JP2003311299A

JP2003311299A - 汚泥の好気性消化装置及び汚泥の好気性消化方法

Info

Publication number: JP2003311299A
Application number: JP2002070512A
Authority: JP
Inventors: Sosuke Nishimura; 総介西村
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 2002-02-22
Filing date: 2002-03-14
Publication date: 2003-11-05

Abstract

(57)【要約】【課題】有機性排液の生物処理で発生する余剰汚泥を
消化分解して減容化するに当たり、高い汚泥の好気性消
化率を維持した上で改質処理する汚泥量を削減し、改質
処理コストを低減する。【解決手段】被処理汚泥と好気性消化槽２から取り出
した消化汚泥の少なくとも一部をオゾン反応槽１で易生
物分解性に改質した後、好気性消化槽２に供給する汚泥
の好気性消化装置及び汚泥の好気性消化方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は有機性排液の好気性
生物処理で発生する余剰汚泥を消化により減容化する汚
泥の好気性消化装置及び汚泥の好気性消化方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】有機性排液を活性汚泥の存在下に好気的
に生物処理する方法では、難脱水性の余剰活性汚泥が大
量に生成する。また、有機性排液を嫌気性汚泥の存在下
に嫌気的に処理する方法でも、大量の余剰消化汚泥が生
成する。このような余剰汚泥の減容化のために、余剰汚
泥を好気的又は嫌気的に消化する方法が行われている。
このうち好気性消化では、余剰汚泥を消化槽で曝気して
消化し、曝気汚泥を固液分離して分離汚泥を消化槽に返
送する。また嫌気性消化では、余剰汚泥を消化槽に投入
し、嫌気性細菌の作用で消化し、消化汚泥を固液分離し
て分離汚泥を消化槽に返送する。

【０００３】このような消化方法は、好気性又は嫌気性
生物の作用を利用して消化するものであるが、余剰汚泥
自体生物処理を経て生物学的に安定した汚泥であるた
め、汚泥の減容化には限度があり、通常余剰汚泥の３０
〜４０％が減容されるにすぎない。

【０００４】このような点を改善するために、図２に示
す如く、被処理汚泥（余剰汚泥）をオゾン反応槽１でオ
ゾン処理して易生物分解性に改質した後、好気性消化槽
２で好気性消化を行うか、或いは嫌気性消化槽で嫌気性
消化を行う方法が提案されている（以下、この方法を
「従来改質法１」と称す場合がある。）。

【０００５】また、図３に示す如く、好気性消化槽２又
は嫌気性消化槽の汚泥を精密濾過膜槽３等の固液分離手
段によって分離し、分離した汚泥の少なくとも一部をオ
ゾン反応槽１におけるオゾン処理により易生物分解性に
改質処理して消化槽２に戻すことにより、高い消化率を
得る方法も提案されている（特開平８−２９９９９５号
公報。以下、この方法を「従来改質法２」と称す場合が
ある。）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図２に示す如
く、被処理汚泥をオゾン処理により易生物分解性に改質
した後消化する従来改質法１でも、汚泥の好気性消化率
は５０〜７０％が限度であり、必要な消化槽の汚泥滞留
時間も長く、好気法で３〜２０日間、嫌気法では５〜３
０日を要する。

【０００７】一方、図３に示す如く、消化槽の汚泥を固
液分離し、分離汚泥の少なくとも一部をオゾン処理によ
り易生物分解性に改質した後消化槽に戻す従来改質法２
では、汚泥の見掛けの消化率を５０％以上、場合によっ
ては１００％とすることも可能であるが、投入する被処
理汚泥の３倍程度を改質処理しなければ良好な減容結果
が得られず、運転コストが高くつくという欠点があっ
た。

【０００８】本発明は上記従来の問題点を解決し、高い
汚泥の好気性消化率を維持した上で改質処理する汚泥量
を削減し、改質処理コストを低減することができる汚泥
の好気性消化装置及び汚泥の好気性消化方法を提供する
ことを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の汚泥の好気性消
化装置は、有機性の余剰汚泥を好気性微生物の作用を利
用して消化分解する消化槽を有する汚泥の好気性消化装
置において、該消化槽に導入される被処理汚泥の少なく
とも一部と、該消化槽から取り出した消化汚泥の少なく
とも一部とを、易生物分解性に改質処理し、改質汚泥を
該消化槽に供給する改質手段を有することを特徴とす
る。

