JP2004267844A - 有機性汚水の処理方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】有機性汚水の処理プロセスで発生する余剰汚泥を可溶化処理した上で、生物処理工程に返送して消化させる余剰汚泥の減量化技術に関し、酸およびアルカリを可溶化処理剤として有効に活用して可溶化処理の効率改善，並びにコストパフォーマンスの向上化が図れるように処理方式を改良する。
【解決手段】有機性汚水を処理する生物処理槽（好気性処理槽）１に付設した沈殿槽２から抜き出した余剰汚泥を二手に分けて各独立した酸処理槽７およびアルカリ処理槽８に供給し、ここで各処理槽に酸，アルカリを添加して余剰汚泥を個別に可溶化処理して生分解し易い汚泥に改質し、さらに可溶化処理した酸性，アルカリ性の改質汚泥を後段の混合槽９に吐出して混合，中和させた上で、返送経路６を経て生物処理槽１に返送し、好気性処理して消化させる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、活性汚泥法などの生物的処理プロセスに適用する有機性汚水の処理方法，およびその処理方法の実施に適用する処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、有機性汚水の処理には標準活性汚泥法で代表される生物的処理法が広く使われている。この処理法は、好気性微生物により汚水に含まれている有機物の一部を酸化分解し、残部を微生物に同化させて処理するものであり、その処理プロセスでは微生物が増殖して余剰汚泥が多量に発生する。
この余剰汚泥は、いままでは濃縮，消化（嫌気性処理），脱水，コンポスト化などの工程を経て再資源化するか、もしくは焼却処分，あるいは産業廃棄物として埋め立て処分されている。しかしながら、焼却による処分はダイオキシンなどの有害物質発生が問題視されており、また埋め立て処分は埋立地の確保が深刻化しているなど、多量に発生する余剰汚泥の処分が社会的問題となっている。
【０００３】
一方、前記のような問題に対処して、生物処理プロセスで発生する余剰汚泥を減量化するために、生物処理工程から引き抜いた余剰汚泥を可溶化処理して生分解性の高い汚泥に改質し、この改質汚泥を再び生物処理工程に返送して生分解処理させるようにした余剰汚泥減量化の技術開発が進められており、現在までに次記のような各種処理方式が提案されている。
（１） オゾンを利用してその酸化力で微生物の細胞壁を破壊し、余剰汚泥を生分解し易い有機物に改質した上で、その改質された汚泥を再び生物処理工程に返送して生分解（消化）させる方法（例えば，特許文献１参照。）。
【０００４】
（２） アルカリ（水酸化ナトリウムなど）の添加による加水分解作用により、微生物の細胞壁を破壊して生分解し易い有機物に変えて余剰汚泥を可溶化させる方法（例えば、特許文献２参照。）。
（３） そのほかに、好熱生細菌を利用して余剰汚泥を可溶化する方法（例えば、特許文献３参照。）、高温，高圧，酵素を利用する方法なども知られている。
【０００５】
【特許文献１】
特許第２９７３７６１号公報
【特許文献２】
特公昭４９−１１８１３号公報
【特許文献３】
特許第３０４８８８９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記した特許文献１のオゾン処理による可溶化方法は、オゾン発生装置の設備およびその維持管理にかかるコストが高い難点がある。これに対して、特許文献２のアルカリ剤添加による可溶化処理は、オゾン処理法に比べて簡易な設備で対応できる利点がある。しかしながら、生物処理工程から引き抜いた余剰汚泥にアルカリ剤を添加して加水分解させると、可溶化処理された汚泥のｐＨが著しくアルカリ性に偏った状態になることから、この可溶化処理済みの改質汚泥を再び生物処理工程に戻す前に、酸性中和剤（例えば希硫酸など）を加えて中和させる必要がある。この場合に加える酸性中和剤は、可溶化処理工程で投入するアルカリ剤と同じモル当量相当分が必要であり、生物処理工程から引き抜いて可溶化処理する汚泥の量が多いと酸性中和剤の消費量も多くなり、このことがランニングコストを押し上げる要因となる。
