JP2002059200A - 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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JP2002059200A
JP2002059200A JP2000249287A JP2000249287A JP2002059200A JP 2002059200 A JP2002059200 A JP 2002059200A JP 2000249287 A JP2000249287 A JP 2000249287A JP 2000249287 A JP2000249287 A JP 2000249287A JP 2002059200 A JP2002059200 A JP 2002059200A
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tank
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sewage
solubilization
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Teruhisa Yoshida
輝久 吉田
Hideaki Hamada
英明 浜田
Original Assignee
Hitachi Kiden Kogyo Ltd
日立機電工業株式会社
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    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10Biological treatment of water, waste water, or sewage

Abstract

(57)【要約】 【課題】 生物的な脱窒に、生物処理と凝集剤を組合せ
た脱リン及び汚泥を減容化する機能を加え、最少限の汚
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3内の汚泥微生物により、有機性
汚水を生物処理し、生物処理により発生した汚泥を可溶
化処理する汚水と汚泥の処理方法において、最終沈澱槽
4で分離した汚泥の一部を汚泥可溶化槽6に導入して、
酸化処理を行い、さらに、超音波処理を行って可溶化を
促進した後、凝集剤を添加して、沈澱分離槽10に導入
し、汚泥から溶出したリンを凝集させて沈澱分離し、余
剰汚泥Fとして排出するとともに、沈澱分離槽10の分
離液Gを反応槽3に返送するようにする。

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
汚水を、生物的及び物理化学的に窒素とリンを除去する
とともに、発生する汚泥量を最小限にするようにした汚
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を処
理するために、活性汚泥の曝気槽に汚水を導入し、これ
を曝気、攪拌して生物処理を行う活性汚泥法が用いられ
ている。そして、近年になって、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、複数の水
槽を用いて、生物的に脱窒、脱リンを行う方法が利用さ
れている。一方、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、汚泥発生量をゼロにする方法が採用されてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
汚水と汚泥の処理方法には、汚泥をゼロにすることは、
汚泥の可溶化により達成することができるが、これに伴
い、汚泥中に含有するリンが全く回収、除去できなくな
るという問題があった。
【0004】本発明は、上記従来の汚水と汚泥の処理方
法の有する問題点に鑑み、生物的な脱窒に、生物処理と
凝集剤を組合せた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、本第1発明の汚水と汚泥の処理方法は、反応槽内の
汚泥微生物により、有機性汚水を生物処理し、生物処理
により発生した汚泥を可溶化処理する汚水と汚泥の処理
方法において、最終沈澱槽で分離した汚泥の一部を汚泥
可溶化槽に導入して、酸化処理を行い、さらに、超音波
処理を行って可溶化を促進した後、凝集剤を添加して、
沈澱分離槽に導入し、汚泥から溶出したリンを凝集させ
