JP2005169254A

JP2005169254A - 余剰汚泥処理用の電解槽

Info

Publication number: JP2005169254A
Application number: JP2003412761A
Authority: JP
Inventors: Hideki Nishihama; 秀樹西濱; Makoto Urade; 誠浦出
Original assignee: Hitachi Maxell Ltd
Current assignee: Maxell Ltd
Priority date: 2003-12-11
Filing date: 2003-12-11
Publication date: 2005-06-30

Abstract

【課題】有機性汚水の生物学的処理により発生する余剰汚泥を電解によって死滅させるのに使用される電解槽であって、電解処理時に発生する泡によって電解効率の低下を引き起こすことなく、効率よく電解処理を行うことができる電解槽を提供する。
【解決手段】有機性汚水の生物学的処理により生じる余剰汚泥を電解して死滅化させるのに使用する余剰汚泥処理用の電解槽を、電解室と前室と後室とを有し、前記電解室と前室との間の隔壁の下端部と電解槽の底面との間に下部開口部を有し、かつ、前記隔壁の上端部の電解槽の上面近くには上部開口部を有し、前記電解室と後室との間の隔壁の上端部の電解槽の上面近くにはオーバーフロー口を有するようにして構成する。
上部開口部の水平面の高さは、オーバーフロー口の高さに対して−１００ｍｍから＋３００ｍｍの範囲にあることが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、有機性汚水の生物学的処理により生じる余剰汚泥処理用の電解槽に関するものであり、さらに詳しくは、電解（「電気分解」を簡略化して「電解」という）時に発生する泡によって電解効率の低下を引き起こすことなく、効率よく電解処理することができる電解槽に関するものである。

有機性汚水の微生物処理では、汚水中に存在する可溶性有機物を微生物が消化処理する一方で微生物の増殖を引き起こす。この増殖した微生物を含む汚泥はいわゆる余剰汚泥として排出する必要がある。この余剰汚泥は脱水処理した後にそのまま埋立処分されるか、または焼却処分されているが、余剰汚泥が難脱水性であるため、脱水処理した後でも７０〜８０質量％の水分を有するのが通常である。従って、これをそのまま埋立処分するにしても固形分２０〜３０質量％程度のものを運搬し埋め立てることになり、その質量および体積の大半が大部分を占める水分の搬送費および埋立費として費やされているのが現状である。また、焼却処分するにしても同様で余剰汚泥中に多量に存在する水分のためにその乾燥および蒸発潜熱にエネルギーの大半が費やされているのが現状であって、その費用は高額なものとなっている。

これら余剰汚泥の量は年々増加の一途をたどっており、前記埋立処分するにしても焼却処分にしてもいずれも処理費用の占める割合が高く、また埋立場所の確保や焼却残さの処理など、経済面および環境面の両面において問題が顕在化している。

こうした背景の下で、この余剰汚泥の処理に微生物処理を有効に活用することが検討されている。余剰汚泥はその中に含まれている微生物を一旦死滅させれば有機物の消化処理同様に活性汚泥により消化処理されることはよく知られている。可溶性有機物の消化処理により増殖した余剰汚泥を死滅させた後、活性汚泥槽（曝気槽）に返送することで微生物が消化処理を行い、余剰汚泥を減量化（または減容化）する。すなわち、余剰汚泥を微生物に消化処理させることで、死滅した余剰汚泥はＣＯ₂とＨ₂Ｏとに分解され減量化される。

余剰汚泥を減量化させる手段としては、種々の方法が提案されており、オゾン酸化法、過酸化水素酸化法、次亜塩素酸酸化法、酸・アルカリ処理法、熱処理法などが提案されている。

しかしながら、上記の処理方法は、いずれも薬品やエネルギーを大量に使用したり、装置が大掛かりになったりするため、必ずしも満足のいく方法とはいえなかった。

これに対して、廃水処理工程から発生する余剰汚泥は、塩の存在下で電気分解（電解）することによって容易にかつ効果的に死滅化させることができると報告されている。
特開２００２−１２６７８２号公報

