JP2002219482A - 排水処理装置 - Google Patents

排水処理装置

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JP2002219482A
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biological treatment
treatment tank
tank
biological
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Toshiaki Nakazawa
俊明 中沢
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Mitsubishi Kakoki Kaisha Ltd
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    • Y02W10/20Sludge processing

Abstract

(57)【要約】 【課題】可溶化処理における熱損失や臭気の発生を抑え
ることができ、運転経費や設備費などが低廉化でき、更
に、余剰汚泥発生量のゼロ化又は少なくとも減容化を図
ることができる排水処理装置を提供する。 【解決手段】有機性排水を好気性生物処理する生物処理
槽と、生物処理後の混合液を固液分離する汚泥分離手段
と、分離汚泥の一部を生物処理槽に循環する汚泥循環流
路と、残部の分離汚泥を生物処理槽よりも高温条件で好
気性生物処理する汚泥可溶化処理槽を設けた排水処理装
置において、汚泥可溶化処理槽が高濃度酸素含有ガスに
より曝気する生物処理槽であることを特徴とする排水処
理装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、有機性排水を生物
学的に処理する排水処理装置に関し、特に、生物処理で
発生する汚泥を減容化する排水処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、下水、食品排水、厨房排水又は浄
化槽汚泥などの有機性排水の好気性生物処理装置として
は、活性汚泥処理装置、固定床式生物処理装置又は流動
床式処理装置などが用いられている。
【0003】前記活性汚泥処理装置にあっては、好気性
微生物である汚泥の浮遊する処理槽内に排水を供給し、
空気で曝気することにより、汚泥の生物学的作用で原水
中の有機物を生物的に酸化分解処理する装置であり、ま
た、固定床式生物処理装置にあっては、処理槽内に生物
担体の固定床を設け、空気で曝気することにより微生物
を担体の表面に付着増殖させ、付着した微生物の生物学
的作用で原水中の有機物を生物的に酸化分解処理する装
置であり、更に、流動床式処理装置は、好気性生物処理
槽内の液中に流動可能に生物担体を充填し、原水を供給
して空気で曝気することにより、流動化する生物担体の
表面に付着増殖した微生物の生物学的作用で原水中の有
機物を生物的に酸化分解処理する装置である。
【0004】前記生物処理装置では、いずれも有機物を
生物学的に分解処理するのに伴い、増殖した微生物が汚
泥として大量に発生する。発生した汚泥は沈殿槽などで
分離濃縮され、その一部は生物処理工程に循環される
が、残部は余剰汚泥として系外に排出されて適宜な方法
で処分されている。なお、前記余剰汚泥量は生物処理工
程に導入された原水中の有機物量(BOD)の20〜5
0%といわれている。それら余剰汚泥の処分方法として
は、汚泥を濃縮、脱水したのち焼却や埋め立てにより処
分したり、又は嫌気性消化処理により減容化されてい
る。
【0005】更に、発生汚泥をできるだけ減容化する方
法として、特表平6−509986号公報には、中温生
物処理槽と好熱性生物処理槽とを組合せ、中温生物処理
槽から発生する汚泥を好熱性生物処理槽で可溶化したの
ち、中温生物処理槽に返送する汚泥の減容化方法が開示
されており、また、特許第2973761号公報には、
曝気槽の汚泥を抜き出してオゾン処理で可溶化したの
ち、曝気槽に返送して処理する汚泥の減容化方法が開示
されている。なお、汚泥の可溶化とは、汚泥を構成する
微生物を分解して低分子化した有機物とすることを意味
