JP2005125170A - Method for restraining generation of excess sludge - Google Patents
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Abstract
Description
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方法における、余剰汚泥の発生を抑制する方法に関する。 The present invention relates to a method for suppressing the generation of excess sludge in a method of biologically treating organic wastewater flowing out from sewage or a factory with activated sludge.
下水や産業排水の有機性排水は、活性汚泥などの生物処理により処理されるが、その際に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ことから汚泥を減量化することが急務となっている。 Organic wastewater such as sewage and industrial wastewater is treated by biological treatment such as activated sludge, but surplus sludge mainly composed of microorganisms grown at that time is generated. This excess sludge is said to occupy about half of industrial waste, but it is an urgent task to reduce sludge because the landfill site is tight.
近年、生物処理から発生する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後に、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。 In recent years, as a method of reducing excess sludge generated from biological treatment, sludge is solubilized by means of ozone, oxidant, ultrasonic, mechanical crushing, etc., and then returned to the biological treatment tank for mineralization. A technique for reducing the number has been put into practical use.
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くランニングコストも高い、既設の生物処理槽の負荷に余裕がないと汚泥減量化処理装置を導入できない、生物処理水質(COD、窒素、リンなど)が悪化するなどの問題点があった。 However, in the method of mineralizing in the biological treatment tank after solubilization of the sludge, the sludge solubilization equipment cost is high and the running cost is high, and if the load of the existing biological treatment tank is not enough, the sludge reduction treatment equipment is introduced. The problem is that the quality of biologically treated water (COD, nitrogen, phosphorus, etc.) is deteriorated.
一方、最近、窒素含有排水の水素供与体として、メタノールなどの代わりに生分解性固形材料が利用できることが明らかになっており、窒素含有排水の脱窒素処理の水素供与体としての報告例がいくつかある。たとえば特許文献1には、窒素を含む有機性排水を嫌気性処理及び好気性処理で脱窒素処理する際の水素供与体として生分解性プラスチックを利用できることが記載されている。
On the other hand, recently, it has become clear that biodegradable solid materials can be used in place of methanol as a hydrogen donor for nitrogen-containing wastewater, and there are several examples of reports as hydrogen donors for denitrification of nitrogen-containing wastewater. There is. For example,
また、脱窒素処理に関しては、特許文献2に、炭素数6以上のカルボン酸を主成分とする固体の脱窒素促進剤を有機系排水の好気性生物処理で利用できることが記載されている。
Regarding denitrification treatment,
しかし上記特許文献1、特許文献2は、いずれも窒素含有排水の脱窒素処理についての技術を記載したものである。従来、有機性排水を好気性生物処理で処理する方法において、好気性生物処理槽内の汚泥、または沈殿槽で固液分離した汚泥に生分解性プラスチックを接触させることで、生物処理で発生する余剰汚泥を抑制することを示唆した報告は見当たらない。
そこで本発明の課題は、とくに有機性排水の生物処理における余剰汚泥の抑制に着目し、上記のような汚泥を可溶化後に生物処理槽で無機化する従来の手法における、処理水質の悪化、生物処理槽の負荷上昇、イニシャルコスト、ランニングコストが高いといった問題を伴うことなく、効果的にかつ安価に実施できる余剰汚泥の発生抑制方法を提供することにある。 Therefore, the object of the present invention is to pay attention to the suppression of excess sludge in the biological treatment of organic wastewater, and in the conventional method in which the above sludge is solubilized and then mineralized in the biological treatment tank, An object of the present invention is to provide a surplus sludge generation suppression method that can be carried out effectively and inexpensively without problems such as an increase in load on the treatment tank, initial cost, and high running cost.
本発明者らは、好気性生物処理に関する検討、実験を進めるに際し、従来手法のように脱窒素処理に着目するのではなく、余剰汚泥の減量に着目して、生分解性プラスチックを投入した活性汚泥の実験を進めた結果、生分解性プラスチックを投入した系においては汚泥発生量を非常に少なくすることができることを見出し、本発明を完成するに至った。前述の如く、従来、生分解性プラスチックを脱窒素の水素供与体として用いることは行われていたが、生分解性プラスチックを用いることで余剰汚泥の発生を減少、抑制できることに関する示唆や報告はない。したがって、本発明は生分解性プラスチックの新たな用途としても非常に価値の高い発明である。 The inventors of the present invention, when proceeding with the examination and experiment on the aerobic biological treatment, do not pay attention to denitrification treatment as in the conventional method, but pay attention to the reduction of excess sludge and activate the biodegradable plastic. As a result of advancing sludge experiments, it was found that the amount of sludge generated in a system charged with biodegradable plastic can be extremely reduced, and the present invention has been completed. As described above, conventionally, biodegradable plastics have been used as a hydrogen donor for denitrification, but there is no suggestion or report regarding the use of biodegradable plastics to reduce or suppress the generation of excess sludge. . Therefore, the present invention is very valuable as a new application of biodegradable plastics.