ところが、余剰汚泥は電気分解すると電解室内で多量の泡を発生する。余剰汚泥中に含まれる水は理論分解電圧１．２３Ｖ以上で容易に酸素ガスと水素ガスに分解する。また、余剰汚泥中に存在する塩、例えば、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）は電気分解により、塩素ガスと水素ガスを発生する。これらのガスは、電解時に電極付近で多量に発生し、電解室の上部に向けて泡となって移動する。通常の電解ではこれら発生した泡は水面上まで達すると泡が割れてその大半が消滅する。ところが、余剰汚泥の電解では、余剰汚泥中の微生物が電解により死滅化するため、その細胞壁の一部が破壊されて有機性成分が溶け出し、発生したガスを巻き込んで泡立ちをより助長する。この活性汚泥を巻き込んだ泡は粘り気が強く容易には消滅しない。しかも、この泡は微生物の死滅率が高いほど多く発生しかつ長時間にわたり存在して消滅しない。通常、この電解処理時に発生する泡はムース状となり電極表面に浮き上がり、その電極表面に浮き上がった泡は、粘りが強く、一旦滞留させると次第に堆積して電極表面を覆うことになる。すなわち、発生初期の泡は、処理中の余剰汚泥の液面上の電極を覆うだけに留まっていて電解効率の低下を引き起こすことがないが、時間が経つにつれて堆積していき、電極の液面上の部分を覆うだけでなく電極の液面下の部分も覆うことになり、そのため、電解反応に寄与する電極面積が減少して、電解効率が著しく低下する。

本発明は、前記のような有機性汚水の生物学的処理により発生する余剰汚泥の電解時に発生する問題点を解決し、電解処理時に発生する泡によって電解効率が低下することなく、効率よく電解処理を行うことができる電解槽を提供することを目的とする。

本発明は、有機性汚水の生物学的処理により生じる余剰汚泥を電解して死滅化させるのに使用する電解槽として、電解室と前室と後室とを有し、前記電解室と前室との間の隔壁の下端部と電解槽の底面との間に下部開口部を有し、かつ、前記隔壁の上端部の電解槽の上面近くに上部開口部を有し、前記電解室と後室との間の隔壁の上端部の電解槽の上面近くにオーバーフロー口を有する電解槽を提供することによって、前記課題を解決したものである。

本発明によれば、電解処理時に電極付近に泡を堆積させることなく、従って、電解処理時に発生する泡によって電解効率の低下を引き起こすことなく、効率よく電解処理を行うことができる電解槽を提供することができる。

本発明が上記効果を奏する理由を本発明を実施するための最良の形態とともに図面を用いて説明する。図１は、本発明の電解槽の一例を概略的に示す一部分解斜視図である。図１中、１は電解槽であり、この電解槽１は電解室２とその前室３とその後室４とを主要構成要素として構成されている。上記電解室２には電極５が縦方向に一定間隔で配置されていて、電解処理はこの電解室２で行われ、電解槽１の中心となる構成要素である。そして、この電解室２と前室３との間の隔壁６の下端部と電解槽１の底面との間には下部開口部７が設けられ、また、この隔壁６の上端部で電解槽１の上面近くには上部開口部８が設けられている。また、上記電解室２と後室４との間の隔壁９の上端部で電解槽１の上面近くにはオーバーフロー口１０が設けられている。

そこで、この電解槽１を用いて余剰汚泥を電解処理する場合の液の流れを説明するにあたり、対比のために、先に余剰汚泥でない通常の被電解液を流す場合を説明すると、被電解液は、まず、前室３に入り、そこから下部開口部７を通過して電解室２に下部から入り、電解室２内で上昇しつつ電極５の間を通過し、そこで電解されて、オーバーフロー口１０から後室４へ排出される。つまり、通常の電解では下部開口部７から電解室２に入った被電解液は、電極間に泡が滞留しないため電極間を通過した電解処理済液は一定の滞留を行なった後にオーバーフロー口１０より後室４に排出される。

これに対して、余剰汚泥の場合は、前室３から下部開口部７を通って電解室２にその下部から入り上昇して電極５の間を通過するのは、前記の通常の被電解液と同じであるが、電解処理した電解処理済汚泥は、電解中に発生したガスを多量に含み、それらのガスによる泡は死滅した微生物を巻き込んでいるために粘り気が強く、電解室２内の電極５の液面より上部のところに堆積していく。オーバーフロー口１０付近の泡は電解処理済汚泥の流れと共に排出されるが、その他の部分の泡はなかなか排出されず、従来の電極槽では電極の液面より上部のところだけでなく、押し上げれなくなった泡が液面下の電極間にも堆積してしまい、電解反応に寄与する電極面積を減少させて、電流効率を悪くさせ、電解効率を低下させる。

