JP2004337811A

JP2004337811A - Organic wastewater treatment apparatus and organic waste water treatment method

Info

Publication number: JP2004337811A
Application number: JP2003140593A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Eguchi; 正浩江口; Akira Era; 彰恵良
Original assignee: Organo Corp; Japan Organo Co Ltd
Current assignee: Organo Corp
Priority date: 2003-05-19
Filing date: 2003-05-19
Publication date: 2004-12-02

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an organic wastewater treatment apparatus and method capable of stably realizing biological treatment producing only a small amount of excess sludge with a relatively economical technique. <P>SOLUTION: Settled sludge in a settling tank 18 is allowed to flow into a high speed agitating and dispersing machine 24, in which the sludge is subjected to dispersion treatment and is divided into small particles. Then, the dispersed sludge is allowed to flow into a preceding step reactor 10, in which the sludge is brought into contact with raw water. Since the dispersed sludge is activated, the efficient BOD treatment is performed in the preceding step reactor 10, the BODSS load in a biological treatment tank is reduced and the amount of sludge production is reduced. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、下水や工場から流出する有機性排水を活性汚泥などで生物処理する有機性排水処理装置およびその方法、特に汚泥発生量の抑制に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、下水や産業排水等の有機性排水については、活性汚泥法などの生物処理が一般的である。ここで、この生物処理においては、その処理に伴い増殖した微生物を主体とした余剰汚泥が発生する。この余剰汚泥は、産業廃棄物の半分程度を占めるとされているが、埋め立て処分場が逼迫しているなどのことからこの余剰汚泥を減量化することが急務となっている。
【０００３】
図５に、活性汚泥処理の処理フローを示す。このように、原水は、生物処理槽（曝気槽）１４に流入される。この生物処理槽１４には、返送汚泥が供給されるとともに、ブロア１６からの空気により槽内が曝気撹拌され好気的条件下におかれている。そこで、汚泥中の好気性微生物により原水中の有機物が除去される。
【０００４】
生物処理槽１４からの生物処理水は、沈殿槽１８に流入され、ここで汚泥が沈降分離され、上澄みが処理水として排出される。また、沈殿槽１８の沈殿汚泥は、返送汚泥ポンプ２０によって、生物処理槽１４に返送汚泥として返送される。そして、沈殿汚泥の一部が余剰汚泥として排出される。
【０００５】
この余剰汚泥を減量化する方法として、汚泥をオゾン、酸化剤、超音波、機械的破砕などの手段で可溶化し、その後生物処理槽に戻して無機化することで汚泥を減らす手法が実用化されている。
【０００６】
また、この他の手法として、汚泥を高圧ポンプで加圧後、低圧部に噴出することでキャビテーションを生じさせて汚泥を破砕するウォータージェット方式により、汚泥を分散、微細化することで、汚泥の自己酸化・分解を促進することで汚泥を減容化することが提案されている（特許文献１）。
