JP2002119991A - 活性汚泥の調整方法、それを用いる有機性廃水の処理方法、及び装置 - Google Patents
活性汚泥の調整方法、それを用いる有機性廃水の処理方法、及び装置Info
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Abstract
理強度を決定するための指標を確定し、それに基づく汚
泥性状の調整システムを提供する。 【解決手段】 活性汚泥の調整方法は、活性汚泥微生物
体の液化処理に際し、液化処理前後の汚泥中の溶解性カ
リウム濃度の変化を指標として、活性汚泥微生物の生物
分解性並びに活性を調整することを特徴とする。また、
有機性廃水の処理方法は、好気性処理工程を有する有機
性廃水の処理において、活性汚泥の少なくとも一部を液
化処理する工程を有し、該液化処理工程への活性汚泥供
給量及び/又は該液化処理工程での処理条件を、前記指
標により10〜80%に制御することを特徴とする。
Description
る活性汚泥性状の調整に関するものであり、有機性工業
排水や生活排水などの有機性廃水の処理において、脱窒
素工程の水素供与体の生産や、余剰汚泥の減容化などに
用いることのできる活性汚泥性状の調整方法に関する。
においては、その処理に伴って余剰汚泥が出るため、そ
の余剰汚泥を処理することが行われ、余剰汚泥の処理方
法としては、引き抜き、濃縮、脱水、焼却等の工程を経
て系外に排水しなければならない。その費用は莫大なも
のであり、廃水処理全体のランニングコストの増大を招
く。更に余剰汚泥の脱水処理においても、適切な凝集剤
の薬注率等の管理に伴うメンテナンスの煩雑さも残る。
泥を沈殿池または曝気槽から引き抜き、汚泥性状を液化
させる前段処理槽に導入し、処理された汚泥を曝気槽へ
返送し、処理された汚泥の一部が生物処理によって分解
される汚泥減容化処理が提案されている。また、活性汚
泥処理の一部もしくは全量の余剰汚泥を沈殿池もしくは
曝気槽より引き抜き汚泥性状を調整し、脱窒素工程の水
素供与体や微生物培養の栄養源などとして資源化する方
法が提案されている。
液状化処理による汚泥減容化処理では、前段処理槽にお
いて、系内より増殖汚泥、つまり余剰汚泥の量より多い
量の汚泥を引き抜き、活性汚泥中の微生物を破壊するこ
とによって汚泥の減容化を促すことを目的としているこ
とから、環境汚泥の量が減少し、活性汚泥の死滅を招く
恐れがあり、処理水のCOD、SSの上昇といった処理
の悪化が見られる。既存の技術の場合、活性汚泥の死滅
を防止する策としては、前段処理槽での処理条件を緩や
かにすることで対処しているが、処理条件決定は実際の
処理による経験から行っている。また、前段処理された
汚泥の活性を確認する方法としては、生菌数、基質除去
速度係数、酸素利用速度等を測定することが行われてい
るが、何れの方法も手順が煩雑であり、測定に長い時間
を要するという問題点がある。
なされたものであり、簡便且つ迅速に液化処理工程への
導入量や処理強度を決定するための指標を確定し、それ
に基づく汚泥性状の調整システムを提示することを課題
とする。
題を解決するために鋭意検討を行い、活性汚泥微生物の
生物分解性並びに活性は、液化処理前後の汚泥中の溶解
性カリウム濃度の変化と関係があることを見出し、これ
らの知見に基づき、本発明を完成するに至った。
題を解決した。 (1)活性汚泥微生物体の液化処理に際し、液化処理前
後の汚泥中の溶解性カリウム濃度の変化を指標として、
活性汚泥微生物の生物分解性並びに活性を調整すること
を特徴とする活性汚泥の調整方法。 (2)前記溶解性カリウム濃度の変化が、液化処理後の
溶解性カリウムの増加量と処理前汚泥中のカリウム含有
量の比により、カリウム溶出率として算出されることを
特徴とする活性汚泥の調整方法。 (3)前記指標による活性汚泥の調整条件の変更は、液
化処理槽での汚泥の滞留時間を考慮して、時間をずらし
て行われることを特徴とする活性汚泥の調整方法。 (4)生物処理工程を有する有機性廃水の処理におい