すなわち、前記課題を解決するために、本発明に係る余剰汚泥の発生抑制方法は、有機性排水を好気性生物処理槽で処理する方法において、好気性生物処理槽内に存在する汚泥に対して生分解性プラスチックを接触させることを特徴とする方法からなる。 That is, in order to solve the above-mentioned problem, the method for suppressing the generation of surplus sludge according to the present invention is a method for treating organic wastewater in an aerobic biological treatment tank, with respect to sludge present in the aerobic biological treatment tank. The method comprises contacting a biodegradable plastic.
好気性生物処理としては、活性汚泥、接触酸化、固定床式、流動床式生物処理のいずれも適用可能である。このとき、上記好気性生物処理槽内の溶存酸素濃度が3mg/L以下、好ましくは0.5〜2.5mg/Lの好気性条件下で生分解性プラスチックと汚泥を接触させることが好ましい。このような好気性条件は、ばっ気を行うことによってコントロール可能である。 As the aerobic biological treatment, any of activated sludge, catalytic oxidation, fixed bed type and fluidized bed type biological treatment can be applied. At this time, it is preferable that the biodegradable plastic and the sludge are brought into contact with each other under an aerobic condition in which the dissolved oxygen concentration in the aerobic biological treatment tank is 3 mg / L or less, preferably 0.5 to 2.5 mg / L. Such aerobic conditions can be controlled by performing aeration.
また、生分解性プラスチックと汚泥の接触は、上記好気性生物処理槽内に生分解性プラスチックを投入し、該好気性生物処理槽自身の内部で行うことは勿論のこと、上記好気性生物処理槽内の汚泥含有有機性排水の一部を反応槽に循環させ、該反応槽内で生分解性プラスチックと汚泥を接触させるようにすることもできる。後者の場合には、反応槽内の溶存酸素濃度が1mg/L以下の条件下で生分解性プラスチックと汚泥を接触させることが好ましく、該反応槽内の条件は、好気性、嫌気性のいずれも可能である。なお、一般に、溶存酸素濃度が0.1mg/L以上であれば好気性条件になるとされている。 In addition, the biodegradable plastic and the sludge are brought into contact with the aerobic biological treatment tank as well as the aerobic biological treatment tank itself. A part of the sludge-containing organic waste water in the tank can be circulated in the reaction tank so that the biodegradable plastic and the sludge are brought into contact with each other in the reaction tank. In the latter case, the biodegradable plastic is preferably brought into contact with sludge under a condition where the dissolved oxygen concentration in the reaction tank is 1 mg / L or less. The conditions in the reaction tank are either aerobic or anaerobic. Is also possible. In general, an aerobic condition is assumed when the dissolved oxygen concentration is 0.1 mg / L or more.
また、本発明に係る余剰汚泥の発生抑制方法は、有機性排水を好気性生物処理槽と沈殿槽で処理する方法において、沈殿槽で固液分離された汚泥の少なくとも一部を生分解性プラスチックと接触させることを特徴とする方法からなる。すなわち、沈殿槽で固液分離された汚泥に生分解性プラスチックを接触させる方が、より溶存酸素濃度がより低い条件で汚泥と生分解性プラスチックを反応させることが可能なため、汚泥の発生をより効率よく抑制することが可能になる。 The surplus sludge generation suppressing method according to the present invention is a method of treating organic wastewater in an aerobic biological treatment tank and a sedimentation tank, wherein at least a part of the sludge separated into solid and liquid in the sedimentation tank is biodegradable plastic. The method characterized by making it contact with. In other words, it is possible to react sludge and biodegradable plastics under conditions where the dissolved oxygen concentration is lower when the biodegradable plastic is brought into contact with sludge that has been solid-liquid separated in the sedimentation tank. It becomes possible to suppress more efficiently.
