また本発明の汚泥減量装置
は、有機性排水を生物処理により分解する曝気槽と、曝
気槽から抜き出した汚泥を過酸化水素で微生物分解可能
な状態に有機物化する過酸化水素処理槽、または曝気槽
から抜き出した汚泥を過酸化水素で微生物分解可能な状
態に有機物化する二液混合装置と、過酸化水素処理槽ま
たは二液混合装置に汚泥を乾燥汚泥に換算した重量の
０．０４〜５０重量％の混合比の過酸化水素を添加する
手段と、過酸化水素処理槽または二液混合装置で微生物
分解可能な状態に有機物化された汚泥の所定量を、曝気
槽に返送する手段とを備えたので、有機性排水の処理を
行いながら、未分解の余剰汚泥を発生させることなく経
済的に汚泥の減量を図ることができる。

【００２４】より具体的には、従来の生物処理方法で
は、未分解の余剰汚泥及びその他の固形物は脱水し焼却
あるいは埋立処分にしなければならなかったが、本発明
の汚泥減量方法、減量装置では、取り出された汚泥は過
酸化水素によって酸化され微生物分解可能な状態に有機
物化されて曝気槽に戻され、ここで汚泥を構成する微生
物によって補食されるため、未分解の余剰汚泥を別に脱
水したり焼却する必要がない。すなわち、取り出された
汚泥のすべてが過酸化水素によって微生物分解可能な状
態に有機物化されて曝気槽に戻されるわけではないが、
少なくとも有機物化された汚泥は、曝気槽に戻されると
汚泥を構成する微生物によって補食される。従って、曝
気槽〜過酸化水素処理槽（または二液混合装置）〜曝気
槽と取り出された汚泥の循環を繰り返すことによって汚
泥は処理されていくので、未分解の余剰汚泥処理のため
に脱水機や焼却機は必要としない。

【００２５】また、従来の化学処理で汚泥を減量する方
法では、化学物質にかかるコストが高額であったり、新
たな環境問題に対する考慮が必要であったが、本発明で
は過酸化水素で汚泥のすべてを酸化し汚泥の減量を図る
のではなく、汚泥に対してこの汚泥を微生物分解可能な
状態に有機物化するために過酸化水素を用いるので汚泥
処理にかかるコストを低く抑えることが可能となる。す
なわち、過酸化水素によって汚泥の主な構成物である微
生物の細胞壁の一部が破壊され、その結果細胞壁および
その内容物が他の微生物によって補食吸収されて、汚泥
の減量化につながるので、汚泥のすべてを化学物質によ
って処理するのに比較して経済的にかなり有利となる。
さらに過酸化水素は分解しても生成物は水と酸素という
無害なものなので極めて環境に優しい処理方法といえ
る。

【００２６】また、有機性排水を生物処理により分解す
る曝気槽から汚泥の少なくとも一部を抜き出し、汚泥に
過酸化水素を添加して過酸化水素で余剰汚泥を微生物分
解可能な状態に有機物化し、この有機物化した汚泥を曝
気槽に返送するという工程により、有機性排水から汚泥
の処理までを一括して行うことができ、またシステムの
自動化を図ることができるので、人件費をかけずに有機
性排水及び汚泥の処理を行うことが可能となる。

【００２７】また、前記汚泥減量方法および装置におい
て、前記有機物化された汚泥の所定量を、前記曝気槽に
返送する代わりに、過酸化水素で微生物分解可能な状態
に有機物化された汚泥を生物処理により分解するリアク
ターに投入することとした場合においては、過酸化水素
により微生物分解可能な状態に有機物化された汚泥を有
機性排水処理のプロセスと独立して処理することが可能
となるので、曝気槽へのBOD負荷の増加を防止し、汚泥
をより確実に処理することができる。また、過酸化水素
により微生物分解可能な状態に有機物化された汚泥の量
に応じてリアクターの容積やリアクター汚泥のMLSSを調
整することができるので、余剰汚泥をより効率的に生物
処理により分解できる。

