JP2007301474A - 汚泥の電解処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】陰極側の電極板の表面に析出し付着したスケールを剥がし取り、電極板の能力を復活させることができる汚泥の電解処理装置を提供すること。
【解決手段】汚泥を導入する電解処理槽IVに陰陽の電極板２０、２１を配設した汚泥の電解処理装置において、陰極側の電極板２１の表面に発生するスケールを拭い取るワイパー２２を電極板２１の表面に摺接するとともに、ワイパー２２を駆動装置２５により少なくとも一方向に連続して回転可能に設ける。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えば、下水等の有機性汚水を活性汚泥により生物処理するに際し、処理施設で発生する余剰汚泥量を電解処理により低減するようにした汚泥の電解処理装置に関するものである。

従来、下水処理場等の汚水処理施設に流入する有機性汚水を処理するために、生物反応槽に汚水を流入し、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。
この下水処理場等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り、かつ汚泥処分費の高騰等の理由から、余剰汚泥に対しオゾンや高熱性細菌等を添加して汚泥を可溶化し、系内で生物処理することにより、余剰汚泥量を低減する方法が試みられており、特に、電解処理を用いる方法は、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、汚泥中にカルシウムやマグネシウム等の陽イオンが含まれており、これらが電解処理槽内において陰極側の電極板へと引き寄せられ、電子をもらって陰極側の電極板表面にスケールとなって付着し、このスケール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。
また、通常、電解処理槽内に並列に配設される電極板は間隔が狭いため、電極板間に汚泥が滞留し殺菌効率が低下するという問題がある。
さらに、電解過程で発生するガスの微細気泡を含む汚泥スカムが電極板間上部に蓄積し、電解効率が低下するという問題もある。

本発明は、上記従来の汚泥の電解処理装置が有する問題点に鑑み、陰極側の電極板の表面に析出し付着したスケールを剥がし取り、電極板の能力を復活させることができる汚泥の電解処理装置を提供することを第１の目的とする。
また、電極板間に滞留しやすい汚泥を循環させるとともに、電極板間上部に蓄積しやすい汚泥スカムを電解処理槽内の汚泥と混合し除去することにより、安定した電解処理性能を保持することを第２の目的とする。

上記第１の目的を達成するため、本発明の汚泥の電解処理装置は、汚泥を導入する電解処理槽に陰陽の電極板を配設した汚泥の電解処理装置において、陰極側の電極板の表面に発生するスケールを拭い取るワイパーを電極板表面に摺接するとともに、該ワイパーを駆動装置により少なくとも一方向に連続して回転可能に設けたことを特徴とする。

この場合において、上記第２の目的を達成するため、ワイパーを電極板間に配設し、該ワイパーの回転により電極板間に滞留する汚泥を循環させることができる。

また、ワイパーを水面より高い位置まで届く長さとし、ワイパーの回転時に汚泥スカムを巻き込むようにすることができる。

本発明の汚泥の電解処理装置によれば、汚泥を導入する電解処理槽に陰陽の電極板を配設した汚泥の電解処理装置において、陰極側の電極板の表面に発生するスケールを拭い取るワイパーを電極板表面に摺接するとともに、該ワイパーを駆動装置により少なくとも一方向に連続して回転可能に設けることから、ワイパーを回転駆動することにより、陰極側の電極板の表面に析出し付着したスケールを剥がし取り、電極板の能力を復活させることができる。

また、ワイパーを電極板間に配設し、該ワイパーの回転により電極板間に滞留する汚泥を循環させることにより、電解処理槽内汚泥の均一化を促進し、安定した電解処理性能を保持することができる。

また、ワイパーを水面より高い位置まで届く長さとし、ワイパーの回転時に汚泥スカムを巻き込むようにすることにより、電極板間上部に蓄積する汚泥スカムを電解処理槽内の汚泥と混合して除去し、安定した電解処理性能を保持することができる。

