JP2005095717A - 汚泥減容化装置の制御方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 有機性汚水を好気性生物処理して固液分離したのち得られる汚泥を効率的に破砕することが可能な汚泥減容化装置の制御方法及び装置を提供する。
【解決手段】 汚泥減容化装置の制御方法は、有機性排水を活性汚泥処理して固液分離した活性汚泥を生物処理槽５に返送する返送経路において、活性汚泥の粒子サイズを粒度測定器１３で測定する。活性汚泥の粒径分布に応じて返還経路に設置した分配器１４によって、生物処理槽５または超音波処理装置１５へ切替え制御する。生物処理槽５に送られた汚泥は活性汚泥として再利用され、超音波処理槽１５に送られた汚泥は微細化処理後、薬液反応槽１９で微細化した汚泥が微生物に分解できる程度まで可溶化する。可溶化した汚泥は生物処理槽５で活性汚泥により再度生物処理される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、有機性排水を生物処理する生物処理槽中の活性汚泥を効率良く減容化できるように制御する汚泥減容化装置の制御方法および装置に関する。

下水処理場等に流入する有機性排水の一般的な浄化処理方法として活性汚泥法が用いられている。活性汚泥法は生物処理槽内の微生物の集合体である活性汚泥が好気性条件下で下水中の汚濁物質を栄養源として分解除去し、浄化水を生成する処理方法である。処理槽内の活性汚泥は汚濁成分を分解し栄養源とし自己増殖するためその量が増加する。したがって、定期的に余剰汚泥として生物処理槽から引き抜く必要がある。引き抜かれた余剰汚泥は脱水処理後に埋立て、あるいは焼却処分される。しかし、焼却処分の場合焼却に伴うダイオキシンの発生等の問題、また、処分に要する高コスト化が問題となっており、生成する余剰汚泥の減容化が望まれている。

このような余剰汚泥の発生を減少させるために、これまで種々の余剰汚泥の減容化が行われている。図３に示す余剰汚泥の減容化装置では、有機性汚水を好気性生物処理槽１に流入させ、生物分解処理を行う。処理後の処理水と汚泥の混合液は沈殿槽２に送られ、ここで処理水と汚泥との固液分離が行われる。分離後の汚泥の一部は生物処理槽１に返送して、処理槽内で活性汚泥として再利用される。

一方、余剰の汚泥は汚泥貯留槽３に送られ汚泥貯留槽３に設置した超音波装置４により超音波照射が行われる。汚泥貯留槽３の汚泥は微生物により分解可能なレベルにまで微細化したのち、アルカリ添加して可溶化処理が行われる。可溶化処理後の汚泥は生物処理槽１に返送され、生物処理可能な有機物として、槽内部の活性汚泥により生物処理される。

特開平１１−１２８９７５号公報

しかしながら、従来の汚泥の処理方法において活性汚泥の減容化に超音波処理を用いた方法では、活性汚泥に超音波処理を継続して処理することにより汚泥粒子の微細化が進む。活性汚泥の超音波による微細化は長時間を要するが、ある程度超音波処理を継続した場合、汚泥粒子の微細化が十分に進行した汚泥粒子に対して超音波処理を行っても微細化が進まず、その結果、生物処理槽に返送する微細化した汚泥が多くなり、活性汚泥による汚水の処理効率が低下するという問題があった。

そこで本発明の目的は上記従来技術の問題点を解決するために、有機性汚水を好気性生物処理して固液分離したのち得られる汚泥を効率的に破砕することが可能な汚泥減容化装置の制御方法および装置を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明に係る汚泥減容化装置の制御方法は、有機性排水を生物処理して固液分離した汚泥返送路中の活性汚泥の粒子サイズを測定し、前記活性汚泥を構成する微生物よりも小さい粒子サイズの汚泥の粒径分布が設定基準値よりも大きいとき前記活性汚泥を直接生物処理槽へ返送し、前記活性汚泥を構成する微生物よりも小さい粒子サイズの汚泥の粒径分布が設定基準値以下のとき前記汚泥返送路から分岐した処理汚泥返送路で前記活性汚泥の減容化処理を行い処理後の汚泥を前記生物処理槽へ返送し、前記設定基準値に基づいて返送ルートを切替え制御することを特徴としている。
この場合において、前記活性汚泥が直接前記生物処理槽へ返送する際には前記減容化処理を停止させることが望ましい。

本発明に係る汚泥減容化装置は、有機性排水を活性汚泥によって生物反応処理する生物処理槽と、前記生物処理槽で処理された処理液を処理水と前記活性汚泥に固液分離する固液分離槽と、前記固液分離槽から前記生物処理槽へ前記活性汚泥を直接返送する汚泥返送路と、前記汚泥返送路から分岐した処理汚泥返送路と、前記処理汚泥返送路中の前記活性汚泥を減容化する減容化処理手段と、前記汚泥返送路中の活性汚泥の粒子サイズを測定する粒度測定手段と、前記汚泥返送路の分岐点に配置し前記粒度測定手段の測定する前記活性汚泥の粒径分布の設定基準値に基づいて前記汚泥返送路または前記処理汚泥返送路に切替える切替え制御手段と、を有することを特徴としている。

