JP2005081237A - 汚泥減量化方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 曝気槽内の活性汚泥濃度を高濃度に保ちつつ、曝気槽に発生する余剰汚泥を良好に可溶化する汚泥減量化方法を提供する。
【解決手段】 上記課題を解決するための廃水処理方法は、内部に浸漬膜ユニット１８を有する曝気槽１２から一定量の活性汚泥を引き抜くことで曝気槽１２内の活性汚泥濃度を規定値に保ち、引き抜いた前記活性汚泥は被処理汚泥として汚泥可溶化槽１４へ投入して、前記浸漬膜ユニット１８の洗浄に使用される薬液と同一な薬液を供給することにより前記被処理汚泥を可溶化し、可溶化された処理汚泥を前記曝気槽１２へ返送することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、汚泥減量化方法に係り、特に膜分離活性汚泥法における汚泥減量化方法に関する。

従来膜分離活性汚泥法は、通常の活性汚泥法に比べて、廃水処理装置に沈殿槽を必要としないため水槽容積を小さくすることができ、ろ過処理によって得られる処理水が良好であり、余剰汚泥の発生が少ないという利点がある。また、活性汚泥法で発生する余剰汚泥をオゾンやミル等で可溶化することにより余剰汚泥の発生を抑制する方法が開発されている。これを応用し、膜分離活性汚泥法と、汚泥可溶化とを組み合わせた廃水処理装置が特許文献１に記載されている。特許文献１に記載の廃水処理装置は、浸漬膜ユニット（浸漬型膜分離装置）を浸漬させる反応槽（曝気槽）と、前記浸漬膜ユニットの逆洗や前記反応槽内で発生する余剰汚泥の可溶化を行うための、オゾンを溶解させた処理液（薬液）を貯留する逆洗水槽とを備えたものである。この装置によれば、浸漬膜の目詰まり等によって膜透過水量が低下した場合でも、オゾンを含む処理水によって逆洗することで、安全かつ効果的に膜の目詰まりを解消することができる。また、前記処理液によって、反応槽内に溜まった余剰汚泥の可溶化も可能となり、余剰汚泥の処理にかかる費用を削減することが可能となる。
特開２００１−７０７６１号公報

しかしながら、上記装置に使用されるようなオゾン発生装置は高価なものであるとともに、オゾンを含む処理水程度では膜の洗浄や汚泥の可溶化に対する効果は低く、その効果は限定的なものである。

本発明では、曝気槽内の活性汚泥濃度を高濃度に保ちつつ、曝気槽に発生する余剰汚泥を良好に可溶化することを可能とする汚泥減量化方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明に係る汚泥減量化方法は、内部に浸漬膜を有する曝気槽から一定量の活性汚泥を引き抜くことで曝気槽内の活性汚泥濃度を規定値に保ち、引き抜いた前記活性汚泥は被処理汚泥として汚泥可溶化槽へ投入して、前記浸漬膜の洗浄に使用される薬液と同一な薬液を供給することにより前記被処理汚泥を可溶化し、可溶化された処理汚泥を前記曝気槽へ返送することを特徴とする。
また、前記汚泥可溶化槽を設定範囲内に加温して前記被処理汚泥の可溶化を行うと良い。

その他の手段として、曝気槽に備えられた浸漬膜を洗浄する薬液と同一の薬液を、浸漬膜の洗浄時以外にも前記曝気槽内に供給して、前記曝気槽内の活性汚泥の一部を可溶化することを特徴としても良い。
また、上記複数の手段では、汚水処理後の処理水に含まれるＣＯＤをセンシングしながら、前記薬液の供給量を制御すると良い。

さらに、汚泥可溶化槽を設定範囲内に加温して、被処理汚泥の可溶化を行う場合には、汚水処理後の処理水に含まれるＣＯＤをセンシングしながら、加温制御を行うようにすることもできる。なお、設定範囲内の温度としては、４０℃〜７０℃程度が好適である。
また、前記薬液として使用する薬品は、次亜塩素酸ソーダ、苛性ソーダ、過酸化水素、二酸化塩素とすると良い。

