JP2002086185A - 排水処理方法および装置 - Google Patents

排水処理方法および装置

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JP2002086185A
JP2002086185A JP2000278040A JP2000278040A JP2002086185A JP 2002086185 A JP2002086185 A JP 2002086185A JP 2000278040 A JP2000278040 A JP 2000278040A JP 2000278040 A JP2000278040 A JP 2000278040A JP 2002086185 A JP2002086185 A JP 2002086185A
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treatment
wastewater
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Hirokuni Arakawa
博邦 荒川
Norio Maki
教雄 牧
Takeshi Kawashima
武 川島
Hitoshi Sugimura
仁 杉村
Shigeaki Hirao
滋章 平尾
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Kurabo Industries Ltd
Kurashiki Spinning Co Ltd
Original Assignee
Kurabo Industries Ltd
Kurashiki Spinning Co Ltd
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    • Y02W10/20Sludge processing

Abstract

(57)【要約】 【課題】 発生汚泥量が極めて少ない、排水、特に低B
OD濃度排水の処理方法およびその装置を提供する。 【解決手段】 生物学的に排水を処理する方法におい
て、低汚泥発生処理手段にて排水を処理し、処理水を汚
泥と放流水に分離し、分離した汚泥を可溶化し、可溶化
汚泥液を原排水中へ返送する排水処理方法およびその装
置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、汚泥の発生が少な
い排水処理方法およびそれに使用する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、排水処理の効率的な方法として、
好気性生物を使用する活性汚泥法が多く用いられてい
る。この活性汚泥法は、BODおよびCOD処理等に関
しては優れた方法であるが、分解したBODの25%以
上が菌体増殖に使用されるため多くの余剰汚泥が発生
し、近年、かかる余剰汚泥の処分が大きな問題となって
いる。従来の余剰汚泥を削減する技術は、活性汚泥法以
外の方法を用いて汚泥の発生自体を抑制するものと、発
生した汚泥を処理して減量化するものとに大別できる。
前者としては、嫌気性処理法、長時間曝気法および膜分
離法などが挙げられ、後者としては、嫌気性消化法およ
びオゾン処理法などが挙げられる。しかし、いずれにお
いても、処理時間の長さ、ランニングコストの高さ、取
り扱いの難異性または汚泥の減量化率の低さ等の何らか
の問題点を有している。例えば、上記嫌気性処理法の一
つである上向流嫌気性スラッジブランケット(UAS
B;UpflowAnaerobic Sludge Blanket)法は、通常の嫌
気性処理法よりも処理時間が短いという長所を有する
が、1000mg/l以下のBOD濃度を有する排水の
処理には適さず、処理水のBOD濃度も十分に低くはな
らない。かかる余剰汚泥の削減に関し、さらに、第37
回下水道研究発表会講演集、p749〜751(200
0年)には、好気性生物処理(オキシデーションディッ
チ法)において発生した汚泥の一部を可溶化し、可溶化
処理後の汚泥をオキシデーションディッチに返送する技
術が記載されている。また、特願平7−152286号
には、汚泥を嫌気性消化処理した処理汚泥の一部を可溶