本発明の汚泥減容化装置の制御方法は、有機性排水を生物処理して固液分離した汚泥返送路中の活性汚泥の粒子サイズを測定し、前記活性汚泥を構成する微生物よりも小さい粒子サイズの汚泥の粒径分布が設定基準値よりも大きいとき前記活性汚泥を直接生物処理槽へ返送し、前記活性汚泥を構成する微生物よりも小さい粒子サイズの汚泥の粒径分布が設定基準値以下のとき前記汚泥返送路から分岐した処理汚泥返送路で前記活性汚泥の減容化処理を行い処理後の汚泥を前記生物処理槽へ返送し、前記設定基準値に基づいて返送ルートを切替え制御するようにした。したがって、汚泥の粒径分布の測定結果に基づき、分配器により生物処理槽または超音波処理装置に切替え制御させ、さらに、超音波装置を断続的に作動させて汚泥を微細化処理するので、活性汚泥を効率よく処理していくことが可能である。

これにより、長期間に渡って活性汚泥の微細化・可溶化効果を維持することが可能となる。また、超音波処理装置の運転時間を短縮することができる。さらに、可溶化に伴う薬注量を低減することが可能となる。

以下添付図面に従って、本発明に係る汚泥減容化装置の制御方法および装置の実施形態を説明する。図１は本実施形態に係る汚泥減容化装置を示す構成図である。図１に示すように、下水処理場等に流れ込む有機性排水は、生物処理槽５の側壁に設けた流入管６を介して槽内部に流入する。この生物処理槽５内部では、細菌、かび類等の微生物の集合体である活性汚泥が浮遊状態で有機性排水と接するように構成してある。また、生物処理槽５下部には槽内部をバブリング可能な曝気装置７が設置してある。

生物処理槽５で処理された処理水と活性汚泥の混合液は、生物処理槽５の側壁に設けた流出管８を介して隣接する固液分離槽９に流出される。固液分離槽９の内部において、活性汚泥が沈降分離される。分離後の上澄み液が処理水として導出管１０から図示しない後処理工程へ導出される。一方、固液分離槽９下部に接続した分離管１１は返送汚泥ポンプ１２が設けられている。沈降分離された活性汚泥は返送汚泥ポンプ１２により分離管１１に流出して、分離管１１に配設した粒度測定器１３により汚泥の粒子サイズが測定される。

粒子サイズを測定した汚泥は返送汚泥ポンプ１２に圧送されて分配器１４から分岐した超音波処理装置１５、あるいは汚泥返送管１６によって生物処理槽５へと返送される。分配器１４から分配管１７を介して超音波処理装置１５に流入した汚泥は、超音波処理が行われる。処理後の汚泥は、処理汚泥移送管１８を介して薬液反応槽１９へと移送される。薬液反応槽１９は、薬注装置２０と攪拌装置２１が設置されており、汚泥の可溶化が行われる。薬液反応槽１９で可溶化された汚泥は処理汚泥返送管２２を介して生物処理槽５へと返送される。

以上の構成により、汚泥減容化装置はつぎのように作動する。有機性排水は生物処理槽５の側壁に接続する流入管６を介して槽内部に流入する。槽内部の下部に設置した曝気装置７は槽内部にエアを供給している。流入した排水は槽内部の好気性条件下で活性汚泥の栄養源となって除去される。生物処理後の処理水と活性汚泥との混合液は生物処理槽５の側壁に接続した流出管８を介して固液分離槽９に流出される。固液分離槽９において活性汚泥は重力により沈降して、処理水と活性汚泥の分離が行われる。固液分離後の処理水は固液分離槽９の上部に設置した導出管１０から外部に導出され、殺菌等の処理後に河川等に放流される。

一方、固液分離槽９で沈降分離された活性汚泥は、固液分離槽９下部に接続した分離管１１から返送汚泥ポンプ１２によって排出される。その際分離管１１に設置した粒度測定器１３により粒子サイズの測定が行われる。生物処理によって増加した余剰汚泥は、生物処理可能な有機物となるように微細化処理が行われる。生物処理可能となった汚泥は、生物処理槽５に返送されて生物処理される。この場合、返送される汚泥の粒径は生物処理槽５の活性汚泥を構成する微生物よりも小さくする必要がある。そこで、本実施形態では微細化後の粒子サイズを１μｍ未満となるように設定した。

分離管１１の端部には分配器１４が設置してあり、粒度測定器１３の測定結果に伴い、切替え制御するようにしている。すなわち、粒子サイズが１μｍ未満の汚泥の粒径分布が全体の１％以下である場合は分配器１４を作動させて、分配管１７を介して活性汚泥を超音波処理装置１５へと流入させる。一方、超音波照射による活性汚泥の微細化が進行し、粒子サイズ１μｍ未満の汚泥の粒径分布が全体の１％よりも大きい場合には、超音波処理装置１５の超音波処理を停止する。また、分配器１４によって返送経路を超音波処理装置１５から汚泥返送管１６へと切り替える。汚泥返送管１６に流出した活性汚泥は生物処理槽５へ返送される。汚泥返送管１６からの返送汚泥は生物処理槽５で曝気装置７からの曝気エアと混合され、活性汚泥として再利用される。