上記のように、内部に浸漬膜を有する曝気槽から一定量の活性汚泥を引き抜くことで曝気槽内の活性汚泥濃度を規定値に保ち、引き抜いた前記活性汚泥は被処理汚泥として汚泥可溶化槽へ投入して、前記浸漬膜の洗浄に使用される薬液と同一な薬液を供給することにより前記被処理汚泥を可溶化し、可溶化された処理汚泥を前記曝気槽へ返送することを特徴とすることにより、曝気槽では高い活性汚泥濃度を保ちながら、余剰汚泥の発生を低減することができる。また、前記汚泥可溶化槽で前記被処理汚泥の可溶化に使用される薬液を、前記曝気槽で浸漬膜の洗浄に使用される薬液と同一とすることにより、別々に薬液槽を設ける必要がなく、設置スペースや設備投資を抑えることができる。また、可溶化により、昜分解性の有機物となった処理済の活性汚泥（微生物）は前記曝気槽に返送されて生物処理されるため、廃棄物としての汚泥が発生しない。
また、前記汚泥可溶化槽を設定範囲内に加温して前記被処理汚泥の可溶化を行うようにすることで、前記被処理汚泥の可溶化を促進することが可能となる。

その他の手段として、曝気槽に備えられた浸漬膜を洗浄する薬液と同一の薬液を、浸漬膜の洗浄時以外にも前記曝気槽内に供給して、前記曝気槽内の活性汚泥の一部を可溶化することを特徴とすることにより、汚水の膜分離処理中であっても、曝気槽内に発生する余剰汚泥の減量化を行うことができる。

また、上記複数の手段では、汚水処理後の処理水に含まれるＣＯＤをセンシングしながら、前記薬液の供給量を制御することにより、処理水の水質を規定値（規定値以上）に保ちつつ、それに応じた最大量の汚泥を可溶化することができる。

さらに、汚泥可溶化槽を設定範囲内に加温して、被処理汚泥の可溶化を行う場合には、汚水処理後の処理水に含まれるＣＯＤをセンシングしながら、加温制御を行うようにすることにより、処理水の水質を規定値（規定値以上）に保ちつつ、汚泥可溶化促進を促すことができる。

また、前記薬液として使用する薬品は、次亜塩素酸ソーダ、苛性ソーダ、過酸化水素、二酸化塩素とするとで、オゾン等に比べ、取り扱いが容易で、汚泥可溶化に良好な効果を発揮する。

以下本発明の汚泥減量化方法に係る実施の形態を図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本発明に係る実施形態の一部に過ぎず、本発明を拘束するものではない。

図１は、本発明の汚泥減量化方法に係る第一の実施形態を実施するための廃水処理装置を示す図である。
本方法を実施するための廃水処理装置１０の基本構成は、廃水（汚水）を流入させ、活性汚泥法と膜分離法とを併用して廃水（汚水）処理を行う曝気槽１２と、前記曝気槽１２に接続され、前記曝気槽１２で発生した余剰汚泥の１〜数倍量の活性汚泥を引き抜いて、可溶化処理する汚泥可溶化槽１４と、前記曝気槽１２と前記汚泥可溶化槽１４との双方に、引抜いた活性汚泥（被処理汚泥）を可溶化するための薬液を送る薬液槽１６とから成る。

前記曝気槽１２には、処理水の膜分離処理を行うための浸漬膜を備える浸漬膜ユニット１８と、当該曝気槽１２に流入する汚水中にエアを供給して生物処理を行うと共に、前記浸漬膜ユニット１８を振とう洗浄（膜を振とうさせ付着した汚泥等を剥離させること）するための曝気手段であるエアレーションユニット２０と、当該曝気槽１２で増加する余剰汚泥（余剰汚泥を含む活性汚泥）を引き抜くための汚泥移送手段２２とを備えている。

また、前記曝気槽１２には、装置外部へ接続される経路として、生活廃水等の汚水を当該曝気槽１２へ供給する汚水供給経路２４と、主に浄化処理された水を外部へ移送するための処理水移送経路２６とが設けられている。