化し、嫌気性消化槽に返送する技術が記載されている。
しかし、汚泥減少率は、前者で最大82%、後者では7
5%にとどまる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このような事情に鑑
み、本発明は、小さな装置設置面積、少ない消費エネル
ギーおよびランニングコストならびに短時間の処理で、
発生汚泥量が極めて少ない排水、特に低BOD濃度排水
の処理方法およびその装置を提供することを目的とす
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記目的を
達成するために鋭意検討した結果、低汚泥発生処理によ
って発生した汚泥を可溶化し、原排水中に返送して、原
排水と共に低汚泥発生排水処理槽で処理することによ
り、高い減量率で汚泥を減量できることを見出し本発明
を完成するに至った。
【0005】すなわち、本発明は、生物学的に排水を処
理する方法において、低汚泥発生処理手段にて排水を処
理し、処理水を汚泥と放流水に分離し、分離した汚泥を
可溶化し、可溶化汚泥液を原排水中へ返送する排水処理
方法を提供する。本発明の排水処理方法においては、低
汚泥発生手段で処理した処理水をさらに好気性生物処理
手段にて処理してもよい。上記低汚泥発生処理手段とし
ては、例えばメタン醗酵法、特に上向流嫌気性スランジ
ブランケット法を使用できる。また、汚泥を可溶化する
手段としては、高温好気醗酵法、酸処理またはアルカリ
処理などを使用できる。本発明はさらに、低汚泥発生処
理手段により排水を処理する第1処理槽と、処理水を汚
泥と放流水に分離する分離槽と、該分離槽によって分離
した汚泥を可溶化する可溶化処理槽と、可溶化汚泥液を
原排水中へ返送する返送経路とを有する排水処理装置を
提供する。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、図1にしたがって本発明の
実施態様を説明するが、本発明は図1に図示した実施態
様に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載し
た発明の範囲内で種々の変形が可能であり、それらも本
発明の範囲内に含まれるものである。本発明の方法にお
いては、処理される排水としては特に限定されず、例え
ば、化学工場または食品工場等における工業排水、下
水、生活排水、鉱山排水および埋立浸出水等の有機性排
水が処理の対象となる。特に、繊維の染色工場からの排
水などの低BOD濃度排水の処理に好適に用いられる。
本明細書において低BOD濃度排水とは、BOD5が1
000mg/L以下の排水をいう。
【0007】図1に示すように、原排水は、必要に応じ
て第1処理槽2の上流に設けることができる前処理槽1
においてpH調整等の必要な前処理を施された後、第1
処理槽2に導入され、ここで低汚泥発生処理手段により
処理される。なお、図では説明の便宜上、第1処理槽の
みで低汚泥発生処理手段による処理を行うこととしてい
るが、低汚泥発生処理手段は一段階のみであっても、2
以上の多段階の処理を行ってもよい。
【0008】本明細書における低汚泥発生処理手段は、
通常の好気性活性汚泥処理に比べて汚泥発生量が少ない
生物処理方法を意味する。該低汚泥発生処理手段として
は、従来公知の方法を用いてもよい。例えば、嫌気性条
件下で嫌気性微生物により排水を処理する嫌気性処理
法、曝気を長時間行うことで汚泥を死滅させる方法であ
る長時間曝気法、および汚泥の流出を防止する方法であ
る膜分離法などを例示できる。特に嫌気性処理法、なか
でもメタン生成菌により処理を行うメタン醗酵法が好ま
しく、とりわけメタン醗酵法の一つである上向流嫌気性
スラッジブランケット法が好ましい。メタン醗酵法は、
メタン生成菌の嫌気的条件下における微生物反応を利用
して、排水中の有機物を分解する方法である。有機物は
分解されて菌体増殖に利用されるほかに、メタンの生成
にも利用されるので、汚泥の発生が少ない。また、低汚
泥発生処理手段としてメタン醗酵法を採用する場合、生
成したメタンをメタンガス燃焼装置10で燃焼させるこ
とにより熱を発生させることができる利点がある。本発
明の方法において、この熱はメタン醗酵槽自体および下
