JP2007209889A

JP2007209889A - 余剰汚泥の処理方法

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Publication number: JP2007209889A
Application number: JP2006032335A
Authority: JP
Inventors: Tsugio Tachikawa; 二男立川; Hiroshi Tachikawa; 浩史立川; Hideo Tachikawa; 英夫立川
Original assignee: ES TECHNOLOGY KK
Current assignee: ES TECHNOLOGY KK
Priority date: 2006-02-09
Filing date: 2006-02-09
Publication date: 2007-08-23

Abstract

【課題】有機性排水の活性汚泥処理において、活性汚泥曝気槽から発生する余剰汚泥を、当該曝気槽の増設やブロワの増強を必要とすることなく、また、処理水水質の悪化を引き起こすことなく、効率的に処理して、余剰汚泥の大幅な減容化を図る。
【解決手段】有機性排水の活性汚泥処理によって発生する余剰汚泥を、次亜塩素酸反応槽６でｐＨ４以上７以下の弱酸性条件下で次亜塩素酸にて処理して減容化を図るものである。次亜塩素酸処理を曝気槽とは別個の反応槽で行い、処理後の汚泥水を実質的に有効塩素を残留させず曝気層に返還するのがよい。次亜塩素酸がｐＨ４以上７以下の弱酸性次亜塩素酸ソーダ水溶液で、有効塩素濃度５０〜１０００ｍｇを投与するのがよい。
【選択図】図１

Description

本発明は余剰汚泥の処理装置に係り、特に有機性排水の活性汚泥処理において、活性汚泥曝気槽から発生する余剰汚泥を、当該曝気槽の増設やブロワの増強を必要とすることなく、また、処理水水質の悪化を引き起こすことなく、効率的に処理して、余剰汚泥の大幅な減容化を図る余剰汚泥の処理方法に関する。

有機性排水の活性汚泥処理設備の活性汚泥曝気槽からは、大量の余剰汚泥が発生する。発生した余剰汚泥は、従来、脱水後、脱水ケーキを処分場に投棄したり焼却後投棄することが行われているが、処分場の不足、処理コストの高騰の問題があり、余剰汚泥の減容化技術の開発が求められている。

最近、余剰汚泥の性状や組成を種々の方法ないし手段を用いて変質させて一部を液化させ（以下「改質」と称す。）、改質した汚泥を活性汚泥処理設備の曝気槽へ戻して好気性消化させることにより、余剰汚泥の排出量を低減し、条件によってはその発生量をゼロとする余剰汚泥減容化システムが提案されている。

これらのうち、余剰汚泥をオゾン処理した後、曝気槽内で消化させる方法で減容化システムが有望化されている。

特開２００５−３０５４４１号公報特開２００５−３０５２２２号公報

しかしながら、従来において、この余剰汚泥減容化システムは、その優れた汚泥減容化効果が実証されているにもかかわらず、以下の理由により、実用化された例が少ない。

即ち、上記方式においても、改質した余剰汚泥の好気性消化は、当該余剰汚泥が発生した排水の活性汚泥処理設備の曝気槽内で行われるため、この曝気槽の実質負荷量には改質余剰汚泥の消化分が上乗せされ、改質余剰汚泥の好気性消化を行わない場合の１．３〜１．５倍となる。従って、既存の曝気槽では、容量が不足する。しかも、好気性消化に要する空気量が多大であり、曝気槽への酸素供給量も改質余剰汚泥の好気性消化を行わない場合の１．３倍以上となるため、既存のブロワでは対応し得ない。

このように曝気槽の増設やブロワの増強が不可欠であることが、余剰汚泥を変質させて、一部を液化させ、曝気槽で好気性消化を行う余剰汚泥減容化システムは、その効果は十分であるが、余剰汚泥処理が逼迫している今日でも、多くの処理設備で採用されにくい主な要因となっている。

また、オゾン供給には高価なオゾン発生器を必要とし、処理設備費用が高騰するという問題もある。

本発明は上記従来の問題点を解決し、有機性排水の活性汚泥処理において、活性汚泥曝気槽から発生する余剰汚泥を、当該曝気槽の増設やブロワの増強を必要とすることなく、また、オゾンを使用することなく、効率的に処理して、余剰汚泥の大幅な減容化を図る余剰汚泥の処理方法を提供することを目的とする。

