JP2008018378A - 有機性汚泥の処理方法および処理設備 - Google Patents

Abstract

【課題】生物汚泥をオゾン処理する際、オゾン含有ガスをマイクロバブル等の微細気泡として水に含有させたバブル水を使用し、オゾン溶解効率を高め、廃棄される汚泥量を低減させる。
【解決手段】生物処理槽１１等から排出される有機性汚泥を消化槽１３で好気処理して得られる消化汚泥を、オゾン処理槽１５に導入してオゾン処理する。オゾン処理槽１５では、微細気泡発生装置１６で生成されたバブル水と消化汚泥とを混合状態で反応させる。バブル水は、オゾン含有ガスが超微細化されたマイクロバブル等の微細気泡を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、有機性排水を生物処理することにより発生する有機性汚泥を減容化する有機性汚泥の処理方法および処理設備に関し、特に、消化汚泥をオゾン処理する有機性汚泥の処理方法および処理設備に関する。

近年、産業廃棄物の最終処分に際し、周辺環境への一層の配慮が求められるようになっている。このため、産業廃棄物の焼却または埋め立て処分は困難となり、廃水処理に伴って排出される余剰汚泥についても処分費用が高騰している。こうした状況に対応するため、余剰汚泥の発生量自体を低減し、また、余剰汚泥を脱水することにより発生する脱水ケーキの含水率を低減して廃棄物発生量を低減させる技術が開発されている。

例えば、余剰汚泥の発生量自体を低減する技術としては、廃水の生物処理により発生する余剰汚泥（特に「生物汚泥」と称する場合がある）を嫌気的または好気的条件下、生物的に消化させる汚泥消化法がある。また、生物処理工程に返送される生物汚泥の一部をオゾン処理し、オゾンの酸化力で生物汚泥を低分子化させて液状にして生物処理槽や汚泥消化槽で処理する方法も提案されている。さらに、汚泥消化とオゾン処理を組み合わせて余剰汚泥の発生量自体を低減する技術も提案されている（例えば特許文献１）。あるいは、消化汚泥を熱処理することで余剰汚泥の脱水性を改善し、脱水ケーキの含水率を低減させる方法も知られている。

しかし、生物汚泥は生物的に分解されがたく、汚泥消化に要する時間が長いため、大容量の消化槽が必要である。また、オゾン処理ではオゾンの溶解効率は高くなく、多量のオゾンが必要で、オゾンを発生させるための電力消費量および廃オゾンの処理コストも高くなる。さらに、従来はオゾン処理槽でオゾンと生物汚泥とを反応させる手段として、エジェクタや酸気管を用いてオゾン含有ガスをオゾン処理槽に吹き込む方法が採用されており、槽内液が発泡して処理槽から泡が溢れる場合もあった。

ところで、近年、気泡直径が５０μｍ以下のマイクロバブル、または気泡直径が１μｍに満たないナノバブルを水処理に利用した技術が開発されている（例えば特許文献２）。マイクロバブルまたは／およびナノバブル（以下、これらを「微細気泡」と総称する）は水中で縮小して最終的には消滅するとされ、酸素やオゾンのような気体を微細気泡として水中に供給することで、気体の溶解効率を向上させることができるとされている。
特開２００３−２００１９５号公報 特開２００４−３２１９５９号公報

特許文献１に例示される余剰汚泥減容化技術は、生物汚泥を生物的、物理的、または／および化学的に処理する技術であり、固形物濃度が高く泥状を呈する生物汚泥を処理対象とする。一方、特許文献２に開示された微細気泡を用いた水処理技術は固形物濃度が少ない廃水を主として処理することを想定したものであり、泥状の生物汚泥への適用は検討されていない。

ここで、生物汚泥をオゾン処理する場合、処理対象は不溶性の懸濁物質（ＳＳ）を多く含むことから、微細気泡が生成されるか否か、あるいは生成された微細気泡どのような挙動を示すかといった点は不明であり、目的の効果を奏するためにはいかなる条件に留意すべきか、未だ明らかでない。すなわちオゾン処理による有機物酸化であっても、異なる処理対象への適用は必ずしも容易ではなく、生物汚泥のオゾン処理に微細気泡を利用する技術は未検討であり、具体的な課題も明確でない。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、生物汚泥をオゾン処理する際のオゾン溶解効率を高め、また、脱水ケーキの含水率を低くして余剰汚泥の発生量を低減させることを目的とする。本発明はまた、生物汚泥のオゾン処理に微細気泡を利用することを目的とする。より具体的には、生物汚泥をオゾン処理する際に微細気泡を用いる場合に、微細気泡利用の効果を確実に引き出せるようにすることを目的とする。