記の高温好気醗酵槽の温度維持等に使用でき、本発明の
排水処理方法および装置のランニングコストを軽減でき
る。しかし、メタン醗酵法には処理時間が長いという欠
点がある。この問題を解決するために開発された方法
に、微生物を付着させた担体を槽に充填する固定床法、
微生物を付着させた担体を流動させる流動床法、および
上向流嫌気性スラッジブランケット法などがある。
【0009】上向流嫌気性スラッジブランケット法は、
固定床法や流動床法のように担体に固定化した微生物を
利用するのではなく、微生物自身のもつ凝集性により形
成された顆粒状汚泥を利用する公知の方法である。該顆
粒状汚泥は、例えばメタノサルシナ(Methanosarcina)
属、メタノバクテリウム(Methanobacterium)属、メタ
ノコッカス(Methanococcus)属またはメタノスピリル
ム(Methanospirillum)属などに属するメタン生成菌を
含有する。該方法に使用する上向流嫌気性スラッジブラ
ンケット槽の説明のための概略図を図2に示す。上向流
嫌気性スラッジブランケット槽は、垂直方向に長い反応
槽と、反応槽底部に設けられた排水流入口と、反応槽上
部に設けられた気液分離装置とを有する。該気液分離装
置は、バイオガスと、処理水とを分離するものである。
本発明の装置において、上向流嫌気性スラッジブランケ
ット槽にメタンガス燃焼装置10が接続されている場
合、メタンを含有するバイオガスがメタンガス燃焼装置
10に導入される。一方、顆粒状汚泥などの浮遊物質を
含有する処理水は分離槽または第2処理槽に導入され
る。
【0010】上向流嫌気性スラッジブランケット法は処
理時間が短い事に加え、運転管理が容易であるという利
点を有する。なお、生成したメタンを利用できる点は通
常のメタン醗酵法と同様である。また、上記のように上
向流嫌気性スラッジブランケット法は本来高BOD排水
の処理のために開発された方法であり、低BOD濃度排
水の処理には適さないが、本発明の排水処理方法におい
ては、原排水と返送された可溶化汚泥水とを混合して処
理するので、実際に処理を受ける被処理水のBOD濃度
は、原排水のBOD濃度よりも高くなる。このことによ
り、低汚泥発生処理手段に上向流嫌気性スラッジブラン
ケット法を採用しても、低BOD濃度排水の処理が可能
となる。
【0011】低汚泥発生処理の条件は、採用する方法、
処理する排水等に応じて、自体公知の方法によって適切
な条件を選択すればよい。一例を挙げると、上向流嫌気
性スラッジブランケット法を用い、BODが100〜1
000mg/L程度の繊維の染色工場からの排水を処理
する場合、処理時間は0.5〜48時間、特に2〜10
時間が好ましい。また、処理温度は25〜60℃、特に
35〜40℃が好ましい。処理pHは5.5〜9.0、
特に7.0〜7.5が好ましい。溶存酸素濃度は、0m
g/Lを維持し続けることが好ましい。上向流嫌気性ス
ラッジブランケット法により、排水中のメタン生成菌、
有機酸生成菌等の微生物が自己造粒作用により顆粒状汚
泥を形成する。
【0012】本発明の方法においては、図1に示すよう
に、上記分離装置4の前段に第2処理槽3を設け、低汚
泥発生処理手段による処理水をさらに通常用いられる好
気性生物処理に付してもよい。該好気性生物処理の条件
は、採用する方法、処理する排水等に応じて、自体公知
の方法によって適切な条件を選択すればよい。なお、図
では説明の便宜上、一段階のみで好気性生物処理を行う
こととしているが、好気性生物処理は一段階のみであっ
ても、2以上の多段階の処理を行ってもよい。
【0013】ついで、処理水を汚泥と放流水とに分離す
る。分離手段としては特に限定されないが、例えば沈殿
槽で分離すればよい。分離された汚泥18は次いで可溶
化するが、好気性生物処理手段により処理する工程を含
む場合には、汚泥の一部を返送汚泥22として第2処理
槽3へ返送してもよい。
【0014】ついで、汚泥18を可溶化手段により可溶
化する。可溶化方法としては、汚泥を可溶化できるもの
であればよく、例えば嫌気性条件下で嫌気性微生物によ
り汚泥を消化させる嫌気性消化法、高熱性の嫌気性微生
物を用い、50〜75℃の高温下、嫌気性の消化を行う
嫌気性高温消化法、汚泥を100℃以上の高温で溶解さ
