JP2006314884A - 汚泥の処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電解処理槽に供給する電気量を汚泥の実質量に応じて制御することにより、より安価なランニングコストで安定した殺菌効果を保持することができる汚泥の処理方法を提供すること。
【解決手段】有機性汚水の活性汚泥処理に伴って発生した余剰汚泥Ａを電解処理し、電解処理汚泥Ｂを曝気槽に返送して生物分解する汚泥の処理方法において、余剰汚泥Ａの固形物濃度を検出するとともに、制御装置３により、電解処理槽５に供給される汚泥Ａの流量時間当りの固形物量を算出し、予め設定した値と比較しながら電気分解に供する電気量を調整する。
【選択図】図１

Description

本発明は、下水等の有機性の汚水を活性汚泥により生物学的に分解処理し、系外に排出する汚泥量を最小限にするようにした汚泥の処理方法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、活性汚泥の曝気槽に汚水を流入し、これを曝気、攪拌して生物処理を行う活性汚泥法が用いられている。
このような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。
そのため、余剰汚泥に対し、オゾン等を添加して汚泥を可溶化し、系内で生物分解することにより、汚泥発生量を抑制する方法が試みられており、特に、電気分解を用いる電解処理法は、処理コストが安価な方法として注目されている。

ところで、電解処理においては、流入水の負荷変動や反応槽の水温や生物活性の変化により、供給する汚泥の濃度が経時的に変動する。
特に、余剰汚泥を一旦濃縮してから電解処理槽に供給する場合は、重力濃縮や機械濃縮にかかわらず、引抜のタイミングや濃縮の不安定性により、供給汚泥の濃度が大きく変動するため、一定条件で電解処理を行っても、電解による殺菌効果が変動するおそれがある。
この場合、殺菌効果を低下させないように、電流値や処理時間に余裕を持たせて設定することは可能であるが、その場合は、ランニングコストが多くかかるという問題が生じてしまう。

本発明は、上記従来の電解法を用いた汚泥の処理方法が有する問題点に鑑み、電解処理槽に供給する電気量を汚泥の実質量に応じて制御することにより、より安価なランニングコストで安定した殺菌効果を保持することができる汚泥の処理方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の汚泥の処理方法は、有機性汚水の活性汚泥処理に伴って発生した余剰汚泥を電解処理し、該電解処理汚泥を曝気槽に返送して生物分解する汚泥の処理方法において、前記余剰汚泥の固形物濃度を検出するとともに、制御装置により、電解処理槽に供給される汚泥の流量時間当たりの固形物量を算出し、予め設定した値と比較しながら電気分解に供する電気量を調整することを特徴とする。

この場合において、制御装置により、前記汚泥の流量時間当たりの固形物量を予め設定した値と比較しながら、添加する塩水の注入ポンプの流量を調整することができる。

また、塩水の注入ポンプにインバータを設け、該インバータの周波数を変更することにより、注入ポンプの流量を調整することができる。

本発明の汚泥の処理方法によれば、電解処理する余剰汚泥の固形物濃度を検出するとともに、制御装置により、電解処理槽に供給される汚泥の流量時間当たりの固形物量を算出し、予め設定した値と比較しながら電気分解に供する電気量を調整することから、電解処理槽に供給する電気量を汚泥の実質量に応じて制御することができ、これにより、より安価なランニングコストで安定した殺菌効果を保持することができる。
また、汚泥の実質量に応じて適正な電気量を供給することから、常に安定した電解処理を行うことができ、これにより、曝気槽に返送したとき、活性汚泥によって死滅した汚泥微生物が安定的に酸化分解され、場外に排出する汚泥量を従来の活性汚泥法の１／５以下に削減することができる。

この場合、制御装置により、前記汚泥の流量時間当たりの固形物量を予め設定した値と比較しながら、添加する塩水の注入ポンプの流量を調整することにより、電解処理槽に供給する塩水量を汚泥の実質量に応じて制御することができ、これにより、より安価なランニングコストで安定した殺菌効果を保持することができる。

また、塩水の注入ポンプにインバータを設け、該インバータの周波数を変更することにより、注入ポンプの流量を調整することにより、塩水注入ポンプの流量を容易に調整することができる。

以下、本発明の汚泥の処理方法の実施の形態を、図面に基づいて説明する。

本発明の汚泥の処理方法は、生物処理により発生した汚泥を電解処理して殺菌し、この処理汚泥を曝気槽に返送して分解するようにした汚泥の処理方法において、一定流量供給している汚泥の配管に汚泥濃度計を設ける。
電解処理槽の直前には塩水を添加し、配管内にラインミキサーや攪拌混合槽を設けることにより汚泥と塩水を十分混合した後、電解処理槽において電気分解処理を行い、汚泥中の微生物の殺菌と汚泥の可溶化を行う。
さらに、制御装置を設けて、汚泥濃度計の信号を入力するとともに、電気分解に供する電気量を調整するための電源装置及び塩水注入ポンプに設けたインバータに出力する制御機能を設ける。