以下、本発明の汚泥の電解処理装置の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
本発明の汚泥の電解処理装置を用いる汚泥の処理方法は、生物反応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余剰汚泥を殺菌及び可溶化した後、この処理汚泥を生物反応槽に返送して分解する。
この場合、余剰汚泥に食塩水と少量の酸を添加し、電解処理槽において電解処理を行い、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の電極板に引き寄せられ、電子をもらって水酸化物等のスケールとなって陰極側の電極板表面に付着し、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、電解処理槽内の電極板間にワイパーを設置し、陰極側の電極板表面に付着したスケールを掻き取ることにより除去し、電解効率の低下を防止する。
また、ワイパーを一方向に３６０度回転させることで、電極板間に滞留しやすい汚泥の循環を促進し、電解効率を向上することができる。
また、ワイパーが回転する過程で、電極板間上部に蓄積する汚泥スカムを電解処理槽内汚泥と混合し除去するため、電解効率の低下を防止することができる。

したがって、この汚泥の電解処理装置は、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、塩化物と酸を添加して効率的に、安定した電解処理を行うことができるため、処理汚泥を生物反応槽に返送したとき、死滅した汚泥微生物が活性汚泥によって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、設備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〜図４に、本発明の汚泥の電解処理装置の一実施例を示す。
図１において、下水処理場等の汚水処理施設に流入した汚水Ａは、通常、生物反応槽Ｉで活性汚泥によって生物処理され、汚泥と処理液との混合液Ｂとなって最終沈殿池IIに流入し、固液分離されて、処理水Ｃが放流される。
一方、固液分離された汚泥の大部分は返送汚泥Ｄとして生物反応槽Ｉに返送され、再び生物処理されるが、一部の汚泥は余剰汚泥Ｅとして、通常は、さらに濃縮を行った後、濃縮汚泥の形でバキューム排出したり、濃縮汚泥を脱水して脱水ケーキの状態で搬出しなければならない。

そのため、多量の汚泥を最終処分しなければならないことから、本実施例においては、余剰汚泥Ｅを汚泥供給ポンプ１により、電解処理装置IIIへと導く。
なお、余剰汚泥Ｅは、最終沈殿池IIで沈殿した汚泥をそのまま電解処理装置IIIへと導いてもよいが、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解に必要な食塩等の塩化物と少量の酸を含む電解液Ｇを電解液供給ポンプ２により供給するが、ラインミキサーや攪拌水槽を設けて汚泥と電解液Ｇを混合してもよい。

図２に示すように、電解処理装置IIIは、電解処理槽IV及び脱泡槽Ｖから構成される。
電解処理槽IVの内部には、通常、並列に複数枚の電極板２０、２１が設けられるが、その電極板間にワイパー２２を設置する。
電極板は、陽極側の電極板２０と陰極側の電極板２１とが交互に配設されるが、ワイパー２２は主に陰極側の電極板２１側のスケールを除去するように配設する。
ワイパー２２としては、例えば繊維状のブラシが用いられるが、ワイパーの材質や構造は特に限定されるものではない。

また、図には示していないが、駆動装置２５からギアやベルトを介して回転軸２４に設置されたワイパー２２を３６０度回転させる機構により、一方向に連続的にワイパー２２が回転できるようにする。
回転軸は、電極板２０、２１の上流側又は下流側に各電極板２０、２１と直交する方向に配設されており、本実施例では、その半径方向に複数のワイパー２２を片持ち式に延設し、電極板２０、２１と平行な面で回転するようにした各ワイパー２２を陰極側の電極板２１に摺接させている。
なお、図３に示すように、直流電源２３からは、陽極側の電極板２０、陰極側の電極板２１が交互に接続されているが、ワイパー２２の回転機構や給電方法は特に限定されるものではない。

電解処理槽IVの端部の堰からオーバーフローした汚泥は、隣の脱泡槽Ｖへと流入するが、脱泡槽Ｖ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Ｈの一部を底部から引抜いて、汚泥返送ポンプ３により、電解処理槽IVへと返送する配管が設けられるのが好ましい。
脱泡槽Ｖからオーバーフローした電解処理汚泥Ｆは、水処理設備の生物反応槽Ｉ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、電解液供給ポンプ２により、食塩等の塩化物と少量の酸を含む電解液Ｇを供給された余剰汚泥Ｅは、電解処理槽IVに流入され、直流電流２３の流れる電極板２０、２１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容量の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。

