JP2006334593A - 有機性排水の処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】有機性排水の生物処理に伴って発生する余剰汚泥の発生量を、顕著に減少させることができる有機性排水の処理方法を提供する。
【解決手段】生物処理槽において有機性排水を生物処理し、生物処理によって生成した混合物を固液分離し、分離された汚泥の一部または全部に対してその中の有機物を可溶化する可溶化処理を施した後、生物処理槽に返送することからなる有機性排水の処理方法において、
（ａ）可溶化処理を、汚泥にアルカリ剤を添加したものに対して、ホモジナイザーもしくはミキサーによる撹拌を行なうか、またはミルによるすりつぶしを行なうことによって実施するか、または、（ｂ）上記の可溶化処理を施した汚泥を固液分離し、分離された濃縮汚泥分相の一部または全部を可溶化処理工程に少なくとも１回循環させ、一方、分離された汚泥母液分相を生物処理槽に返送する。
【選択図】 なし

Description

本発明は、有機性排水の処理方法に関する。詳しくは、有機性排水を好気的条件下に活性汚泥により処理する活性汚泥法に汚泥の可溶化処理を組み込んだ、発生する余剰汚泥の量を著しく減少させることができる、有機性排水の処理方法に関する。

活性汚泥法などの生物学的酸化処理における最大の問題は、余剰汚泥の発生量が多いことである。余剰汚泥は、脱水、乾燥、焼却などの汚泥処理によって処分されているが、これには多大の設備費と運転費がかかる。従来の活性汚泥法を実施したときに発生する余剰汚泥の量は、一般に、除去されるＢＯＤ１kg当たり０．６〜０．８kg・ss（汚泥）であり、非常に多量の余剰汚泥が発生することがよく知られている。しかも、余剰汚泥は質的にも難脱水性であるため、その処理はいっそう困難である。

そのため、これまでも、上記のように多量に発生する余剰汚泥を減容化することが試みられており、この減容化方法として、余剰汚泥を好気的または嫌気的に消化する方法が行われている。好気性消化は、余剰汚泥を消化槽で単純に曝気することにより消化し、曝気した汚泥を固液分離して、分離された汚泥を消化槽に返送するという手段を選んでいる。嫌気性消化においては、余剰汚泥を消化槽に投入し、嫌気性細菌の作用で消化している。このような消化方法は、好気性または嫌気性の微生物の作用を利用して消化するものであるが、余剰汚泥自体が生物処理を経て生物学的に安定した汚泥であるため、汚泥の減容化には限度があり、通常、余剰汚泥の３０〜４０％が減容化されるにすぎない。

このような消化方法による滅容化の限界を改善する方法として、余剰汚泥にアルカリ剤を添加して加熱し、アルカリ可溶性の浮遊物質を溶解した後、中和して得られた分解液を、最初の活性汚泥処理系に復帰させる方法が提案されている（特許文献１、特許文献２）。この方法は、大量のアルカリ剤を用いるため、その後の中和処理に大量の酸が必要となるという問題がある。中和処理を省略した技術として、余剰汚泥にアルカリ剤を添加し、常温で、または加熱して、長時間を費やして得た分解液を、最初の活性汚泥処理系に戻すという方法が提案されている（特許文献３）。しかし、中和処理を省くためにはアルカリ剤を添加した可溶化処理の時間を非常に長くする必要があり、これは実際的な技術とはいえない。

上記のアルカリ剤を使用する方法の問題点を解決した方法として、余剰汚泥を、超音波、ホモジナイザー、ミキサー、または急激な圧力変動による細胞破壊や、オゾンガスによる酸化分解により処理する方法が提案されている（特許文献４）。しかし、この方法では、汚泥の細胞壁、細胞膜は破壊ないし分解されるが、破壊ないし分解で得られた汚泥の残骸は、高分子量のもので水に難溶性である上、活性汚泥によりさらに分解することが困難であるため、活性汚泥処理により発生した処理水の水質がよくないという別の問題が生じる。
特公昭４９−１１８１３号公報 米国特許第３６２２５０７号明細書 特公平６−６１５５０号公報 特公昭５７−１９７１９号公報

本発明の目的は、上記のような従来技術の問題点を解消し、有機性排水の生物処理に伴って発生する余剰汚泥の量を顕著に減少させることができる、新規な有機性排水の処理方法を提供することにある。

