JP2005246328A - 汚泥の減量化処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電解槽での電気分解処理時間を確保しながら、電解槽内の汚泥の流動速度を高めることにより、電解槽内で汚泥が沈殿したり、目詰まりを起こすことなく、安定した電気分解処理を行うことができる汚泥の減量化処理装置を提供すること。
【解決手段】有機性汚水を生物処理する生物処理槽６と、この生物処理槽６からの余剰汚泥Ａに塩Ｆと酸Ｅを添加して調質する調質槽１と、調質槽１からの汚泥Ｂを電気分解処理する電解槽２とを備え、電解槽２で電気分解処理した汚泥Ｃを生物処理槽６に返送するとともに、電解槽２に、電解槽２で電気分解処理した汚泥Ｄの一部を引き抜いて、再度電解槽２に戻す再循環経路５を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、汚泥の減量化処理装置に関し、特に、電解槽での電気分解処理時間を確保しながら、電解槽内の汚泥の流動速度を高めることにより、電解槽内で汚泥が沈殿したり、目詰まりを起こすことなく、安定した電気分解処理を行うことができるようにした汚泥の減量化処理装置に関するものである。

従来、下水処理場等に流入する汚水を処理するために、生物処理槽に活性汚泥と共に汚水を導入し、これを曝気、攪拌等することにより生物処理を行う活性汚泥法が用いられている。
この活性汚泥法の水処理工程で発生する余剰汚泥は、通常、脱水を行った後、埋立処分されているが、処分地が次第になくなりつつあることから、この余剰汚泥に塩と酸を添加して電気分解処理を施し、これにより、汚泥微生物を殺菌・可溶化するとともに、生物処理槽に返送して生物分解することにより、汚泥発生量を減量化する方法が試みられている。

ところで、汚泥微生物の殺菌・可溶化は、電気分解により発生する次亜塩素酸及び次亜塩素酸イオンが汚泥の成分である微生物を殺菌することにより起こる。
このうち、次亜塩素酸イオンの発生量は電解強度によって決まるが、電解強度を高くしても水の電気分解が起きてしまい、次亜塩素酸イオン自体の発生量は制限を受けるため、電解槽内の汚泥の流動速度をある程度緩やかにして、電解槽内に汚泥が長時間滞留するようにする必要となる。
しかしながら、その反面、電解槽内の汚泥の流動速度が低下すると、電解槽内で汚泥が沈殿したり、目詰まりを起こし、これにより、安定した電気分解処理を行うことができないという問題が生じる。

本発明は、上記従来の汚泥の減量化処理装置が有する問題点に鑑み、電解槽での電気分解処理時間を確保しながら、電解槽内の汚泥の流動速度を高めることにより、電解槽内で汚泥が沈殿したり、目詰まりを起こすことなく、安定した電気分解処理を行うことができるようにした汚泥の減量化処理装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の汚泥の減量化処理装置は、有機性汚水を生物処理する生物処理槽と、該生物処理槽からの余剰汚泥に塩と酸を添加して調質する調質槽と、該調質槽からの汚泥を電気分解処理する電解槽とを備え、該電解槽で電気分解処理した汚泥を生物処理槽に返送するようにした汚泥の減量化処理装置において、前記電解槽に、電解槽で電気分解処理した汚泥の一部を引き抜いて、再度電解槽に戻す再循環経路を設けたことを特徴とする。

この場合において、前記電解槽に、汚泥の流路と平行に電極板を設置することができる。

また、前記調質槽に、塩化ナトリウム又は塩化カリウムを主成分とする塩を、０．２〜１％の塩濃度となるように添加するようにすることができる。

本発明の汚泥の減量化処理装置によれば、有機性汚水を生物処理する生物処理槽と、該生物処理槽からの余剰汚泥に塩と酸を添加して調質する調質槽と、該調質槽からの汚泥を電気分解処理する電解槽とを備え、該電解槽で電気分解処理した汚泥を生物処理槽に返送するようにした汚泥の減量化処理装置において、前記電解槽に、電解槽で電気分解処理した汚泥の一部を引き抜いて、再度電解槽に戻す再循環経路を設けたことから、電解槽での電気分解処理時間を確保しながら、電解槽内の汚泥の流動速度を高めることにより、電解槽内で汚泥が沈殿したり、目詰まりを起こすことなく、安定した電気分解処理を行うことができる。

