JP2005246346A - 汚水の処理方法および処理装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、余剰汚泥の発生量が著しく減少するとともに、アルカリ処理を効率化して汚泥減容能力を向上、安定化させることを課題とする。
【解決手段】汚水1を生物処理する曝気槽2と、生物処理後の汚水を固液分離して、処理水4と返送汚泥5とを得る沈殿槽3と、返送汚泥の一部から引き抜き汚泥を得る手段と、前記引き抜き汚泥を2段以上のアルカリ処理をする複数のアルカリ処理槽8,9と、前記アルカリ処理後の汚泥を、嫌気、無酸素あるいは微好気条件下で生物学的に可溶化する生物学的可溶化槽10と、前記可溶化された汚泥を前記曝気槽2に返送する汚泥返送手段とを具備する汚水の処理装置。
【選択図】 図1
【解決手段】汚水1を生物処理する曝気槽2と、生物処理後の汚水を固液分離して、処理水4と返送汚泥5とを得る沈殿槽3と、返送汚泥の一部から引き抜き汚泥を得る手段と、前記引き抜き汚泥を2段以上のアルカリ処理をする複数のアルカリ処理槽8,9と、前記アルカリ処理後の汚泥を、嫌気、無酸素あるいは微好気条件下で生物学的に可溶化する生物学的可溶化槽10と、前記可溶化された汚泥を前記曝気槽2に返送する汚泥返送手段とを具備する汚水の処理装置。
【選択図】 図1
Description
本発明は、有機性汚水を処理する汚水の処理方法およびその処理装置に関する。
従来、下水などの有機性汚水を処理する施設においては、活性汚泥法などの生物学的処理法が採用されている。例えば、活性汚泥法による場合、曝気槽で汚水中の有機物質を微生物により分解させ、この汚水を沈殿槽へ送って処理水と汚泥に分離する処理が行われる。分離された汚泥は曝気槽へ返送されるが、その一部は余剰汚泥として系外へ抜き出され、脱水処理される。
抜き出される余剰汚泥は、その発生量が大量である上に、脱水処理をした汚泥であっても、80%以上にも及ぶ含水率を有する。従って、前記余剰汚泥はごく一部が有効利用されているだけであって、大部分は廃棄物として処分されている。このため、余剰汚泥の処分方法が有機性汚水処理技術における大きな課題になっている。
即ち、汚泥の処分に際しては、脱水汚泥のまま、あるいは脱水汚泥を焼却処理した後に埋立て処分されている。近年、廃棄物処分場を新設する敷地を確保することが非常に困難になっており、汚泥をたやすく埋立て処分することができない状況になっている。
このため、余剰汚泥の処分費用が高騰し、汚水処理費全体に対する余剰汚泥の処分費が非常に大きな割合を占めるようになっている。また、汚泥を焼却処理すれば、大幅に減容化され、埋立処分がしやすくなるが、新たに焼却設備を設置しなければならず、その設備の建設費と運転に関わる費用の負担が非常に大きい。特に、小規模の水処理施設においては、上記費用の負担率は極めて大きくなる。
従来、上記の問題に対処して余剰汚泥の発生量を減少させる技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1には、返送汚泥の一部を抜き出し、この汚泥にアルカリを加えてアルカリ処理し、次いで、アルカリ処理された汚泥を、嫌気、無酸素または好気条件下で生物学的に処理した後、曝気槽などの生物処理工程へ返送する処理を行う汚水の処理技術が開示されている。
特開2001−347296号公報
特許文献1の技術では、抜き出された返送汚泥がアルカリ処理(化学的処理)と生物学的処理からなる2段階で処理され、汚泥中の有機物が分解して可溶化する反応が進行し、この可溶化処理された汚泥を汚水の生物処理工程へ返送している。従って、特許文献1の技術によれば、余剰汚泥の発生量が著しく減少できる。
しかし、特許文献1の技術により汚水の処理を行った場合、余剰汚泥の発生量が著しく減少すると言う効果が得られるが、アルカリ処理時に、攪拌、混合状態によって処理が変動し、アルカリ効率が低くなって処理が不安定になるという新たな問題が発生することが分かってきた。
