JP2008194631A - 汚泥の処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】活性汚泥処理により発生した余剰汚泥を汚泥処理系において効率的に減量化処理することにより、水処理に悪影響が生じるのを防ぎながら、余剰汚泥を最小限の量に削減することができる汚泥の処理方法を提供すること。
【解決手段】有機性汚水の活性汚泥処理に伴って発生した余剰汚泥Ｄを好気性消化により減量化する汚泥の処理方法において、好気性消化槽８を余剰汚泥の流れ方向で複数の段に分割して、最上流の第１段消化槽８ａに余剰汚泥を投入し、第１段消化槽８ａの汚泥を電解処理槽１０に導いて電気分解処理を行った後、第１段消化槽８ａに返送するとともに、最下流の最終段消化槽８ｃ又は好気性消化槽８の後段に設けた沈澱分離槽の沈澱汚泥を、第１段消化槽８ａに返送して好気性消化を行う。
【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分解処理する汚泥の処理方法に関し、特に、有機物の分解処理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。
水処理工程で発生する余剰汚泥は、通常、濃縮や脱水を行った後、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、余剰汚泥に対し、オゾン等を添加して汚泥微生物を殺菌及び可溶化し、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、これらの汚泥減量化方法では、処理した汚泥を水処理系の曝気槽に返送して曝気槽の活性汚泥により生物分解するため、水処理系の負荷が増大して、曝気能力が不足したり、処理水質が悪化するなどの問題があった。

一方、余剰汚泥を汚泥処理系で減量化するため、従来の濃縮・脱水処理の前段に嫌気性消化や好気性消化を付加する方法も採用されているが、嫌気性・好気性とも消化槽で減量化できる割合は４０〜６０％程度であり、必ずしも十分な性能とはいえず、近年はあまり採用されないという状況になっている（非特許文献１参照）。
「下水道施設計画・設計指針と解説・後編・１９９４年版」

本発明は、上記従来の汚泥の処理方法が有する問題点に鑑み、活性汚泥処理により発生した余剰汚泥を汚泥処理系において効率的に減量化処理することにより、水処理に悪影響が生じるのを防ぎながら、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好気性消化により減量化する汚泥の処理方法において、好気性消化槽を余剰汚泥の流れ方向で複数の段に分割して、最上流の第１段消化槽に余剰汚泥を投入し、該第１段消化槽の汚泥を電解処理槽に導いて電気分解処理を行った後、第１段消化槽に返送するとともに、最下流の最終段消化槽又は好気性消化槽の後段に設けた沈澱分離槽の沈澱汚泥を、前記第１段消化槽に返送して好気性消化を行うことを特徴とする。

この場合において、電解処理槽に塩化ナトリウム又は塩化カリウムの電解質を添加して電解処理を行うことができる。

また、電解処理槽で電解処理する汚泥量を、第１段消化槽に投入される余剰汚泥量の２〜５倍量とすることができる。

また、最終段消化槽又は沈澱分離槽から第１段消化槽に返送する沈澱汚泥量を、第１段消化槽に投入される余剰汚泥量の２〜１５倍量とすることができる。

本発明の汚泥の処理方法によれば、好気性消化と電解処理を合理的に組合せ、電解処理で殺菌され一部が可溶化して易分解化した汚泥を対象に好気性消化を行うことから、効率的で安定した好気性消化を行うことができ、これにより、場外に排出する汚泥量を従来の濃縮・脱水処理の場合の１／３以下に削減するとともに、高濃度に保たれた第１段消化槽の汚泥を引抜いて電解処理を行うことにより、電気や電解質添加に要するランニングコストを安価にできるという効果を有する。
この場合、第１段消化槽から汚泥を引抜いて電解処理して返送するという運転を継続して行うと、第１段消化槽では活性の高い汚泥微生物が次第に減少して好気性消化反応が進まなくなるが、最終段消化槽等で沈澱した高活性の沈澱汚泥を第１段消化槽に返送することにより、電解処理によって不足した汚泥微生物を補給することができる。

この場合、電解処理槽に塩化ナトリウム又は塩化カリウムの電解質を添加して電解処理を行うことにより、電解質の塩素イオンを次亜塩素酸や次亜塩素酸イオンに転換し、これらの酸化力によって汚泥微生物を効率的に殺菌するとともに、その一部を可溶化することができる。

