JP2002028685A - 有機性廃液の好気性処理方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 改質処理の対象となる汚泥容量をできるだけ
減少させることにより、改質槽のコンパクト化を図ると
共に、エネルギー効率を向上させた汚泥改質槽を有する
有機性廃液の好気性処理方法及びその装置を提供する。 【解決手段】 有機性廃液の好気性処理に際し、好気性
処理によって生成する汚泥の全部または一部を濃縮し
て、高電圧パルス放電処理及び／またはパルス電界処理
及び／または超音波処理により改質し、該改質された汚
泥を前記好気性処理工程に返送する工程を含む様にして
操業する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、下水処理場や屎尿
処理場等の下水処理工程、食品工場や化学工場等の排水
処理工程等から排出される生物分解性有機物を含む廃液
を処理する好気性処理方法の改良に関し、エネルギー効
率の良い方法で余剰汚泥の生成を抑制する有機性廃液処
理を行う方法及びその装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】有機性廃液に対しては一般に生物学的処
理法が適用されており、該処理法は嫌気性処理法と好気
性処理法に大別される。嫌気性処理法は、空気を遮断し
て酸素の存在しない状態にして、嫌気性微生物により主
に有機汚濁物質を分解する方法である。また、好気性処
理法は、空気または酸素の存在下で、好気性微生物によ
って主に有機汚濁物質を酸化分解する方法であり、活性
汚泥法がその代表例である。この活性汚泥法を図面を用
いて説明する。

【０００３】図1は活性汚泥法の基本的な工程を示す模
式図であり、有機性廃液はまず主経路7を介して活性汚
泥槽1に送られる。この活性汚泥槽1には好気性微生物を
含む活性汚泥が一定量保持されており、その好気性微生
物の生分解作用によって、有機性廃液中の有機物が好気
条件下に酸化分解されて二酸化炭素と水を生成する（好
気的処理工程）。また、それと同時に、有機性廃液中の
有機物は同化されて活性汚泥が増殖する。

【０００４】処理された後の廃液は、活性汚泥と混合さ
れた状態で主経路8を介して沈澱槽2に送られ、この沈澱
槽2内で沈澱汚泥10と上澄液（被処理液）20に固液分離
される。そして沈澱汚泥10の一部は、ポンプ16によって
返送経路11を介して活性汚泥槽1の上流側に返送されて
有用な微生物源として再利用されると共に、余分な汚泥
は余剰汚泥として主経路15を介して系外に排出される。
このときの余剰汚泥として排出される汚泥量は、活性汚
泥槽1内の微生物量を一定にする為に、廃水中の有機物
の同化によって増殖する汚泥と等量とするのが一般的で
ある。

【０００５】一方、上澄液20は、経路9から被処理液と
して排出される。このとき必要であれば、放流先の排出
基準に従って硝化脱窒素若しくはオゾン処理等の高次処
理が施される。

【０００６】ところで、上記余剰汚泥は難脱水性であ
り、その処理が困難なものである。この様な余剰汚泥を
処理するには、従来から、濃縮、消化、コンポスト化、
焼却等様々な処理が行なわれているが、余剰汚泥の発生
量は膨大なものであり、手間と費用がかかるという問題
がある。また、埋め立て処理も行なわれているが、埋め
立て処理場の確保が困難である。こうしたことから、余
剰汚泥の減容化が望まれているのが実状である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】余剰汚泥を全く発生さ
せない処理法として、完全酸化法が知られている。この
方法は、汚泥負荷を低くして好気性処理する方法であ
り、汚泥の増殖量と汚泥の自己消化量を釣り合わせるこ
とによって、余剰汚泥の発生を原理的にはなくす様にし
たものである。しかしながら、この方法では活性汚泥槽
の負荷を低くする必要があり、その為には広大な敷地面
積を必要として実用的ではないという問題がある。

