JP2005186022A - 有機性排水の処理装置および処理方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】活性汚泥により有機物を分解する有機性排水の処理において、余剰汚泥の可溶化処理の低エネルギー化、処理の短時間化を達成する。
【解決手段】有機性排水を微生物により処理する生物処理槽と、沈殿槽と、分離汚泥返送手段と、を有し、さらに、分離された汚泥の少なくとも一部を受け取り、アルカリ剤を添加し、可溶化させる可溶化処理装置１８と、可溶化された汚泥を、生物処理手段へ返送する可溶化汚泥返送手段と、を有し、可溶化処理装置１８が、直列に配置された第１の反応槽２２とそれに続く第２の反応槽３０と、からなり、第１の反応槽２２において、アルカリ剤を添加して汚泥を５〜６０分間滞留せしめた後、第２の反応槽３０に移送し、第２の反応槽３０において一定時間滞留させて汚泥を処理する有機性排水処理装置。
【選択図】図３
【解決手段】有機性排水を微生物により処理する生物処理槽と、沈殿槽と、分離汚泥返送手段と、を有し、さらに、分離された汚泥の少なくとも一部を受け取り、アルカリ剤を添加し、可溶化させる可溶化処理装置１８と、可溶化された汚泥を、生物処理手段へ返送する可溶化汚泥返送手段と、を有し、可溶化処理装置１８が、直列に配置された第１の反応槽２２とそれに続く第２の反応槽３０と、からなり、第１の反応槽２２において、アルカリ剤を添加して汚泥を５〜６０分間滞留せしめた後、第２の反応槽３０に移送し、第２の反応槽３０において一定時間滞留させて汚泥を処理する有機性排水処理装置。
【選択図】図３
Description
本発明は、下水、し尿および産業排水などの有機性排水の処理装置および処理方法に関する。
従来、工業排水や生活排水などの有機性排水については、好気性生物処理（活性汚泥法、硝化脱窒法等）を行い、排水中のＢＯＤを分解することが一般的である。このような生物処理において、分解されたＢＯＤの３０〜５０％が微生物の増殖に使用され、汚泥が増加する。増加した分の汚泥は、余剰汚泥として引き抜かれ、濃縮、脱水、焼却等の工程を得て廃棄物として処分されるが、その処分には多大の経費と設備費がかかり、今後ますます増加する傾向にある。
図１に、有機性排水処理装置１における、一般的な処理フローを示す。このように、原水は、生物処理槽（曝気槽）１０に流入される。この生物処理槽１０には、返送汚泥が供給されるとともに、ブロア１２からの空気により槽内が曝気撹拌され、好気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。生物処理槽１０からの生物処理水は、沈殿槽１４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１４の沈殿汚泥は、返送汚泥ポンプ１６によって、生物処理槽１０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。
活性汚泥処理と組み合わせた余剰汚泥の減容化処理として、汚泥を何らかの手段で可溶化した後に生物処理工程に返送する方法が提案されている。汚泥の可溶化手段としては、アルカリ処理、酸処理、オゾン処理、超音波処理、ミル破砕処理、フェントン処理などがある。これにより、生物処理槽で可溶化汚泥の一部が生物処理によって分解され、汚泥を減らすことができる。
なかでもアルカリ処理は、撹拌槽内でアルカリ剤と汚泥を混合するだけのシンプルな装置であり、イニシャルコストが安価な装置である。また、界面活性剤などの薬剤を併用することで、高い可溶化率が得られる。
しかし、アルカリ処理を実施する場合、加熱、加圧、キャビテーション、ビーズミル、超音波などの物理的な手法を併用しない限り、長時間（１０時間程度）の反応時間が必要となるという問題点がある。また、物理的な手法を併用した場合には、数分〜数十分の反応時間でも処理可能であるが、多大なエネルギーが必要となるため、好ましくない。