【０００７】
【特許文献】
特開２００１−３１４８８７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、汚泥を可溶化後に生物処理槽で無機化する手法においては、汚泥の可溶化設備費が高いという問題がある。さらに、可溶化した汚泥が生物処理の負荷になるため、既設の生物処理槽の負荷に余裕がないと汚泥減容化処理装置を導入できないという問題や、可溶化処理により生物難分解性の有機物が上昇したり、窒素やリンが溶出するため、生物処理水質におけるＣＯＤ、窒素、リンなどが悪化するなどの問題点があった。
【０００９】
また、ウォータージェット方式を用いた汚泥の減容化では、上記の課題が解消できる原理ではあるが、キャビテーション状態にするために通常少なくとも３ＭＰａ程度の高圧ポンプが必要であり、処理するためのランニングコストが高く経済的に実用的ではないという問題があった。また、高圧を発生するためには、必然的にジェットノズルの孔径が小さくなる。従って、ノズルに汚泥が詰まりやすく、長期間安定した連続運転ができないということも問題であった。
【００１０】
本発明は、比較的経済的な手法で、余剰汚泥の発生が少ない生物処理を安定して実現する有機性排水処理装置および方法に関する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、有機性排水を微生物により処理する生物処理手段と、この生物処理手段からの生物処理水を固液分離処理し、固形分が除去された処理水を排出する固液分離手段と、この固液分離手段で分離された汚泥を前記生物処理手段へ返送する返送手段と、前記固液分離手段で分離された汚泥の少なくとも一部を機械的に撹拌することで汚泥フロックを小径化する分散処理を行う分散処理手段と、を有し、分散処理手段で分散処理した汚泥を前記生物処理手段に返送することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、有機性排水を生物処理手段に流入し、ここで生物処理して得られた生物処理水を固液分離手段に流入しここで固液分離処理して固形分が除去された処理水を排出するとともに、分離された前記生物処理手段へ返送する有機性排水処理方法であって、前記固液分離手段で分離された汚泥の少なくとも一部を分散処理手段に流入し、ここで機械的に撹拌することで汚泥フロックを小径化する分散処理を行い分散処理した汚泥を前記生物処理手段に返送することを特徴とする。
【００１３】
このように、本発明では、機械的に撹拌することで汚泥フロックを小径化する分散処理を行い、この分散処理によって微生物を活性化する。従って、この活性化された汚泥が原水と接触されることで、生物処理の処理能力が増大し、汚泥（菌体）の増殖が抑制される。分散化されている汚泥は、生物処理手段で原生生物に捕食されやすく、これによって汚泥の増殖量が抑制されるという効果も得られる。
【００１４】
ここで、本発明における分散処理は、機械的な撹拌であり、ウォータージェットのようにキャビテーションを発生させる処理ではない。従って、高圧のポンプや小径のノズルを必要としない。
【００１５】
本発明は、前記生物処理手段の前に前段反応槽を有し、この前段反応槽に前記分散処理した汚泥を流入し、この前段反応槽で有機性排水と反応させ、この反応処理水を前記生物処理手段に流入することが好適である。この構成によって、分散活性化した汚泥が効率よく原水中の有機物を処理し、従って生物処理手段における有機物負荷が小さくなり、汚泥の減量化を効果的に行うことができる。
【００１６】
なお、前記前段反応槽としては既存の原水調整槽を利用することが好ましい。
【００１７】
また、前記前段反応槽における、分散処理した汚泥と前記有機性排水との反応時間は２時間以上であることが好適である。
【００１８】
また、前記前段反応槽における溶存酸素濃度を０．５ｍｇ／Ｌ以上に維持することが好適である。
【００１９】
また、前記分散処理手段は、スタティックミキサであることが好適である。
【００２０】
また、分散処理した汚泥についての前記前段反応槽への流入を有機性排水の流入が停止したときには停止し、有機性排水の流入が再開したときに再開することが好適である。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。図１は、一実施形態の構成を示すブロック図である。
【００２２】
下水や産業排水などの有機性排水が原水として流入してくる。この原水は、前段反応槽１０に流入する。なお、スクリーン、最初沈殿池などの前処理設備は必要に応じて適宜設けられるが、ここでは省略する。