て、活性汚泥の少なくとも一部を液化処理する工程を有
し、該液化処理工程への活性汚泥供給量及び/又は該液
化処理工程での処理条件を、カリウム溶出率で10〜8
0%に制御することを特徴とする有機性廃水の処理方
法。 (5)生物処理装置を有する有機性廃水の処理装置にお
いて、活性汚泥の少なくとも一部を液化する液化処理装
置を有し、該液化処理装置への流入液及び流出液中の溶
解性カリウム濃度を検知する手段を有する共に、該液化
処理装置への活性汚泥供給量及び/又は該液化処理装置
での処理条件を、カリウム溶出率で10〜80%に制御
する制御機構を有することを特徴とする有機性廃水の処
理装置。
の、カリウム溶出量と活性汚泥活性度の関係を調査した
ところ、これらにある相関があることを発見した。ここ
で言う液化処理とは、超音波、加熱等による物理的液化
処理方法、オゾン等の酸化剤による酸化による液化処
理、酸処理による液化、アルカリ処理による液化など
を、単独もしくは組み合わせたものであり、いずれの液
化処理でも同様の挙動を示すことがわかった。ここで
は、オゾンによる液化処理について述べる。
ウム溶出量と活性汚泥活性度を調査し、図4に示す結果
を得た。カリウム溶出率は、オゾン処理後の溶解性カリ
ウムの増加量と処理前汚泥中のカリウム含有量の比によ
り算出した。活性汚泥活性度は、オゾン処理前の活性を
100%とした時の相対活性度である。この結果より、
カリウム溶出率の上昇と活性汚泥活性度の低下には相関
があり、カリウム溶出率80%以上では、活性汚泥活性
度はほぼゼロとなることが判明した。活性汚泥を超音波
処理した際のカリウム溶出量と活性汚泥活性度を調査
し、図5に示す。この結果より、超音波処理した際でも
カリウム溶出率と活性汚泥活性度の低下には相関があ
り、カリウム溶出率80%以上では活性汚泥活性度がほ
ぼゼロになることが判明した。活性汚泥をNaOHを用
いたアルカリ処理した際の、カリウム溶出量と活性汚泥
活性度を調査し、第1表に示す結果を得た。この結果よ
り、アルカリ処理した際でもカリウム溶出率の上昇と活
性汚泥活性度の低下には相関がありカリウム溶出率80
%以上では活性汚泥活性度はほぼゼロになることが判明
した。
の、カリウム溶出量と汚泥液化率を調査し、図6に示す
結果を得た。なお、汚泥液化率は、オゾン処理でのSS
減少量と処理前汚泥中のSSの比により算出した。この
結果より、カリウム溶出率が10%以下の場合、汚泥液
化率は1%以下であり、またカリウム溶出率が10%以
下の場合、汚泥性状はほとんど変化していないことが判
明した。さらに、溶解性カリウムの変化のほかに他の無
機物の変化も調査し、図7に示す結果を得た。カリウム
以外の無機物溶出率と活性汚泥活性度は相関が認められ
ず、カリウム溶出率で制御を行うことがよいことも判明
した。
保ち且つ十分に汚泥性状を変化させるために、カリウム
溶出率が10〜80%の範囲内でオゾン処理を行う様
に、オゾン注入量と汚泥供給量のいずれかまたは両方を
制御する。カリウム溶出量の変化が現れるまでにタイム
ラグが存在し、オゾン注入量と汚泥供給量はこのタイム
ラグを考慮し、増減させる量と増減させる頻度を設定す
る。
法として、次の一例が考えられるが、この増減方法に限
定されるものではない。すなわち、オゾン注入量と汚泥
供給量は、予め定めた一定の量(例えば設計値の5%)
を増加または減少させる。オゾン処理槽は汚泥滞留時間
が2時間程度あり、カリウム溶出率が安定するまでは2
〜3時間を要する。そこで、オゾン注入量変更後3時間
は、カリウム溶出率が許容範囲を逸脱していても、オゾ
ン注入量と汚泥供給量の出力は変化させない。3時間後
の時点でのカリウム溶出率が許容範囲を逸脱していた場
合は、再度予め定めた一定の量を増加または減少させ
る。
電極法、イオンクロマト法など、カリウムイオンが測定
できるものであれば何れでもよい。汚泥濃度の測定法
は、透過光方式、散乱光比較方式、パルス変調式超音波
減衰法など、汚泥濃度が測定できるものであれば何れで