上記の目的を達成する本発明の有機性排水の処理方法には、以下に説明する２種の態様がある。

第一の態様は、生物処理槽において有機性排水を生物処理し、生物処理によって生成した混合物を固液分離し、分離された汚泥の一部または全部に対してその中の有機物を可溶化する可溶化処理を施した後、生物処理槽に返送することからなる有機性排水の処理方法において、可溶化処理を、汚泥にアルカリ剤を添加したものに対して、ホモジナイザーもしくはミキサーによる撹拌を行なうか、またはミルによるすりつぶしを行なうことによって実施することを特徴とする有機性排水の処理方法である。

第二の態様は、上記した生物処理槽において有機性排水を生物処理し、生物処理によって生成した混合物を固液分離し、分離された汚泥の一部または全部に対してその中の有機物を可溶化する可溶化処理を施した後、生物処理槽に返送することからなる有機性排水の処理方法において、可溶化処理を、汚泥にアルカリ剤を添加したものに対して、ホモジナイザーもしくはミキサーによる撹拌を行なうか、またはミルによるすりつぶしを行なうことによって実施し、可溶化処理を施した汚泥を固液分離し、分離された濃縮汚泥分相の一部または全部を可溶化処理工程に少なくとも１回循環させ、一方、分離された汚泥母液分相を生物処理槽に返送することを特徴とする有機性排水の処理方法である。

本発明によれば、有機性排水の生物処理に伴って発生する余剰汚泥を、従来の可溶化処理方法より効率よく効果的に可溶化し得て、さしたる処理水の水質の悪化を招くこともなく、その発生量を顕著に減少させることができる。本発明の第一の態様では、アルカリ剤による処理に上記一定の他の処理を組み合わせた特定の可溶化処理より、余剰汚泥の可溶化処理時間を短縮し、薬剤の使用量を低減して余剰汚泥の可溶化が促進されて、効率よく効果的に余剰汚泥を可溶化して、余剰汚泥を顕著に減容することができる。

第二の態様では、上記のように余剰汚泥の可溶化処理物を固液分離して得た濃縮汚泥分相を可溶化処理にて繰り返し循環処理することにより、特に処理水の水質の悪化を顕著に抑制して、余剰汚泥を顕著に減容することができる。

上述した第一および第二の態様を通じて、本発明の有機性排水の処理方法は、余剰汚泥を発生する各種の有機性排水の生物処理に適用することができる。この生物処理は、好気性生物処理でもよいし、嫌気性生物処理でもよい。好気性生物処理としては、活性汚泥法、生物膜法などが挙げられる。活性汚泥法は、有機性排水を活性汚泥の存在下に好気性生物処理する処理法であり、有機性排水を曝気槽で活性汚泥と混合して曝気し、混合液を濃縮装置で濃縮し、濃縮汚泥の一部を曝気槽に返送する標準活性汚泥法が一般的であるが、これを変形した処理法であってもよい。生物膜法は、担体に生物膜を形成して、好気性条件下に有機性排水と接触させる処理法である。嫌気性生物処理としては、いわゆる嫌気性消化法、高負荷嫌気性処理法などが挙げられる。本発明は、上記した各種の有機性排水の生物処理の中でも、とくに多用されている活性汚泥法に、好適に適用することができる。以下、活性汚泥法を例にとり、添付図面を参照して本発明を詳しく説明する。

従来の標準活性汚泥法による処理系の一般的なフローは、図４に示すとおりである。図４の処理系のフローにおいては、ライン１から有機性排水が曝気槽２に供給され、曝気槽２において曝気されて活性汚泥による好気性生物処理を受け、ついでライン３を経て汚泥沈降槽４に送られる。汚泥沈降槽４の上澄み液が、処理水としてライン５から排出、放流される。一方、汚泥沈降槽４の沈殿汚泥が、返送汚泥としてライン６を経て曝気槽２に戻される。この返送汚泥の一部が分取され、余剰汚泥としてライン７を経て、必要に応じて汚泥濃縮工程８に供給されて固形物濃度が一層高められた後、ライン９を経て汚泥脱水工程１０に導かれて脱水される。脱水により得られた脱水余剰汚泥１１は、系外に排出される。

本発明の第一の態様として、上記した従来の標準活性汚泥法に本発明の第一の態様で採用した技術思想を適用した場合の、処理系のフローを図示すれば、図１のとおりである。以下、図１を参照して本発明の第一の態様を説明する。図１に示すフローでは、有機性排水が、ライン１から曝気槽２に供給され、曝気槽２において曝気されて活性汚泥により好気的生物処理を受け、ついでライン３を経て汚泥沈降槽４に送られる。汚泥沈降槽４の上澄み液が、処理水として、ライン５から排出され、放流される。一方、汚泥沈降槽４の沈殿汚泥が、返送汚泥としてライン６を経て曝気槽２に戻される。ここまでのフローは、上記した従来の標準活性汚泥法の処理系のフローと同様である。