【００２３】
前段反応槽１０には、自給式水中エアレータ１２が設置されている。この水中エアレータ１２は、ポンプとエアレータとを兼ねているもので、槽内の原水を吸い込み噴出することで槽内を撹拌すると共に、噴出の際にエアーを混合することで、槽内の曝気も行う。これによって、前段反応槽１０内は好気的条件に維持される。ここで、この前段反応槽１０には、後述する分散処理された汚泥が供給される。そこで、この前段反応槽１０内において、原水と分散処理された汚泥が好気的条件下で混合接触される。なお、前段反応槽１０の曝気撹拌手段は、水中エアレータに限定されることはなく、ブロアからの空気を送る通常の曝気設備でもよい。
【００２４】
このようにして、前段反応槽１０において分散された汚泥と接触された原水は生物処理槽１４に流入される。この生物処理槽１４は、通常の活性汚泥法の曝気槽である。この生物処理槽１４には、返送汚泥が供給されており、槽内の微生物濃度が所定の濃度に維持されている。そして、ブロア１６からの空気が槽内の底部に設置された散気装置から噴出されることで、槽内が曝気撹拌されている。従って、生物処理槽１４内は、好気的条件下におかれ、汚泥中の好気性微生物により原水中の有機物が除去される。
【００２５】
なお、生物処理槽１４において、板状の接触材を設置し、接触材に微生物の一部を付着生育させてもよい。
【００２６】
生物処理槽１４からの汚泥が含まれる生物処理水は、固液分離装置としての沈殿槽１８に流入される。この沈殿槽１８においては、固形物である汚泥が沈降分離され、上澄みが処理水として排出される。
【００２７】
一方、沈殿槽１８において分離された沈殿汚泥は、返送汚泥ポンプ２０によって、生物処理槽１４に返送汚泥として返送される。また、沈殿汚泥の一部は、余剰汚泥として排出される。
【００２８】
ここで、原水中の有機物を生物処理する際に、汚泥微生物が増殖するため、余剰汚泥が発生する。そこで、通常、返送汚泥の一部を余剰汚泥として引き抜き、生物処理槽１４内の汚泥濃度を一定になるように調整している。
【００２９】
本実施形態では、沈澱汚泥の少なくとも一部を、ポンプ２２によって高速撹拌分散機２４に導入し、ここで機械的な高速撹拌による分散処理を行う。本発明における分散処理は、機械的な撹拌であり、ウォータージェットのようにキャビテーションを発生させる処理ではない。
【００３０】
この高速撹拌分散機２４としては、ラインミキサなどのスタティックミキサ、ライン分散機、高速分散混合機、乳化分散機などが使用できる。特に、汚泥送泥ラインに直接設置できるラインミキサが好適である。例えば、汚泥が流れる管内に羽根（各種形状が採用可能である）を多数設けたタイプのものなどを採用することができる。そして、いずれの場合も、ポンプ２２の吐出圧は２ＭＰａ以下（好適には０．５〜１ＭＰａ）、例えば０．７ＭＰａ程度とする。従って、ポンプ２２としては、通常の送泥ポンプ（ワーマンポンプ、モーノポンプなど）を利用することが可能であり、高圧ポンプを使用する必要がない。また、キャビテーション発生装置のような１〜２ｍｍ程度の孔径の小さい噴出ノズルを有していないため、汚泥がすぐにつまるよう懸念もない。
【００３１】
そして、この高速分散処理によって、沈殿汚泥のフロックが分散小径化され、汚泥の生物活性が高められる。例えば、１００〜１０００μｍ程度の径のフロックを、１００μｍ未満、好ましくは数１０μｍに分散する。
【００３２】
この分散した汚泥は、上述のように、前段反応槽１０に返送され、ここで原水と好気的条件下で接触される。
【００３３】
この前段反応槽１０において、原水中のＢＯＤが５０〜９０％程度除去される。このため、生物処理槽１４のＢＯＤ−ＳＳ負荷が大幅に減少し、汚泥（菌体）の増殖が抑制される。また、前段反応槽１０から流出する汚泥は分散化されているため、後段の生物処理槽１４で原生生物に捕食されやすい。そこで汚泥の増殖量が抑制されるという効果も得られる。なお、特許文献１（特開２００１−３１４８８７号公報）では、ウォータージェットで処理した汚泥を自己酸化を促進する減容化処理槽に供給しており、本実施形態のような作用効果は得られない。
【００３４】
ここで、、前段反応槽１０として、既存の原水調整槽を利用することが経済的に好ましい。このときの前段反応槽１０の曝気装置としては、槽内水を引き抜くことなく工事が可能な装置であるブロワーを伴うエアレータ、自給式の攪拌装置、自給式の水中エアレータなどを使用することが望ましい。
【００３５】
また、前段反応槽１０は新たに設けても構わない。これにより、適切な容量曝気能力に調整することができる。また、既設の生物処理槽内を分けて原水と分散処理した汚泥を反応させる槽としても構わない。
【００３６】