し、汚泥の減容化とは、余剰汚泥として排出される汚泥
の容量を低減することを意味する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】前記従来の余剰汚泥の
処分方法で、汚泥を濃縮、脱水したのち焼却又は埋め立
て処分する方法にあっては、汚泥の濃縮、脱水後におい
ても含水率が70〜80wt%と高いため嵩が大きく、
廃棄物業者に処分を依頼する場合には、引き取りコスト
が高くなり、排水処理全体にかかるコストの多くを占め
ているのが現状である。更に、埋め立て処分において
は、産業廃棄物埋立処分場の残余年数が少なくなってお
り、引き取りコストも年々高騰している。また、焼却処
分においては、含水率が高いため燃料消費量が多くなり
燃料費が嵩み、更に、排出ガスや焼却灰の処理が必要で
あり、近年はダイオキシン問題等から焼却処理自体が困
難になってきている状況である。
【0007】また、嫌気性消化法により減容化処理する
方法にあっては、メタン菌等の嫌気性微生物が浮遊する
処理槽内に汚泥を供給し、嫌気性ガスで曝気攪拌するこ
とにより、嫌気性微生物の生物学的作用で汚泥中の有機
物をメタンガスや炭酸ガス等に分解処理する方法であ
り、メタンガスを燃料等に有効活用できる利点はある
が、処理に時間がかかるため、消化槽等の設備が過大と
なり、また、最終的に発生する汚泥量も多く、その処分
には前記の問題点が解決できない。
【0008】また、特表平6−509986号公報に開
示された汚泥の減容化方法では、複数のサイクル運転で
処理するため、処理工程が複雑となるとともに、処理時
間がかかる問題があり、更に、可溶化処理では、多量の
空気による曝気であるため、空気の排出に伴なわれて極
めて多量の熱量が損失し、また、汚泥自体の臭気が強い
ため、曝気では極めて強い臭気が放出される。特許第2
973761号公報に開示された方法では、オゾン製造
装置の設備費が高価であり、また、オゾン含有ガス中の
酸素が有効に利用されていないため、設備費や運転経費
が嵩む問題がある。
【0009】本発明は、前記従来の汚泥処分及び減容化
処理における問題点に鑑みて成されたものであり、効率
の高い有機性排水の処理を行うことができ、また、可溶
化処理における熱損失や臭気の発生を抑えることがで
き、運転経費や設備費などが低廉化できる。更に、余剰
汚泥発生量のゼロ化又は少なくとも減容化を図ることが
できる排水処理装置を提供する目的で成されたものであ
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明の要旨は、請求項1に記載した発明において
は、有機性排水中の有機物を好気性生物処理する生物処
理槽と、生物処理後の汚泥と処理水との混合液を固液分
離する汚泥分離槽と、分離汚泥の一部を生物処理槽に循
環する汚泥循環流路と、残部の分離汚泥を生物処理槽よ
りも高温条件で好気性生物処理する汚泥可溶化処理槽を
設けた排水処理装置において、前記汚泥可溶化処理槽が
高濃度酸素含有ガスにより曝気する生物処理槽であるこ
とを特徴とする排水処理装置である。
【0011】また、請求項2に記載した発明において
は、請求項1に記載の排水処理装置における汚泥分離手
段が、汚泥を沈降分離する沈殿槽と、沈殿槽で沈降分離
された汚泥を濃縮する汚泥濃縮装置とからなり、濃縮さ
れた汚泥と可溶化処理された汚泥とを熱交換する熱交換
器を設けた排水処理装置であり、また、請求項3に記載
した発明においては、請求項1又は請求項2に記載の排
水処理装置における高濃度酸素含有ガスが、酸素濃度5
0〜100vol%である排水処理装置である。
【0012】従来、高温条件で好気性生物処理する汚泥
可溶化処理槽では、空気曝気であったため、空気排出に
伴なわれて極めて多量の熱量が損失し、また、汚泥自体
の臭気が強く、曝気では極めて強い臭気が発生していた
が、前記の高濃度酸素含有ガスを使用した構成では、酸
素が高濃度であるため、曝気ガスが殆ど消費され、排出
ガス量が削減されるため、熱損失を最小限に抑えること
ができ、また、臭気の発生が防止される。特に、濃縮汚
泥では汚泥濃度が高いため、酸素供給量を高める必要が
あり、大容量の空気供給が行われ、前記熱損失や臭気発