せる高熱処理、好気性微生物を用いて消化させる高温好
気醗酵法、酸処理、アルカリ処理およびオゾンにより汚
泥を分解させるオゾン処理などが挙げられる。
【0015】高温好気醗酵法は、好熱性菌の好気的生物
反応を利用して高温条件下で汚泥を可溶化する公知の方
法である。該方法においては、高温好気醗酵槽を高温に
維持する必要があるが、上記メタン醗酵法のメタンガス
の燃焼熱を利用できる。なお、高温とは好熱性菌が生育
可能な温度をいう。具体的には、通常50〜75℃であ
る。使用する微生物その他の条件は自体公知の方法によ
って選択すればよいが、使用する微生物としては、例え
ばバチルス・ステアロサーモフィルス(Bacillus stear
othermophilus)またはシュードモナス・ヒドロゲノサ
ーモフィラ(Pseudomonas hydrogenothermophila)等の
好熱性菌が好ましい。その他の条件は使用する微生物等
によって異なるが、例えばバチルス・ステアロサーモフ
ィルスの場合、処理温度は40〜80℃、特に55〜7
0℃が好ましい。処理pHは、5.0〜10.0、特に
6.0〜8.0が好ましい。溶存酸素濃度は0.01m
g/L、特に0.05mg/L以上が好ましい。また、
処理時間は0.5〜72時間、特に2〜24時間が好ま
しい。
【0016】酸処理は、酸の添加により汚泥を構成する
微生物の溶菌を誘導する方法である。使用する酸として
は、特に限定されないが、例えば硫酸、硝酸、塩酸等が
挙げられ、特に硫酸が好ましい。例えば硫酸の場合、濃
度が1〜36Nのものを用いるのが扱いやすく、硫酸等
の酸は、汚泥のpHが2以下になるように添加する。ま
た、処理温度は、通常25〜100℃、処理時間は0.
5〜24時間である。
【0017】アルカリ処理は、アルカリの添加により汚
泥を構成する微生物の溶菌を誘導する方法である。使用
するアルカリとしては、特に限定されないが、例えば水
酸化ナトリウム水溶液、炭酸ナトリウム水溶液が挙げら
れ、特に水酸化ナトリウム水溶液が好ましい。例えば水
酸化ナトリウムは濃度が1〜10Nのものを用いるのが
扱いやすく、水酸化ナトリウム水溶液等のアルカリは、
汚泥のpHが11.0以上になるように添加する。ま
た、処理温度は、通常25〜100℃、処理時間は0.
5〜24時間である。
【0018】ついで、可溶化汚泥液は返送経路19を通
じて返送され、原排水と混合されてさらに処理される。
【0019】
【実施例】以下、実施例および比較例にて本発明をさら
に詳細に説明する。 比較例1 [活性汚泥法による排水処理]本発明の実施例との比較
のため、2段の曝気槽を備えた図3に示す排水処理装置
により、繊維の染色工場からの排水の処理を200日間
実施した。曝気槽の容積は共に150Lである。水滞留
時間は24時間に設定し、汚泥滞留時間は7日間に設定
した。原排水流入1Lに対して390mgの余剰汚泥の
引抜きを行った。200日間稼動後の分析結果を表1に
示す。
【0020】
【表1】
【0021】実施例1 [上向流嫌気性スラッジブランケット槽と高温好気醗酵
槽を有する排水処理装置による排水処理]図1に示す排
水処理装置により、繊維の染色工場からの染色排水の処
理を200日間実施した。第1処理槽として、図2に示
す上向流嫌気性スラッジブランケット槽を用いた。ま
た、可溶化処理槽として、高温好気醗酵槽を用いた。上
向流嫌気性スラッジブランケット槽の容積は50L、曝
気槽である第2処理槽の容積は50L、および高温好気
醗酵槽の容積は20Lである。水滞留時間は8時間、曝
気槽の汚泥滞留時間は7日間に設定した。また、前処理
槽で排水のpHを7.8に調整した。上向流嫌気性スラ
ッジブランケット槽の処理時間は4時間に設定し、温度
は35〜40℃とした。槽内のpHは7.0〜7.5と
し、溶存酸素濃度は0mg/Lに維持した。高温好気醗
酵槽での処理時間は4時間に設定し、温度は60〜70
℃に設定した。槽内のpHは、7.0〜7.5とし、溶
存酸素濃度は0.5mg/L以上とした。また、好熱性
菌はバチルス・ステアロサーモフィルス IFO137
37を用いた。なお、上向流嫌気性スラッジブランケッ
ト槽および高温好気醗酵槽の温度調整には、上向流嫌気
性スラッジブランケット槽から発生したメタンの燃焼熱