また、前段反応槽１０での汚泥と原水の反応時間が２時間以上、好ましくは４時間から１２時間であることが好ましい。原水中の有機物の種類などにもよるが、２時間程度の反応時間がなければ、前段反応槽１０における有機物処理が十分行えず、従って汚泥減量化の効果が十分でないことが確かめられている。また、１２時間以上としても、処理効果のそれ以上の向上は得られない。
【００３７】
また、前段反応槽１０の溶酸素濃度が０．１〜３ｍｇ／Ｌ以上、好ましくは０．５〜２ｍｇ／Ｌであることが好適である。前段反応槽１０は、分散活性化された汚泥と、原水中の有機物を反応させる槽であり、好気的条件に維持しなければ、効果的な処理を行うことができない。十分な好気的処理を維持するためには、溶存酸素濃度として、０．５ｍｇ／Ｌ以上とすることが好適であり、最低限０．１ｍｇ／Ｌ以上に維持することが必須である。なお、溶存酸素濃度をあまり高くするのは経済的に好ましくない。
【００３８】
前段反応槽１０の汚泥濃度が原水ＢＯＤの０．５〜１倍程度のＳＳ濃度になるように調整することが、効果的な処理のために好適である。この程度のＢＯＤ−ＳＳ負荷に維持することで、活性化した汚泥による高効率のＢＯＤ除去を行うことができる。
【００３９】
また、原水流入が停止したときには、汚泥の供給を停止し自己酸化を抑制することが好ましい。すなわち、原水の流入量を検知しておき、流入量が０（所定の少量）であった場合には、沈殿汚泥を全量生物処理槽１４に返送するよう制御することが好適である。これによって、分散処理した汚泥のＢＯＤ資化能力を維持することができる。
【００４０】
さらに、図において破線で示したように、高速撹拌分散機２４において分散処理した汚泥の一部または全量を直接生物処理槽１４に導入してもよい。これによって、分散活性化した汚泥の処理作用を生物処理槽１４内で利用できる。
【００４１】
本実施形態では、汚泥を機械的に撹拌し汚泥フロックを小径化する分散処理を行うことで、汚泥のＢＯＤ処理能力を上昇し、これによって生物処理能力を上げて汚泥を減量する。従って、従来の汚泥可溶化処理で課題であった既設の生物処理槽の負荷に余裕がないと装置を導入できない、生物処理水質（ＣＯＤ、窒素など）が悪化するなどの問題が解決し、処理水質もより良好にできる。従って、既存の処理施設における発生汚泥量の減量化に非常に好適である。
【００４２】
図２に、沈降汚泥（約１０，０００ｍｇ／Ｌ）を高性能なスタティックミキサで攪拌分散処理した際の汚泥の呼吸活性を示す。呼吸活性の測定方法は、分散処理前後の汚泥２００ｍＬにエアレーションを行い溶存酸素濃度を充分に高めておき、肉エキス、ペプトン溶液を各汚泥にＢＯＤとして約１，０００ｍｇ／Ｌになるように添加し、溶存酸素計で溶存酸素濃度を経時的に測定し、酸素消費速度（呼吸活性）を求めるという方法とした。
【００４３】
この実験結果から、本実施形態による分散処理実施後に溶存酸素消費速度が早くなることを確認した。これは、汚泥のフロックが分散化することで、個々の菌体がＢＯＤを消費するため呼吸速度が早まり、有機物が処理されることを示している。
【００４４】
図３に、原水中のＢＯＤ（８００ｍｇ／Ｌ、２０００ｍｇ／Ｌ）を、分散処理汚泥で分解するのに必要な反応時間を検討した結果を示す。本テストにおいて使用した汚泥量は、ＳＳとして各ＢＯＤ濃度の１／２程度（４００，１０００ｍｇ／Ｌ）になるように調整して実験を行った。この結果から、反応時間が２時間有ればＢＯＤが低減し、４時間以上あればＢＯＤが５０〜９０％程度分解できることが明らかとなった。また、この実験の際には好気的に生物処理するのに充分に必要な溶存酸素濃度として１．０ｍｇ／Ｌ程度になるようにして実験を行った。
【００４５】
図４に、本実施形態の生物処理と従来の生物処理における汚泥発生量を比較した結果を示す。横軸は、投入した原水のＢＯＤの累積を示し、縦軸に系内で増加した汚泥量（活性汚泥槽内の汚泥保持量と沈澱槽の汚泥保持量と処理水中に流出した汚泥量を含む）を示す。１ヶ月運転した結果、従来のＢＯＤ−ＳＳ転換率が０．３５に対し、本実施形態では０．１５であり、約５７％の余剰汚泥の発生抑制が達成されることが分かった。
【００４６】
表１に、本実験での原水、処理水のＣＯＤ結果を示す。本実施形態では、従来の汚泥可溶化手法による汚泥の減量とは異なり、処理水質が悪化しないことも明らかとなった。これは、従来法では汚泥を可溶化することで、菌体の細胞壁などに由来する難分解性物質が生成することが知られており、処理水ＣＯＤが１〜２割程度上昇するが、本発明の汚泥減量の原理では汚泥を無理に可溶化することなく、逆に生物処理機能を補充して汚泥に対するＢＯＤ負荷を低減しているため、処理水質は逆に向上することが期待される。
【表１】