【００２８】さらに前記汚泥減量方法および装置におい
て、前記有機物化された汚泥の所定量を前記リアクター
に投入した後、該リアクターからリアクター汚泥の少な
くとも一部を抜き出し、該リアクター汚泥を乾燥汚泥に
換算した重量の０．０４〜５０重量％の混合比で過酸化
水素を添加して該過酸化水素で該リアクター汚泥を微生
物分解可能な状態に有機物化し、有機物化した該リアク
ター汚泥の所定量を該リアクターに返送することとした
場合においては、前記有機物化された汚泥が該リアクタ
ー中で該リアクター汚泥により分解吸収された後、再び
リアクター汚泥に生成され、該リアクター中の該リアク
ター汚泥のMLSS濃度を上昇させる場合において、該リア
クター汚泥の少なくとも一部を該過酸化水素で有機物化
することにより該リアクター中の該リアクター汚泥のML
SS濃度の上昇を防ぐことが可能となる。なお、該リアク
ターから抜き出された該リアクター汚泥には前記有機物
化され該リアクターに投入された該汚泥の未処理分が含
まれてもよい。

【００２９】また、本発明の汚泥減量方法および装置に
おいて、有機性排水を生物処理により分解する曝気槽か
ら汚泥の少なくとも一部を直接または間接に抜き出し、
該抜き出した汚泥をリアクターに投入し、該リアクター
から該リアクター汚泥の少なくとも一部を抜き出し、該
リアクター汚泥に該汚泥を乾燥汚泥に換算した重量の
０．０４〜５０重量％の混合比で過酸化水素を添加して
該過酸化水素で前記リアクター汚泥を微生物分解可能な
状態に有機物化し、有機物化した該汚泥の所定量を前記
リアクターに返送するものとした時も、過酸化水素によ
り微生物分解可能な状態に有機物化された汚泥を有機性
排水を処理するプロセスと独立して処理することが可能
となり、また、前記過酸化水素で有機物化された前記リ
アクター汚泥の量に応じてリアクターの容積や、リアク
ター汚泥のMLSSを調整することができるので余剰汚泥を
より効率的に生物処理により分解できる。さらに前記曝
気槽から前記汚泥の少なくとも一部を直接または間接に
抜き出し、該抜き出した汚泥をリアクターに投入し、該
リアクターから該リアクター汚泥の少なくとも一部を抜
き出し、該リアクター汚泥を乾燥汚泥に換算した重量の
０．０４〜５０重量％の混合比で過酸化水素を添加して
該過酸化水素で該リアクター汚泥を微生物分解可能な状
態に有機物化し、有機物化した該リアクター汚泥の所定
量を該リアクターに返送することとした場合において
は、前記曝気槽から前記汚泥の少なくとも一部を直接ま
たは間接に抜き出し、該抜き出した汚泥をリアクターに
投入するので、該リアクター中の該リアクター汚泥のML
SS濃度が上昇する場合において、該リアクター汚泥の少
なくとも一部を該過酸化水素で有機物化することにより
該リアクター中の該リアクター汚泥のMLSS濃度の上昇を
防ぐことが可能となる。なお、該リアクターから抜き出
された該リアクター汚泥には前記曝気槽から抜き出され
た前記汚泥が含まれてもよい。

【００３０】なお、本発明の汚泥減量方法および装置に
おいて、前記リアクターから該リアクター内の汚泥の一
部を取り出し沈殿槽で固液分離することとした時は、汚
泥と水とをより効率的に分離することが可能となる。

【００３１】また、本発明の汚泥減量方法および装置に
おいて、前記曝気槽または前記リアクター内の汚泥の一
部を該曝気槽または該リアクターに備えた液中膜または
中空糸膜で水と分離することとした時は、曝気槽または
リアクター内の汚泥の密度を高くすることが可能とな
り、曝気槽またはリアクターを小さくすることができ
る。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の汚泥の減量方法に
ついて、図１から図５を参照して説明する。