上記返送汚泥の一部は分取されて、余剰汚泥としてライン７を経て、必要に応じて汚泥濃縮工程８に供給されて固形物濃度を０．５〜５重量％程度に濃縮された後、ライン９を経て汚泥脱水工程１０に導かれて脱水される。得られた脱水余剰汚泥１１の一部は系外に排出され、他の一部はライン１２を経て汚泥可溶化槽１３（汚泥の分解槽）に導かれて可溶化処理される。可溶化処理物は、ライン１４を経て、必要に応じて中和槽１５に導かれて中和処理された後、または酸化剤による脱色処理（図示省略）をされた後、ライン１６を経て曝気槽２に戻され、活性汚泥によって生物処理される。

汚泥濃縮工程８において余剰汚泥の濃縮に際して生じた汚泥母液は、必要に応じてライン１７を経て返送汚泥に加え、ライン６を経て返送汚泥とともに曝気槽２に戻され、活性汚泥によって生物処理される。この際、返送汚泥から分取された余剰汚泥の固形物濃度が高い場合は、汚泥濃縮工程８を設けて余剰汚泥の濃縮を行なう必要はない。汚泥可溶化槽１３で可溶化処理された可溶化処理物は、そのまま曝気槽２に戻しても差し支えないが、中和槽１５を設けて中和処理した後に曝気槽２に戻した方が、曝気槽２内のｐＨの変化など、環境に影響を与える心配がなく、好ましい。この中和処理には、硫酸などの鉱酸や使用済みの廃酸などを用いることができる。

汚泥可溶化槽１３で可溶化処理された可溶化処理物は、必要に応じて酸化剤による脱色処理をした後に曝気槽２に戻すことができる。この脱色処理を行なうことによって、余剰汚泥の減容化を行なう際に発生する可溶化処理物の着色、それに起因する処理水の色相への悪影響を削減することができる。この脱色処理と中和槽１５における中和処理とは併用することができるが、その場合、中和槽１５における中和処理を行なう前にこの脱色処理を行なうと、一層好ましく可溶化処理物の脱色がなされ、上記悪影響を一層好ましく削減することができる。

この脱色処理は、汚泥可溶化槽１３における可溶化処理が、アルカリ剤による処理とともに酸化剤による処理を行なう可溶化処理である場合には、その酸化剤によって可溶化処理物の脱色も同時になされるので、とりたてて行なう必要はない。脱色処理に用いる酸化剤としては、酸化力が強く、そのものが分解後、活性汚泥にとって無害なものに変化する物質、具体的には、過酸化水素、過酸化ナトリウム、過炭酸ナトリウム等が好ましい。酸化剤の添加量は、余剰汚泥中の乾燥汚泥量に対して、一般に１０００ppm以下、好ましくは１００〜５００ppmである。脱色処理の時間は、一般に1時間以内、好ましくは１０〜３０分間である。

上述した第一の態様に従う処理系のフローにおいて、ライン６を経て曝気槽２に戻される返送汚泥と、ライン７を経て、脱水余剰汚泥１１として系外に排出されたり、汚泥可溶化槽１３で可溶化処理されたりする余剰汚泥との割合は、この処理系の処理条件によって異なるため一概にはいえないが、おおよそ、返送汚泥：余剰汚泥の重量比にして、５０：１〜1：１である。汚泥可溶化槽１３で可溶化処理される余剰汚泥と、汚泥脱水工程１０で脱水され、脱水余剰汚泥１１として系外に排出される余剰汚泥との割合も、この処理系の処理条件によって異なるため一概にはいえないが、おおよそ、可溶化処理される余剰汚泥：系外に排出される余剰汚泥の重量比にして、１：１〜１００：１である。

ただし、この処理系の処理条件を選択することによって、たとえば、可溶化処理しない条件下での余剰汚泥発生量の約２〜３．５倍の沈殿汚泥を可溶化処理するなどして余剰汚泥の全量を可溶化処理に付し、処理系内で循環処理することによって、系外に排出される余剰汚泥をゼロにすることもできる。

一般に、可溶化処理による汚泥の減容化を行なう有機性排水の処理系においては、とくに、処理する有機性排水が貧栄養でない有機性排水であるとき、可溶化処理による汚泥の減容化を繰り返し行なうことによって、処理水の窒素濃度が上昇する。これは、一般に汚泥を可溶化処理したとき、可溶化分はタンパク質由来の窒素分に富み、固形汚泥分はリグニンなどから生じた炭素分に富むものであるところ、この窒素分に富む可溶化分に起因するものである。上記第一の態様の処理系において、処理水の窒素濃度が上昇した場合は、汚泥脱水工程１０を経て系外に排出される脱水余剰汚泥１１の量を多くすることによって、処理水の窒素濃度を低減することができる。