この場合にも、溶存酸素濃度が1mg/L以下の条件下で生分解性プラスチックと汚泥を接触させることが好ましく、接触反応させる条件は、好気性、嫌気性のいずれも可能である。 Also in this case, it is preferable to contact the biodegradable plastic and the sludge under a condition where the dissolved oxygen concentration is 1 mg / L or less, and the conditions for the contact reaction can be either aerobic or anaerobic.
また、生分解性プラスチックと汚泥の接触は、上記沈殿槽内に生分解性プラスチックを投入し、該沈殿槽自身の内部で行うこともできるし、沈殿槽で固液分離された汚泥の少なくとも一部を反応槽に引き抜き、該反応槽内で生分解性プラスチックと汚泥を接触させるようにすることもできる。 The biodegradable plastic and sludge can be brought into contact with the biodegradable plastic in the settling tank and at least one of the sludge solid-liquid separated in the settling tank itself. It is also possible to pull out the part into the reaction tank and bring the biodegradable plastic and sludge into contact in the reaction tank.
上記のような本発明に係る余剰汚泥の発生抑制方法においては、生分解性プラスチックと接触された汚泥を前記好気性生物処理槽に戻すことができる。したがって、たとえば上記沈殿槽を設ける態様にあっては、沈殿槽内で生分解性プラスチックと接触反応された汚泥を前記好気性生物処理槽に戻すか、その返送ラインに沈殿槽で固液分離された汚泥の少なくとも一部を引き抜く反応槽を設けておき、該反応槽内で生分解性プラスチックと接触反応された汚泥を前記好気性生物処理槽に戻すようにすることができる。 In the surplus sludge generation suppression method according to the present invention as described above, the sludge that has come into contact with the biodegradable plastic can be returned to the aerobic biological treatment tank. Therefore, for example, in the embodiment in which the settling tank is provided, the sludge that has been contact-reacted with the biodegradable plastic in the settling tank is returned to the aerobic biological treatment tank or is solid-liquid separated in the return line in the settling tank. It is possible to provide a reaction tank for extracting at least a part of the sludge, and return the sludge contacted and reacted with the biodegradable plastic in the reaction tank to the aerobic biological treatment tank.
また、生分解性プラスチックと汚泥が接触される槽内のpHは6〜9の範囲内、好ましくは6.5〜8の範囲内とすることが望ましい。とくに、pHが5以下の場合、著しい効果が確認されなくなるおそれがある。 Further, the pH in the tank where the biodegradable plastic and the sludge are contacted is preferably in the range of 6 to 9, and preferably in the range of 6.5 to 8. In particular, when the pH is 5 or less, there is a possibility that a remarkable effect may not be confirmed.
また、生分解性プラスチックと汚泥の接触時の水温はとくに限定されないが、余剰汚泥の発生抑制効果をより確実に得るためには、水温が15〜40℃、好ましくは20〜30℃で生分解性プラスチックと汚泥を接触させることが望ましい。 In addition, the water temperature at the time of contact between the biodegradable plastic and the sludge is not particularly limited, but in order to more reliably obtain the effect of suppressing the generation of excess sludge, the water temperature is 15 to 40 ° C, preferably 20 to 30 ° C. It is desirable to make the contact between the functional plastic and sludge.
なお、本発明において用いる生分解性プラスチックもとくに限定されないが、コストや効率の点から、生分解性プラスチックの素材として、ポリヒドロキシブチレート、ポリヒドロキシブチレートとポリヒドロキシバリレートの共重合体、ポリブチレンサクシネート、ポリカプロラクトン、ポリ乳酸のいずれかを用いることが好ましい。 The biodegradable plastic used in the present invention is not particularly limited, but from the viewpoint of cost and efficiency, as a raw material of the biodegradable plastic, polyhydroxybutyrate, a copolymer of polyhydroxybutyrate and polyhydroxyvalylate, It is preferable to use any one of polybutylene succinate, polycaprolactone, and polylactic acid.
このような本発明に係る余剰汚泥の発生抑制方法において、余剰汚泥の発生を抑制するための詳細なメカニズムは、まだ未解明であるが、生分解性プラスチック添加により菌体転換率の低い菌相に推移すること、または、脱窒率の向上に伴う異化反応や自己酸化の促進することなどの作用で効果が出るものと想定される。 In such a method for suppressing the generation of excess sludge according to the present invention, the detailed mechanism for suppressing the generation of excess sludge is not yet elucidated, but the fungus having a low cell conversion rate due to the addition of biodegradable plastics. It is assumed that the effect will be obtained by the action of transitioning to the above, or by promoting catabolism or autooxidation accompanying the improvement of the denitrification rate.