【００３３】図１は本発明の一実施の形態による汚泥減
量装置の概略図である。汚泥減量装置１は、処理槽２、
曝気槽７から処理槽２へ直接汚泥を投入する手段３ａ、
曝気槽７から沈殿槽６を経て処理槽２へ間接的に汚泥を
投入する手段３ｂ、曝気槽７の処理水を汚泥と上澄水に
分離する沈殿槽６、過酸化水素を処理槽２へ添加する手
段４、微生物分解可能な状態に有機物化した汚泥を曝気
槽７へ直接返送する手段５ａ、微生物分解可能な状態に
有機物化した汚泥を曝気槽７へ間接的に返送する手段５
ｂ、有機性排水を一時的に溜めておく原水槽８、沈殿槽
６から汚泥を曝気槽７に返送する手段９を備えてなるも
のである。

【００３４】家庭から発生した有機性排水は、原水槽８
に一時的に溜められ、曝気槽７の処理に応じて有機性排
水が原水槽８から曝気槽７に送られる。原水槽８から曝
気槽７に有機性排水が送られると、曝気槽７では溶存酸
素を十分な濃度に維持して活性汚泥菌（微生物）を繁殖
させ、これと有機性排水を曝気によって５時間〜一昼夜
処理する。処理された処理水は、沈殿槽６に送られて透
明な上澄水と汚泥に分離される。ここで上澄水は消毒な
どの処理ののち放流される。一方汚泥は沈殿槽６から汚
泥を曝気槽７に返送する手段９を経て曝気槽７に返送さ
れる。曝気槽７では有機性排水の処理を行うほど汚泥が
発生する。しかし、汚泥の増加に伴い沈殿層６にて処理
水と汚泥の分離が困難となる。沈殿層６で上澄水と汚泥
の分離を困難にする原因となる汚泥、いわゆる余剰汚泥
が発生するようになる。余剰汚泥の発生量は、ΔＸ＝ａ
Ｓｒ−ｂＸで表される。ここでΔＸは、余剰汚泥発生量
（ｋｇ／日）、Ｓｒは除去ＢＯＤ量（ｋｇ／日）、Ｘは
装置中の汚泥量（ｋｇ）、ａは除去ＢＯＤの汚泥転換
率、ｂは体内呼吸による自己酸化率（日^−１）である。
ａは排水の種類、ｂは汚泥の種類や状況によって異なる
が、通常ａは０．２〜０．７、ｂは０．０２〜０．０７
である。

【００３５】このような余剰汚泥が発生すると、汚泥を
曝気槽７に返送することなく、曝気槽７から処理槽２へ
直接汚泥を投入する手段３ａまたは曝気槽７から沈殿槽
６を経て処理槽２へ間接的に汚泥を投入する手段３ｂに
よって、汚泥を処理槽２へ抜き出す。処理槽２に抜き出
された汚泥は添加される過酸化水素によってＢＯＤ化さ
れる。汚泥との酸化効率をあげるために、過酸化水素の
添加は少量ずつ行われることが好ましい。また、同様の
理由から処理槽２には汚泥と過酸化水素を高速で攪拌す
ることができる攪拌機が備えられていることが好まし
い。添加される過酸化水素の量は、抜き出された汚泥と
過酸化水素の反応時の混合割合が、抜き出された汚泥を
乾燥汚泥に換算した重量の０．０４〜５０重量％、好ま
しくは０．０４〜２０重量％、さらには０．０４〜５重
量％が好ましい。添加された過酸化水素によって、投入
された汚泥のすべてがＢＯＤ化されるわけではなく、処
理槽２には未分解の汚泥が含まれることになる。すなわ
ち、抜き出された汚泥の一部は過酸化水素により酸化さ
れ、汚泥を構成している汚泥菌の細胞壁の一部を破壊し
て汚泥菌を死滅させＢＯＤ化するが、過酸化水素によっ
て酸化されない未分解の汚泥はそのままの状態で残る。
しかし、未分解の汚泥は分解された汚泥とともに曝気槽
７へ直接返送する手段５ａまたは間接的に返送する手段
５ｂによって再び曝気槽７に戻され、その後再び曝気槽
７から処理槽２に抜き出され、この循環を繰り返す間に
分解される。すなわち、本発明の汚泥減量は、過酸化水
素による汚泥の酸化によって全ての汚泥を減量しようと
するものではなく、死滅した汚泥を曝気槽中にＢＯＤ源
として戻すことにより汚泥の減量をはかろうとするもの
である。

