JP2003190984A - 有機性排水の処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 有機性排水を好気性生物処理により浄化処理
するに当たり、余剰汚泥を効率よく可溶化し、生物処理
から発生する余剰汚泥を効果的に減少させる。 【解決手段】 沈降汚泥６の一部１０または全部を汚泥
処理装置９に導き、この汚泥処理装置において汚泥にア
ルカリ剤を混合する。そして、この汚泥／アルカリ混合
液のｐＨが常に１１を越えるようにして汚泥とアルカリ
とを反応させ、反応後の混合液に、酸を添加して中和
し、中和液１８を好気性生物処理槽２に返送する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有機性排水の処理
方法に関し、特に下水・し尿、各種産業排水などの有機
性排水の好気性生物処理方法とこの処理により発生する
汚泥の処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】有機性排水は、活性汚泥法をはじめとす
る好気性生物処理方法で処理されることが多い。この好
気性生物処理方法の最大の問題点は、余剰汚泥発生量が
多いことである。この余剰汚泥は、脱水・乾燥・焼却な
どの方法で処分されているが、処分に際して多大な経費
と設備費を要する。

【０００３】そのため、余剰汚泥の減量化を目的とし
て、返送汚泥の一部または全部を物理的、化学的、ある
いは生物学的方法で分解・可溶化したのち生物処理槽に
返送し、好気的処理を行う方法が提案されている。汚泥
を分解・可溶化する方法としては、オゾンにより処理す
る方法（特開平７−８８４９５）、アルカリを添加する
方法（特公平６−６１５５０）、界面活性剤を用いる方
法、廃酸を用いる方法（特許３１６７０２１号）等が提
案されている。

【０００４】上述した方法は、汚泥を減量させる効果が
あるものの、減量させるために多大なエネルギーが必要
であるといった欠点がある。その中で、アルカリを用い
る方法は安価に汚泥を減少させることができるという利
点を持つ。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】汚泥を分解・可溶化す
るためにアルカリを用いる方法はいくつか提案されてい
るが、以下のようにそれぞれ課題が残されている。

【０００６】特公平６−６１５５０の処理方法は、汚泥
にアルカリ剤を添加し、常温もしくは加温条件下で滞留
せしめて、汚泥中の有機物を可溶化した後、中和するこ
となく生物処理槽に供給する方法である。しかし、この
方法では汚泥を中和することなく生物処理槽へ供給する
ので、アルカリ性の汚泥が生物処理槽に直接返送され
る。そのため、生物処理槽のｐＨを生物処理に適当な値
（通常は中性付近）に保つことが困難となり、生物処理
が不安定になるという欠点を持っている。

【０００７】また、特許第３１６７０２１号では、常温
または４０〜５０℃の処理温度で、アルカリ剤をｐＨ１
０〜１１となるように添加することで活性汚泥を構成す
る細菌の一部を殺菌または溶菌する方法が提案されてい
る。しかし、この方法は後述するごとく汚泥の減容効果
が低いという欠点を有している。

【０００８】本発明は、上述の欠点を解決し、汚泥を効
率よく可溶化し、生物処理から発生する余剰汚泥を効果
的に減少させる手段を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記目的
を達成するために種々検討を行った結果、汚泥にアルカ
リ剤を混合して反応させる場合、反応液のｐＨは時間の
経過とともに低下すること、また、アルカリ処理の終了
時にｐＨが１１を越えていないと汚泥を減容する効果が
低下することを見いだした。すなわち、上記アルカリ処
理の反応時のｐＨが１１以下であると、ｐＨが低いため
効率よく汚泥の可溶化が行えず、減容率が極端に下がる
ことを見いだした。

【００１０】本発明は、上述した知見に基づいてなされ
たもので、有機性排水を好気性生物処理により浄化処理
する方法において、返送汚泥の一部または全部にアルカ
リ剤を混合して、当該混合液のｐＨが常に１１を越える
ようにして汚泥とアルカリとを反応させ、反応後の混合
液に、酸を添加して中和し、当該中和液を好気性生物処
理槽に返送することを特徴とする有機性排水の処理方法
を提供する。

【００１１】本発明において、汚泥とアルカリとの反応
時のｐＨは１１を越えていればよいが、１３を越える
と、大量のアルカリ剤が必要となるため、経済的でな
い。このため、経済的な面および汚泥を可溶化する効果
の面の両面から考えて、ｐＨが１１．５〜１２．５の範
囲で、そのｐＨを維持するように反応させることがより
好ましい。