【０００７】
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、その目的は前記課題を解決し、従来の処理方式でアルカリの中和剤として可溶化処理後に使用されていた酸を、余剰汚泥の可溶化処理に積極的に活用して可溶化処理の効率改善，コストパフォーマンスの向上化が図れるように改良した有機性汚水の処理方法，およびその処理方法の実施に適用する処理装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の処理方法によれば、有機性汚水の処理プロセスでその生物処理系に発生した余剰汚泥を生物処理工程から抜き出した上で、酸とアルカリとにより可溶化処理して生分解性の高い汚泥に改質し、さらに酸で可溶化処理した改質汚泥とアルカリで可溶化処理した改質汚泥とを混合して酸とアルカリとを中和させた上で前記の生物処理工程に返送して生分解処理させるようにする（請求項１）。
上記の処理方法によれば、従来ではアルカリによる可溶化処理後の中和剤として使用されていた酸を余剰汚泥の可溶化処理剤として使用し、酸の強力な酸化力で余剰汚泥を可溶化して生分解性の高い汚泥に改質することができる。これにより、薬品（アルカリ，酸）の使用量を従来と同じとして、従来方式よりも多量の余剰汚泥を効率よく可溶化処理することができる。しかも、アルカリで可溶化処理したアルカリ性の改質汚泥と酸で可溶化処理した酸性の改質汚泥とを混合した上で生物処理工程に戻すことにより双方の汚泥が中和されるので、その後に中和剤を添加する必要なしに安全に生物処理工程に返送して生分解処理を行うことができる。これにより最終処分する余剰汚泥の大幅な減量化と併せて、コストパフォーマンスも向上する。
【０００９】
また、本発明によれば、上記処理方法の実施に適用する処理装置を次記のように構成するものとする。すなわち、
有機性汚水を処理する生物処理槽および固液分離用の沈殿槽と、前記沈殿槽から抜き出した余剰汚泥の一部を返送汚泥として生物処理槽に戻す返送汚泥還流経路と、前記の返送汚泥とは別に生物処理槽および沈殿槽の両方またはいずれか一方から抜き出した余剰汚泥を二手に分けて取り込み、それぞれを酸とアルカリにより可溶化処理して生分解性の高い汚泥に改質する可溶化処理装置と、該可溶化処理装置に余剰汚泥を供給する導入経路と、可溶化処理装置で可溶化処理した酸性の改質汚泥とアルカリ性の改質汚泥を合流して生物処理槽に戻す返送経路とから構成する（請求項２）。
【００１０】
ここで、前記の可溶処理装置は、次記のような具体的な態様で構成することができる。
（１） 可溶化処理装置に、酸を添加して余剰汚泥を可溶化処理する酸処理槽，およびアルカリを添加して余剰汚泥を可溶化処理するアルカリ処理槽を装備するものとし、各処理槽を余剰汚泥の導入経路と改質汚泥の返送経路との間に介装接続して、導入経路を経て送り込まれた余剰汚泥を二手に分けて酸処理槽およびアルカリ処理槽に供給し、それぞれの処理槽で個別に余剰汚泥を酸，アルカリで可溶化処理するようにする（請求項３）。
【００１１】
（２） 前項（１） において、酸処理槽およびアルカリ処理槽の後段に独立した混合槽を設けて各処理槽に接続し、前記混合槽にて酸性およびアルカリ性の改質汚泥を混合，中和させた上で、返送経路を経由して生物処理槽に返送するようにする（請求項４）。
（３） 前項（１） において、酸処理槽とアルカリ処理槽の槽間をバルブを介して配管接続し、各処理槽で個別に可溶化処理した酸性，およびアルカリ性の改質汚泥を一方の処理槽から他方の処理槽に送り込んで混合，中和させた上で、返送経路を経由して生物処理槽に返送するようにする（請求項５）。
【００１２】
（４） 前項（１） において、酸処理槽とアルカリ処理槽を改質汚泥の返送経路に合流接続し、各処理槽で個別に可溶化処理した酸性，およびアルカリ性の改質汚泥を生物処理槽に戻す際に、返送経路内で混合，中和させて生物処理槽に返送するようにする（請求項６）。