例えば、特開平９−１５０１９７号公報には、アルカリ処理時間を短縮すること等を目的とし、ｐＨ１０．５以上の条件で処理するアルカリ処理工程と、ｐＨ９．０〜１０．０の条件で処理する第２のアルカリ処理工程を設けることが開示されている。
しかしながら、特許文献１により開示された方法でもまだ反応時間は長く、不十分である。
本発明は、好気性生物の作用により有機物を分解する有機性排水の処理方法において、汚泥の可溶化、返送によって余剰汚泥の発生量を減量するための、高効率かつ経済的な汚泥の可溶化装置および方法に関する。
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、前記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、前記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分離汚泥返送手段と、を有する有機性排水の処理装置であって、さらに、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受け取り、アルカリ剤を添加し、可溶化させる可溶化手段と、前記可溶化手段で可溶化された汚泥を、前記生物処理手段へ返送する可溶化汚泥返送手段と、を有し、前記可溶化手段は、直列に配置された、第１の反応槽と、それに続く第２の反応槽と、からなり、前記第１の反応槽において、前記アルカリ剤を添加して前記汚泥を５〜６０分間滞留せしめた後、前記第２の反応槽に移送し、前記第２の反応槽において一定時間滞留させて前記汚泥を処理する。
また、前記有機性排水処理装置において、前記第１の反応槽において、前記汚泥のｐＨを１１．５〜１２．５の範囲に制御することが好ましい。
また、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、前記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、前記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分離汚泥返送手段と、を有する有機性排水処理装置であって、さらに、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受け取り、アルカリ剤を添加し、可溶化させる可溶化手段と、前記可溶化手段で可溶化された汚泥を、前記生物処理手段へ返送する可溶化汚泥返送手段と、を有し、前記可溶化手段は、直列に配置された、急速撹拌機と、それに続く反応槽と、からなり、前記アルカリ剤を前記汚泥に添加してｐＨ１１．５〜１２．５の範囲にした後、前記急速撹拌機で処理し、その後、前記反応槽に移送して一定時間滞留させる。
また、前記有機性排水処理装置において、前記反応槽が、直列に配置された、第１の反応槽と、それに続く第２の反応槽と、からなり、前記第１の反応槽において、ｐＨ１１．５〜１２．５の範囲に制御して前記汚泥を処理した後、前記第２の反応槽に移送し、前記第２の反応槽において、一定時間滞留させて前記汚泥を処理することが好ましい。
また、前記有機性排水処理装置において、前記反応槽または前記第２の反応槽において、前記汚泥の滞留時間は１５分〜５時間であることが好ましい。
また、前記有機性排水処理装置において、さらに、前記可溶化手段により可溶化された汚泥に酸を添加する酸添加手段と、前記酸添加手段により酸添加された汚泥を、前記生物処理手段へ返送する酸添加汚泥返送手段と、を有することが好ましい。
また、本発明は、有機性排水を微生物により処理する生物処理工程と、前記生物処理工程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工程と、前記固液分離工程で分離された汚泥を前記生物処理手段へ返送する分離汚泥返送工程と、を有する有機性排水処理方法であって、さらに、前記固液分離工程で分離された汚泥の少なくとも一部にアルカリ剤を添加し、可溶化させる可溶化工程と、前記可溶化工程で可溶化された汚泥を、前記生物処理工程へ返送する可溶化汚泥返送工程と、を有し、前記可溶化工程は、前記アルカリ剤を添加して、前記汚泥のｐＨを１１．５〜１２．５に制御し、前記汚泥を５〜６０分間滞留せしめた後、移送する第１の工程と、前記汚泥を、第１の工程での滞留時間の３〜５倍滞留させて処理する第２の工程と、を含む。