また、電解処理した汚泥は、汚泥微生物が殺菌、可溶化されて生物分解し易い状態になっており、生きている汚泥微生物により徐々に分解されていくが、電解処理汚泥を栄養源として減量化量の２〜５割の汚泥微生物が増殖するため、投入した余剰汚泥量よりも多めに電解処理しなければ、十分な減量化効果が得られない。
そこで、電解処理槽で電解処理する汚泥量を、第１段消化槽に投入される余剰汚泥量の２〜５倍量とすることにより、余剰汚泥を効率的に処理し、減量化効果を向上させることができる。

また、電解処理汚泥量が多いほど、沈澱分離ゾーン又は沈澱分離槽から第１段消化槽に返送する沈澱汚泥の量を多くする必要があり、最終段消化槽又は沈澱分離槽から第１段消化槽に返送する沈澱汚泥量を、第１段消化槽に投入される余剰汚泥量の２〜１５倍量とすることにより、余剰汚泥を効率的に処理し、減量化効果を向上させることができる。

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。

図１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Ａは、汚水中のゴミや砂を前処理設備１で処理した後、曝気槽２において、汚水中の有機物が活性汚泥により生物的に二酸化炭素と水に分解処理される。
さらに、処理後の汚泥混合液は、沈澱槽３に導かれて固液分離され、上澄水が処理水Ｂとして排出される。
沈澱した汚泥の大半は、返送汚泥Ｃとして返送汚泥ポンプ４により曝気槽２に戻されるが、生物処理に伴って汚泥微生物が増殖して余剰分の汚泥が発生する。
この余剰汚泥Ｄを汚泥処理系へと移送するため、最初に汚泥移送ポンプ５により濃縮設備６へと導く。
濃縮設備６は、重力式の濃縮槽を用いるのが安価で好ましいが、遠心濃縮機などの機械濃縮設備を用いることも可能である。

濃縮された余剰汚泥Ｄは、濃縮汚泥Ｅとして、濃縮汚泥ポンプ７により間欠的に好気性消化槽８へと移送される。
好気性消化槽８は、図２に示すように、濃縮汚泥Ｅの流れ方向で３段に分割され、それぞれに散気管８１が設けられている。
濃縮汚泥Ｅは、最上流の第１段消化槽８ａに投入され、この第１段消化槽８ａの濃縮汚泥Ｅを後述する電解処理槽１０に導いて電気分解処理を行った後、第１段消化槽８ａに返送するとともに、最下流の最終段消化槽８ｃの沈澱汚泥Ｇを引抜いて第１段消化槽８ａに返送する。
なお、好気性消化槽８を分割する段数は３段に限定されるものではなく、２段以上であれば適用が可能である。
最終段消化槽８ｃは沈澱分離ゾーンを形成するための槽で、底部の散気管８１には、曝気を停止できるように電動式等のバルブ８２が設けられるとともに、上部には越流堰８３が設けられている。
さらに、最終段消化槽８ｃの底部に沈澱した沈澱汚泥Ｇを第１段消化槽８ａに返送するための沈澱汚泥返送ポンプ９が設けられている。
なお、沈澱分離ゾーン形成のための最終段消化槽８ｃを設ける場合には、後述するような運転制御が必要であるため、最終段消化槽８ｃの代わりに好気性消化槽８の後段に沈澱分離槽を設けて、沈澱した汚泥を第１段消化槽８ａに返送する方法を用いることも可能である。

一方、好気性消化槽８の近傍には電解処理槽１０が設けられており、第１段消化槽８ａから槽内の汚泥を汚泥供給ポンプ１１により電解処理槽１０に導き、処理後の電解処理汚泥Ｈを第１段消化槽８ａに返送するよう配管で連結されている。
また、隣接する電解質貯留タンク１２は、塩化ナトリウムや塩化カリウムの電解質を溶解した所定量の電解質水溶液を電解処理槽１０に注入できるように構成されている。
なお、電解処理槽１０の構成は、特に限定されるものではないが、注入した電解質が汚泥中に分散するような攪拌混合ゾーンを設けたり、電解処理時に発生する発泡状のスカムが電極に固着しないような構造、あるいは発泡スカムを脱泡処理するような装置を設けることが好ましい。