【００１０】本発明の汚泥の好気性消化方法は、有機性
の余剰汚泥を消化槽に導入して好気性微生物の作用を利
用して消化分解する汚泥の好気性消化方法において、該
消化槽に導入される被処理汚泥の少なくとも一部と、該
消化槽から取り出した消化汚泥の少なくとも一部とを、
易生物分解性に改質処理した後、該消化槽に供給するこ
とを特徴とする。

【００１１】本発明者は、図３に示す、消化汚泥を改質
処理して消化槽に戻す従来改質法２において、大量の汚
泥を改質処理することが必要となる理由について以下の
ような検討を行った。

【００１２】即ち、図３に示す従来改質法２において、
汚泥の平均分解日数を、消化槽内汚泥量を、１日に改質
処理する消化汚泥量で除した値（以下「ＳＲＴ’」と記
す場合がある。）で求め、図２に示す従来改質法１にお
ける汚泥滞留時間（ＳＲＴ）と対比すると、従来改質法
２のＳＲＴ’は従来改質法１のＳＲＴよりも短く、例え
ば好気消化方式の場合の一般的な日数で比較すると、従
来改質法１ではＳＲＴ＝２０日、従来改質法２ではＳＲ
Ｔ’＝６日である。従来改質法２においては、従来改質
法１に比べてこのように分解日数が短縮されていること
から、結果的に大量の汚泥を改質処理する必要が生じて
いるものと考えられた。

【００１３】そこで、本発明者は、汚泥の高い消化率を
維持したまま、ＳＲＴ’を長くするべく鋭意検討した結
果、被処理汚泥と消化汚泥の両方を改質処理して消化槽
に供給する本発明に到達した。

【００１４】本発明においては、被処理汚泥と消化汚泥
の両方を改質処理して消化汚泥に供給するが、この改質
処理する消化汚泥量は、従来改質法２における「被処理
汚泥に対して３倍」よりも少ない量とし、これにより長
いＳＲＴ’を確保する。しかし、改質処理する消化汚泥
量を低減すると、従来改質法２よりも見掛けの消化率が
低下するため、消化汚泥と共に被処理汚泥も改質処理す
る。

【００１５】本発明では、改質処理すべき汚泥量は消化
汚泥と被処理汚泥との合計で被処理汚泥の２倍程度で十
分であり、汚泥の好気性消化率を高く維持した上で、従
来改質法２に比べて改質処理に要する装置コスト、運転
コストを大幅に削減することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して本発明の汚
泥の好気性消化装置及び汚泥の好気性消化方法の実施の
形態を詳細に説明する。

【００１７】図１は本発明の汚泥の好気性消化装置の実
施の形態を示す系統図である。

【００１８】図１に示す如く、本発明では、被処理汚泥
の少なくとも一部（図１では被処理汚泥の全量）と、好
気性消化槽２から取り出した消化汚泥の少なくとも一部
（図１では、消化汚泥を精密濾過膜槽３で固液分離して
得られる濃縮汚泥の一部）をオゾン反応槽１でオゾン処
理することにより改質し、改質汚泥を好気性消化槽２に
供給して消化処理する。図１において、２Ａはコンデン
サである。

【００１９】本発明において処理対象となる被処理汚泥
は、下水、し尿、食品工場排水、その他の産業排液等の
有機性排液の生物処理工程から発生する余剰汚泥であ
る。この有機性排液の生物処理工程は、好気性生物処理
でも嫌気性生物処理でも良い。好気性生物処理として
は、活性汚泥法、生物膜法などが挙げられる。活性汚泥
法は有機性排液を活性汚泥の存在下に好気性生物処理す
る処理法であり、有機性排液を曝気槽で活性汚泥と混合
して曝気し、混合液を固液分離槽で固液分離し、分離汚
泥の一部を曝気槽に返送する標準活性汚泥法が一般的で
あるが、これを変形した他の処理法でも良い。また、生
物膜法は担体に生物膜を形成して好気性下に排液と接触
させる処理である。また嫌気性処理としては、嫌気性消
化法、高負荷嫌気性処理法などが挙げられる。