本発明によれば、可溶化処理を、直列に配置された、第１の反応槽と、それに続く第２の反応槽にて、または、急速撹拌機と反応槽にて行い、さらに好ましくはｐＨの制御、滞留時間の制御を行うことにより、従来法に比べて低エネルギーで、短時間に汚泥を可溶化処理することが可能である。
発明者は鋭意研究を重ねたところ、アルカリによる汚泥の可溶化処理において、処理時間が３０分付近を境に可溶化の現象が急激に変化することに気がついた。すなわち、アルカリ処理開始直後〜３０分頃までは、ＴＯＣ（全有機炭素）溶出率が高いにもかかわらずｐＨの低下はほとんど起きないが、３０分を過ぎるあたりになるとｐＨの低下が急激に起きＴＯＣの溶出率も下がることがわかった。
このことから、可溶化反応は、アルカリ剤添加直後から６０分の間に最も効率的に微生物の細胞壁を破壊して細胞内成分を溶出させる第１段階と、その後の、溶出した有機物を緩やかに加水分解等で低分子化して微生物が分解できる形（ＢＯＤ成分）にしていく第２段階が存在することを見出し、本発明に至った。
さらに発明者は、急速に撹拌することによって、可溶化反応が飛躍的に効率よく行われることも見出した。
次に、本発明について以下詳細に説明する。図２は、本発明の一実施形態の構成を示すブロック図である。工業排水、生活排水などの有機性排水が原水として、生物処理槽１０に流入してくる。なお、原水調整槽、原水槽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。流入した原水は、槽１０内の微生物濃度が所定の濃度に維持されている活性汚泥の共存下で所定時間曝気される。ブロア１２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１０内が曝気撹拌されている。なお、生物処理槽１０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。
好気性微生物により原水中の有機物が分解されたのち、沈殿槽１４に流入し、活性汚泥が沈降され、清澄な処理水となる。処理水は沈殿槽１４上部、処理水路より流出する。沈殿槽１４の代わりに、公知の固液分離手段、例えば遠心分離、浮上分離、ＵＦ膜又はＭＦ膜等の膜分離等を用いてもよい。また、沈殿汚泥を、さらに遠心分離機等で濃縮して、次の処理工程に供給してもよい。可溶化処理装置１８に供給する水酸化ナトリウムなどの公知のアルカリ剤の所要量が、汚泥濃縮度に反比例して増加するので、可能な限り、固形物濃度の高い汚泥を可溶化処理装置１８に供給することが、望ましいからである。
沈殿汚泥は、返送汚泥として、生物処理槽１０に返送される。そして、沈殿汚泥の一部は、引抜汚泥として、可溶化処理装置１８に供給され、分解、可溶化される。なお、生物処理槽１０から汚泥の一部を抜き取り、引抜汚泥とする場合もある。以下、可溶化処理手段として、本発明に基づくアルカリ処理の一実施形態を図３にて説明する。
図３は本発明の可溶化処理手段の一実施形態の構成を示すブロック図である。引抜汚泥は、汚泥移送ポンプ２０によって、急速反応槽（第１の反応槽）２２に導入される。急速反応槽の滞留時間は、５〜６０分であり、好ましくは１０〜３０分である。滞留時間は５分より短いと十分なＴＯＣ溶出量が得られず、６０分を超えると急激なｐＨ低下が起き、十分なＴＯＣ溶出効率が得られない。急速反応槽２２では、撹拌機２４にて撹拌される。撹拌所要動力は０．１〜０．４ｋＷ／ｍ3が好ましく、より好ましくは０．２ｋＷ／ｍ3程度である。急速反応槽２２内では、ｐＨセンサ２６の測定値に基づき、アルカリ供給路２８から添加されるアルカリによって、ｐＨ１１．５〜１２．５に維持されることが好ましい。アルカリ剤の添加方法は、常時添加してもよいし、定量ずつ逐次添加してもよい。もちろんｐＨ測定値に応じて、添加量を変えて逐次添加してもよい。定量添加する場合の添加濃度は、例えば、水酸化ナトリウム２０〜５０ｍＭである。