【０００８】この様な完全酸化法に対して、好気性処理
自体は通常の規模で行い、発生した余剰汚泥を減容処理
する方法も行なわれている。こうした汚泥減容処理方法
としては、嫌気消化法や好気消化法が一般的であり、こ
れらの方法では有機性廃水の好気性処理槽とは別に、汚
泥の嫌気的消化装置や好気的消化装置を設け、嫌気性ま
たは好気性条件で汚泥の消化を行なうものである。しか
しながら、これらの方法では処理汚泥の約50％が分解さ
れるに過ぎず、残りは未消化汚泥として排出されるもの
である。しかもこの消化汚泥は生物的に分解が困難な物
質であって、これ以上の減容化ができず、焼却または廃
棄せざるを得ないという状況である。

【０００９】この他、例えば特開平6−206088号には、
余剰汚泥をオゾン処理して曝気槽（前記活性汚泥槽）に
返送する方法が開示されている。しかしながら、この方
法では、残存オゾンの処理の問題がある他、オゾン発生
の為の電気エネルギーが必要で、エネルギー効率が悪く
処理コストが高くなるという別の問題が発生する。

【００１０】また、特開平9−10791号には、汚泥を嫌気
性若しくは好気性の好熱菌によって高温可溶化処理した
後、曝気槽に返送する方法が開示されている。しかしな
がら、この方法は、汚泥の可溶化を微生物によって行な
わせるものであるので、処理時間が長くなり装置が大き
くなること、およびその大きな可溶化装置を高温に保つ
ためのエネルギーが必要であるという問題がある。

【００１１】本発明者らも、上記課題を解決するという
観点からかねてより研究しており、その研究の一環とし
て有機性廃液を処理する為の有用な方法及びその装置を
提案している（特開平11−253999号）。図2は本発明者
らが先に提案した処理装置の構成例を示す概略説明図で
あり、その基本的な構成は前記図1に示した構成と類似
し、対応する部分には同一の符号を付して重複説明を避
ける。

【００１２】図2に示した装置においては、沈澱槽2内で
固液分離された沈澱汚泥10の一部をポンプ16によって返
送経路11から活性汚泥槽（好気処理槽）1に返送すると
共に、一部を経路12からポンプ17によって改質装置18の
改質槽3に導入する様に構成したものである。該改質装
置18には改質槽3と電源4を備えており、該改質槽3では
沈澱汚泥10に高電圧パルス放電処理及び／またはパルス
電界処理が施される。該処理により沈澱汚泥10の分解が
進んで水溶性が向上し減容化が達成され（以下これを
「改質」という）、改質後は活性汚泥槽1に返送すると
いう様な循環方式を採用するものである。この方法によ
り汚泥は減容化され、その結果余剰汚泥として排出され
る量が低減される。

【００１３】また、本発明者らは特開2000−117280号に
おいても、上記課題を解決する他の方法及び装置を開示
している。該方法では、改質槽3において、上記高電圧
パルス放電処理及び／またはパルス電界処理の代わりに
超音波処理を施す様に構成したものである。

【００１４】これらの技術の開発によって、活性汚泥の
可溶化、減容化が図れ、一応の成果を上げている。しか
しながら、これらの方法では、多量に発生する汚泥量に
見合った大きさの改質装置が必要になるという若干の解
決すべき課題がある。

【００１５】本発明はこうした状況の下でなされたもの
であって、その目的は、改質処理の対象となる汚泥容量
をできるだけ減少させることにより、改質槽のコンパク
ト化を図ると共に、エネルギー効率を向上させた汚泥改
質槽を有する有機性廃液の好気性処理方法及びその装置
を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すること
のできた本発明とは、有機性廃液の好気性処理に際し、
好気性処理によって生成する汚泥の全部または一部を濃
縮して、高電圧パルス放電処理及び／またはパルス電界
処理及び／または超音波処理により改質し、該改質され
た汚泥を前記好気性処理工程に返送する工程とを含むこ
とを要旨とするものである。

【００１７】そして、上記課題を解決することのできた
本発明装置とは、有機性廃液の好気性処理する装置に際
し、好気性処理槽によって生成する汚泥の全部または一
部を濃縮する濃縮槽と、濃縮槽において生成する濃縮汚
泥を高電圧パルス放電処理及び／またはパルス電界処理
及び／または超音波処理により改質する改質槽と、該改
質された汚泥を前記好気性処理槽に返送する返送手段を
備えたものであることを要旨とするものである。