【００１２】この場合、汚泥とアルカリとの反応時のｐ
Ｈを１１を越える値に維持する方法としては、例えば下
記に示す方法等を挙げることができる（後記実施形態参
照）。 ｐＨ調整槽で汚泥にアルカリを添加して汚泥のｐＨを
１１を越えた値にした後、汚泥／アルカリ混合液を反応
槽へ導入し、反応槽内の混合液のｐＨが１１を越える値
を維持するように反応槽で混合液にアルカリを添加して
反応させる方法。 汚泥を直接反応槽へ導入し、反応槽内の混合液のｐＨ
が１１を越える値を維持するように、反応槽で混合液に
アルカリを添加して反応させる方法。 反応槽内の混合液のｐＨが１１を越える値を維持する
ように、ｐＨ調整槽で汚泥にアルカリを添加した後、反
応槽では混合液にアルカリを添加することなく反応させ
る方法。

【００１３】また、本発明において、汚泥とアルカリと
を反応させる反応槽での滞留時間は２時間以上であるこ
とが好ましい。２時間よりも短い時間の反応であると、
汚泥とアルカリとの反応が十分に進まず好ましくない。
一方、反応が８時間を経過すればすでに汚泥とアルカリ
との反応は十分に行われており、それ以上長時間反応さ
せる必要はない。したがって、より好ましくは汚泥とア
ルカリとの反応時間は３〜８時間とすることで、経済的
に効果的に反応させることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を示
す。図１は本発明処理方法の実施に用いる処理装置の一
例の全体フローを示す説明図である。有機性排水１は好
気性生物処理槽２に導入され、散気装置３によって曝気
しながら処理されたのち、沈殿槽４で処理水５と沈降汚
泥６とに分離される。沈降汚泥６の一部は一部返送汚泥
７としてもとの好気性生物処理槽２に直接返送し、一部
は他部返送汚泥１０として汚泥処理装置９に導き可溶化
処理を行った後、もとの好気性生物処理槽２に返送して
再度好気性生物処理を行うことにより汚泥を減容する。
また、残部は余剰汚泥８として系外に排出する。なお、
図１の装置では返送汚泥の一部を汚泥処理装置９に導い
ているが、全部を導いてもかまわない。

【００１５】図２〜図４にそれぞれ汚泥処理装置９のフ
ローの一例を示した。図２に示すごとく、他部返送汚泥
１０は連続してｐＨ調整槽１１に導かれる。ｐＨ調整槽
１１では、攪拌機１２で攪拌しながら、汚泥に水酸化ナ
トリウム等のアルカリ１３をｐＨが１１を越えて１３以
下になるように添加する。ｐＨ調整後の汚泥／アルカリ
混合液は反応槽１４へ導入し、３〜８時間かけて、反応
槽１４内の混合液のｐＨが１１を越えて１３以下となる
値を維持するよう適宜水酸化ナトリウム等のアルカリ１
３を添加しながら攪拌・反応させる。反応終了後の混合
液は中和槽１６に導入し、塩酸、硫酸などの酸１７を注
入して中和させる。中和した後の混合液のｐＨは６．０
〜８．０、好ましくは７．０前後とする。中和した処理
済み汚泥（中和液）１８は好気性生物処理槽２に返送し
て再度好気性生物処理を行う。

【００１６】装置の規模によっては、ｐＨ調整槽を省い
た図３のようなフローも可能である。図３のフローで
は、他部返送汚泥１０は反応槽１４に投入し、攪拌機１
２で攪拌しながら、水酸化ナトリウム等のアルカリ１３
を添加し、反応槽１４内の汚泥／アルカリ混合液のｐＨ
が１１を越えて１３以下となる値を維持するように反応
させる。反応槽１４で３〜８時間反応させた後、中和槽
１６で混合液に塩酸、硫酸などの酸１７を注入して前記
と同様に中和させる。中和した処理済み汚泥（中和液）
１８は好気性生物処理槽２に返送して再度好気性生物処
理を行う。