前記浸漬膜ユニット１８は、平膜や中空糸膜等の分離膜を有するユニットである。また、当該浸漬膜ユニット１８のろ過処理側には、前記処理水移送経路２６が設けられている。また、前記処理水移送経路２６には、前記浸漬膜ユニット１８が汚水をろ過するための負圧を発生させ、かつ処理水を移送するための処理水移送ポンプ２６ａが設けられている。

また、前記エアレーションユニット２０は、エアを散気する散気口である散気管２０ａと、前記散気管２０ａにエアを提供するためのブロア２０ｂと、前記散気管２０ａと前記ブロア２０ｂとを結ぶエア供給経路２０ｃとから成る。

また、前記汚泥移送手段２２は、前記曝気槽１２で増加した活性汚泥（被処理汚泥）を吸引（引き抜き）移送するための汚泥移送ポンプ２２ａと、当該汚泥を前記汚泥可溶化槽１４へ移送するための汚泥移送経路２２ｂとから成っており、前記汚泥移送経路２２ｂは、前記汚泥可溶化槽１４へ、汚泥を移送可能に接続されている。

前記汚泥可溶化槽１４には、前記汚泥移送手段２２と、当該汚泥可溶化槽１４に薬液を供給する薬液供給手段２８と、汚泥可溶化処理した処理汚泥を前記曝気槽１２へ返送するための可溶化汚泥返送手段３０と、当該汚泥可溶化槽１４内の汚泥を加温して汚泥の可溶化を促進するための加温手段３２と、当該汚泥可溶化槽１４内の汚泥を攪拌して汚泥を可溶化するための攪拌手段３４とを備えている。

前記可溶化汚泥返送手段３０は、前記曝気槽１２に接続された可溶化汚泥返送経路３０ｂと、可溶化汚泥返送ポンプ３０ａとから成る。また、前記加温手段３２は、加熱源であるボイラ３２ａと、熱供給ライン３２ｂとから成る。また、攪拌手段３４は、モータ３４ａと、シャフト３４ｂと、攪拌羽根３４ｃとから成る。

前記薬液槽１６は、前記薬液供給手段２８を備えている。前記薬液供給手段２８は、前記曝気槽１２と前記汚泥可溶化槽１４との双方に薬液を供給可能に接続されている。よって、当該薬液供給手段２８は、薬液をそれぞれ供給する側へ移送するための、薬液供給ポンプ２８ａと、前記曝気槽１２側へ薬液を供給するための薬液供給経路２８ｂと薬液を前記汚泥可溶化槽１４側へ供給するための薬液供給経路２８ｃと、前記薬液槽１６に接続されて、前記薬液供給ポンプ２８ａを介して前記薬液供給経路２８ｂ、２８ｃのそれぞれへ薬液を供給する幹管２８ｄとを備える。前記薬液供給経路２８ｂは、前記処理水移送経路２６に接続され、前記処理水移送経路２６の一部を共有して、前記浸漬膜ユニット１８に薬液を供給するようにしている。このため、前記処理水移送経路２６の経路内であって、前記薬液供給経路２８ｂが接続される箇所の下流側には、処理水バルブ２６ｂが備えられる。また、前記薬液供給経路２８ｂ、２８ｃには、それぞれの経路に優先的に薬液を供給するための弁である薬液バルブ２８ｄ、２８ｅが設けられている。

上記構成の廃水処理装置では、以下に説明するように廃水が処理されると共に、汚泥の減量化が行われる。
汚水供給経路２４から供給される生活廃水等の汚水が曝気槽１２に流入する。曝気槽１２内では散気管２０ａよりエアレーションが成されているために、汚水の生物処理が進行して曝気槽１２内の活性汚泥濃度が上昇する（汚水中の有機物が微生物によって分解され、それにより、微生物が増殖するため）。また、これと同時に曝気槽１２に流入した汚水は、浸漬膜ユニット１８によって膜分離処理が成され処理水として処理水移送経路を通過して廃水処理装置１０の外部へ移送される。