もよい。
基づいて説明する。図1及び図2は、本発明の一実施形
態を示す生物処理のフローシートであり、生物処理の方
式として、図1では標準活性汚泥法、図2では硝化脱窒
法を用い、汚泥性状を変化させる方法として、図1及び
図2ともにオゾン処理を用いた例である。
ン4、返送汚泥ライン5およびオゾン処理汚泥返送ライ
ン6が連結し、また空気供給ライン8が連結した底部
に、曝気装置7と、排オゾンガスライン14に連結した
排オゾンガス注入装置13を設けている。曝気槽2から
沈殿池3に連絡ライン9が連結している。沈殿池3には
処理液ライン10および分離汚泥排出ライン11が連結
し、分離汚泥排出ライン11から返送汚泥ライン5が分
岐し、ポンプ12が設けられている。
ン処理汚泥注入ライン27にはポンプ28が、被処理液
ライン4より分岐した被処理液分注ライン29にはポン
プ30が設けられている。循環ライン25に設けた汚泥
循環ポンプ24の吐出側に、オゾン処理汚泥注入ライン
27が連結し、その後にエジェクター26が設けられて
いる。エジェクター26には、オゾン発生器23よりオ
ゾン注入ライン31が連結している。またオゾン処理槽
上部には、オゾン処理汚泥返送ライン6と排オゾンガス
ライン14が連結している。
ライン27の被処理液分注ライン29の後段に設けた汚
泥濃度測定装置33およびカリウムイオン測定装置34
と、オゾン処理汚泥返送ライン6に設けたカリウムイオ
ン測定装置35からの濃度信号を入力し、オゾン発生器
23に演算結果より出した制御信号を出力するように構
成されている。
の生物処理方法は、被処理液ライン4から被処理液1と
して有機性廃水を曝気槽2に導入し、またポンプ12を
駆動して返送汚泥ライン5から返送汚泥を返送し、曝気
槽2内の活性汚泥と混合し、空気供給ライン8より供給
される空気を曝気槽2で曝気し、さらに、排オゾンガス
ライン14から高濃度の酸素を含んだ排オゾンガスを排
オゾンガス注入装置13より注入して好気性生物処理を
する。これにより、廃液中の有機物は生物酸化によって
分解される。
9を通して沈殿池3に導入し、沈殿分離により分離液と
分離汚泥に分離する。分離液は、処理液として処理液ラ
イン10から系外に排出する。分離汚泥は、分離汚泥排
出ライン11から取り出し、その一部は返送汚泥ライン
5から曝気槽2へと返送する。
オゾン処理汚泥注入ライン27からエジェクター26を
経由してオゾン処理槽22に導入する。オゾン処理汚泥
注入ライン27には被処理液分注ライン29が接続され
ており、ポンプ30を駆動して被処理液分注ライン29
からオゾン処理汚泥注入ライン27中の汚泥に被処理液
の一部を混合する。余剰汚泥が生じる場合は、余剰汚泥
排出ライン36から系外へ排出することができるが、適
当な量の汚泥をオゾン処理槽22へ供給してオゾン処理
し、曝気槽2に戻すと、余剰汚泥の発生量がゼロになる
ので、余剰汚泥排出ライン36を省略することもでき
る。オゾン処理槽22では、オゾン発生器23で発生し
たオゾンを、エジェクター26で汚泥と接触した後、オ
ゾン処理槽22へと導入して汚泥がオゾン処理され、汚
泥の一部が液化し生物分解が容易な形に変化する。オゾ
ン処理槽22ではオゾン処理による液化と平行して被処
理液および汚泥の液化により生成したBODの一部を微
生物にて分解する。排オゾンガスは、排オゾンガスライ
ン14から曝気槽2へと導入する。
イン6から曝気槽2に返送する。オゾン反応槽で微生物
分解しきれず残ったBODを曝気槽2へ戻し、被処理液
ライン4から流入するBODとともに、曝気槽2内の微
生物で分解する。アンモニア性窒素を含有する被処理液
を処理する場合には図2に示すように、曝気槽2の前に
脱窒槽15を設け、この脱窒槽15の被処理液およびオ
ゾン処理汚泥を導入するとともに、曝気槽2から硝化液
を循環して脱窒およびBOD除去を行い、曝気槽2では
主に硝化を行うようにすることもできる。
より変化する。また、汚泥によりオゾン注入率と活性度
