JP2003326292A - 排水処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】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方法において、運転経費や
設備費などが低廉化でき、また、余剰汚泥を効率的に分
解してメタンガスを主体としたガスを回収し、燃料など
として有効利用を可能とする排水処理方法を提供する。 【解決手段】有機性排水の好気性生物処理工程と、生物
処理混合液中の汚泥を分離する固液分離工程と、分離さ
れた汚泥の少なくとも一部を好気性生物処理工程に返送
する汚泥返送工程と、残部の余剰汚泥にアルカリを添加
して空気で曝気し、アンモニアを揮散除去すると共に可
溶化処理する可溶化処理工程と、可溶化処理液を嫌気性
で消化処理する嫌気性消化処理工程と、消化汚泥を好気
性生物処理工程に返送する消化汚泥返送工程を設けたこ
とを特徴とする排水処理方法。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、有機性排水を生物
処理する排水処理方法に関し、更に詳しくは、有機性排
水を好気性処理する工程で発生する余剰汚泥の排出量を
削減すると共に汚泥を分解処理し、メタンガスを回収し
て有効利用を図ることのできる排水処理方法に関する。 【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（以下原水ということもあ
る。）を処理する装置としては、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の好気性
処理装置が用いられている。 【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、処理槽内に合成樹脂製な
どの生物保持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合成樹脂粒子などの生物保
持担体を充填し、原水を供給して空気で曝気することに
より、流動化する生物保持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、その余剰汚
泥を濃縮、脱水したのち焼却や埋め立てなどにより処分
している。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２０〜５０％が
発生するといわれている。 【０００５】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。 【０００６】前記の事情に鑑みて、発生汚泥をできるだ
け減容化する各種の方法が開示されているが、本願発明
と同様に、汚泥を可溶化処理し、処理後の可溶化処理液
を嫌気性処理工程で汚泥の減容化を図る装置としては、
特開平２−２１１２９９号公報、特開平９−００１１７
９号公報及び特開２００１−１５７９００号公報などに
開示されており、また、汚泥をアルカリ性で可溶化処理
し、可溶化処理液を嫌気性処理する方法が、特許第２６
５９８９５号公報及び特開平６−０９９１９９号公報な
どに開示されている。 【０００７】前記特開平２−２１１２９９号公報に開示
された方法は、有機性汚泥を適宜な可溶化処理工程で可
溶化したのち、所定のｐＨ範囲と処理日数で嫌気性消化
処理する方法であり、特開平９−００１１７９号公報に
開示された方法は、沈降分離した汚泥を高温条件で可溶
化処理し、分離水と可溶化処理液を嫌気性処理する方法
であり、また、特開２００１−１５７９００号公報に開
示された方法は、有機性汚泥を嫌気性で消化処理し、処
理後の嫌気消化汚泥を固液分離して汚泥を濃縮し、濃縮
汚泥を適宜な改質処理工程（可溶化処理工程）で可溶化
処理して嫌気性処理工程に返送する方法である。 【０００８】また、特許第２６５９８９５号公報に開示
された方法は、汚泥をアルカリ性にし、所定の温度範囲
で熱アルカリ処理して可溶化させ、可溶化処理液を所定
のｐＨ範囲と所定の温度範囲で嫌気性消化処理する方法
であり、また、特開平６−０９９１９９号公報に開示さ