本発明の第一の態様において、曝気槽２、汚泥沈降槽４としては、従来から用いられているものを適宜用いることができる。汚泥濃縮工程８の濃縮手段としても、従来から用いられている濃縮手段を適宜用いることができ、その例として、重力沈降分離機、浮上分離機、遠心分離機、膜分離機、スクリュー脱水機等が挙げられる。汚泥脱水工程１０の脱水手段としても、従来から用いられている脱水手段を適宜用いることができ、その例として、遠心分離機、ベルトフィルター脱水機、スクリュープレス脱水機等が挙げられる。

汚泥可溶化槽１３における可溶化処理は、アルカリの添加とともに、ホモジナイザーもしくはミキサーによる撹拌を行なうか、またはミルによるすりつぶしを行なうことによってなされる。すなわち、アルカリ剤の添加により、汚泥を構成する微生物体の細胞を化学的に破壊するとともに、それと組み合わせる各種の処理によって、汚泥を構成する微生物体の細胞を、物理的にも破壊する。

アルカリ剤の添加と組み合わせて行なう種々の処理は、必要に応じて、一種の処理でもよいし、二種以上の処理を用いてもよい。この可溶化処理によって余剰汚泥の一部が有機溶液に変換され、この有機溶液を含む可溶化処理物が、上記のように、必要に応じて中和槽１５での中和処理および（または）酸化剤による脱色処理を受けた後、曝気槽２に戻される。この可溶化処理は、必要に応じて４０℃以上、好ましくは５０〜１００℃の加熱下に行なうことができ、加熱下に行なうことによって、汚泥を構成する微生物体の細胞の破壊を一層促進することができる。

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、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、酸化カルシウム等が挙げられる。とくに、水酸化ナトリウム、酸化カルシウムが好ましい。アルカリ剤の添加量は、可溶化処理を施す余剰汚泥に対して０．００５Ｎ〜０．１Ｎが好ましく、さらに好ましくは０．０１〜０．０５Ｎである。余剰汚泥のｐＨは１０以上の高さにすることが好ましく、より好ましくはｐＨ１１以上、とくに好ましくは１２以上とする。ミルやミキサーのような、強力な摩砕力を加える処理を組み合わせることによって、アルカリ剤の使用量を減らすことができる。可溶化処理を、このアルカリ剤による処理のみで行なった場合は、処理を加熱下に行なったとしても、可溶化処理に一般に１〜７２時間、好ましくは２〜２４時間を要する。

ホモジナイザーもしくはミキサーによる撹拌またはミルによるすりつぶしは、アルカリ剤を添加しつつある余剰汚泥、またはアルカリ剤の添加された余剰汚泥に対して行なう。ホモジナイザーもしくはミキサー、またはミルとしては、汚泥を構成する微生物体の細胞に、機械的なせん断応力や摩砕力を加えることができ、細胞の細胞膜や細胞壁を破壊できるものであれば、既知のホモジナイザー、フードミキサー、石臼タイプのミルを適宜用いることができる。ただし、ここでいうミキサーはインラインミキサーを含まず、また、ミルはインラインミルを含まない。アルカリ剤の添加とホモジナイザーもしくはミキサーによる撹拌またはミルによるすりつぶしを組み合わせた可溶化処理の所要時間は、一般に１〜６０分間、好ましくは１〜３０分間、とくに好ましくは２〜１０分間である。アルカリ剤による可溶化処理に比べて、格段に処理時間を短縮できる。

本発明の第一の態様によれば、アルカリ剤による処理のみの可溶化処理に比べて、短縮された可溶化処理時間、低減されたアルカリ剤の使用量で、余剰汚泥の可溶化が一層促進され、余剰汚泥を効率よく顕著に減容することができる。ホモジナイザーもしくはミキサーによる撹拌またはミルによるすりつぶしのみの可溶化処理にくらべても、余剰汚泥の可溶化が一層促進され、短縮された可溶化処理時間で、余剰汚泥を効率よく顕著に減容することができる。

次に、本発明の第二の態様を、図２および図３を参照して説明する。図２に示す本発明の第二の態様は、余剰汚泥の可溶化処理物の全部が、汚泥沈降槽からの余剰汚泥とともに再度固液分離され、分離された濃縮汚泥が再度可溶化処理され、一方、分離された余剰汚泥の汚泥母液が曝気槽で生物処理されるというようにして、余剰汚泥の可溶化処理物を可溶化処理工程に循環させる処理系である。