また、前記電解槽に、汚泥の流路と平行に電極板を設置することにより、電気分解処理時間を有効に確保し、より効率的な電気分解処理を行うことができる。

また、前記調質槽に、塩化ナトリウム又は塩化カリウムを主成分とする塩を、０．２〜１％の塩濃度となるように添加することにより、次亜塩素酸を発生し易い条件に塩素イオンを設定し、殺菌力を高めることができる。

以下、本発明の汚泥の減量化処理装置の実施の形態を、図面に基づいて説明する。

図１〜図２に、本発明の汚泥の減量化処理装置の一実施例を示す。
この汚泥の減量化処理装置は、下水等の有機性汚水を生物処理する汚水処理施設に適用されるもので、有機性汚水を生物処理するＯＤ槽６１及び沈殿槽６１からなる生物処理槽６と、この生物処理槽６からの余剰汚泥Ａに塩Ｆと酸Ｅを添加して調質する調質槽１と、調質槽１からの汚泥Ｂを電気分解処理する電解槽２とを備え、電解槽２で電気分解処理した汚泥Ｃを生物処理槽６のＯＤ槽６１に返送するとともに、電解槽２に、電解槽２で電気分解処理した汚泥Ｄの一部を引き抜いて、再度電解槽２に戻す再循環経路５を設けるようにしている。
なお、生物処理槽６において活性汚泥により有機性汚水を生物処理すると、微生物の増殖によって汚泥量が増加するため、汚泥の余剰分を定期的に引き抜いて、汚泥量の安定化を図る必要があるが、この余剰汚泥Ａの発生量は、通常、流入水量にほぼ比例することから、流入水量を指標に発生汚泥量を算出し、さらにこれをベースに処理すべき余剰汚泥量を計算して、余剰汚泥Ａを調質槽１へ送泥するようにする。この場合、実際には、送泥するポンプの流量を固定し、ポンプの運転時間により送泥する余剰汚泥量を調整するのが簡便である。

この場合において、調質槽１においては、酸Ｅを用いて汚泥のｐＨが４〜６となるように調整するとともに、塩Ｆを０．２〜１％の塩濃度となるように添加する。
このため、調質槽１には、攪拌機１０とｐＨセンサー１１が設けられ、攪拌を行いながら、酸Ｅと塩Ｆを添加し、汚泥の質を調整するようにする。
酸Ｅは、通常、硫酸、塩酸等の無機酸を使用するが、ｐＨを下げることを目的としており、特に限定されるものではない。
ｐＨの至適領域は４〜６で、ｐＨセンサー１１を用いて常時ｐＨ値を測定しながら、酸を添加するポンプの自動制御を行うのが簡便であるが、適正なｐＨ範囲とするための酸の量を予め把握しておき、ｐＨセンサーを使用せずに、汚泥量に対して必要な量の酸をポンプ注入することも可能である。
また、塩Ｆは、塩化ナトリウム又は塩化カリウムを主成分とするものを使用し、汚泥に対し、０．２〜１％の塩濃度となるよう、高濃度の塩水をポンプで注入するか、岩塩や食塩をフィーダを用いて直接投入して溶解させるようにする。この場合、塩Ｆの添加量を、余剰汚泥量に比例（余剰汚泥Ａを送泥するポンプに連動）させるのが簡便である。

調質槽１において所定のｐＨ及び塩濃度に調質された汚泥Ｂは、移送ポンプ３により、電解槽２に導入される。
このとき、均一に汚泥が分配されるように、分配用の堰や分岐配管を設けることも有効であり、その場合は、循環ポンプにより電解槽２の下流側より引き抜かれた循環汚泥と合せて分配するのがより効果的である。
電解槽２は、電極板２０を水槽の上部の電極支持材２１に上端を固定し、下向に複数枚設置して、汚泥を上流側から電極板の間に導入し、略水平方向に流動させて、下流側の越流堰２２からオーバーフローするように構成する。