【００１８】また、本発明に係る有機性廃液の好気性処
理方法においては、前記高電圧パルス放電は、電極間に
平面的な放電を生じさせて行うもの、もしくは、電極間
に立体的な放電を生じさせて行うものが特に好適であ
り、これを達成するためには、前記高電圧パルス放電に
用いる電極の一方が棒電極、他方が平板電極、もしく
は、電極の一方が棒電極、他方がリング状電極である構
造が示される。

【００１９】加えて、本発明に係る有機性廃液の好気性
処理装置においては、前記パルス電界処理に用いる電極
の双方が平板電極である構造が考えられる。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明者らは、上記課題を解決す
る為に様々な角度から検討した。その結果、好気性処理
工程において生成する汚泥をある程度濃縮してから改質
槽で処理すれば、改質処理を施す沈澱汚泥容量が減少
し、しかも改質効果も高まることを知った。こうして、
改質槽を小さくすることができ、該処理汚泥を好気性処
理槽に循環する様にすれば、エネルギー効率も更に向上
させることができ、余剰汚泥を効果的に減少し得ること
を見出し、本発明を完成した。

【００２１】本発明の方法及び装置を図面を用いて説明
する。図3は本発明に係る有機性廃液の好気性処理装置
の構成例を示す概略説明図であり、前記図2と対応する
部分には同一の符号を付してある。

【００２２】図3に示した装置は、沈澱槽2における沈澱
汚泥10の一部をポンプ16によって返送経路11から活性汚
泥槽（好気処理槽）1に返送すると共に、一部好ましく
は全部を濃縮槽31に導入する様にしたものである。これ
らの量バランスは絞り弁B1とB2の開度を調整して行う。
濃縮槽31で濃縮後、濃縮汚泥32を経路12からポンプ17に
よって改質装置18の改質槽3に導入する。この様に沈殿
汚泥を濃縮してから改質装置18に導入することにより被
処理汚泥の体積が減少され、該改質槽3では高電圧パル
ス及び／またはパルス電界処理が効率良く施される。改
質槽3において改質された汚泥は返送経路（返送手段）1
3から活性汚泥槽（好気性処理槽）1に返送する。

【００２３】上記濃縮槽31では基本的には沈殿法が用い
られるが、沈殿法の他、例えば重力濃縮、遠心濃縮、浮
上濃縮、膜分離の様な濃縮方法が考えられる。

【００２４】上記改質装置18は改質槽3と電源4を備えて
おり、該電源4に接続された棒電極（＋極）5と平板電極
（−極）6が、改質槽3内の汚泥に浸漬される様にして平
行に配設されている。改質槽3内部にある汚泥（濃縮槽3
1から導入された濃縮汚泥32）は、電気的にはある程度
の誘電率を示す誘電体とみなすことができ、上記電極
5、6間に誘電体が満たされた状態で電極5、6間に電位差
を与えると、上記誘電体（汚泥）の内部に電界が形成さ
れ、この電界の強さがある程度以上となったときに絶縁
破壊を生じ、電極5、6間に放電が発生する。

【００２５】電極5、6間に高電圧パルス放電状態を形成
することによって、沈澱汚泥中の微生物及び有機物質が
改質されて汚泥の可溶化が進行する。即ち微生物は死滅
し、更に細胞破壊等により分解されて低分子の有機物や
無機物が生成し、また高分子有機物質は分解によって低
分子化され、易分解性物質（以下これを「改質汚泥」と
称することがある）となる。

【００２６】改質汚泥は返送経路（返送手段）13から活
性汚泥槽（好気性処理槽）1に返送する。該活性汚泥槽1
内においては上記改質汚泥を好気性微生物が餌として利
用し分解する。

【００２７】この様に汚泥の一部を改質して活性汚泥槽
1に返送するという循環システムを組むことにより、シ
ステム内を循環する汚泥は減容化され、その結果余剰汚
泥として排出される量が低減する。