本発明の余剰汚泥の処理方法は、生物処理によって発生する余剰汚泥の一部をｐＨ４以上７以下の弱酸性条件下で次亜塩素酸処理して減容化することを特徴とする。

本発明においては、従来オゾン酸化処理していた余剰汚泥を、次亜塩素酸処理により減容化できるようになったことは驚くべきことである。これにより、
１）処理コストが大幅に低減される。次亜塩素酸は曝気槽に直接投入してもよいが、別途次亜塩素酸反応槽を設置し、ここで余剰汚泥の大幅な減容化を行うのが好ましい。活性汚泥の作用を阻害することなく、余剰汚泥発生ゼロを目指した処理が可能となる。
２）次亜塩素酸は余剰汚泥の処理により分解消失するので処理水の水質に悪影響を及ぼすことがない。

曝気槽とは別個に反応槽を設けて余剰汚泥の減容化を行う場合は、処理後の汚泥水を膜分離装置で分離し、この透過水は、排水処理設備の被処理排水と混合して生物処理することが好ましい。

以下に図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。

図１は本発明の余剰汚泥の処理装置の実施の形態を示す系統図である。

図１の余剰汚泥の処理装置を示し、原水槽１、中和槽２、曝気槽３、沈澱槽４及び処理水槽５からなり、活性汚泥処理設備の沈澱槽４から引き抜いた余剰汚泥を処理するものである。

この活性汚泥処理設備では、原水（有機性排水）は、原水槽１を経て、中和槽２で余剰汚泥の処理装置の浸漬膜式分離槽８の膜透過水と混合されると共にアルカリが添加されてｐＨ６〜７程度に中和処理された後、曝気槽３で活性汚泥処理され、活性汚泥処理液は沈澱槽４で固液分離され、分離液が処理水槽５を経て処理水として系外へ排出される。一方、分離汚泥は、曝気槽３の汚泥濃度を好適濃度、例えば２０００〜５０００ｍｇ／Ｌに調整するために、一部が曝気槽３に返送汚泥として返送され、残部が余剰汚泥として引き抜かれる。

図１の余剰汚泥の処理装置では、沈澱槽４から引き抜いた余剰汚泥を、別途設けた次亜塩素酸反応槽６へ移送し、次亜塩素酸発生装置９から弱酸性次亜塩素酸ソーダ水溶液を供給して次亜塩素酸処理することにより余剰汚泥の少なくとも一部を分解して減容し、これを再び曝気槽３に返還するようにする。本発明の他の実施例においては、図２に示すように、次亜塩素酸処理後の別途設けた好気性消化槽７へ移送して好気性消化を行う。消化処理液は図示しない冷却設備で液温を低下させた後、浸漬膜式分離槽８で固液分離を行い、分離液（膜透過水）は中和槽２へ移送し原水と混合すると共にｐＨ調整した後、曝気槽３で透過水中の溶解有機物を分離除去する。一方、浸漬膜式分離槽８で固液分離した濃縮液（濃縮汚泥）は好気性消化槽７へ循環する。なお、次亜塩素酸反応槽６では塩酸酸性の次亜塩素酸ソーダ水溶液酸（硫酸、塩酸）を注入してｐＨ４以上、好ましくはｐＨ５〜７で次亜塩素酸処理を行う。好気性消化槽７では、酸性下で好気性消化を行う。この好気性消化槽７と次亜塩素酸反応槽５とで液循環を行うことにより、次亜塩素酸処理による汚泥の改質と、改質汚泥の消化分解を繰り返し、余剰汚泥の分解を高度に行うことができる。

以下に、図１および図２の主要各装置の機能ないし目的等を説明する。
次亜塩素酸反応槽
次亜塩素酸反応槽６は、次亜塩素酸処理により汚泥を形成している安定な糖脂質や糖蛋白質（生物生成ポリマー）を分解消化させ、減容化することを目的とする。

この次亜塩素酸処理は、次亜塩素酸反応槽６において、攪拌下で汚泥混合液に弱酸性次亜塩素酸ソーダ水溶液を注入し、槽内温度２０〜４０℃、滞留時間２０分間〜１時間で行われる。次亜塩素酸処理の効率を高めるため、槽内ｐＨは４以上の弱酸性に保つのが好ましく、このため次亜塩素酸反応槽６には弱酸性の次亜塩素酸ソーダ水溶液を添加する。次亜塩素酸反応槽６への次亜塩素酸投入量は、所望の余剰汚泥減容率により決定されるが、次亜塩素酸反応槽６の滞留時間により次亜塩素酸量の調整ないし変更は可能である。その投与量は汚泥濃度および必要減容汚泥量にもよるが、汚泥１リットル当たり有効塩素濃度５０〜１０００ｍｇ（５０〜１０００ｐｐｍ）、好ましくは１００〜３００ｍｇ（１００〜３００ｐｐｍ）が適当であり、投入後汚泥を分解するので、残留塩素濃度が１ｐｐｍ以下、好ましくは０．０５ｐｐｍ以下となるのがよい。残留塩素が活性汚泥処理に悪影響を与えるのを防止するためである。