【００３６】ここで、死滅した汚泥をＢＯＤ源として戻
すことによって発生する新たな余剰汚泥をΔＸ′とする
と、ΔＸ′はａ′ΔＸとなるから、消滅する汚泥は、 ΔＸ−ΔＸ′＝（１−ａ′）ΔＸとなる。ａ′を最高値０．７と仮定すれば、ΔＸの約３
倍量の汚泥を過酸化水素により死滅させることによりΔ
Ｘを消滅させることができる。つまり、曝気槽７から処
理槽２へ、処理槽２から曝気槽７へと汚泥を循環させ、
余剰汚泥の約３倍量を過酸化水素によって死滅させるこ
とにより余剰汚泥を消滅させることができる。なお、汚
泥の増加量としては、上式により示される微生物の増殖
による量以外に流入排水中に含まれる微生物分解に関与
しない懸濁固形物（ＳＳ）も換算する必要があるが、有
機性排水の中にはこのような性質の懸濁固形物を含まな
いものも多いので、ここではないものと考えている。

【００３７】なお、本実施の形態においては、曝気槽７
から処理槽２へ直接汚泥を投入する手段３ａを設けてい
るが、処理槽２では過酸化水素が効率よく汚泥菌を死滅
させることに消費されることが好ましく、その他の有機
物を酸化することに過酸化水素が消費されるのは好まし
くない。従ってこれを防止するため、曝気槽７または沈
殿層６から処理槽２へ汚泥を投入する間に、再曝気槽を
設けておくことがより好ましい。また、処理槽２で過酸
化水素が、有機性排水に含まれる窒素分から微生物によ
り間接的に合成される亜硝酸を酸化することに消費され
ることは好ましくないので、手段３ａの途中で再曝気槽
と処理槽２の間に脱窒槽を設けることがさらに好まし
い。また、図１において曝気槽７は、内部に水と汚泥を
分離する液中膜または中空糸膜を備えていてもよく、こ
の場合リアクター内の汚泥の密度を高くすることができ
るため、曝気槽を小さくすることができる。この場合、
沈殿槽６は備えなくともよい。

【００３８】図２は本発明の第二の実施の形態による汚
泥減量装置の概略図である。汚泥減量装置１０は、処理
槽１２、曝気槽１７から処理槽１２へ直接汚泥を投入す
る手段１３ａ、曝気槽１７から沈殿槽１６を経て処理槽
１２へ間接的に汚泥を投入する手段１３ｂ、曝気槽１７
の処理水を汚泥と上澄水に分離する沈殿槽１６、過酸化
水素を処理槽１２へ添加する手段１４、微生物分解可能
な状態に有機物化した汚泥をリアクター１１０へ投入す
る手段１５、有機性排水を一時的に溜めておく原水槽１
８、沈殿槽１６から汚泥を曝気槽１７に返送する手段１
９、リアクター１１０内のリアクター汚泥を原水槽１８
に移送する手段１２０a,リアクター１１０内のリアクタ
ー汚泥を曝気槽１７に移送する手段１２０bを備えてな
るものである。このように、処理槽１２により微生物分
解可能な状態に有機物化した該汚泥を曝気槽１７に返送
する代わりにリアクター１１０に投入し、該リアクター
１１０内のリアクター汚泥を原水槽１８に移送する手段
１２０aと、曝気槽１７に移送する手段１２０bとを設け
ることにより、曝気槽へのBOD負荷の増加を防止し、汚
泥をより確実に処理することができる。また、微生物分
解可能な状態に有機物化した汚泥の量に合わせてリアク
ターの容積、リアクター汚泥のMLSS濃度を調整して効率
よい生物処理をすることができる。