次に、本実施例の作用について説明する。
濃縮汚泥ポンプ７により好気性消化槽８の第１段消化槽８ａに投入された濃縮汚泥Ｅは、第１段消化槽８ａで滞留する間に汚泥供給ポンプ１１によって引抜かれ、電解処理槽１０へと送泥される。
電解処理槽１０では、電解質貯留タンク１２より所定量の電解質水溶液が汚泥に注入・混合され、直流電流を流すことにより電解処理が行われる。すなわち、直流電流を流すことにより、注入した電解質の塩素イオンが次亜塩素酸及び次亜塩素酸イオンに転換されるため、これらの酸化力によって汚泥微生物が殺菌され、また一部が可溶化する。
電解処理の条件としては、電解質の注入量が汚泥に対し０．３〜１％、電極にはチタン基板に白金及びイリジウムをコーティングした金属電極を使用し、電流密度５〜４０ｍＡ／ｃｍ^２で、汚泥固形物１ｇ当りの通電量を０．０５〜０．３Ａ・ｈｒとして処理するのが望ましい。
なお、電解処理時に微量の酸を注入し、ｐＨ＝５前後の弱酸性領域で電解を行えば、次亜塩素酸イオンよりも酸化力の大きい次亜塩素酸のみを生成させることができるため、より効率的に電解処理を行うことができる。

電解処理汚泥Ｈは、第１段消化槽８ａに返送されるが、第１段消化槽８ａから汚泥を引抜いて電解処理して返送するという運転を継続して行うと、活性の高い汚泥微生物が次第に減少して、好気性消化反応が進まなくなるため、最終段消化槽８ｃで沈澱させた高活性の沈澱汚泥Ｇを第１段消化槽８ａに返送する。
また、電解処理した汚泥Ｈは、汚泥微生物が殺菌・可溶化されて生物分解し易い状態になっており、生きている汚泥微生物により徐々に分解されていくが、この電解処理汚泥Ｈを栄養源として減量化量の２〜５割の汚泥微生物が増殖するため、投入した余剰汚泥量よりも多めに電解処理しなければ、十分な減量化効果が得られない。
このため、１日当りに電解処理する量としては、１日当りの投入汚泥量の２〜５倍が好ましく、また、電解処理汚泥量が多いほど、沈澱分離ゾーンの８ｃから返送する沈澱汚泥Ｇの量を多くする必要があり、沈澱汚泥Ｇの返送量としては、投入汚泥量の２〜１５倍程度に設定する必要がある。

一方、新たな濃縮汚泥の投入に伴って、第１段消化槽８ａの汚泥は、第２段消化槽８ｂ、さらには最終段消化槽８ｃへとオーバーフローしていく。
この場合、第１段消化槽８ａでの滞留日数としては２〜１０日程度、第２段消化槽８ｂ以降の滞留日数は５〜２０日程度が好ましく、この間に電解処理汚泥は徐々に生物分解されて減量化するため、後段になるほど固形物量が減少して汚泥濃度が低下することになる。
そこで、最終段消化槽８ｃを沈澱分離ゾーンとして運転し、タイマー等により最終段消化槽８ｃの散気管８１のバルブ８２を閉じることにより曝気攪拌を停止して静置し、低濃度になった汚泥を沈降させて底部に高濃度の汚泥を集積させる。
そして、汚泥を所定時間沈降させた後、濃縮汚泥ポンプ７を起動して、新たな濃縮汚泥Ｅを好気性消化槽８の第１段消化槽８ａから流入させ、最終段消化槽８ｃからは、わずかな汚泥固形物を含む消化汚泥Ｆを越流堰８３よりオーバーフローさせる。
また、最終段消化槽８ｃで沈澱した沈澱汚泥Ｇは、沈澱汚泥返送ポンプ９を運転することにより第１段消化槽８ａへと返送し、活性が高く高密度の汚泥微生物を第１段消化槽８ａに補給する。
なお、好気性消化槽８の後段に沈澱分離槽を別に設けて、沈澱汚泥Ｇを第１段消化槽８ａに返送する場合には、設置スペースや設備は大きくなるが、バルブ８２、濃縮汚泥ポンプ７及び沈澱汚泥返送ポンプ９の間欠運転制御が不要となる。