【００２８】また、改質装置18に導入する濃縮汚泥量を
調整することにより排出余剰汚泥量を制御でき、最適制
御の下では、排出する余剰汚泥を零とすることも可能で
ある。

【００２９】尚、本発明は上記の様に沈澱汚泥10の改質
処理をポイントとするが、その全量を改質処理するので
はなく、前記バルブB1、B2のコントロールにより一部は
改質処理しないまま活性汚泥槽1に返送することもでき
る。例えば、活性汚泥槽1内の好気性微生物が減少した
とき等において、沈澱汚泥10をそのまま返送することに
より、活性汚泥槽1内の好気性微生物を増量することが
好まれる。

【００３０】図4は本発明に係る有機性廃液の好気性処
理装置の他の構成例を示す概略説明図である。前述の図
3に示す装置においては、沈澱槽2で固液分離した後濃縮
槽31で濃縮し、濃縮汚泥32を改質する様にしたが、図4
に示す装置においては、活性汚泥槽1から沈澱槽2に汚泥
を導入するラインとは別に、活性汚泥槽1内の混合液を
直接ポンプ19によって経路21から抜き出して濃縮槽31で
濃縮し、濃縮汚泥32を改質装置18に導入し、該改質装置
18において高電圧パルス放電処理及び／またはパルス電
界処理を施して改質汚泥とし、活性汚泥槽1に返送経路
（返送手段）22から返送する様にしたものである。

【００３１】図4における改質装置18には、上記混合液
が従来の様な固液分離工程を経ずに直接濃縮されるが、
この場合においても前述と同様に、混合液中の汚泥が高
電圧パルス放電処理及び／またはパルス電界処理を受
け、改質（可溶化・低分子化）される。そして上記と同
様に改質汚泥は活性汚泥槽1内の好気性微生物の餌とし
て利用、分解される。この様にして汚泥を改質して活性
汚泥槽1に循環することにより、汚泥は減容化される。
尚、活性汚泥槽1内の混合液が適宜経路8から沈澱槽2に
導入され、固液分離されて上澄液20が処理済水として経
路9から排出されると共に、沈澱汚泥10の一部は、ポン
プ16によって返送経路11を介して活性汚泥槽1の上流側
に返送されて有用な微生物資源として再利用する様にし
たプロセスは前記図3の場合と同様である。

【００３２】図3、4に示す好気性処理装置のいずれにお
いても、改質装置18により改質するべく抜出す汚泥量
（以下「改質対象汚泥」と称することがある）として
は、経路7から導入する有機性廃液から好気性微生物の
作用によって新たに生成する汚泥量（以下「新生汚泥
量」と称することがある）とのバランスを考慮して定め
るが、以下述べる様に若干多めの量を改質するのが好ま
しい。

【００３３】改質装置18により処理されて生成した改質
汚泥は、活性汚泥槽1に返送され、該活性汚泥槽1内の微
生物によって一部は無機化されるものの、残りは再び同
化されて活性汚泥を生成する。従って新生汚泥量と同量
の汚泥を改質装置18に導入して返送したのでは、活性汚
泥槽1内の活性汚泥量（微生物量）が増加する様になる
から、この増加分の汚泥を系外に排出しなければなら
ず、余剰汚泥をあまり低減できない。そこで、上述の様
に新生汚泥量よりも若干多くの汚泥を改質装置18におい
て処理して返送することにより、余剰汚泥の増大を阻止
しつつ系全体を安定した状態で継続操業することができ
る。

【００３４】即ち、例えば改質対象汚泥の1／3量が活性
汚泥槽１内で無機化され、残る2／3量が活性汚泥として
残る場合には、新生汚泥量の3倍量の汚泥を改質装置18
にて改質処理する様に制御すると、改質汚泥が分解処理
される量と新生汚泥量がバランスし、系外への余剰汚泥
排出量が理論的には零となる。尚この場合においても無
機物となった汚泥の蓄積を避けるために、排出経路15か
ら最小限の汚泥を排出するのが望ましい。