（１）有機性汚泥を好気性消化する汚泥消化工程と、前記汚泥消化工程から取り出される消化汚泥をオゾン処理槽に導入してオゾン処理するオゾン処理工程と、を含む有機性汚泥の処理方法であって、 前記オゾン処理工程は、オゾン含有ガスと水とを微細気泡発生装置に供給して微細気泡を含むバブル水を生成させるバブル水生成工程を含み、前記バブル水を前記オゾン処理槽に供給して前記オゾン処理を行なう有機性汚泥の処理方法。
（２）前記水として、前記汚泥消化工程から取り出される消化処理水を固液分離することにより得られる分離水または工水を使用する（１）に記載の有機性汚泥の処理方法。
（３）有機性廃水を生物処理して前記有機性汚泥を生成する生物処理工程をさらに含み、 前記水として、前記分離水、工水、前記有機性廃水、または前記生物処理工程で処理された処理水を使用する（１）または（２）に記載の有機性汚泥の処理方法。
（４）前記消化処理水は、消化汚泥の有機物割合を６０重量％以下まで低減させた高度消化処理水である（２）または（３）に記載の有機性汚泥の処理方法。
（５）有機性汚泥を好気性消化する消化槽と、前記消化槽から取り出される消化汚泥を導入してオゾン処理するオゾン処理槽と、を含む有機性汚泥の処理装置であって、
オゾン含有ガスと水とを混合して微細気泡を含むバブル水を生成させる微細気泡発生装置と、 前記バブル水を前記オゾン処理槽に供給するバブル水供給路と、をさらに含む有機性汚泥の処理設備。
（６） 前記消化汚泥を分離水と分離汚泥とに分離する固液分離装置と、 前記分離水を前記微細気泡発生装置に供給する分離水供給路と、をさらに含む（５）に記載の有機性汚泥の処理設備。

本明細書において「有機性汚泥」とは、水に不溶の懸濁物質（ＳＳ）で構成される汚泥のうち、相当量の有機性成分を含有する汚泥を指すものとする。具体的には有機性汚泥とは、強熱減量分として表示される有機性成分の固形物濃度（ＭＬＶＳＳ）が全固形物濃度（ＭＬＳＳ）の３０重量％以上、好ましくは７０〜１００重量％の汚泥を意味するものとする。

上記性状の有機性汚泥としては、有機物含有廃水を活性汚泥法等で生物処理することにより生成される生物汚泥が挙げられる。「生物汚泥」は、好気的条件下での生物処理で生成された汚泥に限定されず、嫌気的条件下での生物処理で生じた汚泥も含むものとする。生物汚泥等の有機性汚泥は、例えば生物処理工程から引抜いた状態のままで（すなわち濃縮等せずに）、汚泥消化工程に供してもよい。生物処理工程から引抜かれた生物汚泥は、全固形物濃度が３，０００〜６，０００ｍｇ／Ｌ程度であることから、これを濃縮、固液分離、および脱水等して全固形物濃度を６，０００〜５０，０００ｍｇ／Ｌ程度にした後に汚泥消化工程に供してもよい。

「好気消化」とは、消化槽に導入された有機性汚泥に空気等の酸素含有ガスを吹き込み、溶存酸素（ＤＯ）濃度が好ましくは１〜４ｍｇ／Ｌ程度、酸素富化空気によれば、１〜３０ｍｇ／Ｌ程度の好気的条件で有機性汚泥を生物的に分解させる処理を指すものとする。消化槽内の被処理物の温度は４０〜６０℃程度、好ましくは５０〜５５℃程度がよく、温度保持のために必要に応じて加熱操作を加えてもよい。具体的には、消化槽を加熱して消化槽内の被処理物を加熱してもよく、有機性汚泥を加熱して消化槽に導入してもよく、曝気用の気体を加熱してから消化槽に吹き込む等としてもよい。