【００３９】図３に示すように、図２に示す汚泥減量装
置は、リアクター１１０内の汚泥を固液分離する沈殿槽
１００を備えていてもよい。沈殿槽１００に送られた処
理水は透明な上澄水と汚泥に分離され、上澄水は消毒な
どの処理の後放流される。この沈殿槽１００により、汚
泥と処理水とをより効率的に分離することが可能にな
る。沈殿槽１００により分解された処理水は原水槽１
８、曝気槽１７、沈殿槽１６のいずれにも移送すること
ができる。

【００４０】なお、本実施の形態においても、曝気槽１
７または沈殿槽１６から処理槽１２へ汚泥を投入する間
に、再曝気槽を設けておくことがより好ましい。また、
手段１３aの途中で再曝気槽と処理槽１２の間に脱窒槽
を設けることがさらに好ましい。

【００４１】図４は本発明の第三の実施の形態による汚
泥減量装置の概略図である。汚泥減量装置２０は、処理
槽２２、曝気槽２７から処理槽２２へ直接汚泥を投入す
る手段２３ａ、曝気槽２７から沈殿槽２６を経て処理槽
２２へ間接的に汚泥を投入する手段２３ｂ、曝気槽２７
の処理水を汚泥と上澄水に分離する沈殿槽２６、過酸化
水素を処理槽２２へ添加する手段２４、微生物分解可能
な状態に有機物化した汚泥を処理槽２２からリアクター
２１０へ投入あるいは返送する手段２５、リアクター２
１０から処理層２２へリアクター汚泥を移送する手段２
１１、有機性排水を一時的に溜めておく原水槽２８、沈
殿槽２６から汚泥を曝気槽２７に返送する手段２９、リ
アクター２１０内のリアクター汚泥を固液分離する沈殿
槽２００を備えてなるものである。このように、処理槽
２２により微生物分解可能な状態に有機物化した該汚泥
をリアクター２１０に投入した後処理槽２２に返送する
手段を備えることにより、過酸化水素による有機物化と
リアクターによる生物処理を繰り返すことができ、余剰
汚泥をさらに効率的に生物処理により分解することが可
能となる。

【００４２】なお、本実施の形態においても、曝気槽２
７または沈殿槽２６から処理槽２２へ汚泥を投入する間
に、再曝気槽を設けておくことがより好ましい。また、
手段２３aの途中で再曝気槽と処理槽２２の間に脱窒槽
を設けることがさらに好ましい。また、沈殿槽２００の
処理水は原水槽２８、曝気槽２７、沈殿槽２６のいずれ
に移送してもよい。

【００４３】図５は本発明の第四の実施の形態による汚
泥減量装置の概略図である。汚泥減量装置３０は、処理
槽３２、曝気槽３７からリアクター３１０へ直接汚泥を
投入する手段３３a、曝気槽３７から沈殿槽３６を経て
リアクター３１０へ間接的に汚泥を投入する手段３３
b、曝気槽３７の処理水を汚泥と上澄水に分離する沈殿
槽３６、リアクター３１０から処理槽３２へリアクター
汚泥を移送する手段３１１、過酸化水素を処理槽３２へ
添加する手段３４、微生物分解可能な状態に有機物化し
た汚泥をリアクター３１０へ返送する手段３５、有機性
排水を一時的に溜めておく原水槽３８、沈殿槽３６から
汚泥を曝気槽３７に返送する手段３９、リアクター３１
０内のリアクター汚泥を固液分離する沈殿槽３００を備
えてなるものである。この場合も、過酸化水素により微
生物分解可能な状態に有機物化された汚泥を有機性排水
中の汚泥と独立して処理することが可能となり、また過
酸化水素により処理された汚泥が微生物分解可能な状態
に有機物化された汚泥の量に応じてリアクター３１０の
容積、リアクター汚泥のMLSS濃度を調整できるので、前
記と同じ効果が得られる。

【００４４】なお、本実施の形態においても、沈殿槽３
００により分解された処理水は原水槽３８、曝気槽３
７、沈殿槽３６のいずれに移送してもよい。

【００４５】図２、図３、図４および図５において、例
えば図６に示すようにリアクター１１０，２１０，３１
０は内部に水と汚泥を分離する液中膜４０または中空糸
膜（図示せず）を備えていてもよく、この場合リアクタ
ー内の汚泥の密度を高くすることができるため、リアク
ターを小さくすることができる。この場合、沈殿槽１０
０，２００，３００は備えなくともよい。