図２に示す処理系のフローを具体的に説明する。すなわち、ライン１から有機性排水が曝気槽２に供給され、曝気槽２において曝気されて活性汚泥により好気的生物処理を受け、次いでライン３を経て汚泥沈降槽４に送られる。汚泥沈降槽４の上澄み液が、処理水としてライン５から排出され、放流される。一方、汚泥沈降槽４の沈殿汚泥が、返送汚泥としてライン６を経て曝気槽２に戻される。ここまでのフローは、図１に示した本発明の第一の態様に従う処理系のフローと同様である。

返送汚泥の一部は分取されて、余剰汚泥としてライン７を経て固液分離工程１８に供給され、その固形物濃度が０．５〜５重量％程度に濃縮された後、分離された濃縮汚泥の一部がライン９を経て汚泥脱水工程１０に導かれ、そこで脱水されて得られた脱水余剰汚泥１１が、系外に排出される。分離された濃縮汚泥の他の一部が、ライン１２を経て汚泥可溶化槽１３（汚泥の分解槽）に導かれ、そこで可溶化処理される。可溶化処理物の全部が、ライン２０を経てライン７の余剰汚泥と合流し、固液分離工程１８に供給されて固液分離される。

ライン７を経て固液分離工程１８に供給される余剰汚泥の一部は、必要に応じてライン９'を経て汚泥脱水工程１０に導き、脱水して、脱水余剰汚泥１１として系外に排出することができる。この余剰汚泥の一部をライン９'を経て汚泥脱水工程１０に導入することと、固液分離工程１８で分離された余剰汚泥の濃縮汚泥の一部をライン９を経て汚泥脱水工程１０に導入することとは、必要に応じていずれか一方のみを行なうこともできるし、その両方を行なうこともできる。

固液分離工程１８で濃縮汚泥と分別された余剰汚泥の汚泥母液は、ライン１９を経て、必要に応じて中和槽１５に導かれて、硫酸のような鉱酸や使用済みの廃酸などで中和処理された後、または酸化剤による脱色処理（図示省略）を受けた後、ライン１６を経て曝気槽２に戻され、活性汚泥によって生物処理される。中和槽１５における中和処理と、酸化剤による脱色処理とは、図１に示した本発明の第一の態様と同様に、併用することができる。併用する場合、中和槽１５における中和処理を行なう前に脱色処理を行なうと、一層好ましく可溶化処理物の脱色がなされ、可溶化処理物の着色に起因する処理水の色相への悪影響を低減することができる。

図３に示す本発明の第二の態様は、余剰汚泥の可溶化処理物が固液分離され、分離された濃縮汚泥が、汚泥沈降槽からの余剰汚泥とともに再度可溶化処理され、一方、分離された汚泥母液が曝気槽で生物処理されるというようにして、余剰汚泥の可溶化処理物が可溶化処理工程に循環される処理系である。この図３に示す処理系のフローを、具体的に説明する。

ライン１からの有機性排水を曝気槽２で生物処理すること、生物処理物をライン３を経て汚泥沈降槽４へ移送すること、汚泥沈降槽４の上澄み液をライン５から処理水として排出および放流すること、ならびに、汚泥沈降槽４の沈殿汚泥をライン６を経て返送汚泥として曝気槽２へ返送することまでは、図１に示した本発明の第一の態様、および図２に示した本発明の第二の態様のフローと同様である。

返送汚泥の一部は分取されて、余剰汚泥としてライン７を経て汚泥可溶化槽１３（汚泥の分解槽）に導かれ、そこで可溶化処理される。可溶化処理物はライン２０を経て固液分離工程１８に供給され、そこで固液分離され、分離された可溶化処理物の濃縮汚泥の一部が、ライン２１を経てライン７の余剰汚泥と合流し、その際、合流物の固形物濃度が０．５〜５重量％程度となるように調整されて汚泥可溶化槽１３に供給され、可溶化処理される。分離された可溶化処理物の濃縮汚泥の他の一部は、ライン９を経て汚泥脱水工程１０に導かれてそこで脱水され、得られた脱水余剰汚泥１１が系外に排出される。

ライン７を経て汚泥可溶化槽１３に供給される余剰汚泥の一部は、必要に応じてライン９’を経て汚泥脱水工程１０に導き、脱水して脱水余剰汚泥１１として系外に排出することができる。この余剰汚泥の一部をライン９’を経て汚泥脱水工程１０へ導入することと、固液分離工程１８で分離された余剰汚泥の濃縮汚泥の他の一部をライン９を経て汚泥脱水工程１０へ導入することとは、必要に応じていずれか一方のみを行なうこともできるし、両方を行なうこともできる。