【００４７】
【発明の効果】
以上のように、本実施形態では、従来の汚泥減量で課題となっていた様々な課題（処理水質の悪化、生物処理の負荷上昇、イニシャルコスト・ランニングコストが高い）を解消することが可能となる。特に、比較的小規模な工場において、汚泥を減らしたいが設備費用が高く装置を導入できないケース、ＣＯＤ総量規制があり装置が導入できなかったケース、既設の生物処理のＢＯＤ負荷に余裕がなく装置を導入できなかったケースに対して、有効な汚泥減量手法を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】汚泥の酸素消費速度を示す図である。
【図３】ＢＯＤ除去率に及ぼす反応時間の影響を示す図である。
【図４】連続テストにおける汚泥発生量を示す図である。
【図５】活性汚泥処理の処理フローを示す図である。
【符号の説明】
１０前段反応槽、１２自給式水中エアレータ、１４生物処理槽、１６ブロア、１８沈殿槽、２０返送汚泥ポンプ、２２ポンプ、２４高速撹拌分散機。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an organic wastewater treatment apparatus for biologically treating organic wastewater flowing out of sewage and factories with activated sludge and the like, and a method therefor, and in particular, to suppression of the amount of sludge generated.
[0002]
[Prior art]
BACKGROUND ART Conventionally, biological treatment such as activated sludge method is generally applied to organic wastewater such as sewage and industrial wastewater. Here, in this biological treatment, surplus sludge mainly composed of microorganisms proliferating with the treatment is generated. It is said that this excess sludge accounts for about half of the industrial waste, but there is an urgent need to reduce the amount of this excess sludge due to tight landfill sites.
[0003]
FIG. 5 shows a processing flow of the activated sludge treatment. Thus, the raw water flows into the biological treatment tank (aeration tank) 14. Returned sludge is supplied to the biological treatment tank 14, and the inside of the tank is aerated and agitated by air from the blower 16, and is kept under aerobic conditions. Then, organic matter in raw water is removed by aerobic microorganisms in sludge.
[0004]
The biologically treated water from the biological treatment tank 14 flows into the sedimentation tank 18, where the sludge is settled and separated, and the supernatant is discharged as treated water. The settled sludge in the settling tank 18 is returned to the biological treatment tank 14 by the returned sludge pump 20 as returned sludge. Then, part of the settled sludge is discharged as surplus sludge.
[0005]
As a method of reducing the amount of this excess sludge, a method of solubilizing the sludge by means of ozone, oxidizing agents, ultrasonic waves, mechanical crushing, etc., and then returning the sludge to a biological treatment tank to make it sludge, has been put into practical use. Have been.
[0006]
In addition, as another method, after the sludge is pressurized by a high-pressure pump, it is ejected to a low-pressure section to generate cavitation and break up the sludge. It has been proposed to reduce the volume of sludge by promoting self-oxidation and decomposition (Patent Document 1).
[0007]
[Patent Document]
JP 2001-314887 A
[Problems to be solved by the invention]
However, the method of mineralizing sludge in a biological treatment tank after solubilization has a problem that the cost of equipment for solubilizing sludge is high. Furthermore, since the solubilized sludge becomes a burden for biological treatment, there is a problem that the sludge volume reduction treatment device cannot be introduced if there is not enough load in the existing biological treatment tank. However, there is a problem that COD, nitrogen, phosphorus, and the like in biologically treated water quality are deteriorated due to an increase in nitrogen content and elution of nitrogen and phosphorus.
[0009]
In addition, the volume reduction of sludge using the water jet method is a principle that can solve the above-mentioned problem, but usually requires a high-pressure pump of at least about 3 MPa to make the cavitation state. However, there is a problem that it is not economically practical. Further, in order to generate a high pressure, the hole diameter of the jet nozzle is inevitably reduced. Therefore, there is also a problem that sludge is easily clogged in the nozzle, and stable continuous operation cannot be performed for a long time.
[0010]
The present invention relates to an organic wastewater treatment apparatus and method for stably realizing biological treatment with less generation of excess sludge by a relatively economical method.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is a biological treatment unit that treats organic wastewater with microorganisms, a solid-liquid separation process that performs a solid-liquid separation process on biologically treated water from the biological treatment unit, and discharges treated water from which solids have been removed, Return means for returning the sludge separated by the solid-liquid separation means to the biological treatment means, and mechanically stirring at least a part of the sludge separated by the solid-liquid separation means to reduce the diameter of the sludge floc. And a dispersion processing means for performing a dispersion treatment, wherein the sludge subjected to the dispersion treatment by the dispersion treatment means is returned to the biological treatment means.
[0012]
Further, according to the present invention, the organic wastewater flows into the biological treatment means, and the biologically treated water obtained by biological treatment flows into the solid-liquid separation means, where it undergoes solid-liquid separation treatment to remove solids. And an organic wastewater treatment method for returning the separated treated water to the biological treatment means, wherein at least a part of the sludge separated by the solid-liquid separation means flows into the dispersion treatment means, And dispersing the sludge floc to a smaller diameter by mechanically agitating the sludge and returning the dispersed sludge to the biological treatment means.
[0013]
As described above, in the present invention, the dispersion treatment for reducing the sludge floc diameter by mechanical stirring is performed, and the microorganisms are activated by the dispersion treatment. Therefore, by contacting the activated sludge with raw water, the processing capacity of biological treatment is increased, and the growth of sludge (cells) is suppressed. The dispersed sludge is apt to be eaten by protists by the biological treatment means, which also has the effect of suppressing the amount of sludge growing.
[0014]
Here, the dispersion treatment in the present invention is mechanical stirring, and is not a treatment for generating cavitation like a water jet. Therefore, a high-pressure pump and a small-diameter nozzle are not required.
[0015]