「消化汚泥」とは、有機性汚泥が消化されて得られる汚泥を指すものとする。消化汚泥は、全固形物濃度（ＭＬＳＳ）が２,０００〜３０,０００ｍｇ／Ｌ程度の消化処理水に含まれた状態で消化槽から取り出される。消化汚泥は、消化槽から取り出したままの状態で（すなわち、消化処理水として）オゾン処理槽に導入してもよく、消化槽から引抜いた後に固液分離等して全固形物濃度を１０,０００〜５０,０００ｍｇ／Ｌ程度とした分離汚泥をオゾン処理槽に導入してもよい。

消化汚泥の脱水性は、消化の程度によって異なり有機物割合（ＭＬＶＳＳ／ＭＬＳＳ）が高いほど脱水性が悪くなるとされる。また、有機性汚泥に含まれる粘質物は消化が進む程、液化され粘性が低下して脱水性がよくなる。このため、有機物割合を低下させ、粘質物を液化し消化汚泥の脱水性を改善して消化残渣の発生量を低減するために、消化を充分に進行させることが好ましい。具体的には、消化汚泥の有機物割合が６０重量％以下となるまで消化処理して得られる消化汚泥（すなわち、高度消化処理水に含まれる消化汚泥）を脱水処理するようにするとよい。

オゾン処理工程は、消化汚泥をオゾンと接触させて酸化分解させる処理工程であり、本発明では特に、オゾンを微細気泡として水に供給することでオゾンの微細気泡を含むバブル水を生成するバブル水生成工程を含む。バブル水の生成方法は特に限定されないが、旋回流方式、キャビテーション方式、ノズル方式、および多孔板方式等のマイクロバブル発生装置を微細気泡発生装置として用いて生成できる。バブル水生成工程では、オゾン含有ガスを微細気泡として水に含ませればよく、オゾン発生方式により定まるオゾンガス濃度に応じて、バブル水のオゾン濃度が１０〜５００ｍｇ／Ｌとなるようにオゾン含有ガスと水とを混合するとよい。

バブル水生成工程で生成されたバブル水は、オゾン処理槽内の消化汚泥の乾物量あたりのオゾン注入量が１〜１０％、すなわち０．０１〜０．１ＫｇＯ_３／ｋｇ−ＳＳとなるようにオゾン処理槽に供給し、消化槽内でバブル水と消化汚泥とを接触させることで消化汚泥をオゾン処理する。オゾン処理槽では、オゾンによる酸化分解を促進するため、槽内液のｐＨを５以下、特に３〜４、温度を１５℃程度、特に２０〜６０℃程度とするとよい。

オゾンを超微細化した微細気泡として水に含ませたバブル水をオゾン処理槽に供給して有機性汚泥と接触させることにより、ＳＳを多く含む有機性汚泥を対象とした場合であっても、高いオゾン溶解効率を得ることができる。このため、本発明によれば従来技術に比して少ないオゾン使用量で、有機性汚泥のオゾン処理による高い可容化効果を得ることができる。したがって、本発明によればオゾン処理槽を小型化または省略してバブル水を汚泥循環配管に注入する方式とすることができる。さらに廃オゾン処理コストも低下させることもできる。

以下、本発明について図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る有機性汚泥の処理設備（以下、単に「処理設備」と称する）１０の模式図である。以下、同一部材には同一符号を付し、説明を省略または簡略化する。処理設備１０は、生物処理槽１１と、第１固液分離装置１２と、消化槽１３と、第２固液分離槽１４と、オゾン処理槽１５と、微細気泡発生装置１６と、を備える。各処理槽および装置は、後述するように配管で接続され、配管の途中には適宜、符号Ｐで示すポンプが配置されている。

生物処理槽１１には廃水路３１が接続され、有機物を含む有機性廃水が廃水路３１から生物処理槽１１に供給される。生物処理槽１１と第１固液分離装置１２とは生物処理水路３２で接続され、生物処理槽１１から取り出された有機性汚泥を含む生物処理水は、第１固液分離装置１２で固形分（生物汚泥）と液分（処理水）とに分離される。第１固液分離装置１２には、処理水を取り出す処理水路３３と、生物汚泥を取り出す生物汚泥路３４とが接続されている。生物汚泥路３４の一端は、生物処理槽１１に接続されており、生物汚泥の一部が返送汚泥として生物処理槽１１に返送されるように構成されている。