本発明で用いる次亜塩素酸水溶液は特に塩酸等の無機酸を用い、ｐH４以上７以下で有効塩素濃度（又は次亜塩素酸濃度）３０００〜１５０００ｐｐｍを含む次亜塩素酸塩水溶液をいい、通常次亜塩素酸ソーダの塩酸酸性溶液が用いられる。次亜塩素酸ソーダ水溶液はＨＳＰ（株）製ステリミキサーなどを用い、現場で製造することができる。現場で製造し、投与する場合は、ｐＨ４〜６．５で、３０００〜１５０００ｐｐｍの濃度を作成し、これを希釈して用いるのが好ましい。

通常、塩酸酸性で、次亜塩素酸ソーダ水溶液を製造するにあたっては、ｐＨが４以下に下がると、塩素ガスの発生が認められるので、３０％以下、好ましくは１５％以下、より好ましくは１０％以下の希塩酸を用い、２０％以下、好ましくは１２％以下の次亜塩素酸ソーダ水溶液とを混合し、ｐH４以上６．５以下、好ましくはｐＨ５以上６以下の領域内で有効塩素濃度３０００〜１５０００ｐｐｍまで水により希釈することにより、塩素の発生もなく、余剰汚泥処理に適する次亜塩素酸ソーダ水溶液を製造することができる。特に、次亜塩素酸ソーダ水溶液を調製する場合は、ｐＨが下がり過ぎないようにｐH調整剤を用いるのが好ましく、適宜、酢酸-酢酸ナトリウム水溶液や酒石酸緩衝液およびフタル酸水素カリウム-水酸化ナトリウム水溶液などのｐH調整剤を使用して所定のｐH領域に安定に調整することができる。なお、食品添加物として許容され、有効塩素に影響を与えない無機系の、例えば炭酸水素カリウムまたはナトリウム塩を添加してもよい。

好気性消化槽７は、次亜塩素酸処理で改質した余剰汚泥（改質汚泥）を消化槽内の微生物により分解消化することを目的とする。余剰汚泥の汚泥濃度を２００００ｍｇ／Ｌと仮定した場合、余剰汚泥の性状にもよるが、一般に活性汚泥処理で発生する余剰汚泥のＴＯＣ換算濃度は約１００００ｍｇ／Ｌ、ＣＯＤ_Cr換算濃度は約２７０００ｍｇ／Ｌの高濃度となる。また、次亜塩素酸処理効率を高めるため、次亜塩素酸反応槽６内のｐＨは４以上とするため、好気性消化槽７内ｐＨも４以上となる。そのため、好気性消化槽７で生育する微生物は、高濃度域、弱ｐＨ下で生育する活性の高い微生物が主体となる。カビや酵母等の微生物活性は、一般活性汚泥の２倍以上であるため、好気性消化槽７の負荷量は余剰汚泥量当たり１０ｋｇ−汚泥／ｍ³／ｄａｙ（ＴＯＣ換算約５ｋｇ−ＴＯＣ／ｍ³／ｄａｙ、ＣＯＤ_Cr換算約１４ｋｇ−ＣＯＤ_Cr／ｍ³／ｄａｙ）の高負荷が可能となり、例えば、余剰汚泥濃度２００００ｍｇ／Ｌの場合、消化槽の滞留時間約２日間で処理することができる。

基本的には、次亜塩素酸反応槽６と好気性消化槽７の液の流れは一過式であってよく、好気性消化槽７から次亜塩素酸反応槽６への返送循環は行わないが、余剰汚泥の消化効率が低い場合は、０．１〜０．５倍量の循環を行い、好気性消化槽７で未消化の汚泥を再度次亜塩素酸反応槽６で次亜塩素酸処理しても良い。

浸漬膜式分離槽８は好気性消化槽７で生成する微生物や未消化の汚泥を固液分離することを目的とする。好気性消化槽７で生育する微生物はカビや酵母が主体となり、微生物の発生する糖脂質や蛋白質（生物生成ポリマー）が少ないため、フロック化が不十分である。従って、この固液分離手段として沈降分離や浮上分離方法は適用しにくい。そこで、本発明では、膜分離装置、好ましくは、中空糸状のＭＦ（精密濾過）膜を浸漬した浸漬膜式分離槽８を用い、ＭＦ膜で消化処理液中の汚泥を直接膜濾過分離する。このような浸漬膜を用いることで、好気性消化槽７で未分解の余剰汚泥が流出することを防止することができ、従って、浸漬膜式分離槽８の膜透過水は実質的にＳＳを含まず、このため活性汚泥処理の原水槽１や曝気槽３へこの膜透過水を移送した際に、未分解のＳＳや汚泥により、曝気槽３内の活性汚泥が何ら影響を受けることはない。また、水槽内に多量の膜を設置することが可能となるため、非常にコンパクトな固液分離槽とすることができる。