れた方法は、余剰汚泥をアルカリ性にし、所定の温度範
囲で熱アルカリ処理して可溶化させ、可溶化処理液を嫌
気性消化処理する方法である。 【０００９】 【発明が解決しようとする課題】嫌気性消化法により減
容化処理する方法にあっては、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
できる利点があるため好ましい方法であるが、前記従来
の各種装置及び方法にあっては、好気性生物処理した汚
泥中のアンモニアを除去する操作が行われていないた
め、可溶化処理された可溶化処理液中のアンモニアイオ
ンの影響で、嫌気性消化工程における嫌気性微生物の活
性が阻害され、効率的に消化処理することができない問
題がある。また、単に汚泥をアルカリ性とし、機械的な
攪拌をしたとしても、アンモニアを効率的に揮散除去す
ることはできないため、前記問題点を解消することはで
きない。 【００１０】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、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
できる排水処理方法において、運転経費や設備費などが
低廉化でき、また、余剰汚泥を効率的に分解してメタン
ガスを主体としたガスを回収し、燃料などとして有効利
用を可能とする排水処理方法を提供する目的で成された
ものである。 【００１１】 【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、有機性排水を好気性で生物処理する好気性生物処理
工程と、生物処理された混合液中の汚泥を固液分離する
固液分離工程と、分離された汚泥の少なくとも一部を返
送汚泥として前記好気性生物処理工程に返送する汚泥返
送工程と、残部の余剰汚泥にアルカリを添加して空気で
曝気し、アンモニアを揮散除去すると共に可溶化処理す
る可溶化処理工程と、可溶化処理された可溶化処理液を
嫌気性で消化処理する嫌気性消化処理工程と、嫌気性で
消化処理された消化汚泥を前記好気性生物処理工程に返
送する消化汚泥返送工程を設けたことを特徴とする排水
処理方法である。 【００１２】前記可溶化処理工程において、アルカリを
添加すると共に空気で曝気してアンモニアを揮散除去す
るため、可溶化処理された可溶化処理液中にアンモニア
が殆ど含まれず、従って、アンモニアイオンの影響で、
嫌気性消化工程における嫌気性微生物の活性が阻害され
る恐れが無く、効率的に消化処理することができ、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。更に、生成したメタンガスを燃料などとして有
効利用することができ、運転経費や設備費などが低廉化
できる。 【００１３】前記において、好気性生物処理工程では、
通常の活性汚泥処理槽、合成樹脂や繊維状などの生物保
持担体を固定して充填した固定床式処理槽や生物保持担
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。また、嫌気性消化処理工程では、嫌気性消化槽によ
る単一槽での処理や酸発酵槽と嫌気性消化槽とを組み合
わせた二槽での処理装置や上向流嫌気性処理装置などが
あり、また、固液分離工程では、沈殿槽や濾過膜分離装
置などが用いられる。 【００１４】なお、嫌気性消化処理工程における嫌気性
消化槽では、温度２５〜７５℃、好ましくは３８〜６０
℃、滞留時間２４時間〜２週間で処理される。温度が２
５℃よりも低いと、生物学的嫌気性消化処理が進みにく
いなどの問題があり、また、７５℃よりも高いと、嫌気
性微生物が生存しにくいなどの問題がある。また、可溶
化処理工程でアルカリ性とするアルカリとしては、水酸
化ナトリウム、炭酸ナトリウム、又は、水酸化カリウム
などの水溶液を用いることができ、その添加量は、液ｐ
Ｈにより制御され、ｐＨ８．０〜１２．０が好ましく、
更に好ましくは、ｐＨ１０．０〜１１．０であり、ｐＨ
８．０よりも低いｐＨでは、アンモニアの揮散除去が十
分に行われず、ｐＨ１２．０よりも高いと、薬品使用量