【００２０】本発明ではこのような生物処理工程から排
出される余剰汚泥を被処理汚泥として好気性消化処理す
る。上記の生物処理工程から排出される余剰汚泥は、生
物処理工程が好気性処理及び嫌気性処理のいずれの場合
でも、微生物菌体を主体とし、これに有機物及び無機物
等が付着した状態のものであるから、ほぼ同様の性状を
有している。

【００２１】この、本発明で採用する好気性消化処理
は、嫌気性消化に比べて反応速度が速く、有臭ガスの発
生がない点で優れている。好気性消化は余剰汚泥を消化
槽に導入して曝気し、曝気した汚泥の一部を取り出して
固液分離する方法であるが、分離汚泥の一部を消化槽に
循環するのが好ましい。

【００２２】好気性消化の条件は従来から採用されてい
る条件をそのまま適用することができる。例えば、有機
物負荷０．５〜５ｋｇ−ＶＳＳ／ｍ^３・ｄａｙで１０〜
２０日間処理を行うことが好ましい。

【００２３】オゾン処理は、被処理汚泥及び消化汚泥を
オゾンと接触させることにより行う。接触方法として
は、図１に示す如く、オゾン反応槽１に被処理汚泥及び
消化汚泥を導入してオゾンを吹込む方法、機械攪拌によ
る方法、充填層を利用する方法などが採用できる。オゾ
ンとしてはオゾンガスの他、オゾン含有空気、オゾン化
空気などが使用できる。オゾンの使用量は０．００５〜
０．１ｇ−Ｏ_３／ｇ−ＶＳＳ、好ましくは０．０１〜
０．０３ｇ−Ｏ_３／ｇ−ＶＳＳとするのが望ましい。

【００２４】オゾン処理におけるｐＨ条件は、ｐＨ５以
下、好ましくはｐＨ２〜３．５の酸性で行うことが好ま
しく、このような酸性条件下であれば、オゾンの自己分
解を防止してオゾンと汚泥との反応効率を高め、効率的
な汚泥改質を行える。

【００２５】なお、消化処理に好適なｐＨ条件は６．５
〜８．０であり、生物処理工程からの余剰汚泥のｐＨは
６．５〜８．０であるため、オゾン処理に当っては、上
記ｐＨ条件に調整するために硫酸、塩酸等の無機酸を添
加してｐＨ調整し、オゾン処理後、苛性ソーダ等のアル
カリを添加して消化処理に好適なｐＨに調整することが
好ましい。

【００２６】オゾン処理により汚泥中の菌体は死滅し、
その他の有機物と共に酸化分解されて、低分子の有機物
及び一部無機物が生成する。このようなオゾン処理汚泥
は消化処理における微生物の基質として利用され分解処
理される。

【００２７】なお、オゾン処理は、好気性消化槽から抜
き出した消化汚泥に対して行っても良いが、図１に示す
如く、精密濾過膜槽３等で固液分離した分離汚泥（濃縮
汚泥）をオゾン反応槽１に循環してオゾン処理すること
が好ましい。この場合、固液分離した濃縮汚泥をすべて
オゾン処理して循環しても良いが、一部をオゾン処理す
ることなく好気性消化槽２に循環することが好ましい。

【００２８】即ち、濃縮汚泥を全量オゾン処理して循環
すると、消化槽内はオゾン処理により菌体が死滅して基
質に転換した改質汚泥と、消化の対象となる被処理汚泥
のオゾン処理汚泥が大量に投入されることになり、消化
速度が低下するが、オゾン処理しない濃縮汚泥の一部を
循環すると、この濃縮汚泥は活性化されているため消化
速度が高くなる。また、濃縮汚泥を大量にオゾン処理す
ることは、前述のＳＲＴ’の短縮につながり、オゾン使
用量が増加するため好ましくない。

【００２９】本発明において、オゾン処理する被処理汚
泥量は、導入される被処理汚泥の５％以上、特に５０〜
１００％、好ましくは被処理汚泥の全量をオゾン処理す
ることが好ましい。また、オゾン処理する消化汚泥の量
は、導入される被処理汚泥の量に対して５〜２５０％
（ＶＳＳ％）とすることが好ましい。この割合が５％未
満では、改質による減容化を十分に図ることができず、
２５０％を超えると、ＳＲＴ’が短くなって、オゾン使
用量が増大する。