また、生物汚泥路３４からは消化槽１３に接続された生物汚泥供給路５１が分岐しており、生物汚泥の残部が消化槽１３に供給される。消化槽１３は消化処理水路５２を介して第２固液分離装置１４と接続されており、消化槽１３から取り出された消化汚泥を含む消化処理水は、第２固液分離装置１４で固形分（分離汚泥）と液分（分離水）とに分離される。第２固液分離装置１４には、分離水を取り出す分離水路５３と、分離汚泥を取り出す分離汚泥路５４とが接続されている。分離汚泥路５４の一端は、消化槽１３に接続されており、分離汚泥の一部が返送汚泥として消化槽１３に返送されるように構成されている。

分離汚泥路５４からは、オゾン処理槽１５に接続された分離汚泥供給路７１が分岐しており、分離汚泥の残部がオゾン処理槽１５に供給される。オゾン処理槽１５は、オゾン処理汚泥路７４を介して消化槽１３と接続されており、オゾン処理された汚泥（オゾン処理汚泥）が消化槽１３に返送される。オゾン処理槽１５はまた、バブル水供給路７２を介して微細気泡発生装置１６と接続されており、微細気泡発生装置１６で生成されたバブル水がオゾン処理槽１５に導入される。

微細気泡発生装置１６には、オゾン含有ガスが導入されるガス供給路７５と水供給路７３とが接続され、ガス供給路７５から供給されたオゾン含有ガスが超微細化されて水供給路７３から供給された水に混合される。

微細気泡発生装置１６に供給される水としては、ＳＳ濃度の低い水（例えばＳＳ濃度が０．０５重量％以下で、特に「清澄水」と称する場合がある）が好ましい。本実施形態では、処理水路３３から分岐する処理水分岐路３３ｂ、分離水路５３から分岐する分離水分岐路５３ｂ、廃水路３１から分岐する廃水分岐路３１ｂおよび工水路７６が水供給路７３に接続されている。これにより、本実施形態では廃水、処理水、分離水、または工水等の清澄な水が微細気泡発生装置１６に供給される。

微細気泡発生装置１６としては、種々の方式でマイクロバブルまたは／およびナノバブルを発生させる任意の装置を用いることができる。例えば、旋回流方式の微細気泡発生装置は円筒状の本体を備え、この本体にガス供給路７５と水供給路７３とが接続され、接線方向から水を圧入することで本体内部に旋回流を発生させる。そして、軸方向に、すなわち接線方向とほぼ直角になるようにオゾン含有ガスを本体内部に自吸させることでガスを超微細化して微細気泡を生成させ、バブル水を得る。

キャビテーション方式の微細気泡発生装置は気液混合ポンプを備え、オゾン含有ガスと水とを同時にポンプに送り込み、キャビテーション効果で微細気泡を生成させてバブル水を得る。旋回流方式、およびキャビテーション方式の微細気泡発生装置は、オゾン処理槽１５の消化汚泥の処理量が５ｍ^３／日以上の大型設備に適している。

一方、消化汚泥の処理量が５ｍ^３／日未満の小型設備では、ノズル方式または多孔板方式の微細気泡発生装置を好適に使用できる。ノズル方式の微細気泡発生装置は、口径が５０μｍ以下の微細ノズルが接続された水槽を備え、水供給路７３から水槽内に導入された水にガス供給路７５からオゾン含有ガスを吹き込んで微細気泡を生成させてバブル水を得る。多孔板方式の微細気泡発生装置は、孔径が１０μｍ以下の多孔板フィルターと水槽とを備え、水供給路７３から導入された水槽内の水に、多孔板フィルターを介してガス供給路７５から供給されたオゾン含有ガスを吹き込み、バブル水を得る。