添加するアルカリ剤としては、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸カリウム、水酸化カルシウム等の公知のアルカリ剤が挙げられるが、水酸化ナトリウムが好ましい。また、アルカリ剤は速やかに均一化させるために水溶液の状態で添加することが好ましい。急速反応槽２２の内温は、１０〜３０℃の範囲であることが好ましい。温度が低いと可溶化の進行が遅くなるためである。可溶化（加水分解）速度を速めるため、３０℃以上、例えば４０〜９０℃に加温してもよい。なお、可溶化処理する汚泥量は、余剰汚泥発生量の３〜５倍量程度が好ましい。また、汚泥可溶化の助剤として界面活性剤等の添加剤を添加してもよい。
また、図４に示すように、急速撹拌機３４を用いても良く、より短い滞留時間で同様の効果が得られる。ここで、急速撹拌機３４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、乳化分散機等が使用できる。特に、汚泥送泥ラインに直接設置できるラインミキサなどのスタティックミキサが好ましい。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。また、好ましくは１．０〜５．０ｋｇｆ／ｃｍ2の圧力下で汚泥を分散し、アルカリを混合することができるスタティックミキサであることが好ましい。急速撹拌機３４による処理、例えばラインミキサによる処理は、ワンパスによる処理であっても良いし、循環させ複数回、例えば、２〜２０回、好ましくは５〜１０回通過させて処理しても良い。
短い滞留時間で効果が得られる理由としては、フロックが固まりになっているのを急速撹拌によりバラバラにすることができ、フロックへのアルカリの接触効率が上がることにより、よりスムーズに細胞壁の破壊が行われるためと考えられる。
また、図５に示すように、急速撹拌機３４と急速反応槽２２を直列に配置して併用しても良く、これにより、よりさらに可溶化効果が上がるので好ましい。つまり、例えば、図３に示す構成で、急速反応槽２２で３０分処理してもよいし、図４に示す構成で、急速撹拌機で１０パス処理してもよいし、図５に示す構成で、急速撹拌機で１パス処理した後、急速反応槽で２０分処理してもよい。
スタティックミキサ使用時のアルカリ剤の添加は、汚泥のスタティックミキサ導入前でも、ミキサのライン中でもかまわないが、導入前に行われることが好ましい。ｐＨの測定はミキサのライン中でも、急速反応槽中でも、緩速反応槽中でもかまわない。アルカリ剤の添加方法は上述の通りである。
本実施形態において、急速反応槽２２内または急速撹拌機３４内では、活性汚泥を構成する種々の微生物の細胞壁構成成分（タンパク質など）が高ｐＨ条件下（ｐＨ１１．５以上）で変性し細胞壁に損傷が生じて破壊され、細胞壁内外の浸透圧の差によって細胞内成分が溶出し、微生物が死滅して、最も効率的な可溶化効果が得られる。
急速反応槽２２および急速撹拌機３４の少なくとも一方で処理された汚泥は、緩速反応槽（第２の反応槽）３０へ流入する。緩速反応槽３０では、急速反応槽２２で溶出した成分および微生物表層部の多糖類からなる粘膜質が低分子化、低粘性化することで、緩やかに可溶化が進行し、より微生物により分解されやすい状態となる。この反応に伴いｐＨが低下する。ここで、緩速反応槽３０の滞留時間は、急速反応槽２２の滞留時間の３〜５倍、つまり１５分〜５時間であることが好ましく、３０分〜２時間３０分であることがより好ましい。緩速反応槽３０の内温は、１０〜３０℃の範囲であることが好ましい。温度が低いと可溶化の進行が遅くなるためである。可溶化速度を速めるため、３０℃以上、例えば４０〜６０℃に加温してもよい。緩速反応槽３０では撹拌機３２により撹拌され、撹拌速度は、急速反応槽２２の撹拌機２４の撹拌速度より小さく設定されることが好ましく、撹拌機３２の撹拌所要動力は０．０５〜０．２ｋＷ／ｍ3、例えば０．１ｋＷ／ｍ3程度であることが好ましい。この緩速反応槽３０で処理された汚泥が返送可溶化汚泥として生物処理槽１０に流入し、分解されることで余剰汚泥の発生量を大幅に低減することができる。