て沈澱分離し、余剰汚泥として排出するとともに、沈澱
分離槽の分離液を反応槽に返送するようにしたことを特
徴とする。
【0006】この汚水と汚泥の処理方法は、最終沈澱槽
で分離した汚泥の一部を汚泥可溶化槽に導入して、酸化
処理を行い、さらに、超音波処理を行って可溶化を促進
した後、凝集剤を添加して、沈澱分離槽に導入し、汚泥
から溶出したリンを凝集させて沈澱分離し、余剰汚泥と
して排出するとともに、沈澱分離槽の分離液を反応槽に
返送するようにしているから、汚泥を可溶化しつつ、脱
リンを同時に行うことができるとともに、リンは、可溶
化せず残留している他の汚泥固形物とともにリン酸化合
物として除去され、大半が無機系の汚泥となるため、場
外に排出する汚泥量を、従来の活性汚泥法の1/10程
度に削減でき、埋立処分する場合にも必要な用地が少な
く、汚泥が嫌気腐敗して悪臭を発生するなどの問題を未
然に防止することができる。
【0007】また、同じ目的を達成するため、本第2発
明の汚水と汚泥の処理方法は、反応槽内の汚泥微生物に
より、有機性汚水を生物処理し、生物処理により発生し
た汚泥を可溶化処理する汚水と汚泥の処理方法におい
て、反応槽内に配設した膜分離装置にて汚泥と処理水の
固液分離を行った後、該汚泥を汚泥可溶化槽に導いて、
酸化処理を行い、さらに超音波処理を行って可溶化を促
進した後、凝集剤を添加して、沈澱分離槽に導き、汚泥
から溶出したリンを凝集して沈澱分離した汚泥を、余剰
汚泥として排出し、沈澱分離槽の分離液を反応槽に返送
するようにしたことを特徴とする。
【0008】この汚水と汚泥の処理方法は、反応槽内に
配設した膜分離装置により分離した汚泥を汚泥可溶化槽
に導入して、酸化処理を行い、さらに、超音波処理を行
って可溶化を促進した後、凝集剤を添加して、沈澱分離
槽に導入し、汚泥から溶出したリンを凝集させて沈澱分
離し、余剰汚泥として排出するとともに、沈澱分離槽の
分離液を反応槽に返送するようにしているから、汚泥を
可溶化しつつ、脱リンを同時に行うことができるととも
に、リンは、可溶化せず残留している他の汚泥固形物と
ともにリン酸化合物として除去され、大半が無機系の汚
泥となるため、場外に排出する汚泥量を、従来の活性汚
泥法の1/10程度に削減でき、埋立処分する場合にも
必要な用地が少なく、汚泥が嫌気腐敗して悪臭を発生す
るなどの問題を未然に防止することができる。
【0009】この場合において、酸化処理を、OHラジ
カルを生成する酸化剤を添加して行うことができる。
【0010】これにより、細胞壁や細胞膜の一部が加水
分解された状態となるため、次工程での超音波による汚
泥微生物の細胞壁や細胞膜の破壊がより効果的に行わ
れ、汚泥の可溶化が促進されるものとなる。
【0011】さらに、反応槽の前段に完全嫌気槽を配設
し、該完全嫌気槽に最終沈澱槽で分離した汚泥の残部又
は反応槽内の汚泥の一部を返送するようにすることがで
きる。
【0012】これにより、汚泥中の未処理成分を再度の
生物処理により完全な処理を行うことができ、汚泥が嫌
気腐敗して悪臭を発生するなどの問題をより確実に防止
することができる。
【0013】
【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。
【0014】図1に、本発明の汚水と汚泥の処理方法の
第1実施例の処理フロー図を示す。汚水の処理施設、例
えば、下水処理場に流入した有機物、窒素、リンを含む
下水等の汚水Aは、前処理設備1で砂分やし渣を予め除
去した後、完全嫌気槽2、さらに反応槽3へと送られ
る。この処理場に流入する汚水Aに含まれるリンの大半
は、水溶性のリン酸態であり、活性汚泥微生物を完全嫌
気の状態から好気状態へと変化させることにより、微生
物体内に吸収され、活性汚泥により生物的に処理され
る。
【0015】反応槽3で処理された汚水は、汚泥混合液
として、最終沈澱槽4へと送られ、ここで固液分離さ
れ、その上澄水は処理水Bとしてオーバーフローさせ、
排水するとともに、この最終沈澱槽4内で固液分離によ
り沈澱した汚泥Cは、汚泥移送ポンプ5により、間欠的
又は連続的に引き抜かれ、完全嫌気槽2へと返送され
る。この完全嫌気槽2に返送された汚泥Cは、汚泥微生
物体内にポリリンの形で取り込んでいるリンを水溶性の
リン酸態等として汚泥の外に放出するため、これが流入
したリン酸に付加され、濃度が一時的に上昇する。放出
されたリン酸等は、後段における反応槽3で曝気を行い
好気状態にすることにより、微生物が放出した以上のリ
ンを過剰に吸収するため、この時、流入汚水に含まれて
いたリンも微生物に取り込まれるため、脱リンを行うこ