本発明は、上記の問題を解決し、余剰汚泥の発生量が著しく減少するとともに、アルカリ処理を効率化して汚泥減容能力を向上、安定化させる汚水の処理方法およびその処理装置を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するために、本発明に係る汚水の処理方法は、汚水を生物処理する工程と、生物処理後の汚水を固液分離して処理水と返送汚泥とを得る工程と、返送汚泥の一部から引き抜き汚泥を得る工程と、引き抜き汚泥をアルカリ処理する工程と、アルカリ処理後の汚泥を、直ちに嫌気、無酸素あるいは微好気条件下で生物学的に可溶化分解する工程と、可溶化された汚泥を前記生物処理系に返送する工程とを具備する汚水の処理方法において、アルカリ処理する工程を2段階以上に分割し、多段アルカリ処理することを特徴としている。
更に、本発明に係る汚水の処理装置は、汚水を生物処理する生物処理槽と、生物処理後の汚水を固液分離して、処理水と返送汚泥とを得る固液分離装置と、前記返送汚泥の一部から引き抜き汚泥を得る手段と、引き抜き汚泥を2段以上のアルカリ処理をする複数のアルカリ処理槽と、アルカリ処理後の汚泥を、嫌気、無酸素あるいは微好気条件下で生物学的に可溶化する生物学的可溶化槽と、可溶化された汚泥を前記生物処理槽に返送する汚泥返送手段とを具備することを特徴としている。
本発明によれば、アルカリ処理を2段階にして無駄を無くし、アルカリ添加量を最低限に抑えられる。従って、高効率な汚泥の可溶化処理が可能になり、ランニングコストの更なる低減が図れる。このため、下水など汚水の生物処理工程から発生する汚泥の処理に極めて有効であり、その工業的価値は大きい。
以下、本発明について更に詳しく説明する。
本発明において、汚水を生物処理する方法としては、例えば活性汚泥法、オキシデーションディッチ法、回転円板法、散水ろ床法、浸漬ろ床法があるが、これらに限定されるものではない。
本発明において、汚水を生物処理する方法としては、例えば活性汚泥法、オキシデーションディッチ法、回転円板法、散水ろ床法、浸漬ろ床法があるが、これらに限定されるものではない。
本発明者らは、従来技術によれば、アルカリ処理が不安定になるという問題について、検討と実験を重ねた結果、従来技術における汚泥の処理条件が、必ずしも適正であったとは言えないとの結論を得た。即ち、単一のアルカリ処理槽では、アルカリと汚泥の接触が十分ではなく、撹拝、混合状態の微小な変化によって接触効率が大きく変動し、結果として処理が不安定になる。解決策の一つとして滞留時間を十分にとる方法が考えられるが、処理槽容積が巨大になり、現実的とは言えない。また、アルカリ添加量を増やすことも解決策の一つであると考えられるが、そのためには多量のアルカリ剤が必要となり、ランニングコストの著しい増大を招く。
そこで、本発明者らは、アルカリ処理として、2段階以上の多段処理で行うという処理方法を採用するに至った。アルカリ処理は高pHにて行われるが、現実的に完全混合槽を考えると、装置出口の汚泥pHは処理槽内pHと同一の、高いpHを保っている。換言すれば、これは、まだ汚泥分解に消費されていない水酸化物イオンが多量に残存していることを示している。従って、そのまま生物処理槽に投入して生物が産出する有機酸を中和する為にアルカリが消費されてしまってはアルカリに無駄が生ずる。そこで、アルカリ処理槽から排出される高pHの汚泥をそのまま再度アルカリ処理することにより、アルカリ剤の無駄な消費が抑えられ、高効率な汚泥の可溶化処理が達成される。
本発明においては、引き抜き汚泥をアルカリ処理するアルカリ処理槽として2つのアルカリ処理槽を用いた場合、その作用は次のようになる。まず、実験結果に基づいて、汚泥をアルカリ処理する際の、第1のアルカリ処理槽におけるpHは9〜12.5程度にし、汚泥構成物質の分解を行わせる。