【００３０】オゾン処理する消化汚泥の特に好ましい割
合は、被処理汚泥に対して５０〜１５０％で前述のＳＲ
Ｔ’を１０〜３０日の範囲とすることが好ましく、被処
理汚泥と共に消化汚泥をこのような割合でオゾン処理す
ることにより、オゾン使用量を低減した上で消化率１０
０％を達成することも可能となる。

【００３１】なお、消化率１００％で、見掛け上汚泥の
増加がない場合であっても、無機化した汚泥の蓄積を避
けるために、最小限の消化汚泥を系外に排出することが
望ましい。

【００３２】図１は、本発明の汚泥の好気性消化装置の
実施の形態の一例を示すものであって、本発明はその要
旨を超えない限り、何ら図示のものに限定されるもので
はない。

【００３３】例えば、消化汚泥の固液分離手段として
は、精密濾過膜槽３の他、その他の膜分離装置、沈殿
槽、浮上分離槽等を用いることができる。

【００３４】また、オゾン反応槽１の前段又は後段には
ｐＨ調整槽を設けても良く、その他の滞留槽を設けても
良い。

【００３５】以上の説明では、汚泥の改質をオゾン処理
に行う場合について説明したが、汚泥の改質処理は、オ
ゾン処理に限らず、過酸化水素等の酸化力の強い酸化剤
や、酸、アルカリなどによる化学的処理、ミルによる磨
砕のような物理的処理、熱的処理等を採用することがで
きる。

【００３６】精密濾過膜槽３等の消化汚泥の固液分離手
段からの分離液は、別途処理するか、或いは生物処理工
程に循環して処理される。

【００３７】

【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明する。

【００３８】実施例１図１に示す汚泥の好気性消化装置により、合成下水から
得られたバッチ式活性汚泥を固形分濃度５％に濃縮した
ものを被処理汚泥として消化処理を行った。

【００３９】オゾン反応槽１の容量は５Ｌ、好気性消化
槽２の容量は５００Ｌであり、精密濾過膜槽３として
は、中空糸膜モジュールを槽内液中に浸漬するものを用
いた。

【００４０】被処理汚泥は２５Ｌ／ｄａｙ、有機物負荷
２ｋｇ−ＶＳＳ／ｍ^３・ｄａｙでオゾン反応槽１に導入
し、精密濾過膜槽３からの濃縮汚泥と共にオゾン処理し
て改質した後好気性消化槽２に導入した。好気性消化槽
２からの消化汚泥は精密濾過膜槽３で濾過し、濾過処理
水２５Ｌ／ｄａｙは系外へ排出した。また、分離された
固形分濃度６％の濃縮汚泥の一部３０Ｌ／ｄａｙは、好
気性消化槽２内の汚泥の固形物濃度が４％となるように
好気性消化槽２に戻し、残部１９Ｌ／ｄａｙをオゾン反
応槽１に循環した。

【００４１】オゾン処理はｐＨ３．５の酸性で行い、汚
泥の固形分に対して３重量％（０．０３ｇ−Ｏ_３／ｇ−
ＶＳＳ）に相当するオゾンを注入し、オゾンと汚泥とを
反応させた。なお、被処理汚泥及び消化汚泥のｐＨは
６．５〜８．０程度であるため、オゾン処理に先立ち塩
酸溶液を添加してｐＨ３．５に調整した。また、改質汚
泥は、水酸化ナトリウム溶液を添加してｐＨ６．０に調
整した後、好気性消化槽２に供給した。余剰汚泥の引き
抜きは、行なわなかった。

【００４２】その結果、得られた処理水の固形分濃度は
０％で消化率は１００％であった。また、オゾン反応槽
１のオゾン使用量は７２ｇ／ｄａｙであった。

【００４３】なお、好気性消化槽２内の汚泥量（５００
Ｌ×４％＝２０ｋｇ）を、オゾン反応槽１に循環される
濃縮汚泥量（１９Ｌ×６％＝１．１４ｋｇ）で除して求
めたＳＲＴ’は約１８日であった。

【００４４】比較例１図２に示す従来改質法１により、実施例１で処理したも
のと同様の被処理汚泥の消化処理を行った。用いたオゾ
ン反応槽１及び好気性消化槽２は実施例１で用いたもの
と同仕様のものである。

【００４５】被処理汚泥は２５Ｌ／ｄａｙでオゾン反応
槽１に導入し、実施例１と同様の条件でオゾン処理して
改質した後好気性消化槽２に導入した。好気性消化槽２
からは、２５Ｌ／ｄａｙで消化汚泥を処理水として取り
出した。