とができる。また、流入汚水に含まれるアンモニア性窒
素を主体とした窒素成分は、反応槽3において、嫌気好
気運転、又は反応槽を嫌気槽と好気槽とに分割し、好気
槽から硝化が進んだ混合液を嫌気槽に循環することによ
り、硝化脱窒を行うことができる。
【0016】また、最終沈澱槽4内の沈澱汚泥Cは、汚
泥移送ポンプ5にて完全嫌気槽2へと返送される。その
返送汚泥の一部、通常、返送汚泥の1/10〜1/20
程度を、汚泥可溶化槽7に随時導びき、ここで可溶化が
行われる。この可溶化処理を施すことにより、汚泥微生
物の細胞壁や細胞膜が破壊され、微生物体内の成分が溶
出するため、体内のリンも、可溶化汚泥の液中に溶出す
る。この汚泥の可溶化は、酸化剤供給装置7から供給さ
れた酸化剤により行われる。この汚泥の可溶化として
は、オゾンよりも酸化力の大きいOHラジカルを生成す
る酸化剤、より具体的には、例えば、過酸化水素に鉄塩
の触媒等を作用させる方法が採用される。
【0017】しかし、このような酸化剤を用いても、細
胞内の細胞質まで溶出し、さらに酸化分解される割合は
必ずしも大きくないため、この状態で、凝集沈澱を行う
と、リン酸化合物以外の汚泥固形物が沈澱し、多量の余
剰汚泥が排出される。そこで、OHラジカルの酸化処理
により、細胞壁や細胞膜の一部が加水分解された状態
で、汚泥微生物の細胞壁や細胞膜を破壊して可溶化を促
進するため、酸化剤を添加した後、汚泥を超音波処理槽
8に導入し、超音波を作用させる。
【0018】超音波処理槽8において、超音波により汚
泥の可溶化を促進された可溶化汚泥Dは、沈澱分離槽1
0へと移送されるが、この間に凝集剤供給装置9から凝
集剤を添加、又は供給することにより、リンを金属塩と
反応させて不溶化し、凝集汚泥として、無機物主体の他
の汚泥とともに沈澱分離槽10において沈澱させる。
【0019】この沈澱分離槽10において沈澱した沈澱
汚泥Eは、余剰汚泥として汚泥ポンプPにより排出し、
汚泥濃縮貯留槽11に移送し、また、可溶化した有機物
を含む汚水は、分離液Gとして、自然流下又はポンプに
より引き抜いて、完全嫌気槽2に返流させることによ
り、生物処理を行う。なお、この場合、分離液Gを、反
応槽3へ返送することも可能である。
【0020】汚泥濃縮貯留槽11内にて濃縮貯留した少
量の余剰汚泥Fは、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
するが、貯留期間中に上澄液ができるため、これを水処
理系に返流する配管を設けることが望ましい。
【0021】このように、反応槽3で増加する汚泥は、
可溶化処理により、他の微生物の栄養源として分解処理
されるため、場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。
【0022】次に、この汚水と汚泥の処理方法の作用に
ついて説明する。沈澱した汚泥を最終沈澱槽4から引き
抜き、完全嫌気槽2へ移送される汚泥の一部を汚泥移送
ポンプ5により、汚泥可溶化槽6に導入する。この汚泥
には、前工程の完全嫌気槽2でのリン放出と反応槽3で
のリンの過剰吸収の過程を経て体内に取り込まれたリン
が蓄積されている。
【0023】そこで、汚泥可溶化槽6で酸化剤供給装置
7より、汚泥量に見合った量の酸化剤を注入し、微生物
を構成する細胞壁や細胞膜を加水分解させる。この酸化
剤としては、OHラジカルを生成する酸化剤、例えば、
過酸化水素に鉄塩の触媒等を作用させる方法が有効であ
る。そして、汚泥微生物の相当量は、固形物としての形
態を留めているが、OHラジカルの酸化処理により、細
胞壁や細胞膜の一部が加水分解され、脆弱な状態になっ
ている。ただし、このようなOHラジカルを生成する酸
化剤を用いても、細胞内の細胞質まで溶出し、さらに酸
化分解される割合は必ずしも大きくない。このため、こ
の状態で、続いて超音波を作用させることにより、汚泥
微生物の細胞壁や細胞膜を破壊して可溶化を促進するこ
とができる。
【0024】この可溶化により、体内のリンも可溶化汚
泥Dの液中に溶出するとともに、低分子化されてリン酸
態等となるため、可溶化汚泥Dを沈澱分離槽10に移送
するまでの間に、鉄、アルミ等の金属塩系の凝集剤を注
入すれば、リン酸態等のリンは金属イオンと反応し、リ
ン酸化合物となって不溶化する。この時、沈降性の良い
凝集フロックを形成させるためには、凝集剤を速やかに
混合した後、緩やかな攪拌を行うのが好ましく、凝集剤
を注入する部分に小容量の攪拌槽を設けても良い。
【0025】沈澱分離槽10では、凝集したリンは可溶