（５） なお、上記した処理装置は好気性処理方式に適用するものとし、その生物処理槽には好気性細菌を利用して有機物を処理する好気性処理槽を用いる（請求項７）。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の態様を図１〜図４に示す各実施例に基づいて説明する。なお、図示の各実施例において、１は生物処理槽（好気性処理槽）、２は生物処理槽１の後段に設けた固液分離用の沈殿槽、３は返送汚泥還流経路、４は本発明により新たに設置した余剰汚泥の可溶化処理装置、５は沈殿槽２から引き抜いた余剰汚泥（活性汚泥）を可溶化処理装置４に導く導入経路、６は可溶化処理装置４にて可溶化処理した改質汚泥を生物処理槽１に戻す返送経路である。
ここで、原水（有機性汚水）は生物処理槽１に導入して好気性処理した後、沈殿槽２に移して上澄み水と余剰汚泥とに固液分離し、浄化された上澄み水を処理水として排出する。一方、沈殿槽２に沈殿した余剰汚泥は槽の底部から引き抜き、返送汚泥として還流経路３を経由して再び生物処理槽１に返送し活性汚泥として利用する。また、有機性汚水の生物処理プロセスで生物処理槽１に生成した余剰汚泥は、以下述べる各実施例の可溶化処理装置にて可溶化処理した上で、再び生物処理槽１に返送して生分解処理するようにしている。
【００１４】
〔実施例１〕
図１はこの実施例１による有機性汚水処理装置を示すフローシートであり、沈殿槽２から引き抜いた余剰汚泥の一部は返送汚泥として還流経路３を経由して再び生物処理槽１に返送し、残りの余剰汚泥は導入経路５を経て可溶化処理装置４に供給し、ここで余剰汚泥を生分解性の高い汚泥に改質した後、改質汚泥の返送経路６を経由して生物処理槽１に返送するようにしている。
ここで、可溶化処理装置４には、酸を添加して余剰汚泥を可溶化処理する酸処理槽７、アルカリを添加して余剰汚泥を可溶化処理するアルカリ処理槽８、およびその後段側に備えた混合槽９を備え、図示のようにバルブ（電動バルブ）１０，送液ポンプ１１を組合せた上で、余剰汚泥の導入経路５と改質汚泥の返送経路６との間に介装して配管接続されている。すなわち、余剰汚泥の導入経路５は二手に分岐して酸処理槽７，アルカリ処理槽８に接続し、その出口側から引出した配管を合流して後段の混合槽９に接続し、さらに混合槽９は送液ポンプ１１を介して返送経路６に接続している。
【００１５】
上記の構成で、沈殿槽２から導入経路５を通じて可溶化処理装置４に供給する余剰汚泥は、二手に分けて酸処理槽７およびアルカリ処理槽８に導入される。ここで、酸処理槽７には可溶化剤として希硫酸などの酸を、またアルカリ処理槽８には水酸化ナトリウムなどのアルカリを添加して余剰汚泥を攪拌し、酸の酸化作用，アルカリの加水分解作用により汚泥中に生存している好気性微生物の細胞壁を破壊して生分解し易い有機物に変えるように可溶化させる。
ここで、前記の可溶化処理はバッチ方式で行うものとし、また酸処理槽７，アルカリ処理槽８に添加する酸剤，アルカリ剤の量は、互いに中和する当量とする。なお、酸，アルカリの添加による汚泥の可溶化率は、温度，ｐＨの条件にもよるが、１時間程度の処理時間では酸とアルカリの可溶化率はほぼ同等であり、数時間以上継続的に可溶化処理を行うと、アルカリでは可溶化率が増加するが、酸では可溶化率が殆ど変化しない。
【００１６】
そして、所定の処理時間が経過すると一回の可溶化処理を終了し、酸化処理槽７，およびアルカリ処理槽８から可溶化処理済みの改質汚泥を後段の混合槽９に移し、ここで酸性の改質汚泥とアルカリ性の改質汚泥を混合して中和させた上で、ポンプ１１の送液により返送経路６を通じて生物処理槽１に返送し、ここで好気性処理して生分解させる。