【００４６】また、図３、図４および図５において、リ
アクター内のリアクター汚泥を原水槽または曝気槽に移
送する手段を設けてもよい。

【００４７】以下に本発明の経済的効果を示すビーカテ
ストによる実施例を示す。

【００４８】（実施例）浄化槽の汚泥３００ｃｃ（ＭＬ
ＳＳ５０００ｍｇ／ｌ、乾燥汚泥換算重量としては１
５００ｍｇ）に反応時の過酸化水素の混合割合がそれぞ
れ０．５、０．３、０．２、０．１、０．０５、０．０
１、０．００５、０．００１、０．０００４（重量％で
５０％〜０．０４％）となるよう過酸化水素を添加する
ビーカテストを行った。このビーカテストの結果から、
それぞれの過酸化水素の混合割合における汚泥の死滅率
（表１に示す）をもとに実際に脱水処理した汚泥１トン
（含水率８５％、乾燥汚泥に換算した重量１５０ｋｇ）
分を減量するために必要とする過酸化水素を計算し、そ
の量を過酸化水素６０％水溶液（１００円／ｋｇ）のコ
ストに換算した。

【００４９】

【表１】結果を表２に示す。表中のｐＨは汚泥のｐＨを示すもの
である。

【００５０】

【表２】表２から明らかなように、乾燥汚泥重量と過酸化水素重
量（１００％過酸化水素水溶液として換算された重量）
の反応時の混合割合が０．５（５０重量％）のとき、か
かる平均コストは４８９００円であった。この実験はビ
ーカテストで行われたものを実際のスケールに換算した
ものであるが、ビーカテストでは汚泥と過酸化水素の攪
拌効率に制限があるため、汚泥の減量に使用した過酸化
水素の量は実際のスケールに比べて多くなっている。実
際の攪拌機は汚泥と過酸化水素をかなりの高速で攪拌す
ることができ、また汚泥に対して過酸化水素を少量ずつ
時間をかけて添加することができるので、この半分程度
の費用で汚泥の減量化を図ることができる。従って乾燥
汚泥重量と過酸化水素の反応時の混合割合が０．５（５
０重量％）であっても従来汚泥の減量にかかった費用の
３分の２程度にコストを抑えることができる。現実には
従来の脱水汚泥１トンの処理にかかるといわれているコ
スト３万円には人件費は含まれていないため、この結果
から本発明による汚泥減量方法、装置がいかに経済的に
有利であるか、いかに広いｐＨ域の汚泥で有効であるか
が確認できる。また、本発明の汚泥減量方法、装置は汚
泥の減量を有機性排水の処理を行う過程に組み込んであ
るので、有機性排水の処理を行いながら余剰汚泥の処理
を行うことができる。

【００５１】図７は汚泥の死滅率と乾燥汚泥重量と過酸
化水素の反応時の混合割合との関係を示したグラフであ
る。このグラフから明らかなように過酸化水素の混合割
合が乾燥汚泥１に対して０．５の時には死滅率は高い
が、過酸化水素の混合割合が１０分の１つまり乾燥汚泥
１に対して０．０５になっても、死滅率は過酸化水素の
割合が乾燥汚泥１に対して０．５の時の１０分の１には
下がらない。すなわち、汚泥の死滅率は過酸化水素の対
乾燥汚泥混合比の対数に概ね比例しているのである。本
発明はこの点に着目して、使用する過酸化水素の混合割
合に比べて汚泥の死滅率が高い、言い換えれば汚泥を殺
すのに効率のよい過酸化水素の混合範囲、すなわち、乾
燥汚泥重量に対して汚泥と過酸化水素の反応時の混合割
合で０．０４〜５０重量％の過酸化水素を添加すること
によって経済的な処理を行うようにしたものである。

【００５２】また、有機性排水の処理と汚泥の減量を連
続したシステムとして行うことができるので、有機性排
水の処理と汚泥の減量を自動化することが可能となり、
人件費にかかる費用を今まで以上に抑えることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態による汚泥減量装置の概
略図