電極板２０は、図２に示すように、陽極と陰極を交互に配置し、直流電源装置２３に接続する。なお、電極板２０の材質は、陽極と陰極で別の材質を用いることも可能であるが、炭素電極は液中に溶解し難いため、好ましくは、両極に炭素電極を用いるようにする。

電解槽２において殺菌を確実に行うための条件である電解槽２における汚泥の滞留時間は、供給する汚泥の濃度や電流の密度により幾分異なるが、少なくとも１０分以上、好ましくは３０分以上となるよう送泥量を設定するが、この条件では、電解槽２を水平に流れる汚泥の流速が不十分な場合が多いため、電解槽２の下流側から汚泥を引き抜き、循環ポンプ４により、この汚泥Ｄを電解槽２の上流側又は調質槽１へと返送する再循環経路５を設けるようにする。
なお、本実施例においては、越流堰２２からオーバーフローした汚泥Ｃを、生物処理槽６のＯＤ槽６１に返送するようにしている。

そして、電解槽２には、電解槽２の下流側から電解槽２で電気分解処理した汚泥Ｄの一部を引き抜いて、再度電解槽２の上流側に戻す再循環経路５を設けて、汚泥Ｄを循環させることにより、電解槽２での実質的な電気分解処理時間を十分確保しながら、電解槽２内の汚泥の流動速度を高めることができ、これによって、電解槽２内で汚泥が沈殿したり、目詰まりを起こすことを防止し、安定した電気分解処理を行うことができるようにしている。
なお、電解槽２での電気分解処理により、９０％以上の汚泥微生物の殺菌効果を発揮させるために、電解槽２での汚泥の滞留時間が少なくとも１０分以上、好ましくは３０分以上となるように送泥量を設定するようにする。

ところで、電解槽２での電気分解処理による汚泥微生物の殺菌は、電極板２０に直流電流を流すことにより、汚泥中に含まれる塩素イオンから変換される次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）及び次亜塩素酸イオン（ＣｌＯ⁻）の殺菌作用を利用するもので、特に、次亜塩素酸は次亜塩素酸イオンの数十倍の殺菌力を有することから、次亜塩素酸を発生し易い条件に設定する。
汚泥のｐＨが４〜６においては、生成した遊離塩素の９０％以上が次亜塩素酸であるのに対し、ｐＨが低い強酸性になるほど次亜塩素酸が減少して塩素ガスが増加して揮発するため、殺菌力が減少する。
また、ｐＨが６以上の場合は、ｐＨが高くなるほど次亜塩素酸が次亜塩素酸イオンに変化して殺菌力が低下する。
本実施例では、ｐＨセンサー等を用いて酸Ｅを適量添加し、ｐＨ４〜６の範囲に保っているため、最も効率的に次亜塩素酸を発生させることができ、高い殺菌性能を得ることができる。

また、次亜塩素酸の基となる塩素イオンについては、少なくとも０．５％程度必要であるのに対し、下水等の汚水処理施設から発生する余剰汚泥に含まれる塩素イオンは０．１％程度以下と低いことから、０．２〜１％程度の塩Ｆ、具体的には、塩化ナトリウム又は塩化カリウムを主成分とする塩を添加する。
塩素イオンは直流電流を流すことにより、大半が次亜塩素酸に変換され、次亜塩素酸の殺菌作用により、汚泥微生物が殺菌されるとき、次亜塩素酸は塩素イオンに戻る。この塩素イオンは、再び電流によって次亜塩素酸に変換されるため、繰り返し利用できる。

一方、電極板２０の表面では、陽極で塩素及び酸素ガス、陰極で水素ガスが少量発生し、気泡が生じて電極板２０の表面に付着する。
そこで、本実施例では、これらを電極板２０の表面から洗い流して接触効率を高めるため、電極板２０を電解槽２の上流側から下流側に向けて複数枚設置し、汚泥を電極板２０の間に水平方向に流しながら、電気分解処理を行うようにしている。

また、電解槽２は、電気分解処理により発生したガスを大気中に揮散させるため、電解槽２は密閉構造とせず、上部は開放しておくことが望ましい。

そして、電解槽２で電気分解処理された汚泥Ｃは、越流堰２２からオーバーフローした後、従来と同様、生物処理槽６のＯＤ槽６１に返送され、活性汚泥中の汚泥微生物によって徐々に低分子化されて、最終的には水と炭酸ガスに分解される。