を利用した。本装置の稼動期間中、余剰汚泥の引抜きは
行わなかった。200日間稼動後の分析結果を表2に示
す。以下、表中「UASB槽」は上向流嫌気性スラッジブラ
ンケット槽を表す。
【0022】
【表2】
【0023】表2から明らかなように、余剰汚泥の引抜
きは行わずに、放流水中の浮遊物質濃度を低濃度に保つ
ことができた。すなわち、極めて高度に余剰汚泥量を減
少させることができた。放流水のBOD濃度、COD濃
度についても、比較例と同等であった。さらに、比較例
に比べて、設置面積は50%、消費電力は10%であっ
た。また、原排水のBODは760mg/Lという低い
ものであったが、装置は安定して稼動した。
【0024】実施例2 [上向流嫌気性スラッジブランケット槽と酸処理槽を有
する排水処理装置による排水処理]可溶化処理槽として
実施例1の高温好気醗酵槽に替えて酸処理槽を採用した
以外は実施例1の装置と同様である排水処理装置によ
り、繊維の染色工場からの排水の処理を200日間実施
した。排水処理条件は、実施例1と同一に設定した。酸
処理には8N硫酸を使用し、汚泥のpHが2.0以下に
なるように添加した。実施例1と同じく、本装置の稼動
期間中、余剰汚泥の引抜きは行わなかった。200日間
稼動後の分析結果を表3に示す。
【0025】
【表3】
【0026】表3から明らかなように、本実施例におい
ても実施例1と同様に、極めて高度に余剰汚泥量を減少
させることができた。また、装置は安定して稼動し、放
流水のBOD、CODについても、比較例と同等の結果
が得られた。さらに、比較例に比べて、設置面積は50
%、消費電力は10%であった
【0027】実施例3 [上向流嫌気性スラッジブランケット槽とアルカリ処理
槽を有する排水処理装置による排水処理]可溶化処理層
として、実施例1の高温好気醗酵槽に替えてアルカリ処
理槽を採用した以外は、実施例1の装置と同様である排
水処理装置を繊維加工場に設置し、染色排水の処理を2
00日間実施した。排水処理条件は、実施例1および2
と同一に設定した。アルカリ処理には8N水酸化ナトリ
ウム水溶液を使用し、汚泥のpHが11.0以上になる
ように添加した。実施例1および2と同じく、本装置の
稼動期間中、余剰汚泥の引抜きは行わなかった。200
日間稼動後の分析結果を表4に示す。
【0028】
【表4】
【0029】表4から明らかなように、本実施例におい
ても実施例1および2と同様に、極めて高度に余剰汚泥
量を減少させることができた。また、装置は安定して稼
動し、放流水のBOD、CODについても、比較例と同
等の結果が得られた。さらに、比較例に比べて、設置面
積は50%、消費電力は10%であった。
【発明の効果】以上、要するに本発明によれば、小さな
設置面積、少ない消費エネルギーおよびランニングコス
ト、ならびに短時間の処理で、極めて高度に余剰汚泥量
を減量化できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施態様の概略図である。
【図2】 上向流嫌気性スラッジブランケット槽の概略
図である。
【図3】 比較例1の概略図である。
【符号の説明】
1:前処理槽、2:第1処理槽、3:第2処理槽、4:
分離槽、5:可溶化処理槽、6:散気装置、7:エアー
ポンプ、8:pH制御装置、9:ポンプ、10:メタン
ガス燃焼装置、11:モーター、12:pH電極、1
3:原排水、14:第1処理水、15:第2処理水、1
6:放流水、17:循環水、18:余剰汚泥、19:可
溶化汚泥液返送経路、20:蒸気、21:前処理水、2
2:返送汚泥、31:サンプル口、32:気液分離装
置、33:隔壁、34:蒸気量調製弁、35:湿式ガス
メーター、36:前処理水、37:第1処理水、38:
バイオガス、39:蒸気、40:汚泥ブランケット、4
1:汚泥床、51:前処理槽、52:第1曝気槽、5
3:第2曝気槽、54:沈殿槽、55:pH制御装置、
56:pH電極、57:散気装置、58:エアーポン
プ、59:原排水、60:前処理水、61:第1処理
水、62:第2処理水、63:放流水、64:余剰汚
泥、65:返送汚泥、66:ポンプ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成12年10月12日(2000.10.