生が顕著に現われていたが、それらを最小限とすること
ができる。なお、高濃度酸素含有ガスの酸素濃度を50
vol%〜100vol%とすることにより、排出ガス
を極めて少なくすることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態につい
て図面に基づいて説明する。図1は本発明の一実施の形
態である排水処理装置の系統図であり、図2は本発明の
他の実施の形態である排水処理装置の系統図である。両
図において、相当する作用を有する部材については同一
の符号を付与した。1は、底部に散気装置4が配置さ
れ、空気などの酸素含有ガスで曝気することにより、好
気性微生物の生物学的作用で原水中の有機物を分解処理
する生物処理槽である。なお、生物処理槽1は、複数の
槽を連設した構成でもよく、また、生物担体を固定して
充填した固定床式処理槽や生物担体を流動可能に充填し
た流動床式生物処理槽などでもよい。
【0014】2は、生物処理後の汚泥と処理水との混合
液を固液分離する汚泥分離手段である沈殿槽であり、汚
泥分離手段としては、沈殿槽2以外に膜分離装置などを
用いることができ、また、図2に示すように、沈殿槽2
と汚泥濃縮装置である遠心分離装置6とを組合せた手段
であってもよく、汚泥濃縮装置としては、遠心分離装置
以外に、膜分離装置又は濾過装置などであってもよい。
【0015】3は、底部に散気装置5が配置され、スチ
−ムなどの加熱装置により加熱し、高濃度酸素含有ガス
で曝気することにより、好気性で好熱性の微生物による
生物学的作用で分離汚泥や濃縮汚泥を可溶化処理する可
溶化処理槽である。
【0016】図2において、6は、沈殿槽2で沈降分離
された沈降汚泥を濃縮するデカンタなどの遠心分離装置
であり、7は濃縮された濃縮汚泥を貯留する濃縮汚泥貯
留槽、8は遠心分離装置で分離された分離水を貯留する
分離水貯留槽である。また、9は可溶化処理槽3で可溶
化された可溶化汚泥を貯留する可溶化汚泥貯留槽であ
り、10は濃縮汚泥と可溶化汚泥とを熱交換する熱交換
器である。
【0017】前記構成の装置により有機性排水(原水)
を処理する方法について以下詳述する。なお、原水は必
要により、図示しない調整槽により一旦貯留され、排水
供給量及びpH値を調整して生物処理槽1に供給される
のが好ましい。図1の装置においては、原水が原水供給
流路aから生物処理槽1に供給され、散気装置4から供
給される空気などの酸素含有ガスで曝気されることによ
り、浮遊する好気性微生物(以下汚泥という)の生物学
的作用で、原水中の有機物が効率的に酸化分解される。
なお、生物処理槽1における処理温度としては、10〜
50℃が好ましい。
【0018】生物処理槽1で増殖した汚泥が混合した混
合液は、混合液排出流路bから沈殿槽2に導入されて汚
泥が沈降分離され、清浄化された処理水が処理水排出流
路cから系外に排出される。また、沈降分離された汚泥
は、沈殿槽2から抜き出され、一部が返送汚泥として循
環流路dから生物処理槽1に循環され、残部の汚泥は、
汚泥抜出し流路eから可溶化処理槽3に供給される。
【0019】可溶化処理槽3に供給された汚泥は、スチ
−ム供給流路fから供給されるスチ−ムにより加熱さ
れ、生物処理槽1よりも高温条件で、散気装置5から供
給される高濃度酸素含有ガスで曝気されることにより、
好気性で好熱性の微生物による生物学的作用で汚泥を形
成する微生物が効率的に死滅・分解して低分子化した有
機物となって可溶化される。前記可溶化処理槽3で高濃
度酸素含有ガスを使用することにより、酸素の溶解効率
が極めて高くなり、排出されるガス量を酸素濃度が50
vol%では従来の半分以下、100vol%近傍では
殆ど排出されない。なお、処理温度としては、55〜7
5℃、汚泥濃度を1〜5vol%として処理するのが好
ましい。
【0020】高温生物処理により可溶化された汚泥は、
可溶化汚泥循環流路gから生物処理槽1に循環され、可
溶化された有機物が原水中の有機物と共に生物的に酸化
分解されるため、余剰汚泥としての発生量をゼロ又は少
なくとも減容化することができる。なお、原水中の無機
物は蓄積するため、従来よりも極めて少ない量である
が、生成した余剰汚泥と共に汚泥排出流路rから系外に
排出され、適宜方法により処理される。