化せずに残留している無機物主体の汚泥とともに、沈澱
するため、沈澱汚泥Eとして、汚泥ポンプPにより汚泥
濃縮貯留槽11へと移送する。汚泥濃縮貯留槽11で一
時貯留する間に、汚泥は徐々に濃縮されるため、上部の
上澄液は、完全嫌気槽2へと送水し、濃縮汚泥は、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。
【0026】また、2段の可溶化処理により、溶出した
有機物は低分子化され、生物分解され易い状態になって
いるため、分離液Gとして反応槽3に返流し、生物的に
処理を行う。
【0027】ところで、完全嫌気槽2と反応槽3からな
る水処理系では、流入する汚水Aや、可溶化汚泥の分離
液Gに含まれていた有機物の生物分解に伴って、新たに
汚泥微生物が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、汚泥を引き抜き、可溶
化処理を行い、発生する汚泥と可溶化により減少させる
汚泥の量をバランスさせる必要がある。可溶化処理する
汚泥量は、使用する可溶化手段により異なるが、通常、
汚泥発生量の1〜3倍に設定される。
【0028】また、流入汚水に含まれる窒素、すなわ
ち、アンモニア性窒素を主成分とする窒素成分は、反応
槽3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。単一の反応槽の場合は、
曝気を間欠的に行い、嫌気条件を設けることにより、脱
窒菌の作用で硝酸性窒素は、窒素ガスに還元され、大気
中に放散される。
【0029】また、反応槽3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、汚泥混合液として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。
【0030】次に、図2に、本発明の汚水と汚泥の処理
方法の第2実施例の処理フロー図を示す。本実施例にお
いては、上記第1実施例の最終沈澱槽4に代えて、反応
槽3内に膜分離装置12を設け、精密濾過膜、限外濾過
膜等の膜により、処理水Bを取り出す方式を採用したも
ので、その他の基本的な全体のフロー及び作用は、上記
第1実施例と同様である。膜分離装置12を用いること
により、反応槽3の汚泥濃度を高くすることができるた
め、処理時間を、上記第1実施例の場合よりも、さらに
短縮することができ、これにより、設置スペースを小さ
くすることが可能である。ただし、本実施例において
は、膜分離装置12を用いて高濃度の活性汚泥で処理を
行うので、汚泥発生量が通常の活性汚泥法よりも幾分少
なくなる。このため、これを考慮して可溶化処理する汚
泥の量を設定する必要がある。
【0031】また、上記第1実施例の処理フローにおい
ては、最終沈澱槽4の沈澱汚泥の一部を可溶化する場
合、幾分汚泥濃度が変動するが、本実施例では、均質化
された汚泥を反応槽3から引き抜くことができるため、
可溶化処理する汚泥の濃度が安定しており、より安定し
た可溶化処理を行うことができるものとなる。
【0032】また、本実施例において、完全嫌気槽を省
略した処理フローとしているので、生物脱リンを行わな
くても汚泥微生物が増殖する時にある程度のリンを吸収
するため、高いリン除去性能を要求されない場合には、
この構成を好適に採用することができる。したがって、
本実施例に示すように膜分離装置12を用いる場合にお
いても、脱リンをより効率的、安定的に行う場合は、反
応槽3の前段に完全嫌気槽を設けることが望ましい。
【0033】
【発明の効果】本第1発明の汚水と汚泥の処理方法によ
れば、最終沈澱槽で分離した汚泥の一部を汚泥可溶化槽
に導入して、酸化処理を行い、さらに、超音波処理を行
って可溶化を促進した後、凝集剤を添加して、沈澱分離
槽に導入し、汚泥から溶出したリンを凝集させて沈澱分
離し、余剰汚泥として排出するとともに、沈澱分離槽の
分離液を反応槽に返送するようにしているから、汚泥を
可溶化しつつ、脱リンを同時に行うことができるととも
に、リンは、可溶化せず残留している他の汚泥固形物と
ともにリン酸化合物として除去され、大半が無機系の汚
泥となるため、汚泥の減容化と併せて、有機物の除去、
脱窒、脱リンの高度処理を行うことができる。また、同
様に、本第2発明の汚水と汚泥の処理方法によれば、反
応槽内に配設した膜分離装置により分離した汚泥を汚泥
可溶化槽に導入して、酸化処理を行い、さらに、超音波
処理を行って可溶化を促進した後、凝集剤を添加して、
沈澱分離槽に導入し、汚泥から溶出したリンを凝集させ