このような電解処理において、汚泥濃度の経時的な変動に対して、一定流量供給している汚泥の配管内の汚泥濃度計の計測値を制御装置に取り込みながら、供給汚泥の固形物量を所定の時間間隔で算出する。
そして、電解処理槽に供給する電気量と、塩水注入ポンプへのインバータ周波数とを、この算出した時間当たりの汚泥の固形物量に応じて制御するようにしている。
これにより、過度に電気エネルギーや食塩を与えることなく、かつ必要十分な電力量と塩量で運転できるため、電解処理のランニングコストを安価にできるという効果を有する。

図１に、本発明の汚泥の処理方法の一実施例を示す。
下水処理場のような汚水処理施設に流入した汚水は、通常、活性汚泥により生物的に処理されるが、このとき汚泥微生物の増殖によって余剰汚泥Ａが発生するため、この余剰汚泥Ａを汚泥供給ポンプ１により、電解処理槽５へと導く。
なお、余剰汚泥Ａは、最終沈殿池で沈殿した汚泥をそのまま電解処理槽５へと導いてもよいが、重力濃縮した汚泥として導入することも可能である。

汚泥供給ポンプ１は、電解処理槽５に余剰汚泥Ａを一定流量で供給しており、その途中の配管に汚泥濃度計２を設けている。
そして、これらの計測値を制御装置３に入力して計算処理するとともに、該制御装置３により、電解処理槽５の直流電源装置４を制御するようにしている。

また、電気分解に必要な塩化物を溶解した塩水Ｃを塩水注入ポンプ７により注入し、余剰汚泥Ａの配管内で、汚泥と塩水Ｃを十分混合する。
この場合、図には示していないが、ラインミキサーや攪拌混合槽を設けて汚泥と塩水Ｃを十分混合することもできる。
また、制御装置３は、直流電源装置４の電極板５０への供給電気量を調整するとともに、塩水注入ポンプ７の流量をインバータの運転周波数を変更することにより調整することができる。

一方、電解処理槽５の内部には、図２に示すように、電極板５０が所定の間隔で配置され、電源供給ケーブル４１を介し、直流電源装置４から正極、負極が交互に接続されている。
電極板５０の下部には、粗大気泡を噴出することにより、電極板に付着する汚泥スカムを除去して浮上させる散気管５１が配置されており、ブロア等から所定量の空気Ｄが注入できるよう構成されている。
なお、散気管は１箇所だけでなく、数箇所設けることも可能である。

電解処理槽５の端部の堰からオーバーフローした汚泥は、隣の脱泡槽６へと流入するが、脱泡槽６には表面攪拌機６０が設けられ、水面においてインペラの回転により汚泥スカムＥの破砕を行う。
脱泡槽６からオーバーフローした電解処理汚泥Ｂは、水処理設備の曝気槽へと返送される。

次に、本実施例の作用について説明する。
余剰汚泥Ａには、電解処理に必要な塩素イオンを補充する目的で、塩水注入ポンプ７により塩水Ｃが注入され混合される。そして、この余剰汚泥Ａは、電解処理槽５に投入され、直流電流の流れる電極板５０の間を通過する。
このとき、汚泥に含まれる塩素イオンが電解作用により次亜塩素酸に転換され、次亜塩素酸の強力な酸化力によって汚泥中の微生物が殺菌される。
この場合、殺菌力の大きい次亜塩素酸をより効率的に発生させるためには、塩素イオンは塩化ナトリウムとして汚泥固形物重量の１０〜２００％程度、好ましくは、２０〜１００％程度を添加する必要があり、ｐＨは４〜６程度が最適であるため、塩水Ｃに少量の酸を混合しておくことも有効である。
また、添加する塩素イオンは、食塩（塩化ナトリウム）に限定されるものではなく、塩化カリウム等、比較的安価で水に溶解する塩化物であれば特に制限を受けるものではない。

電解処理の過程では、次亜塩素酸以外にも微細な酸素や水素の気泡が発生するため、これが汚泥に付着してスカム状となり、図２の汚泥スカムＥのように電極板５０の間に徐々に蓄積する。このため、電解処理槽５の下部に設けた散気管５１から断続的に粗大な気泡を噴出させて、汚泥スカムＥを水面に浮上させるとともに、循環水流を発生させる。
この循環流により汚泥スカムＥは、電解処理槽全体に分散するとともに、一部は堰からオーバーフローして隣の脱泡槽６へと流出する。脱泡槽６では、表面攪拌機６０のインペラの回転によって、汚泥スカムＥが破砕され、オーバーフローして電解処理汚泥Ｂとして、水処理系に返送される。
電解処理汚泥は、電解処理によって微生物が死滅し、微生物を構成する細胞壁や細胞膜の一部が破損して細胞内の細胞質が溶出しているため、曝気槽の汚泥微生物によって徐々に低分子化され、最終的には水と炭酸ガスに分解される。