本発明に係る余剰汚泥の発生抑制方法によれば、適切な場所に生分解性プラスチックを投入して適切な条件下で汚泥と接触させるだけで余剰汚泥の発生を抑制でき、したがって、実質的に既設の生物処理装置に生分解性プラスチックを投入するだけで汚泥を減量することができ、従来の汚泥可溶化処理における導入設備費(イニシャルコスト)およびランニングコストが高いこと、生物処理槽の負荷が上昇するため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こと、生物処理水質(COD、窒素など)が悪化することなどの問題を伴うことなく、効果的にかつ安価に余剰汚泥の発生を抑制できる。特に、比較的小規模な工場等において、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等に対して、有効な汚泥減量手法を提供することが可能となり、本発明の実用性は極めて高い。 According to the surplus sludge generation suppression method according to the present invention, it is possible to suppress the generation of surplus sludge by simply putting biodegradable plastic into an appropriate place and bringing it into contact with the sludge under appropriate conditions. Sludge can be reduced simply by putting biodegradable plastic into existing biological treatment equipment, the introduction equipment cost (initial cost) and running cost in conventional sludge solubilization treatment are high, and the load on the biological treatment tank is high. Excess sludge effectively and inexpensively without problems such as the fact that the equipment cannot be introduced unless there is a margin in the load of the existing biological treatment tank due to the rise and the quality of biological treatment water (COD, nitrogen, etc.) deteriorates Can be suppressed. In particular, in relatively small factories, etc., when it is necessary to reduce sludge but the equipment cost is high and the equipment cannot be installed, there is a COD total amount regulation and the equipment cannot be introduced, and there is no allowance for the existing biological treatment BOD load. It is possible to provide an effective sludge reduction method for cases where the apparatus cannot be introduced, and the utility of the present invention is extremely high.
以下に、本発明の望ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の一実施態様に係る余剰汚泥の発生抑制方法を実施するための汚泥処理システムの概略構成を示している。本実施態様に係る汚泥処理システム1においては、原水としての有機性排水がポンプ2により好気性生物処理槽3に送られ、好気性生物処理槽3では、ブロワ4からの給気によりばっ気手段5を用いてばっ気が行われて生物処理される。好気性生物処理槽3からの汚泥含有排水は、沈殿槽6に送られて固液分離され、分離された水は処理水として、放流されるか、あるいは所定の行き先に送られる。固液分離された汚泥は、ポンプ7を介して好気性生物処理槽3に返送される。通常、沈殿槽6で固液分離された沈殿汚泥(活性汚泥の濃度:MLSSとして6,000〜15,000mg/L程度)は生物処理槽3に返送され、生物処理槽3内の汚泥濃度はMLSSとして2,000〜6,000mg/L程度に維持される。しかし、原水中の有機物を生物処理する際に、菌体が増殖することで余剰汚泥が発生し、汚泥引き抜きを行いながら濃度を一定になるように調整を行っている。ここまでの構成は従来方法と変わらない。したがって、従来方法に係る汚泥処理システム100は、図7に示すようになる。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a schematic configuration of a sludge treatment system for carrying out a surplus sludge generation suppressing method according to an embodiment of the present invention. In the
本発明の一実施態様に係る余剰汚泥の発生抑制方法による汚泥処理システム1では、図1に示すように、沈殿槽6で固液分離された沈殿汚泥の少なくとも一部が、ポンプ8を介して反応槽9に送られ、該反応槽9内で生分解性プラスチック10(たとえば、ポリカプロラクタン)と接触された後に、ばっ気槽としての好気性生物処理槽3に返送される。この生分解性プラスチック反応槽9には、汚泥と生分解性プラスチック10との接触を促進するために、攪拌機11が設けられている。汚泥と生分解性プラスチック10の反応時間は5分以上、好ましくは30分〜6時間程度とされる。また、反応pHは6〜9、好ましくは6.5〜8.5とされる。また、反応槽9内での溶存酸素濃度は1mg/L以下、好ましくは0.5mg/L以下とする。また、生分解性プラスチック10の投入量は反応槽9中のMLSS濃度に対して0.5〜2倍程度とすることが好ましい。