固液分離工程１８で濃縮汚泥と分別された可溶化処理物の汚泥母液分相は、ライン１９を経て、必要に応じて中和槽１５に導かれて、硫酸のような鉱酸や使用済みの廃酸などで中和処理された後、または酸化剤による脱色処理（図示省略）を受けた後、ライン１６を経て曝気槽２に戻され、活性汚泥によって生物処理される。中和槽１５における中和処理と酸化剤による脱色処理とは、図１に示した本発明の第一の態様、および図２に示した本発明の第二の態様と併用することができ、併用する場合、中和槽１５における中和処理を行なう前に脱色処理を行なうことが一般に好ましい。

酸化剤による脱色処理に用いる酸化剤とその使用量、脱色処理時間は、本発明の第一の態様および第二の態様に共通であって、酸化剤としては、酸化力が強く、そのものが分解後、活性汚泥にとって無害なものに変化する物質、具体的には、過酸化水素、過酸化ナトリウム、過炭酸ナトリウム等が好ましい。酸化剤の添加量は、余剰汚泥中の乾燥汚泥量に対して、一般に１０〜１００００ppm、好ましくは１００〜１０００ppmである。

上述した第二の態様に従う処理系のフローにおいて、汚泥沈降槽４からライン６を経て抜き出される沈殿汚泥に対して、汚泥脱水工程１０に導かれて脱水されて脱水余剰汚泥１１として系外に排出される余剰汚泥の占める割合は、この処理系の処理条件によって異なるため一概にはいえないが、おおよそ、１〜５０重量％である。ただし、この処理系の処理条件を選択することによって、たとえば沈殿汚泥の約２〜３．５倍量を可溶化処理にかけることによって、汚泥沈降槽４からライン６を経て抜き出される沈殿汚泥の全量を処理系内で循環処理し、系外に排出される余剰汚泥をゼロにすることもできる。

本発明の第一の態様に従う処理系に関連して述べたように、一般に、可溶化処理による汚泥の減容化を繰り返し行なうことにより、とくに処理する有機性排水が貧栄養でない有機性排水であるとき、処理水の窒素濃度が増大する。第二の態様に従う処理系において、処理水の窒素分が上昇したような場合は、図２に示した態様の処理系にあっては、余剰汚泥の一部をライン９’を経て汚泥脱水工程１０へ導入する量、および（または）上記固液分離工程１８で固液分離された余剰汚泥の濃縮汚泥の一部をライン９を経て汚泥脱水工程１０へ導入する量、とくに前者の導入量を多くして、また、図３に示す実施態様例の処理系にあっては、余剰汚泥の一部をライン９’を経て汚泥脱水工程１０へ導入する量、および（または）固液分離工程１８で固液分離された余剰汚泥の濃縮汚泥分相の他の一部をライン９を経て汚泥脱水工程１０へ導入する量、とくに前者の導入量を多くして、系外に排出される脱水余剰汚泥１１の量を多くすることによって、処理水の窒素濃度を低減することができる。

本発明の第二の態様において、曝気槽２、汚泥沈降槽４、汚泥脱水工程１０における脱水手段としては、第一の態様と同様、従来から用いられているものを適宜用いることができる。固液分離工程１８の固液分離手段としても、従来から用いられている固液分離手段を適宜用いることができ、その例として重力沈降分離機、浮上分離機、遠心分離機、スクリュー脱水機等が挙げられる。

本発明の第二の態様によれば、従来の余剰汚泥の可溶化処理における、次のような問題を解決することができる。すなわち、従来、余剰汚泥の可溶化処理に際して難分解性物質が生成し、この難分解性物質が処理水のＣＯＤを上昇させ、処理水の水質の悪化を招いたり、余剰汚泥の減容化を阻害したりするといった問題があった。本発明の第二の態様においては、上記のように余剰汚泥の可溶化処理物を固液分離して得た濃縮汚泥を、可溶化処理工程に繰り返し循環させて処理するから、難分解性物質の可溶化が促進され、難分解性物質の濃度の上昇が抑制される。難分解性物質を選択的に余剰汚泥として系外に排出することで、排出される余剰汚泥を顕著に減容することができる。

図１ないし図３に示した本発明の第一の、または第二の態様の処理系は、いずれも汚泥沈降槽を用いる処理系であったが、この汚泥沈降槽に代えて、曝気槽自体からポンプを用いて強制的に一定量の汚泥を引き抜いて実施する膜分離活性汚泥法のような処理系のフロー、曝気槽底部に増殖し自然沈降した汚泥を定期的に引き抜く生物膜法（固定接触曝気）のような処理系のフローによって、本発明の第一または第二の態様を実施することができる。