上記のように、酸を単なる中和剤としてではなく、アルカリと同様に余剰汚泥の可溶化処理剤として使用し、生物処理工程から引き抜いた余剰汚泥を二手に分けてそれぞれを酸処理槽７およびアルカリ処理槽８で個別に可溶化処理した上で、再び生物処理工程に返送するようにしたことにより、可溶化処理装置４に投入する酸，アルカリを有効に使って多量の余剰汚泥を効率よく可溶化処理することができる。しかも、アルカリで可溶化処理したアルカリ性の改質汚泥と酸で可溶化処理した酸性の改質汚泥を後段の混合槽９で混合，中和させた上で、生物処理工程に戻すことにより、その後に中和剤を添加する必要なしに安全に生物処理工程に返送して生分解処理を行うことができる。
【００１７】
〔実施例２〕
図２は先記実施例１の応用実施例のフローシートを示すものである。すなわち、実施例１では可溶化処理装置４で処理する余剰汚泥を沈殿槽２から抜き出して供給するようにしているが、この実施例では生物処理槽１から直接抜き出して可溶化処理装置４に供給し、可溶化処理した後に生物処理槽１に返送するようにしている。なお、可溶化処理装置４は、図１の実施例１と同様な構成である。
〔実施例３〕
次に、別な応用実施例として、本発明の請求項５に対応する実施例を図３に示すフローシートを基に説明する。この実施例では、先記実施例１，２で可溶化処理装置４に装備していた混合槽９を省略し、その代わりに酸化処理槽７あるいはアルカリ処理槽８のいずれか一方の槽を混合槽兼用として可溶化処理済みの酸性改質汚泥とアルカリ性改質汚泥を混合し中和させるようにしたものである。
【００１８】
すなわち、図示実施例では酸処理槽７を混合槽兼用として、アルカリ処理槽８の出口側をバルブ１０を介して酸処理槽７に配管接続し、酸処理槽７は出口側をバルブ１０，送液ポンプ１０を介して改質汚泥返送経路６に接続している。
かかる構成で、沈殿槽２から引き抜いた余剰汚泥の可溶化処理は、図１の実施例と同様に導入経路５を経て供給する余剰汚泥を二手に分けて酸処理槽７およびアルカリ処理槽８に取り込んで可溶化処理する。また、可溶化処理が済むとバルブ１０を切換えてアルカリ処理槽７でアルカリ処理した汚泥をアルカリ処理槽７から酸処理槽７に移し、ここで汚泥を攪拌しながら酸性の改質汚泥とアルカリ性の改質汚泥を混合して中和させる。その後に酸性処理槽７の出口側のバルブ１０を開き、中和した改質汚泥をポンプ１０の送液により返送経路６を経て生物処理槽１に返送する。
【００１９】
なお、図示例では酸性処理槽７を混合槽兼用としているが、逆にアルカリ性処理槽８を混合槽兼用として混合，中和を行うようにしてもよい。また、この場合には混合槽を兼用する処理槽は、その内容積を大きく設定して他方の処理槽で可溶化処理した汚泥を取り込めるようにしておくものとする。
〔実施例４〕
図４は、先記した実施例３の可溶化処理装置４を図２の実施例に適用した応用実施例を示すものである。この実施例においても、図３と同様に独立した混合槽を設けずに酸性の改質汚泥とアルカリ性の改質汚泥を一方の処理槽を利用して混合，中和させることができる。
【００２０】
〔実施例５〕
次に、本発明の請求項６に対応する実施例を説明する。すなわち、先記の実施例１〜４では、酸性処理槽７，アルカリ処理槽８で可溶化処理した酸性の改質汚泥とアルカリ性の改質汚泥の混合，中和手段として、独立した混合槽９を設ける（実施例１，２参照）、酸化処理槽７，アルカリ処理槽８のいずれか一方の処理槽を混合槽兼用とする（実施例３，４参照）ようにしている。
これに対して、この実施例では可溶化処理後に酸処理槽７，アルカリ処理槽８から排出した酸性の改質汚泥とアルカリ性の改質汚泥をそのまま合流させて返送経路６に送り出し、返送経路６の配管中を流れる途上で酸性，アルカリ性の改質汚泥を混合，中和させるようにしている。特に、改質汚泥の返送経路６の配管長が十分あれば、生物処理槽１に吐き出されまでの送液中に酸性の改質汚泥とアルカリ性の改質汚泥とが混合して酸，アルカリが中和される。
【００２１】
【発明の効果】
