JP2014091081A - 有機性排水の処理方法及び処理装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】有機性排水を好気的に生物処理する工程1と、工程1からの流出液を固液分離により処理液及び分離汚泥に分離する工程2と、該分離汚泥の少なくとも一部を嫌気的な生物処理で酸発酵させ、有機酸を生成する工程3と、工程3からの有機酸含有液を曝気処理して有機酸を酸化分解する工程4と、工程4からの流出液を工程1に返送する工程5とを含む有機性排水の処理方法。
【選択図】図1
Description
また、汚泥をオゾンで減容化したのちに曝気する方法が特開平9−206782号公報(特許文献2)に開示されている。
(1)曝気槽の容量不足となり十分な処理ができなくなる。
(2)酸素供給量の増加のため曝気風量を上げなければならないが、このため発泡が著しくなり槽外に泡が溢流する。
(3)曝気槽に対する負荷の増大により汚泥の沈降性が悪化し、沈殿槽で十分な固液分離ができなくなり、返送汚泥濃度も低下する。
また、新設の場合でも曝気風量の増加が必要となり、電力費用が大幅に上昇することになる。さらに水処理施設を新設する場合は敷地制約等により工事期間に廃水処理を停止しなければならないため、工場等の操業が不可能となるので、実用化の大きな障害となる。
(1)オゾン酸化した後に酸素含有ガス(空気)で曝気したところ、汚泥中の微生物がオゾンによって滅菌されているため、酸化汚泥曝気部1Aでは易生物分解性有機物(BOD成分)がほとんど生物学的に酸化分解せずそのまま汚水処理曝気部1Bに流入するため、汚水処理曝気部1BのBOD負荷が大幅に上昇して正常な処理が不可能になった。
(2)生菌を補給するため返送汚泥の一部を酸化汚泥曝気部1Aに注入する試験も行ったが、オゾン接触槽7から連続的に溶解性のオゾンが供給されるため、生菌が殺菌されてしまい、酸化汚泥曝気部1Aではオゾン接触槽7から溶出したBOD成分を酸化分解することができなかった。
(3)酸化汚泥曝気部1Aでは著しく発泡し、汚泥が槽外に流出した。これは酸化汚泥曝気部1Aで発泡成分が生物学的に分解されなかったからであると推察された。
2.オゾン発生機等の大掛かりで複雑な機械が不要なのでコストダウンが可能であると共に、運転管理が容易であり、機械によるトラブルも生じない。
3.本発明に係る有機性排水の処理方法は、既設の活性汚泥処理装置を改善することにより実施可能であり、しかも既設の活性汚泥処理装置を停止することなく改善できる。そのため、排水源となる工場等の操業を停止することなく、容易に改善工事を実施することが可能である。
4.既設の活性汚泥処理装置を改善することにより本発明を適用する場合であっても、既設曝気槽の曝気風量を増加する必要はないので発泡等のトラブルを生じない。
5.酸発酵で上昇したBOD成分を含む流出液に対して回分的に曝気処理することにより生物処理工程全体の汚泥の沈降性を改善できるので、重力式固液分離が安定し、SS濃度の低い良好な処理水を得ることができる。
6.酸発酵工程からの流出液を回分的に曝気処理する場合は、深夜余剰電力を有効活用することにより、曝気動力費を低廉に抑えることができ、かつエネルギーの合理的利用が可能となるため、地球環境保全に貢献する。
工程1は有機性排水を好気的に生物処理する工程である。「好気的に生物処理する」という用語は、活性汚泥法、生物学的硝化脱窒素法、嫌気好気活性汚泥法、生物膜法、固定担体充填法、流動担体添加法など好気的な生物を用いて有機性排水を処理する方法を本工程内の少なくとも一部に利用するという意味で用いている。工程1により有機排水中のBOD成分等が酸化分解処理を受ける。好気的に生物処理する方法の中では、例えばBOD、SSを処理する場合は活性汚泥法が好ましく、BOD、SSに加えて窒素分を処理する場合は生物学的硝化脱窒素法が好ましい。工程1は、例えば、有機性排水を好気的に生物処理するための第一の曝気槽3(典型的には活性汚泥曝気槽)を用いて実施することができる。