以上により、本発明の汚泥の処理方法は、好気性消化槽８を余剰汚泥Ｄの流れ方向で複数の段に分割して、最上流の第１段消化槽８ａに余剰汚泥Ｄを投入し、該第１段消化槽８ａの汚泥を電解処理槽１０に導いて電気分解処理を行った後、第１段消化槽８ａに返送するとともに、最下流の最終段消化槽８ｃ又は好気性消化槽８の後段に設けた沈澱分離槽の沈澱汚泥Ｇを、前記第１段消化槽８ａに返送して好気性消化を行う。
このように、好気性消化と電解処理を合理的に組合せ、電解処理で殺菌され一部が可溶化して易分解化した汚泥を対象に好気性消化を行うことから、効率的で安定した好気性消化を行うことができ、これにより、場外に排出する汚泥量を従来の濃縮・脱水処理の場合の１／３以下に削減するとともに、高濃度に保たれた第１段消化槽８ａの汚泥を引抜いて電解処理を行うことにより、電気や電解質添加に要するランニングコストを安価にできるという効果を有する。
この場合、第１段消化槽８ａから汚泥を引抜いて電解処理して返送するという運転を継続して行うと、第１段消化槽８ａでは活性の高い汚泥微生物が次第に減少して好気性消化反応が進まなくなるが、最終段消化槽８ｃ等で沈澱した高活性の沈澱汚泥Ｇを第１段消化槽８ａに返送することにより、電解処理によって不足した汚泥微生物を補給することができる。

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、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。

本発明の汚泥の処理方法は、電解処理で易分解化した汚泥に対し効率的で安定した好気性消化を行うとともに、高濃度に保たれた第１段消化槽の汚泥を引抜いて電解処理を行い、電気や電解質添加に要するランニングコストを安価にするという特性を有していることから、生活系の汚水を活性汚泥で処理する下水処理場の他に、工場等で発生する有機性排水を活性汚泥で処理する排水処理施設にも好適に適用することができる。

本発明の汚泥の処理方法の一実施例を示すフロー図である。 同実施例の好気性消化槽を示す断面図である。

符号の説明

１ 前処理設備
２ 曝気槽
３ 沈澱槽
４ 返送汚泥ポンプ
５ 汚泥移送ポンプ
６ 濃縮設備
７ 濃縮汚泥ポンプ
８ 好気性消化槽
８ａ 第１段消化槽
８ｂ 第２段消化槽
８ｃ 最終段消化槽
８１ 散気管
８２ バルブ
８３ 越流堰
９ 沈澱汚泥返送ポンプ
１０ 電解処理槽
１１ 汚泥供給ポンプ
１２ 電解質貯留タンク
Ａ 汚水
Ｂ 処理水
Ｃ 返送汚泥
Ｄ 余剰汚泥
Ｅ 濃縮汚泥
Ｆ 消化汚泥
Ｇ 沈澱汚泥

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好気性消化により減量化する汚泥の処理方法において、好気性消化槽を余剰汚泥の流れ方向で複数の段に分割して、最上流の第１段消化槽に余剰汚泥を投入し、該第１段消化槽の汚泥を電解処理槽に導いて電気分解処理を行った後、第１段消化槽に返送するとともに、最下流の最終段消化槽又は好気性消化槽の後段に設けた沈澱分離槽の沈澱汚泥を、前記第１段消化槽に返送して好気性消化を行うことを特徴とする汚泥の処理方法。
2. 電解処理槽に塩化ナトリウム又は塩化カリウムの電解質を添加して電解処理を行うことを特徴とする請求項１記載の汚泥の処理方法。
3. 電解処理槽で電解処理する汚泥量を、第１段消化槽に投入される余剰汚泥量の２〜５倍量とする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. 最終段消化槽又は沈澱分離槽から第１段消化槽に返送する沈澱汚泥量を、第１段消化槽に投入される余剰汚泥量の２〜１５倍量とす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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