第1のアルカリ処理槽において、pHが9未満であれば、汚泥の分解が不十分になり、良好な処理が行えない。また、pHが12.5を超えると、アルカリ薬剤費が嵩み、ランニングコストの点で問題が生ずる。また、このとき第2のアルカリ処理槽では、新規なアルカリの添加は行わないため、処理pHは8〜11程度になるように、滞留時間を設定する。
なお、上記第1のアルカリ処理槽pH9〜12.5のうち、特に好ましい範囲はpH9〜11である。pHが9〜11であれば、汚泥の分解が十分に行われて効率的な可溶化処理が行われるとともに、アルカリの消費量が適度の範囲に抑えられる。
本発明において、引き抜き汚泥をアルカリ処理する工程に先だって、汚泥を濃縮することが好ましい。これにより、アルカリ効率が上がり、使用アルカリを減らすことができる(少ないアルカリで同等の効果が得られる)。また、装置の小型化が図れる。
図1は、本発明に係る汚水の処理装置の一例を示す図である。この汚水処理装置は、汚水を処理するラインL1と汚泥を処理するラインL2とを具備している。前記ラインL1には、流入する汚水1を好気的条件で処理する生物処理槽としての曝気槽2と、この曝気槽2の下流側に配置された固液分離装置としての沈殿槽3が設けられている。ここで、沈殿槽3は、前記曝気槽2から排出された汚水を受け入れて汚泥を沈降させ、処理水4と返送汚泥5に分離する機能を有している。なお、図1中の符番6は、返送汚泥5を曝気槽2へ返送する返送汚泥配管である。
前記ラインL2には、沈殿槽3から排出された汚泥の一部7に、アルカリ剤を添加して汚泥をアルカリ処理する第1のアルカリ処理槽8、さらにこの処理槽8で消費されなかったアルカリを利用してアルカリ処理を連続的に行う第2のアルカリ処理槽9が設けられている。また、ラインL2には、前記第2のアルカリ処理槽9から排出される汚泥を生物学的に処理して可溶化分解する生物学的可溶化槽10が設けられている。
このとき、生物学的可溶化槽10は緩やかに撹拝されながら、嫌気、無酸素、または微好気条件下に維持される。なお、図中の符番11は第1のアルカリ処理槽8へアルカリ剤を供給するアルカリ剤供給装置、符番12は可溶化処理した汚泥を曝気槽2へ返送する可溶化汚泥返送配管(汚泥返送手段)である。前記アルカリ剤としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウムなどのような溶解度の大きなものが望ましい。
上述したように、図1に係る汚水の処理装置は、汚水を生物処理する生物処理槽2と、生物処理後の汚水を固液分離して、処理水4と返送汚泥5とを得る沈殿槽3と、前記返送汚泥4の一部から引き抜き汚泥を得る汚泥返送配管6と、前記引き抜き汚泥を2段以上のアルカリ処理をする第1、第2のアルカリ処理槽8,9と、前記アルカリ処理後の汚泥を、嫌気、無酸素あるいは微好気条件下で生物学的に可溶化する生物学的可溶化槽10と、前記可溶化された汚泥を前記生物処理系に返送する可溶化汚泥返送配管12とを具備した構成となっている。なお、請求項3における「搬送汚泥の一部を引き抜き汚泥を得る手段」とは、図1の汚泥4の一部7を得る手段を示す。
なお、本発明に係る装置の構成は図1に示す装置の組合せに限定されるものではない。例えば、汚水処理工程には、生物処理槽として活性汚泥法を想定して曝気槽5が設けられているが、本法以外にも、オキシデーションディッチ法、回転円板法、散水ろ床法、浸漬ろ床法などで汚水処理を行う装置を使用してもよい。
上記構成の装置による汚水処理は、次のように行われる。
まず、大きな固形物や砂などの比重の大きい固形分が除去された汚水1が、曝気槽2へ流入し、生物処理される。この際、返送汚泥配管6から多量の返送汚泥が曝気槽2に導入される。次に、生物処理されて浄化された水は、汚泥と共に沈殿槽3へ送られる。沈殿槽3では上澄水の層と汚泥の層からなる2層が形成され、上澄水は処理水4として排出される。一方、沈降した汚泥は、返送汚泥配管6を経由して曝気槽2へ返送される。