この浸漬膜式分離槽８に使用する中空糸膜としては、三菱レイヨン（株）製のステラポアー（膜透過口径０．１μｍ、膜材質ポリエチレン（ＰＥ）、膜面積４ｍ²又は８ｍ²／１本）が最適であるが、同様の性能が得られる浸漬膜であれば、何らこれに限定されるものではない。

なお、消化処理液の温度は通常２５〜４０℃であるが、４０℃よりも高い温度では膜に影響を与えるため、消化処理液は、図示しない冷却設備により冷却した後浸漬膜式分離槽８に送給し、浸漬膜式分離槽８の槽内温度を４０℃以下とするのが好ましい。

本発明の余剰汚泥の処理方法により、余剰汚泥を次亜塩素酸処理により消費減容し、余剰汚泥をゼロにすることもできる。しかし、汚泥性状によっては、無機物や難分解性の有機物質が次第に蓄積される場合があり、また汚泥減容化率を１００％にする必要がないこともあり、このような場合には、好気性消化槽７ないし浸漬膜式分離槽８から汚泥の一部を引き抜き、系外へ排出する。図２の装置では、浸漬膜式分離槽８から好気性消化槽７への膜濃縮液の循環ラインに汚泥引抜きラインを設けているが、何らこれに限定されず、浸漬膜式分離槽８から直接濃縮汚泥を引き抜いても良い。

図１および図２に示す余剰汚泥の処理装置は、本発明の実施の形態の一例を示すものであって、本発明は、何ら図示の構成に限定されるものではない。

例えば、次亜塩素酸発生装置９から次亜塩素酸ソーダ水溶液をライン（ｂ）で分流し、膜式分離槽８から好気性消化槽７に返還される濃縮液に注入し、その汚泥濃度を減少させるようにしてもよいし、ライン（ｃ）で分流し、膜式分離槽８から中和槽２に返還される透過水に、処理水槽５から排水される処理水に注入し、その有機物濃度を減少させるようにすることもできる。透過水又は処理水中のＣＯＤおよびＢＯＤ値はこの次亜塩素酸ソーダ水溶液による処理により大幅に減少させることができるので、工業用水として使用することもできる。

また、浸漬膜式分離槽の膜透過水を原水と混合して処理する場合、膜透過水は酸性であることから、必要に応じてアルカリで中和するが、この中和槽は原水槽の前段に設け、膜透過水を中和槽で中和した後原水槽で原水と混合して曝気槽に送給しても良い。なお、この膜透過水は通常原水量の５％以下の少量であり、膜透過水は多量の原水で希釈されるため、この膜透過水の中和は特に行う必要がない場合もある。

以上詳述した通り、本発明の余剰汚泥の処理装置によれば、有機性排水の活性汚泥処理において、活性汚泥曝気槽から発生する余剰汚泥を、当該曝気槽の増設やブロワの増強を必要とすることなく、次亜塩素酸処理により効率的に処理して、余剰汚泥の大幅な減容化を図ることができる。

本発明方法を実施するための第１処理工程を示すフロー図である。本発明方法を実施するための第２処理工程を示すフロー図である。

符号の説明

１原水槽
２中和槽
３曝気槽
４沈殿槽
５処理水槽
６次亜塩素酸反応槽
７好気性消化槽
８分離槽
９次亜塩素酸発生装置
１０空気供給器

Claims

各種排水を曝気槽で微生物により処理する活性汚泥法において、発生する余剰汚泥の一部または全部をｐＨ４以上７以下の弱酸性条件下で次亜塩素酸処理して減容することを特徴とする余剰汚泥の処理方法。
次亜塩素酸処理を曝気槽とは別個の反応槽で行い、処理後の汚泥水を実質的に有効塩素を残留させず曝気層に返還する請求項１記載の余剰汚泥の処理方法。
余剰汚泥処理に使用する次亜塩素酸がｐＨ４以上７以下の弱酸性次亜塩素酸ソーダ水溶液で、有効塩素濃度５０〜１０００ｍｇを投与する請求項１又は２記載の余剰汚泥の処理方法。