図２は曝気槽により流出する汚泥の粒径分布を示す。図２に示すように、未処理の汚泥粒子サイズは全て１μｍ以上である。超音波処理を継続し超音波の処理電力が０．７５から５ｋＷｈ／ｋｇ−ＳＳへと増加するにしたがって、粒径１μｍ未満の汚泥の粒径分布は増加する傾向にある。一方、粒子サイズが１μｍよりも大きな汚泥の粒径分布は減少していることから超音波処理の継続により汚泥粒径の微細化が進んでいることを示している。

前記粒度測定器１３の測定結果に基づき分配器１４によって分配管１７を介し超音波処理装置１５へ流入した汚泥は所定時間の超音波照射により汚泥を構成する微生物の細胞の破壊が行われる。分散・微細化された汚泥は処理汚泥移送管１８を介して薬液反応槽１９へと移送される。反応槽内部に流入した微細化した汚泥は、薬液反応槽１９上部に設置した薬注装置２０により薬液（アルカリ、オゾン、過酸化水素など）を添加した後、攪拌装置２１により酸化等の反応を行い所定時間攪拌させ汚泥を可溶化する。可溶化した汚泥は処理汚泥返送管２２を介して生物処理槽５へと返送され、活性汚泥により水や炭酸ガスなどに分解される。

つぎに本発明に係る汚泥減容化制御装置の第２実施形態について説明する。前記実施例と異なる点は、図１の粒度測定器１３の代わりにＴＯＣ（全有機炭素）計を用いている。この第２実施形態によれば、前記第１実施形態では、粒径１μｍ未満の粒径の分布割合により汚泥の微細化状況を判別し、汚泥減容化制御装置の運転を制御していたが、ＴＯＣ計を用いることにより水中に溶け込んだ有機物中の炭素の量を測定することが可能であり、粒度測定器１３による測定と同等の効果を得ることができる。すなわち、図２に示される１μｍ未満の粒子サイズの汚泥粒子は、１μｍのろ紙口径を通過する汚泥粒子の総和であるため、この１μｍのろ紙を通過したろ液中に含まれる全有機炭素をＴＯＣ計で測定する。これにより、粒度測定器１３で測定した場合と同等の効果を得ることができる。

本発明の実施形態に係る汚泥減容化装置を示す構成図である。 曝気槽により流出する汚泥の粒径分布を示す図である。 従来の余剰汚泥の減容化装置を示す構成図である。

符号の説明

１………生物処理槽、２………沈殿槽、３………汚泥貯留槽、４………超音波装置、５………生物処理槽、６………流入管、７………曝気装置、８………流出管、９………固液分離槽、１０………導出管、１１………分離管、１２………返送汚泥ポンプ、１３………粒度測定器、１４………分配器、１５………超音波処理装置、１６………汚泥返送管、１７………分配管、１８………処理汚泥移送管、１９………薬液反応槽、２０………薬注装置、２１………攪拌装置、２２………処理汚泥返送管。

Claims (3)

1. 有機性排水を生物処理して固液分離した汚泥返送路中の活性汚泥の粒子サイズを測定し、
   前記活性汚泥を構成する微生物よりも小さい粒子サイズの汚泥の粒径分布が設定基準値よりも大きいとき前記活性汚泥を直接生物処理槽へ返送し、
   前記活性汚泥を構成する微生物よりも小さい粒子サイズの汚泥の粒径分布が設定基準値以下のとき前記汚泥返送路から分岐した処理汚泥返送路で前記活性汚泥の減容化処理を行い処理後の汚泥を前記生物処理槽へ返送し、
   前記設定基準値に基づいて返送ルートを切替え制御することを特徴とする汚泥減容化装置の制御方法。
2. 前記活性汚泥が直接前記生物処理槽へ返送する際には前記減容化処理を停止させることを特徴とする請求項１記載の汚泥減容化装置の制御方法。
3. 有機性排水を活性汚泥によって生物反応処理する生物処理槽と、
   前記生物処理槽で処理された処理液を処理水と前記活性汚泥に固液分離する固液分離槽と、
   前記固液分離槽から前記生物処理槽へ前記活性汚泥を直接返送する汚泥返送路と、
   前記汚泥返送路から分岐した処理汚泥返送路と、
   前記処理汚泥返送路中の前記活性汚泥を減容化する減容化処理手段と、
   前記汚泥返送路中の活性汚泥の粒子サイズを測定する粒度測定手段と、
   前記汚泥返送路の分岐点に配置し前記粒度測定手段の測定する前記活性汚泥の粒径分布の設定基準値に基づいて前記汚泥返送路または前記処理汚泥返送路に切替える切替え制御手段と、
   を有することを特徴とする汚泥減容化装置。
   
   

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