汚泥の可溶化処理は、汚泥中の微生物細菌の細胞壁等の細菌表面構造を破壊し、細胞質を溶出させ、微生物で分解させる形となった栄養分（ＢＯＤ成分）とするものである。発明者はより効率的な処理を検討したところ、ｐＨの低下と溶出ＴＯＣとの関係に顕著な変化があることを見出した。ｐＨの低下と溶出ＴＯＣとの関係を図６に示す。図６からわかるようにアルカリ処理開始直後〜３０分頃までは、ＴＯＣ（全有機炭素）溶出率が高いにもかかわらずｐＨの低下はほとんど起きないが、３０分を過ぎるあたりになるとｐＨの低下が急激に起きＴＯＣの溶出率も下がる。つまり、可溶化処理開始直後〜３０分付近を境に、現象が急激に変化していくことがわかった。
本発明者らは、可溶化処理において、可溶化処理開始直後〜６０分までの間に、汚泥中の微生物細菌の細胞壁を破壊し、細胞内物質を溶出する工程が顕著に行われ、６０分過ぎたあたりから破壊され溶出してきた細胞質を加水分解等で低分子化する工程が顕著に行われることを見出し、細胞膜破壊溶出工程（第１工程）の区域と細胞質溶出・低分子化工程（第２工程）の区域を別々に設けることにより、非常に短時間で効率的な処理を可能とした。
つまり、可溶化反応は、アルカリ剤添加直後〜６０分程度で最も効率的に微生物の細胞壁を破壊して細胞内成分を溶出させる第一段階と、その後、緩やかに溶出が持続する第二段階とに分けることができる。すなわち、本実施形態における急速反応槽２２が可溶化反応の第一段階に相当し、緩速反応槽３０が第二段階に相当する。急速反応槽２２では、ｐＨはほとんど低下することなく、高ｐＨ条件下（ｐＨ１１．５以上）で、急激に有機物を溶出させることができる。緩速反応槽３０では、緩やかに溶出が継続する。従来のように、長時間、単一の槽で反応を進行させた場合には、溶出に伴うｐＨの低下により、溶出効率が低下する。
また、急速撹拌機３４で、フロックを分散させながらアルカリ剤と反応させることによって、より短時間で、上述の急速反応槽２２と同様の効果が得られる。汚泥中の微生物はその他の物質とともに固まり（フロック）となって存在している。ここで、急速撹拌機による処理は、フロックを分散して微細化することにより、効率的に微生物をアルカリ反応させることができるため、より短時間での処理が可能であると考えられ、加熱、加圧、キャビテーション、ビーズミル、超音波などの手法と比べると、本実施形態の必要なエネルギー量は圧倒的に小さい。
この可溶化処理された汚泥は返送可溶化汚泥として、生物処理槽１０へ返送され、好気性微生物により、ＣＯ2とＨ2Ｏに生物学的に分解される。ここで、生物処理槽１０へのＢＯＤ負荷は、流入する原水のＢＯＤと可溶化汚泥のＢＯＤの合計量に基づいて、設計し、処理水質の悪化をあらかじめ防止するようにしておくことが好ましい。
また、可溶化処理、つまり急速反応槽２２および緩速反応槽３０による処理は上述のような連続処理でもよいが、バッチ処理でもよい。バッチ処理の場合は、急速反応槽２２に引抜汚泥を移送した後、汚泥を撹拌しながらアルカリ剤を添加し、所定のｐＨに調整し、所定時間撹拌を行う急速反応工程後、緩速反応槽３０に移送してさらに所定時間撹拌を行う緩速反応工程を行う。反応後、可溶化した汚泥を生物処理槽１０等へ移送する。急速反応工程と緩速反応工程はこのように別々の槽で行ってもよいが、一つの槽で行ってもよい。
緩速反応槽３０の容量は急速反応槽（第１の反応槽）２２の容量よりも大きいことが好ましく、緩速反応槽３０の容量は急速反応槽２２の３倍から５倍であることがより好ましい。また、緩速反応槽（第２の反応槽）３０は、内部を複数に区切った構造にしてもよい。複数に区切ることで、上流の槽から下流の槽へ段階的にｐＨが低下していくことになり、より効率的な加水分解反応が起こる。また、緩速反応槽３０は、槽容量が大きく、汚泥の粘度も高いので槽全体を完全に混合させることが困難になりがちであるが、複数に区切り多段にすることでより完全に混合され加水分解が進行し易い。