しかしながら、本発明の電解槽では、電極への泡の堆積を少なくし、電解効率の低下を引き起こさない。

すなわち、本発明の電解槽１では、従来の電解槽とは異なり、電解室２と前室３との隔壁６の上端部の電解槽の上面近くに上部開口部８を設けているので、電解で生じた泡のうち上部開口部８付近に堆積した泡は、発生初期においては電解室２と前室３との間の上部開口部８から前室３にオーバーフローして流れ出る。さらに泡の量が増してくると、上記上部開口部８の下部にも堆積するが、泡がその上部開口部８を塞ぐことにより、電解室２と前室３との間に液面の差が生じ、前室３の液面がやや高くなり（前室３には電解処理すべき余剰汚泥が流れ込んでくるとともに、後に説明するように電解処理済汚泥の一部が余剰汚泥を攪拌するために循環ポンプ１１で前室３に送り込まれてくるので、前室３の液面が高くなる）、そのヘッド差により上部開口部８から電解室２への液の流れが起こり、電極上部（電極の液面上の部分）を覆う泡は、上部開口部８からオーバーフロー口１０への液流によって、オーバーフロー１０から後室４に排出される。

このように、本発明の電解槽では、余剰汚泥の電解処理時に発生して電解効率を低下させる原因となる泡を、電解槽に長時間滞留させることなく、効率的に排出することによって、泡が電極を覆って電極の有効面積を減少させるのを防止して、電解効率を低下させることなく、効率よく電解処理を行うことができる。また、泡を電解槽からあふれさせることもない。

そして、上記のように電解処理された電解処理済汚泥は、その大部分がさらなる処理のために活性汚泥槽へ送られたり、あるいは処理系外へ排出されるが、その一部は前室３内の余剰汚泥や電解処理時の余剰汚泥を攪拌する目的で循環ポンプ１１により前室３へ送られる。

上記上部開口部８は、その水平面の高さがオーバーフロー口１０の高さに対して−１００ｍｍから＋３００ｍｍの範囲にあることが好ましい。すなわち、上部開口部８の水平面の高さがオーバーフロー口１０の高さに対して−１００ｍｍより低い場合は、泡を上部開口部８からオーバーフロー口１０の方向へ押し流す作用が弱められ、また＋３００ｍｍより高い場合は、電極上部の泡の溜まりが多くなりすぎるおそれがあって、作業性および効率の面から好ましくないからである。

本発明の電解槽を使用する場合においても、電解処理は、余剰汚泥に塩を存在させた状態で行うことが好ましい。そのような塩としては、余剰汚泥中に存在する塩を利用してもよいが、例えば、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化マグネシウム、塩化カルシウムの塩化物を余剰汚泥に添加して余剰汚泥中に塩が存在するようにすることが好ましい。これは、それらの塩化物が電解処理工程において殺菌作用の高い次亜塩素酸を発生させやすいからである。そして、この塩化物の余剰汚泥への添加量は０．１〜３．５質量％が好ましい。

また、電解にあたっては、余剰汚泥を酸性領域にしておくことが好ましいが、そのように余剰汚泥を酸性領域にするには、余剰汚泥に酸を添加してｐＨ２〜６の範囲になるようにしておくことが好ましい。このように余剰汚泥を酸性領域にしておくことが好ましいのは、そのように酸性領域にすることによって、殺菌作用（微生物の死滅作用）が高まるからである。そのために添加する酸としては、例えば、塩酸や硫酸などの強酸が好ましく、特に塩酸は次亜塩素酸の供給源にもなることから好ましい。

そして、電解処理時の電流密度としては、任意に設定すればよいが、１〜１００ｍＡ／ｃｍ²、特に２〜５０ｍＡ／ｃｍ²が好適な殺菌効果が得られることから好ましい。

図１は、本発明の余剰汚泥処理用の電解槽の一例を概略的に示す一部分解斜視図である。

符号の説明

１電解槽
２電解室
３前室
４後室
５電極
６隔壁
７下部開口部
８上部開口部
９隔壁
１０オーバーフロー口
１１循環ポンプ

Claims

有機性汚水の生物学的処理により生じる余剰汚泥を電解して死滅化させるのに使用される余剰汚泥処理用の電解槽であって、前記電解槽は、電解室と前室と後室とを有し、前記電解室と前室との間の隔壁の下端部と電解槽の底面との間に下部開口部を有し、かつ、前記隔壁の上端部の電解槽の上面近くには上部開口部を有し、前記電解室と後室との間の隔壁の上端部の電解槽の上面近くにはオーバーフロー口を有することを特徴とする余剰汚泥処理用の電解槽。
上部開口部の水平面の高さが、オーバーフロー口の高さに対して−１００ｍｍから＋３００ｍｍの範囲にあることを特徴とする請求項１記載の余剰汚泥処理用の電解槽。