【図２】本発明の第二の実施の形態による汚泥減量装置
の概略図

【図３】本発明の第二の実施の形態による汚泥減量装置
にさらに沈殿槽を設けた場合の概略図

【図４】本発明の第三の実施の形態による汚泥減量装置
の概略図

【図５】本発明の第四の実施の形態による汚泥減量装置
の概略図

【図６】本発明の第二、第三および第四の実施の形態に
よる汚泥減量装置のリアクターに液中膜を備えた場合の
概略図

【図７】汚泥の死滅率と乾燥汚泥重量と過酸化水素の反
応時の混合割合との関係を示したグラフ

【符号の説明】

１汚泥減量装置２処理槽４過酸化水素添加手段５ａ有機物化汚泥返送手段５ｂ有機物化汚泥返送手段７曝気槽１０汚泥減量装置１２処理槽１４過酸化水素添加手段１５有機物化汚泥投入手段１７曝気槽２０汚泥減量装置２２処理槽２４過酸化水素添加手段２５有機物化汚泥投入あるいは返送手段２７曝気槽３０汚泥減量装置３２処理槽３４過酸化水素添加手段３５有機物化汚泥投入あるいは返送手段３７曝気槽４０液中膜１００沈殿槽１１０リアクター２００沈殿槽２１０リアクター２１１リアクター汚泥移送手段３００沈殿槽３１０リアクター３１１リアクター汚泥移送手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】有機性排水を生物処理により分解する曝
気槽から汚泥の少なくとも一部を直接または間接に抜き
出し、該汚泥に該汚泥を乾燥汚泥に換算した重量の０．
０４〜５０重量％の混合比で過酸化水素を添加して該過
酸化水素で前記汚泥を微生物分解可能な状態に有機物化
し、有機物化した該汚泥の所定量を前記曝気槽に返送す
ることを特徴とする汚泥減量方法。
【請求項２】有機性排水を生物処理により分解する曝
気槽から汚泥の少なくとも一部を直接または間接に抜き
出し、該汚泥に該汚泥を乾燥汚泥に換算した重量の０．
０４〜５０重量％の混合比で過酸化水素を添加して該過
酸化水素で前記汚泥を微生物分解可能な状態に有機物化
し、有機物化した該汚泥の所定量を、過酸化水素で微生
物分解可能な状態に有機物化された汚泥をリアクター汚
泥による生物処理により分解するリアクターに投入する
ことを特徴とする汚泥減量方法。
【請求項３】該リアクター内の該リアクター汚泥の少
なくとも一部を抜き出し、該リアクター汚泥に該リアク
ター汚泥を乾燥汚泥に換算した重量の０．０４〜５０重
量％の混合比で過酸化水素を添加して該過酸化水素で前
記リアクター汚泥を微生物分解可能な状態に有機物化
し、有機物化した該リアクター汚泥の所定量を前記リア
クターに返送することを特徴とする請求項２記載の汚泥
減量方法。
【請求項４】有機性排水を生物処理により分解する曝
気槽から汚泥の少なくとも一部を直接または間接に抜き
出し、該抜き出した汚泥をリアクターに投入し、該リア
クターから該汚泥の一部を含むリアクター汚泥の少なく
とも一部を抜き出し、該リアクター汚泥に該リアクター
汚泥を乾燥汚泥に換算した重量の０．０４〜５０重量％
の混合比で過酸化水素を添加して該過酸化水素で前記リ
アクター汚泥を微生物分解可能な状態に有機物化し、有
機物化した該リアクター汚泥の所定量を前記リアクター
に返送することを特徴とする汚泥減量方法。
【請求項５】前記リアクターから該リアクター内の前
記リアクター汚泥の少なくとも一部を取り出し、沈殿槽
で固液分離をすることを特徴とする請求項２から４いず
れか１項記載の汚泥減量方法。
【請求項６】前記リアクター内の前記リアクター汚泥
の少なくとも一部を、液中膜または中空糸膜で水と分離
することを特徴とする請求項２から４いずれか１項記載