また、可溶化汚泥は、例えば、可溶化処理装置１８の後に設けた中和槽内において、酸を添加して中和してもよい。添加する酸としては、硫酸、塩酸、りん酸等の公知の酸が挙げられるが、硫酸が好ましい。また、急激な中和反応を避けるため、酸は５％〜３０％、好ましくは１０％〜２０％の水溶液として添加することが好ましい。このとき、添加される酸の量は生物処理槽１０に設けられたｐＨセンサによる測定値によって決定され、ｐＨの範囲は６．５〜８．５を維持することが好ましい。中和された汚泥は生物処理槽１０に返送され、生物処理槽１０内の活性汚泥によって、同様に分解される。可溶化汚泥の中和反応は中和槽で行ってもよいが、生物処理槽１０に酸を添加して中和してもよい。
また、原水が酸性を示すために、原水調整槽等の前処理設備にてアルカリを添加して中和する必要がある場合は、可溶化汚泥を原水調整槽等に返送してもよい。その際にはｐＨセンサを原水調整槽等に設けてもよい。ｐＨが所定のｐＨ以上に上昇するようであれば測定値を基に酸を添加してもよい。
さらに、上記可溶化手段により可溶化された汚泥、または、上記酸添加手段により酸添加された汚泥のうち少なくとも一部を濃縮、脱水等の処理を行い、余剰汚泥としてもよい。
本発明の有機性排水処理方法および処理装置は、有機性排水を処理するところであれば特に制限なく使用されるが、特に、下水、浄化槽、食品工場排水など有機物が多く無機物が比較的少ない排水に対して好適に使用できる。
以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
（実験例１）
活性汚泥（ＭＬＳＳ：１００００ｍｇ／Ｌ）を流量３０ｍＬ／ｍｉｎで第１の反応槽（０．６Ｌ）に導入し、温度２０℃にて、ＮａＯＨ水溶液（３０ｍＭ）および界面活性剤（５０ｍｇ／Ｌ、セピアＤ２００：オルガノ製）を連続添加してｐＨ＝１２．０を維持しながら、２０分間滞留させた。２０分間滞留後、第１の反応槽と直列に配置された第２の反応槽（３．０Ｌ）に移送し、１００分間滞留させた。１００分後、第２の反応槽のｐＨは１１．５まで低下した。溶出ＴＯＣは１１０ｍｇ・ＴＯＣ／ｇ・ＳＳであった。
活性汚泥（ＭＬＳＳ：１００００ｍｇ／Ｌ）を流量３０ｍＬ／ｍｉｎで第１の反応槽（０．６Ｌ）に導入し、温度２０℃にて、ＮａＯＨ水溶液（３０ｍＭ）および界面活性剤（５０ｍｇ／Ｌ、セピアＤ２００：オルガノ製）を連続添加してｐＨ＝１２．０を維持しながら、２０分間滞留させた。２０分間滞留後、第１の反応槽と直列に配置された第２の反応槽（３．０Ｌ）に移送し、１００分間滞留させた。１００分後、第２の反応槽のｐＨは１１．５まで低下した。溶出ＴＯＣは１１０ｍｇ・ＴＯＣ／ｇ・ＳＳであった。
（比較例１）
活性汚泥（ＭＬＳＳ：１００００ｍｇ／Ｌ）を流量３０ｍＬ／ｍｉｎで反応槽（１０．８Ｌ）に導入し、温度２０℃にて、ＮａＯＨ水溶液（３０ｍＭ）および界面活性剤（５０ｍｇ／Ｌ、セピアＤ２００：オルガノ製）を連続添加してｐＨ＝１１．１を維持しながら、６時間滞留させた。６時間後、溶出ＴＯＣは１０２ｍｇ・ＴＯＣ／ｇ・ＳＳであった。実験例１は比較例１に比べて、１／３の滞留時間にもかかわらず、同等以上の溶出効果が得られた。
活性汚泥（ＭＬＳＳ：１００００ｍｇ／Ｌ）を流量３０ｍＬ／ｍｉｎで反応槽（１０．８Ｌ）に導入し、温度２０℃にて、ＮａＯＨ水溶液（３０ｍＭ）および界面活性剤（５０ｍｇ／Ｌ、セピアＤ２００：オルガノ製）を連続添加してｐＨ＝１１．１を維持しながら、６時間滞留させた。６時間後、溶出ＴＯＣは１０２ｍｇ・ＴＯＣ／ｇ・ＳＳであった。実験例１は比較例１に比べて、１／３の滞留時間にもかかわらず、同等以上の溶出効果が得られた。
（実験例２）
活性汚泥（ＭＬＳＳ：約１００００ｍｇ／Ｌ）を汚泥可溶化槽に導入し、温度２０℃にて、２５％ＮａＯＨ水溶液を添加し、ｐＨ＝１２．０に調整した（初期にｐＨ調整を行ったのみで、その後は調整せず）。ＮａＯＨ添加後の溶出ＴＯＣを経過時間ごとにＴＯＣ計（島津製作所製 ＴＯＣ−５０００）により測定した。測定した結果を図７に示す。またこのときの経過時間に伴う可溶化槽内のｐＨの変化を図８に示す。時間とともにｐＨが低下していることがわかる。