が多くなるわりにはアンモニアの揮散除去効果の向上が
ないと共に、後段の嫌気性処理工程に供給するために、
酸による中和工程が必要となるなどの問題がある。ま
た、可溶化処理工程における温度としては、３０〜７５
℃、好ましくは、４０〜６５℃であり、３０℃よりも低
い温度では、汚泥の可溶化処理に長時間かかり、７５℃
よりも高い温度では、加熱のためのエネルギーコストが
かかり過ぎる問題がある。 【００１５】また、前記においては、余剰汚泥を濃縮す
る汚泥濃縮工程を設け、可溶化処理工程を濃縮汚泥の少
なくとも一部を可溶化処理する可溶化処理工程として構
成してもよく、濃縮した汚泥を可溶化処理工程を経て嫌
気性消化処理工程に供給することにより、可溶化処理が
迅速に行われ、また、嫌気性生物処理におけるより好適
な含水率及び有機物濃度となり、処理容量を低減するこ
とができるため、効率的にメタンガスを得ると同時に汚
泥の可溶化も効率的に行うことができる。 【００１６】 【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
態の排水処理方法を適用する排水処理装置の系統図であ
る。 【００１７】図において、１は、下水、食品排水、厨房
排水又は浄化槽汚泥などの原水の排水供給量及びｐＨ値
などを調整する調整槽、２は、底部に散気手段７が内設
され、供給された原水を空気などの酸素含有気体で曝気
することにより原水中の有機物を好気性で生物処理する
好気性生物処理工程である活性汚泥処理槽、３は、生物
処理された混合液中の汚泥を沈降分離する固液分離工程
である沈殿槽、４は、底部に散気手段８が内設され、沈
降分離された汚泥の少なくとも一部である余剰汚泥を可
溶化処理する可溶化処理工程である可溶化槽、５は、可
溶化処理された可溶化処理液を嫌気性で消化処理する嫌
気性消化処理工程である嫌気性消化槽である。また、６
は、可溶化槽４の汚泥をアルカリ性に調整するために添
加するアルカリ溶液の貯留槽である。なお、可溶化処理
槽４には処理槽内の汚泥を加熱するスチームなどを付設
しても好ましい。 【００１８】また、前記実施の形態においては、好気性
生物処理工程に、通常の活性汚泥処理装置が用いられて
いるが、好気性生物処理工程では、通常の活性汚泥処理
槽、合成樹脂や繊維状などの生物保持担体を固定して充
填した固定床式処理槽や生物保持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。また、可溶化処
理工程では、可溶化を促進するため、超音波などの物理
化学的手段を付設するのも好ましい。また、嫌気性消化
処理工程では、嫌気性消化槽による単一槽が用いられて
いるが、酸発酵槽と嫌気性消化槽とを組み合わせた二槽
での処理装置や上向流嫌気性処理装置などを用いてもよ
く、また、固液分離工程では、沈殿槽が用いられている
が、遠心分離装置、濾過膜分離装置又は濾過装置などを
用いてもよい。更に、沈殿槽などで固液分離された濃縮
汚泥と可溶化処理槽で可溶化処理された汚泥とを熱交換
する熱交換器や可溶化処理槽にスチームを吹き込むなど
の被可溶化処理液の加熱手段を設けてもよい。 【００１９】次に図１の構成の排水処理装置により有機
性排水を処理する処理方法について以下詳述する。原水
は原水供給流路２０から調整槽１に供給されて一旦貯留
され、必要によりｐＨなどが調整されたのち、排水供給
量を調整されて調整原水供給流路２１から活性汚泥処理
槽２に供給され、散気手段７から供給される空気などの
酸素含有気体で曝気されることにより、浮遊する好気性
微生物である汚泥の生物学的作用で、原水中の有機物が
効率的に酸化分解される。なお、活性汚泥処理槽２にお
ける処理温度としては、１０〜４５℃が好ましい。 【００２０】活性汚泥処理槽２での好気性生物処理工程
により、増殖した汚泥が混合した混合液は、混合液排出
流路２２から沈殿槽３に導入され、静置することにより
汚泥が自然沈降して分離され、清浄化された処理水は、
処理水排出流路２３から系外に排出される。また、沈殿
槽３での固液分離工程で沈降分離された汚泥は、沈殿槽
３の汚泥抜出し流路２４から抜き出され、一部の分離汚