In the
図1に示した本発明による汚泥処理システム1での処理における実験データを示す。生物処理槽3の条件は、MLSSは3,000mg/L、溶存酸素濃度は1.5mg/L、pHは7とした。容量25Lの生物処理槽3に、BODが400mg/Lの有機性排水からなる原水を1.3L/hrの流量で供給した。また、生分解性プラスチック反応槽9の条件は、汚泥濃度12g/Lに対しポリカプロラクタン投入量を24g/L、反応時間を4時間、溶存酸素濃度は0.5mg/L、pHを7〜8とした。脱窒素反応を確認するために、図2に、生分解性プラスチック反応槽9での硝酸濃度変化を示した。本テストをスタートしてから、徐々に脱窒素活性が認められ、30日後には反応槽9の出口での硝酸は0.5mg/L以下となり、生分解性プラスチック10を炭素源として脱窒素反応が進行していることがわかる。しかし、この脱窒素反応の進行と、本発明で着目している汚泥の低減の進行度合とは、タイミングがずれる。図3に、従来法と上記テストによる本発明実施時における汚泥発生量の変化を示す。本発明においては、通水開始3週間後から汚泥の増加割合が減少し始め、その後においては5割程度の汚泥が減量する効果が得られることを確認できた。この差が、系外に排出される余剰汚泥の減少量となるので、本発明により余剰汚泥の発生量が大幅に抑制されていることを確認できた。この抑制効果に関する詳細なメカニズムは解明できていないが、生分解性プラスチック添加により菌体転換率が低い菌相に推移、脱窒率の向上に伴う異化反応や自己酸化の促進作用で効果が出たものと推定される。ただし、上述の如く、本発明による余剰汚泥の発生抑制は、脱窒素反応そのものとは異なるものであり、発生量抑制のタイミングは脱窒素反応に対してかなりずれた(かなり遅れた)ものとなる。したがって、たとえ脱窒素反応が汚泥発生量抑制に寄与しているとしても、それは複合的要因の中の一要因にすぎないと推定される。
The experimental data in the process in the
本発明においては、生分解性プラスチックの投入場所に関して、種々の態様を採り得る。図4に、本発明の別の実施形態を示す。本実施態様は、沈殿槽6内に生分解性プラスチック10を吊るして配置し、固液分離された沈殿槽6内の濃縮汚泥に、生分解性プラスチック10が接触するようにして、本発明を実施する構成を示している。
In this invention, various aspects can be taken regarding the input place of biodegradable plastics. FIG. 4 shows another embodiment of the present invention. In the present embodiment, the
図5に、本発明のさらに別の実施形態を示す。ばっき槽としての好気性生物処理槽3内に生分解性プラスチック10を投入し、溶存酸素濃度を3mg/L以下、好ましくは0.5〜1mg/Lに調整し、本発明を実施することもできる。
FIG. 5 shows still another embodiment of the present invention. The
図6に、本発明のさらに別の実施形態を示す。ばっき槽としての好気性生物処理槽3内から汚泥の一部を引き抜き、反応槽12内に導入してそこに投入した生分解性プラスチック10と汚泥を反応させた後に、ばっき槽に返送するようにして本発明を実施することもできる。この際、生分解性プラスチック反応槽12の溶存酸素濃度を1mg/L以下、好ましくは0.5mg/L以下に調整し、本発明を実施することが好ましい。
FIG. 6 shows still another embodiment of the present invention. A part of the sludge is pulled out from the aerobic
本発明に係る余剰汚泥の発生抑制方法は、有機性排水を生物処理するあらゆる用途に適用でき、系外への排出汚泥の量を大幅に低減して、処理費用の低減は元より、環境負荷の低減に対しても多大に貢献することができる。 The method for suppressing the generation of excess sludge according to the present invention can be applied to all uses for biological treatment of organic wastewater, greatly reducing the amount of sludge discharged outside the system, and reducing the treatment cost as well as the environmental load. It can also contribute greatly to the reduction of
1 汚泥処理システム
2、7、8 ポンプ
3 好気性生物処理槽
4 ブロワ
5 ばっ気手段
6 沈殿槽
9、12 生分解性プラスチック反応槽
10 生分解性プラスチック
11 攪拌機
1
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JP2008068179A (en) * | 2006-09-13 | 2008-03-27 | Murota Kogyosho:Kk | Nitrogen compound removal system |
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2003
- 2003-10-22 JP JP2003361430A patent/JP2005125170A/en active Pending
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