まず、大きな固形物や砂などの比重の大きい固形分が除去された汚水1が、曝気槽2へ流入し、生物処理される。この際、返送汚泥配管6から多量の返送汚泥が曝気槽2に導入される。次に、生物処理されて浄化された水は、汚泥と共に沈殿槽3へ送られる。沈殿槽3では上澄水の層と汚泥の層からなる2層が形成され、上澄水は処理水4として排出される。一方、沈降した汚泥は、返送汚泥配管6を経由して曝気槽2へ返送される。
そして、返送汚泥配管6から返送汚泥5の一部(汚泥7)が抜き出されて、第1のアルカリ処理槽8へ投入され、アルカリ剤供給装置11からアルカリ剤が添加され、汚泥のpHが9〜12.5、好ましくは9〜11の範囲内の所定値になるように調節される。アルカリ剤が添加された汚泥は、3〜24時間程度の間攪拌されてアルカリ処理される。その後、処理汚泥は第2のアルカリ処理槽9に送られ、pH8〜11にて3〜24時間程度の間攪拌され、残存アルカリによるさらなる汚泥の可溶化を進行させる。この2段階のアルカリ処理によりアルカリ消費に無駄のない効率的な処理が行われ、従来よりも少ないアルカリ添加量で、これまでと同等の効果を得ることができる。
第2のアルカリ処理槽9から排出された汚泥は、生物学的可溶化槽10へ送られ、1日〜3日程度の間、嫌気、無酸素、または微好気条件下に維持される。この生物学的可溶化槽10における処理によって、アルカリによって破壊された汚泥の更なる分解が進行し、有機酸類などのような化合物にまで低分子化される。生物学的可溶化槽10から排出された汚泥は可溶化汚泥返送配管12を経て曝気槽2へ返送される。可溶化汚泥が返送された曝気槽2においては、流入汚水中のBOD成分が分解されると共に、低分子化された可溶化汚泥中のBOD成分が分解される。
このように、本発明に係る汚水の処理方法は、汚水を生物処理する工程と、前記生物処理後の汚水を固液分離して処理水4と返送汚泥5とを得る工程と、前記返送汚泥5の一部から引き抜き汚泥7を得る工程と、前記引き抜き汚泥7をアルカリ処理する工程と、前記アルカリ処理後の汚泥を、直ちに嫌気、無酸素あるいは微好気条件下で生物学的に可溶化分解する工程と、前記可溶化された汚泥を前記生物処理系に返送する工程とを具備する汚水の処理方法において、前記アルカリ処理する工程を2段階以上に分割し、多段アルカリ処理することを特徴とする。
次に、具体的な実施例について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
(実施例)
余剰汚泥を対象に図2の工程に従って本発明の連続処理試験を行った。本実施例では、容積400mlの円筒型のアルカリ処理槽8,9、及び同型同容積の生物学的可溶化槽10を用いて、いずれの処理槽も、常温、常圧条件下で曝気は行わず機械的攪拌のみを行った。供試汚泥は下水処理場から採取した余剰汚泥を用い、4℃で保存した。この汚泥を汚泥輸送ポンプ(図示せず)にて生物学的可溶化装置10へ一定期間毎、連続的に供給した。
(実施例)
余剰汚泥を対象に図2の工程に従って本発明の連続処理試験を行った。本実施例では、容積400mlの円筒型のアルカリ処理槽8,9、及び同型同容積の生物学的可溶化槽10を用いて、いずれの処理槽も、常温、常圧条件下で曝気は行わず機械的攪拌のみを行った。供試汚泥は下水処理場から採取した余剰汚泥を用い、4℃で保存した。この汚泥を汚泥輸送ポンプ(図示せず)にて生物学的可溶化装置10へ一定期間毎、連続的に供給した。
第1のアルカリ処理槽8は、pHコントローラによってpH9.0に保たれるように水酸化ナトリウムを用いて制御した。第1のアルカリ処理槽8で処理された汚泥は、第2のアルカリ処理槽9ヘオーバーフローさせて、アルカリ処理を行った。両アルカリ処理槽8,9とも滞留時間は3時間とし、計6時間のアルカリ処理を行った。このとき、pH調整を行わない第2のアルカリ処理槽9のpHは、約8.2程度であった。
第2のアルカリ処理槽9で処理された汚泥は汚泥輸送ポンプによって引き抜き、生物学的可溶化槽10に流入させた。生物学的可溶化槽10は、滞留時間を3日間に設定して運転を行った。最終的に流出した汚泥のMLSS(mixed liquor suspended Solid)を供試汚泥のMLSSと比較することにより本システム全体の汚泥可溶化率を求めた。