泥は汚泥返送流路２５から活性汚泥処理槽２に返送され
る。残部の分離汚泥の一部は、可溶化用余剰汚泥供給流
路２７から可溶化処理槽４に供給され、更に、一部の分
離汚泥は余剰汚泥として汚泥排出流路２６から系外に排
出され、図示しない汚泥処理装置などで処理されるが、
汚泥量によっては排出の必要がない。 【００２１】可溶化処理槽４に供給された余剰汚泥は、
温度３０〜７５℃、好ましくは４０〜６５℃、滞留時間
１０〜１００時間で、散気手段８から供給される空気で
攪拌曝気されると共に、アルカリ溶液貯留槽６からアル
カリ供給流路３０を介して水酸化ナトリウム溶液が添加
され、汚泥中の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。また、汚泥中のア
ンモニアはアルカリの作用で遊離し、アンモニアイオン
となり、空気で攪拌曝気されることにより、ガス排出流
路３１から大気中に揮散除去されるが、ガス中のアンモ
ニア濃度が高い場合には、必要により酸化燃焼処理、吸
着除去処理などにより清浄化処理されたのち、大気中に
放出される。 【００２２】可溶化処理槽４での可溶化処理工程で可溶
化処理された可溶化処理液は、嫌気性消化槽５に供給さ
れ、温度２５〜７５℃、好ましくは４５〜６０℃、滞留
時間２４時間〜２週間で処理されることにより、有機物
が分解され、メタンを主体としたガスが生成する。生成
したメタンを主体とする消化ガスは、消化ガス排出流路
３２から系外に排出され、必要により脱硫処理をされた
のちガスホルダなどで貯留され、燃料ガスなどとして有
効利用される。 【００２３】嫌気性消化槽５での嫌気性消化処理工程で
発生した消化汚泥は、汚泥循環流路２９から活性汚泥処
理槽２に循環供給され、原水中の有機物と共に、浮遊す
る好気性微生物である汚泥の生物学的作用で効率的に酸
化分解されることにより、発生汚泥の減容化を図ること
ができ、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。 【００２４】 【実施例】食品工場から排出される有機性排水を活性汚
泥処理し、発生した余剰汚泥を攪拌機で攪拌しながらア
ルカリ溶液を添加して可溶化処理し、可溶化処理液を嫌
気性で消化処理した比較例１と図１の構成の装置で可溶
化処理工程で曝気しながらアルカリ溶液を添加して可溶
化処理した実施例１について、メタンガス発生量を調査
した結果、比較例１では、０．３ｍ３／ｋｇ・投入汚
泥、実施例１では、０．４ｍ３／ｋｇ・投入汚泥であ
り、実施例におけるメタンガス発生量が高くなることが
判明した。 【００２５】 【発明の効果】本発明は、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方法にお
いて、運転経費や設備費などが低廉化でき、また、余剰
汚泥を効率的に分解してメタンガスを主体としたガスを
回収し、燃料などとして有効利用を可能とする排水処理
方法である。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の一実施の形態の排水処理方法を適用す
る排水処理装置の系統図 【符号の説明】 １：調整槽 ２：好気性生物処理工程（活性汚泥処理槽） ３：固液分離工程（沈殿槽） ４：可溶化処理工程（可溶化処理槽） ５：嫌気性消化処理工程（嫌気性消化槽） ６：アルカリ貯留槽

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】有機性排水を好気性で生物処理する好気性
   生物処理工程と、生物処理された混合液中の汚泥を固液
   分離する固液分離工程と、分離された汚泥の少なくとも
   一部を返送汚泥として前記好気性生物処理工程に返送す
   る汚泥返送工程と、残部の余剰汚泥にアルカリを添加し
   て空気で曝気し、アンモニアを揮散除去すると共に可溶
   化処理する可溶化処理工程と、可溶化処理された可溶化
   処理液を嫌気性で消化処理する嫌気性消化処理工程と、
   嫌気性で消化処理された消化汚泥を前記好気性生物処理
   工程に返送する消化汚泥返送工程を設けたことを特徴と
   する排水処理方法。