【００１７】ｐＨ制御の方法によっては、図４のような
フローも可能である。図４のフローでは、他部返送汚泥
１０はｐＨ調整槽２０と反応槽２１に順次導入される。
そして、反応槽２１内の汚泥／アルカリ混合液のｐＨが
１１を越えて１３以下となる値を維持するように、ｐＨ
調整槽２０で汚泥に水酸化ナトリウム等のアルカリ１３
を添加する。すなわち、本例のフローでは、反応槽２１
で混合液にアルカリを添加せず、ｐＨ調整槽２０で予め
アルカリを汚泥に添加することにより、反応槽２１内の
反応液のｐＨが１１を越えて１３以下の値を維持するよ
うにする。反応槽２１で３〜８時間反応させた後、中和
槽１６で混合液に塩酸、硫酸などの酸１７を注入して前
記と同様に中和させる。中和した処理済み汚泥（中和
液）１８は好気性生物処理槽２に返送して再度好気性生
物処理を行う。

【００１８】図２〜図４において２２はｐＨ計であり、
各槽に設けたｐＨ計２２の計測値を用いてアルカリ１３
および酸１７の添加量を制御する。なお、図４に示した
フローは、反応槽２１における反応液のｐＨが１１を越
えて１３以下になるように予めｐＨ調整槽２０で汚泥に
アルカリ１３を添加するものであるが、反応槽２１にお
ける反応後のｐＨが上記ｐＨ範囲になるようにアルカリ
１３を予めｐＨ調整槽２０で添加することは比較的難し
い。そのため、図２あるいは図３に示したフローのよう
に、反応液のｐＨが所定のｐＨ範囲に維持されるよう
に、ｐＨ計２２の値に応じてアルカリ１３を汚泥に断続
的に複数回添加するか、あるいは継続的に添加するよう
にした方が好ましい。

【００１９】また、返送汚泥をアルカリ処理する際に、
汚泥に界面活性剤を添加したり、汚泥に超音波を作用さ
せたりするとさらに効果的である。

【００２０】以上が本発明処理方法による処理工程の例
であり、上記のように汚泥処理装置９を組み込むこと
で、余剰汚泥の発生量は従来の好気性生物処理方法に比
べて１／２から１／５容量に減少することが確認され
た。

【００２１】

【実施例】［実施例１］汚泥を５００ｍＬ分取して、汚
泥可溶化を行う回分試験を実施した。分取した余剰汚泥
をビーカーに入れ、攪拌機で攪拌しながら水酸化ナトリ
ウムを汚泥に注入し、所定のｐＨ（ｐＨ＝１１または１
２）に合わせた。以後、攪拌を継続しつつ、所定のｐＨ
を維持するように汚泥に水酸化ナトリウムを適宜注入し
た。所定のｐＨに達してから、経時的に汚泥をサンプリ
ングした。また、比較のため、初期ｐＨを所定のｐＨ
（ｐＨ＝１１または１２）に合わせた後、ｐＨを維持せ
ず、すなわち水酸化ナトリウムの注入を行わずに同様の
試験を行った。

【００２２】（結果）反応中のｐＨの変化を図５に、処
理後の汚泥を遠心分離した上澄みのＴＯＣ濃度を図６に
示した。反応中のｐＨを１１を越えるように維持した場
合は、反応中のｐＨを維持しない場合に比べて、溶出Ｔ
ＯＣ量が多くなっている。このＴＯＣ濃度は汚泥の可溶
化と正の相関があるため、本実験により、反応中のｐＨ
を１１を越えるように維持した方が汚泥の可溶化がより
進むことが確認された。また、アルカリを追加して添加
しないと反応液のｐＨが徐々に下がっていくことが確認
された。

【００２３】［実施例２］図１に示した処理装置を作製
して、有機性排水の活性汚泥処理を行った。排水は肉エ
キスペプトンを主な成分とする合成排水を用い、ＢＯＤ
ＳＳ負荷量で０．８ｋｇ／ｋｇＳＳ／日で処理を行っ
た。原水の性状は表１に示した。この原水を活性汚泥濃
度約３ｇ／Ｌで処理した。返送汚泥の濃度は約１０ｇ／
Ｌであった。

【００２４】

【表１】

【００２５】（テスト１：実施例）図１に示した全体フ
ローの装置において、汚泥処理装置９として図２に示し
たフローのものを備えた装置を用いてテストを行った。
他部返送汚泥１０を連続的にｐＨ調整槽１１に導入し、
ここで２５％水酸化ナトリウムを用いて汚泥のｐＨを１
２に合わせた後、混合液を反応槽１４に導き、ｐＨが１
２を維持するように適宜水酸化ナトリウムを添加しなが
ら、６時間の滞留時間で滞留・反応させた。反応後、中
和槽１６で酸１７により処理汚泥を中和して、好気性生
物処理槽２に返送した。