The present invention has a pre-reaction tank in front of the biological treatment means, flows the sludge subjected to the dispersion treatment into the pre-reaction tank, and reacts with the organic wastewater in the pre-reaction tank. Preferably, it flows into the biological treatment means. With this configuration, the activated sludge that is dispersed and activated efficiently treats the organic matter in the raw water, so that the load of the organic matter in the biological treatment means is reduced, and the sludge can be effectively reduced.
[0016]
In addition, it is preferable to use an existing raw water adjusting tank as the first-stage reaction tank.
[0017]
Further, the reaction time between the sludge subjected to the dispersion treatment and the organic wastewater in the first-stage reaction tank is preferably 2 hours or more.
[0018]
Further, it is preferable to maintain the dissolved oxygen concentration in the first-stage reaction tank at 0.5 mg / L or more.
[0019]
Further, it is preferable that the dispersion processing means is a static mixer.
[0020]
Further, it is preferable that the inflow of the sludge subjected to the dispersion treatment into the first-stage reaction tank is stopped when the inflow of the organic wastewater is stopped, and is restarted when the inflow of the organic wastewater is restarted.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of one embodiment.
[0022]
Organic wastewater such as sewage and industrial wastewater flows in as raw water. This raw water flows into the first-stage reaction tank 10. Pretreatment facilities such as a screen and a first settling basin are appropriately provided as necessary, but are omitted here.
[0023]
A self-contained underwater aerator 12 is installed in the former reaction tank 10. The underwater aerator 12 serves as both a pump and an aerator, and agitates the inside of the tank by sucking and ejecting raw water in the tank, and also mixes air at the time of ejection to also aerate the inside of the tank. Do. As a result, the inside of the first-stage reaction tank 10 is maintained under aerobic conditions. Here, the sludge subjected to the dispersion treatment described later is supplied to the former-stage reaction tank 10. Therefore, in the pre-reaction tank 10, the raw water and the sludge subjected to the dispersion treatment are mixed and contacted under aerobic conditions. In addition, the aeration and stirring means of the first-stage reaction tank 10 is not limited to the underwater aerator, and may be an ordinary aeration equipment for sending air from a blower.
[0024]
In this way, the raw water that has come into contact with the sludge dispersed in the first-stage reaction tank 10 flows into the biological treatment tank 14. This biological treatment tank 14 is an aeration tank of a usual activated sludge method. Returned sludge is supplied to the biological treatment tank 14, and the microorganism concentration in the tank is maintained at a predetermined concentration. And the air from the blower 16 is blown out from the air diffuser installed in the bottom part in a tank, and the inside of a tank is aerated and agitated. Therefore, the inside of the biological treatment tank 14 is placed under aerobic conditions, and the organic matter in the raw water is removed by the aerobic microorganisms in the sludge.
[0025]
In the biological treatment tank 14, a plate-like contact material may be provided, and a part of the microorganisms may be attached to and grow on the contact material.
[0026]
The biologically treated water containing the sludge from the biological treatment tank 14 flows into a sedimentation tank 18 as a solid-liquid separation device. In this sedimentation tank 18, solid sludge is settled and separated, and the supernatant is discharged as treated water.
[0027]
On the other hand, the settled sludge separated in the settling tank 18 is returned to the biological treatment tank 14 by the returned sludge pump 20 as returned sludge. Part of the settled sludge is discharged as surplus sludge.
[0028]
Here, when the organic matter in the raw water is subjected to biological treatment, sludge microorganisms proliferate, so that excess sludge is generated. Therefore, usually, a part of the returned sludge is extracted as surplus sludge, and the sludge concentration in the biological treatment tank 14 is adjusted to be constant.
[0029]
In the present embodiment, at least a part of the settled sludge is introduced into the high-speed stirring / dispersing machine 24 by the pump 22, and the dispersion treatment is performed by mechanical high-speed stirring. The dispersion treatment in the present invention is mechanical stirring, and is not a treatment for generating cavitation like a water jet.
[0030]
As the high-speed stirring and dispersing machine 24, a static mixer such as a line mixer, a line dispersing machine, a high-speed dispersing mixer, an emulsifying dispersing machine and the like can be used. In particular, a line mixer that can be directly installed in a sludge feed line is preferable. For example, a type in which a number of blades (various shapes can be adopted) are provided in a pipe through which sludge flows can be adopted. In any case, the discharge pressure of the pump 22 is set to 2 MPa or less (preferably 0.5 to 1 MPa), for example, about 0.7 MPa. Therefore, as the pump 22, a normal mud pump (Warman pump, Mohno pump, etc.) can be used, and it is not necessary to use a high-pressure pump. Further, since there is no jet nozzle having a small hole diameter of about 1 to 2 mm as in the cavitation generator, there is no concern that sludge is clogged immediately.
[0031]
By this high-speed dispersion treatment, flocs of the settled sludge are dispersed and reduced in diameter, and the biological activity of the sludge is enhanced. For example, flocs having a diameter of about 100 to 1000 μm are dispersed to less than 100 μm, preferably several tens μm.
[0032]
The dispersed sludge is returned to the pre-reaction tank 10 as described above, where it is brought into contact with raw water under aerobic conditions.
[0033]
In this pre-reaction tank 10, about 50 to 90% of the BOD in the raw water is removed. For this reason, the BOD-SS load on the biological treatment tank 14 is significantly reduced, and the growth of sludge (cells) is suppressed. Further, since the sludge flowing out of the first-stage reaction tank 10 is dispersed, the sludge is easily eaten by the protists in the second-stage biological treatment tank 14. Thus, the effect of suppressing the amount of sludge multiplication is also obtained. In Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-314887), sludge treated with a water jet is supplied to a volume reduction treatment tank that promotes autooxidation, and the operation and effect as in the present embodiment can be obtained. Absent.
[0034]