以下、実施例および比較例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
実施例１

工場排水（ＢＯＤ：１００〜１１０mg/Ｌ、ＳＳ３０〜４０mg/Ｌ）を、活性汚泥ＭＬＳＳ：３０００〜３５００mg/Ｌの４０Ｌ曝気槽（ＢＯＤ−ＭＬＳＳ負荷：０．０９〜０．１１kgＢＯＤ/kgＭＬＳＳ・day）に供給し、８時間曝気した後、２０Ｌ沈降槽において活性汚泥を沈降分離し、固形物濃度０．５〜１重量％の沈殿汚泥を得た。工場排水処理量を０．１２ｍ³/dayとし、沈殿汚泥の２００ml/day（乾燥量４ｇ/day）を遠心分離機による汚泥濃縮工程に供給し、残りの沈殿汚泥は曝気槽に返送した。

遠心分離機により沈殿汚泥を濃縮したところ、固形物濃度約２重量％の濃縮汚泥が得られた。この濃縮汚泥を、回分式の汚泥可溶化槽に導き、ＮａＯＨを、汚泥可溶化槽内液に対して０．０５Ｎ濃度（ｐＨ約１２．５）になるように添加して、ホモジナイザー「Polytron ＰＴ４５−８０」で高速撹拌(１２０００rpm)しながら、滞留時間３０分間の汚泥可溶化を行なった。その可溶化汚泥（ＳＳ：６０００〜９０００mg/Ｌ、ＴＯＣ：６０００〜８０００mg/Ｌ、ｐＨ１１）に２Ｎ硫酸を加えてｐＨ８に中和した後、前記曝気槽に添加して、好気的な生物処理を行なった。約１ヶ月、上記条件に従って運転を続けた結果、沈降槽流出水の水質は、ＢＯＤ：９〜１２、ＳＳ：５〜６mg/Ｌ、ｐＨは７，０であった。この運転の間に発生した全余剰汚泥量は、約４６ｇであった。

実施例２
実施例１において、可溶化汚泥の硫酸による中和処理を省略した以外は、同一条件で実施例１を繰り返した。その結果、沈降槽流出水の水質はＢＯＤ：９〜１１、ＳＳ：５〜７mg/Ｌ、ｐＨは８．１であった。この間に発生した全余剰汚泥量は、約４５ｇであった。

実施例３
実施例１において、可溶化汚泥の硫酸による中和処理を省略し、さらに可溶化汚泥の過酸化水素（可溶化汚泥に対して１００ppm添加、処理時間１０分間）による脱色処理を実施したほかは、同じ条件で、実施例１を繰り返した。その結果、沈降槽流出水の水質はＢＯＤ：８〜１１、ＳＳ：５〜６mg/Ｌ、ｐＨは８．０であった。この間に発生した全余剰汚泥の量は、約４５ｇであった。可溶化汚泥の色相は、実施例１では淡黄色であったものが乳白色になり、その結果、沈降槽流出水の色相が改善された。

比較例１
実施例１において、汚泥可溶化槽における、ＮａＯＨの添加とホモジナイザーによる処理を省略したほかは、同じ条件で実施例１を繰り返した。沈降槽からの流出水の水質は、ＢＯＤ：７〜１０、ＳＳ：３〜４mg/Ｌであった。この間に発生した全余剰汚泥の量は、約１１５ｇであった。

比較例２
実施例１において、汚泥可溶化槽におけるホモジナイザーによる処理を省略したほかは、同じ条件で実施例１を繰り返した。沈降槽からの流出水の水質は、ＢＯＤ：９〜１１、ＳＳ：３〜４mg/Ｌであった。この間に発生した全余剰汚泥の量は、約６７ｇであった。

実施例４
実施例１において、汚泥可溶化槽におけるホモジナイザーによる処理に代えてフードミキサーを用いた高速撹拌（１００００rpm）を１時間行なったほかは、同じ条件で実施例１を繰り返した。沈降槽からの流出水の水質は、ＢＯＤ：９〜１１、ＳＳ：３〜４mg/Ｌであった。この間に発生した全余剰汚泥の量は、約５１ｇであった。

実施例５
実施例１と同様に、工場排水（ＢＯＤ：１００〜１１０mg/Ｌ、ＳＳ：３０〜４０mg/Ｌ）を、活性汚泥ＭＬＳＳ：３０００〜３５００mg/Ｌの４０Ｌ曝気槽（ＢＯＤ−ＭＬＳＳ負荷：０．０９〜０．１１kgＢＯＤ/kgＭＬＳＳ・day）に供給し、８時間曝気した後、２０Ｌ沈降槽において活性汚泥を沈降分離し、固形物濃度０．５〜１重量％の沈殿汚泥を得た。排水処理量を０．１２ｍ³/dayとし、沈殿汚泥の２００mＬ/day(乾燥量４ｇ/day)を遠心分離機による汚泥濃縮工程に供給し、残りの沈殿汚泥は曝気槽に返送した。