以上述べた本発明の処理方法，処理装置によれば、従来方式でアルカリによる可溶化処理後の中和剤として使用されていた酸を余剰汚泥の可溶化処理剤として使用し、酸の強力な酸化力で余剰汚泥を可溶化して生分解性の高い汚泥に改質することができる。これにより、薬品（アルカリ，酸）の使用量を従来と同じとして、従来方式よりも多量の余剰汚泥を効率よく可溶化処理することができる。しかも、アルカリで可溶化処理したアルカリ性の改質汚泥と酸で可溶化処理した酸性の改質汚泥とを混合した上で生物処理工程に戻すことにより双方の汚泥が中和されるので、その後に中和剤を添加する必要なしに安全に生物処理工程に返送して生分解処理を行える。
【００２２】
これにより、最終処分する余剰汚泥の減量化と併せて、現在までに提案されている各種の余剰汚泥減量化方式に比べ、コストパフォーマンスの大幅な向上化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１に係る有機性汚水処理装置の構成を模式的に表したフローシート
【図２】本発明の実施例２に係る有機性汚水処理装置の構成を模式的に表したフローシート
【図３】本発明の実施例３に係る有機性汚水処理装置の構成を模式的に表したフローシート
【図４】本発明の実施例４に係る有機性汚水処理装置の構成を模式的に表したフローシート
【符号の説明】
１ 生物処理槽（好気性処理槽）
２ 沈殿槽
３ 返送汚泥の還流経路
４ 可溶化処理装置
５ 余剰汚泥の導入経路
６ 改質汚泥の返送経路
７ 酸処理槽
８ アルカリ処理槽
９ 混合槽

Claims (7)

1. 有機性汚水の処理プロセスでその生物処理工程に発生した余剰汚泥を生物処理工程から抜き出した上で、酸とアルカリとにより可溶化処理して生分解性の高い汚泥に改質し、さらに酸で可溶化処理した改質汚泥とアルカリで可溶化処理した改質汚泥とを混合して酸とアルカリとを中和させた上で前記生物処理工程に返送して生分解処理させるようにしたことを特徴とする有機性汚水の処理方法。
2. 有機性汚水を処理する生物処理槽および固液分離用の沈殿槽と、前記沈殿槽から抜き出した余剰汚泥の一部を返送汚泥として生物処理槽に戻す返送汚泥還流経路と、前記の返送汚泥とは別に生物処理槽および沈殿槽の両方，または一方のいずれかから抜き出した余剰汚泥を二手に分けて取り込み、それぞれを酸とアルカリとにより可溶化処理して生分解性の高い汚泥に改質する可溶化処理装置と、該可溶化処理装置に余剰汚泥を供給する導入経路と、可溶化処理装置で可溶化処理した酸性の改質汚泥とアルカリ性の改質汚泥を合流して生物処理槽に戻す返送経路とから構成したことを特徴とする有機性汚水の処理装置。
3. 請求項２に記載の処理装置において、可溶化処理装置が、酸を添加して余剰汚泥を可溶化処理する酸処理槽，およびアルカリを添加して余剰汚泥を可溶化処理するアルカリ処理槽を装備し、各処理槽を余剰汚泥の導入経路と改質汚泥の返送経路との間に介装して配管接続したことを特徴とする有機性汚水の処理装置。
4. 請求項３に記載の処理装置において、酸処理槽およびアルカリ処理槽の後段に独立した混合槽を設けて各処理槽に接続し、前記混合槽にて酸性およびアルカリ性の改質汚泥を混合，中和させた上で、返送経路を経由して生物処理槽に返送するようにしたことを特徴とする有機性汚水の処理装置。
5. 請求項３に記載の処理装置において、酸処理槽とアルカリ処理槽の槽間をバルブを介して配管接続し、各処理槽で個別に可溶化処理した酸性，およびアルカリ性の改質汚泥を一方の処理槽から他方の処理槽に送り込んで混合，中和させた上で、返送経路を経由して生物処理槽に返送するようにしたことを特徴とする有機性汚水の処理装置。
6. 請求項３に記載の処理装置において、酸処理槽とアルカリ処理槽を改質汚泥の返送経路に合流接続し、各処理槽で個別に可溶化処理した酸性，およびアルカリ性の改質汚泥を返送経路内で混合，中和させて生物処理槽に返送するようにしたことを特徴とする有機性汚水の処理装置。
7. 請求項２ないし６項のいずれかに記載の処理装置において、生物処理槽が好気性処理槽であることを特徴とする有機性汚水の処理装置。

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