【００４６】その結果、得られた処理水の固形分濃度は
２％で消化率は６０％であった。また、オゾン反応槽１
のオゾン使用量は３８ｇ／ｄａｙであった。

【００４７】なお、好気性消化槽２内の汚泥量（５００
Ｌ×２％＝１０ｋｇ）を、１日の引き抜き汚泥量（２５
Ｌ×２％＝０．５ｋｇ）で除して求めたＳＲＴは２０日
であった。

【００４８】比較例２図３に示す従来改質法２により、実施例１で処理したも
のと同様の被処理汚泥の消化処理を行った。用いたオゾ
ン反応槽１、好気性消化槽２及び精密濾過膜槽３は実施
例１で用いたものと同仕様のものである。

【００４９】被処理汚泥は２５Ｌ／ｄａｙで消化槽２に
導入し、好気性消化槽２からの消化汚泥は精密濾過膜槽
３で濾過し、濾過処理水２５Ｌ／ｄａｙは系外へ排出し
た。また、分離された固形分濃度５％の濃縮汚泥の一部
３０Ｌ／ｄａｙは、好気性消化槽２内の汚泥の固形物濃
度が４％となるように好気性消化槽２に戻し、残部７０
Ｌ／ｄａｙをオゾン反応槽１に送給して実施例１と同様
の条件でオゾン処理した後好気性消化槽２に循環した。
余剰汚泥の引き抜きは、行なわなかった。

【００５０】その結果、得られた処理水の固形分濃度は
０％で消化率は１００％であった。また、オゾン反応槽
１のオゾン使用量は１０５ｇ／ｄａｙであった。

【００５１】なお、好気性消化槽２内の汚泥量（５００
Ｌ×４％＝２０ｋｇ）を、１日にオゾン反応槽１に循環
される濃縮汚泥量（７０Ｌ×５％＝３．５ｋｇ）で除し
て求めたＳＲＴ’は約６日であった。

【００５２】これらの結果を表１にまとめて示す。

【００５３】

【表１】

【００５４】表１より、本発明によれば汚泥の好気性消
化率を高く維持して、汚泥の改質のためのオゾン使用量
を大幅に低減することができることがわかる。

【００５５】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の汚泥の好気
性消化装置及び汚泥の好気性消化方法によれば、有機性
排液の生物処理で発生する余剰汚泥を消化分解して減容
化するに当たり、高い汚泥の好気性消化率を維持した上
で改質処理する汚泥量を削減し、改質処理コストを低減
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の汚泥の好気性消化装置の実施の形態を
示す系統図である。

【図２】従来法（比較例１）を示す系統図である。

【図３】従来法（比較例２）を示す系統図である。

【符号の説明】

１オゾン反応槽２好気性消化槽３精密濾過膜槽

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】有機性の余剰汚泥を好気性微生物の作用
を利用して消化分解する消化槽を有する汚泥の好気性消
化装置において、該消化槽に導入される被処理汚泥の少なくとも一部と、
該消化槽から取り出した消化汚泥の少なくとも一部と
を、易生物分解性に改質処理し、改質汚泥を該消化槽に
供給する改質手段を有することを特徴とする汚泥の好気
性消化装置。
【請求項２】請求項１において、改質処理される消化
汚泥の量が、被処理汚泥の５〜２５０％に相当すること
を特徴とする汚泥の好気性消化装置。
【請求項３】請求項１又は２において、改質処理がオ
ゾン処理であることを特徴とする汚泥の好気性消化装
置。
【請求項４】有機性の余剰汚泥を消化槽に導入して好
気性微生物の作用を利用して消化分解する汚泥の好気性
消化方法において、該消化槽に導入される被処理汚泥の少なくとも一部と、
該消化槽から取り出した消化汚泥の少なくとも一部と
を、易生物分解性に改質処理した後、該消化槽に供給す
ることを特徴とする汚泥の好気性消化方法。
【請求項５】請求項４において、改質処理される消化
汚泥の量が、被処理汚泥の５〜２５０％に相当すること
を特徴とする汚泥の好気性消化方法。
【請求項６】請求項４又は５において、改質処理がオ
ゾン処理であることを特徴とする汚泥の好気性消化方
法。