汚水処理により濃度が上昇した活性汚泥は、その一部が引き抜かれ、汚泥可溶化槽１４へと投入される。
汚泥可溶化槽１４へ投入された活性汚泥（被処理汚泥）は、加温手段３２によって４０℃〜７０℃程度まで加温される。前記のようにして加温された汚泥可溶化槽１４に、薬液槽１６から薬液を供給する。なお、汚泥可溶化槽１４への薬液の供給は、薬液バルブ２８ｄは閉状態とし、薬液バルブ２８ｅは開状態としたうえで、薬液供給ポンプ２８ａを駆動させることにより成される。また、一般に加熱法は、加温に必要なエネルギが多いため、濃縮機を使用して加温する汚泥量を減らして処理することが多いが、膜分離活性汚泥法は通常の活性汚泥法に比べて活性汚泥濃度を高濃度に維持して運転を行うことができるため、濃縮機を用いなくとも低コストで加温することができる。また、上記薬液として薬液槽１６に貯留する薬液は、次亜塩素酸ソーダ、苛性ソーダ、過酸化水素、二酸化塩素等であれば良い。これにより、扱いが容易で、強い汚泥可溶化効果を得ることができ、余剰汚泥を含む被処理汚泥の可溶化を低コストで行うことができる。

また、薬液の供給と共に、汚泥可溶化槽１４に備えられた攪拌手段３４により槽内の汚泥を攪拌することで、汚泥可溶化を効率的に行うようにすることができる。なお、前記攪拌手段３４は、汚泥の攪拌のみを目的とするものでなく、例えば被処理汚泥を成す微生物の細胞壁を破壊し、汚泥可溶化の促進を促すことが可能なもの等でも良い。
汚泥可溶化後の処理汚泥は、可溶化汚泥返送手段３０によって前記曝気槽１２へ返送される。

上記のようにして引抜いた活性汚泥の可溶化を行うことにより、曝気槽１２内の活性汚泥濃度を高濃度に保ったまま、余剰汚泥を効率良く減量化することが可能となる。
本発明の汚泥減量化方法に使用する汚水処理装置では、上記工程を連続して行うことにより汚水処理を行う。

また、上記汚水処理工程を繰り返すことに伴い、前記浸漬膜ユニット１８の膜に目詰まり等が生じた場合には、処理水バルブ２６ｂを閉状態にし、前記薬液バルブ２８ｄを開状態、前記薬液バルブ２８ｅを閉状態にして薬液を前記浸漬膜ユニット１８へ供給することにより、薬液で膜の目詰まり成分を分解除去する。

また、前記処理水移送経路２６において、処理水に含まれるＣＯＤをセンシングしながら、前記薬液の供給量を制御するようにすると良い。通常、薬液の量を増やすほど汚泥の可溶化は促進され、汚泥の量は減る。しかし、汚泥の減量化に反して処理水に含まれるＣＯＤは増加するという傾向がある。

このような傾向を利用して、処理水に含まれるＣＯＤを種種の方法により検出し、その値が規定値となるように、汚泥可溶化槽１４もしくは曝気槽１２へ供給する薬液の量を制御することで、処理水の水質を良好（規定値）に保ちつつ、廃水処理装置１０内の余剰汚泥を最大限可溶化することが可能となる。

また、前記処理水移送経路２６において、処理水に含まれるＣＯＤをセンシングしながら、前記加温手段３２による加温制御を行うようにすることでも、処理水の水質と汚泥可溶化のバランスを図ることができる。通常、汚泥可溶化槽１４を加温することにより、汚泥可溶化の促進を図ることができる。しかし、加温が進み汚泥の温度が規定値以上になってしまうと、たんぱく質等が変質してしまい、水質の悪化を招く虞がある。加温手段３２は、温度制御を規定値以内に制御するように設定しているが、何らかの影響により、汚泥の一部が高温化した場合であっても、上記方法によれば、処理水の水質を良好に保ちつつ、汚泥可溶化を促進することが可能となる。

上記第一の実施形態では、曝気槽１２へ薬液を供給する際に処理水移送経路２６の一部を共有していたが、別途経路を設けるようにすることもできる。さらに、上記第一の実施形態では、薬液を浸漬膜ユニット１８の内部から曝気槽１２へ放出するように供給していたが、直接曝気槽１２へ供給するようにしても良い。また、曝気槽１２内への薬液供給を常時行うようにして、曝気槽１２内の活性汚泥濃度を一定値以下に保つようにして余剰汚泥の発生を抑えるようにすることもできる。