【００３５】次に、改質装置18における高電圧パルス放
電について更に詳細に説明する。図5は印加電圧の時間
的変化を表すグラフであり、縦軸Vが電極5、6間の電位
差（kV）を示し、横軸tが時間（nsec.）を示す。図中VL
は放電が発生する下限の電圧を示している。また、図6
は電極5、6間の放電の様子を表す模式斜視図である。

【００３６】数十nsec.という非常に短い時間で高い電
圧が印加されると（図5に示すt₁ 〜t ₂）、棒電極5の長
尺方向に均一に電荷が分布する。そしてこの印加電圧が
VL以上のときに、放電状態が形成されて汚泥の絶縁破壊
が引き起こされる。このとき上記の様に棒電極5には長
尺方向に均一に電荷が分布しているから、平板電極6に
対して一様に放電25が発生し、あたかも平面状の放電と
なる（以下この様な放電を面放電と称することがある）
（図6）。尚、放電は図5に示すt₃のときに発生し、t₂〜
t₃間は十分に高い電圧が印加されてから汚泥が絶縁破壊
するまでのタイムラグである。

【００３７】尚、両電極として通常の小球体の電極が用
いられる場合では、局所的な点と点を結ぶ尖鋭的な放電
となるが、上記の様に棒電極5と平板電極6を用いること
により、電極間をあたかも平面状に放電25が進む様にな
る。

【００３８】棒電極5を用いた場合であっても、電圧の
印加の立上がりが遅いと、棒電極5の一端から放電が開
始され、通常の線状の放電が生じることになるので、上
記の様に非常に短い時間で高い電圧を印加することが好
ましい。

【００３９】この様に面放電を発生させた場合は線状の
放電とは異なり、処理対象の汚泥に対して広範に高電圧
パルス放電を作用させることができるから、効率的な処
理を行うことができる。

【００４０】上記平面状放電25の状態は少なくとも数マ
イクロ秒間保持され、その後放電はある部位に集束する
様に線状の放電形態となる。この線状放電26の様子を表
すのが図7の模式斜視図である。この様に線状放電26と
なると、汚泥の改質効果が低下するが、ここで電極5、6
への電圧の印加を止め（図5に示すt₄）、任意時間経過
後、再び上記と同様に急峻な立上げで電極5、6への印加
を行うと、再度面放電を発生させることができる。従っ
てこの様に電圧の印加と停止を繰り返すことにより、断
続的ではあるが面放電を長時間にわたって発生させるこ
とができ、汚泥の改質処理を高効率に行うことができ
る。

【００４１】また、図3、4に示した好気性処理装置のい
ずれにおいても、棒電極（＋極）5と平板電極（−極）6
の組合わせの代わりに、棒電極（＋極）5とリング状電
極（−極）23の組合わせを用いても良い。図8に棒電極
（＋極）5とリング状電極（−極）23を用いた場合の電
極の配置状態および放電状態の一例を示す。図中27は放
電、29は被処理液を示す。図8に示した構成では、棒電
極5とリング状電極23を同心上に配置することによっ
て、改質槽3の被処理液29に対して立体的に放電できる
様にしたものである。

【００４２】本発明においては、汚泥に上記の様な高電
圧パルス放電処理の他、パルス電界処理を施す様にして
も良い。例えば、上記VLよりも印加電圧の設定が低い場
合や、電極間隔が広く電極間の電気容量が大きい場合等
においては、放電現象が発生しないが、この様な場合で
あっても汚泥中の個々の細胞が破壊に至る程度の電圧
（いわゆる臨界電圧）を印加して電極間に電界を形成す
れば（パルス電界処理）、汚泥が改質される。

【００４３】尚、改質装置18における高電圧パルス放電
処理やパルス電界処理は、バッチ式および連続式のいず
れの方法も採用することができる。また高電圧パルス放
電処理或いはパルス電界処理を単独で行う場合だけでな
く、これらの処理を組み合わせて行っても良い。