活性汚泥（ＭＬＳＳ：約１００００ｍｇ／Ｌ）を汚泥可溶化槽に導入し、温度２０℃にて、２５％ＮａＯＨ水溶液を添加し、ｐＨ＝１２．０に調整した（初期にｐＨ調整を行ったのみで、その後は調整せず）。ＮａＯＨ添加後の溶出ＴＯＣを経過時間ごとにＴＯＣ計（島津製作所製 ＴＯＣ−５０００）により測定した。測定した結果を図７に示す。またこのときの経過時間に伴う可溶化槽内のｐＨの変化を図８に示す。時間とともにｐＨが低下していることがわかる。
（比較例２）
活性汚泥（ＭＬＳＳ：約１００００ｍｇ／Ｌ）を汚泥可溶化槽に導入し、温度２０℃にて、２５％ＮａＯＨ水溶液を添加して、ｐＨ＝１１．０を６時間にわたり維持するように調整した。６時間経過後の添加したＮａＯＨ水溶液の総量は実験例２にて初期に添加したＮａＯＨ水溶液の量の約２割多くなった。溶出ＴＯＣを最初にＮａＯＨを添加してからの経過時間ごとに測定した。測定した結果を図７に示す。またこのときの経過時間に伴う可溶化槽内のｐＨの変化を図８に示す。図７より明らかなように、経過時間ごとの溶出ＴＯＣ量は、実験例２に比較して低いものであった（２時間経過後で１００．０に対して７２．０、６時間経過後で１１０．０に対して９８．０）。なお、図８より、槽内のｐＨはほぼ一定に保たれている。
活性汚泥（ＭＬＳＳ：約１００００ｍｇ／Ｌ）を汚泥可溶化槽に導入し、温度２０℃にて、２５％ＮａＯＨ水溶液を添加して、ｐＨ＝１１．０を６時間にわたり維持するように調整した。６時間経過後の添加したＮａＯＨ水溶液の総量は実験例２にて初期に添加したＮａＯＨ水溶液の量の約２割多くなった。溶出ＴＯＣを最初にＮａＯＨを添加してからの経過時間ごとに測定した。測定した結果を図７に示す。またこのときの経過時間に伴う可溶化槽内のｐＨの変化を図８に示す。図７より明らかなように、経過時間ごとの溶出ＴＯＣ量は、実験例２に比較して低いものであった（２時間経過後で１００．０に対して７２．０、６時間経過後で１１０．０に対して９８．０）。なお、図８より、槽内のｐＨはほぼ一定に保たれている。
（実験例３）
活性汚泥（ＭＬＳＳ：約１００００ｍｇ／Ｌ）に、温度２０℃にて、２５％ＮａＯＨ水溶液を添加し、ｐＨ＝１２．０に調整した（初期にｐＨ調整を行ったのみで、その後は調整せず）。調整後、ラインミキサにより送水圧：２．０ｋｇｆ／ｃｍ2にて５パス処理を行い、汚泥可溶化槽に導入した。ＮａＯＨ添加後の溶出ＴＯＣを経過時間ごとに測定した。測定した結果を図９に示す。図９より明らかなように、実験例２に比較して、ラインミキサ処理直後の溶出ＴＯＣ量が高くなっている（初期溶出ＴＯＣ：３．０に対して、９０．０）。また、６時間経過後も、実験例２に対して高くなっており（１１０．０に対して１３５．０）、ラインミキサの効果が現れている。
活性汚泥（ＭＬＳＳ：約１００００ｍｇ／Ｌ）に、温度２０℃にて、２５％ＮａＯＨ水溶液を添加し、ｐＨ＝１２．０に調整した（初期にｐＨ調整を行ったのみで、その後は調整せず）。調整後、ラインミキサにより送水圧：２．０ｋｇｆ／ｃｍ2にて５パス処理を行い、汚泥可溶化槽に導入した。ＮａＯＨ添加後の溶出ＴＯＣを経過時間ごとに測定した。測定した結果を図９に示す。図９より明らかなように、実験例２に比較して、ラインミキサ処理直後の溶出ＴＯＣ量が高くなっている（初期溶出ＴＯＣ：３．０に対して、９０．０）。また、６時間経過後も、実験例２に対して高くなっており（１１０．０に対して１３５．０）、ラインミキサの効果が現れている。
本発明により、工業排水や生活排水などの有機性排水、特に、下水、浄化槽、食品工場排水など有機物が多く無機物が比較的少ない有機性排水の処理装置および処理方法を提供する。本発明によれば、従来法に比べて低エネルギーで、非常に短時間に汚泥を可溶化処理することが可能である。
１，３ 有機性排水処理装置、１０ 生物処理槽、１２ ブロア、１４ 沈殿槽、１６ 返送汚泥ポンプ、１８ 可溶化処理装置、２０ 汚泥移送ポンプ、２２ 急速反応槽（第１の反応槽）、２４ 撹拌機、２６ ｐＨセンサ、２８ アルカリ供給路、３０ 緩速反応槽（第２の反応槽）、３２ 撹拌機、３４ 急速撹拌機。
Claims (7)
- 有機性排水を微生物により処理する生物処理手段と、