微細気泡発生装置１６に供給する水は、温度１０〜３０℃、ｐＨ５〜９、ＳＳ濃度０〜０．０５重量％程度であることが好ましいが、これに限定されない。なお、「工水」には河川水、湖沼水、および井水が含まれるものとする。また、微細気泡発生装置１６に供給されるオゾン含有ガスは、空気または酸素を原料として生成される。例えば本実施形態では放電式のオゾン発生装置１７に原料ガス供給管７７から空気または酸素ガスを供給し、オゾン含有ガスを生成させる。

一般に、放電方式で生成させたオゾン含有ガスは、空気を原料とした場合でオゾン濃度４０ｇ／Ｎｍ^３（２．７重量％）程度、酸素を原料として発生させた場合でオゾン濃度は１５０〜２００ｇ／Ｎｍ^３（１０〜１３重量％）程度である。微細気泡発生装置１６によれば、オゾン含有ガスを超微細化して微細気泡として水に含ませることができるため、本発明によればオゾン発生装置１７から供給されたオゾン含有ガスはほぼ全量が微細気泡としてバブル水に含まれてオゾン処理槽１５に供給される。

オゾン処理槽１５には、バブル水に含まれるオゾンと分離汚泥との接触を促進するために槽内液を循環させる循環ポンプ（図示せず）を備えた循環路（図示せず）を設けることが好ましい。微細気泡発生装置１６をノズル方式、または多孔板方式の微細気泡発生装置で構成する場合、微細気泡発生装置１６はオゾン処理槽１５内に設けることができる。一方、微細気泡発生装置１６を旋回流方式、またはキャビテーション方式の微細気泡発生装置を用いる場合、循環路に微細気泡発生装置を設け、微細気泡発生装置のポンプを用いてオゾン処理槽１５の槽内液を循環させてもよい。

本実施形態のオゾン処理槽１５は密閉式であり、このオゾン処理層１５には、廃オゾンを処理するために活性炭が充填された活性炭塔等の廃オゾン処理装置（図示せず）を接続し、オゾン処理槽１５上部から排出される槽内のガスを処理するように構成している。ただし、本発明によればオゾンの溶解効率を大きく向上できるため、排ガス量は僅かである。このため、廃オゾン処理装置は省略することもでき、設置する場合も活性炭等の廃オゾン処理剤の処理量は、エジェクタまたは散気管を用いてオゾン含有ガスをオゾン処理槽に吹き込む場合に比して、１／５〜１／１００程度に低減できる。

以下、各工程での処理について説明する。生物処理槽１１では、散気管２１から空気等の酸素含有ガスを吹き込みながら活性汚泥等の微生物により有機性廃水に含まれる有機物を生物分解させる生物処理を行なう。

生物処理槽１１から取り出される生物処理水は第１固液分離装置１２で処理することにより、河川放流も可能な程度に浄化された処理水と生物汚泥とが得られる。第１固液分離装置１２としては、沈殿池、浸漬膜を備えた膜浸漬槽等の任意の固液分離装置を適宜、使用できる。生物処理水は、固液分離せずに消化槽１３に供給してもよいが、消化槽１３の大型化を防止するため、またＳＳ濃度の低い清澄な処理水を得るために固液分離することが好ましい。

生物汚泥は、消化槽１３で散気管２３から空気等の酸素含有ガスを吹き込み、好気的条件で生物的に分解させて減容化する。汚泥消化工程の従来の条件は、通常第２固液分離槽４から汚泥返送することなく、滞留時間２〜１４日程度で一過式（汚泥滞留時間（ＳＲＴ）が水滞留時間（ＨＲＴ）と同じ）の処理であるが、消化の進行が不十分な消化汚泥は脱水性がよくないため、汚泥消化工程は消化汚泥の有機物割合が６０重量％以下となるまで消化が進行する条件とすることが好ましい。滞留時間（ＳＲＴ）を１４日以上とし、第２固液分離槽１４からの汚泥返送を行うことにより、ＳＲＴをＨＲＴより長くして、通液能力を損なうことなく、十分な汚泥滞留時間を得ることができる。、このような条件で処理することにより、消化汚泥の有機物割合が６０重量％以下とされた高度消化処理水が得られる。