【００４４】高電圧パルス放電処理やパルス電界処理に
用いる電極の素材の種類は一切制限されないが、代表的
には＋極にタングステン・トリウム合金等が、−極にス
テンレス鋼等が推奨され、また両電極を銅・タングステ
ン合金等としても良い。高電圧パルス放電処理装置やパ
ルス電界処理装置としては、電極間に印加するパルス状
の直流電圧の最大値を適宜調整できる構成であることが
望ましい。高電圧パルス放電処理、パルス電界処理の場
合において、改質槽内の汚泥状態や、電極の表面積、電
極間隔等によって、高電圧パルス放電が発生する印加電
圧値や、細胞破壊に至る電界が形成される印加電圧値が
異なってくるからである。

【００４５】更に、本発明においては、汚泥に高電圧パ
ルス放電処理及び／またはパルス電界処理を施す代わり
に、超音波処理を施しても良い。超音波処理を施す場合
の改質装置18の原理図を図9を用いて説明する。該超音
波装置には、振動子24が設けられており、この振動子24
によって周波数10〜200kHz程度の超音波が発生する様に
構成されている。この振動子24としては、ホーン状、振
動板状のいずれの形状も用いられるが、いずれの形状を
採用しても汚泥を循環させながら処理できる。また、改
質槽3内での処理は、バッチ式および連続式のいずれの
方式も採用することができる。改質槽3内で改質された
汚泥は、活性汚泥槽1に返送される（返送工程）。

【００４６】余剰汚泥の減容効果を発揮させる為には、
超音波処理が施される汚泥の量は少なくとも好気性処理
系における廃液中の有機物の同化により生成する汚泥よ
りも多い量とする必要があり、好ましくは3倍程度とす
るのが良い。この様に、超音波処理する汚泥量を有機物
の同化によって生成する汚泥よりも多くすることによっ
て、処理系全体としての余剰汚泥の減容化を達成するこ
とができる。また本発明によれば、従来技術で示した様
に可溶化処理する汚泥量を余剰汚泥の3倍程度にする必
要もない。

【００４７】加えて、改質槽においては、汚泥に高電圧
パルス処理及び電界パルス処理及び超音波処理を全て施
すことの出来る装置、または、これらの処理方法から任
意の組み合わせで選択した処理を行う装置でも良く、適
宜に処理方法を組み合わせることで改質効率が更に向上
する。

【００４８】本発明によって上記の様な効果が得られた
理由については、次の様に考えることができる。好気性
処理工程において生成する汚泥を濃縮槽で濃縮し、濃縮
後改質槽で処理することで改質処理を施す沈澱汚泥量を
減少することができた。これに伴い改質槽を小さくする
ことができ、該処理汚泥を好気性処理槽に循環する様に
すれば、エネルギー効率も向上させることができ、余剰
汚泥量を減少し得た。

【００４９】以下、本発明を実施例によってより具体的
に説明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のも
のではなく、前・後記の趣旨に徴して設計変更すること
はいずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。

【００５０】

【実施例】実施例1 前記図3に示した装置を用いて本発明方法を実施した。
有機性廃水として下水処理場の浮上濃縮汚泥を用い、被
処理液として下水処理場の浮上濃縮汚泥を水道水にて希
釈し、各種濃度の共試汚泥を調製した。濃度の異なる汚
泥を各種調製し、改質槽に導入することで、汚泥改質に
おける濃縮の影響を調べた。該改質槽には高電圧パルス
処理装置を用い、電極は陽極に1mmφの棒状の銅−タン
グステン合金を中心に置き、同心円となるように60mmφ
のリング状のステンレス鋼製電極を陰極として用いた。
高電圧パルス処理は70kV、コンデンサ容量50nF、パルス
間隔10Hzで、41秒行った。

【００５１】下記表1に示す各種濃度の共試汚泥を上記
方法にて調製し、次いで、各々の濃度の汚泥1000mlに対
し50J／mlのエネルギー投入量になるよう高電圧パルス
として印加した後、各濃度での改質程度の評価を行っ
た。

【００５２】表1に各種汚泥濃度でのSS減少量、印加パ
ルス中でのスパーク放電率、処理対象汚泥の導電率を示
した。尚、SS（suspended substance：固形分量）減少
量とは、改質された汚泥量を表す指標である。図10に汚
泥濃度と50kJ／1000ml当たりの改質汚泥量の関係を示し
た。