工程2では、工程1からの流出液を固液分離により処理液及び分離汚泥に分離する。固液分離の方法としては特に制限はないが、沈澱分離、凝集分離、遠心分離、膜分離などの公知の方法が挙げられる。これらの中でも、汎用されている沈澱分離、膜分離が好ましい。工程2は、例えば、第一の曝気槽3からの流出液を固液分離により処理液及び分離汚泥に分離するための固液分離装置4(典型的には沈殿槽)を用いて実施することができる。工程1からの流出液の一部は工程2の固液分離工程を経由せずに、工程3の酸発酵工程に供給してもよく、これによって固液分離工程への水量負荷を軽減することができる。従って、本発明に係る処理装置は一実施形態において、第一の曝気槽3からの流出液の一部を、固液分離装置4を経由せずに、酸発酵槽7に供給する手段を備えることができる。そのような手段としては、第一の曝気槽3の出口と酸発酵槽7の入口を連結する配管(例:活性汚泥混合液注入バイパス管13)を配備すればよい。
工程3では、工程2で得られた分離汚泥の少なくとも一部を、嫌気的な生物処理により酸発酵する。酸発酵により汚泥は低分子化され、プロピオン酸、酢酸等の有機酸、すなわち易生物分解溶解性有機物に変換され、減容化される。工程3は、例えば、分離汚泥の少なくとも一部を嫌気的な生物処理で酸発酵させ、有機酸を生成するための酸発酵槽7を用いて実施することができる。酸発酵槽7に導入する分離汚泥の量としては、第一の曝気槽3で発生する活性汚泥の増殖量の2倍〜4倍が好ましい。この倍数は活性汚泥の自己分解性よって異なるものであり、余剰汚泥発生量をゼロにするためには、例えば活性汚泥の酸発酵槽7における自己分解率が100%の場合は2倍、自己分解率が50%の場合は4倍が目安となる。これは第二の曝気槽9において酸発酵槽7で自己分解によって生成した有機物の約50%が活性汚泥に転換するからである。固液分離装置4の出口及び酸発酵槽7の入口は輸送管6で連結することができ、ポンプなどの輸送手段により固液分離装置4から酸発酵槽7まで分離汚泥を輸送することができる。
工程4では、工程3からの有機酸含有液を曝気処理して有機酸を酸化分解する。工程4は、例えば、酸発酵槽7から排出される有機酸含有液を曝気処理して有機酸を酸化分解するための第二の曝気槽9を用いて実施することができる。酸発酵槽7の出口及び第二の曝気槽9の入口は輸送管8で連結することができ、ポンプなどの輸送手段により酸発酵槽7から第二の曝気槽9まで分離汚泥を輸送することができる。好ましくは、輸送管8の閉塞等のトラブルを回避するため、酸発酵槽7から曝気槽9へ液が溢流する構造とすることが推奨される。
工程5では、工程4からの流出液を工程1に返送する。工程5は、第二の曝気槽9からの流出液を第一の曝気槽3に返送する手段により実施することができる。そのような手段としては、第二の曝気槽9の出口と第一の曝気槽3の入口を連結する配管(例:曝気処理後発酵汚泥輸送管10)及びポンプの組み合わせが挙げられる。好ましくは、輸送管8の閉塞等のトラブルを回避するため、酸発酵槽7から曝気槽9へ液が溢流する構造とすることが推奨される。工程3の後、工程4を経たことにより、流出液の工程1に対するBOD負荷は大幅に低減する。
有機性排水1として食品工場排水を図2に示す一般の活性汚泥方式で処理した。表1に処理開始1ヵ月経過後から10日間の処理に供した食品工場排水水質と処理水質を示す。水質測定は10日間、1回/日で毎日行い、表1には測定結果の最小値と最大値を記載した。BOD及びSSはJIS K0102:2008に準拠して測定した。また、処理条件及び処理装置の仕様をそれぞれ表2、3に示す。
食品工場排水を対象に図1に示す構成を有する処理装置に従って本発明の処理を行った。実施例1の処理後、4ヵ月経過後から10日間の処理に供した食品工場排水水質と処理水質を表4示す。酸発酵槽7の排出液(酸発酵液)及び酸発酵液曝気槽9の排出液(酸化分解液)の水質についても表4に示す。水質測定は10日間、1回/日で毎日行い、表4には測定結果の最小値と最大値を記載した。BOD及びSSはJIS K0102:2008に準拠して測定した。また、処理条件及び処理装置の仕様をそれぞれ表5、6に示す。
例2の酸発酵槽流入汚泥量0.10m3/日を分岐(酸発酵工程導入汚泥輸送管6から0.08m3/日、活性汚泥混合液注入バイパス管13から0.02m3/日)し、さらに酸発酵液曝気槽流入汚泥量0.12m3/日を分岐(返送汚泥注入管14から0.2m3/日、酸発酵処理後汚泥輸送管8から0.10m3/日)した以外は、例2と同様の実験を行った。その結果例2と同様の余剰汚泥発生量、処理水質を得ることができた。