【００２６】（テスト２：比較例）処理汚泥を中和しな
いこと以外は、テスト１と同様の処理を行った。

【００２７】（テスト３：比較例）図１に示した全体フ
ローの装置において、汚泥処理装置９として図４に示し
たフローのものを備えた装置を用いてテストを行った。
他部返送汚泥１０を連続的にｐＨ調整槽２０に導入し、
ここで２５％水酸化ナトリウムを用いて汚泥のｐＨを１
１に合わせた後、混合液を反応槽２１に導き、反応槽２
１でのｐＨ調整は行わずに６時間の滞留時間で滞留・反
応させた。反応後、処理汚泥を中和することなく、好気
性生物処理槽２に返送した。

【００２８】（テスト４：比較例）汚泥処理装置９での
返送汚泥とアルカリとの反応を行わないこと以外は、テ
スト１と同様の処理を行った。本例は、返送汚泥の可溶
化処理、減容化処理を行わない例である。

【００２９】（結果）以上のテスト１〜４について連続
実験を行った結果、余剰汚泥の減容率および処理水水質
は表２のようになった。

【００３０】

【表２】

【００３１】汚泥の減容率を比較すると、ｐＨが１２を
維持するようにアルカリ処理を行ったテスト１、テスト
２では、ｐＨを維持しなかったテスト３と比較して、よ
り高い減容率が得られていることがわかる。処理水水質
についてみると、処理汚泥を中和することなく好気性生
物処理槽２に戻したテスト２、テスト３では、処理水の
ＳＳ濃度やＣＯＤ濃度が不安定になったのに対し、中和
してから好気性生物処理槽２に戻したテスト１では、テ
スト４と同様の良好な処理水質を得ることができた。

【００３２】したがって、本実験により、アルカリでｐ
Ｈを高く保って余剰汚泥を処理し、処理済汚泥を中和し
てから好気性生物処理槽に返送することで、生物処理を
良好に運転しつつ、汚泥の減容化を達成できることが確
認された。

【００３３】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、汚泥を
効率的に可溶化することができ、有機性排水を好気性生
物処理により浄化処理する際の余剰汚泥量を効果的に減
少させることができ、かつ好気性生物処理における処理
水のＳＳ濃度やＣＯＤ濃度をより小さい値にすることが
できる。また、本発明はアルカリを添加して汚泥を可溶
化させた後、中和して好気性生物処理槽に返送させる方
法であり、装置が簡単で、安価に処理することができ、
かつ中和することで、好気性生物処理槽の活性を損なう
ことなく、安定して好気性生物処理を行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明処理方法の実施に用いる処理装置の一例
の全体フローを示す説明図である。

【図２】汚泥処理装置の一例を示すフロー図である。

【図３】汚泥処理装置の一例を示すフロー図である。

【図４】汚泥処理装置の一例を示すフロー図である。

【図５】実施例１における反応中のｐＨの変化を示すグ
ラフである。

【図６】実施例１における処理後の汚泥を遠心分離した
上澄みのＴＯＣ濃度を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 有機性排水 ２ 好気性生物処理槽 ４ 沈殿槽 ５ 処理水 ６ 沈降汚泥 ７ 一部返送汚泥 ８ 余剰汚泥 ９ 汚泥処理装置 １０ 他部沈降汚泥 １１ ｐＨ調整槽 １３ アルカリ １４ 反応槽 １６ 中和槽 １７ 酸 １８ 中和液 ２０ ｐＨ調整槽 ２１ 反応槽 ２２ ｐＨ計

フロントページの続き Ｆターム(参考） 4D028 BD00 BD11 4D059 AA05 BF13 BF14 BK12 DA01 DA32 DA33 EB16

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有機性排水を好気性生物処理により浄化
   処理する方法において、返送汚泥の一部または全部にア
   ルカリ剤を混合して、当該混合液のｐＨが常に１１を越
   えるようにして汚泥とアルカリとを反応させ、反応後の
   混合液に、酸を添加して中和し、当該中和液を好気性生
   物処理槽に返送することを特徴とする有機性排水の処理
   方法。
2. 【請求項２】 汚泥とアルカリとを反応させる反応槽で
   の滞留時間を２時間以上とすることを特徴とする請求項
   １に記載の有機性排水の処理方法。