上記のような汚泥減量方法において、内部に浸漬膜を有する曝気槽１２から一定量の活性汚泥を引き抜くことで曝気槽１２内の活性汚泥濃度を規定値に保ち、引き抜いた前記活性汚泥は被処理汚泥として汚泥可溶化槽１４へ投入して、前記浸漬膜の洗浄に使用される薬液と同一な薬液を供給することにより前記被処理汚泥を可溶化し、可溶化された処理汚泥を前記曝気槽１２へ返送することを特徴とすることにより、曝気槽１２では高い活性汚泥濃度を保ちながら、余剰汚泥の発生を低減することができる。また、前記汚泥可溶化槽１４で前記被処理汚泥の可溶化に使用される薬液を、前記曝気槽１２で浸漬膜の洗浄に使用される薬液と同一とすることにより、別々に薬液槽１６を設ける必要がなく、設置スペースや設備投資を抑えることができる。また、可溶化により、有機物となった微生物は前記曝気槽１２に返送されて生物処理されるため、廃棄物としての汚泥が発生しない。

また、前記汚泥可溶化槽１４を設定範囲内に加温して前記被処理汚泥の可溶化を行うようにすることで、前記被処理汚泥の可溶化を促進することが可能となる。
なお、第一の実施形態では、汚泥の引き抜き、可溶化、返送という工程を連続運転により随時行うように記載したが、汚泥濃度を検出したり、タイマをセットしたりして、定期的に汚泥引き抜き、可溶化、返送を行うようにしても良い。

次に、本発明の第二の実施形態について説明する。本実施形態では、第一の実施形態とは異なり、曝気槽内で余剰汚泥の可溶化を行うようにしている。当該汚泥減量化方法を実施するにあたって使用する汚水処理装置の模式図を図２に示す。

図２に示す装置は、第一の実施形態に使用した汚水処理装置と、汚泥可溶化槽の有無、及びそれに伴う付属部分を異にしている。よって、本実施形態に使用される汚水処理装置の基本構成は、生活廃水等の汚水を生物処理する曝気槽１２と、前記曝気槽１２の内部に浸漬される浸漬膜ユニット１８と、前記曝気槽１２内および前記浸漬膜ユニット１８内に汚泥を可溶化するための薬液を供給する薬液供給手段２８とから成る。なお、第一の実施形態と同様の役割を果たす部位に関しては、同一の符号を付してその詳細を省略する。
前記曝気槽１２には、汚水供給経路２４と、エアレーションユニット２０と、処理水移送経路２６と、薬液供給経路２９とが設けられている。

本実施形態の薬液供給手段２８は、第一の実施形態と同様に、処理水移送経路２６の一部を共有して前記浸漬膜ユニット１８に薬液を供給可能とすると共に、分岐管として前記薬液供給経路２９を備え、前記曝気槽１２内へ直接薬液を供給可能としている。このため、処理水移送経路２６と、薬液供給経路２９との分岐部分の下流側には、各々第二の処理水バルブ２６ｃと、第二の薬液供給バルブ２９ａとが備えられ、薬液の供給を分別制御可能としている。
なお、各部位に付属する他の構成は、第一の実施形態に使用される汚水処理装置と同様とする。

本実施形態の基本的な汚水処理工程は、曝気槽１２内へ生活廃水等の汚水が、汚水供給経路２４から流入し、流入した汚水は、曝気槽１２内で生物処理がなされると共に、浸漬膜ユニット１８によって膜分離されて処理水として処理水移送経路２６を解して排水処理装置１０の外部へ処理水を移送するというものである。

上記汚水処理工程において、本実施形態では、定期的に、もしくは曝気槽１２内の薬液濃度・汚泥濃度を検出して、前記薬液供給経路２９を介して曝気槽１２内へ薬液を供給する。これにより、膜分離活性汚泥法で通常必要とされる薬液洗浄装置を利用して、曝気槽１２内の汚泥を可溶化（減量化）することができる。
また、膜の洗浄以外の時にも薬液を曝気槽内へ供給することとなるため、膜に付着する汚泥を可溶化し、膜の目詰まり等を起こりにくくすることができる。