【００５３】

【表１】

【００５４】表1に示した結果から明らかな様に、汚泥
改質に対するエネルギー効率を導くと、汚泥濃度が9500
ppmの場合はエネルギー効率は750mg改質汚泥／50kJとな
り、一方、濃縮処理を想定した条件である20500ppmの場
合はエネルギー効率は1833mg改質汚泥／50kJとなった。
つまり、約2.5倍のエネルギー効率向上であった。さら
に、共試汚泥濃度が25000ppmの場合では、エネルギー効
率は2433mg改質汚泥／50kJあり、約3.2倍の効率向上で
あった。しかしながら、汚泥濃度のもっとも高い28000p
pmおよび38000ppmの条件では効率の向上程度は低下し、
それぞれ、1810mg改質汚泥／50kJと約2.5倍の効率向上
となった。

【００５５】この原因として考えられる要因の一つは処
理対象汚泥の導電率の上昇であり、導電率が高くなり電
流が流れ易くなることによって、今回の放電条件では放
電が起こり難くなったことが考えられる。表1のスパー
ク放電率も汚泥濃度が25000ppm以下の条件では100%であ
ったものが、28000ppmの条件では85%、38000ppmの条件
では70%と低下していた。

【００５６】よって、汚泥濃度の下限は15000ppm以上が
好ましい。汚泥濃度が15000ppm未満では改質効率が悪
い。より好ましくは20000ppm以上である。また、汚泥濃
度の上限は40000ppm以下が好ましい。汚泥濃度が40000p
pmより高くなると汚泥の流動性が悪くなり運転が困難で
ある。より好ましくは25000ppm以下である。

【００５７】実施例ではすべての汚泥改質処理を一定時
間（41秒）で行った。よって、今回の結果は、改質対象
汚泥の濃度を高めることにより、単位時間あたりの汚泥
改質量も増加することを意味する。以上のことより、汚
泥濃度を通常の活性汚泥槽（4000ppm）や沈澱槽（10000
ppm）で得られる処理濃度より高く設定することによ
り、改質効率が向上する。つまり、改質槽に導入する汚
泥を濃縮することによりエネルギー効率が向上すること
が示された。

【００５８】実施例2 図3に示した装置において、改質槽で超音波処理を施す
以外は実施例1の場合と同様に処理を行った。上記と同
様の方法で表2に示す各種濃度の共試汚泥を調製し、該
共試汚泥1000mlに対し、10wh／1000mlのエネルギー投入
量になるよう超音波処理を施し、各濃度での改質程度の
評価を行った。超音波処理装置には、（株）日本精機製
作所製 超音波ホモジナイザーUS-600型を使用し、1000
mlの共試汚泥に対し、出力300Wで2分間の超音波照射を
施した。表2に各種汚泥濃度でのSS減少量を示し、図11
に汚泥濃度と10wh／1000ml当たりの改質汚泥量の関係を
示した。

【００５９】

【表２】

【００６０】通常の活性汚泥槽（4000ppm）や沈澱槽（1
0000ppm）で得られる汚泥濃度より高く設定することに
より、改質効率が向上した。しかしながら、実施例中も
っとも汚泥濃度の高い40900ppmではその効果は横ばいと
なった。同条件では汚泥の濃度が高すぎて流動性が低く
改質処理中に汚泥が攪拌されなくなったことが原因と考
えられる。

【００６１】よって、汚泥濃度の下限は15000ppm以上が
好ましい。汚泥濃度が15000ppm未満では改質効率が悪
い。より好ましくは20000ppm以上である。また、汚泥濃
度の上限は40000ppm以下が好ましく、汚泥濃度が40000p
pmより高くなると汚泥の流動性が悪くなり運転が困難に
なる。

【００６２】以上のことより、汚泥濃度を通常の活性汚
泥槽（4000ppm）や沈澱槽（10000ppm）で得られる処理
濃度より高く設定することにより、改質効率が向上す
る。つまり、改質槽に導入する汚泥を濃縮することによ
りエネルギー効率が向上することが示された。