の関係も異なる。つまり、オゾン注入量およびオゾン処
理汚泥容量を一定とした場合、オゾン処理汚泥の汚泥濃
度によっては、オゾン注入率が許容範囲を超え、系が破
綻することもあり得る。また、オゾン処理汚泥濃度でオ
ゾン注入率を制御する場合、各汚泥でのオゾン注入率と
活性度の関係を予め求め、演算処理を組み込む必要があ
る。
リウムイオン濃度とオゾン処理槽前での汚泥濃度の監視
を行い、それらの結果を制御部で演算処理し、算出した
カリウム溶出率により発生器に制御信号を出力し、オゾ
ン注入量を増減する。
に説明する。ただし、本発明はこの実施例のみに限定さ
れるものではない。
に設置して、硝化液を脱窒槽15へ循環して硝化、脱窒
槽へ生物処理の返送ラインに、70リットルのオゾン処
理槽を設置した装置にて実験を行った。処理フローの概
要を図3に示す。図3において、図1で示した部分と同
一部分は同一符号を用いて示し、その繰り返しの説明は
省略する。
理条件を示す。オゾン処理槽に対し、オゾンガス流量
3.0リットル/min、オゾン濃度50mg/リット
ルの注入を行い、滞留時間を0.5時間とした条件で処
理を行った。オゾン処理槽の処理条件は、第3表に示す
生物処理の処理条件の際、汚泥発生量ゼロを目標とし設
定したものである。
果を示す。オゾン処理槽入口のSSが7200mg/リ
ットルであるのに対し、出口のSSは5800mg/リ
ットルに低下し、汚泥液化率は約19%となった。溶解
性カリウムは、オゾン処理前が14.8mg/リットル
であるのに対し、オゾン処理後は66.9mg/リット
ルに増加し、これらの値よりカリウム溶出率を求めると
約71%となった。またオゾン処理槽入口および出口の
汚泥の活性度を調査したところ、出口での活性度は約4
0%であった。
よび処理水の水質結果を示す。流入原水のSSが60〜
120mg/リットル、CODMn220〜260mg
/リットル、BOD 850〜1000mg/リット
ル、NH4 −N 33〜44mg/リットル、T−N
48〜56mg/リットルであるのに対し、処理水は
SSが5.3〜11mg/リットル、CODMn51〜
60mg/リットル、BOD 4.2〜8.7mg/リ
ットル、NH4 −N 1mg/リットル以下、NOx
−N 9.5〜11mg/リットルとなり、BOD除
去、硝化脱窒ともに良好な結果となった。この処理期間
中、汚泥の引き抜きを全く行わなかったところ、曝気槽
のMLSSが徐々に上昇し、約2ヶ月後にはMLSS
5100mg/リットルとなり、また沈殿池の汚泥界面
が上昇し、系内汚泥量の増加が認められた。
た。そこでオゾン処理槽へのオゾンガス流量を3.0リ
ットル/minから3.3リットル/minに増加させ
た。生物処理の処理条件は比較例と同様とした。
果を示す。処理14日目は、オゾン処理槽入口のSSが
7200mg/リットルであるのに対し、出口のSSは
5700mg/リットルに低下し、汚泥液化率は約21
%となった。溶解性カリウムは、オゾン処理前が14.
6mg/リットルであるのに対し、オゾン処理後は6
8.2mg/リットルに増加し、これらの値よりカリウ
ム溶出率を求めると約74%となった。また、オゾン処
理槽入口および出口の汚泥の活性度を調査したところ、
出口での活性度は約30%であった。これに対し、処理
21日目は、系内汚泥量の低下により、処理槽入口のS
Sが4200mg/リットルとなった。出口のSSは3
050mg/リットルであり、汚泥液化率は27%とな
った。溶解性カリウムは、オゾン処理前が15.2mg
/リットルであるのに対し、オゾン処理後は48.5m
g/リットルに増加し、これらの値よりカリウム溶出率
を求めると約81%となった。また、オゾン処理槽入口
および出口の汚泥の活性度を調査したところ、出口での
活性度はほとんど0%となり、返送汚泥のすべてが死滅
した状態となってしまった。
よび、処理14日目と処理21日目の処理水の水質結果
を示す。処理14日目の処理水は、SSが23mg/リ
ットル、CODMn55mg/リットル、BOD 9.