て沈澱分離し、余剰汚泥として排出するとともに、沈澱
分離槽の分離液を反応槽に返送するようにしているか
ら、汚泥を可溶化しつつ、脱リンを同時に行うことがで
きるとともに、リンは、可溶化せず残留している他の汚
泥固形物とともにリン酸化合物として除去され、大半が
無機系の汚泥となるため、汚泥の減容化と併せて、有機
物の除去、脱窒、脱リンの高度処理を行うことができ
る。そして、いずれの場合も、場外に排出される汚泥
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程度と減容化され、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
発生するなどの問題が生じない。
【0034】そして、酸化処理を、OHラジカルを生成
する酸化剤を添加して行うことにより、細胞壁や細胞膜
の一部が加水分解された状態となるため、次工程での超
音波による汚泥微生物の細胞壁や細胞膜の破壊がより効
果的に行われ、汚泥の可溶化が促進されるものとなる。
【0035】さらに、反応槽の前段に完全嫌気槽を配設
し、該完全嫌気槽に最終沈澱槽で分離した汚泥の残部又
は反応槽内の汚泥の一部を返送するようにすることによ
り、汚泥中の未処理成分を再度の生物処理により完全な
処理を行うことができ、汚泥が嫌気腐敗して悪臭を発生
するなどの問題をより確実に防止することができる。
【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第1実施例を
示す汚水処理フロー図である。
【図2】本発明の汚水と汚泥の処理方法の第2実施例を
示す汚水処理フロー図である。
【符号の説明】
A 下水処理場に流入した汚水 B 固液分離された処理水 C 返送汚泥 D 可溶化汚泥 E 沈澱汚泥 F 排出汚泥 G 分離液 1 前処理設備 2 完全嫌気槽 3 反応槽 4 最終沈澱槽 5 汚泥移送ポンプ 6 汚泥可溶化槽 7 酸化剤供給装置 8 超音波処理槽 9 凝集剤供給装置 10 沈澱分離槽 11 汚泥濃縮貯留槽 12 膜分離装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C02F 3/30 C02F 3/30 C 11/14 11/14 A Fターム(参考) 4D006 GA06 GA07 KA01 KA31 KB22 KB23 PC64 4D028 BC28 BE00 BE08 4D040 BB32 BB72 4D059 AA05 BC10 BE54 BK22 DA22 DA44

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 反応槽内の汚泥微生物により、有機性汚
    水を生物処理し、生物処理により発生した汚泥を可溶化
    処理する汚水と汚泥の処理方法において、最終沈澱槽で
    分離した汚泥の一部を汚泥可溶化槽に導入して、酸化処
    理を行い、さらに、超音波処理を行って可溶化を促進し
    た後、凝集剤を添加して、沈澱分離槽に導入し、汚泥か
    ら溶出したリンを凝集させて沈澱分離し、余剰汚泥とし
    て排出するとともに、沈澱分離槽の分離液を反応槽に返
    送するようにしたことを特徴とする汚水と汚泥の処理方
    法。
  2. 【請求項2】 反応槽内の汚泥微生物により、有機性汚
    水を生物処理し、生物処理により発生した汚泥を可溶化
    処理する汚水と汚泥の処理方法において、反応槽内に配
    設した膜分離装置によって処理水の分離を行い、反応槽
    内の汚泥の一部を汚泥可溶化槽に導入して、酸化処理を
    行い、さらに、超音波処理を行って可溶化を促進した
    後、凝集剤を添加して、沈澱分離槽に導入し、汚泥から
    溶出したリンを凝集させて沈澱分離し、余剰汚泥として
    排出するとともに、沈澱分離槽の分離液を反応槽に返送
    するようにしたことを特徴とする汚水と汚泥の処理方
    法。
  3. 【請求項3】 酸化処理を、OHラジカルを生成する酸
    化剤を添加して行うことを特徴とする請求項1又は2記
    載の汚水と汚泥の処理方法。
  4. 【請求項4】 反応槽の前段に完全嫌気槽を配設し、該
    完全嫌気槽に最終沈澱槽で分離した汚泥の残部又は反応
    槽内の汚泥の一部を返送するようにしたことを特徴とす
    る請求項1、2又は3記載の汚水と汚泥の処理方法。
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