Here, it is economically preferable to use an existing raw water adjusting tank as the first-stage reaction tank 10. At this time, it is desirable to use an aerator with a blower, a self-contained stirring device, a self-contained underwater aerator, or the like, which is a device capable of performing construction without extracting water in the tank, as the aeration device for the first-stage reaction tank 10. .
[0035]
Further, the first-stage reaction tank 10 may be newly provided. Thereby, it is possible to adjust the capacity to an appropriate capacity aeration capacity. Alternatively, the existing biological treatment tank may be divided and used as a tank for reacting raw water and sludge subjected to dispersion treatment.
[0036]
Further, the reaction time of the sludge and the raw water in the first-stage reaction tank 10 is preferably 2 hours or more, and more preferably 4 hours to 12 hours. Although it depends on the type of organic matter in the raw water, it has been confirmed that if the reaction time is not about 2 hours, the organic matter treatment in the first-stage reaction tank 10 cannot be sufficiently performed, and thus the effect of sludge reduction is not sufficient. Further, even if the time is longer than 12 hours, no further improvement in the processing effect can be obtained.
[0037]
The concentration of dissolved oxygen in the first-stage reaction tank 10 is preferably 0.1 to 3 mg / L or more, and more preferably 0.5 to 2 mg / L. The first-stage reaction tank 10 is a tank for reacting the activated sludge with the organic matter in the raw water, and effective treatment cannot be performed unless aerobic conditions are maintained. In order to maintain sufficient aerobic treatment, the dissolved oxygen concentration is preferably 0.5 mg / L or more, and it is essential that the concentration be kept at least 0.1 mg / L or more. It is economically undesirable to make the dissolved oxygen concentration too high.
[0038]
It is preferable for the effective treatment that the sludge concentration in the first-stage reaction tank 10 be adjusted to be about 0.5 to 1 times the SS concentration of the raw water BOD. By maintaining the BOD-SS load at this level, highly efficient BOD removal by activated sludge can be performed.
[0039]
When the inflow of raw water is stopped, it is preferable to stop the supply of sludge and suppress autooxidation. That is, it is preferable to detect the inflow amount of the raw water, and to control the entire settling sludge to be returned to the biological treatment tank 14 when the inflow amount is 0 (a predetermined small amount). This makes it possible to maintain the BOD utilization ability of the sludge subjected to the dispersion treatment.
[0040]
Further, as shown by the broken line in the figure, a part or the entire amount of the sludge dispersed in the high-speed stirring / dispersing machine 24 may be directly introduced into the biological treatment tank 14. Thereby, the processing action of the activated sludge can be utilized in the biological treatment tank 14.
[0041]
In the present embodiment, the BOD treatment capacity of the sludge is increased by mechanically stirring the sludge and performing a dispersion treatment for reducing the diameter of the sludge floc, thereby increasing the biological treatment capacity and reducing the amount of sludge. Therefore, the problems of conventional sludge solubilization, such as the inability to install the equipment and the deterioration of biological treatment water quality (COD, nitrogen, etc.) if the load on the existing biological treatment tank is insufficient, are solved. Water quality can be better. Therefore, it is very suitable for reducing the amount of generated sludge in existing treatment facilities.
[0042]
FIG. 2 shows the respiratory activity of the settled sludge (about 10,000 mg / L) when it is stirred and dispersed by a high-performance static mixer. To measure the respiratory activity, 200 mL of sludge before and after the dispersion treatment is aerated to sufficiently increase the dissolved oxygen concentration, and a meat extract and a peptone solution are added to each sludge so as to have a BOD of about 1,000 mg / L. The dissolved oxygen concentration was measured over time with a dissolved oxygen meter to determine the oxygen consumption rate (respiratory activity).
[0043]
From the experimental results, it was confirmed that the dissolved oxygen consumption rate was increased after the dispersion treatment according to the present embodiment was performed. This indicates that the dispersion of sludge flocs increases the respiration rate because individual cells consume BOD, thereby processing organic matter.
[0044]
FIG. 3 shows the results of examining the reaction time required to decompose BOD (800 mg / L, 2000 mg / L) in raw water with dispersion-treated sludge. The amount of sludge used in this test was adjusted as SS to about 1/2 of each BOD concentration (400, 1000 mg / L), and an experiment was performed. From this result, it was clarified that the BOD can be reduced if the reaction time is 2 hours, and the BOD can be decomposed by about 50 to 90% if the reaction time is 4 hours or more. In this experiment, the experiment was performed so that the dissolved oxygen concentration required for aerobic biological treatment was about 1.0 mg / L.
[0045]
FIG. 4 shows the results of comparing the amount of sludge generated in the biological treatment of the present embodiment and the conventional biological treatment. The horizontal axis indicates the accumulated BOD of the input raw water, and the vertical axis indicates the amount of sludge increased in the system (including the amount of sludge retained in the activated sludge tank, the amount of sludge retained in the settling tank, and the amount of sludge discharged into the treated water). ). As a result of running for one month, the conventional BOD-SS conversion rate was 0.35 in the present embodiment, compared to 0.35, and it was found that the generation of excess sludge was suppressed by about 57%.
[0046]
Table 1 shows the COD results of raw water and treated water in this experiment. In the present embodiment, it is also clear that the quality of the treated water does not deteriorate, unlike the sludge reduction by the conventional sludge solubilization method. It is known that, in the conventional method, the solubilization of sludge generates a hardly decomposable substance derived from cell walls of cells, and the treated water COD increases by about 10 to 20%. According to the principle of sludge weight reduction of the present invention, since the sludge is not forcibly solubilized but the biological treatment function is replenished and the BOD load on the sludge is reduced, the treated water quality is expected to be improved.
[Table 1]

[0047]
【The invention's effect】
As described above, in the present embodiment, it is possible to solve various problems (deterioration of treated water quality, increase of biological treatment load, high initial cost and running cost) which have been problems in the conventional sludge reduction. Become. In particular, in a relatively small factory, if you want to reduce sludge but equipment cost is too high to install the equipment, if COD control is not possible due to total COD regulation, or if there is no room for the BOD load of the existing biological treatment, It is possible to provide an effective sludge reduction method for cases where the introduction of wastewater was not possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an oxygen consumption rate of sludge.
FIG. 3 is a diagram showing the effect of reaction time on the BOD removal rate.
FIG. 4 is a diagram showing sludge generation in a continuous test.
FIG. 5 is a diagram showing a processing flow of activated sludge processing.
[Explanation of symbols]
10 Pre-reaction tank, 12 Self-contained underwater aerator, 14 Biological treatment tank, 16 Blower, 18 Sedimentation tank, 20 Return sludge pump, 22 Pump, 24 High-speed stirring and dispersing machine.

Claims

Biological treatment means for treating organic wastewater with microorganisms,
Solid-liquid separation treatment of biologically treated water from the biological treatment means, and solid-liquid separation means for discharging treated water from which solids have been removed,
Return means for returning the sludge separated by the solid-liquid separation means to the biological treatment means,
Dispersion treatment means for performing dispersion treatment to reduce the diameter of the sludge floc by mechanically stirring at least a part of the sludge separated by the solid-liquid separation means,
Has,
An organic wastewater treatment apparatus, wherein sludge subjected to dispersion treatment by dispersion treatment means is returned to the biological treatment means.

The apparatus according to claim 1,
Having a pre-reaction tank in front of the biological treatment means,
An organic wastewater treatment apparatus, wherein the sludge subjected to the dispersion treatment flows into the first-stage reaction tank, reacts with the organic wastewater in the first-stage reaction tank, and the reaction water flows into the biological treatment means.

The apparatus according to claim 2,
An organic wastewater treatment apparatus, wherein a reaction time between the sludge subjected to the dispersion treatment and the organic wastewater in the first-stage reaction tank is 2 hours or more.

The device according to claim 2 or 3,
An organic wastewater treatment apparatus, wherein the concentration of dissolved oxygen in the first-stage reaction tank is maintained at 0.5 mg / L or more.

The apparatus according to any one of claims 1 to 4,
The organic wastewater treatment apparatus, wherein the dispersion processing means is a static mixer.

The organic wastewater flows into the biological treatment means, and the biologically treated water obtained by biological treatment flows into the solid-liquid separation means, where solid-liquid separation treatment is performed, and the treated water from which solids have been removed is discharged. And an organic wastewater treatment method for returning to the separated biological treatment means,
At least a portion of the sludge separated by the solid-liquid separation means flows into the dispersion treatment means, where the dispersion treatment is performed by mechanically agitating the sludge floc to reduce the diameter of the sludge, and the dispersion-treated sludge is subjected to the biological treatment means. An organic wastewater treatment method, wherein the organic wastewater is returned to Japan.

The method of claim 6, wherein
Having a pre-reaction tank in front of the biological treatment means,
An organic wastewater treatment method, wherein the sludge subjected to the dispersion treatment in the first-stage reaction tank is mixed with organic wastewater in the first-stage reaction tank, and the reaction-treated water flows into the biological treatment means.

The method of claim 7, wherein
An organic wastewater treatment method, wherein the flow of the sludge subjected to the dispersion treatment into the first-stage reaction tank is stopped when the flow of the organic wastewater is stopped, and is restarted when the flow of the organic wastewater is restarted.