このような電解処理において、電解処理槽５に供給される汚泥の濃度は、流入水量の負荷変動等の影響を受けて変動するが、汚泥供給ポンプ１より供される汚泥流量は、本実施例では一定にしている。
ここで、電解処理槽５に供給される汚泥の濃度変化を汚泥濃度計２により計測し、制御装置３に取り込んでいるため、余剰汚泥Ａの流量と汚泥濃度の計測値との積を計算することによって、供給汚泥の固形物量を監視することができる。
制御装置３においては、時間当たりに供給する汚泥固形物量を数段階に区分し、それぞれの区分に対する電気量すなわち電流値と、塩水注入ポンプ１のインバータ周波数として、予め入力しておき、上記計測値から算出された値がどの区分に該当するか判断させる。

表１は、その区分基準の一例を示したもので、算出した時間当たりの固形物量、すなわち固形物量が現在どの区分に相当するかを制御装置３が判定する。
例えば、Ｑ２〜Ｑ３の範囲にあれば、直流電源装置４の電流値の規定値はＡ２、塩水注入ポンプ１のインバータ周波数の規定値はＢ２であることから、電流値がＡ２、周波数がＢ２となるような制御が働く。
なお、余剰汚泥の流量は一定であるが、目的により設定値を変更する場合があるため、設定値を入力できるようにしておき、設定値を変更した場合は、入力値も変更することにより、フレキシブルな対応が可能となる。

一方、塩水注入ポンプ７の流量を調整する手段は、制御装置３によりインバータの周波数を変更する方法が簡便であるが、本目的に合致した方法であれば、別の手段を用いることも可能である。
なお、この制御の指標は、塩化ナトリウム添加量を汚泥固形物重量の１０〜２００％程度、好ましくは、２０〜１００％程度とするのが望ましいが、臨海部の処理施設等では、大量に塩分が混入している場合があり、そのような場合は、混入塩分量を減じた添加率に設定するのが望ましい。
また、電極板５０に供する電気量は、１ｇの汚泥固形物重量に対し、０．０５〜０．３Ａ・ｈｒ程度供給するのが望ましく、さらに望ましくは、１ｇの汚泥固形物重量に対し、０．０５〜０．２０Ａ・ｈｒ程度供給するのが望ましい。
なお、処理時間（ｈｒ）は供給汚泥の流量によって決まるため、これをベースに前記電流値の規定値を設定することができる。

以上、本発明の汚泥の処理方法について、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、実施例に記載した構成を適宜組み合わせる等、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。

本発明の汚泥の処理方法は、電解処理槽に供給する電気量を汚泥の実質量に応じて制御することにより、より安価な費用で安定した殺菌効果を保持しうるという特性を有していることから、例えば、汚水の微生物処理における余剰汚泥の可溶化の用途に好適に用いることができる。

本発明の汚泥の処理方法の一実施例を示すフロー図である。 同実施例の電解処理槽を示す断面図である。

符号の説明

１ 汚泥供給ポンプ
２ 汚泥濃度計
３ 制御装置
４ 直流電源装置
４１ 電源供給ケーブル
５ 電解処理槽
５０ 電極板
５１ 散気管
６ 脱泡槽
６０ 表面攪拌機
７ 塩水注入ポンプ
Ａ 余剰汚泥
Ｂ 電解処理汚泥
Ｃ 塩水
Ｄ 空気
Ｅ 汚泥スカム

Claims (3)

1. 有機性汚水の活性汚泥処理に伴って発生した余剰汚泥を電解処理し、該電解処理汚泥を曝気槽に返送して生物分解する汚泥の処理方法において、前記余剰汚泥の固形物濃度を検出するとともに、制御装置により、電解処理槽に供給される汚泥の流量時間当りの固形物量を算出し、予め設定した値と比較しながら電気分解に供する電気量を調整することを特徴とする汚泥の処理方法。
2. 制御装置により、前記汚泥の流量時間当りの固形物量を予め設定した値と比較しながら、添加する塩水の注入ポンプの流量を調整することを特徴とする請求項１記載の汚泥の処理方法。
3. 塩水の注入ポンプにインバータを設け、該インバータの周波数を変更することにより、注入ポンプの流量を調整することを特徴とする請求項２記載の汚泥の処理方法。

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