【0021】図2の装置においては、原水が原水供給流
路aから生物処理槽1に供給され、散気装置4から供給
される空気などの酸素含有ガスで曝気されることによ
り、浮遊する好気性微生物(以下汚泥という)の生物学
的作用で、原水中の有機物が効率的に酸化分解される。
なお、生物処理槽1における処理温度としては、10〜
40℃が好ましい。
【0022】生物処理槽1で増殖した汚泥が混合した混
合液は、混合液排出流路bから沈殿槽2に導入されて汚
泥が沈降分離され、清浄化された処理水は処理水排出流
路cから系外に排出される。また、沈降分離された汚泥
は、沈殿槽2から抜き出され、一部が返送汚泥として汚
泥循環流路dから生物処理槽1に循環され、残部の汚泥
は、汚泥抜出し流路eから遠心分離装置6に供給され、
遠心力により濃縮汚泥と水分とに分離され、分離された
分離水は分離水排出流路jから分離水貯留槽8に導入し
て貯留されたのち、分離水循環流路kから生物処理槽1
に循環され、また、濃縮汚泥は濃縮汚泥排出流路hから
濃縮汚泥貯留槽7に導入して貯留される。
【0023】濃縮汚泥貯留槽7に一旦貯留された濃縮汚
泥は、熱交換器10を介して、可溶化処理槽3で処理さ
れたのちの可溶化汚泥と熱交換して加熱され、可溶化処
理槽3に供給される。可溶化処理槽3に供給された濃縮
汚泥は、スチ−ム供給流路fから供給されるスチ−ムに
より加熱され、生物処理槽1よりも高温条件で、散気装
置5から供給される高濃度酸素含有ガスで曝気されるこ
とにより、高温好気性微生物の生物学的作用で汚泥を形
成する微生物が効率的に死滅・分解して低分子化した有
機物となって、可溶化する。
【0024】高温生物処理により可溶化された汚泥は、
可溶化汚泥排出流路oから可溶化汚泥貯留槽9に導入し
て貯留されたのち、熱交換器10を介して、遠心分離装
置6で濃縮された濃縮汚泥と熱交換して冷却され、可溶
化汚泥循環流路gから生物処理槽1に循環される。循環
された可溶化汚泥は、可溶化された有機物が原水中の有
機物と共に生物的に酸化分解されるため、余剰汚泥とし
ての発生量をゼロ又は少なくとも減容化することができ
る。なお、従来よりも極めて少ない量であるが、生成し
た余剰汚泥は、蓄積した無機物と共に汚泥排出流路rか
ら系外に排出され、適宜方法により処理される。
【0025】
【発明の効果】本発明は、効率の高い有機性排水の処理
を行うことができ、また、可溶化処理における熱損失や
臭気の発生を抑えることができ、運転経費や設備費など
が低廉化できる。更に、余剰汚泥発生量のゼロ化又は少
なくとも減容化を図ることができる排水処理装置であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態である排水処理装置の系
統図
【図2】本発明の他の実施の形態である排水処理装置の
系統図
【符号の説明】
1:生物処理槽 2:沈殿槽 3:可溶化処理槽 4、5:散気装置 6:遠心分離装置 7:濃縮汚泥貯留槽 8:分離水貯留槽 9:可溶化汚泥貯留槽 10:熱交換器

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】有機性排水中の有機物を好気性生物処理す
    る生物処理槽と、生物処理後の汚泥と処理水との混合液
    を固液分離する汚泥分離手段と、分離汚泥の一部を生物
    処理槽に循環する汚泥循環流路と、残部の分離汚泥を生
    物処理槽よりも高温条件で好気性生物処理する汚泥可溶
    化処理槽を設けた排水処理装置において、前記汚泥可溶
    化処理槽が高濃度酸素含有ガスにより曝気する生物処理
    槽であることを特徴とする排水処理装置。
  2. 【請求項2】汚泥分離手段が汚泥を沈降分離する沈殿槽
    と、沈殿槽で沈降分離された汚泥を濃縮する汚泥濃縮装
    置とからなり、濃縮された汚泥と可溶化処理された汚泥
    とを熱交換する熱交換器を設けた請求項1記載の排水処
    理装置。
  3. 【請求項3】高濃度酸素含有ガスが酸素濃度50〜10
    0vol%である請求項1又は請求項2記載の排水処理
    装置。
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