酸発酵槽の容積を0.30m3に縮小した以外は例2と同様の実験を行った。余剰汚泥発生量はゼロにはならなかったが、例1に比較して余剰汚泥発生量を60%減少することができた。
酸発酵液曝気槽容積を1.0m3に増加し、酸発酵曝気槽の曝気を夜間PM11−AM7の8時間のみの回分方式で行い、そのほかは例2と同様の条件で処理を行った。その結果、余剰汚泥発生量は例2と同様にゼロになり、処理水質は例2の表4と同様の結果になったが、SVI(日本下水道協会 下水試験方法(1997))は最小100mL/gから最大120mL/gであり、大幅に改善された。これは、本発明の酸発酵液曝気槽9の曝気が夜間のみの回分曝気(PM11−AM7)であったからであると思料される。
例4の装置の酸発酵槽0.3m3の中に筒型プラスチック製充填材(長さ15mm、φ12mm)を充填(充填率50%)して同様の処理を行った。その結果、余剰汚泥発生量を例1に比較して80%減少することができた。これは充填材間隙に汚泥が濃縮して酸発酵槽における汚泥滞留時間が長くなり、酸発酵・可溶化が促進したからであると思料される。
2 返送汚泥輸送管
3 第一の曝気槽(活性汚泥曝気槽)
4 固液分離装置(沈澱槽)
5 処理水
6 酸発発酵工程導入汚泥輸送管
7 酸発酵槽
8 酸発酵処理後汚泥輸送管
9 第二の曝気槽(酸発酵液曝気槽)
10 曝気処理後発酵汚泥輸送管
11 曝気用空気供給管
12 ブロワー
13 活性汚泥混合液注入バイパス管
14 返送汚泥注入管
15 余剰汚泥
Claims (14)
- 有機性排水を好気的に生物処理する工程1と、工程1からの流出液を固液分離により処理液及び分離汚泥に分離する工程2と、該分離汚泥の少なくとも一部を嫌気的な生物処理で酸発酵させ、有機酸を生成する工程3と、工程3からの有機酸含有液を曝気処理して有機酸を酸化分解する工程4と、工程4からの流出液を工程1に返送する工程5とを含む有機性排水の処理方法。
- 工程4における曝気処理が回分式に行われる請求項1に記載の有機性排水の処理方法。
- 工程4における曝気処理が夜間電力を利用して行われる請求項1又は2に記載の有機性排水の処理方法。
- 工程3は充填材を充填した槽中で行われる請求項1〜3の何れか一項に記載の有機性排水の処理方法。
- 工程2からの分離汚泥の一部を、工程3及び工程4の何れも経由せずに、工程1に返送する工程を含む請求項1〜4の何れか一項に記載の有機性排水の処理方法。
- 工程1からの流出液を、工程2を経由せずに、工程3に供給する工程を含む請求項1〜5の何れか一項に記載の有機性排水の処理方法。
- 工程2からの分離汚泥の一部を、工程3を経由せずに、工程4に供給する工程を含む請求項1〜6の何れか一項に記載の有機性排水の処理方法。
- 工程4の酸化分解により発生した熱を工程3における酸発酵に利用する請求項1〜7の何れか一項に記載の有機性排水の処理方法。
- 有機性排水を好気的に生物処理するための第一の曝気槽と、第一の曝気槽からの流出液を固液分離により処理液及び分離汚泥に分離するための固液分離装置と、該分離汚泥の少なくとも一部を嫌気的な生物処理で酸発酵させ、有機酸を生成するための酸発酵槽と、酸発酵槽から排出される有機酸含有液を曝気処理して有機酸を酸化分解するための第二の曝気槽と、第二の曝気槽からの流出液を第一の曝気槽に返送する手段とを備えた有機性排水の処理装置。
- 酸発酵槽には充填材が充填されている請求項9に記載の有機性排水の処理装置。
- 固液分離装置からの分離汚泥の一部を、酸発酵槽及び第二の曝気槽の何れも経由せずに、第一の曝気槽に返送する手段を備えた請求項9又は10に記載の有機性排水の処理装置。
- 第一の曝気槽からの流出液を、酸発酵槽を経由せずに、第二の曝気槽に供給する手段を備えた請求項9〜11の何れか一項に記載の有機性排水の処理装置。
- 固液分離装置からの分離汚泥の一部を、酸発酵槽を経由せずに、第二の曝気槽に供給する手段を備えた請求項9〜12の何れか一項に記載の有機性排水の処理装置。
- 酸発酵槽と第二の曝気槽が熱的に接触している請求項9〜13の何れか一項に記載の有機性排水の処理装置。
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