遠心分離機により沈殿汚泥を濃縮したところ、固形物濃度約２重量％の濃縮汚泥が得られた。この濃縮汚泥を、回分式の汚泥可溶化槽に導き、ＮａＯＨを、汚泥可溶化槽内液に対して濃度０．０５Ｎ（ｐＨ約１２）になるように添加して、ホモジナイザーで高速撹拌（１２０００rpm）しながら、滞留時間３０分間の汚泥可溶化を行なった。その可溶化汚泥（ＳＳ：６０００〜９０００mg/Ｌ、ＴＯＣ：６０００〜８０００mg/Ｌ）に前記の沈殿汚泥を混合し、遠心分離機により汚泥母液と濃縮汚泥とに分離した。汚泥母液相は、前記の曝気槽に添加して、好気的な生物処理を行なった。一方、濃縮汚泥に対しては、再度可溶化する処理を繰り返して行なった。約２ヶ月、上記条件に従って運転を続けた結果、沈降槽流出水の水質は、ＢＯＤ：７〜１１、ＳＳ：３〜５mg/Ｌであった。この運転の間に発生した全余剰汚泥量は、約１１２ｇであった。

比較例３
実施例５において、汚泥可溶化槽におけるＮａＯＨの添加およびホモジナイザーによる処理を省略したほかは、同じ条件で実施例５を繰り返した。沈降槽流出水の水質は、ＢＯＤ：６〜１１、ＳＳ：４〜５mg/Ｌであった。この間に発生した全余剰汚泥量は、約２２７ｇであった。

本発明の第一の態様に従う処理系を示すフローシート。 本発明の第二の態様に従う処理系の一例を示すフローシート。 本発明の第二の態様に従う処理系の、別の例を示すフローシート。 従来の標準活性汚泥法の一般的な処理系を示すフローシート。

符号の説明

１，３ ライン
２ 曝気槽
４ 汚泥沈降槽
５，６，７ ライン
８ 汚泥濃縮工程
９，９' ライン
１０ 汚泥脱水工程
１１ 脱水余剰汚泥
１２，１４ ライン
１３ 汚泥可溶化槽
１５ 中和槽
１６，１７ ライン
１８ 固液分離工程
１９，２０，２１ ライン

Claims (6)

1. 生物処理槽において有機性排水を生物処理し、生物処理によって生成した混合物を固液分離し、分離された汚泥の一部または全部に対してその中の有機物を可溶化する可溶化処理を施した後、生物処理槽に返送することからなる有機性排水の処理方法において、可溶化処理を、汚泥にアルカリ剤を添加したものに対して、ホモジナイザーもしくはミキサーによる撹拌を行なうか、またはミルによるすりつぶしを行なうことによって実施することを特徴とする有機性排水の処理方法。
2. 生物処理槽において有機性排水を生物処理し、生物処理によって生成した混合物を固液分離し、分離された汚泥の一部または全部に対してその中の有機物を可溶化する可溶化処理を施した後、生物処理槽に返送することからなる有機性排水の処理方法において、可溶化処理を、汚泥にアルカリ剤を添加したものに対して、ホモジナイザーもしくはミキサーによる撹拌を行なうか、またはミルによるすりつぶしを行なうことによって実施し、可溶化処理を施した汚泥を固液分離し、分離された濃縮汚泥分相の一部または全部を可溶化処理工程に少なくとも１回循環させ、一方、分離された汚泥母液分相を生物処理槽に返送することを特徴とする有機性排水の処理方法。
3. 可溶化処理に当たって、ｐＨが１０以上になるようにアルカリ剤を添加する請求項１または２に記載の有機性排水の処理方法。
4. 可溶化処理した汚泥またはその固液分離物を生物処理槽に返送するに際し、中和処理を行なう請求項１〜３のいずれかに記載の有機性排水の処理方法。
5. 可溶化処理した汚泥またはその固液分離物を生物処理槽に返送するに際し、酸化剤による脱色処理を行なう請求項１〜４のいずれかに記載の有機性排水の処理方法。
6. ミルによるすりつぶしを、高速で回転する２枚の円板の対向する間隙に被処理物を通過させるタイプのミルを使用して行なう請求項１〜５のいずれかに記載の有機性排水の処理方法。
   

Images