消化槽１３から取り出される消化処理水は、第２固液分離装置１４で処理することにより、ＳＳ成分の含有量が低減された分離水と分離汚泥とに分離される。第２固液分離装置１４としては、沈殿池、浸漬膜を備えた膜浸漬槽等の任意の固液分離装置を使用でき、消化汚泥は生物汚泥に比して沈降性が悪いため、膜浸漬槽を用いることが好ましい。上述したとおり、消化処理水を微細気泡発生装置１６に供給する場合、固液分離することが好ましいが、本発明は消化処理水をそのまま微細気泡発生装置１６に供給することを排除するものではない。すなわち、第２固液分離装置１４は省略することもでき、また、オゾン処理槽１５に接続した循環路の途中に微細気泡発生装置１６を配置する場合等はＳＳを含む水が微細気泡発生装置１６に供給される。

第２固液分離装置１４から排出される分離汚泥の一部は、脱水機（図示せず）で脱水して廃棄処分してもよい。特に、汚泥消化工程で消化を十分に進行させることにより、有機物割合を６０重量％以下とした消化汚泥は脱水性が改善されていることから、脱水処理により得られる脱水ケーキの含水率を低くして廃棄物の発生量を低減できる。

汚泥消化工程での汚泥消化を進行させることにより脱水性を改善させる効果は、生物処理工程を高負荷条件とすることにより生成された高粘度の生物汚泥でも得ることができる。また、糸状性微生物が異常増殖した生物汚泥（糸状性バルキング汚泥）も消化を進行させることで脱水性を改善できる。さらに、高度消化処理水は過度の発泡を起こし難い傾向があるため、バブル水の溶媒とするのに適している。このため、汚泥消化工程は高度消化処理水が得られるような運転条件とすることが好ましい。

オゾン処理槽１５におけるオゾン処理工程では、オゾン処理槽内の消化汚泥の乾物量あたりのオゾン注入量が１〜１０％、すなわち０．０１〜０．１ＫｇＯ_３／ｋｇ−ＳＳとなるようにバブル水を供給し、消化汚泥とオゾンとを反応させる。オゾン処理工程では、オゾンによる酸化分解を促進するため、オゾン処理槽１５の槽内液のｐＨを５以下の酸性、特に３〜４、温度を１５℃以上、特に２０〜６０℃程度とするとよい。

オゾン処理工程での処理時間は、オゾン処理槽１５に供給される消化汚泥の濃度、有機物割合、または目的減容率等によって異なるが、１０分から８０分程度とすることが好ましく、上述したように必要に応じて循環手段を設けて槽内液を循環させるとよい。循環手段は上記形態に限定されず、オゾン処理槽１５内に筒体等を設けることにより、槽内液が循環するようにしてもよい。

本実施形態では、微細気泡発生装置１６で生成されたバブル水はオゾン処理槽１３の下部から槽内に供給されてから消化汚泥と混合される。オゾン処理槽１５内では、オゾンの酸化力、及びバブル水中に残存していたマイクロバブルまたは／およびナノバルブが収縮して圧壊する際に発生するとされるフリーラジカル等により、消化汚泥が酸化されて液化する。かかるオゾン処理で得られたオゾン処理汚泥は、オゾン処理前の汚泥に比して易生物分解性であり、消化槽１３に返送してさらに減容できる。

以上、一実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上記形態に限定されない。例えば、第２固液分離装置１４で固形分と分離された分離水を生物処理槽１１に返送する分離水返送路を設けてもよく、あるいは、第２固液分離装置１４を省略してもよい。また、分離汚泥路５４に接続した排泥路５５を介して分離汚泥の一部を脱水機（図示せず）で処理するようにしてもよい。

本発明による処理では、消化汚泥の減容が促進されることから、処理設備１０から排出される廃棄汚泥量が低減される。特に、消化汚泥の有機物割合を６０重量％以下とする程度まで消化処理を進行させる場合は、粘性の高い生物汚泥、または糸状性バルキング汚泥であっても脱水性を改善し、脱水ケーキの含水率を下げることで廃棄汚泥量をさらに低減できる。

［実施例１］
以下、実施例に基づき本発明をさらに詳しく説明する。実施例１として、図１に示す処理設備１０を用い、スキムミルクを主体とした合成下水（ＢＯＤ濃度３００ｍｇ／Ｌ）を被処理液として実験を行った。生物処理槽１１の処理条件は以下とした。なお、ＨＲＴは水理学的滞留時間、ＳＲＴは活性汚泥の平均滞留時間を意味する。
［生物処理条件］
処理槽容量 ；８００Ｌ
ＢＯＤ負荷 ；０．７ｋｇ／ｍ^３・日
ＨＲＴ ；１０時間
ＳＲＴ ；６日