2mg/リットル、NH4 −N 0.1mg/リット
ル以下、NOx −N 11.3mg/リットル、T−
N 17mg/リットルとBOD除去、硝化脱窒ともに
良好であったのに対し、処理21日の処理水は、SSが
81mg/リットル、CODMn 180mg/リット
ル、BOD 54mg/リットル、NH4 −N 25
mg/リットル、NOx −N 3.2mg/リットル
と水質の悪化が認められた。この処理期間中、汚泥の引
き抜きを全く行わなかったが、曝気槽のMLSSが徐々
に低下し、処理21日目はMLSS2100mg/リッ
トルとなり、生物処理の維持は不可能となった。
ゾン処理槽を制御することが必要なことが判明したた
め、オゾン処理系にカリウムイオン測定装置、汚泥濃度
測定装置を設置し、カリウム溶出率が70〜75%とな
るように、オゾンガス流量を制御し運転を行った。オゾ
ンガス流量の制御は手動にて行った。処理スタート時の
オゾン処理槽の処理条件は、第2表の比較例1と同様に
した。好気性処理系の処理条件も、第3表の比較例1と
同様にした。処理を行っている期間のオゾンガス流量
は、3.0〜3.3リットル/minの範囲を変動し
た。
よび処理水の水質結果を示す。流入原水のSSが55〜
110mg/リットル、CODMn 210〜250m
g/リットル、BOD 860〜1000mg/リット
ル、NH4 −N 28〜36mg/リットル、T−N
50〜53mg/リットルであるのに対し、処理水
は、SSが12〜23mg/リットル、CODMn 5
5〜62mg/リットル、BOD 5.5〜7.0mg
/リットル、NH4 −N 0.1mg/リットル以
下、NOx −N 11〜15mg/リットルとなり、
BOD除去、硝化脱窒ともに良好な結果となった。この
処理期間中、曝気槽のMLSSは3200〜4300m
g/リットルの範囲で推移し、汚泥の引き抜きを行う必
要は全くなかった。
ウム溶出率を、活性汚泥微生物体の液化の指標としたの
で、簡便且つ迅速な制御が可能になる。ひいては、外乱
発生時であっても、制御下で汚泥発生量をゼロに近づけ
られる。あるいは、被処理液中に別段の水素供与体を投
入することなく、硝化脱窒を制御できる。
水の生物処理方法のフローシートである。
水の硝化脱窒法のフローシートである。
略説明図である。
活性汚泥活性度を示すグラフである。
汚泥活性度を示すグラフである。
汚泥液化率を示すグラフである。
泥液化率を示すグラフである。
Claims (5)
- 【請求項1】 活性汚泥微生物体の液化処理に際し、液
化処理前後の汚泥中の溶解性カリウム濃度の変化を指標
として、活性汚泥微生物の生物分解性並びに活性を調整
することを特徴とする活性汚泥の調整方法。 - 【請求項2】 前記溶解性カリウム濃度の変化が、液化
処理後の溶解性カリウムの増加量と処理前汚泥中のカリ
ウム含有量の比により、カリウム溶出率として算出され
ることを特徴とする請求項1記載の活性汚泥の調整方
法。 - 【請求項3】 前記指標による活性汚泥の調整条件の変
更は、液化処理槽での汚泥の滞留時間を考慮して、時間
をずらして行われることを特徴とする請求項1又は請求
項2記載の活性汚泥の調整方法。 - 【請求項4】 生物処理工程を有する有機性廃水の処理
において、活性汚泥の少なくとも一部を液化処理する工
程を有し、該液化処理工程への活性汚泥供給量及び/又
は該液化処理工程での処理条件を、カリウム溶出率で1
0〜80%に制御することを特徴とする有機性廃水の処
理方法。 - 【請求項5】 生物処理装置を有する有機性廃水の処理
装置において、活性汚泥の少なくとも一部を液化する液
化処理装置を有し、該液化処理装置への流入液及び流出
液中の溶解性カリウム濃度を検知する手段を有する共
に、該液化処理装置への活性汚泥供給量及び/又は該液
化処理装置での処理条件を、カリウム溶出率で10〜8
0%に制御する制御機構を有することを特徴とする有機
性廃水の処理装置。
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