JP2007301473A - 汚泥の処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電解効率の低下を防ぐために、陰極に付着したスケールを定期的に除去することにより、安定した電解処理性能を保持し、水処理の悪化を防ぎながら、余剰汚泥を最小限の量に削減できる汚泥の処理方法を提供すること。
【解決手段】電解処理槽２の下部に散気管を設け、粗大気泡を発生して電極間に蓄積した汚泥スカムを浮上させて排出するスカム洗浄運転と、スカム洗浄運転よりも多量の粗大気泡を発生して、陰極に付着したスケールを掻き落すスケール除去運転とを個別に行う。
【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有機物を分解処理することによって発生する汚泥量を最小限にすることができる汚泥の処理方法に関し、特に、陰極に付着するスケールを定期的に除去することにより、安定した電解処理性能を保持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させ、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。
この場合、水処理工程で発生する余剰汚泥は、通常は脱水を行った後、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、汚泥発生量を減量化する方法が試みられており、特に、電気分解を用いる方法は、処理コストが安価な方法として注目されている。

しかしながら、汚泥を電解処理する場合には、汚泥中に含まれるカルシウムやマグネシウム等の陽イオンが、電解処理槽内において陰極へと引き寄せられ、電子をもらって陰極表面にスケールとなって付着し、これが多量に蓄積すると、電解効率が低下するという問題がある。

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、電解効率の低下を防ぐために、陰極に付着したスケールを定期的に除去することにより、安定した電解処理性能を保持し、水処理の悪化を防ぎながら、余剰汚泥を最小限の量に削減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気分解処理し、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、電解処理槽の下部に散気管を設け、粗大気泡を発生して電極間に蓄積した汚泥スカムを浮上させて排出するスカム洗浄運転と、該スカム洗浄運転よりも多量の粗大気泡を発生して、陰極に付着したスケールを掻き落すスケール除去運転とを個別に行うことを特徴とする。

この場合において、スカム洗浄用の散気管とスケール除去用の散気管とを個別に設けることができる。

また、スカム洗浄用とスケール除去用とを兼ねた散気管を設け、スケール除去運転時に、スカム洗浄時よりも多量の空気を吹き込むことができる。

また、電解処理の電圧の上昇又は電流値の低下を計測したときに、スケール除去運転に切り替えることができる。

本発明の汚泥の処理方法によれば、電解処理槽の下部に散気管を設け、粗大気泡を発生して電極間に蓄積した汚泥スカムを浮上させて排出するスカム洗浄運転と、該スカム洗浄運転よりも多量の粗大気泡を発生して、陰極に付着したスケールを掻き落すスケール除去運転とを個別に行うことから、陰極に付着したスケールを定期的に空気洗浄して除去することができ、これにより、安定した電解処理性能を保持し、水処理の悪化を防ぎながら、余剰汚泥を最小限の量に削減することができる。

この場合、スカム洗浄用の散気管とスケール除去用の散気管とを個別に設けることにより、スケール除去運転時により多量の粗大気泡を容易に発生させることができる。

また、スカム洗浄用とスケール除去用とを兼ねた散気管を設け、スケール除去運転時に、スカム洗浄時よりも多量の空気を吹き込むことにより、より多量の粗大気泡を容易に発生させることができる。

また、電解処理の電圧の上昇又は電流値の低下を計測したときに、スケール除去運転に切り替えることにより、スケールが多く蓄積した時点で効率的に除去を行い、スケールによる電解効率の低下を防止することができる。

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、曝気槽内の活性汚泥により、有機性汚水を生物処理するとともに、生物処理により発生した汚泥を殺菌及び可溶化した後、この処理汚泥を曝気槽に返送して分解するようにしている。
そして、本発明では、かかる汚泥の処理方法において、食塩水と少量の酸を添加して、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。

このとき、電解処理によって汚泥中に含まれるカルシウムやマグネシウムが陰極側に引き寄せられ、電子をもらって水酸化物等のスケールとなって陰極表面に付着し、次第に蓄積するため、そのままでは電解効率が低下する。