の汚泥減量方法。
【請求項７】前記過酸化水素の混合比が０．０４〜２
０重量％であることを特徴とする請求項１から６いずれ
か1項記載の汚泥減量方法。
【請求項８】有機性排水を生物処理により分解する曝
気槽と、該曝気槽から抜き出した汚泥を過酸化水素で微
生物分解可能な状態に有機物化する過酸化水素処理槽ま
たは該曝気槽から抜き出した汚泥を過酸化水素で微生物
分解可能な状態に有機物化する二液混合装置と、前記過
酸化水素処理槽または該二液混合装置に前記汚泥を乾燥
汚泥に換算した重量の０．０４〜５０重量％の混合比の
過酸化水素を添加する手段と、前記過酸化水素処理槽ま
たは前記二液混合装置で微生物分解可能な状態に有機物
化された余剰汚泥の所定量を前記曝気槽に返送する手段
とを備えたことを特徴とする汚泥減量装置。
【請求項９】有機性排水を生物処理により分解する曝
気槽と、該曝気槽から抜き出した汚泥を過酸化水素で微
生物分解可能な状態に有機物化する過酸化水素処理槽ま
たは該曝気槽から抜き出した汚泥を過酸化水素で微生物
分解可能な状態に有機物化する二液混合装置と、前記過
酸化水素処理槽または該二液混合装置に前記汚泥を乾燥
汚泥に換算した重量の０．０４〜５０重量％の混合比の
過酸化水素を添加する手段と、過酸化水素で微生物分解
可能な状態に有機物化された汚泥をリアクター汚泥によ
る生物処理により分解するリアクターと、前記過酸化水
素処理槽または前記二液混合装置で微生物分解可能な状
態に有機物化された余剰汚泥の所定量を該リアクターに
投入する手段とを備えたことを特徴とする汚泥減量装
置。
【請求項１０】該リアクター内の該リアクター汚泥を
前記過酸化水素処理槽または前記二液混合装置に移送す
る手段と、前記過酸化水素処理槽または前記二液混合装
置に該リアクター汚泥を乾燥汚泥に換算した重量の０．
０４〜５０重量％の混合比の過酸化水素を添加する手段
と、前記過酸化水素処理槽または前記二液混合装置で微
生物分解可能な状態に有機物化された余剰汚泥の所定量
を前記リアクターに返送する手段とを備えたことを特徴
とする請求項９記載の汚泥減量装置。
【請求項１１】有機性排水を生物処理により分解する
曝気槽と、過酸化水素で微生物分解可能な状態に有機物
化された汚泥をリアクター汚泥による生物処理により分
解するリアクターと、前記曝気槽から抜き出した汚泥を
前記リアクターに投入する手段と、前記リアクターから
抜き出したリアクター汚泥を過酸化水素で微生物分解可
能な状態に有機物化する過酸化水素処理槽または前記リ
アクターから抜き出したリアクター汚泥を過酸化水素で
微生物分解可能な状態に有機物化する二液混合装置と、
前記リアクターから抜き出したリアクター汚泥を前記過
酸化水素処理槽または前記二液混合装置に投入する手段
と、前記過酸化水素処理槽または前記二液混合装置に該
リアクター汚泥を乾燥汚泥に換算した重量の０．０４〜
５０重量％の混合比の過酸化水素を添加する手段と、前
記過酸化水素処理槽または前記二液混合装置で微生物分
解可能な状態に有機物化された余剰汚泥の所定量を前記
リアクターに返送する手段とを備えたことを特徴とする
汚泥減量装置。
【請求項１２】固液分離をする沈殿槽と、該沈殿槽に前
記リアクターから該リアクター内の該リアクター汚泥の
少なくとも一部を抜き出して投入する手段とを備えたこ
とを特徴とする請求項９から１１いずれか１項記載の汚
泥減量装置。
【請求項１３】前記リアクターに液中膜または中空糸膜
を備え、該リアクター内の水と汚泥を分離する手段を備
えたことを特徴とする請求項９から１１いずれか１項記
載の汚泥減量装置。