生物処理槽１１から流出する生物処理水は、第１固液分離装置（沈殿池）１２で固液分離した。得られた生物汚泥はＭＬＳＳ濃度３，３００ｍｇ／Ｌ、ＭＬＶＳＳ濃度３，０００ｍｇ／Ｌであった。この生物汚泥の一部は、返送汚泥とし７５０Ｌ／日の返送量で生物処理槽１１に返送し、他部を減容化するために２０Ｌ／日の供給量で消化槽１３に供給した。

消化槽１３では、以下の処理条件で生物汚泥を生物的に減容化し、得られた消化汚泥を含む高度消化処理水を第２固液分離装置（浸漬膜槽）で固液分離して分離水（ＳＳ濃度１０ｍｇ／Ｌ以下）と分離汚泥（ＳＳ濃度２〜３重量％、有機物割合約７０重量％）を得た。分離汚泥の一部は返送汚泥とし４００Ｌ／日の返送量で消化槽１３に返送し、他部は１０Ｌ／日の供給量でオゾン処理槽１５に供給して可溶化した。
［消化処理条件］
処理槽容量；９０Ｌ
汚泥負荷 ；２.６ｋｇ−ＳＳ／ｍ^３／日
ＨＲＴ ；４．５日
ＳＲＴ ；２０日
温度 ；４０℃

オゾン処理槽１５には、ノズル方式微細気泡発生装置１６で生成したバブル水を５０L／日で供給し、以下の条件でオゾン処理を行なった。微細気泡発生装置１６に供給した水としては、高度消化処理水を固液分離して得られた分離水を用いた。また酸素を原料としてオゾン含有ガスを製造する放電式オゾン発生装置１７で生成されたオゾン含有ガスを用い、オゾン含有ガスが直径１０〜５０μｍ程度のマイクロバブルとして含有されたバブル水（オゾン濃度１００ｍｇ/L）を５０Ｌ／日の供給量でオゾン処理槽１５に供給した。
［オゾン処理条件］
処理槽容量 ；４Ｌ
汚泥負荷 ；７５ｋｇ／ｍ^３・日
槽内液ｐＨ ；３．０〜３．５
槽内液温度 ；４０〜４０℃

上述した処理を６０日間継続した結果、排泥路５５から排出された廃棄汚泥の含水率は８０重量％、廃棄汚泥発生量は３５０ｇ−ケーキ／日となった。また、オゾン使用量は２７Ｌ／日であり、オゾンを発生させるための電力使用量は６００ＷＨ／日であった。さらに、オゾン処理槽１５から排出された排ガス量は２７Ｌ／日で、排ガス中のオゾン濃度は０〜１ｍｇ／Ｌであった。

［実施例２］
実施例２として、消化処理の条件を以下のように、ＳＲＴを３０日に変更し、その他の条件は実施例１と同様にした結果、消化工程で生成された消化汚泥の有機物割合は５６重量％となった。
［消化処理条件］
処理槽容量；９０Ｌ
汚泥負荷 ；２.６ｋｇ−ＳＳ／ｍ^３／日
ＨＲＴ ；４．５日
ＳＲＴ ；３０日
温度 ；４０℃

上述した処理を９０日間継続した結果、排泥路５５から排出された廃棄汚泥の含水率は７７重量％、廃棄汚泥発生量は２１０ｇ−ケーキ／日となった。また、オゾン使用量は２７Ｌ／日であり、オゾンを発生させるための電力使用量は６００ＷＨ／日であった。さらに、オゾン処理槽１５から排出された排ガス量は２７Ｌ／日で、排ガス中のオゾン濃度は０〜１ｍｇ／Ｌであった。

［比較例］
比較例として、図２の処理設備１０ｂを用いて試験を行なった。処理設備１０ｂでは、微細気泡発生装置１６を取り外し、オゾン処理槽１５の下部に散気管を設けることにより、オゾン発生装置１７で発生させたオゾン含有ガスをそのまま、オゾン処理槽１５に供給するように構成した。