前記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、
前記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分離汚泥返送手段と、
を有する有機性排水の処理装置であって、
さらに、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受け取り、アルカリ剤を添加し、可溶化させる可溶化手段と、
前記可溶化手段で可溶化された汚泥を、前記生物処理手段へ返送する可溶化汚泥返送手段と、
を有し、
前記可溶化手段は、直列に配置された、第１の反応槽と、それに続く第２の反応槽と、からなり、
前記第１の反応槽において、前記アルカリ剤を添加して前記汚泥を５〜６０分間滞留せしめた後、前記第２の反応槽に移送し、
前記第２の反応槽において一定時間滞留させて前記汚泥を処理することを特徴とする有機性排水処理装置。 - 請求項１に記載の有機性排水処理装置であって、
前記第１の反応槽において、前記汚泥のｐＨを１１．５〜１２．５の範囲に制御することを特徴とする有機性排水処理装置。 - 有機性排水を微生物により処理する生物処理手段と、
前記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、
前記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分離汚泥返送手段と、
を有する有機性排水処理装置であって、
さらに、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受け取り、アルカリ剤を添加し、可溶化させる可溶化手段と、
前記可溶化手段で可溶化された汚泥を、前記生物処理手段へ返送する可溶化汚泥返送手段と、
を有し、
前記可溶化手段は、直列に配置された、急速撹拌機と、それに続く反応槽と、からなり、
前記アルカリ剤を前記汚泥に添加してｐＨ１１．５〜１２．５の範囲にした後、前記急速撹拌機で処理し、その後、前記反応槽に移送して一定時間滞留させることを特徴とする有機性排水処理装置。 - 請求項３に記載の有機性排水処理装置であって、
前記反応槽は、直列に配置された、第１の反応槽と、それに続く第２の反応槽と、からなり、
前記第１の反応槽において、ｐＨ１１．５〜１２．５の範囲に制御して前記汚泥を処理した後、前記第２の反応槽に移送し、
前記第２の反応槽において、一定時間滞留させて前記汚泥を処理することを特徴とする有機性排水処理装置。 - 請求項１乃至４のいずれか１に記載の有機性排水処理装置であって、
前記反応槽または前記第２の反応槽において、前記汚泥の滞留時間は１５分〜５時間であることを特徴とする有機性排水処理装置。 - 請求項１乃至５のいずれか１に記載の有機性排水処理装置であって、
さらに、前記可溶化手段により可溶化された汚泥に酸を添加する酸添加手段と、
前記酸添加手段により酸添加された汚泥を、前記生物処理手段へ返送する酸添加汚泥返送手段と、
を有することを特徴とする有機性排水処理装置。 - 有機性排水を微生物により処理する生物処理工程と、
前記生物処理工程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工程と、
前記固液分離工程で分離された汚泥を前記生物処理手段へ返送する分離汚泥返送工程と、
を有する有機性排水処理方法であって、
さらに、前記固液分離工程で分離された汚泥の少なくとも一部にアルカリ剤を添加し、可溶化させる可溶化工程と、
前記可溶化工程で可溶化された汚泥を、前記生物処理工程へ返送する可溶化汚泥返送工程と、
を有し、
前記可溶化工程は、
前記アルカリ剤を添加して、前記汚泥のｐＨを１１．５〜１２．５に制御し、前記汚泥を５〜６０分間滞留せしめた後、移送する第１の工程と、
前記汚泥を、第１の工程での滞留時間の３〜５倍滞留させて処理する第２の工程と、
を含むことを特徴とする有機性排水処理方法。
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