余剰汚泥Ｅには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が陰極側の電極板２１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側の電極板２１の表面に付着し、次第に蓄積していく。
そこで、電極板間に設置したワイパー２２を回転させることにより、スケールを除去する。

また、電解処理槽IV内では、並列に配設された電極板の間隔が狭いため、汚泥が滞留しやすい構造となっている。
そこで、ワイパー２２により、電極板間の汚泥を循環させ電解処理槽IV内汚泥の均一化を促進し、ひいては電解効率を向上させるものとする。
したがって、ワイパー２２は、電解効率の観点からは連続運転が望ましいが、間欠運転でもよい。

一方、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、電極板２０、２１間及び上部に徐々に蓄積する。
そこで、ワイパー２２は水面より高い位置まで届く長さとし、ワイパー２２の回転時に汚泥スカムを巻き込むようにして、電解処理槽内の汚泥と混合し攪拌除去できる構造とする。

一方、電解処理された汚泥は、堰からオーバーフローして隣の脱泡槽Ｖへと流出する。
この脱泡槽Ｖは、汚泥スカム破砕機能を有しており、これは設置するのが望ましいが、ワイパー２２による汚泥スカムの除去効果次第では、必ずしも必要ではない。
脱泡槽Ｖ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、殺菌効果をアップするために、スカム状から液体状に戻った脱泡汚泥Ｈの一部を汚泥返送ポンプ３で電解処理槽IVへと返送し、再度電解処理を行うこともできる。
また、脱泡槽Ｖの堰からオーバーフローした電解処理汚泥Ｆは、水処理系の生物反応槽Ｉに返送する。電解処理汚泥Ｆ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、生物反応槽Ｉの汚泥微生物によって徐々に低分子化され、最終的に無機化され、減量化が達成される。

このように、本実施例の汚泥の電解処理装置は、陰極側の電極板２１の表面に付着するスケールや電極板間に蓄積する汚泥スカムを除去しながら、また電極板間に滞留しやすい汚泥を攪拌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。
したがって、この汚泥の電解処理装置を用いることにより、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、生物反応槽に返送したとき、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、効率的な電解処理が可能なため、電解に必要なエネルギーも低減でき、安価なランニングコストで電解処理することができる。

以上、本発明の汚泥の電解処理装置について、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、ワイパーで電極板表面に発生するスケールを拭い取ることにより、比較的単純な操作により陰極側の電極板表面に析出し付着した電解生成物を剥がし取り、電極板の能力を復活させ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板の清掃の用途に好適に用いることができる。

本発明の汚泥の電解処理装置を用いた汚泥処理を示すフロー図である。 同汚泥の電解処理装置の一実施例を示す断面図である。 同汚泥の電解処理装置を示す電極板の直交方向の断面図である。 同電極板と平行方向の断面図である。

符号の説明

１ 汚泥供給ポンプ
２ 電解液供給ポンプ
３ 汚泥返送ポンプ
２０ 電極板（陽極）
２１ 電極板（陰極）
２２ ワイパー
２３ 直流電源
２４ 回転軸
２５ 駆動装置
３０ 表面攪拌機
Ａ 汚水
Ｂ 混合液
Ｃ 処理水
Ｄ 返送汚泥
Ｅ 余剰汚泥
Ｆ 電解処理汚泥
Ｇ 電解液
Ｈ 脱泡汚泥
Ｉ 生物反応槽
II 最終沈殿池
III 電解処理装置
IV 電解処理槽
Ｖ 脱泡槽

Claims (3)

1. 汚泥を導入する電解処理槽に陰陽の電極板を配設した汚泥の電解処理装置において、陰極側の電極板の表面に発生するスケールを拭い取るワイパーを電極板表面に摺接するとともに、該ワイパーを駆動装置により少なくとも一方向に連続して回転可能に設けたことを特徴とする汚泥の電解処理装置。
2. ワイパーを電極板間に配設し、該ワイパーの回転により電極板間に滞留する汚泥を循環させるようにしたことを特徴とする請求項１記載の汚泥の電解処理装置。
3. ワイパーを水面より高い位置まで届く長さとし、ワイパーの回転時に汚泥スカムを巻き込むようにしたことを特徴とする請求項１又は２記載の汚泥の電解処理装置。

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