比較例では、処理設備１０にある廃水分岐路３１ｂ、処理水分岐路３３ｂ、分離水分岐路５３ｂ、工水路７６、および水供給路７３は使用せず、オゾン発生装置１７で発生させたオゾン含有ガスをガス供給路７５および散気管２５を介して直径が４ｍｍ程度のミリバブルとしてオゾン処理槽１５内に直接吹き込んだ。上記変更に伴い、比較例におけるオゾン処理槽の容量は１０Ｌとした。これらの点以外は実施例１と同じ条件で試験した。

上述した処理を６０日間継続した結果、排泥路５５から排出された廃棄汚泥の含水率は８０重量％、廃棄汚泥発生量は３７０ｇ−ケーキ／日となった。また、オゾン使用量は４０Ｌ／日であり、オゾンを発生させるための電力使用量は８４０ＷＨ／日であった。さらに、オゾン処理槽１５から排出された排ガス量は４０Ｌ／日で、排ガス中のオゾン濃度は５〜１０ｍｇ／Ｌであった。

上記試験から示されるように、本発明によれば有機性汚泥の処理設備全体から排出される廃棄汚泥の発生量を低減できる。また、オゾンの溶解効率を向上できるため、散気管を用いた従来例に比べ、オゾン処理槽を５０〜７０％小型化することができるとともにオゾン発生器も１０〜４０％程度小型化することができ、オゾン生成のために必要な電力量も１０〜４０％程度低減できる。さらに、排ガスについても発生量を１０〜４０％程度、オゾン濃度を９０〜１００％程度低減できる。

特に、汚泥消化工程において有機物割合が６０重量％以下となるまで消化を進行させた実施例２は、実施例１に比して脱水ケーキの含水率の低減による汚泥減容効果が得られた。

本発明は、有機性汚泥を生物的に減溶する方法として利用できる。

本発明の一実施形態に係る有機性汚泥の処理設備の模式図である。 比較例に用いた、従来技術に係る有機性汚泥の処理設備の模式図である。

符号の説明

１０ 有機性汚泥の汚泥処理設備
１１ 生物処理槽
１２、１４ 固液分離装置
１３ 消化槽
１５ オゾン処理槽
１６ 微細気泡発生装置
１７ オゾン発生装置

Claims (6)

1. 有機性汚泥を好気性消化する汚泥消化工程と、前記汚泥消化工程から取り出される消化汚泥をオゾン処理槽に導入してオゾン処理するオゾン処理工程と、を含む有機性汚泥の処理方法であって、
   前記オゾン処理工程は、オゾン含有ガスと水とを微細気泡発生装置に供給して微細気泡を含むバブル水を生成させるバブル水生成工程を含み、前記バブル水を前記オゾン処理槽に供給して前記オゾン処理を行なう有機性汚泥の処理方法。
2. 前記水として、前記汚泥消化工程から取り出される消化処理水を固液分離することにより得られる分離水または工水を使用する請求項１に記載の有機性汚泥の処理方法。
3. 有機性廃水を生物処理して前記有機性汚泥を生成する生物処理工程をさらに含み、
   前記水として、前記分離水、工水、前記有機性廃水、または前記生物処理工程で処理された処理水を使用する請求項１または２に記載の有機性汚泥の処理方法。
4. 前記消化処理水は、消化汚泥の有機物割合を６０重量％以下まで低減させた高度消化処理水である請求項２または３に記載の有機性汚泥の処理方法。
5. 有機性汚泥を好気性消化する消化槽と、前記消化槽から取り出される消化汚泥を導入してオゾン処理するオゾン処理槽と、を含む有機性汚泥の処理装置であって、
   オゾン含有ガスと水とを混合して微細気泡を含むバブル水を生成させる微細気泡発生装置と、
   前記バブル水を前記オゾン処理槽に供給するバブル水供給路と、をさらに含む有機性汚泥の処理設備。
6. 前記消化汚泥を分離水と分離汚泥とに分離する固液分離装置と、
   前記分離水を前記微細気泡発生装置に供給する分離水供給路と、をさらに含む請求項５に記載の有機性汚泥の処理設備。

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