そこで、電解処理槽内の下部に空気洗浄用の散気管を設け、適当な時間間隔で、あるいは電極の電圧又は電流値を計測しながら、所定の値まで電圧が上昇又は電流値が低下したときに、スケール除去用の空気を散気管から噴出することによって、上昇する空気の作用でスケールを掻き落すようにしている。

そのための散気管は、電極内に生成する汚泥スカムを洗浄するための散気管とは別に設けてもよいが、スカム洗浄用を兼ねた散気管を設けることも可能である。
後者の場合は、スカム洗浄は数分程度の時間間隔で少量の空気を用いて行い、スケール除去用の空気洗浄は、数時間又は数日に１回、より多量の空気を噴出させることにより、スケールを掻き落し、スケールによる電解効率の低下を防止する。

図１〜図２に、本発明における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２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へと導いてもよいが、重力濃縮した汚泥を用いることも可能である。

またこのとき、途中の配管において電気分解に必要な食塩等の塩化物と少量の酸を含む電解液Ｄを薬注ポンプ４により注入するが、ラインミキサーや攪拌水槽を設けて汚泥と電解液を混合してもよい。
電解処理槽２の内部には、電極板２０が図２に示すように所定の間隔で配置され、直流電源６から陽極と陰極とが交互に接続されている。

電極板の下部には、粗大気泡を噴出できる散気管２１、２２が配置され、ブロア等からそれぞれ所定量の汚泥スカム用の空気Ｆ及びスケール除去用の空気Ｇを供給し、噴出させることができるように構成されている。
散気管２１は、電極間に蓄積する汚泥スカムＥの洗浄用、散気管２２は、付着したスケールの除去用であり、スケール除去用の空気Ｇは、汚泥スカム用の空気Ｆよりも多量に吹き込めるように構成されている。

さらに、直流電源６から供給される配線の電圧又は電流値を測定して、これを制御装置７に伝達し、その値に応じて、スケール除去用のブロアや、スケール除去用散気配管（図示省略）の電磁弁等を制御し、空気Ｇを送気できるよう構成されている。
なお、散気管は、スカム洗浄用とスケール除去用とに必ずしも分割する必要はなく、両者を兼ねた散気管を設け、スカム洗浄は数分程度の時間間隔で少量の空気を用いて行い、スケール除去用の空気洗浄は、制御装置７に指令により、数時間又は数日に１回、より多量の空気を吹き込むことができるように、送気用ブロア及び配管を構成する必要がある。

電解処理槽２の端部の堰からオーバーフローした汚泥は隣の脱泡槽３へと流入するが、脱泡槽３には表面攪拌機３０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の破砕を行う。
また、脱泡処理した脱泡汚泥Ｂを底部から引抜いて、汚泥返送ポンプ５により、電解処理槽２へと返送する配管が設けられている。脱泡槽３からオーバーフローした電解処理汚泥Ｃ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。
電解処理に必要な塩素イオンを補充する目的で、薬注ポンプ４により、食塩等の塩化物と少量の酸を含む電解液Ｄを注入された余剰汚泥Ａは、電解処理槽２に投入され、直流電流の流れる電極板２０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。
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重量の０．２〜１％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、少量の酸を添加するのが望ましい。
なお、添加する塩素イオンは、食塩等の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を利用することができる。

電解処理の時間は汚泥の濃度や電流値によって異なるが、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に示すように、汚泥スカムＥとして電極板２０の間に徐々に蓄積する。
そこで、電解処理槽２の下部に設けた散気管２１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、電解処理槽内部を縦に循環する循環水流を発生させる。
汚泥スカムＥは、この循環流により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３へと流出する。このような空気Ｆによるスカム洗浄運転は、数分程度の短い間隔で行う必要がある。