12)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0027
【補正方法】変更
【補正内容】
【0027】実施例3 [上向流嫌気性スラッジブランケット槽とアルカリ処理
槽を有する排水処理装置による排水処理]可溶化処理槽
として、実施例1の高温好気醗酵槽に替えてアルカリ処
理槽を採用した以外は、実施例1の装置と同様である排
水処理装置を繊維加工場に設置し、染色排水の処理を2
00日間実施した。排水処理条件は、実施例1および2
と同一に設定した。アルカリ処理には8N水酸化ナトリ
ウム水溶液を使用し、汚泥のpHが11.0以上になる
ように添加した。実施例1および2と同じく、本装置の
稼動期間中、余剰汚泥の引抜きは行わなかった。200
日間稼動後の分析結果を表4に示す。
───────────────────────────────────────────────────── 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) C12M 1/04 C12M 1/04 1/107 1/107 C12N 1/00 C12N 1/00 S (72)発明者 川島 武 大阪府寝屋川市下木田町14番41号 倉敷紡 績株式会社エンジニアリング部内 (72)発明者 杉村 仁 大阪府寝屋川市下木田町14番41号 倉敷紡 績株式会社エンジニアリング部内 (72)発明者 平尾 滋章 大阪府寝屋川市下木田町14番5号 倉敷紡 績株式会社技術研究所内 Fターム(参考) 4B029 AA02 BB02 CC01 DB11 4B065 AA01X AC02 BB40 BC05 BC25 BD22 CA55 4D028 BC17 BC19 BD00 BD11 BE04 4D040 AA26 AA27 BB01 BB51 4D059 AA05 BA01 BF12 BF14 BK12 DA01 DA31 DA32 DA33

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 生物学的に排水を処理する方法におい
    て、低汚泥発生処理手段にて排水を処理し、処理水を汚
    泥と放流水に分離し、分離した汚泥を可溶化し、可溶化
    汚泥液を原排水中へ返送する排水処理方法。
  2. 【請求項2】 低汚泥発生処理手段で処理した処理水を
    さらに好気性生物処理手段にて処理する請求項1記載の
    排水処理方法。
  3. 【請求項3】 低汚泥発生処理手段がメタン醗酵法であ
    る請求項1または2記載の方法。
  4. 【請求項4】 メタン醗酵法が上向流嫌気性スラッジブ
    ランケット法である請求項3記載の排水処理方法。
  5. 【請求項5】 低BOD濃度排水を処理する、請求項4
    記載の排水処理方法。
  6. 【請求項6】 高温好気醗酵法によって、分離した汚泥
    を可溶化する請求項1〜5いずれか1項記載の排水処理
    方法。
  7. 【請求項7】 酸処理によって、分離した汚泥を可溶化
    する請求項1〜5いずれか1項記載の排水処理方法。
  8. 【請求項8】 アルカリ処理によって、分離した汚泥を
    可溶化する請求項1〜5いずれか1項記載の排水処理方
    法。
  9. 【請求項9】 低汚泥発生処理手段により排水を処理す
    る第1処理槽と、処理水を汚泥と放流水に分離する分離
    槽と、該分離槽によって分離した汚泥を可溶化する可溶
    化処理槽と、可溶化汚泥液を原排水中へ返送する返送経
    路とを有する排水処理装置。
  10. 【請求項10】 さらに好気的生物処理手段により排水
    を処理する第2処理槽を有する請求項9記載の排水処理
    装置。
  11. 【請求項11】 第1処理槽が上向流嫌気性スランジブ
    ランケット槽である請求項9または10記載の排水処理
    装置。
  12. 【請求項12】 上向流嫌気性スランジブランケット槽
    がさらにメタン燃焼装置を有している請求項11記載の
    排水処理装置。
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