この汚泥の減量化処理装置は、電解槽２に、電解槽２で電気分解処理した汚泥Ｄの一部を引き抜いて、再度電解槽２に戻す再循環経路５を設けたことから、電解槽２での電気分解処理時間を確保しながら、電解槽２内の汚泥の流動速度を高めることにより、電解槽２内で汚泥が沈殿したり、目詰まりを起こすことなく、安定した電気分解処理を行うことができる。
すなわち、この汚泥の減量化処理装置は、電解槽２の下流側から汚泥を引き抜き、循環ポンプ４により、この汚泥を電解槽２の上流側まで返送する再循環経路５を設けることにより、電極板２０の間を移動する汚泥の流速を大きくできるため、発生する次亜塩素酸を電極板２０の表面から汚泥中へと移動させる効果が大きく、また、発生する少量の塩素ガス、酸素ガス及び水素ガスが電極板２０の表面に付着して電流の流れを阻害するのを防止することができる。
さらに、これらのガスでできた微細な気泡が、流速を速くすることで汚泥から剥離して大気中に揮散し易くなるが、これらの気泡を汚泥中から取り除くために、電解槽２に攪拌機を設けたり、越流堰２２からオーバーフローした後段に、消泡用の散水装置や脱気装置を設置すればより効果的である。

また、電解槽２に、汚泥の流路と平行に電極板２０を設置することにより、電気分解処理時間を有効に確保し、より効率的な電気分解処理を行うことができる。

また、調質槽１に、塩化ナトリウム又は塩化カリウムを主成分とする塩Ｆを、０．２〜１％の塩濃度となるように添加することにより、次亜塩素酸を発生し易い条件に塩素イオンを設定し、殺菌力を高めることができる。

以上、本発明の汚泥の減量化処理装置について、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、例えば、上記実施例においては、電解槽２における汚泥の流動方向を略水平方向としたが、上下方向や斜め方向とすることもできる等、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。

本発明の汚泥の減量化処理装置は、電解槽での電気分解処理時間を確保しながら、電解槽内の汚泥の流動速度を高めることにより、電解槽内で汚泥が沈殿したり、目詰まりを起こすことなく、安定した電気分解処理を行うことができることから、下水等の有機性汚水を生物処理して、有機物を分解除去し、発生する汚泥量を最小限にする汚水処理施設に好適に用いることができる。

本発明の汚泥の減量化処理装置の一実施例を示す説明図である。 同減量化処理装置の電解槽を上流側から見た断面図である。

符号の説明

１ 調質槽
２ 電解槽
３ 移送ポンプ
４ 循環ポンプ
５ 再循環経路
６ 生物処理槽
６１ ＯＤ槽
６２ 沈殿槽
１０ 攪拌機
１１ ｐＨセンサー
２０ 電極板
２１ 電極支持材
２２ 越流堰
２３ 直流電源装置
Ａ 余剰汚泥
Ｂ 調質汚泥
Ｃ 殺菌汚泥
Ｄ 循環汚泥
Ｅ 酸
Ｆ 塩

Claims (3)

1. 有機性汚水を生物処理する生物処理槽と、該生物処理槽からの余剰汚泥に塩と酸を添加して調質する調質槽と、該調質槽からの汚泥を電気分解処理する電解槽とを備え、該電解槽で電気分解処理した汚泥を生物処理槽に返送するようにした汚泥の減量化処理装置において、前記電解槽に、電解槽で電気分解処理した汚泥の一部を引き抜いて、再度電解槽に戻す再循環経路を設けたことを特徴とする汚泥の減量化処理装置。
2. 前記電解槽に、汚泥の流路と平行に電極板を設置したことを特徴とする請求項１記載の汚泥の減量化処理装置。
3. 前記調質槽に、塩化ナトリウム又は塩化カリウムを主成分とする塩を、０．２〜１％の塩濃度となるように添加するようにしたことを特徴とする請求項１又は２記載の汚泥の減量化処理装置。

Images