一方、余剰汚泥にはイオン状のカルシウムやマグネシウムが含まれているが、電解処理の際、このカルシウムやマグネシウムイオンが陰極側に引き寄せられ、電子をもらい水酸化物等のスケールとなって陰極表面に付着し、次第に蓄積していくため、そのまま放置すると、抵抗が大きくなり、電解効率が低下するなどの支障が生じる。
そこで、スケール付着に伴う電極間の抵抗の増加を、電圧又は電流値を測定することにより把握し、制御装置７によりスケール除去運転に切り替える。
すなわち、直流電源６により定電流で電解する場合は電圧の上昇、定電圧で電解する場合は電流値の低下をそれぞれ確認し、これらが所定の値に達した時点で、スケール除去運転として、スケール除去用の空気Ｇを散気管２２から噴出させ、上昇する気泡の作用で陰極に付着しているスケールを掻き落す。
なお、電圧や電流値の変化を把握してスケール除去運転を行う以外に、タイマー設定により適当な時間間隔で、スケール除去運転を行うこともできる。その場合は、通常、数時間又は数日に１回運転するよう、タイマーを設定しておく。

また、スカム洗浄用とスケール除去用とに散気管を区別せず、両者を兼ねた散気管を設ける場合は、スカム洗浄は、数分程度の時間間隔で少量の空気を用いて行い、スケール除去用の空気洗浄は、数時間又は数日に１回、より多量の空気を噴出させることにより、スケールを掻き落すことができる。

脱泡槽３では、表面攪拌機３０のインペラの回転によって、汚泥スカムが破砕され、一部は堰からオーバーフローするが、このオーバーフローした電解処理汚泥Ｃは、水処理系の曝気槽に返送される。電解処理汚泥Ｃ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。なお、電解処理による殺菌効果を高めるため、脱泡槽３において液体状に戻った汚泥の一部を汚泥返送ポンプ５で電解処理槽２へと返送し、再度電解処理を行うことも可能である。

このように、本実施例の汚泥の処理方法においては、陰極表面に付着するスケールや電極間に蓄積する汚泥スカムを除去しながら電解処理を行うことができるため、効率的に安定した電解処理を行うことができる。
また、本実施例の汚泥の処理方法は、活性汚泥法において発生する余剰汚泥を電解処理槽に導き、塩化物と少量の酸を添加して、効率的に安定的に電解処理を行うことができるため、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は従来の活性汚泥法の１／１０程度に削減される。また、電解処理に要するエネルギーも少なくできるため、安価なランニングコストで処理することができる。

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など、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。

本発明の汚泥の電解処理装置は、陰極板に付着するスケールを定期的に除去することにより、安定した電解処理性能を保持するという特性を有していることから、電解処理装置の電極の清掃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断面図である。 同汚泥の処理方法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 電解処理槽
３ 脱泡槽
４ 薬注ポンプ
５ 汚泥返送ポンプ
６ 直流電源
７ 制御装置
２０ 電極板
２１ スカム洗浄用散気管
２２ スケール除去用散気管
３０ 表面攪拌機
Ａ 余剰汚泥
Ｂ 脱泡汚泥
Ｃ 汚泥
Ｄ 電解液
Ｅ 汚泥スカム
Ｆ 空気
Ｇ 空気

Claims (4)

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気分解処理し、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、電解処理槽の下部に散気管を設け、粗大気泡を発生して電極間に蓄積した汚泥スカムを浮上させて排出するスカム洗浄運転と、該スカム洗浄運転よりも多量の粗大気泡を発生して、陰極に付着したスケールを掻き落すスケール除去運転とを個別に行うことを特徴とする汚泥の処理方法。
2. スカム洗浄用の散気管とスケール除去用の散気管とを個別に設けることを特徴とする請求項１記載の汚泥の処理方法。
3. スカム洗浄用とスケール除去用とを兼ねた散気管を設け、スケール除去運転時に、スカム洗浄時よりも多量の空気を吹き込むことを特徴とする請求項１又は２記載の汚泥の処理方法。
4. 電解処理の電圧の上昇又は電流値の低下を計測したときに、スケール除去運転に切り替えることを特徴とする請求項１、２又は３記載の汚泥の処理方法。

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