【００６３】したがって、本発明の実施形態である図3
や図4中における改質槽3の容量は、それぞれの従来の技
術の図2中の改質槽3に比べ小さくでき、イニシャルコス
トを小さくできる。同時に実施例から明らかなように、
ランニングコストも小さくできる。

【００６４】

【発明の効果】本発明は以上のように構成されており、
好気性処理工程において生成する汚泥を濃縮槽で濃縮
し、濃縮後改質槽で処理することで改質処理を施す沈澱
汚泥量を減少することができた。これに伴い改質槽を小
さくすることができ、該処理汚泥を好気性処理槽に循環
する様にすれば、エネルギー効率が良く、コスト縮減を
した装置を提供できることとなった。

【図面の簡単な説明】

【図１】活性汚泥法の基本的な工程を示す模式図。

【図２】本発明者らが以前に提案した好気性処理装置の
構成例を示す概略説明図。

【図３】本発明に係る好気性処理装置の構成例を示す概
略説明図。

【図４】本発明に係わる好気性処理装置の他の構成例を
示す概略説明図。

【図５】電極への印加電圧の時間的変化を表すグラフ。

【図６】電極間に生じる平面状の放電の様子をあらわす
模式斜視図。

【図７】面放電が集束し線状の放電となった様子を表す
模式斜視図。

【図８】改質槽にある電極の配置状態および放電状態の
一例を示す概略説明図。

【図９】本発明に係る改質槽の他の構成例を示す概略説
明図。

【図１０】高電圧パルス処理に対する汚泥濃度の変化。

【図１１】超音波処理に対する汚泥濃度の変化。

【符号の説明】

1 活性汚泥槽（好気処理槽） 2 沈澱槽 3 改質槽 4 電源 5 棒電極 6 平板電極 7，8，9，12，15，21 経路 10 沈澱汚泥 11，13，22 返送経路 16，17，19 ポンプ 18 改質装置 20 上澄液（被処理液） 23 リング状電極 24 振動子 25 平面状放電 26 線状放電 27 立体状放電 29 被処理液 31 濃縮槽 32 濃縮汚泥 B1, B2 絞り弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 芳賀 潤二 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目３番１号 株式会社神戸製鋼所高砂製作所内 Ｆターム(参考） 4D028 AB03 BC28 BD11 BE00

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有機性廃液の好気性処理に際し、好気性
   処理によって生成する汚泥の全部または一部を濃縮し
   て、高電圧パルス放電処理及び／またはパルス電界処理
   及び／または超音波処理により改質し、該改質された汚
   泥を前記好気性処理工程に返送する工程とを含むことを
   特徴とする有機性廃液の好気性処理方法。
2. 【請求項２】 前記高電圧パルス放電は、電極間に平面
   的な放電を生じさせて行うものである請求項１に記載の
   有機性廃液の好気性処理方法。
3. 【請求項３】 前記高電圧パルス放電は、電極間に立体
   的な放電を生じさせて行うものである請求項１に記載の
   有機性廃液の好気性処理方法。
4. 【請求項４】 有機性廃液の好気性処理する装置に際
   し、好気性処理槽によって生成する汚泥の全部または一
   部を濃縮する濃縮槽と、濃縮槽において生成する濃縮汚
   泥を高電圧パルス放電処理及び／またはパルス電界処理
   及び／または超音波処理により改質する改質槽と、該改
   質された汚泥を前記好気性処理槽に返送する返送手段を
   備えたものであることを特徴とする有機性廃液の好気性
   処理装置。
5. 【請求項５】 前記高電圧パルス放電に用いる電極の一
   方が棒電極、他方が平板電極である請求項4に記載の有
   機性廃液の好気性処理装置。
6. 【請求項６】 前記高電圧パルス放電に用いる電極の一
   方が棒電極、他方がリング状電極である請求項4に記載
   の有機性廃液の好気性処理装置。
7. 【請求項７】 前記パルス電界処理に用いる電極の双方
   が平板電極である請求項4に記載の有機性廃液の好気性
   処理装置。