比較例として、図3のように従来の1槽のみのアルカリ処理槽21と、生物学的可溶化槽22とを組み合わせた実験を行った。アルカリ処理槽21の滞留時間は6時間とし、アルカリ処理の総時間は実施例と同様になるように調整した。設定pHも9とし、実施例に合わせた。生物学的可溶化槽22の滞留時間も実施例に合わせて3日間とした。実験条件及び結果を下記表1に示す。
表1より、上記実施例によれば、比較例に比べてNaOH総添加量を少なくすることができると共に、最終的に流出した汚泥のMLSSを少なくすることができる。
このように、本発明によれば、余剰汚泥の発生量を著しく減少させる技術において、アルカリ処理を2段階にして無駄を無くし、アルカリ添加量を最低限に抑えられる。従って、高効率な汚泥の可溶化処理が可能になり、ランニングコストの更なる低減が図れることから、下水など汚水の生物処理工程から発生する汚泥の処理に極めて有効であり、その工業的価値は大きい。
2…曝気槽、3…沈殿槽、6…返送汚泥配管、8…第1のアルカリ処理槽、9…第2のアルカリ処理槽、10…生物学的可溶化槽、11…アルカリ剤供給装置、12…可溶化汚泥返送配管。
Claims (3)
- 汚水を生物処理する工程と、生物処理後の汚水を固液分離して処理水と返送汚泥とを得る工程と、返送汚泥の一部から引き抜き汚泥を得る工程と、引き抜き汚泥をアルカリ処理する工程と、アルカリ処理後の汚泥を、直ちに嫌気、無酸素あるいは微好気条件下で生物学的に可溶化分解する工程と、可溶化された汚泥を前記生物処理系に返送する工程とを具備する汚水の処理方法において、
アルカリ処理する工程を2段階以上に分割し、多段アルカリ処理することを特徴とする汚水の処理方法。 - 前記引き抜き汚泥をアルカリ処理する工程に先だって、汚泥を濃縮することを特徴とする請求項1に記載の汚水の処理方法。
- 汚水を生物処理する生物処理槽と、生物処理後の汚水を固液分離して、処理水と返送汚泥とを得る固液分離装置と、前記返送汚泥の一部から引き抜き汚泥を得る手段と、引き抜き汚泥を2段以上のアルカリ処理をする複数のアルカリ処理槽と、アルカリ処理後の汚泥を、嫌気、無酸素あるいは微好気条件下で生物学的に可溶化する生物学的可溶化槽と、可溶化された汚泥を前記生物処理槽に返送する汚泥返送手段とを具備することを特徴とする汚水の処理装置。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2004064399A JP2005246346A (ja) | 2004-03-08 | 2004-03-08 | 汚水の処理方法および処理装置 |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103204611A (zh) * | 2012-01-16 | 2013-07-17 | 中国科学院生态环境研究中心 | 基于微波污泥预处理的源头污泥减量化的方法与装置 |
CN103553217A (zh) * | 2013-10-22 | 2014-02-05 | 沈阳建筑大学 | 一种电动技术促进污泥减量的污水处理方法 |
CN104556557A (zh) * | 2014-12-05 | 2015-04-29 | 安徽华盛科技控股股份有限公司 | Cit城市生活污水处理系统 |
CN111153494A (zh) * | 2020-01-14 | 2020-05-15 | 浙江工业大学 | 一种集污泥消解的餐饮废水处理装置及方法 |
-
2004
- 2004-03-08 JP JP2004064399A patent/JP2005246346A/ja active Pending
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