上記薬液の供給は、前記第二の処理水バルブ２６ｃおよび第二の薬液供給バルブ２９ａの開閉の組み合わせによって、浸漬膜ユニット１８の膜の逆洗と同時に行うことや、膜の逆洗のみを行うことや、曝気槽１２内のみに薬液を供給すること等が可能となる。

なお、上記第二の実施形態においても、汚水処理後の処理水に含まれるＣＯＤをセンシングしながら、前記薬液の供給量を制御するようにすると良い。こうすることにより、第一の実施形態と同様に、処理水の水質を規定値（規定値以上）に保ちつつ、それに応じた最大量の汚泥を可溶化することができる。

上記第二の実施形態によれば、曝気槽に備えられた浸漬膜を洗浄する薬液と同一の薬液を、浸漬膜の洗浄時以外にも前記曝気槽内に供給して、前記曝気槽内の活性汚泥の一部を可溶化することを特徴とすることにより、汚水の膜分離処理中であっても、曝気槽内に発生する余剰汚泥の減量化を行うことができる。

上記第二の実施形態では、薬液供給手段２８および薬液供給経路２９は、各々処理水移送経路の一部を共有するようにしていたが、前記薬液供給経路２９を前記薬液供給手段２８から直接分岐させるようにして、少量の薬液を随時曝気槽１２の内部へ供給するようにすることもできる。

上述した実施形態において、処理水に含まれるＣＯＤをセンシングして、薬液の供給量・加温温度を制御するという方法を記載したが、ＣＯＤに限らず、ＴＯＣやリン等をセンシングするようにしても良い。

本発明の汚泥減量化方法に係る第一の実施形態を実施するための廃水処理装置を示す模式図である。 本発明の汚泥減量化方法に係る第二の実施形態を実施するための廃水処理装置を示す模式図である。

符号の説明

１０………廃水処理装置、１２………曝気槽、１４………汚泥可溶化槽、１６………薬液槽、１８………浸漬膜ユニット、２０………エアレーションユニット、２０ａ………散気管、２０ｂ………ブロア、２０ｃ………エア供給経路、２２………汚泥移送手段、２２ａ………汚泥移送ポンプ、２２ｂ………汚泥移送経路、２４………汚水供給経路、２６………処理水移送経路、２６ａ………処理水移送ポンプ、２６ｂ………処理水バルブ、２８………薬液供給手段、２８ａ………薬液供給ポンプ、２８ｂ、２８ｃ………薬液供給経路、２８ｄ、２８ｅ………薬液バルブ、３０………可溶化汚泥返送手段、３０ａ………可溶化汚泥返送ポンプ、３０ｂ………可溶化汚泥返送経路、３２………加温手段、３４………攪拌手段。

Claims (5)

1. 内部に浸漬膜を有する曝気槽から一定量の活性汚泥を引き抜くことで曝気槽内の活性汚泥濃度を規定値に保ち、引き抜いた前記活性汚泥は被処理汚泥として汚泥可溶化槽へ投入して、前記浸漬膜の洗浄に使用される薬液と同一な薬液を供給することにより前記被処理汚泥を可溶化し、可溶化された処理汚泥を前記曝気槽へ返送することを特徴とする汚泥減量化方法。
2. 前記汚泥可溶化槽を設定範囲内に加温して前記被処理汚泥の可溶化を行うことを特徴とする請求項１に記載の汚泥減量化方法。
3. 曝気槽に備えられた浸漬膜を洗浄する薬液と同一の薬液を、浸漬膜の洗浄時以外にも前記曝気槽内に供給して、前記曝気槽内の活性汚泥の一部を可溶化することを特徴とする汚泥減量化方法。
4. 汚水処理後の処理水に含まれるＣＯＤをセンシングしながら、前記薬液の供給量を制御することを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載の汚泥可溶化方法。
5. 汚水処理後の処理水に含まれるＣＯＤをセンシングしながら、加温制御を行うことを特徴とする